CN104470689A - 产业用机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种产业用机器人，其具有机械手、控制机械手的控制装置、以及连接机械手与控制装置的连接电缆。机械手具有被固定的基底部、第1电机、第1检测部、电力提供部、第1框体、以及电源电缆。第1电机使机械手动作。第1检测部检测第1电机的状态。电力提供部向第1检测部提供电力。第1框体容纳第1电机和第1检测部。第1电源电缆连接第1检测部与电力提供部。电力提供部设置在基底部。

Description

产业用机器人

技术领域

本发明涉及具有编码器和编码器用的电源部的产业用机器人。

背景技术

产业用机器人具有：机械手；控制机械手的动作的控制装置；连接机械手与控制装置的连接电缆。于是，由连接电缆的延长引起的连接电缆的噪声成为问题。

现有的产业用机器人，一般而言，构成为图3所示那样。以下，针对其结构，参照图3来进行说明。

如图3所示，产业用机器人101构成为：包括控制装置102、机械手103、多个电机104、多个编码器105、连接电缆106。电机104驱动机械手103。编码器105安装于各个电机104，用于检测电机104的旋转位置、角度或者速度。连接电缆106将多个编码器105输出的反馈信号发送给控制装置102。

并且，在图3中，仅记载了后述的与本申请相关联的结构要素。此外，作为机械手103而表示了6轴的示例。

控制装置102与机械手103由连接电缆106连接，能够相互地进行信号或信息等的交换。例如，从控制装置102向机械手103，进行编码器105用的电力的提供或驱动指令的发送。此外，从机械手103向控制装置102，发送与由编码器105检测出的机械手103的各关节(轴)的信息相关的信号等。

现有的产业用机器人101，在安装于构成机械手103的电机104中的编码器105的附近，配置有编码器105用的电力提供部107。根据该结构，解决了在连接电缆106较长的情况下产生的由连接电缆106引起的电压降低或噪声的问题(例如，参照专利文献1)。

电力提供部107成为印刷基板，在该印刷基板上设置有恒压元件和滤波器。恒压元件是编码器105用的电源，以恒定的电压输出有宽度的输入电压。滤波器去除在从控制装置102至电力提供部107之间产生的噪声。

通过在编码器105附近配置印刷基板的电力提供部107，能够由设置在印刷基板上的滤波器，在刚向编码器105输入电力之前去除噪声。因此，编码器105不受连接控制装置102与机械手103的连接电缆106产生的噪声的影响。

此外，由连接电缆106引起的电压降下，在恒压元件的输入电压的宽度的范围内能够允许。因此，能够延长连接电缆106。

此外，现有的产业用机器人，在电力提供部107的附近配置有：在控制装置102停止且不再从电力提供部17向编码器105提供电力的情况下，向编码器105提供电力的电池。该电池是编码器105用于存储电机104的旋转位置信息等的预备电源。

现行技术文献

专利文献1：JP特开平10-006273号公报

发明内容

然而，现有的产业用机器人，由于在电机104的附近配置有编码器105用的电力提供部107，因此有机械手103的框体变大的问题。

而且，由于在机械手103的可动部分配置有电力提供部107，因此存在因机械手103的动作时的冲击而引起的破损的危险、或因尘埃、粉尘等的侵入而引起的破损的危险。

为了解决上述问题，本申请的产业用机器人具有：机械手、控制机械手的控制装置、以及连接机械手与控制装置的连接电缆。机械手具有：被固定的基底部、第1电机、第1检测部、电力提供部、第1框体、以及电源电缆。第1电机使机械手动作。第1检测部检测第1电机的状态。电力提供部向第1检测部提供电力。第1框体容纳第1电机和第1检测部。第1电源电缆连接第1检测部与电力提供部。电力提供部设置在基底部。

如以上那样，本申请的产业用机器人，在机械手的动作时不动作的机械手的基底部设置向检测电机的状态的检测部提供电力的电力提供部。由此，不需要在机械手的框体部配置电力提供部，所以，能够缩小机械手的框体部的大小。此外，由于基底部不可动，因此，能够防止因机械手的动作时的冲击而引起的电力提供部的损伤。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1的产业用机器人的概略结构的图。

图2是表示本发明的实施方式1的控制装置、编码器、电力提供部与电池的连接状态的图。

图3是表示现有的产业用机器人的概略结构的图。

具体实施方式

以下，针对本申请的实施方式，使用图1和图2来进行说明。

(实施方式)

