JPH033654A - Articular motion actuator - Google Patents

Articular motion actuator

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Publication number
JPH033654A
JPH033654A JP13267889A JP13267889A JPH033654A JP H033654 A JPH033654 A JP H033654A JP 13267889 A JP13267889 A JP 13267889A JP 13267889 A JP13267889 A JP 13267889A JP H033654 A JPH033654 A JP H033654A
Authority
JP
Japan
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movable element
joint
electromagnets
stator
output member
Prior art date
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Pending
Application number
JP13267889A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Giichi Fujino
藤野 義一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seibu Electric and Machinery Co Ltd
Original Assignee
Seibu Electric and Machinery Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH033654A publication Critical patent/JPH033654A/en
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Abstract

PURPOSE:To improve the response of an apparatus by constituting the apparatus from a stator forming a magnetic circuit from electromagnets, first and second couplings, a movable element provided with a core arranged on the circumference in the manner of facing each electromagnet, and an articular motion output member mounted on the movable element and extending in the direction of the movable element axial center. CONSTITUTION:A stator 15 forming a magnetic circuit from electromagnets 1 respectively arranged at plural places on the circumference and a movable element 14 provided with a core 3 arranged on the circumference in the manner of facing said electromagnets 1 are connected by coupling parts 5, 17 respectively provided at both parts 15, 14 so as to enable an articular motion relatively, and an articular motion output member 9 extending in the direction of the axial center is mounted on the movable element 14. Therefore, when the strength of a current flowing through each electromagnet 1 is changed, a force attracting the core 3 of the movable element 14 varies on the circumference so that the movable element 14 can perform a specified articular motion and a specified attitude control relative to the articular motion output member 9.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、工作機械、産業用ロボット等の装置におけ
る関節部の運動を駆動す関節運動アクチュエータに関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a joint movement actuator that drives the movement of joints in devices such as machine tools and industrial robots.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、工作機械、ロボット等の関節部の運動を達成する
関節運動アクチュエータでは、X軸、Y軸及びZ軸の3
軸方向の各駆動機構を用いて、各軸方向の運動をそれぞ
れの駆動機構を作動させる電動機で駆動することによっ
て、各軸方向の運動を行わせて組み合わせた複合運動を
得て全体として所定の関節運動を達成しているのが現状
である。
Conventionally, joint movement actuators that achieve the movement of joints in machine tools, robots, etc.
Using each drive mechanism in the axial direction, the motion in each axial direction is driven by an electric motor that operates the respective drive mechanism, thereby obtaining a compound motion that combines the motion in each axial direction and achieving a predetermined overall motion. The current situation is that joint movement has been achieved.

また、エビサイクモータに使用されている関節運動軸受
装置として、第3図、第4図及び第5図に示されたもの
が開示されている。該関節運動軸受装置は、球面継ぎ手
を枢支軸として磁力によって揺動運動と回転運動即ち枢
動できるように転動体を支持するものであり、第3図に
示すように、基台となる固定子即ちステータ30は、6
極の固定電磁石31が円周上に配置されている。このス
テータ30に対しては、第4図に示すように、転動体で
あるロータ33が対向して配置されている。
Moreover, as an articulation bearing device used in an evisic motor, those shown in FIGS. 3, 4, and 5 are disclosed. The joint motion bearing device supports a rolling element using a spherical joint as a pivot shaft so that it can swing and rotate, that is, pivot, by magnetic force.As shown in FIG. The children or stators 30 are 6
Fixed pole electromagnets 31 are arranged on the circumference. As shown in FIG. 4, a rotor 33, which is a rolling element, is arranged to face the stator 30. As shown in FIG.

ステータ30における電磁石31は、鉄心38にステー
タコイル32を巻き上げて構成されている。
The electromagnet 31 in the stator 30 is constructed by winding a stator coil 32 around an iron core 38.

ロータ33は、中央部を中心に球面継ぎ手35によって
枢動可能に支持されている。ロータ33の外周部には、
円錐形転勤面37が形成されている。
The rotor 33 is pivotally supported by a spherical joint 35 around the center. On the outer periphery of the rotor 33,
A conical transfer surface 37 is formed.

