CN103358321B

CN103358321B - 工业用机器人的手腕前端部的线条体引导机构部

Info

Publication number: CN103358321B
Application number: CN201310098870.2A
Authority: CN
Inventors: 久米宏和
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2012-03-27
Filing date: 2013-03-26
Publication date: 2014-10-15
Anticipated expiration: 2033-03-26
Also published as: US8978508B2; US20130255424A1; CN103358321A; DE102013004824B4; JP5383846B2; JP2013202697A; DE102013004824A1

Abstract

本发明提供一种线条体引导机构部，其将从机器人的臂侧引到手腕部的多个线条体引导到安装在手腕前端部上的工具，具备配置在上述机器人的手腕前端部上的旋转轴部件，该旋转轴部件具备与其旋转中心轴线同轴地延伸的空心筒部、和位于上述旋转轴部件的前端的工具安装面，并且，具备安装在上述旋转轴部件的上述工具安装面侧的线条体固定部，上述多个线条体从上述机器人的臂侧通过上述旋转轴部件的上述空心筒部而被引导，并利用上述线条体固定部与上述旋转中心轴线平行地被固定，并且，具备按照绕上述旋转中心轴线的至少两个规定相位中的一个相位将上述线条体固定部安装在上述旋转轴部件的前端的安装部。

Description

工业用机器人的手腕前端部的线条体引导机构部

技术领域

本发明涉及工业用机器人的手腕前端部的线条体引导机构部。

背景技术

在工业用机器人的手腕部等中，需要将从机器人的臂侧引到手腕部的多个线条体引导到安装在手腕前端部上的工具的线条体引导机构部。线条体引导机构部是将多个线条体经由手腕部的外部引导到工具的结构，或者是将多个线条体经由手腕部的内部并引导到工具的结构。

在日本特开2001-150382号公报中公开了使用利用弹簧一起吊起多个线条体的托架并将多个线条体通过手腕部的外部引导到工具的结构。另外，在日本特开2002-79487号公报、日本特开平10-329079号公报、日本专利第3739756号中公开了将多个线条体引导到位于机器人的手腕前端部的旋转中心的空心部分的结构。

但是，现有技术包括以下的问题点。

即使在经由手腕部的外部引导的结构及经由手腕部的内部引导的结构的任一个结构中，手腕前端部的最终输出轴部（工具安装面侧）的动作范围由所配置的线条体的耐久性限制。这种动作范围的限制通常是从基准位置在正方向及负方向上分别相同的程度。

但是，在实际使用机器人时，最终输出轴部的动作范围普遍是从基准位置在正方向及负方向上不同的程度，要求在正方向或负方向上的任一个方向上偏离的动作范围。例如，在最终输出轴部的动作范围限制为±180°但实际要求从-100°到+225°的使用的场合，由于动作范围的限制，产生无法使用的范围。在这种情况下，需要改变安装在手腕前端部上的工具的安装相位，使其与所要求的动作范围一致。

但是，为了改变工具的安装相位，需要在工具侧进行某种对应。相对于工具的最终输出轴部的相位例如由销进行定位。在这种情况下，为了改变工具的安装相位，需要替换为销的位置不同的相同形状的其他工具。

因此，在工具的拆卸及向其他工具的安装上花费时间。另外，在为了又改变动作范围而再次改变工具的安装相位的情况下，需要准备销的位置又不同的工具。

另外，在通过手腕部的外部进行引导的结构中，在改变动作范围的情况下，需要改变线条体的固定位置，因此，线条体的动作也变化。因此，存在线条体与周围设备干涉的可能性，并且，也存在未预期的负荷施加在线条体上，线条体的耐久性大幅下降之类的问题。

发明内容

本发明是鉴于这种情况而提出的技术方案，其目的在于提供一种线条体引导机构部，其能够使线条体不会与周围设备干涉、以及不会使线条体的耐久性下降地容易地将机器人的手腕前端部的最终输出轴部的动作范围变更为期望的那样。

