JP6863098B2

JP6863098B2 - Drives and robots

Info

Publication number: JP6863098B2
Application number: JP2017110478A
Authority: JP
Inventors: 友宏泉川; 拓北原; 見上　康臣; 康臣見上; 鎌田　照己; 照己鎌田; 泰孝鎌田; 小池　孝尚; 孝尚小池
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2017-06-02
Filing date: 2017-06-02
Publication date: 2021-04-21
Anticipated expiration: 2037-06-02
Also published as: JP2018204690A

Description

本発明は、駆動装置およびロボットに関する。 The present invention relates to a drive device and a robot.

従来、ロボットの関節等を動作させるため駆動装置として、２つのモータによって同一の出力軸を回転させる駆動装置が知られている。例えば、下記特許文献１には、第１モータによって駆動される第２のギヤと、第２モータによって駆動される第３のギヤとのそれぞれを、出力軸に設けられた第１のギヤに噛み合わせて、出力軸を回転させるように構成されたモータ装置において、第３のギヤにおけるバックラッシュを抑えるように、第１モータおよび第２モータを制御する技術が開示されている。 Conventionally, as a drive device for operating a robot joint or the like, a drive device for rotating the same output shaft by two motors is known. For example, in Patent Document 1 below, each of the second gear driven by the first motor and the third gear driven by the second motor is engaged with the first gear provided on the output shaft. At the same time, in a motor device configured to rotate an output shaft, a technique for controlling a first motor and a second motor so as to suppress backlash in a third gear is disclosed.

このような駆動装置において、第１モータと出力軸との間と、第２モータと出力軸の間とのそれぞれに、複数段のギヤを備えた駆動伝達系を介在させることにより、第１モータの回転および第２モータの回転を減速して、出力軸へ伝達することが可能となる。 In such a drive device, the first motor is provided by interposing a drive transmission system having a plurality of stages of gears between the first motor and the output shaft and between the second motor and the output shaft. And the rotation of the second motor can be decelerated and transmitted to the output shaft.

しかしながら、従来の駆動装置では、複数段のギヤを備えた駆動伝達系を設けることにより、駆動装置の全体的なサイズが大型化してしまう。このため、例えば、駆動対象に大型の設置スペースを確保する等の対策が必要であり、駆動装置を駆動対象に容易に取り付けることが困難であった。また、例えば、駆動装置をロボットアームの関節部に設ける場合、当該駆動装置の大型化は、ロボットアームの関節部の大型化を招き、これにより、ロボットアームが他の部品と干渉してしまい、ロボットアームの可動域を減少させてしまう虞がある。 However, in the conventional drive device, the overall size of the drive device is increased by providing the drive transmission system provided with a plurality of gears. Therefore, for example, it is necessary to take measures such as securing a large installation space for the drive target, and it is difficult to easily attach the drive device to the drive target. Further, for example, when the drive device is provided at the joint portion of the robot arm, the increase in size of the drive device causes the joint portion of the robot arm to increase in size, which causes the robot arm to interfere with other parts. There is a risk of reducing the movable range of the robot arm.

本発明は、上述した従来技術の課題を解決するため、駆動装置の全体的なサイズの大型化を抑制できるように、駆動伝達系を設けることを目的とする。 An object of the present invention is to provide a drive transmission system so as to suppress an increase in the overall size of the drive device in order to solve the above-mentioned problems of the prior art.

上述した課題を解決するために、本発明の駆動装置は、第１のモータと、前記第１のモータの回転を複数段のギヤによって伝達する第１の駆動伝達系と、第２のモータと、前記第２のモータの回転を複数段のギヤによって伝達する第２の駆動伝達系と、前記第１の駆動伝達系の最終段のギヤと、前記第２の駆動伝達系の最終段のギヤとの双方によって駆動される出力ギヤと、を備え、前記出力ギヤの軸中心と、前記第１の駆動伝達系の最終段のギヤの軸中心とを通る直線を第１の直線とし、前記出力ギヤの軸中心と、前記第２の駆動伝達系の最終段のギヤの軸中心とを通る直線を第２の直線とした場合において、前記第１の直線と前記第２の直線とに挟まれた領域内に、前記第１のモータの軸中心、前記第２のモータの軸中心、前記第１の駆動伝達系の前記複数段のギヤの各々の軸中心、および前記第２の駆動伝達系の前記複数段のギヤの各々の軸中心が、全て収まっている。 In order to solve the above-mentioned problems, the drive device of the present invention includes a first motor, a first drive transmission system that transmits the rotation of the first motor by a plurality of gears, and a second motor. , The second drive transmission system that transmits the rotation of the second motor by a plurality of gears, the final gear of the first drive transmission system, and the final gear of the second drive transmission system. A straight line passing through the shaft center of the output gear and the shaft center of the gear in the final stage of the first drive transmission system is defined as the first straight line, and the output gear is provided. When the straight line passing through the shaft center of the gear and the shaft center of the gear in the final stage of the second drive transmission system is defined as the second straight line, it is sandwiched between the first straight line and the second straight line. Within the region, the axis center of the first motor, the axis center of the second motor, the axis center of each of the plurality of gears of the first drive transmission system, and the second drive transmission system. The axis centers of each of the plurality of gears of the above are all settled.

本発明によれば、駆動装置の全体的なサイズの大型化を抑制できるように、駆動伝達系を設けることができる。 According to the present invention, a drive transmission system can be provided so as to suppress an increase in the overall size of the drive device.

本発明の一実施形態に係る駆動装置の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the drive device which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る駆動装置における第１の駆動伝達系の具体的な構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the specific structure of the 1st drive transmission system in the drive device which concerns on one Embodiment of this invention. 図２に示すブレーキ機構の拡大断面図である。It is an enlarged sectional view of the brake mechanism shown in FIG. 本発明の一実施形態に係る駆動装置における各駆動伝達系の配置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating arrangement of each drive transmission system in the drive apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る駆動装置における各駆動伝達系の配置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating arrangement of each drive transmission system in the drive apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る制御基板の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the control board which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る位置・速度制御部によるオフセット制御の具体例を表すグラフである。It is a graph which shows the specific example of the offset control by the position / speed control part which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る位置・速度制御部の機能構成を示す図である。It is a figure which shows the functional structure of the position / speed control part which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る位置・速度制御部が備えるＭＭＣの機能構成を示す図である。It is a figure which shows the functional structure of the MMC provided in the position / speed control part which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る位置・速度制御部が備える第１選択部の機能構成を示す図である。It is a figure which shows the functional structure of the 1st selection part provided in the position / speed control part which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の実施例に係るロボットの一部概略構成を示す図である。It is a figure which shows the partial schematic structure of the robot which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施例に係るロボットにおける、駆動装置の具体的な取り付け構成例を示す図である。It is a figure which shows the specific mounting configuration example of the drive device in the robot which concerns on embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る駆動装置における制御基板の配置の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the arrangement of the control board in the drive device which concerns on one Embodiment of this invention.

〔一実施形態〕
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。 [One Embodiment]
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

（駆動装置１００の構成）
図１は、本発明の一実施形態に係る駆動装置１００の構成を示す平面図である。なお、以下の説明では、便宜上、図中Ｘ軸方向（各回転軸の軸方向）を上下方向としているが、駆動装置１００の取り付け方向や駆動対象の動作等によって、必ずしも図中Ｘ軸方向が上下方向になるとは限らない。 (Structure of drive device 100)
FIG. 1 is a plan view showing a configuration of a drive device 100 according to an embodiment of the present invention. In the following description, for convenience, the X-axis direction in the figure (the axial direction of each rotation axis) is the vertical direction, but the X-axis direction in the figure does not necessarily change depending on the mounting direction of the drive device 100, the operation of the drive target, and the like. It is not always in the vertical direction.

図１に示す駆動装置１００は、２つのモータ（第１のモータ１０１および第２のモータ１５１）を備えており、これら２つのモータの回転を、第１の駆動伝達系および第２の駆動伝達系によって出力ギヤ１０８に伝達し、当該出力ギヤ１０８を回転させる構成を有している。出力ギヤ１０８は、出力軸１０９に圧入されており、出力軸１０９とともに回転する。なお、本実施形態では、第１のモータ１０１および第２のモータ１５１にＤＣブラシレスモータを用いているが、本発明は、ＤＣモータであっても転用可能である。 The drive device 100 shown in FIG. 1 includes two motors (a first motor 101 and a second motor 151), and transmits the rotation of these two motors to a first drive transmission system and a second drive transmission system. It is configured to transmit to the output gear 108 by the system and rotate the output gear 108. The output gear 108 is press-fitted into the output shaft 109 and rotates together with the output shaft 109. In the present embodiment, a DC brushless motor is used for the first motor 101 and the second motor 151, but the present invention can be diverted even if it is a DC motor.

駆動装置１００において、第１のモータ１０１の駆動軸１０１Ａの回転は、第１の駆動伝達系によって減速され、出力ギヤ１０８へと伝わる。第１の駆動伝達系は、複数段のギヤおよび複数の回転軸（第１ピニオン軸１０２、第１ギヤ１０３、第２ピニオン軸１０４、第２ギヤ１０５、第３ピニオン軸１０６、および第３ギヤ１０７）を有して構成されている。第１の駆動伝達系は、第１のモータ１０１の駆動軸１０１Ａとともに、ハウジング１２０内に収容されている。但し、第１のモータ１０１の駆動軸１０１Ａは、ハウジング１２０の底面に取り付けられた第１のモータ１０１から、ハウジング１２０の内部へと挿入されている。 In the drive device 100, the rotation of the drive shaft 101A of the first motor 101 is decelerated by the first drive transmission system and transmitted to the output gear 108. The first drive transmission system includes a plurality of gears and a plurality of rotating shafts (first pinion shaft 102, first gear 103, second pinion shaft 104, second gear 105, third pinion shaft 106, and third gear. 107) is configured. The first drive transmission system is housed in the housing 120 together with the drive shaft 101A of the first motor 101. However, the drive shaft 101A of the first motor 101 is inserted into the inside of the housing 120 from the first motor 101 attached to the bottom surface of the housing 120.

また、駆動装置１００において、第２のモータ１５１の駆動軸１５１Ａの回転は、第２の駆動伝達系によって減速され、出力ギヤ１０８へと伝わる。第２の駆動伝達系は、複数段のギヤおよび複数の回転軸（第１ピニオン軸１５２、第１ギヤ１５３、第２ピニオン軸１５４、第２ギヤ１５５、第３ピニオン軸１５６、および第３ギヤ１５７）を有して構成されている。第２の駆動伝達系は、第２のモータ１５１の駆動軸１５１Ａとともに、ハウジング１２０内に収容されている。但し、第２のモータ１５１の駆動軸１５１Ａは、ハウジング１２０の底面に取り付けられた第２のモータ１５１から、ハウジング１２０の内部へと挿入されている。 Further, in the drive device 100, the rotation of the drive shaft 151A of the second motor 151 is decelerated by the second drive transmission system and transmitted to the output gear 108. The second drive transmission system includes a plurality of gears and a plurality of rotating shafts (first pinion shaft 152, first gear 153, second pinion shaft 154, second gear 155, third pinion shaft 156, and third gear. It is configured to have 157). The second drive transmission system is housed in the housing 120 together with the drive shaft 151A of the second motor 151. However, the drive shaft 151A of the second motor 151 is inserted into the inside of the housing 120 from the second motor 151 attached to the bottom surface of the housing 120.

