KR101933287B1

KR101933287B1 - 로봇 핸드, 로봇, 및 로봇 셀

Info

Publication number: KR101933287B1
Application number: KR1020167018486A
Authority: KR
Inventors: 주니치 무라카미; 겐지 반도; 슈헤이 구라오카; 유키오 이와사키; 다카유키 요시무라
Original assignee: 가와사끼 쥬고교 가부시끼 가이샤
Priority date: 2013-12-10
Filing date: 2014-12-09
Publication date: 2018-12-27
Also published as: KR20160119065A; US20160325439A1; JP2015112656A; EP3081348A1; JP6383537B2; WO2015087854A1; CN106061690B; EP3081348A4; CN106061690A

Abstract

본 로봇 핸드(8)는, 아암(7)의 선단에 장착되는 핸드 기부(31)와, 핸드 기부(31)에 설치된 워크 유지 수단(32)과, 워크 유지 수단(32)에 유지된 워크(13)를 워크 유지 수단(32)에 대해 소정의 위치에 위치 결정하는 워크 위치 결정 수단(34)을 구비한다. 워크 유지 수단(32)은, 워크(13)의 표면에 흡착되어 워크(13)를 해방 가능하게 유지하는 흡착부(33)를 가지며, 흡착부(33)는, 워크(13)를 흡착한 상태에 있어서, 워크(13)의 표면에 평행한 방향으로 탄성 변형 가능하다. 워크 유지 수단에 대해 워크를 소정의 위치에 위치 결정하는 기능을 구비한 로봇 핸드를 제공할 수 있다.

Description

로봇 핸드, 로봇, 및 로봇 셀{ROBOT HAND, ROBOT, AND ROBOT CELL}

본 발명은, 워크를 유지하기 위한 로봇 핸드, 이 로봇 핸드를 구비한 로봇, 및 이 로봇이 내부에 설치된 로봇 셀에 관한 것이다.

종래, 로봇 핸드로 워크를 유지하여 반송 등을 행하는 산업용 로봇이 알려져 있으며, 전형적으로는 다관절형 로봇을 들 수 있다.

다관절형 로봇에 있어서는, 복수의 아암 부재가 순차적으로 관절을 통하여 서로 연결되어 로봇 아암이 구성되며, 이 로봇 아암의 선단에 로봇 핸드가 장착되어 있다.

다관절형 로봇, 전형적으로는 6축 다관절형 로봇은, 로봇 아암의 선단에 장착된 로봇 핸드의 이동에 높은 자유도를 가지고 있다.

최근, 자립형의 생산 설비로서 로봇 셀의 채용이 진행되고 있지만, 로봇 셀과 같이 한정된 공간 내에서 작업을 행하는데 있어서, 다관절형 로봇은 유리하다.

그런데, 특히 로봇 셀과 같이 작업 공간이 한정되어 있는 경우, 로봇과 그 주위의 각종 기기·구조물의 배치 설계가 어려워진다는 문제가 있어, 스페이스 효율의 개선이 요구되고 있다.

예를 들면, 로봇 핸드로 워크를 유지할 때, 로봇 핸드의 워크 유지 수단에 대해 워크를 소정의 위치에 유지할 필요가 있어, 이러한 워크의 위치 결정을 실현하기 위한 기기를, 로봇 셀의 내부에 설치할 필요가 있다.

그러나, 로봇 셀 내부의 작업 공간에는 한계가 있기 때문에, 워크의 위치 결정 만을 위해 전용의 기기를 배치하는 것은 피하고 싶다는 사정이 있다.

예를 들면 특허 문헌 1에는, 우선 처음에 로봇 핸드의 흡착 수단으로 대상물을 흡착하고, 이어서 유지 수단으로 대상물을 그 외측으로부터 협지함으로써, 대상물을 유지 수단에 의해 소정의 자세로 협지하는 기술이 개시되어 있다.

일본국 특허공개 2000-61875호 공보

그러나, 특허 문헌 1에 기재된 기술은, 최초로 대상물을 흡착한 흡착 수단에 의해 그대로 대상물을 유지하는 것이 아니라, 흡착 수단과는 따로 설치한 유지 수단에 의해 대상물을 협지하여 대상물을 유지하는 것이다.

상기 대로 특허 문헌 1에 기재된 기술은, 최종적으로는 흡착이 아닌 협지에 의해 대상물을 유지하는 것이기 때문에, 유지 수단으로 유지한 상태에 있는 대상물을 가공 장치에 의해 가공하려고 한 경우에는, 유지 수단에 의한 대상물의 협지 부분에 대해 가공을 실시할 수 없다.

예를 들면, 대략 평판 형상의 대상물에 대해 연마 가공을 실시하는 경우, 대상물의 측면 둘레부를 협지하고 있는 유지 수단이, 연마 장치의 연마면에 간섭되어 버리기 때문에, 적절한 연마 가공을 실시할 수 없다.

그래서, 본 발명의 목적은, 워크의 표면을 흡착하여 워크를 유지하는 흡착부를 가지는 워크 유지 수단을 구비한 로봇 핸드에 있어서, 워크 유지 수단에 대해 워크를 소정의 위치에 위치 결정하기 위한 기능을 구비한 로봇 핸드, 이 로봇 핸드를 구비한 로봇, 및 이 로봇을 구비한 로봇 셀을 제공하는 것에 있다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은, 로봇의 아암의 선단에 장착되며, 워크를 유지하기 위한 로봇 핸드에 있어서, 상기 아암의 선단에 장착되는 핸드 기부와, 상기 핸드 기부에 설치된 워크 유지 수단과, 상기 워크 유지 수단에 유지된 상기 워크를 상기 워크 유지 수단에 대해 소정의 위치에 위치 결정하기 위한 워크 위치 결정 수단을 구비하고, 상기 워크 유지 수단은, 상기 워크의 표면에 흡착되어 상기 워크를 해방 가능하게 유지하기 위한 흡착부를 가지며, 상기 흡착부는, 상기 워크를 흡착한 상태에 있어서, 상기 워크의 표면에 평행한 방향으로 탄성 변형 가능한 것을 특징으로 한다.

또, 바람직하게는, 상기 흡착부는, 진공 흡착 패드이다.

또, 바람직하게는, 상기 워크 위치 결정 수단은, 상기 워크에 맞닿아 상기 워크를 상기 소정의 위치에 위치 결정하기 위한 위치 결정 접촉 부재를 가진다.

또, 바람직하게는, 상기 워크 위치 결정 수단은, 상기 위치 결정 접촉 부재를, 상기 워크를 상기 소정의 위치에 위치 결정할 때의 위치 결정 위치와, 상기 위치 결정 위치보다 바깥쪽의 외방 확개(擴開) 위치 사이에서 전환하기 위한 내외 위치 전환 수단을 가진다.

또, 바람직하게는, 상기 내외 위치 전환 수단은, 상기 위치 결정 접촉 부재를, 상기 외방 확개 위치와, 상기 위치 결정 위치와, 상기 위치 결정 위치보다 안쪽의 내방 퇴피 위치 사이에서 전환한다.

또, 바람직하게는, 상기 내방 퇴피 위치는, 상기 아암의 축선 방향으로 본 경우, 상기 워크 유지 수단으로 유지된 상기 워크와 겹치는 위치이다.

또, 바람직하게는, 상기 워크 위치 결정 수단은, 상기 위치 결정 접촉 부재를, 상기 워크 유지 수단의 워크 유지면보다 전방으로 돌출한 전방 돌출 위치와, 상기 워크 유지면으로부터 후방으로 퇴피한 후방 퇴피 위치 사이에서 전환하기 위한 전후 위치 전환 수단을 가진다.

