連接部件、連接部件的制造方法和機(jī)器人的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供如下一種連接部件、連接部件的制造方法和機(jī)器人，即使使用鋼板也具有足夠的強(qiáng)度和剛性，而且還有助于減輕重量。連接部件具有主部件和與該主部件接合的副部件。主部件由具有一定強(qiáng)度的板狀的第一材料形成，設(shè)有用于安裝被連接體的孔部且被彎折成規(guī)定形狀而形成。副部件由比重小于第一材料的第二材料形成，其厚度形成得比主部件厚且接合在主部件的孔部的周圍，形成有用于插入接合部件的插入孔，該接合部件用于接合被連接體。
【專利說(shuō)明】連接部件、連接部件的制造方法和機(jī)器人
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種連接部件、連接部件的制造方法和機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，工業(yè)用機(jī)器人等的機(jī)器人臂是由多個(gè)臂體通過(guò)關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)連接而成。臂體由能起到支承關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)的連接部件的功能的臂框架構(gòu)成。為降低在所述臂框架的前端保持重物的狀態(tài)下因進(jìn)行加減速運(yùn)動(dòng)而出現(xiàn)的負(fù)荷或振動(dòng)，需要該臂框架具有足夠的強(qiáng)度和剛性。
[0003]臂框架使用鐵或鋁合金的鑄造品，或是鋼板的成型加工品。但在臂框架的前端側(cè)保持重物時(shí)，由于基端側(cè)的慣性力矩會(huì)變大，這樣阻礙了機(jī)器人的高速化。為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的高速化，優(yōu)選減輕臂框架的重量。
[0004]像這樣，對(duì)于機(jī)器人的臂框架而言，既希望有較高的強(qiáng)度和剛性又能減輕其重量。例如在專利文獻(xiàn)I中公開有如下一種技術(shù)，其著眼于臂框架的材料，將高強(qiáng)度、剛性較高且比重較小的纖維強(qiáng)化塑料適用于臂框架。
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本特開2010 - 115732號(hào)公報(bào)
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型所要解決的問(wèn)題
[0007]然而從強(qiáng)度、加工性、放熱性能和成本方面等來(lái)說(shuō)，不優(yōu)選纖維強(qiáng)化塑料等，例如優(yōu)選利用廉價(jià)鋼板等金屬材料來(lái)實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度較高和重量較輕。因此，可以考慮使用用于汽車等的聞強(qiáng)度鋼板。
[0008]但是，用螺栓將構(gòu)成關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)的電機(jī)和減速器等牢固地固定在作為連接部件的臂框架上時(shí)，必須使臂框架的至少用于連接螺栓的部位具有一定的厚度。雖說(shuō)如此，但從減輕重量的角度出發(fā)，不希望增大臂框架的厚度。
[0009]鑒于上述情況，一個(gè)實(shí)施方式的目的為提供如下一種連接部件、連接部件的制造方法和機(jī)器人，即使使用鋼板也具有足夠的強(qiáng)度和剛性，而且還有助于減輕重量。
[0010]為解決課題的方法
[0011]一個(gè)實(shí)施方式所述的連接部件具有主部件和與該主部件接合的副部件。主部件由具有一定強(qiáng)度的板狀的第一材料形成，并設(shè)有用于安裝被連接體的孔部且被彎折成規(guī)定形狀而形成。副部件由比重小于所述第一材料的第二材料形成，其厚度形成得比所述主部件厚且接合在所述主部件的所述孔部的周圍，并形成有用于插入接合部件的插入孔，該接合部件用于接合所述被連接體。
[0012]實(shí)用新型效果
