TW201428202A - 關節機構及機器人 - Google Patents

Abstract

本發明的課題為提供關節機構及機器人，可更為確實防止填充於內部空間的潤滑材的洩漏。其解決手段為具備齒輪箱，該齒輪箱收納將來自驅動源的動力傳達至被驅動體的齒輪群及潤滑齒輪群的潤滑材。齒輪箱包括預減壓後的負壓空間。並且，齒輪箱具備使內部減壓的減壓裝置。

Description

關節機構及機器人

本發明揭示的實施形態是關於關節機構及機器人。

以往，具備透過關節機構連結複數手臂的機器手臂的機器人已為人所熟知。機器手臂的關節機構將驅動源的旋轉傳達至成為被驅動體的手臂體。

再者，驅動源的旋轉為獲得所需的扭矩，通常是透過減速機輸出。更如為人所詳知，減速機是具備以複數齒輪所構成的齒輪群，透過該等的齒輪降低動力的轉速後輸出。

因此，在內設有減速機的殼體，或者與減速機一起內設有其他齒輪的齒輪箱的內部空間，為使得齒輪等順暢咬合而填充有潤滑油等的潤滑材。

在內部空間密閉的狀態下進行減速機連續運轉的場合，由於齒輪的咬合或來自驅動源的熱傳導等使內部空間的溫度上升，而使得內壓升高。因此，為防止相關內壓的升高使得潤滑材洩漏，提出種種的方案。

例如，專利文獻1中，揭示有具備承受內壓的變化而動作的受壓活動體的內壓變化吸收裝置。在此，受壓活動體為設置於齒輪箱的內部空間的彈性體所成的袋體或設置成可在內部空間與外氣之間自由滑動的活塞構件。皆可吸收內壓的升高，防止潤滑材的洩漏。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開平7-310808號公報

但是，上述習知技術中，除了確實妨止填充於內部空間之潤滑材的洩漏外更有加以改善的餘地。例如，使用上述受壓活動體的技術中，每當內壓變化即受壓活動體為可動。亦即，由於袋體或是膨脹或是活塞構件滑動，導致因疲勞或磨損等材料的劣化而有潤滑材洩漏之虞。

實施形態之一樣態是有鑒於上述問題所研創而成，提供關節機構及機器人可更確實防止填充於內部空間的潤滑材的洩漏為目的。

實施形態之一樣態有關的關節機構具備齒輪 箱，該齒輪箱收納有將來自驅動源的動力傳達至被驅動體的齒輪群及潤滑該齒輪群的潤滑材，上述齒輪箱包括預減壓後的負壓空間。

根據實施形態之一樣態，可抑制齒輪箱內的內壓上升。因此，可提供確實防止填充於內部空間的潤滑材的洩漏的關節機構及機器人。

2‧‧‧馬達(驅動源)

3‧‧‧減速機

4‧‧‧齒輪箱

5‧‧‧潤滑材

6‧‧‧負壓空間

7‧‧‧減壓裝置

8、9‧‧‧機器人

10‧‧‧關節機構

71‧‧‧缸筒部

72‧‧‧活塞部

73‧‧‧連通路

74‧‧‧吸引泵

75‧‧‧閥體

第1圖為實施形態有關的關節機構的模式說明圖。

第2A圖為實施形態有關的減壓裝置的模式說明圖。

第2B圖表示同上的減壓裝置之具體例的說明圖。

第3A圖為其他實施形態有關的減壓裝置的模式說明圖。

第3B圖表示同上的減壓裝置之變形例的模式說明圖。

第4圖表示形成負壓空間的順序的說明圖。

第5A圖表示實施形態有關的具備關節機構的機器人之一例的模式說明圖。

第5B圖表示實施形態有關的具備關節機構的機器人之一例的模式說明圖。

第6圖為具體表示同上的機器人之關節機構的部份剖 面說明圖。

第7圖為實施形態有關的具備有減壓裝置的減速機構之行走機器人的模式說明圖。

以下，參閱添附圖示，詳細說明本發明所記載的關節機構及機器人的實施形態。並且，本發明不為以下表示之實施形態所限定。

首先，針對本實施形態有關的關節機構的概要，使用第1圖、第2A圖及第2B圖說明。第1圖為本實施形態有關的關節機構10的模式說明圖，第2A圖為本實施形態有關的減壓裝置7的模式說明圖，第2B圖表示同上的減壓裝置7的具體例的說明圖。

