CN105835033A

CN105835033A - 机器人

Info

Publication number: CN105835033A
Application number: CN201610059865.4A
Authority: CN
Inventors: 末吉智; 伊沢多闻; 齋藤洋; 真田孝史; 埴谷和宏
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2015-01-29
Filing date: 2016-01-28
Publication date: 2016-08-10
Also published as: US20160221185A1; EP3050681A1; JP2016140918A

Abstract

本发明提供一种机器人，能够在抑制装置大型化的同时扩大动作范围。机器人具有：基座；旋转部，以可旋转方式安装在基座上，围绕与安装有基座的安装面大致垂直的第1轴旋转；手臂，以可摆动方式安装在旋转部上，围绕与安装面水平的第2轴摆动；第1马达，收纳在旋转部内，使旋转部相对于基座围绕第1轴做动作；及第2马达，使手臂相对于旋转部围绕第2轴做动作。第1马达具有其输出轴方向上的尺寸比在与该输出轴大致垂直方向上的尺寸小的形状的本体部；及从本体部的一个面上沿着输出轴的方向突出，并且配置在偏离输出轴的位置上的突出部。

Description

机器人

技术领域

本发明涉及一种机器人。

背景技术

专利文献1公开了一种工业机器人，其具有基座和相对于基座围绕S轴旋转的旋转底座、相对于旋转底座围绕L轴摆动的下臂、以及相对于下臂围绕U轴摆动的上臂。旋转底座由与S轴同轴配置的马达驱动，下臂由与L轴同轴配置的马达驱动，上臂由与U轴同轴配置的马达驱动。

专利文献1：日本国特开2003-200376号公报

发明内容

为了使机器人能在大范围内进行作业，需要扩大动作范围。上述机器人要想扩大动作范围，加大以可摆动方式安装在旋转底座上的下臂的摆动角度是有效的办法。然而，下臂摆动角度的设定，由于要避免旋转底座和下臂的接触而受到限制。于是，要扩大下臂的摆动角度，就得避免旋转底座与下臂的接触，为此需要将L轴的位置设在相对于旋转底座更高的地方，或者将旋转底座驱动马达的输出轴与S轴偏离配置以降低旋转底座的高度。然而，无论哪种结构都会带来装置大型化的问题。

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够在抑制装置大型化的同时扩大动作范围的机器人。

本发明一个方面所涉及的机器人具有：基座；以可旋转方式安装在基座上，围绕与安装有基座的安装面大致垂直的第1轴旋转的旋转部；以可摆动方式安装在旋转部上，围绕与安装面水平的第2轴摆动的手臂；收纳在旋转部内，使旋转部相对于基座围绕第1轴做动作的第1马达；及使手臂相对于旋转部围绕第2轴做动作的第2马达。第1马达具有其输出轴方向上的尺寸比在与该输出轴大致垂直方向上的尺寸小的形状的本体部，及从本体部的一个面上沿着输出轴的方向突出，并且配置在偏离输出轴的位置上的突出部。

通过本发明，可以在实现小型化的同时扩大动作范围。

附图说明

图1是表示一个实施方式所涉及机器人的立体图。

图2是图1所示机器人的侧视图。

图3是图1所示机器人的后视图。

图4是表示马达外观的立体图。

图5是马达断面结构示意图。

图6是基座及旋转部的内部结构示意图。

图7是马达配置示意图。

符号说明

1-机器人；3-基座；5-旋转部；7-第1臂；15-减速器；20-马达(第1马达、第2马达)；30-机壳(本体部)；30a-第1面(另外一个面)；30b-第2面(一个面)；70-制动器(突出部)；Ax-输出轴；Ax1-第1轴；Ax2-第2轴；LS-基准线。

具体实施方式

以下，参照附图对适合本发明的实施方式进行详细说明。另外，对于附图说明中的同一要素或者等效要素标注相同符号，省略重复说明。

机器人结构

图1是表示一个实施方式所涉及机器人的立体图。图2是图1所示机器人的侧视图。图3是图1所示机器人的后视图。各图所示机器人1是对未图示的工件进行作业的工业机器人。

如图1至图3所示，机器人1具有基座3、旋转部5、第1臂7、第2臂9和末端基部11。从机器人1的基端到顶端以基座3、旋转部5、第1臂7、第2臂9、末端基部11的顺序进行连接。

