CN102873686A - 并联机器人及拣选系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种并联机器人及拣选系统，以确保维修时的卫生性。所述并联机器人具备壳体（21）、多个电机单元（22）和多个臂部（23）。壳体（21）形成有臂连结用的开口部（211）。电机单元（22）收纳在壳体（21）内。臂部（23）经由臂连结用的开口部（211）与各个电机单元（22）连结。而且，壳体（21）具备能够从上方装卸电机单元（22）的装卸用开口部（212）。

Description

并联机器人及拣选系统

技术领域

本发明涉及并联机器人及拣选系统。

背景技术

以往，公知具备并联机构的机器人，即并联机器人。并联机构是指，通过并列连接的多个臂支承一个末端部的机构。并联机器人通过多个臂的合力使末端部动作，由此，与作为一般的工业用机器人的串联机器人相比，能够进行高速且高精度的动作。

例如，专利文献1中公开了具备3个臂的并联机器人。

专利文献1：日本特开第2008-264881号公报

然而，对于以往的并联机器人，在确保维修时的卫生性这一点上，还存在进一步改善的余地。

例如，以往的并联机器人在进行零件的交换或调整、检查等维修的情况下，有可能导致螺栓或润滑脂、垃圾等异物下落到输送机上。这些异物朝输送机上的下落成为输送机的污损或异物混入工件的原因，因此，卫生上并不理想。

尤其是，在要求高速性和高精度性的食品、医药产品等的拣选作业中利用并联机器人的情况很多。这些食品、医药产品等在卫生方面很受重视，因此，期望尽可能降低维修时的输送机的污损或异物混入工件等的可能性。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而作出的，目的在于提供能够确保维修时的卫生性的并联机器人及拣选系统。

本申请公开的并联机器人具备：形成有臂连结用的开口部的壳体；收纳在所述壳体内的多个驱动部；和经由所述臂连结用的开口部与各个所述驱动部连结的多个臂部，所述壳体具备能够从上方装卸所述驱动部的装卸用开口部。

此外，本申请公开的拣选系统的特征在于，其具备：机器人室；和安装在所述机器人室的顶板部的并联机器人，所述机器人室在所述顶板部具备预定的开口部，并以覆盖该开口部的方式安装有所述并联机器人，所述并联机器人具备：形成有臂连结用的开口部的壳体；收纳在所述壳体内的多个驱动部；和经由所述臂连结用的开口部与各个所述驱动部连结的多个臂部，所述壳体具备能够通过所述顶板部的开口部而从上方装卸所述驱动部的装卸用开口部。

发明效果

根据本申请公开的并联机器人及拣选系统的一个形态，能够确保维修时的卫生性。

附图说明

图1是示出本实施例的拣选系统的结构的图。

图2A是本实施例的并联机器人的模式立体图。

图2B是从背面观察连接器基材的模式图。

图3是壳体的模式分解立体图。

图4是示出电机单元及臂部的安装方法的图。

图5是电机单元的模式侧视图。

图6是电机单元安装后的壳体的模式俯视图。

图7A是示出并联机器人的设置方法的图。

图7B是示出并联机器人的设置方法的图。

标号说明

S拣选系统

W工件

1输送机

2并联机器人

21壳体

21a保持部

21b罩部

211开口部

212装卸用开口部

213缺口部

214台阶部

215法兰部

22电机单元

221箱体（case）

221a法兰部

222电机

223减速器

224缆线

225中继连接器

226、227带轮

228皮带

23臂部

231连结部

232帽部件

24盖部

241钩部

242连接器基材

247电池基材

25可动部

25a末端执行器

25b电机单元

3控制装置

4室（cell）

41顶板部

42开口部

43把手

100a～100c螺栓

具体实施方式

以下，参照附图对本申请公开的并联机器人及拣选系统的几个实施例详细地进行说明。

另外，以下，作为一个例子，对在拣选系统中应用了本申请公开的并联机器人的情况的例子进行说明，该拣选系统对通过输送机搬运过来的工件进行保持、并使保持的工件向其他场所移动。此外，以下，通过输送机搬运的工件为食品、医药产品等要求卫生性的物品。但是，本发明并不受这些实施例中的例示限定。

