机器人以及向机器人安装平衡器的安装方法
【专利摘要】本发明涉及机器人以及向机器人安装平衡器的安装方法。本发明的课题在于能够容易地安装平衡器。解决手段在于，实施方式所涉及的机器人具备机器人臂、平衡器以及安装部。平衡器预先被预定的压力加压而收缩，其收缩后的长度比向机器人臂安装的预定的安装尺寸短。在机器人臂上设置有一对安装部以分别安装平衡器的两端侧，一对安装部中的至少一者以与平衡器的伸缩方向平行的朝向来安装平衡器的一端侧。
【专利说明】
机器人以及向机器人安装平衡器的安装方法
技术领域
[0001]公开的实施方式涉及机器人以及向机器人安装平衡器的安装方法。
【背景技术】
[0002]以往，已知具备设置于地板等设置面上的基台部、以及相对于该基台部以自由旋转以及自由摆动的方式连结的机器人臂。所述机器人存在为了降低作用于马达或者减速器等的源自重力的负载而具备重力补偿用的平衡器的情况，其中，马达或者减速器等用于使机器人臂摆动。
[0003]作为该机器人具备的平衡器，已知有弹簧式等，但近年来作为比弹簧式有助于小型化的平衡器，利用了气体等流体的压力的流体压力式的平衡器也被使用(例如，参照专利文献I)。
[0004]在先技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本专利文献特开2012-148392号公报。
【发明内容】
[0007]发明要解决的技术问题
[0008]然而，在使用上述的流体压力式的平衡器的情况下，在进行向机器人的安装时，为了使平衡器的尺寸与向机器人安装的预定的安装尺寸匹配，需要进行例如排出内部的流体而调整尺寸的繁琐的工序。因此，从向机器人容易地安装平衡器的观点出发，有改善的余地。
[0009]实施方式的一个方面是鉴于上述的内容而完成的，其目的在于提供一种能够容易地安装平衡器的机器人以及向机器人安装平衡器的安装方法。
[0010]用于解决问题的手段
[0011]实施方式的一个方面所涉及的机器人具备机器人臂、平衡器以及安装部。所述平衡器预先被预定的压力加压而收缩，其收缩后的长度比向所述机器人臂安装的预定的安装尺寸短。在所述机器人臂被设置一对所述安装部以分别安装所述平衡器的两端侧，所述一对安装部中的至少一者以与所述平衡器的伸缩方向平行的朝向来安装所述平衡器的一端侧。
[0012]发明的效果
[0013]根据实施方式的一个方面，能够容易地安装平衡器。
【附图说明】
[0014]图1是实施方式所涉及的机器人的立体图；
[0015]图2A是平衡器的动作的说明图(其I);
[0016]图2B是平衡器的动作的说明图(其2);
[0017]图2C是平衡器的动作的说明图(其3);
[0018]图3A是实施方式所涉及的向机器人安装平衡器的安装方法的说明图(其I);
[0019]图3B是实施方式所涉及的向机器人安装平衡器的安装方法的说明图(其2);
[0020]图3C是实施方式所涉及的向机器人安装平衡器的安装方法的说明图(其3);
[0021]图4A是示出变形例所涉及的安装方法的图(其I);
[0022]图4B是示出变形例所涉及的安装方法的图(其2);
[0023]图5是示出实施方式所涉及的向机器人安装平衡器的安装方法的处理步骤的流程图。
【具体实施方式】
[0024]下面，参照附图，对本申请公开的机器人以及向机器人安装平衡器的安装方法的实施方式进行详细的说明。此外，该发明并不局限于以下示出的实施方式。
[0025]首先，对实施方式所涉及的机器人10的结构进行描述。图1是实施方式所涉及的机器人10的立体图。此外，下面，为了便于说明，设为机器人10的旋转位置以及姿势基本上处于图1所示的状态来对机器人10中的各部位的位置关系进行说明。
