JP2014188616A - Robot and robot system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ロボットおよびロボットシステムに関する。 The present invention relates to a robot and a robot system.
先端部にエンドエフェクターがカップリング装置を介して着脱自在に装着され、その装着状態で使用されるロボットアームが知られている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1に記載のカップリング装置は、シリンダ部(シリンダ孔)と、シリンダ部内を往復動するピストン部とを有し、このピストン部の往復動により、エンドエフェクターが着脱することができる。
There is known a robot arm in which an end effector is detachably attached to a distal end portion via a coupling device and used in the attached state (see, for example, Patent Document 1).
The coupling device described in Patent Document 1 has a cylinder part (cylinder hole) and a piston part that reciprocates in the cylinder part, and the end effector can be attached and detached by the reciprocating movement of the piston part.
しかしながら、特許文献1に記載のカップリング装置では、エンドエフェクターを着脱する際に、ピストン部を作動させるための作動流体をシリンダ部内に供給する必要があり、そのため、着脱用の装置として、作動流体を供給する供給源を別途用意しなければならないという問題が生じる。この場合、システム全体(装置全体)が大型化したり、装置構成が複雑となる。 However, in the coupling device described in Patent Document 1, it is necessary to supply a working fluid for operating the piston portion into the cylinder portion when attaching and detaching the end effector. There arises a problem that a supply source for supplying the power must be prepared separately. In this case, the entire system (the entire apparatus) becomes large and the apparatus configuration becomes complicated.
本発明の目的は、エンドエフェクターを着脱するための着脱用装置を別途用いることなく、当該エンドエフェクターの着脱を行なうことができるロボットおよびロボットシステムを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a robot and a robot system capable of attaching / detaching the end effector without separately using an attaching / detaching device for attaching / detaching the end effector.
このような目的は、下記の本発明により達成される。
(適用例1)
本発明のロボット複数の腕部が連結したロボットアームと、
前記ロボットアームの先端に設けられ、エンドエフェクターを係合する先端部と、
を備え、
前記先端部は、前記エンドエフェクターを係合する係合位置と前記係合を解除する係合解除位置との間を移動する係合部材と、前記係合位置と前記係合解除位置との間で前記係合部材を移動させる移動部材と、前記係合解除位置から前記係合位置に向かう方向に前記係合部材を付勢する付勢部材と、を含み、
前記移動部材が前記係合部材を前記係合位置から前記係合解除位置に移動させて前記係合を解除することを特徴とする。
これにより、エンドエフェクターに対する着脱操作を行なう際に、当該エンドエフェクターを着脱するための着脱用装置(例えば空圧機器や電気機器)を別途用いることなく、その着脱操作を行なうことができる。
Such an object is achieved by the present invention described below.
(Application example 1)
A robot arm in which a plurality of arms of the robot of the present invention are connected;
A tip provided at the tip of the robot arm and engaging an end effector;
With
The distal end portion is between an engagement member that engages the end effector and an engagement release position that releases the engagement, and between the engagement position and the engagement release position. And a biasing member that biases the engagement member in a direction from the disengagement position toward the engagement position.
The moving member releases the engagement by moving the engagement member from the engagement position to the engagement release position.
Thereby, when performing attachment / detachment operation with respect to the end effector, the attachment / detachment operation can be performed without separately using an attachment / detachment device (for example, a pneumatic device or an electrical device) for attaching / detaching the end effector.
(適用例2)
本発明のロボットでは、前記先端部には筒状をなす筒状部が設けられ、
前記係合部材は前記筒状部の内周側に配置され、前記移動部材は前記筒状部の外周側に配置されているのが好ましい。
これにより、係合部材と移動部材との配置箇所を分けることができ、よって、係合部材が内側にあるため、例えば係合部材に外部から力が作用して、移動部材とは無関係に移動してしまうのを防止することができる。また、移動部材が外側にあるため、当該移動部材を操作する際に、その操作を容易に行なうことができる。
(Application example 2)
In the robot of the present invention, a cylindrical portion that forms a cylindrical shape is provided at the tip portion,
It is preferable that the engaging member is disposed on the inner peripheral side of the cylindrical portion, and the moving member is disposed on the outer peripheral side of the cylindrical portion.
Thereby, the arrangement | positioning location of an engagement member and a movement member can be divided, Therefore, since an engagement member exists in an inner side, force acts on an engagement member from the outside, for example, and it moves irrespective of a movement member Can be prevented. Further, since the moving member is on the outside, the operation can be easily performed when the moving member is operated.
(適用例3)
本発明のロボットでは、複数の前記係合部材は前記移動部材および前記付勢部材を伴って、前記筒状部の周方向に沿って配置されているのが好ましい。
これにより、エンドエフェクターが安定して装着され、よって、作動中にエンドエフェクターが間違って離脱するのが防止される。
(適用例4)
本発明のロボットでは、前記移動部材は、外力を付与されるように突起した形状を備えたレバー部を有するのが好ましい。
これにより、移動部材を操作するための外力を当該移動部材に付与することができる。
(Application example 3)
In the robot according to the aspect of the invention, it is preferable that the plurality of engaging members are arranged along the circumferential direction of the cylindrical portion with the moving member and the biasing member.
Thereby, the end effector is stably attached, and thus the end effector is prevented from being accidentally detached during operation.
(Application example 4)
In the robot according to the aspect of the invention, it is preferable that the moving member has a lever portion having a protruding shape so that an external force is applied.
Thereby, the external force for operating a moving member can be provided to the said moving member.
(適用例5)
本発明のロボットでは、前記係合部材と前記移動部材とを連結する連結機構をさらに備え、
前記付勢部材が前記移動部材に付勢した付勢力が前記連結機構を介して前記係合部材に伝達されるのが好ましい。
これにより、移動部材を操作するまで、係合部材が係合解除位置に移動するのを防止することができる。
(Application example 5)
The robot of the present invention further includes a connection mechanism that connects the engagement member and the moving member,
It is preferable that the urging force urged by the urging member on the moving member is transmitted to the engagement member via the coupling mechanism.
