(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸と、該入力軸の周りで偏心揺動回転する外歯歯車と、ケーシングに固定されると共に前記外歯歯車が内接噛合する内歯歯車と、前記外歯歯車の自転成分のみを出力として取り出す出力軸と、を備えた偏心揺動型の内接噛合遊星歯車構造を有する減速機であって、
当該減速機の外部から内部に向けて係止部材を挿入することにより、当該減速機中の回転部材の回転を固定可能とした
ことを特徴とする減速機。
【請求項２】
請求項1において、
前記係止部材を、当該減速機の出力軸の外周に当接させることにより、該出力軸の回転を固定可能とした
ことを特徴とする減速機。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記係止部材を、前記ケーシングの外部から前記内歯歯車を貫通して前記外歯歯車の外歯と係合又は当接させることにより、該外歯歯車の揺動回転を固定可能とした
ことを特徴とする減速機。
【請求項４】
請求項３おいて、
前記内歯歯車の内歯をローラピンによって形成し、且つ
該ローラピンの配置を所定の間隔で間引くことによりローラピン間の間隔が大きい部分を確保し、
前記係止部材を、このローラピン間の間隔が大きい部分のスペースを利用して前記内歯歯車を貫通させた
ことを特徴とする減速機。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかにおいて、
前記係止部材を前記ケーシングの内部に挿入するための孔が、当該減速機の給排脂孔を兼用している
ことを特徴とする減速機。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の減速機とモータとを連結ボルトによって一体化したギヤドモータであって、
前記係止部材として、該減速機とモータと連結していた前記連結ボルトを利用可能とした
ことを特徴とするギヤドモータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、減速機及びギヤドモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、様々な種類の産業用ロボットが様々な製造現場で使用されている。図４に代表的な産業ロボットの構造を概念的に示す。
【０００３】
固定ベース２上には、回転ヘッド４がＳ軸の回りに回転自在に組み付けられ、第１サーボモータ６及び第１減速機８を介してＳ軸を中心として回転する。回転ヘッド４の上部には、第１アーム１０がＬ軸の回りに前後揺動自在に組み付けられ、第２サーボモータ１２及び第２減速機１４を介してＬ軸を中心として前後に揺動する。第１アーム１０の上部には、第２アーム１６がＵ軸の回りに上下揺動自在に組み付けられ、第３サーボモータ１８及び第３減速機２０を介してＵ軸を中心として上下に揺動する。以上の構成で、エンドエフェクタＥを３次元的に駆動することができる。
【０００４】
前記第１〜第３減速機８、１４、２０は、第１〜第３サーボモータ６、１２、１８の出力を低速高トルクに変換する機能が要求され、一般に偏心揺動型の内接噛合遊星歯車機構、あるいは撓み噛合い式の遊星歯車機構を利用した減速機が使用される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の産業用ロボットにおいては、例えば、第２アーム１６を駆動する第３サーボモータ１８に不具合があり、これを修理、あるいは交換しようとした場合に、大掛かりな準備作業をしなければならないという問題があった。
【０００６】
即ち、産業用ロボットの停止中には第３サーボモータ１８のブレーキ作用により第２アームは固定されている。しかし、（第３減速機２０を第２アーム１６に取り付けたまま）第３サーボモータ１８を何らの準備作業も無しでただ単に取り外すと、第２アーム１６の自重によって第３減速機が逆回転し、第２アーム１６がＵ軸回りに下方に落下してしまい、エンドエフェクタＥを損傷してしまう恐れがある。そのため、該第２アーム１６が下方に落下しないように何らかの方法で支えるという準備作業を行なう必要があったものである。
【０００７】
