(57)【要約】【課題】      小型モータを複数配置することによって、旋回構造の軸線方向の長さを短くすることができる減速機を提供する【解決手段】  中空減速機１０が、クランク軸１１と、外周に外歯が形成されクランク軸１１のクランク部に嵌合され偏心運動するピニオン１２と、ピニオン１２の外歯に噛合う内歯が内周面に形成されたケース１３からなる遊星歯車装置であり、中空減速機１０の内部に中空孔が設けられ、中空孔位置に中空減速機１０の入力用センター歯車が設けられており、センター歯車に複数のモータの出力軸に設けられた小歯車が同時に噛合している。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に中空孔が設けられた中空減速機において、前記中空孔位置に該中空減速機の入力用センター歯車が設けられており、該センター歯車に複数のモータの出力軸に設けられた小歯車が同時に噛合していることを特徴とする中空減速機。
【請求項２】
前記複数のモータが、前記センター歯車の回転軸線の回りに等配的に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の中空減速機。
【請求項３】
前記複数のモータが、前記センター歯車の回転軸線の回りの一部領域に集中して設けられていることを特徴とする請求項１に記載の中空減速機。
【請求項４】
前記中空減速機が、クランク軸と、外周に外歯が形成されクランク軸のクランク部に嵌合され偏心運動するピニオンと、ピニオンの外歯に噛合う内歯が内周面に形成されたケースからなる遊星歯車装置であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の中空減速機。
【請求項５】
前記中空減速機が、ウェーブジェネレータ、フレクスプラインおよびサーキュラスプラインからなる波動歯車減速機であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の中空減速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はロボットの旋回構造やモータ出力を減速するために用いる減速機に関し、より詳しくはその減速機の中央部に中空孔を具備している中空減速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような中空減速機として、例えば、特許文献１（特開平７−１０８４８５号公報）に開示されたものがある。この特許文献１においては、駆動モータの回転出力を減速して固定部に対し、回転部を所定の回転軸心まわりに回転させるロボット等の回転関節において、前記駆動モータの回転駆動力を所定軸心まわりの回転出力に減速して前記回転部に伝達する出力部を有し、中心部に中空円筒孔を備えた中空減速機と、前記固定部に静止輪が係止され、前記中空減速機の出力部の外周に回転輪が係止された外部軸受装置と、前記中空減速機の中空円筒孔に設けられ、前記中空減速機の軸方向両側のユティリティ領域を相互に連通する円筒領域を確保する円筒壁形成手段と、を具備して構成されたことを特徴とするロボット等の回転関節が開示されている。
【０００３】
この特許文献１に開示された減速機においては、モータが大型であるため旋回構造が大型であり、特に、軸線方向長さが大きいという問題がある。
【０００４】
この対策として、高速・小型モータを使用し且つ減速機の減速比を大きくして、大出力を出そうすると、減速比を大きくするために別途他の減速機構を取付けなければならず、このため旋回構造を小さくできないという問題がある。
【特許文献１】特開平７−１０８４８５号公報
【特許文献２】実開平４−１１５５９２号公報
【特許文献３】特公平８−２２５１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上述したような従来技術の問題点に鑑みて、小型モータを複数配置することによって、旋回構造の軸線方向の長さを短くすることができる減速機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】
【０００６】
本発明においては上記課題を、内部に中空孔が設けられた中空減速機において、前記中空孔位置に該中空減速機の入力用センター歯車が設けられており、該センター歯車に複数のモータの出力軸に設けられた小歯車が同時に噛合していることを特徴とする中空減速機により達成する。
【０００７】
この場合に、前記複数のモータが、前記センター歯車の回転軸線の回りに等配的に設けられていることによって、複数のモータを旋回構造の軸線方向の長さを短くできる。
【０００８】
また、前記複数のモータが、前記センター歯車の回転軸線の回りの一部領域に集中して設けられている場合には、複数のモータを旋回構造の軸線方向を短くして回動部材を斜め配置することができ、特許文献２（実開平４−１１５５９２号公報）に開示されているように、複数個のブロックを連結して形成された腕を有しており、各ブロックの隣接するブロックとの対向面は互いに平行な傾斜面とされ、隣接するブロック相互は、傾斜面に垂直な軸回りに回転可能に連結されており、この連結部に内蔵した回転駆動体をマイクロコンピュータで制御して隣接するブロック相互を前記軸回りに回動させることにより、腕の方向又は形状を変化させるようにしたロボットアームなどに使用するときに便利である。
【０００９】
