JP3900045B2

JP3900045B2 - Robot hand

Info

Publication number: JP3900045B2
Application number: JP2002252949A
Authority: JP
Inventors: 裕之森田; 宏昭横山
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2002-08-30
Publication date: 2007-04-04
Anticipated expiration: 2022-08-30
Also published as: JP2004090134A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、３本以上の指を有し、これらの指の動作を制御することにより部品を把持する制御手段を備えたロボットハンドに関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
多種類の部品の搬送・組立を行うためには、従来技術として、１種類のみの搬送・組立が可能なハンドをオートツールチェンジャを用いて付け替えながら、複数種類のハンドをタレット方式で切替える方式を採用していた。
【０００３】
しかしながら、この方式では、部品の種類数だけのハンドが必要で、加えてそれらのハンドの付替え・切替える設備要素も必要となるため、設備コストが高くなる。また、付替え・切替えるために時間がかかり、生産性が低下してしまう。
そこで、上記の課題に対して、実開平５−６０７８１号公報、特開平７−１６４３６３号公報、特開平８−９０４６７号公報、特開平６−２４６６７１号公報のものは、２本の指同士の距離を可変にすることで、多種類の部品を把持しようとするものの、把持可能な部品は限られるという問題が残されている。つまり、例えば、円筒形で同心円状に外径が異なる多種部品の把持に対しては、２本指での対応は困難である。
【０００４】
また、特開平６-１５５３５８号公報のものは、指同士の距離を可変にし、且つ、３指のハンドも開示しているものの、２指ハンドに比べ指先が大きくなり、トレイ内に高密度に配列された部品の把持・搬送も困難である。
多種部品の組立てを考えると、部品それぞれについて部品間のクリアランスや面取りなどが異なるため、組立てに必要な組立精度が異なる。一般的に高精度が要求される部品用のハンドのみに位置ずれ補正機構（ゴムなどの弾性体）を付加し、この部品の組立て時のみ、ハンド交換を行い、組立作業を遂行している。
要するに、このような組立精度が異なる部品を共通して搬送・組立てを行っているものは提供されていなかったのが実情である。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、部品に応じて適切に把持或は組立てを行うことができるロボットハンドを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明によれば、制御手段は、全ての指を使用することにより大きな部品を把持することができる。これにより、大きな部品を確実に把持することができる。また、制御手段は、指を部品に応じて所定のグループの指を一体化して１本の指として部品を把持する。これにより、見掛け上の指の本数を少なくした状態で部品を把持することができるので、小さな部品を確実に把持することができる。
【０００６】
請求項２の発明によれば、制御手段は、指を部品形状に対応したプレシェーピング位置に予め位置決めした状態で部品を把持するので、部品の把持スペースが小さい場合であっても、部品を確実に把持することができる。
【０００７】
請求項３の発明によれば、制御手段は、指の把持力を部品に応じて制限した状態で部品を把持するので、大きな把持力で把持すると破損してしまうような部品であっても、部品を確実に把持することができる。
【０００８】
請求項４の発明によれば、制御手段は、指で把持した部品を製品に組付ける場合は、部品に応じて指の把持力を弱めた状態でならい動作することにより組付けるので、製品に組付ける部品に位置ずれを生じた場合であっても、部品が製品の組付け位置に落ち着くようになり、部品を製品に確実に組付けることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を例えば組立用の水平多関節ロボットに適用した一実施の形態について、図１〜図１６を参照しながら説明する。
図１は、ロボットシステムの構成を概略的に示している。この図１において、ロボットシステムは、水平多関節ロボット１と、この水平多関節ロボット１を制御するロボット制御装置（制御手段に相当）２とを備えて構成されている。
【００１０】
このシステムにおいては、設備に固定的に設置された水平多関節ロボット１により、コンベア等により搬送、或は作業台上に所定の位置及び姿勢で供給された把持対象物たる部品を把持して、組付けや所定位置への搬送等を行うようになっている。
【００１１】
水平多関節ロボット１は、設備に固定設置されるベース３上に、第１のアーム４が水平方向に回動（旋回）可能に設けられ、その第１のアーム４の先端に、第２のアーム５が水平方向に回動（旋回）可能に設けられている。そして、第２のアームの先端には垂直軸６が設けられており、その下端に本発明の多種部品対応ハンド（ロボットハンドに相当）７が着脱自在に取付けられている。
