CN116276948A

CN116276948A - 改变机器人的手腕部的动作范围的大小的方法以及制造机器人的方法

Info

Publication number: CN116276948A
Application number: CN202310499002.9A
Authority: CN
Inventors: 中山一隆
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2017-09-29
Filing date: 2018-09-25
Publication date: 2023-06-23
Also published as: US20190099882A1; US11040442B2; CN109571456A; DE102018123213A1; JP2019063909A; CN109571456B

Abstract

根据本发明的改变机器人(1)的手腕部的动作范围的大小的方法，削减零件数量并且容易进行组装作业，由此以低成本改变动作范围。本发明的改变机器人(1)的手腕部的动作范围的大小的方法中，机器人(1)具备：第一轴单元，其利用第一马达(7)将第二部件(8)相对于第一部件(4)进行相对驱动；第二轴单元，其利用第二马达(10)将第四部件(16)相对于第三部件(9)进行相对驱动；以及固定部件(11)，其能够装卸地设置在第二部件(8)和第三部件(9)之间，并且将第二部件(8)和第三部件(9)固定为一体，所述方法准备多个长度不同的固定部件(11)，并利用从准备的固定部件(11)中选择的一个固定部件(11)来固定第二部件(8)和第三部件(9)。

Description

改变机器人的手腕部的动作范围的大小的方法以及制造机器人的方法

本申请是申请日为2018年09月25日、优先权日为2017年9月29日、申请号为“201811115670.2”、发明名称为“机器人”的中国发明专利的分案申请。

技术领域

本发明涉及机器人。

背景技术

目前已知有如下的机器人：将前臂构成为可更换为具有不同长度的部件，在利用机器人的作业位置相对于机器人的设置位置集中在近距离或者远距离等的情况下，能够对动作范围进行变更(例如，参照专利文献1)。

专利文献1中的机器人，形成为多个同心中空管对两端的齿轮部能够装卸地进行分离的构造，所述多个同心中空管在两端分别具有传递来自马达的驱动力的齿轮部，并且可通过将中空管更换为长度不同的中空管来改变前臂的长度。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭61-30396号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，对于专利文献1中的机器人而言，为了改变前臂的长度，作为三个轴份的中空管不得不准备不同长度的多个中空管，该中空管在配置于前臂前端的手腕部和配置于前臂基端侧的齿轮部之间传递动力。另外，在更换三个轴份的中空管时，为了防止中心错位并高精度地与两端的齿轮部进行组装，需要具有高精度构成的装卸构造，并且组装作业费时间，因此存在成本变高的问题。

本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种机器人，该机器人在不分解或不更换驱动机构的构成零件的情况下，削减零件数量且容易进行组装作业，从而以低成本能够容易改变动作范围、臂形态。

解决问题的方案

为解决上述技术问题，本发明提供如下方案。

本发明的一方式提供一种机器人，其具备：第一轴单元，其利用第一马达将第二部件相对于第一部件进行相对驱动；第二轴单元，其利用第二马达将第四部件相对于第三部件进行相对驱动；以及固定部件，其能够装卸地设置在所述第二部件和所述第三部件之间，并且将所述第二部件和所述第三部件固定为一体。

根据本方式，构成如下机器人：通过固定部件，将第二轴单元的第三部件安装于第一轴单元的第二部件，由此利用第一马达的工作，将第二部件和第三部件相对于第一部件进行相对驱动，并且利用第二马达的工作，将第四部件相对于第二部件和第三部件进行相对驱动。在该情况下，由于固定部件能够装卸地设置在第二部件和第三部件之间，因此通过更换为具有不同长度的固定部件来能够简便地改变机器人的动作范围。

即，在无需对利用第二马达将第四部件相对于第三部件进行相对驱动的第二轴单元进行分解的情况下直接使用，并且通过固定部件仅将相对于第一轴单元的位置进行移位，从而能够改变动作范围，由此能够削减零件数量且容易进行组装作业，从而能够以低成本改变动作范围。

