CN103802091B - 在高温区域处理工件的机器人手 - Google Patents

在高温区域处理工件的机器人手 Download PDF

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Abstract

本发明提供在高温区域处理工件的机器人手。机器人手（10）的高温区域非进入部包括安装于机器人手臂的前端的基座部（18）、安装于基座部的驱动部（19）、以及支承与驱动部连结的多个轴（11、12）的基端附近的基端侧支承部（20），机器人手（10）的高温区域进入部包括覆盖多个轴的中间部分而从基座部延伸的框架部（15）、设于框架部而支承多个轴的前端附近的前端侧支承部（30）、以及安装于多个轴的各个而把持工件的把持部（13、14），基端侧支承部经由轴承而支承轴，在前端侧支承部形成有外径比轴的外径大而供轴分别插入的多个支承孔。

Description

在高温区域处理工件的机器人手
技术领域
本发明涉及机器人手。本发明尤其涉及在高温区域对加热至高温的工件进行处理的机器人手。
背景技术
以往技术中，利用加工机械加工的工件由机器人的手把持，并从加工机械将该工件取出。日本特开2010-005732号公报中，公开了使把持部开闭来处理工件的机器人手。另外，日本特开2010-149224号公报中，公开了由空气的吸附部处理工件的机器人手。
并且，日本特愿2011-083685号中，公开了在具备第一爪部的第一轴内同轴地配置有具备第二爪部的第二轴的双重轴构造的伺服手。而且，该伺服手使第一爪部以及第二爪部的旋转位置绕第一轴以及第二轴的轴线变化来把持以及释放工件。
然而，由特定的加工机械、例如冲压机械或者锻造机械加工后的工件变成高温。在日本特开2010-005732号公报所公开的机器人手中，伺服马达配置在把持部的附近。因此，在从上述的特定的加工机械取出工件的情况或者工件本身是高温的情况下，伺服马达受到热的影响，从而有其寿命降低的可能性。另外，由于日本特开2010-149224号公报所公开的空气的吸附部的耐热性低，所以难以在高温环境下使用。
另外，日本特愿2011-083685号中，与第一轴以及第二轴的长度相应地，使伺服马达从第一爪部以及第二爪部离开。因此，即使在工件是高温的情况下，也避免伺服马达受到热的影响。
然而，在日本特愿2011-083685号的伺服手之类的双重轴构造中，需要将设于第一轴与第二轴之间的轴承配置于伺服手的前端部。因此，在使日本特愿2011-083685号的伺服手本身进入高温区域的情况下，有轴承因热的影响而恶化的可能性。
发明内容
本发明是鉴于这样的情况而完成的，其目的在于提供即使在高温区域也能够不产生故障地处理工件的机器人手。
为了实现上述的目的，根据第一个方式，提供如下机器人手，该机器人手中，具备能够进入高温区域的高温区域进入部、和总是位于上述高温区域的外部的高温区域非进入部，该高温区域非进入部包括安装于机器人手臂的前端的基座部、安装于该基座部的驱动部、以及支承与该驱动部连结的多个轴的基端附近的基端侧支承部，上述高温区域进入部包括覆盖上述多个轴的中间部分而从上述基座部延伸的框架部、设于该框架部而支承上述多个轴的前端附近的前端侧支承部、以及安装于上述多个轴的各个而把持工件的把持部，上述基端侧支承部经由轴承而支承上述多个轴，在上述前端侧支承部形成有外径比上述轴的外径大而供上述多个轴分别插入的多个支承孔，通过由上述驱动部驱动上述轴来开闭上述把持部，从而进行对上述工件的把持以及释放。
