JP7134621B2 - Tool stocker system, robot system, exchange tool, robot system control method, article control method, control program and recording medium - Google Patents
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Description
本発明は対象物を把持する交換可能な交換ツールを用いたロボットシステム及び、ロボットシステムの制御方法に関する。 The present invention relates to a robot system using an exchangeable exchange tool for gripping an object and a control method for the robot system.
近年、カメラ、プリンタなどのように小型で複雑な構造を有する工業製品の組立、加工などの作業の自動化が行われている。この種の工業製品に使用されるワークは、小型の精密な物が多く、その形状も多種にわたっている。 2. Description of the Related Art In recent years, automation of operations such as assembly and processing of industrial products having small and complicated structures such as cameras and printers has been performed. Many of the works used in this type of industrial product are small and precise, and come in a wide variety of shapes.
このような多種多様なワークの把持、組立を同一のロボット装置で連続的に行うことが求められており、製造現場ではワークの品種や工程の変更に応じてロボットアーム本体の先端に装着されるツールの交換などを含む段取り替えを行っている。この段取り替えを行い、ワークと接触するツールを交換することで多種多様なワークの把持、組立に対応している。 There is a demand for the same robot device to continuously grasp and assemble such a wide variety of workpieces. Changeovers, including tool changes, are carried out. By performing this setup change and exchanging the tool that comes into contact with the work, it is possible to hold and assemble a wide variety of works.
特許文献1の部品実装装置は、把持するワークのサイズや形状に対応した把持面を有するアダプタをチャック爪に装着しアダプタを用いてワークを把持するようにしている。このアダプタは多種類用意されており、収納手段により一カ所にまとめて配置されている。またアダプタにはチャック爪が挿入される開口部が設けられており、この開口部にチャック爪が挿入されることで容易にアダプタの装着を行い、把持するワークのサイズや形状に対応している。 In the component mounting apparatus of Patent Document 1, an adapter having a gripping surface corresponding to the size and shape of a workpiece to be gripped is attached to chuck claws, and the adapter is used to grip the workpiece. Various types of these adapters are prepared, and they are all arranged in one place by a storage means. In addition, the adapter has an opening into which the chuck claws are inserted. By inserting the chuck claws into this opening, the adapter can be easily attached, and it is compatible with the size and shape of the workpiece to be gripped. .
しかし特許文献1に記載の部品実装装置は、把持するワークの配置位置と、アダプタを収納する収納手段が配置された位置と、が離れているためアダプタの装着動作を行ったあと、収納手段が配置された位置から把持するワークの配置位置まで移動して把持する。そのため把持するワークの種類が増え、アダプタの装着動作が増えると、増えた分だけアダプタの収納手段から把持するワークの配置位置まで移動する回数が増える。ゆえに交換ツールの装着動作からワークの把持動作に至るまでの時間が増え、生産にかかる時間が増えてしまうという課題がある。 However, in the component mounting apparatus disclosed in Patent Document 1, the position where the workpiece to be gripped is arranged and the position where the housing means for housing the adapter are arranged are separated from each other. It moves from the arranged position to the arrangement position of the work to be grasped and grasps it. Therefore, when the types of workpieces to be gripped increase and the mounting operation of the adapter increases, the number of times of movement from the storage means of the adapter to the arrangement position of the workpiece to be gripped increases accordingly. Therefore, there is a problem that the time from the operation of mounting the replacement tool to the operation of gripping the workpiece increases, and the time required for production increases.
本発明の目的は、このような課題に着目してなされたものであり、多種類のワークの把持、組立に対応するために交換ツールが増えても生産にかかる時間を低減させることができるロボットシステムを提供する。 The object of the present invention is to address such problems, and to provide a robot capable of reducing the time required for production even if the number of exchangeable tools increases in order to handle the gripping and assembly of a wide variety of workpieces. provide the system.
上述の課題を解決するために本発明によれば、ロボットアームに着脱可能な交換ツールを保管するツールストッカーシステムであって、前記交換ツールが保管されるツールストッカー本体と、前記交換ツールが有する接触部を移動させる移動機構と、を備えており、前記交換ツールが前記ツールストッカー本体に保管された際に、前記移動機構により前記 接触部が対象物と接触し、前記接触部により前記対象物を保持することができる、ことを特徴とするツールストッカーシステムを採用した。In order to solve the above-mentioned problems, according to the present invention, there is provided a tool stocker system for storing an exchange tool detachable from a robot arm, comprising: a tool stocker body storing the exchange tool; and a moving mechanism for moving a part , wherein when the replacement tool is stored in the tool stocker body, the contact part is brought into contact with the object by the moving mechanism , and the object is moved by the contact part . A tool stocker system characterized by being able to hold is adopted.
本発明によれば交換ツールがツールストッカーに保持されている状態でもワークを把持できる位置にワークを供給する供給手段を備えている。ゆえに交換ツールの装着とワークの把持をほぼ同時に行うことができるため、交換ツールの装着動作からワークの把持動作に至るまでの時間を短縮することができる。 According to the present invention, there is provided a supply means for supplying a workpiece to a position where the workpiece can be gripped even when the exchange tool is held by the tool stocker. Therefore, the mounting of the replacement tool and the gripping of the work can be performed almost simultaneously, so the time from the mounting operation of the replacement tool to the gripping operation of the work can be shortened.
