JPH0373758B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 本発明は、産業用ロボツトを始め、各種の産業
機械に使用される原動装置に関するものである。

(ロ) 従来技術 例えば、産業用ロボツトの腕関接部等には、液
圧モータの動力を調和減速機を介して出力し得る
ようにした原動装置が用いられる場合が多い。と
ころが、従来のものは、モータと減速機とが各別
に構成されているため、嵩が高く、大きな配置ス
ペースを必要とするという問題がある。また、一
般に調和減速機はバツクラツシユが少ないため位
置決め制度を要する用途に広く用いられている
が、近年、組立作業にも使用し得る高級ロボツト
等の開発が進むにつれ、このバツクラツシユをさ
らに少なくすることが求められている。ところが
従来のものは、その構成上、バツクラツシユを少
なくするのに一定の限界がある。すなわち、この
種の調和減速機は、内向歯を有するリング状の内
歯歯車と、この内歯歯車の内側に軸心を一致させ
て配設され外周に前記内向歯と歯数の異なる外向
歯を有した可撓性歯車と、この可撓性歯車を横断
面楕円状に弾性変形させてその長軸部分において
前記外向歯を前記内向歯に噛合させるとともにそ
の噛合位置を遂次円周方向に移動させる入力機構
とを具備してなる。そして、従来の入力機構は、
前記可撓性歯車の内周に嵌合させた可撓性ベアリ
ングと、この可撓性ベアリングの内周に嵌合させ
た楕円カムとを具備してなり、このカムにより前
記可撓性ベアリングと前記可撓性歯車とを弾性変
形させて前記外向歯と前記内向歯とを噛合させる
とともに、この楕円カムを回転させることによつ
てその噛合位置を円周方向に移動させ得るように
したものが一般的である。ところが、楕円カムは
自らの形状に合せて前記可撓性歯車を変形させる
だけのものであり、前記内向歯と前記外向歯との
噛合部分におけるクリアランスを積極的に零にし
ようとする機能は有していない。そのため、前記
内向歯と前記外向歯とを無理なく完全に密着噛合
させるのが難しく、バツクラツシユをさらに小さ
くしたいという要望にこたえるのが困難である。

(ハ) 目的 本発明は、このような事情に着目してなされた
もので、その目的とするところは、装置全体のコ
ンパクト化が可能であり、しかも、バツクラツシ
ユの影響を極小あるいは零にすることができるよ
うにした原動装置を供給することにある。

(ニ) 構成 本発明は、前記目的を達成するために、次のよ
うな手段を講じたものである。すなわち、本発明
に係る原動装置は、液圧モータの動力を、内向歯
を有した内歯歯車と、外向歯を有した可撓性歯車
と、この可撓性歯車を横断面楕円状に弾性変形さ
せてその長軸部分において前記外向歯を前記内向
歯に噛合させるとともにその噛合位置を遂次円周
方向に移動させる入力機構とを有してなる調和減
速機を介して出力するようにしたものである。そ
して、前記液圧モータを、固定された支軸と、こ
の支軸回りに回転するケーシングとを備えてなる
ものにして、そのケーシングを前記可撓性歯車の
内側に配設している。また、前記入力機構を、前
記ケーシングに一体に設けられ前記可撓性歯車の
内周面に対向する部位にシリンダを開口させてな
る回転子と、基端部をこのシリンダにスライド可
能に嵌合させ先端部を前記可撓性歯車の内周面に
摺接させた押圧子と、前記支軸内および回転子内
に連続させて設けたポートを備えてなり前記液圧
モータに送給される圧液の一部を該ポートを介し
て前記シリンダ内に導入することにより前記押圧
子を前記可撓性歯車の内周面に押付けてその可撓
性歯車を内歯歯車に噛合する方向へ弾性変形させ
る押圧子付勢機構と、前記押圧子の先端部に設け
られオリフイスを介して前記シリンダ内から圧液
の供給を受けて該押圧子と前記可撓性歯車との間
の摩擦抵抗を低減させる静圧ベアリングとを具備
してなるものにしている。

