JP2016030320A - Robot system, tool exchanging device, and robot device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、多関節アームを利用するロボットシステムと、それを構成するツール交換装置及びロボット装置に関する。 The present invention relates to a robot system using a multi-joint arm, a tool exchanging apparatus and a robot apparatus constituting the robot system.
従来、垂直多関節アーム(以下、アームと呼ぶ)及びエンドエフェクタ(以下、ロボット本体と呼ぶ)と、ロボット本体を制御する制御装置とを備えたロボット装置が普及している。エンドエフェクタの位置姿勢を高精度に制御するために、ロボット本体の各部の軽量化が望まれている。また、このようなロボット装置を利用した組立工程等の対象になるワークとしては、小型の精密部品が多く、その形状も多種に亘っている。それに対応するために、ロボット本体には、多種多様なワークに対して把持や加工等の作業を行うことが要求されている。即ち、ワークの把持や加工等の作業のためのツールを自動的に交換し、最小限の装置構成の変更で自動段取り替えを行い、ロボット装置全体の稼働率を高めることが望まれている。 Conventionally, a robot apparatus including a vertical articulated arm (hereinafter referred to as an arm) and an end effector (hereinafter referred to as a robot main body) and a control device for controlling the robot main body has been widely used. In order to control the position and orientation of the end effector with high accuracy, it is desired to reduce the weight of each part of the robot body. Moreover, there are many small precision parts and various shapes as workpieces to be subjected to an assembly process using such a robot apparatus. In order to cope with this, the robot body is required to perform operations such as gripping and processing on a wide variety of workpieces. In other words, it is desired to automatically change tools for work such as workpiece gripping and processing, perform automatic setup change with a minimum change in the apparatus configuration, and increase the operating rate of the entire robot apparatus.
このようなアームを用いたロボット装置において、アームに連結した第1ユニットに内蔵した電磁石を励磁して結合力を生成することで、ツールに連結した磁性体を有する第2ユニットと連結する技術が知られている(特許文献1参照)。このロボット装置では、電磁石を非励磁状態にすることで磁性体との結合を解除し、第1ユニットと第2ユニットとを切り離すようになっている。 In a robot apparatus using such an arm, there is a technique for coupling a second unit having a magnetic body coupled to a tool by exciting a magnet built in the first unit coupled to the arm to generate a coupling force. It is known (see Patent Document 1). In this robot apparatus, the electromagnet is brought into a non-excited state to release the coupling with the magnetic body, and the first unit and the second unit are separated.
また、アームを用いたロボット装置において、アームに連結したマスタボディと、ツールに連結したツールボディと、を嵌合する技術が知られている(特許文献2参照)。このロボット装置では、空圧によりピストンを移動させて、ボールをテーパ面に押し付けることでマスタボディとツールボディとを結合してロックするようになっている。 Further, in a robot apparatus using an arm, a technique for fitting a master body connected to an arm and a tool body connected to a tool is known (see Patent Document 2). In this robot apparatus, the master body and the tool body are coupled and locked by moving the piston by pneumatic pressure and pressing the ball against the tapered surface.
しかしながら、特許文献1に記載されたロボット装置では、アームに連結した第1ユニットが電磁石を内蔵するので、ユニット自体が大型化して重量も増加してしまう。また、アームがツールを保持している間は常に電磁石により結合しなければならず、ロボットの駆動中に結合力を得るために常に電磁石が電力を消費していた。 However, in the robot apparatus described in Patent Document 1, since the first unit connected to the arm incorporates the electromagnet, the unit itself is increased in size and weight. Further, the arm must always be coupled by an electromagnet while holding the tool, and the electromagnet always consumes electric power to obtain a coupling force during driving of the robot.
また、特許文献2に記載されたロボット装置では、空圧によりピストンを駆動して結合をロックするため、ピストンの配置及び空気流路の形成のための空間がボディ内に必要となり、装置の大型化を招いていた。
Further, in the robot apparatus described in
本発明は、装置の大型化や消費電力の増加を抑制しながらも、エンドエフェクタ等の作業手段を自動交換できるロボットシステム、ツール交換装置及びロボット装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a robot system, a tool exchange device, and a robot device capable of automatically exchanging work means such as an end effector while suppressing increase in size of the device and increase in power consumption.
本発明のロボットシステムは、多関節アームと、前記多関節アームに取り付けられ、作業対象物に対して作業可能な作業手段と、前記多関節アームと前記作業手段との間に介在されると共に、前記多関節アームの側に配設される第1の連結部と、前記多関節アームと前記作業手段との間に介在されると共に、前記作業手段の側に配設されて、前記第1の連結部に着脱自在に連結される第2の連結部と、を有するロボット装置と、前記作業手段を保持可能な保持部を有するツール交換装置と、を備え、前記第1の連結部及び前記第2の連結部のうち、いずれか一方の連結部は磁性体を備え、他方の連結部は、前記磁性体を吸着して前記第1の連結部及び前記第2の連結部を磁力により連結する永久磁石を備え、前記ツール交換装置は、前記永久磁石の磁力を弱める磁力を通電により発生し、前記第1の連結部及び前記第2の連結部の磁力による連結を解除可能な消磁部を備える、ことを特徴とする。 The robot system of the present invention includes an articulated arm, working means attached to the articulated arm and capable of working on a work object, and interposed between the articulated arm and the working means. A first connecting portion disposed on the side of the multi-joint arm, interposed between the multi-joint arm and the working means, and disposed on the side of the working means. A robot apparatus having a second connecting part detachably connected to the connecting part, and a tool changer having a holding part capable of holding the working means, the first connecting part and the first connecting part One of the two connecting portions includes a magnetic body, and the other connecting portion attracts the magnetic body and connects the first connecting portion and the second connecting portion by magnetic force. A permanent magnet, and the tool changer includes the permanent magnet. The force of weakening the magnetic force of the stone caused by energization, comprising a releasable degaussing unit coupling by the magnetic force of the first connecting portion and the second connecting portion, and wherein the.
また、本発明のツール交換装置は、多関節アームと、前記多関節アームに対して直接的に又は間接的に着脱自在に連結され、作業対象に対して作業可能な作業手段と、の間に介在され、前記多関節アームの側に設けられた第1の連結部と、前記作業手段の側に設けられて前記第1の連結部に着脱可能に装着された第2の連結部と、のうち、いずれか一方の連結部は磁性体を有し、他方の連結部は前記磁性体を吸着して前記第1の連結部及び前記第2の連結部を磁力により連結する永久磁石を備えるロボット装置の前記作業手段を保持可能な保持部と、前記永久磁石の磁力を弱める磁力を通電により発生し、前記第1の連結部及び前記第2の連結部の磁力による連結を解除可能な消磁部と、を備えることを特徴とする。 The tool changer according to the present invention includes a multi-joint arm and a working means that is detachably coupled directly or indirectly to the multi-joint arm and capable of working on a work target. A first connecting part interposed and provided on the side of the multi-joint arm; and a second connecting part provided on the side of the working means and detachably attached to the first connecting part. One of the connecting portions includes a magnetic body, and the other connecting portion includes a permanent magnet that attracts the magnetic body and connects the first connecting portion and the second connecting portion by magnetic force. A holding part capable of holding the working means of the apparatus, and a demagnetizing part capable of generating a magnetic force to weaken the magnetic force of the permanent magnet by energization and releasing the connection by the magnetic force of the first connecting part and the second connecting part. And.
