JP5989416B2 - ロボットハンド - Google Patents

Description

本発明は、粘着テープを介して環状フレームに板状ワークが支持されて構成されるワークセットを搬送するロボットハンドに関する。

加工装置において板状ワークを加工する際には、まず、中央部が開口した環状フレームの一方の面に粘着テープを貼着し、環状フレームの開口部から露出した粘着テープの粘着面に板状ワークを貼着してワークセットを形成する。このようなワークセットを構成する
板状ワークを加工する加工装置は、ワークセットを収納するカセットと、カセットからワークセットを搬出及びカセットにワークセットを搬入するロボットハンドと、ワークセットを仮置きするための仮置きテーブルと、ワークセットを保持する加工テーブルと、加工テーブルに保持されたワークセットに加工を施す加工手段と、加工されたワークセットに洗浄を施す洗浄手段と、を少なくとも備えている。

図５に示す従来のロボットハンド１０は、先端側が二股に分岐しワークセットが載置される載置面１１を備えている。この載置面１１の先端部には、載置面１１よりも高い面を有する落下防止爪１２が形成されており、該載置面１１からワークセットが脱落することを防止している。また、載置面１１の後部側には、載置面１１よりも高い面を有する段差部１３が形成されており、載置面１１に載置されたワークセットが位置ずれする範囲を規制している。このようなロボットハンド１０の載置面１１にワークセットを載置することを容易にするため、載置面１１の大きさはワークセットの外径よりも大きく形成されている。したがって、ワークセットは、載置面に載置された状態で載置面に平行な水平方向に多少の移動が可能となっている。

上記のように構成される従来のロボットハンドは、例えば、カセットからワークセットを取り出して、加工テーブルに搬送する前に仮置きテーブルに搬送することができる。また、ワークセットを構成する板状ワークが加工装置によって加工された後、ロボットハンドは、加工テーブルから洗浄テーブルにワークセットを搬送することができる。さらに、ロボットハンドは、洗浄テーブルで洗浄及び乾燥されたワークセットを洗浄テーブルから搬出しカセットに収納することができる（例えば、下記の特許文献１及び特許文献２を参照）。

特開２０１１−０３５２８１号公報 特開２０１１−１３１２８４号公報

しかし、ロボットハンドの載置面に載置されたワークセットが、ワークセットの中心を軸にワークセットの回転方向に位置ずれしてしまうことがある。この状態のまま、ロボットハンドがワークセットをカセットに収納しようとすると、ワークセットの外周部とカセットの内壁とが接触してワークセットをカセットに収納できないという問題がある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、ロボットハンドによってワークセットをカセットに収納する際、ワークセットの外周部がカセットの内壁に接触したとしても、カセットに収納することができるようにすることに発明の解決すべき課題がある。

本発明は、開口部を備える環状フレームの一方の面に粘着テープが貼着され開口部を塞ぐ粘着テープの粘着面に板状ワークが貼着されて構成されるワークセットをカセットの一対の側板の内壁の間に収納するロボットにおいて、ロボットに装着するための装着部を備え、ロボットに備えた移動手段によって駆動されて移動するロボットハンドに関し、環状フレームは、開口部を挟んで平行に切り欠いた一対の第１の位置決め面と、一対の第１の位置決め面に直交する一対の第２の位置決め面とを外周部に備え、ロボットハンドは、水平方向に自由度をもたせてワークセットが載置される載置面と、載置面の先端部に形成され、載置面に載置されたワークセットの前端部を支持し、載置面からのワークセットの落下を防止する落下防止爪と、落下防止爪に対応して装着部の近傍に配置され、一対の第２の位置決め面のうちワークセットの後端部に位置する一方の第２の位置決め面を支持する支持部と、を備えており、ロボットハンドに載置されたワークセットをカセットに収納するとき、移動手段の進行方向は、該カセットの内壁と平行な方向であり、進行方向からワークセットに外力が与えられ、内壁とフレームの外周とが接触した際に、一対の第２の位置決め面のうちワークセットの後端部の一方の第２の位置決め面が支持部に支持され、後端部の支持部に支持された点を支点としてワークセットが載置面の上で回転してワークセットをカセットに収納可能とする。

