CN110561495B - 机器人用罩及检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种机器人用罩及检测系统，该机器人用罩不会阻碍机器人的姿态的变化，并且在破损的部位进入到工件中的情况下也能够检测为异物，该检测系统能够检测该机器人用罩的碎片。作为实施方式的机器人用罩的上部波纹罩(6)以及下部波纹罩(7)是安装在作为具有可动部分的机器人的例如四轴机器人(1)上的罩，其与作为可动部分的轴(5)相对应的部位能够伸缩，并且由在将橡胶或者树脂或者弹性体形成为片状的基材(9)中掺入有金属粉(8)的原料形成。

Description

机器人用罩及检测系统

技术领域

本发明涉及一种安装在具有可动部分的机器人上的机器人用罩(也称作护套)、以及对机器人用罩的碎片向工件的混入进行检测的检测系统。

背景技术

工业用机器人通常具备多个可动部分，在该可动部分中使用了润滑脂。这种润滑脂虽然也存在有附着在人体或者人摄入也不会对人体产生影响的润滑脂等，但是，即使对健康无害，消费者也有可能产生异物感或者感到味道变化，因此不混入是优选的。另外，在食品业、医疗业等要求清洁度的环境中，虽然定期进行机器人的清洗，但是，由于机器人的关节部等由比较狭窄的间隙构成，因此存在清洗费时的问题。

因此，在设置机器人的情况下，为了防止来自机器人的润滑脂的飞散等，也就是说为了防止来自机器人的异物的混入，有时候在机器人上安装罩(例如，参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-116495号公报

发明内容

本发明所要解决的技术问题

然而，在实际的现场，即使安装有罩从而防止了来自机器人的异物的混入，也还存在若干要解决的问题。例如，为了使罩不阻碍机器人的姿态的变化(用于实现作业目的的臂的姿态的变位)，不能将罩设为不破损的牢固的结构，因此存在当罩由于某种原因破损时罩的一部分作为异物而混入这样的问题。另外，例如，在食品加工的现场，还存在当破损的罩的一部分进入食品等的工件中时，无法通过目视或图像处理等视觉检测单元检测这样的问题。

因此，提供一种机器人用罩及检测系统，该机器人用罩不会阻碍机器人的姿态的变化，并且在破损的部位进入工件的内部的情况下也能够检测为异物，该检测系统能够将该机器人用罩的碎片检测为异物。

用于解决技术问题的技术手段

在第一项发明中，安装在具有可动部分的机器人上的机器人用罩(也称作护套、袋体、覆盖体等)中，与可动部分相对应的(作为具体的实施例，“包围”或者“覆盖”可动部分的)部位能够伸缩，并且由包含金属材料的原料形成。由此，首先，与可动部分相对应的部位伸缩，从而不会妨碍机器人的姿态的变化。

而且，在机器人用罩破损的情况下，由于由包含金属材料的原料形成，因此破损的部位中也包含金属材料。这种情况下，金属例如能够通过金属检测器等检测，因此，即使在破损的部位飞散而附着在工件或者进入工件内部的情况下，换言之，即使在难以通过目视和图像处理进行检测的状态下，也能够检测破损的部位。因此，不会阻碍机器人的姿态的变化，并且即使在破损的部位进入工件的内部的情况下也能够检测为异物。

在第二项发明中，包含金属材料的原料是掺入有金属粉的橡胶或者树脂或者弹性体的片材。这种情况下，作为金属粉，设想在通常的技术常识范围内可视作粉粒体的大小的金属粉。

这种情况下，机器人用罩的基材由橡胶或者树脂或者弹性体的片材形成，因此抑制仅仅因为发生破裂而飞散的情况，并且，即使在万一破损的部位成为碎片(小片)而飞散的情况下，由于作为基材的橡胶或者树脂或者弹性体的片材中掺入有金属粉，因此飞散的碎片也成为在其内部遍布金属粉的状态。换言之，飞散的碎片处于在其内部三维地分布金属粉的状态，具备一定程度的大小。

