CN110666837A

CN110666837A - 水平多关节型机器人

Info

Publication number: CN110666837A
Application number: CN201910577265.0A
Authority: CN
Inventors: 山城光
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2018-07-03
Filing date: 2019-06-28
Publication date: 2020-01-10
Also published as: US11298815B2; JP6923489B2; DE102019117201A1; JP2020006447A; US20200009722A1

Abstract

本发明提供一种水平多关节型机器人，该水平多关节型机器人具备基座(100)、第一臂(10)、第二臂(20)、以及与基座(100)以及第二臂(20)连接的电缆单元(50)，电缆单元(50)具有：臂部导管(51)，其一端与第二臂(20)连接，在另一端安装有固定于基座(100)的上表面的第一板状部件(61)；多根电缆(CA)，其插入通过臂部导管(51)内；以及第二板状部件(62)，其封闭基座(100)的背面开口(101)，第一板状部件(61)封闭设置于基座(100)的上表面的上表面开口(102)，上表面开口(102)与背面开口(101)连接。

Description

水平多关节型机器人

技术领域

本发明涉及水平多关节型机器人。

背景技术

作为水平多关节型机器人，已知一种机器人，其具备：基座；第一臂，其以能够围绕第一轴线回转的方式支撑于基座；以及第二臂，其以能够围绕第二轴线回转的方式支撑于所述第一臂(例如，参照专利文献1。)。

另外，已知一种垂直多关节型机器人，其具有通过串联地连接多个臂部件而形成的臂，并且为了将多根电缆配置于臂内，将各部件的背面利用盖部件进行开闭，所述多根电缆用于向分别驱动多个臂部件的马达发送电力、信号等(例如，参照专利文献2。)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014－4638号公报

专利文献2：日本专利第3340456号公报

发明内容

发明要解决的问题

所述水平多关节型机器人具有一端与第二臂连接并且另一端与基座连接的挠性的导管，用于向第二臂发送电力、信号等的多根电缆，不是经由第一臂而是经由导管，连接到基座与第二臂。

另外，从导管的另一端引出的多根电缆，与用于控制水平多关节型机器人的控制装置、电源装置等连接。需要将这种多根电缆之中的一部分与基座内的马达等连接，但在导管的另一端侧存在多根电缆，因此难以进行如下作业等：寻找在基座内连接的电缆的作业，整理该电缆的配置以及其他电缆的配置的作业。在此，由于基座内的空间小的情况较多，因此上述连接作业费时费力。

在除了基座内的空间较小之外，在电缆的长度不存在富余的情况下，在将电缆的束靠近基座的状态或配置于基座内的状态下，在基座内进行上述连接作业，因此在连接作业中更费时费力。为了改善这种状况，使电缆的长度存在富余，但电缆的根数不少，因此应该确保在基座内用于容纳富余的电缆的空间。

本发明是鉴于上述的情况而做出的。本发明的目的之一是提供一种水平多关节型机器人，其能够容易进行向机器人内的设备供给电力、信号等的电缆的铺设作业。

用于解决问题的方案

为了解决上述问题，本发明采用以下方案。

本发明的一个方案的水平多关节型机器人具备：基座；第一臂，其以能够围绕第一轴线回转的方式支撑于所述基座；第二臂，其以能够围绕第二轴线回转的方式支撑于所述第一臂；以及电缆单元，其与所述基座以及所述第二臂连接，所述电缆单元具有：挠性的臂部导管，其一端与所述第二臂连接，在另一端安装有利用紧固部件固定于所述基座的上表面的第一板状部件；多根电缆，其插入通过所述臂部导管内，并且一端导入于所述第二臂内；以及第二板状部件，其构成所述基座的背面的至少一部分，并且利用紧固部件固定于所述基座，由此封闭设置于所述基座的背面的背面开口，所述第一板状部件封闭设置于所述基座的上表面的上表面开口，所述上表面开口与所述背面开口连接。

