JPH0487792A - 3軸制御可能なヘッド駆動装置 - Google Patents
3軸制御可能なヘッド駆動装置Info
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- JPH0487792A JPH0487792A JP20142490A JP20142490A JPH0487792A JP H0487792 A JPH0487792 A JP H0487792A JP 20142490 A JP20142490 A JP 20142490A JP 20142490 A JP20142490 A JP 20142490A JP H0487792 A JPH0487792 A JP H0487792A
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- shaft
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- harmonic drive
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- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims abstract description 72
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims abstract description 33
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 73
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims description 70
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Manipulator (AREA)
- Retarders (AREA)
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。
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、3軸制御可能なヘッドをハーモニックドライ
ブ減速機およびモータにより駆動する装置に関する。
ブ減速機およびモータにより駆動する装置に関する。
特公昭61−47673号の公報は、ロボットアーム先
端のヘッドをロボット本体側の2台のモータおよびハー
モニックドライブ減速機で駆動し、ヘッドに首振り運動
および旋回運動を与え、それらの各運動にともなう相対
運動を2台のハーモニックドライブ減速機の連動関係に
よって補正している。
端のヘッドをロボット本体側の2台のモータおよびハー
モニックドライブ減速機で駆動し、ヘッドに首振り運動
および旋回運動を与え、それらの各運動にともなう相対
運動を2台のハーモニックドライブ減速機の連動関係に
よって補正している。
また、特願平1−22992号の発明は、2軸制御可能
なヘッドを2台のハーモニックドライブ減速機によって
駆動し、一方の軸の駆動にともなう他方の軸の相対運動
を例えば2台のハーモニ。
なヘッドを2台のハーモニックドライブ減速機によって
駆動し、一方の軸の駆動にともなう他方の軸の相対運動
を例えば2台のハーモニ。
クドライブ減速機の連動関係によって補正している。
ところが、いずれのヘッドも2軸制御であるため、それ
らの技術は、3軸制御のヘッドにそのまま利用できない
ことになる。
らの技術は、3軸制御のヘッドにそのまま利用できない
ことになる。
したがって、本発明の目的は、3軸制御可能なヘッドを
減速機、2台のハーモニックドライブ減速機およびモー
タによって駆動する過程で、1つの軸の駆動ムこともな
う他の2つの軸のそれぞれの相対運動をハーモニックド
ライブ減速機の連動関係によって打ち消せるようにする
ことである。
減速機、2台のハーモニックドライブ減速機およびモー
タによって駆動する過程で、1つの軸の駆動ムこともな
う他の2つの軸のそれぞれの相対運動をハーモニックド
ライブ減速機の連動関係によって打ち消せるようにする
ことである。
上記目的の下に、本発明は、3軸制御可能なヘッドにお
いて、ヘッドの旋回軸、振り軸および回転軸毎に1台の
減速機、2台のハーモニックドライブ減速機およびモー
タを組み込み、減速機、各ハーモニックドライブ減速機
およびモータを必要な運動毎に独立に駆動できるように
するとともに、旋回用の減速機を振り用のハーモニック
ドライブ減速機と回転用のハーモニックドライブ減速機
とに連動させ、また振り用のハーモニックドライブ減速
機を回転用のハーモニックドライブ減速機と連動させる
ようにしている。
いて、ヘッドの旋回軸、振り軸および回転軸毎に1台の
減速機、2台のハーモニックドライブ減速機およびモー
タを組み込み、減速機、各ハーモニックドライブ減速機
およびモータを必要な運動毎に独立に駆動できるように
するとともに、旋回用の減速機を振り用のハーモニック
ドライブ減速機と回転用のハーモニックドライブ減速機
とに連動させ、また振り用のハーモニックドライブ減速
機を回転用のハーモニックドライブ減速機と連動させる
ようにしている。
旋回用のモータが回転したとき、旋回用の減速機は、ヘ
ッドの旋回軸を独立に回転させることによって、ヘッド
に旋回運動を与えると同時に、この旋回軸の回転を振り
用のハーモニックドライブ減速機および回転用のハーモ
ニックドライブ減速機にも伝達し、ヘッドの振り軸およ
びヘッドの回転軸を旋回運動にともなう相対振り運動お
よび相対回転運動を打ち消し方向に打ち消しに必要な回
転量だけ駆動する。
ッドの旋回軸を独立に回転させることによって、ヘッド
に旋回運動を与えると同時に、この旋回軸の回転を振り
用のハーモニックドライブ減速機および回転用のハーモ
ニックドライブ減速機にも伝達し、ヘッドの振り軸およ
びヘッドの回転軸を旋回運動にともなう相対振り運動お
