连接部件、连接部件的制造方法和机器人的制作方法
【专利摘要】本发明提供如下一种连接部件、连接部件的制造方法和机器人，即使使用钢板也具有足够的强度和刚性，而且还有助于减轻重量。连接部件具有主部件和与该主部件接合的副部件。主部件由具有一定强度的板状的第一材料形成，设有用于安装被连接体的孔部且被弯折成规定形状而形成。副部件由比重小于第一材料的第二材料形成，其厚度形成得比主部件厚且接合在主部件的孔部的周围，形成有用于插入接合部件的插入孔，该接合部件用于接合被连接体。
【专利说明】连接部件、连接部件的制造方法和机器人
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种连接部件、连接部件的制造方法和机器人。
【背景技术】
[0002]以往，工业用机器人等的机器人臂是由多个臂体通过关节机构连接而成。臂体由能起到支承关节机构的连接部件的功能的臂框架构成。为降低在所述臂框架的前端保持重物的状态下因进行加减速运动而出现的负荷或振动，需要该臂框架具有足够的强度和刚性。
[0003]臂框架使用铁或铝合金的铸造品，或是钢板的成型加工品。但在臂框架的前端侧保持重物时，由于基端侧的惯性力矩会变大，这样阻碍了机器人的高速化。为了实现机器人的高速化，优选减轻臂框架的重量。
[0004]像这样，对于机器人的臂框架而言，既希望有较高的强度和刚性又能减轻其重量。例如在专利文献I中公开有如下一种技术，其着眼于臂框架的材料，将高强度、刚性较高且比重较小的纤维强化塑料适用于臂框架。
[0005]专利文献1:日本特开2010 - 115732号公报
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的问题
[0007]然而从强度、加工性、放热性能和成本方面等来说，不优选纤维强化塑料等，例如优选利用廉价钢板等金属材料来实现强度较高和重量较轻。因此，可以考虑使用用于汽车等的闻强度钢板。
[0008]但是，用螺栓将构成关节机构的电机和减速器等牢固地固定在作为连接部件的臂框架上时，必须使臂框架的至少用于连接螺栓的部位具有一定的厚度。虽说如此，但从减轻重量的角度出发，不希望增大臂框架的厚度。
[0009]鉴于上述情况，一个实施方式的目的为提供如下一种连接部件、连接部件的制造方法和机器人，即使使用钢板也具有足够的强度和刚性，而且还有助于减轻重量。
[0010]为解决课题的方法
[0011]一个实施方式所述的连接部件具有主部件和与该主部件接合的副部件。主部件由具有一定强度的板状的第一材料形成，并设有用于安装被连接体的孔部且被弯折成规定形状而形成。副部件由比重小于所述第一材料的第二材料形成，其厚度形成得比所述主部件厚且接合在所述主部件的所述孔部的周围，并形成有用于插入接合部件的插入孔，该接合部件用于接合所述被连接体。
[0012]发明效果
[0013]根据一个实施方式，能够提供如下一种连接部件、连接部件的制造方法和机器人，即使使用钢板也具有足够的强度和刚性，而且还有助于减轻重量。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1A是表示实施方式所述的机器人的图。
[0015]图1B是表示将实施方式所述的连接部件配置在上述机器人上的状态的图。
[0016]图2是表示上述连接部件的图。
[0017]图3是表示上述连接部件的使用状态的I个例子的图。
[0018]图4是表示上述连接部件的展开图。
[0019]图5A是表示上述连接部件的插入孔的I个例子的图。
[0020]图5B是表示上述连接部件的插入孔的I个例子的图。
[0021]图6是表示上述连接部件的插入孔的变形例的图。
[0022]图7是表示上述连接部件的使用状态的变形例的图。
[0023]附图标记说明
[0024]2 关节部
[0025]3 致动器(被连接体)
[0026]4 连接部件
[0027]4A 主部件
[0028]4B 副部件
[0029]6 螺栓(接合部件)
[0030]10 机器人
[0031]51 第一环状体(铝环)
[0032]52 第二环状体(铝环)
[0033]401 第一孔部
[0034]402 第二孔部
[0035]500插入孔
[0036]501内螺纹部
【具体实施方式】
