JP2017222010A - Robot, robot retainer, object retainer, and machine work method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ロボットにより対象物を把持した状態で対象物を機械加工する技術に関する。 The present invention relates to a technique for machining an object while the object is gripped by a robot.
工作機械により対象物(例えばワーク)を機械加工する場合に、工作機械への対象物の取り付け作業にロボットを用いる場合がある(例えば下記の特許文献1)。この場合、まず、ロボットが、待機場所に置かれている対象物を把持し、この対象物を工作機械へ移動させる。その後、工作機械側のチャック機構で対象物を把持して固定し、ロボットは対象物を解放する。次いで、工作機械の工具により対象物を機械加工する。
When machining an object (for example, a workpiece) with a machine tool, a robot may be used for attaching the object to the machine tool (for example,
このように、対象物は、ロボットに把持された後にチャック機構に把持し直される。これにより、工作機械への対象物の設置位置が正確な位置からずれる可能性があり、または、工作機械への対象物の設置に時間がかかる可能性がある。 In this way, the object is gripped by the chuck mechanism after being gripped by the robot. Thereby, the installation position of the target object on the machine tool may deviate from an accurate position, or it may take time to install the target object on the machine tool.
これを回避するために、ロボットが対象物を把持した状態で、工具により対象物を機械加工することが考えられる。この場合、工具による加工力がロボットにおける低剛性の可動部(例えばロボットアームの関節部)に作用することにより、ロボットが動いてしまい、対象物の位置がずれる可能性がある。 In order to avoid this, it is conceivable that the object is machined with a tool while the robot is holding the object. In this case, when the processing force by the tool acts on a low-rigidity movable part (for example, a joint part of the robot arm) in the robot, the robot may move and the position of the object may be shifted.
そこで、本発明の目的は、ロボットが対象物を把持した状態で工具により対象物を機械加工する時に、工具の加工力による対象物の位置ずれを抑えることにある。 Accordingly, an object of the present invention is to suppress positional displacement of an object due to the processing force of the tool when the object is machined by a tool while the robot is holding the object.
上記目的を達成するために、本発明によると、対象物を機械加工する時に該対象物を把持するためのロボットであって、
前記対象物を把持する把持装置と、
該把持装置が固定されており、動作することにより前記把持装置を移動させる動作機構と、
前記把持装置または前記動作機構に固定されたロボット側着脱機構と、を備え、
該ロボット側着脱機構は、設定位置の構造体に設けた構造体側着脱機構に取り付け可能である、ロボットが提供される。
To achieve the above object, according to the present invention, a robot for gripping an object when machining the object,
A gripping device for gripping the object;
An operating mechanism for moving the gripping device when the gripping device is fixed and operating;
A robot side attaching / detaching mechanism fixed to the gripping device or the operation mechanism,
The robot side attaching / detaching mechanism is provided with a robot that can be attached to the structure side attaching / detaching mechanism provided in the structure at the set position.
また、上記目的を達成するために、本発明によると、対象物を機械加工する時に該対象物を把持するロボットを固定するためのロボット固定装置であって、
前記ロボットにはロボット側着脱機構が固定されており、
前記ロボット固定装置は、設定位置の構造体に設けられ、前記ロボット側着脱機構が着脱可能な構造体側着脱機構を備え、
該構造体側着脱機構には、前記ロボット側着脱機構が取り付け可能である、ロボット固定装置が提供される。
In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided a robot fixing device for fixing a robot that grips an object when machining the object,
A robot side attaching / detaching mechanism is fixed to the robot,
The robot fixing device includes a structure-side attachment / detachment mechanism that is provided in a structure at a set position, and the robot-side attachment / detachment mechanism is attachable / detachable.
The structure side attaching / detaching mechanism is provided with a robot fixing device to which the robot side attaching / detaching mechanism can be attached.
さらに、本発明によると、上述のロボットと、上述のロボット固定装置とを備える対象物固定装置が提供される。 Furthermore, according to this invention, the target object fixing apparatus provided with the above-mentioned robot and the above-mentioned robot fixing apparatus is provided.
また、上記目的を達成するために、本発明によると、対象物をロボットで把持した状態で前記対象物を機械加工する方法であって、
ロボット側着脱機構が固定された前記ロボットを用意し、
前記ロボット側着脱機構が着脱可能な構造体側着脱機構を設定位置の構造体に設け、
(A)前記ロボットにより前記対象物を把持し、
(B)前記ロボットの動作により、前記ロボット側着脱機構を前記構造体側着脱機構へ移動させ、前記ロボット側着脱機構を前記構造体側着脱機構に取り付け、
(C)この状態で、前記ロボットに把持された前記対象物を工具により機械加工する、対象物の機械加工方法が提供される。
Further, in order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided a method of machining the object in a state where the object is gripped by a robot,
Prepare the robot with the robot side attachment / detachment mechanism fixed,
A structure side attaching / detaching mechanism to which the robot side attaching / detaching mechanism can be attached / detached is provided in the structure at the set position,
(A) gripping the object by the robot;
(B) By the operation of the robot, the robot side attaching / detaching mechanism is moved to the structure side attaching / detaching mechanism, and the robot side attaching / detaching mechanism is attached to the structure side attaching / detaching mechanism,
(C) In this state, there is provided a method for machining an object, in which the object gripped by the robot is machined with a tool.
本発明によると、対象物をロボットが把持し、ロボット側着脱機構を、構造体に設けた構造体側着脱機構に取り付けることができる。したがって、加工時に工具から対象物に作用する加工力を、ロボット側着脱機構と構造体側着脱機構を介して構造体で支持できる。すなわち、加工力を、動作機構における低剛性の可動部を介さずに構造体で支持できる。したがって、加工力による対象物の位置ずれを防止できる。 According to the present invention, an object can be gripped by a robot, and the robot side attaching / detaching mechanism can be attached to the structure side attaching / detaching mechanism provided in the structure. Therefore, the processing force acting on the object from the tool during processing can be supported by the structure via the robot side attaching / detaching mechanism and the structure side attaching / detaching mechanism. That is, the processing force can be supported by the structure without using the low-rigidity movable part in the operation mechanism. Therefore, the position shift of the target object due to the processing force can be prevented.
