CN101003132B

CN101003132B - 机器人

Info

Publication number: CN101003132B
Application number: CN2007100044989A
Authority: CN
Inventors: 北原康行; 改野重幸
Original assignee: Nidec Sankyo Corp
Current assignee: Nidec Sankyo Corp
Priority date: 2006-01-17
Filing date: 2007-01-16
Publication date: 2011-01-26
Anticipated expiration: 2027-01-16
Also published as: KR20070076467A; JP2007190629A; JP4566917B2; CN101003132A; TWI359065B; TW200738414A; KR101341674B1

Abstract

本发明提供一种可容易地向分别独立转动的两个机械手供给机械手控制系统线、且可使两个机械手以较大的相对角度转动的机器人。该机器人包括：机臂(11)、设于机臂(11)一端的转动关节部(20)、以及两层重叠地连接在转动关节部(20)上且以同一转动假想轴为中心分别独立地转动的第一及第二机械手(12、13)，转动关节部(20)包括：第一连接构件(14)，具有可使机械手控制系统线(21、22)通向所述第一机械手(12)的中空部(23)，且具有将筒体部的一部分残留规定长度的圆弧(29)地切去后形成的缺口部(24)，并与第一机械手(12)连接使其转动；第二连接构件(15)，设于第一连接构件(14)的外侧，并与第二机械手(13)连接使其转动；以及环状构件(26)，转动自如地设置在第一连接构件(14)与第二连接构件(15)之间，且具有可使机械手控制系统线(22)经由第一连接构件(14)的中空部(23)和缺口部(24)通向第二机械手(13)的导向构件(25)，机械手控制系统线(22)以具有可追随导向构件(25)转动的松弛度的形态保持在框体内。

Description

机器人

技术领域

本发明涉及一种机器人，尤其是涉及可容易地向分别独立转动的两个机械手供给机械手控制系统线、且可使两个机械手以较大的相对角度转动的机器人。

背景技术

图6是在机臂前端的转动关节部110上设置有两个机械手102、103的现有机器人100的一例，是表示作为机械手控制系统线例如具有气管的机器人的一例的局部放大图。在图6中，在机臂101的前端设置有转动关节部110，在该转动关节部110上，由上机械手102和下机械手103构成的两个机械手以重叠的形态设置。两个机械手102、103具有同一转动假想轴A，上机械手102通过圆筒状的连接构件106与转动关节部110所具有的带轮104连接，下机械手103通过比所述连接构件106大一圈的圆筒状的连接构件107与转动关节部110所具有的带轮105连接。各带轮104、105例如通过同步带或平带等带体108、109分别独立地转动，各带体108、109挂设在设于机臂101基端侧的带轮(未图示)上，该带轮利用电动机等的动力进行转动。

在这种现有机器人100中，若两个机械手102、103具有例如对晶片进行气动卡紧(日文：エア一チヤツク)的机构，则需要向各机械手102、103的前端供给空气。因此，如图6所示，将构成转动关节部110的连接构件106、107作为回转式空气接头结构111，形成两个空气流路112、113。

如上所述，在向两个机械手102、103仅供给空气时没什么问题，但例如想在机械手的前端设置传感器等时，很难将配线电缆拉伸到机械手的前端，而且，即使可拉伸配线电缆，若使上机械手102和下机械手103以较大的相对角度转动，则也可能会产生配线电缆的扭曲，存在容易产生断线等问题。

另外，当想向机械手前端进一步供给多个气管时，还存在使用了回转式空气接头结构111的现有转动关节部110增大并更加复杂化的问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种可容易地向分别独立转动的两个机械手供给机械手控制系统线、且可使两个机械手以较大的相对角度转动的机器人。

用于解决上述问题的本发明的机器人，包括：机臂、设于该机臂一端的转动关节部、以及两层重叠地连接在该转动关节部上且以同一转动假想轴为中心分别独立地转动的第一及第二机械手，其特征在于，所述转动关节部包括：第一连接构件，具有可使机械手控制系统线通向所述第一机械手的中空部，且具有将筒体部的一部分残留规定长度的圆弧地切去后形成的缺口部，并与所述第一机械手连接使其转动；第二连接构件，设于所述第一连接构件的外侧，并与所述第二机械手连接使其转动；以及环状构件，转动自如地设置在所述第一连接构件与所述第二连接构件之间，且具有可使机械手控制系统线经由所述第一连接构件的中空部和缺口部通向所述第二机械手的导向构件，穿过所述导向构件的机械手控制系统线在所述第二机械手的框体内以具有可追随所述导向构件转动的松弛度的形态保持在框体内。

