生产设备 |
|||||||
| 申请号 | CN201210027760.2 | 申请日 | 2012-02-08 | 公开(公告)号 | CN102672547B | 公开(公告)日 | 2016-06-15 |
| 申请人 | 株式会社安川电机; | 发明人 | 古贺文章; 栗原辉浩; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种生产设备。根据实施方式的生产设备包括 机器人 和外壁部。所述外壁部从机器人的侧面围绕所述机器人。此外，所述外壁部的至少一部分被设置在所述机器人的可动范围内。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种生产设备，该生产设备包括： |
||||||
| 说明书全文 | 生产设备技术领域[0001] 本文所公开的实施方式涉及生产设备。 背景技术[0002] 近年来，在生产工厂等中，为了响应于市场的快速变化，已经推进了从例如流水作业系统的大量生产方法到例如单元生产系统的多品种少量生产的过渡。在此，单元生产系统是这样的生产系统，其中一个或更多个工人在被称为单元的作业区域中对工件实施作业。 [0003] 此外，近年来开发了这样的生产设备，在这种生产设备中，机器人代替工人自动地实施上述单元生产。例如，日本专利申请特开第2006-026777号公报公开了一种包括机器人以及围绕该机器人的外围的单元的生产设备。 [0004] 然而，仍存在使常规生产设备小型化的空间。 [0005] 例如，在常规生产设备中，单元总体上被设计成足够宽以涵盖机器人的可动范围，以便可靠地防止操作中的机器人接触工人。因此，生产设备的尺寸未被有效地减小。 [0006] 本发明的一个方面旨在提供一种能够实现小型化的生产设备。 发明内容[0007] 根据实施方式的生产设备包括机器人和外壁部。所述外壁部从机器人的侧面围绕所述机器人。此外，所述外壁部的至少一部分被设置在所述机器人的可动范围内。 [0009] 结合附图，通过参照下述详细说明，将能更佳地理解本发明及其许多优势，从而将容易地得到本发明及其许多优势的更完整理解，附图中： [0010] 图1是根据实施方式的生产设备的示意性外观图； [0011] 图2是根据实施方式的生产设备的示意性俯视图； [0012] 图3是根据实施方式的生产设备的示意性侧视图； [0013] 图4A是图2中示出的H部分的放大图； [0014] 图4B是用于说明由控制装置执行的扭矩控制的视图；以及 [0015] 图5是示出生产设备的布局变化的实施例的视图。 具体实施方式[0016] 参照附图，将在下文详细描述本发明公开的生产设备的实施方式。然而，本发明并不受所公开的下述实施方式的限制。 [0017] 图1是根据本实施方式的生产设备的示意性外观图。如图1所示，根据实施方式的生产设备1在矩形形状的格间11内容纳机器人12(见图2)。机器人12能够供给通用标准类型的产品。 [0018] 更具体地，格间11包括矩形形状的框架111，该框架111在其下表面上配置有万向轮(或轮子)111a和止动件111b，并且在该框架111的相应侧面上配置有外壁部112a至112d。机器人12被容纳在由框架111和外壁部112a至112d形成的空间内。 [0019] 生产设备1具有机器人12以及位于具有万向轮111a的框架111上的外壁部112a至112d。因此，操作员等能够容易地将生产设备1移动到想要的位置。 [0020] 因此，例如，能够容易地改变生产设备1在生产工厂等中的布局。由于在框架111的下表面上还设置有止动件111b，因此能够将生产设备1固定在期望的位置。 [0021] 在格间11中，除了机器人12之外，还容纳有操作生产设备1所必需的全部各种装置，且因此生产设备1能够通过仅将用于电源供给的插塞113连接到外部电源而处于作业状态。结果是，操作员等能够更容易地改变生产设备1在生产工厂等中的布局。 [0022] 在格间11的前侧的外壁部112a上，以居中布置的方式设置有用于将工件放入和取出的开口114、用于检查机器人12的作业状态的监视器115、各种类型的仪器116、开关(未示出)等。因此，操作员等可以仅在格间11的前侧上操作生产设备1。 [0023] 此外，在每个外壁部112a至112d的一部分上设置有窗口部117，且因此操作员等能够借助于该窗口部117看见格间11的内部。在本实施方式中，窗口部117由聚碳酸酯形成，该聚碳酸酯是透明的并且具有优良的耐冲击性质。将在下文参照图4A和图4B来阐述这一点。 [0024] 同时，格间总体上被设计成足够宽以涵盖机器人的可动范围(机器人能够运动的最大范围)，以可靠地防止作业中的机器人接触工人。 [0025] 然而，在一些作业中，与机器人的可动范围相比，作业中的机器人的运动范围(在下文称为作业范围)是微小的，除非机器人按照需求被定制。在这种情况下，可以说，相对于机器人的作业范围而言，格间的内部空间太宽而用不上。 [0026] 因此，当生产设备的格间中的空间太宽而用不上时，换句话说，当该设备的尺寸太大而用不上时，可以收起生产工厂中的那些用不上的空间，而且，进一步地，需要付出许多努力来如上所述地改变布局等。 [0027] 因此，根据本实施方式的生产设备1在机器人12的可动范围内配置格间11的外壁部112a至112d，以便实现生产设备1小型化。然而，仅变小格间内的空间会增加例如当发生机器人12的异常动作等时机器人12接触格间11的可能性。鉴于此，在本实施方式中，附加地，实施了用于改善生产设备1的安全性的应对措施。在下文中，将具体地阐述这一点。 [0028] 在下文中，将生产设备1从前部观测时的深度方向定义为X方向(矩形框架111的短侧方向)。将与生产设备1的安装表面水平的方向定义为Y方向(矩形框架111的短侧方向)，并将与该安装表面垂直的方向定义为Z方向。 [0029] 图2是根据本实施方式的生产设备1的示意性俯视图。如图2所示，生产设备1在格间11内部容纳机器人12、工作台13等。如图2所示，格间11的尺寸被形成为稍大于机器人12的外部形状。具体地，格间11的相应外壁部112a至112d被设置成以便覆盖比机器人12的可动范围窄但比机器人12的作业范围宽的范围。以这种方式设置在机器人12的可动范围内的格间11允许生产设备1小型化。 [0030] 机器人12是所谓的双臂机器人，在该双臂机器人中，右臂122a和左臂122b被附接到躯干部121。机器人12被设置成靠近外壁部112b，处于该机器人的背侧面向外壁部112b的状态。右臂122a和左臂122b均是多轴机器人(例如，七轴机器人)，并且在每个右臂122a和左臂122b的远端处，设置有适用于工件的端部执行器。 [0031] 在本实施方式中，机器人12被认为是实施用右臂122a夹持工件A以及用左臂122b夹持工件B并接着将工件A压配合到工件B的作业。然而，机器人12实施的作业不局限于此。机器人12还可构造成实施使得工件与被设置在格间11内的作业装置(未示出)协同操作的作业。 [0033] 机器人12在此被设计成使得致动器123的旋转轴线A1以及右臂122a和左臂122b相对于躯干部121的附接位置A2(右臂122a和左臂122b的枢转点)沿X方向彼此分离D1的量。换句话说，机器人12处于躯干部121相对于基座部124向前突出的状态(前倾姿势)。 [0034] 在机器人12以这种方式具有前倾姿势的情况下，与机器人12具有直立姿势(其中，A1和A2相一致)的情况相比，可将右臂122a和左臂122b移动到更接近基座部124的位置。 [0035] 于是，工作台13被设置在由比机器人12的躯干部121(机器人12的胸部)低的这种前倾姿势形成的空间中，且机器人12在高于工作台13的工件上(即，处于靠近基座部124的胸部处)实施作业。 [0036] 通过将机器人12的躯干部121向前倾斜并且将工作台13设置成低于躯干部121，机器人12可在更接近基座部124的位置处实施作业。因此，能够减小基座部124和工作台13之间的间隙，且因此能够使格间11沿X方向的幅度更窄。结果是，能够实现生产设备1的进一步小型化。 [0037] 机器人12的基座部124还包括连接器124a，来自于将在后文描述的控制装置等的布线线缆200被连接到连接器124a。连接器124a设置在除了面向格间11的背侧上的外壁部112b的方向以外的方向上，并且在本文中被设置在右臂122a上。 [0038] 通过在除了面向机器人12的背侧上的外壁部112b的方向以外的方向上设置连接器124a，如图2中的虚线所示，不必确保在机器人12与该机器人12的背侧上的外壁部112b之间存在设置布线线缆200的空间。 [0039] 因此，能使格间11沿X方向的幅度变得更窄，从而允许生产设备1进一步小型化。 [0040] 虽然在图2中连接器124a被设置在右臂122a上，但是连接器124a也可被设置在左臂122b侧，或者可被设置在机器人12的前侧。 [0041] 同时，根据本实施方式的机器人12最初是这种类型的机器人，该机器人在机器人12的背侧上配置连接器124a。因此，机器人12以躯干部121相对于基座部124旋转90度的状态容纳在格间11中。然而，机器人还可以是这种类型的机器人，其中该机器人的连接器最初被设置在除了面向背侧的方向以外的方向上。 [0042] 根据本实施方式的机器人12是所谓的通用机器人。也就是说，机器人12可被安装在合适位置，并且致动器123的可动范围被设置成使得X方向(面向前方)作为中心。 [0043] 例如，机器人12的致动器123的可动范围被设置为±180度，其中X方向是0度。当将机器人12安装到格间11时，机器人采用致动器123被旋转大约90度的姿势，并且连接器的位置被设置成几乎平行于Y方向。 [0044] 因此，甚至在机器人未被安装在格间11中的应用中也能合适地使用机器人，通过如在本实施方式中的那样将机器人容纳在格间11中，可以构造出更紧凑的格间。 [0045] 将参照图3来进一步阐述生产设备1的内部构造。图3是根据本实施方式的生产设备1的示意性侧视图。在图3中，为了使格间11的内部构造更易于被理解，将以更简单的方式来阐述格间11的形状。 [0046] 如图3所示，除了机器人12和工作台13之外，控制装置14也被容纳在格间11内，该控制装置14控制包括机器人12的整个生产设备1。控制装置14进行实施，例如，根据提前寄存的作业信息来进行控制以使机器人12移动，以及控制端部执行器的运动等。 [0047] 控制装置14被设置在形成于工作台13下方的死区空间中。具体地，工作台13通常被设置在相对于安装表面而言相对高的位置处，以使得操作员等能够容易地将工件放入和取出。结果是，在工作台13下方形成了死区空间。 [0048] 因此，在生产设备1中，控制装置14被设置在工作台13下面，以便有效地利用在工作台13下方形成的死区空间。因此，能够实现生产设备1的进一步小型化。 [0049] 生产设备1还包括安装架15，仪器116等在格间11的上部被放置在该安装架15上。也就是说，安装架15被设置在形成于机器人12上方的死区空间中，以便有效地利用该死区空间。因此，能够实现生产设备1的进一步小型化。 [0050] 在格间11中，还设置有调节台柱125，以调节与工作台13的高度相对应的机器人12的高度。调节台柱125是接近柱状的构件，该调节台柱125在其两端都具有凸缘部，并且一端上的凸缘部被固定到格间11的底表面(即，框架111)，而另一端上的凸缘部被固定到机器人12的基座部124。 [0051] 接下来，将参照图4A和图4B来说明用于改善生产设备1的安全性的构造。图4A是在图2中示出的H部分的放大图。图4B是用于说明由控制装置14执行的扭矩控制的视图。 [0052] 如图4A所示，在生产设备1中，在外壁部112a至112d的内侧上设置有虚拟壁300。虚拟壁300是用于限制机器人12的运动的假想壁并且由控制装置14设定。 [0053] 更具体地，控制装置14控制机器人12以使其不操作超过该虚拟壁300。因此，由于机器人12的操作被限制成不超过虚拟壁300，甚至当例如发生异常动作等时也是如此，因此能够防止机器人12接触外壁部112a至112d。虽然在图4A中仅示出了接近外壁部112c的虚拟壁300，但是虚拟壁300被设置成围绕机器人12的外周。 [0054] 因此，设置虚拟壁300以及将机器人12的可动范围限制到外壁部112a至112d的内侧能够降低机器人12接触外壁部112a至112d的可能性。结果是，能够改善生产设备1的安全性，并且还能够防止外壁部112a至112d和机器人12被损坏。 [0055] 控制装置14还实施将机器人12的作业扭矩限制到低于给定阈值的过程。例如，如图4B所示，控制装置14将机器人12的作业扭矩限制到低于最大扭矩的50％。