CN105082119A - 机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种机器人。该机器人具备：基台；经由第一连接部能够转动地设置于基台的第一臂；经由第二连接部能够转动地设置于第一臂的第二臂；以及设置于第二臂并能够相对于第二臂移动的可动轴部，在将可动轴部的能够移动的范围设为S，将可动轴部相对于第二臂移动到最靠近第一臂侧时的可动轴部的与第一臂相反的一侧的前端、和作为基台与第一连接部的连接面的第一连接面之间的高度设为H1的情况下，满足H1≤3S的关系。

Description

机器人
技术领域
本发明涉及机器人。
背景技术
近年来，以汽车的车体制造为主，由工业用机器人实现的自动化正在进展。作为工业用机器人，以往广泛使用例如水平多关节机器人(SCARA(SelectiveComplianceAssemblyRobotArm)机器人)、垂直多关节机器人等具备机器人臂的机器人。
在由上述的工业用机器人实现的组装作业中，多个机器人以包围组装工作台的周围的方式设置于供组装工作台设置的设置面上。而且，上述多个机器人边相互协同动作，边在组装工作台上进行组装体的组装作业。
然而，在由上述的多个机器人实现的组装作业中，需要保持各机器人的水平状态。作为其对策，实行提高固定于各机器人的设置面上的基台的刚性。然而，提高基台的刚性会产生招致基台本身的高成本化之类的问题。另外，也产生导致机器人臂以基台的位置为中心转动的范围被限制之类的问题。
因此，例如，开发有从顶面吊挂的吊挂型SCARA机器人(例如，参照专利文献1。)。具体而言，该吊挂型SCARA机器人具备：固定于顶面侧的基台、经由第一连接部能够转动地设置于基台的第一臂、经由第二连接部能够转动地设置于第一臂的第二臂、以及设置于第二臂并能够沿重力方向移动的可动轴部。
在上述的吊挂型SCARA机器人中，能够将第一臂以及第二臂的能够转动的范围设为360°以上。
专利文献1：再公表WO2012/029173号公报
然而，在以往的吊挂型SCARA机器人中，存在可动轴部的行程量越长，例如第一臂与第二臂的连接部也越长，而在可动轴部容易产生振动之类的问题。另外，当在可动轴部产生了振动的情况下，招致作业精度的恶化。
发明内容
本发明是鉴于上述的现有的情况而提出的，其目的在于提供一种能够抑制在可动轴部产生的振动的机器人。
为了实现上述目的，本发明采用以下的结构。
本发明的一方式所涉及的机器人的特征在于，具备：第一部件；经由第一连接部能够转动地设置于第一部件的第一臂；经由第二连接部能够转动地设置于第一臂的第二臂；以及设置于第二臂并能够相对于第二臂移动的可动轴部，在将可动轴部的能够移动的范围设为S，将可动轴部相对于第二臂移动到最靠近第一臂侧时的可动轴部的与第一臂相反的一侧的前端、和作为第一部件与第一连接部的连接面的第一连接面的之间高度设为H1的情况下，满足H1≤3S的关系。
根据该结构，能够抑制在可动轴部产生的振动。
另外，在上述结构的基础上，也可以形成满足2S≤H1≤3S的关系的结构。
在该结构的情况下，能够扩大可动轴部的能够移动的范围。
另外，在上述结构的基础上，也可以形成满足2S≤H1≤2.7S的关系的结构。
在该结构的情况下，能够进一步扩大可动轴部的能够移动的范围。
另外，在上述结构的基础上，也可以形成满足S≥150mm的关系的结构。
在该结构的情况下，能够扩大可动轴部的能够移动的范围。
另外，在上述结构的基础上，也可以形成结构，即在将第一连接面、和作为第一臂与第二连接部的连接面的第二连接面之间的高度设为H2，将第一连接面、和作为第一臂与第一连接部的连接面的第三连接面之间的高度设为H3的情况下，满足H1≥3.5H2、H2-H3≤H3≤1.2(H2-H3)、以及H2-H3≤80mm的关系。
在该结构的情况下，能够抑制在可动轴部产生的振动。
另外，在上述结构的基础上，也可以形成满足55mm≤H2-H3≤65mm的关系的结构。
