专利名称：双轴旋转式定位器的制作方法
技术领域：
本申请主张基于2009年6月29日申请的日本专利申请第2009-153685号的优先 权。其申请的全部内容通过参照援用在本说明书中。本发明涉及一种双轴旋转式定位器。
背景技术：
在专利文献1中，公开有如图7所示的双轴旋转式定位器1。图8示出第2减速机 12的周边。双轴旋转式定位器1具备有工件台13、第1驱动源3、第2驱动源8。从具有水平 的第1旋转轴A的第1旋转部件(第1减速机7的输出部件)6输出第1驱动源3的旋转 的同时，从具有与工件台13的台面13A垂直的第2旋转轴B的第2旋转部件(第2减速机 12的输出部件)11输出第2驱动源8的旋转。由此，工件台13能够绕第1、第2旋转轴A、 B双轴旋转。使工件台13绕第2旋转轴B旋转的第2驱动源8相对于该第2旋转轴B平行地 配置。第2驱动源8是提供工件台13的旋转驱动力的驱动源，起到决定承载量、驱动转矩、 旋转速度、减速比等双轴旋转式定位器1的基本性能的重要作用。即，第2驱动源8的高容 量化与双轴旋转式定位器1的高性能化处于表里统一的关系。专利文献1 日本特开2008-149334号公报(权利要求1、段落
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图 5)然而，一般电动机的形状在轴向比半径方向更长。因此，若第2驱动源8与第2旋 转轴B平行地配置，则要加大第2驱动源8的输出转矩时，该第2驱动源8必然会在轴向尤 其变得更长(大)，并存在工件台13的台面相反侧的轴向的死区变大的问题。并且，因为工 件台13周边的轴向大小变得非常大，所以若工件台13绕第1旋转轴A旋转，则产生第2驱 动源8的周边部件碰撞到工业用机械手等主体设备或周边部件的危险。在上述专利文献1中，为此将第2驱动源8配置在第2减速机12的半径方向外侧 来避免该不良状况，但其结果不仅导致第2减速机12附近的工件台半径方向的大小Rl变 大，而且要进一步加大第2驱动源8时，是连轴向长度Ll也不得不随此增大的结构。
发明内容
本发明的课题在于，得到一种不用特别加大工件台周边的该工件台轴向大小(抑 制的同时)，尤其能够提高工件台的旋转驱动能力(提高第2驱动源的选择自由度)的双轴 旋转式定位器。本发明通过设成如下结构解决上述课题，S卩，一种双轴旋转式定位器具备工件台、 第1驱动源、第2驱动源，从具有水平的第1旋转轴的第1旋转部件输出所述第1驱动源的 旋转，并且从具有与所述工件台的台面垂直的第2旋转轴的第2旋转部件输出所述第2驱 动源的旋转，所述工件台通过被连结在所述第1旋转部件及第2旋转部件成为能够绕与所
3述第1旋转轴平行的轴以及绕第2旋转轴双轴旋转，所述第2驱动源的轴相对于所述第2 旋转轴正交。在本发明中，设成第2驱动源的轴相对于双轴旋转式定位器的第2旋转轴正交的 结构。由此，在半径方向较短的第2驱动源的轴相对于工件台的台面成为平行，所以工件台 轴向的长度变得小型，从而可谋求双轴旋转式定位器的第2旋转轴方向的小型化。S卩，本发明最大限度地活用一般半径方向的长度短于轴向长度的电动机的形状， 并且考虑工件台的三维工作范围，使第2驱动源相对于第2旋转轴正交，由此尽量降低工件 台下侧的死区，并且能够容易进行双轴旋转式定位器的尤其是第2旋转轴方向的小型化设 计，相反第2驱动源的大容量化(不用加大工件台轴向的大小)也能够容易实现。另外，在本发明中，“绕与第1旋转轴平行的轴”是指，不仅是按字面的绕与第1旋 转轴平行的轴，而且包括绕第1旋转轴其本身(与第1旋转轴同轴)的轴的概念。发明的效果根据本发明，可以得到不用特别加大工件台周边的该工件台轴向的大小(抑制的 同时)，尤其能够提高工件台的旋转驱动能力的(提高第2驱动源的选择自由度)双轴旋转 式定位器。
