DE102015102818B4

DE102015102818B4 - Roboterhand mit Werkstückpositionierungsfunktion, Robotersystem und Verfahren zur Positionierung und Greifen eines Werkstücks

Info

Publication number: DE102015102818B4
Application number: DE102015102818.2A
Authority: DE
Inventors: Takanobu Ueno; Takashi Itsukaichi
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2014-03-06
Filing date: 2015-02-27
Publication date: 2021-11-11
Anticipated expiration: 2035-02-28
Also published as: CN104889999A; CN104889999B; JP6208601B2; US9687985B2; US20150251320A1; DE102015102818A1; JP2015168021A

Abstract

Roboterhand (RH) des Saugtyps zum Greifen eines Werkstücks (2), das eine erste Fläche (21), eine zweite Fläche (22) und eine dritte Fläche (33), die sich gegenseitig schneiden, aufweist, umfassend:einen Hauptkörperabschnitt (10),einen ersten Anlageabschnitt (11), der von dem Hauptkörperabschnitt (10) hervorsteht und an dem, in Vorstehrichtung, vorderen Endabschnitt eine erste Anlagefläche (11 S) aufweist, an der die erste Fläche (21) des Werkstücks (2) zur Anlage kommt,einen zweiten Anlageabschnitt (12), der sich von dem Hauptkörperabschnitt (10) erstreckt und an dem die zweite Fläche (22) des Werkstücks (2) zur Anlage kommt,einen dritten Anlageabschnitt (13), der sich von dem Hauptkörperabschnitt (10) erstreckt und an dem die dritte Fläche (23) des Werkstücks (2) zur Anlage kommt, undein Saugelement (AM), das an dem Hauptkörperabschnitt (10) angebracht ist und eine Saugfläche (AS) aufweist, die die erste Fläche (21) des Werkstücks (2) durch Ansaugen halten kann, wobeidas Saugelement (AM) von dem Hauptkörperabschnitt (10) in derselben Richtung hervorsteht wie der erste Anlageabschnitt (11) und eine Saugfläche (AS) an dem, in Vorstehrichtung, vorderen Endabschnitt aufweist, unddas Saugelement (AM) in eine verlängerte Form verformbar ist, wo die Saugfläche (AS), in Vorstehrichtung, vor der ersten Anlagefläche (11S) angeordnet ist, und in eine zusammengezogene Form verformbar ist, wo die Saugfläche (AS), in Vorstehrichtung, hinter der ersten Anlagefläche (11 S) angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Roboterhand, die eine Werkstückpositionierungsfunktion aufweist, ein Robotersystem und ein Verfahren zum Positionieren und Greifen eines Werkstücks.
Beim Verwenden verschiedener Industrieroboter zum Fördern eines Werkstücks wird bevorzugt, dass das Werkstück mithilfe der Roboterhand, die an dem Vorderendabschnitt des Arms angebracht ist, gegriffen wird, nachdem es auf eine genaue Weise positioniert wurde. In diesem Zusammenhang schlägt JP H06 - 182 689 A die Technik des Verwendens einer Positionierführung vor, die an einer Roboterhand vorgesehen ist, um das zu greifende Werkstück an eine Normalstellung in Bezug auf die Hand zu führen. Insbesondere ist die Roboterhand aus JP H06 - 182 689 A zum Zweck der Positionierung mit einem Saugkopf, der das Werkstück derart halten kann, dass es in die Horizontalrichtung bewegt werden kann, und einem Zylinder versehen, der den Saugkopf in aufsteigender/absteigender Richtung antreibt und derart ausgelegt ist, dass er das von dem Saugkopf gehaltene Werkstück derart heben kann, dass es an der Führung zur Anlage kommt. In dieser Hinsicht erfordert die Roboterhand aus JP H06 - 182 689 einen Mechanismus zum Halten des Werkstücks, so dass seine Bewegung in die Horizontalrichtung ermöglicht wird, und eine Stromquelle zum Antreiben des Zylinders in aufsteigender/absteigender Richtung, und daher wird die Roboterhand in den Abmessungen größer und die Herstellungskosten steigen. Außerdem verwendet die Roboterhand aus JP H06 - 182 689 die Antriebskraft eines Zylinders, damit das Werkstück an einer Führung zur Anlage gebracht wird, und daher ist es wahrscheinlich, dass das Werkstück während der Positionierung verformt wird.
DE 20 2008 018 124 U1 zeigt einen Roboter mit Fügewerkzeug zum Verbinden von Solarzellenelementen mit einem Rahmen, wobei das Fügewerkzeug ein mit dem Roboter verbindbares Gestell mit einer steuerbaren Greifeinrichtung zum Halten der scheibenartigen Solarzellenelemente und eine steuerbare Spanneinrichtung mit mehreren steuerbaren Spannern aufweist.
Aus US 2002 / 0 152 598 A1 ist eine Vorrichtung mit einer Rahmenstruktur, mehreren Saugnäpfen und einer Klemmenanordnung bekannt. Dabei sind die mehreren Saugnäpfe und die Klemmenanordnung am Rahmen angebracht, um die Vorrichtung jeweils mittels der Saugnäpfe zunächst an einer ersten Struktur zu befestigen und anschließend mittels der Klemmenanordnung an einer zweiten Struktur zu befestigen, um so die zweite Struktur in einer vorbestimmten Position relativ zur ersten Struktur zu halten.
