JP2014131821A - Rotary plural-component gripping tool - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、生産ラインなどで使用されるロボットにおいて、複数部品を把持するロボットハンドの構造に係り、特に、簡単な構造で、効率良く複数部品を把持する回転式複数部品把持具に関するものである。 The present invention relates to a structure of a robot hand that grips a plurality of components in a robot used in a production line or the like, and more particularly to a rotary multiple component gripping tool that grips a plurality of components efficiently with a simple structure. .
昨今、生産コスト低減や品質安定化のため、生産ラインの自動化が進められており、ロボットによる自動化は、その汎用性から、多くの生産ラインに導入されている。
ここで、ロボットを利用した生産システムにおいて、生産効率向上や変種変量生産に対応するため、1つのハンドで複数部品を把持可能な様々なハンドが提案されている。
人と同じような多指ハンド(例えば特許文献1)の構造を構築し、指の位相や曲がり具合を制御し、様々な部品に対応している。
また、ハンド左右に複数の芯を整列配置し、把持対象部品の形状に合わせて、受動的に動作させ、押し出し量を変化させ、固定することにより、様々な部品に対して、確実な把持を実現している(例えば特許文献2)。
さらには、複数のツール取付け部に従来のハンド機構を取り付け、把持対象に応じて回転させるターレットハンド(例えば特許文献3、特許文献4)などである。
Recently, production lines are being automated to reduce production costs and stabilize quality, and robot automation has been introduced into many production lines due to its versatility.
Here, in a production system using a robot, various hands capable of gripping a plurality of parts with one hand have been proposed in order to cope with an improvement in production efficiency and variable-variable production.
A structure of a multi-fingered hand similar to a human (for example, Patent Document 1) is constructed, and the phase and bending state of the finger are controlled to support various parts.
In addition, by aligning multiple cores on the left and right sides of the hand, according to the shape of the part to be grasped, passively operate, change the amount of extrusion, and fix it, so that various parts can be securely grasped. This is realized (for example, Patent Document 2).
Furthermore, it is a turret hand (for example,
ロボットを利用した生産ラインの自動化では、昨今の多品種少量生産から変種変量生産へとますます品種変動・生産量変動への対応が要求されている。これより、機種変更時における段取り替えロスを削減することが重要である。そこで、ロボットハンドには、形状の異なる複数部品を確実に把持するとともに、部品をパレットや組立治具へ設置するために、把持位置・姿勢の再現性の他、作業環境への干渉回避の容易性などが求められている。また、生産コスト低減のため、タクト短縮、面積生産効率の向上や、安価なシステムで構成可能なことも求められている。 In the automation of production lines using robots, it is required to respond to the changes in product types and production amounts from the recent high-mix low-volume production to variety-variable production. Therefore, it is important to reduce setup change loss when changing models. Therefore, the robot hand reliably grips multiple parts with different shapes and installs the parts on a pallet or assembly jig, making it easy to avoid interference with the work environment in addition to reproducibility of the gripping position and orientation. Sex is required. Further, in order to reduce the production cost, it is also required that the tact can be shortened, the area production efficiency can be improved, and the system can be configured with an inexpensive system.
特許文献1では、人の指が対象物体の形状に対して、高いフレキシビリティを有していることに着目し、人間の指と同様な多関節構造を有している。特許文献1のように3本、あるいは、4本の指構造から構成され、形状の異なる複数部品に応じて、各関節の角度を制御することにより指を所望の形状とし、確実な把持を可能としている。
しかし、フレキシビリティが高すぎ、対象部品に対して把持可能な指形状が多数存在するとともに、それらの優位差を判断する基準が不明確であり、最適形状を選択することは困難である。また、把持状態が指形状に大きく依存するとともに、複雑な形状の部品に対し、把持状態の再現性が低いため、生産ラインでの位置・姿勢をあわせた作業時には、毎回視覚センサなどにより把持状態を確認する必要が発生する。これにより、設備費用が増加するとともに、処理時間を要するため、タクト増加を誘発してしまう。
In
However, the flexibility is too high, and there are many finger shapes that can be gripped with respect to the target part, and the criteria for judging the superior difference are unclear, and it is difficult to select the optimum shape. In addition, the gripping state greatly depends on the finger shape and the reproducibility of the gripping state is low for parts with complex shapes. Need to be confirmed. As a result, equipment costs increase and processing time is required, which increases tact time.