本発明の好ましい実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。 A preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the common part in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
[第1実施形態]
図1(A)は、本発明の第1実施形態による対象物固定装置10を示す。対象物固定装置10は、対象物1を工作機械20により機械加工する時に対象物1を把持して固定する。対象物固定装置10は、ロボット30とロボット固定装置40を備える。
[First Embodiment]
FIG. 1A shows an
工作機械20は、工具3を有し、この工具3により対象物1を機械加工する。この機械加工は、切削、研削、せん断、またはバリ取りであってよいが、固定した対象物1に対して行う他の機械加工であってもよい。工作機械20は、NC(Numerical Control)工作機械であってよいが、これに限定されない。
The
ロボット30は、対象物1を機械加工する時に対象物1を把持する。ロボット30は、待機位置に置かれた対象物1を把持して、この対象物1を工作機械20の工具3が機械加工できる位置へ移動させる。
The
ロボット30は、把持装置5と動作機構7とロボット側着脱機構9と制御装置11を備える。
The
把持装置5は対象物1を把持する。把持装置5は、第1実施形態では、開閉駆動される複数の把持部材5a,5bを有する。複数の把持部材5a,5bは、閉駆動されることにより、互いに接近して対象物1を挟み込む。これにより把持装置5は対象物1を強固に把持する。複数の把持部材5a,5bは、この状態から開駆動されると、互いに離間し、把持していた対象物1を解放する。把持装置5は、対象物1を強固に把持できる他の構成を有していてもよい。
The
動作機構7には把持装置5が固定されている。動作機構7は、動作することにより把持装置5を移動させる。すなわち、動作機構7の動作により、把持装置5は、待機位置に置かれた対象物1を把持できる位置から、対象物1が工作機械20により機械加工される位置へ移動できる。本実施形態では、動作機構7は、複数の構成部材7a〜7fを有する。複数の構成部材7a〜7fは、互いに対して動作可能に連結されている。
A
本実施形態では、動作機構7はロボットアームであり、複数の構成部材7a〜7fはアーム構成部材である。隣接するアーム構成部材同士は、互いに対して動作(回転または併進)可能に連結されている。
In this embodiment, the operation mechanism 7 is a robot arm, and the plurality of
ロボットアーム7は、例えば、多関節型の6自由度アームである。図1(A)の例では、アーム構成部材7aは自身の中心軸C1まわりに回転可能である。アーム構成部材7bはアーム構成部材7aに対して軸C2まわりに回転可能である。アーム構成部材7cはアーム構成部材7bに対して軸C3まわりに回転可能である。アーム構成部材7dはアーム構成部材7cに対して軸C4まわりに回転可能である。アーム構成部材7eはアーム構成部材7dに対して軸C5まわりに回転可能である。アーム構成部材7fは、自身の中心軸C6まわりにアーム構成部材7eに対して回転可能である。なお、ロボットアーム7の形態は、直交座標型、スカラ型など、どのような形態であってもよい。
The robot arm 7 is, for example, an articulated 6-degree-of-freedom arm. In the example of FIG. 1A, the arm
第1実施形態では、最先端のアーム構成部材7fに把持装置5が固定されている。
In the first embodiment, the
ロボット側着脱機構9は、把持装置5または動作機構7(図1(A)では動作機構7)に固定されている。第1実施形態では、最先端のアーム構成部材7fにロボット側着脱機構9が固定されている。
The robot side attaching /
ロボット側着脱機構9は、設定位置の構造体15に設けた構造体側着脱機構17に着脱可能である。図1(B)は、ロボット側着脱機構9が構造体側着脱機構17に取り付けられて結合された状態を示す。第1実施形態において、ロボット側着脱機構9は、構造体側着脱機構17に取り付けられると構造体側着脱機構17に対して位置と姿勢が固定される。
The robot side attaching /
ロボット固定装置40は、対象物1を機械加工する時に対象物1を把持したロボット30を固定する。ロボット固定装置40は、設定位置の構造体15に設けた構造体側着脱機構17を備える。第1実施形態では、構造体15は動作不能な固定体である。好ましくは、上記設定位置は、図1のように工作機械20における位置である。例えば、構造体15は工作機械20の固定構造部であってよい。上記設定位置は、工作機械20外の位置(例えば工作機械20の近傍)であってもよい。
The
制御装置11は、把持装置5と動作機構7を制御する。
The
制御装置11は、把持装置5の駆動装置(図示せず)を制御することにより、把持装置5の動作が制御される。第1実施形態では、制御装置11は、複数の把持部材5a,5bの開閉動作を制御する。
The
制御装置11は、構成部材7a〜7fを駆動する駆動装置(図示せず)を制御することにより、下記(1)(2)のいずれの位置へも動作機構7を移動させることができる。
(1)待機位置に置かれた対象物1を把持装置5が把持できる位置。
(2)ロボット側着脱機構9を構造体側着脱機構17に固定できる位置。
制御装置11は、例えば、次の(a)(b)の一方または両方に基づいて動作機構7を移動させる。
(a)予め設定された把持装置5の設定軌道。
(b)動作機構7や他の位置に設けられたセンサ(例えばカメラまたはレーザ距離計)を用いて認識した構造体側着脱機構17の位置。
The
(1) A position where the
(2) A position where the robot side attaching /
For example, the
(A) A preset trajectory of the
(B) The position of the structure side attaching /
第1実施形態において、ロボット側着脱機構9と構造体側着脱機構17の構成としては、例えば以下の構成例1〜5のいずれかを採用してよい。
In the first embodiment, as the configuration of the robot side attaching /
(構成例1)
図2(A)は、図1(B)の部分拡大図であり、ロボット側着脱機構9と構造体側着脱機構17の構成例1を示す。図2(B)は、ロボット側着脱機構9が構造体側着脱機構17から分離している状態を示す。
(Configuration example 1)