또, 바람직하게는, 상기 위치 결정 접촉 부재는, 상기 위치 결정 위치에 있어서 상기 워크를 양측으로부터 사이에 끼는 한 쌍의 위치 결정 접촉편을 가진다.

또, 바람직하게는, 상기 위치 결정 접촉 부재는, 2세트의 상기 한 쌍의 위치 결정 접촉편을 가지며, 일방의 상기 한 쌍의 위치 결정 접촉편에 의한 상기 워크의 끼임 방향은, 타방의 상기 한 쌍의 위치 결정 접촉편에 의한 상기 워크의 끼임 방향에 대해 수직이다.

또, 바람직하게는, 일방의 상기 한 쌍의 위치 결정 접촉편의 각각의 폭은, 타방의 상기 한 쌍의 위치 결정 접촉편의 각각의 폭보다 크다.

또, 바람직하게는, 상기 위치 결정 접촉 부재의 선단이 내방으로 돌출되어 있다.

또, 바람직하게는, 상기 로봇은, 상기 로봇 핸드로 유지한 상기 워크를 연마기의 연마면에 맞닿게 해 연마 처리를 행하기 위한 연마용 로봇이다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 의한 로봇은, 상기 중 어느 하나의 로봇 핸드와, 상기 로봇 핸드가 장착된 상기 아암을 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은, 워크를 가공하기 위한 로봇 셀에 있어서, 상기 로봇과, 상기 로봇이 내부에 설치된 셀 몸체를 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 워크의 표면을 흡착하여 워크를 유지하는 흡착부를 가지는 워크 유지 수단을 구비한 로봇 핸드에 있어서, 워크 유지 수단에 대해 워크를 소정의 위치에 위치 결정하기 위한 기능을 부여할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시 형태에 의한 로봇 셀의 내부를 측방으로부터 본 도.
도 2는 도 1에 나타낸 로봇 셀의 정면도.
도 3은 도 1에 나타낸 로봇 셀의 내부를 상방으로부터 본 도.
도 4는 도 1에 나타낸 로봇 셀의 내부를 비스듬하게 상방으로부터 본 도.
도 5은 도 1에 나타낸 로봇 셀의 내부에 배치된 가공 장치(류터)의 측면도.
도 6은 본 발명의 다른 실시 형태에 의한 로봇 셀의 내부를 비스듬하게 상방으로부터 본 도.
도 7은 본 발명의 일실시 형태에 의한 로봇 핸드를 나타낸 정면도이며, 워크 가공 시의 상태를 나타낸 도.
도 8은 도 7에 나타낸 로봇 핸드의 측면도.
도 9은 도 7에 나타낸 로봇 핸드의 일부를 나타낸 사시도.
도 10은 도 7 내지 도 9에 나타낸 로봇 핸드의 일부를 제1 구동원, 제2 구동원, 및 진공원과 함께 나타낸 모식도.
도 11은 트레이 내에서의 워크의 수납 상태를 설명하기 위한 모식도.
도 12은 도 7에 나타낸 로봇 핸드에 있어서, 외방 확개 상태를 나타낸 정면도.
도 13은 도 12에 나타낸 로봇 핸드의 측면도.
도 14은 도 12 및 도 13에 나타낸 로봇 핸드의 일부를 제1 구동원 및 제2 구동원과 함께 나타낸 모식도.
도 15은 도 7에 나타낸 로봇 핸드에 있어서, 전방 돌출 상태를 나타낸 정면도.
도 16은 도 15에 나타낸 로봇 핸드의 측면도.
도 17은 도 7에 나타낸 로봇 핸드에 있어서, 위치 결정 상태를 나타낸 정면도.
도 18은 도 17에 나타낸 로봇 핸드의 측면도.
도 19은 도 17 및 도 18에 나타낸 로봇 핸드의 일부를 제1 구동원 및 제2 구동원과 함께 나타낸 모식도.
도 20은 도 7에 나타낸 로봇 핸드에 있어서의 워크 위치 결정 동작을 설명하기 위한 모식적인 측면도이며, 전방 돌출 상태를 나타낸 도.
도 21은 도 20에 대응하는 모식적인 평면도.
도 22은 도 21에 나타낸 상태로부터, 단변측 위치 결정 접촉편을 위치 결정 위치로 이동시킨 상태를 나타낸 모식적인 평면도.
도 23은 도 22에 나타낸 상태로부터, 장변측 위치 결정 접촉편을 위치 결정 위치로 이동시킨 상태를 나타낸 모식적인 평면도.
도 24은 도 23에 나타낸 상태에 있어서, 흡착 패드가 변형되어 있는 모습을 나타낸 모식적인 정면도.
도 25은 도 24에 나타낸 상태로부터, 진공 파괴 에어의 공급에 의해 흡착 패드가 통상 상태로 복귀한 모습을 나타낸 모식적인 정면도.
도 26은 도 25에 대응하는 모식적인 평면도.
도 27은 도 7에 나타낸 로봇 핸드로 유지한 워크를 연마 가공하는 모습을 나타낸 모식적인 측면도.
도 28은 본 발명의 일실시 형태에 의한 워크 반전 지원 장치를 나타낸 측면도.
도 29은 도 28에 나타낸 워크 반전 지원 장치의 하면도.
도 30은 도 28에 나타낸 워크 반전 지원 장치를 모식적으로 나타낸 계통도.
도 31은 도 28에 나타낸 워크 반전 지원 장치의 동작을 설명하기 위한 측면도이며, 유체압 실린더가 제1 위치에 있는 상태를 나타낸 도.
도 32은 도 28에 나타낸 워크 반전 지원 장치의 동작을 설명하기 위한 측면도이며, 유체압 실린더가 제2 위치에 있는 상태를 나타낸 도.
도 33은 도 28에 나타낸 워크 반전 지원 장치의 동작을 설명하기 위한 측면도이며, 워크의 협지 상태를 나타낸 도.
도 34은 도 28에 나타낸 워크 반전 지원 장치로 유지된 워크를 로봇 핸드로 표리 반전하여 바꿔 드는 모습을 나타낸 모식도.

이하, 본 발명의 일실시 형태에 의한 로봇 셀에 대해서, 도면을 참조하여 설명한다.

본 실시 형태에 의한 로봇 셀은, 워크에 대해 연마 가공을 실시하기 위한 것이다. 가공 대상의 워크는, 전형적으로는, 대략 평판 형상의 워크, 혹은 평판의 측가장자리(의 일부)로부터 짧은 측벽이 세워진 형상의 워크 등이다. 워크의 재질은, 비자성체여도 자성체여도 되고, 전형적으로는, 알루미늄 합금이나 마그네슘 합금 등의 비자성체의 금속이다.

도 1 내지 도 4에 나타낸 바와 같이, 로봇 셀(1)은, 전체적으로 직육면체를 이루는 셀 몸체(2)를 구비하고 있으며, 이 셀 몸체(2)는, 4개의 측벽(2A)과, 측벽(2A)의 상단에 배치된 천정(2B)과, 측벽(2A)의 하단에 배치된 저벽(2C)을 가지고 있다.

셀 몸체(1) 내부의 상하 방향의 중앙부에는, 수평 방향으로 연장되는 수평 작업대(3)가 설치되어 있으며, 이 수평 작업대(3)의 상방에 작업 공간(4)이 형성되어 있다.