另外，在上述方式中，还可以在所述第二部件和所述固定部件之间、以及所述第三部件和所述固定部件之间的至少一个，设有使两个部件中继的中继部件。

由此，能够更容易地实施固定部件在中继部件中的拆卸作业。

另外，上述实施方式中，还可以是，所述第一轴单元使所述第二部件相对于所述第一部件进行旋转驱动，并且所述第二轴单元使所述第四部件相对于所述第三部件进行旋转驱动。

由此，能够比较容易地提供双轴驱动单元。

另外，在上述方式中，所述第一轴单元和所述第二轴单元中的至少一个也可以进行直线驱动。

由此，能够使机器人的一部分进行直线动作。

另外，在上述方式中，所述第四部件的相对于所述第三部件的旋转轴，还可以在与所述第二部件的相对于所述第一部件的旋转轴大致正交的平面内延伸。

由此，能够适用于邻接的两个轴大致呈正交轴的机器人中。

另外，在上述实施方式中，所述固定部件还可以，以能够在与所述第二部件和所述第三部件中的至少一个不同的位置进行固定的方式设置。

由此，还可以对固定第二部件和第三部件的固定部件实现通用化，从而能够谋求进一步的零件数量的削减以及低成本化。

另外，在上述方式中，所述固定部件还可以一体地设置于所述第二部件或所述第三部件中的一个，并且以能够在与所述第二部件或所述第三部件中的另一个不同的位置进行固定的方式设置。

由此，第二部件或第三部件中的一个与固定部件实现一体化，由此能够谋求进一步削减零件数量以及低成本化。

另外，上述方式中，所述固定部件还可以设置成，仅在隔着所述第二部件和所述第三部件的两侧，能够固定两者。

由此，相对于第二部件能够以双支撑构造固定第三部件，因此能够谋求刚性的提高。

另外，在上述方式中，所述固定部件还可以由平板部件构成。

由此，能够简单且以低成本制造由平板部件所构成的固定部件，并且通过翻转其表里面，能够以各种形式连接第一轴单元和第二轴单元。

另外，在上述方式中，所述固定部件的至少一部分还可以由多个梁部件和至少一个加固部件的集合体构成，所述多个梁部件加固所述第二部件和所述第三部件之间，所述至少一个加固部件的集合体加固各个所述梁部件。

由此，能够形成轻量化且具有强度的固定部件。

另外，在上述方式中，所述梁部件或所述加固部件的集合体还可以用螺栓连接。

由此，根据机器人的使用用途，通过仅更换部分梁部件或者更换加固部件，能够更换成偏移量不同的固定部件。

另外，在上述方式中，所述第二轴单元还可以具备：第三马达，其将第五部件相对于所述第四部件进行旋转驱动；以及第四马达，其将第六部件相对于所述第五部件进行旋转驱动，由所述第四部件、所述第五部件以及所述第六部件构成手腕部。

由此，在不对构成手腕部的第四部件、第五部件以及第六部件、和包括用于驱动这些的第二马达、第三马达以及第四马达的第二轴单元进行分解的情况下，仅仅进行移位而能够改变动作范围，由此能够谋求进一步削减零件数量，或能够谋求组装作业的所需时间的削减，从而能够实现低成本化。

发明效果

根据本发明，削减零件数量且容易进行组装作业，能够以低成本改变动作范围。

附图说明

图1是示出本发明的一实施方式的机器人(短臂)的整体结构的示意性侧视图。

图2是示出图1的机器人(长臂)的整体结构的示意性侧视图。

图3是示出使图1的机器人的第一轴单元朝向上下反向进行移位的轴结构的示意性侧视图。

图4是图1的机器人的部分侧视图。

图5是从斜下方观察图1的机器人的第二轴单元时的立体图。

图6是示出对安装有图5的固定部件的螺栓进行拆卸时的状态的立体分解图。

图7是从斜下方观察图2的机器人的第二轴单元时的立体图。

图8是图2的机器人的部分侧视图。

图9是从斜上方观察图1的机器人时的部分立体图。

图10是示出将第二轴单元针对图9的机器人上限翻转并进行安装的机器人的部分立体图(也可以是从斜上方观察图3的机器人的第二轴单元时的部分立体图)。

图11是示出图2的机器人的变形例的部分侧视图。

图12是示出图1的机器人的变形例的部分侧视图。

图13是说明图1的机器人的效果的部分立体图。

图14是说明图13的机器人的效果的部分侧视图。

图15是示出图1的机器人的其他变形例的部分立体图。

图16是示出图1的机器人的其他变形例的部分侧视图。

图17是图16的机器人的一个方向上的部分立体图。

图18是图16的机器人的另一个方向上的部分立体图。

图19是示出图1的机器人的其他变形例的整体结构的示意性侧视图。

附图标记说明：

1机器人

4第一臂(第一部件)

6手腕(手腕部)

8第一托架(第二部件)

9第二托架(第三部件)

7、10马达(第一马达、第二马达)

11、15固定部件

16基端轴(第四部件)

19 梁部件

20 加固部件

21 中继部件

C第三轴线(旋转轴)

