[发明专利]自动机械的关节结构

说明书

技术领域

本发明涉及自动机械的关节结构，特别涉及能够把可动范围设定得较大的自动机械的关节结构。

背景技术

以往，作为例如仿人自动机械的手腕关节结构，已经公知有为了进行纵向摆动动作和横向摆动动作而使用电动机和进给丝杆机构等结构。例如，日本特开2003-170381号公报(0005～0007段落，图1)中所记载的仿人自动机械的手腕关节结构，通过进给丝杆，把电动机的旋转运动转换成直线运动，并且借助于万向联轴器，把进行该直线运动的移动组件连接于手部，从而能够进行手腕的纵向摆动动作或横向摆动动作。

这样，作为确保纵轴和横轴的2自由度转动运动的连接机构，已经公知有把两个轴配置成十字形的万向架机构或万向联轴器。

然而，如同日本特开2003-170381号公报中所记载的那样，在借助于进给丝杆机构进行的纵向摆动动作和横向摆动动作中，如果要确保大范围的动作角度，螺纹的进给行程变长，从而臂自身也变长，设计方面将受到限制，而且由于臂的惯性矩变大，因此存在着电动机所承受的负载增大的问题。并且由于利用进给丝杆来承受负荷，所以作为自动机械的关节结构，在耐负荷方面性能也不稳定。

如果要把动作角度范围设定得较大，必然关节部的连接件自身的转动角度增大，因此还存在以下问题：关节部的连接件或与连接件连动地转动的盖罩等，与电动机等的内置物相干扰，妨碍关节部的动作。

另一方面，在使用万向架机构的情况下，纵向摆动方向的连接件和横向摆动方向的连接件相互干扰，可动范围受到限制，从而必须加大万向架连接件自身，因此并不一定适于作为自动机械连接件的关节结构。

发明内容

为了应对上述现有技术中所存在的问题，本发明人进行了研究开发，并研究出了本发明。即本发明的第一方面是，提供一种在确保较大的关节可动角度且紧凑的自动机械的关节结构。

更具体地讲，本发明第一方面的自动机械的关节结构为，使结合于在自动机械关节中所用的自动机械连接件上的结合体，借助于驱动机构而相对于上述自动机械连接件进行纵向摆动动作和横向摆动动作，其特征在于，该自动机械的关节结构具有以下部件：基础连接件，其形成有对置部并构成上述自动机械连接件的基体；万向架连接件，其具有相互不平行的第一转轴和第二转轴，以构成上述结合体的纵向摆动动作和横向摆动动作，而且上述第一转轴支撑在上述对置部之间；主连接件，其一端连接在该万向架连接件的上述第二转轴上，另一端连接在上述结合体上；以及副连接件，其一端连接在上述万向架连接件上而另一端连接在上述结合体上，以便与上述主连接件交叉而构成4节连接机构。

这里的“结合体”指的是通过关节而与自动机械的连接件结合的如手或前臂那样的结合部件，除了与连接件结合的末端部件以外，还包括像连接件那样的中间部件。并且所谓“不平行的两根轴”是指两根轴在同一平面上交叉的情况，以及即使两个轴不在同一平面上，但在俯视时两个轴能够交叉的情况。

根据上述结构，自动机械连接件和万向架连接件由第一转轴可自由转动地连接起来，万向架连接件和结合体由第二转轴可自由转动地连接起来，第一转轴和第二转轴设置成不平行，因此通过把绕第一转轴的转动动作和绕第二转轴的转动动作组合起来，就能够使结合体相对于自动机械连接件，自由地进行纵向摆动动作和横向摆动动作。

并且，在绕第二转轴的转动方向上，利用主连接件和副连接件交叉而成的4节连接机构，把万向架连接件和结合体连接起来，从而结合体伴随着结合体的转动动作而相对于上述转动方向进一步倾斜地进行动作。

即，在绕第二转轴的转动方向上，相对于主连接件的转动角度，结合体的转动角度(倾斜角度)变大，主连接件稍微转动，结合体就会较大地转动(倾斜)。

因此把主连接件的转动角度抑制在最小限度，以防止主连接件在转动时与内置物相干扰，从而能够确保结合体的较大的转动角度，同时能够实现紧凑的自动机械的关节结构。并且由于结合体一边转动一边在转动方向上被增速，并进一步倾斜地进行动作，因此关节能够进行快速的旋转，能够提高关节的灵敏度。

上述本发明的自动机械的关节结构中能够构成为，上述第一转轴是作为上述结合体的横向摆动动作的转轴的纵轴，上述第二转轴是作为沿着与上述纵轴正交的方向设置的上述结合体的纵向摆动动作的转轴的横轴。

根据上述结构，通过把作为第一转轴的纵轴和作为第二转轴的横轴设置在正交的方向上，能够把绕纵轴的转动动作和绕横轴的转动动作平衡良好地组合起来，并且也容易控制转动动作。