로봇 셀(1)의 내부에는, 6축 다관절 로봇(5)이 천장 매달기식으로 배치되어 있다. 로봇(5)은, 셀 몸체(2)의 천정(2B)에 고정된 기부(6)와, 기부(6)에 기단부가 접속된 로봇 아암(7)과, 로봇 아암(7)의 선단에 장착된 로봇 핸드(8)를 구비하고 있다.

로봇 핸드(8)는, 그 용도에 따라 구분하여 사용하기 위해 복수 종류가 미리 준비되어 있으며, 로봇 아암(7)의 선단에 착탈 가능하게 장착된다. 비사용 중의 로봇 핸드(8)는, 핸드 재치대(9)(도 4) 상에 올려 놓아진다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 수평 작업대(3)의 하방에는, 공급측 및 배출측의 트레이 승강 장치(10A, 10B) 및 제어 장치(11)가 배치되어 있다. 제어 장치(11)에 의해, 로봇(5), 가공 장치(12)(도 3, 도 4), 트레이 승강 장치(10A, 10B) 등이 제어된다.

공급측 트레이 승강 장치(10A)는, 가공 전의 워크(13)를 수용한 복수의 트레이(14)를 순차적으로 상승시키는 공급측 승강부(15A)를 가지며, 배출측 트레이 승강 장치(10B)는, 가공 후의 워크(13)를 수용한 복수의 트레이(14)를 순차적으로 강하시키는 배출측 승강부(15B)를 가진다.

하나의 트레이(14)에는 복수의 워크(13)(도 3에서는 8개)가 수용되어 있으며, 공급측 승강부(15A) 및 배출측 승강부(15B)의 각각에, 복수의 트레이(14)가 그들을 상하로 겹친 상태로 세트된다.

도 2에 나타낸 바와 같이 셀 몸체(2)의 정면에는, 가공 전의 워크(13)를 수용한 트레이(14)를 로봇 셀(1) 내에 반입하기 위한 반입문(16)과, 가공 후의 워크(13)를 수용한 트레이(14)를 로봇 셀(1) 내로부터 반출하기 위한 반출문(17)이 설치되어 있다.

셀 몸체(2)의 정면에 있어서의 반입문(16) 및 반출문(17)의 상방에는, 메인터넌스 시에 개방되어 로봇 셀(1) 내부로의 액세스를 가능하게 하는 한 쌍의 작업용 문(18A, 18B)이 설치되어 있다. 한 쌍의 작업용 문(18A, 18B) 중 일방(18A)에는, 로봇 셀(1)의 조작 패널(19)이 설치되어 있다.

도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 셀 몸체(2) 내부의 작업 공간(4)에는, 로봇 핸드(8)에 유지된 상태에 있는 워크(13)를 가공하기 위한 복수의 가공 장치(12(12A, 12B, 12C, 12D))가 설치되어 있다.

즉, 수평 작업대(3) 상에는, 3종류의 벨트식 연마기(12A, 12B, 12C)가 설치되어 있다. 이들 3종류의 연마기(가공 장치)(12A, 12B, 12C)는, 모두, 주행하는 연마용 벨트(가공면)(20A, 20B, 20C)에 워크(13)를 눌러 연마 가공을 행하는 것이다.

여기서, 벨트식 연마기(12A, 12B, 12C)의 연마용 벨트(가공면)(20A, 20B, 20C)는, 워크(13)가 눌러지는 방향으로 탄발적으로 이동 가능하다.

또, 셀 몸체(2)의 측벽(2A)에는, 다른 가공 장치로서, 전동 류터(12D) 및 연마 브러쉬(12E)가 설치되어 있다. 연마 브러쉬(12E)는, 워크(13)를 그 연마면(가공면)(21)에 마찰시킴으로써, 워크(13)에 연마 가공을 실시하는 것이다.

도 5에 나타낸 바와 같이 전동 류터(12D)는, 구동 모터(22)에 의해 회전 구동되는 회전 연마 부재(23)의 연마면(가공면)(24)에 워크(13)를 누름으로써, 워크(13)에 연마 가공을 실시하는 것이다. 전동 류터(12D)의 근방에는, 연마 가공 시에 비산하는 연마분을 회수하기 위한 흡인 덕트(25)(도 4)가 설치되어 있다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 전동 류터(12D)는, 셀 몸체(2)에 고정된 LM 가이드(26)를 통하여 이동 가능하게 설치됨과 함께, 에어 실린더 등의 탄발 수단(27)에 의해, 워크(13)가 눌러지는 방향으로 탄발적으로 이동 가능하게 되어 있다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 로봇 셀(2)의 측벽(2A)에는, 연마 가공 시에 워크(13)에 부착된 연마분을 에어로 날려 버리기 위한 에어 블로우 노즐(28)이, 전동 류터(12D) 및 연마 브러쉬(12E)의 하방에 설치되어 있다.

셀 몸체(2)의 천정(2B)에는, 로봇 핸드(8)에 있어서의 워크(13)의 표리 반전을 지원하기 위한 워크 반전 지원 장치(29)가 설치되어 있다. 이 워크 반전 지원 장치(29)에 대해서는, 도 28 내지 도 34를 참조하여 잠시 후에 상세히 서술한다.

3종류의 벨트식 연마기(12A, 12B, 12C), 전동 류터(12D), 연마 브러쉬(12E), 에어 블로우 노즐(28), 및 워크 반전 지원 장치(29)는, 모두, 셀 몸체(2) 내의 작업 공간(4)의 후방측의 영역에 배치되어 있다.

수평 작업대(3)의 전방측에는, 공급측의 트레이(14)가 배치되는 공급측 개구(30A)와, 배출측의 트레이(14)가 배치되는 배출측 개구(30B)가 형성되어 있다. 공급측 트레이 승강 장치(10A)의 공급측 승강부(15A)에 세트된 복수의 트레이(14) 중, 그 최상단에 있는 트레이(14)가, 공급측 개구(30A)를 통하여 작업 공간(4) 내에 설치된다.

한편, 배출측 트레이 승강 장치(10A)의 배출측 승강부(15A)에는, 가공이 완료된 워크(13)를 수납하기 위한 배출측 트레이(14)가, 배출측 개구(30B)를 통하여 작업 공간(4) 내에 배치된다.

도 2에 나타낸 조작 패널(19)을 조작함으로써, 도 1에 나타낸 제어 장치(11)를 통하여, 로봇 핸드(8)에 의한 가공 장치(12)의 가공면(20A, 20B, 20C, 21)에 대한 워크(13)의 압입(押入)량을 수동으로 조정할 수 있다. 이 경우, 조작 패널(19) 및 제어 장치(11)는, 본 발명에 있어서의 수동 조정 수단으로서 기능한다.

상술한 바와 같이 본 실시 형태에 의한 로봇 셀(1)은, 로봇 핸드(8)로 유지된 상태에 있는 워크(13)를, 로봇 셀(1) 내에 설치된 각종의 가공 장치(12)로 가공하는 것이다. 이 때문에, 로봇으로 간단히 워크를 반송하는 경우 등에 비해, 본 실시 형태에 있어서의 로봇 셀(1)의 로봇(5)은, 보다 한층 더 복잡한 움직임이 요구된다.

그래서, 본 실시 형태에 의한 로봇 셀(1)에 있어서는, 로봇 핸드(8)로 유지된 상태에 있는 워크(13)를 가공하기 위한 각종의 가공 장치(12)를 셀 몸체(2) 내에 설치함과 함께, 로봇(5)을 셀 몸체(2)의 천정(2B)으로부터 매닮으로써, 스페이스 효율을 큰폭으로 개선하여, 복잡한 움직임을 하는 로봇(5)이 주위의 기기·구조물과 간섭하는 것을 회피하도록 했다.