また、駆動装置１００において、第１の駆動伝達系に対しては、当該第１の駆動伝達系の回転を制動するための、ブレーキ機構１３０（第１のブレーキ機構）が設けられている。また、駆動装置１００において、第２の駆動伝達系に対しては、当該第２の駆動伝達系の回転を制動するための、ブレーキ機構１８０（第２のブレーキ機構）が設けられている。 Further, in the drive device 100, the first drive transmission system is provided with a brake mechanism 130 (first brake mechanism) for braking the rotation of the first drive transmission system. Further, in the drive device 100, the second drive transmission system is provided with a brake mechanism 180 (second brake mechanism) for braking the rotation of the second drive transmission system.

ブレーキ機構１３０は、第１ピニオン軸１０２と同軸上（第１ピニオン軸１０２におけるハウジング１２０の上面から突出した部分）に設けられている。同様に、ブレーキ機構１８０は、第１ピニオン軸１５２と同軸上（第１ピニオン軸１５２におけるハウジング１２０の上面から突出した部分）に設けられている。このようにブレーキ機構１３０，１８０を配置したことにより、駆動装置１００は、全体的なサイズが横幅方向（図中Ｘ軸方向およびＹ軸方向）に拡大してしまうことを抑制することが可能となっている。 The brake mechanism 130 is provided coaxially with the first pinion shaft 102 (a portion of the first pinion shaft 102 protruding from the upper surface of the housing 120). Similarly, the brake mechanism 180 is provided coaxially with the first pinion shaft 152 (a portion of the first pinion shaft 152 protruding from the upper surface of the housing 120). By arranging the brake mechanisms 130 and 180 in this way, it is possible to prevent the overall size of the drive device 100 from expanding in the lateral width direction (X-axis direction and Y-axis direction in the drawing). It has become.

このように構成された駆動装置１００は、例えば、第１のモータ１０１の駆動軸１０１Ａの回転方向と、第２のモータ１５１の駆動軸１５１Ａの回転方向とを互いに異ならせることにより、出力ギヤ１０８のバックラッシュ（ギヤ間の隙間）を低減することができる。 The drive device 100 configured in this way has, for example, the output gear 108 by causing the rotation direction of the drive shaft 101A of the first motor 101 and the rotation direction of the drive shaft 151A of the second motor 151 to be different from each other. Backlash (gap between gears) can be reduced.

また、駆動装置１００は、例えば、第１のモータ１０１の駆動軸１０１Ａの回転方向と、第２のモータ１５１の駆動軸１５１Ａの回転方向とを互いに一致させることにより、出力ギヤ１０８を高トルク（２つのモータ１０１，１５１の出力トルクの合成トルク）で回転駆動することができる。 Further, the drive device 100 makes the output gear 108 have high torque (for example, by making the rotation direction of the drive shaft 101A of the first motor 101 and the rotation direction of the drive shaft 151A of the second motor 151 coincide with each other. It can be rotationally driven by the combined torque of the output torques of the two motors 101 and 151).

（第１の駆動伝達系の具体的な構成）
ここで、図２を参照して、第１の駆動伝達系の具体的な構成について説明する。なお、第２の駆動伝達系については、以下に説明する第１の駆動伝達系と同様の構成であるため、説明を省略する。 (Specific configuration of the first drive transmission system)
Here, a specific configuration of the first drive transmission system will be described with reference to FIG. Since the second drive transmission system has the same configuration as the first drive transmission system described below, the description thereof will be omitted.

図２は、本発明の一実施形態に係る駆動装置１００における第１の駆動伝達系の具体的な構成を示す断面図である。図２に示すように、駆動装置１００は、ハウジング１２０内において、５つの回転軸（第１のモータ１０１が有する駆動軸１０１Ａ、第１ピニオン軸１０２、第２ピニオン軸１０４、第３ピニオン軸１０６、および出力軸１０９）が、いずれも上下方向（図中Ｚ軸方向）を軸方向として、互いに並行に並べて設けられている。駆動軸１０１Ａは、第１のモータ１０１が有する回転軸であり、ハウジング１２０の底面に取り付けられた第１のモータ１０１から、ハウジング１２０の底面を貫通して、ハウジング１２０の内部へと挿入されている。第１ピニオン軸１０２、第２ピニオン軸１０４、第３ピニオン軸１０６、および出力軸１０９の各々は、ハウジング１２０内に固設された上下一対のベアリング１１０によって、両端が回転自在に支持されている。これにより、各回転軸間は、所定の距離精度が保たれている。 FIG. 2 is a cross-sectional view showing a specific configuration of a first drive transmission system in the drive device 100 according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the drive device 100 has five rotation shafts (drive shaft 101A, first pinion shaft 102, second pinion shaft 104, third pinion shaft 106 included in the first motor 101) in the housing 120. , And the output shaft 109) are provided side by side in parallel with each other with the vertical direction (Z-axis direction in the drawing) as the axial direction. The drive shaft 101A is a rotation shaft of the first motor 101, and is inserted into the inside of the housing 120 from the first motor 101 attached to the bottom surface of the housing 120 through the bottom surface of the housing 120. There is. Each of the first pinion shaft 102, the second pinion shaft 104, the third pinion shaft 106, and the output shaft 109 is rotatably supported at both ends by a pair of upper and lower bearings 110 fixed in the housing 120. .. As a result, a predetermined distance accuracy is maintained between the rotation axes.

また、ハウジング１２０内において、４つのギヤ（第１ギヤ１０３、第２ギヤ１０５、第３ギヤ１０７、および出力ギヤ１０８）が配置されている。第１ギヤ１０３は、第１ピニオン軸１０２に圧入されており、駆動軸１０１Ａに形成されているギヤと噛み合う。第２ギヤ１０５は、第２ピニオン軸１０４に圧入されており、第１ピニオン軸１０２に形成されているギヤと噛み合う。第３ギヤ１０７は、第３ピニオン軸１０６圧入されており、第２ピニオン軸１０４に形成されているギヤと噛み合う。出力ギヤ１０８は、出力軸１０９に圧入されており、第３ピニオン軸１０６に形成されているギヤと噛み合う。 Further, four gears (first gear 103, second gear 105, third gear 107, and output gear 108) are arranged in the housing 120. The first gear 103 is press-fitted into the first pinion shaft 102 and meshes with the gear formed on the drive shaft 101A. The second gear 105 is press-fitted into the second pinion shaft 104 and meshes with the gear formed on the first pinion shaft 102. The third gear 107 is press-fitted into the third pinion shaft 106 and meshes with the gear formed on the second pinion shaft 104. The output gear 108 is press-fitted into the output shaft 109 and meshes with a gear formed on the third pinion shaft 106.

このように構成された駆動装置１００は、第１のモータ１０１が、図６で後述する制御基板２１０の制御によって駆動されると、第１のモータ１０１の駆動軸１０１Ａが回転する。駆動軸１０１Ａは、そのギヤ部分において第１ギヤ１０３と噛み合いつつ、回転することによって、第１ギヤ１０３に回転力を伝える。 In the drive device 100 configured in this way, when the first motor 101 is driven by the control of the control board 210 described later in FIG. 6, the drive shaft 101A of the first motor 101 rotates. The drive shaft 101A transmits a rotational force to the first gear 103 by rotating while meshing with the first gear 103 in the gear portion thereof.

第１ギヤ１０３は、第１ピニオン軸１０２とともに回転する。第１ピニオン軸１０２は、そのギヤ部分において第２ギヤ１０５と噛み合いつつ、回転することによって、第２ギヤ１０５に回転力を伝える。 The first gear 103 rotates together with the first pinion shaft 102. The first pinion shaft 102 transmits a rotational force to the second gear 105 by rotating while meshing with the second gear 105 in the gear portion thereof.

第２ギヤ１０５は、第２ピニオン軸１０４とともに回転する、第２ピニオン軸１０４は、そのギヤ部分において第３ギヤ１０７と噛み合いつつ回転することによって、第３ギヤ１０７に回転力を伝える。 The second gear 105 rotates together with the second pinion shaft 104. The second pinion shaft 104 transmits a rotational force to the third gear 107 by rotating while meshing with the third gear 107 in the gear portion thereof.

第３ギヤ１０７は、第３ピニオン軸１０６とともに回転する、第３ピニオン軸１０６は、そのギヤ部分において出力ギヤ１０８と噛み合いつつ回転することによって、出力ギヤ１０８に回転力を伝える。 The third gear 107 rotates together with the third pinion shaft 106. The third pinion shaft 106 transmits a rotational force to the output gear 108 by rotating while meshing with the output gear 108 at its gear portion.

出力ギヤ１０８は、出力軸１０９とともに回転する。出力軸１０９の先端側（図中Ｚ軸正側）には、その一部がハウジング１２０の上面から露出する円盤状の出力フランジ１１１が装着されている。出力フランジ１１１は、出力軸１０９とともに回転する。出力フランジ１１１は、駆動装置１００から出力される回転力を、当該回転力を利用して動作する装置（例えば、ロボットアーム等）に伝えるための部材である。出力フランジ１１１は、出力ギヤ１０８と一体的に形成されており、これによって、高い剛性が得られている。 The output gear 108 rotates together with the output shaft 109. A disk-shaped output flange 111 whose part is exposed from the upper surface of the housing 120 is mounted on the tip end side (Z-axis positive side in the drawing) of the output shaft 109. The output flange 111 rotates together with the output shaft 109. The output flange 111 is a member for transmitting a rotational force output from the drive device 100 to an apparatus (for example, a robot arm or the like) that operates by utilizing the rotational force. The output flange 111 is integrally formed with the output gear 108, whereby high rigidity is obtained.

出力フランジ１１１の回転速度は、第１のモータ１０１の回転速度に対し、４つのギヤ（第１ギヤ１０３、第２ギヤ１０５、第３ギヤ１０７、および出力ギヤ１０８）によって減速されたものとなる。したがって、これら４つのギヤの歯数を調整して、減速比を調整することにより、出力フランジ１１１の回転速度を、所望の回転速度まで減速させることができる。なお、図１および図２に示す例では、各ギヤが前段の回転軸と噛み合う構成を採用している関係上、前段のギヤよりも、後段のギヤの直径を大きく（すなわち、歯数を多く）している。すなわち、複数段のギヤの大小関係は、以下のとおりである。 The rotation speed of the output flange 111 is reduced by four gears (first gear 103, second gear 105, third gear 107, and output gear 108) with respect to the rotation speed of the first motor 101. .. Therefore, by adjusting the number of teeth of these four gears and adjusting the reduction ratio, the rotation speed of the output flange 111 can be reduced to a desired rotation speed. In the examples shown in FIGS. 1 and 2, the diameter of the rear gear is larger (that is, the number of teeth is larger) than that of the front gear because each gear adopts a configuration in which the gear meshes with the rotation shaft of the front stage. )doing. That is, the magnitude relationship of the plurality of gears is as follows.

