JP2827166B2 - Planetary gear reducer - Google Patents

Planetary gear reducer

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JP2827166B2
JP2827166B2 JP8058898A JP8058898A JP2827166B2 JP 2827166 B2 JP2827166 B2 JP 2827166B2 JP 8058898 A JP8058898 A JP 8058898A JP 8058898 A JP8058898 A JP 8058898A JP 2827166 B2 JP2827166 B2 JP 2827166B2
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和幸 松本
正孝 橋本
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【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は遊星歯車減速機に関
する。 【0002】 【従来の技術】従来、内歯歯車が設けられた筒体と、筒
体の内歯歯車に噛み合う外歯歯車と、内歯歯車の中心部
に位置するとともに、そのクランク部が外歯歯車に嵌合
して外歯歯車を揺動回転させる入力クランク軸と、入力
クランク軸を支持する支持体と を備えた遊星歯車減速機
は、特開昭59−106744号公報に見られるように
公知である。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この特
開昭59−106744号公報に見られる遊星歯車減速
機は、入力クランク軸が支持体に片持ち支持されている
ので、基本的に剛性の低い遊星歯車減速機となってい
る。 また、入力クランク軸に外歯歯車からの全反力を受
けさせるために、入力クランク軸を支持する軸受は、内
歯歯車が設けられた筒体と入力クランク軸との間で径の
大きいものを使用している(支持体と筒体は一体的でな
いので、筒体と入力クランク軸との間の軸受は負荷容量
を増す必要があり、そのため大型となる)。 さらに、入
力クランク軸を剛性ある支持とするためには支持体も剛
性のある支持が必要であるが、そのため支持体を長い軸
端を有する構成とし、その長い軸部と筒体との間に二つ
の主軸受けを配設しているので、全体に軸方向に長いも
のとなっている。 従って、コストが高く且つ大型の遊星
歯車減速機となっていた、という問題があった。 また、
支持体の上記長い軸部の先端を出力軸としているため、
該出力部に大きな取付け面を有する被駆動部や基台など
の部材を、取り付けることができず、利用分野が限られ
ていたという問題があった。 【0004】(発明の目的) 本発明は、コンパクトで低コストにもかかわらず、剛性
が高く高トルク伝達ができる遊星歯車減速機とするとと
もに、大きな取付け面を有する被駆動部や基台などの部
材を、支持体自身に取り付けることができて利用分野が
広げられる遊星歯車減速機を提供することを目的とす
る。 【0005】 【課題を解決するための手段】本発明においては、内歯
歯車が設けられた簡体と、筒体の内歯歯車に噛み合う
歯歯車と、前記内歯歯車の中心部に位置するとともに、
そのクランク部が前記外歯歯車に嵌合して前記外歯歯車
を揺動回転させる入力クランク軸と、入力クランク軸を
支持する支持体と、を備えた遊星歯車減速機において、
前記支持体が前記外歯歯車の両側に位置する一対の支持
部、および前記外歯歯車の前記入力クランク軸の軸線方
向に空けた孔に遊嵌された柱部から一体的に構成され、
前記筒体は、前記一対の支持部の両外周と前記筒体の両
端部内周との間に設けられた、ベアリングを介しで、前
記支持体に軸支され、前記入力クランク軸の両端部は、
前記一対の支持部の両内周と前記入力クランク軸の両端
部外周との間に設けられた、ベアリングを介して、前記
一対の支持部に軸支され、前記一対の支持部のうちの一
方の側端部に形成した部材取付け用端面および該部材取
付け用端面に形成した部材締結用穴を備え、前記部材取
付け用端面が、前記筒体の一方側端部より外側に位置し
ていることを特徴とする遊星歯車減速機により、上記の
目的を達成する。 【0006】 【発明の実施の態様】以下、本発明に係る遊星歯車減速
機を、その構成の一部を本発明に係る遊星歯車減速機と
共通にしている図1〜図12(第1形態例〜第5形態
例)に示す遊星歯車減速機について先ず説明し、本発明
に係る遊星歯車減速機の全体としては図13に基づいて
説明する。 【0007】(第1形態例) 図1ないし図3は遊星歯車減速機を含む減速装置の第1
形態例を示す図である。まず、構成について説明する。
図1は遊星歯車減速機を含む減速装置の第1形態例を産
業ロボットの関節装置に用いたロボットの関節部の全体
概略図である。1は電動モータであり、電動モータ1の
フランジ2は減速装置3の筒体4に固定されている。筒
体4は第1部材としての第1アーム5の先端部5aに固
定されている。電動モーターの出力の回転軸7は減速装
置3の入力回転軸8に連結され、減速装置3の出力は軸
10に伝達され、軸10は円筒体11を貫通して第2部
材としての第2アーム12に固定されている。第2アー
ム12の端部の筒状体13と第1アーム5の先端部5a
の下面から下方に突出する円筒型の突出体15との間に
は一対のベアリング16が介装されている。したがっ
て、減速装置3は電動モータ1の回転数を減速してロボ
ットの被駆動部すなわち第2アーム12を回動させる。
また、電動モータ1、減速装置3、第2アーム12およ
び第2アームに接続された負荷は駆動系を構成する。 【0008】減速装置3は図2および図3に示すよう
に、電動モータ1の回転数を減速する前段減速機20
と、前段減速機20に連結され、回転数をさらに減速す
る後段減速機21と、から構成されている。前段減速機
20は平行軸型減速機である。後段減速機21は固定し
ている内歯歯車28と内歯歯車28に噛み合う外歯歯車
29と、外歯歯車29に係合して外歯歯車29を揺動回
転させる偏心入力軸としての入力クランク軸30と、を
有する偏心揺動型の遊星歯車装置によって構成されてい
る。また、内歯歯車28はピン歯31を用いたピン歯車
で構成され、且つ外歯歯車29の歯数より一つだけ多い
歯数を有している。また、前段減速機20は通常の平行
軸型減速機であり平歯歯車により構成されている。 【0009】前段減速機20の減速比i1と後段減速機
21の減速比i2とは電動モータ1の通常制御回転数の
範囲内でロボットすなわち、第1アーム5および第2ア
ーム12と、後段減速機21との共振が起きないように
選択している。すなわち、電動モータ1の実用域では、
前段減速機20の毎秒当たり回転数が電動モータ1、減
速装置3、第2アーム12および第2アーム12に接続
された負荷から構成される駆動系のねじり発振周波数
(固有ねじり振動数f0付近の周波数をいう。以下同
じ)以下になるよう、前段減速機20の減速比i1を選
択する。この形態例においては、電動モータ1の通常制
御回転数が0〜1000rpm、前段減速機20の減速
比i1が1/3および後段減速機21の減速比i2は1
/40であり、減速装置3の全体の減速比iは1/12
0になるよう選択されている。前記駆動系の固有ねじり
振動数f0は、共振ピーク点における電動モータ1の回
転数、前段減速機20の減速比i1および減速装置3に
関して後述するトルク変動特性から逆算でき、この形態
例においては約8.4Hzである。 【0010】前段減速機20の減速比i1が1/5未満
(分母が大きくなることを意味する。以下同じ)または
後段減速機21の減速比i2が1/25を超える(分母
が小さくなることを意味する。以下同じ)と、前段減速
機20に構造の簡単な平行軸減速機を採用して1/12
0の総減速比iを得ることは困難となるので、設計的経
済的に不利となる。また、後段減速機21の減速比i2
が1/60未満または前段減速機20の減速比i1が1
/2を超えて1/120の総減速比iを得る場合は、電
動モータ1の実用域において、前段減速機20の毎秒当
たり回転数が前記駆動系の固有ねじり振動数f0(8.
4Hz)近辺あるいはそれ以上となるので、共振を防ぐ
効果が少ない。 【0011】次に、作用について説明する。電動モータ
1を0〜1000rpmの通常回転数で回転させると、
減速比i1が1/3の前段減速機20の出力回転数は0
〜333rpmとなり、減速比i2が1/40の後段減
速機21の出力回転数は0〜8.3rpmとなり、この
範囲では共振現象が生じない。共振は実用域外、すなわ
ち電動モータ1の出力回転数が1500rpm近辺(こ
のときの前段減速機20の出力回転数は1500rpm
×1/3=500rpm近辺、遊星歯車減速機21の出
力回転数は1500rpm×1/3×1/40=12.
