工業用機械手的手腕結構的製作方法

2023-05-04 09:32:16 2

工業用機械手的手腕結構的製作方法
【專利摘要】本發明提供一種工業用機械手的手腕結構，其具備將第二手腕用馬達的動力傳遞到第二手腕單元的第二手腕用動力傳遞部、將第三手腕用馬達的動力傳遞到第三手腕單元的第三手腕用動力傳遞部。第二手腕用動力傳遞部具有雙曲面齒輪組件、在第三手腕用馬達的側方與第一軸線平行地延伸設置的驅動軸、使第二手腕用馬達的旋轉減速地傳遞到驅動軸的第一減速部、使驅動軸的旋轉減速地傳遞到第二手腕用小齒輪的第二減速部，第三手腕用動力傳遞部具有雙曲面齒輪組件、使第三手腕用馬達的旋轉減速地傳遞到第三手腕用小齒輪的第三減速部。
【專利說明】工業用機械手的手腕結構

【技術領域】
[0001]本發明涉及具備具有三轉動軸的自由度的手腕單元的工業用機械手的手腕結構。

【背景技術】
[0002]以往，已知有下述工業用機械手的手腕結構:具備第一手腕單元、能旋轉地支撐在第一手腕單元的前端部的第二手腕單元、以及能旋轉地支撐在第二手腕單元的前端部的第三手腕單元，將設在第一手腕單元的第二手腕用馬達及第三手腕用馬達的動力分別通過具有小齒輪與內齒輪的雙曲面齒輪組件傳遞到第二手腕單元及第三手腕單元。例如，在專利第4233578號公報(JP4233578B)記載的手腕結構中，將第二手腕用馬達配置在比第三手腕用馬達靠第一手腕單元的前端側，將第二手腕用馬達的動力通過一組平齒輪輸入第二手腕用小齒輪。
[0003]然而，為了驅動第二手腕單元，需要比驅動第三手腕單元大的驅動轉矩。因此，一般較大地設定從第二手腕用馬達到第二手腕單元的動力傳遞路徑的減速比。但是，在JP4233578B記載的手腕結構中，由於將第二手腕用馬達的動力只通過一組平齒輪輸入第二手腕用小齒輪，因此，為了得到充分的減速比，需要增大雙曲面齒輪組件的減速比，當增大雙曲面齒輪組件的減速比時，存在動力的傳遞效率下降之類的問題。


【發明內容】

[0004]本發明的工業用機械手的手腕結構具備沿第一軸線方向延伸且能繞第一軸線旋轉地設置的第一手腕單元、能繞第二軸線旋轉地支撐在第一手腕單元的前端部的第二手腕單元、能繞第三軸線旋轉地支撐在第二手腕單元的前端部的第三手腕單元、設在第一手腕單元上且具有與第一軸線平行地延伸的輸出軸的第二手腕用馬達、設在第一手腕單元上且具有與第一軸線平行地延伸的輸出軸的第三手腕用馬達、將第二手腕用馬達的動力傳遞到第二手腕單元的第二手腕用動力傳遞部、以及將第三手腕用馬達的動力傳遞到第三手腕單元的第三手腕用動力傳遞部。第三手腕用馬達配置在比第二手腕用馬達靠上述第一手腕單元的前端側。第二手腕用動力傳遞部具有能以與第一軸線平行的軸線為中心旋轉地設在第一手腕單元上的第二手腕用小齒輪、能以第二軸線為中心旋轉地設在第一手腕單元上且具有與第二手腕用小齒輪嚙合的第二手腕用大齒輪的第二手腕用雙曲面齒輪組件、在第三手腕用馬達的側方與第一軸線平行地延伸設置的驅動軸、使第二手腕用馬達的旋轉減速地傳遞到驅動軸的第一減速部、以及使驅動軸的旋轉減速地傳遞到第二手腕用小齒輪的第二減速部。第三手腕用動力傳遞部具有能以與第一軸線平行的軸線為中心旋轉地設在第一手腕單元上的第三手腕用小齒輪、能以第二軸線為中心旋轉地設在第一手腕單元上且具有與第三手腕用小齒輪嚙合的第三手腕用大齒輪的第三手腕用雙曲面齒輪組件、以及使第三手腕用馬達的旋轉減速地傳遞到第三手腕用小齒輪的第三減速部。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0005]本發明的目的、特徵及優點通過與附圖相關的以下的實施方式的說明變得更明確。在該附圖中，
[0006]圖1是表示本發明的實施方式的工業用機械手的手腕結構的內部結構的主視圖。
[0007]圖2是表示本發明的實施方式的工業用機械手的手腕結構的內部結構的側視圖。
[0008]圖3是表示應用本發明的實施方式的手腕結構的工業用機械手的一個例子的側視圖。
[0009]圖4是表示應用本發明的實施方式的手腕結構的工業用機械手的一個例子的側視圖。
[0010]圖5是從斜後方觀察構成本發明的實施方式的手腕結構的第一手腕單元的立體圖。
