DE102020121249A1

DE102020121249A1 - Roboter

Info

Publication number: DE102020121249A1
Application number: DE102020121249.6A
Authority: DE
Inventors: Mitsuhiro Tamura; Akira Yamamoto
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2019-08-21
Filing date: 2020-08-12
Publication date: 2021-02-25
Anticipated expiration: 2040-08-13
Also published as: JP7303702B2; US20210053210A1; CN112405496A; US11548143B2; DE102020121249B4; JP2021030335A

Abstract

Die vorliegende Erfindung wurde in Hinblick auf Probleme eines Roboters des Stands der Technik entwickelt, und ein Ziel davon ist es, einen Roboter (100, 200) vorzusehen, der in der Lage ist, Aufprall zum Kontaktzeitpunkt abzuschwächen. Ein Roboter (100, 200) weist ein erstes Gelenk (12, 12-A, 12-B) und ein zweites Gelenk (14), das auf einer Basisendseite von dem ersten Gelenk (12, 12-A, 12-B) positioniert ist, auf. Ein erster Drehzahlminderer (42, 42-A, 42-B) ist in das erste Gelenk (12, 12-A, 12-B) eingebaut, und ein zweiter Drehzahlminderer (44) ist in das zweite Gelenk (14) eingebaut. Ein Volumenanteil eines Harzes, das ein Bauteil des ersten Drehzahlminderers (42, 42-A, 42-B) einnimmt, ist größer als ein Volumenanteil eines Harzes, das ein Bauteil des zweiten Drehzahlminderers (44) einnimmt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Eine bestimmte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf einen Roboter.
Beschreibung des Standes der Technik
Ein Gelenkarmroboter mit mehreren Gelenken ist bekannt. Der vorliegende Anmelder offenbart einen Industrieroboter mit mehreren Gelenken in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 2011-005610. Dieser Industrieroboter weist eine Basisplattform auf dem Boden auf und abwechselnd sind erste bis sechste Gelenkabschnitte und erste bis sechste Arme von der Basisplattform aus miteinander verbunden. Jeder Gelenkabschnitt weist einen Motor und einen Drehzahlminderer auf. Jeder Arm empfängt Kraft von dem Motor und von dem Drehzahlminderer und kann sich um eine axiale Mitte jedes Gelenkabschnitts drehen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegenden Erfinder haben Folgendes in Bezug auf einen Roboter mit mehreren Gelenken erkannt.
Beispielsweise wird Verwendung eines Gelenkarmroboters als ein kooperativer Roboter, der mit einem Menschen im selben Raum arbeitet, oder eines Serviceroboters, der Anleitung bietet, in Betracht gezogen. Ein beweglicher Abschnitt eines Roboters, der in der unmittelbaren Nähe eines Menschen arbeitet, kommt in einigen Fällen, abhängig von der Bewegung des Roboters, mit einem Menschen oder umgebenden Objekten in Kontakt. Aus diesem Grund ist es bevorzugt, Aufprall zum Kontaktzeitpunkt so weit wie möglich zu reduzieren. Der Roboter, der den beweglichen Abschnitt mit einer großen Masse und hoher Steifigkeit aufweist, ist beim Reduzieren des Aufpralls zum Kontaktzeitpunkt des beweglichen Abschnitts von Nachteil. Obwohl Konfigurieren des gesamten beweglichen Abschnitts mit geringer Steifigkeit in Betracht gezogen wird, besteht in diesem Fall auch ein Problem, dass Genauigkeit übermäßig abnimmt.
Somit haben die vorliegenden Erfinder erkannt, dass der Roboter des Stands der Technik unter einem Gesichtspunkt des Abschwächens des Aufpralls zum Kontaktzeitpunkt verbesserungswürdig ist.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf solche Probleme entwickelt, und eine Aufgabe davon ist es, einen Roboter vorzusehen, der in der Lage ist, Aufprall zum Kontaktzeitpunkt abzuschwächen.
Um die Probleme zu lösen, ist gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Roboter vorgesehen, der ein erstes Gelenk und ein zweites Gelenk, das auf einer Basisendseite von dem ersten Gelenk positioniert ist, enthält. In dem Roboter ist ein erster Drehzahlminderer in das erste Gelenk eingebaut. Ein zweiter Drehzahlminderer ist in das zweite Gelenk eingebaut. Ein Volumenanteil eines Harzes, das ein Bauteil des ersten Drehzahlminderers einnimmt, ist größer als ein Volumenanteil eines Harzes, das ein Bauteil des zweiten Drehzahlminderers einnimmt.
Jede Kombination der oben beschriebenen Komponenten und eine Kombination, die durch Austauschen der Komponenten und Ausdrücke der vorliegenden Erfindung zwischen Verfahren, Vorrichtungen, und Systemen erhalten wird, sind auch als ein Aspekt der vorliegenden Erfindung wirksam.
In der vorliegenden Erfindung kann der Roboter vorgesehen werden, der in der Lage ist, den Aufprall zum Kontaktzeitpunkt abzuschwächen.
Figurenliste

1 ist eine Seitenansicht, die einen Roboter gemäß einer ersten Ausführungsform schematisch darstellt.
2 ist eine Seitenschnittansicht, die einen ersten Drehzahlminderer des Roboters von 1 schematisch darstellt.
3 ist eine Seitenschnittansicht, die einen zweiten Drehzahlminderer des Roboters von 1 schematisch darstellt.
4 ist eine Seitenschnittansicht, die einen dritten Drehzahlminderer des Roboters von 1 schematisch darstellt.
5 ist eine Seitenansicht, die einen Roboter gemäß einer zweiten Ausführungsform schematisch darstellt.

GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegenden Erfinder haben Forschungen über einen kooperativen Roboter unter einem Gesichtspunkt des Abschwächens von Aufprall zum Kontaktzeitpunkt durchgeführt und haben die folgenden Ergebnisse erhalten. Um den Aufprall zum Kontaktzeitpunkt zu reduzieren, wird Verringerung der Steifigkeit eines Gelenks in Betracht gezogen. Zu diesem Zweck ist es wirksam, einen Volumenanteil eines Harzes (nachstehend als ein „Harzanteil“ bezeichnet), das Bauteile eines in das Gelenk eingebauten Drehzahlminderers (mit Ausnahme einer Flüssigkeit oder eines Gels wie ein Schmiermittel) einnimmt, zu erhöhen. Wenn jedoch der Harzanteil des Drehzahlminderers gleichmäßig erhöht wird, nimmt die Positioniergenauigkeit des Roboters ab und Anwendung wird beschränkt. Somit sind die vorliegenden Erfinder auf eine Idee gekommen, einen Harzanteil eines Drehzahlminderers eines Gelenks, das auf einer Spitzenendseite des Roboters positioniert ist, zu erhöhen und einen Harzanteil eines Drehzahlminderers eines Gelenks, das auf einer Basisendseite positioniert ist, relativ zu verringern. Durch Ändern eines Harzanteils eines Drehzahlminderers in Abhängigkeit von einer Position eines Gelenks wird es möglich, praktische Genauigkeit zu erzielen, während man gleichzeitig den Aufprall abschwächt. Nachstehend wird ein Beispiel dieser Idee basierend auf Ausführungsformen beschrieben.
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung mit Bezug auf jede der Zeichnungen basierend auf geeigneten Ausführungsformen beschrieben. In den Ausführungsformen und einem modifizierten Beispiel werden denselben oder äquivalenten Komponenten und Elementen dieselben Bezugszeichen zugewiesen, und redundante Beschreibung wird gegebenenfalls weggelassen. Eine Abmessung eines Elements in jeder Zeichnung wird gegebenenfalls vergrößert oder verkleinert, um das Verständnis zu erleichtern. Darüber hinaus werden einige Elemente, die für die Beschreibung der Ausführungsformen nicht wichtig sind, in jeder der Zeichnungen weggelassen.
