專利名稱：機器人的制作方法
技術領域：
本文所論述的實施方式涉及機器人。
背景技術：
已知存在一種傳統(tǒng)機器人，其中末端執(zhí)行器附接到前緣臂，諸如聯(lián)接到機器人臂的腕單元，并且通過利用設置在機器人臂內(nèi)的馬達擺動前緣臂并旋轉末端執(zhí)行器，以自動執(zhí)行預定操作。在該機器人中，附接到馬達的驅動皮帶輪以及附接到前緣臂的擺動軸和末端執(zhí)行器的旋轉軸的從動皮帶輪由環(huán)形帶以聯(lián)動方式聯(lián)接。如例如日本特開2010-094749號專利公報中所公開的已知這種機器人。結果，馬達的驅動力被傳遞到前緣臂的擺動軸或末端執(zhí)·行器的旋轉軸。然而，存在以下問題，傳統(tǒng)的機器人需要大量部件以擺動前緣臂并旋轉末端執(zhí)行器并且因此需要高生產(chǎn)成本。鑒于上述問題獲得了實施方式的一方面，并且這些實施方式的一個目的在于提供一種能降低生產(chǎn)成本的機器人。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)實施方式的一方面的機器人包括馬達和準雙曲面齒輪。所述馬達設置在機器人臂中。所述準雙曲面齒輪將所述馬達的驅動力傳遞到與所述機器人臂聯(lián)接的前緣臂，從而擺動所述前緣臂或旋轉末端執(zhí)行器。根據(jù)實施方式的一方面，通過減少擺動前緣臂或旋轉末端執(zhí)行器所需的部件的數(shù)量能降低生產(chǎn)成本。


因為當結合附圖考慮時通過參照下列詳述將變得更好理解本發(fā)明，因此將容易獲得對本發(fā)明的更完全的評價及其伴隨的許多優(yōu)點，附圖中圖I是根據(jù)第一實施方式的機器人的示意斜視圖；圖2A和圖2B是示出根據(jù)第一實施方式的前緣臂和機器人臂的內(nèi)部的示意說明圖；圖3是示出定位在比根據(jù)第二實施方式的機器人的第三臂更前側處的部件的構造的剖面示意圖；圖4是根據(jù)第三實施方式的機器人的示意斜視圖；圖5A至5C是示出根據(jù)第三實施方式的前緣臂和機器人臂的內(nèi)部的示意性說明圖；圖6是示出定位在比根據(jù)第四實施方式的機器人的第三臂更前側處的部件的構造的剖面示意圖；以及
圖7是示出根據(jù)第四實施方式的另選示例的機器人的圖。
具體實施例方式在下文中，將通過參照附圖以弧焊機器人為例來詳細地說明根據(jù)本公開內(nèi)容的實施方式的機器人。另外，下面所公開的實施方式并不旨在限制本發(fā)明。第一實施方式圖I是根據(jù)第一實施方式的機器人I的示意斜視圖。如圖I所示，機器人I包括基礎部10，該基礎部附接在固定到地板等的基座上；多軸機器人臂，該多軸機器人臂從基礎部10延伸；以及末端執(zhí)行器，該末端執(zhí)行器附接到機器人臂的前端。這里，末端執(zhí)行器是用于弧焊的焊炬16。
機器人臂由五個臂構成，這五個臂是第一臂11、第二臂12、第三臂13、第四臂14以及第五臂15，這五個臂從底側(基礎部10)朝向前側(焊炬16)順序聯(lián)接。致動器設置在每個臂內(nèi)。如由圖I的雙向箭頭所示，借助相應的致動器，以臂之間的聯(lián)接部作為關節(jié)而以可旋轉的方式驅動或以可擺動的方式驅動每個臂。更具體而言，當機器人I的安裝表面是水平面時，通過將平行于水平面的法線(沿豎直方向延伸的假想線)的軸線S用作旋轉軸線而以可旋轉的方式驅動第一臂11。通過將延伸方向與軸線S的延伸方向相差90度的軸線L用作擺動軸線而以可擺動的方式驅動第二臂 12。通過將延伸方向平行于軸線L的延伸方向的軸線U用作擺動軸線而以可擺動的方式驅動第三臂13。通過將延伸方向與軸線U的延伸方向相差90度的軸線R用作旋轉軸線而以可旋轉的方式驅動第四臂14。通過將延伸方向與軸線R的延伸方向相差90度的軸線B用作擺動軸線而以可擺動的方式驅動第五臂15。作為末端執(zhí)行器的弧焊焊炬16聯(lián)接到第五臂15的前端。通過其延伸方向與軸線B的延伸方向相差90度的軸線T用作旋轉軸線而以可旋轉的方式驅動焊炬16。如上所述，機器人I是以五個軸線作為自由度的單臂多軸機器人。然而，根據(jù)實施方式的機器人I的關節(jié)自由度不限于五個軸線。在機器人I中，將用作弧焊焊料的焊絲通過絲管W從機器人I外面供給到焊炬16。此外，在機器人I中，將保護氣(諸如氬氣和碳酸氣)通過氣管G從機器人I外面供給到焊炬16。這里，將絲管W經(jīng)由第二臂12的側面引入第三臂13中。另一方面，將氣管G經(jīng)由第二臂12的內(nèi)部引入第三臂13中。氣管G的前端被聯(lián)接到第三臂13內(nèi)的絲管W。因此，焊絲和保護氣通過絲管W被供給到焊炬16。氣管G所聯(lián)接的絲管W的作用在下面參照圖2A來說明。根據(jù)機器人控制器(未示出)的控制，機器人I致動第一臂11至第五臂15以及焊炬16，使得該焊炬16接近焊接目標，并且在從焊炬16噴出保護氣的同時產(chǎn)生電弧，以便執(zhí)行弧焊。接著，參照圖2A和圖2B說明第四臂14和第五臂15的構造。這里，第五臂15是聯(lián)接到機器人臂的最前側的臂。為此，為了方便起見，第五臂15被稱為前緣臂15并且第四臂14被稱為機器人臂14以區(qū)分其與前緣臂15。
