JP2021030344A - robot - Google Patents

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Abstract

To provide a robot capable of reducing influence of reverse driving.SOLUTION: A robot 100 includes a joint 40 into which a motor 38 and a reduction gear 6 are incorporated. The robot includes: acquisition means which acquires information on rotation of the motor 38 and control means which detects that external force acts on the basis of the information acquired by the acquisition means and performs a retracting operation. The reduction gear 6 has a parallel axis gear mechanism 8 and an eccentric swing type gear mechanism 10 in which output rotation of the parallel axis gear mechanism 8 is input. The eccentric swing type gear mechanism 10 is a center crank type in which an eccentric body axis 12 is arranged at an axial center of an internal gear 16 and has a reduction gear ratio of 35 or less.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、ロボットに関する。 The present invention relates to a robot.

複数の関節を有するロボットが知られている。特許文献１には外力に応じて退避動作するロボットが記載されている。特許文献１に記載のロボットは、ロボットに作用する外力を検出し、その検出外力が第一閾値より大きい場合にロボットに退避動作をさせ、退避動作後の検出外力の変動が第二閾値より小さい場合に退避動作を停止させる。 Robots with multiple joints are known. Patent Document 1 describes a robot that retracts in response to an external force. The robot described in Patent Document 1 detects an external force acting on the robot, causes the robot to perform a retracting operation when the detected external force is larger than the first threshold value, and the fluctuation of the detected external force after the retracting operation is smaller than the second threshold value. In some cases, the save operation is stopped.

特許第６０３４８９５号公報Japanese Patent No. 6034895

特許文献１のように、減速機の出力側に外力センサを設ける場合、外力センサは高価であり、コスト的に不利である。 When an external force sensor is provided on the output side of the speed reducer as in Patent Document 1, the external force sensor is expensive and disadvantageous in terms of cost.

本発明の目的は、このような課題に鑑みてなされたもので、減速機の出力側の外力センサによらず外力に対応可能なロボットを提供することにある。 An object of the present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a robot capable of responding to an external force regardless of an external force sensor on the output side of the speed reducer.

上記課題を解決するために、本発明のある態様のロボットは、モータおよび減速機が組み込まれた関節を有するロボットであって、モータの回転に関する情報を取得する取得手段と、取得手段が取得した情報に基づいて、外力が作用したことを検知し、退避動作を行う制御手段と、を有する。減速機は、平行軸歯車機構と、平行軸歯車機構の出力回転が入力される偏心揺動型歯車機構と、を有する。偏心揺動型歯車機構は、偏心体軸が内歯歯車の軸心に配置されるセンタークランクタイプであり、かつ減速比が３５以下である。 In order to solve the above problems, the robot according to an embodiment of the present invention is a robot having joints incorporating a motor and a speed reducer, and the acquisition means for acquiring information on the rotation of the motor and the acquisition means have acquired the robot. Based on the information, it has a control means for detecting the action of an external force and performing an evacuation operation. The speed reducer has a parallel shaft gear mechanism and an eccentric swing type gear mechanism to which the output rotation of the parallel shaft gear mechanism is input. The eccentric swing type gear mechanism is a center crank type in which the eccentric body shaft is arranged at the axis of the internal gear, and the reduction ratio is 35 or less.

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を方法、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。 It should be noted that any combination of the above components and those in which the components and expressions of the present invention are mutually replaced between methods, systems and the like are also effective as aspects of the present invention.

本発明によれば、減速機の出力側の外力センサによらず外力に対応可能なロボットを提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a robot capable of responding to an external force regardless of the external force sensor on the output side of the speed reducer.

実施の形態に係るロボットを概略的に示す側面図である。It is a side view which shows typically the robot which concerns on embodiment. 図１のロボットの減速機を示す側断面図である。It is a side sectional view showing the speed reducer of the robot of FIG. 図１のロボットを概略的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic | robot of FIG. 偏心揺動型歯車機構の減速比と効率の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the reduction ratio and efficiency of an eccentric swing type gear mechanism.

本発明者らは、モータと減速機が組み込まれた関節を有するロボットについて研究し、以下の知見を得た。
ロボットの関節では、減速機の入力軸にモータの回転駆動力が入力されると、減速機の出力部材が所定の減速比で減速回転し、出力部材に連結されたアームが関節の軸心を中心として回転する。ダイレクトティーチングなどによりアームから関節に外力が加わった場合、関節の減速機は逆駆動される。逆駆動されると、減速機の出力側から入力側へ逆駆動トルクが伝達される。この逆駆動トルクは減速機の内部機構に過大な応力（負荷）を与え、その内部機構に損傷を与えることがある。研究の結果、減速機の伝達効率が高い場合に、減速機の内部機構にかかる応力（負荷）が小さく、逆駆動に対して損傷を与えにくいことが分かった。 The present inventors have studied a robot having joints in which a motor and a speed reducer are incorporated, and obtained the following findings.
In the robot joint, when the rotational driving force of the motor is input to the input shaft of the reduction gear, the output member of the reduction gear decelerates and rotates at a predetermined reduction ratio, and the arm connected to the output member moves the axis of the joint. Rotate as the center. When an external force is applied from the arm to the joint by direct teaching or the like, the speed reducer of the joint is reversely driven. When the drive is reversed, the reverse drive torque is transmitted from the output side of the reducer to the input side. This reverse drive torque gives an excessive stress (load) to the internal mechanism of the reduction gear and may damage the internal mechanism. As a result of the research, it was found that when the transmission efficiency of the reduction gear is high, the stress (load) applied to the internal mechanism of the reduction gear is small and it is difficult to damage the reverse drive.

伝達効率を高くする観点から様々な構成の減速機を検討した結果、平行軸歯車機構とセンタークランク型偏心揺動型歯車機構（以下、「揺動型歯車機構」ということがある）とをこの順で配置し、かつ偏心揺動型歯車機構の減速比を適切に選択することにより、特に伝達効率を高くできることが判明した。図４は、揺動型歯車機構の減速比Ｒｇ（入力回転速度を出力回転速度で除して得られる速度の比）と伝達効率Ｅｇとの関係をプロットしたグラフｇ１を示す。このデータから、減速比Ｒｇが３５以下である場合に伝達効率が高く、減速比Ｒｇが３５を超える場合に伝達効率が顕著に低下することが分かった。また、減速比Ｒｇが１７以下の場合に伝達効率が一層高くなることもわかった。なお、この減速機では、平行軸歯車機構の減速比が伝達効率に与える影響は小さかった。ここで、伝達効率とは、入力トルクに対する出力トルクの割合であり、（出力トルク）÷（入力トルク×減速比）×１００％で得られる。 As a result of examining reduction gears with various configurations from the viewpoint of increasing transmission efficiency, the parallel shaft gear mechanism and the center crank type eccentric swing type gear mechanism (hereinafter, sometimes referred to as "swing type gear mechanism") are referred to as this. It was found that the transmission efficiency can be particularly improved by arranging them in order and appropriately selecting the reduction ratio of the eccentric swing type gear mechanism. FIG. 4 shows a graph g1 plotting the relationship between the reduction ratio Rg (the ratio of speeds obtained by dividing the input rotation speed by the output rotation speed) and the transmission efficiency Eg of the swing type gear mechanism. From this data, it was found that the transmission efficiency is high when the reduction ratio Rg is 35 or less, and the transmission efficiency is remarkably lowered when the reduction ratio Rg exceeds 35. It was also found that the transmission efficiency was further increased when the reduction ratio Rg was 17 or less. In this reduction gear, the influence of the reduction ratio of the parallel shaft gear mechanism on the transmission efficiency was small. Here, the transmission efficiency is the ratio of the output torque to the input torque, and is obtained by (output torque) ÷ (input torque × reduction ratio) × 100%.

