特開 2023-181801 減速装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023181801

(43)【公開日】2023-12-25

(54)【発明の名称】減速装置

(51)【国際特許分類】

   F16H 57/04 20100101AFI20231218BHJP

【ＦＩ】

F16H57/04 F

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022095145

(22)【出願日】2022-06-13

(71)【出願人】

【識別番号】000000262

【氏名又は名称】株式会社ダイヘン

(74)【代理人】

【識別番号】110002572

【氏名又は名称】弁理士法人平木国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小山 潤悟

【テーマコード（参考）】

3J063

【Ｆターム（参考）】

3J063AA27

3J063AB01

3J063AC01

3J063BA07

3J063BA11

3J063BB11

3J063XC02

3J063XD02

3J063XD28

3J063XD32

3J063XD62

3J063XE05

3J063XF21

3J063XF30

(57)【要約】

【課題】減速装置内にギアの摩耗粉が溜まり、潤滑剤と混在するため、摩耗粉によりギアの摩耗を促進してしまう。
【解決手段】減速装置３０Ａは、相互に噛み合う入力ギア３１と出力ギア３２と、入力ギア３１と出力ギア３２を収納する収容部３３と、を少なくとも備え、収容部３３には、潤滑剤Ｐが充填されている。減速装置３０Ａは、収容部３３内に、入力ギア３１と出力ギア３２ギアの摩耗粉を捕獲する捕獲部４０と、入力ギア３１の端面側に設けられ、入力ギア３１の回転により、収容部３３内に充填された潤滑剤Ｐを、捕獲部４０に誘導する誘導部５０と、をさらに備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

相互に噛み合う複数のギアと、
前記ギアを収納する収容部と、を少なくとも備え、
前記収容部に潤滑剤が充填された減速装置であって、
前記減速装置は、前記収容部内に、前記ギアの摩耗粉を捕獲する捕獲部と、
少なくとも１つの前記ギアの端面側に設けられ、前記ギアの回転により、前記収容部内に充填された潤滑剤を、前記捕獲部に誘導する誘導部と、をさらに備えることを特徴とする減速装置。

【請求項2】

前記ギアは、鉄系材料からなり、
前記捕獲部は、磁石を含むことを特徴とする請求項１に記載の減速装置。

【請求項3】

前記複数のギアは、入力ギアと出力ギアを含み、
前記誘導部は、前記入力ギアに取り付けられたプロペラであることを特徴とする請求項１に記載の減速装置。

【請求項4】

前記捕獲部は、前記磁石による磁気を選択的に消磁させる消磁機構を有することを特徴とする請求項２に記載の減速装置。

【請求項5】

前記潤滑剤は、グリースであることを特徴とする請求項１に記載の減速装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、相互に噛み合う複数のギアを有した減速装置に関する。

【背景技術】

【0002】

たとえば、特許文献１には、減速装置を備えたアクチュエータが開示されており、減速装置には、減速装置内を循環するように潤滑剤を供給する供給装置が接続されている。供給装置と減速装置の間には、フィルタが取り付けられており、減速装置で発生した摩耗粉を捕獲している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７－２２７３３０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１の減速装置とは異なり、減速装置に供給装置が接続されていない場合には、減速装置内にギアの摩耗粉が溜まり、潤滑剤と混在するため、摩耗粉によりギアの摩耗を促進してしまう。

【0005】

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、減速装置内の摩耗粉を捕獲し、ギアの摩耗を低減することができる減速装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

前記課題を鑑みて、本発明に係る減速装置は、相互に噛み合う複数のギアと、前記ギアを収納する収容部と、を少なくとも備え、前記収容部に潤滑剤が充填された減速装置であって、前記減速装置は、前記収容部内に、前記ギアの摩耗粉を捕獲する捕獲部と、少なくとも１つの前記ギアの端面側に設けられ、前記ギアの回転により、前記収容部内に充填された潤滑剤を、前記捕獲部に誘導する誘導部と、をさらに備えることを特徴とする。

