专利名称：工业机器人的摆动部分的结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种使用偏心摆动减速器的工业机器人的摆动部分的 结构。
背景技术：
已知一种背景技术的工业机器人的摆动部分的结构，例如在下面
示出的JP-A-7-124883中描述的。
根据这种结构，该结构包括构成工业机器人底座的第一元件和 构成摆动部分的第二元件；偏心摆动减速器，它设置在第一元件和第 二元件之间，具有两个或更多的曲柄销，并且以减速的方式将提供给 曲柄销的旋转传递到第二元件，并以低于第一元件的速度转动第二元 件；输入齿轮，它分别固定到所有曲柄销的输入侧端部；旋转的圆筒 形元件，其与偏心摆动减速器的中心轴线同轴，且穿过偏心摆动减速 器的内部，该圆筒形元件在其一端设有与所有输入齿轮相啮合的第一 外部齿轮，并在其另一端设置有第二外部齿轮；中间齿轮，其由第二 元件通过一对轴承以可旋转的方式支撑，并且与第二外部齿轮相啮合； 以及驱动电机，该驱动电机在其输出轴上设有与中间齿轮相啮合的输 出齿轮，并且布置成在径向上以预设距离远离偏心摆动减速器的中心 轴线。
此外，据此，来自于驱动电机的旋转通过输出齿轮、中间齿轮、 第二外部齿轮传递到单个的旋转的圆筒形元件，此后，旋转扭矩通过 旋转的圆筒形元件的第一外部齿轮、输入齿轮传递到所有的曲柄销， 同时将旋转扭矩大致相等地分配到它们。
发明内容
本发明解决的问题
然而，根据背景技术中的工业机器人的摆动部分的结构，为了通 过第二元件以可旋转的方式支撑中间齿轮，必须借助一对轴承来支撑 中间齿轮，以及将这对轴承组装到第二元件，此外，为了避免输入齿 轮与中间齿轮两者之间的干涉，必须使旋转的圆筒形元件穿过偏心摆 动减速器的内部，该圆筒形元件在其一端设置有与输入齿轮相啮合的 第一外部齿轮，以及在其另一端设有与中间齿轮相啮合的第二外部齿 轮，由此，产生了问题，即组装操作变得麻烦，而且旋转的圆筒形元 件的尺寸加大(其轴向长度被延长)，从而会使得制造成本增加。
本发明的目标是提供一种工业机器人的摆动部分的结构，其能便 于组装操作并且能够被低成本地制造。
解决方法
该目标可以通过一种工业机器人的摆动部分的结构来实现，其包 括工业机器人的第一元件和第二元件；设置在第一元件和第二元件 之间的偏心摆动减速器，该减速器具有两个或更多的曲柄销，以及降 低提供给曲柄销的旋转速度，以将该旋转传递到第二元件，从而以低 于第一元件的速度的速度转动第二元件；输入齿轮，分别连接在所有 曲柄销的输入侧端部；圆柱齿轮，其与偏心摆动减速器的中心轴线同 轴并且与所有的输入齿轮相啮合；中间齿轮，由曲柄销中的一个特定 曲柄销的输入侧端部以可旋转的方式支撑，以在轴向上远离输入齿轮 并且与圆柱齿轮相啮合；以及输出齿轮，在输出轴上与中间齿轮相啮 合，并且包括驱动电机，该驱动电机设置成在径向上以一个预设距离 远离偏心摆动减速器的中心轴线。
发明优点
根据本发明，用来将驱动电机的输出轴(输出齿轮)的旋转传递 到圆柱齿轮的中间齿轮被曲柄销中的一个特定曲柄销的输入侧端部以
可旋转的方式支撑，并且由此，中间齿轮可以仅由该特定曲柄销支撑， 此外， 一个特定曲柄销的输入侧端部被设置成中间齿轮和输入齿轮在 轴向上相互远离，并且由此，与中间齿轮及输入齿轮均发生啮合的圆 柱齿轮的在轴向上的长度足以达到或多或少长于两个齿轮的远侧端部 之间的距离的程度，由此，组装操作变得便利并且制造成本会变得低 廉。
