CN113023337A - 搬送工具的驱动机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种搬送工具的驱动机构，不需要油槽或涂布油即可将马达的驱动力传递给摆动轴，减轻对减速机的输出轴的径向载荷。驱动使工件倾斜的摆动轴的搬送工具的驱动机构具备：马达；减速机，具有平行于摆动轴而配置的输出轴，使马达的旋转减速；连杆机构，连结摆动轴和输出轴，连杆机构具有：第一连杆部，其长度方向的中途部固定于输出轴；第二连杆部，其长度方向的中途部固定于摆动轴；第三连杆部，以使第一和第二连杆部的一端部可转动的方式将一端部连结；第四连杆部，以使第一和第二连杆部的另一端部可转动的方式将另一端部连结，第一和第二连杆部平行配置，第三和第四连杆部配置为平行于连结输出轴的中心轴和摆动轴的中心轴的线段。

Description

搬送工具的驱动机构

技术领域

本发明涉及一种搬送工具的驱动机构。

背景技术

例如，已知在使车身面板等工件成型时，使用将冲压机排列成一列的串联冲压生产线(tandem press line)进行成型。在该情况下，为了将冲压得到的工件搬送至下一冲压机，有时使用在臂部的顶端安装有搬送工具的机器人。机器人通过安装于搬送工具的吸盘等来保持工件，并将工件搬送至下一冲压机。在这样的工件搬送中，要求即使是工件倾斜的状态也能够进行保持动作和保持解除动作。作为对应于该要求的方法之一，已知如下方法：在搬送工具中设置摆动轴，使搬送工具以摆动轴为中心改变工件相对于搬送工具的姿势。

在使用搬送工具对工件的搬送中，寻求高速地进行冲压机间的搬送以提高循环时间。为提高搬送能力，期望搬送工具的顶端尽可能轻量并紧凑地形成，以此来减小惯性力。因此，期望通过在小型的马达中使用小型的减速机并实现大的减速比，来抑制搬送工具的重量增加，并且确保对于摆动轴的大的传递力。

在专利文献1中公开了一种搬送工具，其具备用于使工件倾斜的摆动轴、马达以及使马达的旋转减速的减速机。搬送工具还具备被固定于减速机的输出轴的驱动齿轮和被固定于摆动轴的转轴且传递驱动齿轮的转动的从动齿轮。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2018-130771号公报

发明内容

发明要解决的问题

为驱动齿轮和从动齿轮正常地驱动，在接触的齿面间需要油膜(润滑膜)。在没有油膜的情况下，由于齿面间的接触为金属彼此的接触，因此产生齿面的异常磨损并导致位置偏移等异常动作。作为确保油膜的手段，存在将齿轮浸入油槽的方法和定期地在齿面上涂布不易剥离的油的方法。但是，在将齿轮浸入油槽的方法的情况下，为避免油飞溅，不得不使装置成为密封构造，由此装置巨大化而难以组装。对于定期地在齿面上涂布油的方法，在施加于齿轮的负荷小的情况下或者转速低的情况下，在某一程度的期间保持油膜不从齿面剥离，因此定期地在齿面上涂布油的方法是有效的。但是，在施加于齿轮的负荷大的情况下或者转速高的情况下，由于齿面成为高温，油的耐久性也降低，因此难以保持油膜，需要频繁地进行油的涂布作业。

另外，在减速机中为了放大马达的转矩，存在在减速机的输出轴上安装齿轮的情况、齿轮成为比期望大的尺寸的情况。除此以外，摆动轴的动作仅以±20度左右的摆动角进行摆动，并未使用齿轮的全部的齿。其结果为，总是仅使用在摆动范围内的齿，摆动角越小，则总在相同的齿上持续施加的载荷越大。因此，给予齿的负荷变大，另一方面，不被使用的齿变得毫无意义。

并且，由于齿轮在其构造上存在压力角，因此在转矩传递时必然产生径向的分力。安装于减速机的输出轴的齿轮的分力由输出轴的主轴承承受。在该情况下，根据主轴承的容量，即使对于减速机的传递转矩存在余量，而对于作用在主轴承上的径向载荷而言的性能也会不足。为应对径向载荷，需要选择大一级的型式的主轴承，从而存在装置大型化的问题。

