JP6765099B2 - 駆動装置およびロボット - Google Patents

Description

本発明は、回転駆動部と減速機と出力部材とを備えた駆動装置、およびこの駆動装置を備えたロボットに関する。

従来、回転駆動部と減速機とを備えた駆動装置として、ロボットの関節を駆動するための関節装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された関節装置は、一対のリンク部材を軸心周りに回転させる関節部材と、一方のリンク部材に固定されて回転軸を有するモータ（回転駆動部）と、モータの出力を関節部材に伝達する伝動機構と、モータの回転軸の回転数を減速させる減速機構（減速機）と、他方のリンク部材（被駆動体）から関節部材に作用する過大なトルクを制限するトルク制限機構と、を備えて構成されている。

この関節装置は、モータに設けられた入力側のエンコーダによって回転軸の回転角を検出するとともに、関節部材に設けられた出力側のエンコーダによって一対のリンク部材の相対回転角を検出するように構成されている。従って、他方のリンク部材に作用する外力がトルク制限機構の保持トルクを超えた場合、入力側および出力側のエンコーダが検出した各々の回転角を比較することによって、他方のリンク部材が目標の角度に回転しなかったことが検出できるようになっている。

特開２００９−２９１８７４号公報

しかしながら、従来の駆動装置では、入力側および出力側のエンコーダの出力値によって目標の角度に回転しなかったことをできるものの、そこに至るまでの荷重レベルにおいては、どの程度の外力が作用しているかを検知することができない。このため、被駆動体から作用する外力の変化をきめ細かく検知することができず、駆動制御の精度を向上させることが困難であった。

本発明の目的は、駆動制御の精度を向上させることができる駆動装置およびロボットを提供することである。

本発明の駆動装置は、基体に設けられて回転軸を有した回転駆動部と、前記回転軸の回転を減速させる減速機と、減速された回転を被駆動体に伝達する出力部材と、を備えた駆動装置であって、前記回転軸の回転角を検出する第１検出手段と、前記出力部材の回転角を検出する第２検出手段と、前記第１検出手段および前記第２検出手段の検出値から角度差を演算するとともに、この角度差に基づいて前記被駆動体から作用する負荷の大きさを算出する演算手段と、を備え、前記回転駆動部の回転軸には、予め所定の捩り剛性に設定された弾性体が設けられ、前記演算手段は、前記角度差と前記弾性体の捩り剛性とに基づいて作用するトルク値を算出することを特徴とする。

このような本発明によれば、演算手段によって、第１検出手段および第２検出手段の検出値から角度差を演算するとともに、この角度差に基づいて被駆動体から作用する負荷の大きさを算出することで、外力の変化を細かく検知することができる。従って、その外力の変化に基づいて、回転駆動部の回転数を細かく変動させたり、あるいは回転と停止を切り替えたりなど、駆動制御の精度を向上させることができる。

また、回転軸に設けられた弾性体が所定の捩り剛性を有し、この捩り剛性と角度差とに基づいて作用するトルク値を算出することで、負荷をより高精度に算出することができる。すなわち、作用するトルクによって弾性体に捩れ変形が生じると、その捩れ変形によって入力側と出力側との間に比較的大きな角度差が生じることとなる。この際、弾性体の捩り剛性が既知であり、第１検出手段および第２検出手段の検出値から入力側と出力側との角度差が算出できることから、捩り剛性と角度差との積によってトルク値を算出することができる。

本発明では、前記減速機は、前記基体に支持されるハウジングと、前記ハウジングに内蔵される減速機構と、前記減速機構における前記回転駆動部の側に設けられて前記出力部材と一体回転する回転部材と、を備え、前記第２検出手段は、前記基体または前記ハウジングと前記回転部材との相対回転角を検出することが好ましい。
ことが好ましい。