基座3固定在安装面上，支撑着机器人1的整体。

旋转部5设置在基座3上。旋转部5能以沿铅垂方向延伸的第1轴Ax1为旋转轴，相对于基座3围绕第1轴Ax1旋转。收纳在该旋转部5中的第1马达作为动力源驱动旋转部5围绕第1轴Ax1旋转。第1轴Ax1有时也称为S轴。

第1臂7能够以贯通旋转部5及第1臂7的连接部分6(第1臂7中靠近旋转部5侧的端部)的第2轴Ax2为摆动轴，相对于旋转部5围绕第2轴Ax2摆动。旋转部5及第1臂7的连接部分6上搭载有第2马达。

第2马达作为动力源驱动第1臂7围绕与安装面水平的第2轴Ax2摆动。具体而言，如图6所示，第1臂7相对于与安装面大致垂直且通过第2轴Ax2的基准线LS，在第1方向D1(前方)上可摆动到第1摆动角度θ1。第1臂7相对于基准线LS，在与第1方向D1相反一侧的第2方向D2(后方)上可以摆动到比第1摆动角度θ1小的第2摆动角度θ2(θ1>θ2)。沿第2轴Ax2的方向观察，相对于基准线LS，第1轴Ax1位于第2方向D2侧。第2轴Ax2有时也称为L轴。

第2臂9具有位于第1臂7侧的基端部9a和位于末端基部11侧的顶端部9b。基端部9a能够以贯通第1臂7及第2臂9的连接部分10(第1臂7中靠近基端部9a侧的端部)的第3轴Ax3为摆动轴，相对于第1臂7围绕第3轴Ax3摆动。因此，第2臂9也可以作为整体围绕第3轴Ax3相对于第1臂7摆动。第1臂7及第2臂9的连接部分10上搭载有第3马达。第3马达作为动力源驱动第2臂9(基端部9a)围绕第3轴Ax3摆动。第3轴Ax3的延伸方向与第2轴Ax2平行。第3轴Ax3有时也称为U轴。

顶端部9b能够以贯通第2臂9中心的第4轴Ax4为旋转轴，围绕第4轴Ax4相对于基端部9a旋转。第4马达作为动力源驱动顶端部9b围绕第4轴Ax4旋转。第4轴Ax4有时也称为R轴。

末端基部11具有位于第2臂9侧的基端部11a和位于顶端侧的顶端部11b。基端部11a能够以贯通第2臂9(顶端部9b)及末端基部11(基端部11a)的连接部分的第5轴Ax5为摆动轴，围绕第5轴Ax5相对于顶端部9b摆动。第5马达作为动力源驱动基端部11a围绕第5轴Ax5摆动。第5轴Ax5有时也称为B轴。

顶端部11b以贯通末端基部11中心的第6轴Ax6为旋转轴，以可围绕第6轴Ax6相对于基端部11a旋转的形式安装。第6马达作为动力源驱动顶端部11b围绕第6轴Ax6旋转。第6轴Ax6有时也称为T轴。末端基部11上安装末端执行器。末端执行器为例如焊枪等。

马达结构

接下来，对上述机器人1所搭载的第1至第6马达进行详细说明。第1至第6马达具有相同的结构。以下，有时也会仅表述为马达。图4是表示马达外观的立体图。图5是马达断面结构示意图。如图4及图5所示，马达20具有机壳(本体部)30、转子40、定子50、编码器60和制动器(突出部)70。

机壳30用于固定转子40、定子50和编码器60等。机壳30外形例如呈圆形。机壳30具有和马达20输出轴Ax正交的第1面(另外一个面)30a和第2面(一个面)30b、以及沿着输出轴Ax延展的圆形的第3面30c。机壳30的形状为，沿马达20输出轴Ax方向上的尺寸比输出轴Ax的大致垂直方向上的尺寸要小。即，机壳30的第1面30a和第2面30b之间的尺寸L1，比相向的两个第3面30c之间相当于其直径的尺寸L2小(L1<L2)，呈扁平形状。在本实施方式中，尺寸L1设定在尺寸L2的1/2以下。

转子40具有回转体42和制动片44。回转体42是以输出轴Ax为中心被回转驱动的构件。通过固定在机壳30上的圆环状轴承46a、46b，回转体42可以旋转。轴承46a、46b沿输出轴Ax方向隔出规定的间距并列配置。转子40的外周面上沿周向配置有磁铁48。回转体42具有轴构件43。轴构件43从机壳30的第1面30a突出。

