JPWO2019116528A1 - エンドエフェクタ，多関節ロボット及び作業実行装置 - Google Patents

Abstract

本開示のエンドエフェクタは、多関節ロボットに装着されるよう構成された取付部と、前記取付部に支持され、該取付部に対して回転するよう構成された回転体と、前記回転体の前記回転の周方向に沿って配置されて該回転体に保持され、ワークに対する作業を行う作業部を各々が取り付け可能な複数の作業軸と、前記回転体を前記取付部に対して回転させることで前記複数の作業軸を該回転の中心軸を中心とする公転軌跡に沿って公転させる公転装置と、前記複数の作業軸のうち前記公転軌跡上の所定の昇降可能位置にある作業軸を前記回転体に対して下降させる下降装置と、前記下降装置が下降させた作業軸を該下降前の位置に上昇させる上昇装置と、を備える。

Description

本開示は、エンドエフェクタ，多関節ロボット及び作業実行装置に関する。

従来、多関節ロボットに装着されるエンドエフェクタ（ツールとも称する）が知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１では、多関節ロボットのアーム先端の手首軸フランジに、作業に応じた様々なツール（例えば吸着パッド、開閉ハンド等）が取り付けられるようになっている。

特開２０１３−８２０３２号公報

ところで、この特許文献１に記載された多関節ロボットでは、アーム先端の手首軸フランジに１つのツールを取り付ける。そのため、１つの多関節ロボットで種々の作業を行う際には、作業内容に応じてツールを付け替える必要があり、作業効率が悪いという問題があった。

本開示は、上述した課題を解決するためになされたものであり、多関節ロボットが複数の互いに異なる作業を効率よく実行できるようにすることを主目的とする。

本開示は、上述した主目的を達成するために以下の手段を採った。

本開示のエンドエフェクタは、
多関節ロボットに装着されるよう構成された取付部と、
前記取付部に支持され、該取付部に対して回転するよう構成された回転体と、
前記回転体の前記回転の周方向に沿って配置されて該回転体に保持され、ワークに対する作業を行う作業部を各々が取り付け可能な複数の作業軸と、
前記回転体を前記取付部に対して回転させることで前記複数の作業軸を該回転の中心軸を中心とする公転軌跡に沿って公転させる公転装置と、
前記複数の作業軸のうち前記公転軌跡上の所定の昇降可能位置にある作業軸を前記回転体に対して下降させる下降装置と、
前記下降装置が下降させた作業軸を該下降前の位置に上昇させる上昇装置と、
を備えたものである。

このエンドエフェクタでは、複数の作業軸が回転体の回転の周方向に沿って配置されており、各々がワークに対する作業を行う作業部を取り付け可能である。また、このエンドエフェクタでは、公転装置が作業軸を公転させて複数の作業軸のいずれかを昇降可能位置に移動させ、下降装置がその作業軸を下降させる。そのため、このエンドエフェクタでは、複数の作業軸の各々に取り付けられた作業部のうち、特定の作業部を選択的に下降させて、その作業部を用いた作業を行うことができる。そのため、多関節ロボットにこのエンドエフェクタを装着し、さらにこのエンドエフェクタの複数の作業軸に互いに異なる作業部を取り付けておけば、多関節ロボットは作業部を付け替えることなく複数の互いに異なる作業を効率よく実行できる。この場合において、本開示のエンドエフェクタは、前記複数の作業軸のうち２以上の作業軸の各々に取り付けられ互いに異なる２以上の作業部を備えていてもよい。互いに異なる作業部とは、構成が互いに異なる作業部と、行う作業の種類が互いに異なる作業部と、異なる種類のワークに対して作業を行う作業部と、を含む。

作業実行装置１００の概略説明図。 ロボット１０の概略説明図。 作業実行装置１００における電気的な接続関係を表すブロック図。 エンドエフェクタ５０の斜視図。 エンドエフェクタ５０の縦断面図。 公転装置７５の斜視図。 公転装置７５の動作の様子を示す説明図。

本開示の作業実行装置の実施形態について図面を参照しながら以下に説明する。図１は作業実行装置１００の概略説明図である。図２はロボット１０の概略説明図である。図３は作業実行装置１００における電気的な接続関係を表すブロック図である。作業実行装置１００の左右方向（Ｘ軸）、前後方向（Ｙ軸）及び上下方向（Ｚ軸）は、図１に示した通りとする。また、ロボット１０については全方位に可動するため固定される特定の方向はないが、説明の便宜のため、図２に示した左右方向（Ｘ軸）、前後方向（Ｙ軸）及び上下方向（Ｚ軸）を用いて説明する。

作業実行装置１００は、作業対象の物品（ここではワークＷ）に対して所定の作業を行う装置として構成されている。作業実行装置１００は、ロボット１０と、基台１０１と、ワーク搬送装置１０２と、基板搬送装置１０３と、圧力供給源１０６（図３参照）と、装置全体を制御する制御部９０（図３参照）と、を備えている。ロボット１０には、カメラ４０及びエンドエフェクタ５０が取り付けられている。基台１０１は、ロボット１０，ワーク搬送装置１０２及び基板搬送装置１０３を配設固定する。ワーク搬送装置１０２及び基板搬送装置１０３は、それぞれベルトコンベアとして構成されている。ワーク搬送装置１０２は、図示しないワーク供給部又は作業者によって装置前方に供給された複数のワークＷを、後方の基板搬送装置１０３付近まで搬送する。基板搬送装置１０３は、基板Ｓを右方向に搬送して、基板Ｓの搬入及び搬出を行う。圧力供給源１０６は、ロボット１０に取り付けられたエンドエフェクタ５０に圧力を供給する。

ロボット１０は、ワークＷに対して所定の作業を行う多関節ロボットとして構成されている。ワークＷは、特に限定されないが、例えば、機械部品、電気部品、電子部品、化学部品など各種の部品のほか、食品、バイオ、生物関連の物品などが挙げられる。本実施形態では、ロボット１０は、所定の作業として、ワークＷの移動を含む作業を行う。具体的には、ロボット１０は、エンドエフェクタ５０及びこれに取り付けられた吸着ノズル６５を用いて、チップ状の電子部品などとして構成された複数のワークＷをワーク搬送装置１０２から採取して移動させ、基板Ｓ上に載置（実装）する処理を行う。ワークＷは、複数種類の電子部品を含んでおり、そのため、種々の大きさの電子部品を含んでいる。

