专利名称：输送装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种输送装置，其能够对重型物、特别是1吨以上的较重的货物、产品、加工品(工件)这些各种物品(以下称为“物品”)进行抓持或装载而后输送，或者放置在预定位置(定位)，或者装载机器人。
背景技术：
一直以来就有进行工厂内物品的移动、物品向卡车的装卸、将由输送机输送来的物品转载到其他的输送机等的输送装置(搬运机器人、材料搬运装置)。作为输送装置的一种，以往就有多关节型6轴机器人，还有本申请人的输送装置(日本专利第3077753号)。
焊接物品用机器人或涂饰物品用机器人是多关节型6轴的，但是机器人主体是固定式的且不能前后、或左右移动，因而即使旋转臂部，旋转范围也有限。此外，虽然机器人的臂部可上下转动，但机器人主体不能向上方延伸，因而向上方的可动范围也受到限制。因此，以往的搬运机器人的整体的可动范围受到限制。
以往的多关节型6轴机器人是将臂部直接安装在其驱动源、即减速器上的，因而加载在臂部上的负荷就直接加载在减速器上，减速器受到不合理的加载，因而不适合输送较重的物品，输送1吨以上的重物是不合适的。市场上的机器人最大能输送750kg的物品。
日本专利第3077753号的输送装置也好，日本专利第3026790号的定位装置也好，都没有特别针对该课题，但由于输送装置是以输送物品为主要目的而开发的，而定位装置是以物品的定位为主要目的而开发的，因而以一台机器来进行输送和定位这两个动作是不合适的。
发明内容
本发明的输送装置能输送1吨以上的重物，可动范围比以往的搬运机器人广，也能用作定位器，而且能做高精度的定位，进而，能装载所谓焊接用和涂饰用的各种用途的机器人，并能进行这些用途的作业。该输送装置可用于包含汽车的车辆、电机、建设机械、工作机械等制造业、流通业、运输业这样的各种领域。
本申请的输送装置，具有设在钢轨上的工作台；纵向设在工作台上的支柱；臂部，其横向安装在支柱上且突出在该支柱的侧方；头部(head)，其安装在臂部的前方且突出在该臂部的侧方；安装在头部的夹具安装台，并且工作台能沿着钢轨往复移动，支柱能在工作台上正反旋转，臂部能沿着支柱升降且能横向往复移动，头部能绕其轴正反旋转，夹具安装台能绕其轴正反旋转，上述工作台的往复移动、臂部的升降及横向往复移动、支柱的正反旋转、头部的正反旋转、夹具安装台的正反旋转都能停止在所希望的位置上。
上述工作台可通过工作台移动机构及驱动该工作台移动机构的工作台移动机构驱动源而沿着钢轨作往复移动，支柱可通过支柱旋转机构及驱动该支柱旋转机构的支柱旋转机构驱动源而在工作台上作正反旋转，臂部可通过升降机构及驱动该升降机构的升降机构驱动源而沿着支柱使臂部升降，而且，可通过横向移动机构及驱动该横向移动机构的横向移动机构驱动源而使臂部在支柱的横向上往复移动，头部可通过旋转机构及驱动该旋转机构的头部旋转机构驱动源而使头部绕其轴正反旋转，夹具安装台可通过夹具安装台旋转机构及驱动该夹具安装台旋转机构的夹具安装台旋转机构驱动源而使夹具安装台绕其轴轴正反旋转。
另外，在本发明中，在上述支柱旋转机构、头部旋转机构、夹具安装台旋转机构上使用回转轮轴承，在驱动这些回转轮轴承的支柱旋转机构驱动源、头部旋转机构驱动源、夹具安装台旋转机构驱动源上使用电动机和减速器。这种情况下，通过头部旋转机构驱动源和夹具安装台旋转机构驱动源偏离向各自的回转轮轴承的后方侧方并被配置在回转轮轴承的后方，而在回转轮轴承的后方确保有可使用于配线、配管等的空间。进而，支柱的纵轴和头部的纵轴被配置在与臂部的轴平行的同一线上，提高了输送装置的平衡。而且，通过使钢轨模块化、并可接长、拆卸，而可延长、缩短钢轨。