在该结构的情况下，能够进一步抑制在可动轴部产生的振动。
另外，在上述结构的基础上，也可以形成第一连接部包含第一连结部、以及刚性比第一连结部强的第一加强部。
在该结构的情况下，能够抑制在可动轴部产生的振动。
另外，在上述结构的基础上，也可以形成第二连接部包含第二连结部、以及刚性比第二连结部强的第二加强部。
在该结构的情况下，能够抑制在可动轴部产生的振动。
另外，在上述结构的基础上，也可以形成可动轴部的轴径为20mm以上的结构。
在该结构的情况下，能够抑制在可动轴部产生的振动。
另外，在上述结构的基础上，也可以形成如下结构，即具备使第二臂转动的驱动部，驱动部具有：设置于第二连接部的中空减速器；设置于第一臂的马达；以及设置于第一臂并将马达的驱动力传递至中空减速器的带轮，在设置于中空减速器的中心部的中空配管具有配线。
在该结构的情况下，能够抑制第一臂的厚度增加，并且能够通过驱动部使第二连接部转动。
另外，在上述结构的基础上，也可以形成中空配管经由环状的定位部件固定于第一臂的结构。
在该结构的情况下，能够通过定位部件将中空配管固定于第一臂，并且能够通过定位部件防止位于中空配管的内侧的配线因与中空配管接触而摩擦。
另外，在上述结构的基础上，也可以形成在第一臂的内部设置有位于带轮与配线之间的分隔板的结构。
在该结构的情况下，能够防止带轮与配线的干涉。
另外，在上述结构的基础上，也可以形成在第一臂设置有孔部以及覆盖孔部的盖部的结构。
在该结构的情况下，能够通过孔部对设置于第一臂的内部的带轮等进行维护。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式所涉及的吊挂型SCARA机器人的简要结构的侧视图。
图2是用于对图1所示的吊挂型SCARA机器人的第二驱动部的结构进行说明的透视立体图。
图3是用于对图1所示的吊挂型SCARA机器人的第二连接部的结构进行说明的透视立体图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式详细地进行说明。
此外，本发明不限定于以下的实施方式，能够在不改变其主旨的范围内适当地进行改变而实施。另外，在以下的说明中使用的附图中，为了容易观察各构成要素，存在示意性地表示构成要素的情况，也会因构成要素不同而以使尺寸的比例尺不同的方式表示。
首先，作为本发明的一实施方式，例如对图1所示的吊挂型SCARA机器人1进行说明。此外，图1是表示吊挂型SCARA机器人1的简要结构的侧视图。另外，在以下的说明中，设定XYZ正交坐标系，边参照该XYZ正交坐标系边对各部件的位置关系进行说明。具体而言，将图1中的纸面的左右方向设为X轴方向，将图1中的与纸面正交的方向设为Y轴方向，将图1中的纸面的上下方向设为Z轴方向。另外，Z轴方向与重力方向一致。
如图1所示，吊挂型SCARA机器人1具备：固定于顶面C侧的基台2；经由第一连接部3能够沿水平方向转动地设置于基台的第一臂4；经由第二连接部5能够沿水平方向转动地设置于第一臂4的第二臂6；以及设置于第二臂6并能够沿重力方向移动的可动轴部7。
第一连接部3将相对于基台2位于其下方的第一臂4支承为能够绕Z轴的轴系方向转动。第一臂4从第一连接部3沿水平方向延长。第二连接部5将相对于第一臂4位于其下方的第二臂6支承为能够绕Z轴的轴系方向转动。另外，第二连接部5为了防止可动轴部7位于最上位置时与第一臂4接触，而在第一臂4与第二臂6之间具有与可动轴部7的重力方向上的能够移动的范围(以下，称为行程量。)对应的长度。第二臂6从第二连接部5沿水平方向延长。
