CN113685456A - 机器人的动力传递机构以及使用该动力传递机构的机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供具备适于减少在机器人的电动马达与可动连杆机构之间的动力传递机构所产生的过大的负荷的小型的转矩限制机构的机器人的动力传递机构、以及使用该动力传递机构的机器人。转矩限制机构(15)具备：球塞(17)，其与电动马达(12)的旋转部(13)连结，具备被压缩弹簧(20)施力后的球主体(19)；以及卡合凹部(18)，其与可动连杆机构(11)的被旋转部连结，供球塞(17)的球主体(19)嵌入而成为卡合状态，并且具有若对球主体(19)作用预定的限制转矩则解除卡合状态的倾斜度。由此，能够得到适于减少机器人的电动马达(12)与可动连杆机构(11)之间的动力传递机构所产生的过大的负荷的小型的转矩限制机构。

Description

机器人的动力传递机构以及使用该动力传递机构的机器人

技术领域

本发明涉及机器人的动力传递机构以及使用该动力传递机构的机器人。

背景技术

在机器人所使用的由电动马达以及与该电动马达连结的可动连杆机构构成的机器人的动力传递机构中，若可动连杆机构碰撞到障碍物而动作受到限制，或者电动马达因某些异常而产生过大的转矩，则有时在作为驱动部的电动马达与该电动马达的动力所传递的作为被驱动部的可动连杆机构之间产生过大的负荷(转矩)，从而在将电动马达与可动连杆机构连结的部分(所谓的关节部)产生损伤。因此，在将电动马达与可动连杆机构连结的部分配设有机械的“转矩限制机构”。

作为该转矩限制机构的例子，例如记载在以下的专利文献1(日本特开2006-255829号公报)中。在专利文献1的转矩限制机构中，在将来自电动马达的旋转轴的旋转传递至可动连杆机构侧、并且在电动马达的旋转轴与可动连杆机构之间产生了预先设定的预定转矩(以下记载为限制转矩)以上的转矩的情况下，通过产生滑移(空转)来将转矩的传递限制为低于预定转矩。

而且，该专利文献1的转矩限制机构构成为，具有具备凸部的第一旋转力传递部和具备与凸部对应的凹部的第二旋转力传递部，凸部相对于凹部以被施力的状态嵌入，从而经由第一旋转力传递部和第二旋转力传递部进行转矩的传递，在作用了限制转矩以上的转矩的情况下，使凸部与凹部的嵌入状态脱离(失调)，从而在第一旋转力传递部与第二旋转力传递部之间产生空转。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-255829号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，在专利文献1中，关于减少在机器人的电动马达与可动连杆机构之间的连结部分产生的过大的负荷(转矩)的转矩限制机构的具体结构，没有任何公开、启示等。尤其，机器人中的用于配置电动马达和可动连杆机构的空间(用于配置臂部、腿部的关节部的空间)狭窄，从而要求紧凑的转矩限制机构。

本发明的目的在于提供具备小型的转矩限制机构的机器人的动力传递机构以及使用该动力传递机构的机器人，该小型的转矩限制机构能够减少在机器人的电动马达与可动连杆机构之间产生的过大的负荷(转矩)，而且还能够配置于狭窄的空间。

用于解决课题的方案

本发明的特征在于，在具备介于电动马达的旋转部与可动连杆机构的被旋转部之间地安装的转矩限制机构的机器人的动力传递机构中，转矩限制机构具备：球塞，其与电动马达的旋转部连结，具备被压缩弹簧的施力后的球主体；以及卡合凹部，其与可动连杆机构的被旋转部连结，供球塞的球主体嵌入而成为卡合状态，并且具有若对球主体作用预定的转矩则解除卡合状态的倾斜度。

发明的效果如下。

根据本发明，能够得到具备小型的转矩限制机构的机器人的动力传递机构、以及使用了该动力传递机构的机器人，该小型的转矩限制机构能够减少在机器人的电动马达与可动连杆机构之间产生的过大的负荷(转矩)，而且也能够配置于狭窄的空间。