【实施例】

首先，用图1对本实施例的拣选系统进行说明。图1是示出本实施例的拣选系统的结构的图。

如图1所示，本实施例的拣选系统S具备输送机1、两台并联机器人2、控制装置3、和机器人室4。

输送机1为将工件W从上游向下游搬运的搬运装置。在此，输送机1为带式输送机，但并不限于此，输送机1也可以为辊式输送机、链式输送机等其他搬运装置。

并联机器人2为具备并联机构的机器人，按照来自控制装置3的指示进行工件W的保持动作及移动动作。并联机器人2通过并列连接的3个臂部23支承一个可动部25。各臂部23通过收纳在壳体21内的3个电机单元22而被分别独立地驱动。

在可动部25设有末端执行器25a和电机单元25b。末端执行器25a例如为使用真空泵等吸引装置的吸附力保持工件W的吸附部。电机单元25b为使末端执行器25a旋转的驱动部。

并联机器人2按照来自控制装置3的指示，驱动壳体21内的各电机单元22及设在可动部25的电机单元25b，由此，在使末端执行器25a移动到应保持的工件W后，用末端执行器25a对所述工件W进行保持。

控制装置3是对并联机器人2进行动作控制的装置。具体而言，从在输送机1的上方设置的未图示的摄像机获得在输送机1上拍摄到的图像，并根据获得的图像检测工件W。然后，控制装置3根据检测结果指示并联机器人2保持工件W。

机器人室4为以环绕并联机器人2的方式设置的大致长方体的室，目的在于防止例如作业中的并联机器人2与人接触。在机器人室4的侧面部设有例如聚碳酸酯等的透明部件，以便能够目视确认内部的并联机器人2。此外，在机器人室4的侧面部，设有具备把手43的门，通过利用把手43打开所述门，由此，能够从外部访问机器人室4内的并联机器人2。

机器人室4的上部由用例如钢板等金属部件形成的顶板部41覆盖。而且，在该顶板部41的下表面，固定有并联机器人2。由此，并联机器人2从输送机1的上方对工件W进行保持。

另外，顶板部41也可以是设置拣选系统S的工厂自身的顶板。

比顶板部41靠下方的区，即机器人室4的内部的区域为配置输送机1、并联机器人2的作业区A1。在该作业区A1中，由于要对食品、医药产品等工件W进行操作，因此要求卫生性。

并联机器人中，也需要尽可能减少螺栓或润滑脂、垃圾等异物在维修中下落到输送机上等而导致的输送机的污损等不良情况。

此处，即使是异物可能在维修中下落的情况，也能进行例如在利用片材（sheet）覆盖了输送机的状态下进行维修作业等的应对，由此，能够确保作业区的卫生性。但是，在进行了这样的应对的情况下，会产生片材的设置、回收等多余的作业，作业时间也变长，因此维修作业可能会繁杂化。

因此，本实施例的拣选系统S中，将与作业区A1隔离的区、具体而言为顶板部41上方的区，作为并联机器人2的维修区A2。而且，对联机器人2的结构进行研究，以便能够在该维修区A2内进行并联机器人2的维修，由此，确保了维修时的卫生性。

具体而言，在顶板部41形成预定的开口部42。此外，并联机器人2的壳体21构成为：上部敞开，且能够从上方装卸收纳在内部的电机单元22等。

并联机器人2以使在顶板部41形成的开口部42的位置与壳体21的开口部的位置一致的方式安装在顶板部41。由此，能够从维修区A2进行收纳在壳体21内的电机单元22等的交换或调整、检查这样的维修。

