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JP2012010519A - Motor device, method for driving rotor, and robot device - Google Patents

Motor device, method for driving rotor, and robot device Download PDF

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JP2012010519A
JP2012010519A JP2010145270A JP2010145270A JP2012010519A JP 2012010519 A JP2012010519 A JP 2012010519A JP 2010145270 A JP2010145270 A JP 2010145270A JP 2010145270 A JP2010145270 A JP 2010145270A JP 2012010519 A JP2012010519 A JP 2012010519A
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JP
Japan
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drive
rotor
transmission
waveform
driving
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Application number
JP2010145270A
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Japanese (ja)
Inventor
Takeyuki Hashimoto
豪之 橋本
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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Abstract

【課題】高トルクを発生させることができるモータ装置を提供する。
【解決手段】回転子と、回転子の外周の少なくとも一部に掛けられた伝達部と、伝達部に接続され、印加された駆動電圧に応じて伝達部を移動させる複数の駆動部と、回転子と伝達部との間を回転力伝達状態とする保持力に対応する第1駆動波形を備える第1駆動電圧と、伝達部を移動させる駆動力に対応する第2駆動波形を備える第2駆動電圧とを複数の駆動部にそれぞれ印加させて、回転子と伝達部との間を回転力伝達状態として伝達部を一定距離移動させる駆動動作及び回転力伝達状態を解消した状態で伝達部を所定の位置に戻す復帰動作を駆動部に行わせる制御部と、を備える。
【選択図】図1
A motor device capable of generating high torque is provided.
A rotor, a transmission unit hung on at least a part of the outer periphery of the rotor, a plurality of drive units connected to the transmission unit and moving the transmission unit according to an applied drive voltage, and rotation A second drive waveform having a first drive waveform having a first drive waveform corresponding to a holding force for transmitting a rotational force between the child and the transmission portion, and a second drive waveform corresponding to a drive force for moving the transmission portion. A voltage is applied to each of a plurality of drive units, and the transmission unit is set in a state in which the drive operation and the rotation force transmission state are eliminated while the transmission unit is moved a certain distance by setting the rotation force transmission state between the rotor and the transmission unit. A control unit that causes the drive unit to perform a return operation to return to the position.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、モータ装置及び回転子の駆動方法並びにロボット装置に関するものである。   The present invention relates to a motor device, a rotor driving method, and a robot apparatus.

例えば旋回系機械を駆動させるアクチュエータとして、モータ装置が用いられている。このようなモータ装置として、例えば電動モータや超音波モータなど、高トルクを発生させることが可能なモータ装置が広く知られている。近年では、ヒューマノイドロボットの関節部分など、より精密な部分を駆動させるモータ装置が求められており、電動モータや超音波モータなどの既存のモータにおいても小型化、トルクの制御性等、細密で高精度な駆動を行うことができる構成が求められている。   For example, a motor device is used as an actuator for driving a turning machine. As such a motor device, a motor device capable of generating a high torque, such as an electric motor or an ultrasonic motor, is widely known. In recent years, motor devices that drive more precise parts such as the joint parts of humanoid robots have been demanded. Even in existing motors such as electric motors and ultrasonic motors, miniaturization and high torque controllability are required. There is a demand for a configuration that can perform accurate driving.

特開平2−311237号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2-311237

しかしながら、電動モータや超音波モータにおいては、高トルクを発生させるためには減速機を取り付ける必要があるため、小型化には限界がある。また、超音波モータにおいては、トルクの制御が困難である。   However, in an electric motor or an ultrasonic motor, it is necessary to attach a reduction gear in order to generate a high torque, so there is a limit to downsizing. In addition, in an ultrasonic motor, it is difficult to control torque.

本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、高トルクを発生させることができる、モータ装置及び回転子の駆動方法並びにロボット装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in consideration of the above points, and an object of the present invention is to provide a motor device, a rotor driving method, and a robot device capable of generating high torque.

本発明の第1の態様に従えば、回転子と、回転子の外周の少なくとも一部に掛けられた伝達部と、伝達部に接続され、印加された駆動電圧に応じて伝達部を移動させる複数の駆動部と、回転子と伝達部との間を回転力伝達状態とする保持力に対応する第1駆動波形を備える第1駆動電圧と、伝達部を移動させる駆動力に対応する第2駆動波形を備える第2駆動電圧とを複数の駆動部にそれぞれ印加させて、回転子と伝達部との間を回転力伝達状態として伝達部を一定距離移動させる駆動動作及び回転力伝達状態を解消した状態で伝達部を所定の位置に戻す復帰動作を駆動部に行わせる制御部と、を備えるモータ装置が提供される。   According to the first aspect of the present invention, the rotor, the transmission unit hung on at least a part of the outer periphery of the rotor, and the transmission unit connected to the transmission unit and moving the transmission unit according to the applied drive voltage. A plurality of drive units, a first drive voltage having a first drive waveform corresponding to a holding force for setting a rotational force transmission state between the rotor and the transmission unit, and a second drive voltage corresponding to the drive force for moving the transmission unit Applying a second drive voltage having a drive waveform to each of the plurality of drive units, eliminating the drive operation and the rotational force transmission state in which the transmission unit is moved by a certain distance with the rotational force transmission state between the rotor and the transmission unit. In this state, a motor device is provided that includes a control unit that causes the drive unit to perform a return operation to return the transmission unit to a predetermined position.

本発明の第2の態様に従えば、複数の駆動部により、回転子と当該回転子に掛けられた伝達部との間を回転力伝達状態として伝達部を一定距離移動させる駆動ステップと、複数の駆動部により、回転力伝達状態を解消した状態で伝達部を所定の位置に戻す復帰ステップとを含み、駆動ステップは、回転子と伝達部との間を回転力伝達状態とする保持力に対応する第1駆動波形を備える第1駆動電圧と、伝達部を移動させる駆動力に対応する第2駆動波形を備える第2駆動電圧とを複数の駆動部にそれぞれ印加することを含む回転子の駆動方法が提供される。   According to the second aspect of the present invention, a plurality of drive steps, with a plurality of drive units, moving the transmission unit a fixed distance between the rotor and the transmission unit hung on the rotor with a rotational force transmission state; And a return step for returning the transmission portion to a predetermined position in a state where the rotational force transmission state is canceled by the drive portion, and the drive step has a holding force for setting the rotational force transmission state between the rotor and the transmission portion. A rotor including applying a first driving voltage having a corresponding first driving waveform and a second driving voltage having a second driving waveform corresponding to a driving force for moving the transmission unit to each of the plurality of driving units. A driving method is provided.

本発明の第3の態様に従えば、回転軸部材と、回転軸部材を回転させるモータ装置と、を備え、モータ装置として、本発明の第1の態様のモータ装置が用いられているロボット装置が提供される。   According to a third aspect of the present invention, a robot apparatus comprising a rotating shaft member and a motor device that rotates the rotating shaft member, wherein the motor apparatus of the first aspect of the present invention is used as the motor device. Is provided.

本発明によれば、高トルクを発生させることができる小型のモータ装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the small motor apparatus which can generate a high torque can be provided.

本発明の第1実施形態に係るモータ装置の構成を示す図。The figure which shows the structure of the motor apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本実施形態に係るモータ装置の構成を示す図。The figure which shows the structure of the motor apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るモータ装置の特性を示すグラフ。The graph which shows the characteristic of the motor apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るモータ装置の動作を示す図。The figure which shows operation | movement of the motor apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るモータ装置の動作を示す図。The figure which shows operation | movement of the motor apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るモータ装置の動作を示す図。The figure which shows operation | movement of the motor apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るモータ装置の動作を示す図。The figure which shows operation | movement of the motor apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る駆動部に印加する駆動電圧を示す図。The figure which shows the drive voltage applied to the drive part which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る駆動部に印加する駆動電圧を示す図。The figure which shows the drive voltage applied to the drive part which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る各駆動素子に印加する駆動電圧を示す図。The figure which shows the drive voltage applied to each drive element which concerns on this embodiment. 第2実施形態に係る駆動部に印加する駆動電圧を示す図。The figure which shows the drive voltage applied to the drive part which concerns on 2nd Embodiment. 第2実施形態に係る駆動部に印加する駆動電圧を示す図。The figure which shows the drive voltage applied to the drive part which concerns on 2nd Embodiment. 第3実施形態に係る駆動部に印加する駆動電圧を示す図。The figure which shows the drive voltage applied to the drive part which concerns on 3rd Embodiment. 第3実施形態に係る駆動部に印加する駆動電圧を示す図。The figure which shows the drive voltage applied to the drive part which concerns on 3rd Embodiment. 第3実施形態に係る各駆動素子に印加する駆動電圧を示す図。The figure which shows the drive voltage applied to each drive element which concerns on 3rd Embodiment. 第4実施形態に係る回転子の正面図。The front view of the rotor which concerns on 4th Embodiment. 第5実施形態に係るロボットハンドの構成を示す模式図。The schematic diagram which shows the structure of the robot hand which concerns on 5th Embodiment.

以下、本発明のモータ装置及び回転子の駆動方法並びにロボット装置の実施の形態を、図1ないし図17を参照して説明する。   Embodiments of a motor device, a rotor driving method, and a robot device according to the present invention will be described below with reference to FIGS.

(第1実施形態)
以下、図面に基づき、本発明の実施の形態を説明する。
図1は、本実施形態に係るモータ装置MTRの一例を示す概略構成図である。図2は、図1におけるA−A´断面に沿った構成を示す図である。
図1及び図2に示すように、モータ装置MTRは、ベース部BS、BS’と、伝達部BT、BT’と、AC’と、制御部CONTとを有している。当該モータ装置MTRは駆動部AC、AC’及び伝達部BT、BT’を用いて回転子SFを回転させる。回転子SFは、中心軸Cを回転軸として回転するようになっている。
(First embodiment)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a motor device MTR according to the present embodiment. FIG. 2 is a diagram showing a configuration along the AA ′ cross section in FIG. 1.
As shown in FIGS. 1 and 2, the motor device MTR includes base units BS and BS ′, transmission units BT and BT ′, AC ′, and a control unit CONT. The motor device MTR rotates the rotor SF using the drive units AC and AC ′ and the transmission units BT and BT ′. The rotor SF rotates around the central axis C as a rotation axis.

以下、各図の説明においてはXYZ直交座標系を設定し、このXYZ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。回転子SFの回転軸方向をZ軸方向とし、当該Z軸方向に垂直な平面上の直交方向をそれぞれX軸方向及びY軸方向とする。また、X軸、Y軸、及びZ軸周りの回転(傾斜)方向をそれぞれ、θX、θY、及びθZ方向とする。   Hereinafter, in the description of each drawing, an XYZ orthogonal coordinate system is set, and the positional relationship of each member will be described with reference to this XYZ orthogonal coordinate system. A rotation axis direction of the rotor SF is defined as a Z-axis direction, and orthogonal directions on a plane perpendicular to the Z-axis direction are defined as an X-axis direction and a Y-axis direction, respectively. Further, the rotation (inclination) directions around the X axis, the Y axis, and the Z axis are the θX, θY, and θZ directions, respectively.

