CN102218733A - 工业用机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种工业用机器人，该工业用机器人(100)在摆动臂(150)内部，通过工具安装旋转臂驱动用传递机构(300)向摆动轴(313)传递工具安装旋转臂驱动用电动机(311)的旋转，通过工具安装部驱动用第一传递机构(412a)将工具安装部驱动用电动机(411)的旋转传递到中间动力传递轴(422)，再通过工具安装部驱动用第二传递机构(412b)将中间动力传递轴(422)的旋转传递到输出动力传递轴(426)，并通过工具安装部驱动用减速组件(413)减速而使工具安装部(170)旋转。据此，以紧凑的结构能够增大手臂的旋转轴到工具安装部的距离。

Description

工业用机器人

技术领域

本发明涉及具有进行焊接等的转动手臂的工业用机器人。

背景技术

例如，作为焊接机器人等工业用机器人使用所谓的多关节型机器人等。对于焊接机器人等工业用机器人，在狭窄部位等进行焊接的要求提高，伴随于此，为避免与工件等位于周围的物体发生干涉，期望安装工具的工具安装部及周围小型化。为此，需要优化工具安装部的驱动机构及搭载工具安装部的手臂的驱动机构等。

作为与多关节型机器人的安装工具的工具安装部的结构相关的技术，提出有如下的结构，即通过变换在末端器(end-effector)安装部上的末端器旋转驱动用电动机搭载部的位置，来避免与工件等周围物发生干涉(例如，参照日本专利公开公报特开2006-26748号，以下称作“专利文献1”)。

还有，作为工业用机器人提出有如下结构，即通过共用悬臂状的第二轴线，并上下对称地设置扭转方向相对称的两组齿轮组来使手腕结构小型化，从而避免与工件等周围物发生干涉(例如，参照日本专利公报第4233578号，以下称作“专利文献2”)。

此外，作为工业用机器人提出有如下结构，即在手臂内部具有穿过末端器用的动力线、配管、信号线的无障碍的连续通路的机器人中，通过在摆动轴上设置摆动驱动用的减速机构来使手腕结构小型化，从而避免与工件等周围物发生干涉(例如，日本专利公开公报特开平5-131388号，以下称作“专利文献3”)。

然而，如图7所示，专利文献1中公开的工业用机器人在安装工具601的工具安装部602上安装设置有旋转驱动工具601的电动机603，因此如图7(A)、(B)所示，当使安装有工具安装部602的手臂604相对于手臂605向箭头X方向摆动时，与安装在工具安装部602上的工具601连接的电缆606会与电动机603发生干涉。

而且，如图7(C)所示，当向作业对象607的狭窄部位插入工具601时，电动机603会与作业对象607发生干涉。此时，专利文献1中记载的机器人需根据作业改变电动机603的安装位置，因而作业效率降低。

此外，如图8(A)所示，在工业用机器人中如果缩短安装工具611的工具安装部612与用于安装工具安装部612的手臂613相对于手臂614的旋转轴A11的距离，则与工具611连接的电缆615的弯曲半径(bend radius)变小，从而导致对电缆615施加负荷。由此，例如在焊接机器人等中，焊条的进给及焊接气体的供给发生不良，从而导致发生焊接不良。

由此，如图8(B)所示，期望在工业用机器人中增大安装工具611的工具安装部612与用于安装工具安装部612的手臂613相对于手臂614的旋转轴A11的距离。

然而，如图9(A)、(B)所示，专利文献2中公开的工业用机器人为通过锥齿轮621对安装在手臂613上的工具安装部612进行旋转驱动的结构，因此如果增大从工具安装部612到旋转轴A21的距离，则为使锥齿轮621啮合于工具安装部612而需增大锥齿轮621的直径。如果锥齿轮621的直径变大，则会导致手臂613的周边大型化，从而对工件的适用效率(application efficiency to a work)变差，并且齿轮比增大，因而工具611的定位精度变差。

而且，如图10(A)、(B)所示，在专利文献2中公开的工业用机器人中如果减小锥齿轮621的直径，则会引起电缆615的弯曲半径变小，在使手臂613旋转时导致对电缆615施加负荷。

此外，专利文献3中公开的工业用机器人需要在手臂的摆动轴上设置用于摆动手臂的减速机构以及用于使工具安装部旋转的减速机构这两个减速机构，因此手臂的厚度变厚，变得大型化。而且，专利文献3中公开的结构采用在手臂上直接组装减速机构的结构，因此无法容易进行组装、维护。

发明内容

本发明鉴于上述问题而作出，其目的在于提供一种工业用机器人，以小型的结构能够增大手臂的旋转轴到工具安装部的距离。

为实现上述目的，本发明涉及一种工业用机器人，该工业用机器人包括：工具安装部，用于安装工具；工具安装旋转臂，以所述工具安装部绕旋转轴能够旋转的方式安装有该工具安装部；摆动臂，通过摆动轴，以所述工具安装旋转臂摆动自由的方式支撑该工具安装旋转臂；工具安装旋转臂驱动用电动机，设置在所述摆动臂内，产生所述工具安装旋转臂的旋转驱动力；工具安装旋转臂驱动用传递机构，将所述工具安装旋转臂驱动用电动机的旋转驱动力传递至所述摆动轴；工具安装旋转臂驱动用减速机构，设置在所述摆动臂内，与所述摆动轴的外周卡合，对所述摆动轴的旋转驱动力进行减速并使所述工具安装旋转臂摆动；工具安装部驱动用电动机，设置在所述摆动臂内，产生所述工具安装部的旋转驱动力；中间动力传递轴，设置在所述摆动轴的内周，在该摆动轴的轴线上动作；工具安装部驱动用第一传递机构，将从所述工具安装部驱动用电动机供给的旋转驱动力传递至所述中间动力传递轴；输出动力传递轴，与所述中间动力传递轴平行地设置在所述工具安装旋转臂上；工具安装部驱动用第二传递机构，设置在所述工具安装旋转臂内，将所述中间动力传递轴的旋转传递至所述输出动力传递轴；中间输出齿轮，安装在所述输出动力传递轴上，在该输出动力传递轴的轴线上动作；工具安装部驱动用减速组件，设置在所述工具安装旋转臂内，与所述中间输出齿轮啮合，对所述中间输出齿轮的旋转进行减速；以及输出齿轮，设置在所述工具安装旋转臂内部且设置在所述工具安装部驱动用减速组件上，与所述工具安装部的外齿轮啮合，将通过所述工具安装部驱动用减速组件减速的旋转传递至所述工具安装部。

