CN111065497B - 工件输送机器人 - Google Patents

Abstract

一种通过简单的手段来判定工件的抓握失败的工件输送机器人，具有：输送机器人主体，具备使所保持的工件移动的驱动机构；机械手，组装于上述输送机器人主体，具备在表面和背面这两面把持工件的第一卡盘和第二卡盘；机械手旋转机构，经由使上述第一卡盘与上述第二卡盘处于对称的位置的旋转轴而将上述机械手枢轴支撑于上述输送机器人主体，通过伺服马达来进行上述机械手的旋转方向上的定位；及控制装置，进行基于转矩信息得到的上述机械手的计测状态信息与从上述机械手的作业程序得到的工件把持信息之间的状态比较判定，其中上述转矩信息是通过使上述伺服马达进行计测驱动而得到的。

Description

工件输送机器人

技术领域

本发明涉及一种具有机械手且能够进行机械手中的工件的夹持确认的工件输送机器人，上述机械手具备以夹着旋转轴的方式配置的一对卡盘。

背景技术

在机床中，工件被主轴卡盘把持，切削工具与旋转的该工件相碰等来进行预定的加工。并且，为了在该机床中进行工件的自动加工，需要相对于主轴卡盘进行工件的交接的工件输送机器人。在该工件输送机器人上具备能够把持工件的机械手。因此，通过机械手的卡盘可靠地夹持工件，从而在与机床的主轴卡盘之间进行准确的工件的交接，来执行对于工件的自动加工。因此，优选通过工件输送机器人确认工件是否被可靠地夹持。

下述专利文献1公开了在通过工件固定装置把持工件的情况下，能够判定其把持状态的异常的机器人系统。在该以往例中，以机械手夹着工件的方式进行夹持。此时，当在工件与机械手之间夹入了异物时，工件以倾斜的姿势被夹持，无法进行恰当的工件的交接。因此，在以往例中，关于驱动机械手旋转的伺服马达，通过控制装置监视扰动转矩，根据扰动转矩的值与阈值之间的比较来进行工件的把持状态的异常检测。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2016-193463号公报

发明内容

发明所要解决的课题

工件输送机器人的机械手具有各种类型，其中之一为了能够在表背两面把持工件而具备成对的两个卡盘。在这样的机械手中，例如，在与机床的主轴卡盘之间进行工件的交接，一方作为用于供给进行加工的工件的装载卡盘发挥作用，另一方作为用于取出加工完毕的工件的卸载卡盘发挥作用。在上述以往例的情况下，对所把持的工件的姿势进行了检测，但是关于工件输送机器人，由于难以消除因机械手抓握工件失败而导致的工件落下，因此还需要判定这样的状态。

因此，本发明的目的在于，为了解决该课题而提供一种通过简单的方法来判定工件的抓握失败的工件输送机器人。

用于解决课题的技术方案

本发明的一实施方式的工件输送机器人具有：输送机器人主体，具备使所保持的工件移动的驱动机构；机械手，组装于上述输送机器人主体，具备在表面和背面这两面把持工件的第一卡盘和第二卡盘；机械手旋转机构，经由使上述第一卡盘与上述第二卡盘处于对称位置的旋转轴而将上述机械手枢轴支撑于上述输送机器人主体，通过伺服马达来进行上述机械手的旋转方向上的定位；及控制装置，进行基于转矩信息得到的上述机械手的计测状态信息与从上述机械手的作业程序得到的工件把持信息之间的状态比较判定，其中上述转矩信息是通过使上述伺服马达进行计测驱动而得到的。

发明效果

根据上述结构，通过上述伺服马达的计测驱动而上述机械手以旋转轴为中心进行旋转，根据在停止了该旋转的状态下得到的转矩信息取得上述机械手的计测状态信息，并进行与从上述机械手的作业程序得到的工件把持信息之间的状态比较判定，由此能够确认工件的抓握失败。

