球面接头以及具备它的机器人的关节构造体的制作方法

1.本发明涉及球面接头以及具备它的机器人的关节构造体。


背景技术：

2.公知有用于机器人的关节构造的驱动机构(例如，参照专利文献1)。专利文献1中公开的驱动机构例如是用于驱动人形机器人的脚踝关节等关节部的机构。而且，在该驱动机构中，构成脚踝关节的第一连杆部件的前端部和第二连杆部件的基端部通过球状接头(球面接头)连结。
3.专利文献1：wo2017/094922
4.然而，即使是上述专利文献1中公开的驱动机构，有机器人的载荷施加于球面接头而产生松动的危险。具体而言，若与构成球面接头的球部件球面接触的承窝的内周面磨损、或填充在承窝内的润滑脂耗尽，则球面接头有产生松动的危险。


技术实现要素：

5.本发明是解决上述现有课题的，其目的在于提供一种如下的球面接头以及具备它的机器人的关节构造体，即、若产生松动，则通过减小承窝的内周面的曲率半径，而增大与球部件的接触面积，从而能够消除松动，或者能够抑制松动的产生。
6.为了解决上述现有课题，本发明所涉及的球面接头具备：球部件；和承窝，具有与上述球部件球面接触的内周面，上述承窝具有：保持部，形成上述内周面并具有开口部；和棒状的连接部，设置于上述保持部，在上述保持部配置有夹紧部件，该夹紧部件构成为减小上述开口部的空间，并且不与上述球部件抵接，上述开口部形成于上述内周面中的作用有最大载荷的部分以外的部分。
7.由此，在球部件与承窝内周面之间，即使产生松动，也能够消除松动，或者能够抑制松动的产生。
8.另外，本发明所涉及的机器人的关节构造体具备上述球面接头。
9.由此，在球部件与承窝内周面之间，即使产生松动，也能够消除松动，或者能够抑制松动的产生。
10.本发明的上述目的、其他目的、特征以及优点在参照附图下，从以下的优选实施方式的详细说明得以明确。
11.根据本发明的球面接头以及具备它的机器人的关节构造体，在球部件与承窝内周面之间，即使产生松动，也能够消除松动，或者能够抑制松动的产生。
附图说明
12.图1是表示具备本实施方式1所涉及的关节构造体的机器人的概略结构的示意图。
13.图2是表示具备本实施方式1所涉及的球面接头的机器人的关节构造体的概略结构的立体图。
14.图3是图2所示的接头机构的后视图。
15.图4是图2所示的接头机构的侧视图。
16.图5是在iv-iv线处剖切图3所示的接头机构而得到的剖视图。
17.图6是表示具有本实施方式2所涉及的球面接头的接头机构的概略结构的剖视图。
具体实施方式
18.以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。此外，在所有附图中，对相同或相当的部分标注相同的附图标记，省略重复的说明。另外，在所有附图中，摘录并图示出用于对本发明进行说明的构成要素，对其他构成要素，有时省略图示。并且，本发明并不限定于以下的实施方式。
19.(实施方式1)
20.本实施方式1所涉及的球面接头具备：球部件；和承窝，具有与球部件球面接触的内周面，承窝具有：保持部，形成内周面并具有开口部；和棒状的连接部，设置于保持部，在保持部配置有夹紧部件，该夹紧部件构成为减小开口部的空间，并且不与球部件抵接，开口部形成于内周面中的作用有最大载荷的部分以外的部分。
21.另外，在本实施方式1所涉及的球面接头中，也可以承窝的保持部形成为c字状或u字状，夹紧部件构成为使保持部的两端部接近。
22.另外，在本实施方式1所涉及的球面接头中，也可以构成为，承窝的内周面中的、作用有最大载荷的部分是位于连接部的延伸方向的部分。
23.在本实施方式1所涉及的机器人的关节构造体中，具备上述任一种球面接头。
24.另外，在本实施方式1所涉及的机器人的关节构造体中，也可以构成为，球面接头配置为开口部位于机器人的外侧。
25.另外，本实施方式1所涉及的机器人的关节构造体也可以用于人形机器人的脚踝关节或股关节。
26.以下，参照图1～图5，对本实施方式1所涉及的球面接头以及具备它的机器人的关节构造体的一个例子进行说明。
27.[机器人的结构]
[0028]
首先，参照图1，对具备本实施方式1所涉及的关节构造体的机器人的结构进行说明。
