特許 7569001 駆動装置、エンコーダユニット、及びロボット装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-08

(45)【発行日】2024-10-17

(54)【発明の名称】駆動装置、エンコーダユニット、及びロボット装置

(51)【国際特許分類】

   G01L 3/12 20060101AFI20241009BHJP

   G01L 5/00 20060101ALI20241009BHJP

   H02P 29/00 20160101ALI20241009BHJP

   B25J 17/00 20060101ALI20241009BHJP

【ＦＩ】

G01L3/12

G01L5/00 H

H02P29/00

B25J17/00 A

【請求項の数】 19

(21)【出願番号】P 2020047022

(22)【出願日】2020-03-17

(65)【公開番号】P2021148518

(43)【公開日】2021-09-27

【審査請求日】2023-02-01

(73)【特許権者】

【識別番号】000004112

【氏名又は名称】株式会社ニコン

(74)【代理人】

【識別番号】100098165

【弁理士】

【氏名又は名称】大森 聡

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 博士

【審査官】松山 紗希

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－２０９０９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－２２３５２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１６５６５０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｌ ３／００－３／２６

Ｇ０１Ｌ ５／００－５／２８

Ｈ０２Ｐ ２９／００

Ｂ２５Ｊ １７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

モータにより駆動される第１軸と、前記第１軸に連動して回転する第２軸と、を備える駆動装置であって、
前記モータの駆動による前記第１軸の回転が前記第２軸に伝達される前記第１軸から前記第２軸までの経路に配置され、前記第２軸の回転方向に弾性変位する弾性体と、
前記弾性体の変位量に基づいて前記第２軸の回転方向への負荷の情報を求める演算部と、を有し、
前記弾性体は、前記第１軸に連結される第１回転体と、前記第１回転体の外周方向又は内周方向に配置されて前記第２軸に連結され、前記第１軸又は前記第２軸の回転方向への負荷により前記第１回転体に対し弾性変位する第２回転体と、を有する、駆動装置。

【請求項2】

前記第１回転体の前記第２回転体と対向する面には、前記第２回転体側を押圧する少なくとも１つの第１凸部が形成され、及び/又は、前記第２回転体の前記第１回転体と対向する面には、前記第１回転体を押圧する少なくとも１つの第２凸部が形成されている、請求項１に記載の駆動装置。

【請求項3】

前記第２回転体の前記第１回転体と対向する面には、少なくとも１つの凹部が形成され、前記第１回転体の前記第２回転体と対向する面には、前記凹部を押圧する少なくとも１つの凸部が形成されている、請求項１に記載の駆動装置。

【請求項4】

前記第１回転体の前記第２回転体と対向する面には、少なくとも１つの凹部が形成され、前記第２回転体の前記第１回転体と対向する面には、前記凹部を押圧するすくなくとも１つの凸部が形成さている、請求項１に記載の駆動装置。

【請求項5】

前記第１回転体には、前記第１軸の回転軸回りに少なくとも３つの前記凸部又は凹部が形成され、及び／又は、前記第２回転体には、前記第２軸の回転軸回りに少なくとも３つの前記凸部又は凹部が形成されている、請求項２から４のいずれか一項に記載の駆動装置。

【請求項6】

前記第１回転体の前記第２回転体と対向する面は、前記第１軸の回転軸に対して非回転対称な形状を有し、前記第２回転体の前記第１回転体と対向する面は、前記第２軸の回転軸に対して非回転対称な形状を有する、請求項１から５のいずれか一項に記載の駆動装置。

【請求項7】

前記第１回転体の前記第２回転体と対向する面、及び、前記第２回転体の前記第１回転体と対向する面のそれぞれは、楕円形又は多角形である、請求項１から５のいずれか一項に記載の駆動装置。

【請求項8】

前記弾性体は、回転軸受から構成され、前記第１回転体は、前記回転軸受の内輪又は外輪であり、前記第２回転体は、前記回転軸受の外輪又は内輪である、請求項１から７のいずれか一項に記載の駆動装置。

【請求項9】

前記弾性体は、前記第１回転体と前記第２回転体とを連結する弾性軸を有し、前記弾性軸は、回転軸に垂直な方向に前記第１回転体と前記第２回転体とを挿通し、前記第２軸に対する負荷による前記弾性軸の弾性変形により、前記第２回転体が前記第１回転体に対して弾性変位する、請求項１に記載の駆動装置。

【請求項10】

前記第１軸の回転量を変換して前記第２軸に伝達する伝達部を備え、前記弾性体は、前記モータの駆動による前記伝達部の回転が前記第２軸に伝達される前記伝達部から前記第２軸までの経路、又は、前記モータの駆動による第１軸の回転が前記伝達部に伝達される前記第１軸から前記伝達部までの経路に配置される請求項１から９のいずれか一項に記載の駆動装置。

【請求項11】

前記第１軸の第１回転情報を検出する第１検出部と、
前記第２軸の第２回転情報を検出する第２検出部と、を備え、
前記演算部は、前記第１回転情報及び前記第２回転情報を用いて前記第２軸の回転方向の負荷の情報を求める請求項１から１０のいずれか一項に記載の駆動装置。

【請求項12】

前記負荷はトルクである請求項１から１１のいずれか一項に記載の駆動装置。

【請求項13】

モータに駆動される第１軸と、前記第１軸に連動して回転する第２軸と、を備える駆動装置に設けられるエンコーダユニットであって、
前記モータの駆動による前記第１軸の回転が前記第２軸に伝達される前記第１軸から前記第２軸までの経路に配置され、前記第２軸の回転方向に弾性変位する弾性体と、
前記第１軸の第１回転情報を検出する第１検出部と、
前記第２軸の第２回転情報を検出する第２検出部と、
前記第１回転情報及び前記第２回転情報を用いて前記第２軸の回転方向の負荷の情報を求める演算部と、を備え、
前記弾性体は、前記第１軸に連結される第１回転体と、前記第１回転体の外周方向又は内周方向に配置されて前記第２軸に連結され、前記第１軸又は前記第２軸の回転方向への負荷により前記第１回転体に対し弾性変位する第２回転体を有する、エンコーダユニット。

【請求項14】

前記弾性体は、前記第１回転体の前記第２回転体と対向する面の少なくとも一部は、前記第２回転体側に突出する第１凸部を有し、及び／又は、前記第２回転体の前記第１回転体と対向する面の少なくとも一部は、前記第１回転体側に突出する第２凸部を有する、請求項１３に記載のエンコーダユニット。

【請求項15】

前記第１回転体の前記第２回転体と対向する面は、前記第１軸の回転軸に対して非回転対称な形状を有し、前記第２回転体の前記第１回転体と対向する面は、前記第２軸の回転軸に対して非回転対称な形状を有する、請求項１３又は１４に記載のエンコーダユニット。

【請求項16】

前記第１回転体の前記第２回転体と対向する面、及び、前記第２回転体の前記第１回転体と対向する面のそれぞれは、楕円形又は多角形である、請求項１３又は１４に記載のエンコーダユニット。

【請求項17】

前記弾性体は、前記第１回転体と前記第２回転体とを連結する弾性軸を有し、前記弾性軸は、回転軸に垂直な方向に前記第１回転体と前記第２回転体とを挿通し、前記第１軸又は前記第２軸の回転方向への負荷による前記弾性軸の弾性変形により、前記第２回転体が前記第１回転体に対して弾性変位する、請求項１３に記載のエンコーダユニット。