因而，期望一种驱动机构，其并不一定需要油槽或涂布油就能够向摆动轴传递马达的驱动力，并且还能够减轻对于减速机的输出轴的径向载荷。

用于解决问题的方案

本公开的一个方式是一种搬送工具的驱动机构，其设置于搬送工件的搬送工具，并且驱动摆动轴，所述摆动轴用于使所述工件相对于所述搬送工具倾斜，所述搬送工具的驱动机构具备：马达；减速机，其具有相对于所述摆动轴平行配置的输出轴，并且所述减速机使所述马达的旋转减速；以及连杆机构，其将所述摆动轴和所述输出轴连结，所述连杆机构具有：第一连杆部，该第一连杆部的长度方向的中途部被固定于所述输出轴；第二连杆部，该第二连杆部的长度方向的中途部被固定于所述摆动轴；第三连杆部，其以使所述第一连杆部的一端部和所述第二连杆部的一端部能够转动的方式将所述第一连杆部的一端部和所述第二连杆部的一端部连结；以及第四连杆部，其以使所述第一连杆部的另一端部和所述第二连杆部的另一端部能够转动的方式将所述第一连杆部的另一端部和所述第二连杆部的另一端部连结，所述第一连杆部和所述第二连杆部被平行地配置，所述第三连杆部和所述第四连杆部与将所述输出轴的中心轴和所述摆动轴的中心轴连结的线段平行地配置。

发明的效果

根据一个方式，能够提供一种搬送工具的驱动机构，其并不一定需要油槽或涂布油就能够向摆动轴传递马达的驱动力，并且能够减轻对于减速机的输出轴的径向载荷。

附图说明

图1是示出具备本公开的一个方式所涉及的搬送工具的驱动机构的机器人系统的立体图。

图2是示出图1所示的机器人系统中的搬送工具的立体图。

图3是从底面侧观察图1所示的搬送工具的立体图。

图4是示出驱动机构中的连杆机构的一个实施方式的示意图。

图5是说明在图4所示的连杆机构中的轴承产生的载荷的方向的图。

图6是作为参考例，说明连杆部的两端部和输出轴不在同一直线上的情况下的在轴承产生的载荷的方向的图。

图7是作为参考例，说明连杆部的端部被固定于输出轴的情况下的在轴承产生的载荷的方向的图。

图8是在图1所示的搬送工具的驱动机构上设置了止挡件的示意图。

图9是示出图8所示的搬送工具的驱动机构向反方向转动的情况下的示意图。

图10是示出搬送工具的驱动机构的其它实施方式的示意图。

附图标记说明

3：搬送工具；5：驱动机构；51：摆动轴；52：马达；53：减速机；54：输出轴；51a、54a：中心轴；6：连杆机构；61：第一连杆部；62：第二连杆部；61a、62a：上端部(一端部)；61b、62b：下端部(另一端部)；61c、62c：中央部；63：第三连杆部；64：第四连杆部；611、612、631、641：止挡件(第一摆动角范围限制部)；621、622、632、642：止挡件(第二摆动角范围限制部)；L：线段；W：工件。

具体实施方式

下面，参照附图对本公开的一个方式进行详细说明。

如图1所示，本公开的一个方式所涉及的机器人系统1通过机器人2来保持车身面板等板状的工件W，并搬送至例如冲压机(未图示)。为了保持和搬送工件W，在机器人2的臂部24的顶端安装有搬送工具3。

机器人2是多关节机器人，具备：基台22，其被固定于支承台21；旋转基座23，其以能够相对于基台22进行旋转的方式被支承于基台22；臂部24，其以能够摆动的方式设置于旋转基座23；以及手腕单元25，其以能够多轴旋转的方式设置于臂部24的顶端。搬送工具3被安装于手腕单元25的顶端。