上記の装着部の近傍には、少なくとも２つの支持部が配設されていることが望ましい。

本発明に係るロボットハンドには、載置面に載置されたワークセットの前端部を支持し該載置面からのワークセットの落下を防止する落下防止爪と、ロボットハンドと移動手段とを装着する装着部の近傍に配置されワークセットの後端部を支持する支持部とを備えているため、載置面に載置されたワークセットをカセットに収納するとき、移動手段の進行方向からワークセットの外周部に外力が加わると、支持部は、ワークセットの後端部を支持するとともに、この支持部で支持した点を支点としてワークセットを載置面の上で回転させることができる。その結果、ロボットハンドの載置面においてワークセットの位置ずれが修正される。したがって、カセットの内壁にワークセットの外周部が接触したとしても、カセットにワークセットを確実に収納することができる。

また、２つの支持部が装着部の近傍に配設されているため、ワークセットが載置面において位置ずれする方向に対応して、いずれか一方の支持部でワークセットの後端部を支持することができ、この支持部に支持された点を支点としてワークセットを該載置面の上で回転させることができる。

ワークセットを保持したロボットハンド及びカセットを示す斜視図である。 ロボットハンドの構成を示す斜視図である。 カセットにワークセットを収納する際、ワークセットの位置決め面がカセットの内壁に接触した状態を示す断面図である。 カセットにワークセットを収納する状態を示す断面図である。 従来のロボットハンドの構成を示す斜視図である。

図１に示すカセット４は、板状ワークなどの被加工物を複数収納することができるカセットである。カセット４は、Ｚ軸方向に立設された一対の側板４０と、一対の側板４０の上端部に連接された天板４１と、一対の側板４０の下端部に連接された底板４２と、により箱状に形成されている。一対の側板４０の内壁４３には、Ｚ軸方向に所定の間隔を設けて水平方向に突出する一対の収納部４４が複数配設されている。また、天板４１の上面には、カセット４を運搬するための取っ手４５が配設されている。

一対の収納部４４には、ロボットハンド２によってワークセット８が収納される。ワークセット８は、粘着テープ６が貼着された環状フレーム５に板状ワーク７を貼着することにより形成されている。各収納部４４間のＺ軸方向（高さ方向）の間隔は、ワークセット８を保持したロボットハンド２が進入可能な間隔となっている。

図２に示す搬送ロボット１は、図１に示したワークセット８を載置可能なロボットハンド２を搭載したロボットである。この搬送ロボット１は、図１に示したワークセット８を載置するためのロボットハンド２と、ロボットハンド２に載置されたワークセット８をカセット４に搬入及びカセット４から搬出する移動手段３と、ロボットハンド２を移動手段３に装着するための装着部２４と、を備えている。

図２に示すように、ロボットハンド２は、ワークセット８が載置される載置面２０を備えており、載置面２０は先端側が二股に分岐して形成されている。載置面２０は、その外径が、図１に示したワークセット８の外径よりも大きく形成されている。したがって、水平方向に自由度をもたせてワークセット８を載置することができる。

図２に示すように、ロボットハンド２には、二股に分岐された載置面２０のそれぞれの先端部に落下防止爪２１を備えている。落下防止爪２１は、その表面の高さが載置面２０よりも高く形成されており、図１に示したように、載置面２０に載置されたワークセット８の前端部９ａを支持するとともに、載置面２０からワークセット８が落下するのを防止することができる。

