JPS61100393A - ロボツトのア−ム駆動装置 - Google Patents
ロボツトのア−ム駆動装置Info
- Publication number
- JPS61100393A JPS61100393A JP21831884A JP21831884A JPS61100393A JP S61100393 A JPS61100393 A JP S61100393A JP 21831884 A JP21831884 A JP 21831884A JP 21831884 A JP21831884 A JP 21831884A JP S61100393 A JPS61100393 A JP S61100393A
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- Japan
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- arm
- reduction
- drive
- reduction gear
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明はロボットのアーム駆動装置に係り、特に電動機
の回転出力を減速してアームを駆動する電気駆動式ロボ
ットに好適なアーム駆動装置に関する。
の回転出力を減速してアームを駆動する電気駆動式ロボ
ットに好適なアーム駆動装置に関する。
ロボットのアーム駆動装置に関する先行詩画（特開昭５
８−１８６５８１．特開昭５８−１８６５９１．特開昭
５９−１１９１）には、駆動用の電動機をベルトあるい
はかさ歯等の動力伝達要素を介して減速機構と接続し、
アームを駆動することでケーブルの収鞘空間が確保でき
ること、電動機を低慣性側に設置することにより被駆動
側の慣性が小さくできること、ベルトあるいはかさ歯車
によって生じるバックラッシュの影響が低減できアーム
の回転位置精度を高められること等が開示されている。
８−１８６５８１．特開昭５８−１８６５９１．特開昭
５９−１１９１）には、駆動用の電動機をベルトあるい
はかさ歯等の動力伝達要素を介して減速機構と接続し、
アームを駆動することでケーブルの収鞘空間が確保でき
ること、電動機を低慣性側に設置することにより被駆動
側の慣性が小さくできること、ベルトあるいはかさ歯車
によって生じるバックラッシュの影響が低減できアーム
の回転位置精度を高められること等が開示されている。
しかし、この技術は駆動系の振動の問題を認識していな
い。
い。
すなわち上述の減速機構としてはハーモニックドライブ
減速機（登録商標）、遊星両車減速機、ウオーム減速機
、あるいはボールねじとリンクを組合わせた機構等が広
く用いられているが、これら機械要素はさらにいくつか
の部品から構成されており、製作誤差や組立誤差が存在
する。このため、減速機はトルク脈動を発生し、その出
力軸及び出力軸に結合されたアームを強制的にねじり振
動させる。特にトルク脈動の振動数が回転軸系のねじり
固有振動数に一致した場合には共振現象が発生し、過大
なねじり振動を誘起する。このようなねじり振動は被駆
動系の静粛な運転を損ね、最大振幅が発生する場合には
、回転軸系を構成する部材の疲労寿命が短縮されるなど
の弊害がある。
減速機（登録商標）、遊星両車減速機、ウオーム減速機
、あるいはボールねじとリンクを組合わせた機構等が広
く用いられているが、これら機械要素はさらにいくつか
の部品から構成されており、製作誤差や組立誤差が存在
する。このため、減速機はトルク脈動を発生し、その出
力軸及び出力軸に結合されたアームを強制的にねじり振
動させる。特にトルク脈動の振動数が回転軸系のねじり
固有振動数に一致した場合には共振現象が発生し、過大
なねじり振動を誘起する。このようなねじり振動は被駆
動系の静粛な運転を損ね、最大振幅が発生する場合には
、回転軸系を構成する部材の疲労寿命が短縮されるなど
の弊害がある。
本発明の目的は上述の事柄にもとづいてなされたもので
、減速装置が発生するトルク脈動による振動を抑制し得
るアーム駆動装置を提供することにある。
、減速装置が発生するトルク脈動による振動を抑制し得
るアーム駆動装置を提供することにある。
本発明は上記の目的を達成するために、駆動モータの動
力を減速装置を介してアームに伝え、このアームを駆動
