CN103204379B - 搬运装置和机器人系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及搬运装置和机器人系统。根据实施方式的搬运装置包括：基台，其设置在安装面上；和回旋臂，其设置在所述基台上以自由回旋，并且使附接到该回旋臂两端部的转台通过预先设置在圆形轨道上的搬运出入位置与作业位置。基台具有中空的结构并且包括中空部，所述中空部内至少具有所述回旋臂的旋转中心，并且预定的线状体插入并通过所述中空部。

Description

搬运装置和机器人系统

技术领域

本文讨论的实施方式涉及搬运装置和机器人系统。

背景技术

已知一种常规搬运装置，其设置在基台上以自由回旋，并且设置有回旋臂，该回旋臂的两端部附接有在上面放置工件的转台，在圆形轨道上预先设置的搬运出入位置与作业位置之间通过。

例如，可以通过组合搬运装置和涂装机器人以构造机器人系统，来执行高效的自动涂装作业。

机器人系统可以是在搬运装置上提供机器人以尽可能减小由搬运装置的回旋臂、机器人的臂等的动作范围所确定的操作空间（由机器人和搬运装置执行预定作业所需要的空间）。

常规技术已经在例如日本专利4190631号公报中公开。

但是，因为采用在日本专利4190631号公报中公开的搬运装置的机器人系统包括设置在基台中以使转台旋转的马达，当机器人设置在搬运装置上时，用于驱动机器人的线缆等设置在基台的外部。

在该情况下，如果机器人是涂装机器人，用于向设置在机器人的臂的前端上的漆装喷嘴提供涂料的软管等必须设置在基台的外部。

在这样的情况下，存在线缆等干扰回旋臂以使回旋臂的动作不是所希望的可能性以及线缆等引起诸如扭弯的坏的影响的可能性。为了避免这些问题，线缆必须设置在回旋臂的前端的圆形轨道外侧。这导致超过所需地延长线缆。而且，这不利于尽可能减少机器人系统的操作空间的对安装空间的节省要求。

由于上述问题而实现实施方式的一个方面，并且实施方式的目的是提供一种可以尽可能减少机器人系统的操作空间的搬运装置和机器人系统。

发明内容

根据实施方式的一个方面的搬运装置包括：基台，其设置在安装面上；以及回旋臂，其设置在所述基台上以自由回旋，并且附接到该回旋臂两端的转台通过预先设置在圆形轨道上的搬运出入位置与作业位置。基台具有中空的结构并且包括中空部，所述中空部内至少具有所述回旋臂的旋转中心，并且预定的线状体插入并通过所述中空部。

根据实施方式的一个方面，可以尽可能地减少机器人系统的操作空间。

附图说明

通过下面的详细说明，参照附图，能够更好、更完整地理解本发明及其优点，在附图中：

图1是示出根据实施方式的机器人系统的使用状态的说明图；

图2是示出机器人系统的局部截面图；

图3A是示出根据实施方式的搬运装置的主要部件的截面图；

图3B是通过放大主要部件的一部分所获得的说明图；

图4是示出回旋臂的一侧位于作业位置的状态的平面图；以及

图5是示出回旋臂的一侧位于除作业位置以外的位置的状态的平面图。

具体实施方式

根据实施方式的搬运装置包括：基台，其设置在安装面上；以及回旋臂，其设置在基台上以自由回旋，并且附接到该回旋臂两端的转台通过预先设置在圆形轨道上的搬运出入位置与作业位置。基台具有中空结构并且具有中空部，中空部内至少具有回旋臂的旋转中心，并且预定的线状体插入并穿过中空部。

