CN107813292A - 工业机器人 - Google Patents

Abstract

一种焊接机器人，具备第五臂，该第五臂能以第六旋转轴心为中心旋转地连结到第四臂的臂主体。第五臂的壳体部整体上为圆筒形状。在壳体部形成有以第七旋转轴心为中心轴的截面圆形的贯通孔。壳体部在其端面具有第一开口部。在壳体部中的第一开口部的开口缘设置有整体上形成圆环状的开口覆盖部件。开口覆盖部件的表面粗糙度小于壳体部的外表面的表面粗糙度。

Description

工业机器人

技术领域

本发明涉及工业机器人。

背景技术

在专利文献1的工业机器人中，在固定于地面等上的基台的上部以能旋转的方式设置有旋转台。在旋转台的上部串联连结有多个臂。多个臂各自能够相对于基台的部件进行旋转。在多个臂中最顶端的臂上安装有操作工具固定部件及作为操作工具的焊炬。另外，在该工业机器人上设置有电力电缆，该电力电缆用于向焊炬供给电力。

专利文献1：日本特开2011-152591号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

在专利文献1的工业机器人中，用于向操作工具供给电力的电力电缆从臂的壳体的开口部插通，电力电缆的一部分在臂的内部延设。在该构成中，在臂旋转时，电力电缆与壳体中的开口部的开口缘滑动。因此，电力电缆的动作不会顺利地追随臂的旋转动作，有时电力电缆延迟地移动。在该情况下，虽然臂的旋转动作完成，臂在规定的位置停止，但是有时电力电缆延迟地移动，有臂意外地振动的担心。

用于解决技术问题的技术方案

为了达成上述目的，根据本发明的第一方式，提供一种工业机器人，具备：固定侧部件；相对于固定侧部件能旋转地连结的旋转部件；以及用于向操作工具供给电力的电力电缆。固定侧部件及旋转部件的至少一方具备壳体部，该壳体部设置有电力电缆插通的开口部。在开口部的开口缘设置有开口覆盖部件，该开口覆盖部件的表面粗糙度小于壳体部的外表面的表面粗糙度。

附图说明

图1是表示焊接机器人的整体构成的侧视图；

图2是第四臂和第五臂的连结部分的立体图；

图3是第四臂和第五臂的连结部分的剖视图；

图4是开口覆盖部件的俯视图；以及

图5是沿着图4的5-5线的剖视图。

具体实施方式

参照图1～图5，对将本发明的工业机器人适用于多关节型的焊接机器人的一实施方式进行说明。首先，对焊接机器人的整体构成进行说明。

如图1所示，焊接机器人具备固定于地面、壁面等上的基台C1。在基台C1的上部设置有旋转台C2，旋转台C2能以第一旋转轴心J1为中心旋转。在旋转台C2的上部连结有第一臂C3，第一臂C3能以与第一旋转轴心J1正交的第二旋转轴心J2为中心旋转。在第一臂C3的顶端部连结有第二臂C4，第二臂C4能以与第二旋转轴心J2正交的第三旋转轴心J3为中心旋转。在第二臂C4的顶端部连结有第三臂C5，第三臂C5能以与第三旋转轴心J3正交的第四旋转轴心J4为中心旋转。

在第三臂C5的顶端部连结有第四臂C6，第四臂C6能以与第四旋转轴心J4正交的第五旋转轴心J5为中心旋转。在第四臂C6的顶端部连结有第五臂C7，第五臂C7能以与第五旋转轴心J5正交的第六旋转轴心J6为中心旋转。在第五臂C7的顶端连结有操作工具固定部件C8，操作工具固定部件C8能以与第六旋转轴心J6正交的第七旋转轴心J7为中心旋转。在操作工具固定部件C8上固定有焊炬C9作为操作工具。焊炬C9与操作工具固定部件C8一体地旋转。

在焊接机器人上设置有电力电缆PC，电力电缆PC用于向焊炬C9供给电力。电力电缆PC从未图示的焊接电源装置延伸，电力电缆PC的顶端达到焊炬C9。电力电缆PC使用撑条S固定于旋转台C2的外表面及第一臂C3的外表面。电力电缆PC的比固定于第一臂C3的部位靠近顶端的部分从设置于第一臂C3的壳体上的开口部插入，并拉入到第一臂C3的内部。电力电缆PC从第一臂C3的内部向第二臂C4的内部延伸，从设置于第二臂C4的壳体上的开口部拉出到第二臂C4的外部。

