專利名稱：關節(jié)式機械手的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種包括多個臂構件和關節(jié)的關節(jié)式機械手，每個關節(jié)連接相鄰的臂構件，使它們繞該關節(jié)轉動。更特別地，本發(fā)明涉及一種其關節(jié)包括同軸關節(jié)和傾斜關節(jié)的關節(jié)式機械手，其中每個同軸關節(jié)連接相鄰的兩個臂構件，使它們同軸轉動，每個傾斜關節(jié)連接相鄰的兩個臂構件，使得兩個臂構件中的一個能相對于另一個旋進。
背景技術：
專利文獻1中提出的現(xiàn)有關節(jié)式機械手包括連接兩臂構件的傾斜關節(jié)。傾斜關節(jié)連接兩臂構件使得兩臂構件中的一個能相對于另一個旋進。旋進的臂構件繞相對于該臂構件的軸線傾斜一預定角度的旋轉軸轉動。帶有該傾斜關節(jié)的關節(jié)式機械手能將保持在其自由端的物體移動到希望的位置。
專利文獻2或3中提出的另一種現(xiàn)有關節(jié)式機械手具有沿線性排列方向依次連接的臂構件，一空腔延伸穿過這些臂構件。電源線和信號線延伸在空腔中，從而形成了輸送電力的電力傳輸線和信號傳輸線，該電力用于驅動臂構件旋轉。
專利文獻1JP 62-148182A專利文獻2JP 10-225881A專利文獻3JP 2001-138279A專利文獻2中公開的關節(jié)式機械手包括一保持電線的空腔。該關節(jié)式機械手帶有一無鐵心直流馬達，即所謂的中空直流馬達，從而形成空腔。線性構件比如電源線和信號線穿過中空直流馬達，并沿臂構件各自的軸線延伸。
中空直流馬達包括一定子，該定子固定到兩臂構件中的一個上，轉子固定到另一臂構件上。中空直流馬達是具有特殊形狀即環(huán)形的馬達。因此，帶有中空直流馬達的關節(jié)式機械手的制造成本高。該關節(jié)式機械手有一些問題中空直流馬達由于其尺寸原因而功率小，編碼器不能位于旋轉軸上，從而不能實現(xiàn)精確定位。
專利文獻3中所公開的關節(jié)式機械手包括臂構件，每個臂構件中都分別帶有內置馬達。由于每個臂構件都帶有內置馬達，所以臂構件在尺寸上不能小于其所帶有的內置馬達的尺寸，因此關節(jié)式機械手不能充分小型化。馬達的驅動力通過內部錐齒輪或皮帶傳遞。
內部錐齒輪通過復雜加工形成。由于馬達中心的輸入軸和減速機構的輸出軸不能彼此垂直交叉，因此支承構件需要精確加工和精確組裝。由于錐齒輪和減速機構的空腔沒有密封，所以潤滑劑如潤滑脂或潤滑油會泄漏。位于錐齒輪內側的馬達影響了空腔的使用效率。
當使用皮帶時，需要張力調整機構，臂構件必須被設計成能保持皮帶，因此臂構件的結構不可避免地會復雜化。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種關節(jié)式機械手，其不使用任何特殊的馬達，具有簡單的機構，并能形成為小的尺寸。
本發(fā)明提供一種關節(jié)式機械手，其包括多個臂構件，以線性排列依次連接；關節(jié)，每個關節(jié)連接兩個相鄰的臂構件，使得這兩個臂構件能彼此相對轉動；以及多個驅動裝置，每個驅動裝置驅動兩個相鄰的臂構件彼此相對轉動；其中，至少一個臂構件具有分別通過關節(jié)與其他兩個臂構件連接的相反端部，該具有與其他兩個臂構件連接的相反端部的臂構件帶有兩個驅動連接到其上的其他兩個臂構件轉動的驅動裝置，該內置于具有與其他兩個臂構件連接的相反端部的臂構件中的兩個驅動裝置設置在相對于沿著中間臂構件的軸線的方向彼此至少部分重疊的區(qū)域中。
根據(jù)本發(fā)明，由于中間臂構件帶有兩個內置驅動裝置，因此與帶有驅動裝置的臂構件連接的兩個臂構件中的至少一個不需要帶有任何驅動裝置。這樣，另一臂構件由于不用考慮驅動裝置的形狀而可以形成為小的尺寸。由于該兩個驅動裝置相對于沿著臂構件的軸線的方向部分地設置在共用區(qū)域中，且能沿垂直于臂構件的軸線方向布置這兩個驅動裝置。這樣即使該臂構件的軸向尺寸小，也可防止內置于該臂構件中的兩個驅動裝置彼此接觸，所以該臂構件能形成為小的軸向尺寸。帶有驅動裝置的臂構件以及分別連接到該帶有驅動裝置的臂構件相反端的兩個臂構件能被小型化，從而可形成總長相對短些的關節(jié)式機械手。
本發(fā)明提供一種關節(jié)式機械手，其包括多個臂構件，以線性排列依次連接；關節(jié)，每個關節(jié)連接兩個相鄰的臂構件；以及多個驅動裝置，每個驅動裝置驅動兩個相鄰的臂構件彼此相對轉動；其中，至少一個驅動裝置內置于臂構件中的由該驅動裝置驅動而轉動的一個臂構件中，包括驅動器和制動器，其中驅動器產生轉動臂構件的驅動力，制動器對轉動的臂構件進行制動，驅動器和制動器設置在相對于與臂構件的軸線平行的方向彼此至少部分重疊的區(qū)域中。
根據(jù)本發(fā)明，驅動器和制動器設置在相對于沿著臂構件的軸線的方向彼此至少部分重疊的區(qū)域中，且沿垂直于臂構件的軸線的方向布置驅動器和制動器。因此，形成的臂構件的軸向尺寸小于沿臂構件的軸線方向布置驅動器和制動器的臂構件的軸向尺寸。當臂構件安裝成傾斜姿勢時，可減小沿垂直于軸線的方向的尺寸。因此，形成的關節(jié)式機械手沿線性排列方向上變短，且厚度減小。
根據(jù)本發(fā)明的關節(jié)式機械手還包括減速機構和傳動機構，其中減速機構在將驅動器的旋轉驅動力傳遞給相鄰的臂構件的過程中，將與臂構件結合的驅動器的輸入運行速度減小為較低的輸出運行速度，傳動機構包括具有多個正齒輪的齒輪系，能將驅動器的旋轉驅動力傳遞給減速機構，其中每個正齒輪分別具有與通過關節(jié)連接的兩個臂構件的軸線平行的軸線。
根據(jù)本發(fā)明，與臂構件結合的驅動裝置通過減速機構施加旋轉力給連接到上述臂構件上的臂構件，使兩個臂構件彼此相對轉動。通過減速機構施加旋轉力能使小型驅動裝置產生高的轉拒。使用與臂構件結合的小型驅動裝置能進一步減小臂構件的尺寸。通過減速機構傳遞驅動力能實現(xiàn)對兩臂構件相對于彼此的角度的控制，并能提高定位精度。
能通過包括正齒輪的簡單構造的減速機構傳遞驅動力。因此，可簡化帶有內置驅動裝置的臂構件的構造，并且臂構件可形成為小的尺寸。而且，關節(jié)式機械手的設計、組裝及其組成部件的加工變得容易，并能提高關節(jié)式機械手的可靠性。當減速機構一側的正齒輪處于預定位置時，與減速機構一側的正齒輪嚙合的驅動裝置一側的正齒輪可位于任意位置。因此，臂構件中驅動裝置的位置可以任意設置。
