JP4707499B2 - Rotation drive mechanism - Google Patents

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JP4707499B2 JP2005236416A JP2005236416A JP4707499B2 JP 4707499 B2 JP4707499 B2 JP 4707499B2 JP 2005236416 A JP2005236416 A JP 2005236416A JP 2005236416 A JP2005236416 A JP 2005236416A JP 4707499 B2 JP4707499 B2 JP 4707499B2
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Description

この発明は、産業ロボットに用いられる回転駆動機構に関する。     The present invention relates to a rotational drive mechanism used for an industrial robot.

従来の産業ロボットに用いられる回転駆動機構としては、例えば図４、５に示すようなものが知られている。このものは、内周に多数の歯13が設けられた回転ケース14と、回転ケース14内に設けられ、外周に回転ケース14の歯13より歯数が若干少なくかつ回転ケース14の歯13に噛み合う外歯15が設けられたピニオン16と、ピニオン16にクランク部18が挿入された２本以上のクランクシャフト19と、クランクシャフト19を回転可能に支持するキャリア17と、外周に外歯車21、22が取り付けられた回転体20と、を備え、駆動モータ26の出力軸24の一端に固定された外歯車25が前記外歯車22に噛み合うとともに、前記外歯車21が各クランクシャフト19の他端に固定された２個の外歯車23に噛み合うようにしたものである。 As a rotational drive mechanism used for a conventional industrial robot , for example, those shown in FIGS. 4 and 5 are known. This is a rotating case 14 provided with a large number of teeth 13 on the inner periphery, and is provided in the rotating case 14 with a slightly smaller number of teeth than the teeth 13 of the rotating case 14 on the outer periphery and A pinion 16 provided with meshing external teeth 15, two or more crankshafts 19 having a crank portion 18 inserted into the pinion 16, a carrier 17 for rotatably supporting the crankshaft 19, an external gear 21 on the outer periphery, And an external gear 25 fixed to one end of the output shaft 24 of the drive motor 26 meshes with the external gear 22, and the external gear 21 is the other end of each crankshaft 19. Is engaged with the two external gears 23 fixed to each other.

また、従来の産業ロボットに用いられる回転駆動機構としては、例えば以下の特許文献１に記載されているようなものも知られている。
実開平６−６７８６号公報 Moreover, as a rotational drive mechanism used for the conventional industrial robot, what is described, for example in the following patent document 1 is also known.
Japanese Utility Model Publication No. 6-6786

このものは、内周に多数の歯が設けられた環状部材と、環状部材内に設けられ、外周に環状部材の歯より歯数が若干少なくかつ環状部材の歯に噛み合う外歯が設けられた偏心ギアと、偏心ギアに偏心軸部が挿入された２本以上のクランク軸と、クランク軸を回転可能に支持する保持部材とを備えた偏心差動減速機を備えるとともに、前記保持部材の他側部には固定のベース部材が取り付けられ、また、保持部材より他側には前記クランク軸に駆動力を付与することで偏心ギアを偏心回転させるサーボモータが配置されている。   This is provided with an annular member having a large number of teeth on the inner periphery, and an outer tooth which is provided in the annular member and has a slightly smaller number of teeth than the annular member and meshes with the teeth of the annular member on the outer periphery. An eccentric differential reduction gear including an eccentric gear, two or more crankshafts in which an eccentric shaft portion is inserted into the eccentric gear, and a holding member that rotatably supports the crankshaft is provided. A fixed base member is attached to the side portion, and a servo motor that eccentrically rotates the eccentric gear by applying a driving force to the crankshaft is disposed on the other side of the holding member.

そして、前記保持部材および偏心ギア内に第２サーボモータによって駆動回転される円筒状の第１駆動シャフトを遊嵌するとともに、該第１駆動シャフト内に第３サーボモータによって駆動回転される円筒状の第２駆動シャフトを挿入し、該第２駆動シャフト内にケーブルを通すようにしている。   A cylindrical first drive shaft that is driven and rotated by a second servomotor is loosely fitted in the holding member and the eccentric gear, and a cylindrical shape that is driven and rotated by the third servomotor in the first drive shaft. The second drive shaft is inserted, and a cable is passed through the second drive shaft.

