CN115515765A - 工业用机器人 - Google Patents

Abstract

提供不需要齿隙的调整作业能够容易地将使作业工具旋转的齿轮后安装于机器人的工业用机器人。其包括：第1手腕元件，其可在机器人的前臂的前端绕沿前臂的长度方向的第1轴线旋转；第2手腕元件，其可在第1手腕元件绕与第1轴线大致垂直地相交的第2轴线旋转；第3手腕元件，其可在第2手腕元件绕从第1轴线和第2轴线的交点沿相对于第2轴线的延伸方向大致垂直的方向延伸的第3轴线旋转；第1齿轮，其在第3手腕元件与第3轴线同心地安装，可绕第3轴线旋转；第2齿轮，其与第1齿轮啮合而可从动于第1齿轮的旋转而旋转；和壳体，其固定于第2手腕元件，第2齿轮在壳体借助轴承以可绕与第3轴线空开规定距离地配置的第4轴线旋转的方式安装。

Description

工业用机器人

技术领域

本发明涉及工业用机器人。

背景技术

在工业用机器人(以下，简称为“机器人”)中，以下情况较多：在机器人的前臂的前端部安装作业工具，使用包括配线和配管中的至少一者的线条体，向作业工具供给空气等材料或者电气等能量或信号(例如，参照专利文献1)。

作业工具安装于由齿轮(第2齿轮)构成的旋转轴的前端，该齿轮(第2齿轮)从动于在机器人的前臂的前端部配置的旋转轴的齿轮(第1齿轮)而旋转。第2齿轮偏移地配置于第1齿轮的侧方，与第1齿轮啮合。线条体贯穿沿着第2齿轮的轴线设置的中空部并与作业工具连接。由此，机器人在高速视觉跟踪系统等中使作为最终旋转轴的第2齿轮高速地旋转。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-7409号公报

发明内容

发明要解决的问题

第2齿轮以与预先在机器人的前臂的前端部设置的第1齿轮啮合的方式后安装。但是，由于在齿轮彼此的啮合部产生齿隙，因此，在后安装第2齿轮的情况下，需要用于调整齿隙的烦杂的作业。因此，期望的是，不需要齿隙的调整作业，能够容易地将用于使作业工具旋转的齿轮后安装于机器人。

用于解决问题的方案

本公开的一技术方案的工业用机器人包括：第1手腕元件，其在机器人的前臂的前端以能够绕沿着所述前臂的长度方向的第1轴线旋转的方式设置；第2手腕元件，其在所述第1手腕元件以能够绕与所述第1轴线大致垂直地相交的第2轴线旋转的方式设置；第3手腕元件，其在所述第2手腕元件以能够绕从所述第1轴线和所述第2轴线的交点沿相对于所述第2轴线的延伸方向大致垂直的方向延伸的第3轴线旋转的方式设置；第1齿轮，其在所述第3手腕元件以与所述第3轴线同心的方式安装，以能够绕所述第3轴线旋转的方式设置；第2齿轮，其通过与所述第1齿轮啮合而以能够从动于所述第1齿轮的旋转而旋转的方式设置；以及壳体，其固定于所述第2手腕元件，所述第2齿轮在所述壳体借助轴承以能够绕相对于所述第3轴线空开规定距离地配置的第4轴线旋转的方式安装。

发明的效果

根据一技术方案，能够提供一种不需要齿隙的调整作业能够容易地将用于使作业工具旋转的齿轮后安装于机器人的工业用机器人。

附图说明

图1是工业用机器人的主视图。

图2是工业用机器人的旋转器单元的剖视图。

图3是说明工业用机器人的旋转器单元的组装方法的立体图。

图4是说明工业用机器人的旋转器单元的组装方法的立体图。

图5是说明工业用机器人的旋转器单元的组装方法的立体图。

图6是说明工业用机器人的旋转器单元的组装方法的立体图。

图7是其他实施方式的工业用机器人的主视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本公开的实施方式进行说明。图1是工业用机器人的主视图。图2是工业用机器人的旋转器单元的剖视图。另外，在以下的各图中箭头所示的Z方向表示相对于机器人1所设置的地面F垂直的上方向。