5rpm近辺)で生じる。このように共振現象が電動モ
ータ1の実用域外で生じる理由は明らかではないが、実
験結果から推定すると上記形態例のように内歯歯車と外
歯歯車の歯数差が1の遊星差動歯車装置は入力軸(クラ
ンク軸30)の1回転当たり1のトルク変動が生じ、し
たがって、これに減速比i1が1/3の前段減速機20
を取り付けると電動モータ1の回転数が実用域外である
1500rpmを中心とした付近で1500×(1/
3)×1=500程度の毎分当たりトルク変動が生じ、
このトルク変動数が駆動系の固有振動数8.4ヘルツ
(500振動/分)にほぼ一致して共振を起こすものと
考えられる。 【0012】これに対し、内歯と外歯の歯数差が2の調
和歯車装置の場合は、実験結果から推定すると、入力軸
(ウェーブジェネレータ)の1回転当たり2のトルク変
動が生じ、したがって、これに減速比1/3の前段減速
機を取り付けると、電動モータの回転数が750rpm
付近で750×1/3×2=500の毎分当たりトルク
変動が生じ、駆動系の固有振動数f0が上記形態例と同
様8.4ヘルツ(500振動/毎分)であるならば電動
モータの回転数が実用域内である750rpm付近で共
振が生じるものと考えられる。この場合、毎分当たり加
振数がおおよそ500の時に共振が生じるのであるか
ら、調和歯車減速機に減速比i=1/6程度の前段減速
機を設けることにより共振時の電動モータの回転数を実
用域外である1500rpmを中心とする付近にまで上
げることも考えられる。しかし、調和歯車減速機の減速
比i2は最小でも1/480となり、1〜1000rp
mを実用域とする電動モータが一般に必要とする減速比
i(1/120程度)を満足できないため、実用できな
いことになる。 【0013】なお、電動モータ1および前段減速機20
の振動は駆動系の発振に影響を及ぼさない。これは、こ
れらの振動は小さいこと、後段部21を介することによ
り吸収されること等によるものと考えられる。 【0014】(実験例) 前述の形態例の減速装置のほかに次表の比較例1〜3に
示す減速装置について実施した振動測定試験について説
明する。前述の形態例および比較例1、2の偏心揺動型
の遊星歯車減速機は、クランク軸および外歯歯車の揺動
によるアンバランスを防いで振動の振幅を小さくするた
め、後述する第2〜第3形態例同様に外歯歯車を2枚と
しこれらを180度の位相差をもって組み付けたもの
で、かつ、内歯歯車が外歯歯車の歯数より1つ多い歯数
を有するものを用いた。それぞれの減速装置の減速段
数、減速比i1、i2、回転ばね定数K1(図9参照)
および慣性モーメントJは次の表1に示してある。 【0015】 【表1】(注1):遊星歯車減速は偏心揺動型の遊星歯車減速機
を、平歯歯車減速は平行軸型の平歯歯車列減速機を示
す。 【0016】実験は図5に示す全体構成図によって実施
した。すなわち、電動サーボモータ51の出力軸51a
に減速装置52を取り付け、減速装置52の出力軸52
aにロボットの被駆動部(第2アーム)の慣性モーメン
トJに相当する慣性負荷としてフライホイール53が取
り付けられた。フライホイール側面53aの半径上の位
置に、円周方向の加速度および振幅を測定できる圧電素
子を利用した加速度ピックアップ54を取り付けた。こ
の加速度ピックアップ54の出力はインジケータ56に
連結されている。モータ51、減速装置52およびフラ
イホイール53から成る駆動系の固有振動数f0 は約
8.4ヘルツになるよう調整してある。電動モータの回
転数を変化させて、その時のフライホイールの加速度の
大きさを測定した。測定結果は図4に示す。横軸は電動
サーボモータ51の回転数であり、縦軸は加速度ピック
アップ54で検出された円周方向の加速度(単位:G)
を示す。 【0017】比較例1、比較例2および比較例3におい
ては、共振のピークはそれぞれ、電動モータ51の回転
数が、略750rpm、略500rpmおよび略250
rpmのときであり、電動モータ51の通常制御回転数
0〜1000rpmの範囲で共振が起こっている。しか
しながら、本減速装置を用いた形態例の場合には、電動
モータの実用域外である1500rpmを中心とする近
傍で共振現象が生じる。比較例2と比較例3の対比か
ら、共振時における電動モータ51の回転数は内歯歯車
と外歯歯車の歯数差が1の遊星歯車減速機が歯数差2の
調和歯車装置の2倍となることが認められる。また、
態例、比較例1および比較例2の対比から、共振時にお
ける電動モータ51の回転数は前段減速機の減速比iに
比例していることが認められる。 【0018】(第2形態例) 次に遊星歯車減速機を含む減速装置の第2形態例とし
て、前述した第1形態例の減速装置3を改良した場合に
ついて図6、図7に基づいて説明する。なお、第1形態
と同一構成については、第1形態例と同一の符号を用
いて説明する。図6、図7において、40は図1に示し
た電動モータ1によって駆動される減速装置であり、減
速装置40は電動モータ1の回転軸7に連結された平行
軸型の前段減速機20と、この前段減速機20に連結さ
れた後段の遊星歯車減速機21と、から構成されてい
る。 【0019】電動モータ1の回転軸7の先端部7aはテ
ーパ軸であり、先端にねじ7bを有する。ねじ部7bに
はモータ出力軸の一部を構成する連絡軸7cが螺合され
ている。8は入力回転軸であり、先端部8aに前段減速
機20のピニオン22が設けられると共にモータ回転軸
7を貫通させる孔8bを有し、且つ孔8bは回転軸7の
テーパ部と係合するテーパ孔部を有する。入力回転軸8
は電動モータ1の回転軸7の先端部7aにナット23に
よりねじ止めされている。回転軸7の先端部7aは入力
回転軸8に半月キー24により固定されている。このよ
うな構成により入力回転軸8の先端部8aの軸径はモー
タ回転軸7の軸径より小さくすることができ、したがっ
て、ピニオン22の歯数はモータ回転軸7に歯数を直接
装着させる場合に比べ、少なくすることができ、容量の
割に回転軸径の大きい市販電動モータ1を用いる場合で
あっても、所定の前段減速比を得ることができる。ピニ
オン22に噛み合う3個の平歯車25は、後述する3本
の入力クランク軸30にそれぞれ結合している。 【0020】遊星歯車減速機21は筒体4に固定して設
けられた内歯歯車28と、内歯歯車28に噛み合う一対
の外歯歯車29と、外歯歯車29に嵌合して外歯歯車2
9を揺動回転させる偏心入力軸としての3本の入力クラ
ンク軸30と、から構成されている。また、内歯歯車2
8はピン歯31を用いたピン歯車で構成され、かつ外歯
歯車29の歯数より1つだけ多い歯数を有している。3
3は円板部であり、円板部33は遊星歯車減速機21の
前端部を構成し、かつ、入力クランク軸30を円周上に
等配しベアリング34を介して軸支している。35はブ
ロック体であり、ブロック体35はその中心部に軸方向
の円筒状孔36を有し、入力回転軸8が遊嵌されてい
る。同様に外歯歯車29および円板部33の中心部にも
孔が設けられている。ブロック体35はその後端部35
aに凹みを有し、軸10のフランジ部39に対向してい
る。凹み36とフランジ部39とによって形成された空
洞内には、前段減速機20が収納されている。ブロック
体35には入力クランク軸30を円周上に等配しベアリ
ング41を介して軸支している。入力クランク軸30の
延在部30aは凹み36内に突出し、平歯車25に固定
されている。 【0021】入力クランク軸30は円板部33とブロッ
ク体35の中央部に軸支され、入力クランク軸30の中
央には180度の位相差をもつ一対のクランク部42を
有し、各クランク部42はベアリング43を介して外歯
歯車29を偏心揺動させるようにしている。ここで、前
述した円板部33と、ブロック体35とは支持体44を
構成する。円板部33、ブロック体35およびフランジ
部39は複数のボルト46および固定ナット47により
互いに固定されている。 【0022】電動モータ1の回転は回転軸7および入力
軸8を介して前段減速機20のピニオンに伝達され、前
段減速機20で減速される。前段減速機20の出力は平
歯車25により遊星歯車減速機21のクランク軸30に
入力される。次いで、クランク軸30の回転により偏心
揺動させられる外歯歯車29と、この外歯歯車29と噛
み合い外歯歯車29より1つ多い歯数を有する内歯歯車
28とによりさらに減速され、外歯歯車29のゆっくり
した自転運動はキャリアとして作用する支持体44から
軸10に伝達されアーム12が回動される。 【0023】本形態例においては、電動モータ1の通常
制御回転数は(0〜1000rpm、前段減速機20の
減速比i1は1/3、遊星歯車減速機21の減速比i2
は1/40、減速装置3の総減速比iは1/120、電
動モータ1、減速装置3および第2アーム12を含んで
構成される駆動系の固有ねじり振動数f0は約8.4ヘ
ルツである。したがって、電動モータ1は産業ロボット
の駆動系の固有ねじり振動数に対応する回転数(8.4
ヘルツに相当する500rpm)を通常制御域(0〜1
000rpm)内に有している。また、前段減速機20
は電動モータ1の通常制御域における毎秒最高回転数
(1000rpmに相当する毎秒16.7回転)を、駆
動系の固有ねじり振動数f0以下になるよう(毎秒5.