するようにしたロボットにおいて、前記減速装置を、高
減速比を有しかつアーム側に連結する第１の減速装置と
、この第１の減速装置と駆動モータとに連結しかつ低減
速比を有する第２の減速装置とで構成し、両減速装置で
所望の減速比を確保した上で第１の減速装置に入力する
回転数を第２の減速装置によって小さくすることで入力
回転数に比例して第１の減速装置が発生するトルク脈動
の最大周波数を制限したものである。
力を減速装置を介してアームに伝え、このアームを駆動
するようにしたロボットにおいて、前記減速装置を、高
減速比を有しかつアーム側に連結する第１の減速装置と
、この第１の減速装置と駆動モータとに連結しかつ低減
速比を有する第２の減速装置とで構成し、両減速装置で
所望の減速比を確保した上で第１の減速装置に入力する
回転数を第２の減速装置によって小さくすることで入力
回転数に比例して第１の減速装置が発生するトルク脈動
の最大周波数を制限したものである。
以下、本発明の実施例を添付図面に基づき説明する。
第１図は本発明の装置の一例を備えたロボットを示すも
ので、この図において、多関節ロボットはその基礎部に
基台１を有している。この基台１上には矢印Ａで示す左
、右両方向へ旋回動作する旋回台２が設けられている。
ので、この図において、多関節ロボットはその基礎部に
基台１を有している。この基台１上には矢印Ａで示す左
、右両方向へ旋回動作する旋回台２が設けられている。
さらにその上部にはアーム基台３によって一端を支承さ
れ水平軸周りに矢印Ｂで示す回転動作するアーム４及び
リンク８を介して水平軸周りに矢印Ｃで示す府仰動作す
るアーム５が記載されている。さらにアーム５の先端に
は矢印り及びＥで示す旋回動作する手首６゜７が取付け
られている。。各運動部はそれぞれの駆動用モータ９，
１０，１１，１２．１３により図示されていない減速装
置やチェーン等の動力伝達機構を介して駆動されること
により上述の動作を生ぜしめるもので、この動作は図に
示されていない制御装置による制御のもとに遂行される
よう形成されている。
れ水平軸周りに矢印Ｂで示す回転動作するアーム４及び
リンク８を介して水平軸周りに矢印Ｃで示す府仰動作す
るアーム５が記載されている。さらにアーム５の先端に
は矢印り及びＥで示す旋回動作する手首６゜７が取付け
られている。。各運動部はそれぞれの駆動用モータ９，
１０，１１，１２．１３により図示されていない減速装
置やチェーン等の動力伝達機構を介して駆動されること
により上述の動作を生ぜしめるもので、この動作は図に
示されていない制御装置による制御のもとに遂行される
よう形成されている。
前述したアーム４の駆動装置の一例の具体的な構造を第
２図によって説明する。旋回台２と一体に旋回動作する
アーム基台３にはボルト１４により基枠１５が固定され
ている。基枠１５にはボルト１６により駆動用モータ１
０が取付けられている。さらに駆動用モータ１０の出力
軸１７には歯数の異なるかさ歯車対１８ａ、１８ｂによ
って構成された低減速比を持つ第２の減速装置１８が。
２図によって説明する。旋回台２と一体に旋回動作する
アーム基台３にはボルト１４により基枠１５が固定され
ている。基枠１５にはボルト１６により駆動用モータ１
０が取付けられている。さらに駆動用モータ１０の出力
軸１７には歯数の異なるかさ歯車対１８ａ、１８ｂによ
って構成された低減速比を持つ第２の減速装置１８が。
さらにかさ歯車１８ｂの出力軸１９には高減速比の第１
の減速装置２０が連結されている。この第１の減速装置
２０は、かさ歯車１８ｂの出力軸１９に固定され且つ楕
円形をしたウェーブジェネレータ２０ａと、このウェー
ブジェネレータ２０ａの楕円長軸の両端部に内面を当接
するフレキシブルな薄肉環のフレックススプライン２０
ｂと、このフレックススプライン２０ｂの外周に割膜し
た多数の歯も噛合する剛体のサーキュラススプライン２
０ｃとから構成されている。フレックススプライン２０
ｂはベアリング２１に支承されたアーム４に連結されて
いる。なお、この第１の減速装置２０は、サーキュラス
スプライン２ｏＣの歯数をフレックススプライン２０ｂ
の歯数より２〜３枚多く設定することにより数十分の−
もの減速比とすることができる。
の減速装置２０が連結されている。この第１の減速装置
２０は、かさ歯車１８ｂの出力軸１９に固定され且つ楕
円形をしたウェーブジェネレータ２０ａと、このウェー
