JP6736679B2 - Motor with reducer and articulated robot - Google Patents
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Description
本発明は、減速機付きモータおよびこの減速付きモータを備えた多関節ロボットに関するものである。
The present invention relates to a motor with a reducer and an articulated robot equipped with the motor with a reducer.
産業用ロボットの一つとして、基台に設置されたベース部に、複数のアーム部が順次関節軸を介して旋回可能に連結されたスカラロボット等の多関節ロボットが公知である。 As one of the industrial robots, a multi-joint robot such as a SCARA robot in which a plurality of arm portions are sequentially connected via a joint shaft to a base portion installed on a base is known.
多関節ロボットは、ベース部及びアーム部の関節部分に搭載された電動モータにより減速装置を介してアーム部を旋回駆動するように構成されている。この場合、減速装置は、小型軽量で複雑な構造を有することなく高減速比を達成でき、また高い回転精度を有することが好適である。そこで、これらの条件を満足するいわゆる波動歯車装置が減速装置として適用される場合がある（例えば特許文献１）。波動歯車装置は、ハーモニックドライブ（登録商標）の名称で知られており、産業用ロボットに広く用いられている。 The articulated robot is configured to drive the arm section to rotate through an decelerator by an electric motor mounted on the joint section of the base section and the arm section. In this case, it is preferable that the reduction gear transmission is small and lightweight, can achieve a high reduction gear ratio without having a complicated structure, and has high rotation accuracy. Therefore, a so-called wave gear device that satisfies these conditions may be applied as a speed reducer (for example, Patent Document 1). The wave gear device is known by the name of Harmonic Drive (registered trademark) and is widely used for industrial robots.
ところで、上記従来の多関節ロボットでは、モータと波動歯車装置とは別個独立した部品であり、波動歯車装置を構成する各部品がベース部やアーム部に直接組み込まれ、この波動歯車装置にモータが連結されるという構造が採られている。この構造では、波動歯車装置に不具合が生じると、まず、モータを外し、アーム部等に組み込まれた波動歯車装置の状態を確認したうえで、必要な場合には、波動歯車装置の各部品を順番に取り外して波動歯車装置を交換することになる。そのため、交換に手間が掛かる。しかも、交換後の波動歯車装置には、グリスを馴染ませるためのエージングと呼ばれる一定かつ低速の試運転動作が必要となるため、直ちにロボットを作業に復帰させることが難しい。従って、ラインで作業にあたるロボットにおいて一旦波動歯車装置に不具合が生じると、作業の再開までに比較的時間を要するため、この点を改善することが望まれている。 By the way, in the above-mentioned conventional articulated robot, the motor and the wave gear device are separate and independent parts, and each component that constitutes the wave gear device is directly incorporated in the base portion or the arm part, and the motor is incorporated in the wave gear device. The structure of being connected is adopted. In this structure, if a problem occurs in the wave gear device, first remove the motor, check the state of the wave gear device incorporated in the arm, etc., and if necessary, remove the parts of the wave gear device. It will be removed in order and the wave gear device will be replaced. Therefore, it takes time to replace. Moreover, the wave gear device after replacement requires a constant and low-speed test operation operation called aging for accommodating grease, and it is difficult to immediately return the robot to work. Therefore, once a problem occurs in the wave gear device in a robot operating on a line, it takes a relatively long time to restart the operation, and it is desired to improve this point.
本発明は、多関節ロボット等の産業用ロボットの組立性やメンテナンス性を向上させることが可能な技術を提供することを目的としている。 An object of the present invention is to provide a technique capable of improving the assembling property and the maintainability of an industrial robot such as an articulated robot.
そして、本発明の減速機付きモータは、出力軸を有するモータ部と、前記出力軸に連結されたウェーブジェネレータ、このウェーブジェネレータの径方向外側で固定されるサーキュラスプラインおよび前記ウェーブジェネレータと前記サーキュラスプラインとの間に配設されたフレクススプラインを備えた波動歯車装置からなる減速機構部と、少なくとも一部が前記モータ部に固定されて、減速後の前記回転力を外部に出力可能な状態で前記減速機構部を外側から覆うカバーフレームと、を備え、前記カバーフレームは、前記モータ部に固定された固定フレーム部と、前記フレクススプラインに連結されて当該フレクススプラインと共に回転する可動フレーム部と、を備え、前記可動フレーム部に、被駆動部材の取付部が設けられているものである。 The motor with a reduction gear of the present invention includes a motor unit having an output shaft, a wave generator connected to the output shaft, a circular spline fixed radially outside the wave generator, and the wave generator and the circular spline. In a state in which at least a part is fixed to the motor unit and the rotational force after deceleration can be output to the outside, and a reduction gear unit including a wave gear device having a flex spline disposed between A cover frame for covering the speed reduction mechanism from the outside, the cover frame being fixed to the motor unit, and a movable frame unit being connected to the flex spline and rotating together with the flex spline. And a mounting portion for the driven member is provided on the movable frame portion.
一方、本発明の産業用ロボットは、第１部材と、この第１部材に相対的に回転可能に連結される第２部材と、前記第２部材を回転駆動する電動モータとを備えた産業用ロボットであって、前記電動モータは、上記の減速機付きモータであり、前記第１部材及び前記第２部材のうち一方側に前記固定フレーム部が固定され、他方側に前記可動フレーム部が固定されているものである。 On the other hand, the industrial robot of the present invention includes a first member, a second member that is rotatably connected to the first member, and an electric motor that rotationally drives the second member. In the robot, the electric motor is the motor with a reduction gear, and the fixed frame portion is fixed to one side of the first member and the second member, and the movable frame portion is fixed to the other side. It has been done.
