JP2007075913A

JP2007075913A - 産業用ロボットの旋回部構造

Info

Publication number: JP2007075913A
Application number: JP2005263370A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Hirata; 篤平田
Original assignee: Nabtesco Corp
Current assignee: Nabtesco Corp
Priority date: 2005-09-12
Filing date: 2005-09-12
Publication date: 2007-03-29

Abstract

【課題】産業用ロボット10の旋回部構造を構造簡単でかつ製作費を安価とする。
【解決手段】クランクピン40のうち特定の１つのクランクピン40ａの入力側端部にのみ第１伝達歯車58を回転可能に支持させるようにしたので、該第１伝達歯車58を１個とすることができ、これにより、構造が簡単となるとともに、製作費を安価とすることができる。このとき、第２伝達歯車61と全てのクランクピン40に取付けられた入力歯車57とが噛み合っているので、第１、第２伝達歯車58、61を通じて駆動モータ49の回転は全てのクランクピン40に等分配されながら伝達される。
【選択図】図１

Description

この発明は、偏心揺動型減速機を用いた産業用ロボットの旋回部構造に関する。

従来の産業用ロボットの旋回部構造としては、例えば以下の特許文献１に記載されているようなものが知られている。
特開昭６２−４５８６号公報

このものは、産業用ロボットの第１部材および第２部材と、前記第１部材と第２部材との間に配置されるとともに、周方向に離れた２本以上のクランクピンを有し、該クランクピンに付与された回転を減速して第２部材に伝達し該第２部材を第１部材に対して低速回転させる偏心揺動型減速機と、全てのクランクピンの入力側端部にそれぞれ取付けられた入力歯車と、全てのクランクピンの入力側端部に前記入力歯車から軸方向に離れて回転可能に支持されるとともに、駆動モータからの回転駆動力を受けて同期回転する第１伝達歯車と、偏心揺動型減速機の中心軸と同軸で、第１伝達歯車より大径の大径歯車部、および、該大径歯車部から軸方向に離れて設けられ前記入力歯車より小径の小径歯車部を有する第２伝達歯車とを備え、前記第２伝達歯車の大径歯車部を全ての第１伝達歯車に、小径歯車部を全ての入力歯車にそれぞれ噛み合わせるようにしたものである。

しかしながら、このような従来の産業用ロボットの旋回部構造にあっては、第１伝達歯車を全てのクランクピンの入力側端部に回転可能に支持させるようにしているため、第１伝達歯車がクランクピンの本数と同数（２個以上）必要となり、この結果、構造が複雑で高価となってしまうという課題があった。

この発明は、構造が簡単で安価に製作することができる産業用ロボットの旋回部構造を提供することを目的とする。

このような目的は、産業用ロボットの第１部材および第２部材と、前記第１部材と第２部材との間に配置されるとともに、周方向に離れた２本以上のクランクピンを有し、該クランクピンに付与された回転を減速して第２部材に伝達し該第２部材を第１部材に対して低速回転させる偏心揺動型減速機と、全てのクランクピンの入力側端部にそれぞれ取付けられた入力歯車と、前記クランクピンのうち特定の１つのクランクピンの入力側端部に前記入力歯車から軸方向に離れて回転可能に支持されるとともに、駆動モータからの回転駆動力を受けて回転する第１伝達歯車と、偏心揺動型減速機の中心軸と同軸で、第１伝達歯車より大径の大径歯車部、および、該大径歯車部から軸方向に離れて設けられ前記入力歯車より小径の小径歯車部を有する第２伝達歯車とを備え、前記第２伝達歯車の大径歯車部を第１伝達歯車に、小径歯車部を全ての入力歯車にそれぞれ噛み合わせることにより、達成することができる。

この発明においては、クランクピンのうち特定の１つのクランクピンの入力側端部にのみ第１伝達歯車を回転可能に支持させるようにしたので、該第１伝達歯車を１個とすることができ、これにより、構造が簡単となるとともに、製作費を安価とすることができる。このとき、第２伝達歯車と全てのクランクピンに取付けられた入力歯車とが噛み合っているので、第１伝達歯車、第２伝達歯車を通じて駆動モータの回転は全てのクランクピンに等分配されながら伝達される。

