机械臂及机器人的制作方法

1.本发明涉及机械臂及机器人。


背景技术：

2.在臂间具备关节部的机器人广为应用。关节部具备电动机及减速机。专利文献1公开了对旋转角度进行限制的关节部。据此，关节部具备环状的轴承。在固定于轴承的内环的框架和外环设置有约束用螺栓。在轴承旋转到旋转的极限时，通过各约束用螺栓进行干扰来限制轴承的旋转角度。该框架具备多个孔。旋转角度的约束构造为将约束用螺栓插入孔中并用螺母锁紧约束用螺栓的构造。当变更轴承的旋转角度时，操作者从框架卸下约束用螺栓，并将约束用螺栓换插到别的孔中。
3.专利文献1：国际公开第2018/055752号。
4.但是，在专利文献1中，当从框架卸下约束用螺栓时，需要分解通过螺栓固定的轴承、框架以及减速机，存在无法容易地改变约束用螺栓的位置、更换约束用螺栓的技术问题。


技术实现要素：

5.一种机械臂，具备：第一部件，具有设置有第一止挡件的外壳；第二部件，相对于所述第一部件相对旋转；以及关节部，具备外环部、第二止挡件以及内环部，所述外环部固定于所述第二部件，所述第二止挡件设置于所述外环部并与所述第一止挡件协作对所述第二部件相对于所述第一部件的相对的旋转进行约束，所述内环部固定于所述第一部件并与所述外环部同轴旋转，所述外壳具有第一开口部，所述第一开口部在与所述外环部相对的位置朝向所述外环部开口，所述第一止挡件从所述第一开口部突出。
6.一种机器人，具备上述记载的机械臂。
附图说明
7.图1为示出第一实施方式涉及的机器人的构成的示意侧剖视图。
8.图2为示出关节部的构成的简图。
9.图3为用于说明止挡件的配置的示意图。
10.图4为用于说明止挡件的动作的示意图。
11.图5为用于说明止挡件的动作的示意图。
12.图6为用于说明第二实施方式涉及的止挡件的构成的示意侧剖视图。
13.图7为用于说明缓冲部的配置的示意图。
14.图8为示出第三实施方式涉及的关节部的构成的示意侧剖视图。
15.图9为示出第四实施方式涉及的关节部的构成的示意侧剖视图。
16.附图标记说明
17.1、45、52、61
…
机器人；1a、45a、52a、61a
…
机械臂；3
…
作为第一部件的支承台；7
…
作为第一部件或第二部件的第一臂；8
…
外壳；10
…
作为罩的窗部；11
…
中板；13
…
关节部；14
…
作为减速机及波动齿轮装置的第二减速机；15
…
作为电动机的第二电动机；16
…
作为第二部件的第二臂；22
…
箱体；26
…
作为波动发生器的波发生器；27
…
作为外齿轮的柔性齿轮；28
…
作为内齿轮的内环部；29
…
外环部；33
…
电动机单元；34
…
第二止挡件；36、46
…
第一开口部；37、47
…
第一止挡件；38
…
作为第二开口部的下表面开口部；39
…
罩；40
…
作为第二开口部的侧面开口部；49
…
缓冲部；53
…
第一臂；54
…
第二臂。
具体实施方式
18.以下按照附图就实施方式进行说明。需要说明的是，为了将各附图中的各部件设为在各附图上能够识别的程度的大小，按照各部件使比例尺不同以进行图示。
19.第一实施方式
20.在本实施方式中，按照图就机器人的特征性的例子进行说明。
21.如图1所示，机器人1具备形成为平板状的基座2。将基座2的水平面上的一方向设为x方向。并且，将与重力方向相反的方向设为z方向，将与x方向及z方向正交的方向设为y方向。
22.在基座2上配置有支承台3。在支承台3的内部形成有空洞，该空洞被支承板4上下分割。在支承板4的下侧配置有第一电动机5。
23.在支承板4的上侧配置有第一减速机6，第一电动机5的旋转轴5a连接至第一减速机6的输入轴。在第一减速机6的上侧配置有第一减速机6的输出轴6a。并且，输出轴6a以使第一电动机5的旋转轴5a的旋转速度减速的旋转速度旋转。在第一减速机6中使用了波动齿轮装置。波动齿轮装置也称为谐波传动(注册商标)。在支承台3的上表面形成有孔部3a，输出轴6a配置为从孔部3a突出。
24.以与输出轴6a连接的方式配置作为第一部件的大致长方体状的第一臂7，第一臂7被带动以输出轴6a为中心旋转。通过第一电动机5旋转，第一臂7被带动旋转。
25.第一臂7具有外壳8。外壳8具备上板9、中板11及下板12。上板9与中板11之间是空间。中板11与下板12之间也是空间。外壳8通过具备空间而分量变轻。由此可见，外壳8在内部具备中板11。
