WO2006115257A1 - 産業用ロボットの旋回部構造 - Google Patents

Description

明 細 書

産業用ロボットの旋回部構造

技術分野

[0001] この発明は、偏心揺動型減速機を用いた産業用ロボットの旋回部構造に関する。

背景技術

[0002] 従来の産業用ロボットの旋回部構造としては、例えば以下の特開平 7— 124883 号公報に記載されて 、るようなものが知られて 、る。

[0003] このものは、産業用ロボットのベースである第 1部材および旋回部である第 2部材と 、前記第 1部材と第 2部材との間に配置されるとともに、 2本以上のクランクピンを有し 、該クランクピンに付与された回転を減速して第 2部材に伝達し該第 2部材を第 1部 材に対して低速回転させる偏心揺動型減速機と、全てのクランクピンの入力側端部 にそれぞれ固定された入力歯車と、偏心揺動型減速機の中心軸と同軸で、該偏心 揺動型減速機内を貫通し、一端に全ての入力歯車に嚙み合う第 1外歯車が設けられ 、他端に第 2外歯車が設けられた回転円筒体と、前記第 2部材に一対の軸受を介し て回転可能に支持されるとともに、前記第 2外歯車に嚙み合うアイドル歯車と、出力 軸に前記アイドル歯車に嚙み合う出力歯車が設けられるとともに、偏心揺動型減速 機の中心軸カゝら半径方向に所定距離離れて配置された駆動モータとを備えたもので ある。

[0004] そして、このものにおいては、駆動モータ力 の回転を出力歯車、アイドル歯車、第 2外歯車を介して単一の回転円筒体に伝達した後、該回転円筒体の第 1外歯車、入 力歯車を介して全てのクランクピンに回転トルクを実質上等分配しながら伝達するよう にしている。

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] し力しながら、このような従来の産業用ロボットの旋回部構造にあっては、アイドル 歯車を第 2部材に回転可能に支持するために、アイドル歯車を一対の軸受に支持さ せるとともに、これら一対の軸受を第 2部材に組み付ける必要があり、また、入力歯車 とアイドル歯車との干渉を避けるために、入力歯車に嚙み合う第 1外歯車が一端に、 アイドル歯車に嚙み合う第 2外歯車が他端に設けられた回転円筒体を偏心揺動型減 速機内において貫通させる必要があり、この結果、組み立て作業が面倒になるととも に、回転円筒体が大型化して (軸方向長が長くなつて)製作費が高価になるという課 題があった。

[0006] この発明は、組み立て作業が容易でかつ安価に製作できる産業用ロボットの旋回 部構造を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0007] このような目的は、産業用ロボットの第 1部材および第 2部材と、前記第 1部材と第 2部材との間に配置されるとともに、 2本以上のクランクピンを有し、該クランクピンに 付与された回転を減速して第 2部材に伝達し該第 2部材を第 1部材に対して低速回 転させる偏心揺動型減速機と、全てのクランクピンの入力側端部にそれぞれ取付け られた入力歯車と、偏心揺動型減速機の中心軸と同軸で、前記全ての入力歯車に 嚙み合う円筒状歯車と、前記クランクピンのうち特定の 1つのクランクピンの入力側端 部に前記入力歯車から軸方向に離れて回転可能に支持されるとともに、前記円筒状 歯車に嚙み合うアイドル歯車と、出力軸に前記アイドル歯車に嚙み合う出力歯車が 設けられるとともに、偏心揺動型減速機の中心軸から半径方向に所定距離離れて配 置された駆動モータとを備えることにより、達成することができる。

発明の効果

[0008] この発明においては、駆動モータの出力軸（出力歯車)の回転を円筒状歯車に伝 達するアイドル歯車を、クランクピンのうち特定の 1つのクランクピンの入力側端部に 回転可能に支持させるようにしたので、アイドル歯車を単に特定のクランクピンに支 持させるだけでよぐし力も、特定の 1つのクランクピンの入力側端部にはアイドル歯 車および入力歯車が軸方向に離れて配置されているため、これらアイドル歯車、入 力歯車の双方に嚙み合う円筒状歯車の軸方向長はこれら両歯車の離隔側端距離よ り若干長い程度で充分であり、この結果、組み立て作業が容易となるとともに、製作 費を安価とすることもできる。