为了实现上述目的，根据第一方案，提供一种线条体引导机构部，其将从机器人的臂侧引到手腕部的多个线条体引导到安装在手腕前端部上的工具，该线条体引导机构部具备配置在上述机器人的手腕前端部上的旋转轴部件，该旋转轴部件具备与其旋转中心轴线同轴地延伸的空心筒部、和位于上述旋转轴部件的前端的工具安装面，并且，具备安装在上述旋转轴部件的上述工具安装面侧的线条体固定部，上述多个线条体从上述机器人的臂侧通过上述旋转轴部件的上述空心筒部而被引导，并利用上述线条体固定部与上述旋转中心轴线平行地被固定，并且，具备按照绕上述旋转中心轴线的至少两个规定相位中的一个相位将上述线条体固定部安装在上述旋转轴部件的前端的安装部，在上述线条体固定部形成有多个通孔，在上述工具安装面在与上述多个通孔对应的位置上形成有多个分接头孔，上述安装部是通过上述线条体固定部的上述多个通孔及上述工具安装面的上述多个分接头孔而将上述线条体固定部固定于上述工具安装面的多个螺栓。

根据第二方案，在第一方案中，在安装于上述工具安装面上的上述工具或凸缘上形成有贯通孔，上述多个线条体从上述线条体固定部通过上述贯通孔被引导到上述工具。

根据第三方案，在第一或第二方案中，上述线条体固定部配置在上述工具安装面上所形成的凹部内。

根据第四方案，提供一种线条体引导机构部，其将从机器人的臂侧引到手腕部的多个线条体引导到安装在手腕前端部上的工具，具备配置在上述机器人的手腕前端部上的旋转轴部件，该旋转轴部件具备与其旋转中心轴线同轴地延伸的空心筒部、和位于上述旋转轴部件的前端的工具安装面，并且，具备安装在上述工具安装面上的上述工具或配置在该工具与上述工具安装面之间的凸缘，在该工具或上述凸缘上形成有贯通孔，并且，具备安装在上述工具或上述凸缘上的线条体固定部，上述多个线条体从上述机器人的臂侧通过上述旋转轴部件的上述空心筒部而被引导，并利用上述线条体固定部与上述旋转中心轴线平行地被固定，上述多个线条体从上述线条体固定部通过上述工具或上述凸缘的上述贯通孔被引导到上述工具，并且，具备按照绕上述旋转中心轴线的至少两个规定相位中的一个相位将上述线条体固定部安装在上述工具或上述凸缘上的安装部。

根据附图所表示的本发明的优选的实施方式的详细的说明，本发明的这些目的、特征及优点及其他目的、特征及优点变得更加明确。

附图说明

图1A是根据本发明的第一实施方式的线条体引导机构部的端视图。

图1B是沿图1A的线A-A观察的剖视图。

图2A是线条体固定部的分解立体图。

图2B是线条体固定部的立体图。

图3是线条体固定部的主视图。

图4A是第二配合部件的详细端视图。

图4B是图4A所示的第二配合部件的侧视图。

图5A是表示安装在线条体固定部用安装面上的线条体固定部的姿势的第一图。

图5B是表示安装在线条体固定部用安装面上的线条体固定部的姿势的第二图。

图5C是表示安装在线条体固定部用安装面上的线条体固定部的姿势的第三图。

图5D是表示安装在线条体固定部用安装面上的线条体固定部的姿势的第四图。

图6A是用于说明本发明的其他实施方式的线条体引导机构部的第一端视图。

图6B是用于说明本发明的其他实施方式的线条体引导机构部的第二端视图。

图7A是根据本发明的第二实施方式的线条体引导机构部的端视图。

图7B是图7A所示的线条体引导机构部的侧视图。

图7C是沿图7B的线B-B观察的剖视图。

图8A是表示第二实施方式的变形例的线条体引导机构部的侧视图。

图8B是表示第二实施方式的其他变形例的线条体引导机构部的侧视图。

图9A是根据本发明的第三实施方式的线条体引导机构部的端视图。

图9B是沿图9A的线C-C观察的剖视图。

图10A是根据本发明的第四实施方式的线条体引导机构部的端视图。

图10B是图10A所示的线条体引导机构部的侧视图。

图10C是沿图10B的线D-D观察的剖视图。

图11是具备根据本发明的线条体引导机构部的机器人的侧视图。

图12是图11所示的机器人的手腕部的放大图。

图13A是说明本发明的追加的实施方式并与图6A相同的图。

图13B是说明本发明的追加的实施方式并与图6B相同的图。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的实施方式。在以下的附图中，对相同的部件标注相同的参照符号。为了容易理解，这种附图适当改变比例尺。

