JP7143131B2 - End effector device and articulated robot - Google Patents
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Description
本明細書は、エンドエフェクタ装置および多関節ロボットについて開示する。 This specification discloses an end effector device and an articulated robot.
従来より、実装ヘッドにその回転角度を示す回転角度識別用マークを設け、実装ヘッドの実際の回転角度を回転角度識別マークから検出する部品実装機が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, there has been known a component mounter in which a rotation angle identification mark indicating the rotation angle is provided on the mounting head and the actual rotation angle of the mounting head is detected from the rotation angle identification mark (see, for example, Patent Document 1). .
複数のホルダが周方向に等角度間隔で配列された回転体(ロータリヘッド)を含むエンドエフェクタ装置においては、各ホルダにツールを装着して使用する際、作業を行なうツールが装着されているホルダ(対象ホルダ)を認識することが必要となる場合がある。回転体をサーボモータにより回転駆動するエンドエフェクタ装置は、サーボモータの制御に用いられる角度センサにより回転体の回転角度を検知することで、対象ホルダを識別することが可能である。しかしながら、サーボモータとは異なる駆動装置により回転体を回転駆動するエンドエフェクタ装置は、対象ホルダを識別するためのセンサを別途設ける必要がある。 In an end effector device including a rotating body (rotary head) in which a plurality of holders are arranged at equal angular intervals in the circumferential direction, when a tool is attached to each holder and used, the holder to which the tool to be operated is attached It may be necessary to recognize the (object holder). An end effector device that rotationally drives a rotating body by a servomotor can identify a target holder by detecting the rotation angle of the rotating body with an angle sensor used for controlling the servomotor. However, an end effector device that rotationally drives a rotating body by a driving device different from a servomotor needs to separately provide a sensor for identifying the target holder.
本開示は、光電センサを用いて対象ホルダを容易に識別可能なエンドエフェクタ装置を提供することを主目的とする。 A primary object of the present disclosure is to provide an end effector device that can easily identify an object holder using a photoelectric sensor.
本開示は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。 The present disclosure has taken the following means to achieve the above-mentioned main objectives.
本開示のエンドエフェクタ装置は、
周方向に沿って所定角度間隔で配置される複数のホルダを有する回転体と、
前記複数のホルダが周方向に旋回するように前記回転体を回転させる回転装置と、
前記複数のホルダのうち所定の旋回位置にあるホルダを対象ホルダとして昇降可能な昇降装置と、
前記複数のホルダのうち一部のホルダに設けられた被検知部と、
前記複数のホルダのうちいずれかのホルダが前記所定の旋回位置にある状態で各ホルダにそれぞれ対向するように設けられ、前記被検知部を検知可能な複数の光電センサと、
前記複数のホルダのうち所望のホルダが前記所定の旋回位置に移動するよう前記回転装置を制御すると共に前記所定の旋回位置にある対象ホルダを用いて作業が行なわれるよう前記昇降装置を制御する制御装置と、
を備え、
前記被検知部は、前記回転体が前記所定角度回転する毎にそれぞれ前記複数の光電センサから出力される信号の組み合わせが異なるように設けられ、
前記制御装置は、前記複数の光電センサからそれぞれ出力される信号の組み合わせに基づいて前記対象ホルダを識別し、
前記複数の光電センサは、前記ホルダの数をNとし、前記光電センサの数をnとすると、N≦2n-2を満たすように設けられる、
ことを要旨とする。
The end effector device of the present disclosure includes:
a rotating body having a plurality of holders arranged at predetermined angular intervals along the circumferential direction;
a rotating device that rotates the rotating body so that the plurality of holders rotate in a circumferential direction;
an elevating device capable of elevating a holder at a predetermined turning position among the plurality of holders as a target holder;
a detected portion provided in some of the plurality of holders;
a plurality of photoelectric sensors that are provided so as to face each of the holders in a state in which one of the plurality of holders is in the predetermined turning position, and are capable of detecting the detected portion;
Controlling the rotating device so that a desired holder among the plurality of holders moves to the predetermined turning position, and controlling the lifting device so that work is performed using the target holder at the predetermined turning position. a device;
with
The detected part is provided so that a combination of signals output from the plurality of photoelectric sensors is different each time the rotating body rotates by the predetermined angle,
The control device identifies the target holder based on a combination of signals output from the plurality of photoelectric sensors,
The plurality of photoelectric sensors are provided so as to satisfy N ≤ 2 n −2, where N is the number of the holders and n is the number of the photoelectric sensors.
This is the gist of it.
