CN115867418A

CN115867418A - 机器人

Info

Publication number: CN115867418A
Application number: CN202180049211.2A
Authority: CN
Inventors: 岛田忠示
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2020-08-31
Filing date: 2021-08-27
Publication date: 2023-03-28
Also published as: WO2022045293A1; JP7453392B2; JPWO2022045293A1; DE112021002890T5; US20230191591A1

Abstract

一种机器人，包括：第一部件(20)；第二部件(30)，其绕规定的轴线(J2)相对于第一部件(20)旋转驱动，包括在轴线(J2)方向上隔开间隔地配置的一对凸缘部(31)，并通过各个凸缘部(31)以能够绕轴线(J2)旋转的方式被支承于第一部件(20)；平衡器(60)，其以能够分别绕与轴线(J2)平行的安装轴线(J11)、(J12)旋转的方式安装于第一部件(20)以及第二部件(30)；以及接合器(70)，其插入于一对凸缘部(31)之间，以能够拆装的方式安装于第二部件(30)，并在比凸缘部(31)的外周面更靠径向内侧且相对于轴线(J2)偏心的位置，配置平衡器(60)相对于第二部件(30)的安装轴线(J12)。

Description

机器人

技术领域

本发明涉及机器人。

背景技术

已知一种机器人，其通过马达驱动第一臂使其绕水平的旋转轴线相对于旋转体旋转，并包括平衡器，该平衡器利用压缩螺旋弹簧的弹力减轻作用于马达的负载转矩(例如，参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2019-188513号公报

发明内容

发明所要解决的问题

为了进一步增大平衡器所产生的辅助转矩，使平衡器在第一臂上的安装位置相对于旋转轴线大幅偏心。在该情况下，与第一臂的动作范围对应的平衡器的行程就会变大。为了增大平衡器的行程，需要增大压缩螺旋弹簧的匝数，但若增大匝数，则平衡器的全长变长，并且压缩螺旋弹簧的刚性降低。

为了在将作用于压缩螺旋弹簧的线材的应力抑制在容许范围内的同时增大刚性，需要分别增大压缩螺旋弹簧的线材直径和外径，而这样导致平衡器大型化。

因此，期望防止平衡器的大型化，并且产生更大的辅助转矩。

用于解决问题的手段

本发明的一个方式是一种机器人，包括：第一部件；第二部件，其绕规定的轴线相对于所述第一部件旋转驱动，包括在所述轴线方向上隔开间隔地配置的一对凸缘部，并通过各个该凸缘部以能够绕所述轴线旋转的方式被支承于所述第一部件；平衡器，其以能够分别绕与所述轴线平行的安装轴线旋转的方式安装于所述第一部件以及所述第二部件；以及接合器，其插入于一对所述凸缘部之间，以能够拆装的方式安装于所述第二部件，并在比所述凸缘部的外周面更靠径向内侧且相对于所述轴线偏心的位置，配置所述平衡器相对于所述第二部件的所述安装轴线。

附图说明

图1是根据本发明一个实施方式的机器人的整体结构图。

图2是图1的机器人的第一臂和接合器的分解图。

图3是图1的机器人的平衡器的概要截面图。

图4是在图1的机器人中示出第一臂的垂直姿态的状态的示意图。

图5是在图1的机器人中示出第一臂倾斜的状态的示意图。

图6是图1的机器人的变形例，是表示第一臂与接合器的安装状态的局部放大图。

具体实施方式

以下，参照附图对根据本发明一个实施方式的机器人1进行说明。

如图1所示，根据本实施方式的机器人1包括：基座10，其设置于地面；以及旋转体(第一部件)20，其被支承为能够绕沿垂直方向延伸的第一轴线J1相对于基座10旋转。

机器人1包括：第一臂(第二部件)30，其被支承为能够绕沿水平方向延伸的第二轴线(轴线)J2相对于旋转体20旋转；以及第二臂40，其被支承为能够绕与第二轴线J2平行的第三轴线J3相对于第一臂30旋转。另外，机器人1包括：安装于第二臂40的前端的3轴手腕单元50；配置于回转体20与第一臂30之间的平衡器60；以及将平衡器60以能够拆装的方式安装于第一臂30的接合器70。

