CN110293540A

CN110293540A - 机器人

Info

Publication number: CN110293540A
Application number: CN201910203999.2A
Authority: CN
Inventors: 藤岡直幹
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2018-03-22
Filing date: 2019-03-18
Publication date: 2019-10-01
Also published as: JP6916135B2; JP2019166579A; US20190291266A1; US10744637B2; DE102019203504A1

Abstract

本发明提供一种机器人，机器人具备：机器人主体，其具有第一部件(6)、第二部件(5)、以及以能够围绕轴线相对旋转的方式连接部件(5、6)的关节；固定制动器(2)，其固定于第一部件(6)；以及适配器(4)及可动制动器(3)，其能够装卸于第二部件(5)，第二部件(5)具有以择一方式安装适配器(4)以及可动制动器(3)的主体侧安装部，适配器(4)具有适配器侧安装部(4c)，该适配器侧安装部(4c)在适配器(4)安装于主体侧安装部的状态下，沿着围绕轴线的周向而配置于与主体侧安装部不同的位置，且安装可动制动器(3)。

Description

机器人

技术领域

本发明涉及机器人。

背景技术

以往，已知一种以机械方式限制机器人的关节的动作范围(旋转角度范围)的制动器(例如，参照专利文献1至3。)。在专利文献2、3中，用于安装制动器的多个安装孔设置于关节的周围。通过变更制动器的安装位置，能够变更由制动器规定的关节的临界角度。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014－046447号公报

专利文献2：日本特开平10－156786号公报

专利文献3：日本特开2015－163414号公报

发明内容

发明要解决的问题

为了设置多个安装孔，需要在关节的周围确保安装孔用的区域，但有时难以确保这种区域。例如，对机器人的设计进行精化或简化的结果，有时在关节的周围不存在充分的空间。或者，由于在关节的周围确保的安装孔用的区域，关节周边的设计被限制，有时难以同时实现安装孔的设置与期望的设计。

本发明是鉴于上述的情况而做出，其目的在于提供一种机器人，其在设置有限制关节的动作范围的制动器的机器人中，即使在关节周边的空间被限制的情况下，也能够变更关节的动作范围的临界角度。

用于解决问题的方案

为了达到上述目的，本发明提供以下方案。

本发明的一个方案是一种机器人，其具备：机器人主体，其具有第一部件、第二部件、以及设置于所述第一部件与所述第二部件之间的关节，该关节以能够围绕预定的轴线相对旋转的方式连接所述第一部件与所述第二部件；固定制动器，其固定于所述第一部件；适配器，其能够装卸于所述第二部件；以及可动制动器，其能够装卸于所述第二部件以及所述适配器，所述第二部件具有以择一方式安装所述适配器以及所述可动制动器的主体侧安装部，所述适配器具有安装所述可动制动器的至少一个适配器侧安装部，在所述适配器安装于所述主体侧安装部的状态下，该至少一个适配器侧安装部，沿着围绕所述轴线的周向而配置于与所述主体侧安装部不同的位置，所述固定制动器、与安装于所述主体侧安装部的所述可动制动器、或安装于在该主体侧安装部所安装的所述适配器的所述适配器侧安装部的所述可动制动器，通过围绕所述轴线互相碰撞，从而限制所述第一部件以及所述第二部件的相对旋转的角度范围。

根据本方案，第一部件以及第二部件通过关节的动作而相对旋转时，以第一部件的固定制动器、与第二部件的主体侧安装部的可动制动器互相碰撞的旋转角度，阻止第一部件以及第二部件的进一步的相对旋转。由此，能够以机械方式限制关节的动作范围。

在该情况下，通过使用适配器，从而将可动制动器的位置沿着围绕轴线的周向进行变更，由此，能够变更基于固定制动器以及可动制动器的关节的动作范围的临界角度。即，通过在主体侧安装部代替可动制动器而安装适配器，在适配器的任意的适配器侧安装部安装可动制动器，从而能够将可动制动器的位置变更为与主体侧安装部不同的位置。