[0026]另外，将机器人10的基台部11被安装的设置面侧称为“基端侧”，将各部件的基端侧周边称为“基端部”。另外，将机器人10的凸缘部15侧称为“顶端侧”，将各部件的顶端侧周边称为“顶端部”。
[0027]另外，在图1中，为了容易进行说明，图示有包含以铅垂朝上的方向为正方向的Z轴的三维的正交坐标系。该正交坐标系也有在以下的说明中使用的其他附图中示出的情况。此外，在本实施方式中，X轴的正方向设为指向机器人10的前方的方向。
[0028]如图1所示，机器人10是所谓的串联连杆的垂直多关节型，并具有作为六个转动关节轴的轴S、轴L、轴U、轴R、轴B以及轴T。
[0029]另外，机器人10具有基台部11、旋转底座12、臂部13、手腕部14以及凸缘部15。另夕卜，臂部13具备下部臂13a以及上部臂13b。
[0030]基台部11是设置于地板等设置面上的支承底座。旋转底座12相对于基台部11以能够绕垂直于设置面的轴S旋转的方式被连结(参照图中的箭头101)。
[0031]下部臂13a相对于旋转底座12以下部臂13a的基端部能够绕垂直于轴S的轴L转动的方式被连结(参照图中的箭头102)。此外，使下部臂13a绕轴L转动的转动驱动部Ml被配置于旋转底座12的顶端部的、与轴L交叉的位置。
[0032]上部臂13b相对于下部臂13a的顶端部以上部臂13b的基端部能够绕平行于轴L的轴U转动的方式被连结(参照图中的箭头103)。此外，使上部臂13b绕轴U转动的转动驱动部M2被配置于上部臂13b的基端部的、与轴U交叉的位置。并且，上部臂13b被设置为能够绕垂直于轴U的轴R转动(参照图中的箭头104)。
[0033]手腕部14相对于上部臂13b的顶端部以能够绕垂直于轴R的轴B转动的方式被连结(参照图中的箭头105)。另外，凸缘部15相对于手腕部14以能够绕垂直于轴B的轴T转动的方式被连结(参照图中的箭头106)。例如机器人10是点焊接用途时，凸缘部15中安装有被称为点焊枪的末端执行器。
[0034]此外，在本实施方式中，将旋转底座12、臂部13、手腕部14以及凸缘部15构成的并相对于基台部11能够移动的部位整体称为“机器人臂”。
[0035]另外，机器人10具备第一安装部16a、第二安装部16b以及平衡器17。平衡器17是用于补偿从后述的中立姿势的位移中的重力、并减轻对转动驱动部Ml的负载的装置。
[0036]平衡器17具有被封入氮气等流体的缸体部17a、以及由于该流体的压力而进行伸缩的杆部17b。即，平衡器17是流体压力式。此外，作为缸体部17a的流体，可以使用其他气体以及油等液体，也可以是气体和液体混合的。另外，平衡器17具有平衡器端部件17c。关于该平衡器端部件17c的细节，后面使用图3B以后的附图来进行叙述。
[0037]第一安装部16a以及第二安装部16b是用于安装该平衡器17的机构。第一安装部16a设置于下部臂13a的顶端部、且比转动驱动部M2靠下部臂13a的基端侧的位置，将平衡器17的一端侧以绕轴AXl(第一转动轴)自由转动的方式进行支承(参照图中的箭头107)。
[0038]第二安装部16b设置于旋转底座12的顶端部、且比转动驱动部Ml靠旋转底座12的顶端侧的位置，将平衡器17的另一端侧以绕轴AX2(第二转动轴)自由转动的方式进行支承(参照图中的箭头108)。
[0039]S卩，平衡器17设置为横跨下部臂13a的顶端部和旋转底座12的顶端部之间。此外，下面，有时将第一安装部16a以及第二安装部16b统称为“安装部16”。