[0013]根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，能夠提供如下一種連接部件、連接部件的制造方法和機(jī)器人，即使使用鋼板也具有足夠的強(qiáng)度和剛性，而且還有助于減輕重量?！緦＠綀D】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1A是表示實(shí)施方式所述的機(jī)器人的圖。
[0015]圖1B是表示將實(shí)施方式所述的連接部件配置在上述機(jī)器人上的狀態(tài)的圖。
[0016]圖2是表示上述連接部件的圖。
[0017]圖3是表示上述連接部件的使用狀態(tài)的I個(gè)例子的圖。
[0018]圖4是表示上述連接部件的展開圖。
[0019]圖5A是表示上述連接部件的插入孔的I個(gè)例子的圖。
[0020]圖5B是表示上述連接部件的插入孔的I個(gè)例子的圖。
[0021]圖6是表示上述連接部件的插入孔的變形例的圖。
[0022]圖7是表示上述連接部件的使用狀態(tài)的變形例的圖。
[0023]附圖標(biāo)記說(shuō)明
[0024]2關(guān)節(jié)部
[0025]3致動(dòng)器(被連接體)
[0026]4連接部件
[0027]4A主部件
[0028]4B 副部件
[0029]6 螺栓(接合部件)
[0030]10 機(jī)器人
[0031]51第一環(huán)狀體(鋁環(huán))
[0032]52第二環(huán)狀體(鋁環(huán))
[0033]401 第一孔部
[0034]402 第二孔部
[0035]500插入孔
[0036]501內(nèi)螺紋部
【具體實(shí)施方式】
[0037]以下參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的連接部件、連接部件的制造方法和機(jī)器人的實(shí)施方式。此外，本實(shí)用新型不限于以下所示的實(shí)施方式。
[0038]首先，利用圖1A和圖1B說(shuō)明本實(shí)施方式所述的機(jī)器人的概要情況。圖1A是表示實(shí)施方式所述的機(jī)器人10的圖，圖1B是將實(shí)施方式所述的連接部件4配置在機(jī)器人10上的狀態(tài)的圖。
[0039]如圖1A所示，本實(shí)施方式所述的機(jī)器人10，在軀體部100的上端設(shè)置有機(jī)器人臂200。此外，機(jī)器人10采用具有單個(gè)機(jī)器人臂200的結(jié)構(gòu)，但也可以是具有左右機(jī)器人臂200的雙臂型機(jī)器人。
[0040]機(jī)器人臂200采用多個(gè)臂體分別通過(guò)關(guān)節(jié)部2而轉(zhuǎn)動(dòng)自如地連接的結(jié)構(gòu)。
[0041]另外，如圖1B所示，各個(gè)臂體具有構(gòu)成機(jī)器人臂200骨架的框架部和適當(dāng)?shù)馗采w該框架部的罩部。如圖所示，關(guān)節(jié)部2的框架部起到用于連接致動(dòng)器3的連接部件4的功能。此外，被連接部件4連接的致動(dòng)器3是帶減速器的電機(jī)。并且，如圖1B所示，連接部件4被罩體210覆蓋。[0042]如此，本實(shí)施方式所述的機(jī)器人10具有機(jī)器人臂200。機(jī)器人臂200是通過(guò)安裝有致動(dòng)器3的連接部件4而連接多個(gè)臂體而構(gòu)成。
[0043]這里參照?qǐng)D2?圖4具體說(shuō)明連接部件4。圖2是表示連接部件4的圖，圖3是表示連接部件4的使用狀態(tài)的I個(gè)例子的圖，圖4是連接部件4的展開圖。
[0044]如圖2和圖3所示，連接部件4具有:主部件4A，其由以鐵作為主要成分的具有一定強(qiáng)度的第一材料形成板狀；以及副部件4B，其為環(huán)狀，接合在形成于上述主部件4A上的孔部周圍。
[0045]作為主部件4A可使用高強(qiáng)度鋼板，作為副部件4B可使用鋁環(huán)。即，作為副部件4B，作為比重小于第一材料的第二材料，使用以鋁作為主要成分的環(huán)狀體。
[0046]由高強(qiáng)度鋼板構(gòu)成的主部件的4A被彎折成規(guī)定形狀而形成。即，主部件4A具有:第一主面部41和第二主面部42，其分別設(shè)有用于安裝致動(dòng)器3的孔部；以及折返部43，用于連接上述第一主面部41和第二主面部42。
