傳動裝置的制造方法
【專利摘要】配置在輸入軸(50)與輸出軸(90)之間的多個中間軸(60、70、80)分別具備大徑齒輪(12、14、16)以及小徑齒輪(13、15、17)。各中間軸(60、70、80)的大徑齒輪(12、14、16)，與輸入軸(90)的輸入齒輪(11)、以及多個中間軸(60、70、80)中位于輸入軸(50)側的另一個中間軸(60、70、80)的小徑齒輪(13、15、17)之中的對應的一方嚙合。各中間軸(60、70、80)的小徑齒輪(13、15、17)，與輸出軸(90)的輸出齒輪(18)、以及多個中間軸(60、70、80)中位于輸出軸(90)側的另一個中間軸(60、70、80)的大徑齒輪(12、14、16)之中的對應的一方嚙合。
【專利說明】傳動裝置
[0001 ]關聯申請的相互參照
[0002]本申請以2014年I月31日提出的日本國特許申請第2014-016320號為基礎，基于該發明，將其內容作為在本說明書中公開的內容。
技術領域
[0003]本發明涉及傳動裝置。
【背景技術】
[0004]在用于傳動裝置等的以往的齒輪的旋轉角度檢測裝置中，眾所周知如下的裝置，例如如專利文獻I中記載的那樣，該裝置具備配置有齒輪的三個軸即被測定軸、第一支軸以及第二支軸。在該裝置中，在第一支軸上配置有與被測定軸的齒輪嚙合的齒輪以及與第二支軸的齒輪嚙合的齒輪，根據在被測定軸以外的軸即第一支軸以及第二支軸處檢測出的旋轉角度的組合，計算出被測定軸的旋轉角度。
[0005]在先技術文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻I:日本特開2004-61428號公報
【發明內容】
[0008]然而，在專利文獻I記載的旋轉角度檢測裝置中，存在如下技術問題:當被檢測旋轉角度的支軸的直徑變大時，與之相伴地檢測裝置也將變大。因此，期待一種在旋轉角度的檢測裝置中使檢測裝置小型化的技術。除此以外，期待在傳統的旋轉角度的檢測裝置中降低成本、簡化制造、提尚設計的自由度等。
[0009]本發明是為了解決上述技術問題中的至少一部分而作出的，能夠實現為以下的實施方式。
[0010](I)根據本發明的一個實施方式，提供一種用于機器人的關節的傳動裝置。該傳動裝置具備:電動機;輸入軸部件，通過所述電動機的旋轉以軸心為中心旋轉;輸入齒輪，固定于所述輸入軸部件，并與所述輸入軸部件一體地旋轉;輸出軸部件，以軸心為中心旋轉，并沿軸方向形成有使在所述機器人的控制中使用的電氣布線穿過的貫通孔;輸出齒輪，固定于所述輸出軸部件，并與所述輸出軸部件一體地旋轉;兩個以上的中間軸部件，以各自的軸心為中心旋轉;兩個以上的大徑齒輪，分別固定于所述兩個以上的中間軸部件中的對應的一個中間軸部件，且與該中間軸部件一體地旋轉;兩個以上的小徑齒輪，分別固定于所述兩個以上的中間軸部件中的對應的一個中間軸部件，且與該中間軸部件一體地旋轉，并具有比固定于該中間軸部件的所述大徑齒輪的直徑小的直徑；以及兩個角度檢測裝置，分別檢測所述輸入軸部件和所述兩個以上的中間軸部件中的兩個檢測對象軸部件的旋轉角度;各所述中間軸部件的所述大徑齒輪，與所述輸入齒輪、以及固定于所述兩個以上的中間軸部件中位于所述輸入軸部件側的另一個中間軸部件上的所述小徑齒輪之中的對應的一方嚙合;各所述中間軸部件的所述小徑齒輪，與所述輸出齒輪、以及固定于所述兩個以上的中間軸部件中位于所述輸出軸部件側的另一個中間軸部件上的所述大徑齒輪之中的對應的一方嚙合。根據該實施方式的傳動裝置，由于通過檢測輸出軸部件以外的軸部件的旋轉角度能夠計算出輸出軸部件的旋轉角度，并且不需要用于對形成有貫通孔且直徑較大的輸出軸部件的旋轉角度進行檢測的、較大的角度檢測裝置，因此能夠使傳動裝置小型化。另外，在輸出軸部件以外存在直徑較大的軸部件的情況下，只要檢測直徑較大的軸部件以外的軸部件的旋轉角度，就能夠計算出輸出軸部件的旋轉角度，因此能夠使傳動裝置更加小型化。另夕卜，由于通過角度檢測裝置計算輸出軸部件的旋轉角度，因此，使用僅能夠檢測軸部件的絕對角度、且結構簡單的角度檢測裝置，就能夠在360度以上的較大范圍內計算出輸出軸部件的旋轉角度，從而能夠抑制傳動裝置的成本。