ロボット１０は、垂直多関節ロボットとして構成された多軸ロボットであり、アーム部２０と、第３支持部２３と、台座部２４と、先端部３０と、を備えている。アーム部２０は、複数のアームを有しており、本実施形態では第１，第２アーム２１，２２を有している。また、ロボット１０は、第１〜第５回転駆動部２６ａ〜２６ｅを備えている（図２，３参照）。第１〜第４回転駆動部２６ａ〜２６ｄは、それぞれ、回転軸及び歯車機構などを有する回転機構と、回転機構を駆動するモータと、モータの回転位置を検出するためのエンコーダとを備えている。第５回転駆動部２６ｅは、回転軸及び歯車機構などを有する回転機構２７と、回転機構２７を駆動するモータ２８と、モータ２８の回転位置を検出するためのエンコーダ２９とを備えている。図２には、第１〜第５回転駆動部２６ａ〜２６ｅの各々の回転方向を太線矢印で示した。

図２に示すように、第１アーム２１は、端部が第１回転駆動部２６ａを介して先端部３０に接続されている。第１回転駆動部２６ａは、先端部３０を第１アーム２１に対して回動させる。第１アーム２１は、先端部３０とは反対側の端部が第２回転駆動部２６ｂを介して第２アーム２２に接続されている。第２回転駆動部２６ｂは、第１アーム２１を第２アーム２２に対して回動させる。第２アーム２２は、第１アーム２１とは反対側の端部が第３回転駆動部２６ｃを介して第３支持部２３に接続されている。第３回転駆動部２６ｃは、第２アーム２２を第３支持部２３に対して回動させる。第３支持部２３は、第４回転駆動部２６ｄを介して台座部２４に接続されて、台座部２４に支持されている。第４回転駆動部２６ｄは、台座部２４に対して第３支持部２３を水平旋回させる。

先端部３０は、ワークＷに対して作業を行う種々のエンドエフェクタを取り付け可能な装着部３２と、エンドエフェクタに回転駆動力を伝達するための軸体３３と、を備えている。装着部３２は、先端部３０本体の下側に配設されている。本実施形態では、装着部３２には固定具３５を介してエンドエフェクタ５０の取付部５１が取り付けられている。軸体３３は、装着部３２を上下方向に沿って貫通するように配設されている。第５回転駆動部２６ｅの回転機構２７及びモータ２８は、先端部３０内に配設されており、軸体３３を上下方向に沿った軸を中心として回転（自転）させる。軸体３３は、エンドエフェクタ５０のＱ軸７１のフランジ部７１ａと同軸に接続されている。

カメラ４０は、先端部３０の下面に取り付けられており、装着部３２の前方に配置されている。カメラ４０は、先端部３０の移動によりエンドエフェクタ５０と共に移動する。カメラ４０は、照射部４１と、撮像部４２と、を備える。照射部４１は、撮像部４２の外周に円状に配設された照明であり、下方の撮像対象物に対して光を照射する。撮像部４２は、画像を撮像可能なユニットであり、図２の下方を撮像することで対象物を撮像する。撮像部４２は、レンズなどの光学系と、受光により電荷を発生させ発生した電荷を出力する撮像素子とを備えている。カメラ４０は、撮像部４２から出力された電荷に基づいて画像データを生成し、生成した画像データを制御部９０へ出力する。

制御部９０は、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、作業実行装置１００全体を制御する。制御部９０は、上述したエンコーダからの信号を入力しつつ上述したモータに駆動信号を出力して、第１〜第４回転駆動部２６ａ〜２６ｄを用いて先端部３０の位置を制御する。制御部９０は、エンコーダ２９からの信号を入力しつつモータ２８に駆動信号を出力して第５回転駆動部２６ｅを制御し、後述するエンドエフェクタ５０の作業軸６０の自転を制御する。制御部９０は、カメラ４０，ワーク搬送装置１０２，及び基板搬送装置１０３に制御信号を出力したり、カメラ４０からの画像データを入力したりする。制御部９０は、圧力供給源１０６に制御信号を出力して圧力供給源１０６が供給する圧力の有無や圧力の供給先を制御することにより、エンドエフェクタ５０の後述する公転装置７５及び下降装置８０を制御する。

エンドエフェクタ５０について詳細に説明する。図４はエンドエフェクタ５０の斜視図であり、右下前方からみた様子を示している。図５はエンドエフェクタ５０の縦断面図であり、エンドエフェクタ５０の中心軸を通り且つ前後上下方向に沿った断面を示している。図４Ａ，５Ａは下降装置８０が作業軸６０を下降させる前の状態を示し、図４Ｂ，５Ｂは下降装置８０が作業軸６０を下降させた状態を示している。図６は公転装置７５の斜視図である。図６ではエンドエフェクタ５０の構成要素のうち公転装置７５以外の一部の構成要素の図示を省略している。図７は公転装置７５の動作の様子を示す説明図である。図７Ａは公転駆動部７９が歯止め部７８を移動させる前の状態を示し、図７Ｂは公転駆動部７９が歯止め部７８を右方向に移動させる様子を示し、図７Ｃは公転駆動部７９が歯止め部７８を左方向に移動させる様子を示している。エンドエフェクタ５０についてもロボット１０と同様に、図２に示した方向を用いて図４〜７を説明する。

エンドエフェクタ５０は、ワークＷに対する作業を行う複数の作業部を取り付け可能に構成されている。以下では、作業部が、ワークＷを圧力の作用により吸着して保持する吸着ノズル６５である場合を例として説明する。エンドエフェクタ５０は、図５に示すように、取付部５１と、回転体５３と、第１軸受５４と、第２軸受５５と、圧力供給部５６と、作業軸６０と、自転装置７０と、公転装置７５と、下降装置８０と、を備えている。

