JP2590404B2 - Industrial Robot Joint Device - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は産業ロボットの関節装
置、詳しくはロボットの駆動系が所定範囲の固有振動数
を生じて駆動源としての電動モータが所定の最高回転数
で使用される産業ロボットの関節装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an articulation device for an industrial robot, and more particularly, to an industrial robot in which a drive system of the robot generates a natural frequency within a predetermined range and an electric motor as a drive source is used at a predetermined maximum rotational speed. Related to a joint device.

【０００２】[0002]

【従来の技術】産業ロボットにおいては、ロボットの駆
動系が所定範囲の固有振動数を生じると共に、駆動源と
しての電動モータが所定の最高回転数で使用される場合
が多い。このような産業ロボットにおいては、一般に、
作業に適した出力トルクを得るため、アーム等の関節部
の駆動系には、高速低トルクの電動サーボモータまたは
電動パルスモータと、この出力を低速高トルクに変換す
る減速装置とを用いている。また、そのような減速装置
は、例えば、減速比１／１２０程度の大減速比を有して
いること、また、歯車間のガタ、すなわち、いわゆるバ
ックラッシュが小さいこと、さらに、慣性を小さくする
ため軽量であること等が要求される。2. Description of the Related Art In many industrial robots, a drive system of the robot generates a natural frequency within a predetermined range, and an electric motor as a drive source is used at a predetermined maximum rotational speed in many cases. In such an industrial robot, generally,
In order to obtain an output torque suitable for work, a drive system for a joint such as an arm uses a high-speed and low-torque electric servomotor or an electric pulse motor, and a reduction gear that converts this output to a low-speed and high-torque. . Further, such a reduction gear has, for example, a large reduction ratio of about 1/120, and has a small play between gears, that is, a so-called backlash, and further reduces inertia. Therefore, it is required to be lightweight.

【０００３】このような要求を満たす従来の減速装置と
しては、例えば、特開昭５９−１７５９８６号公報に開
示されているような調和歯車装置（撓み噛合い式の遊星
歯車装置）および特開昭５９−１０６７４４号公報に開
示されているような偏心揺動型の遊星歯車装置がある。
前者の減速比は一般に１／８０〜１／３２０程度であ
り、後者の減速比は一般に１／６〜１／２００程度であ
る。また、前者は後者に比し減速比当たりの外径、重量
が小さく、かつ、ほとんどのロボットアームの関節部の
駆動用減速装置として必要な減速比および機械的強度を
満足している。したがって、ロボットアームの関節部駆
動用減速装置のほとんどは調和歯車装置単体が適用さ
れ、まれに、調和歯車装置でも得られないほどの大減速
比を必要とするもの、すなわち、小容量高速回転（例え
ば、出力が１０００ワット以下で回転数が５０００ｒｐ
ｍ）型のモータをロボットアームの駆動に用いる場合の
ように１／６２５程度の減速比を必要とするもの、につ
いては特開昭５６−１５２５９４号公報に開示されてい
るように調和歯車装置に前段減速装置を結合したものが
用いられている。Conventional reduction gears satisfying such demands include, for example, a harmonic gear device (flexible engagement type planetary gear device) as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 59-175986 and Japanese Patent Application Laid-Open No. There is an eccentric oscillating type planetary gear device as disclosed in JP-A-59-106744.
The former reduction ratio is generally about 1/80 to 1/320, and the latter reduction ratio is generally about 1/6 to 1/200. Further, the former has a smaller outer diameter and weight per reduction ratio than the latter, and satisfies the reduction ratio and mechanical strength required as a drive reduction device for driving the joints of most robot arms. Therefore, most of the reduction gears for driving the joints of the robot arm use the harmonic gear alone, and rarely require a large reduction ratio that cannot be obtained by the harmonic gear, that is, a small-capacity high-speed rotation ( For example, when the output is 1000 watts or less and the rotation speed is 5000 rpm
For a motor requiring a reduction ratio of about 1/625, such as when an m) type motor is used for driving a robot arm, a harmonic gear device is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-152594. A combination of a pre-stage reduction gear is used.

【０００４】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た各減速装置をロボットの関節装置に用いた場合、減速
装置に入力する電動モータ回転数が低い領域で減速装置
とロボットアーム等とがねじり共振を起こすという問題
点があった。共振現象としては、ロボットアームの関節
部近傍にねじり振動が現われることが多く、その結果、
ロボットアームの先端位置が定まらなくなり、ロボット
による作業のうち溶接、シーリング、組立等、、一般に
電動モータの低回転数領域で行われる作業において、正
確な作業軌跡を得られない等の問題が生じる。However, when each of the above-described speed reducers is used as a joint device of a robot, the speed reducer and the robot arm and the like cause torsional resonance in a region where the electric motor rotation speed input to the speed reducer is low. There was a problem of getting up. As a resonance phenomenon, torsional vibration often appears near the joint of the robot arm, and as a result,
The position of the distal end of the robot arm cannot be determined, which causes problems such as an inability to obtain an accurate work locus in work performed by the robot, such as welding, sealing, and assembly, which is generally performed in a low rotation speed region of the electric motor.

【０００５】このような問題に対し、特開昭５８−２１
１８８１号公報には、発生した振動を打ち消すように電
動モータの速度指令信号を変化させる電気的制御方式が
提案されている。しかしながら、このような方式におい
てはフィードバックゲインを大きくすると系が不安定と
なり、特に剛性の低いロボット駆動系においては、逆に
発振し易くなるという問題を生じるため、ゲインを大き
くできず、したがって、充分な振動打ち消し効果を得ら
れない。また、特開昭５９−１７５９８６号公報には高
張力を与えたタイミングベルトで減速機を駆動し、該ベ
ルトで振動を吸収する方式のものが提案されている。し
かしながら、この方式においてはタイミングベルトが破
断するという危険がある。また、特開昭５９−１１５１
８９号公報には減速機の主軸にばねとおもりから成る吸
振器を取付ける方式が提案されている。しかし、この方
式においては遠心力により吸振器が破損したり、ロボッ
トの負荷荷重に対応しておもり等を調整しなければなら
ないという問題点がある。To solve such a problem, Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-21 / 1983
Japanese Patent Publication No. 1881 proposes an electric control system that changes a speed command signal of an electric motor so as to cancel generated vibration. However, in such a system, if the feedback gain is increased, the system becomes unstable. In particular, in the case of a low-rigidity robot drive system, there is a problem that oscillation is liable to occur, so that the gain cannot be increased. It is not possible to obtain a great vibration canceling effect. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 59-175986 proposes a system in which a speed reducer is driven by a timing belt to which a high tension is applied, and the vibration is absorbed by the belt. However, in this method, there is a risk that the timing belt is broken. Also, Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-151
Japanese Patent Publication No. 89 proposes a method in which a vibration absorber composed of a spring and a weight is attached to a main shaft of a speed reducer. However, in this method, there are problems that the vibration absorber is damaged by the centrifugal force and that the weight or the like must be adjusted according to the load applied to the robot.

【０００６】そこで、本発明は、ロボットの駆動系が所
定範囲の固有振動数を生じて駆動源としての電動モータ
が所定の最高回転数で使用される産業ロボットの関節装
置におけるロボット作業効率を向上すること、詳しくは
最も大きな振動がロボットに生じる時のポイントをロボ
ットによる作業のうち溶接作業等のように正確な作業軌
跡を要する作業の領域外にシフトし実用域での過大な振
動を生じずに、ロボット作業効率が向上できる産業ロボ
ットの関節装置を提供することを目的とする。Therefore, the present invention improves the robot working efficiency in a joint device of an industrial robot in which a driving system of a robot generates a natural frequency within a predetermined range and an electric motor as a driving source is used at a predetermined maximum rotation speed. In detail, the point at which the largest vibration occurs in the robot is shifted out of the area of the robot operation that requires an accurate work trajectory such as welding work, so that excessive vibration in the practical range does not occur Another object of the present invention is to provide an articulation device for an industrial robot that can improve the efficiency of robot work.

【０００７】[0007]

【課題を解決するための手段】特許請求の範囲第１項記
載の発明は、ロボットの第１部材と、第１部材に回動自
在に支持されたロボットの第２部材と、第１部材に一体
的に取り付けられた電動モータの回転を減速して第２部
材に伝達する減速装置とを備え、該電動モータ、該減速
装置および該第２部材を含んで構成される駆動系が所定
範囲の固有振動数を生じると共に、該電動モータが所定
の最高回転数で使用される産業ロボットの関節装置にお
いて、 前記所定範囲の固有振動数が５ヘルツ乃至９ヘ
ルツであり、前記電動モータの所定の最高回転数が１０
００回転／分（ｒｐｍ）であって、前記減速装置が、前
記電動モータの回転を減速する前段回転伝導手段および
前段回転伝導手段の出力回転を減速する後段回転伝導手
段を有し、前記電動モータが、前記駆動系の固有振動数
に対応する回転数を通常制御域内に有し、前記後段回転
伝導手段が、１／２５乃至１／６０の減速比を備えて、
前記前段回転伝導手段の出力が入力されるカム軸、カム
軸の回転により駆動される外歯歯車、および外歯歯車に
噛み合う内歯歯車を有し、前記カム軸の一回転当たりに
一定回数の実質トルク変動を生じ前記駆動系を実質的に
加振する特性を有する偏心揺動型遊星歯車装置によって
構成され、前記前段回転伝導手段が、前記電動モータの
回転軸線上に位置して設けられたピニオンと、該ピニオ
ンに噛み合うと共に前記後段回転伝導手段のカム軸に結
合された歯車とからなる平行軸型歯車装置によって構成
され、該平行軸型歯車装置の減速比が、該減速比に前記
電動モータの通常制御域における毎秒当たりの最高回転
数と前記カムの軸の一回転当たりにおける前記遊星歯車
装置の実質トルク変動回数とを乗じた値が前記駆動系の
固有振動数以下となるように、１／１．９乃至１／６に
設定され、前記減速装置の総減速比が、前記前後段回転
伝導手段の減速比の選択に基づいて、１／６０乃至１／
３２０に設定されたことを特徴としている。According to a first aspect of the present invention, there is provided a first member of a robot, a second member of the robot rotatably supported by the first member, and a first member of the robot. A speed reducer for reducing the rotation of the integrally mounted electric motor and transmitting it to the second member, wherein a drive system including the electric motor, the speed reducer, and the second member has a predetermined range. An articulation device for an industrial robot in which a natural frequency is generated and the electric motor is used at a predetermined maximum rotation speed, wherein the natural frequency in the predetermined range is 5 Hz to 9 Hz, and the predetermined maximum speed of the electric motor is 10 rpm
The rotation speed of the electric motor is reduced to 00 revolutions per minute (rpm), and the speed reduction device includes a first-stage rotation transmission unit that reduces the rotation of the electric motor and a second-stage rotation transmission unit that reduces the output rotation of the first-stage rotation transmission unit. Has a rotation frequency corresponding to the natural frequency of the drive system in a normal control range, and the rear-stage rotation transmission means has a reduction ratio of 1/25 to 1/60,
A camshaft to which the output of the previous-stage rotation transmitting means is input, an external gear driven by rotation of the camshaft, and an internal gear meshing with the external gear, wherein a certain number of rotations are performed per rotation of the camshaft. An eccentric oscillating type planetary gear device having a characteristic of causing substantial torque fluctuation and substantially exciting the drive system, wherein the first-stage rotation transmission means is provided on a rotation axis of the electric motor. A parallel shaft type gear device comprising a pinion and a gear meshed with the pinion and coupled to a cam shaft of the rear rotation transmission means, wherein the reduction ratio of the parallel shaft type gear device is reduced by the electric ratio to the reduction ratio. The value obtained by multiplying the maximum number of revolutions per second in the normal control range of the motor by the actual number of torque fluctuations of the planetary gear device per revolution of the cam shaft is equal to or less than the natural frequency of the drive system. To so that is set to 1 / 1.9 to 1/6, the total reduction ratio of the reduction gear, based on the selection of the reduction ratio of the front and rear stages rotary conduction means, 1/60 to 1 /
320 is set.