FIG. 2A is a partially enlarged view of FIG. 1B, and shows a configuration example 1 of the robot side attaching /
ロボット側着脱機構9と構造体側着脱機構17の一方は嵌合部18を有し、ロボット側着脱機構9と構造体側着脱機構17の他方は嵌合部18が嵌合可能な被嵌合部19を有する。以下では、図2のように、ロボット側着脱機構9が嵌合部18を有し構造体側着脱機構17が被嵌合部19を有する場合を説明する。
ただし、ロボット側着脱機構9が被嵌合部19を有し構造体側着脱機構17が嵌合部18を有していてもよい。
One of the robot side attaching /
However, the robot side attaching /
嵌合部18は、被嵌合部19に形成された嵌合穴19aに挿入されることにより被嵌合部19に嵌合可能である。嵌合穴19aは図2の例では円筒形である。嵌合部18において被嵌合部19と嵌合する部分は、被嵌合部19において嵌合部18が嵌合する部分と形状および大きさが整合している。これにより、嵌合部18は、被嵌合部19に嵌合すると、両者の嵌合方向以外の方向には被嵌合部19に対して位置がずれないようになっている。以下において嵌合部18が被嵌合部19に嵌合した状態を単に嵌合状態という。
The
この嵌合状態を維持するために、対象物固定装置10は嵌合維持装置21を備える。嵌合維持装置21は、被嵌合部19に嵌合した嵌合部18が被嵌合部19から外れることを阻止する阻止状態と、この阻止状態を解除した解除状態との間で切り替え可能である。
この切り替えは、好ましくは制御装置11により行われる。制御装置11は、動作機構7を制御することにより嵌合部18を被嵌合部19に嵌合させる。次いで、制御装置11は、嵌合維持装置21を制御することにより、嵌合維持装置21を上述の阻止状態にする。
In order to maintain this fitting state, the
This switching is preferably performed by the
嵌合維持装置21は、複数の球体23と気体供給装置25と開閉弁26,27を備える。
The
複数の球体23は嵌合部18に設けられている。複数の球体23は例えば鋼球である。複数の球体23は、嵌合部18の外周面18aの周方向に間隔をおいて配置されている。嵌合部18の内部には、各球体23が移動可能な通路18bが形成されている。この通路18bにより、各球体23は、嵌合部18の外周面18aから突出した突出位置と、外周面18aから内側に引っ込んだ内側位置との間で移動可能になっている。また、各球体23が上記突出位置よりも外側へ移動しないようにするストッパ構造29が嵌合部18に設けられている。このストッパ構造29は、一例では、球体23に設けた被係止部29aと、通路18bに設けられた段差部29bとからなる。段差部29bは、突出位置の球体23の被係止部29aを係止して、被係止部29aがさらに外方へ移動することを阻止する。
The plurality of
複数の球体23に対応して、嵌合穴19aの内周面には、複数の窪み19bが形成されている。これらの窪み19bは、嵌合穴19aの内周面の周方向に間隔をおいて配置されている。各窪み19bには、嵌合穴19aに挿入された嵌合部18の球体23が挿入可能になっている。
Corresponding to the plurality of
気体供給装置25は、通路18bに加圧気体(加圧エア)を供給することにより、複数の球体23は突出位置へ移動させられて突出位置に保持される。なお、気体供給装置25は、加圧供給源25aと、加圧供給源25aから通路18bへ加圧気体を供給する気体供給路25bと、気体供給路25bから分岐している排気路25cとを有する。
The
開閉弁26は気体供給路25bに設けられ、開閉弁27は排気路25cに設けられる。排気路25c(例えばチューブ)の先端は大気に開放されている。上述の嵌合状態で開閉弁26が開き且つ開閉弁27が閉じれば、気体供給装置25は、上述の阻止状態になる。すなわち、加圧供給源25aから気体供給路25bを通して通路18bへ加圧気体が供給され、この加圧気体により、被係止部29aが段差部29bに押し付けられて球体23が窪み19bに挿入された突出位置に維持される。これにより、球体23は被嵌合部19に上述の嵌合方向に係合する。このような阻止状態から、開閉弁26が閉じられ開閉弁27が開けられると、気体供給装置25は、上述の解除状態になる。
The on-off
制御装置11は、開閉弁26,27の開閉を制御することにより、気体供給装置25を阻止状態と解除状態との間で切り替える。
The
構成例1では、嵌合部18を被嵌合部19に嵌合させ、嵌合維持装置21を阻止状態にすることにより、ロボット側着脱機構9を構造体側着脱機構17に速やかに固定できる。
In the configuration example 1, the robot-side attaching /
なお、複数の球体23の代わりに、他の形状の移動部材が設けられてもよい。この場合、上述において、球体23は移動部材23に読み替えられる。
Instead of the plurality of
(構成例2)
図3(A)は、図1(B)の部分拡大図に相当するが、ロボット側着脱機構9と構造体側着脱機構17の構成例2を示す。図3(B)は、ロボット側着脱機構9が構造体側着脱機構17から分離している状態を示す。
(Configuration example 2)
FIG. 3A corresponds to a partially enlarged view of FIG. 1B, but shows a configuration example 2 of the robot side attaching /
ロボット側着脱機構9と構造体側着脱機構17の一方は嵌合部31を有し、ロボット側着脱機構9と構造体側着脱機構17の他方は嵌合部31が嵌合可能な被嵌合部32を有する。以下で、図3のように、ロボット側着脱機構9が嵌合部31を有し構造体側着脱機構17が被嵌合部32を有する場合を説明する。
ただし、ロボット側着脱機構9が被嵌合部32を有し構造体側着脱機構17が嵌合部31を有していてもよい。
One of the robot side attaching /
However, the robot side attaching /
嵌合部31は、被嵌合部32に形成された嵌合穴32aに挿入されることにより被嵌合部32に嵌合可能である。図3の例では、複数の嵌合穴32aが設けられ、各嵌合穴32aは円錐形であり、この円錐形の頂点は嵌合穴32aの下端に位置する。嵌合部31において被嵌合部32と嵌合する部分は、被嵌合部32において嵌合部31が嵌合する部分と形状および大きさが整合している。これにより、嵌合部31は、被嵌合部32に嵌合すると、嵌合方向以外の方向には、被嵌合部32に対して位置がずれないようになっている。
The