Eine Roboterhand, die in der Lage ist, ein Werkstück genau zu positionieren und zu greifen, ohne eine Verformung des Werkstücks zu verursachen, wird gesucht.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Roboterhand, ein Robotersystem und ein Verfahren bereitzustellen, die es jeweils ermöglichen, ein Werkstück genau zu positionieren und zu greifen, ohne eine Verformung des Werkstücks zu verursachen. Diese Aufgabe wird gelöst durch die Saugtyp-Roboterhand nach Anspruch 1, das Robotersystem nach Anspruch 3 und das Verfahren nach Anspruch 4.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Roboterhand des Saugtyps zum Greifen eines Werkstücks, das eine erste Fläche, eine zweite Fläche und eine dritte Fläche, die sich gegenseitig schneiden, aufweist, bereitgestellt, umfassend: einen Hauptkörperabschnitt; einen ersten Anlageabschnitt, der von dem Hauptkörperabschnitt hervorsteht und der an dem, in Vorstehrichtung, vorderen Endabschnitt eine erste Anlagefläche aufweist, an der die erste Fläche des Werkstücks zur Anlage kommt; einen zweiten Anlageabschnitt, der sich von dem Hauptkörperabschnitt erstreckt und an dem die zweite Fläche des Werkstücks zur Anlage kommt; einen dritten Anlageabschnitt, der sich von dem Hauptkörperabschnitt erstreckt und an dem die dritte Fläche des Werkstücks zur Anlage kommt; und ein Saugelement, das an dem Hauptkörperabschnitt angebracht ist und eine Saugfläche aufweist, die die erste Fläche des Werkstücks mithilfe einer Saugwirkung halten kann, wobei sich das Saugelement von dem Hauptkörperabschnitt in dieselbe Richtung erstreckt wie der erste Anlageabschnitt und eine Saugfläche an dem, in Vorstehrichtung, vorderen Endabschnitt aufweist, und das Saugelement in eine verlängerte Form verformbar ist, wo die Saugfläche, in Vorstehrichtung, vor der ersten Anlagefläche angeordnet ist, und in eine zusammengezogene Form verformbar ist, wo die Saugfläche, in Vorstehrichtung, hinter der ersten Anlagefläche angeordnet ist.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist eine Roboterhand gemäß dem ersten Aspekt bereitgestellt, wobei, wenn die Saugfläche in Schwerkraftrichtung nach unten weist, das Saugelement aufgrund seines eigenen Gewichts in die verlängerte Form verformt wird, und wenn die Saugfläche (AS) in Schwerkraftrichtung nach oben weist, das Saugelement aufgrund seines eigenen Gewichts in die zusammengezogene Form verformt wird.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Robotersystem bereitgestellt, das eine Roboterhand gemäß dem ersten oder dem zweiten Aspekt und einen Roboterarm, der eine Position und Haltung der Roboterhand ändern kann, umfasst.
Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Positionieren und Greifen des Werkstücks in Bezug auf die Roboterhand in dem Robotersystem gemäß dem dritten Aspekt bereitgestellt, umfassend: Halten der ersten Fläche des Werkstücks, die in Schwerkraftrichtung nach oben weist, durch das Saugelement; Ändern einer Position und Haltung der Roboterhand, die das Werkstück durch Ansaugen hält, so dass die erste Fläche in Schwerkraftrichtung nach unten weist, wodurch bewirkt wird, dass das Werkstück aufgrund der Schwerkraft herabsinkt, so dass die erste Fläche an der ersten Anlagefläche zur Anlage kommt; Lösen des Ansaugens des Werkstücks durch das Saugelement; weiteres Ändern einer Position und Haltung der Roboterhand, so dass die erste Anlagefläche in Bezug auf die Horizontalrichtung geneigt wird, wodurch bewirkt wird, dass das Werkstück aufgrund der Schwerkraft entlang der ersten Anlagefläche gleitet, so dass die zweite Fläche und die dritte Fläche jeweils an dem zweiten Anlageabschnitt bzw. dem dritten Anlageabschnitt zur Anlage kommen; und erneutes Halten der ersten Fläche des Werkstücks durch das Saugelement in dem Zustand, in dem die zweite Fläche und die dritte Fläche an dem zweiten Anlageabschnitt bzw. dem dritten Anlageabschnitt anliegen.
Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die ausführliche Beschreibung der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind, verständlicher.

1 ist eine perspektivische Ansicht eines Robotersystems, das eine Roboterhand einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst, und sie zeigt den Zustand, in dem die Roboterhand ein Werkstück noch nicht gegriffen hat.
2 ist eine perspektivische Ansicht eines Robotersystems, das eine Roboterhand einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst, und sie zeigt den Zustand, in dem die Roboterhand ein Werkstück bereits positioniert und gegriffen hat.
3 ist vergrößerte Teilansicht einer Roboterhand in 1 und zeigt den Zustand, in dem Saugelemente ein Werkstück noch nicht durch Ansaugen halten.
4 ist vergrößerte Teilansicht einer Roboterhand in 1 und zeigt den Zustand, in dem Saugelemente ein Werkstück durch Ansaugen bereits halten.
5 ist eine vergrößerte Teilansicht ähnlich der 4 und zeigt einen Zustand, in dem eine Saugfläche in Schwerkraftrichtung nach oben weist.
