WO2024013888A1 - 回転力を伝達するロボットの動力伝達機構およびロボットの駆動装置 - Google Patents

Abstract

ロボットの動力伝達機構は、楕円形のカムを含む波動発生部材と、第１の歯部を有する弾性筒状部材と、第１の歯部に係合する第２の歯部を有する環状部材とを含む波動歯車減速機を備える。電動機の回転力を伝達するシャフトは、外周面に凸部が形成されているスプライン軸部を有する。波動発生部材は、スプライン軸部の凸部の形状に対応する凹部の形状を有する挿入穴を含む。スプライン軸部と挿入穴との間には、波動発生部材が弾性筒状部材の弾性により移動して調心される大きさの隙間が存在する。

Description

回転力を伝達するロボットの動力伝達機構およびロボットの駆動装置

　本発明は、回転力を伝達するロボットの動力伝達機構およびロボットの駆動装置に関する。

　ロボットは、アーム等の構成部材を駆動することにより、作業ツールの位置および姿勢を変更することができる。ロボットには、構成部材を動かすための電動機を含む駆動装置が配置される。例えば、ロボットが関節部を有する場合には、関節部において構成部材を動かすための駆動装置が配置される。駆動装置は、１つの部材から他の部材に回転力を伝達するための動力伝達機構を含む。

　動力伝達機構には、電動機の回転力を増幅するために減速機が配置されていることが知られている。減速機としては、多くの歯車が互いに噛み合う構造を有する歯車減速機の他に、回転力が入力される楕円形状の部材を備える波動歯車減速機が知られている（例えば、特開２０２１－１７５９１６号公報）。波動歯車減速機は、部品の個数が少なく小型であるという特徴を有する。ロボットの駆動装置には、波動歯車減速機が使用されることが知られている（例えば、特開平３－２０２２９２号公報）。

特開２０２１－１７５９１６号公報 特開平３－２０２２９２号公報

　駆動装置は、電動機から出力されるシャフトの回転力を減速機の入力部材に伝達する。減速機が波動歯車減速機の場合には、入力部材としてのウェーブジェネレータ(波動発生部材)に電動機から出力されるシャフトの回転力を伝達する。例えば、電動機の出力シャフトの外周面および減速機の入力部材の挿入穴の内周面にキー溝を形成する。キー溝に嵌合する形状を有するキーを挿入する。更に、キーを六角穴付き止めねじなどで固定することによりキー結合を実施することができる。キー結合では、連結される部材同士が周方向に滑ることを抑制することができる。

　ところが、キー結合では、長期間の使用によりキーが劣化する場合が有る。この結果、回転力を確実に伝達できなくなる虞がある。すなわち、回転力を伝達する機能を維持する信頼性が低いという問題がある。また、キー結合では、六角穴付き止めねじなどが径方向の一つの方向に挿入される。この結果、減速機の入力部材の回転軸と、電動機の出力シャフトの回転軸との間にずれが生じる場合が有る。そして、駆動装置を駆動すると振動が生じるが場合が有る。この振動の発生を防ぐために、減速機の入力部材の回転軸が電動機の出力シャフトの回転軸と一致するように、減速機の入力部材または出力シャフトを調心する作業を行う必要が有る。

　または、回転軸の位置の調整を省くために、電動機の出力シャフトと減速機の入力部材との間にオルダム接手を配置することが考えられる。オルダム接手を配置することにより、回転軸のずれがあっても確実に調心しながら回転力を伝達し、振動の発生を抑制することができる。しかしながら、オルダム接手を採用すると、部品数が多くなって駆動装置が高価になるという問題がある。また、オルダム接手を配置する空間が必要であるために、駆動装置が軸方向に長くなるという問題がある。

