机械手

文档序号:895275 发布日期:2021-02-26 浏览:17次 >En<

阅读说明:本技术 机械手 (Mechanical arm ) 是由 田村光扩 山本章 于 2020-08-17 设计创作,主要内容包括:本发明是鉴于以往的机械手的课题而完成的,其目的在于提供一种能够缓和接触时的冲击的机械手。机械手(100)具有第1关节(12)及位于比第1关节(12)更靠基端侧位置的第2关节(14)。在第1关节(12)中组装有第1减速机(42),在第2关节(14)中组装有第2减速机(44)。第1减速机(42)的构成部件中的树脂所占体积比率大于第2减速机(44)的构成部件中的树脂所占体积比率。(The present invention has been made in view of the problems of the conventional robot hand, and an object thereof is to provide a robot hand capable of alleviating a shock at the time of contact. The manipulator (100) has a 1 st joint (12) and a 2 nd joint (14) located closer to the proximal end side than the 1 st joint (12). A1 st speed reducer (42) is incorporated in the 1 st joint (12), and a 2 nd speed reducer (44) is incorporated in the 2 nd joint (14). The volume ratio of resin in the component of the 1 st speed reducer (42) is greater than the volume ratio of resin in the component of the 2 nd speed reducer (44).)

机械手

本申请主张基于2019年8月21日申请的日本专利申请第2019-151112号的优先权。该日本申请的全部内容通过参考而援用于本说明书中。

技术领域

本发明涉及一种机械手。

背景技术

已知有一种具有多个关节的多关节机械手。本申请人在专利文献1中公开了一种具有多个关节的工业用机械手。该工业用机械手构成为如下:在地面上具有基座,第1~第6关节部与第1~第6臂从该基座交替连结。各关节部具有马达及减速机,各臂从马达及减速机接受动力从而能够以各关节部的轴心为中心进行旋转。

专利文献1:日本特开2011-005610号公报

针对具有多个关节的机械手,本发明人等获得了如下见解。

例如,可以考虑将多关节机械手用作在相同空间与人一起工作的协作机械手或进行引导等服务的服务机器人。在人的近处进行工作的机械手有时根据机械手的动作其可动部会与人或周围的物体接触。因此,优选尽量减轻接触时的冲击。可动部的质量大且刚性高的机械手在减轻可动部的接触时的冲击的方面不利。也可以考虑将可动部整体构成为低刚性,但此时还存在精度会过度下降的问题。

由此,本发明人等意识到从缓和接触时的冲击的观点出发以往的机械手还存在改善的余地。

发明内容

本发明是鉴于这种课题而完成的,其目的在于提供一种能够缓和接触时的冲击的机械手。

为了解决上述课题,本发明的一种实施方式的机械手为具有第1关节及位于比第1关节更靠基端侧位置的第2关节的机械手,其中,在第1关节组装有第1减速机,在第2关节组装有第2减速机,第1减速机的构成部件中的树脂所占体积比率大于第2减速机的构成部件中的树脂所占体积比率。

另外,以上构成要件的任意组合或将本发明的构成要件或表述在方法、系统等之间互相替换的方式也作为本发明的实施方式而有效。

根据本发明,提供一种能够缓和接触时的冲击的机械手。

附图说明

图1是概略地表示第1实施方式所涉及的机械手的侧视图。

图2是概略地表示图1的机械手的第1减速机的侧剖视图。

图3是概略地表示图1的机械手的第2减速机的侧剖视图。

图4是概略地表示图1的机械手的第3减速机的侧剖视图。

图5是概略地表示第2实施方式所涉及的机械手的侧视图。

图中:12-第1关节,14-第2关节,16-第3关节、28d-驱动部、42-第1减速机、44-第2减速机、46-第3减速机、56-第1输出部件、57-第2输出部件、58-第1主轴承,64-第2主轴承、80-第3输出部件、82-第3主轴承,90-被驱动部件,100、200-机械手。

