JP2020026804A

JP2020026804A - 減速装置

Info

Publication number: JP2020026804A
Application number: JP2018150070A
Authority: JP
Inventors: 義昭牧添; Yoshiaki Makizoe; ジョンバゼミニエクス; Verzemnieks John; 英史島田; Hidefumi Shimada
Original assignee: Nabtesco Corp
Current assignee: Nabtesco Corp
Priority date: 2018-08-09
Filing date: 2018-08-09
Publication date: 2020-02-20
Anticipated expiration: 2038-08-09
Also published as: TW202020337A; US11320037B2; EP3608559A1; JP7129267B2; TWI819059B; CN110822024A; KR20200018334A; US20200049247A1

Abstract

【課題】作用する衝撃を吸収ないし緩和する構成を採用し、脱調や歯車の損傷を回避し、安全かつ安心に使用可能な減速装置を提供することを目的とする。【解決手段】本出願は、減速機と、該減速機を収容するハウジングと、を備え、該減速機は、該ハウジングに対して、該減速機の回転軸方向に移動可能に構成された減速装置に係るものである。【選択図】図１

Description

本発明は、衝撃を吸収ないし緩和することができる減速装置に関するものである。

従来より、産業用ロボットの動作に不可欠な技術的要素として、様々な減速装置が知られている。このような減速装置として、バックラッシュが少ない装置が求められている。例えば、バックラッシュの少ない減速装置として、遊星歯車型減速装置、偏心揺動型減速装置、波動歯車型減速装置などが知られている。特に、波動歯車型減速装置は、バックラッシュが少ないだけでなく、高減速比で軽量かつコンパクトであるため、産業用ロボットの分野に広く採用されている。

特許文献１は、各剛性内歯車について、可撓性外歯車を各噛み合い位置に複数の円板からなる円板群で均一に押し付けているので、噛み合わせが強固になり、負荷容量を大きくし、さらに、各円板を介して入力回転軸が受ける荷重は、主にラジアル荷重となり、入力回転軸にかかる回転モーメントを低減できるため、波動歯車装置の剛性が高くなり、長寿命となることを開示しています。

特開２０１４−８４９８９号公報

しかしながら、特許文献１に開示されているような波動歯車型減速装置では、フレクスプラインがウェーブジェネレータにより楕円形状に構成され、長軸の部分で外輪の内歯と歯が噛み合う構成となっており、外部からの衝撃を受けると歯の噛み合いがずれるという現象（脱調現象）が生じてしまう。

産業用ロボットには、予期せず様々な方向からの衝撃が作用するが、このような衝撃により、波動歯車型減速装置内において脱調が容易に発生し、また歯車が損傷してしまうという問題があった。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、作用する衝撃を吸収ないし緩和する構成を採用し、脱調や歯車の損傷を回避し、安全かつ安心に使用可能な減速装置を提供することである。

本発明の一実施形態に係る減速装置は、減速機と、該減速機を収容するハウジングと、該減速機を該ハウジングに対して該減速機の回転軸方向に移動可能にする変形手段と、を備えるよう構成される。

本発明の一実施形態に係る減速装置は、前記変形手段は前記減速機と前記ハウジングとの間に配置された弾性部材である。本発明の一実施形態に係る減速装置において、前記弾性部材はゴムにより形成されている。

本発明の一実施形態に係る減速装置は、前記弾性部材は球状に形成されている。また、本発明の一実施形態に係る減速装置は、前記弾性部材は球状に形成された球状部を有するよう構成される。

本発明の一実施形態に係る減速装置において、前記減速機は、前記ハウジングに対して、該減速機の回転軸の周方向に移動可能に構成される。

本発明の一実施形態に係る減速装置は、減速機と、該減速機を収容するハウジングと、該減速機と該ハウジングとの間に配置された弾性部材とを備え、該弾性部材は、球状に形成された球状部を含み、該減速機は、該ハウジングに対して、該減速機の回転軸方向及び該減速機の回転軸の周方向に移動可能に構成される。

本発明の一実施形態に係る減速装置は、前記減速機は弾性部材が収まる凹部または弾性体に収まる凸部を有するよう構成される。また、本発明の一実施形態に係る減速装置は、ハウジングに収容され、該ハウジングとの間に配置された弾性部材が収まる凹部または弾性体に収まる凸部を有するよう構成される。

本発明の一実施形態の減速装置によれば、作用する衝撃を吸収ないし緩和する構成を採用し、脱調や歯車の損傷を回避し、安全かつ安心に使用可能な減速装置を提供することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る減速装置の概略図である。本発明の一実施形態に係る減速装置の緩衝手段の詳細を説明する図である。本発明の一実施形態に係る減速装置における弾性部材を減速装置の上下方向からみた図である。本発明の一実施形態に係る減速装置における弾性部材を図３のＡ−Ａ断面でみた図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る減速装置１の概略図である。本発明の一実施形態に係る減速装置１は、減速機（減速部ともいうが、以下減速機とする）２と、該減速機２を収容するハウジング３と、該ハウジング３と該減速機２との間の緩衝手段４を備える。図示の例では、緩衝手段４の説明のため、減速機２を収容するハウジング３の一部を省略している。