さらに、当該ロボットにおいて、逆駆動による損傷を防ぐ観点から、外力に応じてモータに退避動作させる構成を検討した。例えば、減速機の出力側にトルクセンサを設け、その検知結果に応じてモータに退避動作させることが考えられる。しかし、この構成では、トルクセンサが外力によって破損する可能性があり、トルクセンサやその配線を設けるためのスペースが余計にかかり、コスト面でも不利である。このため、トルクセンサを用いずに、モータ電流などのモータの回転に関する情報に基づいて外力の状態を識別する構成を検討した。この結果、上述のトルクセンサを用いることなく、退避動作できることが分かった。 Furthermore, from the viewpoint of preventing damage due to reverse drive in the robot, a configuration was examined in which the motor retracts according to an external force. For example, it is conceivable to provide a torque sensor on the output side of the speed reducer and cause the motor to retract according to the detection result. However, in this configuration, the torque sensor may be damaged by an external force, an extra space for providing the torque sensor and its wiring is required, which is disadvantageous in terms of cost. Therefore, a configuration for identifying the state of external force based on information on the rotation of the motor such as the motor current was examined without using a torque sensor. As a result, it was found that the retracting operation can be performed without using the above-mentioned torque sensor.

以上のことから、平行軸歯車機構とセンタークランクタイプの偏心揺動型歯車機構の組合せで、かつ偏心揺動型歯車機構の減速比Ｒｇが３５以下の減速機を用いて、モータの回転に関する情報に基づいてモータを退避動作させることで、低コストで外力（逆駆動）に対応可能なロボットを提供できるといえる。以下、これらの知見に基づくロボットを実施の形態を例に説明する。 From the above, information on motor rotation using a reduction gear that is a combination of a parallel shaft gear mechanism and a center crank type eccentric swing type gear mechanism and has a reduction ratio Rg of 35 or less of the eccentric swing type gear mechanism. It can be said that a robot capable of responding to an external force (reverse drive) can be provided at low cost by retracting the motor based on the above. Hereinafter, a robot based on these findings will be described using an embodiment as an example.

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに各図面を参照しながら説明する。実施の形態および変形例では、同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to each drawing based on a preferred embodiment. In the embodiments and modifications, the same or equivalent components and members are designated by the same reference numerals, and redundant description will be omitted as appropriate. In addition, the dimensions of the members in each drawing are shown enlarged or reduced as appropriate for easy understanding. In addition, some of the members that are not important for explaining the embodiment in each drawing are omitted and displayed.

また、第１、第２などの序数を含む用語は多様な構成要素を説明するために用いられるが、この用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的でのみ用いられ、この用語によって構成要素が限定されるものではない。 Also, terms including ordinal numbers such as 1st and 2nd are used to describe various components, but this term is used only for the purpose of distinguishing one component from other components. The components are not limited by.

［実施の形態］
以下、図面を参照して、実施の形態に係るロボット１００の構成について説明する。図１は、本実施形態に係るロボット１００を概略的に示す側面図である。ロボット１００は、先端側から基端側の間に複数の関節を介して接続された複数のアームを有する多関節ロボットである。本実施形態のロボット１００は、関節４０と、アーム４２とを有する。また、ロボット１００は、外力に応じて退避動作を行うために、モータの回転に関する情報を取得する取得部５２と、当該情報に基づいて、外力が作用したことを検知し、退避動作を行う制御部５４とを有する。先に関節４０とアーム４２とを説明し、取得部５２および制御部５４については後述する。 [Embodiment]
Hereinafter, the configuration of the robot 100 according to the embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a side view schematically showing the robot 100 according to the present embodiment. The robot 100 is an articulated robot having a plurality of arms connected via a plurality of joints between the distal end side and the proximal end side. The robot 100 of this embodiment has a joint 40 and an arm 42. Further, the robot 100 has an acquisition unit 52 that acquires information on the rotation of the motor in order to perform an evacuation operation in response to an external force, and a control that detects that an external force has acted based on the information and performs an evacuation operation. It has a part 54 and. The joint 40 and the arm 42 will be described first, and the acquisition unit 52 and the control unit 54 will be described later.

関節４０は、先端側から順に第１関節４０ａと、第２関節４０ｂと、第３関節４０ｃと、第４関節４０ｄと、第５関節４０ｅと、第６関節４０ｆとを含む。アーム４２は、第１アーム４２ａと、第２アーム４２ｂと、第３アーム４２ｃと、第４アーム４２ｄと、第５アーム４２ｅと、第６アーム４２ｆとを含む。第１アーム４２ａは、第１関節４０ａの先端側（出力側）に接続される。第２〜第６アーム４２ｂ〜４２ｆは、第１〜第６関節４０ａ〜４０ｆの間に接続される。第６関節４０ｆの基端側は基台４２ｇに接続され、基台４２ｇは設置面Ｇｆに固定的に接続されている。 The joint 40 includes a first joint 40a, a second joint 40b, a third joint 40c, a fourth joint 40d, a fifth joint 40e, and a sixth joint 40f in order from the distal end side. The arm 42 includes a first arm 42a, a second arm 42b, a third arm 42c, a fourth arm 42d, a fifth arm 42e, and a sixth arm 42f. The first arm 42a is connected to the tip end side (output side) of the first joint 40a. The second to sixth arms 42b to 42f are connected between the first to sixth joints 40a to 40f. The base end side of the sixth joint 40f is connected to the base 42g, and the base 42g is fixedly connected to the installation surface Gf.

関節４０には、モータ３８と減速機６とが組み込まれる。モータ３８から減速機６に回転駆動力が入力されると、減速機６の出力部材が減速回転して、アーム４２が関節４０の軸心を中心として回転する。ロボット１００では、第１アーム４２ａの出力側に取付けられたツール４２ｈが所定の軌跡に沿って移動するように、各モータ３８の回転が制御される。本実施形態のロボット１００のように複数の関節４０を有する場合、全ての関節に本発明の対象となる減速機が組み込まれている必要はなく、少なくとも一つの関節に本発明の対象となる減速機が組み込まれていればよい。特に先端側の関節に本発明の対象となる減速機が組み込まれているのが好ましい。 A motor 38 and a speed reducer 6 are incorporated in the joint 40. When a rotational driving force is input from the motor 38 to the speed reducer 6, the output member of the speed reducer 6 decelerates and rotates, and the arm 42 rotates about the axis of the joint 40. In the robot 100, the rotation of each motor 38 is controlled so that the tool 42h attached to the output side of the first arm 42a moves along a predetermined trajectory. When a plurality of joints 40 are provided like the robot 100 of the present embodiment, it is not necessary for all the joints to incorporate the speed reducer which is the object of the present invention, and at least one joint is the deceleration which is the object of the present invention. It suffices if the machine is built in. In particular, it is preferable that the speed reducer, which is the subject of the present invention, is incorporated in the joint on the tip side.