(ホ) 実施例 以下、本発明の実施例を第１図〜第４図を参照
して説明する。

第１図は、液圧モータ１の動力を調和減速機２
を介して出力し得るように構成した原動装置の縦
端面図であり、第２図、第３図はそれぞれ第１図
における−線および−線に沿う断面図で
ある。

液圧モータ１は、偏心部３ａを有した支軸３
と、この支軸３の軸心0₁回りに回転可能なケーシ
ング４とを有している。ケーシング４は、前記支
軸３の偏心部３ａを囲繞するカツプ状の本体部４
ａと、この本体部４ａの開口部を閉塞する蓋部４
ｂとからなるもので、前記支軸３の一端部は前記
蓋部４ｂを貫通してケーシング４外へ突出してい
る。また、前記ケーシング４の内周に奇数個の平
面部４ｃ…を円周方向に等角間隔をあけて形成し
ている。そして、このケーシング４の内側の前記
各平面部４ｃ…に対応する部位にそれぞれピスト
ン５…を配設し、これら各ピストン５…の先端面
を静圧ベアリング６…を介して対応する平面部４
ｃ…に添接させている。静圧ベアリング６は、前
記ピストン５の先端面を前記平面部４ｃに密着す
るように平面状に形成するとともに、この先端面
に圧力ポケツト７を形成し、この圧力ポケツト７
内に流体圧を導入するようにしたものである。ま
た前記支軸３の偏心部３ａにシリンダブロツク８
を回転可能に嵌着し、このシリンダブロツク８に
よつて前記各ピストン５…の基端面側に前記ケー
シング４の回転に伴つて容積が増減する空間９…
を形成している。具体的に説明すれば、シリンダ
ブロツク８には複数のシリンダ１１…が円周方向
に等角間隔をあけて放射状に形成されている。そ
してこれら各シリンダ１１…に前記各ピストン５
…がスライド自在に嵌合させてあり、これら各ピ
ストン５…の基端面と前記各シリンダ１１…の内
面とによつて前記空間９…が形成されている。な
お、このシリンダブロツク８の端面にはピン１２
…が突設されており、このピン１２…の先端部を
前記ケーシング４に設けたばか穴１３…に遊嵌さ
せることによつて該シリンダブロツク８が前記ケ
ーシング４に対して一定回転角度以上自転しない
ようにしてある。すなわち、このシリンダブロツ
ク８は前記ケーシング４に追従して回転するよう
になつている。また、前記ケーシング４内を前記
支軸３の軸心0₁と偏心部３ａの軸心0₂とを通る仮
想分割線Ｐを境にして第１領域Ａと第２領域Ｂと
に２分割し、前記第１領域Ａ内を通過中の前記空
間９…を第１の流体流通系路１４に連通させると
ともに第２領域Ｂ内を通過中の空間９を第２の流
体流通系路１５に連通させている。第１の流体流
通系路１４は、前記偏心部３ａの外周面に設けた
第１領域Ａ側の圧力ポケツト１６を支軸３の先端
部に設けた第１の流出入口（図示せず）に連通さ
せるためのもので、前記支軸３内に形成されてい
る。また、第２の流体流通系路１５は、前記偏心
部３ａの外周面に設けた第２領域Ｂ側の圧力ポケ
ツト１７を支軸３の先端部に設けた第２の流出入
口（図示せず）に連通させるためのもので、前記
支軸３内に形成されている。また、前記各ピスト
ン５の軸心部に対応する空間９内の流体圧を対応
する静圧ベアリング６の圧力ポケツト７内に導入
するための圧力導入路１８が設けてある。

