WO2021235399A1 - 複数の減速機を備えた回転軸構造及びその製造方法 - Google Patents

複数の減速機を備えた回転軸構造及びその製造方法 Download PDF

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speed reducer
side mounting
rotary shaft
mounting hole
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渉 村上
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ファナック株式会社
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H57/00General details of gearing
    • F16H57/02Gearboxes; Mounting gearing therein
    • F16H57/025Support of gearboxes, e.g. torque arms, or attachment to other devices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H37/00Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00
    • F16H37/12Gearings comprising primarily toothed or friction gearing, links or levers, and cams, or members of at least two of these types
    • F16H37/122Gearings comprising primarily toothed or friction gearing, links or levers, and cams, or members of at least two of these types for interconverting rotary motion and oscillating motion
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J17/00Joints
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H57/00General details of gearing
    • F16H57/02Gearboxes; Mounting gearing therein
    • F16H2057/02026Connection of auxiliaries with a gear case; Mounting of auxiliaries on the gearbox

Definitions

  • the present invention relates to a rotary shaft structure and a manufacturing method thereof, and particularly to a rotary shaft structure provided with a plurality of speed reducers and a manufacturing method thereof.
  • a large (large capacity) reducer is adopted because the load applied to the reducer placed between the links increases when a load of 1 ton or more is applied. It is common to do. Since the large-capacity reducer has a large outer shape, the rotary shaft structure of the machine also becomes large.
  • a structure has been proposed in which two small (small capacity) speed reducers are arranged so as to be sandwiched from both sides with respect to one link, and each speed reducer is connected to the other link. (See, for example, Patent Documents 1 and 2). With such a structure, the rotary shaft structure can be miniaturized without using a large-capacity speed reducer.
  • Patent Document 3 in the wrist mechanism of an industrial robot, a first speed reducer and a second speed reducer are arranged on both sides of an arm, and pulleys are fixed to the input shafts of the first speed reducer and the second speed reducer, respectively. It is described that the robots are configured to be driven by two drive motors via a timing belt wound around the pulley.
  • Patent Document 4 in a deceleration drive device, a collar having a flange portion is fixed to a motor housing with a bolt, a bearing for holding a rotating hub is provided on the collar, a support member is attached to the collar portion with a bolt, and the support member and the collar are attached. It is described that the mounting gap of the bearing is adjusted by interposing a shim between the parts and adjusting the shim.
  • a rotary shaft structure comprising a first link, a second link connected to the first link, and a plurality of speed reducers arranged between the first link and the second link.
  • a rotary shaft structure in which either one of the speed reducer side mounting hole and the first link side mounting hole for connecting the speed reducer to the first link is larger or a long hole than the other.
  • a rotary shaft structure comprising a first link, a second link connected to the first link, and a plurality of speed reducers arranged between the first link and the second link.
  • one of a speed reducer side mounting hole and a first link side mounting hole for connecting the speed reducer to the first link is formed to be larger or a long hole than the other, and a plurality of speed reductions are performed.
  • the process of mounting the machine on the second link and adjusting the positional relationship between the reduction gear side mounting hole and the first link side mounting hole in advance, and one of the multiple speed reducers mounted on the second link are the first.
  • the process of attaching to the link, the process of inserting the reducer into the reducer while rotating the drive shaft that drives the reducer, and the process of inserting the drive shaft cause the position of the mounting hole on the reducer side to be displaced.
  • a method of manufacturing a rotary shaft structure comprising a step of attaching the rest of them to the first link.
  • the speed reducer can be mounted on the first link even when the position of the speed reducer side mounting hole is displaced due to the insertion of the drive shaft. As a result, the manufacturing efficiency of the rotary shaft structure provided with a plurality of speed reducers can be improved.
  • FIG. 1 shows an example of a machine 2 provided with a rotary shaft structure 1.
  • the rotary shaft structure 1 is, for example, a joint structure of a robot, but may be a rotary shaft structure in another machine 2 such as a construction machine, a vehicle, or an aircraft.
  • the rotary shaft structure 1 includes a first link 10, a second link 20 connected to the first link 10, and a plurality of speed reducers 30 arranged between the first link 10 and the second link 20. ing.
  • the rotation axis structure 1 is, for example, a rotation axis structure that rotates around the rotation axis J2 of the robot, the first link 10 is a rotation base that rotates around the vertical axis, for example, and the second link 20 rotates around the horizontal axis, for example. It is the first arm to do.
  • the first link 10 and the second link 20 may be opposite members, in which case the first link 10 may be, for example, the first arm and the second link 20 may be, for example, a rotation base.
  • the speed reducer 30 includes an input shaft 31 and an output shaft 32.
  • the input shaft 31 is attached with an input shaft side car 33 and inputs power via the input shaft side car 33.
  • the input shaft side car 33 may be a gear that meshes with the drive shaft side car described later, but may be a pulley or the like wound with a belt, a cable, or the like.
  • the output shaft 32 includes an inner output shaft 34 and an outer output shaft 35.
  • the inner output shaft 34 may be, for example, a shaft that rotates inward, and the outer output shaft 35 may be, for example, a case that rotates outward.
  • the inner output shaft 34 or the outer output shaft 35 is on the side of one or more reducers to which screws such as bolts can be fastened. It is provided with mounting holes 36 and 37, respectively.
  • the speed reducer side mounting holes 36 and 37 may be arranged at predetermined intervals in the circumferential direction of the speed reducer 30, for example.
  • the rotary shaft structure 1 has a plurality of decelerations arranged between the first link 10, the second link 20 connected to the first link 10, and the first link 10 and the second link 20. It is equipped with a machine 30 and.
  • the first link 10 may have, for example, a U-shaped portion, and the second link 20 may have, for example, an I-shaped portion.
  • the first link 10 includes a first link side mounting hole 11 for connecting the speed reducer 30 to the first link 10.
  • the second link 20 includes a second link side mounting hole 21 for connecting the speed reducer 30 to the second link 20.