また、本発明のロボット装置は、多関節アームと、前記多関節アームに取り付けられ、作業対象物に対して作業可能な作業手段と、前記多関節アームと前記作業手段との間に介在されると共に、前記多関節アームの側に配設される第1の連結部と、前記多関節アームと前記作業手段との間に介在されると共に、前記作業手段の側に配設されて、前記第1の連結部に着脱自在に連結される第2の連結部と、を備え、前記第1の連結部及び前記第2の連結部のうち、いずれか一方の連結部は磁性体を備え、他方の連結部は、前記磁性体を吸着して前記第1の連結部及び前記第2の連結部を磁力により連結する永久磁石を備え、前記永久磁石が外部から消磁されることにより、前記第1の連結部及び前記第2の連結部の磁力による連結が解除される、ことを特徴とする。 The robot apparatus of the present invention is interposed between the multi-joint arm, the work unit attached to the multi-joint arm and capable of working on a work target, and the multi-joint arm and the work unit. And a first connecting portion disposed on the side of the multi-joint arm, interposed between the multi-joint arm and the working means, and disposed on the side of the working means. A second connecting portion that is detachably connected to one connecting portion, and one of the first connecting portion and the second connecting portion includes a magnetic body, and the other. The coupling portion includes a permanent magnet that attracts the magnetic body and couples the first coupling portion and the second coupling portion by magnetic force, and the first permanent magnet is demagnetized from the outside. The connection by the magnetic force of the connecting part and the second connecting part is released. It is characterized in.
本発明によれば、一方の連結部に磁性体を備え、他方の連結部に永久磁石を備え、ツール交換装置に消磁部を備えている。このため、永久磁石と磁性体との吸着により連結された第1の連結部及び第2の連結部に対して、消磁部が永久磁石の磁力を弱める磁力を通電により発生することで、両連結部の磁力による連結を解除することができる。しかも、消磁部への通電は両連結部の磁力による連結を解除する場合に実行すればよく、両連結部の連結を維持するためには通電は必要ない。これにより、装置の大型化や消費電力の増加を抑制しながらも、エンドエフェクタ等の作業手段を自動交換できるロボットシステムを得ることができる。 According to the present invention, one connecting portion includes a magnetic body, the other connecting portion includes a permanent magnet, and the tool changer includes a demagnetizing portion. For this reason, the demagnetizing unit generates a magnetic force that weakens the magnetic force of the permanent magnet by energization with respect to the first connecting part and the second connecting part connected by the adsorption of the permanent magnet and the magnetic body. The connection by the magnetic force of the part can be released. In addition, the energization to the demagnetizing portion may be performed when the coupling by the magnetic force of both the coupling portions is released, and no energization is necessary to maintain the coupling of both the coupling portions. Thereby, it is possible to obtain a robot system capable of automatically exchanging working means such as an end effector while suppressing increase in size of the apparatus and increase in power consumption.
以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1に示すように、ロボットシステム10は、ロボット装置1と、第1ツール交換装置2と、第2ツール交換装置3と、これらロボット装置1と第1ツール交換装置2と第2ツール交換装置3とを制御する制御装置4とを備えている。ロボット装置1は、複数の関節を有する6軸の垂直多関節アーム(以下、アームと呼ぶ)5と、エンドエフェクタであるハンド6とを備えており、ワーク置台7に載置されたワーク(作業対象物)Wに対して作業可能になっている。本実施形態では、アーム5として6軸の垂直多関節アームを適用しているが、軸数は用途や目的に応じて適宜変更してもよい。
As shown in FIG. 1, the
アーム5は、7つのリンク71〜77と、各リンク71〜77を揺動又は回動可能に連結する6つの関節81〜86とを備えている。各リンク71〜77としては、長さが固定されたものを採用している。但し、例えば、直動アクチュエータにより伸縮可能なリンクを採用してもよい。
The
アーム5の各関節81〜86を駆動するための関節機構は、関節81〜86を駆動するモータ51〜56(図5参照)と、モータ51〜56の回転角度を検知する不図示のエンコーダとを備えている。また、関節機構は、タイミングベルトやプーリなどによって構成される不図示の動力伝達機構と、歯車等によって構成される不図示の減速機構と、モータ51〜56の非通電時に位置姿勢を支える不図示のブレーキ機構等とを備えている。
The joint mechanism for driving the joints 81 to 86 of the
ハンド6は、アーム5の最先端のリンク77に取り付けられて支持され、アーム5の動作により位置及び姿勢の少なくとも一自由度が調整されるようになっている。ハンド6は、ハンド本体60と、ハンド本体60に対して移動可能に配設されて、ワークWに対して作業可能な第1フィンガ(作業手段)61とを備えている。本実施形態では、第1フィンガ61は複数、例えば2本設けられ、2本の第1フィンガ61,61によってワークWを把持可能になっている。2本の第1フィンガ61,61は、例えば、互いに左右対称な形状にされている。ハンド本体60の第1フィンガ61を駆動するための駆動機構は、第1フィンガ61を駆動するモータ62(図5参照)と、モータ62の回転角度を検知する不図示のエンコーダとを備えている。
The hand 6 is attached to and supported by the most
ロボット装置1では、エンドエフェクタとして、ハンド6の代わりに他のドライバ、ドリル、溶接等の作業ツールを取り付けることもできる。このため、ロボット装置1は、アーム5に取り付けたハンド6によりワークWを把持して他のワークに組み付けたり、あるいはアーム5に取り付けた各種の作業ツールによりワークWに作業を行ったりすることができる。
In the robot apparatus 1, a work tool such as another driver, a drill, or a weld can be attached as an end effector instead of the hand 6. For this reason, the robot apparatus 1 may hold the work W with the hand 6 attached to the
また、ハンド6は、ハンド本体60に対して各種の作業手段を交換可能になっている。例えば、図1に示す状態では、ハンド本体60には第1フィンガ(図3(a)(b)参照)61を装着しているが、第1フィンガ61を第2フィンガ(図3(c)参照)161に交換可能になっている。組み立てを行う製品を変更(段取替え)する際等は、ハンド6で把持及び組み立てするワークWが異なるので、ワークWや作業内容に応じて各フィンガの使い分けを行うことができる。更には、ハンド本体60に対して、作業手段として、フィンガ以外のドライバ、ドリル、溶接等の作業ツール等を装着することもできる。尚、ハンド6の構成の詳細は後述する。
The hand 6 can exchange various working means with respect to the hand
