JP3046958B2 - 偏心揺動型遊星歯車減速装置 - Google Patents
偏心揺動型遊星歯車減速装置Info
- Publication number
- JP3046958B2 JP3046958B2 JP10336487A JP33648798A JP3046958B2 JP 3046958 B2 JP3046958 B2 JP 3046958B2 JP 10336487 A JP10336487 A JP 10336487A JP 33648798 A JP33648798 A JP 33648798A JP 3046958 B2 JP3046958 B2 JP 3046958B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reduction
- gear
- planetary gear
- stage
- eccentric oscillating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Retarders (AREA)
- Manipulator (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、偏心揺動型遊星歯
車減速装置、特に産業ロボットの関節駆動用として好適
な偏心揺動型遊星歯車減速装置に関する。 【0002】 【従来の技術】内歯歯車を有する筒体、該内歯歯車に噛
み合うと共に複数の貫通孔が形成された外歯歯車、該外
歯歯車に係合してこれを偏心揺動させるカム軸、及び該
カム軸を回転自在に支持する支持体を備え、該支持体が
前記外歯歯車の前記複数の貫通孔に遊嵌された複数の柱
部、並びに該柱部の両端部を一体的に結合する一対の端
板を有する偏心揺動型遊星歯車減速装置は、例えば特開
昭57−163752号公報にあるように公知である。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の偏心揺動型遊星歯車減速装置は、固定部材お
よび被駆動部材(例えば産業ロボットの関節装置で言え
ば、固定部材としての第1アームおよび被駆動部材とし
ての第2アーム)へのコンパクトで簡便な取付けが配慮
されていなかった。また、偏心揺動型遊星歯車装置を固
定部材および被駆動部材に取付けるに当たって、一方向
側と、それとは反対の他方向側との両方向からボルトで
固定することしかできなかった。従って、偏心揺動型遊
星歯車減速装置、特に伝達トルクの大きい大外径の偏心
揺動型遊星歯車減速装置を固定部材および被駆動部材に
取付けるに当たり、特にそれら部材が接近して配置され
た個所に取付ける場合、手数がかかり面倒であるという
問題があった。 【0004】本発明は、上記のような問題に鑑み、固定
部材および被駆動部材に一方向側から容易に取付けられ
る偏心揺動型遊星歯車減速装置を提供することを目的と
する。 【0005】 【課題を解決するための手段】このような目的は、「外
歯歯車を偏心揺動させるカム軸を支持する支持体を、内
歯歯車を有する筒体により囲周し、支持体を構成する一
対の端板の一方の端板に部材取付用平端面を設け、か
つ、該部材取付用平坦面より第1のボルトのねじ部が突
出できるよう、上記一対の端板を結合する柱部の軸線上
で支持体に設けられた第1ボルト取付孔と、内歯歯車を
有する筒体における上記部材取付用平坦面の側にボルト
のねじ部が突出できるよう、筒体に設けられた第2のボ
ルト取付孔と、を有する偏心揺動型遊星歯車減速装置」
により達成することができる。 【0006】 【発明の実施の形態】以下、本発明に係る偏心揺動型遊
星歯車減速装置の一実施例を、産業ロボットの関節駆動
用減速装置として適用した場合について、図1、図2お
よび図3により説明する。まず、構成について説明す
る。図1は本発明に係る偏心揺動型遊星歯車減速装置を
関節駆動減速装置として用いた産業ロボットの制御系の
全体概略図である。1は産業ロボットの関節装置の駆動
源である電動モータであり、電動モータ1のフランジ2
は本発明に係る偏心揺動型遊星歯車減速装置を含む減速
装置3の筒体4の一端側開口面に固定されている。該一
端側開口面と平行で且つ筒体4の軸線とほぼ直交する筒
体4の他端側開口面は、ロボットの基幹側第1部材(固
定部材)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の出力回転軸7は減速装置3の入
力回転軸(入力軸部材)8に連結され、減速装置3の出
力は被駆動部材としての軸10に伝達され軸10の先端
は円筒体11の中心を貫通し、第2アーム12に固定さ
れている。第2アーム12の基部の筒状体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
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アームを回動させ
る。 【0007】減速装置3は図2及び図3に示すように、
前段減速手段としての第1段減速部20と後段減速手段
としての第2段減速部21(本発明の偏心揺動型遊星歯
車減速装置)とから構成され、ロボットの関節を駆動す
る電動モータ1の回転数を減速する第1段減速部20
と、第1段減速部20の出力軸に結合した第2段減速部
の入力軸であるカム軸24を有し、第1段減速部の出力
回転数をさらに減速する第2段減速部21と、を備えて
いる。第2段減速部21は、内歯歯車22を有する筒体
4、該内歯歯車22に噛み合うと共に複数の貫通孔25
が形成された外歯歯車23、該外歯歯車23に係合して
外歯歯車23を偏心揺動させるカム軸24、及び該カム
軸24を軸受けを介して回転自在に支持する支持体28
を備えた偏心揺動型遊星歯車減速装置である。上記支持