根據(jù)本發(fā)明的關節(jié)式機械手，線性構件穿過臂構件，并延伸通過安裝有減速機構和傳動機構的空間，管狀的線性構件保護構件在兩個相鄰的臂構件之間延伸，線性構件延伸通過線性構件保護構件。
在根據(jù)本發(fā)明的關節(jié)式機械手中，線性構件延伸通過線性構件保護構件。
根據(jù)本發(fā)明，線性構件在臂構件中延伸，且任何線性構件都沒有在臂構件的外表面上延伸。因此，自臂構件外表面突出的部分減少，并可防止線性構件與障礙物接觸。例如，線性構件為自臨近基座構件的臂構件朝向位于關節(jié)式機械手的工作端的臂構件延伸的電線。
管狀的線性構件保護構件延伸通過安裝有減速機構和傳動機構的空間，線性構件穿過線性構件保護構件。因此，在操作過程中可避免線性構件與減速機構和傳動機構接觸，從而避免損壞。
根據(jù)本發(fā)明的關節(jié)式機械手，線性構件保護構件的內部空間與安裝有減速機構和傳動機構的空間密封地隔離。
根據(jù)本發(fā)明，可防止線性構件被從減速機構和傳動機構泄漏的液體弄濕。例如，即使減速機構和傳動機構用諸如潤滑脂或潤滑油等潤滑劑潤滑，由減速機構和傳動機構泄漏的潤滑劑也不會流入配置線性構件的空間中。因此，可以避免由于潤滑不足而導致的減速機構和傳動機構的損壞，同時可防止配置線性構件的區(qū)域被污染。
根據(jù)本發(fā)明的關節(jié)式機械手，至少一個關節(jié)是傾斜關節(jié)，其連接兩個臂構件，使得兩個臂構件中的一個能繞相對于該兩個臂構件各自的軸線傾斜的軸線而相對于另一個臂構件旋進，驅動裝置內置于通過傾斜關節(jié)連接的兩個臂構件中的、位于關節(jié)式機械手的工作端一側的臂構件中。
根據(jù)本發(fā)明，位于關節(jié)式機械手工作端一側的帶有驅動裝置的臂構件相對于位于基座一側的不帶有驅動裝置的臂構件轉動。這樣內置有驅動裝置的臂構件是從動構件，而不帶有任何驅動裝置的臂構件是驅動構件。
作為從動構件的臂構件繞傾斜關節(jié)的軸線相對于作為驅動構件的臂構件旋進。帶有內置驅動裝置的臂構件的軸向長度大于不帶有任何驅動裝置的臂構件的軸向長度。因此，內置有驅動裝置的臂構件作為從動構件旋進時所順沿的圓的半徑，大于不帶有任何驅動裝置的臂構件作為從動構件旋進時所順沿的圓的半徑。因此，關節(jié)式機械手能運行在擴大的活動范圍中。因此，即使關節(jié)式機械手的總長固定，也能擴大關節(jié)式機械手的活動范圍。
本發(fā)明提供了一種關節(jié)式機械手，包括多個臂構件，以線性排列依次連接；關節(jié)，每個關節(jié)連接兩個相鄰的臂構件，使得這兩個臂構件能彼此相對轉動；以及驅動裝置，每個驅動裝置驅動兩個相鄰的臂構件彼此相對轉動；其中，至少一個關節(jié)是傾斜關節(jié)，其連接兩個相鄰的臂構件，使得這兩個臂構件能繞相對于該兩個臂構件各自的軸線傾斜的旋轉軸線轉動，驅動裝置內置于通過傾斜關節(jié)連接的兩個臂構件中的、位于關節(jié)式機械手的工作端一側的臂構件中。
根據(jù)本發(fā)明，位于關節(jié)式機械手工作端一側的帶有驅動裝置的臂構件相對于位于基座部一側的不帶有任何驅動裝置的臂構件轉動，也就是說，內置有驅動裝置的臂構件是從動構件，而不帶有任何驅動裝置的臂構件是驅動構件。
作為從動構件的臂構件被驅動從而繞傾斜關節(jié)的軸線相對于作為驅動構件的臂構件旋進。帶有驅動裝置的臂構件的軸向長度大于不帶有任何驅動裝置的臂構件的軸向長度。因此，內置有驅動裝置的臂構件作為從動構件旋進時所順沿的圓的半徑，大于不帶有任何驅動裝置的臂構件作為從動構件旋進時所順沿的圓的半徑。因此，關節(jié)式機械手能運行在擴大的活動范圍中。因此，即使關節(jié)式機械手的總長固定，也能擴大關節(jié)式機械手的活動范圍。


圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的關節(jié)式機械手20的局部剖視圖；圖2是關節(jié)式機械手20的示意性側視圖；圖3是關節(jié)式機械手20的剖視圖；圖4是關節(jié)式機械手20所包含的傾斜關節(jié)及其相關部分的放大剖視圖；圖5是關節(jié)式機械手20的同軸關節(jié)及其相關部分的放大剖視圖，其中圖1所示的部件已經轉過90度；圖6是示意性視圖，用于說明關節(jié)式機械手20的第一臂構件30A和第二臂構件30B的相對運動；圖7是示意性視圖，用于說明對比例中的關節(jié)式機械手的第一臂構件30A和第二臂構件30B的相對運動；圖8是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的關節(jié)式機械手100的局部剖視圖；圖9是關節(jié)式機械手100的剖視圖；圖10是關節(jié)式機械手100沿圖8中的A-A線的剖視圖；圖11是立體圖，用于說明內置于第一臂構件30A中的兩個驅動馬達33和34以及制動器133；圖12是根據(jù)本發(fā)明第三實施例的關節(jié)式機械手300的局部剖視圖；圖13是關節(jié)式機械手300的示意性側視圖；以及圖14是關節(jié)式機械手300的剖視圖；具體實施方式
圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的關節(jié)式機械手20的局部剖視圖。關節(jié)式機械手20包括多個臂構件30和連接臂構件30而使它們彼此相對轉動的多個關節(jié)31、32。通過關節(jié)31和32將臂構件30以線性排列依次連接在一起。
關節(jié)31是同軸關節(jié)，而關節(jié)32是傾斜關節(jié)。同軸關節(jié)31連接兩個相鄰的臂構件30，使得相鄰臂構件30繞同軸轉動軸線R1轉動，其中軸線R1與兩相鄰臂構件30各自的軸線L對齊。傾斜關節(jié)32連接相鄰的兩個臂構件30，使得該兩相鄰臂構件30中的一個相對于另外一個繞旋進軸線R2旋進，其中軸線R2相對于該兩相鄰臂構件30各自的軸線傾斜。
