TW202310992A - 旋轉軸構造、機械、機器人及致動器 - Google Patents

Abstract

先前，要求將機器人之關節構造小型化。機器人之關節構造50具備：固定部136；旋轉部134，其係可繞軸線J4旋轉地設置於固定部136者，且具有第1旋轉要素56、及配置於該第1旋轉要素56與固定部136之間之第2旋轉要素90；及保護管58，其係配置於固定部136及旋轉部134之內部者，具有筒狀部112及凸緣部114，且以穿過該筒狀部112之內部之方式供線條體26配線。保護管58藉由凸緣部114被夾於第1旋轉要素56與第2旋轉要素90之間，而以筒狀部112與軸線J4平行延伸之方式受到保持。

Description

旋轉軸構造、機械、機器人及致動器

本揭示係關於一種旋轉軸構造、及機械。

已知有一種機械(具體而言為機器人)之旋轉軸構造(例如，專利文獻1)。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2009-028875號公報

[發明所欲解決之問題]

先前，要求將機械之設計高密度化，因此尋求將機械之旋轉軸構造小型化。 [解決問題之技術手段]

於本揭示之一態樣中，旋轉軸構造具備：中空之固定部；旋轉部，其係以可繞軸線旋轉之方式設置於固定部之中空之旋轉部，且具有第1旋轉要素、及配置於該第1旋轉要素與固定部之間，固定於該第1旋轉要素之第2旋轉要素；及保護管，其係配置於固定部及旋轉部之內部之中空之保護管，且具有筒狀部、及自該筒狀部向徑向外側延伸之凸緣部，以穿過該筒狀部之內部之方式供線條體配線；且保護管藉由凸緣部被夾於第1旋轉要素與第2旋轉要素之間，而以筒狀部與軸線平行延伸之方式受到保持，與該第1旋轉要素及該第2旋轉要素一同相對於固定部旋轉。 [發明之效果]

根據本揭示，因可無需使用螺栓等之緊固件，穩定地保持保護管，故與使用緊固件固定凸緣部之情形相比，可將旋轉軸構造之軸向尺寸小型化。

以下，基於圖式，詳細地說明本揭示之實施形態。另，於以下說明之各個實施形態中，對相同之要素標註相同符號，省略重複之說明。首先，參照圖1，對一實施形態之機械10進行說明。機械10係垂直多關節機器人，且具備基底部12、回轉基底14、上腕部臂16、前腕部臂18、及手腕20。於本實施形態中，回轉基底14、上腕部臂16、前腕部臂18、及手腕20分別中空。

基底部12固定於作業單元之地板、或自動搬送車(AGV，Automated Guided Vehicle)之上。回轉基底14以可繞第1軸線J1旋動之方式設置於基底部12。第1軸線J1亦可與垂直方向平行地配置。上腕部臂16以其基端部16a可繞與第1軸線J1正交之第2軸線J2旋動之方式設置於回轉基底14。

於本實施形態中，前腕部臂18具有基端臂22、及前端臂24。基端臂22具有：基部22a，其以可繞與第2軸線J2平行之第3軸線J3旋動之方式設置於上腕部臂16之前端部16b；及圓筒部22b，其自該基部22a，向與第3軸線J3正交之第4軸線J4之方向延伸。另一方面，前端臂24以其之基端部24a可繞第4軸線J4旋動之方式設置於圓筒部22b。

手腕20具有手腕基底20a、及手腕凸緣20b。手腕基底20a具有大致L字狀之外形，以可繞與第4軸線J4正交之第5軸線J5旋動之方式設置於前端臂24之前端部24b。手腕凸緣20b以可繞與第5軸線J5正交之第6軸線J6旋動之方式設置於手腕基底20a。

未圖示之末端執行器(機器人手、焊接槍、切削工具、雷射加工頭等)可裝卸地安裝於手腕凸緣20b。機械10藉由分別使回轉基底14、上腕部臂16、前腕部臂18(基端臂22、前端臂24)、及手腕20(手腕基底20a、手腕凸緣20b)繞各軸線J1～J6旋動，而將末端執行器定位於任意位置，由該末端執行器對工件進行特定作業(工件處理、焊接、切削加工、雷射加工等)。另，於本文中，「軸線」亦可定義為「旋轉軸線」。

機械10進而具備線條體26、及旋轉軸構造50。線條體26例如包含：向內置於機械10之電動機(例如，伺服馬達)供給電力之動力線、傳送用以控制末端執行器之信號之控制用信號線、或空氣管等。

線條體26之一端與機械10之控制裝置(未圖示)連接，另一方面，另一端與末端執行器連接。線條體26以穿過基底部12、回轉基底14、上腕部臂16、前腕部臂18、及手腕20之內部連接於末端執行器連接之方式進行配線。另，線條體26及旋轉軸構造50構成機械10之致動器。

