專利名稱：關(guān)節(jié)式機(jī)械手的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括多個(gè)臂構(gòu)件和關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)式機(jī)械手，每個(gè)關(guān)節(jié)連接相鄰的臂構(gòu)件，使它們繞該關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)。更特別地，本發(fā)明涉及一種其關(guān)節(jié)包括同軸關(guān)節(jié)和傾斜關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)式機(jī)械手，其中每個(gè)同軸關(guān)節(jié)連接相鄰的兩個(gè)臂構(gòu)件，使它們同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，每個(gè)傾斜關(guān)節(jié)連接相鄰的兩個(gè)臂構(gòu)件，使得兩個(gè)臂構(gòu)件中的一個(gè)能相對(duì)于另一個(gè)旋進(jìn)。
背景技術(shù)：
專利文獻(xiàn)1中提出的現(xiàn)有關(guān)節(jié)式機(jī)械手包括連接兩臂構(gòu)件的傾斜關(guān)節(jié)。傾斜關(guān)節(jié)連接兩臂構(gòu)件使得兩臂構(gòu)件中的一個(gè)能相對(duì)于另一個(gè)旋進(jìn)。旋進(jìn)的臂構(gòu)件繞相對(duì)于該臂構(gòu)件的軸線傾斜一預(yù)定角度的旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。帶有該傾斜關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)式機(jī)械手能將保持在其自由端的物體移動(dòng)到希望的位置。
專利文獻(xiàn)2或3中提出的另一種現(xiàn)有關(guān)節(jié)式機(jī)械手具有沿線性排列方向依次連接的臂構(gòu)件，一空腔延伸穿過這些臂構(gòu)件。電源線和信號(hào)線延伸在空腔中，從而形成了輸送電力的電力傳輸線和信號(hào)傳輸線，該電力用于驅(qū)動(dòng)臂構(gòu)件旋轉(zhuǎn)。
專利文獻(xiàn)1JP 62-148182A專利文獻(xiàn)2JP 10-225881A專利文獻(xiàn)3JP 2001-138279A專利文獻(xiàn)2中公開的關(guān)節(jié)式機(jī)械手包括一保持電線的空腔。該關(guān)節(jié)式機(jī)械手帶有一無鐵心直流馬達(dá)，即所謂的中空直流馬達(dá)，從而形成空腔。線性構(gòu)件比如電源線和信號(hào)線穿過中空直流馬達(dá)，并沿臂構(gòu)件各自的軸線延伸。
中空直流馬達(dá)包括一定子，該定子固定到兩臂構(gòu)件中的一個(gè)上，轉(zhuǎn)子固定到另一臂構(gòu)件上。中空直流馬達(dá)是具有特殊形狀即環(huán)形的馬達(dá)。因此，帶有中空直流馬達(dá)的關(guān)節(jié)式機(jī)械手的制造成本高。該關(guān)節(jié)式機(jī)械手有一些問題中空直流馬達(dá)由于其尺寸原因而功率小，編碼器不能位于旋轉(zhuǎn)軸上，從而不能實(shí)現(xiàn)精確定位。
專利文獻(xiàn)3中所公開的關(guān)節(jié)式機(jī)械手包括臂構(gòu)件，每個(gè)臂構(gòu)件中都分別帶有內(nèi)置馬達(dá)。由于每個(gè)臂構(gòu)件都帶有內(nèi)置馬達(dá)，所以臂構(gòu)件在尺寸上不能小于其所帶有的內(nèi)置馬達(dá)的尺寸，因此關(guān)節(jié)式機(jī)械手不能充分小型化。馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)力通過內(nèi)部錐齒輪或皮帶傳遞。
內(nèi)部錐齒輪通過復(fù)雜加工形成。由于馬達(dá)中心的輸入軸和減速機(jī)構(gòu)的輸出軸不能彼此垂直交叉，因此支承構(gòu)件需要精確加工和精確組裝。由于錐齒輪和減速機(jī)構(gòu)的空腔沒有密封，所以潤滑劑如潤滑脂或潤滑油會(huì)泄漏。位于錐齒輪內(nèi)側(cè)的馬達(dá)影響了空腔的使用效率。
當(dāng)使用皮帶時(shí)，需要張力調(diào)整機(jī)構(gòu)，臂構(gòu)件必須被設(shè)計(jì)成能保持皮帶，因此臂構(gòu)件的結(jié)構(gòu)不可避免地會(huì)復(fù)雜化。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種關(guān)節(jié)式機(jī)械手，其不使用任何特殊的馬達(dá)，具有簡單的機(jī)構(gòu)，并能形成為小的尺寸。
本發(fā)明提供一種關(guān)節(jié)式機(jī)械手，其包括多個(gè)臂構(gòu)件，以線性排列依次連接；關(guān)節(jié)，每個(gè)關(guān)節(jié)連接兩個(gè)相鄰的臂構(gòu)件，使得這兩個(gè)臂構(gòu)件能彼此相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；以及多個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置，每個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)兩個(gè)相鄰的臂構(gòu)件彼此相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；其中，至少一個(gè)臂構(gòu)件具有分別通過關(guān)節(jié)與其他兩個(gè)臂構(gòu)件連接的相反端部，該具有與其他兩個(gè)臂構(gòu)件連接的相反端部的臂構(gòu)件帶有兩個(gè)驅(qū)動(dòng)連接到其上的其他兩個(gè)臂構(gòu)件轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置，該內(nèi)置于具有與其他兩個(gè)臂構(gòu)件連接的相反端部的臂構(gòu)件中的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)置在相對(duì)于沿著中間臂構(gòu)件的軸線的方向彼此至少部分重疊的區(qū)域中。
根據(jù)本發(fā)明，由于中間臂構(gòu)件帶有兩個(gè)內(nèi)置驅(qū)動(dòng)裝置，因此與帶有驅(qū)動(dòng)裝置的臂構(gòu)件連接的兩個(gè)臂構(gòu)件中的至少一個(gè)不需要帶有任何驅(qū)動(dòng)裝置。這樣，另一臂構(gòu)件由于不用考慮驅(qū)動(dòng)裝置的形狀而可以形成為小的尺寸。由于該兩個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置相對(duì)于沿著臂構(gòu)件的軸線的方向部分地設(shè)置在共用區(qū)域中，且能沿垂直于臂構(gòu)件的軸線方向布置這兩個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置。這樣即使該臂構(gòu)件的軸向尺寸小，也可防止內(nèi)置于該臂構(gòu)件中的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置彼此接觸，所以該臂構(gòu)件能形成為小的軸向尺寸。帶有驅(qū)動(dòng)裝置的臂構(gòu)件以及分別連接到該帶有驅(qū)動(dòng)裝置的臂構(gòu)件相反端的兩個(gè)臂構(gòu)件能被小型化，從而可形成總長相對(duì)短些的關(guān)節(jié)式機(jī)械手。
本發(fā)明提供一種關(guān)節(jié)式機(jī)械手，其包括多個(gè)臂構(gòu)件，以線性排列依次連接；關(guān)節(jié)，每個(gè)關(guān)節(jié)連接兩個(gè)相鄰的臂構(gòu)件；以及多個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置，每個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)兩個(gè)相鄰的臂構(gòu)件彼此相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；其中，至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置內(nèi)置于臂構(gòu)件中的由該驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)的一個(gè)臂構(gòu)件中，包括驅(qū)動(dòng)器和制動(dòng)器，其中驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)臂構(gòu)件的驅(qū)動(dòng)力，制動(dòng)器對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的臂構(gòu)件進(jìn)行制動(dòng)，驅(qū)動(dòng)器和制動(dòng)器設(shè)置在相對(duì)于與臂構(gòu)件的軸線平行的方向彼此至少部分重疊的區(qū)域中。
根據(jù)本發(fā)明，驅(qū)動(dòng)器和制動(dòng)器設(shè)置在相對(duì)于沿著臂構(gòu)件的軸線的方向彼此至少部分重疊的區(qū)域中，且沿垂直于臂構(gòu)件的軸線的方向布置驅(qū)動(dòng)器和制動(dòng)器。因此，形成的臂構(gòu)件的軸向尺寸小于沿臂構(gòu)件的軸線方向布置驅(qū)動(dòng)器和制動(dòng)器的臂構(gòu)件的軸向尺寸。當(dāng)臂構(gòu)件安裝成傾斜姿勢時(shí)，可減小沿垂直于軸線的方向的尺寸。因此，形成的關(guān)節(jié)式機(jī)械手沿線性排列方向上變短，且厚度減小。
根據(jù)本發(fā)明的關(guān)節(jié)式機(jī)械手還包括減速機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中減速機(jī)構(gòu)在將驅(qū)動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力傳遞給相鄰的臂構(gòu)件的過程中，將與臂構(gòu)件結(jié)合的驅(qū)動(dòng)器的輸入運(yùn)行速度減小為較低的輸出運(yùn)行速度，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括具有多個(gè)正齒輪的齒輪系，能將驅(qū)動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力傳遞給減速機(jī)構(gòu)，其中每個(gè)正齒輪分別具有與通過關(guān)節(jié)連接的兩個(gè)臂構(gòu)件的軸線平行的軸線。