This can prevent the engaging member from moving to the disengaged position until the moving member is operated.
(適用例6)
本発明のロボットでは、前記連結機構は、複数のリンクが直列に連結されたリンク機構であるのが好ましい。
これにより、回動支持部の回転運動を、係合部材のための直線運動に変換することができる。
(Application example 6)
In the robot according to the aspect of the invention, it is preferable that the connection mechanism is a link mechanism in which a plurality of links are connected in series.
Thereby, the rotational motion of the rotation support portion can be converted into a linear motion for the engaging member.
(適用例7)
本発明のロボットでは、前記移動部材は前記筒状部において回動可能に支持され、
前記移動部材が回動して、前記係合位置と前記係合解除位置との間で前記係合部材を移動するのが好ましい。
これにより、回動支持部の回転運動が、連結機構を介して、係合部材のための直線運動に変換され、よって、係合部材が係合位置と係合解除位置との間を移動することができる。
(Application example 7)
In the robot of the present invention, the moving member is rotatably supported in the cylindrical portion,
It is preferable that the moving member is rotated to move the engaging member between the engaging position and the disengaging position.
Thereby, the rotational motion of the rotation support portion is converted into a linear motion for the engagement member via the coupling mechanism, and thus the engagement member moves between the engagement position and the engagement release position. be able to.
(適用例8)
本発明のロボットでは、前記移動部材は、回動に伴って前記付勢部材を付勢しつつ摺動する摺動面を有するのが好ましい。
これにより、コイルバネで移動部材を継続的に付勢することができる。
(適用例9)
本発明のロボットでは、前記付勢部材は、コイルバネであるのが好ましい。
これにより、簡単な構成で付勢力を付与することができる。
(Application example 8)
In the robot according to the aspect of the invention, it is preferable that the moving member has a sliding surface that slides while urging the urging member with rotation.
Thereby, a moving member can be continuously urged | biased with a coil spring.
(Application example 9)
In the robot according to the aspect of the invention, it is preferable that the biasing member is a coil spring.
Thereby, the urging force can be applied with a simple configuration.
(適用例10)
本発明のロボットシステムは、本発明のロボットと、
柱状をなし、外周部に凹部が形成された柱状部を有し、前記係合部材が前記係合位置で前記凹部に挿入されるエンドエフェクターと、を備えたことを特徴とする。
これにより、エンドエフェクターに対する着脱操作を行なう際に、当該エンドエフェクターを着脱するための着脱用装置(例えば空圧機器や電気機器)を別途用いることなく、その着脱操作を行なうことができる。
(Application Example 10)
The robot system of the present invention includes the robot of the present invention,
And an end effector inserted into the recess at the engaging position.
Thereby, when performing attachment / detachment operation with respect to the end effector, the attachment / detachment operation can be performed without separately using an attachment / detachment device (for example, a pneumatic device or an electrical device) for attaching / detaching the end effector.
(適用例11)
本発明のロボットシステムでは、係合前の前記エンドエフェクターが載置される載置部を備えるのが好ましい。
これにより、エンドエフェクターに対する着脱操作を行なう際に、当該エンドエフェクターを着脱するための着脱用装置(例えば空圧機器や電気機器)を別途用いることなく、その着脱操作を行なうことができる。
(Application Example 11)
In the robot system of the present invention, it is preferable that the robot system further includes a placement portion on which the end effector before engagement is placed.
Thereby, when performing attachment / detachment operation with respect to the end effector, the attachment / detachment operation can be performed without separately using an attachment / detachment device (for example, a pneumatic device or an electrical device) for attaching / detaching the end effector.
(適用例12)
本発明のロボットシステムでは、前記載置部はカム溝を有し、
前記移動部材は前記カム溝に挿入される突起した形状を備えたレバー部を有し、前記レバー部が前記カム溝に挿入された状態で当該ロボットアームが回転することにより、前記レバー部が前記カム溝に案内されて、前記係合部材に対する移動操作を行なうのが好ましい。
これにより、移動部材を操作するための外力を当該移動部材に付与することができる。
(Application Example 12)
In the robot system of the present invention, the mounting portion has a cam groove,
The moving member has a lever portion having a protruding shape to be inserted into the cam groove, and the robot arm rotates while the lever portion is inserted into the cam groove. It is preferable to perform a moving operation on the engaging member while being guided by the cam groove.
Thereby, the external force for operating a moving member can be provided to the said moving member.
以下、本発明のロボットおよびロボットシステムを添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
<第1実施形態>
図1は、本発明に係わるロボットシステム(第1実施形態)の稼働状態を鉛直上方から見た平面図、図2は、図1に示すロボットシステムが備えるロボット(本発明に係わるロボット(ロボットアーム))を正面側から見た斜視図、図3は、図2に示すロボットの概略図、図4は、図2に示すロボットの主要部のブロック図、図5〜図11は、それぞれ、図1に示すロボットにエンドエフェクターが装着されるまでの過程を示す側面図、図12は、図5中の矢印A方向から見た図、図13は、図7中の矢印B方向から見た図、図14は、図8中の矢印C方向から見た図、図15は、図6中のD−D線断面図、図16は、図15中の移動部材の斜視図、図17は、図5中のE−E線断面図である。なお、以下では、説明の都合上、図2、図3、図5〜図11、図16中(図18についても同様)の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言う。また、図2、図3中の基台側を「基端」、その反対側を「先端」と言う。
The robot and robot system of the present invention will be described below in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
<First Embodiment>
FIG. 1 is a plan view of an operating state of a robot system according to the present invention (first embodiment) as viewed from above, and FIG. 2 is a diagram of a robot (robot according to the present invention (robot arm) included in the robot system shown in FIG. )) From the front side, FIG. 3 is a schematic view of the robot shown in FIG. 2, FIG. 4 is a block diagram of the main part of the robot shown in FIG. 2, and FIGS. FIG. 12 is a view seen from the direction of arrow A in FIG. 5, and FIG. 13 is a view seen from the direction of arrow B in FIG. 14 is a view seen from the direction of arrow C in FIG. 8, FIG. 15 is a sectional view taken along the line DD in FIG. 6, FIG. 16 is a perspective view of the moving member in FIG. It is the EE sectional view taken on the line in FIG. In the following, for convenience of explanation, the upper side in FIGS. 2, 3, 5 to 11, and 16 (the same applies to FIG. 18) is “up” or “upward”, and the lower side is “down” or Say “down”. The base side in FIGS. 2 and 3 is referred to as a “base end”, and the opposite side is referred to as a “tip”.