第1ツール交換装置(ツール交換装置)2は、基台20と、この基台20の上側に設けられ、上方に開口して1本のフィンガ61(フィンガ)を収容して保持可能な2つの保持台21と、保持台21の上方を覆うカバー22とを備えている。これにより、第1ツール交換装置2は、ハンド6が備える2本の第1フィンガ61をハンド本体60に対して、2本並行して装着又は離脱することができる。2つの保持台21は、同様の構成を有している。カバー22は、保持台21の上方に設けられて、開閉可能になっている。そして、保持台21に第1フィンガ61を出し入れする時は、カバー22を開放し、それ以外の時はカバー22を閉塞するようになっている。これにより、保持台21にゴミ等が落下して付着することを防止できる。保持台21の構成の詳細は後述する。
The first tool changer (tool changer) 2 is provided with a
第2ツール交換装置(ツール交換装置)3は、基台30と、この基台30の上側に設けられ、上方に開口して1本の第2フィンガ(フィンガ)161を収容して保持可能な2つの保持台31と、保持台31の上方を覆うカバー32とを備えている。その他の構成は第1ツール交換装置2と同様であるので、詳細な説明を省略する。
The second tool changer (tool changer) 3 is provided on the
制御装置4は、コンピュータにより構成され、ロボット装置1と、第1ツール交換装置2と、第2ツール交換装置3とを制御可能になっている。制御装置4を構成するコンピュータは、例えば、CPU40と、各部を制御するためのプログラムを記憶するROM41と、RAM42と、通信制御部(I/F)43とを備えている。RAM42は、ティーチングペンダント44の操作による教示点や制御指令等のデータを一時的に記憶するようになっている。CPU40は、教示点データからロボット装置1の各軸の軌道を生成し、通信制御部43を介して制御目標値として送信するようになっている。ティーチングペンダント44は、制御装置4に対して通信線により着脱可能に接続されており、ロボット操作及び状態表示等のユーザインターフェース機能を有する。
The
次に、本実施形態のロボットシステム10の特徴的な構成について説明する。
Next, a characteristic configuration of the
図2(a)(b)に示すように、ハンド本体60の先端部には、ガイドレール60aと、ブロック60bと、フィンガマウント(第1の連結部)63とが設けられている。ガイドレール60aは、例えば、ハンド本体60の先端面に、ハンド本体60の軸方向と直交する方向を長手方向として設けられている。ブロック60bは、ガイドレール60aに沿って摺動可能になっており、ハンド本体60に内蔵されたモータ62(図5参照)によって摺動されるようになっている。フィンガマウント63は、ブロック60bに固定されている。フィンガマウント63に第1フィンガ61が取り付けられた状態でモータ62が駆動されることにより、第1フィンガ61がワークWを把持あるいは解放するようになっている。
As shown in FIGS. 2A and 2B, a
フィンガマウント63は、アーム5と第1フィンガ61との間に介在されると共に、アーム5の側に配設されている。フィンガマウント63は、強磁性体により形成され、基部63aと、嵌合軸(第1の嵌合部)63bと、永久磁石64と、第1付勢部(付勢手段)65と、第2付勢部(付勢手段)66とを備えている。基部63aは、ブロック60bに固定されている。嵌合軸63bは、基部63aから先端に向けて突出し、基部63aよりも細い円柱形状となっている。永久磁石64は、基部63aの先端部に埋め込まれ、嵌合軸63bの周囲における基部63aの水平な先端面に露出している。永久磁石64と基部63aとの間には、径方向に隙間Sを設けている。永久磁石64は、円環形状で、例えば基端側をN極、先端側をS極にして配置されている。このため、磁束線は、図中点線で示すように、基部63aの内部及び基部63aの先端面から基部63aの外部において連続的に形成されている。
The
第1付勢部65は、嵌合軸63bの基端部の近傍に形成された径方向に貫通する透孔65aと、透孔65a内に設けられたボール65b及び付勢ばね65cと、透孔65aの付勢ばね65c側の開口部を閉塞するキャップ65dと、を備えている。透孔65aは、軸方向に垂直な貫通孔で、内径はボール65bの直径より僅かに大きくされている。透孔65aのボール65b側の開口部はボール65bの直径よりも僅かに縮径されており、ボール65bが一部のみ突出するようになっている。付勢ばね65cは圧縮コイルばねにより形成され、ボール65bとキャップ65dとの間に圧縮されて設けられている。このため、ボール65bは、縮径された開口部から一部を突出させて露出し、ボール65bを押し込もうとする外力により付勢ばね65cに抗して押し込まれるようになっている。
The
これにより、フィンガマウント63に後述するフィンガアタッチメント68が嵌合された際に(図7(a)参照)、ボール65bはフィンガアタッチメント68の嵌合孔68aの係合孔68cの内面を押圧する。そして、嵌合軸63bのキャップ65d側が、嵌合孔68aの内周面を押圧し、フィンガマウント63に対してフィンガアタッチメント68を片寄せして位置決めする。尚、本実施形態では、透孔65aの形成方向を軸方向に垂直としているが、これには限られず、軸方向に交差した方向であればよい。この場合も、ボール65bが係合孔68cの内面を押圧することで、フィンガマウント63とフィンガアタッチメント68とを片寄せにより位置決めすることができる。
Thereby, when a finger attachment 68 (to be described later) is fitted to the finger mount 63 (see FIG. 7A), the
第2付勢部66は、嵌合軸63bの先端部の近傍に形成された透孔66aと、透孔66a内に設けられたボール66b及び付勢ばね66cと、透孔66aの付勢ばね66c側の開口部を閉塞するキャップ66dと、を備えている。第2付勢部66は、第1付勢部65よりも嵌合軸63bの先端側に配置される点と、図2(c)に示すように、ボール66bの突出方向が第1付勢部65のボール65bと嵌合軸63bの周方向で90°ずれている点とで、第1付勢部65とは構成を異にする。他の構成については、第1付勢部65と同様であるので、同じサブ符号a〜dを付して詳細な説明は省略する。このように、第1付勢部65及び第2付勢部66が軸方向にずれた位置に配置されているので、お互いに干渉することが防止される。
The
次に、図3(a)(b)に示すように、第1フィンガ61は、指先部67と、フィンガアタッチメント(第2の連結部)68とを備えている。尚、本実施形態では、作業手段は広義では第1フィンガ61であるが、狭義では指先部67となる。第1フィンガ61は、アーム5に対して直接的に又は間接的に着脱自在に連結され、ワークWに対して作業可能になっている。指先部67は、中心孔67aを有する円筒形状で、先端部の一部にはワーク把持部67bが設けられている。ワーク把持部67bは、例えば、摩擦係数の高いゴム部材からなり、ワークWを把持した際に滑り落とすことを防止するようになっている。
Next, as shown in FIGS. 3A and 3B, the
フィンガアタッチメント68は、アーム5と第1フィンガ61の指先部67との間に介在されると共に、指先部67の側に配設されて、フィンガマウント63に着脱自在に連結されるようになっている。フィンガアタッチメント68は、指先部67と同径の円筒形状で、フィンガマウント63の嵌合軸63bが嵌合可能な嵌合孔(第2の嵌合部)68aを備えている。フィンガアタッチメント68は、指先部67に対して端部同士が凹凸により嵌合して一体化されている。フィンガアタッチメント68の嵌合孔68aとフィンガマウント63の嵌合軸63bとの直径の関係は、これらが隙間嵌めとなるように設定している。また、嵌合孔68aと中心孔67aとは連続して、1本の透孔を形成している。このため、第1フィンガ61の内部において、後述する距離センサ27で使用する光線を通過させることができる。フィンガマウント63に対してフィンガアタッチメント68が嵌合されている時は、フィンガアタッチメント68の基端側の水平な端面68bがフィンガマウント63の基部63aに当接する。これにより、フィンガアタッチメント68が、フィンガマウント63の永久磁石64に吸着され磁力により連結されるようになっている。
The
本実施形態では、フィンガマウント63の基部63aの永久磁石64が露出する端面と、フィンガアタッチメント68の端面68bとが、いずれも水平面であるので、永久磁石64の良好な吸着を実現することができる。但し、永久磁石64と端面68bとは水平面であることには限られず、例えば円錐面や嵌合可能な凹凸面等であってもよい。
In this embodiment, since the end surface where the
フィンガアタッチメント68は、例えばケイ素鋼等の軟質磁性材料からなる。即ち、フィンガアタッチメント68は軟質磁性材料からなるので、磁性体を備えていることになる。尚、ここでの軟質磁性材料は、数十A/m以下の保磁力を有するものとしている。軟質磁性材料は磁界を取り去った時に磁性が残りにくいので、フィンガアタッチメント68を利用して複数回のフィンガ又はツールの交換を経ても磁力が残ることがなく、鉄粉等の磁性を持つゴミが固着するのを防ぐことができる。尚、本実施形態では、フィンガアタッチメント68は軟質磁性材料からなることで磁性体を備えているものとしているが、これには限られない。例えば、フィンガアタッチメント68は磁性材料からならないものとし、永久磁石64に吸着される磁性体を、フィンガアタッチメント68に別部材として備えるようにしてもよい。この場合も、磁性体は軟質磁性材料であることが好ましい。
The
