本發(fā)明涉及一種機(jī)器人手臂。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)有技術(shù)中，作為在機(jī)器人的前臂的前端使手腕單元圍繞前臂的長(zhǎng)軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，已知有一種具備使用于對(duì)手腕單元的各個(gè)手腕軸進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的電纜等線條體、安裝在手腕的前端的用于外圍設(shè)備的線條體穿過(guò)的中空部的機(jī)構(gòu)(例如，參照專利文獻(xiàn)1。)。

該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)被配置為：連接在手腕單元上的環(huán)狀的輸出雙曲線齒輪與前臂的長(zhǎng)軸同軸地經(jīng)由軸承以能夠旋轉(zhuǎn)的方式支撐在前臂的基端部，與輸出雙曲線齒輪嚙合的輸入雙曲線齒輪經(jīng)由軸承以能夠圍繞沿垂直方向延伸的軸線旋轉(zhuǎn)的方式被支撐，經(jīng)由正齒輪對(duì)向輸入雙曲線齒輪供給旋轉(zhuǎn)力的手腕驅(qū)動(dòng)用馬達(dá)向前臂的垂直下方延伸。由此，在前臂的內(nèi)部，能夠較大地確保沿前臂的長(zhǎng)軸方向貫穿的中空部，并且對(duì)手腕驅(qū)動(dòng)用馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)，以正齒輪對(duì)以及雙曲線齒輪組的兩級(jí)進(jìn)行減速，從而能夠以高轉(zhuǎn)矩對(duì)手腕單元進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本專利第4326558號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問(wèn)題

然而，在專利文獻(xiàn)1的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中，由于手腕驅(qū)動(dòng)用馬達(dá)較大程度地向前臂的垂直下方突出，因此當(dāng)使上臂向前方倒下時(shí)，突出的手腕驅(qū)動(dòng)用馬達(dá)可能會(huì)干涉周圍物體。

本發(fā)明是鑒于上述情況而做出的，其目的在于提供一種機(jī)器人手臂，其能夠減輕手腕驅(qū)動(dòng)用馬達(dá)的向前臂下方的突出，從而能夠減少與周圍物體之間的干涉。

用于解決問(wèn)題的方案

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供以下方案。

本發(fā)明的一個(gè)方案提供一種機(jī)器人手臂，具備：上臂，其以能夠圍繞水平的第一軸線擺動(dòng)的方式設(shè)置；前臂，其以能夠圍繞與該上臂的長(zhǎng)軸垂直的第二軸線擺動(dòng)的方式設(shè)置在該上臂的前端；第一手腕元件，其以能夠圍繞與所述第二軸線垂直的第三軸線旋轉(zhuǎn)的方式設(shè)置在該前臂的前端，并且具有供該第三軸線貫穿的中空部；馬達(dá)，其配置在所述前臂上，并且使所述第一手腕元件圍繞所述第三軸線進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；以及減速機(jī)構(gòu)，其對(duì)該馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行減速并傳遞到所述第一手腕元件，所述馬達(dá)具備旋轉(zhuǎn)中心軸，所述旋轉(zhuǎn)中心軸在隔著包含所述第三軸線且與所述第二軸線垂直的第一平面而與所述上臂相反的一側(cè)，沿著第三平面朝向斜下方延伸，所述第三平面配置在比第二平面更靠所述第一手腕元件側(cè)，所述第二平面包含所述第二軸線且與所述第三軸線垂直，所述減速機(jī)構(gòu)具備雙曲線齒輪組和齒輪組，所述雙曲線齒輪組具備：形成為與所述第三軸線同軸的環(huán)狀且固定在所述第一手腕元件上的輸出雙曲線齒輪；以及與該輸出雙曲線齒輪嚙合的輸入雙曲線齒輪，所述齒輪組具備：固定在所述輸入雙曲線齒輪上的大齒輪；以及固定在所述馬達(dá)的軸上且與所述大齒輪嚙合的小齒輪。