旋轉軸構造50配置於基端臂22與前端臂24之間，使該前端臂24相對於該基端臂22繞第4軸線J4旋轉驅動。以下，參照圖2，對旋轉軸構造50進行說明。另，於以下之說明中，將第4軸線J4之方向設為軸向，將以第4軸線J4為中心之圓之半徑向設為徑向，將該圓之圓周方向設為周方向。又，為了方便起見，將圖2中之箭頭B所示之方向稱為軸向前方。

旋轉軸構造50具備電動機52、減速機54、感測器56(第1旋轉要素)、保護管58、夾具構件59及60。於本實施形態中，電動機52、減速機54、及感測器56以第4軸線J4為基準大致同軸地配置，排列配置於軸向。

電動機52具有外殼62、定子64、轉子66、編碼器68、及電磁剎車70。外殼62係筒狀，將定子64、轉子66、編碼器68、及電磁剎車70收納於內部。外殼62固定於基端臂22(圖1)之圓筒部22b。

定子64具有固定於外殼62之筒狀之定子芯72、與捲繞於該定子芯72之線圈74。轉子66可旋轉地配置於定子64之徑向內側。具體而言，轉子66具有轉子軸76(第3旋轉要素)、及轉子芯78。

轉子軸76係圓筒狀，於軸向筆直延伸。轉子軸76藉由軸承80及82，可旋轉地支持於外殼62。軸承80介插於外殼62之支持壁62a與轉子軸76之間，軸承82介插於外殼62之支持壁62b與轉子軸76之間。又，於支持壁62b與轉子軸76之間介插有圓環狀之油封83。

支持壁62a配置於定子64及轉子芯78之軸向後側，另一方面，支持壁62b配置於定子64及轉子芯78之軸向前側。藉由支持壁62a及62b，於外殼62之內部劃定出收納定子64及轉子芯78之空間S1。

轉子芯78係內置排列於周方向之複數個磁鐵(未圖示)之圓筒狀之構件，以與轉子軸76一體旋轉之方式固定於該轉子軸76之外周面。定子64藉由施加於線圈74之電壓產生周方向之旋轉磁場，藉此，產生將轉子芯78於周方向旋轉驅動之動力。如此，轉子66相對於外殼62及定子64，繞第4軸線J4旋轉。

編碼器68檢測轉子66之旋轉(例如，旋轉位置或旋轉角度)。具體而言，編碼器68具有旋轉縫隙68a、發光部68b、及受光部68c。旋轉縫隙68a具有複數個縫隙，以與轉子軸76一體旋轉之方式固設於該轉子軸76之外周面。旋轉縫隙68a配置於發光部68b與受光部68c之間。

發光部68b固定於外殼62，朝旋轉縫隙68a輸出光。受光部68c固定於外殼62，接收發光部68b輸出之光。更具體而言，發光部68b輸出之光藉由穿過形成於旋轉縫隙68a之縫隙而圖案化，並入射至受光部68c。編碼器68基於受光部68c接收之經圖案化之光，檢測轉子66之旋轉。

電磁剎車70將轉子66之旋轉進行制動。具體而言，電磁剎車70具有剎車盤70a、端板70b、電樞70c、及剎車芯70d。剎車盤70a以與轉子軸76一體旋轉之方式固設於該轉子軸76之外周面。

端板70b固定於剎車芯70d。電樞70c與端板70b對向配置，以於軸向可動之方式設置於剎車芯70d。剎車盤70a配置於端板70b與電樞70c之間，電樞70c藉由線圈彈簧等之賦能構件(未圖示)，朝剎車盤70a賦能。

剎車芯70d固定於外殼62，於該剎車芯70d捲繞有剎車線圈(未圖示)。若對該剎車線圈施加電壓，則剎車芯70d被激磁，藉此，電樞70c被剎車芯70d吸引，而背離剎車盤70a。如此，電磁剎車70解除對轉子66之制動，該轉子66可旋轉。

另一方面，若對剎車線圈施加之電壓變為零，則剎車芯70d之激磁被解除，電樞70c藉由賦能構件之作用，被按壓於剎車盤70a。如此，電磁剎車70將轉子66之旋轉進行制動。編碼器68及電磁剎車70配置於支持壁62a之軸向後側，藉由支持壁62a、與外殼62之軸向後方之端壁62c，於外殼62之內部劃定出收納編碼器68及電磁剎車70之空間S2。

減速機54設置於電動機52之軸向前側，將轉子66之旋轉進行減速。具體而言，減速機54係例如行星齒輪減速機、波動齒輪減速機、或擺線減速機，且外殼84具有內齒輪86(第4旋轉要素)、外齒輪88(第4旋轉要素)、及輸出軸90(第2旋轉要素)。

