传动装置的制造方法
【专利摘要】配置在输入轴(50)与输出轴(90)之间的多个中间轴(60、70、80)分别具备大径齿轮(12、14、16)以及小径齿轮(13、15、17)。各中间轴(60、70、80)的大径齿轮(12、14、16)，与输入轴(90)的输入齿轮(11)、以及多个中间轴(60、70、80)中位于输入轴(50)侧的另一个中间轴(60、70、80)的小径齿轮(13、15、17)之中的对应的一方啮合。各中间轴(60、70、80)的小径齿轮(13、15、17)，与输出轴(90)的输出齿轮(18)、以及多个中间轴(60、70、80)中位于输出轴(90)侧的另一个中间轴(60、70、80)的大径齿轮(12、14、16)之中的对应的一方啮合。
【专利说明】传动装置
[0001 ]关联申请的相互参照
[0002]本申请以2014年I月31日提出的日本国特许申请第2014-016320号为基础，基于该发明，将其内容作为在本说明书中公开的内容。
技术领域
[0003]本发明涉及传动装置。
【背景技术】
[0004]在用于传动装置等的以往的齿轮的旋转角度检测装置中，众所周知如下的装置，例如如专利文献I中记载的那样，该装置具备配置有齿轮的三个轴即被测定轴、第一支轴以及第二支轴。在该装置中，在第一支轴上配置有与被测定轴的齿轮啮合的齿轮以及与第二支轴的齿轮啮合的齿轮，根据在被测定轴以外的轴即第一支轴以及第二支轴处检测出的旋转角度的组合，计算出被测定轴的旋转角度。
[0005]在先技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献I:日本特开2004-61428号公报
【发明内容】
[0008]然而，在专利文献I记载的旋转角度检测装置中，存在如下技术问题:当被检测旋转角度的支轴的直径变大时，与之相伴地检测装置也将变大。因此，期待一种在旋转角度的检测装置中使检测装置小型化的技术。除此以外，期待在传统的旋转角度的检测装置中降低成本、简化制造、提尚设计的自由度等。
[0009]本发明是为了解决上述技术问题中的至少一部分而作出的，能够实现为以下的实施方式。
[0010](I)根据本发明的一个实施方式，提供一种用于机器人的关节的传动装置。该传动装置具备:电动机;输入轴部件，通过所述电动机的旋转以轴心为中心旋转;输入齿轮，固定于所述输入轴部件，并与所述输入轴部件一体地旋转;输出轴部件，以轴心为中心旋转，并沿轴方向形成有使在所述机器人的控制中使用的电气布线穿过的贯通孔;输出齿轮，固定于所述输出轴部件，并与所述输出轴部件一体地旋转;两个以上的中间轴部件，以各自的轴心为中心旋转;两个以上的大径齿轮，分别固定于所述两个以上的中间轴部件中的对应的一个中间轴部件，且与该中间轴部件一体地旋转;两个以上的小径齿轮，分别固定于所述两个以上的中间轴部件中的对应的一个中间轴部件，且与该中间轴部件一体地旋转，并具有比固定于该中间轴部件的所述大径齿轮的直径小的直径；以及两个角度检测装置，分别检测所述输入轴部件和所述两个以上的中间轴部件中的两个检测对象轴部件的旋转角度;各所述中间轴部件的所述大径齿轮，与所述输入齿轮、以及固定于所述两个以上的中间轴部件中位于所述输入轴部件侧的另一个中间轴部件上的所述小径齿轮之中的对应的一方啮合;各所述中间轴部件的所述小径齿轮，与所述输出齿轮、以及固定于所述两个以上的中间轴部件中位于所述输出轴部件侧的另一个中间轴部件上的所述大径齿轮之中的对应的一方啮合。根据该实施方式的传动装置，由于通过检测输出轴部件以外的轴部件的旋转角度能够计算出输出轴部件的旋转角度，并且不需要用于对形成有贯通孔且直径较大的输出轴部件的旋转角度进行检测的、较大的角度检测装置，因此能够使传动装置小型化。另外，在输出轴部件以外存在直径较大的轴部件的情况下，只要检测直径较大的轴部件以外的轴部件的旋转角度，就能够计算出输出轴部件的旋转角度，因此能够使传动装置更加小型化。另夕卜，由于通过角度检测装置计算输出轴部件的旋转角度，因此，使用仅能够检测轴部件的绝对角度、且结构简单的角度检测装置，就能够在360度以上的较大范围内计算出输出轴部件的旋转角度，从而能够抑制传动装置的成本。
