CN108453715B

CN108453715B - 输送用工具

Info

Publication number: CN108453715B
Application number: CN201810123913.0A
Authority: CN
Inventors: 莲尾健
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2017-02-13
Filing date: 2018-02-07
Publication date: 2020-10-13
Anticipated expiration: 2038-02-07
Also published as: DE102018102644A1; US20180229375A1; JP2018130771A; CN108453715A; DE102018102644B4; JP6571703B2; US10239215B2

Abstract

本发明提供一种输送用工具，能够在实现工件侧滑块的小型轻量化的同时，高精度地驱动前端摆动轴，并且迅速地检测前端摆动轴的负荷转矩的变化。该输送用工具包括：大致呈带板状的框架；手腕侧滑块，其被设置为能够在框架的厚度方向的一侧沿着框架的长边方向移动，并且被安装于机器人的手腕；工件侧滑块，其被设置为能够在框架的厚度方向的另一侧沿着框架的长边方向移动；以及前端摆动轴，其被安装于工件侧滑块，前端摆动轴包括：工件支承部，其以能够围绕在框架的宽度方向上延伸的轴线摆动的方式被支承于工件侧滑块，并且对工件进行支承；以及促动器，其被安装于工件侧滑块，并且使工件支承部摆动。

Description

输送用工具

技术领域

本发明涉及一种输送用工具。

背景技术

以往，为了提高冲压机床之间的工件的输送速度并扩大其有效范围，已知有如下输送用工具，该输送用工具由安装于多关节机器人的手腕前端的滑动机构构成，该滑动机构用于使工件沿一个方向线性移动(例如，参照专利文献1)。

该专利文献1所记载的输送用工具具有分别设置于带板状框架的正面和背面的两个滑块，这两个滑块被支承为能够沿着框架的长边方向进行直线移动，并且经由带而彼此连接。

根据该输送用工具，当沿着框架的长边方向使固定于多关节机器人的手腕的手腕侧滑块向一个方向驱动时，则用于支承工件的工件侧滑块朝向相反的方向移动，因此能够高速地进行工件的输送，并且能够扩大各滑块的可动范围的有效范围，从而得到各滑块的可动范围的两倍的行程。

另外，专利文献1的输送用工具还具备在工件侧滑块使工件围绕在框架的宽度方向延伸的轴线摆动的前端摆动轴。通过使该前端摆动轴动作，从而能够在不使输送用工具的框架移动的情况下，改变被支承的工件的姿势。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利申请公开第2012/239184号公报

发明内容

发明所要解决的问题

在专利文献1的输送用工具中，为了使工件侧滑块轻量化，在手腕侧滑块上配置驱动前端摆动轴的马达，并利用正时皮带进行驱动。然而，正时皮带的长度是框架的两倍左右，因而存在难以将预张力维持在适当的值，同时由于预张力的降低而难以高精度地驱动前端摆动轴这样的问题。另外，由于正时皮带的刚性较低，因而还存在难以将作用于前端摆动轴的负荷转矩的变化传递给马达，并且难以在马达的电流值变化中迅速地检测出前端摆动轴的负荷转矩的变化的问题。

本发明正是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种输送用工具，既能够实现工件侧滑块的小型轻量化，又能够高精度地驱动前端摆动轴，并且能够迅速地检测前端摆动轴的负荷转矩的变化。

解决问题的手段

为了实现上述目的，本发明提供以下手段。

本发明的一个方面提供一种输送用工具，其包括：大致呈带板状的框架；手腕侧滑块，其被设置为能够在所述框架的厚度方向的一侧沿着所述框架的长边方向移动，并且所述手腕侧滑块被安装于机器人的手腕；工件侧滑块，其被设置为能够在所述框架的厚度方向的另一侧沿着所述框架的长边方向移动；以及前端摆动轴，其被安装于所述工件侧滑块，所述前端摆动轴包括：工件支承部，其以能够围绕在所述框架的宽度方向上延伸的轴线摆动的方式被支承于所述工件侧滑块，并且对工件进行支承；以及促动器，其被安装于所述工件侧滑块，并且使所述工件支承部摆动。

