JP2010084842A - Rotary drive device, robot joint structure and robot arm - Google Patents

Rotary drive device, robot joint structure and robot arm Download PDF

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Kazuhiro Yamamoto
一博 山本
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    • F16H—GEARING
    • F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/28—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion
    • F16H2001/2881—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion comprising two axially spaced central gears, i.e. ring or sun gear, engaged by at least one common orbital gear wherein one of the central gears is forming the output

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotary drive device, capable of providing a high deceleration rate while attaining space-saving of the outer shape of the device, a robot joint structure using the rotary drive device, and a robot arm provided with the robot joint structure. <P>SOLUTION: The device includes a sun gear 4; a planetary gear 5 which rotates about an axis O of the sun gear 4; a pinion 2a disposed on a drive motor 2, and connected to the sun gear 4 to rotate the sun gear 4 around the axis O; a fixed internal gear 6 stationarily disposed concentrically with the sun gear 4 and meshed with the planetary gear 5; and a movable internal gear 7 set to have a tooth number different from that of the fixed internal gear 6, rotatably disposed concentrically with the sun gear 4, and meshed with the planetary gear 5. The sun gear 4 includes a first gear part 41 connected to the pinion 2a, and a second gear part 42 set to have a tooth number different from that of the first gear part 41, disposed concentrically with the first gear part 41, and meshed with the planetary gear 5. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、回転駆動装置、この回転駆動装置によって構成されるロボットの関節構造及びロボットアームに関するものである。   The present invention relates to a rotary drive device, a joint structure of a robot constituted by the rotary drive device, and a robot arm.

回転駆動装置としては、例えば特許文献１に開示されているように、所謂不思議遊星歯車を利用した減速機と太陽歯車を回転駆動させる駆動モータとを備えて構成されたものが知られている。
不思議遊星歯車は、太陽歯車と、この太陽歯車に噛み合うとともに太陽歯車の軸周りに公転する遊星歯車と、遊星歯車の外側に噛み合うとともに太陽歯車と同軸上に固定配置された固定内歯歯車と、この固定内歯歯車と歯数が異なり遊星歯車に噛み合うとともに太陽歯車と同軸上に回転可能に配置された可動内歯歯車とを有しており、この可動内歯歯車の同軸上に、出力軸が設けられている。 As a rotation drive device, for example, as disclosed in Patent Document 1, a rotation drive device including a reduction gear using a so-called wonder planetary gear and a drive motor for rotating the sun gear is known.
The mysterious planetary gear is a sun gear, a planetary gear that meshes with the sun gear and revolves around the axis of the sun gear, a fixed internal gear that meshes with the outside of the planetary gear and is fixedly arranged coaxially with the sun gear, The fixed internal gear has a movable internal gear that has a different number of teeth and meshes with the planetary gear and is arranged coaxially with the sun gear. The output shaft is coaxial with the movable internal gear. Is provided.

太陽歯車が回転すると、遊星歯車は自転しつつこの太陽歯車の軸周りに公転する。ここで、遊星歯車に夫々噛み合う固定内歯歯車と可動内歯歯車とは、互いに歯数が異なる設定とされているので、遊星歯車の自転及び公転によって固定内歯歯車と可動内歯歯車との周方向（回転方向）の相対位置がずらされていき、可動内歯歯車が前記軸周りに回転するようになっている。そして、このように構成される不思議遊星歯車を用いた減速機を駆動モータで駆動させ、可動内歯歯車の出力軸若しくは該出力軸に連結される部材を回転駆動させるようにしている。   When the sun gear rotates, the planetary gear rotates around the axis of the sun gear while rotating. Here, since the fixed internal gear and the movable internal gear that mesh with the planetary gears are set to have different numbers of teeth, the fixed internal gear and the movable internal gear are rotated by the rotation and revolution of the planetary gear. The relative position in the circumferential direction (rotation direction) is shifted, and the movable internal gear rotates around the axis. A reduction gear using the mysterious planetary gear configured as described above is driven by a drive motor, and the output shaft of the movable internal gear or a member connected to the output shaft is driven to rotate.

このような不思議遊星歯車を用いた回転駆動装置においては、少ない段数で非常に高い減速比が得られるとともに大きなトルクが伝達できることから、例えば、比較的緩やかな動作を要するロボットの関節構造やロボットアームに用いられている。
特開２０００−２７４４９５号公報 In such a rotational drive device using a planetary gear, since a very high reduction ratio can be obtained with a small number of steps and a large torque can be transmitted, for example, a robot joint structure or robot arm that requires a relatively gentle operation It is used for.
JP 2000-274495 A

ところで、このような回転駆動装置においては、種々の要望に対応して、より高い減速比を実現することが望まれている。またその一方で、回転駆動装置を配設するロボットの関節構造やロボットアームに対しては、さらなる省スペース化が望まれている。
しかしながら、より高い減速比を実現するためには、例えば、固定内歯歯車と可動内歯歯車との歯数差を最小に抑えるとともに、これらの固定内歯歯車の歯数及び可動内歯歯車の歯数を増大させることが考えられるが、このように固定内歯歯車の歯数及び可動内歯歯車の歯数を増大させると、これに伴って回転駆動装置の外形が大きくなってしまうことから、省スペース化が難しくなるという課題が生じる。 By the way, in such a rotational drive device, it is desired to realize a higher reduction ratio in response to various demands. On the other hand, further space saving is desired for the joint structure and robot arm of the robot in which the rotation drive device is disposed.
However, in order to achieve a higher reduction ratio, for example, the difference in the number of teeth between the fixed internal gear and the movable internal gear is minimized, and the number of teeth of these fixed internal gears and the number of movable internal gears Although it is conceivable to increase the number of teeth, if the number of teeth of the fixed internal gear and the number of teeth of the movable internal gear are increased in this way, the outer shape of the rotary drive device increases accordingly. The problem that space saving becomes difficult arises.

本発明は、前述のような事情を鑑みてなされたもので、高い減速比が得られるとともに、装置の外形を省スペース化することができる回転駆動装置、この回転駆動装置を用いたロボットの関節構造及びこのロボットの関節構造を備えたロボットアームを提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the circumstances as described above. A rotary drive device that can obtain a high reduction ratio and can save the outer shape of the device, and a robot joint using the rotary drive device. An object of the present invention is to provide a robot arm having a structure and a joint structure of the robot.

前記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提案している。
すなわち、本発明に係る回転駆動装置は、太陽歯車と、前記太陽歯車に噛み合うとともに前記太陽歯車の軸周りに公転する遊星歯車と、前記太陽歯車を駆動する駆動モータに配設され、前記太陽歯車に連結されるとともに前記太陽歯車を前記軸周りに回転させるピニオンと、前記太陽歯車の同軸上に固定配置されるとともに前記遊星歯車に噛み合う固定内歯歯車と、前記固定内歯歯車とは異なる歯数に設定され、前記太陽歯車の同軸上に回転可能に配置されるとともに前記遊星歯車に噛み合う可動内歯歯車と、を備え、前記太陽歯車は、前記ピニオンに連結される第１歯車部と、前記第１歯車部とは異なる歯数に設定され、前記第１歯車部の同軸上に配置されるとともに前記遊星歯車に噛み合う第２歯車部と、を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention proposes the following means.
That is, the rotational drive device according to the present invention is disposed in a sun gear, a planetary gear that meshes with the sun gear and revolves around the axis of the sun gear, and a drive motor that drives the sun gear. And a pinion for rotating the sun gear around the axis, a fixed internal gear fixedly arranged on the same axis of the sun gear and meshing with the planetary gear, and a tooth different from the fixed internal gear A movable internal gear that is set to a number, is rotatably arranged on the same axis of the sun gear, and meshes with the planetary gear, and the sun gear is connected to the pinion, and a first gear portion, The second gear portion is set to have a different number of teeth from the first gear portion, is arranged on the same axis as the first gear portion, and meshes with the planetary gear.

本発明に係る回転駆動装置によれば、太陽歯車が、ピニオンに連結される第１歯車部と、第１歯車部とは異なる歯数に設定され、第１歯車部の同軸上に配置されるとともに遊星歯車に噛み合う第２歯車部とを有するので、ピニオンと可動内歯歯車との間の減速比を大幅に高めることができる。すなわち、第１歯車部の歯数を第２歯車部の歯数に対し増大させて設定した場合に、ピニオン及び第１歯車部の間の減速比と、第１歯車部及び第２歯車部の間の減速比と、第２歯車部及び遊星歯車の間の減速比と、遊星歯車及び可動内歯歯車の間の減速比との積により装置の減速比が求められることから、従来のように、一つの歯車部のみからなる太陽歯車を用いた回転駆動装置の構成に対比して、減速比を大幅に高めて出力させることができ、よって種々様々な要望、用途に対応することが可能となる。   According to the rotary drive device of the present invention, the sun gear is set to have a different number of teeth from the first gear portion connected to the pinion and the first gear portion, and is arranged on the same axis as the first gear portion. In addition, since the second gear portion meshing with the planetary gear is included, the reduction ratio between the pinion and the movable internal gear can be greatly increased. That is, when the number of teeth of the first gear part is set to be increased with respect to the number of teeth of the second gear part, the reduction ratio between the pinion and the first gear part, and the first gear part and the second gear part Since the reduction ratio of the device is determined by the product of the reduction ratio between the second gear portion and the planetary gear, and the reduction ratio between the planetary gear and the movable internal gear, Compared with the configuration of a rotary drive device using a sun gear consisting of only one gear part, the reduction ratio can be greatly increased and output can be achieved, and thus it is possible to meet various demands and applications. Become.