このような構成によれば、減速機において回転部材が回転駆動部の側（入力側）に設けられ、この回転部材と基体またはハウジングとの相対回転角を検出するように第２検出手段が設けられていることで、減速機や駆動装置を小型化することができる。すなわち、第２検出手段によって出力部材の回転角を検出する際に、出力部材ではなく、それと一体回転する回転部材によって検出を行うことで、第２検出手段のセンサ類や配線などを出力部材側に配置する必要がなくなる。従って、センサ類や配線などを減速機の外側に設けなくてもよくなることで、減速機や駆動装置の小型化を図ることができるとともに、配線等の補器類を含めた構造を簡単化することができる。

本発明の駆動装置は、基体に設けられて回転軸を有した回転駆動部と、前記回転軸の回転を減速させる減速機と、減速された回転を被駆動体に伝達する出力部材と、を備えた駆動装置であって、前記回転軸の回転角を検出する第１検出手段と、前記出力部材の回転角を検出する第２検出手段と、前記第１検出手段および前記第２検出手段の検出値から角度差を演算するとともに、この角度差に基づいて前記被駆動体から作用する負荷の大きさを算出する演算手段と、を備え、前記減速機は、前記基体に支持されるハウジングと、前記ハウジングに内蔵される減速機構と、前記ハウジングを前記基体に対して摩擦締結する締結手段と、を備え、前記締結手段は、前記出力部材に所定値を超えるトルクが作用した場合に摩擦締結が解除されるように構成されていることが好ましい。

このような構成によれば、減速機のハウジングが締結手段によって基体に摩擦締結され、出力部材に所定値を超えるトルクが作用した場合に摩擦締結が解除されることで、減速機構の破損を防止することができる。すなわち、出力部材に所定値を超えるトルクが作用した場合、摩擦締結が解除されてハウジングが基体に対して滑ることになり、これにより所定のトルク値を超える負荷が減速機構に作用することがなく、減速機構の各部に対する過負荷を防止することができる。

本発明の駆動装置は、基体に設けられて回転軸を有した回転駆動部と、前記回転軸の回転を減速させる減速機と、減速された回転を被駆動体に伝達する出力部材と、を備えた駆動装置であって、前記回転軸の回転角を検出する第１検出手段と、前記出力部材の回転角を検出する第２検出手段と、前記第１検出手段および前記第２検出手段の検出値から角度差を演算するとともに、この角度差に基づいて前記被駆動体から作用する負荷の大きさを算出する演算手段と、を備え、前記減速機は、前記基体に支持されるハウジングと、前記ハウジングに内蔵される減速機構と、前記減速機構における前記回転駆動部の側に設けられて前記出力部材と一体回転する回転部材と、前記ハウジングを前記基体に対して摩擦締結する締結手段と、を備え、前記第２検出手段は、前記基体と前記回転部材との相対回転角を検出し、前記締結手段は、前記出力部材に所定値を超えるトルクが作用した場合に摩擦締結が解除されるように構成されていることが好ましい。

このような構成によれば、回転駆動部の側（入力側）に設けられた回転部材と基体との相対回転角を第２検出手段によって検出することで、減速機や駆動装置を小型化することができる。また、出力部材に所定値を超えるトルクが作用した場合に締結手段の摩擦締結が解除されることで、減速機構の破損を防止することができる。さらに、摩擦締結が解除された場合に、第２検出手段が基体と回転部材との相対回転角を検出することで、ハウジングが基体に対して滑ったことも検出することができる。

本発明では、前記減速機は、前記基体に支持されるハウジングと、前記ハウジングの内周に沿って複数設けられた内歯と、前記ハウジングの内部に設けられて前記回転軸に偏心回転自在に接続された偏心回転部材と、前記偏心回転部材の外周に形成されて前記内歯よりも１つ少ない複数の外歯と、前記偏心回転部材の回転を前記出力部材に伝達する伝達部材と、を備えたサイクロイド減速機であることが好ましい。

