工业用机器人的臂构造的制作方法

1.本发明涉及工业用机器人的臂构造。


背景技术：

2.以往，已知有在臂顶端具备多个手腕单元的工业用机器人(例如，参照专利文献1)。在这样的工业用机器人中，存在以下情况：通过使臂模块化，从而列出标准型、可搬运重量较大的可搬运重物型等特性不同的变化模型。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开2017-185574号公报


技术实现要素：

6.发明要解决的问题
7.例如，在使工业用机器人从标准型变更为具有可搬运重物型的特性的变化模型的情况下，为了增大手腕单元的可搬运重量，需要变更手腕单元的驱动单元的减速比。但是，为了变更减速比，必须变更构成驱动单元的减速机构的齿轮的大小和数量。因此，需要准备具有与减速比对应的新的驱动单元的手腕单元。
8.因而，在具备多个手腕单元的工业用机器人中，期望的是，通过能够利用同一手腕单元具有多个种类的特性，从而能够容易地实现变化模型。
9.用于解决问题的方案
10.本公开的一技术方案是一种工业用机器人的臂构造，其具备多个手腕单元，其中，该工业用机器人的臂构造包括：第1马达和第2马达，其在壳体内分别驱动所述多个手腕单元；第1齿轮，其安装于所述第1马达的第1输出轴；以及第2齿轮，其安装于所述第2马达的第2输出轴，所述第2马达配置在比所述第1马达靠前方的位置，并且以所述第2输出轴的轴线相对于所述第1输出轴的轴线向侧方偏移的方式配置，在所述第1马达的后方和所述第2马达的后方分别设有空间部。
11.发明的效果
12.根据一技术方案，能够提供如下这样的工业用机器人的臂构造：能够利用同一手腕单元具有多个种类的特性，能够容易地实现变化模型。
附图说明
13.图1a是表示工业用机器人的一实施方式的侧视图。
14.图1b是从图中b方向观察图1a所示的工业用机器人的手腕部的图。
15.图2是表示工业用机器人的臂构造的俯视图。
16.图3是表示工业用机器人的臂构造的顶端的剖视图。
17.图4是沿着图2中的(iv)－(iv)线的剖视图。
18.图5是沿着图2中的(v)－(v)线的剖视图。
具体实施方式
19.以下，参照附图对本公开的一形态的工业用机器人的臂构造进行说明。如图1a、图1b所示，本实施方式所示的工业用机器人1包括：上臂3，其以能够转动的方式支承于基台2上；前臂4，其以能够转动的方式支承于上臂3的上端部；以及手腕部5，其以能够转动的方式支承于前臂4的前端部。
20.工业用机器人1通过各转动部转动而三维地变化为各种各样的姿势。但是，在本说明书中，对于工业用机器人1的方向，为了方便说明，将各图中所示的x1方向定义为“前方”，将x2方向定义为“后方”，将y1方向定义为“上方”，将y2方向定义为“下方”，将沿着z1－z2方向的方向定义为“侧方”。
21.手腕部5与工业用机器人1的臂构造对应。手腕部5包括第1手腕单元51、第2手腕单元52以及第3手腕单元53。
22.第1手腕单元51从前臂4的前端部沿着图1a、图1b中的x1方向呈纵长地延伸。第1手腕单元51以能够绕沿第1手腕单元51的长度方向延伸的第1轴线j1旋转的方式支承于前臂4的前端部。
23.第2手腕单元52设为从第1手腕单元51的前端部朝向图1b中的y2方向突出。第2手腕单元52以能够绕与第1轴线j1交叉的第2轴线j2旋转的方式支承于第1手腕单元51的前端部。
24.第3手腕单元53设为从第2手腕单元52的前端部朝向图1a和图1b中的x1方向突出。第3手腕单元53以能够绕与第2轴线j2交叉的第3轴线j3旋转的方式支承于第2手腕单元52的前端部。在本实施方式中，第3轴线j3与第1轴线j1平行地配置。