[0011](2)在上述实施方式的传动装置中可以设置成，固定于所述两个检测对象轴部件中的一个检测对象轴部件上的所述大径齿轮，与固定于所述两个检测对象轴部件中的另一个检测对象轴部件上的所述小径齿轮相互啮合;固定于所述两个检测对象轴部件中的所述一个检测对象轴部件上的所述大径齿轮的齿数，与固定于所述两个检测对象轴部件中的另一个检测对象轴部件上的所述小径齿轮的齿数为互质关系。根据该实施方式的传动装置，即使两个检测对象轴部件中的一个检测对象轴部件旋转360度而被检测的一个检测对象轴部件的旋转角度为O度，与一个检测对象轴部件旋转360度之前相比，另一个检测对象轴部件的旋转角度也作为不同的角度被检测出来。其结果是，通过一个检测对象轴部件的旋转角度和另一个检测对象轴部件的旋转角度的组合，能够在比360度更大的范围内计算出输出轴部件的旋转角度。
[0012](3)在上述实施方式的传动装置中可以设置成，还具备控制基板，所述控制基板具有控制所述电动机的控制部;所述两个角度检测装置分别具备第一检测部以及第二检测部，所述第一检测部安装在所述两个检测对象轴部件中的对应的一个检测对象轴部件上，所述第二检测部安装在所述控制基板上;所述控制基板配置在与所述两个检测对象轴部件各自的轴心相交的位置;所述两个角度检测装置各自的所述第一检测部，在轴线方向上配置于所述控制基板、与固定于所述两个检测对象轴部件中的对应的一个检测对象轴部件上的所述小径齿轮之间。由于该实施方式的传动装置被用于机器人的关节，因此难以小型化。由于角度检测装置被配置在有限的狭窄空间中，因此难以安装到传动装置的内部。对此，根据该实施方式的传动装置，通过使控制部以及第二检测部在控制基板上一体化，能够将第二检测部作为中等程度大小的零件进行处理。因此，通过将该实施方式的传动装置用于小型机器人，能够使小型机器人的组装作业简化。另外，由于控制基板在两个检测对象轴部件的轴心方向上为对置的结构，因此能够以可供实用的精确度使传动装置小型化。另外，能够使控制部以及第二检测部的制造工序一体化，从而能够抑制传动装置的制造成本。另外，由于控制部以及第二检测部的一部分被一体化，因此能够使传动装置更加小型化，从而能够使传动装置的制造简化。
[0013](4)在上述实施方式的传动装置中可以设置成，所述两个角度检测装置分别是磁性旋转角度传感器。根据该实施方式的传动装置，例如，不使用能够测定360度以上范围的旋转角度的、可检测多重旋转的昂贵的角度检测装置，而使用检测小于360度的旋转角度的廉价的角度检测装置，从而能够进一步抑制传动装置的成本。
[0014](5)在上述实施方式的传动装置中可以设置成，还具备控制基板，所述控制基板具有用于控制所述电动机的控制部;所述两个角度检测装置分别具备磁铁以及检测器，所述磁铁安装在所述两个检测对象轴部件中的对应的一个检测对象轴部件上，所述检测器安装在所述控制基板上，并对所述磁铁形成的磁通进行检测；以可旋转的方式支承所述两个以上的中间轴部件以及所述输出轴部件的机壳的一部分，介于所述两个角度检测装置各自的所述磁铁与所述检测器之间；所述机壳的所述一部分由非磁性材料形成。在该实施方式的传动装置中，机壳的一部分发挥作为屏蔽罩的作用，所述屏蔽罩防止用于对固定于各中间轴部件的大径齿轮与小径齿轮、以及固定于输出轴部件的输出齿轮进行润滑的齿轮油飞溅到两个角度检测装置的检测器上，从而能够防止因齿轮油的飞溅而引起的检测器故障。
[0015](6)根据本发明的其他实施方式，提供一种用于机器人的关节的传动装置。该传动装置具备:电动机;输入轴部件，通过所述电动机的旋转以轴心为中心旋转;输入齿轮，固定于所述输入轴部件，并与所述输入轴部件一体地旋转;输出轴部件，以轴心为中心旋转，并沿轴方向形成有使在所述机器人的控制中使用的电气布线穿过的贯通孔;输出齿轮，固定于所述输出轴部件，并与所述输出轴部件一体地旋转；中间轴部件，以轴心为中心旋转;大径齿轮，固定于所述中间轴部件，并与所述中间轴部件一体地旋转;小径齿轮，固定于所述中间轴部件，并与所述中间轴部件一体地旋转，并且具有比固定于所述中间轴部件的所述大径齿轮的直径小的直径；以及两个角度检测装置，分别检测所述输入轴部件的旋转角度和所述中间轴部件的旋转角度;固定于所述中间轴部件的所述大径齿轮与所述输入齿轮啮合；固定于所述中间轴部件的所述小径齿轮与所述输出齿轮啮合。根据该实施方式的传动装置，能够获得与上述项目(I)中说明的效果相同的效果。
[0016]上述本发明的各实施方式所具有的多个构成要素并不全是必须的构成要素，为了解决上述技术问题的一部分或者全部，或者为了达成本说明书中记载的效果的一部分或者全部，能够适当地对所述多个构成要素中的一部分的构成要素进行变更、删除，将其替换成其他的新的构成要素，以及删除一部分限定内容。另外，为了解决上述技术问题的一部分或者全部，或者为了达成本说明书中记载的效果的一部分或者全部，能够将包含在上述本发明的多个实施方式的一个之中的技术特征的一部分或者全部与包含在上述本发明的其他实施方式中的技术特征的一部分或者全部进行组合，以作为本发明的独立的一个实施方式。