また、フィンガアタッチメント68の嵌合孔68aの内周面には、嵌合した嵌合軸63bの2つのボール65b,66bが係合する2つの係合孔68c,68cが形成されている。このため、フィンガマウント63にフィンガアタッチメント68が嵌合されている時は、嵌合軸63bの2つのボール65b,66bが嵌合孔68aの各係合孔68c,68cに係合する。これにより、フィンガマウント63とフィンガアタッチメント68とが、互いの周方向の位置決め及び軸方向への抜け防止を図ることができる。このため、フィンガアタッチメント68は、フィンガマウント63に対して、永久磁石64の磁力による連結力の他に、第1付勢部65及び第2付勢部66の付勢力による連結力によって、強固に連結されるようになる。尚、係合孔68cの形成位置は、ボール65b,66bが係合する際に、ハンド本体60に対して第1フィンガ61が適正な向きに取り付けられるように設定している。
Further, on the inner peripheral surface of the
また、図3(c)に示すように、第2フィンガ161は、指先部167と、フィンガアタッチメント(第2の連結部)68とを備えている。第2フィンガ161は、指先部167の先端部167cが細長い形状である点と、ゴム製のワーク把持部67bを有しない点とで、第1フィンガ61とは構成を異にしている。他の構成については、第1フィンガ61と同様であるので、同じ符号を付して詳細な説明は省略する。第2フィンガ161は、指先部167の先端部167cが細長い形状であるので、小さいワークWの把持及び組み立てに適している。
As shown in FIG. 3C, the
次に、図4に示すように、保持台21は、上方に開口したフィンガ61の収容空間を有するフレーム24と、フレーム24の側壁に設けられたクランプ機構(保持部)25,125と、電磁コイル(消磁部)26と、距離センサ(センサ)27とを備えている。尚、保持台31は、図8(a)に示すように、保持台21と同様に、上方に開口したフィンガ161の収容空間を有するフレーム34と、フレーム34の側壁に設けられたクランプ機構35,135と、電磁コイル36と、距離センサ37とを備えている。このため、保持台31については、詳細な説明を省略する。
Next, as shown in FIG. 4, the holding table 21 includes a
クランプ機構25,125は、フレーム24の周方向に90°ごとの4箇所に配置されており、それぞれ第1クランプ機構25、第2クランプ機構(不図示)、第3クランプ機構125、第4クランプ機構(不図示)となっている。各クランプ機構25,125は同様の構成となっているので、ここでは第1クランプ機構25について説明する。第1クランプ機構25は、フレーム24の径方向Dの内側に開口したクランプ収容部25aに設けられている。クランプ機構25は、ガイドレール11と、ブロック12と、スリーブ13と、クランプ本体(クランプ)14と、付勢ばね15とを備えている。
The
ガイドレール11は、クランプ収容部25aの内側の上下面、必要に応じて径方向Dに沿った側面に、フレーム24の径方向Dを長手方向として設けられている。ブロック12は、ガイドレール11によってフレーム24の径方向Dに摺動可能に支持されており、第1モータ(図5参照)21aの駆動によって摺動するようになっている。スリーブ13は、ブロック12の径方向Dの内側から径方向Dに突出して設けられており、内側の端部にはストッパ(不図示)が形成されている。クランプ本体14は、スリーブ13の内周面によって径方向Dに摺動可能に支持されており、スリーブ13のストッパに当接するまで径方向Dの内側に移動可能になっている。付勢ばね15は、スリーブ13の内部のブロック12とクランプ本体14との間に圧縮して設けられ、クランプ本体14をブロック12から離隔する方向に付勢している。
The
ハンド本体60に装着された第1フィンガ61が保持台21に収容された時に、第1クランプ機構25を作動させ、ブロック12を径方向Dの内側に移動させる。これにより、クランプ本体14を第1フィンガ61に当接させて、付勢ばね15に抗して押圧することができる。そして、第1〜第4クランプ機構25,125を同時に作動させ、各ブロック12を径方向Dの内側に移動させることにより、各クランプ本体14によって第1フィンガ61を保持することができる。
When the
電磁コイル26は、フレーム24の上端部に設けられており、軸方向を中心に周方向に巻き回されている。電磁コイル26は、通電されることにより磁界を発生する。そして、ハンド本体60に装着された第1フィンガ61が保持台21に収容された時に、電磁コイル26に通電される。これにより、永久磁石64の磁力を弱める(相殺する)磁力を発生し、フィンガマウント63とフィンガアタッチメント68との磁力による連結を解除可能になっている。
The
距離センサ27は、フレーム24の底部に設けられており、真上に位置するフィンガマウント63との距離を計測可能になっている(図7(b)参照)。即ち、距離センサ27は、クランプ機構25が第1フィンガ61を保持する保持位置に、第1フィンガ61が位置したことを検出するようになっている。距離センサ27としては、例えばLED等の発光部とフォトダイオード等の受光部とを利用した光学式センサ等、適宜なセンサを適用することができる。また、距離センサ27により第1フィンガ61が保持位置に位置したことが検出された場合には、制御装置4によって電磁コイル26に通電して永久磁石64の磁力を弱める(相殺する)。そして、フィンガマウント63とフィンガアタッチメント68との磁力による連結を、解除するようになっている。
The
次に、図5に示すように、制御装置4は、アーム5に備えられたアーム制御回路57に接続されており、アーム制御回路57にアーム5の制御目標値を送信するようになっている。また、制御装置4は、ハンド6に備えられたハンド制御回路69に接続されており、ハンド制御回路69にハンド6の制御目標値を送信するようになっている。
Next, as shown in FIG. 5, the
更に、制御装置4は、第1ツール交換装置2に備えられた第1ツール交換装置制御回路23に接続されており、第1ツール交換装置制御回路23に第1ツール交換装置2の制御目標値を送信するようになっている。例えば、制御装置4は、距離センサ27により第1フィンガ61が保持位置に位置したことが検出された場合には、第1モータ21a〜第4モータ21dを駆動し、各クランプ本体14を内周側に突出させ、第1フィンガ61を保持するようになっている。これと並行して、制御装置4は、電磁コイル26に通電して永久磁石64の磁力を弱めて(相殺し)、フィンガマウント63とフィンガアタッチメント68との磁力による連結を解除するようになっている。尚、第2ツール交換装置制御回路33の制御も第1ツール交換装置制御回路23と同様であるので、詳細な説明は省略する。
Further, the
上述したロボット装置1の制御方法の手順について、図6に示すフローチャートと図7及び図8に沿って説明する。ここでは、ハンド本体60に装着された第1フィンガ61を第1ツール交換装置2で離脱して格納し、続いて第2ツール交換装置3に保持される第2フィンガ161をハンド本体60に装着する一連の動作を実行するものとする。また、以下では各種の判断や動作は、第1フィンガ61及び第2フィンガ161はいずれも1本だけについて説明するが、実際にはいずれの場合もハンド本体60に対して2本同時に並行して別個に行われるものとする。また、図7及び図8中、点線は、永久磁石64又は電磁コイル26からの磁束線を示す。
The procedure of the control method of the robot apparatus 1 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. 6 and FIGS. 7 and 8. Here, the
制御装置4は、ハンド本体60に装着した第1フィンガ61を第1ツール交換装置2に向けて移動させる(ステップS1)。制御装置4は、ハンド本体60に装着した第1フィンガ61を第1ツール交換装置2の真上に位置させ、第1ツール交換装置2のカバー22を開放する。そして、制御装置4は、各第1フィンガ61を垂直にして各保持台21に同時に挿入し、保持位置に接近させる(ステップS2、図7(a))。制御装置4は、第1フィンガ61が第1ツール交換装置2の保持位置に位置しているか否かを判断する(ステップS3)。ここでの判断は、距離センサ27が検出したフィンガマウント63との距離に基づいて実行する。制御装置4は、第1フィンガ61が第1ツール交換装置2の保持位置に位置していないと判断した場合は、各第1フィンガ61を各保持台21に更に深く挿入して保持位置に接近させる(ステップS2)。
The
制御装置4は、第1フィンガ61が第1ツール交換装置2の保持位置に位置していると判断した場合は、4つのクランプ機構25,125を駆動させ、第1フィンガ61を保持する(ステップS4、図7(b))。そして、制御装置4は、電磁コイル26に通電し、第1フィンガ61の永久磁石64の磁力を弱める(相殺する)磁力を発生し、フィンガマウント63とフィンガアタッチメント68との磁力による連結を解除可能にする(ステップS5、図7(b))。この時、フィンガマウント63とフィンガアタッチメント68とは、第1付勢部65及び第2付勢部66の付勢力のみによって連結され、容易に離隔可能になっている。
When the
ここで、電磁コイル26に通電する電流量を、永久磁石64が生成する磁力とほぼ同一の強さとなるように設定することで、永久磁石64とフィンガアタッチメント68との結合力はキャンセルされ、容易にフィンガの取り外しが可能となる。例えば、各構成要素の持つ物理量が、以下のような値であったと仮定する。
永久磁石64が生成する磁束密度:B1=0.6[T]
フィンガアタッチメント68の透磁率:μ1=0.0025[H/m]
電磁コイル26の長さ:L1=0.05[m]
電磁コイル26が生成する起磁力:A1=15[AT(アンペアターン)]
Here, the coupling force between the
Magnetic flux density generated by the permanent magnet 64: B1 = 0.6 [T]
Permeability of finger attachment 68: μ1 = 0.0025 [H / m]