ブジェネレータ２０ａの楕円長軸の両端部に内面を当接
するフレキシブルな薄肉環のフレックススプライン２０
ｂと、このフレックススプライン２０ｂの外周に割膜し
た多数の歯も噛合する剛体のサーキュラススプライン２
０ｃとから構成されている。フレックススプライン２０
ｂはベアリング２１に支承されたアーム４に連結されて
いる。なお、この第１の減速装置２０は、サーキュラス
スプライン２ｏＣの歯数をフレックススプライン２０ｂ
の歯数より２〜３枚多く設定することにより数十分の−
もの減速比とすることができる。
以上述べたように、アーム４と駆動モータ１０との間に
第１および第２の減速装［２０，１８を配置することに
より、駆動用モータ１０の回転出力は第１の減速装置２
０により高減速比で減速されアーム４は目標の速度で動
作するが、上述のごとく第１の減速装置２０は多くの部
品で構成されている。従ってこの第１の減速装置２０は
バックラッシュ、或は加工誤差を不可避的に有している
。
第１および第２の減速装［２０，１８を配置することに
より、駆動用モータ１０の回転出力は第１の減速装置２
０により高減速比で減速されアーム４は目標の速度で動
作するが、上述のごとく第１の減速装置２０は多くの部
品で構成されている。従ってこの第１の減速装置２０は
バックラッシュ、或は加工誤差を不可避的に有している
。
これによりトルク脈動が発生し、特にウェーブジェネレ
ータ２０ａの楕円長軸両端部２ケ所で噛合う構成のハー
モニックドライブでは、第３図の入力回転数Ｎｌｖ と
振動周波数ｆαとの特性図に示すように入力軸１回転光
り２回の周波数を主成分とするトルク脈動がアーム４側
に現われることが実験で確認されている。例えば第４図
に示すごとく入力回転数Ｎ、とじてウェーブジェネレー
タ２０ａが１２００ ｒ ｐ ｍで回転すると、この回
転周波数ｆαである２ ０ Ｈｚの２倍、すなわち４０
Ｈｚの振動周波数を主成分とするトルク脈動がアーム４
側に現すれる。この振動周波数ｆαが回転軸系のねじり
固有振動数ｆ、に一致した場合には共振現象が発生し、
過大なねじり振動を誘起することになる。
ータ２０ａの楕円長軸両端部２ケ所で噛合う構成のハー
モニックドライブでは、第３図の入力回転数Ｎｌｖ と
振動周波数ｆαとの特性図に示すように入力軸１回転光
り２回の周波数を主成分とするトルク脈動がアーム４側
に現われることが実験で確認されている。例えば第４図
に示すごとく入力回転数Ｎ、とじてウェーブジェネレー
タ２０ａが１２００ ｒ ｐ ｍで回転すると、この回
転周波数ｆαである２ ０ Ｈｚの２倍、すなわち４０
Ｈｚの振動周波数を主成分とするトルク脈動がアーム４
側に現すれる。この振動周波数ｆαが回転軸系のねじり
固有振動数ｆ、に一致した場合には共振現象が発生し、
過大なねじり振動を誘起することになる。
従って１つの減速装置のみで所望の減速比を得る従来の
アーム駆動装置では、モータの回転がそのまま減速装置
に入力される。これに対し本発明によるアーム駆動装置
では、前段の第２の減速装置１８と、後段の第１の減速
装置２０の２つで所望の減速比を得る構成としたもので
、第１の減速装置２０へ入力される回転数は第２の減速
装置が有する減速化分の１として入力される。この関係
を第４図にもとづいてさらに詳細に説明する。この例で
は駆動系に要求される減速比を１／１００゜ロボットの
最大動作速度を得るために必要な駆動用モータ１０の最
大回転数を１２０Ｏｒ ｐ ｍ、駆動系のねじり固有振
動数を３０ Ｈｚ、本発明による第２の減速装置１８の
減速比を１／２、第１の減速装置２０の減速比を１１５
ｏとした例で図中実線は本発明に、なる駆動装置の特性
１点線は従来の駆動装置の特性である。１つの減速装置
を用いる従来方式では最大の入力回転数Ｎ、Ｉ が１２
０Ｏｒ ｐ ｍとなることから、２０Ｈｚの２倍、すな
わち４０Ｈｚの振動周波数が現われることになる。駆動
系のねしり固有振動数ｆ、である３０Ｈｚを越えてしま
う。すなわち最高回転数以下の９００ｒｐｍの時に共振
現象が発生する。これに対し本発明によれば、駆動用モ
ータ１０の回転数が１２０Ｏｒ ｐ ｍの時でも第２の
減速装置１８によりその１／２の回転数となることから
、第１の減速装置２０の入力回転数は６００ ｐｐｍで
あり、振動周波数ｊαは１０Ｈｚの２倍の２０ Ｈｚま
でで、駆動系のねしり固有振動数の３０ Ｈｚ以下であ
