JPS61131891A

JPS61131891A - 回転関節機構

Info

Publication number: JPS61131891A
Application number: JP25041784A
Authority: JP
Inventors: 石田　通泰; 勲白須
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1984-11-29
Filing date: 1984-11-29
Publication date: 1986-06-19

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】（圧業上の利用分野）本発明は回転関節機構、特に原子力発電所の点検、補修
等に用いられるロボットに好適な回転関節機構に関する
。

（従来の技術及びその問題点）この櫨ロボットは放射能に汚染された狭隘な場所で用い
られるので、小型、軽量で水密又は除染が容易であるの
が望ましい。この種口ボットの回転関節機構として従来
、種々の形式゛、構造のものが提案されているが、小型
化するために関節内を貫通する配線の通路が狭くなり、
ケーブルの多芯コネクタは関節の配線通路を通すことが
できない。

従って、ロボットの組立て又は補修に際し、配線のみを
関節内の通路を通してその后この配線にコネクタをハン
ダ付は等によって接続していたので多大の時間及び手数
を要していた。また、従来のものにあっては一般に小型
化、軽量化が充分でないという問題があった。

（問題点を解決するための手段）本発明は上記問題点に対処するために発明されたもので
あって、その要旨とするところは内径が大径の中空軸と
、該中空軸の外周に回転可能に支持された入力側ケース
と、該ケースに固着されたステータ及び上記中空軸の外
周に固着されたロータを具えるモータと、上記中空軸の
外周に固着されたウェブジェネレータ、上記入力側ケー
スに固着された入力側サーキュラ・スプライン、出力側
ケースに固着された出力側サーキュラ・スプライン及び
これら入力側及び出力側サーキュラ・スプラインと噛合
する７レクスプラインを具えた調和駆動装置を有するこ
とを特徴とする回転関節機構にある。

（実施例）本発明を第１図に示す１笑施を参照しながら具体的に説
明する。

第１図において、（１）は内径が大径の中空軸、（３）
は入力側ケースで、軸芯に直角な側板（３α）とその外
端に連接する円筒部（３ｂ）によって全体として断面り
字状をなし、その開放端即ち円筒部（３ｂ）の右端には
穴明き円板状のベアリングキャップ（１４１がポル８１
で締結され、上記中空軸（１１と入力側ケース（３）と
ベアリングキャップ（１４１によって中空軸（１）の外
周に腔所■な限界している。そして、側板（３α）の内
周面と中空軸（１）の外周面との間に介装されたベアリ
ング（４ｏＬ）及びベアリングキャップα（イ）の内周
面と中空ん弁軸（１）の外周面との間に介装されたベア
リング（４ｂ）により入力側ケース（３）及びベアリン
グキャップ０４）は中空軸（１）に対し相対回転可能に
支持されて〜・る。腔所（イ）内にはモータ（２）とそ
の右側に大径の内歯歯車（５）が内蔵される。モータ（
２）は、中空軸（１）の外周面にキー鰭により楔着され
たロータ（２’Ｚ）と、入力側ケース（３）の側板（３
α）にボルトａ陽で固定されたステータ（２ｂ）とブラ
シ（２Ｃ）を具えている。内歯歯車（５）はキー（２１
）により中空軸（１１の外周面に楔着され、七〇内歯（
５α）にはにアリングキャップα（イ）に固定されたブ
レーキＵＳ、位置検出器ａｅの小径の歯車（１５ｃＬ）
　、　（１６α）が噛合せしめられている。（６）は入
力側ケース（３）の側板（３σ）の左側に配設された公
知の調和駆動装置（商標ハーモニック１ライプ）で、中
空軸（１）の外周面にキーシｚで楔着された楕円形のカ
ムリング（６ａ）とその外周に嵌合された転り軸受（６
ｂ）からなるウェブジェネレータと、転り軸受（６ｂ）
の弾性変形し５る外輪の外周に嵌合され外周に歯を具え
た弾性体からなるフレクスプライン（６Ｃ）と、このフ
レクスプライン（６Ｃ）の歯と噛合するこれより２枚多
い歯を内周に具えた剛体からなるリング状の入力側サー
キュラ−・スプライン（６ｄ）と出力側サーキエラー・
スプライン（６ｅ）を具え、入力側サーキュラ−・スプ
ライン（６ｄ）は入力側ケース（３）の側板（３α）に
ボルトので固着され、出力側サーキュラ−・スプライン
（６Ｃ）は出力側ケース（７）にボルト＠で固着される
。出力側ケース（７）は入力側ケース（３）の円筒部（
３ｂ）の外周にベアリング（８α）　、　（８ｂ）を介
し【相対回転可能に軸支されている。（９）はベアリン
グ（８α）と（８ｈ）との間に介在せしめられた間座で
シール付ボルトｃＩＩにより出力側ケース（力に固着さ
れている。住υはスナップリング、ｕ２１はＯリングで
ある。