上述の嵌合状態を維持するために、対象物固定装置10は嵌合維持装置41を備える。嵌合維持装置41は、被嵌合部32に嵌合した嵌合部31が被嵌合部32から外れることを阻止する阻止状態と、この阻止状態を解除した解除状態との間で切り替え可能である。
この切り替えは、好ましくは制御装置11により行われる。制御装置11は、動作機構7を制御することにより嵌合部31を被嵌合部32に嵌合させる。次いで、制御装置11は、嵌合維持装置41を制御することにより、嵌合維持装置41を上述の阻止状態にする。
In order to maintain the above-described fitting state, the
This switching is preferably performed by the
嵌合維持装置41は、電磁石43と電流供給装置45とスイッチ47を備える。
The
電磁石43は、ロボット側着脱機構9と構造体側着脱機構17の一方に固定されている。図3の例では、この一方はロボット側着脱機構9であり、電磁石43は嵌合部31に組み込まれている。ロボット側着脱機構9と構造体側着脱機構17の他方は、電磁石43が発生する磁力により電磁石43に吸引される材料(例えば強磁性体)で形成された部分を有する。この部分は図3の例では被嵌合部32である。
電流供給装置45は電源45aと電線45bを有する。電線45bは、電源45aと電磁石43とを接続し、電源45aからの電流を電磁石43へ流す。
スイッチ47は電線45bに設けられる。嵌合部31が被嵌合部32に嵌合した状態でスイッチ47が閉じると、電源45aから電流が電磁石43に流れて電磁石43の磁力により、ロボット側着脱機構9と構造体側着脱機構17(図3の例では電磁石43と被嵌合部32)とが互いに吸引された状態になる。これにより、電流供給装置45は上述の阻止状態になる。この状態からスイッチ47が開くと、電流供給装置45は上述の解除状態になる。
The
The
The switch 47 is provided on the
制御装置11は、スイッチ47の開閉を制御することにより、電流供給装置45を阻止状態と解除状態との間で切り替える。
The
構成例2では、嵌合部31を被嵌合部32に嵌合させ、嵌合維持装置41を阻止状態にすることにより、ロボット側着脱機構9を構造体側着脱機構17に速やかに固定できる。
In the configuration example 2, the robot-side attaching /
(構成例3)
図4(A)は、図1(B)の部分拡大図に相当するが、ロボット側着脱機構9と構造体側着脱機構17の構成例3を示す。図4(B)は、ロボット側着脱機構9が構造体側着脱機構17から分離している状態を示す。
(Configuration example 3)
FIG. 4A corresponds to a partially enlarged view of FIG. 1B, but shows a configuration example 3 of the robot side attaching /
ロボット側着脱機構9と構造体側着脱機構17の一方はクランプ装置51を有し、ロボット側着脱機構9と構造体側着脱機構17の他方はクランプ装置51に固定される被クランプ部52を有する。以下では、図4のように、構造体側着脱機構17がクランプ装置51を有しロボット側着脱機構9が被クランプ部52を有する場合を説明する。
ただし、ロボット側着脱機構9がクランプ装置51を有し構造体側着脱機構17が被クランプ部52を有していてもよい。
One of the robot side attaching /
However, the robot side attaching /
クランプ装置51は、被クランプ部52を挟み込んで固定する1対のクランプ部51a,51bを有する。
The
図4の例では、被クランプ部52は、球状の少なくとも一部をなしている部分を含み、各クランプ部51a,51bはクランプ面53を有し、各クランプ面53には、被クランプ部52の一部が挿入される窪み54が形成されている。好ましくは、窪み54に被クランプ部52の一部(上記部分の一部)が挿入されることにより、この挿入方向と直交する、少なくともいずれかの方向に被クランプ部52が位置決めされる。より好ましくは、窪み54は、被クランプ部52に従った形状および大きさを有する。これにより、窪み54に被クランプ部52の一部が挿入されることにより、この挿入方向と直交するすべての方向に被クランプ部52が位置決めされる。例えば、窪み54は、球の一部をなす形状であってもよいし、頂点が底部となる円錐形であってもよいし、断面がV字状であってもよい。なお、被クランプ部52の形状は、上記に限定されず、1対のクランプ部51a,51bは被クランプ部52を挟み込んで固定できればよい。
In the example of FIG. 4, the clamped
好ましくは、クランプ部51a,51bの動作は、制御装置11により制御される。この場合、クランプ装置51は、1対のクランプ部51a,51bを開閉駆動する駆動装置55を備える。図4の例では、駆動装置55は、モータ55aと、モータ55aにより回転駆動されるネジ軸55bと、ネジ軸55bに螺合するスライド55cと、スライド55cの回転を阻止しスライド55cの前後運動(すなわち図4の左右方向)を案内するガイド55dとを備える。ガイド55dは構造体15に固定されている。一方のクランプ部51aは、スライド55cに結合され、他方のクランプ部51bは構造体15に固定されている。モータ55aによるネジ軸55bの回転によりスライド55cとともに一方のクランプ部51aを前後運動させることにより、1対のクランプ部51a,51bが開閉する。
Preferably, the operation of the
なお、駆動装置55は、1対のクランプ部51a,51bを開閉駆動する構成を有していれば、上記に限定されず、エアシリンダまたは液圧シリンダを用いた構成、または、他の構成を有していてもよい。
The driving
制御装置11は、動作機構7を制御して被クランプ部52を1対のクランプ部51a,51bの間に位置させ、次いで、駆動装置55(図4の例ではモータ55a)を制御することにより1対のクランプ部51a,51bを互いに近接させる。これにより、被クランプ部52が1対のクランプ部51a,51bに挟み込まれて固定される。その後、制御装置11は、1対のクランプ部51a,51bを互いに近接させる方向にクランプ部51a,51bの一方または両方(図4の例ではクランプ部51a)を継続して駆動するように駆動装置55を制御してよい。これにより、1対のクランプ部51a,51bが被クランプ部52を固定した状態が維持される。
The
構成例3では、被クランプ部52を1対のクランプ部51a,51bの間に位置させ、クランプ部51a,51bで被クランプ部52を挟み込むことにより、ロボット側着脱機構9を構造体側着脱機構17に、より強固に固定できる。
In the configuration example 3, the clamped