[0017]例如，本发明的一个实施方式能够实现为具备输入轴部件、输入齿轮、输出轴部件、输出齿轮、两个以上的中间轴部件(或者一个以上的中间轴部件)、大径齿轮、小径齿轮以及两个角度检测装置中的一部分或者全部要素的装置。即，该装置可以具有输入轴部件，也可以不具有输入轴部件。另外，装置可以具有输入齿轮，也可以不具有输入齿轮。另外，装置可以具有输出轴部件，也可以不具有输出轴部件。另外，装置可以具有输出齿轮，也可以不具有输出齿轮。另外，装置可以具有两个以上的中间轴部件(或者一个以上的中间轴部件)，也可以不具有两个以上的中间轴部件(或者一个以上的中间轴部件)。另外，装置可以具有大径齿轮，也可以不具有大径齿轮。另外，装置可以具有小径齿轮，也可以不具有小径齿轮。另外，装置可以具有角度检测装置，也可以不具有角度检测装置。输入轴部件例如也可以通过所述电动机的旋转以轴心为中心旋转。输入齿轮例如也可以固定于所述输入轴部件，并与所述输入轴部件一体地旋转。输出轴部件例如也可以以轴心为中心进行旋转，并沿轴方向形成使在所述机器人的控制中使用的电气布线穿过的贯通孔。输出齿轮例如也可以固定于所述输出轴部件，并与所述输出轴部件一体地旋转。两个以上的中间轴部件(或者一个以上的中间轴部件)例如也可以以各自的轴心为中心旋转。大径齿轮例如也可以分别固定于所述两个以上的中间轴部件(或者一个以上的中间轴部件)，并分别与所述两个以上的中间轴部件(或者一个以上的中间轴部件)一体地旋转，并且与所述输入齿轮、以及固定在位于输入轴部件侧的其他的所述中间轴部件上的所述小径齿轮之中的一方啮合。小径齿轮例如也可以分别固定于所述两个以上的中间轴部件(或者一个以上的中间轴部件)，并分别与所述两个以上的中间轴部件(或者一个以上的中间轴部件)一体地旋转，并且直径比固定于同一个所述中间轴部件的所述大径齿轮的直径小，所述小径齿轮也可以与所述输出齿轮、以及固定在位于输出轴部件侧的其他的所述中间轴部件上的所述大径齿轮之中的一方啮合。角度检测装置例如也可以检测所述输入轴部件以及所述两个以上的中间轴部件(或者一个以上的中间轴部件)中的两个轴部件的旋转角度。这样的装置例如能够实现为传动装置，也能够实现为传动装置以外的其他装置。根据这样的实施方式，能够解决装置操作性的提高以及简化、装置的一体化、使用装置的使用者的便利性的提高等各种技术问题中的至少一个技术问题。上述传动装置的各实施方式的技术特征的一部分或者全部都能够适用于该装置。
[0018]本发明也能够以传动装置以外的各种方式实现。例如，能够以具备传动装置的机器人、具备传动装置的机器人的控制方法以及具备传动装置的机器人系统等方式实现。
【附图说明】
[0019]图1是示出本发明的实施方式中的机器人的概略结构的示意图。
[0020]图2是示出本实施方式中的传动装置的概略结构的示意图。
[0021]图3是示出变形例中的传动装置的概略结构的示意图。
【具体实施方式】
[0022]图1是示出本发明的实施方式中的机器人200的概略结构的示意图。本实施方式中的机器人200是六轴垂直多关节型工业用机器人。
[0023]机器人200具备:底部2，固定在工厂等设置场所(地点)的水平面上；肩部3，以能够以铅直方向的第一轴为中心旋转的方式支承在底部2上；下臂4，其下端以能够以水平方向的第二轴为中心旋转的方式支承在肩部3上;后上臂5，以能够以水平方向的第三轴为中心旋转的方式支承在下臂4的前端;前上臂6，以能够以与上述第三轴正交的第四轴为中心扭动旋转的方式支承在后上臂5上;手腕7，以能够以与上述第四轴正交的第五轴为中心旋转的方式支承在前上臂6的前端；以及凸缘8，以能够以与上述第五轴正交的第六轴为中心扭动旋转的方式支承在手腕7上。作为末端执行器，在凸缘8上以可拆装的方式例如安装有用于抓持工件的手9。此外，作为末端执行器，也能够将手9以外的部件(例如视觉检测用的摄像机)安装在凸缘8上。从第一轴到第六轴的各轴上配置有传动装置，通过控制各个传动装置，例如使下臂4等的位置发生变化，从而使机器人200进行各种作业。
