JPH01116366A - Rotary driving device - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、例えば水平多関節型ロボットの関節部分に使
われるような回転力を伝達する回転駆動装置に関するも
のである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a rotational drive device for transmitting rotational force, which is used, for example, in the joints of a horizontal articulated robot.
［従来技術］
従来、ロボットなどの回転駆動装置は、第６図のように
モータ１００の回転を減速ギヤ１０２を介して伝達する
方式や、第７図のようにタイミングベルト１０６を用い
て、回転体１０３，１０４回転を伝えるものがある。[Prior Art] Conventionally, rotary drive devices such as robots transmit the rotation of a motor 100 via a reduction gear 102 as shown in FIG. 6, or a timing belt 106 as shown in FIG. There is one that transmits 103 and 104 body rotations.
［発明が解決しようとする問題点］
しかしながら、上記従来例のうち第６図のモータの回転
を伝達ギヤを介して伝える方式では、（ｉ）伝達ギヤ１
０２でのバックラッシュや、ギヤの摩擦等が発生し、精
度と耐久性に問題があり、また、
（ｉｆ）ギヤ１０２と回転体１０３との噛合せによる騒
音が発生する問題もあった。[Problems to be Solved by the Invention] However, among the conventional examples described above, in the method of transmitting the rotation of the motor through the transmission gear as shown in FIG.
02 and friction between the gears, resulting in problems with accuracy and durability, and (if) noise caused by meshing between the gear 102 and the rotating body 103.
又、タイミングベルトを用いる第７図の方式では、
（ｉｉｉ）ベルト１０６の張力による伸びや、温度変化
による伸びによって、精度が低下するという問題や、
（ｉｖ）耐久性についても、ベルトの疲労による破断な
どの問題があった。Furthermore, in the method shown in Fig. 7 that uses a timing belt, (iii) accuracy is reduced due to elongation of the belt 106 due to tension and elongation due to temperature changes, and (iv) durability is also affected due to fatigue of the belt. There were problems such as breakage.
本発明は上記従来例に代表される精度、耐久性、信頼性
、静粛性の欠如といった問題を除去するものである。The present invention eliminates the problems of lack of accuracy, durability, reliability, and quietness typified by the above-mentioned conventional examples.
［問題点を解決するための手段及び作用］上記課題を達
成するための本発明に係る回転駆動装置の構成は、回転
自在に軸支された回転体と、固定された駆動モータと、
この駆動モータに結続され、回転自在に固定された摩擦
ローラと、上記摩擦ローラの回転自在性を保持しつつ、
前記回転体の回転軸に平行な壁面に、前記摩擦ローラ面
を圧接する圧接手段とからなり、前記駆動モータの回転
力を前記摩擦ローラを介しで前記回転体に伝えるように
したことを特徴とする。[Means and operations for solving the problems] The configuration of the rotary drive device according to the present invention for achieving the above-mentioned problems includes a rotating body rotatably supported, a fixed drive motor,
A friction roller connected to the drive motor and rotatably fixed, and while maintaining the rotatability of the friction roller,
It is characterized by comprising a pressing means for pressing the friction roller surface against a wall surface parallel to the rotation axis of the rotating body, and transmitting the rotational force of the drive motor to the rotating body via the friction roller. do.
［実施例］
以下添付図面を参照しつつ本発明に係る実施例を詳細に
説明する。[Examples] Examples according to the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.
第１図に示した実施例は、伝達ギヤやタイミングベルト
を用いずに、回転体の内周面に圧接した摩擦ローラと、
該摩擦ローラと結続した駆動モータとによって、回転体
を回転し、この回転体の位置を直接ロータリエンコーダ
で読取るようにしている。The embodiment shown in FIG. 1 uses a friction roller that is pressed against the inner peripheral surface of the rotating body without using a transmission gear or a timing belt.
A rotating body is rotated by a drive motor connected to the friction roller, and the position of this rotating body is directly read by a rotary encoder.
