機器人系統(tǒng)、起重工具及搬運方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種機器人系統(tǒng)、起重工具及搬運方法，其能實現(xiàn)生產(chǎn)線的省空間化。機器人系統(tǒng)（1）具有機器人臂（10A）和起重工具（40），機器人臂具有基部（11）、多個臂部（12、13）、以及多個關(guān)節(jié)（15、16），多個關(guān)節(jié)相對于基部（11）串聯(lián)連接多個臂部（12、13）并分別使與前端側(cè)鄰接的臂部（12、13）擺動，起重工具用于使機器人臂（10A）進行搬運操作。起重工具（40）具有：鉤部（42），其安裝于臂部（13）并懸掛工件（W）；配重部（43），其配置方式為使得，使前臂部（13）擺動的關(guān)節(jié)（16）位于配重部（43）與鉤部（42）之間；以及連接部（41），其連接鉤部（42）與配重部（43）。
【專利說明】機器人系統(tǒng)、起重工具及搬運方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機器人系統(tǒng)、機器人系統(tǒng)用的起重工具及使用機器人系統(tǒng)的搬運方法。

【背景技術(shù)】
[0002]以往，在各種產(chǎn)品的生產(chǎn)線中使用機器人系統(tǒng)。例如，在專利文獻I中公開了具有進行焊接操作的機器人臂的機器人系統(tǒng)。機器人臂具有基部、多個臂部、手腕部以及多個關(guān)節(jié)，多個關(guān)節(jié)相對于基部串聯(lián)連接多個臂部及手腕部，并使與前端側(cè)鄰接的臂部或手腕部分別擺動。在手腕部上安裝焊炬。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0004]專利文獻
[0005]專利文獻1:日本特開2003 - 200376號公報


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明要解決的問題
[0007]在使用上述機器人系統(tǒng)的生產(chǎn)線中，需要對機器人臂的操作區(qū)域進行工件的搬入、搬出。但是，在用于進行焊接等搬運以外的操作的機器人臂所能搬運的工件的重量上存在限制。由此，工件的搬入、搬出大多利用與機器人臂分開設(shè)置的起重機等搬運裝置來進行。在該情況下，除了需要確保機器人臂的設(shè)置空間之外，還需要確保搬運裝置的設(shè)置空間，從而生產(chǎn)線的占有空間變大。在建筑物的規(guī)模小的情況下，還有可能因為空間上的限制而無法組建生產(chǎn)線。
[0008]于是，本發(fā)明的目的是提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)線的省空間化的機器人系統(tǒng)、起重工具及搬運方法。
[0009]用于解決問題的手段
[0010]本發(fā)明的機器人系統(tǒng)具有機器人臂和起重工具，機器人臂具有基部、多個臂部以及多個關(guān)節(jié)，多個關(guān)節(jié)相對于基部串聯(lián)連接多個臂部，并分別使與前端側(cè)鄰接的臂部擺動，起重工具用于使機器人臂進行搬運操作，起重工具具有:鉤部，鉤部安裝于臂部并懸掛工件；配重部，配重部的配置方式為使得，使臂部擺動的關(guān)節(jié)位于配重部與鉤部之間；以及連接部，連接部連接鉤部與配重部。
[0011]發(fā)明效果
[0012]根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)線的省空間化。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是表不第一實施方式的機器人系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
[0014]圖2是表示機器人臂使鉤部下降的狀態(tài)的側(cè)視圖。
