工件搬运机器人系统的制作方法

专利名称：工件搬运机器人系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及通过机器人相对机床进行搬运工件的工件搬运机器人系统。
背景技术：
作为相对于机床进行工件的搬运、特别是加载或卸载的机器人系统，公知有具备 机器人的系统，该机器人具有行走轴机构和装载在滑块上的可动臂机构(即机器人手臂)， 该行走轴机构具有规定行走轴的轨条部件和沿轨条部件走行的滑块。在具有机床的生产线 中，工件被搬运至例如机床内的工件支撑部、载放供给机床之前的工件的供给台、载放在通 过机床处理后从机床卸下的工件的送出台等多个位置。因此，通过将在行走轴机构上装载 有可动臂机构的机器人设置在这些搬运位置之间，从而在抑制可动臂机构大型化的同时， 将可动臂机构的作业区域向轨条部件的长度方向扩展，能够在这些搬运位置之间自如地搬 运工件。另外，根据具有行走轴机构的机器人，与仅具有大型的可动臂机构的机器人比较， 可比较容易地避免机床或周边装置与机器人的干涉。 在日本特开5-318249号公报(JP5-318249A)中记载有将机床的主轴或相对于临 时放置台搬运工件的机器人设置在机床的外壳中的系统。机器人具备沿设置在梁上的导轨 可以滑动的手臂，在手臂前端设置有握持工件的夹具。 在特开第3865703号公报(JP3865703B)中记载有机器人相对于加工机进行工件 的供给和送出的物品搬运系统。机器人具有可以沿架设在加工机的正上方的轨条部件移动 的手臂。在加工机的盖的正面侧设置有用于将机器人手臂存放在盖内部的开口部。轨条部 件向与加工机的盖的正面侧的壁面平行的方向延伸设置。在实开平6-33690号公报(JP6-33690)中记载有沿走行轨道走行的具备机械手的
横走式机器人。机械手向与走行轨道的延长方向正交的升降方向移动。 —般地，机床在工件种类变更时或为了处理工件而维修安装在机床的工具时等，
操作人员通过机床的盖的正面侧开口部接近盖内部而可以作业。操作员作业的内容为工件
的安装部或保持机构(工作台、夹具、成形模具等，在本说明书中统称为工件支撑部)等的
交换或调整或检查、工具的交换、机构部的清洗等。在机床的正面也有设置操作面板的情况。 在机器人手臂从机床的盖的开口部进入盖内部的结构的情况下，将操作员的作业 用正面侧开口部作为机器人手臂进出用开口部使用是合理的(例如参照JP3865703B)。可 是，这种情况下，在机器人工作中，由于在机床的正面侧开口部配置机器人手臂，所以操作 员不能接近机床的正面侧开口部。因此，对于目视检查工件处理状况等的本来不需要停止 机器人的操作员的作业或在盖内部确认机器人手臂的动作等的使机器人边动作边进行的 操作员的作业，有时产生不便。另外，在由于机床的维修作业等使机器人停止时，若机器人 手臂位于机床的正面侧开口部之前，则有时产生用于操作员进行作业的空间变狭小等的不 便。 例如，在JP3865703B所记载的系统中，在机床的盖的与具有机器人手臂进入用的开口部的正面侧的壁不同的侧壁上，也可以设置操作员的作业用开口部。根据这种结构，能 避免上述作业上的不便。 在将上述的机器人系统配置在工厂等的设施时，有时沿轨条部件的长度方向，设 置操作员可安全通行的专用通路。由此，能使机器人系统的各种构成要素位于距离通路比 较近的位置，为了维修作业等，操作员容易接近各构成要素。另外，在工厂等并存多个机器 人系统时，能有效地使用各个机器人系统的设置空间，实现平行地配置多个通路等的合理 的设计。 在这种设计中，在机床的盖的与具有机器人手臂进入用的开口部的正面侧的壁不 同的侧壁上设置操作员的作业用开口部时，操作员为了移动至作业空间而需要离开通路， 有时操作员的作业效率低下。另外，为了确保操作员的作业空间，有时机床或其周边机器类 的配置密度降低。 另外，例如可构成为将JP6-33690U所记载的横走式机器人配置在机床上方，通过 设置在机床的盖上壁的开口部使机械手下降至盖内部。在这种结构中，需要将走行轨道配 置在机床的上方足够高的位置。因此，有增加成本的情况，另外，由于工厂等的设置，有时也 难于确保设置走行轨道的高度。 另外，在机床例如具有通过安装在垂直配置的主轴的前端的工具对主轴正下方的 工件实施处理的结构的情况下，在具备升降式的机械手的横走式机器人中，有时难于使机 械手接近设置在主轴正下方的工件支撑部。在这种情况下，为了可以向主轴正下方的工件 支撑部装载/卸载工件，而有时例如需要添加设置使作为工件支撑部的加工台横向移动的 工作台退避机构，或者作为工作台退避动作的结果降低搬运作业效率。 另外，在上述任何一种结构中，在将可动臂机构(机器人手臂、机械手)插入机床 的盖内部或者从盖内部拉出时，需要在轨条部件(导轨、走行轨道)上使可动臂机构移动至 能够避免机床与机构部或盖等干涉的退避姿势。通过使可动臂机构向退避姿势移动，从而 增加工件装载/卸载所需要的时间，降低搬运效率。

