TWI771556B - Robot end effector mounting structure and robot end effector - Google Patents
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Abstract
提高末端執行器相對於機器人側固定部件的安裝位置的恢復精度。 Improve the recovery accuracy of the end effector's installation position relative to the robot-side fixed part.
提供一種機器人用末端執行器的安裝結構,其具備:具有設置有第1突起部的安裝部的機器人側固定部件;具有設置有第2突起部的被安裝部的末端執行器;其中,所述安裝部與所述被安裝部中的一方設置相位確定部,另一方設置插入所述相位確定部的相位確定槽,所述相位確定槽具有高硬度部件,在所述相位確定部插入到所述相位確定槽的狀態下,當使所述被安裝部相對於所述安裝部旋轉時,所述相位確定部抵接於所述高硬度部件,且通過第1突起部與第2突起部卡合,所述末端執行器安裝在所述機器人側固定部件,所述高硬度部件的硬度比所述相位確定槽中的所述高硬度部件的周邊部的硬度高。 Provided is an end effector mounting structure for a robot, comprising: a robot-side fixing member having a mounting portion provided with a first protruding portion; an end effector having a mounted portion provided with a second protruding portion; wherein the One of the mounting portion and the mounted portion is provided with a phase determination portion, and the other is provided with a phase determination groove into which the phase determination portion is inserted, the phase determination groove having a high-hardness member, and the phase determination portion is inserted into the phase determination portion. When the mounted portion is rotated relative to the mounting portion in the state of the phase determining groove, the phase determining portion abuts on the high-hardness member, and engages with the second protruding portion via the first protruding portion The end effector is mounted on the robot side fixing member, and the hardness of the high-hardness member is higher than the hardness of the peripheral portion of the high-hardness member in the phase determination groove.
Description
本發明涉及對機器人側固定部件安裝末端執行器的機器人用末端執行器的安裝結構、以及能夠使用該安裝結構的機器人用末端執行器。 The present invention relates to a robot end effector attachment structure for attaching an end effector to a robot-side fixing member, and a robot end effector that can use the attachment structure.
在產品的生產製程中,對工件進行如移送工件、改變工件的姿態、向工件熔接以及螺絲固定等處理各種操作。隨著近年來工廠自動化的推廣,該類操作由機器人手臂自動化完成的工廠隨處可見。在機器人手臂的前端,安裝有作為對工件等操作物件直接作業的部分“末端執行器”的裝置。 In the production process of the product, various operations are performed on the workpiece, such as transferring the workpiece, changing the attitude of the workpiece, welding to the workpiece, and screwing. With the promotion of factory automation in recent years, factories where such operations are automated by robotic arms can be seen everywhere. At the tip of the robot arm, a part of the "end effector" that directly works on the manipulation object such as a workpiece is attached.
作為機器人用末端執行器,存在各種根據操作物件的形態或性質、以及對操作物件執行操作的模式等類型。例如有能夠把持操作物件的夾持型末端執行器(例如,參照專利文件1圖1中的符號1(末端執行器)。)、可吸附操作物件的吸取型末端執行器(例如,參照專利文件2第1圖中的符號3(具有支架的吸附型末端執行器)。)等。許多機器人用末端執行器被安裝成對於機器人側固定部件可裝拆的狀態,從而能夠進行更換。 As the robot end effector, there are various types depending on the form or property of the operation object, and the mode of performing the operation on the operation object. For example, there are gripper-type end effectors capable of grasping an operation object (for example, refer to the symbol 1 (end effector) in FIG. 1 of Patent Document 1.), and suction-type end effectors capable of sucking the operation object (for example, refer to Patent Document 1). 2 Symbol 3 in Figure 1 (Suction type end effector with a holder.) etc. Many end effectors for robots are attached so as to be detachable to and from the robot-side fixing member so that they can be replaced.
專利文件2公開了一種用於機器人側固定部件的末端執行器的安裝結構(例如,參照專利文件2第3頁左上欄第9行~右下欄第14行、以及圖4)。專利文件2所述的安裝結構,作為可更換鏡頭的安裝結構被應用於單鏡頭反光照相機的照相機本體的安裝部。操作者可以通過相對於機器人側固定部件按入末端執行器並使其朝安裝方向旋轉的簡單操作,將末端執行器安裝在機器人側固定部件上。此外,操作者可以通過將末端執行器朝反安裝方向旋轉從而將其從機器人側固定部件拉出的簡單操作,將末端執行器從機器人側固定部件取下。
Patent Document 2 discloses a mounting structure of an end effector for a robot-side fixing member (for example, refer to page 3 of Patent Document 2, upper left column, line 9 to lower right column,
在下文中,如上述安裝結構中,當將末端執行器安裝在機器人側固定部件時,將末端執行器按入機器人側固定部件的操作稱為“(安裝結構的)安裝時按入操作”。此外,將末端執行器相對於機器人側固定部件旋轉的操作稱為“(安裝結構的)安裝時旋轉操作”。 Hereinafter, as in the above-described mounting structure, when the end effector is mounted on the robot-side fixing member, the operation of pressing the end effector into the robot-side fixing member is referred to as "press-in operation (of the mounting structure) at the time of mounting". In addition, the operation of rotating the end effector with respect to the robot-side stationary member is referred to as "rotation operation at the time of installation (of the installation structure)."