また、請求項２に記載のように構成すれば、さらに大きな減速比を容易に得ることができる。
さらに、請求項３に記載のように構成すれば、貫通孔を配線、配管等の通路として用いることができる。

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１において、11は産業用ロボット10の固定側部材である第１部材としての基台であり、この基台11の中央部には上下に貫通した貫通孔12が形成されている。この基台11の一側面（上面）には偏心揺動型減速機13の固定部、ここではケース14が複数のボルト15によって取付けられている。また、前記偏心揺動型減速機13の回転部、ここではキャリア16の上面には産業用ロボット10の回転側部材である第２部材としての旋回ヘッド17の基端部（下端部）が複数のボルト18によって取付けられている。この結果、前記旋回ヘッド17は垂直軸を中心として基台11に対し回転することができる。そして、この旋回ヘッド17にも前記貫通孔12と同軸の貫通孔19が形成されている。

ここで、前記ケース14は円筒状を呈するとともに、その軸方向中央部内周には周方向に等距離離れた多数の内歯としてのピン歯21が設けられている。前記ケース14内には複数（２個）のピニオン22が軸方向に並べられて収納され、これらピニオン22の外周には多数のトロコイド歯形からなる外歯23がそれぞれ形成されている。ここで、前記ピニオン22の外歯23の歯数は前記ピン歯21の歯数より若干、ここでは１個だけ少なく、また、これらピニオン22とケース14とは内接した状態で外歯23とピン歯21とが噛み合っているが、２つのピニオン22の最大噛み合い部（噛み合いの最も深い部位）は 180度だけ位相がずれている。

そして、これらピニオン22の中心軸上には貫通した中心孔27が、また、内、外周間の中間部には軸方向に貫通した貫通孔28が周方向に等距離離れて複数（３個）だけ形成されている。また、前記ケース14内には前記キャリア16が挿入されているが、このキャリア16はピニオン22の軸方向両外側に配置された一対の端板部29、30と、一端（上端）が端板部29に一体形成され、他端（下端）に端板部30がボルト31により取付けられてた複数（貫通孔28と同数）の柱部32とから構成され、これら柱部32は前記貫通孔28内にそれぞれ遊嵌されている。また、前記キャリア16、詳しくは端板部29、30の中心軸上には前記中心孔27とほぼ同径の中心孔33、34がそれぞれ形成されている。

36は前記キャリア16、詳しくは端板部29、30の外周とケース14の軸方向両端部内周との間に介装された一対の軸受であり、これらの軸受36によりキャリア16はケース14に対し相対回転可能に支持される。37は各ピニオン22に成形された軸方向に延びる複数（３個）のクランクピン孔であり、これらのクランクピン孔37は周方向に等距離離れるとともに、前記貫通孔28と交互に配置されている。

40は２本以上、ここではクランクピン孔37と同数である３本のクランクピンであり、これらのクランクピン40は周方向に等距離離れて配置されている。これらクランクピン40とキャリア16、詳しくは端板部29、30との間には軸方向に離れた一対の軸受41がそれぞれ介装され、これにより、前記クランクピン40はこれら一対の軸受41を介してキャリア16に回転可能に支持される。

また、前記クランクピン40は軸方向中央部にクランクピン40の中心軸から等距離だけ偏心したピニオン22と同数（２個）の偏心部44を有し、これら偏心部44は軸方向に近接配置されるとともに、互いに 180度だけ位相がずれている。そして、前記クランクピン40の偏心部44はピニオン22のクランクピン孔37内にそれぞれ針状ころ軸受45を介して挿入されており、この結果、前記ピニオン22とクランクピン40とは相対回転が許容されている。

前述したケース14、キャリア16、ピニオン22、クランクピン40は全体として、前記基台11と旋回ヘッド17との間に配置されるとともに、周方向に離れた２本以上（３本）のクランクピン40を有し、該クランクピン40に付与された回転を減速した後、ケース14またはキャリア16、ここではキャリア16を通じて旋回ヘッド17に伝達し、該旋回ヘッド17を基台11に対して低速回転させる前記偏心揺動型減速機13を構成する。

