CN112469533A - 工件自动输送机 - Google Patents

Abstract

工件自动输送机进行与工件的尺寸对应的多关节机械手臂的姿势控制，具有：行走台，能够沿着导轨移动；多关节机械手臂，搭载于上述行走台，具备相对于支撑部件由第一关节旋转支撑的第一臂部件、相对于上述第一臂部件由第二关节旋转支撑的第二臂部件及安装于上述第二臂部件的机械手；翻转装置，搭载于上述行走台，在上述翻转装置与上述多关节机械手臂之间进行工件的交接；及控制装置，在向上述翻转装置交接工件时，根据工件的尺寸，通过上述第一臂部件和上述第二臂部件的角度调整来进行上述多关节机械手臂的姿势控制。

Description

工件自动输送机

技术领域

本发明涉及进行与工件的尺寸对应的多关节机械手臂的姿势控制的工件自动输送机。

背景技术

排列有多个机床的加工机械线设置有与各机床之间进行工件的交接的工件自动输送机。下述专利文献1公开了在前端部具备机械手的多关节机械手臂通过行走台而移动的工件自动输送机。在该多关节机械手臂中，上臂部件和前臂部件经由关节机构而连结，能够通过折叠状态与伸展状态的变形，而使前端部的机械手向预定位置移动。因此，多关节机械手臂以折叠的状态向对应的位置移动，相对于机床伸展而向加工室内进入，通过机械手进行工件的交接。

现有技术文献

专利文献1：国际公开WO2015/145575号公报

发明内容

发明所要解决的课题

上述以往的工件自动输送机在行走台上与多关节机械手臂一起搭载有翻转装置，能够使机械手接收到的工件在行走台上翻转。关于这样的多关节机械手臂和翻转装置的工件的交接，到目前为止进行使上臂部件的姿势(角度)恒定并调节前臂部件的折叠角度的姿势控制。这是为了在狭窄的输送空间内旋转或移动时，维持使多关节机械手臂不与壁等接触的安全的姿势。由此，在以往的工件自动输送机中，若处理的工件的大小发生变化，则需要根据这一情况而调整翻转装置的高度的换产调整，非常花费工夫。

于是，本发明为了解决上述课题，目的在于提供进行与工件的尺寸对应的多关节机械手臂的姿势控制的工件自动输送机。

用于解决课题的手段

本发明的一方案中的工件自动输送机具有：行走台，能够沿着导轨移动；多关节机械手臂，搭载于上述行走台，具备相对于支撑部件由第一关节旋转支撑的第一臂部件、相对于上述第一臂部件由第二关节旋转支撑的第二臂部件及安装于上述第二臂部件的机械手；翻转装置，搭载于上述行走台，在上述翻转装置与上述多关节机械手臂之间进行工件的交接；及控制装置，在向上述翻转装置交接工件时，根据工件的尺寸，通过上述第一臂部件和上述第二臂部件的角度调整来进行上述多关节机械手臂的姿势控制。

发明效果

根据上述结构，在多关节机械手臂与翻转装置之间进行工件的交接时，根据工件的尺寸来进行调整多关节机械手臂的第一臂部件和第二臂部件的角度的姿势控制，由此，即使处理的工件的尺寸改变也能够以相同的方式交接，无需进行翻转装置的换产调整。

附图说明

图1是示出了加工机械线的主视图。

图2是示出了构成加工机械线的作业模块(车床模块)和前罩的立体图。

图3是示出了工件自动输送机的一实施方式的立体图。

图4是将工件自动输送机的控制***简略化而示出的框图。

图5是示出了对于多关节机械手臂的以往的姿势控制的图。

图6是示出了对于多关节机械手臂的本实施方式的姿势控制的图。

具体实施方式

接着，关于本发明的工件自动输送机的一实施方式，一边参照附图一边在以下说明。在本实施方式中，以与以往例相同地组装于加工机械线的工件自动输送机为例来说明。图1是示出了该加工机械线的主视图。在加工机械线100中，机床等模块化的各种作业模块101沿着机身宽度方向排列。具体而言，在附图右端设置有成为工件搬入部的工件搬入模块，在到附图左端的工件搬出部即工件排出模块为止的中间设置有车床、加工中心或检测机等各种作业模块101。