根據(jù)本方案，當(dāng)通過(guò)馬達(dá)的工作而使固定在馬達(dá)的軸上的小齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，小齒輪的旋轉(zhuǎn)被減速并傳遞到與小齒輪嚙合的大齒輪，從而固定在大齒輪上的輸入雙曲線齒輪旋轉(zhuǎn)。當(dāng)輸入雙曲線齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，輸入雙曲線齒輪的旋轉(zhuǎn)被減速并傳遞到與輸入雙曲線齒輪嚙合的輸出雙曲線齒輪，從而固定在輸出雙曲線齒輪上的第一手腕元件圍繞第三軸線旋轉(zhuǎn)。即，馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)通過(guò)小齒輪和大齒輪的齒輪組以及雙曲線齒輪組以兩級(jí)減速而使第一手腕元件旋轉(zhuǎn)。

在該情況下，馬達(dá)具備旋轉(zhuǎn)中心軸，所述旋轉(zhuǎn)中心軸隔著包含第三軸線且與第二軸線垂直的第一平面而與上臂相反的一側(cè)，沿著第三平面朝向斜下方延伸，所述第三平面配置在比第二平面更靠所述第一手腕元件側(cè)，所述第二平面包含第二軸線且與第三軸線垂直，因此與朝向垂直下方突出的現(xiàn)有的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)相比較，能夠減少朝向前臂的垂直下方突出的馬達(dá)的突出量。其結(jié)果，能夠減少當(dāng)使上臂圍繞第一軸線向前方擺動(dòng)時(shí)朝向前臂的下方突出的馬達(dá)與周圍物體干涉的可能性。

在上述方案中，所述輸入雙曲線齒輪與所述大齒輪還可以一體地形成。

通過(guò)如此，能夠減少部件件數(shù)，并且能夠更可靠地實(shí)施從大齒輪朝向輸入雙曲線齒輪的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的傳遞。

此外，在上述方案中，所述馬達(dá)以及所述輸入雙曲線齒輪還可以在使所述小齒輪與所述大齒輪嚙合的狀態(tài)下組裝在相同的殼體部件上，并且該殼體部件固定在所述前臂上。

通過(guò)如此，能夠?qū)ⅠR達(dá)以及輸入雙曲線齒輪在小齒輪與大齒輪嚙合的狀態(tài)下組裝在殼體部件上，并且通過(guò)對(duì)馬達(dá)以及輸入雙曲線齒輪進(jìn)行部分組裝，從而能夠使部件件數(shù)最小化。

此外，在上述方案中，所述大齒輪以及所述小齒輪可以為正齒輪。

通過(guò)如此，不對(duì)馬達(dá)的軸施加軸力也可。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，能夠發(fā)揮出如下效果：減少手腕驅(qū)動(dòng)用馬達(dá)的朝向前臂下方的突出，從而能夠減少與周圍物體之間的干涉。

附圖說(shuō)明

圖1是示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的機(jī)器人手臂的前臂的局部橫剖視圖。

圖2是圖1的機(jī)器人手臂的側(cè)視圖。

圖3是示出現(xiàn)有的機(jī)器人手臂的前臂的局部橫剖視圖。

圖4是示出圖3的機(jī)器人手臂的側(cè)視圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明

1機(jī)器人手臂

2上臂

3前臂

4第一手腕元件

7馬達(dá)

8減速機(jī)構(gòu)

9雙曲線齒輪組

10正齒輪組(齒輪組)

11輸出雙曲線齒輪

12輸入雙曲線齒輪

13殼體部件

15大齒輪

16小齒輪

17中空部

b第二軸線

c第三軸線

l第一平面

m第二平面

n第三平面

r旋轉(zhuǎn)中心軸

具體實(shí)施方式

以下，參照附圖說(shuō)明本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的機(jī)器人手臂1。

