旋转轴以及具备该旋转轴的工业用机器人的制作方法
【专利摘要】本发明涉及旋转轴以及工业用机器人，所述旋转轴包括：第一轴部件，包含导轨部件和设置于该导轨部件的端部的第一连结部；第二轴部件，包含移动自如地安装于导轨部件的滑块、固定于该滑块的筒状体、以及设置于该筒状体的端部的第二连结部。滑块包含滑块主体和被保持于该滑块主体的多个滚子状滚动体。多个滚子状滚动体包含第一滚子状滚动体以及第二滚子状滚动体，第一滚子状滚动体沿第一滚动路滚动且在沿第一方向的旋转力输入时在滑块与导轨部件之间传递该旋转扭矩，第二滚子状滚动体沿第二滚动路滚动且在沿与第一方向相反的第二方向的旋转力输入时在滑块与导轨部件之间传递该旋转扭矩。由此，能够实现旋转轴的小型化和轻量化。
【专利说明】旋转轴以及具备该旋转轴的工业用机器人
【技术领域】
[0001]本发明涉及利用平行连杆(parallel link)机构的工业用机器人。
【背景技术】
[0002]作为利用平行连杆机构的工业用机器人(以下，仅称为机器人)，已知例如日本专利公开公报特表2002-532269号(称为专利文献I)所公开的机器人。该机器人具备:基座部，作为支撑底座；头部(末端执行器(end effector))，具备各种工具等(以下，仅称为工具)；多个(三个)臂，分别将所述基座部与所述头部连接；其中，基于搭载于基座部的马达而使各臂个别地且协作地被驱动，从而使头的位置以及姿势发生变化。该机器人除了所述臂之外还具备将搭载于所述基座部的马达与工具连结的旋转轴，由此，能够以马达来旋转驱动工具。旋转轴伸缩自如地构成，其两端分别经由万向联轴器(万向接头)而连结于工具以及马达，由此，旋转轴在追随头部的位置或姿势的变化的情况下将马达的旋转驱动力传递给头部。
[0003]有关旋转轴的结构，更具体而言，旋转轴具有:圆筒状的外筒；内轴；轴衬，固定于所述外筒的内侧且将内轴以相对于该外筒沿轴向移动自如的方式保持。即，旋转轴采用通过内轴与外筒相对地沿它们的轴向位移而伸缩的结构。此外，内轴以及轴衬包括所谓的滚珠花键(ball spline)。滚珠花键具备:花键轴；筒状体，供该花键轴插通；多个滚珠，保持于该筒状体且介于该筒状体与花键轴之间，由此，花键轴和筒状体经由上述滚珠，以能够进行相对于筒状体的花键轴轴向的相对位移且阻止相对于筒状体的花键轴的相对旋转的方式而结合。即，上述旋转轴的内轴包括花键轴，上述旋转轴的轴衬包括筒状体。
[0004]然而，在专利文献I所记载的机器人中应用上述旋转轴时存在如下的问题。即，如上所述的机器人被要求以高速动作，为了实现这样的要求，要求臂及旋转轴的轻量化。但是，在使用滚珠花键的上述旋转轴的结构中，介于内轴(花键轴)与轴衬(筒状体)之间的滚珠与内轴以及轴衬点接触。因此，当为了实现旋转轴的轻量化而使内轴及轴衬的直径小径化时，与此相伴的滚珠的小径化导致表面压力下降，从而难以传递期望的旋转扭矩。因此，难以使旋转轴小型化和轻量化。
【发明内容】
[0005]本发明鉴于上述情况而作，其目的在于针对适用于利用平行连杆机构的工业用机器人的旋转轴，实现该旋转轴的小型化和轻量化。
[0006]本发明一个方面所涉及的旋转轴是能够伸缩的旋转轴，其连结于第一对方侧部件和第二对方侧部件，并且在所述第一对方侧部件和所述第二对方侧部件之间传递旋转力，该旋转轴包括:第一轴部件，包含导轨部件以及第一连结部，所述导轨部件沿所述旋转轴的轴向延伸，所述第一连结部设置于所述导轨部件的端部且能够连结于所述第一对方侧部件；第二轴部件，包含滑块、筒状体以及第二连结部，所述滑块移动自如地安装于所述导轨部件，所述筒状体沿所述轴向延伸且在该轴向方向上具有第一端部以及第二端部，所述第一端部固定于所述滑块，使得所述导轨部件随着所述滑块向所述第一连结部侧的移动而插入所述筒状体的内侧，所述第二连结部设置于所述筒状体的所述第二端部且能够连结于所述第二对方侧部件；其中，所述滑块包含:滑块主体；多个滚子状滚动体，被保持于所述滑块主体且随着所述滑块的移动而在所述滑块主体与所述导轨部件之间滚动，所述多个滚子状滚动体包含多个第一滚子状滚动体以及多个第二滚子状滚动体，所述多个第一滚子状滚动体沿所述滑块主体与所述导轨部件之间形成的第一滚动路滚动，且在使所述第一轴部件相对于所述第二轴部件沿第一方向旋转的所述旋转力输入至所述第一轴部件或所述第二轴部件时，在所述滑块与所述导轨部件之间传递该旋转扭矩，所述多个第二滚子状滚动体沿所述滑块主体与所述导轨部件之间的形成在与所述第一滚动路不同的位置的第二滚动路滚动，且在使所述第一轴部件相对于所述第二轴部件沿与所述第一方向相反的第二方向旋转的所述旋转力输入至所述第一轴部件或所述第二轴部件时，在所述滑块与所述导轨部件之间传递该旋转扭矩。