特許文献2では、指先に複数の芯を伸縮自在に整列配置し、把持対象の形状に沿って複数の芯の出し入れ量が決定されることで、多種多様な対象を確実に把持可能な構造となっている。
しかし、滑らかな芯の出し入れを実現するためには、すべり軸受けや無給油ブッシュなどの摺動構造が必須で、小型化が困難であるため、部品コストが増加してしまう。ここで、すべり軸受けや無給油ブッシュなどに使用される材料は青銅材などの非磁性体や焼結部材などの透磁率が低い材料が多く、把持時の固定に使用する電磁石が大型化してしまい、ハンドの小型化はさらに困難である。
また、把持状態は、複数の芯とワークとの摩擦状況などに大きく影響されるため、一意に決定されず、生産ラインでの位置・姿勢をあわせた作業時には、毎回視覚センサなどにより把持状態を確認する必要が発生する。これにより、設備費用が増加するとともに、処理時間を要するため、タクト増加を誘発してしまう。
さらに、構造上、爪部の左右には伸縮動作のための大きなスペースが必要であり、部品把持・リリース空間などの他、環境側に干渉防止用のスペースが別途必要となる。
In
However, a sliding structure such as a sliding bearing and an oil-free bush is indispensable for realizing smooth insertion and removal of the core, and it is difficult to reduce the size, resulting in an increase in component costs. Here, many materials used for sliding bearings and oil-free bushes have low magnetic permeability such as non-magnetic materials such as bronze materials and sintered members, and the electromagnets used for fixing during gripping become large. It is even more difficult to reduce the size of the hand.
In addition, since the gripping state is greatly affected by the friction between the multiple cores and the workpiece, it is not uniquely determined.When working with the position and orientation on the production line, the gripping state is determined by a visual sensor each time. Need to confirm. As a result, equipment costs increase and processing time is required, which increases tact time.
In addition, due to the structure, a large space for expansion / contraction operation is required on the left and right sides of the claw portion, and in addition to a component gripping / release space, a space for preventing interference is additionally required on the environment side.
特許文献3、特許文献4は、回転自在のターレット構造を有するものである。これらは、ターレットに複数ハンドを設置し、複数部品の把持を容易に実現するとともに、対象ハンド以外のハンドは、水平方向や斜め上方に配置されるため、ワークとの干渉はもちろんのこと、作業環境との干渉を回避しやすい構造となっている。
しかし、特許文献3では、干渉回避量に制約がある。構造上、回転ターレットからハンドだけ突出しているため、干渉回避量はこのハンド長さで決定される。ハンド爪部の延長では、把持力が低下するため、ハンド長さを延長するしかない。これは重量の増加、および、大型化を誘発し、切り替え時間が増加するとともに、より出力が大きな回転駆動源が必要となる。また、ロボットの工具軸とハンド中心軸とには、必ずオフセットが存在し、工具軸の回転動作により、ハンド中心軸の水平面位置が変化してしまうため、教示がしにくい構造となっている。
However, in
一方、特許文献4では、特許文献3と異なり、ターレット回転駆動源であるステッピングモータをハンド中心軸がロボット軸と一致するように姿勢をオフセットさせた構造となっているため、より干渉回避が容易となる構造であるとともに、教示における問題点は解消されている。しかし、搭載可能なハンド数と、干渉回避の容易さとはトレードオフの関係にあり、通常、3〜4個程度の複数ハンドのものが一般的となっている。また、構成が略Y字型となるため、設置ハンド数が2個程度と少ない場合には、他の構造のハンドと比較し、かえって大型化したり、重量が増加したりしてしまい、干渉回避問題や、高速動作に制約が発生するなどの課題が存在する。
On the other hand, in Patent Document 4, unlike
この発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、 (1)把持位置が再現良いこと、 (2)設置する複数ハンドの個数に見合った重量、大きさを有すること、 (3)部品だけでなく、作業環境に対する干渉回避が容易、かつ十分であること、 (4)複数ハンドの切り替え時間が短いこと、を満足する安価な複数部品把持具を得ることを目的としている。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and (1) the gripping position is reproducible, (2) it has a weight and a size corresponding to the number of plural hands to be installed, (3) The objective is to obtain an inexpensive multi-component gripping tool that is easy and sufficient to avoid not only parts but also interference with the work environment, and (4) short switching time of multiple hands.
この発明に係る複数部品把持具は、直線上で移動する移動機構を有する複数の部品把持部と、前記複数の部品把持部がロボットエンドエフェクタ軸と同一円周上に設置される回転インデックスと、前記複数の部品把持部の移動機構を選択的に駆動し前記複数の部品把持部のいずれかについて部品把持のための一方向への移動動作を行わせる駆動手段と、前記駆動手段による前記部品把持部の前記一方向への移動動作に同期して前記回転インデックスを前記部品把持部の中心軸がロボットエンドエフェクタ軸と一致するように回転させる回転駆動手段とを備え、前記把持対象に対応する部品把持部のみ前記一方向への移動動作を行い、他の部品把持部は他方向への移動動作あるいは中間位置保持を行うとともに、回転位相を検出して前記一方向への移動動作をする部品把持部の中心軸が、ロボットエンドエフェクタ軸と一致するまで前記回転インデックスを回転させ、この状態で位相を保持するように構成したものである。 A plurality of component gripping tools according to the present invention includes a plurality of component gripping units having a moving mechanism that moves on a straight line, a rotation index in which the plurality of component gripping units are installed on the same circumference as the robot end effector shaft, Driving means for selectively driving a movement mechanism of the plurality of component gripping portions to perform a movement operation in one direction for gripping a component with respect to any of the plurality of component gripping portions; and the component gripping by the driving means A rotation drive means for rotating the rotation index so that the central axis of the component gripping part coincides with the robot end effector axis in synchronization with the movement of the part in the one direction, and a component corresponding to the gripping target Only the gripper moves in the one direction, and the other component gripper moves in the other direction or holds the intermediate position and detects the rotation phase to detect the one direction. The central axis of the component gripping portion for a movement of, rotates the rotary index until it matches the robot end effector axis, which is constituted to hold the phase in this state.
