机器人以及机器人系统的制作方法

本公开的实施方式涉及机器人以及机器人系统。

背景技术：

在专利文献1中记载有焊接机器人。该焊接机器人具有上臂，该上臂具有平行延伸的一对连结部，在两个连结部的基端之间设置有具有能够引导焊炬缆线的曲面的引导面。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利文献特开2011-67893号公报(图3)。

技术实现要素：

在上述以往技术中，在上臂中的焊炬缆线的配置被限制在形成有引导面的一侧。因此，存在沿着臂设置的焊炬缆线的布局自由度低的问题。

本发明是鉴于这样的问题而完成的，其目的在于提供一种能够提高沿着臂设置并与末端执行器连接的管线的布局自由度的机器人以及机器人系统。

为了解决上述问题，根据本发明的一观点，适用一种机器人，其具有：第一臂部，安装末端执行器；第二臂部，在顶端部将所述第一臂部能够绕第一轴心摆动地支承；第三臂部，将所述第二臂部的基端部能够绕第二轴心旋转地支承，所述第二轴心与所述第一轴心正交；管线，从所述第二臂部的所述基端部侧朝向所述顶端部侧配设，并与所述末端执行器连接；以及第一凹部和第二凹部，沿所述管线的配设方向分别形成在所述基端部与所述顶端部之间的与所述第一轴心和所述第二轴心两者正交的方向上的一侧和另一侧。

此外，根据本发明的另一观点，适用一种机器人系统，其具有机器人和喷枪，所述机器人具有：第一臂部，安装末端执行器；第二臂部，在顶端部将所述第一臂部能够绕第一轴心摆动地支承；第三臂部，将所述第二臂部的基端部能够绕第二轴心旋转地支承，所述第二轴心与所述第一轴心正交；管线，从所述第二臂部的所述基端部侧朝向所述顶端部侧配设，并与所述末端执行器连接；以及第一凹部和第二凹部，沿所述管线的配设方向分别形成在所述基端部与所述顶端部之间的与所述第一轴心和所述第二轴心两者正交的方向的一侧和另一侧，所述喷枪安装在所述第一臂部。

根据本发明，能够提高沿着臂设置并与末端执行器连接的管线的布局自由度。

附图说明

图1是表示一实施方式涉及的机器人以及机器人系统的整体构成的一例的说明图。

图2是表示第一手腕可动部的内部构成的一例的说明图。

图3是表示第一手腕可动部的第一凹部的形状的一例的从外侧观察的俯视图。

图4是表示第一手腕可动部的第二凹部的形状的一例的从内侧观察的俯视图。

图5是表示第一手腕可动部的b轴用马达以及t轴用马达的配置构成的一例的说明图。

图6是表示在将涂料管的配设位置设定在臂部的内侧的情况下的机器人以及机器人系统的整体构成的一例的说明图。

图7是表示将b轴用马达与t轴用马达的配置构成颠倒的变形例中的第一手腕可动部的内部构成的一例的说明图。

具体实施方式

以下，参照附图对一个实施方式进行说明。

＜1.机器人以及机器人系统的整体构成＞

参照图1对本实施方式涉及的机器人1的整体构成的一例进行说明。

如图1所示，机器人1具备基座3、臂部5、以及涂料管7(管线的一例)。在该例子中，臂部5具有六个可动部，机器人1构成为六轴垂直多关节型的单臂机器人。机器人1和安装在后述的第三手腕可动部19上的喷枪21构成机器人系统2。

＜2.臂部的构成＞

如图1所示，臂部5相对于基座3以能够绕s轴axs回转的方式连结，该s轴axs是铅垂方向的轴。此外，在本说明书中，将臂部5的各可动部中的基座3侧的端定义为该可动部的“基端”，将与基座3相反侧的端定义为该可动部的“顶端”。臂部5具有回转头11、下臂部13、上臂部15、以及具备三个可动部的手腕部16。

