机器人的制作方法
【专利摘要】提供能够使机器人整体小型化、并且减小设置空间的机器人。机器人具有下部臂、上部臂、腕部、以及对腕部进行旋转驱动的致动器。上部臂以能够绕第1旋转轴线旋转的方式与下部臂连结。腕部以能够绕与第1旋转轴线垂直的第2旋转轴线旋转的方式与上部臂连结。致动器被配置为，致动器的旋转轴线与第2旋转轴线垂直，并且在上部臂上安装在第1旋转轴线方向上。
【专利说明】机器人
【技术领域】
[0001 ] 本发明公开的实施方式涉及机器人。
【背景技术】
[0002]以往，工业用的机器人例如构成为具有:下部臂；以能够相对于下部臂旋转的方式连结于下部臂的上部臂；以及以能够相对于上部臂旋转的方式连结于上部臂的腕部，通过致动器来使腕部等旋转(例如，参照专利文献I)。
[0003]另外，在专利文献I记载的技术中，对腕部进行旋转驱动的致动器(专利文献I中的“R轴马达8”)安装在上部臂的后方侧，具体地说，安装在上部臂中以连结有腕部的一侧为前方的情况下的后方侧。并且，上述的致动器以旋转轴线方向为长边方向，其旋转轴线的朝向配置为相对于上部臂的前后方向平行，因此致动器安装为从上部臂朝向后方突出。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特许第4529456号公报
[0007]然而，在上部臂的后方侧也配置有与机器人所进行的作业相应的装置。具体地讲，例如在机器人进行弧焊作业的情况下，配置有供给装置，该供给装置将焊丝送出至机器人末端的焊枪。
[0008]但是，在专利文献I所记载的技术中，在上部臂安装有致动器，该致动器从上部臂朝向后方较大幅度地突出，因此，例如将供给装置配置为向后方偏移至与致动器不干涉的位置。因此，机器人整体大型化，并且机器人的设置空间也有可能会扩大。
【发明内容】
[0009]实施方式的一个方式是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供一种能够使机器人整体小型化，并且能够减小设置空间的机器人。
[0010]实施方式的一个方式的机器人具有:下部臂；上部臂；腕部；以及致动器。上部臂以能够绕第I旋转轴线旋转的方式与所述下部臂连结。腕部以能够绕与所述第I旋转轴线垂直的第2旋转轴线旋转的方式与所述上部臂连结。致动器被安装于所述上部臂，并对所述腕部进行旋转驱动。另外，所述致动器配置为，所述致动器的旋转轴线与所述第2旋转轴线垂直，并且在所述上部臂上安装在所述第I旋转轴线方向上。
[0011]根据实施方式的一个方式，能够使机器人整体小型化，并且能够减小机器人的设
置空间。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是示出实施方式的机器人的侧视图。
[0013]图2是仅示出图1所示的上部臂、第I?第3腕部附近的局部剖面俯视图。
[0014]图3是沿图2的II1-1II线的剖视图。[0015]图4是沿图2的IV-1V线的剖视图。
[0016]图5是仅示出实施方式的机器人的变形例中的上部臂、第I?第3的腕部附近的局部剖面俯视图。
[0017]标号说明
[0018]I机器人
[0019]2 焊枪
[0020]10 基座
[0021]11回转部
[0022]12下部臂
[0023]13上部臂
[0024]14 腕部
[0025]20供给装置
[0026]30 线缆
[0027]31收纳部
[0028]Ja?Jf旋转轴线(关节轴)
[0029]Ma?Mf马达(致动器)
【具体实施方式】
[0030]以下，参照附图对本申请所公开的机器人的实施方式进行详细说明。并且，本发明并不受以下所示的实施方式所限定。
[0031]图1是示出实施方式的机器人的侧视图。并且，为了使说明易于理解，在图1中图示了三维直角坐标系，该三维直角坐标系中，以铅直向上为正方向并以铅直向下为负方向的是Z轴，以纸面上的左右方向为Y轴，以从纸面里侧至近前方向为X轴。该直角坐标系也会在用于后述说明的其它附图上示出。另外，在下面，虽然以“X轴方向” “Y轴方向” “Z轴方向”等表述说明机器人的结构，但是其意味着机器人处于图示的姿势时的“X轴方向” “Y轴方向” “Z轴方向”,并不限定于该方向。