这样，在与作业区A1隔离的维修区A2进行并联机器人2的维修，由此，能够可靠地防止螺栓或润滑脂、垃圾等异物下落到输送机1上。因此，无需片材的设置和回收这样的多余的作业，就能够容易地确保维修时的卫生性。

另外，如图1所示，若将控制装置3设置在维修区A2，则无需在作业区A1确保控制装置3的设置空间，因此能够使拣选系统S节省空间。

接下来，对本实施例的并联机器人2的结构具体进行说明。图2A是本实施例的并联机器人2的模式立体图。

如图2A所示，并联机器人2具备壳体21、臂部23、和盖部24。此外，如图1所示，并联机器人2还具备电机单元22及可动部25。

壳体21为收纳电机单元22的有底的罩体。该壳体21中，在比底部高的位置，形成有用于使各臂部23连通至壳体21内的3个开口部211。另外，对于壳体21的具体结构，利用图3在后面进行描述。

电机单元22为用于驱动臂部23的驱动部，并如图1所示收纳在壳体21内。另外，本实施例中，为了提高维修的容易性，将一体地组装了电机和减速器的带减速器的电机单元用作电机单元22。对于所述电机单元22的结构，利用图4在后面进行描述。

臂部23是由例如铝铸件等轻质材料形成的臂部件，基端部经由开口部211与壳体21内的电机单元22连结。此外，如用图1已说明的那样，各臂部23的末端部分别与可动部25连结，由此，形成为各臂部23并列连接的状态。对于电机单元22及臂部23相对于壳体21的安装方法，利用图4在后面进行描述。

盖部24是封闭壳体21上部的开口的部件。在盖部24的上表面，设有环状的钩部241。所述钩部241在将并联机器人2向机器人室4的顶板部41安装时使用，但对于这一点，利用图7A、图7B在后面进行描述。

此外，钩部241由形成为环状的部件和形成为螺栓状的部件构成。盖部24通过钩部241的形成为螺栓状的部件固定于壳体21，对于这一点，利用图3进行说明。

此外，在盖部24上，在中央部形成有开口，并以覆盖所述开口的方式设置有连接器基材242。连接器基材242是集中设置有用于连接并联机器人2内部的配线与外部的配线的各种连接器等的部件。具体而言，在连接器基材242上，设有供电缆线用的连接器243、控制缆线用的连接器244、外部设备连接用的连接器245、和连接末端执行器25a和吸引装置的空气管连接用的连接器246等。

连接器基材242经由未图示的衬垫被螺钉248固定在盖部24。这样，连接器基材242以能够与盖部24分离的方式构成，因此，无需打开盖部24自身，就能够进行配线的交换作业等。

此外，在连接器基材242形成预定的开口，并以覆盖所述开口的方式设有电池基材247。电池基材247为安装有各电机单元22所具有的电机的编码器用的电池250的部件。

图2B中示出从背面观察连接器基材242的模式图。如图2B所示，在连接器基材242的背面侧，除了供电缆线用的连接器243、控制缆线用的连接器244、外部设备连接用的连接器245、空气管连接用的连接器246之外，还设有编码器用的电池250。编码器用的电池250如上所述经由电池基材247安装在连接器基材242。

电池基材247经由未图示的衬垫被螺钉249固定在连接器基材242。这样，电池基材247以能够与连接器基材242分离的方式构成，因此，能够仅独立拆卸交换频率比较高的电池250。

另外，此处虽然省略了图示，但在图2B所示的供电缆线用的连接器243、控制缆线用的连接器244、编码器用的电池250上，分别连接有各电机单元22的供电缆线、控制缆线、以及编码器供电用的缆线。

接下来，用图3对壳体21的结构进行说明。图3是壳体21的模式分解立体图。

如图3所示，壳体21为具备保持部21a和有底的罩部21b的双重构造，该保持部21a用于保持电机单元22，该有底的罩部21b从下方覆盖被保持部21a保持的电机单元22。

