CN104511910A

CN104511910A - 工业用机器人

Info

Publication number: CN104511910A
Application number: CN201410490464.5A
Authority: CN
Inventors: 伊东辉树; 高田昌幸; 七泽幸二
Original assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Current assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Priority date: 2013-09-27
Filing date: 2014-09-23
Publication date: 2015-04-15
Anticipated expiration: 2034-09-23
Also published as: JP6164009B2; CN104511910B; JP2015066613A

Abstract

本发明提供一种工业用机器人，其在另一端设置有腕的臂内穿插有线缆，能够防止伴随机器人的动作产生的线缆的散开导致的不良情况的发生。在中空部(12)的一端侧(11)设置有能够供线缆(7a)穿插的开口部(11a)。将线缆(7)的一端侧与设置在臂的基部上中继部件(26、27)连接，设置有在中继部件和开口部之间折回的弯曲部(7a)。设置有对弯曲部的线缆(7a)进行约束的限制件(31)、和从中空部朝向腕(15)穿插的另一端部(7b)。限制件比开口部的开口大，能够与开口部抵接及分离移动地设置。从限制件到另一端部端的长度比腕的动作所需的线缆必要长度大。限制件能够夹着线缆地分离、组装。在限制件和开口部抵接的位置，设置有将限制件导向的导向部件(29)，以使限制件和开口部的中心轴一致。

Description

工业用机器人

技术领域

本发明涉及在臂内设置有线缆的工业用机器人，该臂的一端部能够相对于机器人主体转动自如地被安装，另一端部安装有转动自如的腕。

背景技术

一般的工业用机器人(以下简单地记作“机器人”)具有：机器人主体；臂，其能够相对于机器人主体上转动自如地被安装；腕，其相对于臂能够被转动自如地安装并且安装有末端执行器。向用于使臂、腕转动的驱动构件(例如，伺服电机)供给电源的电源线和用于向安装在末端执行器上的气缸供给空气的空气管等集中于1根线束(以下将该状态的部件称为“线缆”)中，并被收容在机器人主体的内部或者被固定在外表面部地被引导。

但是，在将所述线缆引导到机器人的外部的结构中，机器人周围的线缆引导空间变大。另外，外观也变差。因此，提出了大量将线缆收纳于臂内，并进一步收纳于挠性导管内来改善外观的申请。这些申请通过将线缆等配置在臂内，缩短线缆的长度，臂轴旋转、腕轴旋转通过扭转被吸收，减少由腕旋转导致的变形量。另外，通过收纳于臂内，能够阻止线缆的轴垂直方向的变形，另外，通过穿过挠性导管，进一步阻止变形。而且，在专利文献1中，将设置在臂内的挠性导管的腕侧固定在腕上，能够沿臂轴方向滑动(移动)地设置主体臂侧，使线缆的拉伸方向的力降低，在腕(手腕元件)动作的情况下，没有过大的力施加于挠性导管及线缆。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-28875号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，如图8(a)所示，在将线缆7穿插在臂11内的通孔(或者挠性导管内)19的结构中，伴随机器人的臂或腕的转动，线缆7伸缩并扭转。如图8(b)所示，若该动作重复多次，则线缆7会散开并相互缠绕，存在散开状态的线缆7的最大外径变得比通孔19的内径大的隐患。于是，存在线缆7与第一上臂部11碰撞，线缆7损伤的问题。而且，散开的线缆不能进入通孔而被过度拉伸。由此，线缆的寿命变短。为了抑制该情况，可以考虑将捆扎带等缠绕在线缆上，由此强制地保持层叠。但是，存在机器人的动作导致捆扎带会断裂的隐患，因此将捆扎带缠绕在线缆的可动部上是困难的。

另外，如图9所示，在在使臂9朝下的情况下、或即使在水平地配置臂9的情况下机器人的旋回机架急速地转动(旋回)的情况下，由于线缆7的自重(离心力)，通孔19或挠性导管(螺旋弹簧)23内的下游侧的线缆7的弯曲部被拉入通孔19或挠性导管23内。于是，线缆7的余长部7’滞留在挠性导管23的部分。腕15在该状态下转动时，滞留状态的线缆7的余长部7’被拉伸或者扭转，发生意想不到的问题。

