WO2006016616A1

WO2006016616A1 - 産業ロボットの関節部に取り付けられる減速機

Info

Publication number: WO2006016616A1
Application number: PCT/JP2005/014681
Authority: WO
Inventors: Masakazu Kurita; Toshiharu Hibino; Jun Hirose
Original assignee: Nabtesco Corporation
Priority date: 2004-08-11
Filing date: 2005-08-10
Publication date: 2006-02-16
Also published as: JPWO2006016616A1; TW200621455A; KR20070044008A; CN101006287A; EP1798444A4; US20080295623A1; EP1798444A1

Abstract

　産業ロボットの関節部の減速機１００は、第１段減速機構１０が平歯車式減速部、並びに第２段減速機構３０が偏心揺動式減速部からなり、偏心揺動式減速部からの出力が前記内歯歯車体または前記支持体から取り出される減速機１００であって、前記第１入力歯車部への入力回転数が２０００ＲＰＭ以上であるときに、該偏心揺動式減速部からの出力を２０ＲＰＭ以上として回転させる産業ロボットの関節部に取り付けられる減速機において、前述の偏心揺動式減速部からの出力を２０ＲＰＭ以上として回転させているときに前記各々のクランク軸が１０００ＲＰＭを超えないよう回転するように、前記第１段減速機構の減速比が選択されている。

Description

明細書

産業ロボットの関節部に取り付けられる減速機

技術分野

[0001] 本発明は、熱発生を低減した産業ロボットの関節部に取り付けられる減速機に関する。

背景技術

[0002] 従来、ロボットの関節駆動用減速機として、偏心揺動型減速機の前段部に平歯車を設けた 2段式の減速機が知られている。この減速機は、その前段部の減速比を口ボット関節駆動系の固有振動数およびモータ回転数との関係で適宜選択することにより、溶接作業等の精密作業領域においてロボットの共振現象を回避できるという効果を有するものである。従って、この減速機の前段部の減速比は、上記固有振動数、モータ回転数、および必要な総減速比との関係力選択されるというものであった（例えば、特許文献 1参照。 ) o一方、従来における上記減速機の出力回転数は、 0〜 15RPM程度で使用されて!、た。そのときのモータ回転数力^〜 1500RPM程度であつたため、上記減速機に実用上問題となるような高熱は生じず、したがって発熱を考慮した観点力も前段部平歯車の減速比が選択されてはいな力つた。

特許文献 1 :特開昭 62— 4586号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0003] し力しながら、近年、ロボットの高速運転ィ匕等に伴い、上記減速機の出力回転数は 0〜40RPM程度に、その使用モータ回転数は 0〜6000RPM程度にまで上昇し、口ボットの連続繰返し運転と相俟って、全作業領域にお、て減速機に実用上問題となる高熱を発生するようになり、減速機の寿命が短くなるという問題が生じてきた。本件発明は、力かる問題を解決することを目的とする。

上記減速機における熱発生の主原因は、常識的には、偏心揺動型減速機部の滑り接触を生じる部分、つまり内歯歯車体の内歯と該内歯歯車体に嚙み合う外歯歯車体の外歯との嚙み合い接触に起因していると考えられており、ころがり接触部分、つまり通常ころがり軸受を介して外歯歯車体に係合するクランク軸の回転条件には起因してヽな、と考えられて、た。

し力しながら、発明者は、上記発熱の主原因がクランク軸の回転条件に起因し生じることを突き止めた。例えば、モータ回転数（2段式の減速機への入力回転数)を 400 ORPM、 2段式減速機の最終出力回転数を 35RPMとして使用したい場合、総減速比は約 1Z114であり、前段減速機構機の減速比を 1Z2. 5とすると後段減速機構機の減速比は 1Z46となり、クランク回転数は 1600RPM (=4000Z2. 5)の高速回転となって高熱が発生するのである。すなわち、クランク軸の高速回転により、ダリース (又は潤滑油）が遠心力により飛散し、クランク軸と外歯歯車体との係合部分やころがり軸受部にグリースが十分に行き渡らず潤滑性や除熱が不十分となり、ころがり軸受部といえども滑りが生じて高熱を生じていること、また、前述の係合部分やころがり軸受部に減速機内の鉄分が入り込み発熱を助長していることを解明した。また、上記のような発熱は、潤滑剤の粘性を低下させるため、潤滑性能が低下するだけでなく上記遠心力による潤滑剤飛散を更に助長するという悪循環を招く。

本発明は、力かる知見に基づきなされたものであり、クランク軸の回転数を制限し、前述の係合部分やころがり軸受部からグリースの飛散を最小限に押さえるようにして、前述した従来の問題を解決するものである。