  • the plurality of speed reducers 30 are arranged on both sides of the second link 20, they may be arranged on one side of the second link 20.
  • the first link 10 may have an L-shaped portion instead of the U-shaped portion.
  • two or more reducers 30 may be arranged on both sides of the second link 20, or three or more may be arranged on one side of the second link 20.
  • This rotary shaft structure 1 is a tandem drive type and further includes a drive shaft 40 common to the plurality of speed reducers 30, but a method of driving the plurality of speed reducers 30 by separate drive shafts may also be used.
  • the drive shaft 40 includes a drive shaft side vehicle (not shown) interlocked with the input shaft side vehicle 33 of the speed reducer 30.
  • the drive shaft side car may be a gear that meshes with the input shaft side car 33, but may be a pulley or the like around which a belt, a cable, or the like is wound.
  • the drive shaft 40 is inserted into the plurality of speed reducers 30 to transmit a common driving force to the plurality of speed reducers 30.
  • the inner output shafts 34 of the plurality of speed reducers 30 are fixed to the first link 10, the outer output shafts 35 of the plurality of speed reducers 30 rotate, and the second link with respect to the first link 10. 20 rotates.
  • the drive shaft 40 is inserted into a plurality of speed reducers 30 from the left side of FIG. 3 while rotating, the input shaft 31 of the speed reducer 30 on the right side rotates to form the speed reducer side mounting hole 36 and the first link side mounting hole 11.
  • the positional relationship may shift.
  • the first link side mounting hole 11 is shown in FIG.
  • the speed reducer side mounting hole 36 may be larger or a long hole, or the speed reducer side mounting hole 36 may be larger than the first link side mounting hole 11 or a long hole.
  • the place where these holes are formed into large or long holes may be only the place where the speed reducer 30 is finally fastened (in the example of FIG. 3, between the speed reducer 30 on the right side and the first link 10).
  • the elongated hole may be curved and extended in the circumferential direction of the speed reducer 30.
  • FIG. 3 is a diagram showing the following (step 5).
  • Step 1) Either one of the speed reducer side mounting hole 36 and the first link side mounting hole 11 for connecting the speed reducer 30 to the first link 10 is formed larger than the other or a long hole.
  • Step 2) Two speed reducers 30 are mounted on the second link 20 and the positional relationship between the speed reducer side mounting hole 36 and the first link side mounting hole 11 is adjusted in advance.
  • Step 3) One of the two speed reducers 30 attached to the second link 20 (the speed reducer 30 on the left side in the example of FIG. 3) is attached to the first link 10.
  • Step 4 The drive shaft 40 that drives the speed reducer 30 is inserted into the speed reducer 30 while rotating.
  • the drive shaft 40 is a drive shaft common to the plurality of speed reducers 30, but may be a separate drive shaft.
  • Step 5 With the position of the reduction gear side mounting hole 36 displaced due to the insertion of the drive shaft 40, the remaining of the two reduction gears 30 (the reduction gear 30 on the right side in the example of FIG. 3) is first. Attach to link 10. At this time, since either one of the first link side mounting hole 11 and the speed reducer side mounting hole 36 is larger than the other or a long hole, the positional relationship between the speed reducer side mounting hole 36 and the first link side mounting hole 11 is different. The speed reducer 30 and the first link 10 can be attached even in the displaced state.
  • the rotary shaft structure 1 may further include a shim 50 for adjusting the gap between the first link 10, the second link 20, and the speed reducer 30.
  • the shim 50 may be of a disk type or an annular type, and may be provided with an insertion hole 51 through which a screw such as a bolt is inserted.
  • the insertion hole 51 may have a diameter through which a screw such as a bolt can be inserted, but may have a large diameter or an elongated hole such as the first link side mounting hole 11 or the speed reducer side mounting hole 36.
  • the shim 50 may be arranged at the place where the speed reducer 30 is finally fastened (between the speed reducer 30 on the right side and the first link 10 in the example of FIG. 3), but the speed reducer 30 and the second link 20 may be arranged.
  • a shim 50 may be arranged between the shims 50, or if a plurality of reducers 30 are provided on one side or both sides of the second link 20, the shims 50 may be arranged between the plurality of reducers 30.
  • shims 50 having a plurality of types of thicknesses should be prepared in advance, and shims 50 having the required thickness should be appropriately selected and arranged before the remaining speed reducer 30 is attached to the first link 10 (step 5). Just do it.
  • the thickness required for the shim 50 is checked in advance, a predetermined shim 50 is prepared in advance, and two speed reducers 30 are attached to the second link 20 (step 2). It is advisable to place a predetermined shim 50 in front.
  • the rotary shaft structure 1 is different from the above in that the speed reducer 30 is first attached to the first link 10 and then the second link 20 is attached. Further, in the rotary shaft structure 1, the first link 10 is separably formed into two portions so that the input shaft side car 33 of the speed reducer 30 does not interfere with the second link 20 when the second link 20 is attached. It is also different from the above in that.
  • the two parts are an L-shaped part and an I-shaped part, but two L-shaped parts may be used.
  • the place where the speed reducer 30 is finally fastened is between the second link 20 and the speed reducer 30 (the speed reducer 30 on the right side in the example of FIG. 5), so that the second link side is attached.
  • the hole 21 may be larger or longer than the reducer side mounting hole 37 as shown in FIG. 6, or the reducer side mounting hole 37 may be larger or longer than the second link side mounting hole 21.
  • FIG. 5 is a diagram showing the following (step 3-1).
  • Step 0 The first link 10 is separably formed into two portions.
  • Step 1 One of the speed reducer side mounting hole 37 and the second link side mounting hole 21 for connecting the speed reducer 30 to the second link 20 is formed larger than the other or a long hole.
  • Step 2 Two speed reducers 30 are mounted on the first link 10 and the positional relationship between the speed reducer side mounting hole 37 and the second link side mounting hole 21 is adjusted in advance.
  • Step 3) One of the two speed reducers 30 attached to the first link 10 (the speed reducer 30 on the left side in the example of FIG.
  • Step 5 is attached to the second link 20.
