TW202220814A - 多關節型機器人 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種多關節型機器人，具備：基座；手臂，以能夠繞著所定的軸線相對於該基座在小於±180°的旋轉角度範圍內進行旋轉的方式受支撐；以及支撐柱，為在該手臂的該旋轉角度範圍外，自該基座以平行該軸線(A)的方式立起的中空支撐柱；經由該支撐柱之內部，從該基座至該手臂進行纜線體的配線；且該多關節型機器人具備擋板，該擋板係埋設於該支撐柱之側面，並與旋轉超過該旋轉角度範圍的該手臂之側面抵接。

Description

多關節型機器人

本發明係關於一種多關節型機器人。

傳統上，已知有一種選擇順應性裝配機械手臂(SCARA)機器人，在設置於地面的基座後方配置有中空支撐柱，並經由支撐柱內部對於可繞著垂直的軸線相對於基座進行旋轉的受支撐的手臂進行電纜配線(例如，參照專利文獻1及專利文獻2。)。 此等之SCARA機器人中，限制手臂之轉向角度的擋板，係由緊固於手臂下方之螺栓頭及固定於基座側面之橡膠製的彈性部所構成。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2018-140456號公報 [專利文獻2]日本特開2015-85393號公報

在可搬運重量較大的SCARA機器人的情況中，利用螺栓頭的擋板無法充分吸收動能。此外，設置能夠吸收較大動能之大型擋板的空間有限，會有手臂的轉向角度範圍被限制為更狹窄的情形。 因此，期望能有一種多關節型機器人，可確保手臂能有寬廣的轉向角度範圍，同時具備能夠吸收較大動能的擋板。

本發明之一態樣，係一種多關節型機器人，具備：基座；手臂，以能夠繞著所定的軸線相對於該基座在小於±180°的旋轉角度範圍內進行旋轉的方式受支撐；以及支撐柱，為在該手臂的該旋轉角度範圍外，自該基座以平行該軸線的方式立起的中空支撐柱；經由該支撐柱之內部，從該基座至該手臂進行纜線體的配線；且該多關節型機器人具備擋板，該擋板係埋設於該支撐柱之側面，並與旋轉超過該旋轉角度範圍的該手臂之側面抵接。

針對本發明之一實施例之機器人1，參照圖式於下列進行說明。 本實施例之機器人1，如圖1所示，例如，為SCARA機器人。又，本發明之構成並未受限於SCARA機器人，可適用於其他任意之軸構造的多關節型機器人。

本實施例之機器人1，具備：設置於地面之基座2；可繞著垂直之第一軸線A相對於基座2進行旋轉之受支撐的第一手臂(手臂)3；以及可繞著與第一軸線A平行的第二軸線B進行旋轉之受支撐的第二手臂4。第二手臂4的前端係設置有例如滾珠螺桿花鍵軸5，該滾珠螺桿花鍵軸5係在沿著垂直之第三軸線C的方向進行上下移動及繞著第三軸線C而旋轉驅動。

第一手臂3係安裝於基座2的上表面。如圖2的實線所示，第一手臂3從相對於基座2向前方延伸的原點位置，以能夠繞著第一軸線A在小於±180°的方式，例如，±140°的旋轉角度範圍內旋轉的方式受支撐。 基座2係在較遠離第一手臂3之後方的位置，即圖2之鏈線所示之第一手臂3之旋轉角度範圍外的位置，設置有沿著第一軸線A的垂直方向上從基座2之上表面立起的支撐柱6。

支撐柱6係以與基座2一體成形的方式設置，支撐柱6之上部係設置連接部7，該連接部7係架設於支撐柱6與第一手臂3之間。 基座2、支撐柱6、連接部7及第一手臂3具有中空構造。此外，第一手臂3之上表面，在第一軸線A附近係設置有連通連接部7的內部空間與第一手臂3的內部空間之中空孔8。