取付部５１は、ロボット１０に装着されるよう構成された部材である。取付部５１は、図４，５に示すように、筒状体５１ａと、フランジ部５１ｂと、を備えている。筒状体５１ａは、軸方向が上下方向に沿っている。フランジ部５１ｂは、筒状体５１ａの上端に配設されている。フランジ部５１ｂの上面はロボット１０に装着される装着面となっている。このフランジ部５１ｂにボルト５２を介して固定具３５が取り付けられている。これにより、取付部５１は、固定具３５を介して装着部３２に装着及び固定されている。

回転体５３は、軸方向が上下方向に沿っている筒状体である。回転体５３の内側には、回転体５３側から回転体５３の中心軸に向かって順に第２軸受５５，取付部５１，第１軸受５４，Ｑ軸７１が配設されており、これらはそれぞれ回転体５３を同軸に貫通している。回転体５３は第２軸受５５を介して取付部５１と接続されている。第２軸受５５は、ボールベアリングを備えている。回転体５３は、この第２軸受５５を介することで、取付部５１に対して回転（自転）可能に支持されている。回転体５３は、下端部付近に複数の支持面５３ａを備えている。本実施形態では、支持面５３ａは６個とし、図４ではそのうちの３個を図示した。支持面５３ａは上方を向いた面であり、複数の支持面５３ａの各々が複数（ここでは６個）の作業軸６０を１つずつ昇降可能に支持している。支持面５３ａは、回転体５３の回転の周方向に沿って均等に配置されている。これにより、複数の作業軸６０は、回転体５３の回転の周方向に沿って配置されている。

複数の作業軸６０は、各々がワークＷに対する作業を行う作業部を取り付け可能に構成されている。本実施形態では、作業軸６０は第１〜第６作業軸６０ａ〜６０ｆの６本存在し（第５作業軸６０ｅについては図５Ｂ参照）、この順に回転体５３の回転の周方向に沿って左回りに均等に配置されている。第１〜第６作業軸６０ａ〜６０ｆの各々の下端には、第１〜第６吸着ノズル６５ａ〜６５ｆがそれぞれ取り付けられている。第１〜第６吸着ノズル６５ａ〜６５ｆを吸着ノズル６５と総称する。

第１〜第６作業軸６０ａ〜６０ｆは、それぞれ、軸部６１と、ギヤ６３と、を備えている。第１〜第６作業軸６０ａ〜６０ｆはいずれも同じ構成をしているため、以下では第１作業軸６０ａについて説明する。軸部６１は、軸方向が上下方向に沿うように配置されており、軸孔６１ａと、上側フランジ部６２ａと、下側フランジ部６２ｂとを備えている。軸部６１は、回転体５３の支持面５３ａを貫通しており、支持面５３ａよりも下側に下側フランジ部６２ｂを備えている。軸孔６１ａは、軸部６１を軸方向に貫通する孔である。上側フランジ部６２ａは、軸部６１の上端付近に配設されている。上側フランジ部６２ａの下面と回転体５３の支持面５３ａとの間にはスプリング６４が配設されている。スプリング６４は、上側フランジ部６２ａと支持面５３ａとを互いが上下に離れる方向に押圧する弾性部材であり、本実施形態では圧縮ばねとした。スプリング６４は、第１〜第６作業軸６０ａ〜６０ｆの各々に対応して設けられており、回転体５３の支持面５３ａはこのスプリング６４を介して作業軸６０を昇降可能に保持している。下側フランジ部６２ｂは、軸部６１の下端に配設されている。下側フランジ部６２ｂの下面は、種々の作業部（ここでは吸着ノズル６５）を取り付け可能な取付面となっている。第１作業軸６０ａの下側フランジ部６２ｂには、ボルト６８を介して第１吸着ノズル６５ａが取り付けられている。第１作業軸６０ａの下側フランジ部６２ｂに第１吸着ノズル６５ａが取り付けられた状態では、第１作業軸６０ａの軸孔６１ａと第１吸着ノズル６５ａのノズル孔６６ａとが上下に連通する（図５参照）。ギヤ６３は、軸部６１のうち回転体５３よりも下側且つ下側フランジ部６２ｂよりも上側に配設されている。ギヤ６３は、軸部６１に上下に貫通されており、軸部６１と同軸に配置されている。ギヤ６３は、後述する自転装置７０のＱ軸ギヤ７３と噛合してＱ軸ギヤ７３によって回転するよう構成されている。ギヤ６３が回転することで軸部６１が回転（自転）する。

第１吸着ノズル６５ａは、本体部６６と、フランジ部６７と、を備えている。本体部６６は、軸方向に本体部６６を貫通するノズル孔６６ａを有している。このノズル孔６６ａに圧力供給源１０６からの負圧が供給されると、第１吸着ノズル６５ａは、本体部６６の下端にワークＷを吸着して保持する。また、ノズル孔６６ａに供給される負圧がなくなると、第１吸着ノズル６５ａはワークＷの保持を解除する。フランジ部６７は、本体部６６の上端に配設されており、上面が作業軸６０への取付面となっている。第１吸着ノズル６５ａのフランジ部６７が第１作業軸６０ａの下側フランジ部６２ｂとボルト６８を介して接続固定されることで、第１吸着ノズル６５ａは第１作業軸６０ａに取り付けられる。

第２〜第６吸着ノズル６５ｂ〜６５ｆについても、第１吸着ノズル６５ａと同様の構成をしており、本体部６６とフランジ部６７とを有している。本実施形態では、第１〜第６吸着ノズル６５ａ〜６５ｆは、構成は同様でありいずれも圧力を用いてワークＷを吸着して保持するという同じ種類の作業を行うが、互いに異なる種類のワークＷに対して作業を行う。より具体的には、第１〜第６吸着ノズル６５ａ〜６５ｆの各々は、例えば本体部６６の径やノズル孔６６ａの径などが互いに異なっており、互いに異なる大きさのワークＷを保持するよう構成されている。