[0011](2)在上述實施方式的傳動裝置中可以設置成，固定于所述兩個檢測對象軸部件中的一個檢測對象軸部件上的所述大徑齒輪，與固定于所述兩個檢測對象軸部件中的另一個檢測對象軸部件上的所述小徑齒輪相互嚙合;固定于所述兩個檢測對象軸部件中的所述一個檢測對象軸部件上的所述大徑齒輪的齒數，與固定于所述兩個檢測對象軸部件中的另一個檢測對象軸部件上的所述小徑齒輪的齒數為互質關系。根據該實施方式的傳動裝置，即使兩個檢測對象軸部件中的一個檢測對象軸部件旋轉360度而被檢測的一個檢測對象軸部件的旋轉角度為O度，與一個檢測對象軸部件旋轉360度之前相比，另一個檢測對象軸部件的旋轉角度也作為不同的角度被檢測出來。其結果是，通過一個檢測對象軸部件的旋轉角度和另一個檢測對象軸部件的旋轉角度的組合，能夠在比360度更大的范圍內計算出輸出軸部件的旋轉角度。
[0012](3)在上述實施方式的傳動裝置中可以設置成，還具備控制基板，所述控制基板具有控制所述電動機的控制部;所述兩個角度檢測裝置分別具備第一檢測部以及第二檢測部，所述第一檢測部安裝在所述兩個檢測對象軸部件中的對應的一個檢測對象軸部件上，所述第二檢測部安裝在所述控制基板上;所述控制基板配置在與所述兩個檢測對象軸部件各自的軸心相交的位置;所述兩個角度檢測裝置各自的所述第一檢測部，在軸線方向上配置于所述控制基板、與固定于所述兩個檢測對象軸部件中的對應的一個檢測對象軸部件上的所述小徑齒輪之間。由于該實施方式的傳動裝置被用于機器人的關節，因此難以小型化。由于角度檢測裝置被配置在有限的狹窄空間中，因此難以安裝到傳動裝置的內部。對此，根據該實施方式的傳動裝置，通過使控制部以及第二檢測部在控制基板上一體化，能夠將第二檢測部作為中等程度大小的零件進行處理。因此，通過將該實施方式的傳動裝置用于小型機器人，能夠使小型機器人的組裝作業簡化。另外，由于控制基板在兩個檢測對象軸部件的軸心方向上為對置的結構，因此能夠以可供實用的精確度使傳動裝置小型化。另外，能夠使控制部以及第二檢測部的制造工序一體化，從而能夠抑制傳動裝置的制造成本。另外，由于控制部以及第二檢測部的一部分被一體化，因此能夠使傳動裝置更加小型化，從而能夠使傳動裝置的制造簡化。
[0013](4)在上述實施方式的傳動裝置中可以設置成，所述兩個角度檢測裝置分別是磁性旋轉角度傳感器。根據該實施方式的傳動裝置，例如，不使用能夠測定360度以上范圍的旋轉角度的、可檢測多重旋轉的昂貴的角度檢測裝置，而使用檢測小于360度的旋轉角度的廉價的角度檢測裝置，從而能夠進一步抑制傳動裝置的成本。
[0014](5)在上述實施方式的傳動裝置中可以設置成，還具備控制基板，所述控制基板具有用于控制所述電動機的控制部;所述兩個角度檢測裝置分別具備磁鐵以及檢測器，所述磁鐵安裝在所述兩個檢測對象軸部件中的對應的一個檢測對象軸部件上，所述檢測器安裝在所述控制基板上，并對所述磁鐵形成的磁通進行檢測；以可旋轉的方式支承所述兩個以上的中間軸部件以及所述輸出軸部件的機殼的一部分，介于所述兩個角度檢測裝置各自的所述磁鐵與所述檢測器之間；所述機殼的所述一部分由非磁性材料形成。在該實施方式的傳動裝置中，機殼的一部分發揮作為屏蔽罩的作用，所述屏蔽罩防止用于對固定于各中間軸部件的大徑齒輪與小徑齒輪、以及固定于輸出軸部件的輸出齒輪進行潤滑的齒輪油飛濺到兩個角度檢測裝置的檢測器上，從而能夠防止因齒輪油的飛濺而引起的檢測器故障。
[0015](6)根據本發明的其他實施方式，提供一種用于機器人的關節的傳動裝置。該傳動裝置具備:電動機;輸入軸部件，通過所述電動機的旋轉以軸心為中心旋轉;輸入齒輪，固定于所述輸入軸部件，并與所述輸入軸部件一體地旋轉;輸出軸部件，以軸心為中心旋轉，并沿軸方向形成有使在所述機器人的控制中使用的電氣布線穿過的貫通孔;輸出齒輪，固定于所述輸出軸部件，并與所述輸出軸部件一體地旋轉；中間軸部件，以軸心為中心旋轉;大徑齒輪，固定于所述中間軸部件，并與所述中間軸部件一體地旋轉;小徑齒輪，固定于所述中間軸部件，并與所述中間軸部件一體地旋轉，并且具有比固定于所述中間軸部件的所述大徑齒輪的直徑小的直徑；以及兩個角度檢測裝置，分別檢測所述輸入軸部件的旋轉角度和所述中間軸部件的旋轉角度;固定于所述中間軸部件的所述大徑齒輪與所述輸入齒輪嚙合；固定于所述中間軸部件的所述小徑齒輪與所述輸出齒輪嚙合。根據該實施方式的傳動裝置，能夠獲得與上述項目(I)中說明的效果相同的效果。
[0016]上述本發明的各實施方式所具有的多個構成要素并不全是必須的構成要素，為了解決上述技術問題的一部分或者全部，或者為了達成本說明書中記載的效果的一部分或者全部，能夠適當地對所述多個構成要素中的一部分的構成要素進行變更、刪除，將其替換成其他的新的構成要素，以及刪除一部分限定內容。另外，為了解決上述技術問題的一部分或者全部，或者為了達成本說明書中記載的效果的一部分或者全部，能夠將包含在上述本發明的多個實施方式的一個之中的技術特征的一部分或者全部與包含在上述本發明的其他實施方式中的技術特征的一部分或者全部進行組合，以作為本發明的獨立的一個實施方式。
