CN111503176B - 离合器机构、驱动力传递机构以及机器人 - Google Patents

Abstract

提供离合器机构、驱动力传递机构以及机器人，该离合器机构能够增大离合器部件的突部的容许负载。离合器机构(4)具有以能够沿轴线方向(X)相对移动的状态同轴地配置的第一离合器部件(11)和第二离合器部件(12)。第一离合器部件(11)具备在与第二离合器部件(12)对置的第一对置面(15)上沿径向延伸的突部(16)，第二离合器部件(12)具备在与第一离合器部件(11)对置的第二对置面(25)上沿径向延伸的槽部(26)。第一对置面(15)和第二对置面(25)是从径向内侧朝向径向外侧沿轴线方向(X)的同一方向倾斜的锥面。突部(16)以轴线方向(X)的高度尺寸(H1)恒定的方式沿第一对置面(15)延伸。槽部(26)以轴线方向(X)的深度尺寸(H2)恒定的方式沿第二对置面(25)延伸。

Description

离合器机构、驱动力传递机构以及机器人

技术领域

本发明涉及离合器机构、驱动力传递机构以及机器人。

背景技术

专利文献1记载了配置于驱动力传递机构的中途的离合器机构。该文献的离合器机构具备：输入盘，其以旋转自如并且能够沿轴向移动的方式支承于输出轴的外周部；输出盘，其固定于输出轴的外周部；以及施力部件，其将输入盘向输出盘按压。在输入盘的输出盘侧的面以及输出盘的输入盘侧的面的各个面上，设置有相对于另一方的面重合并且能够沿轴向嵌合脱离的齿部。齿部通过沿周向交替地配设在径向上连续的凹部以及凸部而成。凹部和凸部分别以维持在相同高度的状态向径外侧方向延伸。输入盘的输出盘侧的面和输出盘的输入盘侧的面的各个面是与轴线垂直的面。因此，凹部和凸部分别沿与轴线垂直的方向延伸。

专利文献1：国际公开第2017/002464号

经由离合器机构传递的扭矩变大时，施加在设置于输入盘或输出盘的突部的负荷变大。因此，要求在离合器机构中提高施加在突部的容许负载。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的课题在于提供能够提高设置于离合器部件的突部的容许负载的离合器机构。

本发明的离合器机构的特征在于，具有以能够沿规定的轴线方向相对移动的状态同轴地配置的第一离合器部件和第二离合器部件，所述第一离合器部件具备在与所述第二离合器部件对置的第一对置面上沿径向延伸的突部，所述第二离合器部件具备在与所述第一离合器部件对置的第二对置面上沿所述径向延伸的槽部，所述第一对置面和所述第二对置面是从径向内侧朝向径向外侧沿所述轴线方向的同一方向倾斜的锥面，所述突部以所述轴线方向的高度恒定的方式沿所述第一对置面延伸，所述槽部以所述轴线方向的深度恒定的方式沿所述第二对置面延伸，通过所述突部与所述槽部的卡合，在所述第一离合器部件与所述第二离合器部件之间传递绕所述轴线的旋转，通过解除所述突部与所述槽部的卡合，解除所述旋转的传递。

在本发明中，第一离合器部件的第一对置面和第二离合器部件的第二对置面是彼此沿同一方向倾斜的锥面。而且，突部沿第一对置面倾斜，槽部沿第二对置面倾斜。因此，与突部和槽部沿与轴线方向垂直的方向延伸的情况相比，能够增加突部与槽部卡合的啮合距离。由此，能够使施加于突部的负荷分散，因此设置于第一离合器部件的突部的容许负载变大。

附图说明

图1是经由离合器机构传递驱动力的驱动力传递机构的剖视图。

图2是第一离合器部件的立体图。

图3是第一离合器部件的剖视图。

图4是第二离合器部件的立体图。

图5是第二离合器部件的剖视图。

图6是基于离合器机构的驱动力的传递被解除的驱动力传递机构的剖视图。

图7是具备驱动力传递机构的机器人的说明图。

标号说明

1：驱动力传递机构；2：驱动源；3：传递齿轮；3a：传递齿轮的齿部；4：离合器机构；5：输出轴；6：输出部件；7：大径部；7a：环状面；7b：端面；8：小径部；9：螺钉孔；10：螺栓；11：第一离合器部件；11a：中心孔；12：第二离合器部件；12a：中心孔；13：螺旋弹簧(施力部件)；15：第一对置面；16：突部；17：槽部；21：离合器部；22：圆筒部；22a：突出部分；23：齿部；25：第二对置面；26：槽部；27：突部；50：机器人；51：臂部；51a：工件把持部；52：支承部；L：轴线；H1：突部的高度尺寸；H2：槽部的深度尺寸；S1：假想面；S2：假想面；X：轴线方向；X1：第一方向；X2：第二方向。