25.对手腕部5的结构进一步详细地说明。手腕部5的第1手腕单元51从前臂4的前端部朝向前方延伸。第1手腕单元51的后端部以能够旋转的方式支承于前臂4的前端部。在前臂4内设有用于使第1手腕单元51以规定的减速比减速并旋转的马达和减速机构(均未图示)。第1手腕单元51通过马达的驱动经由减速机构绕第1轴线j1旋转。
26.第1手腕单元51具有壳体510，该壳体510包括前侧外壳510a和后侧外壳510b。前侧外壳510a和后侧外壳510b经由与第1轴线j1垂直的接合面ms而紧固为一体。在后侧外壳510b的上侧面以能够拆装的方式设有用于接近后侧外壳510b的内侧的盖体511。如图2所示，在拆下盖体511的后侧外壳510b形成有将后侧外壳510b的内侧较大程度地开放的开口部511a。
27.在后侧外壳510b的内侧收纳有对第2手腕单元52进行驱动的第1马达6和对第3手腕单元53进行驱动的第2马达7。第1马达6和第2马达7按照从工业用机器人1的机器人控制装置(未图示)发送的指令进行驱动。第1马达6的第1输出轴61和第2马达7的第2输出轴71互相平行地配置，均朝向第1手腕单元51的前方突出。第1输出轴61以及第2输出轴71也与第1轴线j1以及第3轴线j3平行。
28.如图1a、图1b以及图2所示，第1马达6的位置和第2马达7的位置在后侧外壳510b的内侧在前后方向上错开。第2马达7配置在比第1马达6靠前方的位置。详细地说，第1马达6相对于第2马达7偏向第1手腕单元51的后端侧地配置。第2马达7相对于第1马达6偏向与前侧
外壳510a的接合面ms侧地配置。第2马达7配置在比第1马达6的第1输出轴61靠前方的位置。第1马达6的第1输出轴61和第2马达7的第2输出轴71不重叠。
29.而且，如图2所示，第1马达6的位置和第2马达7的位置在后侧外壳510b的内侧在侧方上错开。第1马达6的第1输出轴61和第2马达7的第2输出轴71未配置在同一轴线上，第2马达7相对于第1马达6向侧方偏移地配置。详细地说，第1马达6相对于第1轴线j1偏向z2方向地配置。第2马达7相对于第1轴线j1偏向z1方向地配置。
30.第2马达7的主体部分70比第1马达6的第1输出轴61的轴线j6向z1方向偏移。但是，在从沿着第1轴线j1的方向观察第1马达6和第2马达7的情况下，第1马达6的主体部分60和第2马达7的主体部分70局部重叠地配置。由此，与第1轴线j1正交的第1手腕单元51的截面积被抑制得较小。
31.在后侧外壳510b的内侧分别一体地设有用于安装第1马达6的第1台座部63和用于安装第2马达7的第2台座部73。第1马达6的第1输出轴61侧和第2马达7的第2输出轴71侧借助第1台座部63和第2台座部73分别安装于后侧外壳510b。由此，第1马达6和第2马达7被固定于后侧外壳510b。在后文进一步叙述第1马达6和第2马达7向第1台座部63和第2台座部73的安装构造。
32.在前侧外壳510a的内侧设有以规定的减速比对第1马达6的旋转速度进行减速的减速机构8和以规定的减速比对第2马达7的旋转速度进行减速的减速机构9。减速机构8、9由准双曲面齿轮组构成，该准双曲面齿轮组分别具有：小齿轮81、91，其由第1马达6和第2马达7旋转驱动；以及环形齿轮82、92，其分别与小齿轮81、91啮合。
33.小齿轮81设置在从第1马达6至环形齿轮82呈纵长地延伸的第1驱动轴810的前端部。第1驱动轴810与第1马达6的第1输出轴61的轴线j6平行地配置。如图2所示，第2马达7的主体部分70相对于第1驱动轴810在侧方(z1方向侧)排列地配置。第1驱动轴810设为能够绕沿着长度方向延伸的轴线j8旋转。轴线j8配置在比第1输出轴61的轴线j6稍微靠下方的位置。第1驱动轴810的后端部配置在第1输出轴61的附近。如图4所示，在第1驱动轴810的后端部设有平齿轮811。如后述那样，平齿轮811与安装于第1输出轴61的第1齿轮62啮合。
