JP5401955B2 - Industrial robot - Google Patents

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本発明はベースに回転可能に支持された減速機と、減速機出力軸に固定された旋回台又はア−ムと、減速機入力軸に固定されたギヤと、ギヤと噛み合うピニオンを固定したサーボモータ駆動軸をもち、位置検出器などのセンサーを備え、サーボ機構により駆動されるサーボモータと、を有する産業用ロボットに関する。   The present invention relates to a speed reducer rotatably supported by a base, a swivel base or an arm fixed to a speed reducer output shaft, a gear fixed to a speed reducer input shaft, and a servo that fixes a pinion that meshes with the gear. The present invention relates to an industrial robot having a motor drive shaft and a servo motor that includes a sensor such as a position detector and is driven by a servo mechanism.

一般に産業用ロボットは、高トルク・低速回転数で使用される。このため、低トルク・高速回転数を特徴とするサーボモータで駆動される産業用ロボットは、関節機構とサーボモータとの間に減速機を介在させることで、産業用ロボットの作業対象や可搬質量に応じた高トルク・低速回転数を得ることができる。そこで、かかる産業用ロボットの作業対象や可搬質量に応じたトルク・回転数を得るためには、異なる減速比の減速機を豊富に取り揃えることが必要になる。しかし、減速比違いの減速機をあらかじめ用意する場合、各減速比の減速機を管理する工数、スペースやコストが増大する課題があった。かつ、減速機がロボットに組付けられた後、仕様変更により減速機を組み替えるときは、旋回台又はア−ムを取り外す必要があった。そこで、減速機の交換や旋回台又はア−ムを取り外しすることなく、関節機構の減速比を簡単に変更できる構造が求められている。
特開２００２−３１７８５７号公報 In general, industrial robots are used at high torque and low speed. For this reason, an industrial robot driven by a servo motor characterized by low torque and high rotational speed has a speed reducer interposed between the joint mechanism and the servo motor, so that the work target and transportability of the industrial robot can be reduced. High torque and low-speed rotation speed according to mass can be obtained. Therefore, in order to obtain the torque and the number of rotations according to the work target and load capacity of such an industrial robot, it is necessary to prepare a wide variety of reduction gears with different reduction ratios. However, when preparing reducers with different reduction ratios in advance, there is a problem that man-hours, space, and costs for managing reducers with different reduction ratios increase. In addition, after the reduction gear is assembled to the robot, it is necessary to remove the swivel base or the arm when the reduction gear is changed by changing the specification. Therefore, there is a demand for a structure that can easily change the reduction ratio of the joint mechanism without replacing the speed reducer or removing the swivel base or the arm.
JP 2002-317857 A

このための従来技術としては、例えば特許文献１に開示するものがあり、このものは、減速機入力軸軸心とサーボモータ駆動軸軸心とを平行に配置し、かつ両者間の距離を一定に保つサーボモータ取り付けフランジを設け、減速機入力軸とサーボモータ駆動軸との間にサーボモータ駆動軸の出力軸回転速度を減速する前段減速部を設け、前段減速部の減速機入力軸に固定されたギヤと、ギヤと噛み合うモータ駆動軸に固定されたピニオンとを入れ替えることで、減速機単体での減速比の取り揃えが容易にできる構造としている。   As a prior art for this purpose, there is one disclosed in, for example, Patent Document 1, in which a reduction gear input shaft axis and a servo motor drive shaft axis are arranged in parallel, and a distance between them is constant. Servo motor mounting flange is provided, and a pre-stage decelerator is provided between the reducer input shaft and servo motor drive shaft to decelerate the output speed of the servo motor drive shaft, and is fixed to the reducer input shaft of the pre-stage decelerator By replacing the gear and the pinion fixed to the motor drive shaft that meshes with the gear, the reduction gears can be easily arranged in a reduction gear ratio.