D第四轴线(旋转轴)

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的一实施方式的机器人1进行说明。

如图1所示，本实施方式的机器人1为六轴多关节型机器人，其具备：底座2，其设置于地面；回转体3，其相对于该底座2围绕竖直的第一轴线A进行旋转；第一臂(第一部件)4，其相对于该回转体3围绕水平的第二轴线B进行旋转；第二臂5，其在该第一臂4的前端围绕第三轴线C进行旋转，所述第三轴线C与第二轴线B平行；以及三轴构造的手腕(手腕部)6，其设置于该第二臂5的前端。

并且，第二臂5具备：马达(第一马达)7，其安装于第一臂4的前端；第一托架(第二部件)8，其利用马达7围绕第三轴线C相对于第一臂4进行旋转；第二托架(第三部件)9；马达(第二马达)10，其将手腕6围绕第四轴线D相对于第二托架9进行旋转，所述第四轴线D在与第三轴线C正交的平面内延伸；以及固定部件11，其将第一托架8和第二托架9能够装卸地连结。

而且，在本实施方式中，第一轴单元由第一臂4、第一托架8以及马达7构成，所述第一托架8以围绕第三轴线C相对于该第一臂4能够摆动的方式安装，所述马达7使第一托架8围绕第三轴线C进行旋转驱动。第二轴单元由第二托架9、手腕6以及马达10构成，所述手腕6以围绕第四轴线D相对于该第二托架9能够旋转的方式安装，所述马达10使该手腕6围绕第四轴线D进行旋转驱动。第一轴单元具备将第一马达7的动力传递到第一托架8的动力传递机构(减速机构)，第二轴单元具备将第二马达10的动力传递到第二臂5的动力传递机构(减速机构)。在图1的例子中，在第一臂4和第一托架8之间配置动力传递机构，第一马达7和第一托架8一体地围绕第三轴线C旋转。

手腕6由基端轴(第四部件)16、中间轴(第五部件)17以及前端轴(第六部件)18构成，所述基端轴(第四部件)16能够利用马达10围绕第四轴线D旋转，所述中间轴(第五部件)17能够围绕在与第四轴线D正交的平面内延伸的轴线相对于该基端轴16旋转，所述前端轴(第六部件)18能够围绕与第四轴线D配置在同一平面内的轴线相对于该中间轴17旋转。

两个马达(第三马达、第四马达，省略图示)和动力传递机构(省略图示)，配置于第二臂5的内部，所述两个马达对构成手腕6的三个轴16、17、18中的前端两个轴17、18分别进行旋转驱动。

在本实施方式中，固定部件11为平板部件，以横跨第一托架8和第二托架9的方式配置，并且通过螺栓12能够装卸地固定于第一托架8和第二托架9(参照图6)。

另外，作为固定部件11，可以利用图1中所示的短尺寸部件和图2中所示的长尺寸部件。

与短尺寸的固定部件11相比，长尺寸的固定部件11构成为，针对第一托架8的安装位置和针对第二托架9的安装位置之间的距离变长。

更具体而言，如图4至图8所示，固定部件11为，L字型的平板部件，并且通过螺栓12紧固于在水平方向上隔着第一托架8和第二托架9的两个侧面，所述第一托架8和第二托架9在水平方向上具有相同宽度尺寸，由此可装卸地固定第一托架8和第二托架9。

以下，对这样构成的本实施方式的机器人1的作用进行说明。

如图4和图5所示，根据本实施方式的机器人1，当以利用一对短尺寸的固定部件11夹持第一轴单元的第一托架8和第二轴单元的第二托架9的在水平方向上的两个侧面的方式进行配置，并且用螺栓12进行固定的状态下，第一托架8和第二托架9通过固定部件11形成为一体，因此利用马达7的工作能够使第二轴单元整体围绕第三轴线C相对于第一臂4进行摆动。

如图6所示，在该状态下，松开螺栓12并拆卸固定部件11，如图7和图8所示，更换为长尺寸的固定部件11且用螺栓12再次固定，由此使第二轴单元整体能够朝向手腕6的前端侧移位。

由此，能够以延伸到手腕6前端的最大到达位置的方式改变手腕6的动作范围。

在该情况下，根据本实施方式的机器人1，无需为了改变机器人1的动作范围而分解第二轴单元，也能够将第二轴单元作为整体向前方移位。即，在第二轴单元配置供向用于驱动手腕6的马达的可动电缆，或者如现有技术那样，配置用于从马达向手腕6传递动力的动力传递机构，因此在分解这些并更换为尺寸不同的部件后进行再组装的情况下，需要进行组装作业、调整作业。