  • Step 3-1 The two parts of the first link 10 are brought into contact with each other. This step may be performed after the drive shaft 40 is inserted into the speed reducer 30 (step 4). In this case, the two parts of the first link 10 are brought into contact with each other while rotating the drive shaft 40.
  • Step 4 The drive shaft 40 that drives the speed reducer 30 is inserted into the speed reducer 30 while rotating.
  • the drive shaft 40 is a drive shaft common to the plurality of speed reducers 30, but may be a separate drive shaft.
  • Step 5 With the position of the reduction gear side mounting hole 37 displaced due to the insertion of the drive shaft 40, the remaining of the two reduction gears 30 (the reduction gear 30 on the right side in the example of FIG.
  • a predetermined shim 50 is prepared in advance by checking the thickness required for the shim 50 before manufacturing the rotary shaft structure 1, and two speed reducers 30 are connected to the first link 10.
  • a predetermined shim 50 may be arranged before the attachment (step 2).
  • shims 50 having a plurality of thicknesses are prepared in advance, and the remaining speed reduction is performed.
  • a shim 50 having a required thickness may be appropriately selected and arranged.
  • the rotary shaft structure 1 is different from the above in that the outer output shaft 35 of the speed reducer 30 is fixed to the first link 10 and the inner output shaft 34 of the speed reducer 30 rotates. Further, in this rotary shaft structure 1, since the speed reducer 30 is attached to the second link 20 first, the first link 10 is divided into two parts so that the input shaft side car 33 of the speed reducer 30 does not interfere with the first link 10. It is formed separably. Further, in this rotary shaft structure 1, the place where the speed reducer 30 is finally fastened is between the first link 10 and the speed reducer 30 (the speed reducer 30 on the right side in the example of FIG. 7), so that the speed reducer side mounting hole 37 may be larger or longer than the first link side mounting hole 11 as shown in FIG. 8, or the first link side mounting hole 11 may be larger or longer than the reducer side mounting hole 37.
  • FIG. 7 is a diagram showing the following (step 3-1).
  • Step 0 The first link 10 is separably formed into two portions. In the example of FIG. 7, the two portions are an L-shaped portion and an I-shaped portion, but two L-shaped portions may be used.
  • Step 1 One of the speed reducer side mounting hole 37 and the first link side mounting hole 11 for connecting the speed reducer 30 to the first link 10 is formed larger than the other or a long hole.
  • Two speed reducers 30 are mounted on the second link 20 and the positional relationship between the speed reducer side mounting hole 37 and the first link side mounting hole 11 is adjusted in advance.
  • Step 3 One of the two speed reducers 30 attached to the second link 20 (the speed reducer 30 on the left side in the example of FIG. 7) is attached to the first link 10.
  • Step 3-1 The two parts of the first link 10 are brought into contact with each other. This step may be performed after the drive shaft 40 is inserted into the speed reducer 30 (step 4). In this case, the two parts of the first link 10 are brought into contact with each other while rotating the drive shaft 40.
  • Step 4 The drive shaft 40 that drives the speed reducer 30 is inserted into the speed reducer 30 while rotating.
  • the drive shaft 40 is a drive shaft common to the plurality of speed reducers 30, but may be a separate drive shaft.
  • Step 5 With the position of the reduction gear side mounting hole 37 displaced due to the insertion of the drive shaft 40, the remaining of the two reduction gears 30 (the reduction gear 30 on the right side in the example of FIG. 7) is first. Attach to link 10. At this time, since either one of the reduction gear side mounting hole 37 and the first link side mounting hole 11 is larger than the other or a long hole, the positional relationship between the speed reducer side mounting hole 37 and the first link side mounting hole 11 is different. The speed reducer 30 and the first link 10 can be attached even in the displaced state.
  • a predetermined shim 50 is prepared in advance by checking the thickness required for the shim 50 before manufacturing the rotary shaft structure 1, and two speed reducers 30 are connected to the second link 20.
  • a predetermined shim 50 may be arranged before the attachment (step 2).
  • shims 50 having a plurality of thicknesses are prepared in advance, and the remaining speed reduction is performed.
  • a shim 50 having a required thickness may be appropriately selected and arranged.
  • the hole 21 may be larger or a slotted hole than the reducer side mounting hole 36 as shown in FIG. 10, or the speed reducer side mounting hole 36 may be larger or a slotted hole than the second link side mounting hole 21.
  • FIG. 9 is a diagram showing the following (step 5).
  • Step 1 One of the speed reducer side mounting hole 36 and the second link side mounting hole 21 for connecting the speed reducer 30 to the second link 20 is formed larger than the other or a long hole.
  • Step 2 Two speed reducers 30 are mounted on the first link 10 and the positional relationship between the speed reducer side mounting hole 36 and the second link side mounting hole 21 is adjusted in advance.
  • Step 3 One of the two speed reducers 30 attached to the first link 10 (the speed reducer 30 on the left side in the example of FIG. 9) is attached to the second link 20.
  • Step 4 The drive shaft 40 that drives the speed reducer 30 is inserted into the speed reducer 30 while rotating.
  • the drive shaft 40 is a drive shaft common to the plurality of speed reducers 30, but may be a separate drive shaft.
  • Step 5 With the position of the reduction gear side mounting hole 36 displaced due to the insertion of the drive shaft 40, the remaining of the two reduction gears 30 (the reduction gear 30 on the right side in the example of FIG. 9) is second. Attach to link 20. At this time, since either one of the reduction gear side mounting hole 36 and the second link side mounting hole 21 is larger than the other or a long hole, the positional relationship between the speed reducer side mounting hole 36 and the second link side mounting hole 21 is different. The speed reducer 30 and the second link 20 can be attached even in the displaced state.
  • shims 50 having a plurality of types of thicknesses are prepared in advance, and shims 50 having a thickness required before attaching the remaining speed reducer 30 to the second link 20 (step 5). May be appropriately selected and arranged.
