CN111376309B - 齿轮机构、齿轮调整方法以及机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种齿轮机构、齿轮调整方法以及机器人，能够调整第一齿轮与第二齿轮之间的轴间距离。该齿轮机构具备：一对壳体(2、3)，其通过以第一轴线(D)为中心的圆筒内表面(13a)与圆筒外表面(4a)的嵌合而组装为定位状态；两个第一齿轮(6、8)，其以能够围绕第一轴线以及与该第一轴线平行的第二轴线(E)旋转的方式安装于一个壳体；以及两个第二齿轮(10、11)，其能够旋转地安装于另一个壳体，并且在一对壳体组装后的状态下分别与两个第一齿轮啮合，以能够围绕第二轴线旋转的方式安装的第一齿轮(8)、和与第一齿轮(8)啮合的第二齿轮(11)配置于轴间距离因围绕第一轴线的壳体之间的相对旋转而发生变化的位置。

Description

齿轮机构、齿轮调整方法以及机器人
技术领域
本发明涉及齿轮机构、齿轮调整方法以及机器人。
背景技术
已知如下工业用机器人的手腕结构：在一个壳体内平行设置两个马达，从而成为紧凑且轻量的结构，并且采用正齿轮而能够从一个方向进行各部件的组装，容易进行调整作业而实现组装作业的效率化，而且成本低(例如，参照专利文献1。)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开昭6-123685号公报
发明内容
发明要解决的问题
在专利文献1中，通过采用正齿轮，从而不需要锥齿轮中所需要的由衬套等进行的齿隙调整。但是，驱动齿轮与从动齿轮之间的轴间距离由于各部件的公差而产生偏差，因此期望能够调整轴间距离。
用于解决问题的方案
本发明的一个方案是一种齿轮机构，所述齿轮机构具备：一对壳体，其通过以第一轴线为中心的圆筒内表面与圆筒外表面的嵌合而组装为定位状态；两个第一齿轮，其以能够围绕所述第一轴线以及与该第一轴线平行的第二轴线旋转的方式安装于一个所述壳体；以及两个第二齿轮，其以能够旋转的方式安装于另一个所述壳体，并且在一对所述壳体组装后的状态下分别与两个所述第一齿轮啮合，以能够围绕所述第二轴线旋转的方式安装的所述第一齿轮、和与该第一齿轮啮合的所述第二齿轮配置于，轴间距离因围绕所述第一轴线的所述壳体之间的相对旋转而发生变化的位置。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式的机器人的手腕单元的局部纵向剖视图。
图2是表示将图1的手腕单元所具备的本实施方式的齿轮机构分离后的状态的局部纵向剖视图。
图3是表示将图2的齿轮机构组装后的状态的局部纵向剖视图。
图4是表示使图2的第一驱动齿轮与第一从动齿轮啮合的状态的示意图。
图5是表示使图3的第一壳体与第二壳体相对旋转而使第二驱动齿轮与第二从动齿轮啮合的状态的示意图。
图6是表示图2的齿轮机构的变形例的纵向剖视图。
图7是表示图2的齿轮机构的另一变形例的纵向剖视图。
附图标记说明：
1：齿轮机构
2：第一壳体(壳体)
3：第二壳体(壳体)
4：轴承(圆环状部件)
4a、15a、16a：外周面(圆筒外表面)
6：第一驱动齿轮(第一齿轮)
8：第二驱动齿轮(第一齿轮)
9a、13a：内表面(圆筒内表面)
10：第一从动齿轮(第二齿轮)
11：第二从动齿轮(第二齿轮)
15：衬套(圆环状部件)
16：突起
17a：圆筒内表面
D：第一轴线
E：第二轴线
具体实施方式
以下参照附图对本发明的一个实施方式的齿轮机构1、齿轮调整方法以及机器人进行说明。