Darüber hinaus werden, obwohl Begriffe mit Ordinalzahlen, wie erste und zweite, verwendet werden, um verschiedene Komponenten zu beschreiben, die Begriffe nur zum Unterscheiden einer Komponente von anderen Komponenten verwendet, und die Begriffe beschränken die Komponenten nicht. Darüber hinaus werden mehrere Komponenten unterschieden, da Bezugszeichen davon mit „-A“, „-B“ und „-C“ zugewiesen werden.
[Erste Ausführungsform]
Nachstehend wird eine Konfiguration eines Roboters 100 gemäß einer ersten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 1 ist eine Seitenansicht, die den Roboter 100 gemäß der Ausführungsform schematisch darstellt. Der Roboter 100 ist ein Gelenkarmroboter mit mehreren Armen, die via mehrere Gelenke zwischen der Spitzenendseite und der Basisendseite verbunden sind. Obwohl der Roboter 100 der Ausführungsform einen kooperativen Roboter veranschaulicht, der mit einem Menschen zusammenarbeitet, ist der Roboter der vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt, ist auf verschiedene Typen von Robotern anwendbar, die in der Umgebung eines Menschen arbeiten, anstatt von dem Menschen isoliert zu sein, und ist beispielsweise auch auf einen Serviceroboter, der einen Menschen anleitet, oder auf ein Roboterfahrwerk, das Gepäck transportiert, anwendbar. Der Roboter 100 der Ausführungsform weist ein Gelenk 10 und einen Arm 20 auf.
Das Gelenk 10 enthält ein erstes Gelenk 12, ein zweites Gelenk 14 und ein drittes Gelenk 16. Das zweite Gelenk 14 ist auf der Basisendseite von dem ersten Gelenk 12 positioniert. Das dritte Gelenk 16 ist auf der Basisendseite von dem zweiten Gelenk 14 positioniert. In der Ausführungsform enthält das erste Gelenk 12 ein erstes Gelenk 12-A und ein erstes Gelenk 12-B, das auf der Basisendseite von dem ersten Gelenk 12-A positioniert ist. In der Ausführungsform ist nur ein zweites Gelenk 14 vorgesehen. In der Ausführungsform enthält das dritte Gelenk 16 ein drittes Gelenk 16-A, ein drittes Gelenk 16-B und ein drittes Gelenk 16-C. Das dritte Gelenk 16-A ist auf der Spitzenendseite von dem dritten Gelenk 16-B positioniert, und das dritte Gelenk 16-B ist auf der Spitzenendseite von dem dritten Gelenk 16-C positioniert.
Der Arm 20 enthält einen ersten Arm 21, einen zweiten Arm 22, einen dritten Arm 23, einen vierten Arm 24, einen fünften Arm 25 und einen sechsten Arm 26. Der erste Arm 21 ist mit der Spitzenendseite (Ausgangsseite) des ersten Gelenks 12-A verbunden. Der zweite Arm 22 ist zwischen den ersten Gelenken 12-A und 12-B verbunden. Der dritte Arm 23 ist zwischen dem ersten Gelenk 12-B und dem zweiten Gelenk 14 verbunden. Der vierte Arm 24 ist zwischen dem zweiten Gelenk 14 und dem dritten Gelenk 16-A verbunden. Der fünfte Arm 25 ist zwischen den dritten Gelenken 16-A und 16-B verbunden. Der sechste Arm 26 ist zwischen den dritten Gelenken 16-B und 16-C verbunden. Die Basisendseite des dritten Gelenks 16-C ist mit einer Basisplattform 27 verbunden, und die Basisplattform 27 ist an einer Befestigungsfläche Gf befestigt.
Ein erster Motor 32 und ein erster Drehzahlminderer 42 sind in das erste Gelenk 12 eingebaut. Ein zweiter Motor 34 und ein zweiter Drehzahlminderer 44 sind in das zweite Gelenk 14 eingebaut. Ein dritter Motor 36 und ein dritter Drehzahlminderer 46 sind in das dritte Gelenk 16 eingebaut. Jeder Motor ist nicht darauf beschränkt, in das Gelenk eingebaut zu werden. In einigen Fällen ist jeder Motor an einer anderen Stelle als dem Gelenk vorgesehen und überträgt Kraft via eine Antriebswelle auf jeden Drehzahlminderer.
Die ersten bis dritten Motoren 32 bis 36 werden kollektiv als ein Motor 30 bezeichnet. Die ersten bis dritten Drehzahlminderer 42 bis 46 werden kollektiv als ein Drehzahlminderer 40 bezeichnet. Wenn eine drehende Antriebskraft von dem Motor 30 auf den Drehzahlminderer 40 übertragen wird, verlangsamt sich ein Abtriebselement des Drehzahlminderers 40 und dreht sich, und der Arm 20 dreht sich um eine axiale Mitte des Gelenks 10. In dem Roboter 100 wird die Drehung jedes Arms 20 so gesteuert, dass ein Werkzeug 29, das an der Ausgangsseite des ersten Arms 21 angebracht ist, sich entlang einer vorbestimmten Trajektorie bewegt.
Der Motor 30 kann in der Lage sein, eine drehende Antriebskraft in den Drehzahlminderer 40 einzugeben, und der Motor kann auf der Grundlage verschiedener Prinzipien übernommen werden. Der Motor 30 der Ausführungsform ist ein Servomotor. In diesem Fall ist der Servomotor dadurch zu bevorzugen, dass der Servomotor eine kleine Größe, eine große Ausgabe und eine relativ lange Lebensdauer aufweist und fast keine Wartung erfordert.
Ein Untersetzungsmechanismus des Drehzahlminderers 40 ist nicht besonders beschränkt. Zum Beispiel kann der Drehzahlminderer 40 ein Drehzahlminderer des Biegeeingriffstyps, wie eines Zylindertyps, eines Topftyps und eines Zylinderhuttyps, sein, kann ein Drehzahlminderer des exzentrisch oszillierenden Typs, wie eines Mittelkurbeltyps und eines Verteilungstyps, sein, oder kann ein einfacher Drehzahlminderer des Planetengetriebetyps sein. Die ersten bis dritten Drehzahlminderer 42, 44 und 46 können sich voneinander unterscheidende Untersetzungsmechanismen, oder können Untersetzungsmechanismen vom gleichen Typ sein.
[Erster Drehzahlminderer]
Eine Konfiguration des ersten Drehzahlminderers 42 wird beschrieben. 2 ist eine Seitenschnittansicht, die den ersten Drehzahlminderer 42 darstellt. Der erste Drehzahlminderer 42 ist eine sogenannte Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps (Zahnradvorrichtung des Wellentyps), das ein Differential zwischen einer Ellipse und einem perfekten Kreis verwendet. Der erste Drehzahlminderer 42 der Ausführungsform enthält hauptsächlich eine Antriebswelle 50, Wellenerzeugungseinheiten 51 und 52, ein Außenzahnrad 53, Innenzahnräder 54 und 55, ein erstes Abtriebselement 56, einen Lagerstützabschnitt 63, ein erstes Hauptlager 58, ein Gehäuse 60, eine eingangsseitige Abdeckung 61 und ein Antriebswellenlager 62.
Nachstehend wird eine Richtung entlang einer Mittellinie La der Drehung der Antriebswelle 50 einfach als eine „Axialrichtung“ bezeichnet, und eine Umfangsrichtung und eine Radialrichtung um die Drehmittellinie La werden einfach als eine „Umfangsrichtung“ und eine „Radialrichtung“ bezeichnet. Darüber hinaus wird eine Seite in der Axialrichtung als eine Eingangsseite (rechte Seite in der Zeichnung) und die andere Seite (linke Seite in der Zeichnung) als eine gegenüberliegende Eingangsseite bezeichnet.
