CN104275707B - 机器人用驱动线缆的处理构造体和机器人装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种机器人用驱动线缆的处理构造体和机器人装置。驱动线缆的处理构造体包括用于分别将驱动线缆固定为不能够滑动的第1固定构件和相对于第1固定构件独立的第2固定构件。第1固定构件设置为在机器人的回转主体的后方与回转主体一体地回转。第2固定构件被设为在与机器人的臂的旋转轴线平行的方向上与第1固定构件分开。驱动线缆被固定为在第1固定构件与第2固定构件之间以向上方呈凸状弯曲的方式延伸。

Description

机器人用驱动线缆的处理构造体和机器人装置

技术领域

本发明涉及一种机器人用驱动线缆的处理构造体和包括这样的处理构造体的机器人装置。

背景技术

为了使多关节机器人按期望动作，需要用于向设于各关节的伺服电动机供给所需要的动力的动力线缆以及用于在各伺服电动机或用于检测伺服电动机的旋转动作的检测器之间收发信号的信号线缆等。期望的是，使配置于机器人的驱动线缆(以下，在本说明书中，将机器人的动作及该动作的控制所需要的线缆类称作“驱动线缆”。)具有一定程度的富余长度，以防止在各关节进行旋转时过大的力作用于驱动线缆。另一方面，由于具有富余长度的驱动线缆有时会因机器人的位置和姿势而发生过度的松弛，因此期望的是，该驱动线缆不会与周围的柄部、夹具、工件、其他的机器人等发生干涉。

在JP-A-2005-14159中公开了利用用于载置机器人的中空的支承构造体而在支承构造体的内部空间固定线缆并且能够与配线连接器连接的机器人的线缆处理构造体。在其他的关联技术中，使用具有将驱动线缆卷绕在圆柱状的支承构造体的周围的结构的处理构造体。并且，在其他的关联技术中，使用在向机器人的支承构造体的后方与机器人的支承构造体离开了的位置配置有用于固定驱动线缆的固定构件的结构的处理构造体。

然而，对于JP-A-2005-14159所述的处理构造体，难以向支承构造体的内部空间内导入驱动线缆，机器人的装配工序和保养工序变得复杂。另外，需要用于确保驱动线缆的富余长度部分的空间，因此导致支承构造体大型化。另外，若严格控制支承构造体的内部空间的空间要素，则为了防止在机器人动作时驱动线缆与支承构造体接触而发生破损，需要详细地决定驱动线缆的富余长度部的长度以及富余长度部所延伸的方向等。

对于具有将驱动线缆卷绕在支承构造体的周围的结构的处理构造体，为了防止驱动线缆与支承构造体或安装于支承构造体的罩等接触而发生破损，需要保护构件。另外，对于在机器人的支承构造体的后方具有固定构件的处理构造体，朝向机器人后方的空间突出的部分变大，导致机器人装置整体大型化。

因而，期望一种便于使用、能够提高作业效率的机器人用驱动线缆的处理构造体。

发明内容

根据本申请的第1技术方案，提供一种机器人用驱动线缆的处理构造体，机器人包括：动作部，其能够进行动作以使该机器人具有任意的位置和姿势；和非动作部，其与上述机器人的位置和姿势无关地被固定，上述机器人的上述动作部包括：回转主体，其以能够绕回转轴线回转的方式安装于上述非动作部；第1臂，其以能够绕第1旋转轴线旋转的方式安装于上述回转主体；和第2臂，其以能够绕第2旋转轴线旋转的方式安装于上述第1臂，驱动线缆至少包括动力线缆和信号线缆，该动力线缆用于向用于驱动上述回转主体、上述第1臂及上述第2臂的电动机供给动力，该信号线缆用于在与上述电动机之间收发信号，该处理构造体包括用于分别将上述驱动线缆固定为不能够滑动的第1固定构件和相对于该第1固定构件独立的第2固定构件，上述第1固定构件设置为在上述回转主体的后方与上述回转主体一体地回转，上述第2固定构件以在与上述第1旋转轴线平行的方向上与上述第1固定构件分开的方式设于上述非动作部，上述驱动线缆被上述第1固定构件和上述第2固定构件固定为在上述第1固定构件与上述第2固定构件之间以向上方呈凸状弯曲的方式延伸。