しかしながら、特許文献１に記載する発明を、ベースに回転可能に支持された減速機と、減速機出力軸に固定された旋回台又はア−ムとを有する産業用ロボットに適用すると、減速比違いの減速機をあらかじめ用意する場合、各減速比の減速機を管理する工数、スペースやコストが増大することはなくなるが、高価なギヤ・ピニオンをセットで複数用意する必要があり、さらに、減速機がロボットに組付けられた後、仕様変更により減速機を組み替えるときは、ギヤを取り替えるためには旋回台又はア−ムを取り外す必要があり、減速機の組み替えと変わらない工数・コストが必要となるという課題があった。   However, when the invention described in Patent Document 1 is applied to an industrial robot having a speed reducer rotatably supported on a base and a swivel base or an arm fixed to the speed reducer output shaft, the reduction ratio is different. However, it will not increase the man-hours, space and cost of managing the reduction gears of each reduction ratio, but it is necessary to prepare multiple expensive gears and pinions as a set. When the reducer is reassembled by changing the specifications after it is assembled to the robot, it is necessary to remove the swivel base or arm in order to replace the gear. There was a problem of becoming.

本発明の課題はかかる従来の課題を解決した、位置検出器などのセンサーを備え、サーボ機構により駆動されるサーボモータを駆動源とした旋回台又はア−ムとを有する産業用ロボットにおいて、減速機がロボットに組付けられた後、減速機の交換又は高価なギヤ・ピニオンをセットで複数用意する必要やギヤを取り替えるため旋回台又はア−ムを取り外す必要がなく、関節機構の減速比を簡単に変更できる構造を有する産業用ロボットを提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an industrial robot having a swivel or an arm having a sensor such as a position detector and a servo motor driven by a servo mechanism. After the machine is assembled to the robot, it is not necessary to replace the reducer, or to prepare multiple expensive gears and pinions as a set, or to remove the swivel base or arm to replace the gear, and reduce the reduction ratio of the joint mechanism An object of the present invention is to provide an industrial robot having a structure that can be easily changed.

このため本発明は、ベースと、ベース上面に回転可能に支持された減速機と、減速機出力軸に固定された旋回台又はア−ムと、減速機入力軸に固定されたギヤと、ギヤと噛み合うピニオンを固定したサーボモータ駆動軸を有し、位置検出器などのセンサーを備え、サーボ機構により駆動されるサーボモータと、を有する産業用ロボットにおいて、
前記サーボモータ駆動軸軸心に対し偏心した円周面を持ちサーボモータを固定したモータ取付け部材と、前記偏心した円周面に嵌合する補合円周面を有しかつ前記旋回台又はア−ム上面に設けられたモータ取付けフランジと、を有し、
前記嵌合する補合円周面に対し偏心した円周面を相対回転することにより、前記モータ駆動軸軸心と減速機入力軸軸心との距離を可変にすることができ、
前記ピニオンのみを交換することにより、サーボモータと減速機出力軸の減速比を可変にできることを特徴とする産業用ロボットによって上述した本発明の課題を解決した。
Therefore, the present invention includes a base, a reduction gear rotatably supported on the upper surface of the base, a swivel base or an arm fixed to the reduction gear output shaft, a gear fixed to the reduction gear input shaft, In an industrial robot having a servo motor drive shaft that fixes a pinion that meshes with a servo motor that includes a sensor such as a position detector and is driven by a servo mechanism,
Wherein a motor mounting member fixed Sir Vomo over motor has an eccentric, circumferential surface to Sir Vomo over motor drive shaft axis, the Hogo circumferential surface to be fitted to a circumferential surface which is the eccentric and the A motor mounting flange provided on the upper surface of the swivel base or the arm, and
By relatively rotating the eccentric circumferential surface with respect to the complementary circumferential surface to be fitted, the distance between the motor drive shaft axis and the speed reducer input shaft axis can be made variable,
By replacing only the pinion, the reduction ratio between the servo motor and the reduction gear output shaft can be made variable, thereby solving the above-described problems of the present invention by an industrial robot.