Length of electromagnetic coil 26: L1 = 0.05 [m]
Magnetomotive force generated by the electromagnetic coil 26: A1 = 15 [AT (ampere turn)]
この場合、電磁コイル26が生成する磁束密度:B2=μ1×A1/L1=0.75[T]となり、B2>B1となるため、永久磁石64による磁気結合力を電磁コイル26の磁力によりキャンセルすることが十分に実現できる。
In this case, the magnetic flux density generated by the electromagnetic coil 26: B2 = μ1 × A1 / L1 = 0.75 [T], and B2> B1, so the magnetic coupling force by the
制御装置4は、多関節アーム5によってフィンガマウント63を引き上げ、第1フィンガ61から離脱させる(ステップS6、図7(c))。この時、第1付勢部65では、ボール65b(図2参照)が、係合孔68c(図3参照)から外れ、付勢ばね65c(図2参照)が圧縮される。同様に、第2付勢部66では、ボール66b(図2参照)が、係合孔68cから外れ、付勢ばね66c(図2参照)が圧縮される。これにより、フィンガマウント63とフィンガアタッチメント68との連結が、解除される。また、制御装置4は、距離センサ27の検出結果に基づき、フィンガマウント63がフィンガアタッチメント68から離れたと判断した時に、電磁コイル26への通電を停止する(ステップS7、図7(c))。これにより、不必要な電力消費を防ぐことができる。制御装置4は、多関節アーム5によってフィンガマウント63を更に引き上げ(図7(d))、第1ツール交換装置2から離脱させ、第1ツール交換装置2のカバー22を閉じる。
The
次に、制御装置4は、ハンド本体60を第2ツール交換装置3に向けて移動させる(ステップS8)。制御装置4は、ハンド本体60を第2ツール交換装置3の真上に位置させ、第2ツール交換装置3のカバー32を開き、各フィンガマウント63を垂直にして各保持台31に同時に挿入し、保持位置に接近させる(ステップS9、図8(a))。即ち、ここでの保持位置とは、第2ツール交換装置3で保持された第2フィンガ161に対して、フィンガマウント63が連結する位置としている。制御装置4は、フィンガマウント63が第2ツール交換装置3の保持位置に位置しているか否かを判断する(ステップS10)。ここでの判断は、距離センサ37が検出したフィンガマウント63との距離に基づいて実行する。制御装置4は、フィンガマウント63が第2ツール交換装置3の保持位置に位置していないと判断した場合は、各フィンガマウント63を各保持台31に更に深く挿入して保持位置に接近させる(ステップS9、図8(b))。
Next, the
制御装置4は、フィンガマウント63が第2ツール交換装置3の保持位置に位置していると判断した場合は(図8(c))、4つのクランプ機構35,135を駆動させ、第2フィンガ161を解放する(ステップS11)。この時、フィンガアタッチメント68は永久磁石64の近傍に位置することで、図中点線で示すような磁界が生成されて磁気結合する。この結合力は、永久磁石64の磁力により生成されるため、電力等の外部からの結合のためのエネルギは不要である。尚、ここでは、制御装置4は電磁コイル36に通電しない。
When the
また、同時に、第1付勢部65では、ボール65b(図2参照)が、係合孔68c(図3参照)に係合し、付勢ばね65c(図2参照)によりボール65bが係合孔68cを押圧して片寄せする。同様に、第2付勢部66では、ボール66b(図2参照)が、係合孔68cに係合し、付勢ばね66c(図2参照)によりボール66bが係合孔68cを押圧して片寄せする。各ボール65b,66bが係合孔68cに係合することにより、第2フィンガ161が何らかの障害物に衝突する等、脱落するような外力が作用した場合でも、脱落防止を図ることができる。そして、フィンガマウント63とフィンガアタッチメント68とは、永久磁石64の磁力による連結力と、第1付勢部65及び第2付勢部66の付勢力による連結力とによって、強固に連結される。
At the same time, in the first urging
ここでの第1付勢部65及び第2付勢部66による片寄せ動作は、フィンガマウント63がフィンガアタッチメント68に挿入される度に行われるため、繰り返し精度の高い取り付けが可能となる。また、2つの付勢ばね65c,66cにより弾性力を生成することで、取り付けられるフィンガ61,161の回転を抑制し、フィンガ61,161の軸方向に対して鉛直に片寄せしやすくなる効果を得られ、取り付け精度の向上につながる。
The shifting operation by the first urging
制御装置4は、多関節アーム5によって第2フィンガ161を引き上げ(図8(d))、第2ツール交換装置3から離脱させ、第2ツール交換装置3のカバー32を閉じ、目標位置に移動させる(ステップS12)。
The
このように、従来のツール交換装置であれば、フィンガや作業ツールを結合するための機構を、ツールやフィンガの内部に搭載する必要があった。そのため、小型化・軽量化を実現することが困難であり、また、交換時間と取付けの繰り返し位置決め精度の両立が難しかった。それに対し、上述した通り、本実施形態のロボットシステム10では、永久磁石64による結合力の生成と、電磁コイル26による結合力のキャンセルを行うことで、小型・軽量な構成で、かつ、短時間でフィンガ61,161の交換を実現できる。また、第1付勢部65及び第2付勢部66によるフィンガ61,161の片寄せ動作の後に取り付けを行うことで、繰り返し位置決め精度の高い取り付けを行うことが可能となる。
Thus, in the case of a conventional tool changer, it is necessary to mount a mechanism for coupling fingers and work tools inside the tools and fingers. Therefore, it has been difficult to reduce the size and weight, and it has been difficult to achieve both the replacement time and the repeated positioning accuracy of mounting. On the other hand, as described above, in the
上述したように本実施形態のロボットシステム10によれば、フィンガアタッチメント68に磁性体を備え、フィンガマウント63に永久磁石64を備え、各ツール交換装置2,3に電磁コイル26,36を備えている。このため、磁性体であるフィンガアタッチメント68と永久磁石64との吸着により連結されたフィンガアタッチメント68及びフィンガマウント63に対して、電磁コイル26,36が永久磁石64の磁力を弱める(相殺する)磁力を通電により発生する。これにより、電磁コイル26,36への通電により、フィンガアタッチメント68及びフィンガマウント63の磁力による連結を解除することができる。しかも、電磁コイル26,36への通電は、フィンガアタッチメント68及びフィンガマウント63の磁力による連結を解除する場合に実行すればよく、フィンガアタッチメント68及びフィンガマウント63の連結を維持するためには通電は必要ない。よって、ロボット装置1や各ツール交換装置2,3の大型化や消費電力の増加を抑制しながらも、エンドエフェクタ等の作業手段を自動交換できるロボットシステム10を得ることができる。
As described above, according to the
また、本実施形態のロボットシステム10によれば、フィンガマウント63は嵌合軸63bを備えている。また、フィンガアタッチメント68は、嵌合軸63bに対して嵌合することにより、フィンガマウント63とフィンガアタッチメント68とを位置決めする嵌合孔68aを備えている。このため、嵌合軸63bと嵌合孔68aとが嵌合することにより、フィンガマウント63とフィンガアタッチメント68とが、少なくとも軸方向に交差する方向に位置決めされる。従って、ハンド本体60に対する各フィンガ61,161の装着において、永久磁石64により軸方向に精度が向上されると共に、嵌合軸63bと嵌合孔68aとにより軸方向に交差する方向に精度が向上されるようになる。
Moreover, according to the
更に、本実施形態のロボットシステム10によれば、嵌合軸63bは、第1付勢部65及び第2付勢部66を備えている。第1付勢部65及び第2付勢部66は、嵌合孔68aを嵌合方向に交差する方向に付勢して中心軸を挟んだ反対側を嵌合軸63bに押し付ける。これにより、フィンガマウント63とフィンガアタッチメント68とを、少なくとも軸方向に交差する方向に高精度に位置決めすることができる。従って、ハンド本体60に対する各フィンガ61,161の装着において、永久磁石64により軸方向に精度が向上されると共に、各付勢部65,66と係合孔68cとにより軸方向に交差する方向に精度が向上されるようになる。
Furthermore, according to the
ここで、一般的に、アーム5の位置決め精度には限界があり、アーム5の先端の操作位置には位置決め誤差が生じてしまう。そのため、アーム5の動作によりエンドエフェクタを自動的に装着する場合は、エンドエフェクタとアームとの連結部及び被連結部の間に、ある程度の間隙を持たせておく必要がある。特に、エンドエフェクタの自動交換を繰り返し行う際には、この間隙の範囲内で連結部及び被連結部に位置ずれが生じる可能性が残されていた。これに対し、本実施形態のロボットシステム10によれば、ハンド本体60に対する各フィンガ61,161の装着において、永久磁石64により軸方向に精度が向上される。更に、本実施形態のロボットシステム10によれば、各付勢部65,66と係合孔68cとにより軸方向に交差する方向に精度が向上されるようになる。このため、フィンガ61,161の自動交換を繰り返し行っても取付精度が確保されているので、交換速度を向上することができ、生産性を高めることができる。
