CN109648598A - 关节轴构造和水平多关节型机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种缩短用于向波发生器和挠性齿供给润滑脂的路径而高效地供给粘度高的润滑脂的关节轴构造和水平多关节型机器人。关节轴构造，包括：基座构件；输出轴构件，以能够绕旋转轴线旋转的方式支承于该基座构件的一侧；及波动齿轮减速器，使电机的旋转减速并传递到输出轴构件，使输出轴构件相对于基座构件旋转，波动齿轮减速器包括：波发生器，固定于轴，该轴通过来自电机的驱动力而绕纵轴旋转；挠性齿，在其一端具有弹性部，所述弹性部在外周面具有沿周向排列的多个外齿并使波发生器嵌合到内侧；及环形齿轮，配置在该挠性齿的径向外侧并固定于输出轴构件，具有与外齿啮合的内齿，挠性齿在另一端处固定于基座构件，该基座构件被配置为比弹性部更靠近基座构件侧。

Description

关节轴构造和水平多关节型机器人
技术领域
本发明涉及一种关节轴构造和水平多关节型机器人。
背景技术
以往，已知一种具有关节轴构造的水平多关节型机器人，所述关节轴构造具备波动齿轮减速器(例如，参照专利文献1。)。该水平多关节型机器人具有如下的关节轴构造：波发生器以被顶端部能够在径向上发生弹性变形的薄壁圆筒状的挠性齿覆盖的方式插入该挠性齿，所述波发生器固定于通过传递来自电机的驱动力而绕纵轴旋转的轴。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016-68200号公报
发明内容
发明所要解决的问题
然而，对于挠性齿而言，为了使顶端部在径向上容易地发生弹性变形，需要在从固定于输出轴的刚性高的基端部到柔软的顶端部为止的纵轴方向上具有足够的长度。由于波发生器嵌合于挠性齿的顶端部附近，因此固定在轴上的波发生器以被挠性齿覆盖的方式插入该挠性齿的现有的关节轴构造中，会导致挠性齿的基端部与波发生器分离。
并且，在这种情况下存在如下问题：用于向波发生器和挠性齿供给润滑脂的路径变长，因而难以高效地供给粘度高的润滑脂。
本发明是鉴于上述的情况而完成的，其目的在于，提供一种能够缩短用于向波发生器和挠性齿供给润滑脂的路径而高效地供给粘度高的润滑脂的关节轴构造和水平多关节型机器人。
用于解决问题的方案
为了达到上述目的，本发明提供以下方案。
本发明的一个方面提供一种关节轴构造，包括：基座构件；输出轴构件，其以能够绕旋转轴线旋转的方式支承于所述基座构件的一侧；以及波动齿轮减速器，其使配置于所述基座构件侧的电机的旋转减速并传递至所述输出轴构件，使得所述输出轴构件相对于所述基座构件旋转，所述波动齿轮减速器包括：波发生器，其固定于轴，所述轴通过来自所述电机的驱动力而绕与所述旋转轴线一致的纵轴旋转；挠性齿，其呈大致圆筒状且在一端具备弹性部，所述弹性部形成为能够在径向上发生弹性变形的薄壁圆筒状，在外周面具有沿周向排列的多个外齿，并使所述波发生器嵌合到内侧；以及环形齿轮，其配置于所述挠性齿的径向外侧并固定于所述输出轴构件，具有与所述外齿啮合的内齿，所述挠性齿在另一端处被固定于所述基座构件，所述另一端被配置为比所述弹性部更靠近所述基座构件侧。
根据本方面，当使配置于基座构件侧的电机工作时，电机的旋转通过波动齿轮减速器实施减速并传递到输出轴构件，从而能够使输出轴构件相对于基座构件绕旋转轴线旋转。具体地说，当通过电机的驱动力使轴绕与旋转轴线一致的纵轴旋转时，固定于轴的波发生器旋转。
波发生器例如通过将弹性轴承固定于椭圆凸轮的外周而形成，使内侧嵌合有该波发生器的挠性齿的薄壁圆筒状的弹性部一边在径向上发生弹性变形一边旋转。在弹性部的外周设置有多个外齿，所述外齿与配置在弹性部的径向外侧的环形齿轮的内齿相啮合。由于外齿的齿数与内齿的齿数相差微小数量，因此波发生器每旋转一周，环形齿轮绕旋转轴线旋转和内齿与外齿的齿数差异相对应的量，使固定有该环形齿轮的输出轴构件旋转。
