專利名稱：利用機器人對機床進行工件的裝卸的機器人系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及利用機器人對機床進行工件的裝卸的機器人系統。
背景技術：
眾所周知，為了對成型機或加工中心等的機床，在其規定的安裝部位安裝 工件，或者將處理完了的工件從安裝部位取出，利用使用了機器人的機器人系 統。利用這種機器人系統，可以實現由機床進行的對多個工件的處理的自動化。
用于對機床進行工件的裝卸的機器人，使用組合了直線移動軸和回旋臂的 機構。尤其是，作為成型件的取出機，目前一般是組合了直線移動軸的正交坐 標型的機器人。該機器人與使用回旋臂的情況相比，控制時不需要進行復雜的 坐標轉換。其具有動作容易判斷之類的優點，相反也往往具有體積容易大，尤 其是整體高度容易增高，容易產生需要與成型機另外進行輸送的缺點。
圖6示意地表示使用組合了回旋臂的機器人50的現有技術的機器人系統。 在機床60上設有用于放入取出工件70的門61。機器人50配置成^f吏固定在地 面上的底座部件51位于門61的正面，由此，使用結構筒單而緊湊的的機器人 50可以在機床60內有效地進行裝卸才乘作。這是因為，在將底座部件51配置 在從門61的正面偏移的位置的場合，從底座部件51到門61內的3￡離變長， 往往產生進一步加長臂等的需要。而且，這是因為，由于臂傾斜地進入門61, 所以在構造上，在門61內容易產生不能使臂的前端到達的部位，為了使工件 70位于需要的部位，往往需要追加的機構部等。例如，在圖6的比門61靠左 側配置了機器人50的場合，在圖示的結構中臂的前端不能到達門61內的空間 的左側內部。
另外，為了對機床進行工件的裝卸，使用組合了回旋臂的機器人的其它現 有技術的機器人系統公開在日本特開平10 - 95028號公報中。在該現有技術 中，機器人安裝在機床上。在該場合，機器人也能配置在工件的安裝部位附近 的適當位置，能夠以簡單且緊湊的結構進行適當的裝卸4乘作。另外，在日本特開平6- 106446號公報及日本專利第3865703號公報中，公開了一種機器人系統，該機器人系統的機器人可以沿著在多臺機床之間延伸的導軌移動，并且右一個機器人對多臺機床的工件進行裝卸。在該場合，通過機器人相對機床移動到適當位置，可進行適當的裝卸操作。
圖6所示的機器人系統，當進行工件70的變更時或維修等時，有時操作人員在機床60的地方進行作業。在這種作業中，大多數情況下需要進行工件70的安裝部和保持機構等的調整和檢查，因此，這種作業通常在機床60的門61的正面進行。因此，在機床60上，其操作面板62設在設有門61的側面。在進行這種作業時，若機器人50位于門61的正面，則作業空間變窄，難以進行作業。
另一方面，在日本特開平10-95028號公報所公開的結構中，用于對機床進行工件裝卸的機器人配置在機床上，所以當進行維修等作業時，不會因機器人使作業空間變窄。但是，由于能配置在機床上的機器人的重量和大小受限制，因此在處理大的工件的場合，難以使用這種結構。而且，需要將機器人做得比較小型，因此往往機器人的可處理范圍也變窄，因此，往往對工件的供給、搬出裝置的配置也產生制約。
另外，如日本特開平6 - 106446號公報及日本專利第3865703號公報那樣，若機器人構成為可在導軌上移動，則當進行維修等作業時，可以使機器人移動，可以在機床的用于工件裝卸的門的正面確保作業空間。但是，在對一臺機床使用一個機器人的結構中，為了做成使用導軌能使機器人移動的結構，需要相當大的成本，并不一定好。