　本開示の態様のロボットの動力伝達機構は、電動機の回転力を伝達するシャフトと、電動機の回転力を増幅する波動歯車減速機とを備える。波動歯車減速機は、回転軸の方向から見た形状が楕円形のカムを含む波動発生部材と、外周面に複数の第１の歯部を有し、弾性変形が可能な弾性筒状部材と、内周面に複数の第２の歯部を有する環状部材とを含む。弾性筒状部材の一部の第１の歯部と、環状部材の一部の第２の歯部とが互いに係合している。シャフトは、外周面の周方向に複数の凸部が形成されているスプライン軸部を有する。波動発生部材は、スプライン軸部が挿入され、スプライン軸部の凸部の形状に対応する凹部の形状を有する挿入穴を含む。スプライン軸部および挿入穴は、スプライン軸部および挿入穴との間に径方向の隙間が存在する形状を有する。隙間は、波動発生部材の回転中心軸が弾性筒状部材の弾性により弾性筒状部材の中心軸に対する偏芯量を相殺する方向に常に移動して調心可能な大きさを有する。

　本開示の態様のロボットの駆動装置は、前述の動力伝達機構と、シャフト回転する電動機とを備える。

　本開示の態様によれば、振動を抑制するロボットの動力伝達機構およびロボットの駆動装置を提供することができる。

実施の形態におけるロボットの斜視図である。 実施の形態における動力伝達機構を含む駆動装置の概略断面図である。 動力伝達機構の拡大概略断面図である。 実施の形態における減速機の概略部分断面図である。 実施の形態におけるシャフトと波動発生部材とが係合する部分の拡大概略断面図である。 比較例における動力伝達機構の拡大概略断面図である。

　図１から図６を参照して、実施の形態におけるロボットの動力伝達機構および動力伝達機構を備えるロボットの駆動装置について説明する。本実施の形態の動力伝達機構は、一つの部材から他の部材に電動機の回転力を伝達する。本実施の形態の駆動装置は、ロボットの１つの構成部材に対して他の構成部材を相対的に回転する。

　図１は、本実施の形態におけるロボットの斜視図である。本実施の形態のロボット１は、複数の関節部を含む多関節ロボットである。ロボット１は、回転可能な複数の構成部材を含む。それぞれの構成部材は、駆動軸Ｊ１～Ｊ６の周りに回転するように形成されている。本実施の形態の駆動装置は、ロボットの構成部材を駆動するためにロボットの関節部に配置されている。

　ロボット１は、設置面に固定されたベース部１４と、ベース部１４に支持された旋回ベース１３とを含む。旋回ベース１３は、ベース部１４に対して駆動軸Ｊ１の周りに回転する。ロボット１は、前腕アーム１１および上腕アーム１２を含む。上腕アーム１２は、旋回ベース１３に対して駆動軸Ｊ２の周りに回転する。前腕アーム１１は、上腕アーム１２に対して駆動軸Ｊ３の周りに回転する。更に、前腕アーム１１は、駆動軸Ｊ４の周りに回転する。ロボット１は、前腕アーム１１に支持されている手首１５を含む。手首１５は駆動軸Ｊ５の周りに回転する。また、手首１５は、駆動軸Ｊ６の周りに回転するフランジ１６を含む。フランジ１６には、ロボット１を備えるロボット装置が行う作業に応じて、作業ツールが固定される。

　本実施の形態のロボット１は、構成部材として、ベース部１４、旋回ベース１３、上腕アーム１２、前腕アーム１１、および手首１５を備える。本実施の形態のロボットは、６個の駆動軸を有するが、この形態に限られない。任意の機構にて位置および姿勢を変更するロボットを採用することができる。

　図２に、本実施の形態における駆動装置の断面図を示す。図１および図２を参照して、本実施の形態では、駆動軸Ｊ４の周りに前腕アーム１１を回転するための駆動装置２を例に取り上げて説明する。駆動装置２は、前腕アーム１１の手首１５が配置されている側と反対側の端部に配置される。駆動装置２は、例えば、矢印９６に示す方向が手首１５の配置されている方向になるように配置される。