ベース部BSは、例えばステンレス等の材料を用いて板状に形成された部分である。ベース部BSには、貫通部10及び貫通部20が形成されている。貫通部10は、正面視でほぼ円形に形成された開口部であり、ベース部BSの表裏を貫通して形成されている。貫通部10には、伝達部BTが配置されており、回転子SFが挿入されるようになっている。   Base part BS is a part formed in plate shape using materials, such as stainless steel, for example. In the base part BS, the penetrating part 10 and the penetrating part 20 are formed. The through portion 10 is an opening formed in a substantially circular shape when viewed from the front, and is formed through the front and back of the base portion BS. A transmission part BT is arranged in the penetrating part 10, and the rotor SF is inserted therein.

伝達部BTは、第一端部21、第二端部22及びベルト部23を有している。第一端部21及び第二端部22は、例えば貫通部10のX方向の中央部から−Y方向に平行に延びるように形成されている。第一端部21及び第二端部22は、回転子SFの外周上の基準位置Fを挟んで配置されている。本実施形態では、例えば図1における回転子SFの−Y側端部を基準位置Fとした場合を例に挙げて説明する。   The transmission part BT has a first end part 21, a second end part 22 and a belt part 23. The first end 21 and the second end 22 are formed, for example, so as to extend in parallel to the −Y direction from the central portion of the penetrating portion 10 in the X direction. The first end portion 21 and the second end portion 22 are arranged with a reference position F on the outer periphery of the rotor SF interposed therebetween. In the present embodiment, for example, a case where the −Y side end portion of the rotor SF in FIG.

ベルト部23は、帯状に形成され、例えば貫通部10の内周面10aに沿って設けられている。ベルト部23は、貫通部10に挿入される回転子SFを囲うように配置される。
換言すると、回転子SFは、貫通部10のうちベルト部23によって囲まれる空間に挿入される。ベルト部23は、例えば回転子SFの少なくとも一部に掛けられる。
The belt portion 23 is formed in a belt shape, and is provided along the inner peripheral surface 10a of the penetrating portion 10, for example. The belt portion 23 is disposed so as to surround the rotor SF inserted into the penetrating portion 10.
In other words, the rotor SF is inserted into a space surrounded by the belt portion 23 in the through portion 10. The belt portion 23 is hung on at least a part of the rotor SF, for example.

図1に示すように、貫通部20は、例えば貫通部10の−Y側端部に一部重なるように正面視でほぼ矩形に形成された開口部であり、ベース部BSの表裏を貫通して形成されている。貫通部20内には、駆動部ACが配置される。駆動部ACは、貫通部20の内周面に設けられた支持部材33及び34によって支持されている。   As shown in FIG. 1, the penetrating portion 20 is, for example, an opening formed in a substantially rectangular shape in front view so as to partially overlap the −Y side end portion of the penetrating portion 10, and penetrates the front and back of the base portion BS. Is formed. A drive unit AC is disposed in the through portion 20. The drive unit AC is supported by support members 33 and 34 provided on the inner peripheral surface of the penetrating unit 20.

駆動部ACは、例えばピエゾ素子などの電気機械変換素子(電歪素子)を備えた駆動素子31及び32を有している。駆動素子31及び駆動素子32は、電気機械変換素子に電圧が印加されることにより、X方向に伸縮する構成である。制御部CONTは駆動部ACに接続されており、当該駆動部ACに対して制御信号を供給可能になっている。   The drive unit AC includes drive elements 31 and 32 each including an electromechanical conversion element (electrostrictive element) such as a piezo element. The drive element 31 and the drive element 32 are configured to expand and contract in the X direction when a voltage is applied to the electromechanical conversion element. The control unit CONT is connected to the drive unit AC, and can supply a control signal to the drive unit AC.

駆動素子31は、支持部材33によって支持されている。駆動素子31は、図中−X側の端部の位置が固定されている。このため、駆動素子31は、X方向に伸縮することで図中+X側の端部の位置がX方向に移動することになる。駆動素子31のうち当該+X側の端部は、支持部材33の先端部33aに接続されている。支持部材33の先端部33aは、例えば第一端部21に接続されている。支持部材33は、先端部33aよりも−X側に、例えば伸縮部33bを有している。伸縮部33bは、駆動素子31の+X側端部の移動に合わせて先端部33aが移動するように伸縮する。   The drive element 31 is supported by a support member 33. The position of the end of the drive element 31 on the −X side in the figure is fixed. For this reason, the drive element 31 expands and contracts in the X direction, so that the position of the + X side end in the figure moves in the X direction. The end on the + X side of the drive element 31 is connected to the tip 33 a of the support member 33. The front end portion 33 a of the support member 33 is connected to the first end portion 21, for example. The support member 33 has, for example, an expandable portion 33b on the −X side with respect to the distal end portion 33a. The expansion / contraction part 33b expands / contracts so that the tip part 33a moves in accordance with the movement of the + X side end part of the drive element 31.

駆動素子32は、支持部材34によって支持されている。駆動素子32は、図中+X側の端部の位置が固定されている。このため、駆動素子32は、X方向に伸縮することで図中−X側の端部の位置がX方向に移動することになる。駆動素子31のうち当該−X側の端部は、支持部材34の先端部34aに接続されている。支持部材34の先端部34aは、例えば第二端部22に接続されている。支持部材34は、先端部34aよりも+X側に、例えば伸縮部34bを有している。伸縮部34bは、駆動素子32の−X側端部の移動に合わせて先端部34aが移動するように伸縮する。   The drive element 32 is supported by a support member 34. The position of the end portion on the + X side of the driving element 32 in the drawing is fixed. For this reason, the drive element 32 expands and contracts in the X direction, whereby the position of the end portion on the −X side in the drawing moves in the X direction. The end portion on the −X side of the drive element 31 is connected to the tip end portion 34 a of the support member 34. The front end portion 34 a of the support member 34 is connected to the second end portion 22, for example. The support member 34 has, for example, an expansion / contraction part 34b on the + X side of the tip part 34a. The expansion / contraction part 34b expands / contracts so that the tip end part 34a moves in accordance with the movement of the end of the drive element 32 on the −X side.

駆動素子31及び駆動素子32は、第一端部21及び第二端部22を挟む位置に設けられている。支持部材33の先端部33aは第一端部21に向けられており、支持部材34の先端部34aは第二端部22に向けられている。したがって、先端部33a及び先端部34aは対向して配置されている。   The drive element 31 and the drive element 32 are provided at positions that sandwich the first end 21 and the second end 22. The distal end portion 33 a of the support member 33 is directed to the first end portion 21, and the distal end portion 34 a of the support member 34 is directed to the second end portion 22. Therefore, the distal end portion 33a and the distal end portion 34a are disposed to face each other.

駆動素子31が+X方向に伸び、かつ、駆動素子32が−X方向に伸びると、第一端部21と第二端部22とが近づく。このため、ベルト部23が回転子SFに巻きつき、当該ベルト部23に張力が加わる。駆動素子31が−X方向に縮み、かつ、駆動素子32が+X方向に縮むと、第一端部21と第二端部22とが遠ざかる。このため、ベルト部23が回転子SFから離れて弛緩する。   When the drive element 31 extends in the + X direction and the drive element 32 extends in the −X direction, the first end portion 21 and the second end portion 22 approach each other. For this reason, the belt portion 23 is wound around the rotor SF, and tension is applied to the belt portion 23. When the drive element 31 contracts in the −X direction and the drive element 32 contracts in the + X direction, the first end portion 21 and the second end portion 22 move away from each other. For this reason, the belt part 23 moves away from the rotor SF and relaxes.

また、本実施形態では、上記のベース部BS、伝達部BT、駆動部AC(駆動素子31、32)と同様の構成を有するベース部BS’、伝達部BT’、駆動部AC’(駆動素子31’、32’)が設けられている。これらベース部BS’、伝達部BT’、駆動部AC’(駆動素子31’、32’)は、図2に示すように、ベース部BS、伝達部BT、駆動部AC(駆動素子31、32)に対して−Z側に間隔をあけて、且つ図1に示すように、中心軸Cを中心とする軸周りに180°回転させた位置に設けられている。   In the present embodiment, the base unit BS ′, the transmission unit BT ′, and the drive unit AC ′ (drive element) having the same configuration as the base unit BS, the transmission unit BT, and the drive unit AC (drive elements 31 and 32) described above. 31 ′, 32 ′). As shown in FIG. 2, the base part BS ′, the transmission part BT ′, and the drive part AC ′ (drive elements 31 ′ and 32 ′) are composed of the base part BS, the transmission part BT, and the drive part AC (drive elements 31 and 32). ) With a gap on the −Z side, and as shown in FIG.

次に、回転子SFの駆動動作を説明する。
本実施形態に係るモータ装置MTRにおいて、回転子SFを駆動させる原理を説明する。回転子SFを駆動させる際には、回転子SFに巻き掛けられた伝達部BT、BT’に有効張力を生じさせ、当該有効張力によって回転子SFにトルクを伝達する。
なお、駆動部AC、AC’による伝達部BT、BT’の駆動動作は同様であるため、以下では、代表的に駆動部ACによる伝達部BTの駆動動作について説明する。
Next, the driving operation of the rotor SF will be described.
The principle of driving the rotor SF in the motor device MTR according to this embodiment will be described. When the rotor SF is driven, an effective tension is generated in the transmission portions BT and BT ′ wound around the rotor SF, and torque is transmitted to the rotor SF by the effective tension.
Since the drive operations of the transmission units BT and BT ′ by the drive units AC and AC ′ are the same, the drive operation of the transmission unit BT by the drive unit AC is typically described below.

オイラーの摩擦ベルト理論により、回転子SFに巻き掛けられた伝達部BTの第一端部21側の張力T1及び第二端部22側の張力T2が下記[数1]を満たすとき、伝達部BTと回転子SFとの間で摩擦力が生じ、伝達部BTが回転子SFに対して滑りを生じることの無い状態(回転力伝達状態)で回転子SFと共に移動する。この移動により、回転子SFにトルクが伝達される。ただし、[数1]において、μは伝達部BTと回転子SFとの間の見かけ上の摩擦係数であり、θは伝達部BTの有効巻き付き角である。   When the tension T1 on the first end 21 side and the tension T2 on the second end 22 side of the transmission part BT wound around the rotor SF satisfy the following [Equation 1] according to Euler's friction belt theory, the transmission part A frictional force is generated between the BT and the rotor SF, and the transmission unit BT moves together with the rotor SF in a state where the slip does not occur with respect to the rotor SF (rotational force transmission state). By this movement, torque is transmitted to the rotor SF. However, in [Equation 1], μ is an apparent friction coefficient between the transmission unit BT and the rotor SF, and θ is an effective winding angle of the transmission unit BT.

Figure 2012010519
Figure 2012010519

このとき、トルクの伝達に寄与する有効張力は、(T1−T2)によって表される。上記[数1]に基づいて有効張力(T1−T2)を求めると、[数2]のようになる。[数2]は、T1を用いて有効張力を表す式である。   At this time, the effective tension contributing to torque transmission is represented by (T1-T2). When the effective tension (T1-T2) is obtained based on the above [Equation 1], [Equation 2] is obtained. [Equation 2] is an expression representing an effective tension using T1.

