WO2007080987A1 - 偏心揺動型減速機 - Google Patents

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WO2007080987A1
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teeth
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camshaft
external gear
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Koji Nakamura
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Nabtesco Corporation
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    • F16H23/02—Wobble-plate gearings; Oblique-crank gearings with adjustment of throw by changing the position of the wobble-member
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    • F16H—GEARING
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    • F16H57/0412—Cooling or heating; Control of temperature

Definitions

  • the present invention relates to an eccentric oscillating speed reducer, and more particularly to an eccentric oscillating speed reducer used in a spot gun robot. More specifically, the present invention relates to a camshaft having a crank portion, a plurality of external gear members that are eccentrically moved by rotation of the camshaft, and a peripheral surface of the external gear member.
  • the internal gear member is formed on the inner peripheral surface with internal teeth slightly larger than the number of external teeth, and is located on both ends of the external gear member. It is related with improvement of the eccentric rocking
  • fluctuation type speed reducer which consists of a supporting member which rotatably supports both ends of this, and the supporting member is integrally connected via the pillar part.
  • the eccentric oscillating speed reducer having the above-described structure can achieve a large reduction ratio, and is widely adopted in various technical fields (see, for example, Patent Document 1) and performs spot welding. It is also used in the drive part of industrial robots such as spot gun robots.
  • Patent Document 1 Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2004-84920
  • Such an eccentric oscillating speed reducer can achieve a large reduction ratio.
  • the reducer generates heat when an excessive load is applied to the reducer.
  • the force that reduces the load applied to the reduction gear In order to prevent this heat generation, the force that reduces the load applied to the reduction gear.
  • Increasing the capacity of the reduction gear is a commonly adopted measure that increases the cost.
  • the speed reducer is cooled only to the extent that it is air-cooled.
  • An object of the present invention is to provide an eccentric oscillating speed reducer that can be effectively cooled with an extremely simple structure in view of such a conventional technique.
  • the present invention achieves the above object by providing a camshaft having a crank portion, a plurality of external gear members that are provided with a hole that accommodates the crank portion, and that are eccentrically moved by rotation of the camshaft, and the external teeth.
  • gear An internal gear member that has meshed with external teeth formed on the outer peripheral surface of the member and has internal teeth on the inner peripheral surface that are slightly larger in number than the external teeth, and both ends of the external gear member
  • the eccentric oscillating speed reducer in which the support member is integrally connected via a column portion, and is supported by the support member that rotatably supports both ends of the camshaft. This is achieved by an eccentric oscillating speed reducer provided with a cooling medium passage penetrating the support member and the column portion.
  • the eccentric oscillating speed reducer when applied to the eccentric oscillating speed reducer force spot gun robot of the present invention, includes a cam shaft having a crank portion and a hole for accommodating the crank portion.
  • a plurality of external gear members that are eccentrically moved by rotation of the camshaft and the external teeth formed on the outer peripheral surface of the external gear member, and the number of teeth is slightly larger than the number of teeth of the external teeth.
  • An internal gear member having a large number of internal teeth formed on the inner peripheral surface, and a support member that is positioned on both ends of the external gear member and rotatably supports both ends of the camshaft.
  • An eccentric rocking type speed reducer that is integrally connected via a support member and a cooling medium passage that penetrates the integrally connected support member and the column portion, and allows the spot gun cooling cooling medium to pass therethrough. can do. With this configuration, it is possible to effectively cool off the eccentric oscillating speed reducer using a cooling medium such as cooling water used for cooling during spot welding in a spot gun robot.
  • the eccentric rocking speed reducer is provided with a support member integrally connected and a cooling medium passage penetrating the column portion, and cooling water, cooling air, etc. are provided in the cooling medium passage. By passing this cooling medium, the eccentric oscillating speed reducer can be efficiently cooled. As a result, even when a reduction gear having the same capacity as the conventional one is used, the load applied to the reduction gear can be increased as compared with the conventional one, and the operation can be performed at a lower cost.
  • a plurality of eccentric oscillating speed reducers are provided with cooling water, cooling air, or the like. Pipes may be connected in series so that the cooling medium is sequentially supplied. It is also possible to circulate a cooling medium such as cooling water or cooling air to cool one eccentric oscillating speed reducer.
