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Patent Searching and Data


Title:
GEAR DEVICE AND ROTATION SECTION STRUCTURE ADAPTED FOR INDUSTRIAL ROBOT AND USING THE GEAR DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/017143
Kind Code:
A1
Abstract:
A rotation section structure for a robot has a rotation section having low center of gravity and resultant stability that are achieved by downsizing a gear device used for the structure. The gear device has an input gear fixed to a motor output shaft, an internally toothed gear, an externally toothed gear meshing with the internally toothed gear and rotating while revolving around the center axis of the internally toothed gear, a carrier rotatably supported within the internally toothed gear and rotating about the center axis of the internally toothed gear as the externally toothed gear rotates, crankshafts rotatabgly supported by the carrier and causing the externally toothed gear to revolve around the center axis of the internally toothed gear, transmission gears each provided at the center of each corresponding crankshaft, and circular hollow cylindrical gears each meshing with the transmission gear of each corresponding crankshaft and to which rotation of the input gear is transmitted. The circular hollow cylindrical gears are located on the radially inner side of an imaginary circle passing through the centers of rotation of the crankshafts and are rotatably supported by the carrier. The input gear and the circular hollow cylindrical gears mesh with each other at the center in the axial direction of the carrier.

Inventors:
NAKAMURA KOJI
Application Number:
PCT/JP2008/063635
Publication Date:
February 05, 2009
Filing Date:
July 30, 2008
Export Citation:
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Assignee:
NABTESCO CORP (JP)
NAKAMURA KOJI
International Classes:
F16H1/32; B25J17/00
Foreign References:
JPH0957678A1997-03-04
JP2007056897A2007-03-08
JP2006046664A2006-02-16
JP2006226370A2006-08-31
Other References:
See also references of EP 2172671A4
Attorney, Agent or Firm:
OGURI, Shohei et al. (7-13Nishi-Shimbashi 1-chome,Minato-k, Tokyo 03, JP)
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Claims:
 モータの出力軸に固定され、中心軸から離隔して配置される入力歯車と、
 内歯歯車と、
 前記内歯歯車に噛合いながら前記内歯歯車の中心軸回りに公転しながら自転する外歯歯車と、
 前記内歯歯車の内部に自転可能に支持されており、前記外歯歯車の自転に伴って前記内歯歯車の中心軸回りに自転するキャリアと、
 前記キャリアに自転可能に支持されており、前記外歯歯車を前記内歯歯車の中心軸回りに公転させる複数のクランク軸と、
 前記各クランク軸の中央部に設けた伝達歯車と、
 前記各クランク軸の前記伝達歯車に噛合うとともに前記入力歯車から回転が伝達される円筒歯車と、を備え、
 前記円筒歯車は、前記各クランク軸の自転中心を通る仮想円より放射方向内側に位置し且つ前記キャリアに自転可能に支持され、
 前記入力歯車と前記円筒歯車とが、前記キャリアの軸方向中央部に配置され、前記入力歯車から前記円筒歯車へ回転が伝達される歯車装置。
 前記入力歯車及び前記円筒歯車に噛合うように前記キャリアに自転可能に支持されている中間歯車を配置した請求項1に記載の歯車装置。
 前記中間歯車が、前記キャリアに固定された軸とその軸の周囲に回転自在に配設した歯車で構成されている請求項2に記載の歯車装置。
 前記入力歯車と前記キャリアとの間に、オイルシールを設けた請求項1から3いずれかに記載の歯車装置。
 前記円筒歯車の内部に、両端が前記キャリアに固定された保護筒を設けた請求項1から4いずれかに記載の歯車装置。
 前記外歯歯車の対向面側に凹部が形成され、前記円筒歯車が、該凹部に取り囲まれた空間に収容される請求項1から5いずれかに記載の歯車装置。
 前記歯車装置を介して相対回転可能に接続された固定部及び回転部と、
固定部及び回転部を前記歯車装置を介して相対回転させるモータと、を備えた産業用ロボットの旋回部構造であって、
 前記モータが前記相対回転の回転中心からオフセットした位置で前記回転部に固定され、
 前記歯車装置の内歯歯車が前記固定部に固定され、
 前記歯車装置のキャリアが前記回転部に固定されていることを特徴とする請求項1から6いずれかに記載の歯車装置を用いた産業用ロボットの旋回部構造。
Description:
歯車装置及び歯車装置を用いた 業用ロボットの旋回部構造

