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発明の名称 産業用ロボットの旋回部構造
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−78010(P2007−78010A)
公開日 平成19年3月29日(2007.3.29)
出願番号 特願2005−263369(P2005−263369)
出願日 平成17年9月12日(2005.9.12)
代理人 【識別番号】100080540
【弁理士】
【氏名又は名称】多田 敏雄
発明者 平田 篤
要約 課題
小型でありながら大きな減速比を容易に得る。

解決手段
回転駆動力を出力する駆動モータ49を偏心揺動型減速機13と同軸に配置したので、旋回部構造全体の径が小さくなり小型化を図ることができる。しかも、偏心揺動型減速機13の一側に遊星歯車減速機構59を、他側に外歯車減速機構64を配置し、これら歯車減速機構59、64により駆動モータ49の回転を減速して偏心揺動型減速機13のクランクピン36に伝達するようにしたので、簡単な構成でしかも小型でありながら、大きな減速比を容易に得ることができる。
特許請求の範囲
【請求項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、偏心揺動型減速機と同軸で回転駆動力を出力する駆動モータと、偏心揺動型減速機のクランクピンと駆動モータとの間に設けられ、2段以上の歯車減速機構を直列配置することで構成された前段減速機とを備え、前記偏心揺動型減速機の一側に少なくとも1段の歯車減速機構を、他側に残りの歯車減速機構を配置する一方、偏心揺動型減速機の中心軸上を貫通する回転可能な回転伝達軸の一端部に前記一側に配置された歯車減速機構の出力部を、他端部に他側に配置された歯車減速機構の入力部を設けたことを特徴とする産業用ロボットの旋回部構造。
【請求項2】
前記いずれかの歯車減速機構を遊星歯車減速機構から構成するとともに、該遊星歯車減速機構の内歯歯車を偏心揺動型減速機のキャリアに着脱可能に取付けた請求項1記載の産業用ロボットの旋回部構造。
発明の詳細な説明
【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、開閉蓋の回転駆動装置としては、例えば以下の特許文献1に記載されているようなものが知られているが、このものはそのまま産業用ロボットの旋回部構造として用いることができ、この場合の構造は以下のようになる。
【特許文献1】特開2004−270846号公報
【0003】
即ち、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本以上のクランク軸を有し、該クランク軸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、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、回転駆動力を出力する電動モータと、偏心揺動型減速機のクランク軸と電動モータとの間に設けられ、2段の平歯車減速機構を直列配置することで構成された前段減速機とを備え、前記偏心揺動型減速機の一側に1段の平歯車減速機構を、他側に残りの平歯車減速機構を配置する一方、偏心揺動型減速機の中心軸上を貫通する回転可能な入力軸の一端部に前記一側に配置された平歯車減速機構の入力歯車を、他端部に他側に配置された平歯車減速機構のピニオンギアを設けたものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、このような産業用ロボットの旋回部構造にあっては、電動モータが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設置されているため、旋回部構造全体が大径となり大型化してしまうという課題があった。特に、前述のような産業用ロボットにおいては、大型化は作業に大きな悪影響を与えるため、小型化の要求が高かった。
【0005】
この発明は、小型でありながら大きな減速比を容易に得ることが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】
【0006】
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、偏心揺動型減速機と同軸で回転駆動力を出力する駆動モータと、偏心揺動型減速機のクランクピンと駆動モータとの間に設けられ、2段以上の歯車減速機構を直列配置することで構成された前段減速機とを備え、前記偏心揺動型減速機の一側に少なくとも1段の歯車減速機構を、他側に残りの歯車減速機構を配置する一方、偏心揺動型減速機の中心軸上を貫通する回転可能な回転伝達軸の一端部に前記一側に配置された歯車減速機構の出力部を、他端部に他側に配置された歯車減速機構の入力部を設けることにより、達成することができる。
【発明の効果】
【0007】
