JP2018094679A - Robot, flexible gear, and gear device - Google Patents
Robot, flexible gear, and gear device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2018094679A JP2018094679A JP2016241959A JP2016241959A JP2018094679A JP 2018094679 A JP2018094679 A JP 2018094679A JP 2016241959 A JP2016241959 A JP 2016241959A JP 2016241959 A JP2016241959 A JP 2016241959A JP 2018094679 A JP2018094679 A JP 2018094679A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gear
- flexible
- flexible gear
- axis
- robot
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Landscapes
- Manipulator (AREA)
- Retarders (AREA)
Abstract
Description
本発明は、ロボット、可撓性歯車および歯車装置に関するものである。 The present invention relates to a robot, a flexible gear, and a gear device.
少なくとも1つのアームを含んで構成されたロボットアームを備えるロボットでは、例えば、ロボットアームの関節部をモーターにより駆動するが、一般に、そのモーターからの駆動力を減速機により減速することが行われている。このような減速機として、例えば、特許文献1に記載されている波動歯車装置のような歯車装置が知られている。 In a robot including a robot arm configured to include at least one arm, for example, a joint portion of the robot arm is driven by a motor. Generally, a driving force from the motor is reduced by a reduction gear. Yes. As such a reduction gear, for example, a gear device such as a wave gear device described in Patent Document 1 is known.
特許文献1に記載の波動歯車装置は、円環状の剛性内歯歯車と、剛性内歯歯車の内側に同軸状態に配置されているカップ形状の可撓性外歯歯車と、可撓性外歯歯車の内側に嵌め込まれている波動発生器を有している。ここで、波動発生器は楕円状輪郭をしており、可撓性外歯歯車を楕円状に撓めて剛性内歯歯車に対して部分的に噛み合わせている。 The wave gear device described in Patent Document 1 includes an annular rigid internal gear, a cup-shaped flexible external gear arranged coaxially inside the rigid internal gear, and a flexible external tooth A wave generator is fitted inside the gear. Here, the wave generator has an elliptical outline, and the flexible external gear is bent in an elliptical shape and partially meshed with the rigid internal gear.
特許文献1に記載の波動歯車装置では、可撓性外歯歯車の底部が撓み変形し難いため、可撓性外歯歯車の胴部の底部から離れた部位に外歯を設けるとともに、外歯と剛性内歯歯車との良好な噛み合いを実現するために、可撓性歯車の胴部の長さをある程度長くする必要があり、その結果、可撓性歯車の大型化、ひいては波動歯車装置の大型化を招くという問題があった。 In the wave gear device described in Patent Document 1, since the bottom portion of the flexible external gear is difficult to bend and deform, external teeth are provided at a site away from the bottom portion of the body portion of the flexible external gear, and the external teeth In order to achieve a good meshing between the internal gear and the rigid internal gear, it is necessary to lengthen the length of the flexible gear body to some extent. There was a problem of causing an increase in size.
本発明の目的は、歯車装置の小型化を図ることができるロボット、可撓性歯車および歯車装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a robot, a flexible gear, and a gear device that can reduce the size of the gear device.
上記目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のロボットは、第1部材と、
アームを含んで構成され、前記第1部材に対して回動可能に設けられている第2部材と、
前記第1部材および前記第2部材の一方から他方へ駆動力を伝達する歯車装置と、を備え、
前記歯車装置は、可撓性を有する外歯車である可撓性歯車を有し、
前記可撓性歯車は、
筒状の胴部と、
前記胴部の一端部に接続されている底部と、を有し、
前記底部は、前記胴部の中心軸まわりに沿って設けられている凹部を有することを特徴とする。
The above object is achieved by the present invention described below.
The robot of the present invention includes a first member,
A second member configured to include an arm and rotatably provided with respect to the first member;
A gear device that transmits a driving force from one of the first member and the second member to the other,
The gear device has a flexible gear which is an external gear having flexibility,
The flexible gear is
A tubular body,
A bottom part connected to one end of the body part,
The bottom portion has a recess provided along a central axis of the body portion.
このようなロボットによれば、可撓性歯車の底部に胴部の中心軸まわりに沿って凹部が設けられているため、底部を撓み変形(中心軸に垂直な方向に伸縮)しやすくすることができる。そして、その底部の撓み変形に伴って、胴部の中心軸に対する胴部の外周面の平行度を高く保ったまま、胴部の中心軸に対して垂直な断面形状が楕円形または長円形となるように、胴部を撓み変形させることができる。そのため、胴部の中心軸に沿った方向での長さを短くすることができる。その結果、可撓性歯車の小型化、ひいては歯車装置の小型化を図ることができる。また、底部が撓み変形可能であるため、可撓性歯車に取り付けられる出力軸または入力軸に対して胴部の中心軸が取り付け誤差等によりずれたり傾斜したりしたとしても、そのような取り付け誤差等により可撓性歯車に生じる応力を低減することができ、その結果、可撓性歯車の耐久性を向上させることができるという利点もある。 According to such a robot, since the concave portion is provided in the bottom portion of the flexible gear along the central axis of the trunk portion, the bottom portion can be easily deformed (expanded and contracted in a direction perpendicular to the central axis). Can do. Then, along with the bending deformation of the bottom part, the cross-sectional shape perpendicular to the central axis of the trunk part is elliptical or oval while keeping the parallelism of the outer peripheral surface of the trunk part high with respect to the central axis of the trunk part. Thus, the body portion can be bent and deformed. Therefore, the length in the direction along the central axis of the trunk portion can be shortened. As a result, it is possible to reduce the size of the flexible gear and consequently the gear device. In addition, since the bottom part can be bent and deformed, even if the center axis of the body part is displaced or inclined due to an attachment error or the like with respect to the output shaft or the input shaft attached to the flexible gear, such an attachment error. As a result, the stress generated in the flexible gear can be reduced, and as a result, the durability of the flexible gear can be improved.