【００１２】
また、上記した水平多関節ロボット１の各アーム４，５は、エンコーダ付きのサーボモータ（図示せず）によりそれぞれ駆動されるようになっており、それら各サーボモータは、マイコンを主体として構成されるロボットコントローラ８により制御される。また、多種部品対応ハンド７はサーボモータにより駆動される第１〜第３の指９〜１１を有しており、それらのサーボモータは、２軸コントローラ１２により部品の把持作業等が自動で実行されるようになっている。これらの指９〜１１の先端には爪部９ａ〜１１ａがそれぞれ一体に形成されている。
【００１３】
図２は、多種部品対応ハンド７を概略的に示す斜視図である。この図２において、基盤１３の図示上面には第１のサーボモータ１４及び第２のサーボモータ１５が取付けられており、それらのサーボモータ１４，１５のシャフトが基盤に形成された孔を貫通して表面側に突出し、その先端にピニオン１６、１７がそれぞれ装着されている。
【００１４】
基盤１３の図示下面には第１〜第４のラック１８〜２１が図示しないリニアガイドにより直線往復移動可能に支持されている。この場合、第１，第２のラック１８，１９は互いに対向した状態で図示Ｘ方向に沿って直線移動可能に支持されており、それらのラック１８，１９が第１のサーボモータ１４に装着されたピニオン１６に噛合っている。また、第３，第４のラック２０，２１は互いに対向した状態で第１，第２のラック１８，１９の移動方向と直交する図示Ｙ方向に沿って直線移動可能に支持されており、それらのラック２０，２１が第２のサーボモータ１５に装着されたピニオン１７に噛合っている。
【００１５】
以上のような構成により、第１のサーボモータ１４の駆動に応じて第１，第２のラック１８，１９が図示Ｘ方向に沿って互いに反対方向に直線移動すると共に、第２のサーボモータ１５の駆動に応じて第３，第４のラック２０，２１が図示Ｙ方向に沿って互いに反対方向に直線移動する。
【００１６】
第１のラック１８の端部には第１の指９が立設されており、第１のラック１８の移動に伴って図示Ｘ方向に沿って直線移動するようになっている。また、第２のラック１９の端部にはスライド部材２２が固定されていると共に、その両端部には第２，第３の指１０，１１が立設されており、第２のラック１９の移動に伴って図示Ｘ方向に沿って直線移動するようになっている。この場合、スライド部材２２に立設された第２，第３の指１０，１１は、図示しないガイドにより図示Ｙ方向に沿って直線移動可能となっている。ここで、第２，第３の指１０，１１の基端部には図示Ｘ方向を指向した第１のシャフト２３及び第２のシャフト２４がそれぞれ固定されており、それらのシャフト２３，２４が第３，第４のラック２０，２１の上方に延設している。第３，第４のラック２０，２１にはガイド部材２５が固定されており、そのガイド部材２５にシャフト２３，２４が図示Ｘ方向に摺動可能に係止されている。
【００１７】
以上のような構成により、第２のサーボモータ１５の駆動に応じて第２，第３の指１０，１１がスライド部材２２上を図示Ｙ方向に沿って互いに反対方向に直線移動するようになっている。この場合、第２，第３の指１０，１１はグループ化されており、第２のサーボモータ１５の駆動に応じて両方の指１０，１１を隣接して位置させた状態では、それらは一体化して１本の指として動作するようになっている。
【００１８】
図３は、システム全体のブロック図を示している。この図３において、ロボット制御装置２を構成するロボットコントローラ８及び２軸コントローラ１２の動作はシーケンサ２６により管理されるようになっており、シーケンサがロボットコントローラ８及び２軸コントローラ１２を協調動作させるようになっている。
【００１９】
次に、上記構成の作用について説明する。
図４はロボットコントローラ８のメインプログラムを示している。この図４において、ロボットコントローラ８は、所定位置にセットされた部品の品番を、例えば当該部品に添付されたラベルに印刷されたコード情報から読取り、部品の品番に対応した組立動作を実行する（Ｓ１０２〜）。
【００２０】
図５は、ロボットコントローラ８の部品の品番に対応した組立動作プログラムを示している。ロボットコントローラ８は、組立動作を実行する際は、まず、部品取出動作を実行する（Ｓ２０１）。
図６は、ロボットコントローラ８の部品取出動作を示している。この図６において、ロボットコントローラ８は、２軸コントローラ１２に対してチャック段取指令を出力してから（Ｓ３０１）、部品位置取出位置上空に移動し（Ｓ３０２）、段取完了がＯＮするまで待機する（Ｓ３０３）。
【００２１】
図７は２軸コントローラ１２のメインプログラムを示している。この図７において、２軸コントローラ１２は、動作開始すると、各完了信号をＯＦＦしてから（Ｓ４０１）、部品選択番号を取込み（Ｓ４０２）、取込んだ部品選択番号に基づいて段取位置を設定する（Ｓ４０３〜）。
次に、段取移動サブルーチンを実行する（Ｓ５００）。
【００２２】