圖2A和圖2B是示出根據(jù)第一實施方式的前緣臂15和機器人臂14的內(nèi)部的示意說明圖。更具體而言，圖2A示出了在擺動前緣臂15使得軸線R、軸線B以及軸線T處于同一平面之后，通過用包括軸線R、軸線B以及軸線T的平面切割前緣臂15、機器人臂14以及焊炬16獲得的示意性截面。而且，圖2B示出從圖2A的X-X’線觀察到的示意性截面。如圖2A和圖2B所示，機器人臂14包括殼體22，該殼體具有從機器人臂14的底端朝向前端延伸的一對第一殼體部20和第二殼體部21。第一殼體部20中放置有旋轉用馬達24和用于旋轉焊炬16的準雙曲面齒輪23，該馬達驅動準雙曲面齒輪23。這里，旋轉用馬達24定位成使得旋轉軸241的旋轉軸線變成第一殼體部20的延伸方向(平行于軸線R的方向)。準雙曲面齒輪23包括小齒輪231，該小齒輪231裝配到旋轉用馬達24的旋轉軸241中；和傘齒輪232，該傘齒輪232與小齒輪231嚙合。這里，準雙曲面齒輪23的傘齒輪232沿這樣的方向(平行于軸線B的方向)定位，S卩，其中由傘齒輪232的旋轉軸線和小齒輪 231的旋轉軸線形成的角度是90度。在準雙曲面齒輪23中，傘齒輪232以慢于小齒輪231的旋轉速度旋轉。換言之，準雙曲面齒輪23用作使旋轉用馬達24的輸出減速的減速機構。另一方面，第二殼體部21中放置有擺動用馬達26和用于擺動前緣臂15的準雙曲面齒輪25，該馬達26驅動準雙曲面齒輪25。這里，擺動用馬達26定位成使得旋轉軸261的旋轉軸線變成第二殼體部21的延伸方向(平行于軸線R的方向)。準雙曲面齒輪25包括小齒輪251，該小齒輪251裝配到擺動用馬達26的旋轉軸261中；和傘齒輪252，該傘齒輪252與小齒輪251嚙合。這里，準雙曲面齒輪25的傘齒輪252沿這樣的方向(與軸線B相同的方向)定位，S卩，其中由傘齒輪252的旋轉軸線和小齒輪251的旋轉軸線形成的角度是90度。在準雙曲面齒輪25中，傘齒輪252以慢于小齒輪251的旋轉速度旋轉。換言之，傘齒輪25用作擺動用馬達26的輸出減速的減速機構。前緣臂15包括管狀殼體31。該管狀殼體31中放置有傘齒輪32和傘齒輪33。傘齒輪32隨同由旋轉用馬達24驅動的準雙曲面齒輪23的傘齒輪232 —起旋轉。傘齒輪33與傘齒輪32嚙合。這里，由準雙曲面齒輪23驅動的傘齒輪32定位成使得其旋轉軸線平行于軸線B。而且，由傘齒輪32驅動的傘齒輪33定位成使得其旋轉軸線是平行于軸線T的方向。焊炬16被聯(lián)接到傘齒輪33的旋轉軸的前端。在前緣臂15的管狀殼體31中，面向第二殼體部21的內(nèi)表面的外表面固定到由擺動用馬達26驅動的準雙曲面齒輪25的傘齒輪252的旋轉軸。如上所述，前緣臂15設置在機器人臂14的第一殼體部20和第二殼體部21之間。通過采用該構造，機器人I將旋轉用馬達24的驅動力依次傳遞到旋轉軸241、準雙曲面齒輪23 (小齒輪231和傘齒輪232)，傘齒輪32、傘齒輪33以及焊炬16。結果，機器人I通過將軸線T用作旋轉軸線而旋轉焊炬16。而且，機器人I將擺動用馬達26的驅動力依次地傳遞到旋轉軸261、準雙曲面齒輪25 (小齒輪251和傘齒輪252)、以及前緣臂15的管狀殼體31。結果，機器人I通過將軸線B用作擺動軸線而擺動前緣臂15。
如上所述，機器人I將旋轉用馬達24的驅動力通過準雙曲面齒輪23、傘齒輪32和傘齒輪33傳遞到焊炬16并且將擺動用馬達26的驅動力通過準雙曲面齒輪25傳遞到前緣臂15。結果，機器人I能不使用環(huán)形帶而將旋轉用馬達24和擺動用馬達26的驅動力傳遞到焊炬16和前緣臂15。因此，根據(jù)機器人1，能減少用于旋轉焊炬16和用于擺動前緣臂15所需的部件數(shù)量，因此能降低機器人I的生產(chǎn)成本。而且，根據(jù)機器人1，因為執(zhí)行焊炬16的旋轉和前緣臂15的擺動的機構的剛度與使用環(huán)形帶的情況相比較高，因此可提高抗振耐久性。而且，齒輪(諸如準雙曲面齒輪23和準雙曲面齒輪25)與環(huán)形帶相比是耐用部件。為此，與使用環(huán)形帶的另一機器人相比，機器人I能降低維修成本。
如上所述，根據(jù)機器人1，因為前緣臂15設置在機器人臂14的第一殼體部20和第二殼體部21之間，因此前緣臂15能由兩側穩(wěn)定地支承。在機器人臂14中，旋轉用馬達24和準雙曲面齒輪23設置在第一殼體部20中，并且擺動用馬達26和準雙曲面齒輪25設置在第二殼體部21中。因此，根據(jù)機器人臂14，能同等地實現(xiàn)軸線R的兩側(下文中，“左側和右側”)的重量平衡。結果，可以提高由機器人控制器在機器人臂14上執(zhí)行的以軸線R作為旋轉軸線的旋轉控制的簡易性和精確度。第一殼體部20和第二殼體部21形成為如圖2A所示的對稱形狀。結果，機器人臂14能采用共用馬達代替旋轉用馬達24和擺動用馬達26，并且能采用共用齒輪代替準雙曲面齒輪23和準雙曲面齒輪25。當采用該構造時，能同等地獲得機器人臂14的左側和右側的重量平衡。