[0009] また、前記アイドル歯車に軸方向に離れた小径歯車部と、歯先円が円筒状歯車の 内周面近傍を通過する大径歯車部との 2つの歯車部を設け、大径歯車部に駆動モ ータの出力歯車を、小径歯車部に円筒状歯車をそれぞれ嚙み合わせるように構成 すれば、円筒状歯車の内径を現状の値に維持しながら、出力歯車と円筒状歯車との 間の減速比を大きくすることができる。

さらに、前記円筒状歯車に軸方向に離れた小径歯車部と大径歯車部との 2つの歯 車部を設け、

小径歯車部に全ての入力歯車を、大径歯車部にアイドル歯車をそれぞれ嚙み合わ せるように構成すれば、円筒状歯車がいずれの軸方向位置でも一定径である場合に 比較し、出力歯車と円筒状歯車との間の減速比を大きくすることができる。

また、前記駆動モータを第 2部材に取付けるとともに、特定の 1つのクランクピンの 入力側端を第 2部材に回転可能に支持させるように構成すれば、偏心揺動型減速機 と第 2部材との間に位置決めピンを打ち込むことなぐ出力歯車とアイドル歯車との嚙 み合 、を規定状態とすることができる。

発明を実施するための最良の形態

[0010] (実施例 1)

以下、この発明の実施例 1を図面に基づいて説明する。

図 1、 2、 3、 4において、 11は第 1部材としての産業用ロボット 10の本体部（基台） であり、この本体部 11は中心軸が垂直に延びる円筒状を呈し、その内部に配線、配 管が収納される空間 12が形成されている。この本体部 11の上方には前記本体部 11 の中心軸と同軸の軸線回りに回転する第 2部材としての旋回体 13が設置され、この 旋回体 13内には上下に延びる空間 14が形成されるとともに、その一端部（下端部）に は回転軸上に位置する貫通孔 15が形成されている。

[0011] 17は前記本体部 11と旋回体 13との間に配置された偏心揺動型減速機であり、この 減速機 17は本体部 11の上端に複数のボルト 18によって固定され、該本体部 11と同軸 である略円筒状のケース 19を有する。このケース 19の内周でその軸方向中央部には 円柱状をした多数の内歯としてのピン歯 20がほぼ半分だけ埋設された状態で設けら れ、これらのピン歯 20は軸方向に延びるとともに、周方向に等距離離れて配置されて いる。 [0012] 21はケース 19内に軸方向に並べられて収納された円板状を呈する複数（2個）のピ ユオンであり、これらのピニオン 21の中心部には中心孔 22がそれぞれ形成されて!、る 。また、これらピ-オン 21の外周には多数のトロコイド歯形力 なる外歯 23が形成され 、これらの外歯 23はケース 19のピン歯 20より若干、ここでは 1個だけ歯数が少ない。そ して、これらピ-オン 21とケース 19とは内接した状態で外歯 23とピン歯 20とが嚙み合 つているが、 2つのピニオン 21の最大嚙み合い部（嚙み合いが最も深い部位）は 180 度だけ位相がずれている。そして、これらピ-オン 21の内、外周間の中間部には軸方 向に貫通した貫通孔 25が周方向に等距離離れて複数 (3個）形成されて!、る。