【０００８】特許請求の範囲第２項記載の発明は、ロボ
ットの第１部材と、第１部材に回動自在に支持されたロ
ボットの第２部材と、第１部材に一体的に取り付けられ
た電動モータの回転を減速して第２部材に伝達する減速
装置とを備え、該電動モータ、該減速装置および該第２
部材を含んで構成される駆動系が所定範囲の固有振動数
を生じると共に、該電動モータが所定の最高回転数で使
用される産業ロボットの関節装置において、前記所定の
範囲の固有振動数が５ヘルツ乃至９ヘルツであり、前記
電動モータの所定の最高回転数が２０００回転／分（ｒ
ｐｍ）であって、前記減速装置が、前記電動モータの回
転を減速する前段回転伝導手段および前段回転伝導手段
の出力回転を減速する後段回転伝導手段を有し、前記電
動モータが、前記駆動系の固有振動数に対応する回転数
を通常制御域内に有し、前記後段回転伝導手段が、１／
２５乃至１／６０の減速比を備えて、前記前段回転伝導
手段の出力が入力されるカム軸、カム軸の回転により駆
動される外歯歯車、および外歯歯車に噛み合う内歯歯車
を有し、前記カム軸の一回転当たりに一定回数の実質ト
ルク変動を生じ前記駆動系を実質的に加振する特性を有
する偏心揺動型遊星歯車装置によって構成され、前記前
段回転伝導手段が、前記電動モータの回転軸線上に位置
して設けられたピニオンと、該ピニオンに噛み合うと共
に前記後段回転伝導手段のカム軸に結合された歯車とか
らなる平行軸型歯車装置によって構成され、該平行軸型
歯車装置の減速比が、該減速比に前記電動モータの通常
制御域における毎秒当たりの最高回転数と前記カムの軸
の一回転当たりにおける前記遊星歯車装置の実質トルク
変動回数とを乗じた値が前記駆動系の固有振動数以下と
なるように、１／３．７乃至１／６．７に設定され、前
記減速装置の総減速比が、前記前後段回転伝導手段の減
速比の選択に基づいて、１／１１０乃至１／３２０に設
定されたことを特徴としている。According to the second aspect of the present invention, the first member of the robot, the second member of the robot rotatably supported by the first member, and the robot are integrally attached to the first member. A speed reducer for reducing the rotation of the electric motor and transmitting the reduced speed to a second member, the electric motor, the speed reducer, and the second
In a joint device of an industrial robot in which the drive system including the members generates a natural frequency in a predetermined range and the electric motor is used at a predetermined maximum rotation speed, the natural frequency in the predetermined range is 5 Hertz to 9 Hertz, and the predetermined maximum number of revolutions of the electric motor is 2000 revolutions / minute (r
pm), wherein the speed reduction device includes a first-stage rotation transmission unit that reduces the rotation of the electric motor and a second-stage rotation transmission unit that reduces the output rotation of the first-stage rotation transmission unit. Having a rotation speed corresponding to the natural frequency of the normal rotation in the normal control range, and
A camshaft having a reduction ratio of 25 to 1/60, to which the output of the preceding stage rotation transmitting means is input, an external gear driven by rotation of the camshaft, and an internal gear meshing with the external gear. An eccentric oscillating type planetary gear device having a characteristic of causing a substantial number of substantial torque fluctuations per rotation of the camshaft to substantially vibrate the drive system, and wherein the front-stage rotation transmission means The parallel shaft type gear device comprises a pinion provided on the rotation axis of the motor, and a gear meshing with the pinion and coupled to a cam shaft of the post-stage rotation transmission means. The speed reduction ratio of the device is obtained by multiplying the speed reduction ratio by the maximum number of revolutions per second in the normal control range of the electric motor and the number of actual torque fluctuations of the planetary gear device per revolution of the cam shaft. The value is set to 1 / 3.7 to 1 / 6.7 so that the value is equal to or less than the natural frequency of the drive system, and the total reduction ratio of the reduction gear is determined by the selection of the reduction ratio of the front and rear rotation transmission means. Is set to 1/110 to 1/320 based on

【０００９】特許請求の範囲第３項記載の発明は、ロボ
ットの第１部材と、第１部材に回動自在に支持されたロ
ボットの第２部材と、第１部材に一体的に取り付けられ
た電勤モータの回転を減速して第２部材に伝達する減速
装置とを備え、該電動モータ、該滅速装置および該第２
部材を含んで構成される駆動系が所定の範囲の固有振動
数を生じると共に、該電動モータが所定の最高回転数で
使用される産業ロボットの関節装置において、前記所定
範囲の固有振動数が１０ヘルツ乃至１５ヘルツであり、
前記電動モータの所定の最高回転数が１０００回転／分
（ｒｐｍ）であって、前記減速装置が、前記電動モータ
の回転を減速する前段回転伝導手段および前段回転伝導
手段の出力回転を減速する後段回転伝導手段を有し、前
記電動モータが、前記駆動系の固有振動数に対応する回
転数を通常制御域内に有し、前記後段回転伝導手段が、
１／２５乃至１／６０の減速比を備えて、前記前段回転
伝導手段の出力が入力されるカム軸、カム軸の回転によ
り駆動される外歯歯車、および外歯歯車に噛み合う内歯
歯車を有し、前記カム軸の一回転当たりに一定回数の実
質トルク変動を生じ前記駆動系を実質的に加振する特性
を有する偏心揺動型遊星歯車装置によって構成され、前
記前段回転伝導手段が、前記電動モータの回転軸線上に
位置して設けられたピニオンと、該ピニオンに噛み合う
と共に前記後段回転伝導手段のカム軸に結合された歯車
とからなる平行軸型歯車装置によって構成され、該平行
軸型歯車装置の減速比が、該減速比に前記電動モータの
通常制御域における毎秒当たりの最高回転数と前記カム
の軸の一回転当たりにおける前記遊星歯車装置の実質ト
ルク変動回数とを乗じた値が前記駆動系の固有振動数以
下となるように、１／１．５乃至１／４に設定され、前
記減速装置の総減速比が、前記前後段回転伝導手段の減
速比の選択に基づいて、１／８０乃至１／３００に設定
されたことを特徴と特徴としている。According to a third aspect of the present invention, the first member of the robot, the second member of the robot rotatably supported by the first member, and the robot are integrally attached to the first member. A speed reduction device for reducing the rotation of the electric motor and transmitting the rotation to the second member, the electric motor, the deceleration device, and the second
In a joint device of an industrial robot in which a drive system including members generates a natural frequency in a predetermined range and the electric motor is used at a predetermined maximum rotation speed, the natural frequency in the predetermined range is 10 From hertz to 15 hertz,
A predetermined maximum number of revolutions of the electric motor is 1000 revolutions per minute (rpm), and the speed reducer reduces the output rotation of the front rotation transmission means and the front rotation transmission means for reducing the rotation of the electric motor; Having rotation transmission means, the electric motor has a rotation frequency corresponding to the natural frequency of the drive system in the normal control range, the post-stage rotation transmission means,
A camshaft having a reduction ratio of 1/25 to 1/60, to which the output of the preceding-stage rotation transmitting means is input, an external gear driven by rotation of the camshaft, and an internal gear meshing with the external gear. The eccentric oscillating type planetary gear device having a characteristic of causing a certain number of substantial torque fluctuations per rotation of the camshaft to substantially vibrate the drive system, The parallel shaft type gear device includes a pinion provided on the rotation axis of the electric motor, and a gear that meshes with the pinion and is coupled to a cam shaft of the rear rotation transmission unit. The reduction ratio of the mold gear unit is determined by calculating the maximum rotation number per second in the normal control range of the electric motor and the actual torque fluctuation number of the planetary gear unit per rotation of the cam shaft. The ratio is set to 1 / 1.5 to 1/4 so that the sum of the values is equal to or less than the natural frequency of the drive system. Is set to 1/80 to 1/300 based on the above.

【００１０】[0010]

【実施例】発明者らは、ロボットアームの関節装置に用
いる減速機のばね定数、固有ねじり振動数、トルク変動
等と共振現象との関係につき種々研究を行った。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The inventors conducted various studies on the relationship between the spring phenomenon, the natural torsional frequency, the torque fluctuation, etc., and the resonance phenomenon of a speed reducer used in a joint device of a robot arm.

【００１１】先ず、回転ばね定数の高い減速機をロボッ
トアームの関節装置に用いることによりロボットの駆動
系の固有ねじり振動数ｆ０を格段に高めることが可能か
否かについて試算した。しかし、減速機の中立位置付近
の回転ばね定数は大きなものでもロボットアーム自体の
回転ばね定数の１／１０〜１／５であるため、駆動系全
体のばね定数を大して大きくできず、その結果、駆動系
の固有ねじり振動数も大して大きくできない。したがっ
て、既存の減速機によっては固有ねじり振動数ｆ０を格
段に高めることが不可能であるとの結論に達した。First, a trial calculation was made as to whether or not it was possible to significantly increase the natural torsional frequency f0 of the drive system of the robot by using a speed reducer having a high rotational spring constant for the joint device of the robot arm. However, even if the rotational spring constant near the neutral position of the speed reducer is large, it is 1/10 to 1/5 of the rotational spring constant of the robot arm itself, so that the spring constant of the entire drive system cannot be increased so much. The natural torsional frequency of the drive system cannot be increased too much. Therefore, it has been concluded that it is impossible to significantly increase the natural torsional frequency f0 depending on the existing speed reducer.

【００１２】そこで、発明者らは、振動発生の原因であ
る減速機のトルク変動を無くすことを試みた。具体的に
は偏心揺動型の遊星歯車減速装置機を用い、トルク変動
を阻止ないし減ずるよう、この減速装置の内歯車と外歯
歯車の歯に高精度の仕上げ加工を施し、かつ、トルク変
動が生じてもこれを吸収するよう、偏心入力軸の軸受部
やトルク取出ピンの軸支部等に環状溝を設け、該溝にゴ
ムリングを装着した。しかしながら、このような対策を
施しても、実用域での共振を防ぐことはできず、しか
も、共振が生じる時の電動モータ回転数は、そのような
対策を施さない場合とほとんど同じであることがわかっ
た。Therefore, the inventors have tried to eliminate the torque fluctuation of the speed reducer, which is the cause of the vibration. Specifically, using an eccentric oscillating type planetary gear speed reducer, the teeth of the internal gear and the external gear of this speed reducer are subjected to high-precision finishing so as to prevent or reduce the torque fluctuation. An annular groove was provided in the bearing portion of the eccentric input shaft, the shaft support portion of the torque output pin, and the like so as to absorb the occurrence of this, and a rubber ring was attached to the groove. However, even if such measures are taken, resonance in the practical range cannot be prevented, and the rotational speed of the electric motor when resonance occurs is almost the same as that without such measures. I understood.

【００１３】このような実験結果から、一定の機構の減
速機であれば、ほぼ一定のトルク変動特性、すなわちロ
ボットの駆動系に対する加振周波数特性を有するとの結
論が導かれた。また、斯かる推論から、ロボット駆動系
に組み込む減速装置の機構を変更すれば、トルク変動特
性が変わり、ロボットに共振が生じる時の電動モータ回
転数を精密作業領域の外に置くことができるとの仮設の
もとに種々の実験を行った。これらの実験の内容および
結果については後述するが、これらの実験結果から仮設
は実証された。From the above experimental results, it was concluded that a speed reducer having a constant mechanism has almost constant torque fluctuation characteristics, that is, excitation frequency characteristics for the drive system of the robot. Also, from such inferences, if the mechanism of the reduction gear incorporated in the robot drive system is changed, the torque fluctuation characteristics change, and it is possible to set the electric motor rotation speed when resonance occurs in the robot outside the precision work area. Various experiments were conducted under the temporary construction. The details and results of these experiments will be described later, but the results of these experiments have verified the provisional assumption.

【００１４】以下、本発明に係る産業ロボットの関節装
置を図面に基づいて説明する。第１図ないし第３図は本
件発明の第１実施例を示す図である。Hereinafter, a joint device for an industrial robot according to the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 3 show a first embodiment of the present invention.

