(57)【要約】【課題】ロボットの高速運転化等に伴い、減速機の高熱発生に起因して寿命が短くなる。【解決手段】産業ロボットの関節部の減速機１００は、第１段減速機構１０が平歯車式減速部、並びに第２段減速機構３０が偏心揺動式減速部からなり、偏心揺動式減速部からの出力が前記内歯歯車体または前記支持体から取り出される減速機１００であって、前記第１入力歯車部への入力回転数が２０００ＲＰＭ以上であるときに、該偏心揺動式減速部からの出力を２０ＲＰＭ以上として回転させる産業ロボットの関節部に取り付けられる減速機において、前述の偏心揺動式減速部からの出力を２０ＲＰＭ以上として回転させているときに前記各々のクランク軸が１０００ＲＰＭを超えないよう回転するように、前記第１段減速機構の減速比が選択されている。【選択図】図３
2006077980.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１段減速機構および第２段減速機構を含む減速機であって、該第１段減速機構がモータからの回転を減速して前記第２段減速機構へ伝達する減速機であり、該第２段減速機構が内歯歯車体、該内歯歯車体に噛み合う外歯歯車体、該外歯歯車体に係合し該外歯歯車体を前記内歯歯車体に対して偏心揺動運動させるクランク軸、及び該クランク軸を回転自在に支持する支持体を有し前記内歯歯車体または前記支持体から出力が取り出される偏心揺動式減速機であって、前記第１段減速機への入力回転数が２０００ＲＰＭ以上であるとき、該偏心揺動式減速機からの出力を２０ＲＰＭ以上で回転させる産業ロボットの関節部に取り付けられる減速機において、前記偏心揺動式減速機からの出力を２０ＲＰＭ以上として回転させているときに前記クランク軸が１０００ＲＰＭを超えないで回転するように、前記第１段減速機構の減速比が選択されていることを特徴とする産業ロボットの関節部に取り付けられる減速機。
【請求項２】
第１段減速機構および第２段減速機構を含む減速機であって、該第１段減速機構がモータからの回転を減速して前記第２段減速機構へ伝達する減速機であり、該第２段減速機構が内歯歯車体、該内歯歯車体に噛み合う外歯歯車体、該外歯歯車体に係合し該外歯歯車体を前記内歯歯車体に対して偏心揺動運動させるクランク軸、及び該クランク軸を回転自在に支持する支持体を有し前記内歯歯車体または前記支持体から出力が取り出される偏心揺動式減速機であって、前記第１段減速機への入力回転数が２０００ＲＰＭ乃至４０００ＲＰＭであるとき、該偏心揺動式減速機からの出力を２０ＲＰＭ乃至４０ＲＰＭで回転させる産業ロボットの関節部に取り付けられる減速機において、前記偏心揺動式減速機からの出力を２０ＲＰＭ乃至４０ＲＰＭとして回転させているときに前記クランク軸が１０００ＲＰＭを超えないで回転するように、前記第１段減速機構の減速比が選択されていることを特徴とする産業ロボットの関節部に取り付けられる減速機。
【請求項３】
第１段減速機構および第２段減速機構を含む減速機であって、該第１段減速機構がモータからの回転を減速して前記第２段減速機構へ伝達する減速機であり、該第２段減速機構が内歯歯車体、該内歯歯車体に噛み合う外歯歯車体、該外歯歯車体に係合し該外歯歯車体を前記内歯歯車体に対して偏心揺動運動させるクランク軸、及び該クランク軸を回転自在に支持する支持体を有し前記内歯歯車体または前記支持体から出力が取り出される偏心揺動式減速機であって、前記第１段減速機への入力回転数が４００１乃至６０００ＲＰＭであるとき、該偏心揺動式減速機からの出力を２０ＲＰＭ乃至４０ＲＰＭで回転させる産業ロボットの関節部に取り付けられる減速機において、前記偏心揺動式減速機からの出力を２０ＲＰＭ乃至４０ＲＰＭとして回転させているときに前記クランク軸が１０００ＲＰＭを超えないで回転するように、前記第１段減速機構の減速比が選択されていることを特徴とする産業ロボットの関節部に取り付けられる減速機。
【請求項４】
前記第１段減速機構の減速比が１／３から１／６．５までの間であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の産業ロボットの関節部に取り付けられる減速機。
【請求項５】
前記第２段減速機構の減速比が１／２０から１／６０までの間であることを特徴とする請求項４記載の産業ロボットの関節部に取り付けられる減速機。
【請求項６】
前記第１段減速機構の減速比と前記第２段減速機構の減速比との積である総減速比を１／９０から１／３００までの間であることを特徴とする請求項１記載の産業ロボットの関節部に取り付けられる減速機。
【請求項７】
前記第１段減速機構の減速比と前記第２段減速機構の減速比との積である総減速比を１／９０から１／２００までの間であることを特徴とする請求項２記載の産業ロボットの関節部に取り付けられる減速機。