如图1以及图2所示，本实施方式的产业用机器人1具有：机械手2；控制机械手2的关节的驱动的控制装置3；连接机械手2与控制装置3的连接电缆4。

机械手2具有6轴的关节，且具有固定在底板等设置部的基底部5和通过驱动关节而可动的第1框体6-1、第2框体6-2、第3框体6-3、第1臂7-1、第2臂7-2、第3臂7-3。

机械手2具有用于驱动各个关节的第1电机8-1至第6电机8-6的6个电机。第1电机8-1至第6电机8-6分别具有用于检测从第1电机8-1至第6电机8-6的旋转位置、角度或速度等电机的状态的第1编码器9-1(第1检测器)至第6编码器9-6(第6检测部)的6个编码器。对所有第1编码器9-1至第6编码器9-6提供电力的电力提供部10，配置在机械手2的基底部5内。

此外，在控制装置3停止且不再从电力提供部10向各编码器提供电力的情况下，向各编码器提供电力的电池11与电力提供部10连接。该电池11，是第1编码器9-1至第6编码器9-6用于存储第1电机8-1至第6电机8-6的旋转位置信息等的预备电源。该电池11容纳于设置在机械手2的基底部5内并且能够从基底部5的外部接触即可更换的位置上的电池框中。以往，虽然在多处分散配置电池，但在本实施方式中，由于是在基底部5内配置有一个电池11，因此能够高效地进行维护时的电池更换。

此外，例如，电力提供部10监测从控制装置3提供的电力，且当从控制装置3提供的电力成为零时，向各编码器提供电池11的电力。此外，电力提供部10在从控制装置3提供有电力时，能够对电池11进行充电。

在本实施方式中，电池11使用自放电少的寿命长的锂电池。然而，也可以使用其它种类的一次电池或二次电池。此外，电池11由1节电池或多节电池构成。

第1电机8-1与第2电机8-2，配置在第1框体6-1内。第3电机8-3与第4电机8-4，配置在第2框体6-2内。第5电机8-5与第6电机8-6，配置在第3框体6-3内。此外，第1框体6-1与第2框体6-2，经由第1臂7-1连结。第2框体6-2与第3框体6-3，经由第2臂7-2连结。第3臂7-3与第3框体6-3连接。

在此，针对将从第1编码器9-1至第6编码器9-6各自检测出的、第1电机8-1至第6电机8-6各自的旋转位置、角度或速度信息发送给控制装置3的方法进行说明。

第1编码器9-1至第6编码器9-6分别通过第1信号电缆12-1至第6信号电缆12-6，与控制装置3连接。

由第1编码器9-1检测出的第1电机8-1的旋转位置、角度或速度信息，通过经过第1框体6-1、基底部5、连接电缆4的第1信号电缆12-1，发送给控制装置3。

同样地，由第2编码器9-2(第2检测部)检测出的第2电机8-2的旋转位置、角度或速度信息，通过经过第1框体6-1、基底部5、连接电缆4的第2信号电缆12-2，发送给控制装置3。

同样地，由第3编码器9-3(第3检测部)检测出的第3电机8-3的旋转位置、角度或速度信息，通过经过第2框体6-2、第1臂7-1、第1框体6-1、基底部5、连接电缆4的第3信号电缆12-3，发送给控制装置3。

同样地，由第4编码器9-4(第4检测部)检测出的第4电机8-4的旋转位置、角度或速度信息，通过经过第2框体6-2、第1臂7-1、第1框体6-1、基底部5、连接电缆4的第4信号电缆12-4，发送给控制装置3。

同样地，第5编码器9-5(第5检测部)检测出的第5电机8-5的旋转位置、角度或速度信息，通过经过第3框体6-3、第2臂7-2、第2框体6-2、第1臂7-1、第1框体6-1、基底部5、连接电缆4的第5信号电缆12-5，发送给控制装置3。

同样地，由第6编码器9-6检测出的第6电机8-6的旋转位置、角度或速度信息，通过经过第3框体6-3、第2臂7-2、第2框体6-2、第1臂7-1、第1框体6-1、基底部5、连接电缆4的第6信号电缆12-6，发送给控制装置3。