發明內容
于是，本發明的目的是在利用機器人對機床進行工件的裝卸的機器人系統中，提供一種新結構的機器人系統，它能在機床的工件裝卸用的門的正面確保機床的維修等的作業空間。
為了達到上述目的，根據本發明，提供一種機器人系統，該機器人系統利用機器人對機床進行工件的裝卸，并且機床具有為了裝卸而放入或取出工件的門；機器人具有向與機床的形成有門的面垂直的方向觀察，設置在從門的正面偏移的位置的底座部件；可繞第一軸旋轉地結合在該底座部件上的旋轉部件；可繞垂直于第一軸的第二軸回旋地結合在該旋轉部件上的第一臂部件；以 及可繞平行于第二軸的第三軸回旋地結合在該第 一臂部件上的第二臂部件；第 一軸在與形成有門的面垂直的方向觀察時，相對于鉛垂方向，隨著朝向上方而 向門側傾釗-地延伸。
根據該結構，由于底座部件設置在從門偏移的位置，所以若將第一、第二 臂部件以折疊的方式引入，則可以使機器人從門的正面退避。而且，由于第一 軸向門側傾斜，所以能夠使第二臂部件的前端方便地到達機床的門內的寬范圍 的位置。
在上述機器人系統中，優選第二臂部件具有可繞第三軸旋轉結合在第一臂 部件上的基部和可繞垂直于第三軸的第四軸旋轉地結合在該基部上的軸部，機 器人還具有保持工件的保持機構，該保持機構具有可繞垂直于第四軸的第五軸 回旋地結合在第二臂部件的軸部上的基部和可繞垂直于第五軸的第六軸旋轉 地安裝在該基部上并具備上述工件的保持部的末端部。由此，可以將工件的姿 勢調整為對機床的裝卸時等是適當的。
根據本發明的機器人系統，可以使機器人從才凡床的工件裝卸用的門的正面 退避，由此，能夠確保^/L床的維修等的作業空間。而且，能夠利用簡單結構的 機器人，使其臂部件的前端到達機床的門內的所需位置，能適當地進行工件的 裝卸。


以下，參照附圖對本發明的上述及其它目的、特征、優點，基于本發明的
最佳實施方式進行更詳細的說明。
圖1是示意地表示本發明的一個實施方式的機器人系統的立體圖。
圖2是更詳細地表示圖1的機器人系統中的機器人的立體圖。
圖3是表示在圖1的機器人系統中機器人處于待機姿勢的狀態的立體圖。
圖4是表示在圖1的機器人系統中機器人位于對機床的工件的裝卸位置的
狀態的立體圖。
圖5是表示在圖1的機器人系統中機器人位于對輸送機的工件的交接位置 的狀態的立體圖。
圖6是示意地表示現有技術的機器人系統的立體圖。
具體實施例方式
以下，參照附圖對本發明的最佳實施方式進行說明。
圖1是示意地表示本實施方式的機器人系統的整體結構的立體圖。如該圖 所示，本實施方式的機器人系統是對一臺機床10使用一個機器人20的結構。
機床10可以是成型機或加工中心等的進行作為成型零件的工件的制作、 對所供給的工件的成型零件的結合和機械加工等的規定的處理的眾所周知的
任何種類的設備。機床10的詳細內容與本發明沒有直接關系，所以省略其說 明。不管怎樣，機床IO具有用于放入取出未圖示的工件的門11。而且，在機 床10的設有門11的側面的門1的近旁，配置有操作面板12。雖未詳細表示，
機器人20起到對機床10裝卸工件的作用。詳細來講，機器人20捕捉由 輸送機15傳送來的工件，并通過門11插入到機床10內并安裝在機床10的保 持部，及/或，捕捉用機床10處理好的工件并從機床10的保持部卸下，并且 通過門11拿到機床10之外并放置在輸送機15上。