6回転)に減速する減速比i1(1/3)を有してい
る。減速機40の回転ばね定数K1は約37.5kg・
m/分である。この形態例の場合の作用および振動特性
は、前述の第1形態例と同様になる。 【0024】(第3形態例) 次に遊星歯車減速機を含む減速装置の第3形態例を図面
に基づいて説明する。図8において、60は減速装置で
ある。減速装置60は電動モータ1、前段減速機20お
よび遊星歯車減速機21が軸方向に順次配設され、電動
モータ1の出力軸7には入力回転軸8が取着されてい
る。入力回転軸8のモータ1側端には前段減速機20の
入力歯車22が一体に設けられ、その中間には大歯車6
1aと小歯車61bを有する第1のアイドルギヤ61が
回転自在に支持されている。遊星歯車減速機21のクラ
ンク軸30の一端はモータ1側に突出した延在部30a
を有する。延在部30aのモータ1側端には第2アイド
ルギヤ62が回転自在に支持され、その中間には前段減
速機20の出力歯車25が固着されている。第2のアイ
ドルギヤ62は入力歯車22と噛み合いこれにより歯数
の多い大歯車62aおよび第1アイドルギヤ61の大歯
車61aと噛み合いこれにより歯数の少ない小歯車62
bを有する。出力歯車25は第1アリドルギヤ61の小
歯車61bと噛み合いこれより多い歯数を有する。入力
回転軸8、入力歯車22、出力歯車25、延在部30
a、および第1、第2のアリドルギヤ61、62は前段
減速機20としての平行軸減速機を構成する。アイドル
ギヤ61、62を入れることにより、容量の割に回転軸
径の大きい市販電動モータ1を用いる場合であっても、
所定の前段減速比i1を得ることができる。他の構成お
よび作用は前述した第1形態および第2形態と同じであ
るので、該形態例の説明に用いた符号を図8に付け、そ
の説明を省略する。 【0025】次に、図10に示す産業ロボット65に用
いた本形態の減速装置に係る産業ロボットの関節装置の
形態例を図面を用いて説明する。図10において、産業
ロボット65は第1関節66と、第1関節66に連結す
る第2関節67と、第2関節67に連結する第1アーム
83および第2アーム68とから構成されている。第1
関節66は支柱71の上側の旋回盤73を矢印P方向に
回動し、第2関節67は旋回盤73に固定されたブラケ
ット81の上側の第1アーム83を矢印Q方向に回動
し、第2アーム68の先端部68aの3次元的移動を可
能にする。 【0026】(第4形態例) 図11は遊遊星歯車減速機をを含む減速装置の第4形態
を示す図であり、前述の第3形態例と同一構成につい
ては、同一符号を用いて説明する。 【0027】図11において、70は減速装置であり、
減速装置70は、図10に示す産業ロボットの第1関節
66において、第1部材としての筒状の支柱71の内側
に内装されている。減速装置70は電動モータ1に連結
された平行軸型の前段減速機20と、この前段減速機2
0に連結された後段の遊星歯車減速機21とから構成さ
れている。電動モータ1のフランジ2は、筒体4を介し
て支柱71にボルト4bを用いて固定されている。電動
モータ1の上側のほぼ垂直な回転軸7は前段減速機20
のピニオン22に固定され、ピニオン22に噛み合う3
個の平歯車25は、後述する3本の入力クランク軸30
の延在部30aにそれぞれ固定されている。遊星歯車減
速機21は前段減速機20の上側に配置され、筒体4に
固定して設けられた内歯歯車28と、内歯歯車28に噛
み合う一対の外歯歯車29a、29b(以下、添字をつ
けない29で代表する)と、外歯歯車29に嵌合して外
歯歯車29を揺動回転させる偏心入力軸としての3本の
入力クランク軸30と、から構成されている。入力クラ
ンク軸30は遊星歯車減速機21の下端部を構成する円
板部33にベアリング34を介して軸支され、遊星歯車
減速機の21の上端部および外歯歯車29の円周上に等
配して設けられた貫通孔内を挿通したブロック体35に
ベアリング41を介して軸支されている。ブロック体3
5と円板部33とは円周上に等配された3つのボルト4
6により一体的となり、支持体(キャリア)44を構成
し、支柱71の上側に設けられた代2部材としての円筒
状体の旋回盤73の底部73aに固定されている。底部
73aと支柱71の上部71aとの間にはベアリング7
4が設けられ、支持体(キャリア)44の自転に伴い、
旋回盤73は回転する。前述以外の構成、作用および振
動特性は第3形態例と同じであり省略する。 【0028】(第5形態例) 図12は遊星歯車減速機を含む減速装置の第5形態例
示す図であり、前述の第3形態例と同一構成について
は、同一符号を用いて説明する。 【0029】図12において、80は減速装置であり、
減速装置80は図10に示す産業ロボットの第2関節6
7に用いたものである。第1部材としての箱形ブラケッ
ト81は前述の第1関節66の旋回盤73の上側に一体
的に固定されている。減速装置80は電動モータ1に連
結された平行軸型の前段減速機20とこの前段減速機2
0に連結された後段の遊星歯車減速機21とから構成さ
れている。電動モータ1のフランジ2はブラケット81
にボルト4bを用いて固定され、電動モータ1の回転軸
7は前段減速機20のピニオン22に固定され、ピニオ
ン22に噛合う3個の平歯車25は後述する3本の入力
クランク軸30の延在部30aにそれぞれ固定されてい
る。遊星歯車減速機21の入力クランク軸30の前端部
はベアリング41を介してブロック体35に軸支され、
その後端部はベアリング34を介して円板部33に軸支
されている。ブロック体35と円板部33はボルト46
で一体的に固定されて支持体44を構成し、さらにボル
ト82によりブラケット81に固定されている。遊星歯
車減速機21の内歯歯車28は支持体44の外周部にベ
アリング84を介して回動自在に支持されている。内歯
歯車28は、第2部材としての第1アーム83の端部8
3aに一体的に固定されている。 【0030】電動モータ1の回転は回転軸7を介して前
段減速機20のピニオン22に伝達され、前段減速機2
0で減速される。前段減速機20の出力は平歯車25に
より遊星歯車減速機21の入力クランク軸30に入力さ
れる。次いで、入力クランク軸30の回転により偏心揺
動させられる一対の外歯歯車29a、29b(以下、2
9で代表する)と、この外歯歯車29と噛み合い外歯歯
車29より一つ多い歯数を有する内歯歯車28とにより
さらに減速され、内歯歯車28のゆっくりした自転は第
2アーム83を回動させる。前述以外の構成、作用およ
び振動特性は第3形態例と同じであり、同じ符号をつけ
て説明を省略する。 【0031】(第6形態例) 図13は本発明の遊星歯車減速機を用いた第6形態例
示す図であり、これは、前述の第5形態例の構成の一部
を変更したものであり、第5形態例と同一の構成には同
一の符号をつけて説明する。 【0032】図13において、90は減速装置であり、
減速装置90は、第5形態例と同様に、図10に示す、
産業ロボットの第2関節67に用いたものである。第6
形態例では、減速装置90は電動モータ1に連結された
前段減速機20と前段減速機20に連結された後段の遊
星歯車減速機21とから構成されている。電動モータ1
の出力軸の回転軸7は前段減速機20の太陽歯車91に
連結され、太陽歯車91に噛合い円周上に等配された3
個の遊星歯車92は、ブロック体35の前端部から前方
に連結された円筒部35aの内側に設けられた内歯歯車
93とも噛合い遊星運動する。遊星歯車減速機21の偏
心入力軸としての入力クランク軸30は回転軸7の軸線
と同一軸線上でブロック体35の軸芯上に配置され、入
力クランク軸30の延在部30aはベアリング94を介
してブロック体35に軸支されている。延在部30aの
前端部にはフランジ部95が設けられ、フランジ部95
の周辺に設けられた孔96に前段減速機20の遊星歯車
92の軸92aが嵌合する。入力クランク軸30の後段
部は、円板部33にベアリング98を介して軸支されて
いる。ブロック体35および円板部33はボルト82に
よりブラケット81に一体的に固定されている。筒体4
には内歯歯車28が設けられ、その内歯歯車28には外
歯歯車29a、29bが噛み合っている。入力クランク
軸30は内歯歯車28の中心部に位置するとともに、そ
の二つのクランク部42が外歯歯車29a、29bに嵌
合して外歯歯車29a、29bを揺動回転させている。
支持体44は筒体4と入力クランク軸30との間に位置
し、入力クランク軸30を支持している。 支持体44は
外歯歯車29a、29bの両側に位置する円板部33お
よびブロック体35からなり、それらはボルト82で一
体的に結合され構成され、そのブロック体35は柱部3
5bを有している。 円板部33およびブロック体35は
一対の支持部100を構成している。 柱部35bは外歯
歯車29a、29bの入力クランク軸30の軸線方向に
空けた孔29cに遊嵌されている。 支持体44は一対の
支持部100および柱部35bから一体的に構成されて
いる。 筒体4は、支持体44の一対の支持部100の両
外周と前記内歯歯車28が設けられた筒体4の両端部内
周との間に設けられた、二個のベアリング84を介し
て、前記支持体44に軸支されている。 入力クランク軸
30の両端部は、支持体44の一対の支持部100の両
内周と前記入力クランク軸30の両端部外周との間に設
けられた、二個のベアリング94、98を介して、支持
体44の一対の支持部100に軸支されている。 一対の
支持部100のうちの一方の側端部には、部材取付け用
端面44aが形成され、部材取付け用端面44aには部
材締結用穴44bが開口して形成されている。 支持対4
4の部材取付け用端面44aは、筒体4の入力クランク
軸30の軸線方向両端部4a、4bのうちの一方側端部
4aより外側に位置している。 【0033】電動モータ1の回転は回転軸7を介して太
陽歯車91に伝達され、太陽歯車91の自動運動に伴
い、遊星歯車92は、太陽歯車91の自転運動に伴い、
遊星歯車92は、太陽歯車91と内歯歯車93との間を
減速されて遊星運動する。遊星歯車92の遊星運動の中
公転運動はフランジ部95を介して入力クランク軸30
に伝達される。入力クランク軸30が回転させられる
と、クランク部42および柱部35bの作用で外歯歯車
29a、29bは偏心揺動し、内歯歯車28を有する筒
体4が回転する。前述以外の構成、作用および振動特性
は第5形態例と同じであり、同じ符号をつけて説明を省
略する。 【0034】なお、本発明の形態においては、部材取付
け用端面44aに、基台に相当するブラケットを取付
け、筒体が回転するようにしているが、被駆動部材とし
ての長いロボットアームなとを取り付け、支持体が回転
するようにしてもよい。また本形態においては、前段減
速機の減速比は電動モータの毎秒当たり最高回転数を、
共振現象の生じ始めるときの振動数相当(前述した「ね
じり発振周波数」付近)、すなわち駆動系の固有振動数
より若干小さな振動数相当、に減速する値であればよ
い。例えば駆動系の固有ねじり振動数f0が5〜9Hz
の場合であって、電動モータの最高回転数が1000r
pm、総減速比iが1/60〜1/320のときは前段
最小減速比i1を約1/1.9〜約1/6、後段の減速
比i2を1/25〜1/60とすることにより共振現象
を実用域から外すことができる。また駆動系の固有ねじ
り振動数f0が5〜9ヘルツの場合であって、電動モー
タの回転数が最高2000rpm、総減速比iが1/1
10〜1/320のときは、前段最小減速比i1を約1
/3.7〜約1/6.7、後段減速比i2を約1/25
〜約1/60とすることにより共振現象の起きないロボ
ットの関節装置を得る。同様(f0=5〜9Hz)の場
合であって電動モータ回転数が最高4000rpm、総
減速比iが1/210〜1/640のときは、前段最小
減速比i1を約1/7.4〜約1/13.3、後段減速