本発明のロボットでは、前記凹部は、前記底部の前記胴部とは反対側の面に設けられていることが好ましい。 In the robot according to the aspect of the invention, it is preferable that the concave portion is provided on a surface of the bottom portion opposite to the body portion.
これにより、底部が胴部とは反対側に突出することを低減することができる。そのため、可撓性歯車の小型化を図りやすい。 Thereby, it can reduce that a bottom part protrudes on the opposite side to a trunk part. Therefore, it is easy to reduce the size of the flexible gear.
本発明のロボットでは、前記底部は、前記胴部の中心軸まわりに沿って設けられている凸部を有することが好ましい。
これにより、比較的簡単な構成で底部を撓み変形しやすくすることができる。
In the robot according to the aspect of the invention, it is preferable that the bottom portion has a convex portion provided around the central axis of the trunk portion.
As a result, the bottom portion can be easily bent and deformed with a relatively simple configuration.
本発明のロボットでは、前記底部は、複数の前記凹部および前記凸部を有することが好ましい。
これにより、比較的簡単な構成で底部をより撓み変形しやすくすることができる。
In the robot according to the aspect of the invention, it is preferable that the bottom portion includes a plurality of the concave portions and the convex portions.
As a result, the bottom portion can be more easily bent and deformed with a relatively simple configuration.
本発明のロボットでは、前記底部は、前記中心軸に沿った断面で見たとき、前記凹部および前記凸部により屈曲または湾曲した部分を有することが好ましい。
これにより、比較的簡単な構成で底部をより撓み変形しやすくすることができる。
In the robot according to the aspect of the invention, it is preferable that the bottom portion has a portion bent or curved by the concave portion and the convex portion when viewed in a cross section along the central axis.
As a result, the bottom portion can be more easily bent and deformed with a relatively simple configuration.
本発明のロボットでは、前記可撓性歯車は、前記胴部に設けられている外歯を有し、
前記外歯と前記底部との間の距離は、前記外歯の前記中心軸に沿った方向での長さよりも小さいことが好ましい。
In the robot of the present invention, the flexible gear has external teeth provided on the body portion,
The distance between the external teeth and the bottom is preferably smaller than the length of the external teeth in the direction along the central axis.
これにより、外歯の歯幅(歯すじの長さ)を長くしつつ、胴部の中心軸に沿った方向での長さを短くすることができる。そのため、可撓性歯車の許容トルクを大きくしつつ、可撓性歯車の小型化を図ることができる。 Thereby, the length in the direction along the central axis of the trunk portion can be shortened while increasing the tooth width (length of the tooth trace) of the external teeth. Therefore, it is possible to reduce the size of the flexible gear while increasing the allowable torque of the flexible gear.
本発明の可撓性歯車は、可撓性を有する外歯車である可撓性歯車であって、
筒状の胴部と、
前記胴部の一端部に接続されている底部と、を有し、
前記底部は、前記胴部の中心軸まわりに沿って設けられている凹部を有することを特徴とする。
The flexible gear of the present invention is a flexible gear which is an external gear having flexibility,
A tubular body,
A bottom part connected to one end of the body part,
The bottom portion has a recess provided along a central axis of the body portion.
このような可撓性歯車によれば、可撓性歯車の小型化、ひいては歯車装置の小型化を図ることができる。また、可撓性歯車の耐久性を向上させることができるという利点もある。 According to such a flexible gear, it is possible to reduce the size of the flexible gear and consequently the gear device. There is also an advantage that the durability of the flexible gear can be improved.
本発明の歯車装置は、本発明の可撓性歯車を備えることを特徴とする。
このような歯車装置によれば、歯車装置の小型化を図ることができる。また、歯車装置の耐久性を向上させることができるという利点もある。
The gear device of the present invention includes the flexible gear of the present invention.
According to such a gear device, it is possible to reduce the size of the gear device. There is also an advantage that the durability of the gear device can be improved.
以下、本発明のロボット、可撓性歯車および歯車装置を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, a robot, a flexible gear, and a gear device of the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
1.ロボット
まず、本発明のロボットの実施形態について説明する。
1. Robot First, an embodiment of the robot of the present invention will be described.
図1は、本発明のロボットの実施形態の概略構成を示す図である。
図1に示すロボット100は、精密機器やこれを構成する部品(対象物)の給材、除材、搬送および組立等の作業を行うことができる。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an embodiment of a robot of the present invention.
