JP7217098B2 - articulated robot - Google Patents
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Description
本明細書は、多関節ロボット用エンドエフェクタ装置および多関節ロボットについて開示する。 The present specification discloses an end effector device for an articulated robot and an articulated robot.
従来より、ボルトにワッシャを挿入して組み付ける組付装置が知られている。例えば、特許文献1には、ボルトを吊り下げ、下方からワッシャをボルトに挿入する仮組部(ボルト受け部,ワッシャ挿入シリンダおよびワッシャ台)と、ワッシャを挿入したボルトを支えてボルトの姿勢を保つボルト支持部と、ボルトをボルト支持部で支えたまま前方に押し出してボルトに挿入されたワッシャが押出方向前方に位置する山形乗り上げ面を通過することによりワッシャをボルトの首下まで押し上げる押上部(押出シリンダおよび乗り上げ部)とを備える組付装置が開示されている。
Conventionally, there has been known an assembling device that assembles a bolt by inserting a washer. For example, in
しかしながら、上述した組付装置は、ボルトにワッシャを組み付けるための専用の装置が必要であり、工場のスペース効率が悪く、コスト的にも不利である。 However, the assembling device described above requires a dedicated device for assembling the washer to the bolt, which is inefficient in terms of space in the factory and disadvantageous in terms of cost.
本開示は、中空部を有するワークのピックアップとプレースとを汎用の多関節ロボットを用いて行なうことができる多関節ロボット用エンドエフェクタ装置を提供することを主目的とする。 A main object of the present disclosure is to provide an end effector device for an articulated robot that can pick up and place a workpiece having a hollow portion using a general-purpose articulated robot.
本開示は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。 The present disclosure has taken the following means to achieve the above-mentioned main objectives.
本開示の多関節ロボット用エンドエフェクタ装置は、
中空部を有する第1ワークに対して作業を行なう多関節ロボット用エンドエフェクタ装置であって、
平行に延在する複数の保持片を有する保持部材と、
前記複数の保持片を互いに離間および近接させることで開閉する第1開閉装置と、
押圧部材と、
前記押圧部材を昇降させる第1昇降装置と、
閉動作中の前記複数の保持片を前記第1ワークの中空部に挿入させた後、前記複数の保持片の開動作により摩擦力で前記第1ワークの内周部が保持されてピックアップされるように前記第1開閉装置を制御し、保持された前記第1ワークの上面が前記押圧部材により押圧されて該第1ワークが所定位置にプレースされるように前記第1昇降装置を制御する制御装置と、
を備えることを要旨とする。
The end effector device for an articulated robot of the present disclosure includes:
An end effector device for an articulated robot that performs work on a first work having a hollow portion,
a holding member having a plurality of holding pieces extending in parallel;
a first opening/closing device that opens and closes by moving the plurality of holding pieces apart from each other and close to each other;
a pressing member;
a first lifting device for lifting and lowering the pressing member;
After inserting the plurality of holding pieces during the closing operation into the hollow portion of the first work, the opening operation of the plurality of holding pieces holds the inner peripheral portion of the first work by frictional force and picks up the first work. and controls the first lifting device such that the upper surface of the held first work is pressed by the pressing member and the first work is placed at a predetermined position. a device;
The gist is to provide
この本開示の多関節ロボット用エンドエフェクタ装置は、平行に延在する複数の保持片を有する保持部材と、第1開閉装置と、押圧部材と、第1昇降装置と、制御装置とを備える。制御装置は、閉動作中の複数の保持片を第1ワークの中空部に挿入させた後、複数の保持片の開動作により摩擦力で第1ワークの内周部を保持してピックアップする。そして、制御装置は、保持した第1ワークの上面を押圧部材により押圧することで所定位置にプレースする。これにより、多関節ロボット用エンドエフェクタ装置は、中空部を有するワークのピックアップとプレースとを汎用の多関節ロボットを用いて行なうことができる。 An end effector device for an articulated robot according to the present disclosure includes a holding member having a plurality of holding pieces extending in parallel, a first opening/closing device, a pressing member, a first elevating device, and a control device. After inserting the plurality of holding pieces in the closing motion into the hollow portion of the first work, the control device picks up the first work by holding the inner peripheral portion of the first work with frictional force due to the opening operation of the plurality of holding pieces. Then, the control device presses the upper surface of the held first workpiece with the pressing member to place it at a predetermined position. As a result, the end effector device for an articulated robot can pick up and place a workpiece having a hollow portion using a general-purpose articulated robot.
本開示を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。 Embodiments for implementing the present disclosure will be described with reference to the drawings.