在本發(fā)明的描述中，術語“旋進”表示兩相鄰臂構件30中的一個繞旋進軸線R2沿假想的圓錐形面的轉動，該圓錐形面的頂點為兩相鄰臂構件的連接點。在本發(fā)明的描述中，術語“轉動”還表示繞軸轉動軸的角位移。
包括同軸關節(jié)31和傾斜關節(jié)32的關節(jié)式機械手20使多個臂構件30彼此相對轉動，以完成類似于蛇的運動的蜿蜒運動，用于三維定位。例如，當設備被安裝于復雜的排列中并且可利用復雜的工作通道時，或當關節(jié)式機械手20必須以低姿態(tài)在底板和低頂板之間的狹窄空間內工作時，關節(jié)式機械手20能夠將保持在末端的物體以希望的姿勢放置到在希望的位置上。
圖2是關節(jié)式機械手20的示意性側視圖，圖3是關節(jié)式機械手20的剖視圖。例如，關節(jié)式機械手20包括六個臂構件c1-c6、多個關節(jié)31和32，每個關節(jié)可轉動地連接相鄰的臂構件。
位于關節(jié)式機械手20的相對端的一端的第一臂構件c1與基座21連接，而在關節(jié)式機械手20的另一端即工作端的第六臂構件c6上連接有手部組件22。第一臂構件c1到第六臂構件c6可沿線性排列同軸延伸。關節(jié)式機械手20包括三個同軸關節(jié)31和三個傾斜關節(jié)32。在本實施例中，同軸關節(jié)31和傾斜關節(jié)32沿臂構件c1-c6排列的方向交替布置。通過相鄰臂構件的彼此相對轉動，關節(jié)式機械手20能將第六臂構件以希望的姿勢放置到在希望的位置上。
多種手部組件中的一理想組件、即末端執(zhí)行器與關節(jié)式機械手20的工作端連接。關節(jié)式機械手20將手部組件放置在一希望的位置。例如，關節(jié)式機械手20將手部組件帶到汽車中，并將該手部組件放置在汽車中的某一希望的位置。例如，關節(jié)式機械手20將手部組件放置在底板和頂板之間的空間中。放置在希望的位置的手部組件22完成裝卸操作、密封操作、涂敷操作、點焊操作、或弧焊操作。
參考圖1，每個臂構件30包括側壁41和端壁42，其中側壁41環(huán)繞軸線L，端壁42形成在側壁41在軸向Z上的相反端部上，從而封閉側壁41。臂構件30的側壁41和端壁42限定出一內部空間40。
兩相鄰的臂構件30通過軸承36可轉動地連接。軸承36包括一內環(huán)和一外環(huán)，內環(huán)和外環(huán)結合成使得它們彼此相對轉動。軸承36的內環(huán)和外環(huán)分別緊固到兩相鄰的臂構件30上。實際應用中，例如，軸承36是環(huán)形十字滾柱軸承。十字滾柱軸承在徑向和軸向負載下能可轉動地支承兩臂構件。
在同軸關節(jié)31中，由同軸關節(jié)31連接的兩個臂構件30的軸線和軸承36的旋轉軸線對齊。通過同軸關節(jié)31相連接的兩臂構件30的端壁42分別具有同軸連接面37。連接面37與臂構件30的軸線L垂直。
通過傾斜關節(jié)32連接的兩個臂構件30各自的軸線相對于軸承36的旋轉軸線傾斜。通過傾斜關節(jié)32連接的兩個臂構件30的端壁42分別具有傾斜連接面38并固定到軸承36上。傾斜連接38相對于臂構件30的軸線L傾斜，并且彼此平行。在本實施例中，傾斜連接面38相對于臂構件30的軸線傾斜45度。
通過軸承36連接的兩個臂構件30繞軸承36的軸線轉動。這樣軸承36的旋轉軸線與臂構件30各自的轉動軸線R1和R2對齊。端壁42具有通孔39，通孔39的軸線與臂構件30的轉動軸線R1和R2對齊。臂構件30各自的內部空間通過通孔39連通。
關節(jié)式機械手20具有線性構件35，該線性構件35包括電氣布線和管道。線性構件35由基座21沿臂構件30向關節(jié)式機械手20的工作端延伸。線性構件35延伸穿過臂構件30的軸向Z1一側的端壁42的通孔39、臂構件30的內部空間40、臂構件30的軸向Z2一側的端壁42的通孔39。即線性構件35在臂構件30的內部空間40中沿軸向Z延伸。線性構件35是柔性的，當臂構件轉動時，該線性構件35能與關節(jié)式機械手20一起變形。
關節(jié)式機械手20帶有驅動系統(tǒng)，該驅動系統(tǒng)包括驅動馬達33和34，用于使臂構件30彼此相對轉動。臂構件30分為第一臂構件30A和第二臂構件30B，其中每個第一臂構件30A內部帶有兩個驅動馬達33和34，而第二臂構件30B 帶有任何相當于驅動馬達33和34的裝置。術語“第一臂構件30A”和“第二臂構件30B”分別表示帶有兩個驅動馬達33和34的臂構件30，和不帶有任何相當于驅動馬達33和34的裝置的臂構件30。在此，用“第一臂構件30A”和“第二臂構件30B”對臂構件30的命名，應該與用“第一臂構件c1”和“第二臂構件c2”對六個臂構件c1-c6中的兩個臂構件的命名區(qū)分開來。
第一臂構件30A的一端與第二臂構件30B連接。在本實施例中，第一臂構件30A和第二臂構件30B交替布置。
驅動馬達33和34內置于第一臂構件30A中。驅動馬達33驅動第一臂構件30A和沿軸向Z1連接到第一臂構件30A的相對兩端的一端上的第二臂構件30B，使這兩個臂構件彼此相對轉動。另一個驅動馬達34驅動第一臂構件30A和沿軸向Z2連接到第一臂構件30A的另一端上的第二臂構件30B，使這兩個臂構件彼此相對轉動。在第一臂構件30A的內部空間40中，驅動馬達33和34設置于相對于軸向Z1和Z2彼此至少部分重疊的共用區(qū)域135中。驅動馬達33和34沿與軸向垂直的方向布置。
關節(jié)式機械手20包括減速機構44和傳動機構45，其中減速機構44由驅動馬達33(34)的旋轉驅動力驅動，并降低輸出速度，傳動機構45包括一具有多個正齒輪的齒輪系，并能夠將驅動馬達33(34)的旋轉驅動力傳遞給減速機構44。減速機構44具有高的減速比，即輸入速度與輸出速度之比。在本實施例中，具有高減速比的減速機構44是一通常稱之為Harmonic Drive的諧波齒輪機構。具有高減速比的減速機構44可以是除Harmonic Drive外的任何合適的減速機構，比如行星齒輪機構或包含具有特殊齒廓的齒輪的減速機構。