機器人20固定在設有機床10的地面上所設置的臺40上。臺40面對機床 IO的形成有門11的側面，并配置在向垂直于該側面的方向觀察從門11的正 面向側方(在圖1所示的例子中為左側)偏移的位置。臺40的固定有機器人 20的面在向與形成有門11的側面垂直的方向》見察時，相對于地面，成為向朝 向門11的方向(在圖1所示的例子中，抬高左側端部并面對右側)傾斜的傾 斜面化
圖2表示圖1的機器人20的詳細結構。如該圖所示，機器人20具有固定 在臺40的傾斜面41上的大致長方體形狀的底座部件21。在底座部件21上結 合有能繞垂直于其底面的第一軸31旋轉的旋轉部件23。在旋轉部件23上結 合有第一臂部件25,該第一臂部件25的一端可繞垂直于第一軸31的第二軸 32回旋。在第一臂部件25的另一端結合有第二臂部件27,該第二臂部件27 的一端可繞平行于第二軸32的第三軸回旋。
這樣，機器人20具有旋轉機構串行連接的所謂串聯桿系機構。由此，通 過調節繞第一 ~第三的各軸31 -33的角度位置，可以將第二臂部件27的前端 配置在任意位置。第二臂部件27具有可繞第三軸33旋轉地連接的基部27a和可繞垂直于 第三軸33的第四軸34旋轉地結合在該基部27a上，并沿著該第四軸34延伸 的軸部27b。在軸部27b的前端結合有保持工件的保持機構29。保持機構29 具有可繞垂直于第四軸34的第五軸35回旋地結合在軸部27b的前端的基部 29a和可繞垂直于第五軸35的第六軸36旋轉地結合在基部29a上的末端部 29b。在末端部29b的面對第六軸36的方向的末端面上安裝有未圖示的手動機 構，利用手動機構保持工件。
這樣，繞第四 第六軸34~36的旋轉機構也構成另一個串聯桿系機構。 由此，通過調節繞第四-第六各軸34 36的角度位置，可以將末端部29b的 工件保持面的方向、即工件的姿勢調整為任意的姿勢。
以上結構的才幾器人20,其底座部件21如上所述固定地i殳定在臺40的傾 斜面41上。其結果，第一軸31垂直于傾斜面41延伸，在向垂直于門11的形 成面的方向觀察時，相對于鉛垂方向，以隨著朝向上方而朝向才幾床10的門11 側的方式，即向圖的右側傾斜。
接著，參照圖3及圖4，對本實施方式的機器人20的動作進行說明。
圖3表示機器人20的待機姿勢。在該待機姿勢中，第一臂部件25繞第二 軸32向與底座部件21的底面大致平行的角度位置回旋。就繞第一軸31的角 度位置而言，第一臂部件25只要從旋轉部件23向與機床10的門11側不同的 方向延伸即可。在圖3所示的例子中，繞第一軸31的角度位置成為第一臂部 件25向與門11側相反一側的圖3的左側延伸的位置。第二臂部件27繞第三 軸33向接近平行于第一臂部件25的角度位置回旋，相對于第一臂部件25, 以在第三軸33處折回的方式延伸。其結果，第二臂部件27,其前端大致位于 第一軸31的延長線上，幾乎不向門ll側突出。
這樣，通過將機器人20設定為圖3所示的待機姿勢，可以使整個機器人 20從才幾床10的門11的正面退避。即，可以在與機床10的形成有門11的側 面垂直的方向上，使得機器人20的任何部分均不與門11重疊。因而，在圖3 所示的狀態下，操作人員在機床10內通過門11進行存取并進行機床10的維 修等作業時，能夠抑制機器人20成為障礙的狀況。
另外，機器人20相對于門11位于與操作面板12相反的一側，所以在操
7作人員操作操作面板12時，機器人20也不會成為障礙。只是，在操作面板
12的前面不需要那么大的空間的情況也多，所以機器人20和操作面板12也 可以不一定位于相反側。而且，也可以做成降低機器人20的姿勢，在操作面 板12的前面留出空間的這種結構。