本实施方式所示的机器人1是由机器人控制器(未图示)控制的具有6轴的旋转轴的搬运机器人。机器人1在配置于臂前端侧的前臂10的前端具有第1手腕元件11、第2手腕元件12、第3手腕元件13以及旋转器单元2。

第1手腕元件11形成为从前臂10的前端沿着前臂10的长度方向(图1中的左右方向)呈纵长地突出的臂状。第1手腕元件11设为能够相对于前臂10绕沿着前臂10的长度方向的第1轴线A1旋转。

第2手腕元件12形成为矩形箱状，安装于第1手腕元件11的前端。第2手腕元件12设为能够相对于第1手腕元件11绕与第1手腕元件11的旋转轴线即第1轴线A1大致垂直地相交的第2轴线A2旋转。第2手腕元件12具有沿着第2手腕元件12的长度方向朝向图1中的下方突出的圆筒部120。

第3手腕元件13包括大致圆盘状的构件，相对于第2手腕元件12的圆筒部120同心状地安装。第3手腕元件13设为能够相对于第2手腕元件12绕从第1轴线A1和第2轴线A2的交点沿相对于第2轴线A2的延伸方向(图1的相对于纸面的垂直方向)大致垂直的方向(图1中的上下方向)延伸的第3轴线A3旋转。

另外，在本实施方式中，“大致垂直”是指，不限制于严格的垂直，也可以以不损害作为第2手腕元件12和第3手腕元件13的功能的程度相对于垂直稍微倾斜。

如图2所示，第1齿轮14相对于第3手腕元件13的旋转轴线即第3轴线A3同心状地安装于第3手腕元件13。第1齿轮14具有比第3手腕元件13的外径大的外径，设为能够绕第3轴线A3旋转。本实施方式所示的第1齿轮14由正齿轮构成。但是，第1齿轮14不限制于正齿轮，也可以是斜齿轮等。

旋转器单元2具备作业工具100，安装于第2手腕元件12的前端。作业工具100例如是爪(日文：ハンド)等，借助治具配置于旋转器单元2的下表面。线条体3与作业工具100连接。线条体3包括用于向作业工具100供给作业工具100的驱动用的空气等材料或者电气等能量或信号的配管和配线中的至少一者。线条体3的一端与安装于前臂10的上部的电磁阀箱4连接。线条体3的一端贯穿旋转器单元2，与作业工具100连接。另外，在图1和图2示出一个线条体3。但是，线条体3也可以是多个。

由挠性的管构成的导管5从电磁阀箱4设置至旋转器单元2。详细地说，机器人1具有配置于前臂10附近的第1导管安装部51和配置于旋转器单元2侧的第2导管安装部52。配置有第1导管安装部51的前臂10附近是指在前臂10的附近绕第1轴线A1的区域。具体地说，本实施方式的第1导管安装部51与安装于前臂10的上表面的电磁阀箱4连接。第2导管安装部52以能够旋转的方式与在旋转器单元2设置的后述的第2齿轮24连接。导管5跨第1导管安装部51和第2导管安装部52地设置。导管5以能够相对于第1导管安装部51和第2导管安装部52中的至少第2导管安装部52旋转的方式安装。线条体3贯穿于导管5的内部，从电磁阀箱4延伸至作业工具100。

如图2所示，旋转器单元2具有金属制的壳体20。壳体20固定于第2手腕元件12的圆筒部120。壳体20的下方较大程度地开放，设为从第2手腕元件12的圆筒部120向相对于第3轴线A3大致垂直的方向即侧方较大程度地突出。

