JPS6337498Y2

JPS6337498Y2 -

Info

Publication number: JPS6337498Y2
Application number: JP1986004873U
Authority: JP
Priority date: 1986-01-16
Filing date: 1986-01-16
Publication date: 1988-10-04
Also published as: JPS61151079U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は、組立ロボツト等に使用するのに好適
な液圧式の原動装置に関するものである。

一般に、産業用ロボツトの腕関節部等に搭載さ
れる原動装置は、小形かつ軽量でしかも高い出力
トルクを発揮し得るものであることが望まれる。

そのため、近時、この種の原動装置として、リ
ング状のサーキユラスプラインの一端面側に蓋着
した支持部材とこの支持部材に開口端を臨接させ
て前記サーキユラスプラインの内側に配設されウ
エーブジエネレータに付勢されて前記サーキユラ
スプラインに噛合する薄肉カツプ状のフレスクス
プラインとを用いてモータ収容室を形成したハー
モニツク減速機と、この減速機の支持部材に支軸
を固着するとともにこの支軸回りに回転するケー
シングを前記モータ収容室内に配置しこのケーシ
ングに前記ウエーブジエネレータを設けてなる液
圧モータとを具備してなるものが考えられてい
る。

しかして、このものは、液圧モータの動力をハ
ーモニツク減速機を介して出力することができる
ので、高い出力トルクを発生させることができ、
しかも、ハーモニツク減速機内に前記液圧モータ
を収容しそのケーシングにウエーブジエネレータ
を一体的に設けているので、空間の有効利用と部
品点数の削減により小形化並びに軽量化を図るこ
とができるという特長を有しているが、単にこれ
だけのものでは、組立ロボツトの関節駆動源等と
して使用するには難点がある。

すなわち、組立作業等に使用する高級なロボツ
トでは、腕の位置がどこにあるのかを高精度で測
定してコンピユータ等の制御装置に信号を送り系
全体のフイードバツクを取ることが不可欠とな
る。そのため、ハーモニツク減速機の前段側に存
在する高速回転部で数百分割の角度位置検出信号
を出力させる必要がある。ところが、前述したよ
うな構成の原動装置は、高速回転部たる液圧モー
タのケーシングがハーモニツク減速機の内部に収
納されているので、外部に配設したエンコーダ等
で前記ケーシングの回転角度位置を検出すること
は不可能である。また、前記ケーシングが収容さ
れているモータ収容室内は、ハーモニツク減速機
のサーキユラスプラインとフレクスプラインとの
噛合部やウエーブジエネレータのベアリング部を
潤滑するための潤滑油やグリースが霧あるいは油
滴となつて飛びかうような雰囲気の空間であるた
め、フオトカツプラ等を用いた通常のエンコーダ
を単純に前記モータ収容室内に配設して前記ケー
シングの回転角度位置を検出するのも難かしい。

本考案はこのような事情に着目してなされたも
ので、ハーモニツク減速機内に液圧モータを収容
してなるものにおいて、前記液圧モータのケーシ
ングのボス部外周に大径歯車を設け、この大径歯
車にボス部とフレクスプラインのオーバーハング
部との間の空間に収容した小径歯車を噛合させ、
前記ケーシングの回転をこの大径歯車と小径歯車
とにより増速して回転取出軸から外部へ取出し得
るようにするとともに、前記ウエーブジエネレー
タの楕円カムと、前記大径歯車とを相互に隣接さ
せて前記ケーシングに一体に設けることによつ
て、装置のコンパクト化を図りつつ、前述した不
都合を解消することができるようにした原動装置
を提供するものである。