【請求項18】

前記負荷はトルクである請求項１３から１７のいずれか一項に記載のエンコーダユニット。

【請求項19】

請求項１から１２のいずれか一項に記載の駆動装置と、前記駆動装置によって駆動されるアームと、前記駆動装置を制御するロボット制御部と、を備えるロボット装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えばエンコーダを備えた駆動装置、エンコーダユニット、及び駆動装置を備えたロボット装置に関する。

【背景技術】

【0002】

産業用ロボット又は工作機械等の駆動部に用いられるモータの回転角の制御を高精度に行うために、モータの入力軸にはエンコーダ（例えばロータリーエンコーダ）が取り付けられ、エンコーダの検出結果に基づいてモータの制御が行われている。また、モータの組立調整時及び稼働時等に、モータの状態をモニタするためには、トルク検出装置を用いてモータに対する負荷のトルクを検出することが好ましい。従来のトルク検出装置として、モータの入力軸と出力軸とをコイルばねで連結し、その入力軸及び出力軸の回転角の情報からモータのトルクを求める装置が知られている（例えば、引用文献１参照）。

【0003】

最近では、エンコーダを取り付けたモータはより様々な用途で使用されるとともに、より高精度な制御が求められている。そのため、モータの負荷を簡単な構成で高精度に検出することを考慮することが求められている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００３－１６６８８７号公報

【発明の概要】

【0005】

本発明の第１の態様によれば、モータにより駆動される第１軸と、その第１軸に連動して回転する第２軸と、を備える駆動装置であって、そのモータの駆動によるその第１軸の回転がその第２軸に伝達されるその第１軸からその第２軸までの経路に配置され、その第２軸の回転方向に弾性変位する弾性体と、その弾性体の変位量に基づいてその第２軸の回転方向への負荷の情報を求める演算部と、を有し、その弾性体は、その第１軸に連結される第１回転体と、その第１回転体の外周方向又は内周方向に配置されてその第２軸に連結され、その第１軸又はその第２軸の回転方向への負荷によりその第１回転体に対し弾性変位する第２回転体と、を有する、駆動装置が提供される。

【0006】

最２の態様によれば、モータに駆動される第１軸と、その第１軸に連動して回転する第２軸と、を備える駆動装置に設けられるエンコーダユニットであって、そのモータの駆動によるその第１軸の回転がその第２軸に伝達されるその第１軸からその第２軸までの経路に配置され、その第２軸の回転方向に弾性変位する弾性体と、その第１軸の第１回転情報を検出する第１検出部と、その第２軸の第２回転情報を検出する第２検出部と、その第１回転情報及びその第２回転情報を用いてその第２軸の回転方向の負荷の情報を求める演算部と、を備え、その弾性体は、その第１軸に連結される第１回転体と、その第１回転体の外周方向又は内周方向に配置されてその第２軸に連結され、その第１軸又はその第２軸の回転方向への負荷によりその第１回転体に対し弾性変位する第２回転体を有する、エンコーダユニットが提供される。

【0007】

第３の態様によれば、第１の態様の駆動装置と、その駆動装置によって駆動されるアームと、その駆動装置を制御するロボット制御部と、を備えるロボット装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の実施形態の一例に係る駆動装置を示す断面図である。

【図2】（Ａ）は図１中の弾性部材を示す正面図、（Ｂ）は弾性部材を示す斜視図である。

【図3】（Ａ）は外輪部が回転を始めた弾性部材を示す図、（Ｂ）は内輪部も追従して回転を始めた弾性部材を示す図、（Ｃ）は時計回りに回転している弾性部材を示す図、（Ｄ）は反時計回りに回転している弾性部材を示す図である。

【図4】図１の駆動装置の制御方法の一例を示すフローチャートである。

【図5】（Ａ）は図１の駆動装置の力学モデルを示す図、（Ｂ）は実施形態における弾性部材のトルクとねじれ量との関係の一例を示す図、（Ｃ）は比較例のトルクとねじれ量との関係を示す図である。

【図6】（Ａ）は円形の回転軸受を示す図、（Ｂ）は回転軸受及び弾性部材製造用の２つの治具を示す斜視図である。

【図7】（Ａ）は内輪部用の治具を示す正面図、（Ｂ）は外輪部用の治具を示す正面図、（Ｃ）は他の例の２つの治具を示す正面図である。

【図8】（Ａ）は第１変形例の弾性部材を示す正面図、（Ｂ）は第２変形例の弾性部材を示す正面図、（Ｃ）は第３変形例の弾性部材を示す正面図である。

【図9】第４変形例の弾性部材を示す正面図である。

【図10】ロボット装置の一例を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、実施形態の一例につき図１～図７を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る駆動装置１０を示す。図１において、駆動装置１０は、例えばロボット装置が設置された工場の床面（不図示）に不図示の支持部材（例えばアームなど）を介して固定された広く深い皿状の蓋部材４０（保持部材）と、蓋部材４０の開口側に固定されたモータケース３０を有するモータ部１４とを備えている。モータ部１４は、細長い円筒状の入力軸（第１軸又はモータ軸）１８Ａを回転駆動する。以下では、入力軸１８Ａの中心軸に沿ってＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内で図１の紙面に垂直な方向にＸ軸を、図１の紙面に平行な方向にＹ軸を取って説明する。入力軸１８Ａはモータ部１４によってＺ軸の回りに回転駆動される。さらに、一例として、入力軸１８Ａの両端部は、それぞれモータケース３０のＺ方向の両側の端面の外側に突き出ている。

【0010】

また、駆動装置１０は、モータ部１４のモータケース３０の－Ｚ方向の端面に固定された円筒状の支持部材３２Ａと、入力軸１８Ａの－Ｚ方向の端部１８Ａａの外面に設けられた減速機３４と、減速機３４の外面に連結された円筒状の連結部材３２Ｂと、連結部材３２Ｂの－Ｚ方向側の面の複数箇所にそれぞれボルトＢ１を介して連結された弾性部材３６と、弾性部材３６の－Ｚ方向の面の複数箇所にそれぞれボルトＢ２を介して連結された円板状の端部１８Ｂａと、端部１８Ｂａの＋Ｚ方向の面の中心に固定された円筒状の軸部１８Ｂｂと、支持部材３２Ａの内面に連結部３２ＢをＺ軸の回りに回転可能に支持する回転軸受２８Ｃとを備えている。回転軸受２８Ｃは、例えば玉軸受やクロスローラ軸受である。なお、弾性部材３６と円板状の端部１８ＢaをボルトＢ２を介して連結する代わりに両者を一体として形成してもよい。

【0011】

出力軸１８Ｂ(第２軸)は、端部１８Ｂａ及び軸部１８Ｂｂから構成され、出力軸１８Ｂは、減速機３４及び弾性部材３６によって入力軸１８Ａに連動して減速されてＺ軸の回りに回転駆動される。端部１８Ｂａには、例えばロボットアームやエンドエフェクタのような被駆動部（不図示）が連結される。減速機３４による減速比は一例として１／１００程度である。本実施形態では、入力軸１８Ａは中空の円筒状であり、出力軸１８Ｂの軸部１８Ｂｂは、入力軸１８Ａの内部を通過するように配置されている。なお、一例として軸部１８Ｂｂは円筒状であるが、軸部１８Ｂｂは円柱状であってもよい。入力軸１８Ａ、出力軸１８Ｂ、モータケース３０、及び支持部材３６（詳細後述）等は例えば金属製である。