關節機構10，例如可適當使用機器手臂等。如第1圖表示，關節機構10是設置在可相對轉動的第1連桿體11與第2連桿體12之間。

又，本實施形態有關的關節機構10具備：安裝於第1連桿體11之驅動源的馬達2，及內設連結在馬達軸21的減速機3，仍安裝於第1連桿體11的箱型的齒輪箱4。並且，在減速機3的輸出軸31連結著第2連桿體12的基端部。

藉上述的構成，可在第1連桿體11與第2連桿體12之間產生相對運動。亦即，關節機構10是以減速機3將來自第1連桿體11所設置之馬達2的動力減速並 傳達至被驅動體的第2連桿體12，而可以預定的轉速將此轉動。再者，本實施形態有關的關節機構10雖是具備馬達2的構成，但關節機構也可不包括馬達2。此時，馬達2與關節機構10為另體設置透過預定的傳達機構來連結。

在齒輪箱4的內部收納：具備有未圖示的複數齒輪的齒輪群的減速機3，及根據其他需要所配設的其他齒輪群(未圖示)。並在齒輪箱4內，填充有使得齒輪彼此的咬合部份潤滑用的潤滑劑或潤滑油等為代表的潤滑材5。

在此，設潤滑材5的填充量為佔有齒輪箱4的內部約90%左右的量。換言之，在齒輪箱4內殘留有未填充潤滑材5的空間為10%左右。

上述的構成中，在本實施形態有關的齒輪箱4的內部，包括有預減壓的負壓空間6。亦即，形成有使得未填充潤滑材5的空間減壓的負壓空間6。

負壓空間6是例如相對於大氣在0~αkPa(α：相當於油封的容許壓力)的範圍減壓的空間。如上述，在齒輪箱4的內部設有負壓空間6，所以例如減速機3即使在預定時間連續運轉的場合，仍可抑制內壓的上升。

亦即，即使因齒輪的咬合或來自馬達2的傳導熱等在齒輪箱4的內部使得溫度上升，由於設有預先維持著負壓的負壓空間6，所以可有效抑制內壓的上升。藉著內壓上升的抑制，其結果，盡可能防止潤滑材5洩漏的 問題。

如上述，本實施形態有關的關節機構10的齒輪箱4，包括相對於大氣在0~αkPa(α：相當於油封的容許壓力)的範圍減壓的負壓空間6。這是由於產生已超過油封的容許壓力的差壓時，例如從其他的密封處會有外氣侵入到齒輪箱4內的原因。

但是，本實施形態有關的齒輪箱4具備使該齒輪箱4內減壓的減壓裝置7。並且，使用相關的減壓裝置7在齒輪箱4內形成負壓空間6。但是，只要在齒輪箱4的內部最終地形成負壓空間6，其形成過程則不論任何的方法或手段的使用。

本實施形態有關的減壓裝置7是如第2A圖表示，具備缸筒部71與活塞部72。缸筒部71是與齒輪箱4的內部連通，活塞部72則是可自由滑動地被安裝在缸筒部71內。

根據有關的減壓裝置7，藉著活塞部72的牽引動作，可在齒輪箱4的內部形成負壓空間6。再者，為了維持預定的負壓，例如以具備有保持活塞部72的保持步的構成為佳。

如第2B圖表示的減壓裝置7為第2A圖表示的減壓裝置7的一具體例，具備成為活塞保持部的固定螺栓701。又，該減壓裝置7進一步具備成為壓力調整部的減壓量調整螺栓702。對於該等固定螺栓701及減壓量調整螺栓702的配置或個數尤其不加以限定。例如可設固定 螺栓701及減壓量調整螺栓702成一組，並在形成於活塞部72的端部的突緣部724沿著周圍方向設置複數組。

再者，該具體例中，減壓裝置7的缸筒部71是構成齒輪箱4的一部份。亦即，如圖示，在構成齒輪箱4的箱體40設置連結孔41，在該連結孔41連結減壓裝置7的缸筒部71。藉以上的構成，使減壓裝置7的缸筒部71與齒輪箱4成為一體的構成。再者，缸筒部71與箱體40的連結，在連結孔41形成內螺紋，並在缸筒部71的端部周圍面形成外螺紋，可藉螺絲固定來連結。