根据本发明，工业用机器人通过工具安装部驱动用第一传递机构向设置在摆动轴的内周的中间动力传递轴传递设置在摆动臂上的工具安装部驱动用电动机的旋转。并且，当中间动力传递轴旋转时，工具安装部驱动用电动机的旋转通过工具安装部驱动用第二传递机构传递到输出动力传递轴，由此中间输出齿轮旋转。当中间输出齿轮旋转时，与其啮合的工具安装部驱动用减速组件的输入齿轮旋转，从而其输入旋转轴旋转。当输入旋转轴旋转时，减速机构对输入旋转轴的旋转进行减速而使输出旋转轴旋转。当输出旋转轴旋转时输出齿轮旋转，从而外齿轮与其啮合的工具安装部旋转。

根据上述结构的工业用机器人，可将从工具安装部驱动用电动机到中间输出齿轮的转矩设定得较小，因此可使摆动臂、摆动轴、工具安装旋转臂周边的形状小型化(可使摆动臂、摆动轴、工具安装旋转臂周边的空间变小)，从而可避免摆动臂、摆动轴、工具安装旋转臂等与工件等周围物发生干涉，由此也可容易地应用于狭窄部位等。此外，可使工具安装旋转臂驱动用减速组件在工具安装旋转臂中的收纳状态变得紧凑，从而可避免工具安装旋转臂与工件等周围物发生干涉，由此也可容易地应用于狭窄部位等。

本发明的目的、特征、状态以及优点通过以下的详细说明和附图会变得更加明确。

附图说明

图1是本发明所涉及的工业用机器人的一实施方式的要部的结构图，其中，(A)是要部的侧视剖面图，(B)是摆动臂及工具安装旋转臂的俯视剖面图。

图2是本发明所涉及的工业用机器人的一实施方式的第五轴周边的侧视剖面图。

图3是本发明所涉及的工业用机器人的一实施方式的工具安装旋转臂的侧视剖面图。

图4是本发明所涉及的工业用机器人的一实施方式的工具安装旋转臂的俯视剖面图。

图5是本发明所涉及的工业用机器人的一实施方式的立体图。

图6是本发明所涉及的工业用机器人的一实施方式的立体图。

图7是以往的工业用机器人的一例的侧视图，其中，(A)是呈锐角折弯工具安装旋转臂时的剖视图，(B)是呈90度折弯工具安装旋转臂时的剖视图，(C)是焊接作业时的剖视图。

图8是以往的工业用机器人的一例的侧视图，其中，(A)是从摆动轴到工具安装部的距离较短时的侧视图，(B)是从摆动轴到工具安装部的距离较长时的侧视图。

图9是以往的使用大径锥齿轮驱动工具安装部的工业用机器人的一例的结构图，其中，(A)是俯视剖面图，(B)是侧视图。

图10是以往的使用小径锥齿轮驱动工具安装部的工业用机器人的一例的结构图，其中，(A)是俯视剖面图，(B)是侧视图。

具体实施方式

首先，使用图5及图6说明本发明所涉及的工业用机器人100的整体外观结构。

本实施方式的工业用机器人100为所谓的六轴多关节型焊接机器人，如图5及图6所示包括：固定于设置面上的机器人底座110；在机器人底座110上以第一轴A1为中心旋转的旋转框架120；连接于旋转框架120，且以第二轴A2为中心旋转的下臂130；以及连接于下臂130，且以第3轴A3为中心旋转的上臂131。

机器人底座110例如设置在作业场所的地板面等指定的设置面上。在机器人底座110上安装有旋转框架120，该旋转框架120以第一轴A1为中心旋转驱动。第一轴A1为沿与设置面垂直的方向延伸的轴。旋转框架120设置在机器人底座110上，能够旋转驱动下臂130，使其以第二轴A2为中心旋转。

下臂130以第二轴A2为中心被旋转驱动的方式，该下臂130的一端被安装在旋转框架120上。第二轴A2为沿与第一轴A1垂直的方向延伸的轴，且与设置面平行地被设置。并且，上臂131以第3轴A3为中心被旋转驱动的方式，被安装在下臂130上。

上臂131包括：连接于下臂130，且以第3轴A3为中心旋转的肩部140；连接于肩部140，且以第4轴A4为中心旋转的摆动臂(第五轴手臂)150；连接于摆动臂150，且以第五轴A5为中心旋转的工具安装旋转臂(末端手臂)160；以及安装于工具安装旋转臂160，且以第六轴A6为中心旋转的工具安装部170。

肩部140以第三轴A3为中心能够旋转的方式，被安装在下臂130的另一端上。第3轴A3为沿上下方向驱动摆动臂150的轴，且为沿与第二轴A2平行的方向延伸的轴。在肩部140，沿与第3轴A3垂直的方向安装有摆动臂150的一端。摆动臂150以第四轴A4为中心被旋转驱动的方式，被安装在肩部140上。第四轴A4为沿与第三轴A3垂直的方向延伸的轴。

工具安装旋转臂160以第五轴A5为中心被旋转驱动的方式，该工具安装旋转臂160的一端被安装在摆动臂150的另一端上。第五轴A5为位于与第三轴A3平行的平面上、且与第四轴A4垂直的方向延伸的轴。

工具安装部170呈大致圆筒状，该工具安装部170以第六轴A6为中心被旋转驱动的方式被安装在工具安装旋转臂160的另一端侧。在工具安装部170上能够安装工具180。第六轴A6为与第五轴A5垂直的轴，且为在第五轴A5上与第四轴A4交差或与第4轴A4一致的轴。第六轴A6还为作为工具安装部170的旋转中心的轴。工具180被插入于工具安装部170的内周侧并固定在工具安装部170上。工具180例如为焊接工具，在工具安装部170的摆动臂150侧连接于电缆190。在摆动臂150上沿第四轴A4设置有电缆贯通部150a。电缆贯通部150a包括沿第四轴A4方向贯通的贯通孔150b、150c，电缆190穿过贯通孔150b并连接于工具180。