この発明は、製作費を安価とすることができる回転駆動機構を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a rotary drive mechanism that can be manufactured at low cost.

この発明は、内周に多数の歯が設けられたケースと、前記ケース内に設けられ、外周に前記ケースの前記歯より歯数が若干少なくかつ前記ケースの前記歯に噛み合う外歯が設けられたピニオンと、前記ピニオンにクランク部が挿入された２本以上のクランクシャフトと、前記クランクシャフトの両端部を回転可能に支持するキャリアとを備えた偏心差動減速機と、
前記クランクシャフトに駆動力を付与することで前記ピニオンを偏心回転させる駆動モータとを有する産業ロボットに用いられる回転駆動機構において、
前記偏心差動減速機の前記キャリアを前記ケースの半径方向内側に配置する一方、該キャリアと前記ケースとはこれらの間に介装される軸方向に離れた一対の軸受により相対回転可能とするとともに、
前記駆動モータを前記ピニオンの偏心運動中心より半径方向外側に配置し、
かつ、前記駆動モータが取り付けられる一方、その中央近傍に設けられた孔を有し、前記キャリアの前記駆動モータに近接する他側部に取り付けられるとともに、半径方向外端が前記キャリアの半径方向外端より半径方向外側まで延在し、当該延在する部分が前記ケースの軸方向他端面に対向しているフランジ部材と、
前記ピニオン内に遊嵌され、一端部が前記キャリアの一側部に取り付けられる一方、他端部が、前記キャリアの他側部および前記フランジ部材の前記ケースに対向している対向面を越えて延在するとともに、前記フランジ部材の前記孔内に挿入されて該フランジ部材に固定された筒体とをさらに備え、該筒体の前記孔を、配線を通す通路として使用するようにしたものである。 The present invention includes a case where a large number of teeth on the inner periphery are provided, disposed within the casing, the external teeth provided teeth than the teeth of the case on the outer circumference meshes with the teeth of slightly lower and the case the pinion has, two and more crankshaft crank portion is inserted into the pinion, and the eccentric differential reduction gear and a carrier rotatably supporting the both end portions of the crankshaft,
The rotary drive mechanism for use in industrial robot and a drive motor for eccentrically rotating the pinion by applying a driving force to the crankshaft,
The carrier of the eccentric differential reduction gear is disposed on the radially inner side of the case, and the carrier and the case are relatively rotatable by a pair of axially spaced bearings interposed therebetween. With
The drive motor is disposed radially outward from the eccentric motion center of the pinion;
And, while the drive motor is mounted, having a hole provided in the center vicinity with attached on the other side adjacent to the drive motor of the carrier, the radially outer end radially outside the carrier A flange member extending radially outward from the end , the extending part facing the other axial end surface of the case ;
It is loosely fitted in the pinion, and one end is attached to one side of the carrier, while the other end exceeds the other surface of the carrier and the facing surface of the flange member facing the case. with extending, which the are inserted into the hole of the flange member further comprises a fixed tubular body to said flange member, said holes of the cylindrical body, and to be used as passages through which wiring It is.

この回転駆動機構によれば、製作費を安価とすることができる。 According to the rotary drive machine structure, the manufacturing operation cost can be inexpensive.

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１、２、３において、29は図示していない産業ロボット機体やインデックス装置等の装置本体に固定されたフランジ部材であり、このフランジ部材29の中央近傍に設けられた孔（通路）には筒体32の他端部が挿入されて該フランジ部材29に固定されている。この筒体32の他端部は後述するキャリア44の他側部およびフランジ部材29の回転ケース36に対向している対向面を越えてフランジ部材29の孔（通路）まで延在している。また、これら筒体32、33は中央近傍に孔32ａ、33ａを有し、これらの孔32ａ、33ａは配線を通す通路30として使用される。前述したフランジ部材29、筒体32、33は全体として中央近傍に通路を有する固定部材31を構成する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
In FIGS. 1, 2, and 3, reference numeral 29 denotes a flange member (not shown) fixed to an apparatus body such as an industrial robot body or an index device. In the hole (passage) provided near the center of the flange member 29, The other end of the cylindrical body 32 is inserted and fixed to the flange member 29 . The other end of this cylindrical body 32 extends to the hole of the flange member 29 beyond the opposed surfaces facing the rotary case 36 of the other side and the flange member 29 of the carrier 44 to be described later (passage) . These cylinder 32, 33 has holes 32a, a 33a near the center, the holes 32a, 33a is used as a passage 30 for passing the wiring. The flange member 29 and the cylinders 32 and 33 described above constitute a fixing member 31 having a passage near the center as a whole.

