JP2019090538A

JP2019090538A - 同軸状２軸の減速機構

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Publication number: JP2019090538A
Application number: JP2019014217A
Authority: JP
Inventors: 惇井浦; Atsushi Iura
Original assignee: Daihen Corp
Current assignee: Daihen Corp
Priority date: 2019-01-30
Filing date: 2019-01-30
Publication date: 2019-06-13
Anticipated expiration: 2035-04-30
Also published as: JP6592210B2

Abstract

【課題】上下高さの増大を抑制した同軸状２軸の減速機構を提供する。【解決手段】支持部材に支持された中空状の第１入力軸６１２と、第１入力軸と相対回転する第２入力軸６２２と、支持部材に支持され回転する中空状の第１出力軸６１４と、第１出力軸内で回転する第２出力軸６２４と、第１入力軸と第１出力軸の間に配置された第１減速機６１０と、第２入力軸と第２出力軸の間に配置された第２減速機６２０とを備え、第１減速機は、第１固定部６１１に対し回転する第１入力部６１３と、第１入力部に対し減速回転する第１出力部６１５とを含み、第２減速機は、第２固定部６２５と相対回転する第２入力部６２３と、第２入力部６２３に対し減速回転する第２出力部６２１とを含み、第１固定部は支持部材に、第１入力部は第１入力軸に、第１出力部は第１出力軸に、第２固定部は第１出力軸に、第２入力部は第２入力軸に、第２出力部は第２出力軸に連結されている。【選択図】図４

Description

本発明は、同軸状２軸の減速機構に関する。

たとえば特許文献１には、薄板状ワークを搬送するのに適したワーク搬送装置が示されている。同文献に示されたワーク搬送装置は、昇降ベースに対して垂直第１軸周りに回動可能な第１アームと、この第１アームの先端部に対して垂直第２軸を中心として回動可能な第２アームと、この第２アームの先端部に対して垂直第３軸を中心として回動可能な２つのハンドとを備える。２つのハンドは、独立して回動制御可能であり、この２つのハンドを独立して回動させるための２つのモータは、第１アーム内に設けられている。各モータの回転出力は、各モータに直結して設けられる減速機によって減速された後、ベルト・プーリ伝動機構を介して各ハンド回動軸に伝達される。

上記のように、特許文献１に示されたワーク搬送装置では、ハンドを回動させるための動力をモータの回転出力を減速した後にベルト・プーリ伝動機構により伝動しているため、ベルトにはより大きな張力が作用する可能性があり、ハンドの回動を精密に制御するためには、ベルトは材質および形態においてより張力に対して強いものを採用する必要があり、また、このベルトが掛け回されるプーリないしこのプーリが取付けられて回転する軸および軸受構造にも、所定以上の強度を要する。このようなことは、ワーク搬送装置のとくに第１アームないし第２アームの大型化と重量増加の原因となる。

一方、ハンドを回動させるためのモータの回転をそのままベルト・プーリ伝動機構を介して第２アームの先端部まで伝え、ハンド回動軸において減速機を配置するようにすると、ベルトは高速でプーリ間を掛け回るため、当該ベルトにはそれほど大きな張力が作用せず、ベルトに伸びが生じるといったこともなくなり、その結果ハンドの回動制御をより精密に行うことができるようになる。

しかしながら、そのように構成する場合、第２アームの先端部に減速機が配置されることになることから、その重量に耐えうるように、特に第１アームと第２アームとの連結部の強度を高める必要が生じ、その分、ワーク搬送装置全体の重量増加を招く。

また、第２アームの先端部において、２つのハンドのための同軸状の２つのハンド回動軸に各別に減速機を連携させる必要があることから、２つの減速機が上下方向に積層した構成とならざるをえない。その結果、第２アームの先端部の上下厚みが増大し、ワーク搬送装置の低床化を阻害することとなる。特許文献１に示されたワーク搬送装置は、真空環境での作動に対応していないが、真空環境での作動に対応するように構成する場合、第２アームの内部を大気圧に保持するために上記２つのハンド回動軸と第２アームとの間にシール機構を組み込む必要があり、第２アームの先端部の上下厚みがさらに増大することになる。

特開２０１２−１６１８５８号公報

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、上下高さの増大を抑制した同軸状２軸の減速機構を提供することをその課題とする。