ロータ33の円錐形転勤面37は、軸方向に固定状態に
取付けられたフレーム34の円錐形軌道面36に対向し
て位置決めされている。この関節運動軸受装置において
、第4図に示す状態は、各電磁石31の無励磁の状態で
あり、フレーム34の円錐形軌道面36の円錐頂角αは
ロータ33の円錐形転勤面37の円錐頂角βより僅かに
大きく設定されている。また、第5図には、この関節運
動軸受装置における各電磁石31が励磁された状態が示
されている。この状態では、ロータ33は転勤するので
、ロータ33の軸からは単に低速回転が取り出されるの
みである。
A conical rolling surface 37 of the rotor 33 is positioned opposite a conical raceway surface 36 of a frame 34 which is axially fixedly mounted. In this articulation bearing device, the state shown in FIG. 4 is a state in which each electromagnet 31 is not energized, and the conical apex angle α of the conical raceway surface 36 of the frame 34 is the same as that of the conical rolling surface 37 of the rotor 33. It is set slightly larger than the apex angle β. Further, FIG. 5 shows a state in which each electromagnet 31 in this articulation bearing device is excited. In this state, since the rotor 33 is shifted, low-speed rotation is simply extracted from the shaft of the rotor 33.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかしながら、上記のようなX軸、Y軸及びZ軸の3軸
方向の各駆動機構を用いて所定の関節運動を行わせる関
節運動アクチュエータでは、各駆動機構の運動を行わせ
るため、部品点数は多くなり、機構自体が複雑化し、動
力伝達系は間接的伝動であり、伝動装置に伴う摩擦損失
が大きく、しかも各駆動機構の各運動のための情報が多
くなり、該多数の情報に基づいての計算で誤差等が生じ
て精度に悪影響を及ぼし、また、多数の電動機を使うた
め、コストが高くなるという問題があった。
However, in the joint movement actuator described above, which performs a predetermined joint movement using drive mechanisms in the three-axis directions of the X, Y, and Z axes, the number of parts is small because the movement of each drive mechanism is performed. The mechanism itself is complicated, the power transmission system is an indirect transmission, the friction loss associated with the transmission is large, and there is a lot of information for each movement of each drive mechanism, and based on this large amount of information, Errors occur in the calculation, which adversely affects accuracy, and the use of a large number of electric motors increases costs.

この発明の目的は、上記の課題を解決することであり、
工作機砿、産業用ロボット等の種々の装置における動力
伝達系の出力部に適用するものであり、1つの駆動装置
によって出力部に円錐運動、揺動運動、回転運動等の関
節運動即ち枢動運動を直接的に発生させ、該運動状態を
正確に且つ迅速に出力部に行わせて、該出力部に取付け
られた作動部材、工作物等の被伝動体に所定の運動を伝
達し、コントローラへ入力する情報を少なくしてレスポ
ンス、精度を向上させ、制御及び構造が簡単で且つコス
トを低減でき、しかも利用目的によって極めて簡易で有
効な所定の関節運動を得ることができる関節運動アクチ
ュエータを提供することである。
The purpose of this invention is to solve the above problems,
It is applied to the output part of the power transmission system in various devices such as machine tools and industrial robots, and one drive device allows the output part to perform joint movements such as conical movement, rocking movement, rotational movement, etc. The controller directly generates motion, causes the output section to accurately and quickly perform the motion state, and transmits the predetermined motion to a driven body such as an operating member or workpiece attached to the output section. To provide a joint movement actuator that improves response and accuracy by reducing input information, has simple control and structure, reduces costs, and can obtain extremely simple and effective predetermined joint movements depending on the purpose of use. It is to be.

(課題を解決するための手段〕 この発明は、上記の目的を達成するため、次のように構
成されている。即ち、この発明は、円周上の複数箇所に
配置された電磁石によって磁気回路を形成する固定子、
該固定子の中央に固定され且つ先端に第1継ぎ平部を備
えた固定軸、前記第1継ぎ平部に関節運動可能に連結す
る第2411ぎ平部を備え且つ前記各電磁石に対向して
円周上に配置した鉄心を備えた可動子、及び該可動子に
取付けられ可動子軸心方向に伸長する関節運動出力部材
から成る関節運動アクチュエータに関する。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.That is, the present invention provides a magnetic circuit using electromagnets arranged at a plurality of locations on the circumference. stator, forming
a fixed shaft fixed to the center of the stator and having a first seam portion at the tip; a 2411th seam portion movably connected to the first seam portion; and facing each of the electromagnets. The present invention relates to an articulation actuator comprising a movable element having an iron core arranged on the circumference, and an articulation output member attached to the movable element and extending in the axial direction of the movable element.

ここで、関節運動は、コニカル等の揺動運動及び回転運
動を同時に或いは単独に行う枢動運動、並びに相対的に
静止状態を維持する運動を指すものとする。
Here, the joint movement refers to a pivot movement that performs a rocking movement such as a conical movement and a rotation movement simultaneously or independently, and a movement that maintains a relatively stationary state.