Here, generally, the positioning accuracy of the
また、本実施形態のロボットシステム10によれば、第1付勢部65及び第2付勢部66は、嵌合方向に並んで複数配置されている。このため、1つのみ設けられている場合に比べて、2箇所で片寄せできることから軸方向に対するフィンガマウント63とフィンガアタッチメント68との傾斜の発生を、より確実に抑えることができる。
Further, according to the
更に、本実施形態のロボットシステム10によれば、嵌合孔68aの内周面の第1付勢部65及び第2付勢部66により押圧される部位には、係合孔68cが形成されている。このため、各ボール65b,66bが各係合孔68cに入り込んで押圧されることにより、フィンガマウント63とフィンガアタッチメント68とが軸方向を中心とする回転方向にも位置決めされるようになる。従って、ハンド本体60に対する各フィンガ61,161の装着において、永久磁石64により軸方向に精度が向上されると共に、各付勢部65,66と係合孔68cとにより軸方向に交差する方向及び回転方向に精度が向上されるようになる。
Furthermore, according to the
また、本実施形態のロボットシステム10によれば、永久磁石64は、フィンガマウント63に設けられている。このため、永久磁石64がフィンガアタッチメント68に設けられている場合に比べて、ロボット装置1の先端部の重量を軽減することができ、慣性力を小さくすることでロボット装置1の制御の精度を向上することができる。
Further, according to the
また、本実施形態のロボットシステム10によれば、クランプ機構25,125が各フィンガ61,161を保持する保持位置に、いずれかのフィンガ61,161が位置したことを検出する距離センサ27,37を備えている。そして、制御装置4は、距離センサ27,37によりいずれかのフィンガ61,161が保持位置に位置したことを検出した場合に、電磁コイル26,36に通電するようになっている。これにより、制御装置4は、通電した電磁コイル26,36により永久磁石64の磁力を弱めて(相殺し)、フィンガマウント63とフィンガアタッチメント68との磁力による連結を解除するようになっている。このため、ロボット装置1や各ツール交換装置2,3の大型化や消費電力の増加を抑制しながらも、エンドエフェクタ等の作業手段を自動交換できるロボットシステム10を得ることができる。
Further, according to the
また、本実施形態のロボットシステム10によれば、各クランプ機構25,125は、フィンガ61,161を挟持して保持可能なクランプ本体14を備えている。また、制御装置4は、距離センサ27,37によりフィンガ61,161が保持位置に位置したことが検出された場合に、クランプ本体14によりフィンガ61,161を挟持する。また、この場合に、制御装置4は、電磁コイル26,36に通電してフィンガマウント63とフィンガアタッチメント68との磁力による連結を解除し、アーム5を駆動してフィンガマウント63をフィンガアタッチメント68から離隔させる。付勢ばね15により付勢されたクランプ本体14によってフィンガ61,161を保持可能であるので、十分な保持力を得ながらもフィンガ61,161の位置ずれを吸収できる。このため、フィンガ61,161を保持するための位置の微調整が不要になるので、フィンガ61,161の交換速度を速めることができる。
Further, according to the
尚、上述した実施形態では、ハンド本体60に対して作業手段としてフィンガ61,161が着脱される場合について説明したが、これには限定されず、作業手段として、例えばドライバ、ドリル、溶接等の作業ツールが着脱されるようにしてもよい。この場合、作業ツールに、フィンガアタッチメント68に相当する第2の連結部を設けるようにする。
In the above-described embodiment, the case where the
また、上述した実施形態では、第1の連結部であるフィンガマウント63はアーム5に取り付けられたハンド本体60に配設され、第2の連結部であるフィンガアタッチメント68はフィンガ61,161に配設される場合について説明した。但し、これには限定されず、例えば、第1の連結部はアーム5に配設され、第2の連結部はハンドや作業ツール等の作業手段としてのエンドエフェクタに配設されるようにしてもよい。この場合も、ロボット装置1や各ツール交換装置2,3の大型化や消費電力の増加を抑制しながらも、エンドエフェクタ等の作業手段を自動交換できるロボットシステム10を得ることができる。
In the above-described embodiment, the
また、上述した実施形態では、永久磁石64を1個のみ使用した場合について説明したが、これには限定されず、永久磁石を複数個用いてもよい。この場合、例えば、全ての永久磁石について、フィンガマウント63の軸方向の一方側をN極、他方側をS極として配置してもよく、あるいは、一部の永久磁石は極性の向きを異ならせてもよい。一部の永久磁石は極性の向きを異ならせた場合は、電磁コイルも複数設け、各永久磁石の磁力を打ち消すように配置する。
In the above-described embodiment, the case where only one
また、上述した実施形態では、フィンガマウント63に溝を設けて永久磁石64を埋め込んでいるが、これには限定されない。例えば、図9に示すように、永久磁石64の周囲に、フィンガアタッチメント(第2の連結部)268に磁束を誘導するヨーク64aを備えるようにしてもよい。この場合、フィンガマウント(第1の連結部)263は、基部263aと、嵌合軸(第1の嵌合部)263bと、を備え、嵌合軸263bの基端部に円筒形状の永久磁石64を径方向に隙間なく設ける。そして、永久磁石64の基端側から外周側の先端側に向けて、永久磁石64に対して径方向に隙間Sを有するヨーク64aを設けるようにする。ヨーク64aは、例えばSK材等の硬質磁性材料からなる。ここでの硬質磁性材料は、数百〜数千A/m以上の保磁力を有するものとしている。硬質磁性材料は磁界を取り去っても磁性が残るので、永久磁石64の磁力を維持するために好ましい。
In the above-described embodiment, the groove is provided in the
永久磁石64とヨーク64aとに隙間Sを設けることにより、永久磁石64が生成する磁束で外側に漏れる量が少なくなり、磁気結合力を強化することができる。また、嵌合軸263bの先端部には、後述するボール265bが係合可能な係合孔263cが形成されている。また、フィンガマウント263は、アルミ等の非磁性体からなるものとしている。
By providing the gap S between the
このフィンガマウント263に装着される第3フィンガ(フィンガ)261は、円柱形状の指先部267と、該指先部267と一体形成された円筒形状のフィンガアタッチメント(磁性体)268と、を備えている。指先部267は、先端の一部にワーク把持部267bを備えている。フィンガアタッチメント268は、中心軸に沿って形成された嵌合孔(第2の嵌合部)268aと、付勢部(付勢手段)265とを備えている。
A third finger (finger) 261 attached to the
付勢部265は、フィンガアタッチメント268に形成された径方向に貫通する透孔265aと、透孔265a内に設けられたボール265b及び付勢ばね265cと、透孔265aの付勢ばね265c側の開口部を閉塞するキャップ265dと、を備えている。付勢部265の構成は、上述した第1付勢部65や第2付勢部66と同様であるので、詳細な説明は省略する。
The biasing
第3フィンガ261によれば、嵌合軸263bの外周面の付勢部265により押圧される部位には、係合孔263cが形成されている。このため、ボール265bが係合孔263cに入り込んで押圧されることにより、フィンガマウント263とフィンガアタッチメント268とが軸方向を中心とする回転方向にも位置決めされるようになる。従って、ハンド本体60に対する第3フィンガ261の装着において、ヨーク64aの使用により強固な連結を実現できると共に、付勢部265と係合孔263cとにより軸方向に交差する方向及び回転方向に精度が向上されるようになる。
According to the
また、上述した実施形態では、保持部は各クランプ機構25,125であり、フィンガ61,161を挟持して保持可能なクランプ本体14を備えているが、これには限定されない。即ち、クランプ機構25,125以外の構成によりフィンガ61,161を保持する保持部を構成するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the holding unit is the
また、上述した実施形態では、センサとして光学的な距離センサ27を適用した場合について説明したが、これには限定されず、例えば、センサとして機械的なスイッチを適用してもよい。即ち、センサは、制御装置4によりクランプ機構25,125や電磁コイル26,36の動作をオンオフするためのトリガーであることから、オンオフスイッチでも十分に機能可能である。この場合、センサは、フィンガマウント63あるいはハンド本体60が保持位置に位置しているか否かを検出可能な位置に設けられるようにする。あるいは、センサは必ずしも設けなくてもよい。
In the above-described embodiment, the case where the
また、上述した実施形態では、永久磁石64はフィンガマウント63に設けられる場合について説明したが、これには限定されない。例えば、永久磁石64がフィンガアタッチメント68に設けられるようにしてもよい。即ち、フィンガマウント63及びフィンガアタッチメント68のうち、いずれか一方が磁性体を備え、いずれか他方が該磁性体を吸着してフィンガマウント63及びフィンガアタッチメント68を磁力により連結する永久磁石64を備えるようにできる。
