CN107877489A - 手装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的手装置(1)具备：第一手(10)，其固定于机器人臂(2)；第二手(20)，其具有用于载置工件(W)的工件载置部，并且与第一手(10)结合；定位机构，其在第二手(20)结合于第一手(10)时，进行第二手(20)相对于第一手(10)的定位；以及结合机构，其进行被定位机构定位的第二手(20)的相对于第一手(10)的结合和该结合的解除，通过使第一手(10)的至少一部分向第二手(20)侧进行移动，从而将工件(W)夹持在第一手(10)和第二手(20)之间。

Description

手装置
技术领域
本发明涉及一种安装在机器人臂上进行使用的手装置。
背景技术
作为这种手装置，已知的有通过固定在机器人臂前端的、可开闭的一对卡爪来对工件进行把持的装置(例如，参照专利文献1)。在该手装置中，通过机器人臂的动作将所把持的工件配置在加工位置，并且在被手装置把持的状态下对工件进行规定的加工。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-233650号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，上述手装置具有通过可开闭的一对卡爪来对工件进行把持的结构，因此，在加工时因工件的重量或加工时施加于工件的力而无法用一个手装置的把持力稳定地保持工件。从而，在专利文献1中，当对重量较重的工件进行加工时，需要使用分别设有手装置的多个机器人臂来进行工件的加工，由此使用多个机器人臂，相应地制造成本变高。
本发明是鉴于这种问题而做出的，其目的在于提供一种加工时能够稳定地保持工件的手装置。
用于解决问题的方案
为解决上述问题，本发明采用如下方案。
本发明的第一方案的手装置具备：第一手，其固定于机器人臂；第二手，其具有用于载置工件的工件载置部，并且与所述第一手结合；定位机构，其在所述第二手结合于所述第一手时，进行所述第二手相对于所述第一手的定位；以及结合机构，其进行被所述定位机构定位的所述第二手的相对于所述第一手的结合和该结合的解除，通过使所述第一手的至少一部分向所述第二手侧进行移动，从而将所述工件夹持在所述第一手和所述第二手之间。
在该方案中，第一手和第二手通过定位机构进行定位且相结合，并且使第一手的至少一部分向第二手侧进行移动而对工件施加夹持力，因此，当使机器人臂进行工作而对该工件进行加工时，能够维持第一手和第二手之间切实结合的状态，由此能够稳定地保持工件。
在上述方案中，所述结合机构优选具备：第一卡合构件，其设置于所述第一手；第二卡合构件，其设置于所述第二手；以及卡合构件驱动装置，其设置于所述第一手，并且在由所述定位机构进行了所述定位的状态下，通过使所述第一卡合构件向规定方向进行移动而与所述第二卡合构件卡合，从而进行所述结合。
如此，在第二手相对于第一手被定位的状态下，仅仅通过使所述第一卡合构件向规定方向移动来进行第一手和第二手之间的结合，因此能够以简单的结构实现工件的稳定保持。
另外，在上述方案中，优选具备夹持用驱动装置，所述夹持用驱动装置设置于所述第一手，并且通过使所述第一手的一部分向所述第二手侧进行移动，从而将所述工件夹持在所述第一手和所述第二手之间。
如此，通过夹持用驱动装置使第一手的一部分向第二手侧移动来进行夹持，因此能够稳定地产生较大的夹持力。
发明效果
根据本发明，在加工时能够稳定地保持工件。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式的手装置和机器人臂的概略性主视图。
图2是第一实施方式的手装置的主视图。
图3是第一实施方式的手装置的立体图。
图4是第一实施方式的手装置的第二手的立体图。
图5是第一实施方式的机器人控制装置的框图。
图6是示出第一实施方式的控制部的动作的流程图。
图7是第一实施方式的手装置的动作说明图。
图8是第一实施方式的手装置的动作说明图。
图9是第一实施方式的手装置的动作说明图。
图10是本发明的第二实施方式的手装置的主视图。
图11是示出第二实施方式的控制部的动作的流程图。
图12是第二实施方式的手装置的动作说明图。
附图标记说明:
1 手装置
2 机器人臂
10 第一手
11 基部
12 结合机构
13 卡合构件驱动装置
14 第一卡合构件
15 卡合片
16 可动构件
17 夹持用驱动装置
20 第二手
21 第二手主体
22 导向轴
23 工件载置部
24 第二卡合构件
30 机器人控制装置
40 载置台
41 拍摄装置
W 工件