[0024]图2是示出本实施方式中的传动装置100的概略结构的示意图。传动装置100是用于机器人200的旋转关节、并包括减速机95以及电动机20的装置。如图2所示，传动装置100具备控制基板10、电动机20、与电动机20连接的输入轴50、输出轴90、减速机95、第一角度传感器30以及第二角度传感器40。如图2所示，电动机20、输入轴50、输出轴90的一部分(除图2的上端部即输出轴90的输出端部以外的部分)、减速机95、第一角度传感器30的第一磁铁32以及第二角度传感器40的第二磁铁42被收容在由非磁性材料(铝、树脂等)形成的机壳300内。而且，输出轴90的输出端部从机壳300突出到外部。减速机95具有第一中间轴60、第二中间轴70以及第三中间轴80。借助未图示的轴承，通过机壳300以可旋转的方式支承第一中间轴60、第二中间轴70、第三中间轴80以及输出轴90。
[0025]控制基板10具有控制部19，所述控制部19用于进行电力的供给和信号的发送接收。控制部19与电动机20、第一角度传感器30以及第二角度传感器40连接。控制部19通过控制向电动机20施加的电力，使内置在电动机20中的转子旋转，通过被传导的电动机20的转子的旋转，对旋转的输出轴90的旋转速度以及旋转角度进行控制。控制部19获取通过将在后面进行说明的第一角度传感器30以及第二角度传感器40检测出的第二中间轴70以及第三中间轴80的旋转角度，并执行对向电动机20施加的电力等进行控制的反馈控制。
[0026]电动机20的转子通过由控制部19施加的电力，与相连的输入轴50—起以输入轴心OLI为中心旋转。在输入轴50上固定有输入齿轮11，所述输入齿轮11以输入轴心OLI为中心，与输入轴50—体地旋转。输出轴90以输出轴心OLO为中心旋转。输出轴90是沿输出轴心OLO形成有贯通孔92的轴。为了控制机器人200而进行电力供给等的各种电气布线110穿过输出轴90的贯通孔92。因此，输出轴90的外径大于其他轴的外径。在输出轴90上固定有输出齿轮18，所述输出齿轮18以输出轴心OLO为中心，与输出轴90—体地旋转。输出齿轮18是直径比将在后面进行说明的第三大径齿轮16大的齿轮。此外，输入轴50相当于本发明中的输入轴部件，输出轴90相当于本发明中的输出轴部件。另外，在图2以及将在后面进行说明的图3中，虽然将输入齿轮11和输出齿轮18等各种齿轮简化表示为圆盘状，但是在各种齿轮的外径上形成有作为齿轮的齿。
[0027]第一中间轴60以第一中间轴心OLl为中心旋转。在第一中间轴60上固定有第一大径齿轮12以及第一小径齿轮13，所述第一大径齿轮12以及第一小径齿轮13以第一中间轴心OLl为中心，与第一中间轴60—体地旋转。第一大径齿轮12是直径比第一小径齿轮13以及输入齿轮11大的齿轮。由于第一大径齿轮12与输入齿轮11嗤合，因此第一中间轴60随输入轴50的旋转而旋转。
[0028]第二中间轴70以第二中间轴心0L2为中心旋转。在第二中间轴70上固定有第二大径齿轮14以及第二小径齿轮15，所述第二大径齿轮14以及第二小径齿轮15以第二中间轴心0L2为中心，与第二中间轴70—体地旋转。第二大径齿轮14是直径比第二小径齿轮15以及第一小径齿轮13大的齿轮。由于第二大径齿轮14与第一小径齿轮13啮合，因此第二中间轴70随第一中间轴60的旋转而旋转。另外，第二中间轴70配置在第二中间轴70的第二中间轴心0L2与控制基板10相交的位置。与第二中间轴70处的控制基板10相对置、且作为将在后面进行说明的第一角度传感器30的一部分的第一磁铁32配置在第二小径齿轮15与控制基板10之间。
[0029]第三中间轴80以第三中间轴心0L3为中心旋转。在第三中间轴80上固定有第三大径齿轮16以及第三小径齿轮17，所述第三大径齿轮16以及第三小径齿轮17以第三中间轴心0L3为中心，与第三中间轴80—体地旋转。第三大径齿轮16是直径比第三小径齿轮17以及第二小径齿轮15大的齿轮。此外，在本实施方式中，第二小径齿轮15以及第三大径齿轮16的齿数被设定为互质关系的数量。由于第三大径齿轮16与第二小径齿轮15啮合，因此第三中间轴80随第二中间轴70的旋转而旋转。另外，第三中间轴80配置在第三中间轴80的第三中间轴心OL3与控制基板10相交的位置。与第三中间轴80处的控制基板10相对置、且作为将在后面进行说明的第二角度传感器40的一部分的第二磁铁42配置在第三小径齿轮17与控制基板10的之间。
