CN107000201A - 双臂机器人 - Google Patents

Abstract

双臂机器人具备第一臂及第二臂，该第一臂及第二臂分别具有能绕第一轴线转动的第一连接部、以及能转动地与所述第一连接部连结且规定有末端执行器安装部的第二连接部。又，所述第一臂的所述第一连接部和所述第二臂的所述第一连接部在所述第一轴线的延伸方向上分离地配设。而且，所述第一臂的所述第二连接部及所述第二臂的所述第二连接部位于所述第一臂的所述第一连接部和所述第二臂的所述第一连接部之间的在所述第一轴线的延伸方向上的间隙，且以使所述末端执行器安装部彼此在所述第一轴线的延伸方向上的位置实质上相同的形式配设。

Description

双臂机器人

技术领域

本发明涉及具备两个机械臂的双臂机器人。

背景技术

以往，已知有一种相对于一个支持体具备两个机械臂的双臂机器人(也可称为double arm机器人、duel arm机器人)。例如，专利文献1的图2揭示了一种产业用机器人，其中，多个机械臂以上-下的关系以规定的高低段差地配设于竖立设置在固定基台的支柱上，该多个机械臂各自独立水平旋转及水平伸缩自如地构成。

现有技术文献：

专利文献：

专利文献1：日本特开昭59-7573号公报。

发明内容

发明要解决的问题：

如上所述的双臂机器人中，左右两个机械臂可独立作业也可协同作业。在作业时，在各机械臂的梢端安装与作业相对应的末端执行器。作为两个机械臂的协同作业的一例，例如有藉由两个末端执行器在两点保持板状工件并将其抬起，以移动该板状工件的搬送作业。在该搬送作业中，例如藉由使两个末端执行器相对于板状工件的作用点的高度位置一致，以使板状工件在维持水平姿势的状态下被搬送。

专利文献1所记载的以往的双臂机器人中，由于两个机械臂的基部配置于同一轴轴线上，因此无法使两个机械臂的第一连接部彼此的高度一致。而且，一方的机械臂和另一方的机械臂的梢端彼此之间也会产生高低差。因此，为使两个末端执行器的高度位置的下降限度相等，一方的末端执行器的缸和另一方的末端执行器的缸之间设有长短的差异。

当如上所述，两个机械臂的梢端彼此的高度位置不同时，两个末端执行器的结构不同。因此，在维护、更换时，存在两个末端执行器的调节繁杂的问题。又，当将两个末端执行器根据使用者的要求进行客制化（customize）时，不得不设计不同结构的末端执行器，存在零件的种类增加、难以削减成本的问题。

本发明有鉴于上述情况而形成，其目的在于，至少减轻现有技术所具有的一个以上的问题。

解决问题的手段：

本发明的一形态的双臂机器人，具备第一臂及第二臂，该第一臂及第二臂分别具有能绕第一轴线转动的第一连接部、以及能转动地与所述第一连接部连结且规定有末端执行器安装部的第二连接部；

所述第一臂的所述第一连接部和所述第二臂的所述第一连接部在所述第一轴线的延伸方向上分离地配设；

所述第一臂的所述第二连接部及所述第二臂的所述第二连接部位于所述第一臂的所述第一连接部和所述第二臂的所述第一连接部之间的在所述第一轴线的延伸方向上的间隙，且以使所述末端执行器安装部彼此在所述第一轴线的延伸方向上的位置实质上相同的形式配设。

发明效果：

根据本发明的双臂机器人，第一臂及第二臂的末端执行器安装部彼此的高度相等。因此，可在第一臂及第二臂的各末端执行器安装部安装相同结构的末端执行器。

附图说明

图1为示出本发明一实施形态的双臂机器人的整体概略结构的主视图；

图2为示出图1所示的双臂机器人的概略结构的俯视图；

图3为示出双臂机器人的动力传递的概略机构的图2的III-III剖面图。

具体实施方式

接着，参照附图对本发明的实施形态进行说明。本发明的一实施形态的双臂机器人设置于电气、电子零件等的装配线，用于对沿线传过来的工件进行传送、零件的组装或配置更换、姿势变换等的作业中的至少一者。这样的双臂机器人中，为提高通用性，根据作业更换安装于机械臂的末端执行器。