具体实施方式

本发明人等从缓和接触时的冲击的观点对协作机械手进行了研究,获得了以下见解。为了减少接触时的冲击,可以考虑降低关节的刚性。为此,提高组装于关节的减速机的构成部件(润滑剂等液状或凝胶状的部件除外)中的树脂所占的体积比率(以下,称为“树脂比率”)非常有效。但是,若一律提高减速机的树脂比率,则机械手的定位精度会下降,其用途会受限。因此,本发明人等想到了提高位于机械手前端侧的关节的减速机的树脂比率,而降低相对位于基端侧的关节的减速机的树脂比率。通过根据关节的位置而改变减速机的树脂比率,能够缓冲并且能够获得实用精度。以下,根据实施方式对该思想的一例进行说明。

以下,根据优选实施方式并参考附图对本发明进行说明。在实施方式及变形例中,对相同或等同的构成要件及部件标注相同的符号,并适当省略重复说明。并且,在各附图中,为了便于理解,适当放大或缩小表示部件的尺寸。并且,在各附图中,省略对实施方式的说明并不重要的部件的一部分。

并且,包含第1、第2等编号的术语用于说明各种构成要件,该术语仅用于区分一个构成要件与其他构成要件的目的,构成要件并不受该术语的限定。并且,通过对符号标注“-A”、“-B”、“-C”来区分多个构成要件。

[第1实施方式]

以下,参考附图对第1实施方式所涉及的机械手100的结构进行说明。图1是概略地表示本实施方式所涉及的机械手100的侧视图。机械手100为从前端侧到基端侧之间具有经由多个关节连接的多个臂的多关节机械手。本实施方式的机械手100例示了与人协同工作的协作机械手,但本发明的机械手并不只限于此,能够适用于不与人分开而在人的附近进行工作的各种机器人中,例如能够适用于对人进行引导等的服务机器人或进行货物的搬运等的机器人台车中。本实施方式的机械手100具有关节10及臂20。

关节10包含第1关节12、第2关节14及第3关节16。第2关节14位于比第1关节12更靠基端侧的位置。第3关节16位于比第2关节14更靠基端侧的位置。在本实施方式中,第1关节12包括第1关节12-A及位于比第1关节12-A更靠基端侧位置的第1关节12-B。在本实施方式中,仅设置有一个第2关节14。在本实施方式中,第3关节16包括第3关节16-A、第3关节16-B及第3关节16-C。第3关节16-A位于比第3关节16-B更靠前端侧位置,第3关节16-B位于比第3关节16-C更靠前端侧位置。

臂20包括第1臂21、第2臂22、第3臂23、第4臂24、第5臂25及第6臂26。第1臂21连接于第1关节12-A的前端侧(输出侧)。第2臂22连接在第1关节12-A与第1关节12-B之间。第3臂23连接在第1关节12-B与第2关节14之间。第4臂24连接在第2关节14与第3关节16-A之间。第5臂25连接在第3关节16-A与第3关节16-B之间。第6臂26连接在第3关节16-B与第3关节16-C之间。第3关节16-C的基端侧连接于基座27,基座27固定于设置面Gf。

在第1关节12组装有第1马达32及第1减速机42。在第2关节14组装有第2马达34及第2减速机44。在第3关节16组装有第3马达36及第3减速机46。另外,各马达并不只限于组装在关节,有时也可以设置于远离关节的部位并经由驱动轴向各减速机传递动力。

以下,将第1马达32~第3马达36统称为马达30。将第1减速机42~第3减速机46统称为减速机40。若旋转驱动力从马达30输入到减速机40,则减速机40的输出部件进行减速旋转,从而使臂20以关节10的轴心为中心进行旋转。在机械手100中,以使安装于第1臂21的输出侧的工具29沿规定的轨迹移动的方式控制各臂20的旋转。

马达30只要是能够向减速机40输入旋转驱动力的马达即可,可以采用基于各种原理的马达。本实施方式的马达30为伺服马达。此时,具有小型且输出大、寿命较长且几乎不需要维护的优点。

减速机40的减速机构并不受特别限定。作为一例,减速机40可以是筒形、杯形、大礼帽形等挠曲啮合式减速机,也可以是中心曲柄型、分配型等偏心摆动型减速机,还可以是简单行星齿轮型减速机。第1减速机42、第2减速机44及第3减速机46可以是彼此不同的减速机构,也可以是相同类型的减速机构。