另外，本实施例中，对使壳体21形成为可分离的双重结构的例子进行说明，但壳体21也可以构成为由一个铸件等一体成形。此外，为了实现轻量化，也可使作为结构件的保持部21a由金属形成，而罩部21b用更轻的金属或树脂等更轻质的原材料形成。

保持部21a为上部敞开的大致托盘状的部件。在保持部21a的底面，形成有与电机单元22的外形大致形状相同的缺口部213。此外，在各缺口部213的两侧，形成有使保持部21a的底面稍微凹陷而成的台阶部214。

此外，在保持部21a的底面，形成有用于连通吸引用的空气管的连通孔216。空气管和连通孔216之间的间隙通过密封处理被密封。由此，能够提高保持部21a内的气密性和液密性。

此外，在保持部21a的上端缘形成法兰部215。该法兰部215成为并联机器人2的相对于顶板部41的安装面。此外，罩部21b及盖部24也在所述法兰部215被固定于保持部21a。

此外，在法兰部215形成有螺栓孔251a。所述螺栓孔251a为在将盖部24固定在保持部21a时使用的螺栓孔。具体而言，在盖部24也形成有与螺栓孔251a一样的螺栓孔240，通过使钩部241的形成为螺栓状的部件贯穿于螺栓孔240及螺栓孔251a中，由此，盖部24成为固定于保持部21a的状态。

另外，为了提高壳体21内的气密性，盖部24经由环状的衬垫260安装在保持部21a。

此外，在法兰部215，在比螺栓孔251a靠外缘侧的位置形成有螺栓孔251b。所述螺栓孔251b为在将并联机器人2向机器人室4的顶板部41安装时供固定部件（后述的螺栓100c）贯穿的螺栓孔。

罩部21b为使用铸模一体形成的大致碗型的铸件。罩部21b也是上部敞开，并在上端缘固定到保持部21a的法兰部215。

罩部21b的外表面形成为平滑的曲面状。因此，壳体21中，污物难以附着，容易清扫。在罩部21b形成有臂连结用的开口部211。

以下，将在保持部21a的上部形成的开口部记载为“装卸用开口部212”。

接下来，利用图4对电机单元22及臂部23相对于壳体21的安装方法进行说明。图4为示出电机单元22及臂部23的安装方法的图。

如图4所示，电机单元22为相对于箱体221一体地组装有电机222和减速器223的带减速器的电机单元。此处，用图5对电机单元22的结构具体进行说明。图5是电机单元22的模式侧视图。

如图5所示，电机单元22具备箱体221、电机222、减速器223，带轮226、227和皮带228。电机222为产生臂部23的驱动力的电动机。减速器223使电机222的转速减小并向臂部23输出。带轮226、227分别安装在电机222及减速器223的轴上。皮带228架设在带轮226、227之间，经由带轮226、227将电机222产生的旋转力传递至减速器223。

这些电机222、减速器223、带轮226、227及皮带228一体地组装于箱体221。

回到图4，对电机单元22的安装方法进行说明。在箱体221的上端缘，形成有法兰部221a。在将电机单元22向保持部21a的缺口部213装入时，法兰部221a与在缺口部213的两侧形成的台阶部214抵接。由此，形成为电机单元22被壳体21的保持部21a保持的状态。

此外，电机单元22通过螺栓100a等固定部件使法兰部221a与台阶部214连结。由此，形成为电机单元22被固定于保持部21a的状态。螺栓100a经由装卸用开口部212从上方插入。

这样，形成为电机单元22收纳在壳体21内的状态，即被保持部21a保持且被罩部21b覆盖的状态。因此，即使在万一润滑脂从减速器223漏出、或者从电机222、皮带228等产生磨损粉的情况下，这些润滑脂、磨损粉等污物也会滞留在罩部21b的底部，不用担心下落到位于并联机器人2的下方的输送机1上。另外，虽然在罩部21b形成有臂连结用的开口部211，但如上所述，由于形成在比底部高的位置，因此，滞留在底部的异物从开口部211下落的可能性也较低。

