CN102574284A - 转动装置和具有该转动装置的多关节机械手 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种转动装置，其具有：壳体；转动部件，其与壳体作相对转动；止动件，其用于限制转动部件相对于壳体的转动范围，其中，沿转动部件的轴线方向延伸的多个槽沿与转动部件的轴线同心的圆弧形成。供用于固定壳体的螺栓穿过的螺孔分别形成在用于划定相邻的两个槽的突条部上。止动件的一部分与槽嵌合，该止动件还被用于固定壳体的螺栓固定在该壳体上。

Description

转动装置和具有该转动装置的多关节机械手

技术领域

本申请要求申请日为2009年9月14日的日本发明专利申请第2009-211214号的优先权，本说明书参照并援引上述申请的所有内容。本发明涉及一种转动装置，尤其是涉及一种具有止动机构的转动装置，该止动机构用来限制安装在转动装置上的被转动部件的转动范围。

背景技术

人们公知一种用于转动被转动部件的转动装置。被转动部件围绕转动装置的轴线转动。转动装置例如用于驱动机械手的关节。此时，机械手的臂相当于被转动部件。有的转动装置具有止动机构，以机械地限制被转动部件的转动范围。在日本发明专利公开公报特开平4-275894号中，公开了一种在转动装置和被转动部件上分别安装有止动件的技术。在以下说明中，将日本发明专利公开公报特开平4-275894号称为专利文献1。在专利文献1公开的技术中，在所需的转动范围的边界处使两个止动件抵接，这样来限制被转动部件的转动范围。

在专利文献1公开的技术中，转动装置的基部和被转动部件双方都安装有止动件，被转动部件转到规定角度时，通过两个止动件之间的接触来防止被转动部件转动得超过规定角度。即，各个止动件起到止动机构的作用。在专利文献1中，各个止动件分别经由螺栓固定在转动装置和被转动部件上。另外在专利文献1中，将安装在转动装置上的止动件称为阻止片，而将安装在被转动部件上的止动件称为卡合体。采用专利文献1时，须将对各个止动件进行螺栓固定的螺孔分别设置在转动装置和被转动部件上。因此，止动件只能安装在预先设置好的螺孔中。对于专利文献1公开的技术，在转动装置的周向方向上无法对止动件的安装位置进行选择。

当改变容许转动的转动范围时，需要重新在转动装置和/或被转动部件上形成螺孔，该螺孔供用于固定止动件的螺栓穿过。即，为改变容许转动的转动范围，需在转动装置和/或被转动部件另设螺孔。另外，在专利文献1所述的转动装置中，各个止动件分别只有一部分通过螺栓固定在转动装置和被转动部件上。因此若两个止动件接触的力较大，有可能出现止动件从转动装置和/或被转动部件上脱离的问题。即，专利文献1所述的转动装置的止动机构的强度较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种转动装置，其具有止动机构，该止动机构不仅易于改变容许转动的转动范围，其强度还较高。

本发明提供如下一种技术：在转动装置的周向方向上易于改变止动件的安装位置，还能将止动件牢固地安装在转动装置上。所述转动装置具有：壳体；转动部件，其与上述壳体作相对转动；止动件，其用于限制转动部件相对于壳体的转动范围。在上述转动装置的壳体上形成有沿转动部件的轴线方向延伸的多个槽。多个槽沿与转动部件的轴线同心的圆弧排列。另外，供用于固定壳体的螺栓穿过的螺孔分别形成在用于划定相邻的两个槽的突条部上。还有，止动件的一部分与槽嵌合，还被用于固定壳体的螺栓固定在壳体上。

另外，本发明中的“转动部件”，意为相对于壳体转动的部件。较典型的情况是转动装置的输出轴相当于转动部件。“被转动部件”是安装在转动部件上的部件，意为被转动装置转动的对象。对工业用机械手，能转动的臂相当于“被转动部件”。另外，转动部件固定在静止面上时，转动部件不转动而壳体相对于静止面转动。此时，“被转动部件”安装在转动装置的壳体上。

采用上述转动装置时，因在壳体上设有多个槽，在用于划定槽的每个突条部上都设有螺孔，所以能提高止动件的安装位置的选择性。多个槽沿与转动部件的轴线同心的圆弧形成。因此即使止动件固定在任何一个槽中，该止动件也能实现作为止动机构的作用。