图11是具备根据本发明的线条体引导机构部的机器人的侧视图。图12是图11所示的机器人的手腕部的放大图。如这些图所示，根据本发明的线条体引导机构部10配备在工业用机器人1、例如多关节机器人的手腕前端部（最终输出轴部）。

另外，图1A是根据本发明的第一实施方式的线条体引导机构部的端视图，图1B是沿图1A的线A-A观察的剖视图。如这些图所示，线条体引导机构部10包括臂侧的第一配合部件11、与第一配合部件11邻接地配合的工具侧的第二配合部件12。

另外，这些第一配合部件11及第二配合部件12可以是工业用机器人1的机身的一部分。或者，这些第一配合部件11及第二配合部件12可以构成工业用机器人1的手腕前端部。在这种场合，可避免工业用机器人1大型化。

从图1B可以看出，第一配合部件11是具备贯通孔的大致圆筒状的部件。第二配合部件12是与贯通第二配合部件12的空心筒部13一体化的、截面大致T字形状的部件。第二配合部件12与第一配合部件11同轴地配置。空心筒部13能绕旋转中心轴线O旋转地与第一配合部件11的贯通孔配合。因此，也能将第二配合部件12称为旋转轴部件。

如图1B所示，在第二配合部件12的工具安装面12a的中心形成有凹部12b。并且，从图1A及图1B可以看出，固定线条体30的线条体固定部20配置在凹部12b上。线条体固定部20比工具安装面12a突出。另外，在工具安装面12a上形成有多个用于安装未图示的工具的分接头。同样地，在工具安装面12a上沿直径方向相对地设有用于工具的两个工具定位用销15。

多个线条体30是为了驱动安装在机器人的前端的焊接用焊枪或手，而用于供给动力或信号的电缆、供给冷却水或驱动用空气的管。多个线条体30从机器人1的臂侧通过线条体引导机构部10的第一配合部件11及第二配合部件12由线条体固定部20固定。因此，如图所示，线条体30与线条体引导机构部10的旋转中心轴线O大致平行。并且，多个线条体30从线条体固定部20延伸到工具、例如手40。

图2A是线条体固定部的分解立体图，图2B是线条体固定部的立体图。如图2A所示，从形成有多个贯通孔35的橡胶夹紧件22的两侧组装两个固定部件21a、21b。并且，将安装在固定部件21b上的螺栓24螺纹结合在固定部件21a的孔25中。由此，如图2B所示，形成在两个固定部件21a、21b之间固定有橡胶夹紧件22的线条体固定部20。

图3是线条体固定部的主视图。如图3所示，在两个固定部件21a、21b之间形成有大致八边形的空间。并且，橡胶夹紧件22是与两个固定部件21a、21b之间的空间大致对应的细长八边形。但是，橡胶夹紧件22也可以是与两个固定部件21a、21b间的空间对应的大致正八边形。另外，两个固定部件21a、21b之间的空间可以是其他形状、例如大致正多边形，橡胶夹紧件22具有与之对应的外形。

如图3所示，在一方的固定部件21a上形成有两个螺栓用通孔28a、28b，在另一方的固定部件21b上也形成有两个螺栓用通孔28c、28d。这些螺栓用通孔28a～28d在组装两个固定部件21a、21b时，以呈正方形的方式配置。

另外，在橡胶夹紧件22上形成有供多个线条体30的各个通过的多个贯通孔35。如上所述，由于多个线条体30是用于供给动力或信号的电缆、供给冷却水或驱动用空气的管等，因此其直径互相不同。因此，从图3可以看出，这些多个贯通孔35的直径也互相不同。另外，基于同样的理由，多个贯通孔35相对于橡胶夹紧件22的中心非对称地配置。