在第一臂30的基端一体地设置有一对圆板状的凸缘部31，该一对圆板状的凸缘部31在沿着第二轴线J2的方向上隔开间隔地配置且在与第二轴线J2正交的方向上延伸。

在旋转体20设置有一对支承部21，该一对支承部21配置于从沿着第二轴线J2的方向的外侧夹着第一臂30的一对凸缘部31的位置。

在各凸缘部31与各支承部21之间分别配置有减速器34。在一个支承部21上固定有马达35，马达轴(省略图示)的旋转被输入到一对减速器34双方。两个减速器34以相同的减速比使马达轴的旋转减速，并传递至各凸缘部31。由此，第一臂30相对于回转体20绕第二轴线J2旋转，并且作用于第一臂30的负载转矩被两个减速器34分担承受。

如图2所示，在各凸缘部31的外周面设置有座面32，该座面32在第一臂30配置于铅垂方向的状态下配置于平衡器60侧。在各座面32设置有用于固定后述的接合器70的多个螺纹孔。

如图3所示，平衡器60包括：壳体61、以能够沿长轴OL1方向移动的方式容纳在壳体61内的圆板状的可动部件62、长的杆63、以及压缩螺旋弹簧64。

壳体61包括圆筒状的主体部61a和端板61b、61c，该端板61b、61c分别封闭主体部61a的长轴OL1方向的两端。在一个端板61b的中央设置有在沿着主体部61a的长轴OL1的方向上贯穿的通孔61h。杆63以能够沿长轴OL1方向移动的方式贯穿于通孔61h。

配置于壳体61内的杆63的一端固定于可动部件62，在配置于壳体61外的杆63的另一端固定有安装块66。

压缩螺旋弹簧64以被夹在可动部件62与端板61b之间的状态容纳于壳体61内。由此，可动部件62被压缩螺旋弹簧64的弹性恢复力沿着长轴OL1向端板61c侧按压，杆63在被拉入壳体61内的方向上被施力。

在壳体61的主体部61a上的长轴OL1方向的中间位置、例如中央位置的直径方向的两侧，设置有沿着与长轴OL1正交的正交轴OL2延伸的第一安装孔65。在沿着与第二轴线J2平行的第一安装轴线(安装轴线)J11的方向上延伸的一对第一轴22插入各第一安装孔65中。

第一轴22固定于回转体20。由此，平衡器60以能够绕第一安装轴线J11旋转的方式安装于回转体20。

在安装块66上设置有沿与长轴OL1正交的方向延伸的第二安装孔67。

如图2所示，接合器70包括：能够旋转地嵌合于安装块66的第二安装孔67中的第二轴(轴)71；以及支承第二轴71的两端的大致平行的带板状的一对支承板72。另外，接合器70包括将支承板72的一端彼此连结的连结部73；以及从支承板72的另一端向与支承板72正交的方向延伸的一对固定部74。

在一对支承板72上设置有沿板厚方向贯穿的通孔，第二轴71可拆装地固定在贯穿这些通孔的方向上。

通过将嵌合于安装块66的第二安装孔67中的第二轴71固定在支承板72上，接合器70被安装到杆63的前端。然后，将固定有第二轴71的一对支承板72插入到一对凸缘部31之间，将贯穿于接合器70的固定部74的通孔的螺栓紧固到第一臂30的座面32的螺纹孔中，由此将接合器70固定到第一臂30上。由此，第二轴71沿着与第二轴线J2平行的第二安装轴线(安装轴线)J12配置在比凸缘部31的外周面更靠径向内侧的位置，平衡器60的杆63的前端能够绕第二安装轴线J12旋转地被安装在第一臂30上。

以下，对如上构成的根据本实施方式的机器人1的作用进行说明。

在根据本实施方式的机器人1中，例如，如图4所示，在第一臂30沿铅垂方向延伸的状态下，第二安装轴线J1B配置在包含第一安装轴线J11和第二轴线J2的平面上。

即，在该状态下，杆63从壳体61的突出量最小，压缩螺旋弹簧64的压缩量也最小。另外，由于第二安装轴线J12配置在包含第二轴线J2和第一安装轴线J11的平面内，因此不产生平衡器60的绕第二轴线J2的辅助转矩。

从该状态起，通过马达35的工作，如图5所示，当使第一臂30绕第二轴线J2旋转时，第一臂30相对于铅垂方向的倾斜角度变大，重力作用于第一臂30的重力负载转矩增大。

与此同时，随着第一臂30的旋转，相对于第二轴线J2偏心的第二安装轴线J12绕第二轴线J2向远离第一安装轴线J11的方向移动。

平衡器60与第二安装轴线J12相对于第一安装轴线J11的移动对应地使壳体61绕第一安装轴线J11旋转，并且增大杆63从壳体61的突出量。由此，压缩螺旋弹簧64的压缩量增大，将杆63向壳体61内拉回的方向的力增大。