この発明においては、回転駆動力を出力する駆動モータを偏心揺動型減速機と同軸に配置したので、旋回部構造全体の径が小さくなり小型化を図ることができる。しかも、このとき、偏心揺動型減速機の一側に少なくとも1段の歯車減速機構を、他側に残りの歯車減速機構を配置し、これら歯車減速機構により駆動モータの回転を減速して偏心揺動型減速機のクランクピンに伝達するようにしたので、大きな減速比を容易に得ることができる。
【0008】
また、請求項2に記載のように構成すれば、遊星歯車減速機構を交換することで、減速比を容易に任意の値に変更することができる。
【実施例1】
【0009】
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において、11は産業用ロボット12の第1部材としての基端側アームであり、この基端側アーム11は基端部を中心に垂直面内を揺動可能である。この基端側アーム11の先端部でその他側面には偏心揺動型減速機13の固定部、ここではケース14が複数のボルト15によって取付けられている。また、前記偏心揺動型減速機13の回転部、ここでは前記ケース14内に挿入されているキャリア16には産業用ロボット12の第2部材としての先端側アーム17の基端部が複数のボルト18によって取付けられている。
【0010】
この結果、前記先端側アーム17は基端部を中心に基端側アーム11に対して回転(揺動)することができる。ここで、前記ケース14、キャリア16の約半分(他側部)は前記先端側アーム17の一側面に形成された凹部19に挿入されており、これにより、基端側アーム11と先端側アーム17とが接近し、旋回部構造全体の軸方向長を短縮することができる。
【0011】
ここで、前記ケース14は円筒状を呈するとともに、その軸方向中央部内周には周方向に等距離離れた多数の内歯としてのピン歯20が設けられている。前記ケース14内には複数(2個)のピニオン21が軸方向に並べられて収納され、これらピニオン21の外周には多数のトロコイド歯形からなる外歯22がそれぞれ形成されている。ここで、前記ピニオン21の外歯22の歯数は前記ピン歯20の歯数より若干、ここでは1個だけ少なく、また、これらピニオン21とケース14とは内接した状態で外歯22とピン歯20とが噛み合っているが、2つのピニオン21の最大噛み合い部(噛み合いの最も深い部位)は 180度だけ位相がずれている。
【0012】
そして、これらピニオン21の中心軸上には貫通した中心孔24が、また、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)だけ形成されている。また、前記キャリア16はピニオン21の軸方向両外側に配置された一対の端板部26、27と、他端が端板部26に一体形成され、一端に端板部27がボルト28により取付けられた複数(貫通孔25と同数)の柱部29とから構成され、これら柱部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16、詳しくは端板部26、27の中心軸上には前記中心孔24とほぼ同径の中心孔30、31がそれぞれ形成されている。
【0013】
32は前記キャリア16、詳しくは端板部26、27の外周とケース14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32によりキャリア16はケース14に対し相対回転可能に支持される。33は各ピニオン21に成形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33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いる。
【0014】
36は2本以上、ここではクランクピン孔33と同数である3本のクランクピンであり、これらのクランクピン36は周方向に等距離離れて配置されている。これらクランクピン36とキャリア16、詳しくは端板部26、27との間には軸方向に離れた一対の軸受37がそれぞれ介装され、これにより、前記クランクピン36はこれら一対の軸受37を介してキャリア16に回転可能に支持される。
【0015】
また、前記クランクピン36は軸方向中央部にクランクピン36の中心軸から等距離だけ偏心したピニオン21と同数(2個)の偏心部40を有し、これら偏心部40は軸方向に近接配置されるとともに、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36の偏心部40はピニオン21のクランクピン孔33内にそれぞれ針状ころ軸受41を介して挿入されており、この結果、前記ピニオン21とクランクピン36とは相対回転が許容されている。
【0016】
前述したケース14、キャリア16、ピニオン21、クランクピン36は全体として、前記先端側アーム17と基端側アーム11との間に配置されるとともに、2本以上のクランクピン36を有し、該クランクピン36に付与された回転を減速するとともに、キャリア16またはケース14、ここではキャリア16を通じて先端側アーム17に伝達し、該先端側アーム17を基端側アーム11に対して低速回転、ここでは揺動させる前記偏心揺動型減速機13を構成する。