在上述方案中，基座的背面开口与上表面开口连接。因此，在进行将电缆与配置于基座内的马达进行连接的连接作业时，作业人员容易将手放进去，基座内的可见性也良好。另外，能够在基座内的马达与电缆的连接作业之后，经由由背面开口与上表面开口构成的开口，将从臂部导管的另一端引出的多根电缆配置于基座内。

之后，将第一板状部件固定于基座的上表面，将第二板状部件固定于基座，由此基座内的连接作业、向基座内的电缆的配置作业、以及臂部导管向基座的安装作业结束。因此，容易进行电缆的铺设作业。

另外，第一板状部件与第二板状部件不是一体形成，而是第一板状部件以及第二板状部件分别利用紧固部件固定于基座，因此能够使第一板状部件以及第二板状部件与基座紧贴。这有利于防止灰尘、水等向基座内侵入。

在上述方案中，优选地，所述电缆单元还具有从所述第二板状部件向所述基座的外侧延伸的挠性的基座导管，所述基座导管导入有从所述臂部导管的所述另一端引出的所述电缆的至少一部分。

从臂部导管的另一端引出的多根电缆导入于基座导管，由此从臂部导管的另一端引出的多根电缆汇聚在一起。由于电缆的根数不少，因此该方案有利于容易进行铺设作业。

在上述方案中，优选地，在所述第一板状部件设置有用于支撑所述电缆以及/或者设置于所述电缆的中途的连接器的基端侧电缆支撑部，所述基端侧电缆支撑部在将所述第一板状部件固定于所述基座时配置于所述基座内。

在该方案中，能够利用基端侧电缆支撑部，支撑从臂部导管的另一端引出的多根电缆的至少一部分。因此，能够有效地整理从臂部导管的另一端引出的多根电缆。由于从臂部导管的另一端引出的电缆的根数不少，因此上述方案有利于容易进行电缆的铺设作业。

另外，第一臂以及第二臂围绕第一轴线以及第二轴线回转，存在这些回转以高速进行的情况，还存在进行近似往复动作的动作的情况。因此，臂部导管在水平方向上摆动，或，使臂部导管重复发生弯曲以及扭转的变形。此时，从臂部导管的另一端引出的电缆也在水平方向等上摆动。在上述方案中，从臂部导管的另一端引出的电缆或连接器支撑于基端侧电缆支撑部，这有利于防止由电缆或连接器与基座的内壁碰撞引起的不良情况。

在上述方案中，优选地，用于封闭所述第二臂的上表面开口的盖部件安装于所述臂部导管的所述一端，所述第二臂的所述上表面开口供作业人员将手插入于所述第二臂内。

在该方案中，为了封闭第二臂的上表面开口，将盖部件固定于第二臂，由此臂部导管的一端安装于第二臂，因此该方案有利于容易进行电缆的铺设作业。

在上述方案中，优选地，在所述盖部件设置有用于支撑所述电缆以及/或者设置于所述电缆的中途的连接器的前端侧电缆支撑部，所述盖部件的所述前端侧电缆支撑部在将所述盖部件固定于所述第二臂时配置于所述第二臂内。

在该方案中，能够利用盖部件的前端侧电缆支撑部，支撑从臂部导管的一端引出的多根电缆的至少一部分。因此，能够有效地整理从臂部导管的一端引出的多根电缆。从臂部导管的一端引出的电缆的根数不少，因此上述方案有利于容易进行电缆的铺设作业。

另外，第一臂以及第二臂围绕第一轴线以及第二轴线回转，存在这些回转以高速进行的情况，还存在进行近似往复动作的动作的情况。因此，臂部导管在水平方向上摆动，或，使臂部导管重复发生弯曲以及扭转的变形。此时，从臂部导管的一端引出的电缆也在水平方向等上摆动。在上述方案中，从臂部导管的一端引出的电缆或连接器支撑于前端侧电缆支撑部，这有利于防止由电缆或连接器与基座的内壁碰撞引起的不良情况。

发明效果

根据本发明，能够容易进行向机器人内的设备供给电力、信号等的电缆的铺设作业。

附图说明

图1是拆卸了本发明的一个实施方式的水平多关节型机器人的电缆单元的状态的立体图。

图2是本实施方式的水平多关节型机器人的主视图。

图3是本实施方式的水平多关节型机器人的控制装置的框图。

附图标记说明：

1：机器人

10：第一臂

11：第一轴马达

20：第二臂

21：上表面开口

22：第二轴马达

23：第三轴马达

24：第四轴马达

30：第三臂

31：工具

31a：驱动装置

40：控制装置

50：电缆单元

51：臂部导管

61：第一板状部件

62：第二板状部件

62a：基座导管

63：基端侧电缆支撑部

63a：突出部

63b：导管侧连接器

63c：连接器

70：盖部件

71a：突出部

71b：导管侧连接器

71c：连接器

具体实施方式

以下参照附图对本发明的一个实施方式的水平多关节型的机器人1进行说明。

如图1所示，本实施方式的水平多关节型的机器人1具备：基座100；第一臂10，其以能够围绕沿上下方向延伸的第一轴线AX1回转的方式支撑于基座100；第二臂20，其以能够围绕沿上下方向延伸的第二轴线AX2回转的方式支撑于第一臂10；以及第三臂30，其支撑于第二臂20。机器人1由控制装置40控制。

如图1以及图2所示，第一臂10的基端侧以能够围绕第一轴线AX1回转的方式支撑于基座100，第二臂20的基端侧以能够围绕第二轴线AX2回转的方式支撑于第一臂10的前端侧。另外，第三臂30是沿上下方向延伸的轴状部件，以能够沿上下方向移动、且能够围绕沿上下方向延伸的轴线AX旋转的方式支撑于第二臂20的前端侧。基座100还可以具有中空部，并且向下方开口。

如图2所示，在基座100内安装有作为伺服马达等的第一轴马达11，所述第一轴马达11用于使第一臂10回转，若驱动第一轴马达11，则第一臂10围绕第一轴线AX1回转。在第二臂20内安装有作为伺服马达等的第二轴马达22，所述第二轴马达22用于使第二臂20回转。另外，在第二臂20内，安装有作为用于使第三臂30沿上下方向移动的伺服马达等的第三轴马达23，或者，安装有用于使第三臂30围绕轴线AX旋转的第四轴马达24。

第三臂30利用未图示的滚珠丝杠螺母以及滚珠花键螺母支撑于第二臂20的前端侧。这种结构例如在日本特开2014－4638等中公开一样是公知的，因此不详细说明，但滚珠丝杠螺母以能够围绕轴线AX旋转的方式支撑于第二臂20的前端侧，滚珠花键螺母也以能够围绕轴线AX旋转的方式支撑于第二臂20的前端侧，滚珠花键螺母与滚珠丝杠螺母沿上下方向排列。另外，第三轴马达23的旋转力经由未图示的带，向滚珠丝杠螺母传递，由此滚珠丝杠螺母旋转。另一方面，第四轴马达24的旋转力经由未图示的带，向滚珠花键螺母传递，由此滚珠花键螺母旋转。

第三臂30是滚珠丝杠花键轴，在第三臂30的外周面设置有与滚珠丝杠螺母的金属球卡合的螺旋状的滚珠丝杠槽(未图示)、以及与滚珠花键螺母的金属球卡合的花键槽(未图示)。

因此，若滚珠丝杠螺母利用第三轴马达23旋转，则第三臂30沿上下方向移动，若滚珠花键螺母利用第四轴马达24旋转，则第三臂30围绕轴线AX旋转。

如图3所示，控制装置40具备：控制部41，其具有处理器等；显示装置42；存储部43，其具有非易失性存储器、ROM、RAM等；键盘、触摸面板、操作盘等输入装置44；收发部45，其进行信号的收发；以及伺服控制器46，其分别连接到各马达11、22、23、24。

在存储部43存储有系统程序43a，系统程序43a承担控制装置40的基本功能。另外，在存储部43存储有动作程序43b。控制部41基于动作程序43b，将用于控制各伺服马达11、22、23、24的控制指令发送到伺服控制器46，并且向设置于第三臂30的下端的手等的工具31的驱动装置31a(图3)发送控制指令，由此机器人1进行作业。

机器人1与控制装置40利用多根电缆CA进行连接，所述多根电缆CA在内部配置有信号线、动力线等。在本实施方式中，在控制装置40内设置有向各马达11、22、23、24供给电力的电源装置，但电源装置(未图示)还可以与控制装置40分开设置。

为了进行这种连接，在本实施方式中，机器人1具备电缆单元50。电缆单元50具有一端与第二臂20的基端侧的上表面连接的挠性的臂部导管51。

臂部导管51是管状部件，由聚氨酯等具有橡胶状弹性的材料构成。在臂部导管51的内表面或内部还可以形成有由金属线材料形成的屏蔽层。在臂部导管51的另一端安装有第一板状部件61，第一板状部件61具有沿与臂部导管51的另一端的中心轴线相交的方向延伸的板形状部。第一板状部件61利用螺栓等紧固部件固定于基座100的上表面。

多根电缆CA将臂部导管51从其一端起插入通过至另一端，从臂部导管51的一端引出的电缆CA导入到第二臂20内。导入到第二臂20内的电缆CA的一部分与第二臂20内的各马达22、23、24等连接，导入于第二臂20内的电缆CA的另一部分，从第二臂20拉出从而与工具31等连接。

从臂部导管51的另一端引出的电缆CA导入于基座100内。即，在电缆CA中从臂部导管51的另一端引出的部分配置于基座100内。

另外，本实施方式的电缆单元50具有构成基座100的背面的至少一部分的第二板状部件62。第二板状部件62封闭设置于基座100的背面的背面开口101，利用螺栓等紧固部件固定于基座100的背面。优选地，背面开口101设置于基座100的背面的大部分。从背面观察时，背面开口101占有基座100的背面的50％以上的范围、优选80％以上的范围。在本实施方式中，在第二板状部件62安装有用于机器人1的编码器等设备的辅助电池64。

在第二板状部件62安装有朝向基座100的后方延伸的挠性的基座导管62a。基座导管62a是管状部件，由聚氨酯、PVC等具有挠性的材料形成。基座导管62a的一端固定于第二板状部件62。在电缆CA中从臂部导管51的另一端引出的部分插入通过基座导管62a内，控制装置40与电源装置等连接。另外，从基座导管62a的一端引出的电缆CA的一部分，与基座100内的第一轴马达11连接。

第一板状部件61封闭设置于基座100的上表面的上表面开口102，上表面开口102与背面开口101连接。即，基座100具有从其背面至上表面的范围内连接的开口(背面开口101以及上表面开口102)。

本实施方式的电缆单元50具有安装于电缆单元50的一端的盖部件70。盖部件70由板状部材构成，盖部件70用于封闭第二臂20的上表面开口21。在第二臂20内的各马达22、23、24等连接电缆CA时，上表面开口21用于由作业人员例如将两手插入于第二臂20内。盖部件70利用螺栓等紧固部件固定于第二臂20。

在臂部导管51的另一端的第一板状部件61，设置有用于支撑电缆CA以及/或者设置于电缆CA的中途的连接器63b、63c的基端侧电缆支撑部63。本实施方式的基端侧电缆支撑部63具有从第一板状部件61沿其板厚方向延伸的多个板状的突出部63a。若第一板状部件61固定于基座100的上表面，则突出部63a配置于基座100内。

在突出部63a的厚度方向一侧的面安装有多个导管侧连接器63b。另外，在各导管侧连接器63b连接有从臂部导管51的另一端引出的多根电缆CA。连接器63c从突出部63a的厚度方向另一侧起连接到各导管侧连接器63b，在各连接器63c连接有多根电缆CA。从各连接器63c起的多根电缆CA，插入通过基座导管62a内从而与控制装置40、电源装置等连接。

即，从臂部导管51的另一端引出的多根电缆CA，经由导管侧连接器63b以及连接器63c，与控制装置40、电源装置等连接。

此外，还可以是，导管侧连接器63b以及连接器63c不支撑于突出部63a，而是电缆CA支撑于突出部63a。另外，突出部63a可以不具有板状而具有其他形状，也可以是在第一板状部件61中构成基座100的内壁面的面作为基端侧电缆支撑部63而发挥功能。

在安装于臂部导管51的一端的盖部件70，设置有用于支撑电缆CA以及/或者设置于电缆CA的中途的连接器71b、71c的前端侧电缆支撑部。本实施方式的前端侧电缆支撑部具有从盖部件70沿其板厚方向延伸的板状的突出部71a。若盖部件70固定于第二臂20，则突出部71a配置于第二臂20内。

在突出部71a的厚度方向一侧的面安装有多个导管侧连接器71b。另外，在各导管侧连接器63b连接有从臂部导管51的一端引出的多根电缆CA。连接器71c从突出部71a的厚度方向另一侧起连接到各导管侧连接器71b，在各连接器71c连接有多根电缆CA。从各连接器71c起的多根电缆CA，与马达22、23、24等连接。

即，从臂部导管51的一端引出的多根电缆CA，经由导管侧连接器71b以及连接器71c，与马达22、23、24等连接。

此外，还可以是，导管侧连接器71b以及连接器71c不支撑于突出部71a，而是电缆CA支撑于突出部71a。另外，突出部71a可以不具有板状而具有其他形状，也可以是在盖部件70中构成第二臂20的内壁面的面作为前端侧电缆支撑部而发挥作用。

另外，如上所述，当从臂部导管51的另一端引出的多根电缆CA，经由导管侧连接器63b以及连接器63c与控制装置40、电源装置等连接的情况下，还可以利用具有臂部导管51、臂部导管51内の多根电缆CA、以及导管侧连接器63b这三个的一体的部件。该一体的部件还可以具备第一板状部件61以及基端侧电缆支撑部63。

如此，在本实施方式中，基座100的背面开口101与上表面开口102连接。因此，当进行在配置于基座100内的第一轴马达11连接电缆CA的连接作业时，作业人员容易将手放进去，基座100内的可见性也较好。另外，在基座100内的第一轴马达11与电缆CA的连接作业之后，能够经由由背面开口10与上表面开口102构成的开口，将从臂部导管51的另一端引出的多根电缆CA配置于基座100内。

之后，将第一板状部件61固定于基座100的上表面，将第二板状部件62固定于基座100，由此基座100内的连接作业、向基座100内的电缆CA的配置作业、以及臂部导管51向基座100的安装作业结束。因此，容易进行电缆CA的铺设作业。

另外，第一板状部件61与第二板状部件62不是一体形成，第一板状部件61以及第二板状部件62是分别利用紧固部件固定于基座100，因此能够使第一板状部件61以及第二板状部件62与基座100紧贴。这有利于防止灰尘、水等向基座100内侵入。此外，在能够解决灰尘、水等向基座100内侵入的问题的情况下，第一板状部件61与第二板状部件62还可以一体形成。

另外，在本实施方式中，电缆单元50还具有从第二板状部件62向基座100的外侧延伸的挠性的基座导管62a，基座导管62a导入有从臂部导管51的另一端引出的电缆CA的至少一部分。

从臂部导管51的另一端引出的多根电缆CA导入于基座导管62a，由此从臂部导管51的另一端引出的多根电缆CA汇聚在一起。因为电缆CA的根数不少，因此该结构有利于容易进行铺设作业。

另外，在本实施方式中，在第一板状部件61设置有用于支撑电缆CA以及/或者连接器63b、63c的基端侧电缆支撑部63，基端侧电缆支撑部63在将第一板状部件61固定于基座100时配置于基座100内。

在该结构中，能够利用基端侧电缆支撑部63，支撑从臂部导管51的另一端引出的多根电缆CA的至少一部分。因此，能够有效地整理从臂部导管51的另一端引出的多根电缆CA。从臂部导管51的另一端引出的电缆CA的根数不少，因此该结构有利于容易进行电缆CA的铺设作业。

