JPS619178A - 永久磁石利用のアクチユエ−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、主として産業用ロボットのアームやへンＦな
ど可動部の動力源に使用されるアクチュエータに関する
。

〈従来の技術及び発明が解決しようとする問題点〉 上記のような用途に供されるアクチュエータとして知ら
れているものには、電気式、油圧式、空圧式、機械式の
４８類があり、各々において次のような特徴を有する。

ＤＣ？−ボモータやステッピングモータで代表される電
気式アクチュエータは、頻繁かつ高速の始動・停止が行
なえ、精密な速度・位置制御が行なえるといった優ｔた
制御性を有する反面、出力／重量比及び出力／大きさ比
が小゛さく、かつエネルギー消費が大でランニングコス
トが大きい難点がある。

油圧式は出力／重量比及び出力／大きさ比が大きく、制
御性も良いが、保守性、ランニングコストの面で難点が
ある。空圧式は出力／大きさ比が比較的大きく、またラ
ンニングコストが小さい反面、媒体が圧縮性の流体であ
ることから０Ｎ−ＯＦＦの単純な動作に限られ、中間位
置停止が難かしいなど制御性に難点がある。また、歯車
、減速機、リンク４１ラツクピニオンなどの組合せから
なる機械式は、高速で信頼性の高いシーケンス動作が可
能である反面、出力／重量比及び出力／大きさ比が非常
に小さい難点があった。

本発明はかかる実情に鑑み、小形化、高出力化、軽量化
が図れ、しかも制御性に優れた永久磁石利用のアクチュ
エータを提供する点に目的を有する。

〈問題点を解決するための手段〉 上記の目的を達成するために本発明に係る永７　　　　
　久磁石利用のアクチュエータは、回転子の外周部に周
方向に等しい間隔を隔てて複数個の永久磁石が取付けら
れているとともに、固定ケース側に周方向に等しい間隔
を隔てて複数個の永久磁石が、前記永久磁石に対し同極
向い合せの状態でかつ回転子の回転半径方向に沿って遠
近移動自在な状態に設けられ、これら永久磁石を回転周
方向に沿って順次的に前記回転子側の永久磁石に近接移
動及び離間移動させる機構が設けられ、かつ前記回転子
に連動する軸に回転量検出器が装着されているとともに
、前記回転子に対する制動機構が設けられているという
構成に特徴を有するものである。

〈作用〉 このような特徴構成を有する本発明の永久磁石利用ｐア
クチュエータによるときは、固定ケース（３）側の永久
磁石（４）ｔ−前記機構（６）全弁して回転半径方向に
移動させて回転子ｆ１）側の永久磁石（２）との対空間
距離を次第にかつ回転周方向で順次的に変更することに
よって、同極向い合せに１！′生ゝ：和１１１Ｍ距離に
引は比例す６　　　　デ強大な反発力と回転周方向で発
生される顕著な磁着力とをもって、回転子＋ｌｊ＋に大
きな回転力（トルク）を発生させることができるのであ
る。

そして、この回転子（１）の回転量を前記検出器（６）
にて検出して予め設定された又は教示記憶された回転量
に達したとき、制動機構（７）ｔ−作動させ、回転子（
１）全減速・停止させるといったシーケンス動作又はテ
ィーチングプレイ／イック制御Ｉ　ｔ−行なったり、或
いはプログラム制御を行なうことにより、前記の磁極間
距離−反発力特性の有効利用によって例えばロボットの
゛；テ゛−ムやノ〜ンド等の可動部の速度・位置制御を
極めて高精度かつ高速度に行なうことができるのである
。

〈実施例〉 以下本発明の実施例を図面に基づいて詳述する。

第１図及び４！；２図において、（３）は回転軸芯方向
視においてほぼ正六角形状に構成された筒状ケーシング
（３Ａ）とその両端に固着された蓋部材（３Ｂ）　、　
（３Ｂ　とからなる固定ケースであり、（１）は前記１
定ケース（３）の筒状ケーシング（３７０軸芯相当部に
ベアリングｔ＆）　、　（８）　ｔ−介して回転のみ自
在に貫通支承された回転軸（１Ａ）に固着一体化された
回転子であり、この回転子（１）の局部には周方向に等
しい間隔全隔てて、つまり、直径方向に対向する二箇所
に永久磁石（２）が固定状態に取付けられている。（４
）は前記固定ケース（３）の筒状ケーシング（３Ａ）の
内面でその周方向に等しい間隔を隔てて配置された三個
の永久磁石であって、前記回転子１１）側の永久磁石（
２）に対し同極向い合せの状態で、前記筒状ケーシング
（３Ａ）Ｏ外面に等間隔に配置固定の三個の単動形空気
シリンダ（６）の各シリンダロンド（５Ａ）先端に固着
され、もって、各空気シリンダ（５）をして、前記永久
磁石（４）を回転周方向に沿って順次的に前記回転子＋
１）側の永久磁石（２０こ近接移動及び離間移動させる
機構を４！成しである。（８）は前記回転軸αＮの一端
部に装着された回転量検出器の一例であるパルスエンコ
ーダであり、（７）は前記固定ケース（３）とパルスエ
ンコーダ（６）との間の回転軸（ＩＡ）部分に取付けら
れた制動機構−例の電磁ブレーキである。