圖4是關節(jié)式機械手20的傾斜關節(jié)的放大剖視圖。減速機構44具有輸入軸48、輸出軸49、以及固定軸50。輸入軸48和輸出軸49圍繞預定的旋轉軸線旋轉。在減速機構44中，輸出軸49的旋轉速度、即相對于固定軸50旋轉的輸出旋轉速度，與輸入軸48的旋轉速度即輸入旋轉速度成比例。輸出旋轉速度遠遠低于輸入旋轉速度。輸出軸49相對于固定軸50旋轉。用于本實施例的減速機構44為環(huán)形諧波減速機構。輸入軸48和輸出軸49各自的轉動軸線與軸承36的轉動軸線R1對齊。
驅動馬達33和減速機構44的輸出軸49利用螺栓可拆卸地緊固于第一臂構件30A的端壁42上，該端壁42面向傾斜關節(jié)32。減速機構44的固定軸50可拆卸地固定于第二臂構件30B的端壁42上，該端壁42面向傾斜關節(jié)32。
驅動馬達33具有旋轉輸出軸43。驅動小齒輪46即正齒輪固定安裝于輸出軸43上，并與從動齒輪47即正齒輪嚙合。從動齒輪47轉動支承在減速機構44的輸入軸48上并利用螺栓可拆卸地固定于其上。減速機構44的輸入軸48是一管狀構件，其支承于減速機構44的內側面上。從動齒輪47具有一中心開口，并形成為環(huán)形狀。從動齒輪47固定到減速機構44的輸入軸48上。減速機構44的內部空間和外部空間通過從動齒輪47的中心開口彼此連通。從動齒輪47和減速機構44的輸入軸48與軸承36同軸，并能圍繞軸承36的軸線旋轉。
驅動小齒輪46的軸線平行于軸承36的旋轉軸線，其中該軸承36的旋轉軸線與兩臂構件30A和30B的旋轉軸線R2對齊。驅動馬達33設置成使得當驅動小齒輪46和從動齒輪47嚙合時，其輸出軸43的軸線平行于臂構件30A和30B的旋轉軸線R2。
減速機構44的輸出軸49和固定軸50分別固定到第一臂構件30A上和第二臂構件30B上。當旋轉力施加到減速機構44的輸入軸48上時，輸出軸49以降低了的旋轉速度相對于固定軸50旋轉，從而第一臂構件30A和第二臂構件30B彼此相對轉動。驅動小齒輪46的齒數(shù)小于從動齒輪47的齒數(shù)。因此，由驅動小齒輪46和從動齒輪47組成的齒輪系能進一步提高減速比。
圖5是關節(jié)式機械手20的同軸關節(jié)31及其相關部分的放大剖視圖。圖1所示的同軸關節(jié)的剖視圖在圖5中轉動了90度，以示出傳動機構。與傾斜關節(jié)32同樣，同軸關節(jié)31也包括減速機構44和傳動機構45。更具體地說，驅動馬達34和減速機構44的輸出軸49利用螺栓可拆卸地固定于第一臂構件30A的端壁42上，該端壁42面向同軸關節(jié)31。減速機構44的固定軸50利用螺栓可拆卸地固定于第二臂構件30B的端壁42上，其中該端壁42面向同軸關節(jié)31。
驅動小齒輪46即正齒輪固定安裝到驅動馬達34的輸出軸43上，并與從動齒輪47即正齒輪嚙合。從動齒輪47轉動支承在減速機構44的輸入軸48上并利用螺栓可拆卸地固定于其上。從動齒輪47和減速機構44的輸入軸48各自的軸線與軸承36的旋轉軸線對齊。從動齒輪47和減速機構44的輸入軸48圍繞軸承36的旋轉軸線轉動。
驅動小齒輪46的軸線平行于軸承36的旋轉軸線，其中軸承36的旋轉軸線與兩臂構件30A和30B的旋轉軸線R1對齊。驅動馬達34設置成使得當驅動小齒輪46和從動齒輪47嚙合時，輸出軸43的軸線平行于臂構件30A和30B的旋轉軸線R1。驅動小齒輪46的齒數(shù)小于從動齒輪47的齒數(shù)。因此，由驅動小齒輪46和從動齒輪47組成的齒輪系能進一步提高減速比。
環(huán)形減速機構44中的中空空間54將形成在臂構件30A的端壁42中的開口39和形成在臂構件30B的端壁中的開口39連通。線性構件35延伸通過端壁42的開口39、減速機構44的中空空間54、及另一端壁42的開口39。因此，線性構件35延伸通過多個臂構件。
關節(jié)式機械手20具有管狀的保護構件55，用于保護線性構件35。管狀保護構件55延伸通過臂構件30A的端壁42的開口39、減速機構44的中空空間54、及另一臂構件30B的端壁42的開口39。管狀保護構件55在兩相鄰臂構件30A和30B之間延伸，其軸線與兩相鄰臂構件30A和30B的旋轉軸線R1和R2對齊。
管狀保護構件55一端固定到兩相鄰臂構件30中的一個的端壁42上，并延伸到另一臂構件30的端壁42。管狀保護構件55與固定其一端的臂構件30一起轉動。在本實施例中，管狀保護構件55固定到第一臂構件30A的端壁42上。管狀保護構件55的外表面57與第一臂構件30A的端壁42的開口39的側面56之間的間隙由密封構件如O形環(huán)密封。管狀保護構件55的外表面與第二臂構件30B的端壁42的開口39的側面56之間的間隙由密封構件如油封密封。這樣管狀保護構件55的外表面57與第二臂構件30B的端壁42的開口739的側面之間的間隙被密封成使得管狀保護構件55與第二臂構件30B的端壁42能夠彼此相對轉動。
管狀保護構件55的內部空間與設置減速機構44和傳動機構45的區(qū)域被密封地隔離開。減速機構44和傳動機構45用潤滑劑如潤滑脂或潤滑油潤滑，以便平穩(wěn)傳遞驅動力和平穩(wěn)降低輸出速度。由于管狀保護構件55的外表面57與第一臂構件30A的端壁42的開口39的側面56之間的間隙被密封構件密封，因此潤滑減速機構44和傳動機構45的潤滑劑不會泄漏到管狀保護構件55內和臂構件30的內部空間40中。
由于線性構件35延伸通過管狀保護構件55，因此線性構件35不會與減速機構44和傳動機構45接觸。當減速機構44和傳動機構45工作以使臂構件30A和30B彼此相對轉動時，線性構件35不會與減速機構44和傳動機構45形成接觸，因此可防止線性構件35被損壞。優(yōu)選地，管狀保護構件55的面向線性構件35的一面由對線性構件35僅施加低的摩擦阻力的材料形成。
很顯然從前述的描述中可知，根據(jù)本發(fā)明第一實施例的關節(jié)式機械手20，第一臂構件30A和第二臂構件30B分別都有內部空間40。管狀保護構件55延伸通過兩個相鄰的臂構件30A和30B。因此，線性構件35沿臂構件線性排列的方向延伸通過關節(jié)式機械手20。
線性構件35不是沿關節(jié)式機械手20的外表面延伸。這樣，可防止線性構件35與存在于關節(jié)式機械手20周圍的障礙物接觸。因此，即使關節(jié)式機械手20用于狹窄的工作空間或即使關節(jié)式機械手20的周圍存在有很多障礙物，也可防止線性構件35被損壞。