具体实施方式

以下，参照附图对应用了本发明的离合器机构和驱动力传递机构的实施方式进行说明。

图1是经由离合器机构传递驱动力的驱动力传递机构的剖视图。图2是第一离合器部件的立体图。图3是第一离合器部件的剖视图。图4是第二离合器部件的立体图。图5是第二离合器部件的剖视图。

如图1所示，驱动力传递机构1具备：传递齿轮3，其被传递来自驱动源2的驱动力；离合器机构4；以及输出轴5，传递齿轮3的驱动力经由离合器机构4向该输出轴5传递。输出部件6固定于输出轴5。

传递齿轮3是正齿轮，并在外周面具备齿部3a。输出轴5具备大径部7和小径部8，该小径部8与大径部7同轴，并且外径尺寸小于大径部7。大径部7具备朝向小径部8侧的环状面7a。大径部7中的与小径部8相反侧的端面7b设置有用于连接输出部件6的螺钉孔9。输出部件6被拧入螺钉孔9的螺栓10固定于输出轴5。在以下的说明中，将沿输出轴5的轴线L的方向作为轴线方向X。而且，将轴线方向X的一方作为第一方向X1，将另一方作为第二方向X2。第一方向X1是在输出轴5中小径部8所处的一侧，第二方向X2是大径部7所处的一侧。

离合器机构4具有同轴地配置的第一离合器部件11和第二离合器部件12。第一离合器部件11位于第二离合器部件12的第一方向X1。第一离合器部件11和第二离合器部件12是金属制的。在本例中，第一离合器部件11和第二离合器部件12将金属粉末压入模具而烧结成型。或者，第一离合器部件11和第二离合器部件12使树脂与金属的混合物流入模具并进行热处理而成型。而且，离合器机构4具备螺旋弹簧13。螺旋弹簧13是对第二离合器部件12朝向第一离合器部件11施力的施力部件。

如图2所示，第一离合器部件11是包围轴线L的圆环状的部件。第一离合器部件11的从轴线方向X观察时的轮廓形状为圆形。如图1所示，输出轴5的小径部8贯通第一离合器部件11的中心孔11a。第一离合器部件11固定于小径部8的第一方向X1的端部分。

第一离合器部件11具备与第二离合器部件12对置的第一对置面15。如图3所示，第一对置面15是从径向内侧朝向径向外侧沿轴线方向X的同一方向倾斜的锥面。在本例中，第一对置面15从径向内侧朝向径向外侧向远离第二离合器部件12的第一方向X1倾斜。第一对置面15的倾斜角度θ1为2°。即，第一对置面15在半径方向上相对于与轴线L垂直的假想面S1倾斜2°。

而且，第一离合器部件11具备在第一对置面15上沿径向延伸的突部16。突部16在绕轴线L的周向上等间隔地设置有多个。多个突部16呈放射状延伸。因此，第一对置面15上的突部16与突部16之间成为槽部17。突部16与槽部17在周向上交替地设置。

各个突部16以轴线方向X的高度尺寸H1恒定的方式沿第一对置面15延伸。因此，各个突部16的前端(第二方向X2的一端)从径向内侧朝向径向外侧向第一方向X1倾斜。各个突部16的前端是周向的中央比周向的两端向第二方向X2突出的曲面。各个槽部17的底是周向的中央比周向的两端向第一方向X1凹陷的曲面。各个突部16的周向的宽度从径向内侧朝向径向外侧变宽。

如图4所示，第二离合器部件12是包围轴线L的圆环状的部件。如图1所示，输出轴5的小径部8贯通第二离合器部件12的中心孔12a。第二离合器部件12以能够绕轴线L旋转，并且能够沿轴线方向X移动的状态支承于输出轴5(小径部8)。由此，第一离合器部件11与第二离合器部件12以能够沿轴线方向X相对移动的状态同轴地配置。

第二离合器部件12具备：圆形的离合器部21，其从轴线方向X观察时的轮廓与第一离合器部件11的轮廓重合；圆筒部22，其从外周侧包围离合器部21；以及齿部23，其设置于圆筒部22的外周面。

