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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Roboterarmantriebseinheit.
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Stand der Technik
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Bekanntermaßen gibt es eine Roboterantriebseinheit, bei der ein hohler Reduzierer und ein Motor, der ein Antriebsrad, das mit einem in der Mitte des Reduzierers angeordneten mittigen Zahnrad kämmt, umfasst, an einem Gehäuse befestigt sind (siehe beispielsweise PTL 1). Diese Antriebseinheit treibt eine rotierende Trommel bezüglich einer auf einer Bodenfläche installierten Basis an.
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Liste bekannter Schriften
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Patentliteratur
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[PTL 1] Veröffentlichung des
japanischen Patents Nr. 4763063 -
Kurzdarstellung der Erfindung
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Technisches Problem
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Zum Kämmen des mittigen Zahnrads des Reduzierers mit dem Antriebszahnrad muss die Drehachse des Motors bezüglich der mittigen Achse des Reduzierers in einer Richtung versetzt sein. In dem Fall, dass die Antriebseinheit die rotierende Trommel bezüglich der Basis antreibt, ist es möglich, die Basis so zu konfigurieren, dass sie ausreichend größer als der Reduzierer ist, um die Stabilität der Installation auf der Bodenfläche zu verbessern. Somit ist es möglich, den Motor in der Basis unterzubringen, selbst wenn der Motor in hohem Maße bezüglich des Reduzierers versetzt ist.
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Jedoch wird in dem Fall, dass eine ähnliche Struktur in einer Roboterarmantriebseinheit eingesetzt wird, die Außendurchmesserabmessung des Arms zur Unterbringung des Motors größer, da die Außenfläche des Motors in hohem Maße in einer von der mittigen Achse des Reduzierers weg verlaufenden Richtung versetzt ist. Somit wird eine Antriebseinheit, bei der der Reduzierer und der Motor integriert sind und zugleich die Außendurchmesserabmessung des Arms auf dieselbe Abmessung wie die Außendurchmesserabmessung des Reduzierers reduziert ist, gewünscht.
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Lösung des Problems
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Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Antriebseinheit, die ein hohles erstes Glied und ein hohles zweites Glied, die einen Roboterarm bilden, bezüglich einander um eine vorgeschriebene Drehachse dreht, wobei die Antriebseinheit Folgendes umfasst: eine Halterung, die an dem ersten Glied fixiert ist und eine erste Hohlbohrung, die entlang der Drehachse durchdringt, umfasst; einen Motor, der an der Halterung fixiert und in dem ersten Glied aufgenommen ist; einen Reduzierer, der die Halterung und das zweite Glied derart verbindet, dass die Halterung und das zweite Glied um die Drehachse drehbar sind, und der eine zweite Hohlbohrung, die entlang der Drehachse durchdringt, umfasst; und einen Antriebskraftübertragungsmechanismus, der in der Halterung aufgenommen ist und eine Drehung des Motors auf den Reduzierer überträgt, wobei der Antriebskraftübertragungsmechanismus eine Antriebswelle, einen ersten Übertragungsmechanismus, der die Drehung des Motors auf die Antriebswelle überträgt, und einen zweiten Übertragungsmechanismus, der eine Drehung der Antriebswelle auf eine Eingangswelle des Reduzierers überträgt, umfasst, und ein Abstand zwischen einer Welle des Motors und der Drehachse kürzer als ein Abstand zwischen der Antriebswelle und der Drehachse ist.
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Figurenliste
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- [1] 1 ist ein Schemadiagramm, das einen Roboter darstellt, bei dem eine Roboterarmantriebseinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung angewendet wird.
- [2] 2 ist eine Vertikalschnittansicht, die die Antriebseinheit von 1 darstellt.
- [3] 3 ist eine Vertikalschnittansicht, die einen Roboterarm mit darin befestigter Antriebseinheit von 1 darstellt.
- [4] 4 ist eine Vertikalschnittansicht, die ein Vergleichsbeispiel für die Roboterarmantriebseinheit, bei dem keine Antriebswelle vorhanden ist, darstellt.
- [5] 5 ist eine Vertikalschnittansicht, die eine Modifikation der Antriebseinheit von 2, bei der die Antriebseinheit eine Leitung umfasst, darstellt.