よび相対回転運動を打ち消し方向に打ち消しに必要な回
転量だけ駆動する。
また、振り用のモータが回転したとき、振り用のハーモ
ニックドライブ減速機は、ヘッドの振り軸を独立に駆動
し、ヘッドに振り運動を与えると同時に、振り用のハー
モニックドライブ減速機の回転を回転用ハーモニックド
ライブ減速機にも伝達し、ヘットの回転軸を駆動するこ
とによって、振り運動にともなうヘッドの相対回転運動
を打ち消す方向に打ち消しに必要な回転量だけ回転させ
る。
ニックドライブ減速機は、ヘッドの振り軸を独立に駆動
し、ヘッドに振り運動を与えると同時に、振り用のハー
モニックドライブ減速機の回転を回転用ハーモニックド
ライブ減速機にも伝達し、ヘットの回転軸を駆動するこ
とによって、振り運動にともなうヘッドの相対回転運動
を打ち消す方向に打ち消しに必要な回転量だけ回転させ
る。
さらに、回転用のモータが回転したとき、ハーモニ・シ
フドライブ減速機は、ヘッドの回転軸を単独で駆動する
ことによって、ヘッドに回転運動を与える。この回転運
動のとき、ヘッドの旋回軸や振り軸に相対運動が発生し
ないため、回転用のハーモニックドライブ減速機は、他
のハーモニックドライブ減速機と連動する関係にない。
フドライブ減速機は、ヘッドの回転軸を単独で駆動する
ことによって、ヘッドに回転運動を与える。この回転運
動のとき、ヘッドの旋回軸や振り軸に相対運動が発生し
ないため、回転用のハーモニックドライブ減速機は、他
のハーモニックドライブ減速機と連動する関係にない。
第1図および第2図は、3軸制御可能なヘッド駆動装置
lの構成を示している。
lの構成を示している。
この3軸制御可能なヘッド駆動装置lは、ケーシング2
の部分に組み込まれている。
の部分に組み込まれている。
すなわち、ケーシング2は、例えば垂直方向の筒状体内
部で中空の旋回軸3を上下の軸受け4によって回転自在
に支持している。また、この旋回軸3は、下端部分で、
中空の振り軸5を旋回軸3に対して直交する中心線β上
で両端の軸受け6によって回転自在に支持している。さ
らに、この振り軸5は、例えば上記旋回軸3の中心線α
上で、回転軸7およびこれと一体のヘッド9を回転軸7
の中心線T上で両端の軸受け8によって回転自在に支持
している。
部で中空の旋回軸3を上下の軸受け4によって回転自在
に支持している。また、この旋回軸3は、下端部分で、
中空の振り軸5を旋回軸3に対して直交する中心線β上
で両端の軸受け6によって回転自在に支持している。さ
らに、この振り軸5は、例えば上記旋回軸3の中心線α
上で、回転軸7およびこれと一体のヘッド9を回転軸7
の中心線T上で両端の軸受け8によって回転自在に支持
している。
なお、このヘッド9は、三次元形状の測定用または電子
ビーム加工用のものであり、回転軸7の中心線T上の作
用点Pを交点として所定の傾斜角θで交差する位置に距
離センサまたは電子ビーム照射エレメントを備えている
。
ビーム加工用のものであり、回転軸7の中心線T上の作
用点Pを交点として所定の傾斜角θで交差する位置に距
離センサまたは電子ビーム照射エレメントを備えている
。
そして、上記ケーシング2は、箱状体内部で旋回用の減
速機として例えばハーモニックドライブ減速機20、振
り用のハーモニ・ツクドライブ減速機30および回転用
のハーモニックドライブ減速機40を収納している。こ
れらのノ\−モニ・ツクドライブ減速機20.30.4
0は、第1図のほか、第3図および第4図に示すように
、楕円形のウェブジェネレータ21.31.41、ウェ
ブジェネレータ21.31.41の外側に嵌め込まれた
ボールヘアリング22.32.42、ポールへ7リング
22.32.42の外側に嵌め込まれた変形可能な外歯
付きのフレクスプライン23.33.43、フレクスプ
ライン23.33.43に長軸上で噛み合う内歯付きの
第1サーキュラスプライン24.34.44および第2
サーキュラスプライン25.35.45によって組み立
てられている。なお、第1サーキュラスプライン24.
34.44の歯数は、それぞれ対応のフレクスプライン
23.33.43の歯数と等しく、また第2サーキュラ
スプライン25.35.45の歯数よりも例えば2歯小
さく設定されている。
速機として例えばハーモニックドライブ減速機20、振
り用のハーモニ・ツクドライブ減速機30および回転用
のハーモニックドライブ減速機40を収納している。こ
れらのノ\−モニ・ツクドライブ減速機20.30.4
0は、第1図のほか、第3図および第4図に示すように
、楕円形のウェブジェネレータ21.31.41、ウェ
ブジェネレータ21.31.41の外側に嵌め込まれた
ボールヘアリング22.32.42、ポールへ7リング
22.32.42の外側に嵌め込まれた変形可能な外歯
付きのフレクスプライン23.33.43、フレクスプ
ライン23.33.43に長軸上で噛み合う内歯付きの
第1サーキュラスプライン24.34.44および第2
サーキュラスプライン25.35.45によって組み立
てられている。なお、第1サーキュラスプライン24.
34.44の歯数は、それぞれ対応のフレクスプライン
23.33.43の歯数と等しく、また第2サーキュラ
スプライン25.35.45の歯数よりも例えば2歯小
さく設定されている。
これらのウェブジェネレータ21.31.41は、それ
ぞれ各運動の入力側であり、軸継手27.37.47に
よってケーシング2の外側に取り付けられたモータ26
.36.46の出力軸に連結されている。また第1サー
キュラスプライン24は、ケーシング2に直接固定され
ており、また第1サーキュラスプライン34.44は、
それぞれ連動輪としての連動ギヤ38.48とともに軸
受け39.49および軸受はハウジング12、工3によ
って、ケーシング2に対して回転自在に支持されている
。さらに、第2サーキュラスプライン25.35.45
は出力輪としての出力ギヤ14.15.16に固定され
ており、出力ギヤ14.15.16のボス部分で各ウェ
ブジェネレータ21.31.41の補助軸17.18.
