JP2015027715A

JP2015027715A - ハンドホルダー

Info

Publication number: JP2015027715A
Application number: JP2013158220A
Authority: JP
Inventors: 尚幹志田; Naomoto Shida
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2013-07-30
Filing date: 2013-07-30
Publication date: 2015-02-12
Anticipated expiration: 2033-07-30
Also published as: JP6175962B2

Abstract

【課題】ロボットハンドを着脱するときにロボットアームに作用する外力を低減する。【解決手段】ハンドホルダー８００は、組立装置のフレームなどに固定される固定部材８１０と、ロボットハンド６００を着脱可能に保持するホルダー部材８２０と、固定部材８１０とホルダー部材８２０との間に介在する直動ガイド８３０と、を有する。直動ガイド８３０は、固定部材８１０に対してホルダー部材８２０を所定方向、具体的には、板面が鉛直面上に位置する固定部材８１０の第２の板部材８１４に垂直な方向に沿って直動させる。また、固定部材８１０とホルダー部材８２０との間には、固定部材８１０に対するホルダー部材８２０の位置が所定位置からずれたときに、ホルダー部材８２０を所定位置に戻す方向に付勢する付勢部材８４０が取り付けられている。【選択図】図３

Description

本発明は、ロボットのツールチェンジャーによって着脱されるロボットハンドを保持するハンドホルダーに関する。

汎用ロボットにより製品組立などを行う製造ラインにおいては、ロボットアームに取り付けられたツールチェンジャーによって、製品形状などに適合したロボットハンドに交換する作業が発生する場合がある。このため、製品の組立装置などには、複数のロボットハンドを着脱可能に保持するハンドホルダーが取り付けられている。

特開平１−２３４１８８号公報

ツールチェンジャーにロボットハンドを取り付けるときには、ツールチェンジャーを所定の着脱位置まで移動させ、ツールチェンジャーに取り付けられた吸着パッドを作動させることで、ツールチェンジャーにロボットハンドを吸着固定していた。この場合、ツールチェンジャーとロボットハンドとの間に吸着パッドによる隙間があるため、吸着パッドの作動によってロボットアームがハンドホルダーの方向に引っ張られてしまう。このため、ロボットアームの位置精度が低下したり、ロボットアームの機構などに影響が及ぶおそれがあった。

一方、ツールチェンジャーからロボットハンドを取り外すときには、ツールチェンジャーを所定の着脱位置まで移動させ、ツールチェンジャーに取り付けられた吸着パッドの作動を停止させることで、ツールチェンジャーからロボットハンドを解放していた。この場合、弾性変形していた吸着パッドが元の形状に戻ろうとするため、吸着パッドの弾性力によってロボットアームがハンドホルダーから離れる方向に押圧されてしまう。このため、ロボットハンドを取り付けるときと同様に、ロボットアームの位置精度が低下したり、ロボットアームの機構などに影響が及ぶおそれがあった。

そこで、本発明は、ロボットハンドを着脱するときに、ロボットアームに作用する外力を低減した、ハンドホルダーを提供することを目的とする。

ハンドホルダーは、固定物に固定される固定部材と、ロボットハンドを着脱可能に保持するホルダー部材と、固定部材とホルダー部材との間に介在し、固定部材に対してホルダー部材を所定方向に沿って直動させる直動ガイドと、を有する。そして、固定部材に対するホルダー部材の位置が所定位置からずれたときに、付勢部材により、ホルダー部材を所定位置に戻す方向に付勢する。

本発明によれば、ロボットハンドを着脱するときに、ロボットアームに作用する外力を低減することができる。

組立装置の一例を示す斜視図である。ツールチェンジャーとハンドホルダーの詳細を示す斜視図である。ツールチャンジャーとハンドホルダーの詳細を示す側面図である。ロボットハンドを取り付ける第１工程の説明図である。ロボットハンドを取り付ける第２工程の説明図である。ロボットハンドを取り付ける第３工程の説明図である。ロボットハンドを取り付ける第４工程の説明図である。ロボットハンドを取り外す第１工程の説明図である。ロボットハンドを取り外す第２工程の説明図である。ロボットハンドを取り外す第３工程の説明図である。ロボットハンドを取り外す第４工程の説明図である。