このような構成によれば、減速機をサイクロイド減速機としたことで、減速比を大きくしつつ駆動装置の小型化を促進させることができる。

本発明のロボットは、前記いずれかの駆動装置を備えたことを特徴とする。

このような本発明によれば、前述したように、被駆動体から作用する負荷の大きさを算出することで、負荷の変化に基づく駆動制御の精度を向上させることができる。例えば、駆動装置がロボットの関節に利用される場合、関節の負荷側（先端側）にどの程度の荷重が作用しているかを認識することができ、その荷重に応じて関節を動かす速度を調整することができる。また、駆動装置がロボットの走行部に利用される場合、平地を走行しているか、坂道を上っているか下っているか、不整地を走行しているか等、様々な走行条件によって負荷が変化することになるが、その負荷を算出することで、走行状態を適宜に調整することができる。
なお、本発明では、ロボットは、人や動物に近い形状や機能を有する機械だけでなく、自動車や自動二輪車等の移動体を含むものとする。

本発明の一実施形態に係る駆動装置の断面図 前記駆動装置を分解して示す分解断面図 前記駆動装置の減速機を分解して示す分解斜視図 前記減速機の要部を示す断面図 前記駆動装置の一部を分解して入力側から見た分解斜視図 前記駆動装置の一部を分解して出力側から見た分解斜視図 前記駆動装置の機能ブロック図

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る駆動装置の断面図である。
駆動装置１は、図１に示すように、基体としてのモータハウジング２と、モータハウジング２に内蔵される回転駆動部としてのモータ３と、モータ３のモータ軸（回転軸）３１に接続される減速機としての減速ユニット４と、減速ユニット４に接続されて図示しない被駆動体に固定される出力部材としての出力フランジ５と、駆動装置１を駆動制御する制御部（演算手段）８（図７参照）と、を備える。

この駆動装置１は、例えば、ロボットの関節部において互いに回動自在に連結された一対のアーム体を駆動するために利用され、支持側に位置する一方のアーム体にモータハウジング２が固定され、被支持側に位置する他方のアーム体に出力フランジ５が固定されている。一対のアーム体の回動中心とモータ３のモータ軸３１とが同軸上に設けられ、出力フランジ５が回転することによって、他方のアーム体が一方のアーム体に対して回動するように構成されている。

図２は、駆動装置を分解して示す分解断面図である。
図２にも示すように、モータハウジング２は、有底筒状の第１ケース体２１と、略筒状の第２ケース体２２と、環状の蓋体２３と、を備える。第１ケース体２１と第２ケース体２２とは互いに嵌合固定され、その内部にモータ３を保持する。蓋体２３は、複数のビス２４によって第２ケース体２２に固定され、これらの第２ケース体２２と蓋体２３との間に減速ユニット４を保持するようになっている。

第１ケース体２１には、制御部８に電気接続するための電気接続部２５が設けられ、この電気接続部２５には、モータ３に電力を供給するための電力線や、後述するセンサからの電気信号を制御部８に伝達するための信号線６３，７３が接続されている。また、第１ケース体２１の内部には、モータ軸３１の一端部を軸支する第１軸受け部２６と、モータ軸３１の回転角を検出する第１検出手段としての第１角度センサ６と、が設けられている。

第２ケース体２２は、第１ケース体２１に嵌合するとともにモータ３を囲む第１筒状部２２１と、この第１筒状部２２１よりも出力側（図１、２の左側）に延びて減速ユニット４を囲む第２筒状部２２２と、第１筒状部２２１と第２筒状部２２２との境界部から内方に延びる略円板状の仕切り壁部２２３と、を有して形成されている。仕切り壁部２２３には、モータ軸３１を挿通させるとともにその中間部を軸支する第２軸受け部２７と、出力フランジ５の回転角を検出する第２検出手段としての第２角度センサ７と、が設けられている。

モータ３は、モータ軸３１と、第２ケース体２２に固定されるステータ３２と、ステータ３２の内側に位置するロータ３３と、を備えたブラシレスモータである。ステータ３２は、磁心であるステータコア３２１と、ステータコア３２１に巻かれたステータコイル３２２と、を備え、ステータコア３２１が第２ケース体２２の内周面に固定されている。ロータ３３は、円筒状に形成された永久磁石からなり、その内周面にモータ軸３１が固定されている。