【0017】
そして、このような偏心揺動型減速機13において減速比を40以下とすることでクランクピン36の回転速度を低減させるようにすれば、回転中の発熱を容易に抑えることができる。44は前段減速機45の一部を構成する円筒状をした内歯歯車であり、この内歯歯車44は複数のボルト46によってキャリア16、詳しくは端板部27の一側面に取付けられている。
【0018】
49は前記基端側アーム11の先端部でその一側面に取付けられた駆動モータであり、この駆動モータ49は前記偏心揺動型減速機13と同軸で回転駆動力を出力する出力軸51を有する。52は前記出力軸51に嵌合固定された歯車軸であり、この歯車軸52の他端部外周には前記内歯歯車44内に遊嵌され、該内歯歯車44と同軸である太陽歯車53が設けられている。
【0019】
56は前記内歯歯車44と太陽歯車53との間に配置され、これら内歯歯車44、太陽歯車53の双方に噛み合っている複数、ここでは2個の遊星歯車であり、これらの遊星歯車56は互いに周方向に等距離離れて配置されている。57は前記遊星歯車56とキャリア16(端板部27)との間に設けられた円板状の支持体であり、この支持体57には複数(太陽歯車53と同数)の支持ピン58の基端部(他端部)が固定され、これら支持ピン58の先端部(一端部)には前記遊星歯車56が回転可能に支持されている。
【0020】
この結果、駆動モータ49が作動して太陽歯車53が回転すると、内歯歯車44に噛み合っている遊星歯車56は自転しながら太陽歯車53の周囲を公転し、この公転(回転)が支持ピン58を通じて支持体57に伝達され、該支持体57を低速回転させる。前述した内歯歯車44、太陽歯車53、遊星歯車56、支持体57、支持ピン58は全体として、偏心揺動型減速機13の一側に設けられ、駆動モータ49からの駆動力がまず入力される第1段歯車減速機構としての遊星歯車減速機構59を構成し、この遊星歯車減速機構59の支持体57は該減速機構59の出力部となる。
【0021】
ここで、前述のように遊星歯車減速機59の内歯歯車44の一側に基端側アーム11を配置し、他側に偏心揺動型減速機13のキャリア16をそれぞれ固定したので、基端側アーム11、キャリア16がそれぞれ遊星歯車減速機59のカバーの一側、他側壁としても機能し、これにより、旋回部構造の軸方向長を容易に短縮することができる。このようにいずれかの歯車減速機構を遊星歯車減速機構59から構成するとともに、該遊星歯車減速機構59の内歯歯車44を偏心揺動型減速機13のキャリア16に着脱可能に取付けるようにすれば、遊星歯車減速機構59の交換が簡単となり、これにより、減速比を容易に任意の値に変更することができる。
【0022】
前述した各クランクピン36の他端部には外歯車からなる入力歯車62がスプライン結合により連結され、これら3個の入力歯車62に囲まれた空間には全ての入力歯車62に噛み合う外歯車から構成された伝達歯車63が配置されている。ここで、前記伝達歯車63は入力歯車62より小径であり、この結果、伝達歯車63に入力された回転は減速されて入力歯車62に伝達される。前述した入力歯車62、伝達歯車63は全体として、偏心揺動型減速機13の他側に設けられ、クランクピン36に対する最終出力部(入力歯車62)を有する第2段歯車減速機構としての外歯車減速機構64を構成し、この外歯車減速機構64の伝達歯車63は該減速機構64の入力部となる。
【0023】
前述の遊星歯車減速機構59(第1段減速機構)および外歯車減速機構64(第2段減速機構)は全体として、偏心揺動型減速機13のクランクピン36と駆動モータ49との間に設けられ、2段以上、ここでは前述した2段の歯車減速機構59、64を直列配置することで構成された前述の前段減速機45を構成する。そして、この実施例では、前述のように偏心揺動型減速機13の一側に少なくとも1段、ここでは1段の遊星歯車減速機構59を配置し、一方、他側には残りの、ここでは1段の外歯車減速機構64を配置している。
【0024】
67は偏心揺動型減速機13の中心軸上を貫通する回転伝達軸であり、この回転伝達軸67は前記中心孔24、30、31内に遊嵌されるとともに、軸受68を介してキャリア16、詳しくは端板部27に回転可能に支持されている。そして、この回転伝達軸67の軸方向一端部には前記一側に配置された遊星歯車減速機構59の支持体57(出力部)がスプライン結合されて設けられ、また、その軸方向他端部には他側に配置された外歯車減速機構64の伝達歯車63(入力部)がスプライン結合されて設けられている。
【0025】
そして、この実施例では、前述のように回転駆動力を出力する駆動モータ49を偏心揺動型減速機13と同軸に配置したので、旋回部構造全体の径が小さくなり小型化を図ることができる。しかも、このとき、偏心揺動型減速機13の一側に1段の遊星歯車減速機構59を、他側に1段の外歯車減速機構64を配置し、これら歯車減速機構59、64により駆動モータ49の回転を減速して偏心揺動型減速機13のクランクピン36に伝達するようにしたので、簡単な構成でしかも小型でありながら、大きな減速比を容易に得ることができる。