34.小齿轮91设置在从第2马达7至环形齿轮92呈纵长地延伸的第2驱动轴910的前端部。第2驱动轴910与第2马达7的第2输出轴71的轴线j7平行地配置，设为能够绕沿着长度方向延伸的轴线j9旋转。轴线j9配置在比第2输出轴71的轴线j7稍微靠上方的位置。第2驱动轴910的后端部配置在第2输出轴71的附近。如图5所示，在第2驱动轴910的后端部设有平齿轮911。如后述那样，平齿轮911与安装于第2输出轴71的第2齿轮72啮合。
35.如图2和图3所示，在前侧外壳510a的前端部分别以能够绕第2轴线j2旋转的方式设有供小齿轮81啮合的环形齿轮82和供小齿轮91啮合的环形齿轮92。环形齿轮82的直径比环形齿轮92的直径大，环形齿轮82配置在比环形齿轮92靠下方的位置。
36.如图3所示，环形齿轮82借助轴承512以能够旋转的方式支承于第1手腕单元51内。环形齿轮82与第2手腕单元52连结为一体。因而，第2手腕单元52通过环形齿轮82的旋转被绕第2轴线j2旋转驱动。
37.如图3所示，环形齿轮92安装于在前侧外壳510a的前端部配置的圆筒体513的外周。圆筒体513与第2轴线j2同轴地配置，从环形齿轮92朝向下方延伸。圆筒体513贯穿环形齿轮82，借助轴承515以能够旋转的方式支承于环形齿轮82的内周侧。在圆筒体513的下端
部的外周一体地设有锥齿轮514。
38.第3手腕单元53形成为与第3轴线j3同轴的圆筒状。在第3手腕单元53的后端部的外周一体地设有锥齿轮531。锥齿轮531与锥齿轮514啮合。因而，在通过环形齿轮92的旋转使锥齿轮514绕第2轴线j2旋转时，锥齿轮531旋转。由此，第3手腕单元53被绕第3轴线j3旋转驱动。
39.在第3手腕单元53的前端部形成有安装面532。在安装面532以能够拆装的方式安装有与工业用机器人1的作业内容相对应的配件(未图示)。配件例如是机械手、焊炬等。
40.如图2所示，在后侧外壳510b的内侧，在第1马达6和第2马达7各自的后方形成有空间部sp1、sp2。空间部sp1配置在第1马达6的主体部分60的后端面60a和后侧外壳510b的内侧的后端面51a之间。空间部sp2配置在第2马达7的主体部分70的后端面70a的后方且是第1台座部63的z1方向上的侧方。
41.空间部sp1、sp2具有足够的大小，以便能够在后侧外壳510b的内侧代替第1马达6和第2马达7而安装具有比第1马达6和第2马达7向后方延伸的大小的马达。因此，空间部sp1、sp2能够作为将对第2手腕单元52和第3手腕单元53进行驱动的马达更换为比第1马达6和第2马达7沿着轴线j6、j7纵长的高扭矩的马达时的作业空间和安装空间来利用。
42.如图4所示，在第1马达6的第1输出轴61安装有与第1驱动轴810的后端部的平齿轮811啮合的第1齿轮62。第1齿轮62一体地具有通过与第1输出轴61的外周嵌合而安装于第1输出轴61的基部621和比基部621沿着轴线j6向第1马达6的前方延伸的齿轮部622。齿轮部622具有与第1输出轴61的外径相等的外径，在外周形成有与第1驱动轴810的平齿轮811啮合的齿部。齿轮部622的外径是将齿轮部622的齿部顶端作为外周的圆的直径。