可动轴部7设置于第二臂6的前端侧。另外，可动轴部7被支承为能够沿重力方向(Z轴方向)移动，并被支承为能够绕Z轴的轴系方向旋转。在可动轴部7的前端例如能够更换地安装有机器人手、促动器、照明、照相机、传感器、控制部等与各种作业一致的末端执行器(作用器)。此外，在本实施方式中，例示了通过安装于可动轴部7的前端的机器人手(未图示。)进行将收纳于工作台上的托盘T的工件W向托盘T的外部取出之类的作业的情况。另外，针对可动轴部7，只要为至少在重力方向上下移动的结构即可。另外，针对可动轴部7，也能够形成经由第三连接部(未图示。)能够转动地设置于第二臂6的结构。
第一连接部3以及第二连接部5的能够转动的范围分别为360°以上。另外，使第一连接部3的转动中心与第二连接部5的转动中心之间的距离、和第二连接部5的转动中心与可动轴部7的轴心之间的距离一致。由此，当第一臂4与第二臂6在俯视观察下位于重叠的位置时，第一连接部3的转动中心与可动轴部7的轴心位于同一轴线上。
另外，吊挂型SCARA机器人1具备：使第一连接部3转动的第一驱动部8；使第二连接部5转动的第二驱动部9；以及使可动轴部7移动以及转动的第三驱动部10。第一驱动部8设置于基台2的上表面侧。第二驱动部9设置于第一臂4的下表面侧。第三驱动部10设置于第二臂6的上表面侧。
在具有以上那样的结构的吊挂型SCARA机器人1中，第一臂4相对于基台2沿水平方向转动，第二臂6相对于第一臂4沿水平方向转动，可动轴部7相对于第二臂6沿重力方向移动，由此能够进行将收纳于托盘T的工件W向托盘T的外部取出之类的作业。
然而，在本实施方式的吊挂型SCARA机器人1中，在将可动轴部7的重力方向上的能够移动的范围(行程量)设为S，将可动轴部7相对于第二臂6移动到最靠近重力方向上侧时的可动轴部7的重力方向下侧的前端P0、和作为基台2与第一连接部3的连接面的第一连接面P1之间的高度设为H1的情况下，满足下述数式(1)的关系。
H1≤3S...(1)
在欲增长可动轴部7的行程量S的情况下，需要在上述的第一臂4与第二臂6之间确保与可动轴部7的行程量S对应的高度方向的距离。在该情况下，第一臂4与第二臂6之间的距离越长，第二连接部5的长度越长。第二连接部5为将第二臂6连接为能够相对于第一臂4转动的部分，若该部分的刚性较低，则容易在设置于第二臂6的前端侧的可动轴部7产生振动。另一方面，在提高了第二连接部5的刚性的情况下，因其重量增加，容易在第一臂4产生挠曲。因此，在该情况下，也容易在可动轴部7产生振动。
因此，在本实施方式的吊挂型SCARA机器人1中，形成如下结构，即通过满足上述数式(1)的关系，能够抑制在可动轴部7产生的振动，并且能够增长该可动轴部7的行程量S。具体而言，能够使该可动轴部7的行程量S为150mm以上(S≥150mm)。
另外，在本实施方式的吊挂型SCARA机器人1中，优选满足下述数式(1)’的关系，进一步优选满足下述数式(1)″的关系。由此，也能够进一步增长可动轴部7的行程量S。
2S≤H1≤3S...(1)’
2S≤H1≤2.7S...(1)″
另外，在本实施方式的吊挂型SCARA机器人1中，在满足上述数式(1)的结构的基础上，在将第一连接面P1、和作为第一臂4与第二连接部5的连接面的第二连接面P2之间的高度设为H2，将第一连接面P1、和作为第一臂4与第一连接部3的连接面的第三连接面P3之间的高度设为H3的情况下，满足下述数式(2)、(3)、(4)的关系。
H1≥3.5H2...(2)
H2-H3≤H3≤1.2(H2-H3)...(3)
H2-H3≤80mm...(4)
为了满足上述数式(1)的关系，需要将从顶面C至第一臂4的下表面的高度H2抑制为较低。在该情况下，通过将满足上述数式(2)、(3)、(4)的关系的、即从顶面C至第一臂4的上表面的高度(主要为第一连接部3的长度)H3与第一臂4的厚度D(＝H2-H3)抑制为较低，由此能够满足上述数式(1)的关系。具体而言，能够使该第一臂4的厚度D为50mm～60mm(55mm≤H2-H3≤65mm)的范围。
另外，为了满足上述数式(2)、(3)、(4)的关系，需要抑制从基台2经由第一连接部3至第一臂4的部分的高度，并且提高该部分的刚性。
