CN101429989A - 偏心摆动齿轮机构和使用该机构的工业机器人关节构造 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种偏心摆动齿轮机构和使用该机构的工业机器人关节构造，偏心摆动齿轮机构包括内齿轮，与内齿轮啮合的外齿轮，用于偏心地移动外齿轮的曲轴，和用于可旋转地支承曲轴的支座，使得内齿轮和支座被制成可相对地旋转，其中，在轴向方向上穿过偏心摆动齿轮机构的圆柱形管体可旋转地支承在支座上。

Description

偏心摆动齿轮机构和使用该机构的工业机器人关节构造

技术领域

本发明涉及使用在工业机器人的关节部中的偏心摆动齿轮机构。

背景技术

已存在传统已知的偏心摆动齿轮机构，例如使用在工业机器人(在后文中有时也简单地称为“机器人”)关节部中的偏心摆动齿轮机构，它们在以下的JP-A-9-57678和JP-A-2001-323972中被描述。

在JP-A-9-57678和JP-A-2001-323972中描述的偏心摆动齿轮机构是下述的偏心摆动齿轮机构，其包括内齿轮，与内齿轮啮合的外齿轮，偏心地移动外齿轮的曲轴和可旋转地支承曲轴的支座。内齿轮和支座被制成可相对旋转。偏心摆动齿轮机构包括空心孔，该孔被制成轴向地围绕其轴线，且圆柱形管体制成为穿过空心孔。然而，导线、管路和线缆通过制成在圆柱形管体内的空心孔，由此防止线缆等被偏心摆动齿轮机构的内部零件破坏，或防止内侧的润滑剂外泄。

在JP-A-9-57678中描述的工业机器人的关节部在图6中示出。在JP-A-2001-323972中描述的工业机器人的关节部在图7中示出。注意到相同的附图标记被赋予到相同或类似的零件用于描述。

在JP-A-9-57678中，圆柱形管体330从其端板部319a侧(如在图6中看到从下侧)插入到偏心摆动齿轮机构300内，且设置在圆柱形管体330的一个端部处的凸缘部以螺栓固定到端部319a。圆柱形管体330的另一个端部插入到机器人的转动部分360内，且油封341插入在转动部分和圆柱形管体的另一个端部之间。此油封用于防止存在于偏心摆动齿轮机构内的润滑剂进入到空心孔331内。另外，油封342、343也以下述方式插入在内齿轮303和支座319之间，即防止润滑剂泄漏到齿轮机构外侧。

在JP-A-2001-323972中，圆柱形管体330从机器人的固定部350侧(如在图7中看从下侧)插入，且设置在圆柱形管体330的一个端部处的凸缘部以螺栓固定到固定部。圆柱形管体的另一个端部插入到机器人的转动部分360内，且油封341插入在转动部分和圆柱形管体的另一个端部之间。此油封用于于防止存在于偏心摆动齿轮机构内的润滑剂进入到空心孔331内。另外，油封343也以下述方式插入在内齿轮303和支座319之间，即，防止润滑剂泄漏到齿轮机构外侧。

在分别在JP-A-9-57678和JP-A-2001-323972中的偏心摆动齿轮机构300、301中，内齿轮303固定到机器人的固定部，且支座319固定到机器人的转动部分360。马达370的输出旋转通过偏心摆动齿轮机构减速且然后作为减速的旋转输出到支座319，由此机器人的转动部分360以低速旋转。

在JP-A-9-57678中，因为圆柱形管体330固定到端板部319a，即支座319，所以圆柱形管体330与支座319一起旋转。但圆柱形管体330以低速旋转，如上所述，因为线缆和其他构件380通过紧固设备390保持到固定部350，导致了线缆和其他构件380与旋转的圆柱形管体330的摩擦。由于圆柱形管体330与线缆和其他构件380的长时间摩擦接触，导致了线缆和其他构件被破坏的问题。

另一方面，在JP-A-2001-323972中，因为圆柱形管体330固定到机器人的固定部350，所以圆柱形管体330根本不旋转。因为圆柱形管体330不旋转，所以不发生圆柱形管体330与通过它的线缆和其他构件摩擦的问题。然而，为将圆柱形管体330以以上所述的方式放入机器人的固定部350内，机器人必须通过起重机等升起并悬挂，使得圆柱形管体从机器人下方插入到固定部内，且然后以螺栓等固定到机器人上，从而导致了不良的工作效率和安全性。另外，因为圆柱形管体安装在机器人侧上，通常机器人制造商需要自已承担制备圆柱形管体。