【0012】

また、駆動装置１０は、入力軸１８Ａ及び出力軸１８Ｂの回転角及び回転速度等の回転情報、並びに出力軸１８Ｂの端部１８Ｂａに加わるＺ軸の回りの負荷としてのトルクの情報を検出するエンコーダ部１２と、エンコーダ部１２の検出信号を処理する演算装置４６と、演算装置４６の処理結果を用いてモータ部１４を駆動するモータ制御装置２４とを備えている。なお、負荷の情報としては、トルクの情報に限定されず、出力軸１８Ｂの端部１８Ｂａに作用するモーメントの情報や作用力の情報であってもよい。

【0013】

また、モータ部１４のモータケース３０は、ほぼ円筒状の保持部材３０Ａと、保持部材３０Ａの＋Ｚ方向の側面を覆うように保持部材３０Ａに連結されたリング状の押さえ部材３０Ｂとを有し、モータケース３０の対向する２つの側面部の開口に１対の回転軸受２８Ａ及び２８Ｂを介して回転可能に入力軸１８Ａが支持されている。蓋部材４０は、モータケース３０の＋Ｚ方向の端面を覆うように設けられている。また、モータ部１４は、入力軸１８Ａの中央の軸部の外面に装着された複数のマグネット２０と、マグネット２０を囲むようにモータケース３０の内面に配置された複数のコイル２２とを有する。コイル２２が複数の信号ライン２６を介してモータ制御装置２４に接続されている。一例として、モータ部１４は３相交流モータであるが、モータ部１４としては直流モータ等も使用できる。

【0014】

また、本実施形態の減速機３４は、例えば波動歯車（ハーモニックドライブ（登録商標））である。すなわち、減速機３４は、入力軸１８Ａの端部１８Ａａの外面に固定された断面が楕円の円筒状の第１回転部３４ａと、第１回転部３４ａの外面に配置されて可撓性を有し断面が楕円の円筒状の第２回転部３４ｂと、第１回転部３４ａと第２回転部３４ｂとの間に配置された複数の球体（ベアリング）３４ｃと、支持部材３２Ａの円形の内面に形成された歯車と、第２回転部３４ｂと連結部材３２Ｂとを連結する連結部３４ｄとを有する。第１回転部３４ａ、複数の球体３４ｃ、及び第２回転部３４ｂから回転軸受が構成されていて、第１回転部は第２回転部に対して、回転軸回りに互いに独立して回転する第２回転部３４ｂの外面の歯車が支持部材３２Ａの内面の歯車に係合され、第２回転部３４ｂ及び連結部３４ｄ（連結部材３２Ｂ）が、入力軸１８Ａ（第１回転部３４ａ）に対して所定の減速比で回転する。なお、ここでは、回転軸受が互いに独立して回転する一方で、連結部材３２Ｂが入力軸１８Ａに対して減速されて回転する原理についての説明を省略する。なお、減速機３４としては、波動歯車以外の任意の構成の減速機が使用可能である。

【0015】

また、図２（Ａ）は図１中の弾性部材３６を示す正面図、図２（Ｂ）は弾性部材３６を示す斜視図、図３（Ａ）から（Ｄ）は回転する弾性部材３６を示す正面図である。図１から図２（Ｂ）において、弾性部材３６は、出力軸１８Ｂの端部１８ＢａにボルトＢ２を介して固定され、外形が楕円状で中央に楕円状の開口が形成された内輪部３５Ａと、内輪部３５Ａを覆うようにボルトＢ１を介して連結部材３２Ｂに固定され、外形が楕円状の外輪部３５Ｃと、内輪部３５Ａと外輪部３５Ｃとの間に回転可能に配置された複数の球体３５Ｂと、複数の球体３５Ｂの間隔を所定間隔に保つための保持器３５Ｄとを有する。内輪部３５Ａの外面及び外輪部３５Ｃの内面にはそれぞれ球体３５Ｂを安定に保持するための溝部が形成されている。このように本実施形態の弾性部材３６は、円形の回転軸受を一方向に引き延ばし、その一方向に直交する他方向に圧縮した形状である。また、内輪部３５Ａの中央の開口内に出力軸１８Ｂの軸部１８Ｂｂが配置されている。

【0016】

弾性部材３６の内輪部３５Ａが出力軸１８Ｂ（端部１８Ｂａ）に連結され、外輪部３５Ｃが減速機３４の連結部３４ｄ（第２回転部３４ｂ）に連結されている。また、入力軸１８Ａ及び減速機３４によって、図２（Ａ）において、外輪部３５ＣがＺ軸の回りのθ方向に回転駆動されると、外輪部３５Ｃ及び内輪部３５Ａの弾性変形によって、内輪部３５Ａは外輪部３５Ｃと相対的にθ方向に弾性変位し、ある角度遅れて外輪部３５Ｃに連動してθ方向に回転する。また、内輪部３５Ａと外輪部３５Ｃの相対トルクＴが大きくなるほど、外輪部３５Ｃの回転角に対する内輪部３５Ａの回転角の遅れ（以下、ねじれ量Δθという。）は大きくなる。このように本実施形態の弾性部材３６においては、外輪部３５Ｃの回転に連動して（追従して）内輪部３５Ａが回転する。これに対して通常の円形の回転軸受では、外輪と内輪とは互いに独立して自由に回転できる点が異なっている。

【0017】

すなわち、例えば、出力軸１８Ｂが、端部１８Ｂａに接続された被駆動部によってＺ軸回りの回転方向の摩擦抵抗のみを受けている場合、図３（Ａ）に示すように、外輪部３５Ｃが停止状態から時計回りにモータの回転駆動を受けて回転すると、被駆動部による出力軸１８Ｂに対する負荷によって内輪部３５Ａは摩擦抵抗により回転規制されるため、内輪部３５Ａと外輪部３５Ｃの弾性変形によって外輪部３５Ｃが内輪部３５Ａに対して弾性変位し、Ｚ軸の回りの時計回りにねじれ量Δθが生じる。外輪部３５Ｃが更に回転を続け、ねじれ量Δθが所定の角度θ’を超えたとき、内輪部３５Ａは連動して時計回りに回転を始める。このとき、角度θ’は内輪部３５Ａと外輪部３５Ｃの間の復元力が摩擦抵抗と等しくなる角度である。その後、図３（Ｂ）に示すように、さらに、外輪部３５Ｃが角度θ１回転したとき、内輪部３５Ａは連動して時計回りに角度θ１回転するが、外輪部３５Ｃに対しては、ねじれ量Δθだけ遅れて回転している。これ以降も、図３（Ｃ）に示すように、外輪部３５Ｃの回転角に対して内輪部３５Ａの回転角は、弾性変位に相当するねじれ量Δθだけ遅れて回転することになる。そのねじれ量Δθは内輪部３５Ａと外輪部３５Ｃの相対トルクＴの関数である。同様に、図３（Ｄ）に示すように、外輪部３５Ｃが反時計回りにトルクＴで回転すると、内輪部３５Ａの回転角は逆方向に同じねじれ量Δθだけ遅れて回転する。このため、本実施形態では、例えば予め実測によってトルクＴとねじれ量Δθとの関係を求めておくことによって、駆動装置１０の稼働時にはそのねじれ量ΔθからトルクＴを求めることができる。また、そのように求められるトルクＴは、モータ部１４に作用するトルク、又は外部から出力軸１８Ｂ（軸部１８Ｂｂ）に作用するトルクとみなすこともできる。このため、以下ではねじれ量Δθから求められるトルクを出力軸１８Ｂのトルクと称する。