图1是从背面侧看表示本发明的输送装置的一例的立体图。
图2是从正面侧看表示本发明的输送装置的一例的立体图。
图3A是表示本发明的输送装置的一例的平面图，图3B是图3A的A-A剖面图。
图4是从下方看表示本发明的输送装置的一例的立体图。
图5是表示本发明的输送装置的一例的背面图。
图6是表示本发明的输送装置的一例的平面图。
图7A是本发明的输送装置中的头部、夹具安装工具、臂部附近的平面图，图7B是所述附近的正面图。
图8A是本发明的输送装置中的头部及夹具安装工具附近的平面图，图8B是所述附近的正面图。
图9是本发明的输送装置的支柱的移动说明图。
图10是本发明的输送装置的臂部的升降说明图。
图11是本发明的输送装置的支柱旋转时的动作说明图。
图12是根据本发明的输送装置的作业说明图。
图13是本发明的输送装置中的臂部的横向移动说明图。
图14是本发明的输送装置中的头部的旋转说明图。
图15是本发明的输送装置中的动作说明的侧面图。
图16是本发明的输送装置中的动作说明的平面图。
图17是将本发明的输送装置用作定位器的情况的动作说明的侧面图。
图18是将本发明的输送装置用作定位器的情况的动作说明的平面图。
图19是将本发明的输送装置用作机器人装载装置的情况的动作说明的侧面图。
图20是将本发明的输送装置用作机器人装载装置的情况的动作说明的平面图。
图21是将本发明的输送装置用作机器人装载装置的情况的其他动作说明的平面图。
具体实施例方式
(实施例1)参照
本发明的输送装置的一例。该输送装置如图1所示，工作台3被配置在钢轨1上且可往复移动。钢轨1如图2所示，支撑台1b通过焊接或其他固定方式被固定在支撑脚1a上，轨道支架1c被固定在支撑台1b上且向侧方突出，直线导轨1d由螺栓固结或其他方式被固定在轨道支架1c的下方。如图2所示，工作台3的两外侧端部向下方弯曲成コ字状而形成轴承支撑部3a，直线导向轴承3c由螺栓固结或其他方式被固定在轴承支撑部3a上。通过装配该直线导向轴承3c和上述直线导轨1d，能使工作台3沿着直线导轨1d往复移动。钢轨1的支撑脚1a被固定在工厂、作业场的地面等G上。
如图1所示，细长的齿条5被固定在钢轨1的上面，安装在工作台3内侧的减速器6的小齿轮7与其啮合，当由伺服电动机8使减速器6的小齿轮7旋转时，小齿轮7沿着齿条5横向移动，当使小齿轮7反转时，小齿轮7就向相反方向移动(返回)，由此工作台3的直线导向轴承3c沿着钢轨1的直线导轨1d往复移动，工作台3能沿着钢轨1往复移动。图1的情况，电缆等配线被容纳于电缆配线工具(例如，ケ一ブルベア注册商标)9内，即使工作台3移动也不会导致缠绕。电缆配线工具9的多数的连接器9a通过联结销9b而被连结成可弯曲，可随着工作台3的移动向工作台3的移动方向弯曲同时移动。
支柱10被竖立设置在工作台3上。如图2所示，在支柱10的下部安装有旋转板11，该旋转板11被安装在回转轮轴承12的上面，使回转轮轴承12的齿轮12a如图1所示与安装在工作台3的横向的减速器13的小齿轮14相啮合，若通过电动机15使减速器13的小齿轮14旋转，则回转轮轴承12的齿轮12a就旋转，随之旋转板11旋转，并且其上的支柱10旋转。当使电动机15反转时，则减速器13的小齿轮14、回转轮轴承12的齿轮12a、旋转板11就反转，并且其上的支柱10反转。
