JPH02279293A - ロボット用減速機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、コンパクトな形状でありながら大減速比が
得られるロボット用減速機ｌｉｔこ間するものである。

［従来の技術］ 従来、ロボットの１節機構においてはコンパクトである
ことが要求されるので、ハーモニックドライブ減速機を
使用することが多い。

第５図は、例えば大河出版社刊「機械要素設計ガイドブ
ック」の８２ページに示された、ハーモニックドライブ
減速機を使用したロボットの関節構造を示す構成図であ
る。図において、（１）は回転機、（２）はハーモニ・
ツクドライブ減速機、（９）は１節支持部、（１０）は
ロボットアーム、（１１）はロボットアーム（１０）の
回転軸であるロボットアーム軸、（６）は減速１１（２
）の出力軸であるロボットアーム軸（１１）を支持する
１節軸受である。

次に動作について説明する。回転＊（１）の回転軸は　
減速機であるハーモニックドライブ減速機（２）の人力
軸に人力され、このハーモニックドライブ減速１ｍ（２
）の出力軸は、１節軸受（６）に支持されたロボットア
ーム軸（１１）に接続されているので、回転１１（１）
を回転させることにより、ハーモニックドライブ減速機
（２）で減速された回転でロボットアーム（’　１．０
　）が駆動される。

［発明が解決しようとする課題］ 従来のロボットの減速機構は以北のように構成されてい
たが、一方、ハーモニックドライブ減速機には人力軸と
出力軸の間のねじり剛性が低いという欠点があるため、
減速機構がロボットアームの急激な運動に対して共振し
やすいという欠点があり、この共振を避けるために位置
制御の制御帯域は共振周波数の１／２〜１／３程度にす
る必要があるという問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、共振が発生するのを防止してロボットの位置
制御帯域を拡大し、ロボットを高速化できるロボット用
減速機構を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明のロボット用減速機構は、回転機の回転軸に接
続される減速比の等しい第一　第二の減速機、第一の減
速機の出力軸に取着され、慣性モーメントを付加するダ
ンパ負荷、第二の減速機の出力軸に取着されるロボット
アーム、上記ダンパ負荷とロボットアームを接続するダ
ンパを備え、第一の減速機と上記ダンパ負荷の共振周波
数を第二の減速機と上記ロボットアームの共振周波数よ
り高く設定したものである。

［作用］ この発明のロボット用減速機構では、第一の減速機とそ
れに取り付けられたダンパ負荷が生じる共振（第一の共
振と略記する）の周波数を、第二の減速機とそれに取り
付けられたロボットアームが生じる共振（第二の共振と
略記する）の周波数にくらべて高く設定することにより
、第二の共振が発生してロボットアームが振動している
ときにもダンパ負荷には振動が発生しない。このダンパ
負荷とロボットアームをダンパにより接続すれば、ロボ
ットアームの共振周波数においてその振動にダンピング
が作用して、共振は減衰する。

［実施例］ 以下、この発明の実施例を図について説明する′。

第１図はこの発明の一実施例のロボット用減速機構を適
用したロボットの１節を示す断面構成図であり、図にお
いて（１）は回転機、　（ｌａ）は回転機（１）の回転
軸、（２）は第一の減速機、（３）は第二の減速機、（
４）はダンピングを効かせるためにロボットアーム（８
）の他に加える負荷、すなわち慣性モーメントを１す加
するダンパ負荷、（５）はダンパ、この場合は円盤型の
回転ダンパ、（６）は回転機（１）の回転軸（Ｉａ）を
支持する回転機軸受、（７）はダンパ負ｒＲ（４）を支
持するダンパ負荷軸受、（８）はロボットアーム（１０
）を支持するロボットアーム軸受、（９）は開部支持部
、（ｌＯ）はロボットアームである。第一および第二の
減速機（２）、（３）はこの場合中央に貫通した人力軸
を持つ減速比の等しい減速機で、たとえばフラット型の
ハーモニックドライブ減速機である０回転機軸受（６）
に支持された回転軸（ｔａ）は第一の減速機（２）と第
二の減速機（３）の貫通型の人力軸に接続されており、
両減速機の固定側円盤はそれぞれ開部支持部（９）に固
定されている。第一の減速機（２）の出力軸はダンパ負
荷軸受（７）によって支持されたダンパ負荷（４）に接
続されている。第二の減速機（３）の出力軸はロボット
アーム（１０）に接続され、ロボットアーム（ｌＯ）と
ダンパ負荷（４）は円盤型の回転ダンパ（５）により結
合されている。このとき、第一の減速機（２）とダンパ
負荷（４）が生じる共振の周波数は、第二の減速機（３
）とロボットアーム（ｌＯ）が生じる共振の周波数より
高くなるよう設計されている。

