CN102896638A - 带重量测量功能的吸附式机械手 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种带有重量测量功能的机械手（20），其安装于机器人的末端轴（11），具备：测量对象物重量的测量仪（22）；在测量仪的末端与末端轴同轴安装的中空轴部（24b）；安装于中空轴部末端并通过吸附来保持对象物的吸附部（26）；在周向上能够旋转地包围中空轴部的中空部件（32）；从支撑末端轴的壳体（12）延伸出来并与中空部件连接的中空部件用连接部（31，31a）；以及在对应于中空轴部的周面的位置与中空部件连接且驱动吸附部的吸附部用驱动部（37，42），吸附部用驱动部通过形成于中空轴部周面的至少一个开口部（25）与中空轴部的内部空间连通，通过吸引空气使吸附部产生吸附力。由此，即使是难于气密吸附的对象物也可以准确的测量其重量。

Description

带重量测量功能的吸附式机械手

技术领域

本发明涉及测量被保持的对象物的重量的、带有重量测量功能的吸附式机械手。

背景技术

已知吸附并保持对象物的各种形式的吸附装置。例如在日本国专利公开公报“特开平06-107394号”中公开了吸附垫相对于吸腔沿其吸附力的方向滑动的吸附装置。此吸附装置通过吸附垫的滑动作用来测量被吊起的对象物的重量。还有，在日本国专利公开公报“实开平05-016047号”中公开了通过多个吸嘴吸附一个板材的吸附装置。

但是，在保持难以气密地吸附于日本国专利公开公报“特开平06-107394号”所公开的吸附垫上的对象物时，不仅需要多余的吸引力，而且此类对象物重量也无法准确测量。还有，在日本国专利公开公报“实开平05-016047号”中，改变对象物的姿势时，需要变更多个吸嘴的位置。此时，吸嘴的分别延伸的管路的位置姿势也需要改变，其结果，测量的对象物的重量可能有变化。

本发明是鉴于此类情况而完成，其目的在于提供一种对于难以气密地吸附的对象物也能够准确地测量其重量的吸附式机械手。

发明内容

为了达到上述目的，根据第1种方式，本发明提供一种机械手，为安装于机械臂，且具有对通过吸附而保持的对象物的重量进行测量的功能的带重量测量功能的机械手，其具备：安装在上述机械臂末端轴上，测量上述对象物重量的测量仪；在该测量仪的末端，与上述机械臂的末端轴同轴安装的中空轴部；安装在该中空轴部末端，通过吸附保持上述对象物的吸附部；在周方向上可旋转地包围上述中空轴部的中空部件；从支撑上述机械臂的末端轴的壳体延伸且连接在上述中空部件的中空部件用连接部；在对应于上述中空轴部的周面的位置与上述中空部件连接，且驱动上述吸附部的吸附部用驱动部，上述吸附部用驱动部通过形成在上述中空轴部周面的至少一个开口部与上述中空轴部的内部空间连通。

根据第2种方式，在第1种方式中，还具备在上述中空部件用连接部上安装，且固定驱动上述测量仪的线条体的线条体固定部。

根据第3种方式，在第1种方式中，上述吸附部用驱动部包含在上述中空部件安装的真空发生器。

根据第4种方式，在第1种方式中，在上述中空部件形成有上述中空轴部贯通的两个孔，使这两个孔的面积互为相等。

根据第5种方式，在第1种方式中，还具备配置于上述中空部件的上述两个孔和上述中空轴部之间的密封部件。

根据第6种方式，在第2或5种方式中，上述中空部件用连接部为包围上述测量仪整体的防水结构。

根据第7种方式，在第1种方式中，还具备配置于上述中空部件用连接部和支撑上述机械臂的末端轴的壳体之间的轴承。

虽然利用典型的实施方式对本发明进行了说明，但本领域的技术者可知，在不脱离本发明的范围的情况下，可进行上述的变更以及各种其他的变更、省略及追加。

附图说明

图1表示基于本发明的第一实施方式的机械手的截面图。

图2表示基于本发明的第二实施方式的机械手的截面图。

图3表示基于本发明的第三实施方式的机械手的截面图。

图4表示基于本发明的第四实施方式的机械手的截面图。

具体实施方式

以下，参照附图来说明本发明的实施方式。以下图中相同部件附有相同的参照符号。为了易于理解，对这些图适当改变了缩尺。

图1表示基于本发明的第一实施方式的机械手的截面图。如图1所示，机器人10，例如多关节机器人的末端轴11通过轴承13可以围绕壳体12旋转。还有，机械手20安装在末端轴11的末端。