以下，将参照附图详细描述根据本公开实施方式的搬运装置和机器人系统。另外，下面公开的实施方式并非旨在限制本发明。

机器人系统

图1是示出根据实施方式的机器人系统3的使用状态的说明图。图2是示出机器人系统3的局部截面图。首先，将说明根据本实施方式的机器人系统3的简要概述。

如图所示，通过组合包括回旋臂11的搬运装置1和加工工件5的作业机器人2而构造机器人系统3。机器人系统3设置在作业间4内。

根据本实施方式的、机器人系统3中使用的作业机器人2是工业机器人并且如图2所示，该作业机器人2在该搬运装置1的大致中央位置处一体地附接到搬运装置1。

换言之，基部21附接在搬运装置1的回旋臂11的大致旋转中心位置上，并且具有多个关节的机器人臂22从基部21延伸。而且，假设根据本实施方式的作业机器人2具有6个关节轴。这里，轴的数量仅是示例。因此，轴的数量不限于6个轴。

根据本实施方式的机器人系统3对作为涂装对象的工件5的表面进行涂装。因此，喷射喷嘴23附接到机器人臂22的前端作为端部执行器。而且，作业机器人2可以通过改变端部执行器而执行各种作业操作。

如图1所示，在作业间4的内部空间中，在与回旋臂11的回旋轨迹相对应的圆形轨道A上预先设置搬运出入位置40和作业位置41，其中，在搬运出入位置40处，提供未加工的工件5以及取出涂装加工后的工件5，而在作业位置41处由作业机器人2执行涂装处理。下面将详细地说明搬运装置1。在本图中，标号42表示隔开作业间4的安全栅。

根据本实施方式的机器人系统3还包括喷射面板24和控制器25，喷射面板24向喷射喷嘴23提供预定的涂敷材料和空气，控制器25进行控制以驱动机器人系统3。而且，尽管在图1中省略了涂敷材料软管26，但是涂敷材料软管26连接在喷射喷嘴23和喷射面板24之间，并且作业机器人2和控制器25通过电缆27、28和29连接。

喷射面板24容纳涂敷材料提供装置和空气提供装置，涂敷材料提供装置通过作为线状体的涂敷材料软管26向喷射喷嘴23提供预定的涂敷材料和空气，空气提供装置提供空气以使喷射喷嘴23喷射涂敷材料。

控制器25存储作业程序，作业程序包括喷射喷嘴23喷射涂敷材料或空气的喷射定时，并且通过该作业程序驱动搬运装置1和作业机器人2以执行设置的动作。

搬运装置1包括设置在安装面100上的基台6和设置在基台6上以自由回旋的回旋臂11，附接到回旋臂11的两端部的转台12通过预先设置在圆形轨道A上的搬运出入位置40和作业位置41。

换言之，附接到大致线状地形成的回旋臂11的两前端的转台12和12可以沿圆形轨道A公转，以通过预先设置在圆形轨道A上的搬运出入位置40和作业位置41。

转台12和12各构造为能够在回旋臂11的安装位置处、在上面放置有工件5的状态下沿水平方向绕着它的轴自转。在本实施方式中，按照以下方式控制搬运装置1，即，当回旋臂11的两前端都位于搬运出入位置40和作业位置41处时停止回旋臂11，而仅位于作业位置41处的转台12绕着它的轴自转。

而且，尽管在下面详细描述根据本实施方式的搬运装置1的基台6，但是根据本实施方式的搬运装置1的基台6具有中空结构并且包括中空部60，中空部60内至少具有回旋臂11的旋转中心。这里，预定的线状体（即，作业机器人的第一电缆27、第二电缆28和第三电缆29）以及另外的涂敷材料软管26等可以插入并通过中空部60。

如上所述，回旋臂11的回旋定时和转台12的旋转定时可以由在控制器5中存储的作业程序来控制。

采用该构造的机器人系统3不要求将第一电缆27、第二电缆28和第三电缆29、涂敷材料软管26等设置在回旋臂11的圆形轨道A的外侧。因此，可以尽可能地减小了机器人系统3的操作空间。