因此，虽然通过通常的金属检测器难以检测所谓的金属箔那样的薄物质以及相对于检测面的投影面积小的物质，但是在机器人用罩的情况下，飞散的碎片是遍布金属粉的一定程度的块，因此，即使在进入加工物的内部的情况下，并且无论进入时其朝向如何发生变化，例如也能够通过一个金属检测器检测碎片。因此，能够更加可靠地检测碎片。

在第三项发明中，机器人用罩中，与机器人的可动部分相对应的部位形成为波纹结构。由此，即使机器人改变了姿态也能够随之变化，并且，例如即使是设置有直动部分的机器人，由于与直动部分的移动一同伸缩，因此不会阻碍机器人的姿态的变化。

在第四项发明中，机器人用罩形成为除了工具的安装部之外整体性覆盖机器人的形状。由此，能够整体性覆盖通常具有多个可动部分的机器人，能够防止来自机器人的润滑脂等的飞散。

在第五项发明中，机器人用罩由包含金属材料的原料形成机器人的手指侧的部位。机器人的手指侧被认为通常移动多，可认为与周围设备接触的可能性也就是破损的可能性相对高。另一方面，基座侧被固定，因此可认为破损的可能性相对低。因此，通过将破损的可能性高的部位设为包含金属材料的原料，与用包含金属材料的原料形成机器人用罩的整体的情况相比，能够进一步降低成本。

在第六项发明中，机器人用罩在机器人的手指侧与基座侧之间，在至少一个位置以上能够分离。机器人的手指侧是与工件对置的部位，因此有可能附着来自工件的飞散物。另外，如上所述，机器人的手指侧也是发生破损的可能性相对高的部位。因此，通过使手指侧能够部分上分离，能够容易地进行脏污的情况以及破损的情况下的更换。另外，通常的机器人形成为手指侧小、基座侧大的形状，但是通过使手指侧能够分离，还能够削减安装整体性覆盖机器人的机器人用罩时的作业量。

在第七项发明中，检测系统具备：机器人，安装有与可动部分相对应的部位能够伸缩并且由包含金属材料的原料形成的机器人用罩；金属检测器，设置在生产线上比机器人更靠下游侧的位置；以及检测装置，基于金属检测器的检测结果，对机器人用罩的碎片向工件的混入进行检测。由此，能够检测如上所述能够通过金属检测器检测的机器人用罩的碎片。这种情况下，如果生产线上已经设置有金属检测器，则也能够设为利用该金属检测器的结构。

附图说明

图1是示意性示出实施方式的机器人以及机器人用罩的一例的图。

图2是示意性示出机器人用罩伸缩的情形的一例的图。

图3是示意性示出检测系统的构成例的图。

图4是示意性示出机器人用罩中使用的原料的一例的图。

图5是示意性示出机器人用罩的其他结构例的图之一。

图6是示意性示出机器人用罩的其他结构例的图之二。

图7是示意性示出机器人用罩的其他结构例的图之三。

图8是示意性示出机器人用罩的其他结构例的图之四。

图9是示意性示出机器人以及机器人用罩的其他结构例的图。

附图标记说明

1：四轴机器人(机器人)

3：第一臂(可动部分)

4：第二臂(可动部分)

5：轴(可动部分)

5c：下端部(安装部)

6：上部波纹罩(机器人用罩)

7：下部波纹罩(机器人用罩)

8：金属粉

9：橡胶

10：控制装置(检测装置、检测系统)

11：工件

12：生产线

13：金属检测器(检测系统)

14：碎片

15：检测系统

20：整体罩(机器人用罩)

20a：手指侧部位(机器人用罩、手指侧的部位)

20b：基座侧部位(机器人用罩、基座侧的部位)

30：六轴机器人(机器人)

31b：肩(可动部分)

31c：下臂(可动部分)

31d：第一上臂(可动部分)

31e：第二上臂(可动部分)

31f：手腕(可动部分)

31g：凸缘(可动部分、安装部)

32：整体罩(机器人用罩)

32a：手指侧部位(机器人用罩、手指侧的部位)

32b：基座侧部位(机器人用罩、基座侧的部位)

