JP2011183472A - ハンド装置及びロボット装置並びに機械製品の製造システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1部材と、第1部材に固定された固定部材と、第1部材の一端部に固定された第1指部材と、第1部材の一端側から他端側にかけて設けられたスライド機構と、スライド機構にスライド自在に取り付けられた第1スライダ部材と、一端部が第1スライダに固定された第2部材と、第1部材の一端側から他端側に設けられたガイド機構と、ガイド機構にスライド自在に取り付けられた第2スライダ部材と、第2スライダ部材に固定された第2指部材と、固定部材と、第1スライダ部材との相対変位を第2スライダ部材に伝達する変位増加機構とを有して構成する。
【選択図】図3
Description
そのためロボット等の先端に取り付けるハンド装置として特許文献1のごとく、対をなす指部材の間隔を拡縮することで指部材で対象物を挟持するものが広く用いられている。かかるハンド装置を用いることで、多種類の対象物を保持してハンドリングすることができる。
ロボットの先端に取り付けられるハンド装置の寸法を抑えることで、ハンド装置とロボット本体を含む周囲の物体との干渉領域を低減することでセル生産設備内でのロボットの自由度を確保することができる。
また、アクチュエータはサーボモータであり、サーボモータの駆動を制御するコントローラを有し、コントローラは、アクチュエータに発生させるトルクの値に基づいて、第1指部材及び第2指部材により把持対象物が把持されたか否かを判定する把持判定部と、把持判定部により把持対象物が把持されたと判定された場合には、予め設定された把持力で把持対象物を把持させるトルクフィードバック制御部とを有していることが好ましい。
また、本願発明にかかる機械製品の製造システムは、複数種類の把持対象物を収納するストッカと、複数種類の把持対象物に対して組立作業を行う作業スペースと、
ストッカから把持対象物を把持してハンドリングを行うロボット装置と、を有していることを特徴としている。
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
本実施形態では、本発明の具体的適用の一例として、3種類のワーク(把持対象物)W1〜W3をそれぞれ組立加工して機械製品の一部あるいは全部をなすアッセンブリ製品であるワークを作製する機械製品の製造システム100について説明する。
図2示すように、本実施形態にかかる機械製品の製造システム100は、ロボット(ロボット装置)101,ステージ(作業スペース)102,ワークストッカ(ストッカ)103〜105,搬出ベルト106,制御装置(ここでは、コントローラ及びロボットコントローラを兼ねる)107及び囲い108を有して構成されている。
機械製品の製造システム100は、囲い108により周囲の工場等のフロアを離隔されており、囲い108の内部にロボット101等の自動機械が配設されている。
部品ストッカ103〜105には、それぞれ異なる種類の電子基板(以下、ワークW1〜W3)がそれぞれ複数ストックされている。各ワークW1〜W3は、それぞれ上下方向に薄い薄板状をなしており、上面あるいは下面に電気配線及びコンデンサ等の電子部品が実装され、あるいは、実装される予定となっている。
なお、部品ストッカ103〜105は固定の棚等で構成してもよく、また、ワーク部品を機械製品の製造システム100に搬入する搬送車や搬送コンベア等であってもよい。
制御装置107は、記憶装置,電子演算器及び入力装置(いずれも図示省略)を有するコンピュータにより構成されており、ロボット101及び左右のハンド装置11,12と相互通信可能に接続されている。ロボット101のアクチュエータ及び駆動モータ5(図2,3等も参照)は制御装置107からの指令信号に基づいて駆動するようになっている。
そして制御装置107は各爪8a,8bによりワークW1〜W3が把持されたと判定された後には、予め記憶装置に教示された把持力(トルク)でワークW1〜W3を把持させるように、駆動モータ5への指令信号を把持力(トルク)によってフィードバック制御するようになっている。