19とともに軸受け50.51.52.53.54.5
5によってケーシング2の軸受はハウジング56.57
.58に対し回転自在に支持されている。なお、これら
の出力ギヤ14.15.16の回転量は、それぞれ回転
検出手段59.60.61によって検出できるようにな
っている。
ぞれ各運動の入力側であり、軸継手27.37.47に
よってケーシング2の外側に取り付けられたモータ26
.36.46の出力軸に連結されている。また第1サー
キュラスプライン24は、ケーシング2に直接固定され
ており、また第1サーキュラスプライン34.44は、
それぞれ連動輪としての連動ギヤ38.48とともに軸
受け39.49および軸受はハウジング12、工3によ
って、ケーシング2に対して回転自在に支持されている
。さらに、第2サーキュラスプライン25.35.45
は出力輪としての出力ギヤ14.15.16に固定され
ており、出力ギヤ14.15.16のボス部分で各ウェ
ブジェネレータ21.31.41の補助軸17.18.
19とともに軸受け50.51.52.53.54.5
5によってケーシング2の軸受はハウジング56.57
.58に対し回転自在に支持されている。なお、これら
の出力ギヤ14.15.16の回転量は、それぞれ回転
検出手段59.60.61によって検出できるようにな
っている。
そして、出力ギヤ14および連動ギヤ38は、第1図お
よび第2図に示すように、旋回軸3の上部に取り付けら
れた伝達ギヤ62に噛み合っている。ここで、出力ギヤ
14および伝達ギヤ62は、旋回用のハーモニックドラ
イブ減速機20の出力回転を旋回軸3に伝達するために
、旋回用回転伝達手段を構成している。
よび第2図に示すように、旋回軸3の上部に取り付けら
れた伝達ギヤ62に噛み合っている。ここで、出力ギヤ
14および伝達ギヤ62は、旋回用のハーモニックドラ
イブ減速機20の出力回転を旋回軸3に伝達するために
、旋回用回転伝達手段を構成している。
また、出力ギヤ15は、振り用の伝達軸10の上端に固
定された伝達ギヤ63に噛み合っている。
定された伝達ギヤ63に噛み合っている。
なお、この伝達軸IOは、中空であって、中空の旋回軸
3内の中心線α上で上下の軸受け65により、旋回軸3
に対して回転自在に支持されており、下端のベベルギヤ
66、これに噛み合い旋回軸3の下端部分で支持された
ベベルギヤ67、チェノホイール68.69およびこれ
らに巻掛けられたチェノ70を介し振り軸5の中心軸7
1に回転を伝達する。なお中心軸71やベベルギヤ67
のギヤ軸74は、それぞれ軸受け72.73によって旋
回軸3のブロック状部分に支持されている。ここで、出
力ギヤ15、伝達ギヤ62、伝達軸10、ベベルギヤ6
6.67、チェノホイール68.69、チェノ70およ
び中心軸71は、振り用のハーモニックドライブ減速機
30の出力回転を振り軸5に伝達するために、振り用回
転伝達手段を構成している。
3内の中心線α上で上下の軸受け65により、旋回軸3
に対して回転自在に支持されており、下端のベベルギヤ
66、これに噛み合い旋回軸3の下端部分で支持された
ベベルギヤ67、チェノホイール68.69およびこれ
らに巻掛けられたチェノ70を介し振り軸5の中心軸7
1に回転を伝達する。なお中心軸71やベベルギヤ67
のギヤ軸74は、それぞれ軸受け72.73によって旋
回軸3のブロック状部分に支持されている。ここで、出
力ギヤ15、伝達ギヤ62、伝達軸10、ベベルギヤ6
6.67、チェノホイール68.69、チェノ70およ
び中心軸71は、振り用のハーモニックドライブ減速機
30の出力回転を振り軸5に伝達するために、振り用回
転伝達手段を構成している。
さらに、連動ギヤ48は、伝達ギヤ63に噛み合ってお
り、また出力ギヤ16は、回転用の伝達軸11の上端に
固定された伝達輪としての伝達ギヤ64に噛み合ってい
る。なお、この伝達軸11は、中空の伝達軸10ととも
に、旋回軸3の中心線α上で同心的に組み合わせられて
おり、軸受け75によってケーシング2や伝達軸10に
対して回転自在に支持されている。この伝達軸11の回
転は、下端部分のへベルギヤ76、これに噛み合うヘベ
ルギヤ77、チェノホイール79.80、チェノ81、
ベベルギヤ82.83を介して回転軸7に伝達される。
り、また出力ギヤ16は、回転用の伝達軸11の上端に
固定された伝達輪としての伝達ギヤ64に噛み合ってい
る。なお、この伝達軸11は、中空の伝達軸10ととも
に、旋回軸3の中心線α上で同心的に組み合わせられて
おり、軸受け75によってケーシング2や伝達軸10に
対して回転自在に支持されている。この伝達軸11の回
転は、下端部分のへベルギヤ76、これに噛み合うヘベ
ルギヤ77、チェノホイール79.80、チェノ81、
ベベルギヤ82.83を介して回転軸7に伝達される。
なお、ベベルギヤ77のギヤ軸84やベベルギヤ82の
ギヤ軸85は、それぞれ軸受け78.86により旋回軸
3のブロック状部分に支持されている。これらの出力ギ
ヤ16、伝達ギヤ64、伝達軸11、ベベルギヤ76.
77、チェノホイール79.80、チェノ81およびへ
ベルギヤ82.83は、回転用回転伝達手段を構成して
いる。
ギヤ軸85は、それぞれ軸受け78.86により旋回軸
3のブロック状部分に支持されている。これらの出力ギ
ヤ16、伝達ギヤ64、伝達軸11、ベベルギヤ76.