この本開示のエンドエフェクタ装置は、周方向に沿って所定角度間隔で配置される複数のホルダを有する回転体を備える。複数のホルダのうち所定の旋回位置にあるホルダは、対象ホルダとして昇降装置により昇降させられる。また、エンドエフェクタ装置は、被検知部が複数のホルダのうち一部のホルダに設けられ、被検知部を検知するための複数の光電センサが複数のホルダのうちいずれかのホルダが所定の旋回位置にある状態で各ホルダにそれぞれ対向するように設けられる。被検知部は、回転体が所定角度回転する毎にそれぞれ複数の光電センサから出力される信号の組み合わせが異なるように設けられる。これにより、エンドエフェクタ装置は、複数の光電センサからそれぞれ出力される信号の組み合わせに基づいて対象ホルダを識別することができる。また、複数の光電センサは、ホルダの数をNとし、光電センサの数をnとすると、N≦2n-2を満たすように設けられる。ここで、対象ホルダを識別するだけであれば、N≦2nを満たす数だけ光電センサを設ければ足りるが、N≦2n-2を満たす数だけ光電センサを設けることで、光電センサの数に冗長性を持たせることができ、光電センサの故障にも対応することが可能となる。ここで、光電センサの数は、N≦2n-2を満たすnのうち最も小さい整数とするのが好適である。 The end effector device of the present disclosure includes a rotating body having a plurality of holders arranged at predetermined angular intervals along the circumferential direction. Of the plurality of holders, a holder at a predetermined turning position is raised and lowered as a target holder by an elevating device. Further, in the end effector device, the part to be detected is provided in some of the holders, and the plurality of photoelectric sensors for detecting the part to be detected are arranged so that one of the holders rotates in a predetermined manner. It is provided so as to face each holder in a state of being in position. The parts to be detected are provided so that the combinations of signals output from the plurality of photoelectric sensors are different each time the rotating body rotates by a predetermined angle. Thereby, the end effector device can identify the target holder based on the combination of the signals respectively output from the plurality of photoelectric sensors. Further, the plurality of photoelectric sensors are provided so as to satisfy N≦2 n −2, where N is the number of holders and n is the number of photoelectric sensors. Here, if it is only necessary to identify the target holder, it is sufficient to provide the number of photoelectric sensors that satisfies N≦2 n . Redundancy can be given to the number, and failure of the photoelectric sensor can be dealt with. Here, the number of photoelectric sensors is preferably the smallest integer among n that satisfies N≦2 n −2.
本開示を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。 Embodiments for implementing the present disclosure will be described with reference to the drawings.
図1は、作業装置1の概略構成図である。図2は、作業ロボット10の概略構成図である。図3は、エンドエフェクタ装置30を前方から見た外観斜視図である。図4は、エンドエフェクタ装置30を後方から見た外観斜視図である。図5は、エンドエフェクタ装置30の一部を拡大して示す部分拡大図である。図6は、第1~第3光電センサ81~83の配置の様子を示す説明図である。図7は、制御装置90の電気的な接続関係を示すブロック図である。なお、図1~図4中、左右方向がX方向であり、前後方向がY方向であり、上下方向がZ方向である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a working device 1. As shown in FIG. FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the working
作業装置1は、作業ロボット(多関節ロボット)10を用いてワークに対して所定の作業を行なうものである。作業装置1は、図1に示すように、台座2と、部品供給装置3と、基板搬送装置5と、作業ロボット10と、全体を制御する制御装置90(図7参照)とを備える。