[0040]在本实施方式中，使用了所谓“拉伸式”的平衡器17。“拉伸式”是指以下类型:在缸体部17a的内部被预定的压力加压的状态下，在杆部17b从缸体部17a被伸长了时，被流体的压力施力而使得杆部17b向缸体部17a内收缩。
[0041]因此，与进行和“拉伸式”相反动作的所谓“推压式”相比，平衡器17伸缩方向上的总长度短就可以解决问题，并通过使用该平衡器17能够有助于机器人10的紧凑化。
[0042]此外，在“推压式”的情况下，由于在被加压的情况的自然状态下与“拉伸式”相反地进行伸长，因此伸长方向上的总长度变长，例如第二安装部16b需要设置于比转动驱动部Ml靠旋转底座12的基端侧、且不与转动驱动部Ml干扰的位置。因此，难以有助于机器人10的紧凑化。
[0043]关于这一点，如果是“拉伸式”，则如上所述，第二安装部16b由于设置于旋转底座12的顶端部、且比转动驱动部Ml靠旋转底座12的顶端侧的位置，因此例如不会不必要地使旋转底座12变得庞大。因此，能够有助于机器人10的紧凑化。
[0044]这里，关于实施方式所涉及的机器人10中的“拉伸式”的平衡器17的动作使用图2A?图2C进行说明。图2A?2C是平衡器17的动作的说明图(其I)?(其3)。此外，在图2A?2C中，为了便于说明，仅图示旋转底座12以及下部臂13a的周边。
[0045]首先，图2A所示的是机器人10的下部臂13a大致直立、保持了中立平衡的状态。将该机器人10的姿势定义为“中立姿势”。在该中立姿势下，平衡器17为在将其轴线Cl保持与铅垂方向平行的状态下保持了伸缩的均衡的状态，其中，平衡器17的一端侧被安装到第一安装部16a、另一端侧被安装到第二安装部16b。
[0046]并且，如图2B所示，假设下部臂13a绕轴L转动、机器人10处于所谓“前倾姿势”的情况(参照图中的箭头201)。在该情况下，平衡器17的杆部17b由于机器人10的前倾姿势而从缸体部17a伸长，但由于将要收缩因是“拉伸式”而伸长了的量，因此变成抵抗重力而将下部臂13a向箭头202的方向拉。由此，能够支承在机器人10的前倾姿势下施加于轴L上的重力力矩。
[0047]另外，如图2C所示，假设下部臂13a绕轴L转动、机器人10处于所谓“后倾姿势”(参照图中的箭头203)。在该情况下，杆部17b由于机器人10的后倾姿势而从缸体部17a伸长，但由于将要收缩因是“拉伸式”而伸长了的量，因此变成抵抗重力而将下部臂13a向箭头204的方向拉。由此，能够支承在后倾姿势下的施加于轴L上的重力力矩。
[0048]但是，为了使“拉伸式”的平衡器17顺利进行这样的动作，在考虑平衡器17从完全收缩的状态为了使杆部17b伸长所需要的推力时，优选将平衡器17以从完全收缩状态稍微伸长的状态安装到机器人10。
[0049]这里，在作为比较例的技术中，采用了抽出平衡器17的内部的流体而使杆部17b成为自由状态、并使平衡器17的长度与预定的安装尺寸匹配的繁琐的步骤。并且，还需要用于抽出流体或者重新输入流体的设备，成本也容易增加。
[0050]因此，在本实施方式中，设为在将该平衡器17安装到机器人10上时，保持平衡器17的内部被以预定的压力加压而收缩、且其收缩后的长度比向机器人臂安装的预定的安装尺寸短的状态来进行安装。由此，首先能以低成本进行平衡器17的安装。
[0051]另外，在本实施方式中，设为将所述的短的长度的平衡器17的两端侧中的至少一端侧以与平衡器17的伸缩方向平行的朝向通过安装部16来进行安装。换句话说，设置以下的机构:通过将所述的平衡器17的至少一端侧安装到安装部16，力作用到与平衡器17的伸缩方向平行的朝向上，平衡器17由于该力伸长。
