工业用机器人的手腕结构部的制作方法
工业用机器人的手腕结构部的制作方法
【专利摘要】本发明提供工业用机器人的手腕结构部。减速机构部包括安装在手腕内框驱动马达的输出轴上的第一正齿轮、能旋转地支撑在安装于手腕外壳用机框上的第一辅助轴上的第二正齿轮、与第二正齿轮一体且能旋转地支撑在第一辅助轴上的第三正齿轮、能旋转地支撑在第二辅助轴上的第四正齿轮、与第四正齿轮一体且能旋转地支撑在第二辅助轴上的五正齿轮、能旋转地支撑在第三辅助轴上的第六正齿轮、以及安装在手腕内框的转动轴上并与第六齿轮配合的第七正齿轮，第四正齿轮比第一正齿轮靠近手腕外壳用机框而配置。
【专利说明】工业用机器人的手腕结构部
【技术领域】
[0001]本发明涉及工业用机器人的手腕结构部。本发明尤其涉及设在工业用机器人的臂前端的手腕结构部。
【背景技术】
[0002]工业用机器人的手腕结构部包括手腕机框及能相对于手腕机框转动的手腕内框。在手腕内框上通过作业部件安装部安装有手腕单元、例如手、工具等。内置在手腕机框的驱动马达的输出轴的旋转利用正齿轮减速机构部减速，由此，手腕内框相对于手腕机框转动。
[0003]在日本特开平7-52074号公报中，在手腕机框的一侧配置有由多级正齿轮列构成的正齿轮减速机构部。在正齿轮减速机构部中，能绕手腕内框的动作轴转动的输出正齿轮与能绕辅助轴旋转的小径正齿轮配合。在该小径正齿轮上一体地形成有大径正齿轮。在日本特开平6-297377号公报中也公开了大致同样的结构的减速机构部。
[0004]在日本特开平7-52074号公报记载的结构中，为了在手腕内框的转动轴方向使手腕机框与上述小径正齿轮之间的间隔为最小，上述大径正齿轮配置在远离手腕机框的中心轴线的位置。因此，正齿轮减速机构部从手腕机框的一侧在手腕内框的转动轴方向向外侧突出，其结果，覆盖减速机室的罩也向外侧突出。由此，在现有技术中，手腕机框在手腕内框的转动轴方向上的宽度变大，因此，存在从手腕正面观察时的干涉半径也变大之类的问题。
【发明内容】
[0005]本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供能够减小手腕机框在手腕内框的转动轴方向上的宽度，并减小从手腕正面观察时的干涉半径的工业用机器人的手腕结构部。
[0006]为了实现上述目的，根据第一方案，一种手腕结构部，其结合在机器人的臂的前端，具有多个动作自由度，具备:在手腕机框内形成相互分离的不同的手腕室的手腕外壳用机框；能转动地保持在上述手腕室中的一个手腕室内的手腕内框；手腕内框驱动马达，其在上述手腕室中的另一个手腕室中配置为输出轴与上述手腕内框的转动轴平行，并驱动上述手腕内框；另一驱动马达，其收放在上述手腕内框，并且输出与上述手腕内框的转动轴正交的旋转输出；罩，其覆盖上述手腕外壳用机框的一侧而形成减速机室；正齿轮减速机构部，其配置在上述减速机室内，将从上述手腕内框驱动马达的输出轴得到的旋转力减速后向上述手腕内框传递，在手腕结构部中，上述正齿轮减速机构部包括:第一正齿轮，其安装在上述手腕内框驱动马达的输出轴上；第二正齿轮，其能旋转地支撑在安装于上述手腕外壳用机框上的第一辅助轴上，并且直径比上述第一正齿轮大，并与上述第一正齿轮配合；第三正齿轮，其与上述第二正齿轮一体且能旋转地支撑在上述第一辅助轴上，并且直径比上述第二正齿轮小；第四正齿轮，其能旋转地支撑在安装于上述手腕外壳用机框上的第二辅助轴，并且直径比上述第三正齿轮大，并与上述第三正齿轮配合；第五正齿轮，其与上述第四正齿轮一体且能旋转地支撑在上述第二辅助轴上，并且直径比上述第四正齿轮小；第六正齿轮，其能旋转地支撑在安装于上述手腕外壳用机框内的第三辅助轴上，并且直径比上述第五正齿轮大，并与上述第五正齿轮配合；以及第七正齿轮，其安装在上述手腕内框的转动轴上，并与上述第六齿轮配合，上述第四正齿轮比上述第一正齿轮靠近手腕外壳用机框而配置。
[0007]根据第二方案，在第一方案中，上述手腕内框驱动马达的输出轴的前端比上述第一正齿轮至上述第七正齿轮向外侧突出。
[0008]本发明的效果如下。