The work device 1 uses a work robot (multi-joint robot) 10 to perform a predetermined work on a work. As shown in FIG. 1, the work device 1 includes a
部品供給装置3は、トレイに収容された複数の部品Pを供給するものである。基板搬送装置5は、基板SをX方向に搬送するベルトコンベア装置である。基板搬送装置5は、台座2のY方向における中央部にX方向に延在するように設置される。また、部品供給装置3は、台座2における基板搬送装置5の前方に設置される。
The
作業ロボット10は、本実施形態では、垂直多関節ロボットである。作業ロボット10は、台座2における基板搬送装置5を挟んで部品供給装置3とは反対側に設置される。作業ロボット10は、図2に示すように、直列に連結される複数のアーム(先端アーム11,中間アーム12,13,基端アーム14)と、基台15と、複数の関節21~25と、各関節21~25を駆動するモータ21a~25a(図7参照)と、各関節21~25の回転角度を検出するエンコーダ21b~25b(図7参照)とを備える。基端アーム14は、関節25を介して基台15に水平旋回可能に取り付けられている。先端アーム11と中間アーム12,13と基端アーム14とは、それぞれ対応する関節22~24を介して垂直旋回可能に連結されている。先端アーム11は、長手方向先端部に長手方向に沿った軸回りに回転可能な関節(手首とも称する)21を有する。
The working
先端アーム11の手首21には、図3および図4に示すように、エンドエフェクタ装置30が取り付けられている。エンドエフェクタ装置30は、ベース31と、回転接続部材35と、ロータリホルダ40と、複数のツールホルダ50a~50dと、旋回装置60と、昇降装置70と、第1~第3光電センサ81~83とを備える。
An
ベース31は、エンドエフェクタ装置30の各部(ロータリホルダ40や旋回装置60、昇降装置70、第1~第3光電センサ81~83)を支持する部材である。ベース31は、取付部材32により先端アーム11の長手方向側面に固定される。
The
回転接続部材35は、先端アーム11の手首21にボルト等により接続され、ベース31に対して回転可能に支持される。回転接続部材35には、円筒状の平歯車であるサンギヤ36が同軸に連結されている。回転接続部材35は先端アーム11の手首21に接続されているから、サンギヤ36は、手首21の回転に伴って回転する。
The
ロータリホルダ40は、円盤状の回転体41を有し、回転接続部材35(サンギヤ36)とは独立して回転可能にベース31に対して支持されている。ロータリホルダ40は、円周方向に等角度間隔(例えば90度間隔)で配列される複数のツールホルダ50a~50dを有する。ツールホルダ50a~50dは、ロータリホルダ40に対してZ方向(上下方向)に昇降可能に保持される。
The
複数のツールホルダ50a~50dは、図3および図4に示すように、ホルダ本体51と、ピニオンギヤ52と、円板部材53と、スプリング55とを備える。ホルダ本体51は、長尺の円柱部材である。ホルダ本体51の下端には、ツール(例えば、吸着ノズルやメカニカルチャック、電磁チャックなど)が着脱可能に保持される。また、ホルダ本体51の下端付近には、サンギヤ36に噛合すると共にサンギヤ36に対して上下動が可能に平歯車のピニオンギヤ52が固定されている。複数のツールホルダ50a~50dのホルダ本体51には、いずれも、同一歯数の平歯車で構成されたピニオンギヤ52が固定されており、複数のツールホルダ50a~50dは、サンギヤ36の回転に伴って同一速度かつ同一方向に回転する。ホルダ本体51の上端付近には、円板部材53が同軸に固定されている。ホルダ本体51の円板部材53の下面と回転体41の上面との間には、スプリング(コイルスプリング)55が挿通されている。スプリング55は、円板部材53をスプリング受けとしてホルダ本体51を図中、上方へ付勢する。
The plurality of
旋回装置60は、ロータリホルダ40を回転させることで、複数のツールホルダ50a~50dをロータリホルダ40の円周方向に旋回させるものである。旋回装置60は、図4および図5に示すように、スライダ62を往復動させる直動シリンダである旋回用シリンダ61と、スライダ62の直動運動をロータリホルダ40の回転運動に変換する変換機構65とを有する。旋回用シリンダ61は、ベース31に固定されている。スライダ62には、移動方向に対して交差する方向に伸縮が可能なスプリングを介して押圧部材63が取り付けられている。変換機構65は、ロータリホルダ40(回転体41)に同軸に固定された円筒部材66と、円筒部材66の端面に等角度間隔(例えば45度間隔)に設けられた突起部67とを有する。突起部67は、円筒部材66の軸方向外側に突出するように設けられている。突起部67は、側面視が略直角三角形状であり、円筒部材66の進行方向側に傾斜面を有する。旋回装置60は、旋回用シリンダ61により円筒部材66の接線方向に押圧部材63を往動させ、押圧部材63で突起部67の裏側を押圧することで、円筒部材66、すなわちロータリホルダ40を所定角度(例えば45度)だけ回転させる。旋回装置60は、押圧部材63による突起部67の押圧を終了すると、押圧部材63を復動させる。このとき、押圧部材63は、円筒部材66の進行方向後方にある次の突起部67の傾斜面に当接し、傾斜面に沿って上方に逃げつつ、次の突起部67の裏側へと移動する。このため、旋回装置60は、押圧部材63の往復動を繰り返すことにより、ロータリホルダ40を所定角度ずつ回転させることができる。本実施形態では、ツールホルダ50a~50dは、ロータリホルダ40の円周方向に90度間隔で配列され、突起部67は、円筒部材66の円周方向に45度間隔で配置されている。したがって、旋回装置60は、ロータリホルダ40を、ツールホルダ50a~50dの配列角度間隔(90度)の1/2(45度)ずつ回転させることができる。
The turning