根据本申请的第2技术方案，提供一种机器人用驱动线缆的处理构造体，机器人包括：动作部，其能够进行动作以使该机器人具有任意的位置和姿势；和非动作部，其与上述机器人的位置和姿势无关地被固定，上述机器人的上述动作部包括：回转主体，其以能够绕回转轴线回转的方式安装于上述非动作部；第1臂，其以能够绕第1旋转轴线旋转的方式安装于上述回转主体；和第2臂，其以能够绕第2旋转轴线旋转的方式安装于上述第1臂，驱动线缆至少包括动力线缆和信号线缆，该动力线缆用于向用于驱动上述回转主体、上述第1臂及上述第2臂的电动机供给动力，该信号线缆用于在与上述电动机之间收发信号，该处理构造体包括用于分别将上述驱动线缆固定为不能够滑动的第1固定构件和相对于该第1固定构件独立的第2固定构件，上述第1固定构件设置为在上述回转主体的后方与上述回转主体一体地回转，上述非动作部包括支承构造体，该支承构造体以能够自外部进入的方式开放，能够载置上述机器人，上述第2固定构件设在上述支承构造体内部的向上述回转轴线的前方与上述回转轴线错开的位置，上述驱动线缆被上述第1固定构件和上述第2固定构件固定为在上述第1固定构件与上述第2固定构件之间以横截上述回转轴线的方式在上述支承构造体内部延伸。

在第2技术方案的机器人用驱动线缆的处理构造体的基础上，根据本申请的第3技术方案，上述支承构造体相对于上述机器人独立。

在第2技术方案或第3技术方案的机器人用驱动线缆的处理构造体的基础上，根据本申请的第4技术方案，上述驱动线缆被上述第1固定构件和上述第2固定构件固定为在上述第1固定构件与上述第2固定构件之间以向上述回转主体的后方呈凸状弯曲的方式延伸。

在第2技术方案～第4技术方案中的任意一技术方案的机器人用驱动线缆的处理构造体的基础上，根据本申请的第5技术方案，上述支承构造体由如下部分形成，即：第1板，其以与上述回转轴线成直角的方式延伸；第2板，其与上述第1板分开并与上述第1板平行地延伸；支承柱，其具有至少一根，以将上述第1板和上述第2板连结起来的方式与上述回转轴线平行地延伸。

在第1技术方案～第5技术方案中的任意一技术方案的机器人用驱动线缆的处理构造体的基础上，根据本申请的第6技术方案，上述机器人为电弧焊机器人、点焊机器人、材料搬运(日文：マテリアルハンドリング)机器人或涂装机器人。

根据本申请的第7技术方案，提供一种机器人装置，该机器人装置包括多关节机器人和第1技术方案～第5技术方案中的任意一技术方案所述的机器人用驱动线缆的处理构造体。

参照附图所示的本发明的例示的实施方式的详细说明能够进一步明确上述内容以及本发明的其他目的、特征及优点。

附图说明

图1是概略地表示第1实施方式的机器人用驱动线缆的处理构造体的侧视图。

图2是概略地表示图1的处理构造体的后视图。

图3是概略地表示第2实施方式的机器人用驱动线缆的处理构造体的侧视图。

图4是概略地表示图3的处理构造体的后视图。

图5是沿图3中的线V-V看到的剖视图。

图6是表示使机器人回转180度后的状态的与图5相对应的图。

图7是概略地表示能够应用本发明的电弧焊机器人的侧视图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。为了有助于理解本发明，而适当改变了图示的实施方式的构成要素的缩尺。在多个实施方式中，对同一构成要素或相对应的构成要素使用同一附图标记，并适当省略重复的说明。

图1是概略地表示第1实施方式的机器人用驱动线缆的处理构造体10的侧视图。图2是处理构造体10的后视图。处理构造体10用于配置图示那样的在多关节机器人20中使用的驱动线缆50，与机器人20一起形成机器人装置。

