CN105082120B - 吊挂机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种吊挂机器人。该吊挂机器人采用如下结构，即具备：第一部件；经由第一关节部能够转动地设置于第一部件的第一臂部；以及经由第二关节部能够转动地设置于第一臂部的第二臂部，并具有：插通于第一臂部的内部以及第二臂部的内部的配线部；以及与配线部连接的连接器部。

Description

吊挂机器人
技术领域
本发明涉及吊挂机器人。
背景技术
具有多关节臂的工业用机器人通常构成为设置于地面侧，例如，在工作台上组装规定的构造体。该多关节臂的可动范围是除了与设置于地面侧的工业用机器人的基台干涉的范围以外的范围。
对于吊挂机器人而言，为了避免多关节臂与基台的干涉，而将工业用机器人的基台设置于顶侧。该多关节臂能够具有以基台为中心的360°以上的较宽阔的可动范围。
作为上述的吊挂机器人，公知有下述专利文献1所记载的吊挂型SCARA(SelectiveCompliance Assembly Robot Arm)机器人。该吊挂机器人构成为具有：基台、经由第一关节部能够转动地设置于基台的第一臂部、以及经由第二关节部能够转动地设置于第一臂部的第二臂部，并能够在设置于第二臂部的可动轴部的前端部安装手部装置等规定的工具。
专利文献1：国际公开第2012/029173号
然而，在工业用机器人中，例如，会在多关节臂设置照相机，而能够确认多关节臂的前端部相对于构造体的位置等。在将基台设置于地面侧的工业机器人中，能够直接连接上述的照相机的通信电缆等中继电缆与设置于外部的控制器等。
然而，在吊挂机器人中，若在多关节臂设置照相机等，并直接连接中继电缆与外部，则为了使可动范围较宽阔，而中继电缆会缠绕于多关节臂，会对中继电缆施加负荷。
发明内容
本发明是鉴于上述问题点而完成的，其目的在于提供一种能够减少施加于中继电缆的负荷的吊挂机器人。
为了解决上述的课题，本发明采用如下结构，即具备：第一部件；经由第一关节部能够转动地设置于上述第一部件的第一臂部；以及经由第二关节部能够转动地设置于上述第一臂部的第二臂部，并具有插通于上述第一臂部的内部以及上述第二臂部的内部的中继电缆、以及与上述中继电缆连接的连接器部。
通过采用上述的结构，在本发明中，将中继电缆插通于第一臂部的内部以及第二臂部的内部，并将连接器部与该中继电缆连接，而能够与设置于多关节臂的照相机等连接。根据该结构，因为中继电缆穿过多关节臂的内部而被配线，所以即使多关节臂可动，中继电缆也不会缠绕。
另外，在本发明中，采用如下结构，即上述连接器部设置于上述第二臂部的重力方向下侧的面。
通过采用上述的结构，在本发明中，使连接器部从靠近进行工作的作用点的第二臂部向外部露出，从而能够与设置于作用点附近的照相机等以短距离连接。另外，第二臂部的底面比第二臂部的侧面更靠近作用点，从而第二臂部的底面能够与照相机等以更短距离连接。
另外，在本发明中，采用如下结构，即上述连接器部设置于上述第二臂部的侧面。
通过采用上述的结构，在本发明中，使连接器部从靠近进行工作的作用点的第二臂部向外部露出，从而能够与设置于作用点附近的照相机等以短距离连接。另外，第二臂部的侧面能够从比第二臂部的底面更靠上方的位置与照相机等连接，因此能够抑制电缆的下垂。
另外，在本发明中，采用如下结构，即上述连接器部设置有多个。
通过采用上述的结构，在本发明中，在多关节臂设置多个设备，够将这些设备的中继电缆不缠绕地进行配线。
另外，在本发明中，采用如下结构，即具有设置于上述第二臂部并能够相对于上述第二臂部可动的中空的可动轴部，上述中继电缆插通于上述可动轴部的内部。
通过采用上述的结构，在本发明中，能够将中继电缆插通于中空的可动轴部的内部，而能够与安装于该可动轴部的前端部的手部等连接。
另外，在本发明中，采用如下结构，即具有经由上述连接器部连接于上述中继电缆的摄像部。