一方、ハーモニツク減速機２は、内周に内向歯
２１…を有した内歯歯車２２と、この内歯歯車２
２の内側に軸心を一致させて配設され開口端部外
周に前記内向歯２１…よりも若干歯数の少ない外
向歯２３…を有した薄肉カツプ状の可撓性歯車２
４と、この可撓性歯車２４の開口端部を横断面楕
円状に弾性変形させてその長軸部分において前記
外向歯２３…を前記内向歯２１……に噛合させる
とともにその噛合位置ａ，ｂを遂次円周方向に移
動させる入力機構２５とを具備してなる。内歯歯
車２はリング状の剛体であり、円板状の支持部材
２６に支持されている。また、可撓性歯車２４は
弾性変形良好な材料により作られたカツプ状のも
ので、その開口部を前記支持部材２６の内面に臨
接させてあり、この可撓性歯車２４と前記支持部
材２６とによつてモータ収容室３０が形成されて
いる。また、この可撓性歯車２４の底壁中心部に
は出力軸３１の基端が固着されている。また、入
力機構２５は、前記可撓性歯車２４の内周面２４
ａに対応する部位に押圧子３３，３３を保持した
回転子３４と、液圧により前記押圧子３３，３３
を前記内周面に押付けて前記可撓性歯車２４を内
歯歯車２２に噛合する方向へ弾性変形させる押圧
子付勢手段３５とを具備してなる。前記回転子３
４は、円筒体の外周面の所要個所を切除して対を
なす平面部３６，３６を形成してなるもので、前
記各平面部３６，３６の中央部には断面円形のシ
リンダ３７，３７が開口させてある。また、各押
圧子３３は、前記シリンダ３７にスライド可能に
嵌合する基端部３３ａと、前記可撓性歯車２４の
内周面２４ａに摺接する横断面三カ月形の先端部
３３ｂとからなる。一方、前記押圧子付勢手段３
５は、前記液圧モータ１を駆動するための液圧ポ
ンプ（図示せず）から送給される液圧Ｐの一部を
前記支軸３内に設けた幹ポート３８および前記回
転子３４内に穿設した枝ポート３９を介して前記
シリンダ３７，３７内に導入し得るようにしたも
ので、該シリンダ３７，３７内の液圧によつて前
記押圧子３３，３３が外方へ突出して前記可撓性
歯車２４の内周面２４ａを押圧するようになつて
いる。なお、前記各押圧子３３のストロークδ
は、前記シリンダ３７内への圧液Ｐの供給が断た
れた場合でも、前記可撓性歯車24の外向歯２３が
前記内歯歯車２２の内向歯２１から外れない程度
の値に設定してある。また、前記各押圧子３３内
に前記圧液Ｐの一部を該押圧子３３の先端面３３
ｃ部に導く圧液案内路４１を設けて前記先端面３
３ｃと前記可撓性歯車２４の内周面２４ａとの間
に静圧ベアリング４２を形成している。具体的に
は、圧液案内路４１は、前記押圧子３３の軸心部
に穿設したポート４３の一端を前記シリンダ３７
内に開口させるとともに、他端をオリフイス４４
を介して前記静圧ベアリング４２の円形の圧力ポ
ケツト４５に連通させたものである。そして、前
記先端面３３ｃと前記内周面２４ａとの間の液膜
が切れないように前記オリフイス４４の開口径お
よび受圧面積が設定してある。

そして、前記液圧モータ１の支軸３を前記支持
部材２６に固着するとともに、該モータ１のケー
シング４を前記可撓性歯車２４の内側、つまり前
記モータ収容室３０内に配設し、このケーシング
４に前記回転子３４を一体的に設けている。