自転装置７０は、複数の作業軸６０の各々を自転させる装置である。自転装置７０は、Ｑ軸７１と、ボルト７２と、Ｑ軸ギヤ７３と、を備えている。Ｑ軸７１は、エンドエフェクタ５０の中心軸上に配置された円柱状部材である。Ｑ軸７１は第１軸受５４を介して取付部５１と接続されており、これによりＱ軸７１は取付部５１に支持されている。第１軸受５４は、第２軸受５５と同様にボールベアリングを備えている。Ｑ軸７１は、この第１軸受５４を介することで、取付部５１に対して回転（自転）可能である。上述したように取付部５１と回転体５３との間にも第２軸受５５が存在するため、回転体５３及びＱ軸７１はそれぞれ独立して回転可能である。Ｑ軸７１は、上端にフランジ部７１ａを有している。フランジ部７１ａは例えば図示しないボルトなどにより先端部３０の軸体３３と同軸に接続されている（図２参照）。Ｑ軸ギヤ７３は、Ｑ軸７１のうち回転体５３よりも下側の部分にボルト７２によってＱ軸７１と同軸に取り付けられている。Ｑ軸ギヤ７３は、複数の作業軸６０の各々のギヤ６３と噛み合っている。ギヤ６３は、Ｑ軸ギヤ７３と噛み合ったままＱ軸ギヤ７３に対して上下にスライド可能である。第５回転駆動部２６ｅの回転機構２７が回転すると、軸体３３を介してＱ軸７１が回転（自転）する。Ｑ軸７１が回転することでＱ軸ギヤ７３が回転し、これにより複数の作業軸６０の各々のギヤ６３が回転する。これにより、複数の作業軸６０は互いに同期して自転する。

公転装置７５は、回転体５３を取付部５１に対して回転させることで、複数の作業軸６０を公転させる装置である。作業軸６０を公転させる方向は、回転体５３の軸方向（ここでは上下方向）に対して垂直な方向である。公転装置７５は、図６に示すように、ラチェット機構７６と、公転駆動部７９と、を備えている。ラチェット機構７６は、歯７７と、歯止め部７８と、を備えている。歯７７は、回転体５３の周方向に沿って回転体５３に複数配設されている。歯７７は、回転体５３の上端から上方に突出するように配設されている。歯７７は、回転体５３の回転の正方向（ここでは上面視で右回りの回転方向であり、図７における左方向）を向く傾斜面を有している。歯止め部７８は、シャフト７８ａと、カム７８ｃとを備えている。シャフト７８ａは、長手方向が上下方向に沿うように配置された長尺な部材であり、上端側が公転駆動部７９のピストン７９ｃに取り付けられている（図７Ｂ，７Ｃ参照）。シャフト７８ａの下端には、カム７８ｃが回転可能に取り付けられている。シャフト７８ａの下端のうちカム７８ｃの右方には、回転体５３の径方向内側（ここでは後方）に向けて突出する回り止め部７８ｂが設けられている。回り止め部７８ｂは、カム７８ｃが図７における左回りに回転するのを阻止する。カム７８ｃは、上端側がシャフト７８ａに回転可能に取り付けられると共に、下端側に突出部材７８ｄを備えている。突出部材７８ｄは、カム７８ｃから回転体５３の径方向外側（ここでは前方）に向けて突出する円柱状の部材である。公転駆動部７９は、歯止め部７８を左右に往復移動させることで歯７７を移動させて回転体５３を回転させる。公転駆動部７９は外部（ここでは圧力供給源１０６）から供給される圧力の作用によって歯止め部７８を往復移動させる。公転駆動部７９は、本実施形態ではエアシリンダとして構成されており、圧力供給口７９ａ，７９ｂと、ピストン７９ｃと、を備えている。圧力供給口７９ａ，７９ｂには、図示しない配管などを介して圧力供給源１０６からの圧力が供給される。ピストン７９ｃは、先端（ここでは右端）にシャフト７８ａが取り付けられており、シャフト７８ａを往復移動させる。ここで、歯止め部７８のうち突出部材７８ｄ以外は、歯７７よりも回転体５３の径方向内側（ここでは後方）に配置されている。そのため、公転駆動部７９が歯止め部７８を往復移動させたり回転体５３が回転したりしても、歯止め部７８のうち突出部材７８ｄ以外は歯７７に接触しないようになっている。公転駆動部７９は、フランジ部５１ｂに設けられた切り欠き内に配置されて、フランジ部５１ｂに固定されている。そのため、Ｑ軸７１や回転体５３が回転しても、歯止め部７８及び公転駆動部７９は回転しない。

公転装置７５の動作について説明する。図７Ａの状態から圧力供給口７９ａに圧力（ここでは正圧）が供給されると、公転駆動部７９はピストン７９ｃを右方向に突出させる（図７Ｂ）。これにより、歯止め部７８は右方向に移動する。すなわち、歯止め部７８は、複数の歯７７に対して周方向に沿った一方向（ここでは上面視で左回りの周方向に沿った方向）に移動していく。このとき、突出部材７８ｄは移動に伴って歯７７の傾斜面に接触するが、傾斜面に押圧されてカム７８ｃが図７の右回りに回転するため、突出部材７８ｄと歯７７とはすれ違うことができる。これにより、歯止め部７８は歯７７に対する右方向への移動が許容されて、接触した歯７７よりも右側まで移動する。次に、圧力供給口７９ｂに圧力（ここでは正圧）が供給されると、公転駆動部７９はピストン７９ｃを左方向に移動させる（図７Ｃ）。これにより、歯止め部７８は左方向に移動する。すなわち、歯止め部７８は、複数の歯７７に対して周方向に沿った他方向（ここでは上面視で右回りの周方向に沿った方向）に移動していく。このとき、突出部材７８ｄは移動に伴って歯７７のうち傾斜面ではない右側の面に接触する。突出部材７８ｄの右方向への移動（カム７８ｃの図７における左回りの回転）は回り止め部７８ｂによって阻止されているため、カム７８ｃは回り止め部７８ｂに接触した状態から回転せず、突出部材７８ｄは接触した歯７７とすれ違うことはできない。これにより、突出部材７８ｄの左方向への移動は歯７７によって規制された状態になる。そのため、ピストン７９ｃの移動に伴って突出部材７８ｄは歯７７を左方向に押圧する。したがって、歯止め部７８と歯止め部７８に接触した歯７７とが共に左方向に移動し、回転体５３が取付部５１に対して正方向（ここでは上面視で右回りに回転する方向）に回転していく。回転体５３が正方向に回転することにより、回転体５３に支持されている複数の作業軸６０は、回転体５３の回転の中心軸を中心とする公転軌跡に沿って公転する。そして、公転駆動部７９によるピストン７９ｃの左方向への移動が終了すると、作業軸６０の公転が停止する（図７Ａ）。このように、公転装置７５は、ピストン７９ｃによってシャフト７８ａを１回往復移動させることで、複数の歯７７の配置周期の１周期分に相当する角度だけ作業軸６０を公転させることができる。そして、公転装置７５は、シャフト７８ａの往復移動を繰り返すことで、下降装置８０による下降が可能な昇降可能位置に、複数の作業軸６０のうちいずれが位置するかを切り替えることができる。昇降可能位置は、本実施形態では下降装置８０の接触部８１の真下であり、図４，５では第１作業軸６０ａが昇降可能位置に配置されている。また、本実施形態では、制御部９０は、シャフト７８ａの往復移動の回数に基づいて、第１〜第６作業軸６０ａ〜６０ｆのいずれが昇降可能位置に位置するかを検出する。ただし、制御部９０は、エンドエフェクタ５０に配設された図示しないエンコーダにより回転体５３又は作業軸６０の回転位置を検出して、昇降可能位置に位置する作業軸６０を検出してもよい。