附图说明

图1是示出机器人的可动连杆机构的结构的结构图。

图2是从斜向观察图1的机器人的可动连杆机构的立体图。

图3是将图1的机器人的可动连杆机构分解后的分解立体图。

图4是图1所示的转矩限制机构的放大图。

图5是对调整球塞的作用力的调整单元进行说明的剖视图。

图6是说明高效地调整球塞的作用力的调整单元的剖视图。

图7A是说明供球塞卡合的倾斜角较大的卡合凹部的剖视图。

图7B是说明供球塞卡合的倾斜角较小的卡合凹部的剖视图。

符号的说明

10—驱动部，11—可动连杆机构，12—电动马达，13—旋转部，14—传递连杆，15—转矩限制机构，16—柱塞保持部，17—球塞，18—卡合凹部，19—球主体，20—压缩弹簧，21—固定螺栓，22—柱塞固定筒部，23—传递板，24—固定连杆，25—柱塞主体筒部，26—弹簧压力调整螺纹件，27—大径部，28—限位部件，29—卡合凹部形成基台。

具体实施方式

以下，使用附图对本发明的实施方式进行详细说明，但本发明并不限定于以下的实施方式，在本发明的技术概念中的各种变形例、应用例也包含在其范围内。

首先，基于图1及图2对应用本发明的机器人的动力传递机构和转矩限制机构的结构进行简单说明。此外，动力传递机构是电动马达和由该电动马达驱动的可动连杆机构的组合。并且，可动连杆机构构成机器人的臂部、腿部。

机器人的动力传递机构由驱动部10和由该驱动部10驱动的可动连杆机构11构成。驱动部10具备电动马达12，电动马达12由旋转部13来输出旋转力。并且，可动连杆机构11具备传递连杆14，可动连杆机构11通过该传递连杆14进行旋转动作或摆动动作。传递连杆14成为由旋转部13而旋转的被旋转部，该传递连杆14与电动马达12的旋转部13由转矩限制机构15机械式地连结。

转矩限制机构15由利用螺栓21而与电动马达12的旋转部13结合的柱塞保持部16、由该柱塞保持部16保持的球塞17、以及形成于传递连杆14的供球塞17的球主体19嵌入的卡合凹部18构成。从下述的图4可知，球主体19由球面部和圆柱部的组合形成，但也可以是球状的球。此外，传递连杆14的形状如图3所示，将在下文中进行详细说明。

形成于传递连杆14的卡合凹部18形成为具备预定的倾斜角的“凹入”形状，成为球塞17的球主体19的前端嵌入在该凹入内并卡合的结构。并且，在球塞17的内部收纳有作为弹性单元的压缩弹簧20，由该压缩弹簧20进行施力以便球主体19向卡合凹部18的一侧突出。

其结果，球主体19会以预定的压力压接于卡合凹部18。通过调整该压接的压力，能够调整限制转矩，但关于其调整方向、用于调整的结构，将在下文中进行说明。

而且，电动马达12的旋转部13的旋转传递至柱塞保持部16，同时使球塞17旋转。而且，由于球塞17的球主体19与传递连杆14的卡合凹部18卡合，所以球塞17的旋转传递到传递连杆14。由此，传递连杆14旋转，可动连杆机构11因该传递连杆14而进行旋转动作或摆动动作。

图3示出应用本发明的转矩限制机构15的详细情况。在电动马达12的旋转部13的端面利用螺栓21(参照图2)固定有柱塞保持部16。由此，旋转部13和柱塞保持部16能够一体地旋转。

在柱塞保持部16形成有两个柱塞固定筒部22，球塞17插入并固定于该柱塞固定筒部22的孔部22H。

传递连杆14由配置在旋转部13的端面与柱塞保持部16之间的平面状的传递板23、以及从该传递板23向电动马达12的相反侧大致沿垂直方向折弯而形成的固定连杆24构成。固定连杆24固定于构成可动连杆机构11的其它构成部件，将传递板23的旋转传递至可动连杆机构11。

在传递板23的柱塞保持部16的一侧的表面并在与柱塞固定筒部22的位置对应的位置形成有卡合凹部18，如上所述，球塞17的球主体19以嵌入的方式卡合于该卡合凹部18。由此，球塞17的旋转会经由卡合凹部18传递至传递板23。

接下来，进一步说明转矩限制机构的球塞17和传递板23的详细情况。

图4中，固定于柱塞固定筒部22的球塞17由有底的柱塞主体筒部25、配置在形成于柱塞主体筒部25的内部的空间内的压缩弹簧20、以及由压缩弹簧20朝向传递板23的一侧施力的球主体19构成。