在这种情况下，根据本方面，挠性齿在另一端处固定于基座构件，该基座构件被配置为比弹性部更靠近基座构件侧，因此波发生器嵌合于配置在远离基座构件的位置处的挠性齿的弹性部。即，能够将从隔着波发生器而配置于与基座构件相反一侧的输出轴构件的外表面到波发生器和弹性部的距离设定得足够短，从而能够设定较短的润滑脂供给路径。其结果，能够通过较短的润滑脂供给路径将粘度高的润滑脂高效地供给到波发生器和弹性部。
在上述方面的基础上，也可以为采用如下结构：所述输出轴构件在所述旋转轴线方向上与所述弹性部对置的位置具有比所述波发生器的外径大的开口部。
通过这样，能够在将轴配置于挠性齿的内侧的状态下，经由输出轴构件的开口部使波发生器嵌合到挠性齿的内侧并能够固定于轴。由此，能够经由开口部容易地进行波发生器和挠性齿的保养和润滑脂供给。
另外，在上述方面的基础上，也可以采用如下结构：所述关节轴构造还包括盖部，所述盖部以能够打开的方式封闭所述开口部。
通过这样，能够在进行波发生器或挠性齿的保养或润滑脂供给时，拆下盖部将开口部敞开，在进行保养或润滑脂供给后安装盖部将开口部封闭。
另外，在上述方面的基础上，也可以为采用如下结构：所述轴为设置于所述电机的电机轴，在所述基座构件设置有贯通孔和电机安装部，所述贯通孔的口径小于所述波发生器的外径且大于所述电机轴的外径，所述电机安装部用于安装使所述电机轴贯通于所述贯通孔的所述电机。
通过这样，可以在从隔着基座构件而与挠性齿相反的一侧使电机靠近并使电机轴经由贯通孔而配置于挠性齿的内侧之后，使波发生器嵌合到挠性齿的弹性部的内侧并固定于轴。
即，不需要在将电机安装到电机安装部时事先将波发生器固定于电机轴，即使在波发生器的外径比用于在电机安装部中将电机定位于基座构件的装配部(in low)的内径尺寸大的情况下，也能够将电机直接安装于基座构件而不用使用适配器。由此，能够使电机接近输出轴构件，并减小旋转轴线方向的尺寸。
另外，本发明的其他方面提供一种水平多关节型机器人，其包括上述的任一结构的关节轴构造，所述旋转轴线沿着铅垂方向延伸，所述输出轴构件配置于所述基座构件的上方或下方。
发明的效果
根据本发明，可以起到缩短用于向波发生器和挠性齿供给润滑脂的路径而高效地供给粘度高的润滑脂的效果。
附图说明
图1是表示具备本发明的一个实施方式所涉及的关节轴构造的水平多关节型机器人的一例的侧视图。
图2是表示图1的水平多关节型机器人的关节轴构造的纵剖视图。
图3是表示图2的关节轴构造中所具备的波动齿轮减速器的局部放大纵剖视图。
图4是图2的关节轴构造的分解纵剖视图。
图5是表示从图4的状态到将电机安装到基座构件上的状态的分解纵剖视图。
图6是表示从图5的状态到安装了波发生器的状态的分解纵剖视图。
图7是表示关节轴构造的参考例的纵剖视图。
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明的一个实施方式所涉及的关节轴构造10和水平多关节型机器人1。
如图1所示，本实施方式所涉及的水平多关节型机器人1具备：基座构件2，其设置于待安装面；第一臂(输出轴构件)3，其相对于该基座构件2绕铅垂的第一轴线(旋转轴线、纵轴)A进行水平旋转；第二臂4，其在该第一臂3的顶端绕与第一轴线A平行的第二轴线B进行水平旋转；升降轴5，其在该第二臂4的顶端，在沿着与第二轴线B平行的第三轴线C的方向上移动；以及手腕轴6，其使该升降轴5的顶端绕第三轴线C旋转。
在图中，附图标记7是将从未图示的控制装置发送过来的动力和信号供给到水平多关节型机器人1的线缆，附图标记8是向搭载于第二臂4的电机供给动力和信号的线缆。
本实施方式所涉及的关节轴构造10配置于图1的水平多关节型机器人1，如图2所示，所述关节轴构造10包括：基座构件2；第一臂3，其以能够绕第一轴线A旋转的方式配置于该基座构件2的上部；以及波动齿轮减速器12，其使配置于基座构件2内的电机11的旋转减速并传递至第一臂3。