加工机械线100的全部作业模块101由相同形状的外装罩102覆盖。并且，在外装罩102的前部形成有能够开闭的前罩103，在加工机械线100整体中设置有在宽度方向上扩展的输送空间108(参照图2)。在此，图2是示出了构成加工机械线100的作业模块101(尤其是车床模块)和前罩103的立体图。

作业模块101以相邻的作业模块101彼此接近的状态搭载于底座105上。在底座105上铺设有轨道151，作业模块101在具备车轮的可动头上组装有车床或加工中心等的加工机主体。因此，搭载于底座105的作业模块101能够进行沿着轨道151的前后方向(Z轴方向)的移动。在该作业模块101设有如图示那样向前方突出的前罩103，在加工机械线100中，由该前罩103构成在Y轴方向上连续的一个输送空间108。并且，在输送空间108内组装有工件自动输送机。

图3是示出了本实施方式的工件自动输送机的立体图，尤其示出了与作业模块101之间进行工件的交接的状态。工件自动输送机10在搭载作业模块101的底座105的前表面部组装有行走装置3，在行走装置3上搭载有多关节机械手臂1。多关节机械手臂1通过图示那样的伸展的姿势而进入至作业模块101的内部，另一方面，以折叠而变得紧凑的立起状态在输送空间108内移动。

行走装置3在底座105的前表面部安装有支撑板21，在该支撑板21上沿着水平方向固定有平行地配置的齿条22和两个轨道23。行走台25设置有能够相对于轨道23滑动的滑动件，能够按照轨道23而进行横向上的移动。在行走台25上固定有行走用电动机26，安装于旋转轴的小齿轮27与齿条22啮合。由此，通过行走用电动机26驱动而小齿轮27在齿条22上滚动，行走台25能够沿着轨道23而在底座13的前表面部移动。

接着，在行走台25上经由旋转台18而搭载有多关节机械手臂1。在多关节机械手臂1中，相对于固定于旋转台18的支撑台19，经由第一关节13而连结有上臂部件11，此外在上臂部件11上经由第二关节14而连结有前臂部件12。多关节机械手臂1通过第一关节13和第二关节14各自的关节用电动机的旋转控制而进行上臂部件11和前臂部件12各自的角度调整，能够进行图示那样的伸展的状态和如后述那样被折叠的状态的形态变化。

多关节机械手臂1构成为折叠后的前臂部件12收纳于上臂部件11中。因此，上臂部件11的左右一对上臂板通过背面板而成为一体，以使在内侧具备收纳空间的方式截面形成为コ字形。前臂部件12由在其收纳空间侧经由第二关节14而连结的左右一对平行的前臂板构成，在自由端侧即多关节机械手臂1的前端部组装有机械手15。机械手15通过与第一及第二关节13、14的旋转轴平行的旋转轴而相对于前臂部件12以能够旋转的方式枢轴固定，在表背两面构成有用于把持工件的液压夹头。

此外，本实施方式的工件自动输送机10在行走台25上搭载有使工件翻转的翻转装置5。该翻转装置5组装于固定于旋转台18的多关节机械手臂1的支撑台19。翻转装置5构成为一对把持爪17能够通过把持用缸而进行开闭从而抓持工件。另外，在翻转装置5中设有将压缩空气作为工作流体而产生旋转的旋转致动器，能够使由把持爪17夹持的工件以铅垂的旋转轴为中心旋转180°。