【0018】

また、出力軸１８Ｂに接続される被駆動部によって出力軸１８Ｂに対して回転方向に負荷が発生した場合においても、内輪部３５Ａと外輪部３５Ｃの弾性変形によって外輪部３５Ｃが内輪部３５Ａに対して弾性変位が生じる。このように、入力軸１８Ａ（第１軸）又は出力軸１８Ｂ（第２軸）の回転方向へ負荷が生じている状態においては、外輪部３５Ｃと内輪部３５Ａとの間に相対的なトルクが生じている状態でもある。また、前述のように、外輪部３５Ｃが停止状態から時計回りにモータの回転駆動を受けて回転すると、外輪部３５Ｃが内輪部３５Ａに対してＺ軸の回りの時計回りにねじれ量Δθが生じるが、その後、例えばモータの回転駆動を停止させると、回転方向への負荷がなくなり、内輪部３５Ａと外輪部３５Ｃの間で復元力が働く。このため、外輪部３５Ｃは内輪部３５Ａに対してＺ軸の回りの反時計回りにねじれ量Δθ回転し、外輪部３５Ｃの内輪部３５Ａに対するねじれ（弾性変位）は解消されることになる。また、前述の説明では、出力軸１８Ｂが摩擦抵抗のみを受けている場合について述べたが、出力軸１８Ｂが端部１８Ｂａに接続された被駆動部によって慣性負荷のみを受けている場合、モータの回転速度が一定になると内輪部３５Ａと外輪部３５Ｃの間の復元力によって、それまでに生じていたねじれ量Δθは無くなる（ほぼゼロ）ことになるが、その後、再度モータの回転を加速させると、出力軸１８Ｂに作用している慣性負荷により、Ｚ軸の回りの時計回りにねじれ量Δθが再び生じることになる。

【0019】

また、入力軸１８Ａの＋Ｚ方向の端部１８Ａｂはモータケース３０の＋Ｚ方向の側面の外側に突き出ており、出力軸１８Ｂの軸部１８Ｂｂの＋Ｚ方向の端部は端部１８Ａｂの外側に突き出ている。そして、入力軸１８Ａの端部１８Ａｂの＋Ｚ方向の端面に、回転方向の位置（回転角）を検出するための透過型のパターン（不図示。以下、回転型の検出パターンとも称する）が形成された輪帯状の第１の回転板４２Ａが取り付けられている。出力軸１８Ｂの軸部１８Ｂｂは、回転板４２Ａの中心の開口を通過している。また、出力軸１８Ｂの軸部１８Ｂｂの＋Ｚ方向の端面に、回転角を検出するための透過型のパターン（回転型の検出パターン）が形成された輪帯状の第２の回転板４２Ｂが取り付けられている。蓋部材４０の内面には、回転板４２Ａのパターンを検出する第１検出部４４Ａ、及び回転板４２Ｂのパターンを検出する第２検出部４４Ｂが設けられている。第１、第２検出部（位置検出用センサ）４４Ａ及び４４Ｂは、それぞれ回転板４２Ａ，４２Ｂのパターンに検出光を照射する光源と、そのパターンからの光（例えば透過光）を受光する複数の受光素子とを有する。回転板４２Ａ，４２Ｂのパターンは、例えばインクリメンタル式のパターン及びアブソリュート型のパターンを含む。なお、検出部４４Ａ，４４Ｂは透過型の光学センサであるが、回転板４２Ａ，４２Ｂのパターンを反射型のパターンとして、検出部４４Ａ，４４Ｂとして反射型の光学センサを使用してもよい。

【0020】

エンコーダ部１２は、回転板４２Ａ，４２Ｂと、検出部４４Ａ，４４Ｂと、検出部４４Ａ及び４４Ｂのそれぞれの検出信号Ｓ１及びＳ２を処理する演算装置４６とを有する。演算装置４６は、モータ部１４に対する入力軸１８Ａ及び出力軸１８ＢのＺ軸の回りの回転情報（回転角、角速度、及び／又は入力軸１８Ａが何回回転したかを示す多回転情報を含む変位情報）（以下、エンコーダ情報ともいう）を求めるとともに、出力軸１８ＢのＺ軸の回りのトルクＴの情報を求める。なお、入力軸１８Ａ及び出力軸１８Ｂに回転板４２Ａ，４２Ｂを設ける代わりに、入力軸１８Ａ及び出力軸１８Ｂの外面に反射型で回転型のパターンを設け、これらのパターンを検出してもよい。また、駆動装置１０には、入力軸１８Ａ及び出力軸１８Ｂの回転情報を検出するエンコーダ部１２を設けずに、駆動装置１０の外部に入力軸１８Ａ及び出力軸１８Ｂの回転情報を検出する検出器を設けてもよい。

【0021】

次に、図１において、一例として演算装置４６は、検出信号Ｓ１，Ｓ２をそれぞれ増幅する増幅器５４Ａ，５４Ｂと、増幅器５４Ａ，５４Ｂで増幅された検出信号Ｓ１，Ｓ２を内挿してそれぞれ回転板４２Ａ，４２Ｂの回転角を例えばパターンの最小周期よりも微細な分解能で求める内挿部５６Ａ，５６Ｂと、内挿部５６Ａ，５６Ｂで求められた角度の補正テーブルを記憶している補正部５８Ａ，５８Ｂとを有する。その補正テーブルは、例えば入力軸１８Ａ及び出力軸１８Ｂの回転角の正確な計測値（例えば不図示の校正済みの基準となるロータリーエンコーダで計測される値）と、内挿部５６Ａ，５６Ｂで求められた角度との差分（角度補正値）を、所定の角度間隔で記録したものである。

【0022】

補正部５８Ａ，５８Ｂは、それぞれ内挿部５６Ａ，５６Ｂで求められた角度に、対応する補正テーブルの対応する角度の角度補正値（又は補間した補正値）を加算して正確な角度を算出する。補正部５８Ａで補正された回転角（検出部４４Ａで検出された回転角）に乗算部６０Ａで減速機３４の既知の減速比を乗ずることで、入力軸１８Ａの回転角を減速機３４で減速した入力軸１８Ａの回転角ＣＴ１が求められる。さらに、演算装置４６は、回転角ＣＴ１及び補正部５８Ｂで補正された回転角（検出部４４Ｂで検出された回転角）ＣＴ２の加重平均を行う加重平均部６０Ｂと、回転角ＣＴ１と回転角ＣＴ２との差分（ねじれ量Δθ）を求める差分計算部６０Ｃと、例えばねじれ量Δθに予め求めてある係数ｋを乗算してトルクＴ及びその方向（時計回り又は反時計回り）を求めるトルク換算部６０Ｄと、求められたトルクＴ及びその方向を処理するエンコーダ制御部５２とを有する。