  • the thickness required for the shim 50 is checked in advance before manufacturing the rotary shaft structure 1. It is preferable to prepare a predetermined shim 50 in advance and arrange the predetermined shim 50 before attaching the two speed reducers 30 to the first link 10 (step 2).
  • FIG. 11 shows yet another modification of the rotary shaft structure 1.
  • the rotary shaft structure 1 further includes a speed reduction mechanism 60 that transmits power to the drive shaft 40, and a drive source 61 that supplies power to the speed reduction mechanism 60.
  • the deceleration mechanism 60 may be provided with, for example, a large vehicle 63 and a small vehicle 64, and the large vehicle 63 and the small vehicle 64 may be gears that mesh with each other, for example, but may be pulleys or the like wound with a belt, a cable, or the like.
  • the large vehicle 63 is attached to the drive shaft 40, and the small vehicle 64 is attached to the rotating shaft 62 of the drive source 61.
  • the deceleration mechanism 60 may be arranged inside the first link 10. By providing such a deceleration mechanism 60, the drive source 61 can be further miniaturized and power can be saved, and the rotary shaft structure 1 can be further miniaturized.
  • the rotation shaft 62 of the drive source 61 is arranged parallel to the drive shaft 40, but may be arranged orthogonally using a bevel gear or the like. Further, a plurality of drive sources 61 may be arranged on the first link 10, and each of the drive sources 61 may supply power to the deceleration mechanism 60. Thereby, the output from the drive source 61 can be further increased or the drive source 61 can be further miniaturized.
  • FIG. 12 shows an example of the rotation axis structure 1 applied to other joint structures.
  • the rotary shaft structure 1 can also be applied to, for example, a rotary shaft structure that rotates around the rotary axis J3 (see FIG. 1) of the robot.
  • the first link 10 is, for example, a first arm that rotates around the horizontal axis
  • the second link 20 is, for example, a second arm that rotates around the horizontal axis.
  • the rotary shaft structure 1 is not limited to the joint structure of the robot, and the crank mechanism, steering mechanism, door opening / closing mechanism, wiper mechanism, and four sections in other machines such as construction machines, vehicles, and aircrafts. Note that it is also applicable to other rotating shaft structures such as linkages.
  • the speed reducer 30 can be mounted on the first link 10 even when the positions of the speed reducer side mounting holes 36 and 37 are displaced due to the insertion of the drive shaft 40. As a result, the manufacturing efficiency of the rotary shaft structure 1 provided with the plurality of speed reducers 30 can be improved.