第１図は実施例に係る回転駆動装置ｔｏｏｏの断面図で
あり、第２図は第１図のＸ−Ｘ面で切断し、上方から見
た端面図である。この回転駆動装置１０００は、駆動モ
ータ２の回転力を摩擦ローラ３ａ、３ｂを介して、回転
体１に伝え、この回転体１の回転力を外部に取り出すも
のである。この回転体１は、ポールベアリング７を介し
て固定された外側固定枠体６によって回転自在に支持さ
れている。即ち、回転体１は、ボールベアリング７によ
って固定枠体６に対して上下にずれることなく、自由に
回転する。FIG. 1 is a sectional view of the rotary drive device tooo according to the embodiment, and FIG. 2 is an end view taken along the line XX in FIG. 1 and viewed from above. This rotational drive device 1000 transmits the rotational force of a drive motor 2 to a rotating body 1 via friction rollers 3a and 3b, and extracts the rotational force of this rotating body 1 to the outside. This rotating body 1 is rotatably supported by an outer fixed frame 6 fixed via a pole bearing 7. That is, the rotating body 1 rotates freely due to the ball bearing 7 without vertically shifting relative to the fixed frame 6.
５は外側固定枠体６と共に固定された内側固定枠体であ
り、その上部にロータリエンコーダ８が設けられている
。回転体１の回転は、回転軸１ａ、ジヨイント９．エン
コーダ８０回転軸８ａ等を介して、エンコーダ８によっ
て検出される。Reference numeral 5 denotes an inner fixed frame fixed together with the outer fixed frame 6, and a rotary encoder 8 is provided on the upper part of the inner fixed frame. The rotation of the rotating body 1 is caused by the rotating shaft 1a, the joint 9. It is detected by the encoder 8 via the encoder 80 rotation shaft 8a and the like.
内側固定枠体５には、回転体１の回転軸に軸対称の位置
に、４つの摩擦ローラ３ａ〜３ｄ（３ｃ、３ｄは第２図
に図示）が回転自在に軸支されて設けられている。さら
に、ローラ３ａ （３ｂ）は回転体１の内周面に対して
、ばね４ａ（４ｂ）によって押圧されている。即ち、摩
擦ローラ３ａ（３ｂ）の回転軸１２ａ （１２ｂ）を回
転自在に軸支するローラ保持部材１０ａ（１０ｂ）は、
第２図に示すように、固定枠体５に設けられたキャビテ
ィ内を半径方向に摺動自在になっている。そして、この
ローラ保持部材１０ａ（１０ｂ）はばね４ａ（４ｂ）に
よって、半径方向に付勢されているので、ローラ３ａ
（３ｂ）は固定枠体１の内周面に常に押圧されている。Four friction rollers 3a to 3d (3c and 3d are shown in FIG. 2) are rotatably supported on the inner fixed frame 5 at positions axially symmetrical to the rotation axis of the rotating body 1. There is. Furthermore, the roller 3a (3b) is pressed against the inner circumferential surface of the rotating body 1 by a spring 4a (4b). That is, the roller holding member 10a (10b) that rotatably supports the rotating shaft 12a (12b) of the friction roller 3a (3b),
As shown in FIG. 2, it is slidable in the radial direction within a cavity provided in the fixed frame 5. Since this roller holding member 10a (10b) is biased in the radial direction by the spring 4a (4b), the roller 3a
(3b) is always pressed against the inner peripheral surface of the fixed frame 1.
第１図には不図示のローラ３ｃ （３ｄ）等についても
、第２図に示すように同様に、半径方向に摩擦ローラが
回転体６の内周面を押圧している。As for the rollers 3c (3d) and the like not shown in FIG. 1, the friction rollers press the inner circumferential surface of the rotating body 6 in the radial direction in the same manner as shown in FIG.
摩擦ローラ３ａの回転軸１２ａは、サーボモータ２の回
転軸２ａと、ジヨイント１１を介して結続されている。A rotating shaft 12a of the friction roller 3a is connected to a rotating shaft 2a of the servo motor 2 via a joint 11.
即ち、モータ２が回転すると、ローラ３ａが軸１２ａ周
りに回転する。すると、ローラ３ａが固定されているた
めに、回転体１が回転する０回転体１が回転すると、こ
の回転体１は他の摩擦ローラ３ｂ〜３ｄによって滑らか
に回転する。第１図、第２図から明らかなように、回転
体１の回転には原理的には摩擦ローラ３ａのみで十分で
あるが、摩擦ローラ３ｂ〜３ｄを設けることによって、
回転体１が滑らかに回転すること、回転体１の回転が遍
芯して回転することを防止してエンコーダ８に無理な加
重がかからないようにすることが達成される。That is, when the motor 2 rotates, the roller 3a rotates around the shaft 12a. Then, since the roller 3a is fixed, when the zero-rotator 1 rotates, the rotor 1 is smoothly rotated by the other friction rollers 3b to 3d. As is clear from FIGS. 1 and 2, in principle, only the friction roller 3a is sufficient for the rotation of the rotating body 1, but by providing the friction rollers 3b to 3d,
It is achieved that the rotating body 1 rotates smoothly and that the rotation of the rotating body 1 is prevented from rotating eccentrically, so that an unreasonable load is not applied to the encoder 8.