[0029]
图1是表示具备本实施方式1所涉及的关节构造体的机器人的概略结构的示意图。
[0030]
如图1所示，机器人200具备胴体201、头202、一对臂203、203、一对腿204、204以及配置在胴体201内的控制装置110。腿204可以经由后述的本实施方式1所涉及的关节构造体100，与构成胴体201的一部分的腰208连接。
[0031]
[机器人的关节构造体的结构]
[0032]
图2是表示具备本实施方式1所涉及的球面接头的机器人的关节构造体的概略结构的立体图。此外，在图2中，将机器人的关节构造体中的上下方向、前后方向以及左右方向表示为图中的上下方向、前后方向以及左右方向。
[0033]
如图2所示，本实施方式1所涉及的机器人的关节构造体100具备第一连杆10、第二连杆20、第一直动致动器30a、第二直动致动器30b以及关节部40。
[0034]
第一连杆10和第二连杆20经由关节部40而转动自如地连结。而且，在本实施方式1所涉及的机器人的关节构造体100中，构成为通过第一直动致动器30a及第二直动致动器30b进行进退动作，而第二连杆20相对于第一连杆10相对地摆动。
[0035]
此外，在本实施方式1所涉及的机器人的关节构造体100中，虽采用了第一连杆10构成机器人的下肢部分，第二连杆20构成机器人的脚的部分，关节部40构成脚踝关节的方式，但并不限定于此。
[0036]
关节构造体100例如也可以是第一连杆10构成机器人的胴体的下半身部分(腰部分)，第二连杆20构成机器人的大腿部分，关节部40构成机器人的股关节的方式。在关节部40构成机器人的股关节的方式中，是将图2所示的上下方向颠倒的结构。
[0037]
第一连杆10具有：框架部件11，形成为箱状；安装部件12，形成为长方形；以及块部件13，形成为箱状。安装部件12设置于框架部件11的前表面的下端部。块部件13设置于框架部件11的后表面的上端部。
[0038]
另外，第二连杆20具有板状的第一部件21、和柱状(这里为圆柱状)的第二部件22。在第二部件22设置有一对凸缘部23a、23b。
[0039]
第一连杆10和第二连杆20经由块部件50而连接。具体而言，块部件50经由沿着前后方向延伸的第一轴部件51，转动自如地安装于安装部件12的后表面的下端部。另外，块部件50配置在一对凸缘部23a、23b之间，在这些部件插通有沿着左右方向延伸的第二轴部件52。
[0040]
由此，第二连杆20能够相对于第一连杆10，相对地绕侧倾轴(第一轴部件51)，以及绕俯仰轴(第二轴部件52)摆动。
[0041]
另外，在第一连杆10的框架部件11的左侧面，配置有第一直动致动器30a。相同地，在第一连杆10的框架部件11的右侧面，配置有第二直动致动器30b。此外，第二直动致动器30b与第一直动致动器30a结构相同，所以省略其详细的说明。
[0042]
这里，第一直动致动器30a具有驱动马达(伺服马达)31、壳体32、杆部件33、带轮34以及带35。在壳体32的内部配置有滚珠丝杠机构(未图示)。另外，构成滚珠丝杠机构的螺母与杆部件33连接。而且，第一直动致动器30a构成为驱动马达31的旋转经由带轮34及带35而传递至滚珠丝杠机构，并且杆部件33相对于壳体32相对地进行进退驱动。此外，第一直动致动器30a并不限定于上述结构，能够使用公知的各种直动致动器。
[0043]
另外，第一直动致动器30a的基端部(壳体32的上端部)通过沿着左右方向延伸的第三轴部件53，转动自如地与块部件13连接。在第一直动致动器30a的前端部(杆部件33的下端部)连接有关节部40。
[0044]
关节部40具有第一连杆部件1、第二连杆部件2以及第三连杆部件3。此外，与第二直动致动器30b的前端部连接的关节部40和与第一直动致动器30a的前端部连接的关节部40相同地构成，所以省略其详细的说明。
[0045]
第一连杆部件1的前端部通过沿着左右方向延伸的第五轴部件55，转动自如地与框架部件11的下部连接。另外，第一连杆部件1的后端部形成为u字状，以从左右方向夹着杆部件33的方式配置。而且，在第一连杆部件1的后端部插通有沿着左右方向延伸的第四轴部件54。