[第1减速机]

下面,对第1减速机42的结构进行说明。图2是表示第1减速机42的侧面剖视图。第1减速机42为利用了椭圆与正圆的差动的所谓的挠曲啮合式齿轮装置(波动型齿轮装置)。本实施方式的第1减速机42主要具备输入轴50、波动产生部51、波动产生部52、外齿轮53、内齿轮54、内齿轮55、第1输出部件56、轴承支承部63、第1主轴承58、外壳60、输入侧罩61及输入轴轴承62。

以下,将沿输入轴50的旋转中心线La的方向简称为“轴向”,将围绕该旋转中心线La的周向及径向分别简称为“周向”及“径向”。并且,将轴向的一侧称为输入侧(图中右侧),将另一侧(图中左侧)称为输入相反侧。

内齿轮54、55与外齿轮53啮合。内齿轮54、55包含内齿轮54及设置于比内齿轮54更靠输入侧的内齿轮55。在内齿轮54的输入相反侧及内齿轮55的输入侧设置有垫圈59c。第1输出部件56与内齿轮54的自转同步。轴承支承部63与内齿轮55的自转同步。第1主轴承58配置于第1输出部件56与轴承支承部63之间。轴承支承部63固定于未图示的外部部件。第1输出部件56与被驱动部件90连结。输入侧罩61通过螺栓B1固定于外壳60的输入侧的侧部。被驱动部件90与臂20连结(或者,由臂20构成),并且向臂20传递驱动力。

输入轴50与第1马达32的输出轴连结,并且通过第1马达32的驱动而旋转。输入轴50为中空的圆筒状的部件,其输入侧支承于配置于输入侧罩61的输入轴轴承62,其输入相反侧支承于配置于第1输出部件56的输入轴轴承62。输入侧的输入轴轴承62的外圈容纳于设置于输入侧罩61的凹部61b。输入相反侧的输入轴轴承62的外圈容纳于设置于第1输出部件56的凹部56e。

在输入轴50的外周设置有具有椭圆形外周面的波动产生部51、52。在波动产生部51、52的输入侧及输出侧设置有保持波动产生部51、52的保持架59b。波动产生部51、52包含波动产生部51及设置于比波动产生部51更靠输入侧位置的波动产生部52。波动产生部51、52嵌入于外齿轮53的主体的内侧位置。波动产生部51、52抵接于外齿轮53的内侧从而使外齿轮53沿半径方向挠曲以使其与内齿轮局部啮合,并且使内齿轮54、55与外齿轮53的啮合位置沿周向移动。

在本实施方式中,波动产生部51使外齿轮53与内齿轮54的啮合位置沿周向移动,波动产生部52使外齿轮53与内齿轮55的啮合位置沿周向移动。波动产生部51具有设置于输入轴50且外周形状大致呈椭圆状的起振体及配置于该起振体与外齿轮53之间的起振体轴承。波动产生部52具有与波动产生部51通用的起振体及配置于该起振体与外齿轮53之间的起振体轴承。

外齿轮53配置于内齿轮54、55的内侧,且在与波动产生部51、52抵接时沿径向挠曲的外周面具有外齿。内齿轮54、55包含内齿轮54及设置于比内齿轮54更靠输入侧位置的内齿轮55。内齿轮54与外齿轮53的外齿中的被波动产生部51挠曲的部位的外齿啮合。内齿轮55与外齿轮53的外齿中被波动产生部52挠曲的部位的外齿啮合。内齿轮54为中空圆盘状的部件,且在其内周面一体地设置有内齿54a。内齿轮55为中空圆盘状的部件,且在其内周面一体地设置有内齿55a。在本实施方式中,内齿轮54的齿数与外齿轮53的齿数相同,内齿轮55的齿数比外齿轮53的齿数多两个。内齿轮54及内齿轮55的齿数也可以根据所期望的特性而进行改变。

第1输出部件56为中空圆环状的部件,来自内齿轮54的动力传递到第1输出部件56。本实施方式的第1输出部件56的输入侧的侧部通过螺栓B2固定于内齿轮54的输入相反侧的侧部。通过如此构成,第1输出部件56与内齿轮54的自转同步运动。

