CN1781681A - 机器人的管线引导装置以及具备管线引导装置的机器人 - Google Patents

机器人的管线引导装置以及具备管线引导装置的机器人 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种处理包含工业用机器人的配线及配管等的管线引导装置以及具备该装置的机器人。该管线引导装置在将其他的构成部件或外部与管线的干涉抑制在最小限度的同时刚性较高。该管线引导装置即适配器具有：固定在第3手腕单元上的第1板状部件；与第1板状部件大体平行相对配置的第2板状部件；以及将第1板状部件和第2板状部件相互连结的连结部件。第1板状部件和第2板状部件以及连结部件协同动作，划定用于将管线导入适配器内部的第1开口部。在从固定在末端执行器上的固定部分略微偏移(即从手腕第3轴错开的位置)地延伸的延长部分上设置可以插通管线的第2板状部件的第2开口部。

Description

机器人的管线引导装置以及具备管线引导装置的机器人
技术领域
本发明涉及处理包含工业用机器人的配线及配管等的管线引导装置以及具备该装置的机器人。
背景技术
在利用机器人进行作业的场合，由向安装在手腕前端的末端执行器传送动力和信号的配线、配管等组成的管线是必需的。当将这些管线沿着机器人的手臂和手腕周边围绕时，有时出现管线和手臂及其他周边机器接触而破损或磨损的情况。为了消除这类问题，迄今为止已有多个提案被提出。
例如在特开2001-150382号公报中公开了使用配置在手腕周边的重要位置的夹具来保持管线的设置形态的方案。为了减轻在管线的手腕周围的磨擦和缠绕，夹具相对手腕可以旋转地被安装在手臂旋转轴等的重要位置来保持管线。由于夹具伴随着手腕各轴的动作而旋转，所以管线向手臂的缠绕等得以防止。
另外，在特开2001-136462号公报中公开了这样的构造：将具备将两个凸缘相互连接的两个连接部件的中间部件配置在手腕凸缘与末端执行器之间。管线通过中间部件内部即两个连接部件之间进行配设。
再者，在特开平7-124886号公报中公开了在连结部件的中央设置开口部再将管线插通到该开口部的构造。连结部件是在机器人的旋转关节处传递旋转驱动的略呈圆筒状的部件，而且侧面以及一侧的端面较大地开口。管线从连结部件的侧面的开口部导入连结部件，在从端面的开口部导出。
在使用特开2001-150382号公报中那样的夹具保持管线的构造中，如果要较大地确保手腕各轴的动作范围，那么在夹具近旁便不会发生管线与手臂或与手腕等的接触，但在其以外的部分有时却会产生接触。因此，在夹具之间，必须使管线较大地松弛，结果导致管线较大地伸出，容易发生与周边机器等的接触。另外为了避免手腕各轴旋转时夹具之间相互干涉，也有必要限制手腕的动作范围。
在特开2003-136462号公报的那样的构成中，将连接部件分割成两个部分，所以中间部件的刚性较小，在机器人动作时，末端执行器容易产生振动。为了抑制振动，必须限制机器人的动作速度，从而增加了动作的周期时间。
当将特开平7-124886号公报明示的连接部件的构成使用在手腕凸缘和末端执行器之间的场合时，在配置在手腕凸缘和末端执行器之间的部件上，能够在末端执行器一侧的固定面的大致中央位置设置开口部。一旦在该部件上配设管线，则管线必须从末端执行器固定面的中央附近被拉出，从而产生管线与末端执行器的干涉。
发明内容
因此，本发明提供一种将其他的构成部件或外部与管线的干涉抑制在最小限度的同时刚性较高的管线引导装置以及具备该装置的机器人。
为达成上述目的，本发明提供一种管线引导装置，设置在具有前臂、可以旋转地被设置在上述前臂的前端的手腕单元、安装在一个上述手腕单元上的末端执行器以及连接上述末端执行器的挠性管线的机器人中的、适应上述机器人的动作地引导上述管线，其特征在于，具有固定在上述手腕单元上的第1板状部件、在固定在上述末端执行器上的同时从上述第1板状部件至少离开上述管线的直径的距离且与上述第1板状部件相对配置的第2板状部件以及将上述第1板状部件以及第2板状部件相互连结的连结部件，上述第1和第2板状部件以及上述连结部件形成有用于通过上述管线的通路，上述第1和第2板状部件以及连结部件相互协同动作，划定用于将上述管线导入上述通路内的上述通路的第1开口部，上述第2板状部件具有用于将上述管线从上述通路导出的上述通路的第2开口部。
第2开口部最好在与上述手腕单元的旋转轴大致平行的方向开口。
具体地说，上述第2板状部件具有固定在上述末端执行器上的固定部分和从该固定部分起沿离开上述手腕单元的方向延伸的延长部分，上述第2开口部可以在上述延长部分形成。另外，上述第2开口部最好相对于上述手腕单元的旋转轴位于与上述第1开口部大致相反一侧地被形成。
上述连结部件最好在从上述手腕单元的旋转轴向与上述第2开口部相同一侧离开的位置上形成。
上述第2板状部件最好还具有将上述管线保持在上述第2开口部附近的夹持器。
附图说明
本发明的上述和其他的目的、特征以及优点通过参照附图对以下优选的实施方式进行说明，可以更加明了。
图1是表示包含本发明的优选的实施方式的管线引导装置的、从机器人的前臂前端到末端执行器的整体构成的图。
图2是将图1中的管线引导装置用截面表示的图。
图3是管线引导装置的侧视图。
图4a是表示从4-4’的方向观察图1的、在管线引导装置内部的管线的动作的图。
图4b是表示从图4a的状态第3手腕单元旋转了90°的状态的图。
具体实施方式
关于本发明的实施例利用附图进行详细说明。
