JP2015161382A - Gear mechanism, speed change gear and multi-joint robot arm - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、揺動歯車機構を用いた歯車機構、該歯車機構を用いた変速機、該変速機を関節に用いた多関節ロボットアームに関する。 The present invention relates to a gear mechanism using a rocking gear mechanism, a transmission using the gear mechanism, and a multi-joint robot arm using the transmission as a joint.
産業用ロボット等の関節駆動には、高速低トルクの電動モータの出力を、減速機を用いて低速大トルクに変換して適用することが一般的である。減速機としては多種の方式が実用化されているが、その一種に揺動歯車の揺動運動により大きな減速比が得られる揺動歯車機構がある。揺動歯車機構は、入力軸と同軸に設けた固定歯車に、歯数が異なる揺動歯車を入力軸によって傾斜させて噛み合わせ、入力軸の回転によって揺動運動させる。そして、入力軸と同軸に設けた出力歯車を揺動歯車に噛み合わせ、これら2組の歯車の差動によって減速するものである(特許文献1参照)。 For joint driving of industrial robots and the like, it is common to apply the output of a high-speed, low-torque electric motor to low-speed, large torque using a speed reducer. Various types of reduction gears have been put into practical use, and one type is a rocking gear mechanism that can obtain a large reduction ratio by the rocking motion of the rocking gear. The oscillating gear mechanism meshes an oscillating gear having a different number of teeth with a fixed gear provided coaxially with the input shaft, and causes the oscillating motion by rotation of the input shaft. Then, an output gear provided coaxially with the input shaft is meshed with a swing gear, and the speed is reduced by the differential of these two sets of gears (see Patent Document 1).
また、揺動歯車機構と類似の機構を有する減速機が開発されている(特許文献2参照)。この減速機では、入力軸に連結した入力歯車とそれと同軸に配置した出力歯車の間に、入力軸と傾斜した軸線を中心に回転する中間歯車を設け、その中間歯車の歯数をそれと噛合う入力歯車とは異ならせている。これにより、この減速機では、中間歯車と噛合う出力歯車の回転を出力軸に取り出し、減速するようになっている。 Further, a reduction gear having a mechanism similar to the swing gear mechanism has been developed (see Patent Document 2). In this speed reducer, an intermediate gear that rotates about an input shaft and an inclined axis is provided between an input gear connected to the input shaft and an output gear arranged coaxially therewith, and the number of teeth of the intermediate gear meshes with it. It is different from the input gear. Thereby, in this reduction device, the rotation of the output gear meshing with the intermediate gear is extracted to the output shaft and decelerated.
ところで、この種の装置では、歯車の寸法誤差又は組立誤差によって発生する歯車同士の噛合部のバックラッシという課題と、長時間駆動による歯面の摩耗に伴う入出力軸間の回転角度の伝達精度の低下という課題とがあった。以下、両課題をまとめてバックラッシ等という。これらバックラッシ等を解決するために、特許文献1では、弾性変形可能な揺動歯車を採用するか、又は揺動歯車を弾性的に支持することにより、その揺動歯車に対して所定の強さで固定歯車と出力歯車押し付けて噛み合わせるようにしている。そして、それに伴って発生する揺動歯車側の弾性変形によって噛合部に予圧を与えることで、バックラッシ等の抑制を図っている。また、特許文献2では、入力歯車と出力歯車を中間歯車側に弾性的に付勢するばね部材を採用している。このばね部材によって噛合部に予圧を与えることによって、同様の効果を得ている。 By the way, in this type of device, there is a problem of backlash of the meshing portion between the gears caused by a dimensional error or an assembly error of the gears, and a transmission accuracy of the rotation angle between the input and output shafts due to wear of the tooth surfaces due to long-time driving. There was a problem of decline. Hereinafter, both issues are collectively referred to as backlash. In order to solve these backlashes and the like, Patent Document 1 adopts a rocking gear that can be elastically deformed, or elastically supports the rocking gear so that the rocking gear has a predetermined strength. The fixed gear and the output gear are pressed and meshed with each other. And, by applying a preload to the meshing portion by the elastic deformation on the side of the oscillating gear that occurs along with this, backlash and the like are suppressed. In Patent Document 2, a spring member that elastically biases the input gear and the output gear toward the intermediate gear is employed. A similar effect is obtained by applying a preload to the meshing portion by the spring member.
しかしながら、上述した特許文献1の揺動歯車機構では、バックラッシ等の解決を図るために噛合部に弾性構造を採用しているので、噛合部の弾性変形により捩り剛性が低下する可能性がある。ここで、捩り剛性とは、入力軸を回転不能に支持した状態で出力軸に回転トルクを負荷した時の出力軸の捩れ回転角度の逆数で示される。実使用上では、入力軸に連なるモータ動作を停止した時、出力軸側の捩れによって出力軸の回転停止精度が低下する等の現象となる。このような捩り剛性の低下により、産業用ロボットのアームの場合には、精密な位置精度での組立に支障が発生する原因となってしまう。 However, since the swing gear mechanism of Patent Document 1 described above employs an elastic structure for the meshing portion in order to solve backlash and the like, the torsional rigidity may decrease due to elastic deformation of the meshing portion. Here, the torsional rigidity is represented by the reciprocal of the torsional rotation angle of the output shaft when rotational torque is applied to the output shaft while the input shaft is supported so as not to rotate. In actual use, when the motor operation connected to the input shaft is stopped, the output shaft rotation is twisted and the output shaft rotation stoppage accuracy is reduced. Such a decrease in torsional rigidity causes troubles in assembly with precise positional accuracy in the case of industrial robot arms.
また、上述した特許文献2の揺動歯車機構では、入力歯車は軸方向に移動可能に支持されると共に、揺動歯車に対してばね部材によって軸方向に付勢されている。このため、噛合部に捩れ方向の負荷が作用した際に、入力歯車が揺動歯車に対してばね部材に抗して離隔する方向に移動してしまう可能性があり、捩り剛性のみならず回転角度の伝達精度も低下してしまう可能性があった。 In the swing gear mechanism of Patent Document 2 described above, the input gear is supported so as to be movable in the axial direction, and is biased in the axial direction by a spring member with respect to the swing gear. For this reason, when a load in the torsional direction is applied to the meshing portion, the input gear may move away from the swinging gear against the spring member, and not only torsional rigidity but also rotation There is a possibility that the transmission accuracy of the angle is also lowered.
そこで、本発明は、捩り剛性の低下を招くことなく、バックラッシ等を抑制できる歯車機構、変速機及び多関節ロボットアームを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a gear mechanism, a transmission, and an articulated robot arm that can suppress backlash and the like without causing a decrease in torsional rigidity.
本発明の歯車機構は、ケーシングに固定された第1のギヤと、前記第1のギヤと同軸で軸方向に対向して配置されると共に、前記ケーシングに対して回転自在かつ軸方向に相対的に固定された第2のギヤと、前記第1のギヤ及び前記第2のギヤと同軸に設けられた回転自在な第1の軸と、前記第1の軸に対して傾斜して設けられた傾斜軸と、前記第1のギヤ及び前記第2のギヤの間に配置され、前記傾斜軸に対して回転自在に設けられると共に、前記第1のギヤ及び前記第2のギヤに対して一定の傾斜角で噛合する揺動ギヤと、前記第1の軸と同軸に設けられると共に、前記第2のギヤと一体回転する第2の軸と、前記第1のギヤと同軸に設けられ、前記揺動ギヤに対して噛合すると共に、前記第1のギヤに対して回転方向に固定され、前記揺動ギヤに対して軸方向に付勢する第1の付勢ギヤと、を備えることを特徴とする。 The gear mechanism of the present invention is arranged with a first gear fixed to a casing, and coaxially and axially opposed to the first gear, and is rotatable with respect to the casing and relative to the axial direction. A second gear fixed to the first gear, a rotatable first shaft provided coaxially with the first gear and the second gear, and a slanted shaft with respect to the first shaft. The tilt shaft is disposed between the first gear and the second gear, and is provided so as to be rotatable with respect to the tilt shaft, and is constant with respect to the first gear and the second gear. A swing gear meshing with an inclination angle is provided coaxially with the first shaft, a second shaft rotating integrally with the second gear, and provided coaxially with the first gear. Meshed with the moving gear and fixed in the rotational direction with respect to the first gear, A first biasing gear for biasing axially relative driven gear, in that it comprises the features.