6 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Ablauf eines Verfahrens zum Fördern eines Werkstücks durch das Robotersystem von 1 zeigt.
7 ist eine perspektivische Ansicht eines Robotersystems direkt nach Schritt S601 im Ablaufdiagramm von 6.
8 ist eine perspektivische Ansicht eines Robotersystems direkt nach Schritt S603 im Ablaufdiagramm von 6.
9 ist eine perspektivische Ansicht eines Robotersystems direkt nach Schritt S605 im Ablaufdiagramm von 6.
10 ist eine perspektivische Ansicht eines Robotersystems direkt nach Schritt S606 im Ablaufdiagramm von 6.
11 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Position und Haltung einer Roboterhand zum Ermöglichen eines gleichzeitigen Positionierens eines Werkstücks in verschiedenen Richtungen zeigt.
12 ist eine perspektivische Ansicht einer Roboterhand in 11 bei Betrachtung unter einem anderen Winkel.

Nachstehend werden Beispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich erläutert. Es ist zu beachten, dass die nachfolgende Erläuterung den technischen Umfang der Erfindungen, die in den Ansprüchen beschrieben sind, oder die Bedeutung der Begriffe usw. nicht beschränkt.
Unter Bezugnahme auf 1 bis 12 wird ein Robotersystem, das eine Roboterhand einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst, erläutert. Das Robotersystem der vorliegenden Ausführungsform ist ein Fördersystem zum Fördern von verschiedenen Werkstücken, zum Beispiel fertigen oder unfertigen Bestandteilen an einer automatisierten Produktionslinie, durch Betreiben der Roboterhand und des Roboterarms. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Robotersystembeispiels RS, das die Roboterhand der vorliegenden Ausführungsform umfasst. Wie in 1 dargestellt, umfasst das Robotersystem RS des vorliegenden Beispiels einen Roboterarm RA, der einen Handgelenkabschnitt W aufweist, und eine Roboterhand RH, die an dem Handgelenkabschnitt W angebracht ist.
Wie in 1 dargestellt, umfasst der Roboterarm RA des vorliegenden Beispiels einen ortsfesten Sockel B1, der auf einer Fußbodenfläche befestigt ist, einen Drehsockel B2, der mit dem ortsfesten Sockel B1 verbunden ist, einen unteren Armabschnitt A1, der mit dem Drehsockel B2 verbunden ist, einen oberen Arm A2, der mit dem unteren Armabschnitt A1 verbunden ist, und einen Handgelenkabschnitt W, der mit dem oberen Armabschnitt A2 verbunden ist. Außerdem ist der Roboterarm RA des vorliegenden Beispiels derart ausgelegt, dass er die Position und Haltung der an dem Handgelenkabschnitt W angebrachten Roboterhand RH mithilfe der Antriebskräfte mehrerer Servomotoren M zum Betreiben der vorstehenden Abschnitte ändert. 1 veranschaulicht einen vertikalen sechsachsigen Knickarmroboter, der mit sechs Servomotoren M versehen ist, aber die Anzahl von Achsen des Roboterarms RA der vorliegenden Ausführungsform ist nicht darauf beschränkt.
Außerdem ist die Roboterhand RH des vorliegenden Beispiels eine Roboterhand des Saugtyps, die verschiedene Werkstücke mittels einer Saugwirkung hält, und weist die Funktion eines dreidimensionalen Positionierens eines zu greifenden Werkstücks unter Mithilfe des Roboterarms RA auf. 2 ist eine perspektivische Ansicht ähnlich der 1 und zeigt den Zustand, nachdem die Roboterhand RH das Werkstück 2 positioniert und gegriffen hat. Wie in 2 dargestellt, weist das Werkstück 2, das durch die Roboterhand RH der vorliegenden Ausführungsform gegriffen werden soll, eine erste Fläche 21, eine zweite Fläche 22 und eine dritte Fläche 23, die sich gegenseitig schneiden, auf. Insbesondere weist das in 2 dargestellte Werkstück 2 eine flache Plattenform auf, die sich in eine Richtung erstreckt. Außerdem weist das Werkstück 2 des vorliegenden Beispiels eine erste Fläche 21 und eine dritte Fläche 23, die zu der Verlaufsrichtung der flachen Platte parallel sind und die einander schneiden, und eine zweite Fläche 22, die zur Verlaufsrichtung der flachen Platte senkrecht ist und sowohl die erste Fläche 21 als auch die dritte Fläche 23 senkrecht schneidet, auf.
