CN102431041B - 机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种机器人，该机器人包括：基部；回转单元，所述回转单元被可旋转地设置在所述基部上；下臂，所述下臂具有被可旋转地支撑在所述回转单元上的基端部，所述下臂能前后摆动；第一线缆束和第二线缆束，所述第一线缆束和所述第二线缆束在所述下臂的侧表面上设置成沿着所述下臂的纵向延伸；以及线缆束支撑机构，所述线缆束支撑机构包括引导单元，该引导单元用于支撑所述第一线缆束和所述第二线缆束在所述下臂的所述纵向上移动。

Description

机器人

技术领域

本发明涉及一种机器人。

背景技术

JP2001-150382A公开了一种接线元件引导设备，该设备能够防止接线元件与机器人或外围设备发生干涉、减少由接触引起的磨损、并且最终减轻对机器人和接线元件的维护。接线元件引导设备可以延长机器人和接线元件的寿命，并且可以降低运行费用。

发明内容

鉴于前述，本发明提供一种能够延长线缆束的寿命的机器人。

根据本发明的一个方面，提供了一种机器人，该机器人包括：基部；回转单元，所述回转单元被可旋转地设置在所述基部上；下臂，所述下臂具有被可旋转地支撑在所述旋转单元上的基端部，所述下臂能前后摆动；第一线缆束和第二线缆束，所述第一线缆束和所述第二线缆束在所述下臂的侧表面上设置成沿着所述下臂的纵向延伸；以及线缆束支撑机构，所述线缆束支撑机构包括引导单元，该引导单元用于支撑所述第一线缆束和所述第二线缆束在所述下臂的所述纵向上移动。

所述机器人可以进一步包括：上臂，所述上臂被设置在所述下臂的末端部；腕单元，所述腕单元被设置在所述上臂的末端部；以及伺服电机，所述伺服电机用于驱动所述上臂和所述腕单元，所述第一线缆束包括向所述伺服电机供应从其经过的电流的线缆，所述第二线缆束包括向在所述腕单元处设置的焊接单元供应从其经过的焊接电流的线缆。

所述引导单元可以包括：以相互间隔开的关系在所述下臂的所述纵向上延伸的一对滑轨；以及一对滑块，所述一对滑块座置在所述滑轨上，以彼此独立地在所述下臂的所述纵向上移动。所述第一线缆束和第二线缆束分别被固定到所述滑块。

每个所述滑块可以包括：第一凸出部和第二凸出部，所述第一凸出部和所述第二凸出部超过一个滑轨朝向另一个滑轨凸出；以及线缆束保持元件，所述线缆束保持元件均被固定到所述第一凸出部和所述第二凸出部。所述第一线缆束和所述第二线缆束可分别被固定至所述线缆束保持元件。

每个所述线缆束保持元件被可设置成在相对应的滑轨的纵向上延伸，并且在该相对应的滑轨的纵向中心部分与所述下臂的所述基端部之间的位置处以及该相对应的滑轨的纵向中心部分与所述下臂的所述末端部之间的位置处被固定到所述第一凸出部和所述第二凸出部。

每个所述线缆束保持元件可被设置成与所述第一凸出部和所述第二凸出部的外表面相比更靠近所述下臂。

所述滑轨可以被轨道罩覆盖。

所述下臂可以包括肋条，所述肋条分别形成为当在侧视图中看时沿所述下臂的相对边缘延伸，并且所述引导单元可被设置在所述肋条之间。

所述线缆束支撑机构可以进一步包括两个按压元件，这两个保护元件覆盖所述下臂的所述基端部的侧表面和所述末端部的侧表面，以保护所述第一线缆束和所述第二线缆束。

所述线缆束支撑机构可以进一步包括两个保护元件，所述保护元件覆盖所述下臂的所述基端部和所述末端部的侧表面，以保护所述第一和第二线缆束。

所述按压元件或所述保护元件可以是由自润滑工程塑料制成的。

当所述下臂的所述纵向与竖直方向一致时，所述第一线缆束和所述第二线缆束中的一个可以被设置在另一个之前，并且所述线缆束支撑机构可进一步包括：第一支撑元件，所述第一支撑元件被设置在所述回转单元的侧部，以防止设置在前的线缆束下垂；以及第二支撑元件，所述第二支撑元件被设置在所述下臂的所述末端部的侧表面上，以防止设置在前的线缆束下垂。