接着，工件自动输送机10具备用于控制多关节机械手臂1和行走装置3等的驱动的控制装置7。图4是将工件自动输送机10的控制***简略化而示出的框图。控制装置7以除了CPU31以外还具备ROM32、RAM43、非易失性存储器34之类的存储装置等的计算机为主体，经由I/035而与多关节机械手臂1、行走装置3、翻转装置5的各驱动部连接。

在加工机械线100中，在各作业模块101搭载有控制装置，虽然未详细图示，但构筑有这样的作业机侧的控制装置和工件自动输送机10的控制装置7经由集线装置而连接的LAN。另外，如图1等所示，在作业模块101上设有具有触摸面板式或按钮式的输入单元且能够实现作业信息和操作画面等的显示、通过作业者输入设定值等的操作显示装置107，相对于各控制装置通过LAN而连接。由此，能够从操作显示装置107进行对于工件自动输送机10的控制的数值输入等。

在工件自动输送机10的控制装置7中，控制工件相对于多个作业模块101的输送路线、多关节机械手臂1的交接姿势等的输送程序等保存于存储器。尤其是，在本实施方式中，保存有在向翻转装置5交接工件时根据工件的尺寸来进行多关节机械手臂1的姿势控制的姿势控制程序341。从操作显示装置107进行用于对多关节机械手臂1进行姿势控制的数值即工件尺寸等的输入。

接着，在工件自动输送机10中，多关节机械手臂1在加工机械线100的输送空间108中移动，如图3所示那样变形而进入至作业模块101的内部，进行工件的交接。并且，在通过两台车床对工件的两面进行阶段性的加工的情况下，从多关节机械手臂1的机械手15向翻转装置5交接工件，把持爪17旋转而工件的朝向翻转180°后，再次返回机械手15。

如在上述课题部分也叙述的那样，到目前为止，通过使上臂部件11的姿势(角度)恒定并调节前臂部件12的折叠角度来进行与翻转装置5之间的工件的交接。图5是示出了这样的对于多关节机械手臂1的以往的姿势控制的图。上臂部件11的恒定角度的姿势被设定成连结第一关节13和第二关节14的两旋转轴的上臂轴41成为大致铅垂。并且，连结第二关节和机械手15的两旋转轴的前臂轴42的操作角度θn(θ1、θ2)根据工件W(W1、W2)的尺寸而被调整。

在图5所示的A模式和B模式中，示出了多关节机械手臂1将厚度Tn(T1、T2)不同的工件W1、W2向翻转装置5交接的状态。在将翻转装置5设定为固定位置的情况下，需要根据工件W的尺寸而使机械手15的交接位置变化。翻转装置5中的工件Wn的收取以使把持爪17把持工件Wn的厚度Tn的中央部分的方式进行。在这样的情况下，在尺寸不同的工件W1、W2中，关于前臂轴42的操作角度θ1、θ2和第一关节13与机械手15的旋转轴(工件Wn的中心)的距离(交接高度)Hn(H1、H2)产生了差异。

虽然工件Wn的尺寸的差异成为机械手15的交接位置的差异，但到目前为止，通过调整前臂轴42的操作角度θn来应对。另外，若是仅操作角度θn的调整，则交接高度Hn的差异会过度变大，有时在机械手15与翻转装置5之间无法进行适当的交接。由此，在处理的工件Wn的尺寸发生了改变的情况下，作业者需要进行调整翻转装置5的安装高度的换产调整。因此，到目前为止，存在可能产生交接失误以及可靠的交接需要翻转装置5的换产调整等问题。

关于这一点，在本实施方式中，通过从操作显示装置107输入工件尺寸(任意的厚度Tx的数值)，按照姿势控制程序341而算出上臂轴41的操作角度θn和前臂轴42相对于该上臂轴41的操作角度θn，进行基于各自的适当的数值的多关节机械手臂1的姿势控制。图6是示出了对于多关节机械手臂1的本实施方式的姿势控制的图。