[0030]由于输出齿轮18与第三小径齿轮17啮合，因此输出轴90随第三中间轴80的旋转而旋转。这样，电动机20的转子的旋转沿动力传导路径，经由输入轴50、第一中间轴60、第二中间轴70以及第三中间轴80传导至输出轴90。另外，由于各轴中的输入侧的齿轮的直径较大，因此借助输入轴50、第一中间轴60、第二中间轴70以及第三中间轴80，电动机20的旋转被减速传导至输出轴90。此外，本实施方式中的第一中间轴60、第二中间轴70以及第三中间轴80相当于本发明中的两个以上的中间轴(或者一个以上的中间轴)。另外，本发明中的输入轴部件侧的齿轮，是指固定于同一轴的两个齿轮之中的、与固定于沿着动力传导路径距离输入轴50较近的轴上的齿轮啮合的齿轮(例如，第一中间轴60中的第一大径齿轮12);输出轴部件侧的齿轮，是指与固定于沿着动力传导路径距离输出轴90较近的轴上的齿轮啮合的齿轮(例如，第一中间轴60中的第一小径齿轮13)。本发明中的最近的两个轴部件并不是指距离上较近的两个轴部件，而是指在动力传导路径上借助齿轮进行的连接较近的两个轴部件。例如，距离输出轴90最近的轴是第三中间轴80，次近的轴是第二中间轴70。
[0031]第一角度传感器30是检测第二中间轴70的旋转角度的磁性旋转编码器。第一角度传感器30检测第二中间轴70的绝对角度。即，第一角度传感器30在大于等于O度且小于360度的范围内检测第二中间轴70的旋转角度。第一角度传感器30具有:第一磁铁32，配置在第二中间轴70上；以及第一读取机(第一检测器)31，形成在控制基板10上。第一读取机31根据与第一磁铁32的旋转相伴的电信号的变化，将确定出的第二中间轴70的旋转角度作为电信号发送到相连的控制基板10的控制部19。与第一角度传感器30—样，第二角度传感器40是检测第三中间轴80的旋转角度的磁性旋转编码器。第二角度传感器40具有:第二磁铁42，配置在第三中间轴80上；以及第二读取机(第二检测器)41，形成在控制基板10上。在本实施例中，第一读取机31以及第二读取机41分别具备霍尔集成电路。第一读取机31以及第二读取机41分别检测第一磁铁32以及第二磁铁42的磁通密度的变化，并将表示第二中间轴70以及第三中间轴80的旋转角度的信号输出到控制部19。此外，与第一角度传感器30相比，第二角度传感器40仅是所检测的中间轴不同，因此省略对第二角度传感器40的结构进行的说明。
[0032]如图2所示，为了避免因用于对收容在机壳300内的齿轮11至18进行润滑的润滑油、即齿轮油的飞溅而引起的故障，具备控制部19、第一读取机31以及第二读取机41的控制基板10被设置在机壳300的外部。即，机壳300发挥作为防止齿轮油飞溅到具备控制部19、第一读取机31以及第二读取机41的控制基板10上的屏蔽罩的作用，从而防止因齿轮油的飞溅而引起的、包含控制部19、第一读取机31以及第二读取机41在内的控制基板10上的装置的故障。在机壳300的外部，第一读取机31以及第二读取机41分别配置于在轴线方向上与第一磁铁32以及第二磁铁42相对置的位置。此外，在机壳300中，只要至少位于控制基板10与磁铁32、42之间的部分由能够使磁铁32、42的磁通穿过的非磁性材料形成即可，不一定需要通过非磁性材料形成整个机壳300。另外，只要是能够防止因齿轮油的飞溅而引起的故障的结构，也可以在机壳300的内部将第一读取机31以及第二读取机41分别配置在与第一磁铁32以及第二磁铁42相邻的位置。本实施方式中的第一角度传感器30以及第二角度传感器40相当于本发明中的角度检测装置。另外，本实施方式中的第一磁铁32以及第二磁铁42相当于本发明中的第一检测部(可动部)，本实施方式中的第一读取机31以及第二读取机41相当于本发明中的第二检测部(固定部)。再者，本实施方式中的第二中间轴70以及第三中间轴80分别相当于本发明中的检测对象轴部件。
[0033]控制部19使用通过第一角度传感器30以及第二角度传感器40分别取得的第二中间轴70以及第三中间轴80的旋转角度，计算出输出轴90的旋转角度。第一角度传感器30以及第二角度传感器40各自只能在小于360度的范围内测定第二中间轴70以及第三中间轴80各自的旋转角度。但是，由于第二小径齿轮15与第三大径齿轮16的齿数为互质关系，因此通过组合第二中间轴70的旋转角度和第三中间轴80的旋转角度，能够在360度以上的较大范围内检测输出轴90的旋转角度。例如，由于第三大径齿轮16与第二小径齿轮15为互质关系，因此，即使在第三中间轴80旋转360度，而第二角度传感器40检测的第三中间轴80的旋转角度为O度的情况下，第一角度传感器30也在第三中间轴80每旋转360度时检测出不同的旋转角度。因此，控制部19能够使用通过第一角度传感器30检测出的第二中间轴70的旋转角度来测定第三中间轴80的旋转周期，从而能够在较大范围内测定输出轴90的旋转角度。