結果更加提高由機器人控制器在機器人臂14上執(zhí)行的以軸線R作為旋轉軸線的旋轉控制的簡易性和精確度。根據(jù)機器人臂14，因為通過針對旋轉用馬達24和擺動用馬達26采用共用馬達并針對準雙曲面齒輪23和準雙曲面齒輪25采用共用齒輪，所以減少了部件類型的數(shù)量，因此能降低機器人I的生產(chǎn)成本。在機器人I中，作為焊絲和保護氣的通路的絲管W經(jīng)由第一殼體部20和第二殼體部21夾設的空間以及前緣臂15的內(nèi)部而被聯(lián)接到焊炬16，如圖2A所示。結果，在機器人I中，作為弧焊焊料的焊絲經(jīng)由由第一殼體部20和第二殼體部21夾設的空間以及前緣臂15的內(nèi)部而被供給到焊炬16。通過采用該構造，當致動機器人I時，能防止絲管W與機器人臂14外的其它構件干涉。因此，根據(jù)機器人1，能防止由絲管W的破壞引起的焊絲的斷開和保護氣的泄漏。通過采用該構造，根據(jù)機器人1，與絲管W經(jīng)由第一殼體部20或第二殼體部21的內(nèi)部被聯(lián)接到焊炬16的情況相比，能縮短絲管W，因此能降低生產(chǎn)成本。準雙曲面齒輪23和準雙曲面齒輪25用作降低旋轉用馬達24和擺動用馬達26的旋轉速度的減速機構。結果，因為機器人I不會需要比準雙曲面齒輪23和準雙曲面齒輪25更昂貴的現(xiàn)成減速器，因此能降低生產(chǎn)成本。而且，僅通過改變小齒輪231和小齒輪251的尺寸和組合以及傘齒輪232和傘齒輪252的尺寸和組合，準雙曲面齒輪23和準雙曲面齒輪25就能比較容易地改變減速機構的布局。換言之，與設置現(xiàn)成的減速器時相比，就機器人臂14的內(nèi)部布局的變化而言，機器人I具有更高的自由度。因此，通過改變準雙曲面齒輪23和準雙曲面齒輪25的尺寸和構造，機器人I能容易地優(yōu)化機器人臂14的內(nèi)部布局。如上所述，根據(jù)第一實施方式的機器人I將設置在機器人臂14內(nèi)的旋轉用馬達24的驅動力經(jīng)由準雙曲面齒輪23傳遞到焊炬16以旋轉該焊炬16。而且，機器人I將設置在機器人臂14內(nèi)的擺動用馬達26的驅動力經(jīng)由準雙曲面齒輪25傳遞到前緣臂15以擺動該前緣臂15。換言之，機器人I不會需要設置用于擺動前緣臂15并且旋轉焊炬16的環(huán)形帶。因此，根據(jù)按照第一實施方式的機器人1，由于擺動前緣臂15并旋轉焊炬16所需的部件數(shù)量減少，因而能降低生產(chǎn)成本。·
第二實施方式接著，將參照圖3說明根據(jù)第二實施方式的機器人la。在根據(jù)第二實施方式的機器人Ia中，定位在比第三臂13更前側處的部件的構造不同于根據(jù)第一實施方式的機器人
I。換言之，根據(jù)第二實施方式的機器人Ia的基礎部10、第一臂11、第二臂12以及第三臂13的構造類似于根據(jù)第一實施方式的機器人I的構造。為此，定位在比機器人Ia的第三臂13更前側處的部件的構造將在下面進行說明。圖3是示出定位在比根據(jù)第二實施方式的機器人Ia的第三臂13更前側處的部件的構造的剖面示意圖。這里，圖3示出了在擺動前緣臂15a，使得軸線R、軸線B以及軸線T位于同一平面之后，通過用包括軸線R、軸線B以及軸線T的平面切割機器人Ia而獲得的示意性截面。為了簡化說明，圖3中未示出絲管W。然而，機器人Ia的絲管W通過與根據(jù)第一實施方式的機器人I的相同的路線被聯(lián)接到焊炬16。如圖3所示，機器人Ia包括可拆卸的齒輪單元40和41，機器人臂14a通過齒輪單元40和41被聯(lián)接到前緣臂15a。這里，齒輪單元40包括旋轉焊炬16的準雙曲面齒輪23a。而且，齒輪單元41包括擺動前緣臂15a的準雙曲面齒輪25a。更具體而言，機器人Ia的機器人臂14a包括殼體22a，該殼體具有從機器人臂14a的底端朝向前端延伸的一對第一殼體部20a和第二殼體部21a。第一殼體部20a中放置有用于旋轉焊炬16的旋轉用馬達24a。這里，旋轉用馬達24a定位成使得旋轉軸241a的旋轉軸線變成第一殼體部20a的延伸方向(平行于軸線R的方向)。旋轉用馬達24a在旋轉軸241a從第一殼體部20a的前端以可旋轉的方式伸出的狀態(tài)下被放置在第一殼體部20a中。由旋轉用馬達24a驅動的準雙曲面齒輪23a被放置在齒輪箱401中，該齒輪箱能附接到機器人臂14a的第一殼體部20a的前端并能從該前端拆卸。準雙曲面齒輪23a包括由軸承403支承的小齒輪231a和與該小齒輪231a嚙合的傘齒輪232a。小齒輪231a和傘齒輪232a定位成使得由各旋轉軸線形成的角度是90度。而且，其中放置有準雙曲面齒輪23a的齒輪箱401包括供旋轉用馬達24a的裝配到小齒輪231a的旋轉軸241a插入的孔以及供傘齒輪232a的旋轉軸穿過而伸出到外面的孔。這里，前緣臂15a包括管狀殼體31a，該管狀殼體中放置有傘齒輪32a以及與該傘齒輪32a嚙合的傘齒輪33a。準雙曲面齒輪23a由旋轉用馬達24a驅動，在管狀殼體31a中放置的傘齒輪32a由準雙曲面齒輪23a驅動，以驅動傘齒輪33a。傘齒輪32a和傘齒輪33a定位成使得各旋轉軸線形成的角度是90度。