The
ロボット100は、6軸の垂直多関節ロボットであり、基台111と、基台111に接続されたロボットアーム120と、ロボットアーム120の先端部に設けられた力検出器140およびハンド130と、を有する。また、ロボット100は、ロボットアーム120を駆動させる動力を発生させる複数の駆動源(モーター150および歯車装置1を含む)を制御する制御装置110と、を有している。
The
基台111は、ロボット100を任意の設置箇所に取り付ける部分である。なお、基台111の設置箇所は、特に限定されず、例えば、床、壁、天井、移動可能な台車上などが挙げられる。
The
ロボットアーム120は、第1アーム121(アーム)と、第2アーム122(アーム)と、第3アーム123(アーム)と、第4アーム124(アーム)と、第5アーム125(アーム)と、第6アーム126(アーム)とを有し、これらが基端側から先端側に向ってこの順に連結されている。第1アーム121は、基台111に接続されている。第6アーム126の先端には、例えば、各種部品等を把持するハンド130(エンドエフェクター)が着脱可能に取り付けられている。このハンド130は、2本の指131、132を有しており、指131、132で例えば各種部品等を把持することができる。
The
基台111には、第1アーム121を駆動するサーボモーター等のモーター150および歯車装置1(減速機)を有する駆動源が設けられている。また、図示しないが、各アーム121〜126にも、それぞれ、モーターおよび減速機を有する複数の駆動源が設けられている。そして、各駆動源は、制御装置110により制御される。
The
このようなロボット100では、歯車装置1が、基台111(第1部材)および第1アーム121(第2部材)の一方側から他方側へ駆動力を伝達する。より具体的には、歯車装置1が、第1アーム121を基台111に対して回動させる駆動力を基台111側から第1アーム121側へ伝達する。ここで、歯車装置1が減速機として機能することにより、駆動力を減速して第1アーム121を基台111に対して回動させることができる。なお、「回動」とはある中心点に対して一方向またはその反対方向を含めた双方向に動くこと、および、ある中心点に対して回転することを含むものである。
In such a
このように、ロボット100は、「第1部材」である基台111と、基台111に対して回動可能に設けられた「第2部材」である第1アーム121と、基台111(第1部材)および第1アーム121(第2部材)の一方側から他方側へ駆動力を伝達する歯車装置1と、を備えている。なお、第2〜第6アーム122〜126のうち第1アーム121側から順次任意の数選択したアームを「第2部材」と捉えてもよい。すなわち、第1アーム121、および、第2〜第6アーム122〜126のうち第1アーム121側から順次任意の数選択したアームからなる構造体が「第2部材」であるとも言える。例えば、第1、第2アーム121、122からなる構造体が「第2部材」であるとも言えるし、ロボットアーム120全体が「第2部材」であるとも言える。また、「第2部材」がハンド130を含んでいてもよい。すなわち、ロボットアーム120およびハンド130からなる構造体が「第2部材」であるとも言える。
As described above, the
以上説明したようなロボット100は、以下に説明するような歯車装置1を備えることにより、歯車装置1の小型化を図ることができる。
The
2.歯車装置
以下、本発明の歯車装置の実施形態について説明する。
2. Gear Device Hereinafter, an embodiment of a gear device of the present invention will be described.
<第1実施形態>
図2は、本発明の第1実施形態に係る歯車装置を示す分解斜視図である。図3は、図2に示す歯車装置の縦断面図である。図4は、図2に示す歯車装置の正面図である。なお、各図では、説明の便宜上、必要に応じて各部の寸法を適宜誇張して図示しており、各部間の寸法比は実際の寸法比とは必ずしも一致しない。
<First Embodiment>
FIG. 2 is an exploded perspective view showing the gear device according to the first embodiment of the present invention. 3 is a longitudinal sectional view of the gear device shown in FIG. FIG. 4 is a front view of the gear device shown in FIG. In each drawing, for convenience of explanation, the dimensions of the respective parts are appropriately exaggerated as necessary, and the dimensional ratio between the respective parts does not necessarily match the actual dimensional ratio.
図2ないし図4に示す歯車装置1は、波動歯車装置であり、例えば減速機として用いられる。この歯車装置1は、内歯車である剛性歯車2と、剛性歯車2の内側に配置されているカップ型の外歯車である可撓性歯車3と、可撓性歯車3の内側に配置されている波動発生器4と、を有している。また、図示しないが、歯車装置1の各部(摺動部または接触部)には、必要に応じて、グリース等の潤滑剤が適宜配置されている。
A gear device 1 shown in FIGS. 2 to 4 is a wave gear device, and is used, for example, as a speed reducer. The gear device 1 includes a
この歯車装置1では、可撓性歯車3の横断面が波動発生器4により楕円形または長円形に変形した部分を有し、当該部分の長軸側の両端部(図3および図4中の上部および下部)において可撓性歯車3が剛性歯車2と噛み合っている。そして、剛性歯車2および可撓性歯車3の歯数が互いに異なっている。
In this gear device 1, the cross section of the
このような歯車装置1において、例えば、波動発生器4に駆動力(例えば、前述したモーター150からの駆動力)が入力されると、剛性歯車2および可撓性歯車3は、互いの噛み合い位置が周方向に移動しながら、歯数差に起因して軸線aまわりに相対的に回転する。これにより、駆動源から波動発生器4に入力された駆動力を減速して可撓性歯車3から出力することができる。すなわち、波動発生器4を入力軸側、可撓性歯車3を出力軸側とする減速機を実現することができる。
In such a gear device 1, for example, when a driving force (for example, a driving force from the
以下、歯車装置1の構成を簡単に説明する。
図2ないし図4に示すように、剛性歯車2は、径方向に実質的に撓まない剛体で構成された歯車であって、内歯23を有するリング状の内歯車である。本実施形態では、剛性歯車2が、平歯車である。すなわち、内歯23は、軸線aに対して平行な歯スジを有する。なお、内歯23の歯スジは、軸線aに対して傾斜していてもよい。すなわち、剛性歯車2は、ハスバ歯車またはヤマバ歯車であってもよい。
Hereinafter, the configuration of the gear device 1 will be briefly described.