厚壁板状的升降体20被安装在支柱10上并可升降，如图2、图3A所示，两根直线导轨21横向分离、纵向平行地被安装在支柱10的前面，使形成在升降体20的背面的直线导向轴承22装配在该直线导轨21上，可使升降体20沿着直线导轨21(沿着支柱10)升降。而且，如图3A、图4所示，在设置于升降体20的背面的轴承架23上安装有滚珠丝杠用螺母24，将滚珠丝杠25旋入滚珠丝杠用螺母24，若使滚珠丝杠25旋转，则滚珠丝杠用螺母24和轴承架23上升，伴随该上升，升降体20上升，若使滚珠丝杠25反转，则滚珠丝杠用螺母24和轴承架23下降，并且升降体20也下降。如图4所示，滚珠丝杠25被支柱10侧面的滚珠丝杠支架10a和支柱10上端的上板26支撑，若使设置在上板26上面的电动机27旋转、减速器28旋转，则滚珠丝杠25就旋转。
将横向伸长的臂部30横向安装在升降体20上并与支柱10交叉，使臂部30可在其长度方向(横)上往复移动。为了该往复移动，如图3B所示，在升降体20的前面上下分开且横向平行地设有直线导向轴承31，而且将上下分开、横向平行地设置的直线导轨32装配在臂部30的背面，进而，如图2所示，将细长的齿条33沿臂部30的长度方向安装在臂部30的底面，使安装在升降体20上的减速器34(图3B)的小齿轮35与齿条33相啮合，若使伺服电动机36旋转、减速器34的小齿轮35旋转，则齿条33沿着直线导向轴承31(横切支柱10的方向)横向移动，同时臂部30也同方向地移动。若伺服电动机36反转，则减速器34(图3B)的小齿轮35反转，齿条33向反方向返回，臂部30在横切支柱10的方向上返回，能往复移动。图3A的53是减速器安装工具。
如图4所示，在臂部30的前端部安装有与支柱10一侧成直角而突出的头部37。如图6所示，在头部37的安装中使用回转轮轴承38，回转轮轴承38的齿轮38a与减速器39的小齿轮40相啮合，若通过伺服电动机41的旋转而使减速器39的小齿轮40旋转，则回转轮轴承38旋转，而头部37按图4的箭头b方向旋转，若使图6的电动机41反转，则减速器39的小齿轮40反转，而头部37按箭头c方向反转。伺服电动机41、减速器39被容纳在形成于臂部30的前端部的中空的容纳部42(图6、图7A)内。该情况下，如图6、图7A所示，安装电动机41和减速器39的中心轴X-X，使其比回转轮轴承38的中心轴Y-Y更偏离向侧方，在容纳部42内的回转轮轴承38的后方(电动机41和减速器39的横向)，确保有可使用于配线、配管等的空间43。该空间43的宽度达到可以安装组合了油压回转接头和集电环的中心孔接头(センタ一ホ一ルジヨイント)(本申请人的配线、配管用夹具的商品名)。
如图4所示，圆盘状的夹具安装台45被安装在头部37且可沿箭头e方向旋转。回转轮轴承46(图8A、图8B)被安装在夹具安装台45的旋转机构且与头部37的轴正交，可水平(图8A的箭头e-f方向上)作正反旋转。为了作该正反旋转，如图8A、图8B所示，减速器47的小齿轮48与回转轮轴承46的齿轮相啮合，当通过伺服电动机49(图8B)而使减速器47的小齿轮48旋转时，回转轮轴承46就旋转，而夹具安装台45沿图8A的箭头e方向旋转，通过伺服电动机49而使减速器47的小齿轮48反转时，回转轮轴承46就沿着箭头f方向反转，而夹具安装台45也同方向反转。如图8B所示，头部37形成为中空的箱体状，在内部形成容纳空间54，在该容纳空间54内容纳上述电动机49和减速器47。该情况下，如图8B所示，配置电动机49和减速器47的中心轴H-H，使其偏离向回转轮轴承46的中心轴Y-Y的侧方后方，并在容纳空间54内的回转轮轴承46的后方(电动机49和减速器47的横向)确保有足以容纳配线、配管等的宽度的空间51。该空间51的宽度也达到可以安装组合了油压回转接头和集电环的中心孔接头52。
