CN106457576B - 末端执行器、工业用机器人及其运转方法 - Google Patents

末端执行器、工业用机器人及其运转方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种末端执行器、工业用机器人及其运转方法。本工业用机器人的末端执行器(4)具备：末端执行器基部(5)，连接在机械臂；第1对象物保持机构(6)，设置在末端执行器基部(5)，且用来保持第1种类的处理对象物(O1)；第2对象物保持单元(9)，用来保持第2种类的处理对象物(O2)；以及单元保持机构(10)，设置在末端执行器基部(5)，用来将第2对象物保持单元(9)以能够释放的方式保持；并且构成为利用第1对象物保持机构(6)来驱动由单元保持机构(10)保持的第2对象物保持单元(9)。根据本末端执行器，能够一边抑制制造成本增加、随着构成的复杂化而产生的可靠性降低及更换手部设置空间的增大，一边大幅度扩大能够处理的处理对象物的种类或大小的范围。

Description

末端执行器、工业用机器人及其运转方法
技术领域
本发明涉及一种末端执行器，尤其用来处理不同种类的处理对象物的末端执行器，及具备该末端执行器的工业用机器人，以及该工业用机器人的运转方法。
背景技术
在工业用机器人中，将对应于其作业内容的适当的末端执行器(手部)安装在机械臂前端，利用机械臂的驱动来移送由末端执行器保持的处理对象物。在一边组装形状、尺寸不同的各种种类的处理对象物(零件)一边完成产品的生产线上，需要有能够应对多种处理对象物的工业用机器人。
如果想要针对每种处理对象物而配置专用的机器人，那么为了设置那些机器人而需要的空间增大，另外机器人的制造成本也增加。因此，要求能够利用一台机器人应对不同的作业内容或处理对象物。
因此，提出了如下工业用机器人：根据作业内容而自动地更换安装在机械臂的前端的手部的整体，或者根据处理对象物的形状、尺寸，能够将安装在机械臂前端的手部的构成局部变更(专利文献1、2)。
背景技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2013-192365号公报
专利文献2：日本专利特开2011-177862号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
然而，能够根据处理对象物的种类或大小来变更安装在机械臂前端的手部的构成的工业用机器人中，为了变更手部的构成，而需要复杂的构成，要替换的手部的设置空间变大，由于复杂的构成而可靠性降低，另外成本增加。
本发明是鉴于所述以往的技术问题而开发的，目的在于提供一种末端执行器、及具备该末端执行器的工业用机器人、以及该工业用机器人的运转方法，所述末端执行器能够一边抑制所述问题，一边大幅度扩大能够处理的处理对象物的种类及大小的范围。
[解决问题的技术手段]
为了解决所述问题，本发明的第1形态是一种末端执行器，安装在工业用机器人的机械臂，且特征在于具备：末端执行器基部，连接在所述机械臂；第1对象物保持机构，设置在所述末端执行器基部，且用来保持第1种类的处理对象物；第2对象物保持单元，用来保持第2种类的处理对象物；以及单元保持机构，设置在所述末端执行器基部，且用来将所述第2对象物保持单元以能够释放的方式保持；且构成为利用所述第1对象物保持机构来驱动由所述单元保持机构保持的所述第2对象物保持单元。
本发明的第2形态根据本发明的第1形态，特征在于，所述第1对象物保持机构具有第1抓持部件，所述第1抓持部件用来抓持所述第1种类的处理对象物；且构成为利用所述第1抓持部件来驱动由所述单元保持机构保持的所述第2对象物保持单元。
本发明的第3形态根据本发明的第2形态，特征在于，所述第2对象物保持单元具有第2抓持部件，所述第2抓持部件用来抓持所述第2种类的处理对象物；且构成为利用所述第1抓持部件来驱动由所述单元保持机构保持的所述第2对象物保持单元的所述第2抓持部件。