下降装置８０は、複数の作業軸６０のうち上述した昇降可能位置にある作業軸６０を回転体５３に対して下降させる装置である。また、本実施形態では、下降装置８０は、下降させた作業軸６０を下降前の位置に上昇させる上昇装置も兼ねている。すなわち下降装置８０は昇降装置として構成されている。下降装置８０は、接触部８１と、昇降部材８２と、ロッド８３と、接続板８４と、下降駆動部８５と、を備えている。

接触部８１は、下降駆動部８５が出力する駆動力により昇降する部材である。接触部８１は、昇降可能位置の直上に配設されている。接触部８１は、作業軸６０の軸部６１の上端に嵌まる凹部を有するキャップ状の部材であり、内部には凹部に連通する上下方向の貫通孔である孔８１ａが形成されている。接触部８１は、昇降部材８２の下方に取り付けられている。昇降部材８２は、下降駆動部８５が出力する駆動力により昇降する部材である。昇降部材８２は、上方に突出する圧力供給口８２ａと、昇降可能位置にある作業軸６０の上側フランジ部６２ａを下から押し上げるためのレバー８２ｂと、を備えている。圧力供給口８２ａには、外部（ここでは圧力供給源１０６）からの圧力が図示しない配管などを介して供給される。圧力供給口８２ａは、昇降部材８２内部に配設された圧力供給路を介して接触部８１の孔８１ａと連通している。ロッド８３は、下端が昇降部材８２のうち圧力供給口８２ａの左側に接続されており、上端が接続板８４に接続されている。接続板８４は、ロッド８３と下降駆動部８５のピストン８５ｃとを左右に接続している。下降駆動部８５は、昇降部材８２及び接触部８１を下降させることで、昇降可能位置に配置された作業軸６０を下降させる。下降駆動部８５は外部（ここでは圧力供給源１０６）から供給される圧力の作用によって作業軸６０を下降させる。下降駆動部８５は、本実施形態ではエアシリンダとして構成されており、圧力供給口８５ａ，８５ｂと、ピストン８５ｃと、を備えている。圧力供給口８５ａ，８５ｂには、図示しない配管などを介して圧力供給源１０６からの圧力が供給される。ピストン８５ｃは、上下に昇降可能であり、ピストン８５ｃに接続された接続板８４，ロッド８３，昇降部材８２及び接触部８１を一体的に昇降させる。下降駆動部８５は、固定部材８６に取り付けられている。固定部材８６は、ボルト８６ａによってフランジ部５１ｂに固定されている（図５Ｂ参照）。これにより、Ｑ軸７１や回転体５３が回転しても、下降装置８０は回転しない。また、フランジ部５１ｂには昇降可能位置の直上に切り欠きが設けられており、接触部８１及び昇降部材８２の昇降をフランジ部５１ｂが妨げないようになっている（図４参照）。

下降装置８０の動作について説明する。ここでは昇降可能位置に第１作業軸６０ａがある場合を例として説明する。下降駆動部８５がピストン８５ｃを上昇させている状態（図４Ａ，５Ａ）において、圧力供給口８５ａに圧力（ここでは正圧）が供給されると、ピストン８５ｃが下降することで接触部８１及び昇降部材８２が下降する。これにより、接触部８１は、接触部８１の真下すなわち昇降可能位置に配置された作業軸６０（ここでは第１作業軸６０ａ）を押圧して、第１作業軸６０ａを下降させる（図４Ｂ，５Ｂ）。これにより、第１作業軸６０ａに取り付けられた第１吸着ノズル６５ａは、他の吸着ノズル６５（ここでは第２〜第６吸着ノズル６５ｂ〜６５ｆ）よりも下方向に突出した状態になる。そのため、第１吸着ノズル６５ａでのワークＷの吸着時に他の吸着ノズル６５の干渉を避けることができる。また、接触部８１が第１作業軸６０ａを下降させた状態では、接触部８１の凹部が軸部６１の上端に嵌まった状態になる（図５Ｂ）。この状態では、接触部８１の孔８１ａと第１作業軸６０ａの軸孔６１ａとが連通する。これにより、昇降部材８２の圧力供給口８２ａ，接触部８１の孔８１ａ，第１作業軸６０ａの軸孔６１ａ，及び第１吸着ノズル６５ａのノズル孔６６ａがこの順に連通し、圧力供給口８２ａに供給される圧力供給源１０６からの圧力がノズル孔６６ａに供給可能な状態になる。吸着ノズル６５へ圧力を供給するためのこれらの部材（ここでは昇降部材８２，接触部８１，及び作業軸６０）が、圧力供給部５６を構成している。このように、圧力供給部５６は、外部から供給される圧力を昇降可能位置に位置する作業軸６０に取り付けられた吸着ノズル６５に供給するための構成要素である。圧力供給部５６は、昇降可能位置に位置し且つ下降装置８０により下降された吸着ノズル６５に対して、圧力を供給可能になるように構成されている。この圧力供給部５６を介して供給される圧力を用いて、吸着ノズル６５はワークＷを保持したり保持解除したりする。

