JP5293529B2

JP5293529B2 - 減速機の取付け構造、及び減速機の製造方法

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Publication number: JP5293529B2
Application number: JP2009215402A
Authority: JP
Inventors: 淑隆平井
Original assignee: Denso Wave Inc
Current assignee: Denso Wave Inc
Priority date: 2009-09-17
Filing date: 2009-09-17
Publication date: 2013-09-18
Anticipated expiration: 2029-09-17
Also published as: JP2011064265A

Description

本発明は、ロボットが備えるフレーム等に減速機を取付ける構造、及び減速機の製造方法に関する。

この種の構造として、ハーモニックドライブ(登録商標、以下同様)減速機を、ロボットが備えるアームのフレーム（被取付け体）にボルト締めにより固定したものがある（例えば、特許文献１参照）。こうした構造では一般的に、減速機のサーキュラスプラインに貫通孔が形成されるとともに、アームのフレームにタップ加工により雌ねじが形成される。そして、サーキュラスプラインの貫通孔にボルトを挿通して、ボルトの雄ねじをフレームの雌ねじに締付けることにより、サーキュラスプラインがフレームに固定されている。

特許第３８０１０５９号公報

ところで、上記のような減速機の取付け構造において、減速機の各部材が公差範囲内で製造されているにもかかわらず、減速機の駆動時に微小な振動が発生することが本願発明者らによって確認された。そして、本願発明者らが鋭意研究した結果、この微小な振動の原因として、サーキュラスプラインの内周歯とフレクスプラインの外周歯とが円滑に噛合っていないことが突き止められた。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、減速機を被取付け体に取付ける構造において、減速機駆動時の振動を抑制することのできる減速機の取付け構造を提供することを主たる目的とするものである。また、本発明は、減速機駆動時の振動を抑制することのできる減速機の製造方法を提供することを主たる目的とするものである。

本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。

本願発明者らが鋭意研究した結果、従来の構造においてサーキュラスプラインの内歯とフレクスプラインの外歯とが円滑に噛合っていない場合には、サーキュラスプラインに微小な歪が生じていることが発見された。そこで、減速機を被取付け体に取付ける構造に着目したところ、サーキュラスプラインを被取付け体とボルトの頭とで挟み込んで固定する従来の取付け構造に問題があるとの考えに至った。すなわち、従来の取付け構造では、ボルトの締め付け荷重がサーキュラスプラインの両面に作用するため、サーキュラスプラインに微小な歪が生じると考えられる。

この点、第１の発明は、楕円状のカムを有するウェーブジェネレータと、外周部に外歯が形成され前記ウェーブジェネレータの外側に位置するフレクスプラインと、内周部に前記外歯よりも多い内歯が形成され前記フレクスプラインの外側に位置するサーキュラスプラインとを備え、前記フレクスプラインの外歯と前記サーキュラスプラインの内歯とが噛み合う波動歯車減速機を、被取付け体に取付ける構造であって、前記サーキュラスプラインにおいてその中心軸線に直交する所定面に突出させて突出部が設けられるとともに、前記突出部に雄ねじ部が形成されており、前記被取付け体において前記突出部に対応して設けられた貫通孔に前記突出部が挿通され、前記雄ねじ部がナットにより締付けられていることを特徴とする。

上記構成によれば、前記サーキュラスプラインにおいてその中心軸線に直交する所定面に突出させた突出部が、前記被取付け体において前記突出部に対応して設けられた貫通孔に挿通されている。そして、突出部に形成された雄ねじ部をナットで締付けることにより、サーキュラスプラインが被取付け体に固定されている。このため、サーキュラスプラインにおいて、被取付け体に取り付けられる取付け部の両面に締付け荷重が作用する構造とは異なり、この取付け部の片面にのみ締付け荷重が作用する構造となる。したがって、サーキュラスプラインに微小な歪みの生じることが抑制される。その結果、サーキュラスプラインの内歯とフレクスプラインの外歯とが円滑に噛合わされ、減速機駆動時の振動が抑制されることが本願発明者らによって確認されている。

なお、上記取付け部の両面に締付け荷重が作用する構造では、取付け部の両面においてばり等が挟み込まれるおそれがある。取付け部においてばり等が挟み込まれると、取付け部に隙間が生じたり、サーキュラスプラインが取付け部で歪んだりして、減速機駆動時に振動が発生する原因となる。これに対して、この取付け部の片面にのみ締付け荷重が作用する構造では、ばり等が挟み込まれるおそれがあるのは取付け部の片面のみとなる。このため、上記取付け部においてばり等が挟み込まれることを抑制することができる。したがって、サーキュラスプラインを被取付け体に固定する部分において、ばり等に起因する振動が発生することを抑制することができる。

