CN104552338B

CN104552338B - 机器人

Info

Publication number: CN104552338B
Application number: CN201410540206.3A
Authority: CN
Inventors: 川濑哲也; 星野真吾
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2013-10-28
Filing date: 2014-10-14
Publication date: 2018-08-31
Anticipated expiration: 2034-10-14
Also published as: US20150114161A1; JP6268920B2; US9751218B2; JP2015085394A; CN104552338A

Abstract

本发明涉及机器人。该机器人的一个方式的特征在于具备：形成有开口部的壳体；盖部，其以能够取下的方式设置于壳体，并对开口部的至少一部分进行封闭；装卸部，其设置于盖部上的壳体的开口部侧，用于装卸更换部件；以及保持机构，在将盖部从壳体取下时，该保持机构能够将盖部保持于壳体。

Description

机器人

技术领域

本发明涉及机器人。

背景技术

例如，在专利文献1所述的机器人中，多数情况下，在基座、臂的内部设有电池等需要更换的部件。

专利文献1：日本特开2012－254525号公报

为了更换上述那样的设置于机器人的内部的电池等，需要将设有更换部件的部分的壳体整体拆下等，花费大量的时间和精力。另外，有时若不拆下设置于机器人的周围的例如配管、布线等生产设备，就无法拆下机器人的壳体，存在花费更多的时间和精力的问题。

发明内容

本发明的一个方式是鉴于上述的问题点而完成的，其目的之一在于提供能够容易更换设置于内部的更换部件的机器人。

本发明的一个方式的特征在于，具备：形成有开口部的壳体；盖部，其以能够取下的方式设置于上述壳体，并对上述开口部的至少一部分进行封闭；装卸部，其设置于上述盖部上的上述壳体的上述开口部侧，用于装卸更换部件；以及保持机构，在将上述盖部从上述壳体取下时，该保持机构能够将上述盖部保持于上述壳体。

根据本发明的机器人的一个方式，在能够相对壳体取下的盖部设有更换部件的装卸部。因此，不拆下壳体整体，也能够通过从壳体仅拆下盖部来更换更换部件。因此，根据本发明的机器人的一个方式，能够获得能容易地更换设置于内部的更换部件的机器人。

可以构成为上述更换部件是电池。

根据该构成，能够减少更换频率高的电池的更换所需要的时间和精力。

可以构成为具备可动部件以及支承上述可动部件的基座，上述基座具备上述壳体，上述盖部设置于上述基座的上述壳体。

根据该构成，由于在比较难以在周围设置生产设备的基座设有盖部，因此更换部件的更换更加容易。

可以构成为上述保持机构包括形成于上述盖部的切口部以及形成上述开口部且与上述切口部咬合的咬合部。

根据该构成，由于通过使切口部与咬合部咬合能够保持盖部，因此简便。

可以构成为上述保持机构包括夹持部，在上述切口部与上述咬合部咬合时，该夹持部在比上述咬合部位于上述盖部侧的位置且夹持上述盖部。

根据该构成，由于能够利用夹持部夹持盖部，因此能够更稳定地保持盖部。

本发明的机器人的一个方式的特征在于，具备：可动部件；支承上述可动部件的基座；盖部，其以能够取下的方式设置于上述基座的壳体，并对形成于上述壳体的开口部的至少一部分进行封闭；装卸部，其设置于上述盖部上的上述壳体的上述开口部侧，用于装卸更换部件；以及保持机构，在将上述盖部从上述基座的上述壳体取下时，该保持机构能够将上述盖部保持于上述基座的上述壳体，上述保持机构包括：形成于上述盖部的切口部；咬合部，其形成上述开口部且与上述切口部咬合；以及夹持部，在上述切口部与上述咬合部咬合时，该夹持部在比上述咬合部位于上述盖部侧的位置夹持上述盖部，上述盖部为俯视时呈矩形状的平板，上述切口部形成为相对上述盖部的外形的一边倾斜。