本发明的第4形态根据本发明的第3形态，特征在于，所述第2对象物保持单元具有赋能组件，所述赋能组件用来将所述第2抓持部件向抓持所述第2种类的处理对象物的方向赋能；且构成为抵抗所述赋能组件的赋能力而利用所述第1抓持部件向将所述第2种类的处理对象物释放的方向驱动所述第2抓持部件。
本发明的第5形态根据本发明的第1至第4形态中的任一形态，特征在于，所述单元保持机构设置在所述末端执行器基部的中央部，所述第1对象物保持机构设置在所述单元保持机构的周围。
本发明的第6形态的工业用机器人的特征在于具备：本发明的第1至第5形态中的任一形态的末端执行器；以及机械臂，安装着所述末端执行器。
本发明的第7形态是一种工业用机器人的运转方法，其特征在于：其是根据本发明的第6形态的工业用机器人的运转方法，且具备如下步骤：利用所述单元保持机构来保持所述第2对象物保持单元；利用所述第1对象物保持机构来驱动所述第2对象物保持单元，利用所述第2对象物保持单元来保持所述第2种类的处理对象物；以及驱动所述机械臂而移送由所述第2对象物保持单元保持的所述第2种类的处理对象物。
本发明的第8形态是一种工业用机器人的运转方法，其特征在于：其是根据本发明的第6形态的工业用机器人的运转方法，且具备如下步骤：利用所述单元保持机构来保持所述第2对象物保持单元；驱动所述机械臂而移送由所述第2对象物保持单元保持的所述第2种类的处理对象物；以及利用所述第1对象物保持机构来驱动所述第2对象物保持单元，释放由所述第2对象物保持单元保持的所述第2种类的处理对象物。
[发明的效果]
根据本发明，能提供一种末端执行器、及具备该末端执行器的工业用机器人、以及该工业用机器人的运转方法，所述末端执行器能一边抑制制造成本增加、随着构成的复杂化而产生的可靠性降低及更换手部设置空间增大，一边大幅度扩大能够处理的对象物的种类或大小的范围。
附图说明
图1是表示安装着本发明的一实施方式的末端执行器(将第2对象物保持单元卸除的状态)的工业用机器人的概略构成的侧视图。
图2是将图1所示的工业用机器人的末端执行器以卸除了第2对象物保持单元的状态表示的从斜下方观察的立体图。
图3是图2所示的末端执行器的前视图。
图4是图2所示的末端执行器的仰视图。
图5是将图2所示的末端执行器与第1种类的处理对象物一起表示的纵剖视图。
图6是以保持着第2种类的处理对象物的状态表示在图2所示的末端执行器安装着第2对象物保持单元的状态的立体图。
图7是以保持着第2种类的处理对象物的状态表示图6所示的末端执行器的纵剖视图。
图8是表示驱动图6所示的末端执行器的第2对象物保持单元而释放第2对象物的状态的立体图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的一实施方式的工业用机器人1的末端执行器4进行说明。
如图1所示，本实施方式的工业用机器人1具备：多关节型机械臂2；以及末端执行器(手部)4，安装在机械臂前端的手腕轴3。
此外，应用本发明的工业用机器人的种类并不特别限定，能应用于垂直多关节型机器人或水平多关节型机器人等各种工业用机器人。
如图2至图4所示，本实施方式中的末端执行器4具备末端执行器基部5，所述末端执行器基部5连接在机械臂2(图1)。在末端执行器基部5设置着第1对象物保持机构6，所述第1对象物保持机构6用来保持第1种类的处理对象物。
第1对象物保持机构6具有：多个第1抓持部件7，用来抓持第1种类的处理对象物；以及抓持部件驱动器件8，用来驱动这些第1抓持部件7。
在本实施方式中，3个第1抓持部件7围绕末端执行器4的中心轴线L0以等角度间隔(120°)配置。利用抓持部件驱动器件8将各第1抓持部件7相对于末端执行器4的中心轴线L0在半径方向前后驱动。
抓持部件驱动器件8的种类并不特别限定，能使用气缸等流耐压缸或伺服马达等电动驱动源等各种驱动源。
如图5所示，在利用第1对象物保持机构6来保持第1种类的处理对象物O1时，设为利用抓持部件驱动器件8而使各第1抓持部件7位于半径方向外侧的状态，驱动机械臂，使3个第1抓持部件7位于第1种类的处理对象物O1的上端部的周围。
