(57)【要約】【課題】関節部に設けられる減速装置の主軸受の寿命を向上できるロボット及びこのロボットに適した撓み噛合い式減速装置を提供する。【解決手段】第１アーム部材（１３）と、第２アーム部材（１７）と、第２アーム部材（１７）を第１アーム部材（１３）に対して相対的に駆動する駆動装置（１９）とを備えるロボットである。そして、駆動装置（１９）は、第１アーム部材（１３）に固定される固定部材（５１）と、減速機構（５０）と、減速機構（５０）により減速された回転が伝達されかつ第２アーム部材（１７）に連結される出力部材（５２）と、固定部材（５１）と出力部材（５２）との間に配置される主軸受（５９）と、を有する。そして、第２アーム部材（１７）の重心（Ｇ１７）が、主軸受（５９）の径方向から見たときに、主軸受の転動体の転動面の範囲（Ｗ１）と重なる構成とした。【選択図】図３
2019217573.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１アーム部材と、第２アーム部材と、前記第２アーム部材を前記第１アーム部材に対して相対的に駆動する駆動装置とを備えるロボットであって、
前記駆動装置は、前記第１アーム部材に固定される固定部材と、減速機構と、減速機構により減速された回転が伝達されかつ前記第２アーム部材に連結される出力部材と、前記固定部材と前記出力部材との間に配置される主軸受と、を有し、
前記第２アーム部材の重心が、前記主軸受の径方向から見たときに、前記主軸受の転動体の転動面の範囲と重なる、
ロボット。
【請求項２】
前記固定部材は、前記主軸受の外輪と一体的に回転可能とされ、
前記出力部材は、前記主軸受の内輪と一体的に回転可能とされ、
前記出力部材は、前記固定部材の径方向外方に延在する延在部を有し、前記延在部に前記第２アーム部材が連結されている、
請求項１記載のロボット。
【請求項３】
前記出力部材と前記減速機構の入力軸との間に配置される入力軸受を更に備え、
前記入力軸受はシール部材を有するシール軸受である、
請求項１又は請求項２記載のロボット。
【請求項４】
前記出力部材は、前記主軸受が配置される方を軸方向内方として前記入力軸受よりも軸方向外方に突出しない、
請求項３記載のロボット。
【請求項５】
起振体と、前記起振体により撓み変形する外歯歯車と、前記外歯歯車と噛合う第１内歯歯車及び第２内歯歯車と、前記第１内歯歯車と前記第２内歯歯車との間に配置される主軸受と、を備えた撓み噛合い式歯車装置であって、
前記第１内歯歯車は前記主軸受の外輪と一体的に回転可能とされ、前記第２内歯歯車は前記主軸受の内輪と一体的に回転可能とされ、
前記第２内歯歯車は、前記主軸受の外輪を構成する外輪部材の径方向外方に延在する延在部を有する、
撓み噛合い式歯車装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボット及び撓み噛合い式歯車装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業用ロボットは、アームと、アームを回動する関節部とを有し、関節部にはモータ等が発生した回転運動を減速してアームに伝達する減速機が設けられている（例えば特許文献１を参照）。特許文献１の関節部に設けられた減速機（３１）は、フレームに固定されたケース（３１ｂ）と、回転運動が入力される入力歯車（３１ａ）と、アーム（４）に接続される出力軸（３１ｃ）とを備えている。
【０００３】
産業用ロボットのアーム（４）は、特許文献１の図２及び図４に示されるように、減速機（３１）の出力軸（３１ｃ）の軸方向外側に連結され、かつ、この連結部から回転半径方向に延びるように配置されることが多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−６９２６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
