JPS58165990A

JPS58165990A - 原動装置

Info

Publication number: JPS58165990A
Application number: JP57045331A
Authority: JP
Inventors: 正之三木
Original assignee: Shimadzu Corp; Shimazu Seisakusho KK
Current assignee: Shimadzu Corp; Shimazu Seisakusho KK
Priority date: 1982-03-20
Filing date: 1982-03-20
Publication date: 1983-10-01

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】本発明は、組立てロボット等に使用するのに好適な液圧
式の原動装置１こ関するものである。

一般に、産業用ロボットの腕間接部等に搭載される原動
装置は、小形かつ軽量でしかも高い出力トルクを発揮し
得るものであることが望まれる。

そのため、近時、この種の原動装置として、リング伏の
サーキュラ・スプラインの一端面側に蓋部した支持部材
とこの支持部材に開口端を臨接させて前記サーキュラ・
スプラインの内側に配設されウェーブジェネレータに付
勢されて前記サキュラ・スプラインに噛合する薄肉カッ
プ状のフレクスプラインとを用いてモータ収容室を形成
したハーモニック減速機と、この減速機の支持部材に支
軸を固着するとともにこの支軸周りに回転するケーシン
グを前記モータ収容室内ｉζ配置しこのケーシングに前
記ウェーブジェネレータを設けてなる液圧モータとを具
備してなるものが考えられている。

しかして、このものは、液圧モータの動力をハーモニッ
ク減速機を介して出力することができるので、高い出力
トルクを発生させることができしかも、ハーモニック線
速ｉ内に前記液圧モータを収容しそのケーシングにウェ
ーブジェネレータを一体的に設けているので、空間の有
効利用と部品点数の削減により小形化並びに軽量化を図
ることができるという特長を有しているが、単にこれだ
けのものでは、組立ロボットの間接駆動源等として使用
するには難点がある。

すなわち、組立作業等に使用する高級なロボットでは、
腕の位置がどこにあるのかを高精度で測定してコンピュ
ータ等の、ＩＪＩＩ］装置Ｖ−信号を送り系全体のフィ
ードバックを取ることが不可欠となる。そのため、高速
回転部で数百分割の角度位置検出信号を出力させる必要
がある。ところが、罰述したような構成の原動装置は、
高速回転部たる液圧モータのケーシングがハーモニック
減速機の内部−こ収納されているので、外部に配設した
エンコーダ等で前記ケーシングの回転角度位置を検出す
ることは不可能である。また、前記ケーシングが収容さ
れているモータ収容室内は、ハーモニック減速機のサー
キュラ・スプラインとフレクスプラインとの噛合部やウ
ェーブジェネレータのベアリング部を潤滑するための潤
滑油やグリースが霧あるいは油滴となって飛びかうよう
な算囲気の空間であるため、フォトカップラ等を用いた
通常のエンコーダを単純に前記モータ収容室内に配設し
て前記ケーシングの回転角度位置を検出するわけにもい
かない。

本発明は、このような事情に着目してなされたもので、
前述したモータ収容室内に特殊な磁気式回転検出器を配
設し、この検出器で前記モータ収容室内に収納した液圧
モータのケーシングの回転位置を検出し得るようにする
ことによって、前述した不都合を解消することができる
原動装置を提供するものである。

以下、本発明の一実施例を第１図〜第６図を参照して説
明する。

液圧モータｌの動力をハーモニック減速機２を介して出
力するようにしている。

液圧モータ１は、−６郎８ａを有した支軸８と、この支
軸８の軸心０１回りに回転可能なケーシング４とを有し
ている。ケーシング４は、前記支軸８の鋼心部５ａｅｌ
ｌ繞するカップ状の本体部４ａと、この本体部４ａの開
口部を閉塞する蓋部４ｂとからなるもので、前記支軸８
の一端部は前記蓋部４ｂを貫通してケーシング４外へ突
出している。また、前記ケーシング４の内周に奇数個の
平面部４Ｃ・・・を円周方向に等角間隔をあけて形成し
ている。そして、このケーシング４の内側の前記各平面
部４　ｅ−・・に対応する部位にそれぞれピストン５・
・・を配設し、これら各ピストン５−・の先端面を静圧
ベアリング６−を介して対応する平面部４Ｃ・・・に添
接させている。静圧ベアリング６は、前記ピストン５の
先端−を前記平面部４Ｃに密着するように平面状に形成
するとともに、この先端面に圧力ｌケラト７を形成し、
この圧力ポケット７内揮流体圧を導入するようにしたも
のである。また前記支軸８の軸心部８＆にシリンダブロ
ック８を回転可能に嵌着し、このシリンダブロック８に
よって前記各ピストン５・・・の基端面側に１記ケーシ
ング４の回転に伴って容積が増減する空間９・−を形成
している。具体的に説明すれば、シリンダブロック８に
は複数のシリンダ１１・・・が内局方向１（。

等角間隔をあけて放射状に形成されている。そしてこれ
ら各シリンダ１１・四こ前記各ピストン５−・がスライ
ド自在■こ嵌合させてあり、これら各ピストン５・・・
の基端面と前記各シリンダ１１・・・の内面とによつて
前記空間９・・・が形成されてし）る。なお、このシリ
ンダブロック８の端面にはピン１２・・・が突設されて
おり、このビン１２・・・の先端部を前記ケーシング４
に設けたばか穴１８・・・に遊嵌させることによって該
シリンダブロック８が１紀ケーシング４に対して一定回
転角度以上自転しないようにしである。すなわち、この
シリンダブロック８は前記ケーシング４に追従して回転
するようになってもする。

また、前記ケーシング４内を前記支軸８の軸心０゜と偏
心部８＆の軸心部とを通る仮想分割線Ｐを境にして第１
領域ムと第２領域Ｂとに２分割し、前記Ｉｌｌ領域ム内
を通過中の前記空間９・・・を第１の流体流通系路１４
に連通させるととも５ｃｌ１２領域Ｂ内を通過中の空間
９をＩＩ２の流体流通系路１５＃こ連通させている。第
１ＩＤ流体流通系路１４は、前記偏心部８１の外１１面
に設けた第１領域ム側の圧力ポケット１６を支軸８の先
端部に設けた第１の流出入口（図示せず）に連通させる
ためのもので、前記支軸８内艮形成されている。また、
第２の流体流通系路１５は、前記偏心部８ａの外８Ｉｉ
ｉに設けた第２領域Ｂ側の圧力ポケット１丁を支軸８の
先端部に設けた１＠２の流出入口（図示せず）に連通さ
せるためのもので、前記支ｓ８円に形成されている。

また、前記各ピストン６の軸心部には対応する空間９内
の流体圧を対応する静圧ベアリング６の圧力ポケット７
内に導入するための圧力導入路１８が設けである。

調力、ハーモニック減速機２は、円周に内向歯２１・・
・を有したリング状のサーキュラΦスプライン２２と、
このサーキュラ・スプライン２２の内側に軸心を一致さ
せて配設され開口端部外局に前記内向歯２１・・・とピ
ッチが同一で数が若干中ない外向歯２８・・・を有した
薄肉カップ状のフレクスプライン２４と、このフレクス
プライン２４の開口端部を横断面楕円状Ｉζ弾性変形さ
せてその長軸部分において前記外向歯２Ｂ　・・・を前
記内向歯２１−・・に噛合させるととも醗こその噛合位
置ａ、ｂを遂次円周方向に移動させるウェーブジェネレ
ータ２５とを具備してなる。

サーキュラ・スプライン２２はリング状の剛体であり、
円板伏のＩｌｌの支持部材２６と円筒状の第２の支持部
材２７との間に持持されてハウジング２８を構成してい
る。また、フレクスプラインスは弾性変形良好な材料に
より作られたカップ状のもので、その開口端を前記第１
の支持部材２６の内面史臨接させてあり、このフレクス
プライン２４と前記支持部材２６とによってモータ収容
室８０が形成されている。また、このフレクスプライン
２４の底壁中心部憂こは前記ハウジング２８にベアリン
グ２９．２９を介して支承された出力軸８１の基端が固
着されている。

また、ウェーブジェネレータ２６は、前記フレクスプラ
イン２４の軸心回りに回転可能な楕円カ五８２をフレキ
シブルなボールベアリング８８を介して前記フレクスプ
ライン２４の内局に嵌合させたもので、前記ボールベア
リング３８のアウターリング８８＆は前記フレクスプラ
インハと共に弾性変形し得るようになっている。。

そして、前記液圧モータ１の支軸８を前記第１の支持部
材あの軸心部に固着するととも１ζ該ポンプ１のケーシ
ング４を前記フレクスプライン２４内に配設し、このケ
ーシング４に前記ウェーブジェネレータ２６を一体的に
設けている。すなわち、このケーシング４の蓋部４ｂの
外局に前記楕円カム８２を一体に形成している。

また、前記モーラダ収容室８０内に、既に提案されてい
る磁気式の回転位置検出器８４を配設し、この検出器Ｕ
で前記液圧モータ１のケーシング４の回転位置を検出す
るようにしている。この回転位置検出器３４は、第５図
、第６図に示すとおり前記支持部材２６の内面側に固設
したリング状の固定子８５と、この固定子８５の内側に
位置させて前記ケーシング４の端面から一体的に突設し
た筒吠の回転子８６とを有している。固定子！Ｊ５の内
周には、４つの極８５ｍ、８５ｂ、８５ｃ、８５ｄが同
局方向６ζ等角閏隔をあけて形成してあり、これら各１
１１８５ｍ、８５ｂ８５Ｃ，８５ｄと前記回転子８６の
外周面８６ｍとの対向距離は前記回転子８６の回転に伴
って正弦的に変化するようになっている。具体的には、
前記回転子８６の外周向を前記固定子８５の軸心（ケー
シング４の軸心０１）に対して偏心する円筒面となして
いる。

また、相互に対向する極８５＆、８５ｅに調力の一次巻
線８７を巻装するとともｆこ、前記極８５１，８５ｅｌ
と９０°ｆ位相の異なった極８５ｂ、　８５ｄに他方の
調法巻線８８全巻装し、さらＩｍ全全部極８５＆１８５
ｂ、８５ｃ、＄５ｄに二次巻線８９を巻装している。そ
して、前記−次巻＄８７と前記−次巻線８８と１ζ９０
１１位相の異なった正弦波−次入力信号＆、ρを入力す
ること１こよって、前記二次巻線部から二次出力信号よ
を出力させ、この二次出力信号ｔに基いて前記回転子８
６の回転位置を検知するようζ乙なっている。

詳述すれば、−万の一次巻線８７に、例えば、水晶発振
器により得られる正確な２．１５　Ｍ　Ｈｚのクロック
パルスを２０４８　　カウントして作られる正弦波−と
正確に９０＠位相の異なる調法人力°信号βを印加する
と、前記二次巻線８９から、龍記信号龜を基準ｌこして
回転子８６の回転位置１こ比例した値θだけ位相のずれ
た二次出力信号Ｊが出力される。そのため、この二次出
力信号ｌがθからのになった点Ｑのカウンタの値を読み
取ることによって二次出力信号ざの位相ずれ、値ひを検
出し、その値ｆｊｌこ基いて回転子８６の回転位置を知
ることができるものである。

次いで、この原動装置の作動を説明する。Ｉず、高圧の
流体を、例えば、ｌｉｌの流体流通系路１４を通して第
１領域ムに存在する空間９．９内に供給すると、第１領
域Ａに存在する静圧ベアリング６．６部に高い流体圧が
導入され、これらの流体圧によって該液圧モータ１のケ
ーシング４Ｉこ偏心部８島の軸心０．を通り前記ケーシ
ング４の平面部４ｃ＋ζ直交する力Ｆａ、　Ｆｂが作用
することになる。

しかして、これらの力Ｆａ％Ｆｂの合力Ｆａｂの作用線
は前記軸心０・を通り前記ケーシング４の回転中心たる
支軸３の軸心０．からめる距離ｌだけ輸位することＩζ
なる（第４図参照）。その結果、前記ケーシング４には
１Ｆａｂｌ×／なるモーメントが働くこととなり、それ
によって該ケーシング４が矢印Ｘ方向に回転する。この
場合、第１領域ムに存在する空間９．９は前記ケーシン
グ４の回転に伴つて漸次容積が増大し、第２領域Ｂに存
在する空間９９は漸次容積が縮小するため、高圧の流体
は第１の流体流通系路１４全通して第１領域ムを通過中
の空間９．９内に逐次流入し、仕事をし終った流体は第
２領域Ｂを通過中の空間９．９から第２の流体流通系路
１５を通して逐次外部へ排出される。このようにして液
圧モータ１のケーシング４が、例えば、矢印Ｘ方向に回
転すると、それに伴ってウェーブジェネレータ２５の楕
円カム８２が同じく矢印Ｘ方向に回転し、フレクスプラ
イン２４の外向歯２８・・・と、サーキュラ・スプライ
ン２２の内向歯２１・・・との噛合位置ａ、ｂが矢印Ｘ
方向に移動する。そうすると、前記楕円カム８２が１回
転する毎に前記フレクスプライン冴が前記内向歯２１−
・・と外向歯２Ｂ・・・との歯数差分だけ矢印Ｙ方向に
回転することとなり、その回転が出力軸８１を介してハ
ウジング２８外へ取り出される。しかして、このような
ものであれば、第１、第２の流体流通系路１４．１５＋
ζ供給する圧力流体の方向および流量を制御することと
Ｉζよって、所望の回転力を出力軸８１から取出すこと
ができる。

また、前記液圧モータ１が作動してケーシング４が回転
すると、このケーシング４Ｉζ一体ｒｃＲけられた回転
位置検出器３４の回転子郭が回転する。

そのため、前述した原理どうり前記ケーシング４の回転
位置を前記回転位置検出器８４によって検出することが
できろこととなり、例えば、ケーシング４の１回転を数
百分割したような精細な角度位置信号を得ることが可−
能となる。しかも、Ｒａ記回転位置検出器８４は、磁気
現象を利用して回転位置を検出するようにしたものであ
るため、潤滑油導Ｉζ晒されても性能に何らの変化もき
たさない。したがって、回転位置検出器３４を格別なシ
ール対策を施すことなしｌこモータ収容室８０に配設し
ているにもかかわらず、長期に亘ｌ一度の高い回転位置
に示すようなものとすれば有利な条件が得られる。

すなわち、第７図、第８図に示す回転位置検出器８４′
は、支持部材２６Ｉこ固定された固定子８５’　　を外
周に極８５’　８％　８５’　ｂ、　８５’　Ｃ％　８
５’ｄヲ有Ｌ／　タ星形ｒＤものにするとともに、液圧
モータｌのケーシング４から一体的ｇこ突出させた回転
子８６′を前記固定子３５′　の外周囲を包囲する筒状
のものＣζし、この回転子８６／　　の偏心した内周面
３６／ａ　　を前記各種８５／ａ　、　３５’　ｂ　、
　３５／Ｃ，８５’ｄ　ｌこ対向させたもので、前述し
た検出器８４と同様な原理ｌζより回転子８６１　の回
転位置を検出することができる。しかして、このような
構成のものであれば、前記回転子３６′　の外周囲に環
状の空間を形成することができるのでこの空間に前記ケ
ーシング４に制動をかけるためのブレーキング機構を配
設することが可能となる。

なお、液圧モータは、図示実施例のものに限らず、本発
明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

以上、説明したように、本発明は、液圧モータの動力を
ハーモニック減速機を介して出力し得、るようにしてい
るので、高いトルクを一生させることができ、しかも、
ハーモニック減速機内に形成したモータ収容室内に液圧
モータを収納しそのケーソングウエーブジェネレータを
一体的に設けているので、空間の有効利用と部品点数の
削減Ｅζより小形化並び■ζ軽量化を図ることができる
ものである。しかも、前記モータ収容室内に回転位置検
出器を配設しているので、前記液圧モータをハーモニッ
ク減速機の内部１ζ配設しているにもかかわらず、高速
回転部たるケーシングの回転角度位置を直接検出するこ
とができる。その上、前記同転位置検出器として、磁気
式のものを採用しているので、潤滑油等に晒され易いモ
ータ収容室内１こ配設しても検出精度に狂いが生じたり
、耐久性が著しく低下するというような不都合が全くな
く、長期に亘って高精度の回転検出信号を得ることが可
能となる。したがって、高速回転部の角度位置検出信号
に基いて系全体のフィードバラクラ取ルことが不可欠な
組立てロボット等に用いるのに好適な原動装置を提供で
きるもの省ある。

また、液圧モータを図示実施例のような構成のものＩこ
すれば、特に、組立作業等を行なう知能ロボットに用い
るのに適したものになる。すなわち、前記実施例の液圧
モータはピストンに倒れモーメントが働かないため、流
出入口圧が共に高圧でその差が少ない場合においても高
い機械効率を保つことが可能であり、サーボバルブとの
マツチングが頗る良好である。また、同様にピストンに
倒れモーメントが働かないため、支軸の鋼心部とシソノ
ダブロックとの間にシールを目的とした適切ｔ（液圧バ
ランスが得られることとなり低速時においても高い容積
効率が保証される。それに加えて、本液圧モータｌは、
主要コンポーネントが回転中心に対してほぼバランスし
て配置されており他の形式の液圧モータのように−６シ
ャフトのようなものが回転することがないので高速回転
も可能である。そのため、回転速度を巾広く変化させる
ことができるものである。したがって、このような特性
を有した液圧モータと、高い機械効率と出力トルクを誇
り負荷からのねじれに対して高い位置決め精度を有した
ハーモニック減速機とを組合せた場合には、小形かつ軽
量である上に、高い位置決め精度が得られ、また、回転
速度をきわめて巾広く変化させることができるとともｌ
ζ、サーボバルブ等とのマツチングも頗る良好である等
、組立てロボット等に使用するのに最適な特性を発揮し
得る原動装置を提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図は本発明の一実施例を示し、第１図は断
面図、第２図は第１図におけるト」線断面図、１１８図
は第１図におけるＩ−１線断面図、第４図は作用説明図
、第６図は第１図におけるＶ−マ線断面図、第６図は原
理説明図である。第７図は本発明の他の実施例を示す部分断面図、第８図
は第７図における■−■線断面図でめる。１・・・液圧モータ２・・・ハーモニック減速機４・・・ケーシング２２・・・サーキュラ・スプライン２４・・・フレクスプライン２５・・・ウェーブジェネレータ涜・・・支持部材　　８０・・・モータ蚊容室８４．８
４’・・・回転位＊樟出器　　８５．８５’・・・固定
子８５ａ、　　　８５ｂ、　　　８５Ｃ，８５ｄ、　　
　８５／＆、８５＃ｈ、　８５’　６．８５’　ｄ−一
　極３ξ８６’・・・回転子　　８７．８８・・・−次
巻線８９・・・二次巻線代理人　弁理士　赤澤−博第２図 θ

Claims

【特許請求の範囲】（１）　　リング状のサーキュラスプラインの一端面側
に蓋着した支持部材とこの支持部材に開口端を臨接させ
て前記サーキュラスプラインの内側に配設されウェーブ
ジェネレータに付勢されて前記サーキュラスプラインに
噛合するカップ状のフレクスプラインとを用いてモータ
収容室を形成したハーモニック減速機と、この減速機の
支持部材に支軸を固着するととも１ここの支軸周り１こ
回転するケーシングを前記モータ収容室内に配置しこの
ケーシングｌこ前記ウェーブジェネレータを設けてなる
液圧モータと、前記モータ収容室内に設けられ前記ケー
シングの前記支持部材に対する回転位置を検出する回転
位置検出器とを具備してなり、前記回転位置検出器は、
−次、二次の巻線を施した固定子の極と回転子との対向
距離が回転子の回転に伴って正バ的に変化するよう１ζ
設定しておき一次巻線に入力する正弦波信号と二次巻線
から出力される信号との位相差により前記回転子の回転
位置を検知し得るように構成したものであることを特徴
とする原ｍ装置。（２）　液圧モータを、偏心部を有した支軸と、この支
軸の軸心回りに回転可能なケーシングと、このケーシン
グの内側に円周方向に所要の間隔をあけて配設されその
先端−を静圧ベアリングを介して前記ケーシングの内ａ
ｉｌｉｉｖ−添接させた複数のヒス伴って容積が増減す
る空間を形成するシリンダブロックと、容積が増大しつ
つある空間および容積が減小しつつある空ＷＪニそれぞ
れ連通する対をなす流体流通路と、前記各空間内の流体
圧を対応する各静圧ベアリング部に供給するための圧力
導入路とを具備してなる構成にしたことを特徴とする特
許請求の範囲１１１項記載の原動装置。（８）　　回転位置検出器を、液圧モータのケーシング
の端面から軸心方向に一体的１と突出させた筒状の回転
子と、支持部材に支持させて前記回転子の内側に配置し
た固定子とを具備してなる構成にしたことを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の原動装置。