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的第一实施方式的手装置1进行说明。
如图1所示，该手装置1具备：第一手10，其固定于机器人臂2；以及第二手20，其与第一手10相结合。
用于固定第一手10的机器人臂2具备多个伺服马达2a，多个伺服马达2a具有多个可动部，并且分别用于驱动多个可动部。在机器人臂2的前端部具有用于安装第一手10的安装部2b。
作为各个伺服马达2a，可以使用旋转马达、直线马达等各种伺服马达。各个伺服马达2a内置有用于检测工作位置的编码器等工作位置检测装置，该工作位置检测装置的检测值发送至机器人控制装置30。
如图2和图3所示，第一手10具有基部11，基部11固定于机器人臂2的安装部2b。基部11具有：固定板11a，其通过螺栓(未图示)固定于安装部2b；多个导向轴11b，其从固定板11a沿着该固定板11a的板厚方向延伸(在本实施方式中，向下方延伸)；以及加强板11c，其固定有多个导向轴11b的下端。在以下说明中，所述板厚方向称为上下方向或Z轴方向。
在基部11的固定板11a固定有结合机构12。结合机构12具有：基座构件12a，其通过焊接、螺栓等固定在固定板11a；卡合构件驱动装置13，其是固定于基座构件12a的气缸、直线马达等；以及第一卡合构件14，其朝向规定方向可进行移动地支撑于在基座构件12a所设置的导轨12b，并且通过卡合构件驱动装置13沿着导轨12b进行移动。在本实施方式中，所述规定方向是与Z轴方向正交的Y轴方向，将与Z轴方向及Y轴方向正交的方向称为X轴方向。
第一卡合构件14具有在X轴方向上互相隔开间隔而配置的一对卡合片15，各个卡合片15具有：在上下方向上延伸的上下方向延设部15a；以及水平方向延设部15b，其从上下方向延设部15a的下端侧沿水平方向(在本实施方式中为Y轴方向)延伸。
第一手10进一步具有：可动构件16，其利用多个导向轴11b相对于基部11在上下方向上可进行移动地被支撑；以及夹持用驱动装置17，其固定于基部11及可动构件16，并且是使可动构件16相对于基部11在上下方向上进行移动的气缸、直线马达等。
在可动构件16固定有分别嵌合于多个导向轴11b的多个导套(guide bush)16a，由此，可动构件16能够在上下方向上沿着导向轴11b进行移动。
在可动构件16设置有多个贯穿孔16b，各个贯穿孔16b在上下方向上贯穿可动构件16。各个贯穿孔16b配置在与多个导套16a不同的水平方向位置，在各个贯穿孔16b内也安装有导套16c。
如图2和图3所示，第二手20具有：板状的第二手主体21；多个导向轴22，其从第二手主体21向上方延伸；以及工件载置部23，其设置于第二手主体21的上表面。各个导向轴22配置在与第一手10的可动构件16的各个贯穿孔16b相对应的位置。工件载置部23例如由MC尼龙(注册商标)等塑料材料构成，并且在工件载置部23的上表面形成有与工件W的形状相对应的凹部23a。
第二手20具有一对第二卡合构件24，一对第二卡合构件24在X轴方向上互相隔开间隔地设置在第二手主体21上。图2中省略了位于跟前侧的第二卡合构件24的图示。各个第二卡合构件24以从第二手主体21向上方延伸的方式设置，在各个第二卡合构件24的上端部设置有从该第二卡合构件24沿水平方向突出的卡合部24a。在本实施方式中，卡合部24a由被称为凸轮从动件的带轴轴承形成，其轴固定于第二卡合构件24的上端部，轴承的外圈起到了作为卡合部24a的功能。在本实施方式中，各个卡合部24a的Y轴方向上的位置与工件载置部23的Y轴方向上的大致中央位置相一致，一对第二卡合构件24在X轴方向上配置于工件载置部23的两侧。
另外，卡合构件驱动装置13和夹持用驱动装置17连接于机器人控制装置30，并且构成为利用机器人控制装置30来控制卡合构件驱动装置13和夹持用驱动装置17。
另外，如图4所示，在本实施方式中，多个第二手20载置于载置台40上，工件W通过操作者或未图示的机器人来载置于各个第二手20。
如图5所示，机器人控制装置30具备：控制部31，其由具有CPU、RAM、ROM等的计算机构成；非易失性的存储装置32；分别对应于多个伺服马达2a而设置的多个伺服控制器33；输入部34，其在制作机器人臂2的动作程序时等进行操作；以及显示装置35。各个伺服控制器33具有处理器以及ROM、RAM等存储装置，并且通过向各个伺服马达2a的伺服放大器发送驱动信号来进行各个伺服马达2a的工作位置、工作速度等的控制。