如此，可动制动器以及适配器能够以择一方式安装于共用的主体侧安装部，通过向主体侧安装部安装适配器，从而可动制动器的安装位置追加于与主体侧安装部不同的位置。从而，在关节周边中设置于第二部件的主体侧安装部只有一个足够，即使在关节周边的空间有限的情况下，也能够变更关节的临界角度。

并且，在适配器设置适配器侧安装部的加工，比在机器人主体设置主体侧安装部的加工容易。从而，通过将主体侧安装部的数量减少至最小限度，从而能够降低机器人主体的价格。另外，由于能够容易且廉价地制造适配器侧安装部的数量以及位置不同的各种适配器，因此能够廉价地实现用户所要求的各种临界角度。

在上述方案中，所述适配器是沿着围绕所述轴线的周向而配置的圆弧状，多个所述适配器侧安装部还可以沿所述适配器的周向排列。

通过如此，使用单一的适配器而能够将关节的动作范围的临界角度变更为多个角度。

在上述方案中，所述第一部件以及所述第二部件中的一个是固定于地面的基座，所述第一部件以及所述第二部件中的另一个是配置于所述基座上的回转体，所述关节还可以以所述回转体相对于所述基座围绕铅直方向的轴线而旋转的方式，连接所述基座与所述回转体。

通过如此，能够利用固定制动器以及可动制动器，限制回转体相对于基座的旋转角度的范围。

发明效果

根据本发明，起到如下效果：在设置有限制关节的动作范围的制动器的机器人中，即使在关节周边的空间有限的情况下，也能够变更关节的动作范围的临界角度。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式的机器人的机器人主体的图。

图2是图1的机器人的第一关节周边的立体图，是表示固定于回转体的固定制动器和安装于基座的适配器以及可动制动器的图。

图3是图1的机器人的第一关节周边的立体图，是表示固定于回转体的固定制动器和安装于基座的适配器以及可动制动器的图。

图4是将图1的机器人主体的基座从倾斜上方观察的立体图。

图5是表示在图4的基座的安装面安装有可动制动器的状态的图。

图6是图2以及图3的可动制动器的(a)俯视图以及(b)主视图。

图7是图2以及图3的适配器的俯视图。

附图标记说明：

1：机器人主体

2：固定制动器

3：可动制动器

3a：固定部

3b：突出部

3c：通孔

4：适配器

4a、4b：部件

4c：螺孔(适配器侧安装部)

5：基座(第二部件)

6：回转体(第一部件)

7：第一臂(部件)

8：第二臂(部件)

9：前端部(部件)

10：放置面

11、12：安装面

13：螺孔(主体侧安装部)

14：螺栓

J1、J2、J3、J4、J5、J6：关节轴(轴线)

具体实施方式

以下参照附图对本发明的一个实施方式的机器人进行说明。

如图1至图3所示，本实施方式的机器人具备：六轴多关节型的机器人主体1，其具备分别具有关节轴(轴线)J1、J2、J3、J4、J5、J6的六个关节；一对制动器2、3，其设置于第一关节的周围且以机械方式限制第一关节的动作范围；以及适配器4，其在变更第一关节的动作范围的临界角度时使用。

图2以及图3表示安装有适配器4的机器人主体1的第一关节周边。

机器人主体1具备：基座5，其固定于地面；回转体6，其配置于基座5上并经由第一关节而与基座5连接；第一臂7，其经由第二关节与回转体6连接；第二臂8，其经由第三关节以及第四关节而与第一臂7的前端连接；以及前端部9，其经由第五关节以及第六关节而与第二臂8的前端连接。在前端部9能够安装手等的末端执行器。