【0023】

なお、ねじれ量ΔθとトルクＴとの関係が非線形である場合には、例えばねじれ量ΔθとトルクＴとの関係を示すテーブルをトルク換算部６０Ｄ内の記憶部に記憶しておき、トルク換算部６０Ｄではねじれ量Δθ及びそのテーブルを用いて例えば補間によってトルクＴを求めてもよい。また、ねじれ量Δθが比較的大きい場合には、加重平均部６０Ｂでは、補正部５８Ｂで補正された回転角ＣＴ２の重みを回転角ＣＴ１の重みより大きく設定してもよい。乗算部６０Ａ及び加重平均部６０Ｂから回転角演算部４８が構成され、差分計算部６０Ｃ及びトルク換算部６０Ｄからトルク演算部５０が構成されている。一例として、エンコーダ制御部５２では、求められたトルクが所定の許容値を超えた場合に、アラーム情報ＡＲ１を駆動装置１０の制御部等（不図示）に供給してもよい。

【0024】

加重平均部６０Ｂ（回転角演算部４８）から出力される回転角は、出力軸１８Ｂの回転角の検出値としてモータ制御装置２４に出力される。モータ制御装置２４では、一例として加重平均部６０Ｂから出力される回転角と制御部（不図示）から供給される目標回転角との差分を求め、この差分を減少させるようにモータ部１４を駆動する。
また、図５（Ａ）は本実施形態の駆動装置１０の簡易的な力学モデルを示し、図５（Ａ）において、入力軸１８Ａの回転角が第１検出部４４Ａで検出される。また、図１のモータ部１４で駆動される入力軸１８Ａの回転が減速機３４及び弾性部材３６を介して出力軸１８Ｂに伝達され、出力軸１８Ｂの回転角が第２検出部４４Ｂで検出される。第１検出部４４Ａ及び第２検出部４４Ｂの検出信号がトルク演算部５０に供給され、これらの検出信号を用いてトルク演算部５０が出力軸１８Ｂに作用する負荷トルクを求める。この力学モデルにおいて、減速機３４と出力軸１８Ｂとの間に弾性部材３６が設けられているため、第１検出部４４Ａ及び第２検出部４４Ｂの検出信号から求められる入力軸１８Ａ及び出力軸１８Ｂの回転角の差分（ねじれ量）が大きくなり、高精度に負荷トルクを求めることができる。また、弾性部材３６の弾性率を適宜変更することにより、図５（Ｂ）における、出力軸１８Ｂに作用するトルクＴと、そのねじれ量との関係を表す直線Ｃ１の傾きを、駆動装置の駆動力に合わせて変更することができる。例えば、小さい駆動力の駆動装置においては、弾性体３６の弾性率を小さくすることで、小さいトルクに対してもねじれ量を大きくとることができるため、より高精度に負荷トルクを求めることができる。

【0025】

次に、本実施形態の駆動装置１０の制御方法の一例につき図４のフローチャートを参照して説明する。まず、図４のステップ１０２において、モータ制御装置２４内で被駆動部（不図示）及び出力軸１８Ｂの目標回転角が設定される。次のステップ１０４において、モータ制御装置２４はモータ部１４による入力軸１８Ａの回転駆動を開始させる。そして、ステップ１０６において、エンコーダ部１２の検出部４４Ａ及び検出部４４Ｂが入力軸１８Ａ及び出力軸１８Ｂの回転角ＣＴ１，ＣＴ２を検出し、回転角演算部４８がそれらの回転角を用いて出力軸１８Ｂの回転角を求める。出力軸１８Ｂの回転角の情報はモータ制御装置２４に供給される。ステップ１０８において、モータ制御装置２４は、出力軸１８Ｂの回転角から目標回転角を減算して回転角の補正量を算出する。そして、ステップ１１０において、モータ制御装置２４はその補正量を相殺するようにモータ部１４を駆動する。その後、動作はステップ１０６に移行し、ステップ１０６，１０８，１１０の動作が繰り返される。

【0026】

一方、ステップ１０４に続くステップ１１４においては、エンコーダ部１２の検出部４４Ａ及び検出部４４Ｂが入力軸１８Ａ及び出力軸１８Ｂの回転角ＣＴ１，ＣＴ２を検出し、ステップ１１６において、トルク演算部５０はそれらの回転角の差分（ねじれ量）から出力軸１８Ｂに作用するＺ軸の回りのトルクの方向及び大きさを求める。トルクの方向及び大きさはエンコーダ制御部５２に供給される。次のステップ１１８において、エンコーダ制御部５２は、そのトルクの大きさが許容範囲内かどうかを判定する。そして、トルクの大きさが許容範囲内である場合には、動作はステップ１１４に移行し、ステップ１１４，１１６，１１８の動作が繰り返される。なお、ステップ１１６において回転角ＣＴ１，ＣＴ２からトルクを求める代わりに、回転角ＣＴ１，ＣＴ２の差分と、出力軸１８Ｂに作用するトルクの大きさ（及び方向）との関係をルックアップテーブル等に作成して予め記憶部等に記憶しておき、ステップ１１６では、ステップ１１４で求められた回転角の差分（ねじれ量）に応じたトルクをルックアップテーブルから読み出してもよい。

【0027】

また、ステップ１１８において、トルクの大きさが許容範囲を超える場合には、エンコーダ制御部５２は、トルクの大きさが許容範囲を超えたことを示すアラーム情報ＡＲ１を例えば不図示の上位の制御装置又は不図示の駆動装置のオペレータに出力する。これに応じて、一例として、その制御部が自動的に、又はそのオペレータが手動により駆動装置１０の動作を停止し、例えば被駆動部（不図示）の負荷が軽減された後、駆動装置１０の駆動が開始される。なお、駆動装置１０の動作を停止する代わりに、モータ部１４の回転速度を低減させてもよい。本実施形態の制御方法によれば、駆動装置１０の入力軸１８Ａの回転角（減速機３４の減速比で補正した値）と出力軸１８Ｂの回転角との間のねじれ量Δθから出力軸１８Ｂに作用するトルクＴを求め、トルクＴの大きさが許容範囲を超える場合には、アラーム情報を出力している。このため、トルクＴが大きくなり過ぎて駆動装置１０が損傷を受けることを防止できる。

【0028】

本実施形態の駆動装置１０においては、出力軸１８Ｂに作用するトルクＴと、そのねじれ量Δθとの関係は図５（Ｂ）の直線Ｃ１のようになり、ねじれ量Δθは、減速機３４の弾性に起因するねじれ量Ｃ１ａと弾性部材３６に起因するねじれ量Ｃ１ｂとの和になる。これに対して、仮に本実施形態の弾性部材３６を設けない例（以下、比較例という。）では、出力軸１８Ｂに作用するトルクＴと、そのねじれ量Δθとの関係は図５（Ｃ）の直線Ｃ２のようになり、ねじれ量Δθは、減速機３４の弾性に起因するねじれ量のみとなる。本実施形態によれば、減速機３４の他に弾性部材３６が設けられているため、単位トルクあたりのねじれ量Δθが大きくなり、高精度にトルクＴを求めることができる。さらに、弾性部材３６は、外輪と内輪とを円周方向に組み合わせた構成であることから、トルクが作用したときに外輪の倒れが生じ難くなる。この特性により、弾性変形は正確にＺ軸の回りの回転方向に生じるため、入力軸１８Ａ及び出力軸１８Ｂの回転中心が常に合致している。このため、トルク及びＺ軸以外の方向の外力が大きい場合でも出力軸１８Ｂを高精度に回転駆動できる。これに対して例えば弾性部材３６の代わりに比較的剛性の大きい大型の渦巻きばねを使用するような場合には、弾性変形がＺ軸の回りの回転方向以外にも生じる恐れがあるために、入力軸１８Ａの回転軸に対して出力軸１８Ｂの回転軸が傾斜して、被駆動物の位置が目標位置からずれる恐れがある。また、Ｚ軸の回りの回転方向以外の方向の外力を受ける場合に、出力軸１８Ｂの回転軸の傾斜を抑制しようとすると、倒れ防止のための部材を別途備える必要がありコスト増となる。