この第２アーム１６を支持するという準備作業は、一般に該第２アーム１６がかなり高所に存在しており、且つ相当の重量があることから、それなりに大掛かりなものとならざるを得ず、ときに、サーボモータ自体の交換よりもはるかに長い時間と大きな労力を必要とした。そのため、結果として第３サーボモータ１８を交換するためには大きなコスト的負担を必要とした。
【０００８】
本発明は、このような問題に対処するための１つの回答として、極めて簡単な構成でこうした不具合を解消することを可能とする減速機及びギヤドモータを提供することをその課題としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、入力軸と、該入力軸の周りで偏心揺動回転する外歯歯車と、ケーシングに固定されると共に前記外歯歯車が内接噛合する内歯歯車と、前記外歯歯車の自転成分のみを出力として取り出す出力軸と、を備えた偏心揺動型の内接噛合遊星歯車構造を有する減速機であって、当該減速機の外部から内部に向けて係止部材を挿入することにより、当該減速機中の回転部材の回転を固定可能としたことにより、上記課題を解決したものである。
【００１０】
上述したような問題に対する対策はいくつか考えられるが、産業用ロボットの第２アームを第１アームに対して固定する、あるいは第１アームを回転ヘッドに対して固定するという発想の下でこの種の問題を解決しようとすると、当該産業用ロボット全体に及ぶ構造上の改変が必要となり、抜本的な設計変更が必要となる。
【００１１】
本発明に係る減速機は、ケーシングの外部から内部に向けて係止部材を挿入することにより、ケーシング中の回転部材を固定することができる。減速機の回転部材を固定すれば、必然的に該減速機の出力軸を固定することができ、結果としてアーム等の被駆動部材を固定することができる。
【００１２】
減速機は産業用ロボットにおいては独立した部品であり、その改造は低コストで実現でき、且つ産業用ロボットについては特に設計変更を必要としない。この結果、極めて低コストで上述したような問題を解決することができる。
【００１３】
なお、本発明に係る減速機は、これ自体その用途が産業用ロボットに限定されるものではなく、例えば、ＯＡ機器の駆動系の減速機、あるいはコンベアの設置角度を変更するための駆動系の減速機のように、制動機能、或いはロック機能付きのモータ等が外れることによって被駆動系の保持が不可能となるような用途等に用いられている減速機に同様に適用可能である。
【００１４】
本発明においては、係止部材を用いてどのようにして減速機中の回転部材の回転を固定するかについては特に限定されない。
【００１５】
例えば、前記係止部材を、当該減速機の出力軸の外周に当接させることにより、該出力軸の回転を固定可能としてもよい。
【００１６】
あるいは、前記係止部材を、前記ケーシングの外部から前記内歯歯車を貫通して外歯歯車の外歯と係合又は当接させることにより、該外歯歯車の揺動回転を固定する構成を採用することもできる。
【００１７】
この場合、前記内歯歯車の内歯をローラピンによって形成し、且つ該ローラピンの配置を所定の間隔で間引くことによりローラピン間の間隔が大きい部分を確保し、前記係止部材を、このローラピン間の間隔が大きい部分のスペースを利用して内歯歯車を貫通させるようにすると、多少径の太い係止部材であっても、内歯歯車の内歯と干渉することなく、支障なく外歯歯車を固定することができる。
【００１８】
なお、本発明の場合、ケーシングを貫通して係止部材を挿入する場合には、係止部材を該ケーシングの内部に挿入するための孔に、当該減速機の給排脂孔の機能を兼用させるようにすると、ケーシングに新たな孔を開けなくても済む。
【００１９】
又、本発明は、その機能上、モータと組み合わせて使用されることが多いと考えられるが、係止部材として、該減速機とモータとを連結していた連結ボルトを利用するようにすると、係止部材を別途調達する必要がなく、実用性をより向上させることできる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態の例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明の実施形態に係る減速機を示している。