【請求項８】
前記第１段減速機構の減速比と前記第２段減速機構の減速比との積である総減速比を１／１５０から１／３００までの間であることを特徴とする請求項３記載の産業ロボットの関節部に取り付けられる減速機。
【請求項９】
前記偏心揺動式減速機からの出力が３０ＲＰＭ乃至４０ＲＰＭであることを特徴とする請求項１乃至３記載のいずれか記載の産業ロボットの関節部に取り付けられる減速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱発生を低減した産業ロボットの関節部に取り付けられる減速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ロボットの関節駆動用減速機として、偏心揺動型減速機の前段部に平歯車を設けた２段式の減速機が知られている。この減速機は、その前段部の減速比をロボット関節駆動系の固有振動数およびモータ回転数との関係で適宜選択することにより、溶接作業等の精密作業領域においてロボットの共振現象を回避できるという効果を有するものである。従って、この減速機の前段部の減速比は、上記固有振動数、モータ回転数、および必要な総減速比との関係から選択されるというものであった（例えば、特許文献１参照。）。一方、従来における上記減速機の出力回転数は、０〜１５ＲＰＭ程度で使用されていた。そのときのモータ回転数が０〜１５００ＲＰＭ程度であったため、上記減速機に実用上問題となるような高熱は生じず、したがって発熱を考慮した観点から前段部平歯車の減速比が選択されてはいなかった。
【特許文献１】特開昭６２−４５８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、近年、ロボットの高速運転化等に伴い、上記減速機の出力回転数は０〜４０ＲＰＭ程度に、その使用モータ回転数は０〜６０００ＲＰＭ程度にまで上昇し、ロボットの連続繰返し運転と相俟って、全作業領域において減速機に実用上問題となる高熱を発生するようになり、減速機の寿命が短くなるという問題が生じてきた。本件発明は、かかる問題を解決することを目的とする。
上記減速機における熱発生の主原因は、常識的には、偏心揺動型減速機部の滑り接触を生じる部分、つまり内歯歯車体の内歯と該内歯歯車体に噛み合う外歯歯車体の外歯との噛み合い接触に起因していると考えられており、ころがり接触部分、つまり通常ころがり軸受を介して外歯歯車体に係合するクランク軸の回転条件には起因していないと考えられていた。
しかしながら、発明者は、上記発熱の主原因がクランク軸の回転条件に起因し生じることを突き止めた。例えば、モータ回転数（２段式の減速機への入力回転数）を４０００ＲＰＭ、２段式減速機の最終出力回転数を３５ＲＰＭとして使用したい場合、総減速比は約１／１１４であり、前段減速機構機の減速比を１／２．５とすると後段減速機構機の減速比は１／４６となり、クランク回転数は１６００ＲＰＭ（＝４０００／２．５）の高速回転となって高熱が発生するのである。すなわち、クランク軸の高速回転により、グリース（又は潤滑油）が遠心力により飛散し、クランク軸と外歯歯車体との係合部分やころがり軸受部にグリースが十分に行き渡らず潤滑性や除熱が不十分となり、ころがり軸受部といえども滑りが生じて高熱を生じていること、また、前述の係合部分やころがり軸受部に減速機内の鉄分が入り込み発熱を助長していることを解明した。また、上記のような発熱は、潤滑剤の粘性を低下させるため、潤滑性能が低下するだけでなく上記遠心力による潤滑剤飛散を更に助長するという悪循環を招く。
本発明は、かかる知見に基づきなされたものであり、クランク軸の回転数を制限し、前述の係合部分やころがり軸受部からグリースの飛散を最小限に押さえるようにして、前述した従来の問題を解決するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
請求項１の発明の産業ロボットの関節部に取り付けられる減速機は、第１段減速機構および第２段減速機構を含む減速機であって、該第１段減速機構がモータからの回転を減速して前記第２段減速機構へ伝達する減速機であり、該第２段減速機構が内歯歯車体、該内歯歯車体に噛み合う外歯歯車体、該外歯歯車体に係合し該外歯歯車体を前記内歯歯車体に対して偏心揺動運動させるクランク軸、及び該クランク軸を支持する支持体を有し前記内歯歯車体または前記支持体から出力が取り出される偏心揺動式減速機であって、前記第１段減速機への入力回転数が２０００ＲＰＭ以上であるとき、該偏心揺動式減速機からの出力を２０ＲＰＭ以上で回転させる産業ロボットの関節部に取り付けられる減速機において、前記偏心揺動式減速機からの出力を２０ＲＰＭ以上として回転させているときに前記クランク軸が１０００ＲＰＭを超えないで回転するように、前記第１段減速機構の減速比が選択されている。