回转头11相对于基座3上以能够绕上述s轴axs回转的方式被支承。回转头11通过容纳在基座3或回转头11中的马达(未图示)的驱动而相对于基座3绕s轴axs回转。

下臂部13在回转头11的侧部以能够绕l轴axl旋转的方式被支承，l轴axl是与s轴axs正交的旋转轴。下臂部13通过被设置在与回转头11之间的关节部附近的马达(未图示)的驱动而相对于回转头11的侧部绕l轴axl旋转。

上臂部15(第三臂部的一例)在下臂部13的顶端部以能够绕u轴axu旋转的方式被支承，u轴axu是与l轴axl平行的旋转轴。上臂部15通过被设置在与下臂部13之间的关节部附近的马达(未图示)的驱动而相对于下臂部13的顶端部绕u轴axu旋转。

手腕部16与上臂部15的顶端部连结。手腕部16具有第一手腕可动部17、第二手腕可动部18和第三手腕可动部19。

第一手腕可动部17(第二臂部的一例)形成为，基端部35在上臂部15的顶端部以能够绕r轴axr(第二轴心的一例)旋转的方式被支承，r轴axr是与u轴axu正交的旋转轴。第二手腕可动部17通过被配置在与上臂部15之间的关节部附近的马达(未图示)的驱动而相对于上臂部15的顶端部绕r轴axr旋转。

第二手腕可动部18(第一臂部的一例)在第一手腕可动部17的顶端部37以能够绕b轴axb(第一轴心的一例)旋转(摆动)的方式被支承，b轴axb是与r轴axr正交的旋转轴。第二手腕可动部18通过被配置在第一手腕可动部17的b轴用马达45(参照后述的图2以及图5)的驱动而相对于第一手腕可动部17的顶端部绕b轴axb旋转(摆动)。

第三手腕可动部19(第一臂部的一例，腕部的一例)在第二手腕可动部18的顶端部以能够绕t轴axt(第三轴心的一例)旋转的方式被支承，t轴axt是与b轴axb正交的旋转轴。第三手腕可动部19通过被配置在第一手腕可动部17的t轴用马达43(参照后述的图2以及图5)的驱动而相对于第二手腕可动部18的顶端部绕t轴axt旋转。

第二手腕可动部18以及第三手腕可动部19具有用于插入涂料管7的中空部20。此外，在第三手腕可动部19经由保持器23安装有喷枪21来作为末端执行器。

根据被安装的末端执行器的种类，机器人1例如可以用于涂装、焊接、组装、加工等各种各样的用途。在本实施方式中，在第三手腕可动部19的顶端安装有喷枪21，机器人1用于涂装用途。

涂料管7从基端部35侧朝向顶端部37侧配设在第一手腕可动部17的外侧(上侧)，并经由第二手腕可动部18以及第三手腕可动部19的中空部20与喷枪21连接。在上臂部15外侧的侧面(上表面)配置有用于进行涂料颜色更换的换色阀(ccv)25，在涂料管7的与喷枪21的相反侧的端部与换色阀25的二次侧连接。

在换色阀25的一次侧按颜色连接有沿着基座3、下臂部13以及上臂部15的外侧配设的多个(为了避免复杂化而仅示出一根)涂料管8。涂料管8由多个托架支承，例如由设置在基座3的外侧的托架29和设置在下臂部13的外侧的托架29支承。涂料管8的与换色阀25相反侧的端部连接于各颜色的涂料罐等(省略图示。包括泵等)。

另外，上述的臂部5的构成仅仅是一例，也可以采用上述以外的构成。例如，换色阀25可以设置在臂部5中的上臂部15以外的场所(例如下臂部13等)。此外，换色阀25也可以不配置在机器人1上而配置在其他场所(例如涂装室的内壁面等)。进一步，也可以设置除换色阀25以外的与涂装相关的设备，例如气动阀(aopr)等。