しかして、入力側ケース（３）を静止させた状態でモー
タ（２）に３虫゛亀すると、ステーク（２ｈ）は入力側
ケース（３）に固定されていて静止しているのでロータ
（２α）が回転し、これにキー・（１ηでＰＡｌａされ
た中空軸１１１が回転する。すると、この中空軸（１）
にキーので楔着されたウェブジェネレータの楕円状カム
リング（６ｃＬ）が回転し、その外周に嵌合された伝り
軸受（６ｂ）の外輪の外周に嵌合された７レクスプライ
ン（６Ｃ）が弾性変形しその歯が楕円の短軸の部分でサ
ーキュラ・スプライン（６”）　、　（６ｇ）の歯と完
全に離れ、楕円の長軸の部分で噛み合い、噛み合い位置
が順次移動する。そして、その際フレクスプライン（６
Ｃ）は入力側サーキュラ・スプライン（６ｄ）を介して
入力端ケース（３）に固定されて静止しているので、ウ
ェブジェネレータが１回転したとき、フレクスプライン
（６Ｃ）の歯はサーキュラ・スプライン（６ｄ）　、　
（６ｇ）の歯より２枚だけ少（゛のでその分だけ出力側
サーキュラ・スプライン（６ｇ）が回転する。か（して
、この出力側サーキュラ・スプライン（６ｅ）に固定さ
れた出力側ケース（７）が中空軸（１）の回転数より減
速された状態で回転する。

第２図は上記回転関節機構を１の軸まわりに相対的に回
転する１対のアームの関節に適用した例を示し、１対の
入力アーム［有］及び出力アームＧυは中空軸（１）の
軸芯まわりに相対的に回転する。入力アーム■はボルト
６２によって入力側ケース（３）Ｋ固定され、出力アー
ムＣ３１）はボルト［有］によって出力側ケース（刀に
固定されている。ｌ３４）は入力アーム（至））にシー
ルワッシャ付ボルト０５によって固定されたメインテナ
ンス用カバー、（ト）は出力アームＣ３１）にシール付
ワッシャｃ３ηによって固定されたメインテナンス用カ
バー、例は入カアーム艶にホルダ０１を介して固定され
た入力側多芯ケーブルコネクタ、（４Ｇは出力アームＧ
υにホルダ（４Ｉ）を介して固定された出力側多芯ケー
ブルコネクタ、（４２１は内部配線、（４３は０リング
である。

第３図は上記回転関節機構を１の軸まわりに回転するア
ームと旋回筒との関節に適用した例を示し、入力アーム
■は中空軸１１）の軸芯まわりに回転し、旋回筒（９）
は中空軸（１）の軸芯まわりに旋回する。

（４５１は旋回筒（４４）内にホルダ（４匂を介して固
定された出力側多芯ケーブルコネクタである。他の構成
は第２図に示すものと同様であり、対応する部材には同
じ符号が付されている。

しかして、上記回転関節機構においては、内径が大径の
中空軸（１）を有するので、多芯コネクタ付ケーブルを
そのまま切断することなく中空軸（１）の中空部を通し
て組立て又は引き抜きが可能となり、組立や補修が容易
となる。また、内径が大径の中空軸（１）の外周にモー
タ（２）が配置され、その結果モータ（２）は低速・高
トルクの性質を有する。従って、モータ（２）が低速で
あるためモータ（２）と調和駆動装置（６）との間に減
速機を介在させる必要がなくなり、回転関節機構が小型
、軽量化できるのみならず、調和駆動装置（６）を低速
で回転させることができるので、その高速回転時のラン
ニングトルクが小さくなるという不具合を回避できる。