課題を解決するための手段

(1)本発明の第 1の観点における産業ロボットの関節部に取り付けられる減速機は、第 1段減速機構および第 2段減速機構を含む減速機であって、該第 1段減速機構がモータ力の回転を減速して前記第 2段減速機構へ伝達する減速機であり、該第 2段減速機構が内歯歯車体、該内歯歯車体に嚙み合う外歯歯車体、該外歯歯車体に係合し該外歯歯車体を前記内歯歯車体に対して偏心揺動運動させるクランク軸、及び該クランク軸を支持する支持体を有し前記内歯歯車体または前記支持体から出力が取り出される偏心揺動式減速機であって、前記第 1段減速機への入力回転数が 2000RPM以上であるとき、該偏心揺動式減速機力もの出力を 20RPM以上で回転させる産業ロボットの関節部に取り付けられる減速機において、前記偏心揺動式減速機からの出力を 20RPM以上として回転させているときに前記クランク軸が 1000R PMを超えな、で回転するように、前記第 1段減速機構の減速比が選択されて!、る。

[0005] (2)本発明の第 2の観点における産業ロボットの関節部に取り付けられる減速機は、第 1段減速機構および第 2段減速機構を含む減速機であって、該第 1段減速機構がモータ力の回転を減速して前記第 2段減速機構へ伝達する減速機であり、該第 2段減速機構が内歯歯車体、該内歯歯車体に嚙み合う外歯歯車体、該外歯歯車体に係合し該外歯歯車体を前記内歯歯車体に対して偏心揺動運動させるクランク軸、及び該クランク軸を支持する支持体を有し前記内歯歯車体または前記支持体から出力が取り出される偏心揺動式減速機であって、前記第 1段減速機への入力回転数が 2000RPM乃至 4000RPMであるとき、該偏心揺動式減速機からの出力を 20RPM 乃至 40RPMで回転させる産業ロボットの関節部に取り付けられる減速機において、前記偏心揺動式減速機からの出力を 20RPM乃至 40RPMとして回転させているときに前記クランク軸が 1000RPMを超えないで回転するように、前記第 1段減速機構の減速比が選択されて！ヽる。

[0006] (3)本発明における第 3の観点における産業ロボットの関節部に取り付けられる減速機は、第 1段減速機構および第 2段減速機構を含む減速機であって、該第 1段減速機構がモータ力の回転を減速して前記第 2段減速機構へ伝達する減速機であり、該第 2段減速機構が内歯歯車体、該内歯歯車体に嚙み合う外歯歯車体、該外歯歯車体に係合し該外歯歯車体を前記内歯歯車体に対して偏心揺動運動させるクランク軸、及び該クランク軸を支持する支持体を有し前記内歯歯車体または前記支持体力も出力が取り出される偏心揺動式減速機であって、前記第 1段減速機への入力回転数力 S4001乃至 6000RPMであるとき、該偏心揺動式減速機力もの出力を 20R PM乃至 40RPMで回転させる産業ロボットの関節部に取り付けられる減速機において、前記偏心揺動式減速機力の出力を 20RPM乃至 40RPMとして回転させているときに前記クランク軸が 1000RPMを超えないで回転するように、前記第 1段減速機構の減速比が選択されて、る。

[0007] (4)本発明の産業ロボットの関節部に取り付けられる減速機において、第 1段減速機構の減速比が 1Z3から 1Z6. 5までの間であることが好ましい。

[0008] (5)本発明の産業ロボットの関節部に取り付けられる減速機において、第 2段減速機構の減速比が 1Z20から 1Z60までの間であることが好ましい。

[0009] (6)本発明の産業ロボットの関節部に取り付けられる減速機において、第 1段減速機構の減速比と第 2段減速機構の減速比との積である総減速比が 1Z90から 1Z30

0までの間であることが好まし!/、。

[0010] (7)本発明の産業ロボットの関節部に取り付けられる減速において、第 1段減速機構の減速比と第 2段減速機構の減速比との積である総減速比が 1Z90から 1Z200 までの間であることが好まし！/、。

[0011] (8)本発明の産業ロボットの関節部に取り付けられる減速機において、第 1段減速機構の減速比と第 2段減速機構の減速比との積である総減速比が 1Z150から 1Z3

00までの間であることが好まし!/、。

[0012] (9)本発明の産業ロボットの関節部に取り付けられる減速機において、偏心揺動式減速機からの出力が 30RPM乃至 40RPMであることが好まし!/、。

発明の効果

[0013] 本発明の産業ロボットの関節部に取り付けられる減速機によれば、第 1段減速機構の減速比を選定して第 2段減速機構である偏心揺動式減速機のクランク軸の回転を制限しているので、産業ロボットの関節部に取り付けられて減速機への入力回転数や出力回転数を高くして用いる場合であっても、発熱が抑制されて寿命の低下が防止される。

図面の簡単な説明

[0014] [図 1]産業ロボット 50の全体図である

[図 2]本発明の第 1の実施の形態に係る産業ロボットの関節部に取り付けられた減速機の断面構造を示す線図である

[図 3]図 2の線図を具体的構造に表現した図である。

[図 4]図 3の IV— IV矢視断面図である。

[図 5]図 2および図 3の各 V— V矢視断面を概略で示す線図である。

[図 6]図 1の関節部 54、 55および 56の駆動系を示す線図である。

[図 7]本発明の第 2の実施の形態に係る産業ロボットの関節部に取り付けられた減速機の断面構造を示す線図である。 [図 8]本発明の第 3の実施の形態に係る産業ロボットの関節部に取り付けられた減速機の断面構造を示す線図である。