体28は上記外歯歯車23の複数の貫通孔25に遊嵌さ
れた複数の柱部29、並びに該柱部29の両端部を一体
的に結合する一対の端板30、40を有している。 【0008】上記支持体28は、その外周のほとんどが
前記筒体4に囲われている。また、上記支持体28に
は、上記一対の端板30、40の一方の端板30に部材
取付用平坦面41が設けられていると共に、該平坦面4
1より第1のボルト44のねじ部が突出できるよう、上
記柱部29の軸線上で第1のボルト取付孔35が設けら
れている。上記筒体4には、該筒体4における上記平坦
面41の側に位置した端面42より第2のボルト45の
ねじ部が突出できるよう、第2のボルト取付孔43が設
けられている。上記支持体28の部材取付用平坦面41
は、被駆動部材としての軸10への取付面となってい
る。また、上記筒体4における上記部材取付用平坦面4
1の側に位置した面42は、固定部材としての第1アー
ム5への取付面となっている。さらに、上記筒体4にお
ける上記部材取付用端面42と反対側に位置する面37
は、駆動源としてのモータへの取付面となっている。内
歯歯車22はピン歯26を用いたピン歯車で構成され、
且つ外歯歯車23の歯数より1つだけ多い歯数を有して
いる。また、第1段減速部20は第2段減速部21の入
力側に設けられ、第2段減速部21の形式とはわざわざ
異なる形式の平行軸歯車装置である通常の平歯歯車3
8、39により構成され、駆動源としての電動モータ1
の回転出力が入力回転軸8に入力されている。 【0009】第1段減速部20の減速比と第2段減速部
21の減速比は電動モータ1の通常制御回転数範囲、こ
の実施例においては、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、第2段減速部21との共振が起き
ないように選択している。共振が起きないようにすると
いうことは、かかるモータ回転数範囲においては、ロボ
ットに振動のない正確な軌跡を要する所定作業を行わし
めることができるようにするということである。この実
施例においては、図4に示すように電動モータ1は0〜
2000rpmの回転能力範囲を有するが、その範囲のう
ち、通常制御回転数範囲を0〜1000rpmとし、そ
の回転数範囲において駆動系に共振が起きないように
(具体的には、後述する実験例から理解できる通り、毎
秒当たりの上記モータ回転数範囲において、第2段(後
段)減速部21の加振周波数が上記固有振動数を超えな
いように)第1段(前段)減速部20の減速比が1/2
〜1/5の範囲で選択される。また、そのように選択し
た減速比と、第2段(後段)減速部21の減速比1/2
5〜1/60とにより、減速比(総減速比)1/50〜
1/300を満足することができる。この総減速比1/
50〜1/300は遊星歯車装置単体の実在する減速比
範囲内であり、本実施例では、その総減速比が1/12
0になるように選択している。遊星歯車装置が単体で取
りうる減速比は、実在物としての上限が1/320程
度、下限が1/10程度である。本実施例における総減
速比1/120はそのような遊星歯車装置単体の実在す
る減速比の範囲内にある。 【0010】ここに、総減速比を本実施例のように1/
120程度に設定する場合、前段減速機20の減速比i
1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、構造の簡単な平行軸減速機を前段減速機20に
採用することによっては総減速比を1/120程度より
も大きくすることは困難となるので、設計的経済的に不
利となる。また、同様の場合、後段減速機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を超えると、共振を防止できるロボットの作業
速度範囲が狭くなる。第2アーム12の軸10を中心と
したねじりのバネ定数は約37.5kg・m/分である
(ここに分とは1度の1/60の角度のことである。) 【0011】次に、作用について説明する。上記のよう
に構成した減速装置3においては、偏心揺動型遊星歯車
減速装置(第2段減速部21)の支持体28の一方の端
板30に部材取付用平坦面41を設け、かつ、該平坦面
41より第1のボルト44のねじ部が突出できるよう支
持体28の柱部29の軸線上で支持体28に設けられた
第1のボルト取付孔35と、筒体4における上記平坦面
41の側に位置した端面42より第2のボルト45のね
じ部が突出できるよう筒体4に設けられた第2のボルト
取付孔43と、を有している。 したがって、支持体2
8と筒体4をこれらに対向する取付部材(被駆動部材と
しての軸10と固定部材としての第1アーム5)に取付
けるに際し、支持体28と筒体4を第1および第2のボ
ルト44、45により、同じ側から(支持体側および筒
体側から)、上記取付部材(軸10と第1アーム5)に
それぞれねじ締め結合することができる。したがって、
偏心揺動型遊星歯車減速装置を、同じ方向から第1アー
ム5および軸10に容易に取付けたり取外したりするこ
とができる。しかも、かかる偏心揺動型遊星歯車減速装
置は、支持体28のほとんどが筒体4に囲われているの
で、全体の外形がほぼ円盤形状でコンパクトになるた
め、軽量で取扱いが容易となるだけでなく、狭い場所で
の取付けや取外しが容易となる。また、支持体28の一
方の端板30の部材取付用平坦面41は半径の大きな取
付面とすることができるため、該取付面におけるトルク
伝達能力(摩擦力と半径との積の積分値)を大きくする
ことができる。つまり、第1のボルト44による支持体
28と軸10との締結を強力なものとすることができ
る。 【0012】実施例において、ロボットの第2アーム1
2を回動する場合、電動モータ1の回転数は減速装置3
でほぼ1/120に減速され、出力軸10は第2アーム
