JP2019010691A - 産業用ロボットのハンドおよび産業用ロボット - Google Patents
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Abstract
【課題】4本のフォークに取り付けられる吸着機構の空気の吸引経路を簡素化しつつ、隣接する内側フォークと外側フォークとの間で搬送対象物が撓みにくい場合等であっても、全ての吸着機構を搬送対象物に接触させることが可能なハンドを提供する。【解決手段】ハンド3では、4本のフォーク18、19の同じ位置に吸着機構22が取り付けられる場合、4個の吸着機構22の空気の吸引経路は共通になっている。最も傾いた状態の搬送対象物2を吸着したときにフローティング機構に対して吸着部が上下方向へ移動可能な量を最大移動可能量とすると、X方向において、基準高さに対するフォーク18、19の上面の高低差が最大移動可能量以下となる領域では、4本のフォーク18、19に吸着機構22Bが取り付けられ、基準高さに対するフォーク18、19の上面の高低差が最大移動可能量を超える領域では、2本のフォーク19に吸着機構22Cが取り付けられている。【選択図】図3
Description
本発明は、搬送対象物を搬送する産業用ロボットのハンドに関する。また、本発明は、このハンドを備える産業用ロボットに関する。
従来、液晶ディスプレイ用のガラス基板を搬送する産業用ロボットが知られている(たとえば、特許文献1参照)。特許文献1に記載の産業用ロボットのハンドは、直線状に形成される2本のフォークを備えている。フォークは、たとえば、炭素繊維を含有する樹脂で形成されるとともに成形によって形成されている。フォークの先端側には、フォークに載置されるガラス基板を真空吸着する複数の吸着機構(吸着パッド)がフォークの長手方向において所定の間隔をあけた状態で取り付けられている。また、特許文献1に記載のハンドは、2本のフォークのピッチを変更するフォークピッチ変更機構を備えている。
近年、産業用ロボットで搬送されるガラス基板等の搬送対象物として、比較的幅の広い搬送対象物が使用され始めている。すなわち、フォークの長手方向に直交する方向の幅が広い搬送対象物が使用され始めている。特許文献1に記載の産業用ロボットのハンドのように2本のフォークを有するハンドによって比較的幅の広い搬送対象物を搬送すると、2本のフォークの間で、あるいは、2本のフォークの外側で、搬送対象物が大きく撓んで、搬送中の搬送対象物が不安定になる。そこで、本願発明者は、4本のフォークを備えるハンドの構造を検討している。
また、4本のフォークのうちの、フォークの長手方向に直交する方向において内側に配置される2本のフォークを内側フォークとし、外側に配置される残りの2本のフォークを外側フォークとすると、本願発明者は、4本のフォークを備えるハンドにおいて、大きさの異なる複数種類の搬送対象物が搬送可能となるように、2本の内側フォークのピッチを変更するフォークピッチ変更機構および2本の外側フォークのピッチを変更するフォークピッチ変更機構の採用を検討している。さらに、本願発明者は、4本のフォークに取り付けられる吸着機構の空気の吸引経路を簡素化するため、フォークの長手方向において4本のフォークの同じ位置に取り付けられる吸着機構の空気の吸引経路を共通にすることを検討している。
しかしながら、本願発明者の検討によると、たとえば、2枚のガラス基板が貼り合わされるとともに2枚のガラス基板の間に液晶が注入された搬送対象物のように比較的剛性の高い搬送対象物が搬送される場合であって、かつ、互いに隣接する内側フォークと外側フォークとの間隔が狭くなった場合には、隣接する内側フォークと外側フォークとの間で搬送対象物が撓みにくくなるため、また、フォークの部品精度によっては、内側フォークに取り付けられる吸着機構の高さと、この内側フォークに隣接する外側フォークに取り付けられる吸着機構であってこの内側フォークに取り付けられる吸着機構とフォークの長手方向の同じ位置に配置される吸着機構の高さとがばらつくため、フォークの長手方向の所定の領域で、内側フォークの吸着機構または外側フォークの吸着機構が搬送対象物に接触しないおそれがあることが明らかになった。
なお、フォークの長手方向において4本のフォークの同じ位置に取り付けられる吸着機構の空気の吸引経路が共通になっている場合、フォークの長手方向の所定の領域で、内側フォークの吸着機構または外側フォークの吸着機構が搬送対象物に接触しないと、その領域においては、内側フォークの吸着機構および外側フォークの吸着機構で搬送対象物を吸着することはできない。
そこで、本発明の課題は、2本の内側フォークと2本の外側フォークとの4本のフォークを備えるとともにフォークの上面側に載置される搬送対象物の下面を真空吸着する複数の吸着機構を備える産業用ロボットのハンドにおいて、4本のフォークに取り付けられる吸着機構の空気の吸引経路を簡素化しつつ、互いに隣接する内側フォークと外側フォークとの間で搬送対象物が撓みにくい場合であっても、また、フォークの部品精度が低い場合であっても、全ての吸着機構を搬送対象物に接触させることが可能なハンドを提供することにある。また、本発明の課題は、このハンドを備える産業用ロボットを提供することにある。
上記の課題を解決するため、本発明の産業用ロボットのハンドは、搬送対象物を搬送する産業用ロボットのハンドにおいて、直線状に形成されるとともに互いに平行に配置される4本のフォークと、フォークの上面側に載置される搬送対象物の下面を真空吸着する複数の吸着機構とを備え、吸着機構は、搬送対象物を吸着する吸着部と、フォークに対して傾動可能かつ上下動可能となるように吸着部を支持するフローティング機構とを備え、4本のフォークの先端側には、吸着機構としての第1吸着機構がフォークの長手方向において同じ位置に取り付けられ、フォークの長手方向と上下方向とに直交する方向を直交方向とし、4本のフォークのうちの直交方向の内側に配置される2本のフォークのそれぞれを内側フォークとし、直交方向の外側に配置される残りの2本のフォークのそれぞれを外側フォークとすると、フォークの長手方向の同じ位置で2本の内側フォークおよび2本の外側フォークに吸着機構が取り付けられる場合には、2本の内側フォークに取り付けられる吸着機構の空気の吸引経路と2本の外側フォークに取り付けられる吸着機構の空気の吸引経路とが共通になっており、フォークの上面の、第1吸着機構が取り付けられている部分の高さを基準高さとし、フォークの上面に対して設計上最も傾いた状態の搬送対象物を吸着部が吸着したときにフローティング機構に対して吸着部が上下方向へ移動可能な量を最大移動可能量とすると、フォークの長手方向において、基準高さに対するフォークの上面の高低差が最大移動可能量以下となる領域では、2本の内側フォークおよび2本の外側フォークに吸着機構が取り付けられ、フォークの長手方向において、基準高さに対するフォークの上面の高低差が最大移動可能量を超える領域では、2本の内側フォークのみにまたは2本の外側フォークのみに吸着機構が取り付けられていることを特徴とする。