[0007]本发明另一方面所涉及的工业用机器人是利用平行连杆机构的机器人，其包括:基座部；末端执行器；多个臂，连结所述基座部和所述末端执行器；旋转轴，连结所述基座部和所述末端执行器；马达，搭载于所述基座部且通过驱动所述旋转轴而将旋转驱动力施加于所述末端执行器；其中，该机器人的所述旋转轴是上述的旋转轴，所述旋转轴将所述马达和所述末端执行器中的一者作为所述第一对方侧部件并且将所述马达和所述末端执行器中的另一者作为所述第二对方侧部件而连结于所述马达以及所述末端执行器。
[0008]根据本发明，能够实现旋转轴的小型化和轻量化。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是表示本发明所涉及的工业用机器人(适用了本发明所涉及的旋转轴的工业用机器人)的立体图。
[0010]图2是工业用机器人的俯视图。
[0011]图3是表示轴驱动马达与旋转轴的连结部分的基座部的剖视图。
[0012]图4是表示工业用机器人的头部(末端执行器)的放大侧视图。
[0013]图5是旋转轴的单体图(立体图)。
[0014]图6是旋转轴的分解立体图。
[0015]图7是旋转轴的剖视图。
[0016]图8是构成第二轴部件的保持器的剖视图。
[0017]图9是旋转轴的剖视图(图7的IX -1X线剖视图)。
[0018]图10是直线引导(linear guide)装置的剖视图。
[0019]图11的(A)是表示旋转轴与万向联轴器分离的状态的立体图，图11的(B)是表示旋转轴与万向联轴器连结的状态的立体图。
【具体实施方式】
[0020]下面，参照附图对本发明的较为理想的一实施方式进行详细说明。
[0021]图1以及图2表示本发明所涉及的工业用机器人(适用了本发明的旋转轴的工业用机器人)。图1是立体图，图2是俯视图，并且各自示出工业用机器人。如该图所示，工业用机器人(以下，仅称为机器人)是利用平行连杆机构的机器人。该例的机器人的用途是拣选物品。即，机器人例如以垂下姿势固定于顶棚，或以垂下姿势固定于构成为橹状的图外的框架部件。并且，通过后述吸嘴部件18吸附并拣选由设置于该机器人的下方的传送带等搬送机构搬送的物品。
[0022]上述机器人包括:基座部1，是固定于顶棚、框架部件的支撑底座；头部5，位于该基座部I的下方且作为末端执行器；以及三根臂6，连结基座部I和头部5且各自能够折曲，其中，能够通过个别且合作地驱动各臂6，使所述头部5的位置、姿势变化。另外，上述机器人包括沿着上下方向延伸且连结基座部I和头部5的旋转轴8 (本发明的旋转轴)，如后所述，经由该旋转轴8能够对头部5的后述吸嘴部件18传递旋转驱动力。
[0023]如该图所示，上述基座部I包括:基座主体2 ;臂驱动马达3，驱动上述臂6 ;以及轴驱动马达4,驱动上述旋转轴8。
[0024]基座主体2从俯视方向观察时成大致螺旋桨(screw)型的形状，且在其上表面中央部，以所述轴驱动马达4的输出轴朝下的状态固定有所述轴驱动马达4。
[0025]基座主体2具有沿周向等间隔(120°间隔)排列且朝外延伸的三个马达固定部2a。在这些马达固定部2a中，以朝向侧面即输出轴沿水平方向延伸的姿势固定有各个所述臂驱动马达3，并且所述臂6各自连结于这些臂驱动马达3的输出轴。
[0026]各臂6包括:第一臂10，固定于臂驱动马达3的输出轴且被该臂驱动马达3绕水平轴旋转驱动；以及第二臂12，在该第一臂10和头部5之间连结该第一臂10和头部5。