減速機２は、入力回転軸と出力回転軸との間で入力に対する出力の回転数を減じる役割を果たす。緩衝手段４は、減速機２の回転軸１２に対する過剰な負荷を吸収し減速機２を構成する歯車などの各構成部材の損傷を回避する役割を果たす。

本発明の一実施形態に係る減速装置１は、減速機２と、該減速機２を収容するハウジング３と、を備え、該減速機２は、該ハウジング４に対して、該減速機２の回転軸方向に移動可能に構成される。本発明の一実施形態に係る減速装置１は、減速機２と、該減速機２を収容するハウジング３と、該減速機２とハウジング３との間の緩衝手段４とを備え、該減速機２は、該ハウジング４に対して、該減速機２の回転軸方向に移動可能に構成される。

これにより、ハウジングに衝撃が作用したときに、ハウジングが回転軸方向に移動して、衝撃を緩和することができる。

減速機の詳細は省略するが、減速機として、例えば、偏心揺動型の減速機構を採用する場合、入力回転軸はクランクに接続され、クランクは、遊星歯車に接続される。入力回転軸の回転により遊星歯車は、波型形状の接触面を備える金属製の内歯車と自信の波型形状の歯を接触させ転がり（自転）ながら、自転方向と逆向きに公転する。この時点を６つの内ピンにより取り出す。６つの内ピンを入力回転軸の中心と同心円上に配置することで入力回転軸と出力回転軸を同心にすることができる。

ハウジング３は、例えば、ロボットの関節の基部側又はアーム側に固定され減速装置１を収容するように構成することができる。入力回転軸はモータなどによる動力が伝達される回転軸であり、出力回転軸は、入力回転数に応じて減じられた回転運動を出力する回転軸１２である。例えば、産業用ロボットでは、複数の減速装置と、各減速装置を介して接続された一対のアームとを有し、一方のアームは、他方のアームに対して相対回転可能に構成される。

ハウジング３が、基部側又はアーム側のいずれか一方に固定されることで、他方側を相対的に動かすことができる。例えば、産業用ロボットの関節に減速装置１を用いる場合、入力回転軸側となる上側のアーム側にハウジング３を固定することで、出力回転軸側の下側にある基部側を上側に対して動かすことができる。

図１に示すように、緩衝手段４は、減速機２（後述するが、より正確には減速機２のケース５）の側部領域を取り囲むように配置されている。ハウジング３は、当該緩衝手段４をさらに取り囲むようにして、減速機２及び緩衝手段４を収容するように構成される。緩衝手段４は、このようにして、例えば、減速装置１が外部から衝撃を受けた場合にあっても、減速機２とハウジング３とが衝突することを回避し、減速機２における脱調や歯車の損傷を低減することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る減速装置１は、減速機２と、ハウジング３との間に緩衝手段４として弾性部材（以下弾性部材４とする）が配置されるよう構成されている。ここで、緩衝手段は、弾性部材４に限られず、適宜従来公知の材料を使用することができる。これにより、減速機とハウジングとの間の弾性部材４が、外部からの減速機への衝撃を緩和することができる。ここで、弾性部材４は通常駆動ではほとんど撓まないように形成され得る。このようにして、外部からの突発的な衝撃等に際して吸収性を効果的に発揮するようにさせることができる。

次に、図２を参照して緩衝手段４のより詳細を説明する。図２は、図１の減速機２の回転軸１２の方向に垂直な断面図である。図示のように本発明の一実施形態に係る減速装置における弾性部材４は、球状に形成されている。図示の例では、紙面の左右方向において２つの球状の弾性部材４Ａが、減速機２のケース５の外周面１５に設けられた溝６と、ハウジング３の内周面１３とに設けられた溝７に嵌るようにして形成されている。

図２に示すように、本発明の一実施形態に係る減速装置１における弾性部材４は、減速機２のケース５の外周面１５と、ハウジング３の内周面１３との間にシート状の弾性部材４Ｂが形成されている。本発明の一実施形態に係る減速装置１における弾性部材４は、球状の弾性部材４Ａのみで構成されてもよいし、シート状の弾性部材４Ｂのみで構成しても構わない。

本発明の一実施形態に係る減速装置１における弾性部材４は、球状に形成された球状弾性部４Ａと、シート状弾性部４Ｂとにより形成されている。球状弾性部４Ａは、減速機２と、ハウジングとの間に複数形成されている。

このように構成することで、弾性部材をコンパクトに形成することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る減速装置１における弾性部材４は、ゴムにより形成することができるが、駅適宜その他従来公知の材料を使用しても構わない。

本発明の一実施形態に係る減速装置１において、減速機２は、ハウジング３に対して、該減速機の回転軸の周方向に移動可能に構成される。これにより、周方向の衝撃を緩和することができる。