而且，焊炬16被聯(lián)接到傘齒輪33a的旋轉軸的前端。當將其中放置有準雙曲面齒輪23a的齒輪單元40附接到機器人Ia時，將旋轉用馬達24a的旋轉軸241a插入齒輪箱401的預定孔并且裝配到小齒輪231a。接著，利用螺栓402將齒輪箱401緊固到第一殼體部20a的前端以將齒輪單元40聯(lián)接到機器人臂14a。接著，通過將準雙曲面齒輪23a的傘齒輪232a的旋轉軸裝配到前緣臂15a的傘齒輪32a的旋轉軸，將該前緣臂15a以可擺動的方式聯(lián)接到齒輪單元40。因為如上所述將齒輪單元40附接到機器人la，因此旋轉用馬達24a的驅動力經(jīng)由齒輪單元40被傳遞到前緣臂15a，因此能使焊炬16以軸線T作為旋轉軸線旋轉。另一方面，第二殼體部21a中放置有用于擺動前緣臂15a的擺動用馬達26a。這里， 擺動用馬達26a定位成使得旋轉軸261a的旋轉軸線變成第二殼體部21a的延伸方向(平行于軸線R的方向)。擺動用馬達26a在旋轉軸261a以可旋轉的方式從第二殼體部21a的前端伸出的狀態(tài)下被放置在第二殼體部21a中。由用于擺動前緣臂15a的擺動用馬達26a驅動的準雙曲面齒輪25a被放置在齒輪箱411中，該齒輪箱411能附接到機器人臂14a的第二殼體部21a的前端并能從該前端拆卸。準雙曲面齒輪25a包括由軸承404支承的小齒輪251a以及與該小齒輪251a嚙合的傘齒輪252a。小齒輪251a和傘齒輪252a定位成使得由各旋轉軸線形成的角度是90度。而且，齒輪箱411包括供擺動用馬達26a的裝配到小齒輪251a的旋轉軸261a插入的孔以及供傘齒輪252a的旋轉軸穿過以伸出到外面的孔。當將齒輪單元41附接到機器人Ia時，將擺動用馬達26a的旋轉軸261a插入齒輪箱411的預定孔中并且裝配到小齒輪251a。接著，利用螺栓412將齒輪箱411緊固到第二殼體部21a的前端以將齒輪單元41聯(lián)接到機器人臂14a。接著，通過利用螺栓413將準雙曲面齒輪25a的傘齒輪252a的旋轉軸固定在前緣臂15a的管狀殼體31a的側面上，將前緣臂15a以可擺動的方式聯(lián)接到齒輪單元41。因為齒輪單元41如上所述被附接到機器人la，因此擺動用馬達26a的驅動力經(jīng)由齒輪單元41被傳遞到前緣臂15a，因此能使前緣臂15以軸線B作為擺動軸線擺動。如上所述，在根據(jù)第二實施方式的機器人Ia中，將旋轉用馬達24a的驅動力轉換成焊炬16的回轉力的準雙曲面齒輪23a被放置在齒輪單元40中，該齒輪單元能附接到機器人Ia并能從其拆卸。此外，在機器人Ia中，將擺動用馬達26a的驅動力轉化成前緣臂15a的擺動力的準雙曲面齒輪25a被放置在齒輪單元41中，該齒輪單元能附接到機器人Ia并能從其拆卸。結果，由于能簡化機器人Ia的組裝操作，因此能縮短組裝一個機器人所需的工人作業(yè)時間，因此能降低機器人Ia的生產(chǎn)成本。第三實施方式接著，將說明根據(jù)第三實施方式的機器人lb。圖4是根據(jù)第三實施方式的機器人Ib的示意斜視圖。這里，圖4的與圖I的那些相同的部件具有相同的附圖標記。
如圖4所不,機器人Ib包括基礎部10,該基礎部附接在固定到地板等的基座上；從基礎部10延伸的多軸機器人；以及附接到機器人臂的前端的末端執(zhí)行器。這里，末端執(zhí)行器是弧焊炬16。機器人臂由五個臂構成，這五個臂是第一臂11、第二臂12、第三臂13、第四臂14b以及第五臂15b，這五個臂從底側(基礎部10)朝向前側(焊炬16)順序地聯(lián)接。致動器設置在每個臂內(nèi)部。如由圖4的雙向箭頭所示，借助相應的致動器，以臂之間的聯(lián)接部作為關節(jié)而以可旋轉的方式驅動或以可擺動的方式驅動每個臂。更具體而言，當機器人Ib的安裝表面是水平面時，通過將與水平面的法線(沿豎直方向延伸的假想線)平行的軸線S作為旋轉軸線而以可旋轉的方式驅動第一臂11。通過將延伸方向與軸線S的延伸方向相差90度的軸線L用作擺動軸線而以可擺動的方式驅動第二臂12。
通過將延伸方向平行于軸線L的延伸方向的軸線U用作擺動軸線而以可擺動的方式驅動第三臂13。通過將延伸方向與軸線U的延伸方向相差90度的軸線R用作旋轉軸線而以可旋轉的方式驅動第四臂14b。通過將延伸方向與軸線R的延伸方向相差90度的軸線B用作擺動軸線而以可擺動的方式驅動第五臂15b。作為末端執(zhí)行器的弧焊炬16聯(lián)接到第五臂15b的前端。通過將延伸方向與軸線B的延伸方向相差90度的軸線T用作旋轉軸線而以可旋轉的方式驅動焊炬16。如上所述，機器人Ib是以五個軸線作為自由度的單臂多軸機器人。然而，根據(jù)實施方式的機器人Ib的關節(jié)自由度不限于五個軸線。在機器人Ib中，用作弧焊焊料的焊絲經(jīng)由絲管W被從機器人Ib的外面供給到焊炬16。此外，機器人Ib中，保護氣(諸如氬氣和碳酸氣)經(jīng)由氣管G被從機器人Ib外面供給到焊炬16。這里，絲管W經(jīng)由第二臂12的側面被引入第三臂13。另一方面，氣管G經(jīng)由第二臂12的內(nèi)部被引入第三臂13。