[0037]以下参照附图详细说明本发明的连接部件、连接部件的制造方法和机器人的实施方式。此外，本发明不限于以下所示的实施方式。
[0038]首先，利用图1A和图1B说明本实施方式所述的机器人的概要情况。图1A是表示实施方式所述的机器人10的图，图1B是将实施方式所述的连接部件4配置在机器人10上的状态的图。
[0039]如图1A所示，本实施方式所述的机器人10，在躯体部100的上端设置有机器人臂200。此外，机器人10采用具有单个机器人臂200的结构，但也可以是具有左右机器人臂200的双臂型机器人。
[0040]机器人臂200采用多个臂体分别通过关节部2而转动自如地连接的结构。
[0041]另外，如图1B所示，各个臂体具有构成机器人臂200骨架的框架部和适当地覆盖该框架部的罩部。如图所示，关节部2的框架部起到用于连接致动器3的连接部件4的功能。此外，被连接部件4连接的致动器3是带减速器的电机。并且，如图1B所示，连接部件4被罩体210覆盖。
[0042]如此，本实施方式所述的机器人10具有机器人臂200。机器人臂200是通过安装有致动器3的连接部件4而连接多个臂体而构成。
[0043]这里参照图2?图4具体说明连接部件4。图2是表示连接部件4的图，图3是表示连接部件4的使用状态的I个例子的图，图4是连接部件4的展开图。
[0044]如图2和图3所示，连接部件4具有:主部件4A，其由以铁作为主要成分的具有一定强度的第一材料形成板状；以及副部件4B，其为环状，接合在形成于上述主部件4A上的孔部周围。
[0045]作为主部件4A可使用高强度钢板，作为副部件4B可使用铝环。即，作为副部件4B，作为比重小于第一材料的第二材料，使用以铝作为主要成分的环状体。
[0046]由高强度钢板构成的主部件的4A被弯折成规定形状而形成。即，主部件4A具有:第一主面部41和第二主面部42，其分别设有用于安装致动器3的孔部；以及折返部43，用于连接上述第一主面部41和第二主面部42。
[0047]如图所示，折返部43由竖立部431和水平部432形成。竖立部431与第一主面部41大致垂直地与第二主面部42大致平行而延伸。另外，水平部432从竖立部431成直角弯折，与第一主面部41大致平行而延伸。换言之，水平部432大致与第二主面部42相垂直，相对于第一主面部41大致平行而延伸。
[0048]所述折返部43上形成有大致呈矩形形状的连接孔44，其位于折返部43的中央附近，跨接形成在竖立部431和水平部432上。并且，如图3所示，包含信号线等的电缆31可插入连接孔44中。
[0049]另外，连接部件4具有左右连接部45。连接部45被弯折成与第一主面部41的左右侧缘大致垂直的状态，前端与第二主面部42的背面部相连接。根据所述连接部45，连接部件4能起到具有一定刚性的框架部的功能。再有，为进一步提高强度，也可在连接部件4上适当设置加强肋。
[0050]如上所述，设在机器人臂200上的致动器3是具有减速器的减速器一体型电机。但作为致动器3，并没有特殊限定。另外作为电机，也并不是必须是减速器一体型电机，也可以是单独的电机。另外也可采用以下结构:另行配置电机，在连接部件4上只安装作为致动器3的减速器。
[0051]如图2所示，作为用于安装致动器3的孔部，在第一主面部41上形成有第一孔部401，在第二主面部42上形成有第二孔部402。这里，相比第一孔部401的直径，第二孔部402的直径较大。但是它们的尺寸并不受到任何限定，也可以具有相同直径，或是第一孔部401的直径相对较大。
[0052]在第一孔部401和第二孔部402的周围以与第一、第二孔部401、402同心的方式，设有作为副部件4B的第一环状体51和第二环状体52。S卩，第一环状体51以包围第一孔部401的方式与之相接合，第二环状体52以包围第二孔部402的方式与之相接合。
[0053]如图3所示，第一环状体51和第二环状体52焊接在第一主面部41和第二主面部42上。图中附图标记7表示焊道。另外，如图所示，作为副部件4B的第一环状体51和第二环状体52以铝作为主要成分，其厚度形成得比主部件4A厚。并且，第一环状体51和第二环状体52上形成有用于插入作为接合部件的螺栓6的插入孔500，该螺栓6用于接合致动器3。