接著，圖4表示相對于機床10利用機器人20進行工件的裝卸的狀態。此 時，繞第一軸31的角度位置成為垂直于第二軸32的線位于朝向機床IO的門 ll側的位置。在繞第一軸31的角度位置為該位置的狀態下，通過使第一臂部 件25繞第二軸32回旋，就可以將第一臂部件25設定為朝向門11側延伸的狀 態。而且，第二臂部件27也可以通過以擴大與第一臂部件25之間的角度的方 式繞第三軸33回旋，從而設定為向門ll側延伸的狀態。通過這些，可以使第 二臂部件27的前端的保持機構29到達機床10的門11內。
此時，由于第 一軸31向門11側傾斜地延伸，因此在與門11的形成面平 行的面內觀察，第一及第二臂部件25、 27可以成為在兩者的結合部不折彎， 并且向門ll側筆直地延伸的狀態。因此，與以第一軸31鉛垂地延伸的方式配 置機器人20的情況比較，即使不太加長第一及第二臂部件25、 27，也能使第 二臂部件27的前端到達門11內的所需位置。因而，可以比較緊湊地構成機器 人20。
另外，通過適當設定臺40的位置、傾斜面41的角度及第一臂部件25的 長度等，在與門11的形成面垂直的方向上，可以使第一臂部件25和第二臂部 件27的結合部位于與門11重疊(在圖示的例子中，比門11的作為配置有機 器人20的一側的左側的邊緣靠右側)的位置。此時，第三軸33相對鉛垂方向 傾斜地延伸，所以通過使第二臂部件27繞第三軸33回旋，可以使第二臂部件 27的前端在水平方向上位于比第一臂部件25和第二臂部件27的結合部靠才幾 器人20—側(在圖示的例子中為左側)的位置。其結果，可以使第二臂部件 27的前端的保持才幾構29到達向與門11的形成面垂直的方向觀察時，才幾床10 內的門11的機器人20—側(在圖示的例子中為左側)的邊緣靠機器人20 — 側的位置。這在以第一軸31鉛垂地延伸的方式配置機器人20的情況下是不可 能的。這樣，向與門11的形成面鉛垂的方向觀察時，通過以向門ll側傾斜地 延伸的方式構成第 一軸31,從而能夠確保利用機器人20可進行存取的機床10內的區域較寬。
其次，圖5表示利用機器人20從輸送機15接受工件，或者將用機床10 處理完的工件放置在輸送機15上的狀態。在圖示的例子中，輸送機15相對機 器人20配置在機床10的相反側，機器人20與圖4所示的狀態比較，在繞第 一軸31大致旋轉了 180度的狀態下，在輸送機15上進行存耳又。輸送機15的 配置不限于圖示的配置，也可以將輸送機15配置在機床10的左右任意一側， 如所理解的那樣，無論那種配置，機器人20都能無障礙地在輸送機15上進行 存取。這樣，在本實施方式的結構中，對輸送機15的配置沒有特別的制約。
如以上說明，根據本實施方式，在利用機器人20對機床IO進行工件的裝 卸的機器人系統中，在機器人20待機時，可以使機器人20從門11的正面退 避。由此，操作人員通過門11在機床內進行存取并進行機床10的維修等作業 時，能夠抑制機器人20成為障礙的狀況。
此時，機器人20設置在與機床10不同的地面上，所以不會像配置于機床 10上的情況那樣對重量和大小產生制約。因此，即使重量大的工件也能進行 處理。而且，對工件的供給、送出裝置的配置也不產生制約。
而且，機器人20通過用將繞第一 ~第三軸31 ~ 33的旋轉機構做成串行連 接的簡單的機構將第一軸31做成向機床10的門11側傾斜的結構，因而不使 用特殊的機構和或使機構大型化，就能在機床10內方便地進行存取。尤其是， 機器人20可在機床10的寬范圍的位置進行存取。