- [6] 6 ist eine Vertikalschnittansicht, die eine Modifikation des Roboterarms mit darin befestigter Antriebseinheit von 1 darstellt.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Nachstehend wird eine Roboterarmantriebseinheit 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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Ein Roboter 100, der mit der Antriebseinheit 1 gemäß dieser Ausführungsform ausgestattet ist, ist beispielsweise ein 6-Achs-Vertikal-Gelenkroboter gemäß der Darstellung in 1 und ist mit einer auf einer Bodenfläche F installierten Basis 110 und einer rotierenden Trommel 120, die dahingehend gestützt wird, bezüglich der Basis 110 um eine vertikale erste Achse A drehbar zu sein, versehen.
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Der Roboter 100 ist mit einem ersten Arm 130, der dahingehend gestützt wird, bezüglich der rotierenden Trommel 120 um eine horizontale zweite Achse B drehbar zu sein, und einem zweiten Arm 140, der dahingehend gestützt wird, bezüglich des ersten Arms 130 um eine horizontale dritte Achse C drehbar zu sein, versehen. Der zweite Arm 140 des Roboters 100 ist mit einer dreiachsigen Handgelenkeinheit 150 versehen.
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Ein Roboterarm, bei dem die Antriebseinheit 1 gemäß dieser Ausführungsform angewendet wird, ist der zweite Arm 140, und eine Gelenkwelle, die von der Antriebseinheit 1 angetrieben wird, ist eine erste Handgelenkwelle an dem untersten Ende der Handgelenkeinheit 150.
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Der zweite Arm 140 ist mit einem zweiten Armbasisteil (zweiten Glied) 141 und einem ersten Handgelenkwellengehäuse (ersten Glied) 142 versehen, wie in 1 gezeigt wird.
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Die Antriebseinheit 1 verbindet das erste Handgelenkwellengehäuse 142 mit dem zweiten Armbasisteil 141 dahingehend, um eine vierte Achse D drehbar zu sein.
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Der zweite Armbasisteil 141 und das erste Handgelenkwellengehäuse 142 sind jeweils in einer zylindrischen Form mit im Wesentlichen derselben Außendurchmesserabmessung wie die Außendurchmesserabmessung eines Reduzierers 3, der später beschrieben wird, gebildet und sind derart angeordnet, dass eine mittige Achse E mit der vierten Achse D zusammenfällt.
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Die Antriebseinheit 1 gemäß dieser Ausführungsform ist mit einer Halterung 2, dem Reduzierer 3, einem Motor 4 und einem Antriebskraftübertragungsmechanismus 5 versehen, wie in 2 gezeigt wird.
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Eine zylindrische Eingangswelle 7, die um die Mittelachse E drehbar ist, ist auf einer Endfläche des Reduzierers 3 in einer entlang der Mittelachse (Drehachse) E eines säulenförmigen Reduziererkörpers 6 verlaufenden Richtung vorgesehen. An einem Ende der Eingangswelle 7 ist ein kreisförmiges mittiges Zahnrad (zweiter Übertragungsmechanismus) 8, das Teil des Antriebskraftübertragungsmechanismus 5 ist, vorgesehen. Der Reduziererkörper 6, die Eingangswelle 7 und das mittige Zahnrad 8 sind mit einer Hohlbohrung (zweiten Hohlbohrung) 9, die durch den Reduziererkörper 6, die Eingangswelle 7 und das mittige Zahnrad 8 in der entlang der Mittelachse E verlaufenden Richtung dringt, versehen.
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Die Halterung 2 nimmt das mittige Zahnrad 8 auf und ist an einer Endfläche des Reduzierers 3 fixiert. Die Halterung 2 ist mit einer Durchgangsbohrung (ersten Durchgangsbohrung) 10 versehen, die mit der in dem Reduziererkörper 6, der Eingangswelle 7 und dem mittigen Zahnrad 8 vorgesehenen Durchgangsbohrung 9 in Verbindung steht. Die Eingangswelle 7 des Reduzierers 3 wird durch ein zwischen der Eingangswelle 7 und der Halterung 2 angeordnetes Dichtungsglied 11 dahingehend um die Durchgangsbohrung 10 abgedichtet, um die Mittelachse E drehbar zu sein.
