机器人行驶装置以及机器人系统的制作方法

1.本发明涉及一种机器人行驶装置以及机器人系统。


背景技术：

2.例如，在由机器人向机床进行工件装卸的机器人系统中，以搬运工件为目的，使用使机器人行驶的机器人行驶轴。在机床所使用的机器人行驶轴中，为了让操作者更容易接近机床，以往使用高架行驶型的机器人行驶轴。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文件1：日本特开2010-89228号公报。


技术实现要素：

6.发明要解决的问题
7.在将机器人行驶轴配置于机床的前表面或侧面的情况下，在操作者接近机床时，脚或脚尖会碰到机器人行驶轴从而造成阻碍，工作效率差(参照图8)。虽然使用了在接近的难易程度和省空间方面有利的高架行驶型机器人行驶轴(专利文献1)，但由于安装或维护要在高空作业，所以要花费功夫和成本。于是，希望有这样一种机器人行驶轴，即，不会降低操作员对机床的可达性，并且维护性高。
8.用于解决问题的手段
9.根据本公开的一方式的机器人行驶装置配置在地面。机器人行驶装置具有：多个基座，离散地设置于地面；轨基，设置在多个基座上；轨道部，被轨基支撑；支架部，被轨道部支撑为移动自如，载置有机器人；以及线缆载体，具有柔软性，保护机器人的线缆。基座的高度决定为，在轨基以及线缆载体与地面之间设有50-100mm的间隙。
10.发明效果
11.根据本方式，不会降低操作员对机床的可达性(accessibility)，并提高可维护性。
附图说明
12.图1是示出具有第1实施方式的机器人行驶装置的机器人系统的立体图。
13.图2是图1的机器人系统的侧视图。
14.图3是图2的机器人行驶装置的设置于地面的部分的放大图。
15.图4是示出第1实施方式的机器人行驶装置的前方立体图。
16.图5是示出图4的机器人行驶装置的侧视图。
17.图6是示出图4的机器人行驶装置的主视图。
18.图7是示出图4的机器人行驶装置的俯视图。
19.图8是对图4的机器人行驶装置带来的效果进行补充说明的图。
20.图9是示出第2实施方式的机器人行驶装置的侧视图。
21.图10是图9的机器人行驶装置的俯视图。
22.图11是图9的机器人行驶装置的设置于地面的部分的放大图。
23.图12是示出第3实施方式的机器人行驶装置的侧视图。
24.图13是图12的机器人行驶装置的俯视图。
25.图14是图12的机器人行驶装置的主视图。
26.图15是图12的机器人行驶装置的设置于地面的部分的放大图。
27.图16是示出第4实施方式的机器人行驶装置的侧视图。
28.图17是图16的机器人行驶装置的俯视图。
29.图18是图16的机器人行驶装置的设置于地面的部分的放大图。
具体实施方式
30.以下，参照附图对本实施方式的机器人行驶装置进行说明。在以下的说明中，针对具有大致相同的功能以及结构的构成要素，标记相同附图标记，并且只在必要情况下进行重复说明。
31.(机器人系统的结构)
32.图1、图2以及图3示出了具有第1实施方式的机器人行驶装置20的机器人系统10。图1是立体图，图2是侧视图，图3是图2的机器人行驶装置20的设置于地面的部分的放大图。机器人系统10具有：机床100；机器人200，相对于机床100装卸工件；以及机器人行驶装置20，用于使机器人200在工件放置处与机床100之间行驶。
33.如图1、图2以及图3所示，机床100是成型机或数控加工中心等装置，用于制作作为成形部件的工件，或者对所供给的工件结合成形部件和机械加工等预定的处理。典型地，机床100具有设置于地面的基台101和载置于基台101的机床主体103。在机床主体103的内部配置有：工作台105，设置有工件；以及主轴107，具有保持加工工具的夹具。机床主体103的前表面设置有滑动门109，用于进入机床主体103的内部。另外，该滑动门109也被用于操作员进行维护作业等时进入机床100内。
34.在机床主体103与地面之间形成有空间。在这里，机床主体103的设置有滑动门109的前表面相对于基台101的前表面向外侧突出。即，在机床100的前表面下部形成有在左右方向上延伸的线条状的空间(凹陷)。