氣管G的前端聯(lián)接到第三臂13內(nèi)的絲管W。因此，焊絲和保護氣通過絲管W被供給到焊炬16。氣管G所聯(lián)接的絲管W的作用將參照圖5A在下面說明。根據(jù)機器人控制器(未示出)的控制，機器人Ib致動第一臂11至第五臂15b以及焊炬16，使得焊炬16接近焊接目標，并且在從焊炬16噴出保護氣的同時產(chǎn)生電弧以便執(zhí)行弧焊。接著，將參照圖5A、5B和5C說明第四臂14b和第五臂15b的構造。這里第五臂15b是聯(lián)接到機器人臂的最前側的臂。為此，為了方便起見，第五臂15b被稱為前緣臂15b，并且第四臂14b被稱為機器人臂14b以區(qū)分其與前緣臂15b。圖5A、5B和5C是不出根據(jù)第三實施方式的前緣臂15b和機器人臂14b的內(nèi)部的不意性說明圖。更具體而言，圖5A示出了在擺動前緣臂15b，使得軸線R、軸線B和軸線T處于相同平面之后，通過用包括軸線R、軸線B和軸線T的平面切割前緣臂15b、機器人臂14b和焊炬16而獲得的示意性截面。而且，圖5B示出了從圖5A的Y-Y’線觀察到的示意性截面。圖5C示出了從圖5A的Z-Z’線觀察到的示意性截面。如圖5A、5B和5C所示，機器人臂14b包括設置在其底端上的底側殼體部20b。此夕卜，機器人臂14b包括前側殼體部21b，該前側殼體部的寬度比機器人臂14b中的底側殼體部20b的寬度窄，并且該前側殼體部21b從底側殼體部20b朝向機器人臂14b的前端延伸。底側殼體部20b和前側殼體部21b —體地形成而構成其中具有空腔的殼體22b。底側殼體部20b中放置有旋轉用馬達24b，該馬達驅動準雙曲面齒輪30b (小齒輪246和傘齒輪33b)，以利用環(huán)形帶244來旋轉作為末端執(zhí)行器的焊炬16。這里，旋轉用馬達24b定位成使得由旋轉軸241b的旋轉軸線和軸線R形成的角度是90度。而且，驅動皮帶輪242附接到旋轉用馬達24b的旋轉軸241b。另一方面，前側殼體部21b中放置有用于擺動前緣臂15b的準雙曲面齒輪25b、驅動該準雙曲面齒輪25b的擺動用馬達26b、以及環(huán)形帶244。這里，擺動用馬達26b定位成使得旋轉軸261b的旋轉軸線變成前側殼體部21b的延伸方向(平行于軸線R的方向)。準雙曲面齒輪25b包括裝配到擺動用馬達26b的旋轉軸261b中的小齒輪251b以 及與該小齒輪251b嚙合的傘齒輪252b。這里，準雙曲面齒輪25b的傘齒輪252b沿這樣的方向(與軸線B相同的方向)定位，即其中，由傘齒輪252b的旋轉軸線和小齒輪251b的旋轉軸線形成的角度是90度。在準雙曲面齒輪25b中，傘齒輪252b以慢于小齒輪251b的旋轉速度旋轉。換言之，準雙曲面齒輪25b用作使擺動用馬達26b的輸出減速的減速機構。而且，準雙曲面齒輪25b的傘齒輪252b具有以軸線B為軸心的筒狀空腔。將旋轉用馬達24b的驅動力傳遞到前緣臂15b的旋轉軸245以可旋轉的方式插入該空腔中。從動皮帶輪243附接到旋轉軸245的突出到前側殼體部21b中的一部分。環(huán)形帶244繞從動皮帶輪243和驅動皮帶輪242纏繞。旋轉用馬達24b的驅動力由環(huán)形帶244從驅動皮帶輪242經(jīng)由從動皮帶輪243傳遞到旋轉軸245。而且，機器人Ib的前緣臂15b定位在面向前側殼體部21b的側面的位置處。前緣臂15b包括管狀殼體31b，該管狀殼體中放置有準雙曲面齒輪30b。管狀殼體31b的周面固定地聯(lián)接到準雙曲面齒輪25b的傘齒輪252b的旋轉軸的前緣。準雙曲面齒輪30b包括小齒輪246，由旋轉用馬達24b旋轉地驅動的旋轉軸245裝配到該小齒輪246中；和與該小齒輪246嚙合的傘齒輪33b。這里，小齒輪246和傘齒輪33b定位成使得由各旋轉軸線形成的角度是90度。更具體而言，小齒輪246的旋轉軸線與軸線B相同并且傘齒輪33b的旋轉軸線與軸線T相同。而且，焊炬16聯(lián)接到傘齒輪33b的旋轉軸的前端。在準雙曲面齒輪30b中，傘齒輪33b以慢于小齒輪246的旋轉速度旋轉。換言之，準雙曲面齒輪30b用作使旋轉用馬達24b的輸出減速的減速機構。通過采用該構造，機器人Ib將旋轉用馬達24b的驅動力依次傳遞到旋轉軸241b、驅動皮帶輪242、環(huán)形帶244、從動皮帶輪243、旋轉軸245、準雙曲面齒輪30b以及焊炬16。結果，機器人Ib通過將軸線T用作旋轉軸線來旋轉焊炬16。而且，機器人Ib將擺動用馬達26b的驅動力依次地傳遞到旋轉軸261b、準雙曲面齒輪25b (小齒輪251b和傘齒輪252b)以及前緣臂15b。結果，機器人Ib通過將軸線B用作擺動軸線來擺動前緣臂15b。如上所述，機器人Ib將擺動用馬達26b的驅動力通過準雙曲面齒輪25b傳遞到前緣臂15b。換言之，機器人Ib不會需要設置將擺動用馬達26b的驅動力傳遞到前緣臂15b的環(huán)形帶。因此，根據(jù)機器人lb，由于減少了擺動前緣臂15b所需的部件數(shù)量，因而能降低生產(chǎn)成本。前緣臂15b的準雙曲面齒輪30b用作降低旋轉用馬達24b的旋轉速度的減速機構。