JPH0341705B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ロボツトアームの関節部等に利用す
る３軸駆動ユニツトに関するものである。

［従来の技術］ 本発明者らは、この種の駆動ユニツトの一つと
して、先に、三つの自由度を備えた３次元モータ
を提案した（特願昭59−60058号）。

上記３次元モータは、互いに直交する３方向の
軸のまわりにそれぞれ回転磁界を発生させる巻線
を設け、それによつて任意の方向の合成回転磁界
を発生可能としたステータ内に、任意の方向に回
転可能に支持されたロータを設けることにより構
成したものである。

しかるに、この３次元モータは、同期モータあ
るいは誘導モータとして構成されるものであるた
め、その構造及び制御系が複雑となり、また、ダ
イレクトドライブ方式であるため、高トルク駆動
が困難であるという問題を有している。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明の目的は、構造及び制御が簡単で高トル
ク駆動を行うことができ、しかも正確な位置決め
制御が可能な３軸駆動ユニツトを提供することに
ある。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本発明の３軸駆動ユ
ニツトは、固定側の軸杆に取付けた外球殻内に、
被駆動側の軸杆に取付けた内球殻を相対回転可能
に収容し、これらの外球殻と内球殻とを、直交す
る３軸のまわりに回転可能としたジンバル機構を
介して連結すると共に、外球殻側に、摩擦車を介
して内球殻を上記３軸のまわりに減速回転させる
三つの回転形アクチユエータを取付け、上記ジン
バル機構における３軸のまわりの回転部分に、そ
の回転角度及び回転角速度を検出してアクチユエ
ータの入力側にフイードバツクする回転計測手段
をそれぞれ設けることにより構成される。

［作用］ 上記構成を有する本発明の３軸駆動ユニツトに
おいて、各アクチユエータを駆動すれば、これら
のアクチユエータの駆動力成分に応じて内球殻が
Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸のまわりに合成回転し、任意
の方向に駆動される。従つて、この内球殻に取付
けた被駆動側の軸杆も、この内球殻と共に任意の
位置に駆動変位せしめられることになる。

上記内球殻の回転角度及び回転角速度は回転計
測手段で検出され、それがアクチユエータの入力
側の制御装置にフイードバツクされ、これによ
り、内球殻即ち被駆動側の軸杆は任意の位置に正
確に位置決めされる。

また、摩擦車による内球殻の減速回転によつて
アクチユエータのトルクが増幅されることにな
り、これによつて高トルク駆動が行われる。

［発明の効果］ 上記構成を有する本発明によれば、既存の回転
形アクチユエータを使用することができるため、
その構造が非常に簡単になると共に小形化し、し
かも摩擦車を介して内球殻を減速回転させる構成
であるため、高トルク駆動が可能であり、さら
に、内蔵した回転計測手段で被駆動側軸杆の３軸
まわりの回転角度及び回転角速度の計測を行うこ
とにより、その正確な位置決め制御を行うことが
できる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細
に説明するに、第１図に概略的に示す本発明の３
軸駆動ユニツトは、ロボツトアーム等における固
定側の軸杆１に取付けた外球殻４内に、被駆動側
の軸杆２に取付けた内球殻５を相対回転可能に収
容し、これら外球殻４と内球殻５とを、互いに直
交する３軸、即ちＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸のまわりの
回転を可能にしたジンバル機構６を介して連結し
たもので、両球殻４，５には、互いに相手側の球
殻に取付けた軸杆との相対変位を可能にするため
の開口部７，８を設けている。

上記ジンバル機構６は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向
に直交させて一体化した腕９，１０に、ほぼ円弧
状をなす支持腕１１，１２をそれぞれ回転可能に
取付けると共に、一方の支持腕１１に、上記被駆
動側の軸杆２をＺ軸方向に向けてこのＺ軸のまわ
りに回転可能に取付けたもので、他方の支持腕１
２に、上記固定側の軸杆１を固定的に取付けてい
る。

而して、上記外球殻４側には、第２図に示すよ
うに、摩擦車１７を介して内球殻５をＸ軸、Ｙ軸
及びＺ軸のまわりにそれぞれ減速回転させる三つ
のモータ等からなる回転形アクチユエータ１４〜
１６を取付け、各アクチユエータの回転軸に取付
けた上記摩擦車１７を、外球殻４に設けた穴１８
を通じて内球殻５に当接させている。

また、内球殻５、即ち被駆動側の軸杆２を任意
の位置へ位置決め制御するため、上記ジルバル機
構６における３軸のまわりの回転部分には、各軸
の回転角度を検出する角度検出器２２と、回転各
速度を検出する角速度検出器２３とからなる回転
計測手段１９〜２１をそれぞれ設け、各回転計測
手段からの計測信号をアクチユエータ１４〜１６
の入力側、即ち制御装置（図示せず）にフイード
バツクするように構成している。

上記回転計測手段１９〜２１は、例えば、ポテ
ンシヨメータやレゾルバ等によつて構成すること
ができる。

上記構成を有する３軸駆動ユニツトにおいて、
外球殻４上の各アクチユエータ１４〜１６を駆動
すれば、これらのアクチユエータの駆動力成分に
応じて内球殻５がＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸のまわりに
合成回転し、任意の方向に駆動される。従つて、
この内球殻５に取付けた被駆動側の軸杆２も、こ
の内球殻５と共に任意の位置に駆動せしめられる
ことになる。

上記内球殻５即ち被駆動側軸杆２の３軸のまわ
りにおける回転角度及び回転角速度は、ジンバル
機構６に内蔵した回転計測手段１９〜２１で検出
され、それが各アクチユエータ１４〜１６の制御
装置にフイードバツクされ、これにより、被駆動
側軸杆２は任意の位置に正確に位置決めされる。

また、摩擦車１７による内球殻５の減速回転に
より、各アクチユエータ１４〜１６のトルクが増
幅されて内球殻５に伝達され、これによつて高ト
ルク駆動が行われる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を概略的に示す部分
破断斜視図、第２図はアクチユエータの取付態様
を示す側面図である。 １……固定側軸杆、２……被駆動側軸杆、４…
…外球殻、５……内球殻、６……ジンバル機構、
１４，１５，１６……アクチユエータ、１７……
摩擦車、１９，２０，２１……回転計測手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 固定側の軸杆に取付けた外球殻内に、被駆動
   側の軸杆に取付けた内球殻を相対回転可能に収容
   し、これらの外球殻と内球殻とを、直交する３軸
   のまわりに回転可能としたジンバル機構を介して
   連結すると共に、外球殻側に、摩擦車を介して内
   球殻を上記３軸のまわりに減速回転させる三つの
   回転形アクチユエータを取付け、上記ジンバル機
   構における３軸のまわりの回転部分に、その回転
   角度及び回転角速度を検出してアクチユエータの
   入力側にフイードバツクする回転計測手段をそれ
   ぞれ設けたことを特徴とする３軸駆動ユニツト。