本発明の産業用ロボットのハンドでは、フォークの長手方向の同じ位置で2本の内側フォークおよび2本の外側フォークに吸着機構が取り付けられる場合には、2本の内側フォークに取り付けられる吸着機構の空気の吸引経路と2本の外側フォークに取り付けられる吸着機構の空気の吸引経路とが共通になっている。そのため、本発明では、4本のフォークに取り付けられる吸着機構の空気の吸引経路を簡素化することが可能になる。
また、本発明では、フォークの長手方向において、基準高さに対するフォークの上面の高低差が最大移動可能量以下となる領域では、2本の内側フォークおよび2本の外側フォークに吸着機構が取り付けられているが、フォークの長手方向において、基準高さに対するフォークの上面の高低差が最大移動可能量を超える領域では、2本の内側フォークのみにまたは2本の外側フォークのみに吸着機構が取り付けられている。そのため、本発明では、互いに隣接する内側フォークと外側フォークとの間で搬送対象物が撓みにくい場合であっても、また、フォークの部品精度が低い場合であっても、全ての吸着機構を搬送対象物に接触させることが可能になる。
本発明において、たとえば、フローティング機構は、フォークに固定されるとともに吸着部を傾動可能かつ上下動可能に保持する保持部材と、保持部材に対して吸着部を上側に向かって付勢する付勢部材と、吸着部と保持部材とを繋ぐ環状のゴム板とを備え、ゴム板の外周側部分は、ゴム板の周方向の全域に亘って保持部材に固定され、ゴム板の内周側部分は、ゴム板の周方向の全域に亘って吸着部に固定され、最大移動可能量は、フォークの上面に対して設計上最も傾いた状態の搬送対象物を吸着部が吸着したときに保持部材に対して吸着部が上下方向へ移動可能な量である。
本発明において、吸着部には、吸着部に搬送対象物を吸着するための吸引穴が形成され、吸着部と保持部材とゴム板とに囲まれた部分は、吸引穴が繋がる密閉空間となっており、保持部材には、密閉空間に繋がる第2の吸引穴が形成され、第2の吸引穴に接続される吸引機構によって空気が吸引されて吸着部に搬送対象物が吸着されると、密閉空間が負圧になり、付勢部材の付勢力に抗して吸着部が下側へ移動することが好ましい。このように構成すると、吸着部が搬送対象物を吸着して吸着部が下側へ移動すると、吸着部がフォークに対してふらつきにくくなる。したがって、搬送対象物の搬送時に、ハンドに搭載された搬送対象物の状態を安定させることが可能になる。
本発明では、フォークの長手方向において、基準高さに対するフォークの上面の高低差が最大移動可能量を超える領域では、2本の外側フォークのみに吸着機構が取り付けられていることが好ましい。このように構成すると、2本の内側フォークのみに吸着機構が取り付けられている場合と比較して、直交方向における吸着機構の間隔を広げることが可能になるため、吸着機構に吸着される搬送対象物の状態を安定させることが可能になる。また、フォークの長手方向において、基準高さに対するフォークの上面の高低差が最大移動可能量を超える領域で、2本の内側フォークのみに吸着機構が取り付けられていると、2本の内側フォークが密着する場合に、一方の内側フォークの吸着機構を搬送対象物に接触させることができなくなるおそれがあるが、このように構成すると、2本の内側フォークが密着する場合でも、2本の外側フォークの吸着機構を搬送対象物に接触させることが可能になる。
本発明において、たとえば、2本の内側フォークには、第1吸着機構を含む2個の吸着機構が取り付けられ、2本の外側フォークには、第1吸着機構を含む3個の吸着機構が取り付けられ、第1吸着機構は、4本のフォークの最も先端側に配置され、4本のフォークの先端から2番目に配置される吸着機構としての第2吸着機構は、フォークの長手方向において同じ位置に配置され、外側フォークに取り付けられる、第1吸着機構と第2吸着機構とを除いた吸着機構を第3吸着機構とすると、4個の第1吸着機構の空気の吸引経路と4個の第2吸着機構の空気の吸引経路とは、共通の第1吸引経路となっており、2個の第3吸着機構の空気の吸引経路は、第1吸引経路と異なる第2吸引経路となっている。この場合には、4個の第1吸着機構の空気の吸引経路と4個の第2吸着機構の空気の吸引経路とが共通の第1吸引経路となっているため、4本のフォークに取り付けられる吸着機構の空気の吸引経路をより簡素化することが可能になる。
本発明のハンドは、ハンドが先端側に回動可能に連結されるアームと、アームの基端側が回動可能に連結される本体部とを備える産業用ロボットに用いることができる。この産業用ロボットでは、4本のフォークに取り付けられる吸着機構の空気の吸引経路を簡素化しつつ、互いに隣接する内側フォークと外側フォークとの間で搬送対象物が撓みにくい場合であっても、また、フォークの部品精度が低い場合であっても、全ての吸着機構を搬送対象物に接触させることが可能になる。
以上のように、本発明では、4本のフォークに取り付けられる吸着機構の空気の吸引経路を簡素化しつつ、互いに隣接する内側フォークと外側フォークとの間で搬送対象物が撓みにくい場合であっても、また、フォークの部品精度が低い場合であっても、全ての吸着機構を搬送対象物に接触させることが可能になる。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。
(産業用ロボットの全体構成)