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Die Halterung 2 ist mit einer Durchgangsbohrung 12, in die eine Welle 4a des Motors 4 eingeführt ist, und einer Motorbefestigungsfläche 13, auf der der Motor 4 in einem Zustand, in dem die Welle 4a, die sich um eine Drehachse (Achse) H dreht, in die Durchgangsbohrung 12 eingeführt ist, fixiert ist, versehen. Ein Antriebszahnrad (erster Übertragungsmechanismus) 14 ist an der Welle 4a des Motors 4 fixiert.
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Der Antriebskraftübertragungsmechanismus 5 ist mit einem mittigen Zahnrad 8, das in der Eingangswelle 7 des Reduzierers 3 vorgesehen ist, dem an der Welle 4a des Motors 4 fixierten Antriebszahnrad 14 und einer Antriebswelle 18 versehen, wobei Zwischenzahnräder (erster Übertragungsmechanismus, zweiter Übertragungsmechanismus) 15, 16, die mit dem mittigen Zahnrad 8 bzw. dem Antriebszahnrad 14 kämmen, durch eine Welle 17 miteinander verbunden sind. Die Antriebswelle 18 ist in einem in der Halterung 2 ausgebildeten Raum dahingehend befestigt, um eine Achse G der Welle 17 drehbar zu sein. Das mittige Zahnrad 8, die Zwischenzahnräder 15, 16 und das Antriebszahnrad 14 sind beispielsweise Stirnräder.
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Wenn eine Endfläche des Reduzierers 3 an der Halterung 2 fixiert ist, kämmen das mittige Zahnrad 8, das in der Eingangswelle 7 des Reduzierers 3 vorgesehen ist, und das Zwischenzahnrad 16 auf einer Seite der Antriebswelle 18 in der Halterung 2 miteinander. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Teil des Raums in der Halterung 2 von dem Reduzierer 3 abgedichtet, und ein Raum zwischen der Durchgangsbohrung 10 und der Eingangswelle 7 wird von dem Dichtungsglied 11 abgedichtet.
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Wenn der Motor 4 an der Motorbefestigungsfläche 13 der Halterung 2 befestigt ist, kämmen das an der Welle 4a des Motors 4 fixierte Antriebszahnrad 14 und das Zwischenzahnrad 15 auf der anderen Seite der Antriebswelle 18 in der Halterung 2 miteinander, und die Durchgangsbohrung 12 wird von dem Motor 4 abgedichtet. Dementsprechend wird der Raum in der Halterung 2, in dem der Antriebskraftübertragungsmechanismus 5 untergebracht ist, abgedichtet. Der abgedichtete Raum wird mit einem Schmiermittel, wie z. B. einem Fett, gefüllt, wodurch der Antriebskraftübertragungsmechanismus 5 geschmiert wird.
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Bei der Antriebseinheit 1 gemäß dieser Ausführungsform ist die Antriebswelle 18, in der das Zwischenzahnrad 16 auf einer Seite mit dem mittigen Zahnrad 8 kämmt, an einer bezüglich der Mittelachse E des Reduzierers 3 versetzten Position mit einer Abmessung A1 in einer radialen Richtung angeordnet. Die Welle 4a des Motors 4, in der das Antriebszahnrad 14 mit dem Zwischenzahnrad 15 auf der anderen Seite der Antriebswelle 18 kämmt, ist bezüglich der Welle 17 der Antriebswelle 18 mit einer Abmessung A2 in einer Richtung, die sich der Mittelachse E des Reduzierers 3 nähert, versetzt. Dementsprechend ist ein Abstand A3 zwischen der Drehachse H der Welle 4a des Motors 4 und der mittigen Achse E des Reduzierers 3 kürzer als der Abstand A1 zwischen der Achse G der Welle 17 der Antriebswelle 18 und der Mittelachse E des Reduzierers 3.
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Bei der Antriebseinheit 1 gemäß der Darstellung in 3 ist das erste Handgelenkwellengehäuse 142 lösbar an der Halterung 2 in einem Zustand, in dem die Halterung 2 und der Motor 4 in dem zylindrischen ersten Handgelenkwellengehäuse 142 aufgenommen sind, befestigt. Der zylindrische zweite Armbasisteil 141 ist lösbar an einer Endfläche der Antriebseinheit 1 auf der der Halterung 2 gegenüberliegenden Seite mit dem Reduzierer 3 dazwischen befestigt.