As shown in FIG. 2 to FIG. 4, the
可撓性歯車3は、剛性歯車2の内側に挿通されている。この可撓性歯車3は、径方向に撓み変形可能な可撓性を有する歯車であって、剛性歯車2の内歯23に噛み合う外歯33(歯)を有する外歯車である。また、可撓性歯車3の歯数は、剛性歯車2の歯数よりも少ない。このように可撓性歯車3および剛性歯車2の歯数が互いに異なることにより、減速機を実現することができる。
The
本実施形態では、可撓性歯車3は、図3中軸線a方向の左端に開口35を有するカップ状をなし、その外周面に外歯33が形成されている。ここで、可撓性歯車3は、軸線aまわりの筒状(より具体的には円筒状)の胴部31(筒部)と、胴部31の軸線a方向での一端部側(図3中軸線a方向の右側)に接続(形成)されている底部32と、を有する。
In the present embodiment, the
胴部31は、その径方向(軸線aに対して垂直な方向)に撓み変形可能に構成されている。この胴部31の外周面には、外歯33が設けられている。底部32は、入力軸または出力軸が接続可能に構成されている。また、底部32は、図3に示すように、撓み変形可能(変形が容易な)な易変形部30を有している。これにより、易変形部30の変形に伴って、胴部31の径方向での撓み変形がより容易となる。この易変形部30は、後述する孔321、322が設けられている部分よりも薄肉に形成されているとともに、図3に示す断面において蛇腹状に湾曲した形状をなしている。そのため、易変形部30は、底部32の胴部31とは反対側(図3中右側)の面に設けられている凹部323と、底部32の胴部31側(図3中左側)の面の凹部323と同一半径位置に設けられている凸部324と、を有する。ここで、凹部323は、胴部31と底部32との接続部よりも胴部31側に凹没している。また、凸部324は、胴部31と底部32との接続部よりも胴部31側に突出している。なお、易変形部30については、後に詳述する。
The
また、図3に示すように、底部32には、軸線aに沿って貫通した孔321と、孔321の周囲において貫通した複数の孔322と、が形成されている。孔321には、出力側の軸体(図示せず)を挿通することができる。また、孔322には、出力側の軸体(図示せず)を底部32に固定するためのネジを挿通するネジ孔として用いることができる。なお、これらの孔は、適宜設ければよく、省略することもできる。
As shown in FIG. 3, the bottom 32 is formed with a
図3および図4に示すように、波動発生器4は、可撓性歯車3の内側に配置され、軸線aまわりに回転可能である。そして、波動発生器4は、可撓性歯車3の胴部31の横断面を長軸Laおよび短軸Lbとする楕円形または長円形に変形させて外歯33を剛性歯車2の内歯23に噛み合わせる。ここで、可撓性歯車3および剛性歯車2は、同一の軸線aまわりに回転可能に互いに内外で噛み合わされることとなる。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
本実施形態では、波動発生器4は、本体部41と、本体部41の外周に装着されているベアリング42と、を有している。本体部41は、軸線aまわりに回転する軸部411と、軸部411の一端部から外側に突出しているカム部412と、を有している。ここで、カム部412の外周面は、軸線aに沿った方向から見たときに、図3および図4中の上下方向を長軸とする楕円形または長円形をなしている。ベアリング42は、可撓性の内輪421および外輪423と、これらの間に配置されている複数のボール422と、を有している。ここで、内輪421は、本体部41のカム部412の外周面に嵌め込まれ、カム部412の外周面に沿って楕円形または長円形に弾性変形している。それに伴って、外輪423も楕円形または長円形に弾性変形している。外輪423の外周面424は、胴部31の内周面311に当接している。また、内輪421の外周面および外輪423の内周面は、それぞれ、複数のボール422を周方向に沿って案内させつつ転動させる軌道面となっている。また、図示しないが、複数のボール422は、互いの周方向での間隔を一定に保つように保持器により保持されている。
In the present embodiment, the
このような波動発生器4は、本体部41の軸線aまわりの回転に伴って、カム部412の向きが変わり、それに伴って、外輪423の外周面424も変形し、剛性歯車2および可撓性歯車3の互いの噛み合い位置を周方向に移動させる。
In such a
以上、歯車装置1の構成を簡単に説明した。このような歯車装置1では、前述したように、例えば、波動発生器4に駆動力(例えば、前述したモーター150からの駆動力)が入力されると、剛性歯車2および可撓性歯車3は、互いの噛み合い位置が周方向に移動しながら、歯数差に起因して軸線aまわりに相対的に回転する。その際、可撓性歯車3の胴部31がその径方向に繰り返し(前記回転に同期して)変形する。特に、前述したように可撓性歯車3の底部32が易変形部30を有しており、この易変形部の変形により底部32が胴部31とともに径方向に撓み変形する。これにより、胴部31の軸線a方向での全域にわたって径方向に撓み変形することが可能となり、可撓性歯車3の小型化を図ることができる。以下、この点について詳述する。
The configuration of the gear device 1 has been briefly described above. In such a gear device 1, as described above, for example, when a driving force (for example, the driving force from the
(易変形部の詳細な説明)
図5は、図2に示す歯車装置が備える可撓性歯車の縦断面図である。図6は、図2に示す歯車装置が備える可撓性歯車をその底部側から見た図である。図7は、図6に示す可撓性歯車が波動発生器により変形した状態を示す図である。図8は、図5に示す可撓性歯車の部分拡大断面図である。図9は、従来の可撓性歯車を説明するための縦断面図である。
(Detailed description of the easily deformable part)
FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a flexible gear provided in the gear device shown in FIG. 6 is a view of the flexible gear provided in the gear device shown in FIG. 2 as viewed from the bottom side. FIG. 7 is a view showing a state where the flexible gear shown in FIG. 6 is deformed by the wave generator. FIG. 8 is a partially enlarged sectional view of the flexible gear shown in FIG. FIG. 9 is a longitudinal sectional view for explaining a conventional flexible gear.