[0017]例如，本發明的一個實施方式能夠實現為具備輸入軸部件、輸入齒輪、輸出軸部件、輸出齒輪、兩個以上的中間軸部件(或者一個以上的中間軸部件)、大徑齒輪、小徑齒輪以及兩個角度檢測裝置中的一部分或者全部要素的裝置。即，該裝置可以具有輸入軸部件，也可以不具有輸入軸部件。另外，裝置可以具有輸入齒輪，也可以不具有輸入齒輪。另外，裝置可以具有輸出軸部件，也可以不具有輸出軸部件。另外，裝置可以具有輸出齒輪，也可以不具有輸出齒輪。另外，裝置可以具有兩個以上的中間軸部件(或者一個以上的中間軸部件)，也可以不具有兩個以上的中間軸部件(或者一個以上的中間軸部件)。另外，裝置可以具有大徑齒輪，也可以不具有大徑齒輪。另外，裝置可以具有小徑齒輪，也可以不具有小徑齒輪。另外，裝置可以具有角度檢測裝置，也可以不具有角度檢測裝置。輸入軸部件例如也可以通過所述電動機的旋轉以軸心為中心旋轉。輸入齒輪例如也可以固定于所述輸入軸部件，并與所述輸入軸部件一體地旋轉。輸出軸部件例如也可以以軸心為中心進行旋轉，并沿軸方向形成使在所述機器人的控制中使用的電氣布線穿過的貫通孔。輸出齒輪例如也可以固定于所述輸出軸部件，并與所述輸出軸部件一體地旋轉。兩個以上的中間軸部件(或者一個以上的中間軸部件)例如也可以以各自的軸心為中心旋轉。大徑齒輪例如也可以分別固定于所述兩個以上的中間軸部件(或者一個以上的中間軸部件)，并分別與所述兩個以上的中間軸部件(或者一個以上的中間軸部件)一體地旋轉，并且與所述輸入齒輪、以及固定在位于輸入軸部件側的其他的所述中間軸部件上的所述小徑齒輪之中的一方嚙合。小徑齒輪例如也可以分別固定于所述兩個以上的中間軸部件(或者一個以上的中間軸部件)，并分別與所述兩個以上的中間軸部件(或者一個以上的中間軸部件)一體地旋轉，并且直徑比固定于同一個所述中間軸部件的所述大徑齒輪的直徑小，所述小徑齒輪也可以與所述輸出齒輪、以及固定在位于輸出軸部件側的其他的所述中間軸部件上的所述大徑齒輪之中的一方嚙合。角度檢測裝置例如也可以檢測所述輸入軸部件以及所述兩個以上的中間軸部件(或者一個以上的中間軸部件)中的兩個軸部件的旋轉角度。這樣的裝置例如能夠實現為傳動裝置，也能夠實現為傳動裝置以外的其他裝置。根據這樣的實施方式，能夠解決裝置操作性的提高以及簡化、裝置的一體化、使用裝置的使用者的便利性的提高等各種技術問題中的至少一個技術問題。上述傳動裝置的各實施方式的技術特征的一部分或者全部都能夠適用于該裝置。
[0018]本發明也能夠以傳動裝置以外的各種方式實現。例如，能夠以具備傳動裝置的機器人、具備傳動裝置的機器人的控制方法以及具備傳動裝置的機器人系統等方式實現。
【附圖說明】
[0019]圖1是示出本發明的實施方式中的機器人的概略結構的示意圖。
[0020]圖2是示出本實施方式中的傳動裝置的概略結構的示意圖。
[0021]圖3是示出變形例中的傳動裝置的概略結構的示意圖。
【具體實施方式】
[0022]圖1是示出本發明的實施方式中的機器人200的概略結構的示意圖。本實施方式中的機器人200是六軸垂直多關節型工業用機器人。
[0023]機器人200具備:底部2，固定在工廠等設置場所(地點)的水平面上；肩部3，以能夠以鉛直方向的第一軸為中心旋轉的方式支承在底部2上；下臂4，其下端以能夠以水平方向的第二軸為中心旋轉的方式支承在肩部3上;后上臂5，以能夠以水平方向的第三軸為中心旋轉的方式支承在下臂4的前端;前上臂6，以能夠以與上述第三軸正交的第四軸為中心扭動旋轉的方式支承在后上臂5上;手腕7，以能夠以與上述第四軸正交的第五軸為中心旋轉的方式支承在前上臂6的前端；以及凸緣8，以能夠以與上述第五軸正交的第六軸為中心扭動旋轉的方式支承在手腕7上。作為末端執行器，在凸緣8上以可拆裝的方式例如安裝有用于抓持工件的手9。此外，作為末端執行器，也能夠將手9以外的部件(例如視覺檢測用的攝像機)安裝在凸緣8上。從第一軸到第六軸的各軸上配置有傳動裝置，通過控制各個傳動裝置，例如使下臂4等的位置發生變化，從而使機器人200進行各種作業。