例如，線性構件35可包括電源線和信號線，其中電源線用于向驅動馬達33和34傳遞電力，信號線傳送用于控制驅動馬達33和34的工作的電信號。線性構件35可包括用于向連接到關節(jié)式機械手20末端的手部組件傳送電力的管路，以及輸送被手部組件消耗的材料的管路。例如，當手部組件為粘合組件時，線性構件35可輸送粘合劑給粘合組件。當手部組件為涂刷組件時，線性構件35可輸送涂料給涂刷組件。
由于驅動馬達33和34內置于第一臂構件30A中，并沿垂直于軸向Z的方向布置，因此可減小第一臂構件30A的軸向尺寸。由于第二臂構件30B不帶有相當于驅動馬達33和34的任何裝置，因此不需考慮驅動馬達33和34的尺寸，第二臂構件30B可形成為小的尺寸，因此關節(jié)式機械手20可形成為小的尺寸。具有小尺寸的關節(jié)式機械手20能將工作端以希望的姿勢保持在希望的位置，即使在狹窄的工作空間中。
關節(jié)式機械手20具有減速機構44，每個減速機構44都具有高的減速比，通過減速機構44，每個驅動馬達33和34的旋轉力施加到兩相鄰臂構件中的任一個上。因此，即使驅動馬達33和34的功率小，也可將使臂構件轉動所需的扭矩施加到臂構件上。換句話說，驅動馬達33和34可以小些，且這些小的驅動馬達33和34可有效利用，從而進一步減小了第一臂構件30A的軸向尺寸。當驅動馬達33和34各自的輸出軸43的旋轉被控制以定位關節(jié)式機械手20的工作端時，通過經具有高減速比的減速機構44傳遞傳動力，可提高定位精度。
由于線性構件35延伸通過位于兩個相連的臂構件之間的管狀保護構件55，因此管狀保護構件55可防止線性構件35與減速機構44和傳動機構45接觸，因此即使減速機構44和傳動機構45轉動一角度以轉動臂構件，也可防止線性構件35與轉過了一定角位移的減速機構44和傳動機構45接觸。
由于管狀保護構件55中的中空空間與設置有減速機構44和傳動機構45的區(qū)域被密封地隔離，因此可防止?jié)櫥瑴p速機構44和傳動機構45的潤滑劑泄漏到管狀保護構件55的中空空間中和臂構件的中空空間40中。同時，也可防止減速機構44和傳動機構45由于潤滑不足而導致的損壞。相反，流過線性構件35的物質也不會泄漏到減速機構44和傳動機構45中。例如，涂料和粘合劑不會泄漏到減速機構44和傳動機構45中。管狀保護構件55使得減速機構44和傳動機構45所產生的熱量很難傳遞到線性構件35上。
使用正齒輪作為驅動小齒輪46和從動齒輪47，這簡化了傳動機構45。與皮帶傳動相比，均包括驅動小齒輪46和從動齒輪47的齒輪系能可靠地傳遞驅動馬達33和34的旋轉驅動力，并具有高的動力傳輸能力。這樣可提高傳動機構45的可靠性，并能實現(xiàn)精確定位。當從動齒輪47的齒數(shù)大于驅動小齒輪46的齒數(shù)時，傳動機構45還作為進一步降低被驅動馬達33(34)驅動的機構的輸出速度的減速機構。
不同于內部錐齒輪傳動，使用小齒輪46和齒輪47的傳動機構45能將驅動馬達33(34)和減速機構44設置成使得驅動馬達33(34)的輸出軸43的軸線與減速機構44的輸入軸48的軸線彼此平行延伸。因此，支承驅動馬達33和34以及減速機構44的支承構件很容易加工和組裝。
雖然當使用皮帶傳動時，驅動馬達33和減速機構44也可設置成使得驅動馬達33和減速機構44各自的軸線彼此平行延伸，但需要附加機構來延伸皮帶并調整皮帶的張力，結果關節(jié)式機械手構造復雜并需要大的臂構件。由于皮帶具有小的彎曲容量，因此皮帶傳動不能實現(xiàn)高的減速比。
與使用皮帶的傳動機構相比，本實施例中使用正齒輪的傳動機構45能有效簡化第一臂構件30A的構造，并能有效形成小尺寸的第一臂構件30A。
不用將驅動小齒輪46與從動齒輪47脫開，便可容易改變驅動小齒輪46的位置。因此在第一臂構件30A中可獲得足夠的空間用于放置線性構件35，驅動馬達33和34可容易放置于具有小尺寸的第一臂構件30A中。
在本實施例中，通過傾斜關節(jié)32連接的兩臂構件的旋轉軸線R2相對于臂構件各自的軸線傾斜45度。這樣布置組成部分減少了關節(jié)式機械手20的組成部分的類型。
圖6是示意性視圖，用于說明關節(jié)式機械手20的第一臂構件30A和第二臂構件30B的相對運動，圖7是示意性視圖，用于說明對比例中的關節(jié)式機械手的第一臂構件30A和第二臂構件30B的相對運動。當通過連接軸向長度為L4的第一臂構件30A和軸向長度為L3的第二臂構件30B而形成的結構的長度L5減小到最小限度時，第一臂構件30A的軸向長度L4大于第二臂構件30B的軸向長度L3。
優(yōu)選地，臂構件30A和30B通過傾斜關節(jié)32連接，使得相對于傾斜關節(jié)32，第一臂構件30A位于工作端一側，而第二臂構件30B位于基座21一側。當驅動臂構件位于基座21一側，而從動臂構件位于工作端一側時，驅動馬達33和34固定地保持在從動臂構件中。設置于第一臂構件30A中的驅動馬達33驅動第一臂構件30A使其相對于位于一預定位置的第二臂構件30B轉動。在本實施例中，第一臂構件30A沿一圓錐形面繞傾斜關節(jié)32的旋轉軸線R2旋進，其中該圓錐形面的母線長度等于第一臂構件30A的軸向長度L4，如圖6所示。由于第一臂構件30A的軸向長度L4大于第二臂構件30B的軸向長度L3，所以第一臂構件30A的自由端轉動時所順沿的圓的半徑，大于比較例中的第二臂構件30B的自由端轉動時所順沿的圓的半徑，其中在比較例中該第二臂構件30B的軸向長度L3短于第一臂構件30A的軸向長度L4。因此，本發(fā)明的關節(jié)式機械手的活動范圍比對比例中的關節(jié)式機械手的活動范圍寬。因此，與對比例中的關節(jié)式機械手相比，即使本發(fā)明的關節(jié)式機械手具有最短的長度，也能在寬的活動范圍中動作。當連接臂構件30A和30B而成的結構的長度L5固定時，通過使第一臂構件30A的軸向長度L4大于第二臂構件30B的軸向長度L3，活動范圍可以增大。
在大多情況下，本實施例中的關節(jié)式機械手20自基座21向上延伸，第二臂構件30B位于基座21一側，而第一臂構件30A位于工作端一側。在多數(shù)情況下，第一臂構件30A自傾斜關節(jié)32向上延伸。因此，驅動馬達33位于傾斜關節(jié)32的上方，所以潤滑減速機構44和傾斜關節(jié)32的潤滑劑不會泄漏到驅動馬達33中。