外殼84係筒狀，且固定於電動機52之外殼62。內齒輪86以環繞轉子軸76之軸向前端部之方式配置，與形成於該軸向前端部之齒輪部嚙合。外齒輪88經由軸承92可旋轉地支持於外殼62，配置於內齒輪86之徑向外側並與該內齒輪86嚙合。

輸出軸90係圓環狀，且以可繞第4軸線J4旋轉之方式，設置於外殼84之軸向前側。更具體而言，輸出軸90具有本體部94、外凸緣96、及內凸緣98。本體部94經由輸出銷95與外齒輪88連結，外齒輪88之旋轉通過輸出銷95，傳遞至本體部94。又，於本體部94之內周面94a與轉子軸76之間，介插有圓環狀之油封100。油封83及100防止填充於旋轉軸構造50之內部之潤滑劑漏出。

外凸緣96自本體部94之外周面94b向徑向外側突出，於周方向延伸。另一方面，內凸緣98自本體部94之內周面94a向徑向內側突出，於周方向延伸。內凸緣98與轉子軸76之軸向前端76a隔開配置於軸向前側。

感測器56相鄰配置於輸出軸90之軸向前側，檢測作用於該感測器56之力(例如，扭矩)。以下，參照圖3，對感測器56進行說明。感測器56係圓環狀，且具有內環102、外環104、複數個梁部106、及複數個應變計108。

內環102於其中心部具有貫通孔。外環104隔開配置於內環102之徑向外側。梁部106於內環102與外環104之間於徑向延伸，於周方向以大致等間隔排列配置。於周方向上彼此相鄰之2個梁部106之間劃定出空隙110。

應變計108設置於各個梁部106，將梁部106中產生之應變轉換為電性信號。於本實施形態中，內環102藉由螺栓等之緊固件(未圖示)固定於輸出軸90，另一方面，外環104藉由螺栓等之緊固件(未圖示)固定於前端臂24之基端部24a。於該狀態下，內環102與輸出軸90抵接，另一方面，外環104及梁部106與輸出軸90隔開。

再次參照圖2，保護管58係中空，且配置於電動機52、減速機54、及感測器56之內部。於本實施形態中，保護管58由樹脂構成，具有高於轉子66(具體而言，轉子軸76)、感測器56、及輸出軸90之可撓性。

更具體而言，保護管58具有筒狀部112、及凸緣部114。筒狀部112係於軸向筆直延伸之圓筒狀之構件，且上述轉子軸76以自徑向外側環繞該筒狀部112之方式，隔開配置於該筒狀部112之徑向外側。因此，筒狀部112之外周面與轉子軸76之內周面於徑向上相互隔開不接觸。

凸緣部114係圓環狀，且自筒狀部112之軸向前端向徑向外側延伸，於周方向延伸。更具體而言，如圖4所示，凸緣部114具有軸向前側之端面114a、軸向後側之端面114b、及形成於該端面114a之環狀凹部114c。

凸緣部114被夾於輸出軸90之內凸緣98、與感測器56之內環102之間，藉此，保護管58以筒狀部112與第4軸線J4平行延伸之方式受到保持。如此，保護管58與電動機52(具體而言，外殼62、定子64及轉子66)、減速機54(具體而言，外殼84、內齒輪86、外齒輪88及輸出軸90)、及感測器56以第4軸線J4為基準大致同軸配置。

此處，於本實施形態中，旋轉軸構造50進而具備介插於凸緣部114與感測器56之間之彈性構件116。彈性構件116係例如由橡膠材料構成之O形環，以自凸緣部114之端面114a向軸向前側突出之方式收納於該凸緣部114之凹部114c。

更具體而言，彈性構件116介插於凸緣部114、與感測器56之內環102之間，與該內環102接觸。於將感測器56固定於輸出軸90之狀態下，彈性構件116於凸緣部114與內環102之間被壓縮，凸緣部114之端面114a與內環102之軸向後側之端面102a於軸向後側隔開。即，於本實施形態中，彈性構件116與內環102接觸，另一方面，凸緣部114不與內環102接觸。

藉由於凸緣部114與內環102之間被壓縮之彈性構件116產生之彈性復原力，凸緣部114之端面114b被按壓於輸出軸90之內凸緣98之軸向前側之端面98a並與該端面98a面接觸，藉此，保護管58以與感測器56及輸出軸90一體旋轉之方式受到保持。

另，內凸緣98之端面98a為了提高平坦度亦可藉由切削加工形成。根據該構成，可使內凸緣98之端面98a與凸緣部114之端面114b密接，使兩者之間之摩擦力增大。因此，於感測器56及輸出軸90旋轉之時，防止保護管58之凸緣部114相對於該感測器56及該輸出軸90於周方向偏移，因此，可使保護管58與感測器56及輸出軸90一體旋轉。

再次參照圖2，夾具構件59配置於電動機52之外殼62之軸向後側。具體而言，如圖2及圖5所示，夾具構件59具有本體部118、夾具臂120、及夾具部122。本體部118係具有大致梯形形狀之外形之平板構件，且藉由複數個緊固件124(例如，螺栓)固定於外殼62之端壁62c之軸向後側。