両端に雄ねじが切られた植込みボルトを用いて、サーキュラスプラインに設けられた雌ねじに一方の雄ねじを締付けることにより、サーキュラスプラインの所定面に前記突出部を設ける構造では、サーキュラスプラインに雌ねじを形成する際にばりの生じるおそれがある。

この点、第２の発明では、第１の発明において、一端に圧入部を有する植込みボルトを用い、前記植込みボルトの圧入部が前記サーキュラスプラインの前記所定面に設けられた穴に圧入されることにより、前記サーキュラスプラインの前記所定面に前記突出部が設けられている。したがって、サーキュラスプラインの所定面に突出部を設ける部分にばりが生じることを抑制することができるため、ばりに起因する振動が発生することを更に抑制することができる。

第３の発明では、第１又は第２の発明において、減速機収容部を有するハウジングに前記減速機を収容し、その状態で、前記ハウジング又は同ハウジングに固定される固定部材を前記被取付け体として前記減速機を取付ける構造であって、前記ハウジング又は前記固定部材には前記貫通孔が形成されるとともに、前記サーキュラスプラインには、前記ハウジングの外側に延びる向きに前記突出部が設けられており、前記貫通孔に前記突出部を挿通させ前記ハウジングの外側部分で前記雄ねじ部がナットにより締付けられていることを特徴とする。

上記構成によれば、ハウジング外側から突出部先端の雄ねじ部にナットを締め付けることができ、減速機の組み付け作業性を向上させることができる。すなわち、減速機がハウジングの減速機収容部に収容され、かつ突出部の雄ねじ部にナットが締め付けられている状態で、フレクスプラインとサーキュラスプラインとの噛み合い状態の調整等を実施することができる。また上記構成によれば、減速機の組付が完了した後のメンテナンス等においても、減速機をハウジングから取り出すことなく、フレクスプラインとサーキュラスプラインとの噛み合い状態の調整等が可能となる。

第４の発明では、第１乃至第３のいずれかの発明において、前記突出部の外周面と前記貫通孔の内周面との間に所定の隙間が形成されるように、前記貫通孔の開口寸法が前記突出部の外形寸法よりも大きい所定寸法に設定されていることを特徴とする。

上記構成によれば、前記突出部の外周面と前記貫通孔の内周面との間に所定の隙間が形成されるため、被取付け体にサーキュラスプラインを取付けた状態でそれらの相対位置を調整することができる。したがって、サーキュラスプラインを被取付け体に固定する際に、前記ウェーブジェネレータ、前記フレクスプライン、及びサーキュラスプラインの中心軸線を精度よく一致させることができる。

さらに、サーキュラスプラインの所定面に突出部を設ける部分にばりが生じたとしても、突出部の外周面と貫通孔の内周面との間の隙間にばりを収容することができる。その結果、サーキュラスプラインを被取付け体に固定する部分において、ばりに起因する振動が発生することを更に抑制することができる。

第５の発明は、楕円状のカムを有するウェーブジェネレータと、外周部に外歯が形成され前記ウェーブジェネレータの外側に位置するフレクスプラインと、内周部に前記外歯よりも多い内歯が形成され前記フレクスプラインの外側に位置するサーキュラスプラインとを備え、前記フレクスプラインの外歯と前記サーキュラスプラインの内歯とが噛み合う波動歯車減速機を製造する方法であって、前記サーキュラスプラインにおいてその中心軸線に直交する所定面に突出させて、先端部に雄ねじ部を有する突出部を形成する第１工程と、前記第１工程の後に、前記サーキュラスプラインに前記内歯を設ける第２工程と、
を備えることを特徴とする。

上記工程によれば、第１工程として、前記サーキュラスプラインにおいてその中心軸線に直交する所定面に突出させて、先端部に雄ねじ部を有する突出部が形成される。そして、第１工程の後に、前記サーキュラスプラインに前記内歯が設けられる。このため、サーキュラスプラインの所定面に突出部を設ける際にサーキュラスプラインに歪が生じたとしても、その歪の影響を受けないようにしてサーキュラスプラインに内歯を設けることができる。その結果、サーキュラスプラインの内歯とフレクスプラインの外歯とを円滑に噛み合わせることができる。