Unter erneuter Bezugnahme auf 1 umfasst die Roboterhand RH des vorliegenden Beispiels einen flachen plattenförmigen Hauptkörperabschnitt 10, der sich in eine Richtung erstreckt, und erste Anlageabschnitte 11, die von dem Hauptkörperabschnitt 10 hervorstehen. Die ersten Anlageabschnitte 11 des vorliegenden Beispiels weisen erste Anlageflächen 11S auf, an denen die erste Fläche 21 des Werkstücks 2 zur Anlage kommen kann. In der nachstehenden Erläuterung wird zur Vereinfachung die Verlaufsrichtung des Hauptkörperabschnitts 10 als die „X-Richtung“ bezeichnet. Außerdem umfasst die Roboterhand RH des vorliegenden Beispiels einen zweiten Anlageabschnitt 12, der sich von dem Hauptkörperabschnitt 10 erstreckt. Der zweite Anlageabschnitt 12 des vorliegenden Beispiels weist eine zweite Anlagefläche 12S auf, an der die erste Fläche 21 des Werkstücks 2 zur Anlage kommen kann. Außerdem umfasst die Roboterhand RH des vorliegenden Beispiels einen dritten Anlageabschnitt 13, der sich von dem Hauptkörperabschnitt 10 erstreckt. Der dritte Anlageabschnitt 13 des vorliegenden Beispiels weist eine dritte Anlagefläche 13S auf, an der die dritte Fläche 23 des Werkstücks 2 zur Anlage kommen kann. Außerdem umfasst die Roboterhand RH des vorliegenden Beispiels Saugelemente AM, die von dem Hauptkörperabschnitt 10 in derselben Richtung hervorstehen wie die ersten Anlageabschnitte 11. Die Saugelemente AM des vorliegenden Beispiels weisen Saugflächen AS auf, die die erste Fläche 21 des Werkstücks 2 durch Ansaugen halten können.
Wie in 1 dargestellt, umfasst die Roboterhand RH des vorliegenden Beispiels vier erste Anlageabschnitte 11, die entlang der X-Richtung angeordnet sind. Jeder dieser ersten Anlageabschnitte 11 steht von einer Fläche auf dem Hauptkörperabschnitt 10 senkrecht zu der X-Richtung hervor. Außerdem sind die ersten Anlageflächen 11S des vorliegenden Beispiels an den, in Vorstehrichtung, vorderen Endabschnitten der ersten Anlageabschnitte 11 bereitgestellt. In der nachstehenden Erläuterung wird zur Vereinfachung die Vorstehrichtung der ersten Anlageabschnitte 11 als die „Z-Richtung“ bezeichnet, während die sowohl zu der X-Richtung als auch der Z-Richtung senkrechte Richtung als die „Y-Richtung“ bezeichnet wird. Wie in 1 dargestellt, sind zwei von den vier ersten Anlageabschnitten 11 in dem, in X-Richtung, mittleren Abschnitt des Hauptkörperabschnitts 10 bereitgestellt, während die verbleibenden zwei jeweils in der Nähe eines Endabschnitts, in X-Richtung, des Hauptkörperabschnitts 10 bereitgestellt sind. Nachstehend können die ersteren ersten Anlageabschnitte 11 als die „mittigen ersten Anlageabschnitte 11“ bezeichnet werden, während die letzteren ersten Anlageabschnitte 11 als die „seitlichen ersten Anlageabschnitte 11“ bezeichnet werden können. Es ist zu beachten, dass die Roboterhand RH des vorliegenden Beispiels einen Befestigungsabschnitt 14 aufweist, der sich von der Fläche des Hauptkörperabschnitts 10 erstreckt, die der Fläche, an der die ersten Anlageabschnitte 11 bereitgestellt sind, gegenüberliegt. Der Befestigungsabschnitt 14 der Roboterhand RH des vorliegenden Beispiels ist an dem Handgelenkabschnitt W des Roboterarms RA befestigt.
Wie in 1 dargestellt, umfasst die Roboterhand RH des vorliegenden Beispiels einen einzelnen zweiten Anlageabschnitt 12, der sich in Z-Richtung von dem, in X-Richtung, vorderen Endabschnitt des Hauptkörperabschnitts 10 erstreckt. Die zweite Anlagefläche 12S des vorliegenden Beispiels ist an der Seitenfläche des zweiten Anlageabschnitts 12 bereitgestellt, die nach hinten in X-Richtung weist. Außerdem umfasst die Roboterhand RH des vorliegenden Beispiels zwei dritte Anlageabschnitte 13, die entlang der X-Richtung angeordnet sind. Jeder dieser dritten Anlageabschnitte 13 erstreckt sich von dem Hauptkörperabschnitt 10 unter Vermittlung des vorstehend erwähnten seitlichen ersten Anlageabschnitts 11. Insbesondere steht jeder der dritten Anlageabschnitte 13 des vorliegenden Beispiels in Z-Richtung von den, in Y-Richtung, vorderen Endabschnitten des seitlichen ersten Anlageabschnitts 11 hervor. Außerdem ist die dritte Anlagefläche 13S des vorliegenden Beispiels an der Seitenfläche jedes dritten Anlageabschnitts 13 bereitgestellt, die nach hinten in Y-Richtung weist. Die erste Fläche 21, die zweite Fläche 22 und die dritte Fläche 23 des Werkstücks 2 des vorliegenden Beispiels schneiden einander im rechten Winkel, und daher schneiden auch die erste Anlagefläche 11S, die zweite Anlagefläche 12S und die dritte Anlagefläche 13S, an denen diese Flächen zur Anlage kommen können, einander im rechten Winkel.