制动片44是由制动器70制动的构件。制动片44设在回转体42的周缘部。制动片44呈圆环状。制动片44与输出轴Ax同轴配置。制动片44的外缘位于回转体42外缘的更外侧。即，制动片44的外径比回转体42的外径大。制动片44由例如金属形成。

定子50是将转矩施加于转子40的构件。定子50具有芯52和线圈54。芯52例如呈圆环形状。芯52配置在与回转体42外周面相向的位置。线圈54设在芯52上。

编码器60是检测转子40旋转状态的旋转检测装置。编码器60例如为旋转编码器，可以检测转子40的转数、旋转角度及/或转速等马达20的驱动参数。编码器60的一部分，配置在回转体42的凹部42a内。

制动器70是对转子40的旋转进行制动的制动装置。制动器70沿着输出轴Ax从机壳30的第2面30b向外面突出。制动器70配置在输出轴Ax的偏心位置上。制动器70具有外壳72、摩擦材料74、保持构件76、加力构件78和线圈79。

外壳72收纳保持构件76、加力构件78以及线圈79。外壳72例如通过螺钉等方式固定在机壳30上。如图4所示，外壳72的外形例如呈圆柱状。外壳72的形状根据设计要求适当设定即可。

摩擦材料74通过与转子40的制动片44滑动接触(抵接)而对制动片44施加摩擦力。摩擦材料74设在保持构件76上。摩擦材料74的材料例如可以采用树脂基复合材料、半金属、烧结合金(铁类、铜类)等。

保持构件76保持摩擦材料74。保持构件76例如由金属形成。保持构件76呈大致T字形。保持构件76具有本体部76a和保持部76b。

本体部76a例如呈圆柱状。本体部76a沿输出轴Ax方向延展。保持部76b例如呈圆盘状。保持部76b设在本体部76a的一个端部(靠近制动片44位置的端部)。保持部76b的外径比本体部76a的外径大。保持部76b配置在转子40的制动片44的对面。即，摩擦材料74配置在制动片44的对面。

保持构件76以沿输出轴Ax方向可自如移动(滑动)的方式设置。具体而言，保持构件76以可自如移动的方式设置在保持部76b与线圈79抵接的第1位置(初始位置)和摩擦材料74与制动片44滑动接触的第2位置之间。

加力构件78给保持构件76施加力。加力构件78例如是螺旋弹簧。加力构件78配置在保持构件76的本体部76a的另一端部。加力构件78在保持构件76处于第1位置时，给保持构件76施加朝向转子40侧的力。

线圈79控制保持构件76的移动。线圈79围绕配置在保持构件76的本体部76a的周围。线圈79在有电流供给时，施加电磁力对抗加力构件78施加的力，吸引保持部76b，将保持构件76保持在第1位置。线圈79在没有电流供给时，解除对保持构件76的保持。

具有上述结构的制动器70，在停止对线圈79供给电流时，将解除线圈79对保持构件76的保持，加力构件78施加的力使保持构件76进入到转子40侧。即，使保持构件76处于第2位置。于是，制动器70使摩擦材料74与制动片44滑动接触，对制动片44施加摩擦力。以此使旋转状态的转子40减速或者静止，并阻止静止状态的转子40旋转。

制动器70在线圈79得到电流供给时，以线圈79吸引保持构件76使摩擦材料74与制动片44分开。即，使保持构件76处于第1位置。以此使转子40可以旋转。

马达配置

接下来对具有上述结构的马达20(第1马达)的配置进行说明。图6是基座及旋转部的内部结构示意图。图7是旋转部马达的配置示意图。

如图6所示，第1马达20被收纳在旋转部5内部并固定于旋转部5。具体而言，配置第1马达20时，使机壳30的第1面30a面对安装面。即，马达20以制动器70朝上的方式配置于旋转部5。第1马达20以其输出轴Ax与第1轴Ax1同轴的方式固定于旋转部5。这样，第1马达20将与旋转部5一起旋转。第1马达20的制动器70配置在机壳30中的第1轴Ax1与基准线LS之间的范围内。更具体地说，制动器70位于连接第1轴Ax1与基准线LS的直线上。

第1马达20连接减速器15。减速器15配置在基座3并固定在基座3上。减速器15的输入轴与第1马达20的输出轴Ax同轴。即，第1马达20的输出轴Ax及减速器15的输入轴与第1轴Ax1同轴。