次に、ロボット101の構成について説明する。図2に示すように、ロボット101は、基台1が図示しないアンカーボルトでフロアに固定され、この基台51の上には、アクチュエータを介して胴部52が基台51に対して旋回自在に設けられている。
この胴部52には、右腕部(アーム)53R及び左腕部(アーム)53Lのそれぞれ左右一対のアームが設けられている。
右腕部53Rには、右肩部(アーム部材)54Rが水平面(フロアと平行な面)に沿って旋回可能に設けてある。この右肩部54Rには右上腕A部(アーム部材)55Rが揺動可能に設けられている。この右上腕A部(アーム部材)55R先端には右上腕B部(アーム部材)56Rが設けられている。なお、この右上腕B部56Rは旋回する捻り動作が付与されている。
なお、この右手首A部58Rは旋回する捻り動作、右手首B部59Rは曲げ動作を行う旋回動作が付与されている。
右手首B部59Rの先端には右フランジ60Rが設けてあり、右フランジ60Rには、ブラケット15を介して右ハンド装置(ハンド装置)61が取り付けられている。右ハンド装置61は右フランジ(アーム部材)60Rを可動させるサーボモータの駆動により、右ハンド装置61を移動させ、制御装置108の指示する位置で停止(位置決め)することができるようになっている。
左フランジ60Lには、ブラケット15を介して左ハンド装置(ハンド装置)62が取り付けられている。
左右のハンド装置11,12はそれぞれ同一に構成されており、図3(a)〜図3(c)に示すように、固定ベース(第1部材)1,リニアガイドアクチュエータ(スライド機構)2,プーリ3,タイミングベルト4,駆動モータ(アクチュエータ)5,プーリ6,第1スライダ(第2部材)7,一対の爪(第1指部材及び第2指部材)8a,8b,リニアガイド(ガイド機構)9,第2スライダ(第2スライダ部材)10,スチールベルト(無端ベルト)11,一対のローラ12,ネジ13a,13b及び支柱(固定部材)14を有して構成されている。なお、スチールベルト11,一対のローラ12,ネジ13a,13b及び支柱14により、変位増加機構が構成されている。
駆動モータ5は、エンコーダを内蔵するサーボモータであり、制御装置107と接続されており駆動モータ5の駆動は制御装置107によって制御されるようになっている。
固定ベース1の端部付近(一端部)には、爪8aが固設されている。固定ベース1の他端側には、支柱14が固設されている。
第1スライダ上7にはリニアガイド9が固設されている。リニアガイド9は第1スライダ上7の一端側から他端側にかけて延設されており、リニアガイド9には、第2スライダ10が設置され、リニアガイド9に沿って摺動(スライド)するようになっている。
そして、スチールベルト11と第2スライダ10とはネジ(ネジ以外の固定具でも可能)13aによって固定されている。また、スチールベルト11のネジ13aとの中間地点(ネジ13aと点対照となる位置近傍)ではネジ13bによってスチールベルト11と支柱14とが固定されている。
これにより、図6(a)に示すように、各爪8a,8bの長手方向と垂直にワークW1〜W3を掴むことや図6(b)に示すように各爪8a,8bの長手方向と平行にワークW1〜W3を掴み、搬送中にずれることなく確実に把持することが可能になる。
即ち、が、電子部品が実装されたワークW1〜W3は、上面あるいは下面の電子部品と各爪8a,8bとの接触を回避する必要があるため、ワークW1〜W3の側面部を各爪8a,8bで把持することで、実装された電子部品との干渉を回避しながらもワークW1〜W3を把持することができる。
なお、電子部品が実装される前のワークW1〜W3の場合、面積が大きい上面あるいは下面を把持することが可能であり、把持位置の面積が大きい分、より簡易な教示で確実にワークW1〜W3を把持することができる。
次にリニアガイドアクチュエータ2のボールネジが回転され、第1スライダ7がリニアアクチュエータ2のリニアガイド2aに沿って摺動し移動する。
これにより、囲い108の内部空間にストッカ103〜105やロボット101等が高密度に配置されている場合でもハンド装置11,12の各爪8a,8bの間隔を小さくすることで、ハンド装置11,12の寸法を低減することができ、囲い108の内部空間の障害物との干渉を低減してロボット101及びハンド装置11,12の自由度を大きく確保することができる。
