JPH0763950B2 - ロボット関節の調和減速機構 - Google Patents
ロボット関節の調和減速機構Info
- Publication number
- JPH0763950B2 JPH0763950B2 JP62205427A JP20542787A JPH0763950B2 JP H0763950 B2 JPH0763950 B2 JP H0763950B2 JP 62205427 A JP62205427 A JP 62205427A JP 20542787 A JP20542787 A JP 20542787A JP H0763950 B2 JPH0763950 B2 JP H0763950B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gear
- robot
- input shaft
- wave generator
- internal gear
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H49/00—Other gearings
- F16H49/001—Wave gearings, e.g. harmonic drive transmissions
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Retarders (AREA)
- Manipulator (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 高精度，高剛性ロボット関節の歯車連結部をなす調和減
速機構に関し、 ロボット関節駆動の入力軸と，該軸の周辺に同軸的に配
置され高減速比の出力を取り出す減速出力軸との結合
（組立）に際し、両者軸間の歯車連結機構をロボット関
節軸ならびにロボット筺体へ一体化形成して組立ロボッ
ト体の速度むら、これに基づく振動の発生をなくすこと
を目的とし、 入力軸に直結された波動発生器、その外周に設ける可撓
性歯車に対して、該歯車と噛み合う減速出力軸の内周辺
に設けられた第一の内歯歯車（駆動側）と、ロボット筺
体へ固定されるその歯数が第一の内歯歯車と若干異なる
第二の内歯歯車（固定側）、よりなる調和減速機構をロ
ボット関節を駆動するモータ入力軸に一体化形成するこ
とによりロボット関節組立が容易となるように構成す
る。
速機構に関し、 ロボット関節駆動の入力軸と，該軸の周辺に同軸的に配
置され高減速比の出力を取り出す減速出力軸との結合
（組立）に際し、両者軸間の歯車連結機構をロボット関
節軸ならびにロボット筺体へ一体化形成して組立ロボッ
ト体の速度むら、これに基づく振動の発生をなくすこと
を目的とし、 入力軸に直結された波動発生器、その外周に設ける可撓
性歯車に対して、該歯車と噛み合う減速出力軸の内周辺
に設けられた第一の内歯歯車（駆動側）と、ロボット筺
体へ固定されるその歯数が第一の内歯歯車と若干異なる
第二の内歯歯車（固定側）、よりなる調和減速機構をロ
ボット関節を駆動するモータ入力軸に一体化形成するこ
とによりロボット関節組立が容易となるように構成す
る。
本発明は、モータ入力軸と同軸的に配置されるロボット
関節出力軸の歯車連結機構部に、一対の調和減速機構を
形成し、正・負両方向の駆動力に対しバックラッシュが
極めて少ない高精度のかつ回転または角運動量が高い比
率で変換可能とされるロボット関節の調和減速機構に関
する。
関節出力軸の歯車連結機構部に、一対の調和減速機構を
形成し、正・負両方向の駆動力に対しバックラッシュが
極めて少ない高精度のかつ回転または角運動量が高い比
率で変換可能とされるロボット関節の調和減速機構に関
する。
第３図はロボット関節駆動の減速機構断面図、同図
（ａ）は入力軸に沿い切断せる断面図、同図（ｂ）と
（ｃ）は図（ａ）の指標線Ｂ−B,C−Ｃ位置における波
動発生器の構成を示す略式断面図である。
（ａ）は入力軸に沿い切断せる断面図、同図（ｂ）と
（ｃ）は図（ａ）の指標線Ｂ−B,C−Ｃ位置における波
動発生器の構成を示す略式断面図である。
図に従って減速機構と動作概要を述べる。
モータ10に直結された入力軸４は、互いに直交する一対
の波動発生器3,3′が結合される。一方の波動発生器３
は同図（ｂ）に示すように楕円状カム30と、該カム30の