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための形態につき説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも一例であり、例えば細部の構成については本発明の趣旨を逸脱しない範囲において当業者が適宜変更することができる。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the embodiment shown below is merely an example, and, for example, details of the configuration can be appropriately modified by those skilled in the art without departing from the scope of the present invention.
(第1の実施形態)
図1は本発明を実施可能なロボットシステム10の概略構成の一例を示した説明図である。図1において、ロボットシステム10は、ロボット装置20、ツールストッカー500、空圧装置400、制御装置600、外部装置610、部品供給機900を備えている。空圧装置400、制御装置600および外部装置610は、図1の下部にブロック図として示している。
(First embodiment)
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an example of a schematic configuration of a
図1のロボット装置20は、ロボットアーム本体100と、ロボットアーム本体100の先端に着脱可能に取り付けられた交換ツール300aで構成される。交換ツール300aの他に交換ツール300bもあり、これら複数種類の交換ツールを総称して交換ツール300と呼称する場合がある。これら複数種類の交換ツールにより対象物であるワークW(Wa,Wb)に対する操作を行うことができる。
The
ロボットアーム本体100は、基台101と、6つのリンク102~107と、これらリンク102~107を図1に示す矢印a~f方向へ回動可能に連結する6つの関節111~116とを備えている。また、関節111~116はリンク102~107を搖動または回動させるためのロボットアーム用モータ121~126を有している(図2)。さらに各関節111~116には不図示のエンコーダを設けており、このエンコーダから各関節の角度を検出し制御装置600にフィードバックしている。
The
同図より、ロボットアーム本体100の基台101とリンク102は図中の関節111で接続されている。関節111は、例えば初期姿勢から矢印a方向に約±180度の可動範囲を有するものとする。
As shown in the figure, the
ロボットアーム本体100のリンク102とリンク103は関節112で接続されている。この関節112は、例えば初期姿勢から矢印b方向に約±80度の可動範囲を有するものとする。
ロボットアーム本体100のリンク103とリンク104は関節113で接続されている。関節113は、例えば初期姿勢から矢印c方向に約±70度の可動範囲を有するものとする。
The
ロボットアーム本体100のリンク104とリンク105は関節114で接続されている。関節114は、例えば初期姿勢から矢印d方向に約±180度の可動範囲を有するものとする。
ロボットアーム本体100のリンク105とリンク106は関節115で接続されている。この関節115は、初期姿勢から矢印e方向に約±120度の可動範囲を有するものとする。
The
ロボットアーム本体100のリンク106とリンク107は関節116で接続されている。この関節116は、初期姿勢から矢印f方向に約±240度の可動範囲を有するものとする。
図1において、交換ツール300aはロボットアーム本体100の最先端のリンク107に装着される。リンク107に支持された交換ツール300aは、ロボットアーム本体100の動作により図中のXYZ座標空間を自在に移動することができる。またリンク107には交換ツール300aを駆動させるためのツール駆動用モータ221(図2)を備えておりこのモータにより交換ツール300aを開閉させてワークへの把持等の操作を行う。
In FIG. 1 , the
組立を行う製品のワークの形状や作業内容が多種多様に存在する場合、ワークWや作業内容に応じて各交換ツール300を使い分ける。例えば、ワークと接触する部分の長さや形状の異なるものを複数用意しておき、ワークWや作業内容に応じて交換ツール300を装着することにより適切な作業を行うことができる。 When there are various shapes of workpieces to be assembled and work contents, each exchange tool 300 is selectively used according to the work W and work contents. For example, by preparing a plurality of tools having different lengths and shapes of portions that come into contact with the work, and mounting the replacement tool 300 according to the work W and the work content, appropriate work can be performed.
ツールストッカー500は各交換ツール300を保持するために用いられる。例えば交換ツール300aはツールストッカー500aに保持され、交換ツール300bはツールストッカー500bに保持される。ツールストッカー500はロボット装置20の可動域内に設置されている。詳しい構成は後述する。
A
空圧装置400はロボットアーム本体100に空気を吸気もしくは排気する。空圧装置400は電磁弁421、圧力センサ422、コンプレッサ423で構成されている。空圧装置400は交換ツール300とロボットアーム本体100との着脱に用いられる。
The
部品供給機900a、900bは、図1にある様に、各ワークWa、Wbをツールストッカー500に保持された各交換ツール300が把持できる位置まで搬送する。ワークWa、Wbに対応する部品供給機を900a、900bとする。部品供給機900a、900bを総称して部品供給機900と呼称する場合がある。各部品供給機900は各ツールストッカー500の直下に配置されている。詳しい構成は後述する。
The
制御装置600は、CPU601、各部を制御するためのプログラムを記憶するROM602、RAM603、通信インターフェース(図中ではI/F)604などから構成される。このうち、RAM603は外部装置610の操作による教示点や制御指令などのデータの一時記憶に用いられる。
The
外部装置610は、例えばティーチングペンダント(TP)のような操作装置が考えられるが、ロボットプログラムを編集可能な他のコンピュータ装置(PCやサーバ)であってもよい。外部装置610は、制御装置600に対して有線ないし無線の通信接続手段を介して接続することができ、ロボット操作および状態表示などのユーザインターフェース機能を有する。
The
CPU601は、例えば外部装置610で入力された教示点データを通信インターフェース604から受信する。また、外部装置610から入力された教示点データに基づきロボット装置20の各軸の軌道を生成し、通信インターフェース604を介して制御目標値としてロボット装置20に送信することができる。
