JP6682756B2 - 低バックラッシュロボット減速機 - Google Patents

Description

本発明は減速機に関し、特に低バックラッシュロボット減速機に関する。

従来のロボット減速機は、ほとんど高調波減速機、ＲＶ減速機等を採用しており、高調波減速機は、剛性がＲＶ減速機より低く、高剛性の特性を持たないが、従来のＲＶ減速機は、すべてダブルクランクシャフト二段伝動構造であり、二段伝動に属し、一段減速は、歯車伝動を採用し、歯車の高速噛合時、振動が大きく、ノイズが大きい欠点を有するとともに、一定の隙間を必要とするが、その内部のダブルクランクシャフトの軸受は、空間の影響を受けて、非常に小さな針状ころ軸受を必要とし、そのクリアランスも主要なバックラッシュ源となる。

現在の発展では、ロボットの走行速度がますます高くなるに伴い、その減速機の入力速度もますます高くなっているが、従来のＲＶ減速機は、一段伝動が歯車伝動を採用し、高速時に振動やノイズが大きい欠点を有し、且つダブルクランクシャフトの小軸受が大量の熱を発生させて、減速機全体の耐用年数に影響を及ぼし、また、その一段歯車噛合にも一定の隙間を必要とするとともに、ダブルクランクシャフト軸受のクリアランスが減速機全体に影響を及ぼすバックラッシュの主要源の一つでもあり、且つそのバックラッシュの自動補償が不可能である。

本発明が解決しようとする技術的問題は、中央クランクシャフトを直接に用いることで、大きなクランクシャフトと軸受の配置に寄与し、これにより、発熱を低減させ、走行速度を高め、そのサイクロイドピン歯車により伝動されるトルクがダブルクロススライダー構造によって出力され、そのクロススライダーの隙間が弾性部材によって軸方向に自動的に補償できる低バックラッシュロボット減速機を提供することである。

本発明は以下の技術案によって実現される。低バックラッシュロボット減速機であって、ホイールホルダー、ピンホイールハウジング、第１サイクロイド歯車、針状ころ、第２サイクロイド歯車、グランド、弾性部材、第１クロススライダー、第２クロススライダー及びクランクシャフトを備え、前記グランドがホイールホルダーに一体に固定して接続され、
前記グランドとピンホイールハウジングとの間に第１主軸受が取り付けられ、ホイールホルダーとピンホイールハウジングとの間に第２主軸受が取り付けられ、グランドがホイールホルダーに固定して接続され、クランクシャフトの中心軸の一側とグランドとの間に第１クランクシャフト軸受が取り付けられ、クランクシャフトの中心軸の他側とホイールホルダーとの間に第２クランクシャフト軸受が取り付けられ、
クランクシャフトの第１偏心部と第１サイクロイド歯車との間に第１偏心部軸受が取り付けられ、第１サイクロイド歯車が第１偏心部軸受の外輪に固定して接続され、且つ第１偏心部軸受の内輪とクランクシャフトの軸肩に弾性部材が取り付けられ、クランクシャフトの第２偏心部と第２サイクロイド歯車との間に第２偏心部軸受が取り付けられ、且つ第２サイクロイド歯車が第２偏心部軸受の外輪に固定して接続される。

好ましくは、前記グランド、ホイールホルダーの内側に台形溝が設けられ、第１サイクロイド歯車、第２サイクロイド歯車の外側に台形ボスが設けられ、第１クロススライダー、第２クロススライダーの一方の面に台形ボスが設けられ、他方の面に台形溝が設けられ、台形ボスと台形溝の方向が十字型をなし、台形ボスが台形溝内に嵌入され、台形ボスと台形溝との間の隙間が弾性部材によって自動的に補償される。

好ましくは、前記台形溝と台形ボスの台形角度はセルフロッキング構造として設計される。

好ましくは、前記ピンホイールハウジングの内側における針状ころの数は第１サイクロイド歯車又は第２サイクロイド歯車の歯数よりも１つ多い。

好ましくは、前記第１サイクロイド歯車と第２サイクロイド歯車は、形状が同じであり、取り付けられる時、背中合わせし１８０°の位相関係を形成する。

好ましくは、前記グランド、第１クロススライダー、第１サイクロイド歯車は第１クロススライダー機構を構成する。

好ましくは、前記ホイールホルダー、第２クロススライダー、第２サイクロイド歯車は第２クロススライダー機構を構成する。

好ましくは、前記第１サイクロイド歯車、第２サイクロイド歯車、ピンホイールハウジング、クランクシャフト及び針状ころはサイクロイドピン歯車機構を構成する。

本発明の有益な効果について、本発明では、クランクシャフトのサイズを比較的大きく設計することができ、それに対応して、用いられる偏心部軸受として、回転性に優れた深溝玉軸受を使用することができるので、発熱を低減させ、クランクシャフトの動作速度を高めることに寄与し、ダブルクランクシャフトの発熱問題を解決した。

