本發(fā)明涉及一種具有馬達(dá)部分和減速器部分的致動(dòng)器，還涉及一種具有該致動(dòng)器的工件搬運(yùn)機(jī)器人。

背景技術(shù)：

1、在搬運(yùn)半導(dǎo)體晶圓等基板的搬運(yùn)裝置中，主要搭載有具有水平多關(guān)節(jié)臂的清潔搬運(yùn)機(jī)器人，用于在收納基板的容器與處理裝置之間搬運(yùn)基板。圖1是表示現(xiàn)有清潔搬運(yùn)機(jī)器人結(jié)構(gòu)的剖視圖。該搬運(yùn)機(jī)器人所具有的水平多關(guān)節(jié)臂構(gòu)成為，上下兩段的臂a、b與指狀物c相互以自由旋轉(zhuǎn)的方式連接，各臂a、b以及指狀物c分別由單獨(dú)的致動(dòng)器d驅(qū)動(dòng)。作為這樣的清潔搬運(yùn)機(jī)器人，專利文獻(xiàn)1所示的技術(shù)是已知的。

2、在機(jī)器人關(guān)節(jié)的致動(dòng)器的馬達(dá)部分中，很多時(shí)候會(huì)使用易于控制的電動(dòng)馬達(dá)。為了能夠安裝在機(jī)器人關(guān)節(jié)這一有限的地方，電動(dòng)馬達(dá)必須減小直徑。然而，直徑變小會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩降低，所以安裝減速器部分，通過(guò)較大的減速比來(lái)增大轉(zhuǎn)矩。

3、作為一種能增大每個(gè)齒數(shù)的減速比的減速器，差動(dòng)齒輪減速機(jī)構(gòu)廣為人知。例如，依據(jù)專利文獻(xiàn)2、3，公開了一種具有差動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)作為減速器部分的致動(dòng)器(發(fā)明名稱為“馬達(dá)”)。該減速器是一種利用差動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)的減速器中的歲差、章動(dòng)運(yùn)動(dòng)的減速器。圖2轉(zhuǎn)載了專利文獻(xiàn)2、3兩者所公開的剖視圖(圖1)。該減速器在與輸出軸e一同旋轉(zhuǎn)的輸出齒輪f和固定在主體上的固定齒輪g之間，設(shè)置了兩面均有齒面的擺動(dòng)齒輪h，并且轉(zhuǎn)子構(gòu)成為：使得擺動(dòng)齒輪h相對(duì)于輸出軸e始終保持一定角度的傾斜狀態(tài)，以便擺動(dòng)齒輪h的各個(gè)齒能夠與輸出齒輪f和固定齒輪g相嚙合。擺動(dòng)齒輪h由磁性體制成，在擺動(dòng)齒輪h設(shè)置有固定齒輪g的一側(cè)，作為使擺動(dòng)齒輪擺動(dòng)的驅(qū)動(dòng)源，等間隔地配置有6個(gè)線圈k。

4、當(dāng)對(duì)6個(gè)線圈k中的一個(gè)通電時(shí)，擺動(dòng)齒輪h會(huì)被該線圈k產(chǎn)生的磁力吸引。接著，依次對(duì)其相鄰的線圈k通電，擺動(dòng)齒輪h就會(huì)被通電的線圈k吸引，從而使其傾斜方向發(fā)生旋轉(zhuǎn)。隨之，固定齒輪g的齒與擺動(dòng)齒輪h的齒的嚙合位置也會(huì)沿旋轉(zhuǎn)方向產(chǎn)生位移。固定齒輪g與擺動(dòng)齒輪h的齒數(shù)設(shè)置有一定差值，由此在固定齒輪g與擺動(dòng)齒輪h之間會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)位移。同樣地，擺動(dòng)齒輪h的齒數(shù)與輸出齒輪f的齒數(shù)也設(shè)定了一定差值，在擺動(dòng)齒輪h與輸出齒輪f之間也會(huì)產(chǎn)生位移。由此，便獲得較大的減速比。

