JP2017160963A - ロボットの減速伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 イニシャルコスト及びランニングコスト双方のコストダウンを図るとともに、産業用ロボットの小型化を図る。【解決手段】 楕円状に形成したカム本体部３ｃの外周に配したベアリング３ｂを有するジェネレータカム部３と、外周の周方向Ｆｆに沿って形成したアウタギア４ｇ，及び側面から突出し、かつ周方向Ｆｆに沿って所定間隔おきに設けた複数の伝達ピン４ｐ…を有するとともに、ジェネレータカム部３の外周に付設したフレックスギア部４と、アウタギア４ｇに噛合し、かつ当該アウタギア４ｇに対して歯数Ｎを多くしたインナギア５ｇを内周に形成するとともに、位置を固定したインターナルギア部５と、伝達ピン４ｐ…が係合し、かつ周方向Ｆｆに沿って所定間隔おきに形成するとともに、回転時における伝達ピン４ｐ…の変位を許容する複数のガイド孔６ｓ…を有する回転出力部６とを備える。【選択図】 図１

Description

本発明は、ロボットに内蔵することにより、入力する回転運動を減速して出力するロボットの減速伝達装置に関する。

一般に、量産性が要求される生産工場の生産ラインでは、複数のアーム部を関節機構により連結して構成した産業用ロボットが設置される。関節機構は、任意のアーム部の端部と他のアーム部の端部を回動可能に連結するとともに、任意のアーム部に内蔵する駆動モータの回転を、１／１００〜１／２００程度に減速し、減速した回転出力により他のアーム部を回転駆動可能な減速伝達装置を備えている。したがって、この種の減速伝達装置には、高精度の、位置決め制御，角度制御，速度制御等が要求される。

従来、このような要求に応える減速伝達装置としては、通称、ハーモニックドライブ（登録商標）と呼ばれる波動歯車機構による減速機が広く用いられており、この波動歯車機構を備えるロボット或いはロボット関連装置としては、例えば、特許文献１で開示される原動装置、特許文献２で開示される産業用ロボットの手首機構、特許文献３で開示される多関節ロボットなどが知られている。

この場合、特許文献１で開示される原動装置は、カップ状のハウジングと、このハウジングの内周にリング状のサーキュラ・スプラインを回転可能に支承させるとともに、このサーキュラ・スプラインの内側に配設され、ウェーブジェネレータに付勢されて、サーキュラ・スプラインに噛合するカップ状のフレクスプラインをハウジングに固定してなるハーモニック減速機と、ハウジングに支軸の一端を固着するとともに、この支軸回りに回転するケーシングをフレクスプラインの内部に配設し、このケーシングにウェーブジェネレータを設けてなる液圧モータとを具備し、回転出力をサーキュラ・スプラインから取り出し得るように構成されたものである。

また、特許文献２で開示される産業用ロボットの手首機構は、アームに支持されたアーム軸を中心として回転自在に支承された手首全体を回転させる第３軸と、この第３軸に支持され、第３軸に直角な軸を中心として回転自在に支承された手首先端部を傾動させる第２軸と、第２軸に支持され、第２軸に直角な軸を中心として回軸自在に支承された手首先端部の加工具把持部を回転させる第１軸を設け、第１軸および第２軸は、同一中心軸に重ね合わせて配置された減速機にて手首内において減速させ、第３軸は、手首外においてあらかじめ減速させるように構成されたものである。

さらに、特許文献３で開示される多関節ロボットは、少くとも２つの制御アームと、両制御アームの関節部に設けられた同一軸上で相対する２つの減速機とを有する多関節ロボットにおいて、２つの減速機が一方の制御アームの関節部に固定された共通のサーキュラスプラインと、該共通のサーキュラスプラインの一端に該サーキュラスプラインと相対的に回動するように取付けられ、かつ他方の制御アームの関節部に連結されたブラケットとを備えた第１および第２のハーモニックドライブ（登録商標）減速磯から構成されたものである。