[0011]圖6是圖1的V1-VI線剖視圖。
[0012]圖7是表示構成本發明的實施方式的手腕結構的第三手腕用伺服馬達的安裝部的結構的圖。
[0013]圖8是表示構成本發明的實施方式的手腕結構的第二手腕用伺服馬達的安裝部的結構的圖。
[0014]圖9是表示圖6的變形例的圖。

【具體實施方式】
[0015]下面，參照圖1?圖9說明本發明的實施方式。圖1及圖2分別是表示本發明的實施方式的工業用機械手的手腕結構100的內部結構的主視圖及側視圖。圖3及圖4是表示應用該手腕結構100的工業用機械手IA及IB的一個例子的側視圖。
[0016]首先，說明工業用機械手1A、1B的結構。圖3、4所示的工業用機械手1A、IB是具有正交六軸的自由度的機械手。特別地，圖3表示作為最終軸的手腕單元，具備焊接炬2的弧光焊接用機械手1A，圖4表示作為最終軸的手腕單元，具備手工具3的操縱機械手1B。如圖3所示，在焊接炬2上連接捆綁了信號電纜、電源電纜、焊絲、氣管、電線導管等的線條體
4。另一方面，如圖4所示，在手工具3上連接捆綁了信號電纜、電源電纜及空氣配管等的線條體4。
[0017]在圖3、4中，基座6能以沿上下方向延伸的軸線為中心旋轉，上臂7能轉動地支撐在基座6上。前臂8能轉動地支撐在上臂7的前端部，手腕結構100支撐在前臂8的前端部。基座6、上臂7與前臂8以三轉動軸的自由度轉動。另外，圖3、4的工業用機械手1A、IB除了作為終端操作裝置的第三手腕單元12的形態、連接在第三手腕單元12上的線條體4的結構、輸送線條體4的送給裝置5的結構在兩者不同這一點外，其他部分相同。即，基座
6、上臂7與前臂8的結構在兩者中相同。
[0018]手腕結構100包括第一手腕單元10、第二手腕單元11及第三手腕單元12，具有三轉動軸的自由度。第一手腕單元10能繞沿長度方向延伸的第一軸線LI旋轉地支撐在前臂8的前端部。第二手腕單元11能繞與第一軸線LI相交的第二軸線L2旋轉地支撐在第一手腕單元10的前端部。第三手腕單元12能繞與第二軸線L2相交的第三軸線L3轉動地支撐在第二手腕單元11的前端部。
[0019]第一軸線L1、第二軸線L2與第三軸線L3在一點相交，手腕結構100為軸向排列手腕的結構。由此，如圖2所示，第一軸線LI與第三軸線L3位於同一軸線上，能夠減小第一手腕10旋轉時其他手腕單元11、12的幹涉半徑。另外，能夠實現旋轉平衡好、控制性好的手腕結構100。構成以上的工業用機械手1A、1B的各個驅動單元由與各個驅動單元對應的伺服馬達驅動。伺服馬達根據來自未圖示的機械手控制裝置的指令被控制，由此，機械手IAUB能夠得到規定的位置及姿勢。
[0020]接著，對手腕結構100的結構進行說明。另外，在以下，為了方便說明，如圖1、2所示定義上下方向、前後方向及左右方向，根據該定義說明各部的結構。如圖1、2所示，第一手腕單元10在前後方向上延伸，其後端部能旋轉地支撐在前臂8的前端部。在前臂8上設有用於以規定的減速比對第一手腕單元10減速地使其旋轉的未圖示的伺服馬達與減速機構。減速機構以其輸出部與第一軸線LI同軸地旋轉的方式收納在前臂8上，通過減速機構，第一手腕單元10以第一軸線LI為中心被旋轉驅動。
[0021]第一手腕單元10具有通過沿與第一軸線LI垂直的鉛垂方向延伸的安裝面SA —體地連結的前側殼體1A與後側殼體10B，在各殼體10AU0B的內側形成收納空間SP1、SP2。在後側的收納空間SP2中配置驅動第二手腕單元11的伺服馬達13、驅動第三手腕單元12的伺服馬達14。伺服馬達14配置在伺服馬達13的前側。
[0022]各伺服馬達13、14的輸出軸13a、14a分別與第一軸線LI平行地向前方突出。伺服馬達13位於比伺服馬達14靠上方,輸出軸13a在第一軸線LI的上方延伸，輸出軸14a在第一軸線LI的下方延伸。換言之，伺服馬達13、14的輸出軸13a、14a以相對於包括第一軸線LI與第二軸線L2的平面大致為面對稱的方式偏離地定位，伺服馬達13、14在包括第一軸線LI與第二軸線L2的平面的兩側，以在前後偏離的狀態並且局部重合的狀態互相併列設置。
