JP2006144888A - Eccentrically swing type gear device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、産業用ロボット等の相手部材に締結されて使用される偏心揺動型歯車装置に関し、特に相手部材との間の伝達トルクを向上させ、また小型化を達成し得る偏心揺動型歯車装置に関する。 The present invention relates to an eccentric oscillating gear device that is used by being fastened to a counterpart member such as an industrial robot, and more particularly to an eccentric oscillating type that can improve transmission torque with the counterpart member and achieve downsizing. The present invention relates to a gear device.
従来、産業用ロボット等において、モータとロボットとの間の動力伝達経路中に偏心揺動型歯車装置を介在させることにより、一般に高速回転低トルクであるモータを高トルクの動力源として使用している。 Conventionally, in an industrial robot or the like, a motor having a high speed rotation and low torque is generally used as a high torque power source by interposing an eccentric oscillating gear device in a power transmission path between the motor and the robot. Yes.
かかる歯車装置では相手部材(ロボットのアーム)との締結にボルトを使用している。この場合の許容伝達トルクTは、次の式(1)により表すことができる。
T=F×(D/2)×μ×n (1)
ここで、F:ボルト締付け力、D:ボルト取付PCD(ピッチ円直径)、μ:摩擦係数(μ=0.15(締結面にオイルが付着した場合)、μ=0.2(締結面を脱脂した場合))、n:ボルト本数である。
In such a gear device, a bolt is used for fastening with a counterpart member (robot arm). The allowable transmission torque T in this case can be expressed by the following equation (1).
T = F × (D / 2) × μ × n (1)
Here, F: bolt tightening force, D: bolt mounting PCD (pitch circle diameter), μ: friction coefficient (μ = 0.15 (when oil adheres to the fastening surface), μ = 0.2 (fastening surface When degreasing))), n: number of bolts.
歯車装置と相手部材との伝達トルクを大きくするためには、式(1)において、
ア.ボルトサイズを大きくし、ボルト締付け力Fを大きくする、
イ.ボルトPCD(D:ピッチ円直径)を増加する、
ウ.ボルト本数nを増やす、
エ.他の接合手段(例えば、ローレット加工、ピンの併用、接着剤塗布等)を併用して摩擦係数μを増加する、
等の対策が考えられる。(特許文献1の従来の技術参照)
A. Increase bolt size and increase bolt tightening force F.
I. Increase bolt PCD (D: pitch circle diameter),
C. Increase the number of bolts n,
D. Increasing the coefficient of friction μ in combination with other joining means (for example, knurling, pin combination, adhesive application, etc.)
Such measures can be considered. (Refer to the prior art in Patent Document 1)
しかし、これらの方策は、基本的に偏心揺動型歯車装置の他の部分の大きさを変えないか、または構造を全く変えず各部分を一定比率で拡大または縮小することを前提としている。 However, these measures are based on the premise that basically the size of the other parts of the eccentric oscillating gear device is not changed or the parts are enlarged or reduced at a constant ratio without changing the structure at all.
従って、アの場合、シャフトに形成する締結タップ深さを確保するため、シャフト長を増加させる必要があり、シャフト長の増加に伴い歯車装置の全重量が増加する。 Therefore, in the case of (a), it is necessary to increase the shaft length in order to secure the depth of the fastening tap formed on the shaft, and the total weight of the gear device increases as the shaft length increases.
また、イの場合、歯車装置の構造を変えないのでボルトPCDの増加に伴い、外径サイズおよびそれに付随し各部分サイズを増加させる必要があり、歯車装置がサイズアップし重量増加につながり、好ましくない。 In the case of A, since the structure of the gear device is not changed, it is necessary to increase the outer diameter size and the size of each part accompanying the increase in the bolt PCD, which increases the size of the gear device and leads to an increase in weight. Absent.
また、ウの場合にも、上記イと同様の問題点を生ずる。また、上記ア〜ウの場合は締結面の状態により、摩擦係数が変化するという問題も併せ持つ。 In the case of c, the same problem as in the above a occurs. Moreover, in the case of said (a)-(c), it has the problem that a friction coefficient changes with the state of a fastening surface.
