CN110877308A - 机器人的平衡器的维护用夹具 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种机器人的平衡器的维护用夹具，在减速器发生故障而锁住时，能够在机器人停止的位置容易地拆下平衡器，并且能够使机器人返回到正规的组装姿态而容易地进行减速器的组装作业。该平衡器具备：可动部件，其配置于由具有沿板厚方向贯穿的贯穿孔的端板堵塞的筒状的壳体内且沿轴线方向能够移动；杆，其一端固定于可动部件，另一端贯穿一个端板的贯穿孔而配置于壳体外部；力产生部件，其容纳在壳体内且根据可动部件的移动量产生将杆向壳体内拉入的力，该维护用夹具具备：第一部件，其能够拆装地固定于另一个端板；以及长条的第二部件，其具备与第一部件的螺纹孔紧固的外螺纹部及输入围绕长轴的旋转力的旋转力输入部，且前端与可动部件抵靠。

Description

机器人的平衡器的维护用夹具
技术领域
本发明涉及机器人的平衡器的维护用夹具。
背景技术
在大型垂直多关节型机器人中，为了辅助马达的扭矩有时会使用平衡器。在具有平衡器的关节中更换减速器时，首先需要拆下平衡器。因此优选在将机器人的姿态变更为使平衡器所产生的力为最小的状态下进行。然而，在减速器发生故障而锁住的情况下，无法将机器人变更为所期望的姿态，因此拆卸减速器的拆卸作业需要在机器人停止的位置进行。减速器拆下后，优选将构成关节的两个部件返回到正规的组装姿态来进行减速器的组装作业。
已知一种在机器人停止的任意位置固定平衡器状态的夹具(例如，参照专利文献1)。专利文献1的夹具基本上是用于通过在机器人停止的任意位置固定平衡器的状态来防止马达拆卸时的臂翻倒的夹具。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2002-283274号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，根据专利文献1的夹具，由于平衡器的状态固定在机器人停止位置处的状态，因此组装减速器的作业也不是在正规的组装姿态下实施，而是不得不在机器人停止的姿态下实施，存在作业性差的不良情况。
本发明的目的在于提供一种机器人的平衡器的维护用夹具，在减速器发生故障而锁住的情况下，能够在机器人的停止位置容易地拆下平衡器，并且能够使机器人返回到正规的组装姿态而容易地进行减速器以及平衡器的组装作业。
用于解决问题的方案
本发明的一个方案提供如下的维护用夹具，所述机器人的平衡器具备：筒状的壳体，其两端由两个端板堵塞，所述两个端板具有沿板厚方向贯穿的贯穿孔；可动部件，其配置于该壳体内且能够沿该壳体的轴线方向移动；杆，其一端固定于该可动部件，且另一端贯穿一个所述端板的所述贯穿孔而配置于所述壳体外部；以及力产生部件，其容纳在所述壳体内，并根据所述可动部件的移动量，产生将所述杆向所述壳体内拉入的力，所述机器人的平衡器的维护用夹具具备：第一部件，其能够拆装地固定于另一个所述端板，且具备在与另一个所述端板的所述贯穿孔相一致的位置配置的螺纹孔；以及长条的第二部件，其具备与所述螺纹孔紧固的外螺纹部，且前端贯穿另一个所述端板的所述贯穿孔而与所述可动部件抵靠，该第二部件具备旋转力输入部，所述旋转力输入部输入围绕长轴的旋转力。
根据本方案，通过构成机器人的关节的构成部件相对地旋转，从而当平衡器的杆从壳体突出来时，由力产生部件产生的杆的拉入力增大，使构成部件的旋转返回的方向的辅助扭矩增大。这样在平衡器产生辅助扭矩的状态下因减速器破损而锁住时，将第一部件固定在平衡器的另一个端板，即与杆突出的一侧的端板相反的端板上，并使螺纹孔与端板的贯穿孔一致。