12の出力軸10を中心軸として回動を始める。減速装
置3は、図2に示すように、第1段(前段)減速部20
と第2段(後段)減速部21とを構成しており、かつ、
第1段減速部(平行軸歯車装置)20の減速比は1/3
および第2段減速部21(遊星歯車装置)の減速比は1
/40として、第1段減速部20を設けることにより、
第2段減速部21自体による加振周波数と第2アーム1
2の回動部近辺の固有振動数が一致するときの電動モー
タ回転数を高くし、かつ、電動モータ1の通常制御回転
数の範囲外としている。したがって、第2段減速部21
と第2アームとの間で実質的に有害となるような共振は
通常回転数の範囲(0〜1000rpm)では起きな
い。第1段減速部20を設けることにより、減速装置3
は部品数および重量は増加すると考えられるが、第1段
減速部20を設けることにより、第2段減速部21が小
型となり、また、第1段減速部20は減速比は小さく、
簡単でよい。したがって、減速装置3の全体の部品数お
よび重量はそれほど増加しない。また、第1段減速部2
0を設けることによりバックラッシュが大きくなるが、
部品数は少なく、バックラッシュの増加量は最小限に留
めることができる。また、第1段減速部20のバックラ
ッシュは第2段減速部21によって第2段減速部21の
減速比と同じ比率で縮小され実用上は殆ど問題とならな
い。 【0013】(実験例)次に、減速装置の種類を変えた
場合、減速装置とロボットとの共振の発生状態について
実験した。表1において、比較した減速装置は前述の実
施例の減速装置の他に比較例1〜3に示す減速装置であ
る。ただし、前述の実施例を含め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
ランスを防ぐため、実開昭59−127951号公報に
開示されているように外歯歯車を2枚とし、これらを1
80度の位相差をもって組付けたもので、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つ多い歯数を有するものを用いた。それぞれの減
速装置の減速段数、減速比i1 、i2 、ねじりばね
定数K1 、および慣性モーメントJは表に示してあ
る。 【0014】 実施例 比較例1 比較例2 比較例3 (注1) 平歯歯車減 平歯歯車減 遊星歯車 調和歯車 減速装置の種類 速および遊 速および遊 減速 減速 星歯車減速 星歯車減速 減速段数 2段 2段 1段 1段 減速比 前段i1 1/3 1/1.5 1/120 1/120 後段i2 1/40 1/80 − − 総減速比 i 1/120 1/120 1/120 1/120 ねじりばね定数 K1(kg・m/分) 37.5 37.5 22 17.4 慣性モーメント J(kgf・cm・S2) 2000 2000 2000 2000 共振ピーク点の電動モ ータの回転数(rpm) 1500 750 500 250 図4における表示 A B C D (注1):遊星歯車減速は偏心揺動型の遊星歯車減速装置を、平歯歯車減速 は平行軸型の平歯歯車列装置を表す。 【0015】実験は図5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31の出力軸31a
に減速装置32を取付け、減速装置32の出力軸32a
にロボットの被駆動部(第2アーム)の慣性モーメント
に相当する慣性負荷としてフライホイール33が取付け
られた。ロボットの第2アームの長さに相当するフライ
ホイール側面33a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34を取り付ける。この加速度ピックアップ
34の出力はインジケータ36に連結されている。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、および振幅を測定した。測定はフラ
イホイール33が低速度で約1回転する範囲で行った。
測定結果は図4に示す。横軸は電動サーボモータ31の
回転数(すなわち、減速装置32の入力軸の回転数)で
あり、縦軸はフライホイール33の加速度ピックアップ
34に現れる円周方向の加速度(すなわち、振動)の大
きさ(単位、G)を示す。 【0016】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31の回転
数において、750rpm、500rpmおよび250
rpmのときであり、電動モータ31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、前述の説明のように、共振ピークが生じ
る時の電動モータ回転数は極めて高く、1500rpm
となっており、このポイントで最も大きな振動が生じ
る。表の実施例と比較例1において、慣性モーメントJ
およびねじりばね定数K1は殆ど同じであるが、負荷に
共振現象が生じる時の電動モータの回転数に大きな差異
があり、その差は第1段減速比に反比例している。この
理由は、そのような共振現象の主因となる加振力が第1
段減速部ではなく第2段減速部に生じ、その加振周波数
と負荷の固有ねじり振動数が一致したときに共振が起き
るためと考えられる。以上より、振動を起こさせたくな
い所定作業を行うときのモータ回転数の範囲で共振を防
ぐためには、該所定作業時における毎秒当たりモータ回
転数範囲において、偏心揺動型遊星歯車装置の加振周波
数が、上記モータ回転数範囲に含まれる当該関節駆動系
固有振動数を超えないように、平行軸歯車装置の減速比
を設定することであることが分かる。 【0017】上述した実施例によれば、減速装置3は、
固定部材(第1アーム5)および被駆動部材(軸10)
への取付けや取外しが容易となる等だけでなく次の効果
を奏する。つまり、上述した実施例の減速装置3によれ