  • FIG. 1 is a piping cross-sectional view of a speed reducer according to the present invention applied to a spot gun robot.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of an essential part of one embodiment in which the present invention is implemented in an articulated mechanism of an industrial robot.
  • FIG. 1 is a piping cross-sectional view of a reduction gear according to the present invention applied to a spot gun robot.
  • three reduction gears 1 are used, but here, a detailed description will be given based on the reduction gears 1 shown in the middle.
  • the speed reducer 1 of this embodiment is attached to a base 4 and swings an arm 6.
  • Each of the reduction gears 1 is of the same type, and each is an eccentric oscillating type reduction gear comprising a cam shaft 11, two external gear members 12, an internal gear member 13, and a support member 14. .
  • the support member 14 is positioned on both axial ends of the external gear member 12, and rotatably supports both ends of the cam shaft 11 via a roller bearing.
  • a support member 14 is positioned inside the internal gear member 13, and the support member 14 includes a column portion 17 that is loosely fitted in a through hole formed between the cam shaft 11 holes of the external gear member 12.
  • a pair of discs 18 and 19 are provided at both ends of the column portion 17, and both ends of the cam shaft 11 are rotatably supported.
  • the column portion 17 and the pair of disks 18 and 19 are integrally connected by a connecting bolt.
  • the cooling medium passage 30 is passed through the integrated column portion 17 and the discs 18 and 19.
  • a plurality of camshafts 11 are equally arranged on the outer peripheral portion of the input gear 15, and each camshaft 11 has crank portions lla and lib.
  • the crank parts l la and l ib are formed integrally with the camshaft 11 and have an eccentric phase of 180 degrees.
  • Crank parts l la and l ib are fitted with one-dollar bearings and inserted into the holes of the external gear member 12
  • Each external gear member 12 is provided with holes for accommodating the crank portions l la and l ib of the cam shaft 11, and eccentrically moves by rotation of the cam shaft 11.
  • a peritrochoid tooth profile is formed on the outer periphery of the external gear member 12, and pins (internal teeth) held in a plurality of semicircular grooves formed equally on the inner periphery of the internal gear member 13 Rub in.
  • the internal gear member 13 is slightly larger than the number of external teeth formed on the outer peripheral surface of the external gear member 12. Internal teeth having a large number of teeth are formed on the inner peripheral surface and mesh with the external teeth of the external gear member 12.
  • a pair of main bearings 20 are provided on the outer circumferences of the pair of disks 18 and 19 so as to rotatably support the support member 14 with respect to the internal gear member 13.
  • the main bearing 20 is an anguilla ball bearing, and its rigidity is increased by applying a preload during installation.
  • the output rotation of the drive motor 3 is transmitted to the transmission gear 16 having more teeth than the input gear 15 through the input gear 15 attached to the output rotation shaft of the drive motor 3, and the cam attached to the transmission gear 16.
  • the shaft 11 is rotated at a reduced speed, and further decelerated by the cam shaft 11, the external gear member 12, and the internal gear member 13. In some cases, it is also possible to use a speed increasing rotation or a constant speed rotation without decelerating rotation.
  • cooling water is used as a cooling medium
  • the cooling water supplied in the lower stage is a column part 17 and a circular plate 18 integrated with the lower-stage eccentric oscillation speed reducer 1.
  • 19 is passed through the cooling medium passage 30 provided in the portion, and the lower-stage eccentric oscillating speed reducer 1 is cooled.
  • the cooling water exiting the lower-stage eccentric oscillating speed reducer 1 is cooled by the column 17 and the circular plates 18 and 19 provided in the middle-stage eccentric oscillating speed reducer 1. It is passed through the medium passage 30 and cools the eccentric oscillating speed reducer 1 in the middle stage.
  • the cooling water exiting the middle-stage eccentric rocking speed reducer 1 passes through the cooling medium passage housed in the arm 6 and is integrated with the column 17 integrated with the upper-stage eccentric rocking speed reducer 1. It passes through the cooling medium passage 30 provided in the part with the discs 18 and 19, and cools the upper-stage eccentric oscillating speed reducer 1.