昇降装置70は、複数のツールホルダ50a~50dのうち所定の旋回位置にあるツールホルダ(以下、このホルダを作業ホルダと呼ぶ)を昇降させるものである。昇降装置70は、図3に示すように、スライダ72を往復動させる直動シリンダである昇降用シリンダ71と、作業ホルダのホルダ本体51の上端を下方に押圧する押圧部材73とを有する。スライダ72は、昇降用シリンダ71のケースに設けられたガイドレール74に沿ってZ方向にスライド可能である。押圧部材73は、スライダ72に固定されており、スライダ72と共にZ方向に往復動する。また、昇降装置70は、作業ホルダの昇降位置を検知する昇降位置センサ75も有する。昇降位置センサ75は、投光部と受光部とが所定の間隔を隔てて向かい合うように配置された透過型の光電センサ75a,75bと、スライダ72に固定された被検知片75cとを有する。光電センサ75aは、スライダ72がZ方向における上端に移動したときに被検知片75cを検知可能な位置に設置され、光電センサ75bは、スライダ72がZ方向における下端に移動したときに被検知片75cを検知可能な位置に設置される。
The elevating
本実施形態では、複数のツールホルダ50a~50dには、それぞれ異なるツールが装着されている。エンドエフェクタ装置30は、旋回装置60によりロータリホルダ40を回転させて複数のツールホルダ50a~50dのうち任意のホルダ(作業ホルダ)を所定の旋回位置へ移動させると共に昇降装置70により当該作業ホルダを下降させることで、作業に用いるツールを切り替えることができる。なお、複数のツールホルダ50a~50dには、同一のツールが装着されてもよい。
In this embodiment, different tools are attached to the plurality of
第1~第3光電センサ81~83は、投光部と受光部とが所定の間隔を隔てて向かい合うように配置された透過型の光電センサである。第1~第3光電センサ81~83は、本実施形態では、図6に示すように、ロータリホルダ40の回転に伴って各ツールホルダ50a~50d(ホルダA~Dとも称する)の円板部材53が投光部と受光部との間を通過すると共に、ホルダA~Dのうちいずれか1つのホルダAが作業ホルダとして昇降可能な位置(図中、0度の位置)にあるときに作業ホルダ以外の3つのホルダB~Dの円板部材53がそれぞれ第1~第3光電センサ81~83の投光部と受光部との間に位置するように設置される。また、ホルダA~Dのうち2つのホルダA,Dの円板部材53には、切り欠き54a,54dが設けられ、他の2つのホルダB,Cの円板部材53には、切り欠きが設けられていない。上述したように、ホルダA~Dのホルダ本体51(ピニオンギヤ52)はそれぞれサンギヤ36の回転に伴って同一速度かつ同一方向に回転する。そして、切り欠き54a,54dは、ホルダA,Dの円板部材53が図中、0度,90度,180度,270度にあるときに、ロータリホルダ40の回転中心からの放射線上に位置するように形成されている。第1~第3光電センサ81~83は、投光部と受光部との間にホルダB,Cの円板部材53が位置しているときには、投光部からの光が当該円板部材53によって遮られるため、物体を検知するオン状態となる。一方、第1~第3光電センサ81~83は、投光部と受光部との間にホルダA,Dの円板部材53が位置しているときには、投光部からの光は切り欠き54a,54dを通って受光部に受光されるため、物体を検知しないオフ状態となる。また、第1~第3光電センサ81~83は、投光部と受光部との間にホルダA~Dのいずれの円板部材53も位置していないとき(中間位置のとき)にも、物体を検知しないオフ状態となる。切り欠き54a,54dは、ロータリホルダ40が90度回転する毎に第1~第3光電センサ81~83のオンオフの組み合わせが異なるように設けられている。これにより、第1~第3光電センサ81~83は、オンオフの組み合わせに基づいて作業ホルダがホルダA~Dのうちいずれであるかを識別することができる。
The first to third
制御装置90は、図7に示すように、CPU91を中心としたマイクロプロセッサとして構成されており、CPU91の他に、ROM92やHDD93(又はSSD)、RAM94、入出力ポート等を備える。制御装置90には、作業ロボット10のエンコーダ21b~25bや、エンドエフェクタ装置30の第1~第3光電センサ81~83、昇降位置センサ75などからの検出信号が入力ポートを介して入力されている。制御装置90からは、作業ロボット10のモータ21a~25aや旋回用シリンダ61を駆動する電磁弁61a、昇降用シリンダ71を駆動する電磁弁71aなどへの制御信号が出力ポートを介して出力されている。HDD93には、処理プログラム(後述する作業ホルダ切替処理用のプログラムやセンサ異常判定処理用のプログラムなど)や、ツール識別テーブル、作業ホルダ識別テーブルなどが記憶されている。ここで、ツール識別テーブルは、ツールホルダ50a~50d毎に、装着されているツールを識別するためのテーブルである。ツール識別テーブルは、図示しないが、ツールホルダ50a~50dの識別情報毎に、装着されているツールの識別情報が関連付けられて記憶されている。また、作業ホルダ識別テーブルは、第1~第3光電センサ81~83のオンオフの組み合わせにより作業ホルダを識別するためのテーブルである。図8は、作業ホルダ識別テーブルの一例を示す説明図である。作業ホルダ識別テーブルは、図示するように、作業ホルダの識別情報(図中、ホルダA~D)毎に第1~第3光電センサ81~83のオンオフの組み合わせが関連付けられて記憶されている。なお、作業ホルダ識別テーブルには、ツールホルダ50a~50dのいずれも作業ホルダとして機能できない「中間」位置における第1~第3光電センサ81~83のオンオフの組み合わせも含まれる。
As shown in FIG. 7, the
次に、こうして構成された作業装置1の動作について説明する。特に、エンドエフェクタ装置30の作業ホルダ(作業ツール)を切り替える動作と、第1~第3光電センサ81~83の異常を判定する動作について説明する。図9は、制御装置90により実行される作業ホルダ切替処理の一例を示すフローチャートである。この処理は、ツールの切り替えが指示されたときに実行される。図10は、制御装置90により実行されるセンサ異常判定処理の一例を示すフローチャートである。この処理は、例えば、電源投入時や段取り替え時などに実行される。
Next, the operation of the working device 1 configured in this way will be described. In particular, the operation of switching the work holder (work tool) of the