下面，使用图1至图4说明本发明所涉及的工业用机器人100的摆动臂150、工具安装旋转臂160及工具安装部170的内部结构。

如图1所示，摆动臂150包括摆动臂主体151及摆动臂盖152，在由摆动臂主体151及摆动臂盖152所形成的驱动机构收纳部153中收纳有：产生工具安装旋转臂160的旋转驱动力的工具安装旋转臂驱动用电动机311；基于工具安装旋转臂驱动用电动机311的旋转而旋转的摆动轴313；向摆动轴313传递工具安装旋转臂驱动用电动机311的旋转的工具安装旋转臂驱动用传递机构300；设置在摆动轴313的内周，且在该摆动轴313的轴线上动作的中间动力传递轴422；以及向中间动力传递轴422传递工具安装部驱动用电动机411的旋转的工具安装部驱动用第一传递机构412a。

驱动机构收纳部153被设定为在图5及图6所示的姿势下Y2所示的一侧为底面，Y1所示的一侧为开口部。驱动机构收纳部153的开口部被摆动臂盖152盖住。

收纳在驱动机构收纳部153中的工具安装旋转臂驱动用电动机311为用于产生使工具安装旋转臂160以第五轴A5为中心摆动的旋转驱动力的电动机，其设置在摆动臂主体151的驱动机构收纳部153中的肩部140侧。此外，与工具安装旋转臂驱动用电动机311一起收纳在驱动机构收纳部153中的工具安装部驱动用电动机411为用于产生使工具安装部170以第六轴A6为中心旋转的旋转驱动力的电动机，与工具安装旋转臂驱动用电动机311并排设置。在图5及图6的摆动臂150的姿势下，工具安装旋转臂驱动用电动机311和工具安装部驱动用电动机411的位置关系为上下关系。

工具安装旋转臂驱动用电动机311的旋转轴311a沿与工具安装旋转臂驱动用电动机311的延伸方向(图1的X1、X2所示的箭头方向)垂直、且与作为摆动轴313的旋转中心的第五轴A5平行的方向设置。工具安装部驱动用电动机411的旋转轴411a沿与工具安装部驱动用电动机411的延伸方向(图1的X1、X2所示的箭头方向)垂直、且与作为摆动轴313的旋转中心的第五轴A5平行的方向设置。并且，在图5及图6的摆动臂150的姿势下，工具安装旋转臂驱动用电动机311的旋转轴311a设置于上侧，工具安装部驱动用电动机411的旋转轴411a设置于下侧即沿上下方向排列，且朝摆动臂盖152侧从工具安装旋转臂驱动用电动机311、工具安装部驱动用电动机411突出设置。

工具安装旋转臂驱动用电动机311的旋转通过工具安装旋转臂驱动用传递机构300传递到摆动轴313，工具安装部驱动用电动机411的旋转通过工具安装部驱动用第一传递机构412a传递到中间动力传递轴422。

工具安装旋转臂驱动用传递机构300包括：安装在工具安装旋转臂驱动用电动机311的旋转轴311a上的工具安装旋转臂驱动用输入滑轮312；安装在摆动轴313的一端上的工具安装旋转臂驱动用输出滑轮314；以及卷绕在工具安装旋转臂驱动用输入滑轮312与工具安装旋转臂驱动用输出滑轮314上，向工具安装旋转臂驱动用输出滑轮314传递工具安装旋转臂驱动用输入滑轮312的旋转的工具安装旋转臂驱动用皮带315。

工具安装部驱动用第一传递机构412a包括：安装在工具安装部驱动用电动机411的旋转轴411a上的工具安装部驱动用第一输入滑轮421；安装在中间动力传递轴422的一端上的工具安装部驱动用第一输出滑轮423；以及卷绕在工具安装部驱动用第一输入滑轮421与工具安装部驱动用第一输出滑轮423上，向工具安装部驱动用第一输出滑轮423传递工具安装部驱动用第一输入滑轮421的旋转的工具安装部驱动用第一皮带424。

工具安装旋转臂驱动用输入滑轮312及工具安装部驱动用第一输入滑轮421，以工具安装旋转臂驱动用输入滑轮312处于摆动臂主体151侧且工具安装部驱动用第一输入滑轮421处于摆动臂盖152侧的方式，设置在旋转轴311a的轴线的高度以及旋转轴411a的轴线的高度不重叠的位置上。

工具安装旋转臂驱动用输入滑轮312对应于工具安装旋转臂驱动用电动机311的旋转而沿箭头R1方向旋转。工具安装部驱动用第一输入滑轮421对应于工具安装部驱动用电动机411的旋转而沿箭头R11方向旋转。如图2所示，在摆动臂150的工具安装旋转臂160侧，中间动力传递轴422以第五轴A5为中心旋转而被设置在第五轴A5的轴线上。在中间动力传递轴422的外周部，通过轴承部313a设置有摆动轴313，该摆动轴313以第五轴A5为中心旋转。

中间动力传递轴422与摆动轴313相比更向摆动臂盖152侧突出，且在其端部上通过螺栓固定有工具安装部驱动用第一输出滑轮423。此外，工具安装旋转臂驱动用输出滑轮314的中心孔中贯通中间动力传递轴422，而且，工具安装旋转臂驱动用输出滑轮314在工具安装部驱动用第一输出滑轮423的下方空出间隙的状态下，通过螺栓安装在摆动轴313上。即，摆动轴313被设置成可与中间动力传递轴422在同一轴上动作。工具安装旋转臂驱动用输出滑轮314和工具安装部驱动用第一输出滑轮423，以工具安装部驱动用第一输出滑轮423处于摆动臂盖152侧，且工具安装旋转臂驱动用输出滑轮314处于摆动臂主体151侧的方式，隔开距离而设置在第五轴A5上。工具安装旋转臂驱动用皮带315卷绕在工具安装旋转臂驱动用输入滑轮312与工具安装旋转臂驱动用输出滑轮314上，工具安装部驱动用第一皮带424卷绕在工具安装部驱动用第一输入滑轮421与工具安装部驱动用第一输出滑轮423上。