夾具臂120具有：第1臂120a，其自本體部118之徑向內端向徑向內側延伸；及第2臂120b，其自該第1臂120a之徑向內端向軸向前方延伸。第2臂120b與第1臂120a正交，以軸向前端部進入筒狀部112之內部之方式延伸。夾具部122係例如圓環狀之構件，固定於第2臂120b之軸向前端部，且配置於筒狀部112之徑向內側。

夾具部122藉由將線條體26插通固定於其內部，而夾持該線條體26。另，夾具部122不限於圓環狀之構件，亦可為具有可開閉之一對爪部，且藉由以該一對爪部夾持線條體26而夾持該線條體26者。亦可取而代之，夾具部122為以保護用之彈性體包覆線條體26，並以尼龍帶等拘束具將該彈性體之外周捆綁於夾具臂120b而拘束者。

第1臂120a與外殼62之端壁62c、轉子軸76之軸向後端、及筒狀部112之軸向後端隔開配置於軸向後側。又，第2臂120b及夾具部122與筒狀部112隔開配置於徑向內側。

因此，夾具構件59不與保護管58及轉子66接觸，不會干涉該保護管58及該轉子66之旋轉。另一方面，第2臂120b及夾具部122配置於徑向外側上與第4軸線J4隔開(換言之，偏離第4軸線J4)之位置。

夾具構件60配置於感測器56之軸向前側。具體而言，如圖2及圖6所示，夾具構件60具有本體部126、夾具臂128、及夾具部130。本體部126係具有大致四角形之外形之中空之平板構件，藉由複數個緊固件132(例如，螺栓)以與感測器56之軸向前方隔開之方式固定於輸出軸90。於本實施形態中，各個緊固件132穿過感測器56之空隙110，以前端緊固於形成於輸出軸90之本體部94之緊固孔94c(圖4)。

夾具臂128具有：第1臂128a，其自形成本體部126之一頂角之部分之內面向徑向內側延伸；及第2臂128b，其自該第1臂128a之徑向內端向軸向後方延伸。第2臂128b與第1臂128a正交，以軸向後端部進入至感測器56之內環102之內部之方式延伸。

夾具部130係例如圓環狀之構件，固定於第2臂128b之軸向後端部，配置於內環102之徑向內側。夾具部130藉由將線條體26插通固定於其內部，而夾持該線條體26。另，夾具部130亦可為具有可開閉之一對爪部，藉由以該一對爪部夾持線條體26，而夾持該線條體26者。

亦可取而代之，夾具部130為由保護用之彈性體包覆線條體26，以尼龍帶等之拘束具將該彈性體之外周捆綁於夾具臂128b而拘束者。於本實施形態中，第2臂128b之軸向後端、及夾具部130隔開配置於較保護管58之凸緣部114更靠軸向前方。

又，本體部126及第1臂128a與感測器56隔開配置於軸向前方，第2臂128b及夾具部130配置於較內環102及筒狀部112之內周面更靠徑向內側之位置。如此，於本實施形態中，夾具構件60與感測器56隔開，不與該感測器56接觸。再者，如上所述，緊固件132亦藉由穿過感測器56之空隙110而不與該感測器56接觸。

如此，藉由夾具構件60、與將該夾具構件60固定於輸出軸90之緊固件132空間上與感測器56完全分離，而將自夾具構件60及緊固件132施加於感測器56之力實質上設為零。藉此，可提高感測器56之力檢測精度。

又，因夾具構件60不與保護管58及轉子66接觸，故不會干涉該保護管58及該轉子66之旋轉。另一方面，第2臂128b及夾具部130配置於徑向外側上與第4軸線J4隔開之位置。另，夾具部122與第4軸線J4之徑向距離(偏移距離)、與夾具部130與第4軸線J4之徑向距離亦可彼此相同。

線條體26以穿過保護管58之筒狀部112、及感測器56之內環102之內部之方式進行配線。具體而言，線條體26自筒狀部112之軸向後側之開口向該筒狀部112之內部延伸，於旋轉軸構造50之軸向後端部之位置由夾具部122夾持。

且，線條體26自夾具部122彎曲且向軸向前方延伸，於旋轉軸構造50之軸向前端部之位置，由夾具部130夾持。且，線條體26自夾具部130向軸向前方延伸，穿過內環102及夾具構件60之內部，引出至旋轉軸構造50之軸向前側。此處，於本實施形態中，夾具部122及130以線條體26於兩者之間彎曲之方式，夾持該線條體26。

即，於夾具部122及130之間延伸之線條體26之總長長於夾具部122及130之間之軸向距離。根據該構成，於夾具部122及130之間，不會將線條體26張緊，可防止於旋轉軸構造50運轉時對線條體26施加過度之張力。因此，可實現線條體26之長壽命化。