第３図は、第１図、第２図に示した回転駆動装置１００
０の一部切り欠き断面斜視図である。この第３図は、第
３図は４つの摩擦ローラと駆動モータ２との位置関係を
明瞭にするために図示したものであり、従って、他の部
分については図示していない。FIG. 3 shows the rotary drive device 100 shown in FIGS. 1 and 2.
0 is a partially cutaway cross-sectional perspective view of FIG. FIG. 3 is shown to clarify the positional relationship between the four friction rollers and the drive motor 2, and therefore other parts are not shown.
ところで、摩擦ローラ３ａの圧接力が弱いと回転体１と
の間で滑りが発生する。このため滑りを発生させること
なく圧接するのに十分なバネ押付力Ｐは、次のような式
で求められる０回転体１の回転力ＩＦ、その買置をｍ、
回転の角加速度をＷとすると、
１１ｍｗ
となる、ローラ３ａと回転体表面の間の摩擦係数をμと
すると押付力Ｐは
μ μ
となる、この条件で押付ると回転力による滑りを発生す
ることなく伝達することが可能になる。この摩擦係数と
しては、例えばμ！０．２が選ばれる。By the way, if the pressing force of the friction roller 3a is weak, slippage will occur between the friction roller 3a and the rotating body 1. For this reason, the spring pressing force P that is sufficient to press the contact without causing slippage is determined by the following formula, which is the rotational force IF of the zero-rotating body 1, whose purchase value is m,
If the angular acceleration of rotation is W, it will be 11 mw.If the friction coefficient between the roller 3a and the surface of the rotating body is μ, the pressing force P will be μ μ.If pressed under these conditions, slipping will occur due to the rotational force. It becomes possible to communicate without For example, this friction coefficient is μ! 0.2 is selected.
ロータリエンコーダ８は回転体１に直接取付ける構成に
することにより、回転位置を検知するためのものである
。摩擦ローラ３ａを滑りが発生しない力Ｐで押付けると
、前記摩擦ローラや回転体１が弾性変形し、精度のバラ
ツキが発生する。そこで前記ロータリエンコーダ８を回
転体に直接連結することによって、伝達系の弾性変形に
よる影響を無くすようにしている。又、摩擦ローラ（３
３〜３ｄ）の摩耗による影響も、回転体１の位置を直接
読取り、駆動モータ２ヘフイードバツクすることによっ
て、精度の低下を生じさせることなく高精度の位置決め
が可能である。The rotary encoder 8 is configured to be directly attached to the rotating body 1 to detect the rotational position. If the friction roller 3a is pressed with a force P that does not cause slippage, the friction roller and the rotating body 1 will be elastically deformed and variations in accuracy will occur. Therefore, by directly connecting the rotary encoder 8 to the rotating body, the influence of elastic deformation of the transmission system is eliminated. In addition, a friction roller (3
3 to 3d), by directly reading the position of the rotating body 1 and feeding it back to the drive motor 2, it is possible to perform highly accurate positioning without causing a decrease in accuracy.
上記の実施例は、回転機構ユニット単体としてのもので
あるが、例えば所謂スカラー型の多関節ロボットの関節
部に組込むことによって、水平回転や上下方向移動に使
用することも可能である。Although the above-mentioned embodiment is a rotation mechanism unit as a single unit, it can also be used for horizontal rotation and vertical movement by incorporating it into the joints of a so-called scalar type multi-joint robot, for example.
第４図はその応用原理図を示す。第１図に示した方式の
回転駆動装置ｔｏｏｏが、第４図のロボットアームの最
初の関節と２番目の関節に用いられている。Figure 4 shows the principle of its application. The rotary drive device tooo of the type shown in FIG. 1 is used for the first and second joints of the robot arm shown in FIG.