この発明によれば、複数部品の把持動作において、対象把持部の中心軸をロボットエンドエフェクタ軸へ移動させる動作と対象把持部の移動動作を同時に実現するため、切り替え時間が短縮でき、段取り替えロス削減、あるいは、システムとしてのフレキシビリティ性が向上する。また、容易にロボット教示ができるとともに、動作環境と把持具との干渉が防止できるという効果を奏するものである。 According to the present invention, in the gripping operation of a plurality of parts, since the operation of moving the central axis of the target gripping part to the robot end effector axis and the movement operation of the target gripping part are realized at the same time, the switching time can be shortened and the setup change loss. Reduction or system flexibility is improved. In addition, it is possible to easily teach the robot and to prevent interference between the operating environment and the gripping tool.
実施の形態1.
図1に本発明の実施の形態1におけるロボット1と回転式複数部品把持具2の全体概観図を示す。ロボット1の一例として、略鉛直軸に平行な3軸(J1、J2、J3)と、鉛直軸方向の直動軸(J4)の合計4自由度からなる水平多関節ロボットで説明を行う。
最終軸のJ4軸がエンドエフェクタ軸11であり、垂直多関節ロボットなど他の形式のロボットの場合においても、最終軸がエンドエフェクタ軸11となる。
回転式複数部品把持具2は、エンドエフェクタ軸11に固定されるとともに、部品把持やリリースを行う複数の部品把持部25a、25bを備え、一方の部品把持部25a(下降位置側部品把持部)の中心軸とエンドエフェクタ軸11を一致させている。これにより、エンドエフェクタ軸11の回転が、部品把持部25aの回転となるため、部品把持部25aを利用した動作での教示が容易となる。また、昇降機構の利用により、作業環境との干渉を容易に回避可能となっている。
FIG. 1 shows an overall overview of a
The final axis J4 is the
The rotary multiple
次に、回転式複数部品把持具2の詳細構造を説明する。図2に本発明の実施の形態1における回転式複数部品把持具2の側面図を示す。接続アダプタ21がエンドエフェクタ軸11に固定されている。また、接続アダプタ21下方には、回転駆動源22aが固定され、その回転軸は回転インデックス22bに接続されている。さらに、回転インデックス22bには、部品把持部25a、25bを直線的に往復移動する移動機構であって部品把持部25a、25bが先端に固定された昇降機構となる2つのエアシリンダ24a、24bが固定されている。
すなわち、複数の部品把持部25a、25bがロボットエンドエフェクタ軸11と同一円周上に設置されている。そして、部品把持部25a、25bはエンドエフェクタ軸11におけるエンドエフェクタ座標のx軸、あるいはy軸に対して対称となる位相に配置されているものである。また、2つの部品把持部25a、25bの位相間隔は180度である。これより、回転インデックス22bが回転駆動源22aによって回転させられると、2つのエアシリンダ24a、24b、ひいては、部品把持部25a、25bが回転することになる。なお、部品把持部25aの中心軸とエンドエフェクタ軸11とが一致するため、回転インデックス22bが180度回転すると、部品把持部25bの中心軸も、エンドエフェクタ軸11と一致することとなり、部品把持部25aだけでなく、部品把持部25bに対する教示作業も容易となる。
Next, the detailed structure of the rotary
That is, a plurality of
また、接続アダプタ21下面から、位置規制部21a、21bが下方に張り出している。一方、回転インデックス22b上面から、位置規制可動部23a、23bが上方に張り出している。これらが回転インデックス22bの回転に伴い当接することにより確実な位相の割り出しが可能となる。これらの検出は、図示しない公知の技術である位置検出センサにより実現できる。これらの位相検出手段により、部品把持部の中心軸がロボットエンドエフェクタ軸と一致した位相状態を検出することができる。
ここで、圧縮エアが付加されている間、位置規制部21a、21bと位置規制可動部23a、23bとは当接状態であり、部品把持部の中心軸がロボットエンドエフェクタ軸と一致した位相状態を保持することができることから、これらは位相保持手段の機能も兼ねている。
Further, the
Here, while the compressed air is applied, the