并且，形成于传递板23的卡合凹部18形成为具备预定的倾斜角的“凹入”形状，成为球塞17的球主体19的前端嵌入该凹陷而成为卡合状态的结构。该凹入形状能够通过锪锥孔加工来形成。

并且，通过改变该卡合凹部18的倾斜角(θ)，能够调整限制转矩。卡合凹部18的180°对置的表面的角度(倾斜角θ)越大，则限制转矩越小，角度(倾斜角θ)越小，则限制转矩越大。此外，通过调整该卡合凹部18的倾斜角，能够调整限制转矩，但关于其调整方向、用于调整的结构，将在下文中进行说明。

如上所述，球主体19由压缩弹簧20压接于在传递板23形成的卡合凹部18，在球主体19与卡合凹部18卡合的状态下，能够将电动马达12的旋转部13的旋转传递至传递板23。

此处，若可动连杆机构11碰撞到障碍物而动作受到限制，或者电动马达12因某些异常而产生过大的转矩，则在作为驱动部的电动马达12与传递该电动马达12的动力的传递连杆14之间产生过大的负荷(转矩)，有时在电动马达12与可动连杆机构11的连结部分产生损伤。

因此，在转矩限制机构15中，若在电动马达12的旋转部13与传递该旋转的传递连杆14之间产生过大的负荷(转矩)，则球塞17的球主体19压缩压缩弹簧20而沿形成于传递板23的卡合凹部18的倾斜面(SLP)移动，以解除与卡合凹部18的卡合状态的方式进行动作。

若解除卡合状态，则电动马达12的旋转部13与传递连杆14的连结被分开，因而切断转矩的传递。此外，解除该球主体19与卡合凹部18的卡合时的转矩成为限制转矩。

由此，即使在作为驱动部的电动马达12与传递该电动马达12的动力的传递连杆14之间产生过大的负荷(转矩)，也能够避免在电动马达12与可动连杆机构11之间的连结部分产生损伤。

这样，在本实施方式中，在具备介于电动马达的旋转部与可动连杆机构的被旋转部之间地安装的转矩限制机构的机器人的动力传递机构中，转矩限制机构构成为具备：球塞，其与电动马达的旋转部连结，具备被压缩弹簧施力的球主体；以及卡合凹部，其与可动连杆机构的被旋转部连结，供球塞的球主体嵌入而成为卡合状态，并且具有若对球主体作用预定的转矩则解除卡合状态的倾斜度。

由此，可得到能够减少在机器人的电动马达与可动连杆机构之间产生的过大的负荷(转矩)、且也能够配置于狭窄的空间的小型的转矩限制机构。

可是，如上所述，在这种转矩限制机构中，要求根据机器人的产品规格来调整限制转矩。例如，从生产上的观点出发，优选在机器人的臂部、腿部使用相同的转矩限制机构15。然而，存在机器人的臂部、腿部处的限制转矩不同的情况、需要再调整限制转矩的情况，要求调整限制转矩。为了应对这样的要求，提出在下文中示出的实施方式。

本实施方式的基本思路是，转矩限制机构具备：球塞，其与电动马达的旋转部连结，具备被压缩弹簧施力的球主体；以及转矩调整单元，其与可动连杆机构的被旋转部连结，供球塞的球主体嵌入而成为卡合状态，并且对解除球塞的球主体与卡合凹部的卡合状态的限制转矩进行调整。以下，说明具体的实施方式。

图5中，作为对解除球塞17与卡合凹部18的卡合状态的限制转矩进行调整的转矩调整单元，示出调整压缩弹簧20的弹簧压力的例子。其中，压缩弹簧20的弹簧压力的调整有两种，以下说明两种例子。图5中，一起描绘出两个例子，但至少采用任一方即可。

首先，作为第一例，该例子是通过使球塞17自身相对于柱塞固定筒部22移动来调整压缩弹簧20的弹簧压力的方法。图5中，在柱塞固定筒部22的孔部22H的内部形成有螺纹槽，并以与该螺纹槽螺纹结合的方式在球塞17的柱塞主体筒部25的外周也形成有螺纹槽。

而且，若使球塞17旋转来调整与柱塞固定筒部22的相对位置，则可调整与形成于传递板23的卡合凹部18的压接状态。也就是说，若球塞17接近传递板23，而球塞17与传递板23的距离变短，则球主体19被压入形成于柱塞主体筒部25的内部的空间。由此，压缩弹簧20的弹簧压力(压缩力)变大，解除球塞17与卡合凹部18的卡合状态的限制转矩变大。