此外，在本实施方式中，表示了通过串行通信，对各电机的旋转位置、角度或速度进行通信的示例。因此，第1信号电缆12-1至第6信号电缆12-6，如图2所示，以2条表示。然而，该通信也可以是并行通信等。在进行并行通信时，第1信号电缆12-1至第6信号电缆12-6的6条信号电缆各自的数量是3条以上。

此外，第1信号电缆12-1至第6信号电缆12-6也可以配置为经过框体内或臂内，也可以配置为一部分露出于框体或臂的外部。

接着，针对从电力提供部10向第1编码器9-1至第6编码器9-6的6个编码器提供电力的方法进行说明。

从控制装置3经由连接电缆4，对电力提供部10提供电力。对第1编码器9-1至第6编码器9-6，从配置在基底部5内的一个电力提供部10提供电力。电力提供部10成为印刷基板，该印刷基板设置有恒压元件和滤波器。恒压元件，在允许输入电压中有宽度且输出电压为恒定。因此，即使来自控制装置3的电力发生电压降低，也能够通过低电压元件而使输出电压保持恒定。滤波器去除从控制装置3至电力提供部10的路径(主要连接电缆4)中产生的噪声。此外，恒压元件具有向第1编码器9-1至第6编码器9-6提供电力的功能。

此外，在印刷基板中，以向6个编码器分别提供来自控制装置3的电力的方式形成布线。即，在印刷基板中，与控制装置3连接的布线，根据连接第1编码器9-1至第6编码器9-6与电力提供部10的各个布线的数量来分支。恒压元件与滤波器，能够设置于与控制装置3连接的布线上，能够减少恒压元件与滤波器的数量。此外，恒压元件与滤波器也可以按照与第1编码器9-1至第6编码器9-6分别连接的每个布线来设置。由此，能够按照每个编码器提供稳定的噪声小的电力。此外，也可以在与控制装置3连接的布线上设置恒压元件，且按照与第1编码器9-1至第6编码器9-6分别连接的每个布线来设置滤波器。此外，也可以在与控制装置3连接的布线上设置滤波器，且按照与第1编码器9-1至第6编码器9-6分别连接的每个布线来设置恒压元件。

通过第1电源电缆14-2，从基底部5内的电力提供部10向第1编码器9-1以及第2编码器9-2提供电力。第1电源电缆14-2，经过基底部5而引入至第1框体6-1，由第1框体6-1内的第1分支部15-1分支为2个。被分支的第1电源电缆14-2的一方与第1编码器9-1连接，另一方与第2编码器9-2连接。

同样地，通过第2电源电缆14-3，从基底部5内电力提供部10向第3编码器9-3以及第4编码器9-4提供电力。第2电源电缆14-3，经过基底部5、第1框体6-1、第1臂7-1而引入至第2框体6-2，由第2框体6-2内的第2分支部15-2分支为2个。被分支的第2电源电缆14-3的一方与第3编码器9-3连接，另一方与第4编码器9-4连接。

同样地，通过第3电源电缆14-4，从基底部5内的电力提供部10向第5编码器9-5以及第6编码器9-6提供电力。第3电源电缆14-4，经过基底部5、第1框体6-1、第1臂7-1、第2框体6-2、第2臂7-2而引入至第3框体6-3，由第3框体6-3内的第3分支部15-3分支为2个。被分支的第3电源电缆14-4的一方与第5编码器9-5连接，另一方与第6编码器9-6连接。

此外，在本实施方式中，由于电力提供部10为一个，因此来自控制装置3的电力，通过连接电缆4所包含的1个系统的主电源电缆14-1，提供给电力提供部10。由此，与包含多个系统的电源电缆的现有的连接电缆4相比，能够将连接电缆4简化。即，当前，虽然需要对与多个电源提供部对应的多个电源电缆进行布线，但在本实施方式中，与现有相比能够减少电源电缆。

接着，针对从电池11向第1编码器9-1至第6编码器9-6的6个编码器提供电力的方法进行说明。

电池11在基底部5内，与电力提供部10的印刷基板连接。然后，在印刷基板中形成布线，以使分别向6个编码器提供来自电池11的电力。即，在印刷基板中，与电池11连接的布线，根据连接第1编码器9-1至第6编码器9-6与电力提供部10的各个布线的数量来分支。恒压元件与滤波器能够设置在与电池11连接的布线上，能够减少恒压元件与滤波器的数量。此外，恒压元件与滤波器，可以按照与第1编码器9-1至第6编码器9-6分别连接的每个布线而设置。由此，能够按照每个编码器提供稳定的噪声减少的电力。此外，可以在与电池11连接的布线上设置恒压元件，按照与第1编码器9-1至第6编码器9-6分别连接的每个布线设置滤波器。此外，可以在与电池11连接的布线上设置滤波器，按照与第1编码器9-1至第6编码器9-6分别连接的每个布线设置恒压元件。