The
さらに制御装置600はツールストッカー500および部品供給機900とも通信インターフェース604を介して接続されている。これによりロボット装置20とツールストッカー500、部品供給機900を統合して制御することが可能となる。また制御装置600は空圧装置400とも通信インターフェース604を介して接続されている。空圧装置400はロボット装置20に空気を吸気または排気する。本実施形態では空気圧によりロボットアーム本体100と各交換ツール300との着脱を行う。
Furthermore, the
図2は図1のロボットシステム10の制御系の詳細な構成を示したブロック図である。ロボットシステム10の制御部としての制御装置600は、ロボットアーム本体100の各関節111~116に搭載された各ロボットアーム用モータ121~126を制御する。そして、リンク107に内蔵されたツール駆動用モータ221、空圧装置400、ツールストッカー500、部品供給機900を制御する。
FIG. 2 is a block diagram showing the detailed configuration of the control system of the
アームモータドライバ120は制御装置600から得た制御値を基に各ロボットアーム用モータ121~126を制御しロボットアーム本体100の姿勢を制御する。ツール駆動用モータドライバ220も同様に制御装置600から得た制御値を基にツール駆動用モータ221を制御し交換ツール300の開閉を制御する。
The
また上記各モータには不図示のエンコーダを設けており、このエンコーダから各モータの回転角度を検出し制御装置600にフィードバックしている。
Further, each motor is provided with an encoder (not shown), from which the rotation angle of each motor is detected and fed back to the
空圧装置400は制御装置600からの指令値を基にコンプレッサ423を駆動させて不図示のタンク内の空気を圧縮もしくは開放し、圧力センサ422より所望の空圧となれば電磁弁421を開口もしくは閉口し、空気の吸気もしくは排気を行う。電磁弁421は各交換ツール300と接触するリンク107に空気を吸気もしくは排気できるよう構成されている。
The
部品供給機900は制御装置600からの指令値を基に、部品供給制御回路910が部品搬送部901と部品位置出し機構902を駆動制御する。部品供給制御回路910が部品位置出し機構902を駆動させ、ワークWa、Wbを任意の位置に位置決めして配置する。
A component
次に本実施形態において、各交換ツール300とロボットアーム本体100との着脱機構について図3を用いて説明する。図3では交換ツール300の一例として交換ツール300aを示している。
Next, in the present embodiment, an attachment/detachment mechanism between each exchange tool 300 and the
図3(a)はリンク107に設けられた着脱機構の斜視図、図3(b)は交換ツール300に設けられた着脱機構の斜視図、図3(c)は実際に交換ツール300aをリンク107に装着させワークWaを把持させた際の図である。
3A is a perspective view of an attachment/detachment mechanism provided on the
図3(a)(b)よりリンク107の交換ツール300aを装着する装着面には、一対の駆動基台211が一対のスライドガイド213により図中矢印A、B方向に移動可能に取り付けられている。さらにツール駆動用モータ221により、不図示のラック&ピニオン機構を介して、駆動基台211が互いに接近もしくは離間するように駆動されるように構成されている。
3(a) and 3(b), a pair of driving
交換ツール300aには一対の駆動基台211と同様にスライドガイド331により図中矢印A、B方向に互いに接近もしくは離間できる一対のフィンガ支持基台314が設けられている。一対のフィンガ支持基台314は対象物と接触する一対のフィンガ部材330aとつながっている。一対のフィンガ支持基台314が互いに接近もしくは離間することで一対のフィンガ部材330aが互いに接近もしくは離間し、対象物を把持もしくは解放する。
The
交換ツール300aのリンク107に対する装着面には、リンク107側の駆動基台211に対応し、スライドガイド331により図中矢印A,B方向に互いに接近もしくは離間できる一対のフィンガ支持基台314が設けられている。一対のフィンガ支持基台314は、開口部320を貫通して上記装着面の反対側へと突出し、対象物と接触する接触部となる一対のフィンガ部材330aと一体に固定されている。そしてフィンガ支持基台314が互いに接近もしくは離間する動作によって、フィンガ部材330aを開閉し、対象物を把持、解放することができる。
On the mounting surface of the
そして図3(c)より、リンク107と交換ツール300aが装着状態にあるとき、一対の駆動基台211に設けられた駆動伝達ピン212と、一対のフィンガ支持基台314に設けられた駆動伝達孔317が嵌合し機械的に接続される。
3C, when the
この状態で一対の駆動基台211を互いに接近または離間させることで、一対のフィンガ支持基台314が互いに接近または離間し、一対のフィンガ部材330aが接近または離間し対象物Waを把持ないし解放する。図3(c)では孔hを持つワークWaを孔の内側からフィンガ部材330aを互いに離間させる方向に移動し、ワークWaの内壁に押し付けて把持している。
By moving the pair of
また、一対のフィンガ支持基台314には、フィンガ支持基台314が矢印A、B方向に移動することで突出する突出部319がそれぞれ設けられている。
Also, the pair of finger support bases 314 are provided with protruding
リンク107と交換ツール300には互いを装着状態に保つために一対のボールプランジャー240と一対の嵌合孔340を備えている。本実施形態では一対のボールプランジャー240は一対の配管232により空気が吸気もしくは排気され、空気によりボールプランジャーの外周面から複数のボールが出し入れされる。これらのボールによって嵌合孔340に係合あるいは解除されるように構成されている。
The
この一対の配管232は上述した空圧装置400に接続されている。一対のボールプランジャー240が交換ツール側の一対の嵌合孔340に挿入され、ボールプランジャー240のボール部材が空気により飛び出すことでリンク107と交換ツール300が装着される。ボールプランジャー240が装着状態を保つロボットアーム本体100側固定部、嵌合孔340が装着状態を保つ交換ツール側固定部となる。
The pair of
なお、本実施形態では空気によりボール部材を移動させているが、バネや電磁弁によりボール部材を移動させて一対の嵌合孔340と係合させても良い。 Although the ball member is moved by air in this embodiment, the ball member may be moved by a spring or an electromagnetic valve and engaged with the pair of fitting holes 340 .