外壳60为与内齿轮55形成为一体的中空圆筒状的部件。外壳60连结内齿轮55与轴承支承部63,将来自内齿轮55的动力传递至轴承支承部63。本实施方式的轴承支承部63为配置于第1输出部件56的径向外侧的中空圆环状的部件。轴承支承部63通过螺栓(未图示)固定于外壳60的输入相反侧的侧部。通过如此构成,轴承支承部63与内齿轮55的自转同步。

下面,对如上构成的本实施方式的第1减速机42的动作进行说明。若旋转动力从第1马达32传递至输入轴50,则设置于输入轴50的外周的波动产生部51及波动产生部52进行旋转。若波动产生部51及波动产生部52进行旋转,则使外齿轮53沿径向挠曲从而与内齿轮54、55局部啮合,并且使内齿轮54、55与外齿轮53的啮合位置沿周向移动。此时,内齿轮55与外齿轮53相对旋转相当于齿数差的量。具体而言,外齿轮53进行自转。另一方面,内齿轮54的齿数与外齿轮53的齿数相同,因此不产生相对旋转而与外齿轮53一体地旋转。即,外齿轮53的自转(减速旋转)从内齿轮54输出。其结果,减速旋转从内齿轮54经由第1输出部件56传递至被驱动部件90。

接着,对第1减速机42的树脂比率进行说明。若位于比第2关节14更靠机械手前端侧位置的第1减速机42的树脂比率低,则缓冲效果变小。因此,在本实施方式中,第1减速机42的树脂比率设为高于第2减速机44的树脂比率,在本实施方式中设为70%以上。在本实施方式中,树脂比率例如设为70%,而且为了实现这一点,作为一例,内齿轮54、内齿轮55、第1输出部件56、输入侧罩61、保持架59b、外壳60及轴承支承部63为由树脂制成的构成部件(以下,称为“树脂制构成部件”)。树脂制构成部件可以使用POM(polyacetal:聚氟乙烯树脂)、PEEK(polyetheretherketone:聚醚醚酮树脂)等各种树脂来制成。

树脂制构成部件所使用的树脂可以是含有玻璃纤维、碳纤维等强化纤维的树脂,也可以是不含强化纤维的树脂,还可以是在纸或布等基材中浸渗树脂并层叠的树脂。尤其,本实施方式的各构成部件所使用的树脂可以是掺和有导热性填料的树脂,作为该导热性填料,可举出纳米级填料、氧化铝、氮化铝等陶瓷粉末、铝、铜、石墨等金属粉末等。

在本实施方式中,起振体轴承的滚动体及外圈、外齿轮53、第1主轴承58、输入轴50、输入轴轴承62、垫圈59c、螺栓B1及螺栓B2为由金属材料制成的构成部件(以下,称为“金属制构成部件”)。金属制构成部件可以使用铁系金属、铜系金属、铝、镁、铍、钛等轻金属(比重为4以下或5以下的金属)等各种金属或它们的复合材料来制成。

有关树脂制构成部件及金属制构成部件的上述说明同样可以适用于后面叙述的第2减速机44及第3减速机46中。另外,各部件的体积可以通过计算而理论求出,也可以将测量对象部件沉入水中并根据其水位变化来进行测量。并且,减速机的构成部件中的树脂所占体积比率(树脂比率)为树脂制构成部件的体积在减速机的所有构成部件的合计体积中所占比率,但是,封入于减速机的内部空间的润滑剂不包含于减速机的构成部件中。并且,在减速机的输出部件(第1减速机42中为第1输出部件56)与机械手侧的被驱动部件90之间存在间隔件等时,在将该间隔件等包含于减速机的构成部件中的情况下还是未将该间隔件等包含于减速机的构成部件中的情况下,只要与权利要求中记载的条件一致,则视为包含于本发明的技术范围内。但是,在将间隔件等包含于减速机的构成部件中的情况下,在第1~第3减速机中均把间隔件等包含于构成部件的基础上比较树脂比率,而在将间隔件等未包含于构成部件中的情况下,在第1~第3减速机中均不把间隔件等包含于构成部件的基础上比较树脂比率。