図1は、作業装置1の概略構成図である。図2は、作業ロボット10の概略構成図である。図3は、エンドエフェクタ装置20をピッキングツール30側から見た外観斜視図である。図4は、エンドエフェクタ装置20をインサートツール50側から見た外観斜視図である。図5~図9は、ピッキングツール30の正面図および側面図である。図10~図14は、インサートツール50の正面図および側面図である。図15は、ピッキングツール30の各シリンダを駆動するためのエア回路を示す回路図である。図16は、インサートツール50の各シリンダを駆動するためのエア回路を示す回路図である。図17は、作業装置1の電気的な接続関係を示すブロック図である。なお、図1~図4中、左右方向がX方向であり、前後方向がY方向であり、上下方向がZ方向である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a
作業装置1は、垂直多関節ロボットを用いてワークに対して所定の作業を行なうものである。本実施形態では、作業装置1は、バラ置きされた多数のボルトB(第2ワーク)から1つのボルトBをピックアップして頭部を下にして直立姿勢でトレイTに載置し、ワッシャW(第1ワーク)の中空部をピックアップしてトレイT上のボルトBのねじ部(棒状部)に挿入するものである。作業装置1は、図1に示すように、台座2と、ボルト供給装置3と、ワッシャ供給装置4と、トレイ搬送装置5と、作業ロボット10と、全体を制御する制御装置80(図17参照)とを備える。
The
ボルト供給装置3は、例えば、バラ置きされた多数のボルトBを搬送するベルトコンベア装置である。ワッシャ供給装置4は、例えば、ホッパに収容された多数のワッシャWを1つずつ取り出して供給するものである。トレイ搬送装置5は、トレイTをX方向に搬送するベルトコンベア装置である。トレイ搬送装置5は、台座2のY方向における中央部にX方向に延在するように設置される。また、ボルト供給装置3とワッシャ供給装置4は、台座2におけるトレイ搬送装置5の前方に、互いに並んで設置される。
The
作業ロボット10は、垂直多関節ロボットである。作業ロボット10は、台座2におけるトレイ搬送装置5を挟んでボルト供給装置3やワッシャ供給装置4とは反対側に設置される。作業ロボット10は、図2に示すように、直列に連結される複数のアーム(先端アーム11,中間アーム12,13,基端アーム14)と、基台15と、複数の関節21~25と、各関節21~25を駆動するモータ21a~25a(図17参照)と、各関節21~25の回転角度を検出するエンコーダ21b~25b(図17参照)とを備える。基端アーム14は、関節25を介して基台15に水平旋回可能に取り付けられている。先端アーム11と中間アーム12,13と基端アーム14とは、それぞれ対応する関節22~24を介して垂直旋回可能に連結されている。先端アーム11は、長手方向先端部に長手方向に沿った軸回りに回転可能な関節(手首とも称する)21を有する。
The working
先端アーム11の手首21には、図3および図4に示すように、エンドエフェクタ装置28が取り付けられている。エンドエフェクタ装置は、手首21にボルト等により固定される固定部材29と、固定部材29に支持される2つのツール(ピッキングツール30およびインサートツール50)とを備える。
An
ピッキングツール30は、図3に示すように、ピッキングピン31と、ピッキングピン昇降用シリンダ35と、ボルトクランパ41と、ボルトクランパ開閉用シリンダ44と、ボルトクランパ昇降用シリンダ45とを有する。
The picking
ピッキングピン31は、磁力によりボルトB(磁性体)を吊り上げるものである。ピッキングピン31は、図3に示すように、Z方向に延在するピッキングロッド311と、ピッキングロッド311に挿通された円筒状の永久磁石312と、ピッキングロッド311の先端部に取り付けられた吸着部材313とを有する。吸着部材313は、磁性体であり、永久磁石312に基づいて磁気吸引力を発生させてボルトBを吸着(保持)する。ピッキングロッド311は、外周面に螺旋状の溝を有する。ピッキングロッド311の螺旋状の溝には、2つのナット314が螺合されている。永久磁石312は、2つのナット314の間に配置され、当該2つのナット314によってピッキングロッド311に固定される。したがって、2つのナット314を回転させて永久磁石312の位置を調整することにより、吸着部材313と永久磁石312との間隔、すなわち吸着部材313で発生させる磁気吸引力を調整することができる。
The picking
ピッキングピン昇降用シリンダ35は、固定部材29に支持されている。ピッキングピン昇降用シリンダ35は、シリンダ本体と、シリンダ本体内を摺動するピストンと、ピストンに連結されるピストンロッド351(図5および図6参照)と、シリンダ本体とピストンとで区画される2つの作動室にそれぞれエア圧を給排可能な2つのポートとを有する。ピッキングピン昇降用シリンダ35のピストンロッド351の先端部には、ピッキングロッド311の基端部が同軸に連結されている。ピッキングピン昇降用シリンダ35は、図5および図6に示すように、2つの作動室に給排するエア圧を制御してピストンロッド351を進退させることで、ピッキングピン31をZ方向(上下方向)に昇降させる。
The picking
ボルトクランパ41は、一対の爪411でボルトBの外周部を挟んで保持するものである。一対の爪411は、図3に示すように、Z方向に延びると共に先端部(図中、下端部)において互いに向かい合う方向に屈曲されて構成される。一対の爪411の基端部(図中、上端部)には、一対のスライダ42が固定されている。一対のスライダ42は、ボルトクランパ開閉用シリンダ44により互いに近接・離間させられる。一対の爪411は、一対のスライダ42が互いに近接・離間することに伴って、互いに近接・離間、すなわち開閉する。
The
ボルトクランパ開閉用シリンダ44は、平行エアチャックとして構成される。ボルトクランパ開閉用シリンダ44は、図示しないが、シリンダ本体と、シリンダ本体内を互いに平行に摺動する2つのピストンと、2つのピストンのうち対応するピストンにそれぞれ固定されると共に一対のスライダ42のうち対応するスライダ42にそれぞれ連結された2つのラックと、2つのラックの双方に噛合するピニオンギヤと、シリンダ本体と2つのピストンとでそれぞれ区画される2つの作動室にエア圧を給排可能な2つのポートとを有する。ボルトクランパ開閉用シリンダ44は、エア圧により2つのラックのうち一方のラックが一方向に移動すると、ピニオンギヤが一方向に回転すると共に、他方のラックが一方のラックとは反対側に移動させられる。また、ボルトクランパ開閉用シリンダ44は、エア圧により他方のラックが一方向に移動すると、ピニオンギヤが逆方向に回転すると共に、一方のラックが他方のラックとは反対側に移動させられる。これにより、一対のスライダ42は、図5および図6,図8および図9に示すように、ボルトクランパ開閉用シリンダ44により互いに近接・離間させられる。