　駆動装置２は、ロータ４５ａおよびステータ４５ｂを含む電動機４５を備える。ロータ４５ａは、シャフト２１に固定されている。シャフト２１は、電動機４５の出力シャフトとして機能する。シャフト２１は細長く延びるように形成されている。本実施の形態のシャフト２１は、中空穴を有する。すなわち、本実施の形態のシャフト２１は、円筒の形状を有する中空シャフトである。シャフト２１は、駆動軸Ｊ４を回転軸として回転する。

　シャフト２１の回転力は、減速機３１を介して、フランジ２５に伝達される。フランジ２５とフランジ２６とはボルト５６にて互いに固定されている。フランジ２６とフランジ２７とはボルト５７にて互いに固定されている。フランジ２５，２６，２７は、一体的に回転する。フランジ２７は、例えば、前腕アーム１１の駆動軸Ｊ４の周りに回転する筐体に固定されている。

　駆動装置２は、電動機４５が内部に配置された筐体２２を備える。電動機４５の回転力を伝達するシャフト２１は、軸受け５１，５２により回転するように支持されている。軸受け５１は、筐体２２にて固定されている。駆動装置２は、電磁ブレーキ４６が内部に配置された筐体２３と、回転位置検出器としてのエンコーダ４７が内部に配置された筐体２４とを備える。電磁ブレーキ４６は、シャフト２１を制動する。エンコーダ４７は、電動機４５の回転位置を検出する。

　本実施の形態の筐体２２は、前腕アーム１１の筐体のうち駆動軸Ｊ４の周りに回転しない筐体に固定されている。筐体２２、筐体２３、および筐体２４は、ボルト等の締結部材にて互いに固定されている。また、筐体２２と筐体２３との間には、軸受け５２を固定するための軸受け固定部材２８が配置されている。軸受け固定部材２８は、ボルト等の締結部材により、筐体２３に固定されている。締結部材を取り外すことにより、矢印９６に示す方向と反対側から筐体２４，２３，２２および軸受け固定部材２８を取り外すことができる。

　シャフト２１の内側には樹脂にて形成された保護管６６が配置されている。保護管６６は、シャフト２１の内面に沿って円筒状に形成されている。保護管６６の内部には、電線、空気管、または光通信ケーブル等の線条体が挿通される。保護管６６は、挟持部６６ａがフランジ２６とフランジ２７とに挟まれることにより固定されている。保護管６６が配置されることにより、ロボット１の関節部の内部に線条体を配置することができる。

　本実施の形態のシャフト２１は、シャフト２１の回転軸の延びる方向の移動を規制するための段差部２１ａおよび段差部２１ｂを有する。段差部２１ａおよび段差部２１ｂに軸受け５１，５２が係合している。軸受け５１は、筐体２２により固定され、軸受け５２は、軸受け固定部材２８により固定されている。

　シャフト２１の外周面には内部の潤滑油が外部に漏れ出ないように、また外部からの異物の侵入を防ぐために、オイルシールの６１，６２が配置されている。また、主軸受け４１の内部の潤滑油が外部に漏れ出ないように、また外部からの異物の侵入を防ぐために、オイルシール６３が配置されている。

　図３に、本実施の形態における駆動装置の動力伝達機構の拡大概略断面図を示す。図２および図３を参照して、駆動装置２は、電動機４５にて出力された回転力をフランジ２５，２６，２７に伝達する動力伝達機構５を備える。動力伝達機構５は、シャフト２１と、シャフト２１の回転力を増幅する減速機３１を備える。

　図４に、本実施の形態の減速機の概略部分断面図を示す。図４は、回転軸の方向のうち矢印９６と反対方向に減速機３１を見た時の部分断面図である。図２から図４を参照して、本実施の形態の減速機３１は、波動歯車減速機である。減速機３１は、回転力が入力される入力部としての波動発生部材３２を有する。波動発生部材３２は、ウェーブジェネレータと称される。波動発生部材３２は、回転軸の方向から見た形状（平面形状）が楕円のハブ３６と、ハブ３６の外周面に配置されたボールベアリング３７とを含む。ハブ３６は、平面形状が楕円形のカムとして機能する。特に、波動発生部材３２のハブ３６が減速機３１の入力部として機能する。ボールベアリング３７の内輪は、楕円形のハブ３６に固定されている。ボールベアリング３７の外輪は、ボールを介してハブ３６の回転に応じて弾性変形可能に形成されている。