壳体20具有朝向上方呈圆形开口的第1开口部21。第1开口部21设为与第3轴线A3同心地开口。第1开口部21具有比第2手腕元件12的圆筒状的圆筒部120的外径小但比第3手腕元件13的外径大的开口直径。在壳体20固定于第2手腕元件12的圆筒部120的状态下，第1开口部21包围第3手腕元件13的径向外侧。

在第1开口部21的外侧设有由台阶部构成的嵌合部22。嵌合部22具有比第1开口部21的开口直径大的内径，设为在壳体20的上表面包围第1开口部21。第1开口部21设为与嵌合部22的底部同心状地开口。嵌合部22的内径与第2手腕元件12的圆筒部120的外径大致相等。壳体20通过使嵌合部22与第2手腕元件12的圆筒部120的外周嵌合而安装于第2手腕元件12，并通过多个螺栓200固定于第2手腕元件12的圆筒部120。如此，壳体20通过嵌合部22和第2手腕元件12的圆筒部120之间的嵌合而安装，因此，容易进行壳体20的定位，简化旋转器单元2的组装作业。

壳体20的上表面的位于第1开口部21的侧方的部位具有比嵌合部22向沿着第3轴线A3的上方隆起的隆起部20a。在壳体20的隆起部20a具有朝向上方呈圆形地开口的第2开口部23。第2开口部23的中心轴线即第4轴线A4自嵌合部22以规定的公差空开规定距离地配置。相对于第1开口部21的中心轴线即第3轴线A3，第4轴线A4与第3轴线A3大致平行地延伸。

在第2开口部23，在壳体20的内部安装有作为机器人1的最终旋转轴的第2齿轮24，该第2齿轮24与第1齿轮14啮合。第2齿轮24具有筒状部240和设于筒状部240的外周的齿部242。而且，筒状部240具有沿着第4轴线A4配置的中空部241。第2齿轮24借助在第2开口部23的内周设置的适当数量的轴承25安装于第2开口部23。

壳体20在将第1齿轮14和第2齿轮24与润滑脂等润滑剂一起容纳于内部的状态下，由盖26封闭。盖26由多个螺栓201固定于壳体20的图示下端。通过第1齿轮14和第2齿轮24与润滑剂一起容纳于壳体20，从而抑制第1齿轮14和第2齿轮24的磨损。

盖26具有圆形的开口部260。第2齿轮24的筒状部240的前端面243贯穿开口部260而暴露于盖26的外部。该筒状部240的前端面243构成作业工具100(在图2中未图示)的安装面。

第2齿轮24的筒状部240从壳体20的第2开口部23向上方突出。第2导管安装部52与从第2开口部23向上方突出的筒状部240连接。由此，导管5的内部和中空部241连通。贯穿于导管5内的线条体3从安装于前臂10的电磁阀箱4经由中空部241被引导至作业工具100。因此，线条体3被朝向与第2手腕元件12使作业工具100的前端部朝向正下方这样的方向相反的方向引出。

导管5在第1导管安装部51至第2导管安装部52之间，在第1手腕元件11的与作业工具100的前端部相反的一侧的侧方沿着第1手腕元件11延伸，配设为不与机器人1的机身接触。由此，能够将线条体3相对于机器人1以稳定的方式安装。

壳体20的供第2齿轮24安装的第2开口部23配置于壳体20的隆起部20a。第2齿轮24的中空部241的后端面244从第2开口部23朝向上方突出。因此，与第2齿轮24的中空部241连接的第2导管安装部52相对于壳体20的嵌合部22和第2手腕元件12的圆筒部120之间的固定部位配置在比第3手腕元件13靠第2手腕元件12侧的位置。由此，第2齿轮24和第2导管安装部52之间的连接部位配置在比第3手腕元件13靠第2手腕元件12侧的位置。其结果是，能够容易地进行第2导管安装部52相对于第2齿轮24的中空部241的安装作业。