而且，工件5可以在搬运出入位置40处放置在转台12和12的一侧上，然后可以通过使回旋臂11回旋180度，将工件5搬运到作业位置41以在作业位置41处执行涂装作业。接着，在涂装作业期间，可以通过在该位置水平地旋转转台12来均匀地涂装具有三维表面的整个工件5。

当在作业位置41处执行作业操作时，下一个待涂装的未加工的工件5放置在位于搬运出入位置40处的转台12上。当在作业位置41处结束涂装作业时，通过使回旋臂11进一步回旋180度而将工件5搬运到搬运出入位置40，以取出完成了涂装的已加工的工件5。在此时，在搬运出入位置40处先前放置未加工的工件5的转台12位于作业位置41处。

按照该方式，根据本实施方式的机器人系统3可以根据作业程序高效地执行涂装作业。而且，即使工件5的涂装表面是具有凹凸的三维形状，也可以在工件上执行涂装处理，以具有均匀的涂装膜厚度。

这里，工件5例如包括移动电话的壳体、个人计算机的壳体和汽车的仪表板。但是在这点上，如果工件应该被涂装并可以放置在下面描述的搬运装置1的转台12和12上，则工件5可以是任何工件。

搬运装置

下面，将参照图2至图5更具体地说明根据本实施方式的机器人系统3的搬运装置1。图3A是示出根据本实施方式的搬运装置1的主要部件的截面图。图3B是通过放大主要部件的一部分所获得的说明图。图4是示出回旋臂11的一侧位于作业位置的状态的平面图。图5是示出回旋臂11的一侧位于作业位置以外的位置的状态的平面图。

如图2和图3A所示，搬运装置1包括：回旋臂11，回旋臂11经由回旋机构7可旋转地附接到筒状基台6并在筒状基台6周围。这里，基台6包括设置在下端的安装基台61和设置在上端的机器人安装基台62。

换言之，回旋臂11附接到横轧辊（cross roller）70，横轧辊70是级联到基台6的臂支撑周面6a的轴承，并且回旋臂11以基台6为中心焦点直线状地延伸。一对转台12和12附接到回旋臂11的两端。

回旋机构7按照转台12和12绕基台6公转的方式使回旋臂11回旋。而且，通过使用作业程序，在臂回旋环形齿轮71旋转180度时使回旋马达72停止，来控制回旋马达72。

按照该方式，回旋臂11可以绕着圆形轨道A旋转，以使设置在两个前端的转台12和12通过搬运出入位置40和作业位置41，搬运出入位置40和作业位置41定位为彼此面对，同时在它们二者之间设置有基台6，其中转台在两个位置处停止达预定时间。

回旋机构7包括回旋马达72和臂回旋环形齿轮71。回旋马达72是第一动力源。臂回旋环形齿轮71与回旋马达72联动地联接，并经由横轧辊70可旋转地附接在基台6的外周面上，其中回旋臂11也附接在该外周面上。

回旋马达72附接到基台6的外侧。更具体地说，当搬运装置1设置在作业间4内时，在基台6的外侧、在靠近搬运出入位置40的一侧附接回旋马达72。而且，在本图中，标号700表示容纳回旋马达72的马达壳体。

连接到回旋马达72的输出轴721的驱动齿轮73与臂回旋环形齿轮71啮合。换言之，用于旋转回旋臂11的动力在回旋机构7中以“回旋马达72->输出轴721->驱动齿轮73->臂回旋环形齿轮71->回旋臂11”的方式提供。

通过采用该结构，当驱动回旋马达72时，臂回旋环形齿轮71旋转，因而回旋臂11旋转，同时它的前端描画回旋轨迹。换言之，分别附接到回旋臂11的两端的转台12和12沿圆形轨道A在搬运出入位置40和作业位置41之间移动。由此，放置在转台12上的工件5可以从搬运出入位置40搬运到作业位置41，或者从作业位置41搬运到搬运出入位置40。

