CN109070342A - 工件反转装置 - Google Patents

Abstract

一种工件反转装置，具备：旋转自如地把持工件的把持部；以与所述把持部连接的旋转轴为中心旋转的旋转体；在相对于所述旋转轴正交的方向延伸的延伸构件；以及梢端具有所述把持部及所述旋转体、或所述延伸构件并进行移动的手臂；在利用所述把持部把持所述工件的状态下，使所述旋转体和所述延伸构件接触并沿所述延伸构件延伸的方向相对运动。

Description

工件反转装置

技术领域

本发明涉及使工件反转的工件反转装置。

背景技术

以往，作为工件反转装置，例如，专利文献1所示的工件反转装置，将工件载置于反转托架。当举起连接在反转托架的把手杆（lever handle）时，反转托架以反转轴为中心转动。伴随于此，摆动托架往下方移动，工件被反转托架与摆动托架夹持。进而，反转托架与摆动托架一体地以设在摆动托架端部的摆动轴为支点转动，工件旋转180度而上下反转。

现有技术文献：

专利文献1：日本特开2012－091880号公报。

发明内容

发明要解决的问题：

专利文献1所记载的工件反转装置，在反转托架的一端设有反转轴、另一端设有把手杆。如此，由于把手杆与反转轴分离设置，因此必须使把手杆相对反转轴大幅动作。又，该动作在工件的大小越大时则越大。

本发明为解决上述课题而形成，其目的在于提供一种能在小空间中使工件反转的工件反转装置。

解决问题的手段：

为达成上述目的，本发明一实施形态的工件反转装置，具备：旋转自如地把持工件的把持部；以与所述把持部连接的旋转轴为中心旋转的旋转体；在相对于所述旋转轴正交的方向上延伸的延伸构件；以及手臂，所述手臂在梢端具有所述把持部及所述旋转体、或者在梢端具有所述延伸构件，并进行移动；在利用所述把持部把持所述工件的状态下，使所述旋转体和所述延伸构件接触并沿所述延伸构件延伸的方向相对运动。据此，由于通过延伸构件使设有旋转轴的旋转体转动，因此能与工件大小无关地在小空间进行使工件反转的动作。

也可以是，工件反转装置中，所述把持部为第一把持部，所述手臂为第一手臂；所述第一手臂在梢端具有所述第一把持部及所述旋转体；还具备：在梢端具有旋转自如地把持所述工件的第二把持部并进行移动的第二手臂；在利用所述第一把持部及所述第二把持部把持所述工件的状态下，使所述旋转体和所述延伸构件接触并沿所述延伸构件延伸的方向相对运动。由此，通过第一把持部及第二把持部把持工件，通过第一手臂及第二手臂移动工件。在进行该移动时，相对于延伸构件使旋转体移动来反转工件。因此，无需对工件的移动及反转使用各动力源。

也可以是，工件反转装置中，所述旋转体由在圆筒体周围设有第一齿的小齿轮构成；所述延伸构件由设有与所述第一齿咬合的第二齿的齿条构成。由此，可藉由使第一齿与第二齿咬合，使旋转体更为可靠地旋转，而能有效地反转工件。

工件反转装置可由具备所述手臂的机器人构成。由此，通过使用可更换梢端的泛用机器人，从而仅更换梢端即可进行工件的反转作业。

发明效果：

本发明具有以上说明的结构，能发挥在小空间使工件反转的效果。

附图说明

图1是概略显示应用实施形态1的工件反转装置的机器人的一例的整体结构的俯视图；

图2是概略显示图1的机器人的控制装置的结构的功能框图；

图3是概略显示工件由带式输送机搬送的状态的立体图；

图4是概略显示进行工件把持的状态的立体图；

图5是概略显示进行工件反转的状态的立体图；

图6是概略显示在工件上安装背面板的状态的立体图；

图7是概略显示实施形态2的工件反转装置的俯视图。

具体实施方式

以下，参照附图说明较佳的实施形态。又，以下，针对所有附图中相同或相当的要件标以相同参照符号，省略重复的说明。此外，附图中为易于理解，以示意方式显示各个构成要件。而且，将与基轴的轴心平行的方向称为上下方向。