图1为示出本发明一实施形态的双臂机器人的整体结构的主视图，图2为图1所示的双臂机器人的俯视图。如图1及图2所示，本发明一实施形态的双臂机器人1具备转向架7、由转向架7支持的两个机械臂3、4、以及控制两个机械臂3、4的动作的控制器6。末端执行器5可拆装地安装于各机械臂3、4的梢端。这些末端执行器5的动作也由控制器6控制。以下详细说明双臂机器人1的各构成要素。

首先，对转向架7进行说明。转向架7具备长方体形状的筐体71、设于筐体71的下表面的多个车轮72、以及设于筐体71背面的把手73。筐体71为中空状，筐体71内部配设有控制器6、未图示的空气压供给装置等。

接着，对两个机械臂3、4进行说明。两个机械臂3、4各自具备绕第一轴线L1转动的第一连接部21、以及与第一连接部21的梢端连结的第二连接部22。两个机械臂3、4的第一连接部21的第一轴线L1一致，一方的机械臂3的第一连接部21和另一方的机械臂4的第一连接部21以上下设有高低差的形式配置。以下，两个机械臂3、4中，将第一连接部21位于下方的一方视为第一臂3，将另一方视为第二臂4。

首先，对第一臂3进行详细说明。第一臂3具备相对于转向架7能绕第一轴线L1转动地连结的第一连接部21、以及能绕第一连接部21的梢端所规定的第二轴线L2相对于第一连接部21转动地连结的第二连接部22。第一轴线L1与第二轴线L2平行，本实施形态的第一轴线L1及第二轴线L2垂直地延伸。

图3为示出双臂机器人的动力传递的概略结构的图2的III-III剖面图。如图3所示，第一连接部21具备连接构件30、由第一轴线L1通过轴心的第一轴31、将连接构件30相对于第一轴31能转动地连结的轴承32、以及使连接构件30绕第一轴线L1与第一轴31相对转动的第一驱动装置33。理想的是，连接构件30可绕第一轴线L1旋转360度。

连接构件30为水平方向上较长的中空状箱体。在连接构件30的基端，从其下表面将第一轴31的上部插入，连接构件30介由轴承32能转动地支持于第一轴31。在连接构件30的内部，齿轮313外嵌固定于第一轴31的上部。

第一轴31整体上为中空轴状，中空部插入有衬套（bush）315。衬套315的内周侧作为配线、配管空间利用。本实施形态的衬套315的内径虽为固定，但衬套315也可以是上部的内径向上逐渐扩大的、所谓的上部具有呈喇叭状扩大的内径的中空轴状体。由此，可减轻配线、配管与衬套315的摩擦，防止配线、配管的损伤。

第一驱动装置33设于连接构件30内部。第一驱动装置33大体具备作为驱动源的伺服马达81、以及介由与第一轴31的齿轮313啮合的输出齿轮82将伺服马达81的马达输出往第一轴31的齿轮313传递的动力传递机构83。输出齿轮82固定在能转动地支持于连接构件30的输出轴84上，或与输出轴84一体地形成。动力传递机构83由多个齿轮构成，还兼具降低马达输出的旋转速度并输出至输出齿轮82的减速机的功能。此外，第一驱动装置33的动作由控制器6控制，连接第一驱动装置33和控制器6的缆线类通过连接构件30的内部及第一轴31的衬套315的内部。

第一连接部21还具备由第二轴线L2通过轴心的第二轴41、将第二轴41可转动地与连接构件30连结的轴承42、以及使第二轴41相对于连接构件30绕第二轴线L2转动的第二驱动装置43。

第二轴41的下部插入于连接构件30梢端的上表面，第二轴41介由轴承42可转动地支持于连接构件30。理想的是，第二轴41可相对于连接构件30绕第二轴线L2旋转360度。

第二轴41一体地形成或可分割地构成。本实施形态中，露出在连接构件30的外侧的部分411和内插于连接构件30的部分412在第二轴41的轴心的延伸方向上直列地结合而成。在第二轴41的内插于连接构件30的部分412，外嵌固定有齿轮413。第二轴41整体上为中空轴状，中空部插入有衬套415。衬套415的内周侧作为配线、配管空间利用。