ば、総減速比が遊星歯車装置の実在する減速比の範囲内
の1/50〜1/300であり、かつ、ロボットに所定
作業を行なわしめるときの毎秒当たりのモータ回転数範
囲に当該駆動系の固有振動数を含む産業ロボットの関節
駆動用減速装置において、偏心揺動型遊星歯車装置の入
力側にわざわざ前段減速手段としての平行軸歯車装置を
設け、該偏心揺動型遊星歯車装置の減速比を1/25〜
1/60とし、上記平行軸歯車装置の減速比の値を、上
記モータ回転数範囲において上記偏心揺動型遊星歯車装
置の加振周波数が上記固有振動数を超えない値とすると
共に上記減速比1/25〜1/60とにより上記総減速
比1/50〜1/300を満足する値としているので、
この減速装置3をロボットの関節駆動に用いた場合に、
上記モータ回転数範囲での共振を防止することができ
る。また、産業ロボット用減速装置として多用される総
減速比1/50〜1/300を満足する場合の平行軸歯
車装置の減速比を1/5より大きくならない値としてい
るので、前段減速手段である平行軸減速機を簡単な構造
のものとすることができ、平行軸歯車装置の減速比を1
/2より小さくならない値としているので、共振を防止
できる範囲を広く確保することができる。 【0018】 【発明の効果】本発明によれば、支持体の一方の端板に
部材取付用平端面を設け、かつ、該部材取付用平坦面よ
り第1のボルトのねじ部が突出できるよう支持体の柱部
の軸線上で支持体に設けられた第1のボルト取付孔と、
筒体における上記部材取付用平坦面の側に第2のボルト
のねじ部が突出できるよう筒体に設けられた第2のボル
ト取付孔と、を有している。したがって、支持体と筒体
をこれらに対向する取付部材(固定部材と被駆動部材)
に取付けるに際し、支持体と筒体を第1および第2のボ
ルトにより、同じ側から(支持体側および筒体側か
ら)、上記取付部材(固定部材と被駆動部材)にそれぞ
れねじ締め結合することができる。したがって、偏心揺
動型遊星歯車減速装置を、同じ方向から固定部材および
被駆動部に容易に取付けたり取外したりすることができ
る。しかも、かかる偏心揺動型遊星歯車減速装置は、支
持体のほとんどが筒体に囲われているので、全体の外形
がほぼ円盤形状でコンパクトになるため、軽量で取扱い
が容易となるだけでなく、狭い場所での取付けや取外し
が容易となる。また、支持体の一方の端板の部材取付用
平端面は半径の大きな取付面とすることができるため、
該取付面におけるトルク伝達能力(摩擦力と半径との積
の積分値)を大きくすることができる。
車減速装置、特に産業ロボットの関節駆動用として好適
な偏心揺動型遊星歯車減速装置に関する。 【0002】 【従来の技術】内歯歯車を有する筒体、該内歯歯車に噛
み合うと共に複数の貫通孔が形成された外歯歯車、該外
歯歯車に係合してこれを偏心揺動させるカム軸、及び該
カム軸を回転自在に支持する支持体を備え、該支持体が
前記外歯歯車の前記複数の貫通孔に遊嵌された複数の柱
部、並びに該柱部の両端部を一体的に結合する一対の端
板を有する偏心揺動型遊星歯車減速装置は、例えば特開
昭57−163752号公報にあるように公知である。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の偏心揺動型遊星歯車減速装置は、固定部材お
よび被駆動部材(例えば産業ロボットの関節装置で言え
ば、固定部材としての第1アームおよび被駆動部材とし
ての第2アーム)へのコンパクトで簡便な取付けが配慮
されていなかった。また、偏心揺動型遊星歯車装置を固
定部材および被駆動部材に取付けるに当たって、一方向
側と、それとは反対の他方向側との両方向からボルトで
固定することしかできなかった。従って、偏心揺動型遊
星歯車減速装置、特に伝達トルクの大きい大外径の偏心
揺動型遊星歯車減速装置を固定部材および被駆動部材に
取付けるに当たり、特にそれら部材が接近して配置され
た個所に取付ける場合、手数がかかり面倒であるという
問題があった。 【0004】本発明は、上記のような問題に鑑み、固定
部材および被駆動部材に一方向側から容易に取付けられ
る偏心揺動型遊星歯車減速装置を提供することを目的と
する。 【0005】 【課題を解決するための手段】このような目的は、「外
歯歯車を偏心揺動させるカム軸を支持する支持体を、内
歯歯車を有する筒体により囲周し、支持体を構成する一
対の端板の一方の端板に部材取付用平端面を設け、か
つ、該部材取付用平坦面より第1のボルトのねじ部が突
出できるよう、上記一対の端板を結合する柱部の軸線上
で支持体に設けられた第1ボルト取付孔と、内歯歯車を
有する筒体における上記部材取付用平坦面の側にボルト
のねじ部が突出できるよう、筒体に設けられた第2のボ
ルト取付孔と、を有する偏心揺動型遊星歯車減速装置」
により達成することができる。 【0006】 【発明の実施の形態】以下、本発明に係る偏心揺動型遊
星歯車減速装置の一実施例を、産業ロボットの関節駆動
用減速装置として適用した場合について、図1、図2お
よび図3により説明する。まず、構成について説明す
る。図1は本発明に係る偏心揺動型遊星歯車減速装置を
関節駆動減速装置として用いた産業ロボットの制御系の
全体概略図である。1は産業ロボットの関節装置の駆動
源である電動モータであり、電動モータ1のフランジ2
は本発明に係る偏心揺動型遊星歯車減速装置を含む減速
装置3の筒体4の一端側開口面に固定されている。該一
端側開口面と平行で且つ筒体4の軸線とほぼ直交する筒
体4の他端側開口面は、ロボットの基幹側第1部材(固
定部材)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の出力回転軸7は減速装置3の入
力回転軸(入力軸部材)8に連結され、減速装置3の出