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Dementsprechend steht der Raum in dem zweiten Armbasisteil 141 mit dem Raum in dem ersten Handgelenkwellengehäuse 142 über die Hohlbohrung 9, die durch den Reduziererkörper 6, die Eingangswelle 7 und das mittige Zahnrad 8 dringt, und die in der Halterung 2 ausgebildete Durchgangsbohrung 10 in Verbindung.
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Durch Verwenden dieser Durchgangsbohrung 10 in der Nähe der vierten Achse D des ersten Handgelenkwellengehäuses 142 bezüglich des zweiten Armbasisteils 141 ist es möglich, eine Leitung 20 vom Inneren des zweiten Armbasisteils 141 zum Inneren des ersten Handgelenkwellengehäuses 142 zu verlegen, wie durch die gestrichelte Linie 3 gezeigt wird.
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Mit der so konfigurierten Roboterarmantriebseinheit 1 gemäß dieser Ausführungsform wird, wenn der Motor 4 angetrieben wird, eine Antriebskraft über das Antriebszahnrad 14, die Antriebswelle 18, das mittige Zahnrad 8 und die Eingangswelle 7 in den Reduzierer 3 eingetragen. Dies ermöglicht den Drehantrieb des ersten Handgelenkwellengehäuses 142 bezüglich des zweiten Armbasisteils 141 um die mittige Achse E, die mit der vierten Achse D zusammenfällt, mit einer durch den Reduzierer 3 reduzierten Drehzahl.
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In diesem Fall ist es, da die Leitung 20 entlang der Hohlbohrung 9, die die Mittelachse E umfasst, verlegt wird, möglich, die Last an der Leitung 20, wenn das erste Handgelenkwellengehäuse 142 bezüglich des zweiten Armbasisteils 141 um die Mittelachse E gedreht wird, ausreichend zu reduzieren.
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Darüber hinaus ist bei dieser Ausführungsform durch den Einsatz der Antriebswelle 18 die Welle 4a des Motors 4 an einer Position, die sich im Vergleich zur Antriebswelle 18 näher an der Mittelachse E des Reduzierers 3 befindet, angeordnet.
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Dadurch ist es möglich, das Versatzausmaß des Motors 4 bezüglich der Mittelachse E des Reduzierers 3 im Vergleich zu einem Fall, in dem das Antriebszahnrad 14, das an der Welle 4a des Motors 4 befestigt ist, direkt mit dem mittigen Zahnrad 8 kämmt, wie in 4 gezeigt wird, beträchtlich zu reduzieren. D. h., durch Reduzieren des Versatzausmaßes des Motors 4 besteht ein Vorteil darin, dass es möglich ist, die Außendurchmesserabmessung des ersten Handgelenkwellengehäuses 142, in dem der Motor 4 untergebracht ist, ausreichend zu reduzieren und beispielsweise die Außendurchmesserabmessung des ersten Handgelenkwellengehäuses 142 auf im Wesentlichen dieselbe Außendurchmesserabmessung des Reduzierers 3 gemäß der Darstellung in 3 festzulegen.
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Bei dieser Ausführungsform ist es, da das mittige Zahnrad 8, das Antriebszahnrad 14 sowie die Zwischenzahnräder 15, 16 der Antriebswelle 18 als ein Stirnrad ausgebildet sind, möglich, die Achse G der Antriebswelle 18 und die Drehachse H der Welle 4a des Motors 4 parallel zur mittigen Achse E des Reduzierers 3 anzuordnen. Dementsprechend ist der in dem ersten Handgelenkwellengehäuse 142 aufgenommene Motor 4 entlang der Innenfläche des ersten Handgelenkwellengehäuses 142 ohne Neigung bezüglich der Längsachse des ersten Handgelenkwellengehäuses 142 angeordnet.
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Dadurch besteht ein Vorteil darin, dass es möglich ist, einen ausreichend großen Raum in dem ersten Handgelenkwellengehäuse 142 zu lassen und die Aufgabe des Verlegens der Leitung 20, der Installation anderer Komponenten usw. leicht durchzuführen.
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Bei dieser Ausführungsform können gemäß der Darstellung in 5 Fixierungsglieder (erstes Fixierungsglied, zweites Fixierungsglied) 21, 22 an einer Endfläche des Reduzierers 3 und der Halterung 2 befestigt sein, und beispielsweise kann eine Befestigungseinheit 24, in der die Leitung 20, wie z. B. ein Kabel, durch Befestigungsmittel 23, wie z. B. Nylonbänder, an den Fixierungsgliedern 21, 22 fixiert ist, eingesetzt werden.