此外，臂部5的各可动部的旋转轴方向不限于上述方向，也可以是其他方向。此外，手腕部16和臂部5的可动部的数量不限于分别是三个和六个，也可以是其他的数目。

＜3.第一手腕可动部的详细构造＞

接下来，参照图2至图5对第一手腕可动部17的详细构造的一例进行说明。图2是表示第一手腕可动部17的内部构造(除去框体40的分支部41侧的侧板的状态)的一例的说明图。此外，图3是表示第一手腕可动部17的第一凹部31的形状的一例的从外侧观察的俯视图，图4是表示第一手腕可动部17的第二凹部33的形状的一例的从内侧观察俯视图。此外，图5是表示第一手腕可动部17的b轴用马达以及t轴用马达的配置构成的一例的说明图。

如图2所示，在第一手腕可动部17的框体40上形成有第一凹部31和第二凹部33。第一凹部31形成在与b轴axb和r轴axr两者正交的方向(图2中的上下方向)上的一侧(图2中的上侧)，第二凹部33形成在另一侧(图2中的下侧)。第一凹部31和第二凹部33沿着涂料管7的配设方向分别形成在基端部35与顶端部37之间。第一凹部31和第二凹部33被形成为，从框体40的基端部35侧朝向顶端部37侧在上述正交的方向上的凹陷的深度增加且b轴axb方向上的宽度增加。由此，第一凹部31和第二凹部33在上述正交的方向上连通，第一手腕可动部17的顶端部37成为分为两岔的形状(具有分支部39、41的形状)。

如图2所示，第一凹部31的上述正交的方向上的凹陷的深度在第一凹部31的顶端部成为最大深度d1。另一方面，第二凹部33的上述正交的方向上的凹陷的深度在第二凹部33的顶端部成为最大深度d2。第一凹部31的最大深度d1大于第二凹部33的最大深度d2(d1＞d2)。

如图3所示，第一凹部31的凹陷的b轴axb方向上的宽度在第一凹部31的顶端部成为最大宽度w1。此外，第一凹部31的r轴axr方向上的长度为l1。另一方面，如图4所示，第二凹部33的凹陷的b轴axb方向上的宽度在第二凹部33的顶端部成为最大宽度w2。此外，第二凹部33的r轴axr方向上的长度为l2。第一凹部31的最大宽度w1大于第二凹部33的最大宽度w2(w1＞w2)。第一凹部31的长度l1大于第二凹部33的长度l2(l1＞l2)。

如图1所示，与换色阀25的二次侧连接的涂料管7配设成从上臂部15的外侧被引导到第一手腕可动部17的外侧(上侧)，被收容在第一凹部31来进行引导并从基端部35朝向顶端部37侧配设。并且，涂料管7插入到设置在第二手腕可动部18以及第三手腕可动部19的中空部20并与喷枪21连接。另外，为了将涂料管7引导到第一凹部31，可以在上臂部15、第一手腕可动部17的适当位置设置保持器。在图1所示的例子中，例如在第一手腕可动部17的基端部35的外侧(上侧)设置有保持器27。此外，除了保持器27之外或者代替保持器27，可以在第一凹部31的内部或附近设置保持器。

如图2以及图5所示，在框体40的基端部35的内部设置有t轴用马达43(第一马达的一例)和b轴用马达45(第二马达的一例)。t轴用马达43配置在基端部35内部的、与b轴axb和r轴axr两者正交的方向(图2中的上下方向，与图5中的纸面正交的方向)的一侧(图2中的上侧，图5中的纸面的前方侧)。另一方面，b轴用马达45配置在基端部35的内部的、上述正交的方向的另一侧(图2中的下侧，图5中的纸面的里侧)。此外，t轴用马达43和b轴用马达45配置在r轴axr方向上的不同位置，在该例子中，t轴用马达43配置在基端侧，b轴用马达45配置在顶端侧。

如图2所示，t轴用马达43配置成，在框体40的基端部35的上述一侧，经由导热片49(第一导热片的一例)与形成在第一凹部31的上臂部15侧的平坦部47(第一平坦部的一例)的内侧接触。另一方面，b轴用马达45配置成，在框体40的基端部35的上述另一侧，经由导热片53(第二导热片的一例)与形成在第二凹部33的上臂部15侧的平坦部51(第二平坦部的一例)的内侧接触。