发明内容

本发明已根据以上问题完成，且本发明的目的是提供偏心摆动齿轮机构，其能够可旋转地支承圆柱形管体以消除通过圆柱形管体内部的线缆和其他构件被破坏的可能性，并且消除圆柱形管体被构造在工业机器人内的必要性。

为达到此目的，根据本发明的第一方面，提供了偏心摆动齿轮机构，包括：内齿轮，与内齿轮啮合的外齿轮，用于偏心地移动外齿轮的曲轴和用于可旋转地支承曲轴的支座，内齿轮和支座被制成相对旋转，其中，在轴向方向上穿过偏心摆动齿轮机构的圆柱形管体被可旋转地支承在支座上。

另外，根据本发明的第二方面，提供了如在本发明的第一方面中阐述的偏心摆动齿轮机构，其中圆柱形管体的至少一个端部的外圆周部构成带有密封构件的接合部。

此外，根据本发明的第三方面，提供了具有在本发明的第一方面和第二方面中阐述的偏心摆动齿轮机构的工业机器人关节构造，其中内齿轮固定到工业机器人的固定部，且圆柱形管体的端部通过密封构件插入到设置在固定部内的中央孔内。

根据本发明的第一方面，因为圆柱形管体可旋转地支承在支座上，所以当线缆和其他构件与内齿轮和支座之间的相对旋转无关地旋转时，圆柱形管体能够旋转同时跟随线缆和其他构件，且因此不会发生线缆和其他构件被圆柱形管体摩擦而被破坏的情况。另外，当线缆和其他构件固定到固定部以不能移动时，在圆柱形管体固定到固定部的情况下，不会发生线缆和其他构件被圆柱形管体摩擦而被破坏的情况。另外，通过可旋转地支承在支座上的圆柱形管体，允许偏心摆动齿轮机构将圆柱形管体结合在其内，这消除了制备圆柱形管体和将圆柱形管体通过制造商提前安装在工业机器人内的必要性。

另外，根据本发明的第二方面，因为圆柱形管体的至少一个端部的外圆周部构成带有密封构件的接合部，所以能够通过像机器人的固定部的配合件和密封构件容易地构造密封的结构。

此外，根据本发明的第三方面，因为内齿轮固定到工业机器人的固定部，且圆柱形管体的端部通过密封构件插入到设置在固定部的中央孔内，所以能够便于工业机器人的关节构造的组装工作。

附图说明

图1是连接到工业机器人的转动部分的本发明的偏心摆动齿轮机构的截面视图；

图2是沿图1内的线A-A截取的截面视图；

图3是沿图2内的线B-B截取的截面视图；

图4是本发明的偏心摆动齿轮机构的另一种形式的截面视图；

图5是连接到工业机器人的腕部本发明的偏心摆动齿轮机构的截面视图；

图6是工业机器人的转动部分的截面视图，其中使用了传统的偏心摆动齿轮机构；

图7是工业机器人的转动部分的截面视图，其中使用了另一种传统的偏心摆动齿轮机构。

具体实施方式

在后文中将基于附图描述本发明的实施例。

图1是示出了其中本发明的偏心摆动齿轮机构使用在工业机器人的转动部分内的例子的图，且图2是沿图1中示出的偏心摆动齿轮机构的线A-A截取的截面视图。图3是沿图2中的线B-B截取的截面视图。

偏心摆动齿轮机构100包括具有由多大量销形成的内部轮齿的内齿轮3，与内齿轮3啮合的两个外齿轮9，用于偏心地移动外齿轮9的三个曲轴17，和支座19，所述支座19包括一对端板部19a、19b和多个柱部21，柱部21将一对端板部连接在一起且可旋转地支承曲轴17，且内齿轮3和支座19制成为通过一对主轴承27a、27b相对旋转。

