CN110465921A - 机器人用连杆结构部件以及机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种机器人用连杆结构部件以及机器人，其能够容易制造。机器人用连杆结构部件(10)是接合了两个以上的成形部件(11、21)的空心结构，成形部件(11、21)对钢板(12a、12b)进行冲压成形而成。通过接合对钢板进行冲压加工后的两个以上的成形部件，形成空心结构，从而与由铸件构成的情况进行比较，能够保持强度较高，并且使壁厚容易变薄。由此，与铁铸件进行比较，能够大幅度地实现轻型化，并且与铝合金铸件进行比较，能够减少缺陷的产生。

Description

机器人用连杆结构部件以及机器人

技术领域

本发明涉及机器人用连杆结构部件以及机器人。

背景技术

一般而言，工业机器人的臂以及外壳等连杆结构部件由铁铸件或铝合金铸件构成(例如，参照专利文献1。)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第5729410号公报

发明内容

发明要解决的问题

由铸件构成的连杆结构部件，为了实现良好的流动性而需要8mm左右的壁厚，存在如下不良情况：在铁铸件的情况下成为大重量，另外在铝合金铸件的情况下，容易产生气孔、针孔等缺陷。

本发明的目的在于提供能够实现轻型化并且容易制造的机器人用连杆结构部件以及机器人。

用于解决问题的方案

本发明的一个方案是接合了两个以上的成形部件的空心结构的机器人用连杆结构部件，所述成形部件对钢板进行冲压成形而成。

根据本方案，通过接合对钢板进行冲压加工后的两个以上的成形部件，形成空心结构，从而与由铸件构成的情况进行比较，能够保持强度较高，并且使壁厚容易变薄。由此，与铁铸件进行比较，能够大幅度地实现轻型化，并且与铝合金铸件进行比较，能够减少缺陷的产生。

在上述方案中，所述成形部件还可以在表面上具备由凹凸形成的肋。

根据该结构，在对钢板进行冲压成形时，通过基于变形加工的由压花凸出加工或压花凹陷加工引起的凹凸，从而形成肋，使肋的部分的截面系数增大，或者在所述成形部件的外周面、内周面的表面上用焊接的堆焊其本身而追加肋，或者以焊接接合其他部件而形成肋，从而能够提高机器人用连杆结构部件的刚性。

在上述方案中，各所述成形部件还可以在周缘具备在相互叠加的状态下接合的凸缘状的法兰盘部。

根据该结构，通过将设置于一个成形部件的法兰盘部与设置于其他成形部件的法兰盘部叠加而接合，从而能够构成提高了接合强度的空心结构的机器人用连杆结构部件，而且能够将接合后的法兰盘部作为肋而提高刚性。

在上述方案中，还可以在相互叠加的所述法兰盘部彼此之间夹住密封件。

根据该结构，能够将空心结构的机器人用连杆结构部件的内部空间相对于外部进行密封。

在上述方案中，还可以具备固定促动器的安装面，该安装面在构成所述成形部件的钢板以层叠状态接合其他平板部件而构成。

根据该结构，能够利用层叠于构成成形部件的钢板的其他平板部件，对被施加来自促动器的转矩的安装面进行加强。在将其他平板部件层叠于促动器侧的情况下，还可以通过附加加工而提高安装面的精度。

在上述方案中，还可以具备筒状的主体、以及配置于该主体的两端的两个所述安装面，在所述主体的内部具备能够使线条体从一个所述安装面通过至另一个所述安装面为止的通道。

根据该结构，能够将线条体布线于两个安装面之间的筒状的主体内部的通道中，能够防止线条体露出于臂表面上而阻碍臂的动作。

在上述方案中，在所述成形部件接合有一个以上的加强部件。

根据该结构，能够使接合后的加强部件的部分的截面系数增大，从而提高机器人用连杆结构部件的刚性。

在上述方案中，还可以在与一个所述成形部件接合的所述加强部件，接合其他所述成形部件。

根据该结构，还利用加强部件接合两个成形部件，因此能够进一步提高机器人用连杆结构部件的刚性。

在上述方案中，所述成形部件还可以对抗拉强度1000MPa以上的高强度钢板进行冲压成形而构成。

根据该结构，能够使构成成形部件的钢板的厚度进一步变薄，保持较高的刚性，并且能够进一步实现轻型化。

在上述方案中，还可以利用螺栓接合所述法兰盘部彼此。

根据该结构，不利用容易产生由热收缩引起的残余应力的焊接进行接合，而是能够利用螺栓更简单且切实地接合成形部件彼此。

在上述方案中，还可以利用铆钉接合所述法兰盘部彼此。

根据该结构，不利用容易产生由热收缩引起的残余应力的焊接进行接合，而是能够利用铆钉更简单且切实地接合成形部件彼此。

在上述方案中，还可以利用粘接剂接合所述法兰盘部彼此。

根据该结构，不利用容易产生由热收缩引起的残余应力的焊接进行接合，而是能够利用粘接剂更简单且切实地接合成形部件彼此。

在上述方案中，所述成形部件的外周面的至少一部分还可以利用弹性材料包覆。

根据该结构，能够防止利用弹性材料包覆的部分的成形部件与作业人员等直接接触。

本发明的另一方案是具备上述任一个机器人用连杆结构部件的机器人。

发明效果

根据本发明，起到如下效果：能够实现轻型化，并且容易制造。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式的机器人的一个例子的立体图。