또, 로봇 셀(1) 내에서 사용하는 가공 장치(12)는, 모두, 그 가공면(연마면)(20A, 20B, 20C, 21)이, 워크(13)의 눌림 방향으로 탄발적으로 이동 가능하다. 이 때문에, 로봇(5)에 의한 워크(13)의 눌림 동작을 설정할 때에, 가공면(연마면)(20A, 20B, 20C, 21)의 이동폭을, 로봇 동작에 있어서의 허용 오차로서 이용할 수 있다.

이와 같이, 가공면(연마면)(20A, 20B, 20C, 21)의 이동폭을, 로봇 동작 시의 허용 오차로서 이용할 수 있는 것도, 로봇 셀(1) 내의 한정된 작업 공간(4) 내에서 로봇(5)에 복잡한 움직임을 시키면서, 주위의 기기·구조물과의 간섭을 회피하면서, 원하는 가공 동작을 실현하는데 있어서 유효하다.

또, 상술한 바와 같이 로봇(5)의 동작 설정에 대한 허용 오차가 확보되기 때문에, 로봇 동작의 티칭 작업이 용이하게 된다. 이 때문에, 공장 내에 동일한 로봇 셀(1)을 복수대 설치하는 경우에도, 오프 라인으로 작성한 티칭 데이터를, 모든 로봇 셀(1)에서 공유할 수 있다.

이것에 의해, 로봇 셀(1)의 시운전 조정은, 현장에 반입하기 전에, 예를 들면 출하원에서 행함과 함께, 현장에서는 로봇(5)의 실제의 동작을 확인하면서, 미세조정을 행하는 정도이면 충분하다. 이 미세조정은, 조작 패널(19)을 이용하여, 현장의 작업원이 행할 수 있다.

도 6은, 상술한 로봇 셀(1)의 일변형예를 나타내고 있으며, 3종류의 벨트식 연마기(12A, 12B, 12C)가, 모두, 셀 몸체(2)의 측벽(2A)에 설치되어 있다. 이것에 의해, 벨트식 연마기(12A, 12B, 12C)의 연마면(20A, 20B, 20C)이, 대략 수직 방향(중력 방향)으로 연장되게 된다.

이와 같이 벨트식 연마기(12A, 12B, 12C)의 연마면(20A, 20B, 20C)을 대략 수직 방향으로 배향함으로써, 연마 가공 시에 발생한 연마분이 중력에 의해 낙하하므로, 예를 들면, 벨트식 연마기(12A, 12B, 12C)의 하방에 집진 덕트를 배치함으로써, 연마분을 용이하게 또한 확실히 회수할 수 있다.

또, 도 6에 나타낸 변형예에 있어서는, 수평 작업대(3) 상에 가공 장치(12)가 존재하지 않기 때문에, 메인터넌스 작업을 행할 때의 작업 공간을 충분히 확보할 수 있다.

다음에, 본 발명의 일실시 형태에 의한 로봇 핸드에 대해서, 도 7 내지 도 27을 참조하여 설명한다.

본 실시 형태에 의한 로봇 핸드(8)는, 도 7 내지 도 10에 나타낸 바와 같이, 로봇 아암(7)의 선단에 장착되는 핸드 기부(31)를 가지며, 핸드 기부(31)에는, 반송 및 가공 중의 워크(13)를 유지하기 위한 워크 유지 수단(32)이 설치되어 있다.

워크 유지 수단(32)은, 워크(13)의 표면에 흡착되어 워크(13)를 해방 가능하게 유지하기 위한 4개의 흡착부(33)를 가진다. 각 흡착부(33)는, 워크(13)를 흡착한 상태에 있어서, 워크(13)의 표면에 평행한 방향으로 탄성 변형 가능하게 구성되어 있다. 바람직하게는, 각 흡착부(33)는, 벨로스식의 진공 흡착 패드로 구성된다.

로봇 핸드(8)는, 또한, 워크 유지 수단(32)에 유지된 워크(13)를 워크 유지 수단(32)에 대해 소정의 위치에 위치 결정하기 위한 워크 위치 결정 수단(34)을 가진다. 워크 위치 결정 수단(34)은, 워크(13)에 맞닿아 워크(13)를 소정의 위치에 위치 결정하기 위한 6개의 위치 결정 접촉 부재(35)를 가진다.

위치 결정 접촉 부재(35)는, 위치 결정 위치에 있어서 워크(13)를 양측으로부터 사이에 끼는 2세트의 한 쌍의 제1 위치 결정 접촉편(36A) 및 1세트의 한 쌍의 제2 위치 결정 접촉편(36B)으로 이루어진다. 2세트의 한 쌍의 제1 위치 결정 접촉편(36A) 및 1세트의 한 쌍의 제2 위치 결정 접촉편(36B) 중, 2세트의 한 쌍의 제1 위치 결정 접촉편(36A)은 워크(13)의 장변측을 협지하고, 나머지 1세트의 한 쌍의 제2 위치 결정 접촉편(36B)은 워크(13)의 단변측을 협지한다.

워크 장변측의 제1 위치 결정 접촉편(36A)에 의한 워크(13)의 끼임 방향과 워크 단변측의 제2 위치 결정 접촉편(36B)에 의한 워크(13)의 끼임 방향은 직교하고 있다.

워크 단변측의 제2 위치 결정 접촉편(36B)의 폭은, 워크 장변측의 제1 위치 결정 접촉편(36A)의 폭보다 크다.

도 8 및 도 9에 나타낸 바와 같이, 워크 장변측의 제1 위치 결정 접촉편(36A)은, 그 선단이 내방으로 돌출되어 있다.

워크 위치 결정 수단(34)은, 또한, 위치 결정 접촉편(36A, 36B)을, 워크 유지 수단(32)의 워크 유지면(37)보다 전방으로 돌출한 전방 돌출 위치와, 워크 유지면(37)으로부터 후방으로 퇴피한 후방 퇴피 위치 사이에서 전환하기 위한 전후 위치 전환 수단(38)을 가진다.

도 7에 나타낸 바와 같이, 전후 위치 전환 수단(38)은, 한 쌍의 전후 동작용 에어 실린더(39)를 가지며, 각 전후 동작용 에어 실린더(39)의 피스톤(39A)의 선단에 각 접촉편 지지 부재(40)가 설치되어 있다. 각 접촉편 지지 부재(40)에는, 단변측의 제2 위치 결정 접촉편(36B)이 고정되어 설치되어 있다.

각 전후 동작용 에어 실린더(39)는, 각 실린더 지지 부재(41)에 고정되어 설치되어 있으며, 각 실린더 지지 부재(41)는, 핸드 기부(31)에 고정되어 설치된 제1 LM 가이드(42)에 의해 직동 가능하게 지지되어 있다.

각 실린더 지지 부재(41)는, 도 10에 나타낸 제1 구동원(43)에 의해, 워크(13)의 장변 연장 방향(제1 내외 방향) D1로 직동 구동된다. 이것에 의해, 단변측의 한 쌍의 제2 위치 결정 접촉편(36B)의 위치를, 워크(13)를 소정의 위치에 위치 결정할 때의 위치 결정 위치와, 위치 결정 위치보다 바깥쪽의 외방 확개 위치와, 위치 결정 위치보다 안쪽의 내방 퇴피 위치 사이에서 전환한다.