次いで、この原動装置の作動を説明する。ま
ず、高圧の流体を、例えば、第１の流体流通系路
１４を通して第１領域Ａに存在する空間９，９内
に供給すると、第１領域Ａに存在する静圧ベアリ
ング６，６部に高い流体圧が導入され、これらの
流体圧によつて該液圧モータ１のケーシング４に
偏心部３ａの軸心0₂を通り前記ケーシング４の平
面部４ｃに直交する力Fa、Fbが作用することに
なる。しかして、これらの力Fa、Fbの合力Fab
の作用線は前記軸心0₂を通り前記ケーシング４の
回転中心たる支軸３の軸心0₁からある距離ｌだけ
偏位することになる（第４図参照）。その結果、
前記ケーシング４にはFab×ｌなるモーメン
トが働くこととなり、それによつて該ケーシング
４が矢印Ｘ方向に回転する。この場合、第１領域
Ａに存在する空間９，９は前記ケーシング４の回
転に伴つて漸次容積が増大し、第２領域Ｂに存在
する空間９，９は漸次容積が縮小するため、高圧
の流体は第１の流体流通路１４を通して第１領域
Ａを通過中の空間９，９内に遂次流入し、仕事を
し終つた流体は第２領域Ｂを通過中の空間９，９
から第２の流体流通路１５を通して遂次外部へ排
出される。一方、押圧子付勢手段３５の幹ポート
３８…および枝ポート３９…を介して高圧の流体
Ｐをシリンダ３７，３７内に導入すると、その圧
力によつて押圧子３３，３３が外方へ移動して可
撓性歯車２４の内周面２４ａを押圧する。その結
果、該可撓性歯車２４の開口端部が横断面楕円状
に弾性変形させられ該可撓性歯車２４の外向歯２
３が円周上２個所において内歯歯車２２の内向歯
２１に密着噛合することになる。また、同時に、
前記シリンダ３７，３７内の圧液Ｐの一部が圧液
案内路４１，４１を通して各押圧子３３，３３の
先端部３３ｂ，３３ｂに設けた静圧ベアリング４
２，４２に供給されるため、該押圧子３３，３３
の先端面３３ｃ，３３ｃと前記可撓性歯車２４の
内周面２４ａとの間に液膜が形成され該押圧子３
３，３３と前記内周面２４ａとの間の摩擦抵抗が
非常に小さいものになる。したがつて、このよう
なものであれば、前記液圧モータ１を作動させて
回転子を回転させると、前記押圧子３３，３３が
前記内周面２４ａに沿つて円滑に滑走することに
なり、前記内向歯２１と前記外向歯２３との噛合
位置ａ，ｂが円周方向に移動する。そうすると、
前記噛合位置ａ，ｂが１回転する毎に前記可撓性
歯車２４が前記内向歯２１と前記外向歯２３との
歯数差分だけ回転することになり、この回転が出
力軸３１を介して取り出される。

なお、押圧子の構成は、前記実施例のものに限
定されるものではなく、例えば、第５図に示すよ
うなものであつてもよい。すなわち、第５図に示
す押圧子３３′は、先端部３３′ｂを大型化すると
ともに、その先端面３３′ｃに複数の圧力ポケツ
ト４５′…を有してなる静圧ベアリング４２′を設
け、シリンダ３７内の圧液Ｐを枝分れした圧液案
内路４１′を介して前記各圧力ポケツト４５′……
に供給し得るようにしたものである。しかして、
このようにすれば、流体潤滑をより完全なものに
することができる。

また、前記実施例では、内歯歯車を固定して可
撓性歯車から出力を取り出すようにした場合につ
いて説明したが、前記可撓性歯車を固定して内歯
歯車から出力を取り出すようにしてもよい。

(ハ) 効果 本発明は、以上のような構成であるから、次の
ような効果が得られる。

まず、液圧モータの動力をハーモニツク減速機
を介して出力し得るようにしているので、高いタ
ルクを発生させることができるのは勿論でありそ
の上、調和減速機内に液圧モータを収納しそのケ
ーシングに入力機構を一体的に設けているので空
間の有効利用と部品点数の削減により小形化並び
に軽量化を図ることができるものである。