【０００５】
請求項２の発明の産業ロボットの関節部に取り付けられる減速機は、第１段減速機構および第２段減速機構を含む減速機であって、該第１段減速機構がモータからの回転を減速して前記第２段減速機構へ伝達する減速機であり、該第２段減速機構が内歯歯車体、該内歯歯車体に噛み合う外歯歯車体、該外歯歯車体に係合し該外歯歯車体を前記内歯歯車体に対して偏心揺動運動させるクランク軸、及び該クランク軸を支持する支持体を有し前記内歯歯車体または前記支持体から出力が取り出される偏心揺動式減速機であって、前記第１段減速機への入力回転数が２０００ＲＰＭ乃至４０００ＲＰＭであるとき、該偏心揺動式減速機からの出力を２０ＲＰＭ乃至４０ＲＰＭで回転させる産業ロボットの関節部に取り付けられる減速機において、前記偏心揺動式減速機からの出力を２０ＲＰＭ乃至４０ＲＰＭとして回転させているときに前記クランク軸が１０００ＲＰＭを超えないで回転するように、前記第１段減速機構の減速比が選択されている。
【０００６】
請求項３の発明の産業ロボットの関節部に取り付けられる減速機は、第１段減速機構および第２段減速機構を含む減速機であって、該第１段減速機構がモータからの回転を減速して前記第２段減速機構へ伝達する減速機であり、該第２段減速機構が内歯歯車体、該内歯歯車体に噛み合う外歯歯車体、該外歯歯車体に係合し該外歯歯車体を前記内歯歯車体に対して偏心揺動運動させるクランク軸、及び該クランク軸を支持する支持体を有し前記内歯歯車体または前記支持体から出力が取り出される偏心揺動式減速機であって、前記第１段減速機への入力回転数が４００１乃至６０００ＲＰＭであるとき、該偏心揺動式減速機からの出力を２０ＲＰＭ乃至４０ＲＰＭで回転させる産業ロボットの関節部に取り付けられる減速機において、前記偏心揺動式減速機からの出力を２０ＲＰＭ乃至４０ＲＰＭとして回転させているときに前記クランク軸が１０００ＲＰＭを超えないで回転するように、前記第１段減速機構の減速比が選択されている。
【０００７】
請求項４の発明の産業ロボットの関節部に取り付けられる減速機は、第１段減速機構の減速比が１／３から１／６．５までの間である。
【０００８】
請求項５の発明の産業ロボットの関節部に取り付けられる減速機は、第２段減速機構の減速比が１／２０から１／６０までの間である。
【０００９】
請求項６の発明の産業ロボットの関節部に取り付けられる減速機は、第１段減速機構の減速比と第２段減速機構の減速比との積である総減速比が１／９０から１／３００までの間である。
【００１０】
請求項７の発明の産業ロボットの関節部に取り付けられる減速は、第１段減速機構の減速比と第２段減速機構の減速比との積である総減速比が１／９０から１／２００までの間である。
【００１１】
請求項８の発明の産業ロボットの関節部に取り付けられる減速機は、第１段減速機構の減速比と第２段減速機構の減速比との積である総減速比が１／１５０から１／３００までの間である。
【００１２】
請求項９の発明の産業ロボットの関節部に取り付けられる減速機は、偏心揺動式減速機からの出力が３０ＲＰＭ乃至４０ＲＰＭである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の産業ロボットの関節部に取り付けられる減速機によれば、第１段減速機構の減速比を選定して第２段減速機構である偏心揺動式減速機のクランク軸の回転を制限しているので、産業ロボットの関節部に取り付けられて減速機への入力回転数や出力回転数を高くして用いる場合であっても、発熱が抑制されて寿命の低下が防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１は産業ロボット５０の全体図である。産業ロボット５０はＪ１軸関節部５１、Ｊ２軸関節部５２、Ｊ３軸関節部５３、Ｊ４軸関節部５４、Ｊ５軸関節部５５及びＪ６軸関節部５６を備え、それぞれの関節部には減速機が取り付けられている。基端アーム５８（旋回ヘッド）はベース５９のＪ１軸関節部５１上で回動可能に取り付けられている。後述する第１アーム２００は基端アーム５８のＪ２軸関節部５２上で回動可能に取り付けられている。
図２は本発明の第１の実施の形態に係る産業ロボットのＪ３軸関節部５３に取り付けられた減速機の断面構造を示す線図であり、図３は図２の理解の補助として、当該線図を具体的構造に表現した図である。図４は図３のIV−IV矢視断面図である。図２、図３及び図４において、減速機１００及び電動モータ１は、第１アーム２００と第２アーム３００が相対的に回動する産業ロボットのＪ３軸関節部５３に取り付けられている。減速機１００は、電動モータ１からの回転数を減速する第１段減速機構（前段側減速機構）１０及び第２段減速機構（後段側減速機構）３０から構成されている。