図1は、本発明の実施の形態にかかる産業用ロボット1の平面図である。図2は、図1に示す産業用ロボット1の側面図である。
図1は、本発明の実施の形態にかかる産業用ロボット1の平面図である。図2は、図1に示す産業用ロボット1の側面図である。
本形態の産業用ロボット1(以下、「ロボット1」とする。)は、所定の搬送対象物2を搬送するための水平多関節型のロボットである。本形態の搬送対象物2は、たとえば、2枚のガラス基板が貼り合わされるとともに2枚のガラス基板の間に液晶が注入された製造途中の液晶ディスプレイであり、搬送対象物2の剛性は比較的高くなっている。この搬送対象物2は、長方形の平板状に形成されている。ロボット1は、たとえば、液晶ディスプレイの製造システムに組み込まれて使用される。このロボット1は、たとえば、カセットの中に収容されている搬送対象物2を搬出したり、カセットの中に搬送対象物2を搬入したりする。また、本形態のロボット1は、大きさの異なる複数種類の搬送対象物2を搬送することが可能になっている(図3参照)。
ロボット1は、搬送対象物2が搭載される2個のハンド3と、2個のハンド3のそれぞれが先端側に連結される2本のアーム4と、2本のアーム4を支持する本体部5と、本体部5を水平方向に移動可能に支持するベース6とを備えている。本体部5は、アーム4の基端側を支持するとともに上下動可能なアームサポート7と、アームサポート7を上下動可能に支持する支持フレーム8と、本体部5の下端部分を構成するとともにベース6に対して水平移動可能な基台9と、支持フレーム8の下端が固定されるとともに基台9に対して回動可能な旋回フレーム10とを備えている。
アーム4は、第1アーム部12と第2アーム部13との2個のアーム部によって構成されている。第1アーム部12の基端側は、アームサポート7に回動可能に連結されている。すなわち、アーム4の基端側は、本体部5に回動可能に連結されている。第1アーム部12の先端側には、第2アーム部13の基端側が回動可能に連結されている。第2アーム部13の先端側には、ハンド3が回動可能に連結されている。すなわち、アーム4の先端側には、ハンド3が回動可能に連結されている。ロボット1は、2本のアーム4のそれぞれを伸縮させる2個のアーム駆動機構を備えている。
支持フレーム8は、アームサポート7を介してハンド3およびアーム4を昇降可能に保持している。この支持フレーム8は、アームサポート7を昇降可能に保持する柱状の第1支持フレーム14と、第1支持フレーム14を昇降可能に保持する柱状の第2支持フレーム15とを備えている。ロボット1は、第1支持フレーム14に対してアームサポート7を昇降させる昇降機構と、第2支持フレーム15に対して第1支持フレーム14を昇降させる昇降機構と、第1支持フレーム14を上下方向に案内するガイド機構と、アームサポート7を上下方向へ案内するガイド機構とを備えている。
第2支持フレーム15の下端は、旋回フレーム10に固定されている。旋回フレーム10は、上述のように、基台9に対して回動可能となっている。ロボット1は、基台9に対して旋回フレーム10を回動させる回動機構を備えている。基台9は、上述のように、ベース6に対して水平移動可能となっている。ロボット1は、ベース6に対して基台9を水平移動させる水平移動機構を備えている。
(ハンドの構成)
図3は、図1に示すハンド3の平面図である。図4は、図3に示すハンド3の基部17の内部の構造を説明するための平面図である。図5は、図3に示すフォーク18、19の動作を説明するための平面図である。
図3は、図1に示すハンド3の平面図である。図4は、図3に示すハンド3の基部17の内部の構造を説明するための平面図である。図5は、図3に示すフォーク18、19の動作を説明するための平面図である。
ハンド3は、第2アーム部13の先端側に回動可能に連結される基部17と、上面側に搬送対象物2が載置される複数のフォーク18、19とを備えている。本形態のハンド3は、2本のフォーク18と2本のフォーク19との合計4本のフォーク18、19を備えている。また、ハンド3は、フォーク18、19の上面側に固定されるとともに搬送対象物2が載置される複数の載置部材21と、載置部材21に載置される搬送対象物2(すなわち、フォーク18、19の上面側に載置される搬送対象物2)の下面を真空吸着する複数の吸着機構22とを備えている。
基部17は、中空状に形成されるとともに上下方向の厚さが薄い扁平な略直方体状に形成されている。フォーク18、19は、直線状に形成されている。4本のフォーク18、19は、基部17から水平方向の同方向へ突出している。また、4本のフォーク18、19は、互いに平行に配置されている。フォーク18、19の長手方向(図3等のX方向)を「前後方向」とし、上下方向と前後方向とに直交する図3等のY方向を「左右方向」とすると、2本のフォーク18は、左右方向の内側に配置され、2本のフォーク19は、左右方向の外側に配置されている。本形態の左右方向(Y方向)は、フォーク18、19の長手方向と上下方向とに直交する直交方向である。また、2本のフォーク18のそれぞれは、直交方向の内側に配置される内側フォークであり、2本のフォーク19のそれぞれは、直交方向の外側に配置される外側フォークである。
フォーク18、19は、炭素繊維を含有する樹脂で形成されている。また、フォーク18、19は、成形によって形成されている。また、フォーク18、19は、中空状に形成されるとともに細長い略直方体状に形成されている。フォーク18、19の上下の両面は、平面となっている。また、フォーク18、19の左右の両側面は、左右方向に直交する平面となっている。フォーク18、19の上下方向の厚さは、フォーク18、19の基端から先端に向かうにしたがって次第に薄くなっている(図2参照)。
載置部材21は、樹脂で形成されている。また、載置部材21は、略長方形の平板状に形成されている。2本のフォーク18のそれぞれの上面、および、2本のフォーク19のそれぞれの上面に、複数の載置部材21が固定されている。複数の載置部材21は、前後方向において、フォーク18、19の、搬送対象物2を載置可能な範囲の全域に配列されている。すなわち、図3に示すように、複数の載置部材21は、前後方向において、フォーク18、19の、搬送対象物2を載置可能な範囲の全域に連なるように並んでいる。