図5は、被クランプ部52が1対のクランプ部51a,51bに固定された状態の対象物固定装置10の全体を示す。構成例3において被クランプ部52が球状の少なくとも一部をなしている部分を含む場合、上述の窪み54に被クランプ部52を入れた状態で、被クランプ部52を1対のクランプ部51a,51bで強固に挟み込んで固定できる。この時、被クランプ部52は球状の少なくとも一部をなしている部分を含むので、把持装置5で把持した対象物1の向きを所望の向きにした状態で、被クランプ部52を1対のクランプ部51a,51bに固定できる。例えば、図5のように、対象物1が水平に対して斜めの方向を向いた状態で被クランプ部52を1対のクランプ部51a,51bに固定できる。
FIG. 5 shows the entire
(構成例4)
図6(A)は、図1(B)の部分拡大図に相当するが、ロボット側着脱機構9と構造体側着脱機構17の構成例4を示す。図6(B)は図6(A)のB−B矢視図である。図6(C)は、ロボット側着脱機構9が構造体側着脱機構17から分離している状態を示す。図6(D)は図6(C)のD−D矢視図である。
(Configuration example 4)
FIG. 6A corresponds to a partially enlarged view of FIG. 1B, but shows a configuration example 4 of the robot side attaching /
構成例4では、駆動装置55の代わりに後述の締結具57が設けられ、クランプ部51a,51bにより対象物1を挟み込む力を締結具57により維持する。構成例4について、以下で説明しない点は構成例3と同じである。
In the configuration example 4, a below-described
1対のクランプ部51a,51bが開閉できるように、一方のクランプ部51aは他方のクランプ部51bに近接可能および離間可能であり、他方のクランプ部51bは構造体15に固定されている。
One
クランプ装置51は、1対のクランプ部51a,51b同士を互いに締め付ける締付具57を備える。図6の例では、締付具57はボルト57aとナット57bを有する。ボルト57aは、一端部がクランプ部51bに結合され、中間部が他方のクランプ部51aの貫通穴を貫通し、他端部がナット57bに螺合する。ナット57bを、手作業により又はアクチュエータ(図示せず)により回転させてボルト57aに締め付ける。これにより、1対のクランプ部51a,51bで被クランプ部52を強固に挟む込み、この状態が締結具57により維持される。
The
なお、ナット57bを上記アクチュエータで回転させる場合には、制御装置11は、動作機構7を制御して被クランプ部52を1対のクランプ部51a,51bの間に位置させ、次いで、上記アクチュエータを制御することによりナット57bをボルト57aに締め付ける。
When the
締付具57は、クランプ部51a,51b同士を互いに締め付けてクランプ部51a,51bにより対象物1強固に挟み込むようにするものであれば、他の構成を有していてもよい。この場合、手作業により又はアクチュエータにより締結具57でクランプ部51a,51b同士を互いに締め付ける。当該アクチュエータを用いる場合には、制御装置11は、動作機構7を制御して被クランプ部52を1対のクランプ部51a,51bの間に位置させ、次いで、上記アクチュエータを制御することにより締付具57を駆動して、締付具57によりクランプ部51a,51b同士を互いに締め付ける。
The
構成例4では、被クランプ部52が1対のクランプ部51a,51bの間に位置する状態で、締付具57によりクランプ部51a,51b同士を互いに締め付ける。これにより、ロボット側着脱機構9を構造体側着脱機構17に、より強固に固定できる。
In the configuration example 4, the
(構成例5)
図7(A)は、図1(B)の部分拡大図に相当するが、ロボット側着脱機構9と構造体側着脱機構17の構成例5を示す。図7(B)は図7(A)のB−B矢視図である。図7(C)は、ロボット側着脱機構9が構造体側着脱機構17から分離している状態を示す。図7(D)は図7(C)のD−D矢視図である。
(Configuration example 5)
FIG. 7A corresponds to the partially enlarged view of FIG. 1B, but shows a configuration example 5 of the robot side attaching /
構成例5では、被クランプ部52が円柱形状の少なくとも一部をなす部分を含む。構成例5について、以下で説明しない点は構成例4と同じである。
In the configuration example 5, the clamped
各クランプ部51a,51bはクランプ面53を有し、各クランプ面53には、被クランプ部52の一部(上記部分の一部)が挿入される溝56が形成されている。好ましくは、溝56に被クランプ部52の一部が挿入されることにより、この挿入方向と直交するすべての方向に被クランプ部52が位置決めされる。溝56は、被クランプ部52に従った形状および大きさを有する。例えば、溝56は、円柱の一部をなす形状であってもよいし、断面がV字状であってもよい。被クランプ部52が1対のクランプ部51a,51bで挟み込まれて固定される時に、図7(A)(B)のように、各溝56に被クランプ部52の一部が挿入される。
Each
なお、構成例5において、構成例3のようにクランプ部51a,51bの動作は、制御装置11により制御されてもよい。この場合、制御装置11は、1対のクランプ部51a,51bを開閉駆動する駆動装置(図示せず)を制御することにより、クランプ部51a,51bを開閉してもよい。また、この場合、制御装置11は、1対のクランプ部51a,51bで被クランプ部52を挟み込んで固定したら、1対のクランプ部51a,51bを互いに近接させる方向にクランプ部51a,51bの一方または両方を継続して駆動するように上記駆動装置を制御してよい。
In the configuration example 5, as in the configuration example 3, the operations of the
構成例5では、上述の溝56に被クランプ部52を入れた状態で、被クランプ部52を1対のクランプ部51a,51bで強固に挟み込んで固定できる。この時、被クランプ部52は円柱形状の少なくとも一部をなす部分を含むので、把持装置5で把持した対象物1の向きを被クランプ部52の軸まわりに調整した状態で、被クランプ部52を1対のクランプ部51a,51bに固定できる。
In the configuration example 5, the clamped
図8は、上述した対象物固定装置10を用いて対象物1を機械加工する方法を示すフローチャートである。
FIG. 8 is a flowchart showing a method of machining the
ステップS1において、把持装置5により対象物1を把持する。すなわち、制御装置11は、把持装置5が対象物1を把持可能となる位置へ動作機構7を移動させ、次いで把持装置5に対象物1を把持させる。
