TW202224885A - 機器人 - Google Patents

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TW202224885A
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元岡歩
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日商發那科股份有限公司
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Abstract

一種機器人包括機械臂、位於該機械臂的前端且可沿指定的一軸線方向移動的軸棒、固定於機械臂上且與電源電性連接的送電元件、以及固定於軸棒上的受電元件與電池。當軸棒設置於軸線方向的指定位置，受電元件靠近送電元件，受電元件以無線接收由送電元件傳送的電力；電池以該受電元件所接收之電力蓄電並作為設置於該軸棒上之機器的動力源使用。

Description

機器人
本揭露係關於一種機器人。
已知有一種SCARA水平多關節機械手臂(Selective Compliance Assembly Robot Arm)，其軸棒可朝相對於機械臂的垂直方向移動，且供電裝置以非接觸形式提供電力給予安裝在軸棒下端的工具部(參考範例請見非專利文獻1)。該SCARA水平多關節機械手臂的供電裝置安裝在軸棒的上端，隨軸棒相對於機械臂升降移動，供電裝置整體也隨軸棒一起升降移動。
非專利文獻1：「採用於SCARA機器人！解決轉來轉去的機器人手掌連接部的斷線！(スカラロボットに採用！ぐるぐる回るロボットハンドリング部の断線解消に！)」(線上文獻，2020/11/30檢索，網路位址：ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｂ－ｐｌｕｓ－ｋｋ．ｊｐ／ｂｌｏｇ／２０１７／１１／１３／２５４)
在供電裝置整體隨軸棒一起升降移動的狀況下，供電裝置中連接電源的電纜因軸棒的升降移動而反覆受迫變形，使電纜的耐久性下降。
鑑於上述，期望機械臂可避免電纜因軸棒的升降移動而變形，且穩定提供電力給予安裝在軸棒的工具部。
一種機器人，包括：一機械臂；一軸棒，位於該機械臂的前端且可沿指定的一軸線之方向移動；一送電元件，固定於該機械臂上且電性連接於一電源；一受電元件，相對於該軸棒被固定；以及一電池，相對於該軸棒被固定；當該軸棒設置於該軸線方向的一指定位置，該受電元件靠近該送電元件，該受電元件以無線接收由該送電元件傳送的電力；該電池以該受電元件所接收之電力蓄電並作為設置於該軸棒上之機器的動力源使用。
關於本揭露一實施例的機器人1，以下參照圖面做說明。
本實施例的機器人1，舉例為如圖1所示之水平多關節型機器人，機器人1包括設置於水平地面的基座2，相對於基座2可以向垂直方向延伸的第一軸線(第一垂直軸線)A為軸迴轉的第一機械臂3，相對於第一機械臂3可以與第一軸線A平行的第二軸線 (第二垂直軸線)B為軸迴轉的第二機械臂(機械臂)4，以及在第二機械臂4可沿與第一軸線A平行的第三軸線(軸線)C升降的軸棒5。
再來，機器人1更包括安裝在第二機械臂4的送電元件7，以及固定在安裝於軸棒5前端的工具部(機器)6的受電元件8與電池9。受電元件8與電池9固定在工具部6，因此透過工具部6間接被固定於軸棒5。
機器人1如圖2所示，透過與基座2連接的電纜10與控制裝置101連接，控制裝置101與電源100連接。另外，基座2與第二機械臂4之間以導管11相連接，導管11內藏有從基座2配線向第二機械臂4的電纜12。
在圖2中，電纜12只表示出連接於後述之送電元件7的部分。電纜10與電纜12傳送來自控制裝置101的電力或控制信號。
另外，在基座2有透過無線通信收發信號的第一收發信號裝置22。第一收發信號裝置22也可配置在控制裝置101，或是第二機械臂4等其他位置。
軸棒5為垂直貫穿第二機械臂4前端部分的滾珠螺桿花鍵。軸棒5由配置在第二機械臂4內的滾珠螺桿螺帽41支持其可沿第三軸線C升降，同時由配置在第二機械臂4內的滾珠花鍵螺帽42支持其可沿第三軸線C旋轉。滾珠螺桿螺帽41與滾珠花鍵螺帽42可沿第三軸線C旋轉，並分別被馬達(未圖示)驅動其旋轉。
工具部6舉例如圖3所示，為進行握持加工對象W等作業的手掌部。工具部6包括固定在軸棒5下端的手掌基部61，由手掌基部61所支持的一對手指部62，以及驅動手指部62開闔的伺服馬達63。此外，如圖2與圖5所示，工具部6中設有控制工具部6的工具部控制裝置64，以及與第一收發信號裝置22透過無線通信收發控制信號的第二收發信號裝置65。
電池9分別與受電元件8以及工具部控制裝置64電性連接。
送電元件7固定於第二機械臂4的下方，並與經由導管11導入第二機械臂4內的電纜12電性連接。
受電元件8固定於手掌基部61的上表面。如圖2所示，在軸棒5配置於其垂直方向之動作範圍的最上端位置，且以第三軸線C為軸、旋轉至指定角度之狀態(充電位置)時，受電元件8配置於與送電元件7相互面對且垂直方向保有設定之間隔的位置。
並且，在送電元件7與受電元件8處於相互面對的狀態下，由電纜12傳送而來的電力從送電元件7以非接觸的方式輸送給受電元件8，使電池9被充電。工具部控制裝置64依據第一收發信號裝置22透過無線傳送來的控制信號控制伺服馬達63令工具部6動作。
說明如上述所構成的本實施例之機器人1的作用。
