关节机构和机器人的制作方法

关节机构和机器人的制作方法
【专利摘要】本发明提供关节机构和机器人，能够更可靠地防止在内部空间填充的润滑材料的漏出。具备齿轮箱，在所述齿轮箱中收纳有将来自驱动源的动力传递至被驱动体的齿轮组、和对齿轮组进行润滑的润滑材料。齿轮箱包括被预先减压而成的负压空间。并且，齿轮箱具备对内部进行减压的减压装置。
【专利说明】关节机构和机器人
【技术领域】
[0001]公开的实施方式涉及关节机构和机器人。
【背景技术】
[0002]在过去，已知有具备将多个臂体经由关节机构连结而成的机器人臂的机器人。机器人臂的关节机构将驱动源的旋转传递至作为被驱动体的臂体。
[0003]另外，为了获得必要的转矩，驱动源的旋转通常经由减速器输出。众所周知，减速器具备由多个齿轮构成的齿轮组，经由这些齿轮将动力的旋转速度减小并输出。
[0004]因此，在内置有减速器的壳体、或者内置有减速器和其它齿轮的齿轮箱的内部空间中，为了使齿轮等平滑地啮合而填充有润滑脂等润滑材料。
[0005]当减速器在内部空间被密闭的状态下连续运转时，内部空间的温度由于齿轮的啮合和来自驱动源的传导热等而上升，内压增高。因此，为了防止由于所述内压的增高而导致润滑材料漏出，实施了各种各样的提案。
[0006]例如，在专利文献I中，公开了具备承受内压的变化而可动的受压可动体的内压变化吸收装置。这里，受压可动体是由在齿轮箱的内部空间设置的弹性体构成的袋体、或被设置成能够在内部空间和外部气体之间自如滑动的活塞部件。它们都能够吸收内压的增高而防止润滑材料漏出。
[0007]现有技术文献
[0008]专利文献1:日本特开平7-310808号公报
[0009]然而，在上述的现有技术中，在可靠防止填充于内部空间的润滑材料的漏出的方面，尚有进一步改善的余地。例如，在使用了上述的受压可动体的技术中，每当内压变化时受压可动体可动。S卩，袋体膨胀或者活塞部件滑动，因此，由于疲劳和磨耗等导致的材料的劣化而存在润滑材料漏出的危险。

【发明内容】

[0010]实施方式的一个方式正是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供能够可靠防止在内部空间填充的润滑材料的漏出的关节机构和机器人。
[0011]实施方式的一个方式的关节机构具备齿轮箱，在所述齿轮箱收纳有将来自驱动源的动力传递至被驱动体的齿轮组、和对该齿轮组进行润滑的润滑材料，所述齿轮箱包括被预先减压而成的负压空间。
[0012]发明效果
[0013]根据实施方式的一个方式，能够抑制齿轮箱内的内压上升。因此，可提供能够可靠防止在内部空间填充的润滑材料的漏出的关节机构和机器人。
【专利附图】

【附图说明】
[0014]图1为实施方式中的关节机构的示意性说明图。[0015]图2A为实施方式中的减压装置的示意性说明图。
[0016]图2B为表示所述减压装置的具体例的说明图。
[0017]图3A为其它实施方式中的减压装置的示意性说明图。
[0018]图3B为表示所述减压装置的变形例的示意性说明图。
[0019]图4为表示形成负压空间的过程的说明图。
[0020]图5A为表示具备实施方式中的关节机构的机器人的一例的示意性说明图。
[0021]图5B为表示具备实施方式中的关节机构的机器人的一例的示意性说明图。
[0022]图6为具体表示所述机器人的关节机构的局部剖视说明图。
[0023]图7为具有减速机构的行走机器人的示意性说明图，其中所述减速机构具备实施方式中的减压装置。
[0024]标号说明
[0025]2:马达(驱动源)
[0026]3:减速器
[0027]4:齿轮箱
[0028]5:润滑材料
[0029]6:负压空间
[0030]7:减压装置
[0031]8、9:机器人
[0032]10:关节机构
[0033]71:气缸部
[0034]72:活塞部
[0035]73:连通路
[0036]74:抽吸泵
[0037]75:阀。
【具体实施方式】
[0038]下面，参照附图对本申请所公开的关节机构和机器人的实施方式进行详细说明。另外，该发明不被以下所示的实施方式限定。