如图5所示，在第一手腕可动部17的分支部39、41的顶端部之间配置有用于支承第二手腕可动部18的第一支承部55以及第二支承部57。在第一支承部55以及第二手腕可动部18的内部设置有未图示的齿轮机构以及减速器，使第三手腕可动部19绕t轴axt旋转。在第二支承部57的内部设置有未图示的齿轮机构以及减速器，使第二手腕可动部18绕b轴axb旋转(摆动)。在第一支承部55侧的输入轴59上并在分支部39内安装有从动带轮61。在第二支承部57侧的输入轴63上并在分支部41内安装有从动带轮65。

在t轴用马达43的输出轴67上并在框体40的基端部35内安装有驱动带轮69。在驱动带轮69和从动带轮61之间缠绕有带71。在b轴用马达45的输出轴73上并在框体40的基端部35内安装有驱动带轮75。在驱动带轮75和从动带轮65之间缠绕有带77。t轴用马达43通过经由带71驱动输入轴59来使第三手腕可动部19绕t轴axt旋转。b轴用马达45通过经由带77驱动输入轴63来使第二手腕可动部18绕b轴axb旋转。

＜4.将涂料管配设在臂部的内侧的情况＞

以上，说明了如图1所示那样将涂料管7收容在第一手腕可动部17的第一凹部31并配设在臂部5的外侧(上侧)的情况，但是也可以将涂料管7收容在第一手腕可动部17的第二凹部33并配设在臂部5的内侧(下侧)。

如图6所示，当涂料管7配设在第一手腕可动部17等的内侧时，例如换色阀25被配置在下臂部13的外侧。与换色阀25的二次侧连接的涂料管7配设成从下臂部13的外侧通过上臂部15的内侧(下侧)而引导到第一手腕可动部17的内侧(下侧)。涂料管7被收纳在设置于第一手腕可动部17的内侧(下侧)的第二凹部33并被引导，配设成从基端部35朝向顶端部37侧配置。并且，涂料管7穿过设置于第二手腕可动部18以及第三手腕可动部19的中空部20并与喷枪21连接。另外，为了将涂料管7引导到第二凹部33，可以在上臂部15或第一手腕可动部17的适当位置设置保持器。在图6所示的例子中，例如在第一手腕可动部17的基端部35的内侧(下侧)设置有保持器27。此外，除了保持器27之外或者代替保持器27，可以在第二凹部33的内部或附近设置保持器。上述以外的构成与图1相同，故省略说明。

这样，在将涂料管7配设在臂部5的内侧的情况下，与如图1那样配设在外侧的情况相比，能够缩短涂料管7的全长。由此，在由换色阀25进行涂料的颜色更换时能够减少排出涂料、稀释剂的量，因此能够降低运行成本和环境负荷。

＜5.实施方式的效果＞

如上所述，本实施方式的机器人1包括：第二手腕可动部18以及第三手腕可动部19，安装有喷枪21；第一手腕可动部17，在顶端部能够绕b轴axb摆动地支承第二手腕可动部18以及第三手腕可动部19；上臂部15，能够绕与b轴axb正交的r轴axr旋转地支承第一手腕可动部17的基端部35；涂料管7，从第一手腕可动部17的上述基端部35侧朝向上述顶端部37侧配设并与喷枪21连接；第一凹部31和第二凹部33，在上述基端部35与上述顶端部37之间，在与b轴axb和r轴axr两者正交的方向的一侧(外侧)和另一侧(内侧)分别沿着涂料管7的配设方向形成。由此，获得以下效果。

即，在机器人1中，在将沿着臂部5配设与喷枪21连接的涂料管7的情况下，例如考虑配设在臂部5的外侧的情况和配设在臂部5的内侧的情况。在前者的情况下，由于与涂装作业相关的设备(换色阀25等)通常设置在臂部5(上臂部15等)的上部，因此具有涂料管7与上述设备的连接作业变得容易并且能够简化涂料管7的布局等的优点。另一方面，存在管长变长等缺点。此外，在后者的情况下，由于能够缩短管长，其结果在进行涂料的颜色更换时能够减少排出涂料、稀释剂的量，因此具有能够降低运行成本和环境负荷等的优点。另一方面，由于涂料管7配设在臂部5的内侧，因此容易发生臂部5与涂料管7干扰，存在机器人1的正面侧基端部附近(所谓的环抱部分)的不可移动区域变大等缺点。