減速機には、ベース部材に連結される固定部材と、動力の出力先である相手部材に連結される出力部材と、固定部材と出力部材との間に配置される主軸受と、が設けられる。そして、出力部材は主軸受を介して回転可能に固定部材に支持される。
【０００６】
上記従来の産業用ロボットのように、アームが減速機の出力部材の軸方向外側に連結され、そこから回転半径方向に延びるように配置されている場合、主軸受を支点とし、アームから長手方向に荷重が加わるときのモーメントアームが長くなる。モーメントアームとは、支点と力の作用線との距離を表わす。荷重とモーメントアームとの積が支点に加わるモーメントになるため、減速機のモーメントアームが長くなると、小さい荷重であっても、主軸受に大きなモーメントが加わることとなる。このため、モーメントアームの長い減速機が関節部に設けられた従来の産業用ロボットでは、減速機の主軸受に大きなモーメントが加わりやすく、主軸受の寿命が短くなるという課題が生じる。
【０００７】
本発明は、関節部に設けられる減速装置の主軸受の寿命を向上できるロボット及びこのロボットに適した撓み噛合い式減速装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るロボットは、第１アーム部材と、第２アーム部材と、前記第２アーム部材を前記第１アーム部材に対して相対的に駆動する駆動装置とを備えるロボットであって、
前記駆動装置は、前記第１アーム部材に固定される固定部材と、減速機構と、減速機構により減速された回転が伝達されかつ前記第２アーム部材に連結される出力部材と、前記固定部材と前記出力部材との間に配置される主軸受と、を有し、
前記第２アーム部材の重心が、前記主軸受の径方向から見たときに、前記主軸受の転動体の転動面の範囲と重なる構成とした。
【０００９】
本発明に係る撓み噛合い式歯車装置は、起振体と、前記起振体により撓み変形する外歯歯車と、前記外歯歯車と噛合う第１内歯歯車及び第２内歯歯車と、前記第１内歯歯車と前記第２内歯歯車との間に配置される主軸受と、を備えた撓み噛合い式歯車装置であって、
前記第１内歯歯車は前記主軸受の外輪と一体的に回転可能とされ、前記第２内歯歯車は前記主軸受の内輪と一体的に回転可能とされ、
前記第２内歯歯車は、前記主軸受の外輪を構成する外輪部材の径方向外方に延在する延在部を有する構成とした。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、第１アーム部材と第２アーム部材との間の関節部に設けられる減速機構の主軸受の寿命を向上できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態のロボットを示す側面図である。
【図２】図１のロボットを第２アームの回動方向から見た背面図である。
【図３】第２アーム及び第２駆動装置を示す断面図である。
【図４】比較例の関節部を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明の実施形態のロボットを示す側面図である。図２は、図１のロボットを第２アームの回動方向から見た背面図である。
【００１４】
本発明の実施形態のロボット１は、産業用ロボットあるいは人と共働して作業する協働ロボットであり、具体的には多関節型のロボットである。ロボット１は、ベース部材１１、第１旋回アーム１３、第１駆動装置１５、第２アーム１７、第２駆動装置１９、第３アーム２１、第３駆動装置２３、第４旋回アーム２５、第４駆動装置２７、第５アーム２９、第５駆動装置３１、第６アーム３３、第６駆動装置３５、加工ヘッド４１及びヘッド駆動装置４３を備える。これらのうち、第１旋回アーム１３は本発明に係る第１アーム部材の一例に相当する。第２アーム１７は本発明に係る第２アーム部材の一例に相当する。第２駆動装置１９は、本発明に係る駆動装置の一例に相当する。
