CN104842339B

CN104842339B - 具备线缆拖链的机器人行走装置、机器人系统和加工系统

Info

Publication number: CN104842339B
Application number: CN201510084573.1A
Authority: CN
Inventors: 落石好纪; 小田胜
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2014-02-19
Filing date: 2015-02-16
Publication date: 2018-09-14
Anticipated expiration: 2035-02-16
Also published as: CN107671833A; JP2015150675A; CN104842339A; US20150231781A1; DE102015001865A1; DE102015001865B4; JP5850964B2; US10016890B2

Abstract

提供一种具备线缆拖链的机器人行走装置、机器人系统和加工系统。机器人行走装置能够在与沿轨道部设置的机械之间确保充分的空间。机器人行走装置具备：轨道部；台车部，其能够沿轨道部移动，支承机器人；驱动机构，其驱动台车部；以及线缆拖链，其收容具有与机器人连接的连接端的线缆，沿轨道部铺设于该轨道部的下侧。

Description

具备线缆拖链的机器人行走装置、机器人系统和加工系统

技术领域

本发明涉及一种具备收容与机器人连接的线缆的线缆拖链(cable track)的机器人行走装置、具备机器人行走装置的机器人系统以及加工系统。

背景技术

在具备支承机器人的台车部并使机器人沿轨道部移动的机器人行走装置中，已知以下一种将收容与机器人连接的线缆的线缆拖链铺设于台车部的下侧的结构(例如日本特开2005-096018号公报)。

在以往的机器人行走装置中，无法在与沿轨道部设置的机械(例如加工机)之间确保充分的空间，因此使用者难以在物理上接近该机械以对该机械实施维护等作业。

发明内容

在本发明的一个方式中，机器人行走装置具备：轨道部；台车部，其能够沿轨道部移动，支承机器人；驱动机构，其驱动台车部；以及线缆拖链，其收容具有与机器人连接的连接端的线缆，与台车部连结，该线缆拖链沿轨道部铺设于该轨道部的下侧。

驱动机构也可以具有：动力产生部，其被配置成相对于轨道部静止；以及动力传递部，其将由动力产生部产生的动力传递给台车部。动力产生部也可以具有伺服电动机。动力传递部也可以包括与伺服电动机的输出轴连接的同步带。

台车部也可以具有：台座部，其配置于轨道部上；以及腿部，其从台座部向下方延伸，在轨道部的下侧与线缆拖链连结。驱动机构也可以与台座部的下侧部进行机械连接，对台座部提供动力。线缆的连接端也可以被配置成暴露于台座部上。

固定于台车部的机器人的基座、台座部以及轨道部在与该轨道部的延伸方向正交的方向上的最大宽度尺寸也可以大致相同。线缆拖链在与轨道部的延伸方向正交的方向上的最大宽度尺寸也可以为机器人的基座、台座部以及轨道部的最大宽度尺寸以下。

在本发明的其它方式中，机器人系统具备：上述的机器人行走装置；设置于台车部上的机器人；以及控制机器人的机器人控制部。机器人控制部与驱动机构也可以经由线缆相互电连接。机器人控制部也可以对驱动机构进行控制。也可以还具备控制驱动机构的驱动机构控制部。

在本发明的另一方式中，加工系统具备：上述的机器人行走装置；设置于台车部上的机器人；沿轨道部设置的加工机；控制机器人的机器人控制部；以及控制加工机的加工机控制部。加工机控制部也可以对驱动机构进行控制。

附图说明

本发明的上述或其它目的、特征以及优点会通过参照附图并说明以下的优选实施方式而变得更明确。

图1是本发明的一个实施方式所涉及的机器人行走装置的立体图，

图2是图1中的区域II的放大图，

图3是从前方侧观察图1所示的机器人行走装置的图，

图4是概要性地表示图1所示的机器人行走装置中的伺服电动机、第一及第二带轮、同步带以及带引导部的图，

图5表示本发明的一个实施方式所涉及的机器人系统的框图，

图6表示本发明的一个实施方式所涉及的加工系统的框图，

图7表示图6所示的加工系统的立体图。

具体实施方式

下面，基于附图来详细说明本发明的实施方式。首先，参照图1～图4来说明本发明的一个实施方式所涉及的机器人行走装置10。此外，以下说明中的前后方向、左右方向以及上下方向分别与图1～图4所示的正交坐标系的y轴方向、x轴方向以及z轴方向相当。另外，前方向、左方向、上方向分别与y轴正方向、x轴正方向、z轴正方向相当。

