JPH01116366A

JPH01116366A - 回転駆動装置

Info

Publication number: JPH01116366A
Application number: JP27023687A
Authority: JP
Inventors: Yusaku Azuma; 雄策我妻; Takeo Tanida; 武雄谷田; Toshihiro Yamamoto; 敏弘山本; Shozo Kasai; 笠井　省三; Masateru Yasuhara; 正輝安原
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1987-10-28
Filing date: 1987-10-28
Publication date: 1989-05-09

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、例えば水平多関節型ロボットの関節部分に使
われるような回転力を伝達する回転駆動装置に関するも
のである。

［従来技術］従来、ロボットなどの回転駆動装置は、第６図のように
モータ１００の回転を減速ギヤ１０２を介して伝達する
方式や、第７図のようにタイミングベルト１０６を用い
て、回転体１０３，１０４回転を伝えるものがある。

［発明が解決しようとする問題点］しかしながら、上記従来例のうち第６図のモータの回転
を伝達ギヤを介して伝える方式では、（ｉ）伝達ギヤ１
０２でのバックラッシュや、ギヤの摩擦等が発生し、精
度と耐久性に問題があり、また、（ｉｆ）ギヤ１０２と回転体１０３との噛合せによる騒
音が発生する問題もあった。

又、タイミングベルトを用いる第７図の方式では、（ｉｉｉ）ベルト１０６の張力による伸びや、温度変化
による伸びによって、精度が低下するという問題や、（ｉｖ）耐久性についても、ベルトの疲労による破断な
どの問題があった。

本発明は上記従来例に代表される精度、耐久性、信頼性
、静粛性の欠如といった問題を除去するものである。

［問題点を解決するための手段及び作用］上記課題を達
成するための本発明に係る回転駆動装置の構成は、回転
自在に軸支された回転体と、固定された駆動モータと、
この駆動モータに結続され、回転自在に固定された摩擦
ローラと、上記摩擦ローラの回転自在性を保持しつつ、
前記回転体の回転軸に平行な壁面に、前記摩擦ローラ面
を圧接する圧接手段とからなり、前記駆動モータの回転
力を前記摩擦ローラを介しで前記回転体に伝えるように
したことを特徴とする。

［実施例］以下添付図面を参照しつつ本発明に係る実施例を詳細に
説明する。

第１図に示した実施例は、伝達ギヤやタイミングベルト
を用いずに、回転体の内周面に圧接した摩擦ローラと、
該摩擦ローラと結続した駆動モータとによって、回転体
を回転し、この回転体の位置を直接ロータリエンコーダ
で読取るようにしている。

第１図は実施例に係る回転駆動装置ｔｏｏｏの断面図で
あり、第２図は第１図のＸ−Ｘ面で切断し、上方から見
た端面図である。この回転駆動装置１０００は、駆動モ
ータ２の回転力を摩擦ローラ３ａ、３ｂを介して、回転
体１に伝え、この回転体１の回転力を外部に取り出すも
のである。この回転体１は、ポールベアリング７を介し
て固定された外側固定枠体６によって回転自在に支持さ
れている。即ち、回転体１は、ボールベアリング７によ
って固定枠体６に対して上下にずれることなく、自由に
回転する。

５は外側固定枠体６と共に固定された内側固定枠体であ
り、その上部にロータリエンコーダ８が設けられている
。回転体１の回転は、回転軸１ａ、ジヨイント９．エン
コーダ８０回転軸８ａ等を介して、エンコーダ８によっ
て検出される。

内側固定枠体５には、回転体１の回転軸に軸対称の位置
に、４つの摩擦ローラ３ａ〜３ｄ（３ｃ、３ｄは第２図
に図示）が回転自在に軸支されて設けられている。さら
に、ローラ３ａ　（３ｂ）は回転体１の内周面に対して
、ばね４ａ（４ｂ）によって押圧されている。即ち、摩
擦ローラ３ａ（３ｂ）の回転軸１２ａ　（１２ｂ）を回
転自在に軸支するローラ保持部材１０ａ（１０ｂ）は、
第２図に示すように、固定枠体５に設けられたキャビテ
ィ内を半径方向に摺動自在になっている。そして、この
ローラ保持部材１０ａ（１０ｂ）はばね４ａ（４ｂ）に
よって、半径方向に付勢されているので、ローラ３ａ　
（３ｂ）は固定枠体１の内周面に常に押圧されている。

第１図には不図示のローラ３ｃ　（３ｄ）等についても
、第２図に示すように同様に、半径方向に摩擦ローラが
回転体６の内周面を押圧している。

摩擦ローラ３ａの回転軸１２ａは、サーボモータ２の回
転軸２ａと、ジヨイント１１を介して結続されている。

即ち、モータ２が回転すると、ローラ３ａが軸１２ａ周
りに回転する。すると、ローラ３ａが固定されているた
めに、回転体１が回転する０回転体１が回転すると、こ
の回転体１は他の摩擦ローラ３ｂ〜３ｄによって滑らか
に回転する。第１図、第２図から明らかなように、回転
体１の回転には原理的には摩擦ローラ３ａのみで十分で
あるが、摩擦ローラ３ｂ〜３ｄを設けることによって、
回転体１が滑らかに回転すること、回転体１の回転が遍
芯して回転することを防止してエンコーダ８に無理な加
重がかからないようにすることが達成される。

第３図は、第１図、第２図に示した回転駆動装置１００
０の一部切り欠き断面斜視図である。この第３図は、第
３図は４つの摩擦ローラと駆動モータ２との位置関係を
明瞭にするために図示したものであり、従って、他の部
分については図示していない。