Die Innenzahnräder 54 und 55 greifen in das Außenzahnrad 53 ein. Die Innenzahnräder 54 und 55 enthalten das Innenzahnrad 54 und das Innenzahnrad 55, das auf der Eingangsseite von dem Innenzahnrad 54 vorgesehen ist. Unterlegscheiben 59c sind auf der gegenüberliegenden Eingangsseite des Innenzahnrads 54 und der Eingangsseite des Innenzahnrads 55 vorgesehen. Das erste Abtriebselement 56 synchronisiert sich mit der Drehung des Innenzahnrades 54. Der Lagerstützabschnitt 63 synchronisiert sich mit der Drehung des Innenzahnrads 55. Das erste Hauptlager 58 ist zwischen dem ersten Abtriebselement 56 und dem Lagerstützabschnitt 63 angeordnet. Der Lagerstützabschnitt 63 ist an einem Außenelement befestigt (nicht dargestellt). Das erste Abtriebselement 56 ist mit einem angetriebenen Element 90 verbunden. Die eingangsseitige Abdeckung 61 ist an einem Seitenabschnitt des Gehäuses 60 auf der Eingangsseite durch einen Bolzen B1 befestigt. Das angetriebene Element 90 ist mit dem Arm 20 verbunden (oder wird durch den Arm 20 konfiguriert) und überträgt eine Antriebskraft auf den Arm 20.
Die Antriebswelle 50 ist mit einer Abtriebswelle des ersten Motors 32 verbunden und wird durch den ersten Motor 32 drehend angetrieben. Die Eingangswelle 50 ist ein hohles zylindrisches Element, eine Eingangsseite davon ist durch das Antriebswellenlager 62 gestützt, das an der eingangsseitigen Abdeckung 61 angeordnet ist, und eine gegenüberliegende Eingangsseite davon ist durch das Antriebswellenlager 62 gestützt, das an dem ersten Abtriebselement 56 angeordnet ist. Ein Außenring des Antriebswellenlagers 62 auf der Eingangsseite ist in einem ausgesparten Abschnitt 61b untergebracht, der in der eingangsseitigen Abdeckung 61 vorgesehen ist. Ein Außenring des Antriebswellenlagers 62 auf der gegenüberliegenden Eingangsseite ist in einem ausgesparten Abschnitt 56e untergebracht, der in dem ersten Abtriebselement 56 vorgesehen ist.
An einem Außenumfang der Antriebswelle 50 sind die Wellenerzeugungseinheiten 51 und 52 mit jeweils einer elliptischen Außenumfangsfläche vorgesehen. Auf der Eingangsseite und der Ausgangsseite der Wellenerzeugungseinheiten 51 und 52 sind Halter 59b vorgesehen, die die Wellenerzeugungseinheiten 51 und 52 halten. Die Wellenerzeugungseinheiten 51 und 52 enthalten die Wellenerzeugungseinheit 51 und die Wellenerzeugungseinheit 52, die auf der Eingangsseite von der Wellenerzeugungseinheit 51 vorgesehen ist. Die Wellenerzeugungseinheiten 51 und 52 sind an Positionen innerhalb eines Körpers des Außenzahnrads 53 eingepasst. Die Wellenerzeugungseinheiten 51 und 52 kommen mit der Innenseite des Außenzahnrads 53 in Kontakt, um das Außenzahnrad 53 in der Radialrichtung zu biegen und teilweise in das Innenzahnrad einzugreifen, und bewegen eine Eingriffsposition zwischen dem Innenzahnrad 54 oder 55 und dem Außenzahnrad 53 in der Umfangsrichtung.
In der Ausführungsform bewegt die Wellenerzeugungseinheit 51 eine Eingriffsposition zwischen dem Außenzahnrad 53 und dem Innenzahnrad 54 in der Umfangsrichtung und bewegt die Wellenerzeugungseinheit 52 eine Eingriffsposition zwischen dem Außenzahnrad 53 und dem Innenzahnrad 55 in der Umfangsrichtung. Die Wellenerzeugungseinheit 51 enthält einen Wellengenerator, der auf der Antriebswelle 50 vorgesehen ist und eine im Wesentlichen elliptische Außenumfangsform aufweist, und ein Wellengeneratorlager, das zwischen dem Wellengenerator und dem Außenzahnrad 53 angeordnet ist. Die Wellenerzeugungseinheit 52 weist den der Wellenerzeugungseinheit 51 gemeinsamen Wellengenerator und ein zwischen dem Wellengenerator und dem Außenzahnrad 53 angeordnetes Wellengeneratorlager auf.
Das Außenzahnrad 53 ist auf der Innenseite der Innenzahnräder 54 und 55 angeordnet und weist Außenzähne auf einer Außenumfangsfläche auf, die sich in der Radialrichtung biegen, wenn sie mit den Wellenerzeugungseinheiten 51 und 52 in Kontakt kommen. Die Innenzahnräder 54 und 55 enthalten das Innenzahnrad 54 und das Innenzahnrad 55, das auf der Eingangsseite von dem Innenzahnrad 54 vorgesehen ist. Von den Außenzähnen des Außenzahnrads 53 greift das Innenzahnrad 54 in Außenzähne ein, die von der Wellenerzeugungseinheit 51 gebogen werden. Von den Außenzähnen des Außenzahnrads 53 greift das Innenzahnrad 55 in Außenzähne ein, die von der Wellenerzeugungseinheit 52 gebogen werden. Das Innenzahnrad 54 ist ein hohles, scheibenförmiges Element, und Innenzähne 54a sind integral an einer Innenumfangsfläche davon vorgesehen. Das Innenzahnrad 55 ist ein hohles, scheibenförmiges Element, und Innenzähne 55a sind integral an einer Innenumfangsfläche davon vorgesehen. In der Ausführungsform ist die Anzahl der Zähne des Innenzahnrades 54 gleich der Anzahl der Zähne des Außenzahnrades 53 und die Anzahl der Zähne des Innenzahnrades 55 ist um 2 größer als die Anzahl der Zähne des Außenzahnrades 53. Die Anzahl der Zähne des Innenzahnrades 54 und die Anzahl der Zähne des Innenzahnrades 55 kann je nach gewünschten Eigenschaften geändert werden.
Das erste Abtriebselement 56 ist ein hohles ringförmiges Element, auf das Kraft von dem Innenzahnrad 54 übertragen wird. Ein Seitenabschnitt des ersten Abtriebselements 56 der Ausführungsform auf der Eingangsseite ist durch einen Bolzen B2 an einem Seitenabschnitt des Innenzahnrads 54 auf der gegenüberliegenden Eingangsseite befestigt. Durch eine solche Konfiguration bewegt sich das erste Abtriebselement 56 synchron mit der Drehung des Innenzahnrades 54.
Das Gehäuse 60 ist ein hohles zylindrisches Element, das integral mit dem Innenzahnrad 55 gebildet ist. Das Gehäuse 60 verbindet das Innenzahnrad 55 mit dem Lagerstützabschnitt 63 und überträgt Kraft von dem Innenzahnrad 55 auf den Lagerstützabschnitt 63. Der Lagerstützabschnitt 63 der Ausführungsform ist ein hohles ringförmiges Element, das radial außerhalb des ersten Abtriebselements 56 angeordnet ist. Der Lagerstützabschnitt 63 ist an einem Seitenabschnitt des Gehäuses 60 auf der gegenüberliegenden Eingangsseite durch einen Bolzen befestigt (nicht dargestellt). Durch eine solche Konfiguration ist der Lagerstützabschnitt 63 mit der Drehung des Innenzahnrads 55 synchronisiert.