フォーク18において、吸着機構22は、フォーク18の先端側の2箇所に取り付けられている。フォーク19において、吸着機構22は、フォーク19の先端側の2箇所と、前後方向におけるフォーク19の中間位置の1箇所との合計3箇所に取り付けられている。吸着機構22が取り付けられる箇所では、前後方向における載置部材21の間隔が広くなっており、吸着機構22は、前後方向における載置部材21の間に配置されている。吸着機構22の詳細な構成および配置については後述する。
フォーク18、19の基端部は、中空状に形成される基部17の内部に配置されている。図4に示すように、基部17の内部には、左右方向における2本のフォーク18のピッチを変更するフォークピッチ変更機構26と、左右方向における2本のフォーク19のピッチを変更するフォークピッチ変更機構27とが配置されている。すなわち、ハンド3は、フォークピッチ変更機構26、27を備えている。
フォークピッチ変更機構26は、駆動源であるモータ29と、モータ29の出力軸に連結されるネジ部材30と、2本のフォーク18のうちの一方に固定されるナット部材(図示省略)と、2本のフォーク18のうちの他方に固定されるナット部材(図示省略)とを備えている。フォークピッチ変更機構27は、フォークピッチ変更機構26と同様に構成されている。すなわち、フォークピッチ変更機構27は、モータ29と同様に構成されるモータ34と、ネジ部材30と同様に構成されるネジ部材35と、2本のフォーク19のうちの一方に固定されるナット部材(図示省略)と、2本のフォーク19のうちの他方に固定されるナット部材(図示省略)とを備えている。
ネジ部材30、35は、細長い棒状に形成されている。ネジ部材30、35は、ネジ部材30、35の軸方向と左右方向とが一致するように配置されており、基部17に回転可能に支持されている。ネジ部材30、35は、ネジ部材30、35の一端側を構成する順ネジ部30a、35aと、ネジ部材30、35の他端側を構成する逆ネジ部30b、35bとを備えている。順ネジ部30a、35aには、順ネジが形成され、逆ネジ部30b、35bには、逆ネジが形成されている。
一方のフォーク18に固定されるナット部材は、順ネジ部30aに係合し、他方のフォーク18に固定されるナット部材は、逆ネジ部30bに係合している。同様に、一方のフォーク19に固定されるナット部材は、順ネジ部35aに係合し、他方のフォーク19に固定されるナット部材は、逆ネジ部35bに係合している。2本のフォーク18および2本のフォーク19は、2本の共通のガイドレール36によって左右方向に案内される。ガイドレール36は、ガイドレール36の長手方向と左右方向とが一致するように基部17に固定されている。フォーク18、19には、ガイドレール36に係合するガイドブロック(図示省略)が取り付けられている。
フォークピッチ変更機構26では、モータ29が回転してネジ部材30が回転すると、一方のフォーク18と他方のフォーク18とが左右の逆方向へ同じ量だけ移動して2本のフォーク18の左右方向のピッチが変更される。同様に、フォークピッチ変更機構27では、モータ34が回転してネジ部材35が回転すると、一方のフォーク19と他方のフォーク19とが左右の逆方向へ同じ量だけ移動して2本のフォーク19の左右方向のピッチが変更される。
本形態では、ロボット1で搬送される搬送対象物2の大きさが決まると、ロボット1が搬送対象物2を搬送する搬送動作の前に、フォークピッチ変更機構26は、必要に応じて2本のフォーク18の左右方向のピッチを変更し、フォークピッチ変更機構27は、必要に応じて2本のフォーク19の左右方向のピッチを変更する。すなわち、フォークピッチ変更機構26、27は、ロボット1による搬送対象物2の搬送動作中に、フォーク18、19の左右方向のピッチを変更することはない。フォークピッチ変更機構26、27は、たとえば、図5に示すように、ロボット1で搬送される搬送対象物2の大きさに応じて、フォーク18、19の左右方向のピッチを変更する。
(吸着機構の構成)
図6は、図3に示す吸着機構22およびフォーク18、19の断面図である。図7は、図6に示す吸着板40の平面図である。
図6は、図3に示す吸着機構22およびフォーク18、19の断面図である。図7は、図6に示す吸着板40の平面図である。
フォーク18、19の上面部には、吸着機構22が配置される貫通穴18a、19aが形成されている。貫通穴18a、19aは、フォーク18、19の上面部を上下方向で貫通している。吸着機構22は、搬送対象物2を吸着する吸着部39を備えている。吸着部39は、搬送対象物2の下面に接触して搬送対象物2を吸着する吸着板(吸着パッド)40と、吸着板40が上端側に固定される固定部材41とから構成されている。
また、吸着機構22は、フォーク18、19に対して傾動可能となるように吸着部39を支持するフローティング機構42を備えている。すなわち、フローティング機構42は、フォーク18、19に対して吸着部39を傾けることが可能となるように吸着部39を支持している。また、フローティング機構42は、フォーク18、19に対して上下動可能となるように吸着部39を支持している。
固定部材41は、吸着板40が固定される第1固定部材58と、固定部材41の中心部分をなす第2固定部材59とから構成されている。第2固定部材59は、鍔部59aを有する鍔付きの円柱状に形成されている。鍔部59aは、第2固定部材59の下端部を構成している。第2固定部材59の中心には、吸着板40に搬送対象物2を吸着するための吸引穴41dが形成されている。吸引穴41dは、第2固定部材59を上下方向で貫通している。
第1固定部材58は、第1固定部材58の上端側部分をなす上端部58aと、第1固定部材58の下端側部分をなす下端部58bとから構成されている。第1固定部材58の中心には、第2固定部材59の上端側部分が配置される貫通穴58cが形成されている。上端部58aは、略円板状に形成されている。下端部58bは、上側に向かうにしたがって外径が次第に大きくなる略円錐台状に形成されている。下端部58bの上端は、上端部58aの下端に繋がっている。上端部58aの外径は、下端部58bの上端の外径よりも大きくなっている。貫通穴58cは、上下方向で第1固定部材58を貫通している。上下方向から見たときに、上端部58aの中心と、下端部58bの中心と、貫通穴58cの中心とは一致している。