而且，機器人臂14b的準雙曲面齒輪25b用作降低擺動用馬達26b的旋轉速度的減速機構。結果，因為機器人Ib不需要比準雙曲面齒輪25b和準雙曲面齒輪30b更昂貴的現(xiàn)成減速器來降低旋轉用馬達24b的旋轉速度和擺動用馬達26b的旋轉速度，因此能降低生產(chǎn)成本。而且，僅通過改變小齒輪251和246以及傘齒輪252b和33b的尺寸和組合，準雙曲面齒輪25b和30b就能比較容易地改變減速機構的布局。換言之，與設置有現(xiàn)成的減速器相比，就機器人臂14b和前緣臂15b的內(nèi)部布局的改變而言，機器人Ib具有較高自由度。因此，通過改變準雙曲面齒輪25b和30b的尺寸和·構造，機器人Ib能容易地最優(yōu)化機器人臂14b的內(nèi)部布局。如上所述，機器人臂14b包括設置在其底端的底側殼體部20b。此外，機器人臂14b包括前側殼體部21b，該前側殼體部21b的寬度比機器人臂14b中的底側殼體部20b的寬度窄，并且該前側殼體部21b從底側殼體部20b朝向機器人臂14b的前端延伸。前緣臂15b定位在面向前側殼體部21b的前側側面的位置處。結果，在機器人Ib中，因為機器人臂14b的前部比其底部纖薄，因此當致動機器人臂14b時，能防止該機器人臂14b與其他構件干涉。因此，根據(jù)機器人lb，可以加寬在有限的工作空間中執(zhí)行的活動的寬度。在機器人臂14b中，旋轉用馬達24b放置在底側殼體部20b中。結果，因為機器人臂14b的前部的重量被減小，因此能更加提高由機器人控制器在機器人臂14b上執(zhí)行的以軸線R作為旋轉軸線的旋轉控制的簡易性和精確度。如圖5A所示，作為焊絲和保護氣的通路的絲管W經(jīng)由由底側殼體部20b、前側殼體部21b和前緣臂15b圍繞的空間而被引導到前緣臂15b。而且，絲管W經(jīng)由前緣臂15b的內(nèi)部被供給到焊炬16。更具體而言，絲管W在由機器人臂14b的位于底側殼體部20b中的前端以及前緣臂15b的底端夾設的空間中沿著前側殼體部21b的側面被引導到前緣臂15b。而且，絲管W經(jīng)由前緣臂15b的內(nèi)部被聯(lián)接到焊炬16。通過采用該構造，能防止在致動機器人Ib時，絲管W與機器人臂14b外的其他構件干涉。因此，根據(jù)機器人lb，能防止由絲管W的破壞引起的焊絲的斷開和保護氣的泄漏。通過采用該構造，根據(jù)機器人lb，因為與絲管W經(jīng)由底側殼體部20b和前側殼體部21b的內(nèi)部被聯(lián)接到焊炬16的情況相比，絲管W能被進一步縮短，因此能降低生產(chǎn)成本。如上所述，根據(jù)第三實施方式的機器人Ib將設置在機器人臂14b內(nèi)的擺動用馬達26b的驅動力通過準雙曲面齒輪25b傳遞到焊炬16，以旋轉該焊炬16。通過采用該構造，根據(jù)第三實施方式的機器人Ib能利用與將擺動用馬達26b的驅動力通過環(huán)形帶傳遞到前緣臂15b的機器人相比更少的部件來擺動前緣臂15b。因此，根據(jù)按照第三實施方式的機器人Ib,能降低生產(chǎn)成本。第四實施方式
接著，將參照圖6說明根據(jù)第四實施方式的機器人lc。在根據(jù)第四實施方式的機器人Ic中，定位在比圖4所示機器人Ib的第三臂13更前側的部件的構造與根據(jù)第三實施方式的機器人Ib的不同。換言之，根據(jù)第四實施方式的機器人Ic的基礎部10、第一臂11、第二臂12和第三臂13的構造與 根據(jù)第三實施方式的機器人Ib的相同。為此，定位在比機器人Ic的第三臂13更前側的部件的構造將在下面說明。圖6是示出定位在比根據(jù)第四實施方式的機器人Ic的第三臂13更前側的部件的構造的剖面示意圖。這里，圖6示出了在擺動前緣臂15c，使得軸線R、軸線B和軸線T位于同一平面之后，通過用包括軸線R、軸線B和軸線T的平面切割機器人Ic獲得的示意性截面。雖然為簡化說明起見，在圖6中未示出絲管W，但是機器人Ic的絲管W通過與根據(jù)第三實施方式的機器人Ib的相同的路線被聯(lián)接到焊炬16。如圖6所示，在機器人Ic中，用于旋轉焊炬16的準雙曲面齒輪25c構成在將機器人臂14c聯(lián)接到前緣臂15c的可附接/可拆卸齒輪單元50中。更具體而言，機器人Ic的機器人臂14c包括殼體22c，該殼體22c具有從機器人臂14c的底端朝向前端延伸的前側殼體部21c。雖然這里省略了圖示，但是機器人臂14c包括底側殼體部20b，并且底側殼體部20b中放置有旋轉用馬達24b，類似于圖5A所示的機器人臂 14b。機器人臂14c的前側殼體部21c中放置有用于擺動前緣臂15c的擺動用馬達26c。這里，擺動用馬達26c定位成使得旋轉軸261c的旋轉軸線變成前側殼體部21c的延伸方向(平行于軸線R的方向)。擺動用馬達26c在旋轉軸261c從前側殼體部21c的前端以可旋轉的方式伸出的狀態(tài)下被放置在前側殼體部21c中。用于擺動前緣臂15c的準雙曲面齒輪25c被放置在齒輪箱501中，該齒輪箱501能附接到機器人臂14c的前側殼體部21c的前端并且能從該前端拆卸。準雙曲面齒輪25c包括由軸承502支承的小齒輪251c以及與該小齒輪251c嚙合的傘齒輪252c。