附图说明

图1是表示工件输送机器人的一实施方式的伸展状态的立体图。

图2是表示工件输送机器人的一实施方式的折叠状态的侧视图。

图3是图2所示的多关节机器人的A-A向视的局部剖视图。

图4是表示机械手中的工件的把持模式的图。

图5是表示执行夹持确认处理时的机械手的图。

具体实施方式

接着，以下参照附图来说明本发明的工件输送机器人的一实施方式。在本实施方式中，以在加工机械生产线中进行工件的输送的工件输送机器人为例进行说明。加工机械生产线是多台对工件进行加工的机床和检测机械等排列而构成的，工件输送机器人向该机床等中的各机床依次进行依据加工工序的工件输送。机床及工件输送机器人都具有卡盘机构，通过该抓握交换动作来进行工件的交接。

图1及图2是表示工件输送机器人的图，图1表示为了在与机床之间进行工件的交接而使多关节机器人5伸展的状态。并且，图2是表示为了移动而使多关节机器人5折叠的状态的侧视图。该工件输送机器人1所搭载的加工机械生产线在基座10的上方横向排列地配置有多个机床等。在附图中示出了两台机床部分的基座10，但是通过增加该基座10，能够排列与工件的加工内容对应的数量的机床等。工件输送机器人1经由行驶装置3而组装于这样的基座10的前部。

在行驶装置3中，沿着水平方向延伸的齿条11和导轨12水平地固定在基座10的前表面部。在行驶台13上一体地构成有抓握导轨12而进行滑动的行驶滑动件14和作为驱动源的行驶用马达15。在行驶用马达15的旋转轴上固定有小齿轮16，该小齿轮16与齿条11啮合。因此，行驶装置3的行驶台13通过行驶用马达15的驱动而沿着加工机械生产线自由地移动，能够进行与对应的机床等的位置相符的停止。并且，在行驶台13上经由回转台18而搭载有多关节机器人5。工件输送机器人1除了能够使该多关节机器人5自由地移动以外，还能够通过回转用伺服马达的驱动控制来自由地改变朝向。

多关节机器人5在回转台18上固定有支撑台21，在该支撑台21上经由第一关节机构23而连结有上臂部件24。此外，在上臂部件24经由第二关节机构25而连结有前臂部件26。由此，多关节机器人5通过使构成第一关节机构23及第二关节机构25的关节用马达进行驱动来进行上臂部件24及前臂部件26的角度调整，能够使形态变化为图2所示的折叠状态与图1所示的延伸的状态。

在该多关节机器人5上组装有能够在前端部把持工件的机械手7。图3是图2所示的多关节机器人5的A-A向视的局部剖视图。机械手7组装于构成前臂部件26的前臂板261的前端部分。即，前臂板261设于左右两侧，在其前端部分经由轴承28而旋转自如地枢轴支撑有主体块30。并且，该机械手7上构成有相对于主体块30图示的面的第一卡盘31和相反侧的面的第二卡盘32(参照图2)。

第一卡盘31和第二卡盘32以旋转轴36(参照图2)为中心而对称地配置于主体块30的表背两面，都构成通过液压机构而使以120°的间隔呈放射状地组装的三个卡盘爪35进行开闭动作的卡盘机构。因此，在机械手7中，在第一卡盘31和第二卡盘32各自中，三个卡盘爪35工作而进行工件的把持和释放。

多关节机器人5设有进行机械手7的旋转方向上的定位的机械手旋转机构。即，在前臂部件26的第二关节机构25侧固定有作为伺服马达的手部用马达37，经由分别固定于该输出轴和旋转轴36的带轮而架设有传动带38。这样，手部用马达37的旋转输出经由传动带38而向机械手7的旋转轴36传递，能够将机械手7的旋转角度、即第一卡盘31和第二卡盘32的卡盘面调节为任意的角度。

