003ハーモニックドライブ®(その1)

　産業用ロボットに興味がある方であれば、ハーモニックドライブといった言葉を聞いたことがあると思います。小型で同軸上に高い減速比をえることができる機械要素です。ウェーブジェネレータ、フレクスプライン、サーキュラスプラインの３点の基本要素で構成され、関節型ロボットの減速機として、非常に重宝な機械要素です。

　入社後数年間、ロボット機構の設計に携わっていた関係で、ハーモニックドライブとは長い間付き合うこととなりました。ある程度の形状の仕様変更にも柔軟に対応できるため、設計自由度が増し、数々の関節構造を生み出すことができました。

　ただし1点大きな問題がありました。それは、楕円状をしたウェーブジェネレータから発生される1/2回転に1回発生する振動でした。ロボットがスムースに駆動できるようにするためには、この振動の低減が大きな課題となりました。最大の原因はウェーブジェネレータの取り付け精度(回転主軸に対して、同軸上にいかに精度よく取り付けるか)でした。当時、主軸であるモータ軸との取り付けには、h6H6の厳しいはめあい公差を使い回転方向の締結にはキーを使っていました。さらに振動を低減するため、ハーモニックドライブを2個使いで、位相を90度ずらして取り付けていました。こうすることにより、振動は1/4回転に1回となりかつ、振幅も半分ほどになります。

　長年苦労してきた振動対策でしたが、ウェーブジェネレータと主軸の締結に、コーン形状の締結要素の小型メカロックが出回り、まさにスマートにこの課題をクリアしました。技術は日進月歩ですが、原理はいたって基本的なもので、なぜもっと早く気が付かなかったのだろうかと思いました。以来、このような思いはあらゆる開発を進める中で、常に付きまとうこととなりました。