以下、添付された図面を参照し、本発明を実施するための実施形態について詳述する。
図１は、例えば、パラレルリンク式の多関節ロボット（以下「ロボット」と略記する）を利用した、製品の組立装置１００の一例を示す。なお、ロボットとしては、パラレルリンク式の多関節ロボットに限らず、公知の各種ロボットを使用することもできる。

組立装置１００は、工場の床面などに設置されるフレーム２００に対して、ロボット３００、組立対象となる製品が固定される作業台４００、ロボット３００の起動ボタンなどが組み込まれた操作卓５００が固定されて構築されている。

フレーム２００は、等辺山形鋼、溝形鋼、Ｈ形鋼、角形鋼管などの構造用部材を適宜組み合わせて形成される。ロボット３００は、例えば、３本の腕（アーム）が並列したマルチリンク式の多関節ロボットであって、フレーム２００の上部に固定される。ロボット３００の各腕が結合される先端部には、製品を組み立てるためのロボットハンド６００（詳細は後述する）を着脱可能に交換する、ツールチェンジャー７００が取り付けられている。作業台４００は、ロボット３００の作業可能範囲内において、少なくとも上面が水平になるように固定され、組立対象となる製品を所定位置に拘束するための治具、クランプなどを含む。操作卓５００は、作業台４００に製品を載置する作業者が対面する位置に取り付けられ、例えば、製品の種類を選択するボタン、ロボット３００を起動するボタンなどが組み込まれている。なお、フレーム２００が、固定物の一例として挙げられる。

ロボットハンド６００とツールチェンジャー７００との接合面には、図２に示すように、相手に嵌合する略円形をなす凹部６１０及び凸部７１０が夫々形成されている。また、ツールチェンジャー７００の接合面には、図３に示すように、ロボットハンド６００を固定するために、弾性部材からなる吸着パッド７２０が複数取り付けられている。ロボットハンド６００の上部には、略コ字形状をなす被吊下部材６２０が取り付けられており、その両端に位置する部分に位置決め用の位置決め孔６２２が夫々形成されている。

また、組立装置１００には、ロボット３００の作業可能範囲内において、ロボット３００のツールチェンジャー７００によって、例えば、製品形状、作業内容などに応じて交換されるロボットハンド６００を着脱可能に保持するハンドホルダー８００が取り付けられている。

ハンドホルダー８００は、図２及び図３に示すように、組立装置１００のフレーム２００に固定される固定部材８１０と、ロボットハンド６００を吊り下げ方式で保持するホルダー部材８２０と、固定部材８１０に対してホルダー部材８２０を直動可能に支持する直動ガイド８３０と、を有する。

固定部材８１０は、略矩形形状を有する第１の板部材８１２が水平面上に位置すると共に、略矩形形状を有する第２の板部材８１４が鉛直面上に位置することで、側面視で略Ｌ字形状の外形をなしている。ここで、第１の板部材８１２及び第２の板部材８１４は、軽量化のために、例えば、周縁部に切り欠きが形成されていたり、中央部に重量軽減穴が形成されていてもよい。