如图2和图3所示，搬送工具3具备条板状的框架31、配置于框架31的表面(手腕单元25侧的面)的滑块32以及配置于框架31的背面(与手腕单元25相反一侧的面)的滑块33。滑块32、33以能够沿导轨34移动的方式分别安装在框架31的表面和背面，导轨34沿框架31的长度方向设置。两个滑块32、33被皮带35连结，皮带35以能够在框架31的长度方向上转动的方式架设。

在框架31的宽度方向的一个端面，沿框架31的长度方向设置有齿条36。如图3所示，小齿轮371与齿条36啮合。小齿轮371被安装于马达37的输出轴。马达37被设置于在框架31的表面侧配置的滑块32上。因而，当马达37驱动时，滑块32沿框架31的长度方向向一个方向移动。当滑块32向一个方向移动时，皮带35牵引滑块33，由此使滑块33沿框架31的长度方向向与滑块32相反的方向移动。即，两个滑块32、33以沿框架31的长度方向向相互相反的方向移动的方式设置于框架31上。

在配置于框架31的背面侧的滑块33上安装有保持工具4，保持工具4具备吸附工件W的多个吸盘41，保持工具4能够经由被安装于滑块33的下表面(框架31的相反侧的面)的驱动机构5进行摆动。详细地说，如图2和图3所示，驱动机构5具有沿框架31的宽度方向延伸的摆动轴51。摆动轴51分别向框架31的宽度方向的两侧突出，并且在框架31的宽度方向的两侧，分别将保持工具4的支柱部42同轴状地安装。在支柱部42延伸有多根分支部43，该分支部43沿与支柱部42的长度方向正交的方向延伸。多个吸盘41被设置于分支部43。

如图3所示，驱动机构5具备摆动轴51、马达52、使马达52的旋转减速的减速机53以及连杆机构6(在图3中未图示)。减速机53的输出轴54(在图3中未图示)被配置为平行于摆动轴51，并且通过连杆机构6来与摆动轴51连结。因而，当马达52以规定的角度范围旋转时，马达52的旋转在被减速机53减速之后，经由减速机53的输出轴54和连杆机构6向摆动轴51传递。由此，摆动轴51绕图3所示的摆动轴线X以规定角度摆动，使被保持工具4保持的工件W倾斜。

接着，参照图4对连杆机构6进行说明。

连杆机构6具备：第一连杆部61，其被固定于减速机53的输出轴54；第二连杆部62，其被固定于摆动轴51；以及分别以使第一连杆部61和第二连杆部62的两端部能够转动的方式将第一连杆部61和第二连杆部62的两端部连结的第三连杆部63和第四连杆部64。第一连杆部61、第二连杆部62、第三连杆部63以及第四连杆部64均由沿一条直线状延伸的金属制的棒状体构成。

第一连杆部61与第二连杆部62等长，并且相互平行地配置，由此构成一组平行连杆。第一连杆部61被配置为与输出轴54的长度方向(图4的垂直于纸面的方向)正交，并且第一连杆部61的长度方向的中途部处被固定于输出轴54。第二连杆部62被配置为与摆动轴51的长度方向(图4的垂直于纸面的方向)正交，并且第二连杆部62的长度方向的中途部处被固定于摆动轴51。具体地说，本实施方式中的第一连杆部61的长度方向的中央部61c处被固定于输出轴54，第二连杆部62的长度方向的中央部62c处被固定于摆动轴51。

第一连杆部61的上端部61a(一端部)和下端部61b(另一端部)以输出轴54为中心配置在一条直线上。第二连杆部62的上端部62a(一端部)和下端部62b(另一端部)以摆动轴51为中心配置在一条直线上。以输出轴54为中心的第一连杆部61的上端部61a侧的长度和下端部61b侧的长度相等，以摆动轴51为中心的第二连杆部62的上端部62a侧的长度和下端部62b侧的长度相等。