在执行姿势控制的姿势控制程序341中，通过上臂轴41和前臂轴42的操作角度θn的组合来进行使得翻转装置5的把持爪17能够以相同的状态把持工件Wn的控制。在此，翻转装置5对工件W的相同的把持状态是指与以往相同地把持爪17对工件Wn在厚度Tn的中央部分处进行把持以及第一关节13与机械手15的旋转轴(工件Wn的中心)的距离(交接高度)Hx恒定。这是因为，通过使交接高度Hx恒定，而把持爪17始终把持工件Wn的中心部分。

于是，在图6的例子中，在尺寸较大的工件W1的情况下，成为了上臂轴41相对于铅垂的基准线40的操作角度θ32大于尺寸较小的工件W2的情况下的上臂部件41的操作角度θ42的前倾姿势。并且，工件W1的情况下的前臂轴42相对于上臂轴41的操作角度θ31小于工件W2的情况下的操作角度θ41。通过这样的各操作角度θn的调整，即使在工件尺寸不同的情况下，交接高度Hx也始终恒定。

因此，在实施方式的工件自动输送机10中，在加工机械线100中进行的工件Wn的加工时，通过作业者从操作显示装置107输入工件尺寸Tn，能够实现多关节机械手臂1与翻转装置5之间的稳定的工件的交接而不需要翻转装置5的换产调整。

在工件自动输送机10中，除了翻转装置5对工件W的翻转以外，也进行机械手15的翻转和多关节机械手臂1的旋转等作业动作。但是，通过多关节机器人1的上臂轴41倾斜，而根据其操作角度θn的大小，在上述动作时在动作中机械手15、多关节机械手臂1会与构成狭窄的输送空间108的前罩103等产生干扰。

于是，基于输送空间108的大小设定有能够进行动作的上臂轴41的倾斜角范围θdn。由此，在上臂轴41在倾斜角范围θdn内发生了倾斜的情况下，直接进行机械手15的翻转和多关节机械手臂1的旋转等动作。另一方面，在以上臂部件11超过倾斜角范围θdn地倾斜的姿势进行了工件W的交接的情况下，使该上臂轴41铅垂地或以处于倾斜角范围θdn内的方式立起，来避免多关节机械手臂1产生干扰。

以上，对本发明的一实施方式进行了说明，但本发明并不限定于此，能够在不脱离其主旨的范围内进行各种各样的变更。

例如，工件自动输送机10、加工机械线100是一例，也可以分别是不同的结构。

附图标记说明

1…多关节机械手臂 3…行走装置 5…翻转装置 7…控制装置 10…工件自动输送机 11…上臂部件 12…前臂部件 13…第一关节 14…第二关节 15…机械手 17…把持爪 40…基准线 41…上臂轴 43…前臂轴 100…加工机械线 101…作业模块 108…输送空间341…姿势控制程序。

Claims (3)

1.一种工件自动输送机，具有：

行走台，能够沿着导轨移动；

多关节机械手臂，搭载于所述行走台，具备相对于支撑部件由第一关节旋转支撑的第一臂部件、相对于所述第一臂部件由第二关节旋转支撑的第二臂部件及安装于所述第二臂部件的机械手；

翻转装置，搭载于所述行走台，在所述翻转装置与所述多关节机械手臂之间进行工件的交接；及

控制装置，在向所述翻转装置交接工件时，根据工件的尺寸，通过所述第一臂部件和所述第二臂部件的角度调整来进行所述多关节机械手臂的姿势控制。

2.根据权利要求1所述的工件自动输送机，其中，

具有输入工件的尺寸的输入装置，

所述控制装置根据由所述输入装置输入的数值算出所述第一臂部件和所述第二臂部件的角度而进行所述多关节机械手臂的姿势控制。

3.根据权利要求1或2所述的工件自动输送机，其中，

所述多关节机械手臂和所述翻转装置经由旋转装置而搭载于所述行走台，所述控制装置根据所述旋转装置的驱动而进行所述多关节机械手臂的姿势控制。

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