また、この関節運動アクチュエータは、前記固定子の前
記各11磁石に供給する電流の大きさを変えて前記可動
子の前記各鉄心との間に与えられる磁力を変化させるも
ので、ある。
Further, this articulation actuator changes the magnitude of the current supplied to each of the 11 magnets of the stator to change the magnetic force applied between each of the iron cores of the movable element.

更に、この関節運動アクチュエータは、前記固定軸に対
する前記可動子の傾斜角度及び傾斜方向を検出する角度
センサーと、前記角度センサーの検出信号に応答して前
記各電磁石と前記各鉄心間の磁力を制御して前記関節運
動出力部材の運動及び姿勢を所定の設定条件に制御する
コントローラとを有するものである。
Furthermore, this joint movement actuator includes an angle sensor that detects an inclination angle and an inclination direction of the movable element with respect to the fixed axis, and controls magnetic force between each of the electromagnets and each of the iron cores in response to a detection signal of the angle sensor. and a controller that controls the motion and posture of the joint motion output member to predetermined setting conditions.

〔作用〕[Effect]

この発明による関節運動アクチュエータは、上記のよう
に構成されているので、次のように作用する。即ち、こ
の関節運動アクチュエータは、円周上の複数箇所に各々
配置された電磁石によって磁気回路を形成する固定子と
前記tta石に対向して円周上に配置した鉄心を備えた
可動子とを、両者にそれぞれ設けた継ぎ半部によって相
対的に関節運動可能に連結し、前記可動子に該軸心方向
に伸長する関節運動出力部材を取付けたので、前記各電
磁石に流す電流の強さを種々に変化させることによって
前記可動子の前記鉄心が吸引される力が円周上で異なり
、それによって前記可動子が所定の関節運動を行うこと
ができ、前記可動子の運動に応じて前記関節運動出力部
材が所定の円錐運動、回転運動、揺動運動等の関節運動
即ち枢動運動、或いは前記関節運動出力部材に対して所
定の姿勢制御を行うことができる。また、鉄心としては
、前記各を磁石に対向して複数箇所に配置された複数個
の鉄心、或いは環状の巻鉄心でもよく、同等の機能を果
たすことができる。
The articulation actuator according to the present invention is constructed as described above, and thus operates as follows. That is, this articulation actuator includes a stator that forms a magnetic circuit using electromagnets placed at a plurality of locations on the circumference, and a mover that includes an iron core that is placed on the circumference facing the tta stone. , both of them are connected to each other so that they can move relative to each other by joint halves, and a joint movement output member that extends in the axial direction is attached to the movable element, so that the strength of the current flowing through each electromagnet can be controlled. By making various changes, the force with which the iron core of the movable element is attracted differs on the circumference, thereby allowing the movable element to perform a predetermined joint movement, and the force of attracting the iron core of the movable element to change in various ways. The motion output member can perform a predetermined joint motion, such as a conical motion, a rotational motion, a rocking motion, or a pivot motion, or a predetermined attitude control for the joint motion output member. Further, the iron core may be a plurality of iron cores arranged at a plurality of locations facing the magnet, or a ring-shaped wound iron core, which can perform the same function.

C実施例〕 以下、図面を参照して、この発明による関節運動アクチ
ュエータの実施例を説明する。
C Embodiment] Hereinafter, embodiments of the joint movement actuator according to the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図はこの発明による関節運動アクチュエータの一実
施例を示し且つ第2図の線1−1における部位を示す平
面図である。第2図はこの発明による関節連動アクチュ
エータの一実施例を示す断面図である。
FIG. 1 is a plan view showing one embodiment of the articulation actuator according to the present invention, and showing the portion taken along line 1--1 in FIG. FIG. 2 is a sectional view showing an embodiment of the joint-linked actuator according to the present invention.

第2図に示すように、この発明による関節運動アクチュ
エータは、主として、![石lによって磁気回路を形成
する固定子15、固定子15に対して揺動回動運動可能
に対向して配置された可動子14、及び可動子14に取
付けた関節運動出力部材9から構成されている。固定子
L5は、支持部を構成するヨーク部13、及びヨーク部
13の円周上に等間隔で複数個配置された電磁石lがら
成る。電磁石1は、固定子鉄心16の外周に励磁コイル
2を巻き上げることによって構成される。
As shown in FIG. 2, the articulation actuator according to the present invention mainly consists of ! [Constructed of a stator 15 that forms a magnetic circuit with stones 1, a movable element 14 that is disposed opposite to the stator 15 so as to be able to swing and rotate, and a joint motion output member 9 that is attached to the movable element 14.] has been done. The stator L5 includes a yoke portion 13 that constitutes a support portion, and a plurality of electromagnets l arranged at equal intervals on the circumference of the yoke portion 13. The electromagnet 1 is constructed by winding an excitation coil 2 around the outer periphery of a stator core 16.

