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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gelenkstruktur eines Roboters.
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STAND DER TECHNIK
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Eine bekannte Gelenkstruktur eines Roboters umfasst zwei Arme, die durch eine Untersetzung um eine Drehachse relativ drehbar gehalten sind, und in der Struktur ist ein Motor in einem Arm unter Verwendung eines Kegelrads als ein Zahnrad untergebracht, um eine Antriebskraft des Motors an die Untersetzung zu übertragen (siehe z.B. PTL 1). Bei dieser Gelenkstruktur ist eine Achse des Motors in einer Richtung orthogonal zu der Drehachse jedes Arm unter Verwendung des Kegelrads angeordnet.
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LITERATURLISTE
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PATENTLITERATUR
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PTL 1 Japanische nicht geprüfte Patentanmeldung, Veröffentlichung Nummer 2007-144559
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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TECHNISCHES PROBLEM
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Im Fall einer Verwendung von Kegelrädern ist es notwendig, das Kämmen der Kegelräder einzustellen. Es ist jedoch schwierig, das Kämmen des an einem Motor angebrachten Kegelrads mit dem an einer Untersetzung angebrachten Kegelrad einzustellen, während der Motor in einem Innenraum eines Arms angebracht wird. Daher ist es wünschenswert, den Motor in dem Innenraum des Arms bequem anzubringen, während das Einstellen erleichtert wird.
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LÖSUNG DES PROBLEMS
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenlegung wird eine Gelenkstruktur eines Roboters bereitgestellt, umfassend ein hohles, erstes Element, ein hohles, zweites Element und einen Aktor, der das erste Element und das zweite Element relativ um eine erste Achse dreht, wobei der Aktor einen in dem ersten Element in einem aufgenommenen Zustand befestigten Motor, eine Untersetzung, die die Drehung einer Welle des Motors verlangsamt, um die Drehung an das zweite Element zu übertragen, und einen Kraftübertragungsmechanismus, der die Kraft des Motors an die Untersetzung überträgt, aufweist, die Untersetzung eine hohle Bohrung, die sich durch die Untersetzung hindurch entlang der ersten Achse erstreckt, und ein um die erste Achse drehbar gelagertes Eingangselement umfasst, um die durch den Kraftübertragungsmechanismus übertragene Kraft aufzunehmen, der Kraftübertragungsmechanismus einen eine erste Kraft übertragenden Abschnitt, umfassend ein um eine zu der ersten Achse parallele zweite Achse drehbar gelagertes Ausgangselement, um eine Kraft an das Eingangselement zu übertragen, einen eine zweite Kraft übertragenden Abschnitt, der eine Kraft zwischen der Welle, die um eine in einer die zweite Achse schneidenden Ebene angeordnete dritte Achse drehbar gelagert ist, und dem Ausgangselement überträgt, und ein Gehäuse umfasst, das den eine zweite Kraft übertragenden Abschnitt aufnimmt, um den Motor zu halten, und das Gehäuse an dem ersten Element an einer von der hohlen Bohrung radial nach außen versetzten Position abnehmbar angebracht ist.
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Figurenliste
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- 1 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel eines eine Gelenkstruktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenlegung umfassenden Roboters zeigt.
- 2 ist eine vergrößerte vertikale Schnittansicht, die die Gelenkstruktur von 1 zeigt.
- 3 ist eine auseinander gezogene vertikale Schnittansicht, die eine in der Gelenkstruktur von 1 vorgesehene Einheit zeigt.
- 4 ist eine auseinander gezogene vertikale Schnittansicht der Gelenkstruktur von 1.
- 5 ist eine vertikale Schnittansicht, die einen Zustand zeigt, in dem ein zweites Deckelelement eines ersten Arms von der Gelenkstruktur von 1 entfernt ist.
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BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im Folgenden wird eine Beschreibung einer Gelenkstruktur 1 eines Roboters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenlegung mit Bezug auf die Zeichnungen gegeben. Ein Roboter 100, bei dem die Gelenkstruktur 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform montiert ist, ist zum Beispiel ein 6-achsiger Vertikal-Gelenk-Roboter, der einen auf einer Bodenfläche F installierten Sockel 110 und einen zu dem Sockel 110 um eine vertikale Achse A drehbar gelagerten Drehkörper 120 umfasst, wie es in 1 gezeigt ist.