In the above-described embodiment, the case where the
また、上述した実施形態では、嵌合孔68aの内周面の第1付勢部65及び第2付勢部66により押圧される部位には、係合孔68cが形成される場合について説明したが、これには限定されない。例えば、係合孔68cは、必ずしも設けなくてもよい。
In the above-described embodiment, the case where the
また、上述した実施形態では、第1付勢部65及び第2付勢部66がフィンガマウント63に設けられる場合について説明したが、これには限られず、図9に示すように付勢部265がフィンガアタッチメント68に設けられるようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the case where the first urging
また、上述した実施形態では、第1付勢部65及び第2付勢部66が軸方向を中心に90°ずれた方向を指向して配置される場合について説明したが、これには限定されない。例えば、軸方向を中心に同じ向きを指向して配置されるようにしてもよい。また、上述した実施形態では、第1付勢部65及び第2付勢部66が嵌合方向に並んで複数配置される場合について説明したが、これには限定されない。例えば、図9に示す第3フィンガ261のように、付勢部265が1つのみ設けられるようにしてもよく、あるいは付勢部を3つ以上設けるようにしてもよい。更には、第1付勢部65及び第2付勢部66は、必ずしも設けなくてもよい。
In the above-described embodiment, the case where the first urging
また、上述した実施形態では、フィンガマウント63は嵌合軸63bを備え、フィンガアタッチメント68は嵌合孔68aを備えている場合について説明したが、これには限定されない。即ち、このロボットシステム10は、少なくとも、フィンガアタッチメント68に磁性体を備え、フィンガマウント63に永久磁石64を備え、各ツール交換装置2,3に電磁コイル26,36を備えていればよく、嵌合軸63bや嵌合孔68aは必ずしも必要ではない。少なくとも、この構成により、ロボット装置1や各ツール交換装置2,3の大型化や消費電力の増加を抑制しながらも、エンドエフェクタ等の作業手段を自動交換できるロボットシステム10を得ることができる。
In the above-described embodiment, the case where the
また、上述した実施形態では、2つのツール交換装置2,3を用いた交換作業について説明したが、これには限定されない。即ち、各装置の設置スペースや、ロボット装置1の動作範囲等の制約条件が許す限り、配置する数に制限はなく、多品種の自動段取り替えに対応できる。また、作業ツール及びフィンガの種類等、種々の変更又は修正を加えることが可能であり、本発明はこれらの実施形態に限定されないのは勿論である。
In the above-described embodiment, the replacement work using the two
1…ロボット装置、2…第1ツール交換装置(ツール交換装置)、3…第2ツール交換装置(ツール交換装置)、4…制御装置、5…アーム(多関節アーム)、6…ハンド(エンドエフェクタ)、10…ロボットシステム、14…クランプ本体(クランプ)、25…第1クランプ機構(保持部)、26…電磁コイル(消磁部)、27…距離センサ(センサ)、35…第1クランプ機構(保持部)、36…電磁コイル(消磁部)、37…距離センサ(センサ)、60…ハンド本体、61…第1フィンガ(作業手段、フィンガ)、63,263…フィンガマウント(第1の連結部)、63b,263b…嵌合軸(第1の嵌合部)、64…永久磁石、64a…ヨーク、65…第1付勢部(付勢手段)、66…第2付勢部(付勢手段)、68,268…フィンガアタッチメント(第2の連結部、磁性体)、68a,268a…嵌合孔(第2の嵌合部)、125…第3クランプ機構(保持部)、135…第3クランプ機構(保持部)、161…第2フィンガ(作業手段、フィンガ)、261…第3フィンガ(作業手段、フィンガ)、W…ワーク(作業対象物) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Robot apparatus, 2 ... 1st tool change apparatus (tool change apparatus), 3 ... 2nd tool change apparatus (tool change apparatus), 4 ... Control apparatus, 5 ... Arm (articulated arm), 6 ... Hand (end) Effector), 10 ... robot system, 14 ... clamp body (clamp), 25 ... first clamp mechanism (holding part), 26 ... electromagnetic coil (demagnetization part), 27 ... distance sensor (sensor), 35 ... first clamp mechanism (Holding part), 36 ... electromagnetic coil (demagnetizing part), 37 ... distance sensor (sensor), 60 ... hand body, 61 ... first finger (working means, finger), 63, 263 ... finger mount (first connection) Part), 63b, 263b ... fitting shaft (first fitting part), 64 ... permanent magnet, 64a ... yoke, 65 ... first biasing part (biasing means), 66 ... second biasing part (attachment) Force means), 68, 268 Finger attachment (second connecting portion, magnetic body), 68a, 268a ... fitting hole (second fitting portion), 125 ... third clamp mechanism (holding portion), 135 ... third clamp mechanism (holding portion) 161 ... 2nd finger (working means, finger), 261 ... 3rd finger (working means, finger), W ... Work (work object)
Claims (14)
前記作業手段を保持可能な保持部を有するツール交換装置と、を備え、
前記第1の連結部及び前記第2の連結部のうち、いずれか一方の連結部は磁性体を備え、他方の連結部は、前記磁性体を吸着して前記第1の連結部及び前記第2の連結部を磁力により連結する永久磁石を備え、
前記ツール交換装置は、前記永久磁石の磁力を弱める磁力を通電により発生し、前記第1の連結部及び前記第2の連結部の磁力による連結を解除可能な消磁部を備える、
ことを特徴とするロボットシステム。 An articulated arm, working means attached to the articulated arm and capable of working on a work object, interposed between the articulated arm and the working means, and on the side of the articulated arm A first connecting portion disposed between the multi-joint arm and the working means, and disposed on the working means side so as to be detachably connected to the first connecting portion; A second connecting portion, and a robot device having
A tool changer having a holding part capable of holding the working means,
One of the first connecting portion and the second connecting portion includes a magnetic body, and the other connecting portion attracts the magnetic body to adsorb the first connecting portion and the second connecting portion. A permanent magnet for connecting the two connecting portions by magnetic force;
The tool changer includes a demagnetization unit that generates a magnetic force that weakens the magnetic force of the permanent magnet by energization and can release the connection of the first connection unit and the second connection unit by the magnetic force.
