JPH0627860Y2 - 回転ムラ補償装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、減速機等の回転ムラを発生する可能性のある
回転伝達系の入力軸と出力軸との間に生ずる回転ムラを
補償するための装置に係り、特に、上記回転伝達系の予
め知られている回転ムラ特性に応じた回転ムラ信号を作
り出し、これを駆動源側の制御系へフィードバックする
ようにした回転ムラ補償装置に関するものである。

従来技術及びその問題点 産業用ロボットやＮＣ機械等においては、回転ムラが振
動の原因になったりする。特に多関節型の多軸を合成し
て工具軌跡を得る産業用ロボットやその周辺機器（ワー
クポジショナ，ロボットスライダ）においては、振動が
工具軌跡の歪なって現れることが知られている。

これらの回転ムラには、サーボ制御性能の悪さや、位置
検出機の分解能や角度誤差等による影響を受ける場合も
あるが、減速機等の回転伝達機構の部分における角度伝
達誤差によって生じる回転ムラも大きな影響を与える。

上記のような回転伝達機構の一例としてハーモニックド
ライブ減速機における伝達ムラにつき第２図，第３図に
従って説明する。

第２図に示すように、モータ１には位置検出器２が取り
付けられており、モータの出力軸１′は、回転伝達系一
例であるハーモニックドライブ減速機８を介して出力軸
６に連結されている。上記ハーモニックドライブ減速機
８は、ウエーブジェネレータ３，サーキュラスプライン
４，フレクスプライン５により構成され、前記出力軸６
は送りネジ７等に連結されている。

上記ハーモニックドライブ減速機８は、その入力軸１′
の回転角度と出力軸６の回転角度との間に第３図に示す
グラフのような関係を有している。第３図のグラフは横
軸に入力軸の回転角度をまた、縦軸に出力軸の回転角度
を取ったもので、４５°の実線ｉによって回転伝達ムラ
がない場合の入力軸と出力軸との回転伝達の関係が示さ
れている。しかし、実際には、図に示す曲線ｊのように
入力軸１回転あたり２周期のムラを有する出力軸の回転
が得られることが知られている。従って図示の如く、曲
線ｊの幅δがハーモニックドライブ減速機８の回転伝達
誤差を示す。

このように、ハーモニックドライブ減速機８で回転伝達
ムラが生じる原因は、入力軸及び出力軸の製作誤差によ
るものや、内部駆動部の特質によるものが考えられる
が、いずれにしても、入力軸１回転あたり２周期の正弦
波的ムラが発生するという特性がある。このような正弦
波的ムラの発生する傾向は、ハーモニックドライブ減速
機に限ったことではなく、多くの変速機や歯車，軸，レ
バー，カム等を組み合わせた回転伝達系全般に通じるこ
とである。

考案の目的 本考案は上記したように、入力軸１回転に対して定周期
のムラを生じる減速機等の回転伝達系の特性と自在軸継
手における回転ムラの特性を巧妙に組み合わせて回転伝
達系における回転ムラを補償することを目的としたもの
である。

考案の構成 上記目的を達成するために、本考案が採用する主たる手
段は、駆動源と被駆動部材とを回転伝達系を介して連結
し、上記回転伝達系の入力軸と出力軸との間に生じる回
転ムラを補償するための装置において、駆動源と、駆動
源の回転を検出する位置検出器との間に自在軸継手を介
在させると共に、上記自在軸継手の入力軸に対して出力
軸軸芯を上記回転伝達系の回転ムラに応じた角度分だけ
屈折させ、上記位置検出器による位置信号を前記駆動源
の制御系へフィードバックする如くなした点を要旨とす
る回転ムラ補償装置である。

実施例 続いて、本考案を具体化した実施例に付き図を参照しつ
つ説明し、本考案の理解に供する。

ここに第１図は本考案の一実施例にかかる回転ムラ補償
機構の正断面図である。

尚、以下の実施例は本考案の一具体例に過ぎず、本考案
の技術的範囲を限定する性格のものでない。

第１図において、ウエーブジェネレータ３，サーキュラ
スプライン４，フレクスプライン５よりなるハーモニッ
クドライブ減速機８の入力軸８_ａは、モータ１の駆動軸
１を兼ねている。上記モータ１の駆動軸軸端８_ａ′は自
在軸継手９を介してロータリーエンコーダ等よりなる位
置検出器２の入力軸２_ａに連結されている。

上記自在軸継手９は、その入力軸（モータ１の駆動軸）
の軸芯が出力軸（位置検出器２の入力軸２_ａ）の軸芯に
対して角度α分だけ折れ曲がった状態となるように、位
置検出器２の取付座１０の内部に収容されている。