采用本发明，气管及配线电缆等机械手控制系统线可经由第一连接构件的中空部通向第一机械手内，并可经由第一连接构件的中空部、缺口部及导向构件通向第二机械手内。这样，可通向第一机械手及第二机械手的气管及配线电缆等机械手控制系统线经由包含两个机械手共用的转动假想轴的第一连接构件的中空部，故气管及配线电缆等机械手控制系统线不易产生扭曲，不易引起断线。

在本发明中，所述环状构件通过轴承构件转动自如地设置在所述第一连接构件的外周面或所述第二连接构件的内周面上。

采用本发明，环状构件可通过轴承构件转动自如地设置在第一连接构件的外周面或第二连接构件的内周面上，即使在导向构件与第一连接构件所具有的缺口部的端面抵接后还可进一步增加转动角。

在本发明中，所述导向构件形成为向所述转动假想轴延伸的U字形状，由该U字形状构成的导向构件的侧面在与所述第一连接构件所具有的缺口部的端面抵接后还继续转动。

采用本发明，由于由U字形状构成的导向构件的侧面在与第一连接构件所具有的缺口部的端面抵接后还继续转动，因此可防止因扭曲而产生断线等。

在本发明中，通向所述第二机械手内的机械手控制系统线由所述导向构件和形成于所述第二机械手的框体内的保持部保持，且在所述第二机械手的框体内，所述机械手控制系统线具有可追随所述导向构件转动的松弛度。

采用本发明，由于通向第二机械手内的机械手控制系统线由导向构件和保持部保持，因此，气管及配线电缆等机械手控制系统线与导向构件之间没有摩擦，可防止可能导致断线的擦伤的产生。

采用本发明的机器人，由于气管及配线电缆等机械手控制系统线经由包含两个机械手共用的转动假想轴的第一连接构件的中空部，故机械手控制系统线不易产生扭曲，不易引起断线。

附图说明

图1是表示本发明的机器人的一例的俯视图。

图2是表示本发明的机器人所使用的转动关节结构的一例的剖视图。

图3是图2所示的A-A向视剖视图。

图4是表示具有导向构件的环状构件的形态的俯视图(A)和主视图(B)。

图5是表示使第一机械手和第二机械手转动时的状态的说明图。

图6是表示在机臂前端的转动关节部上设置有两个机械手的现有机器人的一例的局部放大图。

(符号说明)

10转动关节结构 11机臂(第三机臂)

12第一机械手 13第二机械手

14第一连接构件 15第二连接构件

16第一带轮 17第二带轮

18第一带体 19第二带体

20转动关节部

21、22机械手控制系统线(气管及配线电缆)

23中空部 24缺口部

25导向构件 26环状构件

27a、27b缺口部的端面 28a、28b框体抵接部

29圆弧 31轴承构件

32罩构件 33保持部(固定构件)

50机器人 51基座

52第一机臂 53第二机臂

54、55、56转动关节部 A转动假想轴

H缺口部的高度 W缺口部的宽度

θ以转动假想轴A为中心的圆弧29的角度

具体实施方式

下面参照附图对用于实施本发明的最佳形态进行说明。另外，本发明的机器人在具有其技术特征的范围内并不限定为以下的说明及附图。另外，所谓“机械手控制系统线”是指使机器人的机械手吸入空气来进行工件把持动作用的气管、驱动卡盘(日文：チヤツク)机构用的配线电缆、用于确认吸附动作的传感器用的信号线等配线电缆。另外，机械手控制系统线由具有不妨碍关节动作的弹性的有挠性的材质(聚乙烯等)构成。