此外，当构造如下结构时，即中间齿轮设有在轴向上相互远离的 小直径齿轮部分和大直径齿轮部分两个齿轮部分，大直径齿轮部分的 齿顶圆经过圆柱齿轮的内缘面的附近，分别地，驱动电机的输出齿轮 与大直径齿轮部分相啮合，且圆柱齿轮与小直径齿轮部分相啮合，在 以当前值保持圆柱齿轮的内直径的同时，可增加输出齿轮和圆柱齿轮 之间的减速比。
此外，当构造如下结构时，即圆柱齿轮设有在轴向上相互远离的 小直径齿轮部分和大直径齿轮部分两个齿轮部分，分别地，所有的输 入齿轮都与小直径齿轮部分相啮合，并且中间齿轮与大直径齿轮部分 相啮合，相比较圆柱齿轮在轴向上的任意位置由恒定直径构成的情况， 输出齿轮和圆柱齿轮之间的减速比能够增加。
此外，当构造如下结构时，即驱动电机连接到第二元件，并且一 个特定曲柄销的输入侧端部由第二元件以可旋转的方式支撑，输出齿 轮和中间齿轮的啮合能够进入已矫正状态，而不会撞击偏心摆动减速 器和第二元件之间的定位销。
图l为示出本发明的实施例l的正视截面图。 [图2]图2为图1中沿着线I-I的截面图。图3为图i中沿着线n-n的截面图。 [图4]图4为图i中沿着线in-iii的截面图。[图5]图5为示出本发明的实施例2的中间齿轮附近的正视截面图。 [图6]图6为示出本发明的实施例3的中间齿轮附近的正视截面图。
附图标记说明
10工业机器人11第一元件
13第二元件17偏心摆动减速器
40曲柄销54驱动电机
55输出轴56输出齿轮
60输入齿轮61圆柱齿轮
70中间齿轮76中间齿轮
77小直径齿轮部分78大直径齿轮部:
81圆柱齿轮82小直径齿轮部分
83大直径齿轮部分
实施本发明的最佳模式 (实施例l)
下面将参考
本发明的实施例1 。
图l， 2， 3和4中，数字11代构成第一元件的表工业机器人10的主 体部分(底座)，所述主体部分ll显示为圆柱的形状，其中心轴线垂 直延伸，并且该主体部分形成有空间12，在其内部包含电线线路、管 道系统。主体部分11的上侧安装有摆动件13，该摆动件构成第二元件， 其绕着与主体部分ll的中心轴线同轴的轴线旋转，摆动件13的内部形 成有空间14，该空间沿上下方向延伸，并且它的一个端部(下端部) 形成有通孔15，所述通孔设置在旋转轴线上。
数字17表示设置在主体部分11和摆动件13之间的偏心摆动减速 器，减速器机械17通过多个螺栓18固定到主体部分11的上端，并且该 减速器包括壳体19，该壳体基本为圆柱形，且与主体部分ll同轴。构 成内部齿的由圆形柱体的形状构成的许多销齿20设置在壳体19的内周
边上，并且在大体上其一半被嵌入的状态下沿壳体的轴向方向位于中 心部分，销齿20在轴向上延伸并且布置成在边缘方向上以相等距离彼 此远离。
数字21代表多个(2个)小齿轮，该小齿轮示出为圆盘形状并在轴 向方向上对齐排布，并且小齿轮21的中心部分分别形成有中心孔22。 此外，小齿轮21的外缘形成有外部齿23，其包括多个次摆线齿形，外 部齿23的齿数或多或少地小于壳体19的销齿20的齿数，在本实施例中， 相差数目为l个。此外，在使小齿轮21和壳体19在内部彼此接触的状态 下使得外部齿23和销齿20相互啮合，并且在两个小齿轮21的最大啮合 部分(具有最深啮合的部分)其相位相对彼此移位180度。此外，小齿 轮21的内缘和外缘之间的中间部分上形成有多个(3个)通孔25，该多 个通孔以在外缘方向上以相等距离彼此远离的方式沿轴向方向穿透。