比i2を約1/30〜約1/60とすればよい。また、
駆動系の固有ねじり振動数f0が10〜15Hzの場合
であって、電動モータの最高回転数が1000rpm、
総減速比iが1/80〜1/300のときは前段最小減
速比i1を1/1.5〜1/4、後段の減速比i2を1
/25〜1/60とすることにより共振現象を実用域か
ら外すことができる。同様(f0=10〜15Hz)の
場合であって、電動モータの最高回転数が4000rp
m、総減速比iが1/125〜1/600のときは、前
段減速比i1を約1/4.5〜約1/10、後段の減速
比i2を約1/30〜1/100とすればよい。 【0035】 【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
支持体が外歯歯車の両側に位置する一対の支持部材、お
よび外歯歯車の入力クランク軸の軸線方向に空けた孔に
遊嵌された柱部から一体的に達成され、且つ、筒体は、
一対の支持部の両外周と筒体の両端部内周との間に設け
られた、ベアリングを介して、支持体に軸支され、入力
クランク軸の両端部は、一対の支持部の両内周と入力ク
ランク軸の両端部外周との間に設けられた、ベアリング
を介して、一対の支持部に軸支されているので、入力ク
ランク軸は外歯歯車からの反力を十分支えられ、コンパ
クトで低コストにもかかわらず、鋼性が高くトルク伝達
ができる遊星歯車減速機にすることができ る。また、支
持体の部材取付け用端面が、筒体の一方側端部より外側
に位置しているので、支持体の部材取付け用端面に部材
締結用穴を利用して、被駆動部材や基台となる部材を取
り付ける場合、部材取付け用端面の大きさより、面積が
大きい部材を容易に取り付けることができ、遊星歯車減
速機の利用分野を広げることができる。例えば、入力ク
ランク軸の軸線方向に対して直角方向に長いロボットア
ームなども容易に取り付けることができる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [0001] BACKGROUND OF THE INVENTIONPlanetary gear reducerAbout
I do. [0002] [Prior art]Conventionally, a cylindrical body provided with an internal gear,
The external gear that meshes with the internal gear of the body and the center of the internal gear
And its crank is fitted to the external gear
An input crankshaft that swings and rotates the external gear
With a support that supports the crankshaft Planetary gear reducer with
As disclosed in JP-A-59-106744.
It is known. [0003] [Problems to be solved by the invention]However, this feature
Planetary gear reduction as disclosed in JP-A-59-106744
Machine, the input crankshaft is cantilevered on the support
So it is basically a planetary gear reducer with low rigidity
You. Also, the input crankshaft receives the total reaction force from the external gear.
The bearing that supports the input crankshaft is
The diameter of the cylinder between the input gear and the cylinder
Use large ones (support and cylinder are not integral
The bearing between the cylinder and the input crankshaft has a load capacity
Need to be increased, so that it becomes large). In addition,
In order to make the power crankshaft rigid, the support must also be rigid.
Support is necessary, and the support
It has a configuration with an end, and two
The main bearing is arranged so that it is
It has become. Therefore, high cost and large planets
There was a problem that it was a gear reducer. Also,
Since the tip of the long shaft part of the support is used as the output shaft,
Driven parts and bases with a large mounting surface on the output part
Can not be attached, the application field is limited
There was a problem that was. [0004](Object of the invention) The present invention is compact and low cost, yet rigid
Planetary gear reducer with high torque and high torque transmission
In particular, parts such as driven parts and bases with large mounting surfaces
Material can be attached to the support itself,
With the aim of providing a planetary gear reducer that can be extended
You. [0005] [Means for Solving the Problems]In the present invention, the internal teeth
Meshing with the simple gear with gears and the internal gear of the cylinder Outside
Tooth gear, and located at the center of the internal gear,
The crank portion fits into the external gear and the external gear
The input crankshaft that swings and rotates the input crankshaft
A supporting body, and a planetary gear reducer comprising:
A pair of supports in which the support is located on both sides of the external gear
Part, and the axial direction of the input crankshaft of the external gear
It is constituted integrally from a pillar part loosely fitted in the hole opened in the direction,
The cylindrical body includes both outer circumferences of the pair of support portions and both outer surfaces of the cylindrical body.
Through the bearing provided between the inner circumference of the end and the front
The input crankshaft is supported by the support, and both ends of the input crankshaft are
Both inner circumferences of the pair of support portions and both ends of the input crankshaft
Via a bearing provided between the outer periphery
One of the pair of support portions is supported by a pair of support portions.
And a member mounting end face formed at one side end of the member.
A member fastening hole formed in the attachment end face;
The attachment end face is located outside the one end of the cylindrical body.
The planetary gear reducer is characterized in that
Achieve the goal. [0006] DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTSPlanetary gear reduction
A planetary gear reducer according to the present invention with a part of its configuration
1 to 12 (first embodiment to fifth embodiment)
First, the planetary gear reducer shown in Example) will be described first, and the present invention
The planetary gear reducer according to FIG.On the basis of
explain. [0007](First Embodiment) 1 to 3First of reduction gears including planetary gear reducer
Form exampleFIG. First, the configuration will be described.
Figure 1Produced a first embodiment of a reduction gear including a planetary gear reducer
Industrial robot joint deviceOverall robot joints used
It is a schematic diagram. Reference numeral 1 denotes an electric motor.