また、太陽歯車において、第１歯車部を第２歯車部よりも大径に形成した場合には、第１歯車部の歯数を容易に増大させることができることから、ピニオン及び第１歯車部の間の減速比と、第１歯車部及び第２歯車部の間の減速比とをより簡便に高めることができる。また、第１歯車部に噛み合うピニオン及び該ピニオンを回転させる駆動モータを太陽歯車の軸中心から径方向外側により離間させて配設できることから、装置の前記軸中心近傍のスペースを有効に利用することができる。   Further, in the sun gear, when the first gear part is formed with a larger diameter than the second gear part, the number of teeth of the first gear part can be easily increased. The reduction ratio between them and the reduction ratio between the first gear part and the second gear part can be increased more easily. In addition, since the pinion that meshes with the first gear portion and the drive motor that rotates the pinion can be spaced apart from the axial center of the sun gear radially outward, the space in the vicinity of the axial center of the device can be used effectively. Can do.

また、本発明に係る回転駆動装置において、前記第１歯車部の歯数が、前記第２歯車部の歯数よりも多く設定されていることとしてもよい。   In the rotary drive device according to the present invention, the number of teeth of the first gear portion may be set to be larger than the number of teeth of the second gear portion.

また、本発明に係る回転駆動装置において、前記太陽歯車は、その軸方向に沿って中空に形成されていることとしてもよい。   Moreover, the rotary drive device which concerns on this invention WHEREIN: The said sun gear is good also as being hollowly formed along the axial direction.

本発明に係る回転駆動装置によれば、太陽歯車が中空に形成されていることから、太陽歯車の内部に電源ケーブルや信号ケーブル等の配線部材などを挿通させることができる。従って、太陽歯車や可動内歯歯車が回転しても前記配線部材が大きく移動させられることがなく、該配線部材の取り回しが容易であるとともに破損等が防止される。   According to the rotary drive device according to the present invention, since the sun gear is formed hollow, wiring members such as a power cable and a signal cable can be inserted into the sun gear. Therefore, even if the sun gear or the movable internal gear rotates, the wiring member is not greatly moved, and the wiring member can be easily handled and can be prevented from being damaged.

また、本発明に係る回転駆動装置において、前記ピニオンと前記第１歯車部との間には、中間歯車が配設されていることとしてもよい。   In the rotary drive device according to the present invention, an intermediate gear may be provided between the pinion and the first gear portion.

本発明に係る回転駆動装置によれば、ピニオン及び中間歯車の間の減速比と、中間歯車及び第１歯車部の間の減速比とが夫々得られることから、減速比をさらに高めることが可能となる。また、ピニオンと第１歯車部との間の距離を比較的大きくとれることから、駆動モータを太陽歯車の軸中心から径方向外側により大きく離間させて配設でき、前記軸中心近傍のスペースがさらに有効に利用できる。   According to the rotary drive device of the present invention, since the reduction ratio between the pinion and the intermediate gear and the reduction ratio between the intermediate gear and the first gear portion can be obtained, respectively, the reduction ratio can be further increased. It becomes. Further, since the distance between the pinion and the first gear portion can be made relatively large, the drive motor can be disposed farther radially outward from the axial center of the sun gear, and the space near the axial center is further increased. It can be used effectively.

また、本発明に係る回転駆動装置において、前記固定内歯歯車と前記可動内歯歯車とが、クロスローラベアリングで連結されていることとしてもよい。   In the rotation drive device according to the present invention, the fixed internal gear and the movable internal gear may be connected by a cross roller bearing.

本発明に係る回転駆動装置によれば、固定内歯歯車と可動内歯歯車とが、クロスローラベアリングで連結されていることから、装置の外形をより省スペース化できるとともに剛性が確保される。   According to the rotary drive device of the present invention, since the fixed internal gear and the movable internal gear are connected by the cross roller bearing, the outer shape of the device can be further saved and rigidity can be ensured.

また、本発明に係る回転駆動装置において、前記クロスローラベアリングは、前記固定内歯歯車の内周面と、前記可動内歯歯車の外周面とを連結していることとしてもよい。   Moreover, the rotary drive device which concerns on this invention WHEREIN: The said cross roller bearing is good also as connecting the internal peripheral surface of the said fixed internal gear, and the outer peripheral surface of the said movable internal gear.

本発明に係る回転駆動装置によれば、固定内歯歯車の内周面と可動内歯歯車の外周面とが対向配置された状態でクロスローラベアリングにより連結されていることから、装置に注入された潤滑油等が、太陽歯車の径方向外側へ向けて飛散することが防止されている。また、クロスローラベアリングに連結された構成であることから、このように固定内歯歯車と可動内歯歯車とが径方向に対向して配置されていても、装置の軸方向及び径方向の剛性が充分に確保されている。   According to the rotary drive device of the present invention, the inner peripheral surface of the fixed internal gear and the outer peripheral surface of the movable internal gear are connected to each other by the cross roller bearing in a state of being opposed to each other. The lubricating oil or the like is prevented from scattering toward the radially outer side of the sun gear. Further, since the structure is connected to the cross roller bearing, even if the fixed internal gear and the movable internal gear are arranged to face each other in the radial direction in this way, the rigidity in the axial direction and the radial direction of the apparatus. Is sufficiently secured.

また、本発明に係るロボットの関節構造は、前述の回転駆動装置を２つ備え、これら２つの回転駆動装置が、一の回転駆動装置の前記駆動モータと他の回転駆動装置の前記駆動モータとを互いに交差させるように、かつ、一の回転駆動装置の軸と他の回転駆動装置の軸とを互いに交差させるように配設され、２軸方向に回転可能に構成されていることを特徴とする。   Further, the joint structure of the robot according to the present invention includes the two rotation driving devices described above, and these two rotation driving devices are the driving motor of one rotation driving device and the driving motor of another rotation driving device. Are arranged so as to intersect with each other, and the shaft of one rotary drive device and the shaft of another rotary drive device are crossed with each other, and is configured to be rotatable in two axial directions. To do.

本発明に係るロボットの関節構造によれば、２つの回転駆動装置により２軸の関節構造が構成されていることから、複雑な動作を行わせることができる。また、２つの回転駆動装置の駆動モータを互いに交差させるように配設しているので、回転駆動装置同士をより近接させることができ、ロボットの関節構造の小型化を図ることができる。   According to the joint structure of the robot according to the present invention, since the two-axis joint structure is configured by the two rotation driving devices, a complicated operation can be performed. Further, since the drive motors of the two rotary drive devices are arranged so as to cross each other, the rotary drive devices can be brought closer to each other, and the joint structure of the robot can be reduced in size.

また、本発明に係るロボットアームは、前述のロボットの関節構造を備えることを特徴としている。   Further, a robot arm according to the present invention is characterized by including the joint structure of the robot described above.

本発明に係るロボットアームによれば、ロボットの関節構造が減速比の高い回転駆動装置を備えていることから、例えば、小型の駆動モータであっても比較的大きなトルクを出力することができ、小型で高トルクのロボットアームを提供することができる。   According to the robot arm according to the present invention, since the joint structure of the robot is provided with a rotation drive device having a high reduction ratio, for example, a relatively large torque can be output even with a small drive motor, A small and high torque robot arm can be provided.

本発明に係る回転駆動装置によれば、高い減速比が得られるとともに、装置の外形を省スペース化することができる。
また、本発明に係るロボットの関節構造によれば、回転駆動装置同士をより近接させることができ、ロボットの関節構造の小型化を図ることができる。
また、本発明に係るロボットアームによれば、小型で高トルクのロボットアームを提供することができる。 According to the rotary drive device according to the present invention, a high reduction ratio can be obtained, and the outer shape of the device can be saved.
Further, according to the joint structure of the robot according to the present invention, the rotational drive devices can be brought closer to each other, and the joint structure of the robot can be reduced in size.
Further, according to the robot arm of the present invention, a small and high torque robot arm can be provided.