【００２２】
便宜上、この減速機３０の概略構成から説明する。この減速機３０は、入力軸３２と、該入力軸３２の周りで偏心揺動回転する外歯歯車３４と、ケーシング３６に固定されると共に外歯歯車３４が内接噛合する内歯歯車３８と、外歯歯車３４の自転成分のみを出力として取り出す出力フランジ４０（出力軸）とを備える。即ち、いわゆる偏心揺動型の内接噛合遊星歯車構造と称される減速機構を有する減速機である。
【００２３】
入力軸３２は図示せぬモータの出力軸が挿入される中空部４２を備え、先端にピニオン４４が形成されている。このピニオン４４には円周方向において３枚配置された従動歯車４６が噛合している。それぞれの従動歯車４６の中央部には偏心体軸５０がスプライン５２を介して係合されている。又、各偏心体軸５０には２個の偏心体４８が一体的に形成されている。
【００２４】
前記２枚の外歯歯車３４には貫通孔５４が形成されており、この貫通孔５４の部分において該外歯歯車３４と偏心体軸５０の偏心体４８が軸受５６を介して係合している。なお、各偏心体軸５０に設けられている偏心体４８は、各外歯歯車３４毎にその偏心位相が揃えられている。
【００２５】
外歯歯車３４の外周にはトロコイド歯形の外歯５８が形成されている。この外歯５８はケーシング３６と一体化された内歯歯車３８の外ピン（ローラピン）６０と噛合している。外ピン６０は、半円状の凹部からなる外ピン穴６２に回転自在に組み込まれて「内歯」として機能するもので、この実施形態では細い円柱状に形成されている。図３から明らかなように、この外ピン６０は、２個ずつ交互に間引かれている。
【００２６】
外歯歯車３４の歯数と内歯歯車３８の歯数（正確には内歯歯車３８の本来の内歯の歯数に相当する外ピン穴６２の数）との差は「２」に設定されている。
【００２７】
偏心体軸５０は、軸受５７を介して減速機３０の軸方向両サイドに配置されたキャリヤ体６６及び出力フランジ４０に支持されている。キャリヤ体６６及び出力フランジ４０はキャリヤピン６８を介して一体化されており、全体が軸受７０、７２を介してケーシング３６に回転自在に支持されている。
【００２８】
この減速機３０では出力フランジ４０に形成したボルト孔７６にロボットアーム等の被駆動部材のフランジを貫通させたボルト（共に図示略）をねじ込むことにより、当該減速機３０全体が相手機械と連結され、該出力フランジ４０を介して被駆動部材に動力が出力されるようになっている。
【００２９】
ここで、ボルト１００、１２０がそれぞれケーシング３６の外部から内部に向けて挿入される係止部材に相当している。
【００３０】
ボルト１００は円周方向４カ所から挿入され、外歯歯車３４の外歯５８と係合又は当接することによって該外歯歯車３４の揺動回転を阻止する。具体的には外ピン６０を間引くことによって該外ピン６０間の間隔の大きい部分を確保し、この外ピン６０間の間隔が大きい部分のスペースを利用して内歯歯車３８を貫通してボルト１００を挿入している。内歯歯車３８はケーシング３６に固定されているため、間隔が大きい部分は予め知ることができる。
【００３１】
ボルト１００はその先端１００Ａが丸く加工され、且つその半径が内歯歯車３８の内歯を構成している外ピン６０の半径とほぼ同一に設定されている。そのためボルト１００は、外歯歯車３４の外歯５８と外ピン６０とが噛合する態様と極めて類似した態様で外歯歯車３４の外歯５８と係合可能である。なお、この実施形態では歯数の関係から４本のボルト１００のうち２本は外歯５８の谷と係合し、残りの２本は外歯５８の山と当接している。
【００３２】
一方、出力フランジ４０の外周の回転を阻止するために挿入されるボルト１２０は、同様に円周方向の４カ所から挿入され、該出力フランジ４０の外周に強く当接される。
【００３３】
これらのボルト１００、１２０のいずれか一方（又は双方）は、通常使用時においては減速機３０と図示せぬモータとを連結するための連結ボルトとして使用されているものである。従って、通常使用時には図示の位置には存在しない。
【００３４】
ボルト１００、１２０の挿入口３６Ａ、３６Ｂのいずれか一方（又は双方）は、（蓋付の）給排脂孔として利用される。
【００３５】
なお、図の符号７４は産業用ロボット本体のカバーである。
【００３６】