在第二轴41的露出于连接构件30外侧的部分411，固定有第二连接部22的基端。该第二连接部22与第二轴41一体地行动，藉由第二驱动装置43绕第二轴线L2旋转驱动。第二连接部22为水平方向上较长的板状构件，并且第二连接部22梢端的上表面规定有末端执行器安装部222，该末端执行器安装部222用于可拆装地安装末端执行器5。本实施形态的末端执行器安装部222设有用于固定后述托架51的未图示的固定孔。

第二驱动装置43设于连接构件30的内部。第二驱动装置43与第一驱动装置33有大致相同的结构，对第一驱动装置33和第二驱动装置43中具有共通的机能的构件标记同一参照符号。第二驱动装置43大体具备作为驱动源的伺服马达81、以及介由与第二轴41的齿轮413啮合的输出齿轮82将伺服马达81的马达输出传递至第二轴41的齿轮413的动力传递机构83。

第一连接部21的内部和转向架7的内部，藉由设于转向架7上表面的开口以及竖立设置于该开口上的第一轴31的衬套315连通。又，第一连接部21的内部和外部藉由第二轴41的衬套415连通。如此，转向架7与第一连接部21的内部空间连通，该内部空间用于配线、配管。第二连接部22设有捆束从转向架7通过第一连接部21内部且从第一连接部21的梢端拉出至外部的配线或配管的配线台25。

上述构成的第一臂3中，在第一驱动装置33的输出齿轮82利用从伺服马达81传递的动力旋转时，输出齿轮82在齿轮313周围旋转。由此，支持输出齿轮82的连接构件30以第一轴线L1为中心相对于第一轴31转动。又，上述构成的第一臂3中，在第二驱动装置43的输出齿轮82利用从伺服马达81传递的动力旋转时，与输出齿轮82啮合的齿轮413旋转。由此，与齿轮413一体地行动的第二轴41及固定于第二轴41的第二连接部22以第二轴线L2为中心相对于连接构件30转动。

接着，对第二臂4进行详细说明。第二臂4具备能绕第一轴线L1转动的第一连接部21、以及成能绕第一连接部21的梢端所规定的第二轴线L2’相对于第一连接部21转动地连结的第二连接部22。第一轴线L1与第二轴线L2’平行。

第二臂4与第一臂3的不同点在于，相对于第一臂3中第一连接部21的第二轴41从连接构件30向上方突出，第二臂4中第一连接部21的第二轴41从连接构件30向下方突出。除了此不同点，第二臂4与第一臂3实质上结构相同。因此，关于第二臂4的结构，标记与关于第一臂3已说明的构成要素共通的参照符号，并省略进一步的详细说明。

上述结构的第二臂4的第一连接部21的第一轴31以与第一臂3的第一轴线L1一致形式配设，且固定于第一臂3的第一连接部21的基端的上表面。第二臂4的第一连接部21的第一轴31的下部311兼具作为支持第二臂4的连接构件30的支持构件的功能、以及用于使第一臂3的第一连接部21和第二臂4的第一连接部21在第一轴线L1的延伸方向上分离的间隔件（spacer）的功能。

接着，对末端执行器5进行说明。根据双臂机器人1所进行的作业，使用具有适当结构的末端执行器5。因此，此处对末端执行器5的一例进行简单说明。本实施形态的末端执行器5大致由手腕部5A和设于手腕部5A梢端的工具部5B构成。手腕部5A具有使工具部5B沿垂直轴在上下方向上移动的升降功能、以及使工具部5B绕垂直轴转动的转动功能。

手腕部5A例如由利用固定具等可拆装地安装于第二连接部22的末端执行器安装部222的托架51、固定于托架51的线性导件（linear guide）52、固定于线性导件52的滑件521的支架55、支持于支架55的伺服马达53、以及与伺服马达53的输出轴连结的减速机54构成。而且，与作业相应的工具部5B安装于减速机54的输出轴上。

如以上说明，本实施形态的双臂机器人1具备两个机械臂，即第一臂3及第二臂4。而且，第一臂3及第二臂4各自具有能绕第一轴线L1转动的第一连接部21、以及能转动地与第一连接部21连结并规定有末端执行器安装部222的第二连接部22。由于该第一臂3及第二臂4的第一连接部21的第一轴线L1处于同一轴线上，相较于第一连接部21的第一轴线L1彼此在不同轴线上的情况，可缩小双臂机器人1的设置空间。