第１のモータ１０１の駆動軸１０１Ａに形成されているギヤ＜第１ギヤ１０３＜第２ギヤ１０５＜第３ギヤ１０７＜出力ギヤ１０８ Gear <1st gear 103 <2nd gear 105 <3rd gear 107 <output gear 108 formed on the drive shaft 101A of the first motor 101

このように、第１の駆動伝達系は、前段のギヤと後段のギヤとが互いに重なりあう構成を採用したことにより、全体的なサイズが横幅方向（図中Ｘ軸方向およびＹ軸方向）に拡大してしまうことを抑制することが可能となっている。 In this way, the first drive transmission system adopts a configuration in which the front gear and the rear gear overlap each other, so that the overall size is in the width direction (X-axis direction and Y-axis direction in the figure). It is possible to suppress the expansion.

出力フランジ１１１の回転力は、当該回転力を利用して動作する装置に伝えられる。例えば、出力フランジ１１１の回転力を、ロボットアームの回転に使用する場合、出力フランジ１１１を、ロボットアームの関節の回転軸と接続することで、ロボットアームを回転させることが可能となる。この際、出力フランジ１１１の表面から突出したピン１１１Ａを、ロボットアームの関節の回転軸にはめ込むことで、出力フランジ１１１の回転方向の位置合わせおよび滑り止めが可能となる。 The rotational force of the output flange 111 is transmitted to a device that operates by utilizing the rotational force. For example, when the rotational force of the output flange 111 is used for the rotation of the robot arm, the robot arm can be rotated by connecting the output flange 111 to the rotation axis of the joint of the robot arm. At this time, by fitting the pin 111A protruding from the surface of the output flange 111 into the rotation axis of the joint of the robot arm, it is possible to align the output flange 111 in the rotation direction and prevent slipping.

出力フランジ１１１は、ハウジング１２０内において、出力軸１０９とともに、軸方向（図中Ｚ軸方向）に僅かに移動可能に設けられている。加えて、出力フランジ１１１は、出力軸１０９とともに、弾性部材１１２（例えば、皿ばね等）によって、出力フランジ１１１の表面を取付対象に押し付ける方向（図中Ｚ軸正方向）に付勢されている。これにより、出力フランジ１１１は、取付対象の表面に対して、より確実に面接触することが可能となっている。 The output flange 111 is provided in the housing 120 together with the output shaft 109 so as to be slightly movable in the axial direction (Z-axis direction in the drawing). In addition, the output flange 111 is urged by an elastic member 112 (for example, a disc spring or the like) together with the output shaft 109 in a direction in which the surface of the output flange 111 is pressed against the mounting target (the Z-axis positive direction in the drawing). .. As a result, the output flange 111 can be more reliably surface-contacted with the surface to be mounted.

制御基板２１０は、第１のモータ１０１の内部に設けられたエンコーダ１０１Ｂ（回転角検知センサ）によって検知された第１のモータ１０１の回転角から、ロボットアームの動作角度を算出することが可能である。すなわち、制御基板２１０は、エンコーダ１０１Ｂの出力値に基づいて、第１のモータ１０１の回転角を制御することにより、ロボットアームの動作角度を、所望の角度とすることができる。 The control board 210 can calculate the operating angle of the robot arm from the rotation angle of the first motor 101 detected by the encoder 101B (rotation angle detection sensor) provided inside the first motor 101. is there. That is, the control board 210 can set the operating angle of the robot arm to a desired angle by controlling the rotation angle of the first motor 101 based on the output value of the encoder 101B.

なお、ロボットアームの動作角度をより正確に検出するために、図２に示すように、制御基板２１０の裏面における出力軸１０９の端部と対向する位置に、出力フランジ１１１（出力軸１０９）の回転角を検出する角度センサ２１０Ｂを設けるようにしてもよい。この角度センサ２１０Ｂとして、例えば、磁気式エンコーダを用いる場合、出力軸１０９の端部に円形の永久磁石を埋め込み、角度センサ２１０ＢのホールＩＣによって、出力軸１０９の回転に伴う永久磁石のＳ極とＮ極との切り替わりを検知することで、出力フランジ１１１（出力軸１０９）の回転角を検知することが可能となる。制御基板２１０は、角度センサ２１０Ｂによって検知された出力フランジ１１１の回転角に基づいて、第１のモータ１０１および第２のモータ１５１を制御することにより、ロボットアームの動作角度を、より正確に所望の角度とすることができる。 In order to more accurately detect the operating angle of the robot arm, as shown in FIG. 2, the output flange 111 (output shaft 109) is located at a position facing the end of the output shaft 109 on the back surface of the control board 210. An angle sensor 210B for detecting the rotation angle may be provided. When a magnetic encoder is used as the angle sensor 210B, for example, a circular permanent magnet is embedded in the end of the output shaft 109, and the Hall IC of the angle sensor 210B is used to connect the S pole of the permanent magnet with the rotation of the output shaft 109. By detecting the switching with the N pole, it is possible to detect the rotation angle of the output flange 111 (output shaft 109). The control board 210 controls the first motor 101 and the second motor 151 based on the rotation angle of the output flange 111 detected by the angle sensor 210B, so that the operating angle of the robot arm can be more accurately desired. Can be the angle of.

（ブレーキ機構１３０）
図３は、図２に示すブレーキ機構１３０の拡大断面図である。ブレーキ機構１３０は、第１の駆動伝達系の回転を制動する。これにより、例えば、第１のモータ１０１の回転を停止させたときに、ブレーキ機構１３０によって第１の駆動伝達系の回転を制動することで、駆動装置１００による駆動対象（例えば、ロボットアーム）が、重力等の影響によって自動的に降下してしまうことを防止することができる。 (Brake mechanism 130)
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the brake mechanism 130 shown in FIG. The brake mechanism 130 brakes the rotation of the first drive transmission system. As a result, for example, when the rotation of the first motor 101 is stopped, the rotation of the first drive transmission system is braked by the brake mechanism 130, so that the drive target (for example, the robot arm) by the drive device 100 is set. , It is possible to prevent the vehicle from automatically descending due to the influence of gravity or the like.

図１および図２に示すように、ブレーキ機構１３０は、第１ピニオン軸１０２と同軸上に設けられている。具体的には、ブレーキ機構１３０は、第１ピニオン軸１０２における、ハウジング１２０の上面から突出した部分に設けられている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the brake mechanism 130 is provided coaxially with the first pinion shaft 102. Specifically, the brake mechanism 130 is provided at a portion of the first pinion shaft 102 that protrudes from the upper surface of the housing 120.

図３に示すように、ブレーキ機構１３０は、出力フランジ１１１と同一面（ハウジング１２０の上面）上に設けられている。ブレーキ機構１３０は、入力軸（駆動軸１０１Ａ）側に設けられており、出力フランジ１１１は、出力軸（出力軸１０９）側に設けられている。これにより、ハウジング１２０の上面のスペースが有効に利用されており、駆動装置１００の全体的なサイズの大型化を抑制することが可能となっている。 As shown in FIG. 3, the brake mechanism 130 is provided on the same surface (upper surface of the housing 120) as the output flange 111. The brake mechanism 130 is provided on the input shaft (drive shaft 101A) side, and the output flange 111 is provided on the output shaft (output shaft 109) side. As a result, the space on the upper surface of the housing 120 is effectively used, and it is possible to suppress an increase in the overall size of the drive device 100.

ブレーキ機構１３０としては、第１ピニオン軸１０２の回転を制動するための、公知の様々なブレーキ機構を採用することが可能であるが、例えば、本実施形態では、図３に示す構成を採用している。 As the brake mechanism 130, various known brake mechanisms for braking the rotation of the first pinion shaft 102 can be adopted. For example, in the present embodiment, the configuration shown in FIG. 3 is adopted. ing.

図３に示すように、ブレーキ機構１３０は、ハウジング１３１、ロータハブ１３２、およびブレーキ本体１３３を有して構成されている。 As shown in FIG. 3, the brake mechanism 130 includes a housing 131, a rotor hub 132, and a brake body 133.

第１ピニオン軸１０２は、その一部がハウジング１２０の上面から、ハウジング１３１の内部へと突出している。ハウジング１３１の内部において、第１ピニオン軸１０２の先端には、ロータハブ１３２が装着されている。ロータハブ１３２は、ピンにより力を伝達し、抜け止めのネジによって第１ピニオン軸１０２に固定されている。これにより、ロータハブ１３２は、第１ピニオン軸１０２とともに回転する。 A part of the first pinion shaft 102 projects from the upper surface of the housing 120 to the inside of the housing 131. Inside the housing 131, a rotor hub 132 is attached to the tip of the first pinion shaft 102. The rotor hub 132 transmits a force by a pin and is fixed to the first pinion shaft 102 by a retaining screw. As a result, the rotor hub 132 rotates together with the first pinion shaft 102.

ロータハブ１３２は、ブレーキ本体１３３の内部の摩擦板と噛み合うように正方形になっている。これにより、第１ピニオン軸１０２が回転すると、その回転はロータハブ１３２を介して、ブレーキ本体１３３の内部の摩擦板に伝わり、これにより、当該摩擦板が回転するようになっている。 The rotor hub 132 is square so as to mesh with the friction plate inside the brake body 133. As a result, when the first pinion shaft 102 rotates, the rotation is transmitted to the friction plate inside the brake body 133 via the rotor hub 132, whereby the friction plate rotates.

ブレーキ本体１３３は、摩擦板、パッド、ばね、ソレノイドを有する。ブレーキの使用時には、パッドが、ばねの力によって、摩擦板に押し付けられる。これにより、パッドと摩擦板との間の摩擦力により、第１ピニオン軸１０２の回転が制動される。ソレノイドは、ブレーキの未使用時には、通電されることによって、パッドが摩擦板に当接しないように、パッドを吸引する。すなわち、ソレノイドは、ブレーキの未使用時には、常に所定の電流が流れるため、発熱源となる。 The brake body 133 has a friction plate, a pad, a spring, and a solenoid. When using the brake, the pad is pressed against the friction plate by the force of the spring. As a result, the rotation of the first pinion shaft 102 is braked by the frictional force between the pad and the friction plate. When the brake is not in use, the solenoid is energized to suck the pad so that the pad does not come into contact with the friction plate. That is, the solenoid is a heat source because a predetermined current always flows when the brake is not in use.

ハウジング１３１には、ブレーキ本体１３３の発熱を逃がすための、ヒートシングが設けられてもよい。これにより、ブレーキ本体１３３の発熱が第１のモータ１０１に伝わり難くし、第１のモータ１０１が温度上昇により異常停止してしまうことを抑制することができる。他の構成例として、例えば、ハウジング１３１を駆動対象（例えば、ロボットアーム等）に接触させて、当該駆動対象を介して、ハウジング１３１の発熱を逃がすようにしてもよい。 The housing 131 may be provided with heating to dissipate heat generated by the brake body 133. As a result, the heat generated by the brake body 133 is less likely to be transmitted to the first motor 101, and it is possible to prevent the first motor 101 from abnormally stopping due to a temperature rise. As another configuration example, for example, the housing 131 may be brought into contact with a drive target (for example, a robot arm or the like) so that heat generated by the housing 131 is released through the drive target.

