CN111285094A - 机械手、机器人***以及工件取出方法 - Google Patents

机械手、机器人***以及工件取出方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种机械手、机器人***以及工件取出方法，机械手具备：相对移动的多个第一把持部件；使多个第一把持部件向相互接近或远离的第一开闭方向移动的第一驱动部；相对于多个第一把持部件独立地相对移动的多个第二把持部件；使多个第二把持部件向相互接近或远离的第二开闭方向移动的第二驱动部；以及使多个第一把持部件相对于多个第二把持部件向与第一开闭方向以及第二开闭方向交叉的第三方向移动的第三驱动部。

Description

机械手、机器人***以及工件取出方法
技术领域
本发明涉及机械手、包含搭载了机械手的机器人的机器人***以及使用了机械手的工件取出方法。
背景技术
期望一种能够从层叠有薄板状的工件的工件组中自动地一张一张地取出工件的装置。关于此，日本特开2017-185592号公报记载了一种工件取出装置，该工件取出装置具备把持机构，该把持机构从多层层叠有左右具有凸缘面的帽型工件的工件组中对最上方的工件进行把持并取出。该把持机构具有固定爪和可动爪，该固定爪具有分别与最上方的工件的凸缘的上表面侧和下一层的工件的凸缘的上表面侧抵接的两个抵接面，该可动爪与最上方的工件的凸缘的下表面侧抵接，利用固定爪和可动爪来把持最上方的工件的凸缘。日本特开平4-182231号公报记载了如下的分离装置：使具有保持爪和分离爪的一对工件分离部件相互接近地位移，按压处于工件堆的最下层的工件，然后使分离爪下降，从而向下方拉下最下层的工件而使其从其他的工件分离。
发明内容
在使用机械手的把持部件从层叠状态的工件组一个一个地取出工件的情况下，特别是在工件为较薄的片状的片材成型品时，工件彼此嵌合，另外，工件不会因工件之间的摩擦而分离，多个工件被一次抬起。期望一种能够从层叠状态的工件组一个一个可靠地取出工件的机械手、机器人***以及工件取出方法。
本公开的一个方案是一种机械手，其特征在于，具备：相对移动的多个第一把持部件；第一驱动部，其使上述多个第一把持部件向相互接近或远离的第一开闭方向移动；多个第二把持部件，其相对于上述多个第一把持部件独立地相对移动；第二驱动部，其使上述多个第二把持部件向相互接近或远离的第二开闭方向移动；以及第三驱动部，其使上述多个第一把持部件相对于上述多个第二把持部件向与上述第一开闭方向以及上述第二开闭方向交叉的第三方向移动。
本公开的其它方案是一种机器人***，其特征在于，具备：上述机械手；搭载有上述机械手的机器人；以及控制装置，其对上述机器人进行控制，并且对上述机械手的上述第一驱动部、上述第二驱动部以及上述第三驱动部进行控制。
本公开的另一方案是一种工件取出方法，使用上述机械手，从层叠的多个工件中取出对象工件，上述工件取出方法的特征在于，通过控制上述第二驱动部而使上述多个第二把持部件相互接近，从而由上述多个第二把持部件把持层叠于上述对象工件的正下方的对象外工件，在由上述多个第二把持部件把持上述对象外工件的状态下，通过控制上述第一驱动部而使上述多个第一把持部件相互接近，从而由上述多个第一把持部件支撑上述对象工件，通过控制上述第三驱动部而使支撑上述对象工件的上述多个第一把持部件远离把持上述对象外工件的上述多个第二把持部件，从而将上述对象工件从上述对象外工件分离，在将上述对象工件从上述对象外工件分离的状态下，通过控制上述第二驱动部而使上述多个第二把持部件相互远离，从而将上述对象外工件从上述多个第二把持部件释放。
通过与附图相关联的以下的实施方式的说明，本发明的目的、特征以及优点更加明确。在该附图如下。
附图说明
图1是一个实施方式的机械手的主视图。
图2是机械手的立体图。
图3是机械手进行工件的取出动作的状态的立体图。
图4是表示具有机械手、搭载了机械手的机器人以及控制装置的机器人***的结构的图。
图5是机器人***的功能框图。
图6是表示由机器人***执行的工件取出动作的流程图。
图7是处于初始状态的第一把持部件和第二把持部件的示意图。
图8是表示从图7的状态将第二把持部件定位在第二把持位置的状态的示意图。
图9是表示从图8的状态将第一把持部件定位在第一把持位置的状态的示意图。
图10是表示从图9的状态将第一把持部件抬起而定位在第三位置的状态的示意图。