第一关节具有伺服马达(省略图示)，该伺服马达相对于基座5，使回转体6围绕铅直方向的第一轴J1旋转(回转)。

第二关节具有伺服马达(省略图示)，该伺服马达相对于回转体6，使第一臂7围绕水平的第二轴J2旋转(摆动)。

第三关节具有伺服马达(省略图示)，该伺服马达相对于第一臂7，使第二臂8围绕与第二轴J2平行的第三轴J3旋转(摆动)。

第四关节具有伺服马达(省略图示)，该伺服马达相对于第一臂7，使第二臂8围绕作为第二臂8的长轴的第四轴J4旋转。

第五关节具有伺服马达(省略图示)，该伺服马达相对于第二臂8，使前端部9围绕与第二臂8的长轴正交的第五轴J5旋转(摆动)。

第六关节具有伺服马达(省略图示)，该伺服马达相对于第二臂8，使前端部9围绕与第五轴J5正交的第六轴J6旋转。

如图4所示，在基座5的上表面，设置有搭载回转体6的圆形的平坦的放置面10、以及位于放置面10的径向外侧的平坦的安装面11、12。第一轴J1经过放置面10的中心。

安装面11、12设置于基座5的前侧以及后侧。在前侧的安装面11，设置有以择一方式安装可动制动器3以及适配器4的一对螺孔(主体侧安装部)13。在后侧的安装面12设置有安装适配器4的一对螺孔13。在安装面12的一对螺孔13，也可以以择一方式安装适配器4以及可动制动器3。

在安装面11、12，除了螺孔13以外，还可以设置用于固定可动制动器3以及适配器4以外的部件的孔。

如图2以及图3所示，一个制动器2是固定于回转体(第一部件)6的下端部的外周部、且向下方突出的固定制动器。固定制动器2固定于回转体6的后侧。图2以及图3表示回转体6相对于基座5旋转了大约90°的状态。

另一个制动器3是能够装卸于基座(第二部件)5的前侧的安装面11的一对螺孔13以及适配器4的一对螺孔4c(下述)的可动制动器。

可动制动器3例如由高刚性的金属形成。固定制动器2例如由如橡胶那样的弹性材料或螺栓等金属材料形成。各制动器2、3的原材料能够适当变更，各制动器2、3还可以由多个原材料的组合形成。

如图6(a)、(b)所示，可动制动器3具有平坦的固定部3a、以及从固定部3a的上表面向与该上表面垂直的方向突出的突出部3b。在固定部3a形成有贯穿固定部3a且与一对螺孔13相对应的一对通孔3c。如图5所示，以固定部3a的下表面与安装面11接触的方式在安装面11上配置可动制动器3，向一对螺孔13的每一个经由通孔3c而插入螺栓14，在各螺孔13紧固螺栓14，从而能够在安装面11直接固定可动制动器3。

固定于安装面11的可动制动器3，将第一关节的动作范围(旋转角度范围)限制在预定的角度范围(例如，±170°)以内。例如，在回转体6相对于基座5回转了+170°或－170°时，固定制动器2沿周向与可动制动器3的突出部3b碰撞，从而以机械方式限制回转体6的进一步的回转。

如图7所示，适配器4具备一对半圆弧状的平坦的部件4a、4b。在各部件4a、4b形成有互相隔开间隔而沿周向排列的多个螺孔4c。螺孔4c设置于各部件4a、4b的两端部以及两端部之间的多个位置。

沿周向邻接的一对螺孔4c的间隔，与安装面11的一对螺孔13的间隔相同。另外，在螺孔13以及螺孔4c能够紧固相同的螺栓14。从而，与在安装面11固定可动制动器3时相同地，向邻接的一对螺孔4c(适配器侧安装部)的每一个经由可动制动器3的通孔3c插入螺栓14，在各螺孔4c紧固螺栓14，从而能够在部件4a、4b固定可动制动器3。

如图2以及图3所示，一个部件4a以两端部配置于安装面11、12上的方式配置于放置面10的周围，通过在两端部的螺孔4c以及安装面11、12的螺孔13紧固螺栓14而固定于安装面11、12。相同地，另一个部件4b利用螺栓14固定于安装面11、12。由此，各部件4a、4b沿着围绕第一轴J1的周向而配置于放置面10的周围，在放置面10的周围大致全周范围内安装环状的适配器4。在该状态下，在放置面10的周围的全周范围内排列螺孔4c。

各部件4a、4b的周向的长度能够适当变更。例如，以在放置面10的周围局部地安装适配器4的方式，各部件4a、4b还可以是短于半圆弧的圆弧状。

下面，对如此构成的机器人的作用进行说明。

机器人主体1的各关节的动作范围，利用控制机器人主体1的控制程序而由机器人控制部(省略图示)进行限制。在机器人的标准状态下，在控制程序中第一关节的动作范围设置为所述预定的角度范围或比该预定的角度范围狭小的范围，如图5所示，在作为标准位置的前侧的安装面11的一对螺孔13安装有可动制动器3。

在该标准状态下，在回转体6旋转至临界角度为止时，固定制动器2与可动制动器3碰撞，回转体6的进一步的旋转被可动制动器3阻止。从而，在利用机器人控制部对第一关节的动作范围进行的限制，由于某种理由而未能正常发挥功能的情况下，利用制动器2、3以机械方式限制第一关节的动作范围，能够防止回转体6超过临界角度而旋转。

在想要将第一关节的动作范围的临界角度从±170°变更为其他角度的情况下，用户使用适配器4将可动制动器3的安装位置沿着围绕第一轴J1的周向进行变更。

首先，通过从一对螺孔13拔出螺栓14，从而将可动制动器3从安装面11拆卸，如图2以及图3所示，在安装面11的一对螺孔13以及安装面12的一对螺孔13利用螺栓14安装适配器4。

然后，从适配器4的多个螺孔4c之中选择一对螺孔4c，在选择后的一对螺孔4c利用螺栓14安装可动制动器3。由此，能够将基于可动制动器3的第一关节的动作范围的临界角度变更为所需的角度。安装于适配器4的可动制动器3的数量只有一个即可，但根据需要，还可以在适配器4的两个部位安装两个可动制动器3。如图2所示，在安装面11或12上的一对螺孔4c安装可动制动器3的情况下，可动制动器3以及适配器4利用螺栓14紧固在一起。

假设，在放置面10的周围设置全周范围内的安装面，在安装面形成多个螺孔的情况下，需要进行与螺孔的数量相当的量的螺纹加工，机器人主体1的价格变高。另外，在精化且简化的设计的基座5的情况下，在放置面10的周围不存在空间，存在不能在放置面10的周围确保安装面用的区域的情况。或者，由于在全周范围内包围放置面10的安装面，第一关节周边的设计受到限制，存在难以实现所要求的基座5的设计的情况。

相对于此，根据本实施方式，可动制动器3以及适配器4能够安装于安装面11的共同的一对螺孔13。并且，通过在安装面11的一对螺孔13以及安装面12的一对螺孔13安装适配器4，从而在与标准位置不同的位置，追加可动制动器3的安装用的螺孔4c。从而，设置于机器人主体1的螺孔13只有两对就足够，用于设置两对螺孔13的安装面11、12，是仅设置于放置面10的前侧以及后侧的较小的面就充分。

即，即使在精化且简化的设计的基座5的情况下，也不对基座5的设计带来影响，而能够在放置面10的周围的有限的空间设置安装面11、12。或者，能够防止由于安装面11、12而对基座5的设计产生限制。如此，具有如下优点：能够同时实现机器人主体1的第一关节周边的设计的高自由度、与可动制动器3的多个安装位置的设置。

另外，在适配器4设置螺孔4c的加工，比在机器人主体1设置螺孔13的加工容易。从而，具有如下优点：通过将设置于机器人主体1的螺孔13的数量减少至最小限度，从而能够降低机器人主体1的价格。