（实施形态1）

本实施形态1的工件反转装置10，是能将工件11（图3）反转的装置。对由图1所示的机器人12及延伸构件15构成本发明的工件反转装置10的情况进行说明。不过，工件反转装置10不限定于由机器人12构成的情况。又，关于该机器人12，对水平多关节型的双腕机器人进行说明，但亦可采用水平多关节型、垂直多关节型等的其它机器人。

机器人12，如图1所示，具备：台车13、支持于台车13的一对机器臂（以下，有仅记载为“手臂”的情况）20、30、以及容纳在台车13内的控制装置14。第一手臂（手臂）20及第二手臂30分别为水平多关节型机器臂。第一手臂20具备第一臂部21、第一腕部22及第一手部23，第二手臂30具备第二臂部31、第二腕部32及第二手部33。又，第一手臂20及第二手臂30除第一手部23及第二手部33外，实质上可以是相同构造。此外，第一手臂20及第二手臂30可独立动作、亦可彼此关联地动作。

第一臂部21在本例中由第一a连杆21a及第一b连杆21b构成。第二臂部31在本例中由第二a连杆31a及第二b连杆31b构成。第一a连杆21a及第二a连杆31a，经由旋转关节J1与固定在台车13上表面的基轴16连结，可绕通过基轴16的轴心的旋转轴线L1转动。第一b连杆21b与第一a连杆21a的梢端经由旋转关节J2连结，能绕被规定在第一a连杆21a梢端的旋转轴线L2转动。第二b连杆31b与第二a连杆31a的梢端经由旋转关节J2连结，能绕被规定在第二a连杆31a梢端的旋转轴线L2转动。

第一腕部22经由直动关节J3与第一b连杆21b的梢端连结，能相对第一b连杆21b升降移动。第二腕部32经由直动关节J3与第二b连杆31b的梢端连结，能相对第二b连杆31b升降移动。

第一手部23经由旋转关节J4与第一腕部22的下端连结，能绕被规定在第一腕部22下端的旋转轴线L3转动。第一手部23，由与第一腕部22连接的第一安装部24、藉由第一安装部24可装拆地进行安装的第一基台25、相对第一基台25旋转自如地设置的第一把持部（把持部）26、及与第一把持部26连接的旋转体27构成。该第一安装部24、第一把持部26及旋转体27设在第一手臂20的梢端。又，关于第一手部23的详情留待后述。

第二手部33经由旋转关节J4与第二腕部32的下端连结，能绕被规定在第二腕部32下端的旋转轴线L3转动。第二手部33，由与第二腕部32连接的第二安装部34、藉由第二安装部34可装拆地进行安装的第二基台35、以及相对第二基台35旋转自如地设置的第二把持部36构成。该第二安装部34及第二把持部36设在第二手臂30的梢端。又，关于第二手部33的详情留待后述。

上述构成的第一手臂20及第二手臂30，具有各关节J1～J4。且在各第一手臂20及第二手臂30上，以与各关节J1～J4对应的形式设有驱动用的伺服马达（未图示）、及检测该伺服马达的旋转角的编码器（未图示）等。此外，第一手臂20的第一a连杆21a及第二手臂30的第二a连杆31a的旋转轴线L1位于同一直线上，第一手臂20的第一a连杆21a与第二手臂30的第二a连杆31a配置成在上下方向上设有高低差。

控制装置14如图2所示，具备CPU等运算部14a、ROM、RAM等存储部14b、及伺服控制部14c。控制装置14，例如是具备微控制器等计算机的机器人控制器。又，控制装置14，可由进行集中控制的单独的控制装置构成，也可由彼此协力动作而进行分散控制的多个控制装置构成。

在存储部14b中，储存有作为机器人控制器的基本程序、各种固定数据等信息。运算部14a藉由读出储存在存储部14b中的基本程序等软件并加以执行，以此控制机器人12的各种动作。即，运算部14a生成机器人12的控制指令，将其输出至伺服控制部14c。伺服控制部14c根据由运算部14a生成的控制指令，控制与第一手臂20及第二手臂30的各关节J1～J4对应的伺服马达的驱动。

其次，参照图1及图3～图6，说明第一手部23及第二手部33。第一手部23由第一安装部24、第一基台25、第一把持部26及旋转体27构成。第二手部33由第二安装部34、第二基台35及第二把持部36构成。

