CN101374637A - 关节机构 - Google Patents

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Abstract

这里提供了一种关节机构，该关节机构能够抑制减速器的润滑剂的温度升高，使减速器进入稳定工作状态并防止减速器的早期损坏。这里提供了一种关节机构，该关节机构包括：基座(1)；回转基座(4)，布置在所述基座上方并且旋转；和臂(6)，下端部由所述回转基座以可枢转的方式支撑，其中用来旋转所述回转基座的减速器(2)布置在所述基座内，提供：以可枢转的方式被支撑在所述回转基座上方并且填充有润滑剂的气缸(7)构成的平衡系统(10)，以气密密封状态沿纵向可滑动地布置在气缸内的活塞(8)，和一个端部连接到活塞且另一个端部连接臂(6)的活塞杆(9)，减速器和平衡系统的气缸被连接，并且减速器的润滑剂被引入气缸。

Description

关节机构
技术领域
本发明涉及关节机构。更详细地，本发明涉及关节机构的臂的平衡器机构中的改进，例如，涉及可用于关节型机器人的臂的平衡器机构的技术，该关节型机器人用于例如装载或卸载纸箱，送货箱等，或用于汽车装配线。
背景技术
在抵消背景技术的关节型机器人中由水平臂的重量产生的水平臂的旋转轴的转矩的平衡系统中，存在配重系统，使用张紧弹簧或压缩弹簧的推动力的系统，或通过利用经由使用气缸和活塞而由液压提供的力的来平衡的系统，使用它们两者的系统，等等。
根据配重系统，重物布置在水平臂的旋转轴线对称位置以便直接平衡，或通过将配重安装在竖直轴线后部并通过使用连接件连接到水平臂进行平衡。然而，该系统具有的缺点是，机器人的干扰区域大，而且其重量大，惯性载荷大，等等。
因此，在正常情况下，通常通过利用弹簧或由加压流体推动的气缸提供平衡力。
就是说，这里构造了一种直接弹簧平衡结构，其中，当通过在回转基座上方枢转的竖直臂的上端的轴构成旋转轴而枢转水平臂的重量时，竖直臂的上侧设置有与其平行地运动、同时维持竖直方向的构件，并且在该构件的前端和水平臂之间被倾斜地推动的张紧弹簧被悬置以扩展。
然而，根据悬置以在设置在竖直臂的上侧并且与其平行地运动、同时维持竖直的构件的前端和背景技术的水平臂之间倾斜地扩展张紧弹簧的直接弹簧平衡系统，该构件的扩展部分是大的，重量也大，并且因此，当操作机器人的范围变宽时，该设备总体变大，弹簧暴露到外部，这是危险的。此外，由于使用张紧弹簧，由于应力集中，容易在吊架部分引起疲劳破裂，并且当弹簧被破坏时，存在落下所述臂的危险。
这样，根据背景技术系统，该构件的扩展部分是大的，并且重量也大。因此，这里提出在回转基座附近安装平衡用弹簧的构造(参考例如专利参考1(JP-A-59-167486))。
根据该构造，水平臂的倾斜通过平行连接机构与竖直臂平行地运动到竖直臂的旋转驱动轴附近，并且由在该位置推动的张紧弹簧或压缩弹簧施加平衡力。
根据利用由加压流体(空气压力或油压力)推动的气缸的平衡器的结构，利用弹簧的平衡器的弹簧由空气压力气缸或油压力气缸代替，并且加压流体的压力调节功能被添加以安装。
根据专利参考1公开的通过借助平行连接机构与回转基座平行地将水平臂的倾斜移动到回转基座上方的由弹簧平衡的构造，类似于上述背景技术设备，弹簧暴露到外部，这是危险的，使用张紧弹簧，因此，在吊架部分容易引起疲劳破裂，并且当弹簧被破坏时，存在落下所述臂的危险。