また、七−タ（２）が高トルクなので、負荷が高トルク
であっても調和駆動装置（６）の減速比を大きくする必
要がない。

従って、調和駆動装置（６）の小型、軽量化を図ること
ができるとともにその効率が高減速比のものに比し高（
なる。また、調和駆動装置（６）は薄形とし５るので、
回転関節機構を小形化できるのみならず、その内径を大
径化し５るので、その内部な通して多芯コネクタ付ケー
ブルを容易に組立て又は引き抜くことができる。更に調
和駆動装置（６）の出力側サーキュラ・スプライン（６
ｅ）が出力側ケース（７）に直接固着されるため、バッ
クラッシュの少い調和駆動装置（６）の特性を生かすこ
とができる。

更に、中空軸（１）の外周に大径の歯車（５）を固定し
、この歯車（５）にベアリングキャップａ（イ）に固定
されたノＬ／　−＋　（１５）及び位置検出器（１６）
ノ歯車（１ｓａ）、（ｔ６ｚ）を噛合させたので、ブレ
ーキ１５）を小形化できるとともに位置検出器（１６１
０分解能を向上しうるのみならず、これらブレーキ（Ｉ
５）や位置検出器（１６）への配線が容易となり補修も
容易となる。史に、中空軸（１）の外周にその外周面と
入力側ケース（３）とベアリングキャップ（［４１によ
って腔所（２０１を形成し、この腔所が内にモータ（２
）及び内ｔａ　ｒ−ｎ車（５）を内蔵しているので小型
になるとともに表面が簡素となる。

（発明の作用及び効果）本発明の回転関節機構は内径が大径の中空軸を有するの
で、多芯コネクタ付ケーブルをそのまま切断することな
（中空軸の中空部を通して１ト１１立て又は引き抜きが
可能となり、組立や補修が容易となる。また、内径が大
径の中空軸の外周にモータが配置され、その結果モータ
は大径となるので低速・高トルクの性質を有する。従っ
て、モータが低速であるためモータと調和駆動装置との
間に減速機を介在させる必要がなくなり５回転間節機構
が小型、軽量化できるのみならず、調和駆動装置を低速
で回転させることができるので、その高速回転時のラン
ニングトルクが小さくなるという不具合を回避できる。

また、モータが高トルクなので、負荷が高トルクであっ
ても調和駆動装置の減速比を犬ぎくする必要がない。従
って、調和駆動装置の小型、軽量化を図ることができる
とともにその効率が高減速比のものに比し高くなる。ま
た、調和駆ｔｉｈ装置は薄形とし５るので、回転関節機
構を小形化できるのみならず、その内径を大径化しうる
ので、その内部を通して多芯コネクタ付ケーブルを容易
に組立て又は引き抜くことができる。

更に調和、協動装置の出力側サーキュラ・スプラインが
出力側ケースに直接固着されるため、７２ツクラッシュ
の少い調和駆動装置の特性を生かすことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のｌ実施例を示す縦断面図、第２図は本
発明の機構を１０軸芯まわりに相対回転する１対のアー
ムから１よる関節に適用したし１］を示す縦断面図、第
３図は本発明の機構を１の軸芯まわりに回転するアーム
と旋回筒からなる関節に適用した例を示す縦断面図であ
る。中空軸・・・（１）、入力側ケース・・・（３）、モー
タ・・・（２）、ステータ・・・Ｃ２４）　、　　ロー
タ・・・（２α）、調和駆動装置・・・（６）、ウェブ
ジェネレータ・・・（６α）、　（６ｈ）、　　入力側
サーキュラ・スプライン・・・（６ｄ）、　　出力側サ
ーキュラ・スプライン・・・（６ｇ）、　　フレクスプ
ライン・・・（６Ｃ）、　　出力側ケース・・・（７）
復代理人　弁理士開本重文外３名第１図

Claims

【特許請求の範囲】

内径が大径の中空軸と、該中空軸の外局に回転可能に支
持された入力側ケースと、該ケースに固着されたステー
タ及び上記中空軸の外周に固着されたロータを具えるモ
ータと、上記中空軸の外局に固着されたウェブジェネレ
ータ、上記入力側ケースに固着された入力側サーキュラ
・スプライン、出力側ケースに固着された出力側サーキ
ュラ・スプライン及びこれら入力側及び出力側サーキュ
ラ・スプラインと噛合するフレクスプラインを具えた調
和駆動装置を有することを特徴とする回転関節機構。