本发明的课题鉴于所述问题，提供一种工业用机器人，其在另一端设置有腕的臂内穿插有线缆的机器人中，能够防止伴随机器人的动作产生的线缆的散开引起的不良情况的发生。

解决课题的技术方案

在本发明中，提供一种工业用机器人，其具有臂，该臂的一端部能够相对于机器人主体侧绕轴或沿上下方向转动自如地被安装，另一端部安装有绕腕轴及沿所述轴垂直方向转动自如的腕，在设置在所述臂的所述一端部侧的中空部内，穿插使所述机器人主体侧和所述腕间连接的线缆，在所述中空部的所述一端侧具有能够供所述线缆穿插的开口部，所述线缆与将所述线缆的一端侧设置在所述臂的基部上的中继部件连结，并且具有：弯曲部，将所述中继部件和所述开口部之间进行一次或多次折回并能够沿所述腕侧方向前后移动；限制件，对所述线缆进行约束；另一端部，从所述中空部朝向所述腕穿插，所述限制件比所述开口部的开口大，能够与所述开口部抵接及分离移动地设置，由此解决上述课题。

即，将大量的电线、管等的线缆利用限制件约束的状态下进行保持，并且使限制件在开口部不能通过，当机器人动作而将线缆沿轴向拉伸时，限制件与臂的中空部(通孔)的开口部抵接，线缆不会进一步向腕侧移动。另外，在限制件附近，线缆不会向径向扩展。另外，由腕、臂的移动产生的伸缩量被一次或多次折回而成的弯曲部吸收。此外，比限制件更靠腕的另一端部可以通过捆扎带来防止散开等，也可以通过使其穿插在臂的通孔或挠性导管，不用捆扎带等就能够防止线缆的散开。

另外，在技术方案2记载的发明中，从所述限制件到另一端部端的长度比所述腕的动作所需的线缆必要长度大。通过使限制件处于适当位置，不会使线缆的另一端部的长度无意义地伸长，能够防止由散开等导致的线缆的损伤。另外，在技术方案3记载的发明中，所述限制件能够夹着所述线缆地分离、组装。

另外，在技术方案4记载的发明中，在所述限制件和所述开口部抵接的位置设置有将所述限制件导向的导向部件，以使所述限制件的中心轴和所述开口部的中心轴一致。而且，在技术方案5记载的发明中，所述限制件是圆筒状，所述导向部件具有能够使所述限制件的圆筒状外周滑动接触的截面U或V或凹字形的斜面。

发明的效果

在本发明中，将大量的电线、管等的线缆利用限制件约束，线缆沿轴向被拉伸时，通过限制件使线缆不向腕侧移动，因此即使机器人的腕转动而拉伸线缆，也不会进入开口部。另外，线缆不会被不必要地拉伸。另外，在限制件附近，线缆不会向径向扩展，因此能够防止线缆向径向(线缆的轴垂直方向)扩展、即“散开”。而且，即使在与限制件相比靠上游侧(弯曲部)，线缆发生散开，也能够防止该散开状态的线缆进入开口部。另外，线缆的余长部不会滞留在挠性导管等的部分。或者，由于滞留量少，所以由扭转或拉伸导致的线缆或挠性导管等的零件的损坏少。

另外，在技术方案2记载的发明中，从限制件到另一端部端的长度比腕的动作所需的线缆必要长度大，因此即使线缆被最大地拉伸，限制件也不会与开口部碰撞，不会对线缆作用过度的拉伸力。

而且，在技术方案3记载的发明中，限制件能够夹着线缆地分离、组装。例如，限制件可以采用将线缆夹着而固定的一对半环体。而且，该半环体在被组合的状态下呈圆筒形状，其外径比开口部的开口大。由此，能够后附加限制件(例如，对线缆引导之后)地进行安装。而且，该限制件优选在被组合的状态下呈圆筒形状。由此，由于限制件不存在上下左右的问题，所以组装容易。而且，通过使限制件的外径比开口部的开口大，能够防止限制件进入开口部。

而且，在技术方案4记载的发明中，设置有将限制件导向的导向部件，以使限制件和开口部的中心轴一致，因此限制件的动作仅限于线缆的轴向，在线缆的径向上不动作。其结果，能够使线缆的状态更稳定。另外，在技术方案5记载的发明中，限制件采用圆筒状，导向部件采用能够使限制件的圆筒状外周滑动接触的截面U或V或凹字形的斜面，因此在限制件从开口部远离的部分，自由地弯曲而不会过施加大的力。限制件随着接近开口部，限制件沿着斜面沿线缆的径向(线缆的轴垂直方向)移动，限制件和开口部在开口部和限制部的中心轴一致的位置抵接。另外，抵接部的接触减少，成为始终恒定地接触，冲击也减少，成为稳定的动作。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的工业用机器人的立体图。