  • Rotating shaft structure Machine 10 1st link 11 1st link side mounting hole 20 2nd link 21 2nd link side mounting hole 30 Reducer 31 Input shaft 32 Output shaft 33 Input shaft side car 34 Inner output shaft 35 Outer output shaft 36, 37 Reducer side mounting hole 40 Drive shaft 50 Sim 51 Insertion hole 60 Reduction mechanism 61 Drive source 62 Rotating shaft 63 Large car 64 Small car J2, J3 Rotating shaft line

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Abstract

回転軸構造は、第一リンクと、第一リンクに連結する第二リンクと、第一リンクと第二リンクとの間に配置された複数の減速機と、を備え、減速機を第一リンクに結合するための減速機側取付け穴及び第一リンク側取付け穴のいずれか一方が他方より大きい又は長穴である。

Description

複数の減速機を備えた回転軸構造及びその製造方法
 本発明は、回転軸構造及びその製造方法に関し、特に複数の減速機を備えた回転軸構造及びその製造方法に関する。
 ロボット、建設機械、車両、航空機等の機械の回転軸では、1トン以上の荷重がかかるとリンク間に配置された減速機にかかる負荷も大きくなるため、大型(大容量)の減速機を採用するのが一般的である。大容量の減速機は外形が大きいため、機械の回転軸構造も大型化する。回転軸構造を小型化する手法として、一方のリンクに対して両側から挟み込む形で小型(小容量)の減速機を二つ配置し、夫々の減速機を他方のリンクに連結した構造が提案されている(例えば特許文献1、2を参照。)。この様な構造にすることで大容量の減速機を用いずに回転軸構造を小型化できる。
 特許文献3には、産業用ロボットの手首機構において、アームの両側に第一減速機と第二減速機を配置し、第一減速機及び第二減速機の入力軸には夫々プーリを固定し、プーリに巻き掛けたタイミングベルトを介して2個の駆動モータによって夫々駆動するように構成したことが記載されている。
 特許文献4には、減速駆動装置において、鍔部を有するカラーをモータハウジングにボルトで固着し、回転ハブを保持する軸受をカラーに設け、支持部材を鍔部にボルトで取付け、支持部材と鍔部との間にシムを介装し、シムを調整することで軸受の取付け隙間の調整を行うことが記載されている。
国際公開第2007/072546号 韓国特許第10-1881350号公報 特開平06-312394号公報 実開昭61-010238号公報
 複数の減速機を備えた回転軸構造を組立てる場合、複数の減速機側取付け穴とリンク側取付け穴の位置関係を予め調整しておく必要がある。しかしながら、複数の減速機に共通の駆動軸を挿入する際に駆動軸を回転しながら挿入すると、減速機の入力軸が回転して減速機側取付け穴とリンク側取付け穴の位置関係がずれてしまうことがある。その結果、回転軸構造を容易に組立てできないといった問題が生じる。また、複数の減速機に別個の駆動軸を夫々挿入する場合であっても、駆動軸を回転しながら挿入することで減速機の入力軸が回転して減速機側取付け穴とリンク側取付け穴の位置関係がずれてしまうこともある。
 そこで、複数の減速機を備えた回転軸構造の製造効率を高める技術が求められている。
 本開示の一態様は、第一リンクと、第一リンクに連結する第二リンクと、第一リンクと第二リンクとの間に配置された複数の減速機と、を備えた回転軸構造であって、減速機を第一リンクに結合するための減速機側取付け穴及び第一リンク側取付け穴のいずれか一方が他方より大きい又は長穴である、回転軸構造を提供する。
 本開示の他の態様は、第一リンクと、第一リンクに連結する第二リンクと、第一リンクと第二リンクとの間に配置された複数の減速機と、を備えた回転軸構造の製造方法であって、減速機を第一リンクに結合するための減速機側取付け穴及び第一リンク側取付け穴のいずれか一方を他方より大きく又は長穴に形成する工程と、複数の減速機を第二リンクに取付けて減速機側取付け穴と第一リンク側取付け穴の位置関係を予め調整しておく工程と、第二リンクに取付けた複数の減速機のうちの一つを第一リンクに取付ける工程と、減速機を駆動する駆動軸を回転しながら減速機に挿入する工程と、駆動軸の挿入に起因して減速機側取付け穴の位置が変位した状態で複数の減速機のうちの残りを第一リンクに取付ける工程と、を備える、回転軸構造の製造方法を提供する。
 本開示の一態様によれば、駆動軸の挿入に起因して減速機側取付け穴の位置が変位した状態であっても減速機を第一リンクに取付けることができる。ひいては、複数の減速機を備えた回転軸構造の製造効率を高めることができる。
回転軸構造を備えた機械の一例を示す側面図である。 減速機の一例を示す平面図である。 減速機の一例を示すIIB-IIB断面図である。 一実施形態における回転軸構造を示す一部断面図である。 一実施形態における回転軸構造を示すIV-IV側面図である。 回転軸構造の変形例を示す一部断面図である。 回転軸構造の変形例を示すVI-VI側面図である。 回転軸構造の他の変形例を示す一部断面図である。 回転軸構造の他の変形例を示すVIII-VIII側面図である。 回転軸構造の別の変形例を示す一部断面図である。 回転軸構造の別の変形例を示すX-X側面図である。 回転軸構造のさらに別の変形例を示す一部断面図である。 他の関節軸に適用した回転軸構造の一例を示す一部断面図である。
 以下、添付図面を参照して本開示の実施形態を詳細に説明する。各図面において、同一又は類似の構成要素には同一又は類似の符号が付与されている。また、以下に記載する実施形態は、特許請求の範囲に記載される発明の技術的範囲及び用語の意義を限定するものではない。
 図1は回転軸構造1を備えた機械2の一例を示している。回転軸構造1は、例えばロボットの関節構造であるが、建設機械、車両、航空機等の他の機械2における回転軸構造でもよい。回転軸構造1は、第一リンク10と、第一リンク10に連結する第二リンク20と、第一リンク10と第二リンク20との間に配置された複数の減速機30と、を備えている。回転軸構造1は例えばロボットの回転軸線J2回りに回転する回転軸構造であり、第一リンク10は例えば鉛直軸線回りに回転する回転ベースであり、第二リンク20は例えば水平軸線回りに回動する第一アームである。或いは、第一リンク10と第二リンク20は逆の部材でもよく、この場合、第一リンク10が例えば第一アームでもよく、第二リンク20が例えば回転ベースでもよいことに留意されたい。
