CN109940607A - 机器人系统及搬运设备的构筑方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供机器人系统及搬运设备的构筑方法。机器人系统具有：并联连杆机器人，其具有：基础筐体，多个致动器内置于所述基础筐体中；多个臂部，分别与所述多个致动器连结；以及末端部，分别与所述多个臂部连结，所述基础筐体具有收容所述多个致动器的壳体和封堵所述壳体的上部的上盖，在所述壳体的底部形成有能够连通配管或配线的第一开口，在所述上盖形成有能够连通所述配管或配线的第二开口；末端执行器，设在所述末端部；以及软管或电缆，用于驱动所述末端执行器。

Description

机器人系统及搬运设备的构筑方法

本申请是申请号为201410126396.4、申请日为2014.03.31、发明名称为“并联连杆机器人、机器人系统及搬运设备的构筑方法”的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种机器人系统及搬运设备的构筑方法。

背景技术

并联连杆机器人具有并联连杆机构，即通过相互并列设置的多个臂部来支承一个末端部的机构。并联连杆机器人由于通过多个臂部的合力使末端部动作，因此，与作为一般的产业用机器人的串联连杆机器人相比，具有能够进行高速且高精度动作的特长。

例如，在日本特开2013-39650号公报中公开了如下的并联连杆机器人，其具有：基础筐体，多个致动器内置于所述基础筐体中；多个臂部，分别与多个致动器连结；以及末端部，分别与多个臂部连结。末端部上设有用于对搬运物进行吸附保持的吸附垫。在基础筐体上设有吸风机，吸风机和末端部经由通气管连接。通气管从吸风机经由基础筐体的周围配管到吸附垫上。

发明内容

在使用并联连杆机器人的搬运设备中，用于保持基础筐体的框架等设在基础筐体的周围。有时基础筐体的周围被设备的顶板上下分隔。因此，如果经基础筐体的周围配置通气管，则为了避开框架等，需要复杂的路径中的配管。有时需要对顶板实施配管用的打孔加工。

因此，本发明的目的是提供一种能够容易地进行向末端部侧实施的配管或配线的并联连杆机器人、机器人系统及搬运设备的构筑方法。

本发明的并联连杆机器人具有：基础筐体，多个致动器内置于所述基础筐体中；多个臂部，分别与多个致动器连结；以及末端部，分别与多个臂部连结，在基础筐体上的末端部侧形成有配管或配线连通用的连通孔。

本发明的机器人系统具有：上述并联连杆机器人；末端执行器，设在并联连杆机器人的末端部；以及软管或电缆，用于驱动末端执行器，软管或电缆穿过连通孔被配管或配线到末端执行器上。

本发明的搬运设备的构筑方法包括以下步骤：设置并联连杆机器人，所述并联连杆机器人具有：基础筐体，多个致动器内置于基础筐体中；多个臂部，分别与多个致动器连接；以及末端部，分别与多个臂部连接；在基础筐体的末端部侧形成有配管或配线连通用的连通孔；将软管或电缆穿过连通孔而进行配管或配线；将末端执行器安装在末端部上；以及将软管或电缆连结到末端执行器。

根据本发明，能够容易地进行向末端部侧实施的配管或配线。

附图说明

图1是具有本实施方式的并联连杆机器人的搬运设备的概略图。

图2是本实施方式的并联连杆机器人的侧视图。

图3是从机器人主体的下方观察的立体图。

图4是沿图2的Ⅳ-Ⅳ线的剖视图。

图5是沿图2的Ⅴ-Ⅴ线的剖视图。

图6是卸下上盖的机器人主体的俯视图。

图7是末端部的俯视图。

图8是沿图7中的Ⅷ-Ⅷ线的剖视图。

具体实施方式

以下参照附图详细说明实施方式。在说明中，对同一要素或具有同一功能的要素标注同一附图标记，省略重复的说明。

图1所示的搬运设备(机器人系统)100是用于进行利用并联连杆机器人1拾取被输送机(工件搬运装置)2搬运的工件W并配置在其他的位置的取放作业的拾取设备。搬运设备100具有：顶板3；配置在顶板3的下方的输送机2；利用螺栓等固定在顶板3的下方的两台并联连杆机器人1；以及配置在顶板3的上方的两台控制器5和两台吸风机(外部装置)7。另外，并联连杆机器人1的数量不限于两台，可以是一台，也可以是三台以上。

并联连杆机器人1具有机器人主体10、三个臂部20、末端部30以及末端执行器40。机器人主体10具有三个致动器12，被安装在顶板3的下方。三个臂部20分别与三个致动器12连结。末端部30分别与三个臂部20连结。末端执行器40被安装在末端部30上。并联连杆机器人1通过末端执行器40保持工件W，并通过三个臂部20的协同动作使末端执行器40移动从而搬运工件W。