所述第一支撑元件和所述第二支撑元件可以是由自润滑工程塑料制成的。

在本发明的机器人中，与不使用本发明的配置的情况相比，可以延长线缆束的寿命。

还可以将本发明应用于焊接机器人。

还可以减小机器人的横向尺寸。

与不使用本发明的配置的情况相比，在滑轨的纵向上延伸的所述线缆束保持元件在两个位置处被所述第一凸出部和第二凸出部支撑。这可以稳定地支撑所述线缆束。

与不使用本发明的配置的情况相比，溅洒物不太可能附着于所述滑轨的滑动部分。

还可以在减小机器人的横向尺寸的同时增加臂的强度。

还可以减小对所述线缆束的损坏。

还可以阻止所述线缆束垂下。

还可以减小对所述线缆束的损坏。

附图说明

结合附图，从以下对实施方式的描述中可以容易地看出本发明的目的和特征，在附图中：

图1A、1B和1C是示出根据本发明的第一实施方式的点焊机器人的平面图、侧视图和前视图；

图2是根据本发明的第一实施方式的点焊机器人的放大图；

图3是沿着图2的线III-III的剖视图；

图4是示出设置在根据本发明的第一实施方式的点焊机器人的下臂中的线性辅助支撑机构的引导部分的平面图；

图5A、5B和5C是示意性地示出取决于根据本发明的第一实施方式的点焊机器人的姿势的第一和第二线缆束的动作的说明图；

图6是示出根据本发明的第二实施方式的点焊机器人的侧视图；以及

图7是描述根据本发明的第二实施方式的点焊机器人被向前倾斜的状态的侧视图。

具体实施方式

为了理解本发明，以下参照形成为说明书的一部分的附图来描述本发明的某些实施方式。在各个附图中，有时存在与说明书无关的部分未被描述的情况。

参照图1A-1C，根据本发明的第一实施方式的点焊机器人10(其作为机器人的一个例子，并且在下文中有时被称为“机器人”或“焊接机器人”)是例如六轴关节连接机器人(具有关节轴J1到J6)，其包括基部12、回转单元13、下臂15、上臂16、腕单元18和线缆束支撑机构20。关节轴J1被设置成与安装点焊机器人10的安装表面相交。关节轴J2被设置成与安装表面大体上平行。关节轴J3被设置成与关节轴J2大体上平行。关节轴J4被设置成与关节轴J1相交。关节轴J5被设置成与关节轴J4相交。关节轴J6被设置成与关节轴J5相交。

基部12被固定在安装表面以安装点焊机器人10。回转单元13被可旋转地置于基部12上并且可以绕着关节轴J1(旋转轴线)旋转。下臂15具有被支撑在回转单元13上的基端部，以能够绕着关节轴J2旋转。因此，下臂15能前后摆动。上臂16具有被支撑在下臂15的末端部上的基端部，以能够绕着关节轴J3旋转。因此，上臂16能上下摆动。

腕单元18附接在上臂16的末端部。腕单元18具有绕着关节轴J5旋转的末端部，关节轴J5与关节轴J3大体上平行。腕单元18可以绕着关节轴J4旋转，关节轴J4与关节轴J1大体上相交。腕单元18包括在其末端部设置的腕凸缘22。腕凸缘22可以绕着关节轴J6旋转。附图中未示出的点焊枪(焊接单元的一个例子)附接到腕凸缘22。

第一线缆束31和第二线缆束32被设置在点焊机器人10中。通过将以下元件缠绕在一起而构成第一线缆束31：例如，连接到伺服电机(未示出)以驱动腕单元18和设置在下臂15的末端部处的上臂16的线缆；连接到被设置在点焊加热器10中的传感器的线缆；以及风管。通过将以下元件缠绕在一起来配置第二线缆束32：例如，用于向设置在腕单元18中的点焊枪供应从其经过的电流的线缆；连接到传感器的线缆；以及冷却管。