以下、本考案の一実施例を図面を参照して説明
する。

液圧モータ１の動力をハーモニツク減速機２を
介して出力するようにしている。

液圧モータ１は、偏心部３ａを有した支軸３
と、この支軸３の軸心O₁回りに回転可能なケー
シング４とを有している。ケーシング４は、前記
支軸３の偏心部３ａを囲繞するカツプ状の本体部
４ａと、この本体部４ａの開口部を閉塞する蓋部
４ｂとからなるもので、前記支軸３の一端部は前
記蓋部４ｂを貫通してケーシング４外へ突出して
いる。また、前記ケーシング４の内周に奇数個の
平面部４ｃ……を円周方向に等角間隔をあけて形
成している。そして、このケーシング４の内側の
前記各平面部４ｃ……に対応する部位にそれぞれ
ピストン５……を配設し、これら各ピストン５…
…の先端面を静圧ベアリング６……を介して対応
する平面部４ｃ……に添接させている。静圧ベア
リング６は、前記ピストン５の先端面を前記平面
部４ｃに密着するように平面状に形成するととも
に、この先端面に圧力ポケツト７を形成し、この
圧力ポケツト７内に流体圧を導入するようにした
ものである。また、前記支軸３の偏心部３ａにシ
リンダブロツク８を回転可能に嵌着し、このシリ
ンダブロツク８によつて前記各ピストン５……の
基端面側に前記ケーシング４の回転に伴つて容積
が増減する空間９……を形成している。具体的に
説明すれば、シリンダブロツク８には複数のシリ
ンダ１１……が円周方向に等角間隔をあけて放射
状に形成されている。そして、これら各シリンダ
１１……に前記各ピストン５……がスライド自在
に嵌合させてあり、これら各ピストン５……の基
端面と前記各シリンダ１１……の内面とによつて
前記空間９……が形成されている。なお、このシ
リンダブロツク８の端面にはピン１２……が突設
されており、このピン１２……の先端面を前記ケ
ーシング４に設けたばか穴１３……に遊嵌させる
ことによつて該シリンダブロツク８が前記ケーシ
ング４に対して一定回転角度以上自転しないよう
にしてある。すなわち、このシリンダブロツク８
は前記ケーシング４に追従して回転するようにな
つている。また、前記ケーシング４内を前記支軸
３の軸心O₁と偏心部３ａの軸心O₂とを通る仮想
分割線Ｐを境にして第１領域Ａと第２領域Ｂとに
分割し、前記第１領域Ａ内を通過中の前記空間９
……を第１の流体流通系路１４に連通させるとと
もに第２領域Ｂ内を通過中の空間９を第２の流体
流通系路１５に連通させている。第１の流体流通
系路１４は、前記偏心部３ａの外周面に設けた第
１領域Ａ側の圧力ポケツト１６を支軸３の先端部
に設けた第１の流出入口（図示せず）に連通させ
るためのもので、前記支軸３内に形成されてい
る。また、第２の流体流通系路１５は、前記偏心
部３ａの外周面に設けた第２領域Ｂ側の圧力ポケ
ツト１７を支軸３の先端部に設けた第２の流出入
口（図示せず）に連通させるためのもので、前記
支軸３内に形成されている。また、前記各ピスト
ン５の軸心部には対応する空間９内の流体圧を対
応する静圧ベアリング６の圧力ポケツト７内に導
入するための圧力導入路１８が設けてある。

一方、ハーモニツク減速機２は、内周に内向歯
２１……を有したリング状のサーキユラスプライ
ン２２と、このサーキユラスプライン２２の内側
に軸心を一致させて配設され開口端部外周に前記
内向歯２１……とピツチが同一で数が若干少ない
外向歯２３……を有した薄肉カツプ状のフレクス
プライン２４と、このフレクスプライン２４の開
口端部を横断面楕円状に弾性変形させてその長軸
部分において前記外向歯２３……を前記内向歯２
１……に噛合させるとともにその噛合位置ａ，ｂ
を逐次円周方向に移動させるウエーブジエネレー
タ２５とを具備してなる。サーキユラスプライン
２２はリング状の剛体であり、円板状の第１の支
持部材２６と円筒状の第２の支持部材２７との間
に挟持されてハウジング２８を構成している。ま
た、フレクスプライン２４は弾性変形良好な材料
により作られたカツプ状のもので、その開口端を
前記第１の支持部材２６の内面に臨接させてあ
り、このフレクスプライン２４と前記支持部材２
６によつてモータ収容室３０が形成されている。
また、このフレクスプライン２４の底壁中心部に
は前記ハウジング２８にベアリング２９，２９を
介して支承された出力軸３１の基端が固着されて
いる。また、ウエーブジエネレータ２５は、前記
フレクスプライン２４の軸心回りに回転可能な楕
円カム３２をフレキシブルなボールベアリング３
３を介して前記フレクスプライン２４の内周に嵌
合させたもので、前記ボールベアリング３３のア
ウターリング３３ａは前記フレクスプライン２４
と共に弾性変形し得るようになつている。

