CN100443267C - 工业用机器人 - Google Patents

Abstract

一种工业用机器人的关节部，包括：安装部(23)，在相对旋转的2个构件的一方或双方埋设定位构件(22)；使定位构件(22)可伸出地滑动的导向部(24)。在定位构件的侧面部设有润滑材料的存积槽和表示规定伸出量的伸出位置标记。由此，可提供廉价、高精度、费工夫极少的原点调节装置。

Description

工业用机器人

技术领域

本发明涉及具有关节部的机器人，尤其是涉及进行原点调节的工业用机器人。

背景技术

作为一例现有的工业用机器人的原点调节，日本专利公开公报平2-180580号(文献1)揭示了以下的装置。图8表示现有的原点调节装置。

图8所示的现有原点调节装置，使第1构件81和第2构件82相对地配置。在第1构件81圆周面的原点对应位置上形成台阶部83，且原点调节装置拆装自如地固定在第2构件82的原点对应位置上。该原点调节装置包括：固定在第2构件82的原点对应位置上的开关保持件85；保持在开关保持件85上的发送原点信号用的开关手段84；滑动杆87。滑动杆87的一端可与开关手段84的接通-断开可动件卡合，另一端可在开关保持件85上固定的直动式轴承86的引导下朝第1构件81的原点对应位置上形成的台阶部83内侧突出。

作为另一例进行原点调节的现有工业用机器人，日本专利公开公报2002-239967号(文献2)揭示了如图9所示的机器人原点调节装置。

图9所示的原点调节装置设置如下：第1构件91和第2构件92彼此相对且可旋转。在第1构件91上形成有用于可拆装地安装定位构件94的安装部95。在第2构件92上设有与定位构件94接触的抵接面93。定位构件94呈设有螺纹的销子状，安装部95是可与定位构件94旋合的螺孔。

但是，文献1所示的构成中，因为原点调节装置拆装自如，所以在需要原点调节时需特地准备原点调节装置，费功夫。此外，由于机器人机体在使用现场等处逐渐变脏，故需要对原点调节装置安装部进行防尘。另外，结构变得复杂，原点调节装置及机器人的关节构件变得高价。

另外，为了设置原点调节装置需要较大的空间，故机器人关节部难以小型化。尤其是在机器人的末端执行器(end-effector)安装部及其附近的手腕轴，由于阻碍机器人手腕轴顶端部向工件的接近，所以是极其不利的结构。

另一方面，文献2的结构中，尽管原点调节装置廉价，但因为定位构件是旋合在螺孔内的结构，故定位构件的固定精度取决于螺纹加工部和销子加工部的同轴度，无法获得高的定位精度。

另外，即使是按照同一设计图纸制作的产品也会因制作上或加工上的误差等，严格地说各个产品尺寸都不同。这样，对同一形状但个体不同的产品称为“属于同类的其他产品”，在使用这样的属于同类的其他产品时，会发生定位精度下降，故无法保证稳定的原点调节精度。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的工业用机器人，在关节部具有相对旋转的第1构件和第2构件，至少在第1构件上设有孔，定位构件收容在该孔内，该定位构件在孔中可滑动且可从孔中伸出，在孔的底部设有固定定位构件的安装部。另外，在定位构件的侧面部至少设有润滑材料的存积槽和表示伸出量的标记中的一个。

由此，可实现廉价、高精度、费工夫极少、长期稳定的原点调节。此外，本发明的定位构件尽管内置于相对旋转构件内，但由于采用不设置开关等信号发生装置的结构，所以无需原点调节专用信号线，同时还具有无需增加和变更机器人机体内的线缆的优点。

如上所述，采用本发明能实现廉价、高精度、费工夫极少的原点调节。

附图说明

图1是表示本发明的实施形态1的通常动作时的工业用机器人的原点调节装置部分的说明图。

图2是表示本发明的实施形态1的原点调节时的工业用机器人的原点调节装置部分的说明图。

图3是表示本发明的实施形态1的定位构件的示图。

图4是表示本发明的实施形态1的定位构件的示图。

图5是表示本发明的实施形态1的定位构件的示图。

图6是表示本发明的实施形态2的通常动作时的工业用机器人的原点调节装置部分的说明图。

图7是表示本发明的实施形态2的原点调节时的工业用机器人的原点调节装置部分的说明图。

图8是表示现有的工业用机器人的原点调节装置的示图。

图9是表示现有的其他工业用机器人的原点调节装置的示图。

(符号说明)

11第1构件

12第2构件

21抵接部

22，62定位构件

23，63安装部

24，64导向部

25存积槽

26伸出位置标记

27螺纹部

28存积槽

81第1构件

82第2构件

83台阶部

84开关手段

85开关保持件

86直动式轴承

87滑动杆

91第1构件

92第2构件

93抵接面

94定位构件

95安装部

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施形态进行说明。

(实施形态1)