根据本方面，在将手腕侧滑块固定于机器人的手腕，并使工件支承于被安装于工件侧滑块的前端摆动轴的工件支承部的状态下，使手腕侧滑块和工件侧滑块在框架的长度方向上移动，从而能够在框架的长边方向上高速地输送工件，并且能够扩大各滑块的可动范围的有效范围，从而能够得到各滑块的可动范围的两倍的行程。

另外，通过利用前端摆动轴的促动器的动作使工件支承部摆动，能够围绕在框架的宽度方向延伸的轴线改变支承于工件支承部的工件的姿势。

在这种情况下，由于工件支承部由固定于工件侧滑块的促动器驱动，因而促动器与工件支承部能够彼此接近地配置，因而用于将促动器的动力传递至工件支承部的长度较长且刚性较低的正时皮带(Timing belt)变得不必要。由此，能够大幅度地减少在正时皮带中产生的摩擦损失，将促动器的动力高效地传递至工件支承部，从而高精度地驱动工件支承部，并且迅速地检测前端摆动轴的负荷转矩的变化。

在上述方面中，所述促动器也可以包括：马达、用于使所述马达的旋转减速的减速机、以及用于将所述减速机的输出传递至所述工件支承部的动力传递部。

通过这样地设置，马达的旋转被减速机减速，由此，被放大的转矩通过动力传递部而传递至工件支承部。由此，能够实现马达的小型轻量化。

另外，在上述方面中，所述动力传递部也可以使所述减速机的输出减速，并将减速的输出传递至所述工件支承部。

通过这样地设置，从减速机输出的转矩在动力传递部中也被放大并传递，因而能够使减速机小型轻量化。

另外，在上述方面中，所述马达被配置为与所述轴线不同轴，所述工件支承部也可以包括：在所述框架的宽度方向上的两侧延伸的轴、以及被设置于该轴的两端的一对接口部。

通过这样地设置，能够容易地以框架为中心将在宽度方向的两侧延伸的用于工件装卸的机械手等的机器安装于轴的两侧的一对接口部，并且重量平衡良好地对其进行配置。通过将马达配置为与工件支承部的摆动轴线不同轴，从而能够容易地采用使轴在框架的宽度方向上的两侧延伸的结构。

另外，在上述方面中，该对所述接口部也可以具有相互平行的安装面。

通过这样地设置，在该对接口部安装机器时，能够省去对每个接口部与机器的角度进行对齐的不便。

发明的效果

根据本发明，既能够实现工件侧滑块的小型轻量化，又能够高精度地驱动前端摆动轴，并且能够迅速地检测前端摆动轴的负荷转矩的变化。

附图说明

图1是表示安装有根据本发明的一个实施方式的输送用工具的机器人系统的立体图。

图2是从手腕侧滑块侧观察图1的输送用工具的立体图。

图3是从工件侧滑块侧观察图1的输送用工具的立体图。

图4是表示被设置于图1的输送用工具的工件侧滑块的前端摆动轴的主视图。

图5是切断图2的前端摆动轴的一部分而表示的俯视图。

图6是说明对图1的机器人系统的冲压机床进行工件的供给和取出的立体图。

图7是表示被安装于图1的输送用工具上的工具的一个例子的立体图。

图8是表示利用图1的输送用工具的前端摆动轴改变工件的角度的情况下的多关节机器人的动作范围的主视图。

图9是表示在图1的输送用工具中，不使用前端摆动轴改变工件的角度的情况下的多关节机器人的动作范围的主视图。

图10是表示被设置于构成图1的输送用工具的前端摆动轴的轴的两端的接口部的一个例子的立体图。

图11是表示图10的接口部的其它例子的立体图。

图12是表示将图10的接口部安装到轴的一个例子的纵向剖视图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的一个实施方式的输送用工具1进行说明。

如图1所示，根据本实施方式的输送用工具1是安装于多关节机器人(机器人)30的手腕前端的滑动臂型的装置。

例如，如图1所示，多关节机器人30包括：基台3，其被固定于支承台2；旋转基座4，其被支承于基台3的一个侧面，并且能够绕水平的第一轴线A旋转；第一臂5，其被支承为能够围绕第二轴线B摆动，该第二轴线B正交于与第一轴线A平行且隔开一定间隔的轴线(图示略)；第二臂6，其被支承为能够沿第一臂5的长边方向直线移动；以及腕部单元(手腕)7，其被配置于第二臂6的前端。