图2是将图1的机器人从另一个方向观察的立体图。

图3是表示图1的机器人所具备的机器人用连杆结构部件的俯视图。

图4是图3的机器人用连杆结构部件的右视图。

图5是图3的机器人用连杆结构部件的左视图。

图6是图3的机器人用连杆结构部件的仰视图。

图7是图3的机器人用连杆结构部件的主视图。

图8是图3的机器人用连杆结构部件的后视图。

图9是图3的机器人用连杆结构部件的A-A剖视图。

图10是图3的机器人用连杆结构部件的立体图。

图11是将图10的机器人用连杆结构部件从另一个方向观察的立体图。

图12是表示构成图3的机器人用连杆结构部件的一个成形部件的立体图。

图13是表示图3的机器人用连杆结构部件的变形例的立体图。

图14是表示图12的一个成形部件的变形例的立体图。

图15是表示图3的机器人用连杆结构部件的其他变形例的分解立体图。

图16A是表示图1的机器人所具备的回转体的变形例的立体图。

图16B是从与表示图1的机器人所具备的回转体的变形例的图16A不同的另一个方向观察的立体图。

图16C是表示图1的机器人所具备的回转体的变形例的后视图。

图16D是表示图1的机器人所具备的回转体的变形例的侧视图。

图16E是表示图1的机器人所具备的回转体的变形例的主视图。

图16F是从与表示图1的机器人所具备的回转体的变形例的图16A以及图16B不同的另一个方向观察的立体图。

图16G是从与表示图1的机器人所具备的回转体的变形例的图16A、图16B以及图16F不同的另一个方向观察的立体图。

图17是表示将构成图16A～图16G的回转体的两个成形部件接合之前和接合之后的立体图。

图18是表示具备图16A～图16G的回转体的机器人的立体图。

附图标记说明：

1：机器人

10：机器人用连杆结构部件

11、21、51、61：成形部件

11a、21a：肋

2a、22a：带板(钢板、主体)

12b、22b：圆板(钢板)

15、25：法兰盘部

16、56、66：钢板(平板部件)

19a、19b：安装面

31：螺栓

34：密封垫(密封件)

35、37：肋(加强部件)

52、62：侧壁部(钢板)

53、63：底面部(钢板)

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用连杆结构部件以及机器人1进行说明。

如图1以及图2所示，本实施方式的机器人1是立式多关节型机器人。该机器人1具备：基座2，其设置于地面；回转体3，其能够相对于基座2围绕铅直的轴线旋转；第一臂4，其能够相对于回转体3围绕水平的轴线摆动；第二臂5，其能够在第一臂4的前端相对于第一臂4围绕水平的轴线摆动；以及手腕单元6，其安装于第二臂5的前端。

本实施方式的机器人用连杆结构部件10例如是构成第一臂4的部件，如图3至图11所示，是通过接合两个成形部件11、21而构成的空心结构的部件，该两个成形部件11、21通过对钢板进行冲压成形而构成。

用于成形部件11、21的钢板是例如具有500MPa以上的抗拉强度、优选1000MPa以上的抗拉强度的高强度钢板、例如汽车用高强度钢板。

两个成形部件11、21分别通过对平板状的钢板进行冲压成形而拉深，从而成形为槽状的形态。具体而言，两个成形部件11、21具备：底面部13、23，其具有在以固定的宽度尺寸笔直延伸的带板(主体、钢板)12a、22a的长度方向的两端，连接了直径大于带板12a、22a的宽度尺寸的圆板(钢板)12b、22b的形态；侧壁部14、24，其从底面部13、23的整个外周边缘向底面部13、23的板厚方向的一个方向立起；以及凸缘状的法兰盘部15、25，其将侧壁部14、24的端缘向外侧折弯。侧壁部14、24具有从底面部13、23朝向端缘方向稍微扩展的起模斜度。法兰盘部15、25以与底面部13、23平行的角度相对于侧壁部14、24折弯。