另外，第一臂10以及第二臂20围绕第一轴线AX1以及第二轴线AX2回转，存在这些回转以高速进行的情况，还存在进行近似往复动作的动作的情况。因此，臂部导管51在水平方向上摆动，或，使臂部导管51重复发生弯曲以及扭转的变形。此时，从臂部导管51的另一端引出的电缆CA也在水平方向等上摆动。在本实施方式中，从臂部导管51的另一端引出的电缆CA或连接器63b、63c支撑于基端侧电缆支撑部63，这有利于防止由于电缆CA或连接器63b、63c与基座100的内壁碰撞引起的不良情况。

在本实施方式中，用于封闭第二臂20的上表面开口21的盖部件70，安装于臂部导管51的一端，第二臂20的上表面开口21供作业人员将手插入于第二臂20内。

在该结构中，为了封闭第二臂20的上表面开口21，将盖部件70固定于第二臂20，由此臂部导管51的一端安装于第二臂20，因此该结构有利于容易进行电缆CA的铺设作业。

另外，在本实施方式的盖部件70设置有用于支撑电缆CA以及/或者连接器71b、71c的前端侧电缆支撑部，盖部件70的前端侧电缆支撑部在将盖部件70固定于第二臂20时配置于第二臂20内。

在该结构中，能够利用盖部件70の前端侧电缆支撑部，支撑从臂部导管51的一端引出的多根电缆CA的至少一部分。因此，能够有效地整理从臂部导管51的一端引出的多根电缆CA。由于从臂部导管51的一端引出的电缆CA的根数不少，因此该结构有利于容易进行电缆CA的铺设作业。

另外，臂部导管51在水平方向上摆动，而且，使臂部导管51重复发生弯曲以及扭转的变形。此时，从臂部导管51的一端引出的电缆CA也在水平方向等上摆动。在上述方案中，从臂部导管51的一端引出的电缆CA或连接器71b、71c支撑于前端侧电缆支撑部，这有利于防止由于电缆CA或连接器71b、71c与基座100的内壁碰撞引起的不良情况。

此外，设置于电缆CA以及/或者电缆CA的中途的连接器63b、63c，71b、71c，还可以利用捆束带等支撑于基端侧电缆支撑部63。

Claims

1.一种水平多关节型机器人，其特征在于，具备：

基座；

第一臂，其以能够围绕第一轴线回转的方式支撑于所述基座；

第二臂，其以能够围绕第二轴线回转的方式支撑于所述第一臂；以及

电缆单元，其与所述基座以及所述第二臂连接，

所述电缆单元具有：

挠性的臂部导管，其一端与所述第二臂连接，在另一端安装有利用紧固部件固定于所述基座的上表面的第一板状部件；

多根电缆，其插入通过所述臂部导管内，并且一端导入于所述第二臂内；以及

第二板状部件，其构成所述基座的背面的至少一部分，并且利用紧固部件固定于所述基座，由此封闭设置于所述基座的背面的背面开口，

所述第一板状部件封闭设置于所述基座的上表面的上表面开口，

所述上表面开口与所述背面开口连接。

2.根据权利要求1所述的水平多关节型机器人，其特征在于，

所述电缆单元还具有从所述第二板状部件向所述基座的外侧延伸的挠性的基座导管，

所述基座导管导入有从所述臂部导管的所述另一端引出的所述电缆的至少一部分。

3.根据权利要求1或2所述的水平多关节型机器人，其特征在于，

在所述第一板状部件设置有用于支撑所述电缆以及/或者设置于所述电缆的中途的连接器的基端侧电缆支撑部，

所述基端侧电缆支撑部在将所述第一板状部件固定于所述基座时配置于所述基座内。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的水平多关节型机器人，其特征在于，

用于封闭所述第二臂的上表面开口的盖部件，安装于所述臂部导管的所述一端，

所述第二臂的所述上表面开口供作业人员将手插入于所述第二臂内。

5.根据权利要求4所述的水平多关节型机器人，其特征在于，

在所述盖部件设置有用于支撑所述电缆以及/或者设置于所述电缆的中途的连接器的前端侧电缆支撑部，

所述盖部件的所述前端侧电缆支撑部在将所述盖部件固定于所述第二臂时配置于所述第二臂内。