The bolt clamper opening/
ボルトクランパ昇降用シリンダ45は、固定部材29に支持されている。ボルトクランパ昇降用シリンダ45は、ピッキングピン昇降用シリンダ35と同様に、シリンダ本体やピストン、ピストンロッド451(図7および図8参照)、2つのポートを備える。ボルトクランパ昇降用シリンダ45のピストンロッド451の先端部(図中、下端部)には、ボルトクランパ開閉シリンダ44のシリンダ本体が固定されている。これにより、ボルトクランパ41(一対の爪411)は、図7および図8に示すように、ボルトクランパ昇降用シリンダ45によりピストンロッド451が進退させられることで、ボルトクランパ開閉用シリンダ44と共に昇降させられる。
The bolt
ここで、ピッキングピン昇降用シリンダ35,ボルトクランパ開閉用シリンダ44およびボルトクランパ昇降用シリンダ45は、図10に示すエア回路により駆動される。図示するように、ピッキングピン昇降用シリンダ35,ボルトクランパ開閉用シリンダ44,ボルトクランパ昇降用シリンダ45は、いずれも、2つのポートを有する復動シリンダであり、それぞれスピードコントローラSC1,SC2を介してピッキングピン昇降用バルブ35a,ボルトクランパ開閉用バルブ44a,ボルトクランパ昇降用バルブ45aに接続されている。ピッキングピン昇降用バルブ35a,ボルトクランパ開閉用バルブ44aおよびボルトクランパ昇降用バルブ45aは、いずれも、対応するシリンダの2つのポートのうち一方のポート(第1ポート)へエア圧を供給すると共に他方のポート(第2ポート)からエア圧を排出する第1状態と、第2ポートへエア圧を供給すると共に第1ポートからエア圧を排出する第2状態とに変化可能な2ポジションソレノイドバルブとして構成されている。
Here, the picking
インサートツール50は、図4に示すように、ワッシャクランパ51と、ワッシャクランパ開閉用シリンダ54と、ボルトクランパ61と、ボルトクランパ開閉用シリンダ64と、ボルトクランパ昇降用シリンダ65と、プッシャ71と、プッシャ昇降用シリンダ75とを備える。
As shown in FIG. 4, the
ワッシャクランパ51は、摩擦力によりワッシャWの内周部を保持するものである。ワッシャクランパ51は、互いに平行に延びる一対のピン511を有する。一対のピン511は、一対のスライダ52に固定され、一対のスライダ52が互いに近接・離間することで、互いに近接・離間、すなわち開閉する。
The
ワッシャクランパ開閉用シリンダ54は、ボルトクランパ開閉用シリンダ44と同様に、平行エアチャックとして構成される。すなわち、ワッシャクランパ開閉用シリンダ54は、シリンダ本体や2つのピストン、2つのラック、ピニオンギヤ、2つのポートを有する。ワッシャクランパ開閉用シリンダ54の2つのラックには、図10および図11に示すように、それぞれスライダ52が固定されている。一対のスライダ52は、ワッシャクランパ開閉用シリンダ54により互いに近接・離間させられる。ワッシャクランパ51は、一対のピン511を近接させた状態(閉状態)でワッシャWの中空部に挿入し、その後、当該一対のピン511を離間させた状態(開状態)とすることで、ワッシャWの内周部を摩擦力によって保持する。
Like the bolt clamper opening/
ボルトクランパ61は、上述したボルトクランパ41と同様に、一対の爪611でボルトBの外周部を挟んで保持するものである。ボルトクランパ61は、図4に示すように、Z方向に延びると共に先端部(図中、下端部)において互いに向かい合う方向に屈曲された一対の爪611と、一対の爪611のうち対応する爪611の基端部(図中、上端部)に固定されると共にZ方向に平行に延びる一対の爪軸612とを有する。一対の爪軸612は、図11および図12に示すように、一対のスライダ62に対してZ方向(上下方向)に摺動可能に支持されている。一対の爪611は、図12および図13に示すように、一対のスライダ62が互いに近接・離間することに伴って、一対の爪軸612と共に互いに近接・離間、すなわち開閉する。
Like the
ボルトクランパ開閉用シリンダ64は、固定部材29に支持されている。ボルトクランパ開閉用シリンダ64は、上述したボルトクランパ開閉用シリンダ44と同様に、平行エアチャックとして構成され、2つのピストンや2つのラック、ピニオンギヤ、2つのポートを有する。ボルトクランパ開閉用シリンダ64の2つのラックには、それぞれスライダ62が固定されている。ボルトクランパ61は、ボルトクランパ開閉用シリンダ64により一対の爪611でボルトBを両側から把持することによりボルトBを保持する。
The bolt clamper opening/
ボルトクランパ昇降用シリンダ65は、固定部材29に支持されている。ボルトクランパ昇降用シリンダ65は、ボルトクランパ昇降用シリンダ45と同様に、シリンダ本体やピストン、ピストンロッド651(図10および図11参照)、2つのポートを備える。ボルトクランパ昇降用シリンダ65のピストンロッド651は、上方に延びている。ピストンロッド651の先端部には、支持部材66が固定されている。支持部材66は、Y方向に延在する長尺部材である。支持部材66の両端部には、それぞれY方向に長い長孔661が形成されている。支持部材66と一対の爪軸612とはそれぞれ連結部材68により連結されている。連結部材68は、X方向に延在する部材であり、一端部には爪軸612が連結され、他端部には支持部材66の長孔661にY方向に摺動自在に係合されている。上述したように、一対の爪軸612は、一対のスライダ62に対してZ方向に摺動自在に支持されているから、ボルトクランパ昇降シリンダ45により支持部材66を昇降させることで、連結部材68と共にZ方向に昇降させられる。これにより、一対の爪611は、図11および図12に示すように、一対の爪軸612と共にZ方向に昇降させられる。また、爪軸612は連結部材68を介して支持部材66(長孔661)に対してY方向に移動自在に支持されているから、ボルトクランパ開閉用シリンダ64により一対のスライダ62を近接・離間させることで、近接・離間させられる。これにより、一対の爪611は、図12および図13に示すように、一対の爪軸612と共に近接・離間、すなわち開閉する。