なお、ブレーキ機構１３０は、図３に示す構成以外の構成であってもよい。例えば、ロータハブ１３２の代わりに、円板に穴が開いた形状のストップ板を取り付け、その穴にソレノイドの軸を差し込むことで、第１ピニオン軸１０２の回転を制動する構成を採用してもよい。この場合、摩擦板にパッドを押し付ける構成よりも、小さな力でブレーキをかけることが可能となり、上述したブレーキ本体１３３の発熱の観点からも、有利な方法と言える。 The brake mechanism 130 may have a configuration other than that shown in FIG. For example, instead of the rotor hub 132, a stop plate having a hole in the disk may be attached, and a solenoid shaft may be inserted into the hole to brake the rotation of the first pinion shaft 102. .. In this case, the brake can be applied with a smaller force than the configuration in which the pad is pressed against the friction plate, which is an advantageous method from the viewpoint of heat generation of the brake body 133 described above.

（制御基板２１０の構成）
本実施形態の駆動装置１００は、制御基板２１０をさらに備える。制御基板２１０は、第１のモータ１０１および第２のモータ１５１の駆動制御を行う装置である。制御基板２１０は、コネクタ２１０Ａを介して、上位コントローラから位置目標値ｘｔｇｔおよび速度目標値ｖｔｇｔが入力される。そして、制御基板２１０は、コネクタ２１０Ａを介して、第１のモータ１０１および第２のモータ１５１を駆動するための制御信号を、第１のモータ１０１および第２のモータ１５１へ出力する。図２に示すように、制御基板２１０は、ハウジング１２０の底面、且つ、出力軸１０９と重なる位置に設けられている。すなわち、図２に示すように、ハウジング１２０の底面には、第１のモータ１０１、第２のモータ１５１、および制御基板２１０が設けられており、第１のモータ１０１および第２のモータ１５１は、入力側（駆動軸１０１Ａおよび駆動軸１５１Ａ側）に配置されており、制御基板２１０は、出力側（出力軸１０９側）に配置されている。 (Structure of control board 210)
The drive device 100 of the present embodiment further includes a control board 210. The control board 210 is a device that controls the drive of the first motor 101 and the second motor 151. In the control board 210, the position target value xtgt and the speed target value vtgt are input from the host controller via the connector 210A. Then, the control board 210 outputs a control signal for driving the first motor 101 and the second motor 151 to the first motor 101 and the second motor 151 via the connector 210A. As shown in FIG. 2, the control board 210 is provided on the bottom surface of the housing 120 and at a position overlapping the output shaft 109. That is, as shown in FIG. 2, a first motor 101, a second motor 151, and a control board 210 are provided on the bottom surface of the housing 120, and the first motor 101 and the second motor 151 are provided. , The control board 210 is arranged on the input side (drive shaft 101A and drive shaft 151A side), and the control board 210 is arranged on the output side (output shaft 109 side).

（駆動伝達系の配置）
図４および図５は、本発明の一実施形態に係る駆動装置１００における各駆動伝達系の配置を説明するための図である。 (Arrangement of drive transmission system)
4 and 5 are diagrams for explaining the arrangement of each drive transmission system in the drive device 100 according to the embodiment of the present invention.

図４の駆動装置１００と図５の駆動装置１００とでは、ハウジング１２０の形状が異なり、その他の点では同一である。図５の駆動装置１００では、第１のモータ１０１にフランジ１０１Ｃが設けられており、第２のモータ１５１にフランジ１５１Ｃが設けられている。これに応じて、図５の駆動装置１００では、ハウジング１２０の外形状の一部が、フランジ１０１Ｃおよびフランジ１５１Ｃの外形状に沿うものとなるように、拡大されている。 The shape of the housing 120 is different between the drive device 100 of FIG. 4 and the drive device 100 of FIG. 5, and they are the same in other respects. In the drive device 100 of FIG. 5, the first motor 101 is provided with the flange 101C, and the second motor 151 is provided with the flange 151C. Correspondingly, in the drive device 100 of FIG. 5, a part of the outer shape of the housing 120 is enlarged so as to follow the outer shape of the flange 101C and the flange 151C.

図４および図５に示すように、駆動装置１００においては、第１の駆動伝達系のギヤ列と、第２の駆動伝達系のギヤ列とは、両者の間に互いに接触しない程度の間隔を有して、概ね同方向に（比較的狭角なＶ字状に）延伸している。 As shown in FIGS. 4 and 5, in the drive device 100, the gear train of the first drive transmission system and the gear train of the second drive transmission system are spaced apart from each other so as not to come into contact with each other. It has and extends in substantially the same direction (in a relatively narrow V-shape).

特に、駆動装置１００においては、出力ギヤ１０８の軸中心Ｏと、第１の駆動伝達系の最終段の第３ギヤ１０７の軸中心Ａ１とを通る直線を直線Ｌ１（第１の直線）とし、出力ギヤ１０８の軸中心Ｏと、第２の駆動伝達系の最終段の第３ギヤ１５７の軸中心Ａ２とを通る直線を直線Ｌ２（第２の直線）とした場合において、直線Ｌ１と直線Ｌ２とに挟まれた領域内に、第１のモータ１０１の軸中心、第２のモータ１５１の軸中心、第１の駆動伝達系の複数段のギヤの各々の軸中心、第２の駆動伝達系の複数段のギヤの各々の軸中心、ブレーキ機構１３０の軸中心、およびブレーキ機構１８０の軸中心が、全て収まっている。 In particular, in the drive device 100, a straight line passing through the shaft center O of the output gear 108 and the shaft center A1 of the third gear 107 in the final stage of the first drive transmission system is defined as a straight line L1 (first straight line). When the straight line passing through the shaft center O of the output gear 108 and the shaft center A2 of the third gear 157 in the final stage of the second drive transmission system is a straight line L2 (second straight line), the straight line L1 and the straight line L2 In the region sandwiched between the above, the axis center of the first motor 101, the axis center of the second motor 151, the axis center of each of the multiple gears of the first drive transmission system, and the second drive transmission system. The axis center of each of the plurality of gears, the axis center of the brake mechanism 130, and the axis center of the brake mechanism 180 are all contained.

加えて、出力ギヤ１０８の外形と、第１のモータ１０１の外形との接線を接線Ｌ３とし、出力ギヤ１０８の外形と、第２のモータ１５１の外形との接線を接線Ｌ４とした場合において、接線Ｌ３と接線Ｌ４とに挟まれた領域内に、第１のモータ１０１、第２のモータ１５１、第１の駆動伝達系の複数段のギヤ、第２の駆動伝達系の複数段のギヤ、ブレーキ機構１３０、ブレーキ機構１８０が、全て収まっている。 In addition, when the tangent line between the outer shape of the output gear 108 and the outer shape of the first motor 101 is the tangent line L3 and the tangent line between the outer shape of the output gear 108 and the outer shape of the second motor 151 is the tangent line L4. Within the region sandwiched between the tangent line L3 and the tangent line L4, the first motor 101, the second motor 151, the multi-stage gear of the first drive transmission system, the multi-stage gear of the second drive transmission system, The brake mechanism 130 and the brake mechanism 180 are all contained.

このように第１の駆動伝達系および第２の駆動伝達系を配置したことにより、駆動装置１００は、ハウジング１２０の横幅方向（図中Ｙ軸方向）のサイズを小型化することが可能となっており、ハウジング１２０の形状を、図４に示す形状または図５に示す形状（但し、これらに限らない）とすることができる。 By arranging the first drive transmission system and the second drive transmission system in this way, the drive device 100 can reduce the size of the housing 120 in the lateral width direction (Y-axis direction in the drawing). The shape of the housing 120 can be the shape shown in FIG. 4 or the shape shown in FIG. 5 (but not limited to these).

また、第１の駆動伝達系の複数段のギヤの各々の軸中心、および、第２の駆動伝達系の複数段のギヤの各々の軸中心を、直線Ｌ１と直線Ｌ２とに挟まれた領域内に配置したことで、駆動装置１００全体の重心を、駆動装置１００の図中Ｏ点からＸ軸方向に離すことができる。これを実現するため、駆動装置１００では、第１の駆動伝達系の複数段のギヤおよび第２の駆動伝達系の複数段のギヤを、直線状ではなく、図４および図５に示すように、駆動装置１００の横幅方向（図中Ｙ軸方向）における中心に向かって折れ曲がった線形状に配置されている。これにより、アーム全体の重心を腕の根元に近づけることが可能である。また場合によっては、カウンターウエイトの効果でアーム自重によって作用する出力軸負荷トルクを低減することができる。 Further, a region in which the center of gravity of each of the multi-stage gears of the first drive transmission system and the center of gravity of each of the multi-stage gears of the second drive transmission system are sandwiched between the straight line L1 and the straight line L2. By arranging the inside, the center of gravity of the entire drive device 100 can be separated from the point O in the drawing of the drive device 100 in the X-axis direction. In order to realize this, in the drive device 100, the multi-stage gears of the first drive transmission system and the multi-stage gears of the second drive transmission system are not linear, but are shown in FIGS. 4 and 5. , The drive device 100 is arranged in a line shape bent toward the center in the lateral width direction (Y-axis direction in the drawing). This makes it possible to bring the center of gravity of the entire arm closer to the base of the arm. In some cases, the effect of the counterweight can reduce the output shaft load torque acted by the weight of the arm itself.

なお、ハウジング１２０には、駆動装置１００を駆動対象に固定するための固定ネジ７１１を貫通させるための、３つのネジ穴１２０Ｂが形成されている。特に、ハウジング１２０の中央において、第１の駆動伝達系と第２の駆動伝達系との間に、１つのネジ穴１２０Ｂが形成されている。これにより、この位置に変えてネジ穴１２０Ｂをハウジング１２０の縁部に形成した場合と比較して、ハウジング１２０の横幅方向（図中Ｙ軸方向）のサイズが増加してしまうことを防いでいる。 The housing 120 is formed with three screw holes 120B for passing the fixing screws 711 for fixing the drive device 100 to the drive target. In particular, in the center of the housing 120, one screw hole 120B is formed between the first drive transmission system and the second drive transmission system. This prevents the size of the housing 120 in the lateral width direction (Y-axis direction in the drawing) from increasing as compared with the case where the screw hole 120B is formed at the edge of the housing 120 by changing to this position. ..

（制御基板２１０の構成）
図６は、本発明の一実施形態に係る制御基板２１０の構成を示す図である。図６に示すように、制御基板２１０は、位置・速度制御部２１３、ドライバ２２３、およびドライバ２２４を備えている。制御基板２１０は全ての機能を回路で実行する他、それらの機能の一部をソフトウェア（ＣＰＵ）によって実行するものであっても良い。また、制御基板２１０は、複数の回路又は複数のソフトウェアによって実行されるものであっても良い。 (Structure of control board 210)
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a control board 210 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, the control board 210 includes a position / speed control unit 213, a driver 223, and a driver 224. In addition to executing all the functions in the circuit, the control board 210 may execute some of the functions by software (CPU). Further, the control board 210 may be executed by a plurality of circuits or a plurality of software.