Figure 2012010519
Figure 2012010519

上記[数2]より、回転子SFに伝達されるトルクは駆動素子31の張力T1によって一意に決定されることがわかる。[数2]の右辺のT1の係数部分は、伝達部BTと回転子SFとの間の摩擦係数μ及び伝達部BTの有効巻き付き角θにそれぞれ依存する。図3は、摩擦係数μを変化させたときの有効巻き付き角θと係数部分の値との関係を示すグラフである。グラフの横軸は有効巻き付き角θを示しており、グラフの縦軸は係数部分の値を示している。   From the above [Equation 2], it can be seen that the torque transmitted to the rotor SF is uniquely determined by the tension T1 of the drive element 31. The coefficient part of T1 on the right side of [Formula 2] depends on the friction coefficient μ between the transmission part BT and the rotor SF and the effective winding angle θ of the transmission part BT, respectively. FIG. 3 is a graph showing the relationship between the effective winding angle θ and the value of the coefficient portion when the friction coefficient μ is changed. The horizontal axis of the graph indicates the effective winding angle θ, and the vertical axis of the graph indicates the value of the coefficient portion.

図3に示すように、例えば摩擦係数μが0.3の場合には、有効巻き付き角θが300°以上のときに係数部分の値が0.8以上となっている。このことから、摩擦係数μが0.3の場合には、有効巻き付き角θを300°以上とすることにより、駆動素子31による張力T1の80%以上の力が回転子SFのトルクに寄与することがわかる。この巻き付き角の他、図3のグラフから、例えば伝達部BTと回転子SFとの間の摩擦係数を大きくするほど、係数部分の値が大きくなることが推定される。   As shown in FIG. 3, for example, when the friction coefficient μ is 0.3, the value of the coefficient portion is 0.8 or more when the effective winding angle θ is 300 ° or more. From this, when the friction coefficient μ is 0.3, by setting the effective winding angle θ to 300 ° or more, a force of 80% or more of the tension T1 by the drive element 31 contributes to the torque of the rotor SF. I understand that. In addition to the winding angle, it is estimated from the graph of FIG. 3 that, for example, the value of the coefficient portion increases as the friction coefficient between the transmission unit BT and the rotor SF increases.

このように、トルクの大きさは駆動素子31の張力T1によって一意に決定されることになり、例えば伝達部BTの移動距離などには無関係であることがわかる。したがって、例えば駆動素子31及び駆動素子32に用いられるピエゾ素子などは、数ミリ程度の小型素子であっても、数百ニュートン以上の力を出すことができるので非常に大きな回転力を付与することができる。   In this way, the magnitude of the torque is uniquely determined by the tension T1 of the drive element 31, and it can be seen that it is independent of, for example, the moving distance of the transmission unit BT. Therefore, for example, the piezo element used for the drive element 31 and the drive element 32 can give a force of several hundred newtons or more even if it is a small element of about several millimeters, and therefore gives a very large rotational force. Can do.

このような原理に基づいて、制御部CONTは、図4に示すように、まず、第一端部21が+X方向に、第二端部22が−X方向にそれぞれ移動するように駆動素子31及び駆動素子32を変形させる。この動作により、伝達部BTの第一端部21側には張力T1が発生し、伝達部BTの第二端部22側には張力T2が発生する。したがって、伝達部BTには、回転力伝達状態となる保持力である有効張力(T1−T2)が発生する。   Based on such a principle, as shown in FIG. 4, the control unit CONT firstly drives the drive element 31 so that the first end 21 moves in the + X direction and the second end 22 moves in the −X direction. And the drive element 32 is deformed. By this operation, a tension T1 is generated on the first end 21 side of the transmission part BT, and a tension T2 is generated on the second end 22 side of the transmission part BT. Therefore, an effective tension (T1-T2) that is a holding force in which the rotational force is transmitted is generated in the transmission unit BT.

制御部CONTは、伝達部BTに有効張力を発生させた状態を保持しつつ、図5に示すように、伝達部BTの第一端部21が−X方向に移動するように、かつ、第二端部22が−X方向に移動するように駆動素子31及び駆動素子32を変形させる(駆動動作)。この動作において、制御部CONTは、第一端部21の移動距離と第二端部22の移動距離とを等しくさせる。この動作により、伝達部BTと回転子SFとの間に摩擦力が発生した状態で伝達部BTが移動し、当該移動と共に回転子SFがθZ方向(矢印方向)に回転する。   The control unit CONT maintains the state where the effective tension is generated in the transmission unit BT, and the first end 21 of the transmission unit BT moves in the −X direction as illustrated in FIG. The drive element 31 and the drive element 32 are deformed so that the two end portions 22 move in the −X direction (drive operation). In this operation, the control unit CONT makes the moving distance of the first end 21 and the moving distance of the second end 22 equal. By this operation, the transmission unit BT moves in a state where a frictional force is generated between the transmission unit BT and the rotor SF, and the rotor SF rotates in the θZ direction (arrow direction) along with the movement.

本実施形態では、伝達部BTと回転子SFとの間の摩擦係数μが例えば0.3であり、伝達部BTが回転子SFにほぼ1回転(360°)巻き掛けられている。したがって、図3のグラフを参照すると、駆動素子31の張力T1の85%程度の力がトルクとして回転子SFに伝達されることになる。   In the present embodiment, the friction coefficient μ between the transmission unit BT and the rotor SF is, for example, 0.3, and the transmission unit BT is wound around the rotor SF almost once (360 °). Therefore, referring to the graph of FIG. 3, a force of about 85% of the tension T1 of the drive element 31 is transmitted to the rotor SF as a torque.

制御部CONTは、第一端部21及び第二端部22を所定距離だけ移動させた後、図6に示すように、第二端部22が駆動の開始位置(所定位置)へ戻るように、かつ、第一端部21が移動しないように、駆動素子32だけを変形させる。この動作により、第二端部22が+X方向へ移動し、伝達部BTの巻き掛けが緩んだ状態になる。つまり、伝達部BTに付加されていた有効張力(回転子SFに対する保持力)が解除された状態になる。この状態においては、伝達部BTと回転子SFとの間に摩擦力は発生せず、回転子SFは慣性によって矢印方向に回転し続けることになる。   After the control part CONT moves the first end part 21 and the second end part 22 by a predetermined distance, as shown in FIG. 6, the second end part 22 returns to the driving start position (predetermined position). And only the drive element 32 is deformed so that the first end 21 does not move. By this operation, the second end portion 22 moves in the + X direction, and the winding of the transmission portion BT becomes loose. That is, the effective tension (holding force with respect to the rotor SF) added to the transmission unit BT is released. In this state, no frictional force is generated between the transmission part BT and the rotor SF, and the rotor SF continues to rotate in the direction of the arrow due to inertia.

制御部CONTは、伝達部BTの巻き掛けを緩ませた後、図7に示すように、第一端部21が駆動の開始位置(所定位置)へ戻るように駆動素子31を変形させる。この動作により、伝達部BTの巻き掛けが緩んだまま、すなわち、有効張力が発生しないまま、伝達部BTの第一端部21が駆動の開始位置(所定位置)へ戻っていく(復帰動作)。   After loosening the winding of the transmission part BT, the control part CONT deforms the drive element 31 so that the first end part 21 returns to the drive start position (predetermined position) as shown in FIG. By this operation, the first end portion 21 of the transmission unit BT returns to the driving start position (predetermined position) while the winding of the transmission unit BT is loose, that is, the effective tension is not generated (return operation). .

第一端部21が駆動開始位置に戻される直前になったら、制御部CONTは、駆動素子32を変形させて第二端部22を+X方向に移動させる。この動作により、第一端部21が駆動開始位置に戻されるのとほぼ同時に、第二端部22側に張力T2が発生し、第一端部21側に張力T1が発生する。これにより、駆動開始時に伝達部BTに有効張力を付加させた状態(図4の状態)と同様の状態となる。   When it is just before the first end 21 is returned to the drive start position, the control unit CONT deforms the drive element 32 and moves the second end 22 in the + X direction. By this operation, the tension T2 is generated on the second end 22 side and the tension T1 is generated on the first end 21 side almost simultaneously with the return of the first end 21 to the driving start position. Thereby, it will be in the state similar to the state (state of FIG. 4) which added effective tension to transmission part BT at the time of a drive start.

伝達部BTに有効張力が付加された後、制御部CONTは、伝達部BTの第一端部21が−X方向に移動するように駆動素子31を変形させ、第二端部22が−X方向に移動するように駆動素子32を変形させる(駆動動作)。このとき、第一端部21の移動距離と第二端部22の移動距離とを等しくさせる。この動作により、伝達部BTと回転子SFとの間に摩擦力が発生した状態で伝達部BTが移動し、当該移動と共に回転子SFがθZ方向に回転する。   After the effective tension is applied to the transmission part BT, the control part CONT deforms the drive element 31 so that the first end 21 of the transmission part BT moves in the −X direction, and the second end 22 becomes −X. The drive element 32 is deformed so as to move in the direction (drive operation). At this time, the moving distance of the first end 21 and the moving distance of the second end 22 are made equal. By this operation, the transmission unit BT moves in a state where a frictional force is generated between the transmission unit BT and the rotor SF, and the rotor SF rotates in the θZ direction along with the movement.

この後、制御部CONTは、伝達部BTに付加されていた有効張力を再度解除させる。
制御部CONTは、有効張力を解除させた後、伝達部BTの第一端部21及び第二端部22が開始位置に戻るように移動させる(復帰動作)。このように制御部CONTが上記駆動動作と復帰動作とを駆動部ACに繰り返し行わせることにより、回転子SFがθZ方向に回転し続けることになる。
Thereafter, the control unit CONT releases again the effective tension added to the transmission unit BT.
After releasing the effective tension, the control unit CONT moves the first end 21 and the second end 22 of the transmission unit BT so as to return to the start position (return operation). In this way, the control unit CONT causes the drive unit AC to repeatedly perform the drive operation and the return operation, whereby the rotor SF continues to rotate in the θZ direction.

続いて、2つの伝達部BT、BT’を用いて、上記の駆動動作及び復帰動作を行う際の駆動部ACに印加する駆動電圧について説明する。
本実施形態では、回転子SFと伝達部BT、BT’との間を回転力伝達状態とする保持力を生じさせる第1駆動電圧と、伝達部BT、BT’を移動させる駆動力を生じさせる第2駆動電圧とを個別に設定し、設定した第1駆動電圧及び第2駆動電圧に基づく駆動電圧を駆動部AC、AC’に印加している。
Next, a drive voltage applied to the drive unit AC when performing the drive operation and the return operation using the two transmission units BT and BT ′ will be described.
In the present embodiment, a first driving voltage that generates a holding force that causes a rotational force transmission state between the rotor SF and the transmission units BT and BT ′ and a driving force that moves the transmission units BT and BT ′ are generated. The second drive voltage is individually set, and the drive voltage based on the set first drive voltage and second drive voltage is applied to the drive units AC and AC ′.

