JP5125638B2 - Double arm robot - Google Patents
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本発明は、ロボットアームの先端に取り付けて使用する作業ハンド、作業工具等のロボットハンドを交換可能な産業用ロボットに関する。 The present invention relates to an industrial robot in which a robot hand such as a work hand or a work tool attached to the tip of a robot arm can be replaced.
従来、産業用ロボットや双腕ロボットにおいて、ロボットハンドの交換は製造ラインの作業効率にかかわるため自動化が進んでおり、ロボットハンドを自動で交換するロボットハンド自動交換装置として、様々な装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。また、ロボットハンドの交換が頻繁になっても交換の時間が少なくて済むロボットハンド自動交換装置を提案しているものもある(例えば、特許文献2参照)。更に、一つの工程内でワークを組立てできるようにすると共に、治具交換に要する時間の短縮を図ることを目的としたワーク位置決め装置が提案されている。(特許文献3参照)
図5は従来のロボットハンド自動交換装置の断面図である。図5において、500は保持部、この保持部に連結される交換部600からなっており、交換部600の先端にはロボットハンド700が取り付けられている。把持部500を構成するハウジング501は図示を省略したロボットアームに連結され、3次元的に移動自在となっている。ハウジング501内には、下部に複数個の剛球組込み用穴を設けた玉受けハウジング502が上記穴に剛球503を組み込んだ状態ではめ込み締結されており、玉受けハウジング502の内部は交換部600との嵌合部502aとなっている。剛球503は嵌合部502aに対して出没自在となっており、剛球503の上方には下端開口部にテーパ部504aを設けたテーパピストン504が上下方向へ摺動自在に配置されている。テーパピストン504はバネ505により常時下方に押されており、ハウジング501の側面に連結したエアー配管507を介してハウジング501とテーパピストン504とにより形成されるシリンダ部506に加圧エアーを供給、停止することで、テーパピストン504を上下に動かせるようになっている。交換部600を構成する交換台601には、玉受けハウジング502の嵌合部502aと嵌合する嵌合部601aが上部に設けられ、玉受けハウジング502の嵌合部502aより内側に突出した剛球503を受けるテーパ部601bが嵌合部601aの下方に設けられている。次に図5〜図7を用いて保持部500と交換部600との連結動作を説明する。図5の状態は保持部500が交換部600の軸上に位置したところである。この状態では、図示しないエアー供給源からエアー配管507を通じてシリンダ部506に供給されるエアーの圧力によりバネ505の力に反してテーパピストン504は上がっている。この状態で図6に示すように、交換部600の交換台601の嵌合部601aが玉受けハウジング502の嵌合部502aと嵌合するように保持部500が降下する。嵌合部502aと嵌合部601aが嵌合した状態で、図7に示すようにシリンダ部506に供給されているエアーの圧力を解除すると、バネ505の力によってテーパピストン504が降下する。この時、テーパピストン504のテーパ部504aが剛球503を玉受けハウジング502の内側に押し出して嵌合部601aの下に設けたテーパ部601bと噛み合わせることにより、交換台601とハウジング501を連結固定する。以上のように、テーパピストン504を上下することにより保持部500と交換部600の連結および連結の解除を行なう。
次に、従来のロボットハンド自動交換装置によるロボットハンド交換動作を図8に基づいて説明する。図8において、交換部600は保持部500に連結固定され、交換部600と交換する交換部600aが図示しないハンドストッカのCの位置に置かれている。ロボットハンド701を連結した保持部500は、Aの位置から矢印800のように移動しBの位置で止まる。ここで連結を解除し保持部500は矢印801のように上昇し、ロボットハンド701を取り付けた交換部600はハンドストッカ(図示省略)に置かれる。次に、矢印802のように保持部500は水平にCの位置まで移動する。その後、矢印803のように保持部500は降下し、Cの位置で他のロボットハンド702を取り付けた交換部600aを連結固定する。次に矢印804のように交換部600aを連結固定した保持部500は、Dの位置まで移動し何らかの作業を行なう。
また、別の従来例として、ロボットハンドの交換が頻繁になっても交換の時間が少なくて済むロボットハンド自動交換装置について説明する。このロボットハンド自動交換装置は、図9に示す通り、ロボットアダプタ本体901の下面には図示省略したボルトによりシリンダ902が取り付けられている。シリンダ902はその軸906が、エアーにより図9中上下方向に動作するように配置されている。そして軸906の下面軸中心位置には引き込み軸905が取り付けられている。引き込み軸905は図10に示す交換部1000を保持するためのもので、図9に示す通り径の異なる円筒を2つ上下に重ねた上円筒部905aと下円筒部905bからなる段付き形状をしており、側面から見ると逆T字形状をしている。またシリンダ902の駆動源となるエアーは図示していないエアーチューブより供給される。以上によりシリンダ902の作用によって、引き込み軸905はその軸方向に移動自在となる。次に図10を用いてロボットハンドを搭載した交換部1000を説明する。交換部1000はツールアダプタ1003、ロボットハンド1004からなっている。ツールアダプタ1003は保持部900に着脱自在に連結される部品であり、その上面には幅溝が異なる上溝1001aと下溝1001bからなる逆T字形状をした段差のある溝1001がツールアダプタ1003を直線的に横断して設けられている。この溝1001は、上溝1001a及び下溝1001bの幅が図9に示した引き込み軸905の上円筒部905a及び下円筒部905bの径より各々大きく形成されると共に、上溝1001aの幅より下円筒部905bの径が大きく形成されている。これにより、上溝1001aに上円筒部905aを、及び下溝に下円筒部905bをツールアダプタ1003の側面方向から挿入可能で、引き込み軸905が溝1001の中を溝1001に沿って自由に移動可能になるとともに、シリンダ902により引き込み軸905を上動したときに下円筒部905bの上面905cと上溝1001aの下面1001cとが係止し、保持部900と交換部1000とが連結保持されるようになっている。このような構成にしたことにより、ロボットハンドの交換動作時に図8において、矢印800、矢印805、矢印804の経路で、ロボットハンドの交換が可能で交換時間の短縮が行なえるような構成になっている。
