JPH03229043A - 産業ロボット用複合型減速機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野ｊ この発明は、産業ロボット用に使用される精密・高剛性
減速機の減速機構に関するものである。

［従来の技術］ 現在産業ロボット用に用いられる減速機は、その特性上
、（高トルク）・　（高剛性）・　（バックラッシュな
し）・　（高い位置決め精度と回転４Ｒ度）（長寿命）
等が要求されることから一般の減速機では、これらの厳
しい要求を満足することができないため、通常は（ハー
モニックドライブ減速機）、（ＲＶ減速＃４）、（サイ
クロ減速機）といった商品名をもつ、ロボット専用減速
機が使用される。このうち、これまで代表的なロボット
用減速機として広く用いられている（ハーモニックドラ
イブ減速機）の種類とその組み込み例を第１Ｏ図〜第１
２図に示し、（１０１１はウェーブジェネレータ、１１
０２１はフレクスプライン、１１０３）はサーキュラス
プライン、（１０３ａｌはサーキュラスプラインＳ。

（１０１１はサーキュラスプラインＤである。

次に動作について説明する。（ハーモニックドライブ減
速機）の原理と構造を示す第１３図のＯ。

の図において、まず基本部品３点が組みあわさった状態
で、フレクスプライン（１０２１はウェーブジェネレー
タ（１０１１によって楕円状にたわめられ、楕円の長軸
の部分でサーキュラスプライン（１０３１と歯がかみあ
い、短軸の部分で歯が完全に離れた状態になる。次に９
０°の図に示すように、サーキュラスプライン（１０３
）を固定し、ウェーブジェネレータ（１０１）を入力と
して時計方向へ回すと、フレクスプライン（１０２）は
、弾性変形し、サーキュラスプライン（１０３）　との
歯のかみあい位置が順次移動してい（。次に３６０°の
図に示すように、ウェーブジェネレータＨＯＩＩが１回
転すると、フレクスプライン（１０２１はサーキュラス
プライン（１０３）より歯数が数枚少ないためウェーブ
ジェネレータ（１０１１の回転方向とは逆方向へ、すな
わち反時計方向へ歯数差数枚分だけ移動する。−船釣に
は、この動きを出力として取り出すようになっている。

また、これらの構成による、即ち、ハーモニックドライ
ブ減速機の速比と回転方向の関係の一例を示す第１４図
の■、■において、ハーモニックドライブ減速機の速比
値をＲとするとサーキュラスプライン（１０３１または
サーキュラスプライン５（１０３ａ）を固定し、人力を
ウェーブジェネレータ　（ｌＯｌ）、出力をフレクスプ
ライン（１０２１またはサーキュラスプラインＤ　［１
０３ｈ）とした時の減速比は次に図■、■において、フ
レクスプライン（１０２）　またはサーキュラスプライ
ンＤ　（１０３ｂ）を固定し、人力をウェーブジェネレ
ータ（１０１１、出力をサーキュラスプライン［１０３
）又はサーキュラスプラインＳ　（１０３ａ）とした時
の減速比は□、Ｒ＋１ 次に図■、■において、ウェーブジェネレータ（１０１
）を固定し、人力をサーキュラスプライン（１０３）　
またはサーキュラスプラインＳ　（１０３ａ）、出力を
フレクスプライン（１０２１又はサーキュラスＲ＋１ ブラインＤ　（１０３ｂ）とした時の減速比は□となる
。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の（ハーモニックドライブ減速機）は以上のように
構成されている。ここで、産業用ロボットの高速動作の
ためには、減速機側から考えるとできるだけ低減速比の
ものが望まれるが、種々の技術的な制約により、現在（
ハーモニックドライブ減速機）として実用化されている
最小減速比は、回転速度を３０００ｒｐｍとすると、ロ
ボットの出力軸定格速度は６０ｒｐｍとなる。しかしな
がら最近では、産業用ロボットの適用範囲も徐々に拡大
されつつあり、−例として航空機のエンジンまわりの部
品に１ｌｉｔ熱材料を溶射するような場合では、直径が
４０インチ程の大径部品から直径が１０インチ近辺の中
径部品に至るまで、さまざまなワークが対象となり、特
に中径のワークにおいては溶射面の周速が一例として約
１００ｍ／分のように限定されることにより場合によっ
ては１２Ｏｒｐｍ程度の高速回転速度が要求されること
になり、従来例ではこれらのワークを動作させる高速型
産業用ロボットの実用化が困難となっていた。