吸着板40は、たとえば、ポリエーテルエーテルケトン等の樹脂で形成されている。また、吸着板40は、円板状に形成されている。吸着板40の上面は、平面となっており、吸着板40の上面には、搬送対象物2が載置される。吸着板40には、吸着板40に搬送対象物2を吸着するための複数の吸引穴40aが形成されている。複数の吸引穴40aは、上下方向で吸着板40を貫通している。また、複数の吸引穴40aは、シャワーヘッドの複数のシャワー穴のように配置されている。
吸着板40の下面には、複数の吸引穴40aの下端が繋がる吸引用の凹部40bが上側に向かって窪むように形成されている。吸着板40は、上下方向から見たときに、吸着板40の中心と吸引穴41dの中心とが一致するように、第1固定部材58の上端部58aの上面にネジ(図示省略)で固定されている。吸引穴40aおよび凹部40bは、吸引穴41dに繋がっている。
フローティング機構42は、フォーク18、19に固定されるとともに吸着部39を傾動可能かつ上下動可能に保持する保持部材43と、吸着部39と保持部材43とを繋ぐ環状のゴム板44と、保持部材43に対して吸着部39を上側に付勢する付勢部材としての圧縮コイルバネ45とを備えている。保持部材43は、フォーク18、19の上面側に配置される第1保持部材48と、中空状に形成されるフォーク18、19の内部に配置される第2保持部材49とを備えている。本形態では、第1保持部材48と第2保持部材49とによって保持部材43が構成されている。第1保持部材48と第2保持部材49とは別体で形成されている。
第1保持部材48は、上下方向の厚さが薄い扁平な略直方体状に形成されている。第1保持部材48の中心には、上下方向に貫通する貫通穴48aが形成されている。貫通穴48aの内周面は、上側に向かうにしたがって内径が次第に大きくなる傾斜面となっている。第1保持部材48の上面には、下側に向かって窪む円形状の凹部48bが形成されている。上下方向から見たときに、凹部48bの中心は、貫通穴48aの中心と一致している。貫通穴48aの上端は、凹部48bの中心に繋がっている。
第1保持部材48の下面には、段差が形成されており、第1保持部材48の下面の外周側部分は、第1保持部材48の下面の内周側部分よりも上側に配置されている。第1保持部材48の下面の外周側部分は、フォーク18、19の上面に接触している。第1保持部材48は、フォーク18、19の上面部に上側から固定されている。第1保持部材48の一部は、貫通穴18a、19aの中に配置されている。
第2保持部材49は、略直方体のブロック状に形成されている。左右方向において、第2保持部材49は、第1保持部材48よりも小さくなっている。第2保持部材49は、フォーク18、19の上面部に下側から固定されている。第2保持部材49の上面には、下側に向かって大きく窪む円形状の凹部49aが形成されている。上下方向から見たときに、凹部49aの中心は、第2保持部材49の中心と一致している。第2保持部材49の下端側部分には、凹部49aの底面の中心に繋がる吸引穴49bが形成されている。本形態の吸引穴49bは、第2の吸引穴である。
吸引穴49bは、凹部49aの底面の中心から下側に向かって窪む部分と、この部分の下端から前後方向の一方側へ伸びる部分とから構成されており、左右方向から見たときの吸引穴49bの形状は、L形状となっている。吸引穴49bの一端は、凹部49aに繋がり、吸引穴49bの他端には、所定の配管を介して真空ポンプ等の吸引機構(図示省略)が接続されている。
ゴム板44は、たとえば、シリコンゴムで形成されている。また、ゴム板44は、円環状に形成されている。ゴム板44の内周側には、第2固定部材59が挿通されている。ゴム板44の外周側部分は、ゴム板44の周方向の全域に亘って保持部材43に固定されている。具体的には、第1保持部材48の下面と第2保持部材49の上面とによって、ゴム板44の外周側部分が保持部材43に固定されている。ゴム板44の外周側部分は、第1保持部材48の下面の内周側部分と第2保持部材49の上面との間に挟まれている。
ゴム板44の内周側部分は、ゴム板44の周方向の全域に亘って固定部材41に固定されている。具体的には、第2固定部材59の鍔部59aと第1固定部材58と止め輪51とによって、ゴム板44の内周側部分が固定部材41に固定されている。鍔部59aは、第1固定部材58の下面よりも下側に配置されており、鍔部59aの上面と第1固定部材58の下面との間にゴム板44の内周側部分が挟まれている。止め輪51は、第2固定部材59の上端部に取り付けられており、第1固定部材58からの第2固定部材59の抜けを防止する機能を果たしている。
第2固定部材59の鍔部59aの外径は、第2保持部材49の凹部49aの内径よりも小さくなっており、鍔部59aは、凹部49aの中に配置されている。また、第2固定部材58の下端部58bは、第1保持部材48の貫通穴48aの中に配置されている。下端部58bの外周面と貫通穴48aの内周面との間には隙間が形成されている。
吸着板40に外力が作用していない状態では、上下方向から見たときに、固定部材41の吸引穴41dの中心と第2保持部材49の吸引穴49bの中心(具体的には、吸引穴49bの、凹部49aの底面から下側に向かって窪む部分の中心)とが一致している。圧縮コイルバネ45の上端側部分は、吸引穴41dの中に配置され、圧縮コイルバネ45の下端側部分は、吸引穴49bの中に配置されている。圧縮コイルバネ45の上端は、吸引穴41dの上端側に形成される段差面に接触し、圧縮コイルバネ45の下端は、吸引穴49bの底面に接触している。
吸着部39と保持部材43とゴム板44とに囲まれた部分は、吸引穴40a、41d、49bが繋がる密閉空間Sとなっている。具体的には、第2固定部材59の鍔部59aと第2保持部材49とゴム板44とに囲まれた部分は、密閉空間Sとなっている。すなわち、凹部49aの内部かつゴム板44の下側の空間であって、鍔部59aの外側の空間は、密閉空間Sとなっている。