図3に、本発明の実施の形態1による圧縮エア配管接続に関する模式図を示す。エアシリンダ制御用4方向電磁弁で構成されるダブルソレノイドバルブ26の出力ポートから配管27a、27bが接続され、回転駆動源22a、複動エアシリンダ28a、28bへと接続されている。また、複動エアシリンダ28a、28bの接続は、昇降動作が反対方向の動作になるように接続されている。図では、ダブルソレノイドバルブ26により、配管27a側に圧縮エアが供給されており、部品把持部25aが下降位置に、部品把持部25bが上昇位置にある。回転駆動源22aは、部品把持部25aがエンドエフェクタ軸11と一致する向きに加圧されている。次に、ダブルソレノイドバルブ26が切り替わり、配管27b側に圧縮エアが供給されると、部品把持部25a側の複動エアシリンダ28aが上昇動作に、部品把持部25b側の複動エアシリンダ28bが下降動作に、さらには、回転駆動源22aが、部品把持部25bがエンドエフェクタ軸11と一致する方向に回転することとなる。
すなわち、圧縮エアを供給するソレノイドバルブとエアシリンダが、部品把持部を昇降動作させる昇降駆動手段を構成している。また、昇降駆動手段とエア配管を共有化している回転駆動源22aが、部品把持部の下降動作に同期して回転インデックスを回転させる回転駆動手段を構成している。
In FIG. 3, the schematic diagram regarding the compressed air piping connection by
That is, the solenoid valve that supplies the compressed air and the air cylinder constitute an elevating drive unit that moves the component gripping portion up and down. In addition, the rotation drive
このように、部品把持部が2個の場合には、複動エアシリンダ28a、28bの配管接続は、通常の場合の半分で良いことになり、ダブルソレノイドバルブ26も1つで良く、配管・配線の引き回しが容易となるとともに、必要機器も半分ですむことから安価なシステムが構築可能である。
また、回転駆動源22aにも圧縮エア機器を利用していることから、更に配管・配線引き回しが容易になるとともに、把持対象部品の切り替え時に必要となる部品把持部25a、25bの昇降動作と回転動作が同期動作するため、確実な切り替えが実現できるとともに、切り替え時間短縮が実現できる。
Thus, when there are two component gripping portions, the piping connection of the double-acting
In addition, since the compressed air device is also used for the rotation drive
実施の形態2.
本実施の形態では、昇降機構とその空圧回路のみが実施の形態1と異なることから、ここでは、構造の説明は割愛する。図4に本発明の実施の形態2における圧縮エア配管接続に関する模式図を示す。本実施の形態では、昇降機構として単動式を利用する。昇降機構となる単動エアシリンダ31a、31bは、圧縮エア供給時に、それぞれ反対の動作をする。すなわち、引き込み型単動エアシリンダ31aが、エンドエフェクタ軸11と一致するよう、回転駆動源32の初期位置を決定し、押し出し型単動エアシリンダ31bを、もう一方とする。
エアシリンダ制御用2方向電磁弁で構成されるシングルソレノイドバルブ33の出力ポートから配管34が接続され、回転駆動源32、引き込み型単動エアシリンダ31a、押し出し型単動エアシリンダ31bに接続されている。これより、圧縮エアが付加されると、引き込み型単動エアシリンダ31aはバネに抗して上昇動作を、押し出し型単動エアシリンダ31bはバネに抗して下降動作を開始する、すなわち、部品把持部25aが上昇動作を、部品把持部25bが下降動作を開始する。これと同期して、回転駆動源32もバネに抗して、部品把持部25bがエンドエフェクタ11軸と一致する方向に回転動作を行うこととなる。
In the present embodiment, only the lifting mechanism and its pneumatic circuit are different from those in the first embodiment, and therefore the description of the structure is omitted here. FIG. 4 shows a schematic diagram relating to compressed air piping connection in
A
このように、部品把持部が2個の場合には、単動エアシリンダ31a、31bの配管接続は、通常の場合の1/4で良いことになり、シングルソレノイドバルブ33も1つで良く、配管・配線の引き回しが容易となる。
さらに、回転駆動源32にも圧縮エア機器を利用するため、更に配管・配線引き回しが容易になるとともに、把持対象部品の切り替え時に必要となる部品把持部25a、25bの昇降動作と回転動作が同期動作するため、確実な切り替えが実現できるとともに、切り替え時間短縮が実現できる。さらに、単動エアシリンダを利用しているため、圧縮エア使用量が半分で良いため、ランニングコストの低いシステムが構築できる。
Thus, when there are two component gripping portions, the piping connection of the single
Furthermore, since the compressed air device is also used for the rotation drive
実施の形態3.