根据本发明的机器人的一个方式，由于切口部形成为相对盖部的外形的一边倾斜，因此易于使切口部与咬合部咬合，另外，容易使盖部保持于壳体。

附图说明

图1是示出本实施方式的SCARA机器人的侧视图。

图2是示出本实施方式的基座的后视图。

图3是示出本实施方式的基座的后视图，且是取下更换单元后的状态的图。

图4是示出本实施方式的基座的图，且是图3的局部放大图。

图5是本实施方式的盖部的局部放大图。

图6是示出保持本实施方式的盖部的状态的立体图。

图7是示出保持本实施方式的盖部的状态的后视图。

图8是示出保持本实施方式的盖部的状态的图，且是沿图7中的VIII－VIII剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式的机器人进行说明。

在本实施方式中，作为机器人，以SCARA(SCARA：Selective Compliance AssemblyRobot Arm)机器人(水平多关节机器人)为例进行说明。另外，在本实施方式中，以更换部件为电池的情况为例进行说明。

此外，本发明的范围不限定于以下的实施方式，在本发明的技术的思想的范围内能够任意地变更。另外，以下的附图中，为了更容易理解各构成，有时使实际的构造与各构造的比例尺、数量等不同。

图1是示出本实施方式的SCARA机器人100的侧视图。图2是示出本实施方式的SCARA机器人100的基座110的后视图。

此外，在以下的说明中设定XYZ坐标系，参照该XYZ坐标系对各部件的位置关系进行说明。此时，使铅垂方向为Z轴方向，水平方向且基座110(参照图1)的长度方向(图1的左右方向)为Y轴方向，水平方向且基座110的宽度方向为X轴方向(图2的左右方向)。

如图1以及图2所示，本实施方式的SCARA机器人100具备：基座110、第一臂(可动部件)120、第二臂(可动部件)130、操作头140、末端操纵装置150、布线拉绕部160以及更换单元200。如图2所示更换单元200具备盖部180和更换部190。

图3是示出取下更换单元200时的基座110的后视图。

基座110例如通过螺栓等被固定于未图示的地板面。如图3所示，基座110具备壳体110a。在基座110的壳体110a的背面113a形成有开口部114、基座侧切口部115以及固定孔部116a、116b、116c、116d。

开口部114是为了将更换单元200的更换部190收容于基座110(壳体110a)的内部而设置的开口部。开口部114形成为沿厚度方向(Y轴方向)贯通具有背面113a的背面侧壁部113(参照图8)。开口部114俯视(ZX面视)为大致矩形。开口部114形成为包含基座侧切口部115。

基座侧切口部115为沿铅垂方向下侧(－Z侧)延伸而形成的带状的切口。基座侧切口部115的铅垂方向下侧(－Z侧)的端部为圆弧状。基座侧切口部115形成于相对开口部114的宽度方向(X轴方向)的中心偏向一方侧(+X侧)的位置。

基座侧切口部115的宽度W1(X轴方向长度)被设定成至少为更换单元200的盖部180的厚度以上，例如，被设定成与盖部180的厚度相同程度。由此，能够提高使后述的更换单元200保持于基座110(壳体110a)时的稳定性。宽度W1为例如3.7mm左右。基座侧切口部115的长度W2(Z轴方向长度)为例如7mm左右。

如图2所示，在更换单元200被安装于基座110时，开口部114以及基座侧切口部115被盖部180封闭。

图3所示的固定孔部116a、116b、116c、116d为用于螺合固定螺栓182a～182d的孔，上述螺栓182a～182d用于将后述更换单元200固定于基座110。在固定孔部116a～116d的内侧形成有内螺纹。

图4是示出基座110的图，为图3的局部放大图。图4中双点划线示出保持于基座110的状态的更换单元200。

如图4所示，在背面侧壁部113设有与形成于后述的更换单元200的盖部180的盖部侧切口部(切口部)181咬合的咬合部113b。咬合部113b是形成开口部114、更详细而言是形成基座侧切口部115的一部分。

通过形成基座侧切口部115，在背面侧壁部113形成有夹持部115a、夹持部115b。夹持部115a以及夹持部115b是通过基座侧切口部115而形成于背面侧壁部113、且与背面113a垂直、与铅垂方向(Z轴方向)平行的面(与YZ面平行的面)。在更换单元200被保持的状态下，夹持部115a以及夹持部115b在比咬合部113b靠盖部180侧(+Z侧)的位置夹持盖部180。