Ein Betrieb des ersten Drehzahlminderers 42 der Ausführungsform, die wie oben beschrieben konfiguriert ist, wird beschrieben. Wenn Drehkraft von dem ersten Motor 32 auf die Antriebswelle 50 übertragen wird, drehen sich die Wellenerzeugungseinheit 51 und die Wellenerzeugungseinheit 52, die auf dem Außenumfang der Antriebswelle 50 vorgesehen sind. Wenn sich die Wellenerzeugungseinheit 51 und die Wellenerzeugungseinheit 52 drehen, wird das Außenzahnrad 53 in der Radialrichtung gebogen, um teilweise in die Innenzahnräder 54 und 55 einzugreifen, und die Eingriffsposition zwischen dem Innenzahnrad 54 oder 55 und dem Außenzahnrad 53 wird in der Umfangsrichtung bewegt. In diesem Fall drehen sich das Innenzahnrad 55 und das Außenzahnrad 53 relativ um einen Betrag, der einem Unterschied in der Anzahl der Zähne entspricht. Insbesondere dreht sich das Außenzahnrad 53. Andererseits, da das Innenzahnrad 54 die gleiche Anzahl der Zähne wie das Außenzahnrad 53 aufweist, tritt keine Relativdrehung auf und dreht sich das Innenzahnrad integral mit dem Außenzahnrad 53. Das heißt, die Drehung (verlangsamte Drehung) des Außenzahnrades 53 wird von dem Innenzahnrad 54 ausgegeben. Infolgedessen wird die verlangsamte Drehung von dem Innenzahnrad 54 via das erste Abtriebselement 56 auf das angetriebene Element 90 übertragen.
Ein Harzanteil des ersten Drehzahlminderers 42 wird beschrieben. Wenn der Harzanteil des ersten Drehzahlminderers 42, der an der Spitzenendseite des Roboters von dem zweiten Gelenk 14 positioniert ist, gering ist, ist ein Aufprallabschwächungseffekt gering. Aus diesem Grund ist der Harzanteil des ersten Drehzahlminderers 42 in der Ausführungsform höher als der Harzanteil des zweiten Drehzahlminderers 44 und wird in der Ausführungsform auf 70% oder mehr eingestellt. In der Ausführungsform beträgt beispielsweise der Harzanteil 70%, und um dies zu realisieren, sind beispielsweise die Innenzahnräder 54 und 55, das erste Abtriebselement 56, die eingangsseitige Abdeckung 61, der Halter 59b, das Gehäuse 60 und der Lagerstützabschnitt 63 jeweils ein Bauteil aus einem Harz (nachstehend als ein „Harzbauteil“ bezeichnet). Das Harzbauteil kann unter Verwendung verschiedener Harze wie Polyacetal (POM) und Polyetheretherketon (PEEK) hergestellt werden.
Das Harz, das in dem Harzbauteil verwendet wird, kann ein Harz sein, das Verstärkungsfasern wie Glasfasern und Kohlenstofffasern beinhaltet, kann ein Harz sein, das keine Verstärkungsfasern beinhaltet, oder kann ein Material sein, das durch Herstellen eines Basismaterials wie Papier und Stoff, das mit einem Harz imprägniert und laminiert ist, gebildet wird. Insbesondere kann das Harz, das in jedem Bauteil der Ausführungsform verwendet wird, ein Harz sein, in dem ein wärmeleitender Füllstoff eingemischt ist. Beispiele des wärmeleitenden Füllstoffs enthalten Keramikpulver, wie zum Beispiel Füllstoff in Nano-Ordnung, Aluminiumoxid und Aluminiumnitrid, und Metallpulver, wie zum Beispiel Aluminium, Kupfer und Graphit.
In der Ausführungsform sind Wälzkörper und der Außenring des Wellengeneratorlagers, das Außenzahnrad 53, das erste Hauptlager 58, die Antriebswelle 50, das Antriebswellenlager 62, die Unterlegscheiben 59c und die Bolzen B1 und B2 Bauteile, die aus einem metallischen Material (nachstehend als „Metallbauteile“ bezeichnet) hergestellt sind. Das Metallbauteil kann aus verschiedenen Metallen hergestellt sein, wie zum Beispiel aus Leichtmetallen einschließlich Metallen auf Eisenbasis, Metallen auf Kupferbasis, Aluminium, Magnesium, Beryllium und Titan (Metalle mit einem spezifischen Gewicht von 4 bis 5 oder weniger) und Verbundmaterialien davon.
Die obige Beschreibung bezüglich des Harzbauteils und des Metallbauteils wird ähnlich auf den zweiten Drehzahlminderer 44 und den dritten Drehzahlminderer 46 angewandt, die später beschrieben werden. Das Volumen jedes Elements kann theoretisch durch Berechnung erhalten werden, oder ein zu messendes Element kann in Wasser eingetaucht werden und durch eine Änderung des Wasserstands gemessen werden. Obwohl ein Volumenanteil eines Harzes, das Bauteile eines Drehzahlminderers (Harzanteil) einnimmt, ein Verhältnis des Volumens eines einnehmenden Harzbauteils zu dem Gesamtvolumen aller Bauteile des Drehzahlminderers ist, ist darüber hinaus ein Schmiermittel, das in einem Innenraum des Drehzahlminderers eingeschlossen ist, nicht in den Bauteilen des Drehzahlminderers enthalten. Wenn außerdem ein Abstandshalter zwischen einem Abtriebselement eines Drehzahlminderers (dem ersten Abtriebselement 56 des ersten Drehzahlminderers 42) und dem angetriebenen Element 90 auf einer Roboterseite eingefügt ist, ist der Abstandshalter in den technischen Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung enthalten, wenn Bedingungen, die in den Ansprüchen beschrieben sind, in einem Fall, in dem der Abstandshalter in den Bauteilen des Drehzahlminderers enthalten ist, oder einem Fall, in dem der Abstandshalter nicht in den Bauteilen des Drehzahlminderers enthalten ist, erfüllt sind. In einem Fall jedoch, in dem der Abstandshalter in den Bauteilen des Drehzahlminderers enthalten ist, wird der Harzanteil verglichen, nachdem er in den Bauteilen für alle ersten bis dritten Drehzahlminderer enthalten ist. In einem Fall, in dem der Abstandshalter nicht in den Bauteilen enthalten ist, wird der Harzanteil verglichen, ohne in den Bauteilen für alle ersten bis dritten Drehzahlminderer enthalten zu sein.
[Zweiter Drehzahlminderer]
Eine Konfiguration des zweiten Drehzahlminderers 44 wird beschrieben. In den Zeichnungen und der Beschreibung des zweiten Drehzahlminderers 44 werden die gleichen oder äquivalente Komponenten und Elemente wie bei dem ersten Drehzahlminderer 42 mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Beschreibung, die mit dem ersten Drehzahlminderer 42 redundant ist, wird gegebenenfalls weggelassen, und Konfigurationen, die sich von dem ersten Drehzahlminderer 42 unterscheiden, werden hauptsächlich beschrieben. 3 ist eine Seitenschnittansicht, die den zweiten Drehzahlminderer 44 darstellt. In diesem Beispiel ist der zweite Drehzahlminderer 44 ebenfalls eine Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps. Der zweite Drehzahlminderer 44 der Ausführungsform enthält hauptsächlich die Antriebswelle 50, die Wellenerzeugungseinheiten 51 und 52, das Außenzahnrad 53, die Innenzahnräder 54 und 55, ein zweites Abtriebselement 57, den Lagerstützabschnitt 63, ein zweites Hauptlager 64, das Gehäuse 60, die eingangsseitige Abdeckung 61 und das Antriebswellenlager 62. Die Bauteile entsprechen den Bauteilen des ersten Drehzahlminderers 42 mit den gleichen Bezugszeichen und weisen somit die gleichen Eigenschaften auf.
In dem zweiten Drehzahlminderer 44 ist die Antriebswelle 50 mit einer Abtriebswelle des zweiten Motors 34 verbunden und wird durch den zweiten Motor 34 drehend angetrieben. Obwohl ein Kugellager, dessen Wälzkörper kugelförmig sind, als das erste Hauptlager 58 in dem ersten Drehzahlminderer 42 verwendet wird, wird ein Kreuzrollenlager als das zweite Hauptlager 64 in dem zweiten Drehzahlminderer 44 verwendet.