[0027]第二臂12包括一对连杆13、13和将这些连杆13在它们的轴向的指定位置处相互连结的连结部件14。各连杆13、13各自经由球接头(球接头)17连结于第一臂10以及头部5。详细而言，球接头17包括:分别装入第一臂10以及头部5的球头销；以及杯型的球窝(socket)，装入于各连杆13、13，且以包盖所述球头销的球头部的方式连结于该球头销。由此，第二臂12摆动自如地连结于第一臂10以及头部5，且如果通过各臂驱动马达3驱动各第一臂10，则第二臂12相对于该各第一臂10折曲，且头部5的位置以及姿势变化。
[0028]所述头部5包括:大致板状的支架(bracket) 15，可供上述各臂6 (第二臂12)连结；物品吸附用的吸嘴部件18，经由轴承等旋转自如地保持于该支架15的中心；以及万向联轴器20，连结于该吸嘴部件。并且，如图3以及图4所示，旋转轴8的远端部(下端部)经由万向联轴器20连结于吸嘴部件18的上端部，另一方面，旋转轴8的基端部(上端部)连结于上述轴驱动马达4。此外,上述轴驱动马达4包括:输出轴4a ;固定于该输出轴4a的联结器24 ;以及万向联轴器22，其中，所述旋转轴8连结于万向联轴器22。根据该结构，轴驱动马达4的旋转驱动力经由旋转轴8传递至吸嘴部件18，且旋转驱动该吸嘴部件18。尽管在该图中省略，但万向联轴器20被盖部件覆盖，且同样地，万向联轴器22以及联结器24也被盖部件覆盖。
[0029]此外，所述旋转轴8除了经由万向联轴器20、22连结于轴驱动马达4等之外，且还如以下说明的那样能够伸缩，并且追随上述头部5的位移而伸缩。由此，与该头部5的位置、姿势无关地，旋转驱动力能够从轴驱动马达4向吸嘴部件18传递。
[0030]下面，利用图5至图11说明上述旋转轴8的具体结构。
[0031]如图5至图7所示，旋转轴8包括沿轴向相互连结的第一轴部件27和第二轴部件28。[0032]在以下的说明中，以旋转轴8安装于机器人的状态(参照图1、图3以及图4)为基准，将图5至图7的左侧作为上侧且将右侧作为下侧进行说明。另外，将旋转轴8的轴向仅称为轴向。
[0033]第一轴部件27包括:导轨部件32，沿着轴向延伸；第一连结部件30 (相当于本发明的第一连结部)，固定于该导轨部件32的上端部；以及第一筒状体34，以在导轨部件32的全长范围覆盖导轨部件32的方式固定于第一连结部件30。
[0034]第一连结部件30具有:圆柱状的主体部30a ;接头固定部30b，从该主体部30a的端面中心突出且比该主体部30a直径小；以及筒状体固定部30c，连接于所述主体部30a的下侧，且第一连结部件30具有这些主体部30a、接头固定部30b以及筒状体固定部30c由同一材料一体地形成的结构。
[0035]在接头固定部30b形成有沿与轴向正交的方向贯穿的贯穿孔304，且利用该贯穿孔304连结于上述万向联轴器20。有关此点将在后面叙述。
[0036]筒状体固定部30c是具备底壁部301和其两侧的侧臂部302的剖面槽形，且外形(剖面的轮廓)具有大致圆形的形状。在该筒状体固定部30c中，如上所述，固定有导轨部件32以及第一筒状体34。具体而言，在筒状体固定部30c的两侧壁部302之间设置有导轨部件32的上端部，且在该状态下该导轨部件32通过螺栓固定于底壁部301。另外，通过将第一筒状体34的上端部外嵌于筒状体固定部30c，从而在将所述导轨部件32通至内侧的状态下，该第一筒状体34固定于筒状体固定部30c。
[0037]另一方面，第二轴部件28包括:两个滑块40，移动自如地安装于第一轴部件27的所述导轨部件32 ;保持器42，保持该滑块40 ;第二筒状体46，上端部46a(相当于本发明的第一端部)经由该保持器42固定于所述滑块40 ;以及第二连结部件48 (相当于本发明的第二连结部)，固定于该第二筒状体46的下端部46b (相当于本发明的第二端部)。此外，在该例子中，第二筒状体46经由保持器42间接地固定于滑块40，但也可直接固定于该滑块40。
[0038]所述保持器42具有保持上述滑块40的主体部43a、以及连接于主体部43a的下侧的筒状体固定部43b，并且具有由主体部43a以及筒状体固定部43b以同一材料一体地形成的结构。如图6以及图8所示，主体部43a是具备底壁部401和连接于其两侧的侧臂部402的剖面槽形的形状，且外形(剖面的轮廓)形成为大致圆弧状，并且筒状体固定部43b形成为圆筒状。