【現有技術文獻】 【Existing technical documents】
【專利文件】 【Patent Documents】
專利文件1:日本特開2017-074638號公報 Patent Document 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2017-074638
專利文件2:日本特開昭63-306891號公報 Patent Document 2: Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-306891
然而,以往的機器人用末端執行器的安裝結構中,反復進行末端執行器裝拆,在上述安裝時的旋轉操作中末端執行器的旋轉角度變化,則會有相對於機器人側固定部件的末端執行器的安裝位置在上述安裝時旋轉操作的旋轉方向上變化的問題。 However, in the conventional mounting structure of the end effector for a robot, the end effector is repeatedly attached and detached, and the rotation angle of the end effector changes during the rotation operation at the time of installation, and the end effector with respect to the robot-side fixing member is changed. The installation position of the device changes in the rotation direction of the rotation operation at the time of installation as described above.
因此,在機器人用末端執行器的安裝結構中,上述安裝時的壓入操作中,機器人側固定部件與末端執行器中的一者設置有相位確定銷,該相位確定銷插入到設置於另一方的圓弧狀的相位確定槽的一端部附近。然後,在上述安裝時的旋轉操作中,通過使末端執行器旋轉,以達到旋轉相位確定銷從處於相位確定槽一端部附近的狀態變成緊靠相位確定槽的另一端部的狀態。 Therefore, in the mounting structure of the end effector for a robot, in the above-mentioned pressing operation at the time of mounting, one of the robot-side fixing member and the end effector is provided with a phase setting pin, and the phase setting pin is inserted into the other one. The arc-shaped phase determination slot near one end. Then, in the rotation operation at the time of installation, the end effector is rotated so that the rotation phase determination pin changes from a state near one end of the phase determination groove to a state in close proximity to the other end of the phase determination groove.
一般而言,相對於機器人側固定部件的末端執行器的旋轉安裝位置(在上述安裝時旋轉操作的旋轉方向上的安裝位置。以下相同)是介由相位確定銷和相位確定槽的另一端部的抵接位置來確定的構造。因此,在反復裝拆末端執行器,相位確定銷反復與相位確定槽的另一端碰撞後,相位確定槽的另一端會磨損凹陷。當相位確定槽的磨損程度或凹陷變大後,操作者就不得不更換末端執行器即周邊部品。 Generally, the rotational mounting position of the end effector with respect to the robot-side fixing member (the mounting position in the rotational direction of the rotational operation at the time of the above-mentioned mounting. The same applies hereinafter) is the other end through the phase determination pin and the phase determination groove. The structure determined by the abutment position. Therefore, after the end effector is repeatedly attached and detached, and the phase determination pin repeatedly collides with the other end of the phase determination slot, the other end of the phase determination slot is worn and dented. When the phase determination groove becomes more worn or dented, the operator has to replace the end effector or peripheral parts.
本發明是為了解決上述課題而完成的,其目的在於,在機器人用末端執行器的安裝結構中,使相對於機器人側固定部件的末端執行器的安裝位置不容易變化(即,為了提高末端執行器相對於機器人側固定部件的安裝 位置的恢復精度)。此外,本發明的目的在於,提供一種可適用於該安裝結構的機器人用末端執行器。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to make it difficult to change the mounting position of the end effector with respect to the robot-side fixing member in the mounting structure of the end effector for robots (that is, to improve the end effector). The installation of the device relative to the robot side fixed part position recovery accuracy). Another object of the present invention is to provide an end effector for a robot that can be applied to the mounting structure.