35.第1实施方式的机器人行驶装置20设置于机床100的前表面下部的凹陷，并且构成为能够使机器人200在且靠近机床100的前表面的滑动门109的位置行驶。
36.(第1实施方式)
37.图4、图5、图6以及图7示出了第1实施方式的机器人行驶装置20。图4是立体图，图5是侧视图，图6是主视图，图7是俯视图。
38.机器人行驶装置20具有多个基座21。基座21包括基座板211和多个腿部213，所述多个腿部213将基座板211支撑为相对于地面升降自如。通过调整腿部213的高度，能够调整基座21的高度(从腿部213的下表面(地面)到基座板211的上表面的距离)。多个基座21沿着与机器人200的移动轴平行的方向离散地配置。在多个基座21上设置有矩形的长板状的轨基23。
39.第1实施方式的机器人行驶装置20的一个特征点在于，使操作员的脚尖(操作员穿着的安全靴的脚尖)能够插入轨基23以及下述的线缆载体31与地面之间。为了实现该特征，不是将轨基23直接放置于地面，而构成为用离散地配置的多个基座21支撑轨基23。基座21的高度决定为安全靴的脚尖进入轨基23以及线缆载体31与地面之间的高度。例如，基座21的高度优选为50-100mm，典型地，设定为只有安全靴的脚尖能插入的高度即70mm。另外，在像设置有机器人行驶装置20的工厂内，从安全性的角度出发推荐穿着安全靴。安全靴的材料等由日本作业标准(jis标准)等来决定，如果是相同尺寸的安全靴，就构成为几乎同样的外形。另外，操作者不会是小孩，操作者的安全靴的尺寸没有大的不同。因此，通过如上述那样来决定基座21的高度，能够将穿着安全靴的操作者的脚尖大致可靠地插入。
40.通过将安全靴的脚尖插入地面与轨基23之间，即使将机器人行驶装置20邻近机床100地配置，操作员也能够接近机床100。因此，能够抑制由于邻近机床100设置机器人行驶装置20而导致操作员的维护作业的工作效率低。
41.另外，通过特意地设为这样的高度，即，地面与轨基23之间只能插入安全靴的脚尖，而安全靴的脚踝部分则不能插入，从而使操作员不能过度接近构成机器人行驶装置20的其他部件例如线缆载体31和轨道部27，能够抑制由于操作员接触这些部件而导致的操作员受伤或被弄脏、部件损坏。另外，通过使操作员不能过度地接近机床100，从而能够保证操作员的安全性。此外，由于只有脚尖能插入，因此与脚踝都能插入的情况相比，能降低操作员跌倒的风险，抑制操作员突然移动的动作性降低，所以安全性提高。
42.如图5所示，轨基23通过直角三角形状的安装构件25呈直角地安装于基座21的基座板211。轨道部27被轨基23支撑。典型地，轨道部27包括一对轨道271。一对轨道271沿着垂直于地面的方向相互平行地配置于轨基23。
43.通过像这样将轨基23相对于地面立式设置，能够从机床100的前表面相对轨基23垂直地插入改锥等工具。因此，即使将机器人行驶装置20设置在像机床100的前表面下部那样的高度被限制的位置，也能够在不将机床100从前表面下部向前方拉出的情况下进行轨道部27的更换作业等。这会提高操作员进行维护作业的工作效率。另外，通过立式设置轨基23，与将轨基23卧式设置的情况相比，切削碎屑、切削粉末等垃圾就难以进入轨道部27，因此能够降低产生行驶错误等机器人行驶装置20不良的可能性。此外，通过立式设置轨基23，设置高度也许会变高，但能够使设置宽度变窄，因此能够将机器人行驶装置20设置在有高度但进深狭窄的位置。
44.支架29被轨道部27支撑为移动自如。在支架29上载置有机器人200。对于在这里所使用的机器人200的种类没有特别限定。能够使用垂直多关节机器人、scara(水平关节)机器人等种类的机器人200。
45.支架29具有滑块部291和支架主体293。滑块部291是四方形的平板构件，以可以滑动的方式安装于轨道部27。支架主体293具有纵截面为大致l字形状的外形。具体来说，支架主体293构成为外侧面开放的大致l字形状的槽状体。支架主体293在其一端具有与滑块部291的连接面，在另一端具有载置机器人200的载置面。支架主体293以如下的方式安装于滑块部291，即，朝向为基端侧的部分相对地面平行，前端侧的部分相对地面垂直，且机器人载置面朝向上方。
