CN1744971A - 工业用机器人的旋转装置 - Google Patents

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Abstract

一种工业用机器人的旋转装置，具有：制动器(40)，其固定在电动机(30)的电动机轴(30s)上，使电动机(30)停止；编码器(50)，其固定在电动机轴(30s)上，检测电动机(30)的旋转角度；减速器(60)，其与电动机轴(30s)结合，形成连通空腔部，并且使电动机(30)的旋转减速，连接固定在旋转侧臂(20)上；管用轴承(72)，其设置在固定侧臂(10)上，与连通空腔部连通；以及低速转动管(70)，其一端连接固定于旋转侧臂(20)上，另一端固定在管用轴承(72)上，并且对电缆(80)进行布线。

Description

工业用机器人的旋转装置
技术领域
本发明涉及工业用机器人的旋转装置，通过将管部件游动插入设置在减速器、电动机、编码器中的空腔中，在管部件内对电缆进行布线处理。
背景技术
通过特开平5-57664号公报说明现有的工业用机器人的旋转装置。由该公报，该装置具有：机器人的固定基座；旋转体，其以可自由旋转的方式连接在固定基座上；机器人臂等可动机构部，其连接在旋转体的上部；电动机，其驱动旋转体使其旋转；以及减速器，其将电动机的输出传送给旋转体，该装置使电动机和减速器的轴心形成空腔，并配置在同心上，使电动机和减速器的轴心配置为与旋转体的旋转轴心同心，将向机器人臂等的驱动机构部提供电力等的电缆，配置于使电动机的空腔和减速器的空腔贯穿的保护管中。
如上所述构成的工业用机器人的旋转装置，由于使电动机和减速器的轴心分别形成空腔，并配置在同心上，使电动机和减速器的轴心配置为与旋转体的旋转轴心同心，并使电缆以贯穿电动机的空腔和减速器的空腔的方式配置，所以电缆穿过旋转体的旋转轴心，因而与罩或固定基座间不存在滑动磨擦，可以消除因磨损引起的断路。
但是，上述工业用机器人的旋转装置存在以下问题，即，随着用于驱动控制机械臂等的信息量等的增加，电缆束变得越来越粗，当保护管与电动机的轴一同旋转时，电缆的覆盖层容易损伤。
发明内容
本发明是为了解决上述课题，其目的在于，提供一种在机器人的关节中，极不容易因旋转驱动而引起电缆磨损的工业用机器人的旋转装置。
第1个发明涉及的工业用机器人的旋转装置具有：固定部；旋转部，其相对于固定部被旋转驱动；以及端部，其通过该旋转部而动作，其特征在于，具有：电动机，其具备第1轴，该第1轴具有贯穿中心部的第1空腔部；制动器，其具有贯穿中心部的第2空腔部，并且前述第1轴与前述第2空腔部卡合固定，使前述电动机放开与停止；编码器，其具有贯穿中心部的第3空腔，并且前述第1轴与前述第3空腔部卡合固定，检测前述电动机的旋转角度；减速器，其具备第2轴，该第2轴具有贯穿中心部的第4空腔，该第2轴与前述第1轴连接结合，由前述第1及第4空腔部，贯穿的连通空腔部被形成，并且使前述第1轴的旋转减速，连接固定在前述旋转部和前述固定部上；第1轴承，其具有第1内圈和第1外圈，该第1内圈的中心设置在前述连通空腔部的中心线上，并且前述第1外圈固定在前述固定部上；筒状的管部件，其一端部连接固定在该第1内圈上，另一端部连接固定在前述旋转部上，游动插入前述连通空腔部中，并且具有通孔；以及电缆，其一端部连接固定在前述固定部上，另一端部连接固定在前述旋转部上，并且插入前述通孔，与前述端部连接。
由这种工业用机器人的旋转装置，将其一端连接固定在固定部上且另一端连接固定在旋转部上的管部件插入将电动机、减速器、编码器、制动器排列成一条直线状而形成的连通空腔部中，使电缆配置在管部件的通孔内。