モータ軸３１は、ロータ３３の内周面に固定される第１軸部材３１１と、この第１軸部材３１１から減速ユニット４まで延びる第２軸部材３１２と、第１軸部材３１１と第２軸部材３１２とを連結する弾性体としての弾性軸部材３１３と、を備えて構成されている。第１軸部材３１１は、一端部側が円柱状に形成されて第１軸受け部２６に軸支され、他端側が円筒状に形成されて第２軸受け部２７に軸支されている。第２軸部材３１２は、その一端部が第１軸部材３１１の内部に回転自在に支持されるとともに、他端部には減速ユニット４に偏心回転自在に接続される偏心部３１４が形成されている。

弾性軸部材３１３は、硬質ゴムやエンジニアリングプラスチック、エラストマー等の弾性材料から略円筒状に形成され、第２軸部材３１２に回転不能に嵌合されるとともに、第１軸部材３１１の内周面に固定されている。この弾性軸部材３１３は、予め所定の捩り剛性を有するように材質および形状が設定され、第１軸部材３１１と第２軸部材３１２とを連結している。従って、モータ軸３１は、作用するトルクに対して弾性軸部材３１３の捩り剛性に応じた相対回転角が第１軸部材３１１と第２軸部材３１２とに生じるトーションバーとして構成されている。

減速ユニット４は、モータハウジング２に支持される減速機ハウジング（ハウジング）４１と、減速機ハウジング４１に内蔵されるとともに出力フランジ５に接続される減速機構４２と、減速機構４２におけるモータ３の側（入力側）に設けられて出力フランジ５と一体回転する回転部材４３と、減速機ハウジング４１をモータハウジング２に対して摩擦締結する締結手段４４と、を備えて構成されている。

減速機ハウジング４１は、円筒状のハウジング本体４１１と、ハウジング本体４１１の外周部から径方向に延出するフランジ部４１２と、を有して形成されている。締結手段４４は、フランジ部４１２と第２ケース体２２の仕切り壁部２２３との間に挟まれる摩擦部材である第１摩擦板４４１と、第１摩擦板４４１の反対側からフランジ部４１２に当接する摩擦部材である第２摩擦板４４２と、第２摩擦板４４２と蓋体２３との間に挟まれる付勢部材である板バネ４４３と、を有して構成されている。

減速機ハウジング４１は、そのフランジ部４１２と仕切り壁部２２３との間に第１摩擦板４４１を挟み、フランジ部４１２に第２摩擦板４４２および板バネ４４３を重ねた状態で、蓋体２３で板バネ４４３を押さえつつ、この蓋体２３を複数のビス２４で第２ケース体２２に固定することで、モータハウジング２に取り付けられる。従って、板バネ４４３の付勢力によってフランジ部４１２が第１、２摩擦板４４１，４４２に挟持され、この付勢力および摩擦力によって減速機ハウジング４１がモータハウジング２に保持される。

図３は、駆動装置の減速機を分解して示す分解斜視図であり、図４は、減速機の要部を示す断面図である。
減速機構４２は、図３、４にも示すように、減速機ハウジング４１の内周に沿って複数設けられた内歯であるピン４５と、減速機ハウジング４１の内部に設けられてモータ軸３１に偏心回転自在に接続された偏心回転部材４６と、偏心回転部材４６の外周に形成されてピン４５よりも１つ少ない複数の外歯４７と、偏心回転部材４６の回転を出力フランジ５に伝達する伝達部材である複数の出力ピン４８と、を備えて構成されている。

本実施形態において、図４に示すように、ピン４５は１６本で構成され、外歯４７は１５個で構成され、減速機構４２の減速比が１５倍になっている。偏心回転部材４６は、全体円板状に形成されるとともに、その中央に設けられた駆動孔４６１にモータ軸３１の偏心部３１４がベアリングを介して挿通され、駆動孔４６１の周囲に設けられた６個の伝達孔４６２のそれぞれに出力ピン４８が挿通されている。６個の出力ピン４８は、それぞれ出力フランジ５と回転部材４３とにビス４８１によって連結されている。

