JPS63180751A - 調和減速機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は産業用ロボット等の産業用機械に用いられる調
和減速機に関し、特に産業用ロボットの関節に好適な調
和減速機に関する。

［従来の技術］ 従来のこの種の減速機を第３図ないし第５図に基づいて
説明する。第３図及び第４図は調和減速機の要部を示す
軸方向断面図及び軸に直交する方向の断面図である。各
図から明らかなように、環状のサーキュラ−スプライン
（１）内周面には歯車（１ａ）が形成され、該歯車（ｌ
ａ）に対応して筒状のフレキシブルスプライン（２）の
歯車（２ａ）が第３図、第４図に示したように挿設され
ている。この場合、例えば上記サーキュラ−スプライン
の歯車（１ａ）の歯数をｎ＋２とすれば他方の歯車（２
ａ）の歯数はｎに形成され、歯車（１ａ）の方が歯車（
２ａ）より歯数が多く形成されているのが一般的である
。また、第３図からも明らかなようにフレキシブルスプ
ライン（２）は全体が薄膜状の筒状に形成され外力を付
加すると容易に弾性変形し得るものである。

更に該フレキシブルスプラインの歯車（２ａ）に対応さ
せて楕円形状の外周面を有するウェーブジェネレータ（
４）が回転自在に挿設されている。従って上記フレキシ
ブルスプラインの歯車（２ａ）は該ウェーブジェネレー
タ（４）の楕円形状に沿った楕円に弾性変形してその長
径部が上記サーキュラ−スプラインの歯車（１ａ）と噛
合するように構成されている。尚、（１ｂ）はサーキュ
ラ−スプライン（１）を装置に固定するためのボルト孔
であり、（２ｂ）は出力軸を連結するためのボルト孔で
ある。

このように噛合したウェーブジェネレータ（４）には軸
支持部材（５）を介して入力軸（図示せず）が挿着され
、入力軸の回転をウェーブジェネレータ（４）に伝達し
、ウェブジェネレータ（４）が１回転するとフレキシブ
ルスプライン（２）はその間ウェーブジェネレータ（４
）の形状に従って弾性変形しつつその歯車（２ａ）がサ
ーキュラ−スプラインの歯車（１ａ）に１歯ずつ順次噛
み合って、進行し結局フレキシブルスプライン（２）は
（−２／ｎ）回転することになる。つまり、該減速機で
は（−２／ｎ）の減速比が得られることになる。得られ
た減速回転はフレキシブルスプライン（２）の他端に連
結された出力軸（図示せず）によって減速伝達されるこ
とになる。

該調和減速機をある種の産業装置に１体的に適用した状
態を示すのが第５図である。

同図によれば、サーキュラ−スプライン（１）は装置（
６）の空孔（８ａ）端に長ボルト（７）によって固定さ
れている。該サーキュラ−スプライン（１）に対してフ
レキシブルスプライン（２）、ウェーブジェネレータ（
４）が挿設され、該ウェーブジェネレータ（４）に対し
て軸支持部材（５）を介して入力軸（８）が挿着されて
いる。更にフレキシブルスプライン（２）の出力側には
出力軸（９）が長ボルト（１０）を介して連結されてい
る。該出力軸（９）と装置（６）とにはポールベアリン
グ（１１）が介装され出力軸（８）の軸芯ブレを防止し
ている。

該構成によれば入力軸（８）の回転は、サーキュラ−ス
プライン（１）、フレキシブルスプライン（２）及びウ
ェーブジェネレータ（４）を備えた調和減速機を介して
出力軸（９）を（−２／ｎ）の減速比で回転させること
になる。フレキシブルスプライン（２）及びサーキュラ
−スプライン（１）が回転すると、その際フレキシブル
スプライン（２）はピッチ歯（２ａ）がサーキュラ−ス
プライン（１）のピッチ歯車（１）のピッチ歯車（１ａ
）より歯数が２枚少ないことから、その分だけ、つまり
サーキュラ−スプライン（１）のピッチ歯車（１ａ）の
数をｎ枚とすれば２／ｎだけフレキシブルスプライン（
２）は減速される。得られた減速回転はフレキシブルス
プライン（２）の他端に連結された出力軸（９）を介し
て他の機構（図示せず）に伝達される。尚、出力軸（８
）は長ボルト（１０）によってフレキシブルスプライン
（２）に連結されている。また□他部材（６）と出力軸
（９）間にはポールベアリング（１１）が挿着されてお
り、出力軸（８）の回転を円滑ならしめている。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記調和減速機によれば、サーキュラ−スプライン（１
）の入力軸（８）及びフレキシブルスプライン（２）の
出力軸（９）はいずれもそれぞれの回転軸線上に配設せ
ざるを得ない。そのため、例えば該調和減速機を産業用
ロボットの腕を構成する関節に適用した場合には、腕を
操作するに必要な配線あるいは駆動用の油圧、空圧配管
を調和減速機の外側に配設せざ−るを得す、従って配線
、配管に必要なスペースを余分に確保する必要があった
。