图1是表示本发明的机器人的一例的俯视图。图1所示的机器人50包括具有作为机械手控制系统线的气管及电缆处理结构的转动关节结构10，从基座51侧依次连接有第一机臂52、第二机臂53、第三机臂11、两个机械手12、13。各机臂通过转动关节部54、55、56、20连接。具有机械手控制系统线的处理结构的转动关节结构10相当于由图1中的第三机臂11、两个机械手12、13及连接两者的转动关节部20构成的结构。另外，以下说明中将第三机臂11仅称为“机臂11”。

图2是表示转动关节结构10的一例的剖视图，图3是图2所示的A-A向视剖视图。转动关节结构10具有机臂11、设于机臂11一端的转动关节部20、以及与转动关节部20连接的两个机械手12、13。

在本发明中，对于机臂11和两个机械手12、13的构成没有特殊限定，在本发明宗旨的范围内可采用各种形态。在图2中，机臂11可以在设有转动关节部20的一侧的相反侧设置具有带轮的电动机(未图示)，但并不限定为这种形态。另外，对于机臂11的长度和形状也没有特殊限定。

另外，如图2所示，两个机械手12、13是由上侧第一机械手12和下侧第二机械手13构成的两层重叠的结构，但与机臂11的情况相同，在本发明宗旨的范围内可采用各种形态。例如可以在设有转动关节部20的一侧的相反侧具有气动卡紧机构、或具有检测有没有卡紧的传感器、或具有其他电气零件，另外，对于机械手的长度和形状也没有特殊限定。

转动关节部20用于连接机臂11和两个机械手12、13，如图2所示，包括：使两个机械手12、13以同一转动假想轴A为中心分别独立转动的两个圆筒状连接构件(第一连接构件14、第二连接构件15)、以及分别向第一连接构件14及第二连接构件15传递动力的动力传递机构(带轮16、17)。

第一连接构件14是与上侧第一机械手12连接的圆筒状的中空构件，如图2及图3所示，具有可使机械手控制系统线21通向第一机械手12的中空部23。第一机械手用的机械手控制系统线21在机臂11侧具有空气供给源或电源供给源，从下向上通过中空部23内后到达第一机械手12内。该第一连接构件14以位于中空部23内的转动假想轴A为中心地转动，因此，机械手控制系统线21可在不产生偏心和不规则扭曲的情况下追随第一机械手12的转动。

再者，第一连接构件14具有将筒体部的一部分以残留规定长度的圆弧29的形态切去后形成的缺口部24。缺口部24是用于在通过中空部23内的机械手控制系统线(气管及配线电缆)中将第二机械手用的机械手控制系统线22分出后使其通向第二机械手13内的开口部。因此，该缺口部24是将对应于第二机械手13内的空间的位置的筒体部侧壁切去而形成的。

缺口部24的高度H没有特殊限定，只要是不使第二机械手用的机械手控制系统线22产生不需要的弯曲的高度即可。另外，缺口部24的切去范围W、即第一连接构件14在圆周方向上的切去范围W是残留有可保持第一连接构件14的强度的圆弧29的范围，但由于第一连接构件14的强度因第一连接构件14的材质、壁厚及所述高度H等的不同而有所不同，因此，需要考虑这些因素地设定切去范围W。该切去范围W越大，则第一机械手12和第二机械手13的相对转动角度越大而较佳，在本实施例中，第一机械手12和第二机械手13的最大相对转动角度为±155°。在进行工件把持动作时，为了使第一机械手12不干扰第二机械手13的动作地进行动作，或使第二机械手13不干扰第一机械手12的动作地进行动作，在第一机械手12和第二机械手13中的一方停止的状态下使另一方转动，此时，形成在第一机械手12与第二机械手13之间的角度至少需要有120°左右，因此，以转动假想轴A为中心的圆弧29的角度θ(即缺口部24的切去范围W)只要设定为至少确保第一机械手12与第二机械手13的相对转动角度为±240°左右即可。这样，可在维持强度的情况下使两个机械手12、13以可进行动作的大的相对角度转动。

该第一连接构件14的下部与第一带轮16接合，第一连接构件14的上部与第一机械手12接合。在第一带轮16上挂设有从机臂11的基座侧延伸的第一带体18，通过该第一带体18向第一带轮16传递转动动力。因此，第一带轮16的转动直接使第一机械手12转动。