具体实施方式

下面，参照附图，对实施方式进行说明。

如图1所示，水平多关节型的所谓的四轴机器人1由基座2、第一臂3、第二臂4以及轴5构成，所述基座2固定在设置面，所述第一臂3设置在该基座2上，并且以能够以第一垂直轴(J1)为中心旋转的方式连接，所述第二臂4设置在该第一臂3的前端部，并且以能够以第二垂直轴(J2)为中心旋转的方式连接，所述轴5设置在第二臂4的前端部，并且设置成能够相对于第二臂4上下移动并且能够以第三垂直轴(J3)为中心旋转。

在轴5的上端侧设置有上部凸缘5a，在轴5的下端侧设置有下部凸缘5b。轴5是在外周部形成有螺纹槽以及花键槽的螺杆花键轴，并且通过未图示的电机在上下方向移动。也就是说，轴5在四轴机器人1中相当于设置成相对于其他臂能够相对地移动的可动部分。此外，第一臂3以及第二臂4也相当于可动部分。另外，未图示的把手等工具以可拆装的方式安装在轴5的下端侧的顶端即下端部5c。也就是说，下端部5c相当于用于安装工具的安装部，并且相当于四轴机器人1的手指侧的部位。

轴5的上下两侧的部分、更具体而言从第二臂4向上方或者向下方露出的部分分别被筒状的上部波纹罩6以及筒状的下部波纹罩7覆盖。此外，在图1中，为了简化说明，对于上部波纹罩6以及下部波纹罩7以剖面视图示出。该上部波纹罩6以及下部波纹罩7分别相当于机器人用罩。

此外，本实施方式中提及的机器人用罩不是例如日本特开2011－31365(JPA2011031365)中记载的侧面罩那样构成该机器人的臂其自身的一部分的罩，而是能够可拆装地安装在臂上并最终以防止来自机器人的异物向对象物混入为目的的覆盖体。因此，该机器人用罩也称作机器人用或机器人臂用的护套、袋体、内外分隔体等。

也如图2所示，上部波纹罩6形成为筒状的波纹结构，并且在其内部收容有轴5。另外，上部波纹罩6其上端侧固定于上部凸缘5a，其下端侧固定于第二臂4的上侧壁部4a。该上侧壁部4a形成有插入和拔出轴5的上侧开口4b。因此，上部波纹罩6的波纹部分随着轴5的上下移动而伸长，从而防止了轴5的轴部分以及插入和拔出轴5的第二臂4的上侧开口4b露出到外部。

下部波纹罩7形成为筒状的波纹结构，并且在其内部收容有轴5。另外，下部波纹罩7其上端侧固定于第二臂4的下侧壁部4c，其下端侧固定于下部凸缘5b。该下侧壁部4c形成有插入和拔出轴5的下侧开口4d。因此，下部波纹罩7的波纹部分随着轴5的上下移动而伸长，从而防止了轴5的轴部分以及插入和拔出轴5的第二臂4的下侧开口4d露出到外部。

此外，上部波纹罩6和下部波纹罩7分别以通过解除其上下端的固定而在修理时等相对于臂拆装自如的方式安装。这种结构对于以下所描述的各种罩也是同样的。

这些上部波纹罩6以及下部波纹罩7由包含金属材料的原料形成。具体而言，上部波纹罩6以及下部波纹罩7使金属粉8(参照图4)掺入橡胶或者树脂或者弹性体的基材9(参照图4)中而形成为片材状。也就是说，上部波纹罩6以及下部波纹罩7由包含金属材料的原料形成，并且与可动部分相对应的部位通过波纹结构能够伸缩。此外，波纹结构例如能够采用加热成形等通常的方法形成。另外，金属粉8的量为使得设置在生产线12上的金属检测器13能够检测混入有该金属粉的罩的碎片(小片)的程度，罩6和7设定成在重量上对臂动作不产生影响。罩6和7的底色可以是有色的也可以是透明的。