顶板3可以通过多个支柱(未图示)被水平地支承，也可从工厂的顶棚水平地悬吊。另外，也可以将工厂的顶棚自身作为顶板3。顶板3作为保持并联连杆机器人1的设置部件而发挥功能，并且作为将机器人主体10的基础筐体11(后述)的周围上下分隔的分隔部件而发挥功能。即，搬运设备100具有设置部件和分隔部件。设置部件也可以使用与顶板3不同的框架部件构成。顶板3上形成有与两台并联连杆机器人1分别对应的两处开口3a。对并联连杆机器人1进行维护以及向并联连杆机器人1进行配管和配线时利用开口3a。在输送机2的周围设有透明的侧壁6。通过顶板3和侧壁6分隔并联连杆机器人1的作业空间S1与其外部空间S2。

控制器5经由电缆5a与机器人主体10连接，并控制三个致动器12。吸风机7产生用于吸附工件W的吸引力。该吸引力经由软管7a传递至末端执行器40。

接着，详细说明并联连杆机器人1。如图2～图4所示，机器人主体10具有基础筐体11、以及内置于基础筐体11中的三个致动器12。基础筐体11具有壳体11A和上盖11B。壳体11A在俯视时呈大致圆形的碗状。在壳体11A的底部形成有向下方鼓出的三处鼓出部11a。三处鼓出部11a沿周向排列。上盖11B呈平板状，封堵壳体11A的上部。上盖11B通过多个紧固件19以拆装自如的方式安装在壳体11A上。

三个致动器12被配置成分别对应于三处鼓出部11a。如图4所示，各致动器12具有马达13和减速器14。减速器14被收容在鼓出部11a内，马达13被配置在减速器14的上方。马达13和减速器14被固定在设于壳体11A内的支架11b上。

马达13具有输出轴13a和带轮13b。输出轴13a向水平方向突出，带轮13b被安装在输出轴13a的外周。减速器14具有输入轴14a、带轮14b以及输出轴14c。输入轴14a向与输出轴13a相同的方向突出，输出轴14c向输入轴14a的相反侧突出。带轮14b被安装在输入轴14a的外周。同步带15被架设在带轮13b和带轮14b上。如此，马达13的动力被传递至输入轴14a，并从输出轴14c输出。

如图5所示，在壳体11A的底部上的被鼓出部11a包围的区域A1上形成有第一开口11c。开口11c相当于配管或配线连通用的连通孔。如后所述，由于三个臂部20与鼓出部11a内的减速器14连结，所以区域A1也被三个臂部20包围。上盖11B上的与开口11c对应的位置上形成有第二开口11d。开口11d也相当于配管或配线连通用的连通孔。

在开口11c的周围安装有向上突出的筒部件16。筒部件16呈圆筒形状，其下端部的外周具有凸缘部16a。筒部件16被配置成与开口11c大致同心。凸缘部16a与壳体11A的底部的上表面重合，并通过螺栓紧固等被固定在壳体11A上。

在开口11d的周围安装有向下突出的筒部件17。筒部件17呈圆筒形状，在其上端部的外周具有凸缘部17a。筒部件17上的凸缘部17a侧形成有越向上越粗的锥部17b。筒部件17被配置成与开口11d大致同心，并从上方与开口11d连通。凸缘部17a与上盖11B的上表面重合，并通过螺栓紧固等被固定在上盖11B上。

在筒部件17的下端部形成有与筒部件16的外周嵌合的嵌合部17c。通过筒部件16的前端部和嵌合部17c嵌合，筒部件16与筒部件17相连结。相互连结的筒部件16和筒部件17构成将基础筐体11的下侧与上侧连结的筒状部P1。筒状部P1位于被三个致动器12包围的区域内(参照图6)。筒状部P1构成连接开口11c和开口11d、且在下侧和上侧之间贯穿基础筐体11的连通孔H1。考虑进行配管或配线的软管或电缆的粗细和根数等来确定连通孔H1的内径。

如图2所示，各臂部20具有相当于上臂的基部连杆22和相当于前臂的连结杆26。基部连杆22从相邻的两个鼓出部11a之间向外侧延伸。连结杆26连结基部连杆22的前端部22a和末端部30，并且由两个棒状部件27构成。作为基部连杆22和连结杆26的材质，例如，可例举出碳纤维强化树脂(CFRP)等较轻的材质。