[0023]這樣，通過將第二手腕用馬達13配置在第一手腕單元10的基端側(後側)，將第三手腕用馬達14配置在第一手腕單元10的前端側(前側)，從第一軸線LI方向(前方或後方)觀察，能夠使兩個馬達13、14局部重合地配置。由此，能夠較小地抑制與第一軸線LI垂直的第一手腕單元10的軸直角截面積。
[0024]在前側的收納空間SPl中設有以規定的減速比對伺服馬達13的旋轉速度進行減速的雙曲面齒輪組件15、以規定的減速比對伺服馬達14的旋轉速度進行減速的雙曲面齒輪組件20。各雙曲面齒輪組件15、20分別具有由伺服馬達13、14旋轉驅動的小齒輪(原動側小齒輪)16、21、分別與小齒輪16、21嚙合的內齒輪(從動側大齒輪)17、22。
[0025]小齒輪16設置於在第一軸線LI的上方沿前後方向延伸的軸部160的前端部，小齒輪21設置於在第一軸線LI的下方與第一軸線LI平行地延伸的軸部210的前端部。小齒輪16 (軸部160)通過設在前後兩端部的軸承18a、18b (圓錐滾子軸承)及安裝於軸承18a、18b之間的滾針軸承18c，能以與第一軸線LI平行的軸線L16為中心旋轉地支撐在前側殼體1A上。小齒輪21(軸部210)也同樣通過設在前後兩端部的軸承23a、23b (圓錐滾子軸承)及安裝於軸承23a、23b之間的滾針軸承23c，能以與第一軸線LI平行的軸線L21為中心旋轉地支撐在前側殼體1A上。
[0026]分別通過軸承螺母18d、23d沿軸向對軸承18a、18b及軸承23a、23b施加預壓，使小齒輪16、21的旋轉精度為最佳狀態地能旋轉地支撐小齒輪16、21。通過在前後一對的軸承18a、18b及23a、23b之間設置滾針軸承18c及23c，即使是超過預壓的外力進行作用，難以利用軸承18a、18b及23a、23b進行穩定的支撐的場合，也能利用滾針軸承18c、23c良好地支撐小齒輪16、21。另外，也能代替滾針軸承18c、23c使用套筒。
[0027]在前側殼體1A的前端部，分別能以第二軸線L2為中心旋轉地設有小齒輪16嚙合的內齒輪17與小齒輪21嚙合的內齒輪22。內齒輪17直徑比內齒輪22大，在內齒輪17的右側配置內齒輪22。小齒輪16形成為齒向右方扭轉的狀態,小齒輪21在齒向與小齒輪16不同的方向(左方)扭轉的狀態下形成。這樣，通過分別對稱、即互相反向對置地形成兩個小齒輪16、21的齒形，能將兩個小齒輪16、21配置於在與第二軸線L2垂直的軸直角方向上對稱地偏離中心的位置。
[0028]如圖2所示，小齒輪16、21與內齒輪17、22的位置關係由墊片調整。即，利用配置在軸承18a、23a的前側的SMl調整小齒輪16、21的前後方向的位置，利用配置在軸承19及軸承32a的右方的墊片SM2調整內齒輪17、22的左右方向的位置。由此，能夠調整小齒輪
16、21與內齒輪17、22之間的齒隙及齒接觸。
[0029]內齒輪17 —體地連結在第二手腕單元11上。內齒輪17通過軸承19能旋轉地支撐在第一手腕單元10內，利用內齒輪17的旋轉，第二手腕單元11以第二軸線L2為中心被旋轉驅動。
[0030]在第二手腕單元11上，以第二軸線L2為旋轉中心設有傘齒輪31。傘齒輪31的軸部沿第二軸線L2在左右方向上延伸，內齒輪22的內周面與該軸部花鍵結合。傘齒輪31的軸部通過左右一對的軸承32a、32b能旋轉地支撐在內齒輪17的內側，傘齒輪31以第二軸線L2為中心與內齒輪22 —體地旋轉。
[0031]在第三手腕單元12上，以第三軸線L3為旋轉中心設有傘齒輪33。傘齒輪33與傘齒輪31嚙合，利用內齒輪22的旋轉，傘齒輪33藉助於傘齒輪31旋轉。由此，第三手腕單元12以第三軸線L3為中心被旋轉驅動。傘齒輪31的外徑比傘齒輪33的外徑大，在從傘齒輪31向傘齒輪33傳遞動力時，傘齒輪33的旋轉速度增加。
[0032]在第三手腕單元12的前端部形成安裝面12a，在安裝面12a上能裝卸地安裝與作業內容相應的配件AT (圖3的焊接炬2、圖4的手工具3等)。本實施方式的手腕結構100具有三軸方向的自由度，因此，能自如地改變配件AT的位置及姿勢。在該場合，從第二軸線L2到配件AT的中心的距離比從第三軸線L3到配件AT的中心的距離長，因此，為了驅動第二手腕單元11，需要比驅動第三手腕單元12大的驅動轉矩。即，需要增大第二手腕用馬達13的減速比。若想要只利用雙曲面齒輪組件15得到該減速比，則雙曲面齒輪組件15的減速比變大，動力的傳遞效率下降。在本實施方式中，考慮這一點如下那樣構成手腕結構100。