図1に示すロボットシステム500は、ロボット1と、ロボット1に選択的に装着される複数(図示の構成で3つ)のエンドエフェクター(ロボットハンド)10a、10bおよび10cと、ロボット1に装着される前(係合前)のエンドエフェクター10a〜10cをそれぞれ収納する収納ボックス(載置部)600とを備えている。
図2、図3に示すロボット1は、電力を供給する電源(図示せず)と電気的に接続されており、例えば腕時計等のような精密機器を検査する検査工程で用いることができる。なお、前記電源は、工業用の電源であり、例えば、200Vの交流電圧を印加することができる。
A
The robot 1 shown in FIGS. 2 and 3 is electrically connected to a power supply (not shown) that supplies electric power, and can be used in an inspection process for inspecting precision equipment such as a wristwatch. The power source is an industrial power source, and for example, an AC voltage of 200 V can be applied.
このロボット1は、基台11と、4本のアーム(リンク)12、13、14、15と、リスト(リンク)16とを備え、これらが順に連結された垂直多関節(6軸)ロボットアームである。なお、垂直多関節ロボットでは、基台11と、アーム12〜15と、リスト16とを総称して「アーム(腕部)」と言うこともでき、基台11を「第1アーム」、アーム12を「第2アーム」、アーム13を「第3アーム」、アーム14を「第4アーム」、アーム15を「第5アーム」、リスト16を「第6アーム」と分けて言うことができる。
The robot 1 includes a
図3に示すように、アーム12〜15、リスト16は、それぞれ、基台11に対し独立して変位可能に支持されている。
基台11とアーム12とは、関節(ジョイント)171を介して連結されている。そして、アーム12は、基台11に対し、鉛直方向と平行な回動軸O1回りに回動可能となっている。この回動軸O1回りの回動は、モーター401の駆動によりなされる。なお、モーター401の駆動は、モーター401とケーブル(図示せず)を介して電気的に接続されたモータードライバー301により制御される(図4参照)。
As shown in FIG. 3, the
The
アーム12とアーム13とは、関節(ジョイント)172を介して連結されている。そして、アーム13は、アーム12(基台11)に対し、水平方向と平行な回動軸O2回りに回動可能となっている。この回動軸O2回りの回動は、モーター402の駆動によりなされる。なお、モーター402の駆動は、モーター402とケーブル(図示せず)を介して電気的に接続されたモータードライバー302により制御される(図4参照)。
The
アーム13とアーム14とは、関節(ジョイント)173を介して連結されている。そして、アーム14は、アーム13(基台11)に対し、水平方向と平行な回動軸O3回りに回動可能となっている。この回動軸O3回りの回動は、モーター403の駆動によりなされる。なお、モーター403の駆動は、モーター403とケーブル(図示せず)を介して電気的に接続されたモータードライバー303により制御される(図4参照)。
The
アーム14とアーム15とは、関節(ジョイント)174を介して連結されている。そして、アーム15は、アーム14(基台11)に対し、アーム14の中心軸方向と平行な回動軸O4回りに回動可能となっている。この回動軸O4回りの回動は、モーター404の駆動によりなされる。なお、モーター404の駆動は、モーター404とケーブル(図示せず)を介して電気的に接続されたモータードライバー304により制御される(図4参照)。
The
アーム15とリスト16とは、関節(ジョイント)175を介して連結されている。そして、リスト16は、アーム15(基台11)に対し、水平方向(y軸方向)と平行な回動軸O5回りに回動可能となっている。この回動軸O5回りの回動は、モーター405の駆動によりなされる。なお、モーター405の駆動は、モーター405とケーブル(図示せず)を介して電気的に接続されたモータードライバー305により制御される(図4参照)。また、リスト16は、関節(ジョイント)176を介して、回動軸O5と垂直な回動軸O6回りにも回動可能となっている。この回動軸O6回りの回動は、モーター406駆動によりなされる。なお、モーター406の駆動は、モーター406とケーブル(図示せず)を介して電気的に接続されたモータードライバー306により制御される(図4参照)。
モーター401〜406としては、特に限定されず、例えば、サーボモーターを用いるのが好ましい。また、前記各ケーブルは、それぞれ、ロボット1を挿通している。
The
The
図4に示すように、ロボット1は、制御手段としての、CPU(Central Processing Unit)が内蔵されたパーソナルコンピューター(PC)20と電気的に接続されている。そして、パーソナルコンピューター20は、アーム12〜15、リスト16をそれぞれ独立して作動させることができる、すなわち、モータードライバー301〜306を介して、モーター401〜406をそれぞれ独立して制御することができる。この制御プログラムは、パーソナルコンピューター20に内蔵された記録媒体に予め記憶されている。
As shown in FIG. 4, the robot 1 is electrically connected to a personal computer (PC) 20 having a built-in CPU (Central Processing Unit) as control means. The
図2に示すように、基台11は、ロボット1が垂直多関節ロボットの場合、当該垂直多関節ロボットの下方に位置し、床700に固定される部分である。この固定方法としては、特に限定されず、例えば、図2に示す本実施形態では、複数本のボルト111による固定方法を用いている。
基台11は、中空の基台本体(ハウジング)112を有している。基台本体112は、円筒状をなす円筒状部113と、当該円筒状部113の外周部に一体的に形成された、箱状をなす箱状部(図示せず)とに分けることができる。そして、このような基台本体112には、例えば、モーター401やモータードライバー301〜306が収納されている。
As shown in FIG. 2, when the robot 1 is a vertical articulated robot, the
The
アーム12〜15は、それぞれ、中空のアーム本体2と、駆動機構3と、封止手段4とを有しており、基台11に対する配置箇所、すなわち、ロボット1全体における配置箇所と、その他に外形形状が異なること以外は、ほぼ同じ構成である。なお、以下では、説明の都合上、アーム12が有するアーム本体2、駆動機構3、封止手段4をそれぞれ「アーム本体2a」、「駆動機構3a」、「封止手段4a」と言い、アーム13が有するアーム本体2、駆動機構3、封止手段4をそれぞれ「アーム本体2b」、「駆動機構3b」、「封止手段4b」と言い、アーム14が有するアーム本体2、駆動機構3、封止手段4をそれぞれ「アーム本体2c」、「駆動機構3c」、「封止手段4c」と言い、アーム15が有するアーム本体2、駆動機構3、封止手段4をそれぞれ「アーム本体2d」、「駆動機構3d」、「封止手段4d」と言う。