上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を採用した。

本発明によって提供される同軸状２軸の減速機構は、支持部材に対して回転可能に支持された中空状の第１入力軸と、上記第１入力軸と同一軸線をもち、上記第１入力軸の内部で上記第１入力軸に対して相対回転可能な第２入力軸と、上記支持部材に対して上記第１入力軸と同一軸線をもって回転可能に支持された中空状の第１出力軸と、上記第１入力軸と同一軸線をもち、上記第１出力軸の内部で上記第１出力軸に対して相対回転可能な第２出力軸と、上記第１入力軸と上記第１出力軸との間に介在させられる第１減速機と、上記第２入力軸と上記第２出力軸との間に介在させられる第２減速機と、を備え、上記第１減速機は、第１固定部と、当該第１固定部に対して相対回転可能な第１入力部と、当該第１入力部の回転に対して所定の減速比で回転する第１出力部と、を含み、上記第２減速機は、第２固定部と、当該第２固定部に対して相対回転可能な第２入力部と、当該第２入力部の回転に対して所定の減速比で回転する第２出力部と、を含み、上記第１減速機において、上記第１固定部は上記支持部材に固定され、上記第１入力部は上記第１入力軸に連結され、上記第１出力部は上記第１出力軸に連結されており、上記第２減速機において、上記第２固定部は上記第１出力軸に固定され、上記第２入力部は上記第２入力軸に連結され、上記第２出力部は上記第２出力軸に連結されており、上記第１入力軸の回転入力に応じて上記第１出力軸のみを回転させる場合には、上記第２出力軸が回転しないように、上記第２入力軸を回転制御するように構成したことを特徴とする。

好ましい実施の形態では、上記第１減速機および上記第２減速機は、それぞれ、ウェーブ・ジェネレータ、フレクスプライン、およびサーキュラ・スプラインを含むハーモニックドライブ（登録商標）であり、上記第１減速機において、上記第１固定部は上記フレクスプラインであり、上記第１入力部は上記ウェーブ・ジェネレータであり、上記第１出力部は上記サーキュラ・スプラインであり、上記第２減速機において、上記第２固定部は上記フレクスプラインであり、上記第２入力部は上記ウェーブ・ジェネレータであり、上記第２出力部は上記サーキュラ・スプラインである。

好ましい実施の形態ではまた、上記第１減速機における上記第１固定部は上記フレクスプラインであり、上記第１入力部は上記ウェーブ・ジェネレータであり、上記第１出力部は上記サーキュラ・スプラインであり、上記第２減速機における上記第２固定部は上記サーキュラ・スプラインであり、第２入力部は上記ウェーブ・ジェネレータであり、上記第２出力部は上記フレクスプラインである。

好ましい実施の形態ではさらに、上記第１減速機における上記第１固定部は上記サーキュラ・スプラインであり、上記第１入力部は上記ウェーブ・ジェネレータであり、上記第１出力部は上記フレクスプラインであり、上記第２減速機における上記第２固定部は上記フレクスプラインであり、上記第２入力部は上記ウェーブ・ジェネレータであり、上記第２出力部は上記サーキュラ・スプラインである。

好ましい実施の形態ではまた、上記第１減速機における上記第１固定部はサーキュラ・スプラインであり、上記第１入力部は上記ウェーブ・ジェネレータであり、上記第１出力部は上記フレクスプラインであり、上記第２減速機における上記第２固定部は上記サーキュラ・スプラインであり、上記第２入力部は上記ウェーブ・ジェネレータであり、上記第２出力部は上記フレクスプラインである。

好ましい実施の形態では、上記支持部材と上記第１出力軸との間には第１シール構造が介在させられ、上記第１出力軸と上記第２出力軸との間には第２シール構造が介在させられている。

好ましい実施の形態ではまた、上記第１シール構造および上記第２シール構造は、磁性流体シールである。

上記構成の同軸状２軸の減速機構によれば、第２減速機の第２固定部は、第１減速機によって減速される第１出力軸に固定されている。第２出力軸は、第１出力軸の内部に位置するので、第２減速機は、第１出力軸の内部に配置することが可能となる。その結果、第１減速機と第２減速機との各出力軸の軸線方向における占有領域の多くの部分を第１出力軸の内部に配することができる。したがって、上記構成の同軸状２軸の減速機構は、その上下高さの増大を抑制することができる。

本発明のその他の特徴および利点は、図面を参照して以下に行う詳細な説明から、より明らかとなろう。

本発明に係る同軸状２軸の減速機構が適用されるワーク搬送装置の一例の略示側面図である。図１に示すワーク搬送装置の略示縦断面図である。図２のIII-III線に沿う略示断面図である。図２の符号Ａで示す部分の略示拡大縦断面図であり、第１実施形態に係る同軸状２軸の減速機構を示す。第２実施形態に係る同軸状２軸の減速機構の略示縦断面図である。第３実施形態に係る同軸状２軸の減速機構の略示縦断面図である。第４実施形態に係る同軸状２軸の減速機構の略示縦断面図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。

図１ないし図４は、ワーク搬送装置１０の一例を示す。このワーク搬送装置１０は、固定ベース１００と、支持ベース２００と、支持アーム３００と、ハンド保持アーム４００と、２つのハンド５１０，５２０とを有する。このワーク搬送装置は、たとえば、真空環境で行う処理システムにおけるトランスファ・チャンバＴＣ内に設置される。