[図 9]本発明の第 4の実施の形態に係る産業ロボットの関節部に取り付けられた減速機の断面図である。

発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図 1は産業ロボット 50の全体図である。産業ロボット 50ίお 1軸関節部 51、J2軸関節部 52、 J3軸関節部 53、 J4軸関節部 54、 J5軸関節部 55及び J6軸関節部 56を備え、それぞれの関節部には減速機が取り付けられている。基端アーム 58 (旋回ヘッド）はベース 59の J1軸関節部 51上で回動可能に取り付けられている。後述する第 1アーム 200は基端アーム 58の J2軸関節部 52上で回動可能に取り付けられている。

図 2は本発明の第 1の実施の形態に係る産業ロボットの J3軸関節部 53に取り付けられた減速機の断面構造を示す線図であり、図 3は図 2の理解の補助として、当該線図を具体的構造に表現した図である。図 4は図 3の IV— IV矢視断面図である。図 2、図 3及び図 4において、減速機 100及び電動モータ 1は、第 1アーム 200と第 2アーム 300が相対的に回動する産業ロボットの J3軸関節部 53に取り付けられている。減速機 100は、電動モータ 1からの回転数を減速する第 1段減速機構 (前段側減速機構） 10及び第 2段減速機構 (後段側減速機構) 30から構成されてヽる。

第 1段減速機構 10は第 1入力歯車部 3、及び該第 1入力歯車部 3にそれぞれ嚙み合い該第 1入力歯車部 3の周囲に等配された三枚の第 2平歯車 5を有する平歯車式減速部から構成されて、る。第 2段減速機構 30は内歯としての複数のピン力もなる内歯 7を有する内歯歯車体 9、該内歯歯車体 9の内歯 7に嚙み合う外歯 11を有する二つの外歯歯車体 13、第 2平歯車 5の各々が設けられると共に外歯歯車体 13に係合し該外歯歯車体 13を該内歯歯車体 9に対して偏心揺動運動させる三個のクランク軸 15及び該三個のクランク軸 15を支持する支持体 17を有する偏心揺動式減速機から構成されている。

第 1アーム 200には、電動モータ 1のケース及び内歯歯車体 9がボルト 40で取り付けられている。第 2アーム 300には、支持体 17がボルト 40で取り付けられている。 [0016] この減速機 100は、第 1入力歯車部 3への入力回転数が 2000RPM以上 (電動モータ 1の出力軸の回転数が 2000RPM以上であるときに、偏心揺動式減速機からの出力（本実施の形態においては内歯歯車体 9が固定され、支持体 17から出力回転が取り出される。）を 20RPM以上として回転させる産業ロボットの J3軸関節部 53に取り付けられる。偏心揺動式減速機力の出力を 20RPM以上として回転させているときに各々のクランク軸 15が 1000RPMを超えないで回転するように、第 1段減速機構 10の減速比（第 1入力歯車部 3と第 2平歯車 5との減速比）が 1Z3から 1Z6. 5の間で選択され、第 2段減速機構 30の減速比 (クランク軸 15の回転数と支持体 17の出力回転数との比）が 1Z20から 1Z60の間で選択され、第 1段減速機構 10の減速比と第 2段減速機構 30の減速比との積である総減速比を 1Z90から 1Z300までの間としている。

具体的設定として例えば、モータ回転数 (第 1段減速機構への入力回転数)を 300 0RPM、第 2段減速機の最終出力回転数を 30RPMとして使用したい場合、総減速比は約 1Z100であり、第 1段減速構機の減速比を 1Z3. 6とすると第 2段減速機構機の減速比は 1Z28となり、クランク回転数は 833RPM ( = 3000Z3. 6)の低速回転となって発熱が制限されるのである。

[0017] 図 5は、図 2及び図 3の各 V—V矢視断面を概略で示す線図である。図 5において、二点鎖線 Wで示したように第 2平歯車 5の歯部ピッチ円寸法は、最大でも、互いのクランク軸 15 (回転中心を符号 15で示す)の回転中心間距離の半分しかとれな、。第 1入力歯車部 3の歯部ピッチ円寸法は制限された三つの第 2平歯車 5の歯部ピッチ円寸法の中心部に配置されている。従って、第 2平歯車 5の歯部ピッチ円半径と第 1 入力歯車部 3の歯部ピッチ円半径との比の最大値は、各クランク軸間距離の両端 (P 1および P2)と各クランクを結ぶ中心 (第 1入力歯車部 3の回転中心) P3とで特定される三角形 (PI— P2— P3)についての三角関数力も求めることができ、理論的に 6. 4 6倍である。