特開昭６０−０９８２４６号公報 特開昭６１−１４６４９０号公報 特開昭６４−０１１７７７号公報

しかし、上述した従来における波動歯車機構を備えるロボットの減速伝達装置は、次のような問題点があった。

第一に、主要構成部品として、フレクスプライン、ウェーブジェネレータ、サーキュラスプラインを備えており、フレクスプラインは、薄肉の金属弾性プレートにより全体をカップ状に形成するとともに、楕円状に変形する開口部の外周に形成した歯車部を、位置を固定したサーキュラスプラインの内周に形成した歯車部に噛合させている。したがって、カップ状に一体形成するフレクスプラインは、高度の精密部品として製造する必要があるため、その製造が容易でなく、高コスト化が避けられない。しかも、フレクスプラインは、使用による金属疲労や動作不良を生じ易く、耐久性にも難がある。結局、従来の波動歯車機構は、イニシャルコスト及びランニングコストの双方において大幅なコストアップを招いてしまう。

第二に、カップ状に形成するフレクスプラインにおける開口部の外周に歯車部を形成し、この歯車部を、楕円状のウェーブジェネレータにより波動変形させるとともに、底部の中心に、減速回転を出力する出力軸を結合するため、フレクスプラインを機能させるためには、当該フレクスプラインの軸方向長さをある程度確保する必要があり、減速伝達装置における全体構造の薄型化（小型化）を図るには限界があった

第三に、フレクスプラインの全体形状をカップ状に形成し、一端を閉塞する底部の中心に出力軸を結合するため、接続ケーブルを引き回すための空間確保が容易でない。特に、ロボットの場合、多数の関節機構を備え、多彩な動きを実現するための多数の駆動モータを内蔵するため、この駆動モータとロボットコントローラを接続する接続ケーブルの本数は少なくとも駆動モータの数だけ必要になるとともに、この本数を備える接続ケーブルを引き回す必要がある。したがって、多数の接続ケーブルを引き回すことができる空間を確保する観点からも更なる改善の余地があった。

本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決したロボットの減速伝達装置の提供を目的とするものである。

本発明に係るロボットの減速伝達装置１は、上述した課題を解決するため、ロボットＲに内蔵することにより、入力する回転運動を減速して出力する減速伝達装置を構成するに際して、回転運動が入力する回転入力部２と、この回転入力部２と一体に回転する楕円状に形成したカム本体部３ｃ，及びこのカム本体部３ｃの外周に沿って固定した内輪３ｂｉとフレキシブルな外輪３ｂｏ間に複数の転動体３ｂｍ…を介在させたベアリング３ｂを有するジェネレータカム部３と、外周の周方向Ｆｆに沿って形成したアウタギア４ｇ，及び側面から突出し、かつ周方向Ｆｆに沿って所定間隔おきに設けた複数の伝達ピン４ｐ…を有するとともに、ジェネレータカム部３の外周に付設したフレックスギア部４と、アウタギア４ｇに噛合し、かつ当該アウタギア４ｇに対して歯数Ｎを多くしたインナギア５ｇを内周に形成するとともに、位置を固定したインターナルギア部５と、伝達ピン４ｐ…が係合し、かつ周方向Ｆｆに沿って所定間隔おきに形成するとともに、回転時における伝達ピン４ｐ…の変位を許容する複数のガイド孔６ｓ…を有する回転出力部６とを備えてなることを特徴とする。

この場合、発明の好適な態様により、回転入力部２には、駆動モータ１１の回転運動を入力させることができる。また、この回転入力部２は、リング状に形成した入力回転体２ｒと、外輪２ｂｏの位置を固定し、かつ内輪２ｂｉにより入力回転体２ｒを回動自在に支持するベアリング２ｂを備えて構成できる。一方、カム本体部３ｃは、中央に形成した開口部３ｃｏを有するとともに、回転入力部２に対して一体的に構成することができる。さらに、回転出力部６は、リング状に形成した出力回転体６ｒと、外輪６ｂｏの位置を固定し、かつ内輪６ｂｉにより出力回転体６ｒを回動自在に支持するベアリング６ｂを備えて構成できる。なお、減速伝達装置１は、ロボットＲを構成する任意のアーム部１５と他のアーム部１６を連結する関節機構Ｍｊに用いることができるとともに、ロボットＲには、少なくとも、生産ラインに設置する、垂直多関節ロボットＲｖ，水平多関節ロボット，デルタ型ロボットの一又は二以上を含ませることができる。

このような構成を有する本発明に係るロボットの減速伝達装置１によれば、次のような顕著な効果を奏する。

（１） 薄肉の金属弾性プレート材を用いて全体形状をカップ状に形成する従来のフレクスプラインは不要になるため、容易に製造可能となり、製造コストの大幅な削減を図れるとともに、金属疲労や動作不良等も大幅に低減できるため、耐久性向上を図ることができるなど、イニシャルコスト及びランニングコストの双方における大幅なコストダウンを実現できる。

