JPH06225514A - 動力伝達装置 - Google Patents

動力伝達装置

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JPH06225514A
JPH06225514A JP851893A JP851893A JPH06225514A JP H06225514 A JPH06225514 A JP H06225514A JP 851893 A JP851893 A JP 851893A JP 851893 A JP851893 A JP 851893A JP H06225514 A JPH06225514 A JP H06225514A
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JP
Japan
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magnetic gear
side magnetic
gear
compliance
driven
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP851893A
Other languages
English (en)
Inventor
Masahito Komazaki
雅人 駒崎
Takanori Okawa
高徳 大川
Koji Ikuta
幸士 生田
Shoichi Orita
昭一 折田
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.)
Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Materials Corp filed Critical Mitsubishi Materials Corp
Priority to JP851893A priority Critical patent/JPH06225514A/ja
Publication of JPH06225514A publication Critical patent/JPH06225514A/ja
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  • Dynamo-Electric Clutches, Dynamo-Electric Brakes (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】コンプライアンスのトルクレンジを広くし、応
答性を高め、コンプライアンスのトルクを変化させるに
あたり簡素な構成で、しかも省エネルギを図り、耐久性
に優れた動力伝達装置を提供する。 【構成】駆動源1により駆動され、該駆動方向に一定間
隔で異なる磁極が交互に着磁された主動側磁性歯車2
と、可動部3が取り付けられ、前記主動側磁性歯車2の
着磁間隔と同じ間隔で異なる磁極が交互に着磁された従
動側磁性歯車4とを有する。主動側磁性歯車2と従動側
磁性歯車4は圧電素子アクチュエータ9によって相対的
に接近離反移動し、コンプライアンスが可変となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばロボットのアー
ムやハンドなどの関節、あるいは自動車用ビスカスカッ
プリング等に用いることができる動力伝達装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】例えば、産業用ロボットでは、アームに
高い剛性をもたせる必要があることから、位置的誤差を
吸収するためのコンプライアンスはハンドに設定するの
が一般的である。従来、この種のコンプライアンスは、
ワイヤなどの線材と板バネなどの弾性材を用いて構成さ
れていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、弾性材を用
いたコンプライアンス機構では、板バネの弾性率が選択
されるとハンドに付加されるコンプライアンスのトルク
範囲が定まるが、板バネ等で設定できるトルクの範囲に
は限界があり、汎用性を高めるために、より広いトルク
レンジの設定が希求されていた。
【0004】また、ハンドのコンプライアンスの応答性
は、板バネの弾性によって決定されるので、迅速な動作
を必要とする場合には応答性に問題があった。しかも、
板バネは長期間使用すると疲労劣化するため、コンプラ
イアンスのトルクが変動したり、あるいは、結果的に破
損するという問題があった。加えて、ハンドの変位量が
大きいと板バネから作用する弾性も大きくなり、ワーク
に作用する力が変位によって変動するという問題もあっ
た。
【0005】一方、コンプライアンスのトルクをワーク
の仕様によって変化させる手法として、ソフトウェア・
サーボを用いた動力伝達装置も知られているが、かかる
装置では、システム構成が複雑でコスト、メインテナン
スの点で不利であり、しかも、制御を行うためには常時
電流を供給しておく必要があった。
【0006】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、コンプライアンスのトルク
レンジを広くし、応答性を高めるとともに、コンプライ
アンスのトルクを変化させるにあたり簡素な構成で、し
かも省エネルギを図り、耐久性に優れた動力伝達装置を
提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の動力伝達装置は、駆動源により駆動され、
該駆動方向に一定間隔で異なる磁極が交互に着磁された
主動側磁性歯車と、可動部が取り付けられ、前記主動側
磁性歯車の着磁間隔と同じ間隔で異なる磁極が交互に着
磁された従動側磁性歯車とを有し、前記主動側磁性歯車
と従動側磁性歯車が相対的に接近離反移動することを特
徴としている。
【0008】
【作用】駆動源により主動側磁性歯車を駆動すると、該
主動側磁性歯車に着磁された磁極が従動側磁性歯車に着
磁された異種の磁極と引き合い、主動側磁性歯車の駆動
力が従動側磁性歯車に伝達される。これにより、従動側
磁性歯車に取り付けられた可動部が作動する。
【0009】このように、本発明の動力伝達装置におい
ては、伝達力を磁力により構成しているため、磁力を種
々に変えるだけでトルクレンジが広く設定できる。ま
た、磁力による伝達は、板バネ等に比べて応答性に富ん
でおり、しかも、機械的接触をともなわないので耐久性
にも優れている。
【0010】また、コンプライアンスのトルクを変化さ
せたい場合には、主動側磁性歯車と従動側磁性歯車との
相対距離を変動させればよく、両磁性歯車を接近させる
とトルクが大きくなり、逆に両歯車を離反させるとトル
クが小さくなる。
【0011】
【実施例】本発明の動力伝達装置について、好ましい一
実施例を挙げ、図面に基づいて具体的に説明する。ただ
し、以下に説明する実施例は、本発明の理解を容易にす
るために記載されたものであって、本発明を限定するた
めに記載されたものではない。したがって、以下の実施
例に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する
全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【0012】図1は本発明の動力伝達装置をロボットの