即，多关节机器人30具有：使旋转基座4相对于基台3而围绕第一轴线A旋转的第一轴J1、使第一臂5相对于旋转基座4而围绕第二轴线B摆动的第二轴J2、使第二臂6相对于第一臂5而沿第一臂5的长边方向直线移动的第三轴J3。

作为腕部单元7，只要具备绕相互交叉的轴线C、D、E旋转的2以上的旋转轴即可。

腕部单元7具有围绕相互正交的轴线C、D、E旋转的三个旋转轴(第四轴J4、第五轴J5以及第六轴J6)，在末端的旋转轴J6上配置有用于固定工具等的面板(Faceplate)8。第四轴J4是使第一手臂外壳9相对于第二臂6而围绕与第一臂5的长边方向平行的第四轴线(旋转轴)C旋转的轴，第五轴J5是使第二手臂外壳10围绕与第四轴线C正交的第五轴线(旋转轴)D旋转的轴，第六轴J6是使面板8围绕与第五轴线D正交的第六轴线(旋转轴)E旋转的轴。在图中，附图标记11至16分别为第一轴J1至第六轴J6的马达。

由于第一轴J1使旋转基座4围绕水平的第一轴线A旋转，因此旋转基座4和被安装于该旋转基座4的第一臂5至腕部单元7都像钟摆那样摆动。该钟摆式动作的动作范围是包含第一轴线A的大致水平面以下的空间范围。由于在通过钟摆式的动作输送工件(图示略)的情况下，重力总是作用在有助于加速或减速的方向，因而能够高速且节能地通过第一轴J1的动作进行摆动动作。

第二轴J2能够改变第一臂5相对于旋转基座4的倾斜角度。第三轴J3使第二臂6相对于第一臂5进行直线移动，从而能够使由第一臂5与第二臂6构成的臂整体的长度伸长或缩短。

即，通过第一轴J1至第三轴J3，能够将腕部单元7配置于动作范围内的任意位置。并且，通过第四轴J4至第六轴J6，能够任意地调整被安装于面板8的工件的姿势。

根据本实施方式的输送用工具1包括：呈带板状(长方形的平板状)的框架18、被配置于框架18的两侧的两个滑块19、20，并且框架18的两侧指的是在厚度方向上夹着框架18的两侧。

如图2和图3所示，两个滑块19、20被支承在框架18的正面和背面，并且能够沿着引导导轨31在框架18的长边方向移动，其中，引导导轨31是沿着框架18的长边方向配置的。另外，两个滑块19、20经由架设于带轮(Pulley)32上的带21而彼此连接，该带轮32被支承为能够围绕与框架18的长边方向的两端平行的轴线旋转。

沿着长边方向将齿条(Rack gear)33固定在框架18的宽度方向的一个端面上。如图3所示，安装于滑块(手腕侧滑块)19的马达22的小齿轮34与齿条33啮合。当通过驱动马达22使滑块19在框架18的表面上沿长边方向的一个方向移动时，由带21连接的另一个滑块(工件侧滑块)20被带21牵引而在框架18的背面沿着长边方向的另一个方向移动。即，两个滑块19、20沿着框架18的长边方向在彼此相反的方向上相对移动。

滑块19被固定于腕部单元7的第六轴J6。如图4和图5所示，在另一个滑块20上设置有：工件支承部36，其安装有工具S，该工具S具有多个用于吸附工件的吸盘35(参照图6和图7)；以及前端摆动轴37，其用于使该工件支承部36围绕在框架18的宽度方向上延伸的轴线F摆动。

工件支承部36包括：直杆状的轴38，其以能够围绕轴线F旋转的方式被安装于滑块20；两个接口部39、40，例如，如图10或者图11所示，该两个接口部39、40被固定于该轴38的两端。两个接口部39、40具有彼此平行的安装面41。由此，在将工具S安装于接口部39、40时，无需进行角度的对齐就能够容易地进行安装工作。