【００１５】まず、構成について説明する。第１図は本
発明に係る産業ロボットの関節装置を用いたロボットの
関節部の全体概略図である。１は電動モータであり、電
動モータ１のフランジ２は減速装置３の筒体４に固定さ
れている。筒体４は第１部材としての第１アーム５の先
端部５ａに固定されている。電動モータ１の出力の回転
軸７は減速装置３の入力回転軸８に連結され、減速装置
３の出力は軸１０に伝達され、軸１０は円筒体１１を貫
通して第２部材としての第２アーム１２に固定されてい
る。第２アーム１２の端部の筒状体１３と第１アーム５
の先端部５ａの下面から下方に突出する円筒型の突出体
１５との間には一対のベアリング１６が介装され第２ア
ーム１２は第１アーム５に回転自在に支持されている。
突出体１５の内周面と円筒体１１の中央部の外周面との
間には一対のベアリング１７が介装されている。円筒体
１１の上部および下部の内面と軸１０との間にはそれぞ
れ一対のベアリング１８が介装されている。したがっ
て、減速装置３は電動モータ１の回転数を減速してロボ
ットの被駆動部すなわち第２アーム１２を回動させる。
また、電動モータ１、減速装置３、第２アーム１２およ
び第２アームに接続された負荷は駆動系を構成する。First, the configuration will be described. FIG. 1 is an overall schematic view of a joint portion of a robot using the joint device for an industrial robot according to the present invention. Reference numeral 1 denotes an electric motor, and a flange 2 of the electric motor 1 is fixed to a cylinder 4 of a reduction gear 3. The cylindrical body 4 is fixed to a distal end 5a of a first arm 5 as a first member. The rotation shaft 7 of the output of the electric motor 1 is connected to the input rotation shaft 8 of the reduction gear 3, and the output of the reduction gear 3 is transmitted to the shaft 10, and the shaft 10 penetrates through the cylindrical body 11 and the second member as the second member. It is fixed to the two arms 12. The cylindrical body 13 at the end of the second arm 12 and the first arm 5
A pair of bearings 16 are interposed between a cylindrical projection 15 projecting downward from the lower surface of the distal end portion 5a, and the second arm 12 is rotatably supported by the first arm 5.
A pair of bearings 17 are interposed between the inner peripheral surface of the protruding body 15 and the outer peripheral surface at the center of the cylindrical body 11. A pair of bearings 18 are interposed between the upper and lower inner surfaces of the cylindrical body 11 and the shaft 10, respectively. Therefore, the reduction gear 3 reduces the rotation speed of the electric motor 1 to rotate the driven portion of the robot, that is, the second arm 12.
The electric motor 1, the reduction gear 3, the second arm 12, and the loads connected to the second arm constitute a drive system.

【００１６】減速装置３は第２図および第３図に示すよ
うに、電動モータ１の回転数を減速する前段回転伝導手
段としての前段減速機２０と、前段減速機２０に連結さ
れ、回転数をさらに減速する後段回転伝導手段としての
後段減速機２１と、から構成されている。前段減速機２
０は平行軸型歯車装置である。後段減速機２１は固定し
ている内歯歯車２８と内歯歯車２８に噛み合う外歯歯車
２９と、外歯歯車２９に係合して外歯歯車２９を揺動回
転させるカム軸としての入力クランク軸３０と、を有す
る偏心揺動型の遊星歯車装置によって構成されている。
また、内歯歯車２８はピン歯３１を用いたピン歯で構成
され、かつ外歯歯車２９の歯数より１つだけ多い歯数を
有している。また、前段減速機２０は平歯歯車により構
成されている。As shown in FIGS. 2 and 3, the speed reducer 3 is connected to the front speed reducer 20 as a front speed reducer 20 as a front speed transmission means for reducing the speed of the electric motor 1, and is connected to the speed reducer 20. And a post-stage speed reducer 21 as post-stage rotation transmission means for further reducing the speed. Front reduction gear 2
Reference numeral 0 denotes a parallel shaft type gear device. The rear reduction gear 21 has a fixed internal gear 28, an external gear 29 that meshes with the internal gear 28, and an input crank as a cam shaft that engages with the external gear 29 and swings and rotates the external gear 29. And an eccentric oscillating planetary gear device having a shaft 30.
The internal gear 28 is constituted by pin teeth using the pin teeth 31 and has one more tooth than the external gear 29. Further, the front-stage speed reducer 20 is constituted by a spur gear.

【００１７】前段減速機２０の減速比ｉ１と後段減速機
２１の減速比ｉ２とは、電動モータ１の通常制御回転数
（ロボットの通常作業時、例えば溶接ロボットに主作業
たる溶接作業を行わしめる時、のモータ回転数）の範囲
内でロボットすなわち、第１アーム５および第２アーム
１２と、後段減速機２１との共振が起きないように選択
している。すなわち、電動モータ１の通常制御回転数領
域あるいはロボットによる正確な作業軌跡を要する領域
（溶接作業等を行う作業領域）では、前段減速機２０の
毎秒当たり最高回転数、すなわち、電動モータ１の毎秒
当たり最高回転数に前段減速機２０の減速比を乗じた値
（その値に更に後述するクランク軸３０の一回転当たり
のトルク変動回数である１を乗じた値に相当する）が、
電動モータ１、減速装置３、第２アーム１２に接続され
た負荷から構成される駆動系のねじり発振周波数（固有
ねじり振動数ｆ０）以下になるよう、前段減速機２０の
減速比ｉ１を選択する。この実施例においては、電動モ
ータ１の通常制御回転数が０〜１０００ｒｐｍ、前段減
速機２０の減速比ｉ１が１／３および後段減速機２１の
減速比ｉ２は１／４０であり、減速装置３の全体の減速
比ｉは１／１２０になるように選択されている。前記駆
動系の固有ねじり振動数ｆ０は、共振ピーク点における
電動モータ１の回転数、前段減速機２０の減速比ｉ１お
よび減速装置３に関して後述するトルク変動特性から逆
算でき、この実施例においては約８．４Ｈｚである。The reduction ratio i1 of the front reduction gear 20 and the reduction ratio i2 of the rear reduction gear 21 correspond to the normal control rotation speed of the electric motor 1 (during normal operation of the robot, for example, a welding operation as a main operation for the welding robot). The motor is selected so that resonance between the robot, that is, the first arm 5 and the second arm 12 and the rear reduction gear 21 does not occur. That is, in the normal control rotation speed region of the electric motor 1 or the region where an accurate work locus is required by the robot (working region for performing a welding operation or the like), the maximum rotation speed of the pre-stage reduction gear 20 per second, that is, per second of the electric motor 1 The value obtained by multiplying the maximum number of revolutions per hit by the reduction ratio of the pre-stage reduction gear 20 (corresponding to a value obtained by further multiplying the value by 1 which is the number of times of torque change per rotation of the crankshaft 30 described later) is
The reduction ratio i1 of the front-stage speed reducer 20 is selected so as to be equal to or lower than the torsional oscillation frequency (natural torsional frequency f0) of the drive system including the electric motor 1, the reduction gear 3, and the load connected to the second arm 12. . In this embodiment, the normal control rotation speed of the electric motor 1 is 0 to 1000 rpm, the reduction ratio i1 of the front reduction gear 20 is 1/3, and the reduction ratio i2 of the rear reduction gear 21 is 1/40. Are selected such that the overall reduction ratio i is 1/120. The natural torsional frequency f0 of the drive system can be calculated back from the rotational speed of the electric motor 1 at the resonance peak point, the reduction ratio i1 of the pre-stage reduction gear 20, and the torque fluctuation characteristics described later with respect to the reduction gear 3, and in this embodiment, it is approximately calculated. 8.4 Hz.

【００１８】前段減速機２０の減速比ｉ１が１／５未満
（分母が大きくなることを意味する。以下同じ）または
後段減速機２１の減速比ｉ２が１／２５を超える（分母
が小さくなることを意味する。以下同じ）と、前段減速
機２０に構造の簡単な平行軸歯車装置を採用して１／１
２０の総減速比ｉを得ることは困難となるので、設計的
に不利となる。また、後段減速比２１の減速比ｉ２が１
／６０未満または前段減速機２０の減速比ｉ１が１／２
を越えて１／１２０の総減速比ｉを得る場合は、電動モ
ータ１の通常制御域において、前段減速機２０の毎秒当
たり最高回転数が、前記駆動系の固有ねじり振動数ｆ０
（８．４Ｈｚ）に近づきあるいはそれ以上となるので、
共振を防止できる範囲が狭くなる。The reduction ratio i1 of the front reduction gear 20 is less than 1/5 (meaning that the denominator increases; the same applies hereinafter) or the reduction ratio i2 of the rear reduction gear 21 exceeds 1/25 (the denominator decreases). The same applies to the following.) And a parallel shaft gear device having a simple structure is adopted
It is difficult to obtain a total reduction ratio i of 20, which is disadvantageous in design. Also, the reduction ratio i2 of the rear reduction ratio 21 is 1
/ 60 or the reduction ratio i1 of the pre-stage reduction gear 20 is 1/2.
When the total reduction ratio i of 1/120 is obtained beyond the range, in the normal control range of the electric motor 1, the maximum number of rotations per second of the pre-stage reduction gear 20 is equal to the natural torsional frequency f0 of the drive system.
(8.4 Hz) or higher,
The range in which resonance can be prevented is reduced.

【００１９】次に、作用について説明する。電動モータ
１を０〜１０００ｒｐｍの通常回転数で回転させると、
減速比ｉ１が１／３の前段減速機２０の出力回転数は０
〜３３３ｒｐｍとなり、減速比ｉ２が１／４０の後段減
速機２１の出力回転数は０〜８．３ｒｐｍとなり、この
範囲では大きな振動は生じない。電動モータ１の出力回
転数が１５００ｒｐｍ近辺（この時の前段減速機２０の
出力回転数は１５００ｒｐｍ×１／３＝５００ｒｍｐ近
辺、遊星歯車減速機２１の出力回転数は１５００ｒｐｍ
×１／３×１／４０＝１２．５ｒｐｍ近辺）で最大共振
現象が生じ、この時の振動が最も大きい。このような共
振現象が電動モータ１の通常制御回転数領域外で生じる
理由は明らかではないが、実験結果から推定すると、そ
のような共振現象の主因となるトルク変動が前段減速機
２０ではなく後段減速機２１に生じ、そのトルク変動が
実施例のような偏心揺動型の遊星歯車装置では入力軸
（クランク軸３０）１回転当たり１回（一定回数）生
じ、前記駆動系に対する加振作用をなすためと考えられ
る。Next, the operation will be described. When the electric motor 1 is rotated at a normal rotation speed of 0 to 1000 rpm,
The output rotational speed of the pre-stage reduction gear 20 having the reduction ratio i1 of 1/3 is 0.
To 333 rpm, and the output rotation speed of the latter-stage speed reducer 21 with a reduction ratio i2 of 1/40 is 0 to 8.3 rpm, and no large vibration occurs in this range. The output rotation speed of the electric motor 1 is around 1500 rpm (at this time, the output rotation speed of the pre-stage reduction gear 20 is around 1500 rpm × １ ／ = 500 rpm, and the output rotation speed of the planetary gear reducer 21 is 1500 rpm.
(× 1/3 × 1/40 = 12.5 rpm or so), the maximum resonance phenomenon occurs, and the vibration at this time is the largest. It is not clear why such a resonance phenomenon occurs outside the normal control rotation speed range of the electric motor 1, but it is estimated from experimental results that the torque fluctuation that is the main cause of such a resonance phenomenon is not caused by the former reduction gear 20 but by the latter gear. In the eccentric oscillating type planetary gear device as in the embodiment, the torque fluctuation occurs in the speed reducer 21 and occurs once (a fixed number of times) per one rotation of the input shaft (crankshaft 30). It is considered to be done.