此外，并联机器人2的壳体21具备能够从上方装卸电机单元22的装卸用开口部212，因此，作业员能够从维修区A2进行电机单元22的拆卸或安装。因此，在并联机器人2的维修时，也不用担心螺栓100a或润滑脂、磨损粉等下落到输送机1上。

此外，由于润滑脂、磨损粉等污物不会飞散，而主要滞留在电机单元22的下部的罩部21b，因此，能够从维修区A2容易地进行所述污物的清扫。

此外，并联机器人2具备封闭装卸用开口部212的盖部24。因此，在维修时以外，能够预先封闭装卸用开口部212，因此，能够防止尘埃等侵入壳体21内。

另一方面，从壳体21的外部、即作业区A1进行臂部23的安装及拆卸。

具体而言，臂部23在基端部具备一端敞开的圆筒状的连结部231。连结部231经由在罩部21b形成的开口部211在壳体21内贯穿，由此，形成为与收纳在壳体21内的电机单元22的减速器223抵接的状态。连结部231的与减速器223抵接的一侧的一端部被形成有螺栓孔的面覆盖，另一端部敞开。

而且，在使连结部231与减速器223抵接的状态下，通过使用螺栓100b等固定部件对连结部231和减速器223进行连结，由此，成为臂部23与电机单元22连结的状态。在臂部23与电机单元22连结后，用帽部件232将连结部231的敞开的另一端部封闭。

这样，虽然臂部23是从作业区A1安装，但通过在连结部231设置帽部件232，由此，即使在螺栓100b万一脱落的情况下，也能够防止脱落的螺栓100b下落到输送机1上。

接下来，利用图6对电机单元22的配线进行说明。图6是电机单元22安装后的壳体21的模式俯视图。

如图6所示，在电机单元22上连接有例如供电用的缆线、控制用的缆线、和编码器供电用的缆线等（以下，记载为“缆线224”）。所述缆线224分别与设在连接器基材242上的供电缆线用的连接器243、控制缆线用的连接器244、编码器用的电池250连接。

此处，缆线224在中途部设有中继连接器225，并且在所述中继连接器225中构成为能够分离和连接。虽然壳体21成为通过缆线224与盖部24相连的状态，但通过使用中继连接器225使缆线224分离，由此，能够在不卡挂缆线224的状态下打开盖部24。

接下来，用图7A、图7B对并联机器人2相对于顶板部41的设置方法进行说明。图7A及图7B为示出并联机器人2的设置方法的图。另外，图7A中，示出将并联机器人2向顶板部41上拉的工序，图7B中示出将向顶板部41上拉的并联机器人2向顶板部41固定的工序。

如图7A所示，在并联机器人2的钩部241，架设有钢丝（wire）300。该钢丝300经由顶板部41的开口部42延伸至维修区A2。通过拉紧钢丝300，由此将并联机器人2向顶板部41上拉。

如图7B所示，当到达顶板部41时，并联机器人2成为法兰部215（参照图3）与顶板部41的下表面抵接的状态。而且，通过将螺栓100c等固定部件贯穿到在法兰部215形成的螺栓孔251b（参照图3）及顶板部41，由此，将并联机器人2固定在顶板部41。

如图7B所示，将螺栓100c从上方插入。因此，即使在万一螺栓100c脱落的情况下，脱落的螺栓100c也会下落到维修区A2内或并联机器人2的壳体21内，而不用担心会下落到输送机1上。

接下来，对进行并联机器人2的维修时的顺序进行说明。在此，作为一个例子，对交换电机单元22的皮带228的情况的例子进行说明。

首先，作业员使并联机器人2停止。接着，作业员在机器人室4内（即，作业区A1）卸下螺栓100b（参照图4）。由此，臂部23从电机单元22脱落。

接着，作业员在顶板部41上（即，维修区A2）卸下供电缆线、控制缆线、空气管等。此外，作业员松开被螺纹紧固于盖部24的钩部241并将盖部24上提，在中继连接器225中将缆线224分离。由此，能够从壳体21卸下盖部24。