 図2A及び図2Bは減速機30の一例を示している。減速機30は入力軸31及び出力軸32を備えている。入力軸31は入力軸側車33を取付けられていて入力軸側車33を介して動力を入力する。入力軸側車33は、後述の駆動軸側車に噛合する歯車でよいが、ベルト、ケーブル等を巻装した滑車等でもよい。出力軸32は内側出力軸34及び外側出力軸35を備えている。内側出力軸34は例えば内側を回転するシャフトでよく、外側出力軸35は例えば外側を回転するケースでよい。内側出力軸34が回転しないように固定された場合には、入力軸31の動力が外側出力軸35に伝達されて外側出力軸35が回転することで出力される。外側出力軸35が回転しないように固定された場合には、入力軸31の動力が内側出力軸34に伝達されて内側出力軸34が回転することで出力される。内側出力軸34又は外側出力軸35を第一リンク10又は第二リンク20に取付けるため、内側出力軸34又は外側出力軸35は例えばボルト等のねじを締結可能な一つ又は複数の減速機側取付け穴36、37を夫々備えている。減速機側取付け穴36、37は例えば減速機30の周方向に所定間隔で配置されるとよい。
 図3及び図4は本実施形態における回転軸構造1を示している。図3に示すように回転軸構造1は、第一リンク10と、第一リンク10に連結する第二リンク20と、第一リンク10と第二リンク20との間に配置された複数の減速機30と、を備えている。第一リンク10は例えばコ字型部分を備え、第二リンク20は例えばI字型部分を備えているとよい。第一リンク10は減速機30を第一リンク10に結合するための第一リンク側取付け穴11を備えている。第二リンク20は減速機30を第二リンク20に結合するための第二リンク側取付け穴21を備えている。複数の減速機30は、第二リンク20の両側に配置されているが、第二リンク20の片側に配置されていてもよい。複数の減速機30を第二リンク20の片側に配置する場合、第一リンク10は、コ字型部分を備えるのではなく、L字型部分を備えていてもよい。また複数の減速機30は、第二リンク20の両側に夫々二つ以上配置されていてもよいし、又は第二リンク20の片側に三つ以上配置されていてもよい。
 この回転軸構造1は、タンデム駆動式であり、複数の減速機30に共通の駆動軸40をさらに備えているが、複数の減速機30を別個の駆動軸で夫々駆動する方式でもよい。駆動軸40は減速機30の入力軸側車33に連動する駆動軸側車(図示せず)を備えている。駆動軸側車は、入力軸側車33と噛合する歯車でよいが、ベルト、ケーブル等を巻装する滑車等でもよい。駆動軸40は複数の減速機30に挿入されて複数の減速機30に共通の駆動力を伝達する。この回転軸構造1では、複数の減速機30の内側出力軸34が第一リンク10に固定され、複数の減速機30の外側出力軸35が回転し、第一リンク10に対して第二リンク20が回転する。例えば図3の左側から複数の減速機30に駆動軸40を回転しながら挿入すると、右側の減速機30の入力軸31が回転して減速機側取付け穴36と第一リンク側取付け穴11の位置関係がずれてしまうことがある。減速機側取付け穴36と第一リンク側取付け穴11の位置関係がずれた状態であっても減速機30を第一リンク10に取付けることができるように、第一リンク側取付け穴11は図4に示すように減速機側取付け穴36より大きい又は長穴であるか、又は減速機側取付け穴36が第一リンク側取付け穴11より大きい又は長穴であるとよい。これら穴を大きく又は長穴に形成する箇所は、減速機30を最後に締結する場所(図3の例では右側の減速機30と第一リンク10との間)のみでもよい。また長穴は図4に示すように減速機30の周方向へ湾曲して延在しているとよい。
 図3に示す回転軸構造1の製造手順は、例えば次の通りである。なお、図3は以下の(工程5)を示す図であることに留意されたい。
 (工程1)減速機30を第一リンク10に結合するための減速機側取付け穴36及び第一リンク側取付け穴11のいずれか一方を他方より大きく又は長穴に形成する。
 (工程2)二つの減速機30を第二リンク20に取付けて減速機側取付け穴36と第一リンク側取付け穴11の位置関係を予め調整しておく。
 (工程3)第二リンク20に取付けた二つの減速機30のうちのいずれか一つ(図3の例では左側の減速機30)を第一リンク10に取付ける。
 (工程4)減速機30を駆動する駆動軸40を回転しながら減速機30に挿入する。駆動軸40は、複数の減速機30に共通の駆動軸であるが、別個の駆動軸でもよい。
 (工程5)駆動軸40の挿入に起因して減速機側取付け穴36の位置が変位した状態で二つの減速機30のうちの残り(図3の例では右側の減速機30)を第一リンク10に取付ける。このとき、第一リンク側取付け穴11及び減速機側取付け穴36のいずれか一方が他方より大きい又は長穴であるため、減速機側取付け穴36と第一リンク側取付け穴11の位置関係がずれた状態であっても減速機30と第一リンク10を取付けることができる。
 また、減速機30の軸方向の寸法は個体差によってばらつくため、第一リンク10、第二リンク20、及び減速機30の間の隙間が僅かに足りなくなり、減速機30と第一リンク10が干渉してしまうことがある。このため、第一リンク10と第二リンク20の間の寸法を僅かに大きくしておくことが一般的であるが、隙間ができた状態で無理に減速機30を第一リンク10に取付けると、減速機30の軸方向に過大な引張力が作用し、減速機30の早期破損に繋がる。そこで、回転軸構造1は、第一リンク10、第二リンク20、及び減速機30の間の隙間を調整するシム50をさらに備えているとよい。シム50は、円板型又は環状型であり、ボルト等のねじを挿通する挿通孔51を備えていればよい。挿通孔51は、例えばボルト等のねじを挿通可能な径を有していればよいが、第一リンク側取付け穴11又は減速機側取付け穴36のように大きい径や長穴でもよい。
 シム50は、減速機30を最後に締結する場所(図3の例では右側の減速機30と第一リンク10との間)に配置すればよいが、減速機30と第二リンク20との間にシム50を配置してもよいし又は第二リンク20の片側に又は両側に複数の減速機30を備える場合には複数の減速機30の間にシム50を配置してもよい。前者の場合、複数種類の厚みのシム50を予め用意しておき、残りの減速機30を第一リンク10に取付ける(工程5)の前に必要な厚みのシム50を適宜選択して配置すればよい。後者の場合、回転軸構造1の製造前にシム50に必要な厚みを予め調べて所定のシム50を予め用意しておき、二つの減速機30を第二リンク20に取付ける(工程2)の前に所定のシム50を配置するとよい。
 図5及び図6は回転軸構造1の変形例を示している。この回転軸構造1では、減速機30を先に第一リンク10に取付けてから第二リンク20を取付ける点で前述のものとは異なる。またこの回転軸構造1では、第二リンク20を取付ける際に減速機30の入力軸側車33が第二リンク20に干渉しないように、第一リンク10を二つの部分に分離可能に形成する点でも前述のものとは異なる。例えば図5の例では2つの部分が、L字型部分とI字型部分であるが、2つのL字型部分でもよい。さらにこの回転軸構造1では、減速機30を最後に締結する場所が第二リンク20と減速機30(図5の例では右側の減速機30)との間になるため、第二リンク側取付け穴21が図6に示すように減速機側取付け穴37より大きい又は長穴であるか、又は減速機側取付け穴37が第二リンク側取付け穴21より大きい又は長穴であるとよい。