【0029】

次に、図６（Ａ）から図７（Ｂ）を参照して本実施形態の弾性部材３６として使用できる弾性部材の製造方法の一例につき説明する。その製造方法において、まず図６（Ａ）に示すように外形が円形の回転軸受３６Ｓを用意する。回転軸受３６Ｓは、円形の内輪３５ＳＡと、これを囲むように配置された円形の外輪３５ＳＣと、内輪３５ＳＡと外輪３５ＳＣとの間に配置された複数の球体３５Ｂと、これらの球体３５Ｂを保持する保持器３５Ｄとを有する。さらに、図６（Ｂ）に示すように、内輪３５ＳＡの形状を変形させるためのリング状の第１の治具７２、及び外輪３５ＳＣの形状を変形させるためのリング状の第２の治具７４を用意する。治具７２，７４は例えば金属製である。

【0030】

図７（Ａ）に示すように、第１の治具７２の基本的な外形は回転軸受３６Ｓの内輪３５ＳＡの内面の形状（内形）ＳＡ１よりもわずかに小さい円形であり、その外形の４箇所に内形ＳＡ１に対して回転軸の外側に突出した凸部７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄが形成されている。また、図７（Ｂ）に示すように、第２の治具７４の基本的な外形は回転軸受３６Ｓの外輪３５ＳＣの外面の形状（外形）ＳＣ１よりもわずかに大きい円形であり、その外形の４箇所に外形ＳＣ１に対して回転軸方向側に突出した凸部７４ａ，７４ｂ，７４ｃ，７４ｄが形成されている。

【0031】

そして、図６（Ｂ）に示すように、回転軸受３６Ｓの内輪３５ＳＡの内部に第１の治具７２を圧入することによって、凸部７２ａ～７２ｄが内輪３５ＳＡの内側を押圧して、内輪３５ＳＡの凸部７２ａ～７２ｄとの接触部周辺を半径方向外側に丸みを帯びた形状に変形させ、図７（Ａ）に示すように、内輪３５ＳＡの外形の４箇所が当初の外形ＳＡ２に対して外側に突き出る変形部３５ＳＡａ，３５ＳＡｂ，３５ＳＡｃ，３５ＳＡｄとなり、この変形部３５ＳＡａ～３５ＳＡｄが外輪３５ＳＣを押圧する。同様に、外輪３５ＳＣの外側に第２の治具７４を圧入することによって、凸部７４ａ～７４ｄが外輪３５ＳＣの外側を押圧して、外輪３５ＳＣの凸部７４ａ～７４ｄとの接触部周辺を回転軸方向に丸みを帯びた形状に変形させ、図７（Ｂ）に示すように、外輪３５ＳＣの内形の４箇所が当初の内形ＳＣ２に対して内側に突き出る変形部３５ＳＣａ，３５ＳＣｂ，３５ＳＣｃ，３５ＳＣｄとなり、この変形部３５ＳＣａ～３５ＳＣｄが内輪３５ＳＡを押圧する。このように、内輪３５ＳＡと外輪３５ＳＣの変形によって、それらの独立した回転が阻害されるとともに、内輪３５ＳＡと外輪３５ＳＣの接触部（押圧部）の弾性変形によって、回転軸受３６Ｓをから製造される弾性部材は弾性体として機能する。上述のように治具７２，７４の圧入によって回転軸受３６Ｓを変形させて容易に弾性部材３６として使用できる弾性部材を製造できる。この際に、回転軸受３６Ｓに治具７２及び７４を圧入し易くするために、治具７２の凸部７２ａ～７２ｄの回転軸受３６Ｓ側の面、及び治具７４の凸部７４ａ～７４ｄの回転軸受３６Ｓ側の面にそれぞれ傾斜部（面取り部）を形成しておくことが好ましい。また、第１の治具７２の外面に形成する凸部の個数は任意であり、その外面には１箇所の凸部（例えば凸部７２ａ）を形成しておくのみでもよい。同様に、第２の治具７４の内面に形成する凸部の個数は任意であり、その内面には１箇所の凸部（例えば凸部７４ａ）を形成しておくのみでもよい。また、第１の治具７２の外面に形成される凸部が、第１の治具７２に配置される回転軸回りの角度間隔は任意である。同様に、第２の治具７４の内面に形成する凸部が回転軸回りに第２の治具７２に配置される角度間隔も任意である。さらに、第１の治具の凸部が配置される第１の治具の回転軸回りの角度位置と、第２の治具の凸部が配置される回転軸回りの角度位置が同じ角度位置であってもよく、また、異なる位置でもよい。また、回転軸受３６Ｓを変形させる治具は、第１の治具７２及び第２の治具７４のいずれか１つでもよいが、３つから８つの範囲であることが好ましい。

【0032】

図７（Ｃ）では、第１の治具７２Ａに凸部７２ａ，７２ｃが回転軸回りに略１８０度間隔で２箇所設けられ、同様に、第２の治具７４Ａに凸部７４ａ，７４ｃが、回転軸回りに略１８０度間隔で２箇所設けられている。治具７２Ａ，７４Ａを用いる場合、回転軸受３６Ｓの内輪３５ＳＡの内部に第１の治具７２Ａを圧入することによって、凸部７２ａ，７２ｃが内輪３５ＳＡの内側を押圧して、内輪３５ＳＡ全体を楕円形状又は楕円に近い細長い形状に変形させ、この変形した内輪３５ＳＡの長軸付近が外輪３５ＳＣを押圧する。同様に、外輪３５ＳＣの外側に第２の治具７４Ａを圧入することによって、凸部７４ａ，７４ｃが外輪３５ＳＣの外側を押圧して、外輪３５ＳＣ全体を楕円形状又は楕円に近い細長い形状に変形させ、この変形した外輪３５ＳＣの短軸付近が内輪３５ＳＡを押圧する。このように、内輪３５ＳＡと外輪３５ＳＣの変形によって、それらの独立した自由な回転が阻害されるとともに、内輪３５ＳＡと外輪３５ＳＣの接触部（押圧部）の弾性変形によって、回転軸受３６Ｓから製造される弾性部材３６は弾性体として機能する。なお、回転軸受３６Ｓを変形させる治具は、第１の治具７２及び第２の治具７４のいずれか１つでもよい。