次に、部品把持部が4個の場合について説明をする。図5に、本発明の実施の形態3における動作を説明する模式図を示す。図示しない回転式複数把持具を上方から見た概観説明図である。回転インデックス41の同一円周上に、等間隔にて4つの位相43a〜43dが設定されており、その中心軸42が図示しない回転駆動源の中心軸となる。また、位相43aが図示しないエンドエフェクタ軸11に合致している。
Next, a case where there are four component gripping portions will be described. FIG. 5 shows a schematic diagram for explaining the operation in the third embodiment of the present invention. It is a general explanatory view of a rotary multiple gripping tool (not shown) viewed from above. Four
図6に、本発明の実施の形態3における圧縮エア配管接続に関する模式図を示す。4つの押し出し型単動エアシリンダ44a〜44dに対して、4つの部品把持部45a〜45dが固定されているとともに、エアシリンダ制御用2方向電磁弁で構成されるシングルソレノイドバルブ46a〜46dが接続されている。ここで、図5、図6でのa〜dの添え字はそれぞれ対応している。
図6では、部品把持部45aが把持動作を実施する状況を表しており、シングルソレノイドバルブ46aがONし、圧縮エアが押し出し型単動エアシリンダ44aに供給され、下降位置に部品把持部45aがある状態となる。他のシングルソレノイドバルブ44b〜44dには圧縮エアが供給されていないことから、部品把持部45b〜45dは上昇位置に存在し、作業環境と干渉しない。
In FIG. 6, the schematic diagram regarding the compressed air piping connection in
FIG. 6 shows a situation in which the
把持対象を変更する際には、変更前のシングルソレノイドバルブをOFF、変更後のシングルソレノイドバルブをONし、それぞれ上昇と下降の動作となるとともに、図示しない回転駆動源は、図示しない公知技術である回転位相検出器と公知技術である電磁石などの保持機構を利用した位相保持機構により、所望の位相割り出し、ならびに、位相保持を実現する。すなわち、把持対象となるシングルソレノイドバルブ44a〜44dのうちのいずれか一つを選択的にON状態に切替作動し、シングルソレノイドバルブ44a〜44dにおける把持対象でない他のシングルソレノイドバルブをOFF状態とするという、選択的なON・OFF切替作動による制御動作を行うものである。
このような構成、制御を行うことにより、圧縮エアの供給が停止した場合には全ての部品把持部45が上昇位置となるため、干渉回避が可能であるとともに、配線・配管も複動エアシリンダと比較し半分ですむことから、安価なシステム構成が可能となる。
さらに、単動エアシリンダを利用しているため、圧縮エアを供給し、上方位置を保持する必要がないため、圧縮エア使用量が抑制でき、ランニングコストの低いシステムが構築できる。
ここで、回転駆動源については詳細な記載はしていないが、インデックステーブルなどの公知の技術を使用すれば容易に実現できる。
なお、ここでは4個の場合を示したが、3個の場合も、5個以上の場合も同様な構成が実現でき、同様な効果を得ることができる。
When changing the object to be gripped, the single solenoid valve before the change is turned off, and the single solenoid valve after the change is turned on to perform the ascending and descending operations, respectively. A desired phase determination and phase holding are realized by a phase holding mechanism using a rotating phase detector and a holding mechanism such as an electromagnet which is a known technique. That is, any one of the
By performing such a configuration and control, when the supply of compressed air is stopped, all the component gripping portions 45 are in the raised position, so that interference can be avoided and wiring and piping are also double-acting air cylinders Therefore, an inexpensive system configuration is possible.
Furthermore, since a single-action air cylinder is used, it is not necessary to supply compressed air and maintain the upper position, so that the amount of compressed air used can be suppressed and a system with low running cost can be constructed.
Here, the rotational drive source is not described in detail, but can be easily realized by using a known technique such as an index table.
In addition, although the case of four was shown here, the same structure can be implement | achieved and the same effect can be acquired also in the case of three and the case of five or more.
実施の形態4.
図7に、本発明の実施の形態4における回転式複数部品把持具5の側面図を示す。接続アダプタ21がエンドエフェクタ軸11に固定されている。また、接続アダプタ21下方には、太陽歯車51が固定されている。太陽歯車51の下方には、回転駆動源52が固定され、回転軸52aを介して、回転保持部52bが回転可能となっている。
太陽歯車51の両端には2つの遊星歯車53a、53bが嵌合されており、その回転軸は、図示しないカップリング、あるいは、図示しないギヤを介して、回転直動変換機構54a、54bへ接続される。ここでは、回転直動変換機構54a、54bとしてボールネジを利用した一般的な機器を想定しているが、公知の変換機構であれば、同様な構成が実現できることは言うまでも無いことである。ここで、回転直動変換機構54は、回転保持部52bに固定されており、回転駆動源52の回転に伴い、遊星歯車53ともども回転動作することとなる。
また、回転直動変換機構54a下方に設置の部品把持部55aは、エンドエフェクタ軸11と一致しているため、教示が容易に実現できる。また、詳細は後述するが、回転駆動源52の回転により、回転直動変換機構54b下方に設置の部品把持部55bも、エンドエフェクタ軸11と一致するため、教示が容易に実現できる。
Embodiment 4 FIG.