基部连杆22的基端部22b与减速器14的输出轴14相连接。基部连杆22以通过致动器12的动作使前端部22a上下运动的方式转动。在以下说明中，“基部连杆22向上侧转动”表示以使前端部22a上升的方式转动，“基部连杆22向下侧转动”表示以使前端部22a下降的方式转动。另外，前端部22a具有一对球状凸部23。一对球状凸部23沿平行于基部连杆22的转动轴线的方向排列，并分别向外侧突出。

构成连结杆26的两个棒状部件27并行地延伸。各棒状部件27的上端部27b上设有球窝(cup)27a。球窝27a与所述球状凸部23协同动作而构成球窝接头。两个棒状部件27的上端部27b在各自的球窝27a从外侧覆盖球状凸部23的状态下，经由卷簧等弹性部件28而相互连结。

各棒状部件27的下端部27d与末端部30的连接部32连结。连接部32具有一对球状凸部32a。在下端部27d设有球窝27c。球窝27c与球状凸部32a协同动作而构成球窝接头。两个棒状部件27的下端部27d在各自的球窝27c从外侧覆盖球状凸部32a的状态下，通过卷簧等弹性部件29而相互连结。通过球窝接头，连结杆26相对于基部连杆22以三维方式转动自如，并且末端部30相对于连结杆26以三维方式转动自如。

末端部30通过三个臂部20的协同动作而自如地移动。例如，当三个基部连杆22同时向上侧转动时，末端部30上升，当三个基部连杆22同时向下侧转动时，末端部30下降。当一部分基部连杆22向上侧转动、其他基部连杆22向下侧转动时，末端部30朝向向上侧转动的基部连杆22侧移动。

如图7和图8所示，末端部30被外壳31覆盖。末端部30具有：分别与三个臂部20相连结的基部33；以及位于基部33下方并且相对于基部33向侧部偏移的伸出部35。末端执行器40以旋转自如的方式安装在伸出部35上。

基部33具有圆形的顶板33a、圆筒状的侧壁33b、平行于顶板33a的分隔板33c以及被收容在这些部件的内部的致动器34。在侧壁33b的外周设有沿周向排列的三个上述连接部32，基部33被这些连接部32包围。在各连接部32中，上述一对球状凸部32a向侧壁33b的周向的两侧突出。

致动器34被固定在分隔板33c上，并经由电缆34a与控制器5相连接。致动器34例如由马达、减速器和传感器构成，并具有输出轴34b。输出轴34b沿侧壁33b的中心轴CL2朝向下方并插通到分隔板33c。输出轴34b的前端部位于伸出部35内，该前端部上设有小齿轮带轮34c。另外，电缆34a沿臂部20进行配线(参照图2)。

伸出部35俯视时呈圆形，其中心轴CL3平行于基部33的侧壁33b的中心轴CL2。中心轴CL3位于基部33上的由三个连接部32包围的区域A2的外侧且与包含区域A2的平面正交。另外，中心轴CL3位于侧壁33b的外侧，并且位于相邻的两个连接部32之间。可考虑区域A2的形状或软管7a的粗细等来确定中心轴CL3与中心轴CL2之间的距离。

伸出部35具有旋转部件36。如图8所示，末端执行器40被固定在旋转部件36的下方。即，旋转部件36构成保持末端执行器40的保持部。旋转部件36将致动器34作为驱动源，并且以中心轴CL3为中心进行旋转。即，旋转部件36围绕位于被多个连接部32包围的区域A2的外侧的旋转轴CL3进行旋转。伸出部35具有上侧开口35a和下侧开口35b。上侧开口35a和下侧开口35b形成在用于收容旋转部件36的位置上。

旋转部件36呈圆筒状，并在一侧端部具有凸缘状的带轮36a。在旋转部件36的中心形成有沿轴向延伸的通孔36c。通过该通孔36c、伸出部35的上侧开口35a以及下侧开口35b，形成配管或配线连通用的连通孔37。连通孔37沿着中心轴CL3，并且沿上下方向贯穿包含旋转部件36的伸出部35。可以考虑进行配管或配线的软管或电缆的粗细和根数等来确定连通孔37的内径。

旋转部件36在带轮36a处于上侧的状态下被收容在伸出部35内，并经由轴承35c旋转自如地安装在下侧开口35b的周边部。旋转部件36的下端部36b插通到下侧开口35b中。同步带34d被架设在带轮36a以及小齿轮带轮34c上。致动器34根据来自控制器5的指令，经由同步带34d使旋转部件36旋转。由于致动器34和旋转部件36双方被配置在末端部30上，所以从致动器34向旋转部件36传递动力的机构被简单化。另外，作为从致动器34向旋转部件36传递动力的机构，也可以取代同步带34d，采用利用了齿轮的机构。