The flange 2 is fixed to the cylinder 4 of the reduction gear 3. Tube
The body 4 is fixed to the tip 5a of a first arm 5 as a first member.
Is defined. The rotating shaft 7 of the electric motor output is a reduction gear.
The output of the reduction gear 3 is connected to the input rotary shaft 8 of the
10, the shaft 10 penetrates the cylindrical body 11 and the second part
It is fixed to a second arm 12 as a material. 2nd ar
The cylindrical body 13 at the end of the arm 12 and the tip 5a of the first arm 5
Between the cylindrical projection 15 protruding downward from the lower surface of the
Is provided with a pair of bearings 16. Accordingly
The reduction gear 3 reduces the rotation speed of the electric motor 1 and
The driven part of the unit, that is, the second arm 12 is rotated.
In addition, the electric motor 1, the reduction gear 3, the second arm 12,
And the load connected to the second arm constitutes a drive system. The speed reducer 3 is shown in FIGS. 2 and 3.
A first-stage speed reducer 20 for reducing the number of revolutions of the electric motor 1
Is connected to the pre-stage speed reducer 20 to further reduce the rotational speed.
And a second-stage speed reducer 21. Front reduction gear
20 is a parallel shaft type speed reducer. The rear reduction gear 21 is fixed
Internal gear 28 and external gear meshing with internal gear 28
29 and engage with the external gear 29 to swing the external gear 29
An input crankshaft 30 as an eccentric input shaft to be rotated;
Having an eccentric oscillating type planetary gear device
You. The internal gear 28 is a pin gear using the pin teeth 31.
And one more than the number of teeth of the external gear 29
It has the number of teeth. In addition, the front-stage speed reducer 20 is a normal parallel
It is a shaft type speed reducer and is constituted by a spur gear. The reduction ratio i1 of the front reduction gear 20 and the rear reduction gear
The reduction ratio i2 of 21 is the normal control rotation speed of the electric motor 1.
The robots, ie, the first arm 5 and the second
So that the resonance between the arm 12 and the rear reduction gear 21 does not occur.
You have selected. That is, in the practical range of the electric motor 1,
The number of revolutions per second of the pre-stage reduction gear 20 is reduced by 1,
Speed device 3, connected to second arm 12 and second arm 12
Oscillation frequency of the drive system composed of the applied load
(This refers to the frequency near the natural torsional frequency f0. The same applies hereinafter.)
F) Select the reduction ratio i1 of the pre-stage reduction gear 20 so that
Select. In this embodiment, the normal control of the electric motor 1 is performed.
When the number of rotations is 0 to 1000 rpm, the speed of the pre-stage reduction gear 20 is reduced.
The ratio i1 is 1/3 and the reduction ratio i2 of the rear reduction gear 21 is 1
/ 40, and the overall reduction ratio i of the reduction gear transmission 3 is 1/12.
It has been selected to be zero. Intrinsic twist of the drive train
The frequency f0 is the number of rotations of the electric motor 1 at the resonance peak point.
The number of rotations, the reduction ratio i1 of the pre-stage reduction gear 20 and the reduction gear 3
Can be calculated backward from the torque fluctuation characteristics described later.
In the example, it is about 8.4 Hz. [0010] The reduction ratio i1 of the pre-stage reduction gear 20 is less than 1/5.
(Meaning that the denominator increases. The same applies hereinafter) or
The reduction ratio i2 of the rear reduction gear 21 exceeds 1/25 (the denominator
Means smaller. The same applies below)
1/12 using a parallel shaft reducer with a simple structure
Since it is difficult to obtain a total reduction ratio i of 0,
Disadvantageously. Also, the reduction ratio i2 of the rear reduction gear 21
Is less than 1/60 or the reduction ratio i1 of the pre-stage reduction gear 20 is 1
/ 2 to obtain a total reduction ratio i of 1/120,
In the practical range of the dynamic motor 1, the
The rotational speed of the drive system is the natural torsional frequency f0 (8.
4Hz) Near or higher, preventing resonance
Less effective. Next, the operation will be described. Electric motor
When 1 is rotated at a normal rotation speed of 0 to 1000 rpm,
The output rotational speed of the pre-stage reduction gear 20 having the reduction ratio i1 of 1/3 is 0.
~ 333 rpm, reduction ratio i2 reduced by 1/40
The output rotation speed of the speed changer 21 is 0 to 8.3 rpm.
No resonance phenomenon occurs in the range. The resonance is out of the practical range,
When the output rotation speed of the electric motor 1 is around 1500 rpm (this
, The output rotation speed of the pre-stage reduction gear 20 is 1500 rpm
× 1/3 = near 500 rpm, planetary gear reducer 21
The power rotation speed is 1500 rpm × 1/3 × 1/40 = 12.1.
Around 5 rpm). In this way, the resonance phenomenon
It is not clear why this occurs outside the practical range of
Estimated from the test results, the internal gear and external gear
The planetary differential gear device having a tooth number difference of 1 is an input shaft (clutch).
Torque fluctuation per rotation of the link shaft 30),
Accordingly, the front-stage speed reducer 20 having the reduction ratio i1 of 1/3
Is attached, the rotation speed of the electric motor 1 is out of the practical range.
In the vicinity of 1500 rpm, 1500 × (1/1)
3) A torque fluctuation per minute of about 1 × 500 occurs,
This torque fluctuation number is the natural frequency of the drive system 8.4 Hz.
(500 vibrations / minute)
Conceivable. On the other hand, the difference in the number of teeth between the internal teeth and the external teeth is 2
In the case of a Japanese gear unit, the input shaft
(Wave generator) 2 torque changes per rotation
Motion, and therefore this is reduced to 1/3 of the previous stage
When the machine is installed, the rotation speed of the electric motor is 750 rpm
750 x 1/3 x 2 = 500 per minute torque around
Fluctuations occur, and the natural frequency f0 of the drive system is the same as in the above embodiment.
Like 8.4 hertz (500 vibrations per minute)
When the rotation speed of the motor is around 750 rpm, which is within the practical range,
It is considered that vibration occurs. In this case,
Does resonance occur when the frequency is approximately 500?
From the harmonic gear reducer, the pre-stage reduction with a reduction ratio i of about 1/6
The rotation speed of the electric motor at resonance is
Up to around 1500rpm, which is out of range
Can be considered. However, the reduction of harmonic gear reducer
The ratio i2 is at least 1/480, and is 1 to 1000 rpm
Reduction ratio generally required for electric motors with m as the practical range
i (about 1/120) cannot be satisfied, so that
Will be. The electric motor 1 and the pre-stage speed reducer 20
Does not affect the oscillation of the drive system. This is
Because these vibrations are small,
It is considered that this is due to absorption. (Experimental example) The aforementionedForm exampleIn addition to the reduction gear of
Describes vibration measurement tests performed on the reduction gears shown.
I will tell. The aforementionedForm exampleAnd the eccentric oscillating type of Comparative Examples 1 and 2.
Planetary gear reducer, swinging of crankshaft and external gear
To reduce the vibration amplitude by preventing imbalance due to
Second, which will be described laterThird embodimentSimilarly, with two external gears
These are assembled with a phase difference of 180 degrees
And the number of teeth of the internal gear is one more than the number of teeth of the external gear
Used was used. Reduction gear of each reduction gear
Number, reduction ratio i1, i2, rotation spring constant K1 (see FIG. 9)
And the moment of inertia J are shown in Table 1 below. [0015] [Table 1](Note 1): Planetary gear reduction is an eccentric oscillating type planetary gear reducer.
The spur gear reducer shows a parallel shaft type spur gear train reducer
You. The experiment was conducted according to the overall configuration diagram shown in FIG.
did. That is, the output shaft 51a of the electric servomotor 51
A reduction gear 52 is attached to the output shaft 52 of the reduction gear 52.
a shows the moment of inertia of the driven part (second arm) of the robot
Flywheel 53 as an inertial load equivalent to
Was attached. Radius of flywheel side 53a
A piezoelectric element that can measure the acceleration and amplitude in the circumferential direction
An acceleration pickup 54 using a child was attached. This
The output of the acceleration pickup 54 is
Are linked. The motor 51, the reduction gear 52, and the
The natural frequency f0 of the drive system composed of the wheel 53 is about
Adjusted to 8.4 Hertz. Electric motor rotation
By changing the number of turns, the acceleration of the flywheel at that time
The size was measured. FIG. 4 shows the measurement results. The horizontal axis is electric
The number of rotations of the servo motor 51 is plotted on the vertical axis.