如图1(A)所示，工具安装旋转臂驱动用输出滑轮314通过基于工具安装旋转臂驱动用输入滑轮312的沿箭头R1方向的旋转而驱动的工具安装旋转臂驱动用皮带315而以第五轴A5为中心沿箭头R2方向旋转，从而使摆动轴313向箭头R2方向旋转。工具安装部驱动用第一输出滑轮423通过基于工具安装部驱动用第一输入滑轮421的沿箭头R11方向的旋转而驱动的工具安装部驱动用第一皮带424而以第五轴A5为中心沿箭头R2方向旋转，从而使中间动力传递轴422向箭头R2方向旋转。

如图2所示，摆动轴313与设置在摆动轴313周围的工具安装旋转臂驱动用减速机构316卡合，并驱动工具安装旋转臂驱动用减速机构316。工具安装旋转臂驱动用减速机构316为在摆动轴313周围设置在摆动轴313与工具安装旋转臂160之间，对摆动轴的旋转进行减速并使工具安装旋转臂160摆动的减速机构，例如由称作谐波减速机构(harmonic reduction mechanism)的波动齿轮装置构成。

如图2所示，工具安装旋转臂驱动用减速机构316包括刚性齿轮(C/S，circular spline)316a、波发生器(W/G，wave generator)316b以及柔性齿轮(F/S，flex spline)316c。波发生器(W/G)316b的横截面呈大致椭圆凸轮形状，并连接于工具安装旋转臂驱动用输出滑轮314，对应于工具安装旋转臂驱动用输出滑轮314的旋转而旋转。柔性齿轮(F/S)316c为由金属弹性体构成的部件，固定在工具安装旋转臂160上，且设置在波发生器(W/G)的外周侧。波发生器(W/G)316b沿柔性齿轮(F/S)316c的内周侧滑动。

刚性齿轮(C/S)316a为刚体环状部件，固定在摆动臂150上。刚性齿轮(C/S)316a设置在柔性齿轮(F/S)316c的外周侧。在刚性齿轮(C/S)316a的内周侧和柔性齿轮(F/S)316c的外周侧形成有齿轮。刚性齿轮(C/S)316a的齿轮与柔性齿轮(F/S)316c的齿轮在波发生器(W/G)316b的长轴方向啮合。当波发生器(W/G)316b旋转时，刚性齿轮(C/S)316a的齿轮与柔性齿轮(F/S)316c的齿轮的啮合位置依次转移。

当柔性齿轮(F/S)316c的齿轮的齿数少于刚性齿轮(C/S)316a的齿轮的齿数时，相对于波发生器(W/G)316b的旋转，柔性齿轮(F/S)316c的旋转慢慢延迟。即，相对于波发生器(W/G)316b的旋转，柔性齿轮(F/S)316c的旋转被减速。另外，减速比由刚性齿轮(C/S)316a的齿轮的齿数与柔性齿轮(F/S)316c的齿轮的齿数的比决定。

另外，工具安装旋转臂驱动用减速机构316并不限定于波动齿轮机构等，也可为行星齿轮机构等其它减速齿轮机构。在工具安装旋转臂驱动用减速机构316上安装有工具安装旋转臂160。工具安装旋转臂160基于工具安装旋转臂驱动用减速机构316的旋转而以第五轴A5为中心摆动。

如图2及图4所示，工具安装旋转臂160包括工具安装旋转臂主体161、工具安装部设置部162、工具安装旋转臂盖163、轴承盖164、传递机构收纳部盖165、减速机构收纳部166、输出动力传递轴收纳部167及传递机构收纳部168。

工具安装旋转臂主体161主要包括摆动臂安装部161a及减速机构安装部161b。摆动臂安装部161a在摆动臂150的第四轴A4侧具有传递机构收纳部168。传递机构收纳部168上形成有使中间动力传递轴422沿第五轴A5贯通的贯通孔161c。该传递机构收纳部168内收纳有工具安装部驱动用第二传递机构412b。工具安装部驱动用第二传递机构412b包括工具安装部驱动用第二输入滑轮425、工具安装部驱动用第二输出滑轮427以及工具安装部驱动用第二皮带428。

如图2所示，摆动臂安装部161a的贯通孔161c的周围通过轴承固定在工具安装旋转臂驱动用减速机构316的输出侧。中间动力传递轴422的一部分通过贯通孔161c而突出于传递机构收纳部168内。在突出的中间动力传递轴422上通过螺栓安装有工具安装部驱动用第二输入滑轮425。工具安装部驱动用第二输入滑轮425对应于中间动力传递轴422的旋转而沿箭头R2方向(参照图1(A))旋转。如图3及图4所示，在下述的输出动力传递轴426上，在向传递机构收纳部168内突出的部分安装有工具安装部驱动用第二输出滑轮427。在工具安装部驱动用第二输入滑轮425及工具安装部驱动用第二输出滑轮427上卷绕有工具安装部驱动用第二皮带428。

如图1及图4所示，摆动臂安装部161a在前端侧连接有减速机构安装部161b。减速机构安装部161b设置在摆动臂150与工具安装部170之间。并且，减速机构安装部161b包括减速机构收纳部166及输出动力传递轴收纳部167。减速机构收纳部166朝摆动臂150的前端方向形成开口，输出动力传递轴收纳部167与传递机构收纳部168相邻设置。输出动力传递轴收纳部167与传递机构收纳部168通过贯通孔161d而连通。输出动力传递轴426的一端侧通过轴承等旋转自由地安装在贯通孔161d中。传递机构收纳部168的开口部被传递机构收纳部盖165盖住。

如图4所示，输出动力传递轴收纳部167形成为与旋转轴A51上的传递机构收纳部168相反的一侧开口，在该开口部通过螺栓等安装有轴承盖164。轴承盖164通过轴承保持输出动力传递轴426的端部，以使输出动力传递轴426旋转自由。由此，输出动力传递轴426被保持在贯通孔161d及轴承盖164的轴承上，并基于工具安装部驱动用第二输出滑轮427通过工具安装部驱动用第二皮带428传递的工具安装部驱动用第二输入滑轮425的旋转而旋转，以旋转轴A51为中心旋转。

如图4所示，减速机构收纳部166和输出动力传递轴收纳部167通过贯通孔161e连通。输出动力传递轴426上安装有中间输出齿轮429。中间输出齿轮429由锥齿轮构成，且通过贯通孔161e与工具安装部驱动用减速组件413啮合。