각 접촉편 지지 부재(40)의 내면에는, 각 제2 LM 가이드(44)가 설치되어 있으며, 각 제2 LM 가이드(44)에 의해 워크 장변측의 각 제1 위치 결정 접촉편(36A)이 직동 가능하게 지지되어 있다. 제2 LM 가이드(44)에 의한 직동 방향은, 제1 LM 가이드(42)에 의한 직동 방향에 대해 직교하고 있다.

워크 장변측의 각 제1 위치 결정 접촉편(36A)은, 도 10에 나타낸 제2 구동원(45)에 의해, 워크의 단변 연장 방향(제2 내외 방향) D2로 직동 구동된다. 이것에 의해, 장변측의 한 쌍의 제1 위치 결정 접촉편(36A)의 위치를, 워크(13)를 소정의 위치에 위치 결정할 때의 위치 결정 위치와, 위치 결정 위치보다 바깥쪽의 외방 확개 위치와, 위치 결정 위치보다 안쪽의 내방 퇴피 위치 사이에서 전환한다.

상술한 제1 LM 가이드(42), 제1 구동원(43), 제2 LM 가이드(44), 및 제2 구동원(45)에 의해, 위치 결정 접촉편(36A, 36B)을, 워크(13)를 소정의 위치에 위치 결정할 때의 위치 결정 위치와, 위치 결정 위치보다 바깥쪽의 외방 확개 위치와, 위치 결정 위치보다 안쪽의 내방 퇴피 위치 사이에서 전환하는 워크 위치 결정 수단(34)이 구성되어 있다.

여기서, 위치 결정 접촉편(36A, 36B)의 내방 퇴피 위치는, 도 10에 나타낸 바와 같이, 로봇 아암(7)의 축선 방향(워크 표면에 수직인 방향)으로 본 경우, 워크 유지 수단(32)으로 유지된 워크(13)와 겹치는 위치이다.

도 7에 나타낸 전후 동작용 에어 실린더(39)의 피스톤(39A)의 전진 및 후퇴 동작에 의해, 접촉편 지지 부재(40)가 전후 방향(아암 축선 방향) D3으로 이동한다. 이것에 의해, 장변측의 제1 위치 결정 접촉편(36A) 및 단변측의 제2 위치 결정 접촉편(36B)의, 전방 돌출 위치와 후방 퇴피 위치를 전환한다. 전방 돌출 위치와 후방 대치(對置) 위치의 전환에 대해서는, 도 12 내지 도 16을 참조하여 후술한다.

워크 유지 수단(32)의 각 흡착부(33)는, 도 10에 나타낸 진공원(46)에 의해 진공 흡인되고, 이것에 의해 워크(13)의 표면을 흡착 유지한다. 워크(13)를 각 흡착부(33)로부터 해방할 때에는, 진공 파괴 에어를 각 흡착부(33)에 공급하고, 각 흡착부(33) 내의 진공 상태를 해제하여 워크(13)를 해방한다.

도 11은, 로봇 셀(1)에 있어서 가공되는 복수의 워크(13)(도 11의 예에서는 8개)를 트레이(14)로 수용한 상태를 나타내고 있다. 트레이(14)에는, 각 워크(13)를 수납하기 위한 각 수납 오목부(14A)가 형성되어 있으며, 수납 오목부(14A)의 내주는, 워크(13)의 외주보다 약간 큰 치수로 되어 있다. 이것에 의해, 수납 오목부(14A)의 내주와 워크(13)의 외주 사이에, 어느 정도의 간극이 형성되어 있다.

상기 대로, 수납 오목부(14A)의 내주와 워크(13)의 외주 사이에 간극이 존재하기 때문에, 수납 오목부(14A) 중에 수납되어 있는 워크(13)의 방향이, 도 11에 나타낸 바와 같이 워크(13) 마다 편차가 생겨 버린다. 이 때문에, 로봇 핸드(8)의 워크 유지 수단(32)의 각 흡착부(33)에 의한 워크 표면의 흡착 위치를, 복수의 워크(13)에 있어서 일정하게 할 수 없다.

상술한 바와 같이 본 실시 형태에 의한 로봇 셀(1)은, 그 내부에 설치된 가공 장치(12)에 의해, 로봇 핸드(8)에 유지된 상태에 있는 워크(13)를 가공하는 것이다. 이 때문에, 로봇 핸드(8)의 워크 유지 수단(32)에 대해, 워크(13)가 소정의 위치에 정확하게 위치 결정되어 있지 않으면, 가공 장치(12)에 의한 가공 품질에 편차가 생겨 버리거나, 혹은 워크(13)의 가공 자체가 불가능하게 되어 버린다.

특히 연마 가공에 있어서는, 워크(13)의 표면과, 연마기(12A, 12B, 12C) 및 전동 류터(12D)의 가공면(20A, 20B, 20C, 21)의 거리가 가공 품질에 영향을 주기 때문에, 로봇 핸드(8)의 워크 유지 수단(32)에 대해, 워크(13)를 소정의 위치에 정확하게 위치 결정하는 것이 매우 중요하다.

그래서, 본 실시 형태에 의한 로봇 핸드(8)에 있어서는, 트레이(14)의 수납 오목부(14A) 내에 있는 워크(13)를 워크 유지 수단(32)에 의해 일단 유지하여 꺼낸 후, 워크 위치 결정 수단(34)을 이용하여, 워크(13)의 유지 위치를 소정의 위치로 이동시켜 수정한다.

즉, 도 7 및 도 8에 나타낸 바와 같이 워크 유지 수단(32)의 흡착부(33)를 워크 표면에 맞닿게 하여, 도 10에 나타낸 진공원(46)을 이용하여 워크(13)의 표면을 흡착부(33)로 흡착 유지한 후, 트레이(14)의 수납 오목부(14A)로부터 워크(13)를 끌어올려 꺼낸다.

또한, 트레이(14)의 수용 오목부(14A)로부터 워크(13)를 꺼낼 때에는, 도 7에 나타낸 바와 같이 워크 위치 결정 수단(34)의 위치 결정 접촉편(36A, 36B)이 후방 퇴피 위치에 있을 필요가 있지만, 반드시 내방 퇴피 위치에 있을 필요는 없고, 외방 확개 위치에 있어도 된다. 요컨데, 워크 유지 수단(32)에 의한 워크(13)의 흡착 동작 시에, 워크 위치 결정 수단(34)이 워크(13)나 트레이(14)에 간섭하지 않으면 된다.

다음에, 제1 구동원 및 제2 구동원을 작동시켜, 도 12 내지 도 14에 나타낸 바와 같이, 장변측의 제1 위치 결정 접촉편(36A) 및 단변측의 제2 위치 결정 접촉편(36B)을 외방 확개 위치로 이동시킨다. 또한, 워크(13)의 흡착 동작 시에 이미 위치 결정 접촉편(36A, 36B)이 외방 확개 위치에 있는 경우에는, 이 확개 동작은 불필요하다.

여기서, 위치 결정 접촉편(36A, 36B)의 외방 확개 위치는, 로봇 아암(7)의 축선 방향(워크 표면에 수직인 방향)으로 본 경우, 도 14에 나타낸 바와 같이, 워크 유지 수단(32)으로 유지된 워크(13)의 외주보다 외측에 있는 위치이다. 외방 확개 위치는, 트레이(14)의 수납 오목부(14A)의 내주와 워크(13)의 외주 사이의 간극의 치수, 즉, 수납 오목부(14A) 내의 워크(13)의 위치 어긋남량을 고려하여 설정된다.