また、本発明の歯車機構は、ケーシングに固定された第1のギヤと、前記第1のギヤと同軸で軸方向に対向して配置されると共に、前記ケーシングに対して回転自在かつ軸方向に相対的に固定された第2のギヤと、前記第1のギヤ及び前記第2のギヤと同軸に設けられた回転自在な第1の軸と、前記第1の軸に対して傾斜して設けられた傾斜軸と、前記第1のギヤ及び前記第2のギヤの間に配置され、前記傾斜軸に対して回転自在に設けられると共に、前記第1のギヤ及び前記第2のギヤに対して一定の傾斜角で噛合する揺動ギヤと、前記第1の軸と同軸に設けられると共に、前記第2のギヤと一体回転する第2の軸と、前記第2のギヤと同軸で、前記揺動ギヤに対して前記第1のギヤと軸方向の同じ側に配置され、前記揺動ギヤに対して噛合すると共に、前記第2のギヤに対して回転方向に固定され、前記揺動ギヤに対して軸方向に付勢する第2の付勢ギヤと、を備えることを特徴とする。 Further, the gear mechanism of the present invention is arranged so as to be axially opposed to the first gear fixed to the casing, coaxially with the first gear, and to be rotatable with respect to the casing and in the axial direction. A relatively fixed second gear, the first gear and a rotatable first shaft provided coaxially with the second gear, and an inclined surface with respect to the first shaft The tilted shaft is disposed between the first gear and the second gear, and is provided rotatably with respect to the tilted shaft. A rocking gear meshing with a fixed inclination angle is provided coaxially with the first shaft, a second shaft rotating integrally with the second gear, and coaxial with the second gear. The moving gear is disposed on the same axial side as the first gear, and meshes with the swinging gear. While being rotationally fixed relative to the second gear, characterized in that it comprises a second biasing gear for biasing in the axial direction with respect to the rocking gear.
また、本発明の歯車機構は、ケーシングに固定された第1のギヤと、前記第1のギヤと同軸で軸方向の同じ側を向いて配置されると共に、前記ケーシングに対して回転自在かつ軸方向に相対的に固定された第2のギヤと、前記第1のギヤ及び前記第2のギヤと同軸に設けられた回転自在な第1の軸と、前記第1の軸に対して傾斜して設けられた傾斜軸と、前記第1のギヤ及び前記第2のギヤに対して軸方向の一方側に配置され、前記傾斜軸に対して回転自在に設けられると共に、前記第1のギヤ及び前記第2のギヤに対して一定の傾斜角で噛合する揺動ギヤと、前記第1の軸と同軸に設けられると共に、前記第2のギヤと一体回転する第2の軸と、前記第1のギヤと同軸に設けられ、前記揺動ギヤに対して噛合すると共に、前記第1のギヤに対して回転方向に固定され、前記揺動ギヤに対して軸方向に付勢する第1の付勢ギヤと、を備えることを特徴とする。 The gear mechanism of the present invention includes a first gear fixed to a casing, a coaxial gear with the first gear and facing the same side in the axial direction. A second gear relatively fixed in the direction, a first rotatable shaft provided coaxially with the first gear and the second gear, and an inclination with respect to the first shaft. An inclined shaft provided on one side in the axial direction with respect to the first gear and the second gear, and provided rotatably with respect to the inclined shaft, and the first gear and A swing gear that meshes with the second gear at a fixed inclination angle, a second shaft that is provided coaxially with the first shaft and rotates integrally with the second gear, and the first gear The first gear is provided coaxially with the first gear. It is to rotationally fixed, characterized in that and a first biasing gear for urging the axial direction with respect to the rocking gear.
また、本発明の歯車機構は、ケーシングに固定された第1のギヤと、前記第1のギヤと同軸で軸方向の同じ側を向いて配置されると共に、前記ケーシングに対して回転自在かつ軸方向に相対的に固定された第2のギヤと、前記第1のギヤ及び前記第2のギヤと同軸に設けられた回転自在な第1の軸と、前記第1の軸に対して傾斜して設けられた傾斜軸と、前記第1のギヤ及び前記第2のギヤに対して軸方向の一方側に配置され、前記傾斜軸に対して回転自在に設けられると共に、前記第1のギヤ及び前記第2のギヤに対して一定の傾斜角で噛合する揺動ギヤと、前記第1の軸と同軸に設けられると共に、前記第2のギヤと一体回転する第2の軸と、前記第2のギヤと同軸で、前記揺動ギヤに対して前記第2のギヤと軸方向の同じ側に配置され、前記揺動ギヤに対して噛合すると共に、前記第2のギヤに対して回転方向に固定され、前記揺動ギヤに対して軸方向に付勢する第2の付勢ギヤと、を備えることを特徴とする。 The gear mechanism of the present invention includes a first gear fixed to a casing, a coaxial gear with the first gear and facing the same side in the axial direction. A second gear relatively fixed in the direction, a first rotatable shaft provided coaxially with the first gear and the second gear, and an inclination with respect to the first shaft. An inclined shaft provided on one side in the axial direction with respect to the first gear and the second gear, and provided rotatably with respect to the inclined shaft, and the first gear and A swing gear that meshes with the second gear at a fixed inclination angle, a second shaft that is provided coaxially with the first shaft and rotates integrally with the second gear, and the second gear It is coaxial with the second gear and is arranged on the same axial side as the second gear with respect to the swing gear. A second urging gear that meshes with the oscillating gear, is fixed in a rotational direction with respect to the second gear, and urges the oscillating gear in the axial direction. Features.
本発明によれば、揺動ギヤに対して第1のギヤ及び第2のギヤが噛み合いながら、第1の付勢ギヤ及び第2の付勢ギヤの少なくとも一方が軸方向に付勢しながら噛み合うようになる。このため、第1のギヤ及び第2のギヤが揺動ギヤに対して噛み合うことにより、捩り剛性は維持されるようになる。また、第1の付勢ギヤ及び第2の付勢ギヤの少なくとも一方が揺動ギヤを軸方向に付勢しながら噛み合うことにより、噛合部のバックラッシの削減と歯面の摩耗による回転角度伝達精度の低下防止を図ることができる。これにより、本発明によれば、捩り剛性の低下を招くことなく、バックラッシ等を抑制することができる。 According to the present invention, while the first gear and the second gear are engaged with the swing gear, at least one of the first urging gear and the second urging gear is engaged while being urged in the axial direction. It becomes like this. Therefore, the torsional rigidity is maintained when the first gear and the second gear mesh with the swing gear. Further, at least one of the first urging gear and the second urging gear meshes with each other while urging the swinging gear in the axial direction, thereby reducing backlash of the meshing portion and rotational angle transmission accuracy due to wear of the tooth surface. Can be prevented. Thereby, according to this invention, backlash etc. can be suppressed, without causing the fall of torsional rigidity.
