CN105835048A - 机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够实现小型化的机器人。机器人(100)的特征在于，具备：第一部件(41)、设置于第一部件(41)并能够以转动轴(J2)为中心转动的第二部件(42)、设置于第二部件(42)的驱动部(65)以及被驱动部(65)驱动并设置于第二部件(42)的动作轴(61)，从与包括转动轴(J2)和动作轴(61)的平面正交的方向观察，第一部件(41)具有第一部分以及宽度比第一部分窄的第二部分，在第二部分连接有第二部件。

Description

机器人

技术领域

本发明涉及机器人。

背景技术

作为一种工业用机器人，例如，公知有专利文献1所记载的吊挂于天花板面而设置的吊挂SCARA(Selective Compliance Assembly Robot Arm)型机器人。

该专利文献1所记载的SCARA型机器人具有：固定于天花板面的基座(基台)、连结于基座并能够在水平面内转动的第一手臂、连结于第一手臂并能够在水平面内转动的第二手臂以及设置于第二手臂的前端并安装有用于对工件(部件)进行运送等的工具的动作轴。另外，在该SCARA型机器人的第二手臂固定有用于驱动动作轴的马达、减速机。

然而，在这种吊挂SCARA型机器人中，例如，以省空间化为目的，期望更加小型化。因此，例如，考虑缩短第一手臂的宽度、第二手臂的宽度而缩小机器人的整体宽度，从而实现机器人的小型化。

然而，在上述的专利文献1所记载的SCARA型机器人中，在其结构方面，为了在第二手臂确保固定上述马达、减速机的区域，而无法缩短第二手臂的长度，因此，实现机器人的小型化较困难。

专利文献1：WO2012/029174号公报

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够实现小型化的机器人。

本发明是为了解决上述的课题的至少一部分而完成的，其能够作为以下的方式或者应用例来实现。

应用例1

本发明的机器人的特征在于，具备：

第一部件、

设置于上述第一部件并能够以第一轴为中心转动的第二部件、

设置于上述第二部件的驱动部、以及

被上述驱动部驱动并设置于上述第二部件的动作轴，

从与包括上述第一轴和上述动作轴的平面正交的方向观察，上述第一部件具有第一部分以及宽度比上述第一部分窄的第二部分，

上述第二部分与上述第二部件连接。

由此，能够缩短第二部件的长度(第一轴与动作轴的中心轴的间隔距离)，因此，能够实现机器人的小型化。

应用例2

在本发明的机器人中，优选在上述第二部分与上述第二部件的连接部设置有加强上述连接部的加强部。

由此，能够提高连接部的刚性，从而能够减少第二部件的挠曲等。

应用例3

在本发明的机器人中，优选上述加强部至少具有一个肋材。

由此，能够更加提高连接部的刚性。

应用例4

在本发明的机器人中，优选上述第二部分呈筒状，

上述肋材设置于上述第二部分的内周面。

由此，能够不损害第二部分的外形，而更加提高连接部的刚性。

应用例5

在本发明的机器人中，优选上述肋材设置于上述第二部分的内周面的一部分。

由此，能够更加抑制第二部分变重，并且更加提高连接部的刚性。

应用例6

在本发明的机器人中，优选上述第二部分呈筒状，

上述肋材沿着上述第二部分的周向设置。

由此，能够进一步抑制第二部分变重，并且进一步提高连接部的刚性。

应用例7

在本发明的机器人中，优选在将从与包括上述第一轴和上述动作轴的平面正交的方向观察的上述第一部分的宽度与上述第二部分的宽度的差设为L1，将上述肋材的突出高度设为L2时，