図８は、２軸コントローラ１２の段取移動サブルーチンを示している。この図８において、２軸コントローラ１２は、動作開始したときは、段取指令がＯＮするまで待機し（Ｓ５０１）、段取指令がＯＮしたときは（Ｓ５０１：ＹＥＳ）、速度設定してから（Ｓ５０２）、プレシェーピング位置へ移動して第１〜第３の指９〜１１をプレシェービングする（Ｓ５０３）。つまり、ハンド形態と指間距離を部品の形状や大きさに合わせ、２本指とするか、３本指とするかの形態の変形を行う。具体的には、図１１に示すように、部品Ｗが小物の場合は、第２のサーボモータ１５を駆動することにより第２，第３の指１０，１１を閉じた状態で、第１のサーボモータ１４を駆動することにより第１の指９と第２，第３の指１０，１１とからなる２本指の間隔を部品の外形形状に応じて調整する。また、部品Ｗが大物の場合は、各サーボモータ１４，１５を駆動することにより第１〜第３の指９〜１１からなる３本指の間隔を部品Ｗの外形形状に応じて調整する。これにより、把持対象の部品Ｗの外形を把持する場合は、第１〜第３の指９〜１１は、部品の外形形状よりも若干開いた状態となる。尚、把持対象の部品を内側から把持する場合は、第１〜第３の指９〜１１は、部品の内径形状よりも若干閉じた状態とする。
そして、以上のようにしてプレシェービング動作が終了したときは、図８に示すように段取完了をＯＮする（Ｓ５０４）。以上の動作により、段取移動サブルーチンの実行を終了することができる。
【００２３】
ロボットコントローラ８は、図６に示すように２軸コントローラ１２による段取完了がＯＮしたときは（Ｓ３０３：ＹＥＳ）、部品取出位置へ下降し（Ｓ３０４）、チャック指令を出力してから（Ｓ３０５）、チャック完了がＯＮするまで待機する（Ｓ３０６）。
【００２４】
２軸コントローラ１２は、上述のようにして段取移動サブルーチンを終了したときは、図７に示すようにチャック，アンチャックサブルーチンを実行する（Ｓ６００）。
図９は、２軸コントローラ１２のチャック，アンチャックサブルーチンを示している。この図９において、２軸コントローラ１２は、チャック指令がＯＮするまで待機し（Ｓ６０１）、ロボットコントローラ８によるチャック指令がＯＮしたときは（Ｓ６０１：ＹＥＳ）、チャックサブルーチンを実行する（Ｓ６０２）。このチャックサブルーチンでは、各サーボモータ１４，１５に対して電流制限を実行した状態で低速で部品を把持する。これにより、図１１に示すように小物の部品Ｗに対しては２本指でコンパクトに把持し、大物の部品Ｗに対しては３本指で小さな力で把持することができる。この場合、小物の部品Ｗを把持するときは、指９〜１１の爪部９ａ〜１１ａにより把持することにより一層コンパクトに把持することが可能となる。
続いて、チャック完了をＯＮしてから（Ｓ６０３）、アンチャック指令がＯＮするまで待機する（Ｓ６０４）。
【００２５】
ロボットコントローラ８は、図６に示すように２軸コントローラ１２によるチャック完了がＯＮしたときは(Ｓ３０６：ＹＥＳ）、多種部品対応ハンド７を上昇する（Ｓ３０７）。以上の動作により、取出し動作の実行を終了することができる。
続いて、ロボットコントローラ８は、図５に示すように組立位置上空へ移動すると共に（Ｓ２０２）、組立位置へ下降し（Ｓ２０３）、２軸コントローラ１２にアンチャック指令を与えてから（Ｓ２０４）、アンチャックが完了するまで待機する（Ｓ２０５）。
【００２６】
２軸コントローラ１２は、図９に示すようにロボットコントローラ８によるアンチャック指令がＯＮしたときは（Ｓ６０４：ＹＥＳ）、アンチャックサブルーチンを実行する（Ｓ６０５）。このアンチャックサブルーチンは、電流制限を解除すると共に、速度設定してから、アンチャック移動する。これにより、図１２に示すように部品に対する把持力を弱めた状態でならい動作を行う位置補正動作が行われるものであり、部品のアプローチ位置と組付け位置とがずれている場合であっても、部品を製品に確実に組付けることができる。
そして、図９に示すようにチャック，アンチャックサブルーチンが終了したときは、アンチャック完了をＯＮする（Ｓ６０６）。
【００２７】
ロボットコントローラ８は、図５に示すように２軸コントローラ１２によるアンチャック完了がＯＮしたときは（Ｓ２０５：ＹＥＳ）、上昇してから（Ｓ２０６）、チャック原位置戻し指令を与える（Ｓ２０７）。続いて、原位置へ移動すると共に（Ｓ２０８）、定位置をＯＮしてから（Ｓ２０９）、チャック原位置がＯＮするまで待機する（Ｓ２１０）。
【００２８】
２軸コントローラ１２は、上述したようにチャック，アンチャックサブルーチンを終了したときは、図７に示すように原位置移動サブルーチンを実行する（Ｓ７００）。
図１０は、２軸コントローラ１２の原位置移動サブルーチンを示している。この図１０において、２軸コントローラ１２は、原位置戻し指令がＯＮするまで待機し（Ｓ７０１）、ロボットコントローラ８による原位置戻し指令がＯＮしたときは（Ｓ７０１：ＹＥＳ）、速度設定すると共に（Ｓ７０２）、チャック原位置へ移動してから（Ｓ７０３）、チャック原位置をＯＮする（Ｓ７０４）。
【００２９】
ロボットコントローラ８は、図５に示すようにチャック原位置がＯＮしたときは（Ｓ２１０：ＹＥＳ）、全部品の組立が終了したかを判断し（Ｓ２１１）、全部品の組立が終了するまで上述した動作を繰返す。
【００３０】
図１３〜図１６は、上述した動作により例えばエアコンユニットを組立てる際の具体的な一例を示している。図１３において、水平多関節ロボット１に対応してベルトコンベア２７が設置されている。このベルトコンベア２７上には車両用エアコンユニットを製造するための複数の多種部品が配置されており、ベルトコンベア２７に対する駆動に応じて順送りされるようになっている。この場合、多種部品としては、車両用エアコンユニットのケーシングＷ１、ファンＷ２、ダンパ切換え用のレバーＷ３、レバー駆動用のモータＷ４などである。
【００３１】