柱部21以下述方式整体地形成在端板部19a上，即从端板部19a突出且具有圆形横截面。与柱部21的相对应数量的圆形孔26形成在另一个端板部19b上，由此，柱部21的远端分别插入在圆形孔26内且通过圆形孔26，以通过螺栓40紧固。通过此构造，端板部19a和另一个端板部19b和柱部21固定在一起以构成支座19。

在此实施例的偏心摆动齿轮机构100中，内齿轮3以螺栓45固定到机器人的固定部分150，且支座19以螺栓43固定到机器人的转动部分160。马达170固定到转动部分160。

当旋转从马达170传递到输出齿轮2时，齿圈20通过中间轴50的直齿轮51、52旋转。当齿圈20的旋转传递到曲轴17的传动齿轮15时，曲轴17以下述方式使外齿轮9移动，即相对于支座19偏心地摆动。因为外齿轮9与内齿轮3啮合且内齿轮3被固定，所以支座19以降低到输出旋转的速度旋转，以使固定到支座19的转动部分160旋转。

一个圆柱形管体30穿过支座19和外齿轮9以因此可旋转地支承在支座19上。在这个实施例中，圆柱形管体30通过两个轴承由支座19可旋转地支撑。即，轴承33a布置在圆柱形管体30和端板部19a之间，而轴承33b布置在圆柱形管体30和另一个端板19b之间。

注意到轴承33a、33b能够被省略。在此实施例中，圆柱滚子轴承23构造为在作为支承滚动表面的齿圈20的内圆周表面上和圆柱形管体的中央部的外圆周表面上滚动。齿圈20与可旋转地支承在支座19上的三个曲轴17的传动齿轮15啮合。即，圆柱形管体30通过齿圈20可旋转地支承在支座19上。

在此实施例中，带有密封构件的接合部(在此实施例中为O型环槽35)设置在圆柱形管体30的端部的外圆周部上，且圆柱形管体30的端部通过作为密封构件的O型环37插入在设置在固定部分150的中央部内的中央孔内。O型环37防止润滑剂从圆柱形管体30和固定部分150之间的微小间隙泄漏到偏心摆动齿轮机构的内部内。应注意的是通过在圆柱形管体30的端部的外圆周部和固定部分内的中央孔之间设定小间隙尺寸而能够实现承插连接。

在此，虽然支座19相对于固定部分150旋转，但因为圆柱形管体30可旋转地支承在支座19上，所以圆柱形管体30不旋转。另外，在此实施例中，因为O型环(固定的密封)用作密封构件，所以圆柱形管体30固定在固定部分150内的中央孔内。

以此方式，因为圆柱形管体30不旋转且线缆和其他构件180通过紧固设备190固定到固定部分150，所以不会发生使得通过圆柱形管体30的内部31的线缆和其他构件180摩擦以致被破坏的情况。

此外，用于用来固定圆柱形管体的调节螺钉的螺钉孔39设置在圆柱形管体30的端部处，由此圆柱形管体30能够以安全的方式如要求地固定到机器人的固定部分150，且然后防止其旋转。因此，防止圆柱形管体30与线缆和其他构件的摩擦。另外，防止圆柱形管体30旋转的情况也有利于通过O型环防止润滑剂泄漏。另外，固定螺钉的螺纹连接能够通过将工具插入到圆柱形管体30的内部而容易地实现。

在此实施例中，圆柱形管体30可旋转地支承在支座19上，即圆柱形管体30结合在偏心摆动齿轮机构100中。这消除了在齿轮机构已经连接到机器人后将圆柱形管体3安装到偏心摆动齿轮机构内的必必性，或者通过机器人制造商制备圆柱形管体30的必要性。

注意到在此实施例中虽然O型环槽设置在圆柱形管体上，但O型环槽可以设置在机器人的固定部上。在此时，接合部构成带有O型环的抵接表面。

另外，虽然O型环用作固定的密封以用于圆柱形管体30和机器人的固定部50之间的密封构件，但除此之外能够使用例如液体密封材料的固定密封，或例如油封的旋转密封。

图4示出了支承构造的另一个实施例，其中圆柱形管体可旋转地支承在支座上。在此实施例中，在偏心摆动齿轮机构200已组装后，圆柱形管体230插入到偏心摆动齿轮机构200内以被在其内固定到适当位置。轴承233(在此实施例中两个轴承)通过保持环63提前固定到圆柱形管体230，且圆柱形管体230从齿轮机构的另一个端板部219b侧(在附图中看从上侧)插入，因此通过保持环61固定到另一个端板端219b。