发明内容
本发明是在通过机器人相对机床进行搬运工件的工件搬运机器人系统中能提高 便利性和作业效率的发明。 根据本发明的一个方案，提供一种工件搬运机器人系统，具备机床，具有工件支 撑部；以及机器人，相对于机床的工件支撑部搬运工件，机床具备至少包围工件支撑部的 盖，该盖具备第1侧壁，该第1侧壁具有用于利用机器人搬运工件的第1开口部，机器人具 备轨条部件，规定向与机床的盖的第1侧壁正交的方向延伸的行走轴；滑块，可沿行走轴 移动地安装于轨条部件；第1臂，可绕第1旋转轴旋转地安装于滑块；第2臂，可绕与第1旋 转轴平行的第2旋转轴旋转地安装于第1臂；以及工件握持部(85)，设置于第2臂，可以通 过机床的盖的第1开口部接近工件支撑部。 根据这种结构，在通过机器人相对机床进行搬运工件的工件搬运机器人系统中能 提高便利性和作业效率。在与机床的盖的第l侧壁不同的一侧能确保操作员的作业空间。 另外，在将机器人的工件握持部插入盖内部或者从盖内部拉出时，不需要使可动臂机构成 为退避姿势，提高作业效率。


本发明的上述和其它的目的、特征及优点通过附图关联的以下的优选的实施方式 的说明将更加明确。在附图中， 图1A 图ID是表示本发明的一实施方式的机器人系统的图。 图2是图1A 图ID的机器人系统的立体图。 图3A 图3D是表示图1A 图1D的机器人系统的机器人的图。 图4A 图4C是表示图1A 图1D的机器人系统的机器人的立体图。 图5是表示在图1A 图1D的机器人系统中机器人进入机床之前的待机状态的图。 图6是表示在图1A 图1D的机器人系统中机器人处于工件加载位置的状态的 图。 图7是在图1A 图1D的机器人系统中机器人从机床送出工件的状态的图。
图8A 图8D是表示图1A 图1D的机器人系统的变形例的图。
图9A及图9B是表示作为图1A 图1D的机器人系统的其它变形例，通过共用的 机器人在多个机床上进行工件的加载/卸载的机器人系统的图。 图10A 图10D是表示作为图1A 图1D的机器人系统的另外的其他变形例，可
动臂机构安装在轨条部件的下表面的机器人系统的图。 图11是图10A 图10D的机器人系统的立体图。
具体实施例方式
以下，参照附图，详细说明本发明的实施方式。在附图中，对相同或类似的构成要 素表示共同的参照符号。 参照附图，图1A 图1D及图2模式化表示本发明一实施方式的工件搬运机器人 系统的整体结构。图1A为俯视图，图1B为主视图，图1C为右视图，图1D为左视图，图2为
立体图。 图示实施方式的工件搬运机器人系统(以下简称为机器人系统)具有具备对1个 机床10搬运工件1的1个机器人20的结构。机器人20具有行走轴机构30和具备可旋转 运动的2个手臂70、80的可动臂机构(60)，该行走轴机构30具有规定行走轴43的轨条部 件40和沿行走轴43可以滑动地安装在轨条部件40的滑块50。 在图示实施方式中，机床10可以具有注射成型机、冲压机械、装配机、车床、铣床、
数控加工中心等的从原材料开始的工件的成形、对供给的工件的部件的结合、对未加工工
件的机加工等的进行规定的处理的公知的各种结构。机床10的详细省略说明。 机床10具备支撑工件1的工件支撑部16和至少包围工件支撑部16的盖17。在盖
17上形成有用于可动臂机构60或操作员9接近内部的工件支撑部16的开口部11、12(可
均具有未图示的开闭门)。虽然未详细图示，但作为机床10的构成的一例，工件支撑部16
为处理工作台，在工件支撑部16的上方配置具有保持加工工具的夹具的主轴。 在图示实施方式中，机床10的盖17在设置有操作面板15的正面侧的侧壁13上
设置开口部ll，在相对正面的侧壁13位于图左侧的侧壁14设置有开口部12。正面的侧壁13的开口部ll，用于操作员9接近机床10的盖内部进行维修作业等需要的作业。