如图4所示，工具安装部驱动用减速组件413安装在工具安装旋转臂160的减速机构收纳部166，对从中间输出齿轮429供给的动力进行减速并对工具安装部170进行旋转驱动。以输入齿轮431、输入旋转轴432、减速机构433及输出旋转轴434保持于输入侧保持部436、中间保持部437及输出侧保持部438的状态下被一体化，由此实现了工具安装部驱动用减速组件413的单元化。输出齿轮435与工具安装部170的外齿轮170a啮合，并通过螺丝430c安装在工具安装部驱动用减速组件413的输出旋转轴434上，并基于被工具安装部驱动用减速组件413减速的动力而旋转，从而使工具安装部170旋转。

输入齿轮431例如由锥齿轮构成，且固定在输入旋转轴432上。输入旋转轴432通过轴承等旋转自由地保持在输入侧保持部436，从而以与第六轴A6平行的轴即旋转轴A61为中心旋转，并且对应于输入齿轮431的旋转而旋转。输入旋转轴432与减速机构433卡合。减速机构433由在与旋转轴相同的轴上进行减速的减速机构，例如由波动齿轮装置等构成。

如图4所示，减速机构433例如由波动齿轮装置之类的称作所谓的谐波减速机构的减速机构构成。减速机构433包括波发生器(W/G)441、柔性齿轮(F/S)442、刚性齿轮(C/S)443等。

波发生器(W/G)441为椭圆状凸轮部件，连接于输入旋转轴432，且对应于输入旋转轴432的旋转而旋转。在波发生器(W/G)441的周围设置有柔性齿轮(F/S)442。柔性齿轮(F/S)442大致呈有底圆筒状，以旋转轴A61为中心旋转地设置在波发生器(W/G)441的周围，且内周侧沿波发生器(W/G)441的长轴方向与该波发生器(W/G)441滑动接触。此外，柔性齿轮(F/S)442的开口部侧内周部分与波发生器(W/G)441的长轴方向的外周部滑动接触。

而且，柔性齿轮(F/S)442的开口部侧外周部形成有外齿轮。柔性齿轮(F/S)442的外齿轮在波发生器(W/G)441的长轴方向(major axis direction)的部分上与形成在刚性齿轮(C/S)443的内周部的内齿轮啮合。柔性齿轮(F/S)442的外齿轮的齿数设定为少于刚性齿轮(C/S)443的内齿轮的齿数，该齿数是与减速比相对应的齿数。刚性齿轮(C/S)443的外缘部分在夹持于输入侧保持部436与中间保持部437之间的状态下通过螺丝430b而被固定在该输入侧保持部436和该中间保持部437之间。

当输入齿轮431基于中间输出齿轮429的旋转而旋转时，输入旋转轴432旋转。波发生器(W/G)441对应于该输入旋转轴432的旋转而旋转，柔性齿轮(F/S)442的外齿轮与刚性齿轮(C/S)443的内齿轮的啮合位置依次转移。此时，与柔性齿轮(F/S)442的外齿轮的齿数相比，刚性齿轮(C/S)443的内齿轮的齿数多。由此，波发生器(W/G)441每旋转一圈，柔性齿轮(F/S)442就延迟与刚性齿轮(C/S)443的齿数差相对应的量而旋转。即，柔性齿轮(F/S)442的旋转与波发生器(W/G)441的旋转相比减速。由此，波发生器(W/G)441的旋转被减速以此使柔性齿轮(F/S)442旋转。

并且，在柔性齿轮(F/S)442上固定输出旋转轴434，且输出旋转轴434通过轴承等被安装在中间保持部437上，并以旋转轴A61为中心旋转自由地保持于中间保持部437、输出侧保持部438，因此输出旋转轴434对应于柔性齿轮(F/S)442的旋转而旋转。

工具安装部驱动用减速组件413通过螺丝430a固定在减速机构收纳部166中。并且，在工具安装部驱动用减速组件413的输出旋转轴434上通过螺丝430c固定有输出齿轮435。输出齿轮435固定在工具安装部驱动用减速组件413的输出旋转轴434上，且与形成在工具安装部170的外周部的外齿轮170a啮合。因此，输出齿轮435对应于柔性齿轮(F/S)442的旋转而以旋转轴A61为中心旋转，并使工具安装部170以第六轴A6为中心旋转。

工具安装部设置部162呈以第六轴A6为中心的圆筒状，与工具安装旋转臂主体161的减速机构安装部161b相邻而设置。在该工具安装部设置部162上安装有工具安装部170。工具安装部170呈圆筒状，其外周上饶一周形成有外齿轮170a。在使工具安装部170的外齿轮170a的摆动臂150侧的端面卡合于工具安装部设置部162的台阶部的状态下，通过轴承等将工具安装部170安装在工具安装部设置部162的内周侧。由此，工具安装部170被安装在工具安装部设置部162上，其外齿轮170a啮合于输出齿轮435。

工具安装旋转臂盖163覆盖减速机构收纳部166的开口部及工具安装部设置部162的周围。工具安装旋转臂盖163抵接于工具安装部170的外齿轮170a的前端方向的端面。工具安装部170在旋转自由地保持于工具安装部设置部162和工具安装旋转臂盖163的状态下安装在工具安装旋转臂160上，因此基于输出齿轮435传递的驱动力，外齿轮170a绕第六轴A6旋转。

下面，参照图1、图2、图3说明摆动臂150的摆动动作。

另外，R1、R11、L1、L11、L12、R2、R3所示的方向是指说明向该箭头所示的任一侧旋转或者移动的方向。

由机器人控制器向工具安装旋转臂驱动用电动机311供给驱动信号。工具安装旋转臂驱动用电动机311根据来自机器人控制器的驱动信号使旋转轴311a沿箭头R1方向旋转。

当工具安装旋转臂驱动用电动机311的旋转轴311a沿箭头R1方向旋转时，工具安装旋转臂驱动用输入滑轮312沿箭头R1方向旋转。基于工具安装旋转臂驱动用输入滑轮312旋转，工具安装旋转臂驱动用皮带315向箭头L1方向移动。基于工具安装旋转臂驱动用皮带315沿箭头L1方向旋转，工具安装旋转臂驱动用输出滑轮314沿箭头R2方向旋转。