26.在第一臂7上，在与第一电动机5相反一侧的端配置关节部13。关节部13具备作为减速机及波动齿轮装置的第二减速机14及作为电动机的第二电动机15。第二减速机14为波动齿轮装置。第二减速机14的输出轴以使第二电动机15的旋转轴的旋转速度减小的旋转速度旋转。在第一电动机5及第二电动机15中使用直流电动机。
27.外壳8在x方向负侧的端具备作为罩的窗部10。作为外壳8的一部分的窗部10是透明的。操作者能够透过窗部10观察外壳8的内部。
28.以与关节部13连接的方式配置作为第二部件的第二臂16。由第一臂7、关节部13及第二臂16等构成了机械臂1a。第二臂16被第二减速机14带动而相对于第一臂7旋转。第二臂16相对于第一臂7相对旋转。在第二臂16上，在与第二电动机15相反的一侧的端配置有升降装置17。升降装置17具备直动机构，并通过驱动直动机构而进行伸缩。
29.根据该构成，由于第二减速机14为波动齿轮装置，故而，能够减轻关节部13。另外，因为第二减速机14的减速比率高，所以能够以良好的位置精度控制第一臂7与第二臂16的
相对角度。
30.在升降装置17的下侧配置有旋转装置18。旋转装置18具备步进电动机。在旋转装置18的下侧配置有执行器19。执行器19通过升降装置17升降。并且，执行器19通过旋转装置18旋转。
31.在支承台3的x方向正侧配置有控制装置21。控制装置21通过控制第一电动机5、第二电动机15、升降装置17、旋转装置18及执行器19等来控制机器人1的动作。
32.如图2所示，第二电动机15具备箱体22。箱体22具备凸缘22a。通过第一螺栓23箱体22的凸缘22a被固定至第二臂16。在箱体22的内部配置有转子24及定子25。转子24被第一轴承20支承为能够旋转。转子24以旋转轴24a为旋转中心旋转。
33.第二减速机14具备作为波动发生器的波发生器26、作为外齿轮的柔性齿轮27、作为内齿轮的内环部28及外环部29。因此，关节部13具备内环部28及外环部29。波发生器26固定于转子24，并与转子24同步旋转。波发生器26在从转子24的轴向观察到的形状为椭圆形。在波发生器26与内环部28之间配置柔性齿轮27。柔性齿轮27是在内环部28侧形成有齿的外齿轮。内环部28是在柔性齿轮27侧形成有齿的内齿轮。
34.第二减速机14具有作为内齿轮的内环部28和作为具有挠性的外齿轮的柔性齿轮27。柔性齿轮27以与内环部28部分啮合的方式相对于内环部28绕旋转轴24a相对旋转。波发生器26设置在柔性齿轮27的内侧并使啮合位置在绕旋转轴24a的周向上移动。内环部28与内齿轮连接而成为一体。
35.在波发生器26中在成为椭圆形的长轴的部位柔性齿轮27的齿与内环部28的齿啮合。在波发生器26的椭圆形成为短轴的部位柔性齿轮27的齿与内环部28的齿分离。内环部28的齿数比柔性齿轮27的齿数多两个。当波发生器26转一周时，柔性齿轮27与内环部28相对旋转两齿的量。
36.在内环部28与外环部29之间配置有圆柱状的滚柱31，内环部28及外环部29作为轴承发挥功能。关节部13具备与外环部29同轴旋转的内环部28。外环部29及柔性齿轮27的端通过多个第二螺栓32被固定至箱体22的凸缘22a。由此可见，关节部13具备具有第二减速机14的第二电动机15。外环部29隔着第二电动机15的箱体22被固定至第二臂16。
37.当转子24旋转时，内环部28相对于箱体22旋转。因此，内环部28成为第二减速机14的输出轴。根据该构成，通过将第二电动机15的箱体22从第二臂16卸下，也将外环部29从第二臂16卸下。因此，能够容易地将关节部13从第二臂16拆除。
38.第二减速机14及第二电动机15成为一体，并构成电动机单元33。根据该构成，第二减速机14及第二电动机15作为电动机单元33成为一体。因此，能够容易地从第二臂16将电动机单元33拆除。
39.在外环部29设置第二止挡件34。第二止挡件34具备头部34a及螺丝部34b。与第二螺栓32相同，第二止挡件34将外环部29及柔性齿轮27的端固定至箱体22的凸缘22a。第二止挡件34以旋转轴24a为旋转中心旋转。
40.内环部28通过第三螺栓35被固定至第一臂7的中板11。当内环部28相对于外环部29旋转时，第二臂16相对于第一臂7旋转。