FIG. 5 is a cross-sectional view of a conventional robot hand automatic exchange device. In FIG. 5,
Next, the robot hand exchanging operation by the conventional robot hand automatic exchanging apparatus will be described with reference to FIG. In FIG. 8, the exchanging
As another conventional example, a description will be given of an automatic robot hand exchanging apparatus that requires less time for exchanging robot hands even if the robot hands are frequently exchanged. In this robot hand automatic changer, as shown in FIG. 9, a
従来の双腕ロボットは、ハンドストッカまたは自動工具交換装置(ATC)が決められた位置にあり、しかもロボットの作業エリア外にあることが多いため、ロボットハンドを交換するためには、ロボットアームをその位置まで移動させる必要があり移動に時間がかかる。このため、頻繁にロボットハンドを交換しなければならない場合には、製造ラインの単位時間当たりの処理能力(スループット)に影響を与えるという問題があった。
また、従来の双腕ロボットは、ロボットハンドを交換するために必要な専用の電気やエアーなどの動力源を引く必要があるという問題もあった。
更に、ハンドストッカに目的のハンド以外のハンドが挿入されているような場合は、誤作動となるというような問題もあった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、ロボットハンドの交換時間を短縮するとともに、専用の動力源を引くことなしに、また、ハンドの誤着を検出することができる双腕ロボットを提供することを目的とする。
In a conventional double-arm robot, a hand stocker or an automatic tool changer (ATC) is located at a predetermined position and is often outside the work area of the robot. It takes a long time to move to that position. For this reason, when it is necessary to frequently replace the robot hand, there is a problem in that the processing capacity (throughput) per unit time of the production line is affected.
In addition, the conventional double-arm robot has a problem that it is necessary to draw a dedicated power source such as electricity or air necessary for exchanging the robot hand.
Further, when a hand other than the target hand is inserted in the hand stocker, there is a problem that malfunction occurs.
The present invention has been made in view of such problems, and it is possible to reduce the time for replacing a robot hand, and to detect a mis-attachment of a hand without pulling a dedicated power source. The purpose is to provide an arm robot.
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
本発明は、着脱可能なハンドを備えたロボットにおいて、先端に多指ハンドが取り付けられた多自由度の第1のアームと、前記着脱可能なハンドを先端に取り付けた多自由度の第2のアームとを備えた双腕ロボットにおいて、前記多指ハンドで前記第2のアームに取り付けたハンドを交換することを特徴とする双腕ロボットとするものである。
また、本発明は、前記双腕ロボットにおいて、前記着脱可能なハンドを収納および取り出し可能なハンドストッカを備えたことを特徴とする双腕ロボットとするものである。
また、本発明は、前記着脱可能なハンドは、前記ハンドストッカから取り出し時にハンドの種類を特定するリング状の突起を備えた事を特徴とする双腕ロボットとするものである。
また、本発明は、前記多指ハンドに力制御をかけて一定負荷で止まるようにしておき、前記多指ハンドで前記リング状突起をつかんだ時、前記多指ハンドの指先端の間隔で前記リング状の突起の大きさを検出し、ハンドの種類を特定することを特徴とする双腕ロボットとするものである。
また、本発明は、前記ハンドストッカは、前記双腕ロボットの胴体付近に備え付けられてあることを特徴とする双腕ロボットとするものである。
In order to solve the above problem, the present invention is configured as follows.