本形態では、吸着板40に搬送対象物2が載置された状態で、吸引穴49bに接続される吸引機構によって空気が吸引されると、吸引穴49b、密閉空間S、吸引穴41d、凹部40bおよび吸引穴40aを介して搬送対象物2が吸引されて、吸着板40に搬送対象物2が吸着される。また、吸着板40に搬送対象物2が吸着されると、密閉空間Sが負圧になる。密閉空間Sが負圧になると、図6(B)に示すように、圧縮コイルバネ45の付勢力に抗して吸着部39が下側へ移動する。このときには、ゴム板44が変形する。
(吸着機構の配置)
図8は、図3に示す複数の吸着機構22の配置の基準を説明するための図である。
図8は、図3に示す複数の吸着機構22の配置の基準を説明するための図である。
上述のように、フォーク18において、吸着機構22は、フォーク18の先端側の2箇所に取り付けられ、フォーク19において、吸着機構22は、フォーク19の先端側の2箇所と、前後方向におけるフォーク19の中間位置の1箇所との合計3箇所に取り付けられている。すなわち、2本のフォーク18には、2個の吸着機構22が取り付けられ、2本のフォーク19には、3個の吸着機構22が取り付けられている。
以下の説明では、各フォーク18、19に取り付けられる複数の吸着機構22を区別して表す場合には、図3に示すように、4本のフォーク18、19の最も先端側に配置されている吸着機構22を吸着機構22Aとし、4本のフォーク18、19の先端から2番目に配置される吸着機構22を吸着機構22Bとする。また、フォーク19の先端から3番目に配置される吸着機構22を吸着機構22Cとする。すなわち、フォーク19に取り付けられる、吸着機構22A、22Bを除いた吸着機構22を吸着機構22Cとする。本形態の吸着機構22Aは、第1吸着機構であり、吸着機構22Bは、第2吸着機構であり、吸着機構22Cは、第3吸着機構である。
4本のフォーク18、19に取り付けられる4個の吸着機構22Aは、前後方向において同じ位置に配置されている。また、4本のフォーク18、19に取り付けられる4個の吸着機構22Bは、前後方向において同じ位置に配置されている。また、2本のフォーク19に取り付けられる2個の吸着機構22Cは、前後方向において同じ位置に配置されている。前後方向における吸着機構22Aと吸着機構22Bとの距離は、前後方向における吸着機構22Bと吸着機構22Cとの距離よりも短くなっている。
本形態では、前後方向の同じ位置で2本のフォーク18および2本のフォーク19に吸着機構22が取り付けられる場合、2本のフォーク18に取り付けられる吸着機構22の空気の吸引経路と2本のフォーク19に取り付けられる吸着機構22の空気の吸引経路とが共通になっている。すなわち、4個の吸着機構22Aの空気の吸引経路は、共通になっており、4個の吸着機構22Bの空気の吸引経路は、共通になっている。
また、本形態では、4個の吸着機構22Aの空気の吸引経路と4個の吸着機構22Bの空気の吸引経路とが共通の吸引経路(第1吸引経路)となっている。具体的には、4個の吸着機構22Aおよび4個の吸着機構22Bは、共通の電磁弁(図示省略)を介して、上述の吸引機構に接続されている。また、2個の吸着機構22Cの空気の吸引経路は、共通になっている。また、2個の吸着機構22Cの空気の吸引経路は、4個の吸着機構22Aおよび4個の吸着機構22Bの空気の吸引経路(第1吸引経路)と異なる吸引経路(第2吸引経路)となっている。具体的には、2個の吸着機構22Cは、共通の電磁弁(図示省略)を介して、上述の吸引機構に接続されている。
本形態では、比較的小さな搬送対象物2がハンド3に搭載される場合には、4個の吸着機構22Aと4個の吸着機構22Bとが搬送対象物2を吸着する。また、比較的大きな搬送対象物2がハンド3に搭載される場合には、4個の吸着機構22Aと4個の吸着機構22Bと2個の吸着機構22Cとが搬送対象物2を吸着する。
フォーク18、19の上面の、吸着機構22Aが取り付けられている部分の高さを基準高さとし、フォーク18、19の上面に対して設計上最も傾いた状態の搬送対象物2を吸着部39が吸着したとき(たとえば、設計上最も撓んだ状態でカセットの中に収容されている搬送対象物2を吸着部39が吸着したとき)にフローティング機構42に対して吸着部39が上下方向へ移動可能な量を最大移動可能量M(図8参照)とすると、前後方向において、4個の吸引機構22Bは、基準高さに対するフォーク18、19の上面の高低差が最大移動可能量M以下となる領域に配置されている。また、2個の吸引機構22Cは、基準高さに対するフォーク18、19の上面の高低差が最大移動可能量Mを超える領域に配置されている。
すなわち、前後方向において、基準高さに対するフォーク18、19の上面の高低差が最大移動可能量M以下となる領域では、2本のフォーク18および2本のフォーク19に吸着機構22Bが取り付けられている。また、前後方向において、基準高さに対するフォーク18、19の上面の高低差が最大移動可能量Mを超える領域では、2本のフォーク19のみに吸着機構22Cが取り付けられている。本形態の最大移動可能量Mは、フォーク18、19の上面に対して設計上最も傾いた状態の搬送対象物2を吸着部39が吸着したときに保持部材43に対して吸着部39が上下方向へ移動可能な量である。
なお、吸着部39に外力が作用していないときに保持部材43に対して吸着部39が上下方向へ移動可能な量(フローティング量)は、たとえば、1(mm)となっており、前後方向における吸着機構22Aと吸着機構22Bとの距離は、たとえば、400(mm)となっている。また、フォーク18、19の上面の、吸着機構22Bが取り付けられている部分の、基準高さに対する高低差は、たとえば、0.5(mm)以下となっており、フォーク18、19の上面の、吸着機構22Cが取り付けられている部分の、基準高さに対する高低差は、たとえば、0.5(mm)を超えている。
すなわち、前後方向において、基準高さに対するフォーク18、19の上面の高低差が、たとえば、0.5(mm)以下となる領域では、2本のフォーク18および2本のフォーク19に吸着機構22Bが取り付けられ、前後方向において、基準高さに対するフォーク18、19の上面の高低差が、たとえば、0.5(mm)を超える領域では、2本のフォーク19のみに吸着機構22Cが取り付けられている。