（２） 全体をカップ状に形成する従来のフレクスプラインは不要になるため、軸方向における配設スペースのサイズダウンを図ることができる。したがって、減速伝達装置１の全体構造における薄型化が可能になり、小型化に限界のあった、特に産業用ロボットの更なる小型化を容易に実現できる。

（３） 好適な態様により、回転入力部２に、駆動モータ１１の回転運動を入力させれば、減速伝達装置１は、駆動モータ１１を含めた駆動部として構成できるため、例えば、産業用ロボットのアーム部に内蔵する駆動部の小型化、更には耐久性向上及び信頼性向上に寄与できる。

（４） 好適な態様により、回転入力部２を、リング状に形成した入力回転体２ｒと、外輪２ｂｏの位置を固定し、かつ内輪２ｂｉにより入力回転体２ｒを回動自在に支持するベアリング２ｂを備えて構成すれば、回転入力部２の機能を損なうことなく、当該回転入力部２の内側（中心側）にケーブル類を通すための空間を確保できるため、ケーブル類の本数が多くなっても、他の周辺構造と併せてロボット全体の煩雑化を回避できる。

（５） 好適な態様により、カム本体部３ｃを設けるに際し、中央に開口部３ｃｏを形成するとともに、回転入力部２に対して一体的に構成するようにすれば、ジェネレータカム部３の機能を損なうことなく、ジェネレータカム部３の内側（中心側）にケーブル類を通すための空間を確保できるため、ケーブル類の本数が多くなっても、他の周辺構造と併せてロボット全体の煩雑化を回避できる。

（６） 好適な態様により、回転出力部６を、リング状に形成した出力回転体６ｒと、外輪６ｂｏの位置を固定し、かつ内輪６ｂｉにより出力回転体６ｒを回動自在に支持するベアリング６ｂを備えて構成すれば、回転出力部６の機能を損なうことなく、回転出力部６の内側（中心側）にケーブル類を通すための空間を確保できるため、ケーブル類の本数が多くなっても、他の周辺構造と併せてロボット全体の煩雑化を回避できる。

（７） 好適な態様により、減速伝達装置１を、ロボットＲを構成する任意のアーム部１５と他のアーム部１６を連結する関節機構Ｍｊに用いれば、関節機構Ｍｊの薄型化（小型化）、耐久性及び信頼性の向上に寄与できるため、特に、生産ラインに設置するための最適な産業用ロボット（垂直多関節ロボットＲｖ，水平多関節ロボット，デルタ型ロボット等）を構築できる。

本発明の好適実施形態に係る減速伝達装置の断面側面図、 同減速伝達装置の図１中Ａ−Ａ線断面図、 同減速伝達装置を備えるロボット（垂直多関節ロボット）の外観図、 同減速伝達装置におけるフレックスギア部と回転出力部の関係を示す作用説明図、 同減速伝達装置の分解斜視図、 同減速伝達装置の外観斜視図、 同減速伝達装置の動作説明図、 同減速伝達装置の変更例に係る回転出力部の外観斜視図、 同変更例に係る回転出力部の断面側面図、

次に、本発明に係る好適実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。

まず、本実施形態に係る減速伝達装置１の構成について、図１〜図６を参照して説明する。

この減速伝達装置１は、図３に示すような産業用ロボットＲの関節機構Ｍｊに用いることができる。例示の産業用ロボットＲは、垂直多関節ロボットＲｖであり、機台２１の上面に設置したロボット本体部２２と、この機台２１の下方スペースに収容することによりロボット本体部２２を駆動制御するロボットコントローラ２３を備える。ロボット本体部２２は、第１アーム部（任意のアーム部）１５と第２アーム部（他のアーム部）１６を備えており、この第１アーム部１５と第２アーム部１６が関節機構Ｍｊを介して連結される。即ち、第１アーム部１５の先端部１５ｓに、本実施形態に係る減速伝達装置１を内蔵し、この減速伝達装置１により第２アーム部１６の後端部１６ｒを回転駆動する。これにより、第２アーム部１６の位置決め制御，角度制御及び速度制御等を行うことができる。