この固定部材31の外側には該固定部材31と同軸で円筒状をした回転ケース36が遊嵌され、この回転ケース36の内周でその軸方向中央部には円柱状をした多数のピン歯37がほぼ半分だけ埋設された状態で設けられている。そして、これらのピン歯37は軸方向に延びるとともに周方向に等距離離れて配置されている。39は円板状をした２個のピニオンであり、これらのピニオン39の中央部には前記筒体32より大径の貫通孔40が形成されている。そして、これらピニオン39は貫通孔40内に筒体32が遊嵌された状態で固定部材31と回転ケース36との間に設けられている。また、これらピニオン39の外周には回転ケース36のピン歯37より若干歯数が少ない外歯41が形成され、これらの外歯41はサイクロイド歯から構成されるとともに、前記ピン歯37に全歯で噛み合っている。44は固定部材31と回転ケース36との間、即ち回転ケース36の半径方向内側に設けられ、固定部材31に取り付けられたキャリアであり、このキャリア44はピニオン39の軸方向一側に配置された一側フランジ45と、ピニオン39の軸方向他側、即ち、後述する駆動モータ58に近接する側に配置された他側フランジ46と、これら一側、他側フランジ45、46同士を連結するとともにピニオン39内に遊嵌された軸方向に延びる複数本の連結ロッド47と、から構成されている。そして、このキャリア44の一側フランジ45には筒体32の一端部が取り付けられ、他側フランジ46にはフランジ部材29が取り付けられている。ここで、前記フランジ部材29の半径方向外端は前記キャリア44の半径方向外端より半径方向外側まで延在するとともに、当該延在する部分は前記回転ケース36の軸方向他端面に対向している。49は一側、他側フランジ45、46と回転ケース36との間に介装された一対の軸方向に離れた軸受であり、これらの軸受49によってキャリア44と回転ケース36とは相対回転可能となる。50は周方向に等距離離れて配置された軸方向に延びる２本以上、ここでは２本のクランクシャフトであり、各クランクシャフト50はその一端が軸受51を介して一側フランジ45に、他端部が軸受52を介して他側フランジ46に回転可能に支持されている。また、各クランクシャフト50は中央部に偏心した２個のクランク部53を有し、各クランク部53はそれぞれピニオン39に形成された貫通孔54にニードル軸受55を介装した状態で挿入されている。前述した回転ケース36、ピニオン39、キャリア44、クランクシャフト50は全体として、入力回転を高比で減速することができる偏心差動減速機56を構成する。 A rotating case 36 that is cylindrical and coaxial with the fixing member 31 is loosely fitted on the outer side of the fixing member 31, and a plurality of pin teeth that are cylindrical in the axially central portion of the inner periphery of the rotating case 36. 37 is provided with almost half buried. These pin teeth 37 extend in the axial direction and are spaced equidistantly in the circumferential direction. Reference numeral 39 denotes two disk-shaped pinions, and a through hole 40 having a diameter larger than that of the cylindrical body 32 is formed at the center of these pinions 39. These pinions 39 are provided between the fixing member 31 and the rotating case 36 in a state where the cylindrical body 32 is loosely fitted in the through hole 40. In addition, external teeth 41 having a slightly smaller number of teeth than the pin teeth 37 of the rotating case 36 are formed on the outer periphery of the pinion 39, and these external teeth 41 are composed of cycloidal teeth, and all the teeth are connected to the pin teeth 37. Are engaged. 44 is a carrier that is provided between the fixing member 31 and the rotating case 36 , that is, on the radially inner side of the rotating case 36, and is attached to the fixing member 31, and this carrier 44 is arranged on one side of the pinion 39 in the axial direction. The one side flange 45 is connected to the other side in the axial direction of the pinion 39 , that is, the other side flange 46 disposed on the side close to the drive motor 58 described later, and the one side, the other side flanges 45, 46 are connected to each other. A plurality of connecting rods 47 extending in the axial direction and loosely fitted in the pinion 39 are also configured. One end portion of the cylindrical body 32 is attached to one side flange 45 of the carrier 44, and a flange member 29 is attached to the other side flange. Here, the radially outer end of the flange member 29 extends radially outward from the radially outer end of the carrier 44 , and the extending portion faces the other axial end surface of the rotating case 36. Yes. 49 is a pair of axially separated bearings interposed between one side, the other side flanges 45, 46 and the rotating case 36, and the carrier 44 and the rotating case 36 can be rotated relative to each other by these bearings 49. It becomes. Reference numeral 50 denotes two or more, in this case, two crankshafts that are arranged at equal distances in the circumferential direction, and here are two crankshafts. One end of each crankshaft 50 is connected to one flange 45 via a bearing 51 and the other. The end is rotatably supported by the other flange 46 via the bearing 52. Each crankshaft 50 has two crank portions 53 eccentric to the center, and each crank portion 53 is inserted into a through hole 54 formed in the pinion 39 with a needle bearing 55 interposed therebetween. Yes. The rotating case 36, the pinion 39, the carrier 44, and the crankshaft 50 described above constitute an eccentric differential reducer 56 that can decelerate the input rotation at a high ratio.

