[發明專利]帶檢測機構的回轉致動器及關節單元

有效

• 申請號: 201080069293.9
• 申請日: 2010-09-28
• 公開（公告）號: CN103153555A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 谷岡望
• 申請（專利權）人: 諧波傳動系統有限公司
• 主分類號: B25J17/00
• 分類號: B25J17/00;H02K7/116
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 茅翊忞

技術領域

本發明涉及一種包括能沿圓筒狀外殼的圓形外周面在有限的角度范圍內進行回轉的回轉臂的回轉致動器，此外，還涉及一種包括用于檢測回轉臂的回轉位置的檢測機構的小型且結構緊湊的回轉致動器。

背景技術

在機器人臂部的手腕和肘等關節部、機器人手部的手指關節部等中安裝有致動器，該致動器使安裝在關節部的關節軸上的構件在有限的角度范圍內進行旋轉或回轉。作為這樣的致動器，如專利文獻1中記載的那樣，已知有一種將電動機與減速機同軸狀地串聯連接，并使與它們的中心軸線同軸配置的關節軸繞該中心軸線進行旋轉的結構。此外，如專利文獻2中記載的那樣，已知有一種通過由一對傘齒輪所構成的減速齒輪機構傳遞電動機輸出旋轉而使與電動機軸正交的關節軸進行旋轉的結構。

此處，作為用于檢測關節軸的旋轉位置、回轉位置的檢測機構，如專利文獻1中記載的那樣，已知有一種利用配置在反射板外側的反射型光傳感器對形成在減速機的輸出軸的外周面上的反射板進行檢測的結構。此外，如專利文獻3中記載的那樣，已知有一種在同軸狀地安裝在轉軸上的圓筒旋轉體的外周面上形成刻度尺，利用配置在外周側的反射型光傳感器對其進行檢測的結構。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利特開2006-141101號公報

專利文獻2：日本專利特開2004-122339號公報

專利文獻3：日本專利特開平08-254439號公報

發明內容

發明所要解決的問題

在專利文獻1中記載的那樣的使關節軸繞電動機軸線進行旋轉的致動器中，由于成為將電動機與減速機串聯連結的結構，因此，軸長變長。因此，有時不適合在軸長較短的機器人手部的手指單元的關節等中使用。此外，作為檢測致動器的旋轉位置的檢測機構，在將專利文獻3中記載的光學式旋轉編碼器安裝在電動機軸或關節軸等上的情況下，軸長會進一步變長，對關節部的小型化、緊湊化不利。

鑒于上述問題，本發明的技術問題在于提供一種回轉致動器，該回轉致動器包括用于對能沿圓筒狀外殼的圓形外周面在有限的角度范圍內進行回轉的回轉臂的回轉位置進行檢測的檢測機構，并具有適于用作手指關節單元的、小型且緊湊的結構。

解決技術問題所采用的技術方案

為了解決上述技術問題，本發明的回轉致動器的特征在于，具有：圓筒狀外殼；固定支軸及旋轉輸出軸，該固定支軸及旋轉輸出軸從圓筒狀外殼的兩端面朝向外側同軸狀地突出；回轉臂，該回轉臂包括架設在固定支軸與旋轉輸出軸之間且與圓筒狀外殼的圓形外周面相對的相對部，并能沿圓形外周面在有限的角度范圍內進行回轉；刻度尺，該刻度尺為了檢測回轉臂的回轉位置而在圓形外周面上沿其圓周方向形成；位置檢測器，該位置檢測器為了讀取刻度尺而裝設在回轉臂的相對部中；電動機，該電動機以同心狀態組裝在圓筒狀外殼的內部；以及減速機，該減速機為了將電動機的輸出旋轉進行減速后輸出給旋轉輸出軸，在圓筒狀外殼的內部，以同心狀態組裝在電動機的內側，回轉臂的一端被固定支軸支承成能自由旋轉，另一端與旋轉輸出軸連結。

此處，作為刻度尺，使用一種沿圓周方向以規定的間隔形成有光反射面的刻度尺，能使用反射型光傳感器作為位置檢測器，該反射型光傳感器包括：發光元件，該發光元件對刻度尺射出檢測光；以及接收元件，該接收元件接收被刻度尺的反射面反射后的檢測光成分。

此外，能使用具有以下結構的圓筒狀外殼，即，包括：圓筒狀主體部，該圓筒狀主體部形成有圓形外周面；第一端板部，該第一端板部對圓筒狀主體部的一端進行封閉；以及第二端板部，該第二端板部對圓筒狀主體部的另一端進行封閉。在此情況下，固定支軸與第一端板部一體形成，旋轉輸出軸以貫通在第二端板部上形成的通孔的狀態進行配置，并利用安裝在該通孔的內周面上的軸承將旋轉輸出軸支承成能自由旋轉的狀態。

此外，同心狀地組裝在圓筒狀外殼內的電動機包括：電動機定子，該電動機定子安裝在圓筒狀主體部的內周面上并呈圓筒狀；電動機轉子，該電動機轉子空開一定的間隙同心狀地配置在電動機定子的內側，并包括圓筒部及對該圓筒部的第一端板部一側的端部進行封閉的圓盤部，該電動機轉子呈杯狀；電動機軸,該電動機軸同心狀地固定在電動機轉子的圓盤部的中心部，并貫通該圓盤部進行延伸；以及磁力檢測元件，該磁力檢測元件為了檢測電動機轉子的磁極位置而安裝在第二端板部的內側端面上，電動機軸的第一端板部一側的軸端部被安裝在第一端板部的內側端面的中心部的軸承支承成能自由旋轉的狀態。