本發(fā)明涉及一種具有馬達部分和減速器部分的致動器，還涉及一種具有該致動器的工件搬運機器人。

背景技術：

1、在搬運半導體晶圓等基板的搬運裝置中，主要搭載有具有水平多關節(jié)臂的清潔搬運機器人，用于在收納基板的容器與處理裝置之間搬運基板。圖1是表示現有清潔搬運機器人結構的剖視圖。該搬運機器人所具有的水平多關節(jié)臂構成為，上下兩段的臂a、b與指狀物c相互以自由旋轉的方式連接，各臂a、b以及指狀物c分別由單獨的致動器d驅動。作為這樣的清潔搬運機器人，專利文獻1所示的技術是已知的。

2、在機器人關節(jié)的致動器的馬達部分中，很多時候會使用易于控制的電動馬達。為了能夠安裝在機器人關節(jié)這一有限的地方，電動馬達必須減小直徑。然而，直徑變小會導致轉矩降低，所以安裝減速器部分，通過較大的減速比來增大轉矩。

3、作為一種能增大每個齒數的減速比的減速器，差動齒輪減速機構廣為人知。例如，依據專利文獻2、3，公開了一種具有差動齒輪機構作為減速器部分的致動器(發(fā)明名稱為“馬達”)。該減速器是一種利用差動齒輪機構的減速器中的歲差、章動運動的減速器。圖2轉載了專利文獻2、3兩者所公開的剖視圖(圖1)。該減速器在與輸出軸e一同旋轉的輸出齒輪f和固定在主體上的固定齒輪g之間，設置了兩面均有齒面的擺動齒輪h，并且轉子構成為：使得擺動齒輪h相對于輸出軸e始終保持一定角度的傾斜狀態(tài)，以便擺動齒輪h的各個齒能夠與輸出齒輪f和固定齒輪g相嚙合。擺動齒輪h由磁性體制成，在擺動齒輪h設置有固定齒輪g的一側，作為使擺動齒輪擺動的驅動源，等間隔地配置有6個線圈k。

4、當對6個線圈k中的一個通電時，擺動齒輪h會被該線圈k產生的磁力吸引。接著，依次對其相鄰的線圈k通電，擺動齒輪h就會被通電的線圈k吸引，從而使其傾斜方向發(fā)生旋轉。隨之，固定齒輪g的齒與擺動齒輪h的齒的嚙合位置也會沿旋轉方向產生位移。固定齒輪g與擺動齒輪h的齒數設置有一定差值，由此在固定齒輪g與擺動齒輪h之間會產生旋轉位移。同樣地，擺動齒輪h的齒數與輸出齒輪f的齒數也設定了一定差值，在擺動齒輪h與輸出齒輪f之間也會產生位移。由此，便獲得較大的減速比。

5、在專利文獻4中公開了具有差動齒輪機構作為減速器部分的致動器(發(fā)明名稱為“致動器及多關節(jié)機械臂”)，該減速器也是利用了歲差、章動運動的減速器。

6、現有技術文獻

7、專利文獻

8、專利文獻1：日本特開2012-161858號公報

9、專利文獻2：日本特公平06-005981號公報

10、專利文獻3：日本特開昭61-22752號公報

11、專利文獻4：日本特開2015-142454號公報

技術實現思路

1、發(fā)明要解決的問題

2、為了減速器齒輪的順暢動作，必然會在齒輪間設定間隙(齒隙)，該齒隙妨礙高精度的旋轉角控制。

3、在專利文獻2、3的技術中，轉子i的球面外形部j設有滾珠槽j，擺動齒輪h的擺動由滾珠槽j進行限制，但從物理層面來說，需要具備能夠實現動作的間隙。當通過對配置于擺動齒輪h下方的線圈通電，擺動齒輪h被吸引至固定齒輪g側時，擺動齒輪g會因間隙量而下降，輸出齒輪f與擺動齒輪g之間的齒隙會增大。另一方面，假設擺動齒輪h由滾珠槽j無間隙地限制，那么反過來，擺動齒輪h與固定齒輪g之間、輸出齒輪f與擺動齒輪g之間，從物理層面能夠實現動作的間隙問題仍會保持原狀。機器人的關節(jié)需要高精度的旋轉角控制，而齒隙會對此產生妨礙。

4、在專利文獻4的技術中，擺動齒輪的傾斜方向不受齒的嚙合的約束，而是受定子磁路對轉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子磁路的磁軛在半徑方向上相對向(該文獻第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，提供一種在馬達部分安裝了減速器的致動器，通過抑制齒隙，能實現高精度的旋轉角度控制。此外，其目的在于抑制致動器的上下方向的尺寸。

6、用于解決問題的方案

7、為解決上述問題，本發(fā)明以中心軸線為中心在擺動齒輪的外側配置永久磁鐵，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，朝著將擺動齒輪壓向固定齒輪的齒的方向起作用；而在旋轉半周后的第二位置，朝著將擺動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，擺動齒輪的姿勢得以約束，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齒輪的外周側，因此，將內周側擺動齒輪與固定齒輪的齒壓緊的力，以及將擺動齒輪的齒與輸出齒輪的齒壓緊的力能更強勁地發(fā)揮作用。