また、コーク部13の中央部位即ち各電磁石1の位置す
る円周上の中心部には、固定軸6が各電磁石lと平行に
軸心方向に伸長してヨーク部13に固定されている。こ
の固定軸6の先端には、第1継ぎ半部である軸受球面部
5が一体的に形成されている。固定子I5に対向して配
置された可動子14は、転動体となる可動部材4、及び
該可動部材4の円周上に対向して配置した鉄心である環
状の巻鉄心3から成る。鉄心としては、図示のように、
巻鉄心3から構成してもよく、また、図示していないが
、可動部材4の円周上に等間隔で複数個配置された鉄心
から構成してもよい。
Further, at the central portion of the cork portion 13, that is, at the center on the circumference where each electromagnet 1 is located, a fixed shaft 6 extends in the axial direction parallel to each electromagnet 1 and is fixed to the yoke portion 13. A bearing spherical surface portion 5, which is a first joint half, is integrally formed at the tip of the fixed shaft 6. The movable element 14 disposed opposite the stator I5 includes a movable member 4 serving as a rolling element, and an annular wound core 3 disposed facing the circumference of the movable member 4. As for the iron core, as shown in the diagram,
It may be constructed from a wound iron core 3, or it may be constructed from a plurality of iron cores arranged at equal intervals on the circumference of the movable member 4, although not shown.

第1図において、この発明による関節運動アクチュエー
タにおける固定子15の電磁石1の配置関係が右側に示
され、また、可動子14の巻鉄心3の配置関係が左側に
示されている。即ち、第1図では、固定子15の電磁石
1は左右側に示す配置関係より、−例として6個配置さ
れている。
In FIG. 1, the arrangement of the electromagnets 1 of the stator 15 in the articulation actuator according to the present invention is shown on the right, and the arrangement of the wound core 3 of the mover 14 is shown on the left. That is, in FIG. 1, six electromagnets 1 of the stator 15 are arranged, as an example, based on the arrangement shown on the left and right sides.

また、可動部材4の中央部位即ち巻鉄心3の位置する円
周上の中心部には、固定軸60軸受球面部5に揺動回動
可能に嵌合する第2継ぎ半部である軸受球面嵌合部17
が形成されている。この軸受球面嵌合部17には内周面
に環状溝18が形成され、該環状溝18にはブシュ12
が嵌入されている。また、固定軸6の軸受球面部5の外
周には多数の嵌合穴19が形成され、咳嵌合穴19には
ボール7が嵌入している。更に、この可動子14を構成
する可動部材4には、連結部材8を介して可動子軸心方
向に伸長する関節運動出力部材9が固定されている。こ
の関節運動出力部材9は、例えば、作業出力部材、チャ
ック等の支持出力部材等の機能を果たすものである。従
って、この関節運動アクチュエータは、固定軸6の軸受
球面部5と可動部材4の軸受球面嵌合部17との間で、
相対的な揺動回動運動、例えば、円錐運動、回転運動、
揺動運動等の相対的な運動、或いは相対的に所定の角度
に傾斜した状態、軸心的に整合した状態に保持する機能
を果たすことができる構造に構成される。なお、図示し
ていないが、第1継ぎ半部が軸受球面嵌合部に構成され
且つ第2継ぎ半部が軸受球面部に構成されても良いこと
は勿論である。
In addition, at the center portion of the movable member 4, that is, the center portion on the circumference where the wound core 3 is located, there is a bearing spherical surface that is a second joint half portion that is pivotally and rotatably fitted into the fixed shaft 60 and the bearing spherical surface portion 5. Fitting part 17
is formed. An annular groove 18 is formed on the inner peripheral surface of this bearing spherical fitting portion 17, and a bush 12 is provided in the annular groove 18.
is inserted. Further, a large number of fitting holes 19 are formed on the outer periphery of the bearing spherical portion 5 of the fixed shaft 6, and the balls 7 are fitted into the fitting holes 19. Further, a joint motion output member 9 extending in the axial direction of the movable element is fixed to the movable member 4 constituting the movable element 14 via a connecting member 8. This joint motion output member 9 serves, for example, as a work output member, a support output member such as a chuck, and the like. Therefore, in this articulation actuator, between the bearing spherical surface portion 5 of the fixed shaft 6 and the bearing spherical surface fitting portion 17 of the movable member 4,
Relative rocking rotational movement, e.g. conical movement, rotational movement,
It is configured to have a structure capable of performing relative movements such as rocking motion, a relatively tilted state at a predetermined angle, and a function of maintaining an axially aligned state. Although not shown, it goes without saying that the first joint half may be configured as a bearing spherical surface fitting portion and the second joint half portion may be configured as a bearing spherical surface portion.

