CN105313104A

CN105313104A - 机器人

Info

Publication number: CN105313104A
Application number: CN201510456807.0A
Authority: CN
Inventors: 富永龙一郎; 一番濑敦; 田中谦太郎
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2014-08-01
Filing date: 2015-07-29
Publication date: 2016-02-10
Anticipated expiration: 2035-07-29
Also published as: CN105313104B; JP2016034680A; US20160031093A1; JP6229617B2; EP2979824A2

Abstract

实施方式涉及的机器人具备下部臂、上部臂、致动器、以及制动器。上部臂被下部臂支承，并具备具有通孔的底部及避开通孔而从底部延伸的臂部。致动器具有输出轴及与输出轴连结的转子。制动器安装在致动器的与输出轴突出的一侧相反一侧的端面上，并作用于转子的一部分而对致动器进行制动。致动器以使与通孔对应的区域沿着臂部的延伸方向平行移动而得到的虚拟空间和制动器不重叠的姿态、配置在臂部的虚拟空间侧。

Description

机器人

技术领域

本发明涉及机器人。

背景技术

以往，多关节机器人经由带等向可动部传递内置于臂的电机等致动器的转矩。通常，致动器具有制动器，其用于在伺服断开、电源断开时保持臂的姿态、及进行机器人的紧急停止(例如，参照日本特开2011-024406号公报)。

在具有这种制动器的致动器中，在一个共用的轴上串联地同轴配置有致动器主体、制动器、以及对致动器的旋转进行检测的编码器。

发明内容

本发明要解决的问题

然而，在如上所述的以往的结构中，由于同轴配置致动器主体、制动器以及编码器，因此致动器在整体上在轴方向上变长。因此，例如，如果将致动器的轴配置在与臂的延伸方向正交的方向上，则存在以下问题：致动器从臂突出、且难以确保用于穿过线缆、配管所需的空间。

实施方式的一个方案是鉴于上述问题而完成的，其目的是提供能够在臂周围确保空间的机器人。

实施方式的一个方案涉及的机器人具备下部臂、上部臂、致动器、以及制动器。上部臂被下部臂支承，并具备具有通孔的底部及避开通孔而从底部延伸的臂部。致动器具有输出轴及与输出轴连结的转子。制动器安装在致动器的与输出轴突出的一侧相反一侧的端面上，并作用于转子的一部分而对致动器进行制动。致动器以使与通孔对应的区域沿着臂部的延伸方向平行移动而得到的虚拟空间和制动器不重叠的姿态、配置在臂部的虚拟空间侧。

根据实施方式的一个方案，能够在臂周围确保空间。

附图说明

图1是表示实施方式涉及的机器人的概要的说明图。

图2是机器人的整体立体图。

图3A是第一实施方式涉及的机器人的示意俯视剖视图。

图3B是图3A中的IIIB-IIIB线向视放大剖视图。

图4A是致动器及制动器的示意立体图。

图4B是致动器及制动器的示意俯视剖视图。

图5A是第二实施方式涉及的机器人的示意俯视剖视图。

图5B是图5A中的VB-VB线向视放大剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本申请公开的机器人的实施方式进行详细说明。此外，本发明不限于以下所示的实施方式。

首先，参照图1对实施方式涉及的机器人的概要进行说明。图1是表示实施方式涉及的机器人的概要的说明图。在图1中，在图中的圆形注释框里表示的部分是A线向视图。

如图1所示，实施方式涉及的机器人10具备下部臂13(参照图2)、上部臂14、致动器36、以及制动器50。下部臂13支承上部臂14。

上部臂14具备底部141和臂部140。底部141具有通孔142。臂部140避开通孔142而从底部141延伸。

上部臂14在基端侧被下部臂13(参照图2)支承。致动器36具有输出轴361和转子362。输出轴361与转子362连结，并通过转子362的旋转而绕轴进行旋转。致动器36形成为扁平形状。

制动器50安装在致动器36的与输出轴361突出的一侧相反一侧的端面上。制动器50作用于转子362的一部分而对致动器36进行制动。

如图1所示，致动器36以虚拟空间VS(通过将与底部141的通孔142对应的区域沿着臂部140的延伸方向平行移动而得到的空间)和制动器50不重叠的姿态，配置在臂部140的虚拟空间VS侧。

因而，根据实施方式涉及的机器人10，由于制动器50不会遮挡虚拟空间VS，因此能够使线缆、配管(以下，统称为“线缆类”)穿过虚拟空间VS。即，能够在臂(在图1的例子中是上部臂14)周围确保用于穿过线缆类的空间。