The bolt
プッシャ71は、一対のピン511に保持されたワッシャWの上面を押圧して当該一対のピン511によるワッシャWの保持を解除するものである。プッシャ71は、一対の押圧部材711と、各押圧部材711の上端からX方向に屈曲された屈曲部712とを有する。一対の押圧部材711は、一対のピン511の向かい合う内面とは反対側の外面に、当該一対のピン511に対してZ方向(上下方向)に相対移動可能にカシメ等を用いて係合されている。屈曲部712は、スライダ72に対してY方向に摺動自在に支持されている。このため、一対の押圧部材711は、図10および図11に示すように、一対のピン511の近接・離間に追従して近接・離間させられる。
The
プッシャ昇降用シリンダ75は、固定部材29に支持されている。プッシャ昇降用シリンダ75は、ピッキングピン昇降用シリンダ35と同様に、シリンダ本体やピストン、ピストンロッド751(図14参照)、2つのポートを備える。プッシャ昇降用シリンダ75のピストンロッド751の先端部(図中、下端部)には、スライダ72が固定されている。プッシャ71は、図13および図14に示すように、プッシャ昇降用シリンダ75によりピストンロッド751を進退させられることで、スライダ72と共に昇降させられる。
The
ここで、ワッシャクランパ開閉用シリンダ54,ボルトクランパ開閉用シリンダ64,ボルトクランパ昇降用シリンダ65およびプッシャ昇降用シリンダ75は、図16に示すエア回路により駆動される。図示するように、ワッシャクランパ開閉用シリンダ54,ボルトクランパ開閉用シリンダ64,ボルトクランパ昇降用シリンダ65,プッシャ昇降用シリンダ75は、2ポートを有する復動シリンダであり、それぞれスピードコントローラSC1,SC2を介してワッシャクランパ開閉用バルブ54a,ボルトクランパ開閉用バルブ64a,ボルトクランパ昇降用バルブ65a,プッシャ昇降用バルブ75aに接続されている。ボルトクランパ開閉用バルブ64a,ボルトクランパ昇降用バルブ65a,プッシャ昇降用バルブ75aは、いずれも、対応するシリンダの2つのポートのうち一方のポート(第1ポート)へエア圧を供給すると共に他方のポート(第2ポート)からエア圧を排出する第1状態と、第2ポートへエア圧を供給すると共に第1ポートからエア圧を排出する第2状態とに変化可能な2ポジションソレノイドバルブとして構成されている。一方、ワッシャクランパ開閉用バルブ54aは、ワッシャクランパ開閉用シリンダ54の2つのポートのうち一方のポート(第1ポート)へエア圧を供給すると共に他方のポート(第2ポート)からエア圧を排出する第1状態と、第2ポートへエア圧を供給すると共に第1ポートからエア圧を排出する第2状態と、第1ポートおよび第2ポートからエア圧を排出する第3状態とに変化可能な3ポジションソレノイドバルブとして構成されている。
Here, the washer clamper opening/
制御装置80は、CPUを中心としたマイクロプロセッサとして構成されており、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROMやワークメモリとしてのRAM、入出力ポート等を備える。図17に示すように、制御装置80には、作業ロボット10のエンコーダ21b~25bからの検出信号や先端アーム11に取り付けられたカメラ26からの撮像信号などが入力ポートを介して入力されている。制御装置80からは、ボルト供給装置3やワッシャ供給装置4、作業ロボット10のモータ21a~25a,カメラ26への駆動信号が出力ポートを介して出力されている。また、制御装置80からは、ピックアップピン昇降用バルブ35aやボルトクランパ開閉用バルブ44a、ボルトクランパ昇降用バルブ45a、ワッシャクランパ開閉用バルブ54a、ボルトクランパ開閉用バルブ64a、ボルトクランパ昇降用バルブ65a、プッシャ昇降用バルブ75aへの駆動信号も出力ポートを介して出力されている。
The
次に、こうして構成された作業装置1の動作について説明する。特に、作業ロボット10がピッキングツール30を用いて行なうピッキング処理とインサートツール50を用いて行なうインサート処理について説明する。図18は、制御装置80により実行されるピッキング処理の一例を示すフローチャートである。図19は、制御装置80により実行されるインサート処理の一例を示すフローチャートである。以下、ピッキング処理とインサート処理とを、図20~図32を参照しながら説明する。なお、ピッキングピン31とボルトクランパ41は、ピッキング処理が開始される際には、初期状態とされている。すなわち、ピッキングピン31は、ピッキングピン昇降用シリンダ35により上昇位置に制御されている。また、ボルトクランパ41は、ボルトクランパ開閉用シリンダ44により開状態に制御され、且つ、ボルトクランパ昇降用シリンダ45により上昇位置に制御されている。また、ワッシャクランパ51とボルトクランパ61とプッシャ71は、インサート処理が開始される際には、初期状態とされている。すなわち、ワッシャクランパ51は、ワッシャクランパ開閉用シリンダ54により閉状態に制御されている。また、ボルトクランパ61は、ボルトクランパ開閉用シリンダ64により開状態に制御され、且つ、ボルトクランパ昇降用シリンダ65により上昇位置に制御されている。更に、プッシャ71は、プッシャ昇降用シリンダ75により上昇位置に制御されている。
Next, the operation of the working
ピッキング処理が実行されると、制御装置80は、まず、先端アーム11に取り付けられたカメラ26がボルト供給装置3の上方に移動するようにモータ21a~25aを制御すると共に、ボルト供給装置3にバラ置きされた多数のボルトBが撮像されるようカメラ26を制御する(ステップS100)。続いて、制御装置80は、撮像により得られた画像に基づいてピッキング対象のボルトB(対象ボルト)を決定し、ピッキングピン31が対象ボルトのねじ部先端の上方に移動するようにモータ21a~25aを制御する(ステップS110,図20参照)。そして、制御装置80は、ピッキングピン31が下降して対象ボルトのねじ部先端が吸着部材313に吸着されるようピッキングピン昇降用シリンダ35を制御した後(図21,図32の時刻t1参照)、ピッキングピン31が上昇して対象ボルトが頭部を下にして吊り上げられるようにピッキングピン昇降用シリンダ35を制御する(ステップS120,図22,図32の時刻t2参照)。