【0007】

本発明によれば、マニュピレータ等の動作により減速装置のギアが回転する。減速装置には、収容部に潤滑剤が充填されているため、潤滑剤は誘導部により捕獲部に案内される。これにより、潤滑剤に含まれるギアの摩耗粉を、捕獲部で効率的に捕獲することができる。このような結果、ギアの摩耗粉の増加に伴い、ギアの歯面の摩耗が促進されることを抑えることができる。このように、本発明によれば、マニュピレータ等の動作時の動力を利用して、誘導部で潤滑剤を循環させ、循環した潤滑剤に含まれるギアの摩耗粉を、捕獲部で捕獲することができる。

【0008】

ここで、捕獲部は、フィルタであってもよいが、より好ましい態様としては、前記ギアは、鉄系材料からなり、前記捕獲部は、磁石を含む。この態様によれば、捕獲部に磁石を用いることにより、ギアの正転および逆転により、潤滑剤の流れが変化しても、摩耗粉を磁石の磁力で吸着し、これを保持することができる。

【0009】

より好ましい態様としては、前記複数のギアは、入力ギアと出力ギアを含み、前記誘導部は、前記入力ギアに取り付けられたプロペラである。この態様によれば、入力ギアは、出力ギアに比べて、回転数が高いため、入力ギアに取り付けられたプロペラにより、潤滑剤をより流動させ易く、摩耗粉を捕獲し易い。

【0010】

前記捕獲部は、前記磁石による磁気を選択的に消磁させる消磁機構を有する。この態様によれば、捕獲部に消磁機構を設けることにより、収容部内に充填された潤滑剤を入れ替える際に、磁石による磁気を消磁すれば、捕獲部に吸着した摩耗粉を、潤滑剤で洗い流すことができる。これにより、捕獲部を含めた減速装置のメンテナンス性を高めることができる。

【0011】

前記潤滑剤は、グリースである。一般的な、グリース潤滑では、収容部内に同じグリースが充填され、これを保持することで、ギアの歯面へのグリースが確保される。したがって、グリース潤滑は、減速装置の外部に、循環経路を設けたオイル潤滑とは異なり、ギアの駆動中に、グリースを供給および排出し続けることはない。したがって、グリース潤滑では、グリースからギアの摩耗粉を取り除くことは難しい。しかしながら、この態様によれば、グリースであっても、摩耗粉を捕獲部で捕獲し、グリースから取り除くことができる。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、減速装置内の摩耗粉を捕獲し、ギアの摩耗を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の第１実施形態に係る減速装置を備えた産業用ロボットを正面側から視た斜視図である。

【図2】図１に示す産業用ロボットを背面側から視た斜視図である。

【図3】図１に示す第２軸に沿って、鉛直方向に切断した模式的断面図である。

【図4】図３に対応する第２実施形態に係る減速装置の模式的断面図である。

【図5】（ａ）は、図４に示す捕獲部の消磁機構における着磁状態を説明するための模式的断面図であり、（ｂ）は、図４に示す捕獲部の消磁機構における消磁状態を説明するための模式的断面図である。

【図6】図３に対応する第３実施形態に係る減速装置の模式的断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

〔第１実施形態〕
以下に、本発明の第１実施形態に係る減速装置３０Ａを備えた産業用ロボット１（以下、ロボット１という）を図１～図６を参照しながら詳述する。なお、本実施形態では、減速装置３０Ａをその一例として後述するが、他の減速装置３０Ｂ、３０Ｃに同様の構造が適用されていてもよい。

【0015】

図１および図２に示すように、ロボット１は、多関節ロボットである。本実施形態では、マニュピレータとして、ロボット１を例示したが、後述する減速装置３０Ａを備えた機構を有するものであれば、マニュピレータはロボットに限定されるものではない。

【0016】

ロボット１は、基台１１を備えており、基台１１は、設置面に設置されており、設置面に固定された固定台１１ａと、設置面に対して直交する方向に沿った第１軸Ｊ１の周りに旋回する旋回台１１ｂと、を備えている。旋回台１１ｂは、固定台１１ａに固定された第１モータ（図示せず）の出力軸が接続されている。これにより、第１モータ２１の駆動で、旋回台１１ｂを固定台１１ａに対して第１軸Ｊ１の周りに旋回させることができる。