43.第1马达6利用第1齿轮62的基部621安装于第1台座部63。具体地说，在第1台座部63具有朝向第1手腕单元51的后方开口并供第1输出轴61插入的安装孔631。在第1齿轮62的基部621的外周安装有外部支承轴承64。安装于第1输出轴61的第1齿轮62和外部支承轴承64从第1台座部63的后方侧插入于安装孔631。外部支承轴承64的外圈641与安装孔631的内周面嵌合，对第1输出轴61进行定位。由此，第1马达6以第1输出轴61和第1齿轮62成为同轴的方式且以能够旋转的方式支承于第1台座部63。支承于安装孔631的第1齿轮62从安装孔631向前方突出并与第1驱动轴810的后端部的平齿轮811啮合。
44.如图5所示，在第2马达7的第2输出轴71安装有与第2驱动轴910的后端部的平齿轮911啮合的第2齿轮72。第2齿轮72一体地具有通过与第2输出轴71的外周嵌合而安装的基部721和比基部721沿着轴线j7向第2马达7的前方延伸的齿轮部722。平齿轮911与齿轮部722啮合。齿轮部722具有与第2输出轴71的外径相等的外径，在外周形成有与第2驱动轴910的平齿轮911啮合的齿部。齿轮部722的外径是将齿轮部722的齿部顶端作为外周的圆的直径。
45.第2马达7通过第2齿轮72的基部721安装于第2台座部73。具体地说，在第2台座部73具有朝向第1手腕单元51的后方开口并供第2输出轴71插入的安装孔731。在第2齿轮72的基部721的外周安装有外部支承轴承74。安装于第2输出轴71的第2齿轮72和外部支承轴承74从第2台座部73的后方侧插入于安装孔731。外部支承轴承74的外圈741与安装孔731的内周面嵌合，对第2输出轴71进行定位。由此，第2马达7以第2输出轴71和第2齿轮72成为同轴的方式且以能够旋转的方式支承于第2台座部73。支承于安装孔731的第2齿轮72从安装孔731向前方突出并与第2驱动轴910的后端部的平齿轮911啮合。
46.另外，第1输出轴61和第1齿轮62的齿轮部622的外径“相等”以及第2输出轴71和第2齿轮72的齿轮部722的外径“相等”并不限定于两者的外径完全一致的情况，而是指两者的外径实质上相同。只要第1齿轮62和第2齿轮72在更换第1马达6和第2马达7时能够穿过安装孔631、731而分别拆下，则两者的外径也可以存在制造上的误差等微小的差异。
47.如此，在第1马达6的第1输出轴61安装的第1齿轮62具有与第1输出轴61的外径相等的外径，在第2马达7的第2输出轴71安装的第2齿轮72具有与第2输出轴71的外径相等的外径。而且，在第1马达6和第2马达7的后方分别设有空间部sp1、sp2。利用这些结构，作业人员在为了更换而拆下第1马达6和第2马达7时，如以下这样，能够从第1台座部63和第2台座部73容易地拆下第1马达6和第2马达7。
48.在拆下第1马达6的情况下，作业人员将第1马达6朝向空间部sp1向后方笔直地拔出，从第1台座部63的安装孔631拆下外部支承轴承64。由此，解除第1齿轮62和平齿轮811之间的啮合。之后，作业人员将第1马达6的后端侧向上方抬起并一边倾斜一边进一步向后方拔出，从而将第1输出轴61和第1齿轮62从安装孔631向后方拉出。由于第1齿轮62具有与第1输出轴61的外径相等的外径，因此，通过使第1马达6倾斜，从而能够容易地从安装孔631拆下。安装孔631的内径也为必要的最小限度即可。因而，能够使第1台座部63小型化，也能够使第1手腕单元51小型化。