この減速機構４２は、モータ軸３１の回転が偏心部３１４から偏心回転部材４６に伝達され、その外周の外歯４７がピン４５に噛み合いながら偏心回転部材４６が偏心回転する。偏心回転部材４６が回転することで、出力ピン４８を介して出力フランジ５および回転部材４３に駆動力が伝達される。出力フランジ５は、蓋体２３の内周部にベアリングを介して支持され、モータ軸３１と同軸を中心に回転駆動される。回転部材４３は、６個の出力ピン４８によって出力フランジ５と連結されているため、出力フランジ５と一体回転する。

以上のように、減速機構４２は、モータ軸３１の回転角を１／１５に減速し、減速した回転角だけ出力フランジ５および回転部材４３を回転させる。従って、出力フランジ５に固定された他方のアーム体が一方のアーム体に対して回動するように構成されている。このようにモータ軸３１の回転角が１／１５に減速されて出力フランジ５が回転する、すなわちモータ３の出力トルクが１５倍に増大され、他方のアーム体が回動されるようになっている。

ここで、他方のアーム体に回動方向と逆向きの大きな負荷がかかった場合、出力フランジ５を介して減速機構４２に大きなトルクが作用する。この作用トルクが所定値を超えた場合、すなわち減速機ハウジング４１のフランジ部４１２と第１、２摩擦板４４１，４４２との摩擦力よりも作用トルクが大きくなった場合、フランジ部４１２が第１、２摩擦板４４１，４４２に対して滑り、締結手段４４によるモータハウジング２に対する減速ユニット４の摩擦締結が解除されるようになっている。

このような締結手段４４において、摩擦締結が解除される解除トルクは、第１、２摩擦板４４１，４４２とフランジ部４１２との摩擦力と、板バネ４４３の付勢力と、により決定されている。すなわち、第１、２摩擦板４４１，４４２の板厚や材質、表面粗度などを適宜に設定するとともに、板バネ４４３の材質や板厚、形状などを適宜に設定することにより解除トルクが所定値に設定されている。従って、この解除トルクを超える大きなトルクが減速機構４２に作用せず、減速機構４２の破損が防止できるようになっている。

第１角度センサ６は、図１、２に示すように、モータハウジング２の第１ケース体２１に設けられるセンサ本体６１と、モータ軸３１の第１軸部材３１１に設けられる磁気ドラム６２と、を備えた磁気式アブソリュートセンサである。センサ本体６１には、モータ軸３１の回転に伴う磁気ドラム６２の磁極の変化を検出するセンサチップが設けられ、モータ軸３１の回転角を絶対値として検出できるようになっている。この第１角度センサ６によって検出したモータ軸３１の回転角は、電気信号として信号線６３によって制御部８に出力される。

図５は、駆動装置の一部を分解して入力側から見た分解斜視図であり、図６は、駆動装置の一部を分解して出力側から見た分解斜視図である。
第２角度センサ７は、図５、６に示すように、モータハウジング２の第２ケース体２２に設けられるセンサ基板７１と、減速ユニット４の回転部材４３に設けられる磁気ディスク７２と、を備えた磁気式アブソリュートセンサである。センサ基板７１には、回転部材４３の回転に伴う磁気ディスク７２の磁極の変化を検出するセンサチップが設けられ、磁気ディスク７２の回転角を絶対値として検出できるようになっている。この第２角度センサ７によって検出した回転部材４３の回転角、すなわち出力フランジ５の回転角は、電気信号として信号線７３によって制御部８に出力される。

次に、駆動装置１の駆動制御方法について説明する。
図７は、駆動装置の機能ブロック図である。
駆動装置１を駆動制御する制御部８は、マイコン等から構成され、第１角度センサ６および第２角度センサ７の検出結果から回転角を演算する回転角演算部８１と、駆動装置１の動作を制御する駆動制御部８２と、メモリ等からなり各種情報を記憶する記憶部８３と、を備える。この制御部８は、記憶部８３に記憶されたプログラムを回転角演算部８１や駆動制御部８２で実行し、駆動制御部８２がモータ３に供給する電力を制御することで、モータの回転方向や回転速度、回転角度などを調整しつつロボットの関節部を任意に駆動する。