根據本發明提供一種機器人用末端執行器的安裝結構,其具備:具有設置有第1突起部的安裝部的機器人側固定部件;具有設置有第2突起部的被安裝部的末端執行器;其中,所述安裝部與所述被安裝部中的一方設置有相位確定部,另一方設置有插入所述相位確定部的相位確定槽,所述相位確定槽具有高硬度部件,在所述相位確定部插入到所述相位確定槽的狀態下,當使所述被安裝部相對於所述安裝部旋轉時,所述相位確定部抵接於所述高硬度部件,且通過第1突起部與第2突起部卡合,從而所述末端執行器安裝在所述機器人側固定部件,所述高硬度部件的硬度比所述相位確定槽中的所述高硬度部件的周邊部的硬度高。 According to the present invention, there is provided a mounting structure for an end effector for a robot, comprising: a robot-side fixing member having a mounting portion provided with a first protruding portion; an end effector having a mounted portion provided with a second protruding portion; wherein one of the mounting portion and the mounted portion is provided with a phase determining portion, and the other is provided with a phase determining groove into which the phase determining portion is inserted, the phase determining groove has a high hardness member, and the phase determining portion is When the mounted portion is rotated relative to the mounting portion in a state where the phase determining portion is inserted into the phase determining groove, the phase determining portion abuts on the high-hardness member, and communicates with the first protruding portion through the first protruding portion. 2. The protrusions are engaged so that the end effector is attached to the robot-side fixing member, and the hardness of the high-hardness member is higher than the hardness of the peripheral portion of the high-hardness member in the phase determination groove.
提供一種機器人用末端執行器的安裝結構,優選所述相位確定槽呈圓弧狀延伸,且所述相位確定槽具有第1端部和第2端部,所述高硬度部件設置於第2端部,當所述安裝部被按靠在所述被安裝部上時,形成所述相位確定部插入到所述相位確定槽的第1端部側的狀態,當使所述被安裝部相對於所述安裝部旋轉,以使所述相位確定部從所述相位確定槽的第1端部側向第2端部側移動時,所述相位確定部抵接於所述高硬度部件,且第1突起部與第2突起部卡合,從而所述末端執行器安裝在所述機器人側固定部件。 To provide a mounting structure for an end effector for a robot, preferably the phase determination groove extends in an arc shape, the phase determination groove has a first end portion and a second end portion, and the high-hardness member is provided at the second end When the mounting portion is pressed against the mounted portion, the phase determination portion is inserted into the first end portion side of the phase determination groove, and the mounted portion is made to be relatively When the attachment portion is rotated so that the phase determination portion moves from the first end portion side to the second end portion side of the phase determination groove, the phase determination portion abuts on the high-hardness member, and the first end portion is in contact with the high-hardness member. The end effector is attached to the robot-side fixing member by engaging the first protrusion with the second protrusion.
提供一種安裝結構,優選所述安裝部與所述被安裝部中的一方設置有軸承孔部,另一方設置有插入所述軸承孔部的軸心部,所述相位確定部能夠移動到所述相位確定槽上的第1和第2抵接位置,第1抵接位置是,當使所述被安裝部相對於所述安裝部旋轉時,所述相位確定部與所述高硬度部件初次抵接的位置,第2抵接位置是,在從第1端部側朝向第2端部側的方向上,比第1抵接位置更靠近第2端部側的位置,當使所述安裝部旋轉,以使所述相位確定部從第1抵接位置向第2抵接位置移動時,所述相位確定部介由所述高硬度部件上的所述相位確定部抵接的面,從第1抵接位置被引導向第2抵接位置,當所述相位確定部位於第2抵接位置時,所述軸承孔部的內周面與所述軸心部的外周面局部抵接。 To provide a mounting structure, preferably one of the mounting portion and the mounted portion is provided with a bearing hole portion, the other is provided with a shaft center portion inserted into the bearing hole portion, and the phase determining portion is movable to the The first and second abutting positions on the phase determining groove, and the first abutting position is when the mounted portion is rotated relative to the mounting portion, and the phase determining portion and the high-hardness member abut for the first time. The second contact position is a position closer to the second end side than the first contact position in the direction from the first end side to the second end side. When the phase determination part is rotated to move the phase determination part from the first abutment position to the second abutment position, the phase determination part is moved from the first abutment part through the surface of the high hardness member to which the phase determination part abuts. The abutting position is guided to the second abutting position, and when the phase determining portion is located at the second abutting position, the inner peripheral surface of the bearing hole portion partially abuts the outer peripheral surface of the shaft center portion.
提供一種安裝結構,優選進一步具備旋轉施力機構,所述旋轉施力機構對所述被安裝部施力,以使所述相位確定部從第1抵接位置移動至第2抵接位置。 A mounting structure is provided, preferably further including a rotational biasing mechanism that biases the mounted portion so as to move the phase determination portion from a first abutting position to a second abutting position.