如上述，藉箱体40與缸筒部71，並進一步藉著自由滑動配置在該缸筒部71的活塞部72的端面，形成齒輪箱4的密閉空間。並且，將活塞部72以預定的衝程朝著牽引方向滑動時，在密閉空間內，活塞部72的端面與填充有潤滑材5的部份之間形成負壓空間6。並且，圖中，符號722是表示設置在活塞部72周圍面的活塞環。

對於減壓裝置7以設置活塞部72的衝程長為標準的標記為佳。在此，於活塞部72的周圍面設置溝槽部721。亦即，從使得活塞部72滑動被壓入至缸筒部71內最深位置為止的狀態，到溝槽部721位於缸筒部71的前端部份為止時，使負壓空間6成為預定的負壓。當然，上述溝槽部721是為獲得預定負壓用之標記的一例，也可以刻印或印刷表示。並可在活塞部72例如設置與負壓空間6的壓力對應的刻度來取代標記。

將活塞部72滑動使溝槽部721位置在缸筒部 71的前端部份為止之後，藉固定螺栓701固定在缸筒部71，可維持負壓空間6內一定的壓力。

再者，為使得活塞部72以一定的衝程長且正確地滑動，可使用減壓量調整螺栓702。亦即，也可使其一次滑動至成為溝槽部721等的目的位置的跟前為止，但隨後栓入減壓量調整螺栓702，到目的位置為止只需將活塞部72朝著牽引方向每次稍為地滑動。

減壓裝置7不限於上述的構成，例如也可以是第3A圖及第3B圖表示的構成，第3A圖為其他實施形態有關的減壓裝置70的模式說明圖，第3B圖表示同上的減壓裝置70之變形例的模式說明圖。

如圖示，其他實施形態有關的減壓裝置70具備：吸引泵74；成連通狀態連接吸引泵74及齒輪箱4的內部的連通路73；及設置在連通路73的閥體75。連通路73可藉使用適當的軟管等的管路所構成。並且，設置在上述連通路73的閥體75具有作為密閉式閥的功能。

相關減壓裝置70是利用吸引泵74使齒輪箱4的內部成為規定的負壓，並藉由閥體75封閉連通路73，藉此在齒輪箱4內形成負壓空間6。

再者，如第3A圖表示，減壓裝置70將構成連通路73的軟管直接連接於齒輪箱4。但是，連通路73的直徑相對於齒輪箱4為過大的場合，可以隔設著第3B圖表示之轉接構件76的構成。

亦即，變形例有關的減壓裝置70是如第3B 圖表示，具備轉接構件76，該轉接構件76具有連接於齒輪箱4的小徑管部76a，及與一端連接在吸引泵74的連通路73的另外端側連接的大徑管部76b。並且，在該轉接構件76設置壓力計等，使其具有壓力測量功能，可藉此一邊測量負壓空間6的壓力並使得吸引泵74動作。

在此，一邊參閱第4圖，並針對利用上述的減壓裝置7、70，在齒輪箱4內形成負壓空間6的順序說明。第4圖是表示形成負壓空間6的順序的說明圖。

在此為齒輪箱4的內部仍未填充潤滑材5的狀態的關節機構10的初始設定時，或者將舊的潤滑材5更換成新的潤滑材5的維護時形成負壓空間6的場合。

如圖示，首先，齒輪箱4內填充預定量的潤滑材5(步驟S11)。如此，即可在齒輪箱4的內部形成填滿潤滑材5的區域，及一定容積的空間。再者，在此步驟S11中，如上述，也包括廢棄舊的潤滑材5並填充新潤滑材5的場合。

接著，使減壓裝置7(70)動作(步驟S12)。例如，在使用第2A圖、第2B圖表示的減壓裝置7的場合，將活塞部72僅以預定衝程朝著牽引方向滑動。另一方面，在使用第3A圖、第3B圖表示的減壓裝置70的場合，則使得吸引泵74動作。