49.在拆下第2马达7的情况下，与第1马达6同样地，也能够容易地从第2台座部73拆下。而且，在代替第1马达6和第2马达7而安装比第1马达6和第2马达7纵长的高扭矩的马达来变更为具有更大的可搬运重量的臂构造的情况下，进行与上述相反的作业。由于在第1马达6和第2马达7的后方分别设有空间部sp1、sp2，因此，即使是比第1马达6和第2马达7纵长的马达，也能够容易地安装在后侧外壳510b的内侧。由此，工业用机器人1不用更换手腕单元，仅通过更换马达就能够将第2手腕单元52和第3手腕单元53的驱动单元的特性变更为可搬运重量较大的特性。因而，工业用机器人1能够利用同一手腕单元实现驱动单元的特性不同的变化模型。
50.第1齿轮62以及第2齿轮72是具有分别与第1输出轴61以及第2输出轴71的外径相等的外径的小径的齿轮。因此，在第1马达6和第2马达各自的最大扭矩产生时，在齿面产生较大的斥力。但是，第1齿轮62和第2齿轮72利用在各自的基部621、721的外周安装的外部支承轴承64、74而支承于第1台座部63和第2台座部73的安装孔631、731。因此，第1齿轮62和第2齿轮72能够将第1输出轴61和第2输出轴71的旋转扭矩稳定地向平齿轮811、911传递。
51.并且，第1马达6和第2马达7利用在第1齿轮62和第2齿轮72的基部621、721的外周安装的外部支承轴承64、74的外圈641、741与安装孔631、731之间的嵌合而被在第1输出轴61和第2输出轴71的部位支承。因此，容易确保第1马达6和第2马达7相对于第1台座部63和第2台座部73的安装精度。由于第1台座部63和第2台座部73的安装孔631、731的孔径较小即可，因此，也能够使第1台座部63和第2台座部73小型化。
52.而且，第1齿轮62的齿轮部622从外部支承轴承64向前方突出并与第1驱动轴810的平齿轮811啮合，第2齿轮72的齿轮部722从外部支承轴承74向前方突出并与第2驱动轴910的平齿轮911啮合。因此，第1齿轮62和平齿轮811之间的啮合部位以及第2齿轮72和平齿轮911之间的啮合部位分别配置在非常靠近外部支承轴承64、74和安装孔631、731之间的嵌合部位的位置。由此，第1马达6和第2马达7的驱动力能够稳定地向第1驱动轴810和第2驱动轴
910传递。而且，也容易确保平齿轮811、911与第1齿轮62以及第2齿轮72的位置精度。
53.此外，由于第1齿轮62和第2齿轮72的直径较小，因此，能够增大第1齿轮62和平齿轮811之间的啮合部位以及第2齿轮72和平齿轮911之间的啮合部位各自的减速比。因此，该工业用机器人1还具有容易应对可搬运重量的增加的效果。
54.在上述实施方式中，第2马达7配置在比第1马达6靠第1手腕单元51的前方侧的位置，但不限定于此。第1马达6也可以配置在比第2马达7靠第1手腕单元51的前方侧的位置。
55.在上述实施方式中，第1手腕单元51的壳体510经由与第1轴线j1垂直的接合面ms分割为前侧外壳510a和后侧外壳510b，但只要能够使第1马达6和第2马达7互相偏移地配置即可，壳体510的结构没有限定。
56.在上述实施方式中，第1驱动轴810和第2驱动轴910各自的后端部构成为仅通过平齿轮811、911传递来自第1齿轮62和第2齿轮72的驱动力。但是，也可以是，为了调整减速比，在第1齿轮62以及第2齿轮72与第1驱动轴810以及第2驱动轴910之间，除了平齿轮811、911以外，还追加齿轮。
57.附图标记说明
58.1、工业用机器人；51、第1手腕单元；52、第2手腕单元；53、第3手腕单元；510、壳体；6、第1马达；61、第1输出轴；62、第1齿轮；7、第2马达；71、第2输出轴；72、第2齿轮；63、第1台座部；631、安装孔；64、外部支承轴承；641、外圈；73、第2台座部；731、安装孔；74、外部支承轴承；741、外圈；810、第1驱动轴；811、平齿轮；910、第2驱动轴；911、平齿轮；j6、j7、轴线；sp1、sp2、空间部。