Wie in 1 dargestellt, umfasst die Roboterhand RH des vorliegenden Beispiels vier Saugelemente AM, die in X-Richtung angeordnet sind. Jedes dieser Saugelemente AM steht in Z-Richtung von der Fläche des Hauptkörperabschnitts 10 hervor, an der die ersten Anlageabschnitte 11 bereitgestellt sind. Insbesondere sind zwei von den vier Saugelementen AM zwischen einem der vorstehen erwähnten seitlichen ersten Anlageabschnitte 11 und dem benachbarten mittigen ersten Anlageabschnitt 11 angeordnet, während die verbleibenden zwei zwischen dem anderen der seitlichen ersten Anlageabschnitte 11 und dem benachbarten mittigen ersten Anlageabschnitt 11 angeordnet sind. Außerdem ist die Saugfläche AS des vorliegenden Beispiels an dem, in Vorstehrichtung, vorderen Endabschnitt jedes Saugelements AM bereitgestellt. 3 und 4 sind vergrößerte Teilansichten, die die zwei gegenseitig benachbarten Saugelemente AM und ihre Umgebungen in der Roboterhand RH von 1 darstellen. Zur Vereinfachung wurden in 3 und 4 die Position und Haltung der Roboterhand RH bereits geändert, so dass die Saugflächen AS in Schwerkraftrichtung nach unten weisen.
Wie in 3 und 4 dargestellt, sind die Saugelemente AM des vorliegenden Beispiels Saugnäpfe, die aus verschiedenen elastischen Materialien ausgebildet sind. Unterdruck wird von einer Unterdruckversorgungsquelle (nicht dargestellt), wie z.B. einer Vakuumpumpe oder einer anderen Quelle, zugeführt, und die erste Fläche 21 des Werkstücks 2 wird mithilfe des Unterdrucks an den Saugflächen AS gehalten. Wenn Unterdruck von der Unterdruckversorgungsquelle zugeführt wird, werden insbesondere Unterdruckzustände im Inneren der Saugelemente AM gebildet, und daher werden Saugkräfte in Richtungen von den Saugflächen AS zum Inneren der Saugelemente AM hin erzeugt. Aufgrund der auf diese Weise erzeugten Saugkräfte wird die erste Fläche 21 des Werkstücks 2 an den Saugflächen AS mithilfe der Saugwirkung gehalten. 3 zeigt den Zustand, in dem die Saugelemente AM das Werkstück 2 noch nicht mithilfe der Saugwirkung halten, während 4 den Zustand zeigt, in dem die Saugelemente AM das Werkstück bereits mithilfe der Saugwirkung halten. Wie aus einem Vergleich von 3 und 4 hervorgeht, weisen die Saugelemente AM des vorliegenden Beispiels erweiterbare Konstruktionen auf, so dass sie sich in Vorstehrichtung, d.h. in Z-Richtung, hinsichtlich der Abmessungen ändern. Insbesondere nehmen die Saugelemente AM des vorliegenden Beispiels verlängerte Formen in Z-Richtung an, bis sie das Werkstück 2 mithilfe der Saugwirkung halten (siehe 3). Solche Formen können nachstehend als „verlängerte Formen“ bezeichnet werden. Wenn die Saugelemente AM derartige verlängerte Formen annehmen, sind die Saugflächen AS, in Z-Richtung, vor den ersten Anlageflächen 11S angeordnet, wie in 3 dargestellt. Insbesondere können die Saugelemente AM des vorliegenden Beispiels in die verlängerten Formen durch ihr eigenes Gewicht verformt werden, wenn die Saugflächen AS in Schwerkraftrichtung nach unten weisen. Wenn Unterdruckzustände im Inneren der Saugelemente AM gebildet werden, so dass das Werkstück 2 mithilfe der Saugwirkung gehalten wird, können andererseits die Saugelemente AM in, in Z-Richtung, zusammengezogene Formen verformt werden (siehe 4).
Als Nächstes ist 5 eine vergrößerte Teilansicht ähnlich der 4 und zeigt den Zustand, in dem die Saugflächen AS in Schwerkraftrichtung nach oben weisen. Jedoch ist in 5 angenommen, dass das Ansaugen des Werkstücks 2 durch die Saugelemente AM gelöst wurde. Wenn das Ansaugen des Werkstücks 2 gelöst wird, während die Saugflächen AS nach oben weisen, wie in 5 dargestellt, können die Saugelemente AM in Z-Richtung weiter zusammengezogene Formen annehmen. Solche Formen können nachstehend als „zusammengezogene Formen“ bezeichnet werden. Eine Verformung des Saugelements AM in die zusammengezogene Form gewährleistet, dass das Werkstück 2 durch Schwerkraftwirkung rückwärts in Z-Richtung bewegt werden kann, und daher kann die erste Fläche 21 des Werkstücks 2 zuverlässig an der ersten Anlageflächen 11S der Roboterhand RH zur Anlage kommen. Die Positionierung des Werkstücks in Z-Richtung ist auf diese Weise abgeschlossen. Insbesondere können die Saugelemente AM des vorliegenden Beispiels in die zusammengezogene Form aufgrund ihres eigenen Gewichts verformt werden, wenn die Saugflächen AS in Schwerkraftrichtung nach oben weisen. Wie aus einem Vergleich von 3 und 5 hervorgeht, können die Saugelemente AM des vorliegenden Beispiels in verlängerte Formen verformt werden, wo die Saugflächen AM, in Z-Richtung, vor der ersten Anlagefläche 11S angeordnet sind (siehe 3) und sie können in zusammengezogene Formen verformt werden, wo die Saugflächen AM, in Z-Richtung, hinter der ersten Anlagefläche 11S angeordnet sind (siehe 5).