如图3所示，这种四轴机器人1在连接到控制装置10的状态下，设置在对工件11进行处理的生产线12上。此外，虽然在图3中省略了图示，但是在四轴机器人1上安装有上部波纹罩6以及下部波纹罩7。工件11例如是食品，在生产线12上朝向箭头A所示的方向被搬运，通过抓放装置对通过机器人1例如从送料器供给的食材等进行载置等作业之后，进一步被搬运。

另外，在比四轴机器人1更靠生产线12的下游侧的位置，设置有金属检测器13。该金属检测器13是如公知的用于检测金属的装置，在本实施方式中与控制装置10连接。控制装置10基于金属检测器13的检测结果，对罩的碎片14(参照图4)向工件11的混入、也就是罩的破损进行检测。该控制装置10相当于检测机器人用罩的破损的检测装置。另外，安装有该上部波纹罩6以及下部波纹罩7的四轴机器人1、金属检测器13以及控制装置10构成了检测机器人用罩的碎片14的检测系统15。

接下来，对上述结构的作用进行说明。

轴5是在第二臂4中插拔的部件，因此其轴部分有可能附着润滑脂等。因此，通过用上部波纹罩6以及下部波纹罩7覆盖轴5的轴部分，能够防止来自四轴机器人1的润滑脂的飞散等。下面，对机器人用罩整体进行说明时，简称为罩。

但是，四轴机器人1那样的工业用机器人一边使臂旋转从而改变姿态一边进行作业。这种情况下，在臂旋转时万一与周围装置接触时，罩自身有可能破损。另外，在四轴机器人1的情况下，可认为使轴5反复上下移动，因此有可能发生老化破损。

而且，在罩破损并且其一部分附着在工件11上时，罩成为异物。另外，例如在食品加工的现场，如果罩的一部分进入到加工中的食品中，则通过作业人员的目视和图像处理等视觉检测单元将无法检测。此外，不限于食品，例如在进入到不透明的液体中的情况下，通过目视和光学检测单元也将无法检测。

因此，在本实施方式中，将金属粉8掺入到橡胶或者树脂或者弹性体的片材即基材9中来形成上部波纹罩6以及下部波纹罩7。这种情况下，如图4剖面视图所示，例如下部波纹罩7成为金属粉8遍布于基材9中的状态。此外，在图4中为便于说明，有意放大示出了金属粉8，但是金属粉8是在通常的技术常识范围内可视为粉粒体的大小的金属粉。

因此，在一部分破损而成为碎片14飞散的情况下，成为该碎片14内也包含有金属粉8的状态。此时，由于金属粉8大致均匀地掺入于基材9中，因此飞散的碎片14可被认为处于在其内部三维地遍布金属粉8的状态。

而且，如果是这种碎片14，则可以认为通过金属检测器13容易检测。这是因为，通过金属检测器13难以检测所谓的金属箔那样的薄形状的物质，但是如果以一定程度的大小遍布有金属粉8，则可以认为，无论碎片14在进入到工件11的内部时变成何种朝向，只要在生产线12上设置一台金属检测器13，便能够检测。

而且，在检测系统15中，在比生产线12的四轴机器人1更靠下游侧的位置设置有金属检测器13，因此，即使罩破损而其碎片14附着于工件11或者进入到工件11，也能够检测碎片14。由此，能够检测罩的破损从而抑制混入有异物的工件11被移送到后续工序。

根据以上说明的实施方式，能够得到如下效果。

作为机器人用罩的上部波纹罩6以及下部波纹罩7是安装在具有可动部分的四轴机器人1上的罩，并且与作为可动部分的轴5相对应的部位能够伸缩，并且由包含作为金属材料的金属粉8的原料形成。由此，在机器人用罩的一部分由于劣化等原因而破损或者破碎导致碎片(小片)14附着于工件11或者混入工件11中的情况下，能够通过金属检测器13检测该碎片14。因此，不会阻碍四轴机器人1的姿态的变化，并且在破损的部位进入到工件中的情况下也能够检测为异物。