[0032]如图1所示，机器人I是末端安装有例如弧焊用的焊枪2作为末端执行器的弧焊用的工业机器人。另外，机器人I为具有多个关节轴(以下称为“旋转轴线”)Ja?Jf的多关节型机器人。该机器人I具有:基座10 ;回转部11 ;下部臂12 ;上部臂13 ;以及具有第I至第3腕部14a、14b、14c的腕部14，它们以能够旋转的方式相互连结。
[0033]具体地讲，回转部11以能够绕旋转轴线Ja旋转的方式与基座10连结，下部臂12以能够绕与旋转轴线Ja垂直的旋转轴线Jb旋转的方式与回转部11连结。另外，上部臂13以能够绕与旋转轴线Jb平行的旋转轴线Jc (第I旋转轴线)旋转的方式与下部臂12连结，第I腕部14a以能够绕与旋转轴线Jc垂直的旋转轴线Jd (第2旋转轴线)旋转的方式与上部臂13连结。
[0034]第2腕部14b以能够绕与旋转轴线Jd垂直的旋转轴线Je旋转的方式与第I腕部14a连结，第3腕部14c以能够绕与旋转轴线Je垂直的旋转轴线Jf旋转的方式与第2腕部14b连结。并且，第I腕部14a与第2腕部14b在一个部位连结、即所谓的悬臂结构(参照图2)。[0035]并且，上述“垂直”、“平行”或者后述的“水平”等语句并不一定需要数学上严密的精度，允许实质上的公差或误差等。另外，在本说明书中，“垂直”这样的语句并不仅仅意味着2条直线(旋转轴线)在同一平面上相交为直角，也包含2条直线(旋转轴线)的关系处于扭转位置的情况。
[0036]机器人I具有致动器Ma?Mf，所述致动器Ma?Mf对上述回转部11、下部臂12、上部臂13、以及第I?第3腕部14a、14b、14c进行旋转驱动。各致动器Ma?Mf具体为例如伺服马达。
[0037]并且，以上将伺服马达作为致动器Ma?Mf，但是不仅限于此，也可以是例如液压马达等其它马达。另外，以下，将致动器表述为“马达”。
[0038]若对各马达Ma?Mf进行说明，安装在基座10上的马达Ma与回转部11连接并对回转部11进行旋转驱动。安装在回转部11上的马达Mb与下部臂12连接并对下部臂12进行旋转驱动，并且安装在下部臂12上的马达Mc与上部臂13连接并对上部臂13进行旋转驱动。
[0039]马达Md被安装在上部臂13的后方侧，具体地讲，安装在上部臂13中以连结有第I腕部14a的一侧为前方的情况下的后方侧(在图1中为Y轴方向的负侧)。并且，马达Md与腕部14、准确地说是与第I腕部14a连接，并对腕部14中的第I腕部14a进行驱动使其相对于上部臂13旋转。并且，对于该马达Md，将在后面详细说明。
[0040]马达Me和马达Mf都被安装在第I腕部14a上。马达Me经由未图示的带轮等与第2腕部14b连接，并对第2腕部14b进行旋转驱动。同样，马达Mf经由未图示的带轮等与第3腕部14c连接，并对第3腕部14c进行旋转驱动。并且，第3腕部14c具有腕凸缘14cl，在腕凸缘14cl上安装有前述的焊枪2。
[0041]从未图示的控制装置向上述的马达Ma?Mf输入表示动作指令的信号，根据该信号对动作进行控制。进而，机器人I通过对马达Ma?Mf的动作进行控制，例如一边适当地变更焊枪2的位置或角度等，一边使焊枪2接近焊接对象，使焊枪2产生电弧从而进行弧焊。
[0042]机器人I还具有供给装置20，该供给装置20将作为弧焊的填充金属的焊丝(图1中未图示)送出至焊枪2。供给装置20配置在上部臂13的后方侧，并且配置在下部臂12的铅直方向上的上侧(在图1中Z轴方向的正侧)。具体地讲，在下部臂12的铅直方向上，在上侧设置有台21，该台21具有与XY轴平面平行的安装面，供给装置20安装在该台21的安装面上。
[0043]并且，在配置有该供给装置20的上部臂13的后方侧，如前述那样，也安装有马达Md。因此，例如假设马达Md被安装为从上部臂13朝向后方较大地突出的情况下，供给装置20被配置为向后方(Y轴的负方向)大幅偏移至与马达Md不干涉(接触)的位置。
[0044]这样的情况下，机器人I沿上部臂13的前后方向、具体地是沿与上部臂13的前后方向同轴的旋转轴线Jd的轴向朝向后方侧大型化，机器人I的设置空间也可能随之扩大。
[0045]此处，在本实施方式的机器人I中，马达Md被配置为，马达Md的旋转轴线与第I腕部14a的旋转轴线Jd垂直，并且在上部臂13中安装在旋转轴线Jc方向。