图1和图2是表示本实施形态的工业用机器人的关节部上的原点调节装置部分的示图。本实施形态的原点调节装置具有第1构件11和第2构件12。第1构件11具有定位构件22、埋设定位构件22的安装部23、定位构件22能进行滑动的导向部24。导向部24是在第1构件11上开设的第1孔。定位构件22的一部分可从第1孔伸出。另一方面，第2构件12具有抵接部21，该抵接部21是在使第1构件11和第2构件12相对旋转时与定位构件22碰接(即抵接)的突起部。在此，定位构件22与定位构件22所进行滑动的第1孔(导向部24)是没有机械性松动的凹坑(ィンロ一)结构。抵接部21属于碰接手段。第1构件11上设有的定位构件22、安装部23及导向部24分别相当于第1定位构件22、第1安装部23及第1导向部24。

图3是表示本实施形态的一例定位构件22的示图。图3中，在定位构件22的侧面部设有作为润滑材料的存积部(即保持手段)的环状槽25。在定位构件22的一端设有螺纹部27，在将定位构件22埋设在第1构件11内时，螺纹部27旋入安装到螺孔即安装部23内。

以下对上述结构的工业用机器人的动作进行说明。

如图1所示，工业用机器人在进行通常动作时，第1构件11和第2构件12可自由地作相对旋转动作。通过将定位构件22埋设在第1构件11内部，对于定位构件22及导向部24可同时发挥防尘效果。

而在需要原点调节时，如图2所示，使定位构件22沿着导向部24从第1构件11伸出，直到定位构件22的侧面上设置的表示规定伸出量的伸出位置标记26露出。然后，伸出位置标记26按以下要求设置：即使定位构件22伸出，也可维持螺纹部27的至少一部分固定在安装部23内的状态。标记26的作用在于提醒作业人员注意不要使定位构件22过度伸出。其结果可防止过度伸出导致定位构件22从导向部24滑落，可预防定位构件22的精度下降及破损。也可在定位构件22不从导向部24滑落的范围内设置多个伸出位置标记26。环状的槽部即润滑材料的存积槽25也可起到伸出位置标记26的作用。此时，不用将润滑材料存积槽25和伸出位置标记26单独设置，而是可将1个伸出位置标记26兼作润滑材料存积槽25。不过，也可如图4所示，将润滑材料存积槽25和伸出位置标记26单独设置。另外，润滑材料存积槽也可不是在定位构件22的侧面上图3所示的环状，而是图5所示的沿螺纹紧固方向的大致直线状的槽28。此时，也可在存积槽25以外单独设置环状的伸出位置标记26。

图2表示进行原点调节的下一步骤。在定位构件22伸出的状态下，通过使第1构件11和第2构件12相对旋转，定位构件22与抵接部21碰接。

在此，对定位构件22与抵接部21碰接的判断方法进行说明。可通过对使第1构件11和第2构件12作相对旋转的驱动用电动机的电流所产生的转矩进行监视来判断碰接，这样可进行稳定的判断。这样，不用设置开关等信号发生装置就可判断碰接，不需要原点调节专用信号线，因而具有不需要在机器人机体内增加线缆数和改变线缆种类等的优点。

也可不使用上述转矩监视的方法，而利用操作工业用机器人的作业人员的感觉和目测进行碰接判断。

作为进行原点调节的下一步骤，在机械原点位置使定位构件22与抵接部21碰接之后，在该位置将机械原点记录在计算机等控制部的存储器或存储媒体上，从而结束原点调节。该记录例如由构成工业用机器人的、对机器人进行控制的机器人控制装置等执行。

在此，机械原点位置和碰接位置不同时，算出手段在需要原点调节之前预先测量它们的位置(或角度)的差分，在进行原点调节时，通过碰接位置和已知的差分算出机械原点位置并作为原点位置，将其记录后结束原点调节。该算出及记录例如由机器人控制装置执行。

原点调节结束后，将定位构件22埋设在第1构件11内。此时，定位构件22在导向部24内滑动，储存在侧面上设有的润滑材料存积槽25内的润滑材料具有润滑定位构件22的侧面和导向部24的效果。由此，可防止磨损引起定位构件22的侧面和导向部24的精度下降，可实现长期稳定的原点调节。

如上所述，采用定位构件22埋设在第1构件11内的结构，并且设有伸出位置标记26以使定位构件22即使伸出也可维持螺纹部27的一部分固定在安装部23内的状态，故定位构件22不会从安装部23脱落。因此，保持1个安装部23对应1个定位构件22的关系，不会出现其他定位构件22安装到某一安装部23内的情况，故可防止定位构件22的个体差异的影响带来原点调节的偏差，实现稳定的原点调节。

(实施形态2)