机床10左侧的侧壁14的开口部12，设置于远离正面侧的开口部11的位置，使用于机器人20向机床10的工件支撑部16装载或卸载工件1。机器人20通过配置于行走轴机构30的任意位置的可动臂机构60，握持位于台车3上的工件1，使可动臂机构60沿轨条部件40移动，将臂前端通过盖17的左侧壁14的开口部12插入盖内部，进行动作使得工件1装在工件支撑部16上(装载)，或者通过在盖内部插入了臂前端的可动臂机构60握持被机床10处理的工件1并从工件支撑部16卸下、通过盖17的左侧壁14的开口部12将工件1取出至盖外部装载在台车3上(卸载)。 为使机器人20能高效率地进行这种搬运动作，而邻接设置有开口部12的盖17的左侧壁14配置装载工件1的台车3，轨条部件40配置为向与盖17的左侧壁14正交的方向(图中为左右方向)延伸。即，将载置工件1的台车3，配置在用于机器人20相对于机床10搬运工件的开口部12的附近，通过使轨条部件40所规定的行走轴43朝向连接开口部12和台车3的方向(与盖17的左侧壁14正交的方向)，从而能够使机器人20高效率地工作。 取代台车3也可以使用输送带等。另外，也可以通过用机床10保持处理前的工件1和保持处理后的工件1，分别设置台车3或输送带等。另外，虽然台车3由于配置在开口部12的附近搬运作业高效率而优选，但如果是在机器人20的动作区域内，则台车3的位置不受制约。 行走轴机构30的轨条部件40通过设置在机床10的设置地面100上的2根柱31支撑两端，大致平行于设置地面100地架设。柱31如果必要，则也可以设置3根以上。另外，其配置也不限于轨条部件40的两端，也可以配置在轨条部件40的中部，也可以构成为悬臂梁状地支撑轨条部件40。无论哪一种，只要轨条部件40构成为对于稳定支撑滑块50、可动臂机构60和工件1合计的重量具有充足的刚性即可。 轨条部件40为了防止可动臂机构60执行工件搬运动作期间轨条部件40与可动臂机构60干涉，而优选在设置地面100上配置于较高的位置(例如相当于机床10全高的位置)。可是，以在工件搬运动作所需要的可动臂机构60的动作范围内轨条部件40与可动臂机构60之间不产生干涉作为条件，也可以在设置地面IOO上比较低的位置(例如比机床10的全高低的位置)配置轨条部件40。 在图示实施方式中，机床IO具有与中央部分相比背面侧部分的高度变低了的外形，轨条部件40通过机床10的背面侧部分的上方，横跨机床10地配置(图1A 图1D)。在机床10的背面侧，虽然具有例如将进行切削液或切削屑回收等的维修空间设置在设置地面100附近的情况，但即使在那种情况也可以进一步在上方形成闲置空间。即使图示实施方式的机床10，也使背面侧部分的高度变低，通过有效利用其上方的空间使轨条部件40通过，从而抑制行走轴机构30的高度。这样，削减了机器人系统整体所占有的容积。
图3A 图3D及图4A 图4C是仅进一步详细表示图1A 图2所示的机器人系统的机器人20。图3A是俯视图，图3B是主视图，图3C是左视图，图3D是右视图。图4A是机器人20的整体的立体图，图4B是放大表示滑块50及可动臂机构60的部分的立体图，图4C是沿图4A的箭头IV的方向看滑块50的机构部所表示的放大立体图。
如图所示，轨条部件40在与机器人20的设置地面100不对置的侧面44 (与机床10的正面侧的侧壁13(图2)相同一侧的侧面)具备上下并排相互平行地延伸的2个轨道41。在滑块50上固定有每2个可滑动地与轨条部件40的轨道41的各个卡合的合计4个的块51。轨道41与块51相互协动构成使滑块50在轨条部件40上沿行走轴43移动地引导的LM(Linear Motion)导向件。 如图4C所示，在滑块50上安装驱动滑块50的行走轴驱动马达52，在与驱动马达52连接的减速器53的输出轴上固定有小齿轮54。在轨条部件40上，啮合滑块50的小齿轮54的齿条42平行地形成在轨道41上。通过这种结构，行走轴驱动马达52的旋转运动通过减速器53减速传递给小齿轮54，通过小齿轮54与齿条42的啮合，滑块50沿轨道41转变为直线运动。 如图3A 图3D所示，可动臂机构60的第1臂70以其一端绕第1旋转轴71可旋转地连接在可动臂机构60的底座部件61。