更に、この発明による関節運動アクチュエータにおいて
、固定子15に固定した固定軸6の軸受球面部5の端部
中央部位には、固定軸6に対する可動子14の傾斜角度
及び傾斜方向を検出する角度センサー11が設けられて
いる。この角度センサー11によって逐次に検出された
検出信号は、コントローラlOに入力される。コントロ
ーラlOに入力された検出信号値は、予め設定された傾
斜角度、傾斜方向、逐次の変位角度、変位速度等の設定
値と比較し且つ演算され、該演算値に応じてコントロー
ラ1oから各tM1石lの励磁コイル2へ電流を供給す
る指令が出される。このようにして、角度センサー11
がらの傾斜角度、言い換えれば、固定子15と可動子1
4との空隙の状態の検出信号は、逐次に自動的にフィー
ドバックしてコントローラ10に入力され、演算されて
、それによって、各電磁石1の励磁コイル2へ供給され
る電流の強さが増加或いは減少するように制御され、そ
れに応じて各電磁石1と各巻鉄心3と間のそれぞれの磁
力即ち磁界の励磁状態が自動的に制御され、可動部材4
が所定の姿勢を維持するように、或いは可動部材4の運
動が所定の運動状態に制御される。可動部材4のトルク
及び傾斜運動は、作業出力棒である関節運動出力部材9
に伝動される。従って、関節運動出力部材9に取付けら
れた負荷は、所定の設定条件の運動に制御され且つその
姿勢が所定の設定条件の姿勢に調整制御され、即ち、姿
勢制御される。
Furthermore, in the joint motion actuator according to the present invention, an angle sensor is provided at the center of the end of the bearing spherical surface portion 5 of the fixed shaft 6 fixed to the stator 15 to detect the inclination angle and the direction of inclination of the movable element 14 with respect to the fixed shaft 6. 11 are provided. Detection signals sequentially detected by this angle sensor 11 are input to the controller IO. The detection signal value input to the controller 1O is compared with preset values such as the tilt angle, tilt direction, successive displacement angle, displacement speed, etc., and is calculated. A command is issued to supply current to the excitation coil 2 of the stone l. In this way, the angle sensor 11
In other words, the angle of inclination of the stator 15 and the mover 1
The detection signal of the state of the air gap between the electromagnets 1 and 4 is automatically fed back sequentially and input into the controller 10 and calculated, thereby increasing or increasing the strength of the current supplied to the excitation coil 2 of each electromagnet 1. The excitation state of the magnetic force, that is, the magnetic field between each electromagnet 1 and each wound core 3 is automatically controlled accordingly, and the movable member 4
The movable member 4 is controlled to maintain a predetermined posture, or the movement of the movable member 4 is controlled to a predetermined state of motion. The torque and tilting motion of the movable member 4 is caused by the joint movement output member 9, which is a work output rod.
is transmitted. Therefore, the load attached to the joint motion output member 9 is controlled to move according to the predetermined setting conditions, and its posture is adjusted to the posture according to the predetermined setting conditions, that is, its posture is controlled.