最終関節には、上下動を行なうハンド３０が装着されて
いる。このハンド３０はボールネジ４０の回転によって
上下され、このネジ４０を回転するための回転駆動装置
２０００の詳細構成を第５図に示す。A hand 30 that moves up and down is attached to the final joint. This hand 30 is moved up and down by the rotation of a ball screw 40, and the detailed configuration of a rotary drive device 2000 for rotating this screw 40 is shown in FIG.
第５図において、固定枠体４１内部のキャビティ内に、
回転体（ボールナツト）４２と、この回転体４２の回転
力を伝達するための摩擦ローラ４５と、このローラ４５
を軸支するローラ保持体４４と、保持体をボールネジ方
向に押圧するばね４７等が含まれている０回転体４２は
、固定枠体４１によって、ボールベアリング４３を介し
て、ネジ４．０の周りに回転自在に支持されている。回
転体４３はボールネジ４０と螺合しており、固定枠体４
１によって上下方向には固定されている。−方、ネジ４
０と固定枠体４１との接触面は摺動自在である。従って
、摩擦ローラ４５が回転して回転体４２が回転すると、
その回転方向に応じてボールネジ４０が上下する。In FIG. 5, in the cavity inside the fixed frame 41,
A rotating body (ball nut) 42, a friction roller 45 for transmitting the rotational force of this rotating body 42, and this roller 45.
The zero-rotating body 42, which includes a roller holder 44 that pivotally supports the holder and a spring 47 that presses the holder in the direction of the ball screw, is rotated by the fixed frame 41 via the ball bearing 43, It is rotatably supported around it. The rotating body 43 is screwed into the ball screw 40, and the fixed frame 4
1, it is fixed in the vertical direction. - side, screw 4
The contact surface between 0 and the fixed frame 41 is slidable. Therefore, when the friction roller 45 rotates and the rotating body 42 rotates,
The ball screw 40 moves up and down depending on the direction of rotation.
この第５図の実施例の装置２０００は、第１図実施例装
置１０００と異なり、回転体４２の外周面から回転力を
伝達するものである。The apparatus 2000 of the embodiment shown in FIG. 5 is different from the apparatus 1000 of the embodiment shown in FIG.
又、上述した２つの実施例で、摩擦ローラの押付力を発
生するためにはバネを使用したが、油圧、空圧等によっ
て行うことも可能である。Further, in the two embodiments described above, a spring was used to generate the pressing force of the friction roller, but it is also possible to use hydraulic pressure, pneumatic pressure, etc.
［発明の効果］
以上説明してきたように、回転体に摩擦ローラを圧接し
駆動モータによって回転することで、例えばバックラッ
シュがなく、シかも音の静かな回転駆動装置が可能にな
った。[Effects of the Invention] As described above, by press-contacting a friction roller to a rotary body and rotating it by a drive motor, a rotary drive device that is free from backlash and is quiet has become possible.
又、本発明の１実施態様によれば、回転体に直接連結し
た例えばロータリエンコーダ等の回転検出手段により回
転位置を検出することによって、伝達系の歪みや摩耗の
影響を受けない高精度の回転位置決めが可能な駆動装置
が可能になった。Further, according to one embodiment of the present invention, by detecting the rotational position by a rotation detection means such as a rotary encoder directly connected to the rotating body, high-precision rotation that is not affected by distortion or wear of the transmission system is achieved. A drive device capable of positioning has become possible.