以下、図面を参照し、この発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る回転駆動装置の外観を示す概略斜視図、図２は本発明の一実施形態に係る回転駆動装置の概略構成を示す側断面図、図３は本発明の一実施形態に係る回転駆動装置の太陽歯車、遊星歯車及びピニオンを示す概略斜視図、図４は本発明の一実施形態に係る回転駆動装置の太陽歯車、遊星歯車及びピニオンを示す概略正面図、図５は本発明の一実施形態に係る回転駆動装置における太陽歯車の分解斜視図、図６は本発明の一実施形態に係る回転駆動装置におけるクロスローラベアリングのローラの配置を説明する図である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic perspective view showing an appearance of a rotary drive device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a side sectional view showing a schematic configuration of the rotary drive device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a schematic perspective view showing a sun gear, a planetary gear, and a pinion of a rotary drive device according to an embodiment. FIG. 4 is a schematic front view showing a sun gear, a planetary gear, and a pinion of the rotary drive device according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 is an exploded perspective view of the sun gear in the rotary drive device according to the embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a view for explaining the arrangement of the rollers of the cross roller bearing in the rotary drive device according to the embodiment of the present invention. is there.

図１、図２に示すように、本実施形態の回転駆動装置１０は、取付プレート１と、駆動モータ２と、所謂不思議遊星歯車機構からなる減速機３と、を備えている。取付プレート１は略正方形板状をなしており、その四隅のコーナー部にはボルト孔１ａが形成され、中央部には配線挿通孔１ｂが形成されている。この回転駆動装置１０は、取付プレート１の一方側（図１、図２における上側）の面に減速機３を配設し、他方側（図１、図２における下側）の面に駆動モータ２を配設している。   As shown in FIGS. 1 and 2, the rotary drive device 10 according to the present embodiment includes a mounting plate 1, a drive motor 2, and a speed reducer 3 including a so-called strange planetary gear mechanism. The mounting plate 1 has a substantially square plate shape. Bolt holes 1a are formed at the corners of the four corners, and wiring insertion holes 1b are formed at the center. The rotary drive device 10 has a speed reducer 3 disposed on one side (upper side in FIGS. 1 and 2) of the mounting plate 1 and a drive motor on the other side (lower side in FIGS. 1 and 2). 2 is disposed.

また、駆動モータ２は、その軸Ｃが後述する略多段円筒状の太陽歯車４の中心軸（軸）Ｏから平行に離間して配設されている。また、駆動モータ２には、その軸Ｃ方向に沿う前記一方側の先端にピニオン２ａが設けられており、ピニオン２ａは、取付プレート１から前記一方側に向け突出している。   The drive motor 2 is disposed such that its axis C is spaced in parallel from a central axis (axis) O of a substantially multi-stage cylindrical sun gear 4 described later. Further, the drive motor 2 is provided with a pinion 2a at the tip of the one side along the axis C direction, and the pinion 2a protrudes from the mounting plate 1 toward the one side.

また、減速機３は、太陽歯車４と、太陽歯車４に噛み合うとともに太陽歯車４の軸Ｏ周りに公転する複数の遊星歯車５と、太陽歯車４の同軸上に配置され、取付プレート１に固定されているとともに遊星歯車５に噛み合う固定内歯歯車６と、固定内歯歯車６とは異なる歯数に設定され、太陽歯車４の同軸上に回転可能に配置されるとともに遊星歯車５に噛み合う可動内歯歯車７と、を備えている。   The reduction gear 3 is disposed on the same axis as the sun gear 4, the plurality of planetary gears 5 meshing with the sun gear 4 and revolving around the axis O of the sun gear 4, and fixed to the mounting plate 1. The fixed internal gear 6 meshed with the planetary gear 5 and the fixed internal gear 6 are set to have a different number of teeth, and are arranged on the same axis of the sun gear 4 so as to be rotatable and meshed with the planetary gear 5. And an internal gear 7.

また、取付プレート１における前記一方側の面には、略円筒状の中空軸８が配設されている。中空軸８は、太陽歯車４の径方向内側に挿入されており、軸Ｏと同軸に配設されている。また、中空軸８の外周面と太陽歯車４の内周面との間には、周方向に沿ったリング状をなす軸受９が複数配設されており、これらの軸受９が軸Ｏ方向に互いに離間して配置されているとともに、中空軸８と太陽歯車４とを軸Ｏ周りに相対的に回転移動自在としている。詳しくは、本実施形態においては、軸受９は軸Ｏ方向に沿って前記一方側と前記他方側とに２つが配設されている。   A substantially cylindrical hollow shaft 8 is disposed on the one surface of the mounting plate 1. The hollow shaft 8 is inserted inside the sun gear 4 in the radial direction, and is disposed coaxially with the shaft O. Further, a plurality of bearings 9 having a ring shape along the circumferential direction are disposed between the outer peripheral surface of the hollow shaft 8 and the inner peripheral surface of the sun gear 4, and these bearings 9 are arranged in the axis O direction. While being spaced apart from each other, the hollow shaft 8 and the sun gear 4 are relatively rotatable around the axis O. Specifically, in the present embodiment, two bearings 9 are arranged on the one side and the other side along the axis O direction.

また、中空軸８は、その前記他方側の端部が取付プレート１に固定されている。また、中空軸８の内径と取付プレート１の配線挿通孔１ｂの内径とは同一に設定されており、中空軸８の内周面８ａは、配線挿通孔１ｂの内周面に軸Ｏ方向に滑らかに連なっている。また、中空軸８の前記一方側の端部における外周面には、ネジ部８ｂが形成されている。   The hollow shaft 8 is fixed to the mounting plate 1 at the other end. The inner diameter of the hollow shaft 8 and the inner diameter of the wiring insertion hole 1b of the mounting plate 1 are set to be the same, and the inner peripheral surface 8a of the hollow shaft 8 is in the direction of the axis O on the inner peripheral surface of the wiring insertion hole 1b. It is connected smoothly. A screw portion 8b is formed on the outer peripheral surface of the one end portion of the hollow shaft 8.

また、図３乃至図５に示すように、太陽歯車４において、軸Ｏ方向の前記他方側（図３、図５における下側）の端部は大径に形成されており、この大径部分が第１歯車部４１とされている。また、太陽歯車４における軸Ｏ方向の前記一方側（図３、図５における上側）の部分及び中央部分（すなわち前記大径部分以外の部分）は、小径に形成されており、この小径部分が第２歯車部４２とされている。すなわち、太陽歯車４は、第１歯車部４１と第２歯車部４２とを後述するように一体に有しており、これらの第１歯車部４１と第２歯車部４２とは、軸Ｏ上に同軸に配置されている。また、第１歯車部４１と第２歯車部４２とは、互いに異なる歯数に設定されている。詳しくは、第１歯車部４１の歯数が、第２歯車部４２の歯数よりも多く設定されている。   As shown in FIGS. 3 to 5, in the sun gear 4, the end of the other side (the lower side in FIGS. 3 and 5) in the axis O direction has a large diameter, and this large diameter portion Is the first gear portion 41. In addition, the one side (the upper side in FIGS. 3 and 5) and the central portion (that is, the portion other than the large diameter portion) of the sun gear 4 in the direction of the axis O are formed to have a small diameter. The second gear portion 42 is used. That is, the sun gear 4 integrally includes a first gear portion 41 and a second gear portion 42 as will be described later, and these first gear portion 41 and the second gear portion 42 are on the axis O. Are arranged coaxially. Moreover, the 1st gear part 41 and the 2nd gear part 42 are set to the mutually different number of teeth. Specifically, the number of teeth of the first gear portion 41 is set to be larger than the number of teeth of the second gear portion 42.

また、太陽歯車４において、第１歯車部４１は、駆動モータ２のピニオン２ａに噛み合わされている。また、第２歯車部４２は、複数の遊星歯車５に噛み合わされている。本実施形態では、遊星歯車５が３つ配設されており、これらの遊星歯車５が軸Ｏを中心として周方向に等間隔に配置されている。   Further, in the sun gear 4, the first gear portion 41 is engaged with the pinion 2 a of the drive motor 2. Further, the second gear portion 42 is meshed with the plurality of planetary gears 5. In this embodiment, three planetary gears 5 are arranged, and these planetary gears 5 are arranged at equal intervals in the circumferential direction around the axis O.