[第2减速机]

接着,对第2减速机44的结构进行说明。在第2减速机44的附图及说明中,对与第1减速机42相同或等同的构成要件及部件标注相同的符号。适当省略与第1减速机42重复的说明,重点对与第1减速机42不同的结构进行说明。图3是表示第2减速机44的侧剖视图。在该例子中,第2减速机44也是挠曲啮合式齿轮装置。本实施方式的第2减速机44主要具备输入轴50、波动产生部51、波动产生部52、外齿轮53、内齿轮54、内齿轮55、第2输出部件57、轴承支承部63、第2主轴承64、外壳60、输入侧罩61及输入轴轴承62。这些构成部件与第1减速机42的相同符号的构成部件相对应,具有相同的特征。

在第2减速机44中,输入轴50与第2马达34的输出轴连结,并且通过第2马达34的驱动而旋转。在第1减速机42中,作为第1主轴承58使用滚动体为球体的球轴承,但在第2减速机44中,作为第2主轴承64使用交叉滚子轴承。

第2输出部件57对应于第1输出部件56。第2输出部件57的输入侧的侧部通过螺栓B2固定于内齿轮54的输入相反侧的侧部。第2输出部件57与被驱动部件90连结。在第2输出部件57与轴承支承部63之间配置有第2主轴承64。通过如此构成,第2输出部件57与内齿轮54的自转同步运动。

接着,对第2减速机44的树脂比率进行说明。若支承质量大于第1关节12的第2减速机44的树脂比率高,则机械手的定位精度会下降。并且,若位于比第3关节16更靠机械手的前端侧位置的第2减速机44的树脂比率低,则缓冲效果会变小。因此,在本实施方式中,第2减速机44的树脂比率设为低于第1减速机42的树脂比率且高于第3减速机46的树脂比率,在本实施方式中设为40%~60%的范围内。此时,在缓冲及维持精度的观点上有利。

在本实施方式的第2减速机44中,树脂比率例如设为50%,而且为了实现这一点,作为一例,内齿轮54、内齿轮55、保持架59b、外壳60及输入侧罩61为树脂制构成部件。并且,输入轴50、波动产生部51、波动产生部52、外齿轮53、第2输出部件57、第2主轴承64、输入轴轴承62、轴承支承部63、垫圈59c、螺栓B1及螺栓B2为金属制构成部件。即,第2减速机44与第1减速机42不同点在于第1输出部件56及轴承支承部63为金属制构成部件。

接着,对作用于主轴承的力矩进行说明。第1关节12-B支承第1臂21、第2臂22、第1关节12-A及工具29。并且,第2关节14支承第1臂21、第2臂22、第3臂23、第1关节12-A、第1关节12-B及工具29。即,第2关节14支承比第1关节12-B大相当于第3臂23及第1关节12-B的量的质量。

因此,与上述支承质量相应的力矩经由第1输出部件56作用于第1关节12-B的第1减速机42-B的第1主轴承58。并且,与上述支承质量相应的力矩经由第2输出部件57作用于第2关节14的第2减速机44的第2主轴承64。因此,作用于第2减速机44的支承第2输出部件57的第2主轴承64的力矩大于作用于第1减速机42-B的支承第1输出部件56的第1主轴承58的力矩。另外,作用于第1减速机42-A的支承第1输出部件56的第1主轴承58的力矩小于作用于第1减速机42-B的第1主轴承58的力矩。

[第3减速机]

接着,对第3减速机46的结构进行说明。在第3减速机46的附图及说明中,对与第1减速机42相同或等同的构成要件及部件标注相同的符号。适当省略与第1减速机42重复的说明,重点对与第1减速机42不同的结构进行说明。图4是表示第3减速机46的侧剖视图。

第3减速机46为所谓的分配式偏心摆动型减速机。第3减速机46主要具备输入齿轮70、输入轴72、外齿轮74、内齿轮76、轮架78、第3输出部件80、外壳81、主轴承82、主轴承83、滚子轴承73、轮架销75及油封84。