【００１５】
ベース部材１１は、作業スペースに固定され、ロボット１の基部となる。第１旋回アーム１３は第１駆動装置１５を介して旋回可能にベース部材１１に支持される。第２アーム１７は第２駆動装置１９を介して回動可能に第１旋回アーム１３に支持される。第３アーム２１は、第３駆動装置２３を介して回動可能に第２アーム１７に支持される。第４旋回アーム２５は、第４駆動装置２７を介して旋回可能に第３アーム２１に支持される。第５アーム２９は、第５駆動装置３１を介して回動可能に第４旋回アーム２５に支持される。第６アーム３３は、第６駆動装置３５を介して回動可能に第５アーム２９に支持される。第２アーム１７に注目すれば、第２アーム１７の長手方向における一端部が回動可能に第２駆動装置１９を介して第１旋回アーム１３に支持され、第２アーム１７の長手方向における他端部に第３アーム２１が第３駆動装置２３を介して回動可能に支持されている。
【００１６】
第１〜第６駆動装置１５、１９、２３、２７、３１、３５は、それぞれアーム間の第１関節部〜第６関節部として機能する。
【００１７】
第１駆動装置１５は、ベース部材１１に連結される固定部材と、この固定部材に旋回軸Ａ１を中心に旋回可能に支持される出力部材と、動力を発生するモータと、モータの回転運動を減速して出力部材に伝達する減速機構とを有する。第１旋回アーム１３は、第１駆動装置１５の出力部材に連結され、第１駆動装置１５の駆動により旋回軸Ａ１を中心に旋回する。
【００１８】
第２駆動装置１９は、第１旋回アーム１３に連結される固定部材５１（図３）と、この固定部材５１に回動軸Ａ２を中心に回動可能に支持される出力部材５２（図３）とを備える。さらに、第２駆動装置１９は、動力を発生するモータ６１と、モータ６１の回転運動を減速して出力部材５２に伝達する減速機構５０とを有する。第２アーム１７は、第２駆動装置１９の出力部材５２に連結され、第２駆動装置１９の駆動により回動軸Ａ２を中心に回動する。
【００１９】
第３駆動装置２３は、第２アーム１７に連結される固定部材と、この固定部材に回動軸Ａ３を中心に回動可能に支持される出力部材と、動力を発生するモータと、モータの回転運動を減速して出力部材に伝達する減速機構とを有する。第３アーム２１は、第３駆動装置２３の出力部材に連結され、第３駆動装置２３の駆動により回動軸Ａ３を中心に回動する。
【００２０】
第４駆動装置２７は、第３アーム２１に連結される固定部材と、この固定部材に旋回軸Ａ４を中心に旋回可能に支持される出力部材と、動力を発生するモータと、モータの回転運動を減速して出力部材に伝達する減速機構とを有する。第４旋回アーム２５は、第４駆動装置２７の出力部材に連結され、第４駆動装置２７の駆動により旋回軸Ａ４を中心に旋回する。
【００２１】
第５駆動装置３１は、第４旋回アーム２５に連結される固定部材と、この固定部材に回動軸Ａ５を中心に回動可能に支持される出力部材と、動力を発生するモータと、モータの回転運動を減速して出力部材に伝達する減速機構とを有する。第５アーム２９は、第５駆動装置３１の出力部材に連結され、第５駆動装置３１の駆動により回動軸Ａ５を中心に回動する。
【００２２】
第６駆動装置３５は、第５アーム２９に連結される固定部材と、この固定部材に回動軸Ａ６を中心に回動可能に支持される出力部材と、動力を発生するモータと、モータの回転運動を減速して出力部材に伝達する減速機構とを有する。第６アーム３３は、第６駆動装置３５の出力部材に連結され、第６駆動装置３５の駆動により回動軸Ａ６を中心に回動する。
【００２３】
なお、第５駆動装置３１及び第６駆動装置３５などの加工ヘッド４１に近い側の駆動装置は、当該駆動部から離れた位置に設置されたモータから動力が伝達されるように構成されてもよい。また、第５駆動装置３１及び第６駆動装置３５などの加工ヘッド４１に近い側の駆動装置は、減速機構が省略され、トルクを増幅せずに運動を伝達するように構成されてもよい。