The present invention provides a robot having a detachable hand, a multi-degree-of-freedom first arm with a multi-fingered hand attached to the tip, and a multi-degree-of-freedom second with the detachable hand attached to the tip. In the double-arm robot provided with the arm, the multi-fingered hand exchanges the hand attached to the second arm.
Further, the present invention is the in the double-arm robot, in which a double-arm robot you comprising the housing and removable Handosutokka the detachable hand.
Further, the present invention, the detachable hand, it is an double-arm robot you characterized by having a ring-shaped projection that identifies the type of the hand when taken out of the Handosutokka.
Further, the present invention is configured to apply force control to the multi-finger hand so as to stop at a constant load, and when the multi-finger hand grasps the ring-shaped projection, detecting the size of the ring-shaped protrusion, it is an double-arm robot you and identifies the type of the hand.
Further, the present invention, the Handosutokka are those double-arm robot you characterized in that are equipped to the body near the double-arm robot.
本発明によると、アームに自動で着脱することができ、専用の動力源を引かずにロボットハンドの交換をすることができる。また、ハンドの種類を特定することができ、ハンドの誤着を検出することができる。また、ハンドストッカをロボット付近に備え付けることができ、ロボットハンドの交換時間を短縮することができる。 According to the present invention, the robot hand can be automatically attached to and detached from the arm, and the robot hand can be exchanged without pulling a dedicated power source. Further, it is possible to identify the type of Ha-end, it is possible to detect the erroneous attachment of the hand. In addition, it is possible to equip the Ha Ndosutokka in the vicinity of the robot, it is possible to reduce the exchange time of the robot hand.
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の双腕ロボットの斜視図である。図において、100は双腕ロボット、101は右アーム、102は左アーム、103はロボットの胴体、104は多指ハンド、105は脱着可能なハンド、106はハンドストッカ、107は交換用ハンドとなっている。この双腕ロボットは、右アーム101に多指ハンド104が備え付けられており、左アーム102は、ハンド105が脱着可能な構成になっている。ロボットの胴体103には、ハンドストッカ106が備え付けられてあり、このハンドストッカ106内には、交換用ハンド107が装備されていて、多指ハンド104が取り付けられた右アーム101の可動範囲内にあるロボットの胴体103の腰部にねじ締結などにより取り付けられている。交換用ハンド107は、脱着可能なハンド105と、多指ハンド104を用いることにより交換可能となっている。
本発明が従来技術と異なる部分は、脱着可能なハンド105を多指ハンド104で交換することと、ロボットの胴体103にハンドストッカ106を備えた部分である。
FIG. 1 is a perspective view of a dual-arm robot of the present invention. In the figure, 100 is a double-arm robot, 101 is a right arm, 102 is a left arm, 103 is a robot body, 104 is a multi-finger hand, 105 is a detachable hand, 106 is a hand stocker, and 107 is a replacement hand. ing. In this double-arm robot, a
The difference between the present invention and the prior art is that the
図2は、ハンドストッカから取り出し時にハンドの種類を特定する方法を示した図である。ハンド200およびハンド201にはリング状の突起202および203が備え付けられている。このリング状の突起はハンドの種類ごとに、径204および径205の様にリングの径が変えられている。図Cは多指ハンド206でリング状の突起208の大きさを計測している図を示している。多指ハンドの指207に力制御をかけて一定の負荷で止まるようにしておく。先端が正三角形となるようにリング状の突起208に押し当てれば、ハンド200に押し当てた場合(図D)とハンド201に押し当てた場合(図E)の図からわかる様に、多指ハンドの先端209、210の指先端の間隔でリングの大きさを検出し、ハンドの種類を特定することができる。
FIG. 2 is a diagram showing a method of specifying the type of hand when taking out from the hand stocker. The