[0046]由此，马达Md不会从上部臂13朝向后方较大地突出，能够减少朝向后方的突出量。由此，例如能够将供给装置20与马达Md的突出量减少的量相应地向上部臂13侧接近配置，其结果是，能够使机器人I整体小型化，也能够减小机器人I的设置空间。
[0047]继续图1的说明，机器人I具有线缆30，该线缆30将来自未图示的电源装置的电力提供给各马达Ma?Mf等。线缆30例如由多条电线构成。
[0048]虽然省略了图示，但从电源装置延伸的线缆30例如布线于基座10、回转部11、下部臂12的内部，从而向马达Ma?Mc等提供电力。并且，如图1所示，线缆30布线成，在下部臂12中的与上部臂13的连接部附近暂时向外部露出，之后，朝向设置在上部臂13的侧面13a上的收纳部31延伸，并布线于上部臂13的内部。
[0049]图2是仅示出图1所示的上部臂13、第I?第3腕部14a、14b、14c附近的局部剖面俯视图。并且，在图2中，为了简化图示，省略了下部臂12和供给装置20、焊枪2等的图示。另外，在图2中，示出了使第2腕部14b绕旋转轴线Je旋转90°而成为水平的状态，换言之，示出了使旋转轴线Jd与旋转轴线Jf同轴的姿势。
[0050]如图2所示，收纳部31具有收纳箱31a和罩31b。收纳箱31a具有能够收纳线缆30的空间32，并设置在上部臂13的侧面13a。另外，在收纳箱31a形成有供线缆30通过的开口部31al。罩31b具有以能够供线缆30通过的方式切口而成的切口部31bl，如图所示，罩31b安装为对收纳箱31a的开口部31al进行堵塞。
[0051]通过上述那样的构成，收纳部31形成为，从上部臂13的侧面13a朝向水平方向突出，具体地讲，形成为朝向X轴方向的正侧突出。
[0052]从下部臂12延伸的线缆30通过罩31b的切口部31bl，并经过收纳箱31a的开口部31al被收纳至空间32。在构成线缆30的多根电线中，I根电线30a与马达Md连接而提供电力。接着，将线缆30布线为向第I腕部14a延伸，并与配置在第I腕部14a上的马达Me、Mf连接而提供电力。
[0053]如此，在上部臂13的侧面13a设置有收纳部31，该收纳部31对从下部臂12朝向腕部14、准确地说是朝向第I腕部14a延伸的线缆30进行收纳。并且，如上所述，虽然将线缆30设置为电线，但是这仅仅是例示，也可以是例如向马达Ma?Mf传输信号的线缆，或者将来自安装在马达Ma?Mf上的编码器的信号传输至控制装置的线缆等。
[0054]接着，对马达Md进行详细说明。图3是沿图2的II1-1II线的剖视图。并且，在图3中，为了简化图示，仅示出马达Md、上部臂13、以及后述的减速器，对除此以外的部件省略图示。
[0055]马达Md具有输出轴40并呈如下形状:该输出轴40的旋转轴线Mdl方向成为长边方向。在马达Md的输出轴40上连接有减速器50，马达Md的驱动力在由减速器50减速后传递至第I腕部14a。
[0056]详细地讲，马达Md的输出轴40在其末端部分具有锥齿轮41。另一方面，减速器50具有输入轴51、主体部52、以及输出轴53。在减速器50的输入轴51的末端部分安装有与上述锥齿轮41啮合的锥齿轮54。另外，在主体部52收纳有插装于输入轴51与输出轴53之间的减速机构(未图示)。另外，在减速器50的输出轴53的末端部分连接有第I腕部14a。
[0057]因此,马达Md的驱动力经由输出轴40、锥齿轮41、锥齿轮54被输入至输入轴51，并通过减速机构减速后，从输出轴53输出至第I腕部14a，由此，第I腕部14a绕旋转轴线Jd被旋转驱动。[0058]并且，如图2所示，减速器50的输入轴51、主体部52、锥齿轮54、输出轴53、以及第I?第3腕部14a?14c分别形成为中空状，在其内部贯穿插入有从供给装置20向焊枪2延伸的线缆管道(Conduit Cable) 60。
[0059]继续对马达Md进行说明，马达Md被配置为，马达Md的旋转轴线Mdl与旋转轴线Jd (第2旋转轴线)垂直，并且在上部臂13中安装在旋转轴线Jc (第I旋转轴线)方向上。换言之，马达Md安装在上部臂13上，使其朝向为其长边方向的输出轴Mdl与旋转轴线Jd垂直，并且与旋转轴线Jc平行。并且，马达Md配置在上部臂13的设置有收纳部31的一侧的侧面13a。这样，马达Md以其长边方向向X轴方向的正侧突出的方式安装在上部臂13上。