如上所述，在现有的结构中，由于致动器从臂突出，因此难以在臂周围确保空间。因此，将线缆类配置在臂的外侧，例如产生了线缆类干涉设备、需要保护线缆类、线缆类导致机器人的可动范围受到限制这样的问题。在现有的结构中想在臂周围确保空间的情况下，需要对臂进行大型化。

根据实施方式涉及的机器人10，由于能够在臂周围确保空间，因此能消除上述问题，即，能消除对设备的干涉、线缆类的保护、限制机器人的可动范围等问题。

另外，根据实施方式涉及的机器人10，由于线缆类不会露出在臂的外侧，因此显得美观。即，成为外观美观的机器人。而且，能够降低装配线缆的工时。

此外，在实施方式涉及的机器人10中，上部臂14具备一对臂部140、140。臂部140、140配置成致动器35、36相互对置。另外，制动器50交错配置。关于这种结构，使用图3A及图3B在后面进行叙述。

另外，实施方式涉及的机器人10具备：设置在臂部140的前端侧的减速器40A、40B；以及向减速器40A、40B传递由致动器35、36的输出轴361产生的旋转动力的带43。关于这种结构，也是使用图3A及图3B在后面进行叙述。

另外，也可以将制动器50构成为，分成制动盘部51、电枢52b以及磁场铁心部53，并只使其中的磁场铁心部53不与虚拟空间VS重叠。

其次，参照图2对机器人10的整体结构进行说明。图2是机器人10的整体立体图。机器人10是所谓的多关节机器人。此外，在图2中，作为例子对电弧焊机器人(机器人10)进行说明。

如图2所示，机器人10具有回转基座12，该回转基座12在设置于地面等的基台11上绕垂直轴(S轴)回转自如地进行安装。下部臂13能够绕水平轴(L轴)进行旋转地被支承在回转基座12上。

上部臂14能够绕水平轴(U轴)进行旋转地被支承在下部臂13的上端。上部臂14在前端具备一对臂部140、140、摆动体21、以及旋转体22。一对臂部140、140绕上部臂14的长度方向的中心轴(R轴)旋转自如地进行安装。摆动体21在臂部140、140的前端能够绕与R轴正交的轴(B轴)进行旋转地被支承并进行摆动。旋转体22在摆动体21的前端绕旋转轴(T轴)进行旋转。

在旋转体22上安装有焊炬23。另外，在上部臂14的后端固定有送丝装置15。从焊丝盘(未图示)向送丝装置15供给焊丝。送丝装置15通过导管线缆(线缆类)16向焊炬23提供焊丝。

导管线缆16在上部臂14的侧面相对于R轴平行地延伸，并从设置在上部臂14的侧面的开口17被引入到上部臂14的内部。导管线缆16例如穿过利用树脂来包覆螺旋弹簧的保护管之中而被保护。

如图2所示，臂部140、140具有两叉形状。如上所述，从开口17进入到上部臂14中的导管线缆16从设置在臂部140的底部141的通孔142穿过虚拟空间VS(参照图1)，并通往摆动体21。

在下部臂13及上部臂14的各关节部上搭载有致动器31～36(关于致动器35及致动器36，参照图3A)。在各致动器31～36上连结有编码器及减速器。根据所述机器人10，各轴(S轴、L轴、U轴、R轴、B轴、T轴)基于来自控制装置(未图示)的动作指示被驱动控制，从而能够进行多种多轴动作。

(第一实施方式)

以下，参照图3A～图4B对第一实施方式涉及的机器人10进行说明。图3A是第一实施方式涉及的机器人10的示意俯视剖视图。图3B是图3A中的IIIB-IIIB线向视放大剖视图。

如图3A所示，上部臂14在基端侧被下部臂13支承。上部臂14具备底部141和一对臂部140、140。在底部141的大致中央形成有通孔142。虽然未图示，但在通孔142中，如上所述的导管线缆16(参照图2)这样的线缆类经过通孔142而穿插到臂部140、140。

一对臂部140、140避开通孔142而从底部141大致平行地延伸。各臂部140、140具备分别隔开间隔而对置的表面143a及背面143b。表面143a及背面143b形成为从基端侧大致平行。表面143a和背面143b之间的间隔在前端侧渐渐变窄。

在一对臂部140、140之中，在一方的臂部140的基端侧的表面143a及背面143b之间，配置有致动器35。在另一方的臂部140的基端侧的表面143a及背面143b之间，与致动器35对置地配置有致动器36。如上所述，致动器35、36分别设置在上部臂14的关节部。使用图4A及图4B在后面对致动器35、36进行详细叙述。