具体的，在末端轴11的末端上嵌入有截面为H形状的测量仪用连接部21。还有，在测量仪用连接部21的末端侧上嵌入有测量下述工件W的重量的测量仪22。因此，从图1可知，测量仪22相对于末端轴11同轴配置。还有，从测量仪22的周面延伸出测量仪电缆23。此测量仪电缆23连接到图中未示的机器人控制装置。

如图1所示，在测量仪22的末端嵌入有凸缘型连接部24a。从凸缘型连接部24a，相对末端轴11同轴地延伸出与凸缘型连接部24a一体形成的中空轴部24b。如图所示，中空轴部24b的基端被凸缘型连接部24a封闭，但中空轴部24b的末端是开放的。而且，在中空轴部24b的周面，在周方向上形成有多个开口部25。在图1中，在周方向上等间隔地形成有圆形的多个开口部25，但开口部的数量及形状不限于图上所示。

而且，在中空轴部24b的末端上安装有吸附部26。吸附部26上形成有开口部，与中空轴部24b的内部空间连通。吸附部26优选已知的吸附垫。还有，吸附部26通过后述的配管连接到真空源，例如真空泵（图中未示），吸附部26通过真空源产生吸引作用。

而且图1中表示了被吸附部26吸附保持的工件W。如图所示，工件W的表面不平坦，例如形成有多个凹部。因此，如通过吸附部26仅吸附保持工件W，则可能通过凹部发生漏气。本发明的机械手20对于这样的工件W也能稳定地进行吸附保持，并测量其重量。当然，工件W的表面平坦也可。

图1中，中空轴部24b的周围同轴配置有中空部件32，以在周方向上可旋转的方式包围中空轴部24b。在图1所示的实施方式中，中空轴部24b和中空部件32之间形成有环状室35。但是，也可以使中空轴部24b和中空部件32接近到不能形成室35的程度。而且，形成有在中空部件32的周面上形成的单一开口部33。开口部33与用于驱动吸附部26的配管37连接。

而且，从图1中可知，在中空部件32的上端及下端分别形成有孔36a、36b。中空轴部24b通过这两个孔36a、36b贯通中空部件32。这些孔36a、36b互为同轴且为同一形状。因此，机械手20驱动时孔36a、36b上因负压产生的力会互相抵消。因此，孔36a、36b上因负压产生的力不会影响工件W重量的测量。

而且，如图1所示，中空轴部24b和中空部件32之间分别配置有密封部件38a、38b。从而在工件W比较脆的情况下也会避免工件W的一部分进入到中空部件32的内部。这在工件W为食品时特别有利。

如图1所示，中空部件用连接部31从末端轴11的壳体12延伸出来。该中空部件用连接部31向半径方向的外侧延伸后，再向远离末端轴11的方向延伸，之后再向半径方向内侧延伸，连接到中空部件32上。而且，中空部件用连接部31也可以连接到形成在中空部件32的凸缘（图中未示）上。还有，从图1可知，要留意中空部件32主要是通过中空部件用连接部31由壳体12保持的。

机械手20驱动时，真空源（图中未示）进行驱动，空气依次通过吸附部26、中空轴部24b、开口部25、室35及配管37而被吸引。由此，在吸附部26上产生吸附作用，工件W被吸附。

从图1可知，测量仪22位于中空轴部24b的基端侧。与此相对，空气通过形成于中空轴部24b的周面的开口部25流到配管37。因此，测量仪22自身不受与吸附部26相关的负压的影响。

