專利名稱：機器人系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種機器人系統以及搬運方法。
背景技術：
期望由機器人進行以往由人進行的各種作業，從而實現生產工序或搬運工序等的 無人化或少人化。例如，在產業用機器人等的機械產品的制造現場等中，由于工廠布局的原因，多有 不能設置完整的搬運線的情況，而產生將處于制造過程中的工件從上一個工序移送到下一 個工序等的轉載作業。為了使相關作業實現自動化，例如，在日本國專利公開號2006-035397中，公開有 將工件取出并搬運的機器人。但是，在使用機器人搬運工件時，在搬運的工件重量較重時需要可搬運重量較重 的機器人，存在設備大型化的問題。另外，由于可搬運重量較重的機器人一般價格高昂，因 此也存在設備所需的費用增加的問題。
發明內容
本發明鑒于現有技術的問題而進行，目的在于提供一種使用小型機器人的同時可 以自動化搬運相對較大重量工件的搬運系統、機器人裝置及搬運方法。根據本發明的一個實施方式，其具有吊車單元，懸垂支撐工件；吊車移動結構， 可以在水平方向上移動吊車單元；機械手單元，抓持移動支撐工件的吊車單元；及控制器， 控制吊車單元及機械手單元的動作，控制器為，通過吊車單元支撐處于第1位置的工件，通 過機械手單元向第2位置側移動支撐工件的吊車單元，將支撐的工件放置于第2位置。根據本發明，由于被懸垂支撐于吊車單元，因此可以支撐較大重量的工件，同時由 于通過機械手單元抓持吊車單元來進行動作，因此可以沿著吊車移動結構移動工件。因此，在使用小型機器人(機械手單元)的同時，也可以自動化搬運較大重量工 件。另外，作為吊車單元可以借用工廠設備等中已有的懸垂式吊車設備(起重機等) 來構成，在引入自動化設備時，可以減少所需空間。另外，還可以降低引入設備時的費用。
通過附圖更加詳細地說明本發明。圖1是表示系統構成的框圖。圖2是表示系統整體構成的模式配置圖。圖3是表示傳感器單元的模式仰視圖。圖4是表示算法執行處理的流程圖。
具體實施例方式第1實施方式本實施方式的搬運系統100構成機械產品(工件W)生產線的一部分，以將在省略 圖示的上一個工序(第1設備)中加工的工件W搬運到省略圖示的下一個工序(第2設 備)的形式構成。并且，雖然在附圖中將工件W作為箱狀物體表示，但是實際的工件W是例 如產業用機器人的基體構件、臂構件等，可以適用于各種機械產品。整體構成如圖1及圖2所示，搬運系統100的構成為具有機器人(機械手單元)101 ；起重 機(吊車單元、支撐機構)102 ；吊車導軌(吊車移動結構、移動機構)103 ；搬入皮帶(第1 位置)104 ；第1搬出皮帶(第2位置)105 ；第2搬出皮帶(第2位置)106 ；及控制器107。支撐機構懸垂支撐工件。移動機構103可以使支撐機構102在水平方向上移動。 在本實施方式中，作為支撐機構適用起重機101，作為移動機構適用吊車導軌103。控制器107由具有存儲裝置、電子運算裝置、輸入裝置及顯示裝置(均省略圖示) 的計算機構成，可通過省略圖示的線路以相互進行通信的形式與機器人101、起重機102及 吊車導軌103的傳動裝置連接。搬入皮帶104具有搬運傳送帶，將在省略圖示的上一個工序中加工的工件W按順 序搬入到搬運系統100。第1搬出皮帶105及第2搬出皮帶106均具有搬運傳送帶，將工件W搬運到下一 個工序。并且，也可以如下構成，將搬入皮帶104、第1搬出皮帶105及第2搬出皮帶106當 中的任一方或者全部變換成搬運傳送帶，通過自動搬運車等搬運臺車將工件從上一個工序 搬運，在此時搬運臺車相當于本發明中的第1位置或者第2位置。吊車單元起重機102及吊車導軌103使用在生產工廠等中已有的吊車裝置而構成。吊車導 軌103具有被支撐于頂棚的相互平行地在水平方向上延伸的一對導軌構件32 ；及架在各 導軌構件32、32之間的導軌構件31。并且，在此“水平方向，，指與重力方向正交的全部方向，“水平方向，，并不是指在數 學意義上進行嚴格規定，只要包含與重力方向正交的方向成分即可。導軌構件31通過一對移動臺車33被支撐于各導軌構件32、32，通過移動臺車33 的驅動沿著各導軌構件32、32的延長方向(箭頭Al)移動。并且，移動臺車33分別具有未 圖示的電動傳動裝置，通過控制器107控制其動作。起重機102由固定鉤20、鋼絲21、卷揚裝置22、移動臺車23構成。移動臺車23被支撐于導軌構件31，通過移動臺車23的驅動沿著導軌構件31的延 長方向(箭頭A2)移動。另外，移動臺車23具有未圖示的電動傳動裝置，通過控制器107 控制其動作。從卷揚裝置22上垂下卷掛的鋼絲21，在鋼絲21的最下部，通過滑輪20A懸掛固定 鉤20。固定鉤20通過將事先連接于工件W的連接構件(在此是鋼絲)20B掛在鉤上，可 以抵抗重力而將工件W懸垂支撐。