[0009]在第一方案中，作为输出正齿轮的第七正齿轮与作为空转齿轮的第六正齿轮配合。并且，小径的第五正齿轮在与第七正齿轮和第六正齿轮的配合位置相反侧与第六正齿轮配合。由于是这种结构，因此与现有技术不同，能将与第五正齿轮一体的第四正齿轮配置在相对于手腕的中心轴线较近的位置，并且将第五正齿轮配置在相对于手腕的中心轴线较远的位置。其结果，能够使覆盖减速室的罩与手腕外壳用机框之间的距离为最小限。即，能够减小手腕机框在手腕内框的转动轴方向上的宽度。因此，还能够减小从手腕正面观察时的干涉半径。
[0010]在第二方案中，在手腕内框驱动马达的输出轴的前端比第一正齿轮至第七正齿轮向外侧突出的场合，即使是手腕内框驱动用马达的全长较长的场合，也能够将正齿轮减速机构部邻近手腕的中心轴线地配置。因此，能够进一步减小从手腕正面观察时的干涉半径。
[0011]从附图所表示的本发明的优选的实施方式的详细的说明中，本发明的这些目的、特征及优点及其他目的、特征及优点变得更明确。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是表示具备本发明的手腕结构部的机器人的整体结构的图。
[0013]图2是本发明的手腕结构部的立体图。
[0014]图3A是本发明的手腕结构部的剖视图。
[0015]图3B是卸下图3A所示的手腕结构部的罩的状态的侧视图。
[0016]图3C是从图3A所示的手腕结构部的手腕前端观察的端面图。
【具体实施方式】
[0017]下面，参照【专利附图】
【附图说明】本发明的实施方式。在以下的图中，对同样的部件标注相同的参照符号。为了容易地理解，这些附图适当改变比例尺。
[0018]图1是表示具备本发明的手腕结构部的机器人的整体结构的图。图1所示的机器人I是六轴结构的垂直多关节机器人。位于机器人I的前端的手腕2以六自由度安装。在机器人I的各轴上内置有用于驱动各轴的伺服马达(图1中未图示)。这些伺服马达利用从该伺服马达分别延伸的控制电缆连接在机器人控制装置5上，各伺服马达由机器人控制装置5控制。
[0019]如图1所示，在机器人I的手腕2的前端安装有作业工具3、例如夹钳或焊接火炬等。作业工具3用于把持、搬运部件或焊接工件。图1所示的作业工具用线条体4用于向作业工具3供给电力或空气等。
[0020]图2是本发明的手腕结构部的立体图。在图2中，手腕2主要包括手腕机框11、能相对于手腕机框11绕J5轴转动地安装的手腕内框12。手腕内框12具备作业工具安装部18，与作业工具3 (图2中未图示)一起绕J6轴被旋转驱动。
[0021]另外，如图2所示，在手腕机框11的一侧安装有罩15。罩15是稍向外侧弯曲的形状，在罩15与手腕机框11之间配置有正齿轮减速机构部30。
[0022]图3A是本发明的手腕结构部的剖视图，图3B是卸下图3A所示的手腕结构部的罩的状态的侧视图。下面，参照图2至图3B对正齿轮减速机构部20进行说明。
[0023]如图3A所示，在手腕机框11内配置有手腕外壳用机框13。从图3A可以看出，手腕外壳用机框13将手腕机框11内部隔离为多个手腕室。并且，在这些手腕室中的一个手腕室中能绕J5轴转动地配置手腕内框12。如图所示，在手腕内框12内配置用于驱动作业工具3 (图3A中未表示)的驱动马达22。
[0024]另外，在另一手腕室中配置旋转驱动手腕内框12的手腕内框驱动马达21。如图3A所示，手腕内框驱动马达21以其输出轴与手腕2的中心轴线(在图3A中与J6轴相同)垂直的方式配置。
[0025]另外，手腕外壳用机框13的一侧由罩15覆盖。罩15与手腕外壳用机框13的一侧之间的空间是减速机室16，在减速机室16中配置有正齿轮减速机构部30。
[0026]正齿轮减速机构部30主要包括第一正齿轮31?第七正齿轮37、第一辅助轴41?第三辅助轴43。如图3A所示，第一正齿轮31安装在手腕内框驱动马达21的输出轴上。另夕卜，在手腕外壳用机框13的一侧与手腕内框驱动马达21的输出轴平行地配置第一辅助轴41、第二辅助轴42及第三辅助轴43。从图3B可以看出，这些第一辅助轴41?第三辅助轴43与手腕2的中心轴线垂直。
[0027]在第一辅助轴41上能旋转地支撑有第二正齿轮32，并与第一正齿轮31配合。如图3A等所示，第二正齿轮32直径比第一正齿轮31大，在某些实施方式中，第二正齿轮32的直径大约是第一正齿轮31的直径的4倍。