如图1所示，第一安装部24将第一基台25可装拆地安装于第一腕部22。第二安装部34将第二基台35可装拆地安装于第二腕部32。第一安装部24及第二安装部34各自例如具有一对棒状构件，其间隔可调整。据此，能用一对棒状构件夹持第一基台25，将第一基台25安装于第一腕部22。又，亦可用一对棒状构件夹持第二基台35，将第二基台35安装于第二腕部32。

如图3～图6所示，第一把持部26具有一对第一夹持构件28、及改变一对第一夹持构件28的间隔的第一调整部29。一对第一夹持构件28由上侧第一夹持构件28a及下侧第一夹持构件28b构成，它们的基端部与第一调整部29连接。上侧第一夹持构件28a，具有从其基端部往上方延伸的第一侧面上部、及从第一侧面上部弯曲而在水平方向延伸的第一上面部。下侧第一夹持构件28b，具有从其基端部往下方延伸的第一侧面下部、及从第一侧面下部弯曲而在水平方向延伸的第一下面部。

第一把持部26经由第一旋转轴26a旋转自如地安装于第一基台25。第一旋转轴26a相对第一腕部22的旋转轴线L3（图1）正交，相对第一上面部及第一下面部平行、且在水平方向延伸。藉由该第一旋转轴26a，第一把持部26的上下方向可反转。

旋转体27例如为圆柱形状或圆盘形状，藉由第一旋转轴26a与第一把持部26连接。以使旋转体27的圆的中心与在正交于第一旋转轴26a的方向上的第一把持部26的中心一致的形式，在第一旋转轴26a的一端连接第一把持部26，在另一端连接旋转体27。旋转体27是其周面连续设有多个第一齿27a的小齿轮（pinion），第一齿27a与延伸构件15的第二齿15a咬合。不过，第一旋转轴26a在第一把持部26上的连接位置，不限定于在正交于第一旋转轴26a方向上的第一把持部26的中心。

延伸构件15设在机器人12的侧方，例如是直线状延伸的板状体。延伸构件15，例如是在板状体的上表面连续设置多个第二齿15a的齿条（rack）。多个第二齿15a在延伸构件15延伸的方向上排列，并在相对延伸构件15所延伸的方向正交的方向上延伸。延伸构件15的上表面，在本实施形态中多个第二齿15a的上端，例如在水平方向排列在同一平面内。

第二把持部36具有一对第二夹持构件37、及改变一对第二夹持构件37的间隔的第二调整部38。一对第二夹持构件37由上侧第二夹持构件37a及下侧第二夹持构件37b构成，它们的基端部与第二调整部38连接。上侧第二夹持构件37a，具有从其基端部往上方延伸的第二侧面上部、及从第二侧面上部弯曲而在水平方向延伸的第二上面部。下侧第二夹持构件37b，具有从基端部往下方延伸的第二侧面下部、及从第二侧面下部弯曲而在水平方向延伸的第二下面部。

第二把持部36经由第二旋转轴36a旋转自如地安装于第二基台35。第二旋转轴36a相对腕部的旋转轴线L3（图1）正交，相对第二上面部及第二下面部平行、且在水平方向延伸，与第一旋转轴26a平行。藉由该第二旋转轴36a，第二把持部36的上下方向可反转。

其次，参照图3～图6，说明根据上述构成的机器人12的将工件11反转的方法。该方法由控制装置14加以控制。又，此处，对于工件11，说明使用表面安装有基板11a的箱11b的情况，但工件11不限定于此。此外，对使工件11在带式输送机40与作业机器人41之间移动，在作业机器人41前面使工件11反转的情况加以说明，但工件11的移动及反转不限定于这种情况。

如图3所示，机器人12的前面配置有带式输送机40。带式输送机40例如将在箱11b的表面安装有基板11a的工件11以该表面在上的形式搬送。在带式输送机40中，在机器人12的前面设有升降部40a。升降部40a在工件11到达其上时，进行上升而将工件11从带式输送机40的搬送面举起。又，升降部40a在工件11被载置于其上时，进行下降而将工件11送回带式输送机40的搬送面。

机器人12的后面配置有作业机器人41。该作业机器人41例如是水平多关节型的双腕机器人、水平多关节型、垂直多关节型等的机器人。作业机器人41具备一对机器臂41a、41b，用一方的机器臂41a供应背面板42、用另一方的机器臂41b供应螺栓43。