[0052]下面，关于该实施方式所涉及的向机器人10安装平衡器17的安装方法，使用图3A?图3C进行更具体的说明。图3A?图3C是实施方式所涉及的向机器人10安装平衡器17的安装方法的说明图(其I)?(其3)。
[0053]图3A示出的是将平衡器17安装到机器人10之前的状态。如上面所述，在该状态的情况下，平衡器17为杆部17b向缸体部17a内收缩、变成比作为轴AXl和轴AX2之间的距离而示出的预定安装尺寸LI短的长度L2。
[0054]因此，在不抽出流体而安装该状态的平衡器17时，需要作用至少与平衡器17的伸缩方向平行的力，来使平衡器17伸长至适合预定安装尺寸LI为止(参照图中的箭头301)。
[0055]因此，在实施方式所涉及的机器人10中，至少旋转底座12的顶端部的第二安装部16b被设置为以与平衡器17的伸缩方向平行的朝向安装平衡器17的轴AX2侧的一端侧。
[0056]具体而言，如图3B所示，例如第二安装部16b具有以与平衡器17的伸缩方向平行的朝向形成的螺孔16c。由此，能够以与平衡器17的伸缩方向平行的朝向安装平衡器17的轴AX2 侧。
[0057]但是，由于轴AX2是与平衡器17的伸缩方向垂直的朝向，因此实施方式所涉及的平衡器17通过前述的平衡器端部件17c(参照本图以及图1)首先将平衡器17的轴AX2侧的一端侧以绕轴AX2自由转动的方式进行支承。
[0058]并且，平衡器端部件17c具有与轴AX2垂直的螺孔(省略图示)，经由该螺孔而被插入到前述的第二安装部16b的螺孔16c的螺栓B被紧固，由此平衡器17以与其伸缩方向平行的朝向被安装到第二安装部16b。
[0059]此外，如此平衡器17的轴AX2侧的一端侧以与平衡器17的伸缩方向平行的朝向被安装的情况，以将至少平衡器17的轴AXl侧的一端侧预先安装到第一安装部16a为前提。
[0060]在该前提下，对第二安装部16b的结构进行进一步详细地说明。即，在平衡器17的轴AXl侧的一端侧被安装的情况下，如图3C所示，在已连结到杆部17b的平衡器端部件17c以及第二安装部16b之间形成预定量的间隙i。换句话说，当平衡器17上被加载了预定压力的情况下，平衡器17的自然长度达不到第二安装部16b，存在间隙i的量的差距。
[0061]并且，第二安装部16b通过螺栓B的拧入而产生是与平衡器17的伸缩方向平行的朝向且为填充间隙i而作用的紧固力(参照图中的箭头302)，由此使平衡器17沿其伸缩方向伸长。
[0062]由此，通过仅如螺栓B这样的紧固部件的拧入，就能够使“拉伸式”的、伸长时需要强大的推力的平衡器17伸长，并且能够将该平衡器17安装到机器人10。即，能够容易将平衡器17安装到机器人10。
[0063]另外，由于使用螺栓B进行紧固，因此容易进行基于其紧固量的调整。例如，这对由于平衡器17的内部的流体的轻度劣化而伸缩力微妙地变化时的平衡器17的微调整等是有效的。
[0064]此外，换句话说，图3C所示的结构可以说是:第二安装部16b具有产生结合力的结合机构18，所述结合力为与平衡器17的伸缩方向平行的朝向并且为填充间隙i而进行作用。
[0065]结合机构18并不局限于例如在此之前说明的紧固部件的情况。只要是能够产生为了填充间隙i而作用的结合力的结合机构，都能应用于本发明。例如，结合机构18分别被形成为凸缘形状，也能通过使在其间具有间隙i的第二安装部16b以及平衡器端部件17c利用杠杆原理等为填充间隙i而夹着等来实现。
[0066]另外，在此之前说明了螺栓B从平衡器17侧向旋转底座12侧插入、并将平衡器17的轴AX2侧的一端侧紧固到旋转底座12的第二安装部16b的情况。这对容易安装的问题是有利的，但并不限于此，可以是螺栓B从旋转底座12侧向平衡器17侧插入而被紧固。