图11是表示从图10的状态使第二把持部件相互远离的状态的示意图。
图12是与图8的状态对应的机械手的主视图。
图13是与图9的状态对应的机械手的主视图。
图14是与图10的状态对应的机械手的主视图。
图15是与图11的状态对应的机械手的主视图。
具体实施方式
以下，参照附图对本公开的实施方式进行说明。在整个附图中，对于对应的结构要素标注共同的参照符号。为了容易理解，对这些图适当改变比例尺。此外，附图所示的方式是用于实施本发明的一例，本发明并非局限于图示的方式。
图1是一个实施方式的机械手50的主视图，图2是机械手50的立体图，图3是机械手50进行工件的取出动作的状态的立体图。机械手50从堆积于工件设置面F上的工件组W分离取出对象的工件W1并取出。工件组W例如是将如图3所示的作为片材成型品的壁架层叠而成的，作为由机械手50处理的工件组，有可能是其它类型的片材成型品、纸杯、晶片、金属制的薄板状的部件等各种类型的工件组。
如图1至图3所示，机械手50具备：相对移动的多个第一把持部件11；第一驱动部10，其使多个第一把持部件11向相互接近或者远离的第一开闭方向A移动；多个第二把持部件21，其相对于多个第一把持部件11独立地相对移动；第二驱动部20，其使多个第二把持部件21向相互接近或者远离的第二开闭方向B移动；以及第三驱动部30，其使多个第一把持部件11相对于多个第二把持部件21向与第一开闭方向A以及第二开闭方向B交叉的第三方向C移动。第一把持部件11在本实施方式中为一对，但也可以做成设置三个以上的第一把持部件11而使它们相互接近或远离的结构。另外，第二把持部件21在本实施方式中为一对，但也可以做成设置三个以上的第二把持部件21而使它们相互接近或远离的结构。以下，为了便于说明，将机械手50的中心线CA(参照图1)的方向定义为上下方向，将左右方向以及前后方向定义为如图1～图2所示。
第一驱动部10例如是使用了伺服马达的线性致动器，具有内置有伺服马达及滚珠丝杠的箱体10a和可动轴13a、13b，使可动轴13a、13b分别相对于箱体10a在第一开闭方向A上往返移动。第一把持部件11具有：第一支撑部件14；以能够相对于第一支撑部件14经由第三驱动部30在上下方向上移动的方式连结的第二支撑部件16；以及固定于第二支撑部件16的把持爪17。第一支撑部件14是形成为一端固定于第一驱动部10的可动轴13a(13b)并向下方延伸的矩形板状的部件。第三驱动部30例如是使用了伺服马达的线性致动器，具有内置有伺服马达及滚珠丝杠的箱体31和可动轴32，使可动轴32相对于箱体31在第三方向C上往返移动。在第一支撑部件14的下端侧安装有第三驱动部30的箱体31。第二支撑部件16是从正面观察呈L字状弯曲的矩形板状的部件，在下方侧的端部安装于第三驱动部30的可动轴32的前端。把持爪17是从正面观察呈L字状弯曲的矩形板状的部件，上侧的部分固定于第二支撑部件16。一对把持爪17的前端部17a相互对置吻合。
在上述结构中，第一驱动部10通过使可动轴13a、13b分别在第一开闭方向A上往返移动，从而使一对第一把持部件11相互接近或远离。另外，通过第三驱动部30使可动部32在第三方向C上往返移动，从而使第一把持部件11(具体为把持爪17)相对于第二把持部件21在第三方向C上接近或远离地移动。
第二驱动部20例如是使用了伺服马达的线性致动器，具有内置有伺服马达及滚珠丝杠的箱体20a和可动轴23a、23b，使可动轴23a、23b分别相对于箱体20a在第二开闭方向B上往返移动。第二把持部件21是从正面观察呈L字状弯曲的矩形板状的部件，其上端部与第二驱动部20的可动轴23a(23b)连接，下侧的前端部21a相互对置吻合。在这种结构中，通过第二驱动部20使可动轴23a、23b在第二开闭方向B上往返移动，从而使一对第二把持部件21以相互接近或远离的方式移动。
在第二驱动部20的箱体20a配置有与机器人等可动机身连结的连结部40，箱体20a构成机械手50的基部。第一驱动部10的箱体10a固定于第二驱动部20的箱体20a。
通过这样构成的机械手50，作为一个例子，如图3所示，利用第二把持部件21把持在上下方向上层叠的工件组W中位于取出对象的工件W1的正下方的工件W2，能够利用第一把持部件11从下侧将工件W1的下端的周缘部抬起，分离并取出工件W1。