當減速機構44為Harmonic Drive時，需要潤滑的Harmonic Drive的潤滑區(qū)域在第二臂構件30B中。由于第二臂構件30B位于傾斜關節(jié)32的下方，潤滑劑能很容易地流入Harmonic Drive的潤滑區(qū)域，因此可避免Harmonic Drive的潤滑不足。
下面將描述Harmonic Drive。參考圖4和5，輸入軸48是通過將薄的滾珠軸承200放在橢圓凸輪上而形成的大致橢圓形部件。軸承200包括一內環(huán)202和一外環(huán)203，其中內環(huán)202通過凸輪201緊固到從動齒輪47上，外環(huán)203可通過滾珠204彈性變形。固定軸50是剛性的環(huán)形部件。固定軸50在其內表面上具有一內齒輪205。內齒輪205能與形成在輸出軸49的外表面上的外齒輪206嚙合。內齒輪205的齒數(shù)比外齒輪206的齒數(shù)多兩個。輸出軸49由金屬形成，并包括具有彈性、撓性的圓筒形部件207和固定部件208，該固定部件208自圓筒形部件207的一個端部延伸。圓筒形部件207具有外齒輪206，該外齒輪206和固定軸205的內齒輪205嚙合。固定部件208固定到第一臂構件30A上。
圓筒形部件207放在軸承200的外203上，并能被彎曲成橢圓形狀。圓筒形部件207的外齒輪206在橢圓形彎曲了的外表面長軸部分上與固定軸50的內齒輪205嚙合。圓筒形部件207的外齒輪206在橢圓形彎曲了的外表面的短軸部分上不與固定軸50的內齒輪205嚙合。當輸入軸48轉動時，輸入軸48和圓筒形部件207彈性變形，內齒輪205和外齒輪206的嚙合位置改變。由于外齒輪206的齒數(shù)比固定軸50的內齒輪205的齒數(shù)少兩個，因此當輸入軸48轉一整圈時，輸出軸49沿與輸入軸48轉動的方向相反的方向轉過相當于兩個齒的角度。輸出軸49沿相反方向的轉動被利用。因此，Harmonic Drive是具有高減速比的減速機構。
在Harmonic Drive中，內齒輪205、外齒輪206、軸承的外203以及圓筒形部件207是高速滾動接觸，因此這些部件必須被充分潤滑。所以，內齒輪205和外齒輪206嚙合的區(qū)域、以及軸承的外環(huán)203和圓筒形部件207嚙合的區(qū)域是潤滑區(qū)域。
這樣，Harmonic Drive中的潤滑區(qū)域靠近位于第二臂構件30B一側的固定軸50。如上所述，由于第二臂構件30B位于較低高度，潤滑區(qū)域也位于較低高度，因此潤滑劑能容易地流入潤滑區(qū)，從而防止Harmonic Drive潤滑不足。
圖8是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的關節(jié)式機械手100的局部剖視圖，圖10是關節(jié)式機械手100沿圖8中的A-A線的剖視圖，圖11是立體圖，用于說明內置于第一臂構件30A中的兩個驅動馬達33和34以及制動器133。關節(jié)式機械手100以分體形式具有驅動馬達33即驅動裝置和制動器133即制動裝置。驅動小齒輪固定安裝到驅動馬達33的輸出軸上。驅動小齒輪與從動齒輪47嚙合，以借助驅動馬達33驅動從動齒輪47旋轉。制動齒輪固定安裝到制動器133的旋轉軸上。制動齒輪與從動齒輪47嚙合以制動從動齒輪47。這樣，驅動小齒輪46與從動齒輪47嚙合以驅動從動齒輪47，而制動齒輪與從動齒輪47嚙合以制動從動齒輪47。驅動馬達33和制動器133設置在相對于與第一臂構件30A的軸線平行的方向Z彼此至少部分重疊的區(qū)域中。關節(jié)式機械手100在其他方面同圖1所示的關節(jié)式機械手20一樣。關節(jié)式機械手100對應于或類似于關節(jié)式機械手20的部件用相同的參考標記表示，并在這里省略對這它們的描述。
通常，驅動馬達33和制動器133結合在同軸的排列中。因此，驅動馬達33和制動器133的組裝的軸向尺寸大于驅動馬達33的軸向尺寸。當驅動馬達33和制動器133結合在同軸排列中時，臂構件30A除容納驅動馬達33的空間之外還需要形成一容納制動器133的空間；即第一臂構件30A的軸向尺寸和外徑需要增加與制動器133的軸向尺寸相當?shù)某叽纭?br> 根據(jù)本發(fā)明，驅動馬達33和制動器133被分開設置，并沿平行于第一臂構件30A的軸線的方向并排設置。因此，即使制動器133內置于第一臂構件30A中，該第一臂構件30A也可形成為短的軸向長度和小的外徑。驅動馬達33和制動器133設置成，使得在第一臂構件30A中存在可用來延伸線性構件35的空間，并使得第一臂構件30A形成為短的軸向長度和小的外徑。
第一臂構件30A包含第一驅動系統(tǒng)和第二驅動系統(tǒng)，其中第一驅動系統(tǒng)在第一部分以分體形式具有用于第一軸向Z1的驅動馬達33和制動器133，第二驅動系統(tǒng)在第二部分具有用于第二軸向Z2的驅動馬達34和與其結合的制動器。
當用于第一軸向Z1的驅動馬達33被固定保持在最佳位置P1附近時，驅動馬達33可被容納在第一臂構件30A中，使得即使用于第一軸向Z1的驅動馬達33軸向長度長，驅動馬達33不會接觸到端壁42和側壁41各自的內表面52和53，第一臂構件30A可被形成為小的尺寸。換句話說，內置有用于第一軸向Z1的驅動馬達33的第一臂構件30A可形成為短的軸向長度。
用于第二軸向Z2的驅動馬達34可設置在任意位置，只要在第一臂構件30A中有用于線性構件35的可用空間，并且驅動馬達34不會接觸用于第一軸向Z1的第一驅動馬達33、制動器133、端壁42和側壁41。
從上述的描述中可清楚看出，根據(jù)本發(fā)明第二實施例中的關節(jié)式機械手100具有同圖1所示的關節(jié)式機械手20相同的效果。驅動馬達33和制動器133的分體布置有利于形成軸向尺寸小的第一臂構件30A。