ホルダー部材８２０は、板面が鉛直面上に位置する略矩形形状の第１の板部材８２１と、第１の板部材８２１の上部から板面が水平方向に延びる第２の板部材８２２と、第１の板部材８２１の下部から板面が水平方向に延びる第３の板部材８２３と、を有する。第１の板部材８２１には、軽量化のための重量軽減穴８２１Ａが複数形成されている。第２の板部材８２２は、ロボットハンド６００を吊り下げて保持する部材であって、略矩形形状を有する板材の先端から第１の板部材８２１の方向に向けて略コ字形状の切欠き８２２Ａが形成されている。また、第２の板部材８２２の上面には、ロボットハンド６００を位置決めするための位置決めピン８２２Ｂが複数立設されている。第３の板部材８２３は、平面視で第２の板部材８２２と略同一の形状を有する。第３の板部材８２３の上面には、第２の板部材８２２に吊下げられたロボットハンド６００の下部を挟持し、ロボットハンド６００が重心回りに回転することを抑制する、複数の回転抑制部材８２４が取り付けられている。回転抑制部材８２４は、第３の板部材８２３の上面に固定される、側面視で略Ｌ字形状をなす左右一対の固定部８２４Ａと、左右一対の固定部８２４Ａの間に固定される弾性体８２４Ｂと、を有する。ここで、弾性体８２４Ｂの一例として、ロボットハンド６００の下部をガイドする機能を発揮可能な、略く字形状の板バネを使用することができる。さらに、第２の板部材８２２より上方に位置する第１の板部材８２１には、ロボットハンド６００の被吊下部材６２０から延びる、板状の位置決め部材６２４が着脱可能に嵌合する嵌合部材８２５が取り付けられている。なお、符号８２６及び８２７で示す略三角形の部材は、第１の板部材８２１と第２の部材８２２、第２の部材８２２と第３の部材８２３とを結合して剛性を向上させる補強部材である。

固定部材８１０の第１の板部材８１２の上面には、図３に示すように、直動ガイド８３０のレール８３２が取り付けられ、レール８３２に対して往復動可能に連結された可動部材８３４がホルダー部材８２０の第３の板部材８２３の下面に取り付けられている。直動ガイド８３０は、固定部材８１０の第２の板部材８１４に垂直な方向に延びるように、固定部材８１０とホルダー部材８２０との間に少なくとも２つ配設されている。従って、ホルダー部材８２０は、固定部材８１０に対して、その第２の板部材８１４に垂直な方向（所定方向）に直動可能になっている。

また、固定部材８１０とホルダー部材８２０との間には、図３に示すように、固定部材８１０に対するホルダー部材８２０の位置が所定位置からずれたときに、ホルダー部材８２０を所定位置に戻す方向に付勢する付勢部材８４０が取り付けられている。付勢部材８４０は、具体的には、ホルダー部材８２０が所定位置から固定部材８１０の方向に移動したときに弾性変形する第１の弾性体８４２と、ホルダー部材８２０が所定位置から固定部材８１０の反対方向に移動したときに弾性変形する第２の弾性体８４４と、を含む。第１の弾性体８４２の一例として、例えば、所定位置でロッドの先端部がホルダー部材８２０に当接する圧縮バネ、第２の弾性体８４４の一例として、例えば、所定位置でロッドの先端部が固定部材８１０に当接する圧縮バネなどを使用することができる。なお、第１の弾性体８４２及び第２の弾性体８４４としては、引張バネを使用することもできる。以下の説明においては、第１の弾性体８４２が圧縮バネ、第２の弾性体８４４が引張バネであることを前提とする。

次に、かかるハンドホルダー８００の作用について説明する。
ツールチェンジャー７００にロボットハンド６００を取り付けるときには、図４に示すように、ハンドホルダー８００に保持されているロボットハンド６００の接合面に垂直な方向から、ツールチェンジャー７００をロボットハンド６００に近づける。次に、図５に示すように、ツールチェンジャー７００の凸部７１０をロボットハンド６００の凹部６１０へと嵌合し、ロボットハンド６００の接合面とツールチェンジャー７００の接合面とを所定間隔隔てた着脱位置まで近づける。図５に示す状態では、ツールチェンジャー７００に取り付けられた吸着パッド７２０の開口が、ロボットハンド６００の接合面に当接している。