図４Ｂ，５Ｂの状態で圧力供給口８５ｂに圧力（ここでは正圧）が供給されると、ピストン８５ｃが上昇することで接触部８１及び昇降部材８２が上昇する。これにより、孔８１ａと軸孔６１ａとの連通が解除される。また、第１作業軸６０ａは、スプリング６４の押圧力により上昇していき、下降前の状態に戻る（図４Ａ，５Ａ）。本実施形態では、昇降部材８２が上昇する際には、レバー８２ｂが第１作業軸６０ａの上側フランジ部６２ａを押し上げることによっても、第１作業軸６０ａを上昇させることができる。すなわち、本実施形態では、下降装置８０及びスプリング６４がそれぞれ作業軸６０を上昇させる上昇装置としての機能を有する。また、スプリング６４は上述したように支持面５３ａに対して作業軸６０を支持する役目も有するため、スプリング６４は支持部材と上昇装置とを兼ねていることになる。

次に、こうして構成された本実施形態の作業実行装置１００の動作、特に、ワークＷをワーク搬送装置１０２上から採取して移動し基板Ｓ上に載置する移載処理について説明する。この移載処理では、制御部９０は、まず、ワーク搬送装置１０２を制御してワークＷを後方に搬送すると共に、基板搬送装置１０３を制御して基板Ｓをロボット１０付近まで搬送する。次に、制御部９０は、ロボット１０の第１〜第４回転駆動部２６ａ〜２６ｄを制御して先端部３０をワーク搬送装置１０２の上方に移動させ、カメラ４０を制御して得られた画像データに基づいてワーク搬送装置１０２上の複数のワークＷの位置や向きを検出する。そして、制御部９０は、検出したワークＷの中から採取対象のワークＷを決定し、採取対象の真上にエンドエフェクタ５０の昇降可能位置が位置するように先端部３０を移動させる。その後、制御部９０は、採取対象のワークＷの大きさや種類に応じて第１〜吸着ノズル６５ａ〜６５ｆのうち採取に適した吸着ノズル６５を決定する。

続いて、制御部９０は、複数の作業軸６０のうち決定した吸着ノズル６５を取り付けている作業軸６０が昇降可能位置に位置するように公転装置７５を制御する。具体的には、制御部９０は、圧力供給源１０６を制御して圧力供給口７９ａ及び圧力供給口７９ｂに交互に圧力を供給して、公転装置７５により複数の作業軸６０を公転させる。そして、制御部９０は、圧力供給源１０６を制御して圧力供給口８５ａに圧力を供給することで下降装置８０を制御し、昇降可能位置に位置した作業軸６０を下降させる。作業軸６０が下降すると、制御部９０は、下降した吸着ノズル６５に圧力供給部５６を介して圧力（ここでは負圧）を作用させて、吸着ノズル６５にワークＷを吸着させる。

次に、制御部９０は、吸着ノズル６５にワークＷを吸着させたまま先端部３０を基板Ｓ上に移動させ、カメラ４０を制御して得られた画像データに基づいて基板Ｓ上のワークＷを載置すべき位置を検出する。そして、制御部９０は、吸着ノズル６５にワークＷを吸着させたまま先端部３０を移動させて、ワークＷを基板Ｓ上の載置すべき位置に移動させる。このとき、制御部９０は、第５回転駆動部２６ｅを制御することで自転装置７０により昇降可能位置に位置する吸着ノズル６５を自転させて、ワークＷの姿勢（向き）を適宜調整する。その後、制御部９０は圧力供給源１０６を制御して吸着ノズル６５に圧力（ここでは常圧又は正圧）を供給する。これにより、吸着ノズル６５はワークＷを保持解除し、ワークＷが基板Ｓ上に載置される。ワークＷを載置すると、制御部９０は、圧力供給源１０６を制御して圧力供給口８５ｂに圧力を供給することで下降装置８０の接触部８１を上昇させる。これにより昇降可能位置の作業軸６０が下降前の状態に戻る。制御部９０はこのようにしてワークＷをワーク搬送装置１０２から基板Ｓ上に移動させて載置する移載処理を繰り返して、複数のワークＷを基板Ｓ上に載置していく。

以上詳述した本実施形態のエンドエフェクタ５０では、複数の作業軸６０が回転体５３の回転の周方向に沿って配置されており、第１〜第６作業軸６０ａ〜６０ｆの各々がワークに対する作業を行う吸着ノズル６５などの作業部を取り付け可能である。また、このエンドエフェクタ５０では、公転装置７５が作業軸６０を公転させて複数の作業軸６０のいずれかを昇降可能位置に移動させ、下降装置８０がその作業軸６０を下降させる。そのため、このエンドエフェクタ５０では、複数の作業軸６０の各々に取り付けられた吸着ノズル６５のうち、特定の吸着ノズル６５を選択的に下降させて、その吸着ノズル６５を用いた作業を行うことができる。そのため、ロボット１０にこのエンドエフェクタ５０を装着し、さらにこのエンドエフェクタ５０の複数の作業軸６０に互いに異なる吸着ノズル６５を取り付けておけば、ロボット１０は吸着ノズル６５を付け替えることなく複数の互いに異なる作業（ここでは互いに異なる大きさのワークＷの保持）を効率よく実行できる。

また、エンドエフェクタ５０は、外部（ここでは圧力供給源１０６）から供給される圧力を、昇降可能位置に位置する作業軸６０に取り付けられた吸着ノズル６５に供給するための圧力供給部５６、を備えている。これにより、このエンドエフェクタ５０は、昇降可能位置に位置する作業軸６０に取り付けられた吸着ノズル６５に適切に圧力を供給して、圧力を用いて吸着ノズル６５に作業を行わせることができる。また、このエンドエフェクタ５０では、複数の作業軸６０の各々に取り付けられた吸着ノズル６５のうち、昇降可能位置に位置する作業部６０にのみ圧力を供給する。そのため、複数の作業軸６０の各々に取り付けられた吸着ノズル６５に対してそれぞれ圧力を供給できるようにする場合と比較して、圧力供給部５６の部品点数を少なくしやすい。