小齒輪251c和傘齒輪252c定位成使得由各旋轉軸線形成的角度是90度。其中放置有準雙曲面齒輪25c的齒輪箱501包括供擺動用馬達26c的旋轉軸261c以及環(huán)形帶插入的孔；以及傘齒輪252c的旋轉軸穿過而伸出到外面的孔。在準雙曲面齒輪25c中，傘齒輪252c以慢于小齒輪251c的旋轉速度旋轉。換言之，準雙曲面齒輪25c用作使擺動用馬達26c的輸出減速的減速機構。準雙曲面齒輪25c的傘齒輪252c具有以軸線B為軸心的筒狀空腔。而且，將旋轉用馬達24b (見圖5A)的驅動力傳遞到前緣臂15c的旋轉軸245c以可旋轉的方式插入到所述空腔中。從動皮帶輪243附接到旋轉軸245c的伸到齒輪箱501中的部分。環(huán)形帶244繞從動皮帶輪243和驅動皮帶輪242纏繞(見圖5A)。旋轉用馬達24b的驅動力由環(huán)形帶244從驅動皮帶輪242經(jīng)由從動皮帶輪243傳遞到旋轉軸245c。另一方面，前緣臂15c包括管狀殼體31c，該管狀殼體中放置有準雙曲面齒輪30c，用于通過將軸線T用作旋轉軸線來旋轉焊炬16。準雙曲面齒輪30c包括小齒輪246和傘齒輪33c。隨同齒輪箱501的從動皮帶輪243 —起旋轉的旋轉軸245c裝配到小齒輪246中。傘齒輪33c與小齒輪246嚙合。
小齒輪246和傘齒輪33c定位成使得由各旋轉軸線形成的角度是90度。而且,小齒輪246由軸承505支承，并且焊炬16被聯(lián)接到傘齒輪33c的旋轉軸的前端。當將齒輪單元50附接到機器人Ic時，將擺動用馬達26c的旋轉軸261c插入齒輪箱501的預定孔中并且裝配到小齒輪251c。此外，將環(huán)形帶244插入齒輪箱501的預定孔并且繞從動皮帶輪243纏繞。接著，利用螺栓503將齒輪箱501緊固到前側殼體部21c的前端以將齒輪單元50聯(lián)接到機器人臂14c。接著，將穿過準雙曲面齒輪25c的傘齒輪252c的旋轉軸245c裝配到前緣臂15c的小齒輪246中。此后，利用螺栓504緊固齒輪箱501中的準雙曲面齒輪25c的傘齒輪252c以及前緣臂15c中的管狀殼體31c，以將齒輪單元50聯(lián)接到前緣臂15c。因為齒輪單元50如上所述被附接到機器人lc，因此擺動用馬達26c的驅動力經(jīng)由齒輪單元50被傳遞到前緣臂15c,因此能以軸線B作為擺動軸線擺動前緣臂15c。此外,旋 轉用馬達的驅動力經(jīng)由齒輪單元50被傳遞到前緣臂15c，因此能以軸線T作為旋轉軸線旋轉焊炬16。如上所述，已經(jīng)說明的是，在根據(jù)第四實施方式的機器人Ic中，將擺動用馬達26c的驅動力轉化成前緣臂15c的擺動力的準雙曲面齒輪25c被放置在齒輪單元50中，該齒輪單元50能附接到機器人Ic并能從該機器人Ic拆卸。此外，已經(jīng)說明的是，機器人Ic具有這樣的構造，即旋轉用馬達的驅動力經(jīng)由能附接到機器人Ic并能從其拆卸的齒輪單元50被傳遞到前緣臂15c，以便旋轉焊炬16。結果，因為僅通過安裝齒輪單元50，就能將機器人臂14c和前緣臂15c以聯(lián)動的方式彼此聯(lián)接，因此能簡化機器人Ic的組裝操作。因此，通過縮短組裝一個機器人所需的工人作業(yè)時間，能降低機器人Ic的生產(chǎn)成本。接著，將參照圖7說明根據(jù)第四實施方式的另選示例的機器人Id。圖7是示出根據(jù)第四實施方式的另選示例的機器人Id的圖。這里，機器人Id的與圖6所示的部件對應的部件的截面在圖7中被示意性示出。圖7的與圖6相同的部件具有相同的附圖標記。如圖7所示，在根據(jù)本另選示例的機器人Id中，機器人臂14d的前側殼體部21d的構造以及以軸線B作為擺動軸線擺動前緣臂15c的齒輪單元51的構造不同于圖6所示的機器人lc。為此，前側殼體部21d和齒輪單元51將在下面說明。如圖7所示，機器人Id的機器人臂14d的前側殼體部21d包括殼體22d，該殼體22d中放置有擺動用馬達26c，該馬達以軸線B作為擺動軸線擺動前緣臂15c ;以及堵塞殼體22d的開口部的蓋體22f。齒輪單元51包括齒輪箱511,該齒輪箱中放置有準雙曲面齒輪25c,該準雙曲面齒輪用于以軸線B作為擺動軸線來擺動前緣臂15c。齒輪箱511包括供擺動用馬達26c的旋轉軸261c插入的孔；以及供準雙曲面齒輪25c的傘齒輪252c的旋轉軸穿過而伸出到齒輪箱511外的孔。此外，齒輪箱511包括供隨同從動皮帶輪243 —起旋轉的旋轉軸245c插入的孔，該孔位于與供傘齒輪252c的旋轉軸穿過而伸出齒輪箱511外的孔相向的位置處。當將齒輪單元51附接到機器人Id時，將擺動用馬達26c的旋轉軸261c插入齒輪箱511的預定孔中并且裝配到小齒輪251c中。
