CN110023042B - 多关节机器人手臂 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多关节机器人手臂，该多关节机器人手臂具有：一对支撑部(251)，以能够通过比工件窄的开口的方式在宽度方向上隔开预定的间隔地立设于基座部件；第一臂(21)，由一对第一侧板部件(210)形成，该一对第一侧板部件(210)被第一关节支撑为相对于所述一对支撑部旋转，且具备与所述第一关节相反的端部侧的间隔向宽度方向内侧变窄而成的阶梯；第二臂(22)，由一对第二侧板部件(220)形成，该一对第二侧板部件(220)配置于所述一对第一侧板部件的内侧，被第二关节支撑为相对于所述第一侧板部件旋转，且具备与所述第二关节相反的端部侧的间隔向宽度方向外侧变宽而成的阶梯；及机器人手(26)，组装于所述第二臂的与所述第二关节相反一侧的前端部分。

Description

多关节机器人手臂

技术领域

本发明涉及一种通过比工件窄的开口的多关节机器人手臂。

背景技术

在由多个加工机械构成的加工机械生产线中，将工件依次在呈一列配置的多个加工机械之间输送，从而在各个加工机械中执行加工处理、检测处理等预定的处理。在下述专利文献1中，公开有用于在加工机械之间进行工件的交接的工件自动搬运机。具体地说，是被组装为能够在加工机械的前方移动的搬运机器人。在搭载有多个加工机械的架台的前部固定有搬运用导轨，在该搬运用导轨上以能够移动的方式设有行进台，在该行进台之上搭载有用于进行工件的交接的多关节机器人手臂。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-155300号公报

发明内容

发明所要解决的课题

专利文献1中记载的多关节机器人手臂经由关节使多个臂变化为折叠的状态与伸展的状态，但是认为能够以前端的机器人手把持的工件是较小的工件。但是，作为搬运机的多关节机器人手臂所处理的工件包括多个种类，也谋求大型工件的处理。另一方面，近年来，加工机械变得紧凑，对于多关节机器人手臂在开口较窄的空间中的作业要求也有所提高。另外，搬运工件的搬运空间也狭窄化，多关节机器人手臂本身也谋求紧凑化等。

为此，本发明为了解决该课题，其目的在于提供一种通过比工件窄的开口的多关节机器人手臂。

用于解决课题的技术方案

本发明的一个技术方案中的多关节机器人手臂具有：一对支撑部，在宽度方向上隔开预定的间隔地立设于基座部件；第一臂，由一对第一侧板部件形成，所述一对第一侧板部件被第一关节支撑为相对于所述一对支撑部旋转，且具备与所述第一关节相反的端部侧的间隔向宽度方向内侧变窄而成的阶梯；第二臂，由一对第二侧板部件形成，所述一对第二侧板部件配置于所述一对第一侧板部件的内侧，被第二关节支撑为相对于所述第一侧板部件旋转，且具备与所述第二关节相反的端部侧的间隔向宽度方向外侧变宽而成的阶梯；及机器人手，组装于所述第二臂的与所述第二关节相反一侧的前端部分。

发明效果

根据所述公开的结构，由于由具备阶梯的一对第一侧板部件形成的第一臂使向宽度方向内侧变窄的部分进入到加工机械内，且配置于该第一臂的内侧的由第二侧板部件形成的第二臂在向宽度方向外侧变宽的部分搭载有机器人手，因此能够通过比工件窄的开口。

附图说明

图1是表示加工机械生产线的立体图。

图2是表示多关节机器人手臂的伸展状态的立体图。

图3是表示多关节机器人手臂的伸展状态的立体图。

图4是表示折叠状态下的多关节机器人手臂的侧视图。

图5是折叠状态下的多关节机器人手臂的主视图。

图6是折叠状态下的多关节机器人手臂的后视图。

具体实施方式

接下来，以下参照附图说明本发明所涉及的多关节机器人手臂的一个实施方式。本实施方式的多关节机器人手臂是构成由多个机床形成的加工机械生产线的工件自动搬运机的装置，是在各个机床之间进行工件的交接的装置。图1是表示加工机械生产线的立体图。