本實(shí)施方式的機(jī)器人手臂1如圖1以及圖2所示，具備：上臂2，其以能夠圍繞水平的第一軸線擺動(dòng)的方式設(shè)置；前臂3，其以能夠圍繞與第一軸線平行的水平的第二軸線b擺動(dòng)的方式設(shè)置在該上臂2的前端；第一手腕元件4，其為圓筒狀，并且以能夠圍繞與第二軸線b垂直的第三軸線c旋轉(zhuǎn)的方式設(shè)置在前臂3的前端；第二手腕元件5，其以能夠圍繞與第三軸線c正交的第四軸線d擺動(dòng)的方式設(shè)置；以及第三手腕元件6，其以能夠圍繞與第四軸線d正交的第五軸線e旋轉(zhuǎn)的方式設(shè)置。

前臂3具備：馬達(dá)7，其產(chǎn)生使第一手腕元件4圍繞第三軸線c旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)力；以及減速機(jī)構(gòu)8，其對(duì)該馬達(dá)7的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行減速并傳遞至第一手腕元件4。

如圖1所示，馬達(dá)7隔著包含第三軸線c并且與第二軸線b垂直的第一平面l而配置在與上臂2相反的一側(cè)。此外，如圖2所示，馬達(dá)7具備旋轉(zhuǎn)中心軸r，該旋轉(zhuǎn)中心軸r沿著第三平面n如圖1所示朝向斜下方延伸，該第三平面n配置在比第二平面m更靠第一手腕元件4側(cè)，該第二平面m包含第二軸線b且與第三軸線c垂直。

減速機(jī)構(gòu)8具備雙曲線齒輪組9與正齒輪組(齒輪組)10。

雙曲線齒輪組9具備：由與第三軸線c同軸的齒圈構(gòu)成的輸出雙曲線齒輪11；以及與該輸出雙曲線齒輪11嚙合的輸入雙曲線齒輪12。

輸出雙曲線齒輪11固定在第一手腕元件4的基端。

如圖1所示，輸入雙曲線齒輪12利用一對(duì)軸承14以能夠旋轉(zhuǎn)的方式支撐在殼體部件13上，該殼體部件13以能夠裝卸的方式安裝在前臂3的側(cè)面斜下方。

正齒輪組10具備：一體地設(shè)置在輸入雙曲線齒輪12上且由正齒輪構(gòu)成的大齒輪15；以及固定在馬達(dá)7的軸上且由正齒輪構(gòu)成的小齒輪16。

馬達(dá)7以將其旋轉(zhuǎn)中心軸r與輸入雙曲線齒輪12的旋轉(zhuǎn)軸線o平行地配置，并固定在以能夠旋轉(zhuǎn)的方式支撐輸入雙曲線齒輪12的殼體部件13上。

以下，說(shuō)明如此構(gòu)成的本實(shí)施方式的機(jī)器人手臂1的作用。

根據(jù)本實(shí)施方式的機(jī)器人手臂1，當(dāng)通過(guò)馬達(dá)7的工作，使固定在馬達(dá)7的軸上的小齒輪16圍繞旋轉(zhuǎn)中心軸r旋轉(zhuǎn)時(shí)，小齒輪16的旋轉(zhuǎn)通過(guò)基于齒輪傳動(dòng)比的減速比而被減速并傳遞到與小齒輪16嚙合的大齒輪15，從而使與大齒輪15一體地設(shè)置的輸入雙曲線齒輪12旋轉(zhuǎn)。

當(dāng)輸入雙曲線齒輪12旋轉(zhuǎn)時(shí)，輸入雙曲線齒輪12的旋轉(zhuǎn)通過(guò)基于齒輪傳動(dòng)比的減速比而被減速并傳遞到與輸入雙曲線齒輪12嚙合的輸出雙曲線齒輪11。由于在輸出雙曲線齒輪11上固定有第一手腕元件4，因此通過(guò)傳遞到輸出雙曲線齒輪11的旋轉(zhuǎn)，第一手腕元件4圍繞第三軸線c而進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。