この発明は上記のような課題を解決するためになされた
もので、サーボモータの定格回転速度３０００ｒｐｍの
時、減速機を介した産業用ロボットのａカ軸速度がこれ
までの実用限界であった６０ｒｐｍから約２倍の１２Ｏ
ｒｐｍ前後またはそれ以上の高速回転速度を得ることが
できる産業ロボット用複合型減速機構を得ることを目的
とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る産業ロボット用減速機を用いた減速機構
は、今（ハーモニックドライブ減速機）の場合を例にと
ると、通常は入力軸に１組しか取りつけられていないオ
リジナルのウェーブジェネレータとフレクスプラインと
サーキュラスプラインまたはサーキュラスプラインＳ／
サーキュラスプラインＤの組合せの他に、もう１組また
は複数組の中継用サーキュラスプライン組合せを設ける
ことにより、−船釣には中継用の減速部が追加されると
さらにその分出力軸の速度が低下すると推定されるとこ
ろを逆に従来の２倍前後、３倍前後、４倍前後・・・・
といったような高い出力軸定格回転速度が得られるよう
にしたものである。

［作用１ 即ち、第１４図■、■に示すように、オリジナルの１組
のウェーブジェネレータ、フレクスプライン、サーキュ
ラスプラインまたはサーキュラスプラインＳ／サーキュ
ラスプラインＤの減速機構において、サーキュラスプラ
インまたはサーキュラスプラインＳを固定し、入力軸は
ウェーブジェネレータ、出力軸はフレクスプラインまた
はサーキュラスプラインＤとする標準的な用い方により
、に示すようにウェーブジェネレータを固定し、サキュ
ラスプライン又はサーキュラスプラインＳフレクスプラ
インまたはサーキュラスプラインＤに伝わるという特性
に着目し、前記オリジナルの１組の他に、もう１組また
は複数組の中継用ウェブジェネレータ、フレクスプライ
ン、サーキュラスプラインまたはサーキュラスプライン
Ｓ／サキュラスプラインＤを中間に介在させることによ
り、結果として、従来に比べて２倍前後、３倍前後、４
倍前後・　・といったように出力軸の高速回転を実現さ
せることができる。

［発明の実施例］ 以下、この発明の一実施例を第１区において説明する。

第１区において、（１）は例えば定格回転速度が３００
Ｏｒｐｍのサーボモータ、（２）はメインウェーブジェ
ネレータ、（３）はメインフレクスプライン、（４）　
は中継用サーキュラスプライン、（４ａ）は中継用サー
キュラスプラインＳ部、（４ｂ）は中継用サーキュラス
プライン０部、（５）はメインサーキュラスプラインＤ
、（６）はサブウェーブジェネレータ、（７）はサブフ
レクスプライン、（８）はサブサーキュラスプラインＳ
、（９）は出力軸、（１０）はテーブル、（１１）は前
記メインサーキュラスプラインＤ（５）と出力軸（９）
とテーブル（１０）を回転自由に支持する軸受Ａ、（１
２）は前記中継用サーキュラスプライン（４）を回転自
由に支持する軸受Ｂである。ここで中継用サーキュラス
プライン（４）を固定し、メインウェーブジェネレータ
（２）が回転した時のメインサーキュラスプラインＤ（
５）の滅キュラスプライン５（８）を固定し、サブウエ
ーブジＪ−ネレータ（６）が回転した時の中継用サーキ
ュとしている。

そして本発明は以上の構成とすることにより、前記サー
ボモータ（１）が３０００ｒｐｍで回転すると、まず中
継用サーキュラスプライン（４）を固定と仮定すること
により、メインサーキュラスプライン先に固定と仮定し
た中継用サーキュラスプライン（４）は実際にはサブウ
ェーブジェネレータ（６）に回転はメインウェーブジェ
ネレータ（２）を固定と ンＤ（５）に伝わるから出力軸（９）を介してチーフル
（１０）に連結しているメインサーキュラスプラインＤ
（５）はトータルとして 第１図で説明した内容は、種類の異なる他の（ハーモニ
ックドライブ減速８りについても同様に説明でき一例と
して第２図はＦＲ／ＦＲ３型、第３図はＣ３／Ｃ５Ｓ型
について示す。また第１図〜第３図においては、中継用
フレクスプライン（４）として１個用いた例を示したが
、２個用いた場合は、同様な経路にて の回転速度を得ることができ、この場合の一例として第
４区にＦＲ型、第５図にＦＲ／ＦＲ５型、第６図にＣＳ
　／’　ＣＳ　Ｓ梨、第７図にＦＲＣ３／Ｃ５Ｓ混合型
について示す。さらに３個用いた場合は、同様な経路に
で、速度を得ることができこの場合の一例として第８区
にＦＲＣ５／Ｃ３Ｓ混合型について示す。また第９区に
は産業用ロボットとして特に高速化が要求されるロボッ
トアームの手首部の曲げ軸とひねり軸機構に、−例とし
て本発明によるＦＲ型の通用の例を示す。