由此，因为电缆的布线不受电动机等的阻碍，不需要经由无用的布线路径，所以布线空间变小，进而使旋转装置小型化。而且，由于管部件仅由固定部和转动部的旋转而转动，因而管部件与插入管部件中的电缆接触的速度也比电动机的旋转速度低了许多。因此，具有电缆的覆盖层极不容易受损的效果。
第2个发明涉及的工业用机器人的旋转装置，其特征在于：取代第1轴承而具有第2轴承，该第2轴承具有第2内圈和第2外圈，该第2内圈的中心设置在连通空腔部的中心线上，并且前述第2外圈固定在旋转部上。
由这种工业用机器人的旋转装置，由于取代设置在固定件上的第1轴承而在旋转部上设置了第2轴承，因而具有简化固定部的结构的效果。
第3个发明涉及的工业用机器人的旋转装置，其特征在于：具备使第2轴、电动机、编码器、制动器形成一体而成的驱动单元。
由这种工业用机器人的旋转装置，具有提高该旋转装置的组装性的效果。
第4个发明涉及的工业用机器人的旋转装置，其特征在于：具有：第1夹具，其连接固定在前述固定侧臂上，并且以使前述电缆从前述通孔向前述固定端侧引出的固定侧引出部大致水平的方式固定前述电缆；以及第2夹具，其以使前述电缆从前述通孔向前述旋转部侧引出的旋转侧引出部大致垂直的方式固定前述电缆。
由这种工业用机器人的旋转装置，由于通过第1及第2夹具适当地固定电缆，因而具有最大限度地减少由于电缆的移动引起的老化，并使旋转装置更加小型化的效果。
附图说明
图1是本发明的一个实施例的工业用机器人的旋转装置的分解斜视图。
图2是图1所示的工业用机器人的旋转装置的横剖面图。
图3是本发明的其它实施例的工业用机器人的旋转装置的横剖面图。
具体实施方式
实施例1.
根据图1及图2说明本发明的一个实施例。图1是本发明的一个实施例的工业用机器人的旋转装置的分解斜视图，图2是图1所示的工业用机器人的旋转装置的横剖面图。
在图1及图2中，工业用机器人的旋转装置1由作为固定部的固定侧臂10，和相对于固定侧臂10转动的作为旋转部的旋转侧臂20构成。
在旋转侧臂20的内部，具有剖面呈大致反コ状的圆柱形的空腔部20u，在该空腔部20u内以电动机30为中心，在图2的右侧的制动40、编码器50，在左侧的减速器60，以一条直线状、轴心为水平的方式配置并固定。
在该空腔部20u的两端分别固定轴承22、24。在该空腔部20u的中央部具有同步型电动机30，其成为使旋转侧臂20转动的驱动源，并且具有电动机轴30s，该电动机轴30s作为第1轴，在轴心的中央形成以圆柱状贯穿的第1空腔部30c，在电动机30上，具有产生旋转磁场的环形的线圈30L，隔着铁芯，磁铁30m固定在电动机轴30s的表面上。
具备制动器40，其与电动机30邻接配置，在轴心的中央具有以圆柱状贯穿的第2空腔部40c，将电动机轴30s卡合固定在该第2空腔部40c上，并且使电动机30的转动放开及停止，制动器40的形成方式为：利用电磁线圈40L的吸引力，通过使圆形的盘40d的一面从放开到按压，使电动机30的旋转由放开变为停止。
具备编码器50，其与制动器40邻接配置，在轴心中央具有以圆柱形贯穿的第3空腔部50c，将从第2空腔部40c凸出的电动机轴30s固定在轴承24上，将电动机轴30s的端部卡合固定在第3空腔部50c内，并且检测电动机30的旋转角度，该编码器50上具备：圆板52，其固定在电动机轴30s上，并带有图形；发光元件54，其照射该图形；光接收元件56，其通过圆板52接受从发光元件54发出的光；以及罩58，其覆盖圆板52等。
具备作为减速器的谐波传动器60，其与电动机30邻接配置，与电动机轴30s结合，并且使具有贯穿轴心的第4空腔部60c的、作为第2轴的波形发生器62转动，产生使电动机50的旋转减速的输出，电动机轴30s的空腔部30c与波形发生器62的空腔部60c连通，形成构成通孔的连通空腔部。