また、液圧により一定方向に付勢した押圧子に
より可撓性歯車を弾性変形させるようにしている
ので、該可撓性歯車の外向歯を内歯歯車の内向歯
に密着噛合させることができる。そのため、バツ
クラツシユの影響を極小または零にすることがで
きる。また、要すれば、液圧力を調節することに
よつて、バツクラツシユの大きさを所望値に調整
することもできる。また、耐久的には従来品が歯
面の摩耗によりバツクラツシユが増大するという
欠点があるのに対し、本発明では摩耗した面も油
圧力により強制的におしつけられるため、バツク
ラツシユの増大は殆んどなくなるという長所を持
つている。

さらに、調和減速機部分の入力機構は、回転子
に押圧子を保持させただけのものであるため、部
品点数が少なく構造が簡単であり、また、楕円カ
ムを作る場合のような精密な曲面加工が不要であ
る。したがつて、製作が容易であり、コストダウ
ンを図ることができる。

また、このようなものであれば、押圧子の先端
面の曲率を適当に選定すれば、内向歯および外向
歯に作用する応力を小さくすることができるとい
う利点もある。

しかも、調和減速機の入力機構および該減速機
内に収容するモータを共に液圧式のものにしてい
るので、液圧源や圧液供給管路等を共用すること
ができる。したがつて、この点からも、構成の簡
略化を図ることができるものである。すなわち、
本発明では、支軸および回転子内にポートを設け
て液圧モータに送給する圧液の一部を回転子シリ
ンダに導くという簡単な構成により押圧子を可撓
性歯車の内周面に押付けるようにしているので、
押圧子を可動にしたために構造の複雑化を招くと
いう不具合が生じない。しかも、前記シリンダ内
の圧液をさらに静圧ベアリングに導いて押圧子と
可撓性歯車との間の摩擦抵抗を軽減させるように
しているので、従来のようなフレキシブルベアリ
ングを用いる場合に比べて部品点数をはるかに少
なくすることができ、コンパクト化を図ることが
可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明の一実施例を示し、第
１図は縦断面図、第２図は第１図における−
線断面図、第３図は第１図における−線断面
図、第４図は作用説明図である。第５図は本発明
の他の実施例を示す要部断面図である。 １……液圧モータ、２……調和減速機、３……
支軸、４……ケーシング、２１……内向歯、２２
……内歯歯車、２３……外向歯、２４……可撓性
歯車、２４ａ……内周面、２５……入力機構、３
３，３３′……押圧子、３４……回転子、３５…
押圧子付勢手段、３７……シリンダ、３８……ポ
ート（幹ポート）、３９……ポート（枝ポート）、
４２，４２′……静圧ベアリング。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 液圧モータの動力を、内向歯を有した内歯歯
   車と、外向歯を有した可撓性歯車と、この可撓性
   歯車を横断面楕円状に弾性変形させてその長軸部
   分において前記外向歯を前記内向歯に噛合させる
   とともにその噛合位置を遂次円周方向に移動させ
   る入力機構とを有してなる調和減速機を介して出
   力するようにした原動装置であつて、前記液圧モ
   ータを、固定された支軸と、この支軸回りに回転
   するケーシングとを備えてなるものにして、その
   ケーシングを前記可撓性歯車の内側に配設すると
   ともに、前記入力機構を、前記ケーシングに一体
   に設けられ前記可撓性歯車の内周面に対向する部
   位にシリンダを開口させてなる回転子と、基端部
   をこのシリンダにスライド可能に嵌合させ先端部
   を前記可撓性歯車の内周面に摺接させた押圧子
   と、前記支軸内および回転子内に連続させて設け
   たポートを備えてなり前記液圧モータに送給され
   る圧液の一部を該ポートを介して前記シリンダ内
   に導入することにより前記押圧子を前記可撓性歯
   車の内周面に押付けてこの可撓性歯車を内歯歯車
   に噛合する方向へ弾性変形させる押圧子付勢機構
   と、前記押圧子の先端部に設けられオリフイスを
   介して前記シリンダ内から圧液の供給を受けて該
   押圧子と前記可撓性歯車との間の摩擦抵抗を低減
   させる静圧ベアリングとを具備してなるものにし
   たことを特徴とする原動装置。