また、図５に示すように、第１歯車部４１は、略多段円筒状に形成されており、その大径部分の外周面には歯形が形成され、その小径部分の外周面には軸Ｏ方向に沿って延びるキー溝４１ａが形成されている。また、第２歯車部４２の内周面において、前記他方側の端部には、軸Ｏ方向に沿って延びるキー溝（不図示）が形成されている。そして、第１歯車部４１の小径部分における外周面と第２歯車部４２における前記他方側の端部の内周面とが嵌め合わされるとともに、第１歯車部４１のキー溝４１ａ及び第２歯車部４２のキー溝に角棒状のキー部材４３が嵌合されることで、これらの第１、第２歯車部４１，４２は互いの軸Ｏ周りの相対的な回転移動が規制され一体に連結されている。   Further, as shown in FIG. 5, the first gear portion 41 is formed in a substantially multi-stage cylindrical shape, a tooth shape is formed on the outer peripheral surface of the large diameter portion, and an axis O is formed on the outer peripheral surface of the small diameter portion. A keyway 41a extending along the direction is formed. In addition, a key groove (not shown) extending along the axis O direction is formed at the other end of the inner peripheral surface of the second gear portion 42. And the outer peripheral surface in the small diameter part of the 1st gear part 41 and the inner peripheral surface of the said other side edge part in the 2nd gear part 42 are fitted, and the keyway 41a of the 1st gear part 41, and the 2nd gearwheel By fitting a square bar-shaped key member 43 into the key groove of the portion 42, the first and second gear portions 41 and 42 are connected to each other so that relative rotational movement around the axis O is restricted. Has been.

また、図２に示すように、これらの遊星歯車５は、その前記一方側の端部をリング状のキャリア１１に回転可能に軸支させている。キャリア１１は、軸Ｏと同軸にされており、太陽歯車４の前記一方側に配設されている。また、キャリア１１の内周面と中空軸８の外周面との間には、周方向に沿ったリング状の軸受１２が配設されており、キャリア１１と中空軸８とを軸Ｏ周りに相対的に回転移動自在としている。   Further, as shown in FIG. 2, these planetary gears 5 are rotatably supported on the ring-shaped carrier 11 at one end portion thereof. The carrier 11 is coaxial with the axis O and is disposed on the one side of the sun gear 4. Further, a ring-shaped bearing 12 along the circumferential direction is disposed between the inner peripheral surface of the carrier 11 and the outer peripheral surface of the hollow shaft 8, and the carrier 11 and the hollow shaft 8 are arranged around the axis O. It is relatively rotatable.

また、キャリア１１の前記一方側には、リング状のスペーサ１３を介してロックナット１４が配設されている。ロックナット１４は、中空軸８のネジ部８ｂに螺合されて、中空軸８に一体とされている。また、キャリア１１の前記他方側を向く端面と、２つの軸受９のうち前記一方側に配置される軸受９における前記一方側を向く端面との間には、リング状のスペーサ１５が配設されている。   A lock nut 14 is disposed on one side of the carrier 11 via a ring-shaped spacer 13. The lock nut 14 is screwed into the threaded portion 8 b of the hollow shaft 8 and is integrated with the hollow shaft 8. A ring-shaped spacer 15 is disposed between the end surface facing the other side of the carrier 11 and the end surface facing the one side of the bearing 9 disposed on the one side of the two bearings 9. ing.

また、遊星歯車５の径方向外側には、該遊星歯車５の歯形に噛み合う歯形を内周面に夫々備えた固定内歯歯車６及び可動内歯歯車７が、軸Ｏと同軸に配設されている。詳しくは、固定内歯歯車６は、遊星歯車５における軸Ｏ方向の前記他方側の部分に噛み合わされており、可動内歯歯車７は、遊星歯車５における軸Ｏ方向の前記一方側の部分に噛み合わされている。また、固定内歯歯車６の歯数と可動内歯歯車７の歯数とは互いに異なるように設定されており、本実施形態ではその歯数差が３に設定されている。   Further, on the outer side in the radial direction of the planetary gear 5, a fixed internal gear 6 and a movable internal gear 7 each having a tooth shape meshing with the tooth shape of the planetary gear 5 on the inner peripheral surface are disposed coaxially with the shaft O. ing. Specifically, the fixed internal gear 6 is meshed with the other side portion of the planetary gear 5 in the axis O direction, and the movable internal gear 7 is engaged with the one side portion of the planetary gear 5 in the axis O direction. It is engaged. The number of teeth of the fixed internal gear 6 and the number of teeth of the movable internal gear 7 are set to be different from each other. In this embodiment, the difference in the number of teeth is set to 3.

固定内歯歯車６は、略円筒状に形成されており、その内周面が多段状とされている。詳しくは、固定内歯歯車６の内周面において、軸Ｏ方向の前記他方側の部分が小径とされているとともに歯形が形成され、この小径部分が遊星歯車５に対向している。また、固定内歯歯車６の内周面において、軸Ｏ方向の前記一方側の部分は大径とされ、この大径部分が可動内歯歯車７の外周面との間に僅かに隙間を設けて前記外周面に対向配置されている。また、固定内歯歯車６の内周面における前記小径部分と前記大径部分との間には、前記一方側を向くリング状の面からなる段部６ａが形成されている。   The fixed internal gear 6 is formed in a substantially cylindrical shape, and its inner peripheral surface is multistage. Specifically, on the inner peripheral surface of the fixed internal gear 6, the other side portion in the axis O direction has a small diameter and a tooth shape is formed, and the small diameter portion faces the planetary gear 5. Further, on the inner peripheral surface of the fixed internal gear 6, the one side portion in the axis O direction has a large diameter, and this large diameter portion has a slight gap between the outer peripheral surface of the movable internal gear 7. And disposed opposite to the outer peripheral surface. Further, a step portion 6 a made of a ring-shaped surface facing the one side is formed between the small diameter portion and the large diameter portion on the inner peripheral surface of the fixed internal gear 6.

また、固定内歯歯車６において、軸Ｏ方向の前記他方側の端部は、取付プレート１に固定されている。また、固定内歯歯車６の軸Ｏ方向の前記一方側の端部における内周面には、軸Ｏ方向の前記他方側から前記一方側に向かうに従い漸次径方向内側から径方向外側へ向けて傾斜する第１テーパ面６ｂが形成されている。   In the fixed internal gear 6, the other end portion in the axis O direction is fixed to the mounting plate 1. Further, the inner peripheral surface at the end portion on the one side in the axis O direction of the fixed internal gear 6 gradually moves from the radially inner side toward the radially outer side from the other side in the axis O direction toward the one side. An inclined first taper surface 6b is formed.

また、可動内歯歯車７は、略円筒状に形成されており、その内周面が多段状とされている。詳しくは、可動内歯歯車７の内周面において、軸Ｏ方向の前記他方側の部分が小径とされているとともに歯形が形成され、この小径部分が遊星歯車５に対向している。また、可動内歯歯車７の内周面において、軸Ｏ方向の前記一方側の部分は大径とされ、この大径部分がキャリア１１の外周面との間に若干の隙間を設けて前記外周面に対向配置されている。また、可動内歯歯車７における軸Ｏ方向の前記他方側を向く端面は、固定内歯歯車６の段部６ａとの間に僅かに隙間を設けて該段部６ａに対向配置されている。   Moreover, the movable internal gear 7 is formed in a substantially cylindrical shape, and its inner peripheral surface has a multistage shape. Specifically, on the inner peripheral surface of the movable internal gear 7, the portion on the other side in the direction of the axis O has a small diameter and a tooth shape is formed, and the small diameter portion faces the planetary gear 5. Further, on the inner peripheral surface of the movable internal gear 7, the one side portion in the direction of the axis O has a large diameter, and this large diameter portion is provided with a slight gap between the outer peripheral surface of the carrier 11 and the outer periphery. Opposed to the surface. Further, the end surface of the movable internal gear 7 facing the other side in the direction of the axis O is disposed to face the step portion 6 a with a slight gap between the end surface and the step portion 6 a of the fixed internal gear 6.

また、可動内歯歯車７における軸Ｏ方向の前記一方側を向く端面には、略リング状の出力プレート１６が、軸Ｏと同軸に配設されている。出力プレート１６は、可動内歯歯車７に螺合により固定されているとともに、該可動内歯歯車７に対する軸Ｏ周りの回転移動が規制されている。   A substantially ring-shaped output plate 16 is arranged coaxially with the shaft O on the end face of the movable internal gear 7 facing the one side in the direction of the axis O. The output plate 16 is fixed to the movable internal gear 7 by screwing, and the rotational movement around the axis O with respect to the movable internal gear 7 is restricted.