如图所示，该加工机械生产线1被配置为，六台机床5沿宽度方向排列并相互靠近。加工机械生产线1在作为基础的基座2之上搭载有模块化而成的车床等加工机械(以下，称作“加工模块”)5。各个加工模块5均以相同的宽度尺寸制造而成，被搭载为能够经由敷设于基座2之上的导轨沿前后方向移动。加工模块5是宽度较窄的机床，使上述加工模块5靠近地配置而成的加工机械生产线1在整体上变得紧凑。

在加工机械生产线1中，经由各个加工模块5中的工序来对工件进行预定的加工。因此，在加工机械生产线1中，设有用于在各加工模块5之间进行工件的交接的工件自动搬运机。加工模块5的各种装置被外装罩6覆盖，在其内部设有用于对工件进行加工的加工室。并且，能够开闭的前罩7与外装罩6构成为一体。该前罩7是对应每个加工模块5设置的，但是在整个加工机械生产线1中构成一个搬运空间，在其中设有用于搬运工件的工件自动搬运机。

接下来，图2及图3是表示构成工件自动搬运机的多关节机器人手臂的伸展状态的立体图。图4是表示折叠状态下的多关节机器人手臂的侧视图。并且，图5是折叠状态下的多关节机器人手臂10的主视图(图4的右侧)，图6是折叠状态下的多关节机器人手臂10的后视图。该多关节机器人手臂10能够以如图4所示那样的折叠状态在前罩7的搬运空间内移动，通过如图2及图3所示那样伸展而与各加工模块5之间进行工件的交接。

在图2及图3中示出了进入到加工模块5的前部框架8内的状态。该前部框架8构成加工模块5的内部罩。即，加工模块5在内部罩内设有具备旋转保持工件的主轴卡盘、工具的转塔装置等，该内部罩形成加工室。由此，多关节机器人手臂10进入到前部框架8的状态表示与主轴卡盘之间交接工件时的状态。

如上所述，加工模块5是缩小了宽度尺寸而紧凑地构成的部分，因此，前部框架8的搬运口801也变得较窄。但是，为了能够在加工模块5中加工比其机体尺寸大的工件，多关节机器人手臂10必须通过较窄的开口而将大型的工件***至加工室深处。例如，在本实施方式中，相对于加工模块5的机体宽度为450mm、且搬运口801的宽度为370mm左右而言，多关节机器人手臂10所搬运的工件的直径为300mm。

在加工机械生产线1的工件自动搬运机中，多关节机器人手臂10搭载于行进装置。该行进装置组装于位于前罩7内的基座2的前部。即，在基座2的前部沿水平方向固定有齿条、导轨，在行进台80搭载有抓握导轨并进行滑动的行进滑动件、对与齿条啮合的小齿轮赋予旋转的行进用马达。由此，转动通过行进用马达的驱动而旋转的齿轮齿条而使行进台80沿导轨在基座2的前表面部移动。即，多关节机器人手臂10在由前罩7构成的搬运空间内移动。

多关节机器人手臂10经由回转台82而搭载于行进台80上。在该多关节机器人手臂10中，第一臂21经由第一关节机构23而与固定于回转台82的支撑台25连结，进而第二臂22经由第二关节机构24而与第一臂21连结。在支撑台25中，一对平行的支撑部251隔开预定的间隔而直立，第一臂21由隔开与该支撑部251相对应的间隔而配置的一对平行的第一侧板部件210构成。由此，第一侧板部件210经由关节轴而与支撑部251连结，通过第一关节机构23的驱动来进行第一臂21的角度调整。

第一臂21在一对第一侧板部件210之间形成有空间，第二臂22被组装为进入到上述空间之中。第二臂22由左右一对平行的第二侧板部件220构成，该第二侧板部件220与第一侧板部件210通过关节轴连结。由此，第二臂22通过第二关节机构24的驱动来进行相对于第一臂21的角度调整。并且，多关节机器人手臂10在作为其前端部的第二臂22的自由端侧安装有机器人手26。

机器人手26由以背对背的方式组装的一对卡盘装置构成，如图所示，构成为能够把持两个工件W1、W2。该机器人手26被安装为能够经由轴承部件在与第二侧板部件220之间旋转，能够调整一对卡盘装置的位置、角度的姿势。如上所述，机器人手26由能够把持相对于加工模块5的宽度较窄的搬运口801而言直径较大的工件W1、W2的卡盘装置构成。为此，多关节机器人手臂10构成为，能够使支撑该机器人手26的第一臂21、第二臂22进入到较窄的开口。