在第1臂70的另一端，第2臂80以其一端绕平行于第1旋转轴71的第2旋转轴72可旋转地被连接。 在图示实施方式中，滑块50在图中右斜面前侧具有向相对于行走轴43及轨条部件40的侧面44斜交的方向延伸的臂安装面55，在臂安装面55上通过底座部件61安装有可动臂机构60的第1臂70。其结果，可动臂机构60的第1旋转轴71和第1旋转轴72与滑块50的臂安装面55及机器人20的设置地面100平行地延伸，相对于滑块50的走行方向(行走轴43)倾斜地配置。即，行走轴43和第1旋转轴71、第2旋转轴72分别配置在相对于机器人20的设置地面100水平的假想平面。 行走轴驱动马达52或减速器53配置在滑块50的比臂安装面55靠近轨条部件40的部位。根据这种结构，利用通过设置臂安装面55而产生的空间，能配置行走轴驱动马达52或减速器53，能抑制滑块50大型化。 如图3A 图3D所示，第2臂80具有可以绕第2旋转轴72旋转地连接于第1臂70的第1基部81、及可以绕与第2旋转轴72正交的第3旋转轴73旋转地连接于第1基部81并沿第3旋转轴73延长的轴部82。在第2臂80上，可以通过机床10的盖17的开口部12 (图2)接近于工件支撑部16的工件握持部85设置在轴部82的前端。工件握持部85具有可绕与第3旋转轴73正交的第4旋转轴74旋转地连接于轴部82的第2基部86、和可绕与第4旋转轴74正交的第5旋转轴75旋转地连接于第2基部86的末端部87，在末端部87具备用于握持工件1的工件握持机构。作为工件握持机构适合用握持式或吸附保持式的机器手，但也可以是例如可与预先形成在工件上的特定的孔嵌合的弹性爪或钩部件等。
通过以上的构成，机器人20具有沿行走轴43的直线运动和绕第1旋转轴71 第5旋转轴75旋转和转动的共计6个自由度。其结果，通过机器人20可控制握持在工件握持部85的工件1的位置及姿势。即，通过调节在轨条部件40上的滑块50的位置和绕第1及第2旋转轴71、72的第1及第2臂70、80各自的旋转角度，从而能将设置于第2臂70的工件握持部85的末端部87配置在任意的位置。并且，通过调节绕第3旋转轴 第5旋转轴73 75的轴部82和工件握持部85的基部86及末端部87各自的旋转及转动角度，从而能将设置于第2臂70的工件握持部85的末端部87配置在任意的姿势。
虽未详细图示，但在可动臂机构60上，为了进行绕第1旋转轴71 第5旋转轴75转动和旋转控制，而在各轴上分别装载1个计5个的伺服马达。这5个伺服马达及前述的行走轴驱动马达52，通过包含动力线及信号线的缆线，连接在安装于滑块50的分线盘90(图3B)，介于分线盘90，通过连接缆线91 (图3A)，连接于控制装置95 (图1A)，通过控制装置95进行控制。伴随滑块50的直线移动，由于沿连接缆线91的轨条部件40延伸的部分的长度变化，所以在滑块50上具备容纳连接缆线91的挠曲部分的缆线收放部92。在图示实施方式中，缆线收放部92配置在轨条部件40的背面侧，抑制滑块50高度方向尺寸的增加。
在以上结构的机器人20中，如前所述，成为可动臂机构60的第1臂70、第2臂80的旋转运动的中心的第1旋转轴71、第2旋转轴72，相对于滑块50的走行方向即行走轴43倾斜。其结果，第1臂70、第2臂80能够取得从轨条部件40向机床10斜向突出的姿势。因而，如图示，即使将轨条部件40配置在靠机床10的背面，也能使第2臂80的前端的工件握持部85同样地通过位于机床10的盖左侧壁14(图2)的大致中央的开口部12不强制地到达多设置于机床10的大致中央的工件支撑部16(图2)。 另外，由于第1旋转轴71、第2旋转轴72相对于滑块50的走行方向倾斜，所以通过调整第1臂70、第2臂80的旋转角度，从而使第2臂前端的工件握持部85定位在与滑块50的走行方向正交的方向(图1A的箭头Y方向)的期望位置。因而，能在机床10的盖内部的较广范围的位置配置工件握持部85。 参照图5 图7说明图示实施方式中的机器人20的工件搬运动作的一例。
图5表示机器人20在握持工件1的状态下机床10的盖左侧壁14(图2)的开口部12前待机的状态。此时，第1臂70、第2臂80成为相对于轨条部件40斜向地向机床10突出的姿势。其结果，第2臂80前端的工件握持部85，位于机床10的盖左侧壁14(图2)的大致中央所具有的开口部12的正面。 根据图5所示的状态，通过使行走轴机构30的滑块50向接近机床10的方向直线动作，从而如图6所示，能将第2臂80从开口部12插入机床10的盖内部。并且，通过在该状态下使工件握持部85动作，从而能相对机床10通过机器人20进行工件1的装载。