さらに、ロボットハンド２の装着部２４の近傍には、ワークセット８の後端部９ｂを支持する２つの支持部２２が配設されている。この２つの支持部２２は、円柱状に形成されており、例えば数センチメートルほど離れて形成されており、いずれか一方の支持部２２にワークセット８の後端部９ｂが接触することで、その接触した点を支点としてワークセット８を載置面２０の上で回転させることができる。また、図２に示すように、２つの支持部２２の近傍には、載置面２０の面よりも高い面を有する段差部２３が形成されている。

移動手段３は、支持台３０と、支持台３０に対して上下動及び回転可能に配設され屈曲可能なアーム３１及びアーム３２と、アーム３２の一端に配設された保持部３３と、を備えている。保持部３３には、ロボットハンド２が回転可能に連結されている。

移動手段３は、アーム３１及び３２の動きによって、保持部３３に連結されたロボットハンド２を移動させることにより、ロボットハンド２をＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動させることができる。

図３に示すように、ワークセット８は、中央に開口部５４が形成された環状フレーム５と、環状フレーム５の一方の面に貼着された粘着テープ６と、粘着テープ６のうち開口部５４を塞ぐ部分に貼着された板状ワーク７とによって一体となって形成されている。

環状フレーム５には、円形に形成された外周の一部を開口部５４を挟んで平行に切り欠いて形成した一対の位置決め面５０及び一対の位置決め面５１を備えている。図示の例では、位置決め面５０と位置決め面５１とは直交する関係にある。また、位置決め面５０と位置決め面５１との間には、円弧状の外周部５２及び外周部５３が形成されている。

次に、搬送ロボット１を用いてワークセット８をカセット４に収納する動作について説明する。

図１に示すように、ロボットハンド２は、ワークセット８をロボットハンド２の載置面２０に載置する。その後、図２に示した移動手段３がロボットハンド２をカセット４の収納部４４の近傍に移動させる。次いで、移動手段３がロボットハンド２を進入方向であるＹ軸方向に移動させると、図３に示すように、ワークセット８が同方向に移動していく。

このようにしてカセット４にワークセット８を収納するためには、環状フレーム５の位置決め面５１とカセット４の内壁４３とを平行にする必要があるが、図３に示すように、ロボットハンド２の載置面２０に載置されたワークセット８が、その中心を軸としてワークセット８の回転方向にずれていることがある。図３の例では、ワークセット８が矢印Ａ方向にずれて載置されているために、ワークセット８の一方の外周部５２がカセット４の側方に突出した状態となっている。したがって、この位置ずれした状態のままのワークセット８をカセット４の内部に進入させようとしても、環状フレーム５の外周部５２がカセット４の内壁４３と接触してしまい、ワークセット８を収納部４４に収納することができない。なお、ワークセット８のずれの方向は、矢印Ａ方向に限定されるものではなく、矢印Ａ方向と逆の方向に回転することもある。

環状フレーム５の外周部５２がカセット４の内壁４３に接触し、ロボットハンド２を前進させてワークセット８をカセット４の内部に押し込もうとすると、移動手段３の進行方向からワークセット８に外力が加わるため、位置ずれした状態で載置面２０に載置されたワークセット８の後端部９ｂが一方の支持部２２に接触して支持される。なお、ワークセット８が逆方向に回転して位置ずれしている場合は、他方の支持部２２によってワークセット８の後端部９ｂが支持される。すなわち、ワークセットが位置ずれする方向に対応して、いずれか一方の支持部２２によってワークセット８の後端部９ｂを支持することができる。

図３に示したように、ワークセット８の後端部９ｂが一方の支持部２２に接触して支持された状態からさらにワークセット８をカセット４の方向に押すと、図４に示すように、後端部９ｂのうち支持部２２によって支持された点が支点となり、ワークセット８が、載置面２０の上で、ずれの方向と逆の方向、すなわち矢印Ｂ方向に回転する。そして、後端部９ｂがもう１つの支持部２２に接触するまで回転すると、ワークセット８の向きが矯正され、なお、環状フレーム５の位置決め面５０と位置決め面５１とが直交しているため、２つの支持部２２を結ぶ直線が、ロボットハンド２の進入方向であるＹ軸方向に対して直交するＸ軸方向に形成されていると、位置決め面５０がＸ軸方向に向くように矯正されるため、位置決め面５１が自動的にＹ軸方向に向き、位置決め面５１とカセット４の内壁４３とが平行になり、ワークセット８をカセット４に円滑に収納することができる。