提供一種安裝結構,優選所述高硬度部件除了設置在第2端部以外,還設置在第1端部。 To provide a mounting structure, it is preferable that the high-hardness member is provided at the first end in addition to the second end.
根據本發明的其他觀點提供一種機器人用末端執行器,其具備可安裝在設置於機器人側固定部件的安裝部的被安裝部,其中,所述被安裝部具有插入所述安裝部的相位確定部的相位確定槽,所述相位確定槽具有高硬度部件,在所述相位確定部插入到所述相位確定槽的狀態下當使所述被安裝部相對於所述安裝部旋轉時,所述相位確定部抵接於所述高硬度部件, 且所述安裝部的第1突起部與所述被安裝部的第2突起部卡合,所述高硬度部件的硬度比所述相位確定槽中的所述高硬度部件的周邊部的硬度高。 According to another aspect of the present invention, there is provided an end effector for a robot including a mounted portion attachable to a mounting portion provided on a robot-side fixing member, wherein the mounted portion has a phase determination portion inserted into the mounting portion The phase determination groove has a high-hardness member, and when the mounted portion is rotated relative to the mounting portion in a state where the phase determination portion is inserted into the phase determination groove, the phase determination the determining portion is in contact with the high-hardness member, The first protrusion of the mounting portion is engaged with the second protrusion of the mounted portion, and the hardness of the high-hardness member is higher than the hardness of the peripheral portion of the high-hardness member in the phase determining groove .
提供一種機器人用末端執行器,優選所述相位確定槽圓弧狀延伸,且所述相位確定槽具有第1端部和第2端部,所述高硬度部件設置於第2端部,當所述安裝部被按靠在所述被安裝部上時,形成所述相位確定部插入到所述相位確定槽的第1端部側的狀態,當使所述被安裝部相對於所述安裝部旋轉,以使所述相位確定部從所述相位確定槽的第1端部側移動至第2端部側時,所述相位確定部抵接於所述高硬度部件,且所述第1突起部與所述第2突起部卡合。 To provide an end effector for a robot, it is preferable that the phase determination groove extends in an arc shape, the phase determination groove has a first end portion and a second end portion, and the high-hardness member is provided at the second end portion. When the mounting portion is pressed against the mounted portion, the phase determining portion is inserted into the first end portion side of the phase determining groove, and the mounted portion is placed relative to the mounting portion. When the phase determination portion is rotated so that the phase determination portion moves from the first end portion side to the second end portion side of the phase determination groove, the phase determination portion abuts on the high-hardness member, and the first protrusion The portion is engaged with the second protruding portion.
如上所述,由於本發明提供的機器人用末端執行器的安裝結構,其相位確定槽的端部是由硬度高於其周邊部的高硬度部件形成,所以即使是相位確定銷反復與相位確定槽的端部碰撞,相位確定槽的端部也不易發生磨損或凹陷。因此,末端執行器相對於機器人側固定部件的安裝位置不易在安裝結構的安裝時於旋轉操作的旋轉方向上變化。 As described above, in the mounting structure of the robot end effector provided by the present invention, the end portion of the phase determination groove is formed of a high-hardness member with a higher hardness than the peripheral portion thereof, so even if the phase determination pin is repeated with the phase determination groove The ends of the phase determination grooves are not easily worn or dented. Therefore, the attachment position of the end effector with respect to the robot-side fixing member is not easily changed in the rotation direction of the rotation operation when the attachment structure is attached.