减速器60例如为谐波传动器，其形成方式为，将中空状的波形发生器62的空腔部60c与电动机轴30s的端部结合，经由柔性齿轮64，将刚性齿轮66固定到旋转侧臂20上，由此使电动机30的旋转速度充分减速，例如将电动机50的5000(rpm)的转速减速到50(rpm)，使旋转侧臂20相对于固定侧臂10旋转，波形发生器62上具有多个轴承62b。
减速器60上，由相当于内圈的刚性齿轮66、外圈68、以及刚性齿轮66与外圈68之间的轴承77组成减速器轴承，以旋转侧臂连接固定在刚性齿轮66上，固定侧臂10固定在减速器轴承的外圈68上，由此旋转侧臂20可相对于固定侧臂10转动的方式形成。
此外，作为第1轴承的管用轴承72具有第1内圈和第1外圈，该第1内圈的中心设置在上述连通空腔部的中心线上，并且第1外圈固定在固定侧臂上，第1内圈与作为管部件的低速转动管70卡合固定。
低速转动管70为具有通孔的圆筒状，一端上具有环状的凸缘部70t，游动插入并贯穿电动机轴30s、波形发生器62中，并且通过将凸缘70部t固定到罩58上而连接固定在旋转侧臂20上，另一端通过套筒71、管用轴承72连接固定在固定侧臂10上。因此，低速转动管70以按照固定侧臂10和旋转侧臂20相对移动的速度，即将电动机30的旋转充分减速后的速度进行旋转的方式形成。
向作为机器人的前端部的前端臂(未图示)输送电力、控制的电缆80，贯穿低速转动管70，将电缆80的从低速转动管70向旋转侧臂20侧引出的电缆80的旋转侧引出部80r立即大体垂直地布线，并通过旋转侧夹具84的环形部84L固定在旋转侧臂20上。将电缆80的从低速转动管70向固定侧臂10侧引出的电缆80的固定侧引出部80f，相对于低速转动管70的通孔，平行地布线规定距离，并通过固定侧夹具82固定到固定侧臂10上后垂直地布线。这是为了电缆80的被固定的以旋转侧引出部80r为基准的固定侧引出部的扭转，即，为了增大相对移动，使固定侧引出部80f相对于低速转动管70平行布线后垂直弯曲。与之相反，由于旋转侧引出部80r的扭转很少，因而不平行布线，从而减少了布线空间。
下面，就具有上述结构的工业用机器人的旋转装置的组装进行说明。使电动机30、制动器40、编码器50、谐波传动器60的轴心一致，形成将波形发生器62结合在电动机轴32s上的驱动单元101，将谐波传动器60的轴承外圈安装到固定侧臂10上，将谐波传动器60的轴承内圈安装到旋转侧臂20上。
以使固定侧臂10的驱动单元101的轴心与管用轴承72的中心一致的方式，将管用轴承72固定到固定侧臂10上，并将套筒71插入管用轴承72的内圈而固定。将低速转动管70的凸缘部70t固定到编码器50的罩58上，并将低速转动管70的另一端插入套筒71而固定。
使电缆80穿过低速转动管70，将电缆80的固定侧引出部80f以与低速转动管70的通孔大致平行的方式，固定到作为第1夹具的固定侧夹具82的环形部82L上，将电缆80的旋转侧引出部80r，以电缆80从低速转动管70中引出并稍微平行地布线后，使电缆80大致垂直地弯曲的方式，固定到作为第2夹具的旋转侧夹具84的环形部84L上。
下面，就具有上述结构的工业用机器人的旋转装置的动作进行说明。当向电动机30输入控制指令信号时，电动机30旋转，与电动机轴30s连接的圆板52旋转，根据编码器50检测电动机30的旋转角度而产生位置检测信号。
与电动机轴30s连接的谐波传动器60的波形发生器62旋转，并经柔性齿轮64，通过刚性齿轮66使电动机30的转速充分减速，使旋转侧臂20旋转。
利用这种旋转，低速转动管70按照固定侧臂10和旋转侧臂20的相对旋转速度旋转，使电缆80的固定侧引出部80f的相对移动量最大，电缆80的旋转侧引出部80r最小地移动。而且，由于通过谐波传动器60将电动机30的旋转充分减速而使低速转动管70旋转，因而可充分地保护插入低速转动管70中的电缆80的覆盖层。
实施例2.