　減速機３１は、弾性変形が可能な弾性筒状部材３３を有する。弾性筒状部材３３は、外歯歯車であり、フレクスプラインと称される。弾性筒状部材３３は、波動発生部材３２の外側に配置されている。弾性筒状部材３３は、外周面に形成された複数の第１の歯部３３ａを有する。弾性筒状部材３３は、ハブ３６の回転に伴って変形するように形成されている。本実施の形態の弾性筒状部材３３は、ボルト５５により筐体２２に固定されている。波動発生部材３２が回転するのに対して、弾性筒状部材３３は回転しないように固定されている。

　減速機３１は、環状部材３４を有する。環状部材３４は、内歯歯車であり、サーキュラースプラインと称される。環状部材３４は、弾性変形し難いように剛性を有する。環状部材３４は、弾性筒状部材３３の外側に配置されている。環状部材３４の内周面には、複数の第２の歯部３４ａが形成されている。ハブ３６が楕円形状を有するために、楕円の長軸の方向において、第１の歯部３３ａと第２の歯部３４ａとが互いに係合する。すなわち、弾性筒状部材３３の一部の第１の歯部３３ａと、環状部材３４の一部の第２の歯部３４ａとが係合する。

　ここで、弾性筒状部材３３の第１の歯部３３ａの歯数は、環状部材３４の第２の歯部３４ａの歯数よりも少ない。例えば、歯数が２個異なる。波動発生部材３２が１回転すると、歯部３３ａ，３４ａの歯数の差に応じて、環状部材３４が僅かに回転する。本実施の形態では、環状部材３４が減速機３１の出力部として機能する。減速機３１は、弾性筒状部材３３の歯数と環状部材３４の歯数に応じた減速比にて減速することができる。

　減速された回転力は、環状部材３４から出力される。環状部材３４の側方には、主軸受け４１が配置されている。本実施の形態の主軸受け４１は、クロスローラ軸受けである。主軸受け４１は、内輪４１ａと外輪４１ｂとを有する。外輪４１ｂは、ボルト５５により、弾性筒状部材３３と共に筐体２２に固定されている。外輪４１ｂは、筐体２２に対して回転しない部材である。これに対して、内輪４１ａは、ボルト３９により、フランジ２５および環状部材３４に固定されている。このために、内輪４１ａ、環状部材３４、フランジ２５，２６，２７、および保護管６６が一体的に回転する。環状部材３４の回転力は、フランジ２５，２６，２７を介して、前腕アーム１１の駆動軸Ｊ４の周りに回転する筐体に伝達される。

　図５に、シャフトと波動発生部材のハブとの係合部分の拡大断面図を示す。図３から図５を参照して、動力伝達機構５は、シャフト２１の回転力を減速機３１の入力部としての波動発生部材３２のハブ３６に伝達する。本実施の形態では、シャフト２１の回転力は、スプライン結合にてハブ３６に伝達される。

　シャフト２１は、外周面の周方向に予め定められた間隔にて複数の凸部２１ｄが形成されているスプライン軸部２１ｅを有する。スプライン軸部２１ｅは、軸方向に沿って延びる部分である。スプライン軸部２１ｅは、矢印９７に示す領域に形成されている。スプライン軸部２１ｅは、ハブ３６と対向する領域に形成されている。凸部２１ｄは、外側に向かって突出するように形成されている。凸部２１ｄは、軸方向に沿って延びている。周方向において、歯車の歯部に相当する凸部２１ｄと凹部とが形成されている。