图6、图7是表示本发明的实施形态2的工业用机器人的原点调节装置部分的示图。在图6、图7中，对于与图1及图2相同的构件使用同一符号，并省略其说明。

本实施形态中，作为实施形态1的第2构件12上设置的抵接部21的代替，也可在第2构件12上设有：设置在第2构件上的定位构件62、可使定位构件62伸出地滑动的第2孔即导向部64。另外，在导向部64的底面设有定位构件62的安装部63。如图7所示，在2个定位构件22和62从孔伸出的状态下，定位构件22与定位构件62可相互抵接。通过该结构可实现具有与实施形态1同等功能的原点调节。在此，第2构件所具有的定位构件62、导向部64及安装部63分别相当于第2定位构件62、第2导向部64及第2安装部63。

在实施形态1中，抵接部21在外部露出，为了进行高精度的原点调节，必需对抵接部21进行防尘以防止抵接部21产生年久劣变等。本实施形态2中，没有该抵接部21，如图6所示，在机器人进行通常动作时，2个定位构件22和62分别处于埋入2个导向部24和64内的状态，成为完善的防尘结构。因此，与抵接部21始终露出在外部的实施形态1的结构相比，能更为长期地实现稳定的原点调节。

此外，本发明中尽管将定位构件内置在相对旋转构件内，但通过做成不设置开关等信号发生装置的结构，不需要用于原点调节的专用信号线，因而还同时具有不需要在机器人机体内增加线缆数及改变线缆种类和布置的优点。尤其是在结构上线缆配置困难的手腕最顶端轴也可实现高精度、费功夫极少的原点调节。

通过在定位构件的侧面部设有的润滑材料存积槽，可长期保持定位构件在导向部内滑动时的润滑效果。此外，润滑材料存积槽还起到表示规定伸出量的伸出位置标记的作用，可预防从导向部滑落导致定位构件的精度下降及破损。

工业上的可利用性

本发明的工业用机器人结构简单、并可进行高精度的原点调节，尤其适用于生产线上等使用的制造用的工业用机器人。

Claims (13)

1.一种工业用机器人，具有关节部，其特征在于，所述关节部具有第1构件和可相对所述第1构件旋转的第2构件，

在所述第1构件上形成有第1孔，

所述第1构件包括：

第1定位构件，收容在所述第1孔内，且可在所述第1孔内滑动，可从所述第1孔伸出；和

第1安装部，用于在所述第1孔的底部固定所述第1定位构件，

所述第2构件具有与从所述第1孔伸出的所述第1定位构件碰接的碰接手段，

所述第1定位构件在侧面具有润滑材料的存积槽。

2.如权利要求1所述的工业用机器人，其特征在于，所述第1定位构件在侧面具有第1标记，所述第1标记明示所述第1定位构件的伸出量。

3.如权利要求2所述的工业用机器人，其特征在于，所述第1标记是环状的槽。

4.如权利要求1或2所述的工业用机器人，其特征在于，所述碰接手段是所述第2构件侧面的突起部，所述突起部形成在与伸出的所述第1定位构件抵接的位置。

5.如权利要求1或2所述的工业用机器人，其特征在于，所述碰接手段包括：在所述第2构件上形成的第2孔；第2定位构件，收容在所述第2孔内，且可在所述第2孔内滑动，可从所述第2孔伸出；和第2安装部，用于在所述第2孔的底部固定所述第2定位构件，伸出的所述第2定位构件可与伸出的所述第1定位构件抵接。

6.如权利要求5所述的工业用机器人，其特征在于，所述第2定位构件在侧面具有第2标记，所述第2标记明示所述第2定位构件的伸出量。

7.如权利要求6所述的工业用机器人，其特征在于，所述第2标记是环状的槽。

8.如权利要求3所述的工业用机器人，其特征在于，所述环状的槽保持所述润滑材料。

9.如权利要求7所述的工业用机器人，其特征在于，所述环状的槽保持所述润滑材料。

10.如权利要求1或2所述的工业用机器人，其特征在于，在所述关节部进行通常动作时，所述第1定位构件整体收容在所述第1孔内，在进行原点调节时，所述第1定位构件从所述第1孔伸出。

11.如权利要求1或2所述的工业用机器人，其特征在于，所述第1定位构件在所述关节部的机械原点位置碰接。

12.如权利要求1或2所述的工业用机器人，其特征在于，所述工业用机器人还具有算出手段，

所述第1定位构件在相对于所述关节部的机械原点位置位移了规定的角度的位置处进行碰接，所述算出手段利用所述规定的位移角度和所述定位构件的碰接位置算出所述机械原点位置。

13.如权利要求1或2所述的工业用机器人，其特征在于，所述工业用机器人还具有控制部，

所述关节部还具有使所述第1构件和所述第2构件作相对旋转的驱动用电动机，

所述控制部对基于所述电动机电流的转矩进行监视来判断所述第1定位构件是否碰接。

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