数字26代表插入壳体19的托板，并且托板26由一个侧端面部分27、 另一个侧端板部分28以及多个(其数目与通孔25的数目相等)柱状部 分29组成，所述一个侧端面部分27设置在小齿轮21的轴向方向上的一 侧(下侧)上，所述另一个侧端板部分28设置在小齿轮21的轴向方向 上的另一侧(上侧)上，并且通过多个螺栓30连接到摆动件13，所述 柱状部分29的下端通过多个螺栓31以可连接和拆卸的方式连接到一个 侧端板部分27，并且所述柱状部分在轴向方向上延伸，柱状部分29分 别宽松地装配到通孔25的内部。此外，直径与中心孔22的直径大致相 等的中心孔32， 33分别形成在托板26上的中心轴线上，具体地，分别 形成在一个侧端板部分27及另一个侧端板部分28上。
数字36代表置于托板26 (具体地， 一个侧端板部分27及另一个侧 端板部分28)的外缘与壳体19的轴向方向上的两个端部的内缘之间的 一对轴承，并且托板26以相对于壳体19可旋转的方式由轴承36支撑。 此外，密封件37被置于一个侧端板部分27、另一个侧端板部分28与壳 体19的轴向方向上的两个端部之间。
数字39代表形成在各个小齿轮21上且在轴向方向上延伸的多个(3 个)曲柄销孔，并且曲柄销孔39布置成在边缘方向上以相等距离彼此 远离并且与通孔25交替。数字40代表2个或更多(以与曲柄销孔39的数 目相等的数目)的曲柄销，所述曲柄销在轴向方向上延伸并且布置成 在边缘方向上以相等距离彼此远离，在轴向方向上彼此远离的一对轴 承41置于相应的曲柄销40及托板26 (具体地， 一个侧端板部分27及另 一个侧端板部分28)之间，由此，曲柄销40通过一对轴承41以可旋转 的方式由托板26支撑。
此外，各个曲柄销40包括其数目与小齿轮21的数目(2个)相等的 偏心部分43，偏心部分43形成为在轴向方向上的中间部分以相等的距 离偏离曲柄销40的中心轴线，并且偏心部分43在轴向方向上以小距离 相互远离并且其相位相对彼此移位180度。此外，曲柄销40的偏心部分 43通过针状滚柱轴承44分别插入小齿轮21的曲柄销孔39中，由此允许 小齿轮21和曲柄销40相对彼此转动。
数字46代表插入托板26且与壳体19同轴的圆筒形元件，并且圆筒 形元件46的沿轴向方向的一个端部(下端部)以气密密封的状态插入 一个侧端板部分27的中心孔32中，并且通过多个螺栓47固定到一个侧 端板部分27。此外，圆筒形元件46在其沿轴向方向的中间部分宽松地 装配到通孔22及中心孔33中，并且沿轴向方向的另一个端部(上端部) 宽松地装配到摆动件13的通孔15中。此外，密封件48置于圆筒形元件 46的沿轴向方向的另一端与摆动件13的通孔15之间。
因此，主体部分11内部的空间12和摆动件13内部的空间14通过穿 过设置在减速机械17的中心轴线上的圆筒形元件46内部的中心孔49而 连通，并且中心孔49用于穿过电线线路、管道系统等，在本实施例中， 为电缆50。壳体19、小齿轮21、托板26、曲柄销40、圆筒形元件46组 成了作为一个整体的减速机械17，该减速机械用来将提供给曲柄销40
的旋转传递给托板26或者壳体19，在本实施例中，通过减小其速度将 旋转从托板26传递到摆动件13，并且相对主体部分ll以低速转动摆动 件13，减速机械17内部的润滑剂或类似物通过圆筒形元件46从中空孔 49、空间12， 14隔离。