다음에, 도 15 및 도 16에 나타낸 바와 같이, 후방 퇴피 위치에 있는 장변측의 제1 위치 결정 접촉편(36A) 및 단변측의 제2 위치 결정 접촉편(36B)을, 전후 동작용 에어 실린더(39)를 구동하여 전방 돌출 위치로 전진시킨다. 이것에 의해, 각 위치 결정 접촉편(36A, 36B)이, 워크 유지 수단(32)의 워크 유지면(37)보다 전방으로 돌출한다.

다음에, 도 17 내지 도 19에 나타낸 바와 같이, 외방 확개 위치에 있는 장변측의 제1 위치 결정 접촉편(36A) 및 단변측의 제2 위치 결정 접촉편(36B)을, 제1 구동원(43) 및 제2 구동원(45)을 구동하여 위치 결정 위치로 이동시킨다.

보다 구체적으로는, 도 20 및 도 21에 나타낸 외방 확개 위치에 있는 위치 결정 접촉편(36A, 36B) 중, 우선 처음에 단변측의 제2 위치 결정 접촉편(36B)을, 제1 구동원(43)에 의해, 도 22에 나타낸 바와 같이 위치 결정 위치로 이동시킨다. 이것에 의해, 워크(13)는, 워크 유지 수단(32)으로 유지된 상태에 있어서, 워크 장변 연장 방향 D1에 있어서 위치 결정된다.

다음에, 장변측의 제1 위치 결정 접촉편(36A)을, 제2 구동 수단(45)에 의해, 도 23에 나타낸 바와 같이 위치 결정 위치로 이동시킨다. 이것에 의해, 워크(13)는, 워크 유지 수단(32)으로 유지된 상태에 있어서, 워크 단변 연장 방향 D2에 있어서 위치 결정된다.

이러한 동작에 의해, 워크(13)는, 도 23에 나타낸 바와 같이 소정의 위치에 위치 결정된다. 이 때, 워크 유지 수단(32)의 흡착부(33)는, 도 24에 나타낸 바와 같이, 정상적인 형상으로부터 어긋나 변형된 형상이 되어 있다. 즉, 흡착부(33)는, 워크(13)의 표면에 평행한 방향으로 탄성 변형 가능함으로써, 위치 결정 접촉편(36A, 36B)에 의해 워크(13)를 이동시키면, 그 이동에 따라 도 24에 나타낸 바와 같이 변형된다.

도 24에 나타낸 상태에 있어서, 각 흡착부(33)에 진공 파괴 에어를 순간적으로 공급하고, 각 흡착부(33)와 워크(13)의 표면의 흡착 상태를 순간적으로 해제한다. 그러면, 도 25에 나타낸 바와 같이 각 흡착부(33)가 정상적인 형상으로 복귀함과 함께, 각 흡착부(33)가, 도 26에 나타낸 바와 같이 워크(13)의 표면 상의 소정의 위치로 이동하여, 소정의 위치에서 워크(13)를 흡착 유지한다.

또한, 흡착부(33)에 진공 파괴 에어를 순간적으로 공급해도, 워크(13)는 위치 결정 접촉편(36A, 36B)에 의해 협지되어 있으므로, 로봇 핸드(8)로부터 낙하하는 일은 없다.

또, 만약, 흡착부(33)에 진공 파괴 에어를 공급했을 때에 워크(13)가 눌려 움직여진 경우에도, 워크 장변측의 제1 위치 결정 접촉편(36A)은 그 선단이 내방으로 돌출되어 있으므로, 이 돌출부에서 워크(13)를 받아 들일 수 있어, 워크(13)의 낙하를 확실히 방지할 수 있다.

상기의 동작에 의해, 워크 유지 수단(32)으로 워크(13)를 소정의 위치에서 유지하면, 전후 동작용 에어 실린더(39)를 구동하여, 위치 결정 접촉편(36A, 36B)을 후방 퇴피 위치로 퇴피시킨다. 계속해서, 제1 구동원(43) 및 제2 구동원(45)에 의해, 위치 결정 접촉편(36A, 36B)을 내방 퇴피 위치로 퇴피시킨다.

도 27은, 상기의 동작에 의해 소정의 위치에 위치 결정된 워크(13)를, 로봇 핸드(8)의 워크 유지 수단(32)에 의해 유지한 상태로, 가공 장치(12)의 가공면(연마면)(20A, 20B, 20C)에 의해 가공하는 모습을 나타내고 있다. 여기서, 위치 결정 접촉편(36A, 36B)을 내방 퇴피 위치로 퇴피시키고 있으므로, 도 27에 나타낸 바와 같이, 워크(13)의 측주면을 연마 가공할 때에, 위치 결정 접촉편(36A, 36B)이 가공 장치(12)의 가공면(연마면)(20A, 20B, 20C)과 간섭하는 것을 회피할 수 있다.

이상 서술한 바와 같이, 본 실시 형태에 의한 로봇 핸드(8)에 의하면, 로봇 핸드(8) 자신이 워크(13)의 위치 결정 기능을 구비하고 있으므로, 워크(13)의 위치 결정 만을 위해 전용의 기기를 배치할 필요가 없고, 로봇 셀(1) 내의 한정된 작업 공간(4)을 유효하게 이용할 수 있다.

또, 본 실시 형태에 의한 로봇 핸드(8)에 있어서는, 워크(13)의 표면을 흡착하여 유지하는 워크 유지 수단(32)을 사용함과 함께, 워크(13)를 가공할 때에는, 위치 결정 접촉편(36A, 36B)을 후방 퇴피 위치 및 내방 퇴피 위치로 퇴피시킬 수 있으므로, 예를 들면 워크(13)의 측면 둘레부에 대한 연마 가공 등을 지장 없이 행할 수 있다.

다음에, 본 발명의 일실시 형태에 의한 워크 반전 지원 장치(29)에 대해서, 도 28 내지 도 34를 참조하여 설명한다.

상술한 바와 같이 로봇 핸드(8)는, 워크 유지 수단(32)의 각 흡착부(33)에 의해 워크(13)의 표면을 흡착하여 워크(13)를 유지하는 것이지만, 워크(13)의 종류나 가공 내용에 따라서는, 트레이(14)에 수납된 상태에 있어서 상방을 향하고 있는 워크(13)의 표면을 가공 장치(12)에 의해 가공하는 경우가 있다. 이 경우에는, 로봇 핸드(8)에 의해 트레이(14)로부터 꺼낸 워크(13)를, 표리 반전시켜 로봇 핸드(8)로 바꿔 들 필요가 있다.

본 실시 형태에 의한 워크 반전 지원 장치(29)는, 이러한 경우에 로봇 핸드(8)에 있어서의 워크(13)의 표리 반전을 지원하기 위한 것이며, 바람직하게는, 도 4에 나타낸 바와 같이 로봇 셀(1)의 천정(12B)에 설치된다.

도 28(측면도) 및 도 29(하면도)에 나타낸 바와 같이, 본 실시 형태에 의한 워크 반전 지원 장치(29)는, 로봇 핸드(8)에 의해 유지된 워크(13)의 대향하는 측부에 맞닿아 워크(13)를 협지하기 위한 한 쌍의 워크 협지 부재(47A, 47B)를 가진다. 한 쌍의 워크 협지 부재(47A, 47B)는, 고정측 워크 협지 부재(47A)와 가동측 워크 협지 부재(47B)로 이루어지며, 로봇 셀(1)의 천정면에 대해 워크(13)가 대략 수직이 되도록 워크(13)를 협지한다.