そして、前記液圧モータ１の支軸３を前記第１
の支持部材２６の軸心部に固着するとともに該ポ
ンプ１のケーシング４を前記モータ収容室３０内
に配設し、このケーシング４に前記ウエーブジエ
ネレータ２５を一体的に設けている。すなわち、
このケーシング４の蓋部４ｂの外周に前記楕円カ
ム３２を一体に形成している。

また、前記支持部材２６に、基端を前記液圧モ
ータ１のケーシング４に連動回転可能に連結した
回転取出軸３４を貫通させ、この回転取出軸３４
の先端側をモータ収容室３０外へ延出させてい
る。具体的には、回転取出軸３４を前記支持部材
２６に穿設した透孔２６ａに挿通させ、この透孔
２６ａに嵌着したベアリング３５，３５によつて
回転可能に支持している。そして、この回転取出
軸３４の基端に小径歯車３６を設け、この小径歯
車３６を前記液圧モータ１のケーシング４のボス
部外周に設けた大径歯車３７に噛合させている。
すなわち、前記フレクスプライン２４の開口端部
分にはウエーブジエネレータ２５のボールベアリ
ング３３よりも支持部材２６側へはみ出したオー
バーハング部２４ａが存在しており、このオーバ
ーハング部２４ａと前記モータ１のケーシング４
のボス部４ｃとの間には空間３０ａが残されてい
る。しかして、前記小径歯車３６は、この空間３
０ａに配設されている。そして、前記ウエーブジ
エネレータ２５の楕円カム３２と前記大径歯車３
７とは、相互に隣接させて前記ケーシング４に一
体に設けてある。