【0033】

なお、そのように治具７２，７４を用いることなく、回転軸受３６Ｓの内部及び外部から圧力を加えて回転軸受３６Ｓの内輪３５ＳＡ及び外輪３５ＳＣを楕円形等に塑性変形させてもよい。さらに、最初に外形が楕円形等の内輪部３５Ａ及び外輪部３５Ｃを製造しておき、それらの間に複数の球体３５Ｂ及び保持器３５Ｄを配置してもよい。この場合、内輪部３５Ａ及び外輪部３５Ｃをそれぞれ回転軸に垂直な平面で２分割しておき、分割された内輪部及び外輪部の間に球体３５Ｂ及び保持器３５Ｄを配置した後、その分割された内輪部及び外輪部を溶接等で連結してもよい。
上述のように、本実施形態の駆動装置１０は、モータ部１４により駆動される入力軸１８Ａ（第１軸）と、入力軸１８Ａに連動して回転する出力軸１８Ｂ（第２軸）と、を備える駆動装置であって、モータ部１４の駆動による入力軸１８Ａの回転が出力軸１８Ｂに伝達される入力軸１８Ａから出力軸１８Ｂまでの経路（入力軸１８Ａと出力軸１８Ｂとの間）に配置され、出力軸１８Ｂの回転方向（Ｚ軸の回りの方向）に弾性変位する弾性部材３６（弾性体）と、弾性部材３６の変位量（ねじれ量Δθ）に基づいて出力軸１８Ｂの回転方向への負荷の情報（トルク）を求めるトルク演算部５０と、を有し、弾性部材３６は、入力軸１８Ａに連結される外輪部３５Ｃ（第１回転体）と、外輪部３５Ｃの内周方向に配置されて出力軸１８Ｂに連結され、入力軸１８Ａ又は出力軸１８Ｂの回転方向への負荷により外輪部３５Ｃに対し弾性変位する内輪部３５Ａ（第２回転体）と、を有する。

【0034】

また、本実施形態のエンコーダ部１２は、モータ部１４により駆動される入力軸１８Ａ（第１軸）と、入力軸１８Ａに連動して回転する出力軸１８Ｂ（第２軸）と、を備える駆動装置１０に設けられるエンコーダユニットであって、モータ部１４の駆動による入力軸１８Ａの回転が出力軸１８Ｂに伝達される入力軸１８Ａから出力軸１８Ｂまでの経路（入力軸１８Ａと出力軸１８Ｂとの間）に配置され、出力軸１８Ｂの回転方向（Ｚ軸の回りの方向）に弾性変位する弾性部材３６と、入力軸１８Ａの第１回転情報を検出する第１検出部４４Ａと、出力軸１８Ｂの第２回転情報を検出する第２検出部４４Ｂと、その第１回転情報及びその第２回転情報を用いて入力軸１８Ａ又は出力軸１８Ｂの回転方向への負荷の情報（トルク）を求めるトルク演算部５０と、を備え、弾性部材３６は、入力軸１８Ａに連結される外輪部３５Ｃ（第１回転体）と、外輪部３５Ｃの内周方向に配置されて出力軸１８Ｂに連結され、出力軸１８Ｂの回転方向への負荷により外輪部３５Ｃに対し弾性変位する内輪部３５Ａ（第２回転体）と、を有する。

【0035】

本実施形態の駆動装置１０又はエンコーダ部１２によれば、入力軸１８Ａと出力軸１８Ｂとの間に弾性部材３６が設けられているため、出力軸１８Ｂにトルクが作用する場合に、入力軸１８Ａの回転角と出力軸１８Ｂの回転角との差分（ねじれ量Δθ）を大きくすることができ、簡単な構成でそのトルクを高精度に求めることができる。また、弾性部材３６は入力軸１８Ａの回転軸（Ｚ軸）の回りに正確に弾性変形し、かつＺ軸以外の方向の外力に対する剛性が高いため、入力軸１８Ａの回転軸に対する出力軸１８Ｂの回転軸の傾斜等がなく、出力軸１８Ｂを高精度に回転駆動できる。

【0036】

なお、上述の実施形態では、以下のような変形が可能である。
まず、上述の実施形態では、弾性部材３６の内輪部３５Ａに出力軸１８Ｂに連結され、外輪部３５Ｃに減速機３４を介して入力軸１８Ａが連結されている。これに対して、例えば内輪部３５Ａに減速機３４を介して入力軸１８Ａを連結し、外輪部３５Ｃに出力軸１８Ｂを連結してもよい。この場合、弾性部材３６は、入力軸１８Ａに連結される内輪部３５Ａ（第１回転体）と、内輪部３５Ａの外周方向に配置されて出力軸１８Ｂに連結される外輪部３５Ｃ（第２回転体）とを有することになる。

【0037】

また、上述の実施形態では、モータ部１４の駆動による入力軸１８Ａの回転が出力軸１８Ｂに伝達される経路において、減速機３４と出力軸１８Ｂとの間に弾性部材３６が配置されているが、減速機３４と入力軸１８Ａとの間に弾性部材３６を配置してもよい。
また、上述の実施形態では、入力軸１８Ａと出力軸１８Ｂとの間に減速機３４が設けられているが、減速機３４を設けることなく、入力軸１８Ａと出力軸１８Ｂとの間に弾性部材３６を配置してもよい。

【0038】

また、上述の実施形態では、弾性部材３６は内輪部３５Ａと外輪部３５Ｃとの間に球体３５Ｂが設置された転がり軸受方式であるが、弾性部材３６の代わりに、内輪部３５Ａと外輪部３５Ｃとの間に円柱、ニードル、又は円錐状の転動体等を配置した転がり軸受を使用することもできる。さらに、弾性部材３６の代わりに、内輪部３５Ａと外輪部３５Ｃとの間に転動体を介在させない滑り軸受方式の部材を使用することもできる。
また、上述の実施形態において、検出部４４Ａ，４４Ｂとしては、光学式の反射型又は透過型のロータリーエンコーダが使用されている。これに対して、検出部４４Ａ，４４Ｂの少なくとも一方として、磁気式又は静電容量式等の任意の形式のロータリーエンコーダを使用してもよい。

【0039】

また、弾性部材としては、図８（Ａ）の第１変形例の正三角形状の弾性部材３６Ａを使用してもよい。弾性部材３６Ａは、正三角形状の内輪部３５ＡＡと正三角形状の外輪部３５ＡＣとの間に複数の球体３５Ｂ及び保持器（不図示）を設置したものである。さらに、弾性部材３６の代わりに、外形がｎ角形（ｎは３以上の整数）の多角形状の弾性部材を使用してもよい。このように多角形状の弾性部材を使用した場合でも、トルクによる弾性変形によって内輪部３５ＡＡと外輪部３５ＡＣとの間にねじれ量Δθが生じるため、高精度にトルクを求めることができる。

【0040】

また、弾性部材としては、図８（Ｂ）の第２変形例の非回転対称の弾性部材３６Ｂ、又は図８（Ｃ）の第３変形例の非回転対称の弾性部材３６Ｃを使用することもできる。図８（Ｂ）の弾性部材３６Ｂにおいて、外輪部３５ＢＣ（第１回転体）の内輪部３５ＢＡ（第２回転体）と対向する面の少なくとも一部は、内輪部３５ＢＡ側に突出する凸部３５ａを有し、内輪部３５ＢＡの外輪部３５ＢＣと対向する面の少なくとも一部は、外輪部３５ＢＣと反対側に変形した凹部３５ｃを有する。また、外輪部３５ＢＣの外面は、外輪部３５ＢＣの少なくとも一部を加圧して、凸部３５ａを形成するための第１加圧部３５ｂを有する。また、外輪部３５ＢＣと内輪部３５ＢＡとの間に複数の球体３５Ｂ及び保持器３５Ｄを設置してもよい。また、第１加圧部３５ｂを備える代わりに、凸部３５aと凹部３５ｃを外輪部３５ＢＣと内輪部３５ＢＡのそれぞれに形成していてもよい。