77、チェノホイール79.80、チェノ81およびへ
ベルギヤ82.83は、回転用回転伝達手段を構成して
いる。
なお、この3軸制御可能なヘッド駆動装置1は、直交座
標系の位置決め装置などに組み付けられる。
標系の位置決め装置などに組み付けられる。
次に、上記3軸制御可能なヘッド駆動装置1の作用を説
明する。
明する。
ヘッド9は、旋回軸3の中心線αを中心として例えば±
182.5度の範囲で旋回可能であり、また、振り軸5
の中心線βを中心として、一方向に10度、子方向に9
5度程度の範囲で振り運動可能な状態にあり、さらに回
転軸7の中心線γを中心として、±182.5度程度の
範囲で回転できる状態で取り付けられている。
182.5度の範囲で旋回可能であり、また、振り軸5
の中心線βを中心として、一方向に10度、子方向に9
5度程度の範囲で振り運動可能な状態にあり、さらに回
転軸7の中心線γを中心として、±182.5度程度の
範囲で回転できる状態で取り付けられている。
ここで、旋回運動、振り運動、これらの運動にともなう
不必要な相対運動の打ち消し動作および回転運動は、以
下のようにして与えられる。
不必要な相対運動の打ち消し動作および回転運動は、以
下のようにして与えられる。
旋回運動および相対運動の打ち消し動作二ヘンド9の旋
回運動のために、モータ26が必要な方向に所定の量だ
け回転すると、その回転は、ハーモニックドライブ減速
機20の入力としてウェブジェネレータ21に与えられ
、減速比iaO下に減速され、出力ギヤ14を介して、
伝達ギヤ62に伝達されるため、旋回軸3は、所定の方
向に必要な角度だけ旋回することによって、下方のヘッ
ド9に旋回運動を与える。
回運動のために、モータ26が必要な方向に所定の量だ
け回転すると、その回転は、ハーモニックドライブ減速
機20の入力としてウェブジェネレータ21に与えられ
、減速比iaO下に減速され、出力ギヤ14を介して、
伝達ギヤ62に伝達されるため、旋回軸3は、所定の方
向に必要な角度だけ旋回することによって、下方のヘッ
ド9に旋回運動を与える。
この入出力形態でのハーモニックドライブ減速機20の
減速比iaは、速比R=(第1サーキュラスプライン2
4の歯数/第1サーキエラスプライン24と第2サーキ
ュラスプライン25との歯数差)としたとき、下記の弐
で与えられる。
減速比iaは、速比R=(第1サーキュラスプライン2
4の歯数/第1サーキエラスプライン24と第2サーキ
ュラスプライン25との歯数差)としたとき、下記の弐
で与えられる。
1a=1/(R+1)
この旋回運動時に、振り用の伝達軸10や、回転用の伝
達軸11が停止しておれば、ベベルギヤ67.77がそ
れぞれ停止中のベベルギヤ66.76の周りを移動して
それらのギヤ比に応じて自転するため、ヘッド9は、ベ
ベルギヤ67.77の自転を受けて、旋回運動にともな
う相対運動として、不必要な振り運動および回転運動を
行う。
達軸11が停止しておれば、ベベルギヤ67.77がそ
れぞれ停止中のベベルギヤ66.76の周りを移動して
それらのギヤ比に応じて自転するため、ヘッド9は、ベ
ベルギヤ67.77の自転を受けて、旋回運動にともな
う相対運動として、不必要な振り運動および回転運動を
行う。
そこでハーモニックドライブ減速機30.40は、ハー
モニックドライブ減速機20と連動し、相対的な振り運
動および回転運動を打ち消す方向の回転を発生し、ヘッ
ド9の旋回運動にともなう不必要な運動を吸収する。す
なわち出力ギヤ14が回転したとき、この回転は、伝達
ギヤ62を介して連動ギヤ38に伝達される。
モニックドライブ減速機20と連動し、相対的な振り運
動および回転運動を打ち消す方向の回転を発生し、ヘッ
ド9の旋回運動にともなう不必要な運動を吸収する。す
なわち出力ギヤ14が回転したとき、この回転は、伝達
ギヤ62を介して連動ギヤ38に伝達される。
このとき、ウェブジェネレータ31が固定されており、
第1サーキュラスプライン34が入力側で、第2サーキ
ュラスプライン35が出力側となるため、この入出力形
態でのハーモニックドライブ減速機30の連動時の減速
比tbは、速比R=(第1サーキュラスプライン34の
歯数/第1サーキュラスプライン34と第2サーキュラ
スプライン35との歯数差)とすれば、下記の式によっ
て与えられる。
第1サーキュラスプライン34が入力側で、第2サーキ
ュラスプライン35が出力側となるため、この入出力形
態でのハーモニックドライブ減速機30の連動時の減速
比tbは、速比R=(第1サーキュラスプライン34の
歯数/第1サーキュラスプライン34と第2サーキュラ
スプライン35との歯数差)とすれば、下記の式によっ
て与えられる。
i b=R/ (R+ 1)
この第2サーキュラスプライン35の回転つまり出力ギ
ヤ15の回転は、伝達ギヤ64に伝達ギヤ62と同し向
きの回転として伝達され、ヘベルギヤ66.67やチェ
ノホイール68.69およびチェノ70の固有の伝達比
によって、振り運動の打ち消しに必要な回転量として振
り軸5に伝達される。したがって、旋回軸3が旋回した
とき、これにともなう振り軸5の不必要な振り運動は、
伝達ギヤ62の回転を入力とするハーモニックドライブ
減速機30の出力によって機械的に打ち消されていく。
ヤ15の回転は、伝達ギヤ64に伝達ギヤ62と同し向
きの回転として伝達され、ヘベルギヤ66.67やチェ
ノホイール68.69およびチェノ70の固有の伝達比
によって、振り運動の打ち消しに必要な回転量として振