作業ホルダ切替処理が実行されると、制御装置90のCPU91は、まず、切り替え先ツールの識別情報を入力する(ステップS100)。続いて、CPU91は、入力した切り替え先ツールの識別情報とツール識別テーブルとに基づいて該当するツールが装着されたツールホルダ(切り替え先ホルダ)を設定する(ステップS110)。次に、CPU91は、第1~第3光電センサ81~83からの信号を入力し(ステップS120)、入力した信号の組み合わせと作業ホルダ識別テーブルとに基づいて作業ホルダがホルダA~Dのいずれであるかを判定する(ステップS130)。そして、CPU91は、判定した作業ホルダが切り替え先ホルダと一致しているか否かを判定する(ステップS140)。CPU91は、判定した作業ホルダが切り替え先ホルダと一致していると判定すると、これで作業ホルダ切替処理を終了する。一方、CPU91は、判定した作業ホルダが切り替え先ホルダと一致しないと判定すると、昇降位置センサ75からの作業ホルダの昇降位置を入力し(ステップS150)、入力した昇降位置が上昇位置であるか否かを判定する(ステップS160)。CPU91は、作業ホルダの昇降位置が上昇位置であると判定すると、ロータリホルダ40が単位量(本実施形態では45度)回転するよう旋回装置60を制御して(ステップS170)、ステップS120に戻り、ステップS120~S140の処理を繰り返す。そして、CPU91は、ステップS140において、判定した作業ホルダが切り替え先ホルダと一致したと判定すると、作業ホルダ切替処理を終了する。CPU91は、ステップS160において、作業ホルダの昇降位置が上昇位置ではなく下降位置であると判定すると、この状態で旋回装置60がロータリホルダ40を回転させると、例えば、昇降装置70の押圧部材73がツールホルダと衝突し、破損などのおそれがあると判断して、エラーの出力などを行なって作業ホルダ切替処理を終了する。
When the work holder switching process is executed, the
次に、センサ異常判定処理について説明する。センサ異常判定処理が実行されると、CPU91は、まず、第1~第3光電センサ81~83からの信号を入力し(ステップS200)、第1~第3光電センサ81~83の全てがオフ状態であるか否かを判定する(ステップS210)。CPU91は、第1~第3光電センサ81~83の全てがオフ状態であると判定すると、全てのセンサは正常であると判定して(ステップS220)、センサ異常判定処理を終了する。一方、CPU91は、第1~第3光電センサ81~83のいずれかがオン状態であると判定すると、ロータリホルダ40が単位量(本実施形態では45度)回転するよう旋回装置60を制御する(ステップS230)。そして、CPU91は、再度、第1~第3光電センサ81~83からの信号を入力し(ステップS240)、第1~第3光電センサ81~83の全てがオフ状態であるか否かを判定する(ステップS250)。CPU91は、第1~第3光電センサ81~83の全てがオフ状態であると判定すると、第1~第3光電センサ81~83は正常と判定して(ステップS220)、センサ異常判定処理を終了する。一方、CPU91は、第1~第3光電センサ81~83のいずれかがオン状態であると判定すると、いずれかのセンサに異常が生じていると判定して(ステップS260)、センサ異常判定処理を終了する。ここで、図8に示すように、本実施形態では、ツールホルダ50a~50dのいずれかが作業ホルダとして昇降可能な位置にあると、第1~第3光電センサ81~83は、少なくとも1つが物体を検知するオン状態となり、ツールホルダ50a~50dのいずれもが作業ホルダとして昇降不能な中間位置にあると、第1~第3光電センサ81~83は、全てが物体を検知できないオフ状態となる。また、上述したように、旋回装置60は、ロータリホルダ40を、ツールホルダ50a~50dの配列角度間隔(90度)の1/2(45度)ずつ回転させることができる。このため、旋回装置60がロータリホルダ40を単位量(45度)だけ2回連続で回転させると、ツールホルダ50a~50dは、必ず中間位置を通ることになる。したがって、CPU91は、ロータリホルダ40を少なくとも2回連続で回転させ、いずれかで第1~第3光電センサ81~83の全てがオフ状態となるか否かを判定することで、いずれかの光電センサに異常が生じている否かを判定することができる。
Next, sensor abnormality determination processing will be described. When the sensor abnormality determination process is executed, the
ここで、実施形態の主要な要素と請求の範囲に記載した本開示の主要な要素との対応関係について説明する。即ち、実施形態のツールホルダ50a~50dが本開示のホルダに相当し、ロータリホルダ40(回転体41)が回転体に相当し、旋回装置60が回転装置に相当し、昇降装置70が昇降装置に相当し、切り欠き54a,54dが被検知部に相当し、第1~第3光電センサ81~83が光電センサに相当し、制御装置90が制御装置に相当する。また、旋回用シリンダ61がエアシリンダに相当する。また、円板部材53が遮蔽板に相当し、切り欠き54a,54dが切り欠きに相当する。また、昇降位置センサ75(光電センサ75a,75bおよび被検知片75c)が昇降位置センサに相当する。また、作業ロボット10が多関節ロボットに相当する。
Here, the correspondence between the main elements of the embodiment and the main elements of the present disclosure described in the claims will be described. That is, the
なお、本開示は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本開示の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。 It goes without saying that the present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented in various forms as long as they fall within the technical scope of the present disclosure.