图1是表示包含本发明的管线引导装置的、从机器人的前臂前端到末端执行器的整体构成的图。如图所示，在机器人1的前臂10的前端设置手腕12。手腕12由以下部分构成：以前臂10的长度轴向上的手腕第1轴50为中心进行旋转地被安装在前臂10的前端的第1手腕单元14；以与手腕第1轴50垂直相交的手腕第2轴52为中心进行旋转地被安装在第1手腕单元14上的第2手腕单元16；以及以与手腕第2轴52垂直相交的手腕第3轴54为中心进行旋转地被安装在第2手腕单元16上的第3手腕单元18。在第3手腕单元18的前端，安装管线引导装置即适配器20，另外在适配器20上安装点焊焊枪或操作工具等的末端执行器30。
向末端执行器30输送的动力和信号通过由配线以及配管等构成的管线32进行传送。管线32从未图示的机器人的底座沿着前臂10以及手腕12进行配设，如截面图2所示，通过适配器20的内部连接到末端执行器30上。
管线引导装置即适配器20如图1以及图3所示具有：固定在第3手腕单元18上的第1板状部件21，；从第1板状部件21起至少离开相当于管线32的直径的长度的距离并与第1板状部件21大体平行地相对配置的、固定在末端执行器30上的第2板状部件22；以及将第1板状部件和第2板状部件相互连结的连结部件23。第1板状部件21和第2板状部件22以及连结部件23形成有用于管线32通过的通路24。另外第1板状部件21和第2板状部件22以及连结部件23协同动作，划定为了将管线32导入适配器内部即第1板状部件21和第2板状部件22之间的入口即第1开口部25。另外如图3所示，第2板状部件22具有固定在末端执行器30上的固定部分22a和从固定部分22起向第1开口部25的相反侧延伸的延长部分22b，而且在延长部分22b上设置了可以插通管线32的出口即第2开口部26。换而言之，第2开口部26被设置在第2板状部件22上且从手腕第3轴54略微偏移即错开的位置上。第2开口部26最好位于相对于手腕第3轴54与第1开口部25大致相反侧，以便插入到第1开口部25的管线32能够横穿手腕第3轴54从第2开口部26较容易地被拉出。
接下来就管线32的配置状态进行说明。如图1所示，从未图示的机器人的底座起沿着前臂10配设的管线32通过设置在第1手腕单元14上的第1夹持器34得以保持。第1夹持器34也可以是将管线32确实地固定的构造，也可以采用在管线32的长度方向上可以滑动地保持管线32的构造。另外第1夹持器34可以借助于图1所示的适当的安装工具36安装在第1手腕单元14上，而且安装工具36还可以固定在第1手腕单元14上，也可以是沿着第1手腕单元14的外周以手腕第1轴50为中心可以旋转地构成。再者，第1夹持器34既可以固定在安装工具36上，也可以以与手腕第1轴50大体垂直的轴为中心可以旋转地被安装在安装工具36上。
保持在第1夹持器34上的管线32沿着第2手腕单元16以及第3手腕单元18延伸，且被导入适配器20的第1开口部25内。这时，为了防止由于管线32向下低垂、管线32过度地缠绕到手腕12上，或者接触到周边机器，可以在第3手腕单元18的适配器20一侧设置覆盖管线32的罩。
由适配器20的第1开口部25导入的管线32通过适配器20的内部即通路24内，横穿手腕第3轴54，从第2板状部件22的第2开口部26拉出，连接到末端执行器30上。如图2所示，管线32在适配器20内部横穿手腕第3轴54后，被使得偏向与手腕第3轴54近乎平行的方向。采用这样的构成，通过绕手腕第3轴54的旋转，适配器20例如从图4a的状态变更为图4b的状态后的管线32的举动中，不仅包括在适配器20内部的弯曲而且还包括至第2开口部26之间的扭转。因此比起只产生管线的弯曲的场合，局部的变形不易在管线上产生，从而比较有利。另外，由于连结部件23从手腕第3轴54向第2开口部26一侧偏移，所以第3手腕单元18旋转时管线与连结部件23的干涉不易产生，比起没有偏移的场合，也可以较大地确保绕手腕第3轴54旋转的动作范围。再者，如图1以及图2所示，从第2开口部26拉出的管线32由于被确实地朝向与手腕第3轴54近乎平行的方向，所以最好将其保持在设置在适配器20的第2板状部件22的第2开口部26的附近的第2夹持器40上。
由于第2开口部26不在连结部件23上形成，所以能够将适配器20的刚性设计得较高。因此能够抑制机器人的高速运动时能产生的末端执行器的振动。
另外由于第2开口部26被设置在第2板状部件22上的从手腕第3轴54略微偏移的位置上，对于末端执行器30向第2板状部件22的装卸的作业性便毫无损害。而且由于第2开口部26在与手腕第3轴大体平行的方向上开口，所以管线32相对手腕第3轴54并非垂直而是以近乎平行的角度从第2开口部26被拉出。这样一来，能够将向管线32在手腕12周边的向外部的拉出量抑制在最小限度。还有参照图2，本实施方式中，管线32相对于从适配器20的第2开口部26被拉出时的手腕第3轴54的角度θ大约为45°，但是本发明并不限于该角度，也可以根据手腕第3轴54的动作角度范围、基于构成管线32的配线的材质等的管线32的刚性、或末端执行器30的形状进行适当的变更。上述的角度越接近于0°，管线32的向外部拉出的量越小。
采用本发明，能够比以往提高第1板状部件和第2板状部件之间的连结部件的刚性，结果便能够提高管线引导装置整体的刚性。因此机器人的振动便不易发生，不必为了抑制振动而降低器人的动作速度从而使周期时间增加。而且因为第2板状部件的第2开口部与手腕单元的旋转轴大体平行地开口，所以能够将管线的拉出量变小。另外由于第2开口部形成在从手腕单元的旋转轴错开的位置上，这样便能够将末端执行器不和管线发生干涉地配置在手腕单元的旋转中心。并且，由于连结部件在从手腕单元的旋转轴向与第2开口部相同侧偏移的位置上形成，这样，既能够回避连结部件和管线的干涉，又可以确保机器人的广阔的动作范围。
参照用于说明而选定的特定的实施例对本发明进行了说明，但是无庸置疑，对于本领域的技术人员来说，只要不脱离本发明的基本概念以及范围可以进行多种变更。