根據(jù)本發(fā)明，與臂構(gòu)件結(jié)合的驅(qū)動(dòng)裝置通過減速機(jī)構(gòu)施加旋轉(zhuǎn)力給連接到上述臂構(gòu)件上的臂構(gòu)件，使兩個(gè)臂構(gòu)件彼此相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。通過減速機(jī)構(gòu)施加旋轉(zhuǎn)力能使小型驅(qū)動(dòng)裝置產(chǎn)生高的轉(zhuǎn)拒。使用與臂構(gòu)件結(jié)合的小型驅(qū)動(dòng)裝置能進(jìn)一步減小臂構(gòu)件的尺寸。通過減速機(jī)構(gòu)傳遞驅(qū)動(dòng)力能實(shí)現(xiàn)對(duì)兩臂構(gòu)件相對(duì)于彼此的角度的控制，并能提高定位精度。
能通過包括正齒輪的簡單構(gòu)造的減速機(jī)構(gòu)傳遞驅(qū)動(dòng)力。因此，可簡化帶有內(nèi)置驅(qū)動(dòng)裝置的臂構(gòu)件的構(gòu)造，并且臂構(gòu)件可形成為小的尺寸。而且，關(guān)節(jié)式機(jī)械手的設(shè)計(jì)、組裝及其組成部件的加工變得容易，并能提高關(guān)節(jié)式機(jī)械手的可靠性。當(dāng)減速機(jī)構(gòu)一側(cè)的正齒輪處于預(yù)定位置時(shí)，與減速機(jī)構(gòu)一側(cè)的正齒輪嚙合的驅(qū)動(dòng)裝置一側(cè)的正齒輪可位于任意位置。因此，臂構(gòu)件中驅(qū)動(dòng)裝置的位置可以任意設(shè)置。
根據(jù)本發(fā)明的關(guān)節(jié)式機(jī)械手，線性構(gòu)件穿過臂構(gòu)件，并延伸通過安裝有減速機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的空間，管狀的線性構(gòu)件保護(hù)構(gòu)件在兩個(gè)相鄰的臂構(gòu)件之間延伸，線性構(gòu)件延伸通過線性構(gòu)件保護(hù)構(gòu)件。
在根據(jù)本發(fā)明的關(guān)節(jié)式機(jī)械手中，線性構(gòu)件延伸通過線性構(gòu)件保護(hù)構(gòu)件。
根據(jù)本發(fā)明，線性構(gòu)件在臂構(gòu)件中延伸，且任何線性構(gòu)件都沒有在臂構(gòu)件的外表面上延伸。因此，自臂構(gòu)件外表面突出的部分減少，并可防止線性構(gòu)件與障礙物接觸。例如，線性構(gòu)件為自臨近基座構(gòu)件的臂構(gòu)件朝向位于關(guān)節(jié)式機(jī)械手的工作端的臂構(gòu)件延伸的電線。
管狀的線性構(gòu)件保護(hù)構(gòu)件延伸通過安裝有減速機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的空間，線性構(gòu)件穿過線性構(gòu)件保護(hù)構(gòu)件。因此，在操作過程中可避免線性構(gòu)件與減速機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)接觸，從而避免損壞。
根據(jù)本發(fā)明的關(guān)節(jié)式機(jī)械手，線性構(gòu)件保護(hù)構(gòu)件的內(nèi)部空間與安裝有減速機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的空間密封地隔離。
根據(jù)本發(fā)明，可防止線性構(gòu)件被從減速機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)泄漏的液體弄濕。例如，即使減速機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)用諸如潤滑脂或潤滑油等潤滑劑潤滑，由減速機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)泄漏的潤滑劑也不會(huì)流入配置線性構(gòu)件的空間中。因此，可以避免由于潤滑不足而導(dǎo)致的減速機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的損壞，同時(shí)可防止配置線性構(gòu)件的區(qū)域被污染。
根據(jù)本發(fā)明的關(guān)節(jié)式機(jī)械手，至少一個(gè)關(guān)節(jié)是傾斜關(guān)節(jié)，其連接兩個(gè)臂構(gòu)件，使得兩個(gè)臂構(gòu)件中的一個(gè)能繞相對(duì)于該兩個(gè)臂構(gòu)件各自的軸線傾斜的軸線而相對(duì)于另一個(gè)臂構(gòu)件旋進(jìn)，驅(qū)動(dòng)裝置內(nèi)置于通過傾斜關(guān)節(jié)連接的兩個(gè)臂構(gòu)件中的、位于關(guān)節(jié)式機(jī)械手的工作端一側(cè)的臂構(gòu)件中。
根據(jù)本發(fā)明，位于關(guān)節(jié)式機(jī)械手工作端一側(cè)的帶有驅(qū)動(dòng)裝置的臂構(gòu)件相對(duì)于位于基座一側(cè)的不帶有驅(qū)動(dòng)裝置的臂構(gòu)件轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣內(nèi)置有驅(qū)動(dòng)裝置的臂構(gòu)件是從動(dòng)構(gòu)件，而不帶有任何驅(qū)動(dòng)裝置的臂構(gòu)件是驅(qū)動(dòng)構(gòu)件。
作為從動(dòng)構(gòu)件的臂構(gòu)件繞傾斜關(guān)節(jié)的軸線相對(duì)于作為驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的臂構(gòu)件旋進(jìn)。帶有內(nèi)置驅(qū)動(dòng)裝置的臂構(gòu)件的軸向長度大于不帶有任何驅(qū)動(dòng)裝置的臂構(gòu)件的軸向長度。因此，內(nèi)置有驅(qū)動(dòng)裝置的臂構(gòu)件作為從動(dòng)構(gòu)件旋進(jìn)時(shí)所順沿的圓的半徑，大于不帶有任何驅(qū)動(dòng)裝置的臂構(gòu)件作為從動(dòng)構(gòu)件旋進(jìn)時(shí)所順沿的圓的半徑。因此，關(guān)節(jié)式機(jī)械手能運(yùn)行在擴(kuò)大的活動(dòng)范圍中。因此，即使關(guān)節(jié)式機(jī)械手的總長固定，也能擴(kuò)大關(guān)節(jié)式機(jī)械手的活動(dòng)范圍。
本發(fā)明提供了一種關(guān)節(jié)式機(jī)械手，包括多個(gè)臂構(gòu)件，以線性排列依次連接；關(guān)節(jié)，每個(gè)關(guān)節(jié)連接兩個(gè)相鄰的臂構(gòu)件，使得這兩個(gè)臂構(gòu)件能彼此相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；以及驅(qū)動(dòng)裝置，每個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)兩個(gè)相鄰的臂構(gòu)件彼此相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；其中，至少一個(gè)關(guān)節(jié)是傾斜關(guān)節(jié)，其連接兩個(gè)相鄰的臂構(gòu)件，使得這兩個(gè)臂構(gòu)件能繞相對(duì)于該兩個(gè)臂構(gòu)件各自的軸線傾斜的旋轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)裝置內(nèi)置于通過傾斜關(guān)節(jié)連接的兩個(gè)臂構(gòu)件中的、位于關(guān)節(jié)式機(jī)械手的工作端一側(cè)的臂構(gòu)件中。
根據(jù)本發(fā)明，位于關(guān)節(jié)式機(jī)械手工作端一側(cè)的帶有驅(qū)動(dòng)裝置的臂構(gòu)件相對(duì)于位于基座部一側(cè)的不帶有任何驅(qū)動(dòng)裝置的臂構(gòu)件轉(zhuǎn)動(dòng)，也就是說，內(nèi)置有驅(qū)動(dòng)裝置的臂構(gòu)件是從動(dòng)構(gòu)件，而不帶有任何驅(qū)動(dòng)裝置的臂構(gòu)件是驅(qū)動(dòng)構(gòu)件。
作為從動(dòng)構(gòu)件的臂構(gòu)件被驅(qū)動(dòng)從而繞傾斜關(guān)節(jié)的軸線相對(duì)于作為驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的臂構(gòu)件旋進(jìn)。帶有驅(qū)動(dòng)裝置的臂構(gòu)件的軸向長度大于不帶有任何驅(qū)動(dòng)裝置的臂構(gòu)件的軸向長度。因此，內(nèi)置有驅(qū)動(dòng)裝置的臂構(gòu)件作為從動(dòng)構(gòu)件旋進(jìn)時(shí)所順沿的圓的半徑，大于不帶有任何驅(qū)動(dòng)裝置的臂構(gòu)件作為從動(dòng)構(gòu)件旋進(jìn)時(shí)所順沿的圓的半徑。因此，關(guān)節(jié)式機(jī)械手能運(yùn)行在擴(kuò)大的活動(dòng)范圍中。因此，即使關(guān)節(jié)式機(jī)械手的總長固定，也能擴(kuò)大關(guān)節(jié)式機(jī)械手的活動(dòng)范圍。


圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的關(guān)節(jié)式機(jī)械手20的局部剖視圖；圖2是關(guān)節(jié)式機(jī)械手20的示意性側(cè)視圖；圖3是關(guān)節(jié)式機(jī)械手20的剖視圖；圖4是關(guān)節(jié)式機(jī)械手20所包含的傾斜關(guān)節(jié)及其相關(guān)部分的放大剖視圖；圖5是關(guān)節(jié)式機(jī)械手20的同軸關(guān)節(jié)及其相關(guān)部分的放大剖視圖，其中圖1所示的部件已經(jīng)轉(zhuǎn)過90度；圖6是示意性視圖，用于說明關(guān)節(jié)式機(jī)械手20的第一臂構(gòu)件30A和第二臂構(gòu)件30B的相對(duì)運(yùn)動(dòng)；圖7是示意性視圖，用于說明對(duì)比例中的關(guān)節(jié)式機(jī)械手的第一臂構(gòu)件30A和第二臂構(gòu)件30B的相對(duì)運(yùn)動(dòng)；圖8是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的關(guān)節(jié)式機(jī)械手100的局部剖視圖；圖9是關(guān)節(jié)式機(jī)械手100的剖視圖；圖10是關(guān)節(jié)式機(jī)械手100沿圖8中的A-A線的剖視圖；圖11是立體圖，用于說明內(nèi)置于第一臂構(gòu)件30A中的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)33和34以及制動(dòng)器133；圖12是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的關(guān)節(jié)式機(jī)械手300的局部剖視圖；圖13是關(guān)節(jié)式機(jī)械手300的示意性側(cè)視圖；以及圖14是關(guān)節(jié)式機(jī)械手300的剖視圖；具體實(shí)施方式
圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的關(guān)節(jié)式機(jī)械手20的局部剖視圖。關(guān)節(jié)式機(jī)械手20包括多個(gè)臂構(gòu)件30和連接臂構(gòu)件30而使它們彼此相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的多個(gè)關(guān)節(jié)31、32。通過關(guān)節(jié)31和32將臂構(gòu)件30以線性排列依次連接在一起。
關(guān)節(jié)31是同軸關(guān)節(jié)，而關(guān)節(jié)32是傾斜關(guān)節(jié)。同軸關(guān)節(jié)31連接兩個(gè)相鄰的臂構(gòu)件30，使得相鄰臂構(gòu)件30繞同軸轉(zhuǎn)動(dòng)軸線R1轉(zhuǎn)動(dòng)，其中軸線R1與兩相鄰臂構(gòu)件30各自的軸線L對(duì)齊。傾斜關(guān)節(jié)32連接相鄰的兩個(gè)臂構(gòu)件30，使得該兩相鄰臂構(gòu)件30中的一個(gè)相對(duì)于另外一個(gè)繞旋進(jìn)軸線R2旋進(jìn)，其中軸線R2相對(duì)于該兩相鄰臂構(gòu)件30各自的軸線傾斜。
在本發(fā)明的描述中，術(shù)語“旋進(jìn)”表示兩相鄰臂構(gòu)件30中的一個(gè)繞旋進(jìn)軸線R2沿假想的圓錐形面的轉(zhuǎn)動(dòng)，該圓錐形面的頂點(diǎn)為兩相鄰臂構(gòu)件的連接點(diǎn)。在本發(fā)明的描述中，術(shù)語“轉(zhuǎn)動(dòng)”還表示繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)軸的角位移。
包括同軸關(guān)節(jié)31和傾斜關(guān)節(jié)32的關(guān)節(jié)式機(jī)械手20使多個(gè)臂構(gòu)件30彼此相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，以完成類似于蛇的運(yùn)動(dòng)的蜿蜒運(yùn)動(dòng)，用于三維定位。例如，當(dāng)設(shè)備被安裝于復(fù)雜的排列中并且可利用復(fù)雜的工作通道時(shí)，或當(dāng)關(guān)節(jié)式機(jī)械手20必須以低姿態(tài)在底板和低頂板之間的狹窄空間內(nèi)工作時(shí)，關(guān)節(jié)式機(jī)械手20能夠?qū)⒈３衷谀┒说奈矬w以希望的姿勢放置到在希望的位置上。
圖2是關(guān)節(jié)式機(jī)械手20的示意性側(cè)視圖，圖3是關(guān)節(jié)式機(jī)械手20的剖視圖。例如，關(guān)節(jié)式機(jī)械手20包括六個(gè)臂構(gòu)件c1-c6、多個(gè)關(guān)節(jié)31和32，每個(gè)關(guān)節(jié)可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接相鄰的臂構(gòu)件。
位于關(guān)節(jié)式機(jī)械手20的相對(duì)端的一端的第一臂構(gòu)件c1與基座21連接，而在關(guān)節(jié)式機(jī)械手20的另一端即工作端的第六臂構(gòu)件c6上連接有手部組件22。第一臂構(gòu)件c1到第六臂構(gòu)件c6可沿線性排列同軸延伸。關(guān)節(jié)式機(jī)械手20包括三個(gè)同軸關(guān)節(jié)31和三個(gè)傾斜關(guān)節(jié)32。在本實(shí)施例中，同軸關(guān)節(jié)31和傾斜關(guān)節(jié)32沿臂構(gòu)件c1-c6排列的方向交替布置。通過相鄰臂構(gòu)件的彼此相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，關(guān)節(jié)式機(jī)械手20能將第六臂構(gòu)件以希望的姿勢放置到在希望的位置上。
多種手部組件中的一理想組件、即末端執(zhí)行器與關(guān)節(jié)式機(jī)械手20的工作端連接。關(guān)節(jié)式機(jī)械手20將手部組件放置在一希望的位置。例如，關(guān)節(jié)式機(jī)械手20將手部組件帶到汽車中，并將該手部組件放置在汽車中的某一希望的位置。例如，關(guān)節(jié)式機(jī)械手20將手部組件放置在底板和頂板之間的空間中。放置在希望的位置的手部組件22完成裝卸操作、密封操作、涂敷操作、點(diǎn)焊操作、或弧焊操作。
參考圖1，每個(gè)臂構(gòu)件30包括側(cè)壁41和端壁42，其中側(cè)壁41環(huán)繞軸線L，端壁42形成在側(cè)壁41在軸向Z上的相反端部上，從而封閉側(cè)壁41。臂構(gòu)件30的側(cè)壁41和端壁42限定出一內(nèi)部空間40。
兩相鄰的臂構(gòu)件30通過軸承36可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接。軸承36包括一內(nèi)環(huán)和一外環(huán)，內(nèi)環(huán)和外環(huán)結(jié)合成使得它們彼此相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。軸承36的內(nèi)環(huán)和外環(huán)分別緊固到兩相鄰的臂構(gòu)件30上。實(shí)際應(yīng)用中，例如，軸承36是環(huán)形十字滾柱軸承。十字滾柱軸承在徑向和軸向負(fù)載下能可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承兩臂構(gòu)件。
在同軸關(guān)節(jié)31中，由同軸關(guān)節(jié)31連接的兩個(gè)臂構(gòu)件30的軸線和軸承36的旋轉(zhuǎn)軸線對(duì)齊。通過同軸關(guān)節(jié)31相連接的兩臂構(gòu)件30的端壁42分別具有同軸連接面37。連接面37與臂構(gòu)件30的軸線L垂直。
通過傾斜關(guān)節(jié)32連接的兩個(gè)臂構(gòu)件30各自的軸線相對(duì)于軸承36的旋轉(zhuǎn)軸線傾斜。通過傾斜關(guān)節(jié)32連接的兩個(gè)臂構(gòu)件30的端壁42分別具有傾斜連接面38并固定到軸承36上。傾斜連接38相對(duì)于臂構(gòu)件30的軸線L傾斜，并且彼此平行。在本實(shí)施例中，傾斜連接面38相對(duì)于臂構(gòu)件30的軸線傾斜45度。
通過軸承36連接的兩個(gè)臂構(gòu)件30繞軸承36的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣軸承36的旋轉(zhuǎn)軸線與臂構(gòu)件30各自的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線R1和R2對(duì)齊。端壁42具有通孔39，通孔39的軸線與臂構(gòu)件30的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線R1和R2對(duì)齊。臂構(gòu)件30各自的內(nèi)部空間通過通孔39連通。
關(guān)節(jié)式機(jī)械手20具有線性構(gòu)件35，該線性構(gòu)件35包括電氣布線和管道。線性構(gòu)件35由基座21沿臂構(gòu)件30向關(guān)節(jié)式機(jī)械手20的工作端延伸。線性構(gòu)件35延伸穿過臂構(gòu)件30的軸向Z1一側(cè)的端壁42的通孔39、臂構(gòu)件30的內(nèi)部空間40、臂構(gòu)件30的軸向Z2一側(cè)的端壁42的通孔39。即線性構(gòu)件35在臂構(gòu)件30的內(nèi)部空間40中沿軸向Z延伸。線性構(gòu)件35是柔性的，當(dāng)臂構(gòu)件轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，該線性構(gòu)件35能與關(guān)節(jié)式機(jī)械手20一起變形。
關(guān)節(jié)式機(jī)械手20帶有驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)馬達(dá)33和34，用于使臂構(gòu)件30彼此相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。臂構(gòu)件30分為第一臂構(gòu)件30A和第二臂構(gòu)件30B，其中每個(gè)第一臂構(gòu)件30A內(nèi)部帶有兩個(gè)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)33和34，而第二臂構(gòu)件30B 帶有任何相當(dāng)于驅(qū)動(dòng)馬達(dá)33和34的裝置。術(shù)語“第一臂構(gòu)件30A”和“第二臂構(gòu)件30B”分別表示帶有兩個(gè)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)33和34的臂構(gòu)件30，和不帶有任何相當(dāng)于驅(qū)動(dòng)馬達(dá)33和34的裝置的臂構(gòu)件30。在此，用“第一臂構(gòu)件30A”和“第二臂構(gòu)件30B”對(duì)臂構(gòu)件30的命名，應(yīng)該與用“第一臂構(gòu)件c1”和“第二臂構(gòu)件c2”對(duì)六個(gè)臂構(gòu)件c1-c6中的兩個(gè)臂構(gòu)件的命名區(qū)分開來。
第一臂構(gòu)件30A的一端與第二臂構(gòu)件30B連接。在本實(shí)施例中，第一臂構(gòu)件30A和第二臂構(gòu)件30B交替布置。
驅(qū)動(dòng)馬達(dá)33和34內(nèi)置于第一臂構(gòu)件30A中。驅(qū)動(dòng)馬達(dá)33驅(qū)動(dòng)第一臂構(gòu)件30A和沿軸向Z1連接到第一臂構(gòu)件30A的相對(duì)兩端的一端上的第二臂構(gòu)件30B，使這兩個(gè)臂構(gòu)件彼此相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。另一個(gè)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)34驅(qū)動(dòng)第一臂構(gòu)件30A和沿軸向Z2連接到第一臂構(gòu)件30A的另一端上的第二臂構(gòu)件30B，使這兩個(gè)臂構(gòu)件彼此相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。在第一臂構(gòu)件30A的內(nèi)部空間40中，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)33和34設(shè)置于相對(duì)于軸向Z1和Z2彼此至少部分重疊的共用區(qū)域135中。驅(qū)動(dòng)馬達(dá)33和34沿與軸向垂直的方向布置。