第１段減速機構１０は第１入力歯車部３、及び該第１入力歯車部３にそれぞれ噛み合い該第１入力歯車部３の周囲に等配された三枚の第２平歯車５を有する平歯車式減速部から構成されている。第２段減速機構３０は内歯としての複数のピンからなる内歯７を有する内歯歯車体９、該内歯歯車体９の内歯７に噛み合う外歯１１を有する二つの外歯歯車体１３、第２平歯車５の各々が設けられると共に外歯歯車体１３に係合し該外歯歯車体１３を該内歯歯車体９に対して偏心揺動運動させる三個のクランク軸１５及び該三個のクランク軸１５を支持する支持体１７を有する偏心揺動式減速機から構成されている。
第１アーム２００には、電動モータ１のケース及び内歯歯車体９がボルト４０で取り付けられている。第２アーム３００には、支持体１７がボルト４０で取り付けられている。
【００１５】
この減速機１００は、第１入力歯車部３への入力回転数が２０００ＲＰＭ以上（電動モータ１の出力軸の回転数が２０００ＲＰＭ以上であるときに、偏心揺動式減速機からの出力（本実施の形態においては内歯歯車体９が固定され、支持体１７から出力回転が取り出される。）を２０ＲＰＭ以上として回転させる産業ロボットのＪ３軸関節部５３に取り付けられる。偏心揺動式減速機からの出力を２０ＲＰＭ以上として回転させているときに各々のクランク軸１５が１０００ＲＰＭを超えないで回転するように、第１段減速機構１０の減速比（第１入力歯車部３と第２平歯車５との減速比）が１／３から１／６．５の間で選択され、第２段減速機構３０の減速比（クランク軸１５の回転数と支持体１７の出力回転数との比）が１／２０から１／６０の間で選択され、第１段減速機構１０の減速比と第２段減速機構３０の減速比との積である総減速比を１／９０から１／３００までの間としている。
具体的設定として例えば、モータ回転数（第１段減速機構への入力回転数）を３０００ＲＰＭ、第２段減速機の最終出力回転数を３０ＲＰＭとして使用したい場合、総減速比は約１／１００であり、第１段減速構機の減速比を１／３．６とすると第２段減速機構機の減速比は１／２８となり、クランク回転数は８３３ＲＰＭ（＝３０００／３．６）の低速回転となって発熱が制限されるのである。
【００１６】
図５は、図２及び図３の各Ｖ−Ｖ矢視断面を概略で示す線図である。図５において、二点鎖線Ｗで示したように第２平歯車５の歯部ピッチ円寸法は、最大でも、互いのクランク軸１５（回転中心を符号１５で示す）の回転中心間距離の半分しかとれない。第１入力歯車部３の歯部ピッチ円寸法は制限された三つの第２平歯車５の歯部ピッチ円寸法の中心部に配置されている。従って、第２平歯車５の歯部ピッチ円半径と第１入力歯車部３の歯部ピッチ円半径との比の最大値は、各クランク軸間距離の両端（Ｐ１およびＰ２）と各クランクを結ぶ中心（第１入力歯車部３の回転中心）Ｐ３とで特定される三角形（Ｐ１−Ｐ２−Ｐ３）についての三角関数から求めることができ、理論的に６．４６倍である。
前述したように本発明の第１の実施形態に係る平歯車式減速部は、第１入力歯車部３、及び該第１入力歯車部３にそれぞれ噛み合い三つのクランク軸の各々に設けられて該第１入力歯車部３の周囲に等配された三枚の第２平歯車５から構成されており、当該平歯車式減速部において第１入力歯車部３及び三枚の第２平歯車５で得られる最大減速比は、歯形修正等を試みても１／６．５が限界である。従って、第１段減速機構１０の減速比の上限は１／６．５としている。
各々のクランク軸１５が１０００ＲＰＭを超えないように回転させるためには、第１段減速機構１０の減速比が大きいほど良いが、実用上の好ましい下限と制限の有る上限とを考慮して、第１段減速機構１０の減速比は１／３から１／６．５の間で選択している。
第１入力歯車部３への入力回転数を２０００ＲＰＭ以上にして偏心揺動式減速部からの出力を２０ＲＰＭ以上として回転させる場合、産業ロボットの関節部における第1段減速機構１０の減速比と第２段減速機構３０の減速比との積である総減速比は１／９０程度から１／３００程度までの間で使用されると考えられ、この場合、第２段減速機構３０の減速比は１／２０から１／６０の間で選択されれば、第１段減速機構１０の減速比との関係でその総減速比が満足できる。
【００１７】