机器人行走装置10是用于使机器人64在前后方向上移动的装置，具备轨道组装体12、台车部14、驱动机构16以及线缆拖链18。轨道组装体12具有：基台部20，其沿前后方向笔直地延伸；轨道部22，其与基台部20分离地配置于该基台部20的上方，与基台部20平行地沿前后方向延伸；以及多个支柱24、26、28、30、32及34，该多个支柱24、26、28、30、32及34在基台部20与轨道部22之间沿上下方向延伸，将轨道部22支承于基台部20的上方。

轨道部22包括：左侧壁36和右侧壁38，该左侧壁36和右侧壁38彼此相对地沿前后方向延伸；右导轨40(图2)，其与右侧壁38邻接地配置，与该右侧壁38平行地延伸；以及左导轨42(图2)，其与左侧壁36邻接地配置，与该左侧壁36平行地延伸。

台车部14具有从前方侧来看大致U字状的外形，以能够沿轨道部22移动的方式安装于该轨道部22。具体地说，台车部14具有配置于轨道部22上的台座部44以及从台座部44向下方延伸的腿部46。台座部44是四边形的平板构件，设置成能够在轨道部22上滑动。

腿部46具有从后方侧来看大致L字状的外形。在本实施方式中，腿部46由台座部44以外的其它支架状构件构成，通过螺栓45固定于台座部44。腿部46包括从台座部44的左端缘向下方延伸的第一部分46a和从第一部分46a的下端向右方向延伸的第二部分46b。第一部分46a从台座部44的左端缘向下方延伸至到达轨道部22的下侧。第二部分46b与第一部分46a正交，被配置成向下方与轨道部22的下端分离预先决定的距离。

在台座部44的下表面44a设置有卡合部48。卡合部48与后述的同步带(timingbelt)60卡合，并且以能够相对于右导轨40和左导轨42滑动的方式与右导轨40和左导轨42嵌合。借助该卡合部48，台座部44从同步带60接受用于在前后方向上移动的动力，并且在前后方向上被右导轨40和左导轨42引导。

驱动机构16具有伺服电动机50和动力传递部52。伺服电动机50作为产生用于使台车部14移动的动力的动力产生部而发挥功能。伺服电动机50固定于轨道部22的后端部22a，被配置成相对于轨道部22静止。具体地说，伺服电动机50借助安装板54被螺栓固定在轨道部22的后端部22a的左侧面上。

如图2和图4所示，动力传递部52包括：第一带轮56，其以能够旋转的方式安装于轨道部22的后端部22a，且固定于伺服电动机50的输出轴(未图示)；第二带轮58，其以能够旋转的方式安装于轨道部22的前端部22b(图1)；以及同步带60，其架设在第一带轮56和第二带轮58的外周。

第一带轮56具有大于第二带轮58的直径，通过伺服电动机50的输出轴对该第一带轮56进行旋转驱动。在同步带60的外侧的表面上形成有例如由凹凸部构成的卡合部(未图示)，该同步带60的卡合部与台座部44的卡合部48相卡合。同步带60配置于右导轨40与左导轨42之间，且被架设成经过台座部44的正下方。

与第一带轮56的前方侧邻接地设置有用于引导同步带60的带引导部62。带引导部62固定于轨道部22的下端，将同步带60保持在内部。同步带60被该带引导部62所引导，被架设成在带引导部62的前方侧与轨道部22平行。

在台车部14上设置有机器人64。机器人64具有：机器人基座66，其固定于台车部14的台座部44上；多关节的机器人臂68，其以能够转动的方式与机器人基座66连结；以及机器人手70，其以能够转动的方式与机器人臂68的顶端连结。机器人64通过由伺服电动机50驱动的台车部14而沿轨道部22在前后方向上移动。

线缆拖链18包括以能够相互枢转的方式在前后方向上连结的多个中空框架，在该中空框架的内部收容有将机器人64与外部设备(未图示)相互连接的线缆72。该线缆72至少包括一根用于供给例如液压、气压、电力等动力的动力用线缆和/或能够传输电信号的通信线缆。线缆72具有与机器人64连接的连接端72a。

线缆拖链18沿轨道部22铺设于该轨道部22的下侧。更具体地说，线缆拖链18以包含在轨道部22的下方投影区域内的方式配置于轨道部22的下侧。线缆拖链18的一个端部18a固定于腿部46的第二部分46b的下表面46c，另一个端部18b(图1)固定于基台部20的上表面中央部。线缆拖链18从端部18a起与轨道部22平行地向前方延伸，在弯曲部18c处向下方侧弯曲成U字状。然后，线缆拖链18从弯曲部18c至端部18b向后方与轨道部22平行地延伸。