[0047]如圖所示，折返部43由豎立部431和水平部432形成。豎立部431與第一主面部41大致垂直地與第二主面部42大致平行而延伸。另外，水平部432從豎立部431成直角彎折，與第一主面部41大致平行而延伸。換言之，水平部432大致與第二主面部42相垂直，相對(duì)于第一主面部41大致平行而延伸。
[0048]所述折返部43上形成有大致呈矩形形狀的連接孔44，其位于折返部43的中央附近，跨接形成在豎立部431和水平部432上。并且，如圖3所示，包含信號(hào)線等的電纜31可插入連接孔44中。
[0049]另外，連接部件4具有左右連接部45。連接部45被彎折成與第一主面部41的左右側(cè)緣大致垂直的狀態(tài)，前端與第二主面部42的背面部相連接。根據(jù)所述連接部45，連接部件4能起到具有一定剛性的框架部的功能。再有，為進(jìn)一步提高強(qiáng)度，也可在連接部件4上適當(dāng)設(shè)置加強(qiáng)肋。
[0050]如上所述，設(shè)在機(jī)器人臂200上的致動(dòng)器3是具有減速器的減速器一體型電機(jī)。但作為致動(dòng)器3，并沒(méi)有特殊限定。另外作為電機(jī)，也并不是必須是減速器一體型電機(jī)，也可以是單獨(dú)的電機(jī)。另外也可采用以下結(jié)構(gòu):另行配置電機(jī)，在連接部件4上只安裝作為致動(dòng)器3的減速器。
[0051]如圖2所示，作為用于安裝致動(dòng)器3的孔部，在第一主面部41上形成有第一孔部401，在第二主面部42上形成有第二孔部402。這里，相比第一孔部401的直徑，第二孔部402的直徑較大。但是它們的尺寸并不受到任何限定，也可以具有相同直徑，或是第一孔部401的直徑相對(duì)較大。
[0052]在第一孔部401和第二孔部402的周圍以與第一、第二孔部401、402同心的方式，設(shè)有作為副部件4B的第一環(huán)狀體51和第二環(huán)狀體52。S卩，第一環(huán)狀體51以包圍第一孔部401的方式與之相接合，第二環(huán)狀體52以包圍第二孔部402的方式與之相接合。
[0053]如圖3所示，第一環(huán)狀體51和第二環(huán)狀體52焊接在第一主面部41和第二主面部42上。圖中附圖標(biāo)記7表示焊道。另外，如圖所示，作為副部件4B的第一環(huán)狀體51和第二環(huán)狀體52以鋁作為主要成分，其厚度形成得比主部件4A厚。并且，第一環(huán)狀體51和第二環(huán)狀體52上形成有用于插入作為接合部件的螺栓6的插入孔500，該螺栓6用于接合致動(dòng)器3。[0054]圖5A和圖5B分別表示了插入孔500的一個(gè)例子。圖6是表示連接部件4的插入孔500的變形例的圖。如圖5A和圖5B所示，在插入孔500上形成內(nèi)螺紋部501。在所述內(nèi)螺紋部501中擰進(jìn)螺栓6，可切實(shí)將致動(dòng)器3接合在連接部件4上。
[0055]還有，本實(shí)施方式所述的連接部件4，作為對(duì)應(yīng)于插入孔500的孔，在第一主面部41上形成有主部件側(cè)插入孔410 (圖5A)，但未在第二主面部42上形成孔(圖5B)。但是，也可以在第二主面部42上形成對(duì)應(yīng)于第二環(huán)狀體52的插入孔500的孔。
[0056]另外，如圖6所示，像安裝在第一主面部41上的致動(dòng)器3那樣，如果在致動(dòng)器3側(cè)形成有內(nèi)螺紋部，無(wú)需在插入孔500上形成內(nèi)螺紋部501。
[0057]并且，安裝在第一孔部401上的致動(dòng)器3和安裝在第二孔部402上的致動(dòng)器3被設(shè)置成彼此的軸線300、300正交的狀態(tài)。即，為實(shí)現(xiàn)表面找正，事先在形成得較厚的第一環(huán)狀體51和第二環(huán)狀體52的表面上進(jìn)行表面處理，以使安裝后的致動(dòng)器3、3的軸線300、300彼此正交。
[0058]這樣，第一環(huán)狀體51和第二環(huán)狀體52起到下述作用:作為用于固定致動(dòng)器3的臺(tái)座的作用；預(yù)先賦予用于保證機(jī)器人臂200所要求的較高正交精度(例如，尺寸公差0.03mm以下)的切削余量的作用。