前述したように本発明の第 1の実施形態に係る平歯車式減速部は、第 1入力歯車部 3、及び該第 1入力歯車部 3にそれぞれ嚙み合い三つのクランク軸の各々に設けられて該第 1入力歯車部 3の周囲に等配された三枚の第 2平歯車 5から構成されており、当該平歯車式減速部において第 1入力歯車部 3及び三枚の第 2平歯車 5で得られる最大減速比は、歯形修正等を試みても 1Z6. 5が限界である。従って、第 1段減速機構 10の減速比の上限は 1Z6. 5としている。

各々のクランク軸 15が 1000RPMを超えな、ように回転させるためには、第 1段減速機構 10の減速比が大きいほど良いが、実用上の好ましい下限と制限の有る上限とを考慮して、第 1段減速機構 10の減速比は 1Z3から 1Z6. 5の間で選択している。第 1入力歯車部 3への入力回転数を 2000RPM以上にして偏心揺動式減速部からの出力を 20RPM以上として回転させる場合、産業ロボットの関節部における第 1段減速機構 10の減速比と第 2段減速機構 30の減速比との積である総減速比は 1Z90 程度から 1Z300程度までの間で使用されると考えられ、この場合、第 2段減速機構 30の減速比は 1Z20から 1Z60の間で選択されれば、第 1段減速機構 10の減速比との関係でその総減速比が満足できる。

ころがり軸受 21は支持体 17及び内歯歯車体 9間に設けられ、それらが相対的に回転できるようになつている。シール部材 23は支持体 17及び内歯歯車体 9間に設けられ、それら間から減速機内部のグリースや潤滑油が外部へ漏れな、ようにされて、る。ころがり軸受 25はクランク軸 15及び支持体 17間に設けられ、それらが相対的に回転できるようになって!/、る。ころがり軸受 27はクランク軸 15及び外歯歯車体 11間に設けられ、それらが相対的に回転できるようになつている。支持体 17は一対の板状部 2 8及び該一対の板状部 28を結合する柱部 29から構成している。一対の板状部 28〖こは中空孔 16が設けられて、る。外歯歯車体 11には中空孔 14が設けられて、る。なお、本実施の形態においては内歯歯車体 9が固定され、支持体 17から出力回転が取り出されているが、支持体 17が固定され、内歯歯車体 9から出力回転が取り出される形態であっても良い。また、産業ロボットの J1軸、 J2軸、 J4軸、 J5軸、 J6軸の各関節部に取り付けることもできる。

また、図 8について後述するように、第 1段減速機構 10を二段構造とすることも可能である。二段構造とすることによって、第 1段減速機構 10の減速比を 1Z6. 5より大きな比率 1Z12まで減速することができ、第 1段減速機構 10への入力回転数がより高くなっても対応可能になる。以上のように、第 1段減速機構の減速比を選定してクランク軸の回転が 1000RPM を超えないように制限しているので、産業ロボットの関節部に取り付けられて減速機への入力回転数や出力回転数を高くして用いる場合であっても、クランク軸部からの発熱が抑制されて寿命の低下が防止できる。

第 1入力歯車部 3への入力回転数が 2000RPM乃至 4000RPMであるときには、偏心揺動式減速機からの出力を 20RPM乃至 40RPMとして回転させる産業ロボットの関節部に取り付けられる。偏心揺動式減速機からの出力を 20RPM乃至 40RPM として回転させているときに各々のクランク軸 15が 1000RPMを超えないで回転するように、第 1段減速機構 10の減速比 (第 1入力歯車部 3と第 2平歯車 5との減速比）が 1Z3から 1Z6. 5の間で選択され、第 2段減速機構 30の減速比 (クランク軸 15の回転数と支持体 17の出力回転数との比）が 1Z20から 1Z60の間で選択され、第 1段減速機構 10の減速比と第 2段減速機構 30の減速比との積である総減速比を 1Z90 力も 1Z200までの間としている。

具体的設定として例えば、モータ回転数 (第 1段減速機構への入力回転数)を 400 0RPM、第 2段減速機の最終出力回転数を 35RPMとして使用したい場合、総減速比は約 1Z114であり、第 1段速機構機の減速比を 1Z4. 5とすると第 2段減速機構の減速比は 1Z25となり、クランク回転数は 889RPM (=4000Z4. 5)の低速回転となって発熱が制限されるのである。

第 1入力歯車部 3への入力回転数が 2000RPM乃至 4000RPMとして偏心揺動式減速機からの出力を 20RPM乃至 40RPMで回転させる場合、産業ロボットの関節部における第 1段減速機構 10の減速比と第 2段減速機構 30の減速比との積である総減速比は 1Z90程度から 1Z200程度までの間で使用されると考えられ、この場合、第 2段減速機構 30の減速比は 1Z20から 1Z60の間で選択されれば、第 1段減速機構 10の減速比との関係でその総減速比が満足できる。以上のように、第 1段減速機構の減速比を選定してクランク軸の回転が 1000RPMを超えないように制限しているので、産業ロボットの関節部に取り付けられて減速機への入力回転数や出力回転数を高くして用いる場合であっても、クランク軸部からの発熱が抑制されて寿命の低下が防止できる。 [0020] 第 1入力歯車部 3への入力回転数力 001RPM乃至 6000RPMであるときには、偏心揺動式減速機からの出力を 20RPM乃至 40RPMとして回転させる産業ロボットの関節部に取り付けられる。偏心揺動式減速機からの出力を 20RPM乃至 40RPM として回転させているときに各々のクランク軸 15が 1000RPMを超えないで回転するように、第 1段減速機構 10の減速比 (第 1入力歯車部 3と第 2平歯車 5との減速比）が 1Z3から 1Z6. 5の間で選択され、第 2段減速機構 30の減速比 (クランク軸 15の回転数と支持体 17の出力回転数との比）が 1Z20から 1Z60の間で選択され、第 1段減速機構 10の減速比と第 2段減速機構 30の減速比との積である総減速比を 1Z15 0から 1Z300までの間としている。