卷揚裝置22為具有伺服馬達的構成，以通過伺服馬達的驅動卷揚鋼絲21，或者， 通過反卷在上下方向上驅動固定鉤20的形式構成。并且，卷揚裝置22的伺服馬達被連接成可以與控制器107相互進行通信，伺服馬 達的旋轉位置信息(位置信號)輸入到控制器107的輸入端子(吊車信號輸入部)，從控制 器107向伺服馬達發送驅動信號。機械手單元通過未圖示的系緊螺栓將機器人101的基臺1固定在地板上，在該基臺1上搭載 有在鉛錘面內旋轉自如的旋轉機體部2。在該旋轉機體2的左右分別設有右腕部(臂)3R及左腕部(臂)3L的一對臂。除了右腕部3R及左腕部3L左右對稱地構成之外，其構成相同，均是7自由度的垂 直多關節型機械手。也就是說，在各個臂3R、3L的可動部分別內置有伺服馬達，通過來自控 制器107的信號控制驅動。更具體而言，右腕部3R及左腕部3L分別被設置成肩部4可以沿著水平面(與地 板平行的面)旋轉，在該肩部4可擺動地設置有上腕A部5。而且，在上腕A部5的頂端設 有上腕B部6，可給予使上腕A部5旋轉的扭轉動作。而且在上腕B部6的頂端可擺動地設置有下腕部7。在該下腕部7的頂端設有手 腕A部8，在手腕A部8的頂端設有手腕B部9。 并且，構成為該手腕A部8進行旋轉的扭轉動作，手腕B部9進行彎曲的旋轉動作。在手腕B部9的頂端設有凸緣10，在凸緣10上安裝有手單元11。手單元11呈通 過可以使凸緣10進行動作的伺服馬達的驅動來旋轉手單元11，可以在控制器107指示的位 置停止(定位)。手單元11具有可相互進退、抓持物體的一對指構件，指構件的進退動作也通過伺 服馬達進行，通過控制器107進行控制。以在控制器107的存儲裝置中事先存儲有作業順序，根據存儲的作業順序來使機 器人100、起重機102、吊車導軌103進行動作的形式進行設定。另外，還以在控制器107中存儲有施加于機器人101的各伺服馬達的干擾負載 (轉矩)的閾值T，在施加T以上的外部負載時，模擬負載方向而容許伺服馬達旋轉的形式 設定(轉矩限制機構)。本實施方式的搬運系統如上構成，并如下進行動作。如圖3所示，首先作為步驟S10，當從控制器107的輸入裝置輸入作業開始信號時， 則控制器107讀入被存儲的作業順序。在步驟S20中，使移動臺車23、33進行動作而將固定鉤20移動到搬入皮帶104的 端部上方。另外，在此時，機器人101的右腕部3R及左腕部3L的各臂3R、3L也移動到搬入 皮帶側。而且，在步驟S30中，使各臂3R、3L進行動作，通過各手單元11抓持事先固定于工 件W的連接構件20B而掛在固定鉤上。通過步驟SlO S30，構成通過起重機102支撐處于第1位置的工件W的機構。當掛完連接構件20B，則作為步驟S40卷揚裝置22進行動作，由于固定鉤20移動 到上方，因此工件W被鋼絲21懸垂。
接下來，作為步驟S50，通過右腕部3R的手單元11把持(抓持)固定鉤20部分， 作為步驟S60，通過左腕部3L的手單元11把持(抓持)事先設定的工件W的位置(偏離工 件W重心位置的部分)。當執行步驟S60時，作為步驟S70，移動臺車23、33及機器人101進行動作，工件W 移動到第1搬出皮帶105、第2搬出皮帶106當中的任意一方的上方。并且，在此，雖然以按照第1搬出皮帶105、第2搬出皮帶106的順序交替地移動工 件的形式進行設定，但是也可以構成為根據下一個工序的加工處理狀況或工件種類來判斷 將第1搬出皮帶105、第2搬出皮帶106當中哪個作為移送地點。在步驟S80中，卷揚裝置22進行動作將鋼絲21卷回(將鋼絲21放出)，將支撐的 工件W移動到下方，將工件W放置于第1搬出皮帶105或第2搬出皮帶106。