图4A是第二配合部件的详细端视图，图4B是图4A所示的第二配合部件的侧视图。在这些图中，为了容易理解，取下了线条体固定部20。如这些图所示，空心筒部13周围的工具安装面12a的一部分是安装线条体固定部20的线条体固定部用安装面12c。在线条体固定部用安装面12c上形成有四个螺栓用分接头孔18a～18d。这些螺栓用分接头孔18a～18d形成在与线条体固定部20的螺栓用通孔28a～28d对应的位置。

图5A至图5D是表示安装在固定部用安装面上的线条体固定部的姿势的图。在图5A所示的图案1中，线条体固定部20的螺栓用通孔28a～28d分别与线条体固定部用安装面12c的螺栓用分接头孔18a～18d对应。线条体固定部20利用图2B所示的螺栓48a～48d固定在线条体固定部用安装面12c上。另外，线条体固定部20与旋转中心轴线O同轴地固定。

并且，当使线条体固定部20绕顺时针旋转90°时，如图5B所示，得到图案2。在该场合，线条体固定部20的螺栓用通孔28a～28d分别与线条体固定部用安装面12c的螺栓用分接头孔18b、18c、18d、18a对应。

同样地，当将线条体固定部20从图案2进一步绕顺时针旋转90°时，如图5C所示，得到图案3。并且，当将线条体固定部20从图案3进一步绕顺时针旋转90°时，如图5D所示，得到图案4。图案一～图案四的线条体固定部20的螺栓用通孔与线条体固定部用安装面12c的螺栓用分接头孔的关系如表1所示。在各图案中，使螺栓48a～48d同样通过螺栓用分接头孔18a～18d及螺栓用通孔28a～28d，将线条体固定部20固定在线条体固定部用安装面12c上。

这样，在本发明中，使线条体固定部20每旋转90°，就能够按照不同的相位将线条体固定部20安装在线条体固定部用安装面12c上。并且，形成在橡胶夹紧件22上的多个贯通孔35与线条体固定部20的相位一致而相同地变化。

因此，在本发明中，能够按照不同的规定的相位将多个线条体30安装在第二配合部件12的前端。因此，即使是相对于机器人1要求超过了限制线条体30的动作范围的使用的场合，也能以与之对应的方式使线条体固定部20的相位变化。由此，即使是要求超过了所限制的动作范围的使用的场合，也与之对应地使机器人1的第二配合部件12的最终输出轴部（工具安装面12a侧）进行动作。在第二配合部件12在用于机器人1的手腕前端部的场合尤其有效。

另外，在本发明中，由于在确保线条体30的耐久性的范围内改变多个线条体30的相位，因此线条体30的耐久性不会下降。另外，这种改变在第二配合部件12内足以，因此不需要进行在工具侧的改变。因此，不需要准备固定用销的位置不同的其他工具。另外，多个线条体30通过第二配合部件12的空心筒部13，因此这些线条体30也不会与机器人1的周边设备干涉。

在此，将多个线条体30从线条体固定部20的贯通孔35卸下，使线条体固定部20分离而取出橡胶夹紧件22，替换为相位不同的其他橡胶夹紧件22，扭转线条体33，再次插入其他橡胶夹紧件22的贯通孔35。在该场合，不需要改变线条体固定部20的相位。

但是，为了准备相位不同的其他橡胶夹紧件22，需要花费增加的费用。另外，在该场合，难以管理线条体30的扭转量。换言之，负荷过度地施加在多个线条体30中的几个线条体30上，这些线条体30的耐久性有可能下降。另外，从贯通孔35卸下线条体30并再次插入其他橡胶夹紧件22的贯通孔35是极其复杂的作业。因此，如本发明那样，通过只简单地改变线条体固定部20的相位来改变机器人的动作范围是极其有效的。

图6A及图6B是用于说明本发明的其他实施方式的线条体引导机构部的端视图。在参照图1等说明的第一实施方式中，能够每隔90°改变线条体固定部20的相位。但是，在图6A及图6B中，能够每隔45°改变线条体固定部20的相位。换言之，在图6A及图6B中，线条体固定部用安装面12c的螺栓用分接头孔及线条体固定部20的螺栓用通孔在圆周方向上等间隔地形成八个。