另外，机器人用罩中使用的包含金属材料的原料是将金属粉8掺入由橡胶或者树脂或者弹性体形成的片材状的基材9中而得到的。基材9具有弹性，因此能够确保伸缩性。掺入的金属粉8三维地遍布于破损的碎片14中，因此无论碎片14变成何种朝向，均能够通过金属检测器13检测。

另外，作为机器人用罩的上部波纹罩6以及下部波纹罩7的与作为可动部分的轴5相对应的部位形成为波纹结构。由此，能够与轴5的上下移动也就是可动部分的动作相对应。另外，在波纹结构的情况下，存在从作业者观察成为里侧的部分，因此容易看漏此处的龟裂和破损，但是通过采用包含金属材料的原料，即使在目视检查时看漏，通过金属检测器13也能够检测碎片14，因此能够进一步抑制在混入有异物的状态下使产品出厂的风险。

另外，作为机器人用罩的上部波纹罩6以及下部波纹罩7覆盖四轴机器人1的成为手指侧的轴5。即，四轴机器人1的成为手指侧的部位由包含金属材料的原料形成。由此，在破损的情况下能够检测容易附着于工件11或者混入工件11的部位。

另外，基于检测系统15，也不会阻碍四轴机器人1的姿态的变化，并且在破损的部位进入到工件11的情况下也能够检测为异物，所述检测系统15具备：四轴机器人1，所述四轴机器人1安装有与可动部分相对应的部位可伸缩并且由包含金属材料的原料形成的、作为机器人用罩的上部波纹罩6以及下部波纹罩7；金属检测器13，所述金属检测器13设置在生产线12上比四轴机器人1更靠下游侧的位置；以及作为检测装置的控制装置10，所述控制装置10基于金属检测器13的检测结果来检测机器人用罩的破损。

这种情况下，在应用于食品工业、化妆品工业或者医药品工业这三种工业时，在这些业界中，为了检测异物的混入，可以认为大多已经在生产线12上设置有基于X射线、磁、光等的金属检测器13，因此也能够设为将其留用或者并用的结构。这种情况下，仅通过在已有的机器人上安装机器人用罩就能够构成检测系统15，因此不需要大幅变更周围设备等，能够抑制设备成本的增加。也就是说，在设置有用于检测异物混入的金属检测器13的食品异物检查等的现场，在为了能够应对各种作业而设置成为所谓的通用设计的机器人的情况下，尤其优选实施方式的机器人用罩。

另外，机器人用罩不限于上述的上部波纹罩6以及下部波纹罩7，也能够如下变形、扩展或者组合。此外，在以下的附图中，为简化说明，以剖面视图示出了机器人用罩。

例如，如图5所示，能够设为在上部波纹罩6以及下部波纹罩7的基础上再加上除了工具的安装部之外覆盖四轴机器人1整体的形状。具体地，能够通过上部波纹罩6、下部波纹罩7以及整体罩20构成机器人用罩，所述整体罩20与上部波纹罩6的下端侧连接并与下部波纹罩7的上端侧连接，并且覆盖四轴机器人1直至基座侧。根据这种结构，也不会阻碍四轴机器人1的姿态的变化，破损的部位进入到工件11的情况下也能够检测为异物。

另外，如图6所示，还能够设为通过整体罩20覆盖直至四轴机器人1手指侧的结构。这种情况下，例如通过将与第二垂直轴(J2)相对应的部位(R1)设为波纹结构，或者在轴5的周围设置柱状的加强部件21以确保轴5的上下移动范围，不会妨碍四轴机器人1的姿态的变化，并且破损的部位进入到工件11中的情况下也能够检测为异物。此外，加强部件21能够通过与整体罩20不同部位的部件形成，也能够通过在整体罩20上设置厚壁部分来形成。

另外，如图7所示，还能够将整体罩20设为在手指侧与基座2侧之间在至少一个位置以上能够分离的结构。这种情况下，整体罩20的手指侧部位20a以及基座侧部位20b形成为在分离部20c能够分离。由此，能够将整体罩20的内径相对变小的手指侧与整体罩20的内径相对变大的基座2侧分离，并且能够容易地进行拆装和破损时的更换等。