例えば、上述した実施形態では、エンドエフェクタ装置30は、ロータリホルダ40に4つのツールホルダ50a~50dを備えるものとした。しかし、ロータリホルダ40が備えるツールホルダの数は、必ずしも4つである必要はなく、2つや3つであってもよいし、5つ以上であってもよい。この場合、複数のツールホルダのうち作業ホルダとして昇降可能なホルダを識別するための光電センサは、ツールホルダの数をNとし、光電センサの数をnとすると、N≦2n-2を満たすように設けられればよい。特に、光電センサの数は、N≦2n-2を満たすnのうち最も小さい整数とするのが好適である。なお、切り欠きは、ロータリホルダ40が複数のツールホルダの配列角度間隔回転する毎にそれぞれ複数の光電センサからの信号の組み合わせが異なるように設けられればよい。
For example, in the embodiment described above, the
上述した実施形態では、複数のツールホルダ50a~50dのホルダ本体51には、いずれも、同一歯数の平歯車で構成されたピニオンギヤ52が固定されるものとした。しかし、複数のツールホルダ50a~50dのホルダ本体51には、異なる歯数のピニオンギヤが固定されてもよい。この場合、各ピニオンギヤの歯数は、他のピニオンギヤの歯数の整数倍または整数分の1であればよい。
In the embodiment described above, the pinion gears 52 formed of spur gears having the same number of teeth are fixed to the
上述した実施形態では、第1~第3光電センサ81~83により検知される被検知部として、ツールホルダ50a,50dの円板部材53にそれぞれ切り欠き54a,54dを設けるものとした。しかし、切り欠き54a,54dに代えて、円板部材53に孔が設けられてもよい。
In the above-described embodiment, the
上述した実施形態では、旋回装置60は、ロータリホルダ40を、ツールホルダ50a~50dの配列角度間隔の1/2ずつ回転させるものとした。しかし、旋回装置60は、ツールホルダ50a~50dの配列角度間隔の1/3ずつ回転させるなど、整数分の1ずつ回転させるものであればよい。この場合、CPU91は、複数の光電センサ81~83の異常を判定する際、ロータリホルダ40を少なくとも上記整数回連続で回転させ、いずれかで第1~第3光電センサ81~83の全てがオフ状態となるか否かを判定するものとすればよい。
In the embodiment described above, the turning
上述した実施形態では、旋回装置60は、旋回用シリンダ61(エアシリンダ)と変換機構65とにより構成されるものとした。しかし、旋回装置60は、サーボモータにより構成されるものとしてもよい。
In the embodiment described above, the turning
上述した実施形態では、昇降装置70は、昇降用シリンダ71により構成されるものとした。しかし、昇降装置70は、ボールねじ機構により構成されてもよいし、リニアモータにより構成されてもよい。
In the embodiment described above, the lifting
以上説明したように、本開示のエンドエフェクタ装置は、周方向に沿って所定角度間隔で配置される複数のホルダ(ツールホルダ50a~50d)を有する回転体(ロータリホルダ40)と、前記複数のホルダが周方向に旋回するように前記回転体を回転させる回転装置(旋回装置60)と、前記複数のホルダのうち所定の旋回位置にあるホルダを対象ホルダとして昇降可能な昇降装置(70)と、前記複数のホルダのうち一部のホルダに設けられた被検知部(切り欠き54a,54d)と、前記複数のホルダのうちいずれかのホルダが前記所定の旋回位置にある状態で各ホルダにそれぞれ対向するように設けられ、前記被検知部を検知可能な複数の光電センサ(第1~第3光電センサ81~83)と、前記複数のホルダのうち所望のホルダが前記所定の旋回位置に移動するよう前記回転装置を制御すると共に前記所定の旋回位置にある対象ホルダを用いて作業が行なわれるよう前記昇降装置を制御する制御装置(90)と、を備え、前記被検知部は、前記回転体が前記所定角度回転する毎にそれぞれ前記複数の光電センサから出力される信号の組み合わせが異なるように設けられ、前記制御装置は、前記複数の光電センサからそれぞれ出力される信号の組み合わせに基づいて前記対象ホルダを識別し、前記複数の光電センサは、前記ホルダの数をNとし、前記光電センサの数をnとすると、N≦2n-2を満たすように設けられることを要旨とする。
As described above, the end effector device of the present disclosure includes a rotating body (rotary holder 40) having a plurality of holders (
この本開示のエンドエフェクタ装置は、複数の光電センサからそれぞれ出力される信号の組み合わせに基づいて対象ホルダを識別することができる。ここで、対象ホルダを識別するだけであれば、N≦2nを満たす数だけ光電センサを設ければ足りるが、N≦2n-2を満たす数だけ光電センサを設けることで、光電センサの数に冗長性を持たせることができ、光電センサの故障にも対応することが可能となる。 The end effector device of the present disclosure can identify an object holder based on a combination of signals respectively output from a plurality of photoelectric sensors. Here, if it is only necessary to identify the target holder, it is sufficient to provide the number of photoelectric sensors that satisfies N≦2 n . Redundancy can be given to the number, and failure of the photoelectric sensor can be dealt with.