 図5に示す回転軸構造1の製造手順は、例えば次の通りである。なお、図5は以下の(工程3-1)を示す図であることに留意されたい。
 (工程0)第一リンク10を2つの部分に分離可能に形成する。
 (工程1)減速機30を第二リンク20に結合するための減速機側取付け穴37及び第二リンク側取付け穴21のいずれか一方を他方より大きく又は長穴に形成する。
 (工程2)二つの減速機30を第一リンク10に取付けて減速機側取付け穴37と第二リンク側取付け穴21の位置関係を予め調整しておく。
 (工程3)第一リンク10に取付けた二つの減速機30のうちのいずれか一つ(図5の例では左側の減速機30)を第二リンク20に取付ける。
 (工程3-1)第一リンク10の2つの部分を接触させる。なお、この工程は駆動軸40を減速機30に挿入する(工程4)の後でもよく、この場合、駆動軸40を回転させながら第一リンク10の2つの部分を接触させることになる。
 (工程4)減速機30を駆動する駆動軸40を回転しながら減速機30に挿入する。駆動軸40は、複数の減速機30に共通の駆動軸であるが、別個の駆動軸でもよい。
 (工程5)駆動軸40の挿入に起因して減速機側取付け穴37の位置が変位した状態で二つの減速機30のうちの残り(図5の例では右側の減速機30)を第二リンク20に取付ける。このとき、減速機側取付け穴37及び第二リンク側取付け穴21のいずれか一方が他方より大きい又は長穴であるため、減速機側取付け穴37と第二リンク側取付け穴21の位置関係がずれた状態であっても、減速機30と第二リンク20を取付けることができる。
 また図5に示す回転軸構造1では、回転軸構造1の製造前にシム50に必要な厚みを調べて所定のシム50を予め用意しておき、二つの減速機30を第一リンク10に取付ける(工程2)の前に所定のシム50を配置すればよい。或いは、第二リンク20と減速機30(図5の例では右側の減速機30)との間にシム50に配置する場合、複数種類の厚みのシム50を予め用意しておき、残りの減速機30を第二リンク20に取付ける(工程5)の前に必要な厚みのシム50を適宜選択して配置するとよい。
 図7及び図8は回転軸構造1の他の変形例を示している。この回転軸構造1では、減速機30の外側出力軸35が第一リンク10に固定され、減速機30の内側出力軸34が回転する点で前述のものとは異なる。またこの回転軸構造1では、減速機30を先に第二リンク20に取付けるため、減速機30の入力軸側車33が第一リンク10に干渉しないように、第一リンク10を2つの部分に分離可能に形成している。さらにこの回転軸構造1では、減速機30を最後に締結する場所が第一リンク10と減速機30(図7の例では右側の減速機30)との間になるため、減速機側取付け穴37が図8に示すように第一リンク側取付け穴11より大きい又は長穴であるか、又は第一リンク側取付け穴11が減速機側取付け穴37より大きい又は長穴であるとよい。
 図7に示す回転軸構造1の製造手順は、例えば次の通りである。なお、図7は以下の(工程3-1)を示す図であることに留意されたい。
 (工程0)第一リンク10を2つの部分に分離可能に形成する。図7の例では2つの部分が、L字型部分とI字型部分であるが、2つのL字型部分でもよい。
 (工程1)減速機30を第一リンク10に結合するための減速機側取付け穴37及び第一リンク側取付け穴11のいずれか一方を他方より大きく又は長穴に形成する。
 (工程2)二つの減速機30を第二リンク20に取付けて減速機側取付け穴37と第一リンク側取付け穴11の位置関係を予め調整しておく。
 (工程3)第二リンク20に取付けた二つの減速機30のうちのいずれか一つ(図7の例では左側の減速機30)を第一リンク10に取付ける。
 (工程3-1)第一リンク10の2つの部分を接触させる。なお、この工程は駆動軸40を減速機30に挿入する(工程4)の後でもよく、この場合、駆動軸40を回転させながら第一リンク10の2つの部分を接触させることになる。
 (工程4)減速機30を駆動する駆動軸40を回転しながら減速機30に挿入する。駆動軸40は、複数の減速機30に共通の駆動軸であるが、別個の駆動軸でもよい。
 (工程5)駆動軸40の挿入に起因して減速機側取付け穴37の位置が変位した状態で二つの減速機30のうちの残り(図7の例では右側の減速機30)を第一リンク10に取付ける。このとき、減速機側取付け穴37及び第一リンク側取付け穴11のいずれか一方が他方より大きい又は長穴であるため、減速機側取付け穴37と第一リンク側取付け穴11の位置関係がずれた状態であっても、減速機30と第一リンク10を取付けることができる。
 また図7に示す回転軸構造1では、回転軸構造1の製造前にシム50に必要な厚みを調べて所定のシム50を予め用意しておき、二つの減速機30を第二リンク20に取付ける(工程2)の前に所定のシム50を配置すればよい。或いは、第一リンク10と減速機30(図7の例では右側の減速機30)との間にシム50に配置する場合、複数種類の厚みのシム50を予め用意しておき、残りの減速機30を第一リンク10に取付ける(工程5)の前に必要な厚みのシム50を適宜選択して配置するとよい。
 図9及び図10は回転軸構造1の別の変形例を示している。この回転軸構造1では、減速機30の外側出力軸35が第一リンク10に固定され、減速機30の内側出力軸34が回転する。またこの回転軸構造1では、減速機30を先に第一リンク10に取付けてから第二リンク20を取付けるが、第二リンク20を取付ける際に減速機30の入力軸側車33が第二リンク20に干渉しないため、第一リンク10を二つの部分に分離可能に形成していない点でも前述のものとは異なる。さらにこの回転軸構造1では、減速機30を最後に締結する場所が第二リンク20と減速機30(図9の例では右側の減速機30)との間になるため、第二リンク側取付け穴21が図10に示すように減速機側取付け穴36より大きい又は長穴であるか、又は減速機側取付け穴36が第二リンク側取付け穴21より大きい又は長穴であるとよい。
 図9に示す回転軸構造1の製造手順は、例えば次の通りである。なお、図9は以下の(工程5)を示す図であることに留意されたい。
 (工程1)減速機30を第二リンク20に結合するための減速機側取付け穴36及び第二リンク側取付け穴21のいずれか一方を他方より大きく又は長穴に形成する。
 (工程2)二つの減速機30を第一リンク10に取付けて減速機側取付け穴36と第二リンク側取付け穴21の位置関係を予め調整しておく。
 (工程3)第一リンク10に取付けた二つの減速機30のうちのいずれか一つ(図9の例では左側の減速機30)を第二リンク20に取付ける。
 (工程4)減速機30を駆動する駆動軸40を回転しながら減速機30に挿入する。駆動軸40は、複数の減速機30に共通の駆動軸であるが、別個の駆動軸でもよい。