図１、２、３、４において、49は前記旋回ヘッド17の一側面（上面）に取付けられた駆動モータであり、この駆動モータ49は前記偏心揺動型減速機13の中心軸から半径方向に所定距離離れて配置されており、この所定距離は中心孔33、34の中心からクランクピン40の中心軸までの距離より大きい。51は前記駆動モータ49から他側（下方）に向かって延びる該駆動モータ49の出力軸であり、この出力軸51には歯車軸52が嵌合固定され、この歯車軸52の先端部（下端部）には外歯車からなる出力歯車53が設けられている。

前述した全てのクランクピン40はその軸方向一端部（入力側端部）が一側の軸受41より軸方向一側に若干突出しているが、これら全ての突出部には外歯車からなる入力歯車57がスプライン結合によりそれぞれ取付けられている。ここで、前記クランクピン40のうち特定の１つのクランクピン40ａは、入力側端部に軸方向一端からさらに軸方向一側に延長した延長部40ｂを有し、この延長部40ｂには前記入力歯車57から軸方向一側（上側）に所定距離だけ離れた単一の第１伝達歯車58が回転可能に支持されている。

61は前記偏心揺動型減速機13の中心軸と同軸の第２伝達歯車であり、この第２伝達歯車61の軸方向他端部（下端部）は前記キャリア16、詳しくは端板部29の中心孔33内に遊嵌されている。そして、この第２伝達歯車61の軸方向他端部と前記端板部29との間には単一の軸受62が介装され、これにより、前記第２伝達歯車61はキャリア16に回転可能に支持される。前記第２伝達歯車61は大径の大径歯車部63と、該大径歯車部63から軸方向他側（下側）に離れて設けられ前記入力歯車57より小径の小径歯車部64とを有し、この小径歯車部64は前述した全ての入力歯車57によって囲まれるとともに、全ての入力歯車57に噛み合っている。

これにより、第２伝達歯車61の回転は前記小径歯車部64、入力歯車57により減速されて全てのクランクピン40に伝達される。また、前記第２伝達歯車61の中心軸上には中心孔27等に連通する貫通孔67が形成されており、これにより、該貫通孔67を貫通孔12、19、中心孔27、33、34と共に、配線、配管等の通路として用いることができる。

一方、前記第１伝達歯車58には第２伝達歯車61の大径歯車部63より小径の小径歯車部70と、該小径歯車部70から軸方向一側（上側）に離れ、小径歯車部70および出力歯車53の双方より大径である大径歯車部71とが設けられ、前記小径歯車部70には第２伝達歯車61の大径歯車部63が噛み合い、大径歯車部71には出力歯車53がそれぞれ噛み合っている。

このように第１伝達歯車58の小径歯車部70と第２伝達歯車61の大径歯車部63とが噛み合っているため、第１伝達歯車58の回転は減速されて第２伝達歯車61に伝達される。また、第１伝達歯車58の大径歯車部71と、駆動モータ49に設けられ前記大径歯車部71より小径である前記出力歯車53とが噛み合っているため、駆動モータ49の出力軸51の回転は減速されて第１伝達歯車58に伝達され、これにより、第１伝達歯車58は前記駆動モータ49からの回転駆動力を受けて回転することができる。

そして、前述のようにクランクピン40のうち特定の１つのクランクピン40ａの入力側端部にのみ第１伝達歯車58を回転可能に支持させるようにすれば、該第１伝達歯車58を１個とすることができ、これにより、構造が簡単となるとともに、製作費を安価とすることができる。このとき、第２伝達歯車61と全てのクランクピン40に取付けられた入力歯車57とが噛み合っているので、第１、第２伝達歯車58、61を通じて駆動モータ49の回転は全てのクランクピン40に等分配されながら伝達され、この結果、前記特定の１つのクランクピン40ａのみが大きな負荷を受けて早期に摩耗するようなことはない。

また、前述のように第１伝達歯車58に小径歯車部70と大径歯車部71とを設け、前記小径歯車部70を第２伝達歯車61の大径歯車部63に、大径歯車部71を駆動モータ49に設けられた出力歯車53にそれぞれ噛み合わせるようにすれば、第１伝達歯車が単一の外歯車から構成されている場合に比較し、さらに大きな減速比を容易に得ることができる。そして、前述した出力歯車53、第１伝達歯車58の大径歯車部71は全体として、１段目の第１外歯車減速機構75を構成し、第１伝達歯車58の小径歯車部70、第２伝達歯車61の大径歯車部63は全体として、２段目の第２外歯車減速機構76を構成する。