　波動発生部材３２のハブ３６は、スプライン軸部２１ｅが挿入される挿入穴３６ｂを有する。本実施の形態では、挿入穴３６ｂは、ハブ３６の軸方向の一方の端面から他方の端面まで貫通している。挿入穴３６ｂは、スプライン軸部２１ｅの形状に対応する形状を有する。挿入穴３６ｂの内周面には、凹部３６ａが形成されている。凹部３６ａは、軸方向に沿って延びている。

　なお、スプライン軸部２１ｅの外周面の凸部２１ｄおよび挿入穴３６ｂの内周面の凹部３６ａは、断面形状において真円に沿って形成されている。このように、シャフト２１の外周面には、複数の歯部が形成されており、ハブ３６の内周面には、シャフト２１の歯部に係合する複数の歯部が形成されている。複数の歯部が互いに対向する領域にて、スプライン結合の係合部が形成されている。スプライン結合を採用することにより、確実に回転力を伝達することができる。

　本実施の形態の動力伝達機構５は、波動発生部材３２の軸方向（回転軸の方向）の移動を規制する移動規制部を含む。弾性筒状部材３３の弾性により、波動発生部材３２にスラスト方向の荷重が作用するために、移動を規制する必要がある。本実施の形態の移動規制部は、波動発生部材３２の軸方向の２方向の移動を規制する。本実施の形態における移動規制部は、ハブ３６の軸方向の端面に接触するように配置された止め輪としてのＣリング３５を含む。Ｃリング３５は、波動発生部材３２の軸方向の移動を規制する形状を有する。Ｃリング３５は、矢印９６に示す方向にハブ３６が移動することを制限する。

　シャフト２１のスプライン軸部２１ｅには、Ｃリング３５の形状に対応する凹部２１ｆが形成されている。Ｃリング３５は、周方向に延びる凹部２１ｆに嵌め込まれる。移動規制部としてＣリングを採用することにより、簡易な構造で波動発生部材３２の軸方向の移動を制限することができる。また、Ｃリング３５は、容易に取り外すことができる。このために、動力伝達機構を容易に分解して減速機３１を取り外すことができる。止め輪としては、Ｃリングに限られず、任意の輪の形状を有する部材を採用することができる。例えば、止め輪としてＥリングを採用することができる。移動が規制出来るものであればリング以外の構造でもよい。

　また、本実施の形態の移動規制部は、シャフト２１に形成され、シャフト２１の外径が変化する段差部２１ｃを含む。段差部２１ｃは、凸部２１ｄが形成されているスプライン軸部２１ｅの領域に形成することができる。すなわち、凸部２１ｄの高さが高くなるように段差部２１ｃを形成することができる。段差部２１ｃは、波動発生部材３２の軸方向の端面に接触するように形成されている。段差部２１ｃは、波動発生部材３２の軸方向の移動を制限する形状を有する。段差部２１ｃは、矢印９６に示す方向と反対の方向に、波動発生部材３２が移動することを制限する。移動規制部を段差部にて構成することにより、移動を制限する別の部材を用いずに、波動発生部材の軸方向の移動を制限することができる。

　段差部としては、この形態に限られず、スプライン軸部２１ｅの終端部にて構成されていても構わない。すなわち、凸部が形成されている領域と凸部が形成されていない領域との境界にて段差部が構成されていても構わない。また、移動規制部としては、波動発生部材の軸方向の移動を規制する任意の部材を採用することができる。例えば、波動発生部がシャフトにボルトまたは接着剤にて固定されていても構わない。または、この段差部をＣリングに置き換えても良い。

　図５を参照して、スプライン軸部２１ｅおよび挿入穴３６ｂは、スプライン軸部２１ｅと挿入穴３６ｂとの間に細い空間となる隙間９１が存在する形状を有する。特に、軸方向に垂直な面で切断したときの断面形状において径方向に隙間９１が形成されている。すなわち、挿入穴３６ｂは、スプライン軸部２１ｅの凸部２１ｄの形状に対応する凹部３６ａの形状を有すると共に、スプライン軸部２１ｅの周方向の歯の幅よりも僅かに大きくなるように形成されている。