当工具安装旋转臂驱动用输出滑轮314沿箭头R2方向旋转时，摆动轴313沿箭头R2方向旋转。当摆动轴313沿箭头R2方向旋转时，工具安装旋转臂驱动用减速机构316以第五轴A5为中心旋转，对摆动轴313的旋转进行减速并沿箭头R2方向旋转驱动工具安装旋转臂160。如上所述，通过工具安装旋转臂驱动用电动机311的旋转，可使工具安装旋转臂160以第五轴A5为中心向图1(A)中的C所示的箭头方向摆动。

下面，使用图1、图3说明工具安装部170的旋转驱动动作。

如图1(A)所示，当工具安装部驱动用电动机411的旋转轴沿箭头R11方向旋转时，工具安装部驱动用第一输入滑轮421沿箭头R11方向旋转。当工具安装部驱动用第一输入滑轮421沿箭头R11方向旋转时，工具安装部驱动用第一皮带424会沿箭头L11方向移动。当工具安装部驱动用第一皮带424沿箭头L11方向移动时，工具安装部驱动用第一输出滑轮423会沿箭头R2方向旋转。

当工具安装部驱动用第一输出滑轮423沿箭头R2方向旋转时，中间动力传递轴422沿箭头R2方向旋转，如图3所示，以使工具安装部驱动用第二输入滑轮425沿箭头R2方向旋转。当工具安装部驱动用第二输入滑轮425沿箭头R2方向旋转时，工具安装部驱动用第二皮带428沿箭头L12方向移动。当工具安装部驱动用第二皮带428沿箭头L12方向移动时，工具安装部驱动用第二输出滑轮427沿箭头R3方向旋转。当工具安装部驱动用第二输出滑轮427沿箭头R3方向旋转时，中间输出齿轮429沿箭头R3方向旋转。

当中间输出齿轮429沿箭头R3方向旋转时，如图4所示，工具安装部驱动用减速组件413的输入齿轮431以旋转轴A61为中心旋转。当输入齿轮431以旋转轴A61为中心旋转时，输入旋转轴432旋转而驱动减速机构433。

减速机构433对输入旋转轴432的旋转进行减速并使输出旋转轴434以旋转轴A61为中心旋转。当输出旋转轴434以旋转轴A61为中心旋转时，输出齿轮435以旋转轴A61为中心旋转。当输出齿轮435以旋转轴A61为中心旋转时，输出齿轮435所啮合的工具安装部170以第六轴A6为中心旋转。如此，可通过第五轴A5传递工具安装部驱动用电动机411的旋转而使工具安装部170以第六轴A6为中心旋转。

根据本实施方式，在摆动臂150中内置工具安装部驱动用电动机411，基于工具安装部驱动用电动机411的旋转并通过工具安装部驱动用第一输入滑轮421、中间动力传递轴422、工具安装部驱动用第一输出滑轮423、工具安装部驱动用第一皮带424、工具安装部驱动用第二输入滑轮425、输出动力传递轴426、工具安装部驱动用第二输出滑轮427、工具安装部驱动用第二皮带428及中间输出齿轮429而驱动内置在工具安装旋转臂160中的工具安装部驱动用减速组件413，并且在工具安装旋转臂160的工具安装部170的跟前部分，对从工具安装部驱动用电动机411传递来的驱动力进行减速而驱动工具安装部170，通过该结构可减小施加于工具安装部驱动用电动机411与工具安装部驱动用减速组件413之间的转矩，从而可增大施加于工具安装部170的转矩。由此，可将设置在工具安装部驱动用电动机411与工具安装部驱动用减速组件413之间的零件的强度设定为低于工具安装部驱动用减速组件413，可由低价的零件形成设置在工具安装部驱动用电动机411与工具安装部驱动用减速组件413之间的零件。

例如，如果工具安装部驱动用减速组件413的减速比为1/30，则设置在工具安装部驱动用电动机411与工具安装部驱动用减速组件413之间的零件只要具有能承受输出转矩的1/30的零件强度即可。此外，在本实施方式中，由于工具安装部驱动用减速组件413被单元化，由此可按单元将工具安装部驱动用减速组件413组装在工具安装旋转臂160的减速机构收纳部166中，从而可提高组装性、维护性。

进一步，在本实施方式中，从第五轴A5通过工具安装部驱动用第二输入滑轮425、工具安装部驱动用第二皮带428、工具安装部驱动用第二输出滑轮427来驱动输出动力传递轴426，从而使中间输出齿轮429旋转，以此驱动工具安装部驱动用减速组件413，因此可使第五轴A5到工具安装部170的距离比较长，这样可增大连接于工具180的电缆190的弯曲半径，从而可减轻以工具安装旋转臂160的第五轴A5为中心的旋转所引起的对电缆190施加的负荷。

并且，根据本实施方式，用于使工具安装部170以第六轴A6为中心旋转的工具安装部驱动用电动机411内置在摆动臂150中，因此可实现工具安装部170周边的小型化，从而可提高对狭窄部位等的适应性。

而且，根据本实施方式，构成工具安装部驱动用减速组件413的减速机构433使用波动齿轮装置进行减速，可实现小型化且能获得比较大的减速比，因此可实现工具安装部170周边的小型化，并且可高精度地对工具安装部170的旋转位置进行定位。

如以上所述，本发明涉及的工业用机器人包括：工具安装部，用于安装工具；工具安装旋转臂，以所述工具安装部绕旋转轴能够旋转的方式安装有该工具安装部；摆动臂，通过摆动轴，以所述工具安装旋转臂摆动自由的方式支撑该工具安装旋转臂；工具安装旋转臂驱动用电动机，设置在所述摆动臂内，产生所述工具安装旋转臂的旋转驱动力；工具安装旋转臂驱动用传递机构，将所述工具安装旋转臂驱动用电动机的旋转驱动力传递至所述摆动轴；工具安装旋转臂驱动用减速机构，设置在所述摆动臂内，与所述摆动轴的外周卡合，对所述摆动轴的旋转驱动力进行减速并使所述工具安装旋转臂摆动；工具安装部驱动用电动机，设置在所述摆动臂内，产生所述工具安装部的旋转驱动力；中间动力传递轴，设置在所述摆动轴的内周，在该摆动轴的轴线上动作；工具安装部驱动用第一传递机构，将从所述工具安装部驱动用电动机供给的旋转驱动力传递至所述中间动力传递轴；输出动力传递轴，与所述中间动力传递轴平行地设置在所述工具安装旋转臂上；工具安装部驱动用第二传递机构，设置在所述工具安装旋转臂内，将所述中间动力传递轴的旋转传递至所述输出动力传递轴；中间输出齿轮，安装在所述输出动力传递轴上，在该输出动力传递轴的轴线上动作；工具安装部驱动用减速组件，设置在所述工具安装旋转臂内，与所述中间输出齿轮啮合，对所述中间输出齿轮的旋转进行减速；以及输出齿轮，设置在所述工具安装旋转臂内部且设置在所述工具安装部驱动用减速组件上，与所述工具安装部的外齿轮啮合，将通过所述工具安装部驱动用减速组件减速的旋转传递至所述工具安装部。