[0046]
第二连杆部件2形成为筒状，在上端部和下端部的各个配置有本实施方式1所涉及
的球面接头60(参照图3～图5)。此外，以下，有时也将由第二连杆部件2和配置于该第二连杆部件2的两端部的球面接头60构成的机构称为接头机构41。另外，接头机构41(球面接头60)的详细的说明后述。
[0047]
接头机构41的上端部配置于形成为u字状的杆部件33的后端部的内部空间。换言之，杆部件33的后端部以从左右方向夹着接头机构41的上端部的方式配置。另外，如上所述，第一连杆部件1的后端部以从左右方向夹着杆部件33的后端部的方式配置。
[0048]
另外，在接头机构41的上端部及杆部件33的后端部插通有第四轴部件54。换言之，第四轴部件54以插通第一连杆部件1的后端部、杆部件33的后端部以及接头机构41的上端部的方式配置。
[0049]
接头机构41的下端部配置于形成为u字状的第三连杆部件3的上端部的内部空间。换言之，第三连杆部件3的上端部以从左右方向夹着接头机构41的下端部的方式配置。另外，在接头机构41的下端部及第三连杆部件3的上端部插通有第六轴部件56。并且，第三连杆部件3的下端部与第二连杆部件2的第二部件22连接。
[0050]
根据上述结构，关节部40通过第一直动致动器30a及第二直动致动器30b一起进行伸长动作或退缩动作，能够使第二连杆20相对于第一连杆10相对地绕俯仰轴(第二轴部件52)摆动。另外，关节部40通过第一直动致动器30a及第二直动致动器30b中的一个直动致动器进行伸长动作，另一个直动致动器进行退缩动作，能够使第二连杆20相对于第一连杆10相对地绕侧倾轴(第一轴部件51)摆动。
[0051]
[接头机构的结构]
[0052]
接下来，参照图2～图5，对接头机构41的结构进行说明。
[0053]
图3是图2所示的接头机构的后视图。图4是图2所示的接头机构的侧视图。图5是在iv-iv线处剖切图3所示的接头机构而得到的剖视图。
[0054]
如图3～图5所示，接头机构41具备第二连杆部件2及球面接头60，球面接头60通过适当的方法固定于第二连杆部件2。例如可以在第二连杆部件2的内周面和后述的球面接头60的连接部62b的外周面刻有螺纹，球面接头60螺纹固定于第二连杆部件2。另外，例如球面接头60也可以通过焊接固定于第二连杆部件2。
[0055]
球面接头60具有球部件61、承窝62以及夹紧部件63。球部件61形成为球状。另外，在本实施方式1中，在球部件61，关节构造体100中的左右侧面被切除而形成有平面。另外，在球部件61以沿左右方向延伸的方式形成有贯通孔61a，在贯通孔61a插通有第四轴部件54或第六轴部件56。
[0056]
承窝62具有：保持部62a，形成有与球部件61球面接触的内周面；和棒状的连接部62b，以从保持部62a的外周面延伸的方式形成。
[0057]
另外，在保持部62a设置有形成为狭缝状的开口部6c。换言之，保持部62a形成为c字状(或u字状)。开口部6c形成于内周面中的作用有最大载荷的部分以外的部分。
[0058]
这里，内周面中的作用有最大载荷的部分可以是位于连接部62b的延伸方向的部分。另外，内周面中的作用有最大载荷的部分也可以是位于第一直动致动器30a(第二直动致动器30b)的杆部件33的进退方向(关节部40中的上下方向)的部分。
[0059]
此外，球面接头60也可以以开口部6c位于机器人200的外侧的方式配置。具体而言，在机器人200是人形机器人的情况下，球面接头60可以以开口部6c位于前方或后方的方
式配置于机器人200。另外，在机器人200是人形机器人的情况下，球面接头60也可以以开口部6c位于左方或右方的方式配置于机器人200。
[0060]
另外，开口部6c也可以以位于相对于连接部62b的延伸方向垂直的方向的方式，形成于保持部62a。
[0061]
并且，在保持部62a的形成开口部6c的两端部，以向后部延伸的方式设置有突起部6a、6b。突起部6a、6b以从保持部62a的外周面突出的方式设置。另外，在突起部6a、6b，以沿上下方向延伸的方式，并且以不与保持部62a的内周面连通的方式，设置有贯通孔，在该贯通孔嵌插有夹紧部件63。