[0039]如图6以及图7所示，所述保持器42以上述导轨部件32穿过筒状体固定部43b的内侧的方式相对于该导轨部件32设置，且底壁部401以在主体部43a的两侧壁部402之间介隔两个滑块40的方式相对于该滑块40重合。并且，在该状态下用螺栓将所述底壁部401固定于该滑块40，从而保持器42固定于该滑块40。此外，图6、图7中的符号44是用于从与第一连结部件30的碰撞中保护保持器42的阻尼器。
[0040]所述第二筒状体46的外径设定得比所述第一筒状体34的内径小，且以上述导轨部件32穿过内侧的方式固定于所述保持器42的筒状体固定部43b。具体而言，所述第二筒状体46通过将所述筒状体固定部43b从该第二筒状体46的端部压入其内侧，从而在相对于筒状体固定部43b外嵌的状态下固定于该筒状体固定部43b。
[0041]此外，在所述导轨部件32的下端部以螺栓固定有阻尼器36，由此，阻止滑块40相对于导轨部件32脱出。另外，在第一筒状体34的端部固定有介隔在该第一筒状体34的内周面与第二筒状体46的外周面之间的隔垫38。如图9所示，该隔垫38形成为相对于第二筒状体46的外周面在周向范围等间隔断续地抵接的形状。
[0042]所述第二连结部件48具有:有底圆筒状的筒状体固定部48a ;板状的一对接头固定部48b，从筒状体固定部48a的下端部相互平行地沿轴向延伸。第二连结部件48具有由筒状体固定部48a以及接头固定部48b以同一材料一体地形成的结构。该第二连结部件48通过从第二筒状体46的下端部46b将筒状体固定部48a压入第二筒状体46的内侧，从而在内嵌于该第二筒状体46的状态下固定于该第二筒状体46的下端部。
[0043]在所述一对接头固定部48b中的一个中，形成有沿其厚度方向贯穿且沿轴向排列成一列的一对贯穿孔404，如下所述，第二轴部件28利用这些贯穿孔404连结于所述万向联轴器20。
[0044]对于旋转轴8，经由上述万向联轴器22将第一轴部件27 (第一连结部件30)连结于轴驱动马达4(相当于本发明的第一对方侧部件)，另一方面，通过经由上述万向联轴器20将第二轴部件28 (第二连结部件48)连结于吸嘴部件18 (相当于本发明的第二对方侧部件)，从而装入上述机器人中。
[0045]在此，第二连结部件48与万向联轴器20的连结结构为了在头部5 (吸嘴部件18)的维护、清洗时，能够将头部5与万向联轴器20 —同简单地从旋转轴8 (第二连结部件48)分离，成为图11的(A)以及(B)所示的连结结构。具体而言，如图11的(A)所示，在万向联轴器20中旋转轴8侧的连结部20a中，在其径向两侧形成用于使第二轴部件28的各接头固定部48b介隔的槽部52。在这些槽部52中一个槽部52的内底部埋设有对应于上述贯穿孔404的一对球头柱塞(ball plunger)54。S卩，如果沿着轴向使旋转轴8的接头固定部48b介隔在连结部20a的各槽部52的内侧且将它们嵌合，则各球头柱塞54的球头因弹簧的弹力卡合于贯穿孔404。由此，如图11的(B)所示，第二轴部件28与万向联轴器20被连结。另一方面，若从该连结状态将向相互背离方向的一定值以上的拉伸力施加于旋转轴8 (第二轴部件28)以及万向联轴器20，则解除上述卡合状态，旋转轴8 (第二轴部件28)与万向联轴器20 (连结部20a)分离。此外，万向联轴器20的吸嘴部件18侧的连结部20b形成为筒状。万向联轴器20在设置于吸嘴部件18侧的轴状的连结部插入所述连结部20b的内侧的基础上，通过这些连结部彼此以销等相互卡止，从而连结于吸嘴部件18。
[0046]另一方面，旋转轴8的上端部亦即第一轴部件27 (第一连结部件30)和万向联轴器22之间的连接与吸嘴部件18和万向联轴器20之间的连接同样。即，万向联轴器22中旋转轴8侧的连结部22a(参照图3)形成为筒状。万向联轴器22在将第一连结部件30的接头固定部30b插入该连结部22a的基础上，通过利用上述贯穿孔304将接头固定部30b与连结部22a以销等相互卡止，从而连结于旋转轴8 (第一轴部件27)的上端部。