この場合は　ダンパ負荷（４）の材質、形状を適宜変え
ることにより、その慣性モーメントを適正化している。

第２図（ａ）（ｂ）は回転ダンパ（５）の構造を示すも
ので、同図（ａ）は一部切り欠いて内部を示す上面図、
同図（ｂ）は同図（ａ）におけるｎｂ−ｎｂ線断面図で
、左方は入方向から見た断面図、右方はＢ方向から見た
断面図である０図において、（５ａ）は円盤上に放射状
に配置されたオリフィスを持つオリフィス円盤、（５ｂ
）は円盤上に同様に配置された仕切りを持つ仕切り円盤
である。第２図（ａ）ではオリフィス円盤（５ａ）およ
び仕切り円１ｋ（５ｂ）の構造がわかるよう、仕切り円
盤り５ｂ）の円盤部を取りさった断面を一部示してあり
、切り欠き部より見える部分のうち、斜線を施した部分
が仕切り円盤（５ｂ）側の残りである仕切りの部分、そ
の他の部分がオリフィス円盤り５ａ）である。

次に動作について説明する０回転機（１）を駆動するこ
とにより回転軸（ｔａ）が回転し、第一の減速機（２）
および第二の減速機（３）にその回転が人力されてそれ
ぞれの出力軸に接続されたダンパ負荷（４）及びロボッ
トアーム（１０）が回転する。

上記の二つの減速機（２）、（３）は減速比が等しいも
のを用いるので、低速で駆動する状態ではダンパ負荷（
４）及びロボットアーム（１０）は同じ回転角で動作し
、回転ダンパ（５）は機能しない。駆動周波数がロボッ
トアーム（１０）と第二の減速機（３）の共振周波数に
近づくと、もし、回転ダンパ（５）がない場合は、ロボ
ットアーム（１０）側は振動を生じるが、ダンパ負荷（
４）側は共振周波数がロボットアーム（１０）側より高
く設計されているので、振動は生じない。　　回転ダン
パ（５）は、例えば第２図のように、仕切り円！１ｉ１
（５ｂ）とオリフィス円１１（５ａ）を組み合わせて、
その内部に機械油などの粘性流体を封入したものである
。二つの円盤（５ａ）、（５ｂ）を組合せることにより
、二つの円盤（５ａ）、（５ｂ）の間に仕切りとオリフ
ィスが交互に配１１された構造ができ、これに粘性流体
を封入することによりそれぞれの仕切りとオリフィスが
相対移動して粘性流体がオリフィスを通過する際、粘性
抵抗を生じるので、全体としては、二つの円盤の相対運
動に対して回転ダンパとして作用するのである。

この回転ダンパ（５）によってダンパ負荷（４）とロボ
ットアーム（１０）を接続することにより、ロボットア
ーム（４）の共振周波数付近で発生する、に記のダンパ
負荷（４）とロボットアーム（１０）の相対運動にダン
ピングが作用し、ロボットアーム（４）の撮動を抑える
働きをする。

従って、この実施例によれば、ロボットアームの振動に
ダンピングが作用して振動を抑えるので、共振を避ける
ために位置制御の制御帯域を共振周波数の１７２〜１／
３程度にとどめなくともよく、従来の減速機構に比べて
位置制御の制御帯域を共振周波数により近づけることが
できるので、位置制御の動作帯域を拡大でき、ロボット
が高速化できる。