(本形態の主な効果)
以上説明したように、本形態では、4個の吸着機構22Aの空気の吸引経路は、共通になっており、4個の吸着機構22Bの空気の吸引経路は、共通になっている。そのため、本形態では、4本のフォーク18、19に取り付けられる吸着機構22A、22Bの空気の吸引経路を簡素化することが可能になる。特に本形態では、4個の吸着機構22Aの空気の吸引経路と4個の吸着機構22Bの空気の吸引経路とが共通になっているため、4本のフォーク18、19に取り付けられる吸着機構22A、22Bの空気の吸引経路をより簡素化することが可能になる。
以上説明したように、本形態では、4個の吸着機構22Aの空気の吸引経路は、共通になっており、4個の吸着機構22Bの空気の吸引経路は、共通になっている。そのため、本形態では、4本のフォーク18、19に取り付けられる吸着機構22A、22Bの空気の吸引経路を簡素化することが可能になる。特に本形態では、4個の吸着機構22Aの空気の吸引経路と4個の吸着機構22Bの空気の吸引経路とが共通になっているため、4本のフォーク18、19に取り付けられる吸着機構22A、22Bの空気の吸引経路をより簡素化することが可能になる。
本形態では、前後方向において、基準高さに対するフォーク18、19の上面の高低差が最大移動可能量M以下となる領域では、2本のフォーク18および2本のフォーク19に吸着機構22Bが取り付けられているが、前後方向において、基準高さに対するフォーク18、19の上面の高低差が最大移動可能量Mを超える領域では、2本のフォーク19のみに吸着機構22Cが取り付けられている。そのため、本形態では、比較的大きな搬送対象物2が搬送される場合であって、かつ、互いに隣接するフォーク18とフォーク19との間で搬送対象物2が撓みにくい場合(具体的には、搬送対象物2の剛性が比較的高くて、かつ、隣接するフォーク18とフォーク19との距離が近い場合)であっても、全ての吸着機構22(すなわち、10個の吸着機構22)を搬送対象物2に接触させて、全ての吸着機構22で搬送対象物2を吸着することが可能になる。
また、本形態では、前後方向において、基準高さに対するフォーク18、19の上面の高低差が最大移動可能量Mを超える領域では、2本のフォーク19のみに吸着機構22Cが取り付けられている。そのため、基準高さに対するフォーク18、19の上面の高低差が最大移動可能量Mを超える領域で、左右方向の内側に配置される2本のフォーク18のみに吸着機構22Cが取り付けられている場合と比較して、左右方向における吸着機構22Cの間隔を広げることが可能になる。したがって、本形態では、吸着機構22Cに吸着される搬送対象物2の状態を安定させることが可能になる。
また、前後方向において、基準高さに対するフォーク18、19の上面の高低差が最大移動可能量Mを超える領域で、2本のフォーク18のみに吸着機構22Cが取り付けられていると、2本のフォーク18が密着する場合に、2本のフォーク18のうちの一方のフォーク18の吸着機構22Cを搬送対象物2に接触させることができなくなるおそれがあるが、本形態では、2本のフォーク18が密着する場合でも、2本のフォーク19の吸着機構22Cを搬送対象物2に接触させることが可能になる。
本形態では、吸着板40に搬送対象物2が吸着されると、密閉空間Sが負圧になり、圧縮コイルバネ45の付勢力に抗して吸着部39が下側へ移動する。そのため、本形態では、吸着板40が搬送対象物2を吸着して吸着部39が下側へ移動した後は、吸着部39がフォーク18、19に対してふらつきにくくなる。したがって、本形態では、搬送対象物2の搬送時に、ハンド3に搭載された搬送対象物2の状態を安定させることが可能になる。
(他の実施の形態)
上述した形態は、本発明の好適な形態の一例ではあるが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を変更しない範囲において種々変形実施が可能である。
上述した形態は、本発明の好適な形態の一例ではあるが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を変更しない範囲において種々変形実施が可能である。
上述した形態において、フォーク18、19に吸着機構22Bが取り付けられていなくても良い。すなわち、フォーク18に取り付けられる吸着機構22の数が1個で、フォーク19に取り付けられる吸着機構22の数が2個であっても良い。また、フォーク18に取り付けられる吸着機構22の数は、3個以上であっても良いし、フォーク19に取り付けられる吸着機構22の数は、4個以上であっても良い。この場合であっても、前後方向において、基準高さに対するフォーク18、19の上面の高低差が最大移動可能量M以下となる領域では、2本のフォーク18および2本のフォーク19に吸着機構22が取り付けられ、前後方向において、基準高さに対するフォーク18、19の上面の高低差が最大移動可能量Mを超える領域では、2本のフォーク19のみに吸着機構22が取り付けられる。
上述した形態では、4個の吸着機構22Aの空気の吸引経路と4個の吸着機構22Bの空気の吸引経路とが共通になっているが、4個の吸着機構22Aの空気の吸引経路と4個の吸着機構22Bの空気の吸引経路とが個別に設けられていても良い。また、上述した形態において、基準高さに対するフォーク18、19の上面の高低差が最大移動可能量Mを超える領域で、2本のフォーク18のみに吸着機構22が取り付けられていても良い。
上述した形態では、フォーク18、19の上面の、吸着機構22Aが取り付けられている部分の高さが基準高さとなっているが、フォーク18、19の上面の、吸着機構22Bが取り付けられている部分の高さが基準高さとなっていても良い。この場合には、吸着機構22Bが第1吸着機構となる。また、上述した形態において、保持部材43に対して吸着部39を上側に付勢する付勢部材は、板バネ等のバネ部材であっても良い。