第６の発明では、第５の発明において、前記第１工程は、前記サーキュラスプラインの前記所定面に穴を設ける工程と、一端に圧入部を有する植込みボルトの前記圧入部を前記穴に圧入する工程とを含むことを特徴とする。

上記工程によれば、第２の発明で説明したように、サーキュラスプラインに雌ねじを切る工程と比較して、サーキュラスプラインの所定面に突出部を設ける部分にばりが生じることを抑制することができる。したがって、減速機の駆動時において、ばりに起因する振動が発生することを抑制することができる。

ロボット装置の関節部における内部構造を示す断面図。減速機ユニットの分解断面図。ロボット装置の概要を示す正面図。減速機ユニットの組付手順を示す図。

以下、本発明を垂直多関節型ロボットとして具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態のロボットは、例えば産業用ロボット装置として機械組立工場などの組立システムにて用いられる。

はじめに、ロボット装置１０の概要を図３を用いて説明する。図３に示すように、ロボット装置１０は、回動中心軸線として第１軸Ｊ１、第２軸Ｊ２、第３軸Ｊ３、第４軸Ｊ４、第５軸Ｊ５、第６軸Ｊ６を有する６軸ロボットであり、これら各軸における各部の動作角度がそれぞれサーボモータ等からなる駆動源の駆動により調整されるものとなっている。サーボモータはいずれも正逆両方向の回転が可能であり、モータ駆動により原点位置を基準として各部が動作する。本実施形態では、第１軸Ｊ１が鉛直方向に延びるようにしてロボット装置１０が床等のロボット設置箇所に設置されるものとしており、図１の上下方向が鉛直方向を示すとして以下説明する。

ロボット装置１０において、基台１１は、床等に固定される固定部１２と、その固定部１２の上方に設けられる回動部１３とを有しており、回動部１３が第１軸Ｊ１を回動中心として水平方向に回動可能になっている。回動部１３の上端部分には下アーム１５が回動可能に連結されている。下アーム１５は基本姿勢として鉛直方向に延びる向きに設けられ、その上端部には上アーム１６が回動可能に連結されている。上アーム１６は基本姿勢として水平方向に延びる向きに設けられている。

下アーム１５は、水平方向に延びる第２軸Ｊ２を回動中心として回動部１３に対して回動可能になっており、所定の動作範囲内において時計回り方向又は反時計回り方向に回動動作する。また、上アーム１６は、水平方向に延びる第３軸Ｊ３を回動中心として下アーム１５に対して回動可能になっており、所定の動作範囲内において時計回り方向又は反時計回り方向に回動動作する。

上アーム１６は、基端側と先端側とで２つのアーム部に分割されて構成されており、基端側は第１上アーム１６Ａ、先端側は第２上アーム１６Ｂとなっている。第１上アーム１６Ａは上述したとおり下アーム１５に回動可能に連結されている。これに対し、第２上アーム１６Ｂは、本上アーム１６の長手方向に延びる第４軸Ｊ４を回動中心として第１上アーム１６Ａに対してねじり方向に回動可能になっている。

上アーム１６（詳しくは第２上アーム１６Ｂ）の先端部には手首部１７が設けられ、その手首部１７には、ワークやツール等を取り付けるためのハンド部１８が設けられている。手首部１７は、水平方向に延びる第５軸Ｊ５を回動中心として第２上アーム１６Ｂに対して回動可能になっている。また、ハンド部１８は、その中心線である第６軸Ｊ６を回動中心としてねじり方向に回動可能になっている。

ロボット装置１０において各軸Ｊ１〜Ｊ６の関節部分には、それぞれ前段部材側に設けられているサーボモータの回転を減速して次段部材側に伝達するための減速機構が設けられており、以下その詳細を説明する。ここでは、前段部材を基台１１の回動部１３、次段部材を下アーム１５としてそれら両者の連結部分（関節部）について説明する。図１は、基台１１における回動部１３の上端部と下アーム１５との連結部分（関節部）における内部構造を示す断面図であり、これは図３のＡ−Ａ線断面図に相当する。

図１に示すように、回動部１３の上端部は、下アーム１５の内部に入り込むようにして、具体的には下アーム１５を構成するアームカバー１５ａに覆われるようにして設けられている。そして、アームカバー１５ａ内に、回動部１３と下アーム１５との連結機構が設けられている。この連結機構は、基本構造として、回動部１３側（すなわち基台１１側）に固定されるモータ（サーボモータ）２１と、そのモータ２１の出力軸側に設けられた減速手段としての減速機ユニット２２とから構成されている。なお、モータ２１及び減速機ユニット２２の中心軸が上述した第２軸Ｊ２となっている。