この発明による関節運動アクチュエータの作動について
説明する。今、固定子15の6個の励磁コイル2により
3相交流で回転磁界を作れば、可動子14の巻鉄心3は
渦電流による回転トルクで軸受球面部5を中心に回転し
、関節運動出力部材9はその回転トルクを該関節運動出
力部材9に取付けた負荷に伝える。ここで、例えば、固
定子15における一つの電磁石1の励磁コイル5だけを
励磁すると、可動子14は励磁されたi磁石1が位置す
る方向に引き寄せられて傾斜する。また、可動子14を
左右の方向に傾斜動作をさせるには、対象の位置にある
2個の電磁石1の励磁コイル2を同時に励磁して、互い
に綱引き即ち引っ張り合う状態に作動し、励磁された電
流の強さの相違によって発生する磁力の差によって、可
動子14の姿勢を目的とする所定の傾斜姿勢に維持する
ように制御する。それによって、可動子14に固定され
ている関節運動出力部材9が、可動子14の傾斜姿勢に
より必要な空間位置即ち姿勢を保持して、該関節運動出
力部材9に取付けた負荷が必要な作業を実現できるよう
になる。また、固定子15の有限個の電磁石1の中間の
位置に、可動子14の可動部材4を傾斜させる場合には
、その左右の電磁石1を併用して、電磁石lの中間の位
置を保つように、電磁石1の励磁コイル2へ電流を供給
して、その間の磁力を制御することによって達成できる
。それ故に、上記のように、2個以上の電磁石1の励磁
コイル2の励磁を制御することにより、可動子14は、
任意のコニカルな傾斜姿勢、垂直な姿勢等の種々の姿勢
を保ったり、或いは関節運動出力部材9の先端が任意の
曲線運動、傾斜姿勢での回転運動等の種々の運動を行う
ことができる。
The operation of the joint movement actuator according to the present invention will be explained. Now, if a rotating magnetic field is created with three-phase alternating current by the six excitation coils 2 of the stator 15, the wound core 3 of the mover 14 will rotate around the bearing spherical surface 5 due to the rotational torque caused by the eddy current, and the joint motion will be output. The member 9 transmits its rotational torque to a load attached to the articulation output member 9. Here, for example, when only the excitation coil 5 of one electromagnet 1 in the stator 15 is excited, the movable element 14 is attracted and tilted in the direction in which the excited i-magnet 1 is located. In addition, in order to tilt the mover 14 in the left and right directions, the excitation coils 2 of the two electromagnets 1 located at the target positions are simultaneously excited, so that they act in a tug-of-war, that is, a state where they are pulled together. The position of the movable element 14 is controlled to be maintained at a desired predetermined inclined position by the difference in magnetic force generated by the difference in the strength of the current. As a result, the joint motion output member 9 fixed to the movable element 14 maintains a necessary spatial position, that is, posture due to the inclined posture of the movable element 14, and the load attached to the joint motion output member 9 is required for the work. becomes possible. In addition, when the movable member 4 of the mover 14 is tilted to a position between the finite number of electromagnets 1 of the stator 15, the left and right electromagnets 1 are used together to maintain the intermediate position of the electromagnet 1. This can be achieved by supplying current to the excitation coil 2 of the electromagnet 1 and controlling the magnetic force therebetween. Therefore, as described above, by controlling the excitation of the excitation coils 2 of two or more electromagnets 1, the mover 14 can
It is possible to maintain various postures such as an arbitrary conical inclined posture and a vertical posture, or the tip of the joint motion output member 9 can perform various movements such as arbitrary curved movement and rotational movement in an inclined posture.

この発明による関節運動アクチュエータは、上記のよう
に構成され且つ作動されるので、工作機械、産業用ロボ
ット等の種々の装置に適用できる。
Since the articulation actuator according to the present invention is constructed and operated as described above, it can be applied to various devices such as machine tools and industrial robots.

例えば、ワイヤカット放電加工機において、工作物にテ
ーバ加工を行う場合に、テーブル、往復台のX軸、7輪
及びZ軸の駆動装置即ちアクチュエータに加えて、従来
、U軸とV軸のアクチュエータを使用しているが、この
発明による関節運動アクチュエータを使用すれば、1個
のアクチュエータで実現できる。
For example, when performing taper machining on a workpiece in a wire-cut electric discharge machine, in addition to drive devices or actuators for the X-axis, 7-wheel, and Z-axis of the table, carriage, and the like, conventionally, actuators for the U-axis and V-axis are used. However, if the articulation actuator according to the present invention is used, this can be achieved with a single actuator.

また、産業用ロボットの手首部分即ち関節運動部は、従
来、X軸、Y軸及びZ軸の3軸のアクチュエータによっ
て揺動運動及び回転運動の関節運動を行っているが、こ
の発明による関節運動アクチュエータを使用すれば、あ
る角度の範囲のコニカル運動と完全な回転運動が実現で
きるので、同様に1個のアクチュエータで実現できる。
In addition, the wrist portion of an industrial robot, that is, the joint movement unit, conventionally performs rocking and rotational joint movements by three-axis actuators of the X, Y, and Z axes, but the joint movement according to the present invention By using an actuator, a conical movement within a certain angular range and a complete rotational movement can be realized, and thus can be similarly achieved with a single actuator.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