図8は、伝達部BT、BT’により、上記の回転力伝達状態とする保持力(以下、単に保持力と称する)を交互に生じさせる際に駆動部AC、AC’に印加する駆動電圧を示す図である。図8には、伝達部BTに保持力を生じさせる際に駆動部ACに印加する駆動電圧の駆動波形(第1駆動波形)EH1と、伝達部BT’に上記保持力を生じさせる際に駆動部AC’に印加する駆動電圧の駆動波形(第1駆動波形)EH2とが示されている。図8においては、時刻t0〜t4を伝達部BTを主として駆動させる駆動区間(以下、第1メイン駆動区間と称する)とし、時刻t4〜t8を伝達部BT’を主として駆動させる駆動区間(以下、第2メイン駆動区間と称する)とし、保持力を生じさせる間はこれらの駆動区間を繰り返す。   FIG. 8 shows drive voltages applied to the drive units AC and AC ′ when the holding units BT and BT ′ alternately generate the holding force (hereinafter simply referred to as holding force) in the rotational force transmission state. FIG. FIG. 8 shows the drive waveform (first drive waveform) EH1 of the drive voltage applied to the drive unit AC when the holding force is generated in the transmission unit BT, and the drive when the holding force is generated in the transmission unit BT ′. A drive waveform (first drive waveform) EH2 of the drive voltage applied to the section AC ′ is shown. In FIG. 8, time t0 to t4 is a drive section for mainly driving the transmission section BT (hereinafter referred to as a first main drive section), and time t4 to t8 is a drive section for driving the transmission section BT ′ (hereinafter referred to as “first drive section”). These driving sections are repeated while the holding force is generated.

駆動波形EH1は、例えば、時刻t1〜t3で伝達部BT単体で保持力を生じさせる電圧Vfの第1波形部EH11と、例えば、時刻t0〜t1、時刻t4前後のt3〜t5で伝達部BT、BT’で協働して保持力を生じさせる第2波形部EH12と、保持力を生じさせない電圧ゼロの第3波形部EH13とを備えている。同様に、駆動波形EH2は、例えば、時刻t5〜t7で伝達部BT’単体で保持力を生じさせる電圧Vfの第1波形部EH21と、例えば、時刻t3〜t5、時刻t8前後の時刻t7〜t9で伝達部BT、BT’で協働して保持力を生じさせる第2波形部EH22と、保持力を生じさせない電圧ゼロの第3波形部EH23とを備えている。   For example, the driving waveform EH1 includes the first waveform portion EH11 of the voltage Vf that generates a holding force by the transmission unit BT alone at times t1 to t3, and the transmission unit BT at t3 to t5 before and after time t0 to t1 and time t4, for example. , BT ′, a second waveform portion EH12 that generates a holding force and a third waveform portion EH13 of zero voltage that does not generate a holding force. Similarly, the drive waveform EH2 includes, for example, the first waveform portion EH21 of the voltage Vf that generates a holding force by the transmission unit BT ′ alone at times t5 to t7, and, for example, times t7 to t5 before and after times t8 to t8. A second waveform portion EH22 that generates a holding force in cooperation with the transmission portions BT and BT ′ at t9 and a third waveform portion EH23 of zero voltage that does not generate a holding force are provided.

第2波形部EH12、EH22は、設定された時間範囲で電圧が電圧Vfと電圧ゼロとの間を滑らかに変化するように設定されている。また、第2波形部EH12、EH22が設定された時間範囲では、第2波形部EH12、EH22の電圧の和が電圧Vfを維持するように変化している。
従って、駆動波形EH1による駆動電圧と、駆動波形EH2による駆動電圧との和は、図8に示されるように、一定の電圧Vfが連続する駆動波形EHTを備える駆動電圧となる。そのため、伝達部BT、BT’により交互に保持力を生じさせる際にも、変動が生じない一定の保持力を維持することができる。
The second waveform portions EH12 and EH22 are set such that the voltage smoothly changes between the voltage Vf and the voltage zero in the set time range. Further, in the time range in which the second waveform portions EH12 and EH22 are set, the sum of the voltages of the second waveform portions EH12 and EH22 changes so as to maintain the voltage Vf.
Therefore, the sum of the drive voltage based on the drive waveform EH1 and the drive voltage based on the drive waveform EH2 becomes a drive voltage having a drive waveform EHT in which a constant voltage Vf continues as shown in FIG. For this reason, even when the holding force is alternately generated by the transmission parts BT and BT ′, a constant holding force that does not fluctuate can be maintained.

また、図9は、伝達部BT、BT’により、上記伝達部BT、BT’を移動させる駆動力(以下、単に駆動力と称する)を交互に生じさせる際に駆動部AC、AC’に印加する駆動電圧を示す図である。図9には、伝達部BTに駆動力を生じさせる際に駆動部ACに印加する駆動電圧の駆動波形(第2駆動波形)ED1と、伝達部BT’に駆動力を生じさせる際に駆動部AC’に印加する駆動電圧の駆動波形(第2駆動波形)ED2とが示されている。図9においては、上述したように、時刻t0〜t4を第1メイン駆動区間とし、時刻t4〜t8を第2メイン駆動区間として、それぞれ電圧ゼロから回転子SFに設定される駆動力(トルク)に対応する電圧Vdまで変化し、駆動力を生じさせる間はこれらの駆動区間を繰り返す。   Further, FIG. 9 is applied to the drive units AC and AC ′ when the drive units BT and BT ′ alternately generate a drive force for moving the transfer units BT and BT ′ (hereinafter simply referred to as drive force). It is a figure which shows the drive voltage to perform. FIG. 9 shows a drive waveform (second drive waveform) ED1 of a drive voltage applied to the drive unit AC when the drive force is generated in the transmission unit BT, and a drive unit when the drive force is generated in the transmission unit BT ′. A drive waveform (second drive waveform) ED2 of the drive voltage applied to AC ′ is shown. In FIG. 9, as described above, the driving force (torque) set from the voltage zero to the rotor SF, with the times t0 to t4 as the first main driving section and the times t4 to t8 as the second main driving section, respectively. These driving sections are repeated while the driving force is generated up to the voltage Vd corresponding to.

駆動波形ED2は、例えば、時刻t4の前の時刻t3から電圧の変化を開始し、第1メイン駆動区間において伝達部BTの移動による回転子SFの加加速度、加速度及び速度に、時刻t3〜t5の間で伝達部BT’の加加速度、加速度及び速度を一致させるような駆動電圧となる第1助走波形部ED21を備えている。また、駆動波形ED2は、当該伝達部BT’及び回転子SFの加加速度、加速度及び速度が一致した状態から、例えば、時刻t8の前後の時刻t7〜t9の間で滑らかに減速するように電圧が変化する第2助走波形部ED22を備えている。これにより、伝達部BT’が回転子SFから離間する際に外乱が生じることを排除できる。そして、駆動波形ED2においては、時刻t9〜t10の間に、次のメイン駆動開始位置である電圧ゼロまで滑らかに変化する。   For example, the drive waveform ED2 starts to change in voltage from time t3 before time t4, and the jerk, acceleration, and speed of the rotor SF due to movement of the transmission unit BT in the first main drive section are changed from time t3 to time t5. Is provided with a first run-up waveform portion ED21 that has a driving voltage that matches the jerk, acceleration, and speed of the transmission portion BT ′. Further, the drive waveform ED2 is a voltage that smoothly decelerates between time t7 and time t9 before and after time t8 from the state in which the jerk, acceleration, and speed of the transmission unit BT ′ and the rotor SF match. Is provided with a second run-up waveform portion ED22. Thereby, it is possible to eliminate the occurrence of a disturbance when the transmission unit BT ′ is separated from the rotor SF. The drive waveform ED2 smoothly changes to the voltage zero, which is the next main drive start position, between times t9 and t10.

一方、駆動波形ED1は、上記の駆動波形ED2の電圧変化と対応する時刻について説明すると、例えば、時刻t7〜t9で電圧の変化が始まり、時刻t9までに伝達部BTの加加速度、加速度及び速度が、伝達部BT’の移動による回転子SFの加加速度、加速度及び速度と一致するように滑らかに加速する駆動電圧となる第1助走波形部ED11を備えている。また、駆動波形ED1は、当該伝達部BT及び回転子SFの加加速度、加速度及び速度が一致した状態から、例えば、時刻t4の前後の時刻t3〜t5の間で滑らかに減速するように電圧が変化する第2助走波形部ED12を備えている。これにより、伝達部BTが回転子SFから離間する際に外乱が生じることを排除できる。そして、駆動波形ED1においては、時刻t5〜t6の間に、次のメイン駆動開始位置である電圧ゼロまで滑らかに変化する。   On the other hand, the drive waveform ED1 will be described with respect to the time corresponding to the voltage change of the drive waveform ED2. For example, the voltage change starts at time t7 to t9, and the jerk, acceleration, and speed of the transmission unit BT by time t9. Is provided with a first run-up waveform portion ED11 that serves as a driving voltage that smoothly accelerates to coincide with the jerk, acceleration, and speed of the rotor SF caused by the movement of the transmission portion BT ′. In addition, the drive waveform ED1 has a voltage that smoothly decelerates, for example, between times t3 and t5 before and after time t4 from a state in which the jerk, acceleration, and speed of the transmission unit BT and the rotor SF match. A second running waveform portion ED12 that changes is provided. Thereby, it is possible to eliminate the occurrence of disturbance when the transmission unit BT is separated from the rotor SF. The drive waveform ED1 smoothly changes to the voltage zero, which is the next main drive start position, between times t5 and t6.

従って、駆動波形ED1による駆動電圧、及び駆動波形ED2による駆動電圧は、回転子SFに設定される駆動力(トルク)に対応する電圧Vdを最大値として連続する駆動波形EDTを維持しつつ、伝達部BT、BT’により交互に駆動力を生じさせる際にも、外乱が生じない一定の駆動力を維持することができ、静音化にも寄与できる。   Therefore, the driving voltage based on the driving waveform ED1 and the driving voltage based on the driving waveform ED2 are transmitted while maintaining the continuous driving waveform EDT with the voltage Vd corresponding to the driving force (torque) set in the rotor SF as the maximum value. Even when the driving force is alternately generated by the portions BT and BT ′, a constant driving force that does not cause a disturbance can be maintained, which can contribute to noise reduction.

上記で設定された駆動波形EH1、ED1の駆動電圧の和が駆動部ACに印加する駆動電圧の総和となり、駆動波形EH2、ED2の和が駆動部AC’に印加する駆動電圧の総和となる。駆動部ACは、駆動素子31、32を備えており、各駆動素子31、32に印加される駆動電圧の総和が駆動波形EH1、ED1の駆動電圧の和となる。また、駆動部AC’は、駆動素子31’、32’を備えており、各駆動素子31’、32’に印加される駆動電圧の総和が駆動波形EH2、ED2の駆動電圧の和となる。   The sum of the drive voltages of the drive waveforms EH1 and ED1 set above becomes the sum of the drive voltages applied to the drive unit AC, and the sum of the drive waveforms EH2 and ED2 becomes the sum of the drive voltages applied to the drive unit AC '. The drive unit AC includes drive elements 31 and 32, and the sum of the drive voltages applied to the drive elements 31 and 32 is the sum of the drive voltages of the drive waveforms EH1 and ED1. The drive unit AC 'includes drive elements 31' and 32 ', and the sum of the drive voltages applied to the drive elements 31' and 32 'is the sum of the drive voltages EH2 and ED2.