 本発明は、産業用ロボットの旋回部など 用いられる歯車装置に関する。

 従来の産業用ロボットの旋回部構造とし は、例えば以下の特許文献1に記載されてい るものが知られている。

特開平9-57678号公報

 この産業用ロボットの旋回部構造は、固 部と、回転部と、固定部と回転部との間に 置され、複数のクランク軸を有し、クラン 軸に付与された回転駆動力を減速して回転 に伝達し回転部を回転させる偏心差動型減 機と、回転部に取付けられたモータと、モ タの出力軸に固定された第1伝達部材と、ク ランク軸のうち特定のクランク軸に固定され 、第1伝達部材から直接回転駆動力を受けて 定のクランク軸を回転させる第2伝達部材と 第2伝達部材からの回転駆動力を受けて回転 する円筒状歯車と、特定のクランク軸以外の 各クランク軸に固定され、円筒状歯車に噛合 うことで各クランク軸を回転させる外歯車と 、を備えている。

 このような従来の産業用ロボットの旋回部 造においては、特定のクランク軸だけにモ タからの駆動力を伝達させるため、その特 のクランク軸だけを回転部側に長くして、 のクランク軸の先端部にモータからの駆動 をギヤあるいはプーリーを介して伝達させ いた。そのため、モータの位置が減速機に して離隔し、モータの回転部への取付け位 が高くなっていた。従って、回転部の重心 高くなり、ロボットの旋回部としては好ま くなかった。
 また、特定のクランク軸と残りのクランク とで形状が異なるため、クランク軸が2種類 必要になり、部品点数が多くコストアップと なっていた。

 本発明は、歯車装置をコンパクトにして ボットの旋回部構造に用いることにより、 転部の重心が低く安定した旋回部構造を提 することを目的とする。

 第1の発明の歯車装置は、モータの出力軸に 固定され、中心軸から離隔して配置される入 力歯車と、内歯歯車と、内歯歯車に噛合いな がら内歯歯車の中心軸回りに公転しながら自 転する外歯歯車と、内歯歯車の内部に自転可 能に支持されており、外歯歯車の自転に伴っ て内歯歯車の中心軸回りに自転するキャリア と、キャリアに自転可能に支持されており、 外歯歯車を内歯歯車の中心軸回りに公転させ る複数のクランク軸と、各クランク軸の中央 部に設けた伝達歯車と、各クランク軸の伝達 歯車に噛合うとともに入力歯車から回転が伝 達される円筒歯車と、を備え、円筒歯車は、 各クランク軸の自転中心を通る仮想円より放 射方向内側に位置し且つキャリアに自転可能 に支持され、入力歯車と円筒歯車とが、キャ リアの軸方向中央部で噛合っている。
 また、第2の発明として、入力歯車及び円筒 歯車に噛合うようにキャリアに自転可能に支 持されている中間歯車を配置している。
 また、第3の発明として、中間歯車が、キャ リアに固定された軸とその軸の周囲に回転自 在に配設した歯車で構成されている。
 また、第4の発明として、入力歯車とキャリ アとの間に、オイルシールを設けている。
 また、第5の発明として、円筒歯車の内部に 、両端がキャリアに固定された保護筒を設け ている。
 また、第6の発明として、前記外歯歯車の対 向面側に凹部が形成され、前記円筒歯車が、 該凹部に取り囲まれた空間に収容される。
 さらに、第7の発明として、歯車装置を介し て相対回転可能に接続された固定部及び回転 部と、固定部及び回転部を前記歯車装置を介 して相対回転させるモータと、を備えた産業 用ロボットの旋回部構造であって、モータが 相対回転の回転中心からオフセットした位置 で回転部に固定され、歯車装置の内歯歯車が 固定部に固定され、歯車装置のキャリアが回 転部に固定されている。