図１に、減速伝達装置１の全体構造を示す。なお、図３に示した産業用ロボットＲにおける第１アーム部１５の先端部１５ｓ及び第２アーム部１６の後端部１６ｒを、それぞれ仮想線で示している。図１に示すように、減速伝達装置１は、大別して、回転の伝達方向上流側から、回転入力部２，ジェネレータカム部３，フレックスギア部４，インターナルギア部５及び回転出力部６を備える。これにより、回転入力部２に入力する回転運動は、予め設定した１／１００〜１／２００レベルで減速され、減速された回転運動は、回転出力部６から出力する。

以下、各部の構造について具体的に説明する。回転入力部２は、全体をリング状に構成した入力回転体２ｒと、この入力回転体２ｒを回動自在に支持するベアリング２ｂを備える。例示のベアリング２ｂは、ボールベアリングであり、外輪２ｂｏは第１アーム部１５の内面に取付けて位置を固定する。また、入力回転体２ｒは、支持リング３１と入力ギアリング３２の組合わせ、即ち、支持リング３１の端面に対して入力ギアリング３２を軸方向Ｆｓから重ね合わせ、複数の固定ボルト３３…により固定して一体化させるとともに、支持リング３１の外周面をベアリング２ｂの内輪２ｂｉに取付ける。このように構成すれば、回転入力部２の機能を損なうことなく、当該回転入力部２の内側（中心側）にケーブル類を通すための空間を確保できる。これにより、ケーブル類の本数が多くなっても、後述する他の周辺構造と併せてロボット全体の煩雑化を回避できる。

一方、第１アーム部１５の内面には、サーボモータ等の駆動モータ１１を固定し、この駆動モータ１１の回転シャフトに取付けた駆動ギア３４を入力ギアリング３２に噛合させる。これにより、回動自在に支持される回転入力部２に、駆動モータ１１からの回転運動が入力する。このように、回転入力部２に、駆動モータ１１の回転運動を入力させるようにすれば、減速伝達装置１は、駆動モータ１１を含めた駆動部として構成できるため、例えば、産業用ロボットのアーム部に内蔵する駆動部の小型化、更には耐久性向上及び信頼性向上に寄与できる利点がある。なお、駆動モータ１１から回転入力部２に対する回転伝達方式として、ギア伝達機構を例示したが、タイミングベルトとプーリを利用したベルト伝達機構等の他の回転伝達方式を用いた構成であってもよい。

ジェネレータカム部３は、カム本体部３ｃとこのカム本体部３ｃの外周面に配するベアリング３ｂを備える。カム本体部３ｃは、図２に示すように、全体形状を楕円状に形成し、中央に円形の開口部３ｃｏを形成する。そして、図１に示すように、支持リング３１の端面に対して軸方向Ｆｓから重ね合わせ、前述した固定ボルト３３…を利用（兼用）することにより回転入力部２に固定する。これにより、カム本体部３ｃは、回転入力部２と一体に回転する。この場合、カム本体部３ｃの中央には円形の開口部３ｃｏを形成したため、ジェネレータカム部３の機能を損なうことなく、ジェネレータカム部３の内側（中心側）にケーブル類を通すための空間を確保できる。したがって、ケーブル類の本数が多くなっても、前述した回転入力部２及び後述する他の周辺構造と併せてロボット全体の煩雑化を回避できる。また、ベアリング３ｂは、カム本体部３ｃの外周面に沿って固定する内輪３ｂｉとフレキシブルな外輪３ｂｏを備えるとともに、内輪３ｂｉと外輪３ｂｏ間には複数の転動体３ｂｍ…を介在させて構成する。例示の転動体３ｂｍ…はボールである。なお、内輪３ｂｉは、カム本体部３ｃの外周面に兼用させることも可能である。

フレックスギア部４は、全体を金属素材（特殊鋼等）によりフレキシブル性を有する無端ベルト状に構成し、図２に示すように、ジェネレータカム部３を構成するベアリング３ｂにおける外輪３ｂｏの外周面に沿って付設する。また、フレックスギア部４の外周面には、図２に抽出拡大図で示すように、周方向Ｆｆに沿ったアウタギア４ｇを形成するとともに、アウタギア４ｇを構成する各歯部（山部）４ｇｓ…には伝達ピン４ｐ…を埋設（穴に圧入）する。この場合、各歯部（山部）４ｇｓ…は、各伝達ピン４ｐ…を支持する機能を有するため、支持強度を確保できる厚さ及び形状を選定するとともに、各歯部（山部）４ｇｓ…間の谷部の厚さは、ジェネレータカム部３の外周に追従できるフレキシブル性（弾性）を確保する。