고정측 워크 협지 부재(47A)와 가동측 워크 협지 부재(47B)에 의해 협지된 워크(13)의 상방에는, 천정측 접촉대(48)가 설치되어 있다.

워크 반전 지원 장치(29)는, 또한, 도 30에 나타낸 바와 같이 워크 협지 부재 구동 수단(49)을 구비하고 있으며, 워크 협지 부재 구동 수단(49)은, 가동측 워크 협지 부재(47B)가 장착된 피스톤(50A)을 포함하는 유체압 실린더(50)와, 유체압 실린더(50)를 피스톤(50A)의 진퇴 방향으로 이동시키기 위한 실린더 이동 수단(51)을 가진다. 유체압 실린더(50)는, 바람직하게는 에어 실린더이다.

실린더 이동 수단(51)은, 유체압 실린더(50)가 고정되어 설치된 주행 부재(52)와, 주행 부재(52)를 직동 가능하게 지지하는 주행 부재 LM 가이드(53)와, 주행 부재(52)를 주행 구동하는 주행용 구동원(54)을 구비하고 있다. 실린더 이동 수단(51)에 의해, 유체압 실린더(50)의 위치를, 도 31에 나타낸 제1 위치와, 도 32에 나타낸 제2 위치 사이에서 전환할 수 있다.

유체압 실린더(50)와 실린더 이동 수단(51)에 의해, 가동측 워크 협지 부재(47B)의 위치를, 워크(13)의 협지 상태에 있어서의 위치와 해방 상태에 있어서의 위치 사이에서 전환하기 위한 협지 상태 전환 수단(55)이 구성되어 있다.

워크 반전 지원 장치(29)를 이용하여 로봇 핸드(8)에 있어서의 워크(13)를 표리 반전시킬 때에는, 실린더 이동 수단(51)에 의해 유체압 실린더(50)를 도 31에 나타낸 제1 위치로 한 상태에서, 도 31 및 도 34에 나타낸 바와 같이, 로봇 핸드(8)의 워크 유지 수단(32)으로 유지한 워크(13)를, 로봇(5)의 동작에 의해 고정측 워크 협지 부재(47A) 및 천정측 접촉대(48)에 맞닿게 한다.

여기서, 로봇 핸드(8)의 워크 유지 수단(32)에 의해 유지된 워크(13)는, 상술한 워크 위치 결정 수단(34)에 의해, 워크 유지 수단(32)에 대해 소정의 위치에 위치 결정되어 있다. 이 때문에, 로봇(5)의 동작에 의해, 워크(13)를, 고정측 워크 협지 부재(47A) 및 천정측 접촉대(48)에 정확하게 위치 맞춤할 수 있다.

로봇(5)에 의해 워크(13)를 고정측 워크 협지 부재(47A) 및 천정측 접촉대(48)에 맞닿게 한 상태에서, 실린더 이동 수단(51)에 의해 유체압 실린더(50)를, 도 32에 나타낸 바와 같이 제2 위치로 이동시킨다. 계속해서, 유체압 실린더(50)를 구동하여 가동측 워크 협지 부재(47B)를 전진시켜, 도 33에 나타낸 바와 같이 고정측 워크 협지 부재(47A)와 가동측 워크 협지 부재(47B)로 워크(13)를 협지하여 유지한다.

다음에, 로봇(5)의 워크 유지 수단(32)에 의한 워크(13)의 유지 상태를 해제하고, 워크 반전 지원 장치(29)에 의해 워크(13)를 잠정적으로 유지시킨 상태에서, 로봇(5)을 동작시켜 도 34에 가상선으로 나타낸 바와 같이, 워크(13)의 이면에 워크 유지 수단(32)의 흡착부(33)를 맞닿게 하여, 워크(13)를 흡착 유지한다.

이 때, 워크 반전 지원 장치(29)에 의해 유지되어 있는 워크(13)의 위치 및 방향은, 미리 정확하게 파악되어 있으므로, 미리 파악되어 있는 워크 위치 정보에 의거하여 로봇(5)을 동작시킴으로써, 로봇(6)의 워크 유지 수단(32)에 의해 워크(13)를 소정의 위치에서 유지할 수 있다.

계속해서, 유체압 실린더(50) 및 실린더 이동 수단(51)을 구동하여, 고정측 워크 협지 부재(47A) 및 가동측 워크 협지 부재(47B)로부터 워크(13)를 해방하고, 로봇(5)을 동작시켜 워크 반전 지원 장치(29)로부터 워크(13)를 꺼낸다.

그 후, 로봇(5)은, 워크(13)를 3차원적으로 핸들링하면서, 가공 장치(12)에 의해 워크를 가공한다.

상술한 바와 같이 본 실시 형태에 의한 워크 반전 지원 장치(29)는, 한 쌍의 워크 협지 부재(47A, 47B)에 의해 워크(13)를 협지하여 유지하도록 했으므로, 워크 반전 지원 장치(29)의 설치 양태(설치 장소나 설치 자세 등)의 자유도를 높일 수 있다.

예를 들면, 본 실시 형태에 의한 워크 반전 지원 장치(29)와 같이, 그 설치 장소를 로봇 셀(1)의 천정면으로 하는 것이 가능하고, 이것에 의해, 로봇 셀(1) 내의 한정된 작업 공간(4)을 유효하게 사용할 수 있다.

특히, 연마 가공을 실시하기 위한 로봇 셀(1)에 있어서는, 벨트식 연마기(12A, 12B, 12C)와 같이 비교적 넓은 설치 면적을 필요로 하는 장치를 사용하므로, 워크 반전 지원 장치(29)의 설치 장소의 자유도가 높은 것은, 기기 배치 설계 상에 있어서 매우 유리하다.

또한, 바람직하게는, 워크 반전 지원 장치(29)의 한 쌍의 워크 협지 부재(47A, 47B)는, 워크(13)의 협지 방향 축선 A1 상에 로봇(5)이 위치하도록 워크(13)를 협지한다(도 3 참조).

로봇(5)을 워크(13)의 협지 방향 축선 A1 상에 위치시킴으로써, 로봇(5)이 워크 반전 지원 장치(29)에 액세스할 때의 로봇(5)의 동작을, 좌우 대칭인 것으로 할 수 있다. 이것에 의해, 로봇 셀(1) 내의 한정된 작업 공간(4) 내에 있어서도, 로봇(5)의 동작 공간을 확보하기 쉬워진다.

이하, 상술한 로봇 셀(1)에 있어서 워크(13)를 연마 가공할 때의 프로세스의 일례에 대해서 설명한다.

작업자는, 셀 몸체(2)의 정면의 반입문(16)을 열고, 공급측 트레이 승강 장치(10A)의 공급측 승강부(15A)에 복수단의 트레이(14)를 세트한다. 각 트레이(14)에는, 가공 전의 워크(13)가 복수 올려 놓아져 있다. 이 때, 공급측 승강부(15A)는 최하 위치에 배치되어 있다.

다음에, 작업자는, 반입문(16)을 닫으면, 조작 패널(19)로부터 워크 종별과 수량을 입력하고, 시작 버튼을 누른다. 그러면, 로봇(5)은, 선택된 워크용의 로봇 핸드(8)를, 핸드 재치대(9) 상의 복수의 로봇 핸드(8) 중에서 선택하여 집는다.