进而，如图3A所示，配置夹具安装台45的中心轴C-C使其与支柱10的中心轴B-B在同一线上，即使臂部30左右移动、上下移动，也能确保上述同一线上的关系，而使输送装置整体稳定。图2中的44a、44b是臂部30横向移动时防止移动过度的制动器。
(本发明的输送装置的动作)本发明的输送装置能进行如下所示的动作。
1、如图9所示，工作台3可沿钢轨1往复移动。
2、如图10所示，臂部30可升降。
3、如图11所示，支柱10可绕其纵中心轴正反旋转。
4、如图13所示，臂部30可在支柱10的左右作往复移动。
5、如图14所示，头部37可在箭头S-S方向上旋转。
6、如图8A所示，夹具安装台45可水平(e-f方向上)作正反旋转。
(用作输送装置)本发明的输送装置由于能作如前所述的动作，因而能使其作对应于各种用途的动作。该情况下，对应于用途而选择安装在夹具安装台45上的夹具。例如，用作输送物品的输送装置的情况下，安装能将物品抓持在夹具安装台45的机器手(抓持装置)，由此抓持物品，如图9所示，若在抓持状态下使工作台3沿钢轨1移动，则能使抓持的物品作同方向移动，也能作反方向移动。在抓持状态下，如图10所示，若使臂部30上升，则能使由机器手抓持的物品从低处移动到高处，若使臂部30下降，则相反地能使物品从高处移动到低处。如图11所示，若使支柱10旋转180度，则能使位于支柱侧方的物品移动到180度相反一侧。也可以通过使臂部30在左右方向上横向移动、或使工作台3移动，来输送物品。如图12所示，若使臂部30在左右方向上横向移动，则能使由机器手抓持的物品向左或向右输送(移动)。如图13所示，若使夹具安装台45水平旋转，则能使由安装在夹具安装台45上的机器手抓持的物品的朝向改变到圆周方向上所希望的位置。如图1所示，若使头部37向上方和下方旋转，则能由机器手抓持位于下方的物品并使其向上移动，或者能由机器手抓持位于上方的物品并使其向下移动，或者能在向上向下的途中(例如，90度的角度)停止而使其横向移动。这些情况下，由于能使由机器手抓持的物品作6轴动作，因而可扩大物品的可动范围，如图12所示能在几个地方以上设置物品取出站、交接站。即使物品取出站和交接站的高度不同，也能容易地取出物品、交接。输送系统路径的选择、变更也容易，即使输送途中存在障碍物，也能避开障碍物而输送。图15的虚拟线R表示使臂部30升降、左右移动情况下的夹具安装台45的动作区域的平面，图16的虚拟线S表示使臂部30横向移动、使支柱10旋转、使支柱10沿着钢轨1移动情况下的夹具安装台45的动作区域的平面。图15、16的斜线部分表示工件(ワ一ク)。
(用作定位器)将本发明的输送装置用作定位器的情况下，安装能将物品抓持在夹具安装台45上的机器手(抓持装置)，与输送物品的情况相同地由机器手抓持物品，使工作台3沿着钢轨1移动，使支柱10旋转，使臂部30升降、或横向移动，使头部37旋转，使夹具安装台45旋转，使这些动作停止在希望的位置上，由此能将抓持的物品定位在所希望的位置上。该情况下，如图17、18所示，在本发明的输送装置的侧方设置焊接用、涂饰用等机器人50，作为焊接或涂饰由本发明的输送装置输送的物品的工件，能将抓持的工件定位(放置)在上述机器人50的作业位置。图17的虚拟线U表示使臂部30升降、横向移动情况下的夹具安装台45的动作区域的侧面，图18的虚拟线T表示使臂部30左右移动、使支柱10旋转、使支柱10沿着钢轨1移动情况下的夹具安装台45的动作区域的平面。图17、18的斜线部分表示工件。