各伝達ピン４ｐ…は、図１，図２及び図５に示すように、フレックスギア部４の側面から横側方に突出させる。各伝達ピン４ｐ…の突出位置は、各歯部４ｇｓ…における同じ位置となる。これにより、各伝達ピン４ｐ…は、フレックスギア部４の周方向Ｆｆに沿って一定間隔おきに配される。この場合、各歯部４ｇｓ…の側面から突出する伝達ピン４ｐ…の形状は、断面が円形となる丸棒状に形成するとともに、先端部には後述する抜止ナット３５…を装着可能なネジ部４ｐｎ…を形成する。

インターナルギア部５は、全体を金属素材により剛性を有するリング状に形成し、図２に抽出拡大図で示すように、内周面に、周方向Ｆｆに沿ったインナギア５ｇを形成する。そして、図１及び図２に示すように、インターナルギア部５の外周面を第１アーム部１５の内面に取付けて固定するとともに、インナギア５ｇをフレックスギア部４のアウタギア４ｇに噛合させる。この場合、インターナルギア部５に形成するインナギア５ｇの歯数は、フレックスギア部４に形成するアウタギア４ｇの歯数に対して多くなるように設定する。例示の場合、アウタギア４ｇの歯数を「Ｎ」に設定し、インナギア５ｇの歯数を「Ｎ＋２」に設定した。

回転出力部６は、全体をリング状に構成した出力回転体６ｒと、この出力回転体６ｒを回動自在に支持するベアリング６ｂを備える。例示のベアリング６ｂは、クロスローラベアリングであり、外輪６ｂｏは、第１アーム部１５の先端部１５ｓにおける先端開口の内面に取付けて固定する。一方、出力回転体６ｒは、係合リング３６と出力リング３７の組合わせ、即ち、係合リング３６の端面に対して出力リング３７を軸方向Ｆｓから重ね合わせ、複数の固定ボルト３８…により固定して一体化させるとともに、出力リング３７の外周面をベアリングｂｂの内輪６ｂｉに取付ける。これにより、回転出力部６は、ベアリング６ｂの内輪６ｂｉにより回動自在に支持される。このように構成すれば、回転出力部６の機能を損なうことなく、回転出力部６の内側（中心側）にケーブル類を通すための空間を確保できる。したがって、ケーブル類の本数が多くなっても、前述した回転入力部２の構造及びジェネレータカム部３の構造と併せてロボット全体の煩雑化を回避できる。

また、係合リング３６は、図５に示すように、前述したフレックスギア部４における各伝達ピン４ｐ…が係合する位置にそれぞれ対応するガイド孔６ｓ…を形成する。この場合、各ガイド孔６ｓ…は、係合リング３６の周方向Ｆｆに沿って所定間隔おきに形成するとともに、各ガイド孔６ｓ…の形状は、回転時における伝達ピン４ｐ…の変位を許容するように、係合リング３６の放射方向に沿ったスリット状の長孔として形成する。

そして、回転出力部６を組付ける際には、まず、係合リング３６と出力リング３７をそれぞれ分離した状態で用意するとともに、ベアリング６ｂも未取付状態で容易する。最初に、図１に示すように、係合リング３６の端面をフレックスギア部４の端面に軸方向Ｆｓから重ね合わせる。この際、各ガイド孔６ｓ…に、各伝達ピン４ｐ…をそれぞれ挿通させる。この後、各伝達ピン４ｐ…の先端部に形成したネジ部４ｐｎ…に抜止ナット３５…を装着する。この状態の外観を図６に示している。

次いで、係合リング３６の端面に対して出力リング３７の端面を軸方向Ｆｓから重ね合わせ、複数の固定ボルト３８…により固定して一体化させる。したがって、予め、出力リング３７の端面には、抜止ナット３５…が装着された伝達ピン４ｐ…の先端側が収容可能な収容凹部３９を形成しておく。そして、最後に、ベアリング６ｂの外輪６ｂｏを第１アーム部１５の先端部１５ｓにおける先端開口の内面に取付けるとともに、内輪６ｂｉを出力リング３７の外周面に取付け、さらに、出力リング３７の端面に、第２アーム部１６の後端部１６ｒにおける後端開口に設けたフランジ部を取付ける。以上により、本実施形態に係る目的の減速伝達装置１を得ることができる。