本实施方式的机器人例如是直立多关节型机器人，如图1所示，具备手腕单元110。
手腕单元110具备：第一手腕部件111，其能够相对于臂120围绕第一手腕轴A旋转；第二手腕部件112，其在第一手腕部件111的前端能够围绕与第一手腕轴A正交的第二手腕轴B旋转；以及第三手腕部件113，其能够围绕与第二手腕轴B正交且经过第一手腕轴A与第二手腕轴B的交点的第三手腕轴C旋转。
第一手腕部件111具备基端侧的第一壳体(壳体)2和前端侧的第二壳体(壳体)3，第一壳体2和第二壳体3通过与第一手腕轴A正交的接合平面111a能够分割地组装，且通过未图示的螺栓的紧固而相互固定。
第一壳体2内置有用于驱动第二手腕部件112以及第三手腕部件113的两个马达(省略图示)。
如图2所示，一个马达具备轴5，所述轴5由轴承(圆环状部件)4以能够围绕第一轴线D旋转的方式支撑于第一壳体2。在轴5的前端设置有由正齿轮构成的第一驱动齿轮(第一齿轮)6。
如图2所示，另一个马达也具备轴7，所述轴7由轴承4以能够围绕与第一轴线D隔开间隔而平行配置的第二轴线E旋转的方式支撑于第一壳体2，在轴7的前端设置有由正齿轮构成的第二驱动齿轮(第一齿轮)8。
设置于各马达的轴5、7上的第一驱动齿轮6以及第二驱动齿轮8配置为从第一壳体2的接合平面111a突出的状态。
在第一壳体2上设置有在接合平面111a上开口的两个嵌合孔9。该嵌合孔9的内表面(圆筒内表面)9a具有能够嵌合轴承4的外圈的内径尺寸，并且与支撑第一驱动齿轮6以及第二驱动齿轮8的轴承4的外周面(圆筒外表面)4a嵌合。
以能够旋转的方式支撑第一驱动齿轮6的轴承4以使其外周面4a从接合平面111a部分突出的方式与嵌合孔9的内表面9a嵌合。
在第二壳体3上以能够旋转的方式安装有第二手腕部件112，在第二手腕部件112上以能够旋转的方式安装有第三手腕部件113。
在第二壳体3上，在使接合平面111a紧贴而组装到第一壳体2时与第一驱动齿轮6啮合的第一从动齿轮(第二齿轮)10以及与第二驱动齿轮8啮合的第二从动齿轮(第二齿轮)11通过轴承12安装成能够围绕平行的轴线F、G旋转。各从动齿轮10、11将从各驱动齿轮6、8输入来的马达的动力分别输入到未图示的减速机构，驱动第二手腕部件112以及第三手腕部件113。
在第二壳体3上，在组装到第一壳体2时，在接合平面111a上开口而设置有与第一轴线D为中心的第一壳体2的嵌合孔9相同直径的嵌合孔13。由此，如图3所示，当将第一壳体2和第二壳体3组装至使接合平面111a紧贴的状态时，从第一壳体2的接合平面111a突出的轴承4的外周面4a与第二壳体3的嵌合孔13的内表面(圆筒内表面)13a也嵌合。
即，通过以能够围绕第一轴线D旋转的方式支撑第一驱动齿轮6的轴承4的外周面4a与设置于第一壳体2的嵌合孔9的内表面9a以及设置于第二壳体3的嵌合孔13的内表面13a同时嵌合，从而将第一壳体2与第二壳体3组装为能够围绕第一轴线D相对旋转
如图4以及图5所示，第二驱动齿轮8和第二从动齿轮11配置为在使第一壳体2与第二壳体3围绕第一轴线D相对旋转时轴间距离发生变化的位置关系。在该情况下，在第二壳体3上设置有嵌合孔14，该嵌合孔14的直径尺寸大于在接合平面111a上开口的一侧的嵌合孔13。
第一驱动齿轮6和第一从动齿轮10在第一壳体2和第二壳体3在被高精度定位的状态下组装时，构成为适当的齿隙的状态。
本实施方式的齿轮机构1具备第一壳体2、第二壳体3、第一驱动齿轮6、第二驱动齿轮8、第一从动齿轮10以及第二从动齿轮11。