[0033]如圖1所示，手腕結構100具有將第二手腕用伺服馬達13的動力傳遞到第二手腕單元11的第二手腕用動力傳遞部50、將第三手腕用伺服馬達14的動力傳遞到第三手腕單元12的第三手腕用動力傳遞部55。
[0034]第二手腕用動力傳遞部50具有雙曲面齒輪組件15、設在伺服馬達13與雙曲面齒輪組件15之間的第一減速部RGl及第二減速部RG2。在伺服馬達14的上方，沿前後方向延伸設置有驅動軸51，在驅動軸51的前後兩端部安裝平齒輪52、53。驅動軸51通過前後一對的軸承51a、51b能以與第一軸線LI平行的軸線為中心旋轉地支撐在後側殼體1B上。另外，在軸承51a的後方及軸承51b的前方分別設有油封51c、51d，防止軸承51a、51b的潤滑油浸入伺服馬達14側。
[0035]平齒輪53與伺服馬達13的輸出軸13a嚙合，伺服馬達13的旋轉通過平齒輪53傳遞到驅動軸51。平齒輪53直徑比輸出軸13a大，輸出軸13與平齒輪53構成第一減速部RGl0伺服馬達13的旋轉利用第一減速部RGl以規定的減速比減速，驅動軸51以比伺服馬達13低的速度旋轉。
[0036]驅動軸51的前端部向前側殼體1A內突出，平齒輪52配置在前側殼體1A內。在小齒輪16的軸部160的後端部安裝能以軸線L16為中心旋轉的平齒輪54。平齒輪52與平齒輪54嚙合，驅動軸51的旋轉通過平齒輪52、54傳遞到小齒輪16。平齒輪54直徑比平齒輪52大，平齒輪52、54構成第二減速部RG2。驅動軸51的旋轉利用第二減速部RG2以規定的減速比減速，小齒輪16以比驅動軸51低的速度旋轉。
[0037]這樣，第二手腕用伺服馬達13的旋轉通過兩組減速部RG1、RG2傳遞到小齒輪16。由此，能夠不使雙曲面齒輪組件15的減速比過大地使第二手腕單元11以規定的驅動轉矩旋轉。例如，能夠將第一減速部RGl及第二減速部RG2的減速比分別設定為1: 1.5?1:4，將雙曲面齒輪組件15的減速比設定為1:8?1:20。第一減速部RGl及第二減速部RG2的減速比的分配在各自的搭載部位的結構上，應選擇最適的值，例如，第一減速部RGl也能夠為1:1.5，第二減速部RG2為1:4。其結果，能夠將雙曲面齒輪組件15的減速比抑制為20以下。即，能夠防止雙曲面齒輪組件15的減速比過大，防止傳遞效率下降。
[0038]第三手腕用動力傳遞部55具有雙曲面齒輪組件20、一對傘齒輪31、33、設在伺服馬達14與雙曲面齒輪組件20之間的第三減速部RG3。在小齒輪21的軸部210的後端部，能以軸線L21為中心旋轉地安裝平齒輪56。平齒輪56與伺服馬達14的輸出軸14a嚙合，伺服馬達14的旋轉通過平齒輪56傳遞到小齒輪21。平齒輪56直徑比輸出軸14a大，輸出軸14a與平齒輪56構成第三減速部RG3。伺服馬達14的旋轉利用第三減速部RG3以規定的減速比減速，小齒輪21以比伺服馬達14低的速度旋轉。
[0039]第三手腕用伺服馬達14的旋轉通過一組減速部RG3傳遞到小齒輪21。第三軸線L3與配件AT的中心軸的距離小，第三手腕單元12不需要第二手腕單元11那樣大的驅動轉矩。因此，即使減速部RG3是一組，也能不使雙曲面齒輪組件20的減速比過大地以規定的驅動轉矩使第三手腕單元12旋轉。例如，能夠將第三減速部RG3的減速比設定為1:3?1:5，將雙曲面齒輪組件15的減速比設定為1:10?1:20。其結果，能夠將雙曲面齒輪組件15的減速比抑制為20以下。即，能夠防止雙曲面齒輪組件20的減速比過大，防止傳遞效率下降。
[0040]圖5是從斜後方觀察第一手腕單元10的立體圖。如圖5所示，在第一手腕單元10 (後側罩10B)的後端部沿第一軸線LI開有貫通孔41，在貫通孔41的後方配置用於對第一手腕單元10的旋轉進行減速的未圖示的減速機構。在減速機構的輸出部形成空心孔，連接在伺服馬達13、14的連接器上的控制電纜插通空心孔。由此，吸收第一手腕單元10繞第一軸線LI旋轉時的電纜的扭轉，能夠防止斷線等電纜的損傷。在第一手腕單元10上能裝卸地安裝有罩42。通過安裝罩42，能夠容易地在伺服馬達13、14的連接器上裝卸控制電纜。