回転角演算部８１は、第１角度センサ６が検出するモータ軸３１の回転角θinp（ｒａｄ）と、第２角度センサ７が検出する出力フランジ５（回転部材４３）の回転角θout（ｒａｄ）と、減速比ηと、に基づいて入力側と出力側の角度差を演算する。そして、駆動制御部８２は、角度差に基づいて被駆動体である他方のアーム体から出力フランジ５に作用する負荷の大きさを算出し、負荷の大きさに応じてモータ３に供給する電力を制御する。

ここで、モータ軸３１は、前述したように、所定の捩り剛性を有した弾性体としての弾性軸部材３１３を備えている。この弾性軸部材３１３の捩り剛性Ｋ（Ｎ・ｍ／ｒａｄ）は、駆動装置１をロボットの関節部に組み込んだ状態において、他方のアーム体から出力フランジ５に単位荷重である一定のトルクを作用させた際に、入力側のモータ軸３１に生じる角度変位Δθinp（ｒａｄ）と、出力側の出力フランジ５に生じる角度変位Δθout（ｒａｄ）と、により実験的に求められ、制御部８の記憶部８３に記憶されている。

駆動制御部８２は、捩り剛性Ｋと、減速比ηと、入力側および出力側の角度変位Δθinp，Δθoutと、を用いて、出力フランジ５に作用する作用トルクＴout（Ｎ・ｍ）を以下の式（１）に基づいて算出する。
Ｔout＝Ｋ（η・Δθout−Δθinp） …（１）
この式（１）に基づいて駆動装置１の駆動中における負荷としての作用トルクＴoutを随時算出することで、駆動制御部８２は、モータ３に供給する電力をきめ細かく制御する。

このような本実施形態によれば、以下の作用・効果を奏することができる。
（１）第１角度センサ６および第２角度センサ７の検出値である回転角θinp，θoutから角度差を演算するとともに、この角度差に基づいて出力フランジ５に作用する負荷の大きさを算出することで、外力の変化を細かく検知することができる。従って、その外力の変化に基づいて、モータ３に供給する電力を細かく制御することができ、駆動制御の精度を向上させることができる。

（２）モータ軸３１に設けられた弾性軸部材３１３の捩り剛性Ｋと、減速比ηと、入力側および出力側に生じる角度変位Δθinp，Δθoutと、に基づいて式（１）によって作用トルクＴoutを随時算出することで、負荷をより高精度に算出することができる。また、モータ軸３１は、弾性軸部材３１３を備えているので、駆動装置１を組み込むロボットに適した範囲の負荷を算出することができるように、弾性軸部材３１３の捩り剛性Ｋを自由に設計することができる。そして、このように算出した作用トルクＴoutに基づいて、駆動制御部８２がモータ３に供給する電力をきめ細かく制御することで、駆動制御の精度をより一層向上させることができる。

（３）減速ユニット４において出力フランジ５と一体回転する回転部材４３が減速機構４２の入力側に設けられ、この回転部材４３とモータハウジング２との相対回転角を第２角度センサ７によって検出することで、出力フランジ５の回転角を検出することができる。このように第２角度センサ７のセンサ基板７１や磁気ディスク７２、信号線７３などが出力フランジ５の側に配置されず、減速ユニット４とモータハウジング２との間に設置されることで、駆動装置１の小型化および構造の簡単化を図ることができるとともに、防塵性を高めることができる。

（４）減速ユニット４の減速機ハウジング４１が締結手段４４によってモータハウジング２に摩擦締結され、出力フランジ５に所定値を超えるトルクが作用した場合に摩擦締結が解除されることで、減速機構４２の破損を防止することができる。また、締結手段４４の摩擦締結が解除された場合に、第２角度センサ７が回転部材４３とモータハウジング２との相対回転角を検出することで、減速ユニット４がモータハウジング２に対して滑ったことも検出することができる。