【００２４】
第１〜第６駆動装置１５、１９、２３、２７、３１、３５の各々において、固定部材と出力部材との間には軸受（以下、「主軸受」と呼ぶ）が設けられ、主軸受を介して出力部材が回動可能又は旋回可能に固定部材に支持されている。
【００２５】
加工ヘッド４１は、第６アーム３３の先端部に保持され、加工対象物に例えば溶接等の加工処理を行う。
【００２６】
ヘッド駆動装置４３は、第３アーム２１に保持され、加工ヘッド４１にレーザ光又は電力等のエネルギーを供給する。
【００２７】
このような構成により、ロボット１は、第１、第４旋回アーム１３、２５を旋回させ、第２、第３、第５、第６アーム１７、２１、２９、３３を回動させることにより、加工ヘッド４１を、３軸方向に移動させかつその角度を変更させることができる。これにより、ロボット１は、高い自由度で加工ヘッド４１を移動させて、加工対象物の様々な位置に様々な角度から加工を施すことができる。
【００２８】
＜第２駆動装置＞
図３は、第２アーム及び第２駆動装置を示す断面図である。本明細書において、特に断りなく軸方向と記したときには第２駆動装置１９の回転軸Ｏ１に沿った方向を意味し、特に断りなく径方向と記したときには回転軸Ｏ１から垂直な方向を意味する。
【００２９】
第２駆動装置１９は、前述したように、減速機構５０、固定部材５１、出力部材５２、主軸受５９及びモータ６１を備える。これらのうち、減速機構５０、固定部材５１、出力部材５２及び主軸受５９を組み合わせた構成が、本発明に係る撓み噛合い式歯車装置の一例に相当する。
【００３０】
減速機構５０は、起振体５３ａを有する入力軸５３と、起振体５３ａにより撓み変形される外歯歯車５５と、外歯歯車５５と噛合う第１内歯歯車５１ｇ及び第２内歯歯車５２ｇとを備える。さらに、減速機構５０は、入力軸５３を支える入力軸受５８Ａ、５８Ｂと、外歯歯車５５と起振体５３ａとの間に配置される起振体軸受５６と、を有する。
【００３１】
固定部材５１は、第１内歯歯車５１ｇが設けられる第１部材５１Ａと、入力軸受５８Ａを内嵌する第２部材５１Ｂと、主軸受５９を内嵌する第３部材５１Ｃとが連結されて構成される。第３部材５１Ｃの一部が主軸受５９の外輪として機能し、それ故、固定部材５１は主軸受５９の外輪と一体的に回転可能である。固定部材５１は、本発明に係る外輪部材の一例に相当する。
【００３２】
なお、固定部材５１は、第１部材５１Ａ、第２部材５１Ｂ及び第３部材５１Ｃが１つの部材から一体的に形成されてもよいし、他の箇所で複数の部材に分割され連結部材を介して連結された構成としてもよい。また、固定部材５１は、第１内歯歯車５１ｇと一体的な部材であることから、固定部材５１自体を第１内歯歯車と呼んでもよい。
【００３３】
出力部材５２は、第２内歯歯車５２ｇが設けられかつ主軸受５９を外嵌する第１部材５２Ａと、入力軸受５８Ｂを内嵌する第２部材５２Ｂとが連結されて構成される。第１部材５２Ａの一部が主軸受５９の内輪として機能し、それ故、出力部材５２は主軸受５９の内輪と一体的に回転可能である。第２部材５２Ｂは、入力軸受５８Ｂの外周側から、固定部材５１の反モータ側を通って、固定部材５１の径方向外方まで延在する延在部５２ｅｘを有する。延在部５２ｅｘは、軸方向において、主軸受５９よりもモータ側の位置まで延在する。モータ側とは、軸方向におけるモータ６１が配置される側を意味し、反モータ側とはその反対側を意味する。第２部材５２Ｂは、主軸受５９が配置される方を軸方向内方として、入力軸受５８Ｂよりも軸方向外方に突出しない形態を有する。言い換えれば、減速機構５０の軸方向において、出力部材５２の反モータ側の端は、入力軸受５８Ｂの反モータ側の端と同一位置、あるいは、軸方向の内方に位置する。
【００３４】