10‧‧‧機器人側固定部件 10‧‧‧Robot side fixing parts
10a‧‧‧安裝部 10a‧‧‧Installation
10b‧‧‧第1突起部 10b‧‧‧First protrusion
10c‧‧‧相位確定銷 10c‧‧‧Phase determination pin
10d‧‧‧軸承孔部 10d‧‧‧Bearing hole
10e‧‧‧旋轉施力機構 10e‧‧‧Rotary force application mechanism
10e1‧‧‧按壓部件 10e1‧‧‧Pressing parts
10e2‧‧‧施力部件 10e2‧‧‧Forcing parts
10e3‧‧‧殼體部件 10e3‧‧‧Shell parts
11‧‧‧氣缸 11‧‧‧Cylinder
11a‧‧‧空壓空間 11a‧‧‧Air Compression Space
12‧‧‧氣缸蓋 12‧‧‧Cylinder head
12a‧‧‧旋轉限制銷 12a‧‧‧Rotation limit pin
12b‧‧‧孔部 12b‧‧‧Hole
13‧‧‧活塞 13‧‧‧Pistons
14‧‧‧活塞頭 14‧‧‧Piston head
15‧‧‧夾壓環 15‧‧‧Clamping ring
15b‧‧‧孔部 15b‧‧‧Hole
16‧‧‧鎖緊螺母 16‧‧‧Lock nut
20‧‧‧末端執行器 20‧‧‧End effector
20a‧‧‧被安裝部 20a‧‧‧Installed part
20b‧‧‧第2突起部 20b‧‧‧Second protrusion
20c‧‧‧相位確定槽 20c‧‧‧Phase determination slot
20d‧‧‧軸心部 20d‧‧‧Shaft
20e‧‧‧加強銷(高硬度部件) 20e‧‧‧Reinforcing pins (high hardness parts)
20f‧‧‧加強銷(高硬度部件) 20f‧‧‧Reinforcing pins (high hardness parts)
21‧‧‧內嵌環 21‧‧‧Inlay ring
22‧‧‧中間環 22‧‧‧Intermediate Ring
23‧‧‧活塞頭連結部 23‧‧‧Piston head connection
24‧‧‧操作部基座 24‧‧‧Operation base
25‧‧‧操作部 25‧‧‧Operation Department
50‧‧‧機器人手臂 50‧‧‧Robot Arm
圖1是表示當使用機器人用末端執行器的安裝結構將末端執行器安裝在機器人側固定部件的狀態的截面圖,該截面圖是以含有機器人側固定部件中心線L1的平面截取而成的。 1 is a cross-sectional view showing a state in which an end effector is attached to a robot-side fixing member using an end-effector attachment structure for a robot, the cross-sectional view being cut along a plane including a center line L1 of the robot-side fixing member .
圖2是表示使用機器人用末端執行器的安裝結構的機器人側固定部件的截面圖,該截面圖是以用含有機器人側固定部件中心線L1的平面截取而成的。 2 is a cross-sectional view of a robot-side fixing member showing a mounting structure using an end effector for a robot, the cross-sectional view being taken on a plane including the center line L1 of the robot-side fixing member.
圖3是表示使用機器人用末端執行器的安裝結構的機器人側固定部件的圖,具體表示的是從安裝了安裝部的一側看的狀態的圖(面向圖2紙面方向時的右側)。 3 is a diagram showing a robot-side fixing member using a mounting structure for a robot end effector, specifically a diagram showing a state viewed from the side where the mounting portion is mounted (the right side when facing the direction of the paper in FIG. 2 ).
圖4是表示使用機器人用末端執行器的安裝結構的末端執行器的截面圖,其是以含有末端執行器中心線L2的平面截取而成的。 4 is a cross-sectional view showing an end effector using the attachment structure of the robot end effector, which is cut along a plane including the end effector center line L 2 .
圖5是表示使用機器人用末端執行器的安裝結構的末端執行器的圖,具體表示的是從安裝了被安裝部的一側看的狀態的圖(面向圖4紙面方向時的左側)。 5 is a diagram showing an end effector using the attachment structure of the robot end effector, specifically a diagram showing a state viewed from the side to which the attached part is attached (the left side when facing the direction of the paper in FIG. 4 ).
圖6表示使用機器人用末端執行器的安裝結構對機器人側固定部件安裝末端執行器中途的狀態,具體是以圖1中所示A-A面為截面的末端執行器的被安裝部處於裝拆位置時的截面圖。 FIG. 6 shows a state in the middle of mounting the end effector to the robot side fixing member using the mounting structure of the end effector for a robot, specifically when the mounted part of the end effector with the A-A plane shown in FIG. 1 as the cross section is in the attaching and detaching position sectional view.
圖7表示使用機器人用末端執行器的安裝結構對機器人側固定部件安裝末端執行器後的狀態,具體是以圖1中所示A-A面為截面的末端執行器的被安裝部處於第2位置時的截面圖。 Fig. 7 shows a state in which the end effector is attached to the robot-side fixing member using the attachment structure of the end effector for a robot, specifically when the attached portion of the end effector with the A-A plane shown in Fig. 1 as the cross-section is at the second position sectional view.
圖8是說明操作可適用於機器人用末端執行器的安裝結構的旋轉施力機構的圖。 FIG. 8 is a diagram for explaining the operation of a rotation urging mechanism applicable to a mounting structure of an end effector for a robot.
圖9表示機器人側固定部件的相位確定銷和軸承孔部、以及末端執行器的相位確定槽和軸心部的位置關係的圖,其中圖9A表示末端執行器的被安裝部處於第2抵接位置時的位置關係,圖9B表示末端執行器的被安裝部處於第1抵接位置時的位置關係。 9 is a diagram showing the positional relationship between the phase determination pin and the bearing hole of the robot-side fixing member, and the phase determination groove and the shaft center part of the end effector, in which FIG. 9A shows that the attached part of the end effector is in second contact As for the positional relationship at the time of position, FIG. 9B shows the positional relationship when the attached portion of the end effector is at the first contact position.