まず、ロボットコントローラ８は、ベルトコンベア２７を駆動してエアコンのケーシングＷ１を取出し位置に位置させた状態で、多種部品対応ハンド７を３本指に段取りし、ケーシングＷ１を把持して組立治具２８にセットする。尚、ケーシングＷ１内には図示しないダンパが既に組付けられているものとする。
続いて、図１４に示すようにベルトコンベア２７を駆動してファンＷ２を取出し位置に位置させた状態で、多種部品対応ハンド７を３本指に段取りし、ファンＷ２を把持してケーシングＷ１の所定部位に組付ける。
【００３２】
続いて、図１５に示すようにベルトコンベア２７を駆動してダンパ切換用のレバーＷ３を取出し位置に位置させた状態で、多種部品対応ハンド７を２本指に段取りし、レバーＷ３を把持してケーシングＷ１の所定部位に組付ける。このとき、レバーＷ３のピンをケーシングＷ１に形成された孔に挿入するもので、図１２で示したならい動作を実行することによりピンを孔に確実に挿入することができる。
【００３３】
続いて、図１６に示すようにベルトコンベア２７を駆動してレバー駆動用のモータＷ４を取出し位置に位置させた状態で、多種部品対応ハンド７を３本指に段取りし、モータＷ４を把持してケーシングＷ１に組付ける。
以上のようにして、多種部品対応ハンド７を用いて、ケーシングＷ１に、ファンＷ２、ダンパ切換用のレバーＷ３、レバー駆動用のモータＷ４を自動的に組付けることができる。
【００３４】
このような実施の形態によれば、部品に応じて多種部品対応ハンド７の指の本数を２本か３本に切換えた状態で部品を把持するようにしたので、部品が大物の場合は３本の指で把持できるのは勿論のこと、部品が小物の場合は第２，第３の指をグループとして一体化することにより２本の指で把持することができ、部品の形状にかかわらず確実に把持することができる。従って、部品に応じて多種類のハンドを準備してオートツールチェンジャを用いて付け替えなければならない従来例のものに比べて、ハンド数を削減すると共に、ツールチェンジ・タレット機能を削減できるので、設備コストを大幅にダウンすることができる。また、ツールチェンジ・タレット時間を削減できることから、生産性を向上することができる。さらには、多種部品に対応可能であることから、流動機種に依存せず組立てが可能となり、フレキシブル生産が可能となる。
【００３５】
しかも、部品を把持するのに先立ってプレシェーピングによりハンド形態と指間距離を部品の形状や大きさに合わせるようにしたので、部品に対する把持スペースが限られている場合であっても、部品を確実に把持することができる。
また、部品を把持する際は、サーボモータ１４，１５に対する電流制限により部品に対する把持力を調整するようにしたので、部品の重量或は強度に応じて適切に把持することができる。
さらに、部品を製品に組付ける際は、部品の把持力を弱めた状態でならい動作を行うようにしたので、部品のアプローチ位置と組付け位置とがずれているにしても部品を製品に確実に組付けることができる。
【００３６】
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、次のように変形又は拡張できる。
【００３７】
図１７に示すように、シーケンサを省略し、ロボットコントローラ８と２軸コントローラ１２との間で信号を直接授受するようにしてもよい。
図１８に示すように、ロボットコントローラ８により多関節ロボット１と多種部品対応ハンド７とを直接制御するようにしてもよい。
多種部品対応ハンド７を垂直多関節ロボットに取付けるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態におけるロボット装置の斜視図
【図２】多種部品対応ハンドを示す斜視図
【図３】システムの構成を示すブロック図
【図４】ロボットコントローラのメインプログラムを示すフローチャート
【図５】ロボットコントローラの品番ｎ用組立動作を示すフローチャート
【図６】ロボットコントローラの部品取出動作を示すフローチャート
【図７】２軸コントローラのメインプログラムを示すフローチャート
【図８】２軸コントローラの段取移動サブルーチンを示すフローチャート
【図９】２軸コントローラのチャック，アンチャックサブルーチンを示すフローチャート
【図１０】２軸コントローラの原位置移動サブルーチンを示すフローチャート
【図１１】プレシェービング動作を示す多種部品対応ハンドの斜視図
【図１２】多種部品対応ハンドのならい動作を示す説明図
【図１３】ケーシングの搬送を示すロボット装置の斜視図
【図１４】ファンの組付けを示すロボット装置の斜視図
【図１５】レバーの組付けを示すロボット装置の斜視図
【図１６】モータの組付けを示すロボット装置の斜視図
【図１７】本発明のその他の実施の形態を示す図３相当図
【図１８】本発明のその他の実施の形態を示す図３相当図
【符号の説明】
１はロボット装置、２はロボット制御装置（制御手段）、７は多種部品対応ハンド（ロボットハンド）、９〜１１は指である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a robot hand having three or more fingers and provided with a control means for gripping a component by controlling the operation of these fingers.