(用作机器人装载装置)将本发明的输送装置用作安装有焊接机器人或涂饰机器人等的机器人装载装置的情况下，如图19、20所示，在输送装置的夹具安装台45上装载焊接用、涂饰用等机器人50，该状态下，使工作台3沿钢轨1移动，使支柱10旋转，使臂部30升降、或左右移动，使头部37旋转，使夹具安装台45旋转，使这些动作停止在所希望的位置上，由此能定位(放置)机器人50的焊枪头、或涂饰机器人的喷出喷嘴等，使其与工件的焊接处、或涂饰处相符合。该情况下，能一起具有机器人自身的动作和本发明的输送装置的6轴动作，因此动作方向和动作范围(区域)与只具有机器人的动作的情况相比显著扩大。图19的线V表示固定设置了机器人50时的臂部的动作区域的侧面，图20的虚拟线W表示固定了夹具安装台45时的机器人50的动作区域的平面。图19、20的斜线部分表示工件。
图21的纵长方形的虚拟线X表示使臂部30上升时的a点的可动区域的侧面，横长椭圆形的虚拟线Z表示使臂部30只作前后移动时的动作区域的侧面。在图21中，a点是使夹具安装台45向上时的位置，c点是使臂部30向右移动时的夹具安装台45的位置，d点表示在c点的位置使头部37向右旋转90度时(右横向时)的夹具安装台45的位置，e点是从d点使头部37再向右旋转90度(向下时)的夹具安装台45的位置，f点是从e点使臂部30向左移动时的夹具安装台45的位置。b点是从a点使臂部30向左移动时的夹具安装台45的移动位置，h点是在b点使头部37向左旋转90度时(左横向时)的夹具安装台45的位置，g点是在h点的位置上使头部37再向左旋转90度(向下时)的夹具安装台45的位置。
工作台3、支柱10、臂部30、头部37、夹具安装台45的动作能随着预先编入的程序而自动动作，也能由遥控进行手动操作，还能手动操作控制盘而进行远距离操作。
本申请的输送装置具有如下的效果。
(1)工作台能沿着钢轨往复移动，支柱能在工作台上正反旋转，臂部能沿着支柱升降且能在与支柱交叉的方向上往复横向移动，头部能绕其轴正反旋转，夹具安装台能绕其轴正反旋转，因此，能实现6轴方向的动作，能通过安装在夹具安装台上的机器手来抓持物品，并能将该物品输送到6轴方向的所希望的方向。
(2)由于能使6轴方向的动作停止在所希望的位置上，因而能将由机器手保持的物品定位在6轴中所希望的位置上，能与在本发明的输送装置的侧方另外设置的焊接机器人或涂饰机器人等各种机器人的作业位置相符合，而进行高精度的定位。
(3)6轴方向的动作是直线往复横向移动、直线往复升降移动、正反旋转而没有关节的动作，而且，不是像以往的搬运装置那样在减速器上直接安装臂部，而是由减速器经由回转轮轴承来驱动支柱、头部、夹具安装台，因此，能成为耐荷重优良的结构，即使是1吨以上的重物也能抓持、输送，并定位。
(4)无论臂部升降还是横向移动，都能配置支柱的纵轴和头部的纵轴使其总是位于与臂部平行的同一线上，因此，即使由安装在夹具安装台上的机器手抓持1吨以上的重物并输送，支柱也不会横向倾斜，很稳定。
(5)由于在支柱、头部、夹具安装台的旋转机构上使用回转轮轴承，因此，支柱、头部、夹具安装台的旋转变得容易且顺畅，即使是马力小的电动机也能可靠地进行正反旋转。
(6)通过配置电动机和减速器使其偏离向回转轮轴承的侧方后方，而在回转轮轴承的后方确保有用于配线、配管等的空间，因而，能在回转轮轴承的后方配线多根电线、或配管软管(ホ一ス)。特别是，可以安装组合了油压回转接头和集电环的中心孔接头(本申请人的配线、配管用夹具的商品名)。
(7)通过使钢轨模块化并接长、拆卸模块，而延长或缩短钢轨，来扩大、缩小动作范围，因此，能设定与作业地点相符合的动作范围。