このように、本実施形態に係る減速伝達装置１は、基本構成として、回転運動が入力する回転入力部２と、この回転入力部２と一体に回転する楕円状に形成したカム本体部３ｃ，及びこのカム本体部３ｃの外周に沿って固定した内輪３ｂｉとフレキシブルな外輪３ｂｏ間に複数の転動体３ｂｍ…を介在させたベアリング３ｂを有するジェネレータカム部３と、外周の周方向Ｆｆに沿って形成したアウタギア４ｇ，及び側面から突出し、かつ周方向Ｆｆに沿って所定間隔おきに設けた複数の伝達ピン４ｐ…を有するとともに、ジェネレータカム部３の外周に付設したフレックスギア部４と、アウタギア４ｇに噛合し、かつ当該アウタギア４ｇに対して歯数Ｎを多くしたインナギア５ｇを内周に形成するとともに、位置を固定したインターナルギア部５と、伝達ピン４ｐ…が係合し、かつ周方向Ｆｆに沿って所定間隔おきに形成するとともに、回転時における伝達ピン４ｐ…の変位を許容する複数のガイド孔６ｓ…を有する回転出力部６とを備えてなるため、薄肉の金属弾性プレート材を用いて全体形状をカップ状に形成する従来のフレクスプラインは不要になるため、容易に製造可能となり、製造コストの大幅な削減を図れるとともに、金属疲労や動作不良等も大幅に低減できるため、耐久性向上を図ることができるなど、イニシャルコスト及びランニングコストの双方における大幅なコストダウンを実現できる。しかも、全体をカップ状に形成する従来のフレクスプラインは不要になることから、軸方向における配設スペースのサイズダウンを図ることができる。したがって、減速伝達装置１の全体構造における薄型化が可能になり、小型化に限界のあった、特に産業用ロボットの更なる小型化を容易に実現できる。

したがって、本実施形態に係る減速伝達装置１を、ロボットＲを構成する任意のアーム部１５と他のアーム部１６を連結する関節機構Ｍｊに用いれば、関節機構Ｍｊの薄型化（小型化）、耐久性及び信頼性の向上に寄与できるため、特に、生産ラインに設置するための最適な産業用ロボット（垂直多関節ロボットＲｖ，水平多関節ロボット，デルタ型ロボット等）を構築できる利点がある。

次に、本実施形態に係る減速伝達装置１の動作について、各図を参照し、主に図７（ａ）〜（ｄ）に従って説明する。なお、図７（ａ）〜（ｄ）は原理図のため、カム本体部３ｃの楕円形状は誇張した細長形状で描いている。

まず、ロボットコントローラ２３により駆動モータ１１をＯＮ制御すれば、駆動モータ１１が作動し、駆動ギア３４が回転する。この回転運動は入力ギアリング３２に伝達されるとともに、さらに、支持リング３１を介してカム本体部３ｃに伝達される。これにより、カム本体部３ｃは比較的高速で回転する。

図７（ａ）は、カム本体部３ｃの回転が開始する前の状態を示している。この状態では、カム本体部３ｃが位置Ｐｓで停止し、カム本体部３ｃの長手方向（楕円直径の最大方向）は上下方向となる。したがって、フレックスギア部４における始点は符号Ｘｓの位置にありインターナルギア部５の基準点Ｘｏに一致する。図７（ａ）の状態では、フレックスギア部４のアウタギア４ｇがインターナルギア部５のインナギア５ｇに対して上下二個所の位置で噛合する。

次いで、カム本体部３ｃが図７（ａ）の位置Ｐｓから矢印Ｆｒ方向に９０°回転した状態を想定する。この状態を図７（ｂ）に示す。この場合、カム本体部３ｃは位置Ｐｓから時計方向へ９０°回転した位置Ｐ１まで変位する。これにより、カム本体部３ｃの長手方向は、図７（ｂ）に示すように左右方向となる。したがって、カム本体部３ｃの回転時には、アウタギア４ｇがインナギア５ｇに噛合する上側位置（下側位置も同じ）が時計方向に、噛み合いつつ９０°移動することになる。この際、アウタギア４ｇの歯数はＮ、インナギア５ｇの歯数はＮ＋２のため、フレックスギア部４の始点は、基準点Ｘｏに対して、角度Ｑ１＝（３６０°／Ｎ）×２）／４だけ反時計方向となる位置Ｘ１へ変位する。