図10に、駆動素子31に印加する駆動電圧の駆動波形EB11、駆動素子32に印加する駆動電圧の駆動波形EB12、駆動素子31’に印加する駆動電圧の駆動波形EB21、駆動素子32’に印加する駆動電圧の駆動波形EB22を示す。
駆動素子31には、駆動波形EH1の駆動電圧を半分にした駆動波形と、駆動波形ED1とを併せた駆動波形(第3駆動波形)EB11を備える駆動電圧(第3駆動電圧)を印加する。また、駆動素子32には、駆動波形EH1の駆動電圧を半分にした駆動波形と、駆動波形ED1における、駆動力を付与する第1メイン駆動区間の中間点(例えば、(t4−t0)/2)を中心位置として、駆動波形ED1を反転させた駆動波形とを併せた駆動波形(第4駆動波形)を備える駆動電圧(第4駆動電圧)を印加する。
In FIG. 10, the drive waveform EB11 of the drive voltage applied to the drive element 31, the drive waveform EB12 of the drive voltage applied to the drive element 32, the drive waveform EB21 of the drive voltage applied to the drive element 31 ′, and the drive element 32 ′ are applied. The drive waveform EB22 of the drive voltage to be shown is shown.
The drive element 31 is applied with a drive voltage (third drive voltage) having a drive waveform (third drive waveform) EB11 that is a combination of the drive waveform obtained by halving the drive voltage of the drive waveform EH1 and the drive waveform ED1. Further, the drive element 32 has an intermediate point (for example, (t4-t0) / 2) between the drive waveform obtained by halving the drive voltage of the drive waveform EH1 and the first main drive section to which the drive force is applied in the drive waveform ED1. ) At the center position, a drive voltage (fourth drive voltage) having a drive waveform (fourth drive waveform) combined with a drive waveform obtained by inverting the drive waveform ED1 is applied.

同様に、駆動素子31’には、駆動波形EH2の駆動電圧を半分にした駆動波形と、駆動波形ED2とを併せた駆動波形(第3駆動波形)EB21を備える駆動電圧(第3駆動電圧)を印加する。また、駆動素子32’には、駆動波形EH2の駆動電圧を半分にした駆動波形と、駆動波形ED2における、駆動力を付与する第2メイン駆動区間の中間点(例えば、(t8−t4)/2)を中心位置として、駆動波形ED2を反転させた駆動波形とを併せた駆動波形(第4駆動波形)を備える駆動電圧(第4駆動電圧)を印加する。
これにより、上記電圧Vfに対応する保持力で回転子SFと伝達部BT、BT’との間の回転力伝達状態を保持しつつ、上記電圧Vdに対応する駆動力で安定して回転子SFを回転駆動することができる。
Similarly, the drive element 31 ′ includes a drive waveform (third drive waveform) EB21 in which a drive waveform obtained by halving the drive voltage of the drive waveform EH2 and the drive waveform ED2 (third drive waveform) EB21. Apply. In addition, the drive element 32 ′ includes a drive waveform obtained by halving the drive voltage of the drive waveform EH2 and an intermediate point (eg, (t8−t4) / A driving voltage (fourth driving voltage) having a driving waveform (fourth driving waveform) combined with a driving waveform obtained by inverting the driving waveform ED2 is applied with 2) as the center position.
As a result, the rotor SF is stably maintained with the driving force corresponding to the voltage Vd while maintaining the rotational force transmission state between the rotor SF and the transmission parts BT and BT ′ with the holding force corresponding to the voltage Vf. Can be rotationally driven.

このように、本実施形態によれば、伝達部BT、BT’が回転子SFの少なくとも一部に掛けられた状態で駆動部AC、AC’に駆動動作及び復帰動作を行わせることとしたので、減速機等を取り付けなくても、また、小型の駆動部AC、AC’であっても高いトルクを回転子SFに付加させることが可能となる。これにより、高トルクを発生させることができる小型のモータ装置MTRを得ることができる。また、小型の駆動部AC、AC’であっても高効率で回転子SFを回転させることが可能となる。   Thus, according to the present embodiment, the drive units AC and AC ′ are caused to perform the drive operation and the return operation in a state where the transmission units BT and BT ′ are hung on at least a part of the rotor SF. Even if a reduction gear or the like is not attached, and even the small drive units AC and AC ′, high torque can be applied to the rotor SF. Thereby, the small motor apparatus MTR which can generate a high torque can be obtained. Further, the rotor SF can be rotated with high efficiency even with the small drive units AC and AC '.

また、本実施形態によれば、複数の伝達部BT、BT’を用いる場合であっても、安定した保持力で回転子SFと伝達部BT、BT’との間の回転力伝達状態を保持できるとともに、外乱を生じさせることなく安定した駆動力で回転子SFを回転駆動することができる。   Further, according to the present embodiment, even when a plurality of transmission units BT and BT ′ are used, the rotational force transmission state between the rotor SF and the transmission units BT and BT ′ is maintained with a stable holding force. In addition, the rotor SF can be rotationally driven with a stable driving force without causing disturbance.

(第2実施形態)
次に、モータ装置MTRの第2実施形態について、図11及び図12を参照して説明する。
上記第1実施形態では、保持力及び駆動力を一定値とする例を用いて説明したが、第2実施形態では保持力及び駆動力が変動する場合について説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the motor device MTR will be described with reference to FIGS. 11 and 12.
Although the first embodiment has been described using an example in which the holding force and the driving force are set to constant values, the second embodiment describes a case where the holding force and the driving force vary.

図11は、保持力に対応する駆動電圧が時間の経過に伴って変動する駆動波形EHTを示す図である。また、図12は、駆動力に対応する駆動電圧が時間の経過に伴って変動する駆動波形EDTを示す図である。
例えば、必要保持力が変動する場合には、上述した最大の保持力に対応する駆動電圧Vfに対する、図11に示す駆動波形EHTから求められる駆動電圧の時刻毎の変化率を算出し、図8に示した上記の駆動波形EH1、EH2の駆動電圧に対して当該時間毎の変化率を乗算することで、変動する保持力に対応する駆動波形EH1、EH2を求めることができる。
FIG. 11 is a diagram illustrating a drive waveform EHT in which the drive voltage corresponding to the holding force varies with time. FIG. 12 is a diagram showing a drive waveform EDT in which the drive voltage corresponding to the drive force varies with time.
For example, when the required holding force fluctuates, the rate of change of the drive voltage for each time obtained from the drive waveform EHT shown in FIG. 11 with respect to the drive voltage Vf corresponding to the maximum holding force described above is calculated. The drive waveforms EH1 and EH2 corresponding to the changing holding force can be obtained by multiplying the drive voltages of the drive waveforms EH1 and EH2 shown in FIG.

一方、必要トルク(必要駆動力)が変動する場合には、上述した最大の駆動力に対応する駆動電圧Vdに対する、図12に示す駆動波形EDTから求められる駆動電圧の時刻毎の変化率を算出し、図9に示した上記の駆動波形ED1、ED2の駆動電圧に対して当該時間毎の変化率を乗算することで、変動する駆動力に対応する駆動波形ED1、ED2を求めることができる。
そして、求められた駆動波形EH1、EH2及び駆動波形ED1、ED2から、上述した方法を用いて駆動素子31、32、31’、32’に印加する駆動電圧の駆動波形をそれぞれ求め、求めた駆動波形と時刻とに応じて駆動電圧を印加すればよい。
On the other hand, when the required torque (necessary driving force) fluctuates, the rate of change of the driving voltage for each time obtained from the driving waveform EDT shown in FIG. 12 with respect to the driving voltage Vd corresponding to the maximum driving force described above is calculated. Then, the drive waveforms ED1 and ED2 corresponding to the varying drive force can be obtained by multiplying the drive voltages of the drive waveforms ED1 and ED2 shown in FIG.
Then, from the obtained drive waveforms EH1 and EH2 and the drive waveforms ED1 and ED2, drive waveforms of drive voltages applied to the drive elements 31, 32, 31 ′, and 32 ′ are obtained using the method described above, and the obtained drive is obtained. A drive voltage may be applied according to the waveform and time.

このように、本実施形態では、複数の伝達部BT、BT’を用い、且つ回転子SFに求められるトルクが変動する場合でも、安定した保持力で回転子SFと伝達部BT、BT’との間の回転力伝達状態を保持できるとともに、外乱を生じさせることなく安定した駆動力で回転子SFを回転駆動することができる。   As described above, in the present embodiment, even when a plurality of transmission units BT and BT ′ are used and the torque required for the rotor SF varies, the rotor SF and the transmission units BT and BT ′ can be stably held. The rotor SF can be kept rotating, and the rotor SF can be rotationally driven with a stable driving force without causing disturbance.

(第3実施形態)
次に、モータ装置MTRの第3実施形態について、図13乃至図15を参照して説明する。
上記第1実施形態では、2つの伝達部BT、BT’を用いる場合を例示したが、第3実施形態では3つの伝達部BT1〜BT3及び駆動部AC1〜AC3を用いる場合について説明する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the motor device MTR will be described with reference to FIGS.
In the first embodiment, the case where two transmission units BT and BT ′ are used is illustrated, but in the third embodiment, a case where three transmission units BT1 to BT3 and driving units AC1 to AC3 are used will be described.

上記第1実施形態では、各伝達部BT、BT’のメイン駆動区間は、それぞれ1周期の1/2(伝達部BTでは時刻t0〜t4、伝達部BT’では時刻t4〜t8)であったが、第2実施形態では各伝達部BT1〜BT3のメイン駆動区間は、それぞれ1周期の2/3に設定されている。   In the first embodiment, the main drive section of each of the transmission units BT and BT ′ is 1/2 of one cycle (time t0 to t4 for the transmission unit BT and time t4 to t8 for the transmission unit BT ′). However, in 2nd Embodiment, the main drive area of each transmission part BT1-BT3 is each set to 2/3 of 1 period.