满足0.01≤L2/L1≤2.0的关系。

由此，能够更加抑制第二部分变重，并且更加缩短第二部件的长度。因此，能够更加抑制机器人变重，并且将机器人形成更加小型。

应用例8

在本发明的机器人中，优选上述第一部分以及上述第二部分分别呈筒状，

上述第二部分与上述第一部分相比偏心地设置于与上述驱动部相反的一侧。

由此，能够更加抑制第一部件的刚性降低，并且更加缩短第二部件的全长。

应用例9

在本发明的机器人中，优选上述第一部件与上述第二部件形成为一体。

由此，能够更加提高第一部件以及第二部件的机械强度。

应用例10

在本发明的机器人中，优选上述第一部件与上述第二部件分体。

由此，能够更加提高第一部件以及第二部件的各自的设计自由度。

应用例11

本发明的机器人优选为吊挂型。

如上所述，能够实现机器人的小型化，因此能够提供一种能够固定于更加节省空间的位置的吊挂机器人。

应用例12

在本发明的机器人中，优选上述第二部件能够沿水平方向转动。

由此，能够提供一种小型且可靠性较高的SCARA机器人。

附图说明

图1是表示本发明的优选的实施方式所涉及的机器人的侧视示意图。

图2是图1所示的机器人的局部放大剖视图。

图3a、图3b是表示图1所示的机器人的第二手臂的图，图3a是剖视图，图3b是侧视图。

图4a、图4b是表示图1所示的机器人的第二手臂的立体图。

附图标记说明

100…机器人；10…机器人手臂；11…基台；111…凸缘；112…固定部件；20…第一手臂；29…第一关节部；30…第一马达单元；31…第一马达；32…带；33…减速机；34…轴；40…第二手臂；41…第一部件；411…宽幅部；411a…外周面；411b…外周面；412…窄幅部；412a…外周面；412b…外周面；413…中间部；413a…外周面；413b…外周面；414…边界；415…边界；416…倾斜面；42…第二部件；43…边界部；44…加强部；441…肋材；45…凹部；49…第二关节部；50…第二马达单元；51…第二马达；52…带；53…减速机；54…轴；55…罩部件；60…工作头；61…动作轴；62…罩部件；65…驱动部；66…轴升降机构；661…轴升降马达；662…丝杠机构；6621…内螺纹块；663…带；67…轴旋转机构；671…轴旋转马达；672…花键机构；6721…圆柱块；673…带；90…机械手；200…设置面；J1…转动轴；J2…转动轴；J3…中心轴；L1…差；L2…突出高度；L40…长度；W1…宽度；W2…宽度；W10…宽度；W20…宽度。

具体实施方式

以下，基于附图示出的优选的实施方式对本发明的机器人详细地进行说明。

机器人

图1是表示本发明的优选的实施方式所涉及的机器人的侧视示意图。图2是图1所示的机器人的局部放大剖视图。图3a、图3b是表示图1所示的机器人的第二手臂的图，图3a是剖视图，图3b是侧视图。图4是表示图1所示的机器人的第二手臂的立体图。此外，以下，为了便于说明，将图1中的上侧称为“上”，将下侧称为“下”，将左侧称为“左”，将右侧称为“右”。另外，将图1中的上下方向作为“铅垂方向”，将左右方向作为“水平方向”。

图1所示的机器人100例如是吊挂于天花板面等设置面200而设置的水平多关节机器人，且是所谓的吊挂型的SCARA机器人。该机器人100例如在制造手机(smart phone)那样的精密设备等的制造工序等中被使用，其能够对精密设备、部件等进行把持、运送等。

如图1所示，机器人100具有：基台11、连接于基台11的机器人手臂10、连接于机器人手臂10的工作头60以及未图示的机器人控制装置(控制部)。以下，对构成机器人100的各部详细地进行说明。

基台

如图1所示，基台11是位于机器人100的最上方并安装于设置面200的部件。另外，在基台11的下部连接有板状的凸缘111，在本实施方式中，将凸缘111例如经由螺栓等固定部件112固定于设置面200，从而将基台11安装于设置面200。此外，将基台11固定于设置面200的固定方法不限定于通过上述的固定部件112进行固定的方法，例如，也可以是通过粘合进行固定的方法等、任意的方法。