關(guān)節(jié)式機(jī)械手20包括減速機(jī)構(gòu)44和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)45，其中減速機(jī)構(gòu)44由驅(qū)動(dòng)馬達(dá)33(34)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，并降低輸出速度，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)45包括一具有多個(gè)正齒輪的齒輪系，并能夠?qū)Ⅱ?qū)動(dòng)馬達(dá)33(34)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力傳遞給減速機(jī)構(gòu)44。減速機(jī)構(gòu)44具有高的減速比，即輸入速度與輸出速度之比。在本實(shí)施例中，具有高減速比的減速機(jī)構(gòu)44是一通常稱之為Harmonic Drive的諧波齒輪機(jī)構(gòu)。具有高減速比的減速機(jī)構(gòu)44可以是除Harmonic Drive外的任何合適的減速機(jī)構(gòu)，比如行星齒輪機(jī)構(gòu)或包含具有特殊齒廓的齒輪的減速機(jī)構(gòu)。
圖4是關(guān)節(jié)式機(jī)械手20的傾斜關(guān)節(jié)的放大剖視圖。減速機(jī)構(gòu)44具有輸入軸48、輸出軸49、以及固定軸50。輸入軸48和輸出軸49圍繞預(yù)定的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。在減速機(jī)構(gòu)44中，輸出軸49的旋轉(zhuǎn)速度、即相對(duì)于固定軸50旋轉(zhuǎn)的輸出旋轉(zhuǎn)速度，與輸入軸48的旋轉(zhuǎn)速度即輸入旋轉(zhuǎn)速度成比例。輸出旋轉(zhuǎn)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于輸入旋轉(zhuǎn)速度。輸出軸49相對(duì)于固定軸50旋轉(zhuǎn)。用于本實(shí)施例的減速機(jī)構(gòu)44為環(huán)形諧波減速機(jī)構(gòu)。輸入軸48和輸出軸49各自的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線與軸承36的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線R1對(duì)齊。
驅(qū)動(dòng)馬達(dá)33和減速機(jī)構(gòu)44的輸出軸49利用螺栓可拆卸地緊固于第一臂構(gòu)件30A的端壁42上，該端壁42面向傾斜關(guān)節(jié)32。減速機(jī)構(gòu)44的固定軸50可拆卸地固定于第二臂構(gòu)件30B的端壁42上，該端壁42面向傾斜關(guān)節(jié)32。
驅(qū)動(dòng)馬達(dá)33具有旋轉(zhuǎn)輸出軸43。驅(qū)動(dòng)小齒輪46即正齒輪固定安裝于輸出軸43上，并與從動(dòng)齒輪47即正齒輪嚙合。從動(dòng)齒輪47轉(zhuǎn)動(dòng)支承在減速機(jī)構(gòu)44的輸入軸48上并利用螺栓可拆卸地固定于其上。減速機(jī)構(gòu)44的輸入軸48是一管狀構(gòu)件，其支承于減速機(jī)構(gòu)44的內(nèi)側(cè)面上。從動(dòng)齒輪47具有一中心開口，并形成為環(huán)形狀。從動(dòng)齒輪47固定到減速機(jī)構(gòu)44的輸入軸48上。減速機(jī)構(gòu)44的內(nèi)部空間和外部空間通過從動(dòng)齒輪47的中心開口彼此連通。從動(dòng)齒輪47和減速機(jī)構(gòu)44的輸入軸48與軸承36同軸，并能圍繞軸承36的軸線旋轉(zhuǎn)。
驅(qū)動(dòng)小齒輪46的軸線平行于軸承36的旋轉(zhuǎn)軸線，其中該軸承36的旋轉(zhuǎn)軸線與兩臂構(gòu)件30A和30B的旋轉(zhuǎn)軸線R2對(duì)齊。驅(qū)動(dòng)馬達(dá)33設(shè)置成使得當(dāng)驅(qū)動(dòng)小齒輪46和從動(dòng)齒輪47嚙合時(shí)，其輸出軸43的軸線平行于臂構(gòu)件30A和30B的旋轉(zhuǎn)軸線R2。
減速機(jī)構(gòu)44的輸出軸49和固定軸50分別固定到第一臂構(gòu)件30A上和第二臂構(gòu)件30B上。當(dāng)旋轉(zhuǎn)力施加到減速機(jī)構(gòu)44的輸入軸48上時(shí)，輸出軸49以降低了的旋轉(zhuǎn)速度相對(duì)于固定軸50旋轉(zhuǎn)，從而第一臂構(gòu)件30A和第二臂構(gòu)件30B彼此相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)小齒輪46的齒數(shù)小于從動(dòng)齒輪47的齒數(shù)。因此，由驅(qū)動(dòng)小齒輪46和從動(dòng)齒輪47組成的齒輪系能進(jìn)一步提高減速比。
圖5是關(guān)節(jié)式機(jī)械手20的同軸關(guān)節(jié)31及其相關(guān)部分的放大剖視圖。圖1所示的同軸關(guān)節(jié)的剖視圖在圖5中轉(zhuǎn)動(dòng)了90度，以示出傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。與傾斜關(guān)節(jié)32同樣，同軸關(guān)節(jié)31也包括減速機(jī)構(gòu)44和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)45。更具體地說，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)34和減速機(jī)構(gòu)44的輸出軸49利用螺栓可拆卸地固定于第一臂構(gòu)件30A的端壁42上，該端壁42面向同軸關(guān)節(jié)31。減速機(jī)構(gòu)44的固定軸50利用螺栓可拆卸地固定于第二臂構(gòu)件30B的端壁42上，其中該端壁42面向同軸關(guān)節(jié)31。
驅(qū)動(dòng)小齒輪46即正齒輪固定安裝到驅(qū)動(dòng)馬達(dá)34的輸出軸43上，并與從動(dòng)齒輪47即正齒輪嚙合。從動(dòng)齒輪47轉(zhuǎn)動(dòng)支承在減速機(jī)構(gòu)44的輸入軸48上并利用螺栓可拆卸地固定于其上。從動(dòng)齒輪47和減速機(jī)構(gòu)44的輸入軸48各自的軸線與軸承36的旋轉(zhuǎn)軸線對(duì)齊。從動(dòng)齒輪47和減速機(jī)構(gòu)44的輸入軸48圍繞軸承36的旋轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。
驅(qū)動(dòng)小齒輪46的軸線平行于軸承36的旋轉(zhuǎn)軸線，其中軸承36的旋轉(zhuǎn)軸線與兩臂構(gòu)件30A和30B的旋轉(zhuǎn)軸線R1對(duì)齊。驅(qū)動(dòng)馬達(dá)34設(shè)置成使得當(dāng)驅(qū)動(dòng)小齒輪46和從動(dòng)齒輪47嚙合時(shí)，輸出軸43的軸線平行于臂構(gòu)件30A和30B的旋轉(zhuǎn)軸線R1。驅(qū)動(dòng)小齒輪46的齒數(shù)小于從動(dòng)齒輪47的齒數(shù)。因此，由驅(qū)動(dòng)小齒輪46和從動(dòng)齒輪47組成的齒輪系能進(jìn)一步提高減速比。
環(huán)形減速機(jī)構(gòu)44中的中空空間54將形成在臂構(gòu)件30A的端壁42中的開口39和形成在臂構(gòu)件30B的端壁中的開口39連通。線性構(gòu)件35延伸通過端壁42的開口39、減速機(jī)構(gòu)44的中空空間54、及另一端壁42的開口39。因此，線性構(gòu)件35延伸通過多個(gè)臂構(gòu)件。
關(guān)節(jié)式機(jī)械手20具有管狀的保護(hù)構(gòu)件55，用于保護(hù)線性構(gòu)件35。管狀保護(hù)構(gòu)件55延伸通過臂構(gòu)件30A的端壁42的開口39、減速機(jī)構(gòu)44的中空空間54、及另一臂構(gòu)件30B的端壁42的開口39。管狀保護(hù)構(gòu)件55在兩相鄰臂構(gòu)件30A和30B之間延伸，其軸線與兩相鄰臂構(gòu)件30A和30B的旋轉(zhuǎn)軸線R1和R2對(duì)齊。
管狀保護(hù)構(gòu)件55一端固定到兩相鄰臂構(gòu)件30中的一個(gè)的端壁42上，并延伸到另一臂構(gòu)件30的端壁42。管狀保護(hù)構(gòu)件55與固定其一端的臂構(gòu)件30一起轉(zhuǎn)動(dòng)。在本實(shí)施例中，管狀保護(hù)構(gòu)件55固定到第一臂構(gòu)件30A的端壁42上。管狀保護(hù)構(gòu)件55的外表面57與第一臂構(gòu)件30A的端壁42的開口39的側(cè)面56之間的間隙由密封構(gòu)件如O形環(huán)密封。管狀保護(hù)構(gòu)件55的外表面與第二臂構(gòu)件30B的端壁42的開口39的側(cè)面56之間的間隙由密封構(gòu)件如油封密封。這樣管狀保護(hù)構(gòu)件55的外表面57與第二臂構(gòu)件30B的端壁42的開口739的側(cè)面之間的間隙被密封成使得管狀保護(hù)構(gòu)件55與第二臂構(gòu)件30B的端壁42能夠彼此相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。
管狀保護(hù)構(gòu)件55的內(nèi)部空間與設(shè)置減速機(jī)構(gòu)44和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)45的區(qū)域被密封地隔離開。減速機(jī)構(gòu)44和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)45用潤滑劑如潤滑脂或潤滑油潤滑，以便平穩(wěn)傳遞驅(qū)動(dòng)力和平穩(wěn)降低輸出速度。由于管狀保護(hù)構(gòu)件55的外表面57與第一臂構(gòu)件30A的端壁42的開口39的側(cè)面56之間的間隙被密封構(gòu)件密封，因此潤滑減速機(jī)構(gòu)44和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)45的潤滑劑不會(huì)泄漏到管狀保護(hù)構(gòu)件55內(nèi)和臂構(gòu)件30的內(nèi)部空間40中。
由于線性構(gòu)件35延伸通過管狀保護(hù)構(gòu)件55，因此線性構(gòu)件35不會(huì)與減速機(jī)構(gòu)44和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)45接觸。當(dāng)減速機(jī)構(gòu)44和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)45工作以使臂構(gòu)件30A和30B彼此相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線性構(gòu)件35不會(huì)與減速機(jī)構(gòu)44和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)45形成接觸，因此可防止線性構(gòu)件35被損壞。優(yōu)選地，管狀保護(hù)構(gòu)件55的面向線性構(gòu)件35的一面由對(duì)線性構(gòu)件35僅施加低的摩擦阻力的材料形成。
很顯然從前述的描述中可知，根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的關(guān)節(jié)式機(jī)械手20，第一臂構(gòu)件30A和第二臂構(gòu)件30B分別都有內(nèi)部空間40。管狀保護(hù)構(gòu)件55延伸通過兩個(gè)相鄰的臂構(gòu)件30A和30B。因此，線性構(gòu)件35沿臂構(gòu)件線性排列的方向延伸通過關(guān)節(jié)式機(jī)械手20。