ハンドに適用した実施例を示す平面図、図2は図1のA
−A線に沿う断面図、図3は同実施例の磁性歯車の相対
距離を変化させた状態を示す平面図である。
【0013】本実施例は、本発明の動力伝達装置をロボ
ットハンドに適用した具体例であり、例えば、アームに
取り付けられるベース5を有している。このベース5に
は、軸受6を介して従動側磁性歯車4が回動自在に取り
付けられている。従動側磁性歯車4には、該歯車4とと
もに回転する可動部3が固定されており、例えばワーク
を把持する把持部を構成している。
【0014】一方、ベース5には、該ベース5に対して
図1に示す矢印A方向に摺動可能なスライドベース7が
設けられており、このスライドベース7に軸受8を介し
て主動側磁性歯車2が取り付けられている。
【0015】スライドベース7は、例えば摺動部分を凹
凸の嵌合構造により形成すれば、ベース5に対して摺動
可能になる。また、ベース5に対して摺動させる駆動源
は、該スライドベース7に取り付けられた圧電素子9に
より行うようにしている。すなわち、本実施例の圧電素
子9は、所定の電圧を印加すると矢印A方向に僅かな歪
を生じる特性が付与されており、この歪によってスライ
ドベース7が図1に示す位置から図3に示す位置の間を
摺動するようになっている。
【0016】このようなアクチュエータとして機能する
圧電素子としては、例えば、チタン酸バリウム(BaT
iO3 )、PZT(ジルコンチタン酸鉛)などを例示す
ることができる。
【0017】一方、主動側磁性歯車2には、駆動源とし
ての両方向に回転可能なモータ1が取り付けられてお
り、該モータ1が駆動すると主動側磁性歯車2が何れか
の方向に回転するようになっている。
【0018】本実施例に係る磁性歯車2,4は、適宜の
磁性材料により形成されて、図1および図3に示すよう
に、駆動方向である回転方向に、所定の間隔でS極とN
極が交互に着磁されている。そして、主動側磁性歯車2
が回転すると、該主動側磁性歯車2に着磁された磁極、
例えばS極が従動側磁性歯車4に着磁されたN極と引き
合い、ついで、主動側磁性歯車2のN極と従動側磁性歯
車4のS極が引き合い、順次このような動作を繰り返す
ことにより、主動側磁性歯車2の駆動を従動側磁性歯車
4に伝達するようになっている。
【0019】ちなみに、図示するように、主動側磁性歯
車2と従動側磁性歯車4との径が相違する場合には、両
歯車2,4間のすべりを防止するために,S極とN極と
の円周方向の寸法は一致させておくことが望ましい。
【0020】次に作用を説明する。まず最初に、ロボッ
ト用ハンドに要求されるコンプライアンスのトルクに応
じた磁力を主動側磁性歯車2と従動側磁性歯車4に着磁
しておく。磁力の着磁は、従来の板バネの弾性力に比べ
てトルクレンジを広く設定することができるため、ロボ
ット用ハンドといえども、その適用範囲はきわめて広く
なる。
【0021】適宜の磁力が両磁性歯車2,4に付与され
たのち、例えば、ワークを比較的大きい力で把持したい
場合には、ベース5に対してスライドベース7を図中左
側に移動させ、両歯車2,4を接触あるいは近接させ
る。磁力は距離の2乗に反比例することから、当初着磁
した磁力がそのまま作用することになり、主動側磁性歯
車2の駆動トルクは最も大きい磁力で従動側磁性歯車4
に伝達される。したがって、従動側磁性歯車4に取り付
けられた可動部3からワークに対して比較的大きい力F
1 が作用し、例えば硬いワークなどを把持する場合に適
用して好ましい。
【0022】これに対して、ワークに作用する把持力を
極力小さくしたい場合には、圧電素子9によってスライ
ドベース7を摺動させ、図3に示すように主動側磁性歯
車2を従動側磁性歯車4から離反させる。既述したよう
に、両磁性歯車2,4間に作用する磁力は両歯車間の距
離の2乗に反比例することから、たとえ主動側磁性歯車
2が僅かに変位したとしても、主動側磁性歯車2から従
動側磁性歯車4に伝達される駆動トルクはきわめて小さ
くなり、その結果、可動部3を小さいトルクF 2 で回転
させることができる。したがって、このような条件で
は、例えば軟らかいワークを把持する場合などに適用し
て好ましい。
【0023】このように、本発明の駆動伝達装置をロボ
ット用ハンドに適用すれば、コンプライアンスを可変に
することができ、ハンドを交換することなく種々のワー
クに対して作業を行うことができる。
【0024】なお、本発明は上述した実施例にのみ限定
されることはない。例えば、主動側磁性歯車と従動側磁
性歯車とを相対的に接近離反させる手段は、上述した圧
電素子を用いたアクチュエータの他にも、機械的なリニ
アアクチュエータを用いることもできる。
【0025】また、コンプライアンスを可変にするに
は、要するに主動側磁性歯車と従動側磁性歯車とを相対
的に接近離反移動させればよいので、本実施例のように
主動側磁性歯車を可動に構成する他にも、従動側磁性歯
車を可動に構成するか、あるいは、両磁性歯車を可動に
構成してもよい。
【0026】さらに、従動側磁性歯車に取り付ける可動
部は、ワークを把持する把持部にのみ限定されることな
く、例えばリンク機構あるいはその一部であってもよ
い。
【0027】加えて、本発明の駆動伝達装置は、ロボッ
ト用ハンド以外にも、例えばロボットの各関節などの駆
動伝達部や、ロボット以外では、例えば自動車用駆動伝
達装置のビスカスカップリングなどにも応用することが
可能である。
【0028】併せて、上述した実施例では磁力を用いて
駆動力を伝達するように構成したが、磁力以外にも静電
力を利用してもよい。静電力を利用する場合は、例えば
歯車に強誘電体を設けて、これを駆動方向に交互にプラ
スとマイナス極に印加すればよい。強誘電体としては、
例えば、PZT(Pb1-x Zrx TiO3 )、PLZT
〔(Pb1-x/100 Lax/100 )(Zry/100 Ti
z/1001-x/4003 〕、PT(PbTiO3 )、ある
いは、Bi4 Ti312を挙げることができる。
【0029】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、伝達
機械要素である歯車を磁性歯車により構成し、両磁性歯
車の相対距離を可変としているので、磁力を種々に変え
るだけでトルクレンジを広く設定できる。また、磁力に
よる伝達は、板バネ等に比べて応答性に富んでおり、し
かも、機械的接触をともなわないので耐久性にも優れて
いる。
【0030】これに加えて、コンプライアンスのトルク
を変化させたい場合には、両磁性歯車の相対距離を変動
させるだけでよく、簡素な構造で実現することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の動力伝達装置をロボットのハンドに適
用した実施例を示す平面図である。
【図2】図1のA−A線に沿う断面図である。
【図3】同実施例の磁性歯車の相対距離を変化させた状
態を示す平面図である。
【符号の説明】
1…モータ(駆動源) 2…主動側磁性歯車 3…可動部 4…従動側磁性歯車 5…ベース 6,8…軸受 7…スライドベース 9…圧電素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 生田 幸士 福岡県飯塚市伊岐須1−4−5−302 (72)発明者 折田 昭一 福岡県飯塚市横田78−1 第5のよりコー ポ1101号