第１図は本発明の一実施例に係る回転駆動装置の主要部
分をぬき出した断面図、
第２図は第１図の実施例をＸ−Ｘ平面で切断した断面図
、
第３図は第１図実施例装置の一部切り欠き断面図、
第４図は本実施例を多関節型ロボットに適用した実施例
の斜視図、
第５図は他の実施例の断面図、
第６図は伝達ギヤを用いた従来例を説明する図、
第７図はタイミングベルトを用いた従来例を説明する図
である。
図中、
１・・・回転体、２・・・駆動モータ、３ａ〜３ｄ、４
５・・・摩擦ローラ、４ａ〜４ｄ、４７・・・圧接用ば
ね、５・・・内側固定枠体、６，４１・・・外側固定枠
体、７．４３・・・ボールベアリング、８・・・ロータ
リエンコーダ、９．１１・・・ジヨイント、１０ａ〜１
Ｏｄ、４４−・・ローラ保持体、１２ａ 〜１２ｄ、４
６・・・ローラ回転軸、３０・・・ハンド、４０・・・
ポールネジ、４２・・・回転体（ポールナツト）、１０
００．２０００−・・回転駆動装置である。
第２図FIG. 1 is a cross-sectional view of the main parts of a rotary drive device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of the embodiment of FIG. 1 taken along the X-X plane, and FIG. Fig. 1 is a partially cutaway sectional view of the embodiment device; Fig. 4 is a perspective view of an embodiment in which this embodiment is applied to an articulated robot; Fig. 5 is a sectional view of another embodiment; 7 is a diagram illustrating a conventional example using a transmission gear, and FIG. 7 is a diagram illustrating a conventional example using a timing belt. In the figure, 1... Rotating body, 2... Drive motor, 3a to 3d, 4
5... Friction roller, 4a to 4d, 47... Pressing spring, 5... Inner fixed frame, 6, 41... Outer fixed frame, 7.43... Ball bearing, 8. ...Rotary encoder, 9.11...Joint, 10a-1
Od, 44--Roller holding body, 12a to 12d, 4
6...Roller rotation axis, 30...Hand, 40...
Pole screw, 42...Rotating body (pole nut), 10
00.2000--Rotary drive device. Figure 2
Claims (5)
ローラと、 上記摩擦ローラの回転自在性を保持しつつ、前記回転体
の回転軸に平行な壁面に、前記摩擦ローラ面を圧接する
圧接手段とからなり、 前記駆動モータの回転力を前記摩擦ローラを介して前記
回転体に伝えるようにしたことを特徴とする回転駆動装
置。(1) A rotating body that is rotatably supported, a fixed drive motor, a friction roller that is connected to the drive motor and fixed and rotatable, and while maintaining the rotatability of the friction roller. , comprising a pressure contact means for pressing the friction roller surface against a wall surface parallel to the rotation axis of the rotating body, and the rotational force of the drive motor is transmitted to the rotating body via the friction roller. Rotary drive device.
接し、前記摩擦ローラを前記回転体の壁面に直角の方向
に押圧するばねとからなる事を特徴とする特許請求の範
囲第１項に記載の回転駆動装置。(2) The pressing means is characterized by comprising a member that supports the rotating shaft of the friction roller, and a spring that comes into contact with the member and presses the friction roller in a direction perpendicular to the wall surface of the rotating body. A rotary drive device according to claim 1.
モータに結続された摩擦ローラに対して、前記回転体の
回転軸について軸対称の位置に、残りの摩擦ローラが回
転自在に固定されて設けられている事を特徴とする特許
請求の範囲第１項に記載の回転駆動装置。(3) There are at least two friction rollers, and the remaining friction roller is rotatably fixed at a position symmetrical about the rotation axis of the rotating body with respect to the friction roller connected to the drive motor. A rotary drive device according to claim 1, characterized in that it is provided with a rotary drive device.
くは外周面に圧接される事を特徴とする特許請求の範囲
第１項に記載の回転駆動装置。(4) The rotary drive device according to claim 1, wherein the friction roller is pressed against an inner circumferential surface or an outer circumferential surface of the wall surface of the rotating body.
を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の回転駆動装
置。(5) The rotary drive device according to claim 1, wherein the rotating body is provided with a rotation detection means.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27023687A JPH01116366A (en) | 1987-10-28 | 1987-10-28 | Rotary driving device |
| US07/262,309 US4951517A (en) | 1987-10-28 | 1988-10-25 | Rotational driving apparatus with frictional engagement and robot using the same |
| US07/541,924 US5046915A (en) | 1987-10-28 | 1990-06-21 | Rotational driving apparatus with frictional engagement and robot using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27023687A JPH01116366A (en) | 1987-10-28 | 1987-10-28 | Rotary driving device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01116366A true JPH01116366A (en) | 1989-05-09 |
Family
ID=17483452
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27023687A Pending JPH01116366A (en) | 1987-10-28 | 1987-10-28 | Rotary driving device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01116366A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2002021957A (en) * | 2000-07-10 | 2002-01-23 | Teijin Seiki Co Ltd | Traction drive reduction gear |
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-
1987
- 1987-10-28 JP JP27023687A patent/JPH01116366A/en active Pending
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