 第1の発明によれば、モータの出力軸に固定 された入力歯車が歯車装置の軸方向中央部ま で入り込んだ形態であるので、歯車装置全体 をコンパクトにできる。
 また、第2の発明によれば、モータの出力軸 を更に放射方向の外方にオフセットできるた め、中空孔が更に大きくできる歯車装置とす ることができる。
 また、第3の発明によれば、中間歯車の支持 構造を安価にすることができる。
 また、第4の発明によれば、歯車装置からモ ータ側への潤滑剤の侵入を防ぐことができる 。
 また、第5の発明によれば、歯車装置に設け た中空孔に潤滑剤が侵入することを防ぐこと ができる。
 また、第6の発明によれば、更に、歯車装置 全体をコンパクトにできる。
 また、第7の発明によれば、回転部がコンパ クトで重心が低く、安定した旋回部構造を提 供することができる。

本発明に係る第一実施例の断面図であ 。 図1のA-A断面図である。 図2のB-B断面図である。 入力歯車、中間歯車、円筒歯車及びク ンク軸の伝達歯車の噛合い関係を示した図 ある。 本発明に係る歯車装置を産業用ロボッ の旋回部構造に適用した図である。 本発明に係る第二実施例の断面図であ 。

符号の説明

100,200・・・歯車装置
1・・・モータ
2,202・・・入力歯車
4,204・・・内歯歯車
5,205・・・外歯歯車
6,206・・・キャリア
7,207・・・クランク軸
15,215・・・伝達歯車
20,220・・円筒歯車
23,223・・・オイルシール
40,240・・・保護筒
50,250・・・中間歯車

(第一実施例)
 以下、本発明の第一実施例を図面に基づい 説明する。
 図1乃至図5において、偏心揺動型の歯車装 100は、モータ1(図5参照)の出力軸に固定され 中心軸から離隔して配置される入力歯車2と 、複数のピン3からなる内歯を有する内歯歯 4と、内歯歯車4に噛合いながら内歯歯車4の 心軸回りに公転しながら自転する二個の外 歯車5と、内歯歯車4の内部に一対のアンギュ ラ玉軸受11を介して自転可能に支持されてお 、外歯歯車5の自転に伴って内歯歯車4の中 軸回りに自転するキャリア6と、キャリア6に 一対の円すいころ軸受12を介して自転可能に 持されており、外歯歯車5に形成された貫通 孔にそれぞれ収容される一対のクランク部7a 備えて外歯歯車5を内歯歯車4の中心軸回り 公転させる複数のクランク軸7と、各クラン 軸7の一対のクランク部7aの間の中央部(軸方 向中央部)に設けた伝達歯車15と、各クランク 軸7の伝達歯車15に噛合うとともに入力歯車2 ら回転が伝達される円筒歯車20とを備えてい る。

 キャリア6は外歯歯車5を挟むように一対の 板部6X,6Yから成っている。一方の端板部6Xに 複数(六個)の柱部8が一体的に形成され、各 部8の端部は他方の端板部6Yに形成した穴9に それぞれ挿入され、ボルト10で固定されて、 ャリア6を構成している。
 各外歯歯車5の外歯の数は、内歯歯車4の内 の数より若干(一枚乃至五枚)少ない。本実施 例においては、外歯歯車5の歯数は内歯歯車4 歯数よりも1つ少なくなっている。各外歯歯 車5は、その軸方向で中心から放射方向に離 した貫通孔17及び複数の貫通孔18が形成され いる。貫通孔17には入力歯車2が遊嵌し、各 通孔18には各柱部8が遊嵌している。
 クランク軸7は内歯歯車4の中心から放射方 に離隔して三個設けられている。一対の端 部6X,6Y及び外歯歯車5の各中央部(径方向中央 )には、中空孔29,31が形成されている。鋼材 らなる保護筒40は外歯歯車5の中空孔31に遊 するとともに、Oリング32を挟んでキャリア6 中空孔29に取付けられている。一個の円筒 車20は各クランク軸7の自転中心を通る仮想 より放射方向内側に位置しており、その円 歯車が各クランク軸の伝達歯車15に噛合い、 その内周が保護筒40に円筒ころ軸受21を介し 回転自在に支持されている。従って、円筒 車20は円筒ころ軸受21及び保護筒40を介して ャリア6に自転可能に支持されていることに る。なお、外歯歯車5の中空孔31は大径部31a 小径部31bとからなる段つき中空孔であり、 対の外歯歯車5の対向面側に大径部31aより形 成される凹部が互いに向かい合うように形成 されている。円筒歯車20は、この凹部に取り まれた空間に収容される。本実施形態にお ては、円筒歯車20が伝達歯車15より厚肉に形 成されているが、円筒歯車20を外歯歯車上に 成される2つの凹部に取り囲まれる空間に収 容することで、外歯歯車5間の軸方向距離を 達歯車15の高さ分のみに抑えることができ、 減速機が軸方向に更に短くなることに寄与し ている。