如图4和图5所示，前端摆动轴37具有马达(促动器Actuator)42、使该马达42的旋转减速的减速机(促动器)43、将该减速机43的输出转矩传递至轴38的一对齿轮(动力传递部、促动器)44、45。减速机43的输出轴、一对齿轮44、45以及以可旋转的方式支承轴38的轴承46被收纳于齿轮箱47内，并且统一进行润滑。

齿轮箱47被固定于滑块20，马达42经由减速机43而被固定在齿轮箱47。马达42被配置为与轴38的轴线F平行。一对齿轮44、45例如是直齿轮，具有被固定于减速机43的输出轴的驱动齿轮44和被固定于轴38的从动齿轮45。通过将从动齿轮45形成为比驱动齿轮44足够大的大径，从而使驱动齿轮44的旋转减速并将其传递至轴38。

如图6所示，工具S具有：分别固定于轴38的两端的一对接口部39、40上的支柱部48、以及分别从该支柱部48分支并延伸的多个分支部49，并且在各分支部49上沿着同一方向配置有多个吸盘35。

例如，如图6所示，工具S在向冲压机床(Press machine)24、25供给平板状的工件W、或者取出在冲压机床24、25中加工后的工件W时，通过吸盘35对工件W进行吸附和释放。

另外，如图1所示，多关节机器人30还具有倾斜连接部件23，用于以规定的倾斜角度对腕部单元7的面板8与被固定于该面板8上的一个滑块19进行固定。

倾斜连接部件23在笔直地配置腕部单元7，并且仅以规定的角度使第一臂5围绕第二轴线B摆动时，即，在第四轴线C与第六轴线E被配置于一条直线上的状态下，按照使输送用工具1的宽度方向和长边方向大致水平的方式连接腕部单元7的第六轴J6与输送用工具1。

对于像这样构成的根据本实施方式的输送用工具1的作用，特别是对如图6所示的冲压加工系统50那样：在隔开间隔而彼此邻接的两个冲压机床24、25之间进行工件W的供给和取出的情况进行说明。

如图1所示，根据多关节机器人30，通过使第一臂5以规定的角度围绕第二轴线B摆动，将输送用工具1的框架18配置为大致水平的姿势。此时，按照将输送用工具1的宽度方向的中心配置于连接冲压机床24、25的中心的直线(冲压机床中心线)P上的方式进行配置。

接着，如图6所示，使旋转基座4相对于基台3而围绕第一轴线A向一个方向旋转，在使第一臂5和第二臂6钟摆式动作的同时，使腕部单元7的各旋转轴J4、J5、J6动作，由此，当输送用工具1是大致水平的姿势时，一边保持长边方向和宽度方向在固定的方向上，一边使输送用工具1沿着压床中心线P移动。并且，此时，通过操作输送用工具1的马达22使两个滑块19、20相对移动，则框架18朝向第一臂5的摆动方向的前方移动。

由此，在冲压机床24、25的外部配置有腕部单元7的状态下，能够只将输送用工具1插入到一个冲压机床24内。并且，在该位置，能够通过设置于滑块19的工具S吸附冲压机床24内的工件W、例如结束了冲压加工中的一个工序的板金，并将其从冲压机床24的模具(图示略)中取出。

在该状态下，使旋转基座4、第一臂5以及第二臂6进行钟摆式动作，从而使得腕部单元7与另一个冲压机床25接近，在使腕部单元7动作并维持输送用工具1的姿势的同时，操作输送用工具1并使两个滑块19、20相对移动，从而将框架18和由工具S把持的工件W插入到另一个冲压机床25内。在这种情况下，也使输送用工具1沿着压床中心线P移动，从而能够使工具S动作而释放输送来的工件W，并将其移交给另一个冲压机床25的模具。

即，输送用工具1具有带板状的框架18，且能够构成比腕部单元7足够小的厚度尺寸。因此，即使是冲压机床24、25内的上下被打开的模具间的狭窄间隙，也能够容易地插入输送用工具1并进行工件W的把持或释放。

特别是，在冲压机床24、25之间输送工件W时，由于需要在冲压机床24、25的模具刚被打开后插入用于把持工件W的工具S，在模具即将关闭前使用于把持工件W的工具S从冲压机床24、25内退出，因而需要提高冲压工序的效率。因此，作为进入到冲压机床24、25内的机构，厚度尺寸小的输送用工具1是优选的。