下面參考附圖12、13、14描述根據(jù)本發(fā)明第三實施例的關節(jié)式機械手300。關節(jié)式機械手300包括多個臂構件30，其中該多個臂構件30包括這樣的臂構件，它們均具有一個相對于其軸線傾斜的端部，以及與相對于其軸線垂直的另一端部，臂構件30還包括這樣的臂構件，它們均具有沿同一方向相對于其軸線傾斜的相反端部，臂構件30還包括這樣的臂構件，它們均具有沿相反方向相對于其軸線傾斜的相反端部。關節(jié)式機械手300具有連接這些臂構件30的同軸關節(jié)31和傾斜關節(jié)32。同軸關節(jié)31和傾斜關節(jié)32各自的數(shù)量和布置不同于圖1所示的關節(jié)式機械手20。關節(jié)式機械手300在其他方面同圖1所示的關節(jié)式機械手20基本類似。關節(jié)式機械手300的對應于或類似于關節(jié)式機械手20的部件用相同的參考標記表示，并在這里省略對它們的描述。
圖12是關節(jié)式機械手300的局部剖視圖，圖13是關節(jié)式機械手300的示意性側視圖，圖14式關節(jié)式機械手300的剖視圖。關節(jié)式機械手300具有六個臂構件c1-c6、關節(jié)31和32，其中六個臂構件c1-c6以線性排列依次連接，每個關節(jié)連接相鄰的臂構件30使它們彼此相對轉動。位于線性關節(jié)式機械手300一端的第一臂構件c1與基座21連接，位于線性關節(jié)式機械手300另一端的第六臂構件與手部組件22連接。第一臂構件c1到第六臂構件c6可沿同軸方向延伸。關節(jié)包括兩個同軸關節(jié)31和四個傾斜關節(jié)32。
從圖2和圖13的比較觀察中可清楚看出，關節(jié)式機械手300的第一臂構件c1同圖1所示的關節(jié)式機械手20的第一臂構件c1形狀相同。如圖13所示，不同于關節(jié)式機械手20的第二臂構件c2的形狀，關節(jié)式機械手300的第二臂構件c2具有相對于其軸線均向右傾斜45度的上端和下端，如圖13所示。不同于關節(jié)式機械手20的第三臂構件的形狀，關節(jié)式機械手300的第三臂構件c3具有分別相對于其軸線向右和向左傾斜45度的下端和上端，如圖13所示。關節(jié)式機械手300的第四臂構件c4除了其下端相對于其軸線向左傾斜45度而不是向右傾斜外，與關節(jié)式機械手20的第四臂構件c4形狀相同，如圖13所示。關節(jié)式機械手300的第五臂構件c5除了其上端相對于其軸線向左傾斜45度而不是向右傾斜外，與關節(jié)式機械手20的第五臂構件c5形狀相同，如圖13所示。關節(jié)式機械手300的第六臂構件c6除了其下端相對于其軸線向左傾斜45度而不是向右傾斜外，與關節(jié)式機械手20的第六臂構件c6形狀相同，如圖13所示。
因此，在關節(jié)式機械手300中，臂構件30的連接不同于關節(jié)式機械手20的臂構件30的連接。臂構件c2的下端和上端分別通過傾斜關節(jié)32與相鄰的臂構件連接，其中兩個傾斜關節(jié)32的軸線朝相同方向傾斜，臂構件c3的下端和上端分別通過傾斜關節(jié)32與相鄰的臂構件連接，其中兩個傾斜關節(jié)32的軸線朝相互垂直的方向傾斜。
同關節(jié)式機械手20類似，關節(jié)式機械手300具有驅動裝置，每個驅動裝置驅動相鄰的兩個臂構件30彼此相對轉動。驅動裝置包括驅動馬達33和34。關節(jié)式機械手300的臂構件30分為第一臂構件30A、第二臂構件30B、及第三臂構件30C，其中每個第一臂構件30A帶有驅動馬達33和34，第二臂構件30B不帶有任何相當于驅動馬達33和34的裝置，每個第三臂構件30C帶有驅動馬達33。在關節(jié)式機械手300中，臂構件c1、c2、c3、c4、c5、及c6分別為第二臂構件30B、第三臂構件30C、第三臂構件30C、第一臂構件30A、第二臂構件30B、及第一臂構件30A。
同關節(jié)式機械手20的驅動馬達類似，在第一臂構件30A的內部空間40中，關節(jié)式機械手300的驅動馬達33和34設置在相對于軸向Z1和Z2彼此至少部分重疊的共用區(qū)域135中。驅動馬達33和34沿垂直于軸向的方向布置。
在關節(jié)式機械手300中，臂構件c4和c6為第一臂構件30A，每個第一臂構件30A都帶有兩個驅動馬達33和34，驅動馬達33和34沿垂直于方向Z的方向布置，其中方向Z平行于第一臂構件30A的軸線。因此，第一臂構件30A能形成為小的尺寸。驅動馬達33和34不需要內置于第二臂構件30B、即延伸于臂構件c4和c6之間的臂構件c5中。因此，不用考慮驅動馬達33和34的尺寸，第二臂構件30B可形成為小的尺寸。由于第一臂構件30A和第二臂構件30B可形成為小的尺寸，因此關節(jié)式機械手300可小型化。因此，小型化的關節(jié)式機械手300的工作端能以希望的姿勢保持在希望的位置處，即使是在狹窄的操作空間中。在關節(jié)式機械手20中，小尺寸的第二臂構件30B分別與第一臂構件30A的相反端連接，而在關節(jié)式機械手300中，第二臂構件30B和第三臂構件30C分別與第一臂構件30A的相反端部連接。這樣，第二臂構件30B能被小型化。
在關節(jié)式機械手300中，臂構件c2的上端和下端都傾斜并彼此平行，臂構件c3的上端和下端都傾斜并彼此垂直，臂構件c2的上端和臂構件c3的下端通過傾斜關節(jié)32連接。因此，通過例如將臂構件c2設置在水平姿勢，將臂構件c3設置在垂直姿勢，連接到關節(jié)式機械手300工作端的手部組件22可移動到接近基座21的低位置。因此，手部組件相對于基座21可以在較大的工作范圍內活動。
自然地，關節(jié)式機械手300具有前述的效果及同圖1所示的關節(jié)式機械手20同樣的效果。
這里描述的本發(fā)明的實施例僅僅是一些示例，在不脫離本發(fā)明保護范圍的情況下可作改變。例如，關節(jié)式機械手20的關節(jié)在組裝中可被布置成不同于上述情況的布置關系。關節(jié)和臂構件各自的數(shù)量并不局限于上述所提到的數(shù)量。傾斜關節(jié)的傾斜角度不局限于45度。線性構件35不局限于布線和管道。
根據(jù)本發(fā)明，連接于其他臂構件的相反端的兩個臂構件中的至少一個能被小型化，因此關節(jié)式機械手能被小型化。小型化的關節(jié)式機械手的臂構件能在狹窄空間中轉動，比如在頂板和底板之間的狹窄空間中，而不會接觸到頂板和底板。因此，連接到關節(jié)式機械手上的物體能被容易且可靠地移動。