(8)能在安装台上装载焊接机器人或涂饰机器人等各种机器人，装载这些机器人的情况下，由于除了这些机器人所具备的本来的动作之外，还追加了本发明的输送装置的6轴的动作，因此装载机器人的动作范围被扩大，作业范围被格外扩大。
权利要求
1.一种输送装置，其可进行物品的抓持或装载、物品的输送、物品的定位、机器人的装载、机器人的定位等，其特征在于具有设在钢轨上的工作台；纵向设在工作台上的支柱；臂部，其横向安装在支柱上且突出在该支柱的侧方；头部，其安装在臂部的前方且突出在该臂部的侧方；安装在头部的夹具安装台，工作台能沿着钢轨往复移动，支柱能在工作台上正反旋转，臂部能沿着支柱升降且能横向往复移动，头部能绕其轴正反旋转，夹具安装台能绕其轴正反旋转，上述工作台的往复移动、臂部的升降及横向往复移动、支柱的正反旋转、头部的正反旋转、夹具安装台的正反旋转都能停止在希望的位置上。
2.如权利要求1所述的输送装置，其特征在于，支柱的纵轴和头部的纵轴被配置在与臂部的轴平行的同一线上。
3.如权利要求1所述的输送装置，其特征在于，钢轨被模块化、并可接长、拆卸，通过该接长、拆卸可延长、缩短钢轨。
4.一种输送装置，其可进行物品的抓持或装载、物品的输送、物品的定位、机器人的装载、机器人的定位等，其特征在于具有设在钢轨上的工作台；纵向设在工作台上的支柱；臂部，其横向安装在支柱上且突出在该支柱的侧方；头部，其安装在臂部的前方且突出在该臂部的侧方；安装在头部的夹具安装台；使工作台沿钢轨往复移动的工作台移动机构、以及驱动该工作台移动机构的工作台移动机构驱动源；使支柱在工作台上正反旋转的支柱旋转机构、以及驱动该支柱旋转机构的支柱旋转机构驱动源；使臂部沿支柱升降的升降机构、以及驱动该升降机构的升降机构驱动源；使臂部在支柱的横向上往复移动的横向移动机构、以及驱动该横向移动机构的横向移动机构驱动源；使头部绕其轴正反旋转的头部旋转机构、以及驱动该头部旋转机构的头部旋转机构驱动源；使夹具安装台绕其轴正反旋转的夹具安装台旋转机构、以及驱动该夹具安装台旋转机构的夹具安装台旋转机构驱动源，上述工作台的往复移动、支柱的正反旋转、臂部的升降及横向往复移动、头部的正反旋转、夹具安装台的正反旋转都能停止在希望的位置上。
5.如权利要求4所述的输送装置，其特征在于，支柱的纵轴和头部的纵轴被配置在与臂部的轴平行的同一线上。
6.如权利要求4所述的输送装置，其特征在于，钢轨被模块化、并可接长、拆卸，通过该接长、拆卸可延长、缩短钢轨。
7.如权利要求4所述的输送装置，其特征在于，其在支柱旋转机构、头部旋转机构、夹具安装台旋转机构上使用回转轮轴承，这些回转轮轴承由支柱旋转机构驱动源、头部旋转机构驱动源、夹具安装台旋转机构驱动源来驱动，这些驱动源是电动机和减速器。
8.如权利要求4所述的输送装置，其特征在于，头部旋转机构驱动源和夹具安装台旋转机构驱动源偏离向各自的回转轮轴承的侧方并被配置在回转轮轴承的后方，在回转轮轴承的后方确保可使用于配线、配管等的空间。
全文摘要
本发明提供一种输送装置，其使支柱立在可横向往复移动的工作台上并使其可正反旋转，使臂部从支柱向其侧方突出，使臂部可横向往复移动并可沿着支柱升降，在臂部的前方安装头部并使其可正反旋转，在头部安装夹具安装台使其可正反旋转并可作6轴的动作。能在夹具安装台装载、抓持焊接机器人或工件并输送，并能使6轴的动作停止在所希望的位置上，还可进行焊接机器人或工件的方向、高度等的定位。
文档编号B25J5/02GK1663750SQ20041010367
公开日2005年9月7日 申请日期2004年12月24日 优先权日2004年3月4日
发明者田村修二 申请人:株式会社莱茵瓦库斯