なお、出力部材５２は、第１部材５２Ａ及び第２部材５２Ｂが、１つの部材から一体的に形成されてもよいし、他の箇所で複数の部材に分割され連結部材を介して互いに連結された構成としてもよい。また、出力部材５２は、第２内歯歯車５２ｇと一体的な部材であることから、出力部材５２自体を第２内歯歯車と呼んでもよい。
【００３５】
入力軸５３は、中空軸状であり、回転軸Ｏ１に垂直な断面の外形が楕円状（幾何学的に完全な楕円でなくてもよい）である起振体５３ａと、起振体５３ａの軸方向の両側に設けられ回転軸Ｏ１に垂直な断面の外形が円形である軸部５３ｂ、５３ｃとを有する。入力軸５３の一端部には、モータ６１のモータ軸６１ａが連結部材６１ｂを介して連結され、モータ６１から駆動力が入力される。入力軸５３は、モータ６１の動力により回転軸Ｏ１を中心に回転する。
【００３６】
外歯歯車５５は、可撓性を有する円筒状の金属であり、外周に歯が設けられている。外歯歯車５５は起振体軸受５６を介して起振体５３ａと相対回転可能に保持されている。
【００３７】
第１内歯歯車５１ｇ及び第２内歯歯車５２ｇは、一方が、外歯歯車５５の軸方向の中央より片側の歯部に噛合し、他方が、外歯歯車５５の軸方向の中央よりもう一方の片側の歯部に噛合する。第１内歯歯車５１ｇは、固定部材５１の第１部材５１Ａの内周部の該当箇所に歯部が形成されて構成される。第２内歯歯車５２ｇは、出力部材５２の第１部材５２Ａの内周部の該当箇所に歯部が形成されて構成される。
【００３８】
入力軸受５８Ａ、５８Ｂは、潤滑剤のシール部材が設けられたシール軸受である。そのため、入力軸５３と固定部材５１及び出力部材５２との間には別途のオイルシールが配置されておらず、装置の軸方向寸法が短縮されている。入力軸受５８Ａは、固定部材５１の第２部材５１Ｂと入力軸５３の一方（モータ側）の軸部５３ｂとの間に配置される。入力軸受５８Ｂは、出力部材５２の第２部材５２Ｂと入力軸５３の他方（反モータ側）の軸部５３ｃとの間に配置される。入力軸５３は、入力軸受５８Ａ、５８Ｂを介して、固定部材５１及び出力部材５２に回転可能に支持される。
【００３９】
主軸受５９は、例えばクロスローラ軸受であり、アキシャル荷重とラジアル荷重との両方を受けることができる。主軸受５９の転動体は、複数の第１コロと、第１コロと回転軸がクロスする向きに配置された複数の第２コロとを含む。主軸受５９は、固定部材５１の第３部材５１Ｃの内周側と、出力部材５２の第１部材５２Ａの外周側との間に配置される。主軸受５９により、出力部材５２が固定部材５１に相対回転可能に支持される。上述したように、本実施形態では、固定部材５１の一部が、主軸受５９の外輪として機能し、出力部材５２の一部が、主軸受５９の内輪として機能する。しかし、主軸受５９は専用の外輪と内輪とを有し、外輪が固定部材５１と一体的に回転可能となるように外輪と固定部材５１とが嵌合されてもよい。また、内輪が出力部材５２と一体的に回転可能となるように内輪と出力部材５２とが嵌合されてもよい。
【００４０】
第２駆動装置１９は、上記のように構成され、モータ６１が駆動することで入力軸５３の起振体５３ａが回転する。起振体５３ａが回転すると、この運動が外歯歯車５５に伝わる。このとき、外歯歯車５５は、起振体５３ａの外周面に沿った形状に規制され、軸方向から見て、楕円状に撓んでいる。さらに、外歯歯車５５は軸方向から見たときの楕円状の長軸位置の部分が第１内歯歯車５１ｇ及び第２内歯歯車５２ｇと噛合っている。このため、外歯歯車５５は起振体５３ａと同じ回転速度で回転することはなく、外歯歯車５５の内側で起振体５３ａが相対的に回転する。そして、この相対的な回転に伴って、外歯歯車５５は軸方向から見たときの楕円状の長軸位置と短軸位置とが周方向に移動するように撓み変形する。この変形の周期は、起振体５３ａの回転周期に比例する。
【００４１】