因此，甚至在机器人12可能意外接触外壁部112a至112d的情况下，外壁部112a至112d或机器人12所接收的冲击相比于作业扭矩未被限制的情形也能够被减轻。 [0056] 此外，被设置在外壁部112a至112d上的窗口部117由具有优良耐冲击性的聚碳酸酯形成。因此，甚至在机器人12意外接触窗口部117的情况下，窗口部117也难以受损，并且操作员等由于四处飞行的碎片(例如，玻璃)而受伤的可能性是低的。 [0057] 如前文所述，在本实施方式中，虚拟壁300被设置在外壁部112a至112d的内侧上，机器人12的作业扭矩受到了限制，并且窗口部117由具有优良耐冲击性的聚碳酸酯形成。因此，甚至当生产设备1被小型化时，也能够确保安全性。 [0058] 虽然在此处窗口部117利用具有优良耐冲击性的聚碳酸酯形成，但是窗口部117还可由除了聚碳酸酯以外的高耐冲击性的树脂形成。例如，除了聚碳酸酯以外的高耐冲击性的树脂包括丙烯酸酯树脂(聚甲基丙烯酸酯树脂)、ABS树脂以及高耐冲击性的聚苯乙烯(HIPS)。 [0059] 接下来，将参照图5来说明生产设备1的布局变化。图5是示出生产设备1的布局变化的实施例的视图。 [0060] 如图5所示，假定在生产工厂等中，多个生产设备1并排地成排排列。如上文参照图1所述的，生产设备1在此具有开口114、监视器115、仪器116等，它们以居中布置的方式设置在格间11的前侧上。 [0061] 换句话说，由于在生产设备1的侧表面上未设置仪器和开关等，因此当生产设备1成排设置时，生产设备1可以并排排列，并且在生产设备1之间可以不存在空间。因此，可以有效地利用生产工厂等中的空间。 [0062] 当改变生产设备1的布局时，在从外部电源拔掉插塞113并且释放框架111的止动件111b之后，操作员等将生产设备1移动到期望位置。此时，如参照图1等在上文所述的，生产设备1具有配置有万向轮111a的框架111，由此操作员等能够容易地移动生产设备1。 [0063] 此外，由于生产设备1相比于常规设备被设计成具有紧凑的尺寸，因此操作员等能够更容易地移动生产设备1。在图5中，并排地成排设置的三个生产设备1被再次设置成U形。 [0064] 如在前文中所述的，在本实施方式中，生产设备1包括机器人12以及从机器人12的侧面围绕该机器人的外壁部112a至112d，并且外壁部112a至112d被设置在机器人12的可动范围内。因此，根据本实施方式，能够实现小型化。 [0065] 此外，在本实施方式中，控制装置14实施将机器人12的作业扭矩限制成低于给定阈值的过程以及将机器人12的作业范围限制到外壁部112a至112d的内侧的过程。因此，能够实现小型化，同时还能确保安全性。 [0066] 此外，在上述实施方式中，外壁部112a至112d上的窗口部117由高抗冲树脂形成，由此能够进一步改善生产设备1的安全性。 [0067] 在上述实施方式中，虽然外部壁112a至112d全部都被设置在机器人12的可动范围内，但是即使仅将外部壁112a至112d中的一部分设置在机器人12的可动范围内时也能够实现生产设备1的小型化。 [0068] 在上述实施方式中，为了使生产设备1易于移动，外部壁112a至112d以及机器人12被安装在具有万向轮111a的框架111上。然而，本领域并不如此限制，例如，对于不必要被移动的固定式生产设备而言，该设备不必包括框架111。 [0069] 在上述实施方式中，虽然格间是矩形形状的，但是格间11的形状并不局限于此，并且格间11可以是立方体形状或柱形形状。 [0070] 在上述实施方式中，虽然控制装置14执行将机器人12的作业扭矩限制成低于给定阈值的处理以及将机器人12的作业范围限制到外壁部112a至112d的内侧的处理，但是控制装置14也可以被构造成仅执行这些处理中的一个处理。 [0071] 在上述实施方式中，虽然被容纳在格间11内的机器人12是所谓的双臂机器人，但是本领域并不如此限制，并且机器人可以是单臂机器人。 [0072] 同时，上述实施方式是在假定机器人12和工作台13之间的位置关系未变的情况下来描述的。但是，例如当框架111发生偏转时，机器人12和工作台13之间的位置关系将发生改变，且因此可以想到的是，对工件的作业可能会被不正确地执行。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