本实施方式的SCARA机器人100具备保持机构210，该保持机构210包括上述的盖部侧切口部181、咬合部113b、夹持部115a以及夹持部115b。在本实施方式中，通过使保持机构210的盖部侧切口部181与咬合部113b咬合，能够使更换单元200保持于基座110(壳体110a)。详细将后述。

此外，在本实施方式中，“咬合部”不限定于图4所示的形成基座侧切口部115的一部分的部分，在盖部侧切口部181能够咬合的部分的范围内不做特别地限定。另外，“夹持部”不限定于由基座侧切口部115那样的切口形成的结构，在能够夹持盖部180的范围内不做特别地限定。

回到图1，在基座110的上端部，能够绕沿铅垂方向(Z轴方向)的第一轴J1转动的第一臂120与基座110连结。

在基座110内设置有使第一臂120转动的第一马达111和第一减速机112。第一减速机112的输入轴与第一马达111的旋转轴连结，第一减速机112的输出轴与第一臂120连结。

在第一臂120的前端部，能够绕沿铅垂方向(Z轴方向)的第二轴J2转动的第二臂130与第一臂120连结。

在第二臂130内设置有使第二臂130转动的第二马达131与第二减速机132。第二减速机132的输入轴与第二马达131的旋转轴连结，第二减速机132的输出轴与第一臂120连结固定。

在第二臂130的前端部配置有操作头140。操作头140具有与第二臂130的前端部配置为同轴的花键螺母141和滚珠丝杠螺母142、以及被插入花键螺母141以及滚珠丝杠螺母142的花键轴143。花键轴143能够相对第二臂130绕沿铅垂方向(Z轴方向)的轴J3旋转，并且，能够沿上下方向移动(升降)。

花键轴143的前端部(下端部)与末端操纵装置150连结。作为末端操纵装置150不做特别地限定，例如，能够列举把持被搬运物的结构、对被加工物进行加工的结构等。

与配置于第二臂130内的各电子部件(例如，第二马达131等)连接的多条布线170在连结第二臂130与基座110的管状的布线拉绕部160内通过而被拉绕至基座110内。并且，多条布线170在基座110内被汇总，由此，同与第一马达111连接的布线一起设置于基座110的外部，并被引导至统一控制SCARA机器人100的未图示的控制装置。

如图2所示，更换单元200以能够取下的方式设置于基座110(壳体110a)的背面113a。

此外，在本实施方式中，“能够取下”不仅是指更换单元200能够完全地与基座110(壳体110a)分离，还包含在安装时能够使更换单元200的姿势变化使得朝向基座110的开口部114侧(+Y侧)向外侧露出。关于这一点，针对其它部件，“能够取下”的情况与此相同。

盖部180为四角被倒角的矩形的平板。在更换单元200被安装于基座110的状态下，盖部180的四角通过螺栓182a、182b、182c、182d被固定于壳体110a的背面113a。螺栓182a～182d从表面180a侧经由盖部180与固定孔部116a～116d(参照图3)螺合。

如图2所示，在盖部180的铅垂方向下侧(－Z侧)的端部形成有盖部侧切口部(切口部)181。盖部侧切口部181形成为相对盖部180的宽度方向(X轴方向)的中心偏向一侧(－X侧)的位置。

图5是图2的盖部180的局部放大图。

如图5所示，盖部侧切口部181是盖部180的内侧的端部呈圆弧状的带状的切口。盖部侧切口部181形成为，相对于盖部180外形的长边即与铅垂方向(Z轴方向)平行的边，向盖部180的宽度方向的中心侧(+X侧)倾斜角度θ。

在盖部侧切口部181的铅垂方向下侧(－Z侧)的端部的盖部侧切口部181的宽度方向的中心侧(+X侧)的端部形成有倒角部181a。倒角部181a的倒角面与盖部180的外形的长边平行。

盖部侧切口部181的宽度W3被设定为至少在基座110的背面侧壁部113的厚度以上，例如，被设定为与背面侧壁部113的厚度相同的程度。由此，能够提高将更换单元200保持于基座110时的稳定性。宽度W3为例如3.7mm左右。盖部侧切口部181的长度W4为例如7mm左右。盖部侧切口部181的开口部的宽度W5由于倒角部181a而形成为比盖部侧切口部181的宽度W3大。盖部侧切口部181的开口部的宽度W5为例如4mm左右。