周辺に多数配列されたベアリング用のボール８から構成
され、またボール８の周辺には詳細図示されないが薄肉
の金属弾性体からなる可撓性歯車２（一点鎖線の楕円）
が設けられる。
の波動発生器3,3′が結合される。一方の波動発生器３
は同図（ｂ）に示すように楕円状カム30と、該カム30の
周辺に多数配列されたベアリング用のボール８から構成
され、またボール８の周辺には詳細図示されないが薄肉
の金属弾性体からなる可撓性歯車２（一点鎖線の楕円）
が設けられる。
一点鎖線円11は、リング状をなしその内周辺が可撓性歯
車２と同ピッチの歯車が形成された内歯歯車１（駆動
側）の歯車動作円である。
車２と同ピッチの歯車が形成された内歯歯車１（駆動
側）の歯車動作円である。
可撓性歯車２は、同じ歯車動作円11で噛み合う固定側の
内歯歯車15とも連接されている。但し、駆動側と固定側
の内歯歯車１と15は、動作円11内の歯車の歯数が例えば
二枚分相違して形成される。
内歯歯車15とも連接されている。但し、駆動側と固定側
の内歯歯車１と15は、動作円11内の歯車の歯数が例えば
二枚分相違して形成される。
次いで、波動発生器3,可撓性歯車2,駆動側と固定側それ
ぞれの内歯歯車１と15よりなる減速歯車機構の動作を説
明する。
ぞれの内歯歯車１と15よりなる減速歯車機構の動作を説
明する。
入力軸４の回転に従って可撓性歯車２は、楕円状カム30
の長軸点12においてのみ内歯歯車と噛み合うよう構成さ
れているので、固定側内歯歯車15に対して、ロボット関
節駆動の出力軸13に連結された内歯歯車１は、入力軸の
一回転に対して前記相違する歯数分だけ相対的に回転駆
動されて高比率の減速出力が取り出されることになる。
の長軸点12においてのみ内歯歯車と噛み合うよう構成さ
れているので、固定側内歯歯車15に対して、ロボット関
節駆動の出力軸13に連結された内歯歯車１は、入力軸の
一回転に対して前記相違する歯数分だけ相対的に回転駆
動されて高比率の減速出力が取り出されることになる。
ところで、入力軸４と軸周辺に配置される減速出力軸13
を結合する可撓性歯車2,内歯歯車1,15よりなる従来の減
速歯車連接機構は、別個組立てられた例えば市販の調和
減速機を準備し、これをモータ入力軸とロボット関節軸
間に嵌め込むように結合していたが、結合される両者軸
間の同軸的嵌め合い部分は、ロボット組立上、高度の心
出し加工精度が必要とされる。
を結合する可撓性歯車2,内歯歯車1,15よりなる従来の減
速歯車連接機構は、別個組立てられた例えば市販の調和
減速機を準備し、これをモータ入力軸とロボット関節軸
間に嵌め込むように結合していたが、結合される両者軸
間の同軸的嵌め合い部分は、ロボット組立上、高度の心
出し加工精度が必要とされる。
第３図（ａ）断面図において、前記高精度の嵌め合いが
必要となる部分は○印が付与してある。例えばベアリン
グ9,9′が装着された嵌入面、即ち、減速出力軸13の内
周面26とロボット筺体20の外周面27、減速出力軸13の内
歯歯車1,1′との嵌め合い連接面28、ロボット筺体20の
内歯歯車15,15′との嵌め合い連接面29は、何れの連接
面も入力軸４に対する嵌め合いによる心ずれ誤差が出や
すい。これが満たされないと減速出力軸13に連結された
ロボット関節に速度むら、及び振動が発生し、組立後の
ロボット機能に支障を来すと云う問題がある。
必要となる部分は○印が付与してある。例えばベアリン
グ9,9′が装着された嵌入面、即ち、減速出力軸13の内
周面26とロボット筺体20の外周面27、減速出力軸13の内
歯歯車1,1′との嵌め合い連接面28、ロボット筺体20の
内歯歯車15,15′との嵌め合い連接面29は、何れの連接
面も入力軸４に対する嵌め合いによる心ずれ誤差が出や
すい。これが満たされないと減速出力軸13に連結された
ロボット関節に速度むら、及び振動が発生し、組立後の
ロボット機能に支障を来すと云う問題がある。
従来、ロボット装置の組立にあたり、別個組立の調和減
速機が使用される。
速機が使用される。
しかし該組立には、モータ入力軸４と、該軸の周辺に同
軸配置されるロボット関節軸とは、高い嵌め合い精度で
心出し加工されねばならないが、前述の如く多数個所に
散在する嵌入または連接面を一様かつ均衡させて心出し
するのは困難となる。
軸配置されるロボット関節軸とは、高い嵌め合い精度で