한편, 공급측 트레이 승강 장치(10A)는, 공급측 승강부(15A)를 상승시켜, 최상단의 트레이(14)를 소정의 워크 취득 위치, 즉 공급측 개구(30A)의 위치로 이동시킨다.

로봇(5)은, 공급측의 트레이(14)에 수납된 복수의 워크(13) 중 하나를, 워크 유지 수단(32)의 흡착부(33)로 흡착하여 꺼내고, 상술한 워크 위치 결정 수단(34)의 위치 결정 동작에 의해 워크(13)의 위치 결정을 행한다.

로봇(5)은, 로봇 핸드(8)의 워크 유지 수단(32)에 유지된 워크(13)를, 셀 몸체(2)의 천정(2B)에 설치되어 있는 워크 반전 지원 장치(29)까지 반송하고, 이 워크 반전 지원 장치(29)에 워크(13)를 잠정적으로 유지시킨다.

로봇(5)은, 워크 유지 수단(32)의 흡착부(33)를, 워크 반전 지원 장치(29)로 유지된 워크(13)의 이면에 맞닿게 하여 흡착시킨다. 이것에 의해, 워크(13)를, 로봇 핸드(8)에 있어서 표리 반전시켜 바꿔 든다.

다음에, 로봇(5)은, 가공 장치(12)를 이용하여 워크(13)에 대해 소정의 연마 가공을 실시하고, 연마 시에 워크(13)에 부착된 연마분을 에어 블로우 노즐(28)로부터의 에어로 적당히 날려 버리고, 연마 가공을 완료한다.

연마 가공이 완료된 워크(13)는, 로봇(5)에 의해 워크 반전 지원 장치(29)까지 반송되고, 다시 반전 조작을 행한다. 로봇(5)은, 워크 반전 지원 장치(29)를 이용하여 워크(13)를 바꿔 든 후, 배출측 트레이 승강 장치(10B)의 배출측 승강부(15B)에 올려 놓아진 배출측 트레이(14)에 워크(13)를 수납한다.

상술한 일련의 동작을 반복하여, 최상단의 공급측 트레이(14)에 수납된 복수의 워크(13) 모두에 대해 연마 가공을 실시한다. 가공이 완료된 워크(13)가 수납된 배출측 트레이(14)는, 배출측 트레이 승강 장치(10B)에 의해 일단(一段)분 만큼 강하된다.

로봇(5)은, 워크 유지 수단(32)에 의해, 비워진 공급측 트레이(14)를 흡착 유지하여, 가공이 완료된 워크(13)가 수납된 배출측 트레이(14) 상에 올려 놓는다. 공급측 트레이 승강 장치(10A)는, 공급측 승강부(15A)를 일단분 만큼 상승시켜, 가공 전의 복수의 워크(13)가 수납된 다음의 트레이(14)를 소정의 워크 취득 위치, 즉 수평 작업대(3)에 형성된 공급측 개구(30A)에 배치한다.

상술한 동작을 반복하여, 공급측 승강부(15A)에 세트된 모든 트레이(14)의 워크(13)의 연마 가공이 완료되면, 작업자는, 반출문(17)을 개방하여, 로봇 셀(1)의 내부로부터 배출측 트레이(14)를 반출한다.

이상의 조작에 의해, 복수단의 트레이(14)에 수납된 복수의 워크(13)의 가공 처리, 구체적으로는 연마 처리가 완료된다.

1 로봇 셀 2 셀 몸체
2A 셀 몸체의 측벽 2B 셀 몸체의 천정
2C 셀 몸체의 저벽 3 수평 작업대
4 작업 공간 5 로봇
6 로봇의 기부 7 로봇 아암
8 로봇 핸드 9 핸드 재치대
10A, 10B 트레이 승강 장치 11 제어 장치
12 가공 장치 12A, 12B, 12C 벨트식 연마기
12D 전동 류터 12E 연마 브러쉬
13 워크 14 트레이
15A, 15B 트레이 승강 장치의 승강부 16 반입문
17 반출문 18A, 18B 작업용 문
19 조작 패널 20A, 20B, 20C 연마용 벨트(가공면)
21 연마 브러쉬의 연마면(가공면) 22 구동 모터
23 회전 연마 부재 24 회전 연마 부재의 연마면(가공면)
25 전동 류터용 흡인 덕트 26 전동 류터용 LM 가이드
27 전동 류터용 탄발 수단(에어 실린더)
28 에어 블로우 노즐 29 워크 반전 지원 장치
30A 공급측 개구 30B 배출측 개구
31 핸드 기부 32 워크 유지 수단
33 흡착부 34 워크 위치 결정 수단
35 위치 결정 접촉 부재 36A 장변측의 위치 결정 접촉편
36B 단변측의 위치 결정 접촉편 37 워크 유지면
38 전후 위치 전환 수단 39 전후 동작용 에어 실린더
39A 전후 동작용 에어 실린더의 피스톤
40 접촉편 지지 부재 41 실린더 지지 부재
42 제1 LM 가이드 43 제1 구동원
44 제2 LM 가이드 45 제2 구동원
46 진공원 47A, 47B 워크 협지 부재
48 천정측 접촉대 49 워크 협지 부재 구동 수단
50 유체압 실린더 50A 유체압 실린더의 피스톤
51 실린더 이동 수단 52 실린더 이동 수단의 주행 부재
53 실린더 이동 수단의 LM 가이드 54 실린더 이동 수단의 주행용 구동원
55 협지 상태 전환 수단
A1 워크 반전 지원 장치의 워크 협지 방향 축선
D1 워크 장변 연장 방향(제1 내외 방향)
D2 워크 단변 연장 방향(제2 내외 방향)
D3 전후 방향

Claims

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아암과,
상기 아암의 선단에 장착되며, 워크를 유지하기 위한 로봇 핸드를 구비한 로봇으로서,
상기 로봇 핸드는,
상기 아암의 선단에 장착되는 핸드 기부와,
상기 핸드 기부에 설치된 워크 유지 수단과,
상기 워크 유지 수단에 유지된 상기 워크를 상기 워크 유지 수단에 대해 소정의 위치에 위치 결정하기 위한 워크 위치 결정 수단을 구비하고,
상기 워크 유지 수단은, 상기 워크의 표면에 흡착하여 상기 워크를 해방 가능하게 유지하기 위한 흡착부를 가지며, 상기 흡착부는, 상기 워크를 흡착한 상태에 있어서, 상기 워크의 표면에 평행한 방향으로 탄성 변형 가능하고,
상기 워크 위치 결정 수단은, 상기 워크 유지 수단이 상기 워크를 흡착한 상태에서 상기 워크를, 상기 워크의 표면에 평행한 방향으로 이동시켜 상기 소정의 위치에 위치 결정하도록 구성되어 있고,
상기 워크 위치 결정 수단은, 상기 워크에 맞닿아 상기 워크를 상기 소정의 위치에 위치결정하기 위한 위치 결정 접촉 부재를 가지고,
상기 위치 결정 접촉 부재는, 상기 워크의 표면에 평행한 방향 및 상기 핸드 기부에 대하여 전후 방향으로 이동 가능하고,
상기 워크 유지 수단에 의해 유지된 상태인 상기 워크를 가공하기 위해 상기 아암을 구동하는, 로봇.
청구항 13에 있어서,
상기 흡착부는 진공 흡착 패드인, 로봇.
워크를 가공하기 위한 로봇 셀에 있어서,
청구항 13에 기재된 로봇과,
상기 로봇이 내부에 설치된 셀 몸체를 구비한, 로봇 셀.