When the picking process is executed, the
制御装置80は、こうして対象ボルトを吊り上げると、吊り上げた対象ボルトがボルトクランパ41の一対の爪411により両側から把持されるようボルトクランパ開閉用シリンダ44を制御する(ステップS130,図23,図32の時刻t3参照)。続いて、制御装置80は、ボルトクランパ41で対象ボルトをクランプした状態でボルトクランパ41が下降してピッキングピン31から対象ボルトが引き剥がされるようにボルトクランパ昇降用シリンダ45を制御する(ステップS140,図24,図32の時刻t4参照)。すなわち、ピッキングピン31からボルトクランパ41への対象ボルトの受け渡しは、ピッキングピン31で磁力により対象ボルトを保持した状態でボルトクランパ41で対象ボルトをクランプし、上記磁力よりも強い力でピッキングピン31とボルトクランパ41とを互いに離間させることで行なわれる。次に、制御装置80は、対象ボルトがトレイTの目標位置の上方へ移動するようモータ21a~25aを制御する(ステップS150)。次に、制御装置80は、ボルトクランパ41が下降するようボルトクランパ昇降用シリンダ45を制御する(ステップS160)。そして、制御装置80は、対象ボルトがアンクランプされるようボルトクランパ開閉用シリンダ44を制御し(ステップS170,図25,図32の時刻t5参照)、ボルトクランパ41を初期状態に戻して(ステップS180、図32の時刻t6参照)、ピッキング処理を終了する。
When the target bolt is thus lifted, the
インサート処理は、ピッキング処理の実行後に実行される。インサート処理が実行されると、制御装置80は、まず、ワッシャ供給装置4により供給されたワッシャWの上方へワッシャクランパ51が移動するよう作業ロボット10のモータ21a~25aを制御する(ステップS200、図26参照)。続いて、制御装置80は、一対のピン511が閉状態でワッシャWの中空部に挿入されるようモータ21a~25aとワッシャクランパ開閉用シリンダ54とを制御する(ステップS210,図27参照)。そして、制御装置80は、一対のピン511を開状態としてワッシャWの内周部がクランプされるようワッシャクランパ開閉用シリンダ54を制御する(ステップS220,図32の時刻t7参照)。
Insert processing is executed after execution of picking processing. When the inserting process is executed, the
制御装置80は、こうしてワッシャWをクランプすると、クランプしたワッシャWが対象ボルトの上方へ移動するよう作業ロボット10のモータ21a~25aを制御する(ステップS230)。続いて、制御装置80は、ボルトクランパ61が下降して当該ボルトクランパ61により対象ボルトを把持して当該対象ボルトがセンタリング(位置決め)されるようボルトクランパ昇降用シリンダ65とボルトクランパ開閉用シリンダ64とを制御する(ステップS240,図28,図29,図32の時刻t8,t9参照)。次に、制御装置80は、ワッシャクランパ開閉用シリンダ54の2つのポートのいずれからもエア圧が排出される状態(第3状態)として一対のピン511によるワッシャWのクランプ力を除去する(ステップS250)。これにより、一対のピン511は、ワッシャWの内周部との摩擦力により当該ワッシャWの保持状態を引き続き維持するものの、その保持力は殆どない状態となる。そして、制御装置80は、一対の押圧部材711(プッシャ71)が下降して当該一対の押圧部材711でワッシャWの上面を押圧してワッシャWがアンクランプされるようプッシャ昇降用シリンダ75を制御する(ステップS260,図30,図32の時刻t10参照)。ワッシャWのアンクランプは一対のピン511によるワッシャWの保持力が殆どない状態で行なわれるため、ワッシャWは、スムーズにアンクランプされ、予期しない方向に飛び出すことなく、ボルトBのねじ部に正常に挿入される。制御装置80は、こうしてワッシャWをボルトBに挿入すると、ワッシャクランパ51やボルトクランパ61、プッシャ71を初期状態に戻して(ステップS270,図31,図32の時刻t11~t13参照)、インサート処理を終了する。
When the washer W is thus clamped, the
ここで、実施形態の主要な要素と請求の範囲に記載した本開示の主要な要素との対応関係について説明する。即ち、ワッシャWが第1ワークに相当し、一対のピン511が複数の保持片に相当し、ワッシャクランパ51が保持部材に相当し、ワッシャクランパ開閉用シリンダ54とワッシャクランパ開閉用バルブ54aとが第1開閉装置に相当し、一対の押圧部材711が押圧部材に相当し、プッシャ昇降用シリンダ75とプッシャ昇降用バルブ75aとが第1昇降装置に相当し、制御装置80が制御装置に相当する。また、プッシャ昇降用バルブ75aが3ポジションバルブに相当し、プッシャ昇降用シリンダ75がシリンダに相当する。また、ボルトBが第2ワークに相当する。また、ボルトクランパ61の一対の爪611が複数の爪に相当し、ボルトクランパ開閉用シリンダ64とボルトクランパ開閉用バルブ64aとが第2開閉装置に相当し、ボルトクランパ昇降用シリンダ65とボルトクランパ昇降用バルブ65aとが第2昇降装置に相当する。
Here, the correspondence between the main elements of the embodiment and the main elements of the present disclosure described in the claims will be described. That is, the washer W corresponds to the first work, the pair of
なお、本開示は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本開示の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。 It goes without saying that the present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented in various forms as long as they fall within the technical scope of the present disclosure.