心出し加工されねばならないが、前述の如く多数個所に
散在する嵌入または連接面を一様かつ均衡させて心出し
するのは困難となる。
そのため、減速出力軸13に連結されたロボット関節は速
度むらやこれに起因して振動が発生し、組立後のロボッ
ト機能に支障を来すと云う問題がある。
度むらやこれに起因して振動が発生し、組立後のロボッ
ト機能に支障を来すと云う問題がある。
本発明は、かかる調和減速機を構成する歯車連結機構を
ロボット関節軸ならびにロボット筺体内へ一体化形成す
ることである。
ロボット関節軸ならびにロボット筺体内へ一体化形成す
ることである。
第１図は、本発明ロボット関節の減速機構の断面図であ
る。同断面図において、 入力軸４に直結された楕円状カムとその外周にボールベ
アリング８が配列された波動発生器３と、該波動発生器
３に外嵌する薄肉の弾性体からなる可撓性歯車２と、該
可撓性歯車２が、内周辺22と噛み合う第一の内歯歯車１
と、内周辺21と噛み合う第二の内歯歯車15とを有し、 前記第一の内歯歯車１は、前記可撓性歯車２と噛み合う
内周辺22が該可撓性歯車２の歯数と少なくとも１個異な
る歯数を有するものであり、かつ減速出力軸13と一体構
成をなし、 前記第二の内歯歯車15は、前記可撓性歯車２と噛み合う
内周辺21が該可撓性歯車２の歯数と等しい歯数を有する
ものであり、かつロボット筺体20と一体構成をなすよう
に構成されたロボット関節の調和減速機構によって解決
される。
る。同断面図において、 入力軸４に直結された楕円状カムとその外周にボールベ
アリング８が配列された波動発生器３と、該波動発生器
３に外嵌する薄肉の弾性体からなる可撓性歯車２と、該
可撓性歯車２が、内周辺22と噛み合う第一の内歯歯車１
と、内周辺21と噛み合う第二の内歯歯車15とを有し、 前記第一の内歯歯車１は、前記可撓性歯車２と噛み合う
内周辺22が該可撓性歯車２の歯数と少なくとも１個異な
る歯数を有するものであり、かつ減速出力軸13と一体構
成をなし、 前記第二の内歯歯車15は、前記可撓性歯車２と噛み合う
内周辺21が該可撓性歯車２の歯数と等しい歯数を有する
ものであり、かつロボット筺体20と一体構成をなすよう
に構成されたロボット関節の調和減速機構によって解決
される。
入力軸に直結された波動発生器の外周に設けられた可撓
性歯車と噛み合う第一と第二の内歯歯車は、それぞれ減
速出力軸であるロボット関節軸とロボット筺体に一体構
成となっている。従って、ロボット関節組立の同軸的心
出しが容易となり、ロボット関節の速度むら、及び振動
が激減する。
性歯車と噛み合う第一と第二の内歯歯車は、それぞれ減
速出力軸であるロボット関節軸とロボット筺体に一体構
成となっている。従って、ロボット関節組立の同軸的心
出しが容易となり、ロボット関節の速度むら、及び振動
が激減する。
更に、波動発生器を結合する入力軸に介挿して結合され
る本発明の直線運動軸受け機構は、前述の同軸的心出し
後の残留誤差を吸収するに極めて有効となる。
る本発明の直線運動軸受け機構は、前述の同軸的心出し
後の残留誤差を吸収するに極めて有効となる。
以下、第１図（ａ）に示す本発明ロボット関節の減速駆
動機構の断面図、同図（ａ）中の指標線Ｂ−B,C−Ｃ位
置における略式断面図（ｂ）と（ｃ）を参照しながら本
発明の実施例を説明する。
動機構の断面図、同図（ａ）中の指標線Ｂ−B,C−Ｃ位
置における略式断面図（ｂ）と（ｃ）を参照しながら本
発明の実施例を説明する。
第１図の減速歯車連結機構実施例を第３図と比較参照す
れば明らかなように、入力軸４に直結される波動発生器
３、波動発生器３の周辺に装着される可撓性歯車２の構
成、及び、入力軸４の軸受けベアリング19の構成は、従
来と同様に該入力軸４上に左右対象的な配列構造にして
組立られる。
れば明らかなように、入力軸４に直結される波動発生器
３、波動発生器３の周辺に装着される可撓性歯車２の構
成、及び、入力軸４の軸受けベアリング19の構成は、従
来と同様に該入力軸４上に左右対象的な配列構造にして
組立られる。
その主たる相違点は歯数が僅かに相違する第一，第二の
内歯歯車の成形方法にある。
内歯歯車の成形方法にある。
即ち、波動発生器３周辺の可撓性歯車２と噛み合う第一
の内歯歯車１は、ロボット関節軸13の内周面22を歯車形
成面として該軸に一体化され、また同一の可撓性歯車２