使用本實施例之機器人1以工具部6進行作業時，令軸棒5動作，如圖2所示，藉由相對於第二機械臂4讓工具部6配置在充電位置，使送電元件7與受電元件8相互面對。在這個狀態下，電力從送電元件7以非接觸的方式輸送給受電元件8，透過受電元件8使電池9被充電。
在電池9被適當的充電下，藉由令滾珠螺桿螺帽41與滾珠花鍵螺帽42動作，使軸棒5升降並沿第三軸線C旋轉，將工具部6配置在所期望的位置。
舉例而言，如圖4所示，在送電元件7與受電元件8分離的狀態下，由於從送電元件7而來的電力供應中斷，工具部6由搭載的工具部控制裝置64使用充在電池9的電力所控制。
具體上，如圖5所示，第二收發信號裝置65接收由第一收發信號裝置22無線傳送的控制信號。且工具部控制裝置64由電池9被供應電力也由第二收發信號裝置65被輸入控制信號。再來，工具部控制裝置64按照被輸入的控制信號供應電力給予伺服馬達63。
藉此，機器人1能驅動配置在充電位置以外的工具部6，執行所期望的作業。
在這個狀況下，以本實施例之機器人1來說，其第二機械臂4和軸棒5並沒有以可動電纜所連接。因此，軸棒5相對於第二機械臂4可不受到可動電纜所造成的限制進行升降與沿第三軸線C旋轉之動作。藉此，可確保軸棒5寬闊的動作範圍。
並且，由於送電元件7固定在第二機械臂4，相對於第二機械臂4即使軸棒5改變位置，與送電元件7連接的電纜12也可在第二機械臂4維持靜止的狀態。基於上述，可防止電纜12因軸棒5的動作而反覆變形，進而提升機器人1的耐久性。
並且，以本實施例之機器人1來說，為了對設置於工具部6的電池9充電，只需相對於第二機械臂4令軸棒5動作即可。也就是說，由於不需要為了充電而令第一機械臂3與第二機械臂4動作，為了充電的工具部6移動距離可抑制在最低限度。藉此，為了充電的動作所需要的時間能抑制在最低限度的同時，也能壓低為了充電的動作而使工具部6與周遭物體相互干涉的可能性。
由於為了充電的動作所需要的時間抑制在最低限度，不只有工具部6作業之間的待機時間，在作業中也能頻繁的令工具部6移動到充電位置進行充電。進而，擁有可以壓低電池9的容量，尋求輕量化的優點。
然而，雖在本實施例中，送電元件7固定在第二機械臂4上，但取而代之，送電元件7可裝卸地安裝在第二機械臂4亦可。
舉例而言，為了使送電元件7可裝卸地安裝，第二機械臂4的下方可設置與螺栓結合的螺絲孔(安裝部)(圖未示)。藉此，即使送電元件7發生故障等場合，只要將送電元件7從第二機械臂4上取下即可進行維修，提高可維修性。
並且，藉由設置安裝送電元件7用的螺絲孔在複數位置上，可以配合配置在工具部6的受電元件8的位置，安裝送電元件7在適當的位置上。
並且，雖在本實施例中，送電元件7與受電元件8分別各只設置一個，但取而代之，送電元件7與受電元件8至少其中一邊設置複數個亦可。
藉此，當執行對電池9的充電時，配置工具部6的充電位置可以設定在複數位置上。進而，可根據執行對電池9的充電之前軸棒5的位置，選擇軸棒5的移動量最小的充電位置，更加提升充電動作的效率。
並且，雖在本實施例中，受電元件8與電池9設置在工具部6，但受電元件8與電池9亦可與工具部6分別固定在軸棒5上。
並且，在本實施例中，送電元件7固定在第二機械臂4下表面，受電元件8固定在工具部6上表面，在充電位置下送電元件7和受電元件8被配置在垂直方向的彼此互相面對。取而代之，送電元件7固定在第二機械臂4上表面，在充電位置下受電元件8在送電元件7的上方與其相面對亦可。或是在充電位置下送電元件7和受電元件8被配置在第三軸線C的徑向上相互面對位置亦可。
藉此，可將送電元件7或受電元件8配置在不容易干涉到周遭機器的位置。
並且，在本實施例中，對電池9的充電亦可在第一機械臂3以及第二機械臂4移動時進行。
舉例而言，為了從作業中的工序切換到下一個工序，第一機械臂3以及第二機械臂4分別沿第一軸線A以及第二軸線B迴轉，相對於大幅改變姿勢途中的第二機械臂4，將工具部6配置在設定的充電位置即可。
藉此，可以有效利用工序切換所必要的時間，對電池9進行充電，提升機器人1的工作效率。
並且，雖在本實施例中，機器人1以水平多關節型機器人作為示例，但並非限定條件，只要是支援工具部6能在設定的軸線方向移動的機器人，任何形式的機器人都可以適用。
並且，雖在本實施例中，工具部6以手掌型作為示例，但並非限定條件，機械加工工具、塗裝工具、清掃工具等任意的工具都可以適用。
並且，雖在本實施例中，工具部6的電力驅動器以伺服馬達63作為示例，但並非限定條件，電磁閥或電磁鐵等任意以電力為動力的驅動器都可以適用。
1:機器人 2:基座 22:第一收發信號裝置 3:第一機械臂 4:第二機械臂 41:滾珠螺桿螺帽 42:滾珠花鍵螺帽 5:軸棒 6:工具部 61:手掌基部 62:手指部 63:伺服馬達 64:工具部控制裝置 65:第二收發信號裝置 7:送電元件 8:受電元件 9:電池 10:電纜 11:導管 12:電纜 100:電源 101:控制裝置 A:第一軸線 B:第二軸線 C:第三軸線 W:加工對象
[圖1] 係本揭露機器人一實施例之全體構成圖。 [圖2] 係圖1機器人內部構造之斷面圖。 [圖3] 係安裝在圖1機器人上的工具部之放大圖。 [圖4] 係圖1機器人其軸棒位置於與圖2相異的另一位置時之斷面圖。 [圖5] 係圖1機器人與工具部之方塊圖。
1:機器人
2:基座
22:第一收發信號裝置
3:第一機械臂
4:第二機械臂
41:滾珠螺桿螺帽
42:滾珠花鍵螺帽
5:軸棒
6:工具部
64:工具部控制裝置
65:第二收發信號裝置
7:送電元件
8:受電元件
9:電池
10:電纜
11:導管
12:電纜
100:電源
101:控制裝置
A:第一軸線
B:第二軸線
C:第三軸線