随着台车部14向前方移动，线缆拖链18的弯曲部18c也向前方移动。从外部设备(未图示)延伸出来的线缆72从线缆拖链18的端部18b被插入到线缆拖链18内，经过线缆拖链18内后从线缆拖链18的端部18a被引出到外部。从端部18a引出的线缆72被布设成经过腿部46的第二部分46b的下表面46c和第一部分46a的左侧面及上表面，其连接端72a被连接到设置于机器人基座66的后表面的连接器74(图2)。这样，连接端72a暴露于台座部44上。

这样，通过线缆拖链18布设的线缆72被该线缆拖链18所保护并引导，因此即使在台车部14移动的情况下，也不会与其它构件相干扰而损伤或者相互缠绕，从而能够将机器人64与外部设备稳定地进行连接。

在本实施方式中，机器人64的机器人基座66、台车部14的台座部44以及轨道部22的左右方向上的最大宽度尺寸大致相同。具体地说，如图3所示，当将轨道部22的左右方向上的宽度设为W₁时，机器人基座66和台座部44具有与宽度W₁大致相同的左右方向上的宽度。在此，线缆拖链18的左右方向上的最大宽度尺寸为轨道部22、机器人基座66以及台座部44的最大宽度尺寸以下。具体地说，如图3所示，当将线缆拖链18的左右方向上的宽度设为W₂时，W₂≤W₁。

根据本实施方式，线缆拖链18在轨道部22的下侧被台车部14的腿部46支承。由此，能够使轨道组装体12和线缆拖链18所占据的空间的左右方向上的宽度小。因而，例如在轨道部22的左侧和/或右侧设置有加工机等机械的情况下，使用者易于在物理上接近该机械。其结果，能够提高对该机械进行维护等的情况下的作业效率。

另外，根据本实施方式，线缆拖链18以包含在轨道部22的下方投影区域内的方式配置于轨道部22的下侧，且线缆拖链18的宽度W₂被设定为轨道部22、机器人基座66以及台座部44的宽度W₁以下。根据该结构，能够不使线缆拖链18从轨道部22向左右侧突出地将该线缆拖链18可靠地收纳在轨道部22的左侧壁36和右侧壁38的内侧，因此能够更有效地减小轨道组装体12和线缆拖链18所占据的空间的左右方向上的宽度。

另外，根据本实施方式，伺服电动机50固定于与台车部14不同的位置、即轨道部22的后端部22a。根据该结构，能够使台车部14小型化。另外，在该情况下，无需为了将用于对伺服电动机50传输电力的线缆布线至台车部14而将该线缆收容在线缆拖链18中，因此也能够使线缆拖链18小型化。

接着，参照图1～图5来说明本发明的一个实施方式所涉及的机器人系统80。此外，对与上述的实施方式相同的要素标注相同的标记，省略详细的说明。如图5所示，机器人系统80具备机器人64、控制机器人64的机器人控制部82以及使机器人64移动的机器人行走装置10。

机器人控制部82例如包括CPU，搭载于在机器人行走装置10的外部设置的外部设备。机器人控制部82经由线缆72而与机器人64电连接，对机器人臂68和机器人手70的动作进行控制。另外，机器人控制部82还与伺服电动机50电连接。在本实施方式中，机器人控制部82具有作为控制伺服电动机50的动作的驱动机构控制部84的功能，对伺服电动机50进行驱动。

接着，说明机器人系统80的动作。在使机器人64从图1所示的状态向前方移动的情况下，机器人控制部82向伺服电动机50发送指令，使伺服电动机50的输出轴按从左侧看时的逆时针旋转。

于是，固定于伺服电动机50的输出轴的第一带轮56旋转，同步带60从第一带轮56接受动力，以其上侧部分(即，同步带60中的在右导轨40与左导轨42之间且经过台座部44的下侧的部分)向前方移动的方式转动。

随着同步带60的转动，第二带轮58也进行旋转。当像这样同步带60转动时，与该同步带60卡合的台座部44从同步带60接受动力。由此，台车部14和由该台车部14支承的机器人64沿轨道部22向前方移动。这样，通过由第一带轮56、第二带轮58以及同步带60构成的动力传递部52，由伺服电动机50生成的动力被传递给台车部14。