上記で述べた着脱機構が他の交換ツール300bにも設けられていることで、多様なツールを装着させ種々の適切な操作を対象物に行うことができる。
Since the attachment/detachment mechanism described above is also provided for the
次に、本実施形態におけるツールストッカー500と部品供給機900について説明する。図4はツールストッカー500と部品供給機900の斜視図である。図4(a)ではツールストッカー500aと部品供給機900aを例示している。
Next, the
図4より、ツールストッカー500aには交換ツール300aの保持状態において交換ツール300aと接触する接触面511を備え、さらに接触面511の中央には開口部512が設けられている。この開口部512にフィンガ部材330aが挿入される。また、ツールストッカー500aには脚部513が四方に備えられている。
As shown in FIG. 4, the
ツールストッカー500a上には有無センサ570が設けられている。有無センサ570は光透過型のセンサであり、有無センサ570間には常に光路が存在する。図4の状態では交換ツール300aが、有無センサ570間の光路を遮っているので、制御装置600はツールストッカー500上に交換ツール300が保持されていると認識する。逆に有無センサ570間の光路を遮っていない場合、制御装置600はツールストッカー500上に交換ツール300が保持されていないと認識する。
A presence/
部品供給機900aはツールストッカー500aの直下に設けられている。そして矢印P方向にワークWaを一列に運ぶ。このワークWaには孔hが設けられている。
The
図5は部品供給機900aについて詳しく説明した図である。図5(a)より部品供給機900aは、部品搬送部901aによりワークWaを一列に整列させ矢印P方向に搬送する。本実施形態では部品搬送部901aとしてベルトコンベアを用いている。
FIG. 5 is a detailed description of the
図5(b)より部品搬送部901aにより搬送されるワークWaは部品位置出し機構902aに配置される。部品位置出し機構902aのセンサ903aが、ワークWaを検知すると、部品供給制御回路910に信号を送付し、部品搬送部901aの動作を止める。
As shown in FIG. 5(b), the workpiece Wa transported by the
そして図5(c)より部品位置決め機構902aはワークWaを矢印S方向に上昇させる。部品位置決め機構902aは、ワークWaが配置された台座を上下にスライド可能なスライド式の治具を用いている。なお、部品搬送部901aおよび部品位置出し機構902aは制御装置600により駆動制御される。この部品供給機900aは請求項1に記載の「供給手段」の一例である。
Then, the
図6は本実施形態における交換ツール300aの装着とワークWaの把持を行う際のフローチャートである。図7は図6の各ステップにおける状態図である。交換ツール300aでの作業が制御装置600より指令されると図6で示したフローが開始される。
FIG. 6 is a flow chart for mounting the
図6よりフローが開始されるとS101で、制御装置600を介し部品供給制御回路910に信号が送られる。部品供給制御回路910が信号を受信すると、部品搬送部901aを動作させ、部品位置出し機構902aの所定の位置にワークWaが1個配置されるまで部品搬送部901aを駆動させる(図7(a))。フィンガ部材330aは、互いが最も接近している位置に移動させた状態で常にツールストッカー500aに保持されている。
When the flow starts from FIG. 6, a signal is sent to the component
そしてS102でツールストッカー500aに交換ツール300aが保持されているか検知する。この検知は有無センサ570により行う。S102:YesならばS103へ進み、S102:Noならば検知動作を繰り返す。
Then, in S102, it is detected whether the
S103では部品位置出し機構902aが矢印S方向へ上昇し、交換ツール300aがツールストッカー500aに保持されている状態でワークWaを把持できる位置にワークWaを位置決めする(図7(b))。このときフィンガ部材330aはワークWaの孔hに挿入された状態となる。
In S103, the
S104でロボットアーム本体100を動作させ、リンク107を交換ツール300aの上方に位置させる。そして図3を用いて説明したロボットアーム本体100と交換ツール300との着脱機構を駆動させ、交換ツール300aをロボットアーム本体100に装着させる(図7(c))。
At S104, the
S105でフィンガ部材330aをツール駆動用モータ221により矢印B方向へ駆動させてワークWaを、ワークWaの内側から把持する(図7(d))。そしてリンク107をロボットアーム本体100により矢印C方向へ移動させワークWaを部品位置出し機構902aから取り出す(図7(e))。
In S105, the
そしてS106で部品位置出し機構902aに設けられたセンサ903aによりワークWaが部品位置出し機構902a上にあるかどうか検知する。S106:NoならばS107へ進み、S106:YesならばS105の直前まで戻りワークWaの把持動作を繰り返す。
Then, in S106, the
S107では次のワークWaを部品位置出し機構902aに配置するため、部品位置出し機構902aが矢印S方向へ下降する(図7(f))。そしてS108で把持したワークWaに対して搬送、組立などの所定の動作を行う。
In S107, the
そしてS109で交換ツール300aでの作業が終了かどうか判断する。S109:YesならばS110へ進み、S109:NoならばS111へ進む。
Then, in S109, it is determined whether or not the work with the
S110では、交換ツール300aでの作業は終了のため、交換ツール300aをツールストッカー500aに保持しフローを終了する(図7(g))。このときフィンガ部材330a同士が互いに最も接近している位置に移動させた状態でツールストッカー500aに保持する。
In S110, since the work with the
S111では、交換ツール300aによる作業はまだ継続のため、交換ツール300aをロボットアーム本体100に装着させたまま、交換ツール300aをツールストッカー500aに接触させる(図7(h))。
In S111, since the work with the