电力电缆PC使用撑条S固定于第二臂C4的外表面及第三臂C5的外表面。电力电缆PC的比固定于第三臂C5的部位靠近顶端的部分沿着第四臂C6的外表面向第五臂C7延伸。电力电缆PC贯通第五臂C7，电力电缆PC的顶端连接到焊炬C9。

接着，对第四臂C6和第五臂C7的连结部分的具体构成进行说明。在着眼于第四臂C6及第五臂C7的关系的情况下，靠近基台C1的第四臂C6相当于“固定侧部件”，相对于第四臂C6能旋转的第五臂C7相当于“旋转部件”。

如图2所示，第四臂C6在其顶端具备大致四角柱状的臂主体11。如图3所示，在臂主体11的侧面设置有呈圆形突出的突出部11a。突出部11a的中心轴线是第六旋转轴心J6。臂主体11由铝合金形成。突出部11a与第五臂C7的转动部21连结。

转动部21整体上成为圆柱状。在转动部21的与臂主体11对置的面上设置有圆形的凹部21a。凹部21a的内径与臂主体11中的突出部11a的外径大致相同。凹部21a能转动地与臂主体11的突出部11a嵌合。转动部21能以第六旋转轴心J6为中心相对于第四臂C6的臂主体11转动。从转动部21的外周面向径向外侧突出有四角柱状的连结部22。在位于臂主体11相反侧的连结部22的侧面设置有壳体部25。

如图3所示，壳体部25整体上成为圆筒形状。具体地，在壳体部25上形成有以第七旋转轴心J7为中心轴的截面圆形的贯通孔26。壳体部25在位于操作工具固定部件C8相反侧的上端面具有第一开口部26a。另外，壳体部25在朝向操作工具固定部件C8的下端面具有第二开口部26b。另外，壳体部25的下端面中第二开口部26b的周缘呈圆形凹陷。壳体部25比第六旋转轴心J6更接近操作工具固定部件C8。如图2所示，在壳体部25的贯通孔26、第一开口部26a以及第二开口部26b中插通有电力电缆PC。电力电缆PC在轴方向上贯通壳体部25。

第五臂C7中的转动部21、连结部22以及壳体部25均由铝合金形成。通过转动部21以第六旋转轴心J6为中心转动，从而壳体部25与连结部22一起以第六旋转轴心J6为中心旋转。

在壳体部25的内周面25a、即贯通孔26的周面设置有覆盖内周面25a的套筒部件31。套筒部件31具备圆筒部32和从圆筒部32的端缘向径向外侧延伸的凸缘部33。圆筒部32的外径与壳体部25的贯通孔26的内径大致相同。因此，圆筒部32的外周面与壳体部25的内周面25a面接触。圆筒部32的中心轴(第七旋转轴心J7)方向的尺寸比壳体部25的贯通孔26的中心轴方向的尺寸稍短。

凸缘部33嵌入到壳体部25的下端面的凹陷部分。因此，凸缘部33与壳体部25的第二开口部26b附近的端面面接触。因此，套筒部件31利用凸缘部33覆盖壳体部25的第二开口部26b的开口缘附近。另外，套筒部件31利用圆筒部32覆盖除第一开口部26a附近的部分之外的壳体部25的内周面25a的大致整体。

套筒部件31由铝合金形成。另外，圆筒部32的内周面被实施研磨加工。因此，圆筒部32的内周面的表面粗糙度小于壳体部25的外表面的表面粗糙度。在凸缘部33设置有多个螺栓孔。利用插通于多个螺栓孔的螺栓B1将套筒部件31固定于壳体部25。

在圆筒部32的外周面中、壳体部25的第一开口部26a附近的端部安装有圆环状的密封部件35。密封部件35将圆筒部32的外周面与壳体部25的内周面25a之间的间隙密封，防止水分、尘埃等异物从该间隙侵入到圆筒部32的壁的内部空间。

在图3中，省略第四臂C6的臂主体11的内部结构、第五臂C7的转动部21以及连结部22的内部结构。另外，关于第五臂C7中的壳体部25的内部结构，也省略除贯通孔26之外的部分。

如图2及图3所示，在壳体部25中的第一开口部26a的开口缘设置有整体上形成圆环状的开口覆盖部件40。如图4及图5所示，开口覆盖部件40具备圆环板部41和从圆环板部41向轴方向突出的圆环突部45。

如图4所示，圆环板部41具有将圆的一部分(在图4中为下侧的一部分)直线连接的外缘形状。圆环板部41的外缘中形成圆的部分的外径大于壳体部25中的第一开口部26a的内径。圆环板部41具有圆形的内缘形状。圆环板部41的内径R2与套筒部件31中的圆筒部32的内径R1相同。如图5所示，圆环板部41的内周缘的角部P1被实施倒角加工。在该实施方式中，圆环板部41的角部P1被实施倒圆角加工，成为R形状。