另外，通过三个轴J4、J5、J6的腕部单元7将输送用工具1维持在固定的姿势，同时通过旋转基座4的旋转、第一臂5的摆动以及第二臂6的直线移动，使腕部单元7沿着直线状的轨迹移动，因而具有能够使输送用工具1在同一平面内移动，并且避免冲压机床24、25的各部分与输送用工具1之间产生干扰这样的优点。

并且，使第二臂6相对于第一臂5而在其长边方向直线移动，从而具有能够将由第一臂5与第二臂6构成的臂整体的形态一直维持在大致直线状，并且避免第一臂5和第二臂6的各部分与冲压机床24、25的各部分、周边设备之间产生干扰这样的优点。

另外，还具有以下优点：由于输送用工具1使两个滑块19、20在水平方向相对移动，从而使得框架18水平移动，因而通过使框架18的移动方向与工件W的输送方向一致，则在输送工件W时，即使腕部单元7发生较大地移动，也能够通过输送用工具1的动作高速地输送工件W。

另外，在多关节机器人30中，由于腕部单元7的第六轴线E通过倾斜连接部件23而在输送用工具1的框架18的宽度方向上倾斜，因而还具有在使输送用工具1的框架18保持大致水平的姿势进行移动时，无需强制腕部单元7的各旋转轴J4、J5、J6进行不合理的动作这样的优点。

即，具有下述优点：利用倾斜连接部件23，即使在将腕部单元7的所有的旋转轴J4、J5、J6配置于原点位置的状态下，也能够通过将输送用工具1的框架18设定为大致水平的姿势，从而在不使工件W的输送中的腕部单元7的各旋转轴J4、J5、J6的旋转角度变大的情况下提高工件W的输送速度这样的优点。

另外，在根据本实施方式的输送用工具1中，由于在两个滑块19、20中的滑块20上经由前端摆动轴37而安装有工具S，因而能够利用前端摆动轴37的动作，改变围绕沿着框架18的宽度方向延伸的轴线F的工具S的角度，其中，滑块19被固定于腕部单元7的第六轴J6，滑块20被配置于框架18的与滑块19相反的一侧。

由于冲压加工的工件W的形状多种多样，因而从冲压机床24、25的模具中取下工件W的方向并不仅限于铅垂方向。在这样的情况下，如图8所示，通过使前端摆动轴37动作来倾斜工具S，则即使不改变输送用工具1的姿势，也能够使工具S的倾斜与工件W的取出方向一致。图8示出了不具有倾斜连接部件23的情况。

假设不使用前端摆动轴37，或者在没有前端摆动轴37的情况下，如图9所示，由于工具S倾斜角度随着多关节机器人30的腕部单元7的位置的移动而引起的输送用工具1的姿势的改变而改变，因而第二臂6、腕部单元7以及输送用工具1与冲压机床24、25、周边设备之间产生干扰的可能性变高。图9中的虚线示出了用于通过工具S把持工件W的腕部单元7的动作范围。

即，如图9所示，根据本实施方式的输送用工具1具备前端摆动轴37，因而具有以下优点：能够容易地避免与冲压机床24、25、周边设备之间的干扰，并且能够将用于改变工具S的角度的旋转基座4、第一臂5、第二臂6以及腕部单元7的动作控制在最小限度，从而够防止输送时间的增多。

并且，根据本实施方式的输送用工具1，由于马达42搭载在以可旋转的方式支承有工件支承部36的滑块20上，其中，马达42产生使工件支承部36围绕轴线F旋转的动力，并且马达42与工件支承部36彼此接近，因而无需像以往那样使用长度是框架18的长边方向的两倍的前端摆动轴驱动用的带(图示略)来进行驱动，能够高效地摆动工件支承部36。其结果，能够减少驱动带时产生的摩擦而高效地利用动力，使用于驱动工件支承部36的马达42小型化。

并且，使马达42的输出经由刚性的机械要素，即减速机43以及齿轮44、45向轴38传递，因而能够通过马达42的电流值变化来容易地检测出作用于轴38的负荷转矩的变化。由此，能够高精度地检测工具S、工件W是否干扰周边设备。另外，与前端摆动轴驱动用的带相比，还具有能够大幅度地减少维护频率这样的优点。