A robot system characterized by this.
前記第2の連結部は、前記第1の嵌合部に対して嵌合することにより、前記第1の連結部と前記第2の連結部とを位置決めする第2の嵌合部を備える、
ことを特徴とする請求項1記載のロボットシステム。 The first connecting portion includes a first fitting portion,
The second connecting portion includes a second fitting portion that positions the first connecting portion and the second connecting portion by fitting with the first fitting portion.
The robot system according to claim 1.
ことを特徴とする請求項2記載のロボットシステム。 At least one fitting portion of the first fitting portion and the second fitting portion urges the other fitting portion in a direction crossing the fitting direction to the one fitting portion. An urging means for positioning the first connecting portion and the second connecting portion by pressing;
The robot system according to claim 2.
ことを特徴とする請求項3記載のロボットシステム。 A plurality of the biasing means are arranged side by side in the fitting direction.
The robot system according to claim 3.
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のロボットシステム。 The permanent magnet is provided in the first connecting portion.
The robot system according to any one of claims 1 to 4, wherein:
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のロボットシステム。 Around the permanent magnet, a yoke for inducing magnetic flux to the magnetic body is provided.
The robot system according to any one of claims 1 to 5, wherein:
前記第2の連結部は、前記作業手段に配設され、
前記作業手段は、エンドエフェクタである、
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載のロボットシステム。 The first connecting portion is disposed on the articulated arm,
The second connecting portion is disposed on the working means;
The working means is an end effector;
The robot system according to any one of claims 1 to 6, wherein:
前記第2の連結部は、前記作業手段に配設され、
前記作業手段は、フィンガ又は作業ツールである、
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載のロボットシステム。 The first connecting portion is disposed on a hand body attached to the articulated arm,
The second connecting portion is disposed on the working means;
The working means is a finger or a working tool;
The robot system according to any one of claims 1 to 6, wherein:
前記センサにより前記作業手段が前記保持位置に位置したことが検出された場合に、前記消磁部に通電して前記永久磁石の磁力を弱めて、前記第1の連結部及び前記第2の連結部の磁力による連結を解除する制御装置と、を備える、
ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載のロボットシステム。 A sensor for detecting that the working unit is located at a holding position where the holding unit holds the working unit;
When the sensor detects that the working means is positioned at the holding position, the demagnetizing portion is energized to weaken the magnetic force of the permanent magnet, and the first connecting portion and the second connecting portion. A controller for releasing the connection by the magnetic force of
The robot system according to any one of claims 1 to 8, wherein:
前記制御装置は、前記センサにより前記作業手段が前記保持位置に位置したことが検出された場合に、前記クランプにより前記作業手段を挟持し、前記消磁部に通電して前記第1の連結部及び前記第2の連結部の磁力による連結を解除し、前記多関節アームを駆動して前記第1の連結部を前記第2の連結部から離隔させる、
ことを特徴とする請求項9記載のロボットシステム。 The holding portion includes a clamp capable of holding and holding the working means,
When the control unit detects that the working unit is located at the holding position, the control unit clamps the working unit with the clamp, energizes the demagnetizing unit, and supplies the first coupling unit and The connection by the magnetic force of the second connection part is released, and the articulated arm is driven to separate the first connection part from the second connection part.
The robot system according to claim 9.
前記永久磁石の磁力を弱める磁力を通電により発生し、前記第1の連結部及び前記第2の連結部の磁力による連結を解除可能な消磁部と、を備える、
ことを特徴とするツール交換装置。 An articulated arm is detachably coupled directly or indirectly to the articulated arm and is operable to work on a work target, and is interposed between the articulated arm side. Any one of the first connecting portion provided and the second connecting portion provided on the working means side and detachably attached to the first connecting portion is magnetic. A holding unit capable of holding the working means of the robot apparatus including a permanent magnet that attracts the magnetic body and connects the first connecting unit and the second connecting unit by magnetic force. And
A demagnetizing portion that generates a magnetic force that weakens the magnetic force of the permanent magnet by energization and can release the coupling by the magnetic force of the first coupling portion and the second coupling portion.
A tool changer characterized by that.
前記センサにより前記作業手段が前記保持位置に位置したことが検出された場合に、前記消磁部に通電して前記永久磁石の磁力を弱めて、前記第1の連結部及び前記第2の連結部の磁力による連結を解除する、
ことを特徴とする請求項11記載のツール交換装置。 A sensor for detecting that the working means is located at a holding position where the holding unit holds the working means;
When the sensor detects that the working means is positioned at the holding position, the demagnetizing portion is energized to weaken the magnetic force of the permanent magnet, and the first connecting portion and the second connecting portion. The connection by the magnetic force of
The tool changer according to claim 11.
前記センサにより前記作業手段が前記保持位置に位置したことが検出された場合に、前記クランプにより前記作業手段を挟持し、前記消磁部に通電して前記第1の連結部及び前記第2の連結部の磁力による連結を解除し、前記第1の連結部を前記第2の連結部から離隔可能にする、
ことを特徴とする請求項12記載のツール交換装置。 The holding portion includes a clamp capable of holding and holding the working means,
When the sensor detects that the working means is located at the holding position, the work means is sandwiched by the clamp, and the demagnetizing portion is energized to supply the first connecting portion and the second connecting portion. The connection by the magnetic force of the part is released, and the first connection part can be separated from the second connection part.
The tool changer according to claim 12, wherein:
前記第1の連結部及び前記第2の連結部のうち、いずれか一方の連結部は磁性体を備え、他方の連結部は、前記磁性体を吸着して前記第1の連結部及び前記第2の連結部を磁力により連結する永久磁石を備え、
前記永久磁石が外部から消磁されることにより、前記第1の連結部及び前記第2の連結部の磁力による連結が解除される、
ことを特徴とするロボット装置。 An articulated arm, working means attached to the articulated arm and capable of working on a work object, interposed between the articulated arm and the working means, and on the side of the articulated arm A first connecting portion disposed between the multi-joint arm and the working means, and disposed on the working means side so as to be detachably connected to the first connecting portion; A second connecting portion,
One of the first connecting portion and the second connecting portion includes a magnetic body, and the other connecting portion attracts the magnetic body to adsorb the first connecting portion and the second connecting portion. A permanent magnet for connecting the two connecting portions by magnetic force;
By demagnetizing the permanent magnet from the outside, the connection by the magnetic force of the first connection part and the second connection part is released,
A robot apparatus characterized by that.
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