[0002]
[Problems to be solved by the invention]
In order to transport and assemble various types of parts, as a conventional technology, a method that switches between multiple types of hands using the turret method while changing only one type of hand that can be transported and assembled using an auto tool changer. Adopted.
[0003]
However, in this method, as many hands as the number of types of parts are required, and in addition, equipment elements for replacing and switching those hands are required, resulting in high equipment costs. Further, it takes time to change and switch, and productivity is lowered.
In view of the above problems, Japanese Utility Model Laid-Open Nos. 5-60781, 7-164363, 8-90467, and 6-246671 have two fingers By making the distance variable, many types of parts are to be gripped, but there is a problem that the parts that can be gripped are limited. That is, for example, it is difficult to handle with two fingers for gripping various parts that are cylindrical and concentrically different in outer diameter.
[0004]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-155358 discloses a method in which the distance between fingers is variable and a three-finger hand is disclosed. It is also difficult to grip and convey the arranged parts.
Considering the assembly of various parts, since the clearance and chamfering between parts differ for each part, the assembly accuracy required for the assembly differs. In general, a positional deviation correction mechanism (an elastic body such as rubber) is added only to a hand for a part that requires high accuracy, and the hand is exchanged and the assembly work is performed only when the part is assembled.
In short, the actual situation is that there has been no provision of such parts that have different assembly accuracy in common for carrying and assembling.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a robot hand that can be appropriately grasped or assembled in accordance with components.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, the control means can grip a large part by using all the fingers. Thereby, a large component can be reliably gripped. Further, the control means integrates fingers of a predetermined group according to the component and grips the component as one finger. As a result, the component can be gripped in a state where the number of apparent fingers is reduced, so that a small component can be gripped reliably.
[0006]
According to the invention of claim 2, since the control means grips the part in a state where the finger is pre-positioned at the pre-shaping position corresponding to the part shape, the part can be surely secured even when the gripping space for the part is small. Can be gripped.
[0007]
According to the invention of claim 3, since the control means grips the component in a state where the gripping force of the finger is limited according to the component, even if the component is damaged when gripped with a large gripping force, The part can be securely gripped.
[0008]
According to the invention of claim 4, when assembling the part gripped with the finger to the product, the control means is assembled by operating in a state where the gripping force of the finger is weakened according to the part. Even when a positional shift occurs in the assembled part, the part settles at the assembly position of the product, and the part can be reliably assembled to the product.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to, for example, a horizontal articulated robot for assembly will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 schematically shows the configuration of a robot system. In FIG. 1, the robot system includes a horizontal articulated robot 1 and a robot control device (corresponding to control means) 2 that controls the horizontal articulated robot 1.
[0010]
In this system, the horizontal articulated robot 1 that is fixedly installed in the equipment is conveyed by a conveyor or the like, or grips a part that is a gripping object supplied at a predetermined position and posture on a work table, Assembly, transportation to a predetermined position, and the like are performed.
[0011]
The horizontal articulated robot 1 is provided on a base 3 fixedly installed in equipment so that a first arm 4 can be rotated (turned) in a horizontal direction. The arm 5 is provided so as to be rotatable (turnable) in the horizontal direction. A vertical shaft 6 is provided at the tip of the second arm, and a multi-component hand (corresponding to a robot hand) 7 according to the present invention is detachably attached to the lower end thereof.
[0012]
Each of the arms 4 and 5 of the horizontal articulated robot 1 is driven by a servomotor (not shown) with an encoder, and each servomotor is mainly composed of a microcomputer. Controlled by the robot controller 8. The multi-component hand 7 has first to third fingers 9 to 11 driven by a servo motor, and these servo motors automatically execute a gripping operation of the component by the two-axis controller 12. It has come to be. Claw portions 9a to 11a are integrally formed at the tips of these fingers 9 to 11, respectively.
[0013]
FIG. 2 is a perspective view schematically showing the multi-component handling hand 7. In FIG. 2, a first servo motor 14 and a second servo motor 15 are attached to the upper surface of the base 13 shown in the figure, and the shafts of these servo motors 14 and 15 pass through holes formed in the base. The pinions 16 and 17 are attached to the front ends of the projections.
[0014]
First to fourth racks 18 to 21 are supported on the lower surface of the base 13 by a linear guide (not shown) so as to be able to reciprocate linearly. In this case, the first and second racks 18 and 19 are supported so as to be linearly movable along the X direction in the figure in a state of being opposed to each other, and these racks 18 and 19 are mounted on the first servo motor 14. The pinion 16 is engaged. The third and fourth racks 20 and 21 are supported so as to be linearly movable along the Y direction in the figure orthogonal to the moving direction of the first and second racks 18 and 19 in a state of facing each other. The racks 20 and 21 mesh with the pinion 17 mounted on the second servomotor 15.