如图1所示，在工件W的表面上形成有凹部的情况下，吸附时无法保持气密性。但是，在本发明中如上所述测量仪22不会直接受到吸引的影响。因此，即使在无法完全维持气密性的情况下，测量仪22也能准确地测量出工件W的重量。

且配管37直接连接到测量仪22和工件W之间的中空轴部24b时，机器人运行时配管37上施加的外力对测量仪22产生影响，可能无法精确地测量出工件W的重量。但是本发明中，如图1所示，配管37不直接与卡合在测量仪22的中空轴部24b相连接，而是与中空轴部24b周围的中空部件32相连接。因此，即使在测量时有外力施加到配管37的情况下，该外力的影响也不会对工件W的重量产生影响。因此可知，能够更加准确的测量工件W的重量。

并且，本发明中，因为能够一边保持工件W一边测量其重量，所以无需由其他工序来测量工件W的重量，能够缩短工件的总处理时间。而且，还可以将工件W的重量提供给机器人控制装置（图中未示），根据测量的重量，容易地改变工件W的搬运目的地，因而能够容易地挑选工件W。

还有，因为中空部件32相对于中空轴部24b能够自由旋转，所以即使在末端轴11围绕壳体12旋转时，配管37也不会跟随末端轴11的动作。因此，在机器人10动作时，能够大幅降低配管37干扰周边机器（图中未示）的可能性。

图2表示基于本发明的第二实施方式的机械手的截面图。下面，主要说明与图1所示的第一实施方式的不同点。图2所示的实施方式中，从末端轴11的壳体12延伸出来的中空部件用连接部31a，以包围整个测量仪22的方式形成。

而且，测量仪电缆23通过形成于中空部件用连接部31a的周面的开口部延伸。如图所示，通过配置在此开口部周围的测量仪电缆用固定部41，测量仪电缆23固定到中空部件用连接部31a。但是，考虑到测量仪22的旋转，优选测量仪电缆23在中空部件用连接部31a内具有一定余量。通过这样的测量仪电缆用固定部41，能够防止测量仪电缆23转动，而且减少测量仪电缆23对周边机器的干扰。

如上所述，在中空轴部24b和中空部件32之间分别配置有密封部件38a、38b。而且，优选测量仪电缆用固定部41也进行同样的密封处理。这种情况下，中空部件用连接部31a成为保护测量仪22整体的防水结构。

工件W是食品的情况下，有必要频繁地用液体对机械手20的吸附部26及其周围部进行清洗而保持清洁。工件W是食品的情况下，因为可以用液体对防水结构的机械手20进行清洗，可知是特别有利的。

图3表示基于本发明的第三实施方式的机械手的截面图。在图3所示的实施方式中，去除了配管37，真空发生器45直接与中空部件32的开口部33卡合。还有，与图中未示的空气源连接的真空发生器驱动用配管42从真空发生器45的侧方延伸。这里，真空发生器45为，若对真空发生器驱动用配管42供给空气，则通过伯努利定理产生负压的已知的装置。从而在图3所示的实施方式中不使用真空源、例如真空泵。

图3中，真空发生器45安装于中空部件32，所以真空发生器45处于离吸附部26比较近的位置上。图1等所示的实施方式中，在吸附部26的驱动时需要使配管37的内部成为真空，所以对吸附的响应性不是很高。但是，在图3所示的实施方式中，真空发生器45位于吸附部26的附近，所以通过真空发生器45真空作用迅速应用到吸附部26。因此，能够提高吸附部26的响应性。还有，能够去除用于驱动吸附部26的柔软配管37。

图4是基于本发明的第四实施方式的机械手的截面图。图4所示的实施方式中，去除了密封部件38a、38b。并且，作为替代，孔36a、36b与中空轴部24b邻接配置。孔36a、36b和中空部件24b之间的间隙为中空部件32能够旋转的程度的大小。很明显，即使在去除了密封部件38a、38b的情况下，也能得到与上述同样的效果。