　シャフト２１は、筐体２２に固定された軸受け５１，５２に支持されている。シャフトの２１の回転軸は、軸受け５１，５２の位置により定められる。これに対して、ボールベアリング３７の外輪は弾性筒状部材３３の内周面に接触している。ハブ３６の楕円形状の長軸の方向において、弾性筒状部材３３の歯部３３ａが、環状部材３４の歯部３４ａに接触している。ここで、波動発生部材３２が弾性筒状部材３３の中に潜り込むように組付けられ、弾性筒状部材３３が押し広げられるように弾性変形する。弾性筒状部材３３が元に戻ろうとする力で、波動発生部材３２の回転中心軸は、弾性筒状部材３３の中心軸に自動的に調心される機能が生じる。

　弾性筒状部材３３を回転軸の方向から見た形状は楕円形になる。弾性筒状部材３３には、回転軸の方向から見た形状が真円に戻ろうとする力が作用する。ハブ３６は、弾性筒状部材３３のみに半径方向に支持され、シャフト２１に対して宙に浮いた状態になる。そして、波動発生部材３２の回転中心軸が常に調心された状態で、スプラインの複数の歯でトルクが分散されて伝達される。すなわち、波動発生部材３２の全ての回転位置において、回転中心軸が調心される。このときに、波動発生部材３２の軸方向にはスラスト力が作用するが、前述した移動規制部の機能により、波動発生部材３２が軸方向に移動することはない。

　ここで、波動発生部材３２のハブ３６の回転軸の位置と、シャフト２１の回転軸の位置とが加工誤差などの要因で僅かに異なる場合がある。本実施の形態では、ハブ３６の挿入穴３６ｂの内周面と、シャフト２１のスプライン軸部２１ｅの外周面との間に隙間９１が形成されている。このために、隙間９１にて上述の回転軸の位置の誤差を吸収することができる。

　隙間９１は、波動発生部材３２の回転中心軸が弾性筒状部材３３の弾性により弾性筒状部材３３の中心に対する偏芯量を相殺する方向に常に移動して調心可能な大きさを有する。より詳細には、隙間９１は、波動発生部材３２が調心される機能を阻害しないように、大きく形成されることが好ましい。隙間９１が小さすぎると、弾性筒状部材３３による弾性力により波動発生部材３２が十分に移動しきれずに、調心が不十分になり、振動が発生してしまう場合が有る。

　一方で、スプライン軸部２１ｅとハブ３６の挿入穴３６ｂとの間の隙間９１の回転方向の成分が大きい場合に、減速機３１の出力部に反映される角度伝達誤差が大きくなる。この角度伝達誤差は、隙間９１の回転方向の成分の大きさを減速機３１の減速比にて除した値に対応する。このように、実質的に減速機の機能、すなわちロボットの動作に悪い影響を与えないレベルに、隙間９１は小さく抑えることが好ましい。

　図６に、比較例における動力伝達機構の拡大概略断面図を示す。比較例の動力伝達機構は、電動機の回転力が伝達されるシャフト８４を含む。比較例の動力伝達機構は、シャフト８４の回転力が、キー結合にて波動発生部材８２のハブ８３に伝達される。シャフト８４には、キー溝８４ａが形成されている。また、ハブ８３には、キー溝８３ａが形成されている。そして、互いに対向するキー溝８３ａ，８４ａの領域には、直方体状のキー８５が挿入されている。

　ハブ３６にはイモネジ(六角穴付き止めねじ)８６が挿入されている。キー８５はイモネジ８６にて固定されている。イモネジ８６は、矢印９８に示すように、径方向の内側に向かって挿入される。このため、シャフト８４は、矢印９８に示す方向に押圧される。一方で、波動発生部材８２には、イモネジ８６の軸力の反力により、矢印９８に示す方向と反対側の力が作用する。シャフト８４とハブ８３の間の嵌めあいの隙間の影響で、減速機３１の固有の回転軸からずれた回転軸にて回転するように、波動発生部材８２が配置される場合が有る。この場合に、減速機が駆動すると振動が生じる場合がある。