此外，壳体20的隆起部20a以及第2齿轮24与第2导管安装部52之间的连接部位配置在第2手腕元件12的圆筒部120的侧方的空间S。由此，能够使隆起部20a以及第2齿轮24与第2导管安装部52之间的连接部位靠近第2手腕元件12。其结果是，能够紧凑地构成旋转器单元2。

而且，由于供第2齿轮24安装的第2开口部23配置于壳体20的隆起部20a，因此，第2开口部23能够在沿着第4轴线A4的延伸方向的比较长的距离上利用轴承25将第2齿轮24支承为能够旋转。因此，第2齿轮24能够稳定地旋转。

接着，参照图3～图6对将旋转器单元2相对于第2手腕元件12安装时的组装方法进行说明。为了简化说明，图3～图6仅示出机器人1中的第2手腕元件12、第3手腕元件13以及旋转器单元2。在图3～图6中，第2手腕元件12、第3手腕元件13以及旋转器单元2相对于图1和图2上下相反地图示。

首先，如图3所示，旋转器单元2的壳体20的第1开口部21隔着O形密封圈202同心状地安装于安装有第3手腕元件13的第2手腕元件12的圆筒部120。具体地说，通过壳体20的与第1开口部21同心状地配置的嵌合部22嵌合于圆筒部120，从而壳体20安装于圆筒部120。此时，在壳体20，第2齿轮24预先借助轴承25(在图3中未图示)以能够旋转的方式安装于第2开口部23。安装于圆筒部120的壳体20由多个螺栓200固定于圆筒部120。

接着，如图4所示，第1齿轮14同心状地安装于在壳体20的内部配置的第3手腕元件13，并由多个螺栓203固定于第3手腕元件13。第2齿轮24的中心轴线即第4轴线A4自壳体20的嵌合部22以规定的公差空开规定距离地配置。规定距离是指，在壳体20的内部以使第2齿轮24的齿部242相对于第1齿轮14的齿部适当地啮合的方式配置第2齿轮24的距离。因而，在第1齿轮14安装于第3手腕元件13时，第1齿轮14和第2齿轮24配置为互相啮合。

接着，在安装有第1齿轮14和第2齿轮24的壳体20的内部填充润滑脂等润滑剂。之后，如图5所示，盖26隔着密封垫204安装于壳体20，并由多个螺栓201固定于壳体20。第2齿轮24的筒状部240的前端面243从盖26的开口部260暴露于壳体20的外部。

对于如此壳体20被盖26封闭的旋转器单元2，如图6所示，治具101隔着油封102安装于第2齿轮24。作业工具100安装于该治具101。由此，在机器人1设有从动于第3手腕元件13的旋转而旋转的作业工具100。

旋转器单元2的壳体20通过嵌合部22的嵌合而定位并安装于第2手腕元件12的圆筒部120。在壳体20的内部，与第1齿轮14啮合而从动于第1齿轮14地旋转的第2齿轮24以能够绕第4轴线A4旋转的方式安装于相对于第1齿轮14的旋转轴线即第3轴线A3以规定的交叉空开规定距离地配置的第2开口部23。由此，仅通过将第1齿轮14安装于第3手腕元件13，就能够使第1齿轮14和预先安装于壳体20的第2齿轮24适当地定位并啮合。因而，不需要在安装了两齿轮后进行齿隙的调整作业，能够容易地将旋转器单元2后安装于机器人1的前臂10的前端部。

在以上说明的实施方式中，导管5在第1手腕元件11的外侧沿着第1轴线A1延伸，并与安装于前臂10的上部的电磁阀箱4连接。但是，如图7所示，导管5也可以贯穿于在前臂10设置的中空孔10a。中空孔10a与穿过前臂10的中心的第1轴线A1同心状地设置。在第1手腕元件11，与前臂10的中空孔10a连通的连通孔11a从与前臂10连接的连接端设置至第1手腕元件11的中途部。导管5在前臂10的中空孔10a的内部和第1手腕元件11的连通孔11a的内部沿着第1轴线A1延伸。第1导管安装部51配置于前臂10的后部10b，并且从后部10b向后方延伸。从连通孔11a出来并朝向第1手腕元件11的前端延伸的导管5沿着绕第2轴线A2的方向弯曲为圆弧状，并利用第2导管安装部52与旋转器单元2连接。