[0028]从图3A及图3B可以看出，与第二正齿轮32—体的第三正齿轮33能旋转地支撑在第一辅助轴41上。如图3A所示，第三正齿轮33位于比第二正齿轮32靠手腕2的中心轴线的位置。
[0029]另外，第二正齿轮32直径比第三正齿轮33大，在某些实施方式中，第二正齿轮32的直径大约是第一正齿轮31的直径的4倍。并且，第三正齿轮33与能旋转地支撑在第二辅助轴42上的第四正齿轮34配合。
[0030]从图3A及图3B可以看出，与第四正齿轮34—体的第五正齿轮35能旋转地支撑在第二辅助轴42上。如图3A所示，第五正齿轮35位于比第四正齿轮34远离手腕2的中心轴线的位置。
[0031]另外，第四正齿轮34直径比第五正齿轮35大，在某些实施方式中，第四正齿轮34的直径大约是第五正齿轮35的直径的4倍。并且，第五正齿轮35与能旋转地支撑在第三辅助轴43上的第六正齿轮36配合。该第六正齿轮36起到作为空转齿轮的作用。
[0032]另外，从图3A及图3B可以看出，在手腕内框12的转动轴J5上能旋转地支撑第七正齿轮37。并且，第七正齿轮37与第六正齿轮36配合。第六正齿轮36的旋转传递到第七正齿轮37上，由于使手腕内框12绕转动轴J5旋转，因此第七正齿轮37起到作为输出正齿轮的作用。[0033]在进行动作时，手腕内框驱动马达21的驱动转矩通过第一正齿轮31传递到第二正齿轮32。并且，驱动转矩通过与第二正齿轮32 —体的第三正齿轮33传递到第四正齿轮34。接着，驱动转矩通过与第四正齿轮34 —体的第五正齿轮35传递到第六正齿轮36，并通过第六正齿轮36传递到第七正齿轮37。由此，手腕内框驱动马达21的驱动转矩传递到第七正齿轮37，手腕内框12绕转动轴J5转动。
[0034]配置在手腕内框12的驱动马达22的输出轴连接在未图示的其他减速机上，对驱动马达22的驱动力进行减速，并对作业工具安装部18进行旋转驱动。其他减速机可以内置在作业工具安装部18上。驱动马达22的尺寸根据其输出轴的样式，普遍与手腕内框驱动马达21的尺寸相同，驱动马达22的J6轴方向的长度与第七正齿轮37的直径大致相等。
[0035]在本发明中，作为输出正齿轮的第七正齿轮37与作为空转齿轮的第六正齿轮36配合。并且，小径的第五正齿轮35在与第七正齿轮37和第六正齿轮36的配合位置相反侧与第六正齿轮36配合。由于是这种结构，因此与现有技术不同，能够将与第五正齿轮35 —体的第四正齿轮34配置在比第一正齿轮31靠近手腕的中心轴线的位置，并且将第五正齿轮35配置在远离手腕的中心轴线的位置。
[0036]其结果，能够使覆盖减速室16的罩15与手腕外壳用机框13之间的距离为最小限。换言之，在本发明中，能减小手腕机框11在手腕内框12的转动轴J5的方向上的宽度。
[0037]在此，图3C是从图3A所示的手腕结构部的手腕前端观察的端面图。如图3C所示，从J6轴到位于最远处的罩15的一部分的距离是手腕2的干涉半径R。在本发明中，由于是上述结构，因此能够在转动轴J5方向减小手腕机框11，其结果，罩15也能够在转动轴J5的方向上变小。即，在本发明中，与现有技术相比，能够减小手腕的干涉半径R。
[0038]另外，第一正齿轮31的直径由齿轮的齿数与齿形的大小(以下为模块)决定，配合的第二正齿轮32的直径由与第一正齿轮31的速度比决定。由于需要配合的齿轮间的模块相同，因此速度比为第一正齿轮31的齿数与第二正齿轮32的齿数比。为了使罩15的高度为最小限而减小第二正齿轮32的直径,需要减少第二正齿轮32的齿数而减小速度比,或减小第一正齿轮31的直径。当减小速度比时，输出的转矩也变小，当减小第一正齿轮31的直径时，模块变小，齿面强度不足。在大部分的场合，第一正齿轮31的齿数根据手腕内框驱动马达21的轴的直径与模块而为最小的齿数。
[0039]在本发明中，由于第一正齿轮31及第二正齿轮32之间的速度比、第三正齿轮33及第四正齿轮34间的速度比、以及第五正齿轮35及第六正齿轮36间的速度比任一个都大约为1:4、并使正齿轮间的速度比互相大致相等，因此将罩15的高度抑制为必要最小限。在上述场合，在手腕内框驱动马达21的最高转数是5000rpm的场合，转动轴J5的最高速度为400deg / sec。