  • the cooling medium passage has flexibility with respect to the swing of the arm 6, and may be connected via a rotary joint in some cases. In addition, the above embodiment Then, the cooling medium passage may be fixed outside the arm 6 stored in the arm 6
  • cooling the speed reducer 1 by the cooling medium passage 30 can reduce heat generation, and the load applied to the speed reducer 1 even when the speed reducer 1 having the same capacity as the conventional one is used. Can be increased as compared with the prior art, and operation can be performed at a lower cost.
  • FIG. 2 shows a cross-sectional view of the main part of one embodiment in which the present invention is applied to an articulated mechanism of an industrial robot
  • FIG. 2 shows a cross-sectional view of the main part of one embodiment in which the present invention is applied to an articulated mechanism of an industrial robot
  • one embodiment of the present invention implemented in the articulated mechanism of an industrial robot will be described. Examples will be described.
  • a reduction gear mounting bracket 2 is attached by bolts 4 to a base 41 of an industrial robot such as a spot gun robot.
  • the reducer mounting bracket 2 accommodates the reducer 1 having the same structure as described with reference to FIG. Since the structure of the reduction gear 1 is the same as that described with reference to FIG. 1, the same parts are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the column portion 17 and the pair of disks 18 and 19 are integrally connected by a connecting bolt.
  • a cooling medium passage 30 is passed through the integrated column portion 17 and the discs 18 and 19, and the supplied cooling water is passed through the eccentric oscillating speed reducer 1.
  • the drainage discharged from the eccentric oscillating speed reducer 1 is circulated and cooled, and is again absorbed as cooling water.
  • a swivel base 5 is provided on the base 41, and the swivel base 5 rotates in a horizontal plane by the output of the speed reducer 1.
  • a pivot portion 5a is provided on the swivel base 5, and the lower end portion of the arm 6 is supported on the pivot portion 5a so as to be swingable around a horizontal axis, and the arm 6 is supplied from a swing drive source (not shown). It swings in the vertical plane by the power of.