さらに、カム本体部３ｃが図７（ｂ）の位置Ｐ１から矢印Ｆｒ方向に９０°回転した状態を想定する。この状態を図７（ｃ）に示す。この場合、カム本体部３ｃは位置Ｐ１から時計方向へ９０°回転した位置Ｐ２まで変位する。これにより、カム本体部３ｃの長手方向は、図７（ｃ）に示すように上下方向となる。したがって、フレックスギア部４の始点は、基準点Ｘｏに対して、角度Ｑ２＝（３６０°／Ｎ）×２）／２だけ反時計方向となる位置Ｘ２へ変位する。

次いで、カム本体部３ｃが図７（ｃ）の状態から矢印Ｆｒ方向に１８０°回転した状態を想定する。この状態を図７（ｄ）に示す。この場合、カム本体部３ｃは位置Ｐ２から１８０°回転した位置Ｐ３まで変位する。これにより、カム本体部３ｃの長手方向は、上下方向となり、図７（ｃ）の位置に対して上下反転する。したがって、フレックスギア部４の始点は、基準点Ｘｏに対して、角度Ｑ３＝（３６０°／Ｎ）×２）だけ反時計方向となる位置Ｘ３へ変位する。以上により、カム本体部３ｃは時計方向へ１回転するとともに、フレックスギア部４は、歯数「２」だけ反時計方向へ移動する減速処理が行われる。

他方、減速されたフレックスギア部４の回転運動は、回転出力部６に伝達される。即ち、フレックスギア部４から突出する伝達ピン４ｐ…は、係合リング３６のガイド孔６ｓ…に係合するため、係合リング３６はフレックスギア部４の回転運動に完全に同調して回転する。この場合、伝達ピン４ｐは、カム本体部３ｃの外周面の軌跡に従って径方向に反復変位するが、この変位は、長孔により形成したガイド孔６ｓにより吸収される。この状態を図４に示す。そして、図１に示すように、係合リング３６の回転運動は、減速伝達装置１により大きく減速されることにより出力リング３７に伝達される。この結果、出力リング３７に固定した第２アーム部１６は回転変位する。即ち、第１アーム部１５を支点にして高精度で回転制御される。

次に、本実施形態に係る減速伝達装置１の変更例について、図８及び図９を参照して説明する。

変更例は、ガイド孔６ｓ…に伝達ピン４ｐ…を挿通させた構造の変更例である。図１に示した減速伝達装置１は、図６に示すように、ガイド孔６ｓ…に伝達ピン４ｐ…を挿通させた後、各伝達ピン４ｐ…の先端部に形成したネジ部４ｐｎ…に抜止ナット３５…を装着して構成したものであるが、図８及び図９に示す変更例は、ガイド孔６ｓ…に伝達ピン４ｐ…を挿通させた後、ガイド孔６ｓ…をリング状に形成したカバーパネル４１により覆って構成したものである。したがって、図８及び図９に示す変更例では抜止ナット３５…は全く使用しない。このため、伝達ピン４ｐ…は短く形成してガイド孔６ｓ…内に収めるとともに、伝達ピン４ｐ…の先端部に抜止ナット３５…を装着するためのネジ部４ｐｎ…は形成しない。

このように、変更例では、抜止ナット３５…を使用しないため、抜止ナット３５…に係わる部品コストを削減できるとともに、抜止ナット３５…を装着するための製造工程も不要になる。一方、変更例で使用するカバーパネル４１は、一枚のプレート部材により容易に形成できるとともに、組付ける際には、図９に示すように、出力リング３７を固定ボルト３８…により係合リング３６に固定する際に、出力リング３７と係合リング３６間に挟み込むことにより一緒に取付けることができる。なお、図８及び図９において、４１ｏはカバーパネル４１の内側（中心側）に形成した開口部を示すとともに、４１ｓ…は、固定ボルト３８…が挿通する挿通孔を示す。その他、図８及び図９において、図６及び図１と同一部分については同一符号を付し、その構成を明確にするとともに、その詳細な説明は省略する。

以上、好適実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成，形状，素材，数量，数値等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。

