搬运装置及机器人系统 |
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| 申请号 | CN201180073210.8 | 申请日 | 2011-08-30 | 公开(公告)号 | CN103764527B | 公开(公告)日 | 2016-04-13 |
| 申请人 | 株式会社安川电机; | 发明人 | 古谷幸司; 三浦弘信; 桥本健一; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种在转盘位于作业 位置 的情况以外时禁止转盘自转的搬运装置及 机器人 系统。本发明为具有以下部件的结构：旋转臂（11），其前端部旋转的同时经过预先设置在圆形轨道上的搬出搬入位置（40）和作业位置（41）；多个转盘（12），分别被安装在旋转臂（11）的前端部，沿着圆形轨道公转移动，并且能够在安装位置上在载置有 工件 （5）的状态下在 水 平方向上自转；以及自转 锁 定机构（10），在转盘（12）位于作业位置（41）的情况以外时，禁止所述转盘自转。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种搬运装置，其特征在于，具有： |
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| 说明书全文 | 搬运装置及机器人系统技术领域[0001] 本发明的实施方式涉及一种搬运装置及机器人系统。 背景技术[0002] 以往，已知下述的搬运装置，具有：旋转臂，其前端部旋转的同时经过预先设置在圆形轨道上的搬出搬入位置和作业位置；以及一对转盘，安装在旋转臂的两端部，沿着圆形轨道进行公转移动(例如，参照专利文献1)。 [0004] 另外，在上述搬运装置中，通过基部齿轮使上述一对转盘公转的同时，在作业位置上将转盘转交至特定齿轮，通过该特定齿轮使转盘自转。另一方面，关于位于搬出搬入位置上的转盘，其自转通过与基部齿轮的啮合以机械方式被阻止。 [0005] 根据上述结构的搬运装置，使旋转臂旋转，将载置在其中一个转盘上的工件从搬出搬入位置向作业位置搬运，能够在该作业位置上使转盘进行水平旋转的同时，进行例如涂装作业等规定的作业。另一方面，能够使另一个转盘处于固定在搬出搬入位置的状态，能够载置用于下一涂装作业的工件。 [0006] 现有技术文献 [0007] 专利文献 [0008] 专利文献1：日本专利第4190631号公报 发明内容[0009] 本发明所要解决的问题 [0010] 然而，专利文献1公开的搬运装置为以下的结构：转盘只在位于搬出搬入位置时被固定，在从作业位置到搬运装置、以及从搬运位置到作业位置的路径中自转。 [0011] 而且，使只有位于作业位置上的转盘能够自转而阻止位于搬出搬入位置上的转盘自转的机构为齿轮式。因此，例如，关于载置在位于搬出搬入位置时的转盘上的工件的姿态，由于转盘直至被搬运到作业位置的期间的自转，在作业位置上工件的姿态有可能在方位上错位。 [0012] 另外，当转盘到达作业位置时，因为转盘从基部齿轮被转交给特定齿轮，因此在该转交时有可能发生齿轮的晃动等，装置的机械寿命有可能缩短。 [0013] 本发明的技术是鉴于上述问题而做出的，其目的是提供在转盘位于作业位置的情况以外时禁止转盘自转的搬运装置以及机器人系统。 [0014] 用于解决问题的方法 [0015] 本发明的实施方式的一个方式涉及的搬运装置具有：旋转臂，其前端部旋转的同时经过预先设置在圆形轨道上的搬出搬入位置和作业位置；转盘，安装在所述旋转臂的前端部，沿着所述圆形轨道公转移动，并且能够在安装位置上在载置有工件的状态下在水平方向上自转；以及自转锁定机构，在所述转盘位于所述作业位置的情况以外时，禁止所述转盘自转。 [0016] 发明效果 [0017] 根据本发明公开的搬运机器人以及机器人系统的各自的一个方式，位于搬出搬入位置上的工件的姿态与位于作业位置上的工件的姿态不会在方位上错位，因此，即使是受工件姿态影响的精密作业也能够以良好的效率进行。附图说明 [0018] 图1是表示实施方式涉及的机器人系统的使用状态的说明图。 [0019] 图2是表示实施方式涉及的机器人系统的说明图。 [0020] 图3是表示实施方式涉及的搬运装置的俯视说明图。 [0021] 图4是表示该搬运装置的侧视说明图。 [0022] 图5A是表示该搬运装置的离合器机构以及旋转臂锁定机构的示意说明图。 [0023] 图5B是表示该搬运装置的离合器机构以及旋转臂锁定机构的示意说明图。 [0024] 图6A是表示该搬运装置的自转锁定机构的示意说明图。 [0025] 图6B是表示该搬运装置的自转锁定机构的示意说明图。 [0026] 图7是表示其他的实施方式涉及的机器人系统的使用状态的说明图。 [0027] 图8是表示其他的实施方式涉及的机器人系统的使用状态的说明图。 具体实施方式[0028] 以下，参照附图，详细说明本发明公开的搬运机器人以及机器人系统的实施方式。但是，本发明不限于以下的实施方式中的例示。 [0029] 【机器人系统】 [0030] 图1是表示实施方式涉及的机器人系统的使用状态的说明图。图2是该机器人系统的说明图，首先，关于本实施方式涉及的机器人系统3的概要进行说明。如图所示，机器人系统3由搬运装置1和作业机器人2组合而构成，如图1所示，机器人系统3被配置在作业室4中。 [0031] 本实施方式中用于机器人系统3的作业机器人2是由6轴多关节式工业用机器人构成，具有：安装在搬运装置1上的基部21；以及从该基部21延伸的机器人臂22。此外，作业机器人2的轴数只是一个例子，而不限于6轴。 [0032] 本实施方式中，机器人系统3是用于涂装作为被涂装物的工件5的表面的系统。因此，在机器人臂22的前端上安装有喷嘴23。此外，图2中省略了作为末端执行器的喷嘴23，但通过改变末端执行器，能够使作业机器人2执行各种作业。 [0033] 如图1所示，在作业室4的内部空间中，供给未处理的工件5或取出涂装处理后的工件5的搬出搬入位置40、以及由作业机器人2执行涂装处理的作业位置41被预先设置在与旋转臂11的旋转轨迹相对应的圆形轨道上，所述旋转臂11围绕搬运装置1的基台6旋转自如地设置。此外，关于搬运装置1，之后进行详细描述。图中附图标记42表示分隔作业室4的安全栏。 [0034] 另外，本实施方式涉及的机器人系统3具有喷射盘24，该喷射盘24收纳向喷嘴23供给规定涂料的涂料供给装置、供给用于使喷嘴23喷射涂料的空气的空气供给装置等。另外，具有控制器25，该控制器25存储有包含从喷嘴23进行喷射的喷射定时在内的、为了以设定动作使作业机器人2驱动而预先组入的作业程序。 [0035] 另一方面，搬运装置1具有：前端部旋转的同时经过预先设置在圆形轨道上的搬出搬入位置40和作业位置41的旋转臂11；以及分别安装在旋转臂11的两端部并沿着圆形轨道进行公转移动的一对转盘(turntable)12、12。这些转盘12、12被构成为在安装到旋转臂11的安装位置上、在载置了工件5的状态下能够在水平方向上自转。 [0036] 此外，在本实施方式中，旋转臂11的旋转定时、转盘12的旋转定时等也可以根据上述作业程序进行控制。 [0037] 根据上述的结构，机器人系统3在搬出搬入位置40上将工件5载置在一个转盘12上，接下来，使旋转臂11旋转180度，将工件5搬运到作业位置41上，从而能够在该作业位置上进行涂装作业。 [0038] 另外，在该涂装作业中，通过使转盘12水平旋转，能够对具有立体表面的工件5的全体均匀地涂装。 [0039] 当在作业位置41进行作业时，在位于搬出搬入位置40的转盘12上载置下一个应该涂装的未处理的工件5。