第三连杆部63与第四连杆部64等长，并且相互平行地配置，由此构成另一组平行连杆。第三连杆部63的配置于第一连杆部61侧的端部63a通过轴承65以相对于第一连杆部61的上端部61a能够转动的方式与上端部61a连结。第三连杆部63的配置于第二连杆部62侧的端部63b经由轴承66来与第二连杆部62的上端部62a以能够转动的方式连结。第四连杆部64的配置于第一连杆部61侧的端部64a经由轴承67来与第一连杆部61的下端部61b以能够转动的方式连结。第四连杆部64的配置于第二连杆部62侧的端部64b经由轴承68来与第二连杆部62的下端部62b以能够转动的方式连结。

轴承65、66、67、68能够使用滑动轴承或密闭型的滚动轴承。特别地，例如无油轴承等这样的具有自润滑性的滑动轴承与滚动轴承相比较能够取得较大的间隙，因此能够将装配误差平均。另外，在用于通过面来承受载荷的轴承的容量不足的情况下，由于能够通过在轴向上增加轴承的尺寸来进行应对，因此能够抑制轴承的径向的大型化。

这样，通过将第一连杆部61、第二连杆部62、第三连杆部63以及第四连杆部64连结，第三连杆部63和第四连杆部64被配置为平行于将输出轴54的中心轴54a和摆动轴51的中心轴51a连结的线段L。线段L是在沿输出轴54和摆动轴51的轴线方向观察连杆机构6的情况下与输出轴54和摆动轴51的长度方向正交、并且将输出轴54的中心轴54a和摆动轴51的中心轴51a以最短距离连结的线段。

此外，在第一连杆部61、第二连杆部62、第三连杆部63以及第四连杆部64中，等长是指作为连杆机构6发挥功能的长度相等。即，第一连杆部61与第二连杆部62等长是指第一连杆部61处的轴承65、67的中心轴间的距离与第二连杆部62处的轴承66、68的中心轴间的距离等长的意思。第三连杆部63与第四连杆部64等长是指第三连杆部63处的轴承65、66的中心轴间的距离与第四连杆部64处的轴承67、68的中心轴间的距离等长的意思。但是，等长并不限定于严格意义的长度相等，在不损害作为连杆机构6的功能的范围内，可以包含设计上允许的误差。

另外，在第一连杆部61、第二连杆部62、第三连杆部63以及第四连杆部64中，平行并不限定于严格意义的平行。并且，在第一连杆部61和第二连杆部62中，长度方向的中央部并不限定于严格意义的长度方向的中央部。这些也在不损害作为连杆机构6的功能的范围内，可以包含设计上允许的误差。

在具备这样构成的连杆机构6的驱动机构5中，当通过驱动马达52来经由减速机53使输出轴54例如以规定的角度向图4中的逆时针方向转动时，第一连杆部61倾斜。由此，第一连杆部61的上端部61a向接近摆动轴51的方向(图4的左侧)移动，并且第一连杆部61的下端部61b向远离摆动轴51的方向(图4的右侧)移动，与其联动地，第三连杆部63以轴承65、66为中心转动并向接近摆动轴51的方向移动，第四连杆部64以轴承67、68为中心转动并向远离摆动轴51的方向移动，由此第二连杆部62向与第一连杆部61相同的方向倾斜。由此，马达52的驱动力被传递至摆动轴51，摆动轴51以规定的摆动角向沿逆时针方向的摆动方向SW摆动。在该摆动动作中，第一连杆部61与第二连杆部62之间的平行度以及第三连杆部63与第四连杆部64之间的平行度实质上没有改变。

接着，参照图5对该驱动机构5中的连杆机构6的作用进行说明。

如图5所示，当通过马达52的驱动在输出轴54产生逆时针方向的转动转矩Tq时，在轴承65、67分别产生点划线的箭头所示方向的径向载荷F1、F2。若将这些径向载荷F1、F2进行向量分解，则径向载荷F1、F2分别由垂直方向(图5的上下方向)的载荷F1a、F2a以及水平方向(图5的左右方向)的载荷F1b、F2b构成。载荷F1a、F2a在相互相反的方向上作用，载荷F1b、F2b在相互相反的方向上作用。