[0047]另外，在上述旋转轴8中，导轨部件32以及滑块40包括所谓的直线引导装置。具体而言，如图10所示，导轨部件32在其两侧面各自具备沿长度方向(轴向)相互平行地延伸的滚动体轨道面311、312。各侧面的滚动体轨道面311、312对称(图10中为左右对称)地形成。另一方面，滑块40具备:滑块主体40a，具备各自与导轨部件32的上述滚动体轨道面311、312对置的滚动体轨道面411、412 ;以及多个滚子状滚动体45，保持于该滑块主体40a且介隔在所述滚动体轨道面311、312与滚动体轨道面411、412之间。S卩，如果滑块40沿着导轨部件32移动，则各个滚子状滚动体45沿着由滚动体轨道面311、411构成的滚动路60以及由滚动体轨道面312、412构成的滚动路62在导轨部件32的长度方向上滚动，并且沿着形成于滑块主体40a的循环路径414旋回移动。
[0048]此外，形成于导轨部件32的一侧的侧面的滚动体轨道面311、312相对于导轨部件32的中心线O倾斜。在该例子中，各滚动体轨道面311、312相对于中心线O朝该滚动体轨道面311、312相互相向的方向(朝内)以45°的角度倾斜。与此对应地，滑块40侧的滚动体轨道面411、412也倾斜。S卩，如图10所示，在导轨部件32的左右两侧各自设置有两个滚动路60、62，而在导轨部件32的单侧中，在一侧的滚动路60移动的滚子状滚动体45与在另一侧的滚动路62移动的滚子状滚动体45以它们的旋转轴成90°的角度的方式相互倾斜。
[0049]如上所述地构成的旋转轴8通过滑块40沿着导轨部件32移动，从而第二轴部件28相对于第一轴部件27相对地沿轴向位移，且旋转轴8整体伴随该位移而伸缩。此时，伴随旋转轴8的伸缩，第二轴部件28出入于第一轴部件27(第一筒状体34)的内侧。S卩，旋转轴8成为伸缩套叠式(telescopic)结构。在该旋转轴8中，导轨部件32以及滑块40由于如上所述包括直线引导装置，所以能够追随头部5的位置、姿势的变化而使旋转轴8非常顺畅地伸缩。
[0050]并且，由于导轨部件32以及滑块40具有如上所述的结构，因此能够将该导轨部件32、滑块40构成为比较小，且传递较大的旋转扭矩。因此，具有能够实现旋转轴8的小型化(小径化)、轻量化的优点。即，在上述旋转轴8中，如果旋转驱动力从轴驱动马达4输入第一轴部件27，则该旋转扭矩(旋转力)从导轨部件32传递至滑块40。此时，如上所述，在该旋转轴8中，旋转扭矩的传递经由滚子状滚动体45进行，即滚动体与导轨部件32以及滑块主体40a为线接触。因此，能够将导轨部件32、滑块主体40a的剖面积抑制得比较小，并且确保表面压力并传递较大的旋转扭矩。因此，与滚动体相对于内轴(花键轴)、轴衬(筒状体)为点接触(使用滚珠花键)的以往的该种旋转轴比较，能够将导轨部件32、滑块主体40a的剖面积抑制得比较小，且能传递与以往同等的旋转扭矩。换言之，如果旋转扭矩一定，则与以往的该种旋转轴相比，能够实现旋转轴8的小型化和轻量化。
[0051]另外，上述旋转轴8的直线引导装置(导轨部件32以及滑块40)，由于在导轨部件32的两侧各个中，在滚动路60移动的滚子状滚动体45与在滚动路62移动的滚子状滚动体45以它们的旋转轴成90°的角度的方式相互倾斜，所以与输入至旋转轴8的旋转力的方向无关地，从导轨部件32向滑块40可靠且适宜地传递旋转力。S卩，在图10中，在顺时针方向的旋转力(图中的实线箭头方向的旋转力，相当于本发明的第一方向的旋转力)通过轴驱动马达4输入至旋转轴8时，旋转扭矩(旋转力)经由该图中的左下的滚动路62以及右上的滚动路60的滚子状滚动体45从导轨部件32传递至滑块40。另一方面，在逆时针方向的旋转力(图中的点划线箭头方向的旋转力，相当于本发明的第二方向的旋转力)输入时，旋转扭矩经由该图中的左上的滚动路60以及右下的滚动路62的滚子状滚动体45从导轨部件32传递至滑块40。因此，根据该旋转轴8，如上所述地实现小型化和轻量化，并且可靠且适宜地进行旋转扭矩从第一轴部件27向第二轴部件28的传递，即旋转驱动力从轴驱动马达4向吸嘴部件18的传递。此外，在该例中，图10中的左下的滚动路62以及右上的滚动路60相当于本发明的第一滚动路，且在这些滚动路60、62滚动的滚子状滚动体45相当于本发明的第一滚子状滚动体。另外，左上的滚动路60以及右下的滚动路62相当于本发明的第二滚动路，且在这些滚动路60、62滚动的滚子状滚动体45相当于本发明的第二滚子状滚动体。