58は１台の駆動モータ（サーボモータ）であり、この駆動モータ58は他側フランジ46より他側で固定部材31の外側に配置、詳しくは筒体33の外周側でフランジ部材29に取り付けられて固定されており、この結果、この駆動モータ58は前記ピニオン39の偏心運動中心より半径方向外側に配置されていることになる。また、この駆動モータ58の出力軸59の一端が継手60を介していずれか１本のクランクシャフト50ａの他端に直結されている。この結果、前記駆動モータ58が作動して出力軸59からクランクシャフト50ａに駆動力が直接付与されると、該クランクシャフト50ａが回転してピニオン39が偏心回転（公転）する。61は他側フランジ46より他側で固定部材31の外側に配置、詳しくは筒体33の外周に固定され、前記駆動モータ58に重なり合う（軸方向位置が一致し、並設している）検出器としてのエンコーダであり、このエンコーダ61は前記駆動モータ58から180度離れて配置されるとともに、その検出軸62が残りのクランクシャフト50の１本、即ちクランクシャフト50ｂの他端に継手63を介して連結されている。そして、このエンコーダ61は同期して回転するクランクシャフト50の回転量を検出し、その検出結果を基に駆動モータ58を制御する。65は前記フランジ部材29と筒体33の他端とに連結され、駆動モータ58およびエンコーダ61を覆う有底円筒状のカバーであり、66は回転ケース36と一側フランジ45との間および回転ケース36とフランジ部材29との間にそれぞれ介装されたオイルシールである。   Reference numeral 58 denotes a single drive motor (servo motor), and this drive motor 58 is disposed outside the fixed member 31 on the other side of the other side flange 46. Specifically, the drive motor 58 is attached to the flange member 29 on the outer peripheral side of the cylinder 33. As a result, the drive motor 58 is disposed radially outward from the eccentric motion center of the pinion 39. One end of the output shaft 59 of the drive motor 58 is directly connected to the other end of any one of the crankshafts 50a via a joint 60. As a result, when the driving motor 58 is operated and a driving force is directly applied from the output shaft 59 to the crankshaft 50a, the crankshaft 50a rotates and the pinion 39 rotates eccentrically (revolves). 61 is disposed outside the fixing member 31 on the other side of the other flange 46, more specifically, is fixed to the outer periphery of the cylindrical body 33, and overlaps with the drive motor 58 (the axial position coincides and is arranged in parallel). The encoder 61 is arranged 180 degrees away from the drive motor 58, and the detection shaft 62 has a joint 63 at one end of the remaining crankshaft 50, that is, the other end of the crankshaft 50b. Are connected through. The encoder 61 detects the amount of rotation of the crankshaft 50 that rotates in synchronization, and controls the drive motor 58 based on the detection result. 65 is a bottomed cylindrical cover that is connected to the flange member 29 and the other end of the cylinder 33 and covers the drive motor 58 and the encoder 61, and 66 is between the rotating case 36 and the one-side flange 45 and rotates. Oil seals interposed between the case 36 and the flange member 29, respectively.