図13は、伝達部BT1〜BT3により、保持力を順次生じさせる際に駆動部AC1〜AC3に印加する駆動電圧を示す図である。
図13に示されるように、伝達部BT1に保持力を生じさせる際に駆動部AC1に印加する駆動電圧の駆動波形EH1は、例えば時刻t0〜t12を1周期としたときに、時刻t0〜t8をメイン駆動区間として電圧Vfを生じさせる。また、伝達部BT2に保持力を生じさせる際に駆動部AC2に印加する駆動電圧の駆動波形EH2は、例えば時刻t0〜t12を1周期としたときに、時刻t4〜t12をメイン駆動区間として電圧Vfを生じさせる。そして、伝達部BT3に保持力を生じさせる際に駆動部AC3に印加する駆動電圧の駆動波形EH3は、例えば時刻t0〜t12を1周期としたときに、時刻t0〜t4、及び時刻t8〜t12をメイン駆動区間として電圧Vfを生じさせる。
FIG. 13 is a diagram illustrating driving voltages applied to the driving units AC1 to AC3 when the holding forces are sequentially generated by the transmission units BT1 to BT3.
As shown in FIG. 13, the drive waveform EH1 of the drive voltage applied to the drive unit AC1 when the holding force is generated in the transmission unit BT1 is, for example, from time t0 to t8 when time t0 to t12 is one cycle. Is generated as a main drive section. Further, the drive waveform EH2 of the drive voltage applied to the drive unit AC2 when generating the holding force in the transmission unit BT2 is a voltage with the time t4 to t12 as the main drive section, for example, when the time t0 to t12 is one cycle. Vf is generated. The drive waveform EH3 of the drive voltage applied to the drive unit AC3 when the holding force is generated in the transmission unit BT3 is, for example, from time t0 to t4 and from time t8 to t12 when the time t0 to t12 is one cycle. Is generated as a main drive section.

また、各駆動波形EH1〜EH3は、各メイン駆動区間の開始時刻及び終了時刻の前後(時刻t0〜t1、t3〜t5、t7〜t9、t11〜t13等)に、上記第1実施形態と同様に、メイン駆動区間の終了時刻及び開始時刻となる他の伝達部の駆動波形と協働して保持力に対応する電圧Vfを生じさせる第1助走波形部または第2助走波形部を備えている。   The drive waveforms EH1 to EH3 are the same as those in the first embodiment before and after the start time and end time of each main drive section (time t0 to t1, t3 to t5, t7 to t9, t11 to t13, etc.). In addition, a first run-up waveform section or a second run-up waveform section that generates a voltage Vf corresponding to the holding force in cooperation with the drive waveforms of other transmission sections serving as the end time and start time of the main drive section is provided. .

そのため、駆動波形EH1〜EH3による駆動電圧の和は、図13に示されるように、一定の電圧2Vfが連続する駆動波形EHTを備える駆動電圧となる。そのため、伝達部BT1〜BT3により順次保持力を生じさせる際にも、第1実施形態で示した場合と比較すると、変動が生じない一定で二倍の保持力を維持することができる。   Therefore, the sum of the drive voltages by the drive waveforms EH1 to EH3 becomes a drive voltage having a drive waveform EHT in which a constant voltage 2Vf continues as shown in FIG. Therefore, even when the holding force is sequentially generated by the transmission units BT1 to BT3, compared with the case shown in the first embodiment, it is possible to maintain a constant and double holding force that does not vary.

図14は、伝達部BT1〜BT3により、駆動力を順次生じさせる際に駆動部AC1〜AC3に印加する駆動電圧を示す図である。図14に示されるように、伝達部BT1に駆動力を生じさせる際に駆動部AC1に印加する駆動電圧の駆動波形ED1は、例えば時刻t0〜t12を1周期としたときに、時刻t0〜t8をメイン駆動区間としている。また、伝達部BT2に駆動力を生じさせる際に駆動部AC2に印加する駆動電圧の駆動波形ED2は、例えば時刻t0〜t12を1周期としたときに、時刻t4〜t12をメイン駆動区間としている。そして、伝達部BT3に駆動力を生じさせる際に駆動部AC3に印加する駆動電圧の駆動波形ED3は、例えば時刻t0〜t12を1周期としたときに、時刻t8〜t12及び時刻t0〜t4をメイン駆動区間としている。   FIG. 14 is a diagram illustrating driving voltages applied to the driving units AC1 to AC3 when the driving units BT1 to BT3 sequentially generate driving force. As shown in FIG. 14, the drive waveform ED1 of the drive voltage applied to the drive unit AC1 when the drive force is generated in the transmission unit BT1 is, for example, from time t0 to t8 when the time t0 to t12 is one cycle. Is the main drive section. Further, the drive waveform ED2 of the drive voltage applied to the drive unit AC2 when the drive force is generated in the transmission unit BT2 is, for example, when the time t0 to t12 is one cycle, and the time t4 to t12 is the main drive section. . The drive voltage ED3 of the drive voltage applied to the drive unit AC3 when generating the drive force in the transmission unit BT3 is, for example, from time t8 to t12 and time t0 to t4, where time t0 to t12 is one cycle. The main drive section.

駆動波形ED1〜ED3による駆動電圧の最大値は、回転子SFに設定される駆動力(トルク)に対応する一定の電圧Vdが連続する駆動波形EDTを備える駆動電圧となる。また、各駆動波形ED1〜ED3は、上記第1実施形態と同様に、各メイン駆動区間の開始時刻及び終了時刻の前後に、回転子SFの加加速度、加速度及び速度と一致するように滑らかに加速または減速する駆動電圧となる第1助走波形部または第2助走波形部を備えている。   The maximum value of the driving voltage by the driving waveforms ED1 to ED3 is a driving voltage having a driving waveform EDT in which a constant voltage Vd corresponding to the driving force (torque) set in the rotor SF is continuous. Each drive waveform ED1 to ED3 is smooth so as to coincide with the jerk, acceleration, and speed of the rotor SF before and after the start time and end time of each main drive section, as in the first embodiment. A first run-up waveform portion or a second run-up waveform portion serving as a driving voltage for acceleration or deceleration is provided.

従って、駆動波形ED1〜ED3による駆動電圧は、回転子SFに設定される駆動力(トルク)に対応する電圧Vdを最大値として連続する駆動波形EDTを維持しつつ、伝達部BT1〜BT3により順次駆動力を生じさせる際にも、外乱が生じない一定の駆動力を維持することができ、静音化にも寄与できる。   Accordingly, the driving voltages ED1 to ED3 are sequentially transmitted by the transmission units BT1 to BT3 while maintaining the continuous driving waveform EDT with the voltage Vd corresponding to the driving force (torque) set to the rotor SF as a maximum value. Even when the driving force is generated, a constant driving force that does not cause disturbance can be maintained, which can contribute to noise reduction.

図15には、駆動部AC1〜AC3における一対の駆動素子のそれぞれに印加する駆動電圧の駆動波形EB11〜EB12、EB21〜EB22、EB31〜EB32が示されている。本実施形態においても、各駆動部AC1〜AC3における一対の駆動素子の一方には、駆動波形EH1〜EH3の駆動電圧を半分にした駆動波形と、駆動波形ED1〜ED3とを併せた駆動波形(第3駆動波形)EB11、EB21、EB31を備える駆動電圧(第3駆動電圧)を印加する。また、各駆動部AC1〜AC3における一対の駆動素子の他方には、駆動波形EH1〜EH3の駆動電圧を半分にした駆動波形と、各駆動波形ED1〜ED3における、駆動力を付与するメイン駆動区間の中間点を中心位置として、駆動波形ED1〜ED3を反転させた駆動波形とを併せた駆動波形(第4駆動波形)を備える駆動電圧(第4駆動電圧)を印加すればよい。   FIG. 15 shows drive waveforms EB11 to EB12, EB21 to EB22, and EB31 to EB32 of the drive voltage applied to each of the pair of drive elements in the drive units AC1 to AC3. Also in the present embodiment, one of the pair of drive elements in each of the drive units AC1 to AC3 has a drive waveform (a drive waveform in which the drive waveforms EH1 to EH3 are halved and the drive waveforms ED1 to ED3 combined). Third drive waveform) A drive voltage (third drive voltage) including EB11, EB21, and EB31 is applied. In addition, the other of the pair of drive elements in each of the drive units AC1 to AC3 has a drive waveform obtained by halving the drive voltage of the drive waveforms EH1 to EH3 and a main drive section for applying a drive force in each of the drive waveforms ED1 to ED3. A drive voltage (fourth drive voltage) having a drive waveform (fourth drive waveform) combined with a drive waveform obtained by inverting the drive waveforms ED1 to ED3 with the intermediate point of the center as the center position may be applied.

このように、本実施形態では3つの伝達部BT1〜BT3及び駆動部AC1〜AC3を用いる場合であっても、安定した保持力で回転子SFと伝達部BT1〜BT3との間の回転力伝達状態を保持できるとともに、外乱を生じさせることなく安定した駆動力で回転子SFを回転駆動することができる。
なお、本実施形態では3つの伝達部BT1〜BT3及び駆動部AC1〜AC3を用いる構成を例示したが、4つ以上の伝達部BT1〜BT3及び駆動部AC1〜AC3を用いる構成であっても、同様の作用・効果が得られることは言うまでもない。
As described above, in this embodiment, even when the three transmission units BT1 to BT3 and the drive units AC1 to AC3 are used, the rotational force is transmitted between the rotor SF and the transmission units BT1 to BT3 with a stable holding force. The state can be maintained, and the rotor SF can be rotationally driven with a stable driving force without causing disturbance.
In the present embodiment, the configuration using the three transmission units BT1 to BT3 and the drive units AC1 to AC3 is exemplified. However, even in the configuration using four or more transmission units BT1 to BT3 and the drive units AC1 to AC3, Needless to say, similar actions and effects can be obtained.

(第4実施形態)
次に、本発明の第4実施形態について、図16(a)〜(c)を参照して説明する。
本実施形態では、上記の第1〜第3実施形態に対して回転子SFの構成が異なっているため、以下、回転子SFについて説明する。
(Fourth embodiment)
Next, 4th Embodiment of this invention is described with reference to Fig.16 (a)-(c).
In the present embodiment, since the configuration of the rotor SF is different from that of the first to third embodiments, the rotor SF will be described below.

図16(a)に示すように、回転子SFの外周面(表面)には、伝達部BT1〜BT3がそれぞれ嵌合する幅の隙間をあけて円盤状の突出部50が回転軸線方向に複数(ここでは4つ)設けられている。そして、接触部材BT1〜BT3は、突出部50に案内されて回転子SFの外周面に巻き掛けられている。
他の構成は、上記実施形態と同様である。
As shown in FIG. 16 (a), a plurality of disk-like protrusions 50 are provided in the direction of the rotation axis on the outer peripheral surface (surface) of the rotor SF with a gap having a width to which the transmission parts BT1 to BT3 are fitted. (Here four) are provided. And contact member BT1-BT3 is guided by the protrusion part 50, and is wound around the outer peripheral surface of rotor SF.
Other configurations are the same as in the above embodiment.

上記の構成の回転子SFでは、接触部材BT1〜BT3が突出部50に案内された状態となるため、回転子SFが回転した場合でも、回転軸線方向の位置にずれが生じず、回転トルクを安定して回転子SFに付与することが可能になる。また、本実施形態の回転子SFでは、突出部50から放熱が促進されることから冷却装置CLとして機能することになり、接触部材BT1〜BT3との間の摩擦等で発熱した場合でも、効果的に冷却することができ、摩擦熱に起因する回転トルクが回転子SFに作用することを回避できる。   In the rotor SF configured as described above, since the contact members BT1 to BT3 are guided by the protruding portion 50, even when the rotor SF rotates, the position in the rotation axis direction does not shift, and the rotational torque is increased. It becomes possible to stably apply to the rotor SF. Moreover, in the rotor SF of this embodiment, since heat dissipation is promoted from the protrusion 50, the rotor SF functions as a cooling device CL, and even when heat is generated due to friction between the contact members BT1 to BT3, etc. Therefore, it is possible to avoid the rotational torque caused by the frictional heat from acting on the rotor SF.