上記屈折角度αは、ハーモニックドライブ減速機８の入
力軸と出力軸との角度伝達誤差の振幅を予め測定してお
き、これに合わせて設定する。

一般的に自在軸継手の入力軸と出力軸との間に角度αを
つけると、自在軸継手の入力軸の回転角度θ_ａと出力軸
の回転角度θ_ｂとの間には（１）式が成り立つことが知
られている。

このθ_ａとθ_ｂとの間には、１回転中に２周期のムラが
存在し、角度αはそのムラの振幅に影響を与える。

従って、第１図に示す位置検出器２の取付座１０のモー
タ１に対する取り付け角度αをボルト１２により調整し
て位置検出器２のハーモニックドライブ減速機８に対す
る取付位相を調整することにより、予め測定されたハー
モニックドライブ減速機８の回転誤差の位相と、自在軸
継手９の回転ムラの位相とが等しくなるように取り付け
ることができる。こうして位置検出器２により検出され
た位置情報をモータ１の制御系へフィードバックするこ
とにより、ハーモニックドライブ減速機８単独によって
生じた回転ムラを含む位置情報が制御系へ送られ、ハー
モニックドライブ減速機による回転ムラが他の要素によ
るものと切り離して、正確に補償される。

第１図に示した例では、位置検出器取付座１０の形状が
一定であるため、屈折角度αが一定に設定されている
が、このような自在軸継手９の回転ムラを設定するため
の屈折角度αは、ハーモニックドライブ減速機８の特性
に対応して変化させ得るようにすることが望ましく、そ
の場合、ヒンジ継手を介して、前記位置検出器取付座１
０を揺動可能にモータ１に取り付けるようにする。これ
により、予め減速機の角度伝達誤差（周期，振幅）を測
定しておき、前記（１）式でこの回転伝達誤差に相当す
るムラを生じる屈折角度αを逆算して、これに合わせて
屈折角度αを設定することができる。

尚、ハーモニックドライブ減速機８の回転伝達ムラは機
種が決まれば、それほど大きく変化しないので、屈折角
度αを固定にしておいても実用面では、かなり有用であ
ることは言うまでもない。

また、上記したようなハーモニックドライブ減速機の場
合には、回転ムラが入力軸１回転中に２周期となり、前
記自在軸継手における回転ムラと一致しているので、こ
れらを第１図に示す如く、モータ１の駆動軸を介して直
結することによりムラ補償が可能となるが、例えば、１
回転中２周期以外の回転ムラを発生させる他の変速機に
対しては、変速機と自在軸継手との間に減速（増速）機
構を設けることで周期を合わせ、これによりあらゆる変
速機その他の回転伝達機構における回転ムラ補償機構に
適用し得るものである。

考案の効果 本考案は以上述べたように、駆動源と被駆動部材とを回
転伝達系を介して連結し、上記回転伝達系の入力軸と出
力軸との間に生じる回転ムラを補償するための装置にお
いて、駆動源と、駆動源の回転を検出する位置検出器と
の間に自在軸継手を介在させると共に、上記自在軸継手
の入力軸に対して出力軸軸芯を上記回転伝達系の回転ム
ラに応じた角度分だけ屈折させ、上記位置検出器による
位置信号を前記駆動源の制御系へフィードバックする如
くなくしたことを特徴とする回転ムラ補償装置であるか
ら、減速機等の回転伝達系の回転ムラのみを他のムラと
切り離して補償することが可能となり、制御系の簡略化
及びそれに伴って制御精度の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例にかかる回転ムラ補償装置の
正断面図、第２図は従来の一般的な減速機であるハーモ
ニックドライブ減速機におけるモータとの連結関係を示
す正断面図、第３図はハーモニックドライブ減速機にお
ける入力軸と出力軸との回転角度関係を示すグラフであ
る。 （符号の説明） １……モータ ２……位置検出器 ８……ハーモニックドライブ減速機 ９……自在軸継手 １０……位置検出器取付座

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】駆動源と被駆動部材とを回転伝達系を介し
   て連結し、上記回転伝達系の入力軸と出力軸との間に生
   じる回転ムラを補償するための装置において、 駆動源と、駆動源の回転を検出する位置検出器との間に
   自在軸継手を介在させると共に、上記自在軸継手の入力
   軸に対して出力軸軸芯を上記回転伝達系の回転ムラに応
   じた角度分だけ屈折させ、上記位置検出器による位置信
   号を前記駆動源の制御系へフィードバックする如くなし
   たことを特徴とする回転ムラ補償装置。