基座构件2在形成为中空的内部收容有用于使第一臂3旋转的电机11。在基座构件2的顶部的下表面设置有电机安装部14，该电机安装部14具有用于供电机11的凸部11a嵌合的装配部13。通过使电机11的凸部11a嵌合于电机安装部14的装配部13，能够将电机11的电机轴11b的纵轴定位于正确的位置和方向。
另外，在基座构件2的顶部设置有用于供安装于电机安装部14的电机11的电机轴11b贯通的贯通孔15。
如图4和图5所示，通过使电机轴11b从基座构件2的顶部的下方贯通于贯通孔15，使凸部11a嵌合于装配部13而将电机11固定到电机安装部14上，由此能够沿铅垂方向配置电机轴11b的纵轴。
第一臂3以能够绕旋转轴线A旋转的方式通过轴承16而可旋转地安装于基座构件2，该旋转轴线A与沿铅垂方向配置的电机轴11b的纵轴一致。在第一臂3上，在与后述的挠性齿19的铅垂上方对置的位置设置有口径比挠性齿19的内径尺寸大的开口部17，在该开口部17安装有以能够打开的方式封闭该开口部17的盖部18。
如图3所示，波动齿轮减速器12具备固定于基座构件2的挠性齿19、固定于第一臂3的环形齿轮20以及固定于电机轴11b的波发生器21。
挠性齿19构成为大致圆筒状，在一端具有构成为能够在径向上发生弹性变形的薄壁圆筒状的弹性部22，在另一端具有刚性比弹性部22的刚性高且向径向外侧延伸的外凸缘状的法兰23。挠性齿19在法兰23处固定于基座构件2。由此，挠性齿19被配置为，使设置有弹性部22的一端朝向铅垂上方、使设置有法兰23的另一端朝向铅垂下方，从而使中心轴线与第一臂3的旋转轴线A一致。
挠性齿19的弹性部22在其外周面具有沿周向排列的多个外齿22a。另外，波发生器21嵌合于弹性部22的内周面。
环形齿轮20配置在挠性齿19的弹性部22的径向外侧，具有与挠性齿19的外齿22a相啮合的多个内齿20a。
波发生器21包括：椭圆凸轮24，其固定于安装在电机安装部14上的电机11的电机轴11b；以及弹性轴承25，其内轮25a固定于该椭圆凸轮24的外周面。弹性轴承25的外轮25b在弹性部22的位置处嵌合于挠性齿19的内表面。
在这种情况下，在本实施方式所涉及的关节轴构造10中，由于挠性齿19以弹性部22朝上的方式配置，因此能够将弹性部22和嵌合于该弹性部22的波发生器21配置为，靠近与挠性齿19的弹性部22对置地设置的开口部17。其结果为具有如下优点：如果拆下封闭第一臂3的开口部17的盖部18将开口部17敞开，则能够立即在附近露出环形齿轮20、挠性齿19的弹性部22和波发生器21，能够容易地进行润滑脂供给、保养。
即，在本实施方式中，不用将波发生器21预先安装于电机轴11b，而如图5所示，从将弹性部22配置为朝上的挠性齿19的下方安装电机11而事先将电机轴11b配置于挠性齿19的中央。从该状态开始，如图6所示，从拆下了盖部18的状态的开口部17将波发生器21嵌合于挠性齿19并安装于电机轴11b。
在要拆下波发生器21的情况下，能够从第一臂3的上方以相反的过程来进行。由此，能够缩短向环形齿轮20、挠性齿19以及波发生器21的润滑脂供给路径，并提高保养容易性。
与此相对，在将预先安装于电机轴11b的波发生器21嵌合于挠性齿19的弹性部22的情况下，如图7所示，需要以弹性部22朝下的方式配置挠性齿19，从下方将波发生器21嵌合于弹性部22。在该情况下，由于将波发生器21嵌合于配置于挠性齿19的下部的弹性部22，因此在波发生器21的上方形成有空间，在从第一臂3的上表面向波发生器21供给润滑脂的情况下，与本实施方式的关节轴构造10相比，润滑脂供给路径变长。另外，由于向挠性齿19嵌合波发生器21的嵌合方向为从下方进行嵌合的方向，因此即使在第一臂3设置开口部17，也无法从上方进行保养。
