自動生產系統的製作方法

2023-06-13 19:57:01 1

本發明涉及一種具備塗裝用機器人等多關節機器人的自動生產系統。

背景技術：

近年來，使以往作業人員進行的各種作業由機器人代替而使生產工藝自動化的自動生產系統廣泛地實用化。作為這種自動生產系統之一，可列舉用來對汽車的車身等的工件實施塗裝的塗裝用自動生產系統。

在塗裝用自動生產系統中，在塗裝棚的內部配置塗裝用機器人，從裝設在塗裝用機器人的臂前端的塗裝槍對搬入到塗裝棚內的汽車的車身以噴霧形式噴出塗液。塗裝用自動生產系統有使汽車的車身在塗裝棚的內部利用輸送帶而移動的系統、或者使塗裝用機器人本身在塗裝棚的內部沿著軌道移行的系統。

背景技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利特開平5-317762號公報

技術實現要素：

[發明要解決的問題]

然而，在以往的塗裝用自動生產系統中，存在如下情況：因工件的塗裝對象部的位置或它的周圍的形狀等，而導致塗裝用機器人的臂與工件幹涉，從而難以將塗裝槍配置為所期望的位置、姿勢。該問題在用來進行塗裝以外的作業的自動生產系統的多關節機器人中也會同樣地產生。

另外，為了對在上下方向具有較大尺寸的工件進行塗裝等作業，必須擴大上下方向上的臂能夠到達的範圍。然而，在使機器人沿著移行軌道移行的以往的自動生產系統中，能夠擴大水平方向上的臂能夠到達的範圍，但無法擴大上下方向上的臂能夠到達的範圍。

另外，用來對塗裝機器人供給塗液的纜線一般來說為了滿足特定的防爆標準而由金屬制保護部件等強化，所以直徑相對較大且重量大。而且，存在如下問題：由於利用由多個纜線構成的線束來對塗裝機器人供給塗液，所以難以進行重量大且體積大的線束的設置。

此外，在使用在塗裝以外的用途的機器人中，在必須對裝設在臂前端的末端執行器，經由線束而連續地供給處理液等的情況下，也會產生所述線束設置的困難性的問題。

本發明是鑑於所述現有技術的問題點而完成的，目的在於提供一種能夠避免工件與臂的幹涉而擴大機器人的作業自由度(靈活性)的自動生產系統。

另外，本發明的目的在於提供一種能夠擴大上下方向上的臂能夠到達的範圍的自動生產系統。

另外，本發明的目的在於提供一種能夠無障礙地設置連接於機器人的線束的自動生產系統。

[解決問題的技術手段]

為了解決所述問題，本發明的第1形態的自動生產系統的特徵在於包括：多關節機器人，具有臂及將所述臂能夠迴轉地支撐的基部；以及旋轉定位器，裝設有所述多關節機器人的所述基部；且所述多關節機器人的所述基部的迴轉軸線與所述旋轉定位器的旋轉軸線正交。

本發明的第2形態的自動生產系統根據第1形態，其特徵在於，所述旋轉定位器的所述旋轉軸線配向在水平方向，所述旋轉定位器能夠使所述多關節機器人的所述基部圍繞所述旋轉軸線旋轉，且使所述多關節機器人的所述基部的所述迴轉軸線的朝向上下反轉。

本發明的第3形態的自動生產系統根據第1或第2形態，其特徵在於，所述旋轉定位器具有：旋轉部，裝設有所述多關節機器人的所述基部；以及固定部，將所述旋轉部能夠旋轉地支撐；且所述旋轉定位器的所述固定部是以能夠支撐連接在所述多關節機器人的線束的方式構成。

本發明的第4形態的自動生產系統根據第3形態，其特徵在於，所述線束固定在與所述旋轉定位器的所述旋轉部一體地旋轉的線束固定部件，所述旋轉定位器的所述固定部是以支撐伴隨所述旋轉定位器的所述旋轉部的旋轉而移動的所述線束的方式構成。

本發明的第5形態的自動生產系統根據第3或第4形態，其特徵在於，所述線束在所述旋轉定位器的所述固定部的周圍，配置在相對於所述旋轉定位器的所述旋轉軸線實質上正交的方向。

本發明的第6形態的自動生產系統根據第1至第5中任一形態，其特徵在於，還具有移行機構，該移行機構具有移動部，所述旋轉定位器裝設在所述移行機構的所述移動部，所述旋轉定位器的所述旋轉軸線配向在與所述移動部的移行方向正交的方向。

本發明的第7形態的自動生產系統根據第6形態，其特徵在於，用來懸掛支撐所述線束的線束懸掛部件設置在所述移行機構的所述移動部，伴隨所述旋轉定位器的旋轉動作而鬆弛的所述線束下垂到所述線束懸掛部件與所述旋轉定位器之間。

