TW202335815A - 手腕裝置及關節裝置 - Google Patents

Abstract

本發明是有關空氣等流體的管道的裝配，其目的是，防止因為閉塞而導致流體的流通功能下降，不需要改變外觀，可抑制與周邊構件等接觸的風險，可提高連接、組裝、進一步維修的作業性。本發明的一態樣的手腕裝置(20)，是裝備在機械胳臂前端的裝置。手腕裝置(20)，是具備：凸緣(27)、及將凸緣(27)可旋轉地支撐的基座(16)，凸緣(27)具有供安裝外部機器用的安裝板(21)。在安裝板(21)中，穿設有將被配置於手腕裝置(20)的外側的管接頭(51)及被配置於手腕裝置(20)的內側的管接頭(52)連接用的孔(24)。

Description

手腕裝置及關節裝置

本發明，是有關於手腕裝置及關節裝置。

在機械胳臂的前端，裝設有對應用途的各式各樣的種類的機械腕(End effector)。例如，機械腕，具有：藉由控制電力的供給而動作者、和藉由控制壓縮空氣的供給而動作者。如此，在大多的機械腕中，連接有電力電纜和空氣管道等的線條構件。為了安全性的確保和美觀等各式各樣的觀點，此線條構件的裝配是成為1個重要的技術開發要素。例如，在專利文獻1中揭示了，有關於可減少與周邊機器干涉的線條體(電力電纜)的裝配技術。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1] 日本特開2012-96332號公報

[發明所欲解決之問題]

電力電纜因為比較容易彎曲，所以裝配(佈線)的自由度較高，在機械胳臂機構的內部也容易地裝配(佈線)。另一方面，空氣管道等的線狀構件，因為不易彎曲，或是過度彎曲的話會阻塞而導致空氣的流通功能下降，而裝配的自由度較低，所以現狀多是從機械胳臂機構的基端部沿著機械胳臂機構的外周面緩和彎曲地裝配(佈線)至裝備在機械胳臂機構的前端的機械腕。但是沿著機械胳臂機構的外周面將線條構件裝配(佈線)，外觀會大改變，且線條構件接觸周邊構件等的風險會增加。因此，有關於空氣管道的裝配，是期望開發：可防止由閉塞所導致的空氣等的流體的流通功能下降，不需要改變外觀，可抑制與周邊構件等接觸的風險，可提高連接、組裝、進一步維修的作業性的技術。 [用以解決問題之技術手段]

本發明的一態樣的手腕裝置，是裝備在機械胳臂前端的裝置。手腕裝置，是具備：凸緣、及將凸緣可旋轉地支撐的基座，凸緣是具有安裝外部機器用的安裝板。在安裝板中，穿設形成有將被配置於手腕裝置的外側的第1管接頭及被配置於手腕裝置的內側的第2管接頭可裝卸自如地連接用的孔。 [發明的效果]

依據本態樣的話，可以防止由閉塞所導致的空氣等的流體的流通功能下降，不需要改變外觀就可抑制與周邊構件等接觸的風險，可提高且連接、組裝、進一步維修的作業性。

以下，一邊參照圖面一邊說明本實施方式的手腕裝置。在以下的說明中，對於具有大致相同的功能及結構的構成要素，是附加同一符號，只有必要的情況時進行才重複說明。

如圖1所示，本實施方式的手腕部20(以下稱為手腕裝置)，是裝備在機械胳臂機構10前端的裝置。手腕裝置20，可以實現：將機械腕等的外部機器連接並且繞1或是複數軸周圍旋轉的功能、及將管接頭52(圖5參照)及管接頭51(圖5參照)連接的功能。管接頭51是與被配線在手腕裝置20內部的空氣管道81連接，管接頭52是與被配線在手腕裝置20外部的空氣管道82(圖5參照)連接。

基座部11是被設於地板面等的接地面。複數連桿12-15是與複數關節部J1-J6連結。手腕裝置20，是包含例如關節部J6。手腕裝置20，是包含關節部J4-J6也可以。在此是說明前者。在手腕裝置20中，連接有機械腕等的外部機器(無圖示)。

如圖1所示，在基座部11中，設有將從外部的空氣壓縮機延伸的空氣管道80及從外部的控制裝置延伸的電力電纜70連接的連接器79。空氣管道81及電力電纜71是藉由挾具構件90等被捆紮，從機械胳臂機構10的基座部11橫跨手腕裝置20地裝配(佈線)於臂內部。機械胳臂機構10，是具備將複數關節部J1-J6各別驅動的複數驅動機構(無圖示)。驅動機構，是具有將伺服馬達及伺服馬達的旋轉減速的減速機。