图2是表示本发明的实施方式的工业用机器人的俯视图。

图3是关键部位左侧视图。

图4是表示本发明的实施方式的工业用机器人的线缆的中继部、弯曲部、开口部附近的立体图。

图5是表示本发明的实施方式的工业用机器人的关键部位右侧面透视图。

图6表示本发明的实施方式的工业用机器人的动作，(a)是表示开口部和限制件被隔离的状态的说明图，(b)是表示开口部和限制件抵接的状态的说明图。

图7是表示本发明的其他实施方式的上臂朝向下方地铅直地配置的工业用机器人的左侧视图。

图8表示以往的工业用机器人的动作，(a)是表示线缆良好的状态的说明图，(b)是表示线缆散开的状态的说明图。

图9是以往的工业用机器人的臂的腕侧朝下的状态下的剖切一部分的关键部位的主视图。

具体实施方式

接着，参照附图说明本发明的实施方式。首先，关于表示本发明的实施方式的工业用机器人100(焊接机器人)的整体结构进行说明。如图1及图2所示，例如在设置在地板面等的设置面上的基座1上载置机架2。该机架2具有：配置在基座1的上表面的基板部3；从基板部3立起的立板部4。另外，在基板部3的上表面安装有用于使机架2的整体在水平面内(与地板面平行的面内)转动的电机(未图示)。

通过使电机的电机轴沿规定方向旋转，机架2以与地板面垂直地设置的第一转动轴线5为中心转动。

下臂6的下端部以悬臂状态安装在机架2的立板部4上。下臂6的侧部配置有从基座1被引导的线缆7(详细情况在后面说明)。下臂6被机架2的立板部4支承，以第二转动轴线8为中心转动自如。

上臂9以悬臂状态安装在下臂6的上端部上。上臂9具有：与下臂6连结的第一上臂部11；从第一上臂部11的一端部延伸设置的第二上臂部12。第一上臂部11以与下臂6连结的状态，以第三转动轴线13为中心转动。而且，第二上臂部12相对于第一上臂部11以第四转动轴线14为中心转动自如。

如图1及图2所示，腕15以悬臂状态安装在第二上臂部12的前端部上。腕15以第五转动轴线16为中心相对于第二上臂部12转动自如。另外，在腕15的前端部安装有末端执行器安装部17。末端执行器安装部17以第六转动轴线18为中心相对于腕15转动自如。

第二上臂部12的后半部(第一上臂部11一侧)形成中空部并成为圆筒形状，设置有沿长度方向贯穿第二上臂部12的通孔19。通孔19可以是圆孔、方孔中的任意一种。从基座1穿过下臂6的侧部向第一上臂部11引导的线缆7被中继部件26、27暂时中继，进而形成弯曲部7a，通过第二上臂部12的通孔19并向腕15引导。另外，第二上臂部12的前半部的侧部被切除，在该被切除的部分中配置有用于使腕15转动(摆动)的电机21和用于使末端执行器安装部17转动的电机22。另外，在通孔19的延长线上安装有挠性导管(导引弹簧)23，该挠性导管用于使通过通孔19而被引导的线缆7通过并且在从通孔19的出口部到腕15之间的空间部中导向。

如上所述，本实施例的机器人100是设置有第一至第六转动轴线5、8、13、14、16、18的6轴的多关节机器人。机器人100的线缆7从机器人100的外部被引入基座1内，并在机架2上立起，从设置在下臂6的侧部、第一上臂部11的上部(基部)的中继部件26、27、弯曲部7a、第二上臂部12的通孔19穿过挠性导管(导引弹簧)23及腕15，被引导到末端执行器安装部17。

如图1所示，从基座1穿过下臂6的侧部而立起的线缆7分支成电线24和管25。电线24进入中继箱(中继部件)26，管25与中继连接器(中继部件)27连结。而且，如图3及图4所示，从中继箱26突出的电线24a和经由中继连接器27与各管25连接的管25a在鞍部28的部分集合，再成为一体。

如图4及图5所示，配置在与鞍部28相比靠下游侧的线缆7a以规定曲率弯曲同时形成弯曲部7a，向下方落下，被穿插在第一上臂部11的通孔19中。而且，如图1及图2所示，下游侧的线缆的另一端部7b直接穿过通孔19，并通过导引弹簧23及腕15，向末端执行器安装部17被引导。

如图4及图5所示，在第一上臂部11的端面部安装有支承线缆7a的导向部件(托架)29。该托架29为上表面开放且两侧的壁部29a、29b随着向着下表面而逐渐变窄的形状，即截面呈大致V字形或者斜凹(皿)状。此外，在图3中，省略了托架29的图示。

如图4及图5所示，在线缆7a上，在第一上臂部11的通孔19的入口的开口部11a跟前安装有限制件31。限制件31构成为一对半环体。该限制件(半环体)31是沿径向将具有比线缆7a的外径小的内径的圆筒体分割成两部分并将它们一体连结的结构。半环体31的外径比第一上臂部11的通孔19的开口部11a的开口稍大。由此，限制件31不会从开口部11a进入通孔19。限制件31的外径与导向部件(托架)29的两侧的壁部29a的倾斜角度对应，在限制件31与托架29的底部29b接触的状态下，限制件31的外周面(侧面)和托架29的两壁部29a的内表面之间具有微小的间隙。由此，限制件31的外周面被托架29的壁部29a限制的同时能够沿其轴向移动。换言之，通过托架29限制限制件31沿线缆7a的径向(轴垂直方向)移动。另外，开口部11a和限制件31的中心一致。