と噛み合う第二の内歯歯車15は、リング状に突出させた
ロボット筺体20の内周面21を歯車形成面としたことであ
る。
の内歯歯車１は、ロボット関節軸13の内周面22を歯車形
成面として該軸に一体化され、また同一の可撓性歯車２
と噛み合う第二の内歯歯車15は、リング状に突出させた
ロボット筺体20の内周面21を歯車形成面としたことであ
る。
また第３図との比較において、減速出力軸（ロボット関
節軸）13の中央の入力軸４の軸受けベアリング14をなく
したことである。
節軸）13の中央の入力軸４の軸受けベアリング14をなく
したことである。
図中,7は楕円状カム30と入力軸を結合するキー溝、及び
16は入力軸４の回転量を検出するエンコーダである。
16は入力軸４の回転量を検出するエンコーダである。
入力軸４に対して左右対象的に配列する減速機構は、歯
車のバックラッシュを除去して高精度の位置決めを行う
ため設けたものである。
車のバックラッシュを除去して高精度の位置決めを行う
ため設けたものである。
かような一体化構成の減速歯車連結機構とすれば、従来
問題となった軸間心出し上の嵌め合い誤差が軽減されて
安定なロボット組立が可能となる。
問題となった軸間心出し上の嵌め合い誤差が軽減されて
安定なロボット組立が可能となる。
しかし、同軸的配置される軸相互間の心出し残留誤差に
対しては、第２図に示すフローティング機構を設けるこ
とも有効となる。
対しては、第２図に示すフローティング機構を設けるこ
とも有効となる。
第２図は入力軸４に直結される左右一対の波動発生器３
に対して、入力軸４と楕円状カム30の間において、カム
30の長軸方向と同じ向きに直線配列されたボール５を有
する直線運動軸受機構６を介挿することによって心出し
残留誤差を吸収せしめるものである。
に対して、入力軸４と楕円状カム30の間において、カム
30の長軸方向と同じ向きに直線配列されたボール５を有
する直線運動軸受機構６を介挿することによって心出し
残留誤差を吸収せしめるものである。
即ち、駆動入力軸４に対するロボット関節駆動の軸間心
ずれを含み、尚残留する心出し誤差を直線運動軸受機構
６により効果的に吸収することが出来る。
ずれを含み、尚残留する心出し誤差を直線運動軸受機構
６により効果的に吸収することが出来る。
以上、本発明ロボット関節の調和減速機構によれば、装
置組立時、可撓性歯車と内歯歯車との間に生ずる嵌め合
い誤差による軸間の心ずれが極めて小さく抑えられかつ
これを吸収させうることから組立ロボット体の速度む
ら、これに基づく振動の発生がなくなると云う顕著な効
果がある。
置組立時、可撓性歯車と内歯歯車との間に生ずる嵌め合
い誤差による軸間の心ずれが極めて小さく抑えられかつ
これを吸収させうることから組立ロボット体の速度む
ら、これに基づく振動の発生がなくなると云う顕著な効
果がある。
第１図（ａ）は本発明ロボット関節の減速機構断面図、 同図（ｂ）と同図（ｃ）は指標線Ｂ−B,C−Ｃ位置の略
式断面図、 第２図は本発明の入力軸部の直線運動軸受け機構正面
図、 第３図（ａ）は従来ロボット関節の減速機構断面図、 同図（ｂ）と同図（ｃ）は指標線Ｂ−B,C−Ｃ位置の略
式断面図、 図中、１は第一の内歯歯車、２は可撓性歯車、 ３は波動発生器、４は入力軸、 ６は直線運動軸受機構、８はボール、 9,14と19はベアリング、 10はモータ、11は歯車動作円、 13は減速出力軸（ロボット関節軸）、 15は第二の内歯歯車、 16はエンコーダ、20はロボット筺体、 21は歯車形成面、22は歯車形成面、
式断面図、 第２図は本発明の入力軸部の直線運動軸受け機構正面
図、 第３図（ａ）は従来ロボット関節の減速機構断面図、 同図（ｂ）と同図（ｃ）は指標線Ｂ−B,C−Ｃ位置の略
式断面図、 図中、１は第一の内歯歯車、２は可撓性歯車、 ３は波動発生器、４は入力軸、 ６は直線運動軸受機構、８はボール、 9,14と19はベアリング、 10はモータ、11は歯車動作円、 13は減速出力軸（ロボット関節軸）、 15は第二の内歯歯車、 16はエンコーダ、20はロボット筺体、 21は歯車形成面、22は歯車形成面、
Claims (2)
- 【請求項１】入力軸（４）に直結された楕円状カムとそ
の外周にボールベアリング（８）が配列された波動発生
器（３）と、 前記波動発生器（３）に外嵌する薄肉の弾性体からなる
可撓性歯車（２）と、 前記可撓性歯車（２）が、内周辺（22）と噛み合う第一