本発明の好ましい実施の形態について図面を用いて説明する。 A preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
［多関節ロボットの全体構成］
図１は、本発明に係る多関節ロボット（本発明の減速機付きモータが適用された産業用ロボットの一例）の側面図である。[Overall structure of articulated robot]
FIG. 1 is a side view of an articulated robot according to the present invention (an example of an industrial robot to which the motor with a speed reducer of the present invention is applied).
同図に示す多関節ロボット１は、水平多関節型のロボット（スカラロボット）である。この多関節ロボット１（以下、ロボット１と略す）は、基台Ｂａ上に設置されたベース部２と、ベース部２に回転可能に連結されたアーム３と、アーム３の先端部に支持された、上下方向に延びる作業ヘッド４とを備えている。
The articulated
アーム３は、ベース部２に連結されて水平方向に延びる第１アーム部３Ａと、この第１アーム部３Ａの先端に連結されて水平方向に延びる第２アーム部３Ｂとから構成され、第２アーム部３Ｂの先端部に前記作業ヘッド４が支持されている。
The
第１アーム部３Ａは、ベース部２に搭載された第１アーム駆動モータ５を介して当該ベース部２に連結され、この第１アーム駆動モータ５により、ベース部２に対して垂直軸回りに回転駆動される。また、第２アーム部３Ｂは、それ自体に搭載された第２アーム駆動モータ６を介してアーム３４に連結され、この第２アーム駆動モータ６により、第１アーム部３Ａに対して垂直軸回りに回転駆動される。つまり、ロボット１は、各アーム部３Ａ、３Ｂの回転動作が個別に制御されることで、作業ヘッド４を一定領域内の所望の位置に移動させる。
The
作業ヘッド４は、第２アーム部３Ｂに上下動および回転可能に支持されており、図外の駆動モータにより駆動される。作業ヘッド４の先端部（下端部）はエンドエフェクタ７の取付部とされ、対象物を搬送したり、対象物に対して加工などの作業を実施するための各種のエンドエフェクタ７がこの取付部に取り付けられるようになっている。
The
［駆動モータの構造］
次に、上記駆動モータ５，６の構造について詳述する。なお、第１アーム駆動モータ５と第２アーム駆動モータ６とは基本的な構造が共通しており、ここでは、第２アーム駆動モータ６の構造について説明する。[Structure of drive motor]
Next, the structures of the
図２は、第２アーム駆動モータ６の断面図であり、図３及び図４は、第２アーム駆動モータ６の斜視図である。
FIG. 2 is a sectional view of the second
第２アーム駆動モータ６（以下、適宜、駆動モータ６と略す）は、電動モータであり、モータ本体１１及び出力軸１２を備えたモータ部１０と、このモータ部１０に連結されて当該モータ部１０が発生する回転力をその回転速度を減速しつつ出力する減速機構部１４と、一部が前記モータ部１０に固定されて、減速後の回転力を外部に出力可能な状態で前記減速機構部１４を外側から覆う金属製のカバーフレーム１６とを備えている。
The second arm drive motor 6 (hereinafter, appropriately abbreviated as drive motor 6) is an electric motor, and includes a
減速機構部１４は、ハーモニックドライブ（登録商標）の名称で知られる波動歯車装置からなる。この減速機構部１４は、楕円形のカムの外周にべアリングが外嵌されたウェーブジェネレータ１８と、このウェーブジェネレータ１８の径方向外側に配置されてカバーフレーム１６に固定され、かつ内歯を備えた円環状の剛体からなるサーキュラスプライン１９と、ウェーブジェネレータ１８とサーキュラスプライン１９との間に配設され、サーキュラスプライン１９の内歯と噛合する外歯を備えた薄肉の金属弾性体からなるフレクススプライン２０と、サーキュラスプライン１９とフレクススプライン２０とを相対的に回転可能な状態で連結するベアリング２２とを備えている。
The speed
ウェーブジェネレータ１８は、モータ本体１１の出力軸１２に連結されることにより回転力の入力部とされ、フレクススプライン２０は減速後の回転力の出力部とされる。すなわち、減速機構部１４は、ウェーブジェネレータ１８の回転に伴いフレクススプライン２０を変形させて真円のサーキュラスプライン１９に噛合させ、フレクススプライン２０とサーキュラスプライン１９との歯数差により回転速度を減速するように構成されている。
The
なお、フレクススプライン２０は、サーキュラスプライン１９に噛合する位置から出力軸１２に沿って延びる筒状部２１ａと、この筒状部２１ａの反モータ部側の端部から径方向外側に延びる鍔部２１ｂとを備えたシルクハット型の形状を有している。前記ベアリング２２は、この筒状部２１ａの外側に配置されている。
The
前記ベアリング２２は、内輪部２３ａと外輪部２３ｂとを有したころベアリングであり、図２に示すように、フレクススプライン２０の鍔部２１ｂに当接し、かつ当該鍔部２１ｂと前記サーキュラスプライン１９との間に内輪部２３ａが介在する状態で配置されている。
The