Each of the
アーム12は、基台11の上端部(先端部)に水平方向に対し傾斜した姿勢で連結されている。このアーム12では、駆動機構3aがモーター402を有しており、アーム本体2a内に収納されている。また、アーム本体2a内は、封止手段4aにより気密封止されている。
アーム13は、アーム12の先端部に連結されている。このアーム13では、駆動機構3bがモーター403を有しており、アーム本体2b内に収納されている。また、アーム本体2a内は、封止手段4bにより気密封止されている。
アーム14は、アーム13の先端部に連結されている。このアーム14では、駆動機構3cがモーター404を有しており、アーム本体2c内に収納されている。また、アーム本体2c内は、封止手段4cにより気密封止されている。
The
The
The
アーム15は、アーム14の先端部に、その中心軸方向と平行に連結されている。このアーム15では、駆動機構3dがモーター405、406を有しており、アーム本体2d内に収納されている。また、アーム本体2d内は、封止手段4dにより気密封止されている。
アーム15の先端部(基台11と反対側の端部)には、リスト16が連結されている。このリスト16には、エンドエフェクター10a〜10cのうち、把持される精密機器に応じて選択された1つのエンドエフェクターが着脱自在に装着される。そして、ロボット1は、リスト16に装着されたエンドエフェクター(エンドエフェクター10a〜10cのうちのいずれか1つ)で精密機器を把持したまま、アーム12〜15やリスト16等の動作を制御することにより、当該精密機器を搬送することができる。
The
A
図2に示すように、リスト16は、円筒状をなす(外形形状が円柱状をなす)リスト本体(筒状部)161と、リスト本体161と別体で構成され、当該リスト本体161の基端部に設けられ、リング状をなす支持リング162とを有している。
リスト本体161に、エンドエフェクター10a〜10cのうちのいずれか1つが装着される。また、リスト本体161は、アーム15の駆動機構3dに連結されており、当該駆動機構3dのモーター406の駆動により、回動軸O6回りに回動する。
As shown in FIG. 2, the
Any one of the
支持リング162は、アーム15の駆動機構3dに連結されており、当該駆動機構3dのモーター405の駆動により、リスト本体161ごと回動軸O5回りに回動する。支持リング162は、円筒部品50a、50bの間で挟持されている。これにより、リスト16をアーム15に対して回動可能に支持することができる。
なお、駆動機構3a〜3dは、それぞれ、モーターの他に、例えば、プーリーやタイミングベルトを有している。
また、封止手段4a〜4dは、それぞれ、例えば、板状のカバーやパッキンを有する構成のものとすることができる。
The
The
Moreover, the sealing means 4a-4d can be set as the thing which has a plate-shaped cover and packing, respectively, for example.
図1に示すように、収納ボックス600は、エンドエフェクターステーションであり、第1収納部601と第2収納部602と第3収納部603とを有している。第1収納部601〜第3収納部603は、上方に向かって開口した凹部で構成されたている。なお、収納ボックス600の位置は、図1中の位置に限定されず、ロボット1の可動範囲であれば、いずれの位置でもよい。
As illustrated in FIG. 1, the
そして、第1収納部601には、ロボット1に未だ装着されていないエンドエフェクター10aが収納、載置される。これにより、エンドエフェクター10aは、ロボット1に装着されるまで第1収納部601で待機することができる。
また、第2収納部602には、ロボット1に未だ装着されていないエンドエフェクター10bが収納、載置される。これにより、エンドエフェクター10bは、ロボット1に装着されるまで第2収納部602で待機することができる。
また、第3収納部603には、ロボット1に未だ装着されていないエンドエフェクター10cが収納、載置される。これにより、エンドエフェクター10cは、ロボット1に装着されるまで第3収納部603で待機することができる。
In the
The
The
第1収納部601〜第3収納部603の周囲には、それぞれ、その周方向に沿って等間隔に3本のカム溝604、605、606が配置されている。カム溝604〜606の形成状態は、同じであるため、カム溝604について代表的に説明する。
図12〜図14に示すように、カム溝604は、収納ボックス600の平面視で、円弧状に湾曲している。そして、このカム溝604では、一端部607は、他端部608よりも第1収納部601の中心側に位置し、すなわち、他端部608よりも第1収納部601に対して近位に位置する。
Three
As shown in FIGS. 12 to 14, the
エンドエフェクター10aと、エンドエフェクター10bと、エンドエフェクター10cとは、ロボット1のリスト16に着脱自在に装着される。そして、ロボット1は、エンドエフェクター10a〜10cのいずれかが装着された装着状態で使用される。
エンドエフェクター10a〜10cとは、例えばフィンガー101および102の先端形状が異なること以外は、同じ構成であるため、以下、エンドエフェクター10aについて代表的に説明する。
The
Since the
図5(図6〜図11についても同様)に示すようにエンドエフェクター10aは、外形形状が円柱状をなす本体部(柱状部)103と、本体部103の下端側(先端側)から突出したフィンガー101および102とを有している。
本体部103は、中空体であり、その中空部に、例えば複数の歯車とモーターと構成された歯車機構(図示せず)が内蔵されている。この歯車機構では、歯車同士が互いに噛み合っており、モーターを駆動源として、回転することができる。
また、本体部103は、互いに外径が異なる大径部104と小径部105とを有している。本体部103では、大径部104が下方に設けられ、小径部105が上方に設けられている。
As shown in FIG. 5 (the same applies to FIGS. 6 to 11), the
The
The
図12、図17に示すように、大径部104の上面には、2つのガイド孔106が形成されている。これら2つのガイド孔106は、大径部104の中心軸を介してその両側に配置されている。そして、エンドエフェクター10aがロボット1に装着される際に、当該ロボット1のリスト16の先端面163に設けられた各ガイドピン167がそれぞれガイド孔106に挿入される(図9参照)。これにより、ロボット1とエンドエフェクター10aとの位置決めがなされ、よって、当該エンドエフェクター10aが装着される。このようにロボット1では、ガイドピン167は、エンドエフェクター10aが装着される装着状態となる際に、当該エンドエフェクター10aに対する位置決めを行なう位置決め機構して機能する。