本発明の実施例又は従来技術の技術案をより明瞭に説明するために、以下、実施例又は従来技術の説明に必要な図面を簡単に説明し、明らかなように、後述する図面は本発明のいくつかの実施例に過ぎず、当業者であれば、創造的な努力をせずに、これらの図面に基づきほかの図面を想到し得る。
図１は本発明の原理図である。
図２は本発明の構造分解模式図である。
図３は本発明の側面断面図である。
図４は本発明の正面断面図である。

本明細書に開示されるすべての特徴、又はすべての方法又はプロセスのステップは、互いに排他的な特徴及び／又はステップを除き、任意の形態で組み合わせることができる。

本明細書（添付の請求項、要約及び図面を含む）に開示される任意の特徴は、別段の記載がない限り、ほかの同等、又は類似目的を有する代替特徴に置き換えることができる。すなわち、別段の記載がない限り、各特徴は一連の同等又は類似の特徴の一例に過ぎない。

図１及び図２に示すように、本発明に係る低バックラッシュロボット減速機は、ホイールホルダー、ピンホイールハウジング、第１サイクロイド歯車、針状ころ、第２サイクロイド歯車、グランド、弾性部材、第１クロススライダー、第２クロススライダー及びクランクシャフトを備え、
グランド２、第１クロススライダー５、第１サイクロイド歯車６は第１クロススライダー機構を構成し、ホイールホルダー１６、第２クロススライダー１３、第２サイクロイド歯車１１は第２クロススライダー機構を構成し、第１サイクロイド歯車６、第２サイクロイド歯車１１、ピンホイールハウジング１、クランクシャフト１０、針状ころ８はサイクロイドピン歯車機構を構成する。

図４に示すように、ピンホイールハウジング１の内側における針状ころ８の数は第１サイクロイド歯車６又は第２サイクロイド歯車１１の歯数よりも１つ多く、単一クランクシャフト１０が１周回転すると、第１サイクロイド歯車６と第２サイクロイド歯車１１が針状ころ８に接触すると同時に１周偏心運動し、その結果、第１サイクロイド歯車６と第２サイクロイド歯車１１がクランクシャフト１０とは反対の方向に１歯の距離だけ回転する。

第１サイクロイド歯車６又は第２サイクロイド歯車１１の外歯形は、ピンホイールハウジング１の内側半円孔の中心距離半径、針状ころ８の半径、クランクシャフト１０の偏心距離から求められた標準サイクロイド曲線であり、理論上、単一の曲線の外形がすべての針状ころ８に接するので、多点噛合を実現し、重なりの度合いが大きく、バックラッシュが低く、剛性が高い特徴を有する。

図２及び図３に示すように、グランド２とピンホイールハウジング１との間に第１主軸受３が取り付けられ、ホイールホルダー１６とピンホイールハウジング１との間に第２主軸受１４が取り付けられ、グランド２がホイールホルダー１６に固定して接続され、クランクシャフト１０の中心軸の一側とグランド２との間に第１クランクシャフト軸受が取り付けられ、他側とホイールホルダー１６との間に第２クランクシャフト軸受１５が取り付けられ、クランクシャフト１０の第１偏心部と第１サイクロイド歯車６との間に第１偏心部軸受７が取り付けられ、第１サイクロイド歯車６が第１偏心部軸受７の外輪に固定して接続され、第１偏心部軸受７の内輪とクランクシャフト１０の軸肩に弾性部材９が取り付けられ、クランクシャフト１０の第２偏心部と第２サイクロイド歯車１１との間に第２偏心部軸受１２が取り付けられ、第２サイクロイド歯車１１が第２偏心部軸受１２の外輪に固定して接続される。

本実施例では、グランド２、ホイールホルダー１６の内側に台形溝が設けられ、第１サイクロイド歯車６、第２サイクロイド歯車１１の外側に台形ボスが設けられ、第１クロススライダー５、第２クロススライダー１３の一方の面に台形ボスが設けられ、他方の面に台形溝が設けられ、その台形ボスと台形溝の方向が十字型をなし、それらの組立関係については、台形ボスが台形溝に嵌入され、台形溝の方向に沿って摺動可能であり、台形ボスと台形溝との間の隙間が弾性部材９の弾性によって自動的に補償される。

さらに、前記台形溝と台形ボスの台形角度がセルフロッキングするように設計されることで、弾性部材９により補償される隙間が不可逆的になり、従って、グランド２の第１サイクロイド歯車６に対する回転バックラッシュがゼロ、ホイールホルダー１６の第２サイクロイド歯車１１に対する回転バックラッシュもゼロである。このように、このようなクロス摺動溝構造は、一方では単一クランクシャフトの一段伝動を実現し、他方ではゼロバックラッシュ出力を実現する。