以下，參照圖2、圖3、及圖4說明手腕裝置20。手腕裝置20，是具備：作為旋轉部的凸緣27、及將凸緣27可旋轉地支撐的作為固定部的基座16。凸緣27，是具有短圓筒體28。將機械腕等的外部機器安裝用的安裝板21是被結合在短圓筒體28的前端。旋轉板29是被結合在短圓筒體28的後端。旋轉板29，是與被軸支在基座16的框架31的中空的圓筒形狀的旋轉軸30連接。空氣管道和電力電纜是插通圓筒形狀的旋轉軸30。

安裝板21是具有圓盤形狀，其中心是位於第6旋轉中心線RA6上，且被配置於與第6旋轉中心線RA6直交的方向。將配線在手腕裝置20的內部的電力電纜71及配線手腕裝置20的外部的電力電纜(無圖示)連接用的連接器40是外向配設在凸緣27的短圓筒體28的外側面。旋轉軸30，是透過由齒輪、皮帶等所構成的傳達機構與驅動機構(無圖示)連接。藉由將驅動機構驅動，安裝板21就可伴隨旋轉軸30的驅動而與旋轉凸緣27一起繞第6旋轉中心線RA6周圍旋轉。

在安裝板21中，設有讓外部機器的接合部(一部分)嵌入的套筒嵌合部23。套筒嵌合部23，一般是被設於安裝板21表面的中央部分的凹陷。複數螺栓孔26是周設在套筒嵌合部23內側的安裝板21中。藉由將螺栓螺合在螺栓孔26就可以將外部機器裝設在安裝板21。

如圖5所示，在安裝板21中，開孔有將被配置於手腕裝置20外側的管接頭(第1管接頭)51及被配置於手腕裝置20內側的管接頭(第2管接頭)52連接用的孔(連接孔)24。連接孔24，是在安裝板21本身穿設形成的孔部分。連接孔24的中心，是位於旋轉中心線RA6上，其中心線是與旋轉中心線RA6平行。連接孔24，是從內外兩側各別將與空氣管道82、81連接的管接頭51、52可裝卸自如地連接。例如，連接孔24是母螺紋，讓2個管接頭51、52可從內外兩側各別螺嵌在連接孔24。又密封手段，是在內側的管接頭52中嵌入密封墊圈或是密封環，或是裝設密封材，將手腕裝置20內、胳臂內、自動機械內與外氣隔絶。

以下，參照圖5、圖6，說明本實施方式的手腕裝置20的效果。 本實施方式的手腕裝置20，是在凸緣27的安裝板21設有將被配置於手腕裝置的外側的管接頭51及被配置於手腕裝置的內側的管接頭52連接用的連接孔24。通過機械胳臂機構10的內部在手腕裝置20的內部沿著旋轉中心線RA6被配線的空氣管道81可以不改變方向地直線配設。藉此可以避免因為空氣管道81折曲等而發生閉塞的事態。進一步在手腕裝置20的側面設有連接孔的習知的構造的話，有必要作成將幾乎直角彎曲的空氣管道81存儲用的空間，進一步為了不干涉伴隨凸緣27的旋轉的空氣管道81的移動而有必要確保大的空間，但是本實施方式因為可以將空氣管道81直線地配線，所以可以將該空間窄小化。這是有助於手腕裝置的小型化。

凸緣27的安裝板21的連接孔24，不只是讓空氣管道81通過的孔，也具備將內外的管接頭51、52連接的功能。將機械腕安裝在安裝板21時，有必要進行將來自機械腕的空氣管道與內側的空氣管道81連通的作業，但是只要將與來自機械腕的空氣管道連接的管接頭51螺嵌在連接孔24就可以完成該連通的作業，所以作業簡易。

即，連接孔24因為是母螺紋，所以使用作為空氣管道81的情況時，如圖5所示，只要將外側的管接頭51螺嵌在連接孔24，將內側的管接頭52螺嵌在連接孔24，就可以完成將內外的空氣管道81、82連通的準備作業。準備好之後，將被配線在手腕裝置20的內部的空氣管道81與管接頭52連接，將被配線在手腕裝置20的外部的空氣管道82與管接頭51連接。就可以將內外的空氣管道81、82連通。