在工件输送机器人1中设有控制整体的驱动的控制装置9(参照图2)，对于行驶装置3的行驶用马达15、多关节机器人5的关节用马达、机械手7的手部用马达37及机械手7的液压机构等，进行用于执行预定的作业内容的驱动控制。因此，在控制装置9的存储器中存储有用于执行与该工作内容对应的各部的驱动控制的作业程序。并且，在本实施方式中，还存储有用于执行在作业工序的间歇进行的工件的夹持确认的夹持确认程序。

因此，在工件输送机器人1中，通过基于控制装置9的驱动控制来执行如下这样的作业。首先，工件输送机器人1通过行驶用马达15的驱动控制而小齿轮16在齿条11上滚动，行驶台13沿着导轨12移动。并且，在进行工件的交接的预定的位置，行驶台13停止而进行多关节机器人5的定位。多关节机器人5在移动时如图2所示那样立起，在停止位置进行的作业、例如从供给托盘取出工件或与机床交接工件时，形态变化为如图1所示那样伸展。

在多关节机器人5的驱动中，第一关节机构23及第二关节机构25通过作为伺服马达的关节用马达的旋转控制而进行上臂部件24和前臂部件26的角度调整，机械手7向设定的作业位置移动。并且，在机械手7中，第一卡盘31和第二卡盘32使三个卡盘爪35开闭而进行工件的夹持或者松开。

在此，在工件输送机器人1中，通过机械手7可靠地把持工件，并将该工件向下一工序输送。但是，难以完全消除机械手7抓握工件失败而使其落下的情况。因此，在本实施方式的工件输送机器人1中，按照存储于控制装置9的存储器的夹持确认程序来执行工件的夹持确认处理。

图4是表示由机械手7进行的工件的把持模式的图。在具备两个卡盘的机械手7中，像这样地在工件的输送工序中能够具有四个模式。也就是说，是通过一方或者双方来把持工件W的模式2～4的把持状态和不把持工件W的模式1的非把持状态。并且，这样的机械手7的各工序中的把持模式能够从记录了对于工件输送机器人1的一系列的作业内容的作业程序而取得。

另一方面，在使机械手7的旋转停止而保持姿势的情况下，在手部用马达37产生静止转矩，流动与该静止转矩相应的对应。因此，在夹持确认程序中，在作为计测驱动而使机械手7以预定的旋转角度停止的情况下，将该电流值作为转矩信息而使用于工件把持的确认。特别是在本实施方式的计测驱动中，如图4所示，以使第一卡盘31与第二卡盘32处于相同的高度的方式调整机械手7的旋转角度，并基于依据该驱动控制的手部用马达37的扭矩信息来进行。

在图4所示的各模式中，在处于大致平衡状态的模式1、4的情况下，与静止转矩对应的电流值变小，相反，在处于非平衡状态的模式2、3的情况下，为了保持姿势而使静止转矩变大，从而电流值也变大。因此，通过将能够像这样地明确地区别的电流值用作转矩信息而取得比较该电流值与任意地设定的阈值而得到的计测状态信息。计测状态信息是在电流值小于阈值的情况下将把持模式认定为模式1、4的信息及在电流值大于阈值的情况下将把持模式认定为模式2、3的信息。

在夹持确认处理中，进行状态比较判定，在该状态比较判定中进行从作业程序取得的把持模式与根据计测状态信息得到的把持模式的比较。但是，在本实施方式中，在加工机械生产线中输送工件的过程中，工件输送机器人1被设定为特别选择容易产生基于机械手7的工件的抓握失败的工序，仅在该工序中进行状态比较判定。其理由是，在机械手7中很少出现工件的抓握失败的问题，但是在特定的工序中可能产生工件与卡盘爪的摩擦阻力因加工处理而变小等、易于产生抓握失败的状况。