次にこの減速機３０の作用を説明する。
【００３７】
図示せぬモータの回転によって入力軸３２が回転すると、ピニオン４４、従動歯車４６を介して偏心体軸５０が回転する。その結果、該偏心体軸５０に一体的に設けられている偏心体４８が偏心体軸５０の軸心Ｅｏに対して偏心回転する。各外歯歯車３４と係合している３個の偏心体４８は、各外歯歯車３４毎にその偏心位相が揃えられているため、３個の偏心体４８と軸受５６を介して係合しているそれぞれの外歯歯車３４が内歯歯車３８の外ピン６０と噛合しながら揺動回転する。外歯歯車３４の歯数と内歯歯車３８の歯数（正確には内歯歯車３８の本来の内歯の歯数に相当する外ピン穴６２の数）との差は「２」に設定されているため、各偏心体４８が１回転すると外歯歯車３４と内歯歯車３８の位相が相対的に２歯分だけずれる。この結果、３つの偏心体軸５０はキャリヤ体６６及び出力フランジ４０に支持されたまま（このずれに相当する分）ゆっくりと入力軸３２の周りを公転し、この公転が出力フランジ４０から出力として取り出されることになる。
【００３８】
モータを交換する際には、減速機３０とモータとを連結していた（連結）ボルト１００、１２０を外す。そのため、この外したボルト１００、１２０のうちの一部を本実施形態に係る係止部材として利用する。
【００３９】
即ち、先ず、ケーシング３６の外部から内歯歯車３８を貫通してボルト１００を４本挿入し、外歯歯車３４の外歯５８と係合又は当接させる。すると、外歯歯車３４はその揺動回転ができなくなるため、偏心体軸５０が入力軸３２の周りを公転することもできなくなり、出力フランジ４０の回転が阻止される。
【００４０】
一方、ボルト１２０の方も円周方向の４カ所から挿入され、出力フランジ４０の外周に強く当接することにより、ケーシング３６と出力フランジ４０とを一体化し、やはり該出力フランジ４０の回転を阻止する。そのため、出力フランジ４０と連結されている被駆動部材（例えば産業用ロボットのアーム）もその時点での位置を保持するようになり、特に外部からの支持がなくても落下したりすることはなくなる。この結果、従来モータ交換の際に準備作業としてやらざるを得なかった「アームを支持する」という作業を省略できる。
【００４１】
なお、この実施形態では、２組のボルト１００、１２０が係止部材として共にケーシング３６の内部に挿入されていたが、実際には、必ずしもこのように２組のボルト１００、１２０の双方を同時に挿入する必要はないことが多い。その場合はいずれか一方を省略しても良い。
【００４２】
また、上記実施形態では、減速機の構造として、いわゆる振り分けタイプの偏心揺動型の内接噛合遊星歯車構造が採用されていたが、その他にも例えば、入力軸の外周に偏心体を有し、この偏心体に外歯歯車が組み込まれる中央入力タイプの偏心揺動型の内接噛合遊星歯車構造であってもよい。
【００４３】
また、係止部材の具体的な形状、あるいは係止部材による回転部材の具体的な係止構造についても特に限定されない。
【００４４】
【発明の効果】
本発明によれば、減速機の外部から係止部材を挿入するという極めて簡単な構成で減速機の出力軸を固定することができる。その結果、当該減速機が組み込まれている産業用ロボット等の本来の機器或いは装置の被駆動部分を何ら支持することなく容易に保持することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る減速機の図２の矢視Ｉ−Ｉ線に沿う断面図
【図２】上記減速機を図１の矢視II方向から見たときの半分を示す左側面図
【図３】図１の矢視III-III線に沿う断面図
【図４】産業用ロボットの概略構造示す概念図
【符号の説明】
３０…減速機
３２…入力軸
３４…外歯歯車
３６…ケーシング
３６Ａ、３６Ｂ…給排脂孔
３８…内歯歯車
４０…出力フランジ
４６…従動歯車
４８…偏心体
５０…偏心体軸
５８…外歯
６０…外ピン（ローラピン：内歯）
６２…外ピン穴
１００、１２０…（連結）ボルト（係止部材）
１００Ａ、１２０Ａ…給排脂孔
【図１】
0003893302.tif 000002
【図２】
0003893302.tif 000003
【図３】
0003893302.tif 000004
【図４】
0003893302.tif 000005