本発明では、嵌合する補合円周面に対し偏心した円周面を相対回転することにより、モータ駆動軸軸心と減速機入力軸軸心との距離を可変にすることができ、小型のピニオンのみを交換することにより、サーボモータと減速機出力軸の減速比を可変にできるようにしたので、減速機がロボットに組付けられた後、減速機の交換又は高価なギヤ・ピニオンをセットで複数用意する必要やギヤを取り替えるため旋回台又はア−ムを取り外す必要がなく、モータ取付けフランジからサーボモータを固定したモータ取付け部材を取り外し、ピニオンのみを交換するだけで、関節機構の減速比を簡単に変更できる構造を有する産業用ロボットを提供するものとなった。加えて、小型のピニオンのみを交換するだけとしたので、大型のギヤを共通化することができ、多数の変速比のロボットに適用でき、スケールメリットにより大きなコスト低減ができるものとなった。
In the present invention, the distance between the motor drive shaft axis and the speed reducer input shaft axis can be made variable by rotating the circumferential surface that is eccentric with respect to the complementary circumferential surface to be fitted. By changing only the pinion, the reduction ratio of the servo motor and the reducer output shaft can be made variable, so after the reducer is assembled to the robot, the reducer can be replaced or an expensive gear pinion can be installed. set swivel base or to replace the need and gears plurality prepared in a - no need to remove the arm, remove the motor mounting member fixed Sir Vomo over data from the motor mounting flange, simply by replacing the pinion only joint mechanism An industrial robot having a structure capable of easily changing the reduction ratio is provided. In addition, since only a small pinion is replaced, a large gear can be used in common, and it can be applied to robots with a large number of gear ratios, and the cost can be greatly reduced due to the merit of scale.

好ましくは、前記偏心した円周面と、これに嵌合する補合円周面とは、ピンにより相対回転位置を固定するようにし、モータ取付け部材に明けたピン穴と、モータ取付けフランジに明けたピン穴とを、周方向で合わせてピンで固定できる。
さらに好ましくは、前記偏心した円周面と、これに嵌合する補合円周面とは、ピンにより相対回転位置を固定するようにし、予め前記モータ取付け部材に周方向に複数個明けたピン穴の１と、前記モータ取付けフランジに明けたピン穴とを、両者を周方向で合わせてピンで固定できる。 Preferably, the eccentric circumferential surface and the complementary circumferential surface fitted to the eccentric circumferential surface are fixed at relative rotational positions by pins, and a pin hole opened in the motor mounting member and a motor mounting flange are opened. The pin hole can be fixed in the circumferential direction with a pin.
More preferably, the eccentric circumferential surface and the complementary circumferential surface fitted to the eccentric circumferential surface fix a relative rotational position by a pin, and a plurality of pins previously opened in the circumferential direction on the motor mounting member The hole 1 and the pin hole opened in the motor mounting flange can be fixed with a pin by aligning both in the circumferential direction.

本発明の実施形態を図１〜図４を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態の産業用ロボットの関節構造を簡略化して示す概略側面断面図、図２は図１の上面図で、減速機入力軸に固定されたギヤと、このギヤと噛み合うサーボモータ駆動軸に固定したピニオンのギヤトレインとを簡略化して示す、要部上面図、図３は図２のピニオンを変速比の異なるピニオンに取り替えた後の変速比変更後のギヤトレインを簡略化して示し、図４は図３とは異なる実施形態で、図２のピニオンを図３とは異なる変速比のピニオンに取り替えた後の変速比変更後のギヤトレインを簡略化して示す。   An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic side sectional view showing a joint structure of an industrial robot according to an embodiment of the present invention in a simplified manner. FIG. 2 is a top view of FIG. 1, and a gear fixed to a reduction gear input shaft, FIG. 3 is a top view of the main part of the pinion gear train fixed to the meshing servo motor drive shaft. FIG. 3 shows the gear train after changing the gear ratio after replacing the pinion of FIG. 2 with a pinion having a different gear ratio. FIG. 4 shows a simplified embodiment, and FIG. 4 shows a simplified gear train after changing the gear ratio after replacing the pinion of FIG. 2 with a pinion having a gear ratio different from that of FIG.