图5是表示在所选择的工序中进行状态比较判定的场面的图。具体地说，是在与机床之间进行新的工件W与加工完毕工件W的交换作业的工序。由此，在该工序中，从作业程序取得的工件把持信息是模式4，因此若与静止转矩对应的电流值小于阈值，则能够通过与该计测状态信息的状态比较判定而确认为正常状态。另一方面，在与静止转矩对应的电流值大于阈值的情况下，在第一卡盘31与第二卡盘32中的任一方中未把持工件W，能够通过状态比较判定确认为不是正常的状态，并进行通过控制装置9使警报装置工作的警告处理。

对于图5所示的状况以外的情况并未具体地进行图示，但是有时通过第一卡盘31与第二卡盘32中的任一方把持工件W而进行工件W相对于机床的供给或者取出的情况。在该情况下，从作业程序取得的工件把持信息是模式2或者模式3，因此若与静止转矩对应的电流值大于阈值，就能够通过状态比较判定而确认为正常状态。另一方面，在与静止转矩对应的电流值小于阈值的情况下是未把持工件W的模式1，因此通过状态比较判定而判定为错误，并进行通过控制装置9使警报装置工作的警告处理。

在本实施方式中，如上所述，通过夹持确认处理来判定机械手7中的工件的抓握失败。也就是说，判定预定以模式4进行的工件把持是否变为模式2或者3、或者预定以模式2或者3进行的工件把持是否变为模式1。并且，该判定能够仅通过确认与静止转矩对应的电流值的简单的处理来进行。而且，由于夹持确认处理只是将第一卡盘31和第二卡盘32设为相同的高度来进行判定，因此能够在极短的时间内、且在工件输送机器人1所进行的一系列的作业动作中进行。此外，选择了可能引起工件的抓握失败的作业工序，因此能够对在加工机械生产线上进行的工件输送机器人1的作业进行充分必要的判定。

然而，在本实施方式中，作为计测状态信息，对于模式1和模式4、模式2和模式3未分别进行区分。并且，未设想模式4的工件把持预定因工件的抓握失败而变为模式1的情况。其理由是工件的抓握失败本身并不多见，这两个卡盘同时发生的概率极小。但是，若需要各自的判定，也可以根据对应于静止转矩而产生的电流值的波形来识别各模式。

以上，说明了本发明的一实施方式，但是本发明不限定于此，能够在不脱离其主旨的范围内进行各种变更。

例如，在上述实施方式中，作为工件输送机器人，列举了多关节机器人5构成输送机器人主体的例子并进行了说明，但是也可以是在龙门式装载机搭载有机械手7的结构。

在上述实施方式中，在必要的时机下进行工件的夹持确认处理，但是也可以在机械手7把持工件的全部时机下进行状态比较判定。

附图标记说明

1、工件输送机器人；3、行驶装置；5、多关节机器人；7、机械手；9、控制装置；31、第一卡盘；32、第二卡盘；35、卡盘爪；36、旋转轴；37、手部用马达。

Claims (3)

1.一种工件输送机器人，具有：

输送机器人主体，具备使所保持的工件移动的驱动机构；

机械手，组装于所述输送机器人主体，具备在表面和背面这两面把持工件的第一卡盘和第二卡盘；

机械手旋转机构，经由使所述第一卡盘与所述第二卡盘处于对称位置的旋转轴而将所述机械手枢轴支撑于所述输送机器人主体，通过伺服马达来进行所述机械手的旋转方向上的定位；及

控制装置，进行基于转矩信息得到的所述机械手的计测状态信息与从所述机械手的作业程序得到的工件把持信息之间的状态比较判定，其中所述转矩信息是通过使所述伺服马达进行计测驱动而得到的。

2.根据权利要求1所述的工件输送机器人，其中，

所述控制装置通过所述伺服马达的计测驱动而将所述第一卡盘和所述第二卡盘配置在相同的高度，根据平衡状态的转矩信息或非平衡状态的转矩信息，将某一方的状态设为所述计测状态信息。

3.根据权利要求1或2所述的工件输送机器人，其中，

所述控制装置限定于多个工件的交接工序中的一个或者两个以上的特定的交接工序来进行所述状态比较判定。

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