另外，根据本实施方式的输送用工具1，由于减速机43的输出轴与工件支承部36不是直接连接，而是经由一对齿轮44、45连接，因而将马达42配置为与工件支承部36的轴线F不同轴即可，能够使工件支承部36在框架18的宽度方向的两侧延伸，并在工件支承部36的两端设置一对接口部39、40。

由此，如图6所示，为了输送比较大的工件W，在将工具S以及工件W配置为在框架18的宽度方向的两侧延伸的情况下，将工具S安装于被配置于框架18的宽度方向的两侧的接口部39、40，从而能够容易地将框架18配置在工具S以及工件W的大致重心位置。由此，具有能够容易地保持大的工具S以及工件W的重量平衡并进行输送这样的优点。

另外，在本实施方式中，减速机43的输出轴与工件支承部36之间的一对齿轮44、45具有使减速机43的输出的旋转减速并向工件支承部36传递的减速比，因而能够对减速机43的输出转矩进行放大并向工件支承部36传递。由此，能够实现马达42以及减速机43的进一步小型轻量化。

此外，在本实施方式中，前端摆动轴37具备与使轴38摆动的轴线F平行配置的马达42，来自马达42以及减速机43的动力通过一对齿轮44、45而向轴38传递，但并不仅限于此，也可以使马达42与轴38交叉地配置，利用锥齿轮来传递动力。另外，作为动力传递部并不局限于由直齿轮构成的一对齿轮44、45，也可以通过由多个齿轮构成的齿轮系构成。

另外，作为减速机43，可以采用具有能够通过自身的密封单元将润滑材料封入的结构的减速机，也可以采用与齿轮箱47内的润滑分离的元件。由此，能够容易地更换减速机43。

另外，作为轴38的两端的接口部39、40，除了一体地固定在轴38的情况以外，如图12所示，也可以采用利用楔效应而通过摩擦可拆卸地固定于圆棒状的轴38的外周面的摩擦接头51。由此，能够与工具S匹配地采用适当的接口部39、40。

附图标记

1 输送用工具

7 腕部单元(手腕)

18 框架

19 滑块(手腕侧滑块)

20 滑块(工件侧滑块)

30 多关节机器人(机器人)

36 工件支承部

37 前端摆动轴

38 轴

39、40 接口部

41 安装面

42 马达(促动器)

43 减速机(促动器)

44 齿轮(驱动齿轮、动力传递部、促动器)

45 齿轮(从动齿轮、动力传递部、促动器)

51 摩擦接头(接口部)

F 轴线

Claims

1.一种输送用工具，其特征在于，包括：

大致呈带板状的框架；

手腕侧滑块，其被设置为能够在所述框架的厚度方向的一侧沿着所述框架的长边方向移动，并且所述手腕侧滑块被安装于机器人的手腕；

工件侧滑块，其被设置为能够在所述框架的厚度方向的另一侧沿着所述框架的长边方向移动；以及

前端摆动轴，其被安装于所述工件侧滑块，

所述前端摆动轴包括：工件支承部，其以能够围绕在所述框架的宽度方向上延伸的轴线摆动的方式被支承于所述工件侧滑块，并且对工件进行支承；以及促动器，其被安装于所述工件侧滑块，并且使所述工件支承部摆动，

所述促动器包括：被配置为与所述轴线不同轴的马达、用于对所述马达的旋转进行减速的减速机、以及用于将所述减速机的输出传递至所述工件支承部的动力传递部，

所述工件支承部包括：在所述框架的宽度方向的两侧延伸的轴、以及被设置于所述轴的两端的一对接口部，

所述动力传递部由通过齿轮啮合来传递动力的机械要素构成，用于对所述减速机的输出进行减速，并将减速后的所述减速机的输出传递至所述工件支承部，

所述动力传递部具备固定于所述减速机的输出轴的驱动齿轮和被固定于所述轴的从动齿轮。

2.根据权利要求1所述的输送用工具，其特征在于，

该对所述接口部具有相互平行的安装面。