如图2所示，第二把持部件21也可以在前端21a具有由多个气体放出孔24a构成的气体放出部24。从外部的压缩气体供给部(未图示)经由管25向气体放出部24供给压缩气体，从气体放出孔24a在第二开闭方向B放出压缩气体。根据这样的结构，作为一例，通过在图3所示的状态下从气体放出部24放出压缩气体，能够向工件W2与工件W1之间输送空气，促进工件W2从工件W1的分离。另外，气体放出部24也可以构成为朝向工件W1侧向上放出压缩气体。气体放出部也可以设置于第一把持部件11。
图4是表示具有机械手50、将机械手50搭载于臂前端部的机器人90以及控制装置150的机器人***100的结构的图。图5是机器人***100的功能框图。如图5所示，控制装置150具有控制机械手50的第一驱动部10、第二驱动部20以及第三驱动部30的机械手控制部110、和控制机器人90的动作的机器人控制部120。控制装置150也可以具有如下结构，即作为具有CPU、ROM、RAM、存储装置、操作部等的一般的计算机的结构。
图6是表示由机器人***100执行的工件取出动作的流程图。该工件取出动作在控制装置150的控制下执行。图7至图11是示意性地表示机械手50按照图6的流程进行动作的情况下的第一把持部件11以及第二把持部件21的动作的图。最上层的工件W1是取出对象工件，其正下方的工件W2是取出的对象外的工件。作为用于执行工件取出动作的准备，控制装置150使机器人90移动，将第一把持部件11以及第二把持部件21如图7所示地定位于第一把持部件11的前端部17a面向工件W1的侧面的下端附近、第二把持部件21的前端部21a面向工件W2的侧部的初始状态。首先，在步骤S1中，控制装置150通过控制第二驱动部20而使第二把持部件21相互接近，定位于图8所示的第二把持位置。在该第二把持位置，第二把持部件21处于从左右两侧朝向内侧按压并把持工件W2的侧面的状态。图12是通过步骤S1的处理而使第二把持部21处于第二把持位置的状态的机械手50的主视图。此外，在图12(以及图13～图15)中，省略了工件组W。
接着，控制装置150在第二把持部件处于第二把持位置的状态下，通过控制第一驱动部10而使第一把持部件11相互接近并定位于图9所示的第一把持位置(步骤S2)。在该状态下，成为第一把持部件11的把持爪17的前端部17a进入工件W1的下侧的状态。图13是通过步骤S2的处理而使第一把持部11定位于第一把持位置的状态下的机械手50的主视图。接着，控制装置150通过控制第三驱动部30，使第一把持部件11从第二把持部件21远离，定位于图10所示的第三位置(步骤S3)。图14是通过步骤S3的处理而使第一把持部11处于第三位置的状态的机械手50的主视图。由此，工件W1被抬起而从工件W2分离。
接着，控制装置150在将第一把持部件11定位在第三位置的状态下，通过控制第二驱动部20，如图11所示地使第二把持部件21从第二把持位置相互远离(步骤S4)。由此，工件W2从第二把持部件21被释放。图15是通过步骤S4的处理而是第二把持部件21相互远离的状态的机械手50的主视图。通过使机器人90以这种状态移动，控制装置150将工件W2输送到目标场所。
根据上述取出动作，由第二把持部件21把持最上层的工件W1的正下方的工件W2而对工件W1进行支撑并抬起，因此能够将最上层的工件W1可靠地从工件W2分离并取出。另外，也可以将由第一把持部件11支撑并抬起的工件的层数设为2以上，取出2个以上的工件。
另外，当在上述步骤S1中通过第二把持部件21把持工件W2时使工件W2变形而在与工件W1之间形成间隙G时(参照图8)，工件W1更容易从工件W2分离。另外，在第二把持部件21具有气体放出部24的情况下，第二把持部件21把持工件W2，在工件W1与工件W2之间形成有间隙G时，也可以从气体放出部24向间隙G送入压缩气体。在该情况下，能够进一步促进工件W2与工件W1的分离。
如以上说明的那样，根据本实施方式，能够从层叠状态的工件组逐个可靠地取出工件。
以上，对本公开的实施方式进行了说明，但本领域技术人员应当理解，能够在不脱离后述的权利要求书的公开范围的情况下进行各种修改和变更。