46.通过将支架29的外形设为大致l字形状，能发挥以下效果。
47.即，l字形状的支架29能作为如下的中转部件起作用，即，将要设置机器人行驶装置20的位置与要行驶机器人200的位置连结。例如，如图7所示，l字形状的支架29能够使机器人200实际行驶的行驶轴ma在水平方向和铅垂方向上相对于轨道部27的中心轴ca向水平方向和铅垂方向偏移。因此，如图1、图2所示，即使有像这样的设置要求，即，要设置机器人行驶装置20的位置是机床100的前表面下部，要使机器人200行驶的位置在机床100的前表面的滑动门109的前方，也能够通过使用l字形状的支架29应对。通过使用l字形状的支架29，如图7所示，能够使机器人200的行驶轴在水平方向上相对于轨道中心轴ca偏移，因此机器人200不会在轨道部27的正上方移动，所以能够降低从机器人200把持的工件落下的切削碎屑或滴下的水等液体附着至轨道部27的可能性，例如，可以抑制产生像这样的不良的风险，即，堆积于轨道部27的垃圾缠住滑块部291，使机器人200停止行驶等。
48.另外，机器人行驶装置20并不是全部的构成部件都堆积在基座21的上方，支架29从基座21的上方一点向侧方伸出。因此，能抑制机器人行驶装置20的高度。例如，在第1实施方式中，从地面到轨基23的上缘的高度被抑制在500mm以下。因此，也能够设置于像机床100的前表面下部那样的高度狭窄的位置。由于除支架29以外的构成机器人行驶装置20的基座21、轨基23、轨道部27以及线缆载体31被汇集至机床100的前表面下部的空间，因此也抑制从机床100出来的切削碎屑等垃圾或液体附着至这些构成部件的可能性。
49.另外，由于支架29是将要设置机器人行驶装置20的位置与要行驶机器人200的位置连接的中转部件，所以其外形的形状不限定于l字形。例如，支架29部的外形可以是弯曲为圆弧状的形状，也可以是呈阶梯状地多次弯折的形状。如果在要设置机器人行驶装置20的位置与要使机器人200行驶的位置之间有障碍物，则支架29能够为躲避该障害物的各种形状。
50.在支架主体293的内部安装有马达单元35和控制装置(未图示)等，所述马达单元35具有产生驱动滑块部291的移动的驱动力的马达和使马达的旋转减速的减速器，所述控制装置控制马达。由于支架主体293的外侧面开放，所以操作员能够轻松地进入这些装置。这有利于提高操作员进行维护作业的工作效率。
51.与安装于支架29的内部的控制装置连接的线缆类通过线缆载体31布线。线缆载体31由以能够枢轴转动的方式相互连结的多个中空框架组成。线缆从该中空部分穿过而被保护。线缆载体31的全长比轨道部27的全长更长，并且所述线缆载体31配置为，将中途部分弯折为u字状并上下跨过支架主体293的平行于地面的基端部分。线缆载体31的一侧的端部31a经由载体37固定于支架主体293。线缆载体31的端部31a被固定的位置是支架主体293的平行于地面的基端部分的上表面的接近轨道部27的位置。线缆载体31的另一侧的端部31c固定于横架在多个基座21的上表面上的支撑板33。线缆载体31的另一侧的端部31c固定的位置是机器人行驶装置20(轨道部)的长度中央附近。支撑板33抑制从线缆载体31的端部31c到弯曲部31b的线缆载体部分向下方下垂。当然，线缆载体31的端部31c也可以直接或经由载体间接地固定于多个基座21中的中央附近的基座21的上表面。
52.从外部的系统控制装置或外部的电源装置伸出的线缆从在机器人行驶装置20的长度中央附近所固定的线缆载体31的端部31c插入至线缆载体31内，在线缆载体31内穿过，从固定于支架29的线缆载体31的端部31a被拉出至外部。通过线缆载体31布线至支架29的线缆与载置于支架29的机器人200和安装于支架29的内部的控制装置连接。
53.由于通过线缆载体31能够一边保护线缆一边布线，所以即使在支架29移动的情况下，也能够避免与其他构件干涉而损坏或线缆彼此相互缠绕，从而能够使机器人行驶装置20和机器人200稳定地运转。