當放置工件W時，作為步驟S90，通過各臂3R、3L將連接構件20B從固定鉤20上取 下，再次重復從步驟Sio開始的處理。通過步驟S50 S80，通過機器人101將支撐工件W的起重機102移動到第2位置 側，構成將所支撐的工件W放置于第2位置的機構。這樣根據本實施方式的搬運系統，在將重量大的工件W從搬入皮帶104搬運到第 1搬出皮帶105或第2搬出皮帶106時，通過機器人101將工件W掛在起重機102的固定 鉤20上，通過懸垂支撐，即使適用可搬運重量較小的機器人101也可以充分支撐大重量的 工件W。另外，由于構成為通過控制器107對機器人101和對卷揚裝置22及各移動臺車 23、33的動作一同進行控制，因此可以沿著導軌構件31及導軌構件32在水平方向上移動支 撐的構件。另外，由于只要連接工廠設備等中已有的起重機102、吊車導軌103的伺服馬達、 電動傳動裝置與控制器107即可以與機器人101協作構建系統，因此在引入設備時不需重 新設置吊車等大型器材，可以節省空間。另外，還可以降低引入系統時的費用。另外，首先，由于在用右腕部3R抓持固定鉤20之后，在用右腕部3R抓持固定鉤20 的狀態下用左腕部3L進行抓持工件W的動作，因此即使是懸垂于鋼絲21的自由(不穩定) 狀態下的工件W，也可以確實地進行抓持。另外，由于在用右腕部3R抓持相當于工件W重心位置的固定鉤20的同時，用左腕 部3L抓持偏離重心位置的位置，因此可以限制鋼絲21在扭轉方向上的旋轉，以所希望的姿 勢搬運工件W。第2實施方式對本發明的第2實施例進行說明。并且，在本實施方式中未進行特殊說明的部分 的構成與上述第1實施方式相同，使用相同符號進行說明。本實施方式為機器人(機械手單元)201由具有一個臂的單腕型機械手構成。機器人201的構成為具有可旋轉地連接于基臺202的第1構件203 ；相對于第1 構件203可旋轉地連接的第2構件204 ；及相對于第2構件204可旋轉地連接的第3構件 205。在各旋轉部分內置有伺服馬達，通過控制器107控制動作。另外，與第1實施例同 樣，以在控制器107中存儲有施加于各伺服馬達的干擾負載(轉矩)的閾值T，在施加T以上的外部負載時，模擬負載方向而容許伺服馬達旋轉的形式設定(轉矩限制機構)。在第3構件205的頂端連接有手單元41。在手單元41安裝有氣缸42，從氣缸42 可出入地構成有省略圖示的桿構件。另外，手單元41通過連接構件20B連接于滑輪20A，始終被懸垂支撐于起重機 102。并且，在本實施方式中，未將傳動裝置設置于起重機102及吊車導軌103的各移動 臺車23、33上，而將從動輪(省略圖示)設置于各移動臺車23、33上，從動輪可以沿著導軌 構件31、32移動。本實施方式的搬運系統如上構成，控制器107首先使機器人201進行動作，使手單 元41移動到搬入皮帶104的上方。在此時，起重機102的移動臺車23及吊車導軌103的 各移動臺車33按照機器人201的動作從動地進行移動。之后，通過卷揚裝置22的驅動將鋼絲21放出，使手單元41下降到工件W的附近。 接下來在事先設定的工件W的嵌合孔內插入來自氣缸42的桿構件，通過手單元41抓持工 件W。當抓持工件W時，則通過卷揚裝置22向上方提升手單元41，工件W通過手單元41 被鋼絲21懸垂。接下來，機器人201進行動作，手單元41被移動到第1搬出皮帶105、第2搬出皮 帶106中的任意一方的上方。在此時，起重機102的移動臺車23及吊車導軌103的各移動 臺車33也按照機器人201的動作從動地進行移動。而且，卷揚裝置22進行動作放出鋼絲21，將所支撐的工件W移動到下方放置于第 1搬出皮帶105或第2搬出皮帶106上。放置工件W后，氣缸42進行動作，從工件W取下桿構件，解除通過手單元41進行 的對工件W的抓持。根據如上本實施方式的搬運系統，可以使用作為機器人201比較簡單構成的機械 手來自動搬運重量相對較大的工件W。在此基礎上，事先，由于手單元41持續懸垂于起重機 102，因此只要用手單元41的桿構件等抓持工件W，即可通過起重機102支撐工件W，可以順 利地進行支撐及放開工件W的動作，可以提高作業效率。