[0039]首先，利用图1、图2A和图2B对本实施方式中的关节机构的概要进行说明。图1为本实施方式中的关节机构10的示意性说明图，图2A为本实施方式中的减压装置7的示意性说明图，图2B为表示所述减压装置7的具体例的说明图。
[0040]关节机构10例如能够适用于机器人臂等。如图1所示，关节机构10设置在相对转动的第I连杆体11和第2连杆体12之间。
[0041]并且，本实施方式中的关节机构10具备:作为驱动源的马达2，其安装于第I连杆体11 ;以及箱状的齿轮箱4，其也安装于第I连杆体11，在该齿轮箱4内置有与马达轴21连结的减速器3。而且，在减速器3的输出轴31连结有第2连杆体12的基端部。
[0042]根据所述结构，能够使第I连杆体11和第2连杆体12之间产生相对运动。即，关节机构10能够将来自在第I连杆体11设置的马达2的动力通过减速器3减速并传递至作为被驱动体的第2连杆体12，使第2连杆体12以预定的旋转速度转动。另外，本实施方式中的关节机构10构成为具备马达2，但关节机构也可以不包括马达2。这种情况下，将马达2与关节机构10分开设置并经由预定的传递机构进行连结。
[0043]在齿轮箱4的内部收纳有减速器3和其它齿轮组(未图示)等，该减速器3具备未图示的具有多个齿轮的齿轮组，该其它齿轮组根据其它需要而配设。并且，在齿轮箱4内填充有润滑材料5，该润滑材料5以用于对齿轮之间的啮合部分进行润滑的润滑脂和润滑油等为代表。
[0044]这里，润滑材料5的填充量为占齿轮箱4的内部的大约90%左右的量。换言之，在齿轮箱4内，未填充润滑材料5的空间剩有10%左右。
[0045]在上述结构中，在本实施方式中的齿轮箱4的内部包括有被预先减压而成的负压空间6。即，形成有对未填充润滑材料5的空间进行减压而得到的负压空间6。
[0046]负压空间6例如为相对于大气压进行减压并减掉O?a kPa ( α:与油封的容许压力相当)的范围而得到的空间。这样，由于在齿轮箱4的内部设置了负压空间6，因此，例如减速器3即使在连续运转预定时间的情况下，也能够抑制内压的上升。
[0047]S卩，即使因齿轮的啮合和来自马达2的传导热等而使得在齿轮箱4的内部温度上升，由于设置有被预先维持成负压的负压空间6，因此，能够有效抑制内压的上升。通过抑制内压上升，其结果是，能够尽量防止润滑材料5漏出的不良状况。
[0048]如上所述，本实施方式中的关节机构10的齿轮箱4包括相对于大气压进行减压并减掉O?akPa (α:与油封的容许压力相当)的范围而得到的负压空间6。这是因为:若产生超过油封的容许压力的程度的压力差，则例如有外部气体从其它密封部位等进入齿轮箱4内的可能。
[0049]另外，本实施方式中的齿轮箱4具备对该齿轮箱4内进行减压的减压装置7。而且，利用所述减压装置7在齿轮箱4内形成了负压空间6。但是，只要结果是在齿轮箱4的内部形成了负压空间6，则其形成过程可以使用任何方法和手段。
[0050]如图2Α所示，本实施方式中的减压装置7具备气缸部71和活塞部72。气缸部71与齿轮箱4的内部连通，活塞部72被能够自如滑动地安装在气缸部71内。
[0051 ] 根据所述减压装置7，通过活塞部72的拉拔动作，能够在齿轮箱4的内部形成负压空间6。另外，为了维持预定的负压，例如，优选构成为具备用于对活塞部72进行保持的保持部。
[0052]图2Β所示的减压装置7为图2Α所示的减压装置7的一个具体例，其具备成为活塞保持部的固定螺栓701。并且，该减压装置7还具备成为压力调节部的减压量调节螺栓702。所述固定螺栓701和减压量调节螺栓702的配置和个数不特别限定。例如，可以使固定螺栓701和减压量调节螺栓702为一个组，并在形成于活塞部72的端部的凸缘部724沿周向设置多个组。
[0053]另外，在该具体例中，减压装置7的气缸部71构成齿轮箱4的一部分。即，如图所示，在构成齿轮箱4的箱体40设置连结孔41，将减压装置7的气缸部71连结于该连结孔41。根据所述结构，减压装置7的气缸部71和齿轮箱4成为一体的结构。另外，关于气缸部71和箱体40的连结，可以在连结孔41形成内螺纹，在气缸部71的端部周面形成外螺纹，通过螺纹固定进行连结。
