[发明专利]具备使臂摆动的马达的机器人的关节构造

说明书

技术领域

本发明涉及一种机器人的关节构造，其具备：空心构造的臂；壳体，其形成摆动自如地支撑臂的支撑部；以及使臂摆动的马达。

背景技术

在机器人的关节构造中公知有所谓两点支撑型的关节构造，即利用相互对置的一对支撑部夹持并摆动自如地支撑臂的构造。

如日本特开平8—141968号公报所示，这种关节构造具备：空心构造的臂；以及U字形状的壳体，其形成夹持臂的一端部而相互对置的一对支撑部且利用一对支撑部摆动自如地支撑臂。

图3是现有技术的机器人的关节构造的剖视图。如图3所示，U字形状的壳体10形成有夹持臂14而相互对置的一对支撑部A、B，并利用一对支撑部A、B将臂14支撑为绕摆动轴X自由摆动。在壳体10和臂14的各内部空间中容纳有使臂14摆动的旋转装置。作为旋转装置使用了图3所示那样的马达15及减速器17等。如图3所示，将马达15及减速器17的各旋转轴配置在与臂14的摆动轴X相同的轴线上。

如图3所示，马达15在臂14的内部空间中装配于臂14的两侧壁中一方的壁部14a。另外，在臂14的另一方的壁部14b形成有开口部14c，在开口部14c内配置有空心轴承16。在空心轴承16内插入有筒形的空心轴部10a。空心轴部10a形成于壳体10且空心轴部10a的中心轴与臂14的摆动轴X一致。另外，以使马达15通过空心轴部10a内的方式使空心轴部10a的内径比马达15的外径大，从而能够进行马达15的装配和更换。因此，当马达15的外径增大时，则需要使空心轴部10a的空心部的内径D增大，并且增大空心轴承16的尺寸。

通常，空心轴承的成本会随着轴承尺寸的增大而升高。如日本特开平8－141968号公报所示的机器人的手腕关节那样，由于对关节轴进行驱动的马达的外径比较小，因此空心轴承的尺寸较小即可。

但是，对于比手腕关节施加更大负荷的关节例如肘关节或肩关节，则需要使用比手腕关节的马达更大的马达。其结果是，空心轴承的尺寸增大，空心轴承的成本也会上升。这种问题会在将日本特开平8－141968号公报公开的关节构造适用于机器人的手腕关节以外的关节时发生。

图4是表示垂直多关节型机器人的立体图。如图4所示，在垂直多关节型机器人的臂的前端部安装有把持工件W的手部41。另外，作为臂的关节有手腕关节42、肘关节43及肩关节44等。对肘关节43或肩关节44等的关节轴进行驱动的马达通常比驱动手腕关节42的关节轴的马达更大。

为了解决上述的成本问题，提出了一种能够使U字形状的壳体10分割而由两个零件制成的关节构造的方案。图5示出了具备这种能够分割的U字形状的壳体10的关节构造的剖视图。另外，在图5中对与图3所示的结构要素相同的结构要素附加相同符号。

参照图5，U字形状的壳体10是通过将L字形状的第一零件11和I字形状的第二零件12利用螺栓13紧固而形成的。另外，第一零件11和第二零件12夹持臂14相互对置，将臂14支撑为绕摆动轴X自由摆动。特别是在第二零件12形成有筒形的空心轴部12a。空心轴部12a插入到位于臂14的另一方的壁部14b的开口部14c内的空心轴承16中。另外，空心轴部12a的中心轴与臂14的摆动轴X一致。

采用这种构造时，通过松动螺栓13而能够将第二零件12从第一零件11取下。取下第二零件12后也能够将空心轴承16从臂14的开口部14c取下。因此，仅通过使开口部14c的内径比马达15的外径大，便能够从开口部14c进行马达15的装配、更换。

即，在图5所示的现有关节构造中，无需使空心轴承16或空心轴部12a的内径比马达15的外径大。因此，能够与马达15的外径无关地选定空心轴承16的尺寸。

但是，机器人的外壳通常由铸件制成。因此，通过使由铸件制成的第一零件11及第二零件12利用螺栓13结合而形成壳体10。采用这种构造时，与使整个壳体10由单一铸件形成的构造相比，壳体10的刚性会降低。

另外，由于使第一零件11及第二零件12相互结合而形成壳体10，因此会在机器人的外壳面上增加分割线，从而导致机器人外观性降低。

如以上所述，在日本特开平8－141968号公报公开的机器人的关节构造中，存在随着马达外径增大而导致空心轴承成本显著上升的问题。为了解决该问题，有一种构造是如图5所示那样使对臂进行两点支撑的U字形的壳体由两个零件制成而能够分割。但是，在该构造中，存在壳体的刚性和机器人的外观性降低的问题。

发明内容