並且，使減壓裝置7(70)的動作持續至齒輪箱4的內部空間成為規定的負壓狀態(相對於大氣壓為-10~-30kPa)為止(步驟S13)。

齒輪箱4的內部空間成為規定的負壓狀態時，停止減壓裝置7(70)(步驟S14)。在使用第2A圖、第2B圖表示的減壓裝置7的場合，以固定螺栓701固定活塞部72。另一方面，在使用第3A圖、第3B圖表示的減壓裝置70的場合，則藉著閥體75封閉連通路73，並停止吸引泵74。經過上述一連續的順序，在齒輪箱4的內部形成負壓空間6(步驟S15)。

如上述，由於在齒輪箱4的內部形成包括有負壓空間6的構成，因此連續使用關節機構10，即使齒輪箱4的內部溫度上升的場合，可以成負壓的量有效地抑制內壓的上升。並且，可盡可能防止因抑制內壓的上升，導致有填充於齒輪箱4內的潤滑材5洩漏之虞。

再者，上述的實施形態中，在和減速機3一起收納著其他齒輪等的齒輪箱4內形成負壓空間6。但是，減速機3在殼體內收納具有複數齒輪的齒輪群的構成也是不變。因此，減速機3的殼體內也可預先形成負壓空間6。亦即，減速機3的殼體可視為收納著將來自驅動源的動力傳達至被驅動體的齒輪群及使得該齒輪群潤滑的潤滑材的齒輪箱。

上述的關節機構10可以適當使用第5A圖及第5B圖表示的機器人8、9。第5A圖及第5B圖是分別表示實施形態有關的具備關節機構10的機器人8、9之一例的模式說明圖。並且，以下是以透過關節機構10所連結的一對連桿體作為構成機器手臂的手臂體來說明。

第5A圖表示的機器人8，即所謂稱垂直多關節機器人的產業用機器人。機器人8是在固定於設置面100的基台80上，透過關節部81設置朝水平方向自由旋轉的胴體部801。並且，機器人8進一步具備從該胴體部801透過複數關節部82~86延伸的複數手臂體802、803、804及肘節體805、806。再者，肘節體806的前端安裝有根據作業所需的終端效應器807。

上述有關的機器人8的關節部81~86的任意關節部皆可運用於上述的關節機構10。例如，關節部81具備朝著大致垂直方向延伸的軸體(未圖示)，在該軸體周圍旋繞著作為連桿體的胴體部801。如此一來，運用上述的關節機構10的機器人8即使作動時間變長時，也不致從關節部81~86有潤滑劑等的潤滑材5洩漏之虞。

又，第5B圖表示的機器人9即是所謂的搬運機器人，例如可適當搬運大型的液晶面板或玻璃板等。機器人9具備從固定在設置面100的基台90所豎立設置的胴體部901，透過關節部91所連結的第1手臂體902，及從該第1手臂體902透過關節部92所連結的第2手臂體903。並且，在第2手臂體903的前端安裝有載放面板(未圖示)的機器手904。

機器人9是如圖示，將第1手臂體902透過具有朝著大致水平方向延伸的軸體(未圖示)的關節部91，構成為可上下方向形成大的擺動。並且，在設置於作為上述可自由擺動的第1手臂體902前端部的關節部92上， 運用上述的關節機構10。

亦即，機器人9在從第5B(a)圖表示的姿勢變化成第5B(b)圖表示的姿勢的場合，設置在第1手臂體902前端部的關節部92正好是如上下反轉地成為大的傾斜。

為了抑制上述關節部92內的齒輪箱4(參閱第1圖)的內壓上升，例如在齒輪箱4的上部附近設置外氣連通孔等的場合，如第5B(b)圖表示的姿勢則會使得潤滑材5從外氣連通孔洩漏出。

但是，本實施形態有關的機器人9，由於在關節部92設置有將內部空間密閉的齒輪箱4的關節機構10，所以不會有潤滑材5漏出之虞。並且，由於在齒輪箱4的內部包括有負壓空間6，因此即使齒輪箱4成大傾倒而在其他狀態下使得該齒輪箱4內的溫度上升，由於負壓空間6的存在而可有效抑制內壓的上升。因此，機器人9也可有效地防止填充於齒輪箱4內之潤滑材5的洩漏。

在此，針對具備關節機構10的其他機器人100一邊參閱第6圖並加以說明。第6圖為具體表示機器人100的關節機構的部份剖面說明圖。

如圖示，機器人100具備透過關節機構10所連結的作為一對連桿體的支柱部13與手臂部14。支柱部13是以從未圖示的底面等豎立的狀態設置，手臂部14是透過關節機構10自由轉動地被連結在支柱部13的上端部。