通过采用上述的结构，在本发明中，能够与经由连接器部连接于中继电缆的摄像部连接。此外，所谓“摄像部”意味着包含连接于连接器部的通信电缆的装置结构。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的吊挂机器人的整体结构图。
图2是表示本发明的实施方式的吊挂机器人的内部结构的局部剖视图。
图3是表示本发明的实施方式的第二固定部的结构的主视图。
图4是与图3所示的A-A线对应的向视剖视图。
图5是表示在本发明的实施方式的吊挂机器人安装了外部设备的样子的示意图。
图6是表示本发明的另一实施方式的吊挂机器人的整体结构图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明所涉及的吊挂机器人的一实施方式进行说明。
图1是表示本发明的实施方式的吊挂机器人1的整体结构图。
如图1所示，本实施方式的吊挂机器人1是从顶面2悬吊设置的水平多关节机器人。该吊挂机器人1具备基台10(第一部件)、以及具有以基台10为中心的至少360°的可动范围的多关节臂20。本实施方式的多关节臂20例如能够使第一臂部21转动±225°，另外，能够使第二臂部22转动±225°。
基台10具有安装部11。安装部11是安装于基台10的下部的板状部件。安装部11安装于顶面2。顶面2例如由位于工作台的上方的安装用构造体的一对梁部件等形成。安装部11配置为架设在一对梁部件之间，并被螺钉部件等安装。在该基台10设置有驱动多关节臂20的第一马达M1。
多关节臂20具有第一臂部21以及第二臂部22。第一臂部21经由第一关节部23能够转动地设置于基台10。第一关节部23包含将第一臂部21支承为能够以轴心C1为中心转动的轴承部、以及对第一马达M1的旋转进行减速的减速部。第一臂部21经由通过带而与第一马达M1连接的减速器构驱动，从而能够以轴心C1为中心在水平面内转动。在该第一臂部21设置有驱动第二臂部22的第二马达M2。
第二臂部22经由第二关节部24能够转动地设置于基台10。第二关节部24包含将第二臂部22支承为能够以轴心C2为中心转动的轴承部(后述)、以及对第二马达M2的旋转进行减速的减速部(后述)。第二臂部22经由通过带而与第二马达M2的减速器构驱动，从而能够以轴心C2为中心在水平面内转动。在该第二臂部22设置有工作轴25(可动轴部)、和驱动工作轴25的第三马达M3以及第四马达M4。
工作轴25是用于在工作台上进行规定的工作的轴，在其下端部25a能够安装手部装置、焊接装置等末端执行器。工作轴25是中空圆柱状的轴体，在其周面形成有花键槽与滚珠丝杠槽。在工作轴25的花键槽中卡合有花键螺母26。另外，在工作轴25的滚珠丝杠槽卡合有滚珠丝杠螺母27。
若使通过带而与第三马达M3连接的花键螺母26旋转，则能够将转矩传递至工作轴25，从而能够使工作轴25以其轴心为中心旋转(能够自转)。另外，若使通过带而与第四马达M4连接的滚珠丝杠螺母27旋转，则花键螺母26被止转，从而工作轴25能够相对于第二臂部22沿重力方向(规定方向)可动(直线移动)。
在该多关节臂20中，第一臂部21的臂长与第二臂部22的臂长相等。此外，第一臂部21的臂长是第一关节部23的轴心C1与第二关节部24的轴心C2之间的距离。另外，第二臂部22的臂长是第二关节部24的轴心C2与工作轴25的中心之间的距离。该第一臂部21与第二臂部22构成为转动面上下错开，从而能够不相互干涉地交错。
在本实施方式的多关节臂20的内部插通有配线部30(配线、中继电缆)。配线部30是将多个配线捆扎成束而得的电缆线束，在该电缆线束包含有通信电缆(例如M/C电缆、LAN电缆、光缆等)。本实施方式的配线部30插通于第一臂部21的内部以及第二臂部22的内部，在第二臂部22分离为电缆30a、30b，电缆30a连接于连接器部31(31a)，电缆30b连接于连接器部31(31b)。
图2是表示本发明的实施方式的吊挂机器人1的内部结构的局部剖视图。