在圆环板部41上设置有在厚度方向贯通圆环板部41的五个螺栓孔42。螺栓孔42在圆环板部41的周向上并列设置。在此，图4所示的假想圆C是通过圆环板部41的外缘形状为圆的部分的圆环板部41的宽度W的中央、且以圆环板部41的中心为中心的圆。此时，各螺栓孔42设置于比假想圆C靠径向外侧。如图2及图3所示，在圆环板部41的各螺栓孔42中插通有螺栓B2。螺栓B2将开口覆盖部件40固定于壳体部25。

在圆环板部41的中心轴方向观看，圆环突部45向图4中的纸面外侧突出，并向图5中的下侧突出。圆环突部45沿着圆环板部41的内周缘呈圆周状延伸。圆环突部45的内径与圆环板部41的内径R2相同。圆环突部45的外缘部的直径R3、即圆环突部45的外径与壳体部25中的第一开口部26a的内径大致相同。如图5所示，圆环突部45的顶端(在图5中为下侧)的径向内侧的角部P2被实施倒角加工。圆环突部45的角部P2带圆形，成为R形状。

开口覆盖部件40由比构成壳体部25的铝合金软质的合成树脂形成。开口覆盖部件40由聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)形成。开口覆盖部件40的表面粗糙度小于壳体部25的外表面的表面粗糙度。

如图2及图3所示，开口覆盖部件40将圆环板部41的外缘为直线的部分配置于转动部21附近，安装于壳体部25。圆环板部41与壳体部25的第一开口部26a附近的端面面接触。圆环突部45配置于壳体部25的第一开口部26a的内侧。

接着，以开始焊接时的动作为例，对上述的焊接机器人的作用及效果进行说明。

在焊接机器人开始焊接时，旋转台C2、第一臂C3～第五臂C7以及操作工具固定部件C8分别旋转，以使焊炬C9的顶端向规定的焊接起始点移动。并且，在旋转台C2、第一臂C3～第五臂C7以及操作工具固定部件C8的旋转结束后，焊接机器人在预先决定的时间等待焊接开始。焊接机器人等待伴随上述各部件的旋转而产生的摆动等停止，开始焊接。

如图2所示，在第七旋转轴心J7方向上，第六旋转轴心J6与第五臂C7中的壳体部25的第一开口部26a之间的距离比较短。因此，根据第五臂C7相对于第四臂C6的旋转位置，电力电缆PC被以强力按压到壳体部25中的第一开口部26a的开口缘。

另外，当第四臂C6旋转时，插入到第五臂C7中的壳体部25的贯通孔26中的电力电缆PC一边与第一开口部26a的开口缘滑动一边移动。此时，当电力电缆PC被以强力按压到第一开口部26a的开口缘时，在电力电缆PC与第一开口部26a之间产生大的摩擦力，所以电力电缆PC的动作被妨碍。因此，电力电缆PC的动作不能迅速追随第四臂C6的旋转动作。因此，在第四臂C6结束旋转动作后，有时电力电缆PC延迟地移动。另外，这样的电力电缆PC的动作的延迟有时在等待焊接机器人开始焊接的待机时间中发生。此时，反应到电力电缆PC的动作中，有时第五臂C7等意外地振动。因此，虽然经过待机时间而开始焊接，但是有时第五臂C7的摆动未停止。因此，为了防止这样的事态，需要考虑电力电缆PC延迟地移动来设定等待焊接开始的待机时间。其结果是，待机时间变长。

在这方面，在第五臂C7中，在壳体部25的第一开口部26a的开口缘设置有开口覆盖部件40。开口覆盖部件40的表面粗糙度小于壳体部25的外表面的表面粗糙度，较光滑。因此，即使电力电缆PC被以强力按压到开口覆盖部件40，在电力电缆PC与开口覆盖部件40之间也不产生大的摩擦。因此，能减小电力电缆PC在开口覆盖部件40的表面上移动时产生的阻力。其结果是，当第四臂C6如上述那样旋转时，电力电缆PC能顺利地移动。即，能抑制在第四臂C6的旋转动作中电力电缆PC延迟地移动。即，电力电缆PC的动作相对于第四臂C6的旋转动作的追随性提高。