[0052]并且，根据上述旋转轴8，第一轴部件27的导轨部件32在其整个区域被第一筒状体34覆盖，且与旋转轴8的伸缩状态无关地，导轨部件32均不露出至外部。因此，能够防止从滚子状滚动体45转印于导轨部件32的润滑油等伴随旋转轴8的伸缩而飞溅至外部。因此，根据具备此种旋转轴8的上述机器人，能够在无尘室中使用，并且也能够理想地用于与食品相关用途。
[0053]并且，第一筒状体34的上端部固定于第一轴部件27的第一连结部件30，另一方面，下端部经由隔垫38抵接于第二轴部件28的第二筒状体46，所以也作为第一轴部件27的加强部件发挥作用。因此，如上所述，能够将导轨部件32、滑块40构成地比较小，并且确保第一轴部件27的刚性良好。另外，由于第二轴部件28在滑块40的位置和该隔垫38的位置的合计两处被第一轴部件27支撑，所以能够使得第二轴部件28相对于第一轴部件27稳定地移动。即，也具有能够使旋转轴8稳定地伸缩的优点。
[0054]并且，隔垫38由于以相对于第二筒状体46的外周面在周向范围等间隔地断续地抵接的方式形成形状，所以能够享受如上所述的作用效果，且也能够抑制因第一筒状体34 (隔垫38)与第二筒状体46的滑动摩擦增大而引起的旋转轴的伸缩操作性被阻碍的不良情况。
[0055]上述机器人是本发明所涉及的工业用机器人(适用了本发明所涉及的旋转轴的工业用机器人)的较为理想的实施方式的示例，其具体的结构能够在不脱离本发明的主旨的范围内适当进行变更。
[0056]例如，在上述实施方式中，构成旋转轴8的导轨部件32以及滑块40的直线引导装置，如图10所示，导轨部件32形成为剖面大致矩形，且滑块40以抱入该导轨部件32的方式形成为剖面“〕”形，但导轨部件32、滑块40的剖面形状并非限定于此，也可以是其以外的形状。此时，除了如实施方式那样滚子状滚动体45沿着合计四个滚动路60、62滚动的结构以外，也可以采用滚子状滚动体沿着两个或三个滚动路滚动的结构、滚子状滚动体沿着五个以上的滚动路滚动的结构。
[0057]另外，在上述实施方式中，本发明所涉及的工业用机器人用于零部件的拣选，但该工业用机器人的用途不限于物品的拣选，其能够适用于各种用途。即，头部5不限于具有如上所述的物品吸附用的吸嘴部件18，也可具有其他作业用部件。
[0058]另外，在上述实施方式中，旋转轴8以旋转驱动力输入至第一轴部件27的方式予以使用，但是，旋转轴8当然也可以以旋转驱动力输入至第二轴部件的方式予以使用。
[0059]以上所说明的本发明总结如下。
[0060]本发明一个方面所涉及的旋转轴是能够伸缩的旋转轴，其连结于第一对方侧部件和第二对方侧部件，并且在所述第一对方侧部件和所述第二对方侧部件之间传递旋转力，该旋转轴包括:第一轴部件，包含导轨部件以及第一连结部，所述导轨部件沿所述旋转轴的轴向延伸，所述第一连结部设置于所述导轨部件的端部且能够连结于所述第一对方侧部件；第二轴部件，包含滑块、筒状体以及第二连结部，所述滑块移动自如地安装于所述导轨部件，所述筒状体沿所述轴向延伸且在该轴向方向上具有第一端部以及第二端部，所述第一端部固定于所述滑块，使得所述导轨部件随着所述滑块向所述第一连结部侧的移动而插入所述筒状体的内侧，所述第二连结部设置于所述筒状体的所述第二端部且能够连结于所述第二对方侧部件；其中，所述滑块包含:滑块主体；多个滚子状滚动体，被保持于所述滑块主体且随着所述滑块的移动而在所述滑块主体与所述导轨部件之间滚动，所述多个滚子状滚动体包含多个第一滚子状滚动体以及多个第二滚子状滚动体，所述多个第一滚子状滚动体沿所述滑块主体与所述导轨部件之间形成的第一滚动路滚动，且在使所述第一轴部件相对于所述第二轴部件沿第一方向旋转的所述旋转力输入至所述第一轴部件或所述第二轴部件时，在所述滑块与所述导轨部件之间传递该旋转扭矩，所述多个第二滚子状滚动体沿所述滑块主体与所述导轨部件之间的形成在与所述第一滚动路不同的位置的第二滚动路滚动，且在使所述第一轴部件相对于所述第二轴部件沿与所述第一方向相反的第二方向旋转的所述旋转力输入至所述第一轴部件或所述第二轴部件时，在所述滑块与所述导轨部件之间传递该旋转扭矩。