  • the articulated mechanism of the present invention is configured as described above.
  • another arm such as a welding arm such as a spot gun robot is connected to the other end of the arm 6 as appropriate.
  • a counter balance system 7 having a direct spring balance structure in which a biased tension spring (not shown) is stretched is connected between the lower end of the arm 6 and the swivel base 5, and the swivel base 5 Balance the vertical arm 6 that swings upward.
  • the eccentric rocking speed reducer is provided with a support member integrally connected and a cooling medium passage penetrating the column portion, and cooling water, cooling air, or the like is cooled in the cooling medium passage.
  • the eccentric oscillating speed reducer can be efficiently cooled.
  • the load applied to the reduction gear can be increased as compared with the conventional one, and the operation can be performed at a lower cost.

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Abstract

　極めて簡単な構造により効果的に冷却することが可能な偏心揺動型減速機を提供する。 　クランク部１１ａ、１１ｂを有するカム軸１１と、クランク部を収容する孔を備え、カム軸の回転によって偏心運動する複数枚の外歯歯車部材１２と、外歯歯車部材の外周面に形成された外歯に噛み合い、外歯の歯数より若干歯数の多い内歯を内周面に形成した内歯歯車部材１３と、外歯歯車部材の両側端に位置し、カム軸の両端を回転自在に支持する支持部材１４とからなり、支持部材１８、１９が柱部１７を介して一体的に連結されている偏心揺動型減速機１において、一体的に連結された支持部材１８、１９および柱部１７を貫通する冷却媒体通路３０を設けて、冷却媒体通路に冷却水、冷却エア等の冷却媒体を通すことにより、偏心揺動型減速機を効率的に冷却する。

Description

明 細 書
偏心揺動型減速機
技術分野
[0001] 本発明は、偏心揺動型減速機に関し、特にスポットガンロボットに用いられる偏心揺 動型減速機に関する。より詳しくは、本発明は、クランク部を有するカム軸と、クランク 部を収容する孔を備え、カム軸の回転によって偏心運動する複数枚の外歯歯車部 材と、外歯歯車部材の外周面に形成された外歯に嚙み合い、外歯の歯数より若干歯 数の多い内歯を内周面に形成した内歯歯車部材と、外歯歯車部材の両側端に位置 し、カム軸の両端を回転自在に支持する支持部材とからなり、支持部材が柱部を介し て一体的に連結されている偏心揺動型減速機の改良に関する。
背景技術
[0002] 上述した構造の偏心揺動型減速機は大減速比を達成することができ、種々の技術 分野において広く採用されており（例えば、特許文献 1参照）、また、スポット溶接を行 なうスポットガンロボット等の産業用ロボットの駆動部にも採用されている。
特許文献 1：特開 2004— 84920公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0003] このような偏心揺動型減速機は大減速比を達成することができる。しかし、減速機 に過大な負荷が掛カることにより減速機は発熱する。この発熱を防止するためには、 減速機に掛カる負荷を低減する力 減速機の容量を大きくするかが一般的に採用さ れている対策である力 何れもコストアップに繋がる。また、減速機の冷却についても 高々その周囲を空冷する程度しか行なわれて 、な 、。
[0004] 本発明は、このような従来技術に鑑みて、極めて簡単な構造により効果的に冷却す ることが可能な偏心揺動型減速機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
[0005] 本発明は、上記の目的を、クランク部を有するカム軸と、該クランク部を収容する孔 を備え、カム軸の回転によって偏心運動する複数枚の外歯歯車部材と、該外歯歯車 部材の外周面に形成された外歯に嚙み合い、該外歯の歯数より若干歯数の多い内 歯を内周面に形成した内歯歯車部材と、前記外歯歯車部材の両側端に位置し、カム 軸の両端を回転自在に支持する支持部材とからなり、該支持部材が柱部を介して一 体的に連結されている偏心揺動型減速機において、前記一体的に連結された支持 部材および柱部を貫通する冷却媒体通路を設けた偏心揺動型減速機により達成す る。