As shown in FIGS. 12 and 17, two
また、図17に示すように、小径部105の外周部には、3つの凹部107が形成されている。各凹部107は、それぞれ、断面形状がくさび状(三角形状)をなす(例えば図5参照)。
小径部105の上面には、多数の端子を有するコネクター108が設けられている。そして、このコネクター108は、装着状態で、ロボット1のリスト16に設けられたコネクター165を介して前記電源と電気的に接続される。これにより、本体部103に内蔵されている前記歯車機構のモーターに電力が供給されて、当該歯車機構が作動することができる。
As shown in FIG. 17, three
A
フィンガー101とフィンガー102とは、互いに対向配置された板状をなす部材で構成されている。そして、本体部103に内蔵されている前記歯車機構の作動により、接近・離間することができる。接近状態では、フィンガー101とフィンガー102とが、把持対象物を挟持することができる。この接近状態からフィンガー101とフィンガー102とが離間すると、挟持されていた把持対象物を解放することができる。
前述したように、ロボット1は、エンドエフェクター10a〜10cのいずれかが装着された(エンドエフェクター10aを代表的に扱う)装着状態で使用される。次に、この「着脱」について説明する。
The
As described above, the robot 1 is used in a mounting state in which any of the
図6(図7〜図11についても同様)、図15(図13、図14についても同様)に示すように、ロボット1は、リスト16に着脱機構5を備えている。
着脱機構5は、係合部材6A、6Bおよび6Cと、移動部材7A、7Bおよび7Cと、付勢部材としてのコイルバネ8A、8Bおよび8Cと、連結機構9A、9Bおよび9Cとを備えている。係合部材6A〜6Cと、移動部材7A〜7Cと、コイルバネ8A〜8Cと、連結機構9A〜9Cとは、配置箇所が異なること以外は同じ構成であるため、以下、係合部材6A〜6Cについては、係合部材6Aを代表的に説明し、移動部材7A〜7Cについては、係合部材6Aに対応する移動部材7Aを代表的に説明し、コイルバネ8A〜8Cについては、係合部材6Aに対応するコイルバネ8Aを代表的に説明し、連結機構9A〜9Cについては、係合部材6Aに対応する連結機構9Aを代表的に説明する。
As shown in FIG. 6 (the same applies to FIGS. 7 to 11) and FIG. 15 (the same applies to FIGS. 13 and 14), the robot 1 includes the attachment /
The attaching /
図15に示すように、リスト16のリスト本体161の内周部には、凹部で構成された3つの係合部材配設部169が設けられている。これらの係合部材配設部169は、リスト本体161の周方向に沿って等間隔に配置されている。そして、これら3つの係合部材配設部169のうちの1つ係合部材配設部169に、係合部材6Aが出没自在に配設されている。これにより、係合部材6Aは、係合部材配設部169から突出して、エンドエフェクター10aを係合可能な係合位置(図10、図11、図13参照)と、係合部材配設部169に入り込んで、係合位置から退避して、エンドエフェクター10aとの係合を解除する係合解除位置(図8、図9、図14参照)との間を移動することができる。
係合部材6Aは、円柱状(または角柱状)をなし、そのリスト本体161の中心側に向く端部に、円錐形状をなす頂部61を有している。この頂部61が、係合位置で、エンドエフェクター10aの凹部107に挿入される。これにより、係合部材6Aは、エンドエフェクター10aを固定することができる。
As shown in FIG. 15, three engagement
The engaging member 6 </ b> A has a columnar shape (or prismatic shape) and has a
なお、着脱機構5では、係合部材6A〜6Cは、3つの係合部材配設部169と同様にリスト本体161の内周部の周方向に沿って等間隔に配されることとなる(図15参照)。これにより、エンドエフェクター10aが安定して固定され(装着され)、よって、前記精密機器を把持する作業をしても、その最中にエンドエフェクター10aがロボット1から離脱するのが防止される。
In the attachment /
移動部材7Aは、連結機構9Aを介して係合部材6Aを係合位置と係合解除位置との間を移動操作する部材である。
図15に示すように、移動部材7Aは、リスト本体161の外周部側に、係合部材6Aに対応して配置されている。これにより、係合部材6Aと移動部材7Aとの配置箇所が分けた状態となる。この状態では、リスト本体161の内周部側に配置された係合部材6Aに例えば外部から力が作用して、当該係合部材6Aが移動してしまうのを防止することができる。また、移動部材7Aがリスト本体161の外周部側に配置されているため、当該移動部材7Aを操作する際に、その操作を容易に行なうことができる。
The moving
As shown in FIG. 15, the moving member 7 </ b> A is disposed on the outer peripheral side of the
図16に示すように、移動部材7Aは、円盤状をなす回動支持部71と、突起した形状を備えたレバー部72と、回動支持部71とレバー部72とを連結する連結部73とを有している。
回動支持部71は、その中心部でリスト本体161に回動可能に支持されている。回動支持部71が回動することにより、その回転力が連結機構9Aを介して係合部材6Aに伝達される。すなわち、回動支持部71の回転運動が、後述するリンク機構である連結機構9Aを介して、係合部材6Aのための直線運動に変換される。これにより、係合部材6Aは、係合位置と係合解除位置との間を移動することができる。
As shown in FIG. 16, the moving member 7 </ b> A includes a
The
また、回動支持部71の外周面の一部に、くさび状に欠損した欠損部711が形成されている。この欠損部711には、コイルバネ8Aの一端部81が係合することができる。これにより、レバー部72を操作するまで、回動支持部71(移動部材7A)が回動するのを禁止することができる(図13、図15参照)。
そして、回動支持部71が回動すると、コイルバネ8Aの一端部81が欠損部711から外れる(図14参照)。
In addition, a
And if the
また、回動支持部71が回動した際、その回転に伴ってコイルバネ8Aの一端部81が回動支持部71の外周面上を摺動する(図14参照)。このように回動支持部71の外周面は、コイルバネ8Aの一端部81を摺動する摺動面712となる。これにより、コイルバネ8Aで回動支持部71を継続的に付勢することができ、よって、コイルバネ8Aの一端部81が回動支持部71の欠損部711に対して迅速に挿入・離脱することができる。