外歯歯車５５が撓み変形する際、その長軸位置が移動することで、外歯歯車５５と第１内歯歯車５１ｇとの噛合う位置が回転方向に変化する。ここで、外歯歯車５５の歯数が１００で、第１内歯歯車５１ｇの歯数が１０２だとする。この歯数の違いにより、歯の噛合う位置が一周するごとに、外歯歯車５５と第１内歯歯車５１ｇとの噛合う歯がずれていき、外歯歯車５５が回転（自転）する。上記の歯数であれば、入力軸５３の回転運動は減速比１００：２で減速されて外歯歯車５５に伝達される。
【００４２】
一方、起振体５３ａの回転によって、外歯歯車５５と第２内歯歯車５２ｇとの噛合う位置も回転方向に変化する。ここで、外歯歯車５５と第２内歯歯車５２ｇの歯数とが同数であるとする。この場合、外歯歯車５５と第２内歯歯車５２ｇとは相対的に回転せず、外歯歯車５５の回転運動が減速比１：１で第２内歯歯車５２ｇへ伝達される。これらの動作により、入力軸５３の回転運動が減速比１００：２で減速されて第２内歯歯車５２ｇへ伝達され、この回転運動が出力部材５２へ出力される。
【００４３】
＜第１旋回アーム、第２駆動装置、及び第２アームの連結＞
図３に示すように、第１旋回アーム１３は、ボルト等の連結部材Ｃ１を介して固定部材５１に連結されている。図３の断面では連結箇所が１つのみ示されているが、周方向の複数の箇所が同様に連結されている。第１旋回アーム１３は、減速機構５０のモータ側に配置され、モータ側から固定部材５１に連結されている。第１旋回アーム１３には、モータ軸６１ａの延長上に貫通孔ｈ１が設けられている。モータ６１のハウジング６１ｄは第１旋回アーム１３における減速機構５０の反対側に固定され、モータ軸６１ａは貫通孔ｈ１を通って入力軸５３に連結されている。
【００４４】
第２アーム１７は、長手方向における一端側に、減速機構５０が配置される中空部１７３と、中空部１７３のモータ６１側に配置される第１フレーム部材１７１と、中空部１７３の反モータ側に配置される第２フレーム部材１７２とを有する。第１フレーム部材１７１及び第２フレーム部材１７２は、例えば中空部１７３を囲うように設けられた側壁部と連結されて一体化されている。第１フレーム部材１７１には、減速機構５０の軸方向の延長上に、中空部１７３に通じる貫通孔ｈ２が設けられている。第１フレーム部材１７１は、その貫通孔ｈ２に固定部材５１と第１旋回アーム１３との連結部を通した状態で、ボルト等の連結部材Ｃ２を介して出力部材５２の延在部５２ｅｘに連結されている。第１フレーム部材１７１は、延在部５２ｅｘよりもモータ側に配置され、モータ側から延在部５２ｅｘに連結されている。なお、第２フレーム部材１７２も、出力部材５２に反モータ側がら連結されてもよい。
【００４５】
第２アーム１７の重心Ｇ１７は、図３に示すように、減速機構５０の径方向（主軸受５９の径方向）から見て、主軸受５９の転動面と重なる範囲Ｗ１に位置する。ここで、第２アーム１７の重心Ｇ１７とは、第２アーム１７に固定されて第２アーム１７に対して相対的に移動しない（変位しない）構成要素の重量を合わせた重心を意味する。すなわち、図１のロボット１の例では、第２アームの重心Ｇ１７は、第２アーム１７と第３駆動装置２３とを含んだ構成部分の重量から形成され、第２アーム１７に対して相対的に移動する第３アーム２１から加工ヘッド４１までの各構成要素の重量は除外して計算されている。
【００４６】
図４は、比較例の関節部を示す断面図である。
【００４７】
比較例の関節部は、連結部材Ｃ１１によりモータ側から第１旋回アーム１３が固定部材５１に連結される一方、連結部材Ｃ１２により反モータ側から第２アーム１７の第１フレーム部材１７１が出力部材５２に連結された例である。比較例では、主軸受５９を支点、出力部材５２に径方向に加わる力の力点を第２アーム１７の重心Ｇ１７としたときの、モーメントアームＬ１が長くなる。このため、第２アーム１７の重心Ｇ１７から減速機構５０の径方向に荷重が加わったとき、この荷重とモーメントアームＬ１との積である大きなモーメントが主軸受５９に加わってしまう。
【００４８】