力は被駆動部材としての軸10に伝達され軸10の先端
は円筒体11の中心を貫通し、第2アーム12に固定さ
れている。第2アーム12の基部の筒状体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
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アームを回動させ
る。 【0007】減速装置3は図2及び図3に示すように、
前段減速手段としての第1段減速部20と後段減速手段
としての第2段減速部21(本発明の偏心揺動型遊星歯
車減速装置)とから構成され、ロボットの関節を駆動す
る電動モータ1の回転数を減速する第1段減速部20
と、第1段減速部20の出力軸に結合した第2段減速部
の入力軸であるカム軸24を有し、第1段減速部の出力
回転数をさらに減速する第2段減速部21と、を備えて
いる。第2段減速部21は、内歯歯車22を有する筒体
4、該内歯歯車22に噛み合うと共に複数の貫通孔25
が形成された外歯歯車23、該外歯歯車23に係合して
外歯歯車23を偏心揺動させるカム軸24、及び該カム
軸24を軸受けを介して回転自在に支持する支持体28
を備えた偏心揺動型遊星歯車減速装置である。上記支持
体28は上記外歯歯車23の複数の貫通孔25に遊嵌さ
れた複数の柱部29、並びに該柱部29の両端部を一体
的に結合する一対の端板30、40を有している。 【0008】上記支持体28は、その外周のほとんどが
前記筒体4に囲われている。また、上記支持体28に
は、上記一対の端板30、40の一方の端板30に部材
取付用平坦面41が設けられていると共に、該平坦面4
1より第1のボルト44のねじ部が突出できるよう、上
記柱部29の軸線上で第1のボルト取付孔35が設けら
れている。上記筒体4には、該筒体4における上記平坦
面41の側に位置した端面42より第2のボルト45の
ねじ部が突出できるよう、第2のボルト取付孔43が設
けられている。上記支持体28の部材取付用平坦面41
は、被駆動部材としての軸10への取付面となってい
る。また、上記筒体4における上記部材取付用平坦面4
1の側に位置した面42は、固定部材としての第1アー
ム5への取付面となっている。さらに、上記筒体4にお
ける上記部材取付用端面42と反対側に位置する面37
は、駆動源としてのモータへの取付面となっている。内
歯歯車22はピン歯26を用いたピン歯車で構成され、
且つ外歯歯車23の歯数より1つだけ多い歯数を有して
いる。また、第1段減速部20は第2段減速部21の入
力側に設けられ、第2段減速部21の形式とはわざわざ
異なる形式の平行軸歯車装置である通常の平歯歯車3
8、39により構成され、駆動源としての電動モータ1
の回転出力が入力回転軸8に入力されている。 【0009】第1段減速部20の減速比と第2段減速部
21の減速比は電動モータ1の通常制御回転数範囲、こ
の実施例においては、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、第2段減速部21との共振が起き
ないように選択している。共振が起きないようにすると
いうことは、かかるモータ回転数範囲においては、ロボ
ットに振動のない正確な軌跡を要する所定作業を行わし
めることができるようにするということである。この実
施例においては、図4に示すように電動モータ1は0〜
2000rpmの回転能力範囲を有するが、その範囲のう
ち、通常制御回転数範囲を0〜1000rpmとし、そ
の回転数範囲において駆動系に共振が起きないように
(具体的には、後述する実験例から理解できる通り、毎
秒当たりの上記モータ回転数範囲において、第2段(後
段)減速部21の加振周波数が上記固有振動数を超えな
いように)第1段(前段)減速部20の減速比が1/2
〜1/5の範囲で選択される。また、そのように選択し
た減速比と、第2段(後段)減速部21の減速比1/2
5〜1/60とにより、減速比(総減速比)1/50〜
1/300を満足することができる。この総減速比1/
50〜1/300は遊星歯車装置単体の実在する減速比
範囲内であり、本実施例では、その総減速比が1/12
0になるように選択している。遊星歯車装置が単体で取
りうる減速比は、実在物としての上限が1/320程
度、下限が1/10程度である。本実施例における総減
速比1/120はそのような遊星歯車装置単体の実在す
る減速比の範囲内にある。 【0010】ここに、総減速比を本実施例のように1/
120程度に設定する場合、前段減速機20の減速比i
1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、構造の簡単な平行軸減速機を前段減速機20に
採用することによっては総減速比を1/120程度より
も大きくすることは困難となるので、設計的経済的に不
利となる。また、同様の場合、後段減速機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を超えると、共振を防止できるロボットの作業
速度範囲が狭くなる。第2アーム12の軸10を中心と
したねじりのバネ定数は約37.5kg・m/分である
(ここに分とは1度の1/60の角度のことである。) 【0011】次に、作用について説明する。上記のよう
に構成した減速装置3においては、偏心揺動型遊星歯車
減速装置(第2段減速部21)の支持体28の一方の端
板30に部材取付用平坦面41を設け、かつ、該平坦面
41より第1のボルト44のねじ部が突出できるよう支
持体28の柱部29の軸線上で支持体28に設けられた
第1のボルト取付孔35と、筒体4における上記平坦面
41の側に位置した端面42より第2のボルト45のね
じ部が突出できるよう筒体4に設けられた第2のボルト
取付孔43と、を有している。 したがって、支持体2