另一方面，若球塞17远离传递板23，而球塞17与传递板23的距离变长，则球主体19从形成于柱塞主体筒部25的内部的空间推出。由此，压缩弹簧20的弹簧压力变小，解除球塞17与卡合凹部18的卡合状态的限制转矩变小。

接下来，作为第二例，该例子是通过在收纳于球塞17的内部空间的压缩弹簧20的与球主体19相反的一侧配设弹簧压力调整螺纹件26来调整压缩弹簧20的弹簧压力的方法。图5中，在柱塞主体筒部25的内部形成有螺纹槽，并以与该螺纹槽螺纹结合的方式在弹簧压力调整螺纹件26的外周也形成有螺纹槽。

而且，若使弹簧压力调整螺纹件26旋转来调整与柱塞主体筒部25的相对位置，则与形成于传递板23的卡合凹部18的压接状态发生变化。也就是说，若使弹簧压力调整螺纹件26旋转，弹簧压力调整螺纹件26接近球主体193，而弹簧压力调整螺纹件26与球主体19的距离变短，则压缩弹簧20的弹簧压力变大，解除球塞17与卡合凹部18的卡合状态的限制转矩变大。

另一方面，若弹簧压力调整螺纹件26远离球主体193，而弹簧压力调整螺纹件26与球主体19的距离变长，则压缩弹簧20的弹簧压力变小，解除球塞17与卡合凹部18的卡合状态的限制转矩变小。

这样，通过调整压缩弹簧20的弹簧压力，能够对解除球塞17与卡合凹部18的卡合状态的限制转矩进行调整。因此，即使在机器人的臂部、腿部的限制转矩不同的情况下，或者需要再调整限制转矩的情况下，也能够充分地应对。

从第一例及第二例可知，转矩限制机构15的转矩调整单元是调整压缩弹簧20的弹簧压力的弹簧压力调整单元。

此外，在上述的第一例中，为了高效地进行作业现场中的压缩弹簧20的弹簧压力的调整，在上述的第一例中，还能够采用图6所示的结构。

图6中，在球塞17的与球主体19相反一侧形成有大径部27，以夹入的方式在该大径部27与柱塞固定筒部22的端面(传递板23的相反侧的端面)之间介入安装有限位部件28。根据该限位部件28的厚度，决定球塞17与柱塞固定筒部22的相对位置，从而调整与形成于传递板23的卡合凹部18的压接状态。

例如，在更换球塞17时，抽出当前的球塞17，使应更换的新的球塞17螺纹结合至因限位部件28而无法旋转的位置，由此能够简单地调整为预定的球塞17的突出量。突出量与压缩弹簧20的弹簧压力等效，由此能够调整限制转矩。

这样，在本实施方式中，其特征在于，转矩限制机构15的弹簧压力调整单元具备将球塞17与卡合凹部18之间的距离设定为预先决定的距离的限位单元。

作为限位部件28，能够使用螺母、垫圈、垫片以及O型圈等。并且，例如，在机器人的臂部、腿部的关节部设定为不同的柱塞突出量(＝限制转矩)的情况下，如果预先准备安装有限位部件28的球塞17，则能够高效地进行作业。

而且，在进行机器人的臂部、腿部的识别的情况下，例如，利用涂料等预先对球塞17和/或限位部件28进行着色是有利的。例如，臂部用的球塞17、限位部件28被着色为蓝色，腿部用的球塞17、限位部件28被着色为红色。由此，能够迅速地看清臂部用的球塞17、腿部用的球塞17，能够提高作业效率。而且，也可以改变形状来代替不同的颜色。

这样，球塞17和/或限位部件28被着色为与限制转矩的值相关联的颜色，或者形成为与限制转矩的值相关联的形状。

在以上的说明中，作为调整限制转矩的转矩调整单元，示出了调整压缩弹簧20的弹簧压力的例子，但也能够根据卡合凹部18的倾斜面的倾斜角来调整限制转矩。

如上所述，改变卡合凹部18的倾斜角(θ)，从而能够调整限制转矩。卡合凹部18的180°对置的表面的角度(倾斜角θ)越大，限制转矩越小，角度(倾斜角θ)越小，则限制转矩越大。因此，在本实施方式中，通过使卡合凹部18为能够更换的结构，来调整限制转矩。