Moreover, when the
連結部73は、回動支持部71の外周部からほぼ接線方向に向かって延在しており、その終端部でレバー部72の外周部につながっている。また、連結部73は、リスト本体161の外周部の湾曲形状に沿うようにアーチ状に湾曲している。
レバー部72は、下方に向かって棒状且つ連結部から突起した形状で形成され、移動部材7Aを回動するための外力が付与される部分である。
The connecting
The
図9、図10、図13、図14に示すように、着脱機構5では、エンドエフェクター10aに対する着脱操作を行なうときに、移動部材7Aのレバー部72が収納ボックス600のカム溝604に挿入され、移動部材7Bのレバー部72がカム溝605に挿入され、移動部材7Cのレバー部72がカム溝606に挿入される。そして、この状態でリスト16が回転することにより、移動部材7Aのレバー部72がカム溝604に案内されて、係合部材6Aに対する移動操作が行なわれ、移動部材7Bのレバー部72がカム溝605に案内されて、係合部材6Bに対する移動操作が行なわれ、移動部材7Cのレバー部72がカム溝606に案内されて、係合部材6Cに対する移動操作が行なわれる。
このようにカム溝604(カム溝605、カム溝606)とレバー部72とは、「カム」と「カムフォロア」との関係になっている。
なお、レバー部72の全長は、当該レバー部72の下端721がリスト16の先端面163よりも下方に位置する程度であるのがより好ましい(例えば図6参照)。
As shown in FIGS. 9, 10, 13, and 14, in the attachment /
In this way, the cam groove 604 (
It is more preferable that the total length of the
図15に示すように、コイルバネ8Aは、リスト本体161の内周部と外周部との間に、係合部材6Aに対応して配置された圧縮コイルバネである。コイルバネ8Aは、移動部材7Aの回動支持部71を付勢している。そして、この付勢力は、特にコイルバネ8Aの一端部81が回動支持部71の欠損部711に係合している状態で、連結機構9Aを介して係合部材6Aに伝達される。これにより、係合部材6Aに対し係合解除位置から係合位置に向かう方向に付勢することができ、よって、移動部材7Aを操作するまで、係合部材6Aが係合解除位置に退避するのを防止することができる。
なお、コイルバネ8Aの一端部81の形状は、欠損部711と同様のくさび状をなしている。これにより、一端部81が欠損部711に容易かつ的確に係合することができる。
As shown in FIG. 15, the coil spring 8 </ b> A is a compression coil spring disposed between the inner peripheral portion and the outer peripheral portion of the wrist
The shape of the one
連結機構9Aは、係合部材6Aと移動部材7Aとを連結する機構である。図15に示すように、連結機構9Aは、複数本(図示の構成では2本)の長尺なリンク91、92を有するリンク機構である。リンク91とリンク92とは、端部同士で互いに回動可能に直列に連結されている。また、リンク91は、リンク92と反対側の端部で係合部材6Aと回動可能に連結されている。一方、リンク92は、リンク91と反対側の端部で移動部材7Aの回動支持部71の中心部と回動可能に連結されている。このようなリンク機構である連結機構9Aにより、回動支持部71の回転運動を、係合部材6Aのための直線運動に変換することができる。
なお、係合部材6A〜6C、移動部材7A〜7C、コイルバネ8A〜8C、連結機構9A〜9Cの構成材料としては、特に限定されず、例えば、ステンレス鋼等のような各種金属材料を用いることができる。
The connecting
The constituent materials of the engaging
次に、ロボット1にエンドエフェクター10aを装着し、その後離脱させる過程について、図5〜図14を参照しつつ説明する。
図5、図12に示すように、収納ボックス600の第1収納部601には、エンドエフェクター10aが収納されている。
また、ロボット1のリスト16には、未だエンドエフェクター10a〜10cのいずれも装着されていない。
Next, a process of attaching the
As shown in FIGS. 5 and 12, the
In addition, none of the
次に、図6に示すように、ロボット1を作動させて、リスト16をエンドエフェクター10aの上方に配置して、接近させる。このとき、リスト16を回転させて、当該リスト16がエンドエフェクター10aに上方からそのまま接近させさえすれば、移動部材7Aのレバー部72が、収納ボックス600の第1収納部601の周囲に位置するカム溝604に挿入可能であり、移動部材7Bのレバー部72が、収納ボックス600の第1収納部601の周囲に位置するカム溝605に挿入可能であり、移動部材7Cのレバー部72が、収納ボックス600の第1収納部601の周囲に位置するカム溝606に挿入可能な状態とする。
Next, as shown in FIG. 6, the robot 1 is operated, and the
次に、図6に示す状態からリスト16を下降させる。これにより、図7、図13に示すように、移動部材7Aのレバー部72がカム溝604の一端部607側に挿入され、移動部材7Bのレバー部72がカム溝605の一端部607側に挿入され、移動部材7Cのレバー部72がカム溝606の一端部607側に挿入される。
なお、このときの挿入深さは、移動部材7Aのレバー部72の下端721がカム溝606の深さ方向(図7中の上下方向)の途中に位置するまでであるのが好ましい(移動部材7B、7Cのレバー部72についても同様)。
また、このような挿入深さでは、リスト16は、第1収納部601に挿入されておらず、当該第1収納部601内のエンドエフェクター10aにも到達していない。
Next, the
The insertion depth at this time is preferably until the
Further, at such an insertion depth, the
次に、図7に示す状態からリスト16をその中心軸166回りに回転させる。これにより、図14に示すように、移動部材7Aは、コイルバネ8Aの付勢力に抗して一端部81が欠損部711から離脱し、その後、レバー部72がカム溝604に沿って他端部608側に向かって移動することとなる。これと同様に、移動部材7Bは、コイルバネ8Bの付勢力に抗して一端部81が欠損部711から離脱し、その後、レバー部72がカム溝605に沿って他端部608側に向かって移動することとなる。また、移動部材7Cも、コイルバネ8Cの付勢力に抗して一端部81が欠損部711から離脱し、その後、レバー部72がカム溝606に沿って他端部608側に向かって移動することとなる。