本発明における中空減速機は、例えば、特許文献３（特公平８−２２５１６号公報）に開示されているように、クランク軸と、外周に外歯が形成されクランク軸のクランク部に嵌合され偏心運動するピニオンと、ピニオンの外歯に噛合う内歯が内周面に形成されたケースからなる遊星歯車装置であってもよいし、または、前記中空減速機が、ウェーブジェネレータ、フレクスプラインおよびサーキュラスプラインからなる波動歯車減速機であってもよい。これらの減速機によれば、大減速比とすることができ作動も滑らかとすることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、駆動モータを複数とすることができ、個々の駆動モータは小型化することができ、これにより旋回構造の軸線方向長さを短くすることができる。
【００１１】
しかも、本発明によれば従来から用いている減速機をそのまま用いることができ、構造自体の大幅の変更がなく製作が容易である。
【００１２】
また、本発明によれば、複数のモータを使用しているので、複数のモータの１つが故障した場合にも、残りのモータで連続駆動することができる。これによりロボットの故障時にも製造ラインの停止時間を従来装置よりも減少させることができる。
【００１３】
また、一部のモータの故障などによりそのモータを交換する作業に際しては、現在はモータ交換作業に際し回動部と固定部との間にメカロックを別途用意している。これに対して、本発明によれば交換しないモータを姿勢保持ブレーキとして利用することができ、このように交換しないモータを姿勢保持ブレーキとして利用することにより、上述のようなメカロックを用意することなく交換作業が行え、作業が極めて容易になる。また、この際に、全てのモータを完全に取り外さないため、本発明の減速機によればロボットの原点復帰作業が極めて容易に行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施例につき説明する。図１は遊星歯車装置を本発明に係る中空減速機として用い、ロボットアームの旋回機構を構成した実施例を示しており、（ａ）は第１実施例の平面図、（ｂ）は第２実施例の平面図であり、（ｃ）は第１または第２実施例の縦断面図である。
【００１５】
図１（ｃ）において、この実施例の中空減速機１０は、例えば、特許文献３（特公平８−２２５１６号公報）に開示されているように、クランク軸１１と、外周に外歯が形成されクランク軸１１のクランク部１１ａに嵌合して偏心運動するピニオン１２と、ピニオン１２の外歯に噛合う内歯が内周面に形成されたケース１３からなる遊星歯車装置である。ピニオン１２は外周面にペリサイクロイド曲線への等距離曲線からなる歯形の外歯を有している。
【００１６】
中空減速機１０の上下の支持円板１４および端円板１５をボルト１６により一体的に連結し、更に、支持円板１４をロボットアームの架台３１に前述のボルト１６により止着している。上下の支持円板１４および端円板１５の外周部に軸受によって中空減速機１０のケース１３を回転可能に支承している。
【００１７】
支持円板１４および端円板１５の間にクランク軸１１が上下の軸受１７により回転可能に支承されている。クランク軸１１はその回転軸線に対し所定距離だけ偏心配置した２つのクランク部を有し、ピニオン１２がクランク部に嵌合されている。
【００１８】
中空減速機１０の内部に中空円管１８により中空孔が形成されている。中空円管１８の一端は支持円板１４に固定され、他端はオイルシールを介して後述する出力部材３２と接している。中空円管１８の外周にはセンター歯車２０が遊嵌され、軸受１９によってセンター歯車２０が回転可能に支承されている。なお、中空歯車減速機の中空部（中空円管１８の中空部）にはケーブル類が通されている。
【００１９】
センター歯車２０の外周部の位置には、図１（ａ）に示した実施例においては８つのモータ２１がセンター歯車２０の回転軸心の回りに等配的に設けられており、また図１（ｂ）に示す実施例においては対向する２箇所にそれぞれ２つのモータ２１が設けられている。各モータ２１の出力軸には小歯車２２が止着されており、この小歯車２２はセンター歯車２０と噛合っている。
【００２０】
上記構成からなるこの実施例においては、各モータ２１の回転が小歯車２２からセンター歯車２０に伝えられ、このセンター歯車２０の回転によりクランク軸１１が回転されてクランク運動を生じ、クランク軸に嵌合されたピニオン１２の遊星運動を介してケース１３は減速回転される。これにより中空減速機１０のケース１３に止着されたロボットの出力部材３２が減速された速度で旋回される。なお、本実施例においては、出力部材３２の旋回角度は３６０°以内である。
【００２１】
本発明においては駆動モータ２１を複数とすることができ、個々の駆動モータ２１は小型化することができ、これにより旋回構造の軸線方向長さを短くすることができる。しかも従来から用いている減速機１０をそのまま用いることができ、構造自体の大幅の変更がなく製作が容易である。また複数のモータ２１の１つが故障した場合にも、残りのモータ２１で、停止させることなく、連続駆動することができる。これによりロボットの故障時にも製造ラインの停止時間を従来装置よりも減少させることができる。
【００２２】
また故障などによりモータ２１を交換する作業において、交換しないモータ２１を姿勢保持ブレーキとして利用することができる。これにより現在は回動部と固定部との間にメカロックを別途用意しているが、そのようなメカロックを用意することなく交換作業が行え、作業が極めて容易になる。また、モータ２１を完全に取り外さないため、本発明の減速機によればロボットの原点復帰作業が極めて容易に行える。
【００２３】
また、この図１（ａ）に図示した実施例のように、複数のモータを回転軸線の回りに等配的に設置すると旋回構造の軸線方向を短くできる。また、図１（ｂ）のように、複数のモータを回転軸線に対して１８０°対称の位置にそれぞれ集中して設けると、上記の利点に加えて、ケーブル・配管等の取り回しが容易であり、減速機の回転軸線に直交する方向に支持軸や駆動軸を配置することができるという効果も奏することができる