Das zweite Abtriebselement 57 entspricht dem ersten Abtriebselement 56. Ein Seitenabschnitt des zweiten Abtriebselements 57 auf der Eingangsseite ist durch den Bolzen B2 an dem Seitenabschnitt des Innenzahnrads 54 auf der gegenüberliegenden Eingangsseite befestigt. Das zweite Abtriebselement 57 ist mit dem angetriebenen Element 90 verbunden. Das zweite Hauptlager 64 ist zwischen dem zweiten Abtriebselement 57 und dem Lagerstützabschnitt 63 angeordnet. Durch eine solche Konfiguration bewegt sich das zweite Abtriebselement 57 synchron mit der Drehung des Innenzahnrades 54.
Ein Harzanteil des zweiten Drehzahlminderers 44 wird beschrieben. Wenn der Harzanteil des zweiten Drehzahlminderers 44, der eine Masse stützt, die größer als eine Masse ist, die von dem ersten Gelenk 12 gestützt wird, hoch ist, nimmt die Positioniergenauigkeit des Roboters ab. Wenn der Harzanteil des zweiten Drehzahlminderers 44, der an der Spitzenendseite des Roboters von dem dritten Gelenk 16 positioniert wird, gering ist, ist darüber hinaus ein Aufprallabschwächungseffekt gering. Aus diesem Grund ist der Harzanteil des zweiten Drehzahlminderers 44 niedriger als der Harzanteil des ersten Drehzahlminderers 42 und ist höher als der Harzanteil des dritten Drehzahlminderers 46 in der Ausführungsform. Der Harzanteil des zweiten Drehzahlminderers ist so eingestellt, dass er in der Ausführungsform in einem Bereich von 40% bis 60% liegt. Die Vorteile in diesem Fall liegen in dem Abschwächen von Aufprall und in dem Aufrechterhalten von Genauigkeit.
Beispielsweise beträgt der Harzanteil des zweiten Drehzahlminderers 44 der Ausführungsform 50%, und um dies zu realisieren, sind beispielsweise die Innenzahnräder 54 und 55, der Halter 59b, das Gehäuse 60 und die eingangsseitige Abdeckung 61 jeweils ein Harzbauteil. Darüber hinaus sind die Antriebswelle 50, die Wellenerzeugungseinheiten 51 und 52, das Außenzahnrad 53, das zweite Abtriebselement 57, das zweite Hauptlager 64, das Antriebswellenlager 62, der Lagerstützabschnitt 63, die Unterlegscheiben 59c und die Bolzen B1 und B2 jeweils ein Metallbauteil. Das heißt, der zweite Drehzahlminderer 44 unterscheidet sich von dem ersten Drehzahlminderer 42 dadurch, dass das erste Abtriebselement 56 und der Lagerstützabschnitt 63 Metallbauteile sind.
Auf das Hauptlager einwirkendes Moment wird beschrieben. Das erste Gelenk 12-B stützt die ersten und zweiten Arme 21 und 22, das erste Gelenk 12-A und das Werkzeug 29. Darüber hinaus stützt das zweite Gelenk 14 die ersten bis dritten Arme 21, 22 und 23, die ersten Gelenke 12-A und 12-B und das Werkzeug 29. Das heißt, das zweite Gelenk 14 stützt eine Masse, die um den Betrag des dritten Arms 23 und des ersten Gelenks 12-B größer als das erste Gelenk 12-B ist.
Aus diesem Grund wirkt Moment, das der oben beschriebenen gestützten Masse entspricht, via das erste Abtriebselement 56 auf das erste Hauptlager 58 eines ersten Drehzahlminderers 42-B des ersten Gelenks 12-B. Zusätzlich wirkt das Moment, das der oben beschriebenen gestützten Masse entspricht, via das zweite Abtriebselement 57 auf das zweite Hauptlager 64 des zweiten Drehzahlminderers 44 des zweiten Gelenks 14. Daher ist das Moment, das auf das zweite Hauptlager 64 wirkt, das das zweite Abtriebselement 57 des zweiten Drehzahlminderers 44 stützt, größer als das Moment, das auf das erste Hauptlager 58 wirkt, das das erste Abtriebselement 56 des ersten Drehzahlminderers 42-B stützt. Moment, das auf das erste Hauptlager 58 wirkt, das das erste Abtriebselement 56 eines ersten Drehzahlminderers 42-A stützt, ist kleiner als das Moment, das auf das erste Hauptlager 58 des ersten Drehzahlminderers 42-B wirkt.
[Dritter Drehzahlminderer]
Eine Konfiguration des dritten Drehzahlminderers 46 wird beschrieben. In den Zeichnungen und der Beschreibung des dritten Drehzahlminderers 46 werden die gleichen oder äquivalente Komponenten und Elemente wie beim ersten Drehzahlminderer 42 mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Beschreibung, die mit dem ersten Drehzahlminderer 42 redundant ist, wird gegebenenfalls weggelassen, und Konfigurationen, die sich von dem ersten Drehzahlminderer 42 unterscheiden, werden hauptsächlich beschrieben. 4 ist eine Seitenschnittansicht, die den dritten Drehzahlminderer 46 darstellt.
Der dritte Drehzahlminderer 46 ist ein sogenannter Drehzahlminderer des exzentrisch oszillierenden Typs, der ein Verteilungstyp ist. Der dritte Drehzahlminderer 46 enthält hauptsächlich ein Antriebszahnrad 70, eine Antriebswelle 72, ein Außenzahnrad 74, ein Innenzahnrad 76, einen Träger 78, ein drittes Abtriebselement 80, ein Gehäuse 81, Hauptlager 82 und 83, ein Rollenlager 73, einen Trägerstift 75 und einen Öldichtring 84.
Die mehreren Antriebszahnräder 70 sind um die Mittelachsenlinie La des Innenzahnrads 76 angeordnet. In der Zeichnung ist nur ein Antriebszahnrad 70 dargestellt. Das Antriebszahnrad 70 wird von der in die Mitte des Antriebszahnrads eingesetzten Antriebswelle 72 gestützt und ist so vorgesehen, dass es sich integral mit der Antriebswelle 72 drehen kann. Das Antriebszahnrad 70 greift in einen Außenzahnabschnitt 36b einer Abtriebswelle 36a des dritten Motors 36, der auf der Mittelachsenlinie La vorgesehen ist. Die Drehung der Abtriebswelle 36a des dritten Motors 36 veranlasst das Antriebszahnrad 70, sich integral mit der Antriebswelle 72 zu drehen.
Die mehreren (beispielsweise drei) Antriebswellen 72 des dritten Drehzahlminderers 46 sind an Positionen angeordnet, die von der Mittelachsenlinie La des Innenzahnrads 76 mit einem in der Umfangsrichtung gelegenen Raum versetzt sind. In der Zeichnung ist nur eine Antriebswelle 72 dargestellt. An jeder der Antriebswellen 72 sind zwei in der Axialrichtung anzuordnende Exzenterkörper 72a vorgesehen, deren Exzenterphasen um 180° gegeneinander verschoben sind.
Die beiden Außenzahnräder 74 sind an den Außenumfängen der Exzenterkörper 72a via die Rollenlager 73 eingebaut. Jedes der Außenzahnräder 74 greift intern in das Innenzahnrad 76 ein. Die Konfigurationen der jeweiligen Außenzahnräder 74 sind die gleichen, außer dass die Exzenterphasen voneinander unterschiedlich sind. Das Außenzahnrad 74 ist so vorgesehen, dass es individuell jedem der mehreren Exzenterkörper 72a entspricht.
Der Träger 78 ist an einem Seitenabschnitt des Außenzahnrades 74 auf der Eingangsseite angeordnet. Das dritte Abtriebselement 80 ist an einem Seitenabschnitt des Außenzahnrads 74 auf der gegenüberliegenden Eingangsseite angeordnet. Der Träger 78 und das dritte Abtriebselement 80 weisen jeweils eine Scheibenform auf und stützen die Antriebswelle 72 via ein Antriebswellenlager 71 drehbar.