モータ２１の出力軸側の端面部には金属製のモータプレート（固定部材）２３が設けられており、このモータプレート２３を挟んでモータ２１とは反対側に減速機ユニット２２が取り付けられている。モータプレート２３は環状をなし、回動部１３を構成する金属製の基台フレーム２４に対して複数のボルト２５により固定されている。基台フレーム２４の先端部（図の上端部）には、減速機ユニット２２の軸線方向に沿って延びる中空状の円筒部２６が形成されており、その円筒部２６の内側に減速機ユニット２２が組み込まれている。円筒部２６は、モータ側（図１の左側）と反モータ側（図１の右側）とで開口の大きさが異なっており、その両端開口のうち大きい方のモータ側開口から減速機ユニット２２が組み込まれるようになっている。円筒部２６がハウジングに相当し、この内部空間が減速機収容部となっている。なお、円筒部２６のモータ側端面には段差部２６ａが形成されており、その段差部２６ａにはめ込まれるようにしてモータプレート２３が取り付けられている。

基台フレーム２４に対するモータプレート２３の固定に関して、モータプレート２３にはその厚み方向に貫通する貫通孔２３ａが形成されるとともに、基台フレーム２４にはモータプレート２３との当接面側に開口するねじ孔２４ａが形成されている。そして、それら貫通孔２３ａ及びねじ孔２４ａにボルト２５を差し入れて締着することで、基台フレーム２４に対してモータプレート２３が固定されている。

次に、減速機ユニット２２の構成について、同ユニット２２の主要な構成を分解して示す図２を用いて説明する。

減速機ユニット２２は、ハーモニックドライブ（登録商標、以下同様）構造を有する減速装置とクロスローラベアリングからなる軸受２７とを一体化したものとして構成されている。なお、本実施形態の減速装置が波動歯車減速装置である。減速装置は、楕円状のカムの外周にボールベアリングが組み付けられてなるウェーブジェネレータ３１と、その外側に配置される薄肉カップ状のフレクスプライン（弾性歯車）３２と、その外側に配置される剛体環状のサーキュラスプライン（内歯車）３３とを備えて構成されている。フレクスプライン３２のカップ外周部には多数の外歯３２ａが形成されるとともに、サーキュラスプライン３３の内周部にはフレクスプライン３２よりも所定数（例えば２つ）だけ歯数が多い内歯３３ａが形成されており、それら外歯３２ａと内歯３３ａとがウェーブジェネレータ３１の長軸の部分で噛み合う構成となっている。

ウェーブジェネレータ３１にはモータ２１の出力軸２１ａがボルト等により連結されており、ウェーブジェネレータ３１はモータ出力軸２１ａを入力軸としてこれと一体に回転する。

サーキュラスプライン３３は、そのモータ側端面（所定面）がモータプレート２３に当接した状態で同モータプレート２３に対して固定されるようになっている。詳しくは、サーキュラスプライン３３において、その中心軸に直交するモータ側端面に有底のボルト固定穴３３ｂが複数形成されており、そのボルト固定穴３３ｂに圧入によりスタッドボルト（植込みボルト）３５が立設されている。スタッドボルト３５は、一端（植え込み側）が圧入部、他端が雄ねじ部である圧入式スタッドボルトである。このスタッドボルト３５により、サーキュラスプライン３３のモータ側端面から突出する突出部が形成されている。すなわち、サーキュラスプライン３３には、円筒部２６の外側に延びる向きにスタッドボルト３５が設けられている。ここで、スタッドボルト３５は、サーキュラスプライン３３よりも高硬度の金属で形成されている。このため、サーキュラスプライン３３に形成された固定穴３３ｂにスタッドボルト３５が圧入されることにより、スタッドボルト３５が補強部材として機能する。したがって、サーキュラスプライン３３の剛性を高くすることができる。

なお、スタッドボルト３５の圧入部をボルト固定穴３３ｂに圧入する構成ではなく、両端に雄ねじが切られたスタッドボルトを用いて、サーキュラスプラインに設けられた雌ねじに一方の雄ねじを締付ける構成を採用することもできる。しかし、こうした構成では、サーキュラスプラインに雌ねじを形成する際にばりの生じるおそれがある。すなわち、雌ねじを切る加工では材料を削り取る過程で微小なばりが生じ易く、こうした微小なばり（例えば数十μｍ程度のばり）がサーキュラスプライン３３の締付け部に挟み込まれても、サーキュラスプライン３３が歪む原因となり得る。さらに、こうしたばりは、一定の大きさではなくばらつきを持っているため、その影響を予想することが困難である。