8、為解決上述問題，本發(fā)明的致動器的一種實施方式是利用馬達部分的電磁鐵的磁力來抑制齒隙。該致動器包括：外殼，其用于軸支撐以上下方向為軸線方向的輸出軸；輸出齒輪，其與所述輸出軸一同旋轉；固定齒輪，其固定于所述外殼，并與所述輸出齒輪相對向設置；擺動齒輪，其配置在所述輸出齒輪與固定齒輪之間，設置在所述固定齒輪側的面上的第一齒與固定齒輪嚙合，設置在所述輸出齒輪側的面上的第二齒與輸出齒輪嚙合；永久磁鐵，其在所述擺動齒輪的外周側與所述擺動齒輪呈同心圓狀固定；以及多個電磁鐵，其與所述輸出軸呈同心圓狀固定于所述外殼，具有上側磁極片和下側磁極片，所述上側磁極片和下側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，從而不與因所述擺動齒輪的擺動而擺動的所述永久磁鐵接觸，所述上側磁極片、下側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，使得所述上側磁極片與所述永久磁鐵的上表面、以及所述下側磁極片與所述永久磁鐵的下表面在第一位置時，朝著將所述擺動齒輪的第一齒壓向所述固定齒輪的齒的方向起作用；在旋轉半周后的第二位置時，朝著將所述擺動齒輪的第二齒壓向所述輸出齒輪的齒的方向起作用。

9、通過上述結構，馬達部分的電磁鐵產生的磁力使得擺動齒輪的齒無論是在正轉側還是反轉側，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、擺動齒輪和輸出齒輪，并且，由于從擺動齒輪的配置位置沿水平方向，且以中心軸線為中心在擺動齒輪的外周側配置了永久磁鐵，所以將內周側的擺動齒輪與固定齒輪的齒壓緊的力，以及將擺動齒輪的齒與輸出齒輪的齒壓緊的力能更強勁地發(fā)揮作用。而且，通過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，這樣就可以抑制致動器在上下方向的尺寸。

10、優(yōu)選構成為配置在俯視以180°相對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齒輪。通過上述結構，能夠在以180°相對向的位置，朝著規(guī)定方向對安裝有永久磁鐵的擺動齒輪施力。當永久磁鐵的上、下表面具有不同磁極時，也可通過將磁極形成為包含上側磁極片與下側磁極片的大致u字形，由上側磁極片與下側磁極片將永久磁鐵夾在中間。由此，能夠高效地沿上下方向對永久磁鐵施力。

11、此外，本發(fā)明的致動器可用于旋轉驅動工件搬運機器人的多個臂及指狀物，所述工件搬運機器人具有：臂體，其多個臂以各自的中心軸線為中心以能旋轉的方式連接；指狀物，其以能旋轉的方式安裝在臂體的前端。由此，能夠抑制工件搬運機器人各臂的上下方向的尺寸，而且能夠使各臂輕量化。另外，驅動輸出軸的永久磁鐵可使電磁鐵沿輸出軸的外周方向配置，因此輸出軸可設計成中空圓柱狀。由此，能夠使機械臂動作所需的電線和管道等穿過輸出軸的內部空間而進行鋪設。

12、另外，在本發(fā)明的致動器中，構成為：在輸出軸外側配置擺動齒輪，在擺動齒輪外側配置永久磁鐵，將驅動永久磁鐵的電磁鐵配置在該永久磁鐵的外側。擺動齒輪傾斜配置，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180°后位置上的磁極之間極性相反。由此，通過永久磁鐵與磁極的相互作用，在第一位置，擺動齒輪被朝著與固定齒輪嚙合的方向施力；在旋轉180°后的第二位置，擺動齒輪被朝著與輸出齒輪嚙合的方向施力。再者，通過設計為與第一位置和第二位置相對向的磁極分別兩側相鄰配置的磁極也產生與第一位置和第二位置相對向的磁極相同極性的磁力，由此能夠對擺動齒輪施加更強的作用力。

13、此外，在本發(fā)明的致動器中，其特征在于，包括：永久磁鐵，以將一種磁極從所述擺動齒輪的中心點朝向外側的方式配置在擺動齒輪的外周側；多個電磁鐵，其配置為：與輸出軸呈同心圓狀地包圍所述擺動齒輪的外周并固定于外殼，作為一種磁極的上側磁極片從所述永久磁鐵的磁極的上側、作為另一種磁極的下側磁極片從所述永久磁鐵的下側隔開允許擺動齒輪擺動的間隔而將永久磁鐵夾在中間；其中，各電磁鐵的所述上側磁極片與下側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生的磁力吸引力在第一位置時，朝著將所述擺動齒輪的第一齒壓向所述固定齒輪的齒的方向起作用；在旋轉半周后的第二位置時，朝著將所述擺動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，在擺動齒輪周圍配置的多個永久磁鐵中，若相鄰的永久磁鐵配置為彼此極性相反，那么所述擺動齒輪的第一齒的數量與所述固定齒輪的齒的數量會設置為相同。

15、發(fā)明的效果

16、根據本發(fā)明，通過馬達部分的電磁鐵產生的磁力，擺動齒輪的齒輪無論在正轉側還是反轉側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，能夠在抑制致動器的上下方向的尺寸的同時以大的衰減比得到大的驅動力。