接著，對旋轉軸構造50之動作進行說明。若電動機52之定子64使轉子66以速度V1於周方向旋轉，則藉由轉子軸76(第3旋轉要素)，減速機54之內齒輪86及外齒輪88(第4旋轉要素)亦各自旋轉。內齒輪86及外齒輪88介插於轉子軸76與輸出軸90(第2旋轉要素)之間，將該轉子軸76之旋轉自速度V1減速至速度V2(≪V1)之後，經由輸出銷95傳遞至輸出軸90。如此，減速機車54將轉子66之旋轉減速。例如，速度V2為速度V1之1%以下。

感測器56(第1旋轉要素)與輸出軸90一起一體地以速度V2於周方向旋轉，其結果，固定於感測器56之外環104之前端臂24亦以速度V2於周方向旋轉。如此，前端臂24相對於基端臂22旋轉。

如此，藉由定子64產生之動力，轉子66(轉子軸76、轉子芯78)、內齒輪86、外齒輪88、輸出軸90、及感測器56各自旋轉。因此，於本實施形態中，轉子66、內齒輪86、外齒輪88、輸出軸90、及感測器56構成旋轉軸構造50之旋轉部134。

另一方面，電動機52之外殼62及定子64(定子芯72、線圈74)、與減速及54之外殼84相對於基端臂22固定。因此，於本實施形態中，外殼62及84與定子64構成旋轉軸構造50之固定部136。旋轉部134及固定部136各自為中空，且旋轉部134以可於周方向旋轉之方式設置於固定部136。

當輸出軸90及感測器56旋轉時，保護管58亦與輸出軸90及感測器56一起以速度V2於周方向旋轉。因此，轉子軸76相對於保護管58，以相對速度δV=V1-V2相對旋轉。此處，如上所述，因凸緣部114被夾於輸出軸90(具體而言，內凸緣98)與感測器56(具體而言，內環102)之間，故筒狀部112以與第4軸線J4平行延伸之方式受到保持，藉此，筒狀部112與轉子軸76於徑向上相互隔開。

根據該構成，因可確實地使筒狀部112與轉子軸76彼此隔開，故即使於旋轉軸構造50之運轉時轉子軸76相對於保護管58相對旋轉，保護管58亦不會干涉轉子軸76之旋轉，又，可防止因保護管58與轉子軸76接觸引起該保護管58損傷。

當輸出軸90旋轉時，固定於該輸出軸90之夾具構件60亦與輸出軸90一起以速度V2於周方向旋轉。因此，夾具構件60之夾具部130相對於夾具構件59之夾具部122於周方向移位。伴隨於此，線條體26於夾具部122及130之間扭轉。

然而，如上所述，因夾具部122及130之間之線條體26之總長設定為長於夾具部122及130之間之軸向距離，故即使線條體26扭轉，亦可防止對該線條體26施加過度之張力。

如上所述，於本實施形態中，旋轉軸構造50具備：中空之固定部136(外殼62及84、定子64)；中空之旋轉部134(轉子66、內齒輪86、外齒輪88、輸出軸90、及感測器56)，其以可繞軸線J4旋轉之方式設置於固定部136；及中空之保護管58，其配置於固定部136及旋轉部134之內部。

且，旋轉部134具有第1旋轉要素(感測器56)、及配置於該第1旋轉要素56與固定部136之間，固定於該第1旋轉要素56之第2旋轉要素(輸出軸90)，保護管58藉由凸緣部114被夾於第1旋轉要素56與第2旋轉要素90之間，而以筒狀部112與軸線A4平行延伸之方式受到保持。

根據該構成，因可無需使用螺栓等之緊固件，穩定地保持保護管58，故與使用緊固件固定凸緣部114之情形相比，可將旋轉軸構造50之軸向尺寸小型化。因此，可將旋轉軸構造50應用於相對小型之機械，且可實現旋轉軸構造50之輕量化及零件件數之削減。又，因可與軸向平行地穩定保持筒狀部112，故即使於旋轉軸構造50之運轉時保護管58旋轉，亦可穩定保護配線於筒狀部112之內部之線條體26。

又，於本實施形態中，旋轉部134進而具有：第3旋轉要素(轉子軸76)，其以環繞筒狀部112之方式隔開配置於該筒狀部112之徑向外側；及第4旋轉要素(內齒輪86及外齒輪88)，其介插於第2旋轉要素90與第3旋轉要素76之間，將該第3旋轉要素76之旋轉減速，並傳遞至第2旋轉要素90。

根據該構成，可藉由第4旋轉要素86及88，提高第2旋轉要素90之旋轉扭矩。又，可藉由與軸向平行地保持筒狀部112，而確實地使筒狀部112與第3旋轉要素76隔開。藉此，即使於旋轉軸構造50運轉時第3旋轉要素76相對於保護管58相對旋轉，如上所述，亦可防止保護管58與第3旋轉要素76之干涉，因此，可防止保護管58損傷。