 一対の端板部の一方6Yは外歯歯車5の貫通孔1 7に遊嵌した突出部14が形成されている。ここ では、端板部の一方6Y側の外歯歯車5の貫通孔 17は端板部の他方6Xの外歯歯車5の貫通孔17よ 大きく形成され、その貫通穴17に端板部の一 方6Yから突出した突出部14が遊嵌される。端 部の他方6Xには貫通孔19が形成されている。 力歯車2は外歯車24を有し、貫通孔19及び貫 孔17に挿入され、その先端側端部は突出部14 形成した穴22にシェル形針状ころ軸受16を介 して回転自在に支持されている。入力歯車2( なわち、モータの出力歯車となる)の先端側 端部を軸受で支持させたことにより、入力歯 車2(モータ出力歯車)が固定されるモータの出 力軸とそれに噛合う歯車との軸間距離を決定 することができ、別途モータを取付けるため の回転位相合せピンを設ける必要がない。
 オイルシール23は入力歯車2の外周とキャリ との間に設けられている。入力歯車2のオイ ルシール23側の入力端部には、モータ1(図5参 )からの回転が伝達される。
 中間歯車50は平歯車本体51、固定軸52及び円 ころ軸受53を有しており、外歯歯車5にその 方向で中心から放射方向に離隔して形成さ た貫通孔44を通るよう配置されている。固 軸52の両端は、内歯歯車4の中心から放射方 に離隔した位置でキャリア6に形成した孔54 固定されている。平歯車本体51は円筒ころ軸 受53を介して固定軸52に回転自在に支持され いる。従って、中間歯車50は円筒歯車20及び 力歯車2と噛合いながら、キャリア6に自転 能に支持されていることになる。一対のオ ルシール30はキャリア6の両端部外周と内歯 車4の両端部内周との間に設けられている。
 図4は、入力歯車2、中間歯車50、円筒歯車20 びクランク軸の伝達歯車の噛合い関係を示 た図である。

 図5において、産業用ロボットの旋回部構造 200は、歯車装置100を介して相対回転可能に接 続された固定部300及び回転部400と、固定部300 及び回転部400を歯車装置100を介して相対回転 させるモータ1とを備えている。モータ1が相 回転の回転中心からオフセットした位置で 転部400の凹んだ部分に固定され、歯車装置1 00の内歯歯車4が固定部300にボルト301で固定さ れ、歯車装置100のキャリア6が回転部400にボ ト401で固定されている。
 電線、ケーブル、信号線、配管などの配線 500は、回転部400に形成した孔402、円筒体40 中空孔及びキャリア6の中空孔29の各内部を 過させている。当該内部を通過させる部材 回転しない方が良いならば、キャリア6を固 して内歯歯車4から減速回転を取り出すこと が好ましい。