図５に示す状態において、ツールチェンジャー７００の吸着パッド７２０を作動させると、吸着パッド７２０の吸着力により、ロボットハンド６００の接合面とツールチェンジャー７００の接合面との間隔が狭まる。このとき、ホルダー部材８２０は、直動ガイド８３０により固定部材８１０に対して直動可能となっているため、吸着パッド７２０の吸着力によって、図６に示すように、ロボットハンド６００と一体化されているホルダー部材８２０がツールチェンジャー７００の方向に移動する。ホルダー部材８２０がツールチェンジャー７００の方向に移動すると、固定部材８１０の第２の板部材８１４とホルダー部材８２０の第１の板部材８２１との間隔が広がることから、付勢部材８４０の第２の弾性体８４４が引っ張られて弾性変形する。なお、この状態においては、第１の弾性体８１４のロッドの先端がホルダー部材８２０から離間するため、第１の弾性体８１４が引っ張られることがない。

ロボット３００を制御してロボットハンド６００を上方へと移動させると、被吊下部材６２０の位置決め孔６２２からホルダー部材８２０の位置決めピン８２２Ｂが外れ、ハンドホルダー８００に対するロボットハンド６００の保持が解除される。この状態では、固定部材８１０に対するホルダー部材８２０の移動が自由となるため、図７に示すように、伸長していた第２の弾性体８４４が元の形状に戻ろうとする弾性力が作用し、ホルダー部材８２０が所定位置へと移動する。

即ち、ロボット３００のアームに取り付けられているツールチェンジャー７００の吸着パッド７２０が作動すると、その吸着力によってホルダー部材８２０が移動するので、ロボット３００のアームに作用する外力が低減する。このため、ロボット３００の位置精度の低下を抑制することができると共に、ロボット３００のアーム機構に影響が及ぶことを抑制することができる。そして、ハンドホルダー８００からロボットハンド６００が取り外されたときには、付勢部材８４０の第２の弾性体８４４の作用によって、固定部材８１０に対するハンドホルダー８００の位置が所定位置へと戻るので、ハンドホルダー８００におけるロボットハンド６００の位置を所定位置に保持することができる。

一方、ツールチェンジャー７００からロボットハンド６００を取り外すときには、図８に示すように、ハンドホルダー８００と干渉しない上方から、ロボットハンド６００をホルダー部材８２０に近づける。次に、図９に示すように、平面視でロボットハンド６００の位置決め孔６２２とホルダー部材８２０の位置決めピン８２２Ｂとが一致する位置までロボットハンド６００を移動させる。そして、図１０に示すように、ロボットハンド６００を鉛直下方へと移動させ、ロボットハンド６００の位置決め孔６２２をホルダー部材８２０の位置決めピン８２２Ｂに嵌合させる。

図１０に示す状態において、ツールチェンジャー７００の吸着パッド７２０の作動を停止させると、吸着パッド７２０の弾性力によって、ロボットハンド６００の接合面とツールチェンジャー７００の接合面とが相互に離間する方向に押圧される。このとき、ホルダー部材８２０が固定部材８１０に対して直動可能となっているため、吸着パッド７２０の弾性力によって、ホルダー部材８２０が固定部材８１０の方向に移動する。また、ホルダー部材８２０が固定部材８１０の方向に移動すると、付勢部材８４０の第１の弾性体８４２が圧縮されて弾性変形する。

そして、図１１に示すように、ハンドホルダー８００に保持されているロボットハンド６００の接合面に垂直な方向へと、ツールチェンジャー７００をロボットハンド６００から遠ざける。すると、付勢部材８４０の第１の弾性体８４２が元の形状に戻ろうとする弾性力が作用するため、ホルダー部材８２０が所定位置へと移動する。このとき、ロボットハンド６００の下部は、ホルダー部材８２０の回転抑制部材８２４によって挟持されているため、例えば、ロボットハンド６００の重心が図心からずれていても、ロボットハンド６００が回転することを抑制することができる。