例えば、楕円状のカム本体部３ｃにおける楕円状とは、同一の機能を発揮し、例示した真円のインナギア５ｇに対して、１８０°対向する位置で噛合可能となる、例えば、小判形等の各種非円形を含む概念である。また、各伝達ピン４ｐ…は、アウタギア４ｇにおける各歯部（山部）４ｇｓの位置に対応して設けた場合を例示したが、必ずしも位置を対応させる必要はない。したがって、各歯部（山部）４ｇｓ…の数量と各伝達ピン４ｐ…の数量を一致させる必要はない。一方、入力する回転運動として駆動モータ１１の回転運動を例示したが、エンジン等を含む各種の回転運動源を適用できる。さらに、入力回転体２ｒの内側に空間を確保し、入力回転体２ｒの外周をベアリング２ｂにより支持する場合を示したが、実施形態によっては必ずしも必須構造になるものではない。即ち、入力回転体２ｒの内側に空間を設けることなく、中心に配するシャフトにより、入力回転体２ｒを回動自在に支持するとともに、アーム部１５…の外部にケーブル類を引き回す構成等を排除するものではない。この点はカム本体部３ｃ及び出力回転体６ｒの場合も同じである。また、各部の形成素材として金属素材を例示したが合成樹脂素材や繊維強化複合素材等であってもよいし、弾性が不要となる部品についてはセラミックス素材等であってもよく、素材の種類は限定されない。

本発明に係る減速伝達装置は産業用ロボットのアーム部を連結する関節機構をはじめ、入力する回転運動を減速して出力する機能を必要とする人型ロボット等を含む各種ロボットに内蔵する減速伝達装置として利用できる。

１：減速伝達装置，２：回転入力部，２ｒ：入力回転体，２ｂ：ベアリング，２ｂｏ：ベアリングの外輪，２ｂｉ：ベアリングの内輪，３：ジェネレータカム部，３ｃ：カム本体部，３ｂ：ベアリング，３ｃｏ：開口部，３ｂｉ：ベアリングの内輪，３ｂｏ：ベアリングの外輪，３ｂｍ…：転動体，４：フレックスギア部，４ｇ：アウタギア，４ｐ…：伝達ピン，５：インターナルギア部，５ｇ：インナギア，６：回転出力部，６ｓ…：ガイド孔，６ｒ：出力回転体，６ｂ：ベアリング，６ｂｏ：ベアリングの外輪，６ｂｉ：ベアリングの内輪，１１：駆動モータ，１５：任意のアーム部，１６：他のアーム部，Ｒ：ロボット，Ｒｖ：垂直多関節ロボット，Ｆｆ：周方向，Ｍｊ：関節機構

Claims (7)

1. ロボットに内蔵することにより、入力する回転運動を減速して出力するロボットの減速伝達装置であって、回転運動が入力する回転入力部と、この回転入力部と一体に回転する楕円状に形成したカム本体部，及びこのカム本体部の外周に沿って固定した内輪とフレキシブルな外輪間に複数の転動体を介在させたベアリングを有するジェネレータカム部と、外周の周方向に沿って形成したアウタギア，及び側面から突出し、かつ周方向に沿って所定間隔おきに設けた複数の伝達ピンを有するとともに、ジェネレータカム部の外周に付設するフレックスギア部と、前記アウタギアに噛合し、かつ当該アウタギアに対して歯数を多くしたインナギアを内周に形成するとともに、位置を固定したインターナルギア部と、前記伝達ピンが係合し、かつ周方向に沿って所定間隔おきに形成するとともに、回転時における伝達ピンの変位を許容する複数のガイド孔を有する回転出力部とを備えてなることを特徴とするロボットの減速伝達装置。
2. 前記回転入力部には、駆動モータの回転運動が入力することを特徴とする請求項１記載のロボットの減速伝達装置。
3. 前記回転入力部は、リング状に形成した入力回転体と、外輪の位置を固定し、かつ内輪により前記入力回転体を回動自在に支持するベアリングを備えることを特徴とする請求項１又は２記載のロボットの減速伝達装置。
4. 前記カム本体部は、中央に形成した開口部を有するとともに、前記回転入力部に対して一体的に構成することを特徴とする請求項３記載のロボットの減速伝達装置。
5. 前記回転出力部は、リング状に形成した出力回転体と、外輪の位置を固定し、かつ内輪により前記出力回転体を回動自在に支持するベアリングを備えることを特徴とする請求項１記載のロボットの減速伝達装置。
6. 前記ロボットを構成する任意のアーム部と他のアーム部を連結する関節機構に用いることを特徴とする請求項１記載のロボットの減速伝達装置。
7. 前記ロボットには、少なくとも、生産ラインに設置する、垂直多関節ロボット，水平多関節ロボット，デルタ型ロボットの一又は二以上を含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のロボットの減速伝達装置。

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