モータ３８は、減速機６に回転駆動力を入力可能なものであればよく、種々の原理に基づくモータを採用できる。本実施形態のモータ３８は、サーボモータである。この場合、小型で出力が大きく、比較的長寿命でメンテナンスが殆ど不要である点で好ましい。 The motor 38 may be any motor 38 as long as it can input a rotational driving force to the speed reducer 6, and motors based on various principles can be adopted. The motor 38 of this embodiment is a servo motor. In this case, it is preferable in that it is small in size, has a large output, has a relatively long life, and requires almost no maintenance.

減速機６を説明する。図２は、減速機６を示す側断面図である。減速機６は、平行軸歯車機構８と、平行軸歯車機構８の出力回転が入力される偏心揺動型歯車機構１０とを有する。偏心揺動型歯車機構１０は、後述する偏心体軸１２が内歯歯車の軸心に配置されるセンタークランクタイプである。本実施形態では、平行軸歯車機構８と、偏心揺動型歯車機構１０とは、後述するケーシング２０に収納されている。 The speed reducer 6 will be described. FIG. 2 is a side sectional view showing the speed reducer 6. The speed reducer 6 has a parallel shaft gear mechanism 8 and an eccentric swing type gear mechanism 10 to which the output rotation of the parallel shaft gear mechanism 8 is input. The eccentric swing type gear mechanism 10 is a center crank type in which the eccentric body shaft 12 described later is arranged at the axis of the internal gear. In the present embodiment, the parallel shaft gear mechanism 8 and the eccentric swing type gear mechanism 10 are housed in a casing 20, which will be described later.

以下、偏心揺動型歯車機構１０の内歯歯車１６（後述する）の中心軸線Ｌａに沿った方向を「軸方向」といい、その中心軸線Ｌａを中心とする円の円周方向、半径方向をそれぞれ「周方向」、「径方向」とする。また、以下、便宜的に、軸方向の一方側（図中右側）を入力側といい、他方側（図中左側）を反入力側という。 Hereinafter, the direction along the central axis La of the internal gear 16 (described later) of the eccentric swing type gear mechanism 10 is referred to as "axial direction", and the circumferential direction and radial direction of the circle centered on the central axis La. Let be "circumferential direction" and "radial direction", respectively. Hereinafter, for convenience, one side in the axial direction (right side in the figure) is referred to as an input side, and the other side (left side in the figure) is referred to as a non-input side.

平行軸歯車機構８は、駆動軸８ａと、駆動歯車８ｂと、従動歯車８ｃとを有する。この例では、駆動軸８ａは、モータ３８の出力軸である。駆動軸８ａは、中心軸線Ｌａからオフセットした位置に、中心軸線Ｌａに平行に延びている。駆動軸８ａは、モータ３８と共にケーシング２０の入力側側面部２０ｃに設けられたモータ取付孔２０ｈからケーシング２０の反入力側に進入している。駆動歯車８ｂは、駆動軸８ａの外周に固定されている。従動歯車８ｃは、駆動軸８ａと平行に延びる偏心体軸１２の外周に固定されており、駆動歯車８ｂと噛合う。駆動歯車８ｂおよび従動歯車８ｃは、平歯車であってもよいし、斜歯歯車など他の種類の歯車であってもよい。 The parallel shaft gear mechanism 8 has a drive shaft 8a, a drive gear 8b, and a driven gear 8c. In this example, the drive shaft 8a is the output shaft of the motor 38. The drive shaft 8a extends parallel to the central axis La at a position offset from the central axis La. The drive shaft 8a enters the counter-input side of the casing 20 from the motor mounting hole 20h provided in the input side side surface portion 20c of the casing 20 together with the motor 38. The drive gear 8b is fixed to the outer circumference of the drive shaft 8a. The driven gear 8c is fixed to the outer circumference of the eccentric body shaft 12 extending in parallel with the drive shaft 8a and meshes with the drive gear 8b. The drive gear 8b and the driven gear 8c may be spur gears or other types of gears such as oblique gears.

偏心揺動型歯車機構１０は、内歯歯車と噛み合う外歯歯車を揺動させることで、内歯歯車および外歯歯車の一方に自転を生じさせ、その生じた運動成分を出力部材から被駆動部材に出力する偏心揺動型歯車装置である。この例の偏心揺動型歯車機構１０は、外歯歯車の自転を拘束して内歯歯車に自転を生じさせ、内歯歯車から回転を出力する。 The eccentric swing type gear mechanism 10 swings the external gear that meshes with the internal gear to cause rotation of one of the internal gear and the external gear, and the generated kinetic component is driven from the output member. It is an eccentric swing type gear device that outputs to a member. The eccentric swing type gear mechanism 10 of this example restrains the rotation of the external gear to cause the internal gear to rotate, and outputs the rotation from the internal gear.

本実施形態の偏心揺動型歯車機構１０は、偏心体軸１２と、外歯歯車１４と、内歯歯車１６と、伝達部材１８と、ケーシング２０と、軸受支持部２２と、偏心体軸軸受２４と、中央軸受２６と、偏心軸受２８と、内ピン３０と、つば部材３２と、出力部材３４と、主軸受３６とを備える。 The eccentric swing type gear mechanism 10 of the present embodiment includes an eccentric body shaft 12, an external gear 14, an internal gear 16, a transmission member 18, a casing 20, a bearing support 22, and an eccentric shaft bearing. 24, a central bearing 26, an eccentric bearing 28, an inner pin 30, a brim member 32, an output member 34, and a main bearing 36.

（ケーシング）
ケーシング２０は、内歯歯車１６を環囲する筒部２０ｂと、内歯歯車１６の入力側の側部に設けられる入力側側面部２０ｃとを有する。軸受支持部２２は、入力側側面部２０ｃの中央部から反入力側に伸びる部分であり、この例では単一の素材により入力側側面部２０ｃと一体的に形成されている。軸受支持部２２は、中心軸線Ｌａを囲む中空筒形状を有する。つば部材３２は、中空円形の部材で、ケーシング２０の筒部２０ｂの反入力側の端部にボルトＢ４によって固定される。つば部材３２の内周側は、筒部２０ｂより半径方向内側に延出し、主軸受３６の反入力側の一部を覆う。つば部材３２は、筒部２０ｂより半径方向外側に張出している。つば部材３２は、関節４０の筐体（不図示）などに固定される。 (casing)
The casing 20 has a tubular portion 20b that surrounds the internal gear 16 and an input side side surface portion 20c provided on the input side side portion of the internal gear 16. The bearing support portion 22 is a portion extending from the central portion of the input side side surface portion 20c to the non-input side, and in this example, the bearing support portion 22 is integrally formed with the input side side surface portion 20c by a single material. The bearing support portion 22 has a hollow tubular shape surrounding the central axis La. The brim member 32 is a hollow circular member, and is fixed to the end of the casing 20 on the opposite side of the tubular portion 20b by bolts B4. The inner peripheral side of the brim member 32 extends inward in the radial direction from the tubular portion 20b and covers a part of the main bearing 36 on the non-input side. The brim member 32 projects radially outward from the tubular portion 20b. The brim member 32 is fixed to a housing (not shown) of the joint 40 or the like.

内歯歯車１６と外歯歯車１４とは、互いに噛合う。出力部材３４は、内歯歯車１６の自転と同期する。ケーシング２０は、外歯歯車１４の自転と同期する。主軸受３６は、出力部材３４と筒部２０ｂとの間に配置される。軸受支持部２２の外周には、偏心体軸１２を支持する偏心体軸軸受２４が配置される。 The internal gear 16 and the external gear 14 mesh with each other. The output member 34 synchronizes with the rotation of the internal gear 16. The casing 20 synchronizes with the rotation of the external gear 14. The main bearing 36 is arranged between the output member 34 and the tubular portion 20b. An eccentric shaft bearing 24 that supports the eccentric shaft 12 is arranged on the outer periphery of the bearing support portion 22.