如上所述，由于根据涂料管7的布局具有优点和缺点，因此，优选根据机器人1的用途和使用环境等来选择涂料管7的布局。

根据本实施方式，由于第一凹部31和第二凹部33形成在第一手腕可动部17的框体40的外侧以及内侧这两侧上，因此涂料管7可以被第一凹部31引导而配设在臂部5的外侧，涂料管7也可以被第二凹部33引导而配设在臂部5的内侧。这样，能够提高涂料管7的布局自由度，因此能够根据机器人1的用途和使用环境等来选择涂料管7的布局。

此外，在本实施方式中，尤其是，第二手腕可动部18以及第三手腕可动部19具有用于涂料管7穿过的中空部20。

由此，涂料管7能够配设在第一手腕可动部17的分支部39、41的内侧，而不配设在第二手腕可动部18以及第三手腕可动部19的周围，从而能够进一步简化涂料管7的布局。此外，通过将涂料管7穿过到中空部20，能够将涂料管7顺利地从喷枪21导入到第一手腕可动部17的第一凹部31或第二凹部33。

进一步，例如在将涂料管7设置在第二手腕可动部18以及第三手腕可动部19的周围的情况下，由于涂料管7的布局复杂化，发生臂部5与涂料管7的干扰、卷绕、碰撞、摩擦、对涂料管7的拉力等，因此臂部5的动作和可动范围可能受到限制。在本实施方式中，通过使涂料管7穿过中空部20并收容在第一凹部31或第二凹部33，能够简化涂料管7的布局，因此臂部5能够平稳地动作，并且能够扩展可动范围。

此外，在本实施方式中，尤其是，随着从基端部35侧朝向顶端部37侧，第一凹部31和第二凹部33的与b轴axb和r轴axr两者正交的方向上的凹陷的深度增大且b轴axb方向的宽度增大，从而顶端部37形成为分为两岔的形状。

由此，能够使第一凹部31和第二凹部33形成为臂部5动作时允许涂料管7动作(以中空部20为基点在分支部39、41的内侧上下左右摆动的动作)的形状。其结果，能够降低臂部5动作时发生的涂料管7对第一手腕可动部17的框体40的碰撞和摩擦以及作用于涂料管7的拉力等，因此能够抑制在涂料管7上发生磨损、损坏等。

此外，在本实施方式中，尤其是，第一凹部31的最大深度d1以及最大宽度w1大于第二凹部33的最大深度d2以及最大宽度w2。由此，获得以下效果。

即，在将涂料管7配设在臂部5的外侧的情况和配设在臂部5的内侧的情况，由于兼顾与上述的涂装作业相关的设备(换色阀25等)的设置位置等，通常前者比后者需求多。

根据本实施方式，通过使第一凹部31的最大深度d1以及最大宽度w1大于第二凹部33的最大深度d2以及最大宽度w2，能够使第一凹部31的涂料管7的引导功能强于第二凹部33。由此，可以在符合上述多方需求的同时提高涂料管7的布局自由度。

此外，在本实施方式中，尤其是，具有t轴用马达43和b轴用马达45，该t轴用马达43被配置在基端部35的内部的外侧(上侧)，并且使第三手腕可动部19绕与b轴axb正交的t轴axt旋转，该b轴用马达45被配置在基端部35的内部的内侧(下侧)，并且使第二手腕可动部18绕b轴axb摆动，t轴用马达43和b轴用马达45配置在r轴axr方向上的不同位置。

由此，能够将t轴用马达43和b轴用马达45配置在框体40的内部，使得其不与彼此不同形状的第一凹部31以及第二凹部33互相干扰。此外，与将t轴用马达43和b轴用马达45配置在r轴axr方向上的相同位置的情况相比，能够使第一手腕可动部17的粗细(与r轴axr和b轴axb垂直的方向的尺寸)变细。进一步，能够将作为热源的t轴用马达43和b轴用马达45分离，从而能够提高散热性。