根据该结构，工业用机器人通过工具安装部驱动用第一传递机构向设置在摆动轴的内周的中间动力传递轴传递设置在摆动臂上的工具安装部驱动用电动机的旋转。并且，当中间动力传递轴旋转时，工具安装部驱动用电动机的旋转通过工具安装部驱动用第二传递机构传递到输出动力传递轴而使中间输出齿轮旋转。当中间输出齿轮旋转时，与其啮合的工具安装部驱动用减速组件的输入齿轮旋转，从而使其输入旋转轴旋转。当输入旋转轴旋转时，减速机构对输入旋转轴的旋转进行减速并使输出旋转轴旋转。当输出旋转轴旋转时输出齿轮旋转，从而外齿轮与其啮合的工具安装部旋转。

根据本发明的工业用机器人，可将从工具安装部驱动用电动机到中间输出齿轮的转矩设定得较小，因此可使摆动臂、摆动轴、工具安装旋转臂周边的形状小型化，从而可避免摆动臂、摆动轴、工具安装旋转臂等与工件等周围物发生干涉，由此也可容易地应用于狭窄部位等。此外，可使工具安装旋转臂驱动用减速组件在工具安装旋转臂中的收纳状态紧凑，从而可避免工具安装旋转臂与工件等周围物发生干涉，由此也可容易地应用于狭窄部位等。

本发明的工业用机器人中，优选的是，所述工具安装部驱动用减速组件包括：输入齿轮，与所述中间输出齿轮啮合；输入旋转轴，沿与所述输出动力传递轴垂直的方向延伸设置，基于所述输入齿轮的旋转而旋转；减速机构，设置在所述输入旋转轴的外周，在所述输入旋转轴上动作，与所述输入旋转轴卡合，对所述输入旋转轴的旋转进行减速；以及输出旋转轴，设置在所述减速机构的一端侧，基于通过所述减速机构减速的旋转而使安装在端部的所述输出齿轮旋转。

根据该结构，在工业用机器人中，当输入齿轮基于中间输出齿轮的旋转而旋转时，伴随于此输入旋转轴也旋转。当输入旋转轴旋转时，与输入旋转轴卡合的减速机构对输入旋转轴的旋转进行减速并使输出旋转轴旋转。当输出旋转轴旋转时，安装在其上的输出齿轮旋转，从而外齿轮与输出齿轮啮合的工具安装部旋转。

根据上述结构，可将从工具安装部驱动用电动机到中间输出齿轮的转矩设定得较小，因此可实现摆动臂、摆动轴、工具安装旋转臂周边的形状的小型化，从而可避免摆动臂、摆动轴、工具安装旋转臂等与工件等周围物发生干涉，由此，也可容易地应用于狭窄部位等。

本发明的工业用机器人中，优选的是，所述工具安装部驱动用第二传递机构包括：工具安装部驱动用第二输入滑轮，安装在所述中间动力传递轴的一端上；工具安装部驱动用第二输出滑轮，安装在所述输出动力传递轴上；以及工具安装部驱动用第二皮带，圈挂在所述工具安装部驱动用第二输入滑轮与所述工具安装部驱动用第二输出滑轮上，将所述工具安装部驱动用第二输入滑轮的旋转传递至所述工具安装部驱动用第二输出滑轮。

根据该结构，当中间动力传递轴基于工具安装部驱动用电动机的旋转而旋转时，工具安装部驱动用第二输入滑轮旋转，伴随于此，工具安装部驱动用第二皮带移动，从而工具安装部驱动用第二输出滑轮旋转。当工具安装部驱动用第二输出滑轮旋转时，输出动力传递轴旋转，从而中间输出齿轮旋转。并且，当中间输出齿轮旋转时，通过工具安装部驱动用减速组件输出齿轮旋转，从而工具安装部旋转。

根据上述结构，通过工具安装部驱动用第二输入滑轮、工具安装部驱动用第二输出滑轮以及工具安装部驱动用第二皮带向输出动力传递轴传递中间动力传递轴的旋转，从而使工具安装部驱动用减速组件旋转，由此不需要传递较大转矩的零件，且结构简单，因此可实现工具安装部周边的形状的小型化，可避免与工件等周围物发生干涉，这样也可容易地应用于狭窄部位等。

本发明的工业用机器人中，优选的是，所述工具安装部驱动用减速组件包括一体地保持所述输入旋转轴、所述减速机构及所述输出旋转轴的保持部。

根据该结构，在工业用机器人中，输入旋转轴、减速机构及输出旋转轴被保持于保持部而被一体化，从而实现了单元化，因此可实现小型化。

根据上述结构，通过保持部保持输入旋转轴、减速机构及输出旋转轴，因此可一体地进行操作，由此可容易地装卸于工具安装旋转臂，因此工业用机器人的制造变得容易，并且维护性提高。

本发明的工业用机器人中，优选的是，所述工具安装旋转臂驱动用减速机构由谐波减速机构构成，包括波发生器、柔性齿轮及刚性齿轮，其中，所述波发生器固定在所述摆动轴上，对应于所述摆动轴的旋转而旋转，所述柔性齿轮设置在所述波发生器的外周，所述柔性齿轮的内周与所述波发生器滑动接触，在所述柔性齿轮的外周形成有外齿轮，所述柔性齿轮固定在所述工具安装旋转臂上，所述刚性齿轮固定在所述摆动臂上，在所述刚性齿轮的内周形成有内齿轮，该内齿轮与所述柔性齿轮的所述外齿轮处于啮合状态。

