JPH01222885A - 油圧ロータリアクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、産業用ロボット等の産業機器に使用される油
圧ロータリアクチュエータに関する。

［従来の技術］ 産業用ロボット等の駆動源としては、ハーモニックドラ
イブ等の減速比の高い減速機構を用いた油圧ロータリア
クチュエータが使用されている。かかる油圧ロータリア
クチュエータを産業用ロボット等に使用する場合には、
高精度の位置間、御が要求されるが、例えば従来の多軸
位置制御システムにおいては、回転動力の人力に位置検
出器を配し、入力回転軸の位置を測定して出力軸の動き
を把握するようにしている。このように入力側から位置
検出信号を取り出すよりも、出力軸から回転位置検出信
号を取り出す方が精度の高い制御を行なうことができる
が、ロボットのように多軸化の必要な機構では、（３号
ラインを静止側から取り出す方が設計的に有利であるた
め、入力側から取り出しているのである。

［発明が解決しようとする課題］ 上記したように、入力端の動きを位置検出器で測定し、
出力軸の動きを予想する場合、ハーモニックドライブの
ような高減速比の減速機と組み合わせて使用すると、位
置検出器が出力軸の１回転に対して多回転するので、高
精度の検出を行なうことが困難であるとともに、原点を
設定し回転数を数えながら位置測定を行なわなければな
らないので１位置信号のアブソリュート化が出来ないと
いう問題点があった。

特に、毎朝ロボットを起動する立上げ時とか、停電後に
再度帰させる時には、必ず原点復帰動作を行なわねばな
らず、作業開始時の時間ロスも大きくなって作業能率が
低下していた。

そのため、アブソリュート方式の位置検出器の付設が要
求されているが、検出器の検出軸を出力軸の歯の直径と
同じものにすると全体が大きくなり過ぎ、小さな歯車を
付けると多回転位置検出器が必要となり、非常に高価な
検出器が必要になっていた。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり
、小形で安価な位置検出器を使用して出力軸多回転にも
対応できフルアブソリュートの位置検出を行なうことが
できる油圧ロータリアクチュエータを提供することを目
的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記課題を解決するために、次のような構成を
採用した。

すなわち、本発明にかかる油圧ロータリアクチュエータ
は、ハーモニックドライブ式等の減速機構を介して油圧
モータの回転動力を出力トルクとして取り出す油圧ロー
タリアクチュエータであフて、アクチュエータの入力軸
と、入力軸の回転を検出する回転検出器の主軸との間に
差動歯車機構からなる減速機を介在させたことを特徴と
している。

［作用］ ハーモニックドライブ等による出力軸の減速比に応じて
、差動歯車機構の歯数を設定してその減速比を定めてお
けば、回転検出器の主軸回転数は出力軸の１回転に対し
比較的近い回転数となるので総回転数の少ない多回転型
の回転検出器を使用することができ、出力軸の数回転分
をアブソリュートに検出することができる。

［実施例］ 第１図は本発明の実施例の構成を示す断面図で、油圧ロ
ータリアクチュエータ１は、入力部となる油圧モータ部
、入力軸の回転を減速して出力軸に伝える減速機構部、
出力軸の回転位置を入力軸の回転を検出することによっ
て検出する回転位置検出部、油圧モータの回転を制動す
る制動部とからなる。

油圧モータ２にはピストンモータが使用されており、こ
のピストンモータ２は図示しないコントローラからの指
令によって作動するサーボバルブ３によって作動油の供
給が制御される。入力部となるピストンそ一夕２のケー
ス５は固定軸４に対して回転し、その外周部には楕円状
のカムが形成され、その外周にボールベアリング８が組
み込まれている。ケース５にはオイルシールを施したケ
ースカバー６が取り付けられている。ボールベアリング
８の内輪は、モータケース５の外周カムに固定されてい
る。

この外輪の外周に薄肉、カップ状の金属弾性体で外周に
歯が刻まれたフレクスプライン９が組み込まれている。

フレクスプライン９の中央部の外周には、リング状の剛
体で内周にフレクスプラインより２枚歯の多いサーキュ
ラスプラインｌＯが装着されている。このサーキュラス
プラインｌＯは枠体１２に固定され静ＩＬ側となってい
る。上記した楕円状のケース５がウェーブジェネレータ
となり、これらフレクスプライン９とサーキュラスプラ
ン１０とを組合わせた状態でハーモニックドライブ式減
速機を構成している。

サーキュラスプライン１０は上述のｍｌく固定されてお
り、ピストンモータ２を作動してケース５を回すと、フ
レクスプライン９は第２図（ａ）（ｂ）に示すように弾
性変形し、サーキュラスプライン１０とのかみ合い位置
が順次移動する。モータが１回転した時、フレクスプラ
イン９は、サーキュラスプラインＩＯより歯数が２枚少
ないので、その分だけウェーブジェネレータとしてのケ
ース５の回転方向とは逆の方向に移動する。フレクスプ
ライン９の＠端部側には出力軸１５の内歯が噛合してお
り、フレクスプライン９の移動によって出力軸１５が回
転する。どの回転における減速は、フレクスプライン９
とサーキュラスプライン１０との歯数の比によって定ま
る。出力軸１５は、クロスローラベアリング１６．１７
によって、曲げ、スラスト、ラジアル方向の外力に対応
するように支承されている。