図２に良く表れているように、固定ベース１００は、支持ベース２００を昇降可能に収容保持している。支持ベース２００は、その上部が固定ベース１００の天井板１０１に設けた開口１０２から突出するようにして、上下方向ガイド（図示略）によって昇降可能に支持される。また、この支持ベース２００は、昇降用モータ１０３の回転がベルト・プーリ伝動機構１０４を介して伝達されるボールねじ機構１０５によって昇降させられる。

支持ベース２００はまた、筒状の外郭壁２０１と、後記する真空シールユニット２５０で囲まれた空間Ｓ２を有する。固定ベース１００は、筒状外郭壁１０６と、底板１０７と、天井板１０１と、上記支持ベース２００の外郭壁２０１の外側において当該外郭壁２０１の下部と上記天井壁１０１との間に介装したジャバラ部材１０８とで囲まれた空間Ｓ１を有し、当該空間Ｓ１と上記空間Ｓ２とは連通させられているとともに、筒状外郭壁１０６に通気路１０９を設けることによりこれらの空間Ｓ１，Ｓ２は大気に開放させられている。換言すると、上記空間Ｓ１，Ｓ２は、上記外郭壁２０１、上記ジャバラ部材１０８および真空シールユニット２５０により、トランスファ・チャンバＴＣ内の真空圧から遮断される。なお、上記空間Ｓ１，Ｓ２の大気圧は、トランスファ・チャンバＴＣ内の真空圧から遮断されつつ上記支持アーム３００ないしハンド保持アーム４００の内部に導入されるが、これについては後に詳述する。

支持ベース２００の内部には、支持アーム３００を鉛直方向に延びる主旋回軸Ｘ１周りに旋回させるため支持アーム用モータ２２０と、この支持アーム用モータ２２０の回転出力を伝動する伝動機構２２１と、この伝動機構２２１の回転出力を減速する支持アーム用減速機２３０とが収容されている。この支持アーム用減速機２３０は、遊星歯車機構を内蔵したものや、ハーモニックドライブ（登録商標）等、公知のものを使用することができる。

上記したように、支持アーム３００は、真空シールユニット２５０を介して支持ベース２００に対して主旋回軸Ｘ１周りに旋回可能に支持されている。この真空シールユニット２５０は、たとえば、支持ベース２００側の筒状軸（図示略）に対して支持アーム３００側の筒状軸（図示略）を回転可能に支持するとともに、これらの筒状軸間に、たとえば、磁性流体シールからなるシール構造（図示略）を施したものとして構成される。支持アーム３００の内部は、この真空シールユニット２５０と、当該支持アーム３００とハンド保持アーム４００との間に配置される後記する真空シールユニット３６０とによって、トランスファ・チャンバＴＣ内の真空圧から遮断される。支持アーム３００側の筒状軸（図示略）を介して、上記空間Ｓ１，Ｓ２の大気圧が支持アーム３００の内部空間Ｓ３に導入され、また、この筒状軸（図示略）を介して、支持アーム３００内に配置される後記するハンド保持アーム用モータ３１３、ハンド用モータ３１１，３１２を制御駆動するためのハーネス部材（図示略）や、ハンド５１０，５２０に備えることがある吸着部に負圧を供給するためのチューブ（図示略）が当該支持アーム３００内に引き込まれる。

支持アーム３００は、水平方向に延び、気密構造を有するケース３０１を備える。この支持アーム３００内には、当該支持アーム３００に対してハンド保持アーム４００を肘関節軸Ｘ２周りに回動させるためのハンド保持アーム用モータ３１３と、２つのハンド５１０，５２０を後記する手首関節軸Ｘ３周りに回動させるための２つのハンド用モータ３１１，３１２とが収容されている。

支持アーム３００の先端部３００ａとハンド保持アーム４００の基端部４００ａとの間には、支持アーム３００に対してハンド保持アーム４００を肘関節軸Ｘ２周りに回動可能に連結するとともに、２つのハンド５１０，５２０を回動させるための動力を伝達する、肘関節軸Ｘ２と同軸状の第１および第２伝動軸３２１，３２２を含む真空シールユニット３６０が設けられている。

上記真空シールユニット３６０は、たとえば、支持アーム３００側の筒軸部（図示略）の内側にハンド保持アーム４００側の筒軸部（図示略）を回動可能に支持するとともに、これら筒軸部（図示略）間に磁性流体シール等のシール構造を介装し、ハンド保持アーム４００側の筒軸部（図示略）の内側に中空状の第２伝動軸３２２を回転可能に支持するとともにこれらハンド保持アーム４００側の筒軸部（図示略）と第２伝動軸３２２との間に磁性流体シール等のシール構造（図示略）を介装し、第２伝動軸３２２の中空部にたとえば中空状とした第１伝動軸３２１を回転可能に支持するとともに、これら第２伝動軸３２２と第１伝動軸３２１との間に磁性流体シール等のシール構造（図示略）を介装して構成される。かかる構成により、支持アーム３００の内部空間Ｓ３は、気密シールされるとともに、ハンド保持アーム４００の内部空間Ｓ４に連通させられ、当該内部空間Ｓ４にも大気圧が導入される。