[0040]另外，与驱动马达22及作业工具安装部18 —体的手腕内框12优选配置为其长度方向的中心位于转动轴J5上。其理由在于，为了得到手腕内框12的平衡。换言之，当手腕内框12在J6轴方向向外侧突出时，难以将有重量的作业工具3安装在作业工具安装部18上，另外，当手腕内框12在J6轴方向向内侧后退时，手腕内框12容易与作业工具用线条体4干涉。因此，如图3A所示，优选与第七正齿轮37配合的第六正齿轮36的第三辅助轴43定位在与驱动马达22的后端对应的部位。
[0041]另外，由于减小图3C所示的干涉半径R，因此转动轴J5方向的手腕内框12的宽度也抑制为最小限。并且，第七正齿轮37配置在手腕的中心轴线附近。在这种结构中，作为空转齿轮的第六正齿轮36是必须的。并且，在排除了第六正齿轮36的场合，需要如现有技术那样将第四正齿轮34配置在远离手腕2的中心轴线的位置。
[0042]因此，在本发明中，能够维持正齿轮减速机构部36的长处、例如维修作业的简单化、结构的简单化、制造成本的降低等，并且减小距J6轴的干涉半径R。
[0043]并且，如参照图3A可以看出，手腕内框驱动马达21的输出轴的前端比第一正齿轮31?第七正齿轮37远离手腕2的中心轴线。换言之，手腕内框驱动马达21的输出轴的前端比第一正齿轮31?第七正齿轮37向外侧突出。在这种场合，能抑制手腕机框11的大部分向外侧突出，能够进一步减小手腕2在转动轴J5方向上的宽度。另外，在这种结构中，还能够减小作用在手腕内框驱动马达21内的轴承上的力矩，也不需要在手腕内框驱动马达21的外部配置轴承。
[0044]使用了优选的实施方式说明了本发明，但只要是本领域技术人员，则当然能够理解能够不脱离本发明的范围地进行上述改变及多种其他改变、省略、追加。
【权利要求】
1.一种手腕结构部，其结合在机器人(I)的臂的前端，具有多个动作自由度，具备: 手腕外壳用机框(11)，其在手腕机框内形成相互分离的不同的手腕室； 手月:?内框(12)，其能转动地保持在上述手1?室中的Iv手1?室内； 手腕内框驱动马达(21)，其在上述手腕室中的另一个手腕室中配置为输出轴与上述手腕内框的转动轴平行，并驱动上述手腕内框； 另一驱动马达(22)，其收放在上述手腕内框中，并且输出与上述手腕内框的转动轴正交的旋转输出； 罩(15),其覆盖上述手腕外壳用机框的一侧而形成减速机室(16); 正齿轮减速机构部(30)，其配置在上述减速机室内，将从上述手腕内框驱动马达的输出轴得到的旋转力减速后向上述手腕内框传递， 该手腕结构部的特征在于， 上述正齿轮减速机构部(30)包括: 第一正齿轮(31)，其安装在上述手腕内框驱动马达的输出轴上； 第二正齿轮(32)，其能旋转地支撑在安装于上述手腕外壳用机框上的第一辅助轴(41)上，并且直径比上述第一正齿轮大，并与上述第一正齿轮配合； 第三正齿轮(33)，其与上述第二正齿轮(32)—体且能旋转地支撑在上述第一辅助轴上，并且直径比上述第二正齿`轮小； 第四正齿轮(34)，其能旋转地支撑在安装于上述手腕外壳用机框上的第二辅助轴(42)上，并且直径比上述第三正齿轮大，并与上述第三正齿轮配合； 第五正齿轮(35)，其与上述第四正齿轮一体且能旋转地支撑在上述第二辅助轴上，并且直径比上述第四正齿轮小； 第六正齿轮(36)，其能旋转地支撑在安装于上述手腕外壳用机框内的第三辅助轴(43)上，并且直径比上述第五正齿轮大，并与上述第五正齿轮配合；以及 第七正齿轮(37)，其安装在上述手腕内框的转动轴上，并与上述第六齿轮配合， 上述第四正齿轮(34)比上述第一正齿轮(31)靠近手腕外壳用机框而配置。
2.根据权利要求1所述的手腕结构部，其特征在于， 上述手腕内框驱动马达(21)的输出轴的前端比上述第一正齿轮(31)至上述第七正齿轮(37)向外侧突出。
【文档编号】B25J17/02GK103507080SQ201310168093
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年5月6日 优先权日:2012年6月15日
【发明者】足立悟志 申请人:发那科株式会社