机器人手臂

如图1所示，机器人手臂10具有：沿水平方向延伸的第一手臂20、设置于基台11内并对第一手臂20进行驱动的第一马达单元30、设置于第一手臂20的下方并在侧视观察时呈L字状的第二手臂40以及设置于第一手臂20并对第二手臂40进行驱动的第二马达单元50。

在第一手臂20的一个端部设置有第一关节部29，第一手臂20经由第一关节部29悬臂支承于基台11。第一关节部29具有将第一手臂20支承为能够相对于基台11转动的机构。由此，第一手臂20能够以与铅垂方向大致平行的转动轴J1为中心相对于基台11转动。

第一马达单元30收纳于基台11内，并具有第一马达31、带32、减速机33以及轴34。另外，轴34沿着铅垂方向延伸，其一端固定于第一手臂20。在这种第一马达单元30中，第一马达31的驱动力经由带32被传递至减速机33，通过被减速机33减速的旋转力使轴34旋转，通过该轴34的旋转使第一手臂20转动。

在第二手臂40的上端部设置有第二关节部49，第二手臂40经由第二关节部49连接于第一手臂20的另一个端部。第二手臂40具有从第二关节部49向铅垂方向下方延伸的第一部件41以及从第一部件41的下侧的端部沿水平方向延伸的第二部件42。此外，在本实施方式中，第一部件41与第二部件42形成为一体。另外，第二关节部49具有将第二手臂40支承为能够相对于第一手臂20转动的机构。由此，第二手臂40能够以与铅垂方向大致平行的转动轴(第一轴)J2为中心相对于第一手臂20转动。

第二马达单元50设置于第一手臂20，并具有第二马达51、带52、减速机53以及轴54。另外，轴54沿着铅垂方向延伸，其一端固定于第二手臂40。此外，第二马达单元50的上侧的部分被设置于第一手臂20上的罩部件55覆盖。在这种第二马达单元50中，第二马达51的驱动力经由带52被传递至减速机53，使轴54通过被减速机53减速的旋转力而旋转，通过该轴54的旋转使第二手臂40转动。

在这种结构的机器人手臂10中，第一手臂20的转动轴J1与第二手臂40的转动轴J2沿水平方向错开。因此，能够扩大机器人手臂10的可动范围。

工作头

如图1以及图2所示，工作头60具有设置于第二手臂40的前端的圆柱状的动作轴61以及在第二部件42上设置于动作轴61与第一部件41之间的驱动部65。另外，动作轴61以及驱动部65的一部分被设置于第二手臂40的第二部件42上的罩部件62覆盖。

动作轴61沿着铅垂方向设置，其前端部(下端部)从第二手臂40突出。如图1所示，在该突出的前端部能够拆装地安装有把持例如精密设备、部件等的手部90等末端执行器。

如图2所示，驱动部65具有使动作轴61升降的轴升降机构66以及使动作轴61旋转的轴旋转机构67。

轴升降机构66具有轴升降马达661、丝杠机构662以及带663。丝杠机构662由具有形成于动作轴61的外周面的螺纹槽(未图示)以及能够旋转地支承于第二部件42的上部的内螺纹块6621的滚珠丝杠构成。在这种轴升降机构66中，轴升降马达661的驱动力经由带663被传递至内螺纹块6621，由此，内螺纹块6621旋转，从而使动作轴61沿上下方向(铅垂方向)升降。

轴旋转机构67具有轴旋转马达671、花键机构672以及带673。花键机构672由具有形成于动作轴61的外周面的花键槽(未图示)以及能够旋转地支承于第二部件42的下部的圆柱块6721的滚珠花键构成。此外，花键机构672将动作轴61支承为能够沿上下方向滑动。在这种轴旋转机构67中，轴旋转马达671的驱动力经由带673被传递至圆柱块6721，从而圆柱块6721旋转，进而使动作轴61旋转。

对于这种结构的机器人100而言，第一马达单元30、第二马达单元50以及驱动部65分别经由例如未图示的配线等连接于对机器人100的各部进行总括控制的机器人控制装置(未图示)。此外，机器人控制装置可以内置于基台11、机器人手臂10，另外，基台11以及机器人手臂10也可以设置为分体。

