專利名稱：偏心擺動齒輪機構和使用該機構的工業機器人關節構造的制作方法
技術領域：
本發明涉及使用在工業機器人的關節部中的偏心擺動齒輪機構。
背景技術：
已存在傳統已知的偏心擺動齒輪機構，例如使用在工業機器人(在 后文中有時也簡單地稱為"機器人")關節部中的偏心擺動齒輪機構，
它們在以下的JP-A-9-57678和JP-A-2001-323972中被描述。
在JP-A-9-57678和JP-A-2001 -323972中描述的偏心擺動齒輪機構
是下述的偏心擺動齒輪機構，其包括內齒輪，與內齒輪嚙合的外齒輪， 偏心地移動外齒輪的曲軸和可旋轉地支承曲軸的支座。內齒輪和支座 被制成可相對旋轉。偏心擺動齒輪機構包括空心孔，該孔被制成軸向 地圍繞其軸線，且圓柱形管體制成為穿過空心孔。然而，導線、管路 和線纜通過制成在圓柱形管體內的空心孔，由此防止線纜等被偏心擺 動齒輪機構的內部零件破壞，或防止內側的潤滑劑外泄。
在JP-A-9-57678中描述的工業機器人的關節部在圖6中示出。在 JP-A-2001-323972中描述的工業機器人的關節部在圖7中示出。注意到 相同的附圖標記被賦予到相同或類似的零件用于描述。
在JP-A-9-57678中，圓柱形管體330從其端板部319a側(如在圖6 中看到從下側)插入到偏心擺動齒輪機構300內，且設置在圓柱形管體 330的一個端部處的凸緣部以螺栓固定到端部319a。圓柱形管體330的另 一個端部插入到機器人的轉動部分360內，且油封341插入在轉動部分
和圓柱形管體的另一個端部之間。此油封用于防止存在于偏心擺動齒 輪機構內的潤滑劑進入到空心孔331內。另外，油封342、 343也以下述方式插入在內齒輪303和支座319之間，即防止潤滑劑泄漏到齒輪機構外側。
在JP-A-2001-323972中，圓柱形管體330從機器人的固定部350側 (如在圖7中看從下側)插入，且設置在圓柱形管體330的一個端部處 的凸緣部以螺栓固定到固定部。圓柱形管體的另一個端部插入到機器 人的轉動部分360內，且油封341插入在轉動部分和圓柱形管體的另一 個端部之間。此油封用于于防止存在于偏心擺動齒輪機構內的潤滑劑 進入到空心孔331內。另外，油封343也以下述方式插入在內齒輪303和 支座319之間，即，防止潤滑劑泄漏到齒輪機構外側。
在分別在JP-A-9-57678和JP-A-2001 -323972中的偏心擺動齒輪機 構300、 301中，內齒輪303固定到機器人的固定部，且支座319固定到 機器人的轉動部分360。馬達370的輸出旋轉通過偏心擺動齒輪機構減 速且然后作為減速的旋轉輸出到支座319，由此機器人的轉動部分360 以低速旋轉。
在JP-A-9-57678中，因為圓柱形管體330固定到端板部319a,即支 座319，所以圓柱形管體330與支座319—起旋轉。但圓柱形管體330以 低速旋轉，如上所述，因為線纜和其他構件38()通過緊固設備390保持 到固定部350，導致了線纜和其他構件380與旋轉的圓柱形管體330的摩 擦。由于圓柱形管體330與線纜和其他構件3SO的長時間摩擦接觸，導 致了線纜和其他構件被破壞的問題。
另一方面，在JP-A-2001-323972中，因為圓柱形管體330固定到機 器人的固定部350，所以圓柱形管體330根本不旋轉。因為圓柱形管體 330不旋轉，所以不發生圓柱形管體330與通過它的線纜和其他構件摩 擦的問題。然而，為將圓柱形管體330以以上所述的方式放入機器人的 固定部350內，機器人必須通過起重機等升起并懸掛，使得圓柱形管體 從機器人下方插入到固定部內，且然后以螺栓等固定到機器人上，從而導致了不良的工作效率和安全性。另外，因為圓柱形管體安裝在機 器人側上，通常機器人制造商需要自已承扭制備圓柱形管體。
發明內容