支持アーム３００内に設けられたハンド保持アーム用モータ３１３の出力は、ベルト・プーリ伝動機構３３０およびハンド保持アーム用減速機３３４を介して上記ハンド保持アーム４００に伝達され、これを肘関節軸Ｘ２周りに回動させる。ベルト・プーリ伝動機構３３０は、ハンド保持アーム用モータ３１３の出力部に取付けたプーリ３３１と、ハンド保持アーム用減速機３３４の入力部に取り付けたプーリ３３２と、これらプーリ３３１，３３２間に掛け回された無端ベルト３３３とによって構成される。これにより、ハンド保持アーム用モータ３１３の回転出力は、そのままベルト・プーリ伝動機構３３０によってハンド保持アーム用減速機３３４に伝達され、ハンド保持アーム４００は、ハンド保持アーム用減速３３４機によって減速された角速度で肘関節軸Ｘ２周りに回動させられる。

支持アーム３００内に設けられた２つのハンド用モータ３１１，３１２の回転出力は、それぞれ、ベルト・プーリ伝動機構３４０，３５０を介して上記第１伝動軸３２１，および第２伝動軸３２２に伝達される。ベルト・プーリ伝動機構３４０は、ハンド用モータ３１１の出力部に取付けたプーリ３４１と、第１伝動軸３２１の下端に取付けたプーリ３４２と、これらプーリ３４１，３４２間に掛け回された無端ベルト３４３とによって構成され、ベルト・プーリ伝動機構３５０は、ハンド用モータ３１２の出力部に取付けたプーリ３５１と、第２伝動軸３２２の下端に取付けたプーリ３５２と、これらプーリ３５１，３５２間に掛け回された無端ベルト３５３とによって構成される。これにより、２つのハンド用モータ３１１，３１２の回転出力は、それぞれ、減速機による減速が行われることなく第１伝動軸３２１および第２伝動軸３２２の回転として伝達される。

ハンド保持アーム４００は、水平方向に延び、気密構造を有するケース４０１を備える。ハンド保持アーム４００の先端部には、手首関節軸Ｘ３を中心として、２つのハンド（第１ハンド５１０および第２ハンド５２０（図１））が同軸状に回動可能に支持されている。２つのハンド５１０，５２０を回動させるための動力は、上記肘関節軸Ｘ２における第１伝動軸３２１および第２伝動軸３２２の回転をベルト・プーリ伝動機構４１０，４２０によって伝達しているが、本実施形態では、図４に略示するように、磁性流体シールユニット６００によってハンド保持アーム４００のケース４０１の内部空間Ｓ４の気密性を保持しつつ、当該磁性流体シールユニット６００に組み込まれた独特の同軸状２軸の減速機構６００Ａを介して上記２つのハンド５１０，５２０を回動させるように構成している。以下、これを詳説する。

図４は、上記第１減速機６１０および第２減速機６２０を含む同軸状２軸の減速機構６００Ａが組み込まれた磁性流体シールユニット６００の構成を略示的に示す。上記同軸状２軸の減速機構６００Ａは、第１減速機６１０と、第２減速機６２０とが上下方向に延びる手首関節軸Ｘ３に沿って上下方向に積み重なって構成されている。本実施形態においては、第１減速機６１０と第２減速機６２０は、いずれも、ハーモニックドライブ（登録商標）が採用されている。

第１減速機６１０は、ハンド保持アーム４００のケース４０１の先端部上壁４０１ａと一体的な固定部材４０２に固定されたフレクスプライン６１１（第１固定部）と、上記固定部材４０２およびフレクスプライン６１１の中心孔４０２ａ，６１１ａを貫通して上記手首関節軸Ｘ３に沿って延び、かつ回転可能に支持された中空状の第１入力軸６１２と、当該第１入力軸６１２に取付けられたウェーブ・ジェネレータ６１３（第１入力部）と、第１出力軸６１４と一体的なサーキュラ・スプライン６１５（第１出力部）と、を備える。第２減速機６２０は、上記中空状の第１入力軸６１２の内部を上記肘関節軸Ｘ３に沿って延び、第１入力軸６１２と相対回転可能な第２入力軸６２２と、当該第２入力軸６２２に取付けられたウェーブ・ジェネレータ６２３（第２入力部）と、上記第１出力軸６１４に一体的に連結されたサーキュラ・スプライン６２５（第２固定部）と、第２出力軸６２４と一体的なフレクスプライン６２１（第２出力部）と、を備える。第１出力軸６１４は、上記ケース４０１に一体的に取付けられた筒状ハウジング４０３に対し、ベアリング６１６を介して回転可能に支持されている。第２出力軸６２４は、上記中空状の第１出力軸６１４の内部において、ベアリング６２６を介して回転可能に支持されている。なお、図においては、煩雑化を避けるため、第１入力軸６１２および第２入力軸６２２を回転可能に支持するためのベアリング等の構成は省略して示してある。