また、モータプレート２３には、スタッドボルト３５を挿通させるための貫通孔２３ｂが形成されている。貫通孔２３ｂはスタッドボルト３５の外径寸法よりも大径の孔部として、すなわちスタッドボルト３５に対して多少の遊びを有する孔部として形成されている。このため、貫通孔２３ｂを形成する際の位置精度を高くする必要がなく、貫通孔２３ｂの形成前におけるモータプレート２３の表面加工を省略することができる。そして、スタッドボルト３５を貫通孔２３ｂに挿通させてサーキュラスプライン３３がモータプレート２３に組み付けられ、その状態でスタッドボルト３５の先端部にナット３６が締着されることにより、モータプレート（被取付け体）２３に対してサーキュラスプライン３３が固定されるようになっている。こうした構成によれば、スタッドボルト３５の圧入部をボルト固定穴３３ｂに圧入したときの変形により微小な膨らみが生じたとしても、上記遊びの部分にこの微小な膨らみを収容することができる。

また、フレクスプライン３２の中心軸線方向において外歯３２ａとは反対側には厚肉のボス部３２ｂが形成されており、そのボス部３２ｂに軸受２７が組み付けられている。軸受２７は、内輪２８と２つの外輪２９とを備えて構成されており、内輪２８がボス部３２ｂに対して固定されている。より詳しくは、ボス部３２ｂには貫通孔３２ｃが形成されるとともに、内輪２８にはねじ孔２８ａが形成されており、このボス部３２ｂと内輪２８とに対して取付部材３７を介してボルト３８が締着されている。軸受２７の内輪２８はフレクスプライン３２と一体に回転し、これが減速機ユニット２２の出力軸となっている。

さらに、軸受２７の内輪２８には、この内輪２８をアームフレーム４１（図１参照）に連結するためのねじ孔２８ｂが形成されている。また、軸受２７の外輪２９には、フレクスプライン３２のカップ外周部よりも外側の位置に、この外輪２９を基台フレーム２４の円筒部２６（図１参照）に連結するための貫通孔２９ａが形成されている。なお、外輪２９の外径寸法は、基台フレーム２４の円筒部２６における反モータ側の開口寸法よりも大きいものとなっている。

図１の説明に戻り、軸受２７の外輪２９は、基台フレーム２４の円筒部２６に複数のボルト３９により固定されている。また、軸受２７の内輪２８は、下アーム１５を構成する金属製のアームフレーム４１に複数のボルト４２により固定されている。この場合、円筒部２６の反モータ側の開口部を閉じるようにして軸受２７にアームフレーム４１の下端取付部が取り付けられている。

上記構成のロボット装置１０について、基台１１の回動部１３と下アーム１５との関節部における動作を説明する。モータ２１が回転駆動されると、ウェーブジェネレータ３１がモータ出力軸２１ａと一体に回転し、所定の減速比にて減速されつつウェーブジェネレータ３１の回転がフレクスプライン３２に伝達される。そして、フレクスプライン３２と共に軸受２７の内輪２８が一体回転するとともに、内輪２８に固定されているアームフレーム４１が第２軸Ｊ２を中心に正逆いずれかの方向に回転する。これにより、下アーム１５が所望とする動作角度に調整される。

なお、上記のロボット装置１０を備えるロボットシステムでは、同ロボット装置１０の動作を制御する制御装置を備えている。この制御装置は、ＣＰＵや各種メモリを有するロボット制御手段であり、この制御装置により各軸の回転角度や各部の軌跡等が制御される。ただし、ここではその詳細な説明を割愛する。

次に、ロボット装置１０の製造方法について説明する。ここでは、サーキュラスプライン３３の加工手順と、減速機ユニット２２の組付手順とについて説明する。

（１）サーキュラスプライン３３の加工手順
サーキュラスプライン３３を鋳造品にて構成する場合、まずはサーキュラスプライン３３の鋳物粗材を製造し、その鋳物粗材の外表面を荒加工する。次に、荒加工後のサーキュラスプライン３３の外周面を加工する。さらに、モータプレート２３との当接面となる片側の端面を加工し、その端面側（モータプレート当接面側）において複数箇所に有底のボルト固定穴３３ｂを形成する。