而且，本实施形态的双臂机器人1中，第一臂3的第一连接部21和第二臂4的第一连接部21，藉由发挥间隔件功能的第二臂4的第一轴31的下部311，在第一轴线L1的延伸方向上分离地配设。而且，第一臂3的第二连接部22支持于从与第一轴线L1正交的方向观看时，从第一臂3的第一连接部21朝向第二臂4的第一连接部21的方向突出的第二轴41(第一突出构件)。同样地，第二臂4的第二连接部22支持于从与第一轴线L1正交的方向观看时，从第二臂4的第一连接部21朝向第一臂3的第一连接部21的方向突出的第二轴41(第二突出构件)。如此，第一臂3的第二连接部22及第二臂4的第二连接部22，位于第一臂3的第一连接部21和第二臂4的第一连接部21之间的在第一轴线L1的延伸方向上的间隙，且以使末端执行器安装部222彼此在第一轴线L1的延伸方向上的位置实质上相同的形式配设。也就是说，从高度基准(例如转向架7的筐体71的上表面)至第一臂3的末端执行器安装部222为止的第一轴线L1延伸方向上的距离，与从高度基准至第二臂3的末端执行器安装部222为止的第一轴线L1延伸方向上的距离实质上相等。

本实施形态中，在第一臂3和第二臂4双方中，在第二连接部22的上表面规定末端执行器安装部222，因此第一臂3的第二连接部22和第二臂4的第二连接部22以在第一轴线L1延伸方向上的位置实质上相同的形式配设。换而言之，从高度基准至第一臂3的第二连接部22的上表面为止的第一轴线L1延伸方向上的距离，与从高度基准至第二臂4的第二连接部22的上表面为止的第一轴线L1延伸方向上的距离实质上相等。

本实施形态的双臂机器人1中，各机械臂3、4的各构成要素使用实质上形状相同的构件。又，以使从高度基准至各机械臂3、4的末端执行器安装部222的高度位置实质上相等的形式，决定连接构件30的形状、第一轴31的作为间隔件发挥功能的下部311在第一轴线L1方向上的长度、第二轴41在第一轴线L1方向上的突出量等。然而，各机械臂3、4的各构成要素存在制造上的形状、尺寸误差。因此，利用设于第二轴41和第二连接部22之间、第一臂3的连接构件30和第二臂4的第一轴31之间等至少一处的垫板等高度调节构件，将各机械臂3、4的末端执行器安装部222彼此在第一轴线L1的延伸方向上的位置调节成实质上相等。

如上所述，各机械臂3、4的末端执行器安装部222彼此在第一轴线L1延伸方向上的位置实质上相同，因此可以使安装于各机械臂3、4的末端执行器5为实质上相同的结构。即，虽然各机械臂3、4的第一连接部21彼此在第一轴线L1延伸方向上的位置设有差异，但该差异可以不由两个末端执行器5吸收。此外，「实质上相同的结构」是指末端执行器5的构成要素的形状及功能为共通，除了相同结构，还包含左右对称结构、左右反转结构等的末端执行器5。如果两个末端执行器5为实质上相同的构造，则可抑制零件的种类的增加，使零件更换或调节等的维护变得容易，又，可谋求削减成本。这点例如在根据使用者的要求将末端执行器5进行客制化时也有利。

又，如果两个末端执行器5为实质上相同的结构，则两个机械臂3、4的自重及末端执行器5的重量所造成的挠曲量大致相等。因此，在维护或更换时，使两个末端执行器5的高度位置一致的调节变得容易。而且，用两个机械臂3、4进行协同作业时，为使两个末端执行器5所到达的高度位置一致而进行的机械臂3、4及末端执行器5的控制也能单纯化。

又，本实施形态的双臂机器人1中，在各机械臂3、4的第一连接部21，设有第一轴31(支持构件)、能绕第一轴线L1转动地支持于第一轴31的连接构件30、以及设于连接构件30且使该连接构件30相对于第一轴31绕第一轴线L1转动的第一驱动装置33。而且，在各机械臂3、4的第一连接部21，设有能绕与第一轴线L1平行的第二轴线L2转动地支持于连接构件30的第二轴41(轴构件)、以及设于连接构件30且使第二轴41相对于连接构件30绕第二轴线L2转动的第二驱动装置43。