また、可動内歯歯車７の外周面において、軸Ｏ方向の前記一方側の端部には、第２テーパ面７ａ及び該第２テーパ面７ａの前記一方側に連なる第３テーパ面７ｂが形成されている。詳しくは、第２テーパ面７ａは、軸Ｏ方向の前記他方側から前記一方側に向かうに従い漸次径方向外側から径方向内側へ向けて傾斜して形成されているとともに、固定内歯歯車６における第１テーパ面６ｂの径方向内側に配置されている。また、第３テーパ面７ｂは、軸Ｏ方向の前記他方側から前記一方側に向かうに従い漸次径方向内側から径方向外側へ向けて傾斜して形成されているとともに、第１テーパ面６ｂに対向配置されている。   Further, on the outer peripheral surface of the movable internal gear 7, a second taper surface 7a and a third taper surface 7b connected to the one side of the second taper surface 7a are formed at the end on the one side in the axis O direction. Has been. Specifically, the second tapered surface 7a is formed so as to be gradually inclined from the radially outer side to the radially inner side as it goes from the other side in the axis O direction to the one side, and in the fixed internal gear 6 It arrange | positions at the radial inside of the 1st taper surface 6b. The third taper surface 7b is formed so as to be gradually inclined from the inner side in the radial direction toward the outer side in the radial direction from the other side in the axis O direction toward the one side, and is opposed to the first taper surface 6b. Has been placed.

また、固定内歯歯車６における軸Ｏ方向の前記一方側を向く端面には、略リング状の外輪１７が、軸Ｏと同軸に配設されている。外輪１７は、固定内歯歯車６に螺合により固定されているとともに、該固定内歯歯車６に対する軸Ｏ周りの回転移動が規制されている。   A substantially ring-shaped outer ring 17 is disposed coaxially with the shaft O on an end surface of the fixed internal gear 6 facing the one side in the direction of the axis O. The outer ring 17 is fixed to the fixed internal gear 6 by screwing, and the rotational movement around the axis O with respect to the fixed internal gear 6 is restricted.

また、外輪１７の内周面において、軸Ｏ方向の前記他方側の端部には、第４テーパ面１７ａが形成されている。詳しくは、第４テーパ面１７ａは、固定内歯歯車６における第１テーパ面６ｂの前記一方側に連なり、軸Ｏ方向の前記他方側から前記一方側に向かうに従い漸次径方向外側から径方向内側へ向けて傾斜して形成されている。また、第４テーパ面１７ａは、可動内歯歯車７における第３テーパ面７ｂの径方向外側に配置されているとともに、第２テーパ面７ａに対向配置されている。また、外輪１７の内周面において、軸Ｏ方向の前記一方側の端部は、可動内歯歯車７の外周面との間に僅かに隙間を設けて前記外周面に対向配置されている。   A fourth tapered surface 17 a is formed on the inner peripheral surface of the outer ring 17 at the other end in the axis O direction. Specifically, the fourth taper surface 17a is connected to the one side of the first taper surface 6b of the fixed internal gear 6, and gradually increases from the radially outer side to the radially inner side as it goes from the other side in the axis O direction to the one side. It is formed to be inclined toward. The fourth taper surface 17a is disposed on the radially outer side of the third taper surface 7b in the movable internal gear 7, and is disposed opposite to the second taper surface 7a. Further, on the inner peripheral surface of the outer ring 17, the one end portion in the direction of the axis O is disposed opposite to the outer peripheral surface with a slight gap between the end portion and the outer peripheral surface of the movable internal gear 7.

また、固定内歯歯車６の第１テーパ面６ｂと可動内歯歯車７の第３テーパ面７ｂとの間には、円柱状をなし、これらの第１テーパ面６ｂ及び第３テーパ面７ｂにその外周面を当接させるとともに中心軸が第１テーパ面６ｂ及び第３テーパ面７ｂに平行な軸Ａ１とされたローラ１８が、複数配設されている。また、可動内歯歯車７の第２テーパ面７ａと外輪１７の第４テーパ面１７ａとの間には、円柱状をなし、これらの第２テーパ面７ａ及び第４テーパ面１７ａにその外周面を当接させるとともに中心軸が第２テーパ面７ａ及び第４テーパ面１７ａに平行な軸Ａ２とされたローラ１９が、複数配設されている。図６に示すように、これらのローラ１８，１９は、互いに同一形状とされているとともに、周方向に交互に配列されている。   A cylindrical shape is formed between the first taper surface 6b of the fixed internal gear 6 and the third taper surface 7b of the movable internal gear 7, and the first taper surface 6b and the third taper surface 7b are connected to each other. A plurality of rollers 18 whose outer peripheral surfaces are in contact and whose central axis is an axis A1 parallel to the first tapered surface 6b and the third tapered surface 7b are disposed. A cylindrical shape is formed between the second taper surface 7a of the movable internal gear 7 and the fourth taper surface 17a of the outer ring 17, and the outer peripheral surface of the second taper surface 7a and the fourth taper surface 17a is formed. And a plurality of rollers 19 having a central axis as an axis A2 parallel to the second tapered surface 7a and the fourth tapered surface 17a. As shown in FIG. 6, these rollers 18 and 19 have the same shape and are alternately arranged in the circumferential direction.

このように、第１、第２、第３及び第４テーパ面６ｂ，７ａ，７ｂ，１７ａと、ローラ１８，１９とを備えたクロスローラベアリング２１が構成されているとともに、該クロスローラベアリング２１により連結された固定内歯歯車６及び外輪１７と可動内歯歯車７とが、周方向に沿って相対的に回転移動可能とされている。   Thus, the cross roller bearing 21 including the first, second, third, and fourth taper surfaces 6b, 7a, 7b, and 17a and the rollers 18 and 19 is configured. The fixed internal gear 6 and the outer ring 17 and the movable internal gear 7 that are connected by the above-described configuration are relatively rotatable along the circumferential direction.

次に、この回転駆動装置１０の動作について説明する。
まず、駆動モータ２がピニオン２ａを軸Ｃ周りに回転させると、ピニオン２ａが、太陽歯車４の第１歯車部４１を軸Ｏ周りに回転させる。ここで、第１歯車部４１の歯数は、ピニオン２ａの歯数よりも多く設定されているため、ピニオン２ａの回転が減速されて第１歯車部４１に伝達される。 Next, the operation of the rotary drive device 10 will be described.
First, when the drive motor 2 rotates the pinion 2 a around the axis C, the pinion 2 a rotates the first gear portion 41 of the sun gear 4 around the axis O. Here, since the number of teeth of the first gear portion 41 is set to be larger than the number of teeth of the pinion 2a, the rotation of the pinion 2a is decelerated and transmitted to the first gear portion 41.

第１歯車部４１が軸Ｏ周りに回転されると、該第１歯車部４１に一体とされた第２歯車部４２が軸Ｏ周りに回転するとともに、遊星歯車５が自転する。ここで、第１歯車部４１の歯数は第２歯車部４２の歯数よりも多く設定されていることから、ピニオン２ａの回転が、さらに減速されて遊星歯車５に伝達される。   When the first gear portion 41 is rotated around the axis O, the second gear portion 42 integrated with the first gear portion 41 rotates around the axis O and the planetary gear 5 rotates. Here, since the number of teeth of the first gear portion 41 is set to be larger than the number of teeth of the second gear portion 42, the rotation of the pinion 2 a is further decelerated and transmitted to the planetary gear 5.

遊星歯車５が自転すると、該遊星歯車５に噛み合う固定内歯歯車６が取付プレート１に固定されていることから、遊星歯車５は、第２歯車部４２の外周に沿って軸Ｏ周りに公転する。   When the planetary gear 5 rotates, the fixed internal gear 6 that meshes with the planetary gear 5 is fixed to the mounting plate 1. To do.

ここで、遊星歯車５に噛み合う固定内歯歯車６と可動内歯歯車７とは、夫々の内周面に形成される歯形の数が異なって設定されていることから、遊星歯車５が軸Ｏ周りに１周公転すると、可動内歯歯車７は固定内歯歯車６に対し互いの歯数差分だけ軸Ｏ周りに回転させられるようになっている。このように、可動内歯歯車７が軸Ｏ周りに回転すると、この可動内歯歯車７に一体とされた出力プレート１６が回転する。   Here, since the fixed internal gear 6 and the movable internal gear 7 meshing with the planetary gear 5 are set with different numbers of tooth forms formed on the inner peripheral surfaces thereof, the planetary gear 5 has the axis O. When revolving around the circumference, the movable internal gear 7 is rotated around the axis O by a difference in the number of teeth relative to the fixed internal gear 6. Thus, when the movable internal gear 7 rotates about the axis O, the output plate 16 integrated with the movable internal gear 7 rotates.

以上説明したように、本実施形態に係る回転駆動装置１０によれば、太陽歯車４が、ピニオン２ａに噛合される第１歯車部４１と、第１歯車部４１よりも少ない歯数に設定され、遊星歯車５に噛み合う第２歯車部４２とを一体に連結しているので、ピニオン２ａと可動内歯歯車７との間の減速比を大幅に高めることができる。   As described above, according to the rotary drive device 10 according to the present embodiment, the sun gear 4 is set to have the first gear portion 41 meshed with the pinion 2a and the number of teeth smaller than that of the first gear portion 41. Since the second gear portion 42 meshing with the planetary gear 5 is integrally connected, the reduction ratio between the pinion 2a and the movable internal gear 7 can be greatly increased.