根据第二个方式，提供如下机器人手，该机器人手中，具备能够进入高温区域的高温区域进入部、和总是位于上述高温区域的外部的高温区域非进入部，该高温区域非进入部包括安装于机器人手臂的前端的基座部、安装于该基座部的直动导向部、安装于该直动导向部的滑动部、使该滑动部沿上述直动导向部线形移动的第一驱动部、安装于上述滑动部的第二驱动部、以及支承与该第二驱动部连结的多个轴的基端附近的基端侧支承部，上述高温区域进入部包括覆盖上述多个轴的中间部分而从上述基座部延伸的框架部、设于该框架部而支承上述多个轴的前端附近的前端侧支承部、以及安装于上述多个轴的各个而把持工件的把持部，上述基端侧支承部经由轴承而支承上述多个轴，在上述前端侧支承部形成有外径比上述轴的外径大而供上述多个轴分别插入的多个支承孔，通过由上述第一驱动部使上述滑动部沿上述直动导向部移动来使上述把持部前进以及后退，通过由上述第二驱动部驱动上述轴来开闭上述把持部，从而进行上述工件的把持以及释放。
根据第三个方式，在第一个方式的基础上，上述驱动部是伺服马达。
根据第四个方式，在第二个方式的基础上，上述第一驱动部以及上述第二驱动部是伺服马达。
根据第五个方式，在第三个或者第四个方式的基础上，上述伺服马达由上述机器人的控制装置控制。
根据附图中表示的本发明的典型的实施方式的详细的说明，本发明的这些目的、特征、优点以及其它的目的、特征以及优点会变得更加清楚。
附图说明
图1是包括具备基于本发明的机器人手的机器人在内的系统的简图。
图2是基于本发明的第一实施方式的机器人手的立体图。
图3是图2所示的基座部的放大立体图。
图4是图3所示的基端侧支承部的剖视图。
图5是图2所示的把持部的放大立体图。
图6是图5所示的前端侧支承部的剖视图。
图7是基于本发明的第二实施方式的机器人手的立体图。
图8是表示包括具备基于本发明的第二实施方式的机器人手的机器人在内的系统的动作的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。以下的附图中，对于相同的部件赋予相同的参照符号。为了使理解容易，这些附图中适当地变更比例尺。
图1是包括具备基于本发明的机器人手的机器人在内的系统的简图。图1所示的系统1包括机器人4、加热炉3、以及控制机器人4和加热炉3的控制装置2。机器人4例如是六轴结构的垂直多关节型机器人。但是，机器人4也可以是其它结构的机器人。另外，对由加热炉3加热后的工件W进行收容的收容部8配置在加热炉3的附近。
图2是基于本发明的第一实施方式的机器人手的立体图。图2所示的机器人手10安装在图1所示的机器人4的机器人手臂9的前端。
具体而言，机器人手臂9与机器人手10的基座部18的上表面连结。如图示，在基座部18的一端配置有伺服马达19。在该伺服马达19，经由齿轮等（未图示）连结有相互平行的多个轴、例如两个轴11、12的基端。这两个轴11、12通过设于基座部18的另一端的基端侧支承部20而在框架部15内延伸。
由图2可知，框架部15与轴11、12平行地延伸，并沿周向覆盖这些轴11、12。因此，框架部15起到从周围环境、例如高温区域保护轴11、12的作用。或者，只要设置后述的基端侧支承部20，则也可以采用其它形状的框架部15。
如图示，框架部15比轴11、12短。因此，轴11、12的前端通过设于框架部15的前端的前端侧支承部30而从框架部15突出。对于前端侧支承部30在后详述。
如图2所示，在轴11、12的前端分别具备相对于轴大致垂直地延伸的把持部13、14。这些把持部13、14与轴11、12形成为一体。因此，若轴11、12由伺服马达19向相互相反方向旋转，则把持部13、14绕轴11、12转动而开闭，由此，把持以及释放工件W。此外，也可以是其它结构或者其它形状的把持部13、14在轴11、12的前端安装。另外，也可以是直径相互不同的两个轴11、12相互同轴地配置。
由图2可知，把持部13、14、框架部15以及前端侧支承部30构成高温区域进入部10a。高温区域进入部10a是在机器人4的动作时能够进入高温区域、例如加热炉3内部的部位。另外，基座部18、伺服马达19以及基端侧支承部20构成高温区域非进入部10b。对于高温区域非进入部10b而言，即使在机器人4的动作时也不进入高温区域，总是位于从高温区域离开规定距离以上的加热炉3的外部。