図１に示すように、本発明の実施形態の産業用ロボットは、ベース 1と、ベース上面20に回転可能に支持された減速機11と、減速機出力軸21に固定された旋回台又はア−ム 2と、減速機入力軸15に固定されたギヤ13と、ギヤ13と噛み合うピニオン14を固定したサーボモータ駆動軸18を有し、図示しない位置検出器などのセンサーを備え、図示しないサーボ機構により駆動されるサーボモータ12と、を有する産業用ロボットにおいて、
前記サーボモータ駆動軸軸心 15bに対し偏心した円周面 15aを持ちサーボモータ12を固定したモータ取付け部材17と、偏心した円周面 15aに嵌合する補合円周面25を有し旋回台又はア−ム 2上面に設けたモータ取付けフランジ26と、を有し、
嵌合する補合円周面25に対し偏心した円周面 15aを相対回転することにより、前記モータ駆動軸軸心 15bと減速機入力軸軸心 13bとの距離を可変にすることができ、
ピニオン14のみを交換することにより、サーボモータ12と減速機出力軸21の減速比を可変にできることを特徴とする産業用ロボットとした。
As shown in FIG. 1, the industrial robot of the embodiment of the present invention includes a base 1, a speed reducer 11 which is rotatably supported on the base upper surface 2 0, fixed to the reduction gear output shaft 21 the swivel slide or a - the arm 2, a gear 13 fixed to the reducer input shaft 15 has a servo-motor drive shaft 18 which is fixed a pinion 14 which meshes with the gear 13, with a sensor such as a position detector, not shown, not shown In an industrial robot having a servo motor 12 driven by a servo mechanism,
Yes and the motor mounting member 17 fixed Sir Vomo over motor 12 has a circumferential surface 15a that is eccentric with respect to the servo motor drive shaft axis 15b, the Hogo circumferential surface 25 that fits into eccentric circumferential surface 15a And a motor mounting flange 26 provided on the upper surface of the swivel base or arm 2.
By rotating the eccentric circumferential surface 15a relative to the complementary circumferential surface 25 to be fitted, the distance between the motor drive shaft axis 15b and the reduction gear input shaft axis 13b can be made variable.
By replacing only the pinion 14, the industrial robot is characterized in that the reduction ratio between the servo motor 12 and the reduction gear output shaft 21 can be made variable.

偏心した円周面 15aと、これに嵌合する補合円周面25とは、ピン24により相対回転位置を固定するようされ、予めモータ取付け部材17に明けたピン穴22と、モータ取付けフランジ26に明けたピン穴27とを、周方向で合わせてピン24で固定できる。   The eccentric circumferential surface 15a and the complementary circumferential surface 25 fitted to the eccentric circumferential surface 25 are fixed at a relative rotational position by a pin 24, and have a pin hole 22 previously opened in the motor mounting member 17, and a motor mounting flange. The pin hole 27 opened in 26 can be aligned with the circumferential direction and fixed with the pin 24.

減速機がロボットに組付けられた後、関節機構の総減速比を変更したい場合、図１のピニオン14を固定したサーボモータ12を取り外すと、図１の上面図である図２において、ピニオン14が外された状態となる。次にモータ取付け部材17からサーボモータ12を取り外し、図２のピニオン14を歯数が異なる図３のピニオン16に交換し、ピニオン16とギヤ13が噛み合うように、予めモータ取付けフランジ26に明けたピン穴27に対し、モータ取付け部材17を周方向に回転させて歯数が異なるピニオン16に合ったモータ取付け部材17の周方向位置のピン穴22に位相を合わせて、ピン24を打ち込み固定することにより、偏心した円周面 15aとこれに嵌合する補合円周面25とは相対回転位置を固定でき、歯数が異なるピニオン16を固定したサーボモータ12をモータ取付けフランジ26に取り付けて作業を終える。   When the total reduction ratio of the joint mechanism is to be changed after the reduction gear is assembled to the robot, the servo motor 12 to which the pinion 14 of FIG. 1 is fixed is removed, and the pinion 14 in FIG. 2 which is a top view of FIG. Will be removed. Next, the servo motor 12 is removed from the motor mounting member 17, the pinion 14 in FIG. 2 is replaced with the pinion 16 in FIG. 3 having a different number of teeth, and the motor mounting flange 26 is opened in advance so that the pinion 16 and the gear 13 are engaged with each other. Rotate the motor mounting member 17 in the circumferential direction with respect to the pin hole 27, align the phase with the pin hole 22 in the circumferential position of the motor mounting member 17 that matches the pinion 16 having a different number of teeth, and drive and fix the pin 24 Therefore, the eccentric circumferential surface 15a and the complementary circumferential surface 25 fitted to the eccentric circumferential surface 25 can fix the relative rotational position, and the servo motor 12 with the pinion 16 having a different number of teeth is fixed to the motor mounting flange 26. Finish the work.