前述したように、歯車装置1は、可撓性を有する外歯車である可撓性歯車3を有する。この可撓性歯車3は、図5に示すように、筒状の胴部31と、胴部31の一端部(軸線a方向の右側)に接続(形成)されている底部32と、を有する。
As described above, the gear device 1 includes the
特に、底部32は、変形容易な易変形部30を有する。ここで、易変形部30は、図5に示すように、軸線aに沿った断面(縦断面)で見たとき、胴部31の肉厚(外歯33が設けられていない部分の厚さ)と同程度の厚さで薄肉に形成されているとともに、蛇腹状に湾曲した形状をなしている。そのため、易変形部30は、底部32の胴部31とは反対側の面に設けられている凹部323と、底部32の胴部31側の面の凹部323と同一半径位置に設けられている凸部324と、を有する。この凹部323および凸部324は、それぞれ、図6に示すように、軸線aを中心として、底部32の周方向での全域にわたって設けられている。したがって、凹部323および凸部324は、それぞれ、軸線aに沿った方向から見たとき、環状をなしている。本実施形態では、軸線aに沿った方向から見た凹部323および凸部324の形状は、円環状をなしている。このように、凹部323および凸部324は、それぞれ、胴部31の中心軸(軸線a)まわりに沿って設けられている。
In particular, the bottom 32 has an easily
なお、軸線aに沿った方向から見た凹部323および凸部324の形状は、円環状に限定されず、例えば、6角形以上の多角形であってもよい。また、凹部323および凸部324は、底部32の周方向での全域にわたって連続的に設けられていなくてもよく、複数に分割されて断続的に設けられていてもよい。また、軸線aに沿った方向から見た凹部323および凸部324の形状は、互いに異なっていてもよい。さらに、後述する実施形態のように、凹部323および凸部324のうちの少なくとも一方は、底部32の半径方向に沿って複数(各々の寸法は異なっていてもよい)設けられていてもよい。
In addition, the shape of the recessed
前述したように、底部32は、胴部31の中心軸(軸線a)まわりに沿って設けられている凹部323を有する。これにより、底部32を撓み変形(軸線aに垂直な方向に伸縮)しやすくすることができる。そして、その底部32の撓み変形に伴って、胴部31の中心軸(軸線a)に対する胴部31の外周面の平行度を高く保ったまま、胴部31の中心軸(軸線a)に対して垂直な断面形状が楕円形または長円形となるように、胴部31を撓み変形させることができる。そのため、胴部31の中心軸(軸線a)に沿った方向での長さ(図5に示す長さL)を短くすることができる。その結果、可撓性歯車3の小型化、ひいては歯車装置1の小型化を図ることができる。また、底部32が撓み変形可能であるため、可撓性歯車3に取り付けられる出力軸または入力軸に対して胴部31の中心軸(軸線a)が取り付け誤差等によりずれたり傾斜したりしたとしても、そのような取り付け誤差等により可撓性歯車3に生じる応力を低減することができ、その結果、可撓性歯車3の耐久性を向上させることができるという利点もある。さらに、ベアリング42にクロスローラーベアリングを必ずしも使用する必要がなくなり、設計の自由が高くなったり、部品コストを低くできるという利点もある。
As described above, the
ここで、凹部323は、底部32の胴部31とは反対側の面に設けられている。これにより、底部32が胴部31とは反対側に突出することを低減することができる。そのため、可撓性歯車3の小型化を図りやすい。
Here, the
また、底部32は、胴部31の中心軸(軸線a)周りに沿って設けられている凸部324を有する。これにより、比較的簡単な構成で底部32を撓み変形しやすくすることができる。
In addition, the
特に、本実施形態では、底部32は、胴部31の中心軸(軸線a)に沿った断面で見たとき、凹部323および凸部324により屈曲または湾曲した部分を有する。すなわち、底部32は、胴部31の中心軸(軸線a)に沿った断面で見たとき、屈曲または湾曲した部分(曲部)を有し、当該部分の一方(図5中右側)の面が凹部323を構成し、当該部分の他方(図5中左側)の面が凸部324を構成している。これにより、比較的簡単な構成で底部32をより撓み変形しやすくすることができる。特に、底部32が、胴部31の中心軸(軸線a)に沿った断面で見たとき、胴部31の中心軸に沿った方向成分を有して延びている部分を有することで、底部32が胴部31の中心軸に対して垂直な方向に伸縮しやすくなる。そのため、後述するように外歯33の姿勢変化を的確に小さくすることができる。
In particular, in the present embodiment, the
また、可撓性歯車3は、胴部31に設けられている外歯33を有し、外歯33と底部32との間の距離(外歯33の底部32側の端部と底部32との軸線a方向での最大距離)L1は、外歯33の軸線a(胴部31の中心軸)に沿った方向での長さ(外歯33の歯幅)L2よりも小さい。これにより、外歯33の歯幅(長さL2)を長くしつつ、胴部31の中心軸(軸線a)に沿った方向での長さLを短くすることができる。そのため、可撓性歯車3の許容トルクを大きくしつつ、可撓性歯車3の小型化を図ることができる。
The
以下、胴部31の中心軸に沿った方向での長さLを短くすることができる理由について説明する。
Hereinafter, the reason why the length L in the direction along the central axis of the
前述したように、可撓性歯車3は、易変形部30の変形を伴って胴部31を径方向に撓み変形させることができる。このとき、波動発生器4が胴部31の横断面を長軸Laおよび短軸Lbとする楕円形または長円形に変形させる。これに伴って、図7に示すように、凹部323および凸部324が、それぞれ、長軸Laに沿った方向に伸長するとともに、短軸Lbに沿った方向に収縮する。すなわち、長軸Laに沿った方向における凹部323または凸部324の幅Waが自然状態(波動発生器4による変形のない状態)での凹部323または凸部324の幅Wよりも長くなるとともに、短軸Lbに沿った方向における凹部323または凸部324の幅Wbが自然状態での凹部323または凸部324の幅Wよりも短くなる。
As described above, the
そのため、胴部31の開口35側の端部(底部32とは反対側の端部)だけでなく、胴部31の底部32側の端部も、前述したように楕円形または長円形に変形させることができる。これにより、波動発生器4により胴部31を変形させた際に、軸線aに対する胴部31の外周面の平行度を高く保つことができる。すなわち、外歯33の姿勢変化を小さくしながら外歯33を軸線aに対して垂直な方向(図5中矢印αで示す方向)に変位させることができる。したがって、外歯33と底部32との間の距離L1が小さくても、外歯33を内歯23に噛み合わせることができる。
Therefore, not only the end portion on the
これに対し、図9に示すように、易変形部30を省略した底部32Xを有する可撓性歯車3Xでは、底部32Xが撓み変形しないため、胴部31の開口35側の端部のみが楕円形または長円形に変形する。すなわち、外歯33が軸線aに対して垂直な方向よりも傾斜した方向(図9中矢印βで示す方向)に変位してしまい、それに伴って、外歯33が軸線aに対して傾斜してしまう。このような可撓性歯車3Xにおいて、前述したような外歯33の傾斜をできるだけ小さくするには、外歯33と底部32Xとの間の距離(L1)を長くする必要がある。そうしないと、外歯33と内歯23との噛み合い長さが短くなるだけでなく、胴部31と底部32との接続部に過度な応力が生じて、可撓性歯車3Xの耐久性を極端に低下させてしまう。
On the other hand, as shown in FIG. 9, in the
以上のように、胴部31が易変形部30を有することにより、胴部31が楕円形または長円形に変形した際、胴部31における外歯33の開口35側の端部と底部32側の端部変形量の差を小さくすることができる。そのため、距離L1を小さくすることができ、歯車装置1の小型化に寄与する。
As described above, when the