線性構(gòu)件35不是沿關(guān)節(jié)式機(jī)械手20的外表面延伸。這樣，可防止線性構(gòu)件35與存在于關(guān)節(jié)式機(jī)械手20周圍的障礙物接觸。因此，即使關(guān)節(jié)式機(jī)械手20用于狹窄的工作空間或即使關(guān)節(jié)式機(jī)械手20的周圍存在有很多障礙物，也可防止線性構(gòu)件35被損壞。
例如，線性構(gòu)件35可包括電源線和信號(hào)線，其中電源線用于向驅(qū)動(dòng)馬達(dá)33和34傳遞電力，信號(hào)線傳送用于控制驅(qū)動(dòng)馬達(dá)33和34的工作的電信號(hào)。線性構(gòu)件35可包括用于向連接到關(guān)節(jié)式機(jī)械手20末端的手部組件傳送電力的管路，以及輸送被手部組件消耗的材料的管路。例如，當(dāng)手部組件為粘合組件時(shí)，線性構(gòu)件35可輸送粘合劑給粘合組件。當(dāng)手部組件為涂刷組件時(shí)，線性構(gòu)件35可輸送涂料給涂刷組件。
由于驅(qū)動(dòng)馬達(dá)33和34內(nèi)置于第一臂構(gòu)件30A中，并沿垂直于軸向Z的方向布置，因此可減小第一臂構(gòu)件30A的軸向尺寸。由于第二臂構(gòu)件30B不帶有相當(dāng)于驅(qū)動(dòng)馬達(dá)33和34的任何裝置，因此不需考慮驅(qū)動(dòng)馬達(dá)33和34的尺寸，第二臂構(gòu)件30B可形成為小的尺寸，因此關(guān)節(jié)式機(jī)械手20可形成為小的尺寸。具有小尺寸的關(guān)節(jié)式機(jī)械手20能將工作端以希望的姿勢保持在希望的位置，即使在狹窄的工作空間中。
關(guān)節(jié)式機(jī)械手20具有減速機(jī)構(gòu)44，每個(gè)減速機(jī)構(gòu)44都具有高的減速比，通過減速機(jī)構(gòu)44，每個(gè)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)33和34的旋轉(zhuǎn)力施加到兩相鄰臂構(gòu)件中的任一個(gè)上。因此，即使驅(qū)動(dòng)馬達(dá)33和34的功率小，也可將使臂構(gòu)件轉(zhuǎn)動(dòng)所需的扭矩施加到臂構(gòu)件上。換句話說，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)33和34可以小些，且這些小的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)33和34可有效利用，從而進(jìn)一步減小了第一臂構(gòu)件30A的軸向尺寸。當(dāng)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)33和34各自的輸出軸43的旋轉(zhuǎn)被控制以定位關(guān)節(jié)式機(jī)械手20的工作端時(shí)，通過經(jīng)具有高減速比的減速機(jī)構(gòu)44傳遞傳動(dòng)力，可提高定位精度。
由于線性構(gòu)件35延伸通過位于兩個(gè)相連的臂構(gòu)件之間的管狀保護(hù)構(gòu)件55，因此管狀保護(hù)構(gòu)件55可防止線性構(gòu)件35與減速機(jī)構(gòu)44和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)45接觸，因此即使減速機(jī)構(gòu)44和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)45轉(zhuǎn)動(dòng)一角度以轉(zhuǎn)動(dòng)臂構(gòu)件，也可防止線性構(gòu)件35與轉(zhuǎn)過了一定角位移的減速機(jī)構(gòu)44和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)45接觸。
由于管狀保護(hù)構(gòu)件55中的中空空間與設(shè)置有減速機(jī)構(gòu)44和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)45的區(qū)域被密封地隔離，因此可防止?jié)櫥瑴p速機(jī)構(gòu)44和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)45的潤滑劑泄漏到管狀保護(hù)構(gòu)件55的中空空間中和臂構(gòu)件的中空空間40中。同時(shí)，也可防止減速機(jī)構(gòu)44和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)45由于潤滑不足而導(dǎo)致的損壞。相反，流過線性構(gòu)件35的物質(zhì)也不會(huì)泄漏到減速機(jī)構(gòu)44和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)45中。例如，涂料和粘合劑不會(huì)泄漏到減速機(jī)構(gòu)44和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)45中。管狀保護(hù)構(gòu)件55使得減速機(jī)構(gòu)44和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)45所產(chǎn)生的熱量很難傳遞到線性構(gòu)件35上。
使用正齒輪作為驅(qū)動(dòng)小齒輪46和從動(dòng)齒輪47，這簡化了傳動(dòng)機(jī)構(gòu)45。與皮帶傳動(dòng)相比，均包括驅(qū)動(dòng)小齒輪46和從動(dòng)齒輪47的齒輪系能可靠地傳遞驅(qū)動(dòng)馬達(dá)33和34的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力，并具有高的動(dòng)力傳輸能力。這樣可提高傳動(dòng)機(jī)構(gòu)45的可靠性，并能實(shí)現(xiàn)精確定位。當(dāng)從動(dòng)齒輪47的齒數(shù)大于驅(qū)動(dòng)小齒輪46的齒數(shù)時(shí)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)45還作為進(jìn)一步降低被驅(qū)動(dòng)馬達(dá)33(34)驅(qū)動(dòng)的機(jī)構(gòu)的輸出速度的減速機(jī)構(gòu)。
不同于內(nèi)部錐齒輪傳動(dòng)，使用小齒輪46和齒輪47的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)45能將驅(qū)動(dòng)馬達(dá)33(34)和減速機(jī)構(gòu)44設(shè)置成使得驅(qū)動(dòng)馬達(dá)33(34)的輸出軸43的軸線與減速機(jī)構(gòu)44的輸入軸48的軸線彼此平行延伸。因此，支承驅(qū)動(dòng)馬達(dá)33和34以及減速機(jī)構(gòu)44的支承構(gòu)件很容易加工和組裝。
雖然當(dāng)使用皮帶傳動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)33和減速機(jī)構(gòu)44也可設(shè)置成使得驅(qū)動(dòng)馬達(dá)33和減速機(jī)構(gòu)44各自的軸線彼此平行延伸，但需要附加機(jī)構(gòu)來延伸皮帶并調(diào)整皮帶的張力，結(jié)果關(guān)節(jié)式機(jī)械手構(gòu)造復(fù)雜并需要大的臂構(gòu)件。由于皮帶具有小的彎曲容量，因此皮帶傳動(dòng)不能實(shí)現(xiàn)高的減速比。
與使用皮帶的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相比，本實(shí)施例中使用正齒輪的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)45能有效簡化第一臂構(gòu)件30A的構(gòu)造，并能有效形成小尺寸的第一臂構(gòu)件30A。
不用將驅(qū)動(dòng)小齒輪46與從動(dòng)齒輪47脫開，便可容易改變驅(qū)動(dòng)小齒輪46的位置。因此在第一臂構(gòu)件30A中可獲得足夠的空間用于放置線性構(gòu)件35，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)33和34可容易放置于具有小尺寸的第一臂構(gòu)件30A中。
在本實(shí)施例中，通過傾斜關(guān)節(jié)32連接的兩臂構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)軸線R2相對(duì)于臂構(gòu)件各自的軸線傾斜45度。這樣布置組成部分減少了關(guān)節(jié)式機(jī)械手20的組成部分的類型。
圖6是示意性視圖，用于說明關(guān)節(jié)式機(jī)械手20的第一臂構(gòu)件30A和第二臂構(gòu)件30B的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，圖7是示意性視圖，用于說明對(duì)比例中的關(guān)節(jié)式機(jī)械手的第一臂構(gòu)件30A和第二臂構(gòu)件30B的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)通過連接軸向長度為L4的第一臂構(gòu)件30A和軸向長度為L3的第二臂構(gòu)件30B而形成的結(jié)構(gòu)的長度L5減小到最小限度時(shí)，第一臂構(gòu)件30A的軸向長度L4大于第二臂構(gòu)件30B的軸向長度L3。
優(yōu)選地，臂構(gòu)件30A和30B通過傾斜關(guān)節(jié)32連接，使得相對(duì)于傾斜關(guān)節(jié)32，第一臂構(gòu)件30A位于工作端一側(cè)，而第二臂構(gòu)件30B位于基座21一側(cè)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)臂構(gòu)件位于基座21一側(cè)，而從動(dòng)臂構(gòu)件位于工作端一側(cè)時(shí)，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)33和34固定地保持在從動(dòng)臂構(gòu)件中。設(shè)置于第一臂構(gòu)件30A中的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)33驅(qū)動(dòng)第一臂構(gòu)件30A使其相對(duì)于位于一預(yù)定位置的第二臂構(gòu)件30B轉(zhuǎn)動(dòng)。在本實(shí)施例中，第一臂構(gòu)件30A沿一圓錐形面繞傾斜關(guān)節(jié)32的旋轉(zhuǎn)軸線R2旋進(jìn)，其中該圓錐形面的母線長度等于第一臂構(gòu)件30A的軸向長度L4，如圖6所示。由于第一臂構(gòu)件30A的軸向長度L4大于第二臂構(gòu)件30B的軸向長度L3，所以第一臂構(gòu)件30A的自由端轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所順沿的圓的半徑，大于比較例中的第二臂構(gòu)件30B的自由端轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所順沿的圓的半徑，其中在比較例中該第二臂構(gòu)件30B的軸向長度L3短于第一臂構(gòu)件30A的軸向長度L4。因此，本發(fā)明的關(guān)節(jié)式機(jī)械手的活動(dòng)范圍比對(duì)比例中的關(guān)節(jié)式機(jī)械手的活動(dòng)范圍寬。因此，與對(duì)比例中的關(guān)節(jié)式機(jī)械手相比，即使本發(fā)明的關(guān)節(jié)式機(jī)械手具有最短的長度，也能在寬的活動(dòng)范圍中動(dòng)作。當(dāng)連接臂構(gòu)件30A和30B而成的結(jié)構(gòu)的長度L5固定時(shí)，通過使第一臂構(gòu)件30A的軸向長度L4大于第二臂構(gòu)件30B的軸向長度L3，活動(dòng)范圍可以增大。
在大多情況下，本實(shí)施例中的關(guān)節(jié)式機(jī)械手20自基座21向上延伸，第二臂構(gòu)件30B位于基座21一側(cè)，而第一臂構(gòu)件30A位于工作端一側(cè)。在多數(shù)情況下，第一臂構(gòu)件30A自傾斜關(guān)節(jié)32向上延伸。因此，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)33位于傾斜關(guān)節(jié)32的上方，所以潤滑減速機(jī)構(gòu)44和傾斜關(guān)節(jié)32的潤滑劑不會(huì)泄漏到驅(qū)動(dòng)馬達(dá)33中。
當(dāng)減速機(jī)構(gòu)44為Harmonic Drive時(shí)，需要潤滑的Harmonic Drive的潤滑區(qū)域在第二臂構(gòu)件30B中。由于第二臂構(gòu)件30B位于傾斜關(guān)節(jié)32的下方，潤滑劑能很容易地流入Harmonic Drive的潤滑區(qū)域，因此可避免Harmonic Drive的潤滑不足。
下面將描述Harmonic Drive。參考圖4和5，輸入軸48是通過將薄的滾珠軸承200放在橢圓凸輪上而形成的大致橢圓形部件。軸承200包括一內(nèi)環(huán)202和一外環(huán)203，其中內(nèi)環(huán)202通過凸輪201緊固到從動(dòng)齒輪47上，外環(huán)203可通過滾珠204彈性變形。固定軸50是剛性的環(huán)形部件。固定軸50在其內(nèi)表面上具有一內(nèi)齒輪205。內(nèi)齒輪205能與形成在輸出軸49的外表面上的外齒輪206嚙合。內(nèi)齒輪205的齒數(shù)比外齒輪206的齒數(shù)多兩個(gè)。輸出軸49由金屬形成，并包括具有彈性、撓性的圓筒形部件207和固定部件208，該固定部件208自圓筒形部件207的一個(gè)端部延伸。圓筒形部件207具有外齒輪206，該外齒輪206和固定軸205的內(nèi)齒輪205嚙合。固定部件208固定到第一臂構(gòu)件30A上。
圓筒形部件207放在軸承200的外203上，并能被彎曲成橢圓形狀。圓筒形部件207的外齒輪206在橢圓形彎曲了的外表面長軸部分上與固定軸50的內(nèi)齒輪205嚙合。圓筒形部件207的外齒輪206在橢圓形彎曲了的外表面的短軸部分上不與固定軸50的內(nèi)齒輪205嚙合。當(dāng)輸入軸48轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，輸入軸48和圓筒形部件207彈性變形，內(nèi)齒輪205和外齒輪206的嚙合位置改變。由于外齒輪206的齒數(shù)比固定軸50的內(nèi)齒輪205的齒數(shù)少兩個(gè)，因此當(dāng)輸入軸48轉(zhuǎn)一整圈時(shí)，輸出軸49沿與輸入軸48轉(zhuǎn)動(dòng)的方向相反的方向轉(zhuǎn)過相當(dāng)于兩個(gè)齒的角度。輸出軸49沿相反方向的轉(zhuǎn)動(dòng)被利用。因此，Harmonic Drive是具有高減速比的減速機(jī)構(gòu)。
在Harmonic Drive中，內(nèi)齒輪205、外齒輪206、軸承的外203以及圓筒形部件207是高速滾動(dòng)接觸，因此這些部件必須被充分潤滑。所以，內(nèi)齒輪205和外齒輪206嚙合的區(qū)域、以及軸承的外環(huán)203和圓筒形部件207嚙合的區(qū)域是潤滑區(qū)域。
這樣，Harmonic Drive中的潤滑區(qū)域靠近位于第二臂構(gòu)件30B一側(cè)的固定軸50。如上所述，由于第二臂構(gòu)件30B位于較低高度，潤滑區(qū)域也位于較低高度，因此潤滑劑能容易地流入潤滑區(qū)，從而防止Harmonic Drive潤滑不足。
圖8是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的關(guān)節(jié)式機(jī)械手100的局部剖視圖，圖10是關(guān)節(jié)式機(jī)械手100沿圖8中的A-A線的剖視圖，圖11是立體圖，用于說明內(nèi)置于第一臂構(gòu)件30A中的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)33和34以及制動(dòng)器133。關(guān)節(jié)式機(jī)械手100以分體形式具有驅(qū)動(dòng)馬達(dá)33即驅(qū)動(dòng)裝置和制動(dòng)器133即制動(dòng)裝置。驅(qū)動(dòng)小齒輪固定安裝到驅(qū)動(dòng)馬達(dá)33的輸出軸上。驅(qū)動(dòng)小齒輪與從動(dòng)齒輪47嚙合，以借助驅(qū)動(dòng)馬達(dá)33驅(qū)動(dòng)從動(dòng)齒輪47旋轉(zhuǎn)。制動(dòng)齒輪固定安裝到制動(dòng)器133的旋轉(zhuǎn)軸上。制動(dòng)齒輪與從動(dòng)齒輪47嚙合以制動(dòng)從動(dòng)齒輪47。這樣，驅(qū)動(dòng)小齒輪46與從動(dòng)齒輪47嚙合以驅(qū)動(dòng)從動(dòng)齒輪47，而制動(dòng)齒輪與從動(dòng)齒輪47嚙合以制動(dòng)從動(dòng)齒輪47。驅(qū)動(dòng)馬達(dá)33和制動(dòng)器133設(shè)置在相對(duì)于與第一臂構(gòu)件30A的軸線平行的方向Z彼此至少部分重疊的區(qū)域中。關(guān)節(jié)式機(jī)械手100在其他方面同圖1所示的關(guān)節(jié)式機(jī)械手20一樣。關(guān)節(jié)式機(jī)械手100對(duì)應(yīng)于或類似于關(guān)節(jié)式機(jī)械手20的部件用相同的參考標(biāo)記表示，并在這里省略對(duì)這它們的描述。
通常，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)33和制動(dòng)器133結(jié)合在同軸的排列中。因此，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)33和制動(dòng)器133的組裝的軸向尺寸大于驅(qū)動(dòng)馬達(dá)33的軸向尺寸。當(dāng)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)33和制動(dòng)器133結(jié)合在同軸排列中時(shí)，臂構(gòu)件30A除容納驅(qū)動(dòng)馬達(dá)33的空間之外還需要形成一容納制動(dòng)器133的空間；即第一臂構(gòu)件30A的軸向尺寸和外徑需要增加與制動(dòng)器133的軸向尺寸相當(dāng)?shù)某叽纭?br> 根據(jù)本發(fā)明，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)33和制動(dòng)器133被分開設(shè)置，并沿平行于第一臂構(gòu)件30A的軸線的方向并排設(shè)置。因此，即使制動(dòng)器133內(nèi)置于第一臂構(gòu)件30A中，該第一臂構(gòu)件30A也可形成為短的軸向長度和小的外徑。驅(qū)動(dòng)馬達(dá)33和制動(dòng)器133設(shè)置成，使得在第一臂構(gòu)件30A中存在可用來延伸線性構(gòu)件35的空間，并使得第一臂構(gòu)件30A形成為短的軸向長度和小的外徑。
第一臂構(gòu)件30A包含第一驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和第二驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中第一驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在第一部分以分體形式具有用于第一軸向Z1的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)33和制動(dòng)器133，第二驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在第二部分具有用于第二軸向Z2的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)34和與其結(jié)合的制動(dòng)器。
當(dāng)用于第一軸向Z1的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)33被固定保持在最佳位置P1附近時(shí)，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)33可被容納在第一臂構(gòu)件30A中，使得即使用于第一軸向Z1的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)33軸向長度長，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)33不會(huì)接觸到端壁42和側(cè)壁41各自的內(nèi)表面52和53，第一臂構(gòu)件30A可被形成為小的尺寸。換句話說，內(nèi)置有用于第一軸向Z1的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)33的第一臂構(gòu)件30A可形成為短的軸向長度。
用于第二軸向Z2的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)34可設(shè)置在任意位置，只要在第一臂構(gòu)件30A中有用于線性構(gòu)件35的可用空間，并且驅(qū)動(dòng)馬達(dá)34不會(huì)接觸用于第一軸向Z1的第一驅(qū)動(dòng)馬達(dá)33、制動(dòng)器133、端壁42和側(cè)壁41。
從上述的描述中可清楚看出，根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例中的關(guān)節(jié)式機(jī)械手100具有同圖1所示的關(guān)節(jié)式機(jī)械手20相同的效果。驅(qū)動(dòng)馬達(dá)33和制動(dòng)器133的分體布置有利于形成軸向尺寸小的第一臂構(gòu)件30A。
下面參考附圖12、13、14描述根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的關(guān)節(jié)式機(jī)械手300。關(guān)節(jié)式機(jī)械手300包括多個(gè)臂構(gòu)件30，其中該多個(gè)臂構(gòu)件30包括這樣的臂構(gòu)件，它們均具有一個(gè)相對(duì)于其軸線傾斜的端部，以及與相對(duì)于其軸線垂直的另一端部，臂構(gòu)件30還包括這樣的臂構(gòu)件，它們均具有沿同一方向相對(duì)于其軸線傾斜的相反端部，臂構(gòu)件30還包括這樣的臂構(gòu)件，它們均具有沿相反方向相對(duì)于其軸線傾斜的相反端部。關(guān)節(jié)式機(jī)械手300具有連接這些臂構(gòu)件30的同軸關(guān)節(jié)31和傾斜關(guān)節(jié)32。同軸關(guān)節(jié)31和傾斜關(guān)節(jié)32各自的數(shù)量和布置不同于圖1所示的關(guān)節(jié)式機(jī)械手20。關(guān)節(jié)式機(jī)械手300在其他方面同圖1所示的關(guān)節(jié)式機(jī)械手20基本類似。關(guān)節(jié)式機(jī)械手300的對(duì)應(yīng)于或類似于關(guān)節(jié)式機(jī)械手20的部件用相同的參考標(biāo)記表示，并在這里省略對(duì)它們的描述。
圖12是關(guān)節(jié)式機(jī)械手300的局部剖視圖，圖13是關(guān)節(jié)式機(jī)械手300的示意性側(cè)視圖，圖14式關(guān)節(jié)式機(jī)械手300的剖視圖。關(guān)節(jié)式機(jī)械手300具有六個(gè)臂構(gòu)件c1-c6、關(guān)節(jié)31和32，其中六個(gè)臂構(gòu)件c1-c6以線性排列依次連接，每個(gè)關(guān)節(jié)連接相鄰的臂構(gòu)件30使它們彼此相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。位于線性關(guān)節(jié)式機(jī)械手300一端的第一臂構(gòu)件c1與基座21連接，位于線性關(guān)節(jié)式機(jī)械手300另一端的第六臂構(gòu)件與手部組件22連接。第一臂構(gòu)件c1到第六臂構(gòu)件c6可沿同軸方向延伸。關(guān)節(jié)包括兩個(gè)同軸關(guān)節(jié)31和四個(gè)傾斜關(guān)節(jié)32。
從圖2和圖13的比較觀察中可清楚看出，關(guān)節(jié)式機(jī)械手300的第一臂構(gòu)件c1同圖1所示的關(guān)節(jié)式機(jī)械手20的第一臂構(gòu)件c1形狀相同。如圖13所示，不同于關(guān)節(jié)式機(jī)械手20的第二臂構(gòu)件c2的形狀，關(guān)節(jié)式機(jī)械手300的第二臂構(gòu)件c2具有相對(duì)于其軸線均向右傾斜45度的上端和下端，如圖13所示。不同于關(guān)節(jié)式機(jī)械手20的第三臂構(gòu)件的形狀，關(guān)節(jié)式機(jī)械手300的第三臂構(gòu)件c3具有分別相對(duì)于其軸線向右和向左傾斜45度的下端和上端，如圖13所示。關(guān)節(jié)式機(jī)械手300的第四臂構(gòu)件c4除了其下端相對(duì)于其軸線向左傾斜45度而不是向右傾斜外，與關(guān)節(jié)式機(jī)械手20的第四臂構(gòu)件c4形狀相同，如圖13所示。關(guān)節(jié)式機(jī)械手300的第五臂構(gòu)件c5除了其上端相對(duì)于其軸線向左傾斜45度而不是向右傾斜外，與關(guān)節(jié)式機(jī)械手20的第五臂構(gòu)件c5形狀相同，如圖13所示。關(guān)節(jié)式機(jī)械手300的第六臂構(gòu)件c6除了其下端相對(duì)于其軸線向左傾斜45度而不是向右傾斜外，與關(guān)節(jié)式機(jī)械手20的第六臂構(gòu)件c6形狀相同，如圖13所示。
因此，在關(guān)節(jié)式機(jī)械手300中，臂構(gòu)件30的連接不同于關(guān)節(jié)式機(jī)械手20的臂構(gòu)件30的連接。臂構(gòu)件c2的下端和上端分別通過傾斜關(guān)節(jié)32與相鄰的臂構(gòu)件連接，其中兩個(gè)傾斜關(guān)節(jié)32的軸線朝相同方向傾斜，臂構(gòu)件c3的下端和上端分別通過傾斜關(guān)節(jié)32與相鄰的臂構(gòu)件連接，其中兩個(gè)傾斜關(guān)節(jié)32的軸線朝相互垂直的方向傾斜。
同關(guān)節(jié)式機(jī)械手20類似，關(guān)節(jié)式機(jī)械手300具有驅(qū)動(dòng)裝置，每個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)相鄰的兩個(gè)臂構(gòu)件30彼此相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)裝置包括驅(qū)動(dòng)馬達(dá)33和34。關(guān)節(jié)式機(jī)械手300的臂構(gòu)件30分為第一臂構(gòu)件30A、第二臂構(gòu)件30B、及第三臂構(gòu)件30C，其中每個(gè)第一臂構(gòu)件30A帶有驅(qū)動(dòng)馬達(dá)33和34，第二臂構(gòu)件30B不帶有任何相當(dāng)于驅(qū)動(dòng)馬達(dá)33和34的裝置，每個(gè)第三臂構(gòu)件30C帶有驅(qū)動(dòng)馬達(dá)33。在關(guān)節(jié)式機(jī)械手300中，臂構(gòu)件c1、c2、c3、c4、c5、及c6分別為第二臂構(gòu)件30B、第三臂構(gòu)件30C、第三臂構(gòu)件30C、第一臂構(gòu)件30A、第二臂構(gòu)件30B、及第一臂構(gòu)件30A。
同關(guān)節(jié)式機(jī)械手20的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)類似，在第一臂構(gòu)件30A的內(nèi)部空間40中，關(guān)節(jié)式機(jī)械手300的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)33和34設(shè)置在相對(duì)于軸向Z1和Z2彼此至少部分重疊的共用區(qū)域135中。驅(qū)動(dòng)馬達(dá)33和34沿垂直于軸向的方向布置。
在關(guān)節(jié)式機(jī)械手300中，臂構(gòu)件c4和c6為第一臂構(gòu)件30A，每個(gè)第一臂構(gòu)件30A都帶有兩個(gè)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)33和34，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)33和34沿垂直于方向Z的方向布置，其中方向Z平行于第一臂構(gòu)件30A的軸線。因此，第一臂構(gòu)件30A能形成為小的尺寸。驅(qū)動(dòng)馬達(dá)33和34不需要內(nèi)置于第二臂構(gòu)件30B、即延伸于臂構(gòu)件c4和c6之間的臂構(gòu)件c5中。因此，不用考慮驅(qū)動(dòng)馬達(dá)33和34的尺寸，第二臂構(gòu)件30B可形成為小的尺寸。由于第一臂構(gòu)件30A和第二臂構(gòu)件30B可形成為小的尺寸，因此關(guān)節(jié)式機(jī)械手300可小型化。因此，小型化的關(guān)節(jié)式機(jī)械手300的工作端能以希望的姿勢保持在希望的位置處，即使是在狹窄的操作空間中。在關(guān)節(jié)式機(jī)械手20中，小尺寸的第二臂構(gòu)件30B分別與第一臂構(gòu)件30A的相反端連接，而在關(guān)節(jié)式機(jī)械手300中，第二臂構(gòu)件30B和第三臂構(gòu)件30C分別與第一臂構(gòu)件30A的相反端部連接。這樣，第二臂構(gòu)件30B能被小型化。
在關(guān)節(jié)式機(jī)械手300中，臂構(gòu)件c2的上端和下端都傾斜并彼此平行，臂構(gòu)件c3的上端和下端都傾斜并彼此垂直，臂構(gòu)件c2的上端和臂構(gòu)件c3的下端通過傾斜關(guān)節(jié)32連接。因此，通過例如將臂構(gòu)件c2設(shè)置在水平姿勢，將臂構(gòu)件c3設(shè)置在垂直姿勢，連接到關(guān)節(jié)式機(jī)械手300工作端的手部組件22可移動(dòng)到接近基座21的低位置。因此，手部組件相對(duì)于基座21可以在較大的工作范圍內(nèi)活動(dòng)。
自然地，關(guān)節(jié)式機(jī)械手300具有前述的效果及同圖1所示的關(guān)節(jié)式機(jī)械手20同樣的效果。
這里描述的本發(fā)明的實(shí)施例僅僅是一些示例，在不脫離本發(fā)明保護(hù)范圍的情況下可作改變。例如，關(guān)節(jié)式機(jī)械手20的關(guān)節(jié)在組裝中可被布置成不同于上述情況的布置關(guān)系。關(guān)節(jié)和臂構(gòu)件各自的數(shù)量并不局限于上述所提到的數(shù)量。傾斜關(guān)節(jié)的傾斜角度不局限于45度。線性構(gòu)件35不局限于布線和管道。
根據(jù)本發(fā)明，連接于其他臂構(gòu)件的相反端的兩個(gè)臂構(gòu)件中的至少一個(gè)能被小型化，因此關(guān)節(jié)式機(jī)械手能被小型化。小型化的關(guān)節(jié)式機(jī)械手的臂構(gòu)件能在狹窄空間中轉(zhuǎn)動(dòng)，比如在頂板和底板之間的狹窄空間中，而不會(huì)接觸到頂板和底板。因此，連接到關(guān)節(jié)式機(jī)械手上的物體能被容易且可靠地移動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明，驅(qū)動(dòng)器和制動(dòng)器沒有同軸布置，所以與驅(qū)動(dòng)器和制動(dòng)器同軸配置的臂構(gòu)件相比，臂構(gòu)件能被形成為小的尺寸。因此，關(guān)節(jié)式機(jī)械手在總長上可以縮短。小型化的關(guān)節(jié)式機(jī)械手的臂構(gòu)件能在狹窄的空間中轉(zhuǎn)動(dòng)，比如在頂板和底板之間的狹窄空間中，而不會(huì)接觸到頂板和底板。因此，連接到關(guān)節(jié)式機(jī)械手的物體能被容易且可靠地移動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明，通過減速機(jī)構(gòu)將旋轉(zhuǎn)力傳遞到臂構(gòu)件，從而使臂構(gòu)件彼此相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，即使是小的驅(qū)動(dòng)裝置也能對(duì)臂構(gòu)件施加需要的轉(zhuǎn)拒用于臂構(gòu)件轉(zhuǎn)動(dòng)。帶有小的驅(qū)動(dòng)裝置的臂構(gòu)件能被小型化，從而關(guān)節(jié)式機(jī)械手能被進(jìn)一步小型化。
由于驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)力通過包括正齒輪的齒輪系傳遞到減速機(jī)構(gòu)，因此安裝有驅(qū)動(dòng)裝置的臂構(gòu)件的構(gòu)造能被簡化，并能被小型化。關(guān)節(jié)式機(jī)械手的組成部件能容易設(shè)計(jì)、加工和組裝。當(dāng)與減速機(jī)構(gòu)互鎖的從動(dòng)齒輪位于預(yù)定位置時(shí)，與驅(qū)動(dòng)裝置互鎖并與從動(dòng)齒輪嚙合的驅(qū)動(dòng)小齒輪可位于任意位置。這樣臂構(gòu)件中驅(qū)動(dòng)裝置的位置可選擇決定，因此即使臂構(gòu)件小型化，在臂構(gòu)件中也能確保用于保持驅(qū)動(dòng)裝置的空間和用于保持線性構(gòu)件的空間。
根據(jù)本發(fā)明，線性構(gòu)件延伸通過臂構(gòu)件，并且不需要沿臂構(gòu)件的外表面延伸。所以可防止線性構(gòu)件與位于臂構(gòu)件周圍的障礙物接觸。由于線性構(gòu)件穿過管狀保護(hù)構(gòu)件，因此可防止線性構(gòu)件與減速機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)接觸。由于可防止線性構(gòu)件與外界的障礙物、減速機(jī)構(gòu)、及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)接觸，因此線性構(gòu)件不會(huì)被損壞，關(guān)節(jié)式機(jī)械手能平穩(wěn)工作。
本發(fā)明可防止液體由減速機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)泄漏到線性構(gòu)件延伸的空間中。例如，即使減速機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)用潤滑劑如潤滑脂或潤滑油潤滑，也可防止?jié)櫥瑒┬孤┑骄€性構(gòu)件延伸的空間中。因此，可防止減速機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由于潤滑不足而導(dǎo)致?lián)p壞，同時(shí)線性構(gòu)件也不會(huì)弄臟。
即使關(guān)節(jié)式機(jī)械手的總長固定，通過使用不帶有任何驅(qū)動(dòng)裝置的臂構(gòu)件作為驅(qū)動(dòng)臂構(gòu)件，也可擴(kuò)大關(guān)節(jié)式機(jī)械手的活動(dòng)范圍。這樣，不用增加其總長，關(guān)節(jié)式機(jī)械手也能運(yùn)動(dòng)到必需的活動(dòng)范圍。本發(fā)明的關(guān)節(jié)式機(jī)械手的活動(dòng)范圍大于其總長與本發(fā)明的關(guān)節(jié)式機(jī)械手相同的其他關(guān)節(jié)式機(jī)械手的活動(dòng)范圍。
權(quán)利要求
1.一種關(guān)節(jié)式機(jī)械手，包括多個(gè)臂構(gòu)件，以線性排列依次連接；關(guān)節(jié)，每個(gè)關(guān)節(jié)連接兩個(gè)相鄰的臂構(gòu)件，使得這兩個(gè)臂構(gòu)件能彼此相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；以及多個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置，每個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)兩個(gè)相鄰的臂構(gòu)件彼此相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；其中，至少一個(gè)臂構(gòu)件具有分別通過關(guān)節(jié)與其他兩個(gè)臂構(gòu)件連接的相反端部，該具有與其他兩個(gè)臂構(gòu)件連接的相反端部的臂構(gòu)件帶有兩個(gè)驅(qū)動(dòng)連接到其上的其他兩個(gè)臂構(gòu)件轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置，該內(nèi)置于具有與其他兩個(gè)臂構(gòu)件連接的相反端部的臂構(gòu)件中的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)置在相對(duì)于沿著中間臂構(gòu)件的軸線的方向彼此至少部分重疊的區(qū)域中。
2.一種關(guān)節(jié)式機(jī)械手，包括多個(gè)臂構(gòu)件，以線性排列依次連接；關(guān)節(jié)，每個(gè)關(guān)節(jié)連接兩個(gè)相鄰的臂構(gòu)件；以及多個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置，每個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)兩個(gè)相鄰的臂構(gòu)件彼此相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；其中，至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置內(nèi)置于臂構(gòu)件中的由該驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)的一個(gè)臂構(gòu)件中，包括驅(qū)動(dòng)器和制動(dòng)器，其中驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)臂構(gòu)件的驅(qū)動(dòng)力，制動(dòng)器對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的臂構(gòu)件進(jìn)行制動(dòng)，驅(qū)動(dòng)器和制動(dòng)器設(shè)置在相對(duì)于與臂構(gòu)件的軸線平行的方向彼此至少部分重疊的區(qū)域中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的關(guān)節(jié)式機(jī)械手，還包括減速機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中減速機(jī)構(gòu)在將驅(qū)動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力傳遞給相鄰的臂構(gòu)件的過程中，將與臂構(gòu)件結(jié)合的驅(qū)動(dòng)器的輸入運(yùn)行速度減小為較低的輸出運(yùn)行速度，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括具有多個(gè)正齒輪的齒輪系，能將驅(qū)動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力傳遞給減速機(jī)構(gòu)，其中每個(gè)正齒輪分別具有與通過關(guān)節(jié)連接的兩個(gè)臂構(gòu)件的軸線平行的軸線。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的關(guān)節(jié)式機(jī)械手，其中，線性構(gòu)件穿過臂構(gòu)件，并延伸通過安裝有減速機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的空間，管狀的線性構(gòu)件保護(hù)構(gòu)件在兩個(gè)相鄰的臂構(gòu)件之間延伸，線性構(gòu)件延伸通過線性構(gòu)件保護(hù)構(gòu)件。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的關(guān)節(jié)式機(jī)械手，其中線性構(gòu)件保護(hù)構(gòu)件的內(nèi)部空間與安裝有減速機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的空間密封地隔離。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項(xiàng)所述的關(guān)節(jié)式機(jī)械手，其中，至少一個(gè)關(guān)節(jié)是傾斜關(guān)節(jié)，其連接兩個(gè)臂構(gòu)件，使得兩個(gè)臂構(gòu)件中的一個(gè)能繞相對(duì)于該兩個(gè)臂構(gòu)件各自的軸線傾斜的軸線而相對(duì)于另一個(gè)臂構(gòu)件旋進(jìn)，驅(qū)動(dòng)裝置內(nèi)置于通過傾斜關(guān)節(jié)連接的兩個(gè)臂構(gòu)件中的、位于關(guān)節(jié)式機(jī)械手的工作端一側(cè)的臂構(gòu)件中。
7.一種關(guān)節(jié)式機(jī)械手，包括多個(gè)臂構(gòu)件，以線性排列依次連接；關(guān)節(jié)，每個(gè)關(guān)節(jié)連接兩個(gè)相鄰的臂構(gòu)件，使得這兩個(gè)臂構(gòu)件能彼此相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；以及驅(qū)動(dòng)裝置，每個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)兩個(gè)相鄰的臂構(gòu)件彼此相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；其中，至少一個(gè)關(guān)節(jié)是傾斜關(guān)節(jié)，其連接兩個(gè)相鄰的臂構(gòu)件，使得這兩個(gè)臂構(gòu)件能繞相對(duì)于該兩個(gè)臂構(gòu)件各自的軸線傾斜的旋轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)裝置內(nèi)置于通過傾斜關(guān)節(jié)連接的兩個(gè)臂構(gòu)件中的、位于關(guān)節(jié)式機(jī)械手的工作端一側(cè)的臂構(gòu)件中。
全文摘要
小型化關(guān)節(jié)式機(jī)械手(20)包括第一臂構(gòu)件(30A)和第二臂構(gòu)件(30B)，其中第一臂構(gòu)件(30A)內(nèi)部帶有兩個(gè)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(33、34)，第二臂構(gòu)件(30B)不帶有任何相當(dāng)于驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(33、34)的裝置，能被小型化。驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(33、34)位于相對(duì)于與第一臂構(gòu)件(30A)的軸線平行的方向彼此至少部分重疊的共用區(qū)域(135)中，且能沿垂直于該軸線的方向布置。這樣第一臂構(gòu)件(30A)能形成為小的軸向尺寸。從而第一臂構(gòu)件(30A)和第二臂構(gòu)件(30B)能被小型化，所以可形成總長短的關(guān)節(jié)式機(jī)械手(20)。
文檔編號(hào)B25J17/02GK1771115SQ20048000940
公開日2006年5月10日 申請(qǐng)日期2004年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月7日
發(fā)明者濱安宏, 田中良明, 稻田隆浩 申請(qǐng)人:川崎重工業(yè)株式會(huì)社