数字53代表电机支撑部分，其设置在摆动件13的一个端部(下端 部)，并且驱动电机54通过旋塞配合安置在电机支撑部分53且通过螺 栓(未示出)固定到那里。这里，为了避免与电缆50等的干涉，驱动 电机54 (输出轴55)被设置成在半径方向上以预设距离远离减速机械 17的中心轴线，并且该预设距离大于从中空孔49中心到曲柄销40的旋 转轴的距离。由此，曲柄销40被置于驱动电机54的输出轴55和圆筒形 元件46之间。此外，驱动电机54的输出轴55通过键57与构成输出齿轮 的输入齿轮56固定。
数字60代表多个(构成与曲柄销40的数目相等的数目)输入齿轮， 该输入齿轮包括与所有曲柄销40的输入侧端部连接的外部齿轮，在本 实施例中，通过花键联接连接到从托板26沿轴向方向凸出的另一端部 (上端部)，并且输入齿轮60被设置成具有相同的直径并且分别设置 在正三角形的顶点。数字61代表1个圆柱齿轮，该圆柱齿轮以小的间隙 装配到圆筒形元件46的另一侧的外侧，圆柱齿轮61与减速机械17的中 心轴线同轴，并且在任一轴向方向位置，其节圆都具有相等的直径。
此外，圆柱齿轮61的轴向方向上的一个端部(下端部)以可旋转 的方式由减速机械17的另一侧端板部分28通过轴承62支撑，另一方面， 圆柱齿轮61的轴向方向上的另一端部(上端部)以可旋转的方式由摆 动件13的一个端部通过轴承63支撑。此外，形成在圆柱齿轮61的轴向 方向上的中心部分的外侧的外部齿64与所有的输入齿轮60相啮合，由 此，旋转驱动力从圆柱齿轮61直接并且相等地分配到输入齿轮60。
这里，对于曲柄销40，根据设置在远离驱动电机54的位置的曲柄销40，其另一侧端终止于远离输入齿轮60到或多或少另一侧的位置，
然而，设置在邻近驱动电机54的位置的一个特定曲柄销40a设置有延伸 部分40b，该延伸部分从另一侧端进一步延伸到在其输入侧端部的另一 侧。此外，曲柄销40a的延伸部分40b以可旋转的方式由接收件67通过轴 承68支撑，该接收件形成在电机支撑部分53。
当驱动电机54以此方式连接到构成摆动件13的一部分的电机支撑 部分53并且一个特定曲柄销40a的输入侧端部以可旋转的方式由构成摆 动件13的一部分的接收件67支撑时，曲柄销40a的延伸部分40b的一端部 能够被支撑，输入齿轮56的轴线和随后提到的中间齿轮70的轴线之间 的距离能够以一个设定值构成，以使这两个齿轮的啮合轻易达到已矫 正的状态，而不会在连接驱动电机54时撞击减速机械17 (托板26)和 摆动件13之间的定位销。
此外，具有齿形且齿数与输入齿轮60的齿数相同的中间齿轮70的 一个以可旋转的方式由曲柄销40a的延伸部分40b支撑，因此，中间齿轮 70以可旋转的方式由曲柄销40a的输入侧端部支撑，从而在轴向方向上 或多或少地远离输入齿轮60，在本实施例中，在轴向方向上的另一侧。 当输入齿轮60和中间齿轮70以此方式由相同的齿形及相同的齿数构成 时，用于生成齿形的加工工具可以共用，并且可降低制造成本。
此外，如上所述，用来将驱动电机54的输出轴55 (输入齿轮56) 的旋转传递到圆柱齿轮61的中间齿轮70以可旋转的方式由曲柄销40中 的一个特定曲柄销40a的输入侧端部支撑，并且由此，中间齿轮70可以 仅由所述一个特定曲柄销40a支撑，而不如现有技术中那样安装到轴承 上或者将轴承组装第二元件，此外，所述的一个特定曲柄销40a的输入 侧端部设有中间齿轮70和输入齿轮60，两齿轮在轴向方向上彼此远离， 并且由此，与中间齿轮70和输入齿轮60均啮合的圆柱齿轮61的在轴向 方向上的长度足以达到或多或少长于两个齿轮70， 60的远侧端之间的 距离的程度，并且可以减小圆柱齿轮61的尺寸，因此方便组装操作，