[0006] 特に、本発明の偏心揺動型減速機力スポットガンロボットに適用される場合には、 前記偏心揺動型減速機が、クランク部を有するカム軸と、該クランク部を収容する孔 を備え、カム軸の回転によって偏心運動する複数枚の外歯歯車部材と、該外歯歯車 部材の外周面に形成された外歯に嚙み合い、該外歯の歯数より若干歯数の多い内 歯を内周面に形成した内歯歯車部材と、前記外歯歯車部材の両側端に位置し、カム 軸の両端を回転自在に支持する支持部材とからなり、該支持部材が柱部を介して一 体的に連結され、該一体的に連結された支持部材および柱部を貫通する冷却媒体 通路を設け、スポットガン冷却用冷却媒体を通ようにした偏心揺動型減速機と構成す ることができる。この構成とすることにより、スポットガンロボットにおいてスポット溶接時 の冷却に用いている冷却水等の冷却媒体を用いて偏心揺動型減速機を効果的に 冷去 Pすることができる。
発明の効果
[0007] 本発明にお 、ては、偏心揺動型減速機に、一体的に連結された支持部材および 柱部を貫通する冷却媒体通路を設けて、冷却媒体通路に冷却水、冷却エア等の冷 却媒体を通すことにより、偏心揺動型減速機を効率的に冷却することができる。これ により、従来と同じ容量の減速機を用いた場合でも、減速機に掛カゝる負荷を従来より も増加させることができ、一層低コストで運転することができる。
[0008] この場合に、スポットガンロボットなどにぉ 、て、複数の偏心揺動型減速機を並行し て使用する場合には、複数の偏心揺動型減速機に冷却水、冷却エア等の冷却媒体 が順次供給されるように直列に配管してもよい。また、冷却水、冷却エア等の冷却媒 体を循環させて、一つの偏心揺動型減速機を冷却するようにしてもょ ヽ。
図面の簡単な説明 [0009] [図 1]スポットガンロボットに適用した本発明に係る減速機の配管断面図である。
[図 2]本発明を産業用ロボットの多関節機構に実施した一実施例の要部断面図であ る。
発明を実施するための最良の形態
[0010] 以下、本発明の実施例を図示した添付図面を参照して、本発明を詳細に説明する 。図 1はスポットガンロボットに適用した本発明に係る減速機の配管断面図である。図 1にお ヽては 3台の減速機 1が用いられて 、るが、ここでは真ん中に図示された減速 機 1に基づき詳細に説明する。
[0011] この実施例の減速機 1は基台 4に取付けられ、アーム 6を揺動させるものである。減 速機 1は何れも同形式であり、それぞれ、カム軸 11と、 2枚の外歯歯車部材 12と、内 歯歯車部材 13と、支持部材 14とからなる偏心揺動型減速機である。
[0012] 支持部材 14は、外歯歯車部材 12の軸方向両側端に位置し、カム軸 11の両端をこ ろ軸受を介して回転自在に支持する。内歯歯車部材 13の内部には支持部材 14が 位置し、支持部材 14は、外歯歯車部材 12のカム軸 11用孔の間に形成された貫通 孔に遊嵌される柱部 17と、柱部 17の両端に一対の円板 18、 19とを有し、カム軸 11 の両端を回転自在に支持する。柱部 17と一対の円板 18、 19は連結ボルトによって 一体的に連結されている。この一体ィ匕された柱部 17と円板 18、 19との部分に冷却 媒体通路 30を通している。
[0013] カム軸 11は入力歯車 15の外周部に複数個（本実施例では、 3個）等配的に配置さ れており、各カム軸 11はクランク部 l la、 l ibを有する。クランク部 l la、 l ibはカム軸 11に一体的に形成されており、それぞれが 180度の偏心位相となっている。クランク 部 l la、 l ibには-一ドル軸受が取り付けられ、外歯歯車部材 12の孔に挿入される
[0014] 各外歯歯車部材 12は、カム軸 11のクランク部 l la、 l ibを収容する孔を備え、カム 軸 11の回転によって偏心運動する。外歯歯車部材 12の外周にはペリトロコイド歯形 が形成されており、内歯歯車部材 13の内周で等配的に形成された複数の半円状の 溝に保持されるピン（内歯）に嚙み合う。
[0015] 内歯歯車部材 13は、外歯歯車部材 12の外周面に形成された外歯の歯数より若干 歯数の多い内歯を内周面に形成され、外歯歯車部材 12の外歯に嚙み合う。
[0016] 一対の円板 18、 19の外周には、一対の主軸受 20が設けられ内歯歯車部材 13に 対して支持部材 14を回転可能に支持するようになって 、る。主軸受 20はアンギユラ 玉軸受であり、装着時に予圧を与えることによって剛性を増すようになつている。
[0017] 駆動モータ 3の出力回転は、駆動モータ 3の出力回転軸に取り付けた入力歯車 15 を通して、入力歯車 15より歯数の多い伝達歯車 16に伝えられ、伝達歯車 16に取り 付けられたカム軸 11を減速回転させ、更に、カム軸 11、外歯歯車部材 12、内歯歯 車部材 13により減速される。なお場合により、減速回転出はなぐ増速回転または等 速回転する用にすることも可能である。
[0018] このようにして減速機 1に負荷が掛カることにより減速機 1は発熱する。この発熱を 防止するためには、減速機 1に掛力る負荷を低減する力、または減速機の容量を大 きくすることが一般的に採用されている対策であるが、前述したように、何れもコストア ップに繋がる。
