專利名稱：工業(yè)用機(jī)械手的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工業(yè)用機(jī)械手，更詳細(xì)而言，其涉及具有使用通過減速機(jī)的減速機(jī)構(gòu)利用伺服馬達(dá)使相鄰的連桿旋轉(zhuǎn)動(dòng)作的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)的機(jī)械臂構(gòu)造的工業(yè)用機(jī)械手。
背景技術(shù)：
一般，在工業(yè)用機(jī)械手的關(guān)節(jié)構(gòu)造中，由于需要大減速比，大多使用擺線減速機(jī)(注冊(cè)商標(biāo))或RV減速機(jī)等，采用了偏心擺動(dòng)型行星齒輪減速機(jī)構(gòu)的減速機(jī)。例如被稱為擺線減速機(jī)(注冊(cè)商標(biāo))的偏心擺動(dòng)型行星齒輪減速機(jī)，其具有作為減速機(jī)輸入軸的偏心體軸、通過軸承安裝于該偏心體軸上的能偏心旋轉(zhuǎn)的外齒齒輪、與該外齒齒輪內(nèi)接噛合的內(nèi)齒齒輪、設(shè)在上述外齒齒輪上的滾柱孔、與該滾柱孔動(dòng)配合的銷軸、通過該銷軸只傳遞上述外齒齒輪的自轉(zhuǎn)成分的被固定于該銷軸上的輸出軸。這樣的關(guān)節(jié)構(gòu)造適用于垂直多關(guān)節(jié)型機(jī)械手，通過將利用減速機(jī)將機(jī)械臂與機(jī)械臂連接的關(guān)節(jié)裝置(連桿的結(jié)合體)多個(gè)進(jìn)行串聯(lián)，能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的構(gòu)造。
但是，若將使用了偏心擺動(dòng)型行星齒輪減速機(jī)的關(guān)節(jié)構(gòu)造應(yīng)用于機(jī)械手、特別是應(yīng)用于上述垂直多關(guān)節(jié)型機(jī)械手時(shí)，存在的問題是，產(chǎn)生源于行星齒輪偏心運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)及機(jī)械手的動(dòng)作容易伴隨振動(dòng)。因此，以往通常采用的方法是，在偏心擺動(dòng)型行星齒輪減速機(jī)構(gòu)的前一級(jí)設(shè)置齒輪減速部，將減速機(jī)與機(jī)械手產(chǎn)生共振的減速機(jī)勵(lì)振頻率與馬達(dá)通常的控制區(qū)域錯(cuò)開。
例如，在專利文獻(xiàn)1-日本特開平8-22516號(hào)公報(bào)中所公開的利用該種減速機(jī)的實(shí)例。專利文獻(xiàn)1所公開的減速機(jī)構(gòu)，由平行軸型齒輪裝置的前級(jí)減速機(jī)及后級(jí)減速機(jī)構(gòu)成，在后級(jí)減速機(jī)上，用的是由被固定在機(jī)殼上的內(nèi)齒齒輪、噛合的外齒齒輪、與該外齒齒輪配合，并作為使外齒齒輪擺動(dòng)旋轉(zhuǎn)的凸輪軸的曲柄軸構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。并且，為了能在馬達(dá)的通?？刂茀^(qū)域不產(chǎn)生源于后級(jí)減速機(jī)的偏心擺動(dòng)的振動(dòng)，通過適當(dāng)決定前級(jí)減速機(jī)的減速比可實(shí)現(xiàn)防止產(chǎn)生振動(dòng)。
但是，由于上述的減速機(jī)是由前級(jí)減速部和后級(jí)減速部構(gòu)成的兩級(jí)減速構(gòu)造，所以減速機(jī)的構(gòu)造變得復(fù)雜，并成為成本上升的主要原因。特別是，垂直多關(guān)節(jié)型機(jī)械手，雖是將使用該兩級(jí)減速構(gòu)造的減速機(jī)的關(guān)節(jié)多個(gè)串聯(lián)連接的簡(jiǎn)單構(gòu)造，但因此加大了減速機(jī)成本占機(jī)械手整個(gè)成本的比例，妨礙了對(duì)機(jī)械手整個(gè)成本的控制。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是實(shí)現(xiàn)這種工業(yè)用機(jī)械手的「將使用減速機(jī)的關(guān)節(jié)多個(gè)串聯(lián)連接的構(gòu)造」的簡(jiǎn)單化，并以此能容易地實(shí)現(xiàn)機(jī)械手整體的低成本化。