并且可降低制造成本。
此外，中间齿轮70与输入齿轮56和圆柱齿轮61的外部齿64相啮合， 由此，来自驱动电机54的旋转扭矩通过输入齿轮56和中间齿轮70传递 到圆柱齿轮61，此后，在被相等地分配的同时从圆柱齿轮61被传递到 所有输入齿轮60，并且所有曲柄销40能以相同的转速在相同方向上旋 转。
此外，当驱动电机54如上所述被设置成在半径方向上以预设距离 远离中空孔49的中心、并且输入齿轮56只与由所述一个特定曲柄销40a 以可旋转的方式支撑的中间齿轮70相啮合时，驱动电机54能够被设置 在中间齿轮70周围的较宽范围内。上述输入齿轮56，输入齿轮60，圆 柱齿轮61和中间齿轮70组成了前级减速机械72，该前级减速机械72用 于降低驱动电机54的旋转速度，以将该旋转速度输出到作为一体的减 速机械17的所有曲柄销40。
接下来将说明本发明的实施例的操作。
当摆动件13相对于主体部分11摆动时，操作驱动电机54以一体地 转动输出轴55，输入齿轮56。在这种情况下，输入齿轮56和圆柱齿轮 61的外部齿64均与中间齿轮70相啮合，该中间齿轮70以可旋转的方式 由所述的一个特定曲柄销40a支撑，并且由此，驱动电机54的旋转扭矩 通过输入齿轮56，中间齿轮70传递到圆柱齿轮61，并且随后在被相等 地分配的同时从圆柱齿轮61传递到所有的输入齿轮60，从而在相同的 方向上，以相同的旋转速度旋转所有的曲柄销40。
因此，小齿轮21以与曲柄销40相同的旋转速度偏心地转动(回转)， 在这种情况下，与销齿20相啮合的小齿轮21的外部齿23的齿数比销齿 20的齿数小1，此外，壳体19被固定到主体部分11以致不能旋转，并且 由此，施加到曲柄销40上的旋转驱动力被壳体19和小齿轮21以高比率
减小并且从托板26传递到摆动件13。因此，摆动件13以低速及大转矩
绕着垂直轴线旋转。
(实施例2)
图5为示出本发明的实施例2的示意图。根据该实施例，中间齿轮 76设置有小直径齿轮部分77和大直径齿轮部分78，大直径齿轮部分的 直径大于小直径齿轮部分77的直径，两者在轴向方向上相互远离，小 直径齿轮部分77的直径被制成与输入齿轮76的直径相同，另一方面， 大直径齿轮部分78的齿顶圆由穿过圆柱齿轮61的内缘面附近的直径构 成。此外，根据该实施例，中间齿轮76以可旋转的方式由曲柄销40的 输入侧端部通过轴承79支撑。此外，尽管中间齿轮76和曲柄销40的输 入侧端部之间的轴承79能够设置成如本实施例中的那样，但是也可以 如实施例1中那样省略轴承79。
此外，大直径齿轮部分78设置在圆柱齿轮61的另一端面(上端面) 的另一侧(上侧)上，并且在避免大直径齿轮部分78和圆柱齿轮61之 间的干涉的同时与驱动电机54的输入齿轮啮合，另一方面，小直径齿 轮部分77与圆柱齿轮61的外部齿64相啮合。由此，前级减速机械72的 减速比，也就是输入齿轮56和圆柱齿轮61之间的减速比能够容易地增 加，同时通过以当前值维持圆柱齿轮61的内直径，从而保证用于穿过 电缆50的大直径中空孔49处于减速机械17的中心轴线上。此外，其它 构造和操作等类似于实施例l的构造和操作。