可撓性歯車3の構成材料としては、前述したような可撓性歯車3の機能を発揮することができれば、特に限定されず、例えば、樹脂材料、金属材料等が挙げられるが、金属材料を用いることが好ましく、特に、機械的特性および加工性に優れ、かつ、比較的安価であることから、鉄系材料を用いることが好ましい。かかる鉄系材料としては、特に限定されないが、例えば、鋳鉄、ニッケルクロムモリブデン鋼、クロムモリブデン鋼(SCM)、マルエージング鋼および析出硬化型ステンレス鋼のうちのいずれか1つであることが好ましい。なお、剛性歯車2および波動発生器4の構成材料も、可撓性歯車3の構成材料と同様の材料を用いることができる。また、剛性歯車2および波動発生器4は、それぞれ、実質的な剛体であるため、セラミックス材料等で構成することも可能であるが、可撓性歯車3との強度のバランスから、金属材料を用いることが好ましい。
The constituent material of the
また、前述したような構成の可撓性歯車3の製造方法としては、特に限定されず、各種加工方法を用いることができる。また、前述したような底部32の形成は、例えば、金型成型、射出成型(金属射出成型を含む)等により、胴部31の形成と一括して行ってもよいが、胴部31の形成とは別工程で行ってもよく、この場合、胴部31と底部32とをレーザー溶接、拡散接合等により接合すればよい。
Moreover, it does not specifically limit as a manufacturing method of the
<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
図10は、本発明の第2実施形態に係る可撓性歯車を示す部分拡大断面図である。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 10 is a partially enlarged sectional view showing a flexible gear according to the second embodiment of the present invention.
本実施形態は、可撓性歯車の底部の構成が異なる以外は、前述した第1実施形態と同様である。なお、以下の説明では、本実施形態に関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図10において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。 This embodiment is the same as the first embodiment described above except that the configuration of the bottom of the flexible gear is different. In the following description, the present embodiment will be described with a focus on differences from the above-described embodiment, and description of similar matters will be omitted. In FIG. 10, the same reference numerals are given to the same configurations as those in the above-described embodiment.
図10に示す可撓性歯車3Aは、筒状の胴部31と、胴部31の一端部に接続されている底部32Aと、を有する。底部32Aは、撓み変形容易な易変形部30Aを有する。この易変形部30Aは、底部32Aの胴部31とは反対側の面に設けられている凹部323A、325と、底部32Aの胴部31側の面の凹部323A、325と同一半径位置に設けられている凸部324A、326と、を有する。
A
ここで、底部32Aは、胴部31の中心軸に沿った断面において、凹部323A(第1凹部)および凸部324A(第1凸部)により屈曲または湾曲した第1部分と、凹部325(第2凹部)および凸部326(第2凸部)により屈曲または湾曲した第2部分と、を有する。また、凹部323Aの深さD(胴部31と底部32Aとの接続部よりも胴部31側に凹没している長さ)は、凹部325の深さに等しい。また、凸部324Aの高さH(胴部31と底部32Aとの接続部よりも胴部31側に突出している長さ)は、凸部326の高さに等しい。
Here, the
このように、底部32Aは、複数の凹部323A、325および凸部324A、326を有する。これにより、比較的簡単な構成で底部32Aをより撓み変形しやすくすることができる。また、前述した第1実施形態の底部32と比較した場合において、底部32Aの撓み易さが同じであっても、底部32Aの厚さを小さくすることができる。
以上説明したような第2実施形態によっても、歯車装置の小型化を図ることができる。
Thus, the
According to the second embodiment as described above, the gear device can be downsized.
<第3実施形態>
次に、本発明の第3実施形態について説明する。
図11は、本発明の第3実施形態に係る可撓性歯車を示す部分拡大断面図である。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
FIG. 11 is a partially enlarged sectional view showing a flexible gear according to the third embodiment of the present invention.
本実施形態は、可撓性歯車の底部の構成が異なる以外は、前述した第1実施形態と同様である。また、本実施形態は、第1凹部および第1凸部の大きさと第2凹部および第2凸部の大きさとが異なる以外は、前述した第2実施形態と同様である。なお、以下の説明では、本実施形態に関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図11において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。 This embodiment is the same as the first embodiment described above except that the configuration of the bottom of the flexible gear is different. Further, the present embodiment is the same as the second embodiment described above except that the sizes of the first recess and the first protrusion are different from the sizes of the second recess and the second protrusion. In the following description, the present embodiment will be described with a focus on differences from the above-described embodiment, and description of similar matters will be omitted. In FIG. 11, the same reference numerals are given to the same configurations as those in the above-described embodiment.
図11に示す可撓性歯車3Bは、筒状の胴部31と、胴部31の一端部に接続されている底部32Bと、を有する。底部32Bは、撓み変形容易な易変形部30Bを有する。この易変形部30Bは、底部32Bの胴部31とは反対側の面に設けられている凹部323A、325Bと、底部32Bの胴部31側の面の凹部323A、325Bと同一半径位置に設けられている凸部324A、326Bと、を有する。
A
ここで、底部32Bは、胴部31の中心軸に沿った断面において、凹部323Aおよび凸部324Aにより屈曲または湾曲した第1部分と、凹部325Bおよび凸部326Bにより屈曲または湾曲した第2部分と、を有する。また、凹部323Aの深さD1(胴部31と底部32Bとの接続部よりも胴部31側に凹没している長さ)は、凹部325Bの深さD2よりも大きい。また、凸部324Aの高さH1(胴部31と底部32Bとの接続部よりも胴部31側に突出している長さ)は、凸部326Bの高さH2よりも大きい。
以上説明したような第3実施形態によっても、歯車装置の小型化を図ることができる。
Here, the
The gear device can also be reduced in size by the third embodiment as described above.