Circumferential acceleration detected in up 54 (unit: G)
Is shown. In Comparative Examples 1, 2 and 3
Therefore, the resonance peaks are
The number is approximately 750 rpm, approximately 500 rpm and approximately 250
rpm, the normal control speed of the electric motor 51
Resonance occurs in the range of 0 to 1000 rpm. Only
while doing,Example of form using this reduction gearIn the case of electric
Near 1500rpm, which is outside the practical range of motor
A resonance phenomenon occurs nearby. Comparison between Comparative Example 2 and Comparative Example 3
Therefore, the number of revolutions of the electric motor 51 at resonance is
Planetary gear reducer with 1 tooth difference between external gear and external gear
It will be appreciated that this is twice the harmonic gearing. Also,form
ExampleFrom the comparison between Comparative Example 1 and Comparative Example 2,
The rotation speed of the electric motor 51 is determined by the reduction ratio i of the preceding reduction gear.
It is recognized that it is proportional. [0018](Second embodiment) nextSecond embodiment of a reduction gear including a planetary gear reducerage
I mentioned earlierFirst form exampleThe speed reducer 3 of
This will be described with reference to FIGS. In addition,First form
An exampleFor the same configuration asFirst form exampleUse the same code as
Will be described. In FIGS. 6 and 7, reference numeral 40 indicates the position shown in FIG.
A reduction gear driven by the electric motor 1
The speed gear 40 is connected to the rotating shaft 7 of the electric motor 1 by a parallel gear.
A shaft type front-stage speed reducer 20 is connected to the front-stage speed reducer 20.
And a planetary gear reducer 21 at the subsequent stage.
You. The tip 7a of the rotating shaft 7 of the electric motor 1 is
It has a screw 7b at the tip. To the screw part 7b
Is connected with a connecting shaft 7c which forms a part of the motor output shaft.
ing. Reference numeral 8 denotes an input rotary shaft, and a front stage deceleration is provided at the tip 8a.
A pinion 22 of the machine 20 is provided and a motor rotation shaft is provided.
7 has a hole 8b passing therethrough, and the hole 8b
It has a tapered hole that engages with the tapered part. Input rotary shaft 8
To the nut 23 on the tip 7a of the rotating shaft 7 of the electric motor 1.
More screwed. The tip 7a of the rotating shaft 7 is input
The rotating shaft 8 is fixed by a half-moon key 24. This
With such a configuration, the shaft diameter of the tip 8a of the input rotary shaft 8 is
Can be smaller than the shaft diameter of the rotary shaft 7,
The number of teeth of the pinion 22 is directly
It can be reduced compared to when attaching
When using a commercially available electric motor 1 with a relatively large rotating shaft diameter,
Even if there is, a predetermined pre-stage reduction ratio can be obtained. Pini
The three spur gears 25 meshing with the on 22 are three gears described later.
, Respectively. The planetary gear reducer 21 is fixedly mounted on the cylinder 4.
A pair of internal gears 28 engaged with the internal gear 28
Of the external gear 29 and the external gear 2
Input shafts as eccentric input shafts for oscillating rotation of
And a link shaft 30. In addition, the internal gear 2
Reference numeral 8 denotes a pin gear having pin teeth 31 and external teeth
The number of teeth is one more than the number of teeth of the gear 29. 3
Reference numeral 3 denotes a disk part, and the disk part 33 is a part of the planetary gear reducer 21.
Construct the front end and move the input crankshaft 30 around the circumference.
The shafts are supported via equally arranged bearings 34. 35 is bu
The lock body is a lock body, and the block body 35
And the input rotary shaft 8 is loosely fitted.
You. Similarly, at the center of the external gear 29 and the disk 33
A hole is provided. The block body 35 has a rear end 35
a has a recess and faces the flange portion 39 of the shaft 10.
You. The void formed by the recess 36 and the flange 39
A front-stage speed reducer 20 is housed in the cave. block
The input crankshaft 30 is equally distributed on the body 35
It is supported via a ring 41. Of the input crankshaft 30
Extension 30a projects into recess 36 and is fixed to spur gear 25
Have been. The input crankshaft 30 is connected to the disc 33 and the block.
And is supported by the central portion of the
A pair of crank portions 42 having a phase difference of 180 degrees
Each crank part 42 has external teeth via a bearing 43
The gear 29 is eccentrically swung. Where before
The disk part 33 and the block body 35 described above
Constitute. Disk part 33, block body 35 and flange
The part 39 is formed by a plurality of bolts 46 and fixing nuts 47.
Fixed to each other. The rotation of the electric motor 1 is controlled by the rotation shaft 7 and the input.
It is transmitted to the pinion of the pre-stage reduction gear 20 via the shaft 8 and
The speed is reduced by the step reducer 20. The output of the pre-stage reducer 20 is flat.
The gear 25 connects to the crankshaft 30 of the planetary gear reducer 21.
Is entered. Next, eccentricity is caused by rotation of the crankshaft 30.
The external gear 29 that is swung, and the external gear 29
Internal gear having one more tooth than mesh external gear 29
28 and the external gear 29
Rotating motion from the support 44 acting as a carrier
The power is transmitted to the shaft 10 and the arm 12 is rotated. [0023]Example of this embodimentIn the case of the normal
The control rotation speed is (0 to 1000 rpm,
Reduction ratio i1 is 1/3, reduction ratio i2 of planetary gear reducer 21
Is 1/40, the total reduction ratio i of the reduction gear 3 is 1/120,
Including the dynamic motor 1, the reduction gear 3, and the second arm 12
The inherent torsional frequency f0 of the drive system thus constructed is approximately 8.4 f
Ruth. Therefore, the electric motor 1 is an industrial robot
(8.4) corresponding to the natural torsional frequency of the drive system
500 rpm corresponding to hertz) in the normal control range (0 to 1)
000 rpm). In addition, the front-stage speed reducer 20
Is the maximum number of revolutions per second in the normal control range of the electric motor 1
(16.7 revolutions per second, equivalent to 1000 rpm)
The natural torsional frequency f0 of the dynamic system should be less than f0 (5.
(6 rotations).
You. The rotation spring constant K1 of the speed reducer 40 is about 37.5 kg.
m / min. thisForm exampleAnd vibration characteristics in case of
IsFirst form exampleIs the same as [0024](Third embodiment) nextThird embodiment of reduction gear including planetary gear reducerThe drawing
It will be described based on. In FIG. 8, reference numeral 60 denotes a speed reducer.
is there. The speed reducer 60 includes the electric motor 1, the pre-stage speed reducer 20 and the
And a planetary gear reducer 21 are sequentially arranged in the axial direction.
An input shaft 8 is attached to an output shaft 7 of the motor 1.
You. The front reduction gear 20 is provided at the end of the input rotary shaft 8 on the motor 1 side.
An input gear 22 is provided integrally, and a large gear 6
1a and a first idle gear 61 having a small gear 61b
It is rotatably supported. The class of the planetary gear reducer 21
One end of the link shaft 30 has an extended portion 30 a protruding toward the motor 1.
Having. A second eye is provided at the end of the extension 30a on the motor 1 side.
Gear 62 is rotatably supported, with the front stage reduced in the middle.
The output gear 25 of the speed unit 20 is fixed. Second eye
The dollar gear 62 meshes with the input gear 22 so that the number of teeth
Large gear 62a and large teeth of the first idle gear 61
The small gear 62 having a small number of teeth is meshed with the wheel 61a.
b. The output gear 25 is a small one of the first
It meshes with the gear 61b and has a greater number of teeth. input
Rotary shaft 8, input gear 22, output gear 25, extension 30
a and the first and second aridle gears 61 and 62
A parallel shaft reducer as the reducer 20 is configured. Idol
By inserting gears 61 and 62, the rotation axis
Even when a commercially available electric motor 1 having a large diameter is used,
A predetermined pre-stage reduction ratio i1 can be obtained. Other configurations
And the action is1st form and 2nd formSame as
SoExample of the formThe reference numerals used in the description of FIG.
Is omitted. Next, for an industrial robot 65 shown in FIG.
WasReduction gear of this embodimentThe industrial robot joint device according to
An embodiment will be described with reference to the drawings. In FIG.
The robot 65 is connected to the first joint 66 and the first joint 66.
Second joint 67 and a first arm connected to the second joint 67
83 and a second arm 68. First
The joint 66 moves the swivel 73 above the support 71 in the direction of the arrow P.
The second joint 67 rotates and the bracket fixed to the turntable 73
The first arm 83 on the upper side of the unit 81 is rotated in the direction of arrow Q.
The three-dimensional movement of the tip 68a of the second arm 68 is possible.
Make it work. [0026](Fourth embodiment) FIG.Fourth embodiment of reduction gear including planetary gear reducer
An exampleFIG.Third embodimentThe same configuration
Will be described using the same reference numerals. In FIG. 11, reference numeral 70 denotes a speed reducer.
The reduction gear 70 is a first joint of the industrial robot shown in FIG.