如图5所示，离合器部21的第一离合器部件11侧的面，即在第二离合器部件12中与第一离合器部件11对置的第二对置面25是从径向内侧朝向径向外侧倾斜的锥面。第二对置面25和第一对置面15向轴线方向X的同一方向倾斜。因此，第二对置面25从径向内侧朝向径向外侧而向接近第一离合器部件11的第一方向X1倾斜。第二对置面25的倾斜角度θ2与第一对置面15的倾斜角度θ1相同。即，第二对置面25在半径方向上相对于与轴线L垂直的假想面S2倾斜2°。

而且，第二离合器部件12具备在第二对置面25上沿径向延伸的槽部26。槽部26在绕轴线L的周向上等间隔地设置有多个。多个槽部26呈放射状延伸。因此，第二对置面25上的槽部26与槽部26之间成为突部27。槽部26与突部27在周向上交替地设置。在周向上形成槽部26的间距与第一离合器部件11的第一对置面15上在周向上形成突部16的间距相同。

各个槽部26以轴线方向X的深度尺寸H2恒定的方式沿第二对置面25延伸。因此，各个槽部26的底(第二方向X2的一端)从径向内侧朝向径向外侧向第一方向X1倾斜。各个槽部26的底是周向的中央比周向的两端向第二方向X2凹陷的曲面。各个突部27的前端是周向的中央比周向的两端向第一方向X1突出的曲面。各个槽部26的周向的宽度从径向内侧朝向径向外侧变宽。

圆筒部22具备比第二对置面25向第一离合器部件11侧突出的突出部分22a。如图1所示，第一离合器部件11插入突出部分22a的内侧。齿部23从圆筒部22的外周面的第一方向X1的一端延伸至第二方向X2的一端。齿部23与传递齿轮3啮合。

螺旋弹簧13包围输出轴5的小径部8，配置于该小径部8的外周侧。而且，螺旋弹簧13以被压缩的状态配置于输出轴5的大径部7的环状面7a与第二离合器部件12之间。因此，螺旋弹簧13对第二离合器部件12向朝向第一离合器部件11的第一方向X1施力。

在第二离合器部件12被螺旋弹簧13向第一离合器部件11施力的状态下，第一离合器部件11的突部16与第二离合器部件12的槽部26卡合。离合器机构4通过突部16与槽部26的卡合，而在第一离合器部件11与第二离合器部件12之间传递绕轴线L的旋转。

(驱动力传递机构的动作)

如图1所示，在初始状态下，在驱动力传递机构1中，第一离合器部件11的突部16与第二离合器部件12的槽部26卡合。在该状态下，来自驱动源2的驱动力向传递齿轮3传递时，传递齿轮3旋转。由此，与传递齿轮3啮合的第二离合器部件12旋转。而且，第二离合器部件12的旋转传递至第一离合器部件11。第一离合器部件11旋转时，输出轴5与第一离合器部件11一体地旋转。因此，与输出轴5连接的输出部件6绕轴线L回旋。即，来自驱动源2的驱动力经由驱动力传递机构1向输出部件6传递。

在这里，尽管传递齿轮3根据驱动源2的驱动而旋转，但在输出部件6的回旋被外力等阻止的情况下，负荷施加于离合器机构4。

在施加于离合器机构4的负荷超过规定的扭矩的情况下，第一离合器部件11与第二离合器部件12开始相对旋转。其结果，如图6所示，第二离合器部件12克服螺旋弹簧13的作用力而向第二方向X2移动，从而第一离合器部件11的突部16与第二离合器部件12的槽部26的卡合被解除。由此，第一离合器部件11与第二离合器部件12之间的旋转的传递被解除，因此经由驱动力传递机构1的驱动力的传递被切断。另外，即使在第二离合器部件12向第二方向X2移动，从而第一离合器部件11的突部16与第二离合器部件12的槽部26的卡合被解除的状态下，第二离合器部件12的齿部23与传递齿轮3的啮合也不会脱离。

然后，施加于离合器机构4的负荷降低时，第二离合器部件12利用螺旋弹簧13的作用力向第一方向X1移动。由此，第一离合器部件11的突部16与第二离合器部件12的槽部26卡合，从而成为图1所示的状态。第一离合器部件11的突部16与第二离合器部件12的槽部26卡合时，来自驱动源2的驱动力再次经由驱动力传递机构1向输出部件6传递。