此外，在目的是提供使平衡器的主体到水平臂内并且使用压缩弹簧的水平臂的简单平衡器机构的专利参考2(JP-A-11-262889)中，提出构造一种平衡器设备，其中，在构成相对于回转基座与其平行地移动连接臂和机械腕的平行连接件并且包括固定地布置到回转基座以便驱动以枢转竖立臂的马达和用来驱动以枢转水平臂的马达的工业关节型机器人中，由水平臂的重量在臂轴处引起的悬臂载荷被杠杆平衡，该杠杆被布置在水平臂的中心附近的上侧并且沿上和下方向突出臂的水平轴以可旋转的方式支撑，杠杆用来通过销来连接固定地设置在连接臂上的轴和杠杆的上臂端，并且设置在水平臂内的拉动装置用来通过销来连接水平臂的一个端部并且通过销将松开的端部连接到杠杆的下臂端。
专利参考1：JP-A-59-167486
专利参考2：JP-A-11-262889
发明内容
本发明要解决的问题
背景技术的上述平衡机构独立于减速器设置，存在以下情况：不能抑制减速器的润滑剂的温度升高，并且减速器在早期被损坏。此外，减速器内的磨损粉末引起润滑剂的污染程度上升的问题。
本发明的目的是解决背景技术设备所带有的问题，抑制加速器的润滑油的温度升高，防止加速器在早期被损坏并且消除减速器内的磨损粉末引起润滑剂的污染程度升高的问题。
解决问题的手段
本发明通过一种关节机构解决上述问题，该关节机构包括：基座；回转基座，布置在所述基座上方并且旋转；和臂，其下端部由所述回转基座以可枢转的方式支撑，其中用来旋转所述回转基座的减速器布置在所述基座内，提供：以可枢转的方式被支撑在所述回转基座上并填充有润滑剂的气缸，以气密密封状态沿纵向可滑动地布置在气缸内的活塞，和一个端部连接到活塞且另一个端部连接臂的活塞杆，所述减速器和所述气缸被连接，并且减速器的润滑剂被引入所述气缸。
优选的是，构造成使得用来推动活塞到臂的相对侧的弹簧被布置在臂的一侧的气缸的端面和活塞之间，并且平衡系统由气缸、活塞、活塞杆和弹簧构成。
本发明的优点
根据本发明，减速器和平衡系统的气缸被连接，并且减速器的润滑剂被引入气缸。因此，与如背景技术中那样仅在减速器的内部使用润滑剂的情况相比，润滑剂的总量增加，并且因此，可抑制由使用减速器引起的润滑剂的温度升高，可以在稳定状态下使用减速器，并且可以防止减速器的早期损坏。
此外，根据本发明，润滑剂的总量增加，并且因此，可以抑制由减速器内的磨损粉末引起的润滑剂的污染程度的增加并且减速器可以在清洁的状态下工作。
此外，根据本发明，平衡系统可以构造成与背景技术中使用的平衡机构具有相同程度的尺寸，并且因此，不妨碍操作设置有工业机器人的关节机构等的设备的范围。此外，本发明的平衡系统的尺寸构造成与背景技术中使用的平衡机构相同的程度，并且可应用于所有工业机器人。
此外，根据本发明，平衡系统的活塞杆连接到臂，并且臂的运动可用作泵而没有分离地准备用于该泵的动力。
附图说明
图1是实施在工业机器人的关节机构中的本发明的实施例的必要部分的剖视图，示出通过沿反臂方向移动活塞将润滑剂吸到气缸内部的右室的状态。
图2示出在图1的实施例中通过沿臂方向移动活塞排出气缸内的右室的润滑剂的状态。
具体实施方式
下面将参考示出本发明的实施例的附图详细说明本发明。图1是实施到工业机器人的关节机构的本发明的实施例的必要部分的剖视图，示出通过沿反臂方向移动活塞将润滑剂吸到气缸内部的右室的状态，并且图2示出在图1的实施例中通过沿臂方向移动活塞排出气缸内的右室的润滑剂的状态。
在图1和图2中，减速器连接支架2连接到工业机器人的基座1，并且减速器2a设置在减速器连接支架2的内部。减速器2a的类型不受特别限制，而是可以使用公知结构，例如，可以使用一种行星齿轮设备，该行星齿轮设备包括：曲柄轴；小齿轮，在其外周形成有外齿，装配到曲柄轴的曲柄部分并且偏心地运动；和壳体，在其内周面形成有与小齿轮的外齿啮合的内齿，或者可以使用一种波齿轮减速器，该波齿轮减速器包括波发生器，可以使用柔性齿轮和刚性齿轮等。