 (工程5)駆動軸40の挿入に起因して減速機側取付け穴36の位置が変位した状態で二つの減速機30のうちの残り(図9の例では右側の減速機30)を第二リンク20に取付ける。このとき、減速機側取付け穴36及び第二リンク側取付け穴21のいずれか一方が他方より大きい又は長穴であるため、減速機側取付け穴36と第二リンク側取付け穴21の位置関係がずれた状態であっても、減速機30と第二リンク20を取付けることができる。
 また図9に示す回転軸構造1では、複数種類の厚みのシム50を予め用意しておき、残りの減速機30を第二リンク20に取付ける(工程5)の前に必要な厚みのシム50を適宜選択して配置すればよい。或いは、第一リンク10と減速機30(図9の例では右側の減速機30)との間にシム50に配置する場合、回転軸構造1の製造前にシム50に必要な厚みを予め調べて所定のシム50を予め用意しておき、二つの減速機30を第一リンク10に取付ける(工程2)の前に所定のシム50を配置するとよい。
 図11は回転軸構造1のさらに別の変形例を示している。回転軸構造1は、駆動軸40に動力を伝達する減速機構60と、減速機構60に動力を供給する駆動源61と、をさらに備えている。減速機構60は例えば大型車63及び小型車64を備えていればよく、大型車63及び小型車64は、例えば互いに噛合する歯車でよいが、ベルト、ケーブル等を巻装した滑車等でもよい。大型車63は駆動軸40に取付けられ、小型車64は駆動源61の回転軸62に取付けられる。減速機構60は第一リンク10の内部に配置されるとよい。斯かる減速機構60を備えることで駆動源61をさらに小型化、省電力化でき、ひいては回転軸構造1をより小型化できる。
 駆動源61の回転軸62は、駆動軸40と平行に配置されているが、傘歯車等を用いて直交して配置されていてもよい。また駆動源61を第一リンク10に複数配置し、駆動源61の各々が減速機構60に動力を供給してもよい。これにより、駆動源61からの出力をさらに増大させるか又は駆動源61をさらに小型化できる。
 図12は他の関節構造に適用した回転軸構造1の一例を示している。回転軸構造1は例えばロボットの回転軸線J3(図1を参照。)回りに回転する回転軸構造にも適用可能である。この場合、第一リンク10は例えば水平軸線回りに回動する第一アームであり、第二リンク20は例えば水平軸線回りに回動する第二アームである。また前述したように回転軸構造1は、ロボットの関節構造に限定されるものではなく、建設機械、車両、航空機等の他の機械におけるクランク機構、ステアリング機構、ドア開閉機構、ワイパー機構、四節リンク機構等の他の回転軸構造にも適用可能であることに留意されたい。
 以上の実施形態によれば、駆動軸40の挿入に起因して減速機側取付け穴36、37の位置が変位した状態であっても減速機30を第一リンク10に取付けることができる。ひいては、複数の減速機30を備えた回転軸構造1の製造効率を高めることができる。
 本明細書において種々の実施形態について説明したが、本発明は、前述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において種々の変更を行えることを認識されたい。
 1 回転軸構造
 2 機械
 10 第一リンク
 11 第一リンク側取付け穴
 20 第二リンク
 21 第二リンク側取付け穴
 30 減速機
 31 入力軸
 32 出力軸
 33 入力軸側車
 34 内側出力軸
 35 外側出力軸
 36、37 減速機側取付け穴
 40 駆動軸
 50 シム
 51 挿通孔
 60 減速機構
 61 駆動源
 62 回転軸
 63 大型車
 64 小型車
 J2、J3 回転軸線

Claims (10)

  1.  第一リンクと、前記第一リンクに連結する第二リンクと、前記第一リンクと前記第二リンクとの間に配置された複数の減速機と、を備えた回転軸構造であって、
     前記減速機を前記第一リンクに結合するための減速機側取付け穴及び第一リンク側取付け穴のいずれか一方が他方より大きい又は長穴である、回転軸構造。
  2.  前記第一リンク、前記第二リンク、及び前記減速機の間の隙間を調整するシムをさらに備え、前記シムが、前記減速機と前記第一リンク若しくは前記第二リンクとの間に、又は前記複数の減速機の間に配置された、請求項1に記載の回転軸構造。
  3.  前記複数の減速機に挿入されていて前記複数の減速機に駆動力を伝達する共通の駆動軸をさらに備え、前記駆動軸の挿入に起因して前記減速機側取付け穴の位置が変位した、請求項1又は2に記載の回転軸構造。
  4.  前記駆動軸に動力を伝達する減速機構と、前記減速機構に動力を供給する駆動源と、をさらに備え、前記駆動源の回転軸が前記駆動軸と平行に配置された、請求項3に記載の回転軸構造。
  5.  前記駆動源が複数配置され、前記駆動源の各々が前記減速機構に動力を供給する、請求項4に記載の回転軸構造。
  6.  前記第一リンクは2つの部分に分離可能である、請求項1から5のいずれか一項に記載の回転軸構造。
  7.  第一リンクと、前記第一リンクに連結する第二リンクと、前記第一リンクと前記第二リンクとの間に配置された複数の減速機と、を備えた回転軸構造の製造方法であって、
     前記減速機を前記第一リンクに結合するための減速機側取付け穴及び第一リンク側取付け穴のいずれか一方を他方より大きく又は長穴に形成する工程と、
     前記複数の減速機を前記第二リンクに取付けて前記減速機側取付け穴と前記第一リンク側取付け穴の位置関係を予め調整しておく工程と、
     前記第二リンクに取付けた前記複数の減速機のうちのいずれか一つを前記第一リンクに取付ける工程と、
     前記減速機を駆動する駆動軸を回転しながら前記減速機に挿入する工程と、
     前記駆動軸の挿入に起因して前記減速機側取付け穴の位置が変位した状態で前記複数の減速機のうちの残りを前記第一リンクに取付ける工程と、
     を備える、回転軸構造の製造方法。
  8.  前記第一リンク、前記第二リンク、及び前記減速機の間の隙間を調整するシムを用意する工程と、
     前記減速機と前記第一リンク若しくは前記第二リンクとの間に、又は前記複数の減速機の間に、前記シムを配置する工程と、
     をさらに備える、請求項7に記載の回転軸構造の製造方法。
  9.  前記駆動軸は前記複数の減速機に共通の駆動軸である、請求項7又は8に記載の回転軸構造の製造方法。
  10.  前記第一リンクを2つの部分に分離可能に形成する工程と、
     前記駆動軸を挿入する工程の前に又は後に前記2つの部分を接触させる工程と、
     をさらに備える、請求項7から9のいずれか一項に記載の回転軸構造の製造方法。
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