这里，如现有技术所进行的那样，在通过机床10的盖17的正面侧开口部11 (图2)将机器人臂插入盖内部的情况下，在将机器人臂在轨条部件上配置于开口部ll(图2)的正面后进一步较大地动作，由此将机器人臂的前端插入盖内部。与此相对，在图示实施方式的机器人系统中，在将可动臂机构60的前端的工件握持部85定位在机床10的盖左侧壁14(图2)的正面后，由于不会使第1臂70、第2臂80实质性动作地将工件握持部85插入盖内部，所以能有效地进行装载动作。同样，在将工件1安装在工件支撑部16(图2)后，也不会使第1臂70、第2臂80实质性动作，仅通过行走轴机构30的滑块50的动作，可将工件握持部85从机床10拉出可动臂机构60。即，在将工件握持部85插入盖内部或者从盖内部拉出时，不需要在轨条部件40上将可动臂机构60移动至能避免与机床10的机构部或盖17等的干涉的退避姿势，因此，能高效率地进行工件搬运作业。 另外，在图5的待机状态下，能预先使可动臂机构60成为接近将工件1安装在工件支撑部16(图2)时的姿势的姿势，由此，能进一步提高装载动作的效率。另外，由于可动臂机构60相对于机床10横向插入盖内部，所以例如即使机床10的工具主轴垂直配置使工件支撑部16位于主轴正下方的情况下，也能够高效率地将工件1安装在工件支撑部16。
图7表示通过机器人20将工件1从机床10送出到台车3上的状态(装载)。在该状态下。在该状态下，可动臂机构60从图6所示的状态向通过行走轴机构30的滑块50的动作离开机床10的方向移动后，第1臂70、第2臂80移动至适合于将工件1载置在台车3上的姿势。 再者，在上述的机器人20的动作中，为了避免可动臂机构60的工件握持部85与机床10的盖内部的机构部等的干涉，优选控制工件握持部85的动作路径。在控制动作路径时，由于操作员容易设定等的理由，所以可适合根据任意的正交坐标系设定动作路径。此时，在图示实施方式的机器人20中，由于第1旋转轴71、第2旋转轴72相对于行走轴43倾斜，所以作为动作路径设定用的正交坐标系，优选使用具有与第1旋转轴71、第2旋转轴72平行的轴的坐标系。另外，机器人20也可以是相对于机床10执行上述的装载动作和卸载动作之一的设备。 如以上，根据图示实施方式的机器人系统，通过使可动臂机构60沿相对于设置有利用机器人20的工件搬运用的开口部12的机床10的盖左侧壁14正交的方向延伸的行走轴43(轨条部件40)移动，从而能够高效率地进行工件搬运动作。另外，此时，通过预先使可动臂机构60的第1旋转轴71、第2旋转轴72相对于行走轴43 (轨条部件40)倾斜，从而通过具有比较简单的轴结构的可动臂机构60的机器人20不强制地使工件握持部85接近机床10的盖内部的广范围的位置，能执行工件1的装载/卸载。另外，图示实施方式的行走轴机构30也是使用1轴的LM导向件的比较简单的机构。因而，图示实施方式的机器人系统，作为整体具有不使用特殊的机构或者不会大型化的简单的结构。
另外，在图示实施方式的机器人系统中，在向利用机器人20的机床10搬运工件1时，不需要使可动臂机构60进入面对机床10的正面侧的侧壁13的空间。因此，即使在机器人20工作期间，在机床10的正面侧的侧壁13的前方也能确保操作员9(图2)用于进行作业的作业空间。另外，为了维修作业等，在使机器人系统停止时，无论机器人20停止在哪个位置上，在机床10的正面侧的侧壁13的前方也能安全地确保作业空间，也不会妨碍机器人20。在图2中，表示操作面板15在机床10的正面侧的侧壁13的图中位于右侧区域的例子，但即使操作面板15在机床10的正面侧的侧壁13的图中位于左侧区域的情况下，在操作面板15的操作上也不会发生问题。 为了操作员9作业的便利性，如图1A所示，优选沿机床10的正面侧的侧壁13形
成用于操作员9通行的通路5。在图1A所示的例子中，沿通路5在接近机器人20等的机械
可动部的区域设置有用于防止操作员9进入的安全栏7。对于机器人20能够实施机械式的
限制或利用软件的限制进入，以免该可动臂机构60越过安全栏7进入通路5。 这里，由于机器人20的可动臂机构60不进入机床10的正面侧，所以在机床10的