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D. h., die Befestigungseinheit 24 kann, in einem Zustand, in dem die Leitung 20 darin befestigt ist, eingesetzt werden.
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Dies ermöglicht die Durchführung der Arbeit des Montierens der Leitung 20, bevor der zweite Armbasisteil 141 und das erste Handgelenkwellengehäuse 142 befestigt werden. Es ist möglich, die Montagearbeit leicht in einem größeren Raum durchzuführen, im Gegensatz zu einem Fall, in dem die Montagearbeit nach der Befestigung des zweiten Armbasisteils 141 und des ersten Handgelenkwellengehäuses 142 durchgeführt wird. Ein Vorteil besteht darin, dass es möglich ist, die Befestigungseinheit 24 als Ganzes, einschließlich des Zustands der Leitung 20, beizubehalten.
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Gemäß der Darstellung in 5 gestaltet sich die Routineaufgabe, wenn beide Enden der in der Befestigungseinheit 24 enthaltenen Leitung 20 mit anderen Leitungen durch Anschlüsse verbunden werden sollen usw., nach der Befestigung des zweiten Armbasisteils 141 und des ersten Handgelenkwellengehäuses 142 einfach.
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Das Fixierungsglied 22 kann an dem Motor 4 anstatt der Halterung 2 befestigt sein.
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Bei dieser Ausführungsform können, obgleich ein Fall beschrieben wurde, in dem die Halterung 2 und der Motor 4 in dem ersten Handgelenkwellengehäuse 142 untergebracht sind, die Halterung 2 und der Motor 4 auch in dem zweiten Armbasisteil 141 untergebracht sein.
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Bei dieser Ausführungsform kann, obgleich eine Konfiguration, bei der das Antriebszahnrad 14 und das Zwischenzahnrad 15 als ein erster Übertragungsmechanismus eingesetzt werden und das Zwischenzahnrad 16 und das mittige Zahnrad 8 als der zweite Übertragungsmechanismus eingesetzt werden, beispielhaft beschrieben wurde, anstatt dieser Konfiguration eine Konfiguration eingesetzt werden, bei der der erste Übertragungsmechanismus und/oder der zweite Übertragungsmechanismus ein Paar Riemenscheiben und ein Riemen, der über die Riemenscheiben gezogen ist, sind. Der erste Übertragungsmechanismus oder der zweite Übertragungsmechanismus kann ein Paar Zahnräder sein, und der jeweils andere Übertragungsmechanismus - der erste oder der zweite - kann ein Paar Riemenscheiben und ein Riemen, der über die Riemenscheiben gezogen ist, sein.
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Bei dieser Ausführungsform können, obgleich ein Fall, bei dem das erste Handgelenkwellengehäuse 142, das als ein erstes Glied dient, und der zweite Armbasisteil 141, der als ein zweites Glied dient, eine zylindrische Form aufweisen, beispielhaft beschrieben worden ist, andere Hohlformen anstatt dieser Form gemäß der Darstellung in 6 eingesetzt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebseinheit
- 2
- Halterung
- 3
- Reduzierer
- 4
- Motor
- 4a
- Welle
- 5
- Antriebskraftübertragungsmechanismus
- 7
- Eingangswelle
- 8
- mittiges Zahnrad (zweiter Übertragungsmechanismus)
- 9
- Hohlbohrung (zweite Hohlbohrung)
- 10
- Durchgangsbohrung (erste Durchgangsbohrung)
- 14
- Antriebszahnrad (erster Übertragungsmechanismus)
- 15
- Zwischenzahnrad (erster Übertragungsmechanismus)
- 16
- Zwischenzahnrad (zweiter Übertragungsmechanismus)
- 18
- Antriebswelle
- 20
- Leitung
- 21,
- 22 Fixierungsglied (erstes Fixierungsglied, zweites Fixierungsglied)
- 140
- zweiter Arm (Roboterarm)
- 141
- zweiter Armbasisteil (zweites Glied)
- 142
- erstes Handgelenkwellengehäuse (erstes Glied)
- E
- Mittelachse (Drehachse)
- H
- Drehachse (Achse)
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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