在这种情况下，还能够如上所述由包含金属材料的原料形成整体罩20的手指侧部位20a，并且由例如斥水性的布等形成基座侧部位20b。

另外，如图8所示，还能够在四轴机器人1的手指侧并且与工件11对置的一侧即第二臂4的下面侧设置分离部20c。由此，能够容易地拆装设想由于与工件11对置而例如容易沾上食材和液体使得更换频率变高的部位，并且能够提高维护性。

另外，应用本发明的机器人用罩的对象不限于四轴机器人，只要是具有实施所指示的作业的臂并且具备伴随着该臂进行作业而被驱动的可动部的工业用机器人，则可以是任意类型的机器人。

例如，如图9所示，还能够设为覆盖垂直多关节型的所谓的六轴机器人30整体的机器人用罩。在该六轴机器人30中，在基座31a上以可在水平方向上旋转的方式连接有肩31b，并且在该肩31b上以可旋转的方式连接有下臂31c。另外，第一上臂31d以可旋转的方式连接于下臂31c的前端侧，第二上臂31e以可旋转的方式连接于该第一上臂31d的前端侧。另外，手腕31f以可旋转的方式连接于第二上臂31e的前端侧，相当于手指的凸缘31g以可旋转的方式连接于该手腕31f。该凸缘31的前表面相当于六轴机器人30中的安装部。

这种情况下，能够设为除了凸缘31g的前表面之外通过整体罩32整体性覆盖六轴机器人30的结构。这种情况下，通过将与关节部相对应的部位(R31、R32)设为波纹结构，能够使得不阻碍六轴机器人30的姿态。另外，通过将整体罩32的手指侧部位32a和基座侧部分32b设为能够在一个以上的分离部32c分离，能够容易地进行整体罩32的拆装和局部更换。另外，能够仅将手指侧部位32a设为包含金属材料的原料，例如通过具有斥水性的布等构成其他部位。

这种情况下，所谓的七轴机器人多了一个关节部，但是成为与六轴机器人30大致相似的结构，因此七轴机器人也能够作为整体罩32那样的机器人用罩的应用对象。

包含金属材料的原料也能够设为织入有金属纤维的布。这种情况下，例如通过在内侧设置环上的部件能够形成为波纹结构。

在实施方式中，示出了通过罩的原料自身的伸缩性或者通过形成为波纹结构从而使与可动部分相对应的部位能够伸缩的例子，但是也能够形成为使罩弯曲并折回的结构，形成为通过该折回的部分吸收机器人的姿态的变化的结构。

上述实施方式只是示例，不旨在限定本发明的技术范围。

Claims (7)

1.一种检测系统，用于检测在生产线上搬运的工件中混入的脏污，所述检测系统的特征在于，包括：

工业用机器人，该工业用机器人包括位于所述生产线的上侧的可动臂，所述可动臂具有前端部，在该前端部，以能够由安装在该前端部的可动部移动手指的方式安装有手指；

机器人用罩，该机器人用罩安装成至少能够覆盖所述可动部，该机器人用罩具有覆盖所述可动部的罩部，该罩部能够沿所述可动部伸缩，所述机器人用罩具有含金属粉的原料，所述原料的基材中均匀地分布有所述金属粉；

金属检测器，设置在所述生产线上比所述工业用机器人更靠下游侧的位置；以及

检测装置，基于所述金属检测器的检测结果，对作为所述脏污的所述机器人用罩的碎片向工件的混入进行检测。

2.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，

所述原料是均匀地掺入有所述金属粉的橡胶或者树脂的片材。

3.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，

所述原料是均匀地掺入有所述金属粉的弹性体的片材。

4.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，

所述罩部的与所述可动部相对应的部位形成为波纹结构。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的检测系统，其特征在于，

所述机器人用罩形成为除了所述可动部的所述手指的安装部之外整体性覆盖所述工业用机器人的形状。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的检测系统，其特征在于，

由包含金属材料的原料形成所述工业用机器人的手指侧的部位。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的检测系统，其特征在于，

在所述工业用机器人的手指侧与基座侧之间，在至少一个位置能够分离。

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