[0054]这样，通过箱体40、气缸部71以及活塞部72的端面形成齿轮箱4的密闭空间，其中，活塞部72被能够自如滑动地配设在该气缸部71中。而且，当使活塞部72向拉拔方向滑动预定的行程时，在密闭空间内，在活塞部72的端面和填充有润滑材料5的部分之间形成负压空间6。另外，图中，标号722表不在活塞部72的周面设置的活塞环。
[0055]优选在减压装置7设有作为活塞部72的行程长度的目标的标记。这里，在活塞部72的周面设置有槽部721。即，当使活塞部72从在气缸部71内被压入到最深位置的状态滑动至槽部721位于气缸部71的末端部分时，负压空间6成为所希望的负压。当然，所述槽部721是用于获得所希望的负压的标记的一例，也可以是刻印或印刷表示。而且，例如也能够在活塞部72设置与负压空间6的压力对应的刻度来代替标记。
[0056]在使活塞部72滑动至槽部721位于气缸部71的末端部分之后，将活塞部72利用固定螺栓701固定于气缸部71，从而能够使负压空间6内的压力维持恒定。
[0057]另外，为了使活塞部72准确地滑动一定的行程长度，以使用减压量调节螺栓702为宜。即，可以一下滑动至槽部721等成为目标的位置的近前，但之后旋入减压量调节螺栓702,使活塞部72向拉拔方向一点一点地滑动至目标位置。
[0058]减压装置7不限于上述结构，例如，也可以为图3A和图3B所示的结构。图3A为其它实施方式中的减压装置70的示意性说明图，图3B为表示所述减压装置70的变形例的示意性说明图。
[0059]如图所示，其它实施方式中的减压装置70具备:抽吸泵74 ;连通路73，其将抽吸泵74和齿轮箱4的内部连接成连通状态；以及阀75，其设置于连通路73。连通路73能够由使用了适当的管等的管路构成。而且，在所述连通路73设置的阀75作为截止阀发挥功倉泛。
[0060]所述减压装置70利用抽吸泵74使齿轮箱4的内部成为规定的负压，利用阀75阻塞连通路73，由此在齿轮箱4内形成负压空间6。
[0061 ] 另外，如图3A所示，在减压装置70中，将构成连通路73的管与齿轮箱4直接连接。但是，在连通路73的直径相对于齿轮箱4过大的情况下，可以构成为插设有图3B所示的转接部件76。
[0062]S卩，如图3B所示，变形例中的减压装置70具备转接部件76，该转接部件76具有:小径管部76a，其与齿轮箱4连接；以及大径管部76b，其与一端连结于抽吸泵74的连通路73的另一端侧连接。另外，通过在该转接部件76设置压力计等而使其具备压力测量功能，还能够一边测量负压空间6的压力一边使抽吸泵74工作。
[0063]这里，参照图4对利用上述的减压装置7、70在齿轮箱4内形成负压空间6的过程进行说明。图4为表示形成负压空间6的过程的说明图。
[0064]这里，为下述情况:在齿轮箱4的内部尚未填充润滑材料5的状态的关节机构10的初始设定时、或者将旧的润滑材料5更换成新的润滑材料5的维护时，形成负压空间6。
[0065]如图所示，首先，在齿轮箱4内填充预定量的润滑材料5(步骤S11)。这样，在齿轮箱4的内部，形成了被润滑材料5填满的区域和一定容积的空间。另外，在该步骤Sll中，如上述那样，还包括废弃旧的润滑材料5并填充新的润滑材料5的情况。
[0066]接下来，使减压装置7 (70)工作(步骤S12)。例如，若是使用图2A、图2B所示的减压装置7的情况，则使活塞部72向拉拔方向滑动预定行程。另一方面，若是使用图3A、图3B所示的减压装置70的情况，则使抽吸泵74工作。[0067]然后，继续减压装置7 (70)的工作，直到齿轮箱4的内部空间成为规定的负压状态(相对于大气压为一 10?一 30kPa)(步骤S13)。
[0068]当齿轮箱4的内部空间成为规定的负压状态时，使减压装置7 (70)停止(步骤S14)。若是使用图2A、图2B所示的减压装置7的情况，则将活塞部72用固定螺栓701固定。另一方面，若是使用图3A、图3B所示的减压装置70的情况，则利用阀75阻塞连通路73，并且使抽吸泵74停止。经过所述一系列的过程，在齿轮箱4的内部形成了负压空间6(步骤S15)。
