JP7143131B2

JP7143131B2 - エンドエフェクタ装置および多関節ロボット

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Publication number: JP7143131B2
Application number: JP2018131756A
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Inventors: 識西山
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Priority date: 2018-07-11
Filing date: 2018-07-11
Publication date: 2022-09-28
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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。

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）。

特開２００３－１１０２８７号公報

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。

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。

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。

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。

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。

作業装置１の概略構成図である。作業ロボット１０の概略構成図である。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。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。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。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。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。作業ホルダ識別テーブルの一例を示す説明図である。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。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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、９１ＣＰＵ、９２ＲＯＭ、９３ＨＤＤ、９４ＲＡＭ、Ｐ部品、Ｓ基板。

Claims

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。
請求項１に記載のエンドエフェクタ装置であって、
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。
請求項２に記載のエンドエフェクタ装置であって、
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。
請求項３に記載のエンドエフェクタ装置であって、
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。
請求項１ないし４いずれか１項に記載のエンドエフェクタ装置であって、
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。
請求項１ないし５いずれか１項に記載のエンドエフェクタ装置であって、
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。
請求項１ないし６いずれか１項に記載のエンドエフェクタ装置を備える多関節ロボット。