CN107263458B - 机器人的旋转轴结构 - Google Patents

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Abstract

机器人的旋转轴结构(1)具备：以能围绕垂直轴线旋转的方式支撑在基座(2)上部，在垂直轴线附近具有中空部(31)的旋转体(3)；使旋转体旋转的驱动马达(4)；对驱动马达的旋转进行减速的减速机构(5)，减速机构具备：固定在驱动马达的轴上的小齿轮(19)；与小齿轮(19)啮合的大齿轮(20)；固定在大齿轮的输入双曲线齿轮(21)；与输入双曲线齿轮啮合的输出双曲线齿轮(22)，输出双曲线齿轮固定在旋转体(3)并配置在基座内，输入双曲线齿轮(21)和大齿轮(20)以能围绕水平轴线旋转的方式支撑在基座侧部，驱动马达(4)配置在从中空部(31)的垂直下方沿水平方向偏移的旋转体(3)下方位置并固定在基座。

Description

机器人的旋转轴结构
技术领域
本发明涉及机器人的旋转轴结构。
背景技术
一直以来，作为使机器人围绕沿垂直方向配置的旋转轴中心进行旋转的旋转轴结构，已知有一种如图3所示的旋转轴结构，其是将中空结构的减速器50固定在旋转轴基座51的上部，将来自驱动马达52的驱动力通过一对正齿轮对53、54传递到减速器50，所述驱动马达52配置在从旋转轴中心沿水平方向偏移的位置(例如参照专利文献1)。根据该结构，能够确保在旋转轴中心的附近沿上下贯穿的中空部55，能够容易处理从旋转轴基座51到减速器50上方的机器人主体的电缆或管道等的线条体56。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平7-108485号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，在专利文献1的旋转轴结构中，由于在旋转体的上部配置有用于旋转轴的驱动马达52，因此存在如下的不良情况：用于处理线条体56的空间受到驱动马达52限制，所述线条体56从旋转轴基座51侧经由中空部55被拉出到旋转体57的上部。
本发明是鉴于上述情况而做出的，其目的在于，提供一种能够容易进行线条体处理的机器人的旋转轴结构。
用于解决问题的方案
为了达到上述目的，本发明提供以下的方案。
本发明的一个方案是提供一种机器人的旋转轴结构，所述机器人的旋转轴结构具备：基座；旋转体，其以能够围绕垂直轴线旋转的方式支撑在所述基座的上部，并且在所述垂直轴线的附近具有中空部；驱动马达，其使所述旋转体旋转；以及减速机构，其对所述驱动马达的旋转进行减速并传递到所述旋转体，所述减速机构具备小齿轮、大齿轮、输入双曲线齿轮和输出双曲线齿轮，所述小齿轮固定在所述驱动马达的轴上，所述大齿轮与所述小齿轮啮合，所述输入双曲线齿轮固定在所述大齿轮上，所述输出双曲线齿轮由与所述输入双曲线齿轮啮合的齿圈构成，所述输出双曲线齿轮固定在所述旋转体上并配置在所述基座内，所述输入双曲线齿轮以及所述大齿轮以能够围绕水平轴线旋转的方式支撑在所述基座的侧部，所述驱动马达配置在从所述中空部的垂直下方沿水平方向偏移的所述旋转体的下方位置上，并且所述驱动马达固定在所述基座上。
根据本方案，当使驱动马达工作从而使固定在轴上的小齿轮旋转时，与小齿轮啮合的大齿轮进行旋转，经由固定在大齿轮上的输入双曲线齿轮，使与输入双曲线齿轮啮合的输出双曲线齿轮围绕垂直轴线旋转。由于输出双曲线齿轮固定在旋转体上，所以驱动马达的动力被传递到旋转体，使旋转体相对于基座围绕垂直轴线旋转。