[0024]圖2是示出本實施方式中的傳動裝置100的概略結構的示意圖。傳動裝置100是用于機器人200的旋轉關節、并包括減速機95以及電動機20的裝置。如圖2所示，傳動裝置100具備控制基板10、電動機20、與電動機20連接的輸入軸50、輸出軸90、減速機95、第一角度傳感器30以及第二角度傳感器40。如圖2所示，電動機20、輸入軸50、輸出軸90的一部分(除圖2的上端部即輸出軸90的輸出端部以外的部分)、減速機95、第一角度傳感器30的第一磁鐵32以及第二角度傳感器40的第二磁鐵42被收容在由非磁性材料(鋁、樹脂等)形成的機殼300內。而且，輸出軸90的輸出端部從機殼300突出到外部。減速機95具有第一中間軸60、第二中間軸70以及第三中間軸80。借助未圖示的軸承，通過機殼300以可旋轉的方式支承第一中間軸60、第二中間軸70、第三中間軸80以及輸出軸90。
[0025]控制基板10具有控制部19，所述控制部19用于進行電力的供給和信號的發送接收。控制部19與電動機20、第一角度傳感器30以及第二角度傳感器40連接。控制部19通過控制向電動機20施加的電力，使內置在電動機20中的轉子旋轉，通過被傳導的電動機20的轉子的旋轉，對旋轉的輸出軸90的旋轉速度以及旋轉角度進行控制。控制部19獲取通過將在后面進行說明的第一角度傳感器30以及第二角度傳感器40檢測出的第二中間軸70以及第三中間軸80的旋轉角度，并執行對向電動機20施加的電力等進行控制的反饋控制。
[0026]電動機20的轉子通過由控制部19施加的電力，與相連的輸入軸50—起以輸入軸心OLI為中心旋轉。在輸入軸50上固定有輸入齒輪11，所述輸入齒輪11以輸入軸心OLI為中心，與輸入軸50—體地旋轉。輸出軸90以輸出軸心OLO為中心旋轉。輸出軸90是沿輸出軸心OLO形成有貫通孔92的軸。為了控制機器人200而進行電力供給等的各種電氣布線110穿過輸出軸90的貫通孔92。因此，輸出軸90的外徑大于其他軸的外徑。在輸出軸90上固定有輸出齒輪18，所述輸出齒輪18以輸出軸心OLO為中心，與輸出軸90—體地旋轉。輸出齒輪18是直徑比將在后面進行說明的第三大徑齒輪16大的齒輪。此外，輸入軸50相當于本發明中的輸入軸部件，輸出軸90相當于本發明中的輸出軸部件。另外，在圖2以及將在后面進行說明的圖3中，雖然將輸入齒輪11和輸出齒輪18等各種齒輪簡化表示為圓盤狀，但是在各種齒輪的外徑上形成有作為齒輪的齒。
[0027]第一中間軸60以第一中間軸心OLl為中心旋轉。在第一中間軸60上固定有第一大徑齒輪12以及第一小徑齒輪13，所述第一大徑齒輪12以及第一小徑齒輪13以第一中間軸心OLl為中心，與第一中間軸60—體地旋轉。第一大徑齒輪12是直徑比第一小徑齒輪13以及輸入齒輪11大的齒輪。由于第一大徑齒輪12與輸入齒輪11嗤合，因此第一中間軸60隨輸入軸50的旋轉而旋轉。
[0028]第二中間軸70以第二中間軸心0L2為中心旋轉。在第二中間軸70上固定有第二大徑齒輪14以及第二小徑齒輪15，所述第二大徑齒輪14以及第二小徑齒輪15以第二中間軸心0L2為中心，與第二中間軸70—體地旋轉。第二大徑齒輪14是直徑比第二小徑齒輪15以及第一小徑齒輪13大的齒輪。由于第二大徑齒輪14與第一小徑齒輪13嚙合，因此第二中間軸70隨第一中間軸60的旋轉而旋轉。另外，第二中間軸70配置在第二中間軸70的第二中間軸心0L2與控制基板10相交的位置。與第二中間軸70處的控制基板10相對置、且作為將在后面進行說明的第一角度傳感器30的一部分的第一磁鐵32配置在第二小徑齒輪15與控制基板10之間。
[0029]第三中間軸80以第三中間軸心0L3為中心旋轉。在第三中間軸80上固定有第三大徑齒輪16以及第三小徑齒輪17，所述第三大徑齒輪16以及第三小徑齒輪17以第三中間軸心0L3為中心，與第三中間軸80—體地旋轉。第三大徑齒輪16是直徑比第三小徑齒輪17以及第二小徑齒輪15大的齒輪。此外，在本實施方式中，第二小徑齒輪15以及第三大徑齒輪16的齒數被設定為互質關系的數量。由于第三大徑齒輪16與第二小徑齒輪15嚙合，因此第三中間軸80隨第二中間軸70的旋轉而旋轉。另外，第三中間軸80配置在第三中間軸80的第三中間軸心OL3與控制基板10相交的位置。與第三中間軸80處的控制基板10相對置、且作為將在后面進行說明的第二角度傳感器40的一部分的第二磁鐵42配置在第三小徑齒輪17與控制基板10的之間。
[0030]由于輸出齒輪18與第三小徑齒輪17嚙合，因此輸出軸90隨第三中間軸80的旋轉而旋轉。這樣，電動機20的轉子的旋轉沿動力傳導路徑，經由輸入軸50、第一中間軸60、第二中間軸70以及第三中間軸80傳導至輸出軸90。另外，由于各軸中的輸入側的齒輪的直徑較大，因此借助輸入軸50、第一中間軸60、第二中間軸70以及第三中間軸80，電動機20的旋轉被減速傳導至輸出軸90。此外，本實施方式中的第一中間軸60、第二中間軸70以及第三中間軸80相當于本發明中的兩個以上的中間軸(或者一個以上的中間軸)。另外，本發明中的輸入軸部件側的齒輪，是指固定于同一軸的兩個齒輪之中的、與固定于沿著動力傳導路徑距離輸入軸50較近的軸上的齒輪嚙合的齒輪(例如，第一中間軸60中的第一大徑齒輪12);輸出軸部件側的齒輪，是指與固定于沿著動力傳導路徑距離輸出軸90較近的軸上的齒輪嚙合的齒輪(例如，第一中間軸60中的第一小徑齒輪13)。本發明中的最近的兩個軸部件并不是指距離上較近的兩個軸部件，而是指在動力傳導路徑上借助齒輪進行的連接較近的兩個軸部件。例如，距離輸出軸90最近的軸是第三中間軸80，次近的軸是第二中間軸70。
[0031]第一角度傳感器30是檢測第二中間軸70的旋轉角度的磁性旋轉編碼器。第一角度傳感器30檢測第二中間軸70的絕對角度。即，第一角度傳感器30在大于等于O度且小于360度的范圍內檢測第二中間軸70的旋轉角度。第一角度傳感器30具有:第一磁鐵32，配置在第二中間軸70上；以及第一讀取機(第一檢測器)31，形成在控制基板10上。第一讀取機31根據與第一磁鐵32的旋轉相伴的電信號的變化，將確定出的第二中間軸70的旋轉角度作為電信號發送到相連的控制基板10的控制部19。與第一角度傳感器30—樣，第二角度傳感器40是檢測第三中間軸80的旋轉角度的磁性旋轉編碼器。第二角度傳感器40具有:第二磁鐵42，配置在第三中間軸80上；以及第二讀取機(第二檢測器)41，形成在控制基板10上。在本實施例中，第一讀取機31以及第二讀取機41分別具備霍爾集成電路。第一讀取機31以及第二讀取機41分別檢測第一磁鐵32以及第二磁鐵42的磁通密度的變化，并將表示第二中間軸70以及第三中間軸80的旋轉角度的信號輸出到控制部19。此外，與第一角度傳感器30相比，第二角度傳感器40僅是所檢測的中間軸不同，因此省略對第二角度傳感器40的結構進行的說明。
[0032]如圖2所示，為了避免因用于對收容在機殼300內的齒輪11至18進行潤滑的潤滑油、即齒輪油的飛濺而引起的故障，具備控制部19、第一讀取機31以及第二讀取機41的控制基板10被設置在機殼300的外部。即，機殼300發揮作為防止齒輪油飛濺到具備控制部19、第一讀取機31以及第二讀取機41的控制基板10上的屏蔽罩的作用，從而防止因齒輪油的飛濺而引起的、包含控制部19、第一讀取機31以及第二讀取機41在內的控制基板10上的裝置的故障。在機殼300的外部，第一讀取機31以及第二讀取機41分別配置于在軸線方向上與第一磁鐵32以及第二磁鐵42相對置的位置。此外，在機殼300中，只要至少位于控制基板10與磁鐵32、42之間的部分由能夠使磁鐵32、42的磁通穿過的非磁性材料形成即可，不一定需要通過非磁性材料形成整個機殼300。另外，只要是能夠防止因齒輪油的飛濺而引起的故障的結構，也可以在機殼300的內部將第一讀取機31以及第二讀取機41分別配置在與第一磁鐵32以及第二磁鐵42相鄰的位置。本實施方式中的第一角度傳感器30以及第二角度傳感器40相當于本發明中的角度檢測裝置。另外，本實施方式中的第一磁鐵32以及第二磁鐵42相當于本發明中的第一檢測部(可動部)，本實施方式中的第一讀取機31以及第二讀取機41相當于本發明中的第二檢測部(固定部)。再者，本實施方式中的第二中間軸70以及第三中間軸80分別相當于本發明中的檢測對象軸部件。
[0033]控制部19使用通過第一角度傳感器30以及第二角度傳感器40分別取得的第二中間軸70以及第三中間軸80的旋轉角度，計算出輸出軸90的旋轉角度。第一角度傳感器30以及第二角度傳感器40各自只能在小于360度的范圍內測定第二中間軸70以及第三中間軸80各自的旋轉角度。但是，由于第二小徑齒輪15與第三大徑齒輪16的齒數為互質關系，因此通過組合第二中間軸70的旋轉角度和第三中間軸80的旋轉角度，能夠在360度以上的較大范圍內檢測輸出軸90的旋轉角度。例如，由于第三大徑齒輪16與第二小徑齒輪15為互質關系，因此，即使在第三中間軸80旋轉360度，而第二角度傳感器40檢測的第三中間軸80的旋轉角度為O度的情況下，第一角度傳感器30也在第三中間軸80每旋轉360度時檢測出不同的旋轉角度。因此，控制部19能夠使用通過第一角度傳感器30檢測出的第二中間軸70的旋轉角度來測定第三中間軸80的旋轉周期，從而能夠在較大范圍內測定輸出軸90的旋轉角度。
[0034]如上所述，在本實施方式的傳動裝置100中，在輸出軸90上形成有供用于控制機器人200的各種電氣布線110穿過的貫通孔92，第一角度傳感器30檢測第二中間軸70的旋轉角度，第二角度傳感器40檢測第三中間軸80的旋轉角度。由于本實施方式的傳動裝置100被用于機器人200的旋轉關節，所以在輸出軸90的內部形成用于穿過各種電氣布線110的貫通孔92，輸出軸90的直徑有變大的趨勢。因此，在直接測定輸出軸90的旋轉角度的情況下，需要配置與輸出軸90的直徑大小相對應的旋轉編碼器。但是，在本實施方式的傳動裝置100中，能夠通過檢測輸出軸90以外的軸即第二中間軸70以及第三中間軸80的旋轉角度來計算輸出軸90的旋轉角度。因此，不需要用于對形成有貫通孔92且直徑較大的輸出軸90的旋轉角度進行檢測的、較大的旋轉編碼器，能夠使傳動裝置100小型化。另外，在輸出軸90以外存在直徑較大的軸的情況下，只要檢測直徑較大的軸以外的軸的旋轉角度，就能夠計算出輸出軸90的旋轉角度，因此能夠使傳動裝置100更加小型化。另外，由于通過第一角度傳感器30以及第二角度傳感器40兩個傳感器計算輸出軸90的旋轉角度，因此，使用僅能夠檢測第二中間軸70以及第三中間軸80各自的絕對角度的結構簡單的傳感器，就能夠在360度以上的較大范圍內計算出輸出軸90的旋轉角度，從而能夠抑制傳動裝置100的成本。
[0035]另外，在本實施方式的傳動裝置100中，中間軸的數量為兩個以上，第一角度傳感器30以及第二角度傳感器40分別檢測輸入軸50以外的第二中間軸70以及第三中間軸80的旋轉角度。因此，在本實施方式的傳動裝置100中，通過較多的中間軸對電動機20的轉子的旋轉進行減速，并傳導至輸出軸90，所以能夠使輸出軸90產生更大的轉矩。
[0036]另外，在本實施方式的傳動裝置100中，在第二中間軸70以及第三中間軸80中，距離輸入軸50較近的第二中間軸70的第二小徑齒輪15的齒數與距離輸出軸90較近的第三中間軸80的第三大徑齒輪16的齒數被設定為互質關系的數。因此，在本實施方式的傳動裝置100中，例如，即使第三中間軸80旋轉360度而第二角度傳感器40檢測的第三中間軸80的旋轉角度為O度，第一角度傳感器30也在第三中間軸80每旋轉360度時檢測出不同的旋轉角度。其結果是，通過第二中間軸70的旋轉角度以及第三中間軸80的旋轉角度的組合，能夠在比360度更大的范圍內計算出輸出軸90的旋轉角度。
[0037]另外，在本實施方式的傳動裝置100中，在具有對供給至電動機20的電力進行控制的控制部19的控制基板10上，形成第一角度傳感器30的第一讀取機31以及第二角度傳感器40的第二讀取機41。另外，控制基板10配置在第二中間軸70的第二中間軸心0L2及第三中間軸80的第三中間軸心0L3與控制基板10相交的位置。第一角度傳感器30的第一磁鐵32配置在第二中間軸70的第二小徑齒輪15與控制基板10之間，第二角度傳感器40的第二磁鐵42配置在第三中間軸80的第三小徑齒輪17與控制基板10之間。由于本實施方式的傳動裝置100被用于機器人的關節，因此難以小型化。由于第一角度傳感器30和第二角度傳感器40配置在有限的較狹窄的空間中，因此難以安裝到傳動裝置100的內部。對此，在本實施方式的傳動裝置100中，通過使控制部19、第一讀取機31以及第二讀取機41在控制基板上一體化，能夠將第一讀取機31以及第二讀取機41作為中等程度大小的零件進行處理。因此，通過將本實施方式的傳動裝置100用于小型機器人，能夠使小型機器人的組裝作業簡化。另外，由于控制基板10在第二中間軸心0L2以及第三中間軸心0L3的軸心方向上為對置的結構，因此能夠以可供實用的精確度使傳動裝置100小型化。另外，能夠使在控制基板10上形成控制部19、第一讀取機31以及第二讀取機41的制造工序一體化，從而能夠抑制傳動裝置100的制造成本。
[0038]另外，在本實施方式的傳動裝置100中，第一角度傳感器30以及第二角度傳感器40是檢測作為第二中間軸70以及第三中間軸80各自的絕對角度的旋轉角度的磁性旋轉編碼器。因此，在本實施方式的傳動裝置100中，不使用能夠測定360度以上范圍的旋轉角度的、可檢測多重旋轉的昂貴的傳感器，而使用檢測小于360度的旋轉角度的廉價的傳感器，能夠進一步抑制傳動裝置100的成本。
[0039]另外，在本實施方式的傳動裝置100中，通過檢測距離輸出軸90最近的軸即第二中間軸70以及第三中間軸80各自的旋轉角度，計算出輸出軸90的旋轉角度。因此，與通過檢測距離輸出軸90較遠的軸的旋轉角度來計算輸出軸90的旋轉角度的情況相比，在本實施方式的傳動裝置100中，能夠高精確度地計算出輸出軸90的旋轉角度。
[0040]此外，本發明并不僅限于上述實施方式，在不偏離其宗旨的范圍內，能夠以各種方式實施，例如也可以是如下的變形。
[0041]在上述實施方式中，雖然記載了通過三個中間軸將電動機20的旋轉傳導至輸出軸90的方式，但是中間軸的數量不僅限于此，能夠進行各種變形。圖3是示出變形例中的傳動裝置10a的概略結構的示意圖。此外，在圖3中，省略了與實施方式相同結構的控制基板10、機殼300以及電氣布線110等的圖示。在該變形例的傳動裝置10a中，中間軸只有第一中間軸60a。因此，在與第一中間軸60a處的控制基板(未圖示)相對置的部分設置有第二磁鐵42a。另外，在與輸入軸50a處的控制基板相對置的部分設置有第一磁鐵32a。如上所述，傳動裝置10a所具有的中間軸也可以是一個。另外，中間軸的數量可以是兩個，也可以是四個以上。此外，在圖3中，輸入軸50a以及第一中間軸60a分別相當于本發明中的檢測對象軸部件。
[0042]在上述實施方式中，對三個中間軸中距離輸出軸90最近的兩個軸的旋轉角度進行了檢測，但是被檢測旋轉角度的兩個軸可以不是距離輸出軸90最近的兩個軸，能夠進行各種變形。例如，在上述實施方式的傳動裝置100中，被檢測旋轉角度的軸也可以是輸入軸50以及第三中間軸80。另外，不僅是兩個軸的旋轉角度，例如也可以檢測第一中間軸60、第二中間軸70以及第三中間軸80三個以上的軸的旋轉角度。
[0043]在上述實施方式中，作為傳感器使用了磁性旋轉編碼器，所述傳感器檢測作為第二中間軸70以及第三中間軸80的絕對角度的旋轉角度，但是檢測軸的旋轉角度的傳感器并不僅限于此，能夠進行各種變形。例如，可以使用光學角度傳感器，也可以使用與第一角度傳感器30以及第二角度傳感器40不同的角度傳感器。另外，檢測旋轉角度的傳感器也可以是能夠檢測多重旋轉的角度的傳感器，而不是檢測絕對角度的傳感器。
[0044]在上述實施方式中，第一角度傳感器30的第一讀取機31以及第二角度傳感器40的第二讀取機41 一體地形成在控制基板10的基板上，但是檢測旋轉角度的傳感器的位置并不僅限于此，能夠進行各種變形。例如，也可以通過與控制電動機20的控制部19不同的、角度傳感器用的安裝基板配置第一角度傳感器30以及第二角度傳感器40。
[0045]本發明并不僅限于上述實施方式和變形例，在不偏離其宗旨的范圍內能夠以各種結構實現。例如，為了解決上述技術問題的一部分或者全部，或者為了達成上述效果的一部分或者全部，對于與本發明的
【發明內容】
中記載的各實施方式中的技術特征相對應的實施方式、變形例中的技術特征，能夠適當地進行替換和/或組合。另外，如果該技術特征并未在本說明書中作為必要技術特征進行說明，則能夠適當地刪除。
【主權項】
1.一種傳動裝置，用于機器人的關節，其特征在于，具備: 電動機(20); 輸入軸部件(50)，通過所述電動機(20)的旋轉以軸心為中心旋轉； 輸入齒輪(11)，固定于所述輸入軸部件(50)，并與所述輸入軸部件(50)—體地旋轉；輸出軸部件(90 )，以軸心為中心旋轉，并沿軸方向形成有使在所述機器人的控制中使用的電氣布線(110)穿過的貫通孔(92); 輸出齒輪(18)，固定于所述輸出軸部件(90)，并與所述輸出軸部件(90) —體地旋轉； 兩個以上的中間軸部件(60、70、80)，以各自的軸心為中心旋轉；兩個以上的大徑齒輪(12、14、16)，分別固定于所述兩個以上的中間軸部件(60、70、80)中的對應的一個中間軸部件(60、70、80 )，且與該中間軸部件(60、70、80) —體地旋轉； 兩個以上的小徑齒輪(13、15、17)，分別固定于所述兩個以上的中間軸部件(60、70、80)中的對應的一個中間軸部件(60、70、80)，且與該中間軸部件(60、70、80) —體地旋轉，并具有比固定于該中間軸部件(60、70、80)的所述大徑齒輪(12、14、16)的直徑小的直徑；以及兩個角度檢測裝置(30、40)，分別檢測所述輸入軸部件(50)和所述兩個以上的中間軸部件(60、70、80)中的兩個檢測對象軸部件的旋轉角度； 各所述中間軸部件(60、70、80)的所述大徑齒輪(I 2、14、16)，與所述輸入齒輪(11)、以及固定于所述兩個以上的中間軸部件(60、70、80)中位于所述輸入軸部件(50)側的另一個中間軸部件(60、70、80)上的所述小徑齒輪(13、15、17)之中的對應的一方嚙合； 各所述中間軸部件(60、70、80)的所述小徑齒輪(13、15、17)，與所述輸出齒輪(18)、以及固定于所述兩個以上的中間軸部件(60、70、80)中位于所述輸出軸部件(90)側的另一個中間軸部件(60、70、80)上的所述大徑齒輪(12、14、16)之中的對應的一方嚙合。2.根據權利要求1所述的傳動裝置，其特征在于， 固定于所述兩個檢測對象軸部件中的一個檢測對象軸部件上的所述大徑齒輪(12、14、16)，與固定于所述兩個檢測對象軸部件中的另一個檢測對象軸部件上的所述小徑齒輪(13、15、17)相互嚙合； 固定于所述兩個檢測對象軸部件中的所述一個檢測對象軸部件上的所述大徑齒輪(12、14、16)的齒數，與固定于所述兩個檢測對象軸部件中的另一個檢測對象軸部件上的所述小徑齒輪(13、15、17)的齒數為互質關系。3.根據權利要求1或2所述的傳動裝置，其特征在于， 還具備控制基板(10)，所述控制基板(10)具有控制所述電動機(20)的控制部(19); 所述兩個角度檢測裝置(30、40)分別具備第一檢測部(32、42)以及第二檢測部(31、41)，所述第一檢測部(32、42)安裝在所述兩個檢測對象軸部件中的對應的一個檢測對象軸部件上，所述第二檢測部(31、41)安裝在所述控制基板(10)上； 所述控制基板(10)配置在與所述兩個檢測對象軸部件各自的軸心相交的位置； 所述兩個角度檢測裝置(30、40)各自的所述第一檢測部(32、42)，在軸線方向上配置于所述控制基板(10)、與固定于所述兩個檢測對象軸部件中的對應的一個檢測對象軸部件上的所述小徑齒輪(13、15、17)之間。4.根據權利要求1至3中任意一項所述的傳動裝置，其特征在于， 所述兩個角度檢測裝置(30、40)分別是磁性旋轉角度傳感器。5.根據權利要求1或2所述的傳動裝置，其特征在于， 還具備控制基板(10)，所述控制基板(10)具有控制所述電動機(20)的控制部(19); 所述兩個角度檢測裝置(30、40)分別具備磁鐵(32、42)以及檢測器(31、41)，所述磁鐵(32、42)安裝在所述兩個檢測對象軸部件中的對應的一個檢測對象軸部件上，所述檢測器(31、41)安裝在所述控制基板(10)上，并對所述磁鐵(32、42)形成的磁通進行檢測； 以可旋轉的方式支承所述兩個以上的中間軸部件(60、70、80)以及所述輸出軸部件(90)的機殼(300)的一部分，介于所述兩個角度檢測裝置(30、40)各自的所述磁鐵(32、42)與所述檢測器(31、41)之間； 所述機殼(300)的所述一部分由非磁性材料形成。6.一種傳動裝置，用于機器人的關節，其特征在于，具備: 電動機(20); 輸入軸部件(50a)，通過所述電動機(20)的旋轉以軸心為中心旋轉； 輸入齒輪(11)，固定于所述輸入軸部件(50a)，并與所述輸入軸部件(50a)—體地旋轉；輸出軸部件(90 )，以軸心為中心旋轉，并沿軸方向形成有使在所述機器人的控制中使用的電氣布線(110)穿過的貫通孔(92); 輸出齒輪(18)，固定于所述輸出軸部件(90)，并與所述輸出軸部件(90) —體地旋轉； 中間軸部件(60a)，以軸心為中心旋轉； 大徑齒輪(12)，固定于所述中間軸部件(60a)，并與所述中間軸部件(60a)—體地旋轉；小徑齒輪(15)，固定于所述中間軸部件(60a)，并與所述中間軸部件(60a)—體地旋轉，并且具有比固定于所述中間軸部件(60a)的所述大徑齒輪(12)的直徑小的直徑；以及 兩個角度檢測裝置(30、40)，分別檢測所述輸入軸部件(50a)的旋轉角度和所述中間軸部件(60a)的旋轉角度； 固定于所述中間軸部件(60a)的所述大徑齒輪(12)與所述輸入齒輪(11)嚙合， 固定于所述中間軸部件(60a)的所述小徑齒輪(15)與所述輸出齒輪(18)嚙合。
【文檔編號】B25J9/10GK105899333SQ201580004164
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2015年1月13日
【發明人】加藤雄資
【申請人】電裝波動株式會社