例えば、上述した実施形態では、作業ロボット10は、ピッキング処理として、ピッキングピン31で対象ボルトを吊り上げ、ボルトクランパ41で対象ボルトをクランプし、ピッキングピン31からボルトクランパ41へ対象ボルトを受け渡した後、対象ボルトをトレイTの目標位置の上方に移動させるものとした。しかし、これに限定されるものではなく、作業ロボット10は、ピッキングピン31で対象ボルトを吊り上げた後、対象ボルトをトレイTの目標位置の上方へ移動させてから、ボルトクランパ41で対象ボルトをクランプし、ピッキングピン31からボルトクランパ41へ対象ボルトを受け渡してもよい。また、作業ロボット10は、ピッキングピン31で対象ボルトを吊り上げ、ボルトクランパ41で対象ボルトをクランプした後、対象ボルトをトレイTの目標位置の上方へ移動させてから、ピッキングピン31からボルトクランパ41へ対象ボルトを受け渡してもよい。
For example, in the above-described embodiment, the
上述した実施形態では、エンドエフェクタ装置は、ピッキングツール30と、インサートツール50とを備えるものとしたが、ピッキングツール30を備えないものとしてもよい。この場合、ボルトBは、ピッキングツールを備える別の作業ロボットによりトレイT上に載置されてもよい。
In the embodiment described above, the end effector device includes the picking
上述した実施形態では、インサートツール50は、ボルトBをセンタリング(位置決め)するためのボルトクランパ61を備えるものとしたが、ボルトクランパ61を備えないものとしてもよい。この場合、ボルトBは、別の装置によって位置決めされてもよい。
In the embodiment described above, the
上述した実施形態では、エンドエフェクタ装置(インサートツール50)は、ワークとしてのワッシャWをボルトBに挿入する作業を行なうものとした。しかし、エンドエフェクタ装置は、ワッシャWをボルトBに挿入する作業に限られず、中空部を有するワークを保持して行なう如何なる作業にも適用し得る。 In the embodiment described above, the end effector device (insert tool 50) performs the work of inserting the washer W as a work into the bolt B. As shown in FIG. However, the end effector device is not limited to the work of inserting the washer W into the bolt B, and can be applied to any work performed while holding a work having a hollow portion.
以上説明したように、本開示の多関節ロボット用エンドエフェクタ装置は、中空部を有する第1ワーク(ワッシャW)に対して作業を行なうものであり、平行に延在する複数の保持片(一対のピン511)を有する保持部材(ワッシャクランパ51)と、前記複数の保持片を互いに離間および近接させることで開閉する第1開閉装置(ワッシャクランパ開閉用シリンダ54,ワッシャクランパ開閉用バルブ54a)と、押圧部材(一対の押圧部材711)と、前記押圧部材を昇降させる第1昇降装置(プッシャ昇降用シリンダ75,プッシャ昇降用バルブ75a)と、閉動作中の前記複数の保持片を前記第1ワークの中空部に挿入させた後、前記複数の保持片の開動作により摩擦力で前記第1ワークの内周部が保持されてピックアップされるように前記第1開閉装置を制御し、保持された前記第1ワークの上面が前記押圧部材により押圧されて該第1ワークが所定位置にプレースされるように前記第1昇降装置を制御する制御装置(制御装置80)と、を備えることを要旨とする。
As described above, the end effector device for an articulated robot of the present disclosure performs work on a first work (washer W) having a hollow portion, and includes a plurality of parallel extending holding pieces (a pair of a holding member (washer clamper 51) having a pin 511), and a first opening/closing device (washer clamper opening/
この本開示の多関節ロボット用エンドエフェクタ装置によれば、中空部を有するワークのピックアップとプレースとを汎用の多関節ロボット(作業ロボット10)を用いて行なうことができる。 According to the articulated robot end effector device of the present disclosure, a workpiece having a hollow portion can be picked up and placed using a general-purpose articulated robot (working robot 10).
こうした本開示の多関節ロボット用エンドエフェクタ装置において、前記第1開閉装置(ワッシャクランパ開閉用シリンダ64,ワッシャクランパ開閉用バルブ64a)は、前記複数の保持片(一対のピン511)を開動作させる方向にエア圧を作用させる第1状態と前記複数の保持片を閉動作させる方向にエア圧を作用させる第2状態と開動作および閉動作のいずれの方向にもエア圧が作用しないようエア圧を排出する第3状態とに変化可能な3ポジションバルブ(ワッシャクランパ開閉用バルブ64a)と、前記3ポジションバルブを介して給排されるエア圧によって前記複数の保持片を開閉するエアシリンダ(ワッシャクランパ開閉用シリンダ64)と、を備え、前記制御装置(制御装置80)は、前記複数の保持片が閉動作されるように前記3ポジションバルブを前記第2状態に制御して該複数の保持片を前記第1ワーク(ワッシャW)の中空部に挿入させた後、前記複数の保持片が開動作されるように前記3ポジションバルブを前記第1状態に制御して前記第1ワークの内周部を保持してピックアップするピックアップ制御を行ない、前記3ポジションバルブを前記第3状態に制御してから前記押圧部材(一対の押圧部材711)により前記第1ワークの上面が押圧されるように前記第1昇降装置(プッシャ昇降用シリンダ75,プッシャ昇降用バルブ75a)を制御して該第1ワークを所定位置へプレースするプレース制御を行なうものとしてもよい。こうすれば、多関節ロボット用エンドエフェクタ装置は、第1ワークをアンクランプする際に、第1ワークが予期しない方向に飛び出したりすることなく、第1ワークを正確に目的位置へプレースすることができる。
In the articulated robot end effector device of the present disclosure, the first opening/closing device (the washer clamper opening/
また、本開示の多関節ロボット用エンドエフェクタ装置において、前記制御装置(制御装置80)は、前記プレース制御として、棒状部を有する第2ワーク(ボルトB)の該棒状部に前記第1ワーク(ワッシャW)の中空部を挿入するものとしてもよい。これにより、多関節ロボット(作業ロボット10)が例えばボルトBにワッシャWを挿入した状態でトレイTに載置することで、作業者は、ワッシャWを収納ボックスから取り出してボルトBに挿入する作業が不要となり、ねじ締め作業をより容易に行なうことができるようになる。 Further, in the end effector device for an articulated robot of the present disclosure, the control device (control device 80), as the place control, attaches the rod-shaped portion of a second work (bolt B) having a rod-shaped portion to the first work ( It is also possible to insert the hollow part of the washer W). As a result, the articulated robot (working robot 10) places the washer W on the bolt B with the washer W inserted in the tray T, so that the operator can remove the washer W from the storage box and insert it into the bolt B. becomes unnecessary, and the screw tightening work can be performed more easily.