【专利摘要】本发明提供工业用机器人的手腕结构部。减速机构部包括安装在手腕内框驱动马达的输出轴上的第一正齿轮、能旋转地支撑在安装于手腕外壳用机框上的第一辅助轴上的第二正齿轮、与第二正齿轮一体且能旋转地支撑在第一辅助轴上的第三正齿轮、能旋转地支撑在第二辅助轴上的第四正齿轮、与第四正齿轮一体且能旋转地支撑在第二辅助轴上的五正齿轮、能旋转地支撑在第三辅助轴上的第六正齿轮、以及安装在手腕内框的转动轴上并与第六齿轮配合的第七正齿轮，第四正齿轮比第一正齿轮靠近手腕外壳用机框而配置。
【专利说明】工业用机器人的手腕结构部
【技术领域】
[0001]本发明涉及工业用机器人的手腕结构部。本发明尤其涉及设在工业用机器人的臂前端的手腕结构部。
【背景技术】
[0002]工业用机器人的手腕结构部包括手腕机框及能相对于手腕机框转动的手腕内框。在手腕内框上通过作业部件安装部安装有手腕单元、例如手、工具等。内置在手腕机框的驱动马达的输出轴的旋转利用正齿轮减速机构部减速，由此，手腕内框相对于手腕机框转动。
[0003]在日本特开平7-52074号公报中，在手腕机框的一侧配置有由多级正齿轮列构成的正齿轮减速机构部。在正齿轮减速机构部中，能绕手腕内框的动作轴转动的输出正齿轮与能绕辅助轴旋转的小径正齿轮配合。在该小径正齿轮上一体地形成有大径正齿轮。在日本特开平6-297377号公报中也公开了大致同样的结构的减速机构部。
[0004]在日本特开平7-52074号公报记载的结构中，为了在手腕内框的转动轴方向使手腕机框与上述小径正齿轮之间的间隔为最小，上述大径正齿轮配置在远离手腕机框的中心轴线的位置。因此，正齿轮减速机构部从手腕机框的一侧在手腕内框的转动轴方向向外侧突出，其结果，覆盖减速机室的罩也向外侧突出。由此，在现有技术中，手腕机框在手腕内框的转动轴方向上的宽度变大，因此，存在从手腕正面观察时的干涉半径也变大之类的问题。
【发明内容】
[0005]本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供能够减小手腕机框在手腕内框的转动轴方向上的宽度，并减小从手腕正面观察时的干涉半径的工业用机器人的手腕结构部。
[0006]为了实现上述目的，根据第一方案，一种手腕结构部，其结合在机器人的臂的前端，具有多个动作自由度，具备:在手腕机框内形成相互分离的不同的手腕室的手腕外壳用机框；能转动地保持在上述手腕室中的一个手腕室内的手腕内框；手腕内框驱动马达，其在上述手腕室中的另一个手腕室中配置为输出轴与上述手腕内框的转动轴平行，并驱动上述手腕内框；另一驱动马达，其收放在上述手腕内框，并且输出与上述手腕内框的转动轴正交的旋转输出；罩，其覆盖上述手腕外壳用机框的一侧而形成减速机室；正齿轮减速机构部，其配置在上述减速机室内，将从上述手腕内框驱动马达的输出轴得到的旋转力减速后向上述手腕内框传递，在手腕结构部中，上述正齿轮减速机构部包括:第一正齿轮，其安装在上述手腕内框驱动马达的输出轴上；第二正齿轮，其能旋转地支撑在安装于上述手腕外壳用机框上的第一辅助轴上，并且直径比上述第一正齿轮大，并与上述第一正齿轮配合；第三正齿轮，其与上述第二正齿轮一体且能旋转地支撑在上述第一辅助轴上，并且直径比上述第二正齿轮小；第四正齿轮，其能旋转地支撑在安装于上述手腕外壳用机框上的第二辅助轴，并且直径比上述第三正齿轮大，并与上述第三正齿轮配合；第五正齿轮，其与上述第四正齿轮一体且能旋转地支撑在上述第二辅助轴上，并且直径比上述第四正齿轮小；第六正齿轮，其能旋转地支撑在安装于上述手腕外壳用机框内的第三辅助轴上，并且直径比上述第五正齿轮大，并与上述第五正齿轮配合；以及第七正齿轮，其安装在上述手腕内框的转动轴上，并与上述第六齿轮配合，上述第四正齿轮比上述第一正齿轮靠近手腕外壳用机框而配置。
[0007]根据第二方案，在第一方案中，上述手腕内框驱动马达的输出轴的前端比上述第一正齿轮至上述第七正齿轮向外侧突出。
[0008]本发明的效果如下。