In step S <b> 1, the
ステップS2において、制御装置11は、ロボット側着脱機構9を構造体側着脱機構17に取り付けられる位置へ動作機構7を移動させる。次いで、ステップS2において、ロボット側着脱機構9を構造体側着脱機構17に取り付けて結合する。
構成例1,2の場合には、制御装置11は、嵌合部18,31を被嵌合部19,32へ嵌合させ、この嵌合状態を嵌合維持装置21,41により維持させる。
構成例3〜5の場合には、制御装置11は、1対のクランプ部51a,51bの間に被クランプ部52を位置させ、制御装置11により又は手作業により、1対のクランプ部51a,51bにより被クランプ部52を挟み込んで固定させる。
In step S <b> 2, the
In the case of the configuration examples 1 and 2, the
In the case of the configuration examples 3 to 5, the
ステップS3において、ロボット側着脱機構9と構造体側着脱機構17を互いに固定した状態で、把持装置5に把持された対象物1を工具3により機械加工する。すなわち、工作機械20において、工具3が、対象物1の位置へ移動し、対象物1を機械加工する。この時、対象物1は、ロボット側着脱機構9と構造体側着脱機構17を介して構造体15に強固に支持されているので、工具3から大きな加工力が対象物1に作用しても対象物1の位置はずれない。
In step S <b> 3, the
ステップS4において、ロボット側着脱機構9の構造体側着脱機構17への固定を解除する。
構成例1,2の場合には、制御装置11は、嵌合維持装置21,41を解除状態にする。
構成例3〜5の場合には、制御装置11により又は手作業により1対のクランプ部51a,51bを互いに離間させて、被クランプ部52をクランプ部51a,51bから解放する。
In step S4, the robot side attaching /
In the case of the configuration examples 1 and 2, the
In the case of the configuration examples 3 to 5, the pair of
ステップS5において、制御装置11は、動作機構7を動作させることにより、機械加工後の対象物1を指定位置へ搬送する。次いで、ステップS5では、制御装置11は、把持装置5を制御して、この対象物1を把持装置5から解放して指定位置へ置く。
In step S5, the
その後、ステップS1へ戻り、新たな対象物1について上述のステップS1〜S5を行う。
Then, it returns to step S1 and performs above-mentioned step S1-S5 about the
上述した第1実施形態によると、対象物1を把持装置5が把持し、ロボット側着脱機構9を、構造体15に設けた構造体側着脱機構17に取り付けて結合できる。この状態では、ロボット側着脱機構9は、構造体側着脱機構17に対して位置と姿勢が固定されるので、ロボット側着脱機構9と構造体側着脱機構17との結合部の剛性を、動作機構7の可動部(例えばロボットアーム7の関節部)よりも高くすることができる。このようなロボット側着脱機構9と構造体側着脱機構17との高剛性の結合部を介して、加工時に工具3から対象物1に作用する加工力を構造体15で支持できる。すなわち、加工力を、動作機構7における低剛性の可動部を介さずに構造体15で支持できる。したがって、加工力による対象物1の位置ずれを抑えられる。
According to the first embodiment described above, the
好ましくは、最先端のアーム構成部材7fにロボット側着脱機構9が固定されている。これにより、機械加工時に工具3から対象物1に作用する加工力は、アーム構成部材同士の何れの連結部も介することなく、ロボット側着脱機構9と構造体側着脱機構17との結合部を介して構造体15で支持される。ロボット側着脱機構9と構造体側着脱機構17との結合部は剛性が高いので、加工力による対象物1の位置ずれを防止できる。
Preferably, the robot side attaching /
[第2実施形態]
図9(A)は、本発明の第2実施形態による対象物固定装置10を示す。第2実施形態において、以下で説明しない点は、上述の第1実施形態と同じである。
[Second Embodiment]
FIG. 9A shows an
第2実施形態では、構造体15は、固定構造部59(例えば工作機械20の固定構造部)に対して移動可能に固定構造部59に設けられている。この移動の方向は、図9(A)の例では水平方向であるが、鉛直方向であっても、水平方向に対して斜めの方向であってもよい。
In the second embodiment, the
ロボット固定装置40は、固定構造部59に対して構造体15を移動させる駆動装置61を備える。
駆動装置61による構造体15の移動に追従するように動作機構7は動作する。すなわち、駆動装置61による駆動力で動作機構7は動作する。この時、一例では、制御装置11は、動作機構7を力制御している。この力制御では、設定方向に動作機構7に駆動力が発生している。駆動装置61は、上述の力制御により動作機構7に発生する駆動力に抗して、構造体15を移動させるとともに、この移動に追従するように動作機構7を動作させる。
The
The operation mechanism 7 operates so as to follow the movement of the
第2実施形態では、把持装置5が対象物1を把持し、ロボット側着脱機構9が構造体側着脱機構17に結合された状態で、駆動装置61は、構造体15を移動させることができる。これにより、工具3と対象物1との相対位置を調整できる。例えば、工具3が対象物1を機械加工しながら、駆動装置61により構造体15を移動させてもよい。これにより、工具3による対象物1の加工位置を変えることができる。
In the second embodiment, the driving
[第3実施形態]
図9(B)は、本発明の第3実施形態による対象物固定装置10を示す。第3実施形態において、以下で説明しない点は、上述の第1実施形態と同じである。
[Third Embodiment]
FIG. 9B shows an
上述したように、最先端のアーム構成部材7fは、自身の中心軸C6まわりに回転可能である。第3実施形態では、ロボット側着脱機構9は、最先端のアーム構成部材7fに対して、その中心軸C6まわりの回転以外の相対動作が不能な他のアーム構成部材7eに固定されている。すなわち、図9(B)において、ロボット側着脱機構9は、最先端のアーム構成部材7fに隣接するアーム構成部材7eに固定されている。
As described above, the state-of-the-art arm
把持装置5は、最先端のアーム構成部材7fに固定されている。
The