机器人20包括：基部21，其固定于机器人20的设置面(未图示)，用于形成机器人20的非动作部；回转主体22，其安装于基部21，能够绕回转轴线O回转；第1臂24，其安装于回转主体22，能够相对于回转主体22绕第1旋转轴线X1旋转；第2臂26，其安装于第1臂24，能够相对于第1臂24绕第2旋转轴线X2旋转；和手腕部28，其设于机器人20的顶端，能够安装各种工具。另外，机器人20包括电动机(伺服电动机)30，该电动机(伺服电动机)30用于在各关节实现旋转动作。

在机器人20中，回转主体22、第1臂24、第2臂26以及手腕部28形成动作部，它们按控制指令进行动作，由此使机器人20具有任意的位置和姿势。其中，图示的机器人20只不过是能够应用本发明的机器人的一例，也可以为具有其他的任意结构的机器人。

驱动线缆50为由动力线缆和信号线缆形成的多个线缆束，该动力线缆用于向各电动机30供给动力，该信号线缆用于在电动机30以及用于检测电动机30的旋转动作的编码器等检测器之间收发信号。驱动线缆50也可以包括其他的附加线缆。在图1和图2中，对于驱动线缆50，考虑到可视性而以驱动线缆彼此分开的方式进行了图示，但通常该驱动线缆50通过夹子、保持件、捆束件等捆束部件而彼此捆束在一起，在对应的电动机30附近分支出来。

驱动线缆50在基端侧、即机器人20的基部21附近被第1固定构件52和第2固定构件54固定。在本实施方式中，第1固定构件52以与回转主体22一体地回转的方式设在回转主体22的后方。第1固定构件52具有用于将驱动线缆固定为不能够滑动的公知的固定构造，包括例如夹子、保持件或捆束件，但不限于此。

另外，在本说明书中，“固定为不能够滑动”是指这样的状态：对驱动线缆的一部分进行固定地保持以使驱动线缆在该驱动线缆的长度方向上实际上不能够滑动。另外，对于“后方”、“侧方”等用语所表示的方向，只要没有特别说明，便是指在回转主体22的基准位置、即回转角度为0度时自回转主体22观察时的方向。另外，“前方”是指自回转主体22进行观察时机器人20的手腕部28大概所处的方向。例如图1表示回转角度为0度时的机器人20，因而，图1中的左侧为“前方”，右侧为“后方”。另外，本说明书所使用的“左右”方向同样地以回转主体22为基准而规定的，与图2中的左右方向一致。

第2固定构件54设于与回转主体22的动作无关地被固定的自机器人20的基部21向左侧延伸的延长构件32。第2固定构件54具有与第1固定构件52相同的结构或不同的结构，利用第2固定构件54将驱动线缆50固定为不能够滑动。其中，也可以不设置相对基部21独立的延长构件32，而是形成为基部21自身具有向左侧延伸的延长部，在基部21的延长部设置第2固定构件54。像这样，通过利用延长构件32或形成于基部21的延长部来设置第2固定构件54，能够使基部21的尺寸尽可能地小型化。

如图2所示，第1固定构件52和第2固定构件54设置于在第1臂24的旋转轴线X1的方向上彼此分开的位置。而且，驱动线缆50在上述第1固定构件52与第2固定构件54之间具有朝向上方呈凸状弯曲的富余长度部50a。如图2所示，在回转主体22的回转角度为0度时，驱动线缆50以具有逆U字状、抛物线状及圆弧状等根据需要而认为适当的形状的方式形成富余长度部50a。富余长度部50a的长度、具体而言通过考虑预定的回转主体22的回转角度以及第1臂24的可动范围、驱动线缆50的挠性、拉伸强度等各种要素来决定。

另外，在图示的实施方式中，第2固定构件54虽设置在回转主体22的左侧，但这是根据回转主体22与第1臂24之间的位置关系决定的。例如，在第1臂24设在与图示的位置相反的一侧、即回转主体22的左侧的情况下，第2固定构件54设在回转主体22的右侧。像这样，通过考虑回转主体22与第1臂24之间的位置关系来配置第2固定构件54，能够防止第2固定构件54和驱动线缆50的富余长度部50a与第1臂24接触。

根据本实施方式的处理构造体，驱动线缆50的富余长度部50a在机器人20的侧方向上方形成为弯曲状。能够利用该富余长度部吸收由回转主体的回转动作引起的驱动线缆的扭曲和弯曲中的至少一者。另外，根据图1可知，能够将驱动线缆50的向机器人20的后方的空间突出的情况限制在最小限度内。机器人的后方的空间是通常机器人的动作所用不到的空间，期望的是，后方的空间尽可能不被机器人及其周边设备占有。采用本实施方式，能够赋予驱动线缆50以足够长的富余长度，并且能够确保机器人20的后方的空间，因此是有利的。