由于第一连杆部61的长度方向的中央部61c被固定于输出轴54，因此第一连杆部61的从输出轴54到轴承65为止的长度与从输出轴54到轴承67为止的长度相等。因此，载荷F1a和载荷F2a是相同的载荷，载荷F1b和载荷F2b是相同的载荷。载荷F1a和载荷F2a在相反的方向上作用，载荷F1b和载荷F2b在相反的方向上作用。因此，作用于轴承65、67的径向载荷F1、F2相抵消。由此，对于减速机53的输出轴54的径向载荷被完全消除。这样将径向载荷完全消除的作用也同样在摆动轴51起效。

与此相对，如与本公开的第一连杆部61不同的图6所示的连杆部100那样，在连杆部100构成为“く”状从而连杆部100的两端部和输出轴200不在同一直线上的情况下，将在轴承301、302产生的径向载荷F1、F2进行向量分解时的垂直方向的载荷F1a、F2a在同一方向上作用。因此，在输出轴200上作用有将载荷F1a、F2a的总和的量的径向载荷，没有减少径向载荷。在该情况下，由于在轴承301、302产生的载荷F1a、F2a，在输出轴200上产生用于使旋转中心不移动的反作用力F3。

另外，如与本公开的第一连杆部61不同的图7所示的连杆部400那样，在连杆部400的端部被固定于输出轴200的情况下，与在轴承303产生的径向载荷F2大小相同且方向相反的载荷F4在输出轴200上作用，没有减少径向载荷。

如此，如上所述，本公开的一个方式所涉及的驱动机构5通过使用两组平行连杆而构成的连杆机构6来将马达52的驱动力传递到摆动轴51。因此，不需要如以往那样在通过齿轮彼此的啮合将马达的驱动力传递到摆动轴的情况下所需的油槽或油的涂布，还减少了频繁维护的必要性。

另外，根据本公开的一个方式所涉及的驱动机构5，与通过齿轮彼此的啮合来传递驱动力的情况相比较，还减少了对于减速机53的输出轴54的径向载荷。因此，能够期待减速机53的高寿命化以及小型化。由于输出轴54转动时的载荷和摆动轴51转动时的载荷各由轴承65、67和轴承66、68的两个点承受，因此载荷被分散，也减小了轴承65、66、67、68的负荷。因此，轴承65、66、67、68也能够小型化。

与通过齿轮彼此的啮合来传递驱动力的情况相比较，通过连杆机构6来传递驱动力的驱动机构5可以容易地采取对策以将摆动轴51的摆动角限制在一定范围内。通过将摆动轴51的摆动角限制在一定范围内，由此能够防止摆动轴51过度转动，即能够防止工件W过度倾斜。

图8和图9示出用于将摆动轴51的摆动角限制在一定范围的对策的一例。在图8和图9中，在第一连杆部61的两端部61a、61b，在与第二连杆部62相向的面分别安装有四角形的止挡件611、612。在第二连杆部62的两端部62a、62b，在与第一连杆部61相向的面分别安装有四角形的止挡件621、622。与此相对，在第三连杆部63的两端部63a、63b，在与第四连杆部64相向的面分别安装有三角形的止挡件631、632。在第四连杆部64的两个端部64a、64b，在与第三连杆部63相向的面分别安装有三角形的止挡件641、642。

当输出轴54超过一定角度地向逆时针方向转动时，如图8所示那样，第一连杆部61的止挡件612与第四连杆部64的止挡件641抵接，使第一连杆部61与第四连杆部64干涉。与此同时，第二连杆部62的止挡件621与第三连杆部63的止挡件632抵接，使第二连杆部62与第三连杆部63干涉。因此，输出轴54无法继续向逆时针方向转动，摆动轴51的逆时针方向的摆动角范围被限制。

如图9所示，当输出轴54超过一定角度地向顺时针方向转动时，第一连杆部61的止挡件611与第三连杆部63的止挡件631抵接，使第一连杆部61与第三连杆部63干涉。与此同时，第二连杆部62的止挡件622与第四连杆部64的止挡件642抵接，使第二连杆部62与第四连杆部64干涉。因此，输出轴54无法继续向顺时针方向转动，摆动轴51的顺时针方向的摆动角范围被限制。