8と筒体4をこれらに対向する取付部材(被駆動部材と
しての軸10と固定部材としての第1アーム5)に取付
けるに際し、支持体28と筒体4を第1および第2のボ
ルト44、45により、同じ側から(支持体側および筒
体側から)、上記取付部材(軸10と第1アーム5)に
それぞれねじ締め結合することができる。したがって、
偏心揺動型遊星歯車減速装置を、同じ方向から第1アー
ム5および軸10に容易に取付けたり取外したりするこ
とができる。しかも、かかる偏心揺動型遊星歯車減速装
置は、支持体28のほとんどが筒体4に囲われているの
で、全体の外形がほぼ円盤形状でコンパクトになるた
め、軽量で取扱いが容易となるだけでなく、狭い場所で
の取付けや取外しが容易となる。また、支持体28の一
方の端板30の部材取付用平坦面41は半径の大きな取
付面とすることができるため、該取付面におけるトルク
伝達能力(摩擦力と半径との積の積分値)を大きくする
ことができる。つまり、第1のボルト44による支持体
28と軸10との締結を強力なものとすることができ
る。 【0012】実施例において、ロボットの第2アーム1
2を回動する場合、電動モータ1の回転数は減速装置3
でほぼ1/120に減速され、出力軸10は第2アーム
12の出力軸10を中心軸として回動を始める。減速装
置3は、図2に示すように、第1段(前段)減速部20
と第2段(後段)減速部21とを構成しており、かつ、
第1段減速部(平行軸歯車装置)20の減速比は1/3
および第2段減速部21(遊星歯車装置)の減速比は1
/40として、第1段減速部20を設けることにより、
第2段減速部21自体による加振周波数と第2アーム1
2の回動部近辺の固有振動数が一致するときの電動モー
タ回転数を高くし、かつ、電動モータ1の通常制御回転
数の範囲外としている。したがって、第2段減速部21
と第2アームとの間で実質的に有害となるような共振は
通常回転数の範囲(0〜1000rpm)では起きな
い。第1段減速部20を設けることにより、減速装置3
は部品数および重量は増加すると考えられるが、第1段
減速部20を設けることにより、第2段減速部21が小
型となり、また、第1段減速部20は減速比は小さく、
簡単でよい。したがって、減速装置3の全体の部品数お
よび重量はそれほど増加しない。また、第1段減速部2
0を設けることによりバックラッシュが大きくなるが、
部品数は少なく、バックラッシュの増加量は最小限に留
めることができる。また、第1段減速部20のバックラ
ッシュは第2段減速部21によって第2段減速部21の
減速比と同じ比率で縮小され実用上は殆ど問題とならな
い。 【0013】(実験例)次に、減速装置の種類を変えた
場合、減速装置とロボットとの共振の発生状態について
実験した。表1において、比較した減速装置は前述の実
施例の減速装置の他に比較例1〜3に示す減速装置であ
る。ただし、前述の実施例を含め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
ランスを防ぐため、実開昭59−127951号公報に
開示されているように外歯歯車を2枚とし、これらを1
80度の位相差をもって組付けたもので、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つ多い歯数を有するものを用いた。それぞれの減
速装置の減速段数、減速比i1 、i2 、ねじりばね
定数K1 、および慣性モーメントJは表に示してあ
る。 【0014】 実施例 比較例1 比較例2 比較例3 (注1) 平歯歯車減 平歯歯車減 遊星歯車 調和歯車 減速装置の種類 速および遊 速および遊 減速 減速 星歯車減速 星歯車減速 減速段数 2段 2段 1段 1段 減速比 前段i1 1/3 1/1.5 1/120 1/120 後段i2 1/40 1/80 − − 総減速比 i 1/120 1/120 1/120 1/120 ねじりばね定数 K1(kg・m/分) 37.5 37.5 22 17.4 慣性モーメント J(kgf・cm・S2) 2000 2000 2000 2000 共振ピーク点の電動モ ータの回転数(rpm) 1500 750 500 250 図4における表示 A B C D (注1):遊星歯車減速は偏心揺動型の遊星歯車減速装置を、平歯歯車減速 は平行軸型の平歯歯車列装置を表す。 【0015】実験は図5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31の出力軸31a
に減速装置32を取付け、減速装置32の出力軸32a
にロボットの被駆動部(第2アーム)の慣性モーメント
に相当する慣性負荷としてフライホイール33が取付け
られた。ロボットの第2アームの長さに相当するフライ
ホイール側面33a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34を取り付ける。この加速度ピックアップ
34の出力はインジケータ36に連結されている。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、および振幅を測定した。測定はフラ
イホイール33が低速度で約1回転する範囲で行った。
測定結果は図4に示す。横軸は電動サーボモータ31の
回転数(すなわち、減速装置32の入力軸の回転数)で
あり、縦軸はフライホイール33の加速度ピックアップ
34に現れる円周方向の加速度(すなわち、振動)の大
きさ(単位、G)を示す。 【0016】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31の回転
数において、750rpm、500rpmおよび250
rpmのときであり、電動モータ31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、前述の説明のように、共振ピークが生じ
る時の電動モータ回転数は極めて高く、1500rpm
となっており、このポイントで最も大きな振動が生じ
る。表の実施例と比較例1において、慣性モーメントJ
およびねじりばね定数K1は殆ど同じであるが、負荷に
共振現象が生じる時の電動モータの回転数に大きな差異
があり、その差は第1段減速比に反比例している。この
理由は、そのような共振現象の主因となる加振力が第1
段減速部ではなく第2段減速部に生じ、その加振周波数
と負荷の固有ねじり振動数が一致したときに共振が起き
るためと考えられる。以上より、振動を起こさせたくな
い所定作業を行うときのモータ回転数の範囲で共振を防
ぐためには、該所定作業時における毎秒当たりモータ回
転数範囲において、偏心揺動型遊星歯車装置の加振周波
数が、上記モータ回転数範囲に含まれる当該関節駆動系
固有振動数を超えないように、平行軸歯車装置の減速比
を設定することであることが分かる。 【0017】上述した実施例によれば、減速装置3は、
固定部材(第1アーム5)および被駆動部材(軸10)
への取付けや取外しが容易となる等だけでなく次の効果
を奏する。つまり、上述した実施例の減速装置3によれ
ば、総減速比が遊星歯車装置の実在する減速比の範囲内
の1/50〜1/300であり、かつ、ロボットに所定
作業を行なわしめるときの毎秒当たりのモータ回転数範
囲に当該駆動系の固有振動数を含む産業ロボットの関節
駆動用減速装置において、偏心揺動型遊星歯車装置の入
力側にわざわざ前段減速手段としての平行軸歯車装置を
設け、該偏心揺動型遊星歯車装置の減速比を1/25〜
1/60とし、上記平行軸歯車装置の減速比の値を、上
記モータ回転数範囲において上記偏心揺動型遊星歯車装
置の加振周波数が上記固有振動数を超えない値とすると
共に上記減速比1/25〜1/60とにより上記総減速
比1/50〜1/300を満足する値としているので、
この減速装置3をロボットの関節駆動に用いた場合に、
上記モータ回転数範囲での共振を防止することができ
る。また、産業ロボット用減速装置として多用される総
減速比1/50〜1/300を満足する場合の平行軸歯
車装置の減速比を1/5より大きくならない値としてい
るので、前段減速手段である平行軸減速機を簡単な構造
のものとすることができ、平行軸歯車装置の減速比を1
/2より小さくならない値としているので、共振を防止
できる範囲を広く確保することができる。 【0018】 【発明の効果】本発明によれば、支持体の一方の端板に
部材取付用平端面を設け、かつ、該部材取付用平坦面よ
り第1のボルトのねじ部が突出できるよう支持体の柱部
の軸線上で支持体に設けられた第1のボルト取付孔と、
筒体における上記部材取付用平坦面の側に第2のボルト
のねじ部が突出できるよう筒体に設けられた第2のボル
ト取付孔と、を有している。したがって、支持体と筒体
をこれらに対向する取付部材(固定部材と被駆動部材)
に取付けるに際し、支持体と筒体を第1および第2のボ
ルトにより、同じ側から(支持体側および筒体側か
ら)、上記取付部材(固定部材と被駆動部材)にそれぞ
れねじ締め結合することができる。したがって、偏心揺
動型遊星歯車減速装置を、同じ方向から固定部材および
被駆動部に容易に取付けたり取外したりすることができ
る。しかも、かかる偏心揺動型遊星歯車減速装置は、支
持体のほとんどが筒体に囲われているので、全体の外形
がほぼ円盤形状でコンパクトになるため、軽量で取扱い
が容易となるだけでなく、狭い場所での取付けや取外し
が容易となる。また、支持体の一方の端板の部材取付用
平端面は半径の大きな取付面とすることができるため、
該取付面におけるトルク伝達能力(摩擦力と半径との積
の積分値)を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る偏心揺動型遊星歯車減速装置を適
用した産業ロボットの関節駆動用減速装置の一実施例の
全体概略説明図である。 【図2】図1の要部断面図である。 【図3】図2のA−A矢視断面図である。 【図4】本発明に係る偏心揺動型遊星歯車減速装置を適
用した産業ロボットの関節駆動用減速装置の実施例およ
び比較例の性能を説明する図である。 【図5】図4に係る実験例の全体構成図である。 【符号の説明】 1 電動モータ 3 減速装置 4 筒体 20 第1段減速部(前段減速手段) 21 第2段減速部(後段減速手段、偏心揺動型遊星歯
車減速装置) 22 内歯歯車 23 外歯歯車 24 カム軸 25 貫通孔 28 支持体 29 柱部 30、40 一対の端板 35 第1のボルト取付孔 41 部材取付用平端面 43 第2のボルト取付孔 44 第1のボルト 45 第2のボルト
用した産業ロボットの関節駆動用減速装置の一実施例の
全体概略説明図である。 【図2】図1の要部断面図である。 【図3】図2のA−A矢視断面図である。 【図4】本発明に係る偏心揺動型遊星歯車減速装置を適
用した産業ロボットの関節駆動用減速装置の実施例およ
び比較例の性能を説明する図である。 【図5】図4に係る実験例の全体構成図である。 【符号の説明】 1 電動モータ 3 減速装置 4 筒体 20 第1段減速部(前段減速手段) 21 第2段減速部(後段減速手段、偏心揺動型遊星歯
車減速装置) 22 内歯歯車 23 外歯歯車 24 カム軸 25 貫通孔 28 支持体 29 柱部 30、40 一対の端板 35 第1のボルト取付孔 41 部材取付用平端面 43 第2のボルト取付孔 44 第1のボルト 45 第2のボルト
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名)
F16H 1/32
B25J 17/00