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Darüber hinaus umfasst der Roboter 100 einen ersten Arm (ein erstes Element) 130, der zu dem Drehkörper 120 um eine horizontale Achse B drehbar gelagert ist, und einen zweiten Arm (ein zweites Element) 140, der zu dem ersten Arm 130 um eine erste horizontale Achse C drehbar gelagert ist. Darüber hinaus umfasst der Roboter 100 eine 3-achsige Handgelenkeinheit 150 an dem zweiten Arm 140.
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Die Gelenkstruktur 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist zum Beispiel eine Struktur zwischen dem ersten Arm 130 und dem zweiten Arm 140 und umfasst den ersten Arm 130, den zweiten Arm 140 und einen Aktor, der den zweiten Arm 140 um die erste Achse C zu dem ersten Arm 130 dreht und antreibt, wie es in 2 gezeigt ist.
Der erste Arm 130 und der zweite Arm 140 sind jeweils in einer hohlen, rohrförmigen Gestalt mit einer Längsachse ausgebildet.
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Der Aktor umfasst einen Motor 20, eine Untersetzung 30 und ein Getriebe (Kraftübertragungsmechanismus) 40, das die Kraft des Motors 20 an die Untersetzung 30 überträgt.
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Der Motor 20 ist an einem Gehäuse 41, das das nachstehend beschriebene Getriebe 40 bildet, abnehmbar befestigt. Das Getriebe 40 ist an dem ersten Arm 130 abnehmbar befestigt. Folglich ist der Motor 20 über das Getriebe 40 indirekt an dem ersten Arm 130 befestigt.
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Die Untersetzung 30 umfasst einen an dem ersten Arm 130 befestigten Kasten und eine Ausgangswelle, die zu dem Kasten um die erste Achse C drehbar gelagert und an dem zweiten Arm 140 befestigt ist. Die Untersetzung 30 umfasst eine hohle Bohrung 32, die sich durch eine Mitte der Untersetzung entlang der ersten Achse C in einem die erste Achse C umfassenden Bereich erstreckt.
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In der hohlen Bohrung 32 ist ein sich durch die Bohrung hindurch erstreckendes nicht gezeigtes lineares Objekt angeordnet.
Darüber hinaus umfasst die Untersetzung 30 ein Eingangszahnrad (ein Eingangselement) 31, umfassend ein Stirnrad oder ein Spiralzahnrad, das an einer ersten Seite des Arms 130 um die erste Achse C drehbar gelagert ist. Die Drehung einer Welle des Motors 20 wird in das Eingangszahnrad 31 eingebracht und das Eingangszahnrad 31 um die erste Achse C gedreht. Folglich wird die Drehung in der Untersetzung 30 verlangsamt und als die Drehung der Ausgangswelle ausgegeben, um den zweiten Arm 140 zu drehen und anzutreiben.
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Das Getriebe 40 umfasst ein erstes Zahnrad (ein Ausgangselement, ein eine erste Kraft übertragender Abschnitt) 42, das mit dem Eingangszahnrad 31 kämmt, ein zweites Zahnrad (ein eine zweite Kraft übertragender Abschnitt) 43, der an dem ersten Zahnrad 42 befestigt ist, ein drittes Zahnrad (ein eine zweite Kraft übertragender Abschnitt) 44, das an der Welle des Motors 20 befestigt ist, um mit dem zweiten Zahnrad 43 zu kämmen, und das Gehäuse 41.
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Darüber hinaus nimmt das Gehäuse 41 das zweite Zahnrad 43 und das dritte Zahnrad 44 auf. Das erste Zahnrad 42 besteht aus einem Stirnrad oder einem Spiralzahnrad, das mit dem Eingangszahnrad 31 kämmt. Folglich ist eine zweite Achse D des ersten Zahnrads 42 parallel zu der ersten Achse C des Eingangszahnrads 31 angeordnet.
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Das erste Zahnrad 42 und das zweite Zahnrad 43 sind drehbar um eine vorgegebene Achse durch ein Lager 70 in dem Gehäuse 41 gelagert. Das Lager 70 ist an dem Gehäuse 41 in einem Zustand angebracht, in dem es mit einer geeigneten Vorspannung versehen ist, um sowohl eine radiale Kraft als auch eine Schubkraft aufzunehmen, die auf das ersten Zahnrad 42 und das zweiten Zahnrad 43 wirken.
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Jeweils das zweite Zahnrad 43 und das dritte Zahnrad 44 bestehen aus einem Kegelrad. Das dritte Zahnrad 44 ist an der Welle des Motors 20 angebracht. Das dritte Zahnrad 44 kämmt mit dem zweiten Zahnrad 43 in dem Gehäuse 41 und ist dementsprechend an einer Position angeordnet, in der eine dritte Achse E der Welle des Motors 20 orthogonal zu der zweiten Achse D des ersten Zahnrads 42 und des zweiten Zahnrads 43 verläuft.
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Wie es in 3 gezeigt ist, ist das Gehäuse 41 mit einer ersten Öffnung 45 versehen, durch die eine in Eingriff stehende Position des zweiten Zahnrads 43 mit dem dritten Zahnrad 44 nach außen freigelegt ist. Die erste Öffnung 45 ist durch ein erstes Deckelelement 46 öffenbar verschlossen. Um das Getriebe 40 zusammenzusetzen, wird das an der Welle des Motors 20 angebrachte dritte Zahnrad 44 in das Gehäuse 41 eingesetzt, in dem das erste Zahnrad 42 und das zweite Zahnrad 43 durch das Lager 70 drehbar gelagert sind, damit das zweite Zahnrad 43 mit dem dritten Zahnrad 44 kämmt.
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Zu diesem Zeitpunkt wird das Kämmen des zweiten Zahnrads 43 mit dem dritten Zahnrad 44 zum Beispiel durch Ändern einer Dicke einer zwischen dem Motor 20 und dem Gehäuse 41 einzufügende Ausgleichsscheibe eingestellt. In einem Zustand, in dem das zweite Zahnrad 43 und das dritte Zahnrad 44 richtig miteinander in Eingriff sind und der Motor 20 angebracht ist, wird eine geeignete Menge Schmiermittel in das Gehäuse 41 eingebracht, um die erste Öffnung 45 mit dem ersten Deckelelement 46 zu verschließen. Folglich wird eine Einheit 50 gebildet, bei der der Motor 20 an dem Getriebe 40 befestigt ist.
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Der erste Arm 130 ist mit einer zweiten Öffnung 131 versehen, durch die die Einheit 50 geführt werden kann, und ein zweites Deckelelement 132 ist vorgesehen, um die zweite Öffnung 131 öffenbar zu verschließen. Darüber hinaus ist die Einheit 50 an einer von der hohlen Bohrung versetzten Position in dem ersten Arm 130 und parallel mit der zweiten Achse D des ersten Zahnrads 42 angebracht, so dass eine Längsachse des Motors 20 parallel zu der Längsachse des ersten Arms 130 verläuft.
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Wie es in 4 gezeigt ist, ist der erste Arm 130 mit einem Aussparungsteil parallel zu der ersten Achse C vorgesehen und ist das Gehäuse 41 mit einem in den Aussparungsteil einzusetzenden Zapfensteckverbindungsteil vorgesehen. Der Zapfensteckverbindungsteil wird in den Aussparungsteil eingesetzt und die Einheit 50 ist an dem ersten Arm 130 angebracht. Folglich ist das in dem Getriebe 40 vorgesehene erste Zahnrad 42 mit dem Eingangszahnrad 31 der Untersetzung 30 richtig in Eingriff.
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In der Zeichnung gibt Bezugsziffer 60 einen Aktor an, der die Handgelenkeinheit 150 an dem zweiten Arm 140 dreht und antreibt.
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Im Folgenden wird die Beschreibung bezüglich eines Betriebs der Gelenkstruktur 1 des Roboters gemäß der vorliegenden Ausführungsform mit einer derartigen Ausgestaltung gegeben.