（偏心体軸）
偏心体軸１２は、平行軸歯車機構８の従動歯車８ｃから入力される回転動力によって回転中心線周りに回転させられる。偏心体軸１２は、偏心体軸軸受２４を介してケーシング２０の軸受支持部２２に支持されており、ケーシング２０に対して回転自在に支持されている。 (Eccentric body axis)
The eccentric body shaft 12 is rotated around the rotation center line by the rotational power input from the driven gear 8c of the parallel shaft gear mechanism 8. The eccentric body shaft 12 is supported by the bearing support portion 22 of the casing 20 via the eccentric body shaft bearing 24, and is rotatably supported with respect to the casing 20.

図２に示すように、偏心体軸１２の入力側の端部は、駆動軸８ａの反入力側の端部より入力側に位置している。つまり、径方向から見て、偏心体軸１２と駆動軸８ａとは一部において重なっている。平行軸歯車機構８は、偏心揺動型歯車機構１０の軸方向範囲に含まれている。また、軸方向から見て、駆動軸８ａは外歯歯車１４と重なっている。また、駆動軸８ａの反入力側の端部は外歯歯車１４と軸方向に対向している。 As shown in FIG. 2, the input-side end of the eccentric body shaft 12 is located on the input side of the drive shaft 8a on the non-input-side end. That is, when viewed from the radial direction, the eccentric body shaft 12 and the drive shaft 8a partially overlap each other. The parallel shaft gear mechanism 8 is included in the axial range of the eccentric swing type gear mechanism 10. Further, when viewed from the axial direction, the drive shaft 8a overlaps with the external gear 14. Further, the end portion of the drive shaft 8a on the opposite side of the input side faces the external gear 14 in the axial direction.

偏心揺動型歯車機構１０は、偏心体軸１２が内歯歯車１６の中心軸心Ｌａに配置されるセンタークランクタイプの偏心揺動型歯車装置である。偏心体軸１２は、外歯歯車１４を揺動させるための複数の偏心部１２ａを有する。偏心部１２ａの軸芯は、偏心体軸１２の回転中心線に対して偏心している。本実施形態では２個の偏心部１２ａが設けられ、隣り合う偏心部１２ａの偏心位相は１８０°ずれている。 The eccentric swing type gear mechanism 10 is a center crank type eccentric swing type gear device in which the eccentric body shaft 12 is arranged at the central axis La of the internal gear 16. The eccentric body shaft 12 has a plurality of eccentric portions 12a for swinging the external gear 14. The axis of the eccentric portion 12a is eccentric with respect to the rotation center line of the eccentric body axis 12. In this embodiment, two eccentric portions 12a are provided, and the eccentric phases of the adjacent eccentric portions 12a are shifted by 180 °.

（外歯歯車）
外歯歯車１４は、複数の偏心部１２ａのそれぞれに対応して個別に設けられ、偏心体軸１２の回転に基づき揺動回転する。外歯歯車１４は、偏心軸受２８を介して対応する偏心部１２ａに回転自在に支持される。外歯歯車１４の外周には、外歯１４ａが形成される。外歯歯車１４は、内歯歯車１６の内歯と噛合いつつ移動することで揺動する。 (External gear)
The external gear 14 is individually provided corresponding to each of the plurality of eccentric portions 12a, and swings and rotates based on the rotation of the eccentric body shaft 12. The external gear 14 is rotatably supported by the corresponding eccentric portion 12a via the eccentric bearing 28. External teeth 14a are formed on the outer periphery of the external gear 14. The external gear 14 swings by moving while meshing with the internal teeth of the internal gear 16.

外歯歯車１４には、その軸心からオフセットされた位置に複数の内ピン孔１４ｈが設けられる。内ピン孔１４ｈそれぞれには内ピン３０が貫通する。内ピン３０と内ピン孔１４ｈの間には外歯歯車１４の揺動成分を吸収するための遊びとなる隙間が設けられる。内ピン３０と内ピン孔１４ｈの内壁面とは一部で接触する。 The external gear 14 is provided with a plurality of internal pin holes 14h at positions offset from the axis thereof. The inner pin 30 penetrates through each of the inner pin holes 14h. A gap is provided between the inner pin 30 and the inner pin hole 14h as a play for absorbing the swing component of the outer gear 14. The inner pin 30 and the inner wall surface of the inner pin hole 14h partially come into contact with each other.

（内歯歯車）
内歯歯車１６は、その内周部に外歯歯車１４と噛み合う内歯１６ａを有する中空円筒形の部材である。内歯歯車１６の内歯１６ａの数は、本実施形態において、外歯歯車１４の外歯数より一つ多い。内歯歯車１６は、外歯歯車１４の揺動回転に基づいて外歯歯車１４に対して相対回転する。 (Internal gear)
The internal gear 16 is a hollow cylindrical member having internal teeth 16a that mesh with the external gear 14 at its inner peripheral portion. The number of internal teeth 16a of the internal gear 16 is one more than the number of external teeth of the external gear 14 in the present embodiment. The internal gear 16 rotates relative to the external gear 14 based on the swing rotation of the external gear 14.

（伝達部材）
伝達部材１８は、内歯歯車１６と出力部材３４との間に設けられる中空円形の部材である。この例の伝達部材１８は、外歯歯車１４の反入力側の側部に配置される。伝達部材１８は、内歯歯車１６からの動力を出力部材３４に伝達する。伝達部材１８は、ボルトＢ１によって内歯歯車１６の反入力側の側部に固定される。伝達部材１８の内周面と軸受支持部２２の外周面との間に中央軸受２６が設けられる。伝達部材１８は、中央軸受２６を介して軸受支持部２２に回転自在に支持される。 (Transmission member)
The transmission member 18 is a hollow circular member provided between the internal gear 16 and the output member 34. The transmission member 18 of this example is arranged on the side portion of the external gear 14 on the opposite side of the input. The transmission member 18 transmits the power from the internal gear 16 to the output member 34. The transmission member 18 is fixed to the side portion on the opposite side of the internal gear 16 by the bolt B1. A central bearing 26 is provided between the inner peripheral surface of the transmission member 18 and the outer peripheral surface of the bearing support portion 22. The transmission member 18 is rotatably supported by the bearing support portion 22 via the central bearing 26.

偏心体軸軸受２４は、偏心体軸１２と軸受支持部２２との間に配置され、偏心体軸１２を支持する。偏心軸受２８は、偏心部１２ａと外歯歯車１４との間に配置され、偏心運動を外歯歯車１４に伝達する。中央軸受２６は、伝達部材１８と軸受支持部２２との間に配置され、伝達部材１８を支持する。中央軸受２６は、偏心体軸軸受２４の反入力側の側部に隣接配置される。 The eccentric shaft bearing 24 is arranged between the eccentric shaft 12 and the bearing support portion 22 to support the eccentric shaft 12. The eccentric bearing 28 is arranged between the eccentric portion 12a and the external gear 14, and transmits the eccentric motion to the external gear 14. The central bearing 26 is arranged between the transmission member 18 and the bearing support portion 22 and supports the transmission member 18. The central bearing 26 is arranged adjacent to the side portion on the opposite side of the eccentric shaft bearing 24.

主軸受３６は、出力部材３４とケーシング２０の筒部２０ｂとの間に配置され、出力部材３４を支持する。本実施形態では、偏心体軸軸受２４、中央軸受２６および偏心軸受２８は球状の転動体を有する玉軸受けであり、主軸受３６は円筒状のころを転動体とするクロスローラベアリングである。これらの軸受は、別形式の軸受であってもよい。 The main bearing 36 is arranged between the output member 34 and the tubular portion 20b of the casing 20 to support the output member 34. In the present embodiment, the eccentric shaft bearing 24, the central bearing 26, and the eccentric bearing 28 are ball bearings having a spherical rolling element, and the main bearing 36 is a cross roller bearing having a cylindrical roller as a rolling element. These bearings may be different types of bearings.

（内ピン）
内ピン３０は、外歯歯車１４と出力部材３４との間で動力を伝達する棒状の部材であり、周方向に離隔して複数設けられる。この例の内ピン３０は、入力側側面部２０ｃに圧入固定され、入力側側面部２０ｃから外歯歯車１４の内ピン孔１４ｈを貫通して反入力側に延びている。内ピン３０は、内ピン孔１４ｈの一部と当接しており、外歯歯車１４の自転を拘束しその揺動のみを許容している。 (Inner pin)
The inner pin 30 is a rod-shaped member that transmits power between the external gear 14 and the output member 34, and a plurality of inner pins 30 are provided apart from each other in the circumferential direction. The inner pin 30 of this example is press-fitted and fixed to the input side side surface portion 20c, and extends from the input side side surface portion 20c through the inner pin hole 14h of the external gear 14 to the opposite input side. The inner pin 30 is in contact with a part of the inner pin hole 14h, restrains the rotation of the outer gear 14, and allows only its swing.

（出力部材）
出力部材３４は、伝達部材１８を介して内歯歯車１６からの動力が伝達される円形の部材である。出力部材３４は、内歯歯車１６および伝達部材１８と一体的に回転する。出力部材３４は、外歯歯車１４の軸方向で反入力側の側部に配置され、主軸受３６の径方向内側に設けられる。出力部材３４は、ボルトＢ２によって伝達部材１８の反入力側の側部に固定される。出力部材３４は、主軸受３６を介してケーシング２０の筒部２０ｂに回転自在に支持されている。出力部材３４の反入力側の側部に、被駆動部材４６がボルトＢ５によって固定される。出力部材３４は、被駆動部材４６に回転駆動力を出力する。被駆動部材４６は、関節４０によって支持されるアーム４２に連結される。 (Output member)
The output member 34 is a circular member to which power from the internal gear 16 is transmitted via the transmission member 18. The output member 34 rotates integrally with the internal gear 16 and the transmission member 18. The output member 34 is arranged on the side portion on the non-input side in the axial direction of the external gear 14, and is provided inside the main bearing 36 in the radial direction. The output member 34 is fixed to the side portion of the transmission member 18 on the opposite side by the bolt B2. The output member 34 is rotatably supported by the tubular portion 20b of the casing 20 via the main bearing 36. The driven member 46 is fixed to the side portion of the output member 34 on the non-input side by the bolt B5. The output member 34 outputs a rotational driving force to the driven member 46. The driven member 46 is connected to an arm 42 supported by a joint 40.

以上のように構成された減速機６の動作を説明する。モータ３８が回転すると駆動歯車８ｂと、これに噛合う従動歯車８ｃと偏心体軸１２とが一体的に回転する。偏心体軸１２が回転すると、偏心体軸１２の偏心部１２ａが偏心回転する。偏心部１２ａが偏心回転すると、偏心軸受２８を介して外歯歯車１４が揺動する。このとき、外歯歯車１４は、自らの軸芯が偏心体軸１２の回転中心線周りを回転するように揺動する。 The operation of the speed reducer 6 configured as described above will be described. When the motor 38 rotates, the drive gear 8b, the driven gear 8c that meshes with the drive gear 8b, and the eccentric body shaft 12 rotate integrally. When the eccentric body shaft 12 rotates, the eccentric portion 12a of the eccentric body shaft 12 rotates eccentrically. When the eccentric portion 12a rotates eccentrically, the external gear 14 swings via the eccentric bearing 28. At this time, the external gear 14 swings so that its own shaft core rotates around the rotation center line of the eccentric body shaft 12.

外歯歯車１４が揺動すると、外歯歯車１４と内歯歯車１６の噛合位置が順次ずれる。この結果、偏心体軸１２が一回転する毎に、外歯歯車１４と内歯歯車１６との歯数差に相当する分、外歯歯車１４および内歯歯車１６の一方の自転が発生する。本実施形態においては、内歯歯車１６が自転し、伝達部材１８を介して出力部材３４から減速回転が出力される。出力部材３４が回転すると、出力部材３４に固定された被駆動部材４６が回転する。被駆動部材４６が回転すると、被駆動部材４６に連結されたアーム４２が回転する。 When the external gear 14 swings, the meshing positions of the external gear 14 and the internal gear 16 are sequentially displaced. As a result, each time the eccentric body shaft 12 makes one rotation, one of the external gear 14 and the internal gear 16 rotates by the amount corresponding to the difference in the number of teeth between the external gear 14 and the internal gear 16. In the present embodiment, the internal gear 16 rotates on its axis, and the deceleration rotation is output from the output member 34 via the transmission member 18. When the output member 34 rotates, the driven member 46 fixed to the output member 34 rotates. When the driven member 46 rotates, the arm 42 connected to the driven member 46 rotates.

次に、取得部５２および制御部５４を説明する。図３は、ロボット１００を概略的に示すブロック図である。図３に示す各機能ブロックは、ハードウエア的には、コンピュータのＣＰＵ（Central Processing Unit）をはじめとする素子や機械装置で実現でき、ソフトウエア的にはコンピュータプログラム等によって実現されるが、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウエア、ソフトウエアの組合せによっていろいろなかたちで実現できることは、本明細書に触れた当業者には理解されるところである。 Next, the acquisition unit 52 and the control unit 54 will be described. FIG. 3 is a block diagram schematically showing the robot 100. Each functional block shown in FIG. 3 can be realized by an element such as a CPU (Central Processing Unit) of a computer or a mechanical device in terms of hardware, and can be realized by a computer program or the like in terms of software. Then, I draw a functional block realized by their cooperation. Therefore, it will be understood by those skilled in the art who have referred to this specification that these functional blocks can be realized in various forms by combining hardware and software.

取得部５２および制御部５４は、逆駆動による減速機６の損傷を防ぐために、外力に応じて退避動作を行うようにモータ３８を制御する（以下、「退避制御」という）。上述したように、取得部５２は、モータ３８の回転に関する情報を取得する取得手段として機能する。制御部５４は、取得部５２の取得結果に基づき外力を検知し、退避動作を行う制御手段として機能する。 The acquisition unit 52 and the control unit 54 control the motor 38 so as to perform a retract operation in response to an external force in order to prevent damage to the speed reducer 6 due to reverse drive (hereinafter, referred to as “evacuation control”). As described above, the acquisition unit 52 functions as an acquisition means for acquiring information regarding the rotation of the motor 38. The control unit 54 functions as a control means that detects an external force based on the acquisition result of the acquisition unit 52 and performs an evacuation operation.

モータ３８の回転に関する情報としては、モータの出力軸のねじれ、モータの回転速度、モータの駆動電圧（ＰＷＭ駆動信号のデューティ比）、モータの電流などが挙げられる。本実施形態では、モータ３８の回転に関する情報は、モータ３８の駆動電流Ｉｍであり、取得部５２は、駆動電流Ｉｍを検知する電流センサ５２ｓを含む。本実施形態の電流センサ５２ｓは、モータ３８に直列接続された小抵抗値のシリーズ抵抗である。取得部５２は、シリーズ抵抗の電圧降下として駆動電流Ｉｍを検知できる。 Information on the rotation of the motor 38 includes twisting of the output shaft of the motor, rotation speed of the motor, drive voltage of the motor (duty ratio of PWM drive signal), current of the motor, and the like. In the present embodiment, the information regarding the rotation of the motor 38 is the drive current Im of the motor 38, and the acquisition unit 52 includes the current sensor 52s that detects the drive current Im. The current sensor 52s of this embodiment is a series resistor having a small resistance value connected in series with the motor 38. The acquisition unit 52 can detect the drive current Im as a voltage drop of the series resistor.

本実施形態の制御部５４は、第１受付部５４ａと、第２受付部５４ｂと、外力検知部５４ｃと、モータ駆動部５４ｄと、退避制御部５４ｅとを主に含む。第１受付部５４ａは、上位制御システム４からの位置指令情報と、位置センサ４ｓからの各アーム４２の位置情報との差に関する情報を受付ける。上位制御システム４は、例えば、ロボット１００の各関節４０の動作を制御するマスタシステムであってもよい。第１受付部５４ａは、受付け結果に基づいて位置指令信号Ｐｓを生成する。 The control unit 54 of the present embodiment mainly includes a first reception unit 54a, a second reception unit 54b, an external force detection unit 54c, a motor drive unit 54d, and a retract control unit 54e. The first reception unit 54a receives information regarding the difference between the position command information from the host control system 4 and the position information of each arm 42 from the position sensor 4s. The upper control system 4 may be, for example, a master system that controls the operation of each joint 40 of the robot 100. The first reception unit 54a generates the position command signal Ps based on the reception result.

第２受付部５４ｂは、取得部５２の電流センサ５２ｓから駆動電流Ｉｍを受付ける。例えば、第２受付部５４ｂは、駆動電流Ｉｍをデジタル信号に変換するＤＡコンバータを含んで構成できる。 The second reception unit 54b receives the drive current Im from the current sensor 52s of the acquisition unit 52. For example, the second reception unit 54b can be configured to include a DA converter that converts a drive current Im into a digital signal.

外力検知部５４ｃは、取得部５２の取得結果に基づいて関節４０に作用する外力を検知する。例えば、外力検知部５４ｃは、モータ３８を駆動する駆動電圧Ｖｄと、駆動電流Ｉｍとに基づいて外力を検知できる。一例として、外力検知部５４ｃは、外力がない場合の駆動電圧Ｖｄと駆動電流Ｉｍとの関係に関する情報を予め記憶しておき、新たに検知された駆動電圧Ｖｄおよび駆動電流Ｉｍと、この記憶情報とに応じて外力を推定できる。例えば、記憶情報から回帰線（線形回帰、多項式回帰を含む）を求め、この回帰線からの乖離の大きさから外力を推定できる。 The external force detection unit 54c detects the external force acting on the joint 40 based on the acquisition result of the acquisition unit 52. For example, the external force detection unit 54c can detect an external force based on the drive voltage Vd for driving the motor 38 and the drive current Im. As an example, the external force detection unit 54c stores in advance information regarding the relationship between the drive voltage Vd and the drive current Im when there is no external force, and newly detected the drive voltage Vd and the drive current Im, and this stored information. The external force can be estimated according to. For example, a regression line (including linear regression and polynomial regression) can be obtained from stored information, and an external force can be estimated from the magnitude of the deviation from this regression line.

退避制御部５４ｅは、外力検知部５４ｃで推定した外力に基づき退避動作を決定する。一例として、退避制御部５４ｅは、この外力の大きさの区分に応じて、退避せず、減速、停止、逆転させるなどの退避情報Ｐｃを生成できる。 The evacuation control unit 54e determines the evacuation operation based on the external force estimated by the external force detection unit 54c. As an example, the evacuation control unit 54e can generate evacuation information Pc such as deceleration, stop, and reverse rotation without evacuation according to the classification of the magnitude of the external force.

モータ駆動部５４ｄは、位置指令信号Ｐｓと退避情報Ｐｃとに基づいて決定した大きさの駆動電圧Ｖｄをモータ３８に供給する。モータ駆動部５４ｄは、ＰＷＭインバータを含んで構成できる。駆動電圧Ｖｄの大きさはＰＷＭ駆動信号のデューティ比によって定まる。退避情報Ｐｃが「退避せず」の場合、モータ駆動部５４ｄは、位置指令信号Ｐｓに応じた駆動電圧Ｖｄを供給する。退避情報Ｐｃが「減速」の場合、モータ駆動部５４ｄは、デューティ比を小さくした駆動電圧Ｖｄを供給する。退避情報Ｐｃが「停止」の場合、モータ駆動部５４ｄは、駆動電圧Ｖｄのデューティ比をゼロ％にする。退避情報Ｐｃが「逆転」の場合、モータ駆動部５４ｄは、逆転用の駆動電圧Ｖｄを供給する。 The motor drive unit 54d supplies the motor 38 with a drive voltage Vd having a magnitude determined based on the position command signal Ps and the save information Pc. The motor drive unit 54d can be configured to include a PWM inverter. The magnitude of the drive voltage Vd is determined by the duty ratio of the PWM drive signal. When the evacuation information Pc is “not retracted”, the motor drive unit 54d supplies the drive voltage Vd corresponding to the position command signal Ps. When the evacuation information Pc is "deceleration", the motor drive unit 54d supplies a drive voltage Vd with a reduced duty ratio. When the save information Pc is "stopped", the motor drive unit 54d sets the duty ratio of the drive voltage Vd to 0%. When the save information Pc is "reverse", the motor drive unit 54d supplies the reverse drive voltage Vd.

このように構成された取得部５２および制御部５４によれば、外力に応じてモータ３８を退避制御することができるので、逆駆動による減速機６の損傷の防止を図れるとともに、人がロボットに接触したときの衝撃を緩和することもできる。また、トルクセンサを減速機の出力側に設けた構成と比較して、トルクセンサが外力によって破損する可能性を少なくでき、トルクセンサを設けるためのスペースやコストの面で有利である。 According to the acquisition unit 52 and the control unit 54 configured in this way, the motor 38 can be retracted and controlled in response to an external force, so that damage to the speed reducer 6 due to reverse drive can be prevented, and a person becomes a robot. It is also possible to reduce the impact when it comes into contact. Further, as compared with the configuration in which the torque sensor is provided on the output side of the speed reducer, the possibility that the torque sensor is damaged by an external force can be reduced, which is advantageous in terms of space and cost for providing the torque sensor.

次に、減速機６の減速比Ｒｓを説明する。減速比Ｒｓは、偏心揺動型歯車機構１０の減速比Ｒｇと平行軸歯車機構８との減速比Ｒｐとの積である。図４のグラフｇ１は、偏心揺動型歯車機構１０の減速比Ｒｇと伝達効率Ｅｇとの関係を示している。グラフｇ１に示すように、減速比Ｒｇが３５以下の場合に伝達効率Ｅｇは高く、減速比Ｒｇが３５を超える場合に伝達効率Ｅｇは一気に低下する。また、減速比Ｒｇが１７以下の場合に伝達効率Ｅｇはより一層高くなる。伝達効率Ｅｇを高める観点からは、減速比Ｒｇは３５以下に設定されてもよい。 Next, the reduction ratio Rs of the speed reducer 6 will be described. The reduction ratio Rs is the product of the reduction ratio Rg of the eccentric swing type gear mechanism 10 and the reduction ratio Rp of the parallel shaft gear mechanism 8. The graph g1 of FIG. 4 shows the relationship between the reduction ratio Rg of the eccentric swing type gear mechanism 10 and the transmission efficiency Eg. As shown in the graph g1, the transmission efficiency Eg is high when the reduction ratio Rg is 35 or less, and the transmission efficiency Eg drops at once when the reduction ratio Rg exceeds 35. Further, when the reduction ratio Rg is 17 or less, the transmission efficiency Eg becomes even higher. From the viewpoint of increasing the transmission efficiency Eg, the reduction ratio Rg may be set to 35 or less.

偏心揺動型歯車機構１０を製造する際、内歯１６ａおよび外歯１４ａの歯形状には製造誤差が不可避的に含まれる。この製造誤差は、歯同士の隙間変動や当接タイミングの変動を招き、偏心揺動型歯車機構１０の伝達効率に悪影響を及ぼす可能性がある。この製造誤差に対するマージンを確保するためには、減速比Ｒｇは１７以下であることが望ましい。この範囲内であれば、製造誤差が伝送効率に与える影響は実用上問題ないレベルを確保できることが示唆されている。本実施形態の減速比Ｒｇは１５に設定されており、偏心揺動型歯車機構１０の伝達効率は９５％である。 When manufacturing the eccentric swing type gear mechanism 10, manufacturing errors are inevitably included in the tooth shapes of the internal teeth 16a and the external teeth 14a. This manufacturing error causes fluctuations in the gap between the teeth and fluctuations in the contact timing, which may adversely affect the transmission efficiency of the eccentric swing type gear mechanism 10. In order to secure a margin for this manufacturing error, it is desirable that the reduction ratio Rg is 17 or less. Within this range, it is suggested that the influence of the manufacturing error on the transmission efficiency can be secured at a practically acceptable level. The reduction ratio Rg of this embodiment is set to 15, and the transmission efficiency of the eccentric swing type gear mechanism 10 is 95%.

平行軸歯車機構８の減速比Ｒｐは、減速機６の所望の減速比Ｒｓを偏心揺動型歯車機構１０の減速比Ｒｇで除した結果に設定されてもよい。減速比Ｒｐが大きすぎると、駆動歯車８ｂと従動歯車８ｃとの径比が大きくなり、バックラッシュの増加などにより伝達精度が低下する。伝達精度を確保するためには、減速比Ｒｐは５以下であることが望ましい。この範囲内であれば、伝達精度は実用上問題ないレベルを確保できることが示唆されている。本実施形態の減速比Ｒｐは５に設定されている。 The reduction ratio Rp of the parallel shaft gear mechanism 8 may be set as a result of dividing the desired reduction ratio Rs of the speed reducer 6 by the reduction ratio Rg of the eccentric swing type gear mechanism 10. If the reduction ratio Rp is too large, the diameter ratio between the drive gear 8b and the driven gear 8c becomes large, and the transmission accuracy decreases due to an increase in backlash and the like. In order to ensure the transmission accuracy, it is desirable that the reduction ratio Rp is 5 or less. Within this range, it is suggested that the transmission accuracy can be secured at a practically acceptable level. The reduction ratio Rp of this embodiment is set to 5.

適切な退避制御を可能とするためには、減速機６の減速比Ｒｓは１７５以下であることが望ましく、８５以下であることがより望ましい。また、減速機６の減速比Ｒｓが小さすぎると、アーム４２の駆動力が小さくなる。アーム４２の駆動力を確保するためには、減速機６の減速比Ｒｓは５０以上であることが望ましい。減速機６の減速比Ｒｓが５０〜１７５の範囲内、より望ましくは５０〜８５の範囲内であれば、退避制御の精度およびアーム４２の駆動力は実用上問題ないレベルを確保できることが示唆されている。本実施形態の減速比Ｒｓは７５に設定されている。 In order to enable appropriate evacuation control, the reduction ratio Rs of the speed reducer 6 is preferably 175 or less, and more preferably 85 or less. Further, if the reduction ratio Rs of the speed reducer 6 is too small, the driving force of the arm 42 becomes small. In order to secure the driving force of the arm 42, it is desirable that the reduction ratio Rs of the speed reducer 6 is 50 or more. It is suggested that if the reduction ratio Rs of the speed reducer 6 is within the range of 50 to 175, more preferably within the range of 50 to 85, the accuracy of the retract control and the driving force of the arm 42 can be secured at a practically acceptable level. ing. The reduction ratio Rs of this embodiment is set to 75.

減速機６の効率が低すぎると、減速機の出力側からモータ側に外力が伝達されるまでのタイムラグが大きくなり、外力を検知して退避制御を行うまでの間に減速機６に損傷が発生するおそれがある。減速機６が損傷する前にモータ側で外力を検知し退避制御を行うためには、減速機６の効率は８０％以上であることが望ましい。この範囲内であれば、退避制御を実用上問題ないレベルで実施できることが示唆されている。本実施形態の減速機６の伝達効率は９０％である。 If the efficiency of the speed reducer 6 is too low, the time lag until the external force is transmitted from the output side of the speed reducer to the motor side becomes large, and the speed reducer 6 is damaged before the external force is detected and the evacuation control is performed. It may occur. In order to detect an external force on the motor side and perform evacuation control before the speed reducer 6 is damaged, it is desirable that the efficiency of the speed reducer 6 is 80% or more. Within this range, it is suggested that evacuation control can be performed at a level where there is no practical problem. The transmission efficiency of the speed reducer 6 of this embodiment is 90%.

以上のように構成されたロボット１００によれば、減速機６の出力側にトルクセンサを設けることなく外力に対応可能なロボットを提供できる。 According to the robot 100 configured as described above, it is possible to provide a robot capable of responding to an external force without providing a torque sensor on the output side of the speed reducer 6.

以上、本発明の実施形態の例について詳細に説明した。前述した実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたっての具体例を示したものにすぎない。実施形態の内容は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、請求の範囲に規定された発明の思想を逸脱しない範囲において、構成要素の変更、追加、削除等の多くの設計変更が可能である。前述の実施形態では、このような設計変更が可能な内容に関して、「実施形態の」「実施形態では」等との表記を付して説明しているが、そのような表記のない内容に設計変更が許容されないわけではない。また、図面に付したハッチングは、ハッチングを付した対象の材質を限定するものではない。 The examples of the embodiments of the present invention have been described in detail above. All of the above-described embodiments are merely specific examples for carrying out the present invention. The content of the embodiment does not limit the technical scope of the present invention, and many design changes such as changes, additions, and deletions of components are made without departing from the idea of the invention defined in the claims. It is possible. In the above-described embodiment, the contents that can be changed in such a design are described with notations such as "in the embodiment" and "in the embodiment", but the contents are designed without such notations. It's not that changes aren't tolerated. Further, the hatching attached to the drawing does not limit the material of the object to which the hatching is attached.

［変形例］
以下、変形例について説明する。変形例の図面および説明では、実施形態と同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付する。実施形態と重複する説明を適宜省略し、実施形態と相違する構成について重点的に説明する。 [Modification example]
Hereinafter, a modified example will be described. In the drawings and description of the modified examples, the same or equivalent components and members as those in the embodiment are designated by the same reference numerals. The description that overlaps with the embodiment will be omitted as appropriate, and the configuration different from the embodiment will be mainly described.

実施の形態の説明では、退避動作は、モータについて減速、停止、逆転を行う例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、退避動作は、モータの減速、停止、逆転の何れかを行うものであってもよいし、他の動作を行うものであってもよい。 In the description of the embodiment, the retracting operation shows an example of decelerating, stopping, and reversing the motor, but the present invention is not limited to this. For example, the evacuation operation may be one that decelerates, stops, or reverses the motor, or may perform another operation.

実施の形態の説明では、駆動電圧Ｖｄと駆動電流Ｉｍとから、回帰分析により外力を推定する例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、駆動電圧Ｖｄと駆動電流Ｉｍなどのモータの回転に関する情報と外力とのデータをもとに公知の機械学習（教師有り学習を含む）により生成された外力推定モデルを用いて、外力を推定してもよい。この場合、制御部５４は、この外力推定モデルを記憶する記憶部を備えてもよい。また、制御部５４は、機械学習により外力推定モデルを生成するモデル生成部を備えてもよい。 In the description of the embodiment, an example of estimating the external force by regression analysis from the drive voltage Vd and the drive current Im has been shown, but the present invention is not limited to this. For example, the external force is estimated using an external force estimation model generated by known machine learning (including supervised learning) based on data on the rotation of the motor such as the drive voltage Vd and the drive current Im and the external force. You may. In this case, the control unit 54 may include a storage unit that stores the external force estimation model. Further, the control unit 54 may include a model generation unit that generates an external force estimation model by machine learning.

実施の形態の説明では、偏心揺動型歯車機構１０は、内歯歯車１６から回転が出力される例を示したが、本発明はこれに限定されない。偏心揺動型歯車機構は、内歯歯車が固定され、外歯歯車から回転が出力される構成であってもよい。 In the description of the embodiment, the eccentric swing type gear mechanism 10 shows an example in which rotation is output from the internal gear 16, but the present invention is not limited to this. The eccentric swing type gear mechanism may have a configuration in which the internal gear is fixed and the rotation is output from the external gear.

実施の形態の説明では、ロボットが６つの関節を有する多関節ロボットである例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、ロボットは水平多軸型ロボット（スカラ型ロボット）であってもよい。また、関節の数に限定はない。本発明のロボットは、人と隔離されることなく、人の近くで稼動する協働ロボット、サービスロボット、ロボット台車などに好適に使用されるが、これに限定されるものではない。 In the description of the embodiment, an example in which the robot is an articulated robot having six joints has been shown, but the present invention is not limited thereto. For example, the robot may be a horizontal multi-axis robot (scalar type robot). Also, the number of joints is not limited. The robot of the present invention is suitably used for, but is not limited to, a collaborative robot, a service robot, a robot trolley, etc. that operate near a person without being isolated from the person.

実施の形態の説明では、筒部２０ｂと、入力側側面部２０ｃと、軸受支持部２２とが単一の素材で一体的に構成される例を示したが、これらは別々に形成されて結合されてもよい。 In the description of the embodiment, an example is shown in which the tubular portion 20b, the input side side surface portion 20c, and the bearing support portion 22 are integrally formed of a single material, but these are separately formed and coupled. May be done.

実施の形態の説明では、外歯歯車１４を２枚備える例を示したが、本発明はこれに限定されない。外歯歯車１４は１枚または３枚以上設けられてもよい。 In the description of the embodiment, an example including two external gears 14 has been shown, but the present invention is not limited thereto. One or three or more external gears 14 may be provided.

実施の形態の説明では、内ピン３０が入力側のみが支持される例を示したが、本発明はこれに限定されない。外歯歯車の反入力側にキャリヤを設け、内ピンの反入力側をこのキャリヤに固定してもよい。 In the description of the embodiment, an example is shown in which the inner pin 30 is supported only on the input side, but the present invention is not limited thereto. A carrier may be provided on the anti-input side of the external gear, and the anti-input side of the inner pin may be fixed to this carrier.

上述の各変形例は実施の形態と同様の作用・効果を奏する。 Each of the above-mentioned modifications has the same action and effect as that of the embodiment.

上述した各実施形態と変形例の任意の組み合わせもまた本発明の実施形態として有用である。組み合わせによって生じる新たな実施形態は、組み合わされる各実施形態および変形例それぞれの効果をあわせもつ。 Any combination of each of the above-described embodiments and modifications is also useful as an embodiment of the present invention. The new embodiments resulting from the combination have the effects of each of the combined embodiments and variants.

６・・・減速機、８・・・平行軸歯車機構、１０・・・偏心揺動型歯車機構、１２・・・偏心体軸、１４・・・外歯歯車、１４ａ・・・外歯、１６・・・内歯歯車、１６ａ・・・内歯、３８・・・モータ、４０・・・関節、４２・・・アーム、５２・・・取得部、５４・・・制御部、５４ｃ・・・外力検知部、１００・・・ロボット。 6 ... Reducer, 8 ... Parallel shaft gear mechanism, 10 ... Eccentric swing type gear mechanism, 12 ... Eccentric body shaft, 14 ... External gear, 14a ... External teeth, 16 ... Internal gear, 16a ... Internal tooth, 38 ... Motor, 40 ... Joint, 42 ... Arm, 52 ... Acquisition unit, 54 ... Control unit, 54c ... -External force detector, 100 ... robot.

Claims (5)

モータおよび減速機が組み込まれた関節を有するロボットであって、
前記モータの回転に関する情報を取得する取得手段と、
前記取得手段が取得した情報に基づいて、外力が作用したことを検知し、退避動作を行う制御手段と、を有し、
前記減速機は、平行軸歯車機構と、平行軸歯車機構の出力回転が入力される偏心揺動型歯車機構と、を有し、
前記偏心揺動型歯車機構は、偏心体軸が内歯歯車の軸心に配置されるセンタークランクタイプであり、かつ減速比が３５以下であることを特徴とするロボット。 A robot with joints that incorporates a motor and reducer
An acquisition means for acquiring information on the rotation of the motor, and
It has a control means that detects that an external force has acted based on the information acquired by the acquisition means and performs an evacuation operation.
The speed reducer has a parallel shaft gear mechanism and an eccentric swing type gear mechanism to which the output rotation of the parallel shaft gear mechanism is input.
The eccentric swing type gear mechanism is a robot characterized in that the eccentric body shaft is a center crank type in which the eccentric body shaft is arranged at the axis of the internal gear and the reduction ratio is 35 or less. 前記偏心揺動型歯車機構の減速比は１７以下であることを特徴とする請求項１に記載のロボット。 The robot according to claim 1, wherein the reduction ratio of the eccentric swing type gear mechanism is 17 or less. 前記平行軸歯車機構の減速比は５以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のロボット。 The robot according to claim 1 or 2, wherein the reduction ratio of the parallel shaft gear mechanism is 5 or less. 前記減速機の減速比は５０以上で１７５以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のロボット。 The robot according to any one of claims 1 to 3, wherein the reduction ratio of the speed reducer is 50 or more and 175 or less. 前記減速機の伝達効率は８０％以上であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のロボット。 The robot according to any one of claims 1 to 4, wherein the transmission efficiency of the speed reducer is 80% or more.
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