（５）減速ユニット４の減速機構４２が減速機ハウジング４１の内周に沿った複数のピン４５と、モータ軸３１に偏心回転自在に接続された偏心回転部材４６と、偏心回転部材４６の外周に形成された複数の外歯４７と、偏心回転部材４６の回転を出力フランジ５に伝達する複数の出力ピン４８と、を備えたサイクロイド減速機であることで、減速比を大きくしつつ駆動装置１の小型化を促進させることができる。

〔実施形態の変形〕
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、駆動装置１がロボットの関節部に設けられる場合を例示したが、駆動装置としては、一対のアーム体を回動させる関節部に限らず、部材同士を旋回させる旋回部に設けられてもよいし、適宜な可動部に利用可能である。また、ロボット等の可動部に限らず、自動車や自動二輪車等の移動体における車輪等の走行部や操舵部に駆動装置が設けられてもよい。

前記実施形態では、モータ軸（回転軸）３１に設けられた弾性軸部材（弾性体）３１３の捩り剛性Ｋに基づいて、出力フランジ５に作用する作用トルクを算出するものとしたが、弾性体としては回転軸に設けられたものに限らず、回転軸と減速機との接続部や、減速機のハウジングや減速機構を構成する部材、減速機構と出力部材との接続部、減速機と基体との接続部など、任意の位置に設けられていてもよい。

また、弾性体を省略してもよく、その場合でも、駆動装置を構成する各部材の剛性や部材同士のガタなどに基づき、入力側と出力側との間の見かけの剛性を求めておけばよい。そして、この見かけの剛性と、第１、２検出手段からの検出値に基づく角度差と、に基づいて、被駆動体から作用するトルク値を算出するようにしてもよい。

前記実施形態では、減速ユニット（減速機）４において、減速機構４２よりもモータ３の側（入力側）に回転部材４３が設けられ、この回転部材４３の回転角を第２角度センサ（第２検出手段）７が検出することで、出力フランジ（出力部材）５の回転角を検出することとしたが、このような構成に限定されない。すなわち、第２検出手段は、減速機構の入力側に限らず、出力側あるいは外周部に設けられていてもよい。さらに、第２検出手段は、出力部材と一体回転する回転部材の回転角を検出するものに限らず、出力部材の回転角を直接検出するものであってもよい。

前記実施形態では、第２角度センサ（第２検出手段）７が回転部材４３とモータハウジング（基体）２との相対回転角を検出することで、減速ユニット（減速機）４が基体に対して滑ったことを検出するものとしたが、このような構成に限定されない。すなわち、基体に対する滑りを検出する必要がなければ、第２検出手段は、回転部材あるいは出力部材と、減速機ハウジング（ハウジング）４１と、の相対回転角を検出するように構成されていてもよい。

前記実施形態では、減速ユニット（減速機）４の減速機ハウジング４１が締結手段４４によってモータハウジング（基体）２に摩擦締結されていたが、締結手段を設けずに、減速機を基体に対して移動不能に連結してもよい。このように減速機のハウジングが基体に移動不能に設けられた場合には、第２検出手段は、回転部材あるいは出力部材と、基体または減速機のハウジングと、の相対回転角を検出するように構成されていればよい。また、減速機の破損を防止するための機構としては、摩擦締結に限らず、出力部材に所定値を超えるトルクが作用した場合に締結が解除される任意の機構を採用することができる。

前記実施形態では、減速ユニット（減速機）４がサイクロイド減速機である場合を例示したが、減速機としては、平行軸歯車減速機や遊星歯車減速機などの歯車減速機であってもよいし、波動歯車装置やボール減速機、ローラギア減速機など、種々の機構を有した減速機であってもよい。また、減速機は、減速機ハウジング（ハウジング）４１を有したものに限らず、モータハウジング（基体）２に減速機構が支持されるものであってもよい。

以上のように、本発明は、駆動制御の精度を向上させることができる駆動装置およびロボットに好適に利用できる。

１ 駆動装置
２ モータハウジング（基体）
３ モータ（回転駆動部）
４ 減速ユニット（減速機）
５ 出力フランジ（出力部材）
６ 第１角度センサ（第１検出手段）
７ 第２角度センサ（第２検出手段）
８ 制御部（演算手段）
３１ モータ軸（回転軸）
４１ 減速機ハウジング（ハウジング）
４２ 減速機構
４３ 回転部材
４４ 締結手段
４５ ピン（内歯）
４６ 偏心回転部材
４７ 外歯
４８ 出力ピン（伝達部材）
３１３ 弾性軸部材（弾性体）