又，於本實施形態中，固定部136具有產生將旋轉部134旋轉驅動之動力之定子64，第1旋轉要素56、第2旋轉要素90、及定子64排列配置於軸向。根據該構成，可將旋轉軸構造50之徑向尺寸小型化。

又，於本實施形態中，旋轉軸構造50進而具備介插於第1旋轉要素56與凸緣部114之間之彈性構件116。根據該構成，可藉由於第1旋轉要素56與凸緣部114之間被壓縮之彈性構件116產生之彈性復原力，穩定地保持保護管58。

又，於本實施形態中，第1旋轉要素56為檢測作用於該第1旋轉要素56之力之感測器56，彈性構件116介插於感測器56與凸緣部114之間，凸緣部114與該感測器56隔開。根據該構成，可防止自凸緣部114對感測器56施加力，另一方面，藉由自彈性構件116施加於感測器56之力，感測器56中產生之應變相對較小，故可提高感測器56之力檢測精度。

又，於本實施形態中，感測器56具有內環102、配置於該內環102之徑向外側之外環104、於內環102與外環104之間於徑向延伸之梁部106、及設置於該梁部106之應變計108，彈性構件116介插於內環102與凸緣部114之間。

根據該構成，除了彈性構件116對內環102產生之應變如上述相對較小以外，因彈性構件116未與梁部106接觸，故可確實地防止自彈性構件116施加之力對設置於梁部106之應變計108造成之影響。因此，可更有效果地提高感測器56之力檢測精度。

又，於本實施形態中，保護管58由樹脂構成。根據該構成，由於可降低因線條體26與保護管58接觸而導致該線條體26損傷之虞，故可穩定地保護線條體26。又，於本實施形態中，旋轉部134與保護管58以軸線J4為基準同軸配置。根據該構成，於保護管58與第1旋轉要素56及第2旋轉要素一同旋轉之時，該保護管58不會於徑向移位。因此，於保護管58之旋轉時可穩定地保護線條體26。

接著，參照圖7，對另一實施形態之旋轉軸構造50'進行說明。旋轉軸構造50'與上述之旋轉軸構造50於保護管58'不同。保護管58'具有筒狀部112'、及凸緣部114。於本實施形態中，筒狀部112'之軸向前端部112a配置於感測器56之內環102之內部。

另，軸向前端部112a可於徑向內側與內環102之內周面隔開。於該情形時，可避免保護管58'與感測器56接觸，防止自保護管58'對感測器56施加力。又，筒狀部112'之軸向前側之端面112b可配置於與感測器56之軸向前側之端面大致相同之軸向位置。夾具部130於內環102之內部，配置於凸緣部114與筒狀部112'之端面112b之間之軸向位置。

另，於旋轉軸構造50或50'中，夾具部130於內環102之內部亦可配置於與感測器56之軸向前側之端面大致相同之軸向位置。又，於旋轉軸構造50或50'中，夾具部122(圖2)於筒狀部112或112'之內部，亦可配置於與該筒狀部112或112'之軸向後側之端面大致相同之軸向位置。

根據該構成，於旋轉軸構造50或50'中，可將配置於旋轉部134及固定部136之內部之夾具部122及130之間之距離最大化。因此，即使於旋轉軸構造50或50'之運轉時，夾具部130相對於夾具部122於周方向移位，亦可緩和線條體26之扭轉，因此，亦可降低施加於線條體26之張力。

另，保護管58或58'亦可由樹脂與金屬(例如鐵)之組合構成。例如，凸緣部114由金屬構成，另一方面，筒狀部112或112'亦可由樹脂構成。於該情形時，凸緣部114之軸向後側之端面114b為了提高平坦度可藉由切削加工形成。根據該構成，可使該端面114b、與內凸緣98之端面98a密接，增大兩者之間之摩擦力。另，保護管58或58'亦可僅由金屬構成。

又，於上述之實施形態中，已對第1旋轉要素為檢測力之感測器56之情形進行敘述。然而，不限於此，第1旋轉要素亦可具有感測器56、與固定於該感測器56之構件。亦可取而代之，第1旋轉要素僅為金屬構件，或者為前端臂24之基端部24a之一部分。相同地，第2旋轉要素90不限於減速機54之輸出軸90，例如亦可為檢測力之感測器，又可為其他之任意構件。

又，亦可自上述之旋轉軸構造50或50'省略減速機54。於該情形時，亦可於轉子軸76之軸向前端部固設環狀之第2旋轉要素，於該第2旋轉要素與第1旋轉要素(例如，感測器56)之間，夾持保護管58之凸緣部114。