ころがり軸受２１は支持体１７及び内歯歯車体９間に設けられ、それらが相対的に回転できるようになっている。シール部材２３は支持体１７及び内歯歯車体９間に設けられ、それら間から減速機内部のグリースや潤滑油が外部へ漏れないようにされている。ころがり軸受２５はクランク軸１５及び支持体１７間に設けられ、それらが相対的に回転できるようになっている。ころがり軸受２７はクランク軸１５及び外歯歯車体１１間に設けられ、それらが相対的に回転できるようになっている。支持体１７は一対の板状部２８及び該一対の板状部２８を結合する柱部２９から構成している。一対の板状部２８には中空孔１６が設けられている。外歯歯車体１１には中空孔１４が設けられている。
なお、本実施の形態においては内歯歯車体９が固定され、支持体１７から出力回転が取り出されているが、支持体１７が固定され、内歯歯車体９から出力回転が取り出される形態であっても良い。また、産業ロボットのＪ１軸、Ｊ２軸、Ｊ４軸、Ｊ５軸、Ｊ６軸の各関節部に取り付けることもできる。
また、図８について後述するように、第１段減速機構１０を二段構造とすることも可能である。二段構造とすることによって、第１段減速機構１０の減速比を１／６．５より大きな比率１／１２まで減速することができ、第１段減速機構１０への入力回転数がより高くなっても対応可能になる。
以上のように、第１段減速機構の減速比を選定してクランク軸の回転が１０００ＲＰＭを超えないように制限しているので、産業ロボットの関節部に取り付けられて減速機への入力回転数や出力回転数を高くして用いる場合であっても、クランク軸部からの発熱が抑制されて寿命の低下が防止できる。
【００１８】
第１入力歯車部３への入力回転数が２０００ＲＰＭ乃至４０００ＲＰＭであるときには、偏心揺動式減速機からの出力を２０ＲＰＭ乃至４０ＲＰＭとして回転させる産業ロボットの関節部に取り付けられる。偏心揺動式減速機からの出力を２０ＲＰＭ乃至４０ＲＰＭとして回転させているときに各々のクランク軸１５が１０００ＲＰＭを超えないで回転するように、第１段減速機構１０の減速比（第１入力歯車部３と第２平歯車５との減速比）が１／３から１／６．５の間で選択され、第２段減速機構３０の減速比（クランク軸１５の回転数と支持体１７の出力回転数との比）が１／２０から１／６０の間で選択され、第１段減速機構１０の減速比と第２段減速機構３０の減速比との積である総減速比を１／９０から１／２００までの間としている。
具体的設定として例えば、モータ回転数（第１段減速機構への入力回転数）を４０００ＲＰＭ、第２段減速機の最終出力回転数を３５ＲＰＭとして使用したい場合、総減速比は約１／１１４であり、第１段速機構機の減速比を１／４．５とすると第２段減速機構の減速比は１／２５となり、クランク回転数は８８９ＲＰＭ（＝４０００／４．５）の低速回転となって発熱が制限されるのである。
第１入力歯車部３への入力回転数が２０００ＲＰＭ乃至４０００ＲＰＭとして偏心揺動式減速機からの出力を２０ＲＰＭ乃至４０ＲＰＭで回転させる場合、産業ロボットの関節部における第１段減速機構１０の減速比と第２段減速機構３０の減速比との積である総減速比は１／９０程度から１／２００程度までの間で使用されると考えられ、この場合、第２段減速機構３０の減速比は１／２０から１／６０の間で選択されれば、第１段減速機構１０の減速比との関係でその総減速比が満足できる。以上のように、第１段減速機構の減速比を選定してクランク軸の回転が１０００ＲＰＭを超えないように制限しているので、産業ロボットの関節部に取り付けられて減速機への入力回転数や出力回転数を高くして用いる場合であっても、クランク軸部からの発熱が抑制されて寿命の低下が防止できる。
【００１９】
第１入力歯車部３への入力回転数が４００１ＲＰＭ乃至６０００ＲＰＭであるときには、偏心揺動式減速機からの出力を２０ＲＰＭ乃至４０ＲＰＭとして回転させる産業ロボットの関節部に取り付けられる。偏心揺動式減速機からの出力を２０ＲＰＭ乃至４０ＲＰＭとして回転させているときに各々のクランク軸１５が１０００ＲＰＭを超えないで回転するように、第１段減速機構１０の減速比（第１入力歯車部３と第２平歯車５との減速比）が１／３から１／６．５の間で選択され、第２段減速機構３０の減速比（クランク軸１５の回転数と支持体１７の出力回転数との比）が１／２０から１／６０の間で選択され、第１段減速機構１０の減速比と第２段減速機構３０の減速比との積である総減速比を１／１５０から１／３００までの間としている。
具体的設定として例えば、モータ回転数（第１段減速機構への入力回転数）を６０００ＲＰＭ、第２段減速機構の最終出力回転数を４０ＲＰＭとして使用したい場合、総減速比は約１／１５０であり、第１段減速機構の減速比を１／６．３とすると第２段減速機構の減速比は１／２４となり、クランク回転数は９５２ＲＰＭ（＝６０００／６．３）の低速回転となって発熱が制限されるのである。