【0017】

ロボット１は、旋回台１１ｂに基端が枢着されたロアアーム１２と、ロアアーム１２の先端に枢着されるアッパアーム１３と、アッパアーム１３の先端に枢着された支持アーム１４と、を有している。これらのアームは、金属製であり、たとえば、鋳鉄、またはアルニウム合金鋳物等の鋳物からなる。

【0018】

ロアアーム１２の基端は、基台１１の旋回台１１ｂに軸支されており、第２モータ７０Ａおよび減速装置３０Ａを介して、旋回台１１ｂに第２軸Ｊ２の周りに回動自在に枢着されている。ここで、第２軸Ｊ２は、第１軸Ｊ１と直交する方向に平行となる軸である。第２モータ７０Ａの動力により、ロアアーム１２は、旋回台１１ｂに対して第２軸Ｊ２の周りに回動する。

【0019】

ロアアーム１２の先端は、アッパアーム１３に軸支されており、アッパアーム１３は、第３モータ７０Ｂおよび減速装置３０Ｂを介して、アッパアーム１３に、第２軸Ｊ２に平行な第３軸Ｊ３に、回動自在に枢着されている。

【0020】

アッパアーム１３は、ロボット１の腕部に相当し、第４モータ７０Ｃおよび減速装置３０Ｃを介して、ロアアーム１２に接続されており、第４モータ７０Ｃの駆動により、その長手方向に沿った第４軸Ｊ４の周りに回動する。アッパアーム１３の先端には、ロボット１の手首部に相当する部分であり、エンドエフェクタを支持する支持アーム１４が取り付けられている。

【0021】

本実施形態では、アッパアーム１３には、支持アーム１４をアッパアーム１３に対して枢動させる第５モータ（図示せず）が内蔵されている。第５モータは、アッパアーム１３に内蔵された動力伝達ベルト等を介して、支持アーム１４に接続されている。

【0022】

これにより、第５モータの動力が、アッパアーム１３に内蔵された動力伝達ベルト（図示せず）に伝達されることで、支持アーム１４は、アッパアーム１３に対して第５軸Ｊ５で回動（揺動）する。さらに、アッパアーム１３には、支持アーム１４の軸心（具体的には第６軸Ｊ６）の周りに、支持アーム１４の先端部（本体部）を回動させる第６モータ（図示せず）が内蔵されている。

【0023】

図３は、図１に示す第２軸Ｊ２に沿って、鉛直方向に切断した模式的断面図である。減速装置３０Ａは、相互に噛み合う複数のギア３１、３２と、ギア３１、３２を収納する収容部３３と、収容部３３に充填された潤滑剤Ｐと、を少なくとも備えている。

【0024】

減速装置３０Ａは、第２モータ７０Ａに接続されている。具体的には、第２モータ７０Ａは、ステータ７１とロータ７２とを備えており、ロータ７２には、回転シャフト７３が固定されている。回転シャフト７３の先端には、複数のギアのうち入力ギア３１が固着されている。入力ギア３１は、シャフト状のギアであり、その先端側において、歯車が形成されており、端面には、後述する誘導部５０が取り付けられている。入力ギア３１の先端側において、その周りには、等間隔に３つの出力ギア３２が配置されており、入力ギア３１に噛み合っている。

【0025】

各出力ギア３２は、固定シャフト３５を介して、回転自在に支持部材３６に固定されている。支持部材３６は、第２モータ７０Ａ側において、支持プレート３７に係合している。このようにして、入力ギア３１の回転により、各出力ギア３２は、入力ギア３１の周りを回動するとともに、固定シャフト３５を軸心として回転する。これにより、ロアアーム１２を、基台１１の旋回台１１ｂに対して、枢動させることができる。

【0026】

入力ギア３１と出力ギア３２とは、ロアアーム１２と旋回台１１ｂとにより形成された収容部３３に収容されている。収容部３３には、潤滑剤Ｐとして、グリースが封入されている。収容部３３に充填された潤滑剤Ｐ（使用済の潤滑剤Ｐ）を、新しい潤滑剤Ｐに入れ換える際には、ロアアーム１２に形成された給油孔（図示せず）から新しい潤滑剤Ｐを注入し、排油孔３９から、使用した潤滑剤Ｐを排出する。なお、図３は、排油孔３９は、栓体６０で収容部３３内の潤滑剤Ｐが封止された状態を示している。