<第1実施形態>
以下、本発明の第1実施形態に係るロボット装置650について、図1から図4を参照しながら説明する。まず、第1実施形態に係るロボット装置650の概略構成について、図1を参照しながら説明する。
<First Embodiment>
Hereinafter, the
ロボット装置650は、産業用ロボットであり、ワークWの組み立て等の作業を行う多関節ロボット600と、多関節ロボット600を制御する制御装置630と、制御装置630に接続可能なティーチングペンダント640と、を備えている。
The
多関節ロボット600は、6軸の多関節ロボットアーム(以下、単にロボットアームと呼ぶ)601と、ロボットアーム601の先端に接続されたエンドエフェクタ602と、を備えている。
The articulated
ロボットアーム601は、作業台に固定されるベース部603と、変位や力を伝達する複数のリンク621〜626と、複数のリンク621〜626の各々を旋回又は回転可能に連結する複数の関節611〜616と、を備えている。複数の関節611〜616は、不図示の駆動モータと、駆動モータの回転軸の回転角度を検出する不図示のエンコーダと、駆動モータのトルクを増大させるために駆動モータの出力を減速する減速機(変速機)10と、をそれぞれ備えている。
The
また、複数の関節611〜616は、減速機10の出力により各関節611〜616を動作させるためのベルトやギヤ等の不図示の関節駆動機構を備えている。即ち、このロボットアーム601は、複数の関節611〜616のうちの少なくとも1つの関節に、駆動モータと、駆動モータの出力軸に一方の軸が連結された減速機10と、他方の軸に連結された関節駆動機構と、を備えている。尚、駆動モータと減速機10とは、アクチュエータを構成しており、減速機10については、後に詳しく説明する。
Further, the plurality of
エンドエフェクタ602はロボットハンドであり、ワークWを把持する把持爪604と、把持爪604を駆動する不図示の駆動モータと、駆動モータの回転角度を検出する不図示のエンコーダと、駆動モータの出力を減速する不図示の減速機と、を備えている。また、エンドエフェクタ602は、把持爪604等に作用する応力(反力)を検出可能な不図示の力覚センサを備えている。
The
制御装置630は、コンピュータにより構成され、多関節ロボット600を制御するようになっている。制御装置630を構成するコンピュータは、例えばCPUと、データを一時的に記憶するRAMと、各部を制御するためのプログラムを記憶するROMと、入出力インタフェース回路とを備えている。制御装置630は、駆動モータの動作に要求される要求電力を、不図示の電源本体から駆動モータに供給させて、ロボットアーム601やエンドエフェクタ602の位置姿勢を移動させるようになっている。ティーチングペンダント640は、制御装置630に接続可能になっており、ロボットアーム601やエンドエフェクタ602を駆動制御する際の指示を入力可能になっている。
The
上述のように構成されたロボット装置650では、入力された設定等に従って、制御装置630がロボットアーム601の複数の関節611〜616の駆動モータを駆動することでエンドエフェクタ602を任意の位置姿勢に移動あるいは停止させる。そして、任意の位置姿勢で、把持爪604に作用する応力を力覚センサで検出しながらエンドエフェクタ602にワークWや部品等を把持させて、ワークWの組み立て等の作業を行うようになっている。
In the
次に、第1実施形態に係る減速機10について、図2から図4を参照しながら説明する。まず、減速機10の概略構成について、図2を参照しながら説明する。尚、本実施形態では、本発明の変速機を減速機10に適用している場合について説明しているが、これには限定されず、変速機を増速機に適用するようにしてもよい。
Next, the
図2に示すように、減速機10は、ケーシング11と、1組の揺動歯車機構から成る歯車機構12とを備えている。歯車機構12は、入力軸(第1の軸、一方の軸)20と、傾斜軸21と、出力軸(第2の軸、他方の軸)30と、第1のギヤ40と、第2のギヤ50と、揺動ギヤ60と、第1の付勢ギヤ70と、第2の付勢ギヤ80とを備えている。
As shown in FIG. 2, the
入力軸20は、駆動モータに連結されると共に、第1のギヤ40及び第2のギヤ50と同軸に設けられ、ケーシング11に対して軸方向に固定され、中心軸20cを中心にして回転自在に支持されている。傾斜軸21は、入力軸20に対して一体化されると共に傾斜して設けられており、その中心軸21cは入力軸20の中心軸20cに対して所定角度傾斜されている。出力軸30は、入力軸20と同軸に設けられ、第2のギヤ50と一体回転すると共に、関節駆動機構を介して複数のリンク621〜626に接続されている。各減速機10は、駆動モータから入力される回転を減速して、複数のリンク621〜626に各々伝達するようになっている。即ち、減速機10は、歯車機構12を1組以上備え、入力軸20に入力された回転を減速し、出力軸30から出力するようになっている。
The
第1のギヤ40は、揺動ギヤ60側を指向する歯41を有する傘歯車から成り、ケーシング11に固定されている。歯41は、歯数をZ1として円環状に形成されている。また、第1のギヤ40は、後述する第1の付勢ギヤ70を軸方向に移動可能に支持するためのストッパ42及び複数のガイド孔43を備えている。
The
第2のギヤ50は、第1のギヤ40と同軸で揺動ギヤ60を挟んで対向して配置され、出力軸30に固定されることによりケーシング11に対して回転自在かつ軸方向に相対的に固定されている。即ち、第2のギヤ50は、ケーシング11に固定されることなく出力軸30のみに固定されることで、ケーシング11に対して軸方向に相対的に移動しないように支持されている。第2のギヤ50は、揺動ギヤ60側を指向する歯51を有する傘歯車から成り、歯51は、歯数をZ2として円環状に形成されている。また、第2のギヤ50は、後述する第2の付勢ギヤ80を軸方向に移動可能に支持するためのストッパ52及び複数のガイド孔53を備えている。
The
揺動ギヤ60は、第1のギヤ40及び第2のギヤ50の間に配置され、傾斜軸21に対して軸受22により回転自在に設けられている。揺動ギヤ60は、第1のギヤ40の歯41に噛合する第1の歯61と、第2のギヤ50の歯51に噛合する第2の歯62とを備え、両面に歯面が円環状に形成された傘歯車から成る。第1の歯61は、歯数がZ1+1(第1のギヤ40との歯数差が1)となっている。第2の歯62は、歯数がZ2+1(第2のギヤ50との歯数差が1)となっており、第1の歯61の第1のギヤ40の歯41との噛合部位の径方向及び軸方向の反対側で、第2のギヤ50に噛合するようになっている。これにより、揺動ギヤ60は、第1のギヤ40及び第2のギヤ50に対して一定の傾斜角で噛合するようになっている。
The
第1の付勢ギヤ70は、図3及び図4(a)に示すように、歯71と、ストッパリブ72と、複数のガイドピン73とを備え、第1のギヤ40と同軸かつ揺動ギヤ60に対して軸方向の同じ側(一方側)に設けられている。歯71は、第1のギヤ40の歯41と同歯数であり、歯41の外周側に円環状に設けられ、歯41と共に連続した歯面を形成可能になっている。このため、第1の付勢ギヤ70は、第1のギヤ40と共に揺動ギヤ60に噛合可能になっている。
As shown in FIGS. 3 and 4A, the
ストッパリブ72は、円環状で外周側に突出しており、第1のギヤ40のストッパ42に係合可能になっている。ガイドピン73は、歯71とは軸方向の反対側に向けて突出して設けられ、第1のギヤ40のガイド孔43に摺動可能に嵌合されている。また、ガイドピン73には、圧縮コイルばねからなる付勢ばね74が設けられている。これにより、第1の付勢ギヤ70は、ガイドピン73がガイド孔43に摺動可能に支持されることにより回転は規制されながら、軸方向の直進方向に移動可能になり、また軸方向に対する傾斜方向にも僅かに傾斜可能に支持されている。
The
更に、第1の付勢ギヤ70は、ストッパリブ72がストッパ42に当接するまで、付勢ばね74により軸方向に付勢される。また、ストッパリブ72がストッパ42に当接する際には、歯71の歯面は歯41の歯面を延長した基準位置(図中、一点鎖線で示す)よりも揺動ギヤ60側に所定量突出して、揺動ギヤ60に近接する近接位置に位置するようになっている。ここでの所定量や付勢ばね74の付勢力の大きさは、第1のギヤ40及び第1の付勢ギヤ70と揺動ギヤ60との伝達トルク等に応じて適宜設定することができる。更に、歯71に軸方向への外力が作用すると、第1の付勢ギヤ70は付勢ばね74に抗して軸方向に押し込まれ、歯71は基準位置を超えて揺動ギヤ60とは反対側に押し込まれ、揺動ギヤ60から離隔した離隔位置に位置するようになっている。
Further, the
即ち、第1の付勢ギヤ70は、第1のギヤ40と同軸に設けられ、揺動ギヤ60に対して噛合すると共に、第1のギヤ40に対して回転方向に固定され、揺動ギヤ60に対して軸方向に付勢するようになっている。また、第1の付勢ギヤ70は、基準位置よりも揺動ギヤ60に近接した近接位置と、基準位置よりも揺動ギヤ60から離隔した離隔位置と、の間で軸方向に移動可能になっている。
In other words, the
第2の付勢ギヤ80は、歯81と、ストッパリブ82と、複数のガイドピン83とを備え、第2のギヤ50と同軸かつ揺動ギヤ60に対して軸方向の同じ側に設けられている。歯81は、第2のギヤ50の歯51と同歯数であり、歯51の外周側に円環状に設けられ、歯51と共に連続した歯面を形成可能になっている。このため、第2の付勢ギヤ80は、第2のギヤ50と共に揺動ギヤ60に噛合可能になっている。また、ガイドピン83には、圧縮コイルばねからなる付勢ばね84が設けられている。即ち、第2の付勢ギヤ80は、第2のギヤ50と同軸で、揺動ギヤ60に対して第2のギヤ50と軸方向の同じ側に配置され、揺動ギヤ60に対して噛合すると共に、第2のギヤ50に対して回転方向に固定され、揺動ギヤ60に対して軸方向に付勢する。尚、第2の付勢ギヤ80の動作については、第1の付勢ギヤ70と同様であるので、詳細な説明は省略する。
The
尚、本実施形態の減速機10における入力軸20、出力軸30、第1のギヤ40、第2のギヤ50、揺動ギヤ60、第1の付勢ギヤ70、第2の付勢ギヤ80の各位置関係を、図6(a)に模式的に示す。また、歯車材としては、高性能鋼を使用して高性能な減速機10を実現してもよく、あるいは、低コストの一般鋼でもよく、非鉄金属や焼結材、合成樹脂等を適用することができる。
The
次に、上述した歯車機構12を有する減速機10による減速動作について、図2を用いて説明する。
Next, the speed reduction operation by the
入力軸20が1回転すると、傾斜軸21が回転し、揺動ギヤ60が1回揺動運動する。この時、第1のギヤ40と揺動ギヤ60との歯数差の角度だけ揺動ギヤ60が公転する。即ち、入力軸20がZ1+1回転すると、揺動ギヤ60が1回転公転する。一方、第2のギヤ50と揺動ギヤ60との間にも、揺動による公転が生じる。これにより、入力軸20から入力された回転力は、揺動ギヤ60によって減速され、出力軸30から出力される。
When the
本実施形態では、揺動ギヤ60の第1の歯61は第1のギヤ40の歯41より1枚多く、かつ揺動ギヤ60の第2の歯62は第2のギヤ50の歯51より1枚多くなるように設定している。このため、この減速機10では、揺動ギヤ60を中心にして、第1のギヤ40と第2のギヤ50とが逆方向に回転するようになる。この減速機10の減速比は、1−(Z1(Z2+1))/((Z1+1)Z2)で計算できることが知られている。例えば、Z1=24、Z2=48の時、1/50の減速比が得られる。また、例えば、Z1=48、Z2=49とすれば、1/2401という大減速比も可能である。この減速機10は、1/20程度の低減速比から数千分の1という大減速比まで、歯数の設定によって広い範囲の減速比を簡易な歯車機構12で実現することが可能である。また、この減速機10は、1段の差動減速機として扱うことが可能になる。
In the present embodiment, the
ここで、第1の付勢ギヤ70の歯71は基準位置より揺動ギヤ60側に突出しているが、揺動ギヤ60の第1の歯61が噛合することにより、第1の付勢ギヤ70は付勢ばね74に抗して押し込まれる。これにより、第1の付勢ギヤ70と揺動ギヤ60との噛合に、予圧が与えられることになる。揺動ギヤ60と第1のギヤ40との噛み合いは、ギヤの寸法誤差又は組立誤差によって、その歯面接触にバックラッシが発生したり、又は過剰な負荷の接触となることがある。これに対して、揺動ギヤ60と第1の付勢ギヤ70との噛み合いは、付勢ばね74の圧縮によって第1の付勢ギヤ70を揺動ギヤ60に付勢し、噛み合いに予圧を与えて噛み合わせている。このため、第1の付勢ギヤ70の歯71の歯面位置をそれと当接する揺動ギヤ60の第1の歯61の歯面位置に沿い合わせることになり、歯面接触におけるバックラッシ又は過剰な負荷の発生を抑制することができる。
Here, the
また、入力軸20が回転すると、揺動ギヤ60は第1の歯61を第1のギヤ40の歯41の歯面に沿わせて回転移動することで揺動回転する。そして、その揺動回転に伴う揺動ギヤ60の歯61の歯面からの噛合い圧力の有無と圧力の増減とに従って、第1の付勢ギヤ70はその姿勢の傾きを変化させる。また、第1のギヤ40と第1の付勢ギヤ70とで揺動ギヤ60に噛み合うことにより、捩り剛性に関しては第1のギヤ40と揺動ギヤ60との噛み合いで維持することができる。
When the
尚、第2の付勢ギヤ80についても、第1の付勢ギヤ70と同様である。即ち、第2の付勢ギヤ80の歯81の歯面位置をそれと当接する揺動ギヤ60の第2の歯62の歯面位置に沿い合わせることになり、歯面接触にバックラッシ又は過剰な負荷の発生を抑制することができる。また、第2のギヤ50と第2の付勢ギヤ80とで揺動ギヤ60に噛み合うことにより、捩り剛性に関しては第2のギヤ50と揺動ギヤ60との噛み合いで維持することができる。
The
上述したように、本実施形態の減速機10によれば、揺動ギヤ60に対して第1のギヤ40及び第2のギヤ50が噛み合いながら、第1の付勢ギヤ70及び第2の付勢ギヤ80が軸方向に付勢しながら噛み合うようになる。このため、第1のギヤ40及び第2のギヤ50が揺動ギヤ60に対して噛み合うことにより、捩り剛性は維持されるようになる。また、第1の付勢ギヤ70及び第2の付勢ギヤ80が揺動ギヤ60を軸方向に付勢しながら噛み合うことにより、噛合部のバックラッシの削減と歯面の摩耗による回転角度伝達精度の低下防止を図ることができる。これにより、本実施形態の減速機10によれば、捩り剛性の低下を招くことなく、バックラッシ等を抑制することができる。
As described above, according to the
また、本実施形態の減速機10によれば、第1の付勢ギヤ70の歯71及び第2の付勢ギヤ80の歯81の各歯面が基準位置よりも突出可能となっている。このため、例えば、第1のギヤ40、第2のギヤ50、揺動ギヤ60の寸法誤差や組立精度の誤差が比較的大きくても、そのような誤差を、突出した第1の付勢ギヤ70及び第2の付勢ギヤ80により吸収することができる。これにより、この減速機10をロボットアーム601の関節611〜616に用いることで、ロボットアーム601を高性能化することが可能になる。
Further, according to the
尚、上述した実施形態では、第1の付勢ギヤ70の歯71及び第2の付勢ギヤ80の歯81の各歯面が基準位置よりも突出可能である場合について説明したが、これには限られない。例えば、図4(b)に示すように、第1の付勢ギヤ70のストッパリブ72がストッパ42に当接した際に、第1の付勢ギヤ70の歯71の歯面が第1のギヤ40の歯41の歯面の延長である基準位置に一致するようにしてもよい。この場合、例えば、第1のギヤ40の歯41が摩耗して揺動ギヤ60の第1の歯61が歯41に深く噛み合うようになった場合に、第1の付勢ギヤ70の歯71から揺動ギヤ60に予圧が与えられるようになる。この場合、第1の付勢ギヤ70が第1のギヤ40よりも突出しないので、揺動ギヤ60が噛み合わない部位において突出する第1の付勢ギヤ70との干渉を考慮する必要が無く、設計の自由度を向上することができる。尚、第2の付勢ギヤ80についても同様であるので、詳細な説明を省略する。
In the above-described embodiment, the case where the tooth surfaces of the
また、上述した実施形態では、第1の付勢ギヤ70の歯71を第1のギヤ40の歯41の外周側に配置すると共に、第2の付勢ギヤ80の歯81を第2のギヤ50の歯51の外周側に配置した場合について説明したが、これには限られない。例えば、第1の付勢ギヤ70の歯71を第1のギヤ40の歯41の内周側に配置したり、あるいは第2の付勢ギヤ80の歯81を第2のギヤ50の歯51の内周側に配置してもよい。
In the above-described embodiment, the
また、上述した実施形態では、第1のギヤ40に対する第1の付勢ギヤ70と、第2のギヤ50に対する第2の付勢ギヤ80との両方を備えた場合について説明したが、これには限られない。第1の付勢ギヤ70と第2の付勢ギヤ80とは、少なくとも一方を備えることにより、捩り剛性の低下を招くことなく、バックラッシ等を抑制することができる。
In the above-described embodiment, the case where both the
また、上述した実施形態では、減速機10は1組の歯車機構12を備えているが、これには限られず複数の歯車機構12を備えるようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the
また、上述した実施形態では、歯型について特に限定していないが、設計に応じて適宜な歯型を適用することができる。例えば、ほぼ全周に亘って接触する歯型としたり、例えば圧力角が大きくトルク伝達に寄与しないすれ違い位置付近と最噛合位置付近を離間させるために、歯先の先端部と歯元の最凹部を削り取った歯型でもよい。あるいは、一方の歯の先端部を半径一定の円弧状とし、これが相手の歯の周りを動く軌跡の外接線(通過領域に倣わせた形状)として求めた曲線を相手の歯の形状とする。そして、求められた相手の歯の先端部が円弧状の歯の周りを動く軌跡の外接線として求めた曲線を用いて、先端部が円弧状の歯の形状としてもよい。 Moreover, although it does not specifically limit about a tooth shape in embodiment mentioned above, a suitable tooth shape can be applied according to design. For example, a tooth shape that contacts almost the entire circumference, or, for example, in order to separate the vicinity of the passing position and the vicinity of the most meshing position where the pressure angle is large and does not contribute to torque transmission, from the tip portion of the tooth tip and the concave portion of the tooth root It may be a tooth mold that has been scraped off. Or let the front-end | tip part of one tooth | gear be a circular arc shape with constant radius, and let the curve calculated | required as the circumscribing line (shape which followed the passing area) of the locus | trajectory which this moves around the other party tooth be the other party tooth shape. Then, using the curve obtained as the circumscribing line of the trajectory in which the tip portion of the obtained partner tooth moves around the arc-shaped tooth, the tip portion may have the shape of the arc-shaped tooth.
また、上述した実施形態では、減速機10を、ロボットアーム601として垂直多関節型の6軸多関節ロボットアームに適用した場合について説明したが、これには限られない。例えば、5軸や7軸、あるいは水平多関節ロボット、直交ロボット、多関節ロボット以外のロボットにおいても、適用することができる。また、本発明はロボットアーム601にかぎらず、他の用途、例えば電動車両の駆動やベルトコンベヤ等、小型大トルクが必要なものに好適である。
In the above-described embodiment, the case where the
<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態に係るロボット装置650について、図1を援用すると共に、図5を参照しながら説明する。第2実施形態に係るロボット装置650は、減速機110の構成が第1実施形態と相違する。そのため、第2実施形態においては、第1実施形態と相違する減速機110を中心に説明し、第1実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。
Second Embodiment
Next, a
第2実施形態に係る減速機110は、図5に示すように、入力軸120、出力軸130、第1のギヤ140、第2のギヤ150、揺動ギヤ160、第1の付勢ギヤ170、第2の付勢ギヤ180を備えている。本実施形態の減速機110は、第1実施形態に対して、第1のギヤ140と第2のギヤ150とが揺動ギヤ160に対して軸方向の同じ側に配置されている点で、異なっている。また、この減速機110では、第1のギヤ140と第1の付勢ギヤ170とが揺動ギヤ160を挟んで軸方向の反対側に配置されている点で、異なっている。
As shown in FIG. 5, the
第1のギヤ140は、揺動ギヤ160側を指向する歯141を有する傘歯車から成り、ケーシング111に固定されている。歯141は、歯数をZ1として円環状に形成され、揺動ギヤ160の第1の歯161に噛合するようになっている。また、揺動ギヤ160を挟んで第1のギヤ140の軸方向の反対側のケーシング111には、第1の付勢ギヤ170を軸方向に移動可能に支持するためのストッパ142及び複数のガイド孔143が形成されている。
The
第1の付勢ギヤ170は、歯171と、ストッパリブ172と、複数のガイドピン173とを備え、第1のギヤ140と同軸かつ揺動ギヤ160に対して軸方向の反対側に設けられている。歯171は、第1のギヤ140の歯141と同歯数であり、揺動ギヤ160を挟んで歯141に対向して円環状に設けられ、揺動ギヤ160の第2の歯162に噛合するようになっている。このため、第1の付勢ギヤ170は、第1のギヤ140と共に揺動ギヤ160に噛合可能になっている。尚、ここでの同歯数とは、第1のギヤ140の歯141と揺動ギヤ160の第1の歯161との回転比と、第1の付勢ギヤ170の歯171と揺動ギヤ160の第2の歯162との回転比とが同じであることを意味し、実際の歯数だけに限らない趣旨とする。
The
ストッパリブ172は、円環状で外周側に突出しており、ケーシング111のストッパ142に係合可能になっている。ガイドピン173は、歯171とは軸方向の反対側に向けて突出して設けられ、ケーシング111のガイド孔143に摺動可能に嵌合されている。また、ガイドピン173には、圧縮コイルばねからなる付勢ばね174が設けられている。歯171は、第1のギヤ140に対向するギヤの本来の位置である基準位置よりも突出可能に設定され、揺動ギヤ160の押圧により付勢ばね174に抗して反対側に押し込まれるようになっている。第1の付勢ギヤ170の動作については、第1実施形態と同様であるので詳細な説明を省略する。
The
揺動ギヤ160は、第1のギヤ140及び第1の付勢ギヤ170の間に配置され、傾斜軸121に対して軸受122により回転自在に設けられている。尚、本実施形態では、傾斜軸121は横断面形状を例えば断面矩形とし、軸受122に対して、軸方向には傾斜可能に支持すると共に、回転方向には一体回転するように支持するようになっている。
The
揺動ギヤ160は、第1のギヤ140の歯141に噛合する第1の歯161と、第1の付勢ギヤ170の歯171に噛合する第2の歯162と、第2のギヤ150の歯151及び第2の付勢ギヤ180の歯181に噛合する第3の歯163を備えている。揺動ギヤ160は、両面に歯面が円環状に形成された傘歯車から成る。第1の歯161及び第2の歯162は、歯数がZ1+1(第1のギヤ140及び第1の付勢ギヤ170との歯数差が1)となっている。第3の歯163は、歯数がZ2+1(第2のギヤ150及び第2の付勢ギヤ180との歯数差が1)となっている。これにより、揺動ギヤ160は、第1のギヤ140及び第1の付勢ギヤ170に対して一定の傾斜角で噛合するようになっている。
The
第2のギヤ150は、第1のギヤ140と同軸で揺動ギヤ160に対して軸方向の同じ側に配置され、出力軸130に固定されることによりケーシング111に対して軸方向に固定されている。第2のギヤ150は、揺動ギヤ160側を指向する歯151を有する傘歯車から成り、歯151は、歯数をZ2として円環状に形成されている。また、第2のギヤ150は、第2の付勢ギヤ180を軸方向に移動可能に支持するためのストッパ152及び複数のガイド孔153を備えている。
The
第2の付勢ギヤ180は、歯181と、複数のガイドピン183と、ストッパ185とを備え、第2のギヤ150と同軸かつ揺動ギヤ160に対して軸方向の同じ側に設けられている。歯181は、第2のギヤ150の歯151と同歯数であり、歯151の内周側に円環状に設けられ、歯151と共に連続した歯面を形成可能になっている。このため、第2の付勢ギヤ180は、第2のギヤ150と共に揺動ギヤ160の第3の歯163に噛合可能になっている。
The
尚、本実施形態の減速機110における入力軸120、出力軸130、第1のギヤ140、第2のギヤ150、揺動ギヤ160、第1の付勢ギヤ170、第2の付勢ギヤ180の各位置関係を、図6(b)に模式的に示す。
The
次に、上述した歯車機構112を有する減速機110による減速動作について、図5を用いて説明する。
Next, the speed reduction operation by the
第1の付勢ギヤ170の歯171は基準位置より揺動ギヤ160側に突出しており、揺動ギヤ160の第2の歯162が噛合することにより、第1の付勢ギヤ170は付勢ばね174に抗して押し込まれる。これにより、第1の付勢ギヤ170と揺動ギヤ160との噛合に、予圧が与えられることになる。揺動ギヤ160と第1のギヤ140との噛み合いは、ギヤの寸法誤差又は組立誤差によって、その歯面接触にバックラッシが発生したり、又は過剰な負荷の接触となることがある。これに対して、揺動ギヤ160と第1の付勢ギヤ170との噛み合いは、付勢ばね174の圧縮によって第1の付勢ギヤ170を揺動ギヤ160に付勢し、噛み合いに予圧を与えて噛み合わせている。このため、第1の付勢ギヤ170の歯171が揺動ギヤ160を押圧することで、揺動ギヤ160が第1のギヤ140に押圧されるので、歯面接触におけるバックラッシ又は過剰な負荷の発生を抑制することができる。
The
また、入力軸120が回転すると、揺動ギヤ160は第1の歯161を第1のギヤ140の歯141の歯面に沿わせて回転移動することで揺動回転する。そして、その揺動回転に伴う揺動ギヤ160の歯161の歯面からの噛合い圧力の有無と圧力の増減とに従って、第1の付勢ギヤ170はその姿勢の傾きを変化させる。また、第1のギヤ140と第1の付勢ギヤ170とで揺動ギヤ160を挟むように噛み合うことにより、捩り剛性に関しては第1のギヤ140と揺動ギヤ160との噛み合いで維持することができる。
When the
尚、第2の付勢ギヤ180については、第1実施形態と同様である。即ち、第2の付勢ギヤ180の歯181の歯面位置をそれと当接する揺動ギヤ160の第3の歯163の歯面位置に沿い合わせることになり、歯面接触にバックラッシ又は過剰な負荷の発生を抑制することができる。また、第2のギヤ150と第2の付勢ギヤ180とで揺動ギヤ160に噛み合うことにより、捩り剛性に関しては第2のギヤ150と揺動ギヤ160との噛み合いで維持することができる。
The
上述したように、本実施形態の減速機110によっても、第1実施形態と同様に、第1のギヤ140及び第2のギヤ150が揺動ギヤ160に対して噛み合うことにより、捩り剛性は維持されるようになる。また、第1の付勢ギヤ170及び第2の付勢ギヤ180が揺動ギヤ160を軸方向に付勢しながら噛み合うことにより、噛合部のバックラッシの削減と歯面の摩耗による回転角度伝達精度の低下防止を図ることができる。
As described above, the torsional rigidity is maintained by the
また、上述した実施形態では、第2の付勢ギヤ180の歯181を第2のギヤ150の歯151の内周側に配置した場合について説明したが、これには限られない。例えば、第2の付勢ギヤ180の歯181を第2のギヤ150の歯151の外周側に配置してもよい。
Moreover, although embodiment mentioned above demonstrated the case where the tooth | gear 181 of the
また、上述した実施形態では、第1のギヤ140に対する第1の付勢ギヤ170と、第2のギヤ150に対する第2の付勢ギヤ180との両方を備えた場合について説明したが、これには限られない。第1の付勢ギヤ170と第2の付勢ギヤ180とは、少なくとも一方を備えることにより、捩り剛性の低下を招くことなく、バックラッシ等を抑制することができる。
In the above-described embodiment, the case where both the
<第3実施形態>
次に、本発明の第3実施形態に係るロボット装置650について、図1を援用すると共に、図6(c)を参照しながら説明する。第3実施形態に係るロボット装置650は、減速機210の構成が第1実施形態と相違する。そのため、第3実施形態においては、第1実施形態と相違する減速機210を中心に説明し、第1実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。
<Third Embodiment>
Next, a
図6(c)に示すように、本実施形態の減速機210は、入力軸220、出力軸230、第1のギヤ240、第2のギヤ250、揺動ギヤ260、第1の付勢ギヤ270、第2の付勢ギヤ280を備えている。第1のギヤ240は、ケーシングに固定されている。第1の付勢ギヤ270は、揺動ギヤ260に対して第1のギヤ240と同軸かつ軸方向の反対側に配置されている。第2のギヤ250は、揺動ギヤ260に対して第1の付勢ギヤ270と同軸かつ軸方向の同じ側に配置されている。第2の付勢ギヤ280は、揺動ギヤ260に対して第2のギヤ250と同軸かつ軸方向の同じ側の内周側又は外周側に配置されている。尚、各部の詳細な構成や動作は第1実施形態及び第2実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。
As shown in FIG. 6C, the
上述したように、本実施形態の減速機210によっても、第1実施形態と同様に、第1のギヤ240及び第2のギヤ250が揺動ギヤ260に対して噛み合うことにより、捩り剛性は維持されるようになる。また、第1の付勢ギヤ270及び第2の付勢ギヤ280が揺動ギヤ260を軸方向に付勢しながら噛み合うことにより、噛合部のバックラッシの削減と歯面の摩耗による回転角度伝達精度の低下防止を図ることができる。
As described above, the torsional rigidity is maintained by the
また、上述した実施形態では、第1のギヤ240に対する第1の付勢ギヤ270と、第2のギヤ250に対する第2の付勢ギヤ280との両方を備えた場合について説明したが、これには限られない。第1の付勢ギヤ270と第2の付勢ギヤ280とは、少なくとも一方を備えることにより、捩り剛性の低下を招くことなく、バックラッシ等を抑制することができる。
In the above-described embodiment, the case where both the
<第4実施形態>
次に、本発明の第4実施形態に係るロボット装置650について、図1を援用すると共に、図6(d)を参照しながら説明する。第4実施形態に係るロボット装置650は、減速機310の構成が第1実施形態と相違する。そのため、第4実施形態においては、第1実施形態と相違する減速機310を中心に説明し、第1実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。
<Fourth embodiment>
Next, a
図6(d)に示すように、本実施形態の減速機310は、入力軸320、出力軸330、第1のギヤ340、第2のギヤ350、揺動ギヤ360、第1の付勢ギヤ370、第2の付勢ギヤ380を備えている。第1のギヤ340は、ケーシングに固定されている。第2のギヤ350は、揺動ギヤ360に対して第1のギヤ340と同軸かつ軸方向の同じ側に配置されている。第1の付勢ギヤ370は、揺動ギヤ360に対して第1のギヤ340と同軸かつ軸方向の同じ側の内周側又は外周側に配置されている。第2の付勢ギヤ380は、揺動ギヤ360に対して第2のギヤ350と同軸かつ軸方向の同じ側の内周側又は外周側に配置されている。尚、各部の詳細な構成や動作は第1実施形態及び第2実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。
As shown in FIG. 6D, the
上述したように、本実施形態の減速機310によっても、第1実施形態と同様に、第1のギヤ340及び第2のギヤ350が揺動ギヤ360に対して噛み合うことにより、捩り剛性は維持されるようになる。また、第1の付勢ギヤ370及び第2の付勢ギヤ380が揺動ギヤ360を軸方向に付勢しながら噛み合うことにより、噛合部のバックラッシの削減と歯面の摩耗による回転角度伝達精度の低下防止を図ることができる。
As described above, the torsional rigidity is maintained by the
また、上述した実施形態では、第1のギヤ340に対する第1の付勢ギヤ370と、第2のギヤ350に対する第2の付勢ギヤ380との両方を備えた場合について説明したが、これには限られない。第1の付勢ギヤ370と第2の付勢ギヤ380とは、少なくとも一方を備えることにより、捩り剛性の低下を招くことなく、バックラッシ等を抑制することができる。
In the above-described embodiment, the case where both the
<第5実施形態>
次に、本発明の第5実施形態に係るロボット装置650について、図1を援用すると共に、図6(e)を参照しながら説明する。第5実施形態に係るロボット装置650は、減速機410の構成が第1実施形態と相違する。そのため、第5実施形態においては、第1実施形態と相違する減速機410を中心に説明し、第1実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。
<Fifth Embodiment>
Next, a
図6(e)に示すように、本実施形態の減速機410は、入力軸420、出力軸430、第1のギヤ440、揺動ギヤ460、第1の付勢ギヤ470を備えている。第1のギヤ440は、ケーシングに固定されている。第1の付勢ギヤ470は、揺動ギヤ460に対して第1のギヤ440と同軸かつ軸方向の同じ側の内周側又は外周側に配置されている。尚、各部の詳細な構成や動作は第1実施形態及び第2実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。
As shown in FIG. 6E, the
上述したように、本実施形態の減速機410によっても、第1実施形態と同様に、第1のギヤ340が揺動ギヤ360に対して噛み合うことにより、捩り剛性は維持されるようになる。また、第1の付勢ギヤ370が揺動ギヤ360を軸方向に付勢しながら噛み合うことにより、噛合部のバックラッシの削減と歯面の摩耗による回転角度伝達精度の低下防止を図ることができる。
As described above, the torsional rigidity is maintained by the
<第6実施形態>
次に、本発明の第6実施形態に係るロボット装置650について、図1を援用すると共に、図6(f)を参照しながら説明する。第6実施形態に係るロボット装置650は、減速機510の構成が第1実施形態と相違する。そのため、第6実施形態においては、第1実施形態と相違する減速機510を中心に説明し、第1実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。
<Sixth Embodiment>
Next, a
図6(f)に示すように、本実施形態の減速機510は、入力軸520、出力軸530、第1のギヤ540、揺動ギヤ560、第1の付勢ギヤ570を備えている。第1のギヤ540は、ケーシングに固定されている。第1の付勢ギヤ570は、揺動ギヤ560に対して第1のギヤ540と同軸かつ軸方向の反対側に配置されている。尚、各部の詳細な構成や動作は第1実施形態及び第2実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。
As shown in FIG. 6 (f), the
上述したように、本実施形態の減速機510によっても、第1実施形態と同様に、第1のギヤ540が揺動ギヤ560に対して噛み合うことにより、捩り剛性は維持されるようになる。また、第1の付勢ギヤ570が揺動ギヤ560を軸方向に付勢しながら噛み合うことにより、噛合部のバックラッシの削減と歯面の摩耗による回転角度伝達精度の低下防止を図ることができる。
As described above, the torsional rigidity is maintained by the
10…減速機(変速機)、11,111…ケーシング、12…減速機構(歯車機構)、20,120,220,320,420,520…入力軸(第1の軸、一方の軸)、21,121…傾斜軸、30,130,230,330,430,530…出力軸(第2の軸、他方の軸)、40,140,240,340,440,540…第1のギヤ、50,150,250,350…第2のギヤ、60,160,260,360,460,560…揺動ギヤ、70,170,270,370,470,570…第1の付勢ギヤ、80,180,280,380…第2の付勢ギヤ、601…多関節ロボットアーム、611〜616…関節、621〜626…リンク
DESCRIPTION OF
Claims (18)
前記第1のギヤと同軸で軸方向に対向して配置されると共に、前記ケーシングに対して回転自在かつ軸方向に相対的に固定された第2のギヤと、
前記第1のギヤ及び前記第2のギヤと同軸に設けられた回転自在な第1の軸と、
前記第1の軸に対して傾斜して設けられた傾斜軸と、
前記第1のギヤ及び前記第2のギヤの間に配置され、前記傾斜軸に対して回転自在に設けられると共に、前記第1のギヤ及び前記第2のギヤに対して一定の傾斜角で噛合する揺動ギヤと、
前記第1の軸と同軸に設けられると共に、前記第2のギヤと一体回転する第2の軸と、
前記第1のギヤと同軸に設けられ、前記揺動ギヤに対して噛合すると共に、前記第1のギヤに対して回転方向に固定され、前記揺動ギヤに対して軸方向に付勢する第1の付勢ギヤと、を備える、
ことを特徴とする歯車機構。 A first gear fixed to the casing;
A second gear that is coaxially arranged with the first gear and facing the axial direction, is rotatable with respect to the casing and is relatively fixed in the axial direction;
A rotatable first shaft provided coaxially with the first gear and the second gear;
An inclined axis provided inclined with respect to the first axis;
The first gear and the second gear are disposed between the first gear and the second gear so as to be rotatable with respect to the tilt shaft, and mesh with the first gear and the second gear at a constant tilt angle. A swinging gear,
A second shaft provided coaxially with the first shaft and rotating integrally with the second gear;
The first gear is provided coaxially with the first gear, meshes with the swing gear, is fixed in a rotational direction with respect to the first gear, and is biased in an axial direction with respect to the swing gear. 1 biasing gear,
A gear mechanism characterized by that.
ことを特徴とする請求項1記載の歯車機構。 It is coaxial with the second gear, is disposed on the same side of the swing gear as the second gear, and meshes with the swing gear, and with respect to the second gear. A second biasing gear fixed in the rotational direction and biasing in the axial direction with respect to the swinging gear,
The gear mechanism according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の歯車機構。 The first biasing gear is disposed on the same side in the axial direction as the first gear with respect to the swinging gear.
The gear mechanism according to claim 1 or 2, characterized in that
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の歯車機構。 The first urging gear is disposed on the opposite side of the first gear in the axial direction across the swing gear.
The gear mechanism according to claim 1 or 2, characterized in that
前記第1のギヤと同軸で軸方向に対向して配置されると共に、前記ケーシングに対して回転自在かつ軸方向に相対的に固定された第2のギヤと、
前記第1のギヤ及び前記第2のギヤと同軸に設けられた回転自在な第1の軸と、
前記第1の軸に対して傾斜して設けられた傾斜軸と、
前記第1のギヤ及び前記第2のギヤの間に配置され、前記傾斜軸に対して回転自在に設けられると共に、前記第1のギヤ及び前記第2のギヤに対して一定の傾斜角で噛合する揺動ギヤと、
前記第1の軸と同軸に設けられると共に、前記第2のギヤと一体回転する第2の軸と、
前記第2のギヤと同軸で、前記揺動ギヤに対して前記第2のギヤと軸方向の同じ側に配置され、前記揺動ギヤに対して噛合すると共に、前記第2のギヤに対して回転方向に固定され、前記揺動ギヤに対して軸方向に付勢する第2の付勢ギヤと、を備える、
ことを特徴とする歯車機構。 A first gear fixed to the casing;
A second gear that is coaxially arranged with the first gear and facing the axial direction, is rotatable with respect to the casing and is relatively fixed in the axial direction;
A rotatable first shaft provided coaxially with the first gear and the second gear;
An inclined axis provided inclined with respect to the first axis;
The first gear and the second gear are disposed between the first gear and the second gear so as to be rotatable with respect to the tilt shaft, and mesh with the first gear and the second gear at a constant tilt angle. A swinging gear,
A second shaft provided coaxially with the first shaft and rotating integrally with the second gear;
It is coaxial with the second gear, is disposed on the same side of the swing gear as the second gear, and meshes with the swing gear, and with respect to the second gear. A second biasing gear fixed in the rotational direction and biasing in the axial direction with respect to the swinging gear,
A gear mechanism characterized by that.
前記第1のギヤと同軸で軸方向の同じ側を向いて配置されると共に、前記ケーシングに対して回転自在かつ軸方向に相対的に固定された第2のギヤと、
前記第1のギヤ及び前記第2のギヤと同軸に設けられた回転自在な第1の軸と、
前記第1の軸に対して傾斜して設けられた傾斜軸と、
前記第1のギヤ及び前記第2のギヤに対して軸方向の一方側に配置され、前記傾斜軸に対して回転自在に設けられると共に、前記第1のギヤ及び前記第2のギヤに対して一定の傾斜角で噛合する揺動ギヤと、
前記第1の軸と同軸に設けられると共に、前記第2のギヤと一体回転する第2の軸と、
前記第1のギヤと同軸に設けられ、前記揺動ギヤに対して噛合すると共に、前記第1のギヤに対して回転方向に固定され、前記揺動ギヤに対して軸方向に付勢する第1の付勢ギヤと、を備える、
ことを特徴とする歯車機構。 A first gear fixed to the casing;
A second gear that is coaxial with the first gear and faces the same side in the axial direction, is rotatable with respect to the casing and is relatively fixed in the axial direction;
A rotatable first shaft provided coaxially with the first gear and the second gear;
An inclined axis provided inclined with respect to the first axis;
The first gear and the second gear are arranged on one side in the axial direction, are provided to be rotatable with respect to the inclined shaft, and with respect to the first gear and the second gear. An oscillating gear meshing at a constant inclination angle;
A second shaft provided coaxially with the first shaft and rotating integrally with the second gear;
The first gear is provided coaxially with the first gear, meshes with the swing gear, is fixed in a rotational direction with respect to the first gear, and is biased in an axial direction with respect to the swing gear. 1 biasing gear,
A gear mechanism characterized by that.
ことを特徴とする請求項6記載の歯車機構。 It is coaxial with the second gear, is disposed on the same side of the swing gear as the second gear, and meshes with the swing gear, and with respect to the second gear. A second biasing gear fixed in the rotational direction and biasing in the axial direction with respect to the swinging gear,
The gear mechanism according to claim 6.
ことを特徴とする請求項6又は7に記載の歯車機構。 The first biasing gear is disposed on the same side in the axial direction as the first gear with respect to the swinging gear.
The gear mechanism according to claim 6 or 7, wherein:
ことを特徴とする請求項6又は7に記載の歯車機構。 The first urging gear is disposed on the opposite side of the first gear in the axial direction across the swing gear.
The gear mechanism according to claim 6 or 7, wherein:
前記第1のギヤと同軸で軸方向の同じ側を向いて配置されると共に、前記ケーシングに対して回転自在かつ軸方向に相対的に固定された第2のギヤと、
前記第1のギヤ及び前記第2のギヤと同軸に設けられた回転自在な第1の軸と、
前記第1の軸に対して傾斜して設けられた傾斜軸と、
前記第1のギヤ及び前記第2のギヤに対して軸方向の一方側に配置され、前記傾斜軸に対して回転自在に設けられると共に、前記第1のギヤ及び前記第2のギヤに対して一定の傾斜角で噛合する揺動ギヤと、
前記第1の軸と同軸に設けられると共に、前記第2のギヤと一体回転する第2の軸と、
前記第2のギヤと同軸で、前記揺動ギヤに対して前記第2のギヤと軸方向の同じ側に配置され、前記揺動ギヤに対して噛合すると共に、前記第2のギヤに対して回転方向に固定され、前記揺動ギヤに対して軸方向に付勢する第2の付勢ギヤと、を備える、
ことを特徴とする歯車機構。 A first gear fixed to the casing;
A second gear that is coaxial with the first gear and faces the same side in the axial direction, is rotatable with respect to the casing and is relatively fixed in the axial direction;
A rotatable first shaft provided coaxially with the first gear and the second gear;
An inclined axis provided inclined with respect to the first axis;
The first gear and the second gear are arranged on one side in the axial direction, are provided to be rotatable with respect to the inclined shaft, and with respect to the first gear and the second gear. An oscillating gear meshing at a constant inclination angle;
A second shaft provided coaxially with the first shaft and rotating integrally with the second gear;
It is coaxial with the second gear, is disposed on the same side of the swing gear as the second gear, and meshes with the swing gear, and with respect to the second gear. A second biasing gear fixed in the rotational direction and biasing in the axial direction with respect to the swinging gear,
A gear mechanism characterized by that.
前記第1のギヤと同軸に設けられた回転自在な第1の軸と、
前記第1の軸に対して傾斜して設けられた傾斜軸と、
前記第1のギヤに対向して配置され、前記傾斜軸に対して回転自在に設けられると共に、前記第1のギヤに対して一定の傾斜角で噛合する揺動ギヤと、
前記第1の軸と同軸に設けられると共に、前記揺動ギヤと一体回転する第2の軸と、
前記揺動ギヤに対して前記第1のギヤと軸方向の同じ側に前記第1のギヤと同軸に設けられ、前記揺動ギヤに対して前記第1のギヤと軸方向の同じ側から噛合すると共に、前記第1のギヤに対して回転方向に固定され、前記揺動ギヤに対して軸方向に付勢する第1の付勢ギヤと、を備える、
ことを特徴とする歯車機構。 A first gear fixed to the casing;
A rotatable first shaft provided coaxially with the first gear;
An inclined axis provided inclined with respect to the first axis;
An oscillating gear disposed opposite to the first gear and rotatably provided with respect to the tilt axis, and meshing with the first gear at a constant tilt angle;
A second shaft provided coaxially with the first shaft and rotating integrally with the swing gear;
Provided coaxially with the first gear on the same axial side as the first gear with respect to the oscillating gear, and meshed with the oscillating gear from the same axial side as the first gear. And a first urging gear fixed in the rotational direction with respect to the first gear and urging in the axial direction with respect to the swinging gear.
A gear mechanism characterized by that.
前記第1のギヤと同軸に設けられた回転自在な第1の軸と、
前記第1の軸に対して傾斜して設けられた傾斜軸と、
前記第1のギヤに対向して配置され、前記傾斜軸に対して回転自在に設けられると共に、前記第1のギヤに対して一定の傾斜角で噛合する揺動ギヤと、
前記第1の軸と同軸に設けられると共に、前記揺動ギヤと一体回転する第2の軸と、
前記揺動ギヤを挟んで前記第1のギヤと軸方向の反対側に前記第1のギヤと同軸に設けられ、前記揺動ギヤに対して前記第1のギヤの軸方向の反対側から噛合すると共に、前記第1のギヤに対して回転方向に固定され、前記揺動ギヤに対して軸方向に付勢する第1の付勢ギヤと、を備える、
ことを特徴とする歯車機構。 A first gear fixed to the casing;
A rotatable first shaft provided coaxially with the first gear;
An inclined axis provided inclined with respect to the first axis;
An oscillating gear disposed opposite to the first gear and rotatably provided with respect to the tilt axis, and meshing with the first gear at a constant tilt angle;
A second shaft provided coaxially with the first shaft and rotating integrally with the swing gear;
Provided coaxially with the first gear on the opposite side of the first gear with respect to the swing gear, and meshed with the swing gear from the opposite side of the first gear in the axial direction. And a first urging gear fixed in the rotational direction with respect to the first gear and urging in the axial direction with respect to the swinging gear.
A gear mechanism characterized by that.
ことを特徴とする請求項1乃至4、請求項6乃至9、請求項11又は12のいずれか1項に記載の歯車機構。 The first biasing gear is movable in an axial direction between a proximity position closer to the swing gear than a predetermined reference position and a separation position that is farther from the swing gear than the reference position. Is,
The gear mechanism according to any one of claims 1 to 4, claim 6 to 9, claim 11, or claim 12.
ことを特徴とする請求項1乃至4、請求項6乃至9、請求項11又は12のいずれか1項に記載の歯車機構。 The first gear is movable in the axial direction between a predetermined reference position and a separation position that is further away from the swing gear than the reference position.
The gear mechanism according to any one of claims 1 to 4, claim 6 to 9, claim 11, or claim 12.
ことを特徴とする請求項2,5,7,10のいずれか1項に記載の歯車機構。 The second urging gear is movable in the axial direction between a proximity position closer to the swing gear than a predetermined reference position and a separation position that is farther from the swing gear than the reference position. Is,
The gear mechanism according to any one of claims 2, 5, 7, and 10.
ことを特徴とする請求項2,5,7,10のいずれか1項に記載の歯車機構。 The second gear is movable in the axial direction between a predetermined reference position and a separation position that is farther from the swing gear than the reference position.
The gear mechanism according to any one of claims 2, 5, 7, and 10.
ことを特徴とする変速機。 One or more sets of the gear mechanism according to any one of claims 1 to 16, wherein the rotation input to one of the first shaft and the second shaft is shifted, and the other shaft is rotated. Output,
A transmission characterized by that.
ことを特徴とする多関節ロボットアーム。 18. A plurality of joints that connect a plurality of links to each other, and at least one of the plurality of joints is connected to a drive motor and the one shaft to an output shaft of the drive motor. And a joint drive mechanism connected to the other shaft,
An articulated robot arm.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014038070A JP2015161382A (en) | 2014-02-28 | 2014-02-28 | Gear mechanism, speed change gear and multi-joint robot arm |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014038070A JP2015161382A (en) | 2014-02-28 | 2014-02-28 | Gear mechanism, speed change gear and multi-joint robot arm |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015161382A true JP2015161382A (en) | 2015-09-07 |
Family
ID=54184611
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014038070A Pending JP2015161382A (en) | 2014-02-28 | 2014-02-28 | Gear mechanism, speed change gear and multi-joint robot arm |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2015161382A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108799433A (en) * | 2017-05-03 | 2018-11-13 | 波音公司 | Wave sheet drive and its operating method |
CN109048885A (en) * | 2018-09-19 | 2018-12-21 | 中国科学院自动化研究所(洛阳)机器人与智能装备创新研究院 | Intelligent nursing robot arm driving mechanism |
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2014
- 2014-02-28 JP JP2014038070A patent/JP2015161382A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108799433A (en) * | 2017-05-03 | 2018-11-13 | 波音公司 | Wave sheet drive and its operating method |
CN109048885A (en) * | 2018-09-19 | 2018-12-21 | 中国科学院自动化研究所(洛阳)机器人与智能装备创新研究院 | Intelligent nursing robot arm driving mechanism |
CN109048885B (en) * | 2018-09-19 | 2023-09-15 | 中国科学院自动化研究所(洛阳)机器人与智能装备创新研究院 | Intelligent arm driving mechanism of nurse robot |
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