[0013] 26はケース 19内に挿入されたキャリアであり、このキャリア 26は、ピ-オン 21の軸方 向一側（下側）に配置された一側端板部 27と、ピニオン 21の軸方向他側（上側）に配 置されるとともに前記旋回体 13に複数のボルト 30によって連結された他側端板部 28と 、上端が他側端板部 28に一体形成され、下端が一側端板部 27に複数のボルト 31に よって着脱可能に連結された軸方向に延びる複数本 (貫通孔 25と同数)の柱部 29と から構成され、これらの柱部 29は前記貫通孔 25内にそれぞれ遊嵌されている。また、 前記キャリア 26、詳しくは一側、他側端板部 27、 28の中心軸上には前記中心孔 22と ほぼ同径の中心孔 32、 33がそれぞれ形成されている。

[0014] 36は前記キャリア 26、詳しくは一側、他側端板部 27、 28の外周とケース 19の軸方向 両端部内周との間に介装された一対の軸受であり、これらの軸受 36によりキャリア 26 はケース 19に対し相対回転可能に支持される。また、前記一側、他側端板部 27、 28 とケース 19の軸方向両端部との間にはシール部材 37が介装されている。

[0015] 39は各ピ-オン 21に形成された軸方向に延びる複数（3個）のクランクピン孔であり 、これらのクランクピン孔 39は周方向に等距離離れるとともに、前記貫通孔 25と交互 に配置されて 、る。 40は周方向に等距離離れて配置された軸方向に延びる 2本以上 (クランクピン孔 39と同数）のクランクピンであり、各クランクピン 40とキャリア 26、詳しく は一側、他側端板部 27、 28との間には軸方向に離れた一対の軸受 41が介装され、こ れにより、前記クランクピン 40はこれら一対の軸受 41を介してキャリア 26に回転可能に 支持される。

[0016] また、各クランクピン 40は軸方向中央部にクランクピン 40の中心軸力も等距離だけ 偏心し、ピ-オン 21と同数（2個）の偏心部 43を有し、これら偏心部 43は軸方向に若 干距離だけ離れるとともに、互いに 180度だけ位相がずれている。そして、前記クラン クピン 40の偏心部 43はピニオン 21のクランクピン孔 39にそれぞれ針状ころ軸受 44を 介して挿入されており、この結果、前記ピ-オン 21とクランクピン 40とは相対回転が許 容されている。

[0017] 46はキャリア 26内に挿入されたケース 19と同軸の円筒体であり、この円筒体 46は、 その軸方向一端部（下端部）がー側端板部 27の中心孔 32に密封状態で挿入されると ともに、複数のボルト 47によって該ー側端板部 27に固定されている。また、前記円筒 体 46はその軸方向中央部が前記貫通孔 22、中心孔 33内に遊嵌され、さらに、その軸 方向他端部（上端部）が旋回体 13の貫通孔 15内に遊嵌されている。そして、前記円 筒体 46の軸方向他端と旋回体 13の貫通孔 15との間にはシール部材 48が介装されて いる。

[0018] これにより、前記本体部 11内の空間 12と旋回体 13内の空間 14とは減速機 17の中心 軸上に設けられた円筒体 46内の中空孔 49を通じて連通する力 この中空孔 49は配 線、配管等、ここではケーブル類 50を通すために用いられている。前述したケース 19 、ピ-オン 21、キャリア 26、クランクピン 40、円筒体 46は全体として、クランクピン 40に 付与された回転を減速してキャリア 26またはケース 19、ここではキャリア 26力も旋回体 13に伝達し、該旋回体 13を本体部 11に対して低速で回転させる前記減速機 17を構 成し、この減速機 17の内部の潤滑油等は円筒体 46によって前記中空孔 49、空間 12、 14から遮断される。

