CN112976049A - 机器人的关节结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种机器人的关节结构，其能够在电源切断时将机器人维持在静止状态，并防止构成机器人的部件的大型化。机器人的关节结构具备：中空的第一部件；第二部件；促动器，其使第二部件相对于第一部件围绕第四轴线(D)旋转；以及制动器机构，其能够制动第二部件相对于第一部件的旋转，促动器具备：马达，其容纳于第一部件的内部；减速器，其将马达的马达轴的旋转减速并传递到第二部件；第一齿轮(42)，其设置于马达轴；以及第二齿轮(32)，其设置于减速器且与第一齿轮啮合，制动器机构具备：制动器主体，其容纳于第一部件的内部；制动轴，其能够利用制动器主体进行制动；以及第三齿轮(52)，其设置于制动轴且与第二齿轮啮合。

Description

机器人的关节结构
技术领域
本发明涉及机器人的关节结构。
背景技术
已知如下机器人的关节结构：其具备第一臂、以及能够相对于第一臂围绕旋转轴线旋转的第二臂，以容纳状态固定于第一臂内的马达的驱动力经由多个齿轮以及减速器传递到第二臂。(例如，参照专利文献1。)。
在机器人的关节结构中，一般而言，在机器人的电源切断时等，为了防止臂由于重力而旋转，使用带制动器的马达。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007－144559号公报
发明内容
发明要解决的问题
带制动器的马达与不具有制动器的马达相比，轴向的长度变长。因此，在构成机器人的部件内部容纳带制动器的马达的情况下，为了确保足够的容纳空间，必须增大部件的大小。
因此，期望能够在电源切断时将机器人维持在静止状态，并防止构成机器人的部件的大型化。
用于解决问题的方案
本发明的一个方案是一种机器人的关节结构，所述机器人的关节结构具备：中空的第一部件；第二部件；促动器，其使所述第二部件相对于所述第一部件围绕旋转轴线旋转；以及制动器机构，其能够制动所述第二部件相对于所述第一部件的旋转，所述促动器具备：马达，其容纳于所述第一部件的内部，并且不具有制动器；减速器，其将该马达的马达轴的旋转减速并传递到所述第二部件；第一齿轮，其设置于所述马达轴；以及第二齿轮，其设置于所述减速器，并且与所述第一齿轮啮合，所述制动器机构具备：制动器主体，其容纳于所述第一部件的内部；制动轴，其能够利用该制动器主体进行制动；以及第三齿轮，其设置于该制动轴，并且与所述第二齿轮啮合。
附图说明
图1是表示具备本发明的一个实施方式的关节结构的机器人的一个例子的示意图。
图2是表示图1的关节结构的局部放大图。
图3是表示在图1的关节结构中部件的配置的示意图。
附图标记说明：
1：关节结构
10：促动器
30：减速器
31：输入轴
32：第二齿轮
33：中空部
34：输出轴
40：马达
41：马达轴
42：第一齿轮
50：制动器机构
51：制动轴
52：第三齿轮
53：制动器主体
130：第一臂
140：第二臂(第一部件)
141：第一部分
142：第二部分
150：手腕单元(第二部件)
C：第三轴线
D：第四轴线
具体实施方式
以下参照附图对本发明的一个实施方式的机器人的关节结构1进行说明。
如图1所示，搭载有本实施方式的关节结构1的机器人100例如是垂直六轴多关节型机器人。机器人100具备：基座110，其设置于地面F；以及旋转体120，其被支撑为能够相对于基座110围绕竖直的第一轴线A旋转。
机器人100具备：第一臂130，其被支撑为能够相对于旋转体120围绕水平的第二轴线B旋转；以及中空的第二臂(第一部件)140，其被支撑为能够相对于第一臂130围绕水平的第三轴线C旋转。机器人100具备中空的手腕单元(第二部件)150，所述中空的手腕单元(第二部件)150被支撑为能够相对于第二臂140围绕第四轴线D旋转，所述第四轴线D相对于第三轴线C处于异面的位置关系。
如图2所示，本实施方式的关节结构1例如是第二臂140与手腕单元150之间的结构。关节结构1具备：第二臂140；手腕单元150；促动器10，其驱动手腕单元150相对于第二臂140围绕第四轴线D旋转；以及制动器机构50，其将手腕单元150相对于第二臂140制动。
促动器10具备减速器30和马达40。减速器30具备输入轴31和输出轴34，其中，输入轴31固定于第二臂140，输出轴34被支撑为能够相对于输入轴31围绕第四轴线D旋转，并且固定于手腕单元150。
减速器30在包含第四轴线D的位置，具备沿着第四轴线D延伸的中空部33。减速器30在输入轴31的第二臂140侧具备第二齿轮32，所述第二齿轮32被支撑为能够相对于输入轴31围绕第四轴线D旋转。
第二齿轮32形成为具有与中空部33连通的中央孔35的环状。由此，第二臂140的内部空间经由中空部33以及中央孔35而与手腕单元150的内部空间连通。
马达40以容纳于第二臂140的内部的状态固定于第二臂140。马达40具备沿轴向延伸的马达轴41，在马达轴41上固定有第一齿轮42。
如图3所示，马达40避免与中空部33以及中央孔35重叠，在相对于第四轴线D向径向外方偏置的位置固定于第二臂140。而且，使固定于马达轴41的第一齿轮42与减速器30的第二齿轮32啮合。
由此，马达40的马达轴41的旋转经由第一齿轮42与第二齿轮32的啮合而传递到减速器30，并且在减速器30内被减速，作为减速器30的输出轴34的旋转而输出。
制动器机构50具备：制动器主体53，其以容纳于第二臂140的内部的状态固定于第二臂140；以及制动轴51，其被支撑为能够相对于制动器主体53旋转。在制动轴51上固定有与第二齿轮32啮合的第三齿轮52。
如图3所示，制动器机构50也避免与中空部33以及中央孔35重叠，在相对于第四轴线D向径向外方偏置的位置固定于第二臂140。马达40与制动器机构50在围绕第四轴线D的周向上隔开间隔地配置于不同的位置。
以下对以如此方式构成的本实施方式的关节结构1的作用进行说明。
根据本实施方式的关节结构1，当使马达40的马达轴41旋转时，马达轴41的旋转通过第一齿轮42与第二齿轮32的啮合而传递到减速器30，手腕单元150相对于第二臂140围绕第四轴线D旋转。
另一方面，由于第三齿轮52也同时与第二齿轮32啮合，因此当第二齿轮32旋转时，制动轴51经由第三齿轮52而旋转。因此，当使制动器主体53工作时，制动轴51的旋转被制动，制动力通过第二齿轮32与第三齿轮52的啮合而传递到减速器30。由此，能够将手腕单元150相对于第二臂140维持在静止的状态。
在该情况下，根据本实施方式的关节结构1，通过将马达40与制动器机构50分离，并配置在围绕第四轴线D的周向上的不同的位置，从而与带制动器的马达的相比，能够缩短并分散马达40的轴向的高度尺寸。由此，具有如下优点：既能够将第二臂140的内部空间抑制得较小，也能够将第二臂140的外形尺寸构成得紧凑。
根据本实施方式的关节结构1，将马达40以及制动器机构50偏置地配置在不与减速器30的中空部33以及第二齿轮32的中央孔35重叠的位置。由此，能够将未图示的线条体从第二臂140穿过中空部33以及中央孔35而布线到手腕单元150。
如图2以及图3所示，在本实施方式的关节结构1中具备：第一部分141，其沿着第四轴线D方向延伸；以及第二部分142，其相对于第一部分141向一个方向弯曲而沿着与第四轴线D交叉的方向延伸。由此，第二臂140具有将圆筒状的第一部分141与圆筒状的第二部分142用弯曲部连接的L字状的形状。
这种结构的第二臂140内部的空间具有如下形状：第一部分141内部的空间在弯曲部向一个方向扩展的形状。在本实施方式中，利用该弯曲部内部的扩展的形状，将马达40配置在横跨将第一部分141的外表面在沿着第四轴线D的方向上延长而成的面的两侧的位置。
由此，具有如下优点：即使将马达40较大偏置地配置至不与中空部33以及中央孔35重叠的位置，也不会增大第二臂140的外形，能够使结构更紧凑。
即，通过有效地利用第二臂140的弯曲部的内部空间，能够缩小第二臂140的第一部分141的围绕第四轴线D的外径。
具有如下优点：也能够缩小相对于第二臂140被支撑为能够围绕第四轴线D旋转的手腕单元150的围绕第四轴线D的外径，从而能够实现机器人100整体的紧凑化以及轻量化。
在本实施方式中，以通过将马达40与制动器机构50分离来防止第二臂140的大型化作为前提。取而代之，通过利用第二臂140的弯曲部的内部空间的形状配置马达来缩小第二臂140的第一部分141的外形的效果，采用带制动器的马达作为马达也能够达成。