又，於上述之實施形態中，已對電動機53、減速機54、及感測器56以第4軸線J4為基準大致同軸配置，且於軸向排列配置之情形進行敘述。然而，不限於此，例如，電動機52亦可配置於自軸線A4偏移之位置。

於該情形時，電動機52亦可具有：定子64，其配置於自軸線A4偏移之位置；輸出軸，其藉由定子64旋轉驅動；轉子軸76，其與軸線A4同軸配置；及旋轉傳遞機構(例如，皮帶輪機構)，其將該輸出軸之旋轉傳遞至該轉子軸76。又，電動機52亦可配置於減速機54及感測器56之徑向外側。

又，亦可自上述之旋轉軸構造50或50'省略彈性構件116。於該情形時，亦可以與感測器56接觸之方式，於感測器56與輸出軸90之間夾持保護管58之凸緣部114。又，感測器56不限於具有內環102、外環104、及梁部106之形態，例如，亦可為如於內環102之圓環構件設置應變計108之形態。

又，於上述之實施形態中，已對保護管58及58'以軸線J4為基準與旋轉部134同軸配置之情形進行敘述。然而，不限於此，保護管58或58'之中心軸亦可配置於自第4軸線J4朝徑向偏移之位置。於該情形時，筒狀部112或112'以與第4軸線J4平行延伸之方式受到保持，另一方面，筒狀部112或112'之中心軸自第4軸線J4朝徑向偏移特定距離而配置。

又，於上述之實施形態中，已對外殼62固定於基端臂22之圓筒部22b，感測器56(外環104)固定於前端臂24之基端部24a之情形進行說明。然而，不限於此，外殼62亦可固定於前端臂24之基端部24a，感測器56(例如外環104)亦可固定於基端臂22之圓筒部22b。

於該情形時，若電動機52之定子64產生旋轉驅動轉子66之動力，則旋轉部134之感測器56及輸出軸90相對於基端臂22之圓筒部22b固定，另一方面，固定部136相對於旋轉部134及圓筒部22b旋轉。於該情形時，旋轉部134亦可視作相對於固定部136相對旋轉。即，於本文中，所謂「旋轉部」可定義為相對於「固定部」相對旋轉者。

又，於上述之實施形態中，已對旋轉軸構造50及50'配置於基端臂22與前端臂24之間，使前端臂24相對於基端臂22繞第4軸線J4旋轉驅動之情形進行敘述。然而，旋轉軸50或50'亦可設置於機械10之任一關節之軸線J1、J2、J3、J5、或J6。

例如，旋轉軸構造50或50'亦可配置於回轉基底14、與上腕部臂16之基端部16a之間，使上腕部臂16相對於回轉基底14繞第2軸線J2旋轉驅動，或者亦可配置於上腕部臂16之前端部16b、與前腕部臂18之基部22a之間，使前腕部臂18相對於上腕部臂16繞第3軸線J3旋轉驅動。

又，機械10不限於如圖1所示之垂直多關節機器人，亦可為水平多關節機器人、或並聯機器人等任意類型之機器人、或者亦可為能旋轉地支持工件之旋轉式定位器等具備繞軸線A旋動驅動之可動組件之任意類型之機械。以上，雖已通過實施形態說明本揭示，但上述之實施形態並非限定專利申請之範圍之發明者。

10:機械 12:基底部 14:回轉基底 16:上腕部臂 16a:基端部 16b:前端部 18:前腕部臂 20:手腕 20a:手腕基底 20b:手腕凸緣 22:基端臂 22a:基部 22b:圓筒部 24:前端臂 24a:基端部 24b:前端部 26:線條體 50:旋轉軸構造 50':旋轉軸構造 52:電動機 54:減速機 56:感測器(第1旋轉要素) 58:保護管 58':保護管 59:夾具構件 60:夾具構件 62:外殼 62a:支持壁 62b:支持壁 62c:端壁 64:定子 66:轉子 68:編碼器 68a:旋轉縫隙 68b:發光部 68c:受光部 70:電磁剎車 70a:剎車盤 70b:端板 70c:電樞 70d:剎車芯 72:定子芯 74:線圈 76:轉子軸(第3旋轉要素) 76a:軸向前端 78:轉子芯 80:軸承 82:軸承 83:油封 84:外殼 86:內齒輪(第4旋轉要素) 88:外齒輪(第4旋轉要素) 90:輸出軸(第2旋轉要素) 92:軸承 94:本體部 94a:內周面 94b:外周面 94c:緊固孔 95:輸出銷 96:外凸緣 98:內凸緣 98a:端面 100:油封 102:內環 102a:端面 104:外環 106:梁部 108:應變計 110:空隙 112:筒狀部 112a:軸向前端部 112b:端面 112':筒狀部 114:凸緣部 114a:端面 114b:端面 114c:凹部 116:彈性構件 118:本體部 120:夾具臂 120a:第1臂 120b:第2臂 122:夾具部 124:緊固件 126:本體部 128:夾具臂 128a:第1臂 128b:第2臂 130:夾具部 132:緊固件 134:旋轉部 136:固定部 J1:軸線(第1軸線) J2:軸線(第2軸線) J3:軸線(第3軸線) J4:軸線(第4軸線) J5:軸線(第5軸線) J6:軸線(第6軸線) S1:空間 S2:空間