[0069]这样，由于构成为在齿轮箱4的内部包括负压空间6，因此即使在连续使用关节机构10，齿轮箱4的内部温度有所上升的情况下，也能够与成为负压的部分相应地有效抑制内压的上升。而且，通过抑制内压上升，还能够尽量防止在齿轮箱4内填充的润滑材料5漏出的危险。
[0070]另外，在上述的实施方式中，在收纳有减速器3和其它齿轮等的齿轮箱4内形成了负压空间6。但是，对于减速器3也是在壳体内收纳有具有多个齿轮的齿轮组的结构，也是不变的。因此，也能够在减速器3的壳体内，预先形成负压空间6。即，能够将减速器3的壳体看作是收纳有将来自驱动源的动力传递至被驱动体的齿轮组、和对该齿轮组进行润滑的润滑材料的齿轮箱。
[0071]上述的关节机构10能够适用于图5A和图5B所示的机器人8、9。图5A和图5B为分别表示具备实施方式中的关节机构10的机器人8、9的一例的示意性说明图。另外，在下文中，将经由关节机构10连结的一对连杆体作为构成机器人臂的臂体进行说明。
[0072]图5A所示的机器人8为被称作所谓垂直多关节机器人的工业用机器人。机器人8具备躯干部801，该躯干部801经由关节部81以能够在水平方向自如旋转的方式设置在基座80，该基座80固定于设置面100。而且，机器人8还具备多个臂体802、803、804和腕体805、806，它们从该躯干部801经由多个关节部82?86延伸。另外，在腕体806的末端安装有与作业对应的末端执行器807。
[0073]所述机器人8的关节部81?86均能够使用上述的关节机构10。例如，若是关节部81，则具备在大致铅直方向延伸的轴体(未图示)，作为连杆体的躯干部801绕该轴体回转。这样，使用了上述的关节机构10的机器人8即使工作时间变长，也不用担心润滑脂等润滑材料5从关节部81?86漏出。
[0074]并且，图5B所示的机器人9为所谓的搬送机器人，例如，能够适用于搬送大型的液晶面板和玻璃面板等。机器人9具备:第I臂体902，其经由关节部91与躯干部901连结，该躯干部901从固定于设置面100的基座90立起设置；以及第2臂体903，其经由关节部92与该第I臂体902连结。而且，在第2臂体903的末端安装有手904，该手904用于载置面板(未图不)。
[0075]如图所示，机器人9的第I臂体902构成为能够经由关节部91在上下方向大幅摆动，该关节部91具有在大致水平方向延伸的轴体(未图示)。而且，在关节部92应用上述的关节机构10，该关节部92设置在上述的摆动自如的第I臂体902的末端部。
[0076]S卩，在机器人9从图5B的(a)所示的姿态向图5B的(b)所示的姿态变化的情况下，在第I臂体902的末端部设置的关节部92以仿佛上下颠倒的方式大幅度倾斜。
[0077]为了抑制所述关节部92内的齿轮箱4 (参照图1)的内压上升，例如，在齿轮箱4的上部附近设置了外部气体连通孔等的情况下，在图5B的(b)所示的姿态下，润滑材料5从外部气体连通孔漏出。
[0078]但是，本实施方式中的机器人9在关节部92设置有关节机构10，该关节机构10具有内部空间被密闭的齿轮箱4，因此，没有润滑材料5漏出的危险。而且，在齿轮箱4的内部包括负压空间6，因此，即使在齿轮箱4大幅度倾倒的状态下该齿轮箱4内的温度上升，也能够利用负压空间6的存在而有效抑制内压的上升。因此，即使是机器人9，也能够有效防止在齿轮箱4内填充的润滑材料5的漏出。
[0079]这里，参照图6对具备关节机构10的其它机器人100进行说明。图6为具体表示机器人100的关节机构的局部剖视说明图。
[0080]如图所示，机器人100具备作为经由关节机构10连结的一对连杆体的支柱部13和臂部14。支柱部13以从未图示的地面等起立的状态设置，臂部14经由关节机构10以能够自如转动的方式与支柱部13的上端部连结。
[0081]关节机构10的基本结构与使用图1说明过的结构没有特别的变化，其具备内置有减速器3并容纳润滑材料5的齿轮箱4，在齿轮箱4设置有减压装置7。