如本实施方式那样，若不分解第二轴单元而能够改变动作范围，则具有如下优点：在改变动作范围前后，能够使构成第二轴单元的所有部件实现通用化，由此能够削减零件数量，并且能够削减调整作业、组装作业时所需时间，从而能够大幅度地削减成本。进一步地，由于固定部件11由平板部件构成，因此具有加工变得容易，并且能够以低成本制造。另外，在手腕6内配置有马达的情况下，考虑到第二轴单元的移位量，在第一臂4和第二轴单元之间，可以使马达10和第二臂5内的未图示的马达驱动用电缆具有多余长度，由此电缆也能实现通用化。

另外，本实施方式中，在假如将图中的上下方向设定为垂直方向的情况下，通过在水平方向上隔着第一托架8和第二托架9的位置所配置的一对固定部件11，固定第一托架8和第二托架9，因此具有能够以双支撑状态支撑第二轴单元，并且能够提高刚性的优点。

另外，如图7和图8所示，通过将第二轴单元向前方移位在两个固定部件11之间形成空间，因此利用该空间，例如可以配置焊丝的焊丝供给装置13等，从而可以用作电弧焊机器人。

另外，在本实施方式中，如图13所示，在第一托架8和第二托架9的水平方向上的两个侧面配置由L字型平板部件所构成的固定部件11，因此在图14中的以虚线包围的区域中，无需使固定部件11突出于第二轴单元的基端下部，从而也具有能够降低与周边机器之间的干涉的优点。

此外，在本实施方式中，采用了短尺寸和长尺寸这两种类型的固定部件11，但是代替这些，还可以利用三种类型以上的固定部件11来能够阶梯式地改变动作范围。

另外，由于采用了由平板部件所构成的固定部件11，因此也可以翻转表里面后使用。例如，如图1和图9所示，将在用于使第二臂5摆动的马达7的上侧配置的第二轴单元，如图3和图10所示那样进行上限翻转，由此通过左右翻转了的固定部件11对第一托架8和第二托架9进行固定，从而能够构成具有将第四轴上下反向进行偏移的轴结构的机器人1。

另外，代替利用两种类型的固定部件11来进行更换而改变动作范围的情况，如图11和图12所示，也可以使用具备多个貫通孔14的一种类型的固定部件15，以能够在前后方向上改变针对第二托架9的固定位置。

此外，代替改变针对第二托架9的固定位置的情况，或者与其同时，还可以能够改变针对第一托架8的固定位置。

另外，如图11和图12所示，在一种类型的固定部件15采用多个固定位置的情况下，也可以将固定部件15与第一托架8或第二托架9形成一体。

由此，具有进一步降低零件数量而能够谋求低成本化的优点。

另外，在本实施方式中，在水平方向上隔着第一托架8和第二托架9的两个侧面，固定固定部件11，由此以双支撑状态支撑第二轴单元，代替该情况，如图15所示，还可以配置在任意一个的侧面并以单支撑状态进行支撑。

另外，在本实施方式中，例示了能够将第二轴单元在将第二臂5安装于第一臂4的位置上朝向前后方向移位的构造，但并不限于此也可以适用于如下情况：使第一臂4相对于回转体3摆动的第二轴朝向前后方向进行移位，或者将第二轴单元朝第一臂4的长尺寸方向进行移位。

另外，在本实施方式中，作为固定部件11，采用了由平板部件形成的部件，代替于此，为了提高固定部件11的强度，也可以采用带有加强筋的固定部件11。另外，也可以利用三个以上的固定部件11进行固定。

另外，在本实施方式中，作为机器人1，例示了第四轴线D在与第三轴线C正交的平面内延伸且第三轴线C和第四轴线D垂直配置的机器人，但是代替于此，还可以采用如下的机器人：与第三轴线C正交的平面和与第四轴线D正交的平面平行，并且第三轴线C和第四轴线D平行配置。

另外，在本实施方式中，如图16至图18所示，固定部件11的至少一部可以由多个梁部件19和多个加固部件20的集合体构成，所述多个梁部件19连接第一托架8和第二托架9之间多个加固部件20的集合体加固多个梁部件19。另外，梁部件19、加固部件20还可以形成为，具备多个孔、螺孔，并且形成为能够改变安装部位的构造。优选地，在该情况下，梁部件19和加固部件20的集合体用螺栓连接。由此，能够使固定部件11实现轻量化且提高强度，并且根据机器人1的使用用途，通过仅更换部分梁部件19、加固部件20来能够变更为偏移量不同的固定部件11。