連接部7具備連結支撐柱6之上部與第一手臂3之上表面的連結部件9；以及藉由螺栓而在連結部件9之上部以可拆卸的方式安裝的罩蓋部件10。藉由將罩蓋部件10從連結部件9取下，使支撐柱6的內部空間及第一手臂3之中空孔8從上方露出，從而可輕易地進行後述之纜線體20的設置步驟。

纜線體20係從設置於基座2的背面之配線板經由基座2的內部、支撐柱6的內部及連接部7的內部至中空孔8，再被引導至第一手臂3內。纜線體20包含用以驅動第二手臂4及滾珠螺桿花鍵軸5的電纜、以及用以驅動安裝於滾珠螺桿花鍵軸5的工具的電纜抑或空氣管等。

就對於機器人1設置纜線體20而言，首先，在從連結部件9取下罩蓋部件10的狀態下，使支撐柱6的內部空間及第一手臂3的中空孔8露出。在此狀態下，經由支撐柱6的內部空間從基座2側將纜線體20拉出，如圖3所示，L字形狀之安裝夾具11係藉由尼龍帶等之綑綁扣件12而捆紮纜線體20。之後，將捆紮狀態的纜線體20與安裝夾具11一同放回支撐柱6的內部空間內，如圖4所示，將安裝夾具11固定於連結部件9。

藉此，可將纜線體20輕易地固定於機器人1。又，針對纜線體20之前端側部分，藉由從露出的第一手臂3之中空孔8插入至第一手臂3內，再藉由與配置於更前端側的第二手臂4用的馬達13等連接，即可輕易地設置。 相對於基座2驅動第一手臂3之馬達14及減速器15係配置於基座2內，並係在第一軸線A上，從第一手臂3的下方固定於第一手臂3及基座2。

本實施例之機器人1，如圖5所示，在支撐柱6之側面具備擋板16。支撐柱6係形成為圓筒狀，在繞著第一軸線A的周方向之兩側，分別具備欠缺外周面的一部份的形態之凹部6a。各凹部6a的底面，分別係由與第一軸線A略平行的平面所構成。各凹部6a之底面設置有聯繫支撐柱6之內部空間的開口部17、以及形成在開口部17周圍的複數之螺孔18。

各擋板16具有與各凹部6a互補的形狀，在嵌入各凹部6a的狀態下埋設於各凹部6a，具有成為支撐柱6之外周面即圓筒面之一部分的圓弧面所成外表面，且係由較支撐柱6的厚度還薄的金屬材料所構成。各擋板16藉由嵌入支撐柱6之各凹部6a，關閉各凹部6a之開口部17，並藉由緊固於螺孔18之複數之螺栓19，從而以可拆卸的方式安裝於支撐柱6。

各擋板16與各凹部6a之底面之間，如圖5及圖6所示，夾持有墊片(密封部件)21。在夾持著墊片21的狀態下，將各擋板16固定於各凹部6a來密封各凹部6a的開口部17，從而可防止從外部而來的液體或灰塵侵入至支撐柱6內。

各擋板16，係在沿著第一軸線A的方向之中央位置與第一手臂3之側面的沿著第一軸線A的方向之中央一致的位置，埋設於支撐柱6的各凹部6a中。 在第一手臂3之兩側面，如圖7之橫剖面所示，於第一手臂3之長手方向的全長的沿著第一軸線A的方向之中央，具有最向外側凸出之具備稜線22的凸形狀。就凸形狀而言，例如，係由以174°~176°的角度相交的2個平面所構成。 第一手臂3係由鑄件所構成時，第一手臂3之兩側面的凸形狀係由拔模所構成。

下列對於如此構成之本實施例之機器人1的作用進行說明。 依據本實施例之機器人1，如圖2所示，在通常的動作狀態中，第一手臂3係在±140°之旋轉角度範圍內進行動作，第一手臂3的側面不會與支撐柱6之擋板16接觸。