ところで、摩擦ローラ３ａの圧接力が弱いと回転体１と
の間で滑りが発生する。このため滑りを発生させること
なく圧接するのに十分なバネ押付力Ｐは、次のような式
で求められる０回転体１の回転力ＩＦ、その買置をｍ、
回転の角加速度をＷとすると、１１ｍｗとなる、ローラ３ａと回転体表面の間の摩擦係数をμと
すると押付力Ｐは μ　　　　　μ となる、この条件で押付ると回転力による滑りを発生す
ることなく伝達することが可能になる。この摩擦係数と
しては、例えばμ！０．２が選ばれる。

ロータリエンコーダ８は回転体１に直接取付ける構成に
することにより、回転位置を検知するためのものである
。摩擦ローラ３ａを滑りが発生しない力Ｐで押付けると
、前記摩擦ローラや回転体１が弾性変形し、精度のバラ
ツキが発生する。そこで前記ロータリエンコーダ８を回
転体に直接連結することによって、伝達系の弾性変形に
よる影響を無くすようにしている。又、摩擦ローラ（３
３〜３ｄ）の摩耗による影響も、回転体１の位置を直接
読取り、駆動モータ２ヘフイードバツクすることによっ
て、精度の低下を生じさせることなく高精度の位置決め
が可能である。

上記の実施例は、回転機構ユニット単体としてのもので
あるが、例えば所謂スカラー型の多関節ロボットの関節
部に組込むことによって、水平回転や上下方向移動に使
用することも可能である。

第４図はその応用原理図を示す。第１図に示した方式の
回転駆動装置ｔｏｏｏが、第４図のロボットアームの最
初の関節と２番目の関節に用いられている。

最終関節には、上下動を行なうハンド３０が装着されて
いる。このハンド３０はボールネジ４０の回転によって
上下され、このネジ４０を回転するための回転駆動装置
２０００の詳細構成を第５図に示す。

第５図において、固定枠体４１内部のキャビティ内に、
回転体（ボールナツト）４２と、この回転体４２の回転
力を伝達するための摩擦ローラ４５と、このローラ４５
を軸支するローラ保持体４４と、保持体をボールネジ方
向に押圧するばね４７等が含まれている０回転体４２は
、固定枠体４１によって、ボールベアリング４３を介し
て、ネジ４．０の周りに回転自在に支持されている。回
転体４３はボールネジ４０と螺合しており、固定枠体４
１によって上下方向には固定されている。−方、ネジ４
０と固定枠体４１との接触面は摺動自在である。従って
、摩擦ローラ４５が回転して回転体４２が回転すると、
その回転方向に応じてボールネジ４０が上下する。

この第５図の実施例の装置２０００は、第１図実施例装
置１０００と異なり、回転体４２の外周面から回転力を
伝達するものである。

又、上述した２つの実施例で、摩擦ローラの押付力を発
生するためにはバネを使用したが、油圧、空圧等によっ
て行うことも可能である。

［発明の効果］以上説明してきたように、回転体に摩擦ローラを圧接し
駆動モータによって回転することで、例えばバックラッ
シュがなく、シかも音の静かな回転駆動装置が可能にな
った。

又、本発明の１実施態様によれば、回転体に直接連結し
た例えばロータリエンコーダ等の回転検出手段により回
転位置を検出することによって、伝達系の歪みや摩耗の
影響を受けない高精度の回転位置決めが可能な駆動装置
が可能になった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る回転駆動装置の主要部
分をぬき出した断面図、第２図は第１図の実施例をＸ−Ｘ平面で切断した断面図
、第３図は第１図実施例装置の一部切り欠き断面図、第４図は本実施例を多関節型ロボットに適用した実施例
の斜視図、第５図は他の実施例の断面図、第６図は伝達ギヤを用いた従来例を説明する図、第７図はタイミングベルトを用いた従来例を説明する図
である。図中、１・・・回転体、２・・・駆動モータ、３ａ〜３ｄ、４
５・・・摩擦ローラ、４ａ〜４ｄ、４７・・・圧接用ば
ね、５・・・内側固定枠体、６，４１・・・外側固定枠
体、７．４３・・・ボールベアリング、８・・・ロータ
リエンコーダ、９．１１・・・ジヨイント、１０ａ〜１
Ｏｄ、４４−・・ローラ保持体、１２ａ　〜１２ｄ、４
６・・・ローラ回転軸、３０・・・ハンド、４０・・・
ポールネジ、４２・・・回転体（ポールナツト）、１０
００．２０００−・・回転駆動装置である。第２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）回転自在に軸支された回転体と、固定された駆動モータと、この駆動モータに結続され、回転自在に固定された摩擦
ローラと、上記摩擦ローラの回転自在性を保持しつつ、前記回転体
の回転軸に平行な壁面に、前記摩擦ローラ面を圧接する
圧接手段とからなり、前記駆動モータの回転力を前記摩擦ローラを介して前記
回転体に伝えるようにしたことを特徴とする回転駆動装
置。
（２）前記圧接手段は、前記摩擦ローラの回転軸を支持する部材と、該部材に当
接し、前記摩擦ローラを前記回転体の壁面に直角の方向
に押圧するばねとからなる事を特徴とする特許請求の範
囲第１項に記載の回転駆動装置。
（３）前記摩擦ローラは少なくとも２個あり、前記駆動
モータに結続された摩擦ローラに対して、前記回転体の
回転軸について軸対称の位置に、残りの摩擦ローラが回
転自在に固定されて設けられている事を特徴とする特許
請求の範囲第１項に記載の回転駆動装置。
（４）前記摩擦ローラは前記回転体の壁面の内週面若し
くは外周面に圧接される事を特徴とする特許請求の範囲
第１項に記載の回転駆動装置。
（５）前記回転体には回転検出手段が設けられている事
を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の回転駆動装
置。