在限制件(半环体)31的轴向的中央部上沿整个圆周形成有槽部31a。该半环体31在夹入线缆7a的状态下通过将缠绕在该槽部31a上的捆扎带(未图示)5扎紧而被一体地固定。限制件(半环体)31成为被分成了两半的形状，因此具有即使在线缆7的引导结束之后还能够装入线缆7的优点。在本实施例中，利用捆扎带连结半环体31，但也可以利用螺栓(未图示)来连结。

弯曲部的线缆7a被限制部31支承，因此线缆7a和托架29的底部29b不会直接接触。其结果，能够防止线缆7a和托架29摩擦，弯曲部的线缆7a损伤。

关于所述线缆7的动作进行说明。如图7(a)所示，在线缆7a上安装有限制件(半环体)31，因此即使线缆7b伴随机器人100的动作而伸缩，由于至少在第一上臂部11的开口部11a和限制件31的相对端面之间没有距离，贯穿线缆7a也不会散开。假设即使限制件31的相反侧的端面和鞍部28之间的弯曲部的线缆7a发生了散开，由于该部分不会进入通孔19，也不会发生问题。

这里，从第一上臂部11中的通孔19的开口部(入口部)11a到限制件31的相对端面的距离L优选成为比通过腕15转动来拉伸线缆7b的长度更长的位置。由此，即使在线缆7b被最大拉伸的情况下，也能够避免限制件31的相对端面和开口部11a发生碰撞，不会产生碰撞音。

接着，关于本发明的其他实施方式进行说明。其他实施方式如图8所示地，机器人100的下臂6以第二转动轴线8为中心转动，上臂9被铅直地配置。在其他实施方式中，限制件31与第一上臂部11的通孔19的开口部11a抵接，防止弯曲部的线缆7a被引入通孔19。由此，如图8所示，与鞍部28相比靠下游侧的弯曲部的线缆7a在该状态下被保持，因此线缆的另一端(余长)部7b不会滞留在挠性导管23内的部分，能够防止线缆的损伤或臂的异常的发生。另外，除了臂9被铅直地配置的情况以外，在上臂9被水平配置的情况下，机器人100的机架2急速地转动(旋回)的情况也能够发挥同样的效果。

附图标记的说明

6 下臂(机器人主体侧)

7 线缆

7a 弯曲部(的线缆)

7b (线缆的)另一端部

9 (上)臂

11 一端部(臂的基部)

11a 开口部

12 中空部

15 腕

16 轴垂直方向

18 第六转动轴线

26、27 中继部件

29 导向部件(托架)

31 限制件(半环体)

100 工业用机器人

L 限制件和开口部的相对端面的距离

Claims

1.一种工业用机器人，其具有臂，该臂的一端部能够相对于机器人主体侧绕轴或沿上下方向转动自如地被安装，另一端部安装有绕腕轴及沿所述轴垂直方向转动自如的腕，在设置在所述臂的所述一端部侧的中空部内，穿插使所述机器人主体侧和所述腕间连接的线缆，其特征在于，

在所述中空部的所述一端侧具有能够供所述线缆穿插的开口部，

所述线缆与将所述线缆的一端侧设置在所述臂的基部上的中继部件连结，并且具有：

弯曲部，将所述中继部件和所述开口部之间进行一次或多次折回并能够沿所述腕侧方向前后移动；

限制件，对所述线缆进行约束；

另一端部，从所述中空部朝向所述腕穿插，

所述限制件比所述开口部的开口大，能够与所述开口部抵接及分离移动地设置。

2.如权利要求1所述的工业用机器人，其特征在于，从所述限制件到另一端部端的长度比所述腕的动作所需的线缆必要长度大。

3.如权利要求1所述的工业用机器人，其特征在于，所述限制件能够夹着所述线缆地分离、组装。

4.如权利要求2所述的工业用机器人，其特征在于，所述限制件能够夹着所述线缆地分离、组装。

5.如权利要求1～4中任一项所述的工业用机器人，其特征在于，在所述限制件和所述开口部抵接的位置设置有将所述限制件导向的导向部件，以使所述限制件的中心轴和所述开口部的中心轴一致。

6.如权利要求5所述的工业用机器人，其特征在于，所述限制件是圆筒状，所述导向部件具有能够使所述限制件的圆筒状外周滑动接触的截面U或V或凹字形的斜面。