此外，在本实施方式中，“盖部”是指能够相对于SCARA机器人100的壳体、例如基座110的壳体110a取下，并且，在安装于壳体的状态下封闭形成于壳体的开口部的至少一部分的部件。

从图6到图8示出取下更换单元200并使其保持于基座110的状态的图。图6为立体图。图7为后视图。图8为沿图7的VIII－VIII剖视图。

如图6到图8所示，更换部190设置于盖部180的背面180b。背面180b为在将更换单元200安装于基座110时，朝向基座110的内部侧(+Y侧)、即朝向开口部114侧的面。在本实施方式中，更换部190的四角通过螺栓196a、196b、196c、196d被固定于盖部180。

更换部190具备马达控制基板191、电池连接器承接部(装卸部)195、电池(更换部件)193、马达连接器承接部198a以及马达连接器承接部198b。

马达控制基板191为控制各马达即第一马达111以及第二马达131等的基板。马达控制基板191具备在SCARA机器人100的电源处于断开状态时用于事先存储各马达的转动姿势的备份电路。

如图7所示，马达控制基板191隔着隔离件197a、197b、197c、197d通过螺栓196a～196d被固定于盖部180。在马达控制基板191与盖部180之间、即由隔离件197a～197d形成的缝隙设有热传导片材199。作为热传导片材199的材质，只要是热传导性优良的材质即可，不做特别地限定，例如，能够使用铝、铜。

电池连接器承接部195为用于将电池193与马达控制基板191连接的连接器承接部。电池连接器承接部195设置于马达控制基板191。

电池193为上述的备份电路的电源用电池。在本实施方式中，电池193具备3个圆筒状的电池。电池193经由支承台193a设置于马达控制基板191。

连接用的电池连接器192经由布线192a设置于电池193。电池连接器192与电池连接器承接部195连接。由此，电池193与马达控制基板191电连接。

马达连接器承接部198a以及马达连接器承接部198b是经由布线194a和布线194b、以及未图示的连接器而将各马达与马达控制基板191连接的连接器承接部。如图8所示，马达连接器承接部198a、198b分别设置于马达控制基板191的宽度方向的两端部的、马达控制基板191的长度方向的中央。

马达连接器承接部198a在将更换单元200保持于基座110的状态下，设置于与基座110相反的一侧(－Y侧)。马达连接器承接部198b在将更换单元200保持于基座110的状态下，设置于基座110侧(+Y侧)。在本实施方式中，与马达连接器承接部198a连接的布线194a相比与马达连接器承接部198b连接的布线194b，向基座110的外侧(－Y侧)引出的长度大。

接下来，对电池193的更换步骤进行说明。

首先，将固定更换单元200的螺栓182a～螺栓182d从基座110的壳体110a拆下，将更换单元200从基座110取下。

将取下后的更换单元200以使得盖部180的盖部侧切口部181的倒角部181a侧成为基座110的内部侧(+Y侧)的方式插入开口部114。而且，使形成于盖部180的盖部侧切口部181与形成于基座110的背面侧壁部113的咬合部113b咬合。

若盖部侧切口部181与咬合部113b咬合，则盖部180被夹持部115a以及夹持部115b夹持。由此，由于盖部侧切口部181的内侧壁与背面侧壁部113干涉，基座侧切口部115的内侧壁与盖部180干涉，因此更换单元200的水平方向的移动被制约，更换单元200被保持于基座110(壳体110a)。

更换单元200被保持为：形成有盖部侧切口部181的盖部180的主面例如背面180b与形成有基座侧切口部115的背面113a垂直地交叉。在保持于基座110的状态下，成为更换单元200的一部分经由开口部114被收容于基座110的内部的状态。

如图7所示，被保持的状态下的更换单元200的朝向形成为：设置于更换单元200的更换部190成为与基座侧切口部115相对开口部114的宽度方向(X轴方向)的中心偏离侧的相反侧(－X侧)。如图8所示，盖部侧切口部181的倒角部181a设置为处于壳体110a的内侧(+Y侧)。