例えば、上述の実施形態では、駆動モータの駆動によりボールネジを回転させる構成としたが、アクチュエータとしては、リニアモータ等を用いてもよい。
また、アクチュエータの設置方式についても実施形態のものに限定されることなく、一対の指部材を拡縮可能な構成でアクチュエータを配置すればよい。例えば実施形態のものから、駆動モータ、プーリ等を省略して、ボールネジを単なるガイドとして構成し、ローラをモータ等により回転駆動させて第2指部材を動作させるように構成してもよい。この場合スチールベルトがローラ間で回転せしめられ、スチールベルトと支柱との相対変位が各部に伝達されることとなる。
2 リニアガイドアクチュエータ
2a リニアガイド
2b ボールネジ
2c スライダ基部(第1スライダ部材)
3,6 プーリ
4 タイミングベルト
5 駆動モータ(アクチュエータ,サーボモータ)
7 第1スライダ(第2部材)
8a,8b 爪(指部材)
9 リニアガイド
10 第2スライダ
11 スチールベルト
12 ローラ
13a,13b ネジ
14 支柱(固定部材)
15 ブラケット
61,62 ハンド装置
100 機械製品の製造システム
101 ロボット
Claims (8)
- 第1部材と、
前記第1部材に固定された固定部材と、
前記第1部材の一端部に固定された第1指部材と、
前記第1部材の一端側から他端側にかけて設けられたスライド機構と、
前記スライド機構にスライド自在に取り付けられた第1スライダ部材と、
一端部が前記第1スライダに固定された第2部材と、
前記第1部材の一端側から他端側に設けられたガイド機構と、
前記ガイド機構にスライド自在に取り付けられた第2スライダ部材と、
前記第2スライダ部材に固定された第2指部材と、
前記固定部材と、前記第1スライダ部材との相対変位を前記第2スライダ部材に伝達する変位増加機構と、を有している
ことを特徴とする、ハンド装置。 - 前記スライド機構は、
前記第1部材の一端側から他端側にかけて設けられたボールネジと、
前記ボールネジに取り付けられた第1スライダ部材と、
前記ボールネジを駆動するアクチュエータと、を有している
ことを特徴とする、請求項1記載のハンド装置。 - 前記変位増加機構は、
前記第1スライダ部材にそれぞれに固設された一対のローラと、
前記一対のローラに架け渡された無端ベルトと、を有し、
前記無端ベルトは、前記第2スライダ部材及び前記固定部材とそれぞれ連結されている
ことを特徴とする、請求項1又は2記載のハンド装置。 - 前記第1指部材及び前記第2指部材には、それぞれ、部材の延在方向に延びる第1溝と、前記第1溝に直交する第2溝とが設けられている
ことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載のハンド装置。 - 前記アクチュエータはサーボモータであり、
前記サーボモータの駆動を制御するコントローラを有し、
前記コントローラは、
前記アクチュエータに発生させるトルクの値に基づいて、前記第1指部材及び前記第2指部材により把持対象物が把持されたか否かを判定する把持判定部と、
前記把持判定部により把持対象物が把持されたと判定された場合には、予め設定された把持力で把持対象物を把持させるトルクフィードバック制御部とを有している
ことを特徴とする、請求項2〜4のいずれか1項に記載のハンド装置。 - 把持対象物は、少なくとも上面あるいは下面に電気配線が施された回路基板であり、
前記コントローラは、
前記回路基板の側面部を前記第1指部材及び前記第2指部材で把持するように前記アクチュエータを制御する
ことを特徴とする、請求項2〜5のいずれか1項に記載のハンド装置。 - 固定面に設置される基台と、
前記基台に連結されそれぞれアクチュエータの駆動により回転及び/又は旋回する複数のアーム部材からなるアームと、
前記アームの先端部に設けられる請求項1〜6のいずれか1項に記載のハンド装置と、を有している
ことを特徴とする、ロボット装置。 - 複数種類の把持対象物を収納するストッカと、
前記複数種類の把持対象物に対して組立作業を行う作業スペースと、
前記ストッカから前記把持対象物を把持してハンドリングを行う請求項7記載のロボット装置と、を有している
ことを特徴とする、機械製品の製造システム。
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