り軸5に伝達される。したがって、旋回軸3が旋回した
とき、これにともなう振り軸5の不必要な振り運動は、
伝達ギヤ62の回転を入力とするハーモニックドライブ
減速機30の出力によって機械的に打ち消されていく。
しかも、この伝達ギヤ63の回転は、連動ギヤ48を介
して回転用のハーモニックドライブ減速機40の入力回
転となる。
して回転用のハーモニックドライブ減速機40の入力回
転となる。
ここでも、ウェブジェネレータ41が固定であり、第1
サーキュラスプライン44が入力側で、第2サーキュラ
スプライン45が出力側となっているため、この入出力
形態でのハーモニックドライブ減速機40の連動時の減
速比ibは、速比R=(第1サーキュラスプライン44
の歯数/第1サーキュラスプライン44と第2サーキュ
ラスプライン45との歯数差)とすれば、下記の式によ
って与えられる。
サーキュラスプライン44が入力側で、第2サーキュラ
スプライン45が出力側となっているため、この入出力
形態でのハーモニックドライブ減速機40の連動時の減
速比ibは、速比R=(第1サーキュラスプライン44
の歯数/第1サーキュラスプライン44と第2サーキュ
ラスプライン45との歯数差)とすれば、下記の式によ
って与えられる。
1b=R/(R+1)
このハーモニックドライブ減速機40の出力は、第2サ
ーキュラスプライン45、出力ギヤ16、伝達ギヤ64
、伝達軸11、ヘベルギヤ76.77、チェノホイール
79.80、チェノ81およびヘベルギヤ82.83の
固有の伝達比を介して旋回運動にともなうヘッド9の不
必要な回転運動を打ち消す方向の回転量として最終的に
回転軸7に伝達される。
ーキュラスプライン45、出力ギヤ16、伝達ギヤ64
、伝達軸11、ヘベルギヤ76.77、チェノホイール
79.80、チェノ81およびヘベルギヤ82.83の
固有の伝達比を介して旋回運動にともなうヘッド9の不
必要な回転運動を打ち消す方向の回転量として最終的に
回転軸7に伝達される。
このように、旋回軸3が中心線αの周りに旋回すると、
これにともなってヘンドアが不必要な振り運動および回
転運動を行うか、この旋回軸3の旋回と連動するハーモ
ニックドライブ減速機30.40は、不必要な振り運動
および回転運動を打ち消す方向の回転および回転量を発
生し、それぞれ振り軸5および回転軸7に伝達する。も
ちろん、この連動時に、連動ギヤ38.48の回転は、
それぞれ減速比ibで出力ギヤ15.16に伝えられる
だけで、入力側のウェブジェネレータ31.41の回転
に全く影響を与えない。したがって、ヘッド9は、旋回
運動にかかわらず、旋回前の振り角度や回転角度を維持
する。
これにともなってヘンドアが不必要な振り運動および回
転運動を行うか、この旋回軸3の旋回と連動するハーモ
ニックドライブ減速機30.40は、不必要な振り運動
および回転運動を打ち消す方向の回転および回転量を発
生し、それぞれ振り軸5および回転軸7に伝達する。も
ちろん、この連動時に、連動ギヤ38.48の回転は、
それぞれ減速比ibで出力ギヤ15.16に伝えられる
だけで、入力側のウェブジェネレータ31.41の回転
に全く影響を与えない。したがって、ヘッド9は、旋回
運動にかかわらず、旋回前の振り角度や回転角度を維持
する。
振り運動および相対運動の打ち消し動作:次に、ヘッド
9の振り運動のためにモータ36が回転すると、第1サ
ーキュラスプライン34が固定側で、ウェブジェネレー
タ31が入力側となり、第2サーキュラスプライン35
が出力側となるから、モータ36の回転は、ハーモニッ
クドライブ減速機30の減速比iaによって減速され、
出力ギヤ15、伝達ギヤ63を介して伝達軸10に伝達
され、さらにベベルギヤ66.67、チェノホイール6
8.69およびチェノ70を介して、振り軸5に伝達さ
れる。これによって、ヘッド9は、モータ36の回転方
向および回転量に応じて所定の方向に必要な角度だけ振
り軸5を中心として回動する。
9の振り運動のためにモータ36が回転すると、第1サ
ーキュラスプライン34が固定側で、ウェブジェネレー
タ31が入力側となり、第2サーキュラスプライン35
が出力側となるから、モータ36の回転は、ハーモニッ
クドライブ減速機30の減速比iaによって減速され、
出力ギヤ15、伝達ギヤ63を介して伝達軸10に伝達
され、さらにベベルギヤ66.67、チェノホイール6
8.69およびチェノ70を介して、振り軸5に伝達さ
れる。これによって、ヘッド9は、モータ36の回転方
向および回転量に応じて所定の方向に必要な角度だけ振
り軸5を中心として回動する。
この入出力形態でのハーモニックドライブ減速機30の
減速比iaは、速比R=(第1サーキュラスプライン3
4の歯数/第1サーキュラスプライン34と第2サーキ
ュラスプライン35との歯数差)としたとき、下記の弐
で与えられる。
減速比iaは、速比R=(第1サーキュラスプライン3
4の歯数/第1サーキュラスプライン34と第2サーキ
ュラスプライン35との歯数差)としたとき、下記の弐
で与えられる。
1a=1/(R+2)
この振り運動のときに、ベベルギヤ82が停止状態にあ
るとすると、振り軸5の振り運動にともなってヘベルギ
ヤ83が停止中のヘベルギヤ82の周囲を転がって自転
するため、ヘッド9に不必要な回転運動があられれる。
るとすると、振り軸5の振り運動にともなってヘベルギ
ヤ83が停止中のヘベルギヤ82の周囲を転がって自転