通过第1电池用电缆16-1，从基底部5内的电池11向第1编码器9-1以及第2编码器9-2提供电力。第1电池用电缆16-1，经过基底部5引入至第1框体6-1，由第1框体6-1内的第1分支部15-1分支为2个。被分支的第1电池用电缆16-1的一方与第1编码器9-1连接，另一方与第2编码器9-2连接。

同样地，通过第2电池用电缆16-2，从基底部5内的电池11向第3编码器9-3以及第4编码器9-4提供电力。第2电池用电缆16-2，经过基底部5、第1框体6-1、第1臂7-1引入至第2框体6-2，由第2框体6-2内的第2分支部15-2分支为2个。被分支的第2电池用电缆16-2的一方与第3编码器9-3连接，另一方与第4编码器9-4连接。

同样地，通过第3电池用电缆16-3，从基底部5内的电池11向第5编码器9-5以及第6编码器9-6提供电力。第3电池用电缆16-2，经过基底部5、第1框体6-1、第1臂7-1、第2框体6-2、第2臂7-2引入至第3框体6-3，由第3框体6-3内的第3分支部15-3分支为2个。被分支的第3电池用电缆16-2的一方与第5编码器9-5连接，另一方与第6编码器9-6连接。

此外，第1分支部15-1至第3分支部15-3的3个分支部，可考虑通过连接器或焊料等来分支电缆的方法、或设置分支用的印刷基板的方法等。第1分支部15-1至第3分支部15-3的3个分支部的分支方法，只要根据第1框体6-1至第3框体6-3的空间等来选择适当的方法即可。

此外，也可以将第1信号电缆12-1、第2信号电缆12-2、第1电源电缆14-2、第1电池用电缆16-1作为8芯的带屏蔽的第1复合电缆17-1，来连接基底部5和第1框体6-1。

同样地，也可以将第3信号电缆12-3、第4信号电缆12-4、第2电源电缆14-3、第2电池用电缆16-2作为8芯的带屏蔽的第2复合电缆17-2，经过第1框体6-1和第1臂7-1，来连接基底部5和第2框体6-2。

同样地，也可以将第5信号电缆12-5、第6信号电缆12-6、第3电源电缆14-4、第3电池用电缆16-3作为8芯的带屏蔽的第3复合电缆17-3，经过第1框体6-1、第1臂7-1、第2框体6-2、第2臂7-2，来连接基底部5和第3框体6-3。

如此，通过使用第1复合电缆17-1至第3复合电缆17-3，能够提高电缆的耐磨耗性。此外，通过使用复合电缆，能够将多个电缆汇总为一条电缆。由此，电缆的截面积缩小，且能够使机械手2的电缆布线简化。此外，通过使用复合电缆，能够通过屏蔽来防止因噪声引起的误动作。

此外，第1复合电缆17-1至第3复合电缆17-3的3个复合电缆，优选在绝缘体中使用ETFE(乙烯·四氟化乙烯共聚物)的弯曲电缆。由此，能够防止因机械手2的弯曲动作引起的电缆的断线。

此外，在相同框体内配置的2轴份的电机中共同布线电源电缆14-2～14-4以及电池用电缆16-1～16-3，且在框体内进行分支。由此，能够减少电源电缆或电池用电缆的布线数量。

此外，在印刷基板中，可以构成为：通过开关来切换与控制装置3连接的布线和与电池11连接的布线。由此，不论向电力提供部10的电力提供是来自控制装置3，还是来自电池11，都能够共用印刷基板的恒压元件、滤波器。由此，电源电缆与电池用电缆也能够共用。通过如此，能够大幅削减印刷基板的布线，可以不需要电池用电缆或电源电缆的任一方。