另外，止动件的一部分与设置在壳体上的槽嵌合，由于止动件的两侧与槽的侧壁接触，所以当有力作用于止动件时，止动件难以脱离转动装置。因此，采用上述转动装置时，既能提高安装位置的选择性，还能制成高强度的止动机构。还有，在上述转动装置中，能利用用于固定壳体的螺孔将止动件固定在壳体上，这样无需在壳体上另外形成将止动件固定在壳体上的螺孔，该螺孔不同于用于固定壳体的螺孔。

多个槽沿与转动部件的轴线同心的圆弧等间隔地排列。这样能够在以转动部件的轴线为中心的每个规定角度上，正确地调整止动件的安装位置。

【发明效果】

采用本说明书所公开的技术时，可制成如下一种具有止动机构的转动装置，所述止动机构不仅易于改变容许转动的转动范围，其强度还较高。

附图说明

图1是表示具有止动机构的工业用机械手的外观的图。

图2是表示具有止动机构的转动装置的剖面图。

图3是表示转动装置的俯视图。

图4是表示转动装置的壳体的立体图。

图5是表示实施例1中的第1止动件的立体图。

图6是表示将实施例1中的转动装置安装在固定部件上的状态的立体图。

图7是表示实施例2中的第1止动件的立体图。

图8是表示将实施例2中的转动装置安装在固定部件上的状态的立体图。

具体实施方式

在说明实施例之前，将实施例中的若干技术特征记述如下。

(第1特征)由转动装置驱动具有多个关节的工业用机械手的第1关节。第1关节是工业用机械手的多个关节中位于最靠近基部一侧的关节。

(第2特征)转动装置是偏心转动式齿轮传动装置。

(第3特征)转动装置具有：壳体；转动部件，其支承在壳体上并且能与之相对转动。转动部件安装在基部一侧的固定部件上。壳体安装在被转动部件上，该被转动部件与基部隔着转动装置而设置，即相对于转动装置，该被转动部件位于该基部的相反一侧。

(实施例1)图1是表示工业用机械手100的外观的示意图，该工业用机械手100是多关节机械手，具有第1关节110、第2关节114、第3关节126、第4关节130、第5关节134和第6关节138。第1关节110安装在主基座104上并且能围绕轴线102转动。主基座104固定在设置面(静止面)上。第2关节114安装在接合基座144上且能围绕轴线112转动。第1关节110是工业用机械手100的多个关节中位于最靠近基部一侧(设置面一侧)的关节。

通过第1关节110使接合基座144围绕轴线102与主基座104作相对转动。另外，附图标记111表示用于驱动第1关节110的电机。第3关节126能够围绕轴线124转动。通过第3关节126使肩部122围绕轴线124转动。第4关节130能围绕轴线142转动。第3关节126和第4关节130经由杆128相互连接。第5关节134能围绕轴线136转动。第4关节130和第5关节134经由杆132相互连接。第6关节138能够围绕轴线140转动。附图标记116、118、120分别表示用于驱动第4关节130、第5关节134、第6关节138的电机。第1～第6关节中分别组装有转动装置。在以下的说明中，有时将第1～第6关节分别称为第1～第6转动装置。接合基座144与主基座104隔着第1转动装置110设置，即相对于第1转动装置110，接合基座144位于主基座104的相反一侧，主基座104设置在基部一侧。接合基座144相当于第1转动装置110的被转动部件。

图2是表示第1转动装置110以及主基座104的剖面图。另外，为了使附图更清晰，去掉了一部分零件的剖面线。第1转动装置110具有：壳体2；转动部件4，其支承在壳体2上且能与之相对转动。由螺栓22将转动部件4固定在主基座104上。因主基座104固定在设置面上，所以也可以说转动部件4安装在设置面上。由螺栓12将壳体2固定在支承部件8上。另外，虽省略其图示，支承部件8固定在图1中的接合基座144上。因此，也可以说壳体2安装在接合基座144上。