In FIG. 7, the side view of the rotary multiple
Two
In addition, since the
次に、動作について説明する。図8が、本発明の実施の形態4におけるギヤ構造に関する説明図である。理解を助けるため、模式的な図面となっている。太陽歯車51は接続アダプタ21を介して、エンドエフェクタ軸11に固定されている。遊星歯車53は、図7での回転保持部52bに相当するキャリア56に回転自在に固定されている。キャリア56は太陽歯車51の中心軸周りに、図示しない回転駆動源にて回転することになる。つまり、太陽歯車51と遊星歯車53、そして、キャリア56にて遊星歯車機構を形成することとなる。ここで、右側の遊星歯車53aが、エンドエフェクタ軸11と一致している位相であり、遊星歯車53a側の部品把持部55aが下降位置、遊星歯車53b側の部品把持部55bが上昇位置となっている。また、回転直動変換機構54を構成するボールネジのネジの切り方は逆転している。遊星歯車53a側のボールネジは右ねじ式、遊星歯車53b側のボールネジは左ねじ式となっている。つまり、キャリア回転の向き57(図中紙面に向かって時計回り)で示す向きに、図示しない回転駆動源によりキャリア56が回転すると、遊星歯車53も時計回りに回転する。遊星歯車53a側は右ネジより上昇動作を、遊星歯車53b側は左ネジより下降動作を行うこととなる。ここで、回転直動変換機構54の昇降動作量は、上記の直径比と、ボールネジのリード、および、図示しないギヤで決定されることとなる。
Next, the operation will be described. FIG. 8 is an explanatory diagram relating to a gear structure according to Embodiment 4 of the present invention. In order to help understanding, it is a schematic drawing. The
図9に、本発明の実施の形態4における動作を説明する模式図を示す。図8と同様に、時計回りの回転(キャリア回転の向き57)を考える。それぞれ、キャリア56が90度間隔で回転した場合を示している。同図(a)では、遊星歯車53a側が下降位置に、遊星歯車53b側が上昇位置にある。同図(b)のように、キャリア56が時計回りに90度回転すると、遊星歯車53a側は右ねじが時計回りに回転するため上昇動作を、遊星歯車53b側は左ねじが時計回りに回転するため下降動作を行う。同じ方向にさらに、90度キャリア56が回転すると、さらに同様の動作を行い(同図(c))、遊星歯車53aと遊星歯車53bの位相が反転するとともに、遊星歯車53a側が上昇位置に、遊星歯車53b側が下降位置となり、部品把持部の切り替えが実現できこととなる。ここで、回転量と昇降量は比例の関係にあることから、同図(b)では、上昇位置・下降位置の中間位置に存在する。
FIG. 9 is a schematic diagram for explaining the operation in the fourth embodiment of the present invention. As in FIG. 8, a clockwise rotation (carrier rotation direction 57) is considered. Each shows a case where the
このように、回転直動変換機構54でのねじを切る向きを反転させることにより、1つの回転駆動源で、位相変換と昇降を同期動作可能となり、確実な切り替え動作ができるとともに、切り替え時間の短縮が可能となる。
ここで、回転駆動源52の位相検出は、エンコーダなどの公知の技術にて実現できる。また位相保持機構は、サーボやブレーキの利用にて容易に実現できることは、言うまでも無いことである。
Thus, by reversing the screw cutting direction in the rotation / linear motion conversion mechanism 54, the phase conversion and the elevation can be synchronized with one rotational drive source, and a reliable switching operation can be performed and the switching time can be reduced. Shortening is possible.
Here, the phase detection of the
実施の形態5.
次に、部品把持部が4個の場合を説明する。図10に、本発明の実施の形態5における回転式複数部品把持具6の側面図を示す。接続アダプタ21がエンドエフェクタ軸11に固定されている。また、接続アダプタ21下方には、太陽歯車51が固定されている。太陽歯車51の下方には、回転駆動源52が固定され、回転軸を介して、回転保持部62を回転可能となっている。
太陽歯車51の両端には4つの遊星歯車61a〜61dが嵌合されており、その回転軸は、正転・逆転切り替え可能な回転直動変換機構63の駆動軸に接続されている。また、正転・逆転切り替え可能な回転直動変換機構63は、回転保持部62に固定されているため、回転駆動源52の回転軸を中心として、遊星歯車61が回転することにより、それぞれの部品把持部64が回転動作により、エンドエフェクタ軸11と一致させることが可能となる。
Next, a case where there are four component gripping portions will be described. In FIG. 10, the side view of the rotary multiple
Four
図11に、本発明の実施の形態5における正転・逆転切り替え可能な回転直動変換機構63の正面図を示す。遊星歯車61の回転軸はギヤ65bに接続されている。ギヤ65bは、ギヤ65aと嵌合し、回転が伝達される。ギヤ65a、ギヤ65bは、それぞれクラッチ66a、クラッチ66bを介して、右ねじ式ボールネジ67a、左ねじ式ボールネジ67bに接続される。可動テーブル68には、右ねじ用、左ねじ用のメネジが切ってある。これより、クラッチ66aを繋ぎ、クラッチ66bを離した場合、遊星歯車61の回転がギヤ65a、そして、クラッチ66aを介して、右ねじ式ボールネジ67aが回転し、その結果、可動テーブル68が移動することとなる。この際、可動テーブル68の移動に伴い、左ねじ式ボールネジ67bが右ねじ式ボールネジ67aと反対方向に回転させられる。つまり、クラッチ66bの境界にて回転方向が反転することとなる。一方、クラッチ66aを離し、クラッチ66bを繋ぐ場合、同様にして、左ねじ式ボールネジ67bが回転し、その結果、可動テーブル68は逆向きに動作することとなる。