本発明の一実施形態に係る減速装置１は、減速機２と、該減速機２を収容するハウジング３と、該減速機２と該ハウジング３との間に配置された弾性部材４とを備え、該弾性部材４は、球状に形成された球状部４Ａを含み、該減速機２は、該ハウジング３に対して、該減速機２の回転軸１２の方向及び該減速機の回転軸１２の周方向に移動可能に構成される。

本発明の一実施形態に係る減速装置１における弾性部材４は、特に、球状に形成されているか、若しくは球状に形成された球状弾性部４Ａを備えることにより、図１、２に示すラジアル方向（Ｒ）、トルク方向（Ｔ）、モーメント方向（Ｍ）、スラスト方向（Ｓａ、Ｓｂ）のいずれの方向からの衝撃も緩和することができるようになる。

次に、図３を参照して、本発明の一実施形態に係る減速装置１における弾性部材４を減速装置１の上下方向からみた様子を説明する。なお、ハウジング３は省略されている。

図示のように、減速装置１は、中央部分に減速機２（減速機の詳細は省略している）を備え、その周りに、複数の球状弾性部４Ａとシート状弾性部４Ｂとで構成される弾性部材４が配置されている。図示の例では、減速機２の周方向に１８つの球状弾性部（図４も参照すると合計３６つの球状弾性部）４Ａが形成されている。

次に、図４を参照して、本発明の一実施形態に係る減速装置１における弾性部材４を図３のＡ−Ａ断面でみた様子を説明する。なお、図３と同様にハウジング３は省略されている。

図示のように、減速装置１は、中央部分に減速機２（減速機の詳細は省略している）を備え、その周りに、複数の球状弾性部４Ａとシート状弾性部４Ｂとで構成される弾性部材４が配置されている。図示の例では、減速機２の上下方向（紙面の左右方向）に２つの球状弾性部（図４では４つ、図３、４も参照すると合計３６つの球状弾性部）４Ａが減速機２の両側に形成されている。

このように、図３、４に示す例では、本発明の一実施形態に係る減速装置１における弾性部材４は、合計３６つの球状弾性部４Ａとシート状弾性部４Ｂとにより形成されているが、球状弾性部材の数、寸法、形状に何ら限定はなく、適宜変更することができる。また、シーツ状弾性部４Ｂの寸法や形状も適宜変更可能であることはいうまでもない。

以上のように、本発明の一実施形態に係る減速装置１における弾性部材４により、図１、２に示すラジアル方向（Ｒ）、トルク方向（Ｔ）、モーメント方向（Ｍ）、スラスト方向（Ｓａ、Ｓｂ）のいずれの方向からの衝撃も緩和することができるようになる。

その結果、本発明の一実施形態の減速装置によれば、作用する衝撃を吸収ないし緩和する構成を採用し、脱調や歯車の損傷を回避し、安全かつ安心に使用可能な減速装置を提供することが可能となる。

以上が本発明の例示的な実施形態の説明である。上述の様々な実施形態は、上記に説明したものに限定されず、様々な減速装置に適用可能である。上述の様々な実施形態のうち１つに関連して説明された様々な特徴のうち一部が、他のもう１つの実施形態に関連して説明された減速装置に適用されてもよい。

１減速装置
２減速機
３ハウジング
４緩衝手段（弾性部材）
４Ａ球状の弾性部材
４Ｂシート状の弾性部材
５ケース
６溝
７溝
１５外周面
１３内周面
Ｒラジアル方向
Ｔトルク方向
Ｍモーメント方向
Ｓａスラスト方向
Ｓｂスラスト方向

Claims

減速機と、
該減速機を収容するハウジングと、
該減速機を該ハウジングに対して該減速機の回転軸方向に移動可能にする変形手段と、
を備えたことを特徴とする減速装置。
前記変形手段は前記減速機と前記ハウジングとの間に配置された弾性部材である請求項２に記載の減速装置。
前記弾性部材は球状に形成されている請求項２に記載の減速装置。
前記弾性部材は球状に形成された球状部を有する請求項２に記載の減速装置。
前記弾性部材はゴムにより形成されている請求項２から４までのいずれか１項に記載の減速装置。
前記減速機は、前記ハウジングに対して、該減速機の回転軸の周方向に移動可能に構成した請求項１から５までのいずれか１項に記載の減速装置。
減速機と、該減速機を収容するハウジングと、該減速機と該ハウジングとの間に配置された弾性部材とを備え、該弾性部材は、球状に形成された球状部を含み、該減速機は、該ハウジングに対して、該減速機の回転軸方向及び該減速機の回転軸の周方向に移動可能に構成したことを特徴とする減速装置。
前記減速機は弾性部材が収まる凹部または弾性体に収まる凸部を有することを特徴とする請求項７に記載の減速装置。
ハウジングに収容され、該ハウジングとの間に配置された弾性部材が収まる凹部または弾性体に収まる凸部を有する減速機。