よく知られているように、ハーモニックドライブ（登録商標）は、ウェーブ・ジェネレータ６１３，６２３と、フレクスプライン６１１，６２１と、サーキュラ・スプライン６１５，６２５とを主構成要素として有しており、回転入力部材がウェーブ・ジェネレータ６１３，６２３に連結され、フレクスプライン６１１，６２１とサーキュラ・スプライン６１５，６２５のうちの一方がベース部材（固定部材）に固定され、他方が減速された回転出力部材となる。本実施形態においては、第１減速機６１０および第２減速機６２０は、いずれも、ウェーブ・ジェネレータ６１３，６２３が回転入力部材（第１入力軸６１２および第２入力軸６２２）に連結されている点は共通するが、第１減速機６１０においてはフレクスプライン６１１が固定部材４０２に固定され、サーキュラ・スプライン６１５が回転出力部材となって上記第１出力軸６１４に連結されている一方、第２減速機６２０においてはサーキュラ・スプライン６２５がベース部材としての第１出力軸６１４に一体的に連結され、フレクスプライン６２１が回転出力部材となって第２出力軸６２４に連結されている。しかも、本実施形態では、第２減速機６２０は、ベース部材として、たとえばハンド保持アーム４００のケース４０１といった固定部材ではなく、駆動状態によっては回転することもある第１出力軸６１４を選択している点が特徴的である。

上記磁性流体シールユニット６００はまた、上記筒状ハウジング４０３と第１出力軸６１４との間に介装された磁性流体シール６３１、および第１出力軸６１４と第２出力軸６２４との間に介装された磁性流体シール６３２を含む。これにより、ハンド保持アーム４００の先端部の上壁４０１ａから同軸状の第１出力軸６１４および第２出力軸６２４を突出させながら、ハンド保持アーム４００の内部空間Ｓ４に導入された大気圧は、トランスファ・チャンバＴＣの真空圧から遮断される。

図１および図２に戻って、上記第１出力軸６１４には、上記２つのハンド５１０，５２０のうちの下位に位置する第１ハンド５１０が取付けられ、上記第２出力軸６２４には、上記２つのハンド５１０，５２０のうちの上位に位置する第２ハンド５２０が取付けられる。

上記肘関節軸Ｘ２に沿って配置され、上端がハンド保持アーム４００内に至る上記第１伝動軸３２１および第２伝動軸３２２の回転は、それぞれ、ベルト・プーリ伝動機構４１０，４２０を介して上記磁性流体シールユニット６００における第１入力軸６１２および第２入力軸６２２に伝達される（図４）。ベルト・プーリ伝動機構４１０は、第１伝動軸３２１の上端部に取付けたプーリ４１１と、第１入力軸６１２に取付けたプーリ４１２と、これらプーリ４１１，４１２間に掛け回された無端ベルト４１３とによって構成され、ベルト・プーリ伝動機構４２０は、第２伝動軸３２２の上端部に取付けたプーリ４２１と、第２入力軸６２２に取付けたプーリ４２２と、これらプーリ４２１，４２２間に掛け回された無端ベルト４２３とによって構成される。これにより、支持アーム３００内の２つのハンド用モータ３１１，３１２の回転出力は、それぞれ、第１伝動軸３２１および第２伝動軸３２２の回転を介して、第１入力軸６１２および第２入力軸６２２の回転として上記磁性流体シールユニット６００に伝達され、第１入力軸６１２および第２入力軸６２２の回転は、上記第１減速機６１０および第２減速機６２０によって所定の回転角速度に減速された上で、上記第１ハンド５１０および第２ハンド５２０を上記手首軸Ｘ３周りに個別に回動させる（図４）。

次に上記した第１実施形態に係るワーク搬送装置１０の作動状態について説明する。

昇降用モータの作動により、支持ベース２００が昇降させられ、これにより、第１ハンド５１０および第２ハンド５２０の上下位置を変更することができる。支持アーム用モータ２２０の作動により、支持アーム３００を主旋回軸Ｘ１周りに旋回させることができる。ハンド保持アーム用モータ３１３の作動により、支持アーム３００に対してハンド保持アーム４００を肘関節軸Ｘ２周りに回動させることができる。２つのハンド用モータ３１１，３１２の作動により、２つのハンド５１０，５２０を手首関節軸Ｘ３周りに個別に回動させることができる。