本發明的第8形態的自動生產系統根據第7形態，其特徵在於，還具有作業建築物，該作業建築物在內部具有所述多關節機器人的作業區域，所述移行機構是以所述移動部的移行方向相對於所述作業建築物的側壁實質上平行的方式，與所述側壁相鄰而設置，所述線束的從所述線束懸掛部件延伸到所述旋轉定位器的部分實質上收納在所述移行機構及所述旋轉定位器的設置空間的寬度區域內。

本發明的第9形態的自動生產系統根據第1至第8中任一形態，其特徵在於，所述多關節機器人為6軸多關節機器人。

本發明的第10形態的自動生產系統根據第1至第9中任一形態，其特徵在於，所述多關節機器人為塗裝用機器人。

[發明的效果]

根據本發明，在具備多關節機器人的自動生產系統中，能夠避免工件與臂的幹涉而擴大機器人的作業自由度(靈活性)。

另外，根據本發明，在具備多關節機器人的自動生產系統中，能夠擴大上下方向上的臂能夠到達的範圍。

另外，根據本發明，在具備多關節機器人的自動生產系統中，能夠無障礙地設置連接在機器人的線束。

附圖說明

圖1是表示本發明的一實施方式的自動生產系統的概略構成的立體圖。

圖2是將圖1所示的自動生產系統的主要部分放大表示的立體圖。

圖3是圖1所示的自動生產系統的iii-iii箭視圖。

圖4是圖3所示的自動生產系統的iv-iv箭視圖。

圖5是用來說明圖1所示的自動生產系統中的機器人的上下配置的圖。

圖6是用來說明圖1所示的自動生產系統中的圍繞旋轉定位器的旋轉軸線jt7的機器人的旋轉動作的圖，(a)表示jt7的旋轉角度為+10°的情況，(b)表示jt7的旋轉角度為-180°的情況，(c)表示jt7的旋轉角度為-190°的情況。

圖7是用來說明設置圖1所示的自動生產系統的塗裝棚內的狀況的示意性縱剖視圖。

圖8是用來說明設置圖1所示的自動生產系統的塗裝棚內的狀況的示意性橫剖視圖。

具體實施方式

以下，參照附圖對本發明的自動生產系統的一實施方式進行說明。

此外，本實施方式的自動生產系統是用於汽車車身等的塗裝的系統。但是，本發明的自動生產系統並不限定於塗裝用，除了塗裝以外，還能夠應用於工件的組裝或加工等各種作業。

如圖1至圖4所示，本實施方式的塗裝用自動生產系統1具備移行機構2，該移行機構2具有能夠沿著軌道3而移行的移動部4。移行機構2的軌道3在水平方向延伸，且由多個柱部件5支撐在距地板面特定的高度位置。軌道3的高度位置例如設定在作為塗裝對象的工件的上下尺寸的中央位置附近。

在移行機構2的移動部4，裝設有旋轉定位器6。旋轉定位器6的旋轉軸線jt7在第1水平方向d1延伸，該第1水平方向d1與移行機構2的移動部4的移行方向即第2水平方向d2正交。

旋轉定位器6具有：固定部7，固定在移行機構2的移動部4；以及旋轉部8，通過該固定部7而能夠圍繞旋轉軸線jt7旋轉地受到支撐。在旋轉定位器6的旋轉部8，裝設有多關節機器人9的基部10。多關節機器人9具備通過基部10而能夠圍繞迴轉軸線jt1迴轉地受到支撐的臂11。臂11具有5個關節的軸線jt2～jt6，多關節機器人9具有包含迴轉軸線jt1在內的6軸jt1～jt6。在臂11的前端，裝設有作為末端執行器的塗裝用槍(未圖示)，從塗裝用槍朝向汽車的車身等的工件噴射塗液。

在本實施方式的自動生產系統1中，多關節機器人9的基部10的迴轉軸線jt1與旋轉定位器6的旋轉軸線jt7正交。

另外，旋轉定位器6能夠以多關節機器人9的基部10的迴轉軸線jt1超過所述第2水平方向(軌道的延伸方向)d2而旋轉的方式，使多關節機器人9旋轉。也就是說，如圖5所示，通過驅動旋轉定位器6，能夠使多關節機器人9圍繞旋轉定位器6的旋轉軸線jt7旋轉，且使多關節機器人9的基部10的迴轉軸線jt1的朝向上下反轉。

本實施方式的自動生產系統1具備控制機構(未圖示)，利用該控制機構來協調控制移行機構2、旋轉定位器6及多關節機器人9。優選為，控制機構由機器人控制器構成，且移行機構2及旋轉定位器6作為機器人9的外部軸由控制機構來控制。

如圖2最清晰地顯示，在移行機構2的移動部4設有線束懸掛部件12，包括用來對機器人9供給塗液的多個纜線的線束13由線束懸掛部件12而懸掛支撐。線束13在旋轉定位器6的固定部7的周圍，配置在相對於旋轉定位器6的旋轉軸線jt7實質上正交的方向。