FIG. 11 shows a front view of a rotation / linear
このように、遊星歯車61が一方向に回転しても、クラッチ66の切り替えにより、正転・逆転が自由に制御可能となる。ここで、筐体69は回転保持部62に固定されているので、回転駆動源52の回転に応じて、部品把持部64の昇降動作を制御することで、部品把持部64の昇降動作と回転動作を同期動作可能となるので、確実な切り替え動作ができるとともに、切り替え時間の短縮が可能となる。
As described above, even when the
なお、ギア65a、65bのギア比を調整して増速するようにすれば、昇降量を増速ギアで確保できるため、回転インデックス上の位相間隔を狭く、ひいては、多数の部品把持部を設置可能となる。
If the gear ratio of the
図12に、本発明の実施の形態5における動作を説明する模式図を示す。太陽歯車51は固定されており、90度間隔にて遊星歯車61が十字型のキャリア71に回転自在に固定されている。ここで、キャリア71は、正転・逆転切り替え可能な回転直動変換機構63の筐体69と回転保持部62から構成されている。遊星歯車61aがエンドエフェクタ軸11と一致する位相で、部品把持部は下降位置に存在する。一方、遊星歯車61b、遊星歯車61dが中間位置、遊星歯車61cが上昇位置に存在する。図12(a)に示すように、キャリア回転の向き72aの場合、つまり、図中時計回りに回転する場合を考える。時計回りに対して、右ねじ側は上昇動作、左ねじ側は下降動作となることから、上昇させたい遊星歯車61a、61bは右ねじ側のクラッチを繋ぎ、下降させたい遊星歯車61c、61dは左ねじ側のクラッチを繋ぐことにより、90度回転で所望の部品把持部の位置が得られる。一方、図12(b)のように、キャリア回転の向き72bの場合、つまり、図中反時計回りに回転する場合、右ねじ側は下降動作、左ねじ側は上昇動作となることから、上昇させたい遊星歯車61a、61dは左ねじ側を、下降させたい遊星歯車61b、61cは右ねじ側をつなぐことにより所望の部品把持部位置が得られる。
FIG. 12 is a schematic diagram for explaining the operation in the fifth embodiment of the present invention. The
このように、キャリア71の回転に応じて、クラッチ66の切り替えを行うだけで、昇降動作を制御でき、対象の部品把持部を所望の位相に設置するとともに、下降位置まで同期動作可能であり、確実な切り替え動作ができるとともに、切り替え時間の短縮が可能となる。
なお、ここでは、正転・逆転切り替え機構として、右ねじ、左ねじのボールネジとクラッチを使用した構造を示したが、公知の技術である反転機構などを利用しても同様な効果を得ることができる。
また、ここでは4個の場合を示したが、3個の場合、5個以上の場合も同様な構成が実現でき、同様な効果を得ることができる。
In this way, by simply switching the clutch 66 in accordance with the rotation of the
In addition, here, a structure using a right-handed screw, a left-handed ball screw and a clutch is shown as the forward / reverse switching mechanism, but the same effect can be obtained even by using a reversing mechanism which is a known technique. Can do.
Although the case of four is shown here, in the case of three, the same configuration can be realized in the case of five or more, and the same effect can be obtained.
また、いままでの説明においては、複数の把持部が昇降動作する形で説明を行ってきたが、把持部が水平動作する場合や、斜めに移動する場合でも、この発明は適用できる。すなわち、一方の把持部が一方向へ移動したら、他の把持部は反対方向へ移動する形となる。
ここで、実施の形態1、2では、簡単のため、2つの部品把持部を180度間隔、すなわち、等間隔に配置した場合について述べたが、対称配置であれば、180度に限らず、同様な効果を得ることができる。
また、実施の形態1〜3では、昇降動作と回転動作の同期を容易、かつ、確実に実現するために、回転駆動源22a、32を圧縮エアによるエア回転機器を利用したが、電動式などの公知の回転駆動源をソレノイドバルブへの信号に応じて制御することにより、回転駆動源22a、32以外の配管の引き回し削減などは同様な効果が得られる。
さらに、実施の形態1〜3では、圧縮エアを利用したシステムで構築しているが、油圧シリンダの利用など、流体を利用した直動機構など、公知の技術であれば同様な効果が得られることは言うまでも無いことである。
また、実施の形態2、3では単動エアシリンダを利用したが、エアシリンダ外部に弾性体を設置し、一方向への付勢をかける構造でも、同様な効果を得ることができる。
Further, in the description so far, the description has been made in the form in which the plurality of gripping parts move up and down, but the present invention can be applied even when the gripping part moves horizontally or moves diagonally. That is, when one gripping part moves in one direction, the other gripping part moves in the opposite direction.
Here, in the first and second embodiments, for the sake of simplicity, the case where the two component gripping portions are arranged at an interval of 180 degrees, that is, at an equal interval has been described. Similar effects can be obtained.