[0067]另外，虽然是将平衡器17安装到机器人10的情况的机器人10的姿势，但如图2A所示的中立姿势，优选采取平衡器17的轴线Cl与铅垂方向平行的姿势。由此，当使平衡器17伸长时，能够将重力作用到与伸缩方向平行的方向上，因此能够提高安装中的操作性。
[0068]因此，在意味着能够利用所述重力的情况下，在设置于旋转底座12侧的第二安装部16b中，将平衡器17的一端侧以与平衡器17的伸缩方向平行的朝向进行安装，在提高操作性上也是优选的。另外，只要是接近基台部11的旋转底座12侧，即使在机器人10是大型且具有预定的高度的情况下，也具有容易进行安装作业的优点。
[0069]此外，在将平衡器17的一端侧以与平衡器17的伸缩方向平行的朝向安装时，当然可以不局限于旋转底座12侧。图4A以及图4B中示出该情况的变形例。图4A以及图4B是示出变形例所涉及的安装方法的图(其I)以及(其2)。
[0070]S卩，如图4A所示，平衡器端部件17c可以是轴AXl侧。在该情况下，作为前提需要首先安装轴AX2侧。
[0071]另外，如图4B所示，平衡器端部件17可以是轴AXl侧以及轴AX2侧的这两者。在该情况下，可以不考虑与轴AXl侧以及轴AX2侧的安装顺序。
[0072]接着，对实施方式所涉及的向机器人10安装平衡器17的安装方法的处理步骤进行说明。图5是示出实施方式所涉及的向机器人10安装平衡器17的安装方法的处理步骤的流程图。此外，在图5中，对机器人10采取中立姿势、且仅在轴AX2侧存在平衡器端部件17c的情况进行说明。
[0073]首先，使机器人臂在中立姿势下停止(步骤S101)。并且，将平衡器17的轴AXl(第一转动轴)侧安装到第一安装部16a(步骤S102)。
[0074]然后，将平衡器17的轴AX2(第二转动轴侧)侧安装到平衡器端部件17c(步骤S103)。
[0075]然后，在以与平衡器17的伸缩方向平行的朝向将平衡器端部件17c安装到第二安装部16b(步骤S104)，并结束处理。
[0076]如上述，实施方式所涉及的机器人具备机器人臂、平衡器以及安装部。平衡器预先被预定的压力加压而收缩，其收缩后的长度比向机器人臂安装的预定的安装尺寸短的长度。机器人臂上设置有一对安装部以分别安装平衡器的两端侧，一对安装部中的至少一个以与平衡器的伸缩方向平行的朝向来安装平衡器的一端侧。
[0077]因此，根据实施方式所涉及的机器人，能够容易地安装平衡器。
[0078]此外，在上述的实施方式中，举出将平衡器设置为横跨旋转底座和下部臂之间的情况的例子，但并不限于此。例如，可以在下部臂和上部臂之间。
[0079]另外，在上述的实施方式中，举出第二安装部是旋转底座的顶端部且设置于比转动驱动部(Ml)靠旋转底座的顶端侧的位置、第一安装部是下部臂的顶端部且设置于比转动驱动部(M2)靠下部臂的基端侧的位置的例子，但两者的位置并不限于此。
[0080]例如，在平衡器被设置为横跨旋转底座和下部臂之间的情况下，可以将第一安装部以及第二安装部设置在如平衡器从机器人的后方(背后)拉下部臂的位置。
[0081]另外，在上述的实施方式中，例示具有六个轴的六轴机器人，但并不限定轴的数量。例如，可以是七轴机器人。
[0082]另外，在上述的实施方式中，例示单臂机器人，但并不限于此，例如，双臂以上的多臂机器人的臂的至少任一个可以应用上述的实施方式。