At 66, the inside of the cylindrical support 71 as the first member
It is decorated in. Reduction gear 70 is connected to electric motor 1
Parallel shaft type pre-stage reducer 20 and this pre-stage reducer 2
0 is connected to the planetary gear reducer 21 at the subsequent stage.
Have been. The flange 2 of the electric motor 1 is
And is fixed to the support column 71 using bolts 4b. electric
A substantially vertical rotating shaft 7 on the upper side of the motor 1 is
3 which is fixed to the pinion 22 and meshes with the pinion 22
Pieces of the spur gear 25 are connected to three input crankshafts 30 described later.
Are respectively fixed to the extending portions 30a. Planetary gear reduction
The speed reducer 21 is disposed above the pre-stage speed reducer 20, and
An internal gear 28 fixedly provided and meshed with the internal gear 28
A pair of meshing external gears 29a, 29b (hereinafter, suffixed with
And the external gear 29 fits into the external gear 29.
Three eccentric input shafts for oscillatingly rotating the tooth gear 29
And an input crankshaft 30. Input class
The link shaft 30 is a circle constituting the lower end of the planetary gear reducer 21.
The planetary gear is supported by the plate 33 via a bearing 34.
On the upper end of the reducer 21 and on the circumference of the external gear 29
The block body 35 inserted through the through hole provided
It is supported by a bearing 41. Block 3
5 and the disk part 33 are three bolts 4 equally distributed on the circumference.
6 to form a support (carrier) 44
And a cylinder as a second member provided on the upper side of the column 71
It is fixed to the bottom part 73a of the rotating body 73 of the shape. bottom
A bearing 7 is provided between the support 73 and the upper portion 71a of the support 71.
4 are provided, and with the rotation of the support (carrier) 44,
The swivel 73 rotates. Configuration, operation and vibration other than those described above
The dynamic characteristics areThird embodimentIt is the same as above and will be omitted. [0028](Fifth embodiment) FIG.Fifth embodiment of reduction gear including planetary gear reducerTo
FIG.Third embodimentAbout the same configuration as
Will be described using the same reference numerals. In FIG. 12, reference numeral 80 denotes a speed reducer.
The reduction gear 80 is a second joint 6 of the industrial robot shown in FIG.
7 was used. Box-shaped bracket as the first member
G is integrated with the above-mentioned revolving disk 73 of the first joint 66
Is fixed. The reduction gear 80 is connected to the electric motor 1.
The connected parallel shaft type pre-stage reducer 20 and the pre-stage reducer 2
0 is connected to the planetary gear reducer 21 at the subsequent stage.
Have been. The flange 2 of the electric motor 1 is a bracket 81
And the rotary shaft of the electric motor 1
7 is fixed to the pinion 22 of the pre-stage reduction gear 20, and the pinion 22
The three spur gears 25 meshing with the gears 22 are three input gears described later.
Each is fixed to the extending portion 30a of the crankshaft 30.
You. Front end of input crankshaft 30 of planetary gear reducer 21
Is supported by the block body 35 via the bearing 41,
The rear end is pivotally supported on the disk 33 via the bearing 34.
Have been. The block 35 and the disc 33 are bolted 46
The support 44 is integrally fixed with the
The bracket 82 is fixed to the bracket 81 by a bracket 82. Planetary teeth
The internal gear 28 of the vehicle speed reducer 21 is attached to the outer periphery of the support 44.
It is rotatably supported via an ringing 84. Internal teeth
The gear 28 is connected to the end 8 of the first arm 83 as a second member.
3a is integrally fixed. The rotation of the electric motor 1 is performed via the rotating shaft 7
The power is transmitted to the pinion 22 of the speed reducer 20 and
It is decelerated at 0. The output of the pre-stage reducer 20 is sent to the spur gear 25
Input to the input crankshaft 30 of the planetary gear reducer 21
It is. Next, eccentricity is caused by the rotation of the input crankshaft 30.
The pair of external gears 29a, 29b (hereinafter, referred to as 2
9) and the external gear 29 meshes with the external gear 29.
With the internal gear 28 having one more tooth than the wheel 29
The speed is further reduced, and the slow rotation of the internal gear 28 is
The two arms 83 are rotated. Configuration, operation and
And vibration characteristicsThird embodimentIs the same as
The description is omitted. [0031](Sixth embodiment) FIG.Sixth embodiment using the planetary gear reducer of the present inventionTo
FIG. 14 is a diagram showing a part of the configuration of the fifth embodiment.
Has been changed,Fifth form exampleSame configuration as
The description will be given with one reference numeral. In FIG. 13, reference numeral 90 denotes a speed reducer.
The reduction gear transmission 90Fifth form exampleSimilarly, as shown in FIG.
This is used for the second joint 67 of the industrial robot.Sixth
Form exampleThen, the speed reducer 90 is connected to the electric motor 1
The front-stage speed reducer 20 and the rear stage idler connected to the front-stage speed reducer 20
And a star gear reducer 21. Electric motor 1
The rotation shaft 7 of the output shaft is connected to the sun gear 91 of the pre-stage reduction gear 20.
3 connected to the sun gear 91 and equally distributed on the circumference.
The planetary gears 92 move forward from the front end of the block body 35.
Gear provided inside the cylindrical portion 35a connected to the
It also meshes with 93 and makes planetary motion. Eccentricity of planetary gear reducer 21
The input crankshaft 30 as the center input shaft is the axis of the rotating shaft 7
Is arranged on the axis of the block body 35 on the same axis as
The extension 30a of the power crankshaft 30 is provided via a bearing 94.
And is pivotally supported by the block body 35. Of the extension 30a
A flange portion 95 is provided at the front end portion.
The planetary gear of the pre-stage reduction gear 20 is inserted into a hole 96 provided around
The 92 shafts 92a are fitted. After the input crankshaft 30
The part is supported by the disk part 33 via a bearing 98.
I have. The block 35 and the disk 33 are attached to bolts 82.
It is integrally fixed to the bracket 81.Cylinder 4
Is provided with an internal gear 28, and the internal gear 28 has an external gear.
The tooth gears 29a and 29b are engaged. Input crank
The shaft 30 is located at the center of the internal gear 28 and
Are fitted to the external gears 29a and 29b.
In combination, the external gears 29a and 29b are pivotally rotated.
The support 44 is located between the cylinder 4 and the input crankshaft 30.
And supports the input crankshaft 30. The support 44
The disk portions 33 and 33 located on both sides of the external gears 29a and 29b
And a block 35, which are bolted together.
The block body 35 is physically connected to the
5b. The disk part 33 and the block body 35
It constitutes a pair of support parts 100. Column 35b has external teeth
In the axial direction of the input crankshaft 30 of the gears 29a, 29b
It is loosely fitted in the opened hole 29c. The support 44 is a pair of
It is configured integrally with the support portion 100 and the pillar portion 35b.
I have. The cylindrical body 4 is provided between the pair of support portions 100 of the support body 44.
In both ends of the cylindrical body 4 provided with the outer periphery and the internal gear 28
Via two bearings 84 provided between
And is supported by the support 44. Input crankshaft
The two ends of the pair of support portions 100 of the support body 44
It is installed between the inner circumference and the outer circumference of both ends of the input crankshaft 30.
Supported via two bearings 94, 98
It is supported by a pair of support portions 100 of the body 44. Pair of
One side end of the support portion 100 has a member mounting portion.
An end surface 44a is formed.
The material fastening hole 44b is formed to be open. Support pair 4
4 is an input crank of the cylinder 4
One end of both ends 4a and 4b in the axial direction of the shaft 30
4a. The rotation of the electric motor 1 is
Transmitted to the sun gear 91,
The planetary gear 92 rotates with the sun gear 91,
The planetary gear 92 extends between the sun gear 91 and the internal gear 93.
Decelerates and performs planetary motion. In the planetary motion of the planetary gear 92
The revolving motion is performed by the input crankshaft 30 through the flange 95.
Is transmitted toThe input crankshaft 30 is rotated
And the external gear by the action of the crank portion 42 and the column portion 35b.
29a, 29b are eccentrically oscillating cylinders having internal gears 28
The body 4 rotates.Configuration, operation and vibration characteristics other than those described above
Are the same as those in the fifth embodiment.