Further, in the first to third embodiments, in order to easily and reliably realize the synchronization of the lifting operation and the rotation operation, the
Furthermore, in
Further, in the second and third embodiments, the single-action air cylinder is used, but the same effect can be obtained with a structure in which an elastic body is installed outside the air cylinder and biased in one direction.
ここで、部品把持を行わない部品把持部をエンドエフェクタ軸11よりも前方に配置しているが、逆の構成であっても、干渉が回避可能であれば、どちらでも良い。
また、部品把持具の間隔を等間隔としているが、回転駆動源に電動モータとエンコーダなどの公知の技術を使用することにより、等間隔に限られるものではなく、同様な効果が得られることは言うまでも無いことである。
さらに、ここでは簡単のため、部品把持部として爪形状が異なる複数のチャック式を1個ずつ配置した場合に関して説明しているが、チャック式以外の真空吸着式、磁石吸着や電磁石吸着式であっても、1つの昇降機構に設置する部品把持部個数が複数個でもよいことは言うまでも無いことである。
Here, the component gripping part that does not grip the component is arranged in front of the
In addition, although the interval between the component gripping tools is equal, the use of a known technique such as an electric motor and an encoder for the rotation drive source is not limited to the equal interval, and similar effects can be obtained. Needless to say.
Furthermore, for the sake of simplicity, the case where a plurality of chuck types having different claw shapes are arranged one by one as the component gripping portion has been described here. However, vacuum chucking methods other than chucking methods, magnet adsorption methods, and electromagnet adsorption methods are used. However, it goes without saying that a plurality of component gripping portions may be installed in one lifting mechanism.
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態の一部または全部を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。 It should be noted that within the scope of the present invention, a part or all of each embodiment can be freely combined, or each embodiment can be appropriately modified or omitted.
1 ロボット、11 エンドエフェクタ軸(J4軸)、2 回転式複数部品把持具、21 接続アダプタ、21a 位置規制部a、21b 位置規制部b、22a 回転駆動源、22b 回転インデックス、23a 位置規制可動部a、23b 位置規制可動部b、24a、24b エアシリンダ、25a、25b 部品把持部、26 ダブルソレノイドバルブ、27a、27b 配管、28a、28b 複動エアシリンダ、31a 引き込み型単動エアシリンダ、31b 押し出し型単動エアシリンダ、32 単動エア回転シリンダ、33 シングルソレノイドバルブ、34 配管、41 回転インデックス、42 回転中心、43a〜43d 位相、44a〜44d 押し出し型単動エアシリンダ、45a〜45d 部品把持部、46a〜46d シングルソレノイドバルブ、5 回転式複数部品把持具、51 太陽歯車、52 回転駆動源、52a 回転軸、52b 回転保持部、53a、53b 遊星歯車、54a、54b 回転直動変換機構、55a、55b 部品把持部、56 キャリア、57 キャリア回転の向き、6 回転式複数部品把持具、61a〜61d 遊星歯車、62 回転保持部、63 正転・逆転切り替え可能な回転直動変換機構、63a〜63c 正転・逆転切り替え可能な回転直動変換機構、64a〜64c 部品把持部、65 ギヤ、66 クラッチ、67a 右ねじ式ボールネジ、67b 左ねじ式ボールネジ、68 可動テーブル、69 筐体、71 キャリア、72a、23b キャリア回転の向き。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Robot, 11 End effector axis | shaft (J4 axis | shaft), 2 rotary type multi-component holding tool, 21 Connection adapter, 21a Position control part a, 21b Position control part b, 22a Rotation drive source, 22b Rotation index, 23a Position control movable part a, 23b Position regulating movable part b, 24a, 24b Air cylinder, 25a, 25b Parts gripping part, 26 Double solenoid valve, 27a, 27b Piping, 28a, 28b Double acting air cylinder, 31a Retractable single acting air cylinder, 31b Extrusion Type Single Action Air Cylinder, 32 Single Action Air Rotating Cylinder, 33 Single Solenoid Valve, 34 Piping, 41 Rotation Index, 42 Center of Rotation, 43a-43d Phase, 44a-44d Extrusion Type Single Action Air Cylinder, 45a-45d 46a-46d single Solenoid valve, 5 rotary multi-component gripper, 51 sun gear, 52 rotary drive source, 52a rotary shaft, 52b rotation holding portion, 53a, 53b planetary gear, 54a, 54b rotation linear motion conversion mechanism, 55a, 55b component gripping portion , 56 carrier, 57 direction of carrier rotation, 6-rotating multi-component gripper, 61a to 61d planetary gear, 62 rotation holding unit, 63 rotation / linear motion conversion mechanism capable of switching between forward and reverse rotation, 63a to 63c forward / reverse rotation Switchable rotation linear motion conversion mechanism, 64a to 64c parts gripping part, 65 gear, 66 clutch, 67a right-handed ball screw, 67b left-handed ball screw, 68 movable table, 69 housing, 71 carrier, 72a, 23b carrier rotation Direction.
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