本發(fā)明通過采用只將行星齒輪減速機(jī)構(gòu)用于減速機(jī)構(gòu)的一級(jí)減速構(gòu)造的減速機(jī)，通過該減速機(jī)將機(jī)械臂與機(jī)械臂能旋轉(zhuǎn)地連接，將該減速機(jī)的輸入軸與伺服馬達(dá)直接連連構(gòu)成的關(guān)節(jié)裝置多個(gè)串聯(lián)連接，以提供構(gòu)造簡(jiǎn)單且廉價(jià)的垂直多關(guān)節(jié)型的工業(yè)用機(jī)械手。
即，本發(fā)明通過將下述構(gòu)造應(yīng)用于工業(yè)用機(jī)械手而解決了上述問題。所述構(gòu)造是，在通過用伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的減速機(jī)能相對(duì)旋轉(zhuǎn)地連接相鄰連桿而構(gòu)成旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)之際，作為減速機(jī)構(gòu)采用只具備偏心擺動(dòng)型行星齒輪減速機(jī)構(gòu)的一級(jí)減速的減速機(jī)，并串聯(lián)配置N個(gè)(但N為2以上的正整數(shù)；下同)以上該旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)用以連接了N+1個(gè)連桿的的機(jī)械臂構(gòu)造。
更具體而言，本發(fā)明的工業(yè)用機(jī)械手，其具備具有能相對(duì)旋轉(zhuǎn)地連接相鄰連桿的減速機(jī)，用于驅(qū)動(dòng)該減速機(jī)并使該相鄰連桿旋轉(zhuǎn)動(dòng)作的伺服馬達(dá)，且利用N個(gè)(N≥2)上述旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)將N+1個(gè)連桿串聯(lián)連接的機(jī)械臂構(gòu)造，上述減速機(jī)的減速機(jī)構(gòu)只由一級(jí)減速的偏心擺動(dòng)型行星齒輪機(jī)構(gòu)構(gòu)成，將上述減速機(jī)殼體固定在上述相鄰連桿的一方并將另一方的連桿固定在上述減速機(jī)的輸出部上，安裝了該伺服馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸與上述伺服馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)軸在同一直線上，并且，該伺服馬達(dá)的輸出軸與上述減速機(jī)的輸入軸結(jié)合并傳遞驅(qū)動(dòng)力。
此外，在采用以一級(jí)減速方式的偏心擺動(dòng)型行星齒輪機(jī)構(gòu)時(shí)，雖考慮到容易產(chǎn)生振動(dòng)，但通過組合并適當(dāng)?shù)貞?yīng)用抑制振動(dòng)的公知的措施則可以降低振動(dòng)。作為降低振動(dòng)的一般措施，有如下(1)～(3)。
(1)提高減速機(jī)零零件的加工精度。
(2)通過伺服馬達(dá)的減振控制，控制馬達(dá)的速度信號(hào)以消除產(chǎn)生的振動(dòng)。
(3)通過減小減速機(jī)的減速比，使用高扭矩及低轉(zhuǎn)速的馬達(dá)，以便將產(chǎn)生減速機(jī)與機(jī)械手共振現(xiàn)象的減速機(jī)勵(lì)振頻率與馬達(dá)通?？刂茀^(qū)域錯(cuò)開。
根據(jù)本發(fā)明，就工業(yè)用機(jī)械手而言，簡(jiǎn)化了將通過減速機(jī)而連接了機(jī)械臂與機(jī)械臂的關(guān)節(jié)裝置(連桿的結(jié)合體)多個(gè)串聯(lián)連接的構(gòu)造，例如能廉價(jià)地提供垂直多關(guān)節(jié)型機(jī)械手。
根據(jù)附圖所示的本發(fā)明的典型實(shí)施例的詳細(xì)說明，對(duì)本發(fā)明的這些發(fā)明目的、特征及優(yōu)點(diǎn)以及其他的目的、特征及優(yōu)點(diǎn)將更加清楚。


圖1是表示采用本發(fā)明的機(jī)械手的例子的外觀立體圖。