第二连接构件15是与下侧第二机械手13连接的圆筒状的中空构件，如图2及图3所示，设置在第一连接构件14的外侧。该第二连接构件15与第一连接构件14相同，以位于中空部23内的转动假想轴A为中心地转动。该第二连接构件15的下部与第二带轮17接合，第二连接构件15的上部与第二机械手13接合。第二带轮17设置成位于第一带轮16的上方，在该第二带轮17上挂设有从机臂11的基座侧延伸的第二带体19，通过该第二带体19向第二带轮17传递转动动力。因此，第二带轮17的转动直接使第二机械手13转动。

在第一连接构件14与第二连接构件15之间设置有环状构件26。环状构件26以不盖住作为开口部的缺口部24的位置及尺寸转动自如地设置。该环状构件26只要可与第一连接构件14的外周面或第二连接构件15的内周面接触地移动即可，其构成没有特殊限定，但具体而言，如图2所示，最好通过轴承构件31设置。

图4是表示具有导向构件的环状构件的形态的俯视图(A)和主视图(B)。如图2～图4所示，导向构件25固定在环状构件26上，作为用于将经由第一连接构件14的中空部23和缺口部24后的机械手控制系统线22引至第二机械手13内的导向器发挥作用。在图2及图4中，导向构件25通过螺钉固定在将环状构件的一部分从上缘切去规定深度而形成的部位上，但导向构件25的固定方式也可采用除此之外的其他形态。

导向构件25的形状没有特殊限定，但例如图4所示，最好是向转动假想轴A延伸的U字形状。

如图3及图4所示，导向构件25也可具有罩构件32。罩构件32可以对应导向构件25的形状形成为任意形状，但例如导向构件25形成为U字形状时，最好使用覆盖其开口侧的盖状的罩构件32。如图4所示，这种罩构件32用螺钉固定在导向构件25上，从上方按压通入第二机械手13内的机械手控制系统线22使其不会前后移动地保持或固定。由此，气管及配线电缆等机械手控制系统线22与导向构件25之间没有摩擦，可防止可能导致断线的擦伤的产生。

如前所述，通入第二机械手13内的机械手控制系统线22最好由导向构件25和罩构件32保持或固定，而且，如图3所示，从导向构件25伸出后的机械手控制系统线22以余出规定长度的状态、即在第二机械手13的框体内具有可追随导向构件25的转动的松弛度的状态固定在第二机械手13内的框体上。如图3所示，这种保持或固定由作为保持部的固定构件33进行，例如可例示带状的固定构件。并且，当导向构件25跟随环状构件26的转动而转动时，机械手控制系统线22的振摆可仅限于罩构件32至固定构件33之间，从而可防止可能导致断线的擦伤和扭曲的产生。

图5是表示使第一机械手和第二机械手转动时的状态的说明图。图5(A)是第一机械手12和第二机械手13向相同方向重叠时的状态，图5(B)是第二机械手13相对第一机械手12转动规定角度的状态，图5(C)是第二机械手13相对第一机械手12转动到极限位置的状态。另外，以环状构件26的相对位置在与第二机械手13的框体抵接部28a、28b抵接之前不发生变化为前提进行说明。

如图5(B)所示，当第二机械手13相对第一机械手12转动规定角度时，第二机械手13的框体抵接部28a与导向构件25的侧面抵接。当在此状态下进一步使第二机械手13转动时，如图5(C)所示，环状构件26转动到导向构件25的侧面与缺口部24的端面27b抵接的位置。即，第二机械手13的转动极限位置是导向构件25的侧面与缺口部24的端面27b抵接的位置，结果是，可抑制过度的转动(在本申请中有时也称为“过转动”)，可防止作为机械手控制系统线的气管及配线电缆因扭曲等而产生断线。

另外，在本发明中，导向构件25安装在可转动的环状构件26上，因此，与将导向构件25直接固定在第二连接构件15上的情况相比，能使其多转动第二机械手13的框体抵接部28a、28b间的角度。因此，可进一步增加第一机械手12与第二机械手13的相对转动角。