在多关节机器人手臂10中，与支撑台25连结的第一臂21的宽度形成为与加工模块5的宽度尺寸同等程度的大小。即，如图6所示，构成第一臂21的左右一对的第一侧板部件210被配置为隔开与前部框架8的宽度大致相同的间隔。但是，第一臂21以改变宽度尺寸的方式形成有阶梯，在沿长度方向(图6的上下方向)观察的情况下支撑台25侧的间隔较宽，第二臂22侧的间隔较窄。即，一对第一侧板部件210经由阶梯而形成有第一宽幅部211与第一窄幅部212，在第一臂21中，该第一侧板部件210被配置为彼此对称，通过背面板215连结而形成一体。

由此，在从图6所示的背面侧观察多关节机器人手臂10的情况下，在该第一臂21中，第一宽幅部211的部分与前部框架8重合，但是第一窄幅部212的部分的宽度比搬运口801窄。因此，如图2及图3所示，多关节机器人手臂10能够以伸展的状态使第一臂21的第一窄幅部212部分进入到加工模块5(前部框架8)内。

接下来，装入到第一臂21的内侧的第二臂22与第一臂21相同，以改变宽度尺寸的方式形成有阶梯。在第二臂22中，左右一对的第二侧板部件220通过梁部件对称地连结而形成一体。在该第二侧板部件220中，经由阶梯而形成有第一臂21侧的第二窄幅部221与自由端侧的第二宽幅部222。因此，在沿长度方向(图5的上下方向)观察第二臂22的情况下，第一臂21侧的宽度较窄，自由端侧(多关节机器人手臂10的前端侧)的宽度较宽。

如图5所示，在从前侧观察多关节机器人手臂10的情况下，第二臂22的宽度变宽至第二宽幅部222的部分与第一臂21的第一窄幅部212的部分重合的位置为止。并且，在多关节机器人手臂10中，相对于使其宽度变宽的一对第二窄幅部221而组装有能够把持直径较大的工件W1、W2的机器人手26。这样，由于第二臂22的宽度从宽度较窄的第二窄幅部221部分向第二宽幅部222部分变宽，因此能够进行能够把持作为目标的大小的工件的机器人手26的组装。

另外，在多关节机器人手臂10如图4所示那样折叠的情况下，第一臂21形成为直立姿势，第二臂22以下垂的姿势使其一部分进入到第一臂21内。多关节机器人手臂10通过变形为这样紧凑的状态而能够在较窄的前罩7内的搬运空间中移动。但是，由于因紧凑地折叠而导致结构部件彼此重合，因此需要使该部件彼此互不干扰。例如，由于在本实施方式中，第二臂22的第二宽幅部222处于与第一臂21的第一窄幅部212重合的位置关系，因此存在有对用于驱动机器人手26而使其旋转的驱动传递部造成干扰的问题。

机器人手26在隐藏于图5所示的罩板27的位置具有手用马达，并固定于第二臂22。该手用马达的旋转输出经由带轮、带而向机器人手26的旋转轴传递，进行机器人手26相对于第二臂22的姿势调整。在附图中，该带轮、带被收纳于罩壳28内。并且，由于该罩壳28安装于第二臂22的第二窄幅部221，因此最初在多关节机器人手臂10折叠时，存在有与第一臂21的第一窄幅部212发生干扰的问题。

为此，在本实施方式中，为了解决这样的问题，在第一臂21的第一侧板部件210形成有以避免与罩壳28之间的干扰的方式切除一部分而成的退避部217。通常，相当于第一臂21的部件形成为直线地连结第一关节机构23与第二关节机构24。但是，在多关节机器人手臂10中，由于具有阶梯的第一侧板部件210及第二侧板部件220、因该阶梯形状而造成干扰的罩壳28等，第一臂21形成为以如图4所示那样向背面侧弯曲的方式弯折的形状。

这样，在本实施方式中，第一臂21的侧面形状形成为比直线地连结第一关节机构23与第二关节机构24的线向图4的左侧弯曲、且多关节机器人手臂10向背面侧鼓起的形状。但是，通过设为这样的多关节机器人手臂10的形状，还会产生其它课题。在加工机械生产线1中，基于前罩7的搬运空间较窄，多关节机器人手臂10与前罩7的距离极近。因此，多关节机器人手臂10不会从图4所示的直立姿势进一步向与前罩7相对的背面侧(附图左侧)倾斜。即，图4所示的状态是多关节机器人手臂10向背面侧的倾斜的几乎极限角度。