圖2是表示本發(fā)明實(shí)施例的關(guān)節(jié)構(gòu)造的截面圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照?qǐng)D1及圖2說明本發(fā)明的實(shí)施例。首先，圖1是表示采用本發(fā)明的機(jī)械手的例子的外觀立體圖。如該圖所示，機(jī)械手是具有6軸結(jié)構(gòu)的垂直多關(guān)節(jié)型機(jī)械手，其大致由底板B0、利用J1軸動(dòng)作的旋轉(zhuǎn)機(jī)身B1、利用J2軸動(dòng)作的下臂A1、利用J3軸動(dòng)作的上臂A2、及利用手腕部的3軸(J4～J6)以3個(gè)自由度動(dòng)作的手腕部H構(gòu)成。在本實(shí)施例中，本發(fā)明提出的的結(jié)構(gòu)適用于機(jī)械手旋轉(zhuǎn)機(jī)身B1、下臂A1、上臂A2的3個(gè)連桿的結(jié)合。
不言而喻，包含了這3個(gè)連桿的“相鄰兩個(gè)連桿”是「旋轉(zhuǎn)機(jī)身B1和下臂A1」及「下臂A1和上臂A2」，使旋轉(zhuǎn)機(jī)身B1和下臂A1相對(duì)旋轉(zhuǎn)動(dòng)作的關(guān)節(jié)是J2軸，使下臂A1和上臂A2相對(duì)旋轉(zhuǎn)動(dòng)作的關(guān)節(jié)是J3軸。該J2軸及J3軸的各個(gè)關(guān)節(jié)構(gòu)造，是通過減速機(jī)連接相鄰連桿(旋轉(zhuǎn)機(jī)身B1和下臂A1，或下臂A1和上臂A2)，并將伺服馬達(dá)與減速機(jī)直接連接的構(gòu)造。此外，J2軸及J3軸通過下臂A1被串聯(lián)連接。即，以下說明的關(guān)節(jié)裝置是在J2軸、J3軸上分別使用的，且以夾持位于3個(gè)連桿中的第2個(gè)的連桿(此處為下臂A1)的狀態(tài)，將兩個(gè)關(guān)節(jié)串聯(lián)連接。
以下，參照表示截面構(gòu)造的圖2，對(duì)在J2軸、J3軸上所使用的關(guān)節(jié)裝置進(jìn)行說明。此外，在圖2的相關(guān)說明中，「第1部件」、「第2部件」，在被用于J2軸的關(guān)節(jié)裝置中具有如下意義第1部件＝至少構(gòu)成旋轉(zhuǎn)機(jī)身B1一部分的部件第2部件＝至少構(gòu)成下臂A1一部分的部件。
此外，伺服馬達(dá)，是J2軸所使用的關(guān)節(jié)裝置上的J2軸的驅(qū)動(dòng)源，并是J3軸所使用的關(guān)節(jié)裝置上的J3軸的驅(qū)動(dòng)源。
如圖2所描述，在第1部件8上安裝了伺服馬達(dá)1，伺服馬達(dá)1的輸出軸1a，與以符號(hào)10表示全體的減速機(jī)的輸入軸2直接連接。減速機(jī)的輸入軸2是構(gòu)成凸輪的曲柄軸，3個(gè)外齒齒輪3a、3b、3c與各凸輪面配合。并且，減速機(jī)10的殼體5被安裝在第1部件8上，在該殼體5的內(nèi)側(cè)，設(shè)有能與上述各外齒齒輪3a、3b、3c噛合的內(nèi)齒齒輪4。并且，多個(gè)銷軸部件6與外齒齒輪3a、3b、3c配合，該銷軸部件6與減速機(jī)10的輸出軸7連接。該輸出軸7被安裝在第2部件9上，且以與輸入軸2同軸狀態(tài)能旋轉(zhuǎn)地支撐在減速機(jī)10的殼體5上。
在具有以上構(gòu)造的關(guān)節(jié)裝置上，當(dāng)伺服馬達(dá)1動(dòng)作時(shí)，則與其輸出軸1a直接連接的減速機(jī)10輸入軸2旋轉(zhuǎn)。于是，與輸入軸2的曲柄軸部(凸輪)配合的外齒齒輪3a、3b、3c則偏心擺動(dòng)，并一邊與設(shè)在減速機(jī)10的殼體5內(nèi)側(cè)的內(nèi)齒齒輪4噛合，一邊同時(shí)進(jìn)行公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)及自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，當(dāng)外齒齒輪3a、3b、3c的齒數(shù)為n1、內(nèi)齒齒輪4的齒數(shù)為n2時(shí)，則外齒齒輪3a、3b、3c在公轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)期間自轉(zhuǎn)(n2-n1)/n2轉(zhuǎn)。該自轉(zhuǎn)，由與外齒齒輪3a、3b、3c配合的多個(gè)銷軸部件6輸出，并傳遞給減速機(jī)10的輸出軸7。其結(jié)果是，第2部件9與第1部件8相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。其減速比(轉(zhuǎn)數(shù)比)，為(n2-n1)/n2。