末端执行器40与末端部30一起移动，并且与旋转部件36一起转动。末端执行器40是对工件W进行吸附保持的类型，并且具有被固定在旋转部件36上的柱状部41、两个吸附部42以及固定有这些吸附部42的凸缘部45。柱状部41通过螺栓等(未图示)被安装在旋转部件36的下端面36d。凸缘部45设置在柱状部41的外周，两个吸附部42被配置成夹着柱状部41。另外，吸附部42的数量可以是一个，也可以是三个以上。

吸附部42具有向下方开口的吸附口42a。吸附部42经由软管7a与吸风机7相连接。软管7a的中途位置上设有阀(未图示)，阀的开闭通过控制器5控制。阀根据来自控制器5的指令，在吸附部42与吸风机7连通的接通状态以及吸附部42与吸风机7不连通的切断状态之间进行切换。在接通状态下，吸附口42a通过来自吸风机7的吸力来吸附工件W。当处于切断状态时，吸附口42a失去吸力而释放工件W。搬运设备100反复实施以下动作：使阀处于接通状态而将工件W吸附在末端执行器40上，在该状态下将末端执行器40移送到目标位置之后，使阀处于切断状态而释放工件W。如此，能进行工件W的排列和装箱等作业。

如图2所示，从位于外部空间S2的吸风机7延伸出的软管7a穿过连通孔H1在作业空间S1内进行配管。穿过连通孔H1的软管7a必然也穿过开口11c、11d。在作业空间S1内被进行配管的软管7a穿过被三个臂部20包围的空间而被配管在末端部30侧，进一步穿过末端部30的连通孔37而被配管在末端执行器40上，并与吸附部42相连接。

如此，根据并联连杆机器人1，能够穿过基础筐体11的底部的开口(连通孔)11c，从基础筐体11向末端部30侧进行配管。在并联连杆机器人1中，无法在基础筐体11与末端部30之间配置影响臂部20的运动的障碍物。因此，在末端部30侧的开口11c与末端部30之间不存在成为配管障碍的构造物。因此，通过利用从开口11c朝向末端部30侧的路径，能够容易地进行向末端部30侧实施的配管。

在进行向末端部30实施的配管时，为了伴随着末端部30的移动、软管7a不被周围的构造物钩住，需要非常小心。与此相对，由于开口11c位于被三个臂部20包围的区域内，所以至少在基础筐体11的附近，软管7a被三个臂部20包围。如此，由于软管7a难以被并联连杆机器人1的周围的构造物钩住，所以能够更容易地进行向末端部30侧实施的配管。

尤其在并联连杆机器人1中，由于软管7a还穿过位于臂部20的下端部附近的连通孔37，所以在末端部30的附近也能将软管7a配置在被三个臂部30包围的空间内。因此，能够更加容易地进行向末端部30侧实施的配管。

另外，由于在基础筐体11上的末端部30的相反侧也形成有开口(连通孔)11d，所以能够进行贯穿基础筐体11的配管。因此，即使吸风机7位于外部空间S2，也能够在不对顶板3或侧壁6实施打孔加工的情况下，进行向位于作业空间S1的末端部30侧实施的配管。

由于连通孔H1被形成为从末端部30侧贯穿基础筐体11到达末端部30的相反侧，所以连通孔H1作为引导部发挥功能。因此，能够更容易地进行将末端部30侧和末端部30的相反侧连通的配管或配线。另外，由于配管或配线路径R1和致动器12的收容空间被连通孔H1的周壁分隔，所以能够更好地保护致动器12。

连通孔H1由以连接末端部30侧和末端部30的相反侧的方式设于基础筐体11上的筒状部P1构成。通过采用该结构，能够使用形状简单的筒部件容易地构成连通孔H1。

筒状部P1位于被三个臂部20包围的区域内，因此，能够有效地利用被致动器12包围的空间来构成连通孔H1。尤其是致动器12的马达13和减速器14被配置成上下排列。由此，减少致动器12在水平方向上的占有区域。这一点也有助于确保连通孔H1用的空间。

末端部30具有末端执行器40的旋转用的致动器34。由于末端执行器40的旋转用的致动器34没有被配置在基础筐体11侧，所以无需在基础筐体11和末端部30之间架设旋转传递轴。因此，能够更加容易地进行向末端部30侧实施的配管或配线。