ここで、図６に示すように、第１のモータ１０１は、エンコーダ１０１Ｂを有している。具体的には、エンコーダ１０１Ｂは、第１のモータ１０１の駆動軸１０１Ａに設けられており、第１のモータ１０１のエンコーダ信号ｅｎｃ１を出力する。エンコーダ信号ｅｎｃ１は、制御基板２１０の位置・速度制御部２１３に供給され、位置・速度制御部２１３によって第１のモータ１０１の位置および速度のＰＩＤ（Proportional Integral Differential）制御に用いられる。 Here, as shown in FIG. 6, the first motor 101 has an encoder 101B. Specifically, the encoder 101B is provided on the drive shaft 101A of the first motor 101, and outputs the encoder signal enc1 of the first motor 101. The encoder signal enc1 is supplied to the position / speed control unit 213 of the control board 210, and is used by the position / speed control unit 213 for PID (Proportional Integral Differential) control of the position and speed of the first motor 101.

また、図６に示すように、第２のモータ１５１は、エンコーダ１５１Ｂを有している。具体的には、エンコーダ１５１Ｂは、第２のモータ１５１の駆動軸１５１Ａに設けられており、第２のモータ１５１のエンコーダ信号ｅｎｃ２を出力する。エンコーダ信号ｅｎｃ２は、制御基板２１０の位置・速度制御部２１３に供給され、位置・速度制御部２１３によって第２のモータ１５１の位置および速度のＰＩＤ制御に用いられる。 Further, as shown in FIG. 6, the second motor 151 has an encoder 151B. Specifically, the encoder 151B is provided on the drive shaft 151A of the second motor 151, and outputs the encoder signal enc2 of the second motor 151. The encoder signal enc2 is supplied to the position / speed control unit 213 of the control board 210, and is used by the position / speed control unit 213 for PID control of the position and speed of the second motor 151.

位置・速度制御部２１３は、上位コントローラから入力される位置目標値ｘｔｇｔおよび速度目標値ｖｔｇｔと、エンコーダ１０１Ｂから出力される第１のモータ１０１のエンコード信号ｅｎｃ１とに基づき、第１のモータ１０１のＰＩＤ制御を行う。その結果、位置・速度制御部２１３は、第１のモータ１０１の駆動軸１０１Ａの位置および速度を、位置目標値ｘｔｇｔおよび速度目標値ｖｔｇｔに一致させるための、第１のモータ１０１の電圧指令値ｄｒｖｏｕｔをドライバ２２３へ出力する。ドライバ２２３は、入力された電圧指令値ｄｒｖｏｕｔに応じて、第１のモータ１０１の駆動信号（ＤＣモータ、ＤＣブラシレスモータ等、モータ形態に合わせた駆動信号）を生成し、当該駆動信号を第１のモータ１０１へ出力する。これにより、第１のモータ１０１の駆動軸１０１Ａが回転することとなる。 The position / speed control unit 213 of the first motor 101 is based on the position target value xtgt and the speed target value vtgt input from the host controller and the encode signal enc1 of the first motor 101 output from the encoder 101B. PID control is performed. As a result, the position / speed control unit 213 uses the voltage command value of the first motor 101 to match the position and speed of the drive shaft 101A of the first motor 101 with the position target value xtgt and the speed target value vtgt. Output drvout to driver 223. The driver 223 generates a drive signal for the first motor 101 (a drive signal according to the motor form such as a DC motor or a DC brushless motor) according to the input voltage command value drvout, and generates the drive signal for the first motor. Is output to the motor 101 of. As a result, the drive shaft 101A of the first motor 101 rotates.

また、位置・速度制御部２１３は、上位コントローラから入力される位置目標値ｘｔｇｔおよび速度目標値ｖｔｇｔと、エンコーダ１５１Ｂから出力される第２のモータ１５１のエンコード信号ｅｎｃ２とに基づき、第２のモータ１５１のＰＩＤ制御を行う。その結果、位置・速度制御部２１３は、第２のモータ１５１の駆動軸１５１Ａの位置および速度を、位置目標値ｘｔｇｔおよび速度目標値ｖｔｇｔに一致させるための、第２のモータ１５１の電圧指令値ｄｒｖｏｕｔをドライバ２２４へ出力する。ドライバ２２４は、入力された電圧指令値ｄｒｖｏｕｔに応じて、第２のモータ１５１の駆動信号（ＤＣモータ、ＤＣブラシレスモータ等、モータ形態に合わせた駆動信号）を生成し、当該駆動信号を第２のモータ１５１へ出力する。これにより、第２のモータ１５１の駆動軸１５１Ａが回転することとなる。 Further, the position / speed control unit 213 is based on the position target value xtgt and the speed target value vtgt input from the host controller and the encode signal enc2 of the second motor 151 output from the encoder 151B, and the second motor. 151 PID control is performed. As a result, the position / speed control unit 213 uses the voltage command value of the second motor 151 to match the position and speed of the drive shaft 151A of the second motor 151 with the position target value xtgt and the speed target value vtgt. Output drvout to driver 224. The driver 224 generates a drive signal for the second motor 151 (a drive signal according to the motor form such as a DC motor or a DC brushless motor) according to the input voltage command value drvout, and generates the drive signal for the second motor 151. Output to the motor 151 of. As a result, the drive shaft 151A of the second motor 151 will rotate.

ここで、位置・速度制御部２１３は、第１のモータ１０１および第２のモータ１５１の各々の電圧指令値を制御するオフセット制御を行うことで、これら２つのモータ１０１，１５１と出力ギヤ１０８との間のバックラッシュを解消しつつ、これら２つのモータ１０１，１５１を駆動することができる。すなわち、位置・速度制御部２１３は、電圧制御によりバックラッシュを解消させることができるため、従来の電流制御によるバックラッシュを解消させる方法と比較して、低コストでバックラッシュを解消することができる。以下、図７〜図１０を参照して、位置・速度制御部２１３によるオフセット制御について説明する。 Here, the position / speed control unit 213 performs offset control for controlling the voltage command values of the first motor 101 and the second motor 151, thereby causing the two motors 101 and 151 and the output gear 108. These two motors 101 and 151 can be driven while eliminating the backlash between them. That is, since the position / speed control unit 213 can eliminate the backlash by voltage control, the backlash can be eliminated at a lower cost as compared with the conventional method of eliminating the backlash by the current control. .. Hereinafter, the offset control by the position / speed control unit 213 will be described with reference to FIGS. 7 to 10.

（オフセット制御の具体例）
図７は、本発明の一実施形態に係る位置・速度制御部２１３によるオフセット制御の具体例を表すグラフである。図７のグラフにおいて、横軸は、オフセット制御による制御前の入力電圧指令値ｄｒｖｉｎを表しており、縦軸は、オフセット制御による制御後の出力電圧指令値ｄｒｖｏｕｔを表している。また、図７のグラフにおいて、実線は、第１のモータ１０１の電圧指令値を表しており、点線は、第２のモータ１５１の電圧指令値を表している。 (Specific example of offset control)
FIG. 7 is a graph showing a specific example of offset control by the position / speed control unit 213 according to the embodiment of the present invention. In the graph of FIG. 7, the horizontal axis represents the input voltage command value drvin before the control by the offset control, and the vertical axis represents the output voltage command value drvout after the control by the offset control. Further, in the graph of FIG. 7, the solid line represents the voltage command value of the first motor 101, and the dotted line represents the voltage command value of the second motor 151.

図７の例において、まず、位置・速度制御部２１３は、図中Ａに示すように、第１のモータ１０１に対して、出力ギヤ１０８を駆動方向とは逆方向に駆動させるオフセット電圧ｏｆｆｓｅｔが加わるように、第１のモータ１０１の電圧指令値（オフセット電圧指令値）を出力する。その状態で、位置・速度制御部２１３は、第２のモータ１５１に対して、オフセット電圧ｏｆｆｓｅｔの絶対値と同値の電圧が加わりつつ、出力ギヤ１０８を駆動方向に駆動させる駆動電圧が徐々に加わるように、第２のモータ１５１の電圧指令値を制御する。これにより、出力ギヤ１０８に対し、２つのモータ１０１，１５１の双方から互いに逆方向の駆動力が加えられるため、出力ギヤ１０８と２つのモータ１０１，１５１との間のバックラッシュが解消されることとなる。なお、オフセット電圧ｏｆｆｓｅｔは、ギヤ間の隙間を解消するためのものであり、外部負荷がかからないため、駆動電圧の５％程度で十分である。 In the example of FIG. 7, first, as shown in A in the figure, the position / speed control unit 213 has an offset voltage offset that drives the output gear 108 in the direction opposite to the driving direction with respect to the first motor 101. The voltage command value (offset voltage command value) of the first motor 101 is output so as to be added. In this state, the position / speed control unit 213 gradually applies a drive voltage for driving the output gear 108 in the drive direction while applying a voltage having the same value as the absolute value of the offset voltage offset to the second motor 151. As described above, the voltage command value of the second motor 151 is controlled. As a result, driving forces in opposite directions are applied to the output gear 108 from both the two motors 101 and 151, so that the backlash between the output gear 108 and the two motors 101 and 151 is eliminated. It becomes. The offset voltage offset is for eliminating the gap between the gears, and since no external load is applied, about 5% of the drive voltage is sufficient.

次に、位置・速度制御部２１３は、図中Ｂに示すように、駆動電圧ｄｒｖｌｉｍｉｔにおいて、第２のモータ１５１の出力が限界値に達すると、第２のモータ１５１に駆動電圧ｄｒｖｌｉｍｉｔが印加された状態を維持するように、第２のモータ１５１の電圧指令値を制御する。その状態で、位置・速度制御部２１３は、第１のモータ１０１に対して、出力ギヤ１０８を駆動方向に駆動させる駆動電圧が徐々に加わるように、第１のモータ１０１の電圧指令値を制御する。これにより、出力ギヤ１０８に対し、２つのモータ１０１，１５１の双方から互いに同方向の駆動力が加えられるため、出力ギヤ１０８の駆動トルクを高めることができる。このとき、図中Ａで第２のモータ１５１の駆動電圧を上昇させるときと同じ上昇率で、第１のモータ１０１の駆動電圧を上昇させるようにするとよい。 Next, as shown in B in the figure, the position / speed control unit 213 applies the drive voltage drvlimit to the second motor 151 when the output of the second motor 151 reaches the limit value in the drive voltage drvlimit. The voltage command value of the second motor 151 is controlled so as to maintain the state. In that state, the position / speed control unit 213 controls the voltage command value of the first motor 101 so that the drive voltage for driving the output gear 108 in the drive direction is gradually applied to the first motor 101. To do. As a result, driving forces in the same direction are applied to the output gear 108 from both of the two motors 101 and 151, so that the driving torque of the output gear 108 can be increased. At this time, it is preferable to raise the drive voltage of the first motor 101 at the same rate of increase as when the drive voltage of the second motor 151 is increased in A in the figure.