こうした本開示のエンドエフェクタ装置において、前記制御装置(90)は、前記複数のホルダ(ツールホルダ50a~50d)のうちいずれのホルダも前記所定の旋回位置にない状態で前記複数の光電センサ(第1~第3光電センサ81~83)から出力される信号の組み合わせに基づいて該複数の光電センサの故障の有無を判定するものとしてもよい。こうすれば、より容易に光電センサの故障を判定することができる。この場合、前記回転装置(旋回装置60)は、前記回転体(ロータリホルダ40)を前記所定角度の整数分の1ずつ回転可能であるものとしてもよい。こうすれば、複数のホルダのいずれもが所定の旋回位置にない中間位置を利用して、複数の光電センサの故障を判定することができる。さらにこの場合、前記回転装置は、エア圧により前記回転体を回転させるエアシリンダ(旋回用シリンダ61)を有するものとしてもよい。こうすれば、エンドエフェクタ装置に電気的な配線を施すことなく、回転体を回転させることができる。
In the end effector device of the present disclosure, the control device (90) controls the plurality of photoelectric sensors (the second The presence or absence of failure of the plurality of photoelectric sensors may be determined based on a combination of signals output from the first to third
また、本開示のエンドエフェクタ装置において、前記光電センサ(第1~第3光電センサ81~83)は、互いに向かい合う投光部と受光部とを有する透過型センサであり、前記複数のホルダ(ツールホルダ50a~50d)は、前記回転体(ロータリホルダ40)の回転に伴って前記投光部と前記受光部との間を通過するように設けられた遮蔽板(円板部材53)を有し、前記被検知部(切り欠き54a,54d)は、前記一部のホルダ(ツールホルダ50a,50d)の前記遮蔽板に設けられた切り欠き又は孔であるものとしてもよい。こうすれば、より簡易な構成により複数のホルダのうち所定の旋回位置にある対象ホルダを識別することができる。
Further, in the end effector device of the present disclosure, the photoelectric sensors (first to third
さらに、本開示のエンドエフェクタ装置において、前記対象ホルダの昇降位置を検知する昇降位置センサ(75)を備え、前記制御装置(90)は、前記対象ホルダが上昇している状態で該対象ホルダが切り替わるように前記回転装置(旋回装置60)を制御するものとしてもよい。こうすれば、対象ホルダが下降している状態で回転体が回転することによる故障の発生を回避することができる。 Further, in the end effector device of the present disclosure, an elevation position sensor (75) for detecting an elevation position of the object holder is provided, and the control device (90) controls the position of the object holder while the object holder is elevated. The rotating device (turning device 60) may be controlled so as to switch. By doing so, it is possible to avoid the occurrence of a failure due to the rotating body rotating while the target holder is lowered.
また、本開示は、エンドエフェクタ装置の形態とするものに限られず、エンドエフェクタ装置を備える多関節ロボットの形態とすることもできる。 Further, the present disclosure is not limited to being in the form of an end effector device, but may be in the form of an articulated robot including an end effector device.
本開示は、エンドエフェクタ装置や多関節ロボットの製造産業などに利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present disclosure is applicable to the manufacturing industry of end effector devices and articulated robots.