即ち、ロボット３００のアームに取り付けられているツールチェンジャー７００の吸着パッド７２０の作動を停止させると、その弾性力によってホルダー部材８２０が移動するので、ロボット３００のアームに作用する外力が低減する。このため、ロボット３００の位置精度の低下を抑制することができると共に、ロボット３００のアーム機構に影響が及ぶことを抑制することができる。そして、ツールチェンジャー７００からロボットハンド６００が取り外されたときには、付勢部材８４０の第１の弾性体８４２の作用によって、固定部材８１０に対するハンドホルダー８００の位置が所定位置へと戻るので、ハンドホルダー８００におけるロボットハンド６００の位置を所定位置に保持することができる。

以上の実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）固定物に固定される固定部材と、ロボットハンドを着脱可能に保持するホルダー部材と、前記固定部材と前記ホルダー部材との間に介在し、前記固定部材に対して前記ホルダー部材を所定方向に沿って直動させる直動ガイドと、前記固定部材に対する前記ホルダー部材の位置が所定位置からずれたときに、前記ホルダー部材を前記所定位置に戻す方向に付勢する付勢部材と、を有することを特徴とするハンドホルダー。

（付記２）前記付勢部材は、前記固定部材に対する前記ホルダー部材の位置が前記所定位置からずれたときに、弾性変形する弾性体を含む、ことを特徴とする付記１に記載のハンドホルダー。

（付記３）前記弾性体は、圧縮バネ及び引張バネの少なくとも一方を含む、ことを特徴とする付記２に記載のハンドホルダー。

（付記４）前記ホルダー部材は、前記ロボットハンドが重心回りに回転することを抑制する回転抑制部材を有する、ことを特徴とする付記１〜付記３のいずれか１つに記載のハンドホルダー。

（付記５）前記回転抑制部材は、前記ロボットハンドの下部を挟持する一対の弾性体を含む、ことを特徴とする付記１〜付記４のいずれか１つに記載のハンドホルダー。

（付記６）前記弾性体は、く字形状に折れ曲がった板バネである、ことを特徴とする付記５に記載のハンドホルダー。

（付記７）前記ホルダー部材は、前記ロボットハンドを吊り下げ方式で保持する、ことを特徴とする付記１〜付記６のいずれか１つに記載のハンドホルダー。

（付記８）前記ロボットハンドは、ロボットのアームに取り付けられたツールチェンジャーによって交換される、ことを特徴とする付記１〜付記７のいずれか１つに記載のハンドホルダー。

（付記９）前記ロボットハンドは、前記ツールチェンジャーに対して吸着パッドの吸着力によって固定される、ことを特徴とする付記８に記載のハンドホルダー。

２００フレーム（固定物）
６００ロボットハンド
８００ハンドホルダー
８１０固定部材
８２０ホルダー部材
８２４回転抑制部材
８２４Ｂ弾性体
８３０直動ガイド
８４０付勢部材
８４２第１の弾性体
８４４第２の弾性体

Claims

固定物に固定される固定部材と、
ロボットハンドを着脱可能に保持するホルダー部材と、
前記固定部材と前記ホルダー部材との間に介在し、前記固定部材に対して前記ホルダー部材を所定方向に沿って直動させる直動ガイドと、
前記固定部材に対する前記ホルダー部材の位置が所定位置からずれたときに、前記ホルダー部材を前記所定位置に戻す方向に付勢する付勢部材と、
を有することを特徴とするハンドホルダー。
前記付勢部材は、前記固定部材に対する前記ホルダー部材の位置が前記所定位置からずれたときに、弾性変形する弾性体を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のハンドホルダー。
前記ホルダー部材は、前記ロボットハンドが重心回りに回転することを抑制する回転抑制部材を有する、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のハンドホルダー。
前記回転抑制部材は、前記ロボットハンドの下部を挟持する一対の弾性体を含む、
ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載のハンドホルダー。
前記弾性体は、く字形状に折れ曲がった板バネである、
ことを特徴とする請求項４に記載のハンドホルダー。