因为圆柱形管体230从后方组装，所以不存在圆柱形管体干扰偏心摆动齿轮机构200的组装的情况。

另外，在此实施例中，油封242插入在圆柱形管体230的一端部的外圆周部和一个端板部219a之间，而油封241插入在圆柱形管体230的另一端部的外圆周部和另一个端板部219b之间。除此之外，油封247、249也插入在内齿轮203和支座219的两个端部的内圆周部之间。因此，偏心摆动齿轮机构200以下述方式构造，即使得润滑剂密封在所述的偏心摆动齿轮机构的内部。

图5示出了本发明的另一个实施例，其中本发明的偏心摆动齿轮机构使用在工业机器人的不同的关节中，例如腕部分。为描述实施例，在图中相同的附图标记赋予到与在图1中描绘的相同或类似的组成部上。

本发明的偏心摆动齿轮机构400使得支座19固定到机器人的近端侧臂460，且内齿轮3固定到机器人远端侧臂450。马达470固定到近端侧臂460。当马达的旋转传递到输出齿轮2时，因为输出齿轮2与可旋转地布置在支座19上的中间轴50的直齿轮51啮合，所以旋转被传递到曲轴17。

如参考图1中描绘的实施例，圆柱形管体430可旋转地支承在支座19上。另一方面，作为旋转密封的油封41、42插入在圆柱形管体430的两个端部的外圆周部和支座19之间。因此，圆柱形管体430能够独立于内齿轮3和支座19之间的相对旋转而旋转。

另外，在此实施例中，一对油封47、49也设置在支座19和内齿轮3之间，以和上述的一对油封一起将润滑剂密封在偏心摆动齿轮机构内。

在此实施例中，当内齿轮3旋转时，远端侧臂450旋转。当线缆和其他构件480固定到远端侧臂时，线缆和其他构件480也与所述臂一起旋转。

以此方式，当线缆和其他构件旋转时，虽然存在圆柱形管体430与线缆和其他构件480摩擦的可能性，但是因为圆柱形管体430自身可旋转地支承在支座19上而与内齿轮3和支座19之间的相对旋转无关，所以使得圆柱形管体430跟随线缆和其他构件480的旋转，由此不会发生使得线缆和其他构件480自身被破坏的情况。

根据本发明，通过设置结合可旋转地支承在支座上的圆柱形管体的偏心摆动齿轮机构(如在以上的实施例中描述)，圆柱形管体能够使用在工业机器人的转动部分或腕部分中，同时被允许旋转或被固定。

因此，虽然本发明已基于实施例描述，但本发明不限于这些实施例，而在不偏离本发明的精神和范围的情况下能够进行各种改进。例如，可以使用一个或三个或更多的外部齿轮。所使用的曲轴的数量不限制于三个，且因此可以使用两个或三个或更多的曲轴。替代地，仅一个曲轴可以使用在旋转中心处。另外，本发明也能够应用于包括围绕其轴线轴向设置的空心孔的偏心摆动齿轮机构。

本发明能够应用于使用在每个工业领域内的偏心摆动齿轮机构。

特别地，本发明最适用于使用在工业机器人的关节部分的偏心摆动齿轮机构、旋转台系统、用于机床的自动工具交换系统等。

Claims (3)

1.一种偏心摆动齿轮机构，包括：

内齿轮，

与所述内齿轮啮合的外齿轮，

用于偏心地移动所述外齿轮的曲轴，和

用于可旋转地支承所述曲轴的支座，所述内齿轮和所述支座被制成相对地旋转，

其中，在轴向方向上穿过所述偏心摆动齿轮机构的圆柱形管体可旋转地支承在所述支座上。

2.根据权利要求1所述的偏心摆动齿轮机构，其中，所述圆柱形管体的至少一个端部的外圆周部构成带有密封构件的接合部。

3.一种具有根据权利要求1所述的偏心摆动齿轮机构的工业机器人关节构造，其中，所述内齿轮固定到工业机器人的固定部，且所述圆柱形管体的端部通过密封构件插入到设置在所述固定部中的中央孔内。

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