その後、移動手段３は、ロボットハンド２をカセット４の内部に進入させてワークセット８を収納部４４の上方に移動させた後、ロボットハンド２を下降させて、ワークセット８を構成する環状フレーム５を収納部４４に載せる。このようにして、１つのワークセット８が収納部４４に収納される。

このように、ロボットハンド２は、載置面２０に載置されたワークセット８をカセット４に収納するとき、ワークセット８がロボットハンド２の載置面２０において、移動手段３の進行方向からワークセット８の外周部に外力が加わると、支持部２２によりワークセット８の後端部９ｂを支持するとともに、支持部２２によって支持された点を支点としてワークセット８を載置面２０の上で回転させることができるため、ロボットハンド２の載置面２０においてワークセット８の位置ずれを修正することができる。

特に、本実施形態において示したように、２つの支持部２２を備えていると、ワークセット８が位置ずれする方向に対応して、いずれか一方の支持部２２でワークセット８の後端部９ｂを支持し、回転させることができるとともに、一方の支持部２２がワークセット８の回転時の支点を定め、他方の支持部２２が回転を規制する位置決め部材として機能するため、ワークセット８を確実に所望の向きに修正することができる。

１：搬送ロボット
２：ロボットハンド
２０：載置面 ２１：落下防止爪 ２２：支持部
２３：段差部 ２４：装着部
３：移動手段
３０：支持台 ３１：アーム部 ３２：アーム部 ３３：保持部
４：カセット
４０：側板 ４１：天板 ４２：底板 ４３：内壁 ４４：収納部 ４５：取っ手
５：環状フレーム ５０，５１：位置決め面 ５２，５３：外周部 ５４：開口部
６：粘着テープ
７：板状ワーク
８：ワークセット ９ａ：前端部 ９ｂ：後端部
１０：ロボットハンド １１：載置面 １２：落下防止爪 １３：段差部

Claims (2)

1. 開口部を備える環状フレームの一方の面に粘着テープが貼着され該開口部を塞ぐ該粘着テープの粘着面に板状ワークが貼着されて構成されるワークセットをカセットの一対の側板の内壁の間に収納するロボットにおいて、該ロボットに装着するための装着部を備え、該ロボットに備えた移動手段によって駆動されて移動するロボットハンドであって、
   該環状フレームは、該開口部を挟んで平行に切り欠いた一対の第１の位置決め面と、該一対の第１の位置決め面に直交する一対の第２の位置決め面とを外周部に備え、
   該ロボットハンドは、
   水平方向に自由度をもたせてワークセットが載置される載置面と、
   該載置面の先端部に形成され、該載置面に載置されたワークセットの前端部を支持し、該載置面からの該ワークセットの落下を防止する落下防止爪と、
   該落下防止爪に対応して該装着部の近傍に配置され、該一対の第２の位置決め面のうち該ワークセットの後端部に位置する一方の第２の位置決め面を支持する支持部と、を備えており、
   該ロボットハンドに載置された該ワークセットをカセットに収納するとき、該移動手段の進行方向は、該カセットの該内壁と平行な方向であり、該進行方向から該ワークセットに外力が与えられ、該内壁と該フレームの外周とが接触した際に、該一対の第２の位置決め面のうち該ワークセットの該後端部の一方の第２の位置決め面が該支持部に支持され、該後端部の該支持部に支持された点を支点として該ワークセットが該載置面の上で回転して該ワークセットを該カセットに収納可能とするロボットハンド。
2. 前記装着部の近傍において、少なくとも２つの支持部を配設している請求項１記載のロボットハンド。

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