の内歯歯車（１）と、内周辺（21）と噛み合う第二の内
歯歯車（15）とを有し、 前記第一の内歯歯車（１）は、前記可撓性歯車（２）と
噛み合う内周辺（22）が該可撓性歯車（２）の歯数と少
なくとも１個異なる歯数を有するものであり、かつ減速
出力軸（13）と一体構成をなし、 前記第二の内歯歯車（15）は、前記可撓性歯車（２）と
噛み合う内周辺（21）が該可撓性歯車（２）の歯数と等
しい歯数を有するものであり、かつロボット筺体（20）
と一体構成をなす ことを特徴とするロボット関節の調和減速機構。 - 【請求項２】前記波動発生器（３）は直結される入力軸
（４）に対し直線運動軸受け機構（６）に介して結合す
ることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載のロ
ボット関節の調和減速機構。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62205427A JPH0763950B2 (ja) | 1987-08-19 | 1987-08-19 | ロボット関節の調和減速機構 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62205427A JPH0763950B2 (ja) | 1987-08-19 | 1987-08-19 | ロボット関節の調和減速機構 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17094896A Division JPH08318490A (ja) | 1996-07-01 | 1996-07-01 | ロボット関節の調和減速機構 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6449737A JPS6449737A (en) | 1989-02-27 |
| JPH0763950B2 true JPH0763950B2 (ja) | 1995-07-12 |
Family
ID=16506673
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62205427A Expired - Lifetime JPH0763950B2 (ja) | 1987-08-19 | 1987-08-19 | ロボット関節の調和減速機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0763950B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6091631B2 (ja) * | 2013-09-24 | 2017-03-08 | 株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズ | 波動歯車装置 |
| JP6731835B2 (ja) * | 2016-12-05 | 2020-07-29 | 住友重機械工業株式会社 | 撓み噛合い式歯車装置 |
| CN112873193A (zh) * | 2021-01-13 | 2021-06-01 | 伯朗特机器人股份有限公司 | 高精度重载荷六轴通用机器人 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59121255A (ja) * | 1982-12-27 | 1984-07-13 | Komatsu Ltd | 産業用ロボツトにおける減速機のバツクラツシユ除去装置 |
| CA1244855A (en) * | 1985-01-18 | 1988-11-15 | Kazuyuki Matsumoto | Robot arm drive apparatus of industrial robot |
-
1987
- 1987-08-19 JP JP62205427A patent/JPH0763950B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6449737A (en) | 1989-02-27 |
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