圖10是說明其他可適用於機器人用末端執行器的安裝結構的旋轉施力機構的例子的圖。 FIG. 10 is a diagram illustrating another example of a rotational biasing mechanism applicable to the attachment structure of the robot end effector.
圖11是說明另一個可適用於機器人用末端執行器的安裝結構的旋轉施力機構的圖。 FIG. 11 is a diagram illustrating another rotational force applying mechanism applicable to the attachment structure of the robot end effector.
使用附圖具體說明機器人用末端執行器的安裝結構(在下文中,表述簡稱為“安裝結構”或“本實施方式的安裝結構”)的優選實施方式。 Preferred embodiments of the mounting structure of the end effector for robots (hereinafter, simply referred to as "mounting structure" or "mounting structure of the present embodiment") are specifically described with reference to the drawings.
圖1是表示當使用安裝結構將末端執行器20安裝在機器人側固定部件10上的狀態的截面圖,該截面圖以含有機器人側固定部件10中心線L1的平面截取而成。在圖1的截面圖之後的截面圖中,為了易於區分機器人側固定部件10和末端執行器20,用右上斜線繪製而成的陰影表示機器人側固定部件10的截面。用左上斜線繪製而成陰影表示末端執行器的截面。用不傾斜的直線(與中心線L1、L2垂直的直線)繪製而成的陰影表示機器人手臂50的截面。
1 is a cross-sectional view showing a state in which the
本實施方式的安裝結構指的是卡扣式安裝結構。如圖1所示,在本實施方式的安裝結構中,機器人側固定部件10固定在機器人手臂50的前端部,末端執行器20介由該機器人側固定部件10安裝在機器人手臂50上。固定機器人側固定部件10的物體(機器人的部件)不受特別限制,只要是機器人的構成部件即可,同時也可以是除機器人手臂50以外的部件構成部件。
The installation structure of this embodiment refers to a snap-fit installation structure. As shown in FIG. 1 , in the attachment structure of the present embodiment, the robot-
圖2是表示使用安裝結構的機器人側固定部件10的截面圖,該截面以含有機器人側固定部件10中心線L1的平面截取而成。圖3是表示使用安裝結構的機器人側固定部件10的圖,具體表示的是從安裝了安裝部10a的一側看的狀態的圖(面向圖2紙面方向時的右側)。在本實施方式的安裝結構中,如圖2所示,機器人側固定部件10具備氣缸11、氣缸蓋12、活塞13、活塞頭14、夾壓環15、以及鎖緊螺母16。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the robot-
氣缸11是在其內部具有空壓空間11a的有底圓筒狀部件,且氣缸11的開放端由氣缸蓋12封閉。活塞13以平行於中心線L1可滑動的狀態收容於空壓空間11a中。活塞頭14固定於活塞13的從空壓空間11a向外部露出的部分。由此,當位於圖中的空壓空間11a的活塞13左側的部分的氣壓增加時,活塞13向圖2中的右側滑動,形成活塞頭14大量突出。與此相反,當位於圖中的空壓空間11a的活塞13右側的部分的氣壓增加時,活塞13向圖2中的左側滑動,活塞頭14的突出量變小。空壓空間11a的氣壓可以由空壓控制手段(未圖示)來控制。
The
在氣缸蓋12的外周面形成螺合部。氣缸蓋12螺合固定在形成於鎖緊螺母16的內周面的螺合部。在氣缸蓋12上安裝了末端執行器20一側的面上(面向圖2紙面方向時的右側的面。以下稱為“末端執行器安裝面”)設置軸承孔部10d。該軸承孔部10d形成為其外周端面呈以中心線L1為中心的圓形。軸承孔部10d的內周面用作末端執行器20在與中心線L1垂直方向上的位置的定位基準。在氣缸蓋12的末端執行器安裝面上的軸承孔部10d的周圍部分用作末端執行器20在與中心線L1平行方向上的位置的定位基準。