この発明による関節運動アクチュエータは、上記のよう
に構成されているので、次のような効果を有する。即ち
、この関節運動アクチュエータは、円周上の複数箇所に
配置された電磁石によって磁気回路を形成する固定子、
該固定子の中央に固定され且つ先端に第1継ぎ手部を備
えた固定軸、前記第1継ぎ手部に関節運動可能に連結す
る第2継ぎ半部を備え且つ前記各電磁石に対向して円周
上に配置した鉄心を備えた可動子、及び該可動子に取付
けられ可動子軸心方向に伸長する関節運動出力部材から
構成したので、前記各電磁石に流す電流の強さを種々に
変化させることによって、前記可動子が所定の関節運動
を行うことができ、前記可動子の運動に応じて前記関節
運動出力部材が所定の円錐運動、回転運動、揺動運動等
の関節運動、或いは所定の姿勢制御を行うことができ、
前記関節運動出力部材に取付けた負荷に所定の作業を行
わせることができる。
Since the joint motion actuator according to the present invention is configured as described above, it has the following effects. That is, this joint movement actuator includes a stator that forms a magnetic circuit with electromagnets arranged at multiple locations on the circumference;
A fixed shaft fixed to the center of the stator and having a first joint portion at the tip thereof, a second joint half portion articulably connected to the first joint portion, and a circumferential shaft opposite to each of the electromagnets. Since it is composed of a movable element having an iron core disposed above and a joint movement output member attached to the movable element and extending in the axial direction of the movable element, it is possible to vary the strength of the current flowing through each of the electromagnets. Accordingly, the movable element can perform a predetermined joint movement, and in accordance with the movement of the movable element, the joint movement output member performs a predetermined joint movement such as a conical movement, a rotational movement, a rocking movement, or a predetermined posture. can be controlled,
It is possible to cause the load attached to the joint motion output member to perform a predetermined work.

例えば、工作物にテーパ加工等の加工を行う場合に、こ
の関節運動アクチュエータを1個使用することで、該工
作物に所定の姿勢及び運動を与えることができる。また
、産業用ロボットの手首部分即ち関節運動部に適用した
場合に、この関節運動アクチュエータを1個に使用する
ことで、所定の角度の範囲のコニカル運動等の揺動運動
及び回動運動である関節運動、即ち枢動運動を実現でき
る。また、前記関節運動出力部材に前記電磁石の磁力を
直接的に伝達し、1個のアクチュエータを作動する情報
のみで目的の姿勢制御を行うことができ、関節運動のレ
スポンスを向上できる。
For example, when processing a workpiece such as taper processing, by using one of these joint motion actuators, it is possible to give a predetermined posture and motion to the workpiece. In addition, when applied to the wrist part of an industrial robot, that is, the joint movement part, by using one joint movement actuator, it is possible to perform rocking movement such as conical movement and rotational movement within a predetermined angular range. Joint movement, ie pivot movement, can be realized. Further, the magnetic force of the electromagnet is directly transmitted to the joint motion output member, and desired posture control can be performed using only information for operating one actuator, thereby improving the response of joint motion.

また、この関節運動アクチュエータは、前記固定子の前
記各i磁石に供給する電流の大きさを変えて前記可動子
の前記各鉄心との間に与えられる磁力を変化させるので
、磁界の増加又は減少を簡単に自動制御を行うことがで
き、アクチュエータ自体の制御が簡単な手段で達成でき
る0例えば、前記関節運動出力部材を左右に傾斜させる
時、該左右方向に位置する前記各電磁石を互いに引っ張
り合うように励磁して、一定方向の傾斜を維持できるよ
うに制御できる。また、存限個の前記各電磁石の中間の
位置に傾斜させる時には、該方向に位置する両方の電磁
石を付勢して前記関節運動出力部材が中間位置に傾斜し
た姿勢を維持するように制御する。
Furthermore, this articulation actuator changes the magnitude of the current supplied to each of the i-magnets of the stator to change the magnetic force applied between each of the iron cores of the mover, thereby increasing or decreasing the magnetic field. For example, when tilting the joint motion output member left and right, the electromagnets located in the left and right directions are pulled together. It can be controlled so that the inclination can be maintained in a certain direction by excitation. Further, when tilting the electromagnets to an intermediate position between the maximum number of electromagnets, both electromagnets located in the direction are energized to maintain the joint motion output member tilted to the intermediate position. .