各止挡件611、612、621、622、631、632、641、642可以是以能够拆卸的方式设置于各连杆部61、62、63、64，也可以是以不能拆卸的方式设置为一体。

在图8和图9中，止挡件612、641以及止挡件611、631的组构成第一摆动角范围限制部，该第一摆动角范围限制部使第一连杆部61与第三连杆部63及第四连杆部64干涉来限制摆动轴51的摆动角范围。另外，止挡件621、632以及止挡件622、642的组构成第二摆动角范围限制部，该第二摆动角范围限制部使第二连杆部62与第三连杆部63及第四连杆部64干涉来限制摆动轴51的摆动角范围。连杆机构6具备第一摆动角范围限制部和第二摆动角范围限制部中的至少一方即可。

在上面的实施方式中，将第一连杆部61和第二连杆部62的长度方向的中央部61c、62c分别固定于输出轴54和摆动轴51，但是并不限制于此。例如，也可以如图10所示，第一连杆部61的从输出轴54到轴承65为止的第一部分61A与从输出轴54到轴承67为止的第二部分61B的长度不同，第二连杆部62的从摆动轴51到轴承66为止的第一部分62A与从摆动轴51到轴承68为止的第二部分62B的长度不同。但是，第一部分61A、62A等长，第二部分61B、62B等长。因此，第三连杆部63和第四连杆部64被平行地配置。

这样，在没有将第一连杆部61和第二连杆部62的长度方向的中央部61c、62c分别固定在输出轴54和摆动轴51上的情况下，作用在输出轴54和摆动轴51上的径向载荷没有被完全消除。但是，图5所示的垂直方向的载荷F1a、F2a为相反的方向这一情形不变。因此，能够获得减轻作用在输出轴54和摆动轴51上的径向载荷的效果。

此外，上面的实施方式中的驱动机构5具有壳体50，在壳体50的内部容纳有连杆机构6。但是，驱动机构5也可以不具有壳体50。

Claims (3)

1.一种搬送工具的驱动机构，其设置于搬送工件的搬送工具，并且驱动摆动轴，所述摆动轴用于使所述工件相对于所述搬送工具倾斜，所述搬送工具的驱动机构具备：

马达；

减速机，其具有相对于所述摆动轴平行配置的输出轴，并且所述减速机使所述马达的旋转减速；以及

连杆机构，其将所述摆动轴和所述输出轴连结，

所述连杆机构具有：

第一连杆部，该第一连杆部的长度方向的中途部被固定于所述输出轴；

第二连杆部，该第二连杆部的长度方向的中途部被固定于所述摆动轴；

第三连杆部，其以使所述第一连杆部的一端部和所述第二连杆部的一端部能够转动的方式将所述第一连杆部的一端部和所述第二连杆部的一端部连结；以及

第四连杆部，其以使所述第一连杆部的另一端部和所述第二连杆部的另一端部能够转动的方式将所述第一连杆部的另一端部和所述第二连杆部的另一端部连结，

所述第一连杆部和所述第二连杆部被平行地配置，

所述第三连杆部和所述第四连杆部与将所述输出轴的中心轴和所述摆动轴的中心轴连结的线段平行地配置。

2.根据权利要求1所述的搬送工具的驱动机构，其中，

所述第一连杆部的长度方向的中央部被固定于所述输出轴，

所述第二连杆部的长度方向的中央部被固定于所述摆动轴。

3.根据权利要求1或2所述的搬送工具的驱动机构，其中，

还具备第一摆动角范围限制部和第二摆动角范围限制部中的至少一方，

所述第一摆动角范围限制部通过使所述第一连杆部与所述第三连杆部及所述第四连杆部干涉来限制所述摆动轴的摆动角范围，

所述第二摆动角范围限制部通过使所述第二连杆部与所述第三连杆部及所述第四连杆部干涉来限制所述摆动轴的摆动角范围。

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