下面用图3说明本发明的另一实施例。图3是另一实施例的工业用机器人的旋转装置的横剖面图。图3中与图2相同的标号表示同样或相当部分，所以省略说明。
在实施例1中，将低速转动管70的一端经套筒71、轴承72固定在固定侧臂10上，并通过将低速转动管70的另一端(凸缘部70t)固定到罩58上，而连接固定于旋转侧臂20上。
但是，本实施例的工业用机器人的旋转装置100与实施例1相反，如图3所示，将低速转动管70的一端经由套筒171、作为第2轴承的轴承172固定在罩158之上，将低速转动管70的另一端(凸缘部70t)固定到固定侧臂10上。
将电缆80的一端侧通过旋转侧夹具184固定到旋转侧臂20上，将电缆80的另一端通过固定侧夹具182固定到固定侧臂10上。
也就是说，电缆80穿过低速转动管70，将从低速转动管70向旋转侧臂20引出的旋转侧引出部80r，以与低速转动管70的通孔大致平行的方式布线，通过旋转侧夹具184固定到旋转侧臂20上，将固定侧引出部80f，稍微平行地布线后，以大致垂直弯曲的方式固定在固定侧夹具182上。这是为了使电缆80的旋转侧引出部80r按照固定侧臂10与旋转侧臂20的相对旋转速度旋转而扭转，即相对移动最大，而使固定侧引出部80f的扭转最小，通过不使固定侧引出部80f平行而垂直布线来节省布线空间。
由本实例，由于可与实施例1一样，通过谐波传动器60使电动机30的旋转充分减速而使低速转动管70旋转，因而可充分地保护插入低速转动管70中的电缆80的覆盖层。
工业实用性
如上所述，本发明涉及的工业用机器人的旋转装置，适用于在关节结构中对电缆进行布线。

Claims (4)

1.一种工业用机器人的旋转装置，具有：固定部；旋转部，其相对于固定部被旋转驱动；以及端部，其通过该旋转部而动作，其特征在于，具有：
电动机，其具备第1轴，该第1轴具有贯穿中心部的第1空腔部；
制动器，其具有贯穿中心部的第2空腔部，并且前述第1轴与前述第2空腔部卡合固定，使前述电动机放开与停止；
编码器，其具有贯穿中心部的第3空腔部，并且前述第1轴与前述第3空腔部卡合固定，检测前述电动机的旋转角度；
减速器，其具备第2轴，该第2轴具有贯穿中心部的第4空腔，该第2轴与前述第1轴连接结合，由前述第1及第4空腔部，贯穿的连通空腔部被形成，并且使前述第1轴的旋转减速，连接固定在前述旋转部和前述固定部上；
第1轴承，其具有第1内圈和第1外圈，该第1内圈的中心设置在前述连通空腔部的中心线上，并且前述第1外圈固定在前述固定部上；
筒状的管部件，其一端部连接固定在该第1内圈上，另一端部连接固定在前述旋转部上，游动插入前述连通空腔部中，并且具有通孔；以及
电缆，其一端部连接固定在前述固定部上，另一端部连接固定在前述旋转部上，并且插入前述通孔，与前述端部连接。
2.根据权利要求1所述的工业用机器人的旋转装置，其特征在于，
取代前述第1轴承而具有第2轴承，该第2轴承具有第2内圈和第2外圈，该第2内圈的中心设置在前述连通空腔部的中心线上，并且前述第2外圈固定在前述旋转部上。
3.根据权利要求1或2所述的工业用机器人的旋转装置，其特征在于，
具备使前述第2轴、前述电动机、前述编码器、前述制动器形成一体而成的驱动单元。
4.根据权利要求1所述的工业用机器人的旋转装置，其特征在于，具有：
第1夹具，其连接固定在前述固定侧臂上，并且以使前述电缆从前述通孔向前述固定端侧引出的固定侧引出部大致水平的方式固定前述电缆；以及
第2夹具，其以使前述电缆从前述通孔向前述旋转部侧引出的旋转侧引出部大致垂直的方式固定前述电缆。
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