图1是本发明的实施方式的一例所涉及的双轴旋转式定位器的纵剖面图。图2是图1中的II向视图。图3是图1中的III向视图。图4是图1中的IV-IV向视剖面图。图5是具有本发明的实施方式的一例所涉及的双轴旋转式定位器的工业用机械 手的简要主视图。图6是具有本发明的实施方式的一例所涉及的双轴旋转式定位器的工业用机械 手的简要侧视图。图7是以往双轴旋转式定位器的纵剖面图。图8是以往双轴旋转式定位器中的第2减速机的纵剖面图。图中100-工件台，100A-台面，102-第1驱动电动机(第1驱动源)，151-第1输 出轮架(第1旋转部件)，202-第2驱动电动机(第2驱动源)，220-第2电动机轴(第2 驱动源的轴)，251-第2输出轮架(第2旋转部件)，X-第1旋转轴，Y-第2旋转轴，Pl-双 轴旋转式定位器。
具体实施例方式首先，为了明确双轴旋转式定位器Pl的用途，方便上，对工业用机械手Rl进行说 明。在图5表示工业用机械手Rl的简要主视图，在图6表示工业用机械手Rl的简要侧视 图。该工业用机械手Rl在地面19上具有底座20，从该底座20交替连结有第1 第6 关节部21 26和第1 第6臂28 33。在各关节部21 26安装有驱动电动机、减速 机(均省略图示)。第1 第6臂28 33可从该驱动电动机、减速机接收动力而旋转。第
41 第6臂28 33绕第1 第6关节部21 26的轴心旋转。在第6臂33的前端安装有被驱动控制的焊接机构、抓持机构、涂装机构等工具。由以上结构，安装工具的第6臂33具有6个自由度而使焊接机构等在三维方向自 由移动，从而能够在任意位置、以任意姿势进行定位。双轴旋转式定位器Pl也被设置在与工业用机械手Rl相同的地面19上。在此，对本发明的实施方式的一例所涉及的双轴旋转式定位器Pl的结构进行说 明。在图1表示双轴旋转式定位器Pl的纵剖面图。并且，在图2表示图1中的II向视 部分的放大图，在图3表示图1中的III向视部分的放大图，在图4表示图1中的IV-IV向视 部分的放大图。双轴旋转式定位器Pl具备有工件台100、第1驱动电动机(第1驱动源)102、第 2驱动电动机(第2驱动源)202。第1驱动电动机102的旋转从具有水平的旋转轴(第1 旋转轴)X的第1输出轮架(第1旋转部件)151输出。并且，第2驱动电动机202的旋转 从具有与工件台100的台面100A垂直的旋转轴(第2旋转轴)Y的第2输出轮架(第2旋 转部件)251输出。由此，工件台100被连结在第1输出轮架151、第2输出轮架251 (关于 详细的内容后述)，所以成为能够绕旋转轴X、Y双轴旋转。在本实施方式中，工件台100绕 旋转轴X (与旋转轴X同轴)旋转。首先，对第1减速机Gl周边的结构(用于使工件台100的台面100Α绕旋转轴X 旋转的结构)进行说明。该双轴旋转式定位器Pl在工件台100的半径方向外侧具有剖面长方形的固定架 104。在该固定架104内容纳有第1驱动电动机102、第1减速机Gl。第1驱动电动机102 被容纳在第1减速机Gl的下侧，该第1驱动电动机102的第1电动机轴120与旋转轴X平 行。在第1电动机轴120的轴向端部固定有第1带轮103。并且，在第1减速机Gl的 第1曲柄轴112的轴向端部固定有比第1带轮103直径大的第2带轮105。在该第1带轮 103和第2带轮105之间架设有同步带181。另外，第1减速机Gl的第1外壳106通过螺栓116、117被固定在固定架104。第 1驱动电动机102的轴向侧面通过未图示的螺栓(省略图示)被固定在固定架104。第1减速机Gl具备2片外齿轮126、128和该外齿轮126、128所内啮合的内齿轮 130。外齿轮126、128在偏心摆动的同时与内齿轮130内啮合，通过该内啮合产生的外齿轮 126、128和该内齿轮130的相对旋转从所述第1输出轮架(第1旋转部件)151取出。进一步具体而言，第1减速机Gl的第1曲柄轴112通过轴承132、134支承，所谓 的被双支承。在支承第1曲柄轴112的轴承132、134之间形成有2个偏心部136、138。在 该偏心部136、138的外周通过滚子140、142组装有外齿轮126、128。内齿轮130在第1外壳106内周被一体形成。内齿轮130的内齿由滚子131构成。外齿轮126、128具有比内齿轮130仅少“1”个的齿数。该外齿轮126、128具备有 贯穿外齿轮126、128的内销孔144。在内销孔144间隙配合有内销146。在内销146的外 周作为滑动零件促进部件安装有内滚子148。该内销146与第1连结轮架150、第1输出轮 架151连结。第1连结轮架150和第1输出轮架151通过内销146并通过螺栓152和螺母