在上述的实施方式中，构成为一对第一把持部件11双方移动，但也可以构成为一对第一把持部件11中的一方固定而另一方移动。对于一对第二把持部件21，也可以构成为一对第二把持部件21中的一方固定而另一方移动。在这样的结构的情况下，关于把持工件的功能，也能够具有与上述实施方式相同的功能。需要说明的是，在由三个以上的多个把持部件构成把持部(多个第一把持部件或多个第二把持部件)的情况下，只要至少一个把持部件以能够移动的方式设置即可。
在上述的实施方式中，第一开闭方向A与第二开闭方向B平行，但例如也可以采用将第一把持部件11配置于绕中心线CA旋转的位置，且第一开闭方向A与第二开闭方向B在同一平面内交叉那样的结构(例如，第一开闭方向A为前后方向，第二开闭方向B为左右方向)。在上述实施方式中，第三驱动部30使第一把持部件11移动的第三方向C是铅垂方向，与第一开闭方向A以及第二开闭方向B正交，但这只是一个例子，本发明不限于这样的结构。
在上述实施方式中，第一把持部件11和第二把持部件21通过直线的往返动作进行开闭，但也可以沿着圆弧状的动作轨迹进行开闭动作。
第一把持部件11也可以具有吸附工件的吸盘。

Claims (10)

1.一种机械手，其特征在于，具备：
相对移动的多个第一把持部件；
第一驱动部，其使上述多个第一把持部件向相互接近或远离的第一开闭方向移动；
多个第二把持部件，其相对于上述多个第一把持部件独立地相对移动；
第二驱动部，其使上述多个第二把持部件向相互接近或远离的第二开闭方向移动；以及
第三驱动部，其使上述多个第一把持部件相对于上述多个第二把持部件向与上述第一开闭方向以及上述第二开闭方向交叉的第三方向移动。
2.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于，
上述第一开闭方向与上述第二开闭方向相互平行。
3.根据权利要求1或2所述的机械手，其特征在于，
上述第三方向与上述第一开闭方向和上述第二开闭方向双方正交。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的机械手，其特征在于，
还具备设置于上述多个第二把持部件中的至少任一个的气体放出部。
5.根据权利要求4所述的机械手，其特征在于，
上述气体放出部向沿着上述第二开闭方向的方向放出压缩空气。
6.一种机器人***，其特征在于，具备：
权利要求1～5中任一项所述的机械手；
搭载有上述机械手的机器人；以及
控制装置，其对上述机器人进行控制，并且对上述机械手的上述第一驱动部、上述第二驱动部以及上述第三驱动部进行控制。
7.根据权利要求6所述的机器人***，其特征在于，
就上述控制装置而言，
控制上述第二驱动部而将上述多个第二把持部件配置于相互接近的第二把持位置，
在将上述多个第二把持部件配置于上述第二把持位置的状态下，控制上述第一驱动部而将上述多个第一把持部件配置于相互接近的第一把持位置，
控制上述第三驱动部而将配置于上述第一把持位置的上述多个第一把持部件配置于第三位置，上述第三位置为远离配置于上述第二把持位置的上述多个第二把持部件的位置，
在将上述多个第一把持部件配置于上述第三位置的状态下，控制上述第二驱动部，使上述多个第二把持部件从上述第二把持位置相互远离。
8.一种工件取出方法，使用权利要求1～5中任一项所述的机械手，从层叠的多个工件中取出对象工件，上述工件取出方法的特征在于，
通过控制上述第二驱动部而使上述多个第二把持部件相互接近，从而由上述多个第二把持部件把持层叠于上述对象工件的正下方的对象外工件，
在由上述多个第二把持部件把持上述对象外工件的状态下，通过控制上述第一驱动部而使上述多个第一把持部件相互接近，从而由上述多个第一把持部件支撑上述对象工件，
通过控制上述第三驱动部而使支撑上述对象工件的上述多个第一把持部件远离把持上述对象外工件的上述多个第二把持部件，从而将上述对象工件从上述对象外工件分离，
在将上述对象工件从上述对象外工件分离的状态下，通过控制上述第二驱动部而使上述多个第二把持部件相互远离，从而将上述对象外工件从上述多个第二把持部件释放。
9.根据权利要求8所述的工件取出方法，其特征在于，
通过由上述多个第二把持部件把持上述对象外工件，从而使上述对象外工件变形，在上述对象外工件与上述对象工件之间形成间隙。
10.根据权利要求9所述的工件取出方法，其特征在于，
在将上述对象工件从上述对象外工件分离时，向上述间隙吹入压缩空气。
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