如图2所示，通过设置在回转单元13中的支架33a和设置在上臂16中的支架34a将第一线缆束31固定在适当位置。通过设置在回转单元13中的支架33b和设置在上臂16中的支架34b将第二线缆束32固定在适当位置。第一线缆束31和第二线缆束32在下臂15的侧表面上设置成沿着下臂15的纵向延伸。具体地，如果下臂15的纵向被假定为与竖直方向一致，则第二线缆束32被设置在第一线缆束31的前侧。

也就是说，如果下臂15的纵向被假定为与竖直方向一致，则第一线缆束31从被支架33a固定的点沿与下臂15的纵向相交的方向延伸。然后，第一线缆束31向下弯曲并向上延伸。这样，第一线缆束31被设置在下臂15的侧表面上。随后，第一线缆束31在下臂15的侧表面向上弯曲并朝着上臂16延伸。第一线缆束31被支架34a固定到上臂16。

第二线缆束32从被支架33b固定的点沿与下臂15的纵向相交的方向延伸。然后，第二线缆束32沿着第一线缆束31的弯曲部分的外侧向下弯曲并向上延伸。这样，第二线缆束32被设置在下臂15的侧表面上。随后，第二线缆束32沿着第一线缆束31的弯曲部分的内侧在下臂15的侧表面上向上弯曲并朝着上臂16延伸。第二线缆束32被支架34b固定到上臂16。第一线缆束31和第二线缆束32被Zipper Tube(注册商标)覆盖和保护。

由于第一线缆束31和第二线缆束32被设置在下臂15的侧表面上，因此第一线缆束31和第二线缆束32中的至少一个不与关节轴J2相交。基于同样的原因，第一线缆束31和第二线缆束32中的至少一个不与关节轴J3相交。

线缆束支撑机构20被设置在点焊机器人10的侧表面上。线缆束支撑机构20能够支撑第一线缆束31和第二线缆束32，使得它们可以在下臂15的纵向上移动。

接下来，将详细描述线缆束支撑机构20。如图2所示，线缆束支撑机构20包括引导单元41、两个压板(按压元件的例子)42a和42b以及两个保护板(保护元件的例子)44a和44b。

如图3和4所示，引导单元41包括一对滑轨50和座置在滑轨50上的一对滑块55。滑块55可以彼此独立地在下臂15的纵向上移动。滑轨50和滑块55被盖子56覆盖。滑块55具有例如100到150mm的行程。

滑轨50以互相间隔开的关系在下臂15的纵向上延伸。滑轨50被固定到固定板57，固定板57继而被固定到下臂15。用于覆盖滑轨50的轨道罩58被设置在滑轨50上方。使用轨道罩58降低了当点焊机器人10执行焊接工作时生成的溅洒物附着到滑轨50的滑动部分的概率。

每个滑块55至少包括第一滑动元件60a、第二滑动元件60b以及线缆束保持元件61。第一滑动元件60a和第二滑动元件60b被设置在对应的滑轨50的固定表面的相对两侧，并且可在该对应的滑轨50上滑动。进一步地，第一滑动元件60a和第二滑动元件60b分别具有第一凸出部65a和第二凸出部65b，第一凸出部65a和第二凸出部65b超过一个滑轨50朝向另一个滑轨50凸出。第一凸出部65a被设置在每个滑轨50的纵向中心和下臂15的基端部之间。第二凸出部65b被设置在每个滑轨50的纵向中心和下臂15的末端部之间。

每个线缆束保持元件61是例如沿着每个滑轨50的纵向延伸的板状元件。第一和第二线缆束31和32分别被固定到线缆束保持元件61。线缆束保持元件61分别被固定到位，使得在线缆束保持元件61的纵向中心与下臂15的基端部之间的位置以及在线缆束保持元件61的纵向中心和下臂15的末端部之间的位置处，线缆束保持元件61的上表面可以接触第一凸出部65a和第二凸出部65b的后表面(面向下臂15的表面)。换句话说，当从剖视图的角度看时，每个线缆束保持元件61在第一滑动元件60a和第二滑动元件60b下方被固定到第一滑动元件60a和第二滑动元件60b(参见图3)。