この減速機構部１４は、カバーフレーム１６を介してモータ部１０のモータ本体１１に組付けられている。詳しく説明すると、図２及び図４に示すように、カバーフレーム１６は、中心に出力軸１２を貫通させた状態でモータ本体１１の端面（出力軸側の端面）にボルトＢ１で締結された円盤状の固定フレーム部２５と、この固定フレーム部２５とは独立して設けられ、減速機構部１４を外側から覆う可動フレーム部２６とを有しており、この可動フレーム部２６の内側に減速機構部１４が配置されている。そして、サーキュラスプライン１９及びベアリング２２の内輪部２３ａがボルトＢ２で固定フレーム部２５に締結される一方、フレクススプライン２０及びベアリング２２の外輪部２３ｂがボルトＢ３で可動フレーム部２６に締結されている。これにより、減速機構部１４がモータ部１０に組付けられている。
The
より具体的には、固定フレーム部２５及びサーキュラスプライン１９に設けられた貫通孔にモータ部側からボルトＢ２が挿入され、当該ボルトＢ２がベアリング２２の内輪部２３ａに設けられたねじ孔に螺合挿入されている。これにより、内輪部２３ａ及びサーキュラスプライン１９が固定フレーム部２５に引き込み固着（締結）されている。また、フレクススプライン２０の鍔部２１ｂ及びベアリング２２の外輪部２３ｂに設けられた貫通孔にモータ部側からボルトＢ３が挿入され、当該ボルトＢ３が可動フレーム部２６に設けられたねじ孔に螺合挿入されている。これにより、外輪部２３ｂ及びフレクススプライン２０が可動フレーム部２６に締結されている。
More specifically, a bolt B2 is inserted into the through hole provided in the fixed
ベアリング２２の外輪部２３ｂ及びフレクススプライン２０の鍔部２１ｂには、それらの周方向に亘って複数の前記貫通孔が設けられており、他方、可動フレーム部２６には、前記貫通孔に対応する複数のねじ孔が設けられている。これにより、外輪部２３ｂ及びフレクススプライン２０（鍔部２１ｂ）と可動フレーム部２６とは、周方向の複数の位置でボルトＢ３により締結されている。
The
なお、可動フレーム部２６は、前記ベアリング２２の径方向外側から減速機構部１４を覆う円筒状の周壁部２６ａと、その反モータ部側の端部に繋がるエンドプレート部２６ｂとを有している。エンドプレート部２６ｂの中心には、フレクススプライン２０の内側の空間Ｓ（以下、内部空間Ｓという場合がある）の全体を開放可能な内径を有する円形の開口部２７（本発明の反モータ部側の開口に相当する）が設けられており（図５参照）、これにより可動フレーム部２６は略筒状を成している。エンドプレート部２６ｂのうち、この開口部２７の周囲には、当該開口部２７に沿って周方向に並ぶ複数のねじ孔が設けられており、ベアリング２２の外輪部２３ｂ及びフレクススプライン２０を固定するためのボルトＢ３が、当該複数のねじ孔に螺合挿入されている。
The
エンドプレート部２６ｂの前記開口部２７は、当該エンドプレート部２６ｂに装着された蓋部材２８により閉じられており、これにより上記内部空間Ｓが密閉されている。そして、この密閉された内部空間Ｓに、グリス（潤滑剤の一例）が充填されている。
The
蓋部材２８は、ゴム材料から形成された円盤状の部材で、開口部２７の内側に嵌入されている。蓋部材２８は、そのモータ部側の端部に、外向きに突出して周方向に延びる環状のフック部２８ａを備えており、開口部２７の内周面に形成された内鍔部２７ａに当該フック部２８ａが係止されることで、エンドプレート部２６ｂに着脱可能に装着されている。
The
蓋部材２８の中央部分は、その周囲に比べて厚みが薄い薄肉部２８ｂ（本発明の弾性変形部に相当する）とされ、この薄肉部２８ｂの厚みは、カバーフレーム１６内の圧力変化に応じて弾性的に変形可能な寸法に設定されている。当例では、蓋部材２８はゴム材料から形成されているが、蓋部材２８は、ゴム材料以外の樹脂材料から形成されたものや、ゴム材料の内部に金属構造体が入ったもの等であってもよい。
The central portion of the
なお、蓋部材２８は、前記フック部２８ａよりもやや反モータ部側の位置に段状部を有しており、当該段状部が外側から前記内鍔部２７ａに突き当った状態で前記フック部２８ａが前記内鍔部２７ａに係止されている。これにより、蓋部材２８が前記内部空間Ｓに脱落することが防止されている。
In addition, the
カバーフレーム１６における固定フレーム部２５の外径と可動フレーム部２６の外径とは等しく、これにより、固定フレーム部２５の外周面と可動フレーム部２６の外周面とは略面一となっている。
The outer diameter of the fixed
固定フレーム部２５の下端と可動フレーム部２６（周壁部２６ａ）の上端との間には、ラビリンスシール部３０が設けられている。図２に示すように、ラビリンスシール部３０は、固定フレーム部２５の下端部からその外周面に沿って下向きに突出して周方向に延在する第１リング部３１ａと、この第１リング部３１ａの内側において、可動フレーム部２６の周壁部２６ａの上端部から上向きに突出して周方向に延在する第２リング部３１ｂととを有し、これらリング部３１ａ、３１ｂが協働して、固定フレーム部２５と可動フレーム部２６との間に断面形状がジグザグ状の隙間を形成することにより構成されている。
A
この構成により、カバーフレーム１６は、固定フレーム部２５に対する可動フレーム部２６の相対回転を許容しながら、これらフレーム部２５、２６の隙間を通じた当該カバーフレーム１６内への異物侵入が抑制されるようになっている。
With this configuration, the
カバーフレーム１６の外面には、さらに、アーム３に対する組付用のねじ孔が設けられ、これらねじ孔を用いて、駆動モータ６がアーム３に組付けられている。
Further, screw holes for assembling with the
具体的には、図３に示すように、可動フレーム部２６のエンドプレート部２６ｂのうち、反モータ部側の面の前記開口部２７の周囲には、当該開口部２７に沿って周方向に並ぶ複数のねじ孔３２が設けられている。これらねじ孔３２は、前記出力軸１２を中心とする同一円周上に所定間隔で設けられている。一方、固定フレーム部２５のモータ部側の面にも、図４に示すように、前記出力軸１２を中心とする同一円周上に並ぶ複数のねじ孔３４が設けられている。