[0034]如上所述，在本实施方式的传动装置100中，在输出轴90上形成有供用于控制机器人200的各种电气布线110穿过的贯通孔92，第一角度传感器30检测第二中间轴70的旋转角度，第二角度传感器40检测第三中间轴80的旋转角度。由于本实施方式的传动装置100被用于机器人200的旋转关节，所以在输出轴90的内部形成用于穿过各种电气布线110的贯通孔92，输出轴90的直径有变大的趋势。因此，在直接测定输出轴90的旋转角度的情况下，需要配置与输出轴90的直径大小相对应的旋转编码器。但是，在本实施方式的传动装置100中，能够通过检测输出轴90以外的轴即第二中间轴70以及第三中间轴80的旋转角度来计算输出轴90的旋转角度。因此，不需要用于对形成有贯通孔92且直径较大的输出轴90的旋转角度进行检测的、较大的旋转编码器，能够使传动装置100小型化。另外，在输出轴90以外存在直径较大的轴的情况下，只要检测直径较大的轴以外的轴的旋转角度，就能够计算出输出轴90的旋转角度，因此能够使传动装置100更加小型化。另外，由于通过第一角度传感器30以及第二角度传感器40两个传感器计算输出轴90的旋转角度，因此，使用仅能够检测第二中间轴70以及第三中间轴80各自的绝对角度的结构简单的传感器，就能够在360度以上的较大范围内计算出输出轴90的旋转角度，从而能够抑制传动装置100的成本。
[0035]另外，在本实施方式的传动装置100中，中间轴的数量为两个以上，第一角度传感器30以及第二角度传感器40分别检测输入轴50以外的第二中间轴70以及第三中间轴80的旋转角度。因此，在本实施方式的传动装置100中，通过较多的中间轴对电动机20的转子的旋转进行减速，并传导至输出轴90，所以能够使输出轴90产生更大的转矩。
[0036]另外，在本实施方式的传动装置100中，在第二中间轴70以及第三中间轴80中，距离输入轴50较近的第二中间轴70的第二小径齿轮15的齿数与距离输出轴90较近的第三中间轴80的第三大径齿轮16的齿数被设定为互质关系的数。因此，在本实施方式的传动装置100中，例如，即使第三中间轴80旋转360度而第二角度传感器40检测的第三中间轴80的旋转角度为O度，第一角度传感器30也在第三中间轴80每旋转360度时检测出不同的旋转角度。其结果是，通过第二中间轴70的旋转角度以及第三中间轴80的旋转角度的组合，能够在比360度更大的范围内计算出输出轴90的旋转角度。
[0037]另外，在本实施方式的传动装置100中，在具有对供给至电动机20的电力进行控制的控制部19的控制基板10上，形成第一角度传感器30的第一读取机31以及第二角度传感器40的第二读取机41。另外，控制基板10配置在第二中间轴70的第二中间轴心0L2及第三中间轴80的第三中间轴心0L3与控制基板10相交的位置。第一角度传感器30的第一磁铁32配置在第二中间轴70的第二小径齿轮15与控制基板10之间，第二角度传感器40的第二磁铁42配置在第三中间轴80的第三小径齿轮17与控制基板10之间。由于本实施方式的传动装置100被用于机器人的关节，因此难以小型化。由于第一角度传感器30和第二角度传感器40配置在有限的较狭窄的空间中，因此难以安装到传动装置100的内部。对此，在本实施方式的传动装置100中，通过使控制部19、第一读取机31以及第二读取机41在控制基板上一体化，能够将第一读取机31以及第二读取机41作为中等程度大小的零件进行处理。因此，通过将本实施方式的传动装置100用于小型机器人，能够使小型机器人的组装作业简化。另外，由于控制基板10在第二中间轴心0L2以及第三中间轴心0L3的轴心方向上为对置的结构，因此能够以可供实用的精确度使传动装置100小型化。另外，能够使在控制基板10上形成控制部19、第一读取机31以及第二读取机41的制造工序一体化，从而能够抑制传动装置100的制造成本。
[0038]另外，在本实施方式的传动装置100中，第一角度传感器30以及第二角度传感器40是检测作为第二中间轴70以及第三中间轴80各自的绝对角度的旋转角度的磁性旋转编码器。因此，在本实施方式的传动装置100中，不使用能够测定360度以上范围的旋转角度的、可检测多重旋转的昂贵的传感器，而使用检测小于360度的旋转角度的廉价的传感器，能够进一步抑制传动装置100的成本。