如图12所示，在一个成形部件11的各圆板12b部分的内表面，接合有环板状的另一个钢板(平板部件)16。由此，一个成形部件11的各圆板12b部分被加厚。

而且，在各圆板12b部分设置有：预定大小的贯穿孔17，其沿板厚方向贯穿圆的中央；以及多个螺纹孔18，其在贯穿孔17的径向外侧在周向上隔开间隔而沿板厚方向贯穿。由此，在一个成形部件11的各圆板12b部分，构成用于安装于促动器的安装面19a、19b。

两个安装面19a、19b与第一臂4的长轴平行、且配置于相同平面内或平行的平面内。如图1所示，一个安装面19a是用于在使第一臂4相对于回转体3摆动的促动器上安装机器人用连杆结构部件10的安装面。如图1所示，另一个安装面19b是用于将使第二臂5相对于第一臂4摆动的促动器安装于机器人用连杆结构部件10的安装面。通过将贯穿了设置于促动器的未图示的贯穿孔的未图示的螺栓紧固于安装面19a、19b的螺纹孔18，从而能够在安装面19a、19b固定促动器。

另一个成形部件21的各圆板22b部分未被加厚，也未设置贯穿孔以及螺纹孔。

在对两个成形部件11、21进行冲压成形时，实施了压花凸出加工或压花凹陷加工。由此，在底面部13、23的带板12a、22a的部分，沿着长度方向成形有宽度方向的中央向一个方向突出的形态的肋11a、21a。未设置贯穿孔17以及螺纹孔18的另一个成形部件21的肋21a，设置为比一个成形部件11的肋11a更长。

在全周范围内设置于两个成形部件11、21的周缘的法兰盘部15、25具有相同形状，在使形状一致而叠加时相对应的位置，在一个成形部件11设置有使螺栓31紧固的多个螺纹孔32，在另一个成形部件21设置有使螺栓31贯穿的多个贯穿孔33。

在本实施方式中，将冲压成形为如上所述的形态的两个成形部件11、21的法兰盘部15、25彼此，在法兰盘部15、25之间夹住密封垫(密封件)34而对接，并通过将螺栓31紧固于螺纹孔32而互相接合。由此，如图10以及图11所示，构成空心结构的机器人用连杆结构部件10。

以下对如此构成的本实施方式的机器人用连杆结构部件10的作用进行说明。

根据本实施方式的机器人用连杆结构部件10，与用铸件制造的以往的连杆结构部件进行比较，具有如下优点：能够将刚性维持为同等以上，并且容易使壁厚变薄。

即，由铸件构成的连杆结构部件，为了实现良好的流动性而需要8mm左右的壁厚，在铁铸件的情况下成为大重量，另外在铝合金铸件的情况下，容易产生气孔、针孔等缺陷，而若利用钢板，则不存在这种不良情况。

根据本实施方式的机器人用连杆结构部件10，对于与促动器连接的安装面19a、19b，通过以层叠状态接合另一个钢板16而实施加强，因此能够防止安装面19a、19b由于从外部施加的第一臂4的歪斜方向的负载而变形。

层叠于构成安装面19a、19b的平板状的钢板、即圆板13a、13b的另一个钢板16，既可以与安装面19a、19b的外表面或内表面中的任一个接合，也可以与两者接合。尤其，如图13所示，在安装面19a、19b的外表面接合钢板16的情况下，通过附加加工，能够容易提高两个安装面19a、19b的平行度、位置度的精度。该钢板16为了轻型化而还可以采用铝等金属。

根据本实施方式的机器人用连杆结构部件10，通过对各成形部件11、21进行冲压成形时的压花凸出加工或压花凹陷加工，从而能够简单地成形肋11a、21a，并且能够使形成有肋11a、21a的部分的截面系数增大而进一步提高第一臂4的刚性。

根据本实施方式的机器人用连杆结构部件10，具有如下优点：只接合两个成形部件11、21，就能够构成为薄壁的空心结构，能够将从一个安装面19a的贯穿孔17进入内部空间的线条体，经由内部空间从另一个安装面19b的贯穿孔17取出，并且不使线条体向外部露出而能够进行布线。通过利用密封垫(密封件)34密封两个成形部件11、21之间，从而能够将内部空间密封成液密状态。

在本实施方式中，通过紧固螺栓31而接合法兰盘部15、25彼此，但不限于此，还可以以其他任意的方法接合。例如，还可以利用铆钉或粘接剂接合。根据螺栓31、铆钉或粘接剂，具有如下优点：与以焊接接合的情况不同，不产生由热收缩引起的残余应力，能够更简单且切实地接合成形部件11、21彼此。

如图14以及图15所示，还可以在成形部件11、21的内部的适当的部位，接合其他钢板而构成肋(加强部件)35、37。在图14所示的例子中，通过沿第一臂4的长度方向隔开间隔而平行配置多个肋35，从而能够提高第一臂4的刚性。在图14中设置于各肋35的中央的切口36，用于在接合两个成形部件11、21而构成为筒状的状态下，形成使线条体通过的通道。