1 作業装置、2 台座、3 部品供給装置、5 基板搬送装置、10 作業ロボット(多関節ロボット)、11 先端アーム、12,13 中間アーム、14 基端アーム、15 基台、21~25 関節、21a~25a モータ、21b~25b エンコーダ、30 エンドエフェクタ装置、31 ベース、32 取付部材、35 回転接続部材、36 サンギヤ、40 ロータリホルダ、41 回転体、50a~50d ツールホルダ、51 ホルダ本体、52 ピニオンギヤ、53 円板部材、54a,54d 切り欠き、55 スプリング、60 旋回装置、61 旋回用シリンダ、61a 電磁弁、62 スライダ、63 押圧部材、65 変換機構、66 円筒部材、67 突起部、70 昇降装置、71 昇降用シリンダ、71a 電磁弁、72 スライダ、73 押圧部材、74 ガイドレール、75 昇降位置センサ、75a,75b 光電センサ、75c 被検知片、81 第1光電センサ、82 第2光電センサ、83 第3光電センサ、90 制御装置、91 CPU、92 ROM、93 HDD、94 RAM、P 部品、S 基板。
1 working device, 2 pedestal, 3 component supply device, 5 substrate transfer device, 10 working robot (multi-joint robot), 11 distal arm, 12, 13 intermediate arm, 14 proximal arm, 15 base, 21 to 25 joints, 21a to 25a motor, 21b to 25b encoder, 30 end effector device, 31 base, 32 mounting member, 35 rotary connecting member, 36 sun gear, 40 rotary holder, 41 rotating body, 50a to 50d tool holder, 51 holder main body, 52 pinion gear , 53 disk member, 54a, 54d notch, 55 spring, 60 turning device, 61 turning cylinder, 61a solenoid valve, 62 slider, 63 pressing member, 65 conversion mechanism, 66 cylindrical member, 67 protrusion, 70 lifting device , 71
Claims (7)
前記複数のホルダが周方向に旋回するように前記回転体を回転させる回転装置と、
前記複数のホルダのうち所定の旋回位置にあるホルダを対象ホルダとして昇降可能な昇降装置と、
前記複数のホルダのうち一部のホルダに設けられた被検知部と、
前記複数のホルダのうちいずれかのホルダが前記所定の旋回位置にある状態で各ホルダにそれぞれ対向するように設けられ、前記被検知部を検知可能な複数の光電センサと、
前記複数のホルダのうち所望のホルダが前記所定の旋回位置に移動するよう前記回転装置を制御すると共に前記所定の旋回位置にある対象ホルダを用いて作業が行なわれるよう前記昇降装置を制御する制御装置と、
を備え、
前記被検知部は、前記回転体が前記所定角度回転する毎にそれぞれ前記複数の光電センサから出力されるオンオフ信号の組み合わせが異なるように設けられ、
前記制御装置は、前記複数の光電センサからそれぞれ出力されるオンオフ信号の組み合わせに基づいて前記対象ホルダを識別し、
前記複数の光電センサは、前記ホルダの数をNとし、前記光電センサの数をnとすると、N≦2n-2(2 n は2のn乗)を満たすnのうち最も小さい整数となる数だけ設けられる、
エンドエフェクタ装置。 a rotating body having a plurality of holders arranged at predetermined angular intervals along the circumferential direction;
a rotating device that rotates the rotating body so that the plurality of holders rotate in a circumferential direction;
an elevating device capable of elevating a holder at a predetermined turning position among the plurality of holders as a target holder;
a detected portion provided in some of the plurality of holders;
a plurality of photoelectric sensors that are provided so as to face each of the holders in a state in which one of the plurality of holders is in the predetermined turning position, and are capable of detecting the detected portion;
Controlling the rotating device so that a desired holder among the plurality of holders moves to the predetermined turning position, and controlling the lifting device so that work is performed using the target holder at the predetermined turning position. a device;
with
The detected part is provided so that a combination of on- off signals output from the plurality of photoelectric sensors is different each time the rotating body rotates by the predetermined angle,
The control device identifies the target holder based on a combination of on/ off signals respectively output from the plurality of photoelectric sensors,
The plurality of photoelectric sensors, where N is the number of the holders and n is the number of the photoelectric sensors, is the smallest integer among n that satisfies N≦2 n −2 (2 n is the nth power of 2) . provided as many as
end effector device.
前記制御装置は、前記複数のホルダのうちいずれのホルダも前記所定の旋回位置にない状態で前記複数の光電センサから出力されるオンオフ信号の組み合わせに基づいて該複数の光電センサの故障の有無を判定する、
エンドエフェクタ装置。 The end effector device of claim 1, comprising:
The control device determines the presence or absence of failure of the plurality of photoelectric sensors based on a combination of ON/ OFF signals output from the plurality of photoelectric sensors when none of the plurality of holders is at the predetermined turning position. judge,
end effector device.
前記回転装置は、前記回転体を前記所定角度の整数分の1ずつ回転可能である、
エンドエフェクタ装置。 An end effector device according to claim 2,
The rotating device is capable of rotating the rotating body by an integer fraction of the predetermined angle.
end effector device.
前記回転装置は、エア圧により前記回転体を回転させるエアシリンダを有する、
エンドエフェクタ装置。 An end effector device according to claim 3, comprising:
The rotating device has an air cylinder that rotates the rotating body by air pressure.
end effector device.
前記光電センサは、互いに向かい合う投光部と受光部とを有する透過型センサであり、
前記複数のホルダは、前記回転体の回転に伴って前記投光部と前記受光部との間を通過するように設けられた遮蔽板を有し、
前記被検知部は、前記一部のホルダの前記遮蔽板に設けられた切り欠き又は孔である、
エンドエフェクタ装置。 An end effector device according to any one of claims 1 to 4,
The photoelectric sensor is a transmissive sensor having a light projecting part and a light receiving part facing each other,
The plurality of holders have shielding plates provided to pass between the light projecting unit and the light receiving unit as the rotating body rotates,
The detected part is a notch or hole provided in the shielding plate of the part of the holders,
end effector device.
前記対象ホルダの昇降位置を検知する昇降位置センサを備え、
前記制御装置は、前記対象ホルダが上昇している状態で該対象ホルダが切り替わるように前記回転装置を制御する、
エンドエフェクタ装置。 An end effector device according to any one of claims 1 to 5,
an elevation position sensor that detects the elevation position of the target holder;
The control device controls the rotating device such that the target holder is switched while the target holder is being raised.
end effector device.
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