そして、このように操作された移動部材7A〜7Cにより、係合部材6Aが係合位置から係合解除位置に移動し、係合部材6Bが係合位置から係合解除位置に移動し、係合部材6Cが係合位置から係合解除位置に移動する(図8、図14参照)。
Next, the
Then, the moving
次に、図8に示す状態からリスト16を下降させる。これにより、図9に示すように、リスト16の各ガイドピン167が、エンドエフェクター10aの各ガイド孔106に挿入される。これにより、リスト16とエンドエフェクター10aとの位置決めがなされ、係合部材6A〜6Cがエンドエフェクター10aの各凹部107に臨んだ状態となる。
また、リスト16のエンドエフェクター10aのコネクター165とエンドエフェクター10aのコネクター108とが電気的に接続される。
Next, the
Further, the
次に、図9に示す状態からリスト16を前記と反対方向に回転させる。これにより、移動部材7Aのレバー部72がカム溝604に沿って一端部607側に向かって移動する。よって、図10に示すように、係合部材6Aが係合位置に戻り、エンドエフェクター10aの凹部107に係合する。これと同様に、移動部材7Bのレバー部72がカム溝605に沿って一端部607側に向かって移動する。よって、図10に示すように、係合部材6Bが係合位置に戻り、エンドエフェクター10aの凹部107に係合する。また、移動部材7Cのレバー部72もカム溝606に沿って一端部607側に向かって移動する。よって、係合部材6Cが係合位置に戻り、エンドエフェクター10aの凹部107に係合する。このような係合により、エンドエフェクター10aがリスト16に装着され、その装着状態が維持される。
次に、図10に示す状態からリスト16を上昇させる。これにより、図11に示すように、エンドエフェクター10aもリスト16とともに上昇する。
Next, the
Next, the
その後、エンドエフェクター10aをリスト16から離脱させる際には、前記と反対(図11→図10→図9→図8→図7→図6→図5)の動作を行なえば、その離脱操作が行なわれ、よって、エンドエフェクター10aの装着状態が解除される。
そして、エンドエフェクター10aが離脱したリスト16に、エンドエフェクター10bまたは10cを装着するには、前記と同様(図5→図6→図7→図8→図9→図10→図11)の動作を行なえば、その装着操作を行なうことができる。
Thereafter, when the
Then, in order to attach the
このようにロボット1では、エンドエフェクター10aに対する着脱操作を行なう際に、着脱機構5を作動させて、当該エンドエフェクター10aを着脱するための着脱用装置(例えば空圧機器や電気機器)、すなわち、専用の治具を別途用いることなく、その着脱操作を行なうことができる。特に、前記精密機器の搬送中にエンドエフェクター10aの姿勢を変化させるリスト16の回動動作を、着脱機構5の作動にそのまま利用することができ、ロボット1の小型化や、装置構成の簡素化に寄与する。
Thus, in the robot 1, when performing the attachment / detachment operation with respect to the
<第2実施形態>
図18は、本発明に係わるロボット(ロボットアーム)(第2実施形態)の正面図である。
以下、この図を参照して本発明のロボットおよびロボットシステムの第2実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
本実施形態は、ロボットアームの本数が異なること以外は前記第1実施形態と同様である。
Second Embodiment
FIG. 18 is a front view of a robot (robot arm) (second embodiment) according to the present invention.
Hereinafter, a robot and a robot system according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to this figure. However, differences from the above-described embodiment will be mainly described, and description of similar matters will be omitted.
This embodiment is the same as the first embodiment except that the number of robot arms is different.
図18に示すように、本実施形態では、ロボット1は、胴部18と、胴部18の両側部に支持された2本のアーム(ロボットアーム)19とを備えている。
各アーム19は、それぞれ、多関節アームであり、その先端部にエンドエフェクター10a、その他エンドエフェクター10bやエンドエフェクター10cを着脱自在に装着することができる。これにより、2つのエンドエフェクター10aによる作業を行なうことができ、よって、その作業効率が向上する。
As shown in FIG. 18, in the present embodiment, the robot 1 includes a
Each
以上、本発明のロボットおよびロボットシステムを図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、ロボットおよびロボットシステムを構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。
また、本発明のロボットおよびロボットシステムは、前記各実施形態のうちの、任意の2以上の構成(特徴)を組み合わせたものであってもよい。
また、ロボットが備えるロボットアームの本数は、前記第1実施形態では1本であり、前記2実施形態では2本であるが、これに限定されず、例えば、3本以上であってもよい。
The robot and the robot system according to the present invention have been described above with reference to the illustrated embodiment. However, the present invention is not limited to this, and each part constituting the robot and the robot system may be any unit that can exhibit the same function. It can be replaced with the configuration of Moreover, arbitrary components may be added.
Further, the robot and the robot system of the present invention may be a combination of any two or more configurations (features) of the above embodiments.