(实施例3)
图6为示出本发明的实施例3的视图。根据该实施例，圆柱齿轮81 设置有两个齿轮部分小直径齿轮部分82和大直径齿轮部分83，大直 径齿轮部分83的直径或多或少大于小直径齿轮部分82的直径，两者在 轴向方向上相互远离，并且所有的输入齿轮60都与小直径齿轮部分S2 相啮合，中间齿轮70与大直径齿轮部分83相啮合。由此，前级减速机 械72的减速比，也就是输入齿轮56和圆柱齿轮81之间的减速比能够轻
易地或多或少增大。此外，其它的构造和操作类似于实施例l的构造和 操作。
此外，尽管在上述实施例中，在曲柄销40a的输入端侧(轴向上的 外端侧)设置中间齿轮70而不是输入齿轮60，但是根据本发明，可相 反地在曲柄销的输入端侧设置输入齿轮而不是中间齿轮。此外，尽管 根据上述实施例，驱动电机54设置在构成旋转侧的第二元件(摆动件 13)上，然而根据本发明，驱动电机54也可设置在构成固定侧的第一 元件(主体部分ll)上。
工业实用性
本发明可应用于使用偏心摆动减速器的工业机器人的摆动部分的 结构。
权利要求
1.一种工业机器人的摆动部分的结构，包括工业机器人的第一元件和第二元件；偏心摆动减速器，设置在所述第一元件和所述第二元件之间，具有两个或更多曲柄销，并且减小提供给所述曲柄销的旋转速度以将该旋转传递到所述第二元件，从而以低于所述第一元件的速度的速度转动所述第二元件；输入齿轮，分别连接到所有曲柄销的输入侧端部；圆柱齿轮，与所述偏心摆动减速器的中心轴线同轴，并且与所有的输入齿轮相啮合；中间齿轮，由所述曲柄销中的一个特定曲柄销的输入侧端部以可旋转的方式支撑，以沿轴向远离所述输入齿轮，并且与所述圆柱齿轮相啮合；以及输出齿轮，在输出轴与所述中间齿轮相啮合，且包括驱动电机，该驱动电机被设置成沿半径方向以预设距离远离所述偏心摆动减速器的中心轴线。
2. 如权利要求l所述的工业机器人的摆动部分的结构，其中所述 中间齿轮设有沿轴向方向相互远离的两个齿轮部分小直径齿轮部分 和大直径齿轮部分，该大直径齿轮部分的齿顶圆经过所述圆柱齿轮的 内缘面的附近，分别地，所述驱动电机的输出齿轮与所述大直径齿轮部分相啮合，以及所述圆柱齿轮与所述小直径齿轮部分相啮合。
3. 如权利要求1所述的工业机器人的摆动部分的结构，其中所述 圆柱齿轮设有沿轴向相互远离的两个齿轮部分小直径齿轮部分和大 直径齿轮部分，以及分别地，所有的输入齿轮与所述小直径齿轮部分相啮合并且所述 中间齿轮与所述大直径齿轮部分相啮合。
4.如权利要求l所述的工业机器人的摆动部分的结构，其中所述 驱动电机连接到所述第二元件，并且所述一个特定曲柄销的所述输入 侧端部由所述第二元件以可旋转的方式支撑。
全文摘要
本发明目的是为了方便组装操作以及降低制造成本。用来将驱动电机54的输入齿轮56的旋转传递到圆柱齿轮61的中间齿轮70由一个特定曲柄销40a的输入侧端部以可旋转的方式支撑，并且因此，中间齿轮70可以仅由曲柄销40a支撑，此外，与中间齿轮70及输入齿轮60均发生啮合的圆柱齿轮61的在轴向上的长度足以达到或多或少长于两个齿轮70，60的远侧端部之间的距离的程度。
文档编号B25J17/00GK101166607SQ20068001406
公开日2008年4月23日 申请日期2006年4月25日 优先权日2005年4月25日
发明者小林春美 申请人:纳博特斯克株式会社