多个输入齿轮70配置于内齿轮76的中心轴线La周围。图4中仅示出了一个输入齿轮70。输入齿轮70设置成,被插入于其中央部的输入轴72支承,并且能够与输入轴72一体地旋转。输入齿轮70与设置于中心轴线La上的第3马达36的输出轴36a的外齿部36b啮合。通过第3马达36的输出轴36a的旋转,输入齿轮70与输入轴72一体地旋转。

第3减速机46的输入轴72在从内齿轮76的中心轴线La偏离的位置上沿周向隔着间隔配置有多根(例如,三根)。在图4中仅示出一个输入轴72。在各输入轴72上沿轴向排列设置有偏心相位彼此偏离180°的两个偏心体72a。

在偏心体72a的外周,经由滚子轴承73组装有两个外齿轮74。各外齿轮74与内齿轮76内啮合。各外齿轮74的结构除了偏心相位不同以外均相同。外齿轮74分别对应于各个偏心体72a而单独设置。

轮架78配置于外齿轮74的输入侧的侧部。第3输出部件80配置于外齿轮74的输入相反侧的侧部。轮架78及第3输出部件80呈圆盘状,并且经由输入轴轴承71将输入轴72支承为旋转自如。

轮架78与第3输出部件80经由轮架销75连结在一起。轮架销75在从外齿轮74的轴心沿径向偏离的位置上沿轴向贯穿多个外齿轮74。本实施方式的轮架销75与第3输出部件80形成为一体。轮架销75围绕内齿轮76的中心轴线La隔着规定的间隔设置有多个。在本实施方式中,在周向上以120°间隔设置有三个轮架销75。

轮架销75通过螺栓B5固定于轮架78。轮架销75连结轮架78与第3输出部件80。轮架销75贯穿形成于外齿轮74的轮架销孔74b。

第3输出部件80为向被驱动部件90输出旋转动力的输出部件。外壳81为固定于支承第3减速机46的外部部件的被固定部件。第3输出部件80经由主轴承82及主轴承83旋转自如地支承于外壳81。

外壳81整体呈筒状,在其内周部设置有内齿轮76。内齿轮76与外齿轮74啮合。本实施方式的内齿轮76由与壳体81一体化的内齿轮主体及旋转自如地支承于该内齿轮主体且构成该内齿轮76的内齿的外销76a(销部件)构成。内齿轮76的内齿数(外销76a的数量)稍多于外齿轮74的外齿数(在该例子中,仅多出一个)。

外齿轮74设置有供轮架销75贯穿的轮架销孔74b及与滚子轴承73抵接的输入轴孔74c。轮架销孔74b及输入轴孔74c从外齿轮74的中心偏离设置。

轮架销孔74b对应于轮架销75而设置有多个。在该例子中,在周向上以120°间隔设置有三个轮架销孔74b。轮架销75并未与第3减速机46的轮架销孔74b接触。输入轴孔74c对应于输入轴72而设置有多个,并且是供偏心体72a插入的圆形孔。在该例子中,在周向上以120°间隔设置有三个输入轴孔74c。

主轴承82、83例示了第3主轴承。主轴承82、83包括主轴承82及设置于比主轴承82更靠输入相反侧位置的主轴承83。主轴承82配置于轮架78与外壳81之间。主轴承83配置于第3输出部件80与外壳81之间。主轴承82、83的内圈分别形成于轮架78及第3输出部件80的外周。

油封84设置于第3输出部件80与外壳81之间。

接着,对上述结构的第3减速机46的动作进行说明。若第3马达36的输出轴36a进行旋转,则旋转动力从输出轴36a分配到多个输入齿轮70,各输入齿轮70以相同的相位进行旋转。若各输入齿轮70进行旋转,则输入轴72的偏心体72a以通过输入轴72的旋转中心线为中心进行旋转,并且该偏心体72a使外齿轮74摆动。若外齿轮74进行摆动,则外齿轮74与内齿轮76的啮合位置依次偏离,使得外齿轮74及内齿轮76中的一个齿轮自转。输入轴72的旋转以对应于外齿轮74与内齿轮76之间的齿数差的减速比得到减速,并从第3输出部件80输出至被驱动部件90。