由于盖部侧切口部181形成为相对盖部180的外形的边倾斜角度θ，因此更换单元200被保持为外形的边相对铅垂方向(Z轴方向)向基座110的外侧(－Y侧)倾斜角度θ的状态。

在将更换单元200如上述那样保持于基座110的状态下，取下与电池连接器承接部195连接的电池连接器192，更换电池193。然后，连接新电池，再将更换单元200固定于基座110的壳体110a。

通过以上的步骤，电池193的更换结束。

根据本实施方式，在更换电池193时，由于能够通过将更换单元200从基座110的壳体110a取下而更换电池193，因此无需将壳体110a整体、背面盖整体拆下。由此，根据本实施方式，能够得到能够容易地更换电池等的设置于机器人内部的更换部件的机器人。

另外，根据本实施方式，由于保持机构210为能够将更换单元200保持于基座110(壳体110a)的机构，因此无需事先用手保持通过布线194a以及布线194b与SCARA机器人100的内部连接的更换单元200。由此，根据本实施方式，电池193的更换操作容易。

另外，根据本实施方式，由于保持机构210构成为包括盖部侧切口部181、咬合部113b、夹持部115a以及夹持部115b，因此不设置其它部件，通过分别在盖部180和基座110(壳体110a)形成切口就能构成保持机构210。由此，根据本实施方式，容易形成保持机构210。

另外，根据本实施方式，由于通过使盖部侧切口部181与咬合部113b咬合，能够将更换单元200保持于基座110，因此简便。

另外，根据本实施方式，更换单元200设置于基座110。由于基座110与第一臂120、第二臂130等相比不易在周围配置生产设备，因此根据本实施方式，能够更容易地进行电池193的更换操作。

另外，根据本实施方式，在盖部侧切口部181形成有倒角部181a。而且，在使更换单元200保持于基座110时，以倒角部181a侧为基座110的内部侧的方式将更换单元200倾斜地插入开口部114。因此，通过形成倒角部181a使盖部侧切口部181从开口端变宽侧与咬合部113b咬合，易于使盖部侧切口部181与咬合部113b咬合。

另外，根据本实施方式，由于盖部侧切口部181形成为相对盖部180的外形的边倾斜，因此能够以相对基座110倾斜的状态保持更换单元200。即，根据本实施方式，由于能够以与插入开口部114时的更换单元200的姿势相近的状态，将更换单元200保持于基座110，因此简便。

另外，根据本实施方式，将更换单元200安装于基座110时，由于利用盖部180覆盖开口部114以及基座侧切口部115，因此能够提高基座110的防尘性等的保护性能。

另外，根据本实施方式，以与能够从基座110的内部向外侧引出的线长存在富余的布线194a所连接的马达连接器承接部198a处于与基座110相反的一侧(－Y侧)的方式保持更换单元200。因此，根据本实施方式，保持更换单元200时，更换单元200的移动不易被布线194a、194b限制，使更换单元200容易保持于基座110。

另外，在本实施方式中，由于在马达控制基板191与盖部180之间设有热传导片材199，因此能够使在马达控制基板191产生的热经由盖部180向基座110的壳体110a放热。由此，根据本实施方式，能够提高马达控制基板191的冷却性能。

此外，在本实施方式中，还能够采用以下的构成。

在上述说明的实施方式中，更换单元200构成为设置于基座110，但不限定于此。在本实施方式中，更换单元200也可以设置于例如第一臂120等的SCARA机器人100的其它部分。

另外，在上述说明的实施方式中，保持机构210构成为包括盖部侧切口部181、咬合部113b、夹持部115a、115b，但在能够保持更换单元200的范围内，保持机构210不做特别地限定。在本实施方式中，保持机构210可以具有例如能够将更换单元200与基座110卡合的挂钩，也可以具有能够载置更换单元200的载置台。

另外，在本实施方式中，保持机构210也可以为铰链那样的结构。在这种情况下，基座110与更换单元200(盖部180)通过铰链被连接。即，在这种情况下，打开更换单元200，使更换部190向外侧露出时，通过铰链，更换单元200成为被基座110保持的状态。