首先，当工件11被带式输送机40搬运到机器人12的面前时，工件11因升降部40a而上升。如图4所示，将第一把持部26抵在工件11的左侧面、将第二把持部36抵在工件11的右侧面，将工件11从左右方向用第一把持部26及第二把持部36夹持。

此时，利用第一调整部29缩小上侧第一夹持构件28a及下侧第一夹持构件28b的间隔，并利用第二调整部38缩小上侧第二夹持构件37a及下侧第二夹持构件37b的间隔。由此，工件11在上下方向上被一对第一夹持构件28及一对第二夹持构件37分别夹持。据此，第一旋转轴26a位于与第一旋转轴26a正交的方向上的工件11的中心。

如此，将工件11用第一把持部26及第二把持部36把持，工件11架设在第一把持部26与第二把持部36之间。在不改变该第一把持部26与第二把持部36的间隔的情况下，使第一手臂20及第二手臂30绕旋转轴线L1（图1）转动。如此一来，机器人12在保持工件11的状态下，朝向后方而与作业机器人41相向。工件11从带式输送机40移动至作业机器人41前面。

此时，旋转体27位于延伸构件15的前方。如图5所示，该旋转体27的第一旋转轴26a的方向与延伸构件15延伸的方向正交。在此状态下，第一手臂20将旋转体27载置于延伸构件15之上，从带式输送机40侧朝向作业机器人41侧沿着延伸构件15延伸的方向移动第一手部23。据此，旋转体27在延伸构件15延伸的方向旋转运动，第一齿27a一边咬合于延伸构件15的第二齿15a一边旋转。因此，配合旋转体27的旋转而第一把持部26旋转，被第一把持部26把持的工件11也旋转。

此时，配合第一手部23的移动，第二手臂30移动第二手部33。据此，经由架设在第一把持部26与第二把持部36之间的工件11，第一把持部26的旋转传递至第二把持部36，第二把持部36也旋转。而工件11一边接近作业机器人41、一边反转。

如图6所示，工件11的背面朝向上方，配置在作业机器人41的前面。作业机器人41用一方的机器臂41a把持背面板42，将背面板42的孔对准工件11的孔并将背面板42配置在工件11的背面。接着，用另一方的机器臂41b把持螺栓43，插通于背面板42及工件11的各孔，进行螺栓紧固。对各孔进行该螺栓紧固，将背面板42安装于工件11。

当背面板42被固定于工件11时，与图5的情况相反，旋转体27位于延伸构件15的后方。第一手臂20将旋转体27载置于延伸构件15之上，从作业机器人41侧朝向带式输送机40侧沿延伸构件15延伸的方向移动第一手部23。据此，旋转体27在延伸构件15延伸的方向直线运动，第一齿27a一边咬合于延伸构件15的第二齿15a一边旋转，工件11反转。

接着，将工件11以其背面朝下的形式载置于升降部40a，扩大第一把持部26与第二把持部36的间隔、一对第一夹持构件28的间隔及一对第二夹持构件37的间隔以解除工件11的把持。据此，升降部40a下降，工件11被载置于带式输送机40而被搬送。

根据此实施形态，在用第一把持部26把持工件11的状态下，使旋转体27与延伸构件15接触并沿着延伸构件15延伸的方向相对运动。如此，藉由使旋转体27旋转，能与工件11的大小无关地在小空间进行使工件11反转的动作。

而且，第一旋转轴26a在其正交方向上位于旋转体27的圆的中心、第一把持部26的中心、工件11的中心。据此，旋转体27、第一把持部26及工件11在其中心旋转，因此能将它们的旋转空间抑制得紧凑。

又，在用第一把持部26及第二把持部36把持工件11的状态下，第一手臂20使旋转体27配置在延伸构件15上并沿着延伸构件15延伸的方向移动。据此，第一手臂20及第二手臂30利用第一把持部26及第二把持部36移动工件11，并使旋转体27在延伸构件15上移动、旋转，以此使工件11反转。如此，藉由第一手臂20及第二手臂30的各动力源能进行工件11的移动及反转。

又，旋转体27由在圆筒体周围设有第一齿27a的小齿轮构成，延伸构件15由设有与第一齿27a咬合的第二齿15a的齿条构成。藉由此第一齿27a与第二齿15a的咬合，旋转体27能可靠地旋转，以良好效率使工件11反转。