すなわち、ピニオン２ａ及び第１歯車部４１の間の減速比と、第１歯車部４１及び第２歯車部４２の間の減速比と、第２歯車部４２及び遊星歯車５の間の減速比と、遊星歯車５及び可動内歯歯車７の間の減速比との積により装置の減速比が求められることから、図９に示す従来の回転駆動装置１００のように、一つの歯車部１４１のみからなる太陽歯車１０４を用いた構成に対比して、減速比を大幅に高めて出力させることができ、よって種々様々な要望、用途に対応することが可能となる。
詳しくは、従来の回転駆動装置１００における減速比が２００程度に設定されていたのに対比して、本実施形態の回転駆動装置１０における減速比は、４３０程度に設定される。 That is, the reduction ratio between the pinion 2a and the first gear part 41, the reduction ratio between the first gear part 41 and the second gear part 42, and the reduction ratio between the second gear part 42 and the planetary gear 5 Since the reduction gear ratio of the device is obtained by the product of the reduction gear ratio between the planetary gear 5 and the movable internal gear 7, only from one gear portion 141 as in the conventional rotary drive device 100 shown in FIG. Compared to the configuration using the sun gear 104, the reduction gear ratio can be greatly increased and output can be achieved, so that it is possible to meet various demands and applications.
Specifically, the reduction ratio in the rotary drive device 10 of the present embodiment is set to about 430, in contrast to the reduction ratio in the conventional rotary drive device 100 set to about 200.

また、太陽歯車４において、第１歯車部４１が第２歯車部４２よりも大径に形成されているので、第１歯車部４１の歯数を容易に増大させることができ、ピニオン２ａ及び第１歯車部４１の間の減速比と、第１歯車部４１及び第２歯車部４２の間の減速比とをより簡便に高めることができる。また、第１歯車部４１に噛み合うピニオン２ａ及び該ピニオン２ａを回転させる駆動モータ２を太陽歯車４の軸Ｏから径方向外側により離間させて配設できることから、装置における軸Ｏ近傍のスペースを有効に利用することができる。   Moreover, in the sun gear 4, since the first gear portion 41 is formed with a larger diameter than the second gear portion 42, the number of teeth of the first gear portion 41 can be easily increased, and the pinion 2a and the first gear portion 41 can be increased. The reduction ratio between the first gear part 41 and the reduction ratio between the first gear part 41 and the second gear part 42 can be increased more easily. In addition, since the pinion 2a meshing with the first gear portion 41 and the drive motor 2 for rotating the pinion 2a can be disposed radially outward from the axis O of the sun gear 4, a space near the axis O in the device is effective. Can be used.

また、太陽歯車４が中空に形成されていることから、太陽歯車４の径方向内側に配設された中空軸８の内部に電源ケーブルや信号ケーブル等の配線部材などを挿通させることができる。従って、太陽歯車４や可動内歯歯車７が回転しても前記配線部材が大きく移動させられることがなく、該配線部材の取り回しが容易であるとともに破損等が防止される。   Further, since the sun gear 4 is formed in a hollow shape, a wiring member such as a power cable or a signal cable can be inserted into the hollow shaft 8 disposed on the radially inner side of the sun gear 4. Therefore, even if the sun gear 4 or the movable internal gear 7 rotates, the wiring member is not moved greatly, and the wiring member can be easily handled and can be prevented from being damaged.

また、固定内歯歯車６と可動内歯歯車７とが、クロスローラベアリング２１で連結されていることから、装置の外形をより省スペース化できるとともに剛性が充分に確保されている。さらに、固定内歯歯車６の内周面と可動内歯歯車７の外周面とが対向配置された状態でクロスローラベアリング２１により連結されていることから、装置に注入された潤滑油等が、太陽歯車４の径方向外側へ向けて、装置の外部へ飛散することが確実に防止されている。また、クロスローラベアリング２１に連結された構成であることから、このように固定内歯歯車６と可動内歯歯車７とが径方向に対向して配置されていても、装置の軸Ｏ方向及び径方向の剛性が充分に確保されている。   Further, since the fixed internal gear 6 and the movable internal gear 7 are connected by the cross roller bearing 21, the outer shape of the apparatus can be further saved and the rigidity is sufficiently ensured. Further, since the inner peripheral surface of the fixed internal gear 6 and the outer peripheral surface of the movable internal gear 7 are connected to each other by the cross roller bearing 21, the lubricating oil injected into the device is Scattering to the outside of the device toward the radially outer side of the sun gear 4 is reliably prevented. Moreover, since it is the structure connected with the cross roller bearing 21, even if the fixed internal gear 6 and the movable internal gear 7 are arranged to face each other in the radial direction in this way, Sufficient radial rigidity is ensured.

尚、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、本実施形態では、駆動モータ２のピニオン２ａと太陽歯車４の第１歯車部４１とが噛合していることとして説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、ピニオン２ａと第１歯車部４１とを離間して配置するとともに、これらの間に、ピニオン２ａと第１歯車部４１とに噛合する中間歯車を配設することとしても構わない。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the present embodiment, the pinion 2a of the drive motor 2 and the first gear portion 41 of the sun gear 4 are engaged with each other, but the present invention is not limited to this. In other words, the pinion 2a and the first gear portion 41 may be disposed apart from each other, and an intermediate gear that meshes with the pinion 2a and the first gear portion 41 may be disposed therebetween.

このような構成によれば、ピニオン２ａ及び中間歯車の間の減速比と、中間歯車及び第１歯車部４１の間の減速比とが夫々得られることから、減速比をさらに高めることが可能となる。また、ピニオン２ａと第１歯車部４１との間の距離を比較的大きくとれることから、駆動モータ２を太陽歯車４の軸Ｏから径方向外側により大きく離間させて配設でき、軸Ｏ近傍のスペースがさらに有効に利用できる。
また、中間歯車は、複数配設されていても構わない。 According to such a configuration, since the reduction ratio between the pinion 2a and the intermediate gear and the reduction ratio between the intermediate gear and the first gear portion 41 are obtained, respectively, the reduction ratio can be further increased. Become. Further, since the distance between the pinion 2a and the first gear portion 41 can be made relatively large, the drive motor 2 can be disposed farther radially outward from the axis O of the sun gear 4, Space can be used more effectively.
A plurality of intermediate gears may be provided.

また、本実施形態では、太陽歯車４において、第１歯車部４１が第２歯車部４２よりも大径に形成されていることとして説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、例えば、第１歯車部４１と第２歯車部４２とが略同一の外径に形成されているとともに、第１歯車部４１の歯数が、第２歯車部４２の歯数よりも多く設定されていることとしてもよい。さらに、第１歯車部４１が、第２歯車部４２よりも小径に形成されていても構わない。   Further, in the present embodiment, the sun gear 4 is described as having the first gear portion 41 having a larger diameter than the second gear portion 42, but is not limited thereto. That is, for example, the first gear portion 41 and the second gear portion 42 are formed to have substantially the same outer diameter, and the number of teeth of the first gear portion 41 is larger than the number of teeth of the second gear portion 42. It may be set. Further, the first gear portion 41 may be formed with a smaller diameter than the second gear portion 42.

また、太陽歯車４において、第１歯車部４１の歯数が第２歯車部４２の歯数よりも多く設定されていることとしたが、第１歯車部４１の歯数と第２歯車部４２の歯数とは、互いに異なる歯数に設定されていればよく、第１歯車部４１の歯数が第２歯車部の歯数よりも少なく設定されていても構わない。   In the sun gear 4, the number of teeth of the first gear portion 41 is set to be larger than the number of teeth of the second gear portion 42. However, the number of teeth of the first gear portion 41 and the second gear portion 42 are set. The number of teeth may be set to a number of teeth different from each other, and the number of teeth of the first gear portion 41 may be set smaller than the number of teeth of the second gear portion.

また、太陽歯車４において、第１歯車部４１と第２歯車部４２との周方向の相対的な回転移動が、第１歯車部４１のキー溝４１ａ、第２歯車部４２のキー溝及びキー部材４３の嵌合によって規制されていることとして説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、例えば、第１歯車部４１と第２歯車部４２とが、ネジ等の螺合や接着によって固定されているとともに、周方向の相対的な回転移動が規制されていることとしても構わない。   In the sun gear 4, the relative rotational movement of the first gear portion 41 and the second gear portion 42 in the circumferential direction is caused by the key groove 41 a of the first gear portion 41, the key groove and the key of the second gear portion 42. Although described as being regulated by the fitting of the member 43, it is not limited to this. That is, for example, the first gear portion 41 and the second gear portion 42 may be fixed by screwing or bonding such as a screw and the relative rotational movement in the circumferential direction may be restricted. .