5、在專利文獻(xiàn)4中公開了具有差動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)作為減速器部分的致動(dòng)器(發(fā)明名稱為“致動(dòng)器及多關(guān)節(jié)機(jī)械臂”)，該減速器也是利用了歲差、章動(dòng)運(yùn)動(dòng)的減速器。

6、現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

7、專利文獻(xiàn)

8、專利文獻(xiàn)1：日本特開2012-161858號(hào)公報(bào)

9、專利文獻(xiàn)2：日本特公平06-005981號(hào)公報(bào)

10、專利文獻(xiàn)3：日本特開昭61-22752號(hào)公報(bào)

11、專利文獻(xiàn)4：日本特開2015-142454號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、發(fā)明要解決的問(wèn)題

2、為了減速器齒輪的順暢動(dòng)作，必然會(huì)在齒輪間設(shè)定間隙(齒隙)，該齒隙妨礙高精度的旋轉(zhuǎn)角控制。

3、在專利文獻(xiàn)2、3的技術(shù)中，轉(zhuǎn)子i的球面外形部j設(shè)有滾珠槽j，擺動(dòng)齒輪h的擺動(dòng)由滾珠槽j進(jìn)行限制，但從物理層面來(lái)說(shuō)，需要具備能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)作的間隙。當(dāng)通過(guò)對(duì)配置于擺動(dòng)齒輪h下方的線圈通電，擺動(dòng)齒輪h被吸引至固定齒輪g側(cè)時(shí)，擺動(dòng)齒輪g會(huì)因間隙量而下降，輸出齒輪f與擺動(dòng)齒輪g之間的齒隙會(huì)增大。另一方面，假設(shè)擺動(dòng)齒輪h由滾珠槽j無(wú)間隙地限制，那么反過(guò)來(lái)，擺動(dòng)齒輪h與固定齒輪g之間、輸出齒輪f與擺動(dòng)齒輪g之間，從物理層面能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)作的間隙問(wèn)題仍會(huì)保持原狀。機(jī)器人的關(guān)節(jié)需要高精度的旋轉(zhuǎn)角控制，而齒隙會(huì)對(duì)此產(chǎn)生妨礙。

4、在專利文獻(xiàn)4的技術(shù)中，擺動(dòng)齒輪的傾斜方向不受齒的嚙合的約束，而是受定子磁路對(duì)轉(zhuǎn)子磁路施加的電磁力約束。然而，由于呈截面e字形的定子磁軛的突極與轉(zhuǎn)子磁路的磁軛在半徑方向上相對(duì)向(該文獻(xiàn)第0048欄)，因此電磁力的吸引作用是沿半徑方向的。

5、本發(fā)明的目的在于，提供一種在馬達(dá)部分安裝了減速器的致動(dòng)器，通過(guò)抑制齒隙，能實(shí)現(xiàn)高精度的旋轉(zhuǎn)角度控制。此外，其目的在于抑制致動(dòng)器的上下方向的尺寸。

6、用于解決問(wèn)題的方案

7、為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明以中心軸線為中心在擺動(dòng)齒輪的外側(cè)配置永久磁鐵，在該永久磁鐵的上下配置電磁鐵的磁極，使磁力沿中心軸線方向作用。而且，磁力的吸引力在第一位置時(shí)，朝著將擺動(dòng)齒輪壓向固定齒輪的齒的方向起作用；而在旋轉(zhuǎn)半周后的第二位置，朝著將擺動(dòng)齒輪的第二齒壓向輸出齒輪的齒的方向起作用。借助磁力吸引力所壓緊的第一位置與第二位置，擺動(dòng)齒輪的姿勢(shì)得以約束，從而處于極大地抑制了齒隙的狀態(tài)。由于永久磁鐵安裝在擺動(dòng)齒輪的外周側(cè)，因此，將內(nèi)周側(cè)擺動(dòng)齒輪與固定齒輪的齒壓緊的力，以及將擺動(dòng)齒輪的齒與輸出齒輪的齒壓緊的力能更強(qiáng)勁地發(fā)揮作用。