而且，由具备第一手臂20及第二手臂30的机器人12、以及延伸构件15构成。据此，该工件反转装置10中，第一把持部26及旋转体27经由第一安装部24可装卸地被安装于第一腕部22，第二把持部36经由第二安装部34可装卸地被安装于第二腕部32。如此，藉由使用能更换第一把持部26、旋转体27及第二把持部36这些梢端的泛用机器人12，仅更换梢端即可进行工件11的反转作业。

（实施形态2）

实施形态1的工件反转装置10中，在第一手臂20具有第一把持部26及旋转体27。相对于此，本实施形态2的工件反转装置10中，如图7所示，第一手臂20具有延伸构件115。

第一手部23，具备第一安装部24、及相对第一腕部22藉由第一安装部24以可装卸的形式安装的延伸构件115。该第一安装部24及延伸构件115设在第一手臂20的梢端。

延伸构件115例如是直线状延伸的板状体。延伸构件115例如是在板状体的下表面连续设有多个第二齿115a的齿条。多个第二齿115a在延伸构件115延伸的方向排列，延伸构件115的下表面，本实施形态中多个第二齿115a的下端，例如在水平方向上排列在同一平面内。

第一把持部126及旋转体127，例如设在作业台等。旋转体127例如为圆柱形状或圆盘形状。例如，旋转体127是在其周面连续设有多个第一齿127a的小齿轮，第一齿127a与延伸构件115的第二齿115a咬合。旋转体127的圆的中心被第一旋转轴126a贯通，第一旋转轴126a被作业台上的台座126b以可旋转的形式支持为水平。

第一把持部126藉由第一旋转轴126a与旋转体127连接。例如，在与第一旋转轴126a正交的方向上，旋转体127的圆的中心与第一把持部126的中心藉由第一旋转轴126a连接。不过，第一把持部126上的第一旋转轴126a的连接位置不限定于此。

第一把持部126例如具有一对第一夹持构件128，一对第一夹持构件128可由致动器（未图示）调整其间隔。在一对第一夹持构件128之间夹持工件11加以把持。第一把持部126经由第一旋转轴126a旋转自如地安装于台座126b，可藉由第一旋转轴126a反转其上下方向。

第二手部33由第二安装部34、及相对第二腕部32藉由第二安装部34以可装卸的形式安装的加工部139构成。该第二安装部34及加工部139设在第二手臂30的梢端。加工部139例如供应背面构件、或供应螺栓43并加以紧固，从而对经反转的工件11进行加工。

在利用该第一把持部126将工件11以其表面在上的形式把持的状态下，通过使旋转体127和延伸构件115接触并沿延伸构件115延伸的方向相对运动，从而将工件11反转。具体而言，以第一旋转轴126a的方向与延伸构件115延伸的方向正交的形式，第一手臂20将延伸构件115载置于旋转体127的上。接着，当沿着延伸构件115延伸的方向移动第一手部23时，旋转体127一边使其第一齿127a与延伸构件115的第二齿115a咬合、一边往延伸构件115移动的方向旋转。配合该旋转体127的旋转，第一把持部126旋转，被第一把持部126把持的工件11也旋转。

据此，工件11反转，其背面朝向上方。第二手臂30移动第二手部33，利用加工部139对工件11的背面供应螺栓43并进行螺栓紧固、或供应背面板，从而进行加工。

当工件11背面的加工结束时，第一手臂20将延伸构件115载置于旋转体127上，沿延伸构件115延伸的方向移动第一手部23。据此，旋转体127相对延伸构件115进行相对运动，第一齿127a一边咬合于延伸构件115的第二齿115a一边进行旋转，工件11反转。

根据该实施形态，在利用第一把持部126把持工件11的状态下，第一手臂20使延伸构件115与旋转体127接触并沿延伸构件115延伸的方向移动。据此，使与第一旋转轴126a连接的旋转体127旋转，以此能与工件11的尺寸无关地在小空间进行使工件11反转的动作。