この態様の本開示の多関節ロボット用エンドエフェクタ装置において、複数の爪(一対の爪611)と、前記複数の爪を互いに離間および近接させることで開閉する第2開閉装置(ボルトクランパ開閉用シリンダ64,ボルトクランパ開閉用バルブ64a)と、前記複数の爪を昇降させる第2昇降装置(ボルトクランパ昇降用シリンダ65,ボルトクランパ昇降用バルブ65a)と、を備え、前記制御装置(制御装置80)は、前記プレース制御として、前記複数の爪の閉動作により前記第2ワーク(ボルトB)の外周部が把持されるよう前記第2開閉装置と前記第2昇降装置とを制御し、前記第2ワークを把持した状態で該第2ワークの棒状部に前記第1ワーク(ワッシャW)の中空部を挿入するものとしてもよい。これにより、多関節ロボット用エンドエフェクタ装置は、より確実に第1ワークの中空部を第2ワークの棒状部に挿入することができる。
In the end effector device for a multi-joint robot of this aspect of the present disclosure, a plurality of claws (a pair of claws 611) and a second opening/closing device (a cylinder for opening and closing a bolt clamper) that opens and closes by moving the plurality of claws apart and close to each other 64, bolt clamper opening/
なお、本開示は、多関節ロボット用エンドエフェクタ装置の形態に限られず、エンドエフェクタ装置を備える多関節ロボットの形態とすることもできる。 It should be noted that the present disclosure is not limited to the form of an end effector device for an articulated robot, and may be in the form of an articulated robot including an end effector device.
本開示は、多関節ロボットの製造産業などに利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present disclosure is applicable to the articulated robot manufacturing industry and the like.
1 作業装置、2 台座、3 ボルト供給装置、4 ワッシャ供給装置、5 トレイ搬送装置、10 作業ロボット(多関節ロボット)、11 先端アーム、12,13 中間アーム、14 基端アーム、15 基台、21~25 関節、21a~25a モータ、21b~25b エンコーダ、26 カメラ、28 エンドエフェクタ装置、29 固定部材、30 ピッキングツール、31 ピッキングピン、311 ピッキングロッド、312 永久磁石、313 吸着部材、314 ナット、35 ピッキングピン昇降用シリンダ、35a ピッキングピン昇降用バルブ、351 ピストンロッド、41 ボルトクランパ、411 爪、42 スライダ、44 ボルトクランパ開閉用シリンダ、44a ボルトクランパ開閉用バルブ、45 ボルトクランパ昇降用シリンダ、45a ボルトクランパ昇降用バルブ、451 ピストンロッド、50 インサートツール、51 ワッシャクランパ、511 ピン、52 スライダ、54 ワッシャクランパ開閉用シリンダ、54a ワッシャクランパ開閉用バルブ、61 ボルトクランパ、611 爪、612 爪軸、62 スライダ、64 ボルトクランパ開閉用シリンダ、64a ボルトクランパ開閉用バルブ、65 ボルトクランパ昇降用シリンダ、65a ボルトクランパ昇降用バルブ、651 ピストンロッド、66 支持部材、661 長孔、68 連結部材、71 プッシャ、711 押圧部材、712 屈曲部、72 スライダ、75 プッシャ昇降用シリンダ、75a プッシャ昇降用バルブ、751 ピストンロッド、80 制御装置、W ワッシャ(第1ワーク)、B ボルト(第2ワーク)。
Claims (3)
前記多関節アームの先端アームに取り付けられたカメラと、
前記先端アームの先端部に取り付けられた多関節ロボット用エンドエフェクタ装置と、
前記多関節アームと前記多関節ロボット用エンドエフェクタ装置とを制御する制御装置と、
を備え、
前記多関節ロボット用エンドエフェクタ装置を用いて、バラ置きされた多数のボルトから対象ボルトをピックアップして頭部を下にして直立姿勢で載置し、ワッシャの中空部をピックアップして前記対象ボルトのねじ部に挿入する多関節ロボットであって、
前記多関節ロボット用エンドエフェクタ装置は、前記先端アームの手首に設けられたピッキングツールおよびインサートツールを備え、
前記ピッキングツールは、磁力により前記ボルトを吊り上げるピッキングピンと、前記ピッキングピンを昇降させるピッキングピン昇降用シリンダと、一対の爪で前記ボルトの外周部を挟んで保持するボルトクランパと、前記一対の爪を開閉するボルトクランパ開閉用シリンダと、前記ボルトクランパを昇降させるボルトクランパ昇降用シリンダと、を有し、
前記インサートツールは、平行に延在する複数の保持片を有する保持部材と、前記複数の保持片を互いに離間および近接させることで開閉する第1開閉装置と、押圧部材と、前記押圧部材を昇降させる第1昇降装置と、を有し、
前記制御装置は、前記カメラでバラ置きされたボルトを撮像し、得られた撮像画像に基づいて前記対象ボルトを決定し、前記ピッキングピンが前記対象ボルトのねじ部先端に吸着するよう前記多関節アームと前記ピッキングピン昇降用シリンダとを制御した後、前記対象ボルトが頭部を下にして吊り上げられるように前記ピッキングピン昇降用シリンダを制御し、吊り上げられた前記対象ボルトが前記ボルトクランパの前記一対の爪により両側から把持されるように前記ボルトクランパ開閉用シリンダを制御し、前記ボルトクランパで前記対象ボルトをクランプした状態で前記ピッキングピンから前記対象ボルトが引き剥がされるように前記ボルトクランパ昇降用シリンダを制御し、前記対象ボルトが直立姿勢
で載置されるように前記多関節アームを制御するピッキング処理を実行し、
閉動作中の前記複数の保持片を前記ワッシャの中空部に挿入させた後、前記複数の保持片の開動作により摩擦力で前記ワッシャの内周部が保持されてピックアップされるように前記第1開閉装置を制御し、保持された前記ワッシャの上面が前記押圧部材により押圧されて該ワッシャの中空部が前記ピッキング処理により直立姿勢で載置された前記対象ボルトのねじ部に挿入されるように前記第1昇降装置を制御するインサート処理を実行する、
多関節ロボット。 an articulated arm;
a camera attached to the tip arm of the articulated arm;
an end effector device for an articulated robot attached to the tip of the tip arm;
a control device for controlling the multi-joint arm and the multi-joint robot end effector device;
with
Using the end effector device for an articulated robot, a target bolt is picked up from a large number of loosely placed bolts, placed in an upright posture with the head down, and the hollow part of the washer is picked up to pick up the target bolt. A multi-joint robot to be inserted into the threaded part of
The articulated robot end effector device includes a picking tool and an insert tool provided at the wrist of the tip arm,
The picking tool includes a picking pin that lifts the bolt by magnetic force, a picking pin lifting cylinder that raises and lowers the picking pin, a bolt clamper that holds the outer circumference of the bolt between a pair of claws, and the pair of claws. a bolt clamper opening/closing cylinder that opens and closes, and a bolt clamper lifting/lowering cylinder that lifts/lowers the bolt clamper,
The insert tool includes a holding member having a plurality of holding pieces extending in parallel, a first opening/closing device for opening and closing the plurality of holding pieces by moving the holding pieces apart from each other and approaching each other, a pressing member, and lifting and lowering the pressing member. and a first lifting device that allows