次に、この発明の実施例の作用について説明する。
今、駆動モータ58が作動して出力軸59の回転がクランクシャフト50ａに伝達され、これにより、ピニオン39が該クランクシャフト50ａと同一回転数で偏心回転（公転）し、また、クランクシャフト50ｂも同一回転数で回転しているとする。このとき、ピニオン39の外歯41は歯数が回転ケース36のピン歯37より若干少なく、かつ、該回転ケース36のピン歯37に全歯で噛み合っており、しかも、キャリア44が回転できないよう固定部材31に固定されているため、前記駆動モータ58の回転は高比に減速されて回転ケース36から取り出される。 Next, the operation of the embodiment of the present invention will be described.
Now, the drive motor 58 is activated and the rotation of the output shaft 59 is transmitted to the crankshaft 50a. As a result, the pinion 39 rotates eccentrically (revolves) at the same rotational speed as the crankshaft 50a. Suppose that they are rotating at the same rotation speed. At this time, the external teeth 41 of the pinion 39 are slightly smaller in number of teeth than the pin teeth 37 of the rotating case 36, and are engaged with the pin teeth 37 of the rotating case 36 with all teeth, and the carrier 44 cannot be rotated. Since it is fixed to the fixing member 31, the rotation of the drive motor 58 is decelerated to a high ratio and taken out from the rotating case 36.

ここで、前述のように駆動モータ58の出力軸59をクランクシャフト50ａに直結し、該クランクシャフト50ａに駆動モータ58からの駆動力を、従来技術のような歯車を介することなく直接付与するようにしているため、歯車の噛み合いに基づくバックラッシや騒音が生じることはなく、これにより、低騒音としながら回転ケース36を高精度で減速回転させることができる。しかも、前述のように歯車を省略して駆動モータ58の出力軸59とクランクシャフト50ａを直結することにより、駆動モータ58をクランクシャフト50ａに接近させるとともに、エンコーダ61を駆動モータ58から分離して駆動モータ58から離れた他のクランクシャフト50ｂに連結するようにしているため、これら駆動モータ58とエンコーダ61とを互いに重なり合わせた状態（軸方向位置を一致させた並設状態）で配置することができ、これにより、装置全体の軸方向長さを飛躍的に短縮することができる。さらに、前述のことからエンコーダ61は発熱する駆動モータ58から離隔して配置され、これにより、エンコーダ61に対する駆動モータ58からの熱影響が低減してエンコーダ61の検出精度の低下が防止される。さらに、前述のように歯車を省略したので、製作費を安価とすることもできる。   Here, as described above, the output shaft 59 of the drive motor 58 is directly connected to the crankshaft 50a, and the driving force from the drive motor 58 is directly applied to the crankshaft 50a without using a gear as in the prior art. Therefore, there is no backlash or noise due to the meshing of the gears, and the rotating case 36 can be rotated at a reduced speed with high accuracy while reducing noise. Moreover, as described above, by omitting the gears and directly connecting the output shaft 59 of the drive motor 58 and the crankshaft 50a, the drive motor 58 is brought close to the crankshaft 50a and the encoder 61 is separated from the drive motor 58. Since it is connected to another crankshaft 50b distant from the drive motor 58, the drive motor 58 and the encoder 61 are arranged so as to overlap each other (a side-by-side arrangement in which the axial positions are matched). As a result, the axial length of the entire apparatus can be drastically shortened. Further, as described above, the encoder 61 is disposed apart from the drive motor 58 that generates heat, thereby reducing the thermal influence from the drive motor 58 on the encoder 61 and preventing the detection accuracy of the encoder 61 from being lowered. Further, since the gear is omitted as described above, the manufacturing cost can be reduced.