The number of robot arms provided in the robot is one in the first embodiment and two in the second embodiment. However, the number of robot arms is not limited to this, and may be three or more, for example.
また、着脱機構での係合部材の配設数は、前記各実施形態では3つであるが、これに限定されず、例えば、1つ、2つまたは4つ以上であってもよい。
また、着脱機構では、係合部材と移動部材とを連結する連結機構を省略することができる。この場合、着脱機構は、移動部材で係合部材を直接操作する構成となる。
また、エンドエフェクターの着脱操作は、前記各実施形態では収納ボックスによって着脱機構を作動させて行なわれているが、これに限定されず、ロボットシステムの操作者によって着脱機構を作動させて行なわれてもよい。
また、エンドエフェクターは、対象物を挟持するよう構成されたものに限定されず、例えば、対象物を吸引するよう構成されたものであってもよい。
Further, the number of engagement members disposed in the attachment / detachment mechanism is three in each of the embodiments described above, but is not limited thereto, and may be one, two, four or more, for example.
Moreover, in the attachment / detachment mechanism, a connection mechanism that connects the engaging member and the moving member can be omitted. In this case, the attachment / detachment mechanism is configured to directly operate the engagement member with the moving member.
In addition, in the above-described embodiments, the attachment / detachment operation of the end effector is performed by operating the attachment / detachment mechanism using the storage box. However, the present invention is not limited to this, and the attachment / detachment mechanism is operated by the operator of the robot system. Also good.
Further, the end effector is not limited to the one configured to sandwich the object, and may be configured to suck the object, for example.
1……ロボット 11……基台 111……ボルト 112……基台本体(ハウジング) 113……円筒状部 12、13、14、15……アーム(リンク) 16……リスト(リンク) 161……リスト本体(筒状部) 162……支持リング 163……先端面 165……コネクター 166……中心軸 167……ガイドピン 169……係合部材配設部 171、172、173、174、175、176……関節(ジョイント) 18……胴部 19……アーム(ロボットアーム) 2、2a、2b、2c、2d……アーム本体 3、3a、3b、3c、3d……駆動機構 4、4a、4b、4c、4d……封止手段 5……着脱機構 6A、6B、6C……係合部材 61……頂部 7A、7B、7C……移動部材 71……回動支持部 711……欠損部 712……摺動面 72……レバー部 721……下端 73……連結部 8A、8B、8C……コイルバネ 81……一端部 9A、9B、9C……連結機構 91、92……リンク 10a、10b、10c……エンドエフェクター 101、102……フィンガー 103……本体部(柱状部) 104……大径部 105……小径部 106……ガイド孔 107……凹部 108……コネクター 20……パーソナルコンピューター(PC) 301、302、303、304、305、306……モータードライバー 401、402、403、404、405、406……モーター 50a、50b……円筒部品 500……ロボットシステム 600……収納ボックス(載置部) 601……第1収納部 602……第2収納部 603……第3収納部 604、605、606……カム溝 607……一端部 608……他端部 700……床 O1、O2、O3、O4、O5、O6……回動軸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (12)
前記ロボットアームの先端に設けられ、エンドエフェクターを係合する先端部と、
を備え、
前記先端部は、前記エンドエフェクターを係合する係合位置と前記係合を解除する係合解除位置との間を移動する係合部材と、前記係合位置と前記係合解除位置との間で前記係合部材を移動させる移動部材と、前記係合解除位置から前記係合位置に向かう方向に前記係合部材を付勢する付勢部材と、を含み、
前記移動部材が前記係合部材を前記係合位置から前記係合解除位置に移動させて前記係合を解除することを特徴とするロボット。 A robot arm in which a plurality of arms are connected;
A tip provided at the tip of the robot arm and engaging an end effector;
With
The distal end portion is between an engagement member that engages the end effector and an engagement release position that releases the engagement, and between the engagement position and the engagement release position. And a biasing member that biases the engagement member in a direction from the disengagement position toward the engagement position.
The robot according to claim 1, wherein the moving member releases the engagement by moving the engagement member from the engagement position to the engagement release position.
前記係合部材は前記筒状部の内周側に配置され、前記移動部材は前記筒状部の外周側に配置されている請求項1に記載のロボット。 The tip portion is provided with a cylindrical portion having a cylindrical shape,
The robot according to claim 1, wherein the engaging member is disposed on an inner peripheral side of the cylindrical portion, and the moving member is disposed on an outer peripheral side of the cylindrical portion.
前記付勢部材が前記移動部材に付勢した付勢力が前記連結機構を介して前記係合部材に伝達される請求項1ないし4のいずれか1項に記載のロボット。 A connection mechanism for connecting the engaging member and the moving member;
5. The robot according to claim 1, wherein an urging force urged by the urging member to the moving member is transmitted to the engagement member via the coupling mechanism. 6.
前記移動部材が回動して、前記係合位置と前記係合解除位置との間で前記係合部材を移動する請求項5または6に記載のロボット。 The moving member is rotatably supported in the cylindrical portion,
The robot according to claim 5 or 6, wherein the moving member rotates to move the engaging member between the engaging position and the disengaging position.
柱状をなし、外周部に凹部が形成された柱状部を有し、前記係合部材が前記係合位置で前記凹部に挿入されるエンドエフェクターと、を備えたことを特徴とするロボットシステム。 The robot according to any one of claims 1 to 9,
A robot system comprising: a columnar portion having a columnar shape with a concave portion formed in an outer peripheral portion, and the engagement member inserted into the concave portion at the engagement position.
前記移動部材は前記カム溝に挿入される突起した形状を備えたレバー部を有し、前記レバー部が前記カム溝に挿入された状態で当該ロボットが回転することにより、前記レバー部が前記カム溝に案内されて、前記係合部材に対する移動操作を行なう請求項11に記載のロボットシステム。 The mounting portion has a cam groove,
The moving member has a lever portion having a protruding shape to be inserted into the cam groove, and the lever portion is moved to the cam by rotating the robot with the lever portion being inserted into the cam groove. The robot system according to claim 11, wherein the robot system performs a moving operation with respect to the engaging member while being guided by the groove.
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