41.在外壳8的中板11设置多个第一开口部36。第一开口部36配置在与外环部29相对的部位，并朝向外环部29开口。在第一开口部36形成有螺母。在第一开口部36设置第一止挡
件37。因此，第一止挡件37配置在中板11的第一开口部36。根据该构成，外壳8由于在内部具备中板11，故而，其水平方向的刚性提高。因此，能够使第一臂7难以弯曲。另外，由于第二止挡件34及第一止挡件37在外壳8的内部，故而，外壳8能够使连到第二电动机15的布线成为不使第二止挡件34及第一止挡件37卷入的构造。
42.第一止挡件37相对于第一臂7设置在关节部13的相反的一侧。也就是说，第一止挡件37设置在第一臂7的z方向负侧。根据该构成，由于在关节部13的相反的一侧设置有第一止挡件37，故而，能够不拆除关节部13调整第一止挡件37的位置。
43.外环部29的z方向负侧的面与中板11分离。因此，在内环部28的外侧有空间。并且，第二止挡件34配置在内环部28的外侧。根据该构成，第二止挡件34配置在内环部28的外侧。由于在内环部28的外侧的空间配置第二止挡件34，故而能够减小关节部13及第二止挡件34所占有的体积。
44.在下板12的与第二减速机14相对的部位具备作为第二开口部的下表面开口部38。第一臂7在关节部13侧的外壳8的端处具有下表面开口部38，并具备覆盖下表面开口部38的罩39。罩39通过锁紧螺丝43而被固定至下板12。能够容易地拆下和安装罩39。也可以在维修第一止挡件37时卸下罩39和窗部10。罩39是透明的，操作者能够透过罩39看见第一止挡件37。也可以在维修第一止挡件37时卸下窗部10，以从窗部10侧操作第一止挡件37。
45.根据该构成，外壳8的下表面开口部38由罩39覆盖。通过罩39能够抑制灰尘、尘埃进入到外壳8内。通过卸下罩39能够容易地调整第一止挡件37的位置。
46.根据该构成，因为作为外壳8的一部分的窗部10是透明，所以能够观察外壳8的内部。因此，能够一边看着第一止挡件37一边调整第一止挡件37的位置。
47.图3～图5是从下表面开口部38侧看第二减速机14而得的图。罩39被拆除了。如图3所示，在中板11有多个设置有第一止挡件37的第一开口部36。第一开口部36在同心圆上配置有多个。
48.根据该构成，由于有多个第一开口部36，故而，能够自由地选择设置第一止挡件37的部位。
49.第一止挡件37由右侧第一止挡件37a及左侧第一止挡件37b构成。第二止挡件34以旋转轴24a为中心在右侧第一止挡件37a与左侧第一止挡件37b之间旋转移动。
50.第一臂7在关节部13侧的外壳8的端处具有作为第二开口部的侧面开口部40，并且具备覆盖侧面开口部40的窗部10。
51.根据该构成，外壳8的侧面开口部40由窗部10覆盖。通过窗部10能够抑制灰尘、尘埃进入到外壳8内。通过卸下窗部10能够容易地调整第一止挡件37的位置。
52.如图4所示，外环部29及第二止挡件34相对于内环部28向右旋转方向41旋转。这时，第二止挡件34能够移动直到与右侧第一止挡件37a干扰。
53.如图5所示，外环部29及第二止挡件34相对于内环部28向左旋转方向42旋转。这时，第二止挡件34能够移动直到与左侧第一止挡件37b干扰。
54.第二止挡件34与第一止挡件37协作以对第二臂16相对于第一臂7的相对的旋转进行约束。另外，第一止挡件37从第一开口部36向z方向负侧突出。
55.根据该构成，第一臂7与第二臂16通过关节部13连结。第一止挡件37和第二止挡件34对第一臂7与第二臂16之间的相对的旋转进行约束。如果要变更约束的范围，就得变更第
一止挡件37的位置。由于第一止挡件37从第一开口部36突出，故而，能够容易地变更第一止挡件37的位置。
56.机器人1具备机械臂1a。根据该构成，机器人1具备机械臂1a。机械臂1a能够容易地变更第一止挡件37的位置。因此，能够将机器人1设为具备能够容易地变更第二臂16的动作范围的机械臂1a的机器人。
57.第二实施方式
58.本实施方式与第一实施方式不同的点在于，第一止挡件37具备缓冲部。需要说明的是，关于与第一实施方式相同的构成，赋予相同的附图标记，并省略重复的说明。
59.如图6及图7所示，机器人45的机械臂45a在外壳8具备中板11。在中板11配置相当于第一开口部36的第一开口部46。第一开口部46是未形成有螺丝的贯通孔。在第一开口部46配置第一止挡件47。