[0039]另外，在本实施方式的传动装置100中，通过检测距离输出轴90最近的轴即第二中间轴70以及第三中间轴80各自的旋转角度，计算出输出轴90的旋转角度。因此，与通过检测距离输出轴90较远的轴的旋转角度来计算输出轴90的旋转角度的情况相比，在本实施方式的传动装置100中，能够高精确度地计算出输出轴90的旋转角度。
[0040]此外，本发明并不仅限于上述实施方式，在不偏离其宗旨的范围内，能够以各种方式实施，例如也可以是如下的变形。
[0041]在上述实施方式中，虽然记载了通过三个中间轴将电动机20的旋转传导至输出轴90的方式，但是中间轴的数量不仅限于此，能够进行各种变形。图3是示出变形例中的传动装置10a的概略结构的示意图。此外，在图3中，省略了与实施方式相同结构的控制基板10、机壳300以及电气布线110等的图示。在该变形例的传动装置10a中，中间轴只有第一中间轴60a。因此，在与第一中间轴60a处的控制基板(未图示)相对置的部分设置有第二磁铁42a。另外，在与输入轴50a处的控制基板相对置的部分设置有第一磁铁32a。如上所述，传动装置10a所具有的中间轴也可以是一个。另外，中间轴的数量可以是两个，也可以是四个以上。此外，在图3中，输入轴50a以及第一中间轴60a分别相当于本发明中的检测对象轴部件。
[0042]在上述实施方式中，对三个中间轴中距离输出轴90最近的两个轴的旋转角度进行了检测，但是被检测旋转角度的两个轴可以不是距离输出轴90最近的两个轴，能够进行各种变形。例如，在上述实施方式的传动装置100中，被检测旋转角度的轴也可以是输入轴50以及第三中间轴80。另外，不仅是两个轴的旋转角度，例如也可以检测第一中间轴60、第二中间轴70以及第三中间轴80三个以上的轴的旋转角度。
[0043]在上述实施方式中，作为传感器使用了磁性旋转编码器，所述传感器检测作为第二中间轴70以及第三中间轴80的绝对角度的旋转角度，但是检测轴的旋转角度的传感器并不仅限于此，能够进行各种变形。例如，可以使用光学角度传感器，也可以使用与第一角度传感器30以及第二角度传感器40不同的角度传感器。另外，检测旋转角度的传感器也可以是能够检测多重旋转的角度的传感器，而不是检测绝对角度的传感器。
[0044]在上述实施方式中，第一角度传感器30的第一读取机31以及第二角度传感器40的第二读取机41 一体地形成在控制基板10的基板上，但是检测旋转角度的传感器的位置并不仅限于此，能够进行各种变形。例如，也可以通过与控制电动机20的控制部19不同的、角度传感器用的安装基板配置第一角度传感器30以及第二角度传感器40。
[0045]本发明并不仅限于上述实施方式和变形例，在不偏离其宗旨的范围内能够以各种结构实现。例如，为了解决上述技术问题的一部分或者全部，或者为了达成上述效果的一部分或者全部，对于与本发明的
【发明内容】
中记载的各实施方式中的技术特征相对应的实施方式、变形例中的技术特征，能够适当地进行替换和/或组合。另外，如果该技术特征并未在本说明书中作为必要技术特征进行说明，则能够适当地删除。
【主权项】
1.一种传动装置，用于机器人的关节，其特征在于，具备: 电动机(20); 输入轴部件(50)，通过所述电动机(20)的旋转以轴心为中心旋转； 输入齿轮(11)，固定于所述输入轴部件(50)，并与所述输入轴部件(50)—体地旋转；输出轴部件(90 )，以轴心为中心旋转，并沿轴方向形成有使在所述机器人的控制中使用的电气布线(110)穿过的贯通孔(92); 输出齿轮(18)，固定于所述输出轴部件(90)，并与所述输出轴部件(90) —体地旋转； 两个以上的中间轴部件(60、70、80)，以各自的轴心为中心旋转；两个以上的大径齿轮(12、14、16)，分别固定于所述两个以上的中间轴部件(60、70、80)中的对应的一个中间轴部件(60、70、80 )，且与该中间轴部件(60、70、80) —体地旋转； 两个以上的小径齿轮(13、15、17)，分别固定于所述两个以上的中间轴部件(60、70、80)中的对应的一个中间轴部件(60、70、80)，且与该中间轴部件(60、70、80) —体地旋转，并具有比固定于该中间轴部件(60、70、80)的所述大径齿轮(12、14、16)的直径小的直径；以及两个角度检测装置(30、40)，分别检测所述输入轴部件(50)和所述两个以上的中间轴部件(60、70、80)中的两个检测对象轴部件的旋转角度； 