なお、当例では、ねじ孔３２が本発明の第２取付部に相当し、ねじ孔３４が本発明の第１取付部に相当する。一方、後述のように第１アーム部３Ａが本発明の第２部材に相当し、ベース部２が本発明の第１部材に相当する場合には、ねじ孔３４が本発明の第２取付部に相当し、ねじ孔３２が本発明の第１取付部に相当する。
Specifically, as shown in FIG. 3, of the
In this example, the
そして、図２に示すように、第１アーム部上面の取付部４２にカバーフレーム１６の下面、すなわちエンドプレート部２６ｂが当接する状態で駆動モータ６が配置され、第１アーム部３Ａの内側（取付部４２の下側）から、前記取付部４２に設けられた貫通孔（図示省略）を通じて図外のボルトが前記ねじ孔３２に螺合挿入されている。これにより、駆動モータ６が第１アーム部３Ａに固定されている。また、図１に示すように、モータ部１０のモータ本体１１が第２アーム部３Ｂに内包されかつ当該第２アーム部下面の取付部４４にカバーフレーム１６の上面、すなわち固定フレーム部２５の上面が当接する状態で駆動モータ６が配置され、第２アーム部３Ｂの内側（取付部４４の上側）から、前記取付部４４に設けられた貫通孔を通じて図外のボルトが前記ねじ孔３４に螺合挿入されている。これにより、駆動モータ６が第２アーム部３Ｂに固定されている。
Then, as shown in FIG. 2, the
この構成により、駆動モータ６が駆動すると、出力軸１２から出力される回転力が減速機構部１４を介してカバーフレーム１６の可動フレーム部２６に出力され、その結果、第２アーム部３Ｂが回転する。すなわち、前記回転力は、減速機構部１４のウェーブジェネレータ１８に入力され、所定の回転速度に減速されつつフレクススプライン２０から可動フレーム部２６に出力される。ここで、可動フレーム部２６は、上記の通り第１アーム部３Ａに固定されているため、前記回転力が可動フレーム部２６を介して第１アーム部３Ａに伝達されると、可動フレーム部２６に対して固定フレーム部２５が反対方向に回転し、その結果、第１アーム部３Ａに対して第２アーム部３Ｂが回転することとなる。
With this configuration, when the
なお、駆動モータ６には、カバーフレーム１６の内側においてフレクススプライン２０の回転範囲を規制する、すなわち、第１アーム部３Ａに対する第２アーム部３Ｂの回転範囲を規制するためのストッパが設けられている。ストッパは、図２及び図６に示すように、固定フレーム部２５に設けられる一対の第１ストッパ部３７と、可動フレーム部２６に設けられる単一の第２ストッパ部３８とで構成される。
The
第１ストッパ部３７は、当例では、固定フレーム部２５の反モータ部側の面にボルトＢ４で固定されたナットからなる。ボルトＢ４は、固定フレーム部２５に設けられた貫通孔３６にモータ部１０側から挿入されており、このボルトＢ４に対してカバーフレーム１６の内側からナットが螺合装着されることによって、当該ナット（第１ストッパ部３７）が固定フレーム部２５の反モータ部側の面に固定されている。この第１ストッパ部３７は、減速機構部１４を可動フレーム部２６に固定するための上記ボルトＢ３から僅かに離れた位置で、当該ボルトＢ３が並ぶ円周と同一円周上に位置するように設けられている。
In this example, the
一方、第２ストッパ部３８は、減速機構部１４を固定するための上記複数のボルトＢ３のうちの一つを用いて構成されている。詳しくは、図２に示すように、複数のボルトＢ３のうちの一つにはカラー３９（金属製の筒状部材）が装着され、当該ボルトＢ３の頭部がそれ以外のボルトＢ３の頭部よりも固定フレーム部２５側に突出するように嵩上げされている。これにより、当該嵩上げされたボルトＢ３の頭部が第２ストッパ部３８とされている。つまり、固定フレーム部２５に対して可動フレーム部２６が回転すると、第１ストッパ部３７と第２ストッパ部３８とが回転方向に互いに当接し、これによりフレクススプライン２０の回転範囲が規制される、すなわち、第１アーム部３Ａに対する第２アーム部３Ｂの回転範囲が規制されることとなる。
On the other hand, the
なお、図４に示すように、固定フレーム部２５には、第１ストッパ部３７（ボルトＢ４）を設けるための上記貫通孔３６が周方向に所定間隔で複数設けられており、ロボット１の仕様に応じて第１ストッパ部３７の位置を選定することで、所望の位置に第１ストッパ部３７を設けることが可能となっている。当例では、例えば上記出力軸１２の中心を通って第１アーム部３Ａの長手方向と平行に延びる仮想線分を基準として、左右それぞれ１５０°度ずつ合計３００°の範囲内で第２アーム部３Ｂの回転が許容されるように、図６に示すように一対の第１ストッパ部３７が設けられている。このように第２アーム部３Ｂの回転範囲が規制されることにより、エンドエフェクタ７と第１アーム部３Ａとの衝突が物理的に回避されるようになっている。
As shown in FIG. 4, the fixed
以上、第２駆動モータ６の構成について詳細に説明したが、第１駆動モータ５の構成も基本的には第２駆動モータ６と同じである。但し、第１駆動モータ５は、第２駆動モータ６とは上下逆さまの姿勢とされ、この状態で、カバーフレーム１６を介して第１アーム部３Ａ及びベース部２に固定されている。
Although the configuration of the
なお、当例では、第２駆動モータ６が本発明の減速機付きモータに相当し、第１アーム部３Ａが本発明の第１部材に相当し、第２アーム３Ｂが本発明の第２部材に相当する。また、第１駆動モータ５も本発明の減速機付きモータに相当し、この場合には、第１アーム部３Ａが本発明の第２部材に相当し、ベース部２が本発明の第１部材に相当する。
In this example, the