把持装置5が対象物1を把持し、ロボット側着脱機構9が構造体側着脱機構17に結合された状態で、制御装置11により、最先端のアーム構成部材7fを、自身の中心軸C6まわりに回転させることができる。これにより、例えば、中心軸C6まわりに対象物1を位置決めし、この状態で工具3により対象物1を機械加工できる。このように、最先端のアーム構成部材7fを、工作機械20のインデックステーブルのように使用できる。
In a state where the
アーム構成部材7fは、上述のように自身の中心軸C6まわりに回転可能にアーム構成部材7eに連結されている。したがって、アーム構成部材7e,7fとの連結部に、工具3による加工力が作用しても、アーム構成部材7e,7f同士の相対位置は変化しにくい構成が可能であるので、対象物1の位置ずれは起きにくい。
As described above, the
このような構成の一例では、アーム構成部材7fの根元部は中心軸C6を軸とする円筒形または円柱形であり、この根元部は、アーム構成部材7eに固定された円筒形の連結部に挿入されている。これにより、アーム構成部材7fは、アーム構成部材7eに対して中心軸C6まわりの回転以外の動作が不能になっている。
別の構成例では、アーム構成部材7fの根元部は中心軸C6を軸とする円筒形であり、この根元部に、アーム構成部材7eに固定された円柱形または円筒形の連結部が挿入されている。これにより、アーム構成部材7fは、アーム構成部材7eに対して中心軸C6まわりの回転以外の動作が不能になっている。
In an example of such a configuration, the root portion of the
In another configuration example, the base portion of the
本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、以下の変更例1〜3のいずれかを採用してもよいし、変更例1または変更例2と変更例3とを組み合わせて採用してもよい。この場合、以下で述べない点は、上述と同じである。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes can be made within the scope of the technical idea of the present invention. For example, any of the following modification examples 1 to 3 may be employed, or modification example 1 or modification example 2 and modification example 3 may be employed in combination. In this case, the points not described below are the same as described above.
(変更例1)
上述の構成例1,2で嵌合維持装置21,41を省略してもよい。この場合、制御装置11は、動作機構7を制御することにより、嵌合部18,31を被嵌合部19,32に嵌合させる(すなわち、ロボット側着脱機構9を構造体側着脱機構17に取り付ける)。この状態で、把持装置5に把持された対象物1を工具3で機械加工する。好ましくは、この時、嵌合部18,31を被嵌合部19,32に押し付けた状態を維持するように動作機構7を制御する。
(Modification 1)
The fitting maintaining
(変更例2)
上述の構成例1,2において、嵌合維持装置21,41を手動で阻止状態と解除状態との間で切り替えてもよい。例えば、開閉弁26,27を手動で開閉し、スイッチ47を手動で開閉してもよい。
(Modification 2)
In the above configuration examples 1 and 2, the fitting maintaining
(変更例3)
上述の構成例3,4において、窪み54は、1対のクランプ部51a,51bの一方にのみ形成されていてもよい。上述の構成例5において、溝56は、1対のクランプ部51a,51bの一方にのみ形成されていてもよい。
(Modification 3)
In the above-described configuration examples 3 and 4, the
1 対象物、3 工具、5 把持装置、5a,5b 把持部材、7 動作機構(ロボットアーム)、7a〜7f 構成部材(アーム構成部材)、9 ロボット側着脱機構、10 対象物固定装置、11 制御装置、15 構造体、17 構造体側着脱機構、18 嵌合部、18a 外周面、18b 通路、19 被嵌合部、19a 嵌合穴、19b 窪み、20 工作機械、21 嵌合維持装置、23 球体、25 気体供給装置、25a 加圧供給源、25b 気体供給路、25c 排気路、26,27 開閉弁、29 ストッパ構造、29a 被係止部、29b 段差部、30 ロボット、31 嵌合部、32 被嵌合部、32a 嵌合穴、40 ロボット固定装置、41 嵌合維持装置、43 電磁石、45 電流供給装置、45a 電源、45b 電線、47 スイッチ、51 クランプ装置、51a,51b クランプ部、52 被クランプ部、53 クランプ面、54 窪み、55 駆動装置、55a モータ、55b ネジ軸、55c スライド、55d ガイド、56 溝、57 締付具、57a ボルト、57b ナット、59 固定構造部、61 駆動装置
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記対象物を把持する把持装置と、
該把持装置が固定されており、動作することにより前記把持装置を移動させる動作機構と、
前記把持装置または前記動作機構に固定されたロボット側着脱機構と、を備え、
該ロボット側着脱機構は、設定位置の構造体に設けた構造体側着脱機構に取り付け可能である、ロボット。 A robot for gripping an object when machining the object,
A gripping device for gripping the object;
An operating mechanism for moving the gripping device when the gripping device is fixed and operating;
A robot side attaching / detaching mechanism fixed to the gripping device or the operation mechanism,
The robot-side attachment / detachment mechanism can be attached to a structure-side attachment / detachment mechanism provided in a structure at a set position.