そして、位置・速度制御部２１３は、図中Ｃに示すように、駆動電圧ｄｒｖｌｉｍｉｔにおいて、２つのモータ１０１，１５１の双方の出力が限界値に達すると、２つのモータ１０１，１５１の双方に対して、駆動電圧ｄｒｖｌｉｍｉｔが印加された状態を維持するように、これら２つのモータ１０１，１５１の各々の電圧指令値を制御する。 Then, as shown in C in the figure, the position / speed control unit 213 transfers the output of both the two motors 101 and 151 to both of the two motors 101 and 151 when the output of both the two motors 101 and 151 reaches the limit value in the drive voltage drvrimit. Therefore, the voltage command values of the two motors 101 and 151 are controlled so as to maintain the state in which the drive voltage drvrimit is applied.

なお、図７の例において、図中Ａ'〜Ｃ'は、図中Ａ〜Ｃと逆方向に各モータを駆動する例を表しており、図中Ａ〜Ｃと対称的である。 In the example of FIG. 7, A'to C'in the figure represents an example of driving each motor in the direction opposite to A to C in the figure, and is symmetrical with A to C in the figure.

（位置・速度制御部２１３の機能構成）
図８は、本発明の一実施形態に係る位置・速度制御部２１３の機能構成を示す図である。 (Functional configuration of position / speed control unit 213)
FIG. 8 is a diagram showing a functional configuration of the position / speed control unit 213 according to the embodiment of the present invention.

図８に示すように、位置・速度制御部２１３は、第１選択部４０１、第２選択部４０２、ＭＭＣ（マルチモータ制御部）４０３、およびＭＭＣ４０４を備えている。 As shown in FIG. 8, the position / speed control unit 213 includes a first selection unit 401, a second selection unit 402, an MMC (multimotor control unit) 403, and an MMC 404.

第１選択部４０１および第２選択部４０２は、それぞれ、エンコーダ１０１Ｂから出力された第１のモータ１０１のエンコーダ信号ｅｎｃ１、および、エンコーダ１５１Ｂから出力された第２のモータ１５１のエンコーダ信号ｅｎｃ２が入力される。そして、第１選択部４０１および第２選択部４０２は、それぞれ、エンコーダ信号ｅｎｃ１、エンコーダ信号ｅｎｃ２、または、エンコーダ信号ｅｎｃ１とエンコーダｅｎｃ２との平均値を選択し、選択された信号に応じた、位置検知信号ｘｄｅｔおよび速度検知信号ｖｄｅｔを出力する。 The first selection unit 401 and the second selection unit 402 are input with the encoder signal enc1 of the first motor 101 output from the encoder 101B and the encoder signal enc2 of the second motor 151 output from the encoder 151B, respectively. Will be done. Then, the first selection unit 401 and the second selection unit 402 select the encoder signal enc1, the encoder signal enc2, or the average value of the encoder signal enc1 and the encoder enc2, respectively, and position them according to the selected signals. The detection signal xdet and the speed detection signal vdet are output.

ＭＭＣ４０３は、上位コントローラから、速度目標値ｖｔｇｔおよび位置目標値ｘｔｇｔが入力される。また、ＭＭＣ４０３は、第１選択部４０１から出力された位置検知信号ｘｄｅｔおよび速度検知信号ｖｄｅｔが入力される。そして、ＭＭＣ４０３は、入力された各信号に基づいてＰＩＤ制御行うことによって入力電圧指令値ｄｒｖｉｎを生成し、図７に示したように、入力電圧指令値ｄｒｖｉｎから出力電圧指令値ｄｒｖｏｕｔへの変換を行い、第１のモータ１０１のための出力電圧指令値ｄｒｖｏｕｔをドライバ２２３へ出力する。また、ＭＭＣ４０３は、生成された入力電圧指令値ｄｒｖｉｎを、制御電圧ｃｏｎｔｏｕｔ２として、ＭＭＣ４０４に出力する。また、ＭＭＣ４０３は、入力電圧指令値ｄｒｖｉｎの代わりに、ＭＭＣ４０４から出力された制御電圧ｃｏｎｔｏｕｔ２を用いて、出力電圧指令値ｄｒｖｏｕｔへの変換を行うことができる。 In the MMC403, the speed target value vtgt and the position target value xtgt are input from the host controller. Further, the MMC 403 is input with the position detection signal xdet and the speed detection signal vdet output from the first selection unit 401. Then, the MMC 403 generates an input voltage command value drvin by performing PID control based on each input signal, and as shown in FIG. 7, converts the input voltage command value drvin to the output voltage command value drvout. Then, the output voltage command value drvout for the first motor 101 is output to the driver 223. Further, the MMC 403 outputs the generated input voltage command value drvin to the MMC 404 as the control voltage control2. Further, the MMC 403 can convert to the output voltage command value drvout by using the control voltage contour2 output from the MMC 404 instead of the input voltage command value drvin.

ＭＭＣ４０４は、上位コントローラから、速度目標値ｖｔｇｔおよび位置目標値ｘｔｇｔが入力される。また、ＭＭＣ４０４は、第２選択部４０２から出力された位置検知信号ｘｄｅｔおよび速度検知信号ｖｄｅｔが入力される。そして、ＭＭＣ４０４は、入力された各信号に基づいてＰＩＤ制御行うことによって入力電圧指令値ｄｒｖｉｎを生成し、図７に示したように、入力電圧指令値ｄｒｖｉｎから出力電圧指令値ｄｒｖｏｕｔへの変換を行い、第２のモータ１５１のための出力電圧指令値ｄｒｖｏｕｔをドライバ２２４へ出力する。また、ＭＭＣ４０４は、生成された入力電圧指令値ｄｒｖｉｎを、制御電圧ｃｏｎｔｏｕｔ１として、ＭＭＣ４０３に出力する。また、ＭＭＣ４０４は、入力電圧指令値ｄｒｖｉｎの代わりに、ＭＭＣ４０３から出力された制御電圧ｃｏｎｔｏｕｔ１を用いて、出力電圧指令値ｄｒｖｏｕｔへの変換を行うことができる。 The speed target value vtgt and the position target value xtgt are input to the MMC404 from the host controller. Further, the position detection signal xdet and the speed detection signal vdet output from the second selection unit 402 are input to the MMC404. Then, the MMC404 generates an input voltage command value drvin by performing PID control based on each input signal, and as shown in FIG. 7, converts the input voltage command value drvin to the output voltage command value drvout. Then, the output voltage command value drvout for the second motor 151 is output to the driver 224. Further, the MMC404 outputs the generated input voltage command value drvin to the MMC403 as the control voltage control1. Further, the MMC404 can convert to the output voltage command value drvout by using the control voltage contour1 output from the MMC403 instead of the input voltage command value drvin.

（ＭＭＣ４０３の機能構成）
図９は、本発明の一実施形態に係る位置・速度制御部２１３が備えるＭＭＣ４０３の機能構成を示す図である。なお、ＭＭＣ４０４の機能構成は、ＭＭＣ４０３の機能構成と同様であるため、図示および説明を省略する。 (Functional configuration of MMC403)
FIG. 9 is a diagram showing a functional configuration of the MMC 403 included in the position / speed control unit 213 according to the embodiment of the present invention. Since the functional configuration of the MMC404 is the same as the functional configuration of the MMC403, illustration and description thereof will be omitted.

図９に示すように、ＭＭＣ４０３は、ＰＩＤコントローラ４１１、ＭＵＸ（マルチプレクサ）４１２、オフセットコンバータ４１３を備えている。 As shown in FIG. 9, the MMC 403 includes a PID controller 411, a MUX (multiplexer) 412, and an offset converter 413.

ＰＩＤコントローラ４１１は、速度目標値ｖｔｇｔ、位置目標値ｘｔｇｔ、位置検知信号ｘｄｅｔ、速度検知信号ｖｄｅｔが入力される。そして、ＰＩＤコントローラ４１１は、これら各信号に基づいてＰＩＤ制御行うことによって入力電圧指令値ｄｒｖｉｎを生成し、当該入力電圧指令値ｄｒｖｉｎをＭＵＸ４１２へ出力する。 The PID controller 411 is input with a speed target value vtgt, a position target value xtgt, a position detection signal xdet, and a speed detection signal vdet. Then, the PID controller 411 generates an input voltage command value drvin by performing PID control based on each of these signals, and outputs the input voltage command value drvin to the MUX 412.

ＭＵＸ４１２は、外部入力信号ｐｗｍ＿ｅｘｇに基づいて、ＰＩＤコントローラ４１１から出力された入力電圧指令値ｄｒｖｉｎ、または、ＭＭＣ４０４から出力された制御電圧ｃｏｎｔｏｕｔ２を選択して出力する。 The MUX412 selects and outputs the input voltage command value drvin output from the PID controller 411 or the control voltage contour2 output from the MMC404 based on the external input signal pwm_exg.

オフセットコンバータ４１３は、図５に示したように、入力電圧指令値ｄｒｖｉｎ（または制御電圧ｃｏｎｔｏｕｔ２）から出力電圧指令値ｄｒｖｏｕｔへの変換を行い、当該出力電圧指令値ｄｒｖｏｕｔをドライバ２２３へ出力する。 As shown in FIG. 5, the offset converter 413 converts the input voltage command value drvin (or control voltage contour2) to the output voltage command value drvout, and outputs the output voltage command value drvout to the driver 223.

なお、オフセットコンバータ４１３には、各種パラメータとして、ｄｒｖｌｉｍｉｔ、ｏｆｆｓｅｔ、ｏｆｆｓｅｔ＿ｓｅｌ、ｏｆｆｓｅｔ＿ｏｎが入力される。ｄｒｖｌｉｍｉｔは、モータの出力が限界値に達するときの電圧である。ｏｆｆｓｅｔは、駆動電圧とは反対側にかけるオフセット電圧値である。ｏｆｆｓｅｔ＿ｓｅｌは、正側に駆動電圧を印加するか、負側に駆動電圧を印加するかの選択値である。ｏｆｆｓｅｔ＿ｏｎは、オフセット制御を行うか否かの選択値である。これらのパラメータは、例えば、制御基板２１０が備えるメモリ等に予め格納されている。 In addition, drvrimit, offset, offset_sel, and offset_on are input to the offset converter 413 as various parameters. The drvrimit is the voltage at which the output of the motor reaches the limit value. The offset is an offset voltage value applied to the side opposite to the drive voltage. offset_sel is a selection value of whether to apply the drive voltage on the positive side or the drive voltage on the negative side. offset_on is a selection value for whether or not to perform offset control. These parameters are stored in advance in, for example, a memory included in the control board 210.

（第１選択部４０１の機能構成）
図１０は、本発明の一実施形態に係る位置・速度制御部２１３が備える第１選択部４０１の機能構成を示す図である。なお、第２選択部４０２の機能構成は、第１選択部４０１の機能構成と同様であるため、図示および説明を省略する。 (Functional configuration of first selection unit 401)
FIG. 10 is a diagram showing a functional configuration of the first selection unit 401 included in the position / speed control unit 213 according to the embodiment of the present invention. Since the functional configuration of the second selection unit 402 is the same as the functional configuration of the first selection unit 401, illustration and description thereof will be omitted.