[0015]
With the configuration as described above, the first and second racks 18 and 19 linearly move in opposite directions along the X direction in the drawing in accordance with the driving of the first servomotor 14 and the second servomotor 15. The third and fourth racks 20 and 21 linearly move in the opposite directions along the Y direction in the drawing in accordance with the drive.
[0016]
A first finger 9 is erected on the end of the first rack 18, and moves linearly along the X direction in the drawing as the first rack 18 moves. A slide member 22 is fixed to the end of the second rack 19, and second and third fingers 10 and 11 are erected on both ends of the second rack 19. Along with the movement, it moves linearly along the X direction in the figure. In this case, the second and third fingers 10 and 11 erected on the slide member 22 can be linearly moved along the Y direction in the drawing by a guide (not shown). Here, the first shaft 23 and the second shaft 24 oriented in the X direction are fixed to the base end portions of the second and third fingers 10 and 11, respectively. It extends above the third and fourth racks 20 and 21. Guide members 25 are fixed to the third and fourth racks 20, 21, and shafts 23, 24 are slidably locked to the guide members 25 in the X direction in the drawing.
[0017]
With the above configuration, the second and third fingers 10 and 11 linearly move in the opposite directions along the Y direction in the figure on the slide member 22 in accordance with the driving of the second servomotor 15. ing. In this case, the second and third fingers 10 and 11 are grouped, and when both fingers 10 and 11 are positioned adjacent to each other according to the driving of the second servomotor 15, they are integrated. To operate as a single finger.
[0018]
FIG. 3 shows a block diagram of the entire system. In FIG. 3, the operations of the robot controller 8 and the two-axis controller 12 constituting the robot control device 2 are managed by the sequencer 26, so that the sequencer causes the robot controller 8 and the two-axis controller 12 to operate cooperatively. It has become.
[0019]
Next, the operation of the above configuration will be described.
FIG. 4 shows a main program of the robot controller 8. In FIG. 4, the robot controller 8 reads the part number of a part set at a predetermined position from, for example, code information printed on a label attached to the part, and executes an assembly operation corresponding to the part number of the part (see FIG. 4). S102-).
[0020]
FIG. 5 shows an assembly operation program corresponding to the part number of the robot controller 8. When executing the assembly operation, the robot controller 8 first executes a component extraction operation (S201).
FIG. 6 shows the component extraction operation of the robot controller 8. In FIG. 6, the robot controller 8 outputs a chuck setup command to the 2-axis controller 12 (S301), then moves to the part position extraction position (S302), and waits until setup completion is turned ON. (S303).
[0021]
FIG. 7 shows a main program of the biaxial controller 12. In FIG. 7, when the operation is started, the biaxial controller 12 turns off each completion signal (S401), takes in the part selection number (S402), and sets the setup position based on the fetched part selection number. (S403 ~).
Next, a setup movement subroutine is executed (S500).
[0022]
FIG. 8 shows a setup movement subroutine of the two-axis controller 12. In FIG. 8, when the operation starts, the biaxial controller 12 stands by until the setup command is turned on (S501), and when the setup command is turned on (S501: YES), the speed is set ( In step S502, the first to third fingers 9 to 11 are pre-shaved by moving to the pre-shaping position (S503). That is, the shape of the hand and the distance between the fingers are matched to the shape and size of the component, and the form of whether to use two fingers or three fingers is changed. Specifically, as shown in FIG. 11, when the component W is a small item, the first servo motor 15 is driven to close the first and second fingers 10 and 11 in the closed state. By driving the servo motor 14, the interval between the two fingers composed of the first finger 9 and the second and third fingers 10 and 11 is adjusted according to the external shape of the component. Further, when the component W is a large one, the interval between the three fingers including the first to third fingers 9 to 11 is adjusted according to the outer shape of the component W by driving the servo motors 14 and 15. As a result, when gripping the outer shape of the component W to be gripped, the first to third fingers 9 to 11 are in a state slightly opened from the outer shape of the component. In addition, when gripping the component to be gripped from the inside, the first to third fingers 9 to 11 are in a state of being slightly closed from the inner diameter shape of the component.
When the pre-shaving operation is completed as described above, the setup completion is turned ON as shown in FIG. 8 (S504). With the above operation, the execution of the setup movement subroutine can be completed.
[0023]
As shown in FIG. 6, when the setup completion by the two-axis controller 12 is turned on (S303: YES), the robot controller 8 descends to the component extraction position (S304) and outputs a chuck command (S305). The process waits until the chuck completion is turned on (S306).
[0024]
When the two-axis controller 12 finishes the setup movement subroutine as described above, the chuck / unchuck subroutine is executed as shown in FIG. 7 (S600).
FIG. 9 shows a chuck / unchuck subroutine of the biaxial controller 12. In FIG. 9, the biaxial controller 12 stands by until the chuck command is turned on (S601), and when the chuck command by the robot controller 8 is turned on (S601: YES), the chuck subroutine is executed (S602). In this chuck subroutine, the parts are gripped at a low speed in a state where the current limit is executed for each of the servomotors 14 and 15. As a result, as shown in FIG. 11, a small component W can be gripped with two fingers in a compact manner, and a large component W can be gripped with a small force with three fingers. In this case, when the small component W is gripped, it can be gripped more compactly by gripping with the claw portions 9a to 11a of the fingers 9 to 11.