此外，在本实施方式中，尤其是，t轴用马达43配置成，在基端部35外侧(上侧)，经由导热片49与形成在第一凹部31的上臂部15侧的平坦部47的内侧接触，b轴用马达45配置成，在基端部35内侧(下侧)，经由导热片53与形成在第二凹部33的上臂部15侧的平坦部51的内侧接触。

由此，能够将t轴用马达43和b轴用马达45配置在框体40的平坦部分，从而能够增加与框体40的接触面积，并且经由导热片49、53与框体40接触，从而能够进一步提高散热性。

此外，在本实施方式中，尤其是，机器人系统2具有上述机器人1和安装在第三手腕可动部19的喷枪21。

由此，能够实现能够提高与喷枪21连接的涂料管7的布局自由度的机器人系统2。

＜6.变形例＞

另外，所公开的实施方式不限于上述实施方式，在不脱离其主旨和技术构思的范围内可以进行各种变形。

(6-1.将t轴用马达和b轴用马达的配置颠倒的情况)

t轴用马达43和b轴用马达45在第一手腕可动部17中的配置可以与上述实施方式相反配置。即，如图7所示，t轴用马达43(第一马达的一例)配置成，在框体40的基端部35的另一侧(图7中的下侧)，经由导热片53(第二导热片的一例)与形成在第二凹部33的上臂部15侧的平坦部51(第二平坦部的一例)的内侧接触。另一方面，b轴用马达45(第二马达的一例)配置成，在框体40的基端部35的一侧(图7中的上侧)，经由导热片49(第一导热片的一例)与形成在第一凹部31的上臂部15侧的平坦部47(第一平坦部的一例)的内侧接触。

由于除了上述配置以外的构成与上述的实施方式相同的构成，故省略说明。在本变形例中，也能够获得与上述实施方式相同的效果。

(6-2.其他)

在上述实施方式中，以机器人1为涂装机器人的情况为例进行了说明，但本发明的适用对象不限于涂装机器人。例如，进行焊接作业的机器人等，只要是连接到末端执行器的管线沿着臂部配置的机器人，本发明均可适用。在这种情况下，作为管线的例子，可以举出电源缆线和信号用缆线。

另外，在以上的说明中，在存在“垂直”、“正交”、“平行”、“平面”等记载的情况下，该记载不是严格意义的。即，这些垂直”、“正交”、“平行”、“平面”允许在设计上、制造上的公差、误差，是“实质的垂直”、“实质的正交”、“实质的平行”、“实质的平面”。

此外，在以上的说明中，外观上的尺寸、大小、形状、位置等存在“同样”、“相同”、“相等”、“不同”等记载的情况，该记载不是严格意义上的。即，这些“同样”、“相同”、“相等”、“不同”允许在设计上、制造上的公差、误差，是“实质的同样”、“实质的相同”、“实质的相等”、“实质的不同”。

此外，除了以上已经叙述的之外，可以将上述实施方式、各变形例的手法适当地组合来加以利用。除此之外，没有一一例示，但上述实施方式、各变形例在不脱离其主旨的范围内能够施加各种变更来实施。

符号说明

1机器人

2机器人系统

7涂料管(管线)

15上臂部(第三臂部)

17第一手腕可动部(第二臂部)

18第二手腕可动部(第一臂部)

19第三手腕可动部(第一臂部、腕部)

20中空部

21喷枪(末端执行器)

31第一凹部

33第二凹部

35基端部

37顶端部

43t轴用马达(第一马达)

45b轴用马达(第二马达)

47平坦部(第一平坦部)

49导热片(第一导热片)

51平坦部(第二平坦部)

53导热片(第二导热片)

axbb轴(第一轴心)

axrr轴(第二轴心)

axtt轴(第三轴心)

d1最大深度

d2最大深度

w1最大宽度

w2最大宽度。