図２は本発明に係る中空減速機として遊星歯車装置を用い、ロボットアームの旋回機構を構成した別の実施例を示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図である。
【００２４】
図２（ｂ）に示すように、図１に示した実施例の出力部材３２の上端を傾斜させ、傾斜した出力部材３２の先端部に前述の実施例の中空減速機１０と同様の構造をした第２中空減速機１１０を設けている。すなわち、第２中空減速機１１０の上下の支持円板１４および端円板１５はボルト１６により一体的に連結され、更に、中空減速機１０の出力部材３２に中空減速機１１０の支持円板１４をボルト１６により止着している。中空減速機１１０のその他の構造は中空減速機１０と同様であり、同じ部材に同じ引用符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００２５】
中空減速機１１０のセンター歯車２０には前述のモータ２１と同様のモータ（図示せず）が連結されている。中空減速機１１０のケース１３に捩子孔１３ａに第２の出力部材（図示せず）が螺着されて取着されている。
【００２６】
上側の中空減速機１１０は下側の中空減速機１０の出力部材３２と一体となり回転駆動され、上側の中空減速機１１０に取着されたモータの回転が上側の中空減速機１１０により減速されて第２の出力部材を旋回させる。
【００２７】
以上の実施例においては、中空減速機１０、１１０が、クランク軸１１と、外周に外歯が形成されクランク軸１１のクランク部１１ａに嵌合され偏心運動するピニオン１２と、ピニオン１２の外歯に噛合う内歯が内周面に形成されたケース１３からなる遊星歯車装置であった。しかし、本発明においては、中空減速機が、ウェーブジェネレータ２２０、フレクスプライン２３０およびサーキュラスプライン２４０からなる波動歯車減速機とすることもできる。
【００２８】
以下、図３を参照して、本発明に係る中空減速機として波動歯車減速機を用い、ロボットアームの旋回機構を構成した実施例につき説明する。
【００２９】
図３において、中空波動歯車減速機２１０は、ウェーブジェネレータ２２０、フレクスプライン２３０およびサーキュラスプライン２４０から構成されている。中空減速機２１０の第１サブプレート３３およびサーキュラスプライン２４０をロボットの第１アームの架台３１にボルト１６により止着している。
【００３０】
サーキュラスプライン２４０の外周にはクロスローラベアリング２５０が配されている。クロスローラベアリング２５０の内輪はサーキュラスプライン２４０と一体的に形成され、クロスローラベアリング２５０の外輪、フレクスプライン２３０の外側端部の固定部２３１および中空減速機２１０の第２サブプレート３４はロボットの第２アームとなる出力部材３２にボルト１７により止着されている。フレクスプライン２３０の内側はベアリング２６０を介してウェーブジェネレータ２２０に係合している。
【００３１】
ウェーブジェネレータ２２０が軸受１９によって第１、第２サブプレート３３、３４によって回転可能に支承されている。中空減速機２１０の内部に中空円管１８により中空孔が形成され、中空円管１８の一端が出力部材３２に固定され、他端がオイルシールを介して第１アームの架台３１に接している。中空円管１８の外周にウェーブジェネレータ２２０が遊嵌され、中空歯車減速機２１０の中空部（中空円管１８の中空部）にはケーブル類が通されている。
【００３２】
ウェーブジェネレータ２２０の上端部にセンター歯車２０がスプライン係合２０ａしている。センター歯車２０の外周部の位置には、複数のモータ２１が設けられ、モータ２１の出力軸には小歯車２２が止着されており、この小歯車２２はセンター歯車２０と噛合っている。なお、モータ２１の配置は前述した実施例のモータ２１と同様に配置することができる。
【００３３】
上記構成からなるこの実施例においては、モータ２１の回転が小歯車２２からセンター歯車２０に伝えられ、このセンター歯車２０の回転によりウェーブジェネレータ２２０が回転されてフレクスプライン２３０およびサーキュラスプライン２４０により波動運動を生じる。これにより中空減速機２１０のケース１３に止着されたロボットの出力部材３２が減速された速度で旋回される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る中空減速機として遊星歯車装置を用い、ロボットアームの旋回機構を構成した実施例を示しており、（ａ）は第１実施例の平面図、（ｂ）は第２実施例の平面図であり、（ｃ）は第１または第２実施例の縦断面図である。
【図２】本発明に係る中空減速機として遊星歯車装置を用い、ロボットアームの旋回機構を構成した別の実施例を示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図である。
【図３】本発明に係る中空減速機として波動歯車減速機を用い、ロボットアームの旋回機構を構成した実施例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０、１１０、２１０  中空減速機
１１  クランク軸
１１ａ  クランク部
１２  ピニオン
１３  ケース
１４  支持円板
１５  端円板
１６  ボルト
１８  中空円管
２０  センター歯車
２１  モータ
３１  ロボットアームの架台
３２  出力部材
２２０  ウェーブジェネレータ
２３０  フレクスプライン
２４０  サーキュラスプライン
【図１】
2007085530.tif 000003
【図２】
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【図３】
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