这样，每个线缆束保持元件61被设置成比第一凸出部65a和第二凸出部65b的外表面(与下臂15相对的表面)更靠近下臂15。与每个线缆束保持元件61被固定成与第一凸出部65a和第二凸出部65b的上表面接触的情况相比，第一线缆束元件31和第二线缆束32分别在沿着点焊机器人10的横向(以下有时称为“横向”)向内偏移的位置被固定到线缆束保持元件61，该偏移为线缆束保持元件61的厚度和第一凸出部65a(第二凸出部65b)的厚度之和。这可以减小点焊机器人10的横向尺寸。在滑轨50的纵向上延伸的每个线缆束保持元件61在两个位置被第一凸出部65a和第二凸出部65b支撑。第一线缆束31和第二线缆束32中的每个都与线缆束保持元件61进行面面接触。

箍70用于系起第一线缆束31和第二线缆束32，用于固定箍70的支架71分别设置在每个线缆束保持元件61的纵向上的相对两端部中。如上所述，每个线缆束保持元件61在滑轨50的纵向上延伸，并且支撑在其表面上的各第一线缆束31和第二线缆束32。因此，第一线缆束31和第二线缆束32均被线缆束保持元件61稳定地支撑。

沿着下臂15的相对两侧边缘形成有肋条75，引导单元41被设置在这些肋条之间，并且位于下臂15的纵向中央区域。在引导单元41中，从下臂15的侧表面测量的轨道罩58的高度h1被设置为小于肋条75的凸出高度h2(参见图3)。这样，引导单元41(排除盖子56)被设置在由肋条75限定的凹部内。这可以在减小点焊机器人10的横向尺寸的同时增加下臂15的强度。

压板42a和42b(参见图2)分别被设置在引导单元41的纵向上的相对两端侧。压板42a和42b用于覆盖第一线缆束31和第二线缆束32的上表面(在机器人10中横向地面向外部的表面)。压板42a和42b可以减小第一线缆束31和第二线缆束32在被引导单元41引导时可能出现的横向变形。

压板42a和42b由例如聚缩醛树脂或聚酰胺树脂的自润滑工程塑料制成。压板42a的上侧和下侧(压板42a的与下臂15的纵向方向相交的两侧)被弯曲使得压板42a向着下臂15的基端部隆起。同样地，压板42b的上侧和下侧(压板42b的与下臂15的纵向方向相交的两侧)被弯曲使得压板42b向着下臂15的末端部隆起。

压板42a和42b的形状不限于上述提到的形状。从减小第一线缆束31和第二线缆束32的横向变形的角度来说，希望压板42a和42b朝着下臂15的基端部和末端部延伸，以尽可能宽地覆盖下臂15的侧表面。

保护板44a和44b分别被设置成覆盖下臂15的基端部的侧表面(关节轴J2附近的侧表面)和下臂15的末端部的侧表面(关节轴J3附近的侧表面)。保护板44a和44b由例如聚缩醛树脂或聚酰胺树脂的自润滑工程塑料制成。第一线缆束31和第二线缆束32的弯曲部分接触保护板44a和44b。这消除了第一线缆束31和第二线缆束32直接接触由铸铁形成的下臂15的表面并与该表面摩擦的可能性。因此，可以减小对第一线缆束31和第二线缆束32的损坏。

接下来，将参考图5描述点焊机器人10的操作。如前所述，第一线缆束31和第二线缆束32中的至少一个不与关节轴J2和J3相交。在以下描述中，假定第一线缆束31和第二线缆束32两者都不与关节轴J2和J3相交。

在图5A-5C中，点划线表示点焊机器人10的下臂15和上臂16，符号“·”表示点焊机器人10的关节轴J2和J3，粗实线表示第一线缆束31和第二线缆束32，并且符号“ο”表示第一线缆束31和第二线缆束32的固定点(或支架)。

图5A示出了基准姿势(图1B示出的姿势)，其中，下臂15的纵向与竖直方向一致。在该姿势中，没有对第一线缆束31和第二线缆束32施加强的外力。

如图5B所示，如果下臂15从基准姿势向后倾斜并且如果上臂16绕着关节轴J3旋转使得上臂16的末端部面向下，则第一线缆束31的延伸长度在支架33a和支架71之间的S1a段中变短，并且因此，使得第一线缆束31松弛的第一力作用在第一线缆束31上。第一线缆束31的延伸长度在支架34a和支架71之间的S2a段中变长，并且因此，使得第一线缆束31拉紧的第二力作用在第一线缆束31上。但是，由于被设置在线缆束支撑机构20(引导单元41)中以支撑第一线缆束31的滑块55朝着下臂15的末端部移动，作用在第一线缆束31上的第一力和第二力减弱。