本発明は上記のような配線、配管上のスペースを節約し
て調和機及びこれに関連する機器の配設空間をコンパク
ト化することのできる調和減速機を提供することを目的
とするものである。

［問題点を解決するための平成］ 本発明では、従来の調和減速比におけるサーキュラ−ス
プラインとウェーブジェネレータの配設関係を逆にした
ものである。らまり、サーキュラ−スプラインの歯車を
筒状体外周面に形成し、該歯車より歯数の多い歯車を筒
状体内周面に有するフレキシブルスプラインを上記サー
キュラ−スプラインの歯車に対応して嵌装し、さらに該
フレキシブルスプラインの歯車を楕円形に拘束して該歯
車の一部を上記サーキュラ−スプラインの歯車の一部に
噛合させる楕円内周面の形成されたウェーブジェネレー
タを嵌装したものである。

［作用］ 本発明によれば、ウェーブジェネレータが回転すると、
その回転に伴ないフレキシブルスプラインが弾性変形し
つつその歯車が１歯ずつサーキュラ−スプラインの歯車
に噛み合って予め設定した減速比でもってフレキシブル
スプラインから減速回転が伝達される。

［実施例コ 以下第１図及び第２図に基づいて、従来と同−又は相当
部分には同一符号を付して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す第３図相当図である。

本実施例ではサーキュラ−スプライン（１）とウェーブ
ジェネレータ（４）との位置関係を逆転させた点に特徴
を有する。本実施例では、サーキュラ−スプライン（１
）の歯車（ｌａ）がフレキシブルスプライン（２）の歯
車（２ａ）に対して内側から噛み合うように構成されて
いる。つまり、上記サーキュラ−スプライン（１）はそ
の歯車（１ａ）が筒状体の外周面に形成されたもので、
該歯車（１ａ）がフレキシブルスプライン（２）の筒状
体内周面に形成された歯車（２ａ）相当部に嵌装されて
いる。該歯車（２ａ）は前者の歯車（１ａ）よりも歯数
を多く形成されており、前者の歯車（１ａ）は後者の歯
車（２ａ）に対応して遊嵌されている。

さらに、フレキシブルスプライン（２）の歯車（２ａ）
に相当する外周面には内周面（４ａ）が楕円形状に形成
されたウェーブジェネレータ（４）が嵌合し、従来と同
様に薄膜状に形成されたフレキシブルスプラインの歯車
（２ａ）を楕円形状に弾性変形させている。勿論フレキ
シブルスプライン（２）とウェーブジェネレータ（４）
間には従来と同様にポールベアリング（３）が介装され
ている。更に本実施例ではウェーブジェネレータ（４）
はフレキシブルスプライン（２）の他サーキュラースプ
ライン（１）に対してもポールベアリング（３）を介し
て回転自在に係合している。このようにウェーブジェネ
レータ（４）が外側からフレキシブルスプライン（２）
の歯車（２ａ）を楕円形状に弾性変形させた結果、該歯
車（２ａ）はサーキュラ−スプラインの歯車（１ａ）に
対して第１図に示したように部分的に噛み合うことにな
る。

然して上記ウェーブジェネレータ（４）に対して回転を
付与するとフレシキブルスプラインの歯車（２ａ）はサ
ーキュラ−スプラインの歯車（１ａ）に対してｌ歯ずつ
周方向に進み、従来装置と同様に予め設定された減速比
でもってフレキシブルスプライン（２）を回転させるこ
とになる。

更に本実施例装置の特徴は、ウェーブジェネレータ（４
）を減速機の最外周に位置させた結果、回転は軸芯に挿
着する入力軸によらず、例えばウェーブジェネレータ（
２）の外周面に形成する歯車（図示せず）によるために
、軸芯の延長上に自由空間（Ｓ）を形成することができ
る。従って該空間（Ｓ）を配線、配管用の空間として利
用することができる。

上記調和減速機を産業用ロボットの関節に適用した具体
的実施例を示したものが第２図である。

同図は関節を拡大して示した断面図であり、減速機は上
腕（１２）と前腕（１３）の関節に配設されている。つ
まり、該減速機を介して前腕（１３）は関節を中心に揺
動自在に構成されている。この構成を更に詳述すると、
上腕（１２）の関節に減速機のサーキュラ−スプライン
（１）及びウェーブジェネレータ（４）とが位置し、フ
レキシブルスプライン（２）は前腕（１３）に位置して
いる。そして前腕（１３）の揺動中心が減速機の各構成
要素の軸芯と一致するように構成されている。

つまり、サーキュラ−スプライン（１）は長ボルト（７
）によって上腕（１２）の関節位置に固定されている一
方、フレキシブルスプライン（２）は長ポル）　（１０
）によって前腕（１３）の関節位置に固定されている。

更に本実施例では前腕（１３）の重量が直接フレキシブ
ルスプライン（２）に加わらぬようにサーキュラ−スプ
ライン（１）から前腕（１３）側延長部に亘り円筒状の
継手（１４）が長ポル）　（１５）によって連結されて
いる。