各所述中间轴部件(60、70、80)的所述大径齿轮(I 2、14、16)，与所述输入齿轮(11)、以及固定于所述两个以上的中间轴部件(60、70、80)中位于所述输入轴部件(50)侧的另一个中间轴部件(60、70、80)上的所述小径齿轮(13、15、17)之中的对应的一方啮合； 各所述中间轴部件(60、70、80)的所述小径齿轮(13、15、17)，与所述输出齿轮(18)、以及固定于所述两个以上的中间轴部件(60、70、80)中位于所述输出轴部件(90)侧的另一个中间轴部件(60、70、80)上的所述大径齿轮(12、14、16)之中的对应的一方啮合。2.根据权利要求1所述的传动装置，其特征在于， 固定于所述两个检测对象轴部件中的一个检测对象轴部件上的所述大径齿轮(12、14、16)，与固定于所述两个检测对象轴部件中的另一个检测对象轴部件上的所述小径齿轮(13、15、17)相互啮合； 固定于所述两个检测对象轴部件中的所述一个检测对象轴部件上的所述大径齿轮(12、14、16)的齿数，与固定于所述两个检测对象轴部件中的另一个检测对象轴部件上的所述小径齿轮(13、15、17)的齿数为互质关系。3.根据权利要求1或2所述的传动装置，其特征在于， 还具备控制基板(10)，所述控制基板(10)具有控制所述电动机(20)的控制部(19); 所述两个角度检测装置(30、40)分别具备第一检测部(32、42)以及第二检测部(31、41)，所述第一检测部(32、42)安装在所述两个检测对象轴部件中的对应的一个检测对象轴部件上，所述第二检测部(31、41)安装在所述控制基板(10)上； 所述控制基板(10)配置在与所述两个检测对象轴部件各自的轴心相交的位置； 所述两个角度检测装置(30、40)各自的所述第一检测部(32、42)，在轴线方向上配置于所述控制基板(10)、与固定于所述两个检测对象轴部件中的对应的一个检测对象轴部件上的所述小径齿轮(13、15、17)之间。4.根据权利要求1至3中任意一项所述的传动装置，其特征在于， 所述两个角度检测装置(30、40)分别是磁性旋转角度传感器。5.根据权利要求1或2所述的传动装置，其特征在于， 还具备控制基板(10)，所述控制基板(10)具有控制所述电动机(20)的控制部(19); 所述两个角度检测装置(30、40)分别具备磁铁(32、42)以及检测器(31、41)，所述磁铁(32、42)安装在所述两个检测对象轴部件中的对应的一个检测对象轴部件上，所述检测器(31、41)安装在所述控制基板(10)上，并对所述磁铁(32、42)形成的磁通进行检测； 以可旋转的方式支承所述两个以上的中间轴部件(60、70、80)以及所述输出轴部件(90)的机壳(300)的一部分，介于所述两个角度检测装置(30、40)各自的所述磁铁(32、42)与所述检测器(31、41)之间； 所述机壳(300)的所述一部分由非磁性材料形成。6.一种传动装置，用于机器人的关节，其特征在于，具备: 电动机(20); 输入轴部件(50a)，通过所述电动机(20)的旋转以轴心为中心旋转； 输入齿轮(11)，固定于所述输入轴部件(50a)，并与所述输入轴部件(50a)—体地旋转；输出轴部件(90 )，以轴心为中心旋转，并沿轴方向形成有使在所述机器人的控制中使用的电气布线(110)穿过的贯通孔(92); 输出齿轮(18)，固定于所述输出轴部件(90)，并与所述输出轴部件(90) —体地旋转； 中间轴部件(60a)，以轴心为中心旋转； 大径齿轮(12)，固定于所述中间轴部件(60a)，并与所述中间轴部件(60a)—体地旋转；小径齿轮(15)，固定于所述中间轴部件(60a)，并与所述中间轴部件(60a)—体地旋转，并且具有比固定于所述中间轴部件(60a)的所述大径齿轮(12)的直径小的直径；以及 两个角度检测装置(30、40)，分别检测所述输入轴部件(50a)的旋转角度和所述中间轴部件(60a)的旋转角度； 固定于所述中间轴部件(60a)的所述大径齿轮(12)与所述输入齿轮(11)啮合， 固定于所述中间轴部件(60a)的所述小径齿轮(15)与所述输出齿轮(18)啮合。
【文档编号】B25J9/10GK105899333SQ201580004164
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2015年1月13日
【发明人】加藤雄资
【申请人】电装波动株式会社