図１０に示すように、第１選択部４０１は、検出部４２１、検出部４２２、ＭＵＸ４２３、およびＭＵＸ４２４を備えている。 As shown in FIG. 10, the first selection unit 401 includes a detection unit 421, a detection unit 422, a MUX 423, and a MUX 424.

検出部４２１は、第１のモータ１０１のエンコーダ１０１Ｂから出力されたエンコーダ信号ｅｎｃ１が入力される。このエンコーダ信号ｅｎｃ１は、互いに位相差（例えば、９０度）をもつエンコーダ信号ｅｎｃ１ａおよびエンコーダ信号ｅｎｃ１ｂを含んでいる。そして、検出部４２１は、エンコーダ信号ｅｎｃ１ａおよびエンコーダ信号ｅｎｃ１ｂに基づいて、位置検知信号ｘｄｅｔおよび速度検知信号ｖｄｅｔを生成して、これら２つの信号をＭＵＸ４２３およびＭＵＸ４２４の各々に出力する。 The detection unit 421 receives the encoder signal enc1 output from the encoder 101B of the first motor 101. The encoder signal enc1 includes an encoder signal enc1a and an encoder signal enc1b having a phase difference (for example, 90 degrees) from each other. Then, the detection unit 421 generates a position detection signal xdet and a speed detection signal vdet based on the encoder signal ench1a and the encoder signal ench1b, and outputs these two signals to each of the MUX 423 and the MUX 424.

検出部４２２は、第２のモータ１５１のエンコーダ１５１Ｂから出力されたエンコーダ信号ｅｎｃ２が入力される。このエンコーダ信号ｅｎｃ２は、互いに位相差（例えば、９０度）をもつエンコーダ信号ｅｎｃ２ａおよびエンコーダ信号ｅｎｃ２ｂを含んでいる。そして、検出部４２２は、エンコーダ信号ｅｎｃ２ａおよびエンコーダ信号ｅｎｃ２ｂに基づいて、位置検知信号ｘｄｅｔおよび速度検知信号ｖｄｅｔを生成して、これら２つの信号をＭＵＸ４２３およびＭＵＸ４２４の各々に出力する。 The detection unit 422 receives the encoder signal enc2 output from the encoder 151B of the second motor 151. The encoder signal enc2 includes an encoder signal enc2a and an encoder signal enc2b having a phase difference (for example, 90 degrees) from each other. Then, the detection unit 422 generates a position detection signal xdet and a speed detection signal vdet based on the encoder signal enc2a and the encoder signal enc2b, and outputs these two signals to each of the MUX 423 and the MUX 424.

ＭＵＸ４２３およびＭＵＸ４２４は、それぞれ、エンコーダ信号ｅｎｃ１、エンコーダ信号ｅｎｃ２、または、エンコーダ信号ｅｎｃ１とエンコーダｅｎｃ２との平均値を選択し、選択された信号に応じた、位置検知信号ｘｄｅｔおよび速度検知信号ｖｄｅｔを出力する。この際、位置検知信号ｘｄｅｔの選択は、外部入力信号ｘｄｅｔｓｅｌに基づいて行われる。また、速度検知信号ｖｄｅｔの選択は、外部入力信号ｖｄｅｔｓｅｌに基づいて行われる。 The MUX 423 and MUX 424 select the encoder signal enc1, the encoder signal enc2, or the average value of the encoder signal ench1 and the encoder ench2, respectively, and output the position detection signal xdet and the speed detection signal vdet according to the selected signals. To do. At this time, the position detection signal xdet is selected based on the external input signal xdetsel. Further, the selection of the speed detection signal vdet is performed based on the external input signal vdetsel.

以上説明したように、本実施形態の駆動装置１００によれば、出力ギヤ１０８の軸中心Ｏと、第１の駆動伝達系の第３ギヤ１０７の軸中心Ａ１とを通る直線を直線Ｌ１とし、出力ギヤ１０８の軸中心Ｏと、第２の駆動伝達系の第３ギヤ１５７の軸中心Ａ２とを通る直線を直線Ｌ２とした場合において、直線Ｌ１と直線Ｌ２とに挟まれた領域内に、第１のモータ１０１の軸中心、第２のモータ１５１の軸中心、第１の駆動伝達系の複数段のギヤの各々の軸中心、第２の駆動伝達系の複数段のギヤの各々の軸中心、ブレーキ機構１３０の軸中心、およびブレーキ機構１８０の軸中心が、全て収まっている。これにより、本実施形態の駆動装置１００によれば、ハウジング１２０の横幅方向（図中Ｙ軸方向）のサイズを小型化することが可能となる。すなわち、本実施形態の駆動装置１００によれば、当該駆動装置１００の全体的なサイズの大型化を抑制できるように、各駆動伝達系を設けることができる。 As described above, according to the drive device 100 of the present embodiment, the straight line passing through the shaft center O of the output gear 108 and the shaft center A1 of the third gear 107 of the first drive transmission system is defined as a straight line L1. When the straight line passing through the shaft center O of the output gear 108 and the shaft center A2 of the third gear 157 of the second drive transmission system is defined as a straight line L2, within the region sandwiched between the straight line L1 and the straight line L2, The axis center of the first motor 101, the axis center of the second motor 151, the axis center of each of the multi-stage gears of the first drive transmission system, and the axis of each of the multi-stage gears of the second drive transmission system. The center, the shaft center of the brake mechanism 130, and the shaft center of the brake mechanism 180 are all contained. As a result, according to the drive device 100 of the present embodiment, it is possible to reduce the size of the housing 120 in the lateral width direction (Y-axis direction in the drawing). That is, according to the drive device 100 of the present embodiment, each drive transmission system can be provided so as to suppress an increase in the overall size of the drive device 100.

〔実施例〕
図１１は、本発明の実施例に係るロボット７００の一部概略構成を示す図である。図１１にその一部（ロボットアームの関節部分）を示すロボット７００は、産業用ロボット、家庭用ロボット等、ロボットアームを備える様々な用途のロボットが対象となり得る。図１１に示すように、ロボット７００は、支持体７１０、駆動装置１００、およびアーム本体７３０を備えている。〔Example〕
FIG. 11 is a diagram showing a partial schematic configuration of the robot 700 according to the embodiment of the present invention. The robot 700 whose part (joint portion of the robot arm) is shown in FIG. 11 can be a robot for various purposes including an industrial robot, a domestic robot, and the like. As shown in FIG. 11, the robot 700 includes a support 710, a driving device 100, and an arm body 730.

アーム本体７３０は、「駆動対象」の一例であり、その末端部分に有する回転軸７１０Ａにおいて、支持体７１０によって回転自在に軸支されている。アーム本体７３０は、駆動装置１００から出力される回転力によって、回転軸７１０Ａを中心として回転可能である。 The arm body 730 is an example of a “drive target”, and is rotatably supported by a support 710 on a rotation shaft 710A at the end thereof. The arm body 730 can rotate about the rotation shaft 710A by the rotational force output from the drive device 100.

駆動装置１００は、実施形態で説明したとおり、第１のモータ１０１および第２のモータ１５１の回転を、第１の減速機構および第２の減速機構によって出力フランジ１１１に伝達し、出力フランジ１１１を回転させる装置である。図１１に示すように、駆動装置１００は、出力フランジ１１１の回転軸が、アーム本体７３０の回転軸７１０Ａと一致するように、支持体７１０の内部に配置され、複数の固定ネジ７１１によって、支持体７１０の内側に固定される。このとき、駆動装置１００は、ハウジング１２０の表面から支持体７１０の方向（図中Ｚ軸正方向）に向かって突出したピン１１３が、支持体７１０の内側に形成された凹み部に嵌め込まれる。これにより、駆動装置１００本体の位置決めを容易に行うことができるようになっており、駆動装置１００の着脱作業の容易性を向上することができる。 As described in the embodiment, the drive device 100 transmits the rotation of the first motor 101 and the second motor 151 to the output flange 111 by the first reduction mechanism and the second reduction mechanism, and transmits the output flange 111. It is a device that rotates. As shown in FIG. 11, the drive device 100 is arranged inside the support 710 so that the rotation axis of the output flange 111 coincides with the rotation axis 710A of the arm body 730, and is supported by a plurality of fixing screws 711. It is fixed inside the body 710. At this time, in the drive device 100, the pin 113 protruding from the surface of the housing 120 toward the support 710 (the Z-axis positive direction in the drawing) is fitted into the recess formed inside the support 710. As a result, the main body of the drive device 100 can be easily positioned, and the ease of attaching / detaching the drive device 100 can be improved.

出力フランジ１１１は、複数の固定ネジ７１２によって、アーム本体７３０に固定される。これにより、出力フランジ１１１が回転すると、当該出力フランジ１１１に固定されたアーム本体７３０が回転することとなる。アーム本体７３０の回転方向および回転量（回転角度）の制御は、上位コントローラから第１のモータ１０１および第２のモータ１５１の回転方向および回転量（回転角度）を制御することによって、実現される。 The output flange 111 is fixed to the arm body 730 by a plurality of fixing screws 712. As a result, when the output flange 111 rotates, the arm body 730 fixed to the output flange 111 rotates. The rotation direction and rotation amount (rotation angle) of the arm body 730 are controlled by controlling the rotation direction and rotation amount (rotation angle) of the first motor 101 and the second motor 151 from the host controller. ..

出力フランジ１１１の先端には、インロー１１１Ｂが取り付けられており、当該インロー１１１Ｂがアーム本体７３０の凹み部に嵌め込まれることにより、出力フランジ１１１の中心が位置決めされる。また、出力フランジ１１１の表面から突出したピン１１１Ａを、アーム本体７３０の他の凹み部にはめ込むことで、出力フランジ１１１の回転方向の位置決めおよび滑り止めがなされる。 An in-row 111B is attached to the tip of the output flange 111, and the center of the output flange 111 is positioned by fitting the in-row 111B into the recessed portion of the arm body 730. Further, by fitting the pin 111A protruding from the surface of the output flange 111 into another recessed portion of the arm body 730, the output flange 111 is positioned in the rotational direction and is prevented from slipping.

このように構成された本実施例のロボット７００は、実施形態の駆動装置１００を用いたことにより、第１のモータ１０１および第２のモータ１５１の回転を減速および制動可能としつつ、駆動装置１００の全体サイズの大型化を抑制することができるため、例えば、支持体７１０の比較的狭いスペース内に駆動装置１００を設置することができる等、駆動装置１００の設置位置に関する柔軟性を高めることが可能となる。 The robot 700 of the present embodiment configured in this way uses the drive device 100 of the embodiment, so that the rotation of the first motor 101 and the second motor 151 can be decelerated and braked, and the drive device 100 can be decelerated and braked. Since it is possible to suppress an increase in the overall size of the drive device 100, for example, the drive device 100 can be installed in a relatively narrow space of the support 710, and the flexibility regarding the installation position of the drive device 100 can be increased. It will be possible.