转台12和12各个被构造为在回旋臂11的前端（即在安装位置）处沿水平方向可旋转。而且，搬运装置1包括台回转机构8，台回转机构8使两个转台12和12之一在安装位置处选择性地自转。因此，转台12被构造为沿圆形轨道A公转，并在上面放置有工件5的状态下在水平方向上绕着它的轴自转。

下面将说明使转台12旋转的台回转机构8。台回转机构8包括容纳在回旋臂11的臂壳体110中的第一壳内旋转轴121和第二壳内旋转轴122。

换言之，如图2和图3A所示，第一壳内旋转轴121直接连接到转台12并且垂直地延伸。另一方面，第二壳内旋转轴122在臂壳体110内水平地延伸，其中第二壳内旋转轴122的底端与第一壳内旋转轴121联动地联接，而第二壳内旋转轴122的前端连接到设置有二级锥齿轮124的传动轴123。

如图所示，台回转机构8还包括充当第二动力源的台旋转马达80和一级台旋转轴81，一级台旋转轴81可以与台旋转马达80联动地联接。

当搬运装置1设置在作业间4内时，在基台6的外侧、在靠近作业位置41的一侧附接台旋转马达80。在图2和图3A中，标号800表示容纳台旋转马达80的壳体。

一级台旋转轴81插入到设置在臂回旋环形齿轮71中的通孔710，以与回旋臂11一起绕基台6旋转（公转）。一级台旋转轴81的前端设置有与二级锥齿轮124啮合的一级锥齿轮811。

另一方面，一级台旋转轴81的底端设置有中间齿轮91，中间齿轮91可以与固定在基台6的外周面上的引导环形齿轮63啮合，并与充当第二动力源的台旋转马达80的旋转轴801联动地啮合。

在该情况下，两对第一壳内旋转轴121、第二壳内旋转轴122、传动轴123和一级台旋转轴81，按照两对的相应部件位于对称位置同时在其间设置有基台6的方式，设置在上述台回转机构8中。

在单独设置在靠近基台6的作业位置41的一侧处的、作为第二动力源的台旋转马达80中，旋转轴801向上延伸。因此，当一级台旋转轴81位于作业位置41时，设置在一级台旋转轴81的底端的筒状中间齿轮91的下部和设置在台旋转马达80的旋转轴801的前端的输出齿轮802在此时彼此啮合。

而且，因为中间齿轮91的上部与引导环形齿轮63啮合，在臂回旋环形齿轮71旋转以使回旋臂11旋转时，中间齿轮91在与引导环形齿轮63啮合的同时与回旋臂11一起旋转（公转）。

换言之，一级台旋转轴81与回旋臂11一起旋转（公转）。而且，尽管会在下面描述，但是台旋转马达80被构造为：在公转期间，除非一级台旋转轴81位于作业位置41，否则台旋转马达80的动力不传送到转台12。

自然的是，当转台12和12的一侧位于作业位置41时，回旋臂11的转台12和12的另一侧位于搬运出入位置40。位于搬运出入位置40的转台12在该位置不旋转（不绕它的轴自转），因为与转台12接合的一级台旋转轴81的中间齿轮91与引导环形齿轮63机械啮合。

按照该方式，台回转机构8可以使转台12在安装位置处绕着转台12的轴选择性地自转。换言之，台回转机构8的除了台旋转马达80以外的组件与回旋臂11一起绕基台6旋转（公转）。当转台12和12的一侧位于作业位置41时，相应的转台12在此时与台旋转马达80联动地联接。

换言之，在回旋臂11的转台12和12的一侧位于作业位置41的状况下，在台回转机构8中转台12的旋转动力如下所述地传送。

转台12的旋转动力以“台旋转马达80->旋转轴801->输出齿轮802->中间齿轮91->一级台旋转轴81->一级锥齿轮811->二级锥齿轮124->传送轴123->第二壳内旋转轴122->第一壳内旋转轴121->转台12”的方式提供。