ハンド保持アーム用モータ３１３の回転出力は、減速されることなくベルト・プーリ伝動機構３３０によってハンド保持アーム用減速機３３４に伝達され、このハンド保持アーム用減速機３３４の出力部の回転によってハンド保持アーム４００を肘関節軸Ｘ２周りに回動させる。したがって、ベルト・プーリ伝動機構３３０における無端ベルト３３３は高速でプーリ３３１，３３２間を掛け回るため、当該無端ベルト３３１，３３２にはそれほど大きな張力が作用せず、無端ベルト３３１，３３２に伸びや弛みが生じるといったこともなくなり、その結果、ハンド保持アーム４００の回動制御をより精密に行うことができるようになる。

第１ハンド５１０のためのハンド用モータ３１１の回転出力は、ベルト・プーリ伝動機構３４０およびベルト・プーリ伝動機構４１０によって磁性流体シールユニット６００における第１減速機６１０の第１入力軸６１２に伝達され、この第１減速機６１０の第１出力軸６１４の回転によって第１ハンド５１０を手首軸Ｘ３周りに回動させる。したがって、ベルト・プーリ伝動機構３４０およびベルト・プーリ伝動機構４１０において各無端ベルト３４３，４１３は高速でプーリ３４１，３４２，４１１，４１２間を掛け回るため、当該無端ベルト３４３，４１３にはそれほど大きな張力が作用せず、無端ベルト３４３，４１３に伸びが生じるといったこともなくなり、その結果、第１ハンド５１０の回動制御をより精密に行うことができる。同様に、第２ハンド５２０のためのハンド用モータ３１２の回転出力は、ベルト・プーリ伝動機構３５０およびベルト・プーリ伝動機構４２０によって磁性流体シールユニット６００における第２減速機６２０の第２入力軸６２２に伝達され、この第２減速機６２０の第２出力軸６２４の回転によって第２ハンド５２０を手首軸Ｘ３周りに回動させる。したがって、ベルト・プーリ伝動機構３５０およびベルト・プーリ伝動機構４２０において各無端ベルト３５３，４２３は高速でプーリ３５１，３５２，４２１，４２２間を掛け回るため、当該無端ベルト３５３，４２３にはそれほど大きな張力が作用せず、無端ベルト３５３，４２３に伸びが生じるといったこともなくなり、その結果、第２ハンド５２０の回動制御をより精密に行うことができる。

上記したように、磁性流体シールユニット６００において、第１減速機６１０においてはフレクスプライン６１１が固定部材４０２に固定され、サーキュラ・スプライン６１５が回転出力部材となって上記第１出力軸６１４に連結されている一方、第２減速機６２０においてはサーキュラ・スプライン６２５がベース部材としての第１出力軸６１４に一体的に連結され、フレクスプライン６２１が回転出力部材となって第２出力軸６２４に連結されている。すなわち、本実施形態では、第２減速機６２０は、ベース部材として、たとえばハンド保持アーム４００のケース４０１といった固定部材ではなく、駆動状態によっては回転することもある第１出力軸６１４を選択している。

この構成において、第１ハンド５１０と第２ハンド５２０のうち、第２ハンド５２０のみを選択的に回動させる場合には、図４から理解できるように、第２ハンド５２０のための第２減速機６２０のサーキュラ・スプライン６２５が固定される第１出力軸６１４は回転しないので、第２入力軸６２２のみを回転させることによって、第２減速機６２０によって規定される所定の減速比によって、第２出力軸６２４ないし第２ハンド５２０を所望の角速度で回動させることができる。

一方、第１ハンド５１０と第２ハンド５２０のうち、第１ハンド５１０のみを選択的に回転させる場合には、図４から理解できるように、第１入力軸６１２が回転すれば、第２ハンド５２０のための第２減速機６２０のサーキュラ・スプライン６２５が固定される第１出力軸６１４も回転するので、これにより第２入力軸６２２もサーキュラ・スプライン６２５に対して相対的に回転することとなり、その結果、第２出力軸６２４も回転してしまう。したがって、かかる状態を解消するために、第１入力軸６１２を回転させることによって生じる第２減速機６２０におけるサーキュラ・スプライン６２５と第２入力軸６２２の相対回転が生じないように、第２入力軸６２２を所定方向に回転させる制御を行えばよい。