圖1係一實施形態之機械之立體圖。 圖2係一實施形態之旋轉軸構造之側方剖視圖。 圖3係自軸向觀察圖2所示感測器之圖。 圖4係將圖2所示之凸緣部放大之放大圖。 圖5係自軸向後側觀察圖2所示之旋轉軸構造之圖。 圖6係自軸向前側觀察圖2所示之旋轉軸構造之圖。 圖7係另一實施形態之旋轉軸構造之側方剖視圖，且係將要部放大之放大圖。

26:線條體

50:旋轉軸構造

52:電動機

54:減速機

56:感測器(第1旋轉要素)

58:保護管

59:夾具構件

60:夾具構件

62:外殼

62a:支持壁

62b:支持壁

62c:端壁

64:定子

66:轉子

68:編碼器

68a:旋轉縫隙

68b:發光部

68c:受光部

70:電磁剎車

70a:剎車盤

70b:端板

70c:電樞

70d:剎車芯

72:定子芯

74:線圈

76:轉子軸(第3旋轉要素)

76a:軸向前端

78:轉子芯

80:軸承

82:軸承

83:油封

84:外殼

86:內齒輪(第4旋轉要素)

88:外齒輪(第4旋轉要素)

90:輸出軸(第2旋轉要素)

92:軸承

94:本體部

94a:內周面

94b:外周面

95:輸出銷

96:外凸緣

98:內凸緣

100:油封

102:內環

104:外環

108:應變計

110:空隙

112:筒狀部

114:凸緣部

118:本體部

120:夾具臂

120a:第1臂

120b:第2臂

122:夾具部

130:夾具部

134:旋轉部

136:固定部

J4:軸線(第4軸線)

S1:空間

S2:空間

Claims (11)

1. 一種旋轉軸構造，其具備： 固定部，其為中空； 旋轉部，其係以可繞軸線旋轉之方式設置於上述固定部之中空之旋轉部，且具有第1旋轉要素、及設置於該第1旋轉要素與上述固定部之間並固定於該第1旋轉要素之第2旋轉要素；及 保護管，其係配置於上述固定部及上述旋轉部之內部之中空之保護管，且具有筒狀部、及自該筒狀部向徑向外側延伸之凸緣部，並以穿過該筒狀部之內部之方式供線條體配線；且 上述保護管藉由上述凸緣部被夾於上述第1旋轉要素與上述第2旋轉要素之間，而以上述筒狀部與上述軸線平行延伸之方式受到保持，且與該第1旋轉要素及第2旋轉要素一同相對於上述固定部旋轉。
2. 如請求項1之旋轉軸構造，其中 上述旋轉部進而具有： 第3旋轉要素，其以環繞上述筒狀部之方式於該筒狀部之徑向外側隔開配置；及 第4旋轉要素，其介插於上述第2旋轉要素與上述第3旋轉要素之間，將該第3旋轉要素之旋轉減速，並傳遞至該第2旋轉要素。
3. 如請求項1或2之旋轉軸構造，其中 上述固定部具有產生旋轉驅動上述旋轉部之動力之定子， 上述第1旋轉要素、上述第2旋轉要素、及上述定子排列配置於上述軸線之方向。
4. 如請求項1至3中任一項之旋轉軸構造，其進而具備：彈性構件，該彈性構件介插於上述第1旋轉要素與上述凸緣部之間。
5. 如請求項4之旋轉軸構造，其中 上述第1旋轉要素具有檢測作用於該第1旋轉要素之力之感測器， 上述彈性構件介插於上述感測器與上述凸緣部之間，該凸緣部與該感測器隔開。
6. 如請求項5之旋轉軸構造，其中 上述感測器具有： 內環； 外環，其配置於上述內環之徑向外側； 梁部，其於上述內環與上述外環之間於徑向延伸；及 應變計，其設置於上述梁部；且 上述彈性構件介插於上述內環與上述凸緣部之間。
7. 如請求項1至6中任一項之旋轉軸構造，其中上述保護管由樹脂構成。
8. 如請求項1至7中任一項之旋轉軸構造，其中上述旋轉部與上述保護管以上述軸線為基準同軸配置。
9. 一種機械，其具備： 如請求項1至8中任一項之旋轉軸構造；及 上述線條體。
10. 一種機器人，其具備： 如請求項1至8中任一項之旋轉軸構造；及 上述線條體。
11. 一種致動器，其具備： 如請求項1至8中任一項之旋轉軸構造；及 上述線條體。

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