但是，為了在工件W的嵌合孔內插入桿構件，對手單元41要求高度的定位精度，但 是由于機器人201的各伺服馬達模擬負載(外力)而容許旋轉，因此即使在嵌合孔與桿構 件的位置或方向上產生誤差的情況下，也可以吸收相關誤差，通過手單元41更高精度地抓 持工件W。以上，雖然對本發明的實施方式進行了說明，但是本發明的搬運系統并不局限于 上述的實施方式，在不脫離本發明宗旨的范圍內可以適當地進行變形而適用。例如，在上述的實施方式中，吊車單元及吊車移動結構的構成為均具有支撐于頂 棚的導軌構件，但是吊車單元及吊車移動結構并不局限于實施方式，只要可以懸垂支撐工 件W且可以在水平方向上移動所支撐的工件，可以使用任一方式。另外，也可以如第1實施方式，在具有一對臂的機械手上安裝共同的手單元，使相 關手單元以持續用吊車單元懸垂支撐的形式構成。
權利要求
1.一種機器人系統，其特征在于，具有 吊車單元，懸垂支撐工件；吊車移動結構，可以在水平方向上移動所述吊車單元； 機械手單元，抓持移動支撐所述工件的所述吊車單元； 及控制器，控制所述吊車單元及所述機械手單元的動作， 所述控制器，通過所述吊車單元支撐處于第1位置的所述工件，通過所述機械手單元向第2位置側移動支撐所述工件的所述吊車單元，將所述所支撐 的工件放置于所述第2位置。
2.根據權利要求1所述的機器人系統，其中， 所述機械手單元具有臂與驅動所述臂的多個伺服馬達， 所述控制器具有在所述多個伺服馬達上施加事先設定的值以上的負載時，模擬所述負載而容許所述伺 服馬達旋轉的轉矩限制機構。
3.根據權利要求1所述的機器人系統，其中，在所述機械手單元的頂端設有可以抓持及放開所述工件的手單元， 通過所述吊車單元可懸垂地連接所述手單元。
4.根據權利要求1所述的機器人系統，其中， 所述機械手單元具有分別在頂端設有手單元的一對臂。
5.根據權利要求4所述的機器人系統，其中，在通過所述機械手單元向第2位置側移動所述吊車單元時，用所述一對臂中的一個臂 來支撐所述吊車單元，用另一個臂來抓持被支撐于所述吊車單元的所述工件。
6.根據權利要求1所述的機器人系統，其中，所述吊車移動結構具有在頂棚部水平方向上延長設置的導軌構件， 所述吊車單元被支撐成可以沿著所述導軌構件移動。
7.根據權利要求2所述的機器人系統，其中，在所述機械手單元的頂端設有可以抓持及放開所述工件的手單元， 通過所述吊車單元可懸垂地連接所述手單元。
8.根據權利要求7所述的機器人系統，其中， 所述機械手單元具有分別在頂端設有手單元的一對臂。
9.根據權利要求8所述的機器人系統，其中，在通過所述機械手單元向第2位置側移動所述吊車單元時，用所述一對臂中的一個臂 來支撐所述吊車單元，用另一個臂來抓持被支撐于所述吊車單元的所述工件。
10.根據權利要求9所述的機器人系統，其中，所述吊車移動結構具有在頂棚部水平方向上延長設置的導軌構件， 所述吊車單元被支撐成可以沿著所述導軌構件移動。
11.一種機器人系統，其特征在于，具有 具有手單元的機械手單元；及控制所述機械手單元的動作的控制器， 所述控制器，接收來自吊車單元的位置信號輸入的吊車信號輸入部，吊車單元在懸垂支撐工件的同 時在上下方向上驅動工件，根據來自所述吊車單元的所述位置信號來控制所述機械手單元的動作。
12.一種機器人系統，其特征在于，具有 懸垂支撐工件的支撐機構；可以在水平方向上移動所述支撐機構的移動機構； 抓持移動支撐所述工件的所述支撐機構的機械手單元； 通過所述支撐機構支撐處于第1位置的所述工件的機構；及通過所述機械手單元向第2位置側移動支撐所述工件的所述支撐機構，將所述所支 撐的工件放置于所述第2位置的機構。
全文摘要
本發明提供一種機器人系統，具體為，其具有可以在水平方向上移動吊車單元的吊車移動結構，吊車單元懸垂支撐工件W；及抓持移動吊車單元的機械手單元，吊車單元支撐工件W，通過吊車單元支撐處于第1位置的工件W，向第2位置側移動支撐工件W的吊車單元，將所支撐的工件W放置于第2位置。
文檔編號B25J11/00GK102001090SQ20101026298
公開日2011年4月6日 申請日期2010年8月20日 優先權日2009年8月31日
發明者宮內幸平, 平野祐輔 申請人:株式會社安川電機