また、太陽歯車４において、第１歯車部４１と第２歯車部４２とが別体に形成されており、これらの第１、第２歯車部４１，４２を一体に連結することとして説明したが、これに限定されるものではなく、第１、第２歯車部４１，４２が元より一体に形成されていても構わない。   In the sun gear 4, the first gear portion 41 and the second gear portion 42 are formed separately, and the first and second gear portions 41 and 42 are integrally connected. However, the present invention is not limited to this, and the first and second gear portions 41 and 42 may be integrally formed from the beginning.

また、本実施形態では、固定内歯歯車６と可動内歯歯車７とが、クロスローラベアリング２１で連結されていることとしたが、これに限定されるものではなく、それ以外の玉軸受、コロ軸受又はドライベアリング等で連結されていても構わない。   In the present embodiment, the fixed internal gear 6 and the movable internal gear 7 are connected by the cross roller bearing 21, but the present invention is not limited to this, and other ball bearings, You may connect with a roller bearing or a dry bearing.

また、クロスローラベアリング２１が、固定内歯歯車６の内周面と可動内歯歯車７の外周面とを連結していることとして説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、例えば、固定内歯歯車６において軸Ｏ方向の前記一方側を向く端面と、可動内歯歯車７において軸Ｏ方向の前記他方側を向く端面との間にクロスローラベアリング２１を配設しても構わない。   Moreover, although the cross roller bearing 21 demonstrated as having connected the internal peripheral surface of the fixed internal gear 6, and the outer peripheral surface of the movable internal gear 7, it is not limited to this. That is, for example, the cross roller bearing 21 is disposed between the end surface facing the one side in the axis O direction in the fixed internal gear 6 and the end surface facing the other side in the axis O direction in the movable internal gear 7. It doesn't matter.

また、本実施形態では、遊星歯車５を第２歯車部４２の外周に沿って周方向等間隔に３つ備えることとして説明したが、遊星歯車５の数や配置はこれに限定されるものではなく、遊星歯車５は１つだけ配設されていても構わない。ただし、遊星歯車５を前述のように周方向等間隔に３つ以上配設することにより、該遊星歯車５に噛み合う太陽歯車４や可動内歯歯車７の回転をより安定させることができるので好ましい。   Further, in the present embodiment, it has been described that three planetary gears 5 are provided at equal circumferential intervals along the outer periphery of the second gear portion 42, but the number and arrangement of the planetary gears 5 are not limited to this. Alternatively, only one planetary gear 5 may be provided. However, it is preferable to arrange three or more planetary gears 5 at equal intervals in the circumferential direction as described above, since the rotation of the sun gear 4 and the movable internal gear 7 meshing with the planetary gears 5 can be further stabilized. .

次に、前述の回転駆動装置１０を用いたロボットの関節構造３０と、これを備えたロボットアーム５０とについて説明する。
図７は本発明の一実施形態に係る回転駆動装置を用いたロボットの関節構造を示す概略斜視図、図８は図７のロボットの関節構造を用いたロボットアームを示す概略斜視図である。
尚、前述の実施形態と同一部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。 Next, a robot joint structure 30 using the above-described rotation drive device 10 and a robot arm 50 including the same will be described.
FIG. 7 is a schematic perspective view showing a joint structure of a robot using the rotary drive device according to the embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a schematic perspective view showing a robot arm using the joint structure of the robot of FIG.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same member as above-mentioned embodiment, and the description is abbreviate | omitted.

図７に示すように、ロボットの関節構造３０は、前述の回転駆動装置１０を２つ用いて構成されている。ロボットの関節構造３０は、２つの回転駆動装置１０のうち、一の回転駆動装置１０ａ（図７における左側）の駆動モータ２と、他の回転駆動装置１０ｂ（図７における右側）の駆動モータ２とを互いに交差させるように、かつ、一の回転駆動装置１０ａの軸Ｏと他の回転駆動装置１０ｂの軸Ｏとを互いに交差させるように配設されており、夫々の出力プレート１６を２軸方向に回転可能に構成されている。詳しくは、これらの回転駆動装置１０ａ，１０ｂは、軸Ｏ同士を互いに直交させており、夫々の取付プレート１の外周面において互いに対向する辺部同士を当接させている。   As shown in FIG. 7, the joint structure 30 of the robot is configured by using the two rotary drive devices 10 described above. The joint structure 30 of the robot includes a drive motor 2 of one rotation drive device 10a (left side in FIG. 7) and a drive motor 2 of another rotation drive device 10b (right side in FIG. 7). Are arranged so as to intersect with each other, and the axis O of one rotation driving device 10a and the axis O of the other rotation driving device 10b are arranged to intersect each other, and each output plate 16 has two axes. It is configured to be rotatable in the direction. Specifically, in these rotational drive devices 10 a and 10 b, the axes O are orthogonal to each other, and the sides facing each other on the outer peripheral surface of each mounting plate 1 are in contact with each other.

このように構成されたロボットの関節構造３０によれば、２つの回転駆動装置１０ａ,１０ｂにより２軸の関節構造が構成されていることから、複雑な動作を行わせることができる。また、２つの回転駆動装置１０ａ，１０ｂの駆動モータ２を互いに交差させるように配設しているので、回転駆動装置１０ａ，１０ｂ同士をより近接させることができ、ロボットの関節構造３０の小型化を図ることができる。   According to the joint structure 30 of the robot configured as described above, since the two-axis joint structure is configured by the two rotation driving devices 10a and 10b, a complicated operation can be performed. Further, since the drive motors 2 of the two rotary drive devices 10a and 10b are arranged so as to cross each other, the rotary drive devices 10a and 10b can be brought closer to each other, and the joint structure 30 of the robot can be downsized. Can be achieved.

また、図８に示すように、ロボットアーム５０は、第１構成部材５１と第２構成部材５２とを接続する第１関節部３０ａと、第２構成部材５２と第３構成部材５３とを接続する第２関節部３０ｂと、第３構成部材５３の先端に配設された第３関節部３０ｃと、を有している。またこのロボットアーム５０は、第１関節部３０ａが肩関節、第２関節部３０ｂが肘関節、第３関節部３０ｃが手首関節に相当するものとされており、これらの第１、第２及び第３関節部３０ａ，３０ｂ，３０ｃが前述のロボットの関節構造３０によって夫々形成されている。   Further, as shown in FIG. 8, the robot arm 50 connects the first joint portion 30 a that connects the first component member 51 and the second component member 52, and the second component member 52 and the third component member 53. The second joint portion 30b, and the third joint portion 30c disposed at the tip of the third component member 53. Further, the robot arm 50 is configured such that the first joint portion 30a corresponds to a shoulder joint, the second joint portion 30b corresponds to an elbow joint, and the third joint portion 30c corresponds to a wrist joint. The third joint portions 30a, 30b, and 30c are formed by the joint structure 30 of the robot described above.

第１関節部３０ａにおいては、第１構成部材５１の端部から上方に向け突出する取付軸５１ａが、一の回転駆動装置１０ａの出力プレート１６に連結されている。また、第２構成部材５２の基端から第１構成部材５１側へ向け突出する取付軸５２ａが、他の回転駆動装置１０ｂの出力プレート１６に連結されている。   In the first joint portion 30a, a mounting shaft 51a that protrudes upward from the end portion of the first component member 51 is connected to the output plate 16 of one rotary drive device 10a. Further, an attachment shaft 52a that protrudes from the base end of the second component member 52 toward the first component member 51 is connected to the output plate 16 of another rotary drive device 10b.

第２関節部３０ｂにおいては、一の回転駆動装置１０ａの出力プレート１６の径方向内側にヒンジ軸５４が挿通されて、該出力プレート１６に連結されている。また第２構成部材５２の先端には断面略コ字状又は断面略Ｃ字状をなす接続部材５５が設けられており、この接続部材５５によりヒンジ軸５４の両端部分が軸支されている。また、他の回転駆動装置１０ｂの出力プレート１６には、第３構成部材５３の基端部分が接続されている。   In the second joint portion 30 b, a hinge shaft 54 is inserted and connected to the output plate 16 on the radially inner side of the output plate 16 of one rotation driving device 10 a. A connecting member 55 having a substantially U-shaped cross section or a substantially C-shaped cross section is provided at the tip of the second component member 52, and both end portions of the hinge shaft 54 are pivotally supported by the connecting member 55. Further, the base end portion of the third component member 53 is connected to the output plate 16 of the other rotational drive device 10b.