【００２０】調和歯車装置（撓み噛み合い式遊星歯車装
置）の場合は、実験結果から推定すると、入力軸（ウェ
ーブジェネレータ）の１回転当たり２回（一定回数）の
トルク変動が生じる。したがって、これに減速比１／３
の前段減速機を取り付けると、電動モータの回転数が７
５０ｒｐｍ付近で７５０×１／３×２＝５００の毎分当
たりトルク変動が生じ、駆動系の固有振動数ｆ０が上記
実施例と同様８．４Ｈｚ（５００振動／毎分）であるな
らば電動モータの回転数が実用域内である７５０ｒｍｐ
付近で共振が生じるものと考えられる。この場合、毎分
当たり加振数がおおよそ５００のときに共振が生じるの
であるから、調和歯車減速機に減速比ｉ１＝１／６程度
の前段減速機を設けることにより共振時の電動モータの
回転数を実用域外である１５００ｒｐｍを中心とする付
近にまで上げることができる。なお、電動モータ１およ
び前段減速機２０の振動が駆動系の発振に影響をおよぼ
さないのは、これらの振動は小さいこと、後段減速機２
１を介することにより吸収されること等によるものと考
えられる。In the case of a harmonic gear device (flexible meshing planetary gear device), torque fluctuation occurs twice (a fixed number of times) per rotation of the input shaft (wave generator), as estimated from experimental results. Therefore, the reduction ratio is 1/3
If the previous stage reduction gear is attached, the rotation speed of the electric motor is 7
If the torque fluctuation per minute of 750 × １ ／ × 2 = 500 occurs near 50 rpm and the natural frequency f0 of the drive system is 8.4 Hz (500 vibrations / minute) as in the above embodiment, the electric motor 750 rpm which is within practical range
It is considered that resonance occurs in the vicinity. In this case, resonance occurs when the number of vibrations per minute is approximately 500. Therefore, by providing a front-stage speed reducer with a reduction ratio i1 of about 1/6 in the harmonic gear reducer, the rotation of the electric motor during resonance is provided. The number can be increased to around 1500 rpm, which is outside the practical range. The reason that the vibrations of the electric motor 1 and the pre-stage reduction gear 20 do not affect the oscillation of the drive system is that these vibrations are small and the post-stage reduction gear 2
It is presumed that absorption is achieved by passing through No. 1.

【００２１】前述の実施例の減速装置の他に次表の比較
例１〜３に示す減速装置について実施した振動測定試験
について説明する。前述の実施例および比較例１、２の
偏心揺動型の遊星歯車装置は、クランク軸および外歯歯
車の揺動によるアンバランスを防いで振動の振幅を小さ
くするため、後述する第２〜第３実施例同様に外歯歯車
を２枚とし、これらを１８０度の位相差をもって組み付
けたもので、かつ、内歯歯車が外歯歯車の歯数より１つ
多い歯数を有するものを用いた。また、調和歯車装置は
内歯歯車が外歯歯車の歯数より２つ多き歯数を有するも
のを用いた。それぞれ、減速装置の減速段数、減速比ｉ
１、ｉ２、回転ばね定数Ｋ１（第９図参照）および慣性
モーメントＪは次表に示してある。A description will be given of a vibration measurement test performed on the speed reducers shown in Comparative Examples 1 to 3 in the following table in addition to the speed reducer of the above-described embodiment. The eccentric oscillating type planetary gear devices of the above-described embodiment and comparative examples 1 and 2 prevent the unbalance due to the oscillation of the crankshaft and the external gear and reduce the amplitude of vibration. As in the third embodiment, two external gears were used, which were assembled with a phase difference of 180 degrees, and the internal gear had one more teeth than the external gear. . The harmonic gear device used had an internal gear with two more teeth than the external gear. The number of reduction stages of the reduction gear and the reduction ratio i
1, i2, rotation spring constant K1 (see FIG. 9) and moment of inertia J are shown in the following table.

【００２２】[0022]

【表１】 [Table 1]

【００２３】実験は第５図に示す全体構成図によって実
施した。すなわち、電動サーボモータ５１の出力軸５１
ａに減速装置５２を取付け、減速装置５２に主力軸５２
ａにロボットの被駆動部（第２アーム）の慣性モーメン
トＪに相当する慣性負荷としてフライホイール５３が取
付けられた。フライホイール側面５３ａの半径上の位置
に、円周方向の加速度および振幅を測定できる圧電素子
を利用した加速度ピックアップ５４を取り付けた。この
加速度ピックアップ５４の出力はインジケータ５６に連
結されている。モータ５１、減速装置５２およびフライ
ホイール５３から成る駆動系の固有振動数ｆ０は約８．
４Ｈｚになるよう調整してある。電動モータの回転数を
変化させて、その時のフライホイールの加速度の大きさ
を測定した。測定結果は第４図に示す。横軸は電動サー
ボモータ５１の回転数であり、縦軸は加速度ピックアッ
プ５４で検出された円周方向の加速度（単位：Ｇ）を示
す。The experiment was performed according to the overall configuration diagram shown in FIG. That is, the output shaft 51 of the electric servomotor 51
a, the main drive shaft 52 is attached to the speed reducer 52.
A flywheel 53 was attached to a as an inertial load corresponding to the inertia moment J of the driven portion (second arm) of the robot. An acceleration pickup 54 using a piezoelectric element capable of measuring acceleration and amplitude in the circumferential direction was attached to a position on the radius of the flywheel side surface 53a. The output of the acceleration pickup 54 is connected to an indicator 56. The natural frequency f0 of the drive system including the motor 51, the reduction gear 52, and the flywheel 53 is about 8.
It is adjusted to 4 Hz. The rotation speed of the electric motor was changed, and the magnitude of the acceleration of the flywheel at that time was measured. The measurement results are shown in FIG. The horizontal axis indicates the number of rotations of the electric servomotor 51, and the vertical axis indicates the circumferential acceleration (unit: G) detected by the acceleration pickup 54.

【００２４】比較例１、比較例２および比較例３におい
ては、共振のピークはそれぞれ、電動モータ５１の回転
数が、略７５０ｒｐｍ、略５００ｒｐｍおよび２５０ｒ
ｐｍのときであり、電動モータ５１の通常制御回転数０
〜１０００ｒｐｍの範囲で最も大きな振動が生じてい
る。しかしながら、本発明に係る減速装置を用いた実施
例の場合には、電動モータの通常制御領域外である１５
００ｒｐｍを中心とする近傍で共振ピークが生じ、この
時の振動が最も大きい。また、実施例、比較例１、およ
び比較例２の対比から、共振時における電動モータ５１
の回転数が前段減速機の減速比ｉ１に反比例しているこ
とが認められる。In Comparative Example 1, Comparative Example 2, and Comparative Example 3, the peaks of the resonance were respectively approximately 750 rpm, approximately 500 rpm, and 250 rpm
pm, and the normal control rotation speed of the electric motor 51 is 0.
The largest vibration occurs in the range of up to 1000 rpm. However, in the case of the embodiment using the speed reducer according to the present invention, the speed is outside the normal control range of the electric motor.
A resonance peak occurs near the center of 00 rpm, and the vibration at this time is the largest. Also, from the comparison between the embodiment, the comparative example 1 and the comparative example 2, the electric motor 51 at the time of resonance is shown.
Is in inverse proportion to the reduction ratio i1 of the preceding reduction gear.

【００２５】次に本発明の第２実施例として、前述した
第１実施例の減速装置３を改良した場合について第６
図、第７図に基づいて説明する。なお、第１実施例と同
一構成については、第１実施例と同一の符号を用いて説
明する。第６図、第７図において、４０は第１図に示し
た電動モータによって駆動される減速装置であり、減速
装置４０は電動モータ１の回転軸７に連結された平行軸
型の前段減速機２０と、この前段減速機２０に連結され
た後段の遊星歯車装置２１と、から構成されている。Next, as a second embodiment of the present invention, a case in which the speed reducer 3 of the first embodiment is improved will be described.
Explanation will be made based on FIG. 7 and FIG. Note that the same configuration as that of the first embodiment will be described using the same reference numerals as those of the first embodiment. 6 and 7, reference numeral 40 denotes a speed reducer driven by the electric motor shown in FIG. 1, and the speed reducer 40 is a parallel shaft type front-stage speed reducer connected to the rotating shaft 7 of the electric motor 1. 20 and a rear-stage planetary gear unit 21 connected to the front-stage speed reducer 20.

【００２６】電動モータ１の回転軸７の先端部７ａはテ
ーバ軸であり、先端にねじ７ｂを有する。ねじ部７ｂに
はモータ出力軸の一部を構成する連絡軸７０が螺合され
ている。８は入力回転軸であり、入力回転軸８は先端部
８ａに前段減速機２０のピニオン２２を設けると共に、
基部にモータ回転軸７を貫通させる孔８ｂを有し、且つ
孔８ｂに回転軸７のテーバ部と係合するテーバ孔部を有
している。入力回転軸８は電動モータ１の回転軸７の先
端部７ａにナット２３によりねじ止めされる。回転軸７
の先端部７ａは入力回転軸８に半月キー２４により固定
されている。このような構成により、入力回転軸８の先
端部８ａの軸径はモータ回転軸７の軸径より小さくする
ことができ、したがって、ピニオン２２の歯数はモータ
回転軸７に歯車を直接装着させる場合に比べ、少なくす
ることができ、容量の割に回転軸径の大きい市販電動モ
ータ１を用いる場合であっても、所定の前段減速比を得
ることができる。ピニオン２２に噛み合う３個の平歯車
２５は、後述する３本の入力クランク軸３０にそれぞれ
結合している。The tip 7a of the rotary shaft 7 of the electric motor 1 is a taper shaft, and has a screw 7b at the tip. A connection shaft 70 that forms a part of the motor output shaft is screwed into the screw portion 7b. Reference numeral 8 denotes an input rotary shaft, and the input rotary shaft 8 is provided with a pinion 22 of a front-stage speed reducer 20 at a tip 8a.
The base has a hole 8b through which the motor rotating shaft 7 penetrates, and the hole 8b has a taper hole that engages with the taper portion of the rotating shaft 7. The input rotary shaft 8 is screwed to a tip 7 a of the rotary shaft 7 of the electric motor 1 by a nut 23. Rotating shaft 7
Is fixed to the input rotary shaft 8 by a half-moon key 24. With such a configuration, the shaft diameter of the distal end portion 8a of the input rotating shaft 8 can be made smaller than the shaft diameter of the motor rotating shaft 7, so that the number of teeth of the pinion 22 allows the gear to be directly mounted on the motor rotating shaft 7. As compared with the case, the predetermined reduction gear ratio can be obtained even when the commercially available electric motor 1 having a large rotating shaft diameter is used for the capacity. The three spur gears 25 meshing with the pinion 22 are respectively connected to three input crankshafts 30 described later.

【００２７】遊星歯車装置２１は筒体４に固定して設け
られた内歯歯車２８と、内歯歯車２８に噛み合う一対の
外歯歯車２９と、外歯歯車２９に嵌合して外歯歯車２９
を揺動回転させるカム軸としての３本の入力クランク軸
３０と、から構成されている。また、内歯歯車２８はピ
ン歯３１を用いたピン歯車で構成され、かつ外歯歯車２
９の歯数より１つだけ多い歯数を有している。３３は円
板部であり、円板部３３は遊星歯車装置２１の前端部を
構成し、かつ、入力クランク軸３０を円周上に等配して
ベアリング３４を介して軸支している。３５はブロック
体であり、ブロック体３５はその中心部に軸方向の円筒
状孔３６を有し、入力回転軸８が遊嵌されている。同様
に外歯歯車２９および円板部３３の中心部にも孔が設け
られている。ブロック体３５はその後端部３５ａに凹み
を有し、軸１０のフランジ部３９に対向している。凹み
３６とフランジ部３９とによって形成された空洞内に
は、前段減速機２０が収納されている。ブロック体３５
には入力クランク軸３０を円周上に等配しベアリング４
１を介して軸支している。入力クランク軸３０の延在部
３０ａは凹み３６内に突出し、平歯車２５の固定されて
いる。The planetary gear device 21 includes an internal gear 28 fixed to the cylindrical body 4, a pair of external gears 29 meshing with the internal gear 28, and an external gear 29 fitted to the external gear 29. 29
And three input crankshafts 30 as camshafts for oscillating rotation of the input crankshaft. Further, the internal gear 28 is constituted by a pin gear using pin teeth 31 and the external gear 2
It has one more tooth than nine. Reference numeral 33 denotes a disk portion. The disk portion 33 constitutes the front end of the planetary gear device 21, and the input crankshafts 30 are equally distributed on the circumference and are supported by bearings 34. Reference numeral 35 denotes a block body. The block body 35 has an axial cylindrical hole 36 at the center thereof, and the input rotary shaft 8 is loosely fitted therein. Similarly, holes are also provided in the central portions of the external gear 29 and the disk portion 33. The block body 35 has a recess at the rear end 35 a and faces the flange portion 39 of the shaft 10. The pre-stage reduction gear 20 is housed in a cavity formed by the recess 36 and the flange portion 39. Block 35
The input crankshaft 30 is equally distributed on the circumference and the bearing 4
It is supported through 1. The extension 30a of the input crankshaft 30 projects into the recess 36, and the spur gear 25 is fixed.

【００２８】入力クランク軸３０は円板部３３とブロッ
ク体３５の円周上に軸支され、入力クランク軸３０の中
央には１８０°の位相差をもつ一対のクランク部４２を
有し、各クランク部４２はベアリング４３を介して外歯
歯車２９を偏心揺動させるようにしている。ここで、前
述した円板部３３と、ブロック体３５とは支持体４４を
構成する。円板部３３、ブロック体３５およびフランジ
部３９は複数のボルト４６および固定ナット４７により
互いに固定されている。The input crankshaft 30 is supported on the circumference of the disk portion 33 and the block body 35, and has a pair of crank portions 42 having a phase difference of 180 ° at the center of the input crankshaft 30. The crank portion 42 eccentrically swings the external gear 29 via a bearing 43. Here, the above-described disk portion 33 and the block body 35 constitute a support body 44. The disk 33, the block 35, and the flange 39 are fixed to each other by a plurality of bolts 46 and fixing nuts 47.

【００２９】電動モータ１の回転は回転軸７および入力
回転軸８を介して前段減速機２０のピニオン２２に伝達
され、前段減速機２０で減速される。前段減速機２０の
出力は平歯車２５により後段減速機２１のクランク軸３
０に入力される。次いで、クランク軸３０の回転により
偏心揺動させられる外歯歯車２９と、この外歯歯車２９
と噛み合う内歯歯車２８とによりさらに減速され、外歯
歯車２９のゆっくりした自転運動はキャリアとして作用
するし自体４４から軸１０に伝達されアーム１２が回動
される。The rotation of the electric motor 1 is transmitted to the pinion 22 of the pre-stage speed reducer 20 via the rotary shaft 7 and the input rotary shaft 8, and is reduced by the pre-stage speed reducer 20. The output of the front reduction gear 20 is output by the spur gear 25 to the crankshaft 3 of the rear reduction gear 21.
Input to 0. Next, an external gear 29 eccentrically oscillated by the rotation of the crankshaft 30, and the external gear 29
Is further decelerated by the internal gear 28 meshing with the external gear 29. The slow rotation of the external gear 29 acts as a carrier and is transmitted from the shaft 44 to the shaft 10 to rotate the arm 12.

【００３０】本実施例においては、電動モータ１の通常
制御回転数は０〜１０００ｒｐｍ、前段減速機２０の減
速比ｉ１は１／３、遊星歯車装置２１の減速比ｉ２は１
／４０、減速装置３の総減速比ｉは１／１２０、電動モ
ータ１、減速装置３および第２アーム１２を含んで構成
される駆動系の固有ねじり振動数ｆ０は約８．４Ｈｚで
ある。したがって、電動モータ１は産業ロボット駆動系
の固有ねじり振動数に対応する回転数（８．４Ｈｚに相
当する５００ｒｐｍ）を通常制御域（０〜１０００ｒｐ
ｍ）内に有している。また、前段減速機２０は電動モー
タ１の通常制御域における毎秒最高回転数（１０００ｒ
ｐｍに相当する毎秒１６．７回転）を、駆動系の固有ね
じり振動数ｆ０以下になるよう（毎秒５．６回転）に減
速する減速比ｉ１（１／３）を有している。減速装置４
０の回転ばね定数Ｋ１は約３７．５ｋｇ・ｍ／分であ
る。この実施例の場合の作用および振動特性は、前述の
第１実施例と同様になる。In this embodiment, the normal control speed of the electric motor 1 is 0 to 1000 rpm, the reduction ratio i1 of the pre-stage reduction gear 20 is 1/3, and the reduction ratio i2 of the planetary gear unit 21 is 1
/ 40, the total reduction ratio i of the reduction gear 3 is 1/120, and the natural torsional frequency f0 of the drive system including the electric motor 1, the reduction gear 3 and the second arm 12 is about 8.4 Hz. Therefore, the electric motor 1 sets the rotation speed (500 rpm corresponding to 8.4 Hz) corresponding to the natural torsional frequency of the industrial robot drive system to the normal control range (0 to 1000 rpm).
m). In addition, the front-stage speed reducer 20 has a maximum rotation speed per second (1000 rpm) in the normal control range of the electric motor 1.
pm (16.7 rotations per second) is reduced to 5.6 rotations per second (i.e., 5.6 rotations per second). Reduction gear 4
The rotation spring constant K1 of 0 is about 37.5 kg · m / min. The operation and vibration characteristics in this embodiment are the same as those in the first embodiment.

【００３１】次に、本発明の第３実施例を図面に基づい
て説明する。第８図において、６０は減速装置である。
減速装置６０は電動モータ１、前段減速機２０および遊
星歯車装置２１が軸方向に順次配設され、電動モータ１
の回転軸７には入力回転軸８が取着されている。入力回
転軸８のモータ１側端には前段減速機２０の入力歯車２
２が一体に設けられ、その中間には大歯車６１ａと小歯
車６１ｂを有する第１のアイドルギヤ６１が回転自在に
支持されている。遊星歯車装置２１のクランク軸３０の
一端はモータ１側に突出した延在部３０ａを有する。延
在部３０ａのモータ１側端には第２のアイドルギヤ６２
が回転自在に支持され、その中間には前段減速機２０の
出力歯車２５が固着されている。第２のアイドルギャ６
２は入力歯車２２と噛み合いこれより歯数の多い大歯部
６２ａおよび第１アイドルギヤ６１の大歯部６１ａと噛
み合いこれにより歯数の少ない小歯部６２ｂを有する。
出力歯車２５は第１アイドルギヤ６１の小歯部６１ｂと
噛み合いこれより多い歯数を有する。入力回転軸８、入
力歯車２２、出力歯車２５、延在部３０ａ、および第
１、第２のアイドルギヤ６１、６２は前段減速機２０と
しての平行軸減速機を構成する。アイドルギヤ６１、６
２を入れることにより、容量の割に回転軸径の大きい市
販電動モータ１を用いる場合であっても、所定の減速比
ｉ１を得ることができる。他の構成および作用は前述し
た第１および第２の実施例と同じであるので、該実施例
の説明に用いた符号を第８図に付け、その説明を省略す
る。Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In FIG. 8, reference numeral 60 denotes a speed reducer.
The speed reducer 60 includes an electric motor 1, a front-stage speed reducer 20, and a planetary gear unit 21 that are sequentially arranged in the axial direction.
The input rotary shaft 8 is attached to the rotary shaft 7. The input gear 2 of the pre-stage reduction gear 20 is provided at the motor 1 side end of the input rotary shaft 8.
2, a first idle gear 61 having a large gear 61a and a small gear 61b is rotatably supported in the middle. One end of the crankshaft 30 of the planetary gear device 21 has an extending portion 30 a protruding toward the motor 1. A second idle gear 62 is provided at the motor 1 side end of the extending portion 30a.
Is rotatably supported, and an output gear 25 of the front-stage speed reducer 20 is fixed in the middle thereof. The second idol girl 6
2 has a large tooth portion 62a which meshes with the input gear 22 and has a larger number of teeth and a small tooth portion 62b which meshes with the large tooth portion 61a of the first idle gear 61 and thereby has a small number of teeth.
The output gear 25 meshes with the small teeth 61b of the first idle gear 61 and has more teeth. The input rotary shaft 8, the input gear 22, the output gear 25, the extending portion 30a, and the first and second idle gears 61 and 62 constitute a parallel shaft reducer as the pre-stage reducer 20. Idle gear 61, 6
By inserting 2, even if the commercially available electric motor 1 having a large rotating shaft diameter is used for the capacity, a predetermined reduction ratio i1 can be obtained. Since other configurations and operations are the same as those of the first and second embodiments, the reference numerals used in the description of the embodiments are attached to FIG. 8, and the description is omitted.

【００３２】次に、第９図に示す産業ロボット６５に用
いた本発明に係る産業ロボットに関節装置の実施例を図
面を用いて説明する。第９図において、産業ロボット６
５は第１関節６６と、第１関節６６に連結する第２関節
６７と、第２関節６７に連結する第１アーム８３および
第２アーム６８とから構成されている。第１関節６６は
支柱７１の上側の旋回盤７３を矢印Ｐ方向に回動し、第
２関節６７は旋回盤７３に固定されたブラケット８１の
上側の第１アーム８３を矢印Ｑ方向に回動し、第２アー
ム６８の先端部６８ａの３次元移動を可能にする。Next, an embodiment of a joint device for an industrial robot according to the present invention used for the industrial robot 65 shown in FIG. 9 will be described with reference to the drawings. In FIG. 9, the industrial robot 6
5 includes a first joint 66, a second joint 67 connected to the first joint 66, and a first arm 83 and a second arm 68 connected to the second joint 67. The first joint 66 rotates the swivel 73 above the support 71 in the direction of arrow P, and the second joint 67 rotates the first arm 83 above the bracket 81 fixed to the swivel 73 in the direction of arrow Q. Thus, the three-dimensional movement of the distal end portion 68a of the second arm 68 is enabled.

【００３３】第１０図は本発明の第４実施例を示す図で
あり、前述の第３実施例と同一構成については、同一符
号を用いて説明する。第１０図において、７０は減速装
置であり、減速装置７０は、第９図に示す産業ロボット
の第１関節６６において、第１部材としての筒状の支柱
７１の内側に内装されている。減速装置７０は電動モー
タ１に連結された平行軸型の前段減速機２０と、この前
段減速機２０に連結された後段の遊星歯車装置２１とか
ら構成されている。FIG. 10 is a view showing a fourth embodiment of the present invention. The same components as those in the third embodiment will be described using the same reference numerals. In FIG. 10, reference numeral 70 denotes a reduction gear, and the reduction gear 70 is provided inside the cylindrical support 71 as a first member in the first joint 66 of the industrial robot shown in FIG. The speed reducer 70 includes a parallel shaft type front-stage speed reducer 20 connected to the electric motor 1 and a rear-stage planetary gear device 21 connected to the front-stage speed reducer 20.

【００３４】電動モータ１のフランジ２は、筒体４を介
して支柱７１にボルト４ｂを用いて固定されている。電
動モータ１の上側のほぼ垂直な回転軸７は前段減速機２
０のピニオン２２に固定され、ピニオン２２に噛み合う
３個の平歯車２５は、後述する３本の入力クランク軸３
０の延在部３０ａにそれぞれ固定されている。遊星歯車
装置２１は前段減速機２０の上側に配置され、筒体４に
固定して設けられた内歯歯車２８と、内歯歯車２８に噛
み合う一対の外歯歯車２９ａ、２９ｂ（以下、添字をつ
けない２９で代表する）と、外歯歯車２９に嵌合して外
歯歯車２９を用導回転させるカム軸としての３本の入力
クランク軸３０と、から構成されている。入力クランク
軸３０は遊星歯車装置２１の下端部を構成する円板部３
３にベアリング３４を介して軸支され、遊星歯車装置２
１の上端部および外歯歯車２９の円周上に等配して設け
られた貫通孔を貫通したブロック体３５にベアリング４
１を介して軸支されている。ブロック体３５と円板部３
３とは円周上に等配された３つのボルト４６により一体
的となり、支持体（キャリア）４４を構成し、支柱７１
の上側に設けられた第２部材としての円筒状体の旋回盤
７３の底部７３ａに固定されている。底部７３ａと支柱
７１の上部７１ａとの間にはベアリング７４が設けら
れ、支持体（キャリア）４４の自転に伴い、旋回盤７３
は回転する。前述以外の構成、作用および振動特性は第
３実施例と同じであり省略する。The flange 2 of the electric motor 1 is fixed to the column 71 via the cylinder 4 using bolts 4b. A substantially vertical rotation shaft 7 on the upper side of the electric motor 1
The three spur gears 25 fixed to and engaged with the pinion 22 are three input crankshafts 3 to be described later.
0 are respectively fixed to the extending portions 30a. The planetary gear device 21 is disposed above the front-stage speed reducer 20, and has an internal gear 28 fixed to the cylindrical body 4 and a pair of external gears 29 a and 29 b (hereinafter, suffixes will be referred to as “mesh”). And the three input crankshafts 30 serving as camshafts that fit into the external gear 29 and guide and rotate the external gear 29. The input crankshaft 30 is a disk portion 3 that forms a lower end portion of the planetary gear device 21.
3 through a bearing 34, and the planetary gear train 2
The bearing 4 is mounted on a block 35 penetrating through holes provided at the upper end of the first gear 1 and on the circumference of the external gear 29.
It is supported via 1. Block 35 and disk 3
3 is integrally formed by three bolts 46 equally distributed on the circumference, and forms a support (carrier) 44;
Is fixed to the bottom 73a of a turning body 73 of a cylindrical shape as a second member provided on the upper side. A bearing 74 is provided between the bottom portion 73 a and the upper portion 71 a of the support column 71, and the revolving disk 73 rotates as the support (carrier) 44 rotates.
Rotates. The configuration, operation, and vibration characteristics other than those described above are the same as in the third embodiment, and a description thereof will be omitted.

【００３５】第１１図は本発明の第５実施例を示す図で
あり、前述の第３実施例と同一構成については、同一符
号を用いて説明する。第１１図において、８０は減速装
置であり、減速装置８０は第９図に示す産業ロボットの
第２関節６７に用いたものである。第１部材としての箱
型のブラット８１は前述の第１関節６６の旋回盤７３の
上側に一体的に固定されている。減速装置８０は電動モ
ータ１に連結された平行軸型の前段減速機２０とこの前
段減速機２０に連結された後段の遊星歯車装置２１とか
ら構成されている。電動モータ１のフランジ２はブラケ
ット８１にボルト４ｂを用いて固定され、電動モータ１
の回転軸７は前段減速機２０のピニオン２２に固定さ
れ、ピニオン２２に噛み合う３個の平歯車２５は後述す
る３本の入力クランク軸３０の延在部３０ａにそれぞれ
固定されている。遊星歯車装置２１の入力クランク軸３
０の前端部はベアリング４１を介してブロック体３５に
軸支され、その後端部はベアリング３４を介して円板部
３３に軸支されている。ブロック体３５と円板部３３は
ボルト４６で一体的に固定されて支持体４４を構成し、
さらにボルト８２によりブラケット８１に固定されてい
る。遊星歯車減速機２１の内歯歯車２８は支持体４４の
外周部にベアリング８４を介して回動自在に支持されて
いる。内歯歯車２８は、第２部材としての第１アーム８
３の端部８３ａに一体的に固定されている。FIG. 11 is a view showing a fifth embodiment of the present invention. The same components as those in the third embodiment will be described using the same reference numerals. In FIG. 11, reference numeral 80 denotes a reduction gear, and the reduction gear 80 is used for the second joint 67 of the industrial robot shown in FIG. A box-shaped brat 81 as a first member is integrally fixed to the upper side of the turning table 73 of the first joint 66 described above. The speed reducer 80 is composed of a parallel shaft type front speed reducer 20 connected to the electric motor 1 and a rear planetary gear device 21 connected to the front speed reducer 20. The flange 2 of the electric motor 1 is fixed to the bracket 81 using bolts 4b.
The rotating shaft 7 is fixed to a pinion 22 of the pre-stage reduction gear 20, and three spur gears 25 meshing with the pinion 22 are respectively fixed to extending portions 30a of three input crankshafts 30 described later. Input crankshaft 3 of planetary gear set 21
The front end of the shaft 0 is pivotally supported by the block body 35 via the bearing 41, and the rear end of the zero is supported by the disk 33 via the bearing 34. The block body 35 and the disk portion 33 are integrally fixed by bolts 46 to form a support body 44,
Further, it is fixed to the bracket 81 by bolts 82. The internal gear 28 of the planetary gear reducer 21 is rotatably supported on the outer periphery of the support 44 via a bearing 84. The internal gear 28 includes a first arm 8 as a second member.
3 is integrally fixed to the end 83a.

【００３６】電動モータ１の回転は回転軸７を介して前
段減速機２０のピニオン２２に伝達され、前段減速機２
０で減速される。前段減速機２０の出力は平歯車２５に
より遊星歯車装置２１の入力クランク軸３０に入力され
る。次いで、入力クランク軸３０の回転により偏心揺動
させられる一対の外歯歯車２９ａ、２９ｂ（以下、２９
で代表する。）と、この外歯歯車２９と噛み合う内歯歯
車２８とによりさらに減速され、内歯歯車２８のゆっく
りした自転は第２アーム８３を回動させる。前述以外の
構成、作用および振動特性は第３実施例と同じであり、
同じ符号をつけて説明を省略する。The rotation of the electric motor 1 is transmitted to the pinion 22 of the pre-reduction gear 20 via the rotating shaft 7 and is transmitted to the pre-reduction gear 2.
It is decelerated at 0. The output of the pre-stage reduction gear 20 is input to the input crankshaft 30 of the planetary gear device 21 by the spur gear 25. Next, a pair of external gears 29a and 29b (hereinafter, referred to as 29) which are eccentrically swung by the rotation of the input crankshaft 30.
To represent. ) And the internal gear 28 meshing with the external gear 29 further reduces the speed. The slow rotation of the internal gear 28 causes the second arm 83 to rotate. The configuration, operation, and vibration characteristics other than those described above are the same as those of the third embodiment.
The description is omitted by attaching the same reference numerals.

【００３７】第１２図は本発明の第６実施例を示す図で
あり、これは、前述の第５実施例の構成の一部を変更し
たものであり、第５実施例と同一の構成には同一の符号
をつけて説明する。第１２図において、９０は減速装置
であり、減速装置９０は、第５実施例と同様に、第９図
に示す、産業ロボットの第２関節６７に用いたものであ
る。FIG. 12 is a view showing a sixth embodiment of the present invention, in which a part of the configuration of the above-described fifth embodiment is changed, and the same configuration as that of the fifth embodiment is obtained. Will be described with the same reference numerals. In FIG. 12, reference numeral 90 denotes a reduction gear. The reduction gear 90 is used for the second joint 67 of the industrial robot shown in FIG. 9, as in the fifth embodiment.

【００３８】第６実施例では、減速装置は９０は電動モ
ータ１に連結された前段減速機２０と前段減速機２０に
連結された後段の遊星歯車装置２１とから構成されてい
る。電動モータ１の出力軸の回転軸７は前段減速機２０
の太陽歯車９１に連結され、太陽歯車９１に噛み合い円
周上に等配された３個の遊星歯車９２は、ブロック体３
５の前端部から前方に連結された円筒部３５ａの内側に
設けられた内歯歯車９３とも噛み合い遊星運動する。遊
星歯車減速機２１の偏心入力軸としての入力クランク軸
３０は回転軸７の軸線と同一軸線上ブロック体３５の軸
芯上に記置され、入力クランク軸３０の延在部３０ａは
ベアリング９４を介してブロック体３５に軸支されてい
る。延在部３０ａの前端部にはフランジ部９５が設けら
れ、フランジ部９５の周辺に設けられた孔９６に前段前
段減速機２０の遊星歯車９２の軸９２ａが嵌合する。入
力クランク軸３０の後端部は、円板部３３にベアリング
９８を介して軸支されている。ブロック体３５および円
板部３３はボルト８２によりブラケット８１に一体的に
固定されている。In the sixth embodiment, the reduction gear 90 comprises a front reduction gear 20 connected to the electric motor 1 and a rear planetary gear set 21 connected to the front reduction gear 20. The rotating shaft 7 of the output shaft of the electric motor 1 is
And three planetary gears 92 meshed with the sun gear 91 and equally distributed on the circumference of the block
5 also engages with an internal gear 93 provided inside the cylindrical portion 35a connected forward from the front end of the gear 5 to perform planetary motion. The input crankshaft 30 as an eccentric input shaft of the planetary gear reducer 21 is placed on the axis of the block body 35 on the same axis as the axis of the rotating shaft 7, and the extending portion 30 a of the input crankshaft 30 It is pivotally supported by the block body 35 through the. A flange portion 95 is provided at the front end of the extension portion 30a, and a shaft 92a of a planetary gear 92 of the front-stage pre-reduction gear 20 is fitted into a hole 96 provided around the flange portion 95. The rear end of the input crankshaft 30 is supported by the disk 33 via a bearing 98. The block body 35 and the disk part 33 are integrally fixed to the bracket 81 by bolts 82.

【００３９】電動モータ１の回転は回転軸７を介して太
陽歯車９１に伝達され、太陽歯車９１の自転運動に伴
い、遊星歯車９２は、太陽歯車９１と内歯歯車９３との
間を減速されて遊星運動する。遊星歯車９２の遊星運動
の中公転運動はフランジ部９５を介して入力クランク軸
３０に伝達される。前述以外の構成、作用および振動特
性は第５実施例と同じであり、同じ符号をつけて説明を
省略する。The rotation of the electric motor 1 is transmitted to the sun gear 91 via the rotating shaft 7, and the planetary gear 92 is decelerated between the sun gear 91 and the internal gear 93 as the sun gear 91 rotates. Make planetary motion. The medium orbital motion of the planetary gear 92 during the planetary motion is transmitted to the input crankshaft 30 via the flange 95. The configuration, operation, and vibration characteristics other than those described above are the same as those of the fifth embodiment.

【００４０】なお、後段回転伝導手段に偏心揺動型遊星
歯車装置を用いた場合においては、前段減速機の減速比
は電動モータの毎秒当たり最高回転数を駆動系の固有振
動数より若干小さな値に減じる減速比であるつことが好
ましい。例えば駆動系の固有ねじり振動数ｆ０が５〜９
Ｈｚの場合であって、電動モータの最高回転数が１００
０ｒｐｍ、総減速比ｉが１／６０〜１／３２０のときは
前段の最小減速比ｉ１を約１／１．９〜１／６、後段の
減速比ｉ２を１／２５〜１／６０とするのが好ましい。
また駆動系の固有ねじり振動数ｆ０が５〜９Ｈｚの場合
であって、電動モータの回転数が最高２０００ｒｐｍ、
総減速比ｉが１／１１０〜１〜３２０のときは、前段の
最小減速比ｉ１を約１／３．７〜１／６．７、後段減速
比ｉ２を約１／２５〜約１／６０とするのが好ましい。
同様（ｆ０＝５〜９Ｈｚ）の場合であって電動モータ回
転数が最高４０００ｒｐｍ、総減速比ｉが１／２１０〜
１／６４０のときは、前段の最小減速比ｉを約１／７．
４〜約１／１３．３、後段減速比ｉ１を約１／３０約１
／６０とするのが好ましい。また、駆動系の固有ねじり
振動数ｆ０が１０〜１５Ｈｚの場合であって、電動モー
タの最高回転数が１０００ｒｐｍ、総減速比ｉが１／８
０〜１／３００のときは前段の最小減速比ｉ１を１／
１．５〜１／４、後段の減速比ｉ２を１／２５〜１／６
０とするのが好ましい。同様（ｆ０＝１０〜１５Ｈｚ）
の場合であって、電動モータの最高回転数が４０００ｒ
ｐｍ、総減速比が１／１２５〜１／６００のときは、前
段の減速ｉ１を約１／４．５〜約１／１０、後段の減速
比ｉ２を約１／３０〜約１／１００とするのが好まし
い。When an eccentric oscillating type planetary gear unit is used for the rear-stage rotation transmission means, the reduction ratio of the front-stage speed reducer is set so that the maximum number of rotations per second of the electric motor is slightly smaller than the natural frequency of the drive system. It is preferable that the reduction ratio is reduced to: For example, the natural torsional frequency f0 of the driving system is 5 to 9
Hz, and the maximum rotation speed of the electric motor is 100
When 0 rpm and the total reduction ratio i are 1/60 to 1/320, the preceding stage minimum reduction ratio i1 is about 1 / 1.9 to 1/6, and the latter stage reduction ratio i2 is 1/25 to 1/60. Is preferred.
Further, when the natural torsional frequency f0 of the drive system is 5 to 9 Hz, the rotation speed of the electric motor is 2000 rpm at the maximum,
When the total reduction ratio i is 1/110 to 1 to 320, the first stage minimum reduction ratio i1 is approximately 1 / 3.7 to 1 / 6.7, and the second stage reduction ratio i2 is approximately 1/25 to approximately 1/60. It is preferred that
In the same case (f0 = 5 to 9 Hz), the maximum rotation speed of the electric motor is 4000 rpm, and the total reduction ratio i is 1/210 to 210 Hz.
When it is 1/640, the minimum reduction ratio i of the preceding stage is set to about 1/7.
4 to about 1 / 13.3, post-stage reduction ratio i1 about 1/30 about 1
/ 60 is preferable. The case where the natural torsional frequency f0 of the drive system is 10 to 15 Hz, the maximum rotation speed of the electric motor is 1000 rpm, and the total reduction ratio i is 1/8
When 0 to 1/300, the minimum reduction ratio i1 of the preceding stage is 1 /
1.5 to 1/4, reduction ratio i2 at the subsequent stage is 1/25 to 1/6
It is preferably 0. Same (f0 = 10-15Hz)
And the maximum rotation speed of the electric motor is 4000r
pm and the total reduction ratio is 1/125 to 1/600, the former stage reduction i1 is about 1 / 4.5 to about 1/10, and the latter stage reduction ratio i2 is about 1/30 to about 1/100. Is preferred.

【００４２】[0042]

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、後段回転
伝導手段が、１／２５乃至１／６０の減速比を備えて、
前段回転伝導手段の出力が入力されるカム軸、外歯歯
車、内歯歯車を有し、カム軸の一回転当たりに一定回転
数の実質トルク変動を生じ駆動系を実質的に加振する特
性を有する偏心揺動型遊星歯車装置によって構成され、
前段回転伝導手段が、前記電動モータの回転軸線上に位
置して設けられたピニオンと、該ピニオンに噛み合うと
共に前記カム軸に結合された歯車とからなる平行軸型歯
車装置によって構成され、該平行軸型歯車装置の減速比
が、該減速比に電動モータの通常制御域における毎秒当
たりの最高回転数と前記カムの軸の一回転当たりにおけ
る前記遊星歯車装置の実質トルク変動回数とを乗じた値
が前記駆動系の固有振動数以下となるように、１／１．
９乃至１／６に設定され、減速装置の総減速比が、前後
段回転伝導手段の減速比の選択に基づいて、１／６０乃
至１／３２０に設定されているので、ロボットの駆動系
が５ヘルツ乃至９ヘルツの固有振動数を生じると共に、
駆動源としての電動モータが最高１０００ｒｐｍで使用
される産業ロボットの関節装置の場合に、最大共振現象
を生じるポイント、若しくは最も大きな振動の生じるポ
イントが電動モータの通常制御回転数領域（０〜１００
０ｒｐｍ）の外にシフトし、実用域での過大な振動を生
じることが無い。従って、電動モータの通常制御回転数
領域で行われるロボット作業を正確な作業軌跡により行
うことができ、ロボットの作業効率が向上する。According to the first aspect of the present invention, the rear-stage rotation transmitting means has a reduction ratio of 1/25 to 1/60,
A characteristic in which a camshaft, an external gear, and an internal gear into which the output of the first-stage rotation transmitting means is input, and a substantial torque fluctuation of a constant number of revolutions per rotation of the camshaft to substantially excite the drive system. Constituted by an eccentric oscillating type planetary gear device having
The first-stage rotation transmission means is constituted by a parallel shaft type gear device including a pinion provided on the rotation axis of the electric motor, and a gear engaged with the pinion and coupled to the cam shaft. The reduction ratio of the shaft-type gear device is a value obtained by multiplying the reduction ratio by the maximum number of revolutions per second in the normal control range of the electric motor and the actual torque change number of the planetary gear device per rotation of the cam shaft. Is less than or equal to the natural frequency of the drive system.
9 to 1/6, and the total reduction ratio of the reduction gear is set to 1/60 to 1/320 based on the selection of the reduction ratio of the front and rear rotation transmission means. Produces a natural frequency of 5 to 9 Hertz and
In the case of an industrial robot joint device in which an electric motor as a drive source is used at a maximum of 1000 rpm, a point where the maximum resonance phenomenon occurs or a point where the largest vibration occurs is in a normal control rotation speed range (0 to 100) of the electric motor.
0 rpm) and does not cause excessive vibration in a practical range. Therefore, the robot operation performed in the normal control rotation speed region of the electric motor can be performed with an accurate operation trajectory, and the operation efficiency of the robot is improved.

【００４１】また、請求項２記載の発明によれば、後段
回転伝導手段が、１／２５乃至１／６０の減速比を備え
て、前段回転伝導手段の出力が入力されるカム軸、外歯
歯車、内歯歯車を有し、カム軸の一回転当たりに一定回
転数の実質トルク変動を生じ駆動系を実質的に加振する
特性を有する偏心揺動型遊星歯車装置によって構成さ
れ、前段回転伝導手段が、前記電動モータの回転軸線上
に位置して設けられたピニオンと、該ピニオンに噛み合
うと共に前記カム軸に結合された歯車とからなる平行軸
型歯車装置によって構成され、該平行軸型歯車装置の減
速比が、該減速比に電動モータの通常制御域における毎
秒当たりの最高回転数と前記カムの軸の一回転当たりに
おける前記遊星歯車装置の実質トルク変動回数とを乗じ
た値が前記駆動系の固有振動数以下となるように、１／
３．７乃至１／６．７に設定され、減速装置の総減速比
が、前後段回転伝導手段の減速比の選択に基づいて、１
／１１０乃至１／３２０に設定されているので、ロボッ
トの駆動系が５ヘルツ乃至９ヘルツの固有振動数を生じ
ると共に、駆動源としての電動モータが最高２０００ｒ
ｐｍで使用される産業ロボットの関節装置の場合に、最
大共振現象を生じるポイント、若しくは最も大きな振動
の生じるポイントが電動モータの通常制御回転数領域
（０〜２０００ｒｐｍ）の外にシフトし、実用域での過
大な振動を生じることが無い。従って、電動モータの通
常制御回転数領域で行われるロボット作業を正確な作業
軌跡により行うことができ、ロボットの作業効率が向上
する。According to the second aspect of the present invention, the rear rotation transmission means has a reduction ratio of 1/25 to 1/60, and the output of the front rotation transmission means is input to the camshaft and the external teeth. An eccentric oscillating planetary gear device having a gear and an internal gear, and having a characteristic of generating a substantial torque fluctuation of a constant number of revolutions per rotation of the camshaft and substantially exciting the drive system, The transmission means is constituted by a parallel shaft type gear device including a pinion provided on the rotation axis of the electric motor and a gear meshing with the pinion and coupled to the cam shaft, and The reduction ratio of the gear device is a value obtained by multiplying the reduction ratio by the maximum number of revolutions per second in the normal control range of the electric motor and the actual number of times of torque change of the planetary gear device per rotation of the cam shaft. Drive system So as to be equal to or less than Yes frequency, 1 /
The speed reduction ratio is set to 3.7 to 1 / 6.7, and the total reduction ratio of the reduction gear is set to 1 based on the selection of the reduction ratio of the front and rear rotation transmission means.
Since / 110 to 1/320 is set, the drive system of the robot generates a natural frequency of 5 to 9 Hz, and the electric motor as the drive source has a maximum of 2000 r.
In the case of the joint device of an industrial robot used at pm, the point at which the maximum resonance phenomenon occurs or the point at which the largest vibration occurs shifts out of the normal control rotation speed range (0 to 2000 rpm) of the electric motor, and the practical range No excessive vibration occurs in Therefore, the robot operation performed in the normal control rotation speed region of the electric motor can be performed with an accurate operation trajectory, and the operation efficiency of the robot is improved.

【００４３】さらに、請求項３記載の発明によれば、後
段回転伝導手段が、１／２５乃至１／６０の減速比を備
えて、前段回転伝導手段の出力が入力されるカム軸、外
歯歯車、内歯歯車を有し、カム軸の一回転当たりに一定
回転数の実質トルク変動を生じ駆動系を実質的に加振す
る特性を有する偏心揺動型遊星歯車装置によって構成さ
れ、前段回転伝導手段が、前記電動モータの回転軸線上
に位置して設けられたピニオンと、該ピニオンに噛み合
うと共に前記カム軸に結合された歯車とからなる平行軸
型歯車装置によって構成され、該平行軸型歯車装置の減
速比が、該減速比に電動モータの通常制御域における毎
秒当たりの最高回転数と前記カムの軸の一回転当たりに
おける前記遊星歯車装置の実質トルク変動回数とを乗じ
た値が前記駆動系の固有振動数以下となるように、１／
１．５乃至１／４に設定され、減速装置の総減速比が、
前後段回転伝導手段の減速比の選択に基づいて、１／８
０乃至１／３００に設定されているので、ロボットの駆
動系が１０ヘルツ乃至１５ヘルツの固有振動数を生じる
と共に、駆動源としての電動モータが最高１０００ｒｐ
ｍで使用される産業ロボットの関節装置の場合に、最大
共振現象を生じるポイント、若しくは最も大きな振動の
生じるポイントが電動モータの通常制御回転数領域（０
〜１０００ｒｐｍ）の外にシフトし、実用域での過大な
振動を生じることが無い。従って、電動モータの通常制
御回転数領域で行われるロボット作業を正確な作業軌跡
により行うことができ、ロボットの作業効率が向上す
る。Further, according to the third aspect of the present invention, the rear rotation transmission means has a reduction ratio of 1/25 to 1/60, and the camshaft and the external teeth to which the output of the previous rotation transmission means is input. An eccentric oscillating planetary gear device having a gear and an internal gear, and having a characteristic of generating a substantial torque fluctuation of a constant number of revolutions per rotation of the camshaft and substantially exciting the drive system, The transmission means is constituted by a parallel shaft type gear device including a pinion provided on the rotation axis of the electric motor and a gear meshing with the pinion and coupled to the cam shaft, and The reduction ratio of the gear device is a value obtained by multiplying the reduction ratio by the maximum number of revolutions per second in the normal control range of the electric motor and the actual number of times of torque change of the planetary gear device per rotation of the cam shaft. Drive system As it will be less than or equal to the natural frequency, 1 /
1.5 to 1/4, the total reduction ratio of the reduction gear is:
Based on the selection of the reduction ratio of the front and rear rotation transmission means, 1/8
Since it is set to 0 to 1/300, the drive system of the robot generates a natural frequency of 10 to 15 Hz, and the electric motor as a drive source has a maximum of 1000 rpm.
m, the point at which the maximum resonance phenomenon occurs or the point at which the largest vibration occurs is the normal control speed range (0
(Up to 1000 rpm), and does not cause excessive vibration in a practical range. Therefore, the robot operation performed in the normal control rotation speed region of the electric motor can be performed with an accurate operation trajectory, and the operation efficiency of the robot is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明に係る産業ロボットの関節装置の第１実
施例の全体概略説明図FIG. 1 is an overall schematic explanatory view of a first embodiment of a joint device for an industrial robot according to the present invention.

【図２】第１実施例の減速装置の一部断面図FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the reduction gear transmission of the first embodiment.

【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図FIG. 3 is a sectional view taken along the line III-III in FIG. 2;

【図４】本発明に係る産業ロボットの関節装置の実施例
および比較例の性能の説明図FIG. 4 is an explanatory view of the performance of the embodiment and the comparative example of the joint device of the industrial robot according to the present invention.

【図５】図４に係る実施例の全体構成図FIG. 5 is an overall configuration diagram of an embodiment according to FIG. 4;

【図６】本発明の第２実施例の要部断面図FIG. 6 is a sectional view of a main part of a second embodiment of the present invention.

【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ矢視断面図7 is a sectional view taken along the line VII-VII in FIG. 6;

【図８】本発明の第３実施例を示すその要部断面図FIG. 8 is a sectional view of a main part showing a third embodiment of the present invention.

【図９】本発明に係る産業ロボットの関節装置を用いた
産業ロボットの全体概念図FIG. 9 is an overall conceptual diagram of an industrial robot using the industrial robot joint device according to the present invention.