具体的設定として例えば、モータ回転数 (第 1段減速機構への入力回転数)を 600 ORPM、第 2段減速機構の最終出力回転数を 40RPMとして使用したい場合、総減速比は約 1Z150であり、第 1段減速機構の減速比を 1Z6. 3とすると第 2段減速機構の減速比は 1Z24となり、クランク回転数は 952RPM ( = 6000Z6. 3)の低速回転となって発熱が制限されるのである。

第 1入力歯車部 3への入力回転数力4001RPM乃至 6000RPMとして偏心揺動式減速部からの出力を 20RPM乃至 40RPMで回転させる場合、産業ロボットの関節部における第 1段減速機構 10の減速比と第 2段減速機構 30の減速比との積である総減速比は 1Z 150程度から 1Z300程度までの間で使用されると考えられ、この場合、第 2段減速機構 30の減速比は 1Z20から 1Z60の間で選択されれば、第 1段減速機構 10の減速比との関係でその総減速比が満足できる。

以上のように、第 1段減速機の減速比を選定してクランク軸の回転が 1000RPMを超えないように制限しているので、産業ロボットの関節部に取り付けられて減速機への入力回転数や出力回転数を高くして用いる場合であっても、クランク軸部からの発熱が抑制されて寿命の低下が防止できる。

[0021] 次に、図 1の多関節型産業用ロボットの先端部、つまり第 2アーム 300前方の J4〜J 6軸関節部 54、 55及び 56の駆動系の構造を、図 6に基づいて説明する。

ロボット先端部の三つの動作 (後述する捩れ、振れ、回動の動作）は、三つの電動モータ並びに J4軸関節部 54、 J5軸関節部 55及び J6軸関節部 56に配置されている二段減速型の減速機により駆動される。

回転軸アーム 311«J4軸関節部 54によって第 2アーム基部 309に対して回転可能 (捩れ運動）となっている。手首部 313は回転軸アーム 311の先端に取り付けられており、 J5軸関節部 55によって回動可能 (振れ運動）となっている。

把持部 315は、手首部 313の先端に取り付けられており、 J6軸関節部 56によって回転可能（回動運動）となっている。把持部 315に設けられた把持装置はワーク（図示なし)を着脱自在に把持する。手首部 313の先端において、 6個の自由度を持ち、ワークを、自在に搬送して、位置決めすることができる。前記 6個の自由度を構成する回転軸部はそれぞれモータと該モータの回転が入力される本発明の実施の形態に係る二段減速型の減速機により、モータの回転数を落として駆動部を精密駆動している。

第 2アーム基咅 309に ίま 3つのモータ 317a、 317b, 317c力 S酉己設されており、各モ一タには伝達ギアを介して二段減速型の減速機 319a、 319b, 319cが連結されている。各モータの回転は各々の一対の平歯車 321a、 321b, 321cを介して同心円状に配置されている 3本の伝動軸 323a、 323b, 323cに伝達される。このうち最外側の伝動軸 323aの回転は、二段減速型の減速機 319aを介して回転軸アーム 311に伝達されており、 J4軸関節部の運動を担っている。中間の伝動軸 323bの回転は、伝達傘歯車 325を介して二段減速型の減速機 319bに伝達されており、手首部 313の J 4軸関節部に垂直な回転軸である J5軸関節部上での回動運動に変換される。最内側の伝動軸 323cの回転は、伝達傘歯車 327、一対の伝達平歯車 329および伝達傘歯車 331を介して手首部 313の先端に取り付けられている二段減速型の減速機 3 19cに伝動される。把持部 315は二段減速型の減速機 319cにより回転数を落とされて J6軸上で回動運動する。

この場合、各二段減速型の減速機 319a、 319b及び 319cの第 1段減速機への入力回転数力 000RPM〜6000RPM、もしくは 6001RPM以上で、偏心揺動式減速機からの出力を 20RPM〜60RPM、もしくは 61RPM以上で回転させるとき、その第 1段減速機構の減速比を 1Z3〜1Z6. 5に、その第 2段減速機構の減速比を 1Z 20〜1Z50に、その総減速比を 1Z90〜1Z300に設定して、クランク軸の最高回転数を 1000RPM以下に、もしくは 900RPM以下にするのが好ましい。

