JPH072318B2

JPH072318B2 - 多関節ロボット

Info

Publication number: JPH072318B2
Application number: JP62165403A
Authority: JP
Inventors: 常雄寺内; 隆朗西村
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1987-07-03
Filing date: 1987-07-03
Publication date: 1995-01-18
Anticipated expiration: 2010-01-18
Also published as: JPS6411776A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、広く産業用に用いられる多関節ロボットに関
し、さらに詳しくは、多関節ロボットの関節部の駆動機
構に関する。

［従来の技術］第３図は、実開昭60−84279号公報に開示された従来の
多関節ロボットの一例を示す正面図であり、第４図は第
３図のＡ部（多関節ロボットの関節機構部）の拡大断面
図である。

第３図において、（１）はＡ部の多関節ロボットの関節
機構部によって支持されるアーム部分である。また第４
図において、（２）は床面等に据付けられた中空形状の
ベース、（３）は多関節ロボットのアーム部分（１）が
装着され、このアーム部分（１）と一体になってベース
（２）上を回動する回転基台、（４），（５）は軸受、
（６）はベース（２）に固定された基台である。（７）
は駆動モータ、（８）は駆動モータ（７）のモータ軸、
（９）はカップリング、（10）はハーモニックドライブ
減速機の高速側の入力軸で、駆動モータ（７）はモータ
軸（８）、カップリング（９）を介して減速機の入力軸
（10）に接続されている。（11），（12），（13）はそ
れぞれ基台（６）に内装された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で、ハーモニ
ックドライブ減速機のコンポーネントを構成している。

ハーモニックドライブ減速機は、周知のように、サーキ
ュラスプライン13に内歯が形成されるとともに、ウエブ
ジェネレータ11が棒状あるいは楕円状に形成されてその
外周面がサーキュラスプライン13の内歯に対向配置され
ている。また、フレクスプライン12はカップ状の弾性体
からなり、その開口部の外周にはサーキュラスプライン
の内歯と同ピッチでかつこの内歯より歯数を少なく（例
えば１〜２枚少なく）設定した歯が形成され、駆動機構
内で倒伏状態に配置されるとともに、その開口部（外歯
部）がサーキュラスプライン13とウエブジェネレータ11
との間に挿入されて外歯部の一部がサーキュラスプライ
ン13の内歯と噛み合っている。

これを更に詳述すると、フレクスプライン12はウエブジ
ェネレータ11により楕円状にたわめられ、その外歯部は
楕円の長軸部分がサーキュラスプライン13の内歯と噛み
合い、短軸部分では歯が完全に離れた状態におかれるよ
うになっている。従って、ウエブジェネレータ11を回転
させると、フレクスプライン12は弾性変形しつつサーキ
ュラスプライン13との噛み合い位置が順次移動してい
き、１回転したときフレクスプライン12はサーキュラス
プライン13より歯数の少ない分（例えば１〜２枚分）だ
けウエブジェネレータ11とは逆方向に回転する。

（14）は出力軸で、この出力軸（14）にはハーモニック
ドライブ減速機の低速側出力要素であるフレクスプライ
ン（12）が固着されている。（15）はフレクスプライン
（12）を出力軸（14）に取付るさいの補助をするリン
グ、（16）はリング（15）に装着され入力軸（10）を回
動可能に支持するピボット軸受である。（17）は出力軸
（14）の回転を回転基台（３）に伝達するために回転基
台（３）に固定された板である。

次に動作について説明する。駆動モータ（７）が駆動さ
れると、その回転は、モータ軸（８）からカップリング
（９）を介してハーモニックドライブ減速機のウェーブ
ジェネレータ（11）の入力軸（10）に伝えられる。入力
軸（10）の回転は、ハーモニックドライブ減速機の各コ
ンポーネント要素であるウェーブジェネレータ（11），
フレクスプライン（12），サーキュラスプライン（13）
の作用で減速され、出力要素であるフレクスプライン
（12）に伝えられる。このようにして減速されたフレク
スプライン（12）の回転は出力軸（14）に伝えられ、板
（17）を介して出力軸（14）と一体に固着された回転基
台（３）を回転させる。回転基台（３）には第３図に示
すように多関節ロボットのアーム部分（１）が装着され
ているので、多関節ロボットのアーム部分（１）を旋回
させる。この旋回動作は駆動モータ（７）を制御するこ
とによりおこなわれる。