尚、図中（３）は、回転子（１）側の永久磁石（２）及
び固定ケース（３）側の永久磁石（４）犬々の両端に設
けた銅製の隅取り輪であり、これはパルス磁力の影響を
緩和し、エネルギーの一部を回転子＋１＞が吸収し回転
エネルギーに変えるものである。

次に上記の如く構成され九アクチュエータの作動原理に
ついて簡単に説明すると、第３図（イ）は回転停止の状
態であり、この状態から図外弁機構？通じて一つの空気
シリンダ（ｉ）に空気を分配供給してそれらに対応する
永久磁石１４）を回転子ｆｌ）に近づく方向に移動させ
、そして永久磁石（４）、（２）間の対空間距離が第３
図（ロ）の如く最小（０゜１３１１）に変化すると回転
子（１）と固定ケース（３）七の間に磁圧力が発生し、
回転子（１）は磁圧力の低い矢印方向に回転する。この
回転によって回転子（１）側の永久磁石（２）が周方向
で相隣る次の空′　気シリンダ（６）の位置（界磁内）
に達すると前記１　　　　　図外弁機構が自動的に切換
って前者の空気シリンダ（５）が収縮するとともに、後
者の空気シリンダ（５）が伸長してこの後者シリンダ＋
１）に対応する永久磁石（４）が第３図（ハ）の如く回
転子（１１に近づく方向に移動し、上記同様に回転子（
１）と固定ケース（３）との間に磁圧力が発生して回転
子口）が引籾続いて回転され、この状態？繰り返すこと
によって回転子（りの連続回転が得られるのである。

そしてこのようなアクチュエータ（４）は、図外減速機
と組合せて例えば第４図で示すようにスカラ型ロボット
（２）のアーム（Ｂｌの旋回、回転、伸縮の単位動作及
びそれらの組合せ動作用の１カ源として用いられる。仁
のとき、第５図で示すようにアクチュエータ夕（４）と
外部制御部１ｃＩとの間に亘って制御信号回路の）を構
成しておき、パルスエンコーダ（６）を介してアームＵ
の現在作動量の値を制御部１ｃＩにフィーＦパックし、
この値の制御部（Ｃ１に予め入力設定されている値と一
致したとき、ブレーキ（７）に作動指令信号を送ってア
ームＩＢＩの作動を制御し、周辺装置（２））と作業装
置ア）との間に亘る作業を行なわせるのである。１次に
別の実施例について列記する。

０）　　前記機構（５）としでは、上記実施例で示した
空気シリンダが最適であるが、油圧シリンダや小形電動
モータとカムとの組合せ等であっても良い。

［１］　　前記制動機構（））としては電磁ブレーキが
最適であるが、前記空気シリンダなど永久磁石（４）を
回転半径方向に駆動移動させる機構【フ）による永久磁
石（４）の対回転子＋１）近接移動タイミングを通常回
転時における近接移動タイミングよりもやや早くして回
転子＋１＞に逆回転力を与え、もって回転子（１）ｔ−
制動できるようにしても良く、この場合は、特別な制動
機構が不要でアクチュエータ全体の軽量小形化を促進で
きるものである。

〈発明の効果〉 以上詳述したことからも明らかなように本発明による時
は、 （１）永久磁石の反発特性を有効利用することによって
出力／重量比、及び出力／大きさ比をともに非常に大き
くとることがで酋るかも、関節への直接組込みなど産業
用ロボット全体の小形化、更には高級化、知能化への発
展に大きく寄与し得る。

（２）シかも、回転量検出器（６）及び制動機構（７）
の装備によって、従来の各種動力源と同等に精密かつ多
様な速度・位置制御が行なえるといつ九優れた制御性を
有するのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は縦断正面図、第２図Ｆ！縦断側面図、第３図（
イ）、（ロ）、（ハ）は作動原理を示すａ略縦断正面図
、第４図は使用状態の正面図、４５図は産業用ロボット
のシステム構成図である。 （１）・・・・・・回転子、ｍ　、　＋４）・・・用永
久磁石、（３）・・・・・・固定ケース、［６１・・・
川（４）の移動機構、（６）・・・・・・回転量検出器
、（７）・・・・・・制動機構。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ［１］回転子（１）の外周部に周方向に等しい間隔を隔
   てて複数個の永久磁石（２）が取付けられているととも
   に、固定ケース（３）側に周方向に等しい間隔を隔てて
   複数個の永久磁石（４）が、前記永久磁石（２）に対し
   同極向い合せの状態でかつ回転子（１）の回転半径方向
   に沿つて遠近移動自在な状態に設けられ、これら永久磁
   石（４）を回転周方向に沿つて順次的に前記回転子（１
   ）側の永久磁石（２）に近接移動及び離間移動させる機
   構（５）が設けられ、かつ前記回転子（１）に連動する
   軸（１Ａ）に回転量検出器（６）が装着されているとと
   もに、前記回転子（１）に対する制動機構（７）が設け
   られていることを特徴とする永久磁石利用のアクチュエ
   ータ。 ［２］前記制動機構（７）が、前記回転子軸（１Ａ）に
   直結されたものである特許請求の範囲第［１］項に記載
   の永久磁石利用のアクチュエータ。