さらに、作業軸６０は、取り付けられた吸着ノズル６５に圧力を供給するための第１圧力供給路（ここでは軸孔６１ａ）を有することで、圧力供給部５６の一部を兼ねている。また、下降装置８０は、昇降可能位置に位置する作業軸６０に接触し作業軸６０を押圧して下降させる接触部８１を有している。そして、接触部８１は、接触部８１が作業軸６０に接触する際に軸孔６１ａに連通するよう構成された第２圧力供給路（ここでは孔８１ａ）を有することで、圧力供給部５６の一部を兼ねている。これにより、作業軸６０と下降装置８０の一部である接触部８１とが圧力供給部５６の少なくとも一部を兼ねるため、エンドエフェクタ５０の部品点数を少なくしやすい。

そして、エンドエフェクタ５０は、昇降可能位置にある作業軸６０を自転させる自転装置７０を備えている。これにより、昇降可能位置にある作業軸６０に取り付けられた作業部（ここでは吸着ノズル６５）を回転させることができるため、吸着ノズル６５を用いた作業がしやすくなる。また、自転装置７０は、取付部５１及び回転体５３とは独立して回転し回転によって昇降可能位置にある作業軸６０を自転させるように構成されロボット１０の回転軸（ここでは軸体３３）に同軸に接続される接続軸（ここではＱ軸７１）を備えている。これにより、ロボット１０の軸体３３から伝達される回転駆動力で作業軸６０を自転させることができるため、エンドエフェクタ５０は回転駆動力を出力する回転駆動部（例えばモータなど）を有する必要がない。そのため、エンドエフェクタ５０の部品点数を少なくしやすい。

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明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。

上述した実施形態では、作業部として吸着ノズル６５を例示したが、これに限らず例えば他の作業部を作業軸６０に取り付けてもよい。他の作業部の例としては、圧力の作用により一対の把持爪を接近及び離間させてワークＷを把持及び把持解除するメカチャックが挙げられる。また、作業部は、ワークＷを保持するものに限らず、ワークに対する他の作業を行うものであってもよい。

上述した実施形態では、軸孔６１ａを有する作業軸６０及び孔８１ａを有する接触部８１が圧力供給部５６の一部を兼ねていたが、これに限られない。例えば、少なくとも昇降可能位置に位置する作業軸６０の軸孔６１ａに連通する圧力供給路を有する部材を、接触部８１とは別に設けておき、接触部８１が圧力供給部５６の一部を兼ねないようにしてもよい。あるいは、作業軸６０に取り付けられた吸着ノズル６５に圧力を供給する部材を別に設けて、作業軸６０が圧力供給部５６を兼ねないようにしてもよい。

上述した実施形態では自転装置７０はモータなどの回転駆動部を有していなかったが、これに限らずエンドエフェクタ５０がＱ軸７１を回転させるモータを備えていてもよい。

上述した実施形態では、自転装置７０は複数の作業軸６０を同期して自転させたが、これに限られない。例えば、自転装置７０は昇降可能位置にある作業軸６０のみ自転させてもよい。例えば、複数の作業軸６０のうち下降した作業軸６０のギヤ６３のみがＱ軸ギヤ７３と噛み合うようにしてもよい。

上述した実施形態では、公転装置７５はラチェット機構７６を有していたが、これに限られない。例えば、公転装置７５が、自転装置７０と同様に複数のギヤを用いた機構により回転体５３を回転させてもよい。

上述した実施形態では、下降装置８０が上昇装置を兼ねており、下降装置８０とスプリング６４との２種類の上昇装置が存在したが、これに限られない。例えばレバー８２ｂを省略して、下降装置８０が上昇装置を兼ねないようにしてもよい。

上述した実施形態では、昇降可能位置は１箇所であったが、これに限られない。例えば、エンドエフェクタ５０が下降装置８０を２つ備えており、昇降可能位置が２箇所存在していてもよい。

上述した実施形態では、ロボット１０は多関節ロボットのうち垂直多関節ロボットとしたが、これに限らず水平多関節ロボットであってもよい。

本開示のエンドエフェクタ，多関節ロボット及び作業実行装置は、以下のように構成してもよい。

本開示のエンドエフェクタは、外部から供給される圧力を、前記昇降可能位置に位置する前記作業軸に取り付けられた前記作業部に供給するための圧力供給部、を備えていてもよい。こうすれば、このエンドエフェクタは、昇降可能位置に位置する作業軸に取り付けられた作業部に適切に圧力を供給して、圧力を用いて作業部に作業を行わせることができる。また、このエンドエフェクタでは、複数の作業軸の各々に取り付けられた作業部のうち、少なくとも昇降可能位置に位置する作業部に圧力を供給できればよいため、圧力供給部の部品点数を少なくしやすい。

圧力供給部を備える態様の本開示のエンドエフェクタにおいて、前記作業軸は、取り付けられた前記作業部に圧力を供給するための第１圧力供給路を有することで、前記圧力供給部の一部を兼ねており、前記下降装置は、前記昇降可能位置に位置する作業軸に接触し該作業軸を押圧して下降させる接触部を有し、前記接触部は、該接触部が前記作業軸に接触する際に前記第１圧力供給路に連通するよう構成された第２圧力供給路を有することで、前記圧力供給部の一部を兼ねていてもよい。こうすれば、作業軸と下降装置の一部である接触部とが圧力供給部の少なくとも一部を兼ねるため、エンドエフェクタの部品点数を少なくしやすい。