［駆動モータ及びロボットの作用効果］
上記ロボット１によれば、上述のとおり、駆動モータ５、６として、波動歯車装置からなる減速機構部１４とモータ部１０部とを一体に備えた減速機付きモータが用いられている。そのため、ロボット１の組立時やメンテナンス時には、駆動モータ５、６を着脱するだけで減速機構部とモータ部とを一体的に着脱することができる。よって、波動歯車装置を用いながらも、ロボット１の組立性やメンテナンス性を向上させることができる。[Operation effects of drive motor and robot]
According to the
特に、上記ロボット１によれば、第２駆動モータ６のカバーフレーム１６が前記取付部４２、４４に各々ボルトで締結され、これにより、第１アーム部３Ａと第２アーム部３Ｂとが第２駆動モータ６を介して互いに連結された構造であるため、前記ボルトの着脱だけでアーム３の組立や分解を非常に簡単に行うことできる。従って、この点でもロボット１の組立性やメンテナンス性が向上するという利点がある。
Particularly, according to the
また、上記駆動モータ５、６によれば、モータ部１０と減速機構部１４とが一体的に設けられているので、減速機構部１４にグリスを馴染ませるエージング作業を、ロボット１への組込前に単体で実施することができる。そのため、減速機構部の組込後にエージング作業を行う必要があった従来のロボットに比べると、メンテナンスの時間を短縮することが可能となる。すなわち、従来のこの種のロボットでは、ラインで作業にあたるロボットにおいて波動歯車装置（減速機構部）に不具合が生じ、これを交換した場合には、当該交換後にエージング作業を行う必要があり、作業の再開までに長時間を要する虞があった。しかし、上記ロボット１によれば、エージング作業を済ませた駆動モータ５、６を交換パーツとして予め準備しておけば、交換後にエージング作業を行う必要がないため、駆動モータ５、６の交換後、直ちに多関節ロボット１の作業を再開することができる。そのため、減速機構部１４のメンテナンスに伴うラインストップ時間を大幅に短縮することが可能になる。
Further, according to the
また、上記駆動モータ５、６によれば、減速機構部１４がカバーフレーム１６により外側から覆われているので、減速機構部１４が外部に晒されて異物が混入することを防止できる一方で、蓋部材２８を取り外して上記内部空間Ｓを開放すれば、カバーフレーム１６を取り外すことなく、減速機構部１４の点検やグリスの補充といったメンテナンス作業を簡単に行える。そのため、この点でもメンテナンス性が向上する。
Further, according to the
しかも、蓋部材２８は、カバーフレーム１６内の圧力変化に応じて弾性的に変形する薄肉部２８ｂを備えているので、例えば上記内部空間Ｓからグリスが漏出するなどのトラブルを効果的に抑制することが可能となる。すなわち、減速機構部１４の発熱によりカバーフレーム１６内の空気が熱膨張しても、これに伴い蓋部材２８の薄肉部２８ｂが弾性変形することで、カバーフレーム１６内の圧力上昇が抑制される。従って、当該圧力上昇に起因してグリスが漏出するなどのトラブルが効果的に抑制される。
Moreover, since the
また、上記駆動モータ５、６では、カバーフレーム１６の構造上、固定フレーム部２５と可動フレーム部２６とが相対的に回転するが、当該フレーム部２５、２６には、シール構造としてラビリンスシール部３０が適用されている。そのため、当該フレーム部２５、２６の相対回転の円滑性を確保しつつ、外部からの異物の侵入や外部へのグリスの漏出を比較的簡単な構造で抑制できるという利点もある。
In the
また、上記ロボット１によれば、第１アーム部３Ａに対する第２アーム部３Ｂの回転範囲を規制するためのストッパ（第１ストッパ部３７、第２ストッパ部３８）が上記の通り駆動モータ５、６の内部（カバーフレーム１６の内側）に設けられているので、当該ストッパへの配線類や異物の噛み込み等のトラブルを抑制できるという利点もある。しかも、上記駆動モータ５、６によれば、第１ストッパ部３７（ナット）を設けるための複数の貫通孔３６（本発明の第３取付部に相当）が設けられ、所望の貫通孔３６を選択して第１ストッパ部３７を設けることで、フレクススプライン２０の回転範囲をある程度自由に設定することができる。従って、汎用性が高く、アーム部３Ａ、３Ｂの回転範囲が異なるロボット１について、駆動モータ５、６を共用できるという利点もある。
Further, according to the
なお、駆動モータ５，６の可動フレーム部２６には、当該駆動モータ５、６を第１アーム部３Ａに固定するための複数のねじ孔３２が設けられているが、このねじ孔３２として、アーム長の異なる複数種類の第１アーム部３Ａに対応するねじ孔を設けておき、適用される第１アーム部３Ａに対応したねじ孔を用いて駆動モータ５、６が第１アーム部３Ａに固定される構造としてもよい。この構造によれば、アーム長の異なる第１アーム部３Ａを備えたロボット１について、駆動モータ５、６を共用できるという利点がある。
The
以上、本発明にかかる多関節ロボット１（本発明の減速機付きモータが適用された産業用ロボット）について説明したが、上記多関節ロボット１は、本発明にかかる産業用ロボットの好ましい実施形態の一例であって、多関節ロボット１の具体的な構成やこれに適用される駆動モータ５、６の具体的な構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記実施形態では、多関節ロボット１として水平多関節ロボットについて説明したが、多関節ロボット１は、例えば垂直多関節ロボットなどであってもよい。
The articulated
以上説明した本発明をまとめると以下の通りである。 The present invention described above is summarized as follows.
