JPS59115189A - ロボツトの関節装置 - 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 本発明は、ロボットの関節装置に関するものである。

従来例の構成とその問題点 第１図、第２図に弾性調和減速機の構造を、第３図に従
来の産業用ロボットの関節装置の例を示す。以下、弾性
調和減速機の構造を簡単に説明する。１はサーキュラス
プラインであり、内部に歯数Ｚ（例えば１ｏＯとする）
の歯を有する。２はこれと噛合う、半径方向に可撓性を
持ったフレキシブルギヤである。３はウェーブジェネレ
ータで、楕円形をなし、この外周に嵌合されたフレキシ
ブル主軸受４および前記フレキシブルギヤ２を円状に変
形せしめ、その時の長軸にあたる部分で、前記フレキシ
ブルギヤ２の歯と、前記サーキュラスプライン１の内歯
とを噛合わせている。ここで、フレキシブルギヤ２の歯
数は、サーキュラスプライン１の歯６ｚよりも、ｎヶ（
例えば２）少ない。

サーキュラスプライン５も同時にフレキシブルギヤ２と
噛合うが、この歯数は、フレキシブルギヤ２の歯数２と
同じである。

さて、サーキュラスプライン１が固定され、ウェーブジ
ェネレータ３が回転するとき、前記歯数の差ｎを有する
ことにより、フレキシブルギヤ２は、サーキュラスプラ
イン１に対してｎ　／　Ｚ　（例えば２／１００）だけ
回転することになる０サーキーラスプライン５は、同歯
数のためフレキシブルギヤ２と相対運動はしない。その
ため、サーキュラスプライン１と５でｎ　／　Ｚだけ回
転する。

以上のように、この種のギヤは、簡単な構造で大きな減
速比が得られるため、近年ロボットの関節駆動用として
利用されることが多い。ａｄ図は、弾性調和減速機を用
いたロボットの関節装置の断面図である。回転主軸６は
、固定ベース７に回転可能に支持され、モータ（図示せ
ず）で駆動される。サーキュラスプライン１は、固定ベ
ース７に固着され、サーキュラスプライン５は従動腕８
に固着されている。

主軸６が回転駆動されると、上に述べた弾性調和減速機
の動作により、固定ベース７と、従動腕８は、減速され
た速さで、主４１０６を中心知回転を行なう。

しかしながら、弾性調和減速機の構造から判断できるよ
うに、この種の減速機企製作するには、精密な加工精度
が必要であり、嘴に、サーキュラスプライン１，５の真
円度、ウェーブジェネレータ３との同芯厩等が重要であ
り、この精度が不充分な場合には、ウェーブジェネレー
タ３ｆｆ：回転するだめのトルクが変動する。一般に、
上のトルク変動の値は駆動トルクそのものに比して極め
て小さいものであるが、ロボットの関節に用いた場合、
ロボットの先端の振動の原因となり、その制御に極めて
悪い影響を与えるという欠点を有していた。

発明の目的 本発明は、上記欠点に鑑み、トルク変動を吸収し、振動
の小さいロボットの関節装置を提供するものである、 ４−−ｍ蔭 本発明は、トルク変動が発生した場合にも撮動が発生し
ない口、ポットの関節を提供するものである。

発明の構成 本発明は、回転駆動される主軸と、弾性調和減速機と、
主軸に取り付けられたばねとおもりから構成されており
、振動の少ないロボノ）ｋ実現できるという特有の効果
を有する。

実施例の説明 以下本発明の一実痛例について、図面を参照しながら説
明する。

第４図は、本発明の一実施例におけるロボットの関節装
置の断面図、第５図は吸振器部分の側面図である。

第４図において、回転、駆動される主軸６は、ウェーブ
シネレータ３と結合され、サーキュラスプライン１は、
固定ベース７に、サーキュラスプライン５は、従動腕８
に固着されている。さらに主軸６には、カップリング９
を介しばね１ｏが固着され、さらにばね１０の先端には
おもり１１が固着されている。