在一对臂部140、140之中，在一方的臂部140的前端侧配置有减速器40A。减速器40A具备输入轴41和输出轴42。输入轴41具备带轮41a。经由致动器35的带轮35a和带43向输入轴41传递旋转动力。输出轴42与机器人10的B轴同轴地配置，并使摆动体21(参照图2)绕B轴进行旋转。

在另一方的臂部140的前端侧配置有减速器40B。与上述的减速器40A同样地，减速器40B具备输入轴41和输出轴42。输入轴41具备带轮41a。经由致动器36的带轮36a和带43向输入轴41传递旋转动力。输出轴42与机器人10的T轴同轴地配置，并使旋转体22(参照图2)绕T轴进行旋转。

在上部臂14中，与底部141的通孔142对应的区域向臂部140的延伸方向平行移动而得到的虚拟空间VS位于一对臂部140、140之间。

在一对臂部140、140之间，例如，也可以设置对虚拟空间VS的内外进行物理性划分的导管18，并通过该导管18来形成虚拟空间VS。

如图3B所示，在配置于一对臂部140、140的致动器35、36的端面上，从端面突出地分别安装有后述的制动器50、50。制动器50、50以不与从通孔142延伸的虚拟空间VS重叠的方式交错配置。即，安装在致动器36的制动器50和安装在致动器35的制动器50配置成隔着虚拟空间VS。

如此，通过使设置在一对臂部140、140的致动器35、36对置配置，从而致动器35、36配置成不与虚拟空间VS重叠。另外，通过将制动器50、50交错配置，能够以避开虚拟空间VS的方式配置制动器50、50。

在此，对致动器36(或者致动器35)及制动器50进行说明。图4A是致动器36及制动器50的示意立体图。图4B是致动器36及制动器50的示意俯视剖视图。此外，在下面，在两个致动器35、36之中，作为例子对驱动摆动体21(参照图2)的致动器36进行说明。

如图4A所示，从外观看致动器36形成为扁平形状(例如，沿着输出轴的方向上的尺寸小于与输出轴大致垂直的方向上的尺寸的形状)。致动器36具备外壳360，该外壳360具有相互对置的端面。一方的端面具有输出轴361(参照图4B等)。在另一方的端面上安装有制动器50。制动器50安装在与输出轴361平行、且不同于输出轴361的其他轴的位置(从输出轴361错开的位置)上。如图3B所示，输出轴361的中心轴线也可以穿过虚拟空间VS。

如图4B所示，致动器36具备外壳360、输出轴361、转子362、以及电机电磁部365。在下面，作为致动器36，举例说明伺服电机。

输出轴361设置成向致动器36的一方的端面突出。输出轴361通过转子362的旋转而绕旋转轴进行旋转。如上所述，在输出轴361上连结有带轮36a。在带轮36a和减速器40B的带轮41a之间绕挂有带43(参照图3A)。输出轴361经由带轮36a、41a之间的带43向减速器40B传递旋转动力。

转子362配置在外壳360的中空部363。转子362与输出轴361大致一体地进行设置。由此，输出轴361绕旋转轴进行旋转。在转子362的外周面上及内周面上例如配置有球轴承364。转子362通过球轴承364顺畅地旋转。

在外壳360的中空部363中的转子362的外周，配置有电机电磁部365。电机电磁部365具备线圈365a和磁铁365b。线圈365a及磁铁365b将一方作为可动部件，并将另一方作为定子，其可动部件侧进行旋转。由此，转子362进行旋转。

在致动器36的端面之中，在与输出轴361突出的一侧相反一侧的端面上安装有制动器50。

如图4B所示，制动器50具备制动盘部51、制动摩擦片52a、电枢52b、套环52c、弹簧52d以及磁场铁心部53。制动盘部51具备制动盘51a。制动盘51a安装在转子362的端部，与转子362的旋转联动地进行旋转。

制动摩擦片52a设置在电枢52b的与制动盘51a对置的面上。电枢52b的下部圆柱部嵌入到圆筒状的套环52c内。电枢52b被套环52c导向而能够沿着轴向滑动。

套环52c固定在磁场铁心部53。作为施力部件的弹簧52d对电枢52b进行向制动盘51a侧的施力。

磁场铁心部53具备圆筒状的外壳53a和配置在外壳53a内的圆筒状的线圈53b。在线圈53b的内侧隔着外壳53a的内周面配置有弹簧52d。

在这种制动器50中，在通电的状态下，通过磁场铁心部53的线圈53b的吸引力，电枢52b向远离制动盘51a的方向被吸引。在制动器50中，如果解除通电，则到此为此抵抗了线圈53b的吸引力的弹簧52d经由电枢52b向制动盘51a侧推压制动摩擦片52a。