根據(jù)本發(fā)明，驅動器和制動器沒有同軸布置，所以與驅動器和制動器同軸配置的臂構件相比，臂構件能被形成為小的尺寸。因此，關節(jié)式機械手在總長上可以縮短。小型化的關節(jié)式機械手的臂構件能在狹窄的空間中轉動，比如在頂板和底板之間的狹窄空間中，而不會接觸到頂板和底板。因此，連接到關節(jié)式機械手的物體能被容易且可靠地移動。
根據(jù)本發(fā)明，通過減速機構將旋轉力傳遞到臂構件，從而使臂構件彼此相對轉動。因此，即使是小的驅動裝置也能對臂構件施加需要的轉拒用于臂構件轉動。帶有小的驅動裝置的臂構件能被小型化，從而關節(jié)式機械手能被進一步小型化。
由于驅動裝置的驅動力通過包括正齒輪的齒輪系傳遞到減速機構，因此安裝有驅動裝置的臂構件的構造能被簡化，并能被小型化。關節(jié)式機械手的組成部件能容易設計、加工和組裝。當與減速機構互鎖的從動齒輪位于預定位置時，與驅動裝置互鎖并與從動齒輪嚙合的驅動小齒輪可位于任意位置。這樣臂構件中驅動裝置的位置可選擇決定，因此即使臂構件小型化，在臂構件中也能確保用于保持驅動裝置的空間和用于保持線性構件的空間。
根據(jù)本發(fā)明，線性構件延伸通過臂構件，并且不需要沿臂構件的外表面延伸。所以可防止線性構件與位于臂構件周圍的障礙物接觸。由于線性構件穿過管狀保護構件，因此可防止線性構件與減速機構和傳動機構接觸。由于可防止線性構件與外界的障礙物、減速機構、及傳動機構接觸，因此線性構件不會被損壞，關節(jié)式機械手能平穩(wěn)工作。
本發(fā)明可防止液體由減速機構和傳動機構泄漏到線性構件延伸的空間中。例如，即使減速機構和傳動機構用潤滑劑如潤滑脂或潤滑油潤滑，也可防止?jié)櫥瑒┬孤┑骄€性構件延伸的空間中。因此，可防止減速機構和傳動機構由于潤滑不足而導致?lián)p壞，同時線性構件也不會弄臟。
即使關節(jié)式機械手的總長固定，通過使用不帶有任何驅動裝置的臂構件作為驅動臂構件，也可擴大關節(jié)式機械手的活動范圍。這樣，不用增加其總長，關節(jié)式機械手也能運動到必需的活動范圍。本發(fā)明的關節(jié)式機械手的活動范圍大于其總長與本發(fā)明的關節(jié)式機械手相同的其他關節(jié)式機械手的活動范圍。
權利要求
1.一種關節(jié)式機械手，包括多個臂構件，以線性排列依次連接；關節(jié)，每個關節(jié)連接兩個相鄰的臂構件，使得這兩個臂構件能彼此相對轉動；以及多個驅動裝置，每個驅動裝置驅動兩個相鄰的臂構件彼此相對轉動；其中，至少一個臂構件具有分別通過關節(jié)與其他兩個臂構件連接的相反端部，該具有與其他兩個臂構件連接的相反端部的臂構件帶有兩個驅動連接到其上的其他兩個臂構件轉動的驅動裝置，該內置于具有與其他兩個臂構件連接的相反端部的臂構件中的兩個驅動裝置設置在相對于沿著中間臂構件的軸線的方向彼此至少部分重疊的區(qū)域中。
2.一種關節(jié)式機械手，包括多個臂構件，以線性排列依次連接；關節(jié)，每個關節(jié)連接兩個相鄰的臂構件；以及多個驅動裝置，每個驅動裝置驅動兩個相鄰的臂構件彼此相對轉動；其中，至少一個驅動裝置內置于臂構件中的由該驅動裝置驅動而轉動的一個臂構件中，包括驅動器和制動器，其中驅動器產生轉動臂構件的驅動力，制動器對轉動的臂構件進行制動，驅動器和制動器設置在相對于與臂構件的軸線平行的方向彼此至少部分重疊的區(qū)域中。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的關節(jié)式機械手，還包括減速機構和傳動機構，其中減速機構在將驅動器的旋轉驅動力傳遞給相鄰的臂構件的過程中，將與臂構件結合的驅動器的輸入運行速度減小為較低的輸出運行速度，傳動機構包括具有多個正齒輪的齒輪系，能將驅動器的旋轉驅動力傳遞給減速機構，其中每個正齒輪分別具有與通過關節(jié)連接的兩個臂構件的軸線平行的軸線。
4.根據(jù)權利要求3所述的關節(jié)式機械手，其中，線性構件穿過臂構件，并延伸通過安裝有減速機構和傳動機構的空間，管狀的線性構件保護構件在兩個相鄰的臂構件之間延伸，線性構件延伸通過線性構件保護構件。
5.根據(jù)權利要求4所述的關節(jié)式機械手，其中線性構件保護構件的內部空間與安裝有減速機構和傳動機構的空間密封地隔離。
6.根據(jù)權利要求1至5中的任一項所述的關節(jié)式機械手，其中，至少一個關節(jié)是傾斜關節(jié)，其連接兩個臂構件，使得兩個臂構件中的一個能繞相對于該兩個臂構件各自的軸線傾斜的軸線而相對于另一個臂構件旋進，驅動裝置內置于通過傾斜關節(jié)連接的兩個臂構件中的、位于關節(jié)式機械手的工作端一側的臂構件中。
7.一種關節(jié)式機械手，包括多個臂構件，以線性排列依次連接；關節(jié)，每個關節(jié)連接兩個相鄰的臂構件，使得這兩個臂構件能彼此相對轉動；以及驅動裝置，每個驅動裝置驅動兩個相鄰的臂構件彼此相對轉動；其中，至少一個關節(jié)是傾斜關節(jié)，其連接兩個相鄰的臂構件，使得這兩個臂構件能繞相對于該兩個臂構件各自的軸線傾斜的旋轉軸線轉動，驅動裝置內置于通過傾斜關節(jié)連接的兩個臂構件中的、位于關節(jié)式機械手的工作端一側的臂構件中。
全文摘要
小型化關節(jié)式機械手(20)包括第一臂構件(30A)和第二臂構件(30B)，其中第一臂構件(30A)內部帶有兩個驅動馬達(33、34)，第二臂構件(30B)不帶有任何相當于驅動馬達(33、34)的裝置，能被小型化。驅動馬達(33、34)位于相對于與第一臂構件(30A)的軸線平行的方向彼此至少部分重疊的共用區(qū)域(135)中，且能沿垂直于該軸線的方向布置。這樣第一臂構件(30A)能形成為小的軸向尺寸。從而第一臂構件(30A)和第二臂構件(30B)能被小型化，所以可形成總長短的關節(jié)式機械手(20)。
文檔編號B25J17/02GK1771115SQ20048000940
公開日2006年5月10日 申請日期2004年2月5日 優(yōu)先權日2003年2月7日
發(fā)明者濱安宏, 田中良明, 稻田隆浩 申請人:川崎重工業(yè)株式會社