由于通过小齿轮与大齿轮的啮合以及输入双曲线齿轮与输出双曲线齿轮的啮合，使驱动马达的旋转根据歯数比而进行二级减速并传递到旋转体，所以能够使旋转体以高转矩进行旋转。
由于通过旋转体的中空部、以及固定在旋转体上的由齿圈构成的输出双曲线齿轮的中央孔，形成从基座内部贯穿到旋转体上方的路径，所以利用该路径，能够进行线条体的处理而难以受到旋转体旋转的影响。
在该情况下，由于驱动马达配置在旋转体的下方，所以，线条体经由旋转体的中空部而被拉出到上方，用于处理所述线条体的空间不会因驱动马达而受到损害，并能够进行合适的处理。由此，能够容易对旋转体上方的机构部或外围装置进行布线。
由于驱动马达配置在从中空部的垂直下方沿水平方向偏移的位置上，所以，驱动马达即使在中空部的下方也不会阻挡线条体的路径。由此，能够容易进行从基座到旋转体上方的机构部或外围装置的线条体的布线。
在上述方案中，所述输入双曲线齿轮以及所述大齿轮利用支撑轴承以能够旋转的方式支撑在所述基座上，所述大齿轮配置在所述输入双曲线齿轮的齿部与所述支撑轴承之间也可。
通过如此设置，能够使外径尺寸较大的大齿轮、比外径比它小的支撑轴承更接近旋转体的旋转轴线，并能够将基座的外形尺寸控制成很小。
在上述方案中，所述大齿轮以及所述小齿轮可以是正齿轮。
通过如此设置，在大齿轮与小齿轮的啮合中不会产生轴向力，所以不必使轴向力作用于马达的轴。
在上述方案中，可以具备从所述基座的侧面向外部拉出线条体的线条体用开口部，所述线条体经由所述中空部而被引导到所述基座内。
通过如此设置，经由旋转体的中空部、固定在旋转体上的由齿圈构成的输出双曲线齿轮的中央孔以及线条体用开口部，能够容易进行从基座外部到旋转体上方的线条体的布线。
在上述方案中，可以在隔着所述垂直轴线与所述线条体用开口部相反的一侧，具备能够将所述驱动马达取出放入所述基座内的马达用开口部。
通过如此设置，经由马达用开口部，能够容易进行在基座上安装驱动马达以及从基座中卸下驱动马达，并能够容易进行驱动马达的设置以及维修作业。
发明效果
根据本发明，能够发挥出能够容易进行线条体处理的效果。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式的机器人的旋转轴结构的纵剖视图。
图2是用于说明在图1的机器人的旋转轴结构中的线条体的布线的局部侧视图。
图3是表示现有的机器人的旋转轴结构的纵剖视图。
附图标记说明
1：旋转轴结构
2：基座
3：旋转体
4：驱动马达
5：减速机构
9：马达用开口部
10a、10b：线条体
11a：线条体用开口部
19：小齿轮
20：大齿轮
21：输入双曲线齿轮
22：输出双曲线齿轮
30：轴承(支撑轴承)
31：中空部
具体实施方式
参照附图，以下对本发明的一个实施方式的机器人的旋转轴结构1进行说明。
如图1所示，本实施方式的机器人的旋转轴结构1具备：基座2，其固定在地面；旋转体3，其以能够围绕垂直轴线旋转的方式支撑于该基座2的上部；驱动马达4，其产生驱动力；以及减速机构5，其对该驱动马达4的旋转进行减速并传递到旋转体3。