更に、エの場合には、ローレット加工を施す場合には、シャフトのシール面を兼用している部位にローレット加工を施すと、従来のOリングを使用したシール方法では、突起により形成された凹部からオイルが漏洩してしまう。また、ピンを使用してトルク伝達させるためには、締結面と相手部材の共明け機械加工の際に生ずる切粉が歯車装置内部に進入することを防止するために、歯車装置にマスキング作業が必要となってしまい、余分な作業が増える。また、接着剤による接着強度は締結面の清浄度に大きく左右されるため、十分な脱脂作業が必要となり、作業に手間がかかり、更に歯車装置と相手部材とが固着されるため、メンテナンス等で分解する際に著しい困難が生じる。 Further, in the case of (d), when knurling is performed, if the knurling process is performed on the portion that also serves as the seal surface of the shaft, the conventional method of sealing using an O-ring has a recess formed by a protrusion. Oil leaks out. In addition, in order to transmit torque using a pin, in order to prevent chips generated during machining of the fastening surface and the mating member from entering into the gear device, the gear device must be masked. It becomes necessary and extra work increases. In addition, since the adhesive strength due to the adhesive greatly depends on the cleanliness of the fastening surface, a sufficient degreasing work is required, which takes time and effort, and the gear device and the mating member are fixed together. There are significant difficulties in disassembling.
本発明者は、上述の従来技術の前提、すなわち、基本的に偏心揺動型歯車装置の他の部分の大きさを変えないか、または構造を全く変えず各部分を一定比率で拡大または縮小することにとらわれず、歯車装置の基本構造は維持しつつ、主として特定箇所(シャフト)の寸法を変えることにより、伝達トルクが大きい偏心揺動歯車装置が得られることに着目し、本発明に想到したものである。 The inventor presupposes the above-mentioned prior art, that is, basically does not change the size of other parts of the eccentric oscillating gear device, or does not change the structure at all, and enlarges or reduces each part at a constant ratio. Regardless of this, the present invention has been conceived by focusing on the fact that an eccentric oscillating gear device having a large transmission torque can be obtained mainly by changing the dimensions of a specific portion (shaft) while maintaining the basic structure of the gear device. It is a thing.
本発明においては、内周に内歯が設けられ中心軸線の周りに回転するケースと、該内歯に噛合う外歯を外周に有するとともに内周方向内部に複数個の貫通孔が配設され、前記ケースに係合して偏心運動可能なピニオンと、該ピニオンの貫通孔に挿入され該ピニオンの自転運動を取出すための複数個のクランクピンと、前記クランクピンを回転可能に支持し、前記ケースの中心軸線の周りに回転する支持ブロックとを備え、前記ケースの中心軸線上に配置された入力歯車および前記クランクピンに設けられ該入力歯車と噛合う伝達歯車とから構成された前段の変速機構が前記支持ブロックの一端部に位置されており、該支持ブロックの前記一端部側端面の外周に前記ケースの外径近傍まで延びるフランジ部が形成され、該フランジ部の半径方向外側近傍位置に相手部材を締結するための貫通タップが設けられていることを特徴とする偏心揺動型歯車装置が提供される。 In the present invention, an inner tooth is provided on the inner periphery, the case rotates around the central axis, an outer tooth meshing with the inner tooth is provided on the outer periphery, and a plurality of through holes are disposed in the inner peripheral direction. A pinion that engages with the case and can move eccentrically, a plurality of crank pins that are inserted into the through holes of the pinion and take out the rotation of the pinion, and the crank pin is rotatably supported, and the case A transmission block provided on the crank pin and meshed with the input gear, the input gear disposed on the central axis of the case. Is located at one end of the support block, and a flange portion extending to the vicinity of the outer diameter of the case is formed on the outer periphery of the end surface on the one end portion side of the support block. Eccentrically oscillating gear device, wherein a through tapped for fastening the mating member on the side near the position is provided is provided.
この偏心揺動型歯車装置において、前記支持ブロックの軸方向の一端部に凹部が形成され、前記前段の変速機構が前記支持ブロックの凹部に収納されていることが好ましい。 In this eccentric oscillating gear device, it is preferable that a recess is formed at one end in the axial direction of the support block, and the transmission mechanism of the previous stage is housed in the recess of the support block.
本発明においては、前記支持ブロックの外周に前記ケースの外径近傍まで延びるフランジ部を形成し、該フランジ部の半径方向外側近傍位置に相手部材を締結するための貫通タップを設けたので、ボルトのPCD(ピッチ円直径)が大きくでき、歯車装置(減速機)の許容伝達トルクを向上させることができる。 In the present invention, a flange portion extending to the vicinity of the outer diameter of the case is formed on the outer periphery of the support block, and a through tap for fastening the mating member is provided at a position near the outer side in the radial direction of the flange portion. PCD (pitch circle diameter) can be increased, and the allowable transmission torque of the gear unit (reduction gear) can be improved.
