CN111745641B

CN111745641B - 机器人

Info

Publication number: CN111745641B
Application number: CN202010231333.0A
Authority: CN
Inventors: 小松大介; 田中俊雄; 关根幸太郎
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2019-03-28
Filing date: 2020-03-27
Publication date: 2023-11-28
Anticipated expiration: 2040-03-27
Also published as: US11597103B2; US20200307001A1; CN116277032A; JP7275752B2; JP2020157466A; CN111745641A; CN117301069A; CN116619419A

Abstract

本申请公开了一种液体不易积存且更为安全的机器人。机器人具有：可动部，沿水平方向位移，具有向铅直方向上侧开口的凹部；连接器，被配置在所述凹部内；以及排水部，将所述凹部的底部与所述可动部的外侧连通，将所述凹部内的液体向所述凹部外排出。

Description

机器人

技术领域

本发明涉及机器人。

背景技术

在专利文献1中记载了一种机器人，在机器人臂的壳体中设置凹部，并在该凹部内配置有连接器之类。另外，在机器人臂的壳体中设置有用于覆盖凹部的盖，在该盖上形成有排水孔。当从洒水器喷射出的水等液体积存在凹部的情况下，机器人会使凹部朝向铅直方向下侧，通过排水孔将凹部内的液体排出。

专利文献1：日本特开2016-198849号公报

然而，在机器人为只具有在水平方向上移动的臂的SCARA机器人的情况下，由于凹部无法朝向铅直方向的下侧，所以难以排出积存在凹部中的液体。

发明内容

本发明的机器人具有：可动部，沿水平方向位移，具有向铅直方向上侧开口的凹部；连接器，被配置在所述凹部内；以及排水部，将所述凹部的底部与所述可动部的外侧连通，将所述凹部内的液体向所述凹部外排出。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式涉及的机器人的侧视图。

图2是表示图1的机器人所具有的第二臂的立体图。

图3是第二臂的剖视图。

图4是第二臂的俯视图。

图5是表示本发明的第二实施方式涉及的机器人的第二臂的剖视图。

图6是表示本发明的第三实施方式涉及的机器人的第二臂的立体图。

附图标记说明

1...机器人；2...基座；3...臂；4...第一臂；41...臂基体；42...外装部件；421...排水孔；5...第二臂；51...凹部；511...底部；512...侧壁部；52...排水部；520...沟槽；520a...端部；521...底部；522...侧壁部；529...贯通孔；53...臂基体；54...底部构成部件；55...连接部件；56...外装部件；561...基部；562...外装部；563...狭缝；57...上侧部件；571...开口；58...下侧部件；581...开口；6...作业头；61...花键螺母，62...滚珠丝杠螺母；63...花键轴；64...有效载荷；65...端部执行器；71、72、73、74...驱动装置；75...机器人控制装置；76...布线组；761...布线；8...连接器组；81...连接器；82...配管连接器；9...配管；C...控制器；D...深度；E...编码器；J1...第一轴；J2...第二轴；J3...第三轴；M...马达；Q1、Q2...关节；S...液体；T...最大高度。

具体实施方式

下面，将基于附图中所示的实施方式对本发明的机器人进行详细的说明。

第一实施方式

图1是示出本发明的第一实施方式涉及的机器人的侧视图。图2是示出图1的机器人具有的第二臂的立体图。图3是第二臂的剖视图。图4是第二臂的俯视图。

此外，图1中的上下方向与铅直方向一致，将图1中的上侧称为“上”，将下侧称为“下”。并且，在本说明书中，“水平”表示不仅包括与水平一致的情况，还包括只要在能发挥本发明的效果的范围内相对于水平倾斜的情况。同样地，在本说明书中，“铅直”表示不仅包括与铅直一致的情况，还包括只要在能发挥本发明的效果的范围内相对于铅直倾斜的情况。另外，在本说明书中，“平行”表示不仅包括两个对象与平行一致的情况，还包括只要在能发挥本发明的效果的范围内从平行倾斜的情况。

图1所示的机器人1是水平多关节机器人(SCARA机器人)，其例如在电子部件等工件的保持、运送、组装和检查等各个作业中被使用。但是，机器人1的用途没有特别限定。

机器人1包括基座2、连接于基座2的臂3、以及连接基座2与臂3的配管9。并且，臂3具有：第一臂4，基端部连接于基座2，第一臂4能相对于基座2绕第1轴J1转动；以及第二臂5，基端部连接于第一臂4的前端部，第二臂5能相对于第一臂4绕与第1轴J1平行的第2轴J2转动。另外，在第二臂5的前端部设置有作业头6。

基座2例如通过螺钉等固定在未图示的地板面上。此外，在基座2内设置有驱动装置71，该驱动装置71使第一臂4相对于基座2绕第一轴J1转动，且在第二臂5内设置有驱动装置72，该驱动装置72使第二臂5相对于第一臂4绕第二轴J2转动。在驱动装置71、72分别包括作为驱动源的马达M、控制马达M的驱动的控制器C、以及检测马达M的旋转量的编码器E等。

作业头6包括：同轴地配置在第二臂5的前端部的花键螺母61和滚珠丝杠螺母62；以及插通花键螺母61和滚珠丝杠螺母62的花键轴63。花键轴63相对于第二臂5能绕作为其中心轴的第三轴J3旋转，且能够在沿着第三轴J3的方向上升降。第三轴J3与第一轴J1和第二轴J2平行且沿着铅直方向。

在第二臂5内设置有：驱动装置73，使花键螺母61旋转而使花键轴63绕第三轴J3旋转；以及驱动装置74，使滚珠丝杠螺母62旋转而使花键轴63在着沿第三轴J3的方向上升降。在驱动装置73、74分别包括作为驱动源的马达M、控制马达M的驱动的控制器C、检测马达M的旋转量的编码器E等。

在花键轴63的下端部设有用于安装端部执行器65的有效载荷(pay-load)64。作为安装于有效载荷64的端部执行器65没有特别限制，可以列举出例如保持对象物的手柄、对对象物进行加工的作业工具等。

另外，在基座2内设置有机器人控制器75，该机器人控制器75根据来自未图示的主计算机的指令来控制驱动装置71、72、73、74的驱动。另外，布线组76通过配管9而从基座2向第二臂5引出，该布线组76具有将机器人控制装置75与驱动装置72、73、74电连接的多个布线761。由此，也可以不经由连接基座2与第一臂4的关节Q1、连接第一臂4与第二臂5的关节Q2，布线组76的引线变得容易。

机器人控制装置75例如由计算机构成，具有处理信息的处理器(CPU)、可通信地连接于处理器的存储器、以及外部接口。并且，在存储器保存有能够通过处理器执行的各种程序，处理器可以读入并执行存储在存储器中的各种程序。

以上对机器人1的整体结构进行了简单的说明。但是，机器人1的结构并没有特别限定，例如也可以构成为臂3省略第一臂4而将第二臂5连接于基座2的结构，还可以将能够绕沿铅直方向延伸的轴转动的至少一个臂介于第一臂4和第二臂5之间。

接下来，对第二臂5进行详细的说明。如图2所示，第二臂5具有向铅直方向上侧开口的凹部51。并且，在凹部51内设置有多个连接器81和与配管9连接的配管连接器82。多个连接器81以及配管连接器82分别被安装于凹部51的底部511。

作为各个连接器81没有特别限制，可以列举例如端部执行器的电源用连接器、用于供给被端部执行器使用的压缩空气的连接器、安装于第二臂5或端部执行器的相机用的连接器、LAN连接用的连接器、加速度传感器、角速度传感器、力觉传感器、接近传感器、温度传感器等各种传感器用的连接器等。此外，连接器81和配管连接器82的数量并没有特别限制，可以根据机器人1的规格适当地设定。在下文中，为了便于说明，将连接器81和配管连接器82统称为“连接器组8”。

这样，通过将连接器组8设置在凹部51内，连接器组8的周围被第二臂5包围，从而可以抑制连接器组8向第二臂5之外即第二臂5的外形轮廓的外侧露出。因此，可以抑制属于连接器组8的连接器81或配管连接器82直接接触存在于机器人1周围的物体或人。由于连接器81和配管连接器82一般由金属等比较硬的材料构成且是具有多个角的形状，所以通过抑制连接器组8与周围的物体或人之间的直接接触，成为更安全的机器人1。另外，还能够抑制连接器组8的损伤。特别地，在本实施方式中，如图3所示，凹部51的深度D大于连接器组8的最大高度T，整个连接器组8被收纳在凹部51内。因此，能够更加显著地发挥上述效果。

另外，第二臂5具有排水部52，该排水部52使凹部51的底部511与第二臂5的外侧连通，并将凹部51的液体S排出到凹部51外。在此，第二臂5的外侧是指第二臂5的外形轮廓的外侧。例如，能够想到如下状况：根据使用机器人1的环境，在其周围设置洒水器，从洒水器喷射出的水积存在凹部51中。另外，能够想到在机器人1的作业中使用液体(包括油)或运送液体的情况下，液体也会积存在凹部51中。如上所述，如果液体S积存在凹部51中，则有可能导致连接器组8被腐蚀或劣化、连接器之间发生短路、或者液体S进入第二臂5内。因此，通过设置排水部52并通过该排水部52排出凹部51内的液体S，充分地降低上述问题产生的可能性。因此，成为可靠性更高的机器人1。

另外，如图2和图3所示，排水部52由一端与凹部51的底部511连接的沟槽520构成。由此，排水部52的结构变得简单。并且，如图3所示，沟槽520的底部521与凹部51的底部511为共面。由此，能够将凹部51内的液体S更顺利地排出到沟槽520。但是本发明不限于此，例如，沟槽520的底部521也可以位于比凹部51的底部511更靠铅直方向下侧的位置，且在它们之间形成阶梯部或倾斜面。

另外，沟槽520位于比凹部51更靠第二臂5的基端侧的位置。更具体地说，沟槽520从凹部51穿过第二臂5的上表面和第二臂5的基端侧的侧面即背面延伸至该背面的下端部。另外，沟槽520具有与穿过第二轴J2和第三轴J3的平面重叠的部分。这样，通过在第二臂5的基端部设置沟槽520，容易配置排水部52，而且排水部52也不容易妨碍到其他部件的配置。但是，作为排水部52的配置并没有特别限定，也可以位于第二臂5的前端部，还可以位于第二臂5的侧方部。

另外，从铅直方向俯视时，沟槽520的下游侧的端部520a与第一臂4的前端部重叠，从凹部51内通过沟槽520传送排出的液体S被传送至第一臂4。即，液体S流落到第一臂4的上表面。然后，如图3中的箭头所示，液体S从第一臂4向地板面下落。第一臂4位于比第二臂5更靠基端侧的位置，其可动范围小于第二臂5的可动范围。因此，与从第二臂5直接下落到地板面的情况相比，通过将从凹部51排出的液体S从第一臂4下落到地板面，能够将液体S散落在地板面上的范围变小。因此，清洁即回收散落在地板面上的液体S变得容易。在本实施方式中，在第二臂5的整个转动角区域，从凹部51排出的液体S被传送到第一臂4。但是本发明不限于此，也可以构成为从凹部51排出的液体S从第二臂5直接下落到地板面上。

如图3所示，第一臂4具有：连接于基座2的臂基体41和覆盖臂基体41的外装部件42。并且，在外装部件42的底部设置有排水孔421，该排水孔421将从第二臂5传送且从第二臂5流落并从臂基部41与外装部件42之间的间隙进入第一臂4内的液体S排出到第一臂4外。由此，能够更可靠地将从第二臂5传送来的液体S排出到第一臂4外。此外，排水孔421的位置、数量和形状等诸多条件没有特别限制。例如，在第一臂4具有臂基体41和覆盖臂基体41的上表面和侧面的外装部件42，在臂基体41的下表面侧露出的情况下，排水孔421也可以设置在第一臂4的臂基板41的底部。此外，也可以省略排水孔421。此外，液体S的排出路径并不仅限于此。

返回第二臂5的说明，如图3所示，第二臂5具有：连接于第一臂4的臂基体53；构成凹部51的底部511的底部构成部件54；位于第二臂5的基端部且连接臂基体53与底部构成部件54的连接部件55；以及覆盖这些部分且构成凹部51的侧壁部的外装部件56。另外，连接部件55呈带状，其基端部连接于臂基体53，前端部连接于底部构成部件54。

这些中，臂基体53、底部构成部件54和连接部件55由例如金属材料、树脂材料等足够坚硬的材料构成。与此相对，外装部件56由足够柔软的材料构成。根据这样的结构，可以在充分确保第二臂5的刚性的同时使第二臂5的外表面柔软。因此，即使第二臂5与周围物体或人发生碰撞，也可以由外装部件56缓和该冲击，成为更安全的机器人1。

另外，外装部件56被分割为位于臂基体53的上侧的上侧部件57和位于臂基体53的下侧的下侧部件58。这样，通过将外装部件56分割为上侧部件57和下侧部件58，可以容易将外装部件56安装到臂基体53。然而，外装部件56的结构并不仅限于此，也可以不分割为上侧部件57和下侧部件58，还可以进一步分割为多个部件。

另外，外装部件56具有基部561和设置于基部561的外表面的外装部562，外装部562的外表面构成外装部件56的外表面。并且，外装部562的弹性模量小于底部构成部件54的弹性模量。因此，第二臂5的表面变得足够柔软，能够有效地缓和碰撞时的冲击。因此，成为安全的机器人1。

基底561可以由例如聚乙烯、聚丙烯、ABS树脂等构成。另外，外装部562没有特别限定，在本实施方式中由发泡体构成。因此，外装部562能够发挥更高的弹性、缓冲特性，且能够更有效地缓和碰撞时的冲击。因此，成为更安全的机器人1。作为发泡体的构成材料，没有特别限制，可以使用例如聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃、聚氨酯、聚苯乙烯、酚醛树脂、聚氯乙烯、脲树脂、硅酮、聚酰亚胺、三聚氰胺树脂等。

另外，作为外装部562，并不仅限于发泡体，也可以使用例如各种弹性体。作为弹性体的构成材料，可以列举例如天然橡胶、异戊二烯橡胶、丁二烯橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶、丁腈橡胶、丁基橡胶、丙烯酸橡胶、乙丙橡胶、聚氨酯橡胶、硅橡胶这样的各种橡胶材料、苯乙烯类、聚烯烃类、聚氯乙烯类、聚氨酯类、聚酯类、聚酰胺类、聚丁二烯类、反式聚异戊二烯类、氟橡胶类、氯化聚乙烯等各种弹性体。也可以将他们中的一种或两种以上混合使用。

此外，在本实施例中，虽然整个外装部562具有小于底部构成部件54的弹性模量，但并不仅限于此，也可以为外装部562的一部分具有小于底部构成部件54的弹性模量。另外，也可以为整个外装部562具有比底部构成部件54大的弹性模量。

设置于第二臂5的沟槽520由连接部件55和外装部件56形成。具体而言，外装部件56与连接部件55液密接触。另外，在外装部件56的基端部形成有与连接部件55重叠且沿着连接部件55延伸的狭缝563。并且，由该狭缝563构成沟槽520的侧壁部522，由连接部件55的从狭缝563露出的部分构成沟槽520的底部521。由此，能够以简单的结构形成沟槽520。

另外，上侧部件57具有构成凹部51的开口、侧壁部的开口571，且基端侧从该开口571被狭缝563分为左右两个部分。因此，如图4所示，例如，即使在配管9连接于配管连接器82的状态下，狭缝563也向左右大开，使配管9通过狭缝563，从而能够将上侧部件57安装于臂基体53。因此，机器人1的组装变得容易。同样地，下侧部件58具有供花键轴63插通的未图示的开口和供与第一臂4连接的关节Q2插通的开口581，基端侧从该开口581被狭缝563分为左右两个部分。因此，例如即使在第二臂5连接于第一臂4的状态下，狭缝563也向左右大开，使关节Q2通过狭缝563，从而能够将下侧部件58安装于臂基体53。因此，机器人1的组装变得容易。

以上对机器人1进行了说明。如上所述，这样的机器人1具有：作为可动部的臂3，在水平方向上位移且具有在铅直方向上侧开口的凹部51；连接器81，配置在凹部51内；以及排水部52，使积存在凹部51的液体排出到凹部51外。利用这样的结构，能够抑制连接器81向臂3外露出，并且能够抑制连接器81与存在于机器人1周围的物体或人的接触。由此，成为更加安全的机器人1。并且，还能够抑制连接器81的损坏。另外，由于能够通过排水部52将积存在凹部51内的液体排出到凹部51外，所以成为可靠性高的机器人1。

另外，如上所述，臂3具有：构成凹部51的底部511的底部构成部件54；以及构成凹部51的侧壁部512的外装部件56。外装部件56的弹性模量小于底部构成部件54的弹性模量。由此，臂3的表面变得足够柔软，能够有效地缓和碰撞时的冲击。因此，成为安全的机器人1。

另外，如上所述，机器人1具有：基座2，连接有臂3；配管9，将臂3与基座2连接，在内部收纳有布线761；以及连接器82，配置在凹部51内，与配管9连接。由此，能够抑制配管连接器82向臂3外露出，并且能够抑制配管连接器82与周围物体或人的接触。其结果为，成为更安全的机器人1。另外，还能够抑制配管连接器82的损坏。

另外，如上所述，臂3具有第一臂4和第二臂5，该第一臂4相对于基座2绕沿着铅直方向的第一轴J1转动，该第二臂5相对于第一臂4绕沿着铅直方向的第二轴J2转动，在第二臂5设置有凹部51。由此，通过连接器81、配管连接器82与设置在第二臂5内的各种装置之间的电连接变得容易。

另外，如上所述，具备绕第二臂5的第三轴J3转动的作为轴的花键轴63，沟槽520具有与穿过第二轴J2和第三轴J3的平面重叠的部分。并且，第一臂4的基端部连接于基座2，第二臂5的基端部连接于第一臂4的前端部，排水部52位于第二臂5的基端部。由此，排水部52的配置变得容易。另外，如上所述，排水部52是沟槽520。由此，排水部52的结构变得简单。

另外，如上所述，第二臂5具有：与第一臂4连接的臂基体53；构成凹部51的底部511的底部构成部件54；以及连接臂基体53与底部构成部件54的连接部件55。并且，沟槽520的底部521由连接部件55构成，沟槽520的侧壁部522由形成于外装部件56的狭缝563构成。由此，容易形成沟槽520。

另外，如上所述，从排水部52排出的液体被传送到第一臂4。由此，从凹部51排出的液体被转送到第一臂4之后，从第一臂4下落到地板面上。由于第一臂4的可动范围小于第二臂5的可动范围，所以与从第二臂5直接下落到地板面的情况相比，液体散落在地板面上的范围变小。因此，清洁即回收散落在地板面上的液体变得更加容易。

另外，如上所述，第一臂4相对于第二臂5位于铅直下方，第一臂4具有使从排水部52排除的液体下落的排水孔421。由此，能够进一步可靠地将从第二臂5传送来的液体向第一臂4外排出。

第二实施方法

图5是示出本发明的第二实施方式涉及的机器人的第二臂的剖视图。

本实施方式涉及的机器人1除了凹部51的结构不同之外，与上述第一实施方式相同。在下面的说明中，关于第二实施方式的机器人1将以与上述第一实施方式之间的不同点为中心来进行说明，对于相同的事项则省略其说明。另外，在图5中，对与上述第一实施方式相同的结构标注相同的附图标记。

如图5所示，在本实施方式的凹部51中，底部511朝向排水部52向铅直方向下侧倾斜。因此，凹部51内的液体S由于其自重而自然地向排水部52侧流动，通过排水部52向凹部51外排出。其结果为，液体不易积存在凹部51内，从而成为可靠性更高的机器人1。

如上所述，在本实施方式的机器人1中，凹部51的底部511朝向排水部52向铅直方向下侧倾斜。因此，凹部51内的液体S由于其自重自然地向排水部52侧流动，通过排水部52向凹部51外排出。其结果为，液体S不易积存在凹部51内，从而成为可靠性更高的机器人1。

根据以上这样的第二实施方法，也能够发挥与上述第一实施方式同样的效果。

第三实施方式

图6是示出本发明的第三实施方式涉及的机器人的第二臂的立体图。

本实施方式涉及的机器人1除了排水部52的结构不同之外与上述第一实施方式相同。在下面的说明中，关于第三实施例的机器人1将以与上述第一实施方式的不同点为中心进行说明，关于相同的事项则省略其说明。另外，在图6中，对与上述第一实施方式相同的结构标注相同的附图标记。

如图6所示，排水部52由形成于外装部件56且使凹部51内与外装部件56的外表面连通的贯通孔529构成。即使采用这样的结构，也容易形成排水部52。

根据以上这样的第三实施方式，也能够发挥与上述第一实施方式相同的效果。

以上已经根据图示的实施方式说明了本发明的机器人，但是本发明并不仅限于此，可以将各部分的结构替换为具有相同功能的任意结构。另外，也可以附加其他任意的构成件。另外，本发明还可以将上述各实施方式中的任何两个以上的结构加以组合。

Claims

1.一种机器人，其特征在于，具有：

基座；

第一臂，与所述基座连接，并且相对于所述基座绕第一轴转动；

第二臂，与所述第一臂连接，并且相对于所述第一臂绕第二轴转动，所述第二臂具有向铅直方向上侧开口的凹部；

轴，设置于所述第二臂，并且绕第三轴转动；

连接器，被配置在所述凹部内；以及

排水部，与所述凹部的底部连通，并且将所述凹部内的液体向所述凹部外排出，

所述排水部具有与穿过所述第二轴和所述第三轴且沿着所述第二轴和所述第三轴延伸的平面重叠的部分。

2.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，

所述排水部在与所述凹部之间具有阶梯部或倾斜面。

3.根据权利要求1或2所述的机器人，其特征在于，

所述底部朝向所述排水部向铅直方向下侧倾斜。

4.根据权利要求1或2所述的机器人，其特征在于，

所述第二臂具有：构成所述凹部的底部的底部构成部件；以及

构成所述凹部的侧壁部的外装部件，

所述凹部的侧壁部比所述连接器更向铅直方向上侧延伸，

所述外装部件的弹性模量小于所述底部构成部件的弹性模量。

5.根据权利要求1或2所述的机器人，其特征在于，

所述机器人具有：

配管，连接所述第二臂与所述基座，在内部收纳有布线；以及

配管连接器，被配置在所述凹部内，与所述配管连接。

6.根据权利要求1或2所述的机器人，其特征在于，

所述排水部是沟槽。

7.根据权利要求6所述的机器人，其特征在于

所述第二臂具有：与所述第一臂连接的臂基体；构成所述凹部的底部的底部构成部件；构成所述凹部的侧壁部的外装部件；以及

连接所述臂基体与所述底部构成部件的连接部件，

所述沟槽的底部由所述连接部件构成，

所述沟槽的侧壁部由形成于所述外装部件的狭缝构成。

8.根据权利要求1或2所述的机器人，其特征在于，

所述第一臂相对于所述第二臂位于铅直下方，

所述第一臂具有使从所述排水部排出的所述液体下落的排水孔。