另外，在多关节机器人手臂10中，在其背面侧设有使工件翻转的翻转装置31。因此，若第一臂21不会向翻转装置31侧、即背面侧倾斜，则无法使机器人手26靠近翻转装置31，导致无法交接工件W2。为此，第二臂22的侧面形状通常形成为直线形状，但是在本发明中形成为以与第一臂21相反地向前方侧、即加工模块5侧弯曲的方式弯折的形状。由此，第二臂22在从第二关节机构24起向下方悬挂的折叠状态下使自由端侧位于背面侧，使机器人手26靠近至能够进行与翻转装置31之间的工件交接的位置。

由此，本实施方式的多关节机器人手臂10通过将第一臂21和第二臂22形成为带阶梯的形状而能够一边进行用于把持直径较大的工件的机器人手26的搭载，一边进行向较窄的宽度的搬运口801的进入。具体地说，能够一边通过第一臂21的第一窄幅部212部分进行向前部框架8内的进入，一边通过第二臂22的第二宽幅部222来扩大宽度，从而能够进行把持直径较大的工件的机器人手26的搭载。并且，多关节机器人手臂10能够针对紧凑地设计而成的加工模块5进行较大的工件的搬运。

另外，多关节机器人手臂10在第一侧板部件210形成退避部217而防止部件彼此的干扰，另一方面，将该第一侧板部件210形成为以向背面侧弯曲的方式弯折的形状，从而能够通过扩大第一侧板部件210的宽度来确保刚性。并且，同样地，第二臂22形成为以使第二侧板部件220弯曲的方式弯折的形状，从而机器人手26能够进行与翻转装置31之间的工件交接。

以上，说明了本发明的一个实施方式，但是本发明并不局限于上述实施方式，能够在不脱离其主旨的范围进行各种变更。

例如，在所述实施方式中，对于加工模块5的机体宽度、搬运口801大小、进而工件的直径示出了具体的数值，但是这些为一例。

附图标记说明

1…加工机械生产线5…加工模块7…前罩8…前部框架

10…多关节机器人手臂21…第一臂22…第二臂23…第一关节机构24…第二关节机构25…支撑台26…机器人手210…第一侧板部件211…第一宽幅部212…第一窄幅部217…退避部220…第二侧板部件221…第二窄幅部222…第二宽幅部801…搬运口。

Claims (5)

1.一种多关节机器人手臂，其特征在于，

所述多关节机器人手臂具有：

一对支撑部，在宽度方向上隔开预定的间隔地立设于基座部件；

第一臂，由一对第一侧板部件形成，所述一对第一侧板部件被第一关节支撑为相对于所述一对支撑部旋转，且具备与所述第一关节相反的端部侧的间隔向宽度方向内侧变窄而成的阶梯；

第二臂，由一对第二侧板部件形成，所述一对第二侧板部件配置于所述一对第一侧板部件的内侧，被第二关节支撑为相对于所述第一侧板部件旋转，且具备与所述第二关节相反的端部侧的间隔向宽度方向外侧变宽而成的阶梯；及

机器人手，组装于所述第二臂的与所述第二关节相反一侧的前端部分。

2.根据权利要求1所述的多关节机器人手臂，其中，

沿所述第二侧板部件通过所述第二关节进行摆动的方向观察，所述一对第一侧板部件中的宽度方向上的间隔较窄的部分和所述一对第二侧板部件中的宽度方向上的间隔较宽的部分被组装于重合的位置。

3.根据权利要求1所述的多关节机器人手臂，其中，

所述一对第二侧板部件中的宽度方向上的间隔较窄的部分进入到所述一对第一侧板部件中的宽度方向上的间隔较宽的部分。

4.根据权利要求2所述的多关节机器人手臂，其中，

所述一对第二侧板部件中的宽度方向上的间隔较窄的部分进入到所述一对第一侧板部件中的宽度方向上的间隔较宽的部分。

5.根据权利要求1~4中任一项所述的多关节机器人手臂，其中，

在沿所述第一关节及第二关节的平行的关节轴的轴向而从横向观察的情况下，所述第一臂和所述第二臂形成为所述第一侧板部件和所述第二侧板部件向相反方向弯曲的形状。

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