[0009]在第一方案中，作为输出正齿轮的第七正齿轮与作为空转齿轮的第六正齿轮配合。并且，小径的第五正齿轮在与第七正齿轮和第六正齿轮的配合位置相反侧与第六正齿轮配合。由于是这种结构，因此与现有技术不同，能将与第五正齿轮一体的第四正齿轮配置在相对于手腕的中心轴线较近的位置，并且将第五正齿轮配置在相对于手腕的中心轴线较远的位置。其结果，能够使覆盖减速室的罩与手腕外壳用机框之间的距离为最小限。即，能够减小手腕机框在手腕内框的转动轴方向上的宽度。因此，还能够减小从手腕正面观察时的干涉半径。
[0010]在第二方案中，在手腕内框驱动马达的输出轴的前端比第一正齿轮至第七正齿轮向外侧突出的场合，即使是手腕内框驱动用马达的全长较长的场合，也能够将正齿轮减速机构部邻近手腕的中心轴线地配置。因此，能够进一步减小从手腕正面观察时的干涉半径。
[0011]从附图所表示的本发明的优选的实施方式的详细的说明中，本发明的这些目的、特征及优点及其他目的、特征及优点变得更明确。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是表示具备本发明的手腕结构部的机器人的整体结构的图。
[0013]图2是本发明的手腕结构部的立体图。
[0014]图3A是本发明的手腕结构部的剖视图。
[0015]图3B是卸下图3A所示的手腕结构部的罩的状态的侧视图。
[0016]图3C是从图3A所示的手腕结构部的手腕前端观察的端面图。
【具体实施方式】
[0017]下面，参照【专利附图】
【附图说明】本发明的实施方式。在以下的图中，对同样的部件标注相同的参照符号。为了容易地理解，这些附图适当改变比例尺。
[0018]图1是表示具备本发明的手腕结构部的机器人的整体结构的图。图1所示的机器人I是六轴结构的垂直多关节机器人。位于机器人I的前端的手腕2以六自由度安装。在机器人I的各轴上内置有用于驱动各轴的伺服马达(图1中未图示)。这些伺服马达利用从该伺服马达分别延伸的控制电缆连接在机器人控制装置5上，各伺服马达由机器人控制装置5控制。
[0019]如图1所示，在机器人I的手腕2的前端安装有作业工具3、例如夹钳或焊接火炬等。作业工具3用于把持、搬运部件或焊接工件。图1所示的作业工具用线条体4用于向作业工具3供给电力或空气等。
[0020]图2是本发明的手腕结构部的立体图。在图2中，手腕2主要包括手腕机框11、能相对于手腕机框11绕J5轴转动地安装的手腕内框12。手腕内框12具备作业工具安装部18，与作业工具3 (图2中未图示)一起绕J6轴被旋转驱动。
[0021]另外，如图2所示，在手腕机框11的一侧安装有罩15。罩15是稍向外侧弯曲的形状，在罩15与手腕机框11之间配置有正齿轮减速机构部30。
[0022]图3A是本发明的手腕结构部的剖视图，图3B是卸下图3A所示的手腕结构部的罩的状态的侧视图。下面，参照图2至图3B对正齿轮减速机构部20进行说明。
[0023]如图3A所示，在手腕机框11内配置有手腕外壳用机框13。从图3A可以看出，手腕外壳用机框13将手腕机框11内部隔离为多个手腕室。并且，在这些手腕室中的一个手腕室中能绕J5轴转动地配置手腕内框12。如图所示，在手腕内框12内配置用于驱动作业工具3 (图3A中未表示)的驱动马达22。
[0024]另外，在另一手腕室中配置旋转驱动手腕内框12的手腕内框驱动马达21。如图3A所示，手腕内框驱动马达21以其输出轴与手腕2的中心轴线(在图3A中与J6轴相同)垂直的方式配置。
[0025]另外，手腕外壳用机框13的一侧由罩15覆盖。罩15与手腕外壳用机框13的一侧之间的空间是减速机室16，在减速机室16中配置有正齿轮减速机构部30。
[0026]正齿轮减速机构部30主要包括第一正齿轮31?第七正齿轮37、第一辅助轴41?第三辅助轴43。如图3A所示，第一正齿轮31安装在手腕内框驱动马达21的输出轴上。另夕卜，在手腕外壳用机框13的一侧与手腕内框驱动马达21的输出轴平行地配置第一辅助轴41、第二辅助轴42及第三辅助轴43。从图3B可以看出，这些第一辅助轴41?第三辅助轴43与手腕2的中心轴线垂直。
[0027]在第一辅助轴41上能旋转地支撑有第二正齿轮32，并与第一正齿轮31配合。如图3A等所示，第二正齿轮32直径比第一正齿轮31大，在某些实施方式中，第二正齿轮32的直径大约是第一正齿轮31的直径的4倍。
