[发明专利]旋转驱动装置

说明书

技术领域

本发明涉及旋转驱动装置，特别涉及经由减速机进行旋转驱动的旋转驱动装置。本发明的旋转驱动装置能够应用于机器人的胳膊、腿、手等的关节的驱动。

背景技术

作为在机器人的胳膊、腿、手等的关节的驱动中使用的旋转驱动装置，已知将AC伺服电动机或DC伺服电动机等电动机的旋转经由减速机而传递给负载的机构。减速机能够通过降低电动机的转速而得到较大的转矩。

由于旋转驱动装置经由减速机对负载进行旋转驱动，因而转矩对减速机的旋转轴产生作用。该转矩例如成为减速机的歪斜或不稳的原因，被指出影响机器人的动作精度，公开了作为估计机械臂的转矩的结构，对伺服电动机的旋转轴设置第1编码器，对减速机的旋转轴设置第2编码器，根据从第1编码器得到的旋转角度和从第2编码器得到的旋转角度的角度差而算出作用于减速机的旋转轴的转矩(专利文献1)。

在由齿轮机构构成的减速机中，若被施加较大的转矩则会产生被称为跳齿的现象，旋转轴进行空转而在减速机的输入侧的旋转轴和输出侧的旋转轴之间的旋转量上产生偏差。

关于该减速机的跳齿，公开了通过一个编码器来测定输入侧的旋转轴和输出侧的旋转轴的相对旋转量，在该相对旋转量的时间变化量超过了设定变化量的情况下判定为发生了跳齿的技术。(专利文献2)

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2011-176913号公报(段落[0002]、段落[0004]、段落[0017]、段落[0020])

专利文献2：特开2006-347406号公报(段落[0105]、段落[0168]～[0170])

发明内容

发明要解决的课题

专利文献2所公开的跳齿检测的技术，为了通过一个编码器来检测减速机的输入侧的旋转轴和输出侧的旋转轴的相对旋转量，设为在促动器(actuator)的罩内，在输入轴和与输出轴连接的罩之间设置编码器的结构。因此，存在促动器的构造复杂化、大型化的问题。此外，专利文献1所公开的技术是估计减速机的旋转轴的转矩的技术，关于减速机的跳齿没有任何公开。

在机器人的胳膊、腿、手等的关节的驱动中使用的旋转驱动装置中，从对于电动机的负载的点来看，减速机与作为工作对象的负载或胳膊、腿、手等的机构元件一起，作为负载重量而起作用。

为了进行高速且圆滑的动作，需要减轻电动机承担的负载，因而要求减速机的重量轻。

此外，为了扩大关节动作的可动范围，要求不与其他的机构元件产生干扰，为此要求减速机为小型。

因此，本发明的目的在于解决前述的以往的问题，以轻量且小型的装置结构来实现旋转驱动装置的减速机的跳齿检测。

用于解决课题的方案

本发明在减速机的电动机侧的旋转轴和减速机的负载侧的旋转轴上分别设置编码器，通过各编码器来检测相对于减速机在电动机侧的旋转轴的旋转信息和相对于减速机在负载侧的旋转轴的旋转信息。两个旋转信息的差分值相当于减速机的电动机侧的旋转轴和负载侧的旋转轴的旋转角度之差。

减速机是具有弹性要素的减速机构，在能够将齿隙(back lash)带来的旋转角度差忽视或者设为误差容许范围内的情况下，从两个编码器得到的旋转信息的差分值相当于减速机的旋转轴的变形量(扭转量)，通过对该差分值乘以减速机的扭转刚度常数K(弹性常数)，能够估计出减速机上施加的转矩值。

作为齿隙少且具有弹性要素的减速机，已知波动齿轮装置(谐波减速机(Harmonic drive)(注册商标))。

本发明的旋转驱动装置基于夹持减速机而在输入侧(电动机侧)的旋转轴上设置的编码器和在输出侧(负载侧)的旋转轴上设置的编码器的两个输出的差分值，检测减速机的跳齿的发生。编码器不限于在减速机内设置，也可以设为在减速机的外侧设置的结构。

在跳齿检测中使用的信号是编码器的输出，编码器只要是能够检测夹持减速机的两侧的旋转轴的旋转的部位就不需要在减速机内设置，因而能够使旋转驱动装置小型化。

此外，编码器只要对于检测对象的旋转轴安装编码器单元就能够构成，因而能够不需要前述的专利文献2的输出轴上连接的罩所需的用于将输出轴的旋转传递到输入轴侧的特殊的机构，因而能够实现旋转驱动装置的轻量化。