するため、ヘッド9に不必要な回転運動があられれる。
しかし、この不必要な回転運動は伝達ギヤ63と連動関
係にある回転用のハーモニックドライブ減速機40によ
って打ち消される。すなわち、伝達ギヤ63の回転は、
連動ギヤ48により第1サーキュラスプライン44に伝
達され、ハーモニックドライブ減速機40の連動時の減
速比ibによって減速され、第2サーキュラスプライン
45、伝達ギヤ16を介し回転用の伝達軸11に伝達さ
れ、ベベルギヤ76.77、チェノホイール79.80
およびチェノ81の伝達比などによって調整され、最終
的に不必要な回転を打ち消す方向の回転量として回転軸
7に伝達される。したがって、ヘッド9が振り運動を行
ったとしても、その振り運動にともなうヘッド9の相対
的な回転運動は、振り用のハーモニックドライブ減速機
3oと連動する関係のハーモニックドライブ減速機40
によって打ち消されることになる。
係にある回転用のハーモニックドライブ減速機40によ
って打ち消される。すなわち、伝達ギヤ63の回転は、
連動ギヤ48により第1サーキュラスプライン44に伝
達され、ハーモニックドライブ減速機40の連動時の減
速比ibによって減速され、第2サーキュラスプライン
45、伝達ギヤ16を介し回転用の伝達軸11に伝達さ
れ、ベベルギヤ76.77、チェノホイール79.80
およびチェノ81の伝達比などによって調整され、最終
的に不必要な回転を打ち消す方向の回転量として回転軸
7に伝達される。したがって、ヘッド9が振り運動を行
ったとしても、その振り運動にともなうヘッド9の相対
的な回転運動は、振り用のハーモニックドライブ減速機
3oと連動する関係のハーモニックドライブ減速機40
によって打ち消されることになる。
回転運動:
次にヘッド9の回転運動のために、モータ46が回転す
ると、その回転は、回転用のハーモニックドライブ減速
機40の入力側のウェブジェネレータ41に伝えられ、
減速比iaによって減速され、出力側の第2サーキュラ
スプライン45、出力ギヤ16を介し伝達ギヤ64、伝
達軸11に伝達され、さらにベベルギヤ76.77、チ
ェノホイール79.80およびチェノ81などの伝達比
によって最終的に回転軸7に伝達される。
ると、その回転は、回転用のハーモニックドライブ減速
機40の入力側のウェブジェネレータ41に伝えられ、
減速比iaによって減速され、出力側の第2サーキュラ
スプライン45、出力ギヤ16を介し伝達ギヤ64、伝
達軸11に伝達され、さらにベベルギヤ76.77、チ
ェノホイール79.80およびチェノ81などの伝達比
によって最終的に回転軸7に伝達される。
この入出力形態でのハーモニックドライブ減速機40の
速比iaは、歯数比R=(第1サーキュラスプライン4
4の歯数/第1サーキュラスプライン44と第2サーキ
ュラスプライン45との歯数差)としたとき、下記の式
で与えられる。
速比iaは、歯数比R=(第1サーキュラスプライン4
4の歯数/第1サーキュラスプライン44と第2サーキ
ュラスプライン45との歯数差)としたとき、下記の式
で与えられる。
1a=1/(R+1)
この回転運動に必要な回転方向および回転量は、モータ
46の回転方向および回転量によって決定される。この
回転運動にともなって、不必要な旋回運動や振り運動は
、発生しない。
46の回転方向および回転量によって決定される。この
回転運動にともなって、不必要な旋回運動や振り運動は
、発生しない。
なお、以上の記述は、説明の単純化のために、差動歯車
列や遊星歯車列の回転計算法と同様に、旋回軸3、振り
軸5あるいは回転軸7の1つの軸を駆動するとき、他の
2軸を停止(固定)状態としている。しかし、実際の制
御の過程で旋回軸3、振り軸5および回転軸7は、はと
んど同時に駆動されるから、ハーモニックドライブ減速
機3o、40は、差動的に働くことになる。
列や遊星歯車列の回転計算法と同様に、旋回軸3、振り
軸5あるいは回転軸7の1つの軸を駆動するとき、他の
2軸を停止(固定)状態としている。しかし、実際の制
御の過程で旋回軸3、振り軸5および回転軸7は、はと
んど同時に駆動されるから、ハーモニックドライブ減速
機3o、40は、差動的に働くことになる。
なお、それぞれのギヤはタイミングプーリ・タイミング
ベルトやチェノホイール・チェノなどで置き換えること
もでき、またチェノホイール・チェノは、歯車列で置き
換えることもできる。また、ハーモニックドライブ減速
機20.30.40は、連動関係にあるとき、第1サー
キュラスプライン24.34.44と第2サーキュラス
プライン25.35.45との入出力関係を入れ換える
ことによって、増速比の関係で利用することもできる。
ベルトやチェノホイール・チェノなどで置き換えること
もでき、またチェノホイール・チェノは、歯車列で置き
換えることもできる。また、ハーモニックドライブ減速
機20.30.40は、連動関係にあるとき、第1サー
キュラスプライン24.34.44と第2サーキュラス
プライン25.35.45との入出力関係を入れ換える
ことによって、増速比の関係で利用することもできる。
また、旋回用のハーモニックドライブ減速機20は、他
の形式の減速機で構成することもできる。
の形式の減速機で構成することもできる。
本発明では、下記の特有の効果が得られる。
3軸制御可能なヘッドの旋回用の減速機、振り用のハー
モニックドライブ減速機および回転用のハーモニックド
ライブ減速機が旋回軸の周りに配置されており、旋回軸