54.通过将线缆载体31配置在机器人200与轨道部27之间，能够降低从被机器人200把持的工件掉出的切削碎屑等垃圾附着至轨道部的可能性。另外，在将机器人行驶装置20设置在机床100的突出部下方的地面的情况下，由于能够将轨道部27配置在更里侧，因此能够进一步降低上述的可能性，并且还能降低在机床100所使用的水等液体附着至轨道部27、线缆载体31等的可能性。此外，由于线缆载体31配置在轨基23的表面侧，因此在将机器人行驶装置20设置在机床的前表面下部的状态下，操作员能够轻松地接近线缆载体31。由于线缆是需要频繁维护的部件之一，因此通过像上述那样地配置线缆载体31，能够提高维护的工作效率。
55.根据以上说明的第1实施方式的机器人行驶装置20，在地面与轨基23之间形成有供安全靴的脚尖进入的间隙。因此，与没形成间隙的情况相比，操作者能够接近机床100的滑动门109。另外，通过使用l字形状的支架29，能够抑制机器人行驶装置20的设置高度，能够使设置轨道部27的位置在水平方向和铅垂方向上相对于使机器人200行驶的位置偏移。由此，能够在机床100的前表面下部的狭窄空间设置机器人行驶装置20，并能够使机器人200在与向机床100的前表面突出的滑动门109接近的位置行驶。由于机器人行驶装置20的主要构成部件汇集在机床100的前表面下部，只有支架29向机床100的前表面突出，所以使支架29从机床100的前表面退避，从而操作者能够接近机床100的滑动门109。
56.如上所述，根据“在地面与轨基23之间设置供脚尖进入的间隙”、“设置l字形状的支架29”这两个构造特征，如图8所示，能够在机床100的前表面下部的狭窄空间设置第1实施方式的机器人行驶装置20，并且与不设置机器人行驶装置20的情况相同地，操作者w能够接近机床100(参照图8中的(a)、(b))。这与设置有既有型的机器人行驶装置的情况(参照图8中的(c))相比，能够向机床100接近与既有型的机器人行驶装置的宽度相等的距离l的长度，从而能够在与不设置机器人行驶装置20的情况下几乎相同的站位对机床100进行维护作业，抑制设置机器人行驶装置20所导致的工作效率降低。
57.(第2实施方式)
58.第1实施方式的机器人行驶装置20将线缆载体31设置在轨基23的表面侧，但设置线缆载体31的位置不限于此。就第2实施方式的机器人行驶装置40而言，将在第1实施方式的机器人行驶装置20中配置于轨基23的表面侧的线缆载体31配置在轨基23的背面侧。以下，参照图9、图10以及图11对第2实施方式的机器人行驶装置40进行说明。
59.如图9、图10以及图11所示，机器人行驶装置40具有基座41、轨基43、轨道部47、支架49、线缆载体51以及支撑板53。由于第2实施方式的机器人行驶装置40的基座41、轨基43、轨道部47以及支架49构成为与第1实施方式的机器人行驶装置20的基座21、轨基23、轨道部27以及支架29同样，所以省略说明。
60.线缆载体51被配置于轨基23的背面侧。线缆载体51的一侧的端部51a经由载体固定于支架主体493。线缆载体51的端部51a所固定的位置的从地面到线缆载体51的端部51a的上表面的高度，与从地面到轨基43的上端的高度相等或者比其稍低。线缆载体51的另一侧的端部51c固定于横架在多个基座41的上表面的支撑板53上。线缆载体51的另一侧的端
部51c所固定的位置是在机器人行驶装置40(轨道部47)的长度中央附近。
61.由于第2实施方式的机器人行驶装置40的线缆载体51配置在轨基43的背面侧，所以与线缆载体31被配置在轨基23的表面侧的第1实施方式的机器人行驶装置20相比，虽然对线缆的维护作业的工作效率低，但对于其他的效果能够发挥与第1实施方式的机器人行驶装置20相同的效果。
62.(第3实施方式)
63.第1、第2实施方式的机器人行驶装置20、40立式设置轨基23、43，但是也可以卧式设置轨基23、43。第3实施方式的机器人行驶装置60卧式设置轨基63。以下，参照图12、图13、图14以及图15对第3实施方式的机器人行驶装置60进行说明。