另外，采用本实施方式，不需要用于收容驱动线缆的另设的支承构造体，因此能够使机器人20的基部21小型化，能够使机器人装置便于使用，并且能够使机器人20的设置空间紧凑。另外，不需要以往的为了使得驱动线缆即便与支承构造体接触也不会发生破损所使用的线缆用的保护罩，因此能够削减成本。而且，也不需要将线缆卷绕于支承构造体或者使线缆穿过支承构造体的内部的作业，因此驱动线缆的配置和拆卸变得容易，作业效率提高。

图3是概略地表示第2实施方式的机器人用驱动线缆的处理构造体12的侧视图。图4是概略地表示图3的处理构造体12的后视图。图5是沿图3中的线V-V看到的剖视图。在本实施方式中，机器人20载置在架台60之上。架台60与机器人20的基部21均与机器人20的位置和姿势无关地固定在机器人20的设置面(未图示)。

架台60包括：上方板62，其以与回转轴线O成直角的方式延伸，具有能够载置机器人20的基部21的大致长方体的形状；下方板64，其与上方板62在铅垂方向(与回转轴线O平行的方向)上分开规定距离，具有与上方板62平行地延伸的大致长方体的形状；两根支承柱66，其在上方板62与下方板64之间沿铅垂方向延伸。支承柱66彼此分开地延伸，并且分别设在与回转轴线O错开的位置。支承柱66并不限定于图示的圆柱状，也可以为多棱柱状。像这样，架台60具有将板和柱体组合而成的构造。因而，能够容易地自外部进入到架台60的内部空间中。

处理构造体12具有第1固定构件52和第2固定构件56。第1固定构件52与在上述的第1实施方式中进行了有关说明的固定构件相同。相对于此，本实施方式的第2固定构件56以在架台60的内部横跨支承柱66的方式安装(参照图5)。因而，第2固定构件56设在与回转轴线O错开的位置。

而且，驱动线缆50在第1固定构件52与第2固定构件56之间具有以向后方呈凸状弯曲的方式延伸的富余长度部50b。富余长度部50b与第1实施方式的富余长度部50a同样地能够具有逆U字状、抛物线状以及圆弧状等形状。驱动线缆50自架台60的开放的后方延伸至第2固定构件56。在图5中较粗的实线表示在第1固定构件52与第2固定构件56之间延伸的驱动线缆50，较粗的虚线表示自第2固定构件56向外部伸出的驱动线缆50。

图6是表示使机器人20自回转主体22位于基准位置的图5所示的状态回转180度后的状态的与图5相对应的图。在图5和图6所示的任一状态下，驱动线缆50均以横截回转轴线O的方式在架台60的内部延伸。像这样，在架台60的内部，驱动线缆50以第2固定构件56为支点自由弯曲，因此能够有效地吸收由机器人20的动作、特别是回转主体22的回转动作而引起的作用于驱动线缆50的拉伸作用和压缩作用。

其中，架台并不限定于图示的形状，可以具有其他的结构。例如，架台也可以具有一根支承柱，或者也可以具有3根以上的支承柱。在该情况下，第2固定构件固定于支承柱中的至少任意一根支承柱。另外，第2固定构件也可以安装于上方板和下方板中的至少一者。架台能够具有其他的各种结构，但优选的是，至少在后方开放，能够容易地将驱动线缆自后方导入到架台内部。

在本实施方式中，驱动线缆50自开放的架台60的后方导入到架台60内部，因此在欲将驱动线缆50固定于第2固定构件56时作业人员能够容易地接近位于架台60内部的第2固定构件56，因此驱动线缆50的配置和拆卸时的作业效率提高。另外，机器人20载置于架台60，在回转主体22的周围不存在能够成为障碍物的构成要素，因此能够容易扩大机器人20的可动范围、特别是回转主体22的可动范围。