この発明は、産業ロボットに用いられる回転駆動機構に適用できる。   The present invention can be applied to a rotational drive mechanism used for an industrial robot.

この発明の一実施例を示す正面断面図である。It is front sectional drawing which shows one Example of this invention. 図１のＩーＩ矢視断面図である。It is II sectional view taken on the line of FIG. その概要を説明する正面断面図である。It is a front sectional view explaining the outline. 従来の回転駆動機構の概要を示す正面断面図である。It is front sectional drawing which shows the outline | summary of the conventional rotational drive mechanism. その図２と同様の断面図である。It is sectional drawing similar to the FIG.

31…固定部材 36…回転ケース
37…歯 39…ピニオン
41…外歯 44…キャリア
50…クランクシャフト 53…クランク部
58…駆動モータ 59…出力軸 31 ... Fixing member 36 ... Rotating case
37 ... Teeth 39 ... Pinion
41 ... external teeth 44 ... carrier
50 ... Crankshaft 53 ... Crank part
58 ... Drive motor 59 ... Output shaft

Claims (1)

内周に多数の歯が設けられたケースと、前記ケース内に設けられ、外周に前記ケースの前記歯より歯数が若干少なくかつ前記ケースの前記歯に噛み合う外歯が設けられたピニオンと、前記ピニオンにクランク部が挿入された２本以上のクランクシャフトと、前記クランクシャフトの両端部を回転可能に支持するキャリアとを備えた偏心差動減速機と、
前記クランクシャフトに駆動力を付与することで前記ピニオンを偏心回転させる駆動モータとを有する産業ロボットに用いられる回転駆動機構において、
前記偏心差動減速機の前記キャリアを前記ケースの半径方向内側に配置する一方、該キャリアと前記ケースとはこれらの間に介装される軸方向に離れた一対の軸受により相対回転可能とするとともに、
前記駆動モータを前記ピニオンの偏心運動中心より半径方向外側に配置し、
かつ、前記駆動モータが取り付けられる一方、その中央近傍に設けられた孔を有し、前記キャリアの前記駆動モータに近接する他側部に取り付けられるとともに、半径方向外端が前記キャリアの半径方向外端より半径方向外側まで延在し、当該延在する部分が前記ケースの軸方向他端面に対向しているフランジ部材と、
前記ピニオン内に遊嵌され、一端部が前記キャリアの一側部に取り付けられる一方、他端部が、前記キャリアの他側部および前記フランジ部材の前記ケースに対向している対向面を越えて延在するとともに、前記フランジ部材の前記孔内に挿入されて該フランジ部材に固定された筒体とをさらに備え、該筒体の前記孔を、配線を通す通路として使用するようにしたことを特徴とする、産業ロボットに用いられる回転駆動機構。 A case a large number of teeth on the inner periphery are provided, disposed within the case, a pinion external teeth provided to teeth than the teeth of the case on the outer circumference meshes with the teeth of slightly lower and the case, 2 and more crankshaft crank portion is inserted into the pinion, and the eccentric differential reduction gear and a carrier rotatably supporting the both end portions of the crankshaft,
The rotary drive mechanism for use in industrial robot and a drive motor for eccentrically rotating the pinion by applying a driving force to the crankshaft,
The carrier of the eccentric differential reduction gear is disposed on the radially inner side of the case, and the carrier and the case are relatively rotatable by a pair of axially spaced bearings interposed therebetween. With
The drive motor is disposed radially outward from the eccentric motion center of the pinion;
And, while the drive motor is mounted, having a hole provided in the center vicinity with attached on the other side adjacent to the drive motor of the carrier, the radially outer end radially outside the carrier A flange member extending radially outward from the end , the extending part facing the other axial end surface of the case ;
It is loosely fitted in the pinion, and one end is attached to one side of the carrier, while the other end exceeds the other surface of the carrier and the facing surface of the flange member facing the case. with extending, to the inserted into the hole of the flange member further comprises a fixed tubular body to said flange member, said holes of the cylindrical body, and to be used as passages through which wiring A rotary drive mechanism used for industrial robots .
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