转动部件4与壳体2作相对转动时，接合基座144就与主基座104作相对转动。第1止动件108安装在壳体2上，随着壳体2的转动与主基座104作相对转动。另外，在壳体2的外周侧形成有槽，第1止动件108的一部分与该槽嵌合，这部分内容会在后面进行详述。第1止动件108从壳体2向第1转动装置110的径向方向(相当于转动部件4的径向方向)外侧延伸。另外，所谓的“径向方向”，意为与第1转动装置110的轴线102垂直相交的方向。

第2止动件106固定在主基座104上。第2止动件106沿轴线102延伸，用于限制第1止动件108的转动。第2止动件106设置在第1止动件108继续转动时与该第1止动件108触碰的位置上。以此限制壳体2相对于主基座104的转动量。由第1止动件108和第2止动件106形成工业用机械手100的止动机构。

图3是表示从图2中的箭头20的方向观察第1转动装置110时的图。壳体2具有呈圆筒状的外周面2a，外周面2a与转动部件4的转动轴102同轴。图3中省略了第1止动件108的图示。在壳体2的外周侧形成有多个槽36。多个槽36沿与转动轴102同心的圆弧排列。另外，槽36在壳体2的外周面2a周向方向上等间隔地形成。换言之，用于划定槽36的突条部34在壳体2周面的周向方向上等间隔地形成。各个突条部34上都形成有用于将壳体2固定在支承部件8上的螺孔32(同时参照图2)。在壳体2的内侧设置有转动部件4。转动部件4上形成有用于将转动部件4固定在主基座104上的多个螺孔30。壳体2和转动部件4之间设置有油封16。由油封16防止第1转动装置110中的润滑油漏到第1转动装置110的外部。

图4是表示壳体2的立体图。另外，图4是用于对壳体2的技术特征进行说明的示意图，因而没有准确地表示图3中的壳体2的形状。例如槽36的数量和尺寸等与图3中的壳体2的形状不同。这种情况在后述图5～图8中也相同。如图4所示，槽36沿轴线102延伸且在轴线102方向上的单侧具有底面38。换言之，槽36只在轴线102的单侧方向上敞口。另外，在与轴线102垂直相交的方向(壳体2的径向方向)上，槽36还具有底面40。

图5是表示第1止动件108的立体图。第1止动件108具有固定部54、插入部52、突出部50。在固定部54上形成有两个螺孔56。螺孔56的螺距与壳体2的螺孔32的螺距相等(参照图4)。插入部52的形状与壳体2的槽36的形状大体相同。因此，第1止动件108能在与槽36的侧壁42和底面38、40相接触的状态下与槽36嵌合。在使插入部52插入槽36中的状态下使得螺栓穿过螺孔56、32时，能将第1止动件108牢固地固定在壳体2上。另外，使插入部52插入槽36中时，突出部50突出到壳体2的径向方向上的外侧。换言之，第1止动件108沿壳体2的径向方向从壳体2向壳体2的外侧延伸。

图6是表示将第1转动装置110安装在主基座104上的状态的立体图。对于第1转动装置110，只表示有壳体2和第1止动件108。如上所述，用于将壳体2固定在支承部件8上的螺栓12(参照图2)穿过螺孔32。螺栓12在穿过图5所示的固定部54的螺孔56和图4所示的壳体2的螺孔32的状态下被紧固在支承部件8上。换言之，螺栓12将第1止动件108和壳体2一起紧固在支承部件8上。如上所述，对第1转动装置110进行驱动时，壳体2围绕轴线102相对于主基座104作相对转动。这样，第1止动件108围绕轴线102转动。

对于第1转动装置110而言，壳体2被由第1止动件108和第2止动件106构成的止动机构限制，以使壳体2不能围绕轴线102转动一周。换言之，对于第1转动装置110而言，壳体2被限制成只能围绕轴线102转动不到360°的规定角度。第2止动件106设置在如下位置，即当壳体2超过规定角度且要继续转动时，第2止动件106就位于与第1止动件108触碰的位置。即，第2止动件106设置在如下范围，也就是假设不存在第2止动件106并且壳体2超过规定角度而转动时，位于第1止动件108的存在范围内。第1转动装置110产生异常动作时，能由第1止动件108和第2止动件106构成的止动机构来防止接合基座144超过规定角度而转动(参照图1)。