另一方面，第二线缆束32的延伸长度在支架33b和支架71之间的S1b段中变长，并且因此，使得第二线缆束32拉紧的第三力作用在第二线缆束32上。第二线缆束32的延伸长度在支架34b和支架71之间的S2b段中变短，并且因此，使得第二线缆束32松弛的第四力作用在第二线缆束32上。但是，由于被设置在线缆束支撑机构20(引导单元41)中以支撑第二线缆束32的滑块55朝着下臂15的基端部移动，作用在第二线缆束32上的第三力和第四力减弱。

如图5C所示，如果下臂15从基准姿势向前倾斜并且如果上臂16绕着关节轴J3旋转使得上臂16的末端部面向上，则第一线缆束31的延伸长度在支架33a和支架71之间的S1a段中变长，并且因此，使得第一线缆束31拉紧的第五力作用在第一线缆束31上。第一线缆束31的延伸长度在支架34a和支架71之间的S2a段中变短，并且因此，使得第一线缆束31松弛的第六力作用在第一线缆束31上。但是，由于被设置在线缆束支撑机构20(引导单元41)中以支撑第一线缆束31的滑块55朝着下臂15的基端部移动，作用在第一线缆束31上的第五力和第六力减弱。

另一方面，第二线缆束32的延伸长度在支架33b和支架71之间的S1b段中变短，并且因此，使得第二线缆束32松弛的第七力作用在第二线缆束32上。第二线缆束32的延伸长度在支架34b和支架71之间的S2b段中变长，并且因此，使得第二线缆束32拉紧的第八力作用在第二线缆束32上。但是，由于被设置在线缆束支撑机构20(引导单元41)中以支撑第二线缆束32的滑块55朝着下臂15的末端部移动，作用在第二线缆束32上的第七力和第八力减弱。

有时存在这样的情况，随着滑块55的运动，第一线缆束31或第二线缆束32与压板42a和42b以及保护板44a和44b摩擦。即使是这样的情况，也可以减小对第一和第二线缆束31和32的损坏，这是因为压板42a以及42b和保护板44a和44b是由自润滑工程塑料制成的。

接下来，将描述根据本发明的第二实施方式的点焊机器人80。与根据第一实施方式的点焊机器人10的组件相同的组件将用相同的附图标记表示，并且将不会详细描述。本实施方式的点焊机器人80与上述点焊机器人10的不同之处在于机器人80进一步包括第一支撑元件81a和第二支撑元件81b。

如图6所示，第一支撑元件81a经由托架被固定到回转单元13的侧部。第一支撑元件81a具有例如圆柱状，并且设置成使得其下表面与回转单元13的侧部相接触。当从其一侧看点焊机器人80时，第一支撑元件81a被设置在下臂15旋转所绕的关节轴J2的后下侧。此外，第一支撑元件81a被设置在下臂15和回转单元13之间的边界中。

第二线缆束32的弯曲部分与第一支撑元件81a的外周表面相接触。第一支撑元件81a例如由聚缩醛树脂或聚酰胺树脂的自润滑工程塑料制成。

第二支撑元件81b被设置在下臂15的末端部中，其位于下臂15的与设有第一支撑元件81a的侧表面相同的侧表面。当在平面图中看时，第二支撑元件81b具有弯曲的边缘。

第二支撑元件81b相对于压板42b被设置在下臂15的末端侧。当在下臂15的纵向与竖直方向一致的情况下从一侧看点焊机器人10时，第二支撑元件81b被设置在上臂16旋转所绕的关节轴J3的前下侧。第二支撑元件81b例如由聚缩醛树脂或聚酰胺树脂的自润滑工程塑料制成。

参考图7，如果下臂15向前倾斜并且如果上臂16绕着关节轴J3旋转使得上臂16的末端部面向上，则第二线缆束32的弯曲部分由第一支撑元件81a和第二支撑元件81b支撑。结果，可以防止第二线缆束32下垂。可以减小对第一线缆束31和第二线缆束32的损坏，这是因为第一支撑元件81a和第二支撑元件81b是由自润滑工程塑料制成的。