64.如图12、图13、图14以及图15所示，机器人行驶装置60具有多个基座61。矩形的长板状轨基63以相对地面水平的朝向卧式设置于多个基座61上。轨基63支撑轨道部67。轨道部67具有一对轨道671。一对轨道671沿着平行于地面的方向排列设置。支架69被轨道部67支撑为移动自如。支架69上载置有机器人200。
65.支架69具有滑块部691和支架主体693。滑块部691是四方形的平板构件，以可以相对轨道部67滑动的方式安装。支架主体693具有大致l字形状的外形。支架主体693以基端部分相对地面平行且前端部分相对地面呈垂直的朝向安装至滑块部691。支架主体693的基端侧的侧面安装于滑块部691。
66.线缆载体71以上下跨过支架主体793和滑块部691的方式配置在轨基63的上方。线缆载体71的一侧的端部71a经由载体77固定于支架主体793。线缆载体71的另一侧的端部71c固定在一对轨道671的下部所配置的支撑板73。线缆载体71的另一侧的端部71c所固定的位置是一对轨道671之间的机器人行驶装置60(轨道部67)的长度中央附近。
67.由于第3实施方式的机器人行驶装置60卧式设置轨基63，与立式设置轨基23、43的第1、第2实施方式的机器人行驶装置20、40相比，在轨道部67容易积存垃圾、切削碎屑、灰尘等，因此有维护频次变高的可能性。另外，在更换轨道等维护时，由于必须将机器人行驶装置60从机床100的前表面下部的空间拉出，有降低维护作业的工作效率的可能性。但是，由于通过卧式设置轨基63，能使将设置高度抑制得低，所以能够将机器人行驶装置60配置在有进深但高度低的位置。对于上述以外的其他的效果，能够发挥与第1、第2实施方式的机器人行驶装置20、40相同的效果。
68.(第4实施方式)
69.第3实施方式的机器人行驶装置20将线缆载体71设置在轨基63的上方，但设置线缆载体71的位置不限于此。第4实施方式的机器人行驶装置80将在第3实施方式的机器人行驶装置60中配置于轨基63的上方的线缆载体71与轨基63相邻配置。以下，参照图16、图17以及图18对第4实施方式的机器人行驶装置80进行说明。
70.机器人行驶装置80具有多个基座81。矩形的长板状轨基83以相对于地面水平的朝向卧式设置在多个基座81上。轨基83支撑轨道部87。轨道部87将支架89支撑为移动自如。支架89上载置有机器人200。
71.支架89具有滑块部891和支架主体893。滑块部891是四方形的平板构件，以可以相对轨道部87滑动的方式安装。支架主体893具有大致l字形状的外形。支架主体893以基端部分相对于地面平行且前端部分相对于地面垂直的朝向安装至滑块部891。
72.线缆载体91以上下跨过支架主体893的基端部分的方式配置在与轨基83相邻的位置。线缆载体91的一侧的端部91a经由载体97固定于支架主体893。线缆载体91的端部91a所固定的位置是支架主体893的基端部分的稍上方的位置。线缆载体91的另一侧的端部91c固定于横架在多个基座81的上表面的支撑板93上。线缆载体91的另一侧的端部91c所固定的位置是在机器人行驶装置80(轨道部87)的长度中央附近。
73.由于第4实施方式的机器人行驶装置80的线缆载体91配置在轨道部87与机器人200之间，与线缆载体91配置在轨道部87的上方的第3实施方式的机器人行驶装置60相比，能够减少从机床100掉出的垃圾积存于轨道部87的量，另外，虽然设置宽度增加但能够将设置高度抑制得更低。因此，能够将机器人行驶装置80配置在有进深但高度低的位置。另外，对于上述以外的其他的效果，能够发挥与第3实施方式的机器人行驶装置60相同的效果。
74.虽然对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式只是作为例子来提出，不意图限定本发明的范围。这些实施方式可以用其他各种方式来实施，能够在不脱离发明的主旨的范围内进行各种省略、置换、变形。这些实施方式或其变形被包含在发明的范围或主旨内，同样地也包含在权利要求书中所记载的发明和与其等同的范围。
75.附图标记说明
76.10：机器人系统、20：机器人行驶装置、100：机床、101：基台、103：机床主体、105：工作台、107：主轴、109：滑动门。