上記のように、本実施形態における磁性流体シールユニット６００に組み込まれた第１減速機６１０および第２減速機６２０は、第２減速機６２０のサーキュラ・スプライン６２５を、ハンド保持アーム４００ないしこれと一体的な固定部材ではなく、第１減速機６１０の第１出力軸６１４に固定しているので、それだけ、上下に積み重なる第１減速機６１０と第２減速機６２０の上下方向合計高さ寸法を節約することができ、また、第２減速機６２０を第１減速機６１０で減速される第１出力軸６１４の内部に配置することができる。したがって、ワーク搬送装置１０のハンド保持アーム４００の先端部に２つの減速機６１０，６２０が配置されるにもかかわらず、これらの減速機６１０，６２０ないしこれを含む磁性流体シールユニット６００の特に上下方向寸法のコンパクト化および軽量化を図ることができる。

上記したように、ハーモニックドライブ（登録商標）は、ウェーブ・ジェネレータ６１３と、フレクスプライン６１１，６２１と、サーキュラ・スプライン６１５，６２５とを主構成要素として有しており、回転入力部材がウェーブ・ジェネレータ６１３，６２３に連結され、フレクスプライン６１１，６２１とサーキュラ・スプライン６１５，６２５のうちの一方がベース部材（固定部材）に固定され、他方が減速された回転出力部材となる。上記した第１実施形態の同軸状２軸の減速機構６００Ａにおいては、第１減速機６１０についてはフレクスプライン６１１が固定部材４０２に固定され、サーキュラ・スプライン６１５が回転出力部材となって上記第１出力６１４軸に連結されている一方、第２減速機６２０においてはサーキュラ・スプライン６２５がベース部材としての第１出力軸６１４に一体的に連結され、フレクスプライン６２１が回転出力部材となって第２出力軸６２４に連結されているが、これを次のように変更することも可能である。

図５は、磁性流体シールユニット６００に含まれる同軸状２軸の減速機構６００Ｂについて、第２実施形態を示す。同図において、図４に示した第１実施形態の構成と同一または類似の部材または部分には、同一の符号を付してある。この第２実施形態では、第１減速機６１０において、サーキュラ・スプライン６１５が固定部材４０２に固定され、プレクスプライン６１１が回転出力部材となって第１出力軸６１４に連結されている一方、第２減速機６２０においてはサーキュラ・スプライン６２５がベース部材としての第１出力軸６１４に一体的に連結され、フレクスプライン６２１が回転出力部材となって第２出力軸６２４に連結されている。このような構成によっても、第１実施形態について上述したのと同様もしくは近似の作動状態を得ることができる。

図６は、磁性流体シールユニット６００に含まれる同軸状２軸の減速機構６００Ｃについて、第３実施形態を示す。同図において、図４に示した第１実施形態の構成と同一または類似の部材または部分には、同一の符号を付してある。この第３実施形態では、第１減速機６１０において、サーキュラ・スプライン６１５が固定部材４０２に固定され、プレクスプライン６１１が回転出力部材となって第１出力軸６１４に連結されている一方、第２減速機６２０においてはフレクスプライン６２１がベース部材としての第１出力軸６１４に一体的に連結され、サーキュラ・スプライン６２５が回転出力部材となって第２出力軸６２４に連結されている。このような構成によっても、第１実施形態について上述したのと同様もしくは近似の作動状態を得ることができる。

図７は、磁性流体シールユニットに含まれる同軸状２軸の減速機構６００Ｄについて、第４実施形態を示す。同図において、図４に示した第１実施形態の構成と同一または類似の部材または部分には、同一の符号を付してある。この第４実施形態では、第１減速機６１０において、フレクスプライン６１１が固定部材４０２に固定され、サーキュラ・スプライン６１５が回転出力部材となって第１出力軸６１４に連結されている一方、第２減速機６２０においてはフレクスプライ６２１ンがベース部材としての第１出力軸６１４に一体的に連結され、サーキュラ・スプライン６２５が回転出力部材となって第２出力軸６２４に連結されている。このような構成によっても、第１実施形態について上述したのと同様もしくは近似の作動状態を得ることができる。

もちろん、この発明は、上記した各実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した範囲内でのあらゆる設計変更は、すべて本発明の範囲に含まれる。

たとえば、各実施形態では、第１減速機６１０および第２減速機６２０をいずれもハーモニックドライブ（登録商標）としたが、減速機の形態はこれに限定されず、たとえば、遊星歯車機構を用いたものを採用することができる。

各実施形態では、シール機構を磁性流体シールとしているが、真空圧を遮断して内部の大気圧を維持できる軸用シール機構であれば、いずれの軸用シール機構を採用してもよい。

また、ワーク搬送装置の構成も、実施形態に限定されない。実施形態では、支持アームおよびハンド保持アームをいずれも１つとしているが、支持アームとして、複数の支持アームを内部の気密性を保持しつつ回動可能に連結したものとし、ハンド保持アームとしても、複数のハンド保持アームを内部の気密性を保持しつつ回動可能に連結したものとしてもよい。