次に、ボルト固定穴３３ｂにスタッドボルト３５を圧入してサーキュラスプライン３３にスタッドボルト３５を一体化する（第１工程）。これにより、サーキュラスプライン３３の片側の端面には、サーキュラスプライン３３の中心軸線と同方向に延びる複数のスタッドボルト３５が立設されることとなる。その後、サーキュラスプライン３３の内周部に歯加工を施し、内歯３３ａを形成する（第２工程）。かかる場合、ボルト固定穴３３ｂにスタッドボルト３５を圧入する際にサーキュラスプライン３３に歪が生じたとしても、その歪の影響を受けないようにして、サーキュラスプライン３３の内周部に内歯３３ａを形成することができる。また、スタッドボルト３５の圧入が行われた後に歯加工が行われるため、歯加工後の別工程が原因で内歯３３ａに歪みが生じる等の不都合を抑制できる。

（２）減速機ユニット２２の組付手順
減速機ユニット２２の組付手順については図４を用いて説明する。

まずはフレクスプライン３２と軸受２７とを一体化して減速機ユニット２２の出力側アセンブリＡ１の組付を行っておくとともに、モータ２１とモータプレート２３とウェーブジェネレータ３１とを一体化して減速機ユニット２２の入力側アセンブリＡ２の組付を行っておく。また、例えば鋳造品からなる基台フレーム２４を用意しておく。なお、基台フレーム２４は、サーキュラスプライン３３が直接連結されるものではなく、しかもサーキュラスプライン３３の端面（中心軸線に直交する端面）に当接するものでないため、同端面に対応した面加工やタップ加工は施されていない。

そして、図４（ａ）に示すように、基台フレーム２４の円筒部２６内に、円筒部２６のモータ側から（端部開口が大きい方から）減速機ユニット２２の出力側アセンブリＡ１（フレクスプライン３２と軸受２７との一体物）を収容配置するとともに、ボルト３９により出力側アセンブリＡ１を円筒部２６に対して固定する。

一方で、図４（ｂ）に示すように、減速機ユニット２２の入力側アセンブリＡ２（モータ２１とモータプレート２３とウェーブジェネレータ３１との一体物）に対してサーキュラスプライン３３を組み付ける。具体的には、サーキュラスプライン３３に一体化されたスタッドボルト３５をモータプレート２３の貫通孔２３ｂに挿通させるとともに、スタッドボルト３５の先端部にナット３６を締着することでモータプレート２３に対してサーキュラスプライン３３を固定する。なおこのとき、ナット３６を仮締めの状態とし、サーキュラスプライン３３の若干の動きを許容しておく。

その後、図４（ｃ）に示すように、減速機ユニット２２の出力側アセンブリＡ１を組み付けた状態の基台フレーム２４に対して、さらに、サーキュラスプライン３３を仮固定した減速機ユニット２２の入力側アセンブリＡ２を組み付ける。このとき、基台フレーム２４に対して出力側アセンブリＡ１を組み付ける方向と同じ方向から、入力側アセンブリＡ２が組み付けられる。

この組付について詳しくは、ウェーブジェネレータ３１外周のボールベアリングとサーキュラスプライン３３の内歯３３ａとの間の隙間にフレクスプライン３２を差し入れ、フレクスプライン３２の外歯３２ａとサーキュラスプライン３３の内歯３３ａとを噛み合わせる。そして、ボルト２５の締着により基台フレーム２４に対してモータプレート２３を固定する。

その後、フレクスプライン３２の外歯３２ａとサーキュラスプライン３３の内歯３３ａとの噛み合わせ調整を行う。このとき、サーキュラスプライン３３は仮固定状態であり若干の動きが許容されている。また図４（ｃ）の状態では、スタッドボルト３５の先端部（すなわち、仮締めしたナット３６）が基台フレーム２４の円筒部２６の外側に位置しており、ナット３６の締め付け作業が可能になっている。そこで、モータ出力軸２１ａを低回転で回転させながら、各歯の噛み合わせ調整と芯出し調整とを実施する。なお、外部から電気信号を与えることでモータ２１を回転させるか、手動でモータ出力軸２１ａを回転させるとよい。上記の調整作業により、ウェーブジェネレータ３１、フレクスプライン３２及びサーキュラスプライン３３の芯出し精度が向上する。