在该状态下，使各第1抓持部件7向半径方向内侧移动，利用各第1抓持部件7从3个方向抓持第1种类的处理对象物O1的上端部。接着，驱动机械臂2将第1种类的处理对象物O1移送到特定的移送目的地，利用抓持部件驱动器件8而使各第1抓持部件7向半径方向外侧移动，解除对第1种类的处理对象物O1的抓持。
如图6及图7所示，在末端执行器基部5的中央部设置着单元保持机构10，所述单元保持机构10用来将第2对象物保持单元9以能够释放的方式保持。第2对象物保持单元9是用来保持第2种类的处理对象物O2的单元。在本例中，单元保持机构10通过吸附来保持第2对象物保持单元9。
但是，单元保持机构10用来保持第2对象物保持单元9的机构并不限定于吸附，也可为利用抓持部件进行抓持。总之，只要为能相对于末端执行器基部5而将第2对象物保持单元9以能够释放的方式固定的机构，则可为任意机构。
此外，在本实施方式中，第2种类的处理对象物O2与第1种类的处理对象物O1相比所要被保持的部分的直径小，无法利用第1对象物保持机构6的第1抓持部件7来保持第2种类的处理对象物O2。
也就是说，在本实施方式的末端执行器中，即便为直径小至无法利用第1对象物保持机构6保持的程度的处理对象物，也能利用被保持在单元保持机构10的第2对象物保持单元9来保持。
此外，本实施方式中的第2种类的保持对象物O2在本实施方式中设为O形环。
第2对象物保持单元9具有：单元主体11，吸附保持在单元保持机构10；以及多个第2抓持部件12，用来抓持第2种类的处理对象物O2。在本实施方式中，3个第2抓持部件12围绕末端执行器基部5的中心轴线L0以等角度间隔(120°)配置。在各第2抓持部件12的前端部形成着凹部12A，所述凹部12A供作为第2种类的保持对象物O2的O形环嵌入。
如图7所示，各第2抓持部件12相对于单元主体11而由枢支销13揺动自如地被支持，并且利用压缩弹簧(赋能组件)14被向抓持第2种类的处理对象物O2的方向(对象物抓持方向)赋能。对象物抓持方向上的第2抓持部件12的揺动动作由各止动部件15限制，所述各止动部件15针对各第2抓持部件12设置在半径方向内侧。
本实施方式的末端执行器基部5构成为利用第1对象物保持机构6来驱动由单元保持机构10保持的第2对象物保持单元9。更具体来说，构成为利用第1对象物保持机构6的第1抓持部件7来驱动由单元保持机构10保持的第2对象物保持单元9的第2抓持部件12。
也就是说，如果从图6及图7所示的状态使第1对象物保持机构6的第1抓持部件7向半径方向内侧移动，那么如图8所示，利用第1抓持部件6的前端的爪部，将第2对象物保持单元9的第2抓持部件12的上端部压入以抵抗压缩弹簧14的赋能力。由此，各第2抓持部件12被向释放第2种类的处理对象物O2的方向驱动。
从第2抓持部件12释放的第2种类的处理对象物O2(在本实施方式中为O形环)例如如图8所示，嵌合于预先配置在第2种类的处理对象物O2的下方的部件。
在利用被保持在单元保持机构10的第2对象物保持单元9来保持第2种类的处理对象物O2时，抵抗各压缩弹簧14的赋能力而利用各第1抓持部件7来驱动各第2抓持部件12，使各第2抓持部件12移动到释放位置。在该状态下，驱动机械臂2，使3个第2抓持部件12定位在第2种类的处理对象物O2的周围。
在该状态下，使各第1抓持部件7向半径方向外侧移动，利用各压缩弹簧14的赋能力而使各第2抓持部件12向对象物抓持方向移动，由此，利用各第2抓持部件12而从3个方向抓持第2种类的处理对象物O2。
接着，驱动机械臂2而将第2种类的处理对象物O2移送到特定的位置，使各第1抓持部件7向半径方向内侧移动且使各第2抓持部件12向对象物释放方向移动，解除对第2种类的处理对象物O2的抓持。
此外，单元保持机构10如上所述用于保持第2对象物保持单元9，但也能用于保持第3种类的处理对象物。在由单元保持机构10保持着第3种类的处理对象物的状态下驱动机械臂2，而将第3种类的处理对象物移送到特定的场所。