当在作业位置41上涂装作业结束时，使旋转臂11进一步旋转180度，将工件5搬运到搬出搬入位置40，将涂装结束的完成处理的工件5搬出。此时，载置有之前在搬出搬入位置40上载置的未处理的工件5的转盘12位于作业位置41。 [0040] 如上所述，在本实施方式涉及的机器人系统3中，能够按照作业程序有效率地进行涂装作业。另外，即使工件5的涂装对象面是具有凹凸的三维形状，也能够以均匀的涂装膜厚度进行涂装处理。 [0041] 此外，作为工件5，例如，可以列举出移动电话的壳体、个人计算机的壳体、或者汽车的仪表面板等。但是，工件5可以是任何的部件，只要是应该被涂装的部件且能够被载置在搬运装置1的下述转盘12、12的部件即可。 [0042] 【搬运装置】 [0043] 接下来，参照图2至图6B对本实施方式涉及的搬运装置1进行具体说明。图3是本实施方式涉及的搬运装置1的俯视说明图，图4是该搬运装置1的侧视说明图。另外，图5A及图5B是表示该搬运装置1的离合器机构以及旋转臂锁定机构的示意说明图。另外，图6A及图6B是表示该搬运装置1的自转锁定机构的示意说明图。 [0044] 如图2至图4所示，在搬运装置1中，旋转臂11通过旋转机构7围绕基台6旋转自如地设置在筒状的基台6上，所述基台6在下端设有安装基座61，在上端设有机器人安装基座62。此外，在图2及图4中，附图标记100表示作业室4中搬运装置1的安装面，附图标记120表示介于旋转臂11与基台6的臂支承周面70之间的轴承。 [0045] 旋转臂11设为直线状地延伸穿过基台6，并在两端安装有一对转盘12、12。当旋转臂11旋转时，设置在旋转臂11的两个前端部的转盘12将经过隔着基台6相对地设置的搬出搬入位置40和作业位置41。 [0046] 旋转机构7与基台6的臂支承周面70连接，并具有与旋转臂11的基部连接的齿圈71以及与该齿轮71啮合并通过减速器(图未示)与构成第一动力源的旋转马达72的输出轴(图未示)连结的驱动齿轮73。此外，旋转马达72在搬运装置1被配置在作业室4内时，被安装在基台6中的朝向搬出搬入位置40的这一侧(参照图2以及图3)。 [0047] 根据所述构成，当旋转马达72驱动时，旋转臂11描绘旋转轨迹的同时进行旋转，分别被安装在两端的转盘12沿着圆形轨道在搬出搬入位置40和作业位置41之间移动。即，能够将载置在转盘12上的工件5从搬出搬入位置40向作业位置41、或者从作业位置41向搬出搬入位置40进行搬运。 [0048] 各转盘12能够在旋转臂11的前端部、即安装位置上在水平方向上旋转。即，转盘12被构成为在沿着圆形轨道进行公转移动的同时在载置有工件5的状态下能够在水平方向上自转。 [0049] 在此，对于使转盘12进行旋转的转盘旋转机构8进行说明。转盘旋转机构8如图4所示，具有：安装在基台6上的作为第二动力源的转盘旋转马达80；以及与从该转盘旋转马达80向上方伸出的旋转轴810连动连接的一次侧动力传递部件81。在图中，附图标记800表示收纳转盘旋转马达80和一次侧动力传递部件81的外壳。 [0050] 另外，转盘旋转机构8具有收纳在旋转臂11的臂箱110内的二次侧动力传递部件82，并且通过离合器机构9与一次侧动力传递部件81连结。 [0051] 即，转盘旋转马达80的旋转动力经由在之后详细说明的离合器机构9，被选择性地传递到与位于作业位置41的转盘12连动连结的二次侧动力传递部件82。 [0052] 如此，转盘旋转机构8能够将来自转盘旋转马达80的动力选择性地传递到一对转盘12、12中的位于作业位置41的转盘12，转盘旋转马达80是输出使一对转盘12、12自转的动力的单一的第二动力源。 [0053] 另外，转盘旋转马达80在搬运装置1被安装在作业室4内时，被安装到在基台6上处于作业位置41这一侧的位置上(参照图3)。因此，能够将用于使转盘12自转的一次侧动力传递部件81以及二次侧动力传递部件82与转盘旋转马达80接近地进行配置，能够使搬运装置1的全体结构尽可能简化。 [0054] 在此，参照图2至图4对转盘旋转机构8更详细地进行说明。 [0057] 另一方面，如图2至图4所示，配置在旋转臂11这一侧的二次侧动力传递部件82与隔着基台6设置的一对转盘12、12分别相对应地设置。即，对于二次侧动力传递部件82，也形成与各转盘12连动连接的隔着基台6的一对部件结构。 [0058] 各二次侧动力传递部件82分别具有：形成有与卡定销910、910卡合的卡定孔920、920的被卡合板930；以及连结轴835，所述连结轴835在下端连结有该被卡合板930，在上端设有第一锥齿轮821。 [0059] 另外，二次侧动力传递部件82具有中间轴826，所述中间轴826在基端侧固定有与该第一锥齿轮821在正交方向上咬合的第二锥齿轮822，并向基台6的中心方向水平延伸。 [0060] 在中间轴826的前端侧设有第三锥齿轮823，该第三锥齿轮823与第四锥齿轮824啮合，第四锥齿轮824被连接到旋转轴827的基端，旋转轴827在旋转臂11的长度方向上延伸并与转盘12的旋转轴体121连动连结。 [0061] 即，安装在基台6上的转盘旋转马达80的动力作为旋转力以旋转轴810→花键轴812(花键螺母部件813)的方式被传递，并通过离合器机构9以第一锥齿轮821→第二锥齿轮 822→中间轴826→第三锥齿轮823→第四锥齿轮824→旋转轴827→转盘12的方式通断自如地被传递。 [0062] 即，在本实施方式中，离合器机构9由气缸83、花键螺母部件813、卡定板900以及被卡定板930构成，离合器机构9设置为将转盘旋转马达80的动力通断自如地传递给位于作业位置的转盘12。 [0063] 因此，通过气缸83的作用，卡定板900的卡定销910、910与被卡合板930的卡定孔920、920卡合，由此转盘旋转马达80的动力从一次侧动力传递部件81被传递到二次侧动力传递部件82。 [0064] 另外，本实施方式涉及的搬运装置1具有旋转臂锁定机构19，所述旋转臂锁定机构19在转盘12位于作业位置41时禁止旋转臂11的旋转动作。 [0065] 该旋转臂锁定机构19如图4所示，由臂锁定销820和臂锁定孔830构成，所述臂锁定销820在气缸83的上方侧与基台6这一侧的一次侧动力传递部件81连结固定并作为第二锁定销，所述臂锁定孔830被设置在固定设置在旋转臂11这一侧上的臂形成部件840上。 [0066] 即，臂锁定销820如图5A以及图5B所示被突出设置在升降部件850上。所述升降部件850通过气缸83(参照图4)与突出设置有卡定销910、910的卡定板900一起升降自如地形成。 [0067] 当转盘12、12不在搬出搬入位置40以及作业位置41时，如图5A所示，基台6这一侧的卡定板900和旋转臂11这一侧的被卡定板930隔离。但是，当转盘12、12位于搬出搬入位置40以及作业位置41时，气缸83进行动作，与升降部件850一起使卡定板900上升，如图5B所示，卡定销910、910嵌合并卡定于卡定孔920、920中。 [0068] 因此，处于转盘旋转马达80的动力能够通过二次侧动力传递部件82传递到位于作业位置41上的转盘12的状态。另外，与此同时，由于臂锁定销820与臂锁定孔830嵌合，所以旋转臂11的旋转动作被禁止。此外，在图5A、图5B中，附图标记911表示用于将卡定销910连结固定到卡定板900的螺栓，附图标记912表示用于将锁定销820连结固定到升降部件850的螺栓。 [0069] 另外，本实施方式涉及的臂锁定销820由比卡定销910直径大、且在前端形成了锥面825的单一大型销形成。如此，由于在臂锁定销820的前端形成有锥面825，因此容易相对于臂锁定孔830定心、即中心对齐，由此即使在臂锁定销820和臂锁定孔830之间具有若干错位，臂锁定销820也很容易嵌入臂锁定孔830中。 [0070] 另外，本实施方式涉及的搬运装置1具有在转盘12不在作业位置40上时禁止其自转的自转锁定机构10。此外，本实施方式涉及的自转锁定机构10位于图4以及图5A、图5B中没有示出的位置上，但是如图6A以及图6B所示，被设置在卡定板900及被卡定板930之间。 [0071] 以下，参照图6A、图6B对自转锁定机构10进行说明。如图所示，作为旋转臂11这一侧的部件，本实施方式涉及的自转锁定机构10具有：自转锁定孔14，所述自转锁定孔14以贯穿状态设置在形成有卡定孔920、920的被卡定板930上；以及自转锁定销15，所述自转锁定销15在转盘12位于作业位置41时以外与自转锁定孔14卡合。 [0072] 即，在本实施方式中的自转锁定机构10中，自转锁定孔14作为第一锁定孔发挥功能，另外，自转锁定销15作为第一锁定销发挥功能。 [0073] 自转锁定销15朝下方突出地设置在通过弹簧151被向下方施力的钩形部件152的前端侧上的与自转锁定孔14相对应的位置上。此外，虽然图上没有表示，但自转锁定销15通过螺栓拆装自如地与钩形部件152连结。 [0074] 另外，钩形部件152在形成在背部上的导向键间隙嵌合于形成在臂箱110内壁上的导向键槽153中的状态下升降自如地被配置。 [0075] 另一方面，在卡定板900上设有用于将自转锁定销15从自转锁定孔14拔出的凸状部950。即，当卡定板900通过气缸83的驱动而上升时，凸状部950的上端与钩形部件152的下端抵接，当在该状态下上升时，钩形部件152上升，插入自转锁定孔14中的状态的自转锁定销15从自转锁定孔14中脱离。 [0076] 因此，转盘12不在作业位置41的情况下，如图6A所示，基台6侧的卡定板900与旋转臂11侧的被卡定板930分隔，自转的动力无法传递至转盘12，并且被向下施力的自转锁定销15嵌入自转锁定孔14中。 [0077] 在上述的状态下，被卡定板930处于不能旋转的状态，转盘12位于作业位置41的情况以外包括位于搬出搬入位置的情况，转盘12的自转被禁止，因此转盘12不会自然旋转或者也不会通过外力旋转。 [0078] 但是，当转盘12到达作业位置时，气缸83动作从而使卡定板900与升降部件850一起上升。当卡定板900上升时，如图6B所示，卡定销910、910与卡定孔920、920嵌合的同时，凸状部950与弹簧151对抗使钩形部件152上升，使自转锁定销15从自转锁定孔14中脱离。因此，如果动力从转盘旋转马达80传递至转盘12，则转盘12自转。 [0079] 以上，如上述说明，转盘12在位于作业位置41的情况以外时被禁止自转，转盘12在位于作业位置41的情况下才允许自转。 [0080] 因此，对于载置在位于搬出搬入位置40时的转盘12上的工件5的姿态，即使转盘12被搬运到作业位置41，工件5的姿态也不会在方位上错位，进行精密作业时的作业可靠性提高。 [0081] 另外，根据上述的结构，由转盘旋转机构8实现的转盘12的自转动作与由自转锁定机构10实现的自转锁定的解除动作连动。 [0082] 另外，在自转锁定机构10中自转锁定销15相对于自转锁定孔14的卡合和脱离动作以及旋转臂锁定机构19中臂锁定销820相对于臂锁定孔830的卡合和脱离动作与气缸83的动作连动，气缸83是离合器机构9的致动器。 [0083] 这是因为：设为在基台6侧设置与转盘旋转马达80连动连结的一次侧动力传递部件81、在旋转臂11侧设置将来自一次侧动力传递部件81的动力经由离合器机构9传递给位于作业位置41的转盘12的二次侧动力传递部件82的结构，而且，将自转锁定机构10的自转锁定孔14和臂锁定孔830设置在构成二次侧动力传递部件82的部件上。 [0084] 而且，作为离合器机构9，在二次侧动力传递部件82上设置有卡定孔920，在一次侧动力传递部件81上设置相对于卡定孔920卡合脱离自如的卡定销910，作为使该卡定销910往返运动的致动器，在一次侧动力传递部件81的附近设置气缸83。