具体而言，在本实施方式的吊挂型SCARA机器人1中，第一连接部3包含第一连结部11a以及第一加强部11b。第一连结部11a为与基台2连结的部分。第一加强部11b由刚性比该第一连结部11a强且外径比该第一连结部11a大的环状的板构成。在吊挂型SCARA机器人1中，通过将上述的第一加强部11b设置于基台2与第一连结部11a之间，能够抑制高度方向的尺寸增加，并且提高该部分的刚性。此外，在本实施方式中，作为第一加强部11b使用钢材，作为第一连结部11a使用铝材。
另外，如图1以及图2所示，第二驱动部9成为抑制第一臂4的厚度D的构造。此外，图2是用于对第二驱动部9的结构进行说明的透视立体图。
具体而言，该第二驱动部9具有中空减速器12、设置于第一臂4的下表面侧的马达13、以及设置于第一臂4的内部的带轮14。
中空减速器12为使从马达13传递来的驱动力减速的部件，在其中心部设置有中空配管15。在吊挂型SCARA机器人1中，穿过该中空配管15在第一臂4与第二臂6之间牵引配线等(未图示。)。另外，中空配管15经由环状的定位部件16定位固定于第一臂4侧。由此，能够通过定位部件16将中空配管15固定于第一臂4，并且能够通过定位部件16防止位于中空配管15的内侧的配线因与中空配管15接触而摩擦。
带轮14为用于将来自马达13的驱动力传递至中空减速器12的部件，并具有在马达13侧的驱动带轮17与中空减速器12侧的被动带轮18之间架设有环形带19的构造。另外，在第一臂4的内侧，为了防止带轮14与配线的干涉，而在带轮14与配线之间设置分隔板20。另外，在第一臂4的上表面设置有孔部21、以及关闭该孔部21的盖部22。在吊挂型SCARA机器人1中，能够通过该孔部21对设置于第一臂4的内部的带轮14等进行维护。
另外，如图1以及图3所示，第二连接部5包含第二连结部23a以及第二加强部23b。此外，图3是用于对第二连接部5的结构进行说明的立体图。第二连结部23a为与第一臂4连结的部分。第二加强部23b由刚性比该第二连结部23a强且外径比该第二连结部23a大的环状的板构成。在吊挂型SCARA机器人1中，通过将上述的第二加强部23b设置于第一臂4与第二连结部23a之间，能够抑制高度方向的尺寸增加，并且提高该部分的刚性。此外，在本实施方式中，作为第二加强部23b使用钢材，作为第二连结部23a使用铝材。
另外，在本实施方式的吊挂型SCARA机器人1中，通过具备上述的构造，能够使可动轴部7的轴径比以往粗。具体而言，针对可动轴部7的轴径，能够为20mm以上。由此，能够抑制在可动轴部7产生的振动。另一方面，针对可动轴部7的轴径，优选为40mm以下。
如以上那样，在本实施方式的吊挂型SCARA机器人1中，通过具备上述的结构，能够抑制在可动轴部7产生的振动，并且能够增长该可动轴部7的行程量S。
此外，本发明未必限定于上述实施方式的结构，能够在不脱离本发明的主旨的范围内添加各种变更。
例如，在上述实施方式中，虽例示了使用吊挂型SCARA机器人1进行将收纳于托盘T的工件W向托盘T的外部取出之类的作业的情况，但不局限于上述的作业，能够使用吊挂型SCARA机器人1进行各种作业。另外，也能够构成组合了多个吊挂型SCARA机器人1的机器人系统。
另外，本发明未必限定于如上述的吊挂型SCARA机器人1那样，在从顶面C吊挂的状态下使用的机器人，根据情况，也能够为将基台2固定于供工作台设置的设置面侧的SCARA机器人(在颠倒了上述吊挂型SCARA机器人1的状态下使用的方式)、将基台固定在相对于供工作台设置的设置面垂直的侧面的SCARA机器人(在使上述吊挂型SCARA机器人1为横向的状态下使用的方式)。
另外，本发明未必限定于上述的SCARA机器人的构造，能够采用各种机器人构造。例如，也能够为如下构造，即代替固定于上述基台2那样的地面、桌面、墙、天花板之类的固定面的第一部件(固定部件)，而采用臂那样的能够移动的第一部件(可动部件)，从而使臂的个数进一步增加。