Der Träger 78 und das dritte Abtriebselement 80 sind via den Trägerstift 75 miteinander verbunden. Der Trägerstift 75 durchdringt die mehreren Außenzahnräder 74 in der Axialrichtung an einer Position, die von einer Achse des Außenzahnrads 74 in der Radialrichtung versetzt ist. Der Trägerstift 75 der Ausführungsform ist integral mit dem dritten Abtriebselement 80 versehen. Die mehreren Trägerstifte 75 sind um die Mittelachsenlinie La des Innenzahnrads 76 in vorbestimmten Abständen vorgesehen. In der Ausführungsform sind drei Trägerstifte 75 in Abständen von 120° in der Umfangsrichtung vorgesehen.
Der Trägerstift 75 ist durch einen Bolzen B5 an dem Träger 78 befestigt. Der Trägerstift 75 verbindet den Träger 78 mit dem dritten Abtriebselement 80. Der Trägerstift 75 durchdringt ein Trägerstiftloch 74b, das in dem Außenzahnrad 74 gebildet ist.
Das dritte Abtriebselement 80 ist ein Abtriebselement, das Drehkraft an das angetriebene Element 90 ausgibt. Das Gehäuse 81 ist ein fixiertes Element, das an einem Außenelement befestigt ist, das den dritten Drehzahlminderer 46 stützt. Das dritte Abtriebselement 80 ist via die Hauptlager 82 und 83 drehbar von dem Gehäuse 81 gestützt.
Das Gehäuse 81 weist als Ganzes eine rohrförmige Form auf, und das Innenzahnrad 76 ist an einem Innenumfangsabschnitt davon vorgesehen. Das Innenzahnrad 76 greift in das Außenzahnrad 74 ein. Das Innenzahnrad 76 der Ausführungsform enthält einen Innenzahnrad-Hauptkörper, der in das Gehäuse 81 integriert ist, und einen Außenstift 76a (Stiftelement), der durch den Innenzahnrad-Hauptkörper drehbar gestützt ist und einen Innenzahn des Innenzahnrads 76 konfiguriert. Die Anzahl der Innenzähne des Innenzahnrads 76 (die Anzahl der Außenstifte 76a) ist etwas größer als die Anzahl der Außenzähne des Außenzahnrads 74 (in diesem Beispiel nur um 1).
Das Außenzahnrad 74 ist mit dem Trägerstiftloch 74b, durch das der Trägerstift 75 durchdringt, und mit einem Antriebswellenloch 74c, mit dem das Rollenlager 73 in Kontakt kommt, versehen. Das Trägerstiftloch 74b und das Antriebswellenloch 74c sind so vorgesehen, dass sie von der Mitte des Außenzahnrads 74 versetzt sind.
Die mehreren Trägerstiftlöcher 74b sind so vorgesehen, dass sie den Trägerstiften 75 entsprechen. In diesem Beispiel sind drei Trägerstiftlöcher 74b in Abständen von 120° in der Umfangsrichtung vorgesehen. Der Trägerstift 75 kommt nicht mit dem Trägerstiftloch 74b des dritten Drehzahlminderers 46 in Kontakt. Die mehreren Antriebswellenlöcher 74c sind entsprechend den Antriebswellen 72 vorgesehen und sind kreisförmige Löcher, in die die Exzenterkörper 72a eingesetzt werden. In diesem Beispiel sind drei Antriebswellenlöcher 74c in Abständen von 120° in der Umfangsrichtung vorgesehen.
Das Hauptlager 83 veranschaulicht ein drittes Hauptlager. Die Hauptlager 82 und 83 enthalten das Hauptlager 82 und das Hauptlager 83, das auf der dem Hauptlager 82 gegenüberliegenden Eingangsseite vorgesehen ist. Das Hauptlager 82 ist zwischen dem Träger 78 und dem Gehäuse 81 angeordnet. Das Hauptlager 83 ist zwischen dem dritten Abtriebselement 80 und dem Gehäuse 81 angeordnet. Innenringe der Hauptlager 82 und 83 sind an Außenumfängen des Trägers 78 beziehungsweise des dritten Abtriebselements 80 angeordnet.
Die Öldichtung 84 ist zwischen dem dritten Abtriebselement 80 und dem Gehäuse 81 vorgesehen.
Ein Betrieb des dritten Drehzahlminderers 46, der wie oben beschrieben konfiguriert ist, wird beschrieben. Wenn sich die Abtriebswelle 36a des dritten Motors 36 dreht, wird Drehkraft von der Abtriebswelle 36a auf die mehreren Antriebszahnräder 70 verteilt, und jedes der Antriebszahnräder 70 dreht sich in der gleichen Phase. Wenn sich jedes der Antriebszahnräder 70 dreht, drehen sich die Exzenterkörper 72a der Antriebswelle 72 um eine Drehmittellinie, die die Antriebswelle 72 passiert, und das Außenzahnrad 74 oszilliert durch die Exzenterkörper 72a. Wenn das Außenzahnrad 74 oszilliert, wird eine Eingriffsposition zwischen dem Außenzahnrad 74 und dem Innenzahnrad 76 wiederum verschoben, und das Außenzahnrad 74 oder das Innenzahnrad 76 dreht sich. Die Drehung der Antriebswelle 72 verlangsamt sich mit einem Untersetzungsverhältnis, das einem Unterschied in Anzahl der Zähne zwischen dem Außenzahnrad 74 und dem Innenzahnrad 76 entspricht, und wird von dem dritten Abtriebselement 80 auf das angetriebene Element 90 ausgegeben.
Ein Harzanteil des dritten Drehzahlminderers 46 wird beschrieben. Wenn der Harzanteil des dritten Drehzahlminderers 46, der eine große Masse auf der Basisendseite des Roboters stützt, relativ gering ist, nimmt die Positioniergenauigkeit des Roboters ab. Aus diesem Grund ist der Harzanteil des dritten Drehzahlminderers 46 in der Ausführungsform niedriger als der Harzanteil des zweiten Drehzahlminderers 44 und wird in der Ausführungsform auf 20% oder weniger eingestellt. In diesem Fall wird die Steifigkeit des Roboters auf der Basisendseite erhöht, was unter dem Gesichtspunkt des Aufrechterhaltens von Genauigkeit vorteilhaft ist.
Zum Beispiel beträgt der Harzanteil des dritten Drehzahlminderers 46 der Ausführungsform 2%, und um dies zu realisieren, ist beispielsweise die Öldichtung 84 ein Harzbauteil. Darüber hinaus sind das Antriebszahnrad 70, die Antriebswelle 72, das Außenzahnrad 74, das Innenzahnrad 76, der Träger 78, das dritte Abtriebselement 80, das Gehäuse 81, die Hauptlager 82 und 83, das Rollenlager 73, der Trägerstift 75 und Unterlegscheiben Metallbauteile.
Auf das Hauptlager einwirkendes Moment wird beschrieben. Das dritte Gelenk 16-A stützt die ersten bis vierten Arme 21, 22, 23 und 24, das zweite Gelenk 14, die ersten Gelenke 12-A und 12-B und das Werkzeug 29. Das heißt, das dritte Gelenk 16-A stützt eine Masse, die um den Betrag des vierten Arms 24 und des zweiten Gelenks 14 größer als das zweite Gelenk 14 ist. Aus diesem Grund wirkt Moment, das der oben beschriebenen gestützten Masse entspricht, via das dritte Abtriebselement 80 auf das Hauptlager 83 (drittes Hauptlager) des dritten Drehzahlminderers 46 des dritten Gelenks 16-A. Daher ist das Moment, das auf das Hauptlager 83 (drittes Hauptlager) wirkt, das das dritte Abtriebselement 80 stützt, größer als das Moment, das auf das zweite Hauptlager 64 wirkt, das das zweite Abtriebselement 57 stützt.