如以上所述，根据本实施方式，由于在末端执行器基部5设置第1对象物保持机构6及单元保持机构10，并且利用第1对象物保持机构6的第1抓持部件7来驱动由单元保持机构10保持的第2对象物保持单元9的第2抓持部件12，所以能一边抑制工业用机器人1的制造成本的增加、随着构成的复杂化而产生的可靠性降低及更换手部设置空间的增大，一边大幅度扩大能够处理的处理对象物的种类或大小的范围。
另外，由于也能将用来保持第2对象物保持单元9的单元保持机构10用于保持处理对象物，所以可进一步扩大能够处理的处理对象物的种类或大小的范围。
[符号的说明]
1 工业用机器人
2 机械臂
3 手腕轴
4 末端执行器(手部)
5 末端执行器基部
6 第1对象物保持机构
7 第1抓持部件
8 抓持部件驱动器件
9 第2对象物保持单元
10 单元保持机构
11 单元主体
12 第2抓持部件
12A 第2抓持部件的凹部
13 枢支销
14 压缩弹簧(赋能组件)
15 止动部件
O1 第1种类的处理对象物
O2 第2种类的处理对象物

Claims (8)

1.一种末端执行器，安装在工业用机器人的机械臂，且具备：
末端执行器基部，连接在所述机械臂；
第1对象物保持机构，用来保持第1种类的处理对象物；
第2对象物保持单元，用来保持第2种类的处理对象物；以及
单元保持机构，设置在所述末端执行器基部，用来将所述第2对象物保持单元相对于所述末端执行器基部以能够释放的方式保持；且
将所述第1对象物保持机构及所述单元保持机构设置在所述末端执行器基部，且构成为利用所述第1对象物保持机构来驱动由所述单元保持机构而保持的所述第2对象物保持单元。
2.根据权利要求1所述的末端执行器，其中所述第1对象物保持机构具有第1抓持部件，所述第1抓持部件用来抓持所述第1种类的处理对象物，且
构成为利用所述第1抓持部件来驱动由所述单元保持机构而保持的所述第2对象物保持单元。
3.根据权利要求2所述的末端执行器，其中所述第2对象物保持单元具有第2抓持部件，所述第2抓持部件用来抓持所述第2种类的处理对象物，且
构成为利用所述第1抓持部件来驱动由所述单元保持机构而保持的所述第2对象物保持单元的所述第2抓持部件。
4.根据权利要求3所述的末端执行器，其中所述第2对象物保持单元具有赋能组件，所述赋能组件用来将所述第2抓持部件向抓持所述第2种类的处理对象物的方向赋能，且
构成为抵抗所述赋能组件的赋能力而利用所述第1抓持部件向将所述第2种类的处理对象物释放的方向驱动所述第2抓持部件。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的末端执行器，其中所述单元保持机构设置在所述末端执行器基部的中央部，且
所述第1对象物保持机构设置在所述单元保持机构的周围。
6.一种工业用机器人，具备：
根据权利要求1至5中任一项所述的末端执行器；以及
机械臂，安装着所述末端执行器。
7.一种工业用机器人的运转方法，其是根据权利要求6所述的工业用机器人的运转方法，且具备如下步骤：
利用所述单元保持机构来保持所述第2对象物保持单元；
利用所述第1对象物保持机构来驱动所述第2对象物保持单元，利用所述第2对象物保持单元来保持所述第2种类的处理对象物；以及
驱动所述机械臂而移送由所述第2对象物保持单元保持的所述第2种类的处理对象物。
8.一种工业用机器人的运转方法，其特征在于：其是根据权利要求6所述的工业用机器人的运转方法，且具备如下步骤：
利用所述单元保持机构来保持所述第2对象物保持单元；
驱动所述机械臂而移送由所述第2对象物保持单元保持的所述第2种类的处理对象物；以及
利用所述第1对象物保持机构来驱动所述第2对象物保持单元，释放由所述第2对象物保持单元保持的所述第2种类的处理对象物。
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