然而，若因某些原因導致失去校準時，第一手臂3會以超過通常的旋轉角度範圍進行動作，其結果，可認為將導致第一手臂3的任意之側面會與埋設在支撐柱6的擋板16接觸。 此時，第一手臂3之凸形狀之側面，會在最凸出之稜線22位置與擋板16接觸，導致變形。並且，直到第一手臂3停止為止的期間，第一手臂3之側面會漸漸被擠壓入擋板16的外表面。

亦即，第一手臂3之動能會因擋板16變形而被吸收。此時，依據本實施例之機器人1，直到第一手臂3停止為止的期間，第一手臂3之側面與擋板16之外表面會廣範圍地接觸。故即使在機器人1的可搬運重量較大，或動作速度較快的情形中，仍可充分吸收第一手臂3之動能，因此，有能夠確實地停止動作的優點。

此外，依據本實施例之機器人1，由於用以將纜線體20配線的支撐柱6係組裝有擋板16，故不須在支撐柱6的外側另外配置用來設置擋板16的空間，因此，可抑制第一手臂3之旋轉角度範圍的限制至最小程度。 此外，藉由螺栓19使擋板16以可拆卸的方式安裝於支撐柱6之凹部6a，因此，可輕易將變形的擋板16進行交換。

此外，將擋板16從支撐柱6之凹部6a取下，可開放設置於凹部6a之底面的開口部17。藉此，利用已開放的開口部17，能夠擁有如可輕易地從基座2經由支撐柱6之內部空間而在支撐柱6的上方進行纜線體20的取出步驟及纜線體20的配線步驟的優點。

此外，依據本實施例之機器人1，係將擋板16埋設於支撐柱6之凹部6a，藉此構成支撐柱6之外周面與擋板16之外表面平滑地連接的單一圓筒面，故能夠擁有如不會在擋板16之上部形成堆積液體或灰塵的段差部分的優點。因此，可減少堆積在段差部分的液體或灰塵附著到處理工件等的問題發生。尤其係當工件為食品時最為有效。

此外，本實施例中，係經由在第一手臂3之後方立起的支撐柱6，從第一手臂3之上面側將纜線體配線於20第一手臂3內，故不須將第一手臂3下方的減速器15等製成中空構造。藉此，可防止基座2的大型化及成本的上升。

又，本實施例中，利用第一手臂3由鑄件所構成時的拔模所成側面的凸形狀，使擋板16之外周面成為平坦的形狀。取而代之，亦可如圖8及圖9所示，為了讓第一手臂3之側面成為平坦的形狀，而使擋板16之外表面的中央形成為最向外側凸出之凸形狀。

此情形中，如圖8所示，藉由使埋設於凹部6a的狀態的擋板16之上緣與支撐柱6之外周面成為一致的形狀，讓上端不形成段差來防止灰塵或液體堆積為佳。

此外，本實施例中，擋板16係由金屬材料所形成，惟金屬材料可使用任意之種類。此外，取代金屬材料，亦可使用塑膠或橡膠等之樹脂材料。

此外，不僅可藉由與第一手臂3接觸來讓擋板16變形而吸收第一手臂3之動能，除此之外，亦可藉由預先檢測第一手臂3與擋板16接觸的衝撃再以制動器施加至馬達來減少動能。

此外，本實施例中，支撐柱6係形成為圓筒狀，取而代之，亦可形成為其他任意之筒狀來取代。 此外，凹部6a之底面係設置有開口部17，惟亦可不設置開口部17。不設置開口部17而以凹部6a之底面整體來支撐擋板16，可適用於使用剛性較低之彈性材料等所成擋板16的情形。

此外，本實施例中，用來讓繞著第一軸線A相對於基座2旋轉的第一手臂3停止者，係以擋板16作為例示，惟用來讓相對於第一手臂3的第二手臂4停止的擋板24亦可採用相同的構造。 亦即，如圖1所示，從第二手臂4之下表面朝向下方，立起與第二軸線B平行之中空的支撐柱23，支撐柱23的端面與第一手臂3的下表面以中空的連接部25而連接。支撐柱6之兩側面分別安裝有擋板24，該擋板24係當第二手臂4相對於第一手臂3以超過旋轉角度的範圍進行旋轉時，與第一手臂3之側面抵接。