[0060]由此，能够减少马达Md的从上部臂13朝向后方的突出量。因此，能够将供给装置20向上部臂13侧接近配置，其结果是能够使机器人I整体小型化，能够减小机器人I的设置空间。进而，由于将供给装置20向上部臂13侧接近配置，所以能够在机器人I的后方侧将动作时与周围干涉的空间抑制得较小。
[0061]并且，由于马达Md以长边方向与旋转轴线Jc方向平行的方式安装于上部臂13，换言之，以向侧面侧突出的方式安装于上部臂13，因此能够提高维护性。即，虽然在上部臂13的后方侧配置有供给装置20，但是通过将马达Md安装为朝向侧方(X轴方向的正侧)突出，而不是朝向供给装置20的某一后方突出，从而能够易于进行马达Md的更换等维护。
[0062]进而，由于马达Md在上部臂13中安装在收纳部31侧，因此从Y轴方向的正侧观察时，马达Md与收纳部31重叠而被隐藏。由此，例如能够通过收纳部31来防止作业者等意外地从Y轴方向的正侧接触马达Md，能够保护马达Md。
[0063]并且，马达Md在上部臂13中接近收纳部31进行安装。具体地讲，马达Md配置为，相对于收纳部31的收纳箱31a的后方侧的侧面稍微离开规定的距离，换言之，与收纳箱31a的侧面以不接触的程度接近配置。
[0064]由此，由于能够进一步扩大上部臂13的后方的空间，因此能够将供给装置20向上部臂13侧接近配置，能够进一步使机器人I整体小型化。
[0065]另外，马达Md配置在旋转轴线Jc (第I旋转轴线)与收纳部31之间的区域A (在图中用双点划线表示)。由此，如图1所示，能够使供给装置20进一步靠近上部臂13侧，直到接近区域A的位置，能够进一步使机器人I整体小型化。
[0066]另外，如图3所示，马达Md配置为，马达Md的旋转轴线Mdl与旋转轴线Jd相交。由此，能够通过简易的锥齿轮41、54的结构对马达Md的输出轴40和第I腕部14a进行连接。
[0067]即，在马达Md的旋转轴线Mdl不与旋转轴线Jd相交的情况下，由于马达Md的输出轴40与第I腕部14a (准确地说是减速器50的输入轴51)需要例如螺旋锥齿轮等特殊的齿轮，因此结构复杂化。然而，如果像上述那样将马达Md配置为马达Md的旋转轴线Mdl与旋转轴线Jd相交，则能够使用一般的锥齿轮41、54对马达Md的输出轴40和第I腕部14a进行连接，能够使结构简化。
[0068]另外，马达Md被配置为，马达Md的旋转轴线Mdl为水平，换言之，被配置为沿着X轴方向。由此，能够适当地进行马达Md的输出轴40的锥齿轮41与减速器50的输入轴51的锥齿轮54的润滑。
[0069]具体地说明，如图2所示，锥齿轮41和锥齿轮54收纳于齿轮箱70，将润滑油(未图示)加入至齿轮箱70的内部空间70a。并且，考虑润滑油的热膨胀，在内部空间70a也设置
有空气层。
[0070]另外，在齿轮箱70与马达Md之间插装有密封部件71，对齿轮箱70的内部空间70a进行液密密封。另外，马达Md具有插装于马达Md的主体部与密封部件71之间的平板72。并且，如后所述，该平板72是用于检测润滑油的泄漏的部件。
[0071]图4是示出该平板72的、沿图2的IV-1V线的剖视图。并且，在图4中，为了简化图示，仅示出平板72和马达Md的输出轴40。如图4所示，平板72在X轴方向观察呈矩形状。在平板72的中心部穿设有供输出轴40贯穿插入的贯穿插入孔72a，并且平板72形成有从贯穿插入孔72a的中心呈放射状延伸的多个(例如4个)流路72b。具体地讲，4个流路72b形成为相互间隔90度。另外，平板72配置为，多个流路72b中至少I个流路72b的流动方向与铅直方向(Z轴方向)平行。
[0072]在上述那样构成的马达Md中，例如如果旋转轴线Mdl不是水平的情况下，则根据内部空间70a中的空气层的位置，在锥齿轮41与锥齿轮54上有可能产生未被润滑油润滑的部分。另外，在马达Md中，例如旋转轴线Mdl不是水平而是与铅直方向平行的情况下，如果润滑油从密封部件71漏出，则漏出的润滑油从输出轴40流向马达Md的主体部，有可能成为马达Md的故障原因。