本発明は、単一クランクシャフトの偏心運動を採用し、クランクシャフトが回転して偏心運動を提供し、その回転中心がホイールホルダー、グランドと同軸であり、そのクランクシャフトが中空のキー溝構造であってもよく、グランドにモータ取り付け用のねじ穴が設けられ、それにより構造全体のコンパクト化を確保する特徴を有する。従来のＲＶ減速機は、クランクシャフトが空間の影響を受けて直径サイズを小さくする必要があり、さらに偏心部の軸受として内外輪無しの針状ころ軸受を使用しなければならず、そのプロセスにも性能にも一定の問題があり、高速回転によって発熱するため、減速機の耐用年数に影響しないようにクランクシャフトの最高回転速度を１０００ｒ／ｍｉｎ以下とする必要がある。これに対して、本発明では、クランクシャフトのサイズを比較的大きく設計することができ、それに対応して、用いられる偏心部軸受として、回転性に優れた深溝玉軸受を使用することができるので、発熱を低減させ、クランクシャフトの動作速度を高めることに寄与し、ダブルクランクシャフトの発熱問題を解決した。

以上は、本発明の具体的な実施形態に過ぎず、本発明の保護範囲を限定するものではなく、創造的な努力をせずに想到し得る変更や置換はすべて、本発明の保護範囲に属する。従って、本発明の保護範囲は特許請求の範囲に限定される保護範囲に準じるべきである。

１、ピンホイールハウジング、２、グランド、３、第１主軸受、４、第１クランクシャフト軸受、５、第１クロススライダー、６、第１サイクロイド歯車、７、第１偏心部軸受、８、針状ころ、９、弾性部材、１０、クランクシャフト、１１、第２サイクロイド歯車、１２、第２偏心部軸受、１３、第２クロススライダー、１４、第２主軸受、１５、第２クランクシャフト軸受、１６、ホイールホルダー。

Claims (8)

1. ホイールホルダー、ピンホイールハウジング、第１サイクロイド歯車、針状ころ、第２サイクロイド歯車、グランド、弾性部材、第１クロススライダー、第２クロススライダー及びクランクシャフトを備え、前記グランドがホイールホルダーに一体に固定して接続され、
   前記グランドとピンホイールハウジングとの間に第１主軸受が取り付けられ、ホイールホルダーとピンホイールハウジングとの間に第２主軸受が取り付けられ、グランドがホイールホルダーに固定して接続され、クランクシャフトの中心軸の一側とグランドとの間に第１クランクシャフト軸受が取り付けられ、クランクシャフトの中心軸の他側とホイールホルダーとの間に第２クランクシャフト軸受が取り付けられ、
   クランクシャフトの第１偏心部と第１サイクロイド歯車との間に第１偏心部軸受が取り付けられ、第１サイクロイド歯車が第１偏心部軸受の外輪に固定して接続され、且つ第１偏心部軸受の内輪とクランクシャフトの軸肩に弾性部材が取り付けられ、クランクシャフトの第２偏心部と第２サイクロイド歯車との間に第２偏心部軸受が取り付けられ、且つ第２サイクロイド歯車が第２偏心部軸受の外輪に固定して接続され、第２偏心部軸受の内輪とクランクシャフトの軸肩に弾性部材が取り付けられることを特徴とする低バックラッシュロボット減速機。
2. 前記グランド、ホイールホルダーの内側に台形溝が設けられ、第１サイクロイド歯車、第２サイクロイド歯車の外側に台形ボスが設けられ、第１クロススライダー、第２クロススライダーの一方の面に台形ボスが設けられ、他方の面に台形溝が設けられ、台形ボスと台形溝の方向が十字型をなし、台形ボスが台形溝内に嵌入され、台形ボスと台形溝との間の隙間が弾性部材によって自動的に補償されることを特徴とする請求項１に記載の低バックラッシュロボット減速機。
3. 前記台形溝と台形ボスの台形角度はセルフロッキング構造として設計されることを特徴とする請求項２に記載の低バックラッシュロボット減速機。
4. 前記ピンホイールハウジングの内側における針状ころの数は第１サイクロイド歯車又は第２サイクロイド歯車の歯数よりも１つ多いことを特徴とする請求項１に記載の低バックラッシュロボット減速機。
5. 前記第１サイクロイド歯車と第２サイクロイド歯車は、形状が同じであり、取り付けられる時、背中合わせし１８０°の位相関係を形成することを特徴とする請求項１に記載の低バックラッシュロボット減速機。
6. 前記グランド、第１クロススライダー、第１サイクロイド歯車は第１クロススライダー機構を構成することを特徴とする請求項１に記載の低バックラッシュロボット減速機。
7. 前記ホイールホルダー、第２クロススライダー、第２サイクロイド歯車は第２クロススライダー機構を構成することを特徴とする請求項１に記載の低バックラッシュロボット減速機。
8. 前記第１サイクロイド歯車、第２サイクロイド歯車、ピンホイールハウジング、クランクシャフト及び針状ころはサイクロイドピン歯車機構を構成することを特徴とする請求項１に記載の低バックラッシュロボット減速機。
   

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