正面侧未设置安装栏7。其结果，在机床10的正面侧的侧壁13上能邻接通路5，由此，操作
员9从通路5相对于机床10能直接且高效率地进行维修作业等的需要的作业。 在图1A所示的配置中，轨条部件40与通路5相互平行。因而，操作员9能根据通
路5明确地确认机器人20的整体状态。另外，在工厂中，有沿通路5的两侧配置图示实施
方式的机器人系统等的设备类的情况，有时在与通路5相交的方向有空间的制约。在这种
情况下，适合与通路5平行地配置轨条部件40的图示实施方式的结构。 再者，上述的实施方式是例示本发明的例子，在权利要求书规定的范围内可以进
行各种变更。 例如，在上述的实施方式中，机器人20的可动臂机构60，第2臂80及工件握持部85具有第3旋转轴73 第5旋转轴75。根据这种结构，在工件1相对于机床10装载/卸载时或工件1相对于台车3取出/送出时，能将工件1调节为恰当的姿势。可是，在工件搬 运中的工件1的姿势自由的情况，也可以省略第3旋转轴73 第5旋转轴75。另外，在工 件1相对于机床10装载/卸载时或工件1相对于台车3取出/送出时，也可以构成为为了 仅通过第1旋转轴71、第2旋转轴72的动作使工件1成为合适的姿势而使工件握持部85 的末端部87的工件保持机构以规定的相对位置及相对姿势握持工件1。
另外，可动臂机构60除了图示实施方式的转动/旋转机构外，也可以作成组合伸 縮机构的结构。由此，能进一步扩大机器人20可以动作的范围。 另外，在上述的实施方式中，可动臂机构60设置在作为设置于滑块50的倾斜面的 臂安装面55上。根据这种结构，通过变更滑块50的臂安装面55的倾斜角度等，在使用共用 的可动臂机构60的同时，可变更第1旋转轴71相对于行走轴43的倾斜角度，使得适合各 种机器人系统。这种情况，可将滑块50的臂安装面55作成可调节其倾斜角度的结构。除 此之前，或者取代之，也可以在可动臂机构60上形成倾斜的安装面。或者，也可以构成可动 臂机构60，使得滑块50与可动臂机构60的相互安装面向与行走轴43正交的方向延伸，另 一方面，使第1旋转轴71相对于行走轴43倾斜。 机器人20的控制装置95优选构成为，操作员能设定输入第1旋转轴71的倾斜角 度，根据设定的倾斜角度而可适当地控制机器人20。由此，能使控制装置95相对于第l旋 转轴71的倾斜角度不同的各种机器人系统通用使用。 另外，在上述的实施方式中，虽然表示了安装有可动臂机构60的滑块50的臂安装 面55面对接近机床10的方向(相对于轨条部件40的侧面44在图中的右斜面前侧)的结 构，但也可以使臂安装面55的倾斜为相反方向。图8A 图8D表示具有这种构成的变形例 的机器人系统，图8A为俯视图，图8B为主视图，图8C为从左侧看机床周边的立体图，图8D 为右视图。在该图中，在对应图1A 图7的实施方式的构成要素的构成要素上标注相同的 符号，省略其详细的说明。 在图8A 图8D所示的变形例中，安装有可动臂机构60的滑块50的臂安装面57， 与图1A 图7的实施方式相反，面向离开机床10的方向(相对于轨条部件40的侧面44 在图中为左斜向面前侧)。这种情况，轨条部件40与图1A 图7的实施方式相比，配置在 接近机床10的正面侧的侧壁13的位置，可动臂机构60从机床10的正面侧向面向背面侧 的方向倾斜地延伸。 即使图8A 图8D所示的结构，由于可动臂机构60的第1旋转轴71、第2旋转轴 72 (图3A)相对于行走轴43 (轨条部件40)斜向地延伸，所以通过调节第1臂70、第2臂80 的旋转角度，从而能使第2臂80前端的工件握持部85定位在与轨条部件40的侧面44正 交的方向的期望位置。由此，能将机器人20的工件握持部85配置在机床10的盖内部的广 范围的位置。其作用一般通过作成将第1旋转轴71及第2旋转轴72在以设置地面100为 基准的水平面内相对于滑块50的走行方向(即行走轴43)倾斜的结构而得到。
另外，安装可动臂机构60的滑块50的臂安装面55、57，也可以相对于轨条部件40 的侧面44向下或向上倾斜。由此，能变更第1臂70的动作范围。第1臂70由于与滑块 50(特别是臂安装面55、57)的干涉引起，在块50的下方空间的动作范围产生制约，所以根 据需要使臂安装面55、57向上或向下倾斜，由此能增加滑块50的下方空间中的第1臂70 的动作范围。