[0019] 53は旋回体 13の一端部（下端部）に設けられたモータ支持部であり、このモータ支 持部 53には駆動モータ 54がいんろう嵌め合いにより位置決めされボルト（図示なし） で固定されている。ここで、この駆動モータ 54 (出力軸 55)は前記ケーブル類 50との干 渉を避ける等の理由から、減速機 17の中心軸力 半径方向に所定距離離れて配置 されており、この所定距離は中空孔 49の中心力 クランクピン 40の回転軸までの距離 より大きい。この結果、駆動モータ 54の出力軸 55と円筒体 46との間にクランクピン 40が 位置することになる。そして、この駆動モータ 54の出力軸 55には出力歯車としてのィ ンプットギア 56がキー 57によって固定されている。 [0020] 60は全てのクランクピン 40の入力側端部、ここではキャリア 26力 突出した軸方向他 端部（上端部）にスプライン結合により取付けられた外歯車からなる複数 (クランクピン 40と同数）の入力歯車であり、これらの入力歯車 60は同一径で正三角形の頂点にそ れぞれ配置されている。 61は円筒体 46の他側部外側に僅かの間隙を設けながら嵌 合された 1個の円筒状歯車であり、この円筒状歯車 61は減速機 17の中心軸と同軸で あるとともに、いずれの軸方向位置においてもピッチ円が同径である。

[0021] また、この円筒状歯車 61の軸方向一端部（下端部）は軸受 62を介して減速機 17の 他側端板部 28に回転可能に支持され、一方、その軸方向他端部（上端部）は軸受 63 を介して旋回体 13の一端部に回転可能に支持されている。そして、この円筒状歯車 6 1の軸方向中央部外側に形成された外歯 64は全ての入力歯車 60に嚙み合っており、 この結果、該円筒状歯車 61から入力歯車 60に回転駆動力が直接等分配される。

[0022] ここで、前記クランクピン 40のうち、駆動モータ 54から離隔した位置に配置されてい るクランクピン 40は、その他側端が入力歯車 60から若干他側に離れた位置で終了し ているが、駆動モータ 54に近接した位置に配置されて 、る特定の 1つのクランクピン 4 0aはその入力側端部に他側端からさらに他側に延長した延長部 40bを有する。そし て、このクランクピン 40aの延長部 40bは前記モータ支持部 53に形成された受け 67に 軸受 68を介して回転可能に支持されて 、る。

[0023] このように駆動モータ 54を旋回体 13の一部であるモータ支持部 53に取付けるととも に、特定の 1つのクランクピン 40aの入力側端を旋回体 13の一部である受け 67に回転 可能に支持させるようにすれば、クランクピン 40aの延長部 40bの端部を支持できると ともに、駆動モータ 54を取付ける際、減速機 17 (キャリア 26)と旋回体 13との間に位置 決めピンを打ち込むことなぐインプットギア 56と後述のアイドル歯車 70との間の軸間 距離を設定値とし、これらの嚙み合 、を容易に規定状態とすることができる。

[0024] また、前記クランクピン 40aの延長部 40bには前記入力歯車 60と同一歯形、同一歯 数である 1個のアイドル歯車 70が回転可能に支持されており、この結果、このアイドル 歯車 70はクランクピン 40aの入力側端部に前記入力歯車 60から軸方向、ここでは軸 方向他側に若干離れて回転可能に支持されることになる。このように入力歯車 60、ァ ィドル歯車 70を同一歯形、同一歯数とすれば、歯形を成形する加工工具を共通化す ることができ、製作費を安価とすることができる。

[0025] さらに、前述のように駆動モータ 54の出力軸 55 (インプットギア 56)の回転を円筒状 歯車 61に伝達するアイドル歯車 70を、クランクピン 40のうち特定の 1つのクランクピン 4 0aの入力側端部に回転可能に支持させるようにしたので、アイドル歯車 70を、従来技 術のように軸受に装着したり、該軸受を第 2部材に組み付けることなぐ単に特定の 1 つのクランクピン 40aに支持させるだけでよぐし力も、特定の 1つのクランクピン 40aの 入力側端部にはアイドル歯車 70および入力歯車 60が軸方向に離れて配置されて 、 るため、これらアイドル歯車 70、入力歯車 60の双方に嚙み合う円筒状歯車 61の軸方 向長はこれら両歯車 70、 60の離隔側端距離より若干長い程度で充分であって該円 筒状歯車 61を小型化することができ、この結果、組み立て作業が容易となるとともに、 製作費を安価とすることができる。