60.第一止挡件47由第四螺栓48及缓冲部49构成。在缓冲部49形成有螺母49a。第四螺栓48贯通第一开口部46并与缓冲部49的螺母49a的螺合。并且，第一止挡件47被固定至中板11。由此可见，第一止挡件47具备缓冲部49。
61.当第二止挡件34向右旋转方向41旋转，并超过了规定的移动范围时，第二止挡件34与第一止挡件47冲突。第二止挡件34的材质是钢铁，缓冲部49的材质是铝。缓冲部49比第二止挡件34柔软且易变形。根据该构成，因为缓冲部49吸收冲击，所以能够抑制冲击从第二止挡件34及第一止挡件47传到第二减速机14。
62.在第二止挡件34向左旋转方向42旋转时，也超过了规定的移动范围时，第二止挡件34与第一止挡件47冲突。因此，能够抑制冲击从第二止挡件34及第一止挡件47传到第二减速机14
63.第三实施方式
64.本实施方式与第一实施方式不同的点在于，在第二电动机15的箱体22没有凸缘22a。需要说明的是，关于与第一实施方式相同的构成，赋予相同的附图标记，并省略重复的说明。
65.如图8所示，机器人52的机械臂52a具备第一臂53及第二臂54。第一臂53及第二臂54通过关节部55连接为能够旋转。关节部55具备第二电动机56及第二减速机14。
66.第二臂54具有第二凹部54a，在第二凹部54a的底面具备第二贯通孔54b。第二电动机56的输出轴56a插入在第二贯通孔54b中。第二电动机56通过第一螺栓23被固定到第二凹部54a的底面。
67.输出轴56a被固定到波发生器26。柔性齿轮27及外环部29通过第二螺栓32被固定到第二臂54。第二止挡件34也被固定到第二臂54。
68.第一臂53具有第一凹部53a。内环部28通过第三螺栓35被固定到第一凹部53a的底面。在第一凹部53a的底面第一开口部36被沿以输出轴56a为中心的圆配置。在第一开口部36中的两个第一开口部36中通过螺丝固定有第一止挡件37。
69.如此，外环部29被固定至第二臂54。根据该构成，能够削减存在于外环部29与第二臂54之间的零件件数。
70.第四实施方式
71.本实施方式与第一实施方式不同的点在于，在第一臂53形成有第一凹部53a，内环
部28固定在第一凹部53a的底面。本实施方式与第三实施方式不同的点在于，设置有具备凸缘22a的第二电动机15。需要说明的是，关于与第一实施方式及第三实施方式相同的构成，赋予相同的附图标记，并省略重复的说明
72.如图9所示，机器人61的机械臂61a具备第一臂53及第二臂16。第一臂53及第二臂16通过关节部55连接为能够旋转。关节部55具备第二电动机15及第二减速机14。
73.箱体22的凸缘22a通过第一螺栓23被固定至第二臂16。第二电动机15的转子24固定于波发生器26。柔性齿轮27及外环部29通过第二螺栓32固定至凸缘22a。第二止挡件34也被固定至凸缘22a。
74.第一臂53具有第一凹部53a。内环部28通过第三螺栓35固定至第一凹部53a的底面。在第一凹部53a的底面第一开口部36被沿以转子24为圆的配置。在第一开口部36中的两个第一开口部36中通过螺丝固定有第一止挡件37。
75.在该构造中，因为第一止挡件37从第一臂53露出，所以能够容易地变更第一止挡件37的位置。
76.第五实施方式
77.在第一实施方式中，就在第一臂7与第二臂16之间具备关节部13的机器人1进行了说明。另外，也可以设为如下构造，在作为第一部件的支承台3与作为第二部件的第一臂7之间的关节与关节部13同样地具备第二止挡件34及第一止挡件37。
78.另外，也可以设为将第二臂16与支承台3连接并在第一臂7设置执行器19的构造。也可以是，在支承台3侧的臂固定第二电动机15，而在执行器19侧的臂固定第二减速机14的输出。
79.另外，也可以设为如下构造，当机器人具备第二臂和第三臂时，作为第一部件的第二臂与作为第二部件的第三臂之间的关节与关节部13同样地具备第二止挡件34及第一止挡件37。
80.第六实施方式
81.在第一实施方式中，就水平多关节机器人进行了说明，机器人的关节数是任意的，另外，也能够应用于垂直多关节机器人。
82.并且，也可以将本发明的第二止挡件34及第一止挡件37的配置纳入到具有从相互转动的第一部件及第二部件中的一侧向另一侧传递驱动力的构成的各种设备。