[0015]圖3是表示在鉤部掛上鋼絲繩的狀態(tài)的側(cè)視圖。
[0016]圖4是表示正在利用機器人系統(tǒng)搬運工件的狀態(tài)的側(cè)視圖。
[0017]圖5是表示第二實施方式的機器人系統(tǒng)的機器人臂及起重工具的側(cè)視圖。
[0018]圖6是表示在圖2中的機器人臂上安裝了起重工具的狀態(tài)的側(cè)視圖。
[0019]附圖標記說明
[0020]I —機器人系統(tǒng)，10A、10B、60A —機器人臂，11 —基部，12 —臂部，13 —臂部(前臂部)，15、16、17 一關(guān)節(jié)，40、70 —起重工具、42 —鉤部，43 —配重部，50 —把持工具，J1、J2 —連接部，Pl 一分割部，W 一工件。

【具體實施方式】
[0021]以下，對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式參照附圖進行詳細說明。在說明中，對同一要素或具有同一功能的要素標注同一附圖標記，并省略重復(fù)的說明。
[0022]第一實施方式
[0023]如圖1所示，機器人系統(tǒng)I具有兩條機器人臂10A、10B、兩臺機器人控制器20A、20B、可編程邏輯控制器(PLC) 30、起重工具40、以及把持工具50。
[0024]機器人臂10AU0B分別具有基部11、三條臂部12、13、14、以及相對于基部11串聯(lián)連接臂部12、13、14的三個關(guān)節(jié)15、16、17?；?1具有設(shè)置于地面上的基臺11a、和設(shè)置于基臺Ila上的旋轉(zhuǎn)臺lib。在基臺Ila內(nèi)設(shè)有使旋轉(zhuǎn)臺Ilb繞鉛垂的軸(S軸)Al旋轉(zhuǎn)的致動器。
[0025]關(guān)節(jié)(L軸關(guān)節(jié))15連接臂部(下臂部)12和旋轉(zhuǎn)臺Ilb的上部。在L軸關(guān)節(jié)15內(nèi)設(shè)有使下臂部12繞水平的軸(L軸)A2擺動的致動器。S卩，L軸關(guān)節(jié)15使與前端側(cè)鄰接的臂部12擺動。關(guān)節(jié)(U軸關(guān)節(jié))16連接臂部(前臂部)13和下臂部12。在U軸關(guān)節(jié)16內(nèi)設(shè)有使前臂部13繞與L軸A2平行的軸(U軸)A3擺動的致動器。即，U軸關(guān)節(jié)16使與前端側(cè)鄰接的臂部13擺動。關(guān)節(jié)(B軸關(guān)節(jié))17連接臂部(手腕部)14和前臂部13。在B軸關(guān)節(jié)17內(nèi)設(shè)有使手腕部14繞與前臂部13的中心軸A4正交的軸(B軸)A5擺動的致動器。
[0026]前臂部13具有串聯(lián)連接的前臂連桿13a、13b。在U軸關(guān)節(jié)16側(cè)的第一前臂連桿13a內(nèi)設(shè)有使B軸關(guān)節(jié)17側(cè)的第二前臂連桿13b繞前臂部13的中心軸(R軸)A4旋轉(zhuǎn)的致動器。手腕部14具有與B軸關(guān)節(jié)17連接的手腕連桿14a、和與手腕連桿14a的前端側(cè)連接的安裝凸緣14b。在手腕連桿14a內(nèi)設(shè)有使安裝凸緣14b繞手腕部14的中心軸(T軸)A6旋轉(zhuǎn)的致動器。在安裝凸緣14b上安裝有用于使機器人臂10A、1B進行所需的操作的各種工具T。
[0027]上述各致動器例如由馬達、減速器及角度傳感器等構(gòu)成。兩臺機器人控制器20A、20B分別與兩條機器人臂10AU0B連接，并且控制上述各致動器。機器人控制器20A、20B分別與PLC30連接。PLC30經(jīng)由機器人控制器20A、20B控制機器人臂10A、10B，例如使其進行工件的組裝、接合及搬運等各種操作。
[0028]起重工具40是用于使機器人臂1A進行搬運操作的工具，并且具有工具主體41、用于懸掛工件的鉤部42、以及配重部43。