另外，上述實施方式僅作為本發明的例子進行說明，但在本發明的保護范 圍內可進行各種變更。
例如，在上述實施方式中，表示了具有繞第四~第六軸34~36的旋轉機 構的機器人20。根據該結構，在對機床10進行工件的裝卸時和對輸送才幾15 進行工件的交接時，最好是能將工件的姿勢調節為適當的姿勢。但是，在工件 的姿勢不太成為問題的場合，也可以省略繞第四~第六軸34~36的旋轉機構。
而且，也可以為了在使第二臂部件27位于對機床10進行工件的裝卸位置和對 輸送機15的交接位置時使工件成為適當的姿勢，將工件的保持機構相對于第 二臂部件27以規定的位置及姿勢進行固定。
另外，也可以做成在旋轉機構的基礎上，組裝伸縮機構的結構。由此，能進一 步擴大機器人的可工作的范圍。
而且，在上述實施方式中，表示在將機器人20設置在具備傾斜面41的臺 40上的結構。根據該結構，通過使用傾斜面41的傾斜角度等不同的各種臺40, 可具有使用共同的機器人20可實現適于各種系統的結構的優點。但是，也可 以將底座部件21做成其上面傾斜的結構，并將第一軸31做成與底座部件21 的傾斜的上表面垂直的結構。或者，也可以估丈成第一軸31從底座部件21的水 平的上表面傾斜地突出的結構。
另外，第一軸31的傾斜方向不需相對形成有門的面嚴格地平^%考慮到 輸送機等的周圍設備的配置等，相對平行面具有一定角度在實現本申請的目的 方面沒有任何障礙。
權利要求
1.一種機器人系統，利用機器人(20)對機床(10)進行工件的裝卸，并且上述機床(10)具有為了裝卸而放入或取出工件的門(11)，其特征在于，上述機器人(20)具有向與上述機床(10)的形成有上述門(11)的面垂直的方向觀察，設置在從上述門(11)的正面偏移的位置的底座部件(21)；可繞第一軸旋轉地結合在該底座部件(21)上的旋轉部件(23)；可繞垂直于上述第一軸的第二軸回旋地結合在該旋轉部件(23)上的第一臂部件(25)；以及可繞平行于上述第二軸的第三軸回旋地結合在該第一臂部件(25)上的第二臂部件(27)；上述第一軸在向與形成有上述門(11)的面垂直的方向觀察時，相對于鉛垂方向，隨著朝向上方而向上述門(11)側傾斜地延伸。
2. 根據權利要求1所述的機器人系統，其特征在于，上述第二臂部件(27 )具有可繞上述第三軸旋轉地結合在上述第一臂部件(25)上的基部(27a)和可繞垂直于上述第三軸的第四軸旋轉地結合在該基部(27a)上的軸部(27b),上述機器人(20 )還具有保持上述工件的保持機構(29 ),該保持機構(29 )具有可繞垂直于上述第四軸的第五軸回旋地結合在上述第二臂部件(27 )的上述軸部(27b)上的基部(29a)和可繞垂直于上述第五軸的第六軸旋轉地安裝在該基部(29a)上并具備上述工件的保持部的末端部(29b)。
全文摘要
本發明涉及利用機器人對機床進行工件的裝卸的機機器人系統。機器人具有向與機床的形成有門的面垂直的方向觀察，設置在從門的正面向側方偏移的位置并固定在面對門側傾斜的傾斜面上的底座部件。在底座部件上結合有可繞與傾斜面垂直地延伸的第一軸旋轉的旋轉部件。在旋轉部件上結合有可繞垂直于第一軸的第二軸回旋的第一臂部件，在第一臂部件上結合有可繞平行于第二軸的第三軸回旋的第二臂部件。
文檔編號B23Q7/00GK101637875SQ20091015097
公開日2010年2月3日 申請日期2009年6月29日 優先權日2008年8月1日
發明者二瓶亮, 木下聰 申請人:發那科株式會社