Moment, das auf das Hauptlager 83 (drittes Hauptlager) des dritten Gelenks 16-B wirkt, ist um einen Betrag, der den Massen des dritten Gelenks 16-A und des fünften Arms 25 entspricht, größer als das Moment, das auf das Hauptlager 83 (drittes Hauptlager) des dritten Gelenks 16-A wirkt. Darüber hinaus ist Moment, das auf das Hauptlager 83 (drittes Hauptlager) des dritten Gelenks 16-C wirkt, um einen Betrag, der den Massen des dritten Gelenks 16-B und des sechsten Arms 26 entspricht, größer als das Moment, das auf das Hauptlager 83 (drittes Hauptlager) des dritten Gelenks 16-B wirkt. In diesen Fällen kann eine Genauigkeitsabnahme aufgrund des Moments im Vergleich zu einem Fall, in dem großes Moment auf das Hauptlager des Drehzahlminderers mit hohem Harzanteil und geringer Steifigkeit wirkt, reduziert werden.
Wie oben beschrieben, besteht das erste Abtriebselement 56, das mit dem angetriebenen Element des ersten Drehzahlminderers 42 verbunden ist, aus einem Harz. In diesem Fall kann die Steifigkeit des Roboters 100 an der Spitzenendseite leicht gesenkt werden, was auch für Gewichtsersparnis vorteilhaft ist. Darüber hinaus bestehen das zweite Abtriebselement 57, das mit dem angetriebenen Element des zweiten Drehzahlminderers 44 verbunden ist, und das dritte Abtriebselement 80, das mit dem angetriebenen Element des dritten Drehzahlminderers 46 verbunden ist, aus einem Metall. In diesem Fall kann eine Abnahme der Positioniergenauigkeit des Roboters 100 unterdrückt werden. Das heißt, es kann ein guter Ausgleich in Bezug auf Steifigkeit auf der Spitzenendseite und Positioniergenauigkeit realisiert werden.
Das zweite Abtriebselement 57 kann aus dem gleichen Metall wie das dritte Abtriebselement 80 bestehen, besteht jedoch in der Ausführungsform aus einem Metall, das sich von dem dritten Abtriebselement 80 unterscheidet. Da Moment auf das dritte Abtriebselement 80 wirkt, das größer als auf das zweite Abtriebselement 57 ist, ist es bevorzugt, ein Metall mit einem entsprechend hohen Elastizitätsmodul zu verwenden. Beispielsweise kann das zweite Abtriebselement 57 aus einem ersten Metall, wie Aluminium, und das dritte Abtriebselement 80 aus einem zweiten Metall mit einem höheren Elastizitätsmodul als das erste Metall, wie Stahl, bestehen. In diesem Fall kann die Steifigkeit des Roboters 100 auf der Basisendseite erhöht werden, um eine Abnahme der Positioniergenauigkeit zu unterdrücken. In diesem Fall ist der Elastizitätsmodul des Abtriebselements des Drehzahlminderers, das eine größere Masse auf der Basisendseite des Roboters stützt, hoch, was unter dem Gesichtspunkt des Aufrechterhaltens der Genauigkeit des Roboters vorteilhaft ist.
In dem Roboter 100 der Ausführungsform, der wie oben beschrieben konfiguriert ist, kann die Steifigkeit des Gelenks, das auf der Basisendseite positioniert ist, erhöht werden, während die Steifigkeit des Gelenks, das auf der Spitzenendseite positioniert ist, reduziert wird. Aus diesem Grund ist es unter einem Gesichtspunkt eines Ausgleichs zwischen Aufprallabschwächung (Verbesserung von Sicherheit) und Aufrechterhaltung von Positioniergenauigkeit vorteilhaft, und ein Roboter, der geeignet ist, in der Nähe eines Menschen zu arbeiten, ohne von dem Menschen isoliert zu sein, kann vorgesehen werden.
[Zweite Ausführungsform]
Ein Roboter 200 gemäß einer zweiten Ausführungsform wird beschrieben. In den Zeichnungen und der Beschreibung der zweiten Ausführungsform werden die gleichen oder äquivalente Komponenten und Elemente wie in der ersten Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Beschreibung, die mit der ersten Ausführungsform redundant ist, wird gegebenenfalls weggelassen, und Konfigurationen, die sich von der Ausführungsform unterscheiden, werden hauptsächlich beschrieben.
5 ist eine Seitenansicht, die den Roboter 200 gemäß der zweiten Ausführungsform schematisch darstellt. Der Roboter 200 ist ein horizontaler Roboter des Mehrachsentyps (Roboter des Scara-Typs). Der Roboter 200 weist die Basisplattform 27, das Gelenk 10, den Arm 20 und eine Hebe- und Senkeinheit 28 auf. Die Basisplattform 27 ist ein rohrförmiger Abschnitt, der an der Befestigungsfläche Gf befestigt ist und sich von der Befestigungsfläche Gf nach oben erstreckt. Das Gelenk 10 enthält das erste Gelenk 12 und das zweite Gelenk 14, die auf der Basisendseite von dem ersten Gelenk 12 positioniert sind. Das zweite Gelenk 14 ist an einem oberen Ende der Basisplattform 27 vorgesehen.
Der Arm 20 enthält den ersten Arm 21, der mit der Spitzenendseite des ersten Gelenks 12 verbunden ist, und den zweiten Arm 22, der zwischen dem ersten Gelenk 12 und dem zweiten Gelenk 14 verbunden ist. Die Hebe- und Senkeinheit 28 ist an der Spitzenendseite des ersten Arms 21 vorgesehen. Die Hebe- und Senkeinheit 28 weist eine Linearbewegungswelle 28b und eine Antriebseinheit 28d auf, die die Linearbewegungswelle 28b so antreibt, dass sie gehoben und gesenkt wird. Die Antriebseinheit 28d kann zum Beispiel mit einem Motor und einem Kugelgewindespindelmechanismus konfiguriert werden. Das Werkzeug 29 ist an einem unteren Ende der Linearbewegungswelle 28b befestigt.
Der erste Motor 32 und der erste Drehzahlminderer 42 sind in das erste Gelenk 12 eingebaut. Der zweite Motor 34 und der zweite Drehzahlminderer 44 sind in das zweite Gelenk 14 eingebaut. Die ersten und zweiten Motoren 32 und 34 weisen die gleichen Konfigurationen und Eigenschaften wie die ersten und zweiten Motoren 32 und 34 der ersten Ausführungsform auf. Die ersten und zweiten Drehzahlminderer 42 und 44 weisen die gleichen Konfigurationen und Eigenschaften wie die ersten und zweiten Drehzahlminderer 42 und 44 der ersten Ausführungsform auf.
Ein Betrieb des Roboters 200, der wie oben beschrieben konfiguriert ist, wird beschrieben. In dem Roboter 200 verlangsamt und dreht sich das erste Abtriebselement 56, wenn eine Drehantriebskraft von dem ersten Motor 32 auf den ersten Drehzahlminderer 42 übertragen wird. Die Drehung des ersten Abtriebselements 56 treibt den ersten Arm 21 an, und der erste Arm 21 dreht sich um eine axiale Mitte J1 des ersten Gelenks 12. Darüber hinaus verlangsamt und dreht sich das zweite Abtriebselement 57, wenn eine Drehantriebskraft von dem zweiten Motor 34 auf den zweiten Drehzahlminderer 44 übertragen wird. Die Drehung des zweiten Abtriebselements 57 treibt den zweiten Arm 22 an, und der zweite Arm 22 dreht sich um eine axiale Mitte J2 des zweiten Gelenks 14. Im Roboter 200 werden die Drehung jedes Arms 20 und eine Hebe- und Senkposition der Linearbewegungswelle 28b so gesteuert, dass sich das Werkzeug 29 entlang einer vorbestimmten Trajektorie bewegt. Wie oben beschrieben, kann die vorliegende Erfindung auf verschiedene Typen von Robotern angewandt werden.