[0082]该机器人100所具备的关节机构10配设在作为被驱动体的臂部14的基端部，并经由马达轴21与在支柱部13的上端部设置的成为驱动源的马达2联动连结。马达2外置于支柱部13的上端，并被马达罩16覆盖。
[0083]在齿轮箱4的内部形成有利用减压装置7预先减压而成的负压空间6，因此，有效抑制了内压的上升。因此，在该机器人100的关节机构10中，即使臂部14转动，齿轮箱4的姿态成为上下颠倒的状态，也能够尽量防止润滑材料5的漏出。
[0084]另外，应用本实施方式中的关节机构10的机器人的种类和结构等不限于上述机器人8、9、100。只要是多个臂体经由关节机构10连结的机器人即可。
[0085]并且，如图7所示，有机器人200，该机器人200中，在借助于行走轴110直线移动的移动体120上设有机器人主体130。移动体120既可以与机器人主体130分体地构成，也可以与机器人主体130 —体地构成。
[0086]在图7所示的例子中，行走轴110构成为具备齿条112和一对线性导轨111、111，所述一对线性导轨111、111在移动体120的宽度方向隔开预定间隔地设置。所述机器人200具备减速器30，该减速器30将来自例如马达20等驱动源的动力作为推进力而传递至移动体120。在减速器30容纳有未图示的齿轮组、和对该齿轮组进行润滑的润滑材料。而且，在减速器30的输出轴31设置与齿条112啮合的小齿轮113，从而构成直动机构。
[0087]在所述结构中，可以构成为，与上述的齿轮箱4同样地，使减速器30包括被预先减压而成的负压空间6 (参照图1等)。即，不仅是关节机构，即使是具备直动机构的机器人200，也能够有效防止在减速器30内填充的润滑材料的漏出。
[0088]在上文中，通过上述的实施方式对关节机构和机器人进行了说明，但对于本领域技术人员来说，能够容易地推导出进一步的效果和变形例等。因此，本发明的更广泛的方式不限于如上所示并记述的特定的详细情况以及代表性的实施方式。因此，只要不脱离根据所附的权利要求书和其等同物定义的总括性的发明的概念的精神或范围，则能够进行各种各样的变更。
【权利要求】
1.一种关节机构，其特征在于， 所述关节机构具备齿轮箱，在所述齿轮箱中收纳有将来自驱动源的动力传递至被驱动体的齿轮组、和对该齿轮组进行润滑的润滑材料， 所述齿轮箱包括被预先减压而成的负压空间。
2.根据权利要求1所述的关节机构，其特征在于， 所述齿轮箱具备对内部进行减压的减压装置。
3.根据权利要求2所述的关节机构，其特征在于， 所述减压装置具备: 气缸部，其与所述齿轮箱的所述内部连通；以及 活塞部，其能够自如滑动地设置在该气缸部内。
4.根据权利要求2所述的关节机构，其特征在于， 所述减压装置具备: 抽吸泵； 连通路，其将该抽吸泵和所述齿轮箱的内部连通起来；以及 阀，其设置于该连通路。
5.—种机器人,其特征在于， 所述机器人具备权利要求1?4中的任一项所述的关节机构。
6.根据权利要求5所述的机器人，其特征在于， 所述机器人具备: 第I臂体，其能够绕在大致水平方向上延伸的轴体自如摆动；以及 第2臂体，其经由所述关节机构而能够自如转动地连结于该第I臂体， 所述关节机构设置于所述第I臂体的末端部。
7.根据权利要求5所述的机器人，其特征在于， 所述关节机构具备在大致铅直方向上延伸的轴体，并具备绕所述轴体回转的连杆体。
8.—种机器人,其特征在于， 所述机器人具备: 移动体，其借助于行走轴而直线移动；以及 减速器，在所述减速器中收纳将来自驱动源的动力传递至所述移动体的齿轮组、和对该齿轮组进行润滑的润滑材料， 所述减速器包括被预先减压而成的负压空间。
【文档编号】F16H57/04GK103912663SQ201310510618
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2013年10月25日 优先权日:2013年1月9日
【发明者】末吉智, 浪江泰介, 井上久哉 申请人:株式会社安川电机