[0023] 次に、 6個の関節部 (J1軸、 J2軸、 J3軸、 J4軸、 J5軸、 J6軸）に取り付ける用途 Z使用条件に応じた最適な二段減速型の減速機の構成につ、て説明する。

[0024] スポット溶接作業、アーク溶接作業、組み立て作業を行なう産業ロボットは、作業間の移動が短くて最高回転数での駆動時間が短いので、作業中において、 Jl, J2及び J3軸における第 2段減速機構のクランク軸の平均回転数が 1000RPM以下に設定できるように前段減速機の減速比を設定すればょ、。

しかしながら、塗装作業や搬送作業を行なう産業ロボットは、作業中長時間に亙つて電動モータが高回転数で駆動され、且つワーク把持時に高負荷がかかる場合が多い。この場合、 Jl, J2及び J3軸における後段部減速機構のクランク軸部に大きな負担がかかり発熱が増加する。よって、該クランク軸の最高回転数を 900RPM以下にして該クランク軸部分で発熱を押さえることが好ましい。従ってこの場合、クランク軸の最高回転数を 900RPM以下に設定できるように前段減速機の減速比を設定すればよい。

即ち、塗装作業や搬送作業を行なう産業ロボットの Jl, J2及び J3軸においては、後段部減速機構のクランク軸の最高回転数を 900RPM以下にするのが好ましい。

[0025] スポット溶接作業、アーク溶接作業、組み立て作業を行なう産業ロボットにおいては、 J4J5及び J6軸上での低速動作と高速の素早い動作を必要とし、且つ長時間連続で電動モータを高速駆動するので、後段部減速機構のクランク軸部での発熱が顕著となる。よって、該クランク軸の最高回転数を 900RPM以下にして該クランク軸部分で発熱を押さえることが好ましい。従ってこの場合、クランク軸の最高回転数を 900R PM以下に設定できるように前段減速機の減速比を設定すればよい。

即ち、スポット溶接作業、アーク溶接作業、組み立て作業を行なう産業ロボットの J4 , J5及び J6軸においては、後段部減速機構のクランク軸の最高回転数を 900RPM 以下にするのが好ましい。

また、高速回転電動モータを用いることにより電動モータを小型化することができるので、第 2アーム部の軽量ィ匕ができて、 Jl, J2および J3軸への負担を軽くすることができる。 [0026] 次に、図 7を用いて本発明の第 2の実施の形態に係る産業ロボットの J4軸関節部に取り付けられた減速機を説明する。本減速機は、第 1の実施に係る減速機の最終出力側に更に平歯車式の減速機構を備えた形態のものである。第 1の実施に係る減速機の構造と同じ部分は同じ符号を付しその符号の説明は省略する。

減速機 100及び電動モータ 1は、第 2アーム 300と回転軸アーム 311が相対的に回動する産業ロボットの J4軸関節部 54に取り付けられている。減速機 100及び電動モータ 1は、回転軸アーム 311の回転軸線上力シフトして第 2アーム 300に設けられて!、る。回転軸アーム 311は第 2アーム 300に軸受 404で回転自在に支持されて!ヽる。

減速機 100は、電動モータ 1からの回転数を減速する第 1段減速機構 10及び第 2 段減速機構 30から基本的に構成されている。第 2段減速機構 30の支持体 17には、平歯車 401が固定されて!、る。平歯車 402は回転軸アーム 311に固定され平歯車 4 01に嚙み合っている。平歯車 402の歯部のピッチ円直径は平歯車 401の歯部のピツチ円直径より大きくなつていて、支持体 17の回転が 1Z1. 5乃至 1Z4に減速されて回転軸アーム 311に伝達されて、る。

この実施例においては、第 1段減速機への入力回転数が 2000RPM〜6000RP M、もしくは 6001RPM以上で、偏心揺動式減速機からの出力を 20RPM〜60RP M、もしくは 61RPM以上で回転させるとき、その第 1段減速機構 10の減速比を 1Z3 〜1Z6. 5に、その第 2段減速機構の減速比を 1Z20〜1Z50に、その総減速比を 1Z90〜1Z300に設定して、クランク軸の最高回転数を 1000RPM以下に、もしくは 900RPM以下にするのが好ましい。

平歯車 402、第 2アーム 300及び回転軸アーム 311は、それらの回転中央部が中空 403となっていて、該中空 403には産業ロボットが必要とする配線、配管等が挿入できるようになつている。

[0027] 次に、図 8を用いて本発明の第 3の実施の形態に係る産業ロボットの J3軸関節部に取り付けられた減速機を説明する。本減速機は、第 1の実施に係る減速機の第 1段減速機構に、二段の平歯車式減速機を採用した形態のものである。第 1の実施に係る減速機の構造と同じ部分は同じ符号を付しその符号の説明は省略する。減速機 100及び電動モータ 1は、第 1アーム 200と第 2アーム 300が相対的に回動する産業ロボットの J3軸関節部 53に取り付けられている。減速機 100は、電動モータ 1からの回転数を減速する第 1段減速機構 10及び第 2段減速機構 30から構成されている。第 1段減速機構 30は、電動モータ 1の出力軸に固定的に設けられた平歯車 501、クランク軸 15に固定的に設けられた平歯車 502、平歯車 503および平歯車 50 4を有する中間軸 505から構成されている。また、第 1段減速機構 10を二段構造とすることによって、第 1段減速機構 10の減速比を 1Z6. 5より大きな比率 1Z12まで減速することができ、第 1段減速機構 10への入力回転数がより高くなつても対応可能になる。

