JP7436619B2 - ハンド装置およびワークハンドリングシステム - Google Patents
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Description
ワークハンドリングシステム100は、図1に示されるように、2台の産業用のロボット2,3と、ロボット2,3を制御する制御装置4とを備えるロボットシステムである。ロボット2,3の近傍には、多数のワークWを収容するためのコンテナ20が配置されている。第1のロボット2は、多数のワークWを1つずつコンテナ20から出し入れし、第2のロボット3は、コンテナ20から出し入れされるワークWを案内する。
グリッパ11は、グリッパ本体11aと、グリッパ本体11aと固定されグリッパ本体11aの基端面から突出する円柱状のシャフト11bと、グリッパ本体11aの先端側に配置され相互に開閉可能な複数の指11cとを有する。シャフト11bの中心軸線が、所定の回転軸線Aである。
一例において、ベース12は、相互に平行な2つの平板状の支持部12bと、2つの支持部12bの一端部同士を連結する平板状の固定部12aとを有するU字ブラケットであり、回転軸線Aが取付面2bと平行になるように2つのグリッパ11を支持する。
一対のガイド部材5b,5cは、相互に平行な円柱状の部材である。一対のガイド部材5b,5cは、出入口22の長手方向と平行に出入口22の両側に配置され、ワークWがねじれ方向に回転しながらワーク収容部23から出し入れされるようにワークWを案内する(図9から図12参照。)。すなわち、ワークWのねじれ部Waが回転軸線Aに沿って昇降しながらガイド部材5bまたは5cに接触すると、ガイド部材5b,5cからワークWおよびグリッパ11に回転軸線A回りの接線方向の外力が作用し、グリッパ11が外力に従ってワークWのねじれ方向に回転する。
制御装置4は、2台のロボット2,3、ハンド装置1、ガイド装置5、視覚センサ6および重量センサ13と接続されている。制御装置4は、視覚センサ6によって取得された画像に基づいてロボット2,3、ハンド装置1およびガイド装置5を制御し、コンテナ20からワークWを取り出す取出動作およびコンテナ20にワークWを挿入する挿入動作をロボット2,3、ハンド装置1およびガイド装置5に実行させる。例えば、制御装置4は、プロセッサと、動作プログラムを記憶する記憶装置とを備え、プロセッサが動作プログラムに従って処理を実行することによってワークWの取出動作および挿入動作が実現される。
図9から図12は、コンテナ20に収容されている多数のワークWの重量を1つずつ測定する作業を説明している。図9から図12において、ワイヤ21および出入口22の図示は省略されている。
まず、図9に示されるように、制御装置4は、ロボットアーム3aを動作させることによって、視覚センサ6の視野が一の出入口22を含む位置に視覚センサ6を移動させる。次に、制御装置4は、視覚センサ6に画像の取得を実行させる。取得される画像には、ワークWの基部Wbの底面が含まれる。
次に、制御装置4は、エアシリンダ17の作動によって可動部材14を自由回転位置へ移動させ、グリッパ11を回転自在な状態とする。そして、制御装置4は、ロボットアーム2aの動作によって取付面2bを鉛直方向下方へ並進移動させ、ワークWを把持するハンド装置1を鉛直方向に下降させる。ワークWの下降の過程において、ねじれ部Waのガイド部材5bまたは5cとの接触によってグリッパ11およびワークWが一体的に滑らかに回転する。したがって、ワークWは、ねじれ方向に回転しながら出入口22を通ってワーク収容部23へ挿入される。このときのワークWおよびグリッパ11の回転方向は、取り出し時のワークWおよびグリッパ11の回転方向とは逆方向である。
また、グリッパ11を回転自在に支持する支持機構は、簡単な機械的構成によって実現される。したがって、ねじれ形状に応じたワークWの適切な回転を高い信頼性でかつ低コストで実現することができる。
例えば、空のワーク収容部23にワークWを挿入する場合、制御装置4は、視覚センサ6によって取得された画像に基づいて空のワーク収容部23の出入口22の位置を検出し、検出された出入口22の位置に基づいてロボットアーム2a,3aを制御することによってハンド装置1およびガイド装置5を空のワーク収容部23の出入口22の近傍に配置する。これにより、空のワーク収容部23へのワークWの挿入を自動で実行することができる。
例えば、飛行機のエンジンには、様々な長さのブレードWが使用される。非接触センサを設けることによって、ワークWの長さが異なる場合であっても、ワークW毎に適切な位置でハンド装置1の上昇を停止させることができる。
また、原点復帰機構のストッパと回転制限機構のストッパとが別々に設けられていてもよい。この場合、回転制限機構のストッパおよび突出部の構成を変更してもよい。例えば、1つの突出部が一対のストッパ間で周方向に移動するように構成されていてもよく、外周面11fから径方向外方に突出する一対の突出部の間に1つのストッパが配置されるように構成されていてもよい。