また、回転子SFに設ける冷却装置CLとしては、上記の突出部50の他に、図16(b)に示すように、回転子SFの外周面に回転軸線回りに形成した複数(ここでは3つ)の溝部50aを形成する構成としてもよい。
この構成では、溝部50aにより回転子SFの表面積が増して放熱効率が高まるとともに、回転子SFと接触部材BT1との間に隙間が形成されて排熱されるため、冷却効率を大幅に高めることができる。また、この構成では、回転子SFと接触部材BT1との摩擦で生じた摩擦粉を溝部50aを介して排出できるため、回転子SFと接触部材BT1との間に存在する摩擦粉によって摩擦力が変動して、回転子SFに付与されるトルクが変動することを抑制できる。
Further, as the cooling device CL provided in the rotor SF, in addition to the protrusion 50 described above, as shown in FIG. 16B, a plurality of (here, 3) formed around the rotation axis on the outer surface of the rotor SF. The groove portion 50a may be formed.
In this configuration, the groove portion 50a increases the surface area of the rotor SF to increase the heat dissipation efficiency, and a gap is formed between the rotor SF and the contact member BT1 so that heat is exhausted. it can. Further, in this configuration, since the friction powder generated by the friction between the rotor SF and the contact member BT1 can be discharged through the groove portion 50a, the friction force is generated by the friction powder existing between the rotor SF and the contact member BT1. It can suppress that the torque given to rotor SF fluctuates and fluctuates.

さらに、回転子SFに設ける冷却装置CLとしては、図16(c)に示すように、回転子SFを円筒形状の中空構造とし、外周面と中空部とを貫通する貫通孔50bを設ける構成としてもよい。
この構成では、図16(b)に示した構成と同様に、摩擦熱及び摩擦粉を貫通孔50bを介して中空部に排出することができる。さらに、この構成では、摩擦粉の飛散を抑えることができ、摩擦粉による回転子SFのトルク変動を抑制することが可能になる。
Furthermore, as a cooling device CL provided in the rotor SF, as shown in FIG. 16C, the rotor SF has a cylindrical hollow structure, and a through hole 50b penetrating the outer peripheral surface and the hollow portion is provided. Also good.
In this configuration, similarly to the configuration shown in FIG. 16B, the frictional heat and the friction powder can be discharged to the hollow portion through the through hole 50b. Furthermore, in this configuration, scattering of the friction powder can be suppressed, and torque fluctuation of the rotor SF due to the friction powder can be suppressed.

(第5実施形態)
次に、本発明の第5実施形態を説明する。
図17は、上記実施形態のいずれかに記載のモータ装置MTRを備えるロボット装置RBTの一部(指部分の先端)の構成を示す図である。
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described.
FIG. 17 is a diagram illustrating a configuration of a part (tip of a finger portion) of a robot apparatus RBT including the motor apparatus MTR according to any of the above embodiments.

同図に示すように、ロボット装置RBTは、末節部101、中節部102及び関節部103を有しており、末節部101と中節部102とが関節部103を介して接続された構成になっている。関節部103には軸支持部103a及び軸部103bが設けられている。軸支持部103aは中節部102に固定されている。軸部103bは、軸支持部103aによって固定された状態で支持されている。   As shown in the figure, the robot apparatus RBT includes a distal node portion 101, a middle node portion 102, and a joint portion 103, and the distal node portion 101 and the middle node portion 102 are connected via the joint portion 103. It has become. The joint portion 103 is provided with a shaft support portion 103a and a shaft portion 103b. The shaft support portion 103 a is fixed to the middle joint portion 102. The shaft portion 103b is supported in a state of being fixed by the shaft support portion 103a.

末節部101は、接続部101a及び歯車101bを有している。接続部101aには、関節部103の軸部103bが貫通した状態になっており、当該軸部103bを回転軸として末節部101が回転可能になっている。この歯車101bは、接続部101aに固定されたベベルギアである。接続部101aは、歯車101bと一体的に回転するようになっている。   The end node portion 101 includes a connecting portion 101a and a gear 101b. The shaft portion 103b of the joint portion 103 is penetrated through the connecting portion 101a, and the end node portion 101 is rotatable with the shaft portion 103b as a rotation axis. The gear 101b is a bevel gear fixed to the connecting portion 101a. The connecting portion 101a rotates integrally with the gear 101b.

中節部102は、筐体102a及び駆動装置ACTを有している。駆動装置ACTは、上記実施形態に記載のモータ装置MTRを用いることができる。駆動装置ACTは、筐体102a内に設けられている。駆動装置ACTには、回転軸部材104aが取り付けられている。回転軸部材104aの先端には、歯車104bが設けられている。この歯車104bは、回転軸部材104aに固定されたベベルギアである。歯車104bは、上記の歯車101bとの間で噛み合った状態になっている。   The middle joint portion 102 includes a housing 102a and a driving device ACT. As the drive device ACT, the motor device MTR described in the above embodiment can be used. The driving device ACT is provided in the housing 102a. A rotating shaft member 104a is attached to the driving device ACT. A gear 104b is provided at the tip of the rotating shaft member 104a. The gear 104b is a bevel gear fixed to the rotating shaft member 104a. The gear 104b is in mesh with the gear 101b.

上記のように構成されたロボット装置RBTは、駆動装置ACTの駆動によって回転軸部材104aが回転し、当該回転軸部材104aと一体的に歯車104bが回転する。
歯車104bの回転は、当該歯車104bと噛み合った歯車101bに伝達され、歯車101bが回転する。当該歯車101bが回転することで接続部101aも回転し、これにより末節部101が軸部103bを中心に回転する。
In the robot apparatus RBT configured as described above, the rotation shaft member 104a is rotated by the drive of the drive device ACT, and the gear 104b is rotated integrally with the rotation shaft member 104a.
The rotation of the gear 104b is transmitted to the gear 101b meshed with the gear 104b, and the gear 101b rotates. As the gear 101b rotates, the connecting portion 101a also rotates, whereby the end node portion 101 rotates about the shaft portion 103b.

このように、本実施形態によれば、低速高トルクの回転を出力することができる駆動装置ACTを搭載することにより、例えば減速器を用いることなく直接末節部101を回転させることができる。さらに本実施形態では、駆動装置ACTが非共振に駆動される構成になっているため、樹脂など軽量な材料で大部分を構成することが可能になる。   Thus, according to the present embodiment, by mounting the drive device ACT capable of outputting low-speed and high-torque rotation, for example, the end node portion 101 can be directly rotated without using a speed reducer. Furthermore, in this embodiment, since the drive device ACT is configured to be driven non-resonantly, most of the configuration can be configured with a lightweight material such as resin.

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。   As described above, the preferred embodiments according to the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to the examples. Various shapes, combinations, and the like of the constituent members shown in the above-described examples are examples, and various modifications can be made based on design requirements and the like without departing from the gist of the present invention.

例えば、上記実施形態では、ベース部BS、BS’が正面視で矩形に形成された構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無く、他の形状であっても構わない。例えば、円形、楕円形としても構わないし、台形、平行四辺形、ひし形、三角形、五角形、六角形など、他の多角形としても構わない。   For example, in the above-described embodiment, the configuration in which the base portions BS and BS ′ are formed in a rectangular shape when viewed from the front is described as an example. However, the present invention is not limited to this, and other shapes may be used. For example, it may be a circle or an ellipse, or may be another polygon such as a trapezoid, a parallelogram, a diamond, a triangle, a pentagon, or a hexagon.

また、上記実施形態では、伝達部BT、BT’、BT1〜BT3が帯状に形成された例を説明したが、これに限られることは無く、例えば線状、鎖状に形成されていても構わない。   Moreover, although the transmission part BT, BT ', BT1-BT3 was described in the said embodiment as an example, it was not restricted to this, For example, you may form in linear form and a chain | strand shape. Absent.

また、上記実施形態では、伝達部BTを移動させる駆動部ACが電歪素子を有する構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無く、例えば駆動部が電歪素子に代えて磁歪素子、電磁石、VCM(ボイスコイルモータ)など、他のアクチュエータを用いる構成であっても構わない。例えば磁歪素子を用いた場合、推力を高くすることができる。電磁石を用いた場合は、高推力、長ストロークの駆動が可能である。VCMを用いた場合、長ストロークの駆動が可能であり、トルク制御が容易となる。   In the above-described embodiment, the configuration in which the drive unit AC that moves the transmission unit BT includes an electrostrictive element is described as an example. However, the configuration is not limited thereto. For example, the drive unit is replaced with an electrostrictive element. A configuration using other actuators such as a magnetostrictive element, an electromagnet, and a VCM (voice coil motor) may also be used. For example, when a magnetostrictive element is used, the thrust can be increased. When an electromagnet is used, high thrust and long stroke drive are possible. When VCM is used, long stroke driving is possible, and torque control becomes easy.

また、上記実施形態のモータ装置MTRに、回転子SFに対する保持力や駆動力を計測する種々のセンサを設け、このセンサの計測結果に基づいて、保持力(保持力に対応する駆動波形を備える駆動電圧)及び駆動力(駆動力に対応する駆動波形を備える駆動電圧)を変化させる構成としてもよい。
例えば、回転子SFの回転に関する情報を計測するエンコーダをスリップ量計測装置として設け、駆動部AC(駆動素子31、32)へ入力される駆動電圧とエンコーダの計測結果とに基づいて、回転子SFと伝達部BTとの相対的なスリップ量を計測する構成としてもよい。この場合、制御部CONTは、計測されたスリップ量がゼロとなるように、保持力に対応する駆動電圧の大きさをフィードバック制御すればよい。
In addition, the motor device MTR of the above embodiment is provided with various sensors for measuring the holding force and the driving force with respect to the rotor SF, and the holding force (the driving waveform corresponding to the holding force is provided based on the measurement result of this sensor. The driving voltage) and the driving force (the driving voltage having a driving waveform corresponding to the driving force) may be changed.
For example, an encoder that measures information related to the rotation of the rotor SF is provided as a slip amount measuring device, and the rotor SF is based on the drive voltage input to the drive unit AC (drive elements 31, 32) and the measurement result of the encoder. It is good also as a structure which measures the relative slip amount of the transmission part BT. In this case, the control unit CONT may perform feedback control of the magnitude of the drive voltage corresponding to the holding force so that the measured slip amount becomes zero.

また、回転子SFのトルクを計測するトルク計測装置を設け、トルク計測装置の計測結果に基づいて、制御装置CONTが駆動力に対応する駆動電圧の大きさをフィードバック制御する構成も好適に採用できる。   Further, a configuration in which a torque measuring device that measures the torque of the rotor SF is provided and the control device CONT feedback-controls the magnitude of the driving voltage corresponding to the driving force based on the measurement result of the torque measuring device can be suitably employed. .