[0041]另外，例如如圖4所示，沿控制電纜配設連接在相當於第三手腕單元12的手工具3上的線條體4，也能夠將設在線條體4的端部的連接器連接在第三手腕單元12的手腕凸緣的連接器上。由此，能夠防止沿手腕單元10?12配設的線條體4露出到外部，能夠實現線條體4的動作穩定，並且，幹涉半徑小的線條體4的配線處理結構。
[0042]圖6是表示第一手腕單元10的前後殼體10AU0B的安裝面SA的結構的圖(圖1的V1-VI線剖視圖)，表示平齒輪52、平齒輪54及伺服馬達14的輸出軸14a、平齒輪56的位置關係。如圖6所示，構成第二減速部RG2的小徑的平齒輪52配置在大徑的平齒輪54的左方，構成第三減速部RG3的小徑的輸出軸14a配置在大徑的平齒輪56的左方。另外，平齒輪52及平齒輪54配置在輸出軸14a及平齒輪56的上方，平齒輪56的軸線L21比平齒輪54的軸線L16向右方偏離。
[0043]如圖5、6及後述的圖9所示，在後側殼體1B的前端部及前側殼體1A的後端部分別設有凸緣部FL，在一方的凸緣部FL上開有貫通孔43a，在另一方的凸緣部FL上形成螺紋孔43b (陰螺紋部)。S卩，在後側殼體1B的右端部及前側殼體1A的左端部分別開有貫通孔43a，與之對應地，在前側殼體1A的右端部及後側殼體1B的左端部分別形成螺紋孔43b。
[0044]如圖5、9所示，螺釘44從後方插通右側的貫通孔43a，螺釘44與螺紋孔43b螺紋結合。如圖2、9所示，螺釘45從前方插通左側的貫通孔43a，螺釘45與螺紋孔43b螺紋結合。由此，將前側殼體1A連結在後側殼體1B上。貫通孔43a的直徑比螺釘44、45的直徑大，因此，前側殼體1A能以螺釘44、45與貫通孔43a的徑向的間隙沿安裝面SA上相對於後側殼體1B移動。
[0045]其結果，如圖6所示，例如能夠使後側殼體1B沿箭頭A方向相對於前側殼體1A相對移動，由此，能調整支撐在前側殼體1A上的平齒輪54與支撐在後側殼體1B上的平齒輪52的中心間的距離Λ LI及支撐在前側殼體1A上的平齒輪56與支撐在後側殼體1B上的伺服馬達14的輸出軸14a的中心間的距離Λ L2。通過這樣調整中心間距離Λ L1、AL2，能夠減小第二減速部RG2及第三減速部RG3的齒隙。在此，通過正確地設置伺服馬達14的輸出軸14a及平齒輪52、54、56在第一手腕單元10的前後殼體10AU0B的安裝面SA內的位置，高精度地形成伺服馬達14的輸出軸14a及平齒輪52、54、56，能高精度地對第一手腕單元10的前後殼體10AU0B間的相對位置進行定位，也能夠維持與機械手的運動相關的尺寸精度。
[0046]本實施方式的手腕結構100能分別調整伺服馬達13、14的安裝位置。圖7是表示第三手腕用伺服馬達14的安裝部的結構的圖，圖8是表示第二手腕用伺服馬達13的安裝部的結構的圖。
[0047]如圖1、7所示，在後側殼體1B上設置馬達支撐部61，在馬達支撐部61的後端部形成與第一軸線LI垂直的支撐面61a。在伺服馬達14的前端凸緣部開有貫通孔62，在馬達支撐部16上與貫通孔62對應地設置螺紋孔63。伺服馬達14利用貫通貫通孔62地與螺紋孔63螺紋結合的螺釘64，安裝在支撐面61a上。在螺釘64與貫通孔62之間具有徑向的間隙，伺服馬達14能以該間隙沿支撐面61a移動。由此，例如能夠使伺服馬達14沿圖7的箭頭A方向相對於後側殼體1B相對移動。其結果，能調整伺服馬達14的輸出軸14a與支撐在前側殼體1A上的平齒輪56的中心間距離Λ L2，能減小第三減速部RG3的齒隙。
[0048]如圖1、8所示，在後側殼體1B上，在馬達支撐部61的後方設有馬達支撐部66，在馬達支撐部66的後端部形成與第一軸線LI垂直的支撐面66a。在伺服馬達13的前端凸緣部開有貫通孔67，在馬達支撐部66上，與貫通孔67對應地設有螺紋孔68。伺服馬達13利用貫通貫通孔67地與螺紋孔68螺紋結合的螺釘69安裝在支撐面66a上。在螺釘69與貫通孔67之間具有徑向的間隙，伺服馬達13能以該間隙沿支撐面66a移動。由此，例如能夠使伺服馬達13沿圖8的箭頭A方向相對於後側殼體1B相對移動。其結果，能調整設在驅動軸51上的平齒輪53與伺服馬達13的輸出軸13a的中心間距離Λ L3，能減小第一減速部RGl的齒隙。