 次に第一実施例の作用について説明する。 車装置100の減速作用については簡潔に説明 る。
 キャリア6を固定する場合、モータ1からの 転が入力歯車2に伝達されると、中間歯車50 平歯車本体51及び円筒歯車20を回転させる。 筒歯車20の回転は各クランク軸7の伝達歯車1 5に伝達され、各クランク軸7は外歯歯車5を内 歯歯車4に対して偏心揺動運動させる。外歯 車5が内歯歯車4に噛合っていることに起因し て、内歯歯車4が減速回転された出力となる 内歯歯車4を固定する場合は、キャリア6が減 速回転された出力となる。
 ここで、円筒歯車20は、各クランク軸7の自 中心を通る仮想円より放射方向内側に位置 且つキャリア6に自転可能に支持されている ので、即ち、モータ1の出力軸に固定された 力歯車2が歯車装置100の軸方向中央部まで入 込んだ形態であるので、歯車装置全体をコ パクトにできる。
 また、中間歯車50が入力歯車2及び円筒歯車2 0に噛合うようにキャリア6に自転可能に支持 れているので、入力軸を更に放射方向の外 にオフセットできるため、中空孔が更に大 くできる歯車装置とすることができる。

 また、中間歯車50が、キャリア6に固定され 固定軸52とその固定軸52の周囲に回転自在に 配設した歯車本体51で構成されているので、 間歯車50の支持構造を安価にすることがで る。
 また、入力歯車2とキャリア6との間に、オ ルシール23を設けているので、歯車装置100か らモータ1側への潤滑剤の侵入を防ぐことが きる。
 また、円筒歯車20の内部に、両端がキャリ 6に固定された保護筒40を設けているので、 車装置100に設けた中空孔29に潤滑剤が侵入す ることを防ぐことができる。
 また、モータ1が相対回転の回転中心からオ フセットした位置で回転部400に固定され、記 歯車装置100の内歯歯車4が固定部300に固定さ 、歯車装置100のキャリア6が回転部400に固定 れているので、回転部400がコンパクトで重 が低く、安定した旋回部構造にできる

(第二実施例)
 次に、本発明の第二実施例を図面に基づい 説明する。
 図6において、偏心揺動型の歯車装置200は第 一実施例の歯車装置100の中間歯車50を省略し 形態であって、それ以外の構成は第一実施 の歯車装置100とほぼ同様である。
 すなわち、偏心揺動型の歯車装置200は、入 歯車(モータ出力歯車)202と、複数のピン201 らなる内歯を有する内歯歯車204と、内歯歯 204に噛合いながら内歯歯車204の中心軸回り 公転しながら自転する二個の外歯歯車205と 内歯歯車204の内部に一対のアンギュラ玉軸 211を介して自転可能に支持されており、外 歯車205の自転に伴って内歯歯車204の中心軸 りに自転するキャリア206と、キャリア206に 転可能に支持されており、外歯歯車205を内 歯車204の中心軸回りに公転させる複数のク ンク軸と、各クランク軸の中央部に設けた 達歯車と、各クランク軸の伝達歯車に噛合 とともに入力歯車202とも噛合って回転が伝 される円筒歯車220とを備えている。
 入力歯車202は円筒歯車220に噛合う外歯224を し、キャリア206及び外歯歯車205に挿入され その先端側端部はキャリア206Yにシェル形針 状ころ軸受216を介して回転自在に支持され、 その入力側端部はキャリア206Xにラジアル玉 受217を介して回転自在に支持されている。
 入力歯車202の入力端部にはモータからの回 が伝達されるのであるが、入力歯車202はこ ように両端が支持されているので、該入力 部にプーリーを固定してモータからの回転 ベルトを介して該プーリーへ伝達すること 可能である。

 次に、第二実施例の作用について説明する 歯車装置200は、第一実施例の歯車装置100が えていた中間歯車50を省略して円筒歯車220 回転させることが可能な形態であり、部品 数の少ない安価な歯車装置にできる。
 以上のように本発明を実施例により説明を たが、本発明はこれらに限定されるもので なく、本発明の技術的思想の範囲で各種の 更が可能である。例えば、伝達歯車15及び 筒歯車20を二枚の外歯歯車5の間に挟むよう 配置したが、これらの歯車を外歯歯車5と一 の端板部6の一方との間で挟むように配置し てもよい。また、実施例における軸受の形態 も例示であり、これに限定されるものではな い。

 本発明は、あらゆる産業分野に用いられ 偏心揺動型の歯車装置に利用できる。特に 産業ロボットの関節部や回転テーブル装置 工作機械の工具自動交換装置に用いられる 心揺動型の減速装置に最適である。