第３関節部３０ｃにおいては、一の回転駆動装置１０ａの出力プレート１６の径方向内側にヒンジ軸５６が挿通されて、該出力プレート１６に連結されている。また第３構成部材５３の先端には断面略コ字状又は断面略Ｃ字状をなす接続部材５７が設けられており、この接続部材５７によりヒンジ軸５６の両端部分が軸支されている。   In the third joint portion 30c, a hinge shaft 56 is inserted into the radial direction inner side of the output plate 16 of one rotation driving device 10a and is connected to the output plate 16. Further, a connecting member 57 having a substantially U-shaped cross section or a substantially C-shaped cross section is provided at the tip of the third component member 53, and both end portions of the hinge shaft 56 are pivotally supported by the connecting member 57.

このように構成されたロボットアーム５０は、第１、第２及び第３関節部３０ａ，３０ｂ，３０ｃにおいて、２つの回転駆動装置１０ａ，１０ｂが互いの軸Ｏ同士を直交させるように夫々配設されているので、直交２軸の関節構造が構成され、複雑な動作を行わせることができる。   The robot arm 50 configured as described above is disposed so that the two rotation driving devices 10a and 10b are orthogonal to each other in the first, second, and third joint portions 30a, 30b, and 30c. Therefore, an orthogonal two-axis joint structure is formed, and a complicated operation can be performed.

また、これらの回転駆動装置１０ａ，１０ｂが減速比の大きな不思議遊星歯車機構からなる構成とされているので、小型の駆動モータ２を用いても比較的大きなトルクを出力することができ、従って、小型かつ高トルクのロボットアーム５０を構成することができる。   In addition, since these rotary drive devices 10a and 10b are composed of a wonder planetary gear mechanism having a large reduction ratio, a relatively large torque can be output even if the small drive motor 2 is used. A small and high-torque robot arm 50 can be configured.

さらに、２つの回転駆動装置１０ａ，１０ｂの駆動モータ２同士が互いに交差するように配置されているので、この関節構造のさらなる小型化を図ることができる。
また、回転駆動装置１０ａ，１０ｂは、各出力プレート１６における径方向内側の中空軸８の内部に電源ケーブルや信号ケーブル等の配線部材を挿通することができるので、装置が複雑な動作を行う場合でもこれらの配線部材が大きく移動することがなく、従って、該配線部材の取り回しが容易であるとともに破損等が防止される。 Furthermore, since the drive motors 2 of the two rotary drive devices 10a and 10b are arranged so as to cross each other, the joint structure can be further miniaturized.
Moreover, since the rotational drive apparatuses 10a and 10b can insert wiring members, such as a power cable and a signal cable, in the hollow shaft 8 inside radial direction in each output plate 16, when a device performs complicated operation | movement However, these wiring members do not move greatly, so that the wiring members can be easily handled and can be prevented from being damaged.

本発明の一実施形態に係る回転駆動装置の外観を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the external appearance of the rotational drive apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る回転駆動装置の概略構成を示す側断面図である。It is a sectional side view showing the schematic structure of the rotation drive device concerning one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る回転駆動装置の太陽歯車、遊星歯車及びピニオンを示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the sun gear, planetary gear, and pinion of the rotary drive device which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る回転駆動装置の太陽歯車、遊星歯車及びピニオンを示す概略正面図である。It is a schematic front view which shows the sun gear, planetary gear, and pinion of the rotary drive device which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る回転駆動装置における太陽歯車の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the sun gear in the rotation drive device concerning one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る回転駆動装置におけるクロスローラベアリングのローラの配置を説明する図である。It is a figure explaining arrangement | positioning of the roller of the cross roller bearing in the rotational drive apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る回転駆動装置を用いたロボットの関節構造を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the joint structure of the robot using the rotational drive apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 図７のロボットの関節構造を用いたロボットアームを示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the robot arm using the joint structure of the robot of FIG. 従来の回転駆動装置の太陽歯車、遊星歯車及びピニオンを示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the sun gear, planetary gear, and pinion of the conventional rotary drive apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

２…駆動モータ、 ２ａ…ピニオン、 ４…太陽歯車、 ５…遊星歯車、 ６…固定内歯歯車、 ７…可動内歯歯車、 １０，１０ａ，１０ｂ…回転駆動装置、 ２１…クロスローラベアリング、 ３０…ロボットの関節構造、 ３０ａ…第１関節部（ロボットの関節構造）、 ３０ｂ…第２関節部（ロボットの関節構造）、 ３０ｃ…第３関節部（ロボットの関節構造）、 ４１…第１歯車部、 ４２…第２歯車部、 ５０…ロボットアーム、 Ｏ…太陽歯車の軸 DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 ... Drive motor, 2a ... Pinion, 4 ... Sun gear, 5 ... Planetary gear, 6 ... Fixed internal gear, 7 ... Movable internal gear, 10, 10a, 10b ... Rotary drive device, 21 ... Cross roller bearing, 30 ... joint structure of robot, 30a ... first joint part (joint structure of robot), 30b ... second joint part (joint structure of robot), 30c ... third joint part (joint structure of robot), 41 ... first gear Part, 42 ... second gear part, 50 ... robot arm, O ... axis of sun gear

Claims (8)

太陽歯車と、
前記太陽歯車に噛み合うとともに前記太陽歯車の軸周りに公転する遊星歯車と、
前記太陽歯車を駆動する駆動モータに配設され、前記太陽歯車に連結されるとともに前記太陽歯車を前記軸周りに回転させるピニオンと、
前記太陽歯車の同軸上に固定配置されるとともに前記遊星歯車に噛み合う固定内歯歯車と、
前記固定内歯歯車とは異なる歯数に設定され、前記太陽歯車の同軸上に回転可能に配置されるとともに前記遊星歯車に噛み合う可動内歯歯車と、を備え、
前記太陽歯車は、前記ピニオンに連結される第１歯車部と、前記第１歯車部とは異なる歯数に設定され、前記第１歯車部の同軸上に配置されるとともに前記遊星歯車に噛み合う第２歯車部と、を有することを特徴とする回転駆動装置。 The sun gear,
A planetary gear that meshes with the sun gear and revolves around an axis of the sun gear;
A pinion disposed in a drive motor for driving the sun gear, coupled to the sun gear and rotating the sun gear around the axis;
A fixed internal gear fixedly arranged on the same axis of the sun gear and meshing with the planetary gear;
A set of teeth different from that of the fixed internal gear, a movable internal gear that is rotatably arranged on the same axis of the sun gear and meshes with the planetary gear, and
The sun gear is configured to have a first gear portion connected to the pinion and a number of teeth different from that of the first gear portion, and is arranged on the same axis as the first gear portion and meshes with the planetary gear. A rotary drive device having two gear portions. 請求項１に記載の回転駆動装置であって、
前記第１歯車部の歯数が、前記第２歯車部の歯数よりも多く設定されていることを特徴とする回転駆動装置。 The rotary drive device according to claim 1,
The number of teeth of the first gear part is set to be larger than the number of teeth of the second gear part. 請求項１又は２に記載の回転駆動装置であって、
前記太陽歯車は、その軸方向に沿って中空に形成されていることを特徴とする回転駆動装置。 The rotary drive device according to claim 1 or 2,
The said sun gear is hollowly formed along the axial direction, The rotation drive device characterized by the above-mentioned. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の回転駆動装置であって、
前記ピニオンと前記第１歯車部との間には、中間歯車が配設されていることを特徴とする回転駆動装置。 The rotary drive device according to any one of claims 1 to 3,
An intermediate gear is disposed between the pinion and the first gear unit. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の回転駆動装置であって、
前記固定内歯歯車と前記可動内歯歯車とが、クロスローラベアリングで連結されていることを特徴とする回転駆動装置。 The rotary drive device according to any one of claims 1 to 4,
The rotation drive device, wherein the fixed internal gear and the movable internal gear are connected by a cross roller bearing. 請求項５に記載の回転駆動装置であって、
前記クロスローラベアリングは、前記固定内歯歯車の内周面と、前記可動内歯歯車の外周面とを連結していることを特徴とする回転駆動装置。 The rotary drive device according to claim 5,
The cross roller bearing connects an inner peripheral surface of the fixed internal gear and an outer peripheral surface of the movable internal gear. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の回転駆動装置を２つ備え、これら２つの回転駆動装置が、一の回転駆動装置の前記駆動モータと他の回転駆動装置の前記駆動モータとを互いに交差させるように、かつ、一の回転駆動装置の軸と他の回転駆動装置の軸とを互いに交差させるように配設され、２軸方向に回転可能に構成されていることを特徴とするロボットの関節構造。   Two rotation drive devices according to any one of claims 1 to 6 are provided, and the two rotation drive devices include the drive motor of one rotation drive device and the drive motor of another rotation drive device. It is arranged so as to cross each other and so that the shaft of one rotary drive device and the shaft of another rotary drive device cross each other, and is configured to be rotatable in two axial directions. Robot joint structure. 請求項７に記載のロボットの関節構造を備えることを特徴とするロボットアーム。   A robot arm comprising the joint structure of the robot according to claim 7.
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