(作用效果)

在本发明中，第一离合器部件11的第一对置面15和第二离合器部件12的第二对置面25是彼此向同一方向倾斜的锥面。而且，第一离合器部件11的突部16沿第一对置面15倾斜，第二离合器部件12的槽部26沿第二对置面25倾斜。因此，与突部16和槽部26沿与轴线方向X垂直的方向延伸的情况相比，能够增加突部16与槽部26卡合的啮合距离。由此，能够使施加于突部16的负荷分散，因此设置于第一离合器部件11的突部16的容许负载变大。

而且，由于能够增加突部16与槽部26卡合的啮合距离，因此在第一离合器部件11与第二离合器部件12之间传递扭矩时，与突部16和槽部26沿与轴线方向X垂直的方向延伸的情况相比，能够缩短突部16的高度以及槽部26的深度。即，即使以突部16与槽部26卡合的啮合距离变长的程度缩短突部16的高度以及槽部26的深度，也能够传递相同的扭矩。

而且，由于突部16倾斜，因此在从轴线方向X使第一离合器部件11与第二离合器部件12啮合时，容易将突部16插入槽部26。因此，离合器机构4的组装容易。

进而，第一对置面15和第二对置面25是彼此向同一方向倾斜的锥面，因此在使第一离合器部件11与第二离合器部件12啮合时，容易使第一离合器部件11和第二离合器部件12位于同轴的位置。

而且，突部16和槽部26的周向的宽度从径向内侧朝向径向外侧变宽。因此，在旋转的传递时以及旋转的传递解除时，能够防止或抑制突部16的外周侧部分的损伤。

进而，第一离合器部件11和第二离合器部件12是金属制的。因此，容易确保第一离合器部件11和第二离合器部件12的强度。在这里，在第一离合器部件11中，第一对置面15和突部16倾斜。因此，与第一对置面15和突部16沿与轴线L垂直的方向延伸的情况相比，容易在成型时使第一离合器部件11从模具脱离。因此，第一离合器部件11的制造变得容易。而且，在第二离合器部件12中，第二对置面25和槽部26倾斜。因此，与第二对置面25和槽部26沿与轴线L垂直的方向延伸的情况相比，容易在成型时使第二离合器部件12从模具脱离。

而且，通过第二对置面25倾斜，第二离合器部件12的离合器部21接近突出部分22a的外周侧较厚。因此，在经由齿部23向圆筒部22施加外力时，能够防止或抑制突出部分22a以倒向内周侧的方式发生变形。

进而，第一离合器部件11插入第二离合器部件12的突出部分22a。因此，即使在第二离合器部件12的外周面设置有齿部23，并确保了齿部23的轴线方向X的尺寸的情况下，也能够抑制离合器机构4在轴线方向X上变大。

另外，第一对置面15的倾斜角度θ1和第二对置面25的倾斜角度θ2优选为5°以下。这样，能够抑制第一离合器部件11和第二离合器部件12在轴线方向X上变得过厚。

而且，第一对置面15和第二对置面25也可以从径向内侧朝向径向外侧向第二方向倾斜。在该情况下，设置于第一对置面15的各个突部16以轴线方向X的高度尺寸H1恒定的方式沿第一对置面15延伸。而且，设置于第二对置面25的各个槽部26以轴线方向X的深度尺寸H2恒定的方式沿第二对置面25延伸。在这样的情况下，也能够增加突部16与槽部26卡合的啮合距离。由此，能够使施加于突部16的负荷分散，因此设置于第一离合器部件11的突部16的容许负载变大。

(驱动力传递机构在机器人中的应用)

图7是搭载驱动力传递机构1的机器人的说明图。在图7中，示出机器人的截面。本发明的机器人50是工业用的机器人。机器人50具备上述驱动力传递机构1、驱动源2、与驱动力传递机构1的输出轴5连接的臂部51以及将臂部51支承为能够回旋的支承部52。支承部52具备驱动源2和驱动力传递机构1。在本例中，支承部52具备驱动源2、传递齿轮3、离合器机构4以及输出轴5。而且，支承部52将输出轴5支承为能够绕轴线L旋转。臂部51通过螺栓10固定于输出轴5。臂部51是输出部件6。在本例中，臂部51的前端设置有用于搬运工件W的工件载置部51a。