另外，在壳体部25的贯通孔26中插通的电力电缆PC伴随第四臂C6、第五臂C7旋转，也可与开口覆盖部件40的圆环突部45的内侧、套筒部件31中的圆筒部32的内周面接触。在上述实施方式中，套筒部件31中的圆筒部32的内周面的表面粗糙度减小。因此，在电力电缆PC与圆筒部32之间产生的摩擦力小。由此，能抑制电力电缆PC的动作相对于第四臂C6的旋转动作的追随性降低。

作为开口覆盖部件40的材质，采用比构成壳体部25的铝合金软质的聚对苯二甲酸丁二醇酯。而且，开口覆盖部件40中的圆环板部41的内周缘的角部P1被倒圆角。因此，即使电力电缆PC被以强力按压到开口覆盖部件40，也能抑制损伤电力电缆PC。

另外，开口覆盖部件40的圆环板部41的内径R2、即圆环突部45的内径R2与套筒部件31中的圆筒部32的内径R1相同。因此，在开口覆盖部件40与套筒部件31之间没有产生台阶。因此，能将圆环板部41的内径R2整体作为电力电缆PC的可动范围利用，并能抑制电力电缆PC不必要地弯折。而且，圆环突部45的角部P2被倒圆角。因此，能使电力电缆PC与圆环突部45的角部P2面接触。因此，与电力电缆PC在非常狭窄的区域与圆环突部45的角部P2接触的情况比较，能抑制电力电缆PC的磨损。

然而，如图3所示，开口覆盖部件40用螺栓B2固定于壳体部25。因此，螺栓B2的头部从开口覆盖部件40的圆环板部41突出。因此，有可能螺栓B2的头部与电力电缆PC接触。在这方面，在上述实施方式中，各螺栓孔42设置于开口覆盖部件40的圆环板部41中比假想圆C靠径向外侧。因此，与在圆环板部41中比假想圆C靠径向内侧设置有螺栓孔42的情况比较，能避免伴随电力电缆PC与螺栓B2的头部接触而带来的影响。

另外，开口覆盖部件40用螺栓B2固定于壳体部25。因此，通过拆卸螺栓B2，从而能将开口覆盖部件40从壳体部25卸下。因此，即使由于随时间劣化等而导致开口覆盖部件40的表面粗糙度增大或者污垢明显，也能更换为新的开口覆盖部件40。

上述实施方式能变更为如下。

适用开口覆盖部件40及与其关联的构成的工业机器人不限于多关节型的焊接机器人。例如，也可以将本发明适用于旋转轴心为六轴以下的焊接机器人、八轴以上的焊接机器人。另外，也可以在操作工具固定部件C8上固定其它工具来取代焊炬C9。例如，也可以将本发明适用于将把持物体的机械手固定于操作工具固定部件C8上的搬送机器人。

第四臂C6、第五臂C7的材质也可以不是铝合金。例如，第四臂C6、第五臂C7也可以是铁系合金等金属制，而且还可以是合成树脂制。

也可以取代第五臂C7中的壳体部25、或者除第五臂C7中的壳体部25之外，在第五臂C7以外的其它臂上适用开口覆盖部件。例如，在上述实施方式中，在设置于第一臂C3的壳体、第二臂C4的壳体上的开口部插通有电力电缆PC。因此，也可以在第一臂C3的壳体、第二臂C4的壳体的开口部的开口缘适用开口覆盖部件。另外，如果在上述各臂以外的部件上也设置有电力电缆PC插通的开口部的话，则也可以在该开口部的开口缘适用开口覆盖部件。

电力电缆PC不仅向焊炬C9供给电力，而且也具有其它功能。例如，除了向焊炬C9供给电力的电源线之外，也可以是内置有用于控制各臂的旋转动作的控制信号线等的多轴电缆。另外，也可以在电力电缆PC的内部设置有焊丝、用于送给焊接时使用的气体的管(软管)。特别是在电力电缆PC的内部插通有焊丝的情况下，有时在各臂的旋转动作中电力电缆PC延迟地移动。在该情况下，当在使焊丝的顶端对位后焊丝的顶端偏离该位置时，不能实现精密的焊接。因此，特别优选将上述开口覆盖部件40适用于在电力电缆PC的内部插通有焊丝的焊接机器人。

在开口覆盖部件40中，圆环板部41的内周缘的角部P1、圆环突部45的顶端附近的角部P2也可以不被倒圆角。例如，也可以倾斜地直线状地对角部P1、角部P2进行倒角。

也可以不对圆环板部41的内周缘的角部P1、圆环突部45的顶端附近的角部P2进行倒角。例如，开口覆盖部件40的材质与电力电缆PC的外皮的材质相比为软质，如果即使电力电缆PC与开口覆盖部件40的各角部P1、P2接触，影响也小的话，即使不对角部P1、P2进行倒角，弊病也小。