[0062]
夹紧部件63能够通过使突起部6a、6b接近，而减小开口部6c的空间体积。由此，能够减小保持部62a的内周面的曲率半径。
[0063]
另外，夹紧部件63以不与球部件61抵接的方式构成。由此，不限制球部件61的移动。
[0064]
在这样构成的本实施方式1所涉及的球面接头60以及具备它的机器人的关节构造体100中，减小开口部6c的空间的夹紧部件63配置于保持部62a的突起部6a、6b。
[0065]
由此，即使保持部62a的内周面磨损或填充在承窝62内的润滑脂耗尽，而球面接头产生松动，也能够通过夹紧部件63而减小保持部62a的内周面的曲率半径，从而消除松动。另外，在产生松动前，能够通过夹紧部件63而减小保持部62a的内周面的曲率半径，从而抑制松动的产生。
[0066]
另外，在本实施方式1所涉及的球面接头60以及具备它的机器人的关节构造体100中，夹紧部件63以不与球部件61抵接的方式构成。由此，不限制球部件61的移动。
[0067]
并且，在本实施方式1所涉及的球面接头60以及具备它的机器人的关节构造体100中，开口部6c以位于机器人200的外侧的方式配置。
[0068]
由此，能够抑制突起部6a、6b干涉机器人200的动作的情况。另外，能够容易地接近夹紧部件63，因此能够容易地执行机器人200(球面接头60)的维护作业。
[0069]
(实施方式2)
[0070]
在实施方式1所涉及的球面接头中，本实施方式2所涉及的球面接头的承窝被分割为2个以上，夹紧部件以将被分割了的承窝连结的方式构成。
[0071]
以下，参照图5，对本实施方式2所涉及的球面接头的一个例子进行说明。
[0072]
图6是表示具有本实施方式2所涉及的球面接头的接头机构的概略结构的剖视图。
[0073]
如图6所示，本实施方式2所涉及的球面接头60和实施方式1所涉及的球面接头60基本结构相同，但承窝62被分割为2个以上(这里为2个)这一点不同。具体而言，承窝62的保持部62a被上下地分割。
[0074]
另外，在本实施方式2所涉及的球面接头60中，在保持部62a的前部，也以向前方突出的方式设置有突起部6a、6b，在该突起部6a、6b之间设置有开口部6c。并且，在前方的突起部6a、6b也配置有夹紧部件63。
[0075]
此外，在本实施方式2中，虽采用了在保持部62a的前部与后部双方设置开口部6c的方式，但也可以采用仅在任一方设置开口部6c的方式。
[0076]
即使是这样构成的本实施方式2所涉及的球面接头60，也可以起到与实施方式1所涉及的球面接头60相同的作用效果。
[0077]
根据上述说明，对于本领域技术人员而言，可清楚知道本发明的较多的改进或其他实施方式。因此，上述说明仅作为例示而进行解释，将执行本发明的最佳方式以向本领域技术人员提示的目的而提供。能够以不脱离本发明的方式，实质上变更其构造以及/或者功能的详请。
[0078]
工业上的可利用性
[0079]
本发明的球面接头以及具备它的机器人的关节构造体能够消除松动，或者抑制松动的产生，所以有用。
[0080]
附图标记说明
[0081]
1...第一连杆部件；2...第二连杆部件；3...第三连杆部件；6a...突起部；6b...突起部；6c...开口部；10...第一连杆；11...框架部件；12...安装部件；13...块部件；20...第二连杆；21...第一部件；22...第二部件；23a...凸缘部；23b...凸缘部；30a...第一直动致动器；30b...第二直动致动器；31...驱动马达；32...壳体；33...杆部件；34...带轮；35...带；40...关节部；41...接头机构；50...块部件；51...第一轴部件；52...第二轴部件；53...第三轴部件；54...第四轴部件；55...第五轴部件；56...第六轴部件；60...球面接头；61...球部件；61a...贯通孔；62...承窝；62a...保持部；63...夹紧部件；100...关节构造体；110...控制装置；200...机器人；201...胴体；202...头；203...臂；204...腿；208...腰