在存储装置32中存储有系统程序32a，系统程序32a承担着机器人控制装置30的基本功能。另外，在存储装置32中例如存储有利用输入部34制作的至少一个动作程序32b。例如，机器人控制装置30的控制部31通过系统程序32a进行动作，并且读取在存储装置32中所存储的动作程序32b并暂时存储于RAM，而且根据所读取的动作程序32b向各个伺服控制器33、卡合构件驱动装置13以及夹持用驱动装置17发送控制信号，由此对各个伺服马达2a、卡合构件驱动装置13以及夹持用驱动装置17进行控制。
如图6所示，在本实施方式中，若机器人控制装置30接收规定的作业开始信号(步骤S1-1)，则控制部31基于在载置台40的上方配置的拍摄装置41的拍摄结果，求出载置有工件W的第二手20的位置(步骤S1-2)。之后，控制部31向各个伺服控制器33发送控制信号，使得第一手10的各个贯穿孔16b配置于载置有工件W的一个第二手20的各个导向轴22的上方，然后向各个伺服控制器33发送控制信号，使得第一手10向下方移动至Z轴方向上的规定位置，并且使第二手20的各个导向轴22插入于第一手10的各个贯穿孔16b(步骤S1-3)。
由此，如图7所示，第二手20通过各个贯穿孔16b的导套16c和各个导向轴22来相对于第一手10在水平方向上定位。此时，第一卡合构件14配置于Y轴方向上的一侧。
接着，控制部31向卡合构件驱动装置13发送控制信号，使得第一卡合构件14向Y轴方向上的另一侧移动(步骤S1-4)。由此，如图8所示，第一卡合构件14的一对卡合片15的水平方向延设部15b，在上下方向上分别与一对第二卡合构件24的卡合部24a卡合，由此第二手20和第一手10相结合。
接着，向夹持用驱动装置17发送控制信号，使得在第一手10中，可动构件16相对于基部11向下方进行移动(步骤S1-5)。此处，通过第一卡合构件14的卡合片15和第二卡合构件24的卡合部24a在上下方向上卡合，从而限制第二手20相对于第一手10的基部11及基座构件12a向下方移动。因此，如图9所示，若可动构件16相对于基部11向下方进行移动，则工件W被夹持在可动构件16和第二手主体21的工件载置部23之间。此外，在可动构件16的下表面，设置有例如由MC尼龙等塑料材料构成的工件按压构件16d。
在该状态下，控制部31向各个伺服控制器33发送控制信号，使得结合有第二手20的第一手10向加工机侧进行移动，并且利用加工机对所把持的工件W进行规定的加工(步骤S1-6)。
若结束加工，则控制部31向各个伺服控制器33发送控制信号，使得第二手20载置于载置台40上的规定位置(步骤S1-7)。之后，控制部31向夹持用驱动装置17发送控制信号，使得可动构件16相对于基部11向上方进行移动，并且向卡合构件驱动装置13发送控制信号，使得第一卡合构件14向Y轴方向上的一侧移动(步骤S1-8)。由此，第一手10和第二手20之间的结合被解除。
接着，控制部31向各个伺服控制器33发送控制信号，使得第一手10配置于规定的等待位置(步骤S1-9)。
控制部31接收规定的作业结束信号为止(步骤S1-10)，重复进行步骤S1-2至步骤S1-9。
在本第一实施方式中，通过将第二手20的导向轴22插通于第一手10的贯穿孔16b的导套16c，来对第一手10和第二手20进行定位。另外，第二手20的第二卡合构件24与第一手10的卡合片15卡合，由此第一手10和第二手20相结合。并且，通过使第一手10的可动构件16向第二手20侧进行移动来夹持工件W。因此，在使机器人臂2进行工作而对工件W进行加工时，能够稳定地保持工件W。
另外，在第二手20相对于第一手10被定位的状态下，仅仅使第一卡合构件14沿Y轴方向进行移动而进行第一手10和第二手20之间的结合，因此以简单的结构能够实现工件W的稳定保持。
另外，由于通过夹持用驱动装置17使第一手10的一部分向第二手20侧移动而进行夹持，因此能够稳定地产生较大的夹持力。
以下，参照附图对本发明的第二实施方式的手装置3进行说明。
如图10示出的一例所示，该手装置3如下，从第一实施方式的手装置1中去除夹持用驱动装置17和导套16a，并且工件按压构件16d以相对于固定板11a不进行移动的方式固定。例如，可动构件16通过焊接等固定在各个导向轴11b，由此，在固定板11a不仅固定有基座构件12a，还固定有可动构件16。
对该情况下的机器人控制装置30的控制部31的动作进行说明。通过系统程序32a进行动作的控制部31，根据所读取的动作程序32b向各个伺服控制器33和卡合构件驱动装置13发送控制信号，如图11所示，若机器人控制装置30接收规定的作业开始信号(步骤S2-1)，则与第一实施方式的步骤S1-2相同地，求出载置有工件W的第二手20的位置(步骤S2-2)。
