机器人手臂 |
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| 申请号 | CN201710188300.0 | 申请日 | 2017-03-27 | 公开(公告)号 | CN107263529A | 公开(公告)日 | 2017-10-20 |
| 申请人 | 发那科株式会社; | 发明人 | 井上俊彦; 长井徹; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供 机器人 手臂，减轻 手腕 驱动用 马 达向前臂下方突出，减少与周围物体干涉。具备：上臂，以能围绕第一轴线摆动的方式设置；前臂，以能围绕第二轴线摆动的方式设在上臂前端；第一手腕元件，以能绕第三轴线旋转的方式设在前臂前端，具有第三轴线贯穿的中空部；马达，配置在前臂，使第一手腕元件围绕第三轴线旋转；和减速机构，对马达的旋转减速并传递到第一手腕元件，马达具备在隔着第一平面与上臂相反的一侧沿着第三平面向斜下方延伸的旋转中 心轴 ，减速机构具备双曲线 齿轮 组与齿轮组，双曲线齿轮组具备与第三轴线同轴地固定在第一手腕元件的输出双曲线齿轮和输入双曲线齿轮，齿轮组具备固定在输入双曲线齿轮的大齿轮与固定在马达的 小齿轮 。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种机器人手臂，其特征在于，具备： |
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| 说明书全文 | 机器人手臂技术领域背景技术[0002] 在现有技术中，作为在机器人的前臂的前端使手腕单元围绕前臂的长轴进行旋转的驱动机构，已知有一种具备使用于对手腕单元的各个手腕轴进行驱动的电缆等线条体、安装在手腕的前端的用于外围设备的线条体穿过的中空部的机构(例如，参照专利文献1。)。 [0003] 该驱动机构被配置为：连接在手腕单元上的环状的输出双曲线齿轮与前臂的长轴同轴地经由轴承以能够旋转的方式支撑在前臂的基端部，与输出双曲线齿轮啮合的输入双曲线齿轮经由轴承以能够围绕沿垂直方向延伸的轴线旋转的方式被支撑，经由正齿轮对向输入双曲线齿轮供给旋转力的手腕驱动用马达向前臂的垂直下方延伸。由此，在前臂的内部，能够较大地确保沿前臂的长轴方向贯穿的中空部，并且对手腕驱动用马达的旋转，以正齿轮对以及双曲线齿轮组的两级进行减速，从而能够以高转矩对手腕单元进行旋转驱动。 [0004] 现有技术文献 [0005] 专利文献 [0006] 专利文献1：日本专利第4326558号公报 发明内容[0007] 发明要解决的问题 [0008] 然而，在专利文献1的驱动机构中，由于手腕驱动用马达较大程度地向前臂的垂直下方突出，因此当使上臂向前方倒下时，突出的手腕驱动用马达可能会干涉周围物体。 [0009] 本发明是鉴于上述情况而做出的，其目的在于提供一种机器人手臂，其能够减轻手腕驱动用马达的向前臂下方的突出，从而能够减少与周围物体之间的干涉。 [0010] 用于解决问题的方案 [0011] 为实现上述目的，本发明提供以下方案。 [0012] 本发明的一个方案提供一种机器人手臂，具备：上臂，其以能够围绕水平的第一轴线摆动的方式设置；前臂，其以能够围绕与该上臂的长轴垂直的第二轴线摆动的方式设置在该上臂的前端；第一手腕元件，其以能够围绕与所述第二轴线垂直的第三轴线旋转的方式设置在该前臂的前端，并且具有供该第三轴线贯穿的中空部；马达，其配置在所述前臂上，并且使所述第一手腕元件围绕所述第三轴线进行旋转；以及减速机构，其对该马达的旋转进行减速并传递到所述第一手腕元件，所述马达具备旋转中心轴，所述旋转中心轴在隔着包含所述第三轴线且与所述第二轴线垂直的第一平面而与所述上臂相反的一侧，沿着第三平面朝向斜下方延伸，所述第三平面配置在比第二平面更靠所述第一手腕元件侧，所述第二平面包含所述第二轴线且与所述第三轴线垂直，所述减速机构具备双曲线齿轮组和齿轮组，所述双曲线齿轮组具备：形成为与所述第三轴线同轴的环状且固定在所述第一手腕元件上的输出双曲线齿轮；以及与该输出双曲线齿轮啮合的输入双曲线齿轮，所述齿轮组具备：固定在所述输入双曲线齿轮上的大齿轮；以及固定在所述马达的轴上且与所述大齿轮啮合的小齿轮。 [0013] 根据本方案，当通过马达的工作而使固定在马达的轴上的小齿轮旋转时，小齿轮的旋转被减速并传递到与小齿轮啮合的大齿轮，从而固定在大齿轮上的输入双曲线齿轮旋转。当输入双曲线齿轮旋转时，输入双曲线齿轮的旋转被减速并传递到与输入双曲线齿轮啮合的输出双曲线齿轮，从而固定在输出双曲线齿轮上的第一手腕元件围绕第三轴线旋转。即，马达的旋转通过小齿轮和大齿轮的齿轮组以及双曲线齿轮组以两级减速而使第一手腕元件旋转。 [0014] 在该情况下，马达具备旋转中心轴，所述旋转中心轴隔着包含第三轴线且与第二轴线垂直的第一平面而与上臂相反的一侧，沿着第三平面朝向斜下方延伸，所述第三平面配置在比第二平面更靠所述第一手腕元件侧，所述第二平面包含第二轴线且与第三轴线垂直，因此与朝向垂直下方突出的现有的驱动机构相比较，能够减少朝向前臂的垂直下方突出的马达的突出量。其结果，能够减少当使上臂围绕第一轴线向前方摆动时朝向前臂的下方突出的马达与周围物体干涉的可能性。 [0015] 在上述方案中，所述输入双曲线齿轮与所述大齿轮还可以一体地形成。 [0016] 通过如此，能够减少部件件数，并且能够更可靠地实施从大齿轮朝向输入双曲线齿轮的驱动转矩的传递。 [0017] 此外，在上述方案中，所述马达以及所述输入双曲线齿轮还可以在使所述小齿轮与所述大齿轮啮合的状态下组装在相同的壳体部件上，并且该壳体部件固定在所述前臂上。 [0018] 通过如此，能够将马达以及输入双曲线齿轮在小齿轮与大齿轮啮合的状态下组装在壳体部件上，并且通过对马达以及输入双曲线齿轮进行部分组装，从而能够使部件件数最小化。 [0019] 此外，在上述方案中，所述大齿轮以及所述小齿轮可以为正齿轮。 [0020] 通过如此，不对马达的轴施加轴力也可。 [0021] 发明效果 [0023] 图1是示出本发明的一个实施方式的机器人手臂的前臂的局部横剖视图。 [0024] 图2是图1的机器人手臂的侧视图。 [0025] 图3是示出现有的机器人手臂的前臂的局部横剖视图。 [0026] 图4是示出图3的机器人手臂的侧视图。 [0027] 附图标记说明 [0028] 1 机器人手臂 [0029] 2 上臂 [0030] 3 前臂 [0031] 4 第一手腕元件 [0032] 7 马达 [0033] 8 减速机构 [0034] 9 双曲线齿轮组 [0035] 10 正齿轮组(齿轮组) [0036] 11 输出双曲线齿轮 [0037] 12 输入双曲线齿轮 [0038] 13 壳体部件 [0039] 15 大齿轮 [0040] 16 小齿轮 [0041] 17 中空部 [0042] B 第二轴线 [0043] C 第三轴线 [0044] L 第一平面 [0045] M 第二平面 [0046] N 第三平面 [0047] R 旋转中心轴 具体实施方式[0048] 以下，参照附图说明本发明一个实施方式的机器人手臂1。 [0049] 本实施方式的机器人手臂1如图1以及图2所示，具备：上臂2，其以能够围绕水平的第一轴线摆动的方式设置；前臂3，其以能够围绕与第一轴线平行的水平的第二轴线B摆动的方式设置在该上臂2的前端；第一手腕元件4，其为圆筒状，并且以能够围绕与第二轴线B垂直的第三轴线C旋转的方式设置在前臂3的前端；第二手腕元件5，其以能够围绕与第三轴线C正交的第四轴线D摆动的方式设置；以及第三手腕元件6，其以能够围绕与第四轴线D正交的第五轴线E旋转的方式设置。 [0050] 前臂3具备：马达7，其产生使第一手腕元件4围绕第三轴线C旋转的旋转力；以及减速机构8，其对该马达7的旋转进行减速并传递至第一手腕元件4。 [0051] 如图1所示，马达7隔着包含第三轴线C并且与第二轴线B垂直的第一平面L而配置在与上臂2相反的一侧。此外，如图2所示，马达7具备旋转中心轴R，该旋转中心轴R沿着第三平面N如图1所示朝向斜下方延伸，该第三平面N配置在比第二平面M更靠第一手腕元件4侧，该第二平面M包含第二轴线B且与第三轴线C垂直。 [0052] 减速机构8具备双曲线齿轮组9与正齿轮组(齿轮组)10。 [0053] 双曲线齿轮组9具备：由与第三轴线C同轴的齿圈构成的输出双曲线齿轮11；以及与该输出双曲线齿轮11啮合的输入双曲线齿轮12。 [0054] 输出双曲线齿轮11固定在第一手腕元件4的基端。 [0055] 如图1所示，输入双曲线齿轮12利用一对轴承14以能够旋转的方式支撑在壳体部件13上，该壳体部件13以能够装卸的方式安装在前臂3的侧面斜下方。 [0056] 正齿轮组10具备：一体地设置在输入双曲线齿轮12上且由正齿轮构成的大齿轮15；以及固定在马达7的轴上且由正齿轮构成的小齿轮16。 [0057] 马达7以将其旋转中心轴R与输入双曲线齿轮12的旋转轴线O平行地配置，并固定在以能够旋转的方式支撑输入双曲线齿轮12的壳体部件13上。 [0058] 以下，说明如此构成的本实施方式的机器人手臂1的作用。 [0059] 根据本实施方式的机器人手臂1，当通过马达7的工作，使固定在马达7的轴上的小齿轮16围绕旋转中心轴R旋转时，小齿轮16的旋转通过基于齿轮传动比的减速比而被减速并传递到与小齿轮16啮合的大齿轮15，从而使与大齿轮15一体地设置的输入双曲线齿轮12旋转。 [0060] 当输入双曲线齿轮12旋转时，输入双曲线齿轮12的旋转通过基于齿轮传动比的减速比而被减速并传递到与输入双曲线齿轮12啮合的输出双曲线齿轮11。由于在输出双曲线齿轮11上固定有第一手腕元件4，因此通过传递到输出双曲线齿轮11的旋转，第一手腕元件4围绕第三轴线C而进行旋转。 [0061] 即，马达7的旋转通过由小齿轮16与大齿轮15构成的正齿轮组10以及由输入双曲线齿轮12与输出双曲线齿轮11构成的双曲线齿轮组9以两级被减速，从而使第一手腕元件4旋转。 [0062] 通过如此，能够在前臂3的第三轴线C的周围，确保沿着该第三轴线C贯穿至第三手腕元件6的前端附近的中空部17。即，在中空的圆筒状的第一手腕元件4上，固定有由同轴配置的齿圈构成的输出双曲线齿轮11，因此在沿着第三轴线C的方向上贯穿输出双曲线齿轮11的中央的孔以及第一手腕元件4，从而形成中空部17。 [0063] 因此，能够利用该中空部17，使用于驱动第二手腕元件5以及第三手腕元件6的电缆和多个线条体穿过并对其进行布线，所述电缆与未图示的收纳于第一手腕元件4的内部的马达连接，所述多个线条体对安装在第三手腕元件6的前端的焊炬等外围设备供给电力、信号、丝线以及气体等。 [0064] 在该情况下，在本实施方式中，使第一手腕元件4旋转的马达7以沿着第三平面N向斜下方延伸的方式，隔着第一平面L而设置在与上臂2相反的一侧，因此如在图3以及图4中作为参考例示出，与马达51朝向垂直下方突出的现有的机器人手臂50相比较，具有能够减少朝向前臂3的垂直下方突出的马达7的突出量的优点。 [0065] 即，如图3以及图4所示，在使上臂53围绕第一轴线摆动而使上臂53向前方倒下，并且相对于上臂53而使前臂52围绕第二轴线F摆动，从而使前臂52的姿态维持在水平状态时，在现有的机器人手臂50中，朝向前臂52的下方突出的马达51与位于前臂52的下方的周围物体干涉的可能性较高，但根据本实施方式的机器人手臂1，如图2所示，具有能够将马达7配置在构成前臂3的部件的轮廓的大致内侧，从而能够减少马达7与周围物体干涉的可能性的优点。 [0066] 此外，根据本实施方式的机器人手臂1，由于输入双曲线齿轮12与大齿轮15一体地形成，因此与分别制造后进行组装的情况相比，具有部件件数较少且能够降低制造成本以及组装成本的优点。 [0067] 此外，以此方式与大齿轮15一体地形成的输入双曲线齿轮12通过轴承14以能够旋转的方式安装在壳体部件13上，并且将与大齿轮15啮合的小齿轮16安装在轴上的马达7被固定在相同的壳体部件13上，因此在对正齿轮组10的啮合进行调节的状态下将马达7以及输入双曲线齿轮12作为部分组装而进行制造，从而能够在部分组装的状态下安装在前臂3上。由此，能够使部件件数最小化。 [0068] 此外，由于安装在马达7上的小齿轮16以及一体地形成在输入双曲线齿轮12上的大齿轮15由正齿轮构成，因此还具有随着马达7的旋转而在啮合的位置处不会产生沿着轴向的力的优点。由此，减少施加到马达7的轴力，从而能够维持马达7完好的状态。 |
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