る。従って、第１の減速装置２０が加振源となり、発生
する振動の最大周波数を１／２にでき・これ番こより共
振 １回避が可能となる。また、第２の減速
装置１８を設けたことによる回転軸系全体のねじり剛性
の低下、すなわち固有振動数の低下が考えられるが、第
２の減速装置１８のねじり剛性値が第１の減速装置２０
のねじり剛性値と同程度あるいはそれ以ｉ 一程度であれば剛性低下は１％程度であり特に間題とな
らない。
アーム駆動装置では、モータの回転がそのまま減速装置
に入力される。これに対し本発明によるアーム駆動装置
では、前段の第２の減速装置１８と、後段の第１の減速
装置２０の２つで所望の減速比を得る構成としたもので
、第１の減速装置２０へ入力される回転数は第２の減速
装置が有する減速化分の１として入力される。この関係
を第４図にもとづいてさらに詳細に説明する。この例で
は駆動系に要求される減速比を１／１００゜ロボットの
最大動作速度を得るために必要な駆動用モータ１０の最
大回転数を１２０Ｏｒ ｐ ｍ、駆動系のねじり固有振
動数を３０ Ｈｚ、本発明による第２の減速装置１８の
減速比を１／２、第１の減速装置２０の減速比を１１５
ｏとした例で図中実線は本発明に、なる駆動装置の特性
１点線は従来の駆動装置の特性である。１つの減速装置
を用いる従来方式では最大の入力回転数Ｎ、Ｉ が１２
０Ｏｒ ｐ ｍとなることから、２０Ｈｚの２倍、すな
わち４０Ｈｚの振動周波数が現われることになる。駆動
系のねしり固有振動数ｆ、である３０Ｈｚを越えてしま
う。すなわち最高回転数以下の９００ｒｐｍの時に共振
現象が発生する。これに対し本発明によれば、駆動用モ
ータ１０の回転数が１２０Ｏｒ ｐ ｍの時でも第２の
減速装置１８によりその１／２の回転数となることから
、第１の減速装置２０の入力回転数は６００ ｐｐｍで
あり、振動周波数ｊαは１０Ｈｚの２倍の２０ Ｈｚま
でで、駆動系のねしり固有振動数の３０ Ｈｚ以下であ
る。従って、第１の減速装置２０が加振源となり、発生
する振動の最大周波数を１／２にでき・これ番こより共
振 １回避が可能となる。また、第２の減速
装置１８を設けたことによる回転軸系全体のねじり剛性
の低下、すなわち固有振動数の低下が考えられるが、第
２の減速装置１８のねじり剛性値が第１の減速装置２０
のねじり剛性値と同程度あるいはそれ以ｉ 一程度であれば剛性低下は１％程度であり特に間題とな
らない。
なお、上述した実施例ではアーム４の駆動装置について
説明したが、他の運動部の駆ａ装置も同様な構造である
６特に手首６，７は主減速装置２０の出力をさらにチェ
ーン、ベルト等の動力伝達要素を介して駆動している。
説明したが、他の運動部の駆ａ装置も同様な構造である
６特に手首６，７は主減速装置２０の出力をさらにチェ
ーン、ベルト等の動力伝達要素を介して駆動している。
また上記第１の減速装置２ｏとしては、高減速比が得ら
れるものであれば、遊星歯車減速機、ウオーム減速機、
ボールスクリューとリンクからなる装置などにも有効に
使用可能である。
れるものであれば、遊星歯車減速機、ウオーム減速機、
ボールスクリューとリンクからなる装置などにも有効に
使用可能である。
さらに上記第２の減速装置１８としては歯数の異なる平
歯車対、タイミングベルトと直径の異なる２つのプリー
など、第１の減速装置２０と減速方式が異なり、ねじり
剛性が同程度あるいはそれ以上であればよい。
歯車対、タイミングベルトと直径の異なる２つのプリー
など、第１の減速装置２０と減速方式が異なり、ねじり
剛性が同程度あるいはそれ以上であればよい。
また、上述の実施例に示すごとく第１の減速装置２０を
ハーモニックドライブ、第２の減速装置１８をかさ歯車
対１８ａ、Ｌ８ｂあるいは平歯車対とし、基枠１５に組
込んだ一つの減速ユニットとしてアームを駆動すること
も本発明は包含する。
ハーモニックドライブ、第２の減速装置１８をかさ歯車
対１８ａ、Ｌ８ｂあるいは平歯車対とし、基枠１５に組
込んだ一つの減速ユニットとしてアームを駆動すること
も本発明は包含する。
以上の説明から明らかなように、本発明によれば高減速
比の第１の減速装置の前段に低減速比の第２の減速装置
を接続する構成により第１の減速装置が発生するトルク
脈動の最大周波数を制限でき、これによって共振回避が
可能となり、ロボットの信頼性を著しく向上させること
ができる。