次いで、この原動装置の作動を説明する。ま
ず、高圧の流体を、例えば、第１の流体流通系路
１４を通して第１領域Ａに存在する空間９，９内
に供給すると、第１領域Ａに存在する静圧ベアリ
ング６，６部に高い流体圧が導入され、これらの
流体圧によつて該液圧モータ１のケーシング４に
偏心部３ａの軸心O₂を通り前記ケーシング４の
平面部４ｃに直交する力Fa，Fbが作用すること
になる。しかして、これらの力Fa，Fbの合力
Fabの作用線は前記軸心O₂を通り前記ケーシング
４の回転中心たる支軸３の軸心O₁からある距離
ｌだけ偏位することになる（第４図参照）。その
結果、前記ケーシング４には｜Fab｜×ｌなるモ
ーメントが働くことになり、それによつて該ケー
シング４が矢印Ｘ方向に回転する。この場合、第
１領域Ａに存在する空間９，９は前記ケーシング
４の回転に伴つて漸次容積が増大し、第２領域Ｂ
に存在する空間９，９は漸次容積が縮小するた
め、高圧の流体は第１の流体流通系路１４を通し
て第１領域Ａを通過中の空間９，９内に逐次流入
し、仕事を終つた流体は第２領域Ｂを通過中の空
間９，９から第２の流体流通系路１５を通して逐
次外部へ排出される。このようにして液圧モータ
１のケーシング４が、例えば、矢印Ｘ方向に回転
すると、それに伴つてウエーブジエネレータ２５
の楕円カム３２が同じく矢印Ｘ方向に回転し、フ
レクスプライン２４の外向歯２３……と、サーキ
ユラスプライン２２の内向歯２１……との噛合位
置ａ，ｂが矢印Ｘ方向に移動する。そうすると、
前記楕円カム３２が１回転する毎に前記フレクス
プライン２４が前記内向歯２１……と外向歯２３
……との歯数差分だけ矢印Ｙ方向に回転すること
となり、その回転が出力軸３１を介してハウジン
グ２８外へ取り出される。しかして、このような
ものであれば、第１、第２の流体流通系路１４，
１５に供給する圧力流体の方向および流量を制御
することによつて、所望の回転力を出力軸３１か
ら取出すことができる。また、前記液圧モータ１
が作動してケーシング４が回転すると、このケー
シング４の回転変位量が回転取出軸３４によつて
モータ収容室３０外へ取り出される。そのため、
この回転取出軸３４によつてモータ収容室３０外
に配設したエンコーダ等を駆動すれば、例えば、
ケーシング４の１回転を数百分割したような精細
な角度位置検出信号を得ることが可能となる。す
なわち、液圧モータ１のケーシング４の回転は、
出力軸３１の回転に比べて、例えば、二、三百倍
（ハーモニツク減速機の減速比に相当する）の速
度を有している。そのため、例えば、出力軸１回
転につき数万分割の回転位置情報を得ようとした
場合、出力軸３１の回転を直接エンコーダ等の回
転検出器により計測するには、１回転あたり数万
分割の分解能を有した高級な回転検出器が必要に
なるが、本考案のものは、高速回転する前記ケー
シング４の回転を更に歯車３６，３７により増速
して回転取出軸３４により取り出すようにしてい
るので、この回転取出軸３４の回転を回転検出器
により計測するようにすれば、１回転あたり二、
三百分割の分解能を有した回転検出器で同等の位
置情報を得ることができる。しかも、ハーモニツ
ク減速機２の入力端をなすウエーブジエネレータ
２５の楕円カム３２と前記大径歯車３７を相互に
隣接させてケーシング４に一体に設けているの
で、出力側に負荷が作用している場合であつても
減速前の回転を部材の歪みや連結部分のがたつき
などの影響をほとんど受けることなしに大径歯車
３７に伝達し、それを増速して外部に取出すこと
ができる。したがつて、きわめて高価な高分解能
の回転検出器を用いることなしに、精度の高い位
置検出を行なうことができるという優れた効果が
得られる。この場合、前記エンコーダ等の検出器
は、モータ収容室３０外に配置できるので、潤滑
油に晒されるおそれがなく、長期に亘つて初期の
性能を保つことができる。また、この原動装置
は、前記ケーシング４の回転変位を前記回転取出
軸３４を介して機械的に外部へ取り出すことがで
きるので、この回転取出軸３４をメカニカルサー
ボシステムのフイードバツク手段として用いるこ
とも可能である。しかして、この場合にも、回転
軸３１から回転位置情報をフイードバツク信号と
して取り出す場合に比べてはるかに精度の高い信
号を得ることができる。ところで、支軸３を固定
しケーシング４を回転させるタイプの液圧モータ
１では、前記支軸３内に作動液の給排を行なうた
めの流体流通系路１４，１５を設ける必要がある
ため、該支軸３内に貫通孔を設けて、この貫通孔
に回転取出軸を挿通させるのは難しい場合がある
が、本考案のものは、ケーシング４の外周に設け
た大径歯車３７と、この大径歯車３７に噛合させ
た小径歯車３６とを介してケーシング４の回転を
回転取出軸３４に伝達するようにしているので、
該回転取出軸３４と流体流通系路１４，１５との
干渉等を招く恐れがなく、ケーシング４の回転を
簡単な構成により無理なく外部に取り出すことが
できる。また、ハーモニツク減速機２のウエーブ
ジエネレータ２５は、フレクスプライン２４の外
向歯２３……の歯幅中間部を外方へ押圧するよう
になつているため、フレクスプライン２４の開口
端部分には内周側が開放されたオーバーハング部
２４ａが存在する。一方、前記液圧モータ１のケ
ーシング４の支持部材２６側の端面には、軸封用
のシール材３９等を収容するためのボス部４ｃを
設ける必要があり、このボス部４ｃと前記フレク
スプライン２４のオーバーハング部２４ａとの間
には空間３０ａが形成される。しかして、本装置
では、そのボス部４ｃの外周に大径歯車３７を設
け、前記空間３０ａに小径歯車３６を収容するよ
うにしているので、無駄な空間３０ａを有効に利
用できることになり、回転取出軸３４を設けたた
めに装置が大形化するという不都合を招くことが
ない。

なお、液圧モータは、図示実施例のものに限ら
ず、本考案の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が
可能である。

以上説明したように本考案は、液圧モータの動
力をハーモニツク減速機を介して出力し得るよう
にしているので高いトルクを発生させることがで
き、しかも、液圧モータのケーシングの回転変位
を回転取出軸を介してモータ収容室外へ機械的に
取り出すことができるようにしているので、前記
液圧モータをハーモニツク減速機の内部に配設し
ているにもかかわらず、高速回転部たるケーシン
グの回転角度位置を通常のエンコーダ等を用いて
精細に検出することが可能となる。したがつて、
高速回転部の角度位置検出信号に基いて系全体の
フイードバツクを取ることが不可欠な組立てロボ
ツト等に用いるのに好適な原動装置を提供できる
ものである。その上、ウエーブジエネレータの楕
円カムを液圧モータのケーシングに一体に設ける
とともに、小径歯車を前述した特殊な空間に配設
しているので、モータ収容室内の無駄な空間を殆
どなくすことが可能であり、減速前の回転を外部
に取出すようにしているにもかかわらず、装置全
体を非常にコンパクトなものにすることができる
という効果が得られる。