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 1.内歯歯車を有する筒体、前記内歯歯車に噛み合うと
共に複数の貫通孔が形成された外歯歯車、該外歯歯車に
係合してこれを偏心揺動させるカム軸、及び該カム軸を
回転自在に支持する支持体を備え、該支持体が前記外歯
歯車の前記複数の貫通孔に遊嵌された複数の柱部、並び
に該柱部の両端部を一体的に結合する一対の端板を有す
る偏心揺動型遊星歯車減速装置において、 前記支持体を前記筒体により囲周し、前記一対の端板の
一方の端板に部材取付用平端面を設け、かつ、該部材取
付用平坦面より第1のボルトのねじ部が突出できるよう
前記柱部の軸線上で前記支持体に設けられた第1のボル
ト取付孔と、前記筒体における前記部材取付用平坦面の
側に第2のボルトのねじ部が突出できるよう前記筒体に
設けられた第2のボルト取付孔と、を有することを特徴
とする偏心揺動型遊星歯車減速装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10336487A JP3046958B2 (ja) | 1998-11-12 | 1998-11-12 | 偏心揺動型遊星歯車減速装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10336487A JP3046958B2 (ja) | 1998-11-12 | 1998-11-12 | 偏心揺動型遊星歯車減速装置 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10304728A Division JPH11198086A (ja) | 1985-01-18 | 1998-10-13 | 産業ロボットの関節駆動用減速装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11230276A JPH11230276A (ja) | 1999-08-27 |
JP3046958B2 true JP3046958B2 (ja) | 2000-05-29 |
Family
ID=18299652
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10336487A Expired - Lifetime JP3046958B2 (ja) | 1998-11-12 | 1998-11-12 | 偏心揺動型遊星歯車減速装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3046958B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007247730A (ja) * | 2006-03-15 | 2007-09-27 | Nabtesco Corp | 歯車式減速機および該歯車式減速機を備えた産業用ロボットの関節部構造 |
CN102678835B (zh) * | 2012-05-25 | 2014-11-26 | 重庆大学 | 两级活齿减速传动装置 |
CN102705452B (zh) * | 2012-05-25 | 2014-11-12 | 重庆大学 | 两级锥形内摆线传动装置 |
-
1998
- 1998-11-12 JP JP10336487A patent/JP3046958B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH11230276A (ja) | 1999-08-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPH0429986Y2 (ja) | ||
US4928556A (en) | Articulation drive apparatus of industrial robot | |
JPH0583353B2 (ja) | ||
WO2004065074A1 (ja) | 産業用ロボットの減速装置 | |
JPH02224981A (ja) | トルク衝撃供給動力工具 | |
JP2827166B2 (ja) | 遊星歯車減速機 | |
JP2561227B2 (ja) | 産業ロボットの関節駆動用減速装置 | |
JP3046958B2 (ja) | 偏心揺動型遊星歯車減速装置 | |
JP2001310287A (ja) | ロボット用アーム装置 | |
JPH11198086A (ja) | 産業ロボットの関節駆動用減速装置 | |
JPH1029188A (ja) | 産業ロボットの関節装置 | |
JP2742912B2 (ja) | 産業ロボットの関節装置 | |
JP2590404B2 (ja) | 産業ロボットの関節装置 | |
JPH0548109Y2 (ja) | ||
JPH0513795B2 (ja) | ||
JP2561227C (ja) | ||
JPH10586A6 (ja) | 産業ロボットの関節装置 | |
JPS6332441Y2 (ja) | ||
JP2000233392A (ja) | 産業用ロボットの動力伝達機構 | |
JPS59107896A (ja) | 関節装置 | |
JPH0429988Y2 (ja) | ||
JPS62113941A (ja) | ハ−モニツクドライブ減速機の組立て方法 | |
JPS6322289A (ja) | 産業ロボツトの関節駆動装置 | |
JPH04249640A (ja) | バランスシャフトの取付構造 | |
RU1834793C (ru) | Вибрационный гайковерт |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |