CN110834324A - 旋转保持装置和机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供能够利用紧凑的构造减轻在旋转构件产生的扭矩的旋转保持装置和机器人。本发明的一实施方式的旋转保持装置具备：壳体；输出部，其以相对于所述壳体可旋转的方式保持于所述壳体，并向臂输出旋转；以及按压构件，其一端与所述壳体连接，其另一端与所述臂连接，并使与由所述输出部输出的旋转相反的方向的力作用于所述臂。

Description

旋转保持装置和机器人

技术领域

本发明涉及一种旋转保持装置和机器人。

背景技术

具有减速器的机器人等的旋转保持装置有时具备平衡块，以便减轻从臂作用于减速器的扭矩。

在专利文献1中公开有具备气体弹簧平衡块的关节式臂。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第5873799号公报

发明内容

发明要解决的问题

气体弹簧平衡块具有气体弹簧，因此，存在大型化这样的问题。

本发明的目的之一在于提供一种能够利用紧凑的构造减轻在旋转构件产生的扭矩的旋转保持装置和机器人。本发明的其他目的通过参照本说明书整体变得清楚。

用于解决问题的方案

本发明的一实施方式的旋转保持装置具备：壳体；输出部，其以能够相对于所述壳体旋转的方式保持于所述壳体，并向臂输出旋转；以及按压构件，其一端与所述壳体连接，其另一端与所述臂连接，并使与由所述输出部输出的旋转相反的方向的力作用于所述臂。

本发明的一实施方式的旋转保持装置具备：第1构件；第2构件，其以能够旋转的方式保持到所述第1构件；以及按压构件，其设置于所述第1构件与所述第2构件之间，使与所述第2构件的旋转相反的方向的力作用于所述第2构件。

在本发明的一实施方式中，所述第1构件包括壳体，所述第2构件包括机器人的臂，所述按压构件设置于所述壳体与所述臂之间。

本发明的一实施方式的机器人具备：基部；臂，其以能够旋转的方式保持到所述基部；以及按压构件，其设置于所述基部与所述臂之间，并使与所述臂的旋转相反的方向的力作用于所述臂。

本发明的一实施方式的旋转保持装置包括减速器。

在本发明的一实施方式中，所述按压构件是板簧。在本发明的一实施方式中，所述按压构件是扭杆。在发明的一实施方式中，所述按压构件是盘簧。在发明的一实施方式中，所述按压构件是螺旋弹簧。在发明的一实施方式中，所述按压构件是压缩螺旋弹簧。

在本发明的一实施方式中，所述壳体具有沿着绕所述第2构件的旋转轴线的周向延伸的收纳凹部，所述压缩螺旋弹簧配置于所述收纳凹部。

在本发明的一实施方式中，所述第2构件具有与所述第1构件的外表面相对的支承部，所述按压构件设置于所述第1构件与所述支承部之间。

发明的效果

根据本发明的实施方式，能够提供一种可利用紧凑的构造减轻在旋转构件产生的扭矩的旋转保持装置和机器人。

附图说明

图1是示意性地表示本发明的一实施方式的旋转保持装置的图。

图2是图1的旋转保持装置的俯视图。

图3是示意性地表示本发明的另一实施方式的旋转保持装置的图。

图4是图3的旋转保持装置的俯视图。

图5是示意性地表示本发明的另一实施方式的旋转保持装置的图。

图6是图5的旋转保持装置的俯视图。

图7是示意性地表示本发明的另一实施方式的旋转保持装置的图。

图8是示意性地表示本发明的另一实施方式的旋转保持装置的图。

图9是图8的旋转保持装置的俯视图。

附图标记说明

1、11、21、31、41、旋转保持装置；2、减速器；2a、壳体；2b、减速机构；3、臂；4、14、24、34、44、按压构件。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的各种实施方式进行说明。此外，对在各附图中通用的构成要素标注了相同的参照附图标记。要留意的是，为了方便说明，各附图未必以准确的比例尺记载这点。

参照图1和图2而对本发明的一实施方式的旋转保持装置进行说明。图1和图2所示的旋转保持装置1是具有基部8和可相对于基部8旋转的臂3的机器人。

如图示那样，旋转保持装置1具备：减速器2，其使从未图示的驱动源输入的旋转减速后输出；臂3，其利用从减速器2输入的旋转绕旋转轴线X旋转；以及一个或多个按压构件4，其与减速器2和臂3连接起来。在图示的实施方式中，按压构件4是板簧。

在图1中，作为减速器2，示出有偏心摆动型的减速器。只要不与本发明的原理矛盾，作为减速器2，除了偏心摆动型的减速器以外，也能够使用行星齿轮装置、谐波传动齿轮装置、以及除了这些以外的任意的减速器。减速器2具备壳体2a和以可相对于壳体2a旋转的方式保持到该壳体2a的减速机构2b。也可以在壳体2a安装有驱动源。驱动源是例如电动马达。减速机构2b使从驱动源输入的旋转减速后向臂3输出。

臂3能够利用从减速机构2b接收的旋转而绕旋转轴线X旋转。臂3是例如工业用机器人的臂。在图示的实施方式中，臂3具有与减速机构2b连结的主体3a和从主体3a突出的支承部3b。支承部3b也可以在以旋转轴线X为中心的径向上在比与壳体2a连接的基部8的外周面靠外侧的位置从主体3a突出。支承部3b也可以如图示那样沿着与旋转轴线X平行的方向延伸。

如图2所示，按压构件4在其一端4a处与壳体2a连接，在其另一端4b处与臂3连接。按压构件4的一端4a例如被螺钉6固定于壳体2a的外周部5。外周部5是构成壳体2a的外周面的一部分的平坦的面。壳体2a的外周面除了外周部5以外也可以俯视呈圆形。按压构件4也可以被除了螺钉6以外的构件固定于壳体2a。按压构件4的另一端4b固定于臂3的支承部3b。在图示的实施方式中，在按压构件的另一端4b设置有沿着旋转轴线X方向延伸的贯通孔4c。支承部3b能嵌入贯通孔4c。通过将支承部3b嵌入贯通孔4c，能够将按压构件4与臂3连接。按压构件4与壳体2a之间的固定方法和按压构件4与臂3之间的固定方法并不限定于在本说明书中明示地说明的形态。

按压构件4如上述那样在其一端4a处与壳体2a连接，在其另一端4b处与臂3连接，因此，能够使与臂3的旋转方向相反的朝向的力作用于臂3。例如，在臂3绕旋转轴线X顺时针旋转的情况下，能够使朝向逆时针的力作用于臂。同样地，在臂3绕旋转轴线X逆时针旋转的情况下，能够使朝向顺时针的力作用于臂。

根据上述的旋转保持装置1，能够利用按压构件4使力(称为“反作用力”。)向与臂3的旋转方向相反的方向作用于臂3。由此，能够减轻作用于减速器2的扭矩。按压构件4是板簧，其一端与臂3连接，因此，由于臂3的旋转而弹性变形。弹性变形了的该板簧的复原力向与臂3的旋转方向相反的方向作用于臂3。如此，按压构件4利用本身的复原力而作为平衡块发挥功能。因此，按压构件4不使用气体弹簧等使压缩流体密闭的机构，就能够使与旋转方向相反的方向的力作用于臂3。因而，可使旋转保持装置1紧凑化。

接着，参照图3和图4而对本发明的另一实施方式的旋转保持装置11进行说明。旋转保持装置11在具备一个或多个按压构件14来替代一个或多个按压构件4这点与旋转保持装置1不同。对于旋转保持装置11的构成要素中的与旋转保持装置1的构成要素通用的构成要素，省略其说明。

按压构件14是扭杆。如图示那样，按压构件14的一端14a固定于壳体2a的支承部7，按压构件14的另一端14b固定于臂3的支承部3b。按压构件14的数量、材料、尺寸、构造并不限定于特定的形态。支承部7是壳体2a的一部分，构成为，能够固定按压构件14的一端14a。

这样一来，设置到减速器的按压构件(板簧、扭杆)起到作为平衡块的作用(板簧的反作用力、由扭杆带来的扭转反作用力)，该平衡块使在作为旋转构件的轴的旋转时产生的扭矩减少，因此，可提供小型化了的减速器(旋转保持装置)。

根据上述的旋转保持装置11，能够利用按压构件14使力向与臂3的旋转方向相反的方向作用于臂3。按压构件14是扭杆，其另一端14b与臂3连接，因此，由于臂3的旋转而弹性变形。弹性变形了的该扭杆的复原力向与臂3的旋转方向相反的方向作用于臂3。如此，按压构件14利用本身的复原力而作为平衡块发挥功能。因此，按压构件14不使用气体弹簧等使压缩流体密闭的机构，就能够使与旋转方向相反的方向的力作用于臂3。因而，可使旋转保持装置11紧凑化。

接着，参照图5和图6而对本发明的另一实施方式的旋转保持装置21进行说明。旋转保持装置21在具备按压构件24来替代一个或多个按压构件4这点与旋转保持装置1不同。对于旋转保持装置21的构成要素中的与旋转保持装置1的构成要素通用的构成要素，省略其说明。

按压构件24是盘簧。盘簧也被称为涡旋弹簧。如图示那样，按压构件24的一端24a固定于壳体2a的外周面9，按压构件24的另一端24b固定于臂3的支承部3b。也可以是，支承部3b具有与壳体2a的外周面9相对的相对面3b1，按压构件24的另一端24b固定于该相对面3b1。按压构件24的数量、材料、尺寸、构造并不限定于特定的形态。如此，按压构件24设置于壳体2a和与壳体2a相对的支承部3b之间。

根据上述的旋转保持装置21，能够利用按压构件24使力向与臂3的旋转方向相反的方向作用于臂3。按压构件24是盘簧，其另一端24b与臂3连接，因此，由于臂3的旋转而弹性变形。弹性变形了的该盘簧的复原力向与臂3的旋转方向相反的方向作用于臂3。如此，按压构件24利用本身的复原力而作为平衡块发挥功能。因此，按压构件34不使用气体弹簧等使压缩流体密闭的机构，就能够使与旋转方向相反的方向的力作用于臂3。因而，可使旋转保持装置21紧凑化。

接着，参照图7而对本发明的另一实施方式的旋转保持装置31进行说明。旋转保持装置31具备按压构件34来替代一个或多个按压构件4这点与旋转保持装置1不同。对于旋转保持装置31的构成要素中的与旋转保持装置1的构成要素通用的构成要素，省略其说明。

按压构件34是螺旋弹簧。在图示的实施方式中，按压构件34是扭转螺旋弹簧。如图示那样，按压构件34的一端34a固定于壳体2a，按压构件34的另一端34b固定于臂3的支承部13b。在图示的实施方式中，在支承部13b设置有贯通孔3c。按压构件34的另一端34b在贯通孔3c内固定于臂3。按压构件34的数量、材料、尺寸、构造并不限定于特定的形态。

根据上述的旋转保持装置31，能够利用按压构件34使力向与臂3的旋转方向相反的方向作用于臂3。按压构件34是螺旋弹簧，其另一端34b与臂3连接，因此，由于臂3的旋转而弹性变形。弹性变形了的该螺旋弹簧的复原力向与臂3的旋转方向相反的方向作用于臂3。如此，按压构件34利用本身的复原力而作为平衡块发挥功能。因此，按压构件34不使用气体弹簧等使压缩流体密闭的机构，就能够使向与旋转方向相反的方向的力作用于臂3。因而，可使旋转保持装置31紧凑化。根据上述的实施方式，能够根据螺旋弹簧的匝数、线径调整作用于臂3的与旋转方向相反的方向的力的大小。

接着，参照图8和图9而对本发明的另一实施方式的旋转保持装置41进行说明。旋转保持装置41在具备按压构件44来替代一个或多个按压构件4这点与旋转保持装置1不同。对于旋转保持装置41的构成要素中的与旋转保持装置1的构成要素通用的构成要素，省略其说明。

按压构件44是压缩螺旋弹簧。在图示的实施方式中，按压构件44具有第1压缩螺旋弹簧44a和第2压缩螺旋弹簧44b。在图示的实施方式中，壳体2a具有收纳部42。按压构件44收纳于收纳部42。收纳部42具有：底壁42a，其沿着旋转轴线X的径向延伸；和周壁42b，其与该底壁42a的径向外端连接，沿着绕旋转轴X线的周向延伸。周壁42b从底壁42a沿着旋转轴线X朝向臂3突出。收纳凹部42c由该底壁42a和周壁42b划分形成。因而，收纳凹部42c沿着绕旋转轴线X的周向延伸。如图示那样，在收纳凹部42c***有臂3的支承部3b。

在收纳部42的底壁42a设置有沿着旋转轴线X方向突出的凸部42d。换言之，收纳部42具有从底壁42a突出的凸部42d。如图9所示，第1压缩螺旋弹簧44a设置于臂3的***到收纳凹部42c的支承部3b与凸部42d的周向的一个端面42d1之间，第2压缩螺旋弹簧44b设置于臂3的***到收纳凹部42c的支承部3b与凸部42d的周向的另一个端面42d2之间。如此，按压构件44收纳于该收纳凹部42c内。因而，按压构件44沿着绕旋转轴线X的周向延伸。如此，按压构件44设置于臂3的支承部3b与作为壳体2a的一部分的凸部42d之间。按压构件34的数量、材料、尺寸、构造并不限定于特定的形态。

根据上述的旋转保持装置41，能够利用按压构件44使力向与臂3的旋转方向相反的方向作用于臂3。按压构件44是压缩螺旋弹簧，其一端与臂3连接，因此，由于臂3的旋转而弹性变形。弹性变形了的该压缩螺旋弹簧的复原力向与臂3的旋转方向相反的方向作用于臂3。如此，按压构件44利用本身的复原力而作为平衡块发挥功能。因此，按压构件44不使用气体弹簧等使压缩流体密闭的机构，就能够使与旋转方向相反的方向的力作用于臂3。因而，可使旋转保持装置41紧凑化。根据上述的实施方式，能够根据压缩螺旋弹簧的匝数、线径调整作用于臂3的与旋转方向相反的方向的力的大小。在臂3位于可动范围的终端时，从按压构件44作用于臂3的力变得最大。根据按压构件44，能够使与其弹簧常数相应的力作用于臂3。

根据上述的实施方式，按压构件44沿着绕旋转轴线X的周向配置，因此，能够减小旋转保持装置41的径向尺寸。根据上述的实施方式，按压构件44收纳于收纳凹部42c，因此，能够将按压构件44与减速器2一起搬运。

在本说明书中进行了说明的各构成要素的尺寸、材料、以及配置并不限定于在实施方式中明示地进行了说明的各构成要素的尺寸、材料、以及配置，该各构成要素能够变形成具有能包含于本发明的范围的任意的尺寸、材料、以及配置。另外，也能够将在本说明书中未明示地说明的构成要素附加于进行了说明的实施方式，也能够省略在各实施方式中进行了说明的构成要素的一部分。

上述的各实施方式也可以适当组合。通过组合多个实施方式而实现的形态也能成为本发明的一实施方式。

本发明也能适用于除了机器人以外的装置。适用本发明的装置具有：第1构件；第2构件，其以可旋转的方式保持到所述第1构件；以及按压构件，其设置于所述第1构件与所述第2构件之间，使与所述第2构件的旋转相反的方向的力作用于所述第2构件。上述的壳体2a是第1构件的例子，臂3是第2构件的例子。另外，按压构件4、14、24、34、44是可适用于本发明的按压构件的例子。

按压构件4、14、24、34、44也可以由纤维强化树脂制作。由此，能够使按压构件4、14、24、34、44轻量化。

Claims (19)

1.一种旋转保持装置，其具备：

壳体；

输出部，其以能够相对于所述壳体旋转的方式保持于所述壳体，并向臂输出旋转；以及

按压构件，其一端与所述壳体连接，其另一端与所述臂连接，并使与由所述输出部输出的旋转相反的方向的力作用于所述臂。

2.一种旋转保持装置，其具备：

第1构件；

第2构件，其以能够旋转的方式保持到所述第1构件；以及

按压构件，其设置于所述第1构件与所述第2构件之间，使与所述第2构件的旋转相反的方向的力作用于所述第2构件。

3.根据权利要求2所述的旋转保持装置，其中，

所述第1构件包括壳体，

所述第2构件包括机器人的臂，

所述按压构件设置于所述壳体与所述臂之间。

4.根据权利要求2或3所述的旋转保持装置，其中，

该旋转保持装置包括减速器。

5.根据权利要求2或3所述的旋转保持装置，其中，

所述按压构件是板簧。

6.根据权利要求2或3所述的旋转保持装置，其中，

所述按压构件是扭杆。

7.根据权利要求2或3所述的旋转保持装置，其中，

所述按压构件是盘簧。

8.根据权利要求2或3所述的旋转保持装置，其中，

所述按压构件是螺旋弹簧。

9.根据权利要求2或3所述的旋转保持装置，其中，

所述按压构件是压缩螺旋弹簧。

10.根据权利要求3所述的旋转保持装置，其中，

所述按压构件是压缩螺旋弹簧，

所述壳体具有沿着绕所述第2构件的旋转轴线的周向延伸的收纳凹部，

所述压缩螺旋弹簧配置于所述收纳凹部。

11.根据权利要求2或3所述的旋转保持装置，其中，

所述第2构件具有与所述第1构件的外表面相对的支承部，

所述按压构件设置于所述第1构件与所述支承部之间。

12.一种机器人，其具备：

基部；

臂，其以能够旋转的方式保持到所述基部；以及

按压构件，其设置于所述基部与所述臂之间，并使与所述臂的旋转相反的方向的力作用于所述臂。

13.根据权利要求12所述的机器人，其中，

所述按压构件是板簧。

14.根据权利要求12所述的机器人，其中，

所述按压构件是扭杆。

15.根据权利要求12所述的机器人，其中，

所述按压构件是盘簧。

16.根据权利要求12所述的机器人，其中，

所述按压构件是螺旋弹簧。

17.根据权利要求12所述的机器人，其中，

所述按压构件是压缩螺旋弹簧。

18.根据权利要求12所述的机器人，其中，

所述按压构件是压缩螺旋弹簧，

所述基部具有沿着绕所述臂的旋转轴线的周向延伸的收纳凹部，

所述压缩螺旋弹簧配置于所述收纳凹部。

19.根据权利要求12所述的机器人，其中，

所述臂具有与所述基部的外表面相对的支承部，

所述按压构件设置于所述支承部与所述基部之间。

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