5165连结，能够绕旋转轴X旋转。另外，第1输出轮架151的旋转轴X与工件台100的台面 100A平行。以下，对用于使工件台100通过第1输出轮架(第1旋转部件)151的旋转，绕旋 转轴X旋转的结构进行说明。在旋转轴X的轴线上，工件台100通过(作为连结部件的)第2支承部210可旋 转地双支承在第1输出轮架151和柱109双方。所述第2支承部210成为圈形，以便围绕第2减速机G2。在第2支承部210的该圈形第1输出轮架151侧，工件台100通过第1支承部107、 第2支承部210、后述的第2外壳206以及第2输出轮架251与第1输出轮架151连结。进 一步具体而言，第1输出轮架151通过螺栓187与第1支承部107紧固。在该第1支承部 107嵌入有第2支承部210的第1输出轮架151侧的外侧。并且，第2支承部210的第1输 出轮架151侧的内侧(第2减速机G2侧)通过螺栓216被连结在第2减速机G2的第2外 壳 206。另一方面，在第2支承部210的所述圈形的柱109侧，工件台100通过轴115、第2 支承部210、后述的第2外壳206以及第2输出轮架251与该柱109连结。进一步具体而 言，在柱109通过轴承111、113插入有轴115。第2支承部210的柱109侧的外侧被安装在 轴115，柱109侧的内侧(第2减速机G2侧)通过螺栓217被连结在第2减速机G2的第2 外壳206。由以上结构，工件台100通过作为第1旋转部件的第1输出轮架151的旋转，能够 以双支承在该第1输出轮架151(第1支承部107)以及柱109 (轴115)的方式，绕旋转轴
X旋转。在柱109具备有用于避免工件台100绕旋转轴X旋转时与一同旋转的第2驱动电 动机202的碰撞的凹部114。另外，标记156、158是介装在第1外壳106和第1连结轮架150、第1输出轮架151 之间的油封，标记160、162是介装在第1曲柄轴112和第1连结轮架150、第1输出轮架151 之间的油封。标记166是被配置在第1连结轮架150和第1外壳106之间的滚子轴承，168 是被配置在第1输出轮架151和第1外壳106之间的滚子轴承。并且，螺栓216、217是被 组装在相同圆周上的相同形状的螺栓。接着，对第2减速机G2周边的结构(用于使工件台100的台面100A绕旋转轴Y 旋转的结构)进行详述。在工件台100的台面相反侧配置有第2减速机G2、第2驱动源202。第2减速机G2是使用与前面叙述的第1减速机Gl几乎相同结构的内啮合型行星 齿轮机构的减速机。因此，在相同或具有类似功能的部件仅附加与第1减速机Gl后两位数 字相同的标记，省略重复说明。在第2驱动电动机202的第2电动机轴(第2驱动源的轴)220固定有小锥齿轮 222，该小锥齿轮222与锥齿轮224 (锥齿轮)相啮合。小锥齿轮222通过键233被固定在第 2电动机轴220，并且通过防脱垫圈261并通过螺栓263被连结固定在第2电动机轴220的 一端。并且，锥齿轮224通过螺栓223、225被连结固定在第2减速机G2的第2曲柄轴212 的一端。第2减速机G2从具有与该第2电动机轴220正交的旋转轴Y的所述第2输出轮
6架(第2旋转部件)251输出锥齿轮224的旋转。S卩，第2电动机轴220相对于旋转轴Y正交。并且，第2电动机轴220与工件台 100的台面100A平行，也与旋转轴X平行。工件台100由于被连结在第2输出轮架251，所以工件台100成为能够绕旋转轴Y旋转。在此，第2驱动电动机202的外壳202A为大致圆柱形，该外壳202A的直径为Mdl。 包括第2电动机轴220的总长为MLl。Mdl小于MLl (Mdl < MLl)。第2外壳206和罩214通过螺栓216连结。在该罩214的侧面通过未图示的螺栓 固定有第2驱动电动机202的轴向侧面。另外，在工件台100的台面100A上通过夹具(均省略图示)固定工件。在被插入 在该工件台100的半径方向中心部以及第2减速机G2的第2曲柄轴212内部的筒271开 口有大致相同直径的孔，作为整体形成贯穿孔270。接着，对双轴旋转式定位器Pl的作用进行说明。首先，对双轴旋转式定位器Pl的第1减速机Gl周边的作用进行说明。第1电动 机轴120的旋转通过第1带轮103、同步带181以及第2带轮105减速之后，传递到第1曲 柄轴112。第1减速机Gl的内齿轮130由于被固定在第1外壳106，所以若通过第1驱动 电动机102的旋转，第1曲柄轴112旋转，外齿轮126、128摆动，则外齿轮126、128和内齿 轮130的啮合位置根据齿数差依次偏移。其结果，外齿轮126、128相对于该内齿轮130相 对旋转(向与第1曲柄轴112的旋转相反方向自转)。相对于该内齿轮130的外齿轮126、 128的相对旋转(自转)通过内销146传递到第1输出轮架151。即，第1减速机Gl将第 1驱动电动机102的旋转进行减速并从绕旋转轴X旋转的第1输出轮架151输出。工件台 100的台面100A通过第1支承部107、第2支承部210、第2外壳206以及第2输出轮架251 与第1输出轮架151的旋转轴X平行地连结，所以工件台100绕水平的旋转轴X旋转。接着，对第2减速机G2周边的作用进行说明。第2驱动电动机202的旋转通过被固定在第2电动机轴220的小锥齿轮222、与该 小锥齿轮222相啮合的锥齿轮224 (锥齿轮)传递到与第2电动机轴220正交的第2减速 机G2的第2曲柄轴212。输入到第2曲柄轴212的旋转，通过与前面叙述的第1减速机Gl相同的作用由第 2减速机G2减速，并从具有旋转轴Y的第2输出轮架251输出。在工件台100传递由第2 减速机G2减速的旋转，所以工件台100绕与第2输出轮架251相同的旋转轴Y，与此一同旋转。在本实施方式中，成为如下结构，即，使第2驱动电动机202的第2电动机轴220 相对于旋转轴Y正交，并且使之相对于旋转轴X平行。S卩，将第2驱动电动机202的轴心相对于工件台100的台面100A平行地配置，由 此将双轴旋转式定位器Pi的旋转轴Y方向(工件台轴向)的长度小型化。进一步具体而言，双轴旋转式定位器Pl的旋转轴Y方向的长度D成为在工件台 100的轴向的厚度Dl上加上第2减速机G2的轴向的长度D2以及第2驱动电动机202的外 壳202A的直径Mdl程度的长度。S卩，最大限度地活用直径Mdl短于轴向长度MLl的第2驱动电动机202的形状特
7性，去掉工件台100的台面相反面侧的轴向的死区，实现双轴旋转式定位器Pl的绕工件台 100的轴向的小型化。在本实施方式中，工件台轴向的长度D不依赖第2驱动电动机202的轴向长度 MLl，只依赖与长度MLl相比绝对值原来就小的的直径Mdl，所以能够谋求双轴旋转式定位 器Pl的旋转轴Y方向的小型化。并且，将第2驱动电动机202的第2电动机轴220相对于旋转轴X平行地构成，由 此能够将双轴旋转式定位器Pl的与图1中的纸面垂直方向的长度小型地构成。伴随双轴旋转式定位器Pl的工件台轴向的小型化，将该工件台100的绕旋转轴X 的旋转半径保持得更小或相等的同时，其结果，能够设置比以往更大的(高输出转矩的)第 2驱动电动机202。由此，加大工件台100的绕旋转轴Y的驱动力，并且能够提高刚性，所以 能够稳定地操作工件，并且，例如通过减小减速比，从而即使在高速中也能以较大的转矩实 现工件的加工处理，此时也可以缩短周期。并且，即使第2减速机G2绕旋转轴X的轴旋转， 工件台100倾斜，也能够进一步降低工业用机械手Rl等周边设备以及部件和第2驱动电动 机202干涉的危险。进而能够缩小工业用机械手Rl和基于双轴旋转式定位器Pl的工作空 间。柱109具备用于避免工件台100绕旋转轴X的轴或绕旋转轴Y旋转时与一起旋转 的第2驱动电动机202的碰撞的凹部114。