そしてS101の直前まで戻り、ワークWaを部品位置出し機構902aにより、図7(h)の状態で交換ツール300aによりワークWaを把持できる位置にワークWaを位置決めし、ワークWaの把持を行う。そして再度図6のフローを繰り返す。
Then, the
以上、本実施形態によれば交換ツール300aの装着とワークWaの把持をほぼ同時に行うことができる。これにより交換ツール300aを装着した後、把持するワークWaが供給された位置まで、ロボットアーム本体100を駆動させる動作が不要になり、生産にかかる時間を低減させることができる。
As described above, according to the present embodiment, mounting of the
また、部品供給手段900aをツールストッカーの直下、又は近傍に配置することでロボットシステム10の省スペース化が図れる。
In addition, the space of the
(第2の実施形態)
次に本発明の第2の実施形態につき説明する。第1の実施形態ではツールストッカー500aにそのまま交換ツール300aを保持していたが第2の実施形態ではツールストッカーに押圧機構を設ける。これにより把持精度の向上を図ることができる。以下で詳述する。
(Second embodiment)
A second embodiment of the present invention will now be described. In the first embodiment, the
以下では、第1の実施形態とは異なるハードウェアや制御系の構成の部分について図示し説明する。また、第1の実施形態と同様の部分については上記と同様の構成ならびに作用が可能であるものとし、その詳細な説明は省略するものとする。また、第1の実施形態と同一ないし同等の部材や制御機能については、同一の参照符号を用いる。 In the following, hardware and control system configurations that are different from those of the first embodiment will be illustrated and explained. Also, the same parts as those of the first embodiment can have the same configurations and functions as those described above, and detailed descriptions thereof will be omitted. Also, the same reference numerals are used for members and control functions that are the same as or equivalent to those of the first embodiment.
図8は本実施形態における交換ツール300bの斜視図である。第1の実施形態と大きく異なる点はフィンガ部材330bである。第1の実施形態のフィンガ部材330aは角柱形状であったが、フィンガ部材330bは角柱形状で先端が鉤爪状に構成されている。第1の実施形態の図3で説明したロボットアーム本体100と交換ツール300aとの着脱機構は同様に設けられており、交換ツール300bもロボットアーム本体100に容易に装着することができる。
FIG. 8 is a perspective view of the
図9はツールストッカー500bと部品供給機900bの斜視図である。第1の実施形態と大きく異なる点はツールストッカー500b上に押圧機構530を設けている点と、把持するワークWbである。
FIG. 9 is a perspective view of the
図9より押圧機構530はそれぞれベース部材531、レバー部材532、バネ部材533、レバー回動軸534で構成されている。レバー部材532はレバー回動軸534を回動中心にして、ベース部材531に対して回動可能となっている。
As shown in FIG. 9, the
レバー部材532に設けられたバネ部材533は、レバー部材532を常に回動させた状態にして弾性付勢している。また、レバー部材532の端部にはローラ535が設けられている。このローラ535が交換ツール300に設けられた突出部319と接触し、バネ部材533により回動されたレバー部材532により突出部319を押圧することでフィンガ支持基台314の位置決めを行う。なお、バネ部材533は弾性部材であればよく、あくまで一例としてバネを用いている。
A
ワークWbは円筒形状の平行ピンである。部品供給機900bはツールストッカー500bの直下に設けられている。そして矢印P方向にワークWbを一列に運ぶ。
The workpiece Wb is a cylindrical parallel pin. A
図10は部品供給機900bについて詳しく説明した図である。本実施形態における部品搬送部901b、部品位置出し機構902bは第1の実施形態と同様である。なお、ワークWbはワークWaとは異なり、ワークの外側から把持される。なお、ワークWbが部品位置出し機構902bに配置されたかどうかを検知するセンサ903bは部品位置出し機構902bに内蔵されている。このセンサ903bはワークWbの重さを検知する。
FIG. 10 is a detailed description of the
以上が本実施形態における第1の実施形態との相違点である。第1の実施形態では交換ツール300aをロボットアーム本体100に装着する際にワークWaを把持する構成を説明した。本実施形態では交換ツール300bがツールストッカー500bに保持される際に、押圧機構530が突出部319を押圧することでフィンガ部材330bが位置決めされ、交換ツール300bが保持されている状態で常にワークWbを把持するよう構成している。こうすることでワークWbをロボットアーム本体100を用いずにワークWbの把持状態を達成することができ、ロボットアーム本体100の振動等の外乱を排除でき把持精度の向上を図ることができる。なお押圧機構530が請求項2に記載されている「位置決め機構」の一例である。また、突出部319は請求項4に記載されている、接触部の位置を規制する「位置規制部」の一例である。
The above are the differences between this embodiment and the first embodiment. In the first embodiment, the configuration for gripping the work Wa when the
図11は本実施形態における交換ツール300bの保持とワークWbの把持を行う際のフローチャートである。図12は図11の各ステップにおける状態図である。交換ツール300bでの作業が制御装置600より指令されると図11で示したフローが開始される。