図3を用いて、本発明のロボットハンドおよび保持部について説明する。301はロボットハンド、302は保持部、303は連結レバー、303aは連結部、303bはボタン、303cはテーパ部、304はバネ、305は嵌合部、306はリング状の突起、307はツール、308、311はエアー穴、309はキー溝である。301のロボットハンドは、図示していない第1のロボットアームに備えられた多指ハンドに把持され、3次元的に移動自在となっている。保持部302は図示していない第2のロボットアームの先端に連結されており、3次元的に移動自在となっている。図3のA1は連結前のロボットハンド301、保持部302を示した図である。図3のA2は保持部302の断面図、図3のA3はロボットハンドをロボットアーム側から見た上面図である。図3のA1ではまだ連結前のため、ボタン303bは押されておらず、バネ304によって連結レバー303は開いた状態で、連結部303aは嵌合部305から飛び出た状態になっている。図3のB1は連結中のロボットハンド301、保持部302を示した図である。図3のB1では図示していない多指ハンドでボタン303bを押して、連結レバー303を閉じると、連結部303aは嵌合部305に収納された状態になる。この状態で嵌合部305を保持部302に嵌合するようにロボットハンド301、保持部302を移動させる。図3のB2は保持部302の断面図、図3のB3はロボットハンドをロボットアーム側から見た上面図である。ロボットハンド301と保持部302の嵌合が完了したら、ボタン303bの押さえを緩め、保持部302を図示していないロボットアームで矢印310の方向に回転させると、連結部303aがキー溝309にはまる。このとき、連結レバー303の連結部303aの下方に設けられたテーパ部と図示していないキー溝309のテーパ部の作用により、保持部302に対してロボットハンド301が多少下がっていても、ロボットハンド303が上に上がり保持部302と隙間なく連結される。こうして、ロボットハンド301と保持部302の連結固定が完了する。図3のC1はロボットハンド301と保持部302の連結固定が完了した後の状態である。連結部303aがキー溝に309にはまり、連結レバー303がバネ304で開いていることがわかる。図3のC2は保持部302の断面図、図3のC3はロボットハンドをロボットアーム側から見た上面図である。なお、連結部303aがキー溝に309にはまったかどうかは、図示していない多指ハンドの駆動部の電流値を観測することにより、多指ハンドがボタン303bをどの程度の力で押しているかで判断することができる。また、308、311はエアー穴であり、連結結合が完了すると個々のエアー穴が繋がり、ロボットハンド301を動かすためのエアーを送ることができる仕組みとなっている。もし、エアー穴の繋がりにエアー漏れなどの問題がある場合は、図11のように、ロボットハンド301側にテーパを付けた突起1101を設け、保持部302側に図示していないOリングを設ければよい。この時、エアー穴308、311は、図A2’、図A3’の様に同心円上にこないようにずらして配置する必要がある。なお、エアーの入り切りは多指ハンドの動きに同期させて、ロボットハンド301を連結完了後にコンプレッサの電源またはエアー配管途中に設けた切り替え機でエアーをオンし、ロボットハンド301を多指ハンドで取り外す前にオフすればよい。
The robot hand and holding part of the present invention will be described with reference to FIG. 301 is a robot hand, 302 is a holding portion, 303 is a connecting lever, 303a is a connecting portion, 303b is a button, 303c is a tapered portion, 304 is a spring, 305 is a fitting portion, 306 is a ring-shaped protrusion, 307 is a tool,
図4は、本発明のロボットハンドの交換手順を示した図である。交換手順としては、401は取り外し、402は収納、403は確認、404は取り出し、405は取り付け、406はパラメータ変更であり、この順でロボットハンドの交換が行なわれる。詳細について図を用いながら説明する。まず、401の取り外しについて図aを用いて説明する。保持部302からロボットハンド301aを取り外すには、多指ハンド407の3つの指407a、407b、407cを図の様に配置し、指407bと指407cでロボットハンド301aを把持する。この状態において指407aでボタン303bを押しながら、保持部302からハンド301aを下方に引き抜けば良い。402の収納は、図bの様に図aで引き抜いたツール307aのついたロボットハンド301aをあらかじめ位置等が決められたハンドストッカ408aに差し込み収納すれば良い。次に別のハンド301bをアームに取り付ける場合は、403の確認を行なう。403の確認は詳細を図2で説明した様に、多指ハンド407でリング状の突起306をつかんで行なう。この作業は交換するハンドが本当に目的のハンドかどうか確認するために行なうものであるから、ハンドストッカ408bの位置やツール307bの情報は、あらかじめロボットの制御盤内部に情報としてインプットされているものとする。この制御盤内部の情報と多指ハンドから得られたリング状の突起の情報とを比較して、交換しようとしているロボットハンドが目的のハンドかどうかの確認を行なえば良い。確認して違う場合は、エラーとしても良いが、別のハンドストッカを探して回る事も可能である。404の取り出しは、図dの様に多指ハンド407の指407a、指407b、指407cを配置してハンドストッカ408bから上方に引き抜けば良い。405の取り付けは図3で詳細は説明したが、図eの様に指407aでボタン303bを押さえながら保持部302にロボットハンド301bを嵌合する。図fの様に嵌合が完了したら、図示していないロボットアームで保持部302をロボットアーム301bに対して回転させる。図gの様にキー溝が合ったところで連結レバー303が開き連結結合が完了する。406のパラメータ変更は連結が完了したら、ロボット制御盤内部の現在のロボットハンドパラメータ情報をロボットハンド301aから301bに変更してやれば良い。これによりロボットハンドの種類に応じた動きをロボットアームにさせることが可能となる。
FIG. 4 is a diagram showing a procedure for replacing the robot hand according to the present invention. As exchange procedures, 401 is removed, 402 is stored, 403 is confirmed, 404 is taken out, 405 is attached, 406 is a parameter change, and robot hands are exchanged in this order. Details will be described with reference to the drawings. First, the removal of 401 will be described with reference to FIG. To remove the
本実施例では、ロボットハンドの付替えに多指ハンドを用いた実施例を示したが、ロボットハンドを把持できて、着脱用のボタンが押せる構造であればグリッパでも実施可能である。
In this embodiment, an example in which a multi-finger hand is used for replacing the robot hand has been described. However, a gripper may be used as long as the robot hand can be gripped and a detachable button can be pressed.