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Um die Gelenkstruktur 1 des Roboters 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zusammenzusetzen, wird, wie es in 3 gezeigt ist, zunächst das erste Deckelelement 46 von dem Gehäuse 41 entfernt, um die erste Öffnung 45 vorab zu öffnen. Dann werden außerhalb des ersten Arms 130 das erste Zahnrad 42 und das zweite Zahnrad 43 durch das Lager 70 in dem Gehäuse 41 drehbar gelagert. Dann wird der die Welle, an der das dritte Zahnrad 44 angebracht ist, umfassende Motor 20 an dem Gehäuse 41 montiert.
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Wenn der Motor 20 an dem Gehäuse 41 montiert ist, kämmt das aus dem an der Welle des Motors 20 angebrachte Kegelrad bestehende dritte Zahnrad 44 mit dem aus dem in dem Gehäuse 41 aufgenommenen Kegelrad bestehenden zweiten Zahnrad 43. Zu diesem Zeitpunkt ist die in Eingriff stehende Position des dritten Zahnrads 44 mit dem zweiten Zahnrad 43 durch die erste Öffnung 45 nach außen freigelegt und kann somit das Kämmen richtig und leicht eingestellt werden.
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Folglich kann die Einheit 50, an der das Getriebe 40, dessen Kämmen eingestellt ist, und der Motor 20 angebracht sind, außerhalb des ersten Arms 130 leicht zusammengesetzt werden.
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Als nächstes wird, wie es in 5 gezeigt ist, die zusammengesetzte Einheit 50 in den ersten Arm 130 durch die zweite Öffnung 131 eingesetzt, indem das zweite Deckelelement 132 von dem ersten Arm 130 entfernt wird, und wird an dem ersten Arm 130 an der zu der in der Untersetzung 30 vorgesehenen hohlen Bohrung 32 versetzten Position angebracht. Zu diesem Zeitpunkt wird der Zapfensteckverbindungsteil des Gehäuses 41 des Getriebes 40, das die Einheit 50 bildet, in den Aussparungsteil des ersten Arms 130 eingesetzt.
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Dann kämmt mit fortschreitendem Einsetzen des Zapfensteckverbindungsteils in den Aussparungsteil das erste Zahnrad 42 mit dem Eingangszahnrad 31 der Untersetzung 30.
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Da das erste Zahnrad 42 und das Eingangszahnrad 31 jeweils aus den Stirnrädern bestehen, kann das erste Zahnrad 42 mit dem Eingangszahnrad 31 nur richtig in Eingriff gebracht werden, indem das Getriebe 40 in einer Richtung parallel zu der ersten Achse C in einen Zustand bewegt wird, in dem der Zapfensteckverbindungsteil in den Aussparungsteil eingesetzt ist. Danach wird die zweite Öffnung 131 des ersten Arms 130 mit dem zweiten Deckelelement 132 verschlossen, wodurch die Montage beendet wird.
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Gemäß der Gelenkstruktur 1 des Roboters gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird somit ein Übertragungsweg der Kraft von dem Motor 20 an die Untersetzung 30 durch das Kegelrad in rechten Winkeln abgeknickt, so dass sich der Motor 20 entlang der Längsachse des ersten Arms 130 erstrecken kann. Daraus ergeben sich Vorteile, dass ein Betrag des Motors 20, der aus der Untersetzung 30 in einer Richtung der Achse C vorsteht, minimiert werden kann und dass eine äußere Gestalt des den Motor 20 aufnehmenden ersten Arms 130 minimiert werden kann.
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Darüber hinaus ist der Motor 20 entlang des ersten Arms 130 angeordnet und somit kann ein Verhältnis eines Querschnitts eines durch den Motor 20 einzunehmenden Innenraums des ersten Arms 130 verkleinert werden. Folglich besteht ein Vorteil darin, dass ein ausreichender Raum erzielt werden kann, um das lineare Objekt und eine andere Komponente einzurichten.