Abbreviate. In addition,In the embodiment of the present invention, the member mounting
Attach a bracket corresponding to the base to the end surface 44a
The cylinder is designed to rotate, but as a driven member
Attach all robot arms and rotate the support
You may make it.AlsoThis formIn the previous stage
The speed reduction ratio of the gear is the maximum number of revolutions per second of the electric motor,
Equivalent to the frequency at which resonance begins to occur (see “Ne
Near oscillation frequency), that is, the natural frequency of the drive system
Any value that decelerates to a slightly smaller frequency
No. For example, the natural torsional frequency f0 of the drive system is 5 to 9 Hz
And the maximum rotation speed of the electric motor is 1000r
pm, when the total reduction ratio i is 1/60 to 1/320
Minimum deceleration ratio i1 is about 1 / 1.9 to about 1/6, deceleration at the subsequent stage
Resonance phenomenon by setting the ratio i2 to 1/25 to 1/60
Can be removed from the practical range. In addition, the drive system specific screw
The frequency f0 is 5 to 9 Hz, and the electric motor
The maximum number of revolutions is 2000 rpm, and the total reduction ratio i is 1/1.
When the speed is 10 to 1/320, the preceding stage minimum reduction ratio i1 is set to about 1
/3.7 to about 1 / 6.7, the rear-stage reduction ratio i2 is about 1/25
Robo with no resonance phenomenon by setting to about 1/60
Get the joint device of the kit. Similar (f0 = 5-9Hz) field
And the electric motor speed is up to 4000rpm,
When the reduction ratio i is 1/210 to 1/640,
Reduction ratio i1 from about 1 / 7.4 to about 1 / 13.3, post-stage reduction
The ratio i2 may be about 1/30 to about 1/60. Also,
When the natural torsional frequency f0 of the drive system is 10 to 15 Hz
And the maximum number of revolutions of the electric motor is 1000 rpm,
When the total reduction ratio i is 1/80 to 1/300, the preceding stage is reduced to a minimum.
The speed ratio i1 is 1 / 1.5 to 1/4, and the reduction ratio i2 in the subsequent stage is 1
/ 25 to 1/60 to control resonance in the practical range
Can be removed. The same (f0 = 10 to 15 Hz)
In this case, the maximum rotation speed of the electric motor is 4000 rpm
m and the total reduction ratio i is 1/125 to 1/600,
Stage reduction ratio i1 is about 1 / 4.5 to about 1/10
The ratio i2 may be about 1/30 to 1/100. [0035] As described above, according to the present invention,
A pair of support members whose support members are located on both sides of the external gear;
And a hole in the axial direction of the input crankshaft of the external gear
It is achieved integrally from the loosely fitted column, and the cylinder is
Provided between both outer circumferences of a pair of support parts and inner circumferences of both ends of the cylindrical body
, Through a bearing, supported on a support, and input
Both ends of the crankshaft are connected to both inner circumferences of a pair of support
Bearings provided between the outer periphery of both ends of the rank shaft
Through a pair of support parts,
The rank shaft can sufficiently support the reaction force from the external gear, and
Despite the low cost and high cost, it is highly steel and transmits torque
Can be a planetary gear reducer You. In addition,
The end surface for attaching the member of the holding body is outside the one end of the cylindrical body
Is located at the end of the support
Use the fastening holes to remove the driven member or the base member.
When attaching, the area is larger than the size of the
Large components can be easily attached, reducing planetary gears.
It can broaden the field of use of speed gear. For example, input
Robot arm that is long in the direction perpendicular to the axis of the rank axis
Can be easily attached.

【図面の簡単な説明】 【図1】遊星歯車減速機を含む減速装置の第1形態例を
産業ロボットの関節装置に用いたロボットの関節部の
体概略図である。 【図2】第1形態例の減速装置の一部断面図である。 【図3】図2のA−A矢視断面図である。 【図4】第1形態例および比較例の性能を説明する図で
ある。 【図5】図4に係る実験例の全体構成図である。 【図6】遊星歯車減速機を含む減速装置の第2形態例
要部断面図である。 【図7】図6のB−B矢視断面図である。 【図8】遊星歯車減速機を含む減速装置の第3形態例
要部断面図である。 【図9】減速装置一般の回転ばね定数の特性図である。 【図10】本形態の減速装置に係わるロボットの関節装
置を用いた産業ロボットの全体概念図である。 【図11】図10の第1関節に用いた第4形態例の要部
断面図である。 【図12】図10の第2関節に用いた第5形態例の要部
断面図である。 【図13】図10の第2関節に本発明の遊星歯車減速機
を用いた形態例の要部断面図である。 【符号の説明】 1 電動モータ 3、40、60、70、80、90 減速装置4 筒体 4a 筒体の一方側端部 5、71、81 第1部材 12、73、83 第2部材 20 前段減速機 21 後段減速機(遊星歯車減速機) 28 内歯歯車 29 外歯歯車29c 孔 30 入力クランク軸33 円板部 35 ブロック体 35b 柱部 44 支持体 44a 部材取付け用端面 44b 部材締結用穴 84 ベアリング 94 98 ベアリング 100 一対の支持部
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 shows a first embodiment of a reduction gear including a planetary gear reducer .
It is the whole body schematic diagram of the joint part of the robot used for the joint device of the industrial robot . FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the speed reducer of the first embodiment . FIG. 3 is a sectional view taken on line AA of FIG. 2; FIG. 4 is a diagram illustrating the performance of the first embodiment and a comparative example. FIG. 5 is an overall configuration diagram of an experimental example according to FIG. 4; FIG. 6 is a cross-sectional view of a main part of a second embodiment of a reduction gear including a planetary gear reducer . FIG. 7 is a sectional view taken along the line BB of FIG. 6; FIG. 8 is a cross-sectional view of a main part of a third embodiment of a speed reducer including a planetary gear reducer . FIG. 9 is a characteristic diagram of a rotation spring constant of a general reduction gear transmission. FIG. 10 is an overall conceptual diagram of an industrial robot using a robot joint device relating to the speed reduction device of the present embodiment . 11 is a cross-sectional view of a main part of a fourth embodiment example used for the first joint in FIG. 10; FIG. 12 is a sectional view of a main part of a fifth embodiment example used for the second joint of FIG. 10; FIG. 13 shows the planetary gear reducer of the present invention in the second joint of FIG.
It is principal part sectional drawing of the example of form using . [Description of Signs] 1 Electric motor 3, 40, 60, 70, 80, 90 Reduction gear 4 Cylindrical body 4a One side end 5, 71, 81 of cylindrical body First member 12, 73, 83 Second member 20 Front stage Reduction gear 21 Rear-stage reduction gear (planetary gear reduction gear) 28 Internal gear 29 External gear 29c Hole 30 Input crankshaft 33 Disk 35 Block 35b Column 44 Support 44a Member mounting end surface 44b Member fastening hole 84 Bearing 94 98 Bearing 100 A pair of support parts

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 1.内歯歯車が設けられた筒体と、筒体の内歯歯車に噛
み合う外歯歯車と、前記内歯歯車の中心部に位置すると
ともに、そのクランク部が前記外歯歯車に嵌合して前記
外歯歯車を揺動回転させる入力クランク軸と、入力クラ
ンク軸を支持する支持体と、を備えた遊星歯車減速機に
おいて、 前記支持体が前記外歯歯車の両側に位置する一対の支持
部、および前記外歯歯車の前記入力クランク軸の軸線方
向に空けた孔に遊嵌された柱部から一体的に構成され、 前記筒体は、前記一対の支持部の両外周と前記筒体の両
端部内周との間に設けられた、ベアリングを介して、前
記支持体に軸支され、 前記入力クランク軸の両端部は、前記一対の支持部の両
内周と前記入力クランク軸の両端部外周との間に設けら
れた、ベアリングを介して、前記一対の支持部に軸支さ
れ、 前記一対の支持部のうちの一方の側端部に形成した部材
取付け用端面、および該部材取付け用端面に形成した部
材締結用穴を備え、 前記部材取付け用端面が、前記筒体の一方側端部より外
側に位置していることを特徴とする遊星歯車減速機。
(57) [Claims] The cylindrical body provided with the internal gear and the internal gear of the cylindrical body
When it is located at the center of the external gear that meshes with the internal gear
In both cases, the crank portion is fitted to the external gear and the
An input crankshaft that swings and rotates the external gear,
A planetary gear reducer equipped with a support for supporting the shaft
Oite, supporting said support for a pair located on opposite sides of said external gear
Part, and the axial direction of the input crankshaft of the external gear
The cylindrical body is integrally formed from a pillar portion loosely fitted in a hole opened in the direction, and the cylindrical body includes both outer circumferences of the pair of support portions and both sides of the cylindrical body.
Through the bearing provided between the inner edge of the end and the front
Both ends of the input crankshaft are supported by the support, and both ends of the pair of support portions are
Between the inner circumference and the outer circumference of both ends of the input crankshaft.
That is supported by the pair of support parts via bearings.
Is, member formed on one side end of one of said pair of supports
Mounting end face and part formed on the member mounting end face
A hole for material fastening is provided, and the end surface for attaching the member is located outside one end of the cylindrical body.
A planetary gear reducer characterized by being located on the side.
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