[0029]工具主體41具有向前臂部13安裝的安裝部41a和將鉤部42及配重部43與安裝部連接的接頭部41b。安裝部41a裝卸自如地安裝于前臂部13的第一前臂連桿13a的外周。在安裝部41a安裝于第一前臂連桿13a上的狀態(tài)下，接頭部41b沿著前臂部13的中心軸A4延伸，若前臂部13橫臥，則接頭部41b位于前臂部13的上方。以下，以前臂部13橫臥且接頭部41b位于前臂部13的上方的狀態(tài)作為基準而進行說明。
[0030]鉤部42呈上方敞開的U形狀，并固定于接頭部41b的一端部的上方。S卩，鉤部42經(jīng)由工具主體41安裝于從根部側(cè)為第二個臂部的前臂部13上。鉤部42在沿著中心軸A4的方向上位于U軸關(guān)節(jié)16與B軸關(guān)節(jié)17之間。
[0031]配重部43固定于接頭部41b的另一端部。即，接頭部41b是連接鉤部42與配重部43的連接部J1。配重部43在沿著中心軸A4的方向上以使U軸關(guān)節(jié)16位于配重部43與鉤部42之間的方式進行配置。即，配重部43在水平方向上以使U軸關(guān)節(jié)16位于配重部43與鉤部42之間的方式進行配置。由此，配重部43產(chǎn)生抵抗由于搬運對象的工件的重量而在U軸A3周圍產(chǎn)生的力矩的力矩，從而減少在U軸A3周圍產(chǎn)生的力矩。配重部43的重量以在U軸A3周圍產(chǎn)生的力矩處于U軸關(guān)節(jié)16的致動器的允許范圍內(nèi)的方式進行設(shè)定。
[0032]把持工具50是能夠把持搬運對象的工件的現(xiàn)有的機器人手，并且安裝于機器人臂1B的安裝凸緣14b上。把持工具50與機器人臂1B —起利用PLC30控制。
[0033]接著，對使用機器人系統(tǒng)I的工件的搬運方法進行說明。首先，如圖1所示，在機器人臂1A上安裝起重工具40，在機器人臂1B上安裝把持工具50。
[0034]然后，利用PLC30控制機器人臂10A，如圖2所示使鉤部42以朝上的狀態(tài)下降。具體而言，以前臂部13橫臥且鉤部42保持朝上的狀態(tài)的方式驅(qū)動U軸關(guān)節(jié)16的致動器，同時驅(qū)動L軸關(guān)節(jié)15的致動器而使下臂部12橫臥。在該狀態(tài)下，如圖3所示，將搬運用的鋼絲繩R掛在鉤部42上，將鋼絲繩R的下端部與工件W連接。
[0035]然后，利用PLC30控制機器人臂10A，如圖4所示使鉤部42以朝上的狀態(tài)上升。具體而言，以前臂部13橫臥且鉤部42保持朝上的狀態(tài)的方式驅(qū)動U軸關(guān)節(jié)16的致動器，同時驅(qū)動L軸關(guān)節(jié)15的致動器而使下臂部12立起。由此，工件W經(jīng)由掛在鉤部42上的鋼絲繩而被吊起來。在該狀態(tài)下，利用PLC30控制機器人臂1B及把持工件50，利用把持工件50把持工件W的一部分。
[0036]接著，利用PLC30同時控制機器人臂10A、10B，使鉤部42與把持工件50向同一方向移動。例如，通過使機器人臂1A的旋轉(zhuǎn)臺Ilb旋轉(zhuǎn)，使鉤部42沿著以S軸Al為中心的圓周移動，并且以使把持工具50追隨鉤部42的方式控制機器人臂10B。
[0037]若工件W到達所需的位置，則利用PLC30控制把持工具50而使其放開工件W，利用PLC30控制機器人臂1B而使把持工具50從工件W的附近退避。
[0038]然后，利用PLC30控制機器人臂10A，使鉤部42下降，使工件W與地面接觸(參照圖3)。具體而言，以前臂部13橫臥且鉤部42保持朝上的狀態(tài)的方式驅(qū)動U軸關(guān)節(jié)16的致動器，同時驅(qū)動L軸關(guān)節(jié)15的致動器而使下臂部12放倒。在該狀態(tài)下，從工件W拆卸鋼絲繩R的下端部，從鉤部42上拆除鋼絲繩R (參照圖2)。通過以上操作，結(jié)束工件W的搬運。
[0039]此外，搬運操作的順序不限于上述的順序。例如，代替在將起重工具40安裝于機器人臂1A上之后使鉤部42下降，還可以在使下臂部12橫臥并使前臂部13下降之后安裝起重工具40。可以將鋼絲繩R與工件W連接之后掛在鉤部42上，還可以從鉤部42上拆除之后從工件W拆卸。不僅在沿水平方向搬運工件W時，而且在使工件W上升或下降時，也可以使把持工具50把持工件W，使把持工具50追隨鉤部42。