構成線束13的多個纜線的各前端部連接於形成在機器人9的基部10的各埠14(圖4)。在旋轉定位器6的旋轉部8，設有與旋轉部8一體地旋轉的線束固定部件15，在該線束固定部件15固定著線束13。

旋轉定位器6的固定部7是以能夠支撐連接在機器人9的基部10的線束13的方式構成。更具體來說，旋轉定位器6的固定部7是以支撐伴隨旋轉定位器6的旋轉部8的旋轉而移動的線束13的方式構成。

圖6表示使機器人9圍繞旋轉定位器6的旋轉軸線jt7旋轉時的變化狀態。圖6(a)表示旋轉定位器6的旋轉角度為+10°的狀態。

此處，所謂旋轉定位器6的旋轉角度，是指圍繞旋轉軸線jt7的旋轉部8的旋轉角度。該旋轉角度在機器人9朝下的狀態下，將機器人9的基部10的迴轉軸線jt1朝著垂直方向的狀態設為0°，在圖6中將逆時針方向設為正，將順時針方向設為負。

在圖6(a)所示的狀態下，伴隨旋轉定位器6的逆時針方向的旋轉動作，固定在線束固定部件15的線束13被拉回。被拉回的線束13由旋轉定位器6的固定部7的側周面支撐。

當從圖6(a)所示的狀態，使旋轉定位器6的旋轉部8沿順時針方向旋轉，使機器人9為朝上的狀態時，線束13的拉回狀態得以解除，如圖6(b)、(c)所示，線束13成為鬆弛狀態。伴隨旋轉定位器6的旋轉動作而鬆弛的線束13下垂到線束懸掛部件12與旋轉定位器6之間。

圖7及圖8是用來說明設置本實施方式的自動生產系統1的塗裝棚(作業建築物)16內的狀況的圖。塗裝棚16的中央部分形成作業區域17，在該作業區域17的內部進行工件的塗裝作業。

本實施方式的自動生產系統1的移行機構2以移動部4的移行方向相對於塗裝棚16的側壁18實質上平行的方式，設置在與側壁18相鄰的設置空間19內。也就是說，移行機構2及旋轉定位器6收納在設置空間19的寬度區域內。另外，線束13的從線束懸掛部件12延伸到旋轉定位器6的部分也收納在移行機構2及旋轉定位器6的設置空間19的寬度區域內。

此外，在所述實施方式中，使用6軸多關節機器人9作為作業用的機器人，但能夠在本發明的自動生產系統中使用的機器人並不限定於6軸多關節機器人，能夠使用在基部具有迴轉軸線的各種多關節機器人。

如以上所述，在本實施方式的自動生產系統1中，由於能夠利用旋轉定位器6來控制多關節機器人9的基部10的迴轉軸線jt1的朝向，所以在驅動機器人9的臂11而使塗裝用槍(末端執行器)移動至所期望的位置、姿勢時，能夠提高用來避免與塗裝對象的工件幹涉的臂11的位置、姿勢的自由度。

另外，在本實施方式的自動生產系統1中，由於能夠利用旋轉定位器6來使多關節機器人9的基部10的迴轉軸線jt1的朝向上下反轉，所以能夠擴大上下方向上的臂能夠到達的範圍。由此，能夠對在上下方向具有較大尺寸的工件無障礙地進行塗裝作業。

另外，在本實施方式的自動生產系統1中，由於能夠利用移行機構2而使多關節機器人9與旋轉定位器6一體地在水平方向移動，所以能夠擴大水平方向上的臂能夠到達的範圍。

另外，在本實施方式的自動生產系統1中，由於能夠利用旋轉定位器6的固定部7來支撐連接在多關節機器人9的線束13，所以能夠無障礙地設置像塗裝用線束13那樣重量大且體積大的線束13。

尤其，由於能夠利用旋轉定位器6的固定部7來支撐伴隨旋轉定位器6的旋轉部8的移動而移動的線束13，所以能夠防止移動的線束13與周圍構造物幹涉，另外，能夠減輕線束重量對旋轉定位器6造成的負荷。

另外，由於以伴隨旋轉定位器6的旋轉動作而鬆弛的線束13下垂到線束懸掛部件12與旋轉定位器6之間的方式構成，所以能夠將移動的線束13收納在緊湊的空間內。

另外，在本實施方式的自動生產系統1中，由於線束13的從線束懸掛部件12延伸到旋轉定位器6的部分收納在移行機構2及旋轉定位器6的設置空間19的寬度區域內，所以能夠將系統整體無障礙地設置在塗裝棚16內部的有限的設置空間19。

[符號的說明]

1自動生產系統

2移行機構

3移行機構的軌道

4移行機構的移動部

5柱部件

6旋轉定位器

7旋轉定位器的固定部

8旋轉定位器的旋轉部

9多關節機器人

10多關節機器人的基部

11多關節機器人的臂

12線束懸掛部件

13線束

14埠

15線束固定部件

16塗裝棚

17作業區域

18塗裝棚的側壁

19自動生產系統的設置空間