また、本発明においては、フランジ部を大きくしているので、相手部材と接する平坦面を確保することができ、シール性を向上させることができる。 Moreover, in this invention, since the flange part is enlarged, the flat surface which contact | connects an other party member can be ensured, and a sealing performance can be improved.
更にまた、本発明においては、フランジ部を大きくしているので、クランクピンに取着する歯車を従来より大きくでき、前段減速比を大きく設定できるので、総減速比を大きくすることができる。 Furthermore, in the present invention, since the flange portion is enlarged, the gear attached to the crankpin can be made larger than before, and the front reduction ratio can be set larger, so that the total reduction ratio can be increased.
以下、添付図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説明する。図1は本発明に係る歯車装置4を産業ロボットの2つのアーム1、2を枢動可能に枢着する関節部に設けた実施例の一部を断面とした図であり、図2のI−I線に沿って断面としている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of a part of an embodiment in which a gear device 4 according to the present invention is provided at a joint portion that pivotally attaches two
この歯車装置4は偏心揺動型減速機であり、偏心揺動型減速機の支持ブロック13を一方のアーム1に締結するとともに、ケース37側を他方のアーム2に連結しているものである。この実施例において、駆動モータ3は電動サーボモータであり、サーボモータ3に連結した歯車装置4は、第1段(前段)が平歯車減速機構で、第2段(後段)が偏心揺動型歯車減速機の2段減速機構となっている。
The gear device 4 is an eccentric oscillating speed reducer, and the
最初に偏心揺動型歯車減速機の構造を述べる。支持ブロック13は、円板状部17、円板状部17に突設した柱状部21および端円板25からなり、ケース37の回転軸線の周りに回転可能である。
First, the structure of the eccentric oscillating gear reducer will be described. The
円板状部17の表面には隣接柱状部21間に所定深さの軸受装着孔17bを形成し、端円板17の裏面(図1において支持ブロック13の左側端面)に凹部を形成している。更に、柱状部21の中心部分には入力回転軸11を嵌挿する中心孔21aを穿っている。入力回転軸11はサーボモータ3の出力軸と一体形成されている。
A
また、図1の右側に示す如く、支持ブロック13の一部をなす端円板25を円板状部17の柱状部21にピン26により一体的に結合しており、端円板25を円板状部17の柱状部21にボルト24によって固定している。螺子孔21eはボルト24の締結孔であり、柱状部21に形成されている。
Further, as shown on the right side of FIG. 1, an
端円板25には、柱状部21のピン孔21bに対応してピン孔25dを穿ち、螺子孔21eに対応してボルト貫通孔25cを穿ち、前述の円板状部17に形成した軸受装着孔17bに対応して軸受装着孔25bを形成している。軸受装着孔17b、25bにそれぞれコロ軸受27、29を装着し、該軸受27、29間にピニオン33の自転運動を取出すクランクピン31を回転可能に両端支持している。クランクピン31はその回転軸線に対し偏心配置した2つのクランク部31a、31bを有し、ピニオン33がクランク部31a、31bに嵌合されている。
The
ピニオン33は外周面にペリサイクロイド曲線への等距離曲線からなる歯形の外歯を有し、クランクピン31のクランク部31aまたは31bに軸受35を介して係合する貫通孔33bを具備する。
The
本実施例においては、支持ブロック13の円板状部17および端円板25の外周部にボール軸受36a、36bを装着し、ケース37を中心軸線aの周りに回転可能に支持している。ケース37はボルト7により他方のアーム2に連結されており、その内周面に、ピニオン33の外周に形成した外歯の歯数より僅かに多い数の内歯を形成している。クランクピン31の自転運動によりそのクランク部31a、31bの中心軸線がクランクピン31の回転軸線に対して公転運動することにより2つのピニオン33は偏心公転運動され、外歯がケース37の内歯歯車と係合する。
In this embodiment,
本実施例においては、ケース37の中心軸線a上に配置される入力回転軸(サーボモータの出力軸)11の左側先端部に入力歯車としての第1外歯車41を一体に形成し、または止着し、また前記両端支持されたクランクピン31の左端部に第1外歯車41の歯数より大きな歯数を有する伝達歯車としての第2外歯車43を止着し、両歯車41、43を噛合させて前段の変速機構を構成しており、この前段の変速機構は前述した支持ブロック13の凹部に収納されている。