[0061]在该旋转轴中，通过滑块沿着导轨部件移动，从而第一轴部件与第二轴部件相对地沿轴向位移，并且旋转轴整体因该位移而伸缩。另外，在该旋转轴中，在沿第一方向的旋转力输入至旋转轴时，该旋转扭矩(旋转力)经由在第一滚动路滚动的第一滚子状滚动体而在所述滑块与所述导轨部件之间传递。另一方面，在沿与此为反方向(第二方向)的旋转力输入至旋转轴时，旋转扭矩经由在第二滚动路滚动的第二滚子状滚动体而在所述滑块与所述导轨部件之间传递。因此，即使在第一方向以及第二方向的任一方向的旋转力输入至旋转轴时，也能够在导轨部件与滑块之间即第一轴部件与第二轴部件之间良好地进行旋转扭矩的传递。并且，在该旋转轴中，旋转扭矩的传递如上所述地经由滚子状滚动体进行，即，由于滚动体与导轨部件以及滑块主体为线接触，故能够将导轨部件、滑块的剖面积抑制地比较小，且确保表面压力并传递较大的旋转扭矩。因此，与滚动体相对于内轴(花键轴)或轴衬(筒状体)为点接触(使用滚珠花键)的以往的该种旋转轴比较，能够将导轨部件、滑块的剖面积抑制得比较小，且能传递与以往同等的旋转扭矩(旋转力)。换言之，如果旋转扭矩一定，则与以往的该种旋转轴相比，能够实现小型化和轻量化。
[0062]此外，较为理想的是上述旋转轴中，在所述导轨部件与所述滑块主体之间，以所述第一滚子状滚动体与所述第二滚子状滚动体在与所述导轨部件的长度方向正交的剖视面上交替地位于该导轨部件的周向的方式，形成有多个所述第一滚动路和多个所述第二滚动路。也就是，上述旋转轴中，所述第一滚动路为多个并且所述第二滚动路为多个，以所述第一滚子状滚动体与所述第二滚子状滚动体在与所述导轨部件的长度方向正交的剖视面上交替地位于该导轨部件的周向的方式，形成在所述导轨部件与所述滑块主体之间。
[0063]根据该结构，能够更顺畅地且稳定地进行旋转轴的伸缩，并且能够在导轨部件与滑块之间即第一轴部件与第二轴部件之间传递更大的旋转扭矩。
[0064]此外，较为理想的是上述旋转轴中，所述第一轴部件还包含筒状体，该筒状体固定于所述第一连结部并沿所述轴向延伸且在所述导轨部件的全长范围覆盖该导轨部件，在将该筒状体定义为第一筒状体且将所述第二轴部件的筒状体定义为第二筒状体的情况下，所述第一筒状体具有比所述第二筒状体的外径大的内径，使得所述第二筒状体随着所述滑块的移动而插入所述第一筒状体的内侧。
[0065]为了使内轴与轴衬顺畅地滑动，专利文献I公开的旋转轴需要对滚珠供应润滑油。但是，由于在伸长时附着有润滑油的内轴从外筒露出至外部，因此有可能发生该润滑油飞溅的情况。因此，专利文献I公开的旋转轴中存在难以在无尘室使用该机器人以及难以用于与食品相关用途的缺点。与此相异，根据本发明的该结构，能够防止导轨部件露出至外部。因此，能够抑制伴随着旋转轴的伸缩例如附着于导轨部件的异物(润滑油、滑动粉)等飞溅至外部的情况。
[0066]此情况下较为理想的是，所述第一筒状体具备介于该第一筒状体与所述第二筒状体之间的隔垫，所述隔垫具有与所述第二筒状体的外周面在周向范围断续地抵接的形状。
[0067]根据该结构，第二轴部件(第二筒状体)由第一轴部件(第一筒状体)从径向外侧支撑，所以在提高旋转轴整体的刚性方面有利。并且，隔垫由于是相对于第二筒状体的外周面沿周向断续地抵接的形状，所以能够抑制因第一筒状体(隔垫)与第二筒状体的滑动摩擦增大而引起的旋转轴的伸缩操作性被阻碍的不良情况。