また、ハーモニツク減速機の入力端をなすウエ
ーブジエネレータの楕円カムと前記大径歯車とを
相互に隣接させてケーシングに一体に設けている
ので、出力側に負荷が作用している場合であつて
も、減速前の回転を部材の歪みや連結部分のがた
つきなどの影響を一切受けることなしに大径歯車
を伝達し、それ増速して外部に取出すことができ
る。そのため、実質的に分解能のきわめて高い高
精度の回転検出を行うことができるという格別な
効果が得られる。

また、液圧モータを図示実施例のような構成の
ものにすれば、特に、組立作業等を行なう知能ロ
ボツトに用いるのに適したものになる。すなわ
ち、前記実施例の液圧モータはピストンに倒れモ
ーメントが働かないため、流出入口圧が共に高圧
でその差が少ない場合においても高い機械効率を
保つことが可能であり、サーボバルブとのマツチ
ングが頗る良好である。また、同様にピストンに
倒れモーメントが働かないため、支軸の偏心部と
シリンダブロツクとの間にシールを目的とした適
切な液圧バランスが得られることとなり低速時に
おいても高い容積効率が保証される。それに加え
て、本液圧モータは、主要コンポーネントが回転
中心に対してはぼバランスして配置されており他
の形式の液圧モータのように偏心シヤフトのよう
なものが回転することがないので高速回転も可能
である。そのため、回転速度を巾広く変化させる
ことができるものである。したがつて、このよう
な特性を有した液圧モータと、高い機械効率と出
力トルクを誇り負荷からのねじれに対して高い位
置決め精度を有したハーモニツク減速機とを組合
せた場合には、小形かつ軽量である上に、高い位
置決め精度が得られ、また、回転速度をきわめて
巾広く変化させることができるとともに、サーボ
バルブ等とのマツチングも頗る良好である等、組
立てロボツト等に使用するのに最適な特性を発揮
し得る原動装置を提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す断面図、第２
図は第１図における−線断面図、第３図は第
１図における−線断面図、第４図は作用説明
図である。１……液圧モータ、２……ハーモニツク減速
機、４……ケーシング、２２……サーキユラスプ
ライン、２４……フレクスプライン、２５……ウ
エーブジエネレータ、２６……支持部材、３０…
…モータ収容室、３２……楕円カム、３４……回
転取出軸、３６……小径歯車、３７……大径歯
車、４ｃ……ボス部、２４ａ……オーバーハング
部、３０ａ……空間。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】 (1) リング状のサーキユラスプラインの一端面側
に蓋着した支持部材とこの支持部材に開口端を
臨接させて前記サーキユラスプラインの内側に
配設されウエーブジエネレータに付勢されて前
記サーキユラスプライに噛合するカツプ状のフ
レクスプラインとを用いてモータ収容室を形成
したハーモニツク減速機と、この減速機の支持
部材に支軸を固着するとともにこの支軸周りに
回転するケーシングを前記モータ収容室内に配
設した液圧モータと、この液圧モータのケーシ
ングのボス部外周に設けた大径歯車と、前記ボ
ス部と前記フレクスプラインのオーバーハング
部との間に形成される空間に収容され前記大径
歯車に噛合する小径歯車と、この小径歯車に基
端部を固設し先端側が前記支持部材を貫通して
モータ収容室外へ延出するモータ回転検出用の
回転取出軸とを具備してなり、前記ウエーブジ
エネレータの楕円カムと、前記大径歯車とを相
互に隣接させて前記ケーシングに一体に設けて
いることを特徴とする原動装置。 (2) 液圧モータを、偏心部を有した支軸と、この
支軸の軸心周りに回転可能なケーシングと、こ
のケーシングの内側に円周方向に所要の間隔を
あけて配設されその先端を静圧ベアリングを介
して前記ケーシングの内周面に添接させた複数
のピストンと、前記支軸の偏心部に回転可能に
支持され前記ピストンの基端面側に前記ケーシ
ングの回転に伴なつて容積が増減する空間を形
成するシリンダブロツクと、容積が増大しつつ
ある空間および容積が減少しつつある空間にそ
れぞれ連通する対をなす流体流通路と、前記各
空間内の流体圧を対応する各静圧ベアリング部
に供給するための圧力導入路とを具備してなる
構成にしたことを特徴とする実用新案登録請求
の範囲第１項記載の原動装置。