一方、図３に示した本実施形態の第２関節部では、主軸受５９を支点、出力部材５２に径方向に加わる力の力点を第２アーム１７の重心Ｇ１７としたときの、モーメントアームはゼロに近い。したがって、本実施形態の関節部では、第２アーム１７の重心Ｇ１７から減速機構５０の径方向に大きな荷重が加わったときでも、主軸受５９には小さなモーメントしか加わらない。したがって、本実施形態の第２関節部においては、比較例の関節部と比較して、主軸受５９の寿命の向上を図ることができる。
【００４９】
ところで、一般的なロボットは、互いに同一方向に回動するように複数のアームが順次接続された多関節アームを含むことがある。同一方向に回動するとは、アーム間の複数の関節部の回転軸が互いに平行であることを意味する。ここで、各関節部に設けられた主軸受と、当該関節部の出力部材に連結されるアームの重心とが、図４に示したように、軸方向に大きく離れているとする。さらに、多関節アームの根元側から先端側にかけて、各関節部のアームの重心のずれ方向が同一方向であったとする。このような構成では、根元側から先端側にかけて複数のアームの重心のずれが累積されて根元側の関節部に作用するため、非常にバランスの悪い構成となる。
【００５０】
通常、このようなバランスの悪さが生じないよう、多関節アームの設計者は、根元側から先端側へかけて複数のアームの重心のずれが、累積されないように設計を行う。具体的には、幾つかの関節部及びそれに連結されたアームの組み合わせにおいて、設計者は、アームの重心のずれ方向を、他の関節部のそれと逆方向にすることで、根元側から先端側へかけて複数のアームの重心のずれが、途中で相殺されないか検討する。そして、複数のアームの各重量と、各関節部におけるアームの重心のずれ量とを考慮して、全体的にバランスが良くなるように設計が行われる。
【００５１】
しかしながら、このようなバランスを整える設計は、非常に煩雑であり、さらに、根元側から先端側までの全てのアームの仕様が決定されていないと、最適な設計を実現することが難しい。
【００５２】
しかしながら、本実施形態の第２関節部においては、径方向に見て、主軸受５９の転動面の範囲に、第２アーム１７の重心Ｇ１７が重なる配置にある。したがって、このような関節部とアームとを順々に継ぎ重ねて多関節アームを構成した場合でも、各アームの重心のずれが累積されて大きくバランスを崩すということが生じない。したがって、本実施形態の第２駆動装置１９及び第２アーム１７と同様の構成の構成を、複数の関節部及び複数のアームに適用することで、容易にバランスの整ったロボットの多関節アームを設計できるという利点が得られる。あるいは、全てのアームの仕様が決定されていなくても、バランスの整ったロボットの多関節アームを設計できるという利点が得られる。
【００５３】
さらに、本実施形態の第２駆動装置１９によれば、主軸受５９の内輪と一体的に回転する出力部材５２が、外輪と一体的に回転する固定部材５１の径方向外方に延在する延在部５２ｅｘを有する。そして、第２アーム１７は延在部５２ｅｘに連結されている。これにより、第２アーム１７として例えば一方向に長いフレーム形状など単純な形態を採用した場合でも、主軸受５９から径方向の位置に第２アーム１７の重心Ｇ１７が配置される構造を実現しやすいという効果が奏される。
【００５４】
ここで、比較例として、主軸受５９の外輪と一体的に回転する部材を第２アーム１７に連結し、主軸受５９の内輪と一体的に回転する部材を基端側の第１旋回アーム１３に固定する構成について考察する。この比較例の構成では、主軸受５９の内輪が静止し、外輪が回転する。主軸受５９のような転がり軸受は、滑り軸受に比べて、滑り摩耗が少ないという特徴を有するが、転がり軸受においても滑り摩耗が完全にゼロになることは難しい。そして、内輪が静止、外輪から回転運動を取り出す構成と、外輪が静止、内輪から回転運動を取り出す構成とを、同じ回転速度の出力を行う場合について比較すると、前者の外輪取り出しの方が転動体の滑り速度が大きくなる。このため、後者の内輪取り出しの方が、主軸受５９における滑り摩耗の発生度を低く抑えることができる。したがって、本実施形態では、第２アーム１７を主軸受５９の内輪と一体的に回転する出力部材５２に連結し、上記比較例よりも主軸受５９の滑り摩耗の発生が抑制され、寿命の向上が図られている。この構成は、ロボットの関節のような過酷な使い方がなされる場合に特に有効である。