連接孔24因為是母螺紋，所以可將管接頭51、52裝卸在連接孔24。不使用作為空氣管道的情況時，從連接孔24將管接頭51、52取下，如圖6所示，可以從內側將管塞構件60螺嵌在連接孔24，將連接孔24塞住。密封手段，是在管塞構件60中與內側的管接頭52同樣地嵌入密封墊圈或是密封環，或是裝設密封材。藉此，不使用作為空氣管道時，可以防止灰塵透過連接孔24侵入手腕裝置20的內部。且，因為可以從連接孔24的內側將管塞構件60結合，所以管塞構件60不會朝套筒嵌合部23突出，不會與被嵌入套筒嵌合部23的外部機器的接合部干涉。如此，本實施方式的手腕裝置20，只要改變螺嵌在連接孔24的零件，就可以兼用不使用作為空氣管道時及使用作為空氣管道時。

且藉由在裝設有外部機器的手腕裝置20的前端側設置連接孔24，與將空氣管道81從手腕裝置20的側面引出的結構和在手腕裝置20的側面設有空氣管道的連接孔24的結構相比，可以減少空氣管道與機械胳臂機構10的周邊構件接觸的可能性。

本實施方式的手腕裝置20所具有的連接孔24，是將被配線在手腕裝置20內外的空氣管道彼此連接，並且其本身是作為讓壓縮空氣等的流體通過的配管的功能。因此，其功能上及構造上，與只有將被配線在手腕裝置20的內部的空氣管道通到手腕裝置20的外部的通過孔相比，在本質上是不同。

在本實施方式中，說明了與機械胳臂機構10的前端連接的手腕裝置20的例。但是，將本實施方式的手腕裝置20所具備的空氣管道的管接頭彼此連接的構造，也可以適用在關節部(關節裝置)J1、J2、J3。關節部(關節裝置)J1、J2、J3，是與複數連桿一起構成機械胳臂。

在圖7中顯示將該連接構造適用在第3關節部J3的例。第3關節部J3，是由：與關節部J2側的連桿83連接的固定部86、及與關節部J4側的連桿84連接的旋轉部87所構成。連接孔24是穿設形成在將連桿84連接用的旋轉部87的安裝板21中。連接孔24是被配置成與安裝板21的旋轉中心線RA3平行，且將旋轉中心線RA3作為中心。

在連桿83及與插通中空的圓筒形狀的旋轉軸30的空氣管道81連接的管接頭52是從內側螺嵌在連接孔24中，且與被內插在連桿84的空氣管道82連接的管接頭51是從外側螺嵌在連接孔24中。藉此內外的管接頭51、52彼此連接，內外的空氣管道81、82相互連通。

將本實施方式的空氣管道的管接頭彼此連接的構造，也可以適用在關節裝置，可達成與上述同樣的效果。

在本實施方式中，連接孔24是螺紋而可以從內外兩側藉由螺嵌將2個管接頭51、52結合，但是只要可以連接：手腕裝置20的內部的空氣管道81、及手腕裝置20的外部的空氣管道的話，本實施方式不限定於該連接方法。至少，連接孔24是設在安裝板21且貫通安裝板21的孔即可。例如，連接方法，可以是利用嵌合構造的單觸式連接器。單觸式連接器，是由單次的裝設操作將構件彼此成為連接狀態，由單次的分離操作就可以將構件彼此成為分離狀態的連接器。此情況，例如，在連接孔24的兩側設置母型的連接器，在空氣管道設置公型的連接器即可。不使用作為空氣管道時，將公型的管塞構件插入連接孔24內側的母型的連接器即可。

在本實施方式中，連接孔24，是將第6旋轉中心線RA6作為中心(安裝板21的中央)與第6旋轉中心線RA6平行配置。藉此可以避免空氣管道81因為被裝設於手腕裝置20及手腕裝置20的外部機器的旋轉而在第6旋轉中心線RA6周圍移動的事態。但是，連接孔24，其本身因為也是作為配管的功能，所以其位置、形狀可以自由地設計。例如，將位於貫通安裝板21的連接孔的手腕裝置20內側的端部配置於第6旋轉中心線RA6上，將位於貫通安裝板21的連接孔的手腕裝置20外側的端部配置於對於第6旋轉中心線RA6上下左右偏移的位置也可以。如此，只要改變貫通安裝板21的連接孔的形狀、位置，就可以提高將被配線在手腕裝置20的內外的空氣管道連接的位置的自由度。這是因為連接孔24也起到可以實現作為配管的功能的效果，因為若是將被配線在手腕裝置20的內部的空氣管道通過被設於手腕裝置20的孔朝手腕裝置20的外部伸出的結構的話，就必需將空氣管道本身彎曲，所以若是在與本實施方式同樣的空間的話，就不易改變空氣管道的位置、方向。