[0049]圖9是表示圖6的變形例的圖。在圖9中，在第一手腕單元10的前後殼體10Α、1B的安裝面SA上設有定位用銷70。定位用銷70無間隙地嵌合在設在前後殼體10AU0B上的定位孔中，相對於後側殼體1B對前側殼體1A進行定位。此時，前側殼體1A能在安裝面SA上以定位用銷70為支點沿圖的箭頭A方向轉動。由此，能調整平齒輪52與平齒輪54之間的中心間距離Λ LI，能減小第二減速部RG2的齒隙。在該場合，在調整平齒輪52、54的中心間距離Λ LI後，如圖7所示，通過調整伺服馬達14的安裝位置，只要調整伺服馬達14的輸出軸14a與平齒輪56的中心間距離Λ L2即可。另外，在該場合，也通過正確地設置伺服馬達14的輸出軸14a及平齒輪56在第一手腕單元10的前後殼體10AU0B的安裝面SA內的位置，高精度地形成伺服馬達14的輸出軸14a及平齒輪56，能高精度地對第一手腕單元10的前後殼體10AU0B間的相對位置進行定位。
[0050]在本實施方式中，由於減小雙曲面齒輪組件15、20的減速比，因此，減速部RGl?RG3的齒隙的影響變大，由於齒隙，有可能對機械手的動作性能帶來不良影響。在這方面，如圖6?圖9所示，通過設置減速部RGl?RG3的位置調整功能，能將齒隙抑制為最小，提高雙曲面齒輪組件15、20的傳遞效率，並且，得到機械手的良好的動作性能。
[0051]根據本實施方式，能起到以下的作用效果。
[0052](I)本實施方式的手腕結構100具有第二手腕用伺服馬達13、配置在比第二手腕用伺服馬達13靠第一手腕單元10的前端側(前側)的第三手腕用伺服馬達14、將伺服馬達13的動力傳遞到第二手腕單元11的動力傳遞部50、以及將伺服馬達14的動力傳遞到第三手腕單元12的動力傳遞部55。動力傳遞部50具有雙曲面齒輪組件15、在伺服馬達14的側方與第一軸線LI平行地延伸設置的驅動軸51、對伺服馬達13的旋轉減速地傳遞到驅動軸51的第一減速部RGl、對驅動軸51的旋轉減速地傳遞到雙曲面齒輪組件15的小齒輪16的第二齒輪部RG2，動力傳遞部55具有雙曲面齒輪組件20、對伺服馬達14的旋轉進行減速地傳遞到雙曲面齒輪組件20的小齒輪21的第三減速部RG3。
[0053]由此，由於伺服馬達13的旋轉通過兩組減速部RGl、RG2減速，因此能夠不使雙曲面齒輪組件15的減速比過大地以高轉矩驅動第二手腕單元11。另一方面，伺服馬達14的旋轉通過一組減速部RG3減速，但第三手腕單元12不需要第二手腕單元11那樣大的驅動轉矩，因此，不需要使雙曲面齒輪組件20的減速比那麼大。其結果，能夠將雙曲面齒輪組件15,20的減速比設定為例如20以下，能提高雙曲面齒輪組件15、20的傳遞效率。另外，將伺服馬達13配置在伺服馬達14的後方，在伺服馬達14的側方配置驅動軸51，因此，能不使第一手腕單元10大型化地容易且有效地在第一手腕單元10內配置兩組減速部RG1、RG2。減速部RGl?RG3由平齒輪構成，因此，能提高減速部RGl?RG3的傳遞效率。
[0054](2)第一手腕單元10具有收納伺服馬達13、14，並且能旋轉地支撐驅動軸51的後側殼體10B、安裝在形成在後側殼體1B的前端部的與第一軸線LI垂直的安裝面SA上，能旋轉地支撐雙曲面齒輪組件15、20的前側殼體10A。由此，能夠容易地將伺服馬達13、14與驅動軸51及雙曲面齒輪組件15、20組裝在第一手腕單元10內地配置。第一手腕單元10由前後一對的殼體1AUOB分割，第一手腕單元10的分割面(安裝面SA)是一處，因此，提高第一手腕單元10的組裝性及密封性。另外，第一手腕單元10臺階部也少，從外部觀察的美觀性也好。
[0055](3)前後的殼體10A、1B通過將插通了貫通孔43a的螺釘44、45與螺紋孔43b螺紋結合而連結(圖6)。由此，能調整與第一軸線LI垂直的安裝面SA上的前側殼體1A相對於後側殼體1B的位置，能夠容易地減小第二減速部RG2與第三減速部RG3的齒隙。