在该构造的本实施方式中，如图3B和图4所示，在固定到基台6的引导环形齿轮63的周缘部上、面对作业位置41的位置处形成圆弧形的切除部64。

换言之，如果当转台12和12之一位于作业位置41时，回旋臂11停止旋转，与回旋臂11一起绕基台6公转的一级台旋转轴81的中间齿轮91与台旋转马达80的输出齿轮802啮合。另一方面，因为与引导环形齿轮63啮合以绕基台公转的中间齿轮91位于切除部64处，所以中间齿轮91解除与引导环形齿轮63的啮合。图3B是示出该情形的截面图。图4是该情形的平面图。

因此，当回旋机构7的回旋马达72根据作业程序在回旋臂11的转台12和12的一侧位于作业位置41时停止时，回旋臂11停止绕基台6的旋转。在该状态下，如果根据作业程序驱动台旋转马达80，则从台旋转马达80提供的动力经由中间齿轮91被传送到转台12（如由上述动力传送路径所示的），因而可以使转台12旋转（转台12可以绕其轴自转）。在转台12旋转的同时，作业机器人2对放置在旋转的转台上的工件执行涂装作业。

接着，在经过预定时间，涂装作业结束后，台旋转马达80根据作业程序停止。另一方面，如果根据作业程序，回旋机构7的回旋马达72被驱动以再次开始使回旋臂11旋转，则一级台旋转轴81的中间齿轮91解除与台旋转马达80的输出齿轮802的啮合。接着，中间齿轮从切除部64移开，以再次与引导环形齿轮63啮合，因而与回旋臂11的旋转连动地绕基台6公转。图5示出一级台旋转轴81位于除了作业位置41以外的位置的状态。在该情况下，中间齿轮91在与引导环形齿轮63啮合的同时与回旋臂11一起旋转（公转）。

如上所述，在根据本实施方式的机器人系统3中，搬运装置1的基台6具有中空结构，并包括中空部60，中空部60内至少具有回旋臂11的旋转中心。机器人的第一电缆27、第二电缆28和第三电缆29而且还有涂敷材料软管26可以插入并通过中空部60。

因此，线缆（第一至第三电缆27至29以及涂敷材料软管26）不干扰回旋臂11，因而完全不会对回旋臂11的操作产生障碍。而且，不存在线缆产生诸如扭曲的坏影响的可能性。

而且，因为线缆设置在基台6内部而非设置在回旋臂11的圆形轨道A的外侧，所以线缆的长度可以降低，因而可以尽可能地减少机器人系统3的操作空间。

而且，根据本实施方式的机器人系统3的搬运装置1包括回旋机构7，回旋机构7按照转台12和12绕基台6公转的方式使回旋臂11回旋。此外，搬运装置1包括台回转机构8，台回转机构8使转台12和12在安装位置处绕着转台12的轴选择性地自转。

回旋机构7被构造为包括作为第一动力源的回旋马达72和与回旋马达72联动地联接的臂回旋环形齿轮71，臂回旋环形齿轮71与回旋臂11一起可旋转地附接在基台6的外周面上。

另一方面，台回转机构8被构造为包括台旋转马达80和一级台旋转轴81，台旋转马达80设置在靠近作业位置41的侧上作为第二动力源，一级台旋转轴81与回旋臂11一起回旋。在一级台旋转轴81中，它的前端可以与转台12联动地联接，并且它的底端可以与固定在基台6的外周面上的引导环形齿轮63啮合。而且，一级台旋转轴81设置有中间齿轮91，中间齿轮91与台旋转马达80的旋转轴801联动地联接。

此外，在引导环形齿轮63的靠近作业位置41的部分上形成有与中间齿轮91解除啮合的切除部64。位于靠近作业位置41的一侧处的一级台旋转轴81将台旋转马达80的输出传送到转台12，同时使中间齿轮91在切除部64内空转。