第１入力歯車部３への入力回転数が４００１ＲＰＭ乃至６０００ＲＰＭとして偏心揺動式減速部からの出力を２０ＲＰＭ乃至４０ＲＰＭで回転させる場合、産業ロボットの関節部における第１段減速機構１０の減速比と第２段減速機構３０の減速比との積である総減速比は１／１５０程度から１／３００程度までの間で使用されると考えられ、この場合、第２段減速機構３０の減速比は１／２０から１／６０の間で選択されれば、第１段減速機構１０の減速比との関係でその総減速比が満足できる。
以上のように、第１段減速機の減速比を選定してクランク軸の回転が１０００ＲＰＭを超えないように制限しているので、産業ロボットの関節部に取り付けられて減速機への入力回転数や出力回転数を高くして用いる場合であっても、クランク軸部からの発熱が抑制されて寿命の低下が防止できる。
【００２０】
次に、図１の多関節型産業用ロボットの先端部、つまり第２アーム３００前方のＪ４〜Ｊ６軸関節部５４、５５及び５６の駆動系の構造を、図６に基づいて説明する。
ロボット先端部の三つの動作（後述する捩れ、振れ、回動の動作）は、三つの電動モータ並びにＪ４軸関節部５４、Ｊ５軸関節部５５及びＪ６軸関節部５６に配置されている二段減速型の減速機により駆動される。
回転軸アーム３１１はＪ４軸関節部５４によって第２アーム基部３０９に対して回転可能（捩れ運動）となっている。手首部３１３は回転軸アーム３１１の先端に取り付けられており、Ｊ５軸関節部５５によって回動可能（振れ運動）となっている。
把持部３１５は、手首部３１３の先端に取り付けられており、Ｊ６軸関節部５６によって回転可能（回動運動）となっている。把持部３１５に設けられた把持装置はワーク（図示なし）を着脱自在に把持する。手首部３１３の先端において、６個の自由度を持ち、ワークを、自在に搬送して、位置決めすることができる。前記６個の自由度を構成する回転軸部はそれぞれモータと該モータの回転が入力される本発明の実施の形態に係る二段減速型の減速機により、モータの回転数を落として駆動部を精密駆動している。
【００２１】
第２アーム基部３０９には３つのモータ３１７ａ、３１７ｂ、３１７ｃが配設されており、各モータには伝達ギアを介して二段減速型の減速機３１９ａ、３１９ｂ、３１９ｃが連結されている。各モータの回転は各々の一対の平歯車３２１ａ、３２１ｂ、３２１ｃを介して同心円状に配置されている３本の伝動軸３２３ａ、３２３ｂ、３２３ｃに伝達される。このうち最外側の伝動軸３２３ａの回転は、二段減速型の減速機３１９ａを介して回転軸アーム３１１に伝達されており、Ｊ４軸関節部の運動を担っている。中間の伝動軸３２３ｂの回転は、伝達傘歯車３２５を介して二段減速型の減速機３１９ｂに伝達されており、手首部３１３のＪ４軸関節部に垂直な回転軸であるＪ５軸関節部上での回動運動に変換される。最内側の伝動軸３２３ｃの回転は、伝達傘歯車３２７、一対の伝達平歯車３２９および伝達傘歯車３３１を介して手首部３１３の先端に取り付けられている二段減速型の減速機３１９ｃに伝動される。把持部３１５は二段減速型の減速機３１９ｃにより回転数を落とされてＪ６軸上で回動運動する。
この場合、各二段減速型の減速機３１９ａ、３１９ｂ及び３１９ｃの第１段減速機への入力回転数が４０００ＲＰＭ〜６０００ＲＰＭ、もしくは６００１ＲＰＭ以上で、偏心揺動式減速機からの出力を２０ＲＰＭ〜６０ＲＰＭ、もしくは６１ＲＰＭ以上で回転させるとき、その第１段減速機構の減速比を１／３〜１／６．５に、その第２段減速機構の減速比を１／２０〜１／５０に、その総減速比を１／９０〜１／３００に設定して、クランク軸の最高回転数を１０００ＲＰＭ以下に、もしくは９００ＲＰＭ以下にするのが好ましい。
【００２２】
次に、６個の関節部（Ｊ１軸、Ｊ２軸、Ｊ３軸、Ｊ４軸、Ｊ５軸、Ｊ６軸）に取り付ける用途／使用条件に応じた最適な二段減速型の減速機の構成について説明する。
【００２３】
スポット溶接作業、アーク溶接作業、組み立て作業を行なう産業ロボットは、作業間の移動が短くて最高回転数での駆動時間が短いので、作業中において、Ｊ１，Ｊ２及びＪ３軸における第２段減速機構のクランク軸の平均回転数が１０００ＲＰＭ以下に設定できるように前段減速機の減速比を設定すればよい。
しかしながら、塗装作業や搬送作業を行なう産業ロボットは、作業中長時間に亙って電動モータが高回転数で駆動され、且つワーク把持時に高負荷がかかる場合が多い。この場合、Ｊ１，Ｊ２及びＪ３軸における後段部減速機構のクランク軸部に大きな負担がかかり発熱が増加する。よって、該クランク軸の最高回転数を９００ＲＰＭ以下にして該クランク軸部分で発熱を押さえることが好ましい。従ってこの場合、クランク軸の最高回転数を９００ＲＰＭ以下に設定できるように前段減速機の減速比を設定すればよい。
即ち、塗装作業や搬送作業を行なう産業ロボットのＪ１，Ｊ２及びＪ３軸においては、後段部減速機構のクランク軸の最高回転数を９００ＲＰＭ以下にするのが好ましい。