由此，在双轴旋转式定位器Pl的运行中第2驱 动电动机202和柱109碰撞的危险消失，并且能够将柱109配置在更接近于工件台100的 位置。与上述的基于第2驱动电动机202相对于第2减速机G2正交的配置的效果相结合， 能够进一步小型化工作空间。工件台100通过第2支承部210，由第1输出轮架151(第1支承部107)和轴 115 (柱109)双方被双支承。由此，工件台100的绕旋转轴X的轴的旋转稳定，并且能够使 双轴旋转式定位器Pl的配置在工件台100上的工件的定位精度提高，并且能够提高双轴旋 转式定位器Pl的耐久性以及稳定性。从以上情况，根据本实施方式，不依赖第2驱动电动机202的轴向长度MLl的大 小，谋求双轴旋转式定位器Pl的工件台轴向的小型化的同时，也能够安装输出更大的第2 驱动电动机202。另外，只要第2电动机轴和第2减速机的第2曲柄轴满足正交的关系，也可以使用 双曲线齿轮或蜗轮等其他正交动力传递方法。在上述实施方式中，工件台通过与该第1旋转部件成为一体的第1支承部件等被 支承在第1旋转部件，但也可以由第1旋转部件直接支承。并且，也可以不满足第2驱动电动机的轴相对于旋转轴X平行的关系，例如，也可 以使之相对于旋转轴X成为垂直。在本实施方式中，工件台绕旋转轴X旋转，但例如，如工件台的绕旋转轴X的旋转 范围限制在预定的角度范围内时，也有构成为使之绕与旋转轴X平行的轴转动更容易进行 想要的移动的情况。本发明中的工件台的基于第1旋转部件的旋转，未必一定局限于绕旋 转轴X，也可以是如使工件台绕与旋转轴X隔开距离而处于平行的轴旋转的结构。实施方式所记载的构成零件·要件中，即使没有特别记载，但只要结构零件的尺 寸、材质、形状、其他相对配置等没有特别的特定限制，就不是将该发明的范围仅限定于此
8的宗旨。
权利要求
一种双轴旋转式定位器，具备工件台、第1驱动源、第2驱动源，从具有水平的第1旋转轴的第1旋转部件输出所述第1驱动源的旋转，并且，从具有与所述工件台的台面垂直的第2旋转轴的第2旋转部件输出所述第2驱动源的旋转，上述工件台通过被连结在所述第1旋转部件及第2旋转部件，成为能够绕与所述第1旋转轴平行的轴以及绕第2旋转轴双轴旋转，其特征在于，所述第2驱动源的轴相对于所述第2旋转轴正交。
2.如权利要求1所述的双轴旋转式定位器，其特征在于， 所述第2驱动源的轴相对于所述第1旋转轴平行。
3.如权利要求1或2所述的双轴旋转式定位器，其特征在于，在与所述第1旋转轴平行的轴线上，通过被连结在所述工件台的与所述第1旋转部件 的相反一侧的支承部件，支承该工件台的绕与所述第1旋转轴平行的轴的旋转，上述工件台通过被双支承在所述第1旋转部件一侧和所述支承部件的双方，成为能够 绕与所述第1旋转轴平行的轴旋转。
4.如权利要求3所述的双轴旋转式定位器，其特征在于，还具有 能绕与所述第1旋转轴平行的轴旋转自如地支承所述支承部件的柱，并且，该柱具备凹部，该凹部用于避免所述工件台绕与所述第1旋转轴平行的轴旋转时，与 一同旋转的所述第2驱动源的碰撞。
全文摘要
本发明提供一种双轴旋转式定位器，其可以不依赖驱动源的大小而谋求双轴旋转式定位器的小型化。该双轴旋转式定位器(P1)具备工件台(100)、第1驱动源(102)、第2驱动源(202)，从具有水平的第1旋转轴(X)的第1旋转部件(151)输出第1驱动源(102)的旋转，并且，从具有与工件台(100)的台面(100A)垂直的第2旋转轴(Y)的第2旋转部件(251)输出第2驱动源(202)的旋转，工件台(100)通过被连结在第1旋转部件(151)以及第2旋转部件(251)，成为能够绕与第1旋转轴(X)平行的轴以及绕第2旋转轴(Y)双轴旋转，第2驱动源(202)的轴(220)相对于第2旋转轴(Y)正交。
文档编号B23K37/047GK101934459SQ201010183639
公开日2011年1月5日 申请日期2010年5月18日 优先权日2009年6月29日
发明者石川哲三 申请人:住友重机械工业株式会社