【００５５】
さらに、本実施形態の第２駆動装置１９によれば、反モータ側の入力軸受５８Ｂがシール軸受である。したがって、入力軸受５８Ｂよりも反モータ側に潤滑剤のシール部材６０（図４を参照）を配置することが不要となる。このため、減速機構５０の軸方向の寸法を短くすることができ、その分、第２アーム１７の薄型にすることができる。
【００５６】
さらに、本実施形態の第２駆動装置１９によれば、出力部材５２の第２部材５２Ｂが、反モータ側の入力軸受５８Ｂよりも軸方向外方に突出しない形態を有する。このため、出力部材５２を含めた減速機構５０の軸方向の寸法を短くすることができ、その分、第２アーム１７を薄型にすることができる。
【００５７】
以上、本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は上記の実施形態に限られない。例えば、上記実施形態では、本発明に係る第１アーム部材として第１旋回アーム１３を示したが、本発明に係る第１アーム部材は、駆動装置の固定部材が固定される部材であれば、その形状及び構造に制限はない。例えば本発明に係る駆動装置が多関節アームの最も基端側に配置される場合には、多関節アームのベース部材が本発明に係る第１アーム部材に相当する。また、実施形態においては、多関節ロボットを例に説明したが、ロボットの種類は特に限定されず、第１アーム部材及び第２アーム部材を有するロボットであれば広く適用できる。
【００５８】
また、上記実施形態では、本発明に係る主軸受が、１組の主軸受である構成を示した。しかし、主軸受は、軸方向に配置が異なる２組以上の軸受のセットから構成されてもよい。この場合、本発明に係る「主軸受の転動体の転動面の範囲」とは、軸方向の最も一方に位置する転動面から軸方向の最も他方に位置する転動面に渡る範囲と定義される。
【００５９】
また、上記実施形態では、ロボット１の第２関節部に設けられる減速機構５０として、撓み噛合い式歯車装置の減速機構を示した。しかしながら、本発明に係るロボットの駆動装置に設けられる減速機構としては、外歯歯車又は内歯歯車を偏心体により揺動させて減速作用を得る偏心揺動型減速装置あるいは単純遊星減速装置などの減速機構が採用されてもよい。偏心揺動型減速装置についても、偏心軸が減速機構の軸心に配置された所謂センタークランク式の偏心揺動型減速装置が採用されても、２個以上の偏心体が減速機構の軸心からオフセットして配置された所謂振り分け型の偏心揺動型減速装置が採用されてもよい。その他、実施の形態で示した細部は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１  ロボット
１３  第１旋回アーム
１７  第２アーム
１９  第２駆動装置
５０  減速機構
５１  固定部材
５１ｇ  第１内歯歯車
５２  出力部材
５２ｅｘ  延在部
５２ｇ  第２内歯歯車
５３  入力軸
５５  外歯歯車
５６  起振体軸受
５８Ａ、５８Ｂ  入力軸受
５９  主軸受
６１  モータ
６１ａ  モータ軸
６１ｂ  連結部材
Ｃ１、Ｃ２  連結部材
１７１  第１フレーム部材
１７２  第２フレーム部材
Ｇ１７  第２アームの重心
Ｗ１  転動面の範囲
【図１】
2019217573.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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