【００２４】
スポット溶接作業、アーク溶接作業、組み立て作業を行なう産業ロボットにおいては、Ｊ４,Ｊ５及びＪ６軸上での低速動作と高速の素早い動作を必要とし、且つ長時間連続で電動モータを高速駆動するので、後段部減速機構のクランク軸部での発熱が顕著となる。よって、該クランク軸の最高回転数を９００ＲＰＭ以下にして該クランク軸部分で発熱を押さえることが好ましい。従ってこの場合、クランク軸の最高回転数を９００ＲＰＭ以下に設定できるように前段減速機の減速比を設定すればよい。
即ち、スポット溶接作業、アーク溶接作業、組み立て作業を行なう産業ロボットのＪ４，Ｊ５及びＪ６軸においては、後段部減速機構のクランク軸の最高回転数を９００ＲＰＭ以下にするのが好ましい。
また、高速回転電動モータを用いることにより電動モータを小型化することができるので、第２アーム部の軽量化ができて、Ｊ１，Ｊ２およびＪ３軸への負担を軽くすることができる。
【００２５】
次に、図７を用いて本発明の第２の実施の形態に係る産業ロボットのＪ４軸関節部に取り付けられた減速機を説明する。本減速機は、第１の実施に係る減速機の最終出力側に更に平歯車式の減速機構を備えた形態のものである。第１の実施に係る減速機の構造と同じ部分は同じ符号を付しその符号の説明は省略する。
減速機１００及び電動モータ１は、第２アーム３００と回転軸アーム３１１が相対的に回動する産業ロボットのＪ４軸関節部５４に取り付けられている。減速機１００及び電動モータ１は、回転軸アーム３１１の回転軸線上からシフトして第２アーム３００に設けられている。回転軸アーム３１１は第２アーム３００に軸受４０４で回転自在に支持されている。
減速機１００は、電動モータ１からの回転数を減速する第１段減速機構１０及び第２段減速機構３０から基本的に構成されている。第２段減速機構３０の支持体１７には、平歯車４０１が固定されている。平歯車４０２は回転軸アーム３１１に固定され平歯車４０１に噛み合っている。平歯車４０２の歯部のピッチ円直径は平歯車４０１の歯部のピッチ円直径より大きくなっていて、支持体１７の回転が１／１．５乃至１／４に減速されて回転軸アーム３１１に伝達されている。
この実施例においては、第１段減速機への入力回転数が２０００ＲＰＭ〜６０００ＲＰＭ、もしくは６００１ＲＰＭ以上で、偏心揺動式減速機からの出力を２０ＲＰＭ〜６０ＲＰＭ、もしくは６１ＲＰＭ以上で回転させるとき、その第１段減速機構１０の減速比を１／３〜１／６．５に、その第２段減速機構の減速比を１／２０〜１／５０に、その総減速比を１／９０〜１／３００に設定して、クランク軸の最高回転数を１０００ＲＰＭ以下に、もしくは９００ＲＰＭ以下にするのが好ましい。
平歯車４０２、第２アーム３００及び回転軸アーム３１１は、それらの回転中央部が中空４０３となっていて、該中空４０３には産業ロボットが必要とする配線、配管等が挿入できるようになっている。
【００２６】
次に、図８を用いて本発明の第３の実施の形態に係る産業ロボットのＪ３軸関節部に取り付けられた減速機を説明する。本減速機は、第１の実施に係る減速機の第１段減速機構に、二段の平歯車式減速機を採用した形態のものである。第１の実施に係る減速機の構造と同じ部分は同じ符号を付しその符号の説明は省略する。
減速機１００及び電動モータ１は、第１アーム２００と第２アーム３００が相対的に回動する産業ロボットのＪ３軸関節部５３に取り付けられている。減速機１００は、電動モータ１からの回転数を減速する第１段減速機構１０及び第２段減速機構３０から構成されている。第１段減速機構３０は、電動モータ１の出力軸に固定的に設けられた平歯車５０１、クランク軸１５に固定的に設けられた平歯車５０２、平歯車５０３および平歯車５０４を有する中間軸５０５から構成されている。また、第１段減速機構１０を二段構造とすることによって、第１段減速機構１０の減速比を１／６．５より大きな比率１／１２まで減速することができ、第１段減速機構１０への入力回転数がより高くなっても対応可能になる。
クランク軸１５は支持体１７に軸受５０６で回転自在に支持されている。平歯車５０３は平歯車５０１と噛み合い、平歯車５０４は平歯車５０２と噛み合っている。
平歯車５０３の歯部のピッチ円直径は平歯車５０１の歯部のピッチ円直径より大きくなっており、平歯車５０２の歯部のピッチ円直径は平歯車５０４の歯部のピッチ円直径より大きくなっている。電動モータ１の回転は１／２乃至１／５に減速されて中間軸５０５に伝達され、中間軸５０５の回転は１／２乃至１／５に減速されてクランク軸１５に伝達されている。