下面来说明第1转动装置110。第1转动装置110是偏心转动式齿轮传动装置。由于人们公知偏心转动式齿轮传动装置的基本结构，所以在此只进行简单的说明。如图2所示，第1转动装置110具有：壳体2；转动部件4，其支承在壳体2上且能与之相对转动。壳体2呈环形且内周面形成有内齿。由转动部件4支承外齿轮14和曲轴10。曲轴10沿轴线102延伸。曲轴10的轴线偏离轴线102。如下结构省略其图示，在第1转动装置110中，多个曲轴10围绕轴线102的周向方向设置。多个曲轴10中的每一个都与外齿轮14卡合。电机111的输出扭矩传递给曲轴10。曲轴10转动时，外齿轮14在与设置在壳体2的内周面上的内齿啮合的状态下围绕轴线102作偏心转动。由于外齿轮14的齿数不同于壳体2的内齿的齿数，所以当外齿轮14作偏心转动时，外齿轮14就和壳体2作相对转动。这样使得转动部件4和壳体2作相对转动。

如上所述，第1转动装置110是作为工业用多关节机械手100的多个关节中位于最靠近设置面一侧的关节(第1关节)来使用。通过第1转动装置(第1关节)110使其他关节等与设置面作相对转动。因此，要求第1转动装置100能够输出较大的扭矩。偏心转动式齿轮传动装置能实现较大的减速比(例如，减速比为30～250)。换言之，本实施例中的第1转动装置110能够输出较大的扭矩。

如上所述，第1转动装置110能够输出较大的扭矩。因此当第1止动件108和第2止动件106触碰时双方之间作用有较大的力。但是由于第1止动件108的两侧都与槽36的侧壁42接触，所以，即使有较大的力作用于第1止动件108，也可防止第1止动件108脱离壳体2的情况发生。因此，与现有技术中的止动机构相比，本实施例中的止动机构的强度更高，从而能制成更加安全的工业用机械手。另外，由侧壁42和底面40形成的角度越接近90度越好。更准确地讲，在图3中，延长用于划定槽36的两个侧壁42而得的交点越接近轴线102越好。这样，由第1止动件108作用给槽36的力会增大，当第1止动件108和第2止动件106触碰时，由槽36来承受的力会增大。换言之，延长两个侧壁42而得的交点越接近轴线102越能制成高强度的止动机构。

第1转动装置110中，利用将壳体2固定在支承部件8上的螺孔32将第1止动件108固定在壳体2上。因此，无需在壳体2上设置只用于固定第1止动件108的螺孔。另外，因在壳体2的每个突条部34上都设有螺孔32，所以易于改变第1止动件108的固定位置。换言之，对于第1转动装置110，第1止动件108的安装位置的选择性较高。例如在图6中，即使将第1止动件108的固定位置改变为36a、36b等，也无需对壳体2重新加工。另外，如上所述，槽36在壳体2的周向方向上等间隔地形成。因此，能按以轴线102为中心的每个规定角度，正确地调整第1止动件108的安装位置。换言之，能按每个规定角度，正确地调整禁止壳体2转动的范围。

多个槽36沿与转动部件4的轴线102同心的圆弧排列。因此，第1止动件108固定在任何一个槽36中，在壳体2和转动部件4作相对转动时，第1止动件108都位于能与第2止动件106发生触碰的位置。因此，第1止动件108固定在任何一个槽36中，该第1止动件108都能实现作为止动机构的作用。

例如对于工厂，为安全起见，或者为了避免与其他装置产生干涉，人们要求限制机械手的转动范围。伴随工业用机械手的布局的改变，人们要求能改变机械手的转动范围。现有技术中，有时工业用机械手用户必须单独进行追加加工以改变止动件的位置。采用本实施例所述的转动装置的工业用机械手，无需进行追加加工就能改变转动范围。