FIG. 11 is a flow chart for holding the
図11より、まずS201でワークWbを部品位置決め機構902bに配置する。このとき、交換ツール300bがツールストッカー500bに保持されている状態でワークWbを把持できる位置にワークWbを位置決めする(図12(a))。
As shown in FIG. 11, first, in S201, the workpiece Wb is placed on the
交換ツール300bが保持されていない場合、バネ部材533が矢印F方向へレバー部材532を引っ張っているため、レバー回動軸534を軸としてレバー部材532がG方向へ回動し、同時にローラ535がG方向へ持ち上げられる。
When the
S202で、装着されている交換ツール300bを交換ツール300bに対応したツールストッカー500bの上空へ移動させる(図12(b))。
In S202, the mounted
S203で、リンク107を矢印C方向に直線的に移動させフィンガ部材330bツールストッカー500bに接触させる。すると、突出部319がローラ535と点Pで接触する(図12(e))。リンク107がさらに矢印C方向へ移動すると、レバー部材532は交換ツール300bにより点Pで矢印H方向に押し付けられるのでレバー回動軸534を中心に矢印I方向へ回動する。
In S203, the
そしてS204で、押圧機構530によりフィンガ支部材330bがK方向へ押圧され、ワークWbが把持された状態となる(図12(f))。このときの押圧機構530からの押圧力が、交換ツール300bでワークWbを把持した際の把持力と同等の圧になる様にバネ部材533とレバー部材532が調整されている。
Then, in S204, the
そしてS206で交換ツール300bの作業が終了かどうか判定する。S206:YesならばS207に進み、S206:NoならばS208に進む。
Then, in S206, it is determined whether or not the work of the
S206:Yesであれば交換ツール300bによる作業は終了のため、S207で交換ツール300bをロボットアーム本体100から解除してツールストッカー500bに保持する(図12(e))。第1の実施形態の図3で説明した着脱機構を用いて交換ツール300bをロボットアーム本体100のリンク107から取り外す。交換ツール300bはワークWbを把持したまま保持されるため、次、交換ツール300bで作業を行う際も交換ツール300bの装着と同時にワークWbを把持することができる。
If S206: Yes, the work by the
S206:Noであれば交換ツール300bによる作業は継続のため、S208でリンク107内部のツール駆動用モータ221を駆動させフィンガ部材330bによりワークWbを把持する。
If S206: No, the operation by the
そしてS209で引き続きワークWbへの操作を行うためロボットアーム本体100を矢印D方向に駆動させワークWbを部品位置出し機構902bから取り出す。そしてS201に戻りまた次のワークWbを部品位置出し機構902bに配置させ図11のフローを交換ツール300bでの作業終了まで繰り返す。
Then, in S209, the
以上、本実施形態によれば交換ツール300bの装着とワークWbの把持をほぼ同時に行うことができる。これにより交換ツール300aを装着した後、把持するワークWaが供給された位置まで、ロボットアーム本体100を駆動させる動作が不要になり、生産にかかる時間を低減させることができる。
As described above, according to the present embodiment, mounting of the
さらにワークWbをロボットアーム本体100に設けられたツール駆動用モータ221を用いずにワークWbとフィンガ部材330bを接触させ把持状態を達成することができる。ゆえにロボットアーム本体100による振動等の外乱を、ワークWbとフィンガ部材330とを接触させる際に排除でき把持精度の向上を図ることができる。
Further, the workpiece Wb can be brought into contact with the
特に把持する頻度は低いが、把持精度が求められるワークに対して本実施形態は有効である。このような把持頻度は低く、把持精度が求められるようなワークを本実施形態で説明したワークWbのように配置し、把持頻度が高く、把持精度があまり求められないようなワークはパレット等に置いておく。こうすることで把持頻度が高く、把持精度があまり求められないようなワークは別の交換ツールで把持して作業を行い、把持頻度が低く、把持精度が求められるようなワークは本実施形態の方法で把持し作業する。よってワークの把持頻度、把持精度に合わせたロボットシステムの制御を行うことができ、生産効率を向上させることができる。 In particular, this embodiment is effective for workpieces that are not frequently gripped but that require gripping accuracy. Such workpieces that are gripped less frequently and require gripping accuracy are arranged like workpiece Wb described in the present embodiment, and workpieces that are gripped frequently but do not require gripping accuracy are placed on a pallet or the like. leave it. By doing this, a workpiece that is gripped frequently and does not require much gripping accuracy is gripped by another exchange tool for work, and a workpiece that is gripped frequently and does not require gripping accuracy is handled by the present embodiment. Grasp and work in a method. Therefore, the robot system can be controlled in accordance with the workpiece gripping frequency and gripping accuracy, and the production efficiency can be improved.