图3是图2所示的基座部的放大立体图，图4是图3所示的基端侧支承部的剖视图。如这些附图所示，基端侧支承部20包括在基座部18的前端相对于基座部18垂直地延伸的端板25。在该端板25上，且在与轴11、12分别对应的位置形成有贯通孔，轴承21、22分别设于这些贯通孔。
因此，由图2以及图3可知，轴11、12分别支承于端板25的轴承21、22。因此、轴11、12在其基端附近被支承为能够在轴承21、22内旋转。
图5是图2所示的把持部的放大立体图，图6是图5所示的前端侧支承部的剖视图。如图5所示，前端侧支承部30包括以关闭框架部15的前端的方式配置的端板35。如图6所示，在该端板35，且在与轴11、12分别对应的位置形成有贯通孔，筒体31、32分别配置在这些贯通孔。
由图6可知，筒体31、32的内径比轴11、12的外径大很多，在这些筒体31、32内分别插入了轴11、12。另外，筒体31、32的轴向长度由于支承轴11、12而足够长，通常比端板35的厚度部分长。并且，如图6所示，筒体31、32的大部分位于框架部15内。因此，从外部仅能够识别筒体31、32的一端。由于是这样的结构，所以轴11、12支承在筒体31、32内、且能旋转。此外，也可以代替配置筒体31、32，在端板35的贯通孔直接插入轴11、12。
在本发明的第一实施方式中，机器人手10的伺服马达19和把持部13、14通过多个轴11、12连结。因此，与轴11、12的长度大小相应地使伺服马达19从把持部13、14离开。因此，即使在使机器人手10的高温区域进入部10a进入例如加热炉3的高温区域的情况下，伺服马达19也不会受到热的影响。因此，在高温区域，伺服马达19也能够不产生故障地稳定地处理工件W。
并且，第一实施方式中，轴11、12的基端附近支承于基端侧支承部20的轴承21、22。与此相对，轴11、12的前端附近仅插入于前端侧支承部30的筒体31、32或者支承孔。换句话说，在轴11、12的前端附近能够去掉轴承。本发明中，在轴11、12的前端附近不存在轴承。因此，即使在轴11、12的前端附近进入高温区域的情况下，能够解决轴11、12的前端附近的轴承因热破损的以往技术的问题。
另外，由于利用伺服马达19，所以能够以所希望的姿势容易地定位把持部13、14。因此，本发明中，能够与工件W的尺寸对应地迅速地把持工件W，也能够缩短在高温区域的作业时间。
图7是基于本发明的第二实施方式的机器人手的立体图。图7所示的机器人手10’也经由基座部18的上表面与机器人手臂9的前端连结。另外，在基座部18的一端配置有第一伺服马达19a。
如图示，在基座部18的下表面，设有相互平行的两个直动导向部17。这些直动导向部17沿机器人手10’的长度方向延伸。而且，滑动部16能够滑动地与直动导向部17配合。通过驱动第一伺服马达19a，来使滑动部16沿直动导向部17前进以及后退。
如图7所示，在滑动部16的一端配置有第二伺服马达19b。在该第二伺服马达19b，经由齿轮等（未图示）连结有相互平行的多个轴、例如两个轴11、12的基端。这两个轴11、12通过设于滑动部16的另一端的基端侧支承部20而在框架部15内延伸。框架部15是与参照图2而说明的部件相同的结构，从而省略再次的说明。
与上述内容相同，轴11、12的前端通过设于框架部15的前端的前端侧支承部30而从框架部15突出。并且，在轴11、12的前端，分别具备与上述相同的把持部13、14。若轴11、12由第二伺服马达19b向相互相反方向旋转，则把持部13、14绕轴11、12转动而开闭，由此，把持以及释放工件W。此外，基端侧支承部20、前端侧支承部30的结构与上述相同。
由图7可知，第二实施方式中，把持部13、14、框架部15以及前端侧支承部30构成高温区域进入部10a。另外，基座部18、直动导向部17、滑动部16、第一伺服马达19a、第二伺服马达19b以及基端侧支承部20构成高温区域非进入部10b。
本发明的第二实施方式中，也能够得到与上述相同的效果。并且，第二实施方式中，使滑动部16沿直动导向部17相对于基座部18滑动。因此，与基座部18的长度大小相应地，使把持部13、14进一步向远方前进。