架台60也可以与机器人20形成为一体，或者也可以为相对于机器人20独立的构成要素。在架台60与机器人20相对独立地形成的情况下，通过将图1和图2所示的机器人20载置并固定于架台60，能够容易地将驱动线缆50的配置方式自第1实施方式的处理构造体10切换到第2实施方式的处理构造体12。在例如期望扩大机器人20的可动范围、特别是回转主体22的可动范围的情况下，能够容易地变更为第2实施方式的处理构造体12，因此是有利的。

而且，驱动线缆50在第1固定构件52与第2固定构件56之间以向回转主体22的后方呈凸状弯曲的方式延伸，因此即使在第2臂26进行旋转而接近架台60的情况下，也能够避免第2臂26与驱动线缆50接触。因而，能够确保第2臂26的较大的可动范围。相对于此，在驱动线缆50在第1固定构件52与第2固定构件56之间以向回转主体22的前方呈凸状弯曲的方式延伸的情况下，在第2臂26接近架台60时，第2臂26可能会与驱动线缆50接触，因此存在第2臂26的可动范围受到限制的情况。

图7是表示将本发明的第2实施方式的处理构造体12应用于电弧焊机器人20’的实施例的图。在图7中，考虑到可视性，未对驱动线缆进行图示，仅示出了执行电弧焊所需要的附加线缆。

电弧焊机器人20’包括：工具70，其安装于手腕部28；焊炬72，其被工具70保持；金属线进给装置76，其用于输送内置有金属线的线管74，该线管74的一端与焊炬72连结，用于供给焊炬72执行电弧焊所需要的气体。金属线进给装置76与电源线缆78连接。电源线缆78和线管74被保持构件88保持，该保持构件88利用弹簧86下垂。

在本实施方式中，气体软管82、金属线进给装置76的控制线缆84与未图示的驱动线缆一起被第1固定构件52和第2固定构件56固定。上述气体软管82和控制线缆84经由与用于驱动电动机30的驱动线缆同样的路径而配设到金属线进给装置76。因而，在将电弧焊机器人20’与驱动线缆的处理构造体12组合起来进行使用的情况下，也能够享有与处理构造体12相关联的上述优点。

虽然未图示，但能够将电弧焊机器人与第1实施方式的处理构造体10组合起来进行使用，这对于本领域技术人员而言是显而易见的。另外，除电弧焊机器人以外，也能够将点焊机器人、材料搬运机器人以及涂装机器人等其他公知的机器人与本发明的处理构造体组合使用，这对于本领域技术人员而言是显而易见的。

采用具有上述结构的处理构造体，无需使驱动线缆穿过难以进入的支承构造体内部地配置驱动线缆，因此使作业效率提高。另外，能够不会使支承构造体大型化地使驱动线缆具有足够的富余长度，因此能够容易地增大机器人的可动范围。而且，能够使设置机器人所需的后方的空间紧凑。

另外，在支承构造体与机器人相对独立地形成的情况下，通过将机器人固定于支承构造体，能够容易地自第1技术方案的处理构造体切换到第2技术方案的处理构造体。采用第2技术方案，在机器人的回转主体的周围不存在能够成为障碍物的构成要素，因此能够容易地扩大机器人的可动范围、特别是回转主体的可动范围。

另外，在第4技术方案中，驱动线缆在第1固定构件与第2固定构件之间以向回转主体的后方呈凸状弯曲的方式延伸，因此即使第2臂进行旋转而接近支承构造体，也不用担心第2臂与驱动线缆接触。因而，能够确保第2臂的较大的可动范围。

另外，采用具有上述结构的机器人装置，同样能够享有与处理构造体相关联的上述优点。

以上，对本发明的各种实施方式和变形例进行了说明，但通过其他的实施方式和变形例也能够实现本发明所谋求的作用效果对于本领域技术人员而言是显而易见的。特别是，能够在不脱离本发明的范围内对上述的实施方式和变形例的构成要素进行删除或置换，也能够进一步添加公知的技术手段。另外，通过将在本说明书中明确公开或隐含公开的多个实施方式的特征任意地组合也能够实施本发明，这对于本领域技术人员而言是显而易见的。

Claims (7)