另外，如图16至图18所示，在第一托架8和梁部件19之间、以及梁部件19和第二托架9之间的至少一个中，还可以设有使两个部件中继的中继部件21。由此，不会因在输出轴等中拆卸固定部件11而导致驱动单元的密封性下降，能够更容易实施拆卸作业。

另外，在本实施方式中，作为机器人1的轴结构例示了六轴多关节型机器人，但不限于此。

例如，还可以适用于，在图1的第一臂4上沿扭转第一臂4的方向追加一个旋转轴的七轴多关节型机器人等。也可以构成为，将第一臂4形成为在中途分割的方式，并且将第一臂4的各个分割了的部位作为新追加的一轴单元的固定部件。

由此，除了能够调整第一臂4的长度以外，还可以变更轴数为六轴或七轴等。这些并不限于垂直多关节型机器人，还可以适用于作为水平多关节型的关节式机器人或并联连杆机器人。

另外，第一轴单元、第二轴单元不仅仅是旋转轴，也可以是直动轴。例如，若以搭载于行走轴上的机器人进行说明，则将机器人1的设置底座作为从行走轴的滑块单元设置面偏移的机器人底座，以此能够扩大机器人1的动作范围。此时，将机器人底座构成为固定部件11，以此能够进行偏移量的调整，并且能够对机器人1的动作范围进行调整。

另外，本在实施方式中，作为第一轴单元和第二轴单元，例示了第一托架8围绕第三轴线C相对于第一臂4进行旋转的情况、以及基端轴16围绕第四轴线D相对于第二托架9进行旋转的情况，但是不限于此，也可以采用第一托架8相对于第一臂4进行相对驱动、以及基端轴16相对于第二托架9进行相对驱动的情况。例如，也可以采用如下情况：第一托架8相对于第一臂4朝向第三轴线C的方向进行直线驱动，以及基端轴16相对于第二托架9朝向第四轴线D的方向进行直线驱动。另外，如图19所示，第一轴单元进行旋转驱动，第二轴单元进行直线驱动，但是或者还可以是第一轴单元进行直线驱动，第二轴单元进行旋转驱动。

Claims

1.一种改变机器人的手腕部的动作范围的大小的方法，其特征在于，

所述机器人具备：

第一轴单元，其利用第一马达将第二部件相对于第一部件进行相对驱动；

第二轴单元，其利用第二马达将第四部件相对于第三部件进行相对驱动；以及

固定部件，其能够装卸地设置在所述第二部件和所述第三部件之间，并且将所述第二部件和所述第三部件固定为一体，

所述方法准备多个长度不同的所述固定部件，并利用从准备的所述固定部件中选择的一个所述固定部件来固定所述第二部件和所述第三部件。

2.一种制造机器人的方法，其特征在于，

所述机器人具备：

所述方法准备多个长度不同的所述固定部件，并利用从准备的所述固定部件中选择的一个所述固定部件来固定所述第二部件和所述第三部件，制造手腕部的动作范围的大小不同的机器人。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，

所述第一轴单元使所述第二部件相对于所述第一部件进行旋转驱动，

所述第二轴单元使所述第四部件相对于所述第三部件进行旋转驱动。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，

所述第一轴单元和所述第二轴单元中的至少一个进行直线驱动。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，

所述第四部件的相对于所述第三部件的旋转轴，在与所述第二部件的相对于所述第一部件的旋转轴大致正交的平面内延伸。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的方法，其特征在于，

所述固定部件设置成，仅在隔着所述第二部件和所述第三部件的两侧，能够固定两者。

7.根据权利要求2至5中任一项所述的方法，其特征在于，

所述固定部件设置成，在所述第二部件和所述第三部件的一个侧面，能够固定两者。

8.根据权利要求2至7中任一项所述的方法，其特征在于，

所述固定部件由平板部件构成。

9.根据权利要求2至8中任一项所述的方法，其特征在于，

所述固定部件的至少一部分由多个梁部件和至少一个加固部件的集合体构成，所述多个梁部件加固所述第二部件和所述第三部件之间，所述至少一个加固部件的集合体加固各个所述梁部件。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，

所述梁部件或所述加固部件的集合体用螺栓连接。

11.根据权利要求2至10中任一项所述的方法，其特征在于，

所述第二轴单元具备：第三马达，其将第五部件相对于所述第四部件进行旋转驱动；以及第四马达，其将第六部件相对于所述第五部件进行旋转驱动，

由所述第四部件、所述第五部件以及所述第六部件构成手腕部。