在图15所示的例子中，通过在与一个成形部件11接合的多个肋37形成螺纹孔40，将贯穿了另一个成形部件21的贯穿孔41的螺栓42紧固于肋37的螺纹孔40，从而还能够将另一个成形部件21利用螺栓42与相同的肋37接合。设置于肋37的中央附近的贯穿孔38，用于形成使线条体通过的通道。肋37为了轻型化而还可以采用铝等金属。

在本实施方式中，作为机器人用连杆结构部件10而举例说明了第一臂4，但取而代之，如图16A至图18所示，还可以将回转体3、第二臂5的外壳等其他部件由冲压成形的多个成形部件51、61的组合构成。

具体而言，例如，如图16A至图18所示，还可以通过对固定于减速器的输出轴的第一成形部件51、与使减速器介于中间而安装于第一臂4的第二成形部件6进行接合，从而构成回转体3，其中，所述减速器安装于基座2。

各成形部件51、61被冲压成形为箱状，并且具有：底面部(钢板)53、63，其具有组合半圆和长方形的形状；以及侧壁部(钢板)52、62，其从底面部53、63的周缘向一个方向立起。在底面部53、63构成圆环状的安装面，该圆环状的安装面具有：中央孔54、64，其使线条体通过；以及多个贯穿孔55、65，其在中央孔54、64的径向外侧在周向上隔开间隔而排列。安装面通过以层叠状态接合环板状的其他钢板(平板部件)56、66，而被加强。使中央孔54、64的中心轴与减速器的中心轴一致，穿过贯穿孔55、65利用未图示的螺栓而能够固定于减速器。

第一成形部件51的宽度尺寸形成为稍微小于第二成形部件61，如图17所示，通过在将第一成形部件51局部插入于第二成形部件61的内侧的状态下接合两个成形部件51、61，从而构成正交配置了两个安装面的回转体3。

在各成形部件51、61的一部分的侧壁部52、62，设置有圆弧状的切口。由此，在组合了两个成形部件51、61时，能够防止侧壁部52、62重叠于其他成形部件61、51的安装面。

说明了接合两个成形部件11、21的例子，但还可以接合三个以上的任意数量的成形部件11、21而构成机器人用连杆结构部件10。

作为机器人用连杆结构部件10，还可以将至少一部分的外周面利用聚氨酯橡胶等弹性材料包覆。由此，具有如下优点：能够防止周围的作业人员直接与钢板接触。

将法兰盘部15、25的突出的边缘部位用弹性材料覆盖，从而还能够消除边缘部。

Claims (14)

1.一种机器人用连杆结构部件，其特征在于，

所述机器人用连杆结构部件是接合了两个以上的成形部件的空心结构，所述成形部件对钢板进行冲压成形而成。

2.根据权利要求1所述的机器人用连杆结构部件，其特征在于，

所述成形部件在表面上具备由凹凸形成的肋。

3.根据权利要求1或2所述的机器人用连杆结构部件，其特征在于，

各所述成形部件在周缘具备在相互叠加的状态下接合的凸缘状的法兰盘部。

4.根据权利要求3所述的机器人用连杆结构部件，其特征在于，

在相互叠加的所述法兰盘部彼此之间夹住密封件。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的机器人用连杆结构部件，其特征在于，

所述机器人用连杆结构部件具备固定促动器的安装面，

该安装面在构成所述成形部件的钢板以层叠状态接合其他平板部件而构成。

6.根据权利要求5所述的机器人用连杆结构部件，其特征在于，

所述机器人用连杆结构部件具备筒状的主体、以及配置于该主体的两端的两个所述安装面，

在所述主体的内部具备能够使线条体从一个所述安装面通过至另一个所述安装面为止的通道。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的机器人用连杆结构部件，其特征在于，

在所述成形部件接合有一个以上的加强部件。

8.根据权利要求7所述的机器人用连杆结构部件，其特征在于，

在与一个所述成形部件接合的所述加强部件，接合有其他所述成形部件。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的机器人用连杆结构部件，其特征在于，

所述成形部件对抗拉强度1000MPa以上的高强度钢板进行冲压成形而构成。

10.根据权利要求3或4所述的机器人用连杆结构部件，其特征在于，

利用螺栓接合所述法兰盘部彼此。

11.根据权利要求3或4所述的机器人用连杆结构部件，其特征在于，

利用铆钉接合所述法兰盘部彼此。

12.根据权利要求3或4所述的机器人用连杆结构部件，其特征在于，

利用粘接剂接合所述法兰盘部彼此。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的机器人用连杆结构部件，其特征在于，

所述成形部件的外周面的至少一部分利用弹性材料包覆。

14.一种机器人，其特征在于，

具备权利要求1至13中任一项所述的机器人用连杆结构部件。