在基座2的上部所形成的贯穿孔6中固定有轴承7的外圈7a，所述轴承7以能够围绕垂直轴线(旋转中心)旋转的方式支撑旋转体3。另外，在基座2的内表面侧，设置有固定驱动马达4的马达安装部8，并且，在基座2上设有马达用开口部9和线条体用开口部11a，所述马达用开口部9用于将安装在马达安装部8上的驱动马达4取出放入基座2内，所述线条体用开口部11a用于使线条体10a、10b贯穿基座2的内外。
如图2所示，线条体用开口部11a设置在基座2的一个侧面上，马达用开口部9设置在隔着旋转体3的旋转中心与线条体用开口部11a相反的一侧的侧面上。在线条体用开口部11a上固定有堵塞该线条体用开口部11a的板12。在板12上固定有利用连接器13进行中继的用于控制马达的电缆18等线条体10a。
利用贯穿板12的贯穿孔11b，使得用于外围装置的线条体10b贯穿基座2的内外而不用中继。用于外围装置的线条体10b可以是各自单独的线条体，也可以如图1所示，利用像树脂制或芳族聚酰胺纤维这样的布等的具有挠性的导管(导线管)15，将多条线条体14a、14b、14c、14d汇集到一起。虽然树脂制的导管15本身具有挠性，但扭转刚性高，所以在旋转轴做动作时难以被扭转，收纳在导管15内部的多条较细的线条体14a、14b、14c、14d在导管15内部移动，从而能够有效地吸收扭转。
旋转体3具备固定在轴承7的内圈7b上的固定部16，所述轴承7的外圈7a固定在基座2上，在固定部16的配置在轴承7的内圈7b内侧的位置，设有沿上下方向贯穿的贯穿孔17。在旋转体3的上部支撑有未图示的机器人臂及其驱动马达以及外围装置。
减速机构5具备：小齿轮19，其由固定在驱动马达4的轴上的正齿轮构成；大齿轮20，其由与该小齿轮19啮合的正齿轮构成；输入双曲线齿轮21，其与该大齿轮20一体形成；以及输出双曲线齿轮22，其与该输入双曲线齿轮21啮合。
输出双曲线齿轮22由固定在轴承7的内圈7b下表面上的齿圈构成，所述轴承7固定于旋转体3。由此，输出双曲线齿轮22经由轴承7的内圈7b而固定在旋转体3上。
将输入双曲线齿轮21以及大齿轮20形成为一体化后的部件，以能够围绕水平轴线旋转的方式利用轴承(以下称为支撑轴承)30支撑在固定于基座2侧面的盖部件23上。将输入双曲线齿轮21以及大齿轮20形成为一体化后的部件以能够旋转的方式安装在盖部件23上，在基座2的侧面安装所述盖部件23时，在基座2与盖部件23之间所形成的封闭的第一空间24内，收纳大齿轮20。在该第一空间24内，还配置有固定在驱动马达4的轴上的小齿轮19，所述驱动马达4安装在基座2上，由此使大齿轮20与小齿轮19啮合。
在输出双曲线齿轮22的周围，形成有由密封部件26封闭的第二空间27，所述密封部件26配置在圆筒状部件25与基座2内的圆筒内表面之间，所述圆筒状部件25固定在轴承7的内圈7b以及输出双曲线齿轮22的内表面。圆筒状部件25以使轴承7的内圈7b的中央孔向垂直下方延伸的方式，向垂直下方延伸而配置。由此，形成了从基座2内的空间连通到旋转体3上部的中空部31。
如图2所示，用于旋转轴的驱动马达4配置在从中空部31的垂直下方沿水平方向偏移的位置上。由此，中空部31不会被驱动马达4堵塞，能够将用于机器人的驱动马达的电缆18或者用于外围装置的线条体10b，从线条体用开口部11a引导到中空部31内而不会被驱动马达4妨碍，经由中空部31而能够容易布线至旋转体3的上部。
在第一空间24与第二空间27之间的壁面上形成贯穿孔28，从而使两个空间连通，输入双曲线齿轮21贯穿该贯穿孔28而延伸到第二空间27内，并与输出双曲线齿轮22啮合。