[0083]此外，在以上的说明中，在存在“垂直”、“平行”等记载的情况下，该记载并不是严格意义上的。即，这些“垂直”、“平行”允许存在设计上、制造上的公差、误差，是“大致垂直”、“大致平行”的意思。进一步的效果或者变形例本领域技术人员能够容易导出。因此，本发明的更广泛的方式并不局限于以上表述且描述的特定的细节以及代表性实施方式。因此，在不超出由附加的权利要求范围以及其等同物定义的统括性发明的概念的精神或者范围内，能够进行各种变更。
[0084]符号说明
[0085]10...机器人、11...基台部、12...旋转底座、13...臂部、13a...下部臂、13b.?.上部臂、14...手腕部、15...凸缘部、16...安装部、16a...第一安装部、16b...第二安装部、16c...螺孔、17...平衡器、17a...缸体部、17b..?杆部、17c...平衡器端部件、18...结合机构。
【主权项】
1.一种机器人，其特征在于，包括: 机器人臂； 平衡器，所述平衡器预先被预定的压力加压而收缩，其收缩后的长度比向所述机器人臂安装的预定的安装尺寸短；以及 安装部，在所述机器人臂上设置有一对所述安装部以分别安装所述平衡器的两端侧，所述一对安装部中的至少一者以与所述平衡器的伸缩方向平行的朝向来安装所述平衡器的一端侧。2.如权利要求1所述的机器人，其特征在于， 在所述平衡器的另一端侧已被安装的情况下，在所述平衡器的一端侧和所述安装部之间形成预定量的间隙， 所述安装部具有产生结合力的结合机构，所述结合力为与所述平衡器的伸缩方向平行的朝向且为填充所述间隙而进行作用。3.如权利要求2所述的机器人，其特征在于， 所述结合机构具有螺孔，所述螺孔以与所述平衡器的伸缩方向平行的朝向被形成。4.如权利要求3所述的机器人，其特征在于，还包括: 基台部，所述基台部被设置到设置面上， 所述机器人臂包括: 旋转底座，所述旋转底座相对于基台部以能够绕垂直于所述设置面的旋转轴旋转的方式被连结； 臂部，所述臂部相对于所述旋转底座以所述臂部的基端部能够绕垂直于所述旋转轴的转动轴转动的方式被连结；以及 转动驱动部，所述转动驱动部具有所述转动轴并被配置于所述旋转底座，并使所述臂部转动， 所述平衡器的所述一端侧被安装到所述旋转底座，所述另一端侧被安装到所述臂部。5.如权利要求4所述的机器人，其特征在于， 旋转底座侧的安装部与所述转动驱动部比被设置在靠所述旋转底座的顶端侧的位置。6.如权利要求4或5所述的机器人，其特征在于， 被插入到所述螺孔的紧固部件从所述平衡器侧朝向所述旋转底座侧被插入，并将所述平衡器的一端侧紧固到所述旋转底座。7.如权利要求1至6中任一项所述的机器人，其特征在于， 所述平衡器包括: 缸体部，所述缸体部在内部被封入流体；以及 杆部，所述杆部被设置为能够从所述缸体部伸缩，并在从所述缸体部伸长了的情况下，被所述流体的压力施力而使得所述杆部向所述缸体部内收缩。8.—种向机器人安装平衡器的安装方法，其特征在于， 所述机器人包括: 机器人臂； 平衡器，所述平衡器预先被预定的压力加压而收缩，其收缩后的长度比向所述机器人臂安装的预定的安装尺寸短；以及 安装部，在所述机器人臂上设置有一对所述安装部以分别安装所述平衡器的两端侧，所述一对安装部中的至少一者以与所述平衡器的伸缩方向平行的朝向来安装所述平衡器的一端侧， 在所述机器人中以与所述平衡器的伸缩方向平行的朝向将所述平衡器的一端侧安装到所述安装部。
【文档编号】B25J9/04GK105983961SQ201610153826
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年3月17日
【发明人】田中谦太郎, 香川隆太
【申请人】株式会社安川电机