符号说明
1...吊挂型SCARA机器人；2...基台(第一部件)；3...第一连接部；4...第一臂；5...第二连接部；6...第二臂；7...可动轴部；8...第一驱动部；9...第二驱动部；10...第三驱动部；11a...第一连结部；11b...第一加强部；12...中空减速器；13...马达；14...带轮；15...中空配管；16...定位部件；20...分隔板；21...孔部；23a...第二连结部；23b...第二加强部；C...顶面；P0...可动轴部7的前端P0；P1...第一连接面；P2...第二连接面；P3...第三连接面；S...行程量。

Claims (13)

1.一种机器人，其特征在于，具备：
第一部件；
经由第一连接部能够转动地设置于所述第一部件的第一臂；
经由第二连接部能够转动地设置于所述第一臂的第二臂；以及
设置于所述第二臂并能够相对于所述第二臂移动的可动轴部，
在将所述可动轴部的能够移动的范围设为S，将所述可动轴部相对于所述第二臂移动到最靠近所述第一臂侧时的所述可动轴部的与所述第一臂相反的一侧的前端、和作为所述第一部件与所述第一连接部的连接面的第一连接面之间的高度设为H1的情况下，满足H1≤3S的关系。
2.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，
满足2S≤H1≤3S的关系。
3.根据权利要求2所述的机器人，其特征在于，
满足2S≤H1≤2.7S的关系。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的机器人，其特征在于，
满足S≥150mm的关系。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的机器人，其特征在于，
在将所述第一连接面、和作为所述第一臂与所述第二连接部的连接面的第二连接面之间的高度设为H2，将所述第一连接面、和作为所述第一臂与所述第一连接部的连接面的第三连接面之间的高度设为H3的情况下，满足H1≥3.5H2、H2-H3≤H3≤1.2(H2-H3)、以及H2-H3≤80mm的关系。
6.根据权利要求5所述的机器人，其特征在于，
满足55mm≤H2-H3≤65mm的关系。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的机器人，其特征在于，
所述第一连接部包含第一连结部、以及刚性比所述第一连结部强的第一加强部。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的机器人，其特征在于，
所述第二连接部包含第二连结部、以及刚性比所述第二连结部强的第二加强部。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的机器人，其特征在于，
所述可动轴部的轴径为20mm以上。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的机器人，其特征在于，
具备使所述第二臂转动的驱动部，
所述驱动部具有：设置于所述第二连接部的中空减速器；设置于所述第一臂的马达；以及设置于所述第一臂并将所述马达的驱动力传递至所述中空减速器的带轮，
在设置于所述中空减速器的中心部的中空配管具有配线。
11.根据权利要求10所述的机器人，其特征在于，
所述中空配管经由环状的定位部件固定于所述第一臂。
12.根据权利要求10或11所述的机器人，其特征在于，
在所述第一臂的内部，设置有位于所述带轮与所述配线之间的分隔板。
13.根据权利要求1～12中任一项所述的机器人，其特征在于，
在所述第一臂设置有孔部以及覆盖所述孔部的盖部。
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