在此，对搬运设备100的构筑方法进行说明。首先，在顶板3下方配置并联连杆机器人1，将机器人主体10安装在顶板3上。即，设置并联连杆机器人1。接着，在顶板3上方设置控制器5和吸风机7。接着，通过电缆5a，连接控制器5和机器人主体10。接着，将软管7a穿过连通孔H1在末端部30侧进行配线。接着，将末端执行器40安装在末端部30上。接着，将软管7a穿过连通孔37在末端执行器40侧进行配管，并与吸附部42连接。这些作业步骤能够适当地进行变更。

上面说明了实施方式，但本发明并非限定于上述实施方式，在不脱离其主旨的范围内能进行各种变更。只要至少形成有开口11c，就能在配管或配线中利用从开口11c朝向末端部30侧的路径，实现使配管或者配线变得容易的效果，因此，也可以不形成连通孔H1、开口11d以及连通孔37。开口11c也可以不位于被三个臂部20包围的区域内。吸风机7也可以不设置在顶板3上，例如，也可以设在基础筐体11内。软管7a也可以取代与并联连杆机器人1的专用吸风机7连接，与作为共有设备配置在工厂内的吸力传递用管连接。

末端执行器40也可以是用于把持工件W的机器人手。作为机器人手，可例举出通过空气压力进行驱动的机器人手、通过电动致动器进行驱动的机器人手等。在驱动源需要空气压力的情况下，穿过连通孔H1进行送气用软管的配管，在需要电力时，穿过连通孔H1进行供电电缆的配线。在送气软管的配管或供电电缆的配线中，也能获得与软管7a的配管同样的效果。

连通孔H1也可以用于相对于末端执行器40收发控制信号的电缆的配线，还可以用于与致动器34相连接的电缆34a的配线。无论哪种情况，都能获得与软管7a的配管一样的效果。

Claims (10)

1.一种机器人系统，其特征在于，具有：

并联连杆机器人，具有：基础筐体，多个致动器内置于所述基础筐体中；多个臂部，分别与所述多个致动器连结；以及末端部，分别与所述多个臂部连结，所述基础筐体具有收容所述多个致动器的壳体和封堵所述壳体的上部的上盖，在所述壳体的底部形成有能够连通配管或配线的第一开口，在所述上盖形成有能够连通所述配管或配线的第二开口；

末端执行器，设在所述末端部；以及

软管或电缆，用于驱动所述末端执行器。

2.根据权利要求1所述的机器人系统，其特征在于，

所述软管或电缆穿过所述第一开口及所述第二开口而在所述末端执行器中进行配管或配线。

3.根据权利要求2所述的机器人系统，其特征在于，

所述第一开口及所述第二开口位于被所述多个臂部包围的区域内。

4.根据权利要求3所述的机器人系统，其特征在于，

在被所述多个致动器包围的区域内设有连接所述第一开口和所述第二开口且分隔出所述配管或配线的路径和所述多个致动器的收容空间的筒状部。

5.根据权利要求4所述的机器人系统，其特征在于，

所述筒状部被固定于所述基础筐体。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的机器人系统，其特征在于，

所述末端部具有用于保持末端执行器的保持部以及对所述保持部进行旋转驱动的致动器。

7.根据权利要求2～5中任一项所述的机器人系统，其特征在于，

所述软管或电缆穿过被所述多个臂部包围的空间在所述末端执行器中进行配管或配线。

8.根据权利要求2～5中任一项所述的机器人系统，其特征在于，还具有：

设置部件，以使所述末端部位于下方的方式，保持所述并联连杆机器人的所述基础筐体；以及

外部装置，设在所述设置部件的上方并与所述软管或电缆连结。

9.根据权利要求2～5中任一项所述的机器人系统，其特征在于，还具有：

分隔部件，将所述并联连杆机器人的所述基础筐体的周围上下分隔；

工件搬运装置，被配置在所述并联连杆机器人的下方；以及

侧壁，设在所述工件搬运装置的周围，

通过所述分隔部件和所述侧壁分隔所述并联连杆机器人的作业空间与其外部空间。

10.一种搬运设备的构筑方法，其特征在于，包括以下步骤：

设置并联连杆机器人，所述并联连杆机器人具有：基础筐体，多个致动器内置于所述基础筐体中；多个臂部，分别与所述多个致动器连接；以及末端部，分别与所述多个臂部连接，所述基础筐体具有收容所述多个致动器的壳体和封堵所述壳体的上部的上盖，在所述壳体的底部形成有能够连通配管或配线的第一开口，在所述上盖形成有能够连通所述配管或配线的第二开口；

将软管或电缆穿过所述第一开口及所述第二开口而进行配管或配线；

将末端执行器安装在所述末端部上；以及

将所述软管或电缆与所述末端执行器连结。