然して、上記上腕（１２）に配設されたウェーブジェネ
レータ（４）の外周面には歯車（４ｂ）が形成され、該
歯車（４ｂ）に対してモータ（１６）の歯車（１７）が
噛み合っている。従ってモータ（１６）が回転すると歯
車（１７）を介してウェーブジェネレータ（４）に回転
が伝達される。ウェーブジェネレータ（４）の回転によ
って上述した理由からフレキシブルスプライン（２）は
所定の減速比をもって減速回転する。

減速回転すると該フレキシブルスプライン（２）に連結
された前腕（１３）が該減速回転を得て揺動することに
なる。

尚、前腕（１３）には上述の如く継手（１４）が位置し
ているため、該継手（１４）と前腕（１３）にポールベ
アリング（１８）が介装され前腕（１３）の揺動動作を
円滑なものにしている。該ポールベアリング（１８）は
下端面に接触させてポル）　（１８）によって取付けた
押え板（２０）によって固定されている。

また上腕（１２）上面及び前腕（１３）下面にはそれぞ
れカバー（２１）が取付けられている。

本実施例では、調和減速機の軸芯に自由空間（Ｓ）があ
るために、該空間（Ｓ）にケーブル（２２）等を通すこ
とができるなど、関節部における設計上の自由度が大き
くなって、装置の簡素化を図ることができる。

尚、本実施例に用いたサーキュラ−スプライン（１）と
ウェーブジェネレータ（４）間のポールベアリング（３
）はなくてもよく、またウェーブジェネレータ（４）に
動力を伝達する手段は歯車以外のプーリ、チェーン、摩
擦車などであってもよい。

またウェーブジェネレータ（４）内周面は数学的に求め
られる厳密な意味での楕円形状に形成されている必要の
ないことは本発明の趣旨からも明らかである。要はサー
キュラ−スプラインの歯車（１ａ）に対してフレキシブ
ルスプラインの歯車（，２ａ）を部分的に噛み合わせる
ことのできる曲面に形成されておれば足りる。

［発明の効果］ 以上本発明によれば調和減速機の軸芯に自由空間を形成
し得ることから、該装置を適用した場合における該当部
位の設計上の自由度を得ることができ、従って適用する
装置の簡素化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図に本発明の一実施例装置を示す軸芯に沿う断面図
、第２図は本実施例装置を産業要ロボットの関節に適用
した場合を示す要部断面図、第３図は従来装置の第１図
相当図、第４図は第３図におけるｒＶ−ＩＶ線断面図、
第５図は従来装置をある種の装置に適用した要部断面図
である。 図において、 （１）はサーキュラ−スプライン、 （１ａ）はサーキュラ−スプライン（１）の歯車、（２
）はフレキシブルスプライン、 （２ａ）はフレキシブルスプライン（２）の歯車、（４
）はウェーブジェネレータ、 （４ａ）は楕円形状の内周面、 （Ｓ）は自由空間（貫通孔）。 なお、各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 代　　理　　人　　　大　　岩　　増　　雄第１図 第２図 第３図 ｈ 第４図 手続補正書（自発） 昭和　　年　　月　　日 ２、発明の名称 調和減速機 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住　所　　　　東京都千代田区丸の内二丁目２番３号名
　称　　（６０１）三菱電機株式会社代表者志岐守哉 ４、代理人 住　所　　　　東京都千代田区丸の内二丁目２番３号明
細書の発明の詳細な説明の欄、及び図面。 ６、補正の内容 （１）明細書第９頁第６行の「フレシキブルスプライン
ｊという記載を「フレキシブルスプライン」と補正する
。 （２）明細書第１１頁第１４〜１６行の「該ボールヘア
リング・・・されている。」という記載を［該ホールベ
アリング（１８）はそのインナーレース側がボルト（１
９ａ）により断手（１４）に取付けた押え板（２０ａ）
　によって、又そのアウターレース側がボルト（１９ｂ
）により前腕（１３）に取付けた押え板（２０ｂ）によ
って、それぞれ固定されている。」と補正する。 （３）図面の第２図、および第４図を別紙のとおり補正
する。 ７、添付書類の目録 図面　　　　　　　　　　　　　　１　道具　　上 第２図 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）筒状外周面に歯車が形成されたサーキュラースプ
   ラインとし、該歯車の歯数を超える歯車が筒状内周面に
   形成され該歯車によって上記歯車を囲繞すべく嵌装され
   た筒状フレキシブルスプラインと、該フレキシブルスプ
   ラインの歯車を楕円形状に拘束して該歯車を上記サーキ
   ュラースプラインの歯車の一部に噛合させつつ予め設定
   した減速比に減速回転させる楕円内周面の形成されたウ
   ェーブジェネレータとを備えたことを特徴とする調和減
   速機。
2. （２）上記サーキュラースプライン、フレキシブルスプ
   ライン及びウェーブジェネレータの回転中心に貫通孔が
   形成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の調和減速機。