（駆動装置１００の具体的な取り付け構成例）
図１２は、本発明の実施例に係るロボット７００における、駆動装置１００の具体的な取り付け構成例を示す図である。図１２では、支持体７１０に固定された駆動装置１００を、ハウジング１２０の底面側から表している。 (Specific mounting configuration example of the drive device 100)
FIG. 12 is a diagram showing a specific mounting configuration example of the drive device 100 in the robot 700 according to the embodiment of the present invention. In FIG. 12, the drive device 100 fixed to the support 710 is shown from the bottom surface side of the housing 120.

図１２に示すように、駆動装置１００は、ロボット７００が備える支持体７１０の内側に配置され、３本の固定ネジ７１１によって、支持体７１０の内側に固定される。各固定ネジ７１１は、ハウジング１２０に形成されたネジ穴１２０Ｂを貫通して、支持体７１０の内側にネジ止めされる。このように、ハウジング１２０の底面側から、駆動装置１００をネジ止め固定することにより、出力フランジ１１１に取り付けられるアーム本体７３０のレイアウトに影響されず、固定ネジ７１１に容易にアクセスできるため、メンテナンス性を向上させることができる。 As shown in FIG. 12, the drive device 100 is arranged inside the support 710 included in the robot 700, and is fixed to the inside of the support 710 by three fixing screws 711. Each fixing screw 711 penetrates the screw hole 120B formed in the housing 120 and is screwed to the inside of the support 710. By fixing the drive device 100 with screws from the bottom surface side of the housing 120 in this way, the fixing screws 711 can be easily accessed without being affected by the layout of the arm body 730 attached to the output flange 111, so that maintainability is easy. Can be improved.

図４および図５に示したように、ハウジング１２０には、３つのネジ穴１２０Ｂが形成されており、そのうちの一つは、ハウジング１２０の中央において、第１の駆動伝達系と第２の駆動伝達系との間に形成されている。これにより、ネジ穴１２０Ｂをハウジング１２０の縁部に形成した場合と比較して、ハウジング１２０の横幅方向（図中Ｙ軸方向）のサイズが増加してしまうことを防止することができる。 As shown in FIGS. 4 and 5, three screw holes 120B are formed in the housing 120, one of which is a first drive transmission system and a second drive in the center of the housing 120. It is formed between the transmission system. As a result, it is possible to prevent the size of the housing 120 in the lateral width direction (Y-axis direction in the drawing) from increasing as compared with the case where the screw hole 120B is formed at the edge of the housing 120.

また、図１２に示すように、制御基板２１０は、ハウジング１２０の底面、且つ、出力軸１０９と重なる位置に、ハウジング１２０の外周部からはみ出すことなく設けられている。すなわち、図１２に示すように、ハウジング１２０の同一面上に、第１のモータ１０１、第２のモータ１５１、および制御基板２１０が設けられており、第１のモータ１０１および第２のモータ１５１は、入力側（駆動軸１０１Ａおよび駆動軸１５１Ａ側）に配置されており、制御基板２１０は、出力側（出力軸１０９側）に配置されている。このような位置（空きスペース）に制御基板２１０を配置したことにより、制御基板２１０を設置するための専用のスペースを、駆動装置１００に別途形成する必要がなくなるため、駆動装置１００のサイズが拡大してしまうことを防止することができる。 Further, as shown in FIG. 12, the control board 210 is provided on the bottom surface of the housing 120 and at a position overlapping the output shaft 109 without protruding from the outer peripheral portion of the housing 120. That is, as shown in FIG. 12, the first motor 101, the second motor 151, and the control board 210 are provided on the same surface of the housing 120, and the first motor 101 and the second motor 151 are provided. Is arranged on the input side (drive shaft 101A and drive shaft 151A side), and the control board 210 is arranged on the output side (output shaft 109 side). By arranging the control board 210 at such a position (empty space), it is not necessary to separately form a dedicated space for installing the control board 210 in the drive device 100, so that the size of the drive device 100 is expanded. It is possible to prevent this from happening.

また、図１２に示すように、ハウジング１２０における制御基板２１０の周辺の外周部には、部分的に内側に向かって凹んだ凹部１２０Ｃが形成されている。この凹部１２０Ｃには、支持体７１０の外周部の対向する位置に形成されている凸部７１０Ｂ（リブの肉厚部分）を逃がすことができるようになっており、すなわち、支持体７１０のサイズを拡大することなく、ハウジング１２０と支持体７１０との干渉を防ぐことができるようになっている。 Further, as shown in FIG. 12, a recess 120C that is partially recessed inward is formed on the outer peripheral portion of the housing 120 around the control board 210. In the recess 120C, the convex portion 710B (thick portion of the rib) formed at the opposite position of the outer peripheral portion of the support 710 can be released, that is, the size of the support 710 can be adjusted. Interference between the housing 120 and the support 710 can be prevented without expansion.

以上、本発明の好ましい実施形態および実施例について詳述したが、本発明はこれらの実施形態および実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形又は変更が可能である。 Although the preferred embodiments and examples of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to these embodiments and examples, and is within the scope of the gist of the present invention described in the claims. In, various modifications or changes are possible.

例えば、上記実施例では、本発明の駆動装置をロボットアームの駆動に適用する例を説明したが、本発明の駆動装置は、当該駆動装置から出力される回転力を利用して動作するものであれば、如何なる駆動対象にも適用することが可能である。 For example, in the above embodiment, an example in which the drive device of the present invention is applied to drive a robot arm has been described, but the drive device of the present invention operates by utilizing the rotational force output from the drive device. If so, it can be applied to any drive target.

一例として、本発明は、ＭＦＰ（MultiFunction Peripheral）等の画像形成装置において、各種ローラ（例えば、給紙ローラ、紙搬送ローラ等）を駆動する構成に適用することができる。また、他の一例として、本発明は、シート状のプリプレグや、紙幣等を搬送する搬送装置において、搬送ローラを駆動する構成に適用することができる。その他、本発明は、例えば自動車やロボットやアミューズメント機器等において、２つのモータによって駆動される回転軸の回転運動により、動力を得ることを目的とする構成に適用することができる。 As an example, the present invention can be applied to a configuration for driving various rollers (for example, a paper feed roller, a paper transport roller, etc.) in an image forming apparatus such as an MFP (MultiFunction Peripheral). Further, as another example, the present invention can be applied to a configuration for driving a transport roller in a transport device for transporting a sheet-shaped prepreg, bills, or the like. In addition, the present invention can be applied to a configuration for the purpose of obtaining power by the rotational movement of a rotating shaft driven by two motors, for example, in an automobile, a robot, an amusement machine, or the like.

また、上記実施形態において、制御基板２１０の配置を、例えば図１３に示すように変形してもよい。図１３は、本発明の一実施形態に係る駆動装置１００における制御基板２１０の配置の変形例を示す図である。図１３に示す例では、制御基板２１０が駆動装置１００の本体の外部に設けられている。この変更に伴い、制御基板２１０が設けられていた位置には、センサ基板１７０が設けられている。そして、角度センサ２１０Ｂは、センサ基板１７０の出力軸１０９の端部と対向する位置に設けられている。角度センサ２１０Ｂの検出信号は、センサ基板１７０に設けられているコネクタ１７０Ａを介して、制御基板２１０へ出力される。 Further, in the above embodiment, the arrangement of the control board 210 may be modified as shown in FIG. 13, for example. FIG. 13 is a diagram showing a modified example of the arrangement of the control board 210 in the drive device 100 according to the embodiment of the present invention. In the example shown in FIG. 13, the control board 210 is provided outside the main body of the drive device 100. Along with this change, the sensor board 170 is provided at the position where the control board 210 was provided. The angle sensor 210B is provided at a position facing the end of the output shaft 109 of the sensor substrate 170. The detection signal of the angle sensor 210B is output to the control board 210 via the connector 170A provided on the sensor board 170.

１００駆動装置
１０１第１のモータ
１０２第１ピニオン軸
１０３第１ギヤ
１０４第２ピニオン軸
１０５第２ギヤ
１０６第３ピニオン軸
１０７第３ギヤ
１０８出力ギヤ
１０９出力軸
１２０ハウジング
１３０ブレーキ機構
１５１第２のモータ
１５２第１ピニオン軸
１５３第１ギヤ
１５４第２ピニオン軸
１５５第２ギヤ
１５６第３ピニオン軸
１５７第３ギヤ
１８０ブレーキ機構
２１０制御基板
２２３，２２４ドライバ
７００ロボット
７１０支持体
７３０アーム本体（駆動対象） 100 Drive device 101 1st motor 102 1st pinion shaft 103 1st gear 104 2nd pinion shaft 105 2nd gear 106 3rd pinion shaft 107 3rd gear 108 Output gear 109 Output shaft 120 Housing 130 Brake mechanism 151 2nd Motor 152 1st pinion shaft 153 1st gear 154 2nd pinion shaft 155 2nd gear 156 3rd pinion shaft 157 3rd gear 180 Brake mechanism 210 Control board 223, 224 Driver 700 Robot 710 Support 730 Arm body (drive target)

特開２００９−２１３１９０号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-213190

Claims

With the first motor
A first drive transmission system that transmits the rotation of the first motor by a plurality of gears, and
With the second motor
A second drive transmission system that transmits the rotation of the second motor by a plurality of gears, and
An output gear driven by both the final gear of the first drive transmission system and the final gear of the second drive transmission system.
With
The straight line passing through the shaft center of the output gear and the shaft center of the final stage gear of the first drive transmission system is defined as the first straight line, and the shaft center of the output gear and the second drive transmission system When the straight line passing through the axis center of the final gear is the second straight line,
Within the region sandwiched between the first straight line and the second straight line, the shaft center of the first motor, the shaft center of the second motor, and the plurality of stages of the first drive transmission system The center of each axis of the gear and the center of each axis of the plurality of gears of the second drive transmission system are all contained .
The gears formed on the drive shaft of the first motor, the multi-stage gears of the first drive transmission system, and the output gears are arranged in order toward the output side, and the number of teeth increases.
The gears formed on the drive shaft of the second motor, the multi-stage gears of the second drive transmission system, and the output gears have more teeth in the order in which they are arranged toward the output side.
Drive device.

A first braking mechanism for braking the rotation of the first drive transmission system, and
A second braking mechanism for braking the rotation of the second drive transmission system is further provided.
The axial center of the first brake mechanism and the axial center of the second brake mechanism are further contained in the region sandwiched between the first straight line and the second straight line.
The drive device according to claim 1.

A housing for accommodating the first drive transmission system and the second drive transmission system,
A control board for controlling the driving of the first motor and the second motor is further provided.
The first motor, the second motor, and the control board are arranged on the same surface of the housing.
The driving device according to claim 1 or 2.

The drive device according to claim 3 , wherein the outer peripheral portion of the housing is formed with a concave portion for allowing the convex portion formed on the mounting target to escape.

In the housing, at least one screw hole for passing a fixing screw for fixing to the mounting object is formed between the first drive transmission system and the second drive transmission system.
The drive device according to claim 3 or 4.

The drive device according to any one of claims 1 to 5.
A robot including a drive target driven by a rotational force output from the drive device.