[0054]图5A和图5B分别表示了插入孔500的一个例子。图6是表示连接部件4的插入孔500的变形例的图。如图5A和图5B所示，在插入孔500上形成内螺纹部501。在所述内螺纹部501中拧进螺栓6，可切实将致动器3接合在连接部件4上。
[0055]还有，本实施方式所述的连接部件4，作为对应于插入孔500的孔，在第一主面部41上形成有主部件侧插入孔410 (图5A)，但未在第二主面部42上形成孔(图5B)。但是，也可以在第二主面部42上形成对应于第二环状体52的插入孔500的孔。
[0056]另外，如图6所示，像安装在第一主面部41上的致动器3那样，如果在致动器3侧形成有内螺纹部，无需在插入孔500上形成内螺纹部501。
[0057]并且，安装在第一孔部401上的致动器3和安装在第二孔部402上的致动器3被设置成彼此的轴线300、300正交的状态。即，为实现表面找正，事先在形成得较厚的第一环状体51和第二环状体52的表面上进行表面处理，以使安装后的致动器3、3的轴线300、300彼此正交。
[0058]这样，第一环状体51和第二环状体52起到下述作用:作为用于固定致动器3的台座的作用；预先赋予用于保证机器人臂200所要求的较高正交精度(例如，尺寸公差0.03mm以下)的切削余量的作用。
[0059]这样，用螺栓6牢固地固定在连接部件4上时，为了连接螺栓6必须具有一定的厚度。本实施方式所述的连接部件4，由于该部分使用重量较轻的铝环(第一环状体51和第二环状体52)，所以即使主部件4A使用高强度钢板，也能提高强度和减轻重量。
[0060]这里，具体说明连接部件4的制造方法。
[0061]首先如图4所示，例如用激光切割方法将厚度在2mm以下(例如，1.4mm)的高强度钢板切割成规定形状并进行孔加工，从而形成具有规定形状的主部件4A。在主部件4A上形成有:第一主面部形成部41a和第二主面部形成部42a ;连接上述第一主面部形成部41a和第二主面部形成部42a的结合部43a ；以及左右连接部45。
[0062]再有，在第一主面部形成部41a上形成第一孔部401，在第二主面部形成部42a上形成第二孔部402，结合部43a经过之后的弯折加工而形成竖立部431和水平部432。
[0063]接下来，作为铝环，分别形成厚度为2mm以上的铝合金制的第一环状体51和第二环状体52。并且，在第一环状体51和第二环状体52的规定部位形成插入孔500。这时，对插入孔500进行攻丝加工而形成内螺纹部501。还有，在图4中省略了插入孔500。再有，作为铝合金，可以使用能焊接的A6061材料。
[0064]另外，第一环状体51和第二环状体52的具体的厚度尺寸，可根据表面切削量、作为内螺纹部501 (参照图5A和图5B)所需要的长度而适当地确定。
[0065]接下来，将第一环状体51和第二环状体52以及主部件4A的第一孔部401和第二孔部402同心配置，例如通过MIG焊接方法进行接合。即，对第一环状体51和第二环状体52以包围第一孔部401和第二孔部402的方式进行焊接。
[0066]之后，沿图4所示的弯折线403进行弯折加工，另外还将左右连接部45的前端焊接在第二主面部42的背面，组装成图3所示的形状。
[0067]之后，在将致动器3安装在第一主面部41和第二主面部42上时，为实现表面找正，对第一环状体51和第二环状体52的表面进行表面处理，以使两个致动器3、3的轴线彼此成垂直关系。再有，为了赋予连接部件4以规定强度，也可在主部件4A上适当设置肋等。
[0068]按照以上说明的步骤就能获得规定的连接部件4。即，作为本实施方式所述的连接部件4的制造方法包含以下各个工序。
[0069](a)主部件形成工序，使用作为具有一定强度的第一材料的高强度钢板而形成具有规定形状的主部件4A，该主部件4A具有用于安装作为被连接体的致动器3的孔部(第一孔部401和第二孔部402)。
[0070](b)副部件形成工序，使用作为比重小于第一材料的第二材料的铝合金，形成厚度比主部件4A厚的作为副部件4B的第一环状体51和第二环状体52。
[0071](C)接合工序，使作为副部件4B的第一环状体51和第二环状体52，接合在主部件4A的第一孔部401和第二孔部402周围。
[0072](d)组装工序，弯折主部件4A而组装成规定形状。
[0073](e)插入孔形成工序，在作为副部件4B的第一环状体51和第二环状体52上形成用于插入螺栓6的插入孔500，该螺栓6用于接合致动器3。