另外，若第二安装轴线J12从包含第一安装轴线J11和第二轴线J2的平面脱离，则将压缩螺旋弹簧64的弹力与从第二轴线J2向杆63的长轴OL1垂下的垂线的长度相乘而得到的辅助转矩作用于与重力负载转矩相反的方向。第一臂30相对于铅垂线的倾斜角度越大，辅助转矩的大小就越大。

在该情况下，根据本实施方式的机器人1，通过使用接合器70，将第二轴71配置于比凸缘部31的外周面更靠径向内侧的位置。由此，能够充分减小第二安装轴线J12相对于第二轴线J2的偏心距离，能够将与绕第二轴线J2的第一臂30的可动范围对应的杆63的行程抑制得较小。

即，通过将杆63的行程抑制得较小，能够缩短压缩螺旋弹簧64的全长。由此，能够将有效圈数抑制得较小，能够在不增大压缩螺旋弹簧64的线材直径以及外径的情况下得到较高的刚性。其结果，具有能够在防止平衡器60大型化的同时得到更大的辅助转矩的优点。

特别是，即使一对减速器34分别安装于一对凸缘部31，也能够从与第二轴线J2交叉的方向通过接合器70容易地将第二轴71配置于比凸缘部31的外周面更靠径向内侧的位置。而且，通过将接合器70能够拆装地安装于第一臂30，还具有如下优点：能够在不拆卸减速器34及马达35的情况下容易地相对于第一臂30拆装平衡器60。

另外，由于第二轴71经由一对支承板72而被两端支承于一对凸缘部31，因此即使增大平衡器60产生的弹力，也能够抑制第二轴71的变形并牢固地进行支承。

在本实施方式中，对使第一臂30向一个方向(前方)倾斜的情况进行了说明，但在向另一方向(后方)倾斜的情况下也同样，能够向减轻重力负载转矩的方向产生辅助转矩。

另外，将接合器70的固定部74从平衡器60侧固定到设置在凸缘部31的外周面上的座面32。由此，通过向座面32的螺纹孔紧固螺栓，能够在对压缩螺旋弹簧64施加初始压缩的同时将接合器70固定到第一臂30上。

与此相对，固定部74也可以安装在隔着第一臂30而设置在与平衡器60相反侧的外周面的座面32上。

在该情况下，例如，如图6所示，设置将一对支承板72的一端彼此连结的平板状的固定部74即可。

由此，将杆63向壳体61侧拉近的力经由第二轴71始终向第一臂30的座面32按压固定部74，因此能够减小将接合器70安装在第一臂30上的螺栓的紧固力。

因此，能够将螺栓的尺寸以及使用根数抑制得较小，能够实现接合器70的小型化以及轻量化。

另外，在本实施方式中，在从外侧夹着凸缘部31的位置配置了一对减速器34，但不限于此，也可以配置单个减速器34或三个以上的减速器34。

附图标记说明

1机器人

20回转体(第一部件)

30第一臂(第二部件)

31 凸缘部

60 平衡器

64 压缩螺旋弹簧

70 接合器

71第二轴(轴)

74固定部

J11第一安装轴线(安装轴线)

J12第二安装轴线(安装轴线)

J2第二轴线(轴线)

Claims

1.一种机器人，其特征在于，包括：

第一部件；

第二部件，其绕规定的轴线相对于所述第一部件旋转驱动，包括在所述轴线方向上隔开间隔地配置的一对凸缘部，并通过各个该凸缘部以能够绕所述轴线旋转的方式被支承于所述第一部件；

平衡器，其以能够分别绕与所述轴线平行的安装轴线旋转的方式安装于所述第一部件以及所述第二部件；以及

接合器，其插入于一对所述凸缘部之间，以能够拆装的方式安装于所述第二部件，并在比所述凸缘部的外周面更靠径向内侧且相对于所述轴线偏心的位置，配置所述平衡器相对于所述第二部件的所述安装轴线。

2.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述接合器隔着所述轴线在所述第一部件的与所述安装轴线相反的一侧安装于所述第二部件的一部分。

3.根据权利要求1或2所述的机器人，其特征在于，所述接合器包括：一对固定部，其分别固定于一对所述凸缘部；以及轴，其两端支承于一对该固定部，并将所述平衡器的一端安装为能够绕所述安装轴线旋转。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的机器人，其特征在于，所述平衡器是内置有压缩螺旋弹簧的圆筒型平衡器。