接着,对第3减速机46的树脂比率进行说明。若在机械手的基端侧支承大质量的第3减速机46的树脂比率相对较低,则机械手的定位精度会下降。因此,在本实施方式中,第3减速机46的树脂比率设为低于第2减速机44的树脂比率,在本实施方式中设为20%以下。此时,机械手的基端侧的刚性得到提高,在维持精度的观点上有利。

在本实施方式的第3减速机46中,树脂比率例如设为2%,而且为了实现这一点,作为一例,油封84为树脂制构成部件。并且,输入齿轮70、输入轴72、外齿轮74、内齿轮76、轮架78、第3输出部件80、外壳81、主轴承82、主轴承83、滚子轴承73、轮架销75及垫圈类为金属制构成部件。

接着,对作用于主轴承的力矩进行说明。第3关节16-A支承第1臂21、第2臂22、第3臂23、第4臂24、第2关节14、第1关节12-A、第1关节12-B及工具29。即,第3关节16-A支承比第2关节14大相当于第4臂24及第2关节14的量的质量。因此,与上述支承质量相应的力矩经由第3输出部件80作用于第3关节16-A的第3减速机46的主轴承83(第3主轴承)。因此,作用于支承第3输出部件80的主轴承83(第3主轴承)的力矩大于作用于支承第2输出部件57的第2主轴承64的力矩。

另外,作用于第3关节16-B的主轴承83(第3主轴承)的力矩与作用于第3关节16-A的主轴承83(第3主轴承)力矩相比仅大与第3关节16-A及第5臂25的质量相对应的量。并且,作用于第3关节16-C的主轴承83(第3主轴承)的力矩与作用于第3关节16-B的主轴承83(第3主轴承)的力矩相比仅大与第3关节16-B及第6臂26的质量相对应的量。在这种情况下,与大力矩作用于树脂比率高且刚性低的减速机的主轴承的情况相比,能够减小由力矩引起的精度的下降。

如上所述,第1减速机42的与被驱动部件连结的第1输出部件56由树脂制成。此时,能够容易降低机械手100的前端侧的刚性,并且还有利于轻型化。并且,第2减速机44的与被驱动部件连结的第2输出部件57及第3减速机46的与被驱动部件连结的第3输出部件80由金属制成。此时,能够抑制机械手100的定位精度的下降。即,在前端侧的刚性及定位精度的方面能够实现良好的平衡。

第2输出部件57可以由与第3输出部件80相同的金属制成,但在本实施方式中,第2输出部件57由与第3输出部件80不同的金属制成。由于与第2输出部件57相比更大的力矩作用于第3输出部件80,因此,相应地,第3输出部件80优选使用杨氏模量比第2输出部件57的杨氏模量更高的金属。例如,第2输出部件57可以由铝等第1金属制成,第3输出部件80可以由钢等杨氏模量比第1金属的杨氏模量更高的第2金属制成。此时,能够提高机械手100的基端侧的刚性并且能够抑制定位精度的下降。此时,由于在机械手的基端侧支承大质量的减速机的输出部件的杨氏模量高,因此在维持机械手的精度的观点上有利。

根据如此构成的本实施方式的机械手100,能够降低位于前端侧的关节的刚性并且能够提高位于基端侧的关节的刚性。因此,在使缓冲(安全性提高)及维持定位精度平衡的观点上有利,能够提供适于无需与人分开而在人的附近进行工作的机械手。

[第2实施方式]

接着,对第2实施方式所涉及的机械手200进行说明。在第2实施方式的附图及说明中,对与第1实施方式相同或等同的构成要件及部件标注相同的符号。适当省略与第1实施方式重复的说明,重点对与第1实施方式不同的结构进行说明。

图5是概略地表示第2实施方式所涉及的机械手200的侧视图。机械手200为水平多轴型机械手(SCARA型机械手)。机械手200具有基座27、关节10、臂20及升降单元28。基座27固定于设置面Gf,是从设置面Gf向上方延伸的筒状的部分。关节10包括第1关节12、位于比第1关节12更靠基端侧位置的第2关节14。第2关节14设置于基座27的上端。