而且，图4中，在壳体12上安装的安装部件51和中空部件用连接部31a之间配置有轴承50。因此，中空部件用连接部31a能够围绕末端部11的轴线自由旋转。因而，即使在机器人10的末端轴11旋转的情况下，中空部件用连接部31a也几乎不旋转。所以，容易避免测量仪电缆23干扰周边机器。

发明的效果

第1种方式中，中空轴部直接连接测量仪和吸附部，中空轴部通过形成于其周面的开口部与吸附部用驱动部相连通。通过用吸附部用驱动部吸引空气，而即使在无法保持吸附部和保持对象物之间的气密性时，也能够稳定地保持对象物，并正确地计算对象物的重量。还有，因为中空部件能够围绕中空轴部旋转，所以能够在不改变吸附功能的情况下，容易地使对象物向期望的方向旋转。而且，因为吸附部通过中空部件而与吸附部用驱动部分离，所以不会因为吸附部用驱动部，例如配管等影响对象物重量的测量结果。

第2种方式中，即使被吸附部保持的对象物旋转，也可以防止线条体转动，并且减小线条体对周边机器的干扰。

第3种方式中，能够提高使真空作用于吸附部的响应性。

两个孔的面积互不相等的情况下，由负压在各孔上产生的力产生差异。针对于此，在如同第4种方式那样两个孔的面积相等的情况下，力会互相抵消，所以不会给对象物重量的测量带来影响。

第5种方式中，即使在对象物比较脆的情况下也可以避免对象物的一部分进入中空部件内部。这对对象物是食品的情况特别有利。

第6种方式中，机器人是防水结构的情况下，在将机械手安装在机器人的状态下，能够用液体清洗机械手。这对对象物是食品的情况特别有利。

第7种方式中，易于避免驱动测量仪的线条体干扰周边机器。

从附图所示的本发明的典型实施方式的详细说明，本发明的这些目的、特征及优点，以及其它目的、特征及优点会更加明确。

Claims (7)

1.一种机械手（20），该机械手安装于机械臂，且具有对通过吸附而保持的对象物的重量进行测量的功能，即该机械手是带重量测量功能的机械手，

上述机械手的特征在于，具备：

安装在上述机械臂的末端轴（11）的末端上并测量上述对象物的重量的测量仪（22）；

在该测量仪（22）的末端与上述机械臂的末端轴（11）同轴地安装的中空轴部（24b）；

安装于该中空轴部（24b）末端并通过吸附保持上述对象物的吸附部（26）；

以在周方向上能够旋转的方式包围上述中空轴部（24b）的中空部件（32）；

从支撑上述机械臂的末端轴（11）的壳体（12）延伸出来且连接于上述中空部件（32）的中空部件用连接部（31，31a）；以及

在对应于上述中空轴部（24b）的周面的位置上与上述中空部件（32）连接，并驱动上述吸附部（26）的吸附部用驱动部（37，45），

上述吸附部用驱动部（37，45）通过形成于上述中空轴部（24b）的周面的至少一个开口部（25）与上述中空轴部（24b）的内部空间连通。

2.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于，

上述机械手还具备安装于上述中空部件用连接部（31，31a），并固定驱动上述测量仪（22）的线条体（23）的线条体固定部（41）。

3.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于，

上述吸附部用驱动部（37，45）包含安装于上述中空部件（32）的真空发生器（45）。

4.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于，

在上述中空部件（32）上形成有供上述中空轴部（24b）贯通的两个孔（36a，36b），

使这两个孔（36a，36b）的面积互为相等。

5.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于，

上述机械手还具备配置于上述中空部件（32）的上述两个孔（36a，36b）与上述中空轴部（24b）之间的密封部件（38a，38b）。

6.根据权利要求2或5所述的机械手，其特征在于，

上述中空部件用连接部（31，31a）为包围上述测量仪（22）整体的防水结构。

7.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于，

上述机械手还具备配置于上述中空部件用连接部（31，31a）与支撑上述机械臂的末端轴（11）的壳体（12）之间的轴承（13）。

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