更に、この関節運動アクチュエータは、前記固定軸に対
する前記可動子の傾斜角度及び傾斜方向を検出する角度
センサーと、前記角度センサーの検出信号に応答して前
記各電磁石と前記各鉄心間の磁力を制御して前記関節運
動出力部材の運動及び姿勢を所定の設定条件に制御する
コントローラとから構成したので、前記角度センサーに
よって前記関節運動出力部材の運動及び姿勢を逐次に検
出して該検出信号を前記コントローラにフィードバック
し、該逐次の検出信号に応答して迅速に且つ正確に前記
関節運動出力部材の運動及び姿勢を常に所望の条件に制
御することができる。
Furthermore, this joint movement actuator includes an angle sensor that detects an inclination angle and an inclination direction of the movable element with respect to the fixed axis, and controls magnetic force between each of the electromagnets and each of the iron cores in response to a detection signal of the angle sensor. and a controller for controlling the motion and posture of the joint motion output member to predetermined setting conditions. Feedback is sent to the controller, and in response to the successive detection signals, the motion and posture of the joint motion output member can be controlled quickly and accurately to desired conditions at all times.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの発明による関節運動アクチュエータの一実
施例を示す平面図、第2図は第1図の関節運動アクチュ
エータの断面図、第3図は揺動回動可能な軸受継ぎ手を
構成するステータを示す平面図、第4図は揺動回動可能
な無励磁状態の軸受継ぎ手の一例を示す概略図、及び第
5図は揺動回動可能な励磁状態の軸受継ぎ手の一例を示
す概略図である。 1−・−・・・・電磁石、2−・・−動磁コイル、3−
−−−一巻鉄心、4・−・−・−可動部材、5−−一・
−軸受球面部(第1継ぎ半部)、6−・・−・・固定軸
、9・・・−・−・関節運動出力部材、10・・−−−
〜−コントローラ、11−・−・角度センサ、14・−
・−可動子、15−・・−固定子、16・−・・・−・
固定子鉄心、17−−−−軸受球面嵌合部(第2継ぎ半
部)。
FIG. 1 is a plan view showing an embodiment of the articulation actuator according to the present invention, FIG. 2 is a sectional view of the articulation actuator of FIG. 1, and FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of a bearing joint in a non-excited state that can swing and rotate, and FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of a bearing joint that can swing and rotate in an energized state. It is. 1-... Electromagnet, 2-...-Magnetic coil, 3-
---One-turn iron core, 4.--.--Movable member, 5--1.
-Bearing spherical portion (first joint half), 6--Fixed shaft, 9--Joint motion output member, 10--
~-Controller, 11-- Angle sensor, 14-
・-Mover, 15--Stator, 16--
Stator core, 17---Bearing spherical fitting part (second joint half part).

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)円周上の複数箇所に配置された電磁石によって磁
気回路を形成する固定子、該固定子の中央に固定され且
つ先端に第1継ぎ手部を備えた固定軸、前記第1継ぎ手
部に関節運動可能に連結する第2継ぎ手部を備え且つ前
記各電磁石に対向して円周上に配置した鉄心を備えた可
動子、及び該可動子に取付けられ可動子軸心方向に伸長
する関節運動出力部材から成る関節運動アクチュエータ
(1) A stator that forms a magnetic circuit using electromagnets arranged at multiple locations on the circumference, a fixed shaft that is fixed at the center of the stator and has a first joint section at its tip, and a fixed shaft that has a first joint section at its tip; a movable element that is provided with a second joint part that connects to enable articulation and that is disposed on a circumference facing each of the electromagnets, and a joint that is attached to the movable element and extends in the axial direction of the movable element; An articulation actuator comprising an output member.
(2)前記固定子の前記各電磁石に供給する電流の大き
さを変えて前記可動子の前記各鉄心との間に与えられる
磁力を変化させることを特徴とする請求項1に記載の関
節運動アクチュエータ。
(2) The joint movement according to claim 1, characterized in that the magnitude of the current supplied to each of the electromagnets of the stator is changed to change the magnetic force applied between each of the iron cores of the movable element. actuator.
(3)前記固定軸に対する前記可動子の傾斜角度及び傾
斜方向を検出する角度センサーと、前記角度センサーの
検出信号に応答して前記各電磁石と前記各鉄心間の磁力
を制御して前記関節運動出力部材の運動及び姿勢を所定
の設定条件に制御するコントローラと、を有することを
特徴とする請求項1に記載の関節運動アクチュエータ。
(3) An angle sensor that detects the inclination angle and direction of the movable element with respect to the fixed axis, and controls the magnetic force between each of the electromagnets and each of the iron cores in response to a detection signal of the angle sensor to move the joint. The joint motion actuator according to claim 1, further comprising a controller that controls the motion and posture of the output member to predetermined setting conditions.
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