比の第１の減速装置の前段に低減速比の第２の減速装置
を接続する構成により第１の減速装置が発生するトルク
脈動の最大周波数を制限でき、これによって共振回避が
可能となり、ロボットの信頼性を著しく向上させること
ができる。
第１図は本発明のアーム駆動装置の一実施例を備えた多
関節形ロボットの外観を示す斜視図、第２図は本発明の
駆動装置の一実施例を示す部分断面図、第３図は本発明
の駆動装置を構成する第１の減速装置の振動周波数特性
を示す図、第４図は本発明および従来の駆動装置の振動
周波数特性を示す図である。 ２・・・旋回台、４，５・・・アーム、６，７・・・手
首、９゜１０．１１，１２，１３・・・駆動用モータ、
１８・・・第２の減速装置、２０・・・第１の減速装置
。 第１ 口 た２０ ＮＨ（ｆＦ九ン
関節形ロボットの外観を示す斜視図、第２図は本発明の
駆動装置の一実施例を示す部分断面図、第３図は本発明
の駆動装置を構成する第１の減速装置の振動周波数特性
を示す図、第４図は本発明および従来の駆動装置の振動
周波数特性を示す図である。 ２・・・旋回台、４，５・・・アーム、６，７・・・手
首、９゜１０．１１，１２，１３・・・駆動用モータ、
１８・・・第２の減速装置、２０・・・第１の減速装置
。 第１ 口 た２０ ＮＨ（ｆＦ九ン
Claims (1)
- １、駆動用モータの動力を減速装置を介してアームに伝
えて、このアームを駆動するようにしたロボットにおい
て、前記減速装置を、高減速比を有しかつアーム側に連
結する第１の減速装置と、この第１の減速装置と駆動モ
ータとに連結し、かつ低減速比を有する第２の減速装置
とで構成したことを特徴とするロボットのアーム駆動装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21831884A JPS61100393A (ja) | 1984-10-19 | 1984-10-19 | ロボツトのア−ム駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21831884A JPS61100393A (ja) | 1984-10-19 | 1984-10-19 | ロボツトのア−ム駆動装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61100393A true JPS61100393A (ja) | 1986-05-19 |
Family
ID=16717967
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21831884A Pending JPS61100393A (ja) | 1984-10-19 | 1984-10-19 | ロボツトのア−ム駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61100393A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0290081U (ja) * | 1988-12-26 | 1990-07-17 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56107899A (en) * | 1980-01-30 | 1981-08-27 | Yamaha Motor Co Ltd | Working arm device for industrial robot |
-
1984
- 1984-10-19 JP JP21831884A patent/JPS61100393A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56107899A (en) * | 1980-01-30 | 1981-08-27 | Yamaha Motor Co Ltd | Working arm device for industrial robot |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0290081U (ja) * | 1988-12-26 | 1990-07-17 |
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