按照该方式，因为由单个台旋转马达80来实现使一对转台12和12绕其轴选择性地自转的动力源，所以可以实现成本的降低。

而且，切换传送给两个转台12和12之一的动力的机构具有引导环形齿轮63设置有切除部64的简单的构造。因此，根据该点可以实现成本降低，还提高耐久性。

而且。为了顺利地执行经由切除部64在引导环形齿轮63和中间齿轮91之间的啮合和啮合解除，优选的是，适当地设计针对齿轮63和91二者的模块。

在本实施方式中，已经解释了采用执行涂装作业的系统作为机器人系统3。本实施方式不限于此。只要是通过适当地组合执行预定作业操作的作业机器人2和具有上述构造的搬运装置1来制造该系统就足够了。

换言之，搬运装置1可以在上面放置预定的作业机器人2并包括回旋臂11，回旋臂11在它的前端回旋的同时，通过预先设置在圆形轨道A上的搬运出入位置40和作业位置41。而且，搬运装置1包括基台6，可以在基台6上可旋转地安装回旋臂11，并且基台6设置在安装面100上。而且，基台6具有中空结构并包括中空部60，中空部60内至少具有回旋臂11的旋转中心，并且预定的线状体可以插入并通过中空部60。只要本实施方式具有这些条件就足够了。

而且，通过与预定机器人组合，搬运装置1可以不必用作机器人系统3。只要搬运装置1包括设置在安装面100上的基台6，基台6具有中空结构并包括中空部60，中空部60内至少具有回旋臂11的旋转中心，并且预定的线状体可以插入并通过中空部60就足够了。

而且，基台6的中空结构可以适当地设置中空部60的截面形状和尺寸。至少只要诸如线缆的线状体可以插入并通过中空部就足够了。

Claims (6)

1.一种搬运装置，该搬运装置包括：

基台，该基台设置在安装面上；

回旋臂，该回旋臂设置在所述基台上以自由回旋，并且附接到该回旋臂的两端的转台通过预先设置在圆形轨道上的搬运出入位置与作业位置；

回旋机构，该回旋机构按照所述转台绕所述基台公转的方式使所述回旋臂回旋；以及

台回转机构，该台回转机构使所述转台在安装位置处绕着转台的轴选择性地自转，并且

所述基台具有中空的结构并且包括中空部，该中空部内至少具有所述回旋臂的旋转中心，并且预定的线状体插入并通过该中空部，其中

所述回旋机构包括：

第一动力源；以及

臂回旋环形齿轮，该臂回旋环形齿轮与所述第一动力源联动地联接，并与所述回旋臂一起可旋转地附接在所述基台的外周面上，

所述台回转机构包括：

单个第二动力源，该第二动力源设置在靠近所述作业位置的一侧；以及

台旋转轴，该台旋转轴的前端能够与所述转台联动地联接，并且该台旋转轴的底端能够与固定到所述基台的外周面的引导环形齿轮啮合，所述台旋转轴设置有与所述第二动力源的旋转轴联动地联接的中间齿轮，并且该台旋转轴与所述回旋臂一起回旋。

2.根据权利要求1所述的搬运装置，其中，

在所述引导环形齿轮的靠近所述作业位置的部分上形成有解除与所述中间齿轮的啮合的切除部，并且

位于靠近所述作业位置的一侧的所述台旋转轴在使所述中间齿轮在所述切除部内空转的同时，将所述第二动力源的输出传递到所述转台。

3.根据权利要求2所述的搬运装置，其中，所述第一动力源和所述第二动力源设置在所述基台外侧。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的搬运装置，其中，所述线状体至少包括电缆。

5.一种机器人系统，该机器人系统包括：

权利要求1至4中任意一项所述的搬运装置；以及

机器人，该机器人在所述作业位置处对放置于所述转台上的工件进行加工，并且

所述机器人一体地附接在所述回旋臂的大致中央位置处。

6.根据权利要求5所述的机器人系统，其中，能够插入所述搬运装置的基台的线状体是所述机器人的电缆。