クランク軸 15は支持体 17に軸受 506で回転自在に支持されている。平歯車 503は平歯車 501と嚙み合い、平歯車 504は平歯車 502と嚙み合っている。

平歯車 503の歯部のピッチ円直径は平歯車 501の歯部のピッチ円直径より大きくなつており、平歯車 502の歯部のピッチ円直径は平歯車 504の歯部のピッチ円直径より大きくなつている。電動モータ 1の回転は 1Z2乃至 1Z5に減速されて中間軸 505 に伝達され、中間軸 505の回転は 1Z2乃至 1Z5に減速されてクランク軸 15に伝達されている。

この実施例においては、第 1段減速機への入力回転数力 000RPM〜6000RP M、もしくは 6001RPM以上で、偏心揺動式減速機からの出力を 20RPM〜60RP M、もしくは 61RPM以上で回転させるとき、その第 1段減速機構 10の減速比を 1Z3 〜1Z12に、その第 2段減速機構の減速比を 1Z20〜1Z50に、その総減速比を 1 Z90〜： LZ500に設定して、クランク軸の最高回転数を 1000RPM以下に、もしくは 900RPM以下にするのが好まし!/、。

次に、図 9を用いて本発明の第 4の実施の形態に係る産業ロボットの J1軸関節部に取り付けられた減速機を説明する。本減速機は、第 1の実施に係る減速機の変形形態であり、特定の 1本のクランク軸のみに電動モータの回転駆動力を伝達するものである。第 1の実施に係る減速機の構造と同じ部分は同じ符号を付しその符号の説明は省略する。

減速機 100及び電動モータ 1は、基端アーム 58 (旋回ヘッド）とベース 59が相対的に回動する産業ロボットの Jl軸関節部に取り付けられている。減速機 100は、電動モータ 1からの回転数を減速する第 1段減速機構 10及び第 2段減速機構 30から構成されている。第 1段減速機構 10は、電動モータ 1の出力軸に固定的に設けられた平歯車 601、特定の 1本のクランク軸 15のみに固定的に設けられた平歯車 602から構成されている。従って、第 2段減速機構 30の特定の 1本のクランク軸 15のみにまず電動モータ 1の回転駆動力が伝達されている。平歯車 602の歯部のピッチ円直径は平歯車 601の歯部のピッチ円直径より大きくなつている。電動モータ 1の回転は 1Z2乃至 1Z5に減速されて 1本のクランク軸 15に伝達されている。

中空の中間歯車体 603は、平歯車 602と嚙み合うとともに、他の 2本のクランク軸（図示なし）に設けた前記平歯車 602と異なる平歯車（図示なし）に嚙み合っている。従って、中間歯車体 603に伝達された回転は、前記他の 2本のクランク軸に分配されて伝達されている。中間歯車体 603は、基端アーム 58に軸受 604で回転自在に支持されている。中空円筒状のカバー 605は、その一端外周が基端アーム 58に設けたオイルシール 606に当接しシールされ、その他端がベース 59に対して回転する減速機 100の支持体 17にボルト 607で固定されシールされている。カバー 605内には、産業ロボットが必要とする配線、配管等 608が挿入されて、る。

この実施例においては、第 1段減速機への入力回転数が 2000RPM〜4000RP Mで、偏心揺動式減速機力もの出力を 20RPM〜60RPMで回転させるとき、その第 1段減速機構 10の減速比を 1Z3〜1Z6. 5に、その第 2段減速機構の減速比を 1 Z20〜lZ40に、その総減速比を 1Z90〜1Z200に設定して、クランク軸の最高回転数を 1000RPM以下に、もしくは 900RPM以下にするのが好ましい。

[0029] 本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。

本出願は、 2004年 8月 11日出願の日本特許出願 (特願 2004— 234559)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

産業上の利用可能性

[0030] 本発明の産業ロボットの関節部に取り付けられる減速機によれば、第 1段減速機構の減速比を選定して第 2段減速機構である偏心揺動式減速機のクランク軸の回転を制限しているので、産業ロボットの関節部に取り付けられて減速機への入力回転数や出力回転数を高くして用いる場合であっても、発熱が抑制されて寿命の低下が防止される。