、振り軸および回転軸が旋回用のモータ、振り用のモー
タおよび回転用のモータによって、駆動できるようにな
っているから、ヘッドの旋回運動、振り運動および回転
運動がそれぞれ独立に制御でき、ヘッドの姿勢を3次元
形状の測定や加工に適切な向きに設定できる。
モニックドライブ減速機および回転用のハーモニックド
ライブ減速機が旋回軸の周りに配置されており、旋回軸
、振り軸および回転軸が旋回用のモータ、振り用のモー
タおよび回転用のモータによって、駆動できるようにな
っているから、ヘッドの旋回運動、振り運動および回転
運動がそれぞれ独立に制御でき、ヘッドの姿勢を3次元
形状の測定や加工に適切な向きに設定できる。
旋回用の減速機、振り用および回転用のハーモニックド
ライブ減速機が旋回軸およびこれと一体の伝達輪の周り
にあって伝達輪列を構成し、旋回用の減速機の出力回転
が振り用および回転用のハーモニックドライブ減速機の
第1サーキュラスプラインと連動する関係にあり、ヘッ
ドの旋回運動にともなう不必要な振り運動および不必要
な回転運動が振り用および回転用のハーモニックドライ
ブ減速機の連動回転によって機械的に打ち消される関係
にあるため、複雑な補正演算や修正制御が必要とされず
、また回転伝達経路の切り換え手段もなくてすむため、
機械的な構成部分が簡略化でき、しかも打ち消しのため
に必要な回転量も正確であるから、ヘッドの運動が高い
精度の下に制御できる。
ライブ減速機が旋回軸およびこれと一体の伝達輪の周り
にあって伝達輪列を構成し、旋回用の減速機の出力回転
が振り用および回転用のハーモニックドライブ減速機の
第1サーキュラスプラインと連動する関係にあり、ヘッ
ドの旋回運動にともなう不必要な振り運動および不必要
な回転運動が振り用および回転用のハーモニックドライ
ブ減速機の連動回転によって機械的に打ち消される関係
にあるため、複雑な補正演算や修正制御が必要とされず
、また回転伝達経路の切り換え手段もなくてすむため、
機械的な構成部分が簡略化でき、しかも打ち消しのため
に必要な回転量も正確であるから、ヘッドの運動が高い
精度の下に制御できる。
特に、打ち消しのための回転力がハーモニックドライブ
減速機の第1サーキュラスプラインから入力され、かつ
第2サーキュラスプラインを介して出力され、モータと
連結される入力側のウェブジェネレータの回転に全く影
響を与えないため、打ち消し動作の過程で、回転力の伝
達系に回転力遮断用のクラッチや回転伝達経路の切り換
え用の歯車列などが必要とされず、もちろん、それらの
オンオフ制御や切り換え制御も必要とされないため、取
り扱いが楽であり、モータの回転方向および回転量制御
だけでヘッドの3軸制御が可能となる。
減速機の第1サーキュラスプラインから入力され、かつ
第2サーキュラスプラインを介して出力され、モータと
連結される入力側のウェブジェネレータの回転に全く影
響を与えないため、打ち消し動作の過程で、回転力の伝
達系に回転力遮断用のクラッチや回転伝達経路の切り換
え用の歯車列などが必要とされず、もちろん、それらの
オンオフ制御や切り換え制御も必要とされないため、取
り扱いが楽であり、モータの回転方向および回転量制御
だけでヘッドの3軸制御が可能となる。
もちろん、ヘッド部分に駆動用のモータや減速機が存在
しないため、ヘッド自体の軽量化により、運動制御のス
ピードが高速化でき、また加減速時の慣性による位置決
め誤差なども低く抑えられるほか、回転制御のための配
線などがヘッド部分から引き出す必要もなく、電線やヘ
ッドの一部が他の部分と干渉することもない。
しないため、ヘッド自体の軽量化により、運動制御のス
ピードが高速化でき、また加減速時の慣性による位置決
め誤差なども低く抑えられるほか、回転制御のための配
線などがヘッド部分から引き出す必要もなく、電線やヘ
ッドの一部が他の部分と干渉することもない。
第1図は3軸制御可能なヘッド駆動装置の一部展開垂直
断面図、第2図は歯車列の噛み合い関係の一部破断乎面
図、第3図はハーモニックドライブ減速機の拡大断面図
、第4図はハーモニックドライブ減速機の一部破断拡大
正面図である。 1・・3軸制御可能なヘッド駆動装置、2・・ケーシン
グ、3・・旋回軸、5・・振り軸、7・・回転軸、9・
・ヘッド、10・・振り用の伝達軸、11・・回転用の
伝達軸、14.15.16・・出力輪としての出力ギヤ
、20・・旋回用の減速機としてのハーモニックドライ
ブ減速機、21・・ウェブジェネレータ、23・・フレ
クスプライン、24・・第1サーキュラスプライン、2
5・・第2サーキュラスプライン、26・・モータ、3
0・・振り用のハーモニックドライブ減速機、31・・
ウェブジェネレータ、33・・フレクスプライン、34
・・第1サーキュラスプライン、35・・第2サーキュ
ラスプライン、36・・モータ、38・・連結輪として
の連動ギヤ、40・・回転用のハーモニックドライブ減
速機、41・・ウェブジェネレータ、42・・ボールベ
アリング、43・・フレクスプライン、44・ ・第1
サーキュラスプライン、45・・第2サーキュラスプラ
イン、46・・モータ、48・・連結輪としての連動ギ
ヤ、62・63.64・・伝達輪としての伝達ギヤ。 特許 出願人株式会社日千トヤマ 代 理 人 弁理士 中 川 國 男第2図
断面図、第2図は歯車列の噛み合い関係の一部破断乎面
図、第3図はハーモニックドライブ減速機の拡大断面図
、第4図はハーモニックドライブ減速機の一部破断拡大