すなわち、本発明の減速機付きモータは、出力軸を有するモータ部と、前記出力軸に連結されたウェーブジェネレータ、このウェーブジェネレータの径方向外側で固定されるサーキュラスプラインおよび前記ウェーブジェネレータと前記サーキュラスプラインとの間に配設されたフレクススプラインを備えた波動歯車装置からなる減速機構部と、少なくとも一部が前記モータ部に固定されて、減速後の前記回転力を外部に出力可能な状態で前記減速機構部を外側から覆うカバーフレームと、を備え、前記カバーフレームは、前記モータ部に固定された固定フレーム部と、前記フレクススプラインに連結されて当該フレクススプラインと共に回転する可動フレーム部と、を備え、前記可動フレーム部に、被駆動部材の取付部が設けられているものである。 That is, the motor with reduction gear of the present invention includes a motor unit having an output shaft, a wave generator connected to the output shaft, a circular spline fixed radially outside the wave generator, and the wave generator and the circular spline. In a state in which at least a part is fixed to the motor unit and the rotational force after deceleration can be output to the outside, and a reduction gear unit including a wave gear device having a flex spline disposed between A cover frame for covering the speed reduction mechanism from the outside, the cover frame being fixed to the motor unit, and a movable frame unit being connected to the flex spline and rotating together with the flex spline. And a mounting portion for the driven member is provided on the movable frame portion.
この減速機付きモータによれば、モータ本体と減速機構部とを産業用ロボットへ一体に組み付け、また、メンテナンスの際には一体に取り外すことができる。また、モータ本体と減速機構部とが一体化されているので、減速機構部にグリスを馴染ませるためのエージング作業を事前に行った上で、産業用ロボットに組み込むことができる。そのため、上記減速機付きモータによれば、産業用ロボットの組立性及びメンテナンス性の向上に寄与するものとなる。 According to this motor with a speed reducer, the motor body and the speed reduction mechanism can be integrally assembled to the industrial robot and can be integrally removed during maintenance. Further, since the motor main body and the speed reduction mechanism unit are integrated, it is possible to perform the aging work for accommodating the grease to the speed reduction mechanism unit in advance, and then to incorporate the motor into the industrial robot. Therefore, the motor with a speed reducer contributes to the improvement of the assembling property and the maintainability of the industrial robot.
上記の減速機付きモータにおいて、前記可動フレーム部は、前記減速機構部を外側から覆う筒状を成し、当該減速機付きモータは、前記可動フレーム部に着脱可能に装着されて当該可動フレーム部の反モータ部側の開口を塞ぐ蓋部材を備えている。 In the motor with a speed reducer, the movable frame part has a tubular shape that covers the speed reduction mechanism part from the outside, and the motor with a speed reducer is detachably mounted on the movable frame part. A lid member that closes the opening on the side opposite to the motor portion.
この構成によれば、減速機構部が外部に晒されて異物が混入することを防止できる一方で、蓋部材を取り外すことで、減速機構部内の点検やグリスの充填などのメンテナンス作業を容易に行うことが可能となる。 According to this configuration, it is possible to prevent the reduction gear mechanism part from being exposed to the outside and to prevent foreign matter from entering, while removing the lid member facilitates maintenance work such as inspection of the reduction gear mechanism part and filling of grease. It becomes possible.
この場合、前記蓋部材は、少なくとも一部に前記カバーフレーム内の圧力変化に応じて弾性的に変形する弾性変形部を備えているのが好適である。 In this case, it is preferable that at least a part of the lid member is provided with an elastically deformable portion that elastically deforms according to a pressure change in the cover frame.
この構成によれば、減速機構部などの発熱によりカバーフレーム内の空気が熱膨張することに起因したトラブル、例えばグリスの漏出などを抑制することが可能となる。すなわち、カバーフレーム内の空気の膨張に伴い蓋部材の弾性変形部が弾性変形することによりカバーフレーム内の圧力上昇が抑制され、これによりグリスの漏出などが抑制される。 According to this configuration, it is possible to suppress troubles caused by thermal expansion of the air in the cover frame due to heat generated by the speed reduction mechanism, such as leakage of grease. That is, the elastic deformation of the lid member elastically deforms as the air in the cover frame expands, thereby suppressing an increase in pressure in the cover frame, thereby suppressing leakage of grease.