图7A、图7B放大地示出供球塞17的球主体19卡合的卡合凹部18附近。卡合凹部18形成于卡合凹部形成基台29，该卡合凹部形成基台29成为相对于传递板23能够更换的结构。

卡合凹部形成基台29成为相对于传递板23能够装卸(能够更换)的结构。具体而言，在卡合凹部形成基台29的外周形成有螺纹槽，并且在收纳卡合凹部形成基台29的传递板23的收纳孔也形成有螺纹槽。

因此，通过选择需要的卡合凹部形成基台29并将其螺纹结合地安装于传递板23，能够容易地调整限制转矩。

图7A示出卡合凹部18的180°对置的表面的角度(倾斜角θ1)较大的例子，图7B示出卡合凹部18的180°对置的表面的角度(倾斜角θ2)较小的例子。这样，若选择与需要的限制转矩对应的卡合凹部形成基台29并将其安装于传递板23，则能够容易地调整限制转矩。由此，能够使转矩限制机构15的大部分的构成部件通用化，因而具有能够降低生产成本的效果。

并且，在进行机器人的臂部、腿部的识别的情况下，例如也能够利用涂料等预先对卡合凹部形成基台29进行着色。例如，臂部用的卡合凹部形成基台29被着色为蓝色，腿部用的卡合凹部形成基台29被着色为红色。由此，能够迅速地看清臂部用或腿部用的卡合凹部形成基台29，能够提高作业效率。而且，也可以改变形状来代替不同的颜色。

这样，卡合凹部形成基台29被着色为与限制转矩的值相关联的颜色，或者形成为与限制转矩的值相关联的形状。

此外，本发明并不限定于上述的实施例，包括各种变形例。例如，上述的实施例是为了容易理解地说明本发明而进行了详细说明，并不限定于必须具备所说明的所有结构。并且，能够将某实施例的结构的一部分置换为其它实施例的结构，再者也能够在某实施例的结构中追加其它实施例的结构。另外，对于各实施例的结构的一部分，能够进行其它结构的追加、删除、置换。

Claims (8)

1.一种机器人的动力传递机构，具备介于电动马达的旋转部与可动连杆机构的被旋转部之间地安装的转矩限制机构，其特征在于，

上述转矩限制机构具备：球塞，其与上述电动马达的上述旋转部连结，具备被压缩弹簧施力后的球主体；以及卡合凹部，其与上述可动连杆机构的上述被旋转部连结，供上述球塞的上述球主体嵌入而成为卡合状态，并且具有若对上述球主体作用预定的限制转矩则解除上述卡合状态的倾斜度。

2.根据权利要求1所述的机器人的动力传递机构，其特征在于，

上述转矩限制机构还具备转矩调整单元，该转矩调整单元对解除上述球塞的上述球主体与上述卡合凹部的上述卡合状态的上述限制转矩进行调整。

3.根据权利要求2所述的机器人的动力传递机构，其特征在于，

上述转矩限制机构的上述转矩调整单元是调整上述压缩弹簧的弹簧压力的弹簧压力调整单元。

4.根据权利要求3所述的机器人的动力传递机构，其特征在于，

上述转矩限制机构的上述弹簧压力调整单元具备限位单元，该限位单元将上述球塞与上述卡合凹部之间的距离设定为预先决定的距离。

5.根据权利要求4所述的机器人的动力传递机构，其特征在于，

上述球塞和/或上述限位单元被着色为与上述限制转矩的值相关联的颜色，或者形成为与上述限制转矩的值相关联的形状。

6.根据权利要求2所述的机器人的动力传递机构，其特征在于，

上述转矩限制机构的上述转矩调整单元由能够更换的卡合凹部形成基台构成，该卡合凹部形成基台改变上述卡合凹部的倾斜角来调整上述限制转矩。

7.根据权利要求6所述的机器人的动力传递机构，其特征在于，

上述卡合凹部形成基台被着色为与上述限制转矩的值相关联的颜色，或者形成为与上述限制转矩的值相关联的形状。

8.一种机器人，具备由转矩限制机构将电动马达的旋转部与可动连杆机构的被旋转部连结的机器人的动力传递机构，其特征在于，

上述机器人的动力传递机构是权利要求1至7任一项中所述的上述机器人的动力传递机构。

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