［発明が解決しようとする問題点］上記のように構成した従来の多関節ロボットの関節部の
駆動機構によれば、構成部品が多くなり部品コストが高
くなるばかりでなく、組立や調整作業に時間を要し製品
コストが高くなる。また、駆動機構内で多くの部品が組
み合わされているため、各部品の加工精度を高くしなけ
れば組立精度の確保が困難であるばかりでなく、部品交
換等も容易にできず、専門の技能者によらなければなら
ない等の問題があった。

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、駆動機構の組立、部品交換、保守が容易にで
きるとともに、装置が安価に得られる関節部の駆動機構
を備えた多関節ロボットを得ることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］本発明に係る多関節ロボットは、中空形状のベースと、
内歯を有し、ベースに離脱可能に固定されたハーモニッ
クドライブ減速機のサーキュラスプラインと、サーキュ
ラスプラインに直接固定された駆動モータと、サーキュ
ラスプラインの内歯に対向配置され、駆動モータのモー
タ軸に固定されたハーモニックドライブ減速機のウエブ
ジェネレータと、サーキュラスプラインに直接回転輪の
一方が固定されたクロスローラ軸受と、クロスローラ軸
受の回転輪の他方に直接固定された回転基台と、サーキ
ュラスプラインの内歯よりも歯数が少なく、かつウエブ
ジェネレータによりサーキュラスプラインの内歯側に押
し付けられてこの内歯と噛合う外歯を有し、回転基台に
固定されたハーモニックドライブ減速機の出力要素であ
るフレクスプラインとからなる関節部の駆動機構を備え
たものである。

［作用］本発明においては、ベースに離脱可能に固定されたサー
キュラスプラインに、駆動モータとクロスローラ軸受の
回転輪の一方を直接固定するとともに、クロスローラ軸
受の回転輪の他方に直接回転基台を固定し、かつ回転基
台には、駆動モータのモータ軸に固定されたウエブジェ
ネレータによりサーキュラスプラインの内歯側に押し付
けられてこの内歯と噛合う外歯を備えたフレクスプライ
ンを固定するようにしているので、サーキュラスプライ
ン、駆動モータ、ウエブジェネレータ、フレクスプライ
ン、及び回転基台を一体として関節部の駆動機構をユニ
ット化することができる。このため、駆動機構を独立し
て組み立てることができ、組立性および組立精度が向上
するとともに、保守、点検時には駆動機構のユニットを
ベースより取り外して行うことができ、作業性も向上す
る。また、駆動機構を無駄のない最少限の部品要素で構
成でき、従来に比し部品点数が減った分、装置を安価に
できる。

［発明の実施例］第１図は本発明の実施例を示す斜視図、第２図は第１図
のＢ部分の拡大断面図である。両図において、（20）は
床面等に据付けられた中空形状のベース、（21）はベー
ス（20）に対して回転可能に支持された高剛性を有する
回転基台、（1a）は回転基台（21）に取付けられた多関
節ロボットのアーム部分である。（22），（23），（2
4）はそれぞれハーモニックドライブ減速機のコンポー
ネントを構成するサーキュラスプライン、ウェーブジェ
ネレータ及びフレクスプラインで、サーキュラスプライ
ン（22）はベース（20）にボルトで固定され、またフレ
クスプライン（24）は直接回転基台（21）に固定されて
ハーモニック減速機の出力軸となっている。（25）はク
ロスローラ軸受で、その内輪はサーキュラスプライン
（22）にボルトで固定されるとともに、その外輪に回転
基台（21）がボルトで固定されている。なお、（26）は
サーキュラスプライン（22）に取付けられた駆動モー
タ、（27）は駆動モータ（26）のモータ軸で、モータ軸
（27）はハーモニックドライブ減速機のウェーブジェネ
レータ（23）に固定されている。