在机器人64到达期望的位置时，机器人控制部82使伺服电动机50的旋转停止，接着向机器人臂68和机器人手70发送指令，使它们执行期望的作业。在机器人64的作业完成之后使机器人64进一步向前方移动的情况下，机器人控制部82使伺服电动机50按从左侧看时的逆时针进一步旋转，使台车部14和机器人64向前方移动。另一方面，在使机器人64进一步向后方移动的情况下，机器人控制部82使伺服电动机50按从左侧看时的顺时针旋转，使台车部14和机器人64向后方移动。

根据本实施方式，机器人控制部82对机器人64的机器人臂68和机器人手70进行控制，并且对机器人行走装置10的伺服电动机50进行控制。根据该结构，能够使机器人64和台车部14的动作同步，因此能够进行一边使机器人64动作、一边使台车部14移动这样的协调动作。

另外，根据本实施方式，作为产生用于使台车部14移动的动力的动力产生部，采用了伺服电动机50。由此，机器人控制部82能够对使机器人64向轨道部22的期望位置移动和停止的动作进行高度控制。

此外，在本实施方式中，叙述了机器人控制部82具有作为驱动机构控制部84的功能的情况，但是并不限于此，驱动机构控制部84也可以与机器人控制部82相分开地设置。

接着，参照图1～图4、图6以及图7来说明本发明的一个实施方式所涉及的加工系统90。此外，对与上述的实施方式相同的要素标注相同的标记，省略详细的说明。如图6所示，加工系统90具备机器人64、控制机器人64的机器人控制部92、使机器人64移动的机器人行走装置10、加工机94以及控制加工机94的加工机控制部96。

如图7所示，加工机94沿轨道部22配置有多个，包括配置于轨道部22的左侧的加工机94a、94b及94c和配置于轨道部22的右侧的加工机94d、94e及94f。

机器人控制部92例如包括CPU，搭载于在机器人行走装置10的外部设置的外部设备。机器人控制部92经由线缆72而与机器人64电连接，对机器人臂68和机器人手70的动作进行控制。

另一方面，加工机控制部96例如包括CPU，搭载于外部设备。加工机控制部96对加工机94的各个动作进行控制。另外，加工机控制部96与伺服电动机50电连接。在本实施方式中，加工机控制部96具有作为控制伺服电动机50的动作的驱动机构控制部84的功能，对伺服电动机50进行驱动。

接着，说明加工系统90的动作。加工系统90是用于以下用途的系统：通过机器人64来把持工件，通过机器人行走装置10使机器人64移动，由此将工件搬运至加工机94的各个位置，通过加工机94对工件实施加工。

在通过加工机94加工工件的情况下，首先，机器人控制部92向机器人臂68和机器人手70发送指令，使它们把持工件。接着，加工机控制部96对伺服电动机50进行旋转驱动，借助动力传递部52使台车部14和机器人64从图1所示的位置向前方移动。

在机器人64到达加工机94a及94d的位置时，加工机控制部96使伺服电动机50的旋转停止，接着，向加工机94a及94d发送指令来加工工件。在加工机94a及94d的作业完成之后，加工机控制部96再次对伺服电动机50进行旋转驱动，使台车部14和机器人64向加工机94b及94e的位置移动。

然后，加工机控制部96通过加工机94b及94e来加工工件。同样地，加工机控制部96使台车部14和机器人64向加工机94c及94f的位置移动，通过加工机94c及94f来加工工件。通过这样，加工机控制部96使台车部14和机器人64沿轨道部22移动，并通过加工机94依次加工工件。

根据本实施方式，加工机控制部96对加工机94进行控制，并且对机器人行走装置10的伺服电动机50进行控制。根据该结构，能够使加工机94与台车部14的动作同步，因此能够根据加工状况来高度控制台车部14的位置。

此外，在上述的实施方式中，叙述了采用伺服电动机50作为产生用于使台车部14移动的动力的动力产生部的情况。然而，并不限于此，例如像液压缸那样，只要能够产生动力，就可以应用任意的装置。

另外，在上述的实施方式中，叙述了由第一带轮56、第二带轮58以及同步带60来构成动力传递部52的情况。然而，并不限于此，例如像滚珠丝杠机构那样，只要能够将由动力产生部产生的动力传递给台车部14，就可以应用任意的装置。

另外，在上述的实施方式中，叙述了由台座部44和作为与该台座部44相分开的构件的腿部46来构成台车部14的情况。然而，并不限于此，也可以通过将台座部44和腿部46形成为一体来构成由一个构件构成的台车部14。