Claims

請求の範囲

[1] 第 1段減速機構および第 2段減速機構を含む減速機であって、該第 1段減速機構がモータ力の回転を減速して前記第 2段減速機構へ伝達する減速機であり、該第 2段減速機構が内歯歯車体、該内歯歯車体に嚙み合う外歯歯車体、該外歯歯車体に係合し該外歯歯車体を前記内歯歯車体に対して偏心揺動運動させるクランク軸、及び該クランク軸を回転自在に支持する支持体を有し前記内歯歯車体または前記支持体力出力が取り出される偏心揺動式減速機であって、前記第 1段減速機への入力回転数が 2000RPM以上であるとき、該偏心揺動式減速機からの出力を 20RP M以上で回転させる産業ロボットの関節部に取り付けられる減速機において、前記偏心揺動式減速機からの出力を 20RPM以上として回転させているときに前記クランク軸が 1000RPMを超えないで回転するように、前記第 1段減速機構の減速比が選択されていることを特徴とする産業ロボットの関節部に取り付けられる減速機。

[2] 第 1段減速機構および第 2段減速機構を含む減速機であって、該第 1段減速機構がモータ力の回転を減速して前記第 2段減速機構へ伝達する減速機であり、該第 2段減速機構が内歯歯車体、該内歯歯車体に嚙み合う外歯歯車体、該外歯歯車体に係合し該外歯歯車体を前記内歯歯車体に対して偏心揺動運動させるクランク軸、及び該クランク軸を回転自在に支持する支持体を有し前記内歯歯車体または前記支持体力出力が取り出される偏心揺動式減速機であって、前記第 1段減速機への入力回転数が 2000RPM乃至 4000RPMであるとき、該偏心揺動式減速機からの出力を 20RPM乃至 40RPMで回転させる産業ロボットの関節部に取り付けられる減速機において、前記偏心揺動式減速機力の出力を 20RPM乃至 40RPMとして回転させて!/、るときに前記クランク軸が 1000RPMを超えな、で回転するように、前記第 1段減速機構の減速比が選択されていることを特徴とする産業ロボットの関節部に取り付けられる減速機。

[3] 第 1段減速機構および第 2段減速機構を含む減速機であって、該第 1段減速機構がモータ力の回転を減速して前記第 2段減速機構へ伝達する減速機であり、該第 2段減速機構が内歯歯車体、該内歯歯車体に嚙み合う外歯歯車体、該外歯歯車体に係合し該外歯歯車体を前記内歯歯車体に対して偏心揺動運動させるクランク軸、及び該クランク軸を回転自在に支持する支持体を有し前記内歯歯車体または前記支持体力出力が取り出される偏心揺動式減速機であって、前記第 1段減速機への入力回転数が 4001乃至 6000RPMであるとき、該偏心揺動式減速機力もの出力を 20RPM乃至 40RPMで回転させる産業ロボットの関節部に取り付けられる減速機において、前記偏心揺動式減速機からの出力を 20RPM乃至 40RPMとして回転させているときに前記クランク軸が 1000RPMを超えないで回転するように、前記第 1段減速機構の減速比が選択されていることを特徴とする産業ロボットの関節部に取り付けられる減速機。

[4] 前記第 1段減速機構の減速比が 1Z3から 1Z6. 5までの間であることを特徴とする請求項 1記載の産業ロボットの関節部に取り付けられる減速機。

[5] 前記第 2段減速機構の減速比が 1Z20から 1Z60までの間であることを特徴とする請求項 4記載の産業ロボットの関節部に取り付けられる減速機。

[6] 前記第 1段減速機構の減速比が 1Z3から 1Z6. 5までの間であることを特徴とする請求項 2記載の産業ロボットの関節部に取り付けられる減速機。

[7] 前記第 2段減速機構の減速比が 1Z20から 1Z60までの間であることを特徴とする請求項 6記載の産業ロボットの関節部に取り付けられる減速機。

[8] 前記第 1段減速機構の減速比が 1Z3から 1Z6. 5までの間であることを特徴とする請求項 3記載の産業ロボットの関節部に取り付けられる減速機。

[9] 前記第 2段減速機構の減速比が 1Z20から 1Z60までの間であることを特徴とする請求項 8記載の産業ロボットの関節部に取り付けられる減速機。

[10] 前記第 1段減速機構の減速比と前記第 2段減速機構の減速比との積である総減速比を 1Z90から 1Z300までの間であることを特徴とする請求項 1記載の産業ロボットの関節部に取り付けられる減速機。

[11] 前記第 1段減速機構の減速比と前記第 2段減速機構の減速比との積である総減速比を 1Z90から 1Z200までの間であることを特徴とする請求項 2記載の産業ロボットの関節部に取り付けられる減速機。

[12] 前記第 1段減速機構の減速比と前記第 2段減速機構の減速比との積である総減速比を 1Z150から 1Z300までの間であることを特徴とする請求項 3記載の産業ロボットの関節部に取り付けられる減速機。

[13] 前記偏心揺動式減速機力の出力が 30RPM乃至 40RPMであることを特徴とする請求項 1記載の産業ロボットの関節部に取り付けられる減速機。

[14] 前記偏心揺動式減速機力の出力が 30RPM乃至 40RPMであることを特徴とする請求項 2記載の産業ロボットの関節部に取り付けられる減速機。

[15] 前記偏心揺動式減速機力の出力が 30RPM乃至 40RPMであることを特徴とする請求項 3記載の産業ロボットの関節部に取り付けられる減速機。