在本发明中，动力传递机构没有特殊限定。在图2中，表示的是分别向第一连接构件14及第二连接构件15传递动力的带轮16、17，但与机臂11和机械手12、13的情况相同，在本发明宗旨的范围内可采用各种形态。例如，也可代替带轮16、17而使用齿轮链轮这种带齿构件，即使同样是带轮，也可使用对应平带的平带轮，也可使用对应同步带的带槽带轮。

另外，在本实施例中，由于导向构件25例如是铁材或铝材等具有刚性的材料，因此，与第二机械手13的框体抵接部28a、28b抵接，但若导向构件25例如为树脂成形时则不能确保强度，因此，也可在第一机械手12及第二机械手13的以位于中空部23内的转动假想轴A为轴的对称位置上设置挡块(日文：度当たり)40、41(参照图2)，由于机械手12、13的转动，该挡块40、41彼此间抵接，从而保护导向构件25。

如上所述，由于上述转动关节结构10使作为机械手控制系统线的气管及配线电缆经由包含两个机械手共用的转动假想轴的第一连接构件的中空部，因此，气管及配线电缆等机械手控制系统线不易产生扭曲，不易引起断线。而且，可抑制过度的转动，防止扭曲引起的断线等，且可使两个机械手以更大的相对角度转动。结果是，可增大机械手的自由度，实现更加自由的机械手动作。

并且，转动关节结构10例如可作为连接图1所示的第三机臂11与两个机械手12、13的结构体使用，但适用对象并不限定于图1中的例子，可应用在各种机器人等上。具有本发明的转动关节结构10的机器人是不用担心会因气管和配线电缆的扭曲而产生断线等、且可扩大两个机械手的相对转动角的机器人。

Claims

1.一种机器人，包括：机臂、设于该机臂一端的转动关节部、以及两层重叠地连接在该转动关节部上且以同一转动假想轴为中心分别独立地转动的第一及第二机械手，其特征在于，所述转动关节部包括：

第一连接构件，具有可使机械手控制系统线通向所述第一机械手的中空部，且具有将筒体部的一部分残留有能保持第一连接构件的强度的规定长度的圆弧地切去后形成的缺口部，并与所述第一机械手连接使其转动；

第二连接构件，设于所述第一连接构件的外侧，并与所述第二机械手连接使其转动；以及

环状构件，转动自如地设置在所述第一连接构件与所述第二连接构件之间，且具有可使机械手控制系统线经由所述第一连接构件的中空部和缺口部通向所述第二机械手的导向构件，

穿过所述导向构件的机械手控制系统线在所述第二机械手的框体内以具有可追随所述导向构件转动的松弛度的形态保持在框体内。

2.如权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述环状构件通过轴承构件转动自如地设置在所述第一连接构件的外周面或所述第二连接构件的内周面上。

3.如权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述导向构件形成为向所述转动假想轴延伸的U字形状，由该U字形状构成的导向构件的侧面在与所述第一连接构件所具有的缺口部的端面抵接后还可继续转动。

4.如权利要求2所述的机器人，其特征在于，所述导向构件形成为向所述转动假想轴延伸的U字形状，由该U字形状构成的导向构件的侧面在与所述第一连接构件所具有的缺口部的端面抵接后还可继续转动。

5.如权利要求1所述的机器人，其特征在于，通向所述第二机械手内的机械手控制系统线由所述导向构件和形成于所述第二机械手的框体内的保持部保持，且在所述第二机械手的框体内，所述机械手控制系统线具有可追随所述导向构件转动的松弛度。

6.如权利要求2所述的机器人，其特征在于，通向所述第二机械手内的机械手控制系统线由所述导向构件和形成于所述第二机械手的框体内的保持部保持，且在所述第二机械手的框体内，所述机械手控制系统线具有可追随所述导向构件转动的松弛度。

7.如权利要求3所述的机器人，其特征在于，通向所述第二机械手内的机械手控制系统线由所述导向构件和形成于所述第二机械手的框体内的保持部保持，且在所述第二机械手的框体内，所述机械手控制系统线具有可追随所述导向构件转动的松弛度。

8.如权利要求4所述的机器人，其特征在于，通向所述第二机械手内的机械手控制系统线由所述导向构件和形成于所述第二机械手的框体内的保持部保持，且在所述第二机械手的框体内，所述机械手控制系统线具有可追随所述导向构件转动的松弛度。