轴承7的外圈7a与内圈7b之间由密封部件29进行密封。由此，轴承7的外圈7a与内圈7b之间、输出双曲线齿轮22与输入双曲线齿轮21啮合的第二空间27、大齿轮20与小齿轮19啮合的第一空间24、以及配置有对输入双曲线齿轮21进行支撑的支撑轴承30的空间都相对于外部进行了密封，并装入用于润滑的油。
以下对如此构成的本实施方式的机器人的旋转轴结构1的作用进行说明。
根据本实施方式的机器人的旋转轴结构1，当使驱动马达4工作从而使固定在轴上的小齿轮19旋转时，在第一空间24内与小齿轮19啮合的大齿轮20围绕水平轴线旋转，并使固定在大齿轮20上的输入双曲线齿轮21围绕水平轴线旋转。由于输入双曲线齿轮21贯穿贯穿孔28延伸到第二空间27内并与输出双曲线齿轮22啮合，所以，输出双曲线齿轮22通过输入双曲线齿轮21的旋转而围绕垂直轴线旋转。
由于输出双曲线齿轮22固定在旋转体3上，所以驱动马达4的动力被传递到旋转体3，使旋转体3相对于基座2围绕垂直轴线旋转。通过小齿轮19与大齿轮20的啮合以及输入双曲线齿轮21与输出双曲线齿轮22的啮合，驱动马达4的旋转根据歯数比而进行二级减速并传递到旋转体3，能够使旋转体3以高转矩进行旋转。
由于通过旋转体3的贯穿孔17、轴承7的内圈7b的中央孔、固定在旋转体3上的输出双曲线齿轮22的中央孔以及圆筒状部件25的内孔，形成从基座2的内部贯穿到旋转体3上方的中空部31，所以利用由该中空部31形成的路径，能够进行线条体10a、10b的处理而难以受到旋转体3旋转的影响。
尤其是，由于驱动马达4配置在旋转体3的下方，所以具有如下的优点：线条体10a、10b经由旋转体3的中空部31而拉出到上方，用于处理所述线条体10a、10b的旋转体3上部的空间不会因驱动马达4而受到损害，并能够进行合适的处理。
由此，在旋转体3的上方能够容易对机构部或外围装置进行布线。另外，由于驱动马达4配置在从中空部31的垂直下方沿水平方向偏移的位置上，所以，驱动马达4即使在中空部31的下方也不会阻挡线条体10a、10b的路径。由此，具有如下的优点：能够容易进行从基座2到旋转体3上方的机构部或外围装置的线条体10a、10b的布线。
在本实施方式中，输入双曲线齿轮21以及大齿轮20以能够旋转的方式利用支撑轴承30支撑在盖部件23上，并将盖部件23固定在基座2上，从而大齿轮20被配置在输入双曲线齿轮21的齿部与支撑轴承30之间。由此，能够使外径尺寸较大的大齿轮20、比外径比它小的支撑轴承30更接近旋转体3的旋转轴线。其结果具有如下的优点：在从旋转体3的旋转轴线分离的位置上，不用配置尺寸能收纳外径尺寸较大的大齿轮20的盖部件23，能够使安装了盖部件23的状态下的基座2的结构成为小型化。
在本实施方式中，由于由正齿轮构成了大齿轮20以及小齿轮19，所以具有如下的优点：在小齿轮19与大齿轮20的啮合中，在旋转时不必产生轴向的力，不必使轴向力作用于驱动马达4的轴。由此，能够提高驱动马达4的耐久性。
在本实施方式中，由于具有从基座2的侧面向外部拉出线条体10a、10b的线条体用开口部11a，所述线条体10a、10b经由中空部31而被引导到基座2内，所以，经由旋转体3的贯穿孔17、轴承7的内圈7b的中央孔、输出双曲线齿轮22的中央孔、圆筒状部件25以及线条体用开口部11a，从基座2的外部到旋转体3的上方，能够容易进行线条体10a、10b的布线。