本实施方式的产业用机器人，由于通过配置在机械手2的基底部5的电力提供部10的印刷基板内部的滤波器的效果来去除噪声，因此，不受连接电缆4的噪声的影响。

此外，编码器9与电力提供部10之间的电缆，由于带屏蔽的第1复合电缆17-1至第3复合电缆17-3的屏蔽效果，因此不受噪声的影响。

此外，因从控制装置3向电力提供部10提供的电力的连接电缆4的长度引起的电压降低，能够允许至恒压元件的输入电压的宽度。因此，能够增长连接电缆4。

在本实施方式的产业用机器人中，电力提供部10以及电池11能够通过仅在基底部5进行配置来构成机械手2。因此，无需如现有的产业用机器人那样，要在第1框体6-1至第3框体6-3各自的内部设置电力提供部10或电池11。因此，本实施方式的产业用机器人，能够缩小容纳第1电机8-1至第6电机8-6的第1框体6-1至第3框体6-3的大小。

此外，本实施方式的产业用机器人，在从基底部5的外部能够接触的位置上配置有电池11。因此，与如现有的产业用机器人那样将电池11分散多个进行配置的情况相比，能够缩短维护时的电池更换时间。

此外，由于本实施方式的产业用机器人的基底部5不是可动部，因此，形状的自由度提高，容易确保电力提供部10或电池11的配置空间，具有减少设计上的制约的优点。此外，基底部5不是可动部，因此，也降低了因机械手2的动作时的冲击引起的破损的危险。

此外，机械手2与控制装置3之间的电源电缆14-1，电力提供部10为1个。因此，即使在机械手2中有多个编码器的情况下，输入电力提供部10的电源电缆也能够由1个系统构成，能够将连接电缆4简化。

产业上的可利用性

本申请的产业用机器人是抗噪声、维护性优异、具有小型框体的机器人，作为生产设备的自动化装置能够增加使用区域，产业上很有用。

附图标号说明：

1、101-产业用机器人

2、103-机械手

3、102-控制装置

4、106-连接电缆

5-基底部

6-1～6-3-第1～第3框体

7-1～7-3-第1～第3臂

8-1～8-6-第1～第6电机

9-1～9-6-第1～第6编码器

10、107-电力提供部

11-电池

12-1～12-6-第1～第6信号电缆

14-1-主电源电缆

14-2～14-4-第1～第3电源电缆

15-1～15-3-第1～第3分支部

16-1～16-3-第1～第3电池用电缆

17-1～17-3-第1～第3复合电缆。

Claims (7)

1.一种产业用机器人，具有机械手、控制所述机械手的控制装置、以及连接所述机械手与所述控制装置的连接电缆，

所述机械手具有：

被固定的基底部；

第1电机，其使所述机械手动作；

第1检测部，其检测所述第1电机的状态；

电力提供部，其向所述第1检测部提供电力；

第1框体，其容纳所述第1电机和所述第1检测部；以及

第1电源电缆，其连接所述第1检测部与所述电力提供部，

所述电力提供部设置在所述基底部。

2.根据权利要求1所述的产业用机器人，其特征在于，

所述产业用机器人还具有：

电池，其设置在所述基底部内，且与所述电力提供部连接。

3.根据权利要求2所述的产业用机器人，其特征在于，

所述电池设置于所述基底部内的可更换的位置。

4.根据权利要求1～3的任一项所述的产业用机器人，其特征在于，

所述产业用机器人还具有：

第1信号电缆，其经由所述基底部，连接所述控制装置与所述第1检测部，

所述第1电源电缆和所述第1信号电缆，在所述第1框体与所述基底部之间汇总为一条电缆。

5.根据权利要求1～4的任一项所述的产业用机器人，其特征在于，

所述产业用机器人还具有：

第2电机，其容纳于所述第1框体，使所述机械手动作；以及

第2检测部，其容纳于所述第1框体，检测所述第2电机的状态，

所述第1电源电缆在所述第1框体内被分支而与所述第2检测部连接。

6.根据权利要求5所述的产业用机器人，其特征在于，

所述产业用机器人还具有：

第2信号电缆，其经由所述基底部，连接所述控制装置与所述第2检测部，

所述第1电源电缆、所述第1信号电缆和所述第2信号电缆，在所述第1框体与所述基底部之间汇总为1条电缆。

7.根据权利要求1～6的任一项所述的产业用机器人，其特征在于，

所述电力提供部具有：

恒压元件，其输出电压为恒定；和

滤波器，其去除噪声。