A screw portion is formed on the outer peripheral surface of the
如圖3所示,夾壓環15是圓環狀的部件,在其內周部朝內側設置有多個(在該圖的例子中為3個)第1突起部10b。因此,夾壓環15具有花瓣狀的內周形狀。該夾壓環15介由鎖緊螺母16螺合於氣缸蓋12,構成被氣缸蓋12和鎖緊螺母16夾持的狀態。氣缸蓋12中設置有旋轉限制銷12a,該旋轉限制銷12a起到,當鎖緊螺母16螺合於氣缸蓋12時,限制夾壓環15的旋轉以使夾壓環15不隨著鎖緊螺母16旋轉。在氣缸蓋12的末端執行器安裝面上設置旋轉施力機構10e。該旋轉施力機構10e的功能將在後面描述。如下所述,旋轉施力機構10e還可以設置在夾壓環15的內周部。此外,在氣缸蓋12的末端執行器安裝面上設置相位確定銷10c。相位確定銷10c與相位確定部相對應。
As shown in FIG. 3 , the crimping
圖4表示的是使用安裝結構的末端執行器20的截面圖,該截面圖是以含有末端執行器20中心線L2的平面截取而成的。圖5表示的是使用安裝結構的末端執行器20的圖,其具體是從安裝了被安裝部20a的一側看的狀態(面向圖4紙面方向時的左側)的圖。在本實施方式的安裝結構中,如圖4所示,末端執行器20具備內嵌環21、中間環22、活塞頭連結部23、操作部基座24、操作部25等。
FIG. 4 shows a cross-sectional view of the
如圖5所示,內嵌環21是圓環狀的部件,在其外周部朝外側設置多個(在該圖例子中為3個)第2突起部20b。因此,內嵌環21具有花瓣狀的外周形狀。第2突起部20b的個數通常與第1突起部10b的個數相同。在內嵌環21上的安裝於機器人側固定部件的一側的面(面向圖4紙面方向時的左側的面。以下,稱為“機器人側固定部件安裝面”)上,相位確定槽20c設置成長孔狀。該相位確定槽20c形成為以末端執行器20中心線L2為中心而成的圓弧狀。此外,在內嵌環21上的機器人側固定部件安裝面上還設置有軸心部20d。該軸心部20d形成為其外周端面呈以中心線L2為中心的圓形。
As shown in FIG. 5 , the
相位確定槽20c的兩端部由硬度高於其周邊部的高硬度部件形成。在本實施方式的安裝結構中,相位確定槽20c的第1端部(一端部)以及第2端部(另一端部)中分別嵌入由硬度高於相位確定槽20c周邊部的高硬度部件形成的加強銷20e和加強銷20f。在本實施方式中,相位確定槽20c與加強銷20e、20f是分別獨立的部件,加強銷20e、20f的硬度比相位確定
槽20c的硬度高。在本實施方式的安裝結構中,內嵌環21是由經過陽極處理(Anodizing)後的鋁形成的。因此,加強銷20e和加強銷20f是由硬度高於該鋁的材料形成的。例如,加強銷20e和加強銷20f可以由S 45C等碳鋼形成。這些加強銷20e、20f均形成為圓柱狀。在加強銷20e、20f中,至少加強銷20f設置在距離d2(如圖5所示,從加強銷20f中心至末端執行器20中心線L2的距離)大於距離d1(如圖3中所示,從相位確定銷10c中心至機器人側固定部件10中心線L2的距離)的位置。
Both end portions of the
在內嵌環21上與機器人側固定部件安裝面相反一側的面(圖4中的面向紙面時的右側的面)上固定有中間環22。在該中間環22上,與固定嵌環21側相反一側的面(圖4中的面向紙面時的右側的面)上支撐有多個操作部基座24,且在各個操作部基座24上固定有操作部25。各個操作部基座24介由設置在活塞頭連結部23端部外周面上的凸輪機構等,可以在與中心線L2垂直方向上開閉(如該圖中所示的箭頭B)。當活塞頭連結部23在與中心線L2平行方向上移動時,操作部基座24進行如上所述開閉動作,隨之操作部25也開閉。如圖1所示,活塞頭連結部23與活塞頭14連接。因此,通過控制空壓空間11a的氣壓,能夠控制操作部25開閉。
An
在本實施方式的安裝結構中,如上所述,末端執行器20是開閉呈爪狀的多個操作部25的夾持型的。然而,安裝結構不僅僅是夾持型末端執行器20,還可以適用於使用如吸附型末端執行器等其他類型的末端執行器的情況。
In the attachment structure of the present embodiment, as described above, the
接下來,說明本實施方式的安裝結構所涉及的對機器人側固定部件10安裝末端執行器20的方法。圖6表示使用安裝結構對機器人側固定部件10進行安裝末端執行器20中途的狀態,具體是以圖1中所示A-A面為截面的末端執行器20被安裝部20a處於裝拆位置時的截面圖。圖7表示使用安裝結構對機器人側固定部件10安裝末端執行器20後的狀態,具體是以圖1中所示A-A面為截面的末端執行器20的被安裝部20a處於第2位置時的截面圖。