如此，制动器50使制动盘51a停止旋转。而且，制动器50通过停止制动盘51a的旋转，从而停止转子362的旋转。即，制动器50对转子362进行制动。

由此，制动器50能够在致动器(伺服电机)的伺服断开、电源断开时保持臂的姿态。另外，能够将制动器50用作机器人10的紧急用制动器。

如上所述，根据第一实施方式涉及的机器人10，由于制动器50不干涉虚拟空间VS，因此能够使线缆类穿过虚拟空间VS。即，能够在臂周围确保用于穿过线缆类的空间。

另外，根据第一实施方式涉及的机器人10，由于能够在臂周围确保空间，因此能够防止与其他设备之间的干涉。另外，不需要保护线缆类。而且，缓和了机器人10的可动范围的限制。

另外，根据第一实施方式涉及的机器人10，由于线缆类不向臂部140、140的外侧露出，因此显得美观。即，机器人10成为外观美观的机器人。而且，能够降低装配线缆的工时。

(第二实施方式)

下面，参照图5A及图5B对第二实施方式涉及的机器人100进行说明。图5A是第二实施方式涉及的机器人100的示意俯视剖视图。图5B是图5A中的VB-VB线向视放大剖视图。

在以下说明的第二实施方式中，在与上述的第一实施方式相同或者同等的部位标注相同的附图标记，并省略其说明。

如图5A及图5B所示，上部臂14只具备一个臂部140，在这一点上，第二实施方式涉及的机器人100的结构与上述的第一实施方式涉及的机器人10的结构不同。

如图5A所示，第二实施方式涉及的机器人100是所谓的单臂式机器人。通过将机器人100设置成这种单臂式，能够实现轻量化。

与上述的第一实施方式同样地，根据第二实施方式涉及的机器人100，制动器50不会干涉虚拟空间VS，并能够使线缆类穿过虚拟空间VS。即，能够在臂周围确保用于穿过线缆类的空间。

另外，与第一实施方式同样地，由于能够在臂周围确保空间，因此能够防止与其他设备的干涉，并且不需要保护线缆类，并取得了缓和机器人100的可动范围的限制这样的效果。而且，由于没有露出线缆类，因此机器人100显得美观。另外，能够降低装配线缆的工时。

此外，在上述的第一及第二实施方式中，设置成如下结构，将减速器40A、40B设置在远离致动器35、36的位置，并通过带43传递旋转动力，但减速器40A、40B的配置也可以不限于这种配置。

对于本领域技术人员能够容易地导出进一步的效果和变形例。因而，本发明的更广泛的方式不限于以上所述并记述的特定的详细内容以及代表性的实施方式。因此，在不脱离所附的权利要求书及其等同物所定义的总的发明概念的精神或范围，能够进行各种各样的改变。

Claims

1.一种机器人，其特征在于，具备：

下部臂；

上部臂，其被所述下部臂支承，并具备具有通孔的底部及避开所述通孔而从所述底部延伸的臂部；

致动器，其具有输出轴及与所述输出轴连结的转子；以及

制动器，其安装在所述致动器的与所述输出轴突出的一侧相反一侧的端面上，并作用于所述转子的一部分而对所述致动器进行制动，

所述致动器以使虚拟空间和所述制动器不重叠的姿态、配置在所述臂部的所述虚拟空间侧，所述虚拟空间为所述通孔对应的区域沿着所述臂部的延伸方向平行移动而得到的空间。

2.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，

所述上部臂具备一对所述臂部，

配置在所述一对所述臂部的各自的所述虚拟空间侧的所述致动器，配置成相互对置。

3.根据权利要求2所述的机器人，其特征在于，

相互对置的所述致动器配置成所述制动器交错。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的机器人，其特征在于，

所述机器人具备：

减速器，其设置在所述臂部的前端侧；以及

带，其向所述减速器传递由所述致动器的所述输出轴产生的旋转动力。

5.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，

所述机器人还具备对所述虚拟空间的内外进行物理性划分的导管。

6.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，

所述输出轴的中心轴线穿过所述虚拟空间。

7.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，

所述上部臂只具备一个所述臂部。