臂20包括连接于第1关节12的前端侧的第1臂21及连接在第1关节12与第2关节14之间的第2臂22。升降单元28设置于第1臂21的前端侧。升降单元28具有直动轴28b及驱动直动轴28b升降的驱动部28d。驱动部28d例如能够由马达及滚珠丝杠机构构成。在直动轴28b的下端安装有工具29。

在第1关节12组装有第1马达32及第1减速机42。在第2关节14组装有第2马达34及第2减速机44。第1马达32及第2马达34具有与第1实施方式的第1马达32及第2马达34相同的结构及特征。第1减速机42及第2减速机44具有与第1实施方式的第1减速机42及第2减速机44相同的结构及特征。

接着,对上述结构的机械手200的动作进行说明。在机械手200中,若旋转驱动力从第1马达32输入到第1减速机42,则第1输出部件56进行减速旋转。通过第1输出部件56的旋转,第1臂21被驱动,第1臂21以第1关节12的轴心J1为中心进行旋转。并且,若旋转驱动力从第2马达34输入到第2减速机44,则第2输出部件57进行减速旋转。通过第2输出部件57的旋转,第2臂22被驱动,第2臂22以第2关节14的轴心J2为中心进行旋转。机械手200控制各臂20的旋转及直动轴28b的升降位置以使工具29沿规定的轨迹移动。如此,本发明能够适用于各种形式的机械手中。

根据本实施方式,能够发挥与第1实施方式相同的作用效果。

以上,对本发明的实施方式的例子进行了详细说明。上述实施方式均只不过示出了用于实施本发明中的具体例。实施方式的内容并不用于限定本发明的技术范围,在不脱离权利要求书中限定的本发明的思想的范围内,能够进行构成要件的变更、追加、删除等多种设计变更。在上述实施方式中,针对能够进行这种设计变更的内容,标注“实施方式的”“实施方式中”等标记来进行了说明,但并不意味着没有这种标记的内容就不允许设计变更。并且,在附图的截面上标注的阴影线并不限定标注有阴影线的对象的材质。

以下,对变形例进行说明。在变形例的附图及说明中,对与实施方式相同或等同的构成要件及部件标注相同的符号。适当省略与实施方式重复的说明,重点对与实施方式不同的结构进行说明。

[变形例]

在第1实施方式的说明中,作为树脂制构成部件进行说明的部件的一部分也可以是金属制构成部件。并且,在第1实施方式的说明中,作为金属制构成部件进行说明的部件的一部分也可以是树脂制构成部件。即,只要第1减速机42、第2减速机44及第3减速机46能够实现所期望的树脂比率,则各减速机的构成部件中哪些构成部件设为树脂制而哪些构成部件设为金属制并不受特别限定。并且,第1减速机42、第2减速机44及第3减速机46的树脂比率并不只限于实施方式中所记载的值,只要第1减速机42的树脂比率大于第2减速机44的树脂比率且第2减速机44的树脂比率大于第3减速机46的树脂比率即可,可以进行适当选择。

在像第1实施方式的机械手100那样具有三个以上的关节时,优选各关节的减速机的树脂比率随着从基端侧朝向前端侧而变大。但是,也可以包含树脂比率相同的减速机,或者关于一部分减速机,也可以使基端侧的减速机的树脂比率大于前端侧的减速机的树脂比率。即,只要至少一个前端侧的减速机的树脂比率大于至少一个基端侧的减速机的树脂比率即可。

在第1实施方式的说明中,示出了第1减速机42及第2减速机44为挠曲啮合式齿轮装置而第3减速机46为偏心摆动型齿轮装置的例子,但是本发明并不只限于此。各减速机的减速机构并不受特别限定,例如,第1减速机42及第2减速机44中的一个或两者也可以是偏心摆动型齿轮装置,第3减速机46也可以是挠曲啮合式齿轮装置。

上述各变形例也发挥与第1实施方式相同的作用效果。

上述各实施方式与变形例的任意组合也作为本发明的实施方式而有效。通过组合而产生的新的实施方式兼具所组合的各实施方式及变形例各自的效果。

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