In der Ausführungsform werden die gleichen operativen Effekte wie bei der ersten Ausführungsform erhalten.
Zuvor wurden Beispiele der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben. Alle oben beschriebenen Ausführungsformen sind lediglich spezifische Beispiele für die Umsetzung der vorliegenden Erfindung. Der Inhalt der Ausführungsformen beschränkt den technischen Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung nicht, und es ist möglich, viele Konstruktionsänderungen wie beispielsweise Komponentenänderung, Hinzufügung und Weglassung vorzunehmen, ohne von dem in den Ansprüchen definierten Kern der Erfindung abzuweichen. Obwohl Inhalte, die solchen Konstruktionsänderungen unterzogen werden können, in den oben beschriebenen Ausführungsformen mit Ausdrücken wie „der Ausführungsform“ und „in der Ausführungsform“ beschrieben werden, bedeutet dies nicht, dass Konstruktionsänderungen für Inhalte ohne solche Ausdrücke nicht zulässig sind. Darüber hinaus beschränkt die Schraffur, die an einem Abschnitt in den Zeichnungen angebracht ist, ein Material eines schraffierten Objekts nicht.
Nachstehend wird ein Modifikationsbeispiel beschrieben. In den Zeichnungen und Beschreibung des Modifikationsbeispiels werden Komponenten und Elementen, die mit den Ausführungsformen gleich oder äquivalent sind, die gleichen Bezugszeichen zugewiesen. Beschreibung, die mit den Ausführungsformen redundant ist, wird gegebenenfalls weggelassen, und Konfigurationen, die sich von den Ausführungsformen unterscheiden, werden hauptsächlich beschrieben.
[Modifikationsbeispiel]
Einige der Elemente, die in der Beschreibung der ersten Ausführungsform als Harzbauteile beschrieben werden, können Metallbauteile sein. Darüber hinaus können einige Elemente, die in der Beschreibung der ersten Ausführungsform als Metallbauteile beschrieben werden, Harzbauteile sein. Das heißt, insofern ein Harzanteil für jeweils den ersten Drehzahlminderer 42, den zweiten Drehzahlminderer 44 und den dritten Drehzahlminderer 46 erzielt werden kann, ist nicht besonders eingeschränkt, welches Bauteil aus einem Harz und welches Bauteil aus einem Metall, von Bauteilen jedes Drehzahlminderers, besteht. Darüber hinaus ist der Harzanteil jeweils des ersten Drehzahlminderers 42, des zweiten Drehzahlminderers 44 und des dritten Drehzahlminderers 46 nicht auf den in der Ausführungsform beschriebenen Wert beschränkt. Der Harzanteil kann geeignet gewählt werden, sofern der Harzanteil des ersten Drehzahlminderers 42 größer als der Harzanteil des zweiten Drehzahlminderers 44 ist und der Harzanteil des zweiten Drehzahlminderers 44 größer als der Harzanteil des dritten Drehzahlminderers 46 ist.
In einem Fall von drei oder mehr Gelenken, wie in dem Roboter 100 gemäß der ersten Ausführungsform, ist es bevorzugt, dass der Harzanteil eines Drehzahlminderers von jedem Gelenk von der Basisendseite zu der Spitzenendseite hin zunimmt. Es können jedoch Drehzahlminderer mit dem gleichen Harzanteil enthalten sein. Alternativ dazu kann, wie bei einigen Drehzahlminderern, der Harzanteil des Drehzahlminderers auf der Basisendseite größer als der Harzanteil des Drehzahlminderers auf der Spitzenendseite sein. Das heißt, der Harzanteil mindestens eines Drehzahlminderers auf der Spitzenendseite kann größer als der Harzanteil mindestens eines Drehzahlminderers auf der Basisendseite sein.
Obwohl in der Beschreibung der ersten Ausführungsform ein Beispiel gegeben wird, in dem die ersten und zweiten Drehzahlminderer 42 und 44 Zahnradvorrichtungen des Biegeeingriffstyps sind und der dritte Drehzahlminderer 46 eine Zahnradvorrichtung des exzentrisch oszillierenden Typs ist, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Der Untersetzungsmechanismus der jeweiligen Drehzahlminderer ist nicht besonders beschränkt. Zum Beispiel kann eines oder beide der ersten und zweiten Drehzahlminderer 42 und 44 eine Zahnradvorrichtung des exzentrisch oszillierenden Typs sein, oder der dritte Drehzahlminderer 46 kann eine Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps sein.
Jedes oben beschriebene Modifikationsbeispiel weist die gleiche Bedienung und Effekte wie die erste Ausführungsform auf.
Jede Kombination der jeweiligen Ausführungsformen und des oben beschriebenen Modifikationsbeispiels ist auch als Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nützlich. Eine neue Ausführungsform, die durch Kombination erzeugt wird, weist jeden der Effekte der kombinierten Ausführungsformen und des Modifikationsbeispiels auf.
Bezugszeichenliste

12: erstes Gelenk
14: zweites Gelenk
16: drittes Gelenk
28d: Antriebseinheit
42: erster Drehzahlminderer
44: zweiter Drehzahlminderer
46: dritter Drehzahlminderer
56: erstes Abtriebselement
57: zweites Abtriebselement
58: erstes Hauptlager
64: zweites Hauptlager
80: drittes Abtriebselement
82: drittes Hauptlager
90: angetriebenes Element
100, 200: Roboter

Claims

Roboter (100, 200), umfassend: ein erstes Gelenk (12, 12-A, 12-B) und ein zweites Gelenk (14), das auf einer Basisendseite von dem ersten Gelenk (12, 12-A, 12-B) positioniert ist, wobei ein erster Drehzahlminderer (42, 42-A, 42-B) in das erste Gelenk (12, 12-A, 12-B) eingebaut ist, ein zweiter Drehzahlminderer (44) in das zweite Gelenk (14) eingebaut ist, und ein Volumenanteil eines Harzes, das ein Bauteil des ersten Drehzahlminderers (42, 42-A, 42-B) einnimmt, größer als ein Volumenanteil eines Harzes, das ein Bauteil des zweiten Drehzahlminderers (44) einnimmt, ist.
Roboter (100, 200) nach Anspruch 1, ferner umfassend: ein drittes Gelenk (16), das sich auf der Basisendseite von dem zweiten Gelenk (14) befindet, wobei ein dritter Drehzahlminderer (46) in das dritte Gelenk (16) eingebaut ist, und ein Volumenanteil eines Harzes, das ein Bauteil des dritten Drehzahlminderers (46) einnimmt, kleiner als der Volumenanteil des Harzes, das das Bauteil des zweiten Drehzahlminderers (44) einnimmt, ist.
Roboter (100, 200) nach Anspruch 2, wobei ein erstes Abtriebselement (56), das mit einem angetriebenen Element (90) des ersten Drehzahlminderers (42, 42-A, 42-B) verbunden ist, aus einem Harz besteht, ein zweites Abtriebselement (57), das mit einem angetriebenen Element (90) des zweiten Drehzahlminderers (44) verbunden ist, aus einem ersten Metall besteht, und ein drittes Abtriebselement (80), das mit einem angetriebenen Element (90) des dritten Drehzahlminderers (46) verbunden ist, aus einem zweiten Metall mit einem höheren Elastizitätsmodul als das erste Metall besteht.
Roboter (100, 200) nach Anspruch 3, wobei Moment, das auf ein erstes Hauptlager (58) wirkt, das das erste Abtriebselement (56) des ersten Drehzahlminderers (42, 42-A, 42-B) stützt, größer als Moment, das auf ein zweites Hauptlager (64) wirkt, das das zweite Abtriebselement (57) des zweiten Drehzahlminderers (44) stützt, ist.