如图2所示，第一臂部21具有能够供配线部30插通的中空构造的框体21a。另外，第二臂部22具有能够供配线部30插通的中空构造的框体22a。配线部30构成为从第一臂部21的框体21a内部穿过第二关节部24导入第二臂部22的框体22a内部。
第二关节部24具有：通过带32连接于第二马达M2的中空圆筒状的轴部33；将轴部33支承为能够旋转的轴承部34；以及通过滚珠、滚子等滚动体对轴部33的旋转进行减速并传动至第二臂部22的减速部35。如上，第二关节部24由中空减速器构成，并在中央形成有贯通孔36。在该贯通孔36配置有将配线部30导入第二臂部22的中空配管40(配管部)。
中空配管40的一端部40A固定于第一臂部21，其另一端部40B穿过第二关节部24插入第二臂部22。中空配管40是中空圆筒状的配管，其一端部40A构成为凸缘状，并经由多个支柱37悬吊设置于第一臂部21的框体21a的内侧。中空配管40设置为与贯通孔36不接触。即、中空配管40的另一端部40B形成为比贯通孔36的直径小，并插入第二臂部22的框体22a的内部。
在插入第二臂部22的中空配管40的另一端部40B，设置有固定配线部30的第一固定部41。第一固定部41将配线部30固定于中空配管40的另一端部40B。本实施方式的第一固定部41由能够压入配线部30与中空配管40之间的硅等管状的树脂部件形成。该第一固定部41构成为在比从第一臂部21悬吊设置的第二臂部22的重力方向的中央(在图2中用K表示)更靠上侧的位置，固定配线部30。
在比第二臂部22的重力方向的中央K更靠下侧的位置，设置有配线部30的第二固定部42。第二固定部42将配线部30固定于第二臂部22。在第二臂部22形成有在能够从外部面对该第二固定部42的朝向开口的工作窗50(开口部)。在工作窗50通过未图示的螺钉部件以能够卸下的方式安装有盖部件51。
图3是表示本发明的实施方式的第二固定部42的结构的主视图。图4是与图3所示的A-A线对应的向视剖视图。
如图3以及图4所示，第二固定部42由安装于第二臂部22的框体22a的内侧的板部43以及设置于板部43的捆扎部44形成。板部43是弯曲加工成阶梯状的金属板，并具有以与第二臂部22接触的方式安装于第二臂部22的安装部43a、以及与第二臂部22不接触地支承捆扎部44的支承部43b。在支承部43b形成有一对孔部43b1。
捆扎部44具有穿过一对孔部43b1的弹性部件44a、以及穿过一对孔部43b1并将配线部30捆扎于板部43的捆扎部件44b。弹性部件44a由能够供捆扎部件44b插入的硅等管状的树脂部件形成。捆扎部件44b具有带状的带部44b1、以及设置于带部44b1的一端部并卡定带部44b1的另一端部的锁定部44b2。如图4所示，该捆扎部件44b构成为插通于弹性部件44a，并经由弹性部件44a对配线部30进行捆扎。
如图2所示，固定于该第二固定部42的配线部30与连接器部31连接。连接器部31具有凹形以及凸形至少任一方的连接部。本实施方式的连接器部31构成为使凹形的连接部向第二臂部22的外部露出，并能够与安装于多关节臂20的外部设备连接。连接器部31a从第二臂部22的底面22A(与轴心C2对应的位置)向外部露出，其中，该第二臂部22从第一臂部21沿重力方向悬吊设置。另外，连接器部31b从第二臂部22的侧面22B(与盖部件51对应的位置)向外部露出，其中，该第二臂部22从第一臂部21沿重力方向悬吊设置。
图5是表示在本发明的实施方式的吊挂机器人1安装了外部设备D1、D2的样子的示意图。
如图5所示，外部设备D1、D2安装于第二臂部22的外表面。外部设备D1例如是对工作轴25进行摄像的照相机(摄像部)。该外部设备D1具有供连接器部d1连接的电缆d2，并与连接器部31b连接。外部设备D2例如是对相对于工作台上的构造物的距离进行测量的距离测量单元。该外部设备D2具有供连接器部d3连接的电缆d4，并与连接器部31a连接。