通過第一手臂3內的纜線體20，如圖1之虛線所示，係經由連接部25及支撐柱23之內部空間而與配置於第二手臂4內之第二手臂4用的馬達13或滾珠螺桿花鍵軸用的馬達連接。圖中，符號26為減速器。

1:機器人(多關節型機器人) 2:基座 3:第一手臂(手臂) 4:第二手臂 5:滾珠螺桿花鍵軸 6:支撐柱 7:連接部 8:中空孔 9:連結部件 10:罩蓋部件 11:安裝夾具 12:綑綁扣件 13:馬達 14:馬達 15:減速器 16:擋板 17:開口部 18:螺孔 19:螺栓 20:纜線體 21:墊片 22:稜線 23:支撐柱 24:擋板 25:連接部 26:減速器 A:第一軸線 B:第二軸線 C:第三軸線

[圖1]表示本發明之一實施例之機器人之側面圖。 [圖2]表示圖1之機器人之第一手臂的旋轉角度範圍與纜線體配線用之支撐柱的位置關係之平面圖。 [圖3]說明對於圖1之機器人之對於支撐柱內進行纜線體的安裝之部分縱剖面圖。 [圖4]表示圖3之纜線體固定於支撐柱內之狀態之部分縱剖面圖。 [圖5]說明圖1之機器人的支撐柱、以及組裝入支撐柱的擋板之部分斜視圖。 [圖6]表示圖1之機器人之支撐柱的凹部、組裝入凹部的擋板以及墊片之縱剖面圖。 [圖7]說明與圖1之機器人之擋板的關係之擋板之側面圖及第一手臂之部分橫剖面圖。 [圖8]表示圖1之機器人之擋板的變形例之斜視圖。 [圖9]說明圖8之擋板與第一手臂的關係之擋板之側面圖及第一手臂之部分橫剖面圖。

1:機器人(多關節型機器人)

2:基座

3:第一手臂(手臂)

4:第二手臂

5:滾珠螺桿花鍵軸

6:支撐柱

7:連接部

8:中空孔

9:連結部件

10:罩蓋部件

13:馬達

14:馬達

15:減速器

16:擋板

20:纜線體

23:支撐柱

24:擋板

25:連接部

26:減速器

A:第一軸線(軸線)

B:第二軸線

C:第三軸線

Claims (5)

1. 一種多關節型機器人，具備： 基座； 手臂，以能夠繞著所定的軸線相對於該基座在小於±180°的旋轉角度範圍內進行旋轉的方式受支撐；以及 支撐柱，為在該手臂的該旋轉角度範圍外，自該基座以平行該軸線的方式立起的中空支撐柱； 經由該支撐柱之內部，從該基座至該手臂進行纜線體的配線；且 該多關節型機器人具備擋板，該擋板係埋設於該支撐柱之側面，並與旋轉超過該旋轉角度範圍的該手臂之側面抵接。
2. 如請求項1所述之多關節型機器人，其中，該擋板係以可拆卸的方式安裝在該支撐柱之該側面。
3. 如請求項2所述之多關節型機器人，其中，在該支撐柱之該側面，設置有貫通該支撐柱之內部空間的開口部， 該擋板係安裝在可將該開口部關閉的位置。
4. 如請求項3所述之多關節型機器人，更具備密封部件，係夾持於該擋板與該支撐柱之間並將該開口部的全周密封。
5. 如請求項1至4項中任一項所述之多關節型機器人，其中，該手臂之側面或該擋板之表面的任一者，於沿著該軸線之方向的中間位置具有向外側凸出之凸形狀，而另一者，於沿著該軸線之方向上具有無凹凸的平坦形狀。

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