8、為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的致動(dòng)器的一種實(shí)施方式是利用馬達(dá)部分的電磁鐵的磁力來(lái)抑制齒隙。該致動(dòng)器包括：外殼，其用于軸支撐以上下方向?yàn)檩S線方向的輸出軸；輸出齒輪，其與所述輸出軸一同旋轉(zhuǎn)；固定齒輪，其固定于所述外殼，并與所述輸出齒輪相對(duì)向設(shè)置；擺動(dòng)齒輪，其配置在所述輸出齒輪與固定齒輪之間，設(shè)置在所述固定齒輪側(cè)的面上的第一齒與固定齒輪嚙合，設(shè)置在所述輸出齒輪側(cè)的面上的第二齒與輸出齒輪嚙合；永久磁鐵，其在所述擺動(dòng)齒輪的外周側(cè)與所述擺動(dòng)齒輪呈同心圓狀固定；以及多個(gè)電磁鐵，其與所述輸出軸呈同心圓狀固定于所述外殼，具有上側(cè)磁極片和下側(cè)磁極片，所述上側(cè)磁極片和下側(cè)磁極片分別在上下方向上與所述永久磁鐵的上表面和下表面相對(duì)，從而不與因所述擺動(dòng)齒輪的擺動(dòng)而擺動(dòng)的所述永久磁鐵接觸，所述上側(cè)磁極片、下側(cè)磁極片與所述永久磁鐵的上表面、下表面在上下方向形成磁隙；其中，所述電磁鐵受到控制，使得所述上側(cè)磁極片與所述永久磁鐵的上表面、以及所述下側(cè)磁極片與所述永久磁鐵的下表面在第一位置時(shí)，朝著將所述擺動(dòng)齒輪的第一齒壓向所述固定齒輪的齒的方向起作用；在旋轉(zhuǎn)半周后的第二位置時(shí)，朝著將所述擺動(dòng)齒輪的第二齒壓向所述輸出齒輪的齒的方向起作用。

9、通過(guò)上述結(jié)構(gòu)，馬達(dá)部分的電磁鐵產(chǎn)生的磁力使得擺動(dòng)齒輪的齒無(wú)論是在正轉(zhuǎn)側(cè)還是反轉(zhuǎn)側(cè)，都能與固定齒輪以及輸出齒輪的齒保持接觸，從而處于極大地抑制了齒隙的狀態(tài)。此外，在輸出軸的外周配置固定齒輪、擺動(dòng)齒輪和輸出齒輪，并且，由于從擺動(dòng)齒輪的配置位置沿水平方向，且以中心軸線為中心在擺動(dòng)齒輪的外周側(cè)配置了永久磁鐵，所以將內(nèi)周側(cè)的擺動(dòng)齒輪與固定齒輪的齒壓緊的力，以及將擺動(dòng)齒輪的齒與輸出齒輪的齒壓緊的力能更強(qiáng)勁地發(fā)揮作用。而且，通過(guò)將電磁鐵配置在從該永久磁鐵的配置位置沿水平方向，且以中心軸線為中心的永久磁鐵外周側(cè)，這樣就可以抑制致動(dòng)器在上下方向的尺寸。

10、優(yōu)選構(gòu)成為配置在俯視以180°相對(duì)向的位置的電磁鐵被賦予同一相的電流，并使相反的極性朝著擺動(dòng)齒輪。通過(guò)上述結(jié)構(gòu)，能夠在以180°相對(duì)向的位置，朝著規(guī)定方向?qū)Π惭b有永久磁鐵的擺動(dòng)齒輪施力。當(dāng)永久磁鐵的上、下表面具有不同磁極時(shí)，也可通過(guò)將磁極形成為包含上側(cè)磁極片與下側(cè)磁極片的大致u字形，由上側(cè)磁極片與下側(cè)磁極片將永久磁鐵夾在中間。由此，能夠高效地沿上下方向?qū)τ谰么盆F施力。