回转基座4设置在基座1上方，回转基座4通过减速器2a的输出在水平面内旋转。轴部分4a设置在回转基座4的上方，臂6的下端部绕水平轴线5枢转地由轴部分4a支撑，并且臂6通过来自枢转驱动源的动力(未示出)在竖直面内枢转。本发明的关节机构如上述那样被构造。此外，臂6的另一端部与其它臂(未示出)适当地连接。
气缸7在设置在回转基座4的上方的一对支架(未示出)之间可枢转地由销支撑。气缸7内以气密密封的状态沿纵向可滑动的方式设置有活塞8。活塞杆9的一个端部9a整体地连接到活塞8且其另一端部9b轴向连接到臂6。
本发明的平衡系统10由气缸7、活塞8和活塞杆9构成。布置在平衡系统10的气缸7内的活塞8的左侧的左室7a和布置在其右侧的右室7b分别通过液压管11a和11b连接到基座1和回转基座4，减速器连接支架2内的减速器2a的润滑剂被引入气缸7并且该润滑剂填充在气缸7内。
在该实施例的平衡系统10中，用来将活塞8推动到臂6的相反侧的压缩弹簧12设置在臂6的一侧上的气缸8的端面和活塞8之间，并且平衡系统10总是沿逆时针方向推动臂6。
如图1所示，当臂6沿逆时针方向枢转时，活塞8通过连接到臂6的活塞杆9沿左向运动，并且填充在气缸7内的左室7a中的润滑剂经由管11a被供给到减速器2a，并且减速器2a的润滑剂经由管11b被填充到气缸7内的右室7a中。
相反地，如图2所示，当臂6沿顺时针方向枢转时，活塞8通过连接到臂6的活塞杆9沿右向运动，填充在气缸7内的右室7b中的润滑剂经由管11b被供给到减速器2a，并且减速器2a的润滑剂经由管11a被填充在气缸7内的左室7b中。
根据本发明，通过连接减速器连接支架2和平衡系统10的气缸7，减速器连接支架2内的减速器2a的润滑剂被引入气缸7。因此，与如背景技术中那样仅在减速器2的内部使用润滑剂的情况相比，润滑剂的总量增加，并且因此抑制由使用减速器2a引起的润滑剂的温度升高，可以在稳定状态下使用减速器2a，可以防止减速器2a的早期损坏，可以抑制由减速器2a内的磨损粉末引起的润滑剂的污染程度的上升并且减速器2a可以在清洁的状态下工作。
工业实用性
根据本发明，平衡系统10可以构造成与背景技术中使用的平衡机构具有相同程度的尺寸，并且因此，不妨碍操作设置有工业机器人的关节机构等的设备的范围。此外，本发明的平衡系统10的尺寸构造成与背景技术中使用的平衡机构相同的程度，并且可应用于所有工业机器人。
此外，根据本发明，平衡系统10的活塞杆9连接到臂6，并且臂6的运动可用作泵而没有分离地准备用于该泵的动力。

Claims (2)

1.一种关节机构，包括：
基座；
回转基座，布置在所述基座上方并且旋转；和
臂，其下端部由所述回转基座以可枢转的方式支撑，
其中，用于旋转所述回转基座的减速器设置在所述基座内，设置：以可枢转的方式被支撑在所述回转基座上并填充有润滑剂的气缸，以气密密封状态沿纵向可滑动地设置在所述气缸内的活塞，和一个端部连接到所述活塞且另一个端部连接到所述臂的活塞杆，所述减速器和所述气缸被连接，并且
所述减速器的润滑剂被引入所述气缸中。
2.根据权利要求1所述的关节机构，其中，用于推动所述活塞到与所述臂相对的一侧的弹簧设置在所述气缸的所述臂的一侧上的端面和所述活塞之间，并且
平衡系统由所述气缸、所述活塞、所述活塞杆和所述弹簧构成。
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