また押圧機構530により交換ツール300bの位置を常に安定して同一位置に固定しておくことができる。ゆえに交換ツール300bの着脱動作の安定化を図ることができる。
Also, the
(その他の実施形態)
上記の第1の実施形態、第2の実施形態における2組の交換ツール300a、300bとツールストッカー500a、500b、部品供給機900a、900bは一例である。操作対象となるワークの形状と姿勢に応じたツールの種類に合わせて、数を増やすことも可能である。
(Other embodiments)
The two sets of
また、上記の各実施形態ではリンク107と交換ツール300との装着状態を保つ固定部として、空気でボール部材が進退し嵌合孔340と係合するボールプランジャー構成で説明した。しかしボールプランジャーの代わりとして電磁石等の磁力で結合する構成に当事者が任意に変更可能である。
Further, in each of the above-described embodiments, a ball plunger structure, in which a ball member advances and retreats with air and engages with the
また、上記第2の実施形態では押圧機構530を、ベース部材531に対して回動可能なレバー部材532をバネ部材533で付勢し、ツール交換時には交換ツールのフィンガ支持基台314の突出部319により回動する構成で説明した。しかし、フィンガ支持基台314を所定の方向に弾性的に付勢する構成、例えばエア駆動するシリンダ等を押圧機構530として当事者が任意に変更可能である。
Further, in the second embodiment, the
例えば、ローラ535をエア駆動するシリンダに接続し、交換ツール300が保持された際には、シリンダにエアを供給しローラ535を押圧方向へ駆動させることでレバー部材を用いた時と同様の効果を得ることができる。
For example, when the
上記第2の実施形態ではローラ535で突出部を押圧しているが、ローラの押圧力が十分強ければ、交換ツール300のツールストッカー500への固定を兼用することも可能である。
In the second embodiment, the
上記各実施形態のツール交換の処理手順は具体的には制御装置600により実行されるものである。従って上述した機能を実行可能なソフトウェアの制御プログラムを記録した記録媒体をCPU601に供給し、CPU601がROM602に格納されたプログラムを読み出し実行することによって達成されるよう構成することができる。この場合、記録媒体から読み出されたプログラム自体が上述した各実施形態の機能を実現することになり、プログラム自体およびそのプログラムを記録した記録媒体は本発明を構成することになる。
The processing procedure for tool replacement in each of the above-described embodiments is specifically executed by the
また、各実施形態では、コンピュータで読み取り可能な記録媒体がROM602或いはRAM603であり、ROM602或いはRAM603にプログラムが格納される場合について説明したが、本発明はこのような形態に限定されるものではない。本発明を実施するためのプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であれば、いかなる記録媒体に記録されていてもよい。例えば、プログラムを供給するための記録媒体としては、HDD、外部記憶装置、記録ディスク等を用いてもよい。
In each embodiment, the computer-readable recording medium is the
本発明は産業用ロボットとして利用可能である。 The present invention can be used as an industrial robot.
10 ロボットシステム
20 ロボット装置
100 ロボットアーム本体
101 基台
102、103、104、105、106、107 リンク
111、112、113、114、115、116 関節
121、122、123、124、125、125 ロボットアーム用モータ
211 駆動基台
212 駆動伝達ピン
213、331 スライドガイド
220 ツール駆動用モータドライバ
221 ツール駆動用モータ
232 配管
240 ボールプランジャー
300a、300b 交換ツール
314 フィンガ支持基台
317 駆動伝達孔
319 突出部
320、512 開口部
330a、330b フィンガ部材
340 嵌合孔
400 空圧装置
421 電磁弁
422 圧力センサ
423 コンプレッサ
500a、500b ツールストッカー
530 押圧機構
532 レバー部材
533 バネ部材
534 レバー回動軸
535 ローラ
570 有無センサ
600 制御装置
610 外部装置
900a、900b 部品供給機
901a、901b 部品搬送部
902a、902b 部品位置出し機構
903a、903b センサ
910 部品供給制御回路
Wa、Wb ワーク
10
Claims (17)
前記交換ツールが保管されるツールストッカー本体と、
前記交換ツールが有する接触部を移動させる移動機構と、を備えており、
前記交換ツールが前記ツールストッカー本体に保管された際に、前記移動機構により前
記接触部が対象物と接触し、前記接触部により前記対象物を保持することができる、
ことを特徴とするツールストッカーシステム。 A tool stocker system for storing an exchange tool detachable from a robot arm,
a tool stocker body in which the replacement tool is stored;
a moving mechanism for moving the contact portion of the replacement tool,
When the replacement tool is stored in the tool stocker main body, the contact portion is brought into contact with the object by the moving mechanism, and the object can be held by the contact portion.
A tool stocker system characterized by:
前記交換ツールが前記ツールストッカー本体に保管された状態で、前記対象物を前記接触部と接触できる位置へ供給する供給手段と、を備えている、
ことを特徴とするツールストッカーシステム。 In the tool stocker system of claim 1,
supply means for supplying the object to a position where the object can come into contact with the contact portion while the replacement tool is stored in the tool stocker body;
A tool stocker system characterized by:
前記供給手段は、ベルトコンベアを備えている、
ことを特徴とするツールストッカーシステム。 In the tool stocker system according to claim 2,
The supply means comprises a belt conveyor,
A tool stocker system characterized by:
前記供給手段は、前記対象物を位置決めする位置決め機構を備えている、
ことを特徴とするツールストッカーシステム。 In the tool stocker system according to claim 3,
The supply means includes a positioning mechanism that positions the object,
A tool stocker system characterized by:
前記位置決め機構は、
前記対象物が載置される台座と、
前記台座を移動させるスライド機構と、を備えている、
ことを特徴とするツールストッカーシステム。 In the tool stocker system according to claim 4,
The positioning mechanism is
a pedestal on which the object is placed;
a slide mechanism for moving the pedestal,
A tool stocker system characterized by:
前記供給手段には、前記対象物の有無を検知する第1センサを備えている、
ことを特徴とするツールストッカーシステム。 In the tool stocker system according to any one of claims 2 to 5,
The supply means includes a first sensor that detects the presence or absence of the object,
A tool stocker system characterized by:
前記ツールストッカー本体には、前記交換ツールの有無を検知する第2センサを備えて
いる、
ことを特徴とするツールストッカーシステム。 In the tool stocker system according to any one of claims 2 to 6,
The tool stocker body is equipped with a second sensor that detects the presence or absence of the replacement tool,
A tool stocker system characterized by:
前記交換ツールが前記ツールストッカー本体に保管された際、前記移動機構により前記接触部が所定の位置に位置決めされる、ことを特徴とするツールストッカーシステム。 In the tool stocker system according to any one of claims 2 to 7,
A tool stocker system, wherein the contact portion is positioned at a predetermined position by the moving mechanism when the replacement tool is stored in the tool stocker body.