關節機構10的基本構成與使用第1圖說明的構成並無不同，內設有減速機3並具備收容潤滑材5的齒輪箱4，在齒輪箱4設有減壓裝置7。

本機器人100具備的關節機構10是配置在被驅動體的手臂部14的基端部，透過馬達軸21與設置在支柱部13上端部的成為驅動源的馬達2連動連結。馬達2被外設於支柱部13的上端，為馬達蓋16所包覆。

在齒輪箱4的內部形成有藉減壓裝置7預先減壓後的負壓空間6，所以可有效抑制內壓的上升。因此，本機器人100的關節機構10即使在手臂部14轉動，齒輪箱4的姿勢成為上下反轉的狀態，仍可有效地防止潤滑材5的洩漏。

並且，運用本實施形態的關節機構10的機器人的種類及構成等，不限於上述的機器人8、9、100。複數的手臂體只要透過關節機構10所連結的機器人即可。

又如第7圖表示，具有在透過行走軸110直接聯動的移動體120上設置機器人主體130的機器人200。移動體120也可以和機器人主體130另體設置或為一體的構成。

第7圖表示的例中，行走軸110為具備在移動體120的寬度方向隔開預定的間隔所設置的一對線性導件111、111及齒條112的構成。上述機器人100具備例如以來自馬達20等驅動源的動力作為推進力傳達至移動體120的減速機30。減速機30收容著未圖示的齒輪群及 使該潤滑群潤滑的潤滑材。並且，在減速機30的輸出軸31設置與齒條112咬合的小齒輪113，構成為直接聯動機構。

上述構成中，可以使減速機30和上述的齒輪箱4同樣地，包括預先減壓的負壓空間6(參閱第1圖等)。亦即，不是關節機構，即使是具備直接聯動機構的機器人200也可有效地防止填充於減速機30內之潤滑材的洩露。

以上，針對關節機構及機器人，如上述的實施形態已作說明，但進一步的效果與變形例等可為該業者所容易導出者。因此，本發明之更為廣泛的樣態不限於以上所表示並記載之特定的詳細說明及代表性的實施形態。因此在不脫離添附的申請專利範圍及其均等物所定義的總結性發明的概念的精神或範圍的前提下，可進行種種的變更。

2‧‧‧馬達(驅動源)

3‧‧‧減速機

4‧‧‧齒輪箱

5‧‧‧潤滑材

6‧‧‧負壓空間

7‧‧‧減壓裝置

10‧‧‧關節機構

11‧‧‧第1連桿體

12‧‧‧第2連桿體

21‧‧‧馬達軸

31‧‧‧輸出軸

Claims (8)

1. 一種關節機構，具備齒輪箱，該齒輪箱收納有將來自驅動源的動力傳達至被驅動體的齒輪群及潤滑該齒輪群的潤滑材，上述齒輪箱包括預減壓後的負壓空間。
2. 如申請專利範圍第1項記載的關節機構，其中，上述齒輪箱具備使內部減壓的減壓裝置。
3. 如申請專利範圍第2項記載的關節機構，其中，上述減壓裝置，具備：與上述齒輪箱的上述內部連通的缸筒部，及自由滑動地設置在該缸筒部內的活塞部。
4. 如申請專利範圍第2項記載的關節機構，其中，上述減壓裝置，具備：吸引泵；連通該吸引泵及上述齒輪箱的內部的連通路；及設置在該連通路的閥體。
5. 一種機器人，其特徵為：具備如申請專利範圍第1~4項中任一項記載的關節機構。
6. 如申請專利範圍第5項記載的機器人，其中，具備：可在大致水平方向延伸的軸體周圍自由擺動的第1手臂體，及在該第1手臂體，透過上述關節機構自由轉動連結的第2手臂體，上述關節機構是設置在上述第1手臂體的前端部。
7. 如申請專利範圍第5項記載的機器人，其中，上述關節機構具備朝大致垂直方向延伸的軸體，並具備在上述軸體周圍旋繞的連桿體。
8. 一種機器人，其特徵為，具備：移動體，透過行走軸直接聯動，及減速機，收納將來自驅動源的動力傳達至上述移動體的齒輪群及潤滑該齒輪群的潤滑材，上述減速機包括預減壓後的負壓空間。