接下来，将第二部件的外螺纹与第一部件的螺纹孔紧固，并由旋转力输入部输入使第二部件相对于第一部件围绕长轴旋转的单方向的旋转力。由此，第二部件在相对于第一部件围绕长轴单方向旋转的同时，向长轴前方移动，并且前端贯穿端板的贯穿孔而与壳体内部的可动部件抵靠。并且，使第二部件旋转，直至第二部件推压可动部件的力与力产生部件推压可动部件的力相平衡，由此能够容易地将平衡器从机器人上拆下。
将平衡器从机器人上拆下之后，通过使第二部件相对于第一部件反方向旋转，使第二部件向长轴方向后方移动。由此，能够使可动部件向长轴轴向后方逐渐移动，逐渐降低力产生部件的力，最终能够使第二部件的前端后退到与可动部件离开的位置。在该状态下，通过将第一部件从端板拆下，能够使平衡器返回未产生力的适于组装的状态。
并且，通过在拆下减速器并使构成部件彼此分离的状态下配置为正规的组装姿态，能够在正规的组装姿态下容易地进行减速器的组装作业以及平衡器的组装作业。
即，根据本方案，当减速器发生故障而锁住时，能够在机器人停止的位置容易地拆下平衡器，并且能够使机器人返回到正规的组装姿态来进行减速器以及平衡器的组装作业。
在上述方案中，所述螺纹孔和所述外螺纹可以是梯形螺纹。
通过该结构，能够通过梯形螺纹可靠地接受力产生部件所产生的大的力，能够使可动部件稳定地移动。
在上述方案中，在所述第二部件的前端可以设置有降低相对于所述可动部件的滑动摩擦的摩擦降低部。
通过该结构，在将第二部件的前端抵靠到可动部件的状态下，若由旋转力输入部输入旋转力，则第二部件的前端在可动部件的表面滑动，通过利用摩擦降低部降低滑动摩擦，能够实现平滑的滑动，能够使可动部件平滑地移动。
在上述方案中，所述摩擦降低部可以是推力轴承。
通过该结构，通过由推力轴承构成的摩擦降低部，能够在可动部件与第二部件之间传递大的轴线方向的力的同时，平滑地进行可动部件与第二部件之间的相对旋转。
发明效果
根据本发明，具有如下有益效果：在减速器发生故障而锁住时，能够在机器人停止的位置容易地拆下平衡器，并且能够使机器人返回到正规的组装姿态而容易地进行减速器的组装作业。
附图说明
图1是示出使用本发明的一个实施方式的维护用夹具的机器人的一个正规组装姿态的例子的侧视示意图。
图2是示出使图1的机器人的第一臂前倾的状态的侧视示意图。
图3是示出使图1的机器人的第一臂后倾的状态的侧视示意图。
图4是示出图1的机器人所具备的平衡器的一例的纵向剖视图。
图5是示出将图4的平衡器的压缩螺旋弹簧压缩后的状态的纵向剖视图。
图6是示出本发明的一个实施方式的机器人的平衡器的维护用夹具的纵向剖视图。
图7是对将图6的维护用夹具安装在图5状态的平衡器上的状态进行说明的纵向剖视图。
图8是示出将图6的维护用夹具安装在图5状态的平衡器上的状态的纵向剖视图。
图9是示出从图8的状态，使维护用夹具工作而使推力轴承与可动板接触的状态的纵向剖视图。
图10是对从图9的状态，使维护用夹具工作而使压缩螺旋弹簧伸长的状态的纵向剖视图。
附图标记说明
1：维护用夹具
2：固定部件(第一部件)
3：可动部件(第二部件)
21：中央孔(螺纹孔)
31：外螺纹(外螺纹部)
33：推力轴承(摩擦降低部)
34：六角头部(旋转力输入部)
100：机器人
200：平衡器
210、220：端板
211：中央孔(贯穿孔)
221：开口部(贯穿孔)
230：壳体
240：压缩螺旋弹簧(力产生部件)
250：可动板(可动部件)
260：杆
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100的平衡器200的维护用夹具1进行说明。
如图1至3所示，本发明的一个实施方式的维护用夹具1是垂直多关节型的机器人100所具备的平衡器200用的夹具。
机器人100例如如图1至3所示，具备：设置在地面F的基座110；旋转体(构成部件)120，其以能够围绕竖直的第一轴线A旋转的方式支撑于基座110；第一臂(构成部件)130，其被支撑为相对于旋转体120能够围绕水平的第二轴线B旋转；第二臂140，其被支撑为相对于第一臂130能够围绕与第二轴线B平行的第三轴线C旋转；以及手腕单元150，其支撑在第二臂140的前端。
在本实施方式中，平衡器200安装在旋转体120与第一臂130之间。
如图4所示，平衡器200的结构如下：在两端由端板210、220堵塞的圆筒状的壳体230内容纳有压缩螺旋弹簧(力产生部件)240和可动板(可动部件)250，在沿轴向贯穿压缩螺旋弹簧240的杆260的一端固定有可动板250，杆260的另一端贯穿设置在压缩螺旋弹簧240一侧的端板210的中央孔(贯穿孔)211，并配置在壳体230外部。图中，附图标记270为设置在端板210上，并支撑杆260移动的套筒。
另一个端板220上设置有开口部(贯穿孔)221和螺纹孔222，开口部221在端板220的中央沿板厚方向贯穿，螺纹孔222在开口部221的周围沿周向隔开间隔地配置有多个，并用于设置有将后述的固定部件2固定于端板220。
杆260的另一端设置有紧固螺母262的外螺纹261。可动板250形成为圆板状，且中央设置有使杆260贯穿的贯穿孔251。通过将螺母262紧固于贯穿贯穿孔251的外螺纹261上，从而将可动板250可靠地固定在杆260的另一端。
在壳体230的外表面设置有嵌合孔231，该嵌合孔231使与壳体230的轴向正交延伸的第一轴280以能够围绕轴线D旋转的方式嵌合。第一轴280安装于旋转体120，且相对于第二轴线B在水平方向上隔开平行的间隔而配置。
第一臂130上设置有第二轴131，该第二轴131沿着相对于第二轴线平行的隔开间隔的轴线E延伸，杆260的另一端290能够旋转地安装在第二轴131上。第二轴131配置在相对于第二轴线B平行的隔开间隔的位置，并且当如图1所示第一臂配置于沿大致竖直方向延伸的姿态(正规的组装姿态)时，位于第二轴线B与第一轴280之间。
由此，如图2及图3所示，当第一臂130围绕第二轴线B旋转时，第二轴131围绕第二轴线B并进移动，第二轴131与第一轴280之间的距离发生变化。由此，平衡器200的杆260在轴向上被推拉。
如图2所示，为了使第一臂130围绕第二轴线B向从前倾的状态向后方拉回的方向旋转，以及，如图3所示，为了使第一臂130围绕第二轴线B向从后倾的状态向前方拉回的方向旋转，驱动第一臂130的马达(图略)需要产生克服因比第一臂130靠前端侧的部件的重量而产生的力矩的扭矩。当第一臂130围绕第二轴线B向前倾或后倾的方向旋转时，如图5所示，平衡器200的杆260向从壳体230拉出的方向被牵引，固定在杆260的一端的可动板250在壳体230内移动，夹持在可动板250与端板210之间的压缩螺旋弹簧240被压缩。
由此，通过压缩螺旋弹簧240的弹性恢复力，在将杆260拉入壳体230内的方向上产生力(拉入力)，在第一臂130上向围绕第二轴线B拉回到竖直位置的方向作用有力矩。即，通过平衡器200减轻了马达的负荷。
如图6所示，本实施方式的维护用夹具1具备固定部件(第一部件)2和可动部件(第二部件)3，该固定部件2固定在平衡器200的端板220上，该可动部件3被支撑为相对于固定部件2能够移动。
固定部件2形成为圆筒状，且中央孔(螺纹孔)21的内表面形成有由梯形螺纹构成的内螺纹。在固定部件2上，在使中央孔21与平衡器200的端板220的开口部221相一致的状态下，在与端板220的螺纹孔222分别一致的位置设置有沿轴线方向贯穿的贯穿孔22。如图8所示，通过将螺栓4穿过贯穿孔22与端板220的螺纹孔222紧固，能够使中央孔21与开口部221相一致地将固定部件2固定于端板220。
可动部件3为柱状部件，且在外周面具有与中央孔21的内螺纹紧固的由梯形螺纹构成的外螺纹(外螺纹部)31。可动部件3的一端具备杯状部件32和推力轴承(摩擦降低部)33，该杯状部件32配置于覆盖螺母262的位置，该推力轴承33配置于该杯状部件32的前端。推力轴承33具有比螺母262的外形大的内径尺寸。
可动部件3的另一端设置有六角头部(旋转力输入部)，该六角头部通过扳手等工具对可动部件3施加围绕轴线的旋转力。
以下对如此构成的本实施方式的机器人100的平衡器200的维护用夹具1的作用进行说明。
使用了本实施方式的维护用夹具1的机器人100的平衡器200的维护，例如，如图2或图3所示，在机器人100为正规的组装姿态以外的姿态，因减速器的不良等原因而停止并锁住的情况下进行。
在该状态下，壳体230内的压缩螺旋弹簧240被压缩，在杆260上在将该杆260拉入壳体230内的方向上作用有很大的力。因此，若想要在此状态下更换减速器，则旋转体120与第一臂130之间的连接将被分离，由平衡器200作用在拉近第一轴280和第二轴131的方向上的力会导致物品破损等问题的发生。当然，将由压缩螺旋弹簧240对杆260施加有大的力的状态的平衡器200从第一轴280与第二轴131之间拆卸下来是困难的。
为了使用本实施方式的维护用夹具1，如图7及图8所示，利用螺栓4将维护用夹具固定在壳体230的端板220上。
即，使固定部件2的中央孔21与端板220的开口部221相一致，将可动部件3的前端的推力轴承33以及杯状部件32从开口部221插入到壳体230内，并将贯穿固定部件2的贯穿孔22的螺栓4与端板220的螺纹孔222紧固，从而将固定部件2固定在端板220上。
接下来，如图9所示，利用六角头部34向可动部件3提供围绕轴线的旋转力。由此，使得可动部件3围绕轴线旋转，同时通过外螺纹31的引导使得可动部件3相对于固定部件2沿轴线方向移动。
当使可动部件3相对于固定部件2向可动部件3的前端方向移动时，如图9所示，配置于可动部件3的前端的杯状部件32配置于覆盖螺母262的位置，其中该螺母262将杆260固定在可动板250上，并且杯状部件32的前端的推力轴承33在螺母262的径向外侧与可动板250接触。并且，若从推力轴承33与可动板250接触的状态进一步向同一方向施加旋转力，则通过推力轴承33将可动板250向进一步压缩压缩螺旋弹簧240的方向推压。
在该情况下，虽然通过使可动部件3旋转，使得由可动部件3经由杯状部件32及推力轴承33传递到可动板250的力逐渐增大，但通过配置于杯状部件32与可动板250之间的推力轴承33，降低了因杯状部件32与可动板250围绕可动部件3的轴线相对旋转而产生的滑动摩擦。由此，能够使可动部件3平滑地旋转而使从维护用夹具1施加到可动板250的力平滑地增加。
设置于固定部件2的中央孔21的内螺纹和设置于可动部件3的外螺纹31分别由梯形螺纹构成，由此能够产生与由压缩螺旋弹簧240产生的大的力相平衡的推压力，并且能够使产生的推压力平滑地增减。
并且，在由维护用夹具1施加到可动板250的力与由压缩螺旋弹簧240施加到可动板250的力相平衡的位置停止可动部件3的旋转。由此，由于平衡器200的杆260上不作用有轴向的力，因此能够容易地从杆260上拆下第二轴131。
在从杆260上拆下第二轴131后，如图10所示，通过对六角头部34施加与上述相反方向的旋转力，使可动部件3向从壳体230拉出的方向移动。由此，压缩螺旋弹簧240伸长，杆260被拉入到壳体230内。并且，使压缩螺旋弹簧充分伸长，使可动板250处于与端板220或螺栓4的前端部接触的状态，从而能够将螺母262拆下，平衡器200解除了压缩螺旋弹簧240的弹力，变成适于作业人员处理的状态。
即，由于压缩螺旋弹簧240在被压缩的状态下产生大的弹力，因此在作业人员进行处理时，不希望因某种原因而导致弹力释放。根据本实施方式的维护用夹具1，能够容易地解除压缩螺旋弹簧240的压缩状态。
通过使其为该状态，也能够容易地将平衡器200从第一轴280拆下，同时能够使平衡器200处于适于组装的状态。
将平衡器200拆下之后，将旋转体120与第一臂130之间的减速器拆下，由此能够将旋转体120与第一臂130分离。从旋转体120分离后的第一臂130通过起重机等的操作，如图1所示，移动到沿竖直方向延伸的正规的组装姿态，在该状态下，与旋转体120组装。由此，能够在正规的组装姿态下进行减速器的组装作业。
并且，通过在正规的组装姿态下实施减速器的组装作业，具有如下优点：对于平衡器200，也能够在第一轴280和第二轴131最接近的位置，不使压缩螺旋弹簧240产生弹力地组装。
如此，根据本实施方式的机器人100的平衡器200的维护用夹具1，具有如下优点：在减速器发生故障而锁住时，能够在机器人100停止的任意位置容易地拆下平衡器200，而且能够容易地使机器人100返回到正规的组装姿态而进行减速器的组装作业。
在本实施方式中，例示了在将第一臂130配置于竖直方向的正规的组装姿态下，第一轴280与第二轴131最接近，并且平衡器200所产生的力最小的机器人100。通常设计为，即使在该正规的组装姿态下压缩螺旋弹簧240也会产生一定程度的弹力。例如，机器人100在螺母262、可动板250以及杆260通过焊接接合或切削等而成为一体的结构的情况下，即使在正规的组装姿态下在组装平衡器200时也需要压缩压缩螺旋弹簧240，但若使用本实施方式的维护用夹具1，即使在该情况下，也能够将压缩螺旋弹簧240压缩至适于组装的状态。
不仅在将第一臂130正确配置于竖直方向的情况下，即使配置为与从竖直方向稍微偏离的姿态的情况下，若使用本实施方式的维护用夹具1，也具有能够容易地进行平衡器200的组装的优点。
在本实施方式中，作为力产生部件例示了压缩螺旋弹簧240，但代替之，也可以采用其他的弹性体，也可以采用封入壳体230内的气体或液体。
例示了针对配置于旋转体120与第一臂130之间的平衡器200的维护用夹具1，但也可以利用于设置与其他关节的平衡器200。
作为配置于可动部件3的前端的摩擦降低部，例示了推力轴承33，但并不限于此。也可以没有摩擦降低部，也可以采用四氟乙烯树脂涂层等摩擦降低部。
在固定部件2及可动部件3上设置了相互紧固的由梯形螺纹构成的外螺纹31以及内螺纹，但不限于梯形螺纹，可以采用任意形式的外螺纹以及内螺纹。
作为平衡器的壳体，例示了两端由端板210、220堵塞的圆筒状的壳体230，但代替之，也可以该三个部件不是单独的，而是一部分或全部为一体的结构。

Claims (4)

1.一种机器人的平衡器的维护用夹具，其特征在于，所述机器人的平衡器具备：
筒状的壳体，其两端由两个端板堵塞，所述两个端板具有沿板厚方向贯穿的贯穿孔；
可动部件，其配置于该壳体内且能够沿该壳体的轴线方向移动；
杆，其一端固定于该可动部件，且另一端贯穿一个所述端板的所述贯穿孔而配置于所述壳体外部；以及
力产生部件，其容纳在所述壳体内，并根据所述可动部件的移动量，产生将所述杆向所述壳体内拉入的力，
所述机器人的平衡器的维护用夹具具备：
第一部件，其能够拆装地固定于另一个所述端板，且具备在与另一个所述端板的所述贯穿孔相一致的位置配置的螺纹孔；以及
长条的第二部件，其具备与所述螺纹孔紧固的外螺纹部，且前端贯穿另一个所述端板的所述贯穿孔而与所述可动部件抵靠，
该第二部件具备旋转力输入部，所述旋转力输入部输入围绕长轴的旋转力。
2.根据权利要求1所述的机器人的平衡器的维护用夹具，其特征在于，
所述螺纹孔和所述外螺纹为梯形螺纹。
3.根据权利要求1或2所述的机器人的平衡器的维护用夹具，其特征在于，
所述第二部件的前端配置有降低相对于所述可动部件的滑动摩擦的摩擦降低部。
4.根据权利要求3所述的机器人的平衡器的维护用夹具，其特征在于，
所述摩擦降低部为推力轴承。
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