并且，在图7的关节轴构造30的情况下，由于波发生器21的外径比供电机11的凸部11a嵌合的装配部13的内径大，因此无法将电机11直接嵌合于基座构件2。即，需要在电机11与基座构件2之间，在基座构件2设置具有内径比波发生器21的外径大的开口部31来配置适配器34，该适配器34具有与开口部31嵌合的凸部32和供电机11的凸部11a嵌合的装配部33。
因此，部件件数增多，并且从基座构件2的底面到第一臂3的上表面为止的高度尺寸大幅变大。因而，根据本实施方式所涉及的关节轴构造10和水平多关节型机器人1，具有如下优点：能够缩短润滑脂供给路径，提高保养容易性，能够去除用于将电机11安装于基座构件2的适配器34，并且能够大幅减小从基座构件2的底面到第一臂3的上表面为止的高度尺寸。
此外，在本实施方式中，对通过拆下盖部18来进行润滑脂供给的情况进行了说明，但是即使在盖部18或第一臂3的上部安装润滑脂供给用的注脂嘴(nipple)来经由注脂嘴进行润滑脂供给，由于润滑脂供给路径短，因此也能够将粘度高的润滑脂容易地供给到波发生器21等。
另外，在本实施方式中，对将波发生器21直接固定于电机11的电机轴11b的情况进行了说明，但取而代之，也可以应用于将波发生器21固定于通过滑轮、带或齿轮等驱动力传递机构来传递来自电机11的驱动力的轴的情况。
另外，在本实施方式中，例示了使第一臂3相对于设置在待安装面上的基座构件2进行水平旋转的关节轴构造10，但是也可以应用于使第二臂4相对于第一臂3进行水平旋转的关节轴构造。只要将第二臂4设为基座构件、将第一臂3设为输出轴构件即可。由此，也能够缩短第二臂4的高度方向的尺寸。
附图标记说明
1：水平多关节型机器人
2：基座构件
3：第一臂(输出轴构件)
10：关节轴构造
11：电机
11b：电机轴(轴)
12：波动齿轮减速器
14：电机安装部
15：贯通孔
17：开口部
18：盖部
19：挠性齿(flexspline)
20：环形齿轮
20a：内齿
21：波发生器
22：弹性部
22a：外齿
A：第一轴线(旋转轴线、纵轴)

Claims (5)

1.一种关节轴构造，其特征在于，包括：
基座构件；
输出轴构件，其以能够绕旋转轴线旋转的方式支承于所述基座构件的一侧；以及
波动齿轮减速器，其使配置于所述基座构件侧的电机的旋转减速并传递至所述输出轴构件，使得所述输出轴构件相对于所述基座构件旋转，
所述波动齿轮减速器包括：波发生器，其固定于轴，所述轴通过来自所述电机的驱动力而绕与所述旋转轴线一致的纵轴旋转；挠性齿，其呈大致圆筒状且在一端具有弹性部，所述弹性部形成为能够在径向上发生弹性变形的薄壁圆筒状，在外周面具有沿周向排列的多个外齿，并使所述波发生器嵌合到内侧；以及环形齿轮，其配置于所述挠性齿的径向外侧并固定于所述输出轴构件，具有与所述外齿啮合的内齿，
所述挠性齿在另一端处被固定于所述基座构件，所述另一端被配置为比所述弹性部更靠近所述基座构件侧。
2.根据权利要求1所述的关节轴构造，其特征在于，
所述输出轴构件在所述旋转轴线方向上与所述弹性部对置的位置具有比所述波发生器的外径大的开口部。
3.根据权利要求2所述的关节轴构造，其特征在于，
还包括盖部，所述盖部以能够打开的方式封闭所述开口部。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的关节轴构造，其特征在于，
所述轴为设置于所述电机的电机轴，
在所述基座构件设置有贯通孔和电机安装部，所述贯通孔的口径小于所述波发生器的外径且大于所述电机轴的外径，所述电机安装部用于安装使所述电机轴贯通于所述贯通孔的所述电机。
5.一种水平多关节型机器人，其特征在于，
包括权利要求1至4中任一项所述的关节轴构造，
所述旋转轴线沿着铅垂方向延伸，
所述输出轴构件配置于所述基座构件的上方或下方。
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