此后，將旋轉軸245c的一端插入齒輪箱511的預定孔以穿過準雙曲面齒輪25c的傘齒輪252c，并且使旋轉軸245c的另一端以可旋轉的方式從齒輪箱511伸出。接著，將從動皮帶輪243附接到旋轉軸245c的所述另一端。接著，利用螺栓503緊固齒輪箱511和前側殼體部21d的前端，以將齒輪單元51聯(lián)接到機器人臂14d。這里，從動皮帶輪243被暴露于齒輪箱511外。接著，繞附接到旋轉用馬達的旋轉軸(見圖5A)的驅動皮帶輪242 (見圖5A)纏繞的環(huán)形帶244繞從齒輪箱511暴露的從動皮帶輪243纏繞。此后，利用蓋體22f覆蓋前側殼體部21d的開口部。接著，將從齒輪箱511伸出的旋轉軸245c插入前緣臂15c的預定孔中并且裝配到前緣臂15c的小齒輪246中。此后，利用螺栓504緊固齒輪箱511中的傘齒輪252c和前緣臂15c中的管狀殼體31c的周面，以將齒輪單元51聯(lián)接到前緣臂15c?！?br> 因為齒輪單元51如上所述被附接到機器人ld，因此擺動用馬達26c的驅動力經(jīng)由齒輪單元51被傳遞到前緣臂15c,因此能以軸線B作為擺動軸線擺動前緣臂15c。此外,旋轉用馬達的驅動力經(jīng)由齒輪單元51傳遞到前緣臂15c，因此能以軸線T作為旋轉軸線旋轉焊炬16。如上所述，已經(jīng)說明的是，在根據(jù)本另選示例的機器人Id中，將擺動用馬達26c的驅動力轉換成前緣臂15c的擺動力的準雙曲面齒輪25c放置在齒輪單元51中，該齒輪單元能附接到機器人Id并能從該機器人Id拆卸。此外，已經(jīng)說明的是，機器人Id具有這樣的構造，即旋轉用馬達的驅動力經(jīng)由能附接到機器人Id并能從其拆卸的齒輪單元51傳遞到前緣臂15c，以便旋轉焊炬16。通過采用該構造，能簡化機器人Id的組裝操作，因為僅通過安裝齒輪單元51，將能使機器人臂14d和前緣臂15c以聯(lián)動方式彼此聯(lián)接。因此，通過縮短用于組裝一個機器人所需的工人作業(yè)時間，能降低機器人Id的生產(chǎn)成本。而且，僅通過改變圖3所示的機器人Ia的前緣臂15a的螺栓413的螺紋接合位置，就可將圖7所示的齒輪單元51用作圖3所示的用于機器人Ia的齒輪單元41。結果，如果根據(jù)采用本另選示例的齒輪單元51，那么當生產(chǎn)圖3所示的機器人Ia和圖7所示的機器人Id時，不必單獨準備用于機器人Ia的齒輪單元41和用于機器人Id的齒輪單元51。因此，根據(jù)按照本另選示例的齒輪單元51，當生產(chǎn)機器人Ia和機器人Id時能降低生產(chǎn)成本。
權利要求
1.一種機器人，該機器人包括 馬達，所述馬達設置在機器人臂中； 準雙曲面齒輪，所述準雙曲面齒輪將所述馬達的驅動力傳遞到與所述機器人臂聯(lián)接的前緣臂，以擺動該前緣臂或旋轉末端執(zhí)行器。
2.根據(jù)權利要求I所述的機器人，其中 所述機器人臂包括從該機器人臂的底端朝向前端延伸成的一對的第一殼體部和第二殼體部；并且 所述前緣臂定位在所述第一殼體部和所述第二殼體部之間。
3.根據(jù)權利要求2所述的機器人，其中 所述第一殼體部中放置有用于旋轉所述末端執(zhí)行器的所述準雙曲面齒輪以及用于驅動這一準雙曲面齒輪的所述馬達；并且 所述第二殼體部中放置有用于擺動所述前緣臂的所述準雙曲面齒輪以及用于驅動這一準雙曲面齒輪的所述馬達。
4.根據(jù)權利要求2所述的機器人，其中，所述準雙曲面齒輪被放置在齒輪箱中，該齒輪箱能附接到所述機器人臂并能從該機器人臂拆卸。
5.根據(jù)權利要求2至4中的任一項所述的機器人，其中 所述末端執(zhí)行器是弧焊焊炬；并且 充當弧焊焊料的焊絲經(jīng)由由所述第一殼體部和所述第二殼體部夾持的空間并經(jīng)由所述前緣臂的內(nèi)部而被供給到所述焊炬。
6.根據(jù)權利要求I所述的機器人，其中 所述機器人臂包括 底側殼體部，該底側殼體部設置在所述機器人臂的底端；和 前側殼體部，該前側殼體部的寬度比所述機器人臂中的所述底側殼體部的寬度窄，并且該前側殼體部從所述底側殼體部朝向所述機器人臂的前端延伸，并且所述前緣臂定位在面向所述前側殼體部的側面的位置處。
7.根據(jù)權利要求6所述的機器人，其中 所述底側殼體部中放置有用于利用環(huán)形帶驅動用于旋轉所述末端執(zhí)行器的所述準雙曲面齒輪的所述馬達，并且 所述前側殼體部中放置有用于擺動所述前緣臂的所述準雙曲面齒輪、用于驅動這一準雙曲面齒輪的所述馬達、以及所述環(huán)形帶。
8.根據(jù)權利要求6所述的機器人，其中，所述準雙曲面齒輪被放置在齒輪箱中，該齒輪箱能附接到所述機器人臂并能從該機器人臂拆卸。
9.根據(jù)權利要求6至8中的任一項所述的機器人，其中 所述末端執(zhí)行器是弧焊焊炬，并且 充當弧焊焊料的焊絲經(jīng)由由所述底側殼體部、所述前側殼體部以及所述前緣臂環(huán)繞的空間并經(jīng)由該前緣臂的內(nèi)部而被供給到所述焊炬。
全文摘要
本發(fā)明提供一種機器人。根據(jù)實施方式的一方面的機器人包括馬達和準雙曲面齒輪。所述馬達設置在機器人臂中。所述準雙曲面齒輪將所述馬達的驅動力傳遞到與所述機器人臂聯(lián)接的前緣臂，以擺動該前緣臂或旋轉末端執(zhí)行器。
文檔編號B23K9/12GK102962847SQ20121032020
公開日2013年3月13日 申請日期2012年8月31日 優(yōu)先權日2011年9月1日
發(fā)明者岡田卓也 申請人:株式會社安川電機