另外，在本实施方式中，保持机构210可以不包括夹持部115a、115b。即，在基座110的壳体110a可以不形成基座侧切口部115。

另外，在本实施方式中，保持机构210或者保持机构210的一部分无需设置于设有更换单元200的位置，例如，即使如本实施方式那样在基座110设有更换单元200的情况下，保持机构210也可以设置于第一臂120等其它的部件。

另外，在上述实施方式中，更换部件为电池193，但不限定于此。本实施方式中，更换部件也可以为例如陀螺传感器、温度传感器等各种传感器，也可以为马达等。另外，更换部件的更换不限定于部件的寿命用尽时，也包含部件产生故障的情况、更换为性能更高的部件的情况等。即，在本实施方式中，“更换部件”不仅是指由于寿命、故障等不得不更换的部件，也包含与机器人的功能、用途等配合而存在更换的可能性的部件。

另外，在上述说明的实施方式中，构成为装卸部为电池连接器承接部195，但不限定于此。在本实施方式中，在装卸部为能够装卸更换部件的部分的范围内，不做特别的限定。在本实施方式中，即使在例如上述说明的实施方式那样更换部件为电池的情况下，也可以构成为作为装卸部的收容电池的电池箱体设置于更换单元200。另外，在本实施方式中，更换部件为马达的情况下，可以构成为作为装卸部的供马达固定的固定部设置于更换单元200。

另外，在上述说明的实施方式中，构成为电池193设置于更换部190，但不限定于此。本实施方式中，在电池193的电池连接器承接部195设置于更换部190的范围内，电池193也可以设置于SCARA机器人100的壳体的内部的任意位置。

另外，在本实施方式中，用于与设置于更换单元200的更换部件进行更换的预备部件可以设置于更换单元200。例如，在上述实施方式的例子中，除电池193以外，更换用的预备电池也可以设置于更换单元200。

另外，在本实施方式中，可以不设有热传导片材199。

另外，在上述说明的实施方式中，作为机器人对SCARA机器人的情况进行了示例，但不限定于此。本实施方式中，在机器人的范围内，不做特别地限定，可以为任意的机器人。在本实施方式中，作为机器人可以选择例如垂直多关节机器人、并联机器人、门架式机器人(正交机器人)、人型机器人等。

附图标记

110…基座；110a…壳体；113b…咬合部；114…开口部；115a、115b…夹持部；120…第一臂(可动部件)；130…第二臂(可动部件)；180…盖部；181…盖部侧切口部(切口部)；192…电池连接器(装卸部)；193…电池(更换部件)；210…保持机构。

Claims

1.一种机器人，其特征在于，具备：

形成有开口部的壳体；

盖部，其以能够取下的方式设置于所述壳体，并且对所述开口部的至少一部分进行封闭；

装卸部，其设置于所述盖部上的所述壳体的所述开口部侧，用于装卸更换部件；以及

保持机构，在将所述盖部从所述壳体取下时，该保持机构能够将所述盖部保持于所述壳体，

所述保持机构包括形成于所述盖部的切口部以及形成所述开口部且与所述切口部咬合的咬合部，

所述保持机构还包括夹持部，在所述切口部与所述咬合部咬合时，该夹持部在比所述咬合部位于所述盖部侧的位置夹持所述盖部。

2.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，

所述更换部件为电池。

3.根据权利要求1或2所述的机器人，其特征在于，

具备可动部件以及支承所述可动部件的基座，

所述基座具备所述壳体，

所述盖部设置于所述基座的所述壳体。

4.一种机器人，其特征在于，具备：

可动部件；

支承所述可动部件的基座；

盖部，其以能够取下的方式设置于所述基座的壳体，并且对形成于所述壳体的开口部的至少一部分进行封闭；

保持机构，在将所述盖部从所述基座的所述壳体取下时，该保持机构能够将所述盖部保持于所述基座的所述壳体，

所述保持机构包括：形成于所述盖部的切口部；形成所述开口部且与所述切口部咬合的咬合部；以及夹持部，在所述切口部与所述咬合部咬合使，该夹持部在比所述咬合部位于所述盖部侧的位置夹持所述盖部，

所述盖部为俯视时呈矩形状的平板，

所述切口部形成为相对于所述盖部的外形的一边倾斜。