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】駆動源により駆動され、該駆動方向に一定
    間隔で異なる磁極が交互に着磁された主動側磁性歯車
    と、可動部が取り付けられ、前記主動側磁性歯車の着磁
    間隔と同じ間隔で異なる磁極が交互に着磁された従動側
    磁性歯車とを有し、前記主動側磁性歯車と従動側磁性歯
    車が相対的に接近離反移動することを特徴とする動力伝
    達装置。
JP851893A 1993-01-21 1993-01-21 動力伝達装置 Withdrawn JPH06225514A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP851893A JPH06225514A (ja) 1993-01-21 1993-01-21 動力伝達装置

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JP851893A JPH06225514A (ja) 1993-01-21 1993-01-21 動力伝達装置

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JPH06225514A true JPH06225514A (ja) 1994-08-12

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ID=11695372

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JP851893A Withdrawn JPH06225514A (ja) 1993-01-21 1993-01-21 動力伝達装置

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JP (1) JPH06225514A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007006345A (ja) * 2005-06-27 2007-01-11 Nippon Hoso Kyokai <Nhk> アンテナ装置
CN102777567A (zh) * 2011-05-10 2012-11-14 思考电机(上海)有限公司 回转传动装置及振动装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007006345A (ja) * 2005-06-27 2007-01-11 Nippon Hoso Kyokai <Nhk> アンテナ装置
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Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

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Effective date: 20000404