100 双腕ロボット
101 右アーム
102 左アーム
103 ロボットの胴体
104 多指ハンド
105 着脱可能なハンド
106 ハンドストッカ
107 交換用ハンド
200、201 ハンド
202、203、208 リング状の突起
204、205 リングの径
206 多指ハンド
207 多指ハンドの指
209、210 多指ハンドの先端
301、301a、301b ロボットハンド
302 保持部
303 連結レバー
303a 連結部
303b ボタン
303c テーパ部
304 バネ
305 嵌合部
306 リング状の突起
307、307a、307b ツール
308、311 エアー穴
309 キー溝
310 矢印
401 取り外し
402 収納
403 確認
404 取り出し
405 取り付け
406 パラメータ変更
407 多指ハンド
407a、407b、407c 多指ハンドの指
408a、408b ハンドストッカ
500 保持部
501 ハウジング
502 玉受けハウジング
502a 嵌合部
503 剛球
504 テーパピストン
504a テーパ部
505 バネ
506 シリンダ部
507 エアー配管
600 交換部
601 交換台
601a 嵌合部
601b テーパ部
700、701、702 ロボットハンド
800、801、802、803、804、805 矢印
900 保持部
901 ロボットアダプタ本体
902 シリンダ
905 引き込み軸
905a 上円筒部
905b 下円筒部
905c 下円筒部905bの上面
1000 交換部
1001 溝
1001a 上溝
1001b 下溝
1001c 上溝1001aの下面
1003 ツールアダプタ
1004 ロボットハンド
1101 突起
100 Double-
Claims (3)
前記着脱可能なハンドを収納および取り出し可能なハンドストッカを備え、
前記着脱可能なハンドは、
当該ハンドの種類を特定するリング状の突起と、当該ハンドおよび前記第2のアームの連結を解除するボタンとを備え、
前記多指ハンドは、
3つの指を有しており、2つの指で前記着脱可能なハンドを把持するとともに、残りの1つの指で前記ボタンを操作することによって前記着脱可能なハンドを交換すること
を特徴とする双腕ロボット。 A robot provided with a detachable hand, a first arm of the multi-degree of freedom multi-fingered hand is attached to the distal end, and a second arm of the multi-degree-of-freedom can be attached to the tip of the detachable hand In a double-arm robot with
A hand stocker capable of storing and taking out the removable hand;
The removable hand is
A ring-shaped protrusion for specifying the type of the hand, and a button for releasing the connection between the hand and the second arm,
The multi-fingered hand is
The dual hand is characterized by having three fingers, and holding the detachable hand with two fingers and exchanging the detachable hand by operating the button with the remaining one finger. Arm robot.
を特徴とする請求項1に記載の双腕ロボット。 When force is applied to the multi-fingered hand so that it stops at a constant load, and when the multi-fingered hand grips the ring-shaped projection, the ring-shaped projection is enlarged at the interval between the finger tips of the multi-fingered hand. The dual-arm robot according to claim 1, wherein the two-arm robot is characterized by detecting the height and identifying a type of a hand.
を特徴とする請求項1または2に記載の双腕ロボット。 The Handosutokka is a double-arm robot according to claim 1 or 2, characterized in that it is installed in the trunk of the double-arm robot.
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