【0041】

また、図８（Ｃ）の弾性部材３６Ｃにおいて、外輪部３５ＣＣの内輪部３５ＣＡと対向する面の少なくとも一部は、凹部３５ｅを有し、内輪部３５ＣＡの外輪部３５ＣＣと対向する面の少なくとも一部は、外輪部３５ＣＣ側に突出した凸部３５ｇを有する。また、内輪部３５ＣＡの内面は、内輪部３５ＣＡの少なくとも一部を加圧して、凸部３５ｇを形成するための第２加圧部３５ｈを有する。また、外輪部３５ＣＣと内輪部３５ＣＡとの間に複数の球体３５Ｂ及び保持器３５Ｄを設置してもよい。また、第２加圧部３５ｈを備える代わりに、凹部３５eと凸部３５ｇを外輪部３５ＣＣと内輪部３５ＣＡのそれぞれに形成していてもよい。

【0042】

弾性部材３６Ｂ又は弾性部材３６Ｃを用いた場合にも、外輪部３５ＢＣ（３５ＣＣ）の回転に連動して内輪部３５ＢＡ（３５ＣＡ）が回転し、外輪部３５ＢＣ（３５ＣＣ）及び内輪部３５ＢＡ（３５ＣＡ）の回転方向の弾性変形によってねじれ量Δθが生じるため、内輪部３５ＢＡ（３５ＣＡ）（出力軸１８Ｂ）に作用するトルクを高精度に求めることができる。なお、弾性部材３６Ｂ又は３６Ｃにおいて、凸部３５ａ（又は３５ｇ）又は凹部３５Ｃ（又は３５ｅ）を出力軸１８Ｂの回りに少なくとも３個設けてもよい。

【0043】

次に、弾性部材としては、図９の第４変形例の弾性部材３６Ｄのように、弾性変形可能な棒状部材７６Ａ，７６Ｂ，７６Ｃ（弾性軸）を用いてもよい。弾性部材３６Ｄにおいて、円形の外輪部３５ＤＣと円形の内輪部３５ＤＡとが等角度間隔で３箇所に配置された棒状部材７６Ａ，７６Ｂ，７６Ｃで連結されている。また、棒状部材７６Ａ～７６Ｃは、回転軸に垂直な方向に外輪部３５ＤＣと内輪部３５ＤＡを挿通している。また、外輪部３５ＤＣと内輪部３５ＤＡとの間の棒状部材７６Ａ，７６Ｂ，７６Ｃの間にそれぞれ複数の球体３５Ｂが保持器３５Ｄに保持されて配置されている。弾性部材３６Ｄによれば、内輪部３５ＤＡ（出力軸１８Ｂ）の回転方向への負荷による棒状部材７６Ａ～７６Ｃの弾性変形により、内輪部３５ＤＡが外輪部３５ＤＣに対して弾性変位する。このため、外輪部３５ＤＣの回転に連動して内輪部３５ＤＡが回転し、その弾性変位による外輪部３５ＤＣと内輪部３５ＤＡとのねじれ量（Δθ）によって出力軸１８Ｂのトルクを高精度に求めることができる。

【0044】

また、上述の各実施形態の駆動装置及びエンコーダユニットは各種工作機械又はロボット装置の駆動機構又はその一部として使用できる。
図１０は、上記の実施形態の駆動装置１０と同様の駆動装置１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅが使用されたロボット装置ＲＢＴを示す斜視図である。なお、図１０において、上記した実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付してその説明を省略する。

【0045】

ロボット装置ＲＢＴは、第１の駆動装置１０Ｃと、この駆動装置１０Ｃの出力軸の端部１８ＣＢａに連結された第１アーム８２と、第１アーム８２の先端部に設置された第２の駆動装置１０Ｄと、この駆動装置１０Ｄに連結された第２アーム８４と、第２アーム８４の先端部に上下動可能に装着されたハンドリング部８６と、ハンドリング部８６の下端に連結された第３の駆動装置１０Ｅと、装置全体の動作を制御するロボット制御部８０とを備えている。この場合、駆動装置１０Ｄの出力軸の端部１８ＤＢａが第１アーム８２の先端に固定され、駆動装置１０Ｅの出力軸の端部１８ＥＢａに対向する位置に被駆動部としてのボルト８８が配置されている。端部１８ＥＢａには電磁吸着部（不図示）も設けられ、端部１８ＥＢａでボルト８８のヘッド部を吸着し、端部１８ＥＢａを回転することによって、ボルト８８を対応するネジ穴（不図示）に締めることができる。

【0046】

本実施形態においては、駆動装置１０Ｃの出力軸を回転軸ＡＸ１の回りに回転駆動することで、回転軸ＡＸ１の回りに第１アーム８２が回転し、駆動装置１０Ｄの出力軸を回転軸ＡＸ２の回りに回転駆動することで、回転軸ＡＸ２の回りに第２アーム８４が回転し、ハンドリング部８６を駆動装置１０Ｅの回転軸ＡＸ３に沿って上下動することで、ボルト８８を３次元的に位置決めすることができる。また、駆動装置１０Ｃ～１０Ｅのエンコーダ制御部５２（図１参照）からロボット制御部８０に、それぞれ第１アーム８２に作用するトルクの方向及び大きさ、第２アーム８４に作用するトルクの方向及び大きさ、並びに駆動装置１０Ｅの端部１８ＥＢａに作用するトルクＴＥの方向及び大きさの情報が供給される。

【0047】

そこで、一例として第１アーム８２のトルク又は第２アーム８４のトルクが予め設定されている閾値を超えた場合に、ロボット制御装置８０では、駆動装置１０Ｃによる第１アーム８２の回転速度又は駆動装置１０Ｄによる第２アーム８４の回転速度を低減させてもよい。又は、ロボット制御部８０では、第１アーム及び第２アーム８４の回転を停止させてもよい。又は、ロボット制御部８０では、ワーク８８の荷重を軽減させるようにアラームを発してもよい。さらに、ロボット制御部８０では、駆動装置１０Ｅによってボルト８８の締め付けを行っている際に、端部１８ＥＢａに作用するトルクＴＥの大きさが予め定められている一定の値になるように駆動装置１０Ｅを駆動してもよい。これによって、常にボルト８８を安定に締め付けることができる。

【0048】

なお、ロボット装置ＲＢＴは、上記の構成に限定されず、駆動装置１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅは、関節を備える各種ロボット装置（例、組立ロボット、自動搬送装置（ＡＧＶ）、人間協調型ロボット等）に適用できる。

【符号の説明】

【0049】

１０，１０Ｃ～１０Ｅ…駆動装置、１２…エンコーダ部、１４…モータ部、１８Ａ…入力軸、１８Ｂ…出力軸、２０…マグネット、２２…コイル、２４…モータ制御装置、３０…モータケース、３４…減速機、３６，３６Ａ～３６Ｄ…弾性部材、３５Ａ…内輪部、３５Ｂ…球体、３５Ｃ…外輪部、４２Ａ，４２Ｂ…回転板、４４Ａ…第１検出部、４４Ｂ…第２検出部、４６…演算装置、４８…回転角演算部、５０…トルク演算部、５２…エンコーダ制御部、ＲＢＴ…ロボット装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】