11、此外，本發(fā)明的致動(dòng)器可用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)工件搬運(yùn)機(jī)器人的多個(gè)臂及指狀物，所述工件搬運(yùn)機(jī)器人具有：臂體，其多個(gè)臂以各自的中心軸線為中心以能旋轉(zhuǎn)的方式連接；指狀物，其以能旋轉(zhuǎn)的方式安裝在臂體的前端。由此，能夠抑制工件搬運(yùn)機(jī)器人各臂的上下方向的尺寸，而且能夠使各臂輕量化。另外，驅(qū)動(dòng)輸出軸的永久磁鐵可使電磁鐵沿輸出軸的外周方向配置，因此輸出軸可設(shè)計(jì)成中空?qǐng)A柱狀。由此，能夠使機(jī)械臂動(dòng)作所需的電線和管道等穿過(guò)輸出軸的內(nèi)部空間而進(jìn)行鋪設(shè)。

12、另外，在本發(fā)明的致動(dòng)器中，構(gòu)成為：在輸出軸外側(cè)配置擺動(dòng)齒輪，在擺動(dòng)齒輪外側(cè)配置永久磁鐵，將驅(qū)動(dòng)永久磁鐵的電磁鐵配置在該永久磁鐵的外側(cè)。擺動(dòng)齒輪傾斜配置，使得在第一位置與固定齒輪嚙合，在第二位置與輸出齒輪嚙合。此外，將電磁鐵的磁極等間隔地配置在以輸出軸的中心軸線為中心的圓周上，從控制部供給電流，使中心軸線旋轉(zhuǎn)180°后位置上的磁極之間極性相反。由此，通過(guò)永久磁鐵與磁極的相互作用，在第一位置，擺動(dòng)齒輪被朝著與固定齒輪嚙合的方向施力；在旋轉(zhuǎn)180°后的第二位置，擺動(dòng)齒輪被朝著與輸出齒輪嚙合的方向施力。再者，通過(guò)設(shè)計(jì)為與第一位置和第二位置相對(duì)向的磁極分別兩側(cè)相鄰配置的磁極也產(chǎn)生與第一位置和第二位置相對(duì)向的磁極相同極性的磁力，由此能夠?qū)[動(dòng)齒輪施加更強(qiáng)的作用力。

13、此外，在本發(fā)明的致動(dòng)器中，其特征在于，包括：永久磁鐵，以將一種磁極從所述擺動(dòng)齒輪的中心點(diǎn)朝向外側(cè)的方式配置在擺動(dòng)齒輪的外周側(cè)；多個(gè)電磁鐵，其配置為：與輸出軸呈同心圓狀地包圍所述擺動(dòng)齒輪的外周并固定于外殼，作為一種磁極的上側(cè)磁極片從所述永久磁鐵的磁極的上側(cè)、作為另一種磁極的下側(cè)磁極片從所述永久磁鐵的下側(cè)隔開允許擺動(dòng)齒輪擺動(dòng)的間隔而將永久磁鐵夾在中間；其中，各電磁鐵的所述上側(cè)磁極片與下側(cè)磁極片具有不同磁極，其間所夾持的所述永久磁鐵因具有所述一種極性而產(chǎn)生的磁力吸引力在第一位置時(shí)，朝著將所述擺動(dòng)齒輪的第一齒壓向所述固定齒輪的齒的方向起作用；在旋轉(zhuǎn)半周后的第二位置時(shí)，朝著將所述擺動(dòng)齒輪的第二齒壓向所述輸出齒輪的齒的方向起作用。

14、并且，在擺動(dòng)齒輪周圍配置的多個(gè)永久磁鐵中，若相鄰的永久磁鐵配置為彼此極性相反，那么所述擺動(dòng)齒輪的第一齒的數(shù)量與所述固定齒輪的齒的數(shù)量會(huì)設(shè)置為相同。

15、發(fā)明的效果

16、根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)馬達(dá)部分的電磁鐵產(chǎn)生的磁力，擺動(dòng)齒輪的齒輪無(wú)論在正轉(zhuǎn)側(cè)還是反轉(zhuǎn)側(cè)都與固定齒輪及輸出齒輪的齒輪保持接觸，能夠極大地抑制齒隙。另外，能夠在抑制致動(dòng)器的上下方向的尺寸的同時(shí)以大的衰減比得到大的驅(qū)動(dòng)力。