另外，在上述的实施方式中，叙述了以下情况：线缆拖链18的左右方向上的最大宽度尺寸W₂为轨道部22、机器人基座66以及台座部44的最大宽度尺寸W₁以下，且线缆拖链18整体被配置成纳入轨道部22的下方投影区域内。然而，并不限于此，线缆拖链18只要配置于轨道部22的下侧即可。更具体地说，只要线缆拖链18的至少一部分包含在轨道部22的下方投影区域内即可。

另外，在上述的实施方式中，叙述了电动机50固定于轨道部22的后端部22a的情况。然而，并不限于此，电动机50例如也可以设置于机器人行走装置10的外部。在该情况下，电动机50被配置成相对于轨道部22静止(即，不能相对于轨道部22移动)。

以上，通过发明的实施方式说明了本发明，但是上述的实施方式并非对权利要求书所涉及的发明进行限定。另外，将本发明的实施方式中说明的特征进行组合所得的方式也能够包含在本发明的技术范围中。然而，这些特征的组合的全部未必是发明的技术方案所必需的。并且，能够对上述的实施方式施以各种变更或改进，这是本领域技术人员所清楚的。

另外，应该注意：权利要求书、说明书以及附图中示出的装置、系统、程序以及方法中的动作、过程、步骤、工序以及阶段等各处理的执行顺序没有特别注明“比…之前”、“在…之前”等，而且，只要不是将之前的处理的输出用在之后的处理中，就能够以任意的顺序来实现。关于权利要求书、说明书以及附图中的动作流程，虽然为了便于说明而使用“首先，”、“接着，”等来进行了说明，但是并不意味着必须以此顺序来实施。

Claims

1.一种机器人行走装置，具备：

基台部；

轨道部，其与上述基台部分离地配置于该基台部的上方，与上述基台部平行地延伸，并且具有导轨；

多个支柱，其在上述基台部和上述轨道部之间沿上下方向延伸，将上述轨道部支承于上述基台部的上方；

台车部，其能够沿上述轨道部移动，支承机器人；

驱动机构，其驱动上述台车部，以使上述台车部被上述导轨所引导从而沿着上述轨道部移动；以及

线缆拖链，其收容具有与上述机器人连接的连接端的线缆，与上述台车部连结，该线缆拖链沿上述轨道部铺设于该轨道部的下侧以及上述基台部的上侧。

2.根据权利要求1所述的机器人行走装置，其特征在于，

上述驱动机构具有：

动力产生部，其被配置成相对于上述轨道部静止；以及

动力传递部，其将由上述动力产生部产生的动力传递给上述台车部。

3.根据权利要求2所述的机器人行走装置，其特征在于，

上述动力产生部具有伺服电动机。

4.根据权利要求3所述的机器人行走装置，其特征在于，

上述动力传递部包括与上述伺服电动机的输出轴连接的同步带。

5.根据权利要求1～4中的任一项所述的机器人行走装置，其特征在于，

上述台车部具有：

台座部，其配置于上述轨道部上；以及

腿部，其从上述台座部向下方延伸，在上述轨道部的下侧与上述线缆拖链连结。

6.根据权利要求5所述的机器人行走装置，其特征在于，

上述驱动机构与上述台座部的下侧部进行机械连接，对上述台座部提供动力。

7.根据权利要求5所述的机器人行走装置，其特征在于，

上述线缆的上述连接端被配置成暴露于上述台座部上。

8.根据权利要求5所述的机器人行走装置，其特征在于，

固定于上述台车部的上述机器人的基座、上述台座部以及上述轨道部在与该轨道部的延伸方向正交的方向上的最大宽度尺寸大致相同，

上述线缆拖链在与上述轨道部的延伸方向正交的方向上的最大宽度尺寸为上述机器人的基座、上述台座部以及上述轨道部的上述最大宽度尺寸以下。

9.一种机器人系统，具备：

根据权利要求1～8中的任一项所述的机器人行走装置；

设置于上述台车部上的机器人；以及

控制上述机器人的机器人控制部。

10.根据权利要求9所述的机器人系统，其特征在于，

上述机器人控制部与上述驱动机构经由上述线缆相互电连接，

上述机器人控制部对上述驱动机构进行控制。

11.根据权利要求9所述的机器人系统，其特征在于，

还具备控制上述驱动机构的驱动机构控制部。

12.一种加工系统，具备：

根据权利要求1～8中的任一项所述的机器人行走装置；

设置于上述台车部上的机器人；

沿上述轨道部设置的加工机；

控制上述机器人的机器人控制部；以及

控制上述加工机的加工机控制部。

13.根据权利要求12所述的加工系统，其特征在于，

上述加工机控制部对上述驱动机构进行控制。