この実施例においては、第１段減速機への入力回転数が４０００ＲＰＭ〜６０００ＲＰＭ、もしくは６００１ＲＰＭ以上で、偏心揺動式減速機からの出力を２０ＲＰＭ〜６０ＲＰＭ、もしくは６１ＲＰＭ以上で回転させるとき、その第１段減速機構１０の減速比を１／３〜１／１２に、その第２段減速機構の減速比を１／２０〜１／５０に、その総減速比を１／９０〜１／５００に設定して、クランク軸の最高回転数を１０００ＲＰＭ以下に、もしくは９００ＲＰＭ以下にするのが好ましい。
【００２７】
次に、図９を用いて本発明の第４の実施の形態に係る産業ロボットのＪ１軸関節部に取り付けられた減速機を説明する。本減速機は、第１の実施に係る減速機の変形形態であり、特定の１本のクランク軸のみに電動モータの回転駆動力を伝達するものである。第１の実施に係る減速機の構造と同じ部分は同じ符号を付しその符号の説明は省略する。
減速機１００及び電動モータ１は、基端アーム５８（旋回ヘッド）とベース５９が相対的に回動する産業ロボットのＪ１軸関節部に取り付けられている。減速機１００は、電動モータ１からの回転数を減速する第１段減速機構１０及び第２段減速機構３０から構成されている。第１段減速機構１０は、電動モータ１の出力軸に固定的に設けられた平歯車６０１、特定の１本のクランク軸１５のみに固定的に設けられた平歯車６０２から構成されている。従って、第２段減速機構３０の特定の１本のクランク軸１５のみにまず電動モータ１の回転駆動力が伝達されている。平歯車６０２の歯部のピッチ円直径は平歯車６０１の歯部のピッチ円直径より大きくなっている。電動モータ１の回転は１／２乃至１／５に減速されて１本のクランク軸１５に伝達されている。
中空の中間歯車体６０３は、平歯車６０２と噛み合うとともに、他の２本のクランク軸（図示なし）に設けた前記平歯車６０２と異なる平歯車（図示なし）に噛み合っている。従って、中間歯車体６０３に伝達された回転は、前記他の２本のクランク軸に分配されて伝達されている。中間歯車体６０３は、基端アーム５８に軸受６０４で回転自在に支持されている。中空円筒状のカバー６０５は、その一端外周が基端アーム５８に設けたオイルシール６０６に当接しシールされ、その他端がベース５９に対して回転する減速機１００の支持体１７にボルト６０７で固定されシールされている。カバー６０５内には、産業ロボットが必要とする配線、配管等６０８が挿入されている。
この実施例においては、第１段減速機への入力回転数が２０００ＲＰＭ〜４０００ＲＰＭで、偏心揺動式減速機からの出力を２０ＲＰＭ〜６０ＲＰＭで回転させるとき、その第１段減速機構１０の減速比を１／３〜１／６．５に、その第２段減速機構の減速比を１／２０〜１／４０に、その総減速比を１／９０〜１／２００に設定して、クランク軸の最高回転数を１０００ＲＰＭ以下に、もしくは９００ＲＰＭ以下にするのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】産業ロボット５０の全体図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る産業ロボットの関節部に取り付けられた減速機の断面構造を示す線図である。
【図３】図２の線図を具体的構造に表現した図である。
【図４】図３のIV−IV矢視断面図である。
【図５】図２および図３の各Ｖ−Ｖ矢視断面を概略で示す線図である。
【図６】図１の関節部５４、５５および５６の駆動系を示す線図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る産業ロボットの関節部に取り付けられた減速機の断面構造を示す線図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態に係る産業ロボットの関節部に取り付けられた減速機の断面構造を示す線図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態に係る産業ロボットの関節部に取り付けられた減速機の断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１００  ・・・減速機
１０  ・・・・第１段減速機構
３  ・・・・・第１入力歯車部
５  ・・・・・第２平歯車
３０  ・・・・第２段減速機構
９  ・・・・・内歯歯車体
１３  ・・・・外歯歯車体
１５  ・・・・クランク軸
１７  ・・・・支持体
２００  ・・・第１アーム
３００  ・・・第２アーム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006077980.tif 000009
【図８】
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【図９】
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