JPS61129521A - 絶対位置検出装置 - 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） 本発明はロボットマニピュレータ等の関節機構等におけ
る出力側の給体位置を検出するのに好適な絶対位置検出
装置に関する。

（従来の技術及びその問題点） 狭隘な空間で作動するマニピュレータにおいては作業中
の出力側の位置を確認するのが困難な為、エンコーダ等
の絶対位置検出器を出力側に取り付けることが多い。し
かし、高分解能を有する総体位置検出器は大型で重いと
ともにこれから引き出される配線の数が多く、この処理
に困る。それで配線の数を減らすために信号処理回路を
検出器の内部に組み込むと更に検出器が大きくかつ重く
なるという不具合がある。従って、ロボットの関節等小
型化を安来される場合には１個の小型の検出器を入力側
に組み込み、この検出器の出力により出力側の絶対位置
を確認するようにしたものもあるが、作条中に停電する
と出力側の原点を再度確認する必要が生ずる。

（問題点を解決するための手段） 本発明は上記問題点に対処するために発明されたもので
あって、その要旨とするところは入力側に連動連結され
てそれぞれ周期の異る出力を出力する複数個の位置検出
器の出力を対比することにより出力側の絶対位置を検出
することを特徴とする絶対位置検出装置にある。

（実施例） 本発明を第１図ないし第４図に示すｌ実施苓惨照しなが
ら具体的に説明する。

第１図において、（１）は内径が大径の中空軸、（３）
は入力側ケースで、軸芯に直角な側板（３α）とその外
端に連接する円筒部（３ｈ）によって全体とし℃断面り
字状をなし、その開放端即ち円筒部（３ｂ）の右端には
穴明き円板状のベアリングキャップＩがボルト（１９で
締結され、上記中空軸（１）と入力側ケース（３）とベ
アリングキャップＩによって中空軸（１）の外周に腔所
■を限界している。そして側板（３ｅＬ）の内周面と中
空軸（１）の外周面との間に介装されたベアリング（４
α）及びベアリングキャップＩの内周面と中空軸（１）
の外周面との間に介装されたベアリング（４ｈ）　Ｋよ
り入力側ケース（３）及びベアリングキャップα徂ま中
空軸（１）に対し相対回転可能に支持されている。腔所
■内にはモータ（２）とその右側に大径の内歯歯車（５
）が内蔵されている。モータ（２）は中空軸（１）の外
周面にキーαηにより楔着されたロータ（２α）と、入
力側ケース（３）の側板（３α）にボルト■で固定され
たステータ（２ｂ）とブラシ（２Ｃ）を具えている。内
歯歯車（５）はキーＣ１１により中空軸（１）の外周面
Ｋ１１着され、七〇内歯（５α）にはベアリングキャッ
プＩに固定されたブレーキ（１！１９の歯車（１５α）
と複数例えば２個の位置検出器（１ｅの小径の歯車（１
６α）が噛合せしめられている。（６）は入力側ケース
（３）の側板（３α）の左側に配設された公知の調和駆
動装置（商標ハーモニックドライブ）で、中空軸（１）
の外周面にキーので楔着された楕円形のカムリング（６
りとその外周に嵌合された転り軸受（６ｂ）からなるク
エブジエネレータと、転り軸受（６ｈ）の弾性変形しう
る外輪の外周に嵌合され外周に歯を具えた弾性体からな
るフレクスプライン（６Ｃ）と、このフレクスプライン
（６Ｃ）の外周の歯と噛合するこれより２枚多い歯を内
周に具えた剛体からなるリング状の入力側サーキユラ・
スプライン（６’ｌｌ！−）と出力側サーキユラ・スプ
ライン（６ｅ）を具え、入力側サーキユラ・スプライン
（６ｄ−）は入力側ケース（３）の側板（３α）にボル
ト（至）で固着され、出力側サーキユラ・スプライン（
６＃）は出力側ケース（７）にボルト＠で固着される。

出力側ケース（７）は入力端ケース（３）の円筒部（３
ｈ）の外周ににアリング（８α）　、　（８ｈ）を介し
て相対回転可能に支持されている。（９）はベアリング
（８ｃＬ）と（８ｂ）との間に介在せしめられた間座で
シール付ボルトｑ１により出力側ケース（力に固着され
ている。

Ｑｌｌはスナップリング、Ｃ２は０９ングである。

しかして、入力側ケース（３）を静止させた状態でモー
タ（２）に通゛屯すると、ステータ（２ｈ）は入力側ケ
ース（３）に固定されていて静止し【いるのでロータ（
２ｃＬ）が回転し、これにキー住ηで楔着された中空軸
（１）が回転する。すると、この中空軸（１）にキー器
で楔着されたウエブジエネレータの楕円状カムリング（
６α）が回転し、その外周に嵌合された転り軸受（６ｈ
）の外輪の外周に嵌合されたフレクスプライン（６Ｃ）
が弾性変形しその歯が楕円の短軸の部分でサーキユラ・
スプライン（６１１’）　、　（６ｇ）の歯と完全に離
れ、楕円の長軸の部分で噛み合い、噛み合い位置が順次
移動する。そして、その際７レクスプライｙ　（ｓｃ）
は入力側サーキユラ・スプライン（６ｄ）を介して入力
側ケース（３）に固定され【静止しており、また、ウエ
ブジエネレータが１回転したとき、フレクスプライン（
６Ｃ）の歯はサーキユラ・スプライン（６ｄ）　？　Ｃ
６ｇ）の歯より２枚だけ少いので、その分だけ出力側サ
ーキユラ・スプライン（６−）が回転する。かくして、
この出力側サーキユラ・スプライン（６１）　Ｋ固定さ
れた出力側ケース（力が中空軸（１）の回転数より減速
された状態で回転する。

位置検出器αｅはエンコーダ、シンクロ、ポテンショメ
ータ等からなり、複数の位置検出器αｅはその駆動歯車
（１６α）の歯数な相互に異ならせるか又は出力側の回
転角に対し周期が異る出力を出すものを選定する。

第２図は位置検出器として２つのシンクロを選んだ場合
の出力側の回転角と２つのシンクロの出力との関係を示
す線図であり、第３図は位置検出器として２つのエンコ
ーダを選んだ場合の出力側の回転角と２つのエンコーダ
の出力との関係を示す線図である。第２図及び第３図に
明らかなように、第１の検出器と第２の検出器は出力側
の回転角に対する出力の周期が異るため、双方を比較す
ることＫより出力側ケース（７）の回転角度を絶対的に
検出できる。即ち、第４図に示すように、検出器ｌの出
力の半分の位置即ちポジション１１〜１４のときを比較
対象とすると、検出器２の出力２１ないし２４は出力側
回転角度の増加に伴つ【若干づつずれる。従来のように
１個の検出器を用いる場合は原点を確認の上、その検出
器が何回転したか確認しないかぎり出力側の給体位置が
わからなかっだが、２個の検出器を用いることＫより検
出器２の出力と、検出器ｌの出力の両方を監視すること
により、出力側の給体位置（角度）を知ることが出来る
。

検出器ｌと検出器２の出力が同じ値に２度以上なると、
給体位置が検出出来ないことになるので、これを避ける
ためには２つの検出器の小径ギヤのギヤ比を適当な値に
選定するか検出器の数を更に増加する等の対策を講ずれ
ば良い。

しかして、上記実施例装置においては、内径が大径の中
空軸（１）を有するので、多芯コネクタ付ケーブルをそ
のまま切断することなく中空軸（１）の中空部を通して
組立て又は引き抜きが可能となり、組立や補修が容易と
なる。また、内径が大径の中空軸（１）の外周にモータ
（２）が配置され、その結果モータ（２）は低速・高ト
ルクの性質を有する。従って、モータ（２）が低速であ
るためモータ（２）と調和駆動装置（６）との間に減速
機を介在させる必要がなくなり、回転関節機構が小型、
軽量化できるのみならず調和駆動装置（６）を低速で回
転させることができるので、その高速回転時のう／ニン
グトルクが小さくなるという不具合を回避できる。また
、モータ（２）が高トルクなので、負荷が高トルクであ
っても調和駆動装置（６）の減速比を大きくする必要が
ない。

従って、調和駆動装置（６）の小型、軽量化を図ること
ができるとともにその効率が高減速比のものに比し高く
なる。また、調和駆動装置（６）は薄形としうるので、
回転関節機構を小形化できるのみならず、その内径を大
径化しうるのでその内部を通して多芯コネクタ付ケーブ
ルを容易に組立て又は引き抜くことができる。更に調和
駆動装置（６）の出力側サーキユラ・スプライン（６Ｃ
）が出力側ケース（７）に直接固着されるため、バック
ラッシュの少い調和駆動装置（６）の特性を生かすこと
ができる。更に中空軸（１）の外周に大径の両車（５）
を固定し、この歯車（５）にベアリングキャップα４）
Ｋ固定されたブレーキａ９及び複数の位置検出器ＱＩ１
９の歯車（１５ｃＬ）。

（１６α）を噛合させたので、ブレーキα９を小形化で
きるとともに位置検出器（ｌ［Ｅｌの分解能を向上しう
るのみならず、これらブレーキα９や位置検出器αｅへ
の配線が容易となり補修も容易となる。更に、中空軸（
１）の外周にその外周面と入力側ケース（３）とベアリ
ングキャップａ４によって腔所（至）を形成し、この腔
所■内にモータ（２）及び内歯歯車（５）を白鷺してい
るので小型になるとともに表面が簡素となる。

なお、以上、回転する出力側の絶対位置を検出する例に
ついて説明したが、本発明は直線運動する出力側の絶対
位置の検出に適用しうろことは勿論である。

（発明の作用及び効果） 本発明においては入力側に連動連結されてそれぞれ周期
の異る出力を出力する複数個の位置検出器の出力を対比
することＫより出力側の絶対位置を検出するので、作業
中に停電があっても出力側の原点を容易に確認できる。

また、位置検出器は出力側に取り付けられないので、狭
隘な空間で作動するロボットやマニピュレータ等の出力
側が大型、大重量になることはなく、また、多くの配線
の処理をする必要もない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例を示す縦断面図−１第２図は
位置検出器として２つのシンクロを用イタ場合の出力側
の回転角と２つのシンクロの出力との関係を示す線図、
第３図は位置検出器として２つのエンコーダを用いた場
合の出力側の回転角と２つのエンコーダの出力との関係
を示す線図、第４図は２つのエンコーダの出力から出力
側回転角度を検知する方法を説明するための線図である
。 位置検出器・・・（ｌＧ、中空軸・・−（１１、入力側
ケース・・・（３）、モータ・・・（２１、ステータ・
・・（２ｂ）、　　ロータ・・・（２α）、調和駆動装
置・・・（６）、ウェブジェネレータ・・・（６α）。 （６ｂ）、入力側サーキユラ・スプライン・・・（６ｄ
）、出力側サーキユラ・スプライン・・・（６ｅ）、フ
レクスプライン・・・（６Ｃ）、出力側ケース・・・（
力、大径歯車・・・（５）、位置検出器の小径歯車・・
・（１６α）復代理人　弁理士開本重文 外３名 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、入力側に連動連結されてそれぞれ周期の異る出力を
   出力する複数個の位置検出器の出力を対比することによ
   り出力側の絶対位置を検出することを特徴とする絶対位
   置検出装置。 ２、内径が大径の中空軸と、該中空軸の外周に回転可能
   に支持された入力側ケースと、該ケースに固着されたス
   テータ及び上記中空軸の外周に固着されたロータを具え
   るモータと、上記中空軸の外周に固着されたウエブジエ
   ネレータ、上記入力側ケースに固着された入力側サーキ
   ユラ・スプライン、出力側ケースに固着された出力側サ
   ーキユラ・スプライン及びこれら入力側及び出力側サー
   キユラ・スプラインと噛合するフレクスプラインを具え
   た調和駆動装置と、上記中空軸の外周に楔着された大径
   の歯車と、この大径歯車と噛合する小径の歯車を有し、
   それぞれ周期の異る出力を出力する複数個の位置検出器
   を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   絶対位置検出装置。