[0019] 本発明においては、減速機の柱部 17と一対の円板 18、 19とが一体的に連結され ていることに着目し、この一体ィ匕された柱部 17と円板 18、 19との部分に冷却媒体通 路 30を通し、冷却媒体通路 30に冷却水、冷却エア等の冷却媒体を通すことにより、 負荷が掛カつた状態の減速機 1を冷却するようにしている。
[0020] この実施例においては、冷却媒体として冷却水を用いており、下段において給水さ れた冷却水は下段の偏心揺動型減速機 1の一体ィ匕された柱部 17と円板 18、 19との 部分に設けられた冷却媒体通路 30に通され、下段の偏心揺動型減速機 1を冷却す る。ついで、下段の偏心揺動型減速機 1を出た冷却水は、中段の偏心揺動型減速機 1の一体ィ匕された柱部 17と円板 18、 19との部分に設けられた冷却媒体通路 30に通 され、中段の偏心揺動型減速機 1を冷却する。その後、中段の偏心揺動型減速機 1 を出た冷却水は、アーム 6の内部に収納された冷却媒体通路を通って上段の偏心揺 動型減速機 1の一体化された柱部 17と円板 18、 19との部分に設けられた冷却媒体 通路 30に通され、上段の偏心揺動型減速機 1を冷却する。
[0021] 冷却媒体通路はアーム 6の揺動に対してフレキシブル性を有するものであり、場合 によってはロータリージョイントを介して接続するようにしてもよい。また、上記実施例 では冷却媒体通路をアーム 6の内部に収納した力 アーム 6の外部に固定してもよい
[0022] 上述のように、冷却媒体通路 30により減速機 1を冷却することにより、発熱を低減で き、従来と同じ容量の減速機 1を用いた場合でも、減速機 1に掛力る負荷を従来よりも 増加させることができ、一層低コストで運転することができる。
[0023] 次に、本発明を産業用ロボットの多関節機構に実施した一実施例の要部断面図を 示す図 2を参照して、産業用ロボットの多関節機構に実施した本発明の一実施例を 説明する。
[0024] 図 2において、スポットガンロボット等の産業用ロボットの基台 41に減速機取付け用 ブラケット 2がボルト 4により取着されている。減速機取付け用ブラケット 2内には、図 1 を参照して説明したと同様の構造の減速機 1が収容されている。減速機 1の構造は 図 1を参照して行なった説明と同様なため、同一部品に同一番号を付し、説明を省 略する。
[0025] 上述の実施例と同様に、柱部 17と一対の円板 18、 19は連結ボルトによって一体的 に連結されている。この一体ィ匕された柱部 17と円板 18、 19との部分に冷却媒体通 路 30を通し、給水された冷却水を偏心揺動型減速機 1の中を通している。偏心揺動 型減速機 1を出た排水は、循環されて、冷却された後に、再度、冷却水としてし吸水 される。
[0026] 基台 41上に旋回台 5が設けられ、旋回台 5は減速機 1の出力により水平面内で回 転する。旋回台 5上に枢軸部 5aが設けられ、枢軸部 5aにおいてアーム 6の下端部が 水平軸線の回りに揺動可能に支承されており、アーム 6は揺動駆動源（図示せず)か らの動力により垂直面内で揺動する。以上のようにして本発明の多関節機構が構成 されている。
[0027] 更にアーム 6の他端部には適宜スポットガンロボット等の溶接アームなどの別のァ ーム（図示せず）が連結されて 、る。
[0028] また、アーム 6の下端部と旋回台 5との間に、付勢された引っ張りばね（図示せず） を張架する直接ばねバランス構造のカウンターバランスシステム 7を連結し、旋回台 5 上で揺動する垂直アーム 6をバランスさせるようにして 、る。 産業上の利用可能性
本発明にお 、ては、偏心揺動型減速機に、一体的に連結された支持部材および 柱部を貫通する冷却媒体通路を設けて、冷却媒体通路に冷却水、冷却エア等の冷 却媒体を通すことにより、偏心揺動型減速機を効率的に冷却することができる。これ により、従来と同じ容量の減速機を用いた場合でも、減速機に掛カゝる負荷を従来より も増加させることができ、一層低コストで運転することができる。

Claims

請求の範囲
[1] クランク部を有するカム軸と、該クランク部を収容する孔を備え、カム軸の回転によ つて偏心運動する複数枚の外歯歯車部材と、該外歯歯車部材の外周面に形成され た外歯に嚙み合い、該外歯の歯数より若干歯数の多い内歯を内周面に形成した内 歯歯車部材と、前記外歯歯車部材の両側端に位置し、カム軸の両端を回転自在に 支持する支持部材とからなり、該支持部材が柱部を介して一体的に連結されている 偏心揺動型減速機にぉ 、て、前記一体的に連結された支持部材および柱部を貫通 する冷却媒体通路を設けた偏心揺動型減速機。
[2] スポットガンロボットに用いられる偏心揺動型減速機において、前記偏心揺動型減 速機が、クランク部を有するカム軸と、該クランク部を収容する孔を備え、カム軸の回 転によって偏心運動する複数枚の外歯歯車部材と、該外歯歯車部材の外周面に形 成された外歯に嚙み合い、該外歯の歯数より若干歯数の多い内歯を内周面に形成 した内歯歯車部材と、前記外歯歯車部材の両側端に位置し、カム軸の両端を回転自 在に支持する支持部材とからなり、該支持部材が柱部を介して一体的に連結され、 該一体的に連結された支持部材および柱部を貫通する冷却媒体通路を設け、スポッ トガン冷却用冷却媒体を通すようにした偏心揺動型減速機。
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