以上，对机器人100的结构简单地进行了说明。此外，在上述的说明中，基台11被凸缘111安装于设置面200，但基台11相对于设置面200的安装位置不限定于此，例如，也可以将基台11的上部安装于设置面200。

在这种结构的机器人100中，通过缩短第二手臂40的长度(转动轴J2与动作轴61的中心轴J3的间隔距离)L40，实现机器人100的小型化。以下，对这一方面进行详述。

如上所述，第二手臂40具有第一部件41以及第二部件42。

如图3a所示，第一部件41具有与第二关节部49连接的宽幅部(第一部分)411、与第二部件42连接的窄幅部(第二部分)412以及设置于宽幅部411与窄幅部412之间的中间部413。此外，宽幅部411、中间部413以及窄幅部412形成为一体。另外，窄幅部412的沿着铅垂方向的长度形成为比宽幅部411的沿着铅垂方向的长度长，宽幅部411位于比驱动部65更靠上方的位置。另外，宽幅部411以及窄幅部412分别呈横截面积大致恒定的筒状。另一方面，中间部413呈横截面积从宽幅部411朝向窄幅部412逐渐减少的筒状。

另外，如图3a所示，窄幅部412在侧视观察时(从与包括转动轴J2和动作轴61的平面正交的方向观察时)，其宽度W2比宽幅部411的宽度W1窄。另一方面，如图3b所示，窄幅部412在从图3a中的左侧观察时(从转动轴J2和动作轴61重叠的方向观察时)，其宽度W20与宽幅部411的宽度W10大致相同。

另外，窄幅部412与宽幅部411相比偏心地设置于与工作头60相反的一侧。由此，宽幅部411的与工作头60相反的一侧的外周面411a、中间部413的与工作头60相反的一侧的外周面413a以及窄幅部412的与工作头60相反的一侧的外周面412a位于大致同一面上。另一方面，窄幅部412的工作头60侧的外周面412b位于比宽幅部411的工作头60侧的外周面411b更靠与工作头60相反的一侧。而且，中间部413的工作头60侧的外周面413b构成外周面411b与外周面412b之间的作为阶差部分的倾斜面416。该倾斜面416相对于转动轴J2倾斜。具体而言，倾斜面416在侧视观察时以外周面412b与倾斜面416的边界415比外周面411b与倾斜面416的边界414更位于转动轴J2侧的方式倾斜。

由于具有这种第一部件41，所以在第一部件41的工作头60侧，由倾斜面416、外周面412b以及第二部件42的上表面形成凹部45。而且，如图2所示，在该凹部45配置有工作头60的一部分。由此，能够保持在第二手臂40的第二部件42确保配置工作头60的区域的状态地将工作头60的与凹部45对应的部分配置于第一部件41附近。因此，能够缩短第二手臂40的长度L40，因此能够将第二手臂40形成小型。由此，能够实现机器人100的小型化。

另外，在本实施方式中，仅在第一部件41的工作头60侧设置凹部45，而省略在第一部件41的与工作头60相反的一侧设置凹部，从而缩短长度L40，并且也抑制窄幅部412的宽度缩窄必要以上。由此，能够更加抑制由窄幅部412的宽度变小而导致的第二手臂40的刚性降低，并且更加实现第二手臂40的小型化。

另外，不是缩小第一部件41整体的宽度，而是仅缩小窄幅部412的宽度W2，从而宽幅部411的宽度W1比窄幅部412的宽度W2宽。由此，能够将宽幅部411的宽度形成与连接于宽幅部411的第二关节部49的宽度对应的大小。因此，能够抑制第二手臂40与第二关节部49的连接部分的刚性降低。