<第4実施形態>
次に、本発明の第4実施形態について説明する。
図12は、本発明の第4実施形態に係る可撓性歯車を示す部分拡大断面図である。
<Fourth embodiment>
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
FIG. 12 is a partially enlarged sectional view showing a flexible gear according to the fourth embodiment of the present invention.
本実施形態は、可撓性歯車の底部の構成が異なる以外は、前述した第1実施形態と同様である。なお、以下の説明では、本実施形態に関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図12において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。 This embodiment is the same as the first embodiment described above except that the configuration of the bottom of the flexible gear is different. In the following description, the present embodiment will be described with a focus on differences from the above-described embodiment, and description of similar matters will be omitted. In FIG. 12, the same reference numerals are given to the same configurations as those in the above-described embodiment.
図12に示す可撓性歯車3Cは、筒状の胴部31と、胴部31の一端部に接続されている底部32Cと、を有する。底部32Cは、撓み変形容易な易変形部30Cを有する。この易変形部30Cは、底部32Cの胴部31とは反対側の面に設けられている凹部323Cと、底部32Cの胴部31側の面の凹部323Cとは異なる半径位置(凹部323Cよりも胴部31の中心軸側の位置)に設けられている凹部327と、を有する。これにより、底部32Cは、凹部323C、327のそれぞれの底部、および、凹部323Cと凹部327との間の部分328が、胴部31と同程度の厚さに薄肉化されている。
A
ここで、凹部323Cと凹部327との間の部分328は、胴部31の中心軸(軸線a)に沿った断面で見たとき、胴部31の中心軸に沿った方向成分を有して延びている。これにより、底部32Cが胴部31の中心軸に対して垂直な方向に伸縮しやすくなる。また、凹部323Cの深さD3(胴部31と底部32Cとの接続部よりも胴部31側に凹没している長さ)は、凹部327の深さD4と等しくても異なっていてもよい。また、深さD3、D4は、それぞれ、底部32Cの厚さTよりも小さければよい。
以上説明したような第4実施形態によっても、歯車装置の小型化を図ることができる。
Here, the portion 328 between the
The gear device can also be reduced in size by the fourth embodiment as described above.
また、さらなる変形例として、前述した第1〜第4実施形態における易変形部30、30A、30B、30Cに、底部32、32A、32B、32Cを貫通する貫通孔を例えば周方向に沿って設け、易変形部30、30A、30B、30Cの剛性をより小さくする構成とすることもできる。
Further, as a further modification, the easily
以上、本発明のロボット、可撓性歯車および歯車装置を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、各実施形態を適宜組み合わせてもよい。 The robot, the flexible gear, and the gear device of the present invention have been described based on the illustrated embodiment. However, the present invention is not limited to this, and the configuration of each part has the same function. Any configuration can be substituted. In addition, any other component may be added to the present invention. Moreover, you may combine each embodiment suitably.
前述した実施形態では、ロボットが備える基台が「第1部材」、第1アームが「第2部材」であり、第1部材から第2部材へ駆動力を伝達する歯車装置について説明したが、本発明は、これに限定されず、第n(nは1以上の整数)アームが「第1部材」、第(n+1)アームが「第2部材」であり、第nアームおよび第(n+1)アームの一方から他方へ駆動力を伝達する歯車装置についても適用可能である。また、第2部材から第1部材へ駆動力を伝達する歯車装置についても適用可能である。 In the above-described embodiment, the base provided in the robot is the “first member”, the first arm is the “second member”, and the gear device that transmits the driving force from the first member to the second member has been described. The present invention is not limited to this, and the nth (n is an integer of 1 or more) arm is the “first member”, the (n + 1) th arm is the “second member”, and the nth arm and the (n + 1) th arm The present invention can also be applied to a gear device that transmits a driving force from one arm to the other. The present invention can also be applied to a gear device that transmits a driving force from the second member to the first member.
また、前述した実施形態では、6軸の垂直多関節ロボットについて説明したが、本発明は、可撓性歯車を有する歯車装置を用いるものであれば、これに限定されず、例えば、ロボットの関節数は任意であり、また、水平多関節ロボットにも適用可能である。 In the above-described embodiment, a six-axis vertical articulated robot has been described. However, the present invention is not limited to this as long as a gear device having a flexible gear is used. The number is arbitrary, and is also applicable to a horizontal articulated robot.
また、本発明は、前述した実施形態の波動歯車装置に限定されず、カップ状の可撓性歯車を有する各種歯車装置に適用可能である。 Further, the present invention is not limited to the wave gear device of the above-described embodiment, and can be applied to various gear devices having a cup-shaped flexible gear.
1…歯車装置、2…剛性歯車、3…可撓性歯車、3A…可撓性歯車、3B…可撓性歯車、3C…可撓性歯車、3X…可撓性歯車、4…波動発生器、23…内歯、30…易変形部、30A…易変形部、30B…易変形部、30C…易変形部、31…胴部、32…底部、32A…底部、32B…底部、32C…底部、32X…底部、33…外歯、35…開口、41…本体部、42…ベアリング、100…ロボット、110…制御装置、111…基台、120…ロボットアーム、121…第1アーム、122…第2アーム、123…第3アーム、124…第4アーム、125…第5アーム、126…第6アーム、130…ハンド、131…指、132…指、140…力検出器、150…モーター、311…内周面、321…孔、322…孔、323…凹部、323A…凹部、323C…凹部、324…凸部、324A…凸部、325…凹部、325B…凹部、326…凸部、326B…凸部、327…凹部、328…部分、411…軸部、412…カム部、421…内輪、422…ボール、423…外輪、424…外周面、D…深さ、D1…深さ、D2…深さ、D3…深さ、D4…深さ、H…高さ、H1…高さ、H2…高さ、L1…距離、L2…長さ、La…長軸、Lb…短軸、W…幅、Wa…幅、Wb…幅、T…厚さ、a…軸線、α…矢印、β…矢印
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Gear apparatus, 2 ... Rigid gear, 3 ... Flexible gear, 3A ... Flexible gear, 3B ... Flexible gear, 3C ... Flexible gear, 3X ... Flexible gear, 4 ... Wave generator , 23 ... internal teeth, 30 ... easily deformable part, 30A ... easily deformable part, 30B ... easily deformable part, 30C ... easily deformable part, 31 ... trunk part, 32 ... bottom part, 32A ... bottom part, 32B ... bottom part, 32C ...