Claims (6)

1. 基体に設けられて回転軸を有した回転駆動部と、前記回転軸の回転を減速させる減速機と、減速された回転を被駆動体に伝達する出力部材と、を備えた駆動装置であって、
   前記回転軸の回転角を検出する第１検出手段と、
   前記出力部材の回転角を検出する第２検出手段と、
   前記第１検出手段および前記第２検出手段の検出値から角度差を演算するとともに、この角度差に基づいて前記被駆動体から作用する負荷の大きさを算出する演算手段と、
   を備え、
   前記回転駆動部の回転軸には、予め所定の捩り剛性に設定された弾性体が設けられ、
   前記演算手段は、前記角度差と前記弾性体の捩り剛性とに基づいて作用するトルク値を算出することを特徴とする駆動装置。
2. 請求項１に記載された駆動装置において、
   前記減速機は、
   前記基体に支持されるハウジングと、
   前記ハウジングに内蔵される減速機構と、
   前記減速機構における前記回転駆動部の側に設けられて前記出力部材と一体回転する回転部材と、
   を備え、
   前記第２検出手段は、前記基体または前記ハウジングと前記回転部材との相対回転角を検出することを特徴とする駆動装置。
3. 基体に設けられて回転軸を有した回転駆動部と、前記回転軸の回転を減速させる減速機と、減速された回転を被駆動体に伝達する出力部材と、を備えた駆動装置であって、
   前記回転軸の回転角を検出する第１検出手段と、
   前記出力部材の回転角を検出する第２検出手段と、
   前記第１検出手段および前記第２検出手段の検出値から角度差を演算するとともに、この角度差に基づいて前記被駆動体から作用する負荷の大きさを算出する演算手段と、
   を備え、
   前記減速機は、
   前記基体に支持されるハウジングと、
   前記ハウジングに内蔵される減速機構と、
   前記ハウジングを前記基体に対して摩擦締結する締結手段と、
   を備え、
   前記締結手段は、前記出力部材に所定値を超えるトルクが作用した場合に摩擦締結が解除されるように構成されていることを特徴とする駆動装置。
4. 基体に設けられて回転軸を有した回転駆動部と、前記回転軸の回転を減速させる減速機と、減速された回転を被駆動体に伝達する出力部材と、を備えた駆動装置であって、
   前記回転軸の回転角を検出する第１検出手段と、
   前記出力部材の回転角を検出する第２検出手段と、
   前記第１検出手段および前記第２検出手段の検出値から角度差を演算するとともに、この角度差に基づいて前記被駆動体から作用する負荷の大きさを算出する演算手段と、
   を備え、
   前記減速機は、
   前記基体に支持されるハウジングと、
   前記ハウジングに内蔵される減速機構と、
   前記減速機構における前記回転駆動部の側に設けられて前記出力部材と一体回転する回転部材と、
   前記ハウジングを前記基体に対して摩擦締結する締結手段と、
   を備え、
   前記第２検出手段は、前記基体と前記回転部材との相対回転角を検出し、
   前記締結手段は、前記出力部材に所定値を超えるトルクが作用した場合に摩擦締結が解除されるように構成されていることを特徴とする駆動装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の駆動装置において、
   前記減速機は、
   前記基体に支持されるハウジングと、
   前記ハウジングの内周に沿って複数設けられた内歯と、
   前記ハウジングの内部に設けられて前記回転軸に偏心回転自在に接続された偏心回転部材と、
   前記偏心回転部材の外周に形成されて前記内歯よりも１つ少ない複数の外歯と、
   前記偏心回転部材の回転を前記出力部材に伝達する伝達部材と、
   を備えたサイクロイド減速機であることを特徴とする駆動装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載の駆動装置を備えたことを特徴とするロボット。

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