上述した形態において、左右方向における2本のフォーク18のピッチは固定されていても良いし、左右方向における2本のフォーク19のピッチは固定されていても良い。また、上述した形態では、ロボット1は、水平多関節型のロボットであるが、本発明が適用されるロボットは、水平多関節型のロボット以外の産業用ロボットであっても良い。たとえば、本発明が適用されるロボットは、上述の特許文献1に開示された産業用ロボットであっても良い。
1 ロボット(産業用ロボット)
2 搬送対象物
3 ハンド
4 アーム
5 本体部
18 フォーク(内側フォーク)
19 フォーク(外側フォーク)
22 吸着機構
22A 吸着機構(第1吸着機構)
22B 吸着機構(第2吸着機構)
22C 吸着機構(第3吸着機構)
39 吸着部
40a、41d 吸引穴
42 フローティング機構
43 保持部材
44 ゴム板
45 圧縮コイルバネ(付勢部材)
49b 吸引穴(第2の吸引穴)
M 最大移動可能量
S 密閉空間
X フォークの長手方向
Y 直交方向
2 搬送対象物
3 ハンド
4 アーム
5 本体部
18 フォーク(内側フォーク)
19 フォーク(外側フォーク)
22 吸着機構
22A 吸着機構(第1吸着機構)
22B 吸着機構(第2吸着機構)
22C 吸着機構(第3吸着機構)
39 吸着部
40a、41d 吸引穴
42 フローティング機構
43 保持部材
44 ゴム板
45 圧縮コイルバネ(付勢部材)
49b 吸引穴(第2の吸引穴)
M 最大移動可能量
S 密閉空間
X フォークの長手方向
Y 直交方向
Claims (6)
- 搬送対象物を搬送する産業用ロボットのハンドにおいて、
直線状に形成されるとともに互いに平行に配置される4本のフォークと、前記フォークの上面側に載置される前記搬送対象物の下面を真空吸着する複数の吸着機構とを備え、
前記吸着機構は、前記搬送対象物を吸着する吸着部と、前記フォークに対して傾動可能かつ上下動可能となるように前記吸着部を支持するフローティング機構とを備え、
4本の前記フォークの先端側には、前記吸着機構としての第1吸着機構が前記フォークの長手方向において同じ位置に取り付けられ、
前記フォークの長手方向と上下方向とに直交する方向を直交方向とし、4本の前記フォークのうちの前記直交方向の内側に配置される2本の前記フォークのそれぞれを内側フォークとし、前記直交方向の外側に配置される残りの2本の前記フォークのそれぞれを外側フォークとすると、
前記フォークの長手方向の同じ位置で2本の前記内側フォークおよび2本の前記外側フォークに前記吸着機構が取り付けられる場合には、2本の前記内側フォークに取り付けられる前記吸着機構の空気の吸引経路と2本の前記外側フォークに取り付けられる前記吸着機構の空気の吸引経路とが共通になっており、
前記フォークの上面の、前記第1吸着機構が取り付けられている部分の高さを基準高さとし、前記フォークの上面に対して設計上最も傾いた状態の前記搬送対象物を前記吸着部が吸着したときに前記フローティング機構に対して前記吸着部が上下方向へ移動可能な量を最大移動可能量とすると、
前記フォークの長手方向において、前記基準高さに対する前記フォークの上面の高低差が前記最大移動可能量以下となる領域では、2本の前記内側フォークおよび2本の前記外側フォークに前記吸着機構が取り付けられ、
前記フォークの長手方向において、前記基準高さに対する前記フォークの上面の高低差が前記最大移動可能量を超える領域では、2本の前記内側フォークのみにまたは2本の前記外側フォークのみに前記吸着機構が取り付けられていることを特徴とするハンド。 - 前記フローティング機構は、前記フォークに固定されるとともに前記吸着部を傾動可能かつ上下動可能に保持する保持部材と、前記保持部材に対して前記吸着部を上側に向かって付勢する付勢部材と、前記吸着部と前記保持部材とを繋ぐ環状のゴム板とを備え、
前記ゴム板の外周側部分は、前記ゴム板の周方向の全域に亘って前記保持部材に固定され、
前記ゴム板の内周側部分は、前記ゴム板の周方向の全域に亘って前記吸着部に固定され、
前記最大移動可能量は、前記フォークの上面に対して設計上最も傾いた状態の前記搬送対象物を前記吸着部が吸着したときに前記保持部材に対して前記吸着部が上下方向へ移動可能な量であることを特徴とする請求項1記載のハンド。 - 前記吸着部には、前記吸着部に前記搬送対象物を吸着するための吸引穴が形成され、
前記吸着部と前記保持部材と前記ゴム板とに囲まれた部分は、前記吸引穴が繋がる密閉空間となっており、
前記保持部材には、前記密閉空間に繋がる第2の吸引穴が形成され、
前記第2の吸引穴に接続される吸引機構によって空気が吸引されて前記吸着部に前記搬送対象物が吸着されると、前記密閉空間が負圧になり、前記付勢部材の付勢力に抗して前記吸着部が下側へ移動することを特徴とする請求項2記載のハンド。 - 前記フォークの長手方向において、前記基準高さに対する前記フォークの上面の高低差が前記最大移動可能量を超える領域では、2本の前記外側フォークのみに前記吸着機構が取り付けられていることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のハンド。
- 2本の前記内側フォークには、前記第1吸着機構を含む2個の前記吸着機構が取り付けられ、
2本の前記外側フォークには、前記第1吸着機構を含む3個の前記吸着機構が取り付けられ、
前記第1吸着機構は、4本の前記フォークの最も先端側に配置され、
4本の前記フォークの先端から2番目に配置される前記吸着機構としての第2吸着機構は、前記フォークの長手方向において同じ位置に配置され、
前記外側フォークに取り付けられる、前記第1吸着機構と前記第2吸着機構とを除いた前記吸着機構を第3吸着機構とすると、
4個の前記第1吸着機構の空気の吸引経路と4個の前記第2吸着機構の空気の吸引経路とは、共通の第1吸引経路となっており、
2個の前記第3吸着機構の空気の吸引経路は、前記第1吸引経路と異なる第2吸引経路となっていることを特徴とする請求項4記載のハンド。 - 請求項1から5のいずれかに記載のハンドと、前記ハンドが先端側に回動可能に連結されるアームと、前記アームの基端側が回動可能に連結される本体部とを備えることを特徴とする産業用ロボット。
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