之后，控制部31向各个伺服控制器33发送控制信号，使得第一手10的各个贯穿孔16b配置于载置有工件W的一个第二手20中的各个导向轴22的上方，然后向各个伺服控制器33发送控制信号，使得第一手10向下方移动至Z轴方向上的规定位置，并且使第二手20的各个导向轴22插入于第一手10的各个贯穿孔16b(步骤S2-3)。
所述Z轴方向上的规定位置是，工件W被夹持在第一手10的工件按压构件16d和第二手20的工件载置部23之间，并且其夹持力稍微大于能够承受加工机的加工的力的位置。即，用机器人臂2将第一手10按压于载置台40上的第二手20，由此产生上述夹持力。此外，也可以将用于测量夹持力的力传感器例如设置在安装部2b和第一手10之间，由此控制部31对力传感器的测量值进行监控的同时，能够使第一手10向下方移动直至被施加规定的夹持力。
接着，控制部31向卡合构件驱动装置13发送控制信号，使得第一卡合构件14向Y轴方向上的另一侧移动(步骤S2-4)。由此，如图12所示，第一卡合构件14的一对卡合片15的水平方向延设部15b，在上下方向上分别与一对第二卡合构件24的卡合部24a卡合，由此第二手20和第一手10相结合。
此处，优选地，当在步骤S2-4中各个水平方向延设部15b在上下方向上与各个卡合部24a卡合时，两者之间的上下方向上的间隙较小。
接着，控制部31向各个伺服控制器33发送控制信号，使得结合有第二手20的第一手10向加工机侧进行移动，并且通过加工机对所把持的工件W进行规定的加工(步骤S2-5)。
此时，由机器人臂2产生的按压力将会消失，但是各个水平方向延设部15b在上下方向上与各个卡合部24a卡合，因此，会存在夹持力与步骤S2-3时相比稍微下降的情况，但是该夹持力能够充分承受加工机的加工。
若结束加工，则控制部31向各个伺服控制器33发送控制信号，使得第二手20载置于载置台40上的规定位置(步骤S2-6)。
之后，控制部31向卡合构件驱动装置13发送控制信号，使得第一卡合构件14向Y轴方向上的一侧移动(步骤S2-7)。由此，第一手10和第二手20之间的结合被解除。
接着，控制部31向各个伺服控制器33发送控制信号，使得第一手10配置于规定的等待位置(步骤S2-8)。
控制部31接收规定的作业结束信号为止(步骤S2-9)，重复进行步骤S2-2至步骤S2-8。
在本第二实施方式中，通过将第二手20的导向轴22插通于第一手10的贯穿孔16b的导套16c，来对第一手10和第二手20进行定位。另外，第二手20的第二卡合构件24与第一手10的卡合片15卡合，由此第一手10和第二手20相结合。并且，用机器人臂2将第一手10按压于第二手20而夹持工件W，从而由该按压产生的夹持力被第一手10和第二手20之间的结合所保持。因此，在使机器人臂2进行工作而对工件W进行加工时，能够稳定地保持工件W。
另外，在第一实施方式和第二实施方式中，由于能够充分确保第一手10的工件按压构件16d及第二手20的工件载置部23与工件W接触的面积，因此有利于提高加工时的稳定性。
进而，在第一实施方式和第二实施方式中，由于准备有多个第二手20，并且工件W载置于各个第二手20，因此，即使不另行设置用于将被机器人臂2把持之前的工件W排列并载置的专用载置台也可以，从而在降低成本方面上是有利的。
另外，在根据工件W的形状而将第一手10和第二手20变更为其他第一手10和第二手20的情况下，使用机器人臂2并利用第一手10来能够使载置台40上的第二手20进行移动，因此在降低成本方面上是有利的。

Claims (3)

1.一种手装置，其特征在于，具备：
第一手，其固定于机器人臂；
第二手，其具有用于载置工件的工件载置部，并且与所述第一手结合；
定位机构，其在所述第二手结合于所述第一手时，进行所述第二手相对于所述第一手的定位；以及
结合机构，其进行被所述定位机构定位的所述第二手的相对于所述第一手的结合和该结合的解除，
通过使所述第一手的至少一部分向所述第二手侧进行移动，从而将所述工件夹持在所述第一手和所述第二手之间。
2.根据权利要求1所述的手装置，其特征在于，
所述结合机构具有：
第一卡合构件，其设置于所述第一手；
第二卡合构件，其设置于所述第二手；以及
卡合构件驱动装置，其设置于所述第一手，并且在由所述定位机构进行了所述定位的状态下，通过使所述第一卡合构件向规定方向移动而与所述第二卡合构件卡合，从而进行所述结合。
3.根据权利要求1或2所述的手装置，其特征在于，
所述手装置还具有夹持用驱动装置，
所述夹持用驱动装置设置于所述第一手，并且通过使所述第一手的一部分向所述第二手侧进行移动，从而将所述工件夹持在所述第一手和所述第二手之间。
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