【図１０】図９の第１関節に用いた本発明の第４実施例
の要部断面図FIG. 10 is a sectional view of a main part of a fourth embodiment of the present invention used for the first joint of FIG. 9;

【図１１】図９の第２関節に用いた本発明の第５実施例
の要部断面図FIG. 11 is a sectional view of a main part of a fifth embodiment of the present invention used for the second joint of FIG. 9;

【図１２】図９の第２関節に用いた本発明の第６実施例
の要部断面図FIG. 12 is a sectional view of a main part of a sixth embodiment of the present invention used for the second joint of FIG. 9;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 電動モータ ３ 減速装置 ５ 第１アーム（第１部材） １２ 第２アーム（第２部材） ２０ 前段減速機（前段回転伝導手段） ２１ 後段減速機（後段回転伝導手段） ２８ 内歯歯車 ２９ 外歯歯車 ３０ 入力クランク軸（カム軸） ４０ 減速装置 ６０ 減速装置 ７０ 減速装置 ７１ 第１アーム（第１部材） ７３ 第２アーム（第２部材） ８０ 減速装置 ８１ 第１アーム（第１部材） ８３ 第２アーム（第２部材） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electric motor 3 Reduction gear 5 1st arm (1st member) 12 2nd arm (2nd member) 20 Pre-stage reduction gear (Pre-stage rotation transmission means) 21 Back-stage reduction gear (Post-stage rotation transmission means) 28 Internal gear 29 Outside Tooth gear 30 Input crankshaft (camshaft) 40 Reduction gear 60 Reduction gear 70 Reduction gear 71 First arm (first member) 73 Second arm (second member) 80 Reduction gear 81 First arm (first member) 83 Second arm (second member)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 ロボットの第１部材と、第１部材に回動
自在に支持されたロボットの第２部材と、第１部材に一
体的に取り付けられた電動モータの回転を減速して第２
部材に伝達する減速装置とを備え、該電動モータ、該減
速装置および該第２部材を含んで構成される駆動系が所
定範囲の固有振動数を生じると共に、該電動モータが所
定の最高回転数で使用される産業ロボットの関節装置に
おいて、 前記所定範囲の固有振動数が５ヘルツ乃至９ヘルツであ
り、前記電動モータの所定の最高回転数が１０００回転
／分（ｒｐｍ）であって、 前記減速装置が、前記電動モータの回転を減速する前段
回転伝導手段および前段回転伝導手段の出力回転を減速
する後段回転伝導手段を有し、 前記電動モータが、前記駆動系の固有振動数に対応する
回転数を通常制御域内に有し、 前記後段回転伝導手段が、１／２５乃至１／６０の減速
比を備えて、前記前段回転伝導手段の出力が入力される
カム軸、カム軸の回転により駆動される外歯歯車、およ
び外歯歯車に噛み合う内歯歯車を有し、前記カム軸の一
回転当たりに一定回数の実質トルク変動を生じ前記駆動
系を実質的に加振する特性を有する偏心揺動型遊星歯車
装置によって構成され、 前記前段回転伝導手段が、前記電動モータの回転軸線上
に位置して設けられたピニオンと、該ピニオンに噛み合
うと共に前記後段回転伝導手段のカム軸に結合された歯
車とからなる平行軸型歯車装置によって構成され、 該平行軸型歯車装置の減速比が、該減速比に前記電動モ
ータの通常制御域における毎秒当たりの最高回転数と前
記カムの軸の一回転当たりにおける前記遊星歯車装置の
実質トルク変動回数とを乗じた値が前記駆動系の固有振
動数以下となるように、１／１．９乃至１／６に設定さ
れ、前記減速装置の総減速比が、前記前後段回転伝導手
段の減速比の選択に基づいて、１／６０乃至１／３２０
に設定されたことを特徴とする産業ロボットの関節装
置。A first member of the robot, a second member of the robot rotatably supported by the first member, and a second member configured to reduce a rotation of an electric motor integrally attached to the first member.
And a drive system including the electric motor, the speed reducer and the second member generates a natural frequency within a predetermined range, and the electric motor operates at a predetermined maximum rotational speed. The natural frequency of the predetermined range is 5 to 9 Hertz, the predetermined maximum number of revolutions of the electric motor is 1000 revolutions / minute (rpm), and the deceleration is reduced. The apparatus has a first-stage rotation transmission unit for reducing the rotation of the electric motor and a second-stage rotation transmission unit for reducing the output rotation of the first-stage rotation transmission unit, and the electric motor rotates corresponding to a natural frequency of the drive system. Number in the normal control range, the rear rotation transmission means has a reduction ratio of 1/25 to 1/60, and a camshaft to which the output of the previous rotation transmission means is input, and a rotation of the camshaft. An eccentric having a driven external gear and an internal gear meshing with the external gear, and having a characteristic of causing a certain number of substantial torque fluctuations per rotation of the camshaft to substantially vibrate the drive system; The front-stage rotation transmission means is constituted by an oscillating planetary gear device, and the front-stage rotation transmission means is engaged with the pinion provided on the rotation axis of the electric motor, and is coupled to the cam shaft of the rear-stage rotation transmission means. And the reduction ratio of the parallel shaft type gear device is determined by the maximum rotation speed per second in the normal control range of the electric motor and the shaft of the cam. The value is set to 1 / 1.9 to 1/6 so that a value obtained by multiplying the actual frequency of the planetary gear device per revolution by the natural frequency of the driving system is equal to or less than 11.9. Ratio, based on the selection of the reduction ratio of the front and rear stages rotary conduction means, 1/60 to 1/320
A joint device for an industrial robot, wherein the joint device is set to: 【請求項２】 ロボットの第１部材と、第１部材に回動
自在に支持されたロボットの第２部材と、第１部材に一
体的に取り付けられた電動モータの回転を減速して第２
部材に伝達する減速装置とを備え、該電動モータ、該減
速装置および該第２部材を含んで構成される駆動系が所
定範囲の固有振動数を生じると共に、該電動モータが所
定の最高回転数で使用される産業ロボットの関節装置に
おいて、 前記所定の範囲の固有振動数が５ヘルツ乃至９ヘルツで
あり、前記電動モータの所定の最高回転数が２０００回
転／分（ｒｐｍ）であって、 前記減速装置が、前記電動モータの回転を減速する前段
回転伝導手段および前段回転伝導手段の出力回転を減速
する後段回転伝導手段を有し、 前記電動モータが、前記駆動系の固有振動数に対応する
回転数を通常制御域内に有し、 前記後段回転伝導手段が、１／２５乃至１／６０の減速
比を備えて、前記前段回転伝導手段の出力が入力される
カム軸、カム軸の回転により駆動される外歯歯車、およ
び外歯歯車に噛み合う内歯歯車を有し、前記カム軸の一
回転当たりに一定回数の実質トルク変動を生じ前記駆動
系を実質的に加振する特性を有する偏心揺動型遊星歯車
装置によって構成され、 前記前段回転伝導手段が、前記電動モータの回転軸線上
に位置して設けられたピニオンと、該ピニオンに噛み合
うと共に前記後段回転伝導手段のカム軸に結合された歯
車とからなる平行軸型歯車装置によって構成され、 該平行軸型歯車装置の減速比が、該減速比に前記電動モ
ータの通常制御域における毎秒当たりの最高回転数と前
記カムの軸の一回転当たりにおける前記遊星歯車装置の
実質トルク変動回数とを乗じた値が前記駆動系の固有振
動数以下となるように、１／３．７乃至１／６．７に設
定され、前記減速装置の総減速比が、前記前後段回転伝
導手段の減速比の選択に基づいて、１／１１０乃至１／
３２０に設定されたことを特徴とする産業ロボットの関
節装置。2. A first member of the robot, a second member of the robot rotatably supported by the first member, and a second member formed by decelerating the rotation of an electric motor integrally attached to the first member.
And a drive system including the electric motor, the speed reducer and the second member generates a natural frequency within a predetermined range, and the electric motor operates at a predetermined maximum rotational speed. Wherein the natural frequency in the predetermined range is 5 Hz to 9 Hz, and the predetermined maximum number of revolutions of the electric motor is 2000 revolutions / minute (rpm); A speed reduction device having a first-stage rotation transmission unit that reduces the rotation of the electric motor and a second-stage rotation transmission unit that reduces the output rotation of the first-stage rotation transmission unit, wherein the electric motor corresponds to a natural frequency of the drive system. A rotation speed within a normal control range, the rear rotation transmission means having a reduction ratio of 1/25 to 1/60, and a camshaft to which the output of the previous rotation transmission means is input; Yo Externally driven gear and an internal gear that meshes with the externally toothed gear, and has a characteristic of causing a certain number of substantial torque fluctuations per rotation of the camshaft to substantially vibrate the drive system. An eccentric oscillating type planetary gear device, wherein the front rotation transmission means is engaged with a pinion provided on the rotation axis of the electric motor, and is coupled to the cam shaft of the rear rotation transmission means. And a reduction gear ratio of the parallel shaft gear device, the reduction ratio of the maximum rotation speed per second in the normal control range of the electric motor and the shaft of the cam. The speed reducer is set to 1 / 3.7 to 1 / 6.7 so that a value obtained by multiplying the actual frequency of the planetary gear device by the number of times of change in torque per rotation is equal to or less than the natural frequency of the drive system. The total reduction ratio, based on the selection of the reduction ratio of the front and rear stages rotary conduction means, 1/110 to 1 /
A joint device for an industrial robot, wherein the joint device is set to 320. 【請求項３】 ロボットの第１部材と、第１部材に回動
自在に支持されたロボットの第２部材と、第１部材に一
体的に取り付けられた電動モータの回転を減速して第２
部材に伝達する減速装置とを備え、該電動モータ、該減
速装置および該第２部材を含んで構成される駆動系が所
定の範囲の固有振動数を生じると共に、該電動モータが
所定の最高回転数で使用される産業ロボットの関節装置
において、 前記所定範囲の固有振動数が１０ヘルツ乃至１５ヘルツ
であり、前記電動モータの所定の最高回転数が１０００
回転／分（ｒｐｍ）であって、 前記減速装置が、前記電動モータの回転を減速する前段
回転伝導手段および前段回転伝導手段の出力回転を減速
する後段回転伝導手段を有し、 前記電動モータが、前記駆動系の固有振動数に対応する
回転数を通常制御域内に有し、 前記後段回転伝導手段が、１／２５乃至１／６０の減速
比を備えて、前記前段回転伝導手段の出力が入力される
カム軸、カム軸の回転により駆動される外歯歯車、およ
び外歯歯車に噛み合う内歯歯車を有し、前記カム軸の一
回転当たりに一定回数の実質トルク変動を生じ前記駆動
系を実質的に加振する特性を有する偏心揺動型遊星歯車
装置によって構成され、 前記前段回転伝導手段が、前記電動モータの回転軸線上
に位置して設けられたピニオンと、該ピニオンに噛み合
うと共に前記後段回転伝導手段のカム軸に結合された歯
車とからなる平行軸型歯車装置によって構成され、 該平行軸型歯車装置の減速比が、該減速比に前記電動モ
ータの通常制御域における毎秒当たりの最高回転数と前
記カムの軸の一回転当たりにおける前記遊星歯車装置の
実質トルク変動回数とを乗じた値が前記駆動系の固有振
動数以下となるように、１／１．５乃至１／４に設定さ
れ、前記減速装置の総減速比が、前記前後段回転伝導手
段の減速比の選択に基づいて、１／８０乃至１／３００
に設定されたことを特徴とする産業ロボットの関節装
置。3. A first member of the robot, a second member of the robot rotatably supported by the first member, and a second member of the robot, the rotation of an electric motor integrally attached to the first member being reduced.
And a drive system including the electric motor, the speed reducer and the second member generates a natural frequency within a predetermined range, and the electric motor rotates at a predetermined maximum rotation speed. The natural frequency of the predetermined range is 10 to 15 Hertz, and the predetermined maximum rotational speed of the electric motor is 1000.
Rotation / minute (rpm), wherein the speed reducer includes a first-stage rotation transmission unit that reduces the rotation of the electric motor and a second-stage rotation transmission unit that reduces the output rotation of the first-stage rotation transmission unit. A rotation frequency corresponding to a natural frequency of the drive system in a normal control range, the rear rotation transmission means having a reduction ratio of 1/25 to 1/60, and an output of the front rotation transmission means An input gear shaft, an external gear driven by rotation of the cam shaft, and an internal gear meshing with the external gear, wherein the drive system generates a certain number of substantial torque fluctuations per rotation of the cam shaft. And an eccentric oscillating type planetary gear device having a characteristic of substantially exciting the pinion, wherein the pre-stage rotation transmission means meshes with the pinion provided on the rotation axis of the electric motor and the pinion. A gear connected to a camshaft of the second-stage rotation transmitting means, and a reduction gear ratio of the parallel-shaft gear device is set to the reduction gear ratio per second in a normal control range of the electric motor. 1 / 1.5 to 1 / 1.5 so that the value obtained by multiplying the maximum rotation speed of the planetary gear device per one rotation of the cam shaft by the actual torque change number of the planetary gear device is equal to or less than the natural frequency of the drive system. 4, the total reduction ratio of the speed reducer is set to 1/80 to 1/300 based on the selection of the reduction ratio of the front and rear rotation transmission means.
A joint device for an industrial robot, wherein the joint device is set to: