CN114833839A - 桌面机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种既能实现小型化，又能消除布局的自由度与耐噪声性的折衷关系的桌面机器人。本发明的桌面机器人的特征在于包括：马达；转换机构，将马达的旋转运动转换为直线运动；直动平台机构，由直动导轨予以支撑且具有通过转换机构而移动的平台；以及电气框体，在内部收纳马达且在外表面安装转换机构与直动平台机构，电气框体在以转换机构为中心而呈线对称的位置，备有一对将直动导轨安装于电气框体的安装部。

Description

桌面机器人

技术领域

本发明涉及一种可设置在桌子等上的桌面机器人。

背景技术

例如已知有被称作桌面机器人或桌面式机器人的小型机器人，其通过三方向的直动机构来三维地驱动工具与工件，可进行工件彼此的装配或者对工件的螺固、溶剂等向工件的涂布、工件的切断、对工件的焊接等各种作业。多数桌面机器人如其名称那样已被小型化到能够设置在桌子等上的程度，也可用作与作业者协作地进行作业的所谓半自动机。

专利文献1所示的桌面机器人将对包含控制基板的各种电气元件进行收纳的电气框体(下部盒体)以引出其一部分的方式予以构成，由此而实现设置的容易化以及进一步的小型化。

而且，基于多被利用作为半自动机这一性质，桌面机器人较大量生产多用于少量多品种的生产。因而，在使用桌面机器人时，会相对较多地产生工具或工件、夹具等的更换作业或者桌面机器人内的配置更换作业等被称作所谓的规格变更的作业。鉴于此点，例如，如专利文献2所记载的那样，还提出了一种桌面机器人，能够调整各直动机构的安装位置，由此，能够根据工件或工具的种类来变更布局。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利特开平7-136952号公报

[专利文献2]日本专利特开2002-66965号公报

发明内容

[发明所要解决的问题]

此外，对于此种桌面机器人，为了与作业者进行协作，要求高安全性、例如高的耐噪声性。专利文献1的桌面机器人中，马达、基板、线缆等电气元件全部被收纳在金属制的电气框体(下部盒体)中，因此可以说是耐噪声性优异的结构。但是，专利文献1的桌面机器人无法像专利文献2的桌面机器人那样自由变更布局。

另一方面，专利文献2的桌面机器人是将经单元化的直动机构加以组合的结构，包含驱动马达的各直动机构利用线缆来与收容在电气框体中的控制部相连接。因而，与线缆从电气框体露出相应地，耐噪声性要比专利文献1的桌面机器人差。另外，如果使用即便改变了各直动机构的安装位置也能将它们全部覆盖的尺寸的电气框体，则尽管耐噪声性提高，但此时将与小型化这一要求背道而驰。这样，在以小型化为前提的情况下，桌面机器人中的各直动机构的布局的自由度与耐噪声性处于折衷(tradeoff)的关系。

鉴于此种问题，本发明的目的在于提供一种既能实现小型化，又能消除布局的自由度与耐噪声性的折衷关系的桌面机器人。

[解决问题的技术手段]

本发明的桌面机器人的特征在于包括：马达；转换机构，将所述马达的旋转运动转换为直线运动；直动平台机构，由直动导轨予以支撑，且具有通过所述转换机构而移动的平台；以及电气框体，在内部收纳所述马达，且在外表面安装所述转换机构与所述直动平台机构，所述电气框体在以所述转换机构为中心而呈线对称的位置，备有一对将所述直动导轨安装于所述电气框体的安装部。

在此种桌面机器人中，优选的是，所述电气框体具有遮蔽构件，所述遮蔽构件被安装在未安装所述直动平台机构的一侧的所述安装部。

而且，在此种桌面机器人中，优选的是，所述平台包括沿所述直动导轨延伸的方向贯穿所述平台的贯穿孔，所述直动平台机构具有插通所述贯穿孔并覆盖所述直动导轨的罩，所述罩被安装于所述安装部。

并且，优选的是，所述转换机构包括：驱动皮带轮，通过所述马达而旋转；从动皮带轮，相对于所述驱动皮带轮而朝所述直动导轨延伸的方向隔开间隔而设；皮带，绕挂于所述驱动皮带轮与所述从动皮带轮，且具有位于所述驱动皮带轮与所述从动皮带轮之间的一对直线部分；以及结合体，被安装于其中一个所述直线部分或另一个所述直线部分的任一者，并且被安装于所述平台，使所述结合体被安装于另一个所述直线部分时的所述马达的旋转方向相对于所述结合体被安装于其中一个所述直线部分时的所述马达的旋转方向而反转。

[发明的效果]

本发明的桌面机器人能够相对于电气框体而将直动导轨安装在以转换机构为中心呈线对称的位置中的任一处，因此能够变更平台的布局。而且，当使平台移动的马达的位置伴随平台的布局变更而改变时，如上所述，为了确保耐噪声性，必须使用大型的电气框体，但本发明的桌面机器人即便布局改变，马达的位置也不变而仍处于被收纳在电气框体中的状态，因此既能实现电气框体的小型化，又能确保耐噪声性。

附图说明

图1是关于本发明的桌面机器人的第一实施方式，是将平台安装在电气框体的中央的状态下的立体图。

图2是图1所示的桌面机器人的分解立体图。

图3是图1所示的桌面机器人的平台中央的剖面图。

图4是图1所示的桌面机器人的框图。

图5是关于图1所示的桌面机器人，将直动平台机构安装在电气框体的右侧的状态下的立体图。

图6是图5所示的桌面机器人的分解立体图。

图7是图5所示的桌面机器人的平台中央的剖面图。

图8的(a)及图8的(b)是关于本发明的桌面机器人的第二实施方式的、平台中央的剖面图。

[附图标记说明]

1A、1B：桌面机器人

2：电气框体

5：X马达(马达)

6：转换机构

7：平台

7c：贯穿孔

8：直动平台机构

8a：直动导轨

11b、11c、11d、11e：螺丝孔(安装部)

15：驱动皮带轮

16：从动皮带轮

17：皮带

17a：直线部分

18：结合体

19：遮蔽构件

20：罩

23：控制部

具体实施方式

以下，一边参照附图，一边说明本发明的桌面机器人的一实施方式。以下的说明中，为了方便，将以附图所示的右、左、前、后、上、下以及X、Y、Z的方向来进行说明。

图1～图4表示了作为本发明的桌面机器人的第一实施方式的桌面机器人1A。桌面机器人1A包括：电气框体2，收纳各种电气元件；一对立柱3，被设在电气框体2的右侧面以及左侧面；以及臂4，被架设在一对立柱3上。如图2所示，在电气框体2的上表面，设有将X马达5(参照图3)的旋转运动转换为直线运动的转换机构6、以及包括可沿前后方向(X方向)移动的平台7的直动平台机构8。在图1所示的状态下，平台7位于电气框体2的左右方向(Y方向)中央。并且，在臂4上，设有可沿左右方向移动的Y单元9，在Y单元9的下部，设有可沿上下方向(Z方向)移动的Z基台10。另外，图3中，在附图内右上表示了将以一点链线的圆所包围的部分放大的局部放大图。

在平台7上，可载置各种工件，在Z基台10上，可安装螺固起子或烙铁等工具。因而，根据桌面机器人1A，可使工件与工具三维地相对移动，因此可对工件进行螺固或焊接等作业。

本实施方式的电气框体2包括安装所述转换机构6与直动平台机构8的框体本体部11A。在框体本体部11A的前方，设有前表面罩部12，在前表面罩部12上，设有操作/显示部13，所述操作/显示部13被用于桌面机器人1A的操作等并且显示运行状态等。另外，在框体本体部11A的后方，设有未图示的后表面罩部。并且，如图3所示，在框体本体部11A的下方设有底座部14。在这些框体本体部11A、前表面罩部12、后表面罩部、底座部14的内侧，收容后述的各种电气元件。另外，在桌面机器人1A中使用的电气元件的一部分也被收容在臂4或Y单元9的内部。此处，框体本体部11A、前表面罩部12、后表面罩部以及底座部14均为金属制，电气框体2的内部对于来自外部的电气噪声具备高耐受性，抑制了噪声对收纳在电气框体2中的电气元件的影响。另外，构成臂4或Y单元9的外壳的罩也是金属制，臂4或Y单元9的内部对于来自外部的电气噪声也具备高耐受性。

如图3所示，本实施方式的框体本体部11A包括使其上表面朝向下方凹陷而成的凹部11a。在凹部11a的左右方向中央部分的后方，安装X马达5。如图示的那样，X马达5的在内侧收纳有电气元件(例如线圈等)的成为大径的部分被安装在框体本体部11A的内侧，旋转的小径的轴位于框体本体部11A的外侧。

而且，在凹部11a的左右方向中央部分，如图2所示安装有转换机构6。本实施方式的转换机构6包括：驱动皮带轮15，被安装于X马达5的轴；从动皮带轮16，相对于驱动皮带轮15而隔开间隔地设在其前方；带齿的皮带17，绕挂于驱动皮带轮15与从动皮带轮16；以及结合体18，使皮带17与平台7连结。此处，皮带17在绕挂于驱动皮带轮15与从动皮带轮16的状态下，包括相向地位于驱动皮带轮15与从动皮带轮16之间的一对直线部分17a，结合体18被安装于一对直线部分17a中的任一者(图1～图3所示的状态下为左侧的直线部分17a)。

本实施方式的结合体18包含两片板状构件18a、18b。其中一个板状构件18a呈大致L字状，被安装于平台7，并且与直线部分17a的一面侧相向。另一个板状构件18b位于直线部分17a的另一面侧，且构成为，可通过未图示的丝杠等而朝向其中一个板状构件18a运动。即，通过使另一个板状构件18b朝向其中一个板状构件18a移动来夹持直线部分17a，从而可将结合体18固定于皮带17，以连结平台7与皮带17。

根据此种转换机构6，当使驱动皮带轮15旋转时，被安装于直线部分17a的结合体18朝前后方向移动。即，由于驱动皮带轮15通过X马达5而旋转，因此可将X马达5的旋转运动转换为结合体18的直线运动。

并且，在凹部11a的左部分，如图2所示安装有直动平台机构8。本实施方式的直动平台机构8包括：平台7；直动导轨8a，沿前后方向延伸；以及块体8b，由直动导轨8a予以支撑而沿前后方向移动。在直动导轨8a与块体8b之间介隔有滚珠8c，块体8b可相对于直动导轨8a而沿导轨的长边方向滑动。在凹部11a的左部分，设有用于固定直动导轨8a的螺丝孔11b，直动导轨8a通过未图示的螺丝而固定于凹部11a。

在凹部11a的右部分，也设有螺丝孔11c。螺丝孔11c相对于螺丝孔11b而设在以转换机构6为中心呈线对称的位置。即，相对于通过驱动皮带轮15与从动皮带轮16的中心的直线，直至螺丝孔11b为止的距离与直至螺丝孔11c为止的距离相等。而且，螺丝孔11b与螺丝孔11c的前后方向的位置也相等。

本实施方式中，对于此种螺丝孔11c，通过未图示的螺丝来安装遮蔽构件19。如图3所示，遮蔽构件19形成为嵌入至凹部11a的右侧部分并潜入平台7的端部下方的形状，因此尘埃或灰尘等不易侵入直动导轨8a或皮带17的周边。

平台7被安装于块体8b。本实施方式的平台7在右侧中央部包括用于安装结合体18的螺丝孔7a。而且，在平台7的左侧中央部，设有与螺丝孔7a成为相同形状的螺丝孔7b。进而，平台7包括沿前后方向贯穿平台7的贯穿孔7c。另外，在平台7上图示出的螺丝孔7a、螺丝孔7b以外的孔是工件或夹具固定用的螺丝孔或作业孔。

本实施方式的直动平台机构8包括如图示那样沿前后方向长长地延伸的罩20。罩20插通至平台7的贯穿孔7c，并利用未图示的螺丝而固定至设于框体本体部11A的螺丝孔11d。通过罩20来遍及整体地覆盖直动导轨8a或皮带17，因此防止了尘埃或灰尘等侵入直动导轨8a或皮带17的周边。另外，罩20插通至贯穿孔7c，因此不会妨碍平台7朝向前后的移动。

而且，框体本体部11A在以转换机构6为中心呈线对称的位置，也备有与螺丝孔11d成为相同形状的螺丝孔11e。

另外，设于框体本体部11A的所述螺丝孔11b、螺丝孔11c、螺丝孔11d、螺丝孔11e是相当于本说明书的“安装部”的部位。

接下来，对于与桌面机器人1A的电气控制相关的结构，一边参照图4的框图一边进行说明。桌面机器人1A除了包括所述X马达5以外，还包括使Y单元9驱动的Y马达21与使Z基台10驱动的Z马达22，这些马达与控制部23电连接。而且，控制部23除了与所述操作/显示部13连接以外，还与程序/示教数据存储部24或机器人布局检测部件25电连接，所述程序/示教数据存储部24存储用于使控制部23进行各种控制的程序或与工件相应的示教数据(教学数据(teaching data))。另外，与机器人布局检测部件25相关的详细说明将后述。

如图3所示，本实施方式的桌面机器人1A在电气框体2的内侧包括电源单元26、控制基板27、马达驱动器基板28等，以作为实现所述电气控制的部件。而且，X马达5中的收纳有电气元件的成为大径的部分也配设在电气框体2的内侧。此处，电源单元26具有对各种电气元件供给电力的功能。而且，控制基板27与马达驱动器基板28作为框图中的控制部23发挥功能。另外，尽管省略了图示，但框图中所示的Y马达21被安装在臂4的内侧，Z马达22被安装在Y单元9的内侧。而且，本实施方式中，机器人布局检测部件25是对直动导轨8a的有无进行检测的未图示的传感器(例如光电传感器或接近传感器)，且被设在凹部11a的左部分附近与右部分附近。

根据此种桌面机器人1A，通过来自操作/显示部13的操作，能够将存储在程序/示教数据存储部24中的程序或示教数据读取至控制部23，进而基于来自控制部23的指令来使X马达5、Y马达21以及Z马达22驱动。因而，通过在平台7上载置工件，并在Z基台10上安装螺固起子或烙铁等工具，从而能够使工件与工具三维地相对移动而进行螺固或焊接等。

此外，根据工件的大小或形状或者工具的种类，在如图1所示那样平台7位于电气框体2的左右方向中央的状态下，有时无法进行所意图的作业。此种情况下，可如图5、图6所示那样使平台7位于电气框体2的右侧。

如上所述，本实施方式的框体本体部11A中，以转换机构6为中心而螺丝孔11b与螺丝孔11c设在呈线对称的位置，而且，螺丝孔11d与螺丝孔11e设在呈线对称的位置。即，可将固定于螺丝孔11b的直动导轨8a拆下而固定于螺丝孔11c，且可将固定于螺丝孔11c的遮蔽构件19拆下而固定于螺丝孔11b。而且，可将固定于螺丝孔11d的罩20拆下而固定于螺丝孔11e。并且，将平台7与皮带17相连的结合体18相对于平台7，可从图2所示的螺丝孔7a拆下而如图5所示那样安装于螺丝孔7b，而且，对于皮带17，可从如图3所示那样夹持左侧的直线部分17a的状态变更为如图7所示那样夹持右侧的直线部分17a的状态。这样，根据本实施方式的桌面机器人1A，能够将平台7的布局由位于电气框体2的左右方向中央的状态变更为位于电气框体2的右侧的状态。而且，即便变更平台7的布局，转换机构6的位置也不变，因此能够实现桌面机器人1A的小型化。另外，即便变更平台7的布局，转换机构6与直动平台机构8的距离也不变，因此平台7的承载重量或振动特性也不会发生变化。另外，在图7中，在附图内上示出了将以一点链线的圆所包围的部分放大的局部放大图。

另外，在如上述那样变更了平台7的布局的情况下，若X马达5的旋转方向在布局变更前后相同，则平台7移动的方向将变得相反。因此，本实施方式中，通过所述机器人布局检测部件25来检测直动导轨8a相对于转换机构6是布局在右侧还是布局在左侧，控制部23基于所述检测结果来切换X马达5的旋转方向。因而，即便变更平台7的布局，也能够按照意图来对工件执行作业。

而且，根据桌面机器人1A，即便变更平台7的布局，包含X马达5在内的各种电气元件仍处于被收纳在电气框体2、臂4以及Y单元9中的状态，因此能够确保对电气元件的耐噪声性。

接下来，对于作为本发明的桌面机器人的第二实施方式的桌面机器人1B，一边参照图8一边进行说明。桌面机器人1B包括框体本体部11B，所述框体本体部11B在左右方向上隔开间隔地设有一对所述的凹部11a。而且，在各凹部11a设有所述的X马达5、转换机构6以及直动平台机构8。

根据此种桌面机器人1B，可如图8的(a)所示，设为两个平台7在左右方向上靠近的布局。而且，也可如图8(的b)所示，设为两个平台7在左右方向上远隔的布局。进而，尽管省略了图示，但也可将右侧的平台7配置于图8的(a)所示的位置而将左侧的平台7配置于图8的(b)所示的位置，而且，还可将右侧的平台7配置于图8的(b)所示的位置而将左侧的平台7配置于图8的(a)所示的位置。这样，根据桌面机器人1B，能够进行合计四种布局变更。并且，尽管省略了图示，但在电气框体2的内部收纳有电源单元、控制基板、马达驱动器基板等。因此，在桌面机器人1B中，转换机构6与直动平台机构8的距离也不变，而且，由于各种电气元件处于被收纳在电气框体2等中的状态，因此能够确保对电气元件的耐噪声性。