そして、噛み合わせ調整と芯出し調整とが完了した後にナット３６を本締めする。これにより、基台フレーム２４に対するモータ２１及び減速機ユニット２２の組付が完了する。このとき、スタッドボルト３５はサーキュラスプライン３３に一部が埋め込まれて一体化されているため、サーキュラスプライン３３においてボルト突出側とは反対の端面にはナット３６の締め付け荷重が作用することはなく、ボルト突出側の端面にのみナット３６の締め付け荷重が作用することとなる。したがって、ナット３６を本締めすることに伴いサーキュラスプライン３３が締め付け固定される場合において、その締め付けに起因してサーキュラスプライン３３の内歯３３ａに歪みが生じることを抑制できる。

上記のように減速機ユニット２２の組付が完了した後、基台１１に対して下アーム１５を連結する。このとき、軸受２７の内輪２８に対してボルト４２によりアームフレーム４１を固定することにより、減速機ユニット２２に下アーム１５を連結する。

以上詳述した本実施形態は以下の利点を有する。

・サーキュラスプライン３３においてモータ側端面から突出するスタッドボルト３５が、モータプレート２３においてスタッドボルト３５を挿通させるために形成された貫通孔２３ｂに挿通される。そして、スタッドボルト３５の先端部にナット３６が締着されることにより、サーキュラスプライン３３がモータプレート２３に固定される。したがって、サーキュラスプライン３３において、モータプレート２３に取り付けられる取付け部の片面にのみ締付け荷重が作用する構造となり、サーキュラスプライン３３に微小な歪みの生じることが抑制される。その結果、サーキュラスプライン３３の内歯３３ａとフレクスプライン３２の外歯３２ａとが円滑に噛合わされ、減速機ユニット２２駆動時の振動を抑制することができる。また、この取付け部の片面にのみ締付け荷重が作用する構造では、ばり等が挟み込まれるおそれがあるのは取付け部の片面のみとなる。このため、上記取付け部においてばり等が挟み込まれることを抑制することができる。

・円筒部２６の外側からスタッドボルト３５の先端部にナット３６を締め付けることができ、減速機ユニット２２の組み付け作業性を向上させることができる。すなわち、減速機ユニット２２が円筒部２６の内部空間に収容され、かつスタッドボルト３５の先端部にナット３６が締め付けられている状態で、フレクスプライン３２とサーキュラスプライン３３との噛み合い状態の調整等を実施することができる。また、減速機ユニット２２の組付が完了した後のメンテナンス等においても、減速機ユニット２２を円筒部２６から取り出すことなく、フレクスプライン３２とサーキュラスプライン３３との噛み合い状態の調整等が可能となる。

・ボルト固定穴３３ｂに圧入によりスタッドボルト３５が立設される構成のため、サーキュラスプライン３３に雌ねじを切ってスタッドボルトの雄ねじを締付ける構成と比較して、スタッドボルト３５を設ける部分にばりが生じることを抑制することができる。特に、多関節型ロボットでは、こうしたばりによるサーキュラスプライン３３の微小な歪が各関節部で積み重なることにより、アームの先端であるハンド部１８において軌跡のずれが大きくなるおそれがある。したがって、サーキュラスプライン３３の微小な歪を抑制することによる効果は顕著なものとなる。

上記実施形態に限定されず、例えば次のように実施することもできる。

・上記実施形態では、サーキュラスプライン３３においてモータ側に突出するスタッドボルト３５を設け、そのスタッドボルト３５をモータプレート２３に結合させる構成としたが、これを変更し、サーキュラスプライン３３において反モータ側に突出するスタッドボルト３５を設け、そのスタッドボルト３５を基台フレーム２４に結合させる構成としてもよい。この場合、基台フレーム２４においてその一部をサーキュラスプライン３３の端面に当接する当接部とし、その当接部に形成された貫通孔にスタッドボルト３５を挿通させるとともにスタッドボルト３５の先端側でナットを締着する。これにより、サーキュラスプライン３３を基台フレーム２４に対して固定することができる。

なお、上記構成では、基台フレーム２４に対してサーキュラスプライン３３と軸受２７の外輪２９とを固定することとなるため、減速機ユニット２２の出力側アセンブリを、サーキュラスプライン３３を含むものとする。また、基台フレーム２４に対して軸受２７の外輪２９を固定する際のボルト挿入方向を反対（反モータ側から挿入）にし、円筒部２６の内側の外輪２９、又は更にその内側のナットによりボルトを締着するとよい。