根据上述结构，可实现上述工具安装旋转臂驱动用减速机构的高减速比、轻量化、小型化以及低齿隙化(less backlash)。

本发明的工业用机器人中，优选的是，所述减速机构由谐波减速机构构成，包括：波发生器，连接于所述输入旋转轴，对应于所述输入旋转轴的旋转而旋转；柔性齿轮，设置在所述波发生器的周围，其内周侧与所述波发生器滑动接触，在其外周形成有外齿轮；以及刚性齿轮，设置在所述柔性齿轮的外周，在该刚性齿轮的内周形成有内齿轮，该内齿轮与所述柔性齿轮的所述外齿轮处于啮合状态，其中，所述输出旋转轴固定在所述柔性齿轮上，对应于所述柔性齿轮的旋转而转动。

根据上述结构，可实现上述减速机构的高减速比、轻量化、小型化以及低齿隙化。

Claims (7)

1.一种工业用机器人，其特征在于包括：

工具安装部，用于安装工具；

工具安装旋转臂，以所述工具安装部绕旋转轴能够旋转的方式安装有该工具安装部；

摆动臂，通过摆动轴，以所述工具安装旋转臂摆动自由的方式支撑该工具安装旋转臂；

工具安装旋转臂驱动用电动机，设置在所述摆动臂内，产生所述工具安装旋转臂的旋转驱动力；

工具安装旋转臂驱动用传递机构，将所述工具安装旋转臂驱动用电动机的旋转驱动力传递至所述摆动轴；

工具安装旋转臂驱动用减速机构，设置在所述摆动臂内，与所述摆动轴的外周卡合，对所述摆动轴的旋转驱动力进行减速并使所述工具安装旋转臂摆动；

工具安装部驱动用电动机，设置在所述摆动臂内，产生所述工具安装部的旋转驱动力；

中间动力传递轴，设置在所述摆动轴的内周，在该摆动轴的轴线上动作；

工具安装部驱动用第一传递机构，将从所述工具安装部驱动用电动机供给的旋转驱动力传递至所述中间动力传递轴；

输出动力传递轴，与所述中间动力传递轴平行地设置在所述工具安装旋转臂上；

工具安装部驱动用第二传递机构，设置在所述工具安装旋转臂内，将所述中间动力传递轴的旋转传递至所述输出动力传递轴；

中间输出齿轮，安装在所述输出动力传递轴上，在该输出动力传递轴的轴线上动作；

工具安装部驱动用减速组件，设置在所述工具安装旋转臂内，与所述中间输出齿轮啮合，对所述中间输出齿轮的旋转进行减速；以及

输出齿轮，设置在所述工具安装旋转臂内部且设置在所述工具安装部驱动用减速组件上，与所述工具安装部的外齿轮啮合，将通过所述工具安装部驱动用减速组件减速的旋转传递至所述工具安装部。

2.根据权利要求1所述的工业用机器人，其特征在于，所述工具安装部驱动用减速组件包括：

输入齿轮，与所述中间输出齿轮啮合；

输入旋转轴，沿与所述输出动力传递轴垂直的方向延伸设置，基于所述输入齿轮的旋转而旋转；

减速机构，设置在所述输入旋转轴的外周，在所述输入旋转轴上动作，与所述输入旋转轴卡合，对所述输入旋转轴的旋转进行减速；以及

输出旋转轴，设置在所述减速机构的一端侧，基于通过所述减速机构减速的旋转而使安装在端部的所述输出齿轮旋转。

3.根据权利要求1所述的工业用机器人，其特征在于，所述工具安装部驱动用第二传递机构包括：

工具安装部驱动用第二输入滑轮，安装在所述中间动力传递轴的一端上；

工具安装部驱动用第二输出滑轮，安装在所述输出动力传递轴上；以及

工具安装部驱动用第二皮带，圈挂在所述工具安装部驱动用第二输入滑轮与所述工具安装部驱动用第二输出滑轮上，将所述工具安装部驱动用第二输入滑轮的旋转传递至所述工具安装部驱动用第二输出滑轮。

4.根据权利要求2所述的工业用机器人，其特征在于，所述工具安装部驱动用第二传递机构包括：

工具安装部驱动用第二输入滑轮，安装在所述中间动力传递轴的一端上；

工具安装部驱动用第二输出滑轮，安装在所述输出动力传递轴上；以及

工具安装部驱动用第二皮带，圈挂在所述工具安装部驱动用第二输入滑轮与所述工具安装部驱动用第二输出滑轮上，将所述工具安装部驱动用第二输入滑轮的旋转传递至所述工具安装部驱动用第二输出滑轮。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的工业用机器人，其特征在于：

所述工具安装部驱动用减速组件包括一体地保持所述输入旋转轴、所述减速机构及所述输出旋转轴的保持部。

6.根据权利要求1所述的工业用机器人，其特征在于：

所述工具安装旋转臂驱动用减速机构由谐波减速机构构成，包括波发生器、柔性齿轮及刚性齿轮，其中，

所述波发生器固定在所述摆动轴上，对应于所述摆动轴的旋转而旋转，

所述柔性齿轮设置在所述波发生器的外周，所述柔性齿轮的内周与所述波发生器滑动接触，在所述柔性齿轮的外周形成有外齿轮，所述柔性齿轮固定在所述工具安装旋转臂上，

所述刚性齿轮固定在所述摆动臂上，在所述刚性齿轮的内周形成有内齿轮，该内齿轮与所述柔性齿轮的所述外齿轮处于啮合状态。

7.根据权利要求2所述的工业用机器人，其特征在于：

所述减速机构由谐波减速机构构成，包括：

波发生器，连接于所述输入旋转轴，对应于所述输入旋转轴的旋转而旋转；

柔性齿轮，设置在所述波发生器的周围，其内周侧与所述波发生器滑动接触，在其外周形成有外齿轮；以及

刚性齿轮，设置在所述柔性齿轮的外周，在该刚性齿轮的内周形成有内齿轮，该内齿轮与所述柔性齿轮的所述外齿轮处于啮合状态，其中，

所述输出旋转轴固定在所述柔性齿轮上，对应于所述柔性齿轮的旋转而转动。

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