[0068]本发明另一方面所涉及的工业用机器人是利用平行连杆机构的机器人，其包括:基座部；末端执行器；多个臂，连结所述基座部和所述末端执行器；旋转轴，连结所述基座部和所述末端执行器；马达，搭载于所述基座部且通过驱动所述旋转轴而将旋转驱动力施加于所述末端执行器；其中，该机器人的所述旋转轴是上述任一旋转轴，所述旋转轴将所述马达和所述末端执行器中的一者作为所述第一对方侧部件并且将所述马达和所述末端执行器中的另一者作为所述第二对方侧部件而连结于所述马达以及所述末端执行器。
[0069]根据该工业用机器人，由于具备了如上所述的旋转轴，故能够通过该工业用机器人的旋转轴的轻量化来实现动作速度的高速化。
[0070]产业上的可利用性
[0071]如上所述，本发明能够使应用于利用平行连杆机构的工业用机器人的旋转轴实现小型化和轻量化，由此能够实现工业用机器人的动作速度的高速化。因此，有助于提高使用工业用机器人的各种作业的效率。
【权利要求】
1.一种旋转轴，是能够伸缩的旋转轴，其特征在于， 连结于第一对方侧部件和第二对方侧部件，并且在所述第一对方侧部件和所述第二对方侧部件之间传递旋转力，该旋转轴包括: 第一轴部件，包含导轨部件以及第一连结部，所述导轨部件沿所述旋转轴的轴向延伸，所述第一连结部设置于所述导轨部件的端部且能够连结于所述第一对方侧部件； 第二轴部件，包含滑块、筒状体以及第二连结部，所述滑块移动自如地安装于所述导轨部件，所述筒状体沿所述轴向延伸且在该轴向方向上具有第一端部以及第二端部，所述第一端部固定于所述滑块，使得所述导轨部件随着所述滑块向所述第一连结部侧的移动而插入所述筒状体的内侧，所述第二连结部设置于所述筒状体的所述第二端部且能够连结于所述第二对方侧部件；其中， 所述滑块包含:滑块主体；多个滚子状滚动体，被保持于所述滑块主体且随着所述滑块的移动而在所述滑块主体与所述导轨部件之间滚动， 所述多个滚子状滚动体包含多个第一滚子状滚动体以及多个第二滚子状滚动体，所述多个第一滚子状滚动体沿所述滑块主体与所述导轨部件之间形成的第一滚动路滚动，且在使所述第一轴部件相对于所述第二轴部件沿第一方向旋转的所述旋转力输入至所述第一轴部件或所述第二轴部件时，在所述滑块与所述导轨部件之间传递该旋转扭矩，所述多个第二滚子状滚动体沿所述滑块主体与所述导轨部件之间的形成在与所述第一滚动路不同的位置的第二滚动路滚动，且在使所述第一轴部件相对于所述第二轴部件沿与所述第一方向相反的第二方向旋转的所述旋转力输入至所述第一轴部件或所述第二轴部件时，在所述滑块与所述导轨部件之间传递该旋转扭矩。
2.根据权利要求1所述的旋转轴，其特征在于: 在所述导轨部件与所述滑块主体之间，以所述第一滚子状滚动体与所述第二滚子状滚动体在与所述导轨部件的长度方向正交的剖视面上交替地位于该导轨部件的周向的方式，形成有多个所述第一滚动路和多个所述第二滚动路。
3.根据权利要求1或2所述的旋转轴，其特征在于: 所述第一轴部件还包含筒状体，该筒状体固定于所述第一连结部并沿所述轴向延伸且在所述导轨部件的全长范围覆盖该导轨部件，在将该筒状体定义为第一筒状体且将所述第二轴部件的筒状体定义为第二筒状体的情况下，所述第一筒状体具有比所述第二筒状体的外径大的内径，使得所述第二筒状体随着所述滑块的移动而插入所述第一筒状体的内侧。
4.根据权利要求3所述的旋转轴，其特征在于: 所述第一筒状体具备介于该第一筒状体与所述第二筒状体之间的隔垫， 所述隔垫具有与所述第二筒状体的外周面在周向范围断续地抵接的形状。
5.一种工业用机器人，是利用平行连杆机构的机器人，其特征在于包括: 基座部； 末端执行器； 多个臂，连结所述基座部和所述末端执行器； 旋转轴，连结所述基座部和所述末端执行器； 马达，搭载于所述基座部且通过驱动所述旋转轴而将旋转驱动力施加于所述末端执行器；其中，所述旋转轴是权利要求1至4中任一项所述的旋转轴，所述旋转轴将所述马达和所述末端执行器中的一者作为所述第一对方侧部件并且将所述马达和所述末端执行器中的另一者作为所述第二对 方侧部件而连结于所述马达以及所述末端执行器。
【文档编号】B25J9/00GK103707282SQ201310439037
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年9月24日 优先权日:2012年10月4日
【发明者】平野晓史 申请人:雅马哈发动机株式会社