Subsequently, after the chuck completion is turned on (S603), the process waits until the unchuck command is turned on (S604).
[0025]
As shown in FIG. 6, when the completion of chucking by the biaxial controller 12 is turned on (S306: YES), the robot controller 8 raises the multi-component handling hand 7 (S307). With the above operation, the execution of the take-out operation can be completed.
Subsequently, as shown in FIG. 5, the robot controller 8 moves over the assembly position (S202), descends to the assembly position (S203), and gives an unchuck command to the biaxial controller 12 (S204). Wait until unchucking is completed (S205).
[0026]
As shown in FIG. 9, when the unchuck command by the robot controller 8 is turned on (S604: YES), the biaxial controller 12 executes an unchuck subroutine (S605). In this unchuck subroutine, the current limit is released and the speed is set, and then the unchuck movement is performed. As a result, as shown in FIG. 12, a position correction operation is performed in which the following operation is performed in a state where the gripping force on the component is weakened. Even if the approach position and the assembly position of the component are misaligned. The parts can be securely assembled to the product.
Then, as shown in FIG. 9, when the chuck and unchuck subroutine is completed, unchuck completion is turned ON (S606).
[0027]
When the unchuck completion by the biaxial controller 12 is turned on as shown in FIG. 5 (S205: YES), the robot controller 8 rises (S206) and then gives a chuck original position return command (S207). Then, it moves to the original position (S208), turns on the fixed position (S209), and waits until the chuck original position turns on (S210).
[0028]
When the two-axis controller 12 finishes the chucking and unchucking subroutine as described above, the biaxial controller 12 executes the original position movement subroutine as shown in FIG. 7 (S700).
FIG. 10 shows an original position movement subroutine of the two-axis controller 12. In FIG. 10, the biaxial controller 12 waits until the original position return command is turned on (S701). When the original position return command is turned on by the robot controller 8 (S701: YES), the speed is set (S702). ) After moving to the chuck original position (S703), the chuck original position is turned ON (S704).
[0029]
When the chuck original position is turned on as shown in FIG. 5 (S210: YES), the robot controller 8 determines whether the assembly of all parts is completed (S211), and the above-described process is performed until the assembly of all parts is completed. Repeat the operation.
[0030]
FIGS. 13 to 16 show specific examples when assembling an air conditioner unit, for example, by the above-described operation. In FIG. 13, a belt conveyor 27 is installed corresponding to the horizontal articulated robot 1. On the belt conveyor 27, a plurality of various parts for manufacturing the vehicle air conditioner unit are arranged, and are sequentially fed in accordance with the driving of the belt conveyor 27. In this case, the various parts include a casing W1 of a vehicle air conditioner unit, a fan W2, a damper switching lever W3, a lever driving motor W4, and the like.
[0031]
First, the robot controller 8 drives the belt conveyor 27 and takes out the casing W1 of the air conditioner at the take-out position. Set to 28. It is assumed that a damper (not shown) has already been assembled in the casing W1.
Next, as shown in FIG. 14, in a state where the belt conveyor 27 is driven and the fan W2 is taken out, the multi-component handling hand 7 is set up with three fingers, the fan W2 is gripped, and the casing W1 is moved. Attach to the specified part.
[0032]
Next, as shown in FIG. 15, in the state where the belt conveyor 27 is driven and the damper switching lever W3 is located at the take-out position, the multi-component handling hand 7 is set up with two fingers and the lever W3 is gripped. And then assembled to a predetermined part of the casing W1. At this time, the pin of the lever W3 is inserted into the hole formed in the casing W1, and the pin can be reliably inserted into the hole by performing the following operation shown in FIG.
[0033]
Next, as shown in FIG. 16, in the state where the belt conveyor 27 is driven and the lever driving motor W4 is located at the take-out position, the multi-component handling hand 7 is set up with three fingers, and the motor W4 is gripped. Assemble to casing W1.
As described above, the fan W2, the damper switching lever W3, and the lever driving motor W4 can be automatically assembled to the casing W1 by using the multi-component hand 7.
[0034]
According to such an embodiment, since the part is gripped in a state where the number of fingers of the multi-component handling hand 7 is switched to two or three according to the part, 3 is used when the part is large. Of course, it can be held with two fingers, and if the part is small, it can be held with two fingers by integrating the second and third fingers as a group, regardless of the shape of the part. It can be securely gripped. Therefore, the number of hands can be reduced and the tool change turret function can be reduced compared to the conventional example in which many types of hands are prepared according to parts and must be replaced using an auto tool changer. Cost can be greatly reduced. Moreover, productivity can be improved because the tool change turret time can be reduced. Furthermore, since it can deal with various parts, it can be assembled without depending on the flow model, and flexible production becomes possible.
[0035]
Moreover, since the shape of the hand and the distance between fingers are matched to the shape and size of the parts by pre-shaping prior to gripping the parts, the parts can be removed even when the grip space for the parts is limited. It can be securely gripped.