[0040]在以上所說明的機器人系統(tǒng)I中，能夠在安裝于前臂部13上的鉤部42上懸掛工件W。此時，由工件W的重量引起的力矩作用于使前臂部13擺動的U軸關(guān)節(jié)16。對此，在水平方向上以使U軸關(guān)節(jié)16位于配重部43與鉤部42之間的方式設(shè)置配重部43。配重部43產(chǎn)生抵抗由工件W的重量引起的力矩的力矩，減少作用于U軸關(guān)節(jié)16的力矩。由此，能夠使未設(shè)想工件W的搬運操作而設(shè)計的U軸關(guān)節(jié)16的致動器適應(yīng)工件W的搬運。
[0041]由工件W的重量引起的力矩還作用于L軸關(guān)節(jié)15，L軸關(guān)節(jié)15使比前臂部13更靠根部側(cè)的臂部12擺動。L軸關(guān)節(jié)15的致動器與U軸關(guān)節(jié)16的致動器相比，設(shè)計成能夠適應(yīng)很多臂部的慣性。因此，致動器的輸出功率存在剩余，因此能夠使L軸關(guān)節(jié)15的致動器也適應(yīng)工件W的搬運。
[0042]從而，能夠在將工件W懸掛于鉤部42上的狀態(tài)下驅(qū)動L軸關(guān)節(jié)15及U軸關(guān)節(jié)16，從而搬運工件W。如此能夠?qū)C器人臂1A適用于搬運操作，因此不需要設(shè)置專用于搬運的裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)線的省空間化。
[0043]另外，機器人系統(tǒng)I具有兩條機器人臂10A、10B，在一條機器人臂1A上安裝起重工具40，在另一條機器人臂1B上安裝把持工具50。由此，通過在將工件W懸掛于一條機器人臂1A的鉤部42上，并且使另一條機器人臂1B的把持工具50把持工件W的狀態(tài)下，利用兩條機器人臂10A、10B使鉤部42及把持工具50向同一方向移動，從而能夠以穩(wěn)定的姿勢搬運工件W。
[0044]第二實施方式
[0045]第二實施方式與第一實施方式的不同點在于:在安裝起重工具時，機器人臂的一部分是可拆卸的。如圖5所示，第二實施方式的機器人系統(tǒng)的機器人臂60A，在機器人臂1A的前臂部13的根部設(shè)置分割部P1。由此，機器人臂1A能夠在分割部Pl分離為根部側(cè)的第一臂60a與前端側(cè)的第二臂60b。分割部Pl設(shè)置于第一前臂連桿13a上，使第二前臂連桿13b旋轉(zhuǎn)的致動器配置在比分割部Pl更靠前端側(cè)的位置。
[0046]在第一臂60a的前端部例如設(shè)置現(xiàn)有的自動工具交換器(ATC)61，在第二臂60b的基端部設(shè)置能夠利用ATC61保持的接合器62。通過ATC61保持接合器62，連接第一臂60a與第二臂60b。
[0047]起重工具70具有工具主體71以代替工具主體41，如圖6所示，并且在第二臂60b從第一臂60a拆卸的狀態(tài)下與第一手臂60a連接。工具主體71具有能夠利用ATC61保持的接合器71a和接頭部71b、71c。
[0048]在接合器71a保持于ATC61上的狀態(tài)下，接頭部71b、71c沿著前臂部13的中心軸A4延伸。接頭部71b從接合器71a向U軸關(guān)節(jié)16的相反側(cè)突出，并在其端部的上方固定有鉤部42。即，鉤部42經(jīng)由工具主體71安裝于從根部側(cè)為第二個臂部的前臂部13上。鉤部42在沿著中心軸A4的方向上位于比U軸關(guān)節(jié)16更靠前端側(cè)的位置。
[0049]接頭部71c從接合器71a向U軸關(guān)節(jié)16側(cè)突出，并在其端部固定有配重部43。即，接合器71a及接頭部71b、71c構(gòu)成連接鉤部42與配重部43的連接部J2。配重部43在沿著中心軸A4的方向上以使U軸關(guān)節(jié)16位于配重部43與鉤部42之間的方式進行配置。即，配重部43在水平方向上以使U軸關(guān)節(jié)16位于配重部43與鉤部42之間的方式進行配置。