　または、回転軸の位置のずれに起因する振動を抑制するために、シャフト８４と波動発生部材８２との間にオルダム接手を配置することができる。オルダム接手は、一方の部材と他方の部材との間に、径方向に移動可能なインサートが配置されている構成を有する。例えば、オルダム接手の一方の部材をシャフト８４に固定し、他方の部材を波動発生部材８２に固定することができる。シャフト８４の回転軸の位置と、波動発生部材８２の回転軸の位置とがずれた状態を維持しながら、減速機を滑らかに駆動することができる。

　しかしながら、オルダム接手を配置することにより、動力伝達機構の軸方向の長さが長くなり、動力伝達機構が大型になる。更に、比較例の動力伝達機構では、回転力を確実に伝達する為の結合方法として、キー結合が採用している。キー結合では、長期間にわたって使用すると、片当たりによる面圧の上昇などによりキーが偏摩耗する恐れがあるために信頼性が低い。

　図３から図５を参照して、これに対して、本実施の形態における動力伝達機構では、弾性筒状部材３３の弾性力により、波動発生部材３２を調心することができる。波動発生部材３２は、最適な位置の回転軸の周りに回転することができる。また、波動発生部材３２の回転軸の位置とシャフト２１の回転軸との位置が僅かに異なる場合には、波動発生部材３２の内周面と、シャフト２１の外周面との間の隙間９１により、回転軸の位置の差を吸収することができる。この結果、減速機３１の振動を抑制しながら滑らかに駆動することができる。本実施の形態の動力伝達機構では、オルダム接手等の他の部品を使わないために部品数を少なくすることができる。

　また、本実施の形態の動力伝達機構では、キー溝およびキーを用いていないために、長期に使用を継続してもキーの破損等は生じずに、減速機の信頼性を長期間にわたって維持することができる。

　本実施の形態におけるシャフト２１は、中空穴を有する円筒状の部材である。中空シャフトは、肉厚が薄いために十分なトルクを伝達可能なキー溝の深さ(トルク伝達する面積)を確保することが困難である。本実施の形態では、スプライン軸の凸部を小さく形成し、且つ多くの歯数を設けることにより、中空シャフトでも確実に回転力を伝達する構造を形成することができる。このように、電動機の回転力を出力するシャフトが中空シャフトであっても、長期間の信頼性を確保しつつ回転力を確実に伝達する動力伝達機構を提供することができる。

　図５を参照して、シャフト２１の凸部２１ｄおよびハブ３６の凹部３６ａは、断面形状がインボリュート曲線にて構成されることが好ましい。すなわち、インボリュートスプラインにて回転力が伝達されることが好ましい。この構成を採用することにより、スプライン軸および挿入穴における歯の強度を高くすることができる。軸方向の滑りおよび半径方向への揺動に強くなる。また、トルクをそれぞれの凸部に均等に分配することができる。更に、インボリュートスプラインは、トルクが伝達される時に自動的に調心される特長を備える。しかしながら、スプラインの歯の噛み合い部には、潤滑不良による摩耗の防止のために、組付け時に減速機の歯の噛み合い部に塗布する潤滑油と同じ潤滑油を十分な量にて塗布しておくことが望ましい。なお、スプラインとしては、インボリュートスプラインに限られず、任意の形状の凸部を有するスプラインを採用することができる。例えば、凸部の断面形状がほぼ四角形の角形スプラインを採用することができる。

　図２および図３を参照して、本実施の形態の駆動装置２は、分解して減速機３１を取り外して交換することができる。駆動装置２を分解する場合には、ボルト５７を取り外すことにより、フランジ２６からフランジ２７を取り外すことができる。また、保護管６６の固定が解除されて、矢印９６に示す方向に保護管６６を取り出すことができる。次に、ボルト５６を取り外すことにより、フランジ２５からフランジ２６を取り外すことができる。次に、ボルト３９を取り外すことにより、フランジ２５を取り外すことができる。