例えば、視覚センサ6が第1のロボット2のロボットアーム2aの先端に取り付けられていてもよい。この場合、ワークWは、ガイド部材5b,5cではなく、出入口22またはワーク収容部23の周囲の物体との接触によって回転させられる。例えば、出入口22を取り囲む縁部またはワーク収容部23を取り囲む壁が存在する場合、縁部または壁をガイド部材5b,5cの代わりとして使用してもよい。
上記実施形態において、ワーク収容部23へのワークWの出し入れ方向が鉛直方向であり、ロボットアーム2aの先端の取付面2bを鉛直方向に並進移動させることとしたが、これに代えて、出し入れ方向が他の方向であってもよい。例えば、ワーク収容部から水平方向にワークWを出し入れしてもよい。この場合、取付面2bの水平方向の並進移動によってワークWがワーク収容部から出し入れされる。
2,3 ロボット
2a,3a ロボットアーム
2b,3b 取付面
4 制御装置
5 ガイド装置
5b,5c ガイド部材
6 視覚センサ
11 グリッパ(把持部)
11d,11e 突出部(原点復帰機構、回転制限機構)
12 ベース
14 可動部材
15a,15b ストッパ(原点復帰機構、回転制限機構)
16 ブレーキ部(回転ロック機構)
17 エアシリンダ(駆動部)
22 出入口
23 ワーク収容部
100 ワークハンドリングシステム
A 回転軸線
B ねじれ軸線
P 移動方向
W ワーク、ブレード
Claims (7)
- ロボットアームに取り付けられ、ねじれ軸線回りにねじれたワークを把持するハンド装置であって、
前記ロボットアームに取り付けられるベースと、
該ベースに所定の回転軸線回りに回転自在に支持され前記ワークを把持する把持部と、
前記所定の回転軸線に直交する径方向において前記把持部の外側に配置される可動部材と、
前記把持部に対して前記可動部材を前記所定の回転軸線に直交する所定の移動方向に移動させる駆動部と、
前記可動部材に設けられ、前記移動方向において前記把持部を隔てて相互に対向する位置に配置される一対のストッパおよびブレーキ部と、を備え、
前記把持部は、前記ねじれ軸線が前記所定の回転軸線に略沿うように前記ワークを前記所定の回転軸線上において把持し、前記ワークに作用する前記所定の回転軸線回りの接線方向の外力に従って該ワークのねじれ方向に回転し、
前記把持部の外面に、前記所定の回転軸線回りの円周の接線方向に相互に逆向きに前記外面から突出する一対の突出部が設けられ、
前記駆動部による前記可動部材の移動によって、原点復帰状態、自由回転状態および回転ロック状態が切り替えられ、
前記原点復帰状態は、前記一対のストッパが一対の突出部に同時に接触することによって前記所定の回転軸線回りの前記把持部の回転位置が所定の原点位置に復帰させられる状態であり、
前記自由回転状態は、前記一対のストッパが前記一対の突出部とそれぞれ周方向に突き当たることによって前記把持部の回転が所定の角度範囲内に制限される状態であり、
前記回転ロック状態は、前記ブレーキ部が前記把持部の外面に押し当てられることによって前記把持部の回転がロックされる状態である、ハンド装置。 - 前記ベースに対する前記把持部の回転を所定の角度範囲内に制限する回転制限機構を備える請求項1に記載のハンド装置。
- 前記所定の回転軸線回りの任意の回転位置に配置される前記把持部の回転をロックする回転ロック機構を備える請求項1または請求項2に記載のハンド装置。
- 前記所定の回転軸線回りの前記把持部の回転位置を所定の原点位置に復帰させる原点復帰機構を備える請求項1から請求項3のいずれかに記載のハンド装置。
- 第1のロボットアームに取り付けられ、ねじれ軸線回りにねじれたワークを把持するハンド装置と、
ワーク収容部の出入口の近傍に配置され、前記ワーク収容部から出し入れされる前記ワークを案内するガイド装置とを備え、
前記ハンド装置が、
前記第1のロボットアームに取り付けられるベースと、
該ベースに所定の回転軸線回りに回転自在に支持され前記ワークを把持する把持部とを備え、
該把持部は、前記ねじれ軸線が前記所定の回転軸線に略沿うように前記ワークを前記所定の回転軸線上において把持し、前記ワークに作用する前記所定の回転軸線回りの接線方向の外力に従って該ワークのねじれ方向に回転し、
前記ガイド装置が、
第2のロボットアームに取り付けられるベースと、
該ベースに支持され、前記出入口の両側に配置される一対のガイド部材とを備える、ワークハンドリングシステム。 - 前記ハンド装置が取り付けられた前記第1のロボットアームの動作を制御する制御装置を備え、
該制御装置は、前記把持部によって把持されている前記ワークを前記ワーク収容部から出し入れするとき、前記ハンド装置が取り付けられている前記第1のロボットアームの先端を前記ワークの出し入れ方向に並進移動させる請求項5に記載のワークハンドリングシステム。 - 前記ワーク収容部の前記出入口および前記ワーク収容部に収容されている前記ワークを検出するための視覚センサを備え、
前記制御装置が、前記視覚センサを使用して検出された前記出入口および前記ワークの位置に基づいて前記第1のロボットアームを制御する請求項6に記載のワークハンドリングシステム。
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