[0074](f)表面找正工序，对第一环状体51和第二环状体52的表面进行表面找正加工。
[0075](g)攻丝工序，在插入孔500中形成内螺纹部501。
[0076]经过上述工序得到的连接部件4，既有足够的强度和刚性，而且例如与作为机器人臂200用的由铸铝材料形成的框架相比，能大幅度地(例如约60%)减轻重量。
[0077]再有，在第一环状体51和第二环状体52上形成插入孔500的插入孔形成工序，可在将第一环状体51和第二环状体52与主部件4A接合的接合工序之后进行，也可在其前进行。
[0078]再有，本实施方式所述的连接部件4采用能安装2个致动器3的结构，但所能安装的致动器3的数量没有任何限定。
[0079]还有，作为连接部件4，不限于单独使用，也可以组合使用多个连接部件4。图7是表示连接部件的使用状态的变形例的图。在图7中，对与上述实施方式相同的构成要素标注相同的附图标记而省略其说明。
[0080]如图所示，也可准备第一连接部件8和第二连接部件9来安装3个致动器3。BP,利用第一连接部件8和第二连接部件9的共用孔部81、91安装I个致动器3，分别将其他致动器3安装在其他安装孔部82、92上。再有，即使此时，共用孔部81、91和其他安装孔部82、92，当然也由高强度钢板所形成的孔部和以包围孔部的方式接合在高强度钢板上的由铝合金构成的环状体所形成。
[0081 ] 再有，在本实施方式中，例示了将连接部件4用于机器人臂200的关节部2。但是，不仅是机器人10，例如只要具有将一对连接件用电机等致动器转动自如地连接的结构，则也适用连接部件4。
[0082]本领域技术人员能容易地导出更进一步的效果和变形例。因此，本发明更大范围的实施方式，不限于上面所示、所写的特定详细说明和具有代表性的实施方式。因此，在不脱离权利要求书及其等同物所定义的总的发明理念精神或范围的前提下，能进行各种各样的改变。
【权利要求】
1.一种连接部件，其特征在于，具有: 主部件，其由具有一定强度的第一材料形成板状，并设有用于安装被连接体的孔部且被弯折成规定形状而形成；以及 副部件，其由比重小于所述第一材料的第二材料形成，其厚度形成得比所述主部件厚且接合在所述主部件的所述孔部的周围，并形成有用于插入接合部件的插入孔，该接合部件用于接合所述被连接体。
2.如权利要求1所述的连接部件，其特征在于， 所述主部件为由以铁作为主要成分的所述第一材料形成的高强度钢板，所述副部件为由以铝作为主要成分的所述第二材料形成的环状体，所述副部件焊接在所述主部件上。
3.如权利要求2所述的连接部件，其特征在于， 所述环状体以包围所述孔部的方式接合。
4.如权利要求1?3的任一项所述的连接部件,其特征在于， 所述接合部件是螺栓，在所述副部件的所述插入孔中形成有内螺纹。
5.如权利要求1?3的任一项所述的连接部件，其特征在于， 所述被连接体是具有电机和减速器双方或任意一方的致动器。
6.—种机器人,其特征在于， 具有权利要求5所述的连接部件，多个臂体通过所述连接部件进行连接。
7.一种连接部件的制造方法，其特征在于，包括: 主部件形成工序，使用具有一定强度的第一材料形成具有规定形状的主部件，该主部件具有用于安装被连接体的孔部； 副部件形成工序，使用比重小于所述第一材料的第二材料，形成厚度比所述主部件厚的副部件； 接合工序，使所述副部件接合在所述主部件的所述孔部的周围； 组装工序，弯折所述主部件而组装成规定形状； 插入孔形成工序，在所述副部件上形成用于插入接合部件的插入孔，该接合部件用于接合所述被连接体； 表面找正工序，对所述副部件的表面进行表面找正加工；以及 攻丝工序，在所述插入孔中形成内螺纹。
8.如权利要求7所述的连接部件的制造方法，其特征在于， 所述主部件为由以铁作为主要成分的所述第一材料形成的高强度钢板，所述副部件为由以铝作为主要成分的所述第二材料形成的铝环。 所述接合工序中，将所述铝环焊接在所述高强度钢板上。
【文档编号】B25J17/00GK104175328SQ201410128672
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年4月1日 优先权日:2013年5月20日
【发明者】品部慎治 申请人:株式会社安川电机