In the present embodiment, a first
この実施例においては、サーボモータ3の出力軸と入力回転軸11とが一体となっているとともに、入力回転軸11に止着した第1外歯車41を第2外歯車43で支承しており、入力回転軸11のための軸受を省略している。前述したケース37を回転可能に支持する軸受36aの外側にオイルシール49を設けて歯車装置4からの潤滑油洩れを防止する。
In this embodiment, the output shaft of the
サーボモータ3の出力軸(すなわち、歯車装置の入力回転軸11)の回転は入力回転軸11に止着した第1外歯車41を通じそれに噛合う第2外歯車43に両歯車41、43の歯数比に応じ減速(第1段の減速)して伝達される。第2外歯車43の回転により支持ブロック13に回転可能に両端支持されたクランクピン31のクランク部31aは公転運動を生じ、ピニオン33は軸受35を介して貫通孔33bがクランク部31aに係合しているので、クランク部31aの公転運動により偏心公転運動される。このとき、複数個のクランクピン31は、ピニオン33の公転運動成分と自転運動成分のうち、自転運動成分のみがケース37に取り出されるように、機能している。従って、ピニオン33の偏心公転運動によりピニオン33の外周に形成した外歯33aがケース37の内周に形成した内歯歯車に係合しケース37を減速回転(第2段の減速)させる。
The rotation of the output shaft of the servo motor 3 (that is, the
本発明においては、支持ブロック13のフランジ部13cを図1に示すように軸受36a、36bを越えて軸受36a、36bよりも外側に半径方向に大きくしており、この大きくしたフランジ部13cにアーム固定用タップ13aを設けている。アーム固定用タップ13aは、所謂貫通タップである。アーム1の外側からアーム1に穿設したボルト挿入孔1aを経てボルト5をアーム固定用タップ13aへ軸方向に挿入して本発明の歯車装置(偏心揺動型歯車装置)4をアーム1に締結する。なお、ボルト5はフランジ部13cの厚さを越えて貫通はしていない。このようにフランジ部13cを大きくしているので、ボルト5のPCD(ピッチ円直径)が大きくでき、歯車装置(減速機)の許容伝達トルクを向上させることができる。また、本発明を溶接作業を行なう産業ロボットに用いても切粉や火花がオイルシール49を損ねることを防止できる。更に、アーム固定用タップ13aをオイルシール49の半径方向外側位置に設けたことにより、所謂貫通タップとしても油漏れしないので、減速機の軸方向長さを短くできる。
In the present invention, the flange portion 13c of the
図2は、本発明に係る歯車装置(偏心揺動型歯車減速機)4からロボットのアーム1を取り外した状態の端面図であり、上述した歯車装置4をロボットのアーム1にボルト5により取付けるためのタップ13aの配置状態を示している。
FIG. 2 is an end view of the state in which the
図2において、3つの第2外歯車の外側位置にはタップ13aが存在せず、相手部材1と接する平坦面13dを確保することができ、シール性を向上することができる。また、本発明によれば、ボルトのPCD(ピッチ円直径)が大きくでき、歯車装置(減速機)の許容伝達トルクも向上できる。
In FIG. 2, the taps 13a do not exist at the outer positions of the three second external gears, and a
この上述したような構成として、本発明においてはアーム1の左側から穴1aを通じてアーム固定用タップ13aにボルト5を挿入し、このボルト5により本発明に係る歯車装置(減速機)4をアーム1に固定して用いる。
With this configuration as described above, in the present invention, the
1 アーム
2 アーム
3 サーボモータ
4 歯車装置(偏心揺動型減速機)
5 アーム固定用ボルト
11 入力回転軸
13 支持ブロック
13a 貫通タップ
13c フランジ部
31 クランクピン
37 ケース
41 入力歯車
43 伝達歯車
1
5 Arm fixing
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004334870A JP2006144888A (en) | 2004-11-18 | 2004-11-18 | Eccentrically swing type gear device |
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JP2004334870A JP2006144888A (en) | 2004-11-18 | 2004-11-18 | Eccentrically swing type gear device |
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- 2004-11-18 JP JP2004334870A patent/JP2006144888A/en active Pending
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