以上のように構成されたロボットの関節装装置について
、以下その動作を説明する。

まず、回転主軸６が回転駆動され、その回転により、ウ
ェーブジェネレータ３が回転し、フレクススプライン２
を介し、サーキュラスプライン１゜６にそれぞれ固着さ
れた固定ベース７と従、ｉｈ腕８を減速された速度で主
軸６ケ中心に回転する。主軸６に固着されたばね１０．
おもり１１は、主軸６の回転にともない回転する。この
鍬、前に述べたように、弾性調和減速機より、トルク変
動が発生する。この変動の周波数は、主軸の回転数に比
例する。このトルク変動のため、詳細に見ると、主軸の
回転法度に、トルク変動の周波数のねじシ撮動が加わっ
たようになっている。このねじり振動のため、ばね１０
とおもり１１による吸振器は、回転方向にねじり振動を
する。この時、ばねのばね定数をＫ　（ｋｇｆ　／ｒａ
ｄ　）　、おもりの慣性モーメント（回転中心）をＩ　
（ｋｇｆｃｍ、ｓｅｃ　　）とすると、吸振器の固有撮
動数ｆは次の式のようになる。

この式での周波数ｆが、ねじり振動の周波数と一致する
時、吸振器が振動を吸収し、弾性調和減速機及び従動腕
８は、振動が非常に小さくなる。

弾性調和減速機のトルク変動より生じるねじり振動の周
波数は回転止！ｌ！１Ｉ４６の回転速＋ｆｒにより変化
する。一般に弾性調和減速機の剛性は比較的低く、ロボ
ットアームの固有振動数が低くなりがちで、その撮動が
大きくなる傾向がある。そのためロボット先端の撮動と
して特に問題となるのは、ロボットアームの固有振動数
と合う周波数であり、その周波数に合うように吸振器の
ばねとおもりを選定すればよい。

第６図は、ばねの他の実施例の断面図である。

ばね１１のまわりに、ダンピングの大きな材料１２（ゴ
ム糸材料など）を複合化したものである。この時、特性
としてばね性に加え、ダンピング性を備えることとなり
、上記での吸据効果のある周波数を広げ、広い周波数範
囲で振動を小さくすることができる。

以上のように、本実施例によれば、回転主軸と弾性調和
減速機と、ばねとおもりからなる吸振器を設けることに
より、振動の少ないロボットの関節を構成することがで
きる。

なお、実施例において弾性調和減速機全２ケ用いた例を
示したが、単数の腸骨も同じである。丑だ、主軸に取付
けたばねは、線状の例を示したが、板ばね金剛いてもよ
いし、ばねとおもりの数がいくらであってもよいことは
、言う壕でもない。

発明の効果 以上のように、本発明は、回転駆動される主軸と、主軸
を入力軸とする弾性調和減速機と、主軸に取り付けられ
たばねとおもりを設けることにより、コンパクトで、振
動の小さいロボットの関節を構成することができ、その
効果は犬なるものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は弾性調和減速機の構造を示す図、第３
図は従来のロボットの関節の断面図、第４図は、本発明
の一実施例におけるロボットの関節装置の断面図、第６
図は第４図の吸振器部分の側面図、第６図は本発明の別
の実施例におけるばねの断面図である。 １．５・・・・・・サーキュラスプライン、２・・・・
・・フレクススプライン、３・・・・・・ウェーブジェ
ネレータ、５・・・・・・回転主軸、９・・・・・・カ
ップリング、１ｏ・・・・・・ばね、１１・・・・・・
おもり、１２・・・・・・ダンピング材料。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図　　　　第２ｖ４ 第　３Ｖ４ イ 第４図 第５図 第　６　図 ／／

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転駆動される主軸と、前記主軸を入力軸とする
   弾性調和減速機と、前記主軸に取付けられたばねとおも
   りを有するロボットの関節装置。
2. （２）上記ばねをばね性とダンピングを持つ複合材一 料を用いた特許請求範囲第１項記載のロボットの関節装
   置。