・上記実施形態では、基台フレーム２４の円筒部２６に対して、同一方向から減速機ユニット２２の出力側アセンブリＡ１と入力側アセンブリＡ２とを組み付ける構成としたが（図４参照）、これを変更し、各々異なる方向から各アセンブリＡ１，Ａ２を組み付ける構成としてもよい。具体的には、図４（ｃ）と同様にして入力側アセンブリＡ２を円筒部２６のモータ側から基台フレーム２４に組付ける一方、出力側アセンブリＡ１を円筒部２６の反モータ側の端部開口から円筒部２６内に収容配置するとよい。この場合には、円筒部２６の反モータ側の端部開口を出力側アセンブリＡ１が通過可能な大きさに形成するとともに、軸受２７の外輪２９を固定するボルトを反モータ側から挿入して基台フレーム２４の一部に締着するとよい。

・上記実施形態では、スタッドボルト３５として、一端（植え込み側）が圧入部、他端が雄ねじ部である圧入式スタッドボルトを用いたが、これを変更し、同スタッドボルト３５の両端部又は全てに雄ねじが形成された構成のものを用いてもよい。この場合であっても、ボルト突出側の端面にのみナット３６の締め付け荷重を作用させることができる。

・上記実施形態では、サーキュラスプライン３３においてその片側の端面に突出部を設ける構成としてスタッドボルト３５を固定する手法を用いたが、これ以外に、鋳造品や鍛造品の研削加工等によりサーキュラスプライン３３に突出部を一体に設けることも可能である。

・減速機ユニットとして、クロスローラベアリングを有していない構成を採用することも可能である。

・上記実施形態では、ロボット装置を６軸の垂直多関節型ロボットとして具体化したが、６軸以外のロボット装置として具体化することが可能である。また、水平多関節型ロボットとして具体化することも可能である。

２１…モータ、２２…減速機ユニット、２３…モータプレート、２４…基台フレーム、３１…ウェーブジェネレータ、３２…フレクスプライン、３３…サーキュラスプライン、３５…スタッドボルト、３６…ナット。

Claims

楕円状のカムを有するウェーブジェネレータと、外周部に外歯が形成され前記ウェーブジェネレータの外側に位置するフレクスプラインと、内周部に前記外歯よりも多い内歯が形成され前記フレクスプラインの外側に位置するサーキュラスプラインとを備え、前記フレクスプラインの外歯と前記サーキュラスプラインの内歯とが噛み合う波動歯車式の減速機を、被取付け体に取付ける構造であって、
前記サーキュラスプラインにおいてその中心軸線に直交する所定面に突出させて突出部が設けられるとともに、前記突出部に雄ねじ部が形成されており、前記被取付け体において前記突出部に対応して設けられた貫通孔に前記突出部が挿通され、前記雄ねじ部がナットにより締付けられていることを特徴とする減速機の取付け構造。
一端に圧入部を有する植込みボルトを用い、前記植込みボルトの圧入部が前記サーキュラスプラインの前記所定面に設けられた穴に圧入されることにより、前記サーキュラスプラインの前記所定面に前記突出部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の減速機の取付け構造。
減速機収容部を有するハウジングに前記減速機を収容し、その状態で、前記ハウジング又は同ハウジングに固定される固定部材を前記被取付け体として前記減速機を取付ける構造であって、
前記ハウジング又は前記固定部材には前記貫通孔が形成されるとともに、前記サーキュラスプラインには、前記ハウジングの外側に延びる向きに前記突出部が設けられており、前記貫通孔に前記突出部を挿通させ前記ハウジングの外側部分で前記雄ねじ部がナットにより締付けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の減速機の取付け構造。
前記突出部の外周面と前記貫通孔の内周面との間に所定の隙間が形成されるように、前記貫通孔の開口寸法が前記突出部の外形寸法よりも大きい所定寸法に設定されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか1項に記載の減速機の取付け構造。
楕円状のカムを有するウェーブジェネレータと、外周部に外歯が形成され前記ウェーブジェネレータの外側に位置するフレクスプラインと、内周部に前記外歯よりも多い内歯が形成され前記フレクスプラインの外側に位置するサーキュラスプラインとを備え、前記フレクスプラインの外歯と前記サーキュラスプラインの内歯とが噛み合う波動歯車減速機を製造する方法であって、
前記サーキュラスプラインにおいてその中心軸線に直交する所定面に突出させて、先端部に雄ねじ部を有する突出部を形成する第１工程と、
前記第１工程の後に、前記サーキュラスプラインに前記内歯を設ける第２工程と、
を備えることを特徴とする減速機の製造方法。
前記第１工程は、前記サーキュラスプラインの前記所定面に穴を設ける工程と、一端に圧入部を有する植込みボルトの前記圧入部を前記穴に圧入する工程とを含むことを特徴とする請求項５に記載の減速機の製造方法。