また本発明は主として、これまで産業用ロボットに使用
されている代表的な減速機の（ハーモニックドライブ減
速機）を用いた減速機構について説明したが、他の（Ｒ
Ｖ減速機）や（サイクロ１礒速ＰＡ）等についても同様
な方法で適用できまたこれらの減速機を相互に混合させ
ても適用できることは言うまでもない。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、オリジナルの１組の
他にさらに１組または複数組の中継用サーキュラスプラ
インを設けることにより、これまいても、サーボモータ
定格回転数が３００Ｏｒｐｍの時、６０ｒｐｍ　Ｌ／か
とれなかった産業用ロボットの出力軸定格回転速度がサ
ーボモータさえうまく選定すれば、これまで不可能と考
えられていた１２０ｒｐｍ、１８０ｒｐｍ、２４０ｒｐ
ｍ前後の高速回転を容易に得ることが可能であり、産業
用口゛ボットの高速化に大きく貢献することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第９区はこの発明の一実施例の産業用ロボット
用複合型減速機構を示し、第１図は中継用サーキュラス
プラインを１個用いたＦＲ型の例を示す縦断面図、第２
図は中継用サーキュラスプラインを１個用いたＦＲ１Ｆ
Ｒ５型の例を示す縦断面図。 第３図は中継用サーキュラスプライン１個用いたＣ３／
Ｃｓｓ型の例を示す縦断面図、第４図は中継用サーキュ
ラスプラインを２個用いたＦＲ型の例を示す縦断面図、
第５図は中継用サーキュラスプラインを２個用いたＦＲ
／ＦＲ５型の例を示す縦断面図、第６図は中継用サーキ
ュラスプラインを２個用いたＣ３／Ｃ５Ｓ型の例を示す
縦断面図、第７図は中継用サーキュラスプラインを２個
用いたＦＲ・ｃｓｓａ合型の例を示す縦断面図、第８図
は中継用サーキュラスプラインを３個用いたＦＲＣ３Ｓ
混合型の例を示す縦断面図、第９図は産業用ロボットの
手首駆動部分の曲げ軸およびひねり軸に中継用サーキュ
ラスプラインをそれぞれ１個用いたＦＲ型の例を示す縦
断面図、第１Ｏ図〜第１４図は従来の産業用ロボット用
複合型減速機構を説明するためのもので、第１０図〜第
１２図は減速機構の組み込み例を示し、第１０図はＣＳ
型／　Ｃ５Ｓ型で第１Ｏ図（ａｌは斜視図、第１θ図（
ｂｌは縦断面図、第１１図はＦＲ型／　ＦＲＳ　型で第
１１図（ａｌは斜視図、第１１図ｆｂｌは縦断面図、第
１２図はＦＲ型で第１２図ｆａｌ　は斜視図、第１２図
＋ｂ）は縦断面図、第１３図、第１４図は減速機構の原
理と構造を説明するためのものであり、第１３区は状態
図、第１４図は速比と回転方向との説明図である。 図において、（１）はサーボモータ、（２）はメインウ
ェーブジェネレータ、（３）はメインフレクスプライン
、（４）は中継用サーキュラスプライン、（４ａ）は中
継用サーキュラスプラインＳ部、（４ｂ）は中継用サー
キュラスプライン０部、（５）はメインサーキュラスプ
ラインＤ、（６）はサブウェーブジェネレータ、（７）
はサブフレクスプライン、（８）はサブサーキュラスプ
ライン５ｉ９１は出力軸、（１０）はテーブル、（１１
）は軸受Ａ、（１２）は軸受Ｂである。 なお、図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. サーボモータに連結されるメインウェーブジェネレータ
   と、前記メインウェーブジェネレータの長軸部で連結す
   るメインフレクスプラインと、中継用サーキュラスプラ
   インのＳ部と、メインサーキュラスプラインＤと、以上
   のそれらとは別個の同じくサーボモータに連結するサブ
   ウェーブジェネレータと、前記サブウェーブジェネレー
   タの長軸部で連結するサブフレクスプラインと、サブサ
   ーキュラスプラインＳと、前記中継用サーキュラスプラ
   インのＤ部と、前記メインサーキュラスプラインＤおよ
   び出力軸さらにテーブルを回転自由に支持する軸受Ａと
   、前記中継用サーキュラスプラインを回転自由に支持す
   る軸受Ｂとからなる産業ロボット用複合型減速機構。