最先端の前記アーム構成部材に前記把持装置が固定されており、
前記ロボット側着脱機構は、最先端の前記アーム構成部材または前記把持装置に固定されている、請求項1に記載のロボット。 The movement mechanism is a robot arm, and the robot arm has a plurality of arm components that can move relative to each other.
The gripping device is fixed to the most advanced arm component,
The robot according to claim 1, wherein the robot side attaching / detaching mechanism is fixed to the most advanced arm constituent member or the gripping device.
最先端の前記アーム構成部材は、自身の中心軸まわりに回転可能であり、
前記ロボット側着脱機構は、最先端の前記アーム構成部材に隣接する前記アーム構成部材に固定されている、請求項1に記載のロボット。 The movement mechanism is a robot arm, and the robot arm has a plurality of arm components that can move relative to each other.
The state-of-the-art arm component is rotatable about its own central axis,
The robot according to claim 1, wherein the robot side attaching / detaching mechanism is fixed to the arm constituent member adjacent to the most advanced arm constituent member.
前記ロボットにはロボット側着脱機構が固定されており、
前記ロボット固定装置は、設定位置の構造体に設けられ、前記ロボット側着脱機構が着脱可能な構造体側着脱機構を備え、
該構造体側着脱機構には、前記ロボット側着脱機構が取り付け可能である、ロボット固定装置。 A robot fixing device for fixing a robot that grips an object when machining the object,
A robot side attaching / detaching mechanism is fixed to the robot,
The robot fixing device includes a structure-side attachment / detachment mechanism that is provided in a structure at a set position, and the robot-side attachment / detachment mechanism is attachable / detachable.
The robot fixing device, wherein the robot side attaching / detaching mechanism can be attached to the structure side attaching / detaching mechanism.
前記ロボット固定装置は、前記固定構造部に対して前記構造体を移動させる駆動装置を備える、請求項4に記載のロボット固定装置。 The structure is provided in the fixed structure part so as to be movable with respect to the fixed structure part,
The robot fixing device according to claim 4, wherein the robot fixing device includes a drive device that moves the structure relative to the fixed structure portion.
前記他方は、前記嵌合部が嵌合可能な被嵌合部を含み、
前記対象物固定装置は、前記被嵌合部に嵌合した前記嵌合部が前記被嵌合部から外れることを阻止する阻止状態と、該阻止状態を解除した解除状態との間で切り替えられる嵌合維持装置を含む、請求項6に記載の対象物固定装置。 One of the robot side attaching / detaching mechanism and the structure side attaching / detaching mechanism includes a fitting portion that can be fitted to the other of the robot side attaching / detaching mechanism and the structure side attaching / detaching mechanism,
The other includes a fitted portion into which the fitting portion can be fitted,
The object fixing device is switched between a blocking state in which the fitting portion fitted to the fitting portion is prevented from coming off from the fitting portion and a release state in which the blocking state is released. The object fixing device according to claim 6, comprising a fitting maintenance device.
前記他方は、前記1対のクランプ部に挟み込まれる被クランプ部を含む、請求項6に記載の対象物固定装置。 One of the robot side attaching / detaching mechanism and the structure side attaching / detaching mechanism includes a pair of clamp portions that can be fixed by sandwiching the other of the robot side attaching / detaching mechanism and the structure side attaching / detaching mechanism,
The object fixing device according to claim 6, wherein the other includes a clamped portion sandwiched between the pair of clamp portions.
前記クランプ部には、前記被クランプ部の一部が挿入される窪みが形成され、または、前記被クランプ部の一部が挿入される溝が形成されている、請求項8に記載の対象物固定装置。 The clamped portion includes at least a part of a spherical shape or at least a part of a cylindrical shape,
The object according to claim 8, wherein a recess into which a part of the clamped part is inserted is formed in the clamp part, or a groove into which a part of the clamped part is inserted is formed. Fixing device.
ロボット側着脱機構が固定された前記ロボットを用意し、
前記ロボット側着脱機構が着脱可能な構造体側着脱機構を設定位置の構造体に設け、
(A)前記ロボットにより前記対象物を把持し、
(B)前記ロボットの動作により、前記ロボット側着脱機構を前記構造体側着脱機構へ移動させ、前記ロボット側着脱機構を前記構造体側着脱機構に取り付け、
(C)この状態で、前記ロボットに把持された前記対象物を工具により機械加工する、対象物の機械加工方法。 A method of machining the object in a state where the object is gripped by a robot,
Prepare the robot with the robot side attachment / detachment mechanism fixed,
A structure side attaching / detaching mechanism to which the robot side attaching / detaching mechanism can be attached / detached is provided in the structure at the set position,
(A) gripping the object by the robot;
(B) By the operation of the robot, the robot side attaching / detaching mechanism is moved to the structure side attaching / detaching mechanism, and the robot side attaching / detaching mechanism is attached to the structure side attaching / detaching mechanism,
(C) In this state, the object machining method of machining the object gripped by the robot with a tool.
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