Außerdem werden, wie in 5 dargestellt, wenn das Ansaugen des Werkstücks 2 gelöst wird, während die Saugflächen AS in Schwerkraftrichtung nach oben weisen, die Saugelemente AM in die vorstehenden zusammengezogenen Formen verformt, und die Saugflächen AS werden von der ersten Fläche 21 des Werkstücks 2 getrennt. Dies gewährleistet, dass das Werkstück 2 auf den ersten Anlageflächen 11A in X-Richtung und Y-Richtung gleiten kann, und daher ist es durch geeignete Schrägstellung der ersten Fläche 21 des Werkstücks 2 in Bezug auf die Horizontalrichtung möglich, die zweite Fläche 22 und die dritte Fläche 23 des Werkstücks 2 jeweils an den ersten Anlageflächen 12S bzw. den dritten Anlageflächen 13S zur Anlage zu bringen. Die Positionierung des Werkstücks 2 in X-Richtung und Y-Richtung ist auf diese Weise abgeschlossen (siehe auch 9 und 10).
Als Nächstes wird das Verfahren zum Fördern des Werkstücks 2 durch das Robotersystem RS erläutert, das die Roboterhand RH der vorliegenden Ausführungsform umfasst. 6 ist ein Ablaufdiagramm, das den Ablauf des Verfahrens zum Fördern des Werkstücks 2 durch das Robotersystem RS von 1 darstellt. Wie in 6 dargestellt, wird zunächst bei Schritt S601 die Roboterhand RH nach oben in die Nähe des Montagetisches MT, der als ein Aufnahmepunkt des Werkstücks 2 dient, mithilfe des Roboterarms RA bewegt. 7 ist eine perspektivische Ansicht eines Robotersystems RS direkt nach Schritt S601. Wie in 7 dargestellt, wird in dem Förderverfahren des vorliegenden Beispiels jedes Werkstück 2 auf dem Montagetisch MT derart angeordnet, dass die erste Fläche 21 in Schwerkraftrichtung nach oben weist. Bei Schritt S601 werden die Position und Haltung der Roboterhand RH derart geändert, dass die ersten Anlageflächen 11S, die zweite Anlagefläche 12S und die dritten Anlageflächen13S der Roboterhand RH jeweils der ersten Fläche 21, der zweiten Fläche 22 bzw. der dritten Fläche 23 des Werkstücks 2 gegenüberliegen, und die Saugflächen AS der Roboterhand RH mit der ersten Fläche 21 des Werkstücks 2 in Kontakt stehen. Während dieses Schrittes können die Saugelemente AM der Roboterhand RH aufgrund ihres eigenen Gewichts in die vorstehenden verlängerten Formen verformt werden (siehe 3). Dies kann verhindern, dass die Vorgänge des Ansaugens des Werkstücks 2 mithilfe der Saugelemente AM durch die ersten Anlageabschnitte 11 behindert werden.
Als Nächstes wird bei Schritt S602 das Werkstück 2 durch die Saugelemente AM gehalten (siehe 4). Als Nächstes wird bei Schritt S603 die Position und Haltung der Roboterhand RH durch den Roboterarm RA derart geändert, dass die ersten Anlageflächen 11S in Schwerkraftrichtung nach oben weisen. 8 ist eine perspektivische Ansicht des Robotersystems RS direkt nach Schritt S603. Wie in 8 dargestellt, wird bei Schritt S603 die erste Fläche 21 des Werkstücks 2 in Schwerkraftrichtung nach unten gerichtet, und daher kann das Werkstück 2 durch Schwerkraft rückwärts in Z-Richtung gleiten. Dies gewährleistet, dass die erste Fläche 21 des Werkstücks 2 an den ersten Anlageflächen 11S der Roboterhand Rh zur Anlage kommen kann (siehe 5). Die Positionierung des Werkstücks 2 in Z-Richtung ist auf diese Weise abgeschlossen. Als Nächstes wird bei Schritt S604 das Ansaugen des Werkstücks 2 durch die Saugelemente AM gelöst. Während dieses Schrittes können die Saugelemente AM der Roboterhand RH aufgrund ihres eigenen Gewichts in die vorstehende zusammengezogene Form verformt werden (siehe 5). Dies verhindert, dass die gleitende Bewegung des Werkstücks 2 auf der ersten Anlagefläche 11 S durch die Saugelemente AM behindert wird.
Als Nächstes wird bei Schritt S605 die Position und Haltung der Roboterhand RH durch den Roboterarm RA derart weiter geändert, dass das Werkstück 2 auf der ersten Anlagefläche 11S zu dem zweiten Anlageabschnitt 12 hin gleitet. 9 ist eine perspektivische Ansicht des Robotersystems RS direkt nach Schritt S605. Wie in 9 dargestellt, wird bei Schritt S605 die erste Fläche 21 des Werkstücks 2 in Bezug auf die Horizontalrichtung derart geneigt, dass die zweite Fläche 22 des Werkstücks 2 in Schwerkraftrichtung schräg nach unten weist. Dies gewährleistet, dass das Werkstück 2 auf den ersten Anlageflächen 11S in X-Richtung durch Schwerkraft gleiten kann, und die zweite Fläche 22 des Werkstücks 2 an der zweiten Anlagefläche 12S zur Anlage kommen kann. Die Positionierung des Werkstücks 2 in X-Richtung ist auf diese Weise abgeschlossen. Nachdem die Positionierung des Werkstücks 2 in X-Richtung abgeschlossen wurde, wird die Roboterhand RH in die Position und Haltung des Zustands von 8 zurückgeführt.