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Darüber hinaus kämmt das aus dem an dem Motor angebrachte Kegelrad 20 bestehende dritte Zahnrad 44 mit dem aus dem an dem Gehäuse 41 angebrachten Kegelrad bestehenden zweiten Zahnrad 43 nicht in dem engen Innenraum des ersten Arms 130 sondern außerhalb des ersten Arms 130, was einen Montagevorgang erleichtert.
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Zusätzlich wird in dem ersten Arm 130 nur der Zapfensteckverbindungsteil des Gehäuses 41 in den Aussparungsteil des ersten Arms 130 eingesetzt, so dass das erste Zahnrad 42 und das Eingangszahnrad 31 richtig miteinander kämmen können. Daher muss das Kämmen des ersten Zahnrads 42 mit dem Eingangszahnrad 31 nicht eingestellt werden, was den Montagevorgang erleichtert.
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden außerdem das zweite Zahnrad 43 und das dritte Zahnrad 44, die aus den Kegelrädern bestehen, mit einer Last in einer Schubrichtung durch Drehung vorgesehen, jedoch wird die Last in der Schubrichtung, die in dem zweiten Zahnrad 43 erzeugt wird, durch das Lager 70 aufgenommen. Darüber hinaus kann die Last in der Schubrichtung, die in dem dritten Zahnrad 44 erzeugt wird, nur durch ein in dem Motor 20 vorgesehenes Lager aufgenommen werden.
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Alternativ kann das dritte Zahnrad 44 auch durch ein Lager in dem Gehäuse 41 gelagert sein, um eine radiale Last und eine Schublast aufzunehmen. In diesem Fall kann das dritte Zahnrad 44 an die Welle des Motors 20 zum Beispiel durch Keilverbindung oder Passfederverbindung gekoppelt sein.
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Darüber hinaus ist bei der vorliegenden Ausführungsform die Gelenkstruktur 1 zwischen dem ersten Arm 130 und dem zweiten Arm 140 dargestellt worden. Alternativ kann die vorliegende Offenlegung an einer Gelenkstruktur zwischen dem Drehkörper 120 und dem ersten Arm 130 oder einer Gelenkstruktur in der Handgelenkeinheit 150 angewendet werden.
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Außerdem ist ein Fall dargestellt worden, bei dem die Gelenkstruktur das Stirnrad oder das Spiralzahnrad als das Eingangselement umfasst und das aus dem Stirnrad oder dem Spiralzahnrad bestehende Ausgangselement als der eine erste Kraft übertragende Abschnitt umfasst. Alternativ können das Ausgangselement und das Eingangselement jeweils aus Riemenscheiben bestehen und können diese Riemenscheiben und ein über die Riemenscheiben gelegter Riemen als der eine erste Kraft übertragende Abschnitt eingesetzt werden.
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Darüber hinaus bestehen das zweite Zahnrad 43 und das dritte Zahnrad 44 jeweils aus den Kegelrädern. Alternativ kann ein Zahnrad, das in der Lage ist, Kraft zwischen sich kreuzenden Achsen zu übertragen, wie beispielsweise ein Hypoidrad, eingesetzt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gelenkstruktur
- 20
- Motor (ein Aktor)
- 30
- Untersetzung (ein Aktor)
- 31
- Eingangszahnrad (ein Eingangselement)
- 32
- hohle Bohrung
- 40
- Kraftübertragungsmechanismus (ein Getriebe, ein Aktor)
- 41
- Gehäuse
- 42
- erstes Zahnrad (ein Ausgangselement, ein eine erste Kraft übertragender Abschnitt)
- 43
- zweites Zahnrad (ein eine zweite Kraft übertragender Abschnitt)
- 44
- drittes Zahnrad (ein eine zweite Kraft übertragender Abschnitt)
- 45
- erste Öffnung
- 46
- erstes Deckelelement
- 70
- Lager
- 100
- Roboter
- 130
- erster Arm (ein erstes Element)
- 131
- zweite Öffnung
- 132
- zweites Deckelelement
- 140
- zweiter Arm (ein zweites Element)
- C
- erste Achse
- D
- zweite Achse
- E
- dritte Achse