正面図である。 1・・3軸制御可能なヘッド駆動装置、2・・ケーシン
グ、3・・旋回軸、5・・振り軸、7・・回転軸、9・
・ヘッド、10・・振り用の伝達軸、11・・回転用の
伝達軸、14.15.16・・出力輪としての出力ギヤ
、20・・旋回用の減速機としてのハーモニックドライ
ブ減速機、21・・ウェブジェネレータ、23・・フレ
クスプライン、24・・第1サーキュラスプライン、2
5・・第2サーキュラスプライン、26・・モータ、3
0・・振り用のハーモニックドライブ減速機、31・・
ウェブジェネレータ、33・・フレクスプライン、34
・・第1サーキュラスプライン、35・・第2サーキュ
ラスプライン、36・・モータ、38・・連結輪として
の連動ギヤ、40・・回転用のハーモニックドライブ減
速機、41・・ウェブジェネレータ、42・・ボールベ
アリング、43・・フレクスプライン、44・ ・第1
サーキュラスプライン、45・・第2サーキュラスプラ
イン、46・・モータ、48・・連結輪としての連動ギ
ヤ、62・63.64・・伝達輪としての伝達ギヤ。 特許 出願人株式会社日千トヤマ 代 理 人 弁理士 中 川 國 男第2図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ケーシングの内部に中空の旋回軸を回転自在に支持し、
この旋回軸の一端に振り軸を回転自在に支持し、この振
り軸に回転軸を回転自在に支持し、この回転軸にヘッド
を取り付けるとともに、上記旋回軸内に中空の振り用の
伝達軸および回転用の伝達軸を同心的に配置してなる3
軸制御可能なヘッドにおいて、 上記ケーシングに旋回用の減速機、振り用のハーモニッ
クドライブ(登録商標・以下同じ)減速機、回転用のハ
ーモニックドライブ減速機を組み込み、各ハーモニック
ドライブ減速機の入力側にそれぞれモータの出力軸を連
結し、上記旋回用の減速機の出力軸を上記旋回軸に固定
された伝達輪に噛み合わせ、上記振り用のハーモニック
ドライブ減速機の第2サーキュラスプラインに固定され
た出力輪を上記振り用の伝達軸に固定された伝達輪に噛
み合わせ、上記回転用のハーモニックドライブ減速機の
第2サーキュラスプラインに取り付けられた出力輪を上
記回転用の伝達軸に取り付けられた伝達輪に噛み合わせ
るとともに、上記振り用のハーモニックドライブ減速機
の第1サーキュラスプラインに取り付けられた連動輪を
上記旋回軸に固定された上記伝達輪に噛み合わせ、上記
回転用のハーモニックドライブ減速機の第1サーキュラ
スプラインに固定された連動輪を上記振り用の伝達軸に
固定された伝達輪に噛み合わせ、さらに上記の振り用の
伝達軸、回転用の伝達軸をそれぞれ振り用回転伝達手段
、回転用伝達手段により上記の振り軸、回転軸に連動さ
せてなり、 上記旋回軸の駆動時に上記振り軸に対する上記振り用の
ハーモニックドライブ減速機の減速比および上記振り用
回転伝達手段の伝達比、上記回転軸に対する上記回転用
のハーモニックドライブ減速機の減速比および上記回転
用回転伝達手段の伝達比をいずれも上記旋回軸の回転に
ともなう不必要な相対運動の打ち消しに必要な値に設定
し、さらに上記振り軸の駆動時に上記回転軸に対する上
記回転用のハーモニックドライブ減速機の減速比および
上記回転用回転伝達手段の伝達比を振り軸の回転にとも
なう上記回転軸の不必要な相対運動の打ち消しに必要な
値に設定してなることを特徴とする3軸制御可能なヘッ
ド駆動装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20142490A JPH0487792A (ja) | 1990-07-31 | 1990-07-31 | 3軸制御可能なヘッド駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20142490A JPH0487792A (ja) | 1990-07-31 | 1990-07-31 | 3軸制御可能なヘッド駆動装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0487792A true JPH0487792A (ja) | 1992-03-19 |
Family
ID=16440853
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP20142490A Pending JPH0487792A (ja) | 1990-07-31 | 1990-07-31 | 3軸制御可能なヘッド駆動装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0487792A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100359206C (zh) * | 2003-10-09 | 2008-01-02 | 姜启罗 | 一种三维三联动精密转台 |
-
1990
- 1990-07-31 JP JP20142490A patent/JPH0487792A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100359206C (zh) * | 2003-10-09 | 2008-01-02 | 姜启罗 | 一种三维三联动精密转台 |
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