以上，例示了将本发明具现化的实施方式，但本发明并不限定于所述特定的实施方式，只要在所述的说明中未作特别限定，则在权利要求书所记载的本发明的主旨的范围内可进行各种变形、变更。而且，所述实施方式中的效果不过例示了由本发明产生的效果，并不意味着本发明带来的效果限定于所述效果。

例如所述的转换机构6包含驱动皮带轮15、从动皮带轮16以及皮带17，但也可置换为将马达的旋转运动转换为直线运动的各种机构(作为一例，有利用滚珠丝杠的机构或滑块曲柄(slider crank)机构)。

而且，当变更平台7的布局时，在所述的实施方式中，在平台7的右侧中央部与左侧中央部设有两个螺丝孔(螺丝孔7a、螺丝孔7b)来作为将结合体18安装于平台7的结构，但螺丝孔也可设为任一个，并使平台7相对于水平面旋转180度而安装于块体8b。

而且，所述的实施方式中，作为检测直动导轨8a被固定于螺丝孔11b、螺丝孔11c中的哪个的机器人布局检测部件25，在凹部11a的左部分附近与右部分附近这两处设有对直动导轨8a的有无进行检测的传感器，但也可以直动导轨8a被安装于螺丝孔11b、螺丝孔11c中的任一个为前提，而采用仅设在凹部11a的左部分附近与右部分附近中的其中任一处的结构。即，例如仅在凹部11a的左部分附近设置所述传感器的情况下，也可在由传感器检测到直动导轨8a时，使控制部23判断为直动导轨8a被固定于螺丝孔11b，而若传感器未检测到直动导轨8a，则判断为直动导轨8a被固定于螺丝孔11c。而且，机器人布局检测部件25也可由作业者利用操作/显示部13来输入平台7的布局。

另外，也可在变更平台7的布局时，预先准备两种结合体18，例如在如图3所示那样平台7位于电气框体2的左右方向中央的状态下，通过呈图示形状的结合体18来夹持左侧的直线部分17a，而在如图7所示那样平台7位于电气框体2的右侧的状态下，使用设为夹持左侧的直线部分17a的形状的另一结合体18。此时，即便变更平台7的布局，X马达5的旋转方向仍保持相同。另外，在像这样构成的情况下，不需要机器人布局检测部件25。

而且，电气框体2包括螺丝孔11b、螺丝孔11c、螺丝孔11d、螺丝孔11e来作为用于安装直动导轨8a或罩20的安装部，但并不限于使用螺丝，例如也可使用利用夹持构件的夹钳等的安装部。

Claims (4)

1.一种桌面机器人，其特征在于，包括：

马达；

转换机构，将所述马达的旋转运动转换为直线运动；

直动平台机构，由直动导轨予以支撑，且具有通过所述转换机构而移动的平台；以及

电气框体，在内部收纳所述马达，且在外表面安装所述转换机构与所述直动平台机构，

所述电气框体在以所述转换机构为中心而呈线对称的位置，备有一对将所述直动导轨安装于所述电气框体的安装部。

2.根据权利要求1所述的桌面机器人，其特征在于，

所述电气框体具有遮蔽构件，所述遮蔽构件被安装在未安装所述直动平台机构的一侧的所述安装部。

3.根据权利要求1或2所述的桌面机器人，其中

所述平台包括沿所述直动导轨延伸的方向贯穿所述平台的贯穿孔，

所述直动平台机构具有插通所述贯穿孔并覆盖所述直动导轨的罩，

所述罩被安装于所述安装部。

4.根据权利要求1或2所述的桌面机器人，其特征在于，

所述转换机构包括：驱动皮带轮，通过所述马达而旋转；从动皮带轮，相对于所述驱动皮带轮而朝所述直动导轨延伸的方向隔开间隔而设；皮带，绕挂于所述驱动皮带轮与所述从动皮带轮，且具有相向地位于所述驱动皮带轮与所述从动皮带轮之间的一对直线部分；以及结合体，被安装于其中一个所述直线部分或另一个所述直线部分的任一者，并且被安装于所述平台，

所述桌面机器人包括控制部，所述控制部使所述结合体被安装于另一个所述直线部分时的所述马达的旋转方向相对于所述结合体被安装于其中一个所述直线部分时的所述马达的旋转方向而反转。

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