根据本发明的机器人50，在驱动源2驱动时，来自驱动源2的驱动力经由驱动力传递机构1向臂部51传递。由此，臂部51绕轴线L回旋，从而搬运工件W。

在这里，尽管传递齿轮3根据驱动源2的驱动而旋转，但在臂部51的回旋被外力等阻止的情况下，负荷施加于离合器机构4。在该负荷超过规定的扭矩的情况下，第二离合器部件12向第二方向X2离开第一离合器部件11，从而第一离合器部件11的突部16与第二离合器部件12的槽部26的卡合被解除。由此，第一离合器部件11与第二离合器部件12之间的旋转的传递被解除，因此经由驱动力传递机构1的驱动力的传递被切断。

然后，施加于离合器机构4的负荷降低时，第二离合器部件12利用螺旋弹簧13的作用力向第一方向X1移动。由此，第一离合器部件11的突部16与第二离合器部件12的槽部26卡合时，来自驱动源2的驱动力再次经由驱动力传递机构1向臂部51传递。由此，臂部51回旋，从而重新开始工件W的搬运。

Claims (6)

1.一种离合器机构，其具有以能够沿规定的轴线方向相对移动的状态同轴地配置的第一离合器部件和第二离合器部件，

所述第一离合器部件具备在与所述第二离合器部件对置的第一对置面上沿径向延伸的突部，

所述第二离合器部件具备在与所述第一离合器部件对置的第二对置面上沿所述径向延伸的槽部，

所述第一对置面和所述第二对置面是从径向内侧朝向径向外侧沿所述轴线方向的同一方向倾斜的锥面，

所述突部以所述轴线方向的高度恒定的方式沿所述第一对置面延伸，

所述槽部以所述轴线方向的深度恒定的方式沿所述第二对置面延伸，

通过所述突部与所述槽部的卡合，在所述第一离合器部件与所述第二离合器部件之间传递绕所述轴线的旋转，通过解除所述突部与所述槽部的卡合，解除所述旋转的传递，

所述第一离合器部件的从所述轴线方向观察时的轮廓形状为圆形，

所述第一对置面从径向内侧朝向径向外侧而向离开所述第二离合器部件的方向倾斜，

所述第二离合器部件具备：

离合器部，其从所述轴线方向观察时的轮廓与所述第一离合器部件的轮廓重合；

圆筒部，其从外周侧包围所述离合器部；以及

齿部，其设置于所述圆筒部的外周面，

所述离合器部的所述第一离合器部件侧的面是所述第二对置面，

所述第二对置面从径向内侧朝向径向外侧而向接近所述第一离合器部件的方向倾斜，

所述圆筒部具备比所述第二对置面向所述第一离合器部件侧突出的突出部分，

在所述突出部分的内侧插入有所述第一离合器部件，

所述第一对置面和所述第二对置面各自的相对于与所述轴线方向垂直的假想面倾斜的倾斜角度为5°以下，

通过所述第二对置面倾斜，所述第二离合器部件的所述离合器部接近所述突出部分的外周侧较厚。

2.根据权利要求1所述的离合器机构，其特征在于，

所述突部和所述槽部的周向的宽度从径向内侧朝向径向外侧变宽。

3.根据权利要求1或2所述的离合器机构，其特征在于，

所述第一离合器部件和所述第二离合器部件是金属制的。

4.根据权利要求1或2所述的离合器机构，其特征在于，

该离合器机构具备施力部件，该施力部件对所述第一离合器部件和所述第二离合器部件中的一方朝向另一方施力。

5.一种驱动力传递机构，其特征在于，

该驱动力传递机构具有：

权利要求4所述的离合器机构；

输出轴，其沿所述轴线方向延伸；以及

传递齿轮，其被传递来自驱动源的驱动力，

所述第一离合器部件与所述输出轴同轴地固定，

所述第二离合器部件为环状，

所述输出轴在贯通所述第二离合器部件的中心孔的状态下，将该第二离合器部件支承为能够绕轴线旋转并且能够沿所述轴线方向移动，

所述施力部件对所述第二离合器部件朝向所述第一离合器部件施力，

所述第二离合器部件的所述齿部与所述传递齿轮啮合。

6.一种机器人，其特征在于，

该机器人具备：

权利要求5所述的驱动力传递机构；

所述驱动源；

臂部，其与所述输出轴连接；以及

支承部，其具备所述驱动源和所述传递齿轮，并且将所述臂部支承为能够回旋。