Als Nächstes werden bei Schritt S606 die Position und Haltung der Roboterhand RH durch den Roboterarm RA derart weiter geändert, dass das Werkstück 2 auf der ersten Anlagefläche 11S zu den dritten Anlageabschnitten 13 hin gleitet. 10 ist eine perspektivische Ansicht eines Robotersystems RS direkt nach Schritt S606. Wie in 10 dargestellt, wird bei Schritt S606 die erste Fläche 21 des Werkstücks 2 in Bezug auf die Horizontalrichtung derart geneigt, dass die dritte Fläche 23 des Werkstücks 2 in Schwerkraftrichtung schräg nach unten weist. Dies gewährleistet, dass das Werkstück 2 auf den ersten Anlageflächen 11S in Y-Richtung durch Schwerkraft gleiten kann, und die dritte Fläche 23 des Werkstücks 2 an der dritten Anlagefläche 13S zur Anlage kommen kann. Die Positionierung des Werkstücks 2 in Y-Richtung ist auf diese Weise abgeschlossen.
Als Nächstes wird bei Schritt S607 das Werkstück 2, nachdem es in drei Richtungen positioniert wurde, erneut durch die Saugelemente AM gehalten. Insbesondere werden bei Schritt S607 Hochvakuumzustände im Inneren der Saugelemente AM gebildet, und die Saugelemente AM werden dazu veranlasst, sich aufgrund der durch die Unterdruckzustände verursachten Ansaugwirkungen in Z-Richtung zu verlängern. Folglich kommen die Saugflächen AS mit der ersten Fläche 21 des Werkstücks 2 in Kontakt, und das Werkstück 2 wird durch die Saugelemente AM gehalten. Als Nächstes wird bei Schritt S608 das durch die Saugelemente AM gehaltene Werkstück 2 an einen vorgegebenen Bestimmungsort gefördert. Die Förderung des Werkstücks 2 durch das Robotersystem RA ist auf diese Weise abgeschlossen. Wie vorstehend erläutert, ist es gemäß dem Förderverfahren des vorliegenden Beispiels möglich, die erste Fläche 21, die zweite Fläche 22 und die dritte Fläche 23 an jeweils den ersten Anlageflächen 11A, der zweiten Anlagefläche 12S bzw. den dritten Anlageflächen 13S zur Anlage zu bringen, ohne dass eine externe Kraft an das Werkstück 2 angelegt wird, und daher ist es möglich, ein Werkstück 2 präzise zu positionieren und zu greifen, ohne eine Verformung des Werkstücks zu verursachen.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf lediglich die vorstehenden Ausführungsformen beschränkt und kann auf verschiedene Weisen innerhalb des in den Ansprüchen beschriebenen Umfangs modifiziert werden. Zum Beispiel findet in dem Positionier- und Greifverfahren, das in 6 bis 10 dargestellt ist, das Positionieren des Werkstücks 2 in verschiedenen Richtungen als getrennte Schritte (d.h. Schritt S603, S605, S606) statt, aber in dem Positionier- und Greifverfahren der vorliegenden Erfindung kann das Positionieren des Werkstücks 2 in verschiedenen Richtungen auch als ein einzelner Schritt stattfinden. 11 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel der Position und Haltung einer Roboterhand RH zum Ermöglichen eines gleichzeitigen Positionierens eines Werkstücks 2 in verschiedenen Richtungen darstellt. Außerdem ist 12 eine perspektivische Ansicht der Roboterhand in 11 bei Betrachtung unter einem anderen Winkel.
In dem Positionier- und Greifverfahren gemäß dem vorliegenden Beispiel ändert, nachdem die Roboterhand Rh das Werkstück 2 mithilfe der Saugwirkung hält, der Roboterarm RA sofort die Position und Haltung der Roboterhand RH, wie in 11 und 12 dargestellt, statt sie reihenweise zu ändern, wie in 8, 9 und 10 darstellt. Wie aus 11 und 12 hervorgeht, werden in dem vorliegenden Beispiel die Position und Haltung der Roboterhand RH derart geändert, dass alle von der ersten Fläche 21, der zweiten Fläche 22 und der dritten Fläche 23 des Werkstücks 2 in Schwerkraftrichtung schräg nach unten weisen. Dies gewährleistet, dass die zweite Fläche 22 und die dritte Fläche 23 des Werkstücks 2 in X-Richtung und Y-Richtung zur zweiten Anlagefläche 12S bzw. den dritten Anlageflächen 13S hin gleiten, wobei sich gleichzeitig die erste Fläche 21 des Werkstücks 2 rückwärts in Z-Richtung zu den ersten Anlageflächen 11S hin bewegt. Daher ist es gemäß dem Positionier- und Greifverfahren gemäß dem vorliegenden Beispiel möglich, das Werkstück 2 gleichzeitig in den verschiedenen Richtungen zu positionieren, und daher ist es möglich, die Zykluszeit für die Förderung des Werkstücks 2 zu verkürzen.