入力側油圧モータ２の後端部のケースカバー６には歯数
Ｎ１の歯車６０が取り付けられてあり、アクチュエータ
の入力軸となるケース５の１回転に応じてこの歯車６０
の主軸も１回転する。また、固定軸４周囲には歯車６０
に噛合する歯車６１が固定して設けられている。歯車６
１の歯数をＮ２とすると、歯車６０は入力軸の１回転に
対してＮ　２　／　Ｎ　１回転する。固定軸４の周囲に
はさらに歯車６０と噛合する歯車６２が固定軸４の周囲
を回転自在に支承されている。歯車６２の歯数Ｎ３は歯
１Ｌ６１の歯数Ｎ２と僅かに相違するように形成されて
いる。歯車６２は歯車６０と噛合するとともに、回転検
出器２５の主軸２６に取り付けた歯車６３（歯数はＮ４
）とも噛合する。これら歯車６０．６１．６２．６３は
差動歯車機構として減速機を構成し、油圧モータ２の入
力軸たるケース５の回転に対しこれら差動歯車によりて
設定される減速比に応じて回転検出器２５の主軸２６を
回転する。この減速比Ｒは、回転検出器の主軸回転数と
入力軸回転数との比となり、各歯車の歯数Ｎｌ、Ｎ２．
Ｎ３．Ｎ４で表わせばＲ＝Ｎビ’！Ｌｙ　×Ｆ＝　Ｎ　
：ビ」一回転検出器２５の主軸２６の回転数は、このよ
うに差動歯車機構によって設定される減速比によって定
まり、入力軸の回転数よりかなり小さくなるので、いわ
ゆる多回転型回転角度検出器を使用することができる。

多回転型回転角度検出器は、偏心ロータとステータを備
え、ステータ６極と偏心ロータ間の空隙の変化を磁気抵
抗の変化として利用し、一意的に定まるロータの機械回
転角と出力の位相差信号からロータ１回転内での絶対位
置を測定できるように構成されており、１回転内の回転
角度だけでなくその多回転数も同時に検出し、何回転目
の何番地かを絶対番地式で出力することができる。

入力軸となるケースカバー６のさらに後鳩面にはフェー
スギヤ３５が形成され、これに隣接して設けられている
ブレーキアーマチュア４１の前面には上記フェースギヤ
３５に噛合するフェースギヤ３６が形成されている。ア
ーマチュア４１はフィールド４０内に設けた制動用コイ
ル４３によって前後動じ、両フェースギヤ３５．３６の
噛合関係を介してピストンモータ２に制動力を与える。

フィールド４０内にはさらに制動スプリング４５が設け
られている。この制動スプリング４５の付勢力Ｔは、入
力モータ軸換算で静止状態の制動時に必要なブレーキト
ルクＴＡと、異常過負荷が働いた時にブレーキが外れる
トルクＴ８とに対し、ＴＡくＴくＴ、とじて設定されて
いる。また、フェースギヤ：１５．３６の噛み合い角度
が適当に設定されており、制動スプリング力とフェース
ギヤの噛み合いとで十分な制動力を学えるとともに、過
負荷時にはギヤがすべってアクチュエータを空転させる
ように逃げ機能を持たせである。

上記のように構成された実施例において差動歯車機構を
構成する歯車の歯数Ｎ、、Ｎ２．Ｎ３　。

Ｎ４を、例えばＮ、　＝２５．　Ｎ２＝７３．　Ｎ、　
＝７５゜Ｎ４＝２５とすれば、減速比は上記した如く× ！　　　　ｆｆ−ＩＴ　　となる。ざらにハーモニック
ドライブの減速比を１００、回転検出器２５をｌＯ回転
型程度のものとすると、検出器の主軸の回転数は出力軸
１回転に対し 山×十　・　１．２５となり、出力軸１回転以上にわた
ってフルアブソリュート検出が可能となる。実施例では
３２回転フルアブソリュートの回転検出器が使用されて
おり、 搗１　　”　　４とな・て、４回転フルアブソリュート
検出を行なえるようにしている。歯車６３，６２．６１
はともに回転数が非常に小さく、歯車６０のみが上記例
であればＮ２　／　Ｎ　＋　＝７３／　２５〜２．９２
倍の高速回転となる。しかし、歯車径は小さく関連はあ
まり大きくならないので、長寿命を確保するのは容易で
ある。

高段減速機構付ロータリアクチュエータにおいて、入力
軸ケースが回転する機構でも上記したような減速機構を
設けることにより、出力軸数回転分に対するアブソリュ
ート位置検出を行なうことができ、しかもアクチュエー
タの径方向寸法が大きくならないため、ロボットの先端
部等で使用されても慣性モーメント（径の４乗で効く）
の小さいアクチュエータの供給を行なうことができる。

上記実施例における歯車６１．６２は内接歯車に変えて
も同様の効果が得られ、第３図に示すように長手方向寸
法を減らすことができる。

［発明の効果］ 上記説明から明らかなように本発明にかかる油圧ロータ
リアクチュエータによれば、小形で安価な回転検出器を
使用して出力軸多回転にも対応できるフルアブソリュー
トの位置検出を行なうことができるようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の構成を示す断面図。 第２図（ａ）　、　（ｂ）はハーモニックドライブの動
作をあられす説明図、第３図は興なる実施例の説明図で
ある。 ２−ピストンモータ　　３−サーボバルブ５・・・ケー
ス（ウェーブジェネレータ）９・・・フレクスプライン １０−−サーキュラスプライン ２５−・・回転検出器 ６Ｇ、　６１．６２．６３−・歯車 特許出願人　株式会社島律製作所

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ハーモニックドライブ式等の減速機構を介して油
   圧モータの回転動力を出力トルクとして取り出す油圧ロ
   ータリアクチュエータであって、アクチュエータの入力
   軸と、入力軸の回転を検出する回転検出器の主軸との間
   に差動歯車機構からなる減速機を介在させたことを特徴
   とする油圧ロータリアクチュエータ。