这样的结构在加热炉3等的高温区域的温度极高的情况下尤其有利。因此，能够进一步避免第一伺服马达19a以及第二伺服马达19b受到高温区域的热的影响。另外，利用第一伺服马达19a，也能够使机器人手10’的高温区域进入部10a更加迅速地进入高温区域，并且能够使之更加迅速地从高温区域后退。
图8是包括具备基于本发明的第二实施方式的机器人手的机器人在内的系统的动作的流程图。以下，参照图1、图7以及图8，对包括具备机器人手10’的机器人在内的系统的动作进行说明。此外，图8所示的动作的程序存储在控制装置2内，由控制装置2来执行。
在图8的步骤S11中，使机器人4动作，而使安装于机器人手臂9的机器人手10’向加热炉3的正面移动。而且，步骤S12中，将机器人手10’定位于规定的待机位置。之后，步骤S13中，判断加热炉3的门是否敞开，在敞开的情况下，进入步骤S14。在门未敞开的情况下，返回步骤S12再次待机规定时间。
在步骤S14中，驱动第一伺服马达19a，而使滑动部16沿直动导向部17向远侧移动。滑动部16的最大移动距离根据基座部18以及直动导向部17的长度来决定。若滑动部16前进所希望的距离，则在步骤S15中机器人4使机器人手10’朝向工件W接近。若机器人手10’的把持部13、14充分接近加热炉3内的工件W，则进入步骤S16。
在步骤S16中，驱动第二伺服马达19b，而使轴11、12向相互相反方向旋转，由此，把持部13、14把持加热炉3内的工件W。接下来，保持把持工件W不变，驱动第一伺服马达19a，使滑动部16沿直动导向部17向近侧移动（步骤S17）。之后，步骤S18中，将机器人手10’再次定位于规定的待机位置。
接下来，步骤S19中，判定把持部13、14是否把持了工件W。该判定通过预先设置于机器人手10’或者机器人手臂9的传感器、例如重量传感器或者力传感器来进行。在判定为把持了工件W的情况下，进入步骤S20，进行工件W的交付。具体而言，在图1所示的收容部8收容工件W。
与此相对，在判定为未把持工件W的情况下，进入步骤S21。此时，有未把持工件W、或者把持了工件W以外的部件的可能性。因此，步骤S21中，进行与这样的异常的种类对应的适当的处理。由此，避免工件W以外的部件收容在收容部8，并且，避免机器人4继续不必要的动作。
伺服马达19a、19b由机器人的控制装置4来控制。因此，能够使机器人手10’的动作配合于机器人4的轴，从而能够在更短的时间内进行动作。并且，由于不需要另外准备机器人手10’用的伺服马达19a、19b的控制装置，所以能够廉价地提供机器人手10’。
参照图8，对基于第二实施方式的机器人手10’的动作进行了说明。其中，可知，除了没有滑动部16的前进以及后退动作（步骤S14以及步骤S17）之外，基于第一实施方式的机器人手10的情况下也能进行与图8所示的大致相同的动作。此外，可知，在高温区域以外的其它的环境、例如药品飞散的环境下使用机器人手10、10’的情况下，也能够同样地保护伺服马达19、19a、19b。
发明的效果如下。
在第一个方式中，由于驱动部和把持部通过多个轴连结，所以与轴的长度大小相应地，使驱动部从把持部离开。并且，由于仅轴的前端附近插入于前端侧支承部的支承孔，所以在轴的前端附近能够去掉轴承。因此，驱动部能够不会产生故障地使机器人手的高温区域进入部进入高温区域而处理工件。
在第二个方式中，由于第二驱动部和把持部通过多个轴连结，所以与轴的长度大小相应地，使第二驱动部从把持部离开。并且，由于仅轴的前端附近插入于前端侧支承部的支承孔，所以在轴的前端附近能够去掉轴承。其结果，第二驱动部能够不产生故障地使机器人手的高温区域进入部进入高温区域而处理工件。并且，第二个方式中，具备直动导向部的基座部在机器人手臂的前端安装，且沿直动导向部一起引导把持部和滑动部。其结果，能够使机器人手的高温区域进入部更加迅速地进入高温区域，并且能够使之更加迅速地从高温区域后退。