[0026] そして、このアイドル歯車 70は前記インプットギア 56および円筒状歯車 61の外歯 64 の双方に嚙み合っており、この結果、前記駆動モータ 54からの回転トルクはインプット ギア 56、アイドル歯車 70を通じて円筒状歯車 61に伝達された後、該円筒状歯車 61か ら全ての入力歯車 60に等分配されながら伝達され、全てのクランクピン 40を同一方向 に同一回転速度で回転させることができる。

[0027] また、前述のように駆動モータ 54を中空孔 49の中心から半径方向に所定距離離し て配置するとともに、インプットギア 56を特定の 1つのクランクピン 40aに回転可能に支 持されたアイドル歯車 70にのみ嚙み合わせるようにすれば、駆動モータ 54を前記アイ ドル歯車 70の周囲の広い範囲に配置することができる。前述したインプットギア 56、入 力歯車 60、円筒状歯車 61、アイドル歯車 70は全体として、駆動モータ 54の回転を減 速して減速機 17の全てのクランクピン 40に出力する前段減速機 72を構成する。

[0028] 次に、この発明の一実施例の作用について説明する。

旋回体 13を本体部 11に対して旋回させる場合には、駆動モータ 54を作動して出 力軸 55、インプットギア 56を一体的に回転させる。このとき、特定の 1つのクランクピン 40aに回転可能に支持されたアイドル歯車 70には前記インプットギア 56および円筒状 歯車 61の外歯 64の双方が嚙み合っているため、前記駆動モータ 54の回転トルクは、 インプットギア 56、アイドル歯車 70を通じて円筒状歯車 61に伝達された後、該円筒状 歯車 61から全ての入力歯車 60に等配分されながら伝達され、全てのクランクピン 40を 同一方向に同一回転速度で回転させる。

[0029] これにより、ピ-オン 21がクランクピン 40と同一回転速度で偏心回転 (公転)する力 このとき、ピン歯 20に嚙み合つて!、るピ-オン 21の外歯 23は歯数が該ピン歯 20より 1 個だけ少なぐし力も、ケース 19は回転できないよう本体部 11に固定されているため、 前記クランクピン 40に付与された回転駆動力はケース 19、ピ-オン 21によって高比で 減速され、キャリア 26力 旋回体 13に伝達される。これにより、旋回体 13は垂直軸線 回りに低速大トルクで回転する。

(実施例 2)

[0030] 図 5はこの発明の実施例 2を示す図である。この実施例においては、アイドル歯車 76に、軸方向に離れた小径歯車部 77と、該小径歯車部 77より大径の大径歯車部 78 を設けるとともに、前記小径歯車部 77を入力歯車 60と同径とし、一方、大径歯車部 78 をその歯先円が円筒状歯車 61の内周面近傍を通過する径としている。また、この実 施例にお 、ては、前記アイドル歯車 76をクランクピン 40の入力側端部に軸受 79を介 して回転可能に支持させている。なお、このようなアイドル歯車 76とクランクピン 40の 入力側端部との間の軸受 79は、この実施例のように設けてもよいが、実施例 1のよう に無くとちょ 、。

[0031] そして、前記大径歯車部 78を、円筒状歯車 61の他端面 (上端面)より他側（上側）に 位置させて大径歯車部 78と円筒状歯車 61との干渉を避けながら、駆動モータ 54のィ ンプットギア 56に嚙み合わせ、一方、前記小径歯車部 77を円筒状歯車 61の外歯 64に それぞれ嚙み合わせるようにしている。このようにすれば、円筒状歯車 61の内径を現 状の値に維持して減速機 17の中心軸上にケーブル類 50を通すための大径の中空孔 49を確保しながら、前段減速機 72、即ち、インプットギア 56と円筒状歯車 61との間の 減速比を容易に大きくすることができる。なお、他の構成、作用は前記実施例 1と同 様である。

(実施例 3)