【0026】
次に、前記実施例1の作用について説明する。
前述のような産業用ロボット12において先端側アーム17を基端側アーム11に対して回転(揺動)させる場合には、駆動モータ49を作動して出力軸51を回転させる。この出力軸51の回転は、遊星歯車減速機構59、外歯車減速機構64により順次減速されながら全てのクランクピン36に伝達され、これらクランクピン36を自身の中心軸回りに同一方向に同一回転速度で回転させる。このとき、クランクピン36の偏心部40がピニオン21のクランクピン孔33内において偏心回転してピニオン21を偏心揺動回転させるが、前記ピニオン21の外歯22の歯数がケース14のピン歯20の数より1個だけ少ないので、キャリア16はピニオン21の偏心揺動回転により大幅に減速されて低速回転し、先端側アーム17を基端部を中心として回転(揺動)させる。
【実施例2】
【0027】
図4、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、実施例1における遊星歯車減速機構59を削除する一方、鍔状をした支持プレート71をキャリア16(端板部27)の一側面にボルト70により取付けるとともに、該支持プレート71に軸方向に延びる複数本(2本)の支持シャフト72の基端部(他端部)を固定し、さらに、各支持シャフト72に、軸方向一側に大径歯車部73を、軸方向他側に該大径歯車部73より小径の小径歯車部74を有する中間歯車75を一対の軸受76を介して回転可能に支持させている。
【0028】
そして、前記大径歯車部73を、歯車軸52に設けられた該大径歯車部73より小径である外歯車77に噛み合わせるとともに、小径歯車部74を、回転伝達軸67の一端部にスプライン結合されて設けられ、該小径歯車部74より大径の第1伝達外歯車78に噛み合わせるようにしている。前述した中間歯車75の大径歯車部73および外歯車77は全体として、第1外歯車減速機構79を構成し、また、中間歯車75の小径歯車部73および第1伝達外歯車78は全体として、第2外歯車減速機構80をそれぞれ構成し、これら2段の第1、第2外歯車減速機構79、80は、偏心揺動型減速機13の一側に配置され、駆動モータ49の回転を減速して回転伝達軸67に出力する。そして、前記第2外歯車減速機構80の出力部である第1伝達歯車78は前述のように回転伝達軸67の一端部に設けられている。
【0029】
82は前記入力歯車62より小径で全ての入力歯車62に噛み合う第2伝達歯車であり、この第2伝達歯車82は回転伝達軸67の他端部に一体的に設けられている。前述した入力歯車62、第2伝達歯車82は全体として、偏心揺動型減速機13の他側に配置され、前記回転伝達軸67の回転を減速してクランクピン36に出力する1段の第3外歯車減速機構83を構成し、この第3外歯車減速機構83の入力部である第2伝達歯車82は前述のように回転伝達軸67の他端部に一体的に設けられている。
【0030】
そして、これら直列配置された2段以上、ここでは3段の第1、第2、第3外歯車減速機構79、80、83は、偏心揺動型減速機13のクランクピン36と駆動モータ49との間に設けられた前段減速機84を構成する。ここで、この実施例においては、回転伝達軸67とキャリア16の端板部26、27との間に一対の軸受85が介装されている。なお、他の構成、作用は前記実施例1と同様である。
【0031】
なお、前述の実施例においては、偏心揺動型減速機13のピン歯20の歯数とピニオン21の外歯22との歯数差が1であったが、この発明においては2以上であってもよい。また、前述の実施例においては、産業用ロボット12の第1部材である基端側アーム11に偏心揺動型減速機13のケース14を取付け、産業用ロボット12の第2部材である先端側アーム17にキャリア16を取付けるようにしたが、この発明においては、産業用ロボットの第1部材に偏心揺動型減速機のキャリアを、第2部材にケースを取付けるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【0032】
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】
【0033】
【図1】この発明の実施例1を示す正面断面図である。
【図2】そのI−I矢視断面図である。
【図3】そのII−II矢視断面図である。
【図4】この発明の実施例2を示す正面断面図である。
【図5】そのIII−III矢視断面図である。
【符号の説明】
【0034】
11…第1部材 12…産業用ロボット
13…偏心揺動型減速機 16…キャリア
17…第2部材 36…クランクピン
44…内歯歯車 45…前段減速機
49…駆動モータ 59、64…歯車減速機構
67…回転伝達軸




 

 


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