本发明不限于上述的实施方式，并且可以被修改而不偏离本发明的精神和范围。例如，前述实施方式和其它修改可以被部分地或全部地组合。这些组合应被认为落入本发明的范围。

具体地，通过交换第一线缆束31和第二线缆束32的位置来实施本发明是显而易见的。这样，第一支撑元件81a和第二支撑元件81b用于防止第一线缆束31下垂。

Claims (11)

1.一种机器人，该机器人包括：

基部；

回转单元，所述回转单元被可旋转地设置在所述基部上；

下臂，所述下臂具有被可旋转地支撑在所述回转单元上的基端部，所述下臂能前后摆动；

第一线缆束和第二线缆束，所述第一线缆束和所述第二线缆束在所述下臂的侧表面上设置成沿着所述下臂的纵向延伸；以及

线缆束支撑机构，所述线缆束支撑机构包括引导单元，该引导单元用于支撑所述第一线缆束和所述第二线缆束在所述下臂的所述纵向上移动，

其中，所述引导单元包括：以相互间隔开的关系在所述下臂的所述纵向上延伸的一对滑轨；以及一对滑块，所述一对滑块座置在所述滑轨上，以彼此独立地在所述下臂的所述纵向上移动，

其中，所述第一线缆束和所述第二线缆束分别被固定到所述滑块，

其中，每个所述滑块包括：第一凸出部和第二凸出部，所述第一凸出部和所述第二凸出部超过一个滑轨朝向另一个滑轨凸出；以及线缆束保持元件，所述线缆束保持元件均被固定到所述第一凸出部和所述第二凸出部，并且

其中，所述第一线缆束和所述第二线缆束分别被固定至所述线缆束保持元件。

2.根据权利要求1所述的机器人，该机器人还包括：

上臂，所述上臂被设置在所述下臂的末端部；

腕单元，所述腕单元被设置在所述上臂的末端部；以及

伺服电机，所述伺服电机用于驱动所述上臂和所述腕单元，所述第一线缆束包括向所述伺服电机供应从其经过的电流的线缆，所述第二线缆束包括向在所述腕单元处设置的焊接单元供应从其经过的焊接电流的线缆。

3.根据权利要求1所述的机器人，其中，每个所述线缆束保持元件被设置成在相对应的滑轨的纵向上延伸，并且在该相对应的滑轨的纵向中心部分与所述下臂的所述基端部之间的位置处以及该相对应的滑轨的纵向中心部分与所述下臂的末端部之间的位置处被固定到所述第一凸出部和所述第二凸出部。

4.根据权利要求1所述的机器人，其中，每个所述线缆束保持元件被设置成与所述第一凸出部和所述第二凸出部的外表面相比更靠近所述下臂。

5.根据权利要求1所述的机器人，其中，所述滑轨被轨道罩覆盖。

6.根据权利要求1所述的机器人，其中，所述下臂包括肋条，所述肋条分别形成为当在侧视图中看时沿所述下臂的相对边缘延伸，并且所述引导单元被设置在所述肋条之间。

7.根据权利要求1所述的机器人，其中，所述线缆束支撑机构还包括两个按压元件，所述两个按压元件分别被设置在所述引导单元的纵向上的相对两端侧，以减小由所述第一线缆束和所述第二线缆束的运动引起的所述第一线缆束和所述第二线缆束的横向变形。

8.根据权利要求1所述的机器人，其中，所述线缆束支撑机构还包括两个保护元件，这两个保护元件覆盖所述下臂的所述基端部的侧表面和末端部的侧表面，以保护所述第一线缆束和所述第二线缆束。

9.根据权利要求7或8所述的机器人，其中，所述按压元件或所述保护元件由自润滑工程塑料制成。

10.根据权利要求1所述的机器人，其中，当所述下臂的所述纵向与竖直方向一致时，所述第一线缆束和所述第二线缆束中的一个被设置在另一个之前，并且

所述线缆束支撑机构还包括：第一支撑元件，所述第一支撑元件被设置在所述回转单元的侧部，以防止设置在前的线缆束下垂；以及第二支撑元件，所述第二支撑元件被设置在所述下臂的末端部的侧表面上，以防止设置在前的线缆束下垂。

11.根据权利要求10所述的机器人，其中，所述第一支撑元件和所述第二支撑元件由自润滑工程塑料制成。