从上述的观点来看，宽幅部411的宽度W1与窄幅部412的宽度W2优选满足0.4≤W2/W1＜1.0的关系，更加优选满足0.6≤W2/W1≤0.99的关系，进一步优选满足0.95≤W2/W1≤0.98的关系。由此，能够更加抑制第一部件41的刚性降低，并且更加缩短第二手臂40的长度L40。因此，能够更加稳定地驱动机器人100，并且将该机器人100形成更加小型。

具体而言，宽幅部411的宽度W1不被特别地限定，但优选为20mm以上100mm以下，更加优选为30mm以上85mm以下。另外，窄幅部412的宽度W2不被特别地限定，但优选为10mm以上80mm以下，更加优选为20mm以上75mm以下。由此，能够更加显著地发挥上述效果。

另外，如图3a所示，在第一部件41与第二部件42的边界部分亦即边界部43(连接部)设置有加强边界部43的加强部44。

如图4a所示，加强部44具有突出形成于窄幅部412的内周面的肋材441。另外，如图4b所示，肋材441未设置于窄幅部412的内周面的整周，而仅设置于其一部分。具体而言，肋材441设置于窄幅部412的内周面中的第二部件42的延伸方向侧。另外，肋材441是沿着窄幅部412的内周面的周向延伸的所谓的横向肋材。

将这样的肋材441设置于边界部43，从而能够提高第一部件41与第二部件42的边界部43的刚性。因此，例如，能够抑制应力容易集中的边界部43无法承受应力而使第二部件42挠曲等。

特别地，如上述那样，肋材441设置于窄幅部412的内周面。由此，能够不损害窄幅部412的外形，而更加提高边界部43的刚性。

另外，如上述那样，肋材441不设置于窄幅部412的内周面的整周上，而仅设置于内周面中的容易产生应力集中的第二部件42的延伸方向侧。由此，能够不过度地增大肋材441，而通过肋材441对容易产生应力集中的位置更加重点地进行加强。因此，能够更加抑制第二手臂40的重量化，并且更加提高边界部43的刚性。

另外，如上述那样，肋材441沿着窄幅部412的周向设置。因此，与沿着窄幅部412的轴向延伸的所谓的纵向肋材相比，能够对容易产生应力集中的位置更加重点且更加适当地进行加强，并且能够更加抑制第二手臂40的重量因过大的肋材441而变重。

如图3a所示，从上述那样的观点来看，在将窄幅部412的宽度W2与宽幅部411的宽度W1的差设为L1，将肋材441的突出高度设为L2时，优选满足0.01≤L2/L1≤2.0的关系，更加优选满足0.03≤L2/L1≤1.5的关系，进一步优选满足0.03≤L2/L1≤1.3的关系。由此，能够进一步抑制第二手臂40的重量化，并且进一步实现第二手臂40的小型化。因此，能够进一步抑制机器人100的重量化，并且进一步实现机器人100的小型化。

具体而言，差L1不被特别地限定，但优选为0.1mm以上40mm以下，更加优选为0.3mm以上30mm以下。另外，突出高度L2不被特别地限定，但优选为0.05mm以上30mm以下，更加优选为0.3mm以上20mm以下。由此，能够更加显著地发挥上述效果。

另外，在这种结构的机器人100中，第二手臂40的长度(转动轴J1与动作轴61的中心轴J3的间隔距离)L40不被特别地限定，但例如能够形成150mm以上200mm以下。

另外，在机器人100中，如上述那样，第一部件41与第二部件42形成为一体。因此，与将第一部件41和第二部件42构成为分体的情况相比，能够提高它们的边界部43的机械强度。因此，能够减少第二部件42的挠曲等。

此外，在本实施方式中，第一部件41与第二部件42形成为一体，但这些部件也可以分体。通过形成分体，能够更加提高第一部件41与第二部件42的各自的设计自由度。例如，能够将第一部件41与第二部件42分别用适于其用途的不同的材料构成。

以上，虽基于图示的优选的实施方式对本发明的机器人进行了说明，但本发明不限定于此，各部的结构能够替换成具有相同的功能的任意的结构。另外，也可以附加有其他的任意的构成物。