前記ツールストッカーシステムは、前記交換ツールが保管されるツールストッカー本体と、前記交換ツールが有する接触部を移動させる移動機構と、を備えており、
前記交換ツールが前記ツールストッカー本体に保管された際に、前記移動機構により前記接触部が対象物と接触し、前記接触部により前記対象物を保持することができる、
ことを特徴とするロボットシステム。 A robot system comprising a robot arm, a replacement tool detachable from the robot arm, and a tool stocker system for storing the replacement tool,
The tool stocker system includes a tool stocker body in which the replacement tool is stored, and a movement mechanism for moving the contact portion of the replacement tool,
When the replacement tool is stored in the tool stocker main body, the contact portion is brought into contact with the object by the moving mechanism, and the object can be held by the contact portion.
A robot system characterized by:
前記交換ツールが前記ツールストッカー本体に保管された状態で、前記対象物を前記接触部と接触できる位置へ対象物を供給する供給手段と、を備えている、
ことを特徴とするロボットシステム。 In the robot system according to claim 9,
supply means for supplying the object to a position where the object can come into contact with the contact portion while the replacement tool is stored in the tool stocker body;
A robot system characterized by:
前記交換ツールが前記ツールストッカー本体に保管された状態で、前記供給手段により前記対象物を前記位置へ位置させ、
前記ロボットアームを前記交換ツールに接続し、前記接触部により前記対象物を保持する、
ことを特徴とするロボットシステム。 In the robot system according to claim 10,
positioning the object at the position by the supply means while the replacement tool is stored in the tool stocker body;
connecting the robot arm to the exchange tool and holding the object by the contact portion;
A robot system characterized by:
前記交換ツールは対象物と接触する接触部を備え、前記ロボットアームは前記接触部を移動させる駆動源を備え、前記ツールストッカー本体は前記接触部を移動させる移動機構を備え、
前記交換ツールは、前記ツールストッカー本体に保管された状態において前記ロボットアームに装着され前記駆動源により前記接触部を移動させられる、または前記ロボットアームにより前記ツールストッカー本体に保管された際に前記移動機構によって前記接触部を移動させられることで、前記接触部が前記対象物と接触させられ前記対象物を保持することができる、
ことを特徴とする交換ツール。 A replacement tool stored in a tool stocker system having a tool stocker body and detachable from a robot arm,
The replacement tool has a contact portion that contacts an object, the robot arm has a drive source that moves the contact portion, the tool stocker body has a movement mechanism that moves the contact portion,
The replacement tool is attached to the robot arm while being stored in the tool stocker main body, and the contact portion is moved by the drive source, or the replacement tool is moved when stored in the tool stocker main body by the robot arm. By moving the contact portion by a mechanism, the contact portion is brought into contact with the object and can hold the object.
An exchange tool characterized by:
前記接触部の位置を規制する位置規制部を備えている、
ことを特徴とする交換ツール。 A change tool according to claim 12, wherein
A position regulating portion that regulates the position of the contact portion is provided,
An exchange tool characterized by:
前記ツールストッカーシステムは、前記交換ツールが保管されるツールストッカー本体を備えており、
前記ロボットアームは、前記交換ツールが有する接触部を移動させる駆動源を備えており、
前記ツールストッカー本体は、前記交換ツールが有する接触部を移動させる移動機構を備えており、
前記制御装置が、
前記交換ツールが前記ツールストッカー本体に保管された状態において前記ロボットアームに前記交換ツールを装着し前記駆動源により前記接触部を移動させる、または前記ロボットアームにより前記交換ツールを前記ツールストッカー本体に保管した際に前記移動機構によって前記接触部を移動させることで、前記接触部を対象物に接触させ前記対象物を保持する、
ことを特徴とする制御方法。 A control method for a robot system comprising a robot arm, a replacement tool detachable from the robot arm, a tool stocker system for storing the replacement tool, and a control device,
The tool stocker system includes a tool stocker body in which the replacement tool is stored,
The robot arm includes a drive source for moving the contact portion of the replacement tool,
The tool stocker body has a moving mechanism for moving the contact portion of the replacement tool,
The control device
With the replacement tool stored in the tool stocker body, the replacement tool is attached to the robot arm and the contact portion is moved by the drive source, or the replacement tool is stored in the tool stocker body by the robot arm. When the contact portion is moved by the moving mechanism, the contact portion is brought into contact with the object to hold the object.
A control method characterized by:
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