[0028]从图3A及图3B可以看出，与第二正齿轮32—体的第三正齿轮33能旋转地支撑在第一辅助轴41上。如图3A所示，第三正齿轮33位于比第二正齿轮32靠手腕2的中心轴线的位置。
[0029]另外，第二正齿轮32直径比第三正齿轮33大，在某些实施方式中，第二正齿轮32的直径大约是第一正齿轮31的直径的4倍。并且，第三正齿轮33与能旋转地支撑在第二辅助轴42上的第四正齿轮34配合。
[0030]从图3A及图3B可以看出，与第四正齿轮34—体的第五正齿轮35能旋转地支撑在第二辅助轴42上。如图3A所示，第五正齿轮35位于比第四正齿轮34远离手腕2的中心轴线的位置。
[0031]另外，第四正齿轮34直径比第五正齿轮35大，在某些实施方式中，第四正齿轮34的直径大约是第五正齿轮35的直径的4倍。并且，第五正齿轮35与能旋转地支撑在第三辅助轴43上的第六正齿轮36配合。该第六正齿轮36起到作为空转齿轮的作用。
[0032]另外，从图3A及图3B可以看出，在手腕内框12的转动轴J5上能旋转地支撑第七正齿轮37。并且，第七正齿轮37与第六正齿轮36配合。第六正齿轮36的旋转传递到第七正齿轮37上，由于使手腕内框12绕转动轴J5旋转，因此第七正齿轮37起到作为输出正齿轮的作用。[0033]在进行动作时，手腕内框驱动马达21的驱动转矩通过第一正齿轮31传递到第二正齿轮32。并且，驱动转矩通过与第二正齿轮32 —体的第三正齿轮33传递到第四正齿轮34。接着，驱动转矩通过与第四正齿轮34 —体的第五正齿轮35传递到第六正齿轮36，并通过第六正齿轮36传递到第七正齿轮37。由此，手腕内框驱动马达21的驱动转矩传递到第七正齿轮37，手腕内框12绕转动轴J5转动。
[0034]配置在手腕内框12的驱动马达22的输出轴连接在未图示的其他减速机上，对驱动马达22的驱动力进行减速，并对作业工具安装部18进行旋转驱动。其他减速机可以内置在作业工具安装部18上。驱动马达22的尺寸根据其输出轴的样式，普遍与手腕内框驱动马达21的尺寸相同，驱动马达22的J6轴方向的长度与第七正齿轮37的直径大致相等。
[0035]在本发明中，作为输出正齿轮的第七正齿轮37与作为空转齿轮的第六正齿轮36配合。并且，小径的第五正齿轮35在与第七正齿轮37和第六正齿轮36的配合位置相反侧与第六正齿轮36配合。由于是这种结构，因此与现有技术不同，能够将与第五正齿轮35 —体的第四正齿轮34配置在比第一正齿轮31靠近手腕的中心轴线的位置，并且将第五正齿轮35配置在远离手腕的中心轴线的位置。
[0036]其结果，能够使覆盖减速室16的罩15与手腕外壳用机框13之间的距离为最小限。换言之，在本发明中，能减小手腕机框11在手腕内框12的转动轴J5的方向上的宽度。
[0037]在此，图3C是从图3A所示的手腕结构部的手腕前端观察的端面图。如图3C所示，从J6轴到位于最远处的罩15的一部分的距离是手腕2的干涉半径R。在本发明中，由于是上述结构，因此能够在转动轴J5方向减小手腕机框11，其结果，罩15也能够在转动轴J5的方向上变小。即，在本发明中，与现有技术相比，能够减小手腕的干涉半径R。
[0038]另外，第一正齿轮31的直径由齿轮的齿数与齿形的大小(以下为模块)决定，配合的第二正齿轮32的直径由与第一正齿轮31的速度比决定。由于需要配合的齿轮间的模块相同，因此速度比为第一正齿轮31的齿数与第二正齿轮32的齿数比。为了使罩15的高度为最小限而减小第二正齿轮32的直径,需要减少第二正齿轮32的齿数而减小速度比,或减小第一正齿轮31的直径。当减小速度比时，输出的转矩也变小，当减小第一正齿轮31的直径时，模块变小，齿面强度不足。在大部分的场合，第一正齿轮31的齿数根据手腕内框驱动马达21的轴的直径与模块而为最小的齿数。
[0039]在本发明中，由于第一正齿轮31及第二正齿轮32之间的速度比、第三正齿轮33及第四正齿轮34间的速度比、以及第五正齿轮35及第六正齿轮36间的速度比任一个都大约为1:4、并使正齿轮间的速度比互相大致相等，因此将罩15的高度抑制为必要最小限。在上述场合，在手腕内框驱动马达21的最高转数是5000rpm的场合，转动轴J5的最高速度为400deg / sec。