50…突出部、 AC、AC’…駆動部、 BT、BT’…伝達部、 CL…冷却装置、 EB11、EB12、EB21、EB22…駆動波形(第3駆動波形)、 ED1、ED2…駆動波形(第2駆動波形)、 ED21…第1助走波形部、 ED22…第2助走波形部、 EH1、EH2…駆動波形(第1駆動波形)、 EH11、EH21…第1波形部、 EH12、EH22…第2波形部、 CONT…制御部、 MTR…モータ装置、 RBT…ロボット装置、 SF…回転子   50 ... Projection, AC, AC '... Drive, BT, BT' ... Transmission, CL ... Cooling device, EB11, EB12, EB21, EB22 ... Drive waveform (third drive waveform), ED1, ED2 ... Drive waveform ( Second driving waveform), ED21 ... first running waveform portion, ED22 ... second running waveform portion, EH1, EH2 ... driving waveform (first driving waveform), EH11, EH21 ... first waveform portion, EH12, EH22 ... second Waveform part, CONT ... control part, MTR ... motor device, RBT ... robot device, SF ... rotor

Claims (20)

回転子と、
前記回転子の外周の少なくとも一部に掛けられた伝達部と、
前記伝達部に接続され、印加された駆動電圧に応じて前記伝達部を移動させる複数の駆動部と、
前記回転子と前記伝達部との間を回転力伝達状態とする保持力に対応する第1駆動波形を備える第1駆動電圧と、前記伝達部を移動させる駆動力に対応する第2駆動波形を備える第2駆動電圧とを前記複数の駆動部にそれぞれ印加させて、前記回転子と前記伝達部との間を前記回転力伝達状態として前記伝達部を一定距離移動させる駆動動作及び前記回転力伝達状態を解消した状態で前記伝達部を所定の位置に戻す復帰動作を前記駆動部に行わせる制御部と、
を備えることを特徴とするモータ装置。
A rotor,
A transmission section hung on at least a part of the outer periphery of the rotor;
A plurality of drive units connected to the transmission unit and moving the transmission unit according to an applied drive voltage;
A first drive voltage having a first drive waveform corresponding to a holding force that makes a rotational force transmission state between the rotor and the transmission portion, and a second drive waveform corresponding to a drive force that moves the transmission portion. A second driving voltage provided to each of the plurality of driving units to drive the transmitting unit between the rotor and the transmitting unit in the rotational force transmitting state and to move the transmitting unit by a certain distance, and to transmit the rotational force A control unit that causes the drive unit to perform a return operation to return the transmission unit to a predetermined position in a state in which the state is canceled;
A motor device comprising:
請求項1記載のモータ装置において、
前記第1駆動波形は、複数の前記伝達部のうち、第1の伝達部に前記保持力を生じさせる第1波形部と、該第1の伝達部及び第2の伝達部に協働させて前記保持力を生じさせる第2波形部とを備えることを特徴とするモータ装置。
The motor device according to claim 1,
The first drive waveform is caused to cooperate with a first waveform portion that generates the holding force in the first transmission portion, and the first transmission portion and the second transmission portion among the plurality of transmission portions. A motor device comprising: a second corrugated portion that generates the holding force.
請求項1または2記載のモータ装置において、
前記第2駆動波形は、前記駆動力の付与を複数の前記伝達部のうち、第1の伝達部から第2の伝達部に切り替える際に、前記第1の伝達部の移動による前記回転子の加加速度、加速度及び速度に、前記第2の伝達部の加加速度、加速度及び速度を一致させるような駆動電圧となる第1助走波形部を備えることを特徴とするモータ装置。
The motor apparatus according to claim 1 or 2,
The second driving waveform is obtained when the driving force is switched from the first transmission unit to the second transmission unit among the plurality of transmission units. A motor device, comprising: a first run-up waveform section having a driving voltage that matches the jerk, acceleration, and speed of the second transmission section to the jerk, acceleration, and speed.
請求項3記載のモータ装置において、
前記第2駆動波形は、前記駆動力の付与を複数の前記伝達部から前記第2の伝達部に切り替える際に、前記第1助走波形部に対応する駆動電圧との和が前記駆動力に対応する駆動電圧となる第2助走波形部を備えることを特徴とするモータ装置。
The motor device according to claim 3, wherein
In the second driving waveform, when the application of the driving force is switched from the plurality of transmitting units to the second transmitting unit, the sum of the driving voltage corresponding to the first running waveform unit corresponds to the driving force. A motor device comprising a second run-up waveform portion that serves as a driving voltage.
請求項1から4のいずれか一項に記載のモータ装置において、
前記駆動部は、前記伝達部に対で設けられ、
前記制御部は、前記駆動部の一方に、前記第1駆動波形の駆動電圧を半分にした駆動波形と前記第2駆動波形とを併せた第3駆動波形を備える第3駆動電圧を印加させ、
前記前記駆動部の他方に、前記第1駆動波形の駆動電圧を半分にした駆動波形と、前記第2駆動波形における前記駆動力を付与する区間の中間点を中心位置として、該第2駆動波形を反転させた駆動波形とを併せた第4駆動波形を備える第4駆動電圧を印加させることを特徴とするモータ装置。
The motor apparatus as described in any one of Claim 1 to 4 WHEREIN:
The drive unit is provided in a pair with the transmission unit,
The control unit causes one of the drive units to apply a third drive voltage having a third drive waveform that combines the drive waveform obtained by halving the drive voltage of the first drive waveform and the second drive waveform,
The second drive waveform is centered on the other half of the drive unit, with a drive waveform obtained by halving the drive voltage of the first drive waveform and an intermediate point between the sections of the second drive waveform to which the drive force is applied. A motor device characterized by applying a fourth drive voltage having a fourth drive waveform combined with a drive waveform obtained by inverting the drive waveform.
請求項1から5のいずれか一項に記載のモータ装置において、
前記制御部は、所定の情報に基づいて前記保持力を変化させる前記第1駆動波形を印加させることを特徴とするモータ装置。
In the motor apparatus as described in any one of Claim 1 to 5,
The controller is configured to apply the first drive waveform that changes the holding force based on predetermined information.
請求項1から6のいずれか一項に記載のモータ装置において、
前記制御部は、所定の情報に基づいて前記駆動力を変化させる前記第2駆動波形を印加させることを特徴とするモータ装置。
In the motor device according to any one of claims 1 to 6,
The control unit applies the second driving waveform that changes the driving force based on predetermined information.
請求項6または7記載のモータ装置において、
前記回転子と前記伝達部との間の相対的なスリップ量を計測するスリップ量計測装置を備え、
前記所定の情報は、前記計測装置の計測結果であることを特徴とするモータ装置。
The motor device according to claim 6 or 7,
A slip amount measuring device for measuring a relative slip amount between the rotor and the transmission unit;
The motor device characterized in that the predetermined information is a measurement result of the measuring device.
請求項6または7記載のモータ装置において、
前記回転子のトルクを計測するトルク計測装置を備え、
前記所定の情報は、前記トルク計測装置の計測結果であることを特徴とするモータ装置。
The motor device according to claim 6 or 7,
A torque measuring device for measuring the torque of the rotor;
The motor device characterized in that the predetermined information is a measurement result of the torque measuring device.
請求項1から9のいずれか一項に記載のモータ装置において、
前記駆動部は、電歪素子を有するモータ装置。
In the motor apparatus as described in any one of Claim 1 to 9,
The drive unit is a motor device having an electrostrictive element.
請求項1から10のいずれか一項に記載のモータ装置において、
前記伝達部は、線状、帯状及び鎖状のうちいずれかの形状に形成されているモータ装置。
The motor device according to any one of claims 1 to 10,
The said transmission part is a motor apparatus currently formed in any shape among linear, strip | belt shape, and chain | strand shape.
請求項1から11のいずれか一項に記載のモータ装置において、
前記伝達部は、弾性変形可能に形成されているモータ装置。
The motor device according to any one of claims 1 to 11,
The transmission unit is a motor device formed to be elastically deformable.
請求項1から12のいずれか一項に記載のモータ装置において、
前記回転子は、前記伝達部を冷却する冷却装置を有するモータ装置。
The motor device according to any one of claims 1 to 12,
The rotor is a motor device having a cooling device for cooling the transmission unit.
請求項13記載のモータ装置において、
前記冷却装置は、前記回転子の表面に設けられた突出部を有するモータ装置。
The motor device according to claim 13,
The cooling device is a motor device having a protrusion provided on a surface of the rotor.
請求項14記載のモータ装置において、
前記突出部は、前記伝達部を案内する位置に設けられるモータ装置。
The motor device according to claim 14, wherein
The said protrusion part is a motor apparatus provided in the position which guides the said transmission part.
請求項13から15のいずれか一項に記載のモータ装置において、
前記冷却装置は、前記回転子の表面に設けられた溝部を有するモータ装置。
The motor device according to any one of claims 13 to 15,
The cooling device is a motor device having a groove provided on a surface of the rotor.
請求項1から16のいずれか一項に記載のモータ装置において、
前記回転子は、中空に形成されているモータ装置。
The motor device according to any one of claims 1 to 16,
The rotor is a motor device formed hollow.
請求項17記載のモータ装置において、
前記駆動部は、複数の前記伝達部ごとに設けられ、
複数の前記駆動部は、前記回転子の回転方向にずれた位置に配置されているモータ装置。
The motor device according to claim 17, wherein
The drive unit is provided for each of the plurality of transmission units,
The plurality of drive units are arranged at positions shifted in the rotation direction of the rotor.
複数の駆動部により、回転子と当該回転子に掛けられた伝達部との間を回転力伝達状態として前記伝達部を一定距離移動させる駆動ステップと、
前記複数の駆動部により、前記回転力伝達状態を解消した状態で前記伝達部を所定の位置に戻す復帰ステップとを含み、
前記駆動ステップは、前記回転子と前記伝達部との間を回転力伝達状態とする保持力に対応する第1駆動波形を備える第1駆動電圧と、前記伝達部を移動させる駆動力に対応する第2駆動波形を備える第2駆動電圧とを前記複数の駆動部にそれぞれ印加することを含むことを特徴とする回転子の駆動方法。
A driving step of moving the transmission unit by a certain distance with a plurality of driving units as a rotational force transmission state between the rotor and the transmission unit hung on the rotor;
A return step of returning the transmission unit to a predetermined position in a state in which the rotational force transmission state is canceled by the plurality of driving units;
The driving step corresponds to a first driving voltage having a first driving waveform corresponding to a holding force for transmitting a rotational force between the rotor and the transmission unit, and a driving force for moving the transmission unit. A method for driving a rotor, comprising applying a second drive voltage having a second drive waveform to each of the plurality of drive units.
回転軸部材と、
前記回転軸部材を回転させるモータ装置と、
を備え、
前記モータ装置として、請求項1から請求項18のいずれか一項に記載のモータ装置が用いられている
ロボット装置。
A rotating shaft member;
A motor device for rotating the rotating shaft member;
With
The robot apparatus in which the motor apparatus according to any one of claims 1 to 18 is used as the motor apparatus.
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