例如，在上述的实施方式中，加强部具有一个肋材，但肋材的数量不限定于此，加强部也可以具有多个肋材。另外，在具有多个肋材的情况下，例如，也可以在图3所示的所谓的横向肋材的上方设置多个纵向肋材，所述多个纵向肋材相互以规定的间隔设置。

另外，在上述的实施方式中，第二手臂被说明为第二部件连接于第一部件的下端的结构，但第二手臂也可以说成是第二部件连接于第一部件的侧面的结构。

另外，在上述的实施方式中，第一部分为宽幅部，第二部分为窄幅部，但也可以说成第一部分为宽幅部以及中间部，第二部分为窄幅部。另外，必要时也可以省略宽幅部，在该情况下，也可以说成第一部分为中间部，第二部分为窄幅部。此外，在第一部分为中间部的情况下，宽度W1成为中间部的最大宽度。

另外，在上述的实施方式中，中间层的外周面由倾斜面构成，但中间层的外周面的结构不限定于此。例如，中间层的外周面也可以呈具有多个阶差的阶梯状。

另外，在上述的实施方式中，本发明的机器人的设置位置为天花板面，但本发明的机器人的设置位置不限定于此，例如，也可以为地面、侧壁面等任意的位置。

另外，在上述的实施方式中，机器人手臂的数量为一个，但机器人手臂的数量不限定于此，例如，也可以为两个以上。即，本发明的机器人例如也可以为双臂机器人等多臂机器人。

另外，在上述的实施方式中，机器人手臂具有的手臂的数量为两个，但手臂的数量不限定于此，例如，也可以为三个以上。另外，在上述的实施方式中，机器人手臂的转动轴的数量为两个，但转动轴的数量不限定于此，例如，也可以为一个或者三个以上。

另外，在上述的实施方式中，作为本发明的机器人的一个例子，以吊挂型的水平多关节机器人为例进行了说明，但本发明的机器人也可以是其他形式的机器人。作为具体例，例如，能够列举具有腿部的腿式行走(移动)机器人等。

Claims (12)

1.一种机器人，其特征在于，具备：

第一部件、

设置于所述第一部件并能够以第一轴为中心转动的第二部件、

设置于所述第二部件的驱动部、以及

被所述驱动部驱动并设置于所述第二部件的动作轴，

从与包括所述第一轴和所述动作轴的平面正交的方向观察，所述第一部件具有第一部分以及宽度比所述第一部分窄的第二部分，

在所述第二部分连接有所述第二部件。

2.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，

在所述第二部分与所述第二部件的连接部设置有加强所述连接部的加强部。

3.根据权利要求2所述的机器人，其特征在于，

所述加强部至少具有一个肋材。

4.根据权利要求3所述的机器人，其特征在于，

所述第二部分呈筒状，

所述肋材设置于所述第二部分的内周面。

5.根据权利要求4所述的机器人，其特征在于，

所述肋材设置于所述第二部分的内周面的一部分。

6.根据权利要求3～5中任一项所述的机器人，其特征在于，

所述第二部分呈筒状，

所述肋材沿着所述第二部分的周向设置。

7.根据权利要求3～6中任一项所述的机器人，其特征在于，

在将从与包括所述第一轴和所述动作轴的平面正交的方向观察的所述第一部分的宽度与所述第二部分的宽度的差设为L1，将所述肋材的突出高度设为L2时，

满足0.01≤L2/L1≤2.0的关系。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的机器人，其特征在于，

所述第一部分以及所述第二部分分别呈筒状，

所述第二部分与所述第一部分相比偏心地设置于与所述驱动部相反的一侧。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的机器人，其特征在于，

所述第一部件与所述第二部件形成为一体。

10.根据权利要求1～8中任一项所述的机器人，其特征在于，

所述第一部件与所述第二部件分体。

11.根据权利要求1～10中任一项所述的机器人，其特征在于，

所述机器人为吊挂型。

12.根据权利要求1～11中任一项所述的机器人，其特征在于，

所述第二部件能够沿水平方向转动。