図４は図３とは異なる実施形態で、予めモータ取付け部材17に、周方向に複数個明けたピン穴22の１と、モータ取付けフランジ26に明けたピン穴27とを、両者を周方向で合わせてピン24で固定することにより、偏心した円周面 15aとこれに嵌合する補合円周面25とは相対回転位置を固定したもので、歯数が異なるピニオン16を固定したサーボモータ12をモータ取付けフランジ26に取り付けて作業を終える。モータ取付け部材17の複数個明けたピン穴22は歯数が異なるピニオン16のそれぞれに応じた位置に設けられる。   FIG. 4 is an embodiment different from FIG. 3, in which a motor mounting member 17 is preliminarily provided with a plurality of pin holes 22 opened in the circumferential direction and a pin hole 27 opened in the motor mounting flange 26 in the circumferential direction. The eccentric circumferential surface 15a and the complementary circumferential surface 25 fitted to the eccentric circumferential surface 15a are fixed at relative rotational positions and fixed with pinions 16 with different number of teeth. The motor 12 is attached to the motor mounting flange 26 and the operation is completed. Plural pin holes 22 of the motor mounting member 17 are provided at positions corresponding to the pinions 16 having different numbers of teeth.

本発明の実施形態の産業用ロボットでは、嵌合する補合円周面25に対し偏心した円周面 15aを相対回転することにより、前記モータ駆動軸軸心 15bと減速機入力軸軸心 13bとの距離を可変にすることができ、小型のピニオン14のみを交換することにより、サーボモータ12と減速機出力軸21の減速を可変にできるようにしたので、減速機11がロボットに組付けられた後、減速機11の交換や旋回台又はア−ム 2を取り外すことなく、モータ取付けフランジ26から、サーボモータ12を固定したモータ取付け部材17を取り外し、ピニオン14のみを交換するだけで、関節機構の減速比を簡単に変更できる構造を有する産業用ロボットを提供するものとなった。加えて、小型のピニオンのみを交換するだけとしたので、大型のギヤを共通化することができ、多数の変速比のロボットに適用でき、スケールメリットにより大きなコスト低減ができるものとなった。
In the industrial robot according to the embodiment of the present invention, the motor drive shaft axis 15b and the reducer input shaft axis 13b are rotated by relatively rotating the circumferential surface 15a that is eccentric with respect to the complementary circumferential surface 25 to be fitted. The distance between the servo motor 12 and the reducer output shaft 21 can be made variable by replacing only the small pinion 14, so the reducer 11 is assembled to the robot. after being, exchange and revolving base or a of the reducer 11 - without detaching the beam 2, the motor mounting flange 26, remove the motor mounting member 17 fixed Sir Vomo over motor 12, simply by replacing only the pinion 14 Thus, an industrial robot having a structure capable of easily changing the reduction ratio of the joint mechanism is provided. In addition, since only a small pinion is replaced, a large gear can be used in common, and it can be applied to robots with a large number of gear ratios, and the cost can be greatly reduced due to the merit of scale.

本発明の一実施形態の産業用ロボットの関節構造を簡略化して示す概略側面断面図。1 is a schematic side cross-sectional view showing a joint structure of an industrial robot according to an embodiment of the present invention in a simplified manner. 図１の上面図で、減速機入力軸に固定されたギヤと、このギヤと噛み合うサーボモータ駆動軸に固定したピニオンのギヤトレインとを簡略化して示す、要部上面図。FIG. 2 is a top view of a main part, showing a simplified view of a gear fixed to a reduction gear input shaft and a pinion gear train fixed to a servo motor drive shaft meshing with the gear in the top view of FIG. 1. 図２のピニオンを変速比の異なるピニオンに取り替えた後の変速比変更後のギヤトレインを簡略化して示す。The gear train after changing the gear ratio after replacing the pinion of FIG. 2 with a pinion having a different gear ratio is shown in a simplified manner. 図３とは異なる実施形態で、図２のピニオンを図３とは異なる変速比のピニオンに取り替えた後の変速比変更後のギヤトレインを簡略化して示す。In a different embodiment from FIG. 3, the gear train after changing the gear ratio after replacing the pinion of FIG. 2 with a pinion having a gear ratio different from that of FIG. 3 is shown in a simplified manner.