例如，具有最终输出轴部的动作范围从基准位置在正方向及负方向上设定为180°，但要求-100°到+225°的使用的场合。在这种场合，如图6A及图6B所示，只要只在45°正侧使线条体固定部20的相位变化即可。当然，也能够通过形成更多螺栓用分接头孔、螺栓用通孔而以更小的角度改变线条体固定部20的相位。

图7A是根据本发明的第二实施方式的线条体引导机构部的端视图，图7B是图7A所示的线条体引导机构部的侧视图，图7C是沿图7B的线B-B观察的剖视图。在这些附图中，在第二配合部件12的工具安装面12a上安装有作为工具的手40。另外，从图7A及图7B可以看出，在与工具安装面12a接触的手40的部件上形成有贯通孔41。

另外，在手40的侧部45具有马达39。并且，多个线条体30通过线条体固定部20从手40的贯通孔41出现，并引导到马达39。在图7A中，表示与线条体固定部20外切的大致正方形的贯通孔41。但是，贯通孔41只要不与线条体固定部20干涉，也可以是其他形状。并且，最终输出轴部（工具安装面12a侧）的动作由空心筒部13吸收。因此，只要在比线条体固定部20靠前端侧具有对将多个线条体30引导到马达39来说充分的空间即可。

图8A是表示第二实施方式的变形例的线条体引导机构部的侧视图。在图8A中，在线条体引导机构部10的第二配合部件12与手40之间配置有绝缘凸缘51。从附图可以看出，在绝缘凸缘51上形成有贯通孔，与手40的贯通孔41连通。绝缘凸缘51的贯通孔不与线条体固定部20干涉，可以与手40的贯通孔41为相同的形状。

图8B是表示第二实施方式的其他变形例的线条体引导机构部的侧视图。在图8B中，在线条体引导机构部10的第二配合部件12与手40之间配置有截面U字形状的凸缘52。如图所示，凸缘52的一侧52a安装在第二配合部件12的工具安装面12a上。并且，凸缘52的另一侧52b安装在手40上。形成在凸缘52的一侧52a上的贯通孔优选是与上述相同的形状。在采用U字形状的凸缘52的场合，能够不使多个线条体30通过手40的内侧地引导到马达39。

图9A是根据本发明的第三实施方式的线条体引导机构部的端视图。图9B是沿图9A的线C-C观察的剖视图。在第三实施方式中，线条体固定部20也配置在工具安装面12a的凹部12b。但是，在第三实施方式中，线条体固定部20的端面位于比工具安装面12a靠后的位置。这种结构通过将凹部12b形成得更深或采用更薄壁的线条体固定部20来实现。

因此，在图9B所示的第三实施方式中，安装在工具安装面12a上的工具（在图9B中未表示）与线条体固定部20不会干涉。因此，形成在未图示的工具上的贯通孔的尺寸只要多个线条体30能通过即可。

图10A是根据本发明的第四实施方式的线条体引导机构部的端视图。图10B是图10A所示的线条体引导机构部的侧视图。图10C是沿图10B的线D-D观察的剖视图。从图10A及图10B可以看出，线条体固定部20安装在第二配合部件12的工具安装面12a上所安装的手40的内表面。换言之，将手40配置在线条体固定部20与第二配合部件12之间。另外，线条体固定部20向手40的安装方法与参照图3及图4说明的情况相同，因此省略再次的说明。

并且，如图10C所示，在第二配合部件12的凹部12b上未配置线条体固定部20。在第四实施方式中，也可以不形成第二配合部件12的凹部12b。

在第四实施方式中，由于将线条体固定部20安装在手40上，因此需要相应地增加多个线条体30的长度。增加线条体30的长度可缓和线条体30的扭曲，因此，能提高线条体30的耐久性。

另外，在第四实施方式中，即使是将手40安装在线条体引导机构部10上的场合，也能够改变线条体固定部20的相位。即，能够不卸下手40地容易地如期望那样改变机器人1的手腕前端部的最终输出轴部（工具安装面12a侧）的动作范围。