通过如此配置导管5，从而在具有上述的特点的状态下，能够在维持着绕第2轴线A2的导管5的最小曲率半径的状态下使第1手腕元件11动作时的导管5的行为稳定。

附图标记说明

1、工业用机器人；10、前臂；10a、中空孔；10b、后部；11、第1手腕元件；12、第2手腕元件；13、第3手腕元件；14、第1齿轮；20、壳体；22、嵌合部；24、第2齿轮；241、中空部；25、轴承；3、线条体；5、导管；51、第1导管安装部；52、第2导管安装部；100、作业工具；A1、第1轴线；A2、第2轴线；A3、第3轴线；A4、第4轴线。

Claims (6)

1.一种工业用机器人，其中，

该工业用机器人包括：

第1手腕元件，其设置在机器人的前臂的前端，能够绕沿着所述前臂的长度方向的第1轴线旋转；

第2手腕元件，其设置在所述第1手腕元件，能够绕与所述第1轴线大致垂直地相交的第2轴线旋转；

第3手腕元件，其设置在所述第2手腕元件，能够绕从所述第1轴线和所述第2轴线的交点沿相对于所述第2轴线的延伸方向大致垂直的方向延伸的第3轴线旋转；

第1齿轮，其安装在所述第3手腕元件，与所述第3轴线同心，设为能够绕所述第3轴线旋转；

第2齿轮，其通过与所述第1齿轮啮合而设为能够从动于所述第1齿轮的旋转而旋转；以及

壳体，其固定于所述第2手腕元件，

所述第2齿轮借助轴承以能够绕相对于所述第3轴线空开规定距离地配置的第4轴线旋转的方式安装于所述壳体。

2.根据权利要求1所述的工业用机器人，其中，

所述壳体具有相对于所述第2手腕元件嵌合的嵌合部，

所述第2齿轮自所述嵌合部空开规定距离地配置于所述壳体。

3.根据权利要求1或2所述的工业用机器人，其中，

所述壳体将所述第1齿轮和所述第2齿轮与润滑剂一起容纳于内部。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的工业用机器人，其中，

所述第2齿轮具有沿着所述第4轴线的中空部，在所述第2齿轮的前端安装有作业工具，

所述工业用机器人还包括：

线条体，其包括与所述作业工具连接的配线和配管中的至少一者；

挠性的导管，其供所述线条体贯穿，将所述线条体从所述前臂经由所述中空部引导至所述作业工具；

第1导管安装部，其配置于所述前臂附近；以及

第2导管安装部，其与所述第2齿轮连接，

通过所述第2导管安装部，所述线条体被朝向与所述第2手腕元件使所述作业工具的前端部朝向正下方这样的方向相反的方向引出，

所述导管的一端安装于所述第1导管安装部，所述导管的另一端安装于所述第2导管安装部，

所述导管在从所述第1导管安装部至所述第2导管安装部之间，在所述第1手腕元件的与所述作业工具的前端部相反的一侧的侧方沿着所述第1手腕元件延伸，配设为不与所述机器人的机身接触，

至少所述导管的所述另一端在所述第2导管安装部以能够旋转的方式安装。

5.根据权利要求4所述的工业用机器人，其中，

所述第2导管安装部相对于所述壳体和所述第2手腕元件之间的固定部位配置在比所述第3手腕元件靠所述第2手腕元件侧的位置。

6.根据权利要求4或5所述的工业用机器人，其中，

所述导管贯穿于在所述前臂设置的中空孔，

所述第1导管安装部配置于所述前臂的后部。

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