[0056](4)在將定位用銷70嵌合在安裝面SA上的場合，前側殼體1A能以定位用銷70為支點，相對於後側殼體1B轉動(圖9)。由此，能容易地調整平齒輪52、54間的位置，能容易地減小第二減速部RG2的齒隙。
[0057](5)在第一手腕單元10的後側殼體1B上設置馬達支撐部61，通過將貫通了伺服馬達14的凸緣部的貫通孔62的螺釘64螺紋結合在馬達支撐部61的螺紋孔63中，將伺服馬達14固定在與第一軸線LI垂直的支撐面61a上(圖7)。由此，能調整支撐面61a上的伺服馬達14的位置，能單獨調整伺服馬達14的輸出軸14a與小齒輪21的平齒輪56的中心間距離Λ L2。因此，在調整了殼體10AU0B彼此的位置後，能對中心間距離Λ L2進行微調，能容易地減小減速部RG2、RG3的齒隙。
[0058](6)在第一手腕單元10的後側殼體1B上設置馬達支撐部66，通過將貫通了伺服馬達13的凸緣部的貫通孔67的螺釘69螺紋結合在馬達支撐部66的螺紋孔68中，將伺服馬達13固定在與第一軸線LI垂直的支撐面66a上(圖8)。由此，能調整支撐面66a上的伺服馬達13的位置，能容易地減小減速部RGl的齒隙。
[0059](7)第三手腕用動力傳遞部55還具有設在第二手腕單元11上，以第一軸線L2為中心與雙曲面齒輪組件20的內齒輪22 —體地旋轉的傘齒輪31 (第一傘齒輪)、設在第三手腕單元12上，與傘齒輪31嚙合且以第三軸線L3為中心旋轉的傘齒輪33 (第二傘齒輪)，使傘齒輪31的外徑比傘齒輪33的外徑大。由此，通過傘齒輪31、33對第三手腕單元12增速，相應地，能較低地抑制雙曲面齒輪組件15的轉數，提高雙曲面齒輪組件15的傳遞效率。
[0060]另外，在上述實施方式(圖1、2)中，通過平齒輪5對伺服馬達13的旋轉進行減速，但只要使第二手腕用馬達13的旋轉減速地傳遞到驅動軸51，則第一減速部的結構可以任意。在上述實施方式中，通過平齒輪52、54對驅動軸51的旋轉減速，但只要使驅動軸51的旋轉減速地傳遞到小齒輪16，則第二減速部的結構是任意的。在上述實施方式中，通過平齒輪56對伺服馬達14的旋轉減速，但只要使第三手腕用馬達14的旋轉減速地傳遞到小齒輪21，則第三減速部的結構是任意的。即，例如可以使用平齒輪以外的部件構成第一減速部、第二減速部及第三減速部。構成第二手腕用雙曲面齒輪組件15的小齒輪16(第二手腕用小齒輪)與內齒輪17(第二手腕用大齒輪)的結構、及構成第三手腕用雙曲面齒輪組件20的小齒輪21 (第三手腕用小齒輪)與內齒輪22(第三手腕用大齒輪)的結構未限於上述結構。
[0061]在上述實施方式(圖1、2)中，通過與第一軸線LI垂直的安裝面SA，將第一手腕單元10分割為前側殼體1A與後側殼體10B，但只要是收納伺服馬達13、14，並且能旋轉地支撐驅動軸51的結構，作為第一殼體部的後側殼體1B的結構是任意的，只要能旋轉地支撐雙曲面齒輪組件15、20，則作為第二殼體部的前側殼體1A的結構是任意的。在上述實施方式(圖6、9)中，在貫通孔43a與螺釘44、45之間設置間隙，調整安裝面SA上的前側殼體1A相對於後側殼體1B的位置，但例如可以使貫通孔43a為長孔，限制殼體10AU0B的相對移動方向，殼體位置調整部的結構未限定於上述結構。
[0062]在上述實施方式(圖7、8)中，在第一手腕單元10的內部設置馬達支撐部61、66，調整與第一軸線LI垂直的方向的伺服馬達13、14的位置，但馬達位置調整部的結構未限定於此。可以利用馬達位置調整部調整伺服馬達13、14的任一方的位置。在上述實施方式(圖3、4)中，說明在具備焊接炬2或手工具3的工業用機械手1A、1B上應用手腕結構100的例子，但本發明的手腕結構也能夠應用於進行封口、挖掘等的工業用機械手等其他工業用機械手。
[0063]以上的說明只是一個例子，只要不損壞本發明的特徵，則不會由上述實施方式及變形例限定本發明。在上述實施方式及變形例的結構要素中，包括在維持發明的相同性的前提下進行置換的情況。即，在本發明的技術思想的範圍內所考慮的其他方式也包含於本發明的範圍內。另外，也能任意地組合上述實施方式與變形例的一個或多個。