Further, when gripping the component, the gripping force for the component is adjusted by limiting the current to the servo motors 14 and 15, so that the component can be gripped appropriately according to the weight or strength of the component.
In addition, when assembling a part to a product, the operation is performed with the gripping force of the part weakened, so even if the approach position of the part and the assembly position are misaligned, the part can be reliably attached to the product. Can be assembled to.
[0036]
The present invention is not limited to the above embodiment, and can be modified or expanded as follows .
[0037]
As shown in FIG. 17, the sequencer may be omitted, and signals may be directly exchanged between the robot controller 8 and the two-axis controller 12.
As shown in FIG. 18, the articulated robot 1 and the multi-component hand 7 may be directly controlled by the robot controller 8.
The multi-component handling hand 7 may be attached to the vertical articulated robot.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a robot apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a perspective view showing a multi-component hand. FIG. 3 is a block diagram showing a system configuration. Flowchart showing FIG. 5 Flowchart showing assembly operation for part number n of the robot controller FIG. 6 Flowchart showing part extracting operation of the robot controller FIG. 7 Flowchart showing a main program of the 2-axis controller FIG. FIG. 9 is a flowchart showing the chucking / unchucking subroutine of the two-axis controller. FIG. 10 is a flowchart showing the original position moving subroutine of the two-axis controller. FIG. 11 is a multi-part showing pre-shaving operation. Perspective view of compatible hands FIG. 12 is an explanatory view showing the following operation of the multi-component hand. FIG. 13 is a perspective view of the robot apparatus showing the conveyance of the casing. FIG. 14 is a perspective view of the robot apparatus showing the assembly of the fan. FIG. 16 is a perspective view of the robot apparatus showing the assembly of the motor. FIG. 17 is a view corresponding to FIG. 3 showing another embodiment of the present invention. FIG. 3 equivalent diagram showing the embodiment [Explanation of symbols]
1 is a robot device, 2 is a robot control device (control means), 7 is a multi-component compatible hand (robot hand), and 9 to 11 are fingers.

Claims

第１〜第３の棒状の指（９〜１１）を有し、これらの指（９〜１１）の動作を制御することにより部品を把持する制御手段（２）を備えたロボットハンドにおいて、
前記指（９〜１１）のうちグループ化された第２，第３の指（１０，１１）は、一体化した１本の指として動作可能に設けられ、
前記第１の指（９）と前記第２，第３の指（１０，１１）とは、第１のサーボモータ（１４）により互いに反対方向に直線移動するように設けられ、
前記第２の指（１０）と前記第３の指（１１）とは、第２のサーボモータ（１５）により前記第１のサーボモータ（１４）による直線移動方向と直交する方向に且つ互いに反対方向に直線移動するように設けられ、
前記制御手段（２）は、部品が大物の場合は、前記第１〜第３の指（９〜１１）の３本により部品を把持し、部品が小物の場合は、第２，第３（１０，１１）の指を一体化した状態で前記第１の指（９）との２本により部品を把持することを特徴とするロボットハンド。 In a robot hand having first to third rod-like fingers (9 to 11 ) and provided with a control means (2) for gripping a component by controlling the operation of these fingers (9 to 11) ,
Of the fingers (9 to 11) , the grouped second and third fingers (10, 11) are operably provided as one integrated finger,
The first finger (9) and the second and third fingers (10, 11) are provided to linearly move in directions opposite to each other by a first servo motor (14),
The second finger (10) and the third finger (11) are opposite to each other in a direction perpendicular to the linear movement direction by the first servo motor (14) by the second servo motor (15). Provided to move in a straight line in the direction,
The control means (2) grips the component with three of the first to third fingers (9 to 11) when the component is large, and the second and third (3) when the component is small 10. A robot hand characterized in that a part is gripped by two fingers with the first finger (9) in a state in which the fingers (10, 11) are integrated .

前記制御手段（２）は、前記指（９〜１１）を、部品形状に対応した所定のプレシェーピング位置に予め位置決めした状態で動作させることにより部品を把持することを特徴とする請求項１記載のロボットハンド。The said control means (2) grips a component by operating the said finger (9-11) in the state previously positioned in the predetermined pre-shaping position corresponding to a component shape, The component is characterized by the above-mentioned. Robot hand.

前記制御手段（２）は、前記指（９〜１１）の把持力を部品に応じて制限した状態で動作させることにより部品を把持することを特徴とする請求項１または２記載のロボットハンド。The robot hand according to claim 1 or 2, wherein the control means (2) grips a component by operating the finger (9 to 11) in a state where the gripping force of the finger (9 to 11) is limited according to the component.

前記制御手段（２）は、前記指（９〜１１）で把持した部品を製品に組付ける場合は、部品に応じて前記指の把持力を弱めた状態でならい動作することを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載のロボットハンド。The control means (2) , when assembling a part gripped by the fingers (9 to 11) to a product, operates according to the part in a state where the gripping force of the finger is weakened. Item 4. The robot hand according to any one of Items 1 to 3.