1.一种机器人用驱动线缆的处理构造体，其特征在于，

机器人包括：动作部，其能够进行动作以使该机器人具有任意的位置和姿势；和非动作部，其与上述机器人的位置和姿势无关地被固定，

上述机器人的上述动作部包括：

回转主体，其以能够绕回转轴线回转的方式安装于上述非动作部；

第1臂，其以能够绕第1旋转轴线旋转的方式安装于上述回转主体，其中，该第1旋转轴线沿与上述回转轴线垂直的方向延伸；

和第2臂，其以能够绕第2旋转轴线旋转的方式安装于上述第1臂，其中，该第2旋转轴线沿与上述第1旋转轴线平行的方向延伸，

驱动线缆至少包括动力线缆和信号线缆，该动力线缆用于向用于驱动上述回转主体、上述第1臂及上述第2臂的电动机供给动力，该信号线缆用于在与上述电动机之间收发信号，

该处理构造体包括用于分别将上述驱动线缆固定为不能够滑动的第1固定构件和相对于该第1固定构件独立的第2固定构件，

上述第1固定构件设置为在上述回转主体的后方与上述回转主体一体地回转，

上述第2固定构件以在与上述第1旋转轴线平行的方向上与上述第1固定构件分开的方式设于上述非动作部，

上述驱动线缆被上述第1固定构件和上述第2固定构件固定为：上述驱动线缆的富余长度部在上述第1固定构件与上述第2固定构件之间以向上方呈凸状弯曲的方式在上述处理构造体的外部延伸。

2.根据权利要求1所述的机器人用驱动线缆的处理构造体，其中，

上述机器人为电弧焊机器人、点焊机器人、材料搬运机器人或涂装机器人。

3.一种机器人用驱动线缆的处理构造体，其特征在于，

机器人包括：动作部，其能够进行动作以使该机器人具有任意的位置和姿势；和非动作部，其与上述机器人的位置和姿势无关地被固定，

上述机器人的上述动作部包括：

回转主体，其以能够绕回转轴线回转的方式安装于上述非动作部；

第1臂，其以能够绕第1旋转轴线旋转的方式安装于上述回转主体，其中，该第1旋转轴线沿与上述回转轴线垂直的方向延伸；和

第2臂，其以能够绕第2旋转轴线旋转的方式安装于上述第1臂，其中，该第2旋转轴线沿与上述第1旋转轴线平行的方向延伸，

驱动线缆至少包括动力线缆和信号线缆，该动力线缆用于向用于驱动上述回转主体、上述第1臂及上述第2臂的电动机供给动力，该信号线缆用于在与上述电动机之间收发信号，

该处理构造体包括用于分别将上述驱动线缆固定为不能够滑动的第1固定构件和相对于该第1固定构件独立的第2固定构件，

上述第1固定构件设置为在上述回转主体的后方与上述回转主体一体地回转，

上述非动作部包括支承构造体，该支承构造体以能够自外部进入的方式开放，能够载置上述机器人，上述第2固定构件设在上述支承构造体的内部的向上述回转轴线的前方与上述回转轴线错开的位置，

上述驱动线缆被上述第1固定构件和上述第2固定构件固定为在上述第1固定构件与上述第2固定构件之间以横截上述回转轴线的方式在上述支承构造体的内部延伸，

其中，上述驱动线缆被上述第1固定构件和上述第2固定构件固定为在上述第1固定构件与上述第2固定构件之间以向上述回转主体的后方呈凸状弯曲的方式延伸。

4.根据权利要求3所述的机器人用驱动线缆的处理构造体，其中，

上述支承构造体与上述机器人相对独立。

5.根据权利要求3或4所述的机器人用驱动线缆的处理构造体，其中，

上述支承构造体由如下部分形成，即：第1板，其以与上述回转轴线成直角的方式延伸；第2板，其与上述第1板分开并与上述第1板平行地延伸；支承柱，其具有至少一根，以将上述第1板和上述第2板连结起来的方式与上述回转轴线平行地延伸。

6.根据权利要求3或4所述的机器人用驱动线缆的处理构造体，其中，

上述机器人为电弧焊机器人、点焊机器人、材料搬运机器人或涂装机器人。

7.一种机器人装置，其中，

该机器人装置具备权利要求1、3～5中的任意一项所述的机器人用驱动线缆的处理构造体以及包括上述回转主体、第1臂和第2臂的多关节机器人。