如以上说明的那样，在本实施方式中，采用如下结构，即具备：基台10；经由第一关节部23能够转动地设置于基台10的第一臂部21；以及经由第二关节部24能够转动地设置于第一臂部21的第二臂部22，并具有：插通于第一臂部21的内部以及第二臂部22的内部的配线部30；以及与配线部30连接的连接器部31。
通过采用上述的结构，在本实施方式中，如图5所示，将配线部30插通于第一臂部21的内部以及第二臂部22的内部，并将接器部31与该配线部30连接，而能够与设置于多关节臂20的外部设备D1、D2连接。根据该结构，因为配线部30穿过多关节臂20的内部而被配线，所以即使多关节臂20可动，配线部30也不会缠绕。
另外，在本实施方式中，采用如下结构，即连接器部31a设置于第二臂部22的重力方向下侧的底面22A。
通过采用上述的结构，在本实施方式中，如图5所示，使连接器部31从靠近进行工作的工作轴25(作用点)的第二臂部22向外部露出，而能够与设置于工作轴25的附近的外部设备D2以短距离连接。另外，第二臂部22的底面22A设置于比其侧面22B更靠工作轴25的附近的位置，从而第二臂部22的底面22A能够与外部设备D2以更短距离连接。
另外，在本实施方式中，采用如下结构，即连接器部31b设置于第二臂部22的侧面22B。
通过采用上述的结构，在本实施方式中，使连接器部31从靠近进行工作的工作轴25的第二臂部22向外部露出，从而能够与设置于工作轴25的附近的外部设备D1以短距离连接。另外，第二臂部22的侧面22B能够在比其底面22A更靠上方的位置与设置于工作轴25的附近的外部设备D1连接，因此能够抑制因电缆d2的松弛而产生的下垂。
另外，在本实施方式中，采用如下结构，即连接器部31设置有多个。
通过采用上述的结构，在本实施方式中，在多关节臂20设置多个外部设备D1、D2，能够将经由连接器部31与这些外部设备连接的配线部30不缠绕地进行配线。因此，能够对吊挂机器人1追加多个功能。
如上，在本实施方式中，虽将配线部30穿过多关节臂20的内部来防止缠绕，但若在配线部30包含有多个电缆30a、30b、通信电缆那样的直径较大的配线，则配线部30在中空配管40的占有率变高，从而容易在相互转动的第一臂部21与第二臂部22之间的第二关节部24的狭窄的通过空间产生摩擦，由此对配线部30施加较大的负荷。
因此，在本实施方式中，如图2所示，采用如下结构，即具有：基台10；经由第一关节部23能够转动地设置于基台10的第一臂部21；经由第二关节部24能够转动地设置于第一臂部21的第二臂部22；一端部40A固定于第一臂部21且另一端部40B插入第二臂部22的中空配管40；将插通于中空配管40的配线部30固定于中空配管40的另一端部40B的第一固定部41；以及将配线部30固定于第二臂部22的第二固定部42。
通过采用上述的结构，在本实施方式中，以穿过相互转动的第一臂部21与第二臂部22之间的第二关节部24的方式配设中空配管40，并将配线部30穿过该中空配管40的内部。此处，将穿过中空配管40的配线部30固定于中空配管40的另一端部40B与第二臂部22。因为中空配管40的另一端部40B插入第二臂部22，所以能够在比中空配管40宽的第二臂部22的内部产生配线部30的扭转(在图2中利用附图标记T表示)，从而能够防止配线部30与中空配管40摩擦。
另外，在本实施方式中，采用如下结构，即第一固定部41在重力方向上的比第二臂部22的中央K更靠上侧的位置固定配线部30，第二固定部42在重力方向上的比第二臂部22的中央K更靠下侧的位置固定配线部30。
通过采用上述的结构，在本实施方式中，能够在第二臂部22的内部使第一固定部41与第二固定部42的间隔增长，而能够减少配线部30的扭转。
另外，在本实施方式中，采用如下结构，即第二臂部22在第二固定部42附近具有工作窗50。