Gemäß dem ersten, dem dritten und dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die erste Fläche des Werkstücks an den ersten Anlageflächen zur Anlage zur bringen, indem bewirkt wird, dass das Werkstück aufgrund der darauf wirkenden Schwerkraft herabsinkt, und die zweite Fläche und die dritte Fläche des Werkstücks an der zweiten Anlagefläche bzw. den dritten Anlageflächen zur Anlage zu bringen, indem bewirkt wird, dass das Werkstück auf der ersten Anlagefläche gleitet. Auf diese Weise ist es gemäß dem ersten, dem dritten und dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung möglich, die erste bis dritte Fläche an jeweils den ersten bis dritten Anlageflächen der Roboterhand zur Anlage zu bringen, ohne eine externe Kraft auf das Werkstück anzuwenden, und daher ist es möglich, ein Werkstück präzise zu positionieren und zu greifen, ohne eine Verformung des Werkstücks zu verursachen.
Gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Saugelement aufgrund seines eigenen Gewichts in eine verlängerte Form und eine zusammengezogene Form verformt werden, und daher ist es möglich zu verhindern, dass der Ansaugvorgang mithilfe des Saugelements durch die ersten Anlageabschnitte behindert wird, und es ist möglich zu verhindern, dass die gleitende Bewegung des Werkstücks auf den ersten Anlageflächen durch die Saugelemente behindert wird.

Claims

Roboterhand (RH) des Saugtyps zum Greifen eines Werkstücks (2), das eine erste Fläche (21), eine zweite Fläche (22) und eine dritte Fläche (33), die sich gegenseitig schneiden, aufweist, umfassend: einen Hauptkörperabschnitt (10), einen ersten Anlageabschnitt (11), der von dem Hauptkörperabschnitt (10) hervorsteht und an dem, in Vorstehrichtung, vorderen Endabschnitt eine erste Anlagefläche (11 S) aufweist, an der die erste Fläche (21) des Werkstücks (2) zur Anlage kommt, einen zweiten Anlageabschnitt (12), der sich von dem Hauptkörperabschnitt (10) erstreckt und an dem die zweite Fläche (22) des Werkstücks (2) zur Anlage kommt, einen dritten Anlageabschnitt (13), der sich von dem Hauptkörperabschnitt (10) erstreckt und an dem die dritte Fläche (23) des Werkstücks (2) zur Anlage kommt, und ein Saugelement (AM), das an dem Hauptkörperabschnitt (10) angebracht ist und eine Saugfläche (AS) aufweist, die die erste Fläche (21) des Werkstücks (2) durch Ansaugen halten kann, wobei das Saugelement (AM) von dem Hauptkörperabschnitt (10) in derselben Richtung hervorsteht wie der erste Anlageabschnitt (11) und eine Saugfläche (AS) an dem, in Vorstehrichtung, vorderen Endabschnitt aufweist, und das Saugelement (AM) in eine verlängerte Form verformbar ist, wo die Saugfläche (AS), in Vorstehrichtung, vor der ersten Anlagefläche (11S) angeordnet ist, und in eine zusammengezogene Form verformbar ist, wo die Saugfläche (AS), in Vorstehrichtung, hinter der ersten Anlagefläche (11 S) angeordnet ist.
Roboterhand (RH) nach Anspruch 1, wobei wenn die Saugfläche (AS) in Schwerkraftrichtung nach unten weist, das Saugelement (AM) aufgrund seines eigenen Gewichts in die verlängerte Form verformt wird, und wenn die Saugfläche (AS) in Schwerkraftrichtung nach oben weist, das Saugelement (AM) aufgrund seines eigenen Gewichts in die zusammengezogene Form verformt wird.
Robotersystem (RS), das eine Roboterhand (RH) nach Anspruch 1 oder 2 und einen Roboterarm (RA), der eine Position und Haltung der Roboterhand (RH) ändern kann, umfasst.
Verfahren zum Positionieren und Greifen des Werkstücks (2) in Bezug auf die Roboterhand (RH) in dem Robotersystem (RS) nach Anspruch 3, umfassend: Halten der ersten Fläche (21) des Werkstücks (2), die in Schwerkraftrichtung nach oben weist, durch das Saugelement (AM), Ändern einer Position und Haltung der Roboterhand (RH), die das Werkstück (2) durch Ansaugen hält, so dass die erste Fläche (21) in Schwerkraftrichtung nach unten weist, wodurch bewirkt wird, dass das Werkstück (2) durch Schwerkraft herabsinkt, so dass die erste Fläche (21) an der ersten Anlagefläche (11S) zur Anlage kommt, Lösen des Ansaugens des Werkstücks (2) durch das Saugelement (AM), weiteres Ändern einer Position und Haltung der Roboterhand (RH), so dass die erste Anlagefläche (11S) in Bezug auf die Horizontalrichtung geneigt wird, wodurch bewirkt wird, dass das Werkstück (2) entlang der ersten Anlagefläche (11S) durch Schwerkraft gleitet, so dass die zweite Fläche (22) und die dritte Fläche (23) jeweils an dem zweiten Anlageabschnitt (12) bzw. dem dritten Anlageabschnitt (13) zur Anlage kommen, und erneutes Halten der ersten Fläche (21) des Werkstücks (2) durch das Saugelement (AM) in dem Zustand, in dem die zweite Fläche (22) und die dritte Fläche (23) jeweils an dem zweiten Anlageabschnitt (12) bzw. dem dritten Anlageabschnitt (13) anliegen.