以下对使用如此构成的本实施方式的齿轮机构1的齿轮调整方法进行说明。
本实施方式的齿轮调整方法首先如图3所示，使与设置于第一壳体2的嵌合孔9部分地嵌合的轴承4与设置于第二壳体3的嵌合孔13也部分地嵌合，并且使第一壳体2的接合平面111a与第二壳体3的接合平面111a接近到紧贴的位置。
由此，第一壳体2和第二壳体3以轴承4代替销，在高精度地定位的状态下组装。因此，在该状态下，如图4所示，第一驱动齿轮6与第一从动齿轮10啮合为具有适当的齿隙的状态。
接着，如图4中箭头所示，使第一壳体2和第二壳体3围绕第一轴线D相对旋转。由此，第二驱动齿轮8与第二从动齿轮11之间的轴间距离发生变化，因此如图5所示，使第一壳体2和第二壳体3相对旋转，直到成为适当的轴间距离。然后，在旋转之后的位置，通过螺栓的紧固而固定第一壳体2和第二壳体3，从而将第二驱动齿轮8和第二从动齿轮11调整为具有适当的齿隙的状态。
这样，根据本实施方式的齿轮机构1、齿轮调整方法以及机器人，能够以轴承4代替销而高精度地定位支撑两个驱动齿轮6、8的第一壳体2和支撑两个从动齿轮10、11的第二壳体3。因此具有如下优点：不需要销，能够减少部件数量以及加工工时，并且能够使第一驱动齿轮6与第一从动齿轮10适当地啮合。
仅通过使第一壳体2和第二壳体3围绕第一轴线D相对旋转，就能够在保持第一驱动齿轮6与第一从动齿轮10的适当的啮合状态的同时，适当地调整第二驱动齿轮8和第二从动齿轮11的啮合。由于在第二驱动齿轮8和第二从动齿轮11的啮合的调整作业过程中第一驱动齿轮6与第一从动齿轮10的啮合状态不发生变化，因此具有能够容易地进行调整作业的优点。
在本实施方式中，以能够旋转的方式支撑第一驱动齿轮6的轴承4的外周面4a与设置于第一壳体2以及第二壳体3的嵌合孔9、13的内表面9a、13a同时嵌合，但取而代之，还可以如图6所示，在与轴承4在沿着轴承4的第一轴线D的方向上邻接的位置配置将轴承4在沿着第一轴线D的方向上定位的圆筒状的衬套(圆环状部件)15，使衬套15的外周面(圆筒外表面)15a与第一壳体2以及第二壳体3的嵌合孔9、13的内表面9a、13a同时嵌合。
由此，与轴承4同样地，能够将衬套15代替销而使用，使第一壳体2和第二壳体3围绕第一轴线D相对旋转。通过使衬套15的外径尺寸与轴承4的外径尺寸相同，使得无需在嵌合孔9的内表面9a形成台阶差，能够高精度地加工内表面9a。通过使其直径相同，能够将衬套15作为用于防止轴承4偏移的C环等替代部件。
其中，还可以使衬套15的外径尺寸与轴承4的外径尺寸不同。即，衬套15的外径尺寸可以比轴承4的外径尺寸大，也可以比轴承4的外径尺寸小。
在使用衬套15的情况下，还可以省略以能够旋转的方式支撑第一驱动齿轮6的轴承4。
如图7所示，还可以在第一壳体2上设置以第一轴线D为中心的圆筒状的突起16，使该突起16的外周面(圆筒外表面)16a与设置于第二壳体3的嵌合孔17的圆筒内表面17a嵌合。在该情况下，以能够旋转的方式支撑第一驱动齿轮6的轴承4可以有，也可以没有。还可以在第二壳体3上设置突起16，在第一壳体2上设置嵌合孔17。
在本实施方式中，举例说明了两个轴承4为相同规格的情况，但取而代之，还可以采用形状等分别不同的规格的轴承4。轴承12也同样，也可以采用规格分别不同的轴承。
能够导出以下方案。