如以上说明，本实施方式所涉及的机器人1的马达20中，机壳30所呈现的形状在输出轴Ax方向上的尺寸比相对输出轴Ax大致垂直方向上的尺寸小，即呈扁平形状。而且，制动器70配置在偏离输出轴Ax的位置。像这样，通过采用机壳30形状为扁平且将制动器70相对于输出轴Ax偏移配置的马达20，并将该马达20以输出轴Ax与第1轴Ax1平行的方式配置，可以将容纳马达20的旋转部5的沿第1轴Ax1方向的尺寸(高度尺寸)变小。因此，可以避免第1臂7和旋转部5接触，扩大第1臂7的第2摆动角度θ2。其结果，可以在抑制装置大型化的同时实现动作范围的扩大。

本实施方式中，第1马达20固定在旋转部5上，与旋转部5一起旋转。由于这一结构，即使在旋转部5旋转的情况下，第1马达20与旋转部5的位置关系也不会变化。因此，可以避免旋转部5内部线缆布线等的复杂化。

本实施方式中，第1马达20的配置方式为：输出轴Ax与第1轴Ax1同轴，且机壳30的与第2面30b相反一侧的第1面30a与安装面相向。第1臂7相对于与安装面大致垂直且通过第2轴Ax2的基准线LS，在第1方向D1上可摆动到第1摆动角度θ1，同时，相对于基准线LS，在与第1方向D1相反一侧的第2方向D2上可以摆动到第2摆动角度θ2。沿第2轴Ax2的方向观察，第1轴Ax1相对于基准线LS，位于第2方向D2侧。第1马达20的制动器70配置在机壳30中的第1轴Ax1与基准线LS之间的范围内。根据这种结构，由于制动器70配置在第1臂7侧，因此在容纳第1马达20的旋转部5中，只需将第1臂7侧的高度尺寸做成对应制动器70的大小即可，远离第1臂7部分的高度尺寸可以减小。由此，第1臂7向第2方向D2摆动时，可以避免第1臂7和旋转部5接触，因而可以增大第2摆动角度θ2。其结果，可以实现动作范围的扩大。

本实施方式中，机器人1具备连接在第1马达20上并且输入轴与输出轴Ax同轴配置的减速器15。减速器15固定在基座3上。根据这种结构，可以抑制旋转部5及基座3在宽度方向上的大型化。其结果，可以减小旋转部5旋转时的干涉半径。

本发明不限于上述实施方式。例如，上述实施方式中，以具备第1臂7及第2臂9的方式为例进行了说明，但也可以在第2臂9上再连接机械臂。

上述实施方式中，关于马达20以图5所示结构为例进行了说明，但马达20的结构不限于此。

Claims

1.一种机器人，其特征为，

具有：基座，

以可旋转方式安装在所述基座上，围绕与安装有所述基座的安装面大致垂直的第1轴旋转的旋转部，

以可摆动方式安装在所述旋转部上，围绕与所述安装面水平的第2轴摆动的手臂，

收纳在所述旋转部内，使所述旋转部相对于所述基座围绕所述第1轴做动作的第1马达，

及使所述手臂相对于所述旋转部围绕所述第2轴做动作的第2马达，

所述第1马达具有：其输出轴方向上的尺寸比在与该输出轴大致垂直方向上的尺寸小的形状的本体部，

及从所述本体部的一个面上沿着所述输出轴的方向突出，并且配置在偏离所述输出轴的位置上的突出部。

2.根据权利要求1所述的机器人，其特征为，所述第1马达固定在所述旋转部上，与所述旋转部共同旋转。

3.根据权利要求2所述的机器人，其特征为，

所述第1马达的配置方式为：所述输出轴与所述第1轴同轴，且所述本体部的与所述一个面相反侧的另外一个面与所述安装面相向，

所述手臂相对于与所述安装面大致垂直且通过所述第2轴的基准线，在第1方向上可摆动到第1摆动角度，同时，相对于所述基准线，在与所述第1方向相反一侧的第2方向上可以摆动到第2摆动角度，

沿所述第2轴的方向观察，所述第1轴相对于所述基准线位于所述第2方向一侧，

所述第1马达的所述突出部，在所述第1轴与所述基准线之间的范围内配置于所述本体部。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的机器人，其特征为，

具有连接于所述第1马达并且输入轴与所述输出轴同轴配置的减速器，

所述减速器固定在所述基座上。