【0027】

減速装置３０Ａは、収容部３３内に、入力ギア３１および出力ギア３２の摩耗粉を捕獲する捕獲部４０と、入力ギア３１の端面側に設けられ、入力ギア３１の回転により、収容部３３内に充填された潤滑剤Ｐを、捕獲部４０に誘導する誘導部５０と、をさらに備えている。

【0028】

本実施形態では、入力ギア３１および出力ギア３２は、クロム鋼、ニッケルクロム鋼などの鉄系材料（軟磁性材料）からなり、捕獲部４０は、磁石４０Ａからなる。本実施形態では、磁石４０Ａは、フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石、またはネオジウム磁石などを挙げることができるが、たとえば、電磁石であってもよい。このように構成することで、入力ギア３１および出力ギア３２の摩耗粉（鉄粉）を、磁石４０Ａで捕獲（吸着）することができる。

【0029】

本実施形態では、誘導部５０は、入力ギア３１の端面に取り付けられたプロペラ５０Ａである。プロペラ５０Ａは、入力ギア３１の回転軸と同じ回転軸で回転する。プロペラ５０Ａは、一方向の回転において、潤滑剤Ｐが、対向配置された磁石４０Ａに向かって流動するように、羽根が形成されている。

【0030】

本実施形態よれば、ロボット１のロアアーム１２の動作により減速装置３０Ａの入力ギア３１が回転する。減速装置３０Ａには、収容部３３に潤滑剤Ｐが充填されているため、潤滑剤Ｐはプロペラ５０Ａにより磁石４０Ａに案内される。これにより、潤滑剤Ｐに含まれる入力ギア３１および出力ギア３２の摩耗粉（鉄粉）を、磁石４０Ａで効率的に捕獲することができる。このような結果、入力ギア３１および出力ギア３２の摩耗粉の増加に伴い、入力ギア３１および出力ギア３２の歯面の摩耗が促進されることを抑えることができる。

【0031】

このように、ロボット１の動作時の動力を利用して、プロペラ５０Ａで潤滑剤Ｐを循環させ、循環した潤滑剤に含まれる入力ギア３１および出力ギア３２の摩耗粉を、プロペラ５０Ａで捕獲することができる。特に、入力ギア３１は、出力ギア３２に比べて、回転数が高いため、潤滑剤Ｐをより流動させ易く、摩耗粉を捕獲し易い。

【0032】

本実施形態では、潤滑剤Ｐは、グリースであり、グリース潤滑では、収容部３３内に同じグリースが充填され、これを保持することで、入力ギア３１の歯面へのグリースが確保される。グリース潤滑は、減速装置３０Ａの外部に、循環経路を設けたオイル潤滑とは異なり、入力ギア３１の駆動中に、グリースを供給および排出し続けることはない。したがって、グリース潤滑では、グリースからギアの摩耗粉を取り除くことは難しい。しかしながら、このようなグリースであっても、摩耗粉を磁石４０Ａで捕獲し、グリースから取り除くことができる。

【0033】

〔第２実施形態〕
以下に、図４および図５を参照し、第２実施形態に係る減速装置３０Ａを説明する。図４は、図３に対応する第２実施形態に係る減速装置３０Ａの模式的断面図である。図５（ａ）は、図４に示す捕獲部４０の消磁機構４１における着磁状態を説明するための模式的断面図であり、図５（ｂ）は、図４に示す捕獲部４０の消磁機構４１における消磁状態を説明するための模式的断面図である。第２実施形態の減速装置３０Ａが、第１実施形態のものと相違する点は、捕獲部４０の消磁機構４１であり、第１実施形態と共有する部材等は、その詳細な説明を省略する。