上記の減速機付きモータにおいては、前記固定フレーム部と前記可動フレーム部との間をシールするラビリンスシール部を備えているのが好適である。 It is preferable that the motor with a speed reducer includes a labyrinth seal portion that seals between the fixed frame portion and the movable frame portion.
この構成によれば、固定フレーム部に対する可動フレーム部の回転を許容しながらこれらの間から減速機構部に異物が侵入することを抑制することが可能となる。 According to this configuration, it is possible to prevent foreign matter from entering the speed reduction mechanism section from between them while allowing the rotation of the movable frame section with respect to the fixed frame section.
なお、上記減速機付きモータが多関節ロボットのアーム部を前記被駆動部材とする場合には、前記可動フレーム部には、前記アーム部としてアーム長のことなる複数種類のアーム部を取り付け可能な複数の前記取付部が設けられているのが好適である。 When the motor with a reducer uses the arm part of the articulated robot as the driven member, a plurality of types of arm parts having different arm lengths can be attached to the movable frame part as the arm part. It is preferable that a plurality of the mounting portions be provided.
この構造によれば、アーム長の異なるアーム部を備えた多関節ロボットについて減速機付きモータを共用できるという利点がある。 According to this structure, there is an advantage that a motor with a speed reducer can be commonly used for an articulated robot including arm portions having different arm lengths.
一方、本発明の産業用ロボットは、第１部材と、この第１部材に相対的に回転可能に連結される第２部材と、前記第２部材を回転駆動する電動モータとを備えた産業用ロボットであって、前記電動モータは、上記何れかの減速機付きモータであり、前記第１部材及び前記第２部材のうち一方側に前記固定フレーム部が固定され、他方側に前記可動フレーム部が固定されているものである。 On the other hand, the industrial robot of the present invention includes a first member, a second member that is rotatably connected to the first member, and an electric motor that rotationally drives the second member. In the robot, the electric motor is any one of the motors with a speed reducer, the fixed frame portion is fixed to one side of the first member and the second member, and the movable frame portion is fixed to the other side. Is fixed.
より詳しくは、当該産業用ロボットは、少なくとも前記第２部材がアーム部である多関節ロボットである。 More specifically, the industrial robot is a multi-joint robot in which at least the second member is an arm portion.
この産業用ロボットによれば、上記のような減速機付きモータが用いられていることで、第１、第２部材（アーム部）にモータと減速装置とを一体的に着脱することができる。また、メンテナンスの際には、減速機構部にグリスを馴染ませるエージング作業を事前に行っておくことが可能となる。そのため、メンテナンス性が向上するという利点がある。 According to this industrial robot, since the motor with the speed reducer as described above is used, the motor and the speed reducer can be integrally attached to and detached from the first and second members (arm portions). Further, at the time of maintenance, it is possible to previously perform an aging work for accommodating grease to the speed reduction mechanism section. Therefore, there is an advantage that the maintainability is improved.
なお、上記産業用ロボットにおいて、前記減速機付きモータは、前記カバーフレームの内側において前記出力部の回転範囲を規制するストッパを備えているのが好適である。 In addition, in the industrial robot, it is preferable that the motor with the speed reducer includes a stopper that limits a rotation range of the output unit inside the cover frame.
この構成によれば、配線類や異物のストッパへの噛み込みを防止することが可能となる。 According to this configuration, it is possible to prevent the wires and foreign matter from being caught in the stopper.
Claims (5)
出力軸を有するモータ部と、
前記出力軸に連結されたウェーブジェネレータ、このウェーブジェネレータの径方向外側で固定されるサーキュラスプラインおよび前記ウェーブジェネレータと前記サーキュラスプラインとの間に配設されたフレクススプラインを備えた波動歯車装置からなる減速機構部と、
少なくとも一部が前記モータ部に固定されて、当該モータ部の減速後の回転力を外部に出力可能な状態で前記減速機構部を外側から覆うカバーフレームと、
前記第１部材に対する前記第２部材の回転範囲を規制するストッパと、を備え、
前記カバーフレームは、前記モータ部に固定された固定フレーム部と、前記フレクススプラインに連結されて当該フレクススプラインと共に回転する可動フレーム部と、を備え、
前記固定フレーム部及び前記可動フレーム部のうち一方側に、前記第１部材が着脱可能にボルトで締結される第１取付部が設けられ、他方側に、前記第２部材が着脱可能にボルトで締結される第２取付部が設けられ、
前記ストッパは、前記固定フレーム部及び前記可動フレーム部のうち一方側に設けられて前記可動フレーム部の回転方向に所定間隔を隔てて配置された一対の第１ストッパ部と、他方側に設けられた単一の第２ストッパ部とを含み、第１ストッパ部と第２ストッパ部とが前記回転方向に互いに当接することで、前記第１部材に対する前記第２部材の回転を規制するように構成され、
前記固定フレーム部及び前記可動フレーム部のうち前記第１ストッパ部が設けられる側には、当該第１ストッパ部を選択的に取付可能な複数の第３取付部が前記回転方向に所定間隔を隔てて設けられ、
前記可動フレーム部は、前記減速機構部を外側から覆う筒状を成し、
当該減速機付きモータは、前記可動フレーム部に着脱可能に装着されて当該可動フレーム部の反モータ部側の開口を塞ぐ蓋部材を備え、
前記蓋部材は、少なくとも一部に前記カバーフレーム内の圧力変化に応じて弾性的に変形する弾性変形部を備えている、ことを特徴とする減速機付きモータ。 A first member and a second member that is rotatably connected to the first member, and at least the second member is incorporated in an articulated robot that is an arm portion, and the second member is connected to the first member. A motor with a speed reducer, which is rotationally driven relative to one member,
A motor unit having an output shaft,
It comprises a wave generator connected to the output shaft, a circular spline fixed radially outside of the wave generator, and a wave gear device having a flex spline arranged between the wave generator and the circular spline. A reduction mechanism section,
At least a part is fixed to the motor unit, a cover frame that covers the reduction mechanism unit from the outside in a state in which the rotational force of the motor unit after deceleration can be output to the outside,
A stopper for restricting a rotation range of the second member with respect to the first member,
The cover frame includes a fixed frame portion fixed to the motor portion, and a movable frame portion that is connected to the flex spline and rotates together with the flex spline.