即，馬達(dá)7的旋轉(zhuǎn)通過(guò)由小齒輪16與大齒輪15構(gòu)成的正齒輪組10以及由輸入雙曲線齒輪12與輸出雙曲線齒輪11構(gòu)成的雙曲線齒輪組9以兩級(jí)被減速，從而使第一手腕元件4旋轉(zhuǎn)。

通過(guò)如此，能夠在前臂3的第三軸線c的周圍，確保沿著該第三軸線c貫穿至第三手腕元件6的前端附近的中空部17。即，在中空的圓筒狀的第一手腕元件4上，固定有由同軸配置的齒圈構(gòu)成的輸出雙曲線齒輪11，因此在沿著第三軸線c的方向上貫穿輸出雙曲線齒輪11的中央的孔以及第一手腕元件4，從而形成中空部17。

因此，能夠利用該中空部17，使用于驅(qū)動(dòng)第二手腕元件5以及第三手腕元件6的電纜和多個(gè)線條體穿過(guò)并對(duì)其進(jìn)行布線，所述電纜與未圖示的收納于第一手腕元件4的內(nèi)部的馬達(dá)連接，所述多個(gè)線條體對(duì)安裝在第三手腕元件6的前端的焊炬等外圍設(shè)備供給電力、信號(hào)、絲線以及氣體等。

在該情況下，在本實(shí)施方式中，使第一手腕元件4旋轉(zhuǎn)的馬達(dá)7以沿著第三平面n向斜下方延伸的方式，隔著第一平面l而設(shè)置在與上臂2相反的一側(cè)，因此如在圖3以及圖4中作為參考例示出，與馬達(dá)51朝向垂直下方突出的現(xiàn)有的機(jī)器人手臂50相比較，具有能夠減少朝向前臂3的垂直下方突出的馬達(dá)7的突出量的優(yōu)點(diǎn)。

即，如圖3以及圖4所示，在使上臂53圍繞第一軸線擺動(dòng)而使上臂53向前方倒下，并且相對(duì)于上臂53而使前臂52圍繞第二軸線f擺動(dòng)，從而使前臂52的姿態(tài)維持在水平狀態(tài)時(shí)，在現(xiàn)有的機(jī)器人手臂50中，朝向前臂52的下方突出的馬達(dá)51與位于前臂52的下方的周圍物體干涉的可能性較高，但根據(jù)本實(shí)施方式的機(jī)器人手臂1，如圖2所示，具有能夠?qū)ⅠR達(dá)7配置在構(gòu)成前臂3的部件的輪廓的大致內(nèi)側(cè)，從而能夠減少馬達(dá)7與周圍物體干涉的可能性的優(yōu)點(diǎn)。

此外，根據(jù)本實(shí)施方式的機(jī)器人手臂1，由于輸入雙曲線齒輪12與大齒輪15一體地形成，因此與分別制造后進(jìn)行組裝的情況相比，具有部件件數(shù)較少且能夠降低制造成本以及組裝成本的優(yōu)點(diǎn)。

此外，以此方式與大齒輪15一體地形成的輸入雙曲線齒輪12通過(guò)軸承14以能夠旋轉(zhuǎn)的方式安裝在殼體部件13上，并且將與大齒輪15嚙合的小齒輪16安裝在軸上的馬達(dá)7被固定在相同的殼體部件13上，因此在對(duì)正齒輪組10的嚙合進(jìn)行調(diào)節(jié)的狀態(tài)下將馬達(dá)7以及輸入雙曲線齒輪12作為部分組裝而進(jìn)行制造，從而能夠在部分組裝的狀態(tài)下安裝在前臂3上。由此，能夠使部件件數(shù)最小化。

此外，由于安裝在馬達(dá)7上的小齒輪16以及一體地形成在輸入雙曲線齒輪12上的大齒輪15由正齒輪構(gòu)成，因此還具有隨著馬達(dá)7的旋轉(zhuǎn)而在嚙合的位置處不會(huì)產(chǎn)生沿著軸向的力的優(yōu)點(diǎn)。由此，減少施加到馬達(dá)7的軸力，從而能夠維持馬達(dá)7完好的狀態(tài)。