【0034】

図４に示すように、捕獲部４０は、磁石４０Ａを含み、消磁機構４１をさらに備えている。具体的には、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態では、消磁機構４１は、磁石４０Ａの表面（鉄粉を捕獲する表面）が露出するように固定されたケーシング４３を備えており、ケーシング４３の内部には、消磁用磁石４２と非磁性板４４とが、配置されている。消磁用磁石４２と非磁性板４４には、レバー４５が取り付けられており、レバー４５を回動することにより、消磁用磁石４２が回動する。非磁性板４４は、セラミックスまたは樹脂などの非磁性材料からなる板である。

【0035】

具体的には、消磁用磁石４２は、磁石４０Ａと重なるように配置されており、磁石４０Ａに着磁させる場合には、図５（ａ）に示すように、磁石４０Ａと消磁用磁石４２の極が同じ極となるように、磁石４０Ａに対して消磁用磁石４２をレバー４５で回動させる。これにより、潤滑剤Ｐであるグリースに含まれる鉄粉Ｆを、磁石４０Ａに吸着させることができる。

【0036】

一方、磁石４０Ａを消磁させる場合には、図５（ｂ）に示すように、磁石４０Ａと消磁用磁石４２の極が異なる極となるように、磁石４０Ａに対して消磁用磁石４２をレバー４５で回動させる。これにより、磁石４０Ａと消磁用磁石４２との間で、磁力線が形成され、磁石４０Ａが消磁される。

【0037】

このようにして、図５（ｂ）に示すように、消磁機構４１を設けることにより、収容部３３内に充填された潤滑剤Ｐを入れ替える際に、磁石４０Ａによる磁気を消磁すれば、磁石４０Ａに吸着した摩耗粉を、潤滑剤Ｐで洗い流すことができる。これにより、磁石４０Ａを含めた減速装置３０Ａのメンテナンス性を高めることができる。

【0038】

〔第３実施形態〕
以下に、図６を参照し、第３実施形態に係る減速装置３０Ａを説明する。図６は、図３に対応する第３実施形態に係る減速装置３０Ａの模式的断面図である。第３実施形態の減速装置３０Ａが、第１実施形態のものと相違する点は、捕獲部４０であり、第１実施形態と共有する部材等は、その詳細な説明を省略する。

【0039】

図６に示すように、捕獲部４０は、フィルタ４９を有している。具体的には、ロアアーム１２のうち、プロペラ５０Ａと対向する位置には、プロペラ５０Ａにより誘導した潤滑剤Ｐを排出する排出孔４７Ａが形成されており、排出孔４７Ａの下流には、逆止弁４８とフィルタ４９とが配置されている。逆止弁４８により、フィルタ４９に向かって流れる潤滑剤Ｐが、排出孔４７Ａ側に戻ることを防止することができる。さらに、フィルタ４９の下流には、吸入孔４７Ｂが形成されており、吸入孔４７Ｂにより、フィルタ４９を通過した潤滑剤Ｐを収容部３３に戻すことができる。

【0040】

本実施形態によれば、入力ギア３１に取り付けられたプロペラ５０Ａにより、潤滑剤Ｐをより流動させ、排出孔４７Ａから、潤滑剤Ｐを排出することができる。排出孔４７Ａを通過した潤滑剤Ｐは、逆止弁４８を通過する。その後、逆止弁４８を通過した潤滑剤Ｐに含まれる摩耗粉は、フィルタ４９で捕獲され、浄化された潤滑剤Ｐが、吸入孔４７Ｂから収容部３３に戻される。このようにして、減速装置３０Ａ内の摩耗粉を捕獲し、入力ギア３１の摩耗を低減することができる。

【0041】

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。

【0042】

たとえば、第２実施形態では、消磁機構として、消磁用磁石を用いたが、たとえば、コイルと鉄心からなる電磁石を用いて、コイルへの通電を遮断することにより、電磁石の鉄心の消磁を行ってもよい。

【符号の説明】

【0043】

３０Ａ：減速装置、３１：入力ギア、３２：出力ギア、３３：収容部、４０：捕獲部、４０Ａ：磁石、４１：消磁機構、５０：誘導部、５０Ａ：プロペラ、Ｐ：潤滑剤

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】