A first mounting portion is provided on one side of the fixed frame portion and the movable frame portion to which the first member is detachably fastened with a bolt, and on the other side, the second member is detachable with a bolt. A second mounting portion to be fastened is provided,
The stopper is provided on one side of the fixed frame portion and the movable frame portion, and is provided on the other side with a pair of first stopper portions arranged at a predetermined interval in the rotation direction of the movable frame portion. And a single second stopper portion, and the first stopper portion and the second stopper portion contact each other in the rotation direction to restrict rotation of the second member with respect to the first member. Is
On the side of the fixed frame portion and the movable frame portion where the first stopper portion is provided, a plurality of third attachment portions capable of selectively attaching the first stopper portion are spaced apart in the rotation direction by a predetermined distance. Is provided ,
The movable frame portion has a cylindrical shape that covers the reduction mechanism portion from the outside,
The motor with a speed reducer includes a lid member that is detachably attached to the movable frame portion and closes an opening of the movable frame portion on the side opposite to the motor portion,
The motor with a speed reducer , wherein at least a part of the lid member is provided with an elastically deformable portion that elastically deforms according to a pressure change in the cover frame .
前記固定フレーム部と前記可動フレーム部との間をシールするラビリンスシール部を備えている、ことを特徴とする減速機付きモータ。 The motor with a reducer according to claim 1 ,
A motor with a speed reducer, comprising a labyrinth seal portion for sealing between the fixed frame portion and the movable frame portion.
前記可動フレーム部には、前記アーム部である前記第２部材としてアーム長の異なる複数種類の第２部材を取り付け可能な複数の前記第２取付部が設けられている、ことを特徴とする減速機付きモータ。 The motor with a speed reducer according to claim 1 or 2 ,
The movable frame portion is provided with a plurality of the second attachment portions to which a plurality of types of second members having different arm lengths can be attached as the second members that are the arm portions. Motor with machine.
前記電動モータは、請求項１乃至３の何れか一項に記載の減速機付きモータであり、前記第１部材及び前記第２部材のうち一方側に前記固定フレーム部が固定され、他方側に前記可動フレーム部が固定されている、ことを特徴とする多関節ロボット。 A multi-joint including a first member, a second member rotatably connected to the first member, and an electric motor that rotationally drives the second member, and at least the second member is an arm portion. A robot,
The electric motor is the motor with a speed reducer according to any one of claims 1 to 3 , wherein the fixed frame portion is fixed to one side of the first member and the second member, and the other side thereof. An articulated robot, wherein the movable frame part is fixed.
前記出力軸に連結されたウェーブジェネレータ、このウェーブジェネレータの径方向外側で固定されるサーキュラスプラインおよび前記ウェーブジェネレータと前記サーキュラスプラインとの間に配設されたフレクススプラインを備えた波動歯車装置からなる減速機構部と、
少なくとも一部が前記モータ部に固定されて、当該モータ部の減速後の回転力を外部に出力可能な状態で前記減速機構部を外側から覆うカバーフレームと、を備え、
前記カバーフレームは、前記モータ部に固定された固定フレーム部と、前記フレクススプラインに連結されて当該フレクススプラインと共に回動する可動フレーム部と、を備え、
前記可動フレーム部は、前記減速機構部を外側から覆う筒状を成し、かつ被駆動部材の取付部が設けられており、
当該減速機付きモータは、前記可動フレーム部に着脱可能に装着されて当該可動フレーム部の反モータ部側の開口を塞ぐ蓋部材を備えており、
前記蓋部材は、少なくとも一部に前記カバーフレーム内の圧力変化に応じて弾性的に変形する弾性変形部を備えている、
ことを特徴とする減速機付きモータ。 A motor unit having an output shaft,
It comprises a wave generator connected to the output shaft, a circular spline fixed radially outside of the wave generator, and a wave gear device having a flex spline arranged between the wave generator and the circular spline. A reduction mechanism section,
At least a part is fixed to the motor unit, and a cover frame that covers the reduction mechanism unit from the outside in a state in which the rotational force of the motor unit after deceleration can be output to the outside,
The cover frame includes a fixed frame portion fixed to the motor portion, and a movable frame portion that is connected to the flex spline and rotates together with the flex spline.
The movable frame portion has a tubular shape that covers the speed reduction mechanism portion from the outside, and is provided with an attachment portion for a driven member,
The speed reducer-equipped motor includes a lid member that is detachably attached to the movable frame portion to close an opening of the movable frame portion on the side opposite to the motor portion,
At least a part of the lid member is provided with an elastic deformation portion that elastically deforms in response to a pressure change in the cover frame.
A motor with a reducer characterized in that
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