[0064]根據本發明，通過兩組減速部將第二手腕用馬達的旋轉傳遞到雙曲面齒輪組件，因此能不增大雙曲面齒輪組件的減速比地產生第二手腕單元的必要的驅動轉矩，能防止動力的傳遞效率下降。
[0065]以上，與該優選的實施方式相關地說明了本發明，但本領域技術人員當然清楚，可不脫離權利要求的範圍的公開範圍地進行多種修正及改變。
【權利要求】
1.一種工業用機械手的手腕結構，其特徵在於，具備:沿第一軸線(LI)方向延伸，且能繞該第一軸線旋轉地設置的第一手腕單元(10)；能繞第二軸線(L2)旋轉地支撐在上述第一手腕單元的前端部的第二手腕單元(11)；能繞第三軸線(L3)旋轉地支撐在上述第二手腕單元的前端部的第三手腕單元(12)；設在上述第一手腕單元上，且具有與上述第一軸線平行地延伸的輸出軸(13a)的第二手腕用馬達(13)； 設在上述第一手腕單元上，且具有與上述第一軸線平行地延伸的輸出軸(14a)的第三手腕用馬達(14)； 將上述第二手腕用馬達的動力傳遞到上述第二手腕單元的第二手腕用動力傳遞部(50);以及 將上述第三手腕用馬達的動力傳遞到上述第三手腕單元的第三手腕用動力傳遞部(55)， 上述第三手腕用馬達配置在比上述第二手腕用馬達靠上述第一手腕單元的前端側， 上述第二手腕用動力傳遞部具有: 第二手腕用雙曲面齒輪組件(15)，其具有:能以與上述第一軸線平行的軸線(L16)為中心旋轉地設在上述第一手腕單元上的第二手腕用小齒輪(16);以及能以上述第二軸線為中心旋轉地設在上述第一手腕單元上且具有與上述第二手腕用小齒輪嚙合的第二手腕用大齒輪(17)； 在上述第三手腕用馬達的側方與上述第一軸線平行地延伸設置的驅動軸(51)；使上述第二手腕用馬達的旋轉減速地傳遞到上述驅動軸的第一減速部(RGl);以及使上述驅動軸的旋轉減速地傳遞到上述第二手腕用小齒輪的第二減速部(RG2)， 上述第三手腕用動力傳遞部具有: 第三手腕用雙曲面齒輪組件(20)，其具有:能以與上述第一軸線平行的軸線(L21)為中心旋轉地設在上述第一手腕單元上的第三手腕用小齒輪(21);能以上述第二軸線為中心旋轉地設在上述第一手腕單元上且具有與上述第三手腕用小齒輪嚙合的第三手腕用大齒輪(22);以及 使上述第三手腕用馬達的旋轉減速地傳遞到上述第三手腕用小齒輪的第三減速部(RG3)。
2.根據權利要求1所述的工業用機械手的手腕結構，其特徵在於， 上述第一手腕單元具有: 第一殼體部(1B)，其收納上述第二手腕用馬達及上述第三手腕用馬達，並且能旋轉地支撐上述驅動軸； 第二殼體部(1A)，其安裝在形成於上述第一殼體部的前端部的與上述第一軸線垂直的安裝面(SA)上，能旋轉地支撐上述第二手腕用雙曲面齒輪組件與上述第三手腕用雙曲面齒輪組件。
3.根據權利要求2所述的工業用機械手的手腕結構，其特徵在於， 上述第一手腕單元具有殼體位置調整部(43a、44、45、70)，其調整上述安裝面上的上述第二殼體部相對於上述第一殼體部的位置。
4.根據權利要求3所述的工業用機械手的手腕結構，其特徵在於， 上述殼體位置調整部具有嵌合在上述安裝面上的定位用銷(70)，上述第二殼體部能以上述定位用銷為支點，在上述安裝面上相對於上述第一殼體部相對旋轉。
5.根據權利要求2?4任一項所述的工業用機械手的手腕結構，其特徵在於， 上述第一手腕單元具有馬達位置調整部出1、62、64、66、67、69)，其調整上述第二手腕用馬達及上述第三手腕用馬達的至少一方相對於上述第一殼體部的與上述第一軸線垂直的方向的位置。
6.根據權利要求1?5任一項所述的工業用機械手的手腕結構，其特徵在於， 上述第三手腕用動力傳動部還具有: 第一傘齒輪(31)，其設在上述第二手腕單元上，以上述第二軸線為中心與上述第三手腕用大齒輪一體地旋轉；以及 第二傘齒輪(33)，其設在上述第三手腕單元上，與上述第一傘齒輪嚙合且以上述第三軸線為中心旋轉， 上述第一傘齒輪的外徑比上述第二傘齒輪的外徑大。
【文檔編號】B25J17/00GK104128929SQ201410175339
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年4月28日 優先權日:2013年4月30日
【發明者】井上俊彥 申請人:發那科株式會社