开口覆盖部件40中的圆环板部41及圆环突部45的内径R2也可以不与套筒部件31中的圆筒部32的内径R1相同。即，也可以在壳体部25的贯通孔26内且在开口覆盖部件40与套筒部件31之间产生台阶。与上述的变更例同样，如果电力电缆PC的外皮的材质为比较硬质的话，则即使在开口覆盖部件40与套筒部件31之间产生台阶，弊病也小。

开口覆盖部件40也可以由聚对苯二甲酸丁二醇酯以外的合成树脂构成。另外，开口覆盖部件40也可以不必由合成树脂构成。例如，也可以为，由与第五臂C7中的壳体部25相同的铝合金构成开口覆盖部件40，对开口覆盖部件40的表面进行研磨加工等，使开口覆盖部件40的表面粗糙度小于壳体部25的外表面的表面粗糙度。

也可以为，在开口覆盖部件40的圆环板部41上，螺栓孔42设置于比假想圆C靠径向内侧。例如，当使螺栓孔42的周围比其它部位凹陷，并在该凹陷部收容有螺栓B2的头部时，则与螺栓孔42的位置无关，电力电缆PC与螺栓B2的头部接触的可能性小。

开口覆盖部件40只要能覆盖壳体部25中的第一开口部26a的开口缘，就可以是任意的形状。例如，也可以将圆环突部45省略。另外，当壳体部25为四角筒状且第一开口部26a俯视为四角形时，则开口覆盖部件40也可以在整体上为四角环状。

开口覆盖部件40相对于壳体部25的固定方式不限于螺栓B2，也可以是粘接剂。另外，也可以使开口覆盖部件40中的圆环突部45的外缘部的直径R3比壳体部25的第一开口部26a的内径稍大。在该情况下，能一边使圆环突部45弹性地变形一边使其与壳体部25的第一开口部26a嵌合。由此，能将开口覆盖部件40固定于壳体部25。

套筒部件31的内周面的表面粗糙度也可以不小于壳体部25的外表面的表面粗糙度。即，也可以不对套筒部件31的内周面进行研磨加工。

套筒部件31的材质是任意的。例如，也可以为，与开口覆盖部件40同样，由聚对苯二甲酸丁二醇酯等合成树脂构成套筒部件31。此外，力从密封部件35向径向内侧作用于套筒部件31的圆筒部32。在使密封部件35夹在圆筒部32与壳体部25的内周面25a之间的情况下，套筒部件31需要由不会由于从密封部件35向径向内侧作用的力而过度变形的材料构成。

也可以将覆盖壳体部25的内周面25a的套筒部件31省略。在该情况下，只要对壳体部25的内周面25a实施研磨加工，减小内周面25a的表面粗糙度即可。由此，能减小电力电缆PC相对于内周面25a的滑动阻力。另外，在该情况下，也可以在壳体部25中的第二开口部26b的开口缘设置开口覆盖部件。

Claims (5)

1.一种工业机器人，具备固定侧部件、相对于所述固定侧部件能旋转地连结的旋转部件、以及用于向操作工具供给电力的电力电缆，其中，

所述固定侧部件及所述旋转部件的至少一方具备壳体部，该壳体部设置有所述电力电缆插通的开口部，

在所述开口部的开口缘设置有开口覆盖部件，该开口覆盖部件的表面粗糙度小于所述壳体部的外表面的表面粗糙度。

2.根据权利要求1所述的工业机器人，其中，

所述开口覆盖部件由比构成所述壳体部的材料软质的材料构成。

3.根据权利要求1或2所述的工业机器人，其中，

所述壳体部为圆筒形状，

所述开口覆盖部件为圆环状，

在所述壳体部的内周面安装有覆盖所述内周面的圆筒形状的套筒部件，

所述开口覆盖部件的内径和所述套筒部件的内径相同。

4.根据权利要求3所述的工业机器人，其中，

所述开口覆盖部件具备：圆环板部，其覆盖所述壳体部的轴方向的任一方端面；以及圆环突部，其从所述圆环板部向轴方向突出，并且沿着所述圆环板部的内周缘延伸，

所述圆环突部的顶端的径向内侧的角部被倒角。

5.根据权利要求4所述的工业机器人，其中，

在所述圆环板部设置有螺栓插通的螺栓孔，该螺栓用于将所述开口覆盖部件固定于所述壳体部，所述螺栓孔设置于比所述圆环板部的宽度的中央靠径向外侧。