本发明的一个方案是一种齿轮机构，所述齿轮机构具备：一对壳体，其通过以第一轴线为中心的圆筒内表面与圆筒外表面的嵌合而组装为定位状态；两个第一齿轮，其以能够围绕所述第一轴线以及与该第一轴线平行的第二轴线旋转的方式安装于一个所述壳体；以及两个第二齿轮，其以能够旋转的方式安装于另一个所述壳体，并且在一对所述壳体组装后的状态下分别与两个所述第一齿轮啮合，以能够围绕所述第二轴线旋转的方式安装的所述第一齿轮、和与该第一齿轮啮合的所述第二齿轮配置于，轴间距离因围绕所述第一轴线的所述壳体之间的相对旋转而发生变化的位置。
根据本方案，通过使以第一轴线为中心的圆筒内表面与圆筒外表面嵌合，将一对壳体组装为被高精度定位的状态。由此，能够使以能够围绕第一轴线旋转的方式安装于一个壳体的第一齿轮、与以能够旋转的方式安装于另一个壳体的第二齿轮适当地啮合。
在该状态下，当使一对壳体围绕第一轴线相对旋转时，能够在保持围绕第一轴线的第一齿轮和第二齿轮的适当的啮合状态不变的情况下，使以能够围绕与第一轴线平行的第二轴线旋转的方式安装的第一齿轮、和与该第一齿轮啮合的第二齿轮之间的轴间距离发生变化。因此，能够调整为该第一齿轮与第二齿轮适当啮合的轴间距离，能够适当地调整齿隙。
在上述方案中，也可以是，所述圆筒内表面设置于两个所述壳体，所述圆筒外表面具备于与两个所述壳体的所述圆筒内表面同时嵌合的圆环状部件。
根据该结构，通过使共用的圆环状部件所具备的圆筒外表面与设置于两个壳体的圆筒内表面同时嵌合，能够将两个壳体组装为能够围绕第一轴线旋转。

Claims (8)

1.一种齿轮机构，其特征在于，具备：
一对壳体，其通过以第一轴线为中心的圆筒内表面与圆筒外表面的嵌合而组装为定位状态；
两个第一齿轮，其以能够围绕所述第一轴线以及与该第一轴线平行的第二轴线旋转的方式安装于一个所述壳体；以及
两个第二齿轮，其以能够旋转的方式安装于另一个所述壳体，并且在一对所述壳体组装后的状态下分别与两个所述第一齿轮啮合，
以能够围绕所述第二轴线旋转的方式安装的所述第一齿轮、和与该第一齿轮啮合的所述第二齿轮配置于，轴间距离因围绕所述第一轴线的所述壳体之间的相对旋转而发生变化的位置。
2.根据权利要求1所述的齿轮机构，其特征在于，
所述圆筒内表面设置于两个所述壳体，
所述圆筒外表面具备于与两个所述壳体的圆筒内表面同时嵌合的圆环状部件。
3.根据权利要求2所述的齿轮机构，其特征在于，
所述圆环状部件是轴承，所述轴承将所述第一齿轮以能够围绕所述第一轴线旋转的方式支撑于所述壳体。
4.根据权利要求2所述的齿轮机构，其特征在于，
所述圆环状部件是衬套，所述衬套与轴承在沿着所述第一轴线的方向上邻接而配置，所述轴承将所述第一齿轮以能够围绕所述第一轴线旋转的方式支撑于所述壳体。
5.根据权利要求4所述的齿轮机构，其特征在于，
所述圆筒内表面具有能够嵌合所述轴承的外圈的内径尺寸。
6.根据权利要求1所述的齿轮机构，其特征在于，
所述圆筒内表面设置于一个所述壳体，
所述圆筒外表面具备于设置于另一个所述壳体的突起。
7.一种齿轮调整方法，其特征在于，包括以下步骤：
将两个第一齿轮以能够围绕互相平行的第一轴线以及第二轴线旋转的方式安装于第一壳体；
将分别与两个所述第一齿轮啮合的两个第二齿轮以能够旋转的方式安装于第二壳体；
通过使所述第一壳体和所述第二壳体围绕所述第一轴线旋转，来调整能够围绕所述第二轴线旋转的所述第一齿轮和与该第一齿轮啮合的所述第二齿轮之间的轴间距离。
8.一种机器人，其特征在于，具备：
权利要求1至6中任一项所述的齿轮机构。
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