[0050]根據(jù)第二實施方式的機器人系統(tǒng)，能夠減輕在搬運操作中的機器人臂60A的自重，能夠進一步減輕U軸關(guān)節(jié)16及L軸關(guān)節(jié)15的致動器的負擔。另外，由于在第一手臂60a的前端部設(shè)置ATC61，在第二手臂60b及起重工具70上分別設(shè)置能夠利用ATC61保持的接合器62、71a，因此能夠自動交換第二臂60b與起重工具70。由此，能夠自動進行利用機器人系統(tǒng)的工件W的搬運操作與搬運以外的操作的轉(zhuǎn)移。
[0051]以上，對本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式進行了說明，但本發(fā)明不一定限定于上述實施方式，在不脫離其宗旨的范圍內(nèi)能夠進行各種變更。安裝起重工具70的臂部不限于前臂部13，例如還可以將起重工具70安裝于下臂部12或手腕部14上。本發(fā)明還可適用于如下機器人系統(tǒng)，其具有將兩條機器人臂安裝于一體的主體部上的雙臂型的機器人裝置。
【權(quán)利要求】
1.一種機器人系統(tǒng),其特征在于， 具有機器人臂和起重工具， 所述機器人臂具有基部、多個臂部以及多個關(guān)節(jié)，所述多個關(guān)節(jié)相對于所述基部串聯(lián)連接所述多個臂部，并分別使與前端側(cè)鄰接的所述臂部擺動， 所述起重工具用于使所述機器人臂進行搬運操作， 所述起重工具具有: 鉤部，所述鉤部安裝于所述臂部并懸掛工件； 配重部，所述配重部的配置方式為使得，使所述臂部擺動的所述關(guān)節(jié)位于所述配重部與所述鉤部之間；以及 連接部，所述連接部連接所述鉤部與所述配重部。
2.如權(quán)利要求1所述的機器人系統(tǒng)，其特征在于， 所述機器人系統(tǒng)具有兩條所述機器人臂，并且還具有用于使所述機器人臂把持所述工件的把持工具， 所述起重工具安裝于某一條所述機器人臂上，所述把持工具安裝于另一條所述機器人臂上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的機器人系統(tǒng)，其特征在于， 在安裝所述鉤部的所述臂部設(shè)有分割部，所述分割部將所述機器人臂分成兩個部分，在將所述起重工具安裝于所述機器人臂上時，所述機器人臂之中比所述分割部更靠前端側(cè)的部分是可拆卸的。
4.一種起重工具，是用于使機器人臂進行搬運操作的工具，所述機器人臂具有基部、多個臂部以及多個關(guān)節(jié)，所述多個關(guān)節(jié)相對于所述基部串聯(lián)連接所述多個臂部，并分別使與前端側(cè)鄰接的所述臂部擺動，所述起重工具的特征在于，具有: 鉤部，所述鉤部安裝于所述臂部并懸掛工件； 配重部，所述配重部的配置方式為使得，使所述臂部擺動的所述關(guān)節(jié)位于所述配重部與所述鉤部之間；以及 連接部，所述連接部連接所述鉤部與所述配重部。
5.一種搬運方法，其特征在于， 使用權(quán)利要求1?3中任何一項所述的機器人系統(tǒng)， 在所述機器人臂上安裝所述起重工具， 將所述工件懸掛在所述鉤部，利用所述機器人臂使所述鉤部移動。
6.一種搬運方法，其特征在于， 使用權(quán)利要求2所述的機器人系統(tǒng)， 在某一條所述機器人臂上安裝所述起重工具， 在另一條所述機器人臂上安裝所述把持工具， 將所述工件懸掛在所述鉤部，并且使所述把持工具把持所述工件， 利用兩條所述機器人臂使所述鉤部與所述把持工具向同一方向移動。
【文檔編號】B25J17/00GK104044136SQ201410001355
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年1月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月14日
【發(fā)明者】堤亮介, 原田敏行, 松藤健司, 池田敏章 申請人:株式會社安川電機