[0073]因此，在本实施方式中，通过将马达Md配置为旋转轴线Mdl处于水平，从而使润滑油均匀地浸入锥齿轮41和锥齿轮54，由此能够适当地进行齿轮的润滑。
[0074]另外，即使在齿轮箱70内的润滑油从密封部件71漏出的情况下，漏出的润滑油也能从输出轴40流向平板72，并从平板72的流路72b流出。因此，漏出的润滑油不会从输出轴40流向马达Md的主体部，不会成为马达Md的故障原因。进而，例如机器人I的检查者仅通过目视确认平板72的流路72b的出口部分就能够容易地检查润滑油有无泄漏。
[0075]并且，平板72的形状不限于图4所示的形状，也可以是其它形状。另外，平板72的流路72的朝向也不限于图4所示的朝向，也可以是例如相对于Z轴方向呈规定的角度的朝向。另外，在上述中，平板72的流路72b形成有4个，但也可以是例如3个以下或者5个以上。
[0076]如上所述，在本实施方式中，马达Md被配置为，马达Md的旋转轴线Mdl与第I腕部14a的旋转轴线Jd垂直，并且在上部臂13上安装在上部臂13的旋转轴线Jc方向。由此，能够使机器人I整体小型化，也能够减小机器人I的设置空间。
[0077]并且，在上述实施方式中，在机器人I中，将第I腕部14a与第2腕部14b的连结部分形成为“悬臂结构”，但是不限于此，也可以是例如如图5所示的那样对第1、第2腕部14a、14b进行连结。S卩，如图5所示，也可以是在第I腕部14a中，将与第2腕部14b连结的一侧形成两叉，在该部位从两侧对第2腕部14b进行轴支承而形成所谓的双支承结构。
[0078]另外，将机器人I形成为弧焊用的机器人，但是不限于该结构，也可以是其它机器人。即，如上所述，具有焊枪2作为末端执行器，但是也可以是这样的机器人:具有把持工件的机械手或者吸附并保持工件的吸附部作为终端执行器，并经由机械手等进行工件的搬送等作业。这种情况下，在上部臂13的后方侧配置收纳了用于控制机械手或者吸附部的阀等的控制箱等来代替供给装置20。
[0079]另外，用6轴结构的机器人对机器人I进行了说明，但是不限于该结构，也可以使用6轴结构以外的机器人，例如7轴或8轴结构的机器人。
[0080]进一步的效果和变形例是本领域技术人员容易推导出的。因此，本发明的更广范围的形式不限于以上那样表达叙述的特定的细节和代表性的实施方式。因此，在不脱离由所附的权利要求书和其同等物来定义的总括的发明的概念精神或范围的情况下，能够进行各种变更。
【权利要求】
1.一种机器人，其特征在于，该机器人具有: 下部臂； 上部臂，其以能够绕第I旋转轴线旋转的方式与所述下部臂连结； 腕部，其以能够绕与所述第I旋转轴线垂直的第2旋转轴线旋转的方式与所述上部臂连结；以及 致动器，其安装于所述上部臂，并且对所述腕部进行旋转驱动， 所述致动器被配置为，所述致动器的旋转轴线与所述第2旋转轴线垂直，并且所述致动器在所述上部臂上安装在所述第I旋转轴线方向上。
2.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于， 对从所述下部臂朝向所述腕部延伸的线缆进行收纳的收纳部被设置在所述上部臂的侧面，所述致动器被配置在所述上部臂的设置有所述收纳部的一侧的侧面。
3.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于， 所述致动器被配置为，所述致动器的旋转轴线与所述第2旋转轴线相交。
4.根据权利要求2所述的机器人，其特征在于， 所述致动器被配置为，所述致动器的旋转轴线与所述第2旋转轴线相交。
5.根据权利要求2或4所述的机器人，其特征在于， 所述致动器配置在所述第I旋转轴线与所述收纳部之间的区域。
6.根据权利要求2或4所述的机器人，其特征在于， 所述致动器在所述上部臂上接近所述收纳部进行安装。
7.根据权利要求5所述的机器人，其特征在于， 所述致动器在所述上部臂上接近所述收纳部进行安装。
【文档编号】B25J17/02GK103934832SQ201410020187
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年1月16日 优先权日:2013年1月17日
【发明者】高桥真义, 冈田卓也, 白木知行 申请人:株式会社安川电机