在本实施方式中，由于在隔着旋转体3的旋转轴线即垂直轴线与线条体用开口部11a相反的一侧，具有能够将驱动马达4取出放入到基座2内的马达用开口部9，所以具有如下的优点：经由马达用开口部9，能够容易进行在基座2上安装驱动马达4以及从基座2中卸下驱动马达4，并能够容易进行驱动马达4的设置以及维修作业。

Claims (6)

1.一种机器人的旋转轴结构，具备：
基座；
旋转体，其以能够围绕垂直轴线旋转的方式支撑在所述基座的上部，并且在所述垂直轴线的附近具有中空部；
驱动马达，其使所述旋转体旋转；以及
减速机构，其对所述驱动马达的旋转进行减速并传递到所述旋转体，
所述减速机构具备小齿轮、大齿轮、输入双曲线齿轮和输出双曲线齿轮，所述小齿轮固定在所述驱动马达的轴上，所述大齿轮与所述小齿轮啮合，所述输入双曲线齿轮固定在所述大齿轮上，所述输出双曲线齿轮由与所述输入双曲线齿轮啮合的齿圈构成，
所述输出双曲线齿轮固定在所述旋转体上并配置在所述基座内，
所述输入双曲线齿轮以及所述大齿轮以能够围绕水平轴线旋转的方式支撑在所述基座的侧部，
所述驱动马达配置在从所述中空部的垂直下方沿水平方向偏移的所述旋转体的下方位置上，并且所述驱动马达固定在所述基座上，
所述输入双曲线齿轮以及所述大齿轮利用支撑轴承以能够旋转的方式支撑在所述基座上，所述大齿轮配置在所述输入双曲线齿轮的齿部与所述支撑轴承之间。
2.根据权利要求1所述的机器人的旋转轴结构，其特征在于，
所述机器人的旋转轴结构具备从所述基座的侧面向外部拉出线条体的线条体用开口部，所述线条体经由所述中空部而被引导到所述基座内。
3.根据权利要求2所述的机器人的旋转轴结构，其特征在于，
在隔着所述垂直轴线与所述线条体用开口部相反的一侧，具备能够将所述驱动马达取出放入所述基座内的马达用开口部。
4.一种机器人的旋转轴结构，具备：
基座；
旋转体，其以能够围绕垂直轴线旋转的方式支撑在所述基座的上部，并且在所述垂直轴线的附近具有中空部；
驱动马达，其使所述旋转体旋转；以及
减速机构，其对所述驱动马达的旋转进行减速并传递到所述旋转体，
所述减速机构具备小齿轮、大齿轮、输入双曲线齿轮和输出双曲线齿轮，所述小齿轮固定在所述驱动马达的轴上，所述大齿轮与所述小齿轮啮合，所述输入双曲线齿轮固定在所述大齿轮上，所述输出双曲线齿轮由与所述输入双曲线齿轮啮合的齿圈构成，
所述输出双曲线齿轮固定在所述旋转体上并配置在所述基座内，
所述输入双曲线齿轮以及所述大齿轮以能够围绕水平轴线旋转的方式支撑在所述基座的侧部，
所述驱动马达配置在从所述中空部的垂直下方沿水平方向偏移的所述旋转体的下方位置上，并且所述驱动马达固定在所述基座上，
所述机器人的旋转轴结构具备从所述基座的侧面向外部拉出线条体的线条体用开口部，所述线条体经由所述中空部而被引导到所述基座内，
在隔着所述垂直轴线与所述线条体用开口部相反的一侧，具备能够将所述驱动马达取出放入所述基座内的马达用开口部。
5.根据权利要求4所述的机器人的旋转轴结构，其特征在于，
所述输入双曲线齿轮以及所述大齿轮利用支撑轴承以能够旋转的方式支撑在所述基座上，所述大齿轮配置在所述输入双曲线齿轮的齿部与所述支撑轴承之间。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的机器人的旋转轴结构，其特征在于，
所述大齿轮以及所述小齿轮是正齿轮。
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