[0032] 図 6はこの発明の実施例 3を示す図である。この実施例においては、円筒状歯車 81に軸方向に離れた小径歯車部 82と、該小径歯車部 82より若干大径の大径歯車部 83との 2つの歯車部を設け、小径歯車部 82に全ての入力歯車 60を、大径歯車部 83に アイドル歯車 70をそれぞれ嚙み合わせるようにしている。このようにすれば、前段減速 機 72、即ち、インプットギア 56と円筒状歯車 81との間の減速比を容易に若干大きくす ることができる。なお、他の構成、作用は前記実施例 1と同様である。

[0033] なお、前述の実施例においては、アイドル歯車 70を入力歯車 60よりクランクピン 40 aの入力端側 (軸方向外端側）に配置したが、この発明においては、逆に入力歯車を アイドル歯車よりクランクピンの入力端側に配置するようにしてもよい。また、前述の実 施例においては、駆動モータ 54を回転側である第 2部材 (旋回体 13)に設けたが、こ の発明においては、固定側である第 1部材 (本体部 11)に設けるようにしてもよい。 産業上の利用可能性

[0034] この発明は、偏心揺動型減速機を用いた産業用ロボットの旋回部構造に適用でき る。

図面の簡単な説明

[0035] [図 1]この発明の実施例 1を示す正面断面図である。

[図 2]図 1の I-I矢視断面図である。

[図 3]図 1の II II矢視断面図である。

[図 4]図 1の III III矢視断面図である。

[図 5]この発明の実施例 2を示すアイドル歯車近傍の正面断面図である。

[図 6]この発明の実施例 3を示すアイドル歯車近傍の正面断面図である。

符号の説明

10· '·産 用口ホット 11· ··第 1部材

13· ··第 2部材 17· · •偏心揺動型減速機

40· '·クランクピン 54· ··駆動モータ

55· ' ··出力軸 56· · -出力歯車

60· ··入力 ¾車 61· ··円筒状歯車

70· '·アイドル歯車 76· ··アイドル歯車

77· ' ··小径歯車部 78 …大径歯車部

81· ' ··円筒状歯車 82 …小径歯車部 83…大径歯車部

Claims

請求の範囲

[1] 産業用ロボットの第 1部材および第 2部材と、前記第 1部材と第 2部材との間に配 置されるとともに、 2本以上のクランクピンを有し、該クランクピンに付与された回転を 減速して第 2部材に伝達し該第 2部材を第 1部材に対して低速回転させる偏心揺動 型減速機と、全てのクランクピンの入力側端部にそれぞれ取付けられた入力歯車と、 偏心揺動型減速機の中心軸と同軸で、前記全ての入力歯車に嚙み合う円筒状歯車 と、前記クランクピンのうち特定の 1つのクランクピンの入力側端部に前記入力歯車か ら軸方向に離れて回転可能に支持されるとともに、前記円筒状歯車に嚙み合うアイド ル歯車と、出力軸に前記アイドル歯車に嚙み合う出力歯車が設けられるとともに、偏 心揺動型減速機の中心軸力 半径方向に所定距離離れて配置された駆動モータと を備えたことを特徴とする産業用ロボットの旋回部構造。

[2] 前記アイドル歯車に軸方向に離れた小径歯車部と、歯先円が円筒状歯車の内周 面近傍を通過する大径歯車部との 2つの歯車部を設け、大径歯車部に駆動モータの 出力歯車を、小径歯車部に円筒状歯車をそれぞれ嚙み合わせるようにした請求項 1 記載の産業用ロボットの旋回部構造。

[3] 前記円筒状歯車に軸方向に離れた小径歯車部と大径歯車部との 2つの歯車部を 設け、

小径歯車部に全ての入力歯車を、大径歯車部にアイドル歯車をそれぞれ嚙み合わ せるようにした請求項 1記載の産業用ロボットの旋回部構造。

[4] 前記駆動モータを第 2部材に取付けるとともに、特定の 1つのクランクピンの入力 側端を第 2部材に回転可能に支持させた請求項 1に記載の産業用ロボットの旋回部 構造。