[0040]另外，与驱动马达22及作业工具安装部18 —体的手腕内框12优选配置为其长度方向的中心位于转动轴J5上。其理由在于，为了得到手腕内框12的平衡。换言之，当手腕内框12在J6轴方向向外侧突出时，难以将有重量的作业工具3安装在作业工具安装部18上，另外，当手腕内框12在J6轴方向向内侧后退时，手腕内框12容易与作业工具用线条体4干涉。因此，如图3A所示，优选与第七正齿轮37配合的第六正齿轮36的第三辅助轴43定位在与驱动马达22的后端对应的部位。
[0041]另外，由于减小图3C所示的干涉半径R，因此转动轴J5方向的手腕内框12的宽度也抑制为最小限。并且，第七正齿轮37配置在手腕的中心轴线附近。在这种结构中，作为空转齿轮的第六正齿轮36是必须的。并且，在排除了第六正齿轮36的场合，需要如现有技术那样将第四正齿轮34配置在远离手腕2的中心轴线的位置。
[0042]因此，在本发明中，能够维持正齿轮减速机构部36的长处、例如维修作业的简单化、结构的简单化、制造成本的降低等，并且减小距J6轴的干涉半径R。
[0043]并且，如参照图3A可以看出，手腕内框驱动马达21的输出轴的前端比第一正齿轮31?第七正齿轮37远离手腕2的中心轴线。换言之，手腕内框驱动马达21的输出轴的前端比第一正齿轮31?第七正齿轮37向外侧突出。在这种场合，能抑制手腕机框11的大部分向外侧突出，能够进一步减小手腕2在转动轴J5方向上的宽度。另外，在这种结构中，还能够减小作用在手腕内框驱动马达21内的轴承上的力矩，也不需要在手腕内框驱动马达21的外部配置轴承。
[0044]使用了优选的实施方式说明了本发明，但只要是本领域技术人员，则当然能够理解能够不脱离本发明的范围地进行上述改变及多种其他改变、省略、追加。
【权利要求】
1.一种手腕结构部，其结合在机器人(I)的臂的前端，具有多个动作自由度，具备: 手腕外壳用机框(11)，其在手腕机框内形成相互分离的不同的手腕室； 手月:?内框(12)，其能转动地保持在上述手1?室中的Iv手1?室内； 手腕内框驱动马达(21)，其在上述手腕室中的另一个手腕室中配置为输出轴与上述手腕内框的转动轴平行，并驱动上述手腕内框； 另一驱动马达(22)，其收放在上述手腕内框中，并且输出与上述手腕内框的转动轴正交的旋转输出； 罩(15),其覆盖上述手腕外壳用机框的一侧而形成减速机室(16); 正齿轮减速机构部(30)，其配置在上述减速机室内，将从上述手腕内框驱动马达的输出轴得到的旋转力减速后向上述手腕内框传递， 该手腕结构部的特征在于， 上述正齿轮减速机构部(30)包括: 第一正齿轮(31)，其安装在上述手腕内框驱动马达的输出轴上； 第二正齿轮(32)，其能旋转地支撑在安装于上述手腕外壳用机框上的第一辅助轴(41)上，并且直径比上述第一正齿轮大，并与上述第一正齿轮配合； 第三正齿轮(33)，其与上述第二正齿轮(32)—体且能旋转地支撑在上述第一辅助轴上，并且直径比上述第二正齿`轮小； 第四正齿轮(34)，其能旋转地支撑在安装于上述手腕外壳用机框上的第二辅助轴(42)上，并且直径比上述第三正齿轮大，并与上述第三正齿轮配合； 第五正齿轮(35)，其与上述第四正齿轮一体且能旋转地支撑在上述第二辅助轴上，并且直径比上述第四正齿轮小； 第六正齿轮(36)，其能旋转地支撑在安装于上述手腕外壳用机框内的第三辅助轴(43)上，并且直径比上述第五正齿轮大，并与上述第五正齿轮配合；以及 第七正齿轮(37)，其安装在上述手腕内框的转动轴上，并与上述第六齿轮配合， 上述第四正齿轮(34)比上述第一正齿轮(31)靠近手腕外壳用机框而配置。
2.根据权利要求1所述的手腕结构部，其特征在于， 上述手腕内框驱动马达(21)的输出轴的前端比上述第一正齿轮(31)至上述第七正齿轮(37)向外侧突出。
【文档编号】B25J17/02GK103507080SQ201310168093
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年5月6日 优先权日:2012年6月15日
【发明者】足立悟志 申请人:发那科株式会社
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