Claims (3)

1.一种机器人的关节结构，其特征在于，具备：
中空的第一部件；
第二部件；
促动器，其使所述第二部件相对于所述第一部件围绕旋转轴线旋转；以及
制动器机构，其能够制动所述第二部件相对于所述第一部件的旋转，
所述促动器具备：
马达，其容纳于所述第一部件的内部，并且不具有制动器；
减速器，其将该马达的马达轴的旋转减速并传递到所述第二部件；
第一齿轮，其设置于所述马达轴；以及
第二齿轮，其设置于所述减速器，并且与所述第一齿轮啮合，
所述制动器机构具备：
制动器主体，其容纳于所述第一部件的内部；
制动轴，其能够利用该制动器主体进行制动；以及
第三齿轮，其设置于该制动轴，并且与所述第二齿轮啮合。
2.根据权利要求1所述的机器人的关节结构，其特征在于，
所述减速器具备中空部，所述中空部包含所述旋转轴线且沿该旋转轴线方向贯穿，
所述第二齿轮被支撑为能够围绕所述旋转轴线旋转，并且形成为具有中央孔的环状，
所述第一齿轮以及所述第三齿轮分别被支撑为能够围绕与所述旋转轴线平行且在周向上隔开间隔的轴线旋转。
3.根据权利要求1或2所述的机器人的关节结构，其特征在于，
所述第一部件具备：第一部分，其沿所述旋转轴线方向延伸；以及第二部分，其相对于该第一部分向一个方向弯曲且沿与所述旋转轴线交叉的方向延伸，
所述马达在所述第一部分与所述第二部分之间的弯曲部内部的弯曲的空间中，配置在横跨将所述第一部分的外表面延长而成的面的两侧的位置。
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