另外，在第四实施方式中，形成在手40上的贯通孔41（未图示）优选以多个线条体30不与手40接触的方式决定尺寸。由此，避免线条体30的耐久性下降。

在参照图6A及图6B说明的实施方式中，线条体固定部20是圆形，相对于旋转中心轴线O同轴地配置。但是，线条体固定部20也可以相对于旋转中心轴线O不同轴。

图13A及图13B说明本发明的追加的实施方式，是与图6A及图6B相同的图。在这些图中，线条体固定部20是矩形，线条体固定部20的螺栓用通孔28a、28b形成在线条体固定部20的一端。因此，线条体固定部20未相对于旋转中心轴线O同轴地配置。另外，如图所示，线条体固定部用安装面12c的螺栓用分接头孔18a～18d（只图示一部分）也在圆周方向上偏离地形成。即使是这种场合，本领域技术人员当然能明白可起到与上述大致相同的效果。

本发明的效果如下。

在第一方案中，能够利用安装部将多个线条体按照不同的规定的相位安装在旋转轴部件的前端。因此，即使是要求超过所限制的动作范围的使用的场合，也能够通过与之对应地改变线条体固定部的相位，容易地如期望那样改变机器人的手腕前端部的最终输出轴部的动作范围。

另外，由于在确保线条体的耐久性的范围内改变多个线条体的相位，因此线条体的耐久性不会下降。另外，由于不需要在工具侧的改变，因此不需要准备销位置不同的其他工具。另外，多个线条体通过旋转轴部件的空心筒部，因此可避免这些线条体与机器人的周边设备干涉。

另外，在第四方案中，即使是将工具安装在线条体引导机构部上的场合，也能够不卸下工具地改变线条体固定部的相位。因此，能够容易地如期望那样改变机器人的手腕前端部的最终输出轴部的动作范围。

使用优选的实施方式说明了本发明，但本领域技术人员当然能不脱离本发明的范围地进行上述改变及其他多种改变、省略、追加。

Claims

1.一种线条体引导机构部，其将从机器人的臂侧引到手腕部的多个线条体引导到安装在手腕前端部上的工具，该线条体引导机构部的特征在于，

具备配置在上述机器人的手腕前端部上的旋转轴部件，该旋转轴部件具备与其旋转中心轴线同轴地延伸的空心筒部、和位于上述旋转轴部件的前端的工具安装面，

并且，具备安装在上述旋转轴部件的上述工具安装面侧的线条体固定部，上述多个线条体从上述机器人的臂侧通过上述旋转轴部件的上述空心筒部而被引导，并利用上述线条体固定部与上述旋转中心轴线平行地被固定，

并且，具备按照绕上述旋转中心轴线的至少两个规定相位中的一个相位将上述线条体固定部安装在上述旋转轴部件的前端的安装部，在上述线条体固定部形成有多个通孔，在上述工具安装面在与上述多个通孔对应的位置上形成有多个分接头孔，上述安装部是通过上述线条体固定部的上述多个通孔及上述工具安装面的上述多个分接头孔而将上述线条体固定部固定于上述工具安装面的多个螺栓。

2.根据权利要求1所述的线条体引导机构部，其特征在于，

在安装于上述工具安装面上的上述工具或凸缘上形成有贯通孔，上述多个线条体从上述线条体固定部通过上述贯通孔被引导到上述工具。

3.根据权利要求1或2所述的线条体引导机构部，其特征在于，

上述线条体固定部配置在上述工具安装面上所形成的凹部内。

4.一种线条体引导机构部，其将从机器人的臂侧引到手腕部的多个线条体引导到安装在手腕前端部上的工具，该线条体引导机构部的特征在于，

并且，具备安装在上述工具安装面上的上述工具或配置在该工具与上述工具安装面之间的凸缘，在该工具或上述凸缘上形成有贯通孔，

并且，具备安装在上述工具或上述凸缘上的线条体固定部，上述多个线条体从上述机器人的臂侧通过上述旋转轴部件的上述空心筒部而被引导，并利用上述线条体固定部与上述旋转中心轴线平行地被固定，

上述多个线条体从上述线条体固定部通过上述工具或上述凸缘的上述贯通孔被引导到上述工具，

并且，具备按照绕上述旋转中心轴线的至少两个规定相位中的一个相位将上述线条体固定部安装在上述工具或上述凸缘上的安装部。