又，藉由使延伸构件115相对旋转体127进行直线运动，从而使动作简单且控制容易。而且，由于对旋转体127使用小齿轮、对延伸构件115使用齿条，因此能更可靠且以良好效率的使工件11反转。此外，由于工件反转装置10由具备第一手臂20的机器人12、以及第一把持部26及旋转体27构成，因此能使用可替换的泛用机器人12进行工件11的反转作业。

（其它实施形态）

另外，实施形态1中，在使旋转体27与延伸构件15接触而移动时，将工件11用第一把持部26及第二把持部36加以把持。相对于此，亦可在使旋转体27与延伸构件15接触而移动时，将工件11用第一把持部26加以把持。该情况下，可取代第二把持部36，第二手部33可由进行供应螺栓43并加以紧固等特定加工的加工部构成。

而且，上述所有实施形态中，对旋转体27、127使用小齿轮、对延伸构件15、115使用齿条。不过，只要旋转体27、127相对延伸构件15、115旋转，则旋转体27、127及延伸构件15、115不限于此。例如，也可以是，旋转体27、127使用未设有第一齿27a、127a的圆柱或圆盘，延伸构件15、115使用未设有第二齿15a、115a的平板。与延伸构件15、115接触的旋转体27、127的周面、及与旋转体27、127接触的延伸构件15、115的平面，由使它们之间的摩擦系数较大的材料形成。由此，旋转体27、127与延伸构件15、115之间产生高摩擦，旋转体27、127相对延伸构件15、115旋转。

又，上述所有实施形态中，延伸构件15、115由直线状延伸的板状体形成，延伸构件15的上表面及延伸构件115的下表面设置成与水平方向在同一面内且平坦。不过，延伸构件15、115只要在一定方向延伸，则其形状不限于此。例如，延伸构件15的上表面及延伸构件115的下表面可以是凹陷的，也可以是突出的。此外，延伸构件15的上表面及延伸构件115的下表面亦可由曲面形成。

而且，上述实施形态中，第一手部23经由第一安装部24与第一腕部22连结，但第一手部23亦可直接与第一腕部22连结。此外，第二手部33经由第二安装部34与第二腕部32连结，但第二手部33亦可直接与第二腕部32连结。

根据上述说明，本领域技术人员可明了本发明的各种改良及其它实施形态。因此，上述说明应仅作为一种例示解释，是以对本领域技术人员教示实施本发明的最佳形态为目的而提供的。在不脱离本发明的精神的情况下，可实质变更其构造和/或功能的详细内容。

工业应用性：

本发明，作为能使工件在小空间反转的工件反转装置等，是有用的。

符号说明：

10 反转装置

11 工件

12 机器人

15 延伸构件

15a 第二齿

20 第一手臂

26 第一把持部（把持部）

26a 第一旋转轴（旋转轴）

27 旋转体

27a 第一齿

30 第二手臂

33 第二手部

36 第二把持部

115 延伸构件

115a 第二齿

126 第一把持部（把持部）

126a 第一旋转轴（旋转轴）

127 旋转体

127a 第一齿。

Claims (4)

1.一种工件反转装置，其特征在于，具备：

旋转自如地把持工件的把持部；

以与所述把持部连接的旋转轴为中心旋转的旋转体；

在相对于所述旋转轴正交的方向上延伸的延伸构件；以及

手臂，所述手臂在梢端具有所述把持部及所述旋转体、或者在梢端具有所述延伸构件，并进行移动；

在利用所述把持部把持所述工件的状态下，使所述旋转体和所述延伸构件接触并沿所述延伸构件延伸的方向相对运动。

2.根据权利要求1所述的工件反转装置，其特征在于，所述把持部为第一把持部，所述手臂为第一手臂；

所述第一手臂在梢端具有所述第一把持部及所述旋转体；

所述工件反转装置还具备：在梢端具有旋转自如地把持所述工件的第二把持部并进行移动的第二手臂；

在利用所述第一把持部及所述第二把持部把持所述工件的状态下，使所述旋转体和所述延伸构件接触并沿所述延伸构件延伸的方向相对运动。

3.根据权利要求1或2所述的工件反转装置，其特征在于，所述旋转体由在圆筒体周围设有第一齿的小齿轮构成；

所述延伸构件由设有与所述第一齿咬合的第二齿的齿条构成。

4.根据权利要求1～3项中任一项所述的工件反转装置，其特征在于，所述工件反转装置由具备所述手臂的机器人构成。