Claims (5)

  1. 一種機器人，包括： 一機械臂； 一軸棒，位於該機械臂的前端且可沿指定的一軸線之方向移動； 一送電元件，固定於該機械臂上且電性連接於一電源； 一受電元件，相對於該軸棒被固定；以及 一電池，相對於該軸棒被固定； 當該軸棒設置於該軸線方向的一指定位置，該受電元件靠近該送電元件，該受電元件以無線接收由該送電元件傳送的電力； 該電池以該受電元件所接收之電力蓄電並作為設置於該軸棒上之 機器的動力源使用。
  2. 如請求項1所述之機器人，其中該機器人更包括一第一機械臂，該第一機械臂可沿一第一垂直軸線旋轉，該機械臂位於該第一機械臂的前端且可沿平行於該第一垂直軸線之一第二垂直軸線旋轉。
  3. 如請求項1或2所述之機器人，其中該軸棒受該機械臂輔助使其可沿著該軸線旋轉；當該軸棒沿該軸線轉至一指定角度且設置於該軸線方向的該指定位置，該受電元件靠近該送電元件，該受電元件以無線接收由該送電元件傳送的電力。
  4. 如請求項1至3任一項所述之機器人，其中該機械臂的外表面設有數個安裝部，該送電元件可拆卸地安裝在該些安裝部上。
  5. 如請求項1至4任一項所述之機器人，其中該送電元件與該受電元件至少一者被設置為有複數個。
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