さらに、実施形態は、２つのハンド５１０，５２０をハンド保持アーム４００に保持しているが、３つまたはそれ以上のハンドを保持した構成を採用することもできる。

Ｘ１主旋回軸
Ｘ２肘関節軸
Ｘ３手首関節軸
１０ワーク搬送装置
１００固定ベース
２００支持ベース
２２０支持アーム用モータ
３００支持アーム
４００ハンド保持アーム
４０１ケース（ハンド保持アームの）
４０２固定部材
４１０ベルト・プーリ伝動機構（第１ベルト・プーリ伝動機構）
４１２プーリ（第１最終プーリ）
４１３無端ベルト
４２０ベルト・プーリ伝動機構（第２ベルト・プーリ伝動機構）
４２２プーリ（第２最終プーリ）
４２３無端ベルト
５１０ハンド（第１ハンド）
５２０ハンド（第２ハンド）
６００磁性流体シールユニット
６００Ａ同軸状２軸の減速機構
６１０第１減速機
６１１フレクスプライン（第１固定部）
６１２第１入力軸
６１３ウェーブ・ジェネレータ（第１入力部）
６１４第１出力軸
６１５サーキュラ・スプライン（第１出力部）
６２０第２減速機
６２１フレクスプライン（第２出力部）
６２２第２入力軸
６２３ウェーブ・ジェネレータ（第２入力部）
６２４第２出力軸
６２５サーキュラ・スプライン（第２固定部）
６３１磁性流体シール
６３２磁性流体シール

Claims

支持部材に対して回転可能に支持された中空状の第１入力軸と、
上記第１入力軸と同一軸線をもち、上記第１入力軸の内部で上記第１入力軸に対して相対回転可能な第２入力軸と、
上記支持部材に対して上記第１入力軸と同一軸線をもって回転可能に支持された中空状の第１出力軸と、上記第１入力軸と同一軸線をもち、上記第１出力軸の内部で上記第１出力軸に対して相対回転可能な第２出力軸と、
上記第１入力軸と上記第１出力軸との間に介在させられる第１減速機と、
上記第２入力軸と上記第２出力軸との間に介在させられる第２減速機と、
を備え、
上記第１減速機は、第１固定部と、当該第１固定部に対して相対回転可能な第１入力部と、当該第１入力部の回転に対して所定の減速比で回転する第１出力部と、を含み、
上記第２減速機は、第２固定部と、当該第２固定部に対して相対回転可能な第２入力部と、当該第２入力部の回転に対して所定の減速比で回転する第２出力部と、を含み、
上記第１減速機において、上記第１固定部は上記支持部材に固定され、上記第１入力部は上記第１入力軸に連結され、上記第１出力部は上記第１出力軸に連結されており、
上記第２減速機において、上記第２固定部は上記第１出力軸に固定され、上記第２入力部は上記第２入力軸に連結され、上記第２出力部は上記第２出力軸に連結されており、
上記第１入力軸の回転入力に応じて上記第１出力軸のみを回転させる場合には、上記第２出力軸が回転しないように、上記第２入力軸を回転制御するように構成したことを特徴とする、同軸状２軸の減速機構。
上記第１減速機および上記第２減速機は、それぞれ、ウェーブ・ジェネレータ、フレクスプライン、およびサーキュラ・スプラインを含むハーモニックドライブ（登録商標）であり、
上記第１減速機において、上記第１固定部は上記フレクスプラインであり、上記第１入力部は上記ウェーブ・ジェネレータであり、上記第１出力部は上記サーキュラ・スプラインであり、
上記第２減速機において、上記第２固定部は上記フレクスプラインであり、上記第２入力部は上記ウェーブ・ジェネレータであり、上記第２出力部は上記サーキュラ・スプラインである、請求項１に記載の同軸状２軸の減速機構。
上記第２減速機において、上記第２固定部は上記フレクスプラインに代えて上記サーキュラ・スプラインとし、上記第２出力部は上記サーキュラ・スプラインに代えて上記フレクスプラインとした、請求項２に記載の同軸状２軸の減速機構。
上記第１減速機において、上記第１固定部は上記フレクスプラインに代えて上記サーキュラ・スプラインとし、上記第１出力部は上記サーキュラ・スプラインに代えて上記フレクスプラインとした、請求項２に記載の同軸状２軸の減速機構。
上記第２減速機において、上記第２固定部は上記フレクスプラインに代えて上記サーキュラ・スプラインとし、上記第２出力部は上記サーキュラ・スプラインに代えて上記フレクスプラインとした、請求項４に記載の同軸状２軸の減速機構。
上記支持部材と上記第１出力軸との間には第１シール構造が介在させられ、上記第１出力軸と上記第２出力軸との間には第２シール構造が介在させられている、請求項１ないし５のいずれかに記載の同軸状２軸の減速機構。