如此，各机械臂3、4的第一连接部21上汇集有用于使第一连接部21绕第一轴线L1转动的机构，以及用于使第二连接部22绕第二轴线L2转动的机构。因此，可使各机械臂3、4的第二连接部22例如由平板状的单纯化的连接构件形成，进而使各机械臂3、4的末端执行器安装部222的位置调节变得容易。

而且，本实施形态的双臂机器人1中，第一臂3的第一连接部21的连接构件30上固定有第二臂4的第一连接部21的第一轴31，藉由该第二臂4的第一轴31，第一臂3的第一连接部21和第二臂4的第一连接部21在第一轴线L1的延伸方向上分离。

如上所述，由于第二臂4的第一连接部21相对于第一臂3的第一连接部21在第一轴线L1延伸方向上的相对定位由第二臂4的第一轴31的下部311进行，因此可在该第一轴31或第一轴31和连接构件30的连结部处调节第一连接部21彼此的分离距离。由此，各机械臂3、4的末端执行器安装部222的位置调节变得容易。

根据以上的本发明的较佳实施形态的说明，本领域技术人员可清楚得知本发明的多种改良或其它实施形态。因此，上述说明应仅作为例示解释，以对本领域技术人员教示实行本发明的最佳形态为目的而提供。在不脱离本发明精神的情况下，可实质变更其结构和/或功能的具体内容。

符号说明：

1：双臂机器人

3：机械臂(第一臂)

4：机械臂(第二臂)

5：末端执行器

6：控制器

7：转向架

21：第一连接部

22：第二连接部

25：配线台

30：连接构件

31：第一轴(支持构件)

32：轴承

33：第一驱动装置

41：第二轴(轴构件)

42：轴承

43：第二驱动装置

51：托架

52：线性导件

53：伺服马达

54：减速机

55：支架

71：筐体

72：车轮

73：把手

81：伺服马达

82：输出齿轮

83：动力传递机构

84：输出轴

222：末端执行器安装部

313：齿轮

315：衬套

413：齿轮

415：衬套

L1：第一轴线

L2、L2’：第二轴线。

Claims (6)

1.一种双臂机器人，具备：

第一臂及第二臂，该第一臂及第二臂分别具有能绕第一轴线转动的第一连接部、以及能转动地与所述第一连接部连结且规定有末端执行器安装部的第二连接部；

所述第一臂的所述第一连接部和所述第二臂的所述第一连接部在所述第一轴线的延伸方向上分离地配设；

所述第一臂的所述第二连接部及所述第二臂的所述第二连接部位于所述第一臂的所述第一连接部和所述第二臂的所述第一连接部之间的在所述第一轴线的延伸方向上的间隙，且以使所述末端执行器安装部彼此在所述第一轴线的延伸方向上的位置实上质相同的形式配设。

2.根据权利要求1所述的双臂机器人，其特征在于，

所述第一臂的所述第二连接部支持于第一突出构件，该第一突出构件在从与所述第一轴线正交的方向观看时，从所述第一臂的所述第一连接部朝向所述第二臂的所述第一连接部的方向突出；

所述第二臂的所述第二连接部支持于第二突出构件，该第二突出构件在从与所述第一轴线正交的方向观看时，从所述第二臂的所述第一连接部朝向所述第一臂的所述第一连接部的方向突出。

3.根据权利要求1所述的双臂机器人，其特征在于，

所述第一臂的所述第二连接部和所述第二臂的所述第二连接部以在所述第一轴线的延伸方向上的位置实质上相同的形式配设。

4.根据权利要求1至3项中任一项所述的双臂机器人，其特征在于，

所述第一连接部具有支持构件、能绕所述第一轴线转动地支持于所述支持构件的连接构件、以及设于所述连接构件且使所述连接构件相对于所述支持构件绕所述第一轴线转动的第一驱动装置。

5.根据权利要求4所述的双臂机器人，其特征在于，

所述第一连接部还具有能绕与所述第一轴线平行的第二轴线转动地支持于所述连接构件的轴构件、以及设于所述连接构件且使所述轴构件相对于所述连接构件绕所述第二轴线转动的第二驱动装置；

所述第二连接部固定于所述轴构件。

6.根据权利要求4所述的双臂机器人，其特征在于，

所述第一臂的所述第一连接部的所述连接构件上固定有所述第二臂的所述第一连接部的所述支持构件，藉由该支持构件使所述第一臂的所述第一连接部和所述第二臂的所述第一连接部在所述第一轴线的延伸方向上分离。