　次に、Ｃリング３５およびボルト５５を取り外すことにより、減速機３１および主軸受け４１を取り外すことができる。このように、駆動装置２を分解して、減速機３１を交換することができる。更に、軸受け５１，５２およびオイルシール６１，６２，６３などの交換も可能である。駆動装置２を組み立てるときには、分解する手順と逆の手順にて組み立てることができる。本実施の形態における駆動装置２は、締結部材を外すことにより、容易に分解することができて、部品を交換することができる。

　上記の実施の形態においては、ロボット１の駆動軸Ｊ４の周りに構成部材を駆動する動力伝達機構およびロボットの駆動装置について説明したが、この形態に限られない。ロボットの任意の部材の回転力を伝達する動力伝達機構およびロボットの任意の構成部材を駆動する駆動装置に、本実施の形態における動力伝達機構および駆動装置を採用することができる。

　上記の実施の形態は、適宜組み合わせることができる。上述のそれぞれの図において、同一または相等する部分には同一の符号を付している。なお、上記の実施の形態は例示であり発明を限定するものではない。また、実施の形態においては、請求の範囲に示される実施の形態の変更が含まれている。

　１　ロボット
　２　駆動装置
　５　動力伝達機構
　２１　シャフト
　２１ｃ　段差部
　２１ｄ　凸部
　２１ｅ　スプライン軸部
　３１　減速機
　３２　波動発生部材
　３６　ハブ
　３６ａ　凹部
　３６ｂ　挿入穴
　３７　ボールベアリング
　３３　弾性筒状部材
　３３ａ　歯部
　３４　環状部材
　３４ａ　歯部
　３５　Ｃリング
　４５　電動機
　９１　隙間

Claims (6)

1. 　電動機の回転力を伝達するシャフトと、
   　前記電動機の回転力を増幅する波動歯車減速機と、を備え、
   　前記波動歯車減速機は、回転軸の方向から見た形状が楕円形のカムを含む波動発生部材と、外周面に複数の第１の歯部を有し、弾性変形が可能な弾性筒状部材と、内周面に複数の第２の歯部を有する環状部材とを含み、
   　前記弾性筒状部材の一部の第１の歯部と、前記環状部材の一部の第２の歯部とが互いに係合しており、
   　前記シャフトは、外周面の周方向に複数の凸部が形成されているスプライン軸部を有し、
   　前記波動発生部材は、前記スプライン軸部が挿入され、前記スプライン軸部の前記凸部の形状に対応する凹部の形状を有する挿入穴を含み、
   　前記スプライン軸部および前記挿入穴は、前記スプライン軸部および前記挿入穴との間に径方向の隙間が存在する形状を有し、
   　前記隙間は、前記波動発生部材の回転中心軸が前記弾性筒状部材の弾性により前記弾性筒状部材の中心軸に対する偏芯量を相殺する方向に常に移動して調心可能な大きさを有する、ロボットの動力伝達機構。
2. 　前記波動発生部材の軸方向の２方向の移動を制限する移動規制部を備える、請求項１に記載のロボットの動力伝達機構。
3. 　前記シャフトは、前記波動発生部材の軸方向の端面に接触し、外径が変化する段差部を含み、
   　前記段差部は、前記波動発生部材の軸方向の移動を制限する形状を有する、請求項１に記載のロボットの動力伝達機構。
4. 　前記シャフトは、円筒の形状を有する中空シャフトである、請求項１から３のいずれか一項に記載のロボットの動力伝達機構。
5. 　前記凸部および前記凹部は、断面形状がインボリュート曲線にて構成されている、請求項１から４のいずれか一項に記載のロボットの動力伝達機構。
6. 　請求項１に記載のロボットの動力伝達機構と、
   　シャフトを回転する電動機と、を備える、ロボットの駆動装置。

Images