[0059]這樣，用螺栓6牢固地固定在連接部件4上時(shí)，為了連接螺栓6必須具有一定的厚度。本實(shí)施方式所述的連接部件4，由于該部分使用重量較輕的鋁環(huán)(第一環(huán)狀體51和第二環(huán)狀體52)，所以即使主部件4A使用高強(qiáng)度鋼板，也能提高強(qiáng)度和減輕重量。
[0060]這里，具體說(shuō)明連接部件4的制造方法。
[0061]首先如圖4所示，例如用激光切割方法將厚度在2mm以下(例如，1.4mm)的高強(qiáng)度鋼板切割成規(guī)定形狀并進(jìn)行孔加工，從而形成具有規(guī)定形狀的主部件4A。在主部件4A上形成有:第一主面部形成部41a和第二主面部形成部42a ;連接上述第一主面部形成部41a和第二主面部形成部42a的結(jié)合部43a ；以及左右連接部45。
[0062]再有，在第一主面部形成部41a上形成第一孔部401，在第二主面部形成部42a上形成第二孔部402，結(jié)合部43a經(jīng)過(guò)之后的彎折加工而形成豎立部431和水平部432。
[0063]接下來(lái)，作為鋁環(huán)，分別形成厚度為2mm以上的鋁合金制的第一環(huán)狀體51和第二環(huán)狀體52。并且，在第一環(huán)狀體51和第二環(huán)狀體52的規(guī)定部位形成插入孔500。這時(shí)，對(duì)插入孔500進(jìn)行攻絲加工而形成內(nèi)螺紋部501。還有，在圖4中省略了插入孔500。再有，作為鋁合金，可以使用能焊接的A6061材料。
[0064]另外，第一環(huán)狀體51和第二環(huán)狀體52的具體的厚度尺寸，可根據(jù)表面切削量、作為內(nèi)螺紋部501 (參照?qǐng)D5A和圖5B)所需要的長(zhǎng)度而適當(dāng)?shù)卮_定。
[0065]接下來(lái)，將第一環(huán)狀體51和第二環(huán)狀體52以及主部件4A的第一孔部401和第二孔部402同心配置，例如通過(guò)MIG焊接方法進(jìn)行接合。即，對(duì)第一環(huán)狀體51和第二環(huán)狀體52以包圍第一孔部401和第二孔部402的方式進(jìn)行焊接。
[0066]之后，沿圖4所示的彎折線403進(jìn)行彎折加工，另外還將左右連接部45的前端焊接在第二主面部42的背面，組裝成圖3所示的形狀。
[0067]之后，在將致動(dòng)器3安裝在第一主面部41和第二主面部42上時(shí)，為實(shí)現(xiàn)表面找正，對(duì)第一環(huán)狀體51和第二環(huán)狀體52的表面進(jìn)行表面處理，以使兩個(gè)致動(dòng)器3、3的軸線彼此成垂直關(guān)系。再有，為了賦予連接部件4以規(guī)定強(qiáng)度，也可在主部件4A上適當(dāng)設(shè)置肋等。[0068]按照以上說(shuō)明的步驟就能獲得規(guī)定的連接部件4。即，作為本實(shí)施方式所述的連接部件4的制造方法包含以下各個(gè)工序。
[0069](a)主部件形成工序，使用作為具有一定強(qiáng)度的第一材料的高強(qiáng)度鋼板而形成具有規(guī)定形狀的主部件4A，該主部件4A具有用于安裝作為被連接體的致動(dòng)器3的孔部(第一孔部401和第二孔部402)。
[0070](b)副部件形成工序，使用作為比重小于第一材料的第二材料的鋁合金，形成厚度比主部件4A厚的作為副部件4B的第一環(huán)狀體51和第二環(huán)狀體52。
[0071](C)接合工序，使作為副部件4B的第一環(huán)狀體51和第二環(huán)狀體52，接合在主部件4A的第一孔部401和第二孔部402周圍。
[0072](d)組裝工序，彎折主部件4A而組裝成規(guī)定形狀。
[0073](e)插入孔形成工序，在作為副部件4B的第一環(huán)狀體51和第二環(huán)狀體52上形成用于插入螺栓6的插入孔500，該螺栓6用于接合致動(dòng)器3。
[0074](f)表面找正工序，對(duì)第一環(huán)狀體51和第二環(huán)狀體52的表面進(jìn)行表面找正加工。
[0075](g)攻絲工序，在插入孔500中形成內(nèi)螺紋部501。