第３図はこの発明の他の実施例のロボット用減速機構を
適用したロボットの関節を示す断面構成図である。この
図において、第１図と同一符号は同一または相当部分を
示している。第３図の実施例においては、第１図におけ
る二つのハーモニックドライブ減速機（２）、（３）を
、ウェーブジェネレータ＜２ａ）、カップ型フレクスス
プライン＜２ｂ）、フラット型フレクススプライン（２
Ｃ）、第一の出力サーキュラスプラインク２ｄ）、第二
の出力サーキユラスプライン（２ｅ）、固定側サーキュ
ラスプライン（２ｆ）からなる、一体の機構で同じ減速
比の出力軸を２つ持つ減速機構を使用している。この減
速機構は、第一の減速機であるカップ型のハーモニック
ドライブ（ウェーブジェネレータ（２ａ）、カップ型フ
レクススプライン（２ｂ）、第一の出力サーキュラスプ
ライン（２ｄ）で構成される）と、第二の減速機である
フラット型のハーモニックドライブ（ウェーブジェネレ
ータ（２ａ）、フラ・ソト型フレクススプライン（２Ｃ
）、第二の出力サーキュラスプライン（２ｅ）、固定側
サーキュラスプライン（２ｆ）で構成される）を組合せ
たものである。然して、共通のウェーブジェネレータ（
２ａ）に接続された回転軸（１ａ）が回転することによ
り、第一の出力サーキュラスプライン（２ｄ）および第
二の出力サーキュラスプライン（２ｅ）が同じ減速比で
回転するものである。また、（５）の回転ダンパは第１
図の円盤型に対して円筒型のものを使用しており、その
構造は第４図の一部切り欠き上面図に承すように、オリ
フィス円筒（５ａ）と仕切り円筒（５ｂ）を組合せたも
ので、第１図の実施例の回転ダンパと同様に機能し、ロ
ボットアーム（４）の共振周波数付近で発生する、ダン
パ負荷（４）とロボット７−ム（１０）の相対運動にダ
ンピングが作用し、ロボットアーム（４）の振動を抑え
る働きをする。従って、この他の実施例においても、位
置制御帯域を拡大でき、ロボットが高速ｆヒできる。

なお、第一の減速機とダンパ負荷の共振周波数を第二の
減速機とロボットアームの共振周波数より低くしても、
共振の発生は防止できるが、実用的ではない。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、回転機の回転軸に接
続される減速比の等しい第一、第二の減速機、第一の減
速機の出力軸に取着され、慣性モーメントを付加するダ
ンパ負荷、第二の減速機の出力軸に取着されるロボット
アーム、上記ダンパ負荷とロボットアームを接続するダ
ンパを備えたロボット用減速機構にし、第一の減速機と
上記ダンパ負荷の共振周波数を第二の減速機と上記ロボ
ットアームの共振周波数より高く設定したので、共振が
発生するのを防止でき、ロボットの位置制御帯域を拡大
し、ロボットを高速化できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例のロボットの減速機を適用
したロボットの開部を示す断面構成図、第２図（ａ）、
（ｂ）は第１図の回転ダンパの構造を示すもので、（ａ
）は一部切り欠き上面図、（ｂ）は側面断１１ｉ図、第
３図はこの発明の他の実施例のロボットの減速機構を適
用したロボットの開部を示す断面構成図、第４図は第３
図の回転ダンパの構造を示す一部切り欠き上面図、第５
図はハーモニックドライブ減速機を使用した従来のロボ
ットの１節構造を示す構成図である。 図において、（１）は回転機、（１ａ）は回転１１Ｆ（
１）の回転軸、（２）は第一の減速機、（３）は第二の
減速機、（４）はダンパ負荷、（５）は回転ダンパ、（
１０）はロボットアームである。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 回転機の回転軸に接続される減速比の等しい第一、第二
   の減速機、第一の減速機の出力軸に取着され、慣性モー
   メントを付加するダンパ負荷、第二の減速機の出力軸に
   取着されるロボットアーム、上記ダンパ負荷とロボット
   アームを接続するダンパを備え、第一の減速機と上記ダ
   ンパ負荷の共振周波数を第二の減速機と上記ロボットア
   ームの共振周波数より高く設定したロボット用減速機構
   。