JP2016205601A - External spur gear, eccentric oscillation type gear device, robot, use method of eccentric oscillation type gear device, and gear device group - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、偏心揺動型歯車装置に用いられる外歯歯車、偏心揺動型歯車装置を有したロボット、偏心揺動型歯車装置の使用方法、及び、複数の偏心揺動型歯車装置を含む歯車装置群に関する。 The present invention includes an external gear used in an eccentric oscillating gear device, a robot having an eccentric oscillating gear device, a method of using the eccentric oscillating gear device, and a plurality of eccentric oscillating gear devices. The present invention relates to a gear device group.
例えば特許文献1に開示されているように偏心揺動型歯車装置が公知となっている。この偏心揺動型歯車装置は、偏心体を有したクランクシャフトと、クランクシャフトが貫通した外歯歯車と、クランクシャフト及び外歯歯車を保持するキャリアと、キャリアを保持するケースと、を有している。この偏心揺動型歯車装置では、駆動装置からクランクシャフトに回転を入力すると、外歯歯車が、偏心体の偏心回転によって駆動され、中心軸線を中心とする円周上を移動、すなわち揺動する。このとき、外歯歯車の外歯がケースの内歯と噛み合うことで、外歯歯車がケースに対して揺動回転する。この結果、クランクシャフトに入力した回転は、キャリア及びケースの一方を固定することにより、キャリア及びケースの他方の回転として出力される。このような歯車装置の動作中、とりわけ減速機として用いている場合、外歯歯車に大きな荷重が負荷される。
For example, as disclosed in
ところで、歯車装置の適用に依っては、一方向への回転及び他方向への回転の内のいずれか一方の回転動作中に外歯歯車に負荷される荷重が、他方の回転動作中に外歯歯車に負荷される荷重よりも大きくなる傾向が、恒常的に生じることも多くある。具体的には、一方向への回転によりアームを持ち上げ且つ他方向への回転によりアーム下げる装置、例えばロボットや、一方向への回転により締結具を締め付け且つ他方向への回転により締結具を緩める装置等に、偏心揺動型歯車装置を適用した場合、このような傾向が生じる。回転方向により外歯に負荷される荷重の大きさが変化することは、外歯歯車の特定位置、例えば、外歯の片方の歯面への局所的な大応力の発生を引き起こす。外歯歯車の特定位置に局所的に大きな応力が発生する場合、その応力を考慮した上で寿命を設定する必要があるため、局所的に応力が発生しない場合と比べて、設定寿命が短くなってしまう。 By the way, depending on the application of the gear device, a load applied to the external gear during one of the rotation operations in one direction and the rotation in the other direction may be reduced during the other rotation operation. In many cases, the tendency to become larger than the load applied to the toothed gear constantly occurs. Specifically, a device that lifts an arm by rotation in one direction and lowers an arm by rotation in another direction, such as a robot, or tightens a fastener by rotation in one direction and loosens the fastener by rotation in another direction. Such a tendency occurs when an eccentric oscillating gear device is applied to the device. A change in the magnitude of the load applied to the external teeth depending on the rotation direction causes generation of a local large stress at a specific position of the external gear, for example, one tooth surface of the external teeth. When a large stress is generated locally at a specific position of the external gear, it is necessary to set the life after considering the stress, so the set life is shorter than when no stress is generated locally. End up.
本発明は、以上の点に着目したものであり、外歯歯車の長寿命化を目的とする。 The present invention focuses on the above points and aims to extend the life of the external gear.
本発明による第1の偏心揺動型歯車装置の外歯歯車は、
中心軸線を中心として設けられた複数の外歯を備え、
クランクシャフトが通過する挿通孔が、前記中心軸線を中心とする円周上に、複数形成され、
前記円周に沿って隣り合う二つの挿通孔の中心と前記中心軸線とを通過する軸線を中心として、非対称に形成されている。
The external gear of the first eccentric oscillating gear device according to the present invention is:
A plurality of external teeth provided around the central axis,
A plurality of insertion holes through which the crankshaft passes are formed on the circumference centered on the central axis,
It is formed asymmetrically around an axis passing through the center of two insertion holes adjacent along the circumference and the central axis.
本発明による第1の偏心揺動型歯車装置の外歯歯車において、前記二つの挿通孔の間に貫通孔が形成され、前記貫通孔の配置は、前記二つの挿通孔の中心から前記円周に沿ってずれていてもよい。 In the external gear of the first eccentric oscillating gear device according to the present invention, a through hole is formed between the two insertion holes, and the through hole is arranged from the center of the two insertion holes to the circumference. May be displaced along.
本発明による第1の偏心揺動型歯車装置の外歯歯車において、前記二つの挿通孔の間に貫通孔が形成され、前記二つの挿通孔のうちの前記円周に沿った一側に位置する挿通孔と前記貫通孔との間に位置する枠部の幅は、前記二つの挿通孔のうちの前記円周に沿った他側に位置する挿通孔と前記貫通孔との間に位置する枠部の幅よりも太くなっていてもよい。 In the external gear of the first eccentric oscillating gear device according to the present invention, a through hole is formed between the two insertion holes, and is positioned on one side along the circumference of the two insertion holes. The width of the frame portion positioned between the insertion hole and the through hole is located between the insertion hole positioned on the other side along the circumference of the two insertion holes and the through hole. It may be thicker than the width of the frame.
本発明による第1の偏心揺動型歯車装置の外歯歯車において、前記二つの挿通孔の中心と前記中心軸線とを通過する前記軸線を中心として、前記外歯歯車の厚みに関し、非対称な構成を有するようにしてもよい。 In the external gear of the first eccentric oscillating gear device according to the present invention, the thickness of the external gear is asymmetric with respect to the axis passing through the center of the two insertion holes and the central axis. You may make it have.
本発明による第1の偏心揺動型歯車装置の外歯歯車において、前記二つの挿通孔の間に補強部が形成され、前記補強部は、前記円周に沿った他側に位置する挿通孔よりも前記円周に沿った一側に位置する挿通孔に近接していてもよい。 In the external gear of the first eccentric oscillating gear device according to the present invention, a reinforcing part is formed between the two insertion holes, and the reinforcing part is an insertion hole located on the other side along the circumference. It may be closer to the insertion hole located on one side along the circumference.
本発明による第2の偏心揺動型歯車装置の外歯歯車は、前記偏心揺動型歯車装置に組み込まれた状態において、一方向に回転する際に負荷される力に対する剛性と、他方向に回転する際に負荷される力に対する剛性が、異なる、外歯歯車である。 The external gear of the second eccentric oscillating gear device according to the present invention, when incorporated in the eccentric oscillating gear device, has rigidity against a force applied when rotating in one direction and in the other direction. The external gear has different rigidity with respect to the force applied when rotating.
本発明による偏心揺動型歯車装置は、上述した本発明による第1及び第2の外歯歯車のいずれかを備える。 The eccentric oscillating gear device according to the present invention includes any one of the first and second external gears according to the present invention described above.
本発明による偏心揺動型歯車装置は、内歯を有するケースと、前記ケースに支持されたキャリアと、前記キャリアに回転可能に支持され、偏心体を有したクランクシャフトと、をさらに備え、前記外歯歯車は、前記クランクシャフトの前記偏心体と係合し、前記内歯と噛み合いながら前記ケースに対して揺動回転するようにしてもよい。 An eccentric oscillating gear device according to the present invention further includes a case having internal teeth, a carrier supported by the case, and a crankshaft rotatably supported by the carrier and having an eccentric body, The external gear may engage with the eccentric body of the crankshaft and swing and rotate with respect to the case while meshing with the internal teeth.
本発明によるロボットは、
上述した本発明による偏心揺動型歯車装置と、前記偏心揺動型歯車装置を介して接続された二つのアームと、を備え、
前記外歯歯車の前記外歯と係合する内歯を有したケースに対して前記外歯歯車が一方向に相対回転する際に前記外歯歯車に負荷される力に対する当該外歯歯車の剛性は、前記ケースに対して前記外歯歯車が他方向に回転する際に前記外歯歯車に負荷される力に対する当該外歯歯車の剛性よりも強い。
The robot according to the present invention is
The eccentric oscillating gear device according to the present invention described above, and two arms connected via the eccentric oscillating gear device,
Rigidity of the external gear with respect to the force applied to the external gear when the external gear rotates relative to the case in one direction relative to the case having the internal teeth engaged with the external teeth of the external gear. Is stronger than the rigidity of the external gear against the force applied to the external gear when the external gear rotates in the other direction with respect to the case.
本発明による偏心揺動型歯車装置を使用方法は、
上述した本発明によるロボットにおいて偏心揺動型歯車装置を使用する方法であって、
前記偏心揺動型歯車装置を介して接続された二つのアームのうちの一方のアームに対して他方のアームを持ち上げるように前記偏心揺動型歯車装置が動作する際、前記外歯歯車が前記ケースに対して前記一方向に相対回転するよう、偏心揺動型歯車装置を使用する方法である。
A method of using the eccentric oscillating gear device according to the present invention includes:
A method of using an eccentric oscillating gear device in the robot according to the present invention described above,
When the eccentric oscillating gear device operates to lift the other arm with respect to one of the two arms connected via the eccentric oscillating gear device, the external gear is In this method, an eccentric oscillating gear device is used so as to rotate relative to the case in the one direction.
本発明による歯車装置群は、
一方向に回転する際に負荷される力に対する剛性が、他方向に回転する際に負荷される力に対する剛性よりも強くなっている外歯歯車を有する第1の偏心揺動型歯車装置と、
一方向に回転する際に負荷される力に対する剛性が、他方向に回転する際に負荷される力に対する剛性よりも弱くなっている外歯歯車を有する第2の偏心揺動型歯車装置と、を備える。
The gear device group according to the present invention includes:
A first eccentric oscillating gear device having an external gear whose rigidity against a force applied when rotating in one direction is stronger than a rigidity applied to a force applied when rotating in the other direction;
A second eccentric oscillating gear device having an external gear whose rigidity with respect to the force applied when rotating in one direction is weaker than the rigidity with respect to the force applied when rotating in the other direction; Is provided.
本発明による歯車装置群において、前記第1の偏心揺動型歯車装置の前記外歯歯車及び前記第2の偏心揺動型歯車装置の前記外歯歯車は、対応する偏心揺動型歯車装置に表裏を逆にして組み込んだ同一構成の歯車であってもよい。 In the gear device group according to the present invention, the external gear of the first eccentric oscillating gear device and the external gear of the second eccentric oscillating gear device may be a corresponding eccentric oscillating gear device. It may be a gear having the same configuration incorporated with the front and back reversed.
本発明によれば、外歯歯車の耐久性を改善して、外歯の損傷を効果的に防止することができる。これにより、外歯歯車の長寿命化を実現することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, durability of an external gear can be improved and damage to an external tooth can be prevented effectively. Thereby, the lifetime improvement of an external gear is realizable.
以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。図1は、偏心揺動型歯車装置を示す縦断面図である。図2〜図5は、本発明による外歯歯車のいくつかの具体例を示す図である。図6は、偏心揺動型歯車装置の一適用例として、ロボットを示す斜視図である。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an eccentric oscillating gear device. 2-5 is a figure which shows some specific examples of the external gear by this invention. FIG. 6 is a perspective view showing a robot as an application example of the eccentric oscillating gear device.
図1に示すように、偏心揺動型歯車装置10は、ケース15と、キャリア20と、クランクシャフト25と、二個の外歯歯車30a,30bと、を有している。ケース15は、内歯16を有している。クランクシャフト25は、二個の外歯歯車30a,30bを駆動するとともに、キャリア20に支持されている。この偏心揺動型歯車装置10では、外歯歯車30a,30bの外歯39が、ケース15の内歯16と噛み合うことにより、キャリア20が、回転軸線amを中心としてケース15に対して相対回転する。
As shown in FIG. 1, the eccentric
キャリア20は、締結具によって互いに固定された第1プレート21及び第2プレート22を有している。第1プレート21は、柱部21aを有している。第1プレート21は、柱部21aを介して第2プレート22と接続されている。柱部21aによって、第1プレート21及び第2プレート22の間に、外歯歯車30a,30bを収容するスペースが形成されている。柱部21aは、外歯歯車30a,30bの後述する貫通孔35を通過している。キャリア20及びケース15は、一対のアンギュラ玉軸受12によって、回転軸線amを中心として回転可能に接続されている。
The
キャリア20には、第1及び第2プレート21,22を貫通する支持孔23が形成されている。支持孔23は、回転軸線amを中心とした円周上に等間隔を開けて三つ設けられている。三つの支持孔23のそれぞれに、クランクシャフト25が、第1及び第2円筒ころ軸受13a,13bを介して、回転可能に支持されている。なお、クランクシャフト25の回転軸線acは、ケース15とキャリア20との相対回転軸線amと平行となっている。以下において、ケース15とキャリア20との相対回転軸線amと平行な方向を「軸方向da」と呼び、ケース15とキャリア20との相対回転軸線amに直交する方向を「径方向dr」と呼ぶ。
A
クランクシャフト25は、軸方向daに配列された二個の偏心体26a,26bと、入力歯車27と、を有している。各偏心体26a,26bは、円板状または円柱状の外形状を有している。二個の偏心体26a,26bの中心軸線aca,acbは、クランクシャフト25の回転軸線acを中心として対称的に偏心されている。二個の外歯歯車30a,30bは、キャリア20の第1及び第2プレート21,22の間に形成されたスペース内で、軸方向daに配列されている。各外歯歯車30a,30bには、クランクシャフト25が通過する挿通孔33が、形成されている。各外歯歯車30a,30bの挿通孔33は、対応する偏心体26a,26bを第3又は及び第4円筒ころ軸受13c,13dとともに収容している。挿通孔33は、三つのクランクシャフト25に対応して、各外歯歯車30a,30bに三つ設けられている。外歯歯車30a,30bの歯数は、ケース15の内歯16の歯数よりも少ない(一例として、一つだけ少ない)。また、外歯歯車30a,30bの外径は、ケース15の内歯16の内径よりも若干小さくなっている。
Crankshaft 25 has two
以上の構成を有した偏心揺動型歯車装置10では、モータ等の駆動装置5からのトルクが入力歯車27に伝達されると、クランクシャフト25が、回転軸線acを中心として回転する。このとき第1及び第2偏心体26a,26bが、偏心回転する。これにより、各外歯歯車30a,30bは、相対回転軸線amの回りを移動する。このとき、各外歯歯車30a,30bの外歯39が、ケース15の内歯16と噛み合う。結果として、外歯歯車30a,30bがケース15に対して揺動回転し、クランクシャフト25を介して外歯歯車30a,30bを支持するキャリア20も、その中心軸線を回転軸線amとして、ケース15に対して回転する。
In eccentrically
この偏心揺動型歯車装置10は、ロボット1の旋回胴や腕関節等をなす旋回部2a,2b,2c(図6参照)や各種工作機械の旋回部等に、減速機として使用され得る。図6に示された例においては、旋回可能に接続された近位側アーム(基端側アーム)2ap,2bp,2cp及び遠位側アーム(先端側アーム)2ad,2bd,2cdのうちの一方に偏心揺動型歯車装置10のケース15を固定し且つ他方に偏心揺動型歯車装置10のキャリア20を固定することで、近位側アーム2ap,2bp,2cpに対して遠位側アーム2ad,2bd,2cdを高トルクで回転させ且つ近位側アーム2ap,2bp,2cpに対する遠位側アーム2ad,2bd,2cdの相対位置を高精度に制御することができる。
The eccentric
ところで、キャリア20及びケース15が相対回転する際、外歯歯車30a,30bは、外歯39の周囲において、外歯39と噛み合う内歯16から荷重を受ける。また、外歯歯車30a,30bは、その挿通孔33の周囲において、当該挿通孔33を貫通するクランクシャフト25からも荷重を受ける。とりわけ、変速機として用いられる偏心揺動型歯車装置10においては、荷重が比較的に大きくなる。外歯歯車30a,30bに負荷される荷重は、外歯歯車30a,30bの変形や、さらには外歯歯車30a,30bの損傷を引き起こす原因となる。そして、従来技術の欄でも説明したように、偏心揺動型歯車装置10の適用においては、一方向への回転及び他方向への回転の内のいずれか一方の動作中に外歯歯車30a,30bに負荷される荷重が、他方の動作中に外歯歯車30a,30bに負荷される荷重よりも大きくなる傾向が、生じやすい。
By the way, when the
例えば、図6に示されたロボット1の第1の旋回部2aでは、キャリア20とケース15が一方向daxに相対回転すると、遠位側アーム2adの自重に抗して当該遠位側アーム2adを近位側アーム2apに対して持ち上げるようになる。一方、キャリア20とケース15が他方向dayに相対回転すると、当該遠位側アーム2adを近位側アーム2apに対して下げ降ろすようになる。ロボット1の第2の旋回部2bにおいても、キャリア20とケース15が一方向dbxに相対回転すると、遠位側アーム2bdを持ち上げ、キャリア20とケース15が他方向dbyに相対回転すると、遠位側アーム2bdを下げ降ろす。したがって、第1の旋回部2a及び第2の旋回部2bに適用された偏心揺動型歯車装置10では、キャリア20とケース15が一方向dax,dbxに相対回転する際に外歯歯車30a,30bに負荷される荷重は、キャリア20とケース15が他方向day,dbyに相対回転する際に外歯歯車30a,30bに負荷される荷重よりも大きくなる。
For example, in the
また、ロボット1の先端に締結具を締め付ける工具が取り付けられている場合、ロボット1の第3の旋回部2cでは、キャリア20とケース15が一方向dcxに相対回転することによって、締結具を締め付けることができる。その一方で、キャリア20とケース15が他方向dcxに相対回転することによって、締結具を緩めることができる。したがって、第3の旋回部2cに適用された偏心揺動型歯車装置10では、ケース15とキャリア20が一方向dcyに相対回転する際に外歯歯車30a,30bに負荷される荷重は、ケース15とキャリア20が他方向dcyに相対回転する際に外歯歯車30a,30bに負荷される荷重よりも大きくなる。
In addition, when a tool for fastening the fastener is attached to the tip of the
このように、回転方向において外歯歯車に負荷される荷重が変化することは、外歯歯車の特定の位置、例えば、外歯の片方の歯面に、集中的に大きな応力が働くことを意味する。外歯歯車に局所的に大きな応力が発生する場合、その応力を考慮した上で寿命を設定する必要があるため、局所的に応力が発生しない場合と比べて、設定寿命が短くなってしまう。 Thus, a change in the load applied to the external gear in the rotation direction means that a large stress is concentrated on a specific position of the external gear, for example, one tooth surface of the external gear. To do. When a large stress is locally generated in the external gear, the life needs to be set in consideration of the stress, so that the set life is shortened as compared with a case where no stress is locally generated.
さらに、歯車装置10の適用においては、キャリア20とケース15が一方向へ相対回転している時間が、他方向へ相対回転している時間よりも大幅に長くなることもある。この場合、外歯歯車の特定の位置、例えば、外歯の片方の歯面に、長時間に亘って応力が働くことになる。このような例においても、その応力を考慮した上で寿命を設定する必要があるため、長時間に亘る応力が発生しない場合と比べて、設定寿命が短くなってしまう。
Furthermore, in the application of the
そこで、ここで説明する偏心揺動型歯車装置10では、一方向dax,dbx,dcxに相対回転する際に負荷される外力に対する外歯歯車30a,30bの剛性と、他方向に相対回転する際に負荷される外力に対する外歯歯車30a,30bの剛性が、異なっている。すなわち、単に全体的に外歯歯車30a,30bの剛性を改善するのではなく、予期せぬ損傷に至らしめる荷重、即ち一回転方向に発生する大応力に対する剛性を改善するようにしている。剛性が改善されることにより、外歯歯車30a,30bに発生する応力を小さくすることができる。これにより、外歯歯車30a,30b及び偏心揺動型歯車装置10の大幅な大型重量化を回避しながら、偏心揺動型歯車装置10の適用に応じた適切な剛性を外歯歯車30a,30bに効率的に付与することにより、外歯歯車30a,30bの長寿命化を図っている。
Therefore, in the eccentric
以下、外歯歯車30a,30bについて更に詳述する。なお、第1外歯歯車30a及び第2外歯歯車30bは、偏心揺動型歯車装置10組み込まれた状態での位相が180°異なるだけで(相対回転軸線amからの偏心方向が逆となるだけで)、同一の歯車として形成され得る。したがって、第1外歯歯車30a及び第2外歯歯車30bに共通する説明については、符号「30」を用いて、第1外歯歯車30a及び第2外歯歯車30bを区別することなく説明する。 Hereinafter, the external gears 30a and 30b will be described in detail. It should be noted that the first external gear 30a and the second external gear 30b differ only in phase by 180 ° when incorporated in the eccentric oscillating gear device 10 (the eccentric directions from the relative rotation axis am are reversed). Only) can be formed as the same gear. Accordingly, the description common to the first external gear 30a and the second external gear 30b will be described without distinguishing the first external gear 30a and the second external gear 30b by using the reference numeral “30”. .
まず、以下に説明する図2〜図5に示された具体例において、外歯歯車30は、環状本体部31と、環状本体部31の周縁に沿って配列された外歯39と、を有している。上述したように、外歯39は、ケース15の内歯16と噛み合う。外歯歯車30の環状本体部31には、クランクシャフト25がそれぞれ挿通する三つの挿通孔33が、形成されている。三つの挿通孔33は、外歯歯車30の中心軸線caを中心とする仮想円周vl上に等間隔をあけて配列されている。そして、外歯歯車30は、その平面視において、仮想円周vlに沿って隣り合う二つの挿通孔33の中心cpと中心軸線caとを通過する軸線Aを中心として、非対称に形成されている。
First, in the specific examples shown in FIGS. 2 to 5 described below, the external gear 30 has an annular
なお、外歯歯車30の中心軸線caは、外歯39の配列中心をなす。外歯歯車30が偏心揺動型歯車装置10に組み込まれた状態において、中心軸線caは、ケース15とキャリア20との相対回転軸線amと平行になる。ただし、外歯歯車30の中心軸線caは、クランクシャフト25の偏心体26a,26bの偏心量だけ、相対回転軸線amからオフセットされる。
The central axis ca of the external gear 30 forms the center of arrangement of the
まず、図2に示された外歯歯車30の第1具体例について説明する。第1具体例に係る外歯歯車30では、外歯歯車30の環状本体部31に、貫通孔35が形成されている。貫通孔35は、キャリア20の柱部21aが通過する部位である(図1参照)。貫通孔35は、柱部21aを介して第1プレート21及び第2プレート22を結合する構成を採用したキャリア20に、通常、設けられている。図2に示すように、貫通孔35は、仮想円周vlに沿って隣り合う二つの挿通孔33(33a,33b)の間となる位置に、形成されている。とりわけ、図2に示された第1具体例では、隣り合う二つの挿通孔33の間に、それぞれ、第1貫通孔35a及び第2貫通孔35bが形成されている。そして、この二つの貫通孔35a,35bの配置は、二つの挿通孔33(33a,33b)の中心cpから仮想円周vlに沿ってオフセットされている。すなわち、二つの貫通孔35a,35bは、仮想円周vlに沿った一側に位置する一側挿通孔33aよりも、仮想円周vlに沿った他側に位置する他側挿通孔33bに近接している。ただし、外歯歯車30の環状本体部31において、仮想円周vlに沿って隣り合う任意の二つの挿通孔33間の構成は、互いに同一となる。すなわち、外歯歯車30の環状本体部31は、全体として、その中心軸線caを中心とした回転対称、より詳しくは三回対称となっている。
First, a first specific example of the external gear 30 shown in FIG. 2 will be described. In the external gear 30 according to the first specific example, a through
図2に示すように、このような構成の外歯歯車30において、環状本体部31は、仮想円周vlに沿った挿通孔33の一側よりも、仮想円周vlに沿った挿通孔33の他側に、大きな部分を有するようになる。言い換えると、一つの挿通孔33と仮想円周vlに沿って当該挿通孔33の他側に位置する貫通孔35(35a)とによって画成される他側枠部37bの幅wbは、当該挿通孔33と仮想円周vlに沿って当該挿通孔33の一側に位置する貫通孔35(35b)とによって画成される一側枠部37aの幅waよりも、広くなっている。
As shown in FIG. 2, in the external gear 30 having such a configuration, the annular
外歯歯車30が、固定されたケース15に対して、仮想円周vlに沿った一側を前方とし且つ仮想円周vlに沿った他側を後方とする第1の方向(図2における反時計回り方向)dxへ回転したとする。このとき、外歯歯車30は、挿通孔33内に位置するクランクシャフト25を介してキャリア20とともに、動作する。したがって、外歯歯車30は、クランクシャフト25から回転方向とは逆方向の反力を受ける。すなわち、外歯歯車30は、第1の方向dxへ回転する際、仮想円周vlに沿って挿通孔33の他側に位置する領域、つまり他側枠部37bにおいてクランクシャフト25からの反力を受けることになる。逆に、外歯歯車30が、固定されたケース15に対して、仮想円周vlに沿った他側を前方とし且つ仮想円周vlに沿った一側を後方とする第2の方向(図2における時計回り方向)dyへ回転すると、外歯歯車30は、仮想円周vlに沿って挿通孔33の一側に位置する領域、つまり一側枠部37aにおいてクランクシャフト25からの反力を受けることになる。
The external gear 30 is fixed to the
図2に示された外歯歯車30では、他側枠部37bの幅wbが、一側枠部37aの幅waよりも広くなっている。したがって、図2に示された外歯歯車30は、ケース15に対して第1の方向dxへ回転する際に当該外歯歯車30に負荷される荷重に対し、ケース15に対して第2の方向dyへ回転する際に当該外歯歯車30に負荷される荷重に対するよりも、高い剛性を持つようになる。
In the external gear 30 shown in FIG. 2, the width w b of the other side frame portion 37b is wider than the width w a of the one side frame portion 37a. Therefore, the external gear 30 shown in FIG. 2, with respect to the load applied to the external gear 30 in rotation relative to the
そこで、外歯歯車30がケース15に対して第1の方向dxへ回転することによって、図6を参照して説明した一方向dax,dbx,dcxへの相対回転が偏心揺動型歯車装置10内において引き起こされ、その結果、遠位側アーム2adを近位側アーム2apに対して持ち上げる或いは締結具を締め付けるよう、この外歯歯車30を有した偏心揺動型歯車装置10をロボット1に組み込むことが好ましい。言い換えると、外歯歯車30がケース15に対して第2の方向dyへ回転することによって、図6を参照して説明した他方向day,dby,dcyへの相対回転が偏心揺動型歯車装置10内において引き起こされるよう、この外歯歯車30を有した偏心揺動型歯車装置10をロボット1に組み込むことが好ましい。このような偏心揺動型歯車装置10のロボット1への適用において、外歯歯車30は、高負荷が掛かる遠位側アーム2adの持ち上げ或いは締結具の締め付け時に、高い剛性を呈するようになる。その一方で、外歯歯車30は、遠位側アーム2adを下げ降ろす際或いは締結具を緩める際には、低負荷に見合った最低限の剛性を呈することになる。
Therefore, by the external gear 30 is rotated in the first direction d x with respect to the
以上のようにして、第1具体例における外歯歯車30及び偏心揺動型歯車装置10では、外歯歯車30のケース15に対する回転方向に応じて、外歯歯車30が異なる剛性を持つようになる。したがって、この外歯歯車30及び偏心揺動型歯車装置10によれば、全体的な剛性の強化に起因した大型重量化を効果的に回避しながら、偏心揺動型歯車装置10の適用に応じた十分な剛性を呈することができる。これにより、外歯歯車30及び偏心揺動型歯車装置10の予期せぬ損傷を効果的に防止し、外歯歯車30及び偏心揺動型歯車装置10の信頼性を効果的に向上させることができる。
As described above, in the external gear 30 and the eccentric
次に、図3に示された外歯歯車30の第2具体例について説明する。図2に示された第1具体例では、隣り合う二つの挿通孔33の間に、貫通孔35が二つ形成されていたが、第2具体例に係る外歯歯車30では、隣り合う二つの挿通孔33の間に、貫通孔35が一つだけ形成されている。第2具体例に係る外歯歯車30は、第1具体例と貫通孔35の数において異なり、その他において同一に構成され得る。したがって、第2具体例に係る外歯歯車30において、貫通孔35は、仮想円周vlに沿った一側に位置する一側挿通孔33aよりも仮想円周vlに沿った他側に位置する他側挿通孔33bに近接して、設けられている。また、一つの貫通孔35と仮想円周vlに沿って当該貫通孔35の一側に位置する一側挿通孔33aとの間に位置する他側枠部37bの幅wbは、当該貫通孔35と仮想円周vlに沿って当該貫通孔35の他側に位置する他側挿通孔33bとの間に位置する一側枠部37aの幅waよりも太くなっている。
Next, a second specific example of the external gear 30 shown in FIG. 3 will be described. In the first specific example shown in FIG. 2, two through
以上の構成からなる図3に示された第2具体例に係る外歯歯車30は、ケース15に対して第1の方向dxへ回転する際に負荷される荷重に対し、ケース15に対して第2の方向dyへ回転する際に負荷される荷重に対するよりも、高い剛性を呈するようになる。このような第2具体例に係る外歯歯車30を用いた場合、第1具体例に係る外歯歯車を用いた場合と同様の作用効果を奏することができる。
External gear 30 of the second embodiment shown in FIG. 3 having the above configuration, compared load applied at the time of rotating relative to the
次に、図4及び図5に示された外歯歯車30の第3具体例について説明する。図4及び図5に示された第3具体例に係る外歯歯車30では、隣り合う二つの挿通孔33の間に、第1貫通孔35a及び第2貫通孔35bの二つの貫通孔35が形成されている。しかしながら、図4に示すように、二つの貫通孔35a,35bの配置は、仮想円周vlに沿って二つの挿通孔33の中間に位置している。したがって、第3具体例に係る外歯歯車30では、他側枠部37bの幅wbと一側枠部37aの幅waが同一となっている。そして、図4に示された平面視における外歯歯車30の外輪郭は、仮想円周vlに沿って隣り合う二つの挿通孔33の中心cpと中心軸線caとを通過する軸線Aを中心として、対称となっている。
Next, a third specific example of the external gear 30 shown in FIGS. 4 and 5 will be described. In the external gear 30 according to the third specific example shown in FIGS. 4 and 5, two through
その一方で、図4及び図5に示すように、二つの挿通孔33の間に補強部38が形成されている。補強部38は、二つの挿通孔33の間において、仮想円周vlに沿った他側に位置する他側挿通孔33bよりも仮想円周vlに沿った一側に位置する挿通孔に近接している。図4に示された例では、補強部38は、他側枠部37bに設けられている。補強部38は、外歯歯車30の剛性を強化するための部位である。図5に示すように、補強部38は、厚みを増加するための膨出部として、形成され得る。すなわち、図4及び図5に示された第3具体例では、二つの挿通孔33の中心cpと中心軸線caとを通過する軸線Aを中心として、外歯歯車30の厚みに関し、非対称となっている。
On the other hand, as shown in FIGS. 4 and 5, a reinforcing
図5に示すように、第3具体例に係る外歯歯車30において、他側枠部37bの厚みtbは、一側枠部37aの厚みtaよりも厚くなっている。したがって、図4及び図5に示された外歯歯車30では、外歯歯車30は、ケース15に対して第1の方向dxへ回転する際に負荷される荷重に対し、ケース15に対して第2の方向dyへ回転する際に負荷される荷重に対するよりも、高い剛性を呈するようになる。このような第3具体例に係る外歯歯車30を用いた場合、第1具体例に係る外歯歯車を用いた場合と同様の作用効果を奏することができる。
As shown in FIG. 5, the external gear 30 of the third embodiment, the thickness t b of the other side frame portion 37b, is larger than the thickness t a of one side frame portion 37a. Therefore, in the external gear 30 shown in FIG. 4 and FIG. 5, the external gear 30 is applied to the
以上に説明した本実施の形態において、クランクシャフト25が通過する挿通孔33が、中心軸線caを中心とする仮想円周vl上に、複数形成されている。仮想円周vlに沿って隣り合う二つの挿通孔33の中心cpと外歯歯車30の中心軸線caとを通過する軸線Aに関し、外歯歯車30は非対称な構成を有している。このような外歯歯車30によれば、一方の方向に回転する際に負荷される外力に対する外歯歯車30の剛性と、他方の方向に回転する際に負荷される外力に対する外歯歯車30の剛性が、異なるようになる。したがって、より大きな荷重が外歯歯車30に負荷されるようになる回転方向において、外歯歯車30がより高い剛性を持つよう、外歯歯車30を偏心揺動型歯車装置10に組み込むことによって、外歯歯車30の耐久性を効果的に改善することができる。この結果、回転方向に応じて偏心揺動型歯車装置10に負荷されるようになる荷重の大小に依存することなく、外歯歯車30の変形を効果的に防止することができる。これにより、外歯歯車の予期せぬ破損を効果的に防止して、外歯歯車30の長寿命化を実現することができる。
In the present embodiment described above, a plurality of insertion holes 33 through which the crankshaft 25 passes are formed on a virtual circumference vl centered on the central axis ca. The external gear 30 has an asymmetric configuration with respect to the axis A passing through the center cp of the two
また、図2又は図3に示された具体例において、外歯歯車30には、クランクシャフト25が通過する二つの挿通孔33の間に、貫通孔35が形成されている。貫通孔35の配置は、二つの挿通孔35の中心cpからずれている。言い換えると、貫通孔35は、挿通孔33が配列されている仮想円周vlに沿った一側に位置する一側挿通孔33aよりも、仮想円周vlに沿った他側に位置する他側挿通孔33bに近接して、位置している。したがって、この貫通孔35を用いることにより、回転方向に応じて剛性が異なる外歯歯車30を極めて単純な構成により実現することができる。しかも、この貫通孔35として、キャリア20の柱部21aが通過する孔を利用することができる。この場合、専用の孔を新たに形成することに起因した、外歯歯車全体としての剛性の低下を防止することができる。
In the specific example shown in FIG. 2 or FIG. 3, the external gear 30 is formed with a through
換言すると、図2又は図3に示された具体例において、二つの挿通孔33のうちの仮想円周vlに沿った一側に位置する一側挿通孔33aと貫通孔35との間に位置し且つ半径方向に延びる他側枠部37bの仮想円周vlへの幅wbは、二つの挿通孔33のうちの仮想円周vlに沿った他側に位置する他側挿通孔33bと貫通孔35との間に位置し且つ半径方向に延びる一側枠部37aの仮想円周vlへの幅waよりも太くなっている。すなわち、貫通孔35と仮想円周vlに沿った一側に位置する一側挿通孔33aとの間に位置する他側枠部37bの幅wbは、貫通孔35と仮想円周vlに沿った他側に位置する他側挿通孔33bとの間に位置する一側枠部37aの幅waよりも太くなっている。貫通孔35を用いて枠部37a,37bの幅wa,wbを調整することによれば、回転方向に応じて剛性が異なる外歯歯車30を、極めて単純な構成により実現することができる。しかも、この貫通孔35として、ケース20の柱部21aが通過する孔を利用することができる。この場合、専用の貫通孔35を新たに形成することに起因した、外歯歯車全体としての剛性の低下を防止することができる。
In other words, in the specific example shown in FIG. 2 or FIG. 3, it is located between the one side insertion hole 33 a located on one side along the virtual circumference vl of the two
さらに、図4及び図5に示された具体例において、外歯歯車30は、二つの挿通孔33の中心cpと中心軸線caとを通過する軸線Aを中心として、外歯歯車30の厚みに関し、非対称な構成を有している。所定の軸線Aを中心として厚みを非対称に変化させることによれば、回転方向に応じて剛性が異なる外歯歯車30を、極めて単純な構成により実現することができる。例えば、挿通孔33が配列されている仮想円周vlに沿って挿通孔33の他側となる領域37bの厚みtbを、当該挿通孔33の一側となる領域37aの厚みtaよりも、増大させる。この例では、ケース15が固定された状態で外歯歯車30が、仮想円周vlの一側を前方とするとともに他側を後方として外歯歯車30が回転する際、クランクシャフト25が挿通した挿通孔33の周囲部分を、厚肉部分が、移動方向後方から補強する。すなわち、外歯歯車30は、このような回転にともなってクランクシャフト25から負荷される力に対し、高い剛性を効率的に付与される。その一方で、仮想円周vlの他側を前方とし一側を後方として外歯歯車30が回転する際には、当該外歯歯車30に負荷される荷重に対する剛性を維持することができる。
Further, in the specific examples shown in FIGS. 4 and 5, the external gear 30 is related to the thickness of the external gear 30 around the axis A passing through the center cp of the two
さらに、図4及び図5に示された一実施の形態において、外歯歯車30には、クランクシャフト25が通過する二つの挿通孔33の間に、補強部38が形成されている。補強部38は、仮想円周vlに沿った他側に位置する他側挿通孔33bよりも仮想円周vlに沿った一側に位置する一側挿通孔33aに近接して、配置されている。すなわち、補強部38は、二つの挿通孔33の中心cpと中心軸線caとを通過する軸線Aからオフセットされる。この補強部38の設置によれば、回転方向に応じて剛性が異なる外歯歯車30を、極めて単純な構成により実現することができる。例えば、ケース15が固定された状態で外歯歯車30が、仮想円周vlの一側を前方とするとともに他側を後方として外歯歯車30が回転する際、クランクシャフト25が挿通した挿通孔33の周囲部分を、補強部38が、クランクシャフト25の移動方向後方から補強する。すなわち、外歯歯車30は、このような回転にともなって負荷されるクランクシャフト25からの力に対し、高い剛性を効率的に付与される。その一方で、仮想円周vlの他側を前方とし一側を後方として外歯歯車30が回転する際には、当該外歯歯車30に負荷される荷重に対する剛性を維持することができる。
Further, in one embodiment shown in FIGS. 4 and 5, a reinforcing
また、本実施の形態において、ロボット1は、偏心揺動型歯車装置10と、偏心揺動型歯車装置10を介して接続された一対のアーム2ap,2bp,2cp,2ad,2bd,2cdと、を有している。そして、外歯歯車30の外歯39と係合する内歯16を有したケース15に対して外歯歯車30が一方向dax,dbx,dcxに相対回転する際に負荷される外力に対する外歯歯車30の剛性は、ケース15に対して外歯歯車30が他方向day,dby,dcyに相対回転する際に負荷される外力に対する外歯歯車30の剛性よりも強くなっている。このロボット1では、一方のアーム2ap,2bp,2cpに対して他方のアーム2ad,2bd,2cdを持ち上げる動作時に、一方のアーム2ap,2bp,2cpに対して他方のアーム2ad,2bd,2cdを下げ降ろす動作時よりも、大きな荷重が外歯歯車30に負荷されることになる。したがって、一方のアーム2ap,2bp,2cpに対して他方のアーム2ad,2bd,2cdの自重に抗して当該他方のアーム2ad,2bd,2cdを持ち上げるように偏心揺動型歯車装置10が動作する際、外歯歯車30がケース15に対して一方向dax,dbx,dcxに相対回転することが好ましい。このような偏心揺動型歯車装置10のロボット1への適用によれば、偏心揺動型歯車装置10の外歯歯車30は、より大きな荷重が負荷される動作時に、より強い剛性を呈するようになる。したがって、偏心揺動型歯車装置10の耐久性を改善し、偏心揺動型歯車装置10の長寿命化を図ることができる。
In the present embodiment, the
ところで、一方向dax,dbx,dcxに相対回転する際に負荷される外力に対する剛性が、他方向day,dby,dcyに相対回転する際に負荷される外力に対する剛性よりも強くなっている外歯歯車30を有した第1の偏心揺動型歯車装置10と、一方向にdax,dbx,dcxに相対回転する際に負荷される外力に対する剛性が、他方向day,dby,dcyに相対回転する際に負荷される外力に対する剛性よりも弱くなっている外歯歯車30を有した第2の偏心揺動型歯車装置10と、を含む歯車装置群を所持していることが好ましい。第1の偏心揺動型歯車装置10及び第2の偏心揺動型歯車装置10を含む歯車装置群を所持しておくことによって、第1の偏心揺動型歯車装置10及び第2の偏心揺動型歯車装置10から適切な偏心揺動型歯車装置10を選択することが可能となる。これにより、意図しない偏心揺動型歯車装置10の損傷を効果的に回避することができる。
By the way, the rigidity with respect to the external force applied when rotating relative to one direction d ax , d bx , d cx is more than the rigidity with respect to the external force applied when rotating relative to other directions d ay , d by , d cy. The first eccentric oscillating
また、このような歯車装置群に関しては、第1の偏心揺動型歯車装置10の外歯歯車30及び第2の偏心揺動型歯車装置10の外歯歯車30が、対応する偏心揺動型歯車装置10に表裏を逆にして組み込んだ同一構成の歯車であることが好ましい。すなわち、上述の一実施の形態のように、同一の外歯歯車30の表裏の向きを変えることによって、第1の偏心揺動型歯車装置10及び第2の偏心揺動型歯車装置10が準備され得ることが好ましい。この場合、第1の偏心揺動型歯車装置10及び第2の偏心揺動型歯車装置10の間で、外歯歯車30は、表裏の向きを変更すると同一となる表裏対称となり、すべての構成要素を共通とすることができる。
In addition, regarding such a gear device group, the external gear 30 of the first eccentric oscillating
なお、上述した実施の形態に対して様々な変更を加えることが可能である。 Note that various modifications can be made to the above-described embodiment.
まず、図4及び図5の第3具体例において、膨出部としての補強部38を形成することにより、回転方向に応じて外歯歯車30の剛性が異なるようにした。しかしながら、この例に限られず、補強部38として、挿通孔33が配列されている仮想円周98に沿った挿通孔33の一側及び他側のいずれか一方となる部分に、リブ等の補強構造物を設けるようにしてもよい。また、挿通孔33が配列されている仮想円周vlに沿った挿通孔33の一側及び他側のいずれか一方となる部分の厚みを薄くすることで、外歯歯車30の軽量化を実現しながら、外歯歯車30の剛性が回転方向に応じて異なるようにしてもよい。
First, in the third specific example of FIGS. 4 and 5, the reinforcing
また、上述した実施の形態において、偏心揺動型歯車装置10が、第1外歯歯車30a及び第2外歯歯車30bの二つの外歯歯車30を含む例を示した。しかしながら、この例に限られず、偏心揺動型歯車装置10が、外歯歯車30を一つだけ含むようにしてもよいし、或いは、三以上の外歯歯車30を含むようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the eccentric
さらに、上述した実施の形態において、偏心揺動型歯車装置10が、三つのクランクシャフト25を有する例を示したが、この例に限られず、二つのクランクシャフト25を有するようにしてもよいし、四以上のクランクシャフト25を有するようにしてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the example in which the eccentric
da 軸方向
dr 径方向
ac 回転軸線
am 回転軸線
ca 中心軸線
vl 仮想円周
A 軸線
1 ロボット
5 駆動装置
10 偏心揺動型歯車装置
15 ケース
16 内歯
20 キャリア
21 第1プレート
21a 柱部
22 第2プレート
23 支持孔
25 クランクシャフト
26a 第1偏心体
26b 第2偏心体
27 入力歯車
30 外歯歯車
30a 第1外歯歯車
30b 第2外歯歯車
31 環状本体部
33 挿通孔
33a 一側挿通孔
33b 他側挿通孔
35 貫通孔
35a 第1貫通孔
35b 第2貫通孔
37 枠部
37a 一側枠部
37b 他側枠部
38 補強部
39 外歯
d a- axis direction d r- radial direction a c rotation axis a m rotation axis ca center axis vl virtual
Claims (11)
クランクシャフトが通過する挿通孔が、前記中心軸線を中心とする円周に沿って、複数形成され、
前記円周に沿って隣り合う二つの挿通孔の中心と前記中心軸線とを通過する軸線を中心として、非対称に形成されている、偏心揺動型歯車装置の外歯歯車。 A plurality of external teeth provided around the central axis,
A plurality of insertion holes through which the crankshaft passes are formed along a circumference centered on the central axis,
An external gear of an eccentric oscillating gear device, which is formed asymmetrically around an axis passing through the center of two insertion holes adjacent along the circumference and the central axis.
前記貫通孔の配置は、前記二つの挿通孔の中心から前記円周に沿ってずれている、請求項1に記載の偏心揺動型歯車装置の外歯歯車。 A through hole is formed between the two insertion holes,
The external gear of the eccentric oscillating gear device according to claim 1, wherein the arrangement of the through holes is shifted from the center of the two insertion holes along the circumference.
前記二つの挿通孔のうちの前記円周に沿った一側に位置する挿通孔と前記貫通孔との間に位置する枠部の幅は、前記二つの挿通孔のうちの前記円周に沿った他側に位置する挿通孔と前記貫通孔との間に位置する枠部の幅よりも太い、請求項1又は2の記載の偏心揺動型歯車装置の外歯歯車。 A through hole is formed between the two insertion holes,
Of the two insertion holes, the width of the frame portion located between the insertion hole located on one side along the circumference and the through hole is along the circumference of the two insertion holes. The external gear of the eccentric oscillating gear device according to claim 1 or 2, wherein the external gear is thicker than a width of a frame portion located between the insertion hole located on the other side and the through hole.
前記補強部は、前記円周に沿った他側に位置する挿通孔よりも前記円周に沿った一側に位置する挿通孔に近接している、請求項1〜4のいずれか一項に記載の偏心揺動型歯車装置の外歯歯車。 A reinforcing part is formed between the two insertion holes,
The reinforcing portion is closer to an insertion hole located on one side along the circumference than an insertion hole located on the other side along the circumference. External gear of the eccentric oscillating gear device described.
前記偏心揺動型歯車装置に組み込まれた状態において、一方向に回転する際に負荷される力に対する剛性と、他方向に回転する際に負荷される力に対する剛性は、異なる、偏心揺動型歯車装置の外歯歯車。 An external gear of an eccentric oscillating gear device,
In the state incorporated in the eccentric oscillating gear device, the rigidity with respect to the force applied when rotating in one direction is different from the rigidity with respect to the force applied when rotating in the other direction. External gear of gear device.
前記偏心揺動型歯車装置を介して接続された二つのアームと、を備え、
前記外歯歯車の前記外歯と係合する内歯を有したケースに対して前記外歯歯車が一方向に相対回転する際に前記外歯歯車に負荷される力に対する当該外歯歯車の剛性は、前記ケースに対して前記外歯歯車が他方向に回転する際に前記外歯歯車に負荷される力に対する当該外歯歯車の剛性よりも強い、ロボット。 An eccentric oscillating gear device according to claim 7,
Two arms connected via the eccentric oscillating gear device,
Rigidity of the external gear with respect to the force applied to the external gear when the external gear rotates relative to the case in one direction relative to the case having the internal teeth engaged with the external teeth of the external gear. Is stronger than the rigidity of the external gear with respect to the force applied to the external gear when the external gear rotates in the other direction with respect to the case.
前記偏心揺動型歯車装置を介して接続された二つのアームのうちの一方のアームに対して他方のアームを持ち上げるように前記偏心揺動型歯車装置が動作する際、前記外歯歯車が前記ケースに対して前記一方向に相対回転するよう、偏心揺動型歯車装置を使用する方法。 A method of using an eccentric oscillating gear device in a robot according to claim 8,
When the eccentric oscillating gear device operates to lift the other arm with respect to one of the two arms connected via the eccentric oscillating gear device, the external gear is A method of using an eccentric oscillating gear device so as to rotate relative to the case in the one direction.
一方向に回転する際に負荷される力に対する剛性が、他方向に回転する際に負荷される力に対する剛性よりも弱くなっている外歯歯車を有する第2の偏心揺動型歯車装置と、を備える、歯車装置群。 A first eccentric oscillating gear device having an external gear whose rigidity against a force applied when rotating in one direction is stronger than a rigidity applied to a force applied when rotating in the other direction;
A second eccentric oscillating gear device having an external gear whose rigidity with respect to the force applied when rotating in one direction is weaker than the rigidity with respect to the force applied when rotating in the other direction; A gear unit group.
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