(实施例2)图7是表示第1止动件108a的立体图。图8是表示将使用了第1止动件108a的第1转动装置110a安装在主基座104上的状态的立体图。另外第1止动件108a是第1止动件108的变型例，有时对于与第1止动件108在作用方面相同的部分，标注同一数字的附图标记而省略其详细说明。还有，与第1转动装置110相比，只是第1转动装置110a的第1止动件的形状与前者不同。第1止动件108a沿轴线102从壳体2向壳体2的外侧延伸，而突出部50a沿壳体2的轴线102方向突出。因此，第1转动装置110a在径向方向上的尺寸与壳体2在径向方向上的尺寸相等。即，第1转动装置110a在径向方向上不存在突出部。因此，对第1转动装置110a进行驱动时，能够防止第1止动件108a触碰到第1转动装置110a周围的装置等。从而能进一步提高工业用机械手100的安全性。

在上述实施例中，以将止动机构设置在工业用机械手的第1关节110上为例进行了说明。也可以将止动机构设置在其他关节上。例如设置在第3关节(第3转动装置)126上。此时，沿着与转动部件的轴线同心的圆弧在第3转动装置126的壳体上设置多个槽，使得第1止动件与其中之一的槽嵌合。再将第2止动件固定在肩部122上。

在上述实施例中，将一个第1止动件108(108a)固定在壳体2上，也可将多个第1止动件108(108a)固定在壳体2上。

在上述实施例中，壳体2的外周面2a呈圆筒状。但是只要形成在壳体2上的多个槽36，沿与转动部件4围绕相同的轴线102的圆弧形成，壳体2的外周面的形状也可以不呈圆筒状。例如转动装置的壳体可以呈多边形形状。

在上述实施例中，将壳体2固定在接合基座144(被转动部件)上，将转动部件4固定在主基座104上。也可将壳体2固定在主基座104上，将转动部件4固定在接合基座144上。此时，将第2止动件固定在接合基座144上。

在上述实施例中，作为转动装置，使用了偏心转动式齿轮传动装置。但是只要能使转动部件与壳体作相对转动，也可使用其他形式的转动装置。另外，使用偏心转动式齿轮传动装置时，曲轴的轴线也可与转动部件的轴线同轴。

实施例中的止动机构也可以这样表述：第2止动件安装在被转动部件上，所述被转动部件固定在转动装置的转动部件上；第2止动件设置在如下位置，即转动部件相对于壳体转动到预先确定的角度时，第2止动件位于与第1止动件触碰的位置，该第1止动件固定在壳体上；由第1止动件和第2止动件制成可限制转动部件的转动范围的止动机构。另外，第2止动件可以直接固定在转动部件上，也可以固定在被转动部件上，该被转动部件固定在转动部件上。

上面详细说明了本发明的具体实施例，但是这些实施例只是示例而已，并不用来限定本专利申请的保护范围。本专利申请的权利要求书中所记载的技术方案包含对上述示例的具体实施例进行各种变型、改变后的技术方案。本说明书或者附图中所说明的技术特征，并不局限于申请时权利要求所述的组合，其单独或者通过各种组合而具有技术实用性。另外，虽然本说明书或者附图所示的技术方案能同时实现多个目的，但是只要实现其中的一个目的其也具有技术实用性。

Claims (6)

1.一种转动装置，其具有：壳体；转动部件，其与上述壳体作相对转动；止动件，由其对转动部件相对于壳体的转动范围进行限制，其特征在于，

上述壳体上形成有沿转动部件的轴线方向延伸的多个槽，该多个槽沿与转动部件的轴线同心的圆弧形成，

供固定上述壳体的螺栓穿过的螺孔分别形成在用于划定相邻的两个槽的突条部上，

上述止动件的一部分与上述槽嵌合，该止动件还被上述螺栓固定在上述壳体上。

2.根据权利要求1所述的转动装置，其特征在于，

上述多个槽沿与转动部件的轴线同心的圆弧等间隔地排列。

3.根据权利要求1或2所述的转动装置，其特征在于，

上述止动件沿转动部件的径向方向朝向上述壳体的外侧延伸。

4.根据权利要求1或2所述的转动装置，其特征在于，

上述止动件沿转动部件的轴线方向朝向上述壳体的外侧延伸。

5.根据权利要求1～4的任意一项所述的转动装置，其特征在于，

上述转动装置是偏心转动式齿轮传动装置。

6.一种具有权利要求1～5的任意一项所述的转动装置的多关节机械手，其特征在于，

由上述转动装置驱动位于最靠近基部一侧的关节，

上述转动部件安装在基部，

上述壳体相对于基部转动。

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