再者，本发明涉及的机器人系统，不限定于如图示实施方式那样机器人20的行走
轴43与第1旋转轴71始终相互斜交地构成。例如在图3A及图3B中，可作成将滑块50的
臂安装面55在更远离轨条部件40的侧面44的位置配置在与侧面44正交的方向，并且，在
块50与第1臂70的相互连接部追加沿铅垂方向延伸的旋转轴的结构。即使通过这种结构，
亦可将机器人20的工件握持部85配置在机床10的盖内部的较广范围的位置。 本发明也可以应用于相对于多个机床10用一个机器人20进行工件搬运的机器人
系统。图9A及图9B表示作为这种机器人系统用一个机器人20相对于2个机床10a、10b
进行搬运工件的结构例，图9A为俯视图，图9B为主视图。在该图中，在对应图1A 图7的
实施方式的构成要素的构成要素上标注相同的符号，省略其详细的说明。 对于机器人20搬运工件1的时间， 一般各机床10a、10b处理工件1的时间较长。
因而，对于多个机床10a、10b，通过使用一个机器人20的系统结构，可进行高效率地搬运作业。 2个机床10a、10b，设置有用于操作员9作业的开口部11和操作面板15的正面侧 的盖侧壁13均面对通路5地配置，沿轨条部件40的延长方向相互左右地并置。在各机床 10a、10b上，虽然未图示，但与图1A 图2等所示的机床10同样，在盖左侧壁14上分别设 置有用于机器人20的可动臂机构60接近工件支撑部16(图2)的开口部。在机床10a、10b 上载置共用的工件1的台车3，配置在左侧的机床10a的盖左侧壁14之前。也可以使用机 床10a用的台车3和机床10b用的另外的台车3。 轨条部件40以横跨2个机床10a、10b的上方的方式在图中左右地延伸。机器人 20使可动臂机构60通过左侧的机床10a的上方，可接近右侧的机床10b。在图9A及图9B 所示的例子中，为使可动臂机构60可通过机床10a的上方，机床10a成为从图2所示的机 床IO，通过拆卸顶盖而抑制高度的结构。在未拆卸顶盖时，只要将轨条部件40配置在更高 的位置即可。 即使图9A及图9B所示的结构，机器人20在工件搬运作业时也不需要进入机床 10a、10b的正面侧的盖侧壁13的前方，另外根据需要使用机械式限制或者软件，能设定以 免机器人20进入盖侧壁13的前方。其结果，在机床10a、10b的正面侧的盖侧壁13的前方 不设置安装栏7，操作员9从通路5相对于机床10a、 10b能直接且高效率地进行所需要的作 业。另夕卜，由于操作员9能从共用的通路5接近两个机床10a、10b，所以在同时进行两个机 床10a、10b的维修作业时等，也能提高作业的高效率性。 在图示实施方式中，虽然滑块50具有沿设置于轨条部件40的侧面44的轨道41 移动的结构，但取代之，也可以作成为滑块50沿轨条部件40的下表面移动的结构即顶吊的结构。 图10A 图IOD及图11是表示这种变形例的机器人系统，图IOA为俯视图，图10B 为主视图，图IOC为右视图，图IOD为左视图，图ll为立体图。在该图中，在对应图1A 图 7的实施方式的构成要素的构成要素上标注相同的符号，省略其详细的说明。
在图示的变形例中，轨条部件40在与机器人20的设置地面100对置的下表面45 上具备相互平行地延伸的2个轨道41 (仅图示出一个轨道41)。这些轨道41与设置于滑块 50的块51 (图4C)协动，构成在轨条部件40上沿行走轴43导引滑块50的LM导向件。
在这种结构中，滑块50位于轨条部件40的下方的结果，与滑块50结合的可动臂机构60向轨条部件40的横向突出的量抑制得比图1A 图7的实施方式小。因而，例如在 机床10的外形沿轨条部件40的横向看比较小时，具有取得这种变形例的结构有利的情况。 另外，该变形例对于减小机器人系统整体的设置地面积也有利。 另一方面，在该变形例中，在轨条部件40的下方由于机器人20的动作范围扩大， 所以容易产生与其他设备的干涉。另外，对于多个机床10a、10b通过公用的机器人20进行 工件1的搬运时，为使可动臂机构60能通过机床10a、10b的上方而需要将轨条部件40配 置在更高的位置。因而，根据机床10的外形或设置机器人系统的设施的结构等，在机器人 系统的设置空间具有高度方向的制约时，具有滑块50沿轨条部件40的侧面44移动的结构 有利的情况。例如，根据图1A 图7的实施方式的结构，在顶面较低的工厂也能够导入机 器人系统。 这样，滑块50沿轨条部件40的侧面44移动的结构和沿下表面45移动的结构，可 根据机器人系统的用途适当选择有利的一方。 以上，虽然关于本发明优选的实施方式进行了说明，但只要不脱离权利要求书的 保护范围，可以进行各种修正及变更，对于本领域技术人员来说可以理解。