因此，搬运装置1的结构也小型化。 [0085] 另外，本实施方式中的自转锁定销15、卡定销920以及臂锁定销820由形成二次侧动力传递部件82的金属形成，该情况下，由比设置在旋转臂11侧的被卡合部件930、臂形成部件840更软的金属形成。具体而言，使用钢铁等形成被卡合部件930、臂形成部件840，另一方面，使用铜合金形成自转锁定销15、卡定销920以及臂锁定销820。 [0086] 通过设为上述的结构，能够防止由金属之间的摩擦引起的火花产生，因此能够实现进行涂装作业的作业室4内的防爆性。 [0087] 另外，与孔侧相比，销侧更柔软且容易磨损，因此自转锁定销15、卡定销920以及臂锁定销820等如果磨损，适当更换即可。因此，自转锁定销15、卡定销920以及臂锁定销820等被拆装自如地连结。 [0088] 此外，前面已经说明了在臂锁定销820的前端上形成有锥面825，但为了使中心对准变得容易，在本实施方式中，不仅在该臂锁定销820上形成锥面，而且在上述的卡定销910、自转锁定卡定销15上也形成锥面。 [0089] 此外，作为机器人系统3，可以是将不仅进行涂装作业而且进行规定作业的作业机器人2与上述结构的搬运装置1进行了适当组合的机器人系统。 [0090] 即，作为搬运装置1，为具有以下装置的结构：旋转臂11，其前端部旋转的同时经过预先设置在圆形轨道上的搬出搬入位置40和作业位置41；转盘12，被安装在旋转臂11的前端部，沿着圆形轨道进行公转移动，并且能够在安装位置上在载置有工件5的状态下在水平方向上自转；以及自转锁定机构10，转盘12在位于作业位置41的情况以外时，禁止转盘12自转。 [0091] 另外，在上述机器人系统3中，设为在搬运装置1的上部载置作业机器人2的结构，但是，关于作业机器人2的配置，也不限于上述实施方式。 [0092] 例如，如图7以及图8所示，也可以将搬运装置1与作业机器人2分离地设置。 [0093] 在图7所示的例子中，将作业机器人2配置在作业室4的顶棚44的附近，使机器人臂22向下方延伸，由此进行涂装作业。 [0094] 另外，在图8所示的例子中，在作业室4内，将搬运装置1与作业机器人2在与连结搬出搬入位置40和作业位置41的方向正交的方向上隔开规定间隔地并排设置。 [0095] 上述实施方式的进一步效果和变形例对于本领域的技术人员而言容易导出。因此，本发明的更广的形态不限于如上表示并记载的特定的细节以及代表性的实施方式。因此，在不脱离由所附权利要求书及其等同物定义的总的发明概念的精神或范围的情况下，能够进行各种各样的变更。 [0096] 附图标记说明 [0097] 1 搬运装置 [0098] 2 作业机器人 [0099] 3 机器人系统 [0100] 4 作业室 [0101] 5 工件 [0102] 6 基台 [0103] 7 旋转机构 [0104] 8 转盘旋转机构 [0105] 9 离合器机构 [0106] 10 自转锁定机构 [0107] 11 旋转臂 [0108] 12 转盘 [0109] 14 自转锁定孔(第一锁定孔) [0110] 15 自转锁定销(第一锁定销) [0111] 19 旋转臂锁定机构 [0112] 22 机器人臂 [0113] 40 搬出搬入位置 [0114] 41 作业位置 [0115] 72 旋转马达(第一动力源) [0116] 80 转盘旋转马达(第二动力源) [0117] 81 一次侧动力传递部件 [0118] 82 二次侧动力传递部件 [0119] 83 气缸(致动器) [0120] 820 臂锁定销(第二锁定销) [0121] 830 臂锁定孔(第二锁定孔) [0122] 910 卡定销 [0123] 920 卡定孔 |
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