The control device captures an image of randomly placed bolts with the camera, determines the target bolt based on the obtained captured image, and picks the multiple joint so that the picking pin is attracted to the tip of the threaded portion of the target bolt. After controlling the arm and the picking pin lifting cylinder, the picking pin lifting cylinder is controlled so that the target bolt is lifted with its head downward, and the lifted target bolt is attached to the bolt clamper. The bolt clamper opening/closing cylinder is controlled so that it is gripped from both sides by a pair of claws, and the bolt clamper is raised and lowered so that the target bolt is pulled off from the picking pin in a state where the target bolt is clamped by the bolt clamper. performing a picking process for controlling the multi-joint arm so that the target bolt is placed in an upright posture,
After inserting the plurality of holding pieces during the closing operation into the hollow portion of the washer, the opening operation of the plurality of holding pieces causes the inner peripheral portion of the washer to be held by frictional force and picked up. 1. The opening and closing device is controlled so that the upper surface of the washer held is pressed by the pressing member so that the hollow portion of the washer is inserted into the threaded portion of the target bolt placed in an upright position by the picking process. Execute an insert process for controlling the first lifting device in
Articulated robot.
前記第1開閉装置は、前記複数の保持片を開動作させる方向にエア圧を作用させる第1状態と前記複数の保持片を閉動作させる方向にエア圧を作用させる第2状態と開動作および閉動作のいずれの方向にもエア圧が作用しないようエア圧を排出する第3状態とに変化可能な3ポジションバルブと、前記3ポジションバルブを介して給排されるエア圧によって前記複数の保持片を開閉するエアシリンダと、を備え、
前記制御装置は、前記複数の保持片が閉動作されるように前記3ポジションバルブを前記第2状態に制御して該複数の保持片を前記ワッシャの中空部に挿入させた後、前記複数の保持片が開動作されるように前記3ポジションバルブを前記第1状態に制御して前記ワッシャの内周部を保持してピックアップするピックアップ制御を行ない、前記3ポジションバルブを前記第3状態に制御してから前記押圧部材により前記ワッシャの上面が押圧されるように前記第1昇降装置を制御して該ワッシャを所定位置へプレースするプレース制御を行なう、
多関節ロボット。 The articulated robot according to claim 1,
The first opening/closing device includes a first state in which air pressure is applied in a direction to open the plurality of holding pieces, a second state in which air pressure is applied in a direction to close the plurality of holding pieces, an opening operation, and a second state in which air pressure is applied in a direction to close the plurality of holding pieces. A three-position valve that can be changed to a third state in which the air pressure is discharged so that the air pressure does not act in either direction of the closing operation, and the plurality of holding positions by the air pressure supplied and discharged through the three-position valve. an air cylinder for opening and closing the piece,
The control device controls the three-position valve to the second state so that the plurality of holding pieces are closed, inserts the plurality of holding pieces into the hollow portion of the washer, and then closes the plurality of holding pieces. The three-position valve is controlled to the first state so that the holding piece is opened, and pick-up control is performed to hold and pick up the inner peripheral portion of the washer, and the three-position valve is controlled to the third state. Then, place control is performed to place the washer at a predetermined position by controlling the first lifting device so that the upper surface of the washer is pressed by the pressing member.
Articulated robot.
前記インサートツールは、複数の爪と、前記複数の爪を互いに離間および近接させることで開閉する第2開閉装置と、前記複数の爪を昇降させる第2昇降装置と、を備え、
前記制御装置は、前記プレース制御として、前記複数の爪の閉動作により前記ボルトの外周部が把持されるよう前記第2開閉装置と前記第2昇降装置とを制御し、前記ボルトを把持した状態で該ボルトのねじ部に前記ワッシャの中空部を挿入する、
多関節ロボット。 The articulated robot according to claim 2 ,
The insert tool includes a plurality of pawls , a second opening/closing device that opens and closes the plurality of pawls by separating and approaching the plurality of pawls, and a second elevating device that raises and lowers the plurality of pawls,
As the place control, the control device controls the second opening/closing device and the second elevating device so that the outer peripheral portion of the bolt is gripped by the closing operation of the plurality of claws, and the bolt is gripped. inserting the hollow portion of the washer into the threaded portion of the bolt with
Articulated robot.
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