权利要求
一种工件搬运机器人系统，具备机床(10)，具有工件支撑部(16)；以及机器人(20)，相对于上述机床的上述工件支撑部搬运工件(1)，其特征在于上述机床具备至少包围上述工件支撑部的盖(17)，该盖具备第1侧壁(14)，该第1侧壁(14)具有用于利用上述机器人搬运工件的第1开口部(12)，上述机器人具备轨条部件(40)，规定向与上述机床的上述盖的上述第1侧壁正交的方向延伸的行走轴(43)；滑块(50)，可沿上述行走轴移动地安装于上述轨条部件；第1臂(70)，可绕第1旋转轴(71)旋转地安装于上述滑块；第2臂(80)，可绕与上述第1旋转轴平行的第2旋转轴(72)旋转地安装于上述第1臂；以及工件握持部(85)，设置于上述第2臂，可以通过上述机床的上述盖的上述第1开口部接近上述工件支撑部。
2 根据权利要求1所述的工件搬运机器人系统，其特征在于， 上述行走轴与上述第1旋转轴相互斜交。
3. 根据权利要求2所述的工件搬运机器人系统，其特征在于，上述行走轴及上述第1旋转轴配置在相对于上述机器人的设置地面(100)水平的假想 平面上。
4. 根据权利要求2所述的工件搬运机器人系统，其特征在于，上述滑块具有向相对于上述行走轴斜交的方向延伸的臂安装面(55)，上述第1臂安装 在该臂安装面。
5. 根据权利要求4所述的工件搬运机器人系统，其特征在于，还具备驱动上述滑块的驱动马达(52)，该驱动马达设置在上述滑块的比上述臂安装面 靠近上述轨条部件的部位。
6. 根据权利要求1所述的工件搬运机器人系统，其特征在于，上述轨条部件在不与上述机器人的设置地面(100)对置的侧面(44)上具有沿上述行 走轴引导上述滑块的轨道(41)。
7. 根据权利要求1所述的工件搬运机器人系统，其特征在于，上述轨条部件在与上述机器人的设置地面(100)对置的下表面(45)上具有沿上述行 走轴引导上述滑块的轨道(41)。
8. 根据权利要求1所述的工件搬运机器人系统，其特征在于，上述第2臂具备第1基部(81)，可以绕上述第2旋转轴旋转地与上述第1臂连接；及 轴部(82)，可以绕与上述第2旋转轴正交的第3旋转轴(73)旋转地与该第1基部连接，且 沿该第3旋转轴延长，上述工件握持部具备第2基部(86)，可以绕与上述第3旋转轴正交的第4旋转轴(74) 旋转地与上述轴部连接；终端部(87)，可以绕与该第4旋转轴正交的第5旋转轴(75)旋转 地与该第2基部连接，并可以握持工件。
9. 根据权利要求1所述的工件搬运机器人系统，其特征在于， 具备沿上述轨条部件的延长方向相互并列配置的多个上述机床(10a， 10b)。
10. 根据权利要求1 8任何一项所述的工件搬运机器人系统，其特征在于，上述机床的上述盖还具备与上述第1侧壁不同的第2侧壁(13)，该第2侧壁(13)在远 离上述第1开口部的位置具有第2开口部(11)。
11.根据权利要求10所述的工件搬运机器人系统，其特征在于，具备沿上述轨条部件的延长方向相互并列配置的多个上述机床(10a，10b)，该多个机 床的上述第2侧壁相互配置于同一侧。
全文摘要
本发明提供一种工件搬运机器人系统，具备机床，具有工件支撑部；以及机器人，相对于机床的工件支撑部搬运工件。机床具备至少包围工件支撑部的盖。盖具备第1侧壁，该第1侧壁具有用于利用机器人搬运工件的第1开口部。机器人具备轨条部件，规定向与机床的盖的第1侧壁正交的方向延伸的行走轴；滑块，可沿行走轴移动地安装于轨条部件；第1臂，可绕第1旋转轴旋转地安装于滑块；第2臂，可绕与第1旋转轴平行的第2旋转轴旋转地安装于第1臂；以及工件握持部，设置于第2臂，可以通过机床的盖的第1开口部接近工件支撑部。
文档编号B23Q11/08GK101716731SQ20091017571
公开日2010年6月2日 申请日期2009年9月29日 优先权日2008年10月9日
发明者上松正明, 井上俊彦, 大谷宪太郎, 小田胜, 岩山贵敏, 白幡透 申请人:发那科株式会社