Claims (7)

1.一种管线引导装置，设置在具有前臂(10)、可以旋转地被设置在上述前臂(10)的前端的手腕单元(14、16、18)、安装在一个上述手腕单元(18)上的末端执行器(30)以及与上述末端执行器(30)连接的挠性的管线(32)的机器人(1)中的、适应上述机器人(1)的动作地引导上述管线(32)，其特征在于，
具有：固定在上述手腕单元(18)上的第1板状部件(21)；在固定在上述末端执行器(30)上的同时，从上述第1板状部件(21)至少离开上述管线(32)的直径的距离且与上述第1板状部件(21)相向配置的第2板状部件(22)；以及相互连接上述第1及第2板状部件(21、22)的连结部件(23)，
上述第1及第2板状部件(21、22)以及上述连结部件(23)形成有用于通过上述管线(32)的通路(24)，
上述第1及第2板状部件(21、22)以及连结部件(23)协同动作，划定用于将上述管线(32)导入上述通路(24)内的上述通路的第1开口部(25)，
上述第2板状部件(22)具有用于将上述管线(32)从上述通路(24)导出的上述通路的第2开口部(26)。
2.根据权利要求1所述的管线引导装置，其特征在于，
上述第2开口部(26)在与上述手腕单元(18)的旋转轴(54)大体平行的方向上开口。
3.根据权利要求1所述的管线引导装置，其特征在于，
上述第2板状部件(22)具有固定在上述末端执行器(30)上的固定部分(22a)和从该固定部分(22a)起沿离开上述手腕单元(18)的旋转轴(54)的方向延伸的延长部分(22b)，上述第2开口部(26)在上述延长部分(22b)上形成。
4.根据权利要求3所述的管线引导装置，其特征在于，
形成上述第2开口部(26)，使得其相对于上述手腕单元(18)的旋转轴(54)位于与上述第1开口部(25)大体相反一侧。
5.根据权利要求1所述的管线引导装置，其特征在于，
上述连结部件(23)在从上述手腕单元(18)的旋转轴(54)离开到与上述第2开口部(26)相同一侧的位置上形成。
6.根据权利要求1所述的管线引导装置，其特征在于，
上述第2板状部件(22)在上述第2开口部(26)附近还具有保持上述管线(32)的夹持器(40)。
7.一种机器人，其特征在于，
具备权利要求1～6中任何一项所述的管线引导装置(20)。
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