Claims (8)
アームを含んで構成され、前記第1部材に対して回動可能に設けられている第2部材と、
前記第1部材および前記第2部材の一方から他方へ駆動力を伝達する歯車装置と、を備え、
前記歯車装置は、可撓性を有する外歯車である可撓性歯車を有し、
前記可撓性歯車は、
筒状の胴部と、
前記胴部の一端部に接続されている底部と、を有し、
前記底部は、前記胴部の中心軸まわりに沿って設けられている凹部を有することを特徴とするロボット。 A first member;
A second member configured to include an arm and rotatably provided with respect to the first member;
A gear device that transmits a driving force from one of the first member and the second member to the other,
The gear device has a flexible gear which is an external gear having flexibility,
The flexible gear is
A tubular body,
A bottom part connected to one end of the body part,
The robot according to claim 1, wherein the bottom portion has a concave portion provided around a central axis of the trunk portion.
前記外歯と前記底部との間の距離は、前記外歯の前記中心軸に沿った方向での長さよりも小さい請求項1ないし5のいずれか1項に記載のロボット。 The flexible gear has external teeth provided on the body portion,
The robot according to any one of claims 1 to 5, wherein a distance between the external teeth and the bottom portion is smaller than a length of the external teeth in a direction along the central axis.
筒状の胴部と、
前記胴部の一端部に接続されている底部と、を有し、
前記底部は、前記胴部の中心軸まわりに沿って設けられている凹部を有することを特徴とする可撓性歯車。 A flexible gear which is a flexible external gear,
A tubular body,
A bottom part connected to one end of the body part,
The flexible gear according to claim 1, wherein the bottom portion has a concave portion provided around a central axis of the body portion.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016241959A JP2018094679A (en) | 2016-12-14 | 2016-12-14 | Robot, flexible gear, and gear device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016241959A JP2018094679A (en) | 2016-12-14 | 2016-12-14 | Robot, flexible gear, and gear device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018094679A true JP2018094679A (en) | 2018-06-21 |
JP2018094679A5 JP2018094679A5 (en) | 2019-10-24 |
Family
ID=62634327
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016241959A Withdrawn JP2018094679A (en) | 2016-12-14 | 2016-12-14 | Robot, flexible gear, and gear device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2018094679A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPWO2021059494A1 (en) * | 2019-09-27 | 2021-04-01 |
-
2016
- 2016-12-14 JP JP2016241959A patent/JP2018094679A/en not_active Withdrawn
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPWO2021059494A1 (en) * | 2019-09-27 | 2021-04-01 | ||
WO2021059494A1 (en) * | 2019-09-27 | 2021-04-01 | 株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズ | Flat strain wave gear device |
JP7210123B2 (en) | 2019-09-27 | 2023-01-23 | 株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズ | Flat strain wave gearing |
EP4036441A4 (en) * | 2019-09-27 | 2023-05-03 | Harmonic Drive Systems Inc. | Flat strain wave gear device |
US11841071B2 (en) | 2019-09-27 | 2023-12-12 | Harmonic Drive Systems Inc. | Flat strain wave gearing |
TWI831988B (en) * | 2019-09-27 | 2024-02-11 | 日商和諧驅動系統股份有限公司 | Flat strain wave gearing |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6904004B2 (en) | Robots and gears | |
JP2007303592A (en) | Harmonic drive | |
JP6918343B2 (en) | Rotation deceleration transmission device | |
KR101100825B1 (en) | Two Stage Plastic Harmonic Drive | |
JP6756214B2 (en) | Manufacturing methods for robots, gear devices and gear devices | |
US10981271B2 (en) | Robot and gear device | |
US11378170B2 (en) | Gear device and robot | |
JP2017180486A (en) | Robot, flexible gear, gear device and manufacturing method of flexible gear | |
JP2018048699A (en) | Robot, gear device, and manufacturing method for gear device | |
US11285601B2 (en) | Gearing, gearing unit, and robot | |
JP6807078B2 (en) | Robot deceleration transmission device | |
WO2021015165A1 (en) | Wave-motion gear device | |
JP2018094679A (en) | Robot, flexible gear, and gear device | |
JP2017115921A (en) | Robot, gear device and method for manufacturing gear device | |
JP6807076B2 (en) | Robot deceleration transmission device | |
JP2019183880A (en) | Manufacturing method for gear device unit and manufacturing method for robot | |
US11904466B2 (en) | Bearing, gear device, and robot | |
US20210229268A1 (en) | Gear Device And Robot | |
JP2017160963A (en) | Robot deceleration transmission device | |
CN114623224A (en) | Gear device and robot | |
JP2021113575A (en) | Gear device and robot | |
JP2020203363A (en) | robot | |
JP6890407B2 (en) | Assist device | |
JP7467893B2 (en) | Gear device and robot | |
JP2022078525A (en) | Wave gear device and robot |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD05 | Notification of revocation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7425 Effective date: 20180910 |
|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20190402 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190911 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190911 |
|
RD07 | Notification of extinguishment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7427 Effective date: 20200803 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200929 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20201013 |
|
A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20201214 |