本開示のエンドエフェクタにおいて、前記公転装置は、前記回転体に周方向に沿って配設された複数の歯と該複数の歯に対して前記周方向に沿った一方向への移動が許容され該周方向に沿った他方向への移動が規制される歯止め部とを有するラチェット機構と、前記歯止め部を前記一方向及び前記他方向へ往復移動させることで前記歯を該他方向へ移動させて前記回転体を回転させる公転駆動部と、を有していてもよい。この場合において、前記公転駆動部は、外部から供給される圧力の作用によって前記歯止め部を往復移動させてもよい。

本開示のエンドエフェクタは、前記昇降可能位置にある作業軸を自転させる自転装置を備えていてもよい。こうすれば、昇降可能位置にある作業軸に取り付けられた作業部を回転させることができるため、作業部を用いた作業がしやすくなる。この場合において、前記自転装置は、前記複数の作業軸を同期して自転させてもよい。また、前記自転装置は、前記取付部及び前記回転体とは独立して回転し該回転によって前記昇降可能位置にある作業軸を自転させるように構成され前記多関節ロボットの回転軸に同軸に接続される接続軸、を備えていてもよい。こうすれば、多関節ロボットの回転軸から伝達される回転駆動力で作業軸を自転させることができるため、エンドエフェクタは回転駆動力を出力する回転駆動部を有する必要がない。そのため、エンドエフェクタの部品点数を少なくしやすい。

本開示の多関節ロボットは、上述したいずれかの態様のエンドエフェクタを備えたものである。そのため、この多関節ロボットは、上述した本開示のエンドエフェクタと同様の効果、例えば多関節ロボットが複数の互いに異なる作業を効率よく実行できる効果が得られる。

本開示の作業実行装置は、上述したいずれかの態様の多関節ロボットを備えたものである。そのため、この作業実行装置は、上述した本開示のエンドエフェクタと同様の効果、例えば多関節ロボットが複数の互いに異なる作業を効率よく実行できる効果が得られる。

本発明は、部品や基板などのワークに対する作業を行う各種産業に利用可能である。

１０ ロボット、２０ アーム部、２１，２２ 第１，第２アーム、２３ 第３支持部、２４ 台座部、２６ａ〜２６ｅ 第１〜第５回転駆動部、２７ 回転機構、２８ モータ ２９ エンコーダ、３０ 先端部、３２ 装着部、３３ 軸体、３５ 固定具、４０ カメラ、４１ 照射部、４２ 撮像部、５０ エンドエフェクタ、５１ 取付部、５１ａ 筒状体、５１ｂ フランジ部、５２、 ボルト、５３ 回転体、５３ａ 支持面、５４ 第１軸受、５５ 第２軸受、５６ 圧力供給部、６０ 作業軸，６０ａ〜６０ｆ 第１〜第６作業軸、６１ 軸部、６１ａ 軸孔、６２ａ 上側フランジ部、６２ｂ 下側フランジ部、６３ ギヤ、６４ スプリング、６５ 吸着ノズル、６５ａ〜６５ｆ 第１〜第６吸着ノズル、６６ 本体部、６６ａ ノズル孔、６７ フランジ部、６８ ボルト、７０ 自転装置、７１ Ｑ軸、７１ａ フランジ部、７２ ボルト、７３ Ｑ軸ギヤ、７５ 公転装置、７６ ラチェット機構、７７ 歯、７８ 歯止め部、７８ａ シャフト、７８ｂ 回り止め部、７８ｃ カム、７８ｄ 突出部材、７９ 公転駆動部、７９ａ，７９ｂ 圧力供給口、７９ｃ ピストン、８０ 下降装置、８１ 接触部、８１ａ 孔、８２ 昇降部材、８２ａ 圧力供給口、８２ｂ レバー、８３ ロッド、８４ 接続板、８５ 下降駆動部、８５ａ，８５ｂ 圧力供給口、８５ｃ ピストン、８６ 固定部材、８６ａ ボルト、９０ 制御部、１００ 作業実行装置、１０１ 基台、１０２ ワーク搬送装置、１０３ 基板搬送装置、１０６ 圧力供給源、Ｓ 基板、Ｗ ワーク。

Claims (7)

1. 多関節ロボットに装着されるよう構成された取付部と、
   前記取付部に支持され、該取付部に対して回転するよう構成された回転体と、
   前記回転体の前記回転の周方向に沿って配置されて該回転体に保持され、ワークに対する作業を行う作業部を各々が取り付け可能な複数の作業軸と、
   前記回転体を前記取付部に対して回転させることで前記複数の作業軸を該回転の中心軸を中心とする公転軌跡に沿って公転させる公転装置と、
   前記複数の作業軸のうち前記公転軌跡上の所定の昇降可能位置にある作業軸を前記回転体に対して下降させる下降装置と、
   前記下降装置が下降させた作業軸を該下降前の位置に上昇させる上昇装置と、
   を備えたエンドエフェクタ。
2. 請求項１に記載のエンドエフェクタであって、
   外部から供給される圧力を、前記昇降可能位置に位置する前記作業軸に取り付けられた前記作業部に供給するための圧力供給部、
   を備えたエンドエフェクタ。
3. 前記作業軸は、取り付けられた前記作業部に圧力を供給するための第１圧力供給路を有することで、前記圧力供給部の一部を兼ねており、
   前記下降装置は、前記昇降可能位置に位置する作業軸に接触し該作業軸を押圧して下降させる接触部を有し、
   前記接触部は、該接触部が前記作業軸に接触する際に前記第１圧力供給路に連通するよう構成された第２圧力供給路を有することで、前記圧力供給部の一部を兼ねている、
   請求項２に記載のエンドエフェクタ。
4. 前記公転装置は、前記回転体に周方向に沿って配設された複数の歯と該複数の歯に対して前記周方向に沿った一方向への移動が許容され該周方向に沿った他方向への移動が規制される歯止め部とを有するラチェット機構と、前記歯止め部を前記一方向及び前記他方向へ往復移動させることで前記歯を該他方向へ移動させて前記回転体を回転させる公転駆動部と、を有する、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のエンドエフェクタであって、
   前記昇降可能位置にある作業軸を自転させる自転装置、
   を備えたエンドエフェクタ。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のエンドエフェクタを備えた多関節ロボット。
7. 請求項６に記載の多関節ロボットを備え、ワークに対する作業を行うための作業実行装置。

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