上記のように構成した本発明の作用を説明すれば次の通
りである。まず駆動モータ（26）を回転させると、駆動
モータ（26）の回転はモータ軸（27）からハーモニック
ドライブ減速機のウェーブジェネレータ（23）に伝えら
れ、ここでサーキュラスプライン（22）により減速され
てフレクスプライン（24）を回転させる。このフレクス
プライン（24）は回転基台（21）に固定されているの
で、回転基台（21）を減速して回転させ、これに取付け
られた多関節ロボットのアーム部分（1a）を回転させ
る。

上記のように機能する多関節ロボットにおける駆動モー
タの保守、組立調整は、サーキュラスプライン（22）と
ベース（20）を固定しているボルトを着脱することによ
りおこなう。また駆動モータ（26）から回転基台（21）
までの各部分は、先のボルトの取り外しによりユニット
組立した状態で取り外すことが出来る。さらにハーモニ
ックドライブ減速機のサーキュラスプライン（22）の形
状を工夫したので、駆動モータ（26）、クロスローラ軸
受（25）をベース（20）に直接取り付けることができ
る。

上記の説明では、多関節ロボットの関節部のひとつとし
て、旋回ベース部分について説明したが、本発明はこれ
に限定するものではなく、同じ回転要素を持つ他の関節
軸であってもよい。また、上記の実施例では他関節ロボ
ットについて説明したが、他の回転テーブル等を有する
専用機等に適用してもよい。

［発明の効果］以上述べたように、本発明によれば、ベースに離脱可能
に固定されたサーキュラスプラインに、駆動モータとク
ロスローラ軸受の回転輪の一方を直接固定するととも
に、クロスローラ軸受の回転輪の他方に直接回転基台を
固定し、かつ回転基台には、駆動モータのモータ軸に固
定されたウエブジェネレータによりサーキュラスプライ
ンの内歯側に押し付けられてこの内歯と噛合う外歯を備
えたフレクスプラインを固定するようにしたので、サー
キュラスプライン、駆動モータ、ウエブジェネレータ、
フレクスプライン、及び回転基台を一体として関節部の
駆動機構をユニット化することができる。このため、駆
動機構を独立して組み立てることができ、組立性および
組立精度が向上するとともに、保守、点検時には駆動機
構のユニットをベースより取り外して行うことができ、
作業性も向上する。また、駆動機構を無駄のない最少限
の部品要素で構成でき、従来に比し部品点数が減った
分、装置を安価にできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す斜視図、第２図は第１図
のＢ部拡大断面図、第３図は従来の多関節ロボットの一
例を示す正面図、第４図は第３図のＡ部拡大断面図であ
る。（20）はベース、（21）は回転基台、（22）はサーキュ
ラスプライン、（23）はウェーブジェネレータ、（24）
はフレクスプライン、（25）はクロスローラ軸受、（2
6）は駆動モータ、（27）はモータ軸。なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示すもの
とする。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】中空形状のベースと、内歯を有し、前記ベースに離脱可能に固定されたハーモ
ニックドライブ減速機のサーキュラスプラインと、該サーキュラスプラインに直接固定された駆動モータ
と、前記サーキュラスプラインの内歯に対向配置され、前記
駆動モータのモータ軸に固定された前記ハーモニックド
ライブ減速機のウエブジェネレータと、前記サーキュラスプラインに直接回転輪の一方が固定さ
れたクロスローラ軸受と、該クロスローラ軸受の回転輪
の他方に直接固定された回転基台と、前記サーキュラスプラインの内歯よりも歯数が少なく、
かつ前記ウエブジェネレータにより該サーキュラスプラ
インの内歯側に押し付けられて該内歯と噛合う外歯を有
し、前記回転基台に固定された前記ハーモニックドライ
ブ減速機の出力要素であるフレクスプラインとからなる
関節部の駆動機構を備えた多関節ロボット。