さらに、前述した第２伝達歯車61の小径歯車部64、入力歯車57は全体として、３段目の第３外歯車減速機構77を構成する。そして、これら第１、第２、第３外歯車減速機構75、76、77は全体として、駆動モータ49と偏心揺動型減速機13との間、ここでは偏心揺動型減速機13の一側に設けられ、駆動モータ49の回転を３段で減速して偏心揺動型減速機13のクランクピン40に出力する前段減速機78を構成する。

次に、前記実施例の作用について説明する。
前述のような産業用ロボット10において旋回ヘッド17を基台11に対して回転させる場合には、駆動モータ49を作動して出力軸51を回転させる。この出力軸51の回転は、出力歯車53、第１、第２伝達歯車58、61、入力歯車57により減速されながら全てのクランクピン40に伝達され、これらクランクピン40を自身の中心軸回りに同一方向に同一回転速度で回転させる。このとき、クランクピン40の偏心部44がピニオン22のクランクピン孔37内において偏心回転してピニオン22を偏心揺動回転させるが、前記ピニオン22の外歯23の歯数がケース14のピン歯21の数より１個だけ少ないので、キャリア16はピニオン22の偏心揺動回転により大幅に減速されて低速回転し、旋回ヘッド17を垂直軸回りに低速で回転させる。

なお、前述の実施例においては、偏心揺動型減速機13のピン歯21の歯数とピニオン22の外歯23との歯数差が１であったが、この発明においては２以上であってもよい。また、前述の実施例においては、産業用ロボット10の第１部材である基台11に偏心揺動型減速機13のケース14を取付け、産業用ロボット10の第２部材である旋回ヘッド17にキャリア16を取付けるようにしたが、この発明においては、産業用ロボットの第１部材に偏心揺動型減速機のキャリアを、第２部材にケースを取付けるようにしてもよい。さらに、前述の実施例においては、第１伝達歯車58に小径歯車部70、大径歯車部71を設けたが、この発明においては、単一径の外歯車から構成してもよい。

この発明は、偏心揺動型減速機を用いた産業用ロボットの旋回部構造に適用できる。

この発明の実施例を示す正面断面図である。図１のＩ−Ｉ矢視断面図である。図１のII−II矢視断面図である。図１のIII−III矢視断面図である。

符号の説明

10…産業用ロボット 11…第１部材
13…偏心揺動型減速機 17…第２部材
40…クランクピン 53…出力歯車
57…入力歯車 58…第１伝達歯車
61…第２伝達歯車 63…大径歯車部
64…小径歯車部 67…貫通孔
70…小径歯車部 71…大径歯車部

Claims

産業用ロボットの第１部材および第２部材と、前記第１部材と第２部材との間に配置されるとともに、周方向に離れた２本以上のクランクピンを有し、該クランクピンに付与された回転を減速して第２部材に伝達し該第２部材を第１部材に対して低速回転させる偏心揺動型減速機と、全てのクランクピンの入力側端部にそれぞれ取付けられた入力歯車と、前記クランクピンのうち特定の１つのクランクピンの入力側端部に前記入力歯車から軸方向に離れて回転可能に支持されるとともに、駆動モータからの回転駆動力を受けて回転する第１伝達歯車と、偏心揺動型減速機の中心軸と同軸で、第１伝達歯車より大径の大径歯車部、および、該大径歯車部から軸方向に離れて設けられ前記入力歯車より小径の小径歯車部を有する第２伝達歯車とを備え、前記第２伝達歯車の大径歯車部を第１伝達歯車に、小径歯車部を全ての入力歯車にそれぞれ噛み合わせるようにしたことを特徴とする産業用ロボットの旋回部構造。
前記第１伝達歯車に軸方向に離れ第２伝達歯車の大径歯車部より小径の小径歯車部と、該小径歯車部より大径の大径歯車部とを設け、前記小径歯車部を第２伝達歯車の大径歯車部に噛み合わせるとともに、大径歯車部を駆動モータに設けられ該大径歯車部より小径の出力歯車にそれぞれ噛み合わせるようにした請求項１記載の産業用ロボットの旋回部構造。
前記第２伝達歯車の中心軸上に貫通孔を形成した請求項１または２記載の産業用ロボットの旋回部構造。