符号の説明Explanation of symbols

2 ：旋回台又はア−ム、13：ギヤ、14、16：ピニオン
12：サーボモータ、 15a：偏心した円周面、 15b：サーボモータ駆動軸軸心
17：モータ取付け部材、21：減速機出力軸、25：補合円周面、26：モータ取付けフランジ
2: swivel or arm , 1 3: gear, 14, 16: pinion
12: Sir Vomo over motor, 15a: eccentric circumferential surface, 15b: servo motor drive shaft axis
17: Motor mounting member, 21: Reducer output shaft, 25: Complementary circumferential surface, 26: Motor mounting flange

Claims (3)

ベースと、ベース上面に回転可能に支持された減速機と、減速機出力軸に固定された旋回台又はア−ムと、減速機入力軸に固定されたギヤと、ギヤと噛み合うピニオンを固定したサーボモータ駆動軸を有し、位置検出器などのセンサーを備え、サーボ機構により駆動されるサーボモータと、を有する産業用ロボットにおいて、
前記サーボモータ駆動軸軸心に対し偏心した円周面を持ちサーボモータを固定したモータ取付け部材と、前記偏心した円周面に嵌合する補合円周面を有しかつ前記旋回台又はア−ム上面に設けられたモータ取付けフランジと、を有し、
前記嵌合する補合円周面に対し偏心した円周面を相対回転することにより、前記モータ駆動軸軸心と減速機入力軸軸心との距離を可変にすることができ、
前記ピニオンのみを交換することにより、サーボモータと減速機出力軸の減速比を可変にできることを特徴とする産業用ロボット。
A base, a reducer rotatably supported on the upper surface of the base, a swivel base or an arm fixed to the output shaft of the reducer, a gear fixed to the input shaft of the reducer, and a pinion that meshes with the gear are fixed. In an industrial robot having a servo motor drive shaft, a sensor such as a position detector, and a servo motor driven by a servo mechanism,
Wherein a motor mounting member fixed Sir Vomo over motor has an eccentric, circumferential surface to Sir Vomo over motor drive shaft axis, the Hogo circumferential surface to be fitted to a circumferential surface which is the eccentric and the A motor mounting flange provided on the upper surface of the swivel base or the arm, and
By relatively rotating the eccentric circumferential surface with respect to the complementary circumferential surface to be fitted, the distance between the motor drive shaft axis and the speed reducer input shaft axis can be made variable,
An industrial robot characterized in that a reduction ratio between a servo motor and a reduction gear output shaft can be made variable by exchanging only the pinion.
前記偏心した円周面と、これに嵌合する補合円周面とは、ピンにより相対回転位置を固定するようにし、前記モータ取付け部材に明けたピン穴と、前記モータ取付けフランジに明けたピン穴とを、周方向で合わせて前記ピンで固定するようにしたことを特徴とする請求項１記載の産業用ロボット。   The eccentric circumferential surface and the complementary circumferential surface fitted to the eccentric circumferential surface are fixed at relative rotation positions by pins, and are opened in the motor mounting member and in the motor mounting flange. 2. The industrial robot according to claim 1, wherein a pin hole is aligned with a circumferential direction and fixed with the pin. 前記偏心した円周面と、これに嵌合する補合円周面とは、ピンにより相対回転位置を固定するようにし、予め前記モータ取付け部材に周方向に複数個明けたピン穴の１と、前記モータ取付けフランジに明けたピン穴とを、両者を周方向で合わせてピンで固定することを特徴とする請求項１記載の産業用ロボット。   The eccentric circumferential surface and the complementary circumferential surface fitted to the eccentric circumferential surface are fixed at a relative rotational position by a pin, and a plurality of pin holes 1 previously opened in the circumferential direction on the motor mounting member; 2. The industrial robot according to claim 1, wherein a pin hole opened in the motor mounting flange is fixed with a pin in a circumferential direction.
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