通过采用上述的结构，在本实施方式中，能够经由设置于第二臂部22的工作窗50直接访问第二固定部42，因此能够容易地进行维护工作等。
另外，在本实施方式中，采用如下结构，即配线部30包含通信电缆。
通过采用上述的结构，在本实施方式中，即便使在中空配管40的占有率提高的直径较大的通信电缆穿过，也不会在狭窄的空间的中空配管40产生配线部30的扭转，而是在宽阔的空间的第二臂部22的内部产生配线部30的扭转，从而能够防止导致配线部30摩擦。
如上，根据上述的本实施方式的吊挂机器人1，能够减少对配线部30施加的负荷。
以上，虽边参照附图边对本发明的优选的实施方式进行了说明，但本发明不限定于上述实施方式。在上述的实施方式中表示的各构成部件的各形状、组合等是一个例子，能够在不脱离本发明的主旨的范围内根据设计要求等进行各种变更。
例如，本发明也能够采用图6所示的结构。
图6是表示本发明的另一实施方式的吊挂机器人1的整体结构图。
在该图的说明中，对与上述的实施方式相同或者同等的结构部分标注相同的附图标记，并简化或者省略其说明。
在图6所示的另一实施方式中，采用如下结构，即在具有设置于第二臂部22并相对于第二臂部22沿重力方向可动的中空的工作轴25的吊挂机器人1中，配线部30插通于工作轴25的内部。
通过采用上述的结构，能够将配线部30插通于中空的工作轴25的内部，并在该工作轴25的下端部25a与连接器部31c连接，从而配线部30能够与在安装于工作轴25的手部等设置的传感器(例如负载传感器等)连接。
另外，例如，在上述实施方式中，虽对将连接器部31设置于第二臂部22的结构进行了说明，但例如也可以采用将连接器部31设置于基台10的结构。另外，也可以构成为配线部30是LAN电缆，其一端部与设置于多关节臂20(第二臂部22)的内部并对吊挂机器人1的驱动系统进行控制的控制单元连接，其另一端部与设置于基台10的连接器部31连接。另外，也可以构成为经由设置于上述的基台10的连接器部31而与以太网等连接，而对吊挂机器人1的驱动进行控制。
另外，例如，在上述实施方式中，虽对吊挂机器人1是被吊挂的水平多关节型机器人(SCARA机器人)的结构进行了说明，但本发明不限定于该结构，吊挂机器人1也可以是被吊挂的垂直多关节型机器人。
另外，例如，在上述实施方式中，虽对第一部件是如基台10那样被固定的部件进行了说明，但第一部件也可以是如臂那样可动的部件。如上，本发明也能够应用于臂为三条以上的结构。
符号说明
1…吊挂机器人；10…基台(第一部件)；20…多关节臂；21…第一臂部；22…第二臂部；22A…底面；22B…侧面；23…第一关节部；24…第二关节部；25…工作轴(可动轴部)；30…配线部(中继电缆、通信电缆)；31(31a、31b、31c)…连接器部；40…中空配管(配管部)；40A…一端部；40B…另一端部；41…第一固定部；42…第二固定部；50…工作窗。

Claims (2)

1.一种吊挂机器人，其具备第一部件、多关节臂以及中继电缆，
所述多关节臂具备：
经由第一关节部能够转动地设置于所述第一部件的第一臂部；以及
经由第二关节部能够转动地设置于所述第一臂部的第二臂部，
所述中继电缆插通于所述第一臂部的内部以及所述第二臂部的内部，
所述吊挂机器人的特征在于，
所述吊挂机器人还包括与所述中继电缆连接的多个连接器部，
所述多个连接器部中的第一连接器部设置于所述第二臂部的侧面，
所述多个连接器部中的第二连接器部设置于所述第二臂部的重力方向下侧的面，
所述第一连接器部被配置成与设置于所述多关节臂的第一外部设备连接，所述第二连接器部被配置成与设置于所述多关节臂的第二外部设备连接。
2.根据权利要求1所述的吊挂机器人，其特征在于，
所述第一外部设备和所述第二外部设备中的至少一个是摄像部，所述摄像部经由所述第一连接器部或者所述第二连接器部连接于所述中继电缆。
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