在第三个方式中，通过驱动部能够容易地将把持部定位为所希望的姿势。因此，能够与工件的尺寸对应地迅速地把持工件，且能够缩短在高温区域的作业时间。
在第四个方式中，通过第二驱动部能够容易地将把持部定位为所希望的姿势。因此，能够与工件的尺寸对应地迅速地把持工件，且能够缩短在高温区域的作业时间。另外，通过第一驱动部，能够使机器人手更加迅速地进入高温区域，并且使之更加迅速地从高温区域后退。
在第五个方式中，伺服马达由机器人的控制装置驱动。因此，能够使机器人手的动作配合于机器人的轴，从而能够在更短的时间内进行动作。并且，不需要另外准备机器人手用的伺服马达的控制装置，从而能够廉价地提供机器人手。
虽然使用典型的实施方式对本发明进行了说明，但若是本领域技术人员，可知在不脱离本发明的范围的情况下，能够进行上述的变更以及各种其它的变更、省略、追加。

Claims (8)

1.一种机器人手(10)，其特征在于，具备：
能够进入高温区域的高温区域进入部(10a)；和
总是位于上述高温区域的外部的高温区域非进入部(10b)，
该高温区域非进入部包括：
安装于机器人手臂的前端的基座部(18)；
安装于该基座部的驱动部(19)；以及
支承与该驱动部连结的多个轴的基端附近的基端侧支承部(20)，
上述高温区域进入部包括：
沿周向覆盖上述多个轴的中间部分而从上述基座部延伸的框架部(15)；
设于该框架部而支承上述多个轴的前端附近的前端侧支承部(30)；以及
分别安装于上述多个轴而把持工件的把持部(13、14)，
上述基端侧支承部经由轴承而支承上述多个轴(11、12)，
在上述前端侧支承部形成有外径比上述轴的外径大而供上述多个轴分别插入的多个支承孔，
通过由上述驱动部旋转驱动上述轴来开闭上述把持部，从而进行对上述工件的把持以及释放。
2.根据权利要求1所述的机器人手，其特征在于，
上述驱动部(19)是伺服马达。
3.根据权利要求2所述的机器人手，其特征在于，
上述伺服马达由上述机器人的控制装置(2)控制。
4.根据权利要求1所述的机器人手，其特征在于，
上述前端侧支承部包括关闭上述框架部的前端的端板，
上述多个支承孔形成在上述端板，在上述支承孔配置筒体。
5.一种机器人手(10’)，其特征在于，具备：
能够进入高温区域的高温区域进入部(10a)；和
总是位于上述高温区域的外部的高温区域非进入部(10b)，
该高温区域非进入部包括：
安装于机器人手臂的前端的基座部(18)；
安装于该基座部的直动导向部(17)；
安装于该直动导向部的滑动部(16)；
使该滑动部沿上述直动导向部线形移动的第一驱动部(19a)；
安装于上述滑动部的第二驱动部(19b)；以及
支承与该第二驱动部连结的多个轴的基端附近的基端侧支承部(20)，
上述高温区域进入部包括：
沿周向覆盖上述多个轴的中间部分而从上述基座部延伸的框架部(15)；
设于该框架部而支承上述多个轴的前端附近的前端侧支承部(30)；以及
分别安装于上述多个轴而把持工件的把持部(13、14)，
上述基端侧支承部经由轴承而支承上述多个轴(11、12)，
在上述前端侧支承部形成有外径比上述轴的外径大而供上述多个轴分别插入的多个支承孔，
通过由上述第一驱动部使上述滑动部沿上述直动导向部移动，来使上述把持部前进以及后退，
通过由上述第二驱动部旋转驱动上述轴来开闭上述把持部，从而进行对上述工件的把持以及释放。
6.根据权利要求5所述的机器人手，其特征在于，
上述第一驱动部(19a)以及上述第二驱动部(19b)是伺服马达。
7.根据权利要求6所述的机器人手，其特征在于，
上述伺服马达由上述机器人的控制装置(2)控制。
8.根据权利要求5所述的机器人手，其特征在于，
上述前端侧支承部包括关闭上述框架部的前端的端板，
上述多个支承孔形成在上述端板，在上述支承孔配置筒体。
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