在本實施方式中，套筒嵌合部23雖是在安裝板21的表面的中央部分設置凹陷，但是只要可以與外部機器的位置對合的話，套筒嵌合部23的結構不限定於此。套筒嵌合部23，可以對應裝設在手腕裝置20的外部機器的位置對合部分的形狀適宜設計。當然，安裝板21不具有套筒嵌合部23也可以。

在本實施方式中，將外部機器可裝卸自如地固定在安裝板21的方法是採用螺栓，在安裝板21中設有讓螺栓插入用的螺栓孔26。但是，可以將外部機器固定於安裝板21的話，本實施方式不限定於該固定方法，安裝板21，是具有對應固定方法的構造即可。當然，因為可以將外部機器固定於手腕裝置20的旋轉部即可，所以將外部機器固定的構造，是具有構成手腕裝置20的旋轉部的其他的構造物，例如凸緣27也可以。

雖說明了本發明的一些實施方式，但是這些實施方式，只是例示，未意圖限定發明的範圍。這些實施方式，可由其他的各式各樣的形態實施，在不脫離發明的實質範圍內，可以進行各種的省略、置換、變更。這些實施方式和其變形，是與被包含於發明的範圍和實質的同樣，被包含於申請專利範圍的發明及其均等的範圍。

10:機械胳臂機構 11:基座部 12-15:連桿 16:基座 20:手腕裝置(手腕部) 21:安裝板 23:套筒嵌合部 24:連接孔 26:螺栓孔 27:凸緣 28:短圓筒體 29:旋轉板 30:旋轉軸 31:框架 40:連接器 51,52:管接頭 60:管塞構件 70:電力電纜 71:電力電纜 79:連接器 80:空氣管道 81,82:空氣管道 83:連桿 84:連桿 86:固定部 87:旋轉部 90:挾具構件 J1,J2,J3,J4,J5,J6:關節部

[圖1]顯示機械胳臂機構的一例的立體圖，其裝備了本實施方式的手腕裝置。 [圖2]圖1的手腕裝置的放大圖。 [圖3]圖2的手腕裝置的前視圖。 [圖4]圖3的A-A'端面圖。 [圖5]顯示將管接頭螺嵌在連接孔的狀態的端面圖。 [圖6]顯示將管塞構件螺合在連接孔的狀態的端面圖。 [圖7]顯示本實施方式的變形例的關節裝置的端面圖。

16:基座

21:安裝板

23:套筒嵌合部

24:連接孔

26:螺栓孔

27:凸緣

28:短圓筒體

29:旋轉板

30:旋轉軸

31:框架

40:連接器

51:管接頭

52:管接頭

71:電力電纜

81:空氣管道

82:空氣管道

Claims (8)

1. 一種手腕裝置，是裝備在機械胳臂的前端，具備： 凸緣、及 將前述凸緣可旋轉地支撐的基座， 凸緣具有安裝外部機器用的安裝板， 在前述安裝板中，穿設形成有將被配置於前述凸緣的外側的第1管接頭及被配置於前述凸緣的內側的第2管接頭可裝卸自如地連接用的孔。
2. 如請求項1的手腕裝置，其中， 前述孔，是母螺紋，可將前述第1、第2管接頭裝卸。
3. 如請求項2的手腕裝置，其中， 為了將前述孔塞住，進一步具備從內側螺嵌於前述孔內的管塞構件。
4. 如請求項1至3中任一項記載的手腕裝置，其中， 前述孔，是配置成與前述凸緣的旋轉中心線平行，且將前述旋轉中心線作為中心。
5. 如請求項1至3中任一項記載的手腕裝置，其中， 在前述安裝板中，設有讓前述外部機器的一部分從外側嵌入的套筒嵌合部。
6. 如請求項1至3中任一項記載的手腕裝置，其中， 前述凸緣是與中空的旋轉軸連接，與前述第2管接頭連接的空氣管道是插通前述旋轉軸。
7. 一種機械胳臂機構， 是將如請求項1至3中任一項記載的手腕裝置裝備在前端。
8. 一種關節裝置，是與連桿一起構成機械胳臂，具備： 旋轉部、及 將前述旋轉部可旋轉地支撐的固定部， 前述旋轉部，是具有將前述連桿連接用的連接板， 在前述連接板中，穿設形成有將內外的管接頭可裝卸自如地連接用的孔。

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