另外，设置于适配器4的螺孔4c的数量以及位置容易变更，并且能够廉价地制造螺孔4c的数量以及位置不同的各种适配器4。即，能够以根据用户的需求而在任意的位置追加可动制动器3的安装位置的方式，制造适配器4。从而，具有如下优点：机器人主体1对所有的用户通用，并且以定制方式制造按照用户的需求的适配器4，从而能够容易且廉价地实现用户所要求的各种临界角度。

在可动制动器3直接固定于安装面11时、和可动制动器3固定于适配器4时，可动制动器3的高度相差与适配器4的厚度的部分相当的量。

为了消除该可动制动器3的高度的差异，在将可动制动器3固定于安装面11时，还可以将与适配器4相同的厚度的衬垫夹在可动制动器3与安装面11之间。或者，还可以准备好高度不同的两种可动制动器3，在直接固定于安装面11时和固定于适配器4时，分开使用两种可动制动器3。

在本实施方式中，适配器4在大致全周范围内包围放置面10，在放置面10的周围在全周范围内设置螺孔4c，但取而代之，适配器4还可以只配置于放置面10的周围的一部分，螺孔4c还可以只设置于放置面10的周围的一部分。

例如，适配器4还可以只由半圆弧状的一个部件4a或4b构成。或者，部件4a、4b还可以是圆弧以外的形状。

在本实施方式中，安装面11、12设置于基座5的前侧以及后侧这两者，但安装面的位置以及数量能够根据适配器4的形状等变更。

例如，安装面11、12还可以设置于基座5的前侧以及后侧以外的位置。或者，适配器4还可以只安装于前侧的安装面11的一对螺孔13，而不设置后侧的安装面12。

在本实施方式中，固定制动器2固定于回转体6，可动制动器3以及适配器4能够装卸于基座5，但取而代之，固定制动器2还可以固定于基座(第一部件)5，可动制动器3以及适配器4还可以能够装卸于回转体(第二部件)6。

在本实施方式中，可动制动器3利用螺栓14在两点固定于安装面11以及适配器4，但取而代之，还可以只在一点、或在三点以上固定。

在本实施方式中，制动器2、3设置于第一关节的周围并限制第一关节的动作范围，但还可以代替第一关节，设置于其他关节的周围并限制其他关节的动作范围，或者，除了第一关节，还设置于其他关节的周围并限制其他关节的动作范围。

在本实施方式中，机器人主体1是六轴多关节型的工业机器人，但机器人主体1还可以是具有关节的任意种类的机器人、例如SCARA机器人或并联连杆机器人。

Claims

1.一种机器人，其特征在于，具备：

机器人主体，其具有第一部件、第二部件、以及设置于所述第一部件与所述第二部件之间的关节，该关节以能够围绕预定的轴线相对旋转的方式连接所述第一部件与所述第二部件；

固定制动器，其固定于所述第一部件；

适配器，其能够装卸于所述第二部件；以及

可动制动器，其能够装卸于所述第二部件以及所述适配器，

所述第二部件具有以择一方式安装所述适配器以及所述可动制动器的主体侧安装部，

所述适配器具有安装所述可动制动器的至少一个适配器侧安装部，在所述适配器安装于所述主体侧安装部的状态下，该至少一个适配器侧安装部，沿着围绕所述轴线的周向而配置于与所述主体侧安装部不同的位置，

所述固定制动器、与安装于所述主体侧安装部的所述可动制动器、或安装于在该主体侧安装部所安装的所述适配器的所述适配器侧安装部的所述可动制动器，通过围绕所述轴线互相碰撞，从而限制所述第一部件以及所述第二部件的相对旋转的角度范围。

2.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，

所述适配器是沿着围绕所述轴线的周向而配置的圆弧状，

多个所述适配器侧安装部沿所述适配器的周向排列。

3.根据权利要求1或2所述的机器人，其特征在于，

所述第一部件以及所述第二部件中的一个是固定于地面的基座，

所述第一部件以及所述第二部件中的另一个是配置于所述基座上的回转体，

所述关节以所述回转体相对于所述基座围绕铅直方向的轴线而旋转的方式，连接所述基座与所述回转体。