這樣，連接相鄰連桿的減速機(jī)10，是進(jìn)行偏心擺動(dòng)型行星齒輪機(jī)構(gòu)的一級(jí)減速機(jī)構(gòu)，與采用了上述的兩級(jí)減速構(gòu)造的機(jī)構(gòu)相比其構(gòu)造變得非常簡(jiǎn)單。此外，伺服馬達(dá)與減速機(jī)的輸入軸直接連接，在簡(jiǎn)化關(guān)節(jié)構(gòu)造方面也極為有利。通過將多個(gè)這樣的關(guān)節(jié)裝置串聯(lián)連接，能維持簡(jiǎn)單的構(gòu)造，并且能構(gòu)成高自由度的機(jī)械手。即，在上述實(shí)施例中，說明的雖是N＝2的情況(用兩個(gè)關(guān)節(jié)裝置連接3個(gè)連桿的情況)，但根據(jù)需要，本發(fā)明也能適用于N為3以上的情況。
以上雖是以典型實(shí)施例說明了本發(fā)明，但很顯然，若是同行，只要不脫離本發(fā)明的范圍及精神，可以進(jìn)行上述的變更及各種其他的變更、省略、追加。
權(quán)利要求
1.一種工業(yè)用機(jī)械手，其具有利用N個(gè)(但N為2以上的正整數(shù))旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)部，串聯(lián)連接了N+1個(gè)連桿的機(jī)械臂的構(gòu)造，其特征在于所述N個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)部，分別具有能相對(duì)旋轉(zhuǎn)地連接相鄰連桿的減速機(jī)、及用于驅(qū)動(dòng)該減速機(jī)并使該相鄰連桿旋轉(zhuǎn)動(dòng)作的伺服馬達(dá)；所述減速機(jī)的減速機(jī)構(gòu)部只由一級(jí)減速的偏心擺動(dòng)型行星齒輪機(jī)構(gòu)構(gòu)成；在所述相鄰連桿中的一方連桿上固定有所述減速機(jī)的殼體，在所述相鄰連桿中的另一方連桿上固定有所述減速機(jī)的輸出部，所述伺服馬達(dá)的輸出軸，與裝備了該伺服馬達(dá)的所述旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)部的旋轉(zhuǎn)軸在同一直線上；并且，所述伺服馬達(dá)的輸出軸與所述減速機(jī)的輸入軸結(jié)合并傳遞驅(qū)動(dòng)力。
全文摘要
工業(yè)用機(jī)械手，其在垂直多關(guān)節(jié)型機(jī)械手的旋轉(zhuǎn)機(jī)身(B1)與下臂(A1)、下臂(A1)與上臂(A2)的各關(guān)節(jié)上，采用將一級(jí)減速構(gòu)造的減速機(jī)與伺服馬達(dá)直接連接的關(guān)節(jié)構(gòu)造。在與安裝于第1部件(8)(B1/A2)上的伺服馬達(dá)(1)輸出軸直接連接的減速機(jī)(10)的輸入軸(2)構(gòu)成凸輪的曲柄軸上，外齒齒輪(3a、3b、3c)與各凸輪面配合。當(dāng)伺服馬達(dá)動(dòng)作、輸入軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，外齒齒輪則偏心擺動(dòng)，并一邊與設(shè)在減速機(jī)的殼體(5)內(nèi)側(cè)的內(nèi)齒齒輪(4) 嚙合一邊公轉(zhuǎn)及自轉(zhuǎn)。該自轉(zhuǎn)由與外齒齒輪配合的多個(gè)銷軸部件(6)輸出，并傳遞給減速機(jī)的輸出軸(7)，使第2部件(9)(A1)與第1部件相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。以此可實(shí)現(xiàn)機(jī)械手結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化。
文檔編號(hào)F16H1/32GK1669746SQ200510055549
公開日2005年9月21日 申請(qǐng)日期2005年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月16日
發(fā)明者二瓶亮, 岡田毅, 島田直樹 申請(qǐng)人:發(fā)那科株式會(huì)社