接着，作业员松开螺栓100a并将电机单元22上提。而且，作业员在另外的作业场分解电机单元22，将使用后的皮带228交换为新品。

这样，本实施例的并联机器人2在皮带交换等维修时，在作业区A1内进行的作业工时为最小的限度，因此，能够减少维修时对作业区A1的污损等。

此外，本实施例的并联机器人2中，电机222、减速器223、皮带228等被组装到共用的箱体221，通过松开螺栓100a，能够将它们一体卸下，因此，能够提高作业性。此外，由于皮带228的交换等琐碎的作业能够在从机器人室4离开的维修作业场进行，因此，能够减少在维修区A2进行的作业工时，从而提高作业性。

如上所述，本实施例中，在形成有臂连结用的开口部的壳体的内部收纳多个电机单元，并且，在该壳体中设有能够从上方装卸电机单元的装卸用开口部。因此，能够确保维修时的卫生性。

另外，在上述的实施例中，对驱动臂部的驱动部为一体地组装了电机和减速器的带减速器的电机单元的情况的例子进行了说明，但驱动部并不限于此，也可以将电机和减速器独立设置。

此外，在上述的实施例中，示出了设置有两台并联机器人的拣选系统的例子，但并联机器人的设置台数既可以是1台，也可以是3台以上。

此外，在上述的实施例中，并联机器人具备吸附部来作为末端执行器，但并联机器人也可以具备其他末端执行器，只要能够保持工件即可。例如，并联机器人可具备把持工件的手型的末端执行器。

此外，在上述的实施例中，对并联机器人具备3个臂部的情况的例子进行了说明，但并联机器人所具备的臂部的数量并不限于此。另外，不言而喻，驱动臂部的驱动部根据臂部的数量来设置。

进一步的效果、变形例可由本领域技术人员容易地导出。因此，本发明的更广泛的形态并不限于如上那样表示且记述的特定的详细、代表性的实施方式。因此，在不脱离添附的权利要求书及其等同物定义的总的发明概念精神或范围的情况下，能够进行各种变更。

Claims (6)

1.一种并联机器人，其特征在于，

所述并联机器人具备：

形成有臂连结用的开口部的壳体；

收纳在所述壳体内的多个驱动部；以及

经由所述臂连结用的开口部与各个所述驱动部连结的多个臂部，

所述壳体具备能够从上方装卸所述驱动部的装卸用开口部。

2.根据权利要求1所述的并联机器人，其特征在于，

所述壳体相对于形成有预定的开口部的顶板部安装成能够通过该顶板部的开口部及所述装卸用开口部装卸所述驱动部。

3.根据权利要求1或2所述的并联机器人，其特征在于，

所述并联机器人还具备相对于所述壳体固定所述驱动部的固定部件，

所述固定部件经由所述装卸用开口部从上方插入所述壳体内。

4.根据权利要求1、2或3所述的并联机器人，其特征在于，

所述并联机器人还具备用于封闭所述装卸用开口部的盖部。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的并联机器人，其特征在于，

所述驱动部为带减速器的电机单元，该带减速器的电机单元一体地组装有电机和减速器。

6.一种拣选系统，其特征在于，

所述拣选系统具备：机器人室；和安装在所述机器人室的顶板部的并联机器人，

所述机器人室在所述顶板部具备预定的开口部，并以覆盖该开口部的方式安装所述并联机器人，

所述并联机器人具备：

形成有臂连结用的开口部的壳体；

收纳在所述壳体内的多个驱动部；以及

经由所述臂连结用的开口部与各个所述驱动部连结的多个臂部，

所述壳体具备能够通过所述顶板部的开口部而从上方装卸所述驱动部的装卸用开口部。

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