[0076]經(jīng)過(guò)上述工序得到的連接部件4，既有足夠的強(qiáng)度和剛性，而且例如與作為機(jī)器人臂200用的由鑄鋁材料形成的框架相比，能大幅度地(例如約60%)減輕重量。
[0077]再有，在第一環(huán)狀體51和第二環(huán)狀體52上形成插入孔500的插入孔形成工序，可在將第一環(huán)狀體51和第二環(huán)狀體52與主部件4A接合的接合工序之后進(jìn)行，也可在其前進(jìn)行。
[0078]再有，本實(shí)施方式所述的連接部件4采用能安裝2個(gè)致動(dòng)器3的結(jié)構(gòu)，但所能安裝的致動(dòng)器3的數(shù)量沒(méi)有任何限定。
[0079]還有，作為連接部件4，不限于單獨(dú)使用，也可以組合使用多個(gè)連接部件4。圖7是表示連接部件的使用狀態(tài)的變形例的圖。在圖7中，對(duì)與上述實(shí)施方式相同的構(gòu)成要素標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記而省略其說(shuō)明。
[0080]如圖所示，也可準(zhǔn)備第一連接部件8和第二連接部件9來(lái)安裝3個(gè)致動(dòng)器3。BP,利用第一連接部件8和第二連接部件9的共用孔部81、91安裝I個(gè)致動(dòng)器3，分別將其他致動(dòng)器3安裝在其他安裝孔部82、92上。再有，即使此時(shí)，共用孔部81、91和其他安裝孔部
82、92，當(dāng)然也由高強(qiáng)度鋼板所形成的孔部和以包圍孔部的方式接合在高強(qiáng)度鋼板上的由鋁合金構(gòu)成的環(huán)狀體所形成。
[0081 ] 再有，在本實(shí)施方式中，例示了將連接部件4用于機(jī)器人臂200的關(guān)節(jié)部2。但是，不僅是機(jī)器人10，例如只要具有將一對(duì)連接件用電機(jī)等致動(dòng)器轉(zhuǎn)動(dòng)自如地連接的結(jié)構(gòu)，則也適用連接部件4。
[0082] 本領(lǐng)域技術(shù)人員能容易地導(dǎo)出更進(jìn)一步的效果和變形例。因此，本實(shí)用新型更大范圍的實(shí)施方式，不限于上面所示、所寫的特定詳細(xì)說(shuō)明和具有代表性的實(shí)施方式。因此，在不脫離權(quán)利要求書及其等同物所定義的總的實(shí)用新型理念精神或范圍的前提下，能進(jìn)行各種各樣的改變。
【權(quán)利要求】
1.一種連接部件，其特征在于，具有: 主部件，其由具有一定強(qiáng)度的第一材料形成板狀，并設(shè)有用于安裝被連接體的孔部且被彎折成規(guī)定形狀而形成；以及 副部件，其由比重小于所述第一材料的第二材料形成，其厚度形成得比所述主部件厚且接合在所述主部件的所述孔部的周圍，并形成有用于插入接合部件的插入孔，該接合部件用于接合所述被連接體。
2.如權(quán)利要求1所述的連接部件，其特征在于， 所述主部件為由以鐵作為主要成分的所述第一材料形成的高強(qiáng)度鋼板，所述副部件為由以鋁作為主要成分的所述第二材料形成的環(huán)狀體，所述副部件焊接在所述主部件上。
3.如權(quán)利要求2所述的連接部件，其特征在于， 所述環(huán)狀體以包圍所述孔部的方式接合。
4.如權(quán)利要求1?3的任一項(xiàng)所述的連接部件,其特征在于， 所述接合部件是螺栓，在所述副部件的所述插入孔中形成有內(nèi)螺紋。
5.如權(quán)利要求1?3的任一項(xiàng)所述的連接部件，其特征在于， 所述被連接體是具有電機(jī)和減速器雙方或任意一方的致動(dòng)器。
6.—種機(jī)器人,其特征在于， 具有權(quán)利要求5所述的連接部件，多個(gè)臂體通過(guò)所述連接部件進(jìn)行連接。
【文檔編號(hào)】B25J9/06GK203804993SQ201420154879
【公開日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年4月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月20日
【發(fā)明者】品部慎治 申請(qǐng)人:株式會(huì)社安川電機(jī)