本發明已根據以上問題完成，且本發明的目的是提供偏心擺動齒 輪機構，其能夠可旋轉地支承圓柱形管體以消除通過圓柱形管體內部
的線纜和其他構件被破壞的可能性，并且消除圓柱形管體被構造在工 業機器人內的必要性。
為達到此目的，根據本發明的第一方面，提供了偏心擺動齒輪機 構，包括內齒輪，與內齒輪嚙合的外齒輪，用于偏心地移動外齒輪 的曲軸和用于可旋轉地支承曲軸的支座，內齒輪和支座被制成相對旋 轉，其中，在軸向方向上穿過偏心擺動齒輪機構的圓柱形管體被可旋
轉地支承在支座上。
另外，根據本發明的第二方面，提供了如在本發明的第一方面中 闡述的偏心擺動齒輪機構，其中圓柱形管體的至少一個端部的外圓周 部構成帶有密封構件的接合部。
此外，根據本發明的第三方面，提供了具有在本發明的第一方面 和第二方面中闡述的偏心擺動齒輪機構的工業機器人關節構造，其中 內齒輪固定到工業機器人的固定部，且圓柱形管體的端部通過密封構 件插入到設置在固定部內的中央孔內。
根據本發明的第一方面，因為圓柱形管體可旋轉地支承在支座上， 所以當線纜和其他構件與內齒輪和支座之間的相對旋轉無關地旋轉 時，圓柱形管體能夠旋轉同時跟隨線纜和其他構件，且因此不會發生 線纜和其他構件被圓柱形管體摩擦而被破壞的情況。另外，當線纜和 其他構件固定到固定部以不能移動時，在圓柱形管體固定到固定部的 情況下，不會發生線纜和其他構件被圓柱形管體摩擦而被破壞的情況。
5另外，通過可旋轉地支承在支座上的圓柱形管體，允許偏心擺動齒輪 機構將圓柱形管體結合在其內，這消除了制備圓柱形管體和將圓柱形 管體通過制造商提前安裝在工業機器人內的必耍性。
另外，根據本發明的第二方面，因為圓柱形管體的至少一個端部 的外圓周部構成帶有密封構件的接合部，所以能夠通過像機器人的固 定部的配合件和密封構件容易地構造密封的結構。
此外，根據本發明的第三方面，因為內齒輪固定到工業機器人的 固定部，且圓柱形管體的端部通過密封構件插入到設置在固定部的中 央孔內，所以能夠便于工業機器人的關節構造的組裝工作。
圖l是連接到工業機器人的轉動部分的本發明的偏心擺動齒輪機 構的截面視圖2是沿圖1內的線A-A截取的截面視圖3是沿圖2內的線B-B截取的截面視圖4是本發明的偏心擺動齒輪機構的另一種形式的截面視圖； 圖5是連接到工業機器人的腕部本發明的偏心擺動齒輪機構的截 面視圖6是工業機器人的轉動部分的截面視圖，其中使用了傳統的偏心 擺動齒輪機構；
圖7是工業機器人的轉動部分的截面視圖，其中使用了另一種傳統 的偏心擺動齒輪機構。
具體實施例方式
在后文中將基于附圖描述本發明的實施例。
圖l是示出了其中本發明的偏心擺動齒輪機構使用在工業機器人 的轉動部分內的例子的圖，且圖2是沿圖1中示出的偏心擺動齒輪機構的線A-A截取的截面視圖。圖3是沿圖2中的線B-B截取的截面視圖。
偏心擺動齒輪機構100包括具有由多大量銷形成的內部輪齒的內 齒輪3，與內齒輪3嚙合的兩個外齒輪9，用于偏心地移動外齒輪9的三 個曲軸17，和支座19，所述支座19包括一對端板部19a、 19b和多個柱部 21，柱部21將一對端板部連接在一起且可旋轉地支承曲軸17，且內齒 輪3和支座19制成為通過一對主軸承27a、 27b相對旋轉。
柱部21以下述方式整體地形成在端板部19a上，即從端板部19a突 出且具有圓形橫截面。與柱部21的相對應數)1的圓形孔26形成在另一 個端板部19b上，由此，柱部21的遠端分別插入在圓形孔26內且通過圓 形孔26，以通過螺栓40緊固。通過此構造，端板部19a和另一個端板部 19b和柱部21固定在一起以構成支座19。
在此實施例的偏心擺動齒輪機構100中，內齒輪3以螺栓45固定到 機器人的固定部分150，且支座19以螺栓43固定到機器人的轉動部分 160。馬達170固定到轉動部分160。
當旋轉從馬達170傳遞到輸出齒輪2時，齒圈20通過中間軸50的直 齒輪51、 52旋轉。當齒圈20的旋轉傳遞到曲軸17的傳動齒輪15時，曲 軸17以下述方式使外齒輪9移動，即相對于支座19偏心地擺動。因為外 齒輪9與內齒輪3嚙合且內齒輪3被固定，所以支座19以降低到輸出旋轉 的速度旋轉，以使固定到支座19的轉動部分160旋轉。
一個圓柱形管體30穿過支座19和外齒輪9以因此可旋轉地支承在 支座19上。在這個實施例中，圓柱形管體30通過兩個軸承由支座19可 旋轉地支撐。即，軸承33a布置在圓柱形管體30和端板部19a之間，而軸 承33b布置在圓柱形管體30和另一個端板19b之間。
注意到軸承33a、 33b能夠被省略。在此實施例中，圓柱滾子軸承23構造為在作為支承滾動表面的齒圈20的內圓周表面上和圓柱形管體 的中央部的外圓周表面上滾動。齒圈20與可旋轉地支承在支座19上的 三個曲軸17的傳動齒輪15嚙合。即，圓柱形管體30通過齒圈20可旋轉 地支承在支座19上。
在此實施例中，帶有密封構件的接合部(在此實施例中為O型環槽 35)設置在圓柱形管體30的端部的外圓周部上，且圓柱形管體30的端 部通過作為密封構件的O型環37插入在設置在固定部分150的中央部內 的中央孔內。O型環37防止潤滑劑從圓柱形管體30和固定部分150之間 的微小間隙泄漏到偏心擺動齒輪機構的內部內。應注意的是通過在圓 柱形管體30的端部的外圓周部和固定部分內的中央孔之間設定小間隙
尺寸而能夠實現承插連接。
在此，雖然支座19相對于固定部分150旋轉，但因為圓柱形管體30 可旋轉地支承在支座19上，所以圓柱形管體30不旋轉。另外，在此實 施例中，因為O型環(固定的密封)用作密封構件，所以圓柱形管體30 固定在固定部分150內的中央孔內。
以此方式，因為圓柱形管體30不旋轉且線纜和其他構件180通過緊 固設備1^3固定到固定部分150,所以不會發生使得通過圓柱形管體30 的內部31的線纜和其他構件180摩擦以致被破壞的情況。
此外，用于用來固定圓柱形管體的調節螺釘的螺釘孔39設置在圓 柱形管體30的端部處，由此圓柱形管體30能夠以安全的方式如要求地 固定到機器人的固定部分150，且然后防止其旋轉。因此，防止圓柱形 管體30與線纜和其他構件的摩擦。另外，防止圓柱形管體30旋轉的情 況也有利于通過O型環防止潤滑劑泄漏。另外，固定螺釘的螺紋連接能 夠通過將工具插入到圓柱形管體30的內部而容易地實現。
在此實施例中，圓柱形管體30可旋轉地支承在支座19上，即圓柱形管體30結合在偏心擺動齒輪機構100中。這消除了在齒輪機構已經連
接到機器人后將圓柱形管體3安裝到偏心擺動齒輪機構內的必必性，或 者通過機器人制造商制備圓柱形管體30的必要性。
注意到在此實施例中雖然O型環槽設置在圓柱形管體上，但O型環 槽可以設置在機器人的固定部上。在此時，接合部構成帶有O型環的抵 接表面。
另外，雖然O型環用作固定的密封以用于圓柱形管體30和機器人的 固定部50之間的密封構件，但除此之外能夠使用例如液體密封材料的 固定密封，或例如油封的旋轉密封。
圖4示出了支承構造的另一個實施例，其中圓柱形管體可旋轉地支 承在支座上。在此實施例中，在偏心擺動齒輪機構200已組裝后，圓柱 形管體230插入到偏心擺動齒輪機構200內以被在其內固定到適當位 置。軸承233 (在此實施例中兩個軸承)通過保持環63提前固定到圓柱 形管體230，且圓柱形管體230從齒輪機構的另一個端板部219b側(在 附圖中看從上側)插入，因此通過保持環61固定到另一個端板端219b。
因為圓柱形管體230從后方組裝，所以不存在圓柱形管體干擾偏心 擺動齒輪機構200的組裝的情況。
另外，在此實施例中，油封242插入在圓柱形管體230的一端部的 外圓周部和一個端板部219a之間，而油封241插入在圓柱形管體230的另 一端部的外圓周部和另一個端板部219b之間。除此之外，油封247、 249 也插入在內齒輪203和支座219的兩個端部的內圓周部之間。因此，偏 心擺動齒輪機構200以下述方式構造，即使得潤滑劑密封在所述的偏心 擺動齒輪機構的內部。
圖5示出了本發明的另一個實施例，其中本發明的偏心擺動齒輪機構使用在工業機器人的不同的關節中，例如腕部分。為描述實施例， 在圖中相同的附圖標記賦予到與在圖1中描繪的相同或類似的組成部 上。
本發明的偏心擺動齒輪機構400使得支座]9固定到機器人的近端
側臂460,且內齒輪3固定到機器人遠端側臂450。馬達470固定到近端 側臂460。當馬達的旋轉傳遞到輸出齒輪2時，因為輸出齒輪2與可旋轉 地布置在支座19上的中間軸50的直齒輪51嚙合，所以旋轉被傳遞到曲 軸17。
如參考圖l中描繪的實施例，圓柱形管體430可旋轉地支承在支座 19上。另一方面，作為旋轉密封的油封41、 42插入在圓柱形管體430的 兩個端部的外圓周部和支座19之間。因此，圓柱形管體430能夠獨立于 內齒輪3和支座19之間的相對旋轉而旋轉。
另外，在此實施例中， 一對油封47、 49也設置在支座19和內齒輪3 之間，以和上述的一對油封一起將潤滑劑密封在偏心擺動齒輪機構內。
在此實施例中，當內齒輪3旋轉時，遠端側臂450旋轉。當線纜和 其他構件480固定到遠端側臂時，線纜和其他構件480也與所述臂一起 旋轉。
以此方式，當線纜和其他構件旋轉時，雖然存在圓柱形管體430 與線纜和其他構件480摩擦的可能性，但是因為圓柱形管體430自身可 旋轉地支承在支座19上而與內齒輪3和支座19之間的相對旋轉無關，所 以使得圓柱形管體430跟隨線纜和其他構件480的旋轉，由此不會發生 使得線纜和其他構件480自身被破壞的情況。
根據本發明，通過設置結合可旋轉地支承在支座上的圓柱形管體 的偏心擺動齒輪機構(如在以上的實施例中描述)，圓柱形管體能夠使用在工業機器人的轉動部分或腕部分中，同時被允許旋轉或被固定。
因此，雖然本發明已基于實施例描述，但本發明不限于這些實施 例，而在不偏離本發明的精神和范圍的情況下能夠進行各種改進。例 如，可以使用一個或三個或更多的外部齒輪。所使用的曲軸的數量不 限制于三個，且因此可以使用兩個或三個或更多的曲軸。替代地，僅 一個曲軸可以使用在旋轉中心處。另外，本發明也能夠應用于包括圍 繞其軸線軸向設置的空心孔的偏心擺動齒輪機構。
本發明能夠應用于使用在每個工業領域內的偏心擺動齒輪機構。
特別地，本發明最適用于使用在工業機器人的關節部分的偏心擺 動齒輪機構、旋轉臺系統、用于機床的自動工具交換系統等。
權利要求
1. 一種偏心擺動齒輪機構，包括內齒輪，與所述內齒輪嚙合的外齒輪，用于偏心地移動所述外齒輪的曲軸，和用于可旋轉地支承所述曲軸的支座，所述內齒輪和所述支座被制成相對地旋轉，其中，在軸向方向上穿過所述偏心擺動齒輪機構的圓柱形管體可旋轉地支承在所述支座上。
2.根據權利要求l所述的偏心擺動齒輪機構，其中，所述圓柱形 管體的至少一個端部的外圓周部構成帶有密封構件的接合部。
3. —種具有根據權利要求1所述的偏心擺動齒輪機構的工業機器 人關節構造，其中，所述內齒輪固定到工業機器人的固定部，且所述 圓柱形管體的端部通過密封構件插入到設置在所述固定部中的中央孔 內。
全文摘要
本發明提供了一種偏心擺動齒輪機構和使用該機構的工業機器人關節構造，偏心擺動齒輪機構包括內齒輪，與內齒輪嚙合的外齒輪，用于偏心地移動外齒輪的曲軸，和用于可旋轉地支承曲軸的支座，使得內齒輪和支座被制成可相對地旋轉，其中，在軸向方向上穿過偏心擺動齒輪機構的圓柱形管體可旋轉地支承在支座上。
文檔編號B25J17/02GK101429989SQ200810174568
公開日2009年5月13日 申請日期2008年11月10日 優先權日2007年11月9日
發明者三好洋之 申請人:納博特斯克株式會社