Next, a method of attaching the
在本實施方式的安裝結構中,末端執行器20通過以下步驟1~5安裝。
In the attachment structure of the present embodiment, the
〔步驟1〕 〔step 1〕
配置末端執行器20,以使末端執行器20的被安裝部20a面向機器人側固定部件10的安裝部10a,且末端執行器20的中心線L2與機器人側固定部件10的中心線L1大致一致。
The
〔步驟2〕 [Step 2]
調節末端執行器20的方向(圍繞中心線L2的方向),以使被安裝部20a的第2突起部20b相對於安裝部10a的第1突起部10b,在與中心線L1、L2平行方向上不重疊,且相位確定槽20c定位於安裝部10a的相位確定銷10c在平行於中心線L1、L2的方向上的延長後的位置。
Adjust the direction of the end effector 20 (the direction around the center line L 2 ) so that the
〔步驟3〕 [Step 3]
相對於機器人側固定部件10按壓末端執行器20,並將被安裝部20a的軸心部20d插入到安裝部10a的軸承孔部10d(如圖1),同時如圖6所示,將安裝部10a的相位確定銷10c插入到被安裝部20a的相位確定槽20c的第1端部附近。此時,被安裝部20a處於裝拆位置。該步驟3中的操作相當於上述“安裝安裝結構時的按壓操作”。
The
〔步驟4〕 [Step 4]
使末端執行器20圍繞中心線L2向安裝方向旋轉(即,圖6中的順時針方向。如該圖中的箭頭C方向),如圖7所示,向被安裝部20a相位確定槽20c的第2端部移動安裝部10a的相位確定銷10c。此時,被安裝部20a處於第1抵接位置。第1抵接位置是,使被安裝部20a相對於安裝部10a旋轉時,相位確定銷10c初次抵接於加強銷20f的位置。該步驟4中的操作相當於上述“安裝安裝結構時的旋轉操作”。
The
〔步驟5〕 [Step 5]
使鎖緊螺母16朝向緊固方向(如圖1)旋轉,用安裝部10a的氣缸蓋12和夾壓環15夾持被安裝部20a的第2突起部20b。
The
當結束上述步驟5後,第1突起部10b與第2突起部20b在平行於中心線L1、L2的方向上彼此重合(彼此相互干擾)。換而言之,第1突起部10b與第2突起部20b卡合。在該狀態下,操作者無法從安裝部10a抽出被安裝部20a。另外,在該狀態下,被安裝部20a的第2突起部20b被安裝部10a的氣缸蓋12和夾壓環15夾持。因此,操作者無法在圍繞中心線L2拆除方向上旋轉末端執行器20(即,圖7中的逆時針方向。如該圖中
的箭頭D方向)。由此,操作者能夠相對於機器人側固定部件10安裝末端執行器20。在本實施方式的安裝結構中,通過上述簡單操作能夠相對於機器人側固定部件10安裝末端執行器20。
After the above-mentioned step 5 is completed, the
此外,在上述步驟4中的安裝時旋轉操作中,安裝部10a的相位確定銷10c與被安裝部20a的相位確定槽20c上的第2端部碰撞。這裡,由於在相位確定槽20c的第2端部上設置由高硬度材料形成的加強銷20f(高硬度部件),所以能夠抑制發生於相位確定槽20c的第2端部的磨損和凹陷。因此,即使是反復裝拆末端執行器20,末端執行器20相對於機器人側固定部件10的安裝位置也不容易在上述安裝時旋轉操作的旋轉方向上變化。因此末端執行器20相對於機器人側固定部件10的安裝位置的恢復精度得以提高。
In addition, in the rotation operation at the time of installation in the above-mentioned step 4, the
然而,即使加強銷20f具備高硬度部件,當相位確定銷10c是由容易發生磨損或凹陷的材料形成時,操作者在反復裝拆末端執行器20中,末端執行器20相對於機器人側固定部件10的安裝位置依舊具有在上述安裝時旋轉操作的旋轉方向上變化的可能性。因此,相位確定銷10c優選由與加強銷20f相同的高硬度材料形成。
However, even if the reinforcing
在本實施方式的由安裝結構安裝於機器人側固定部件10的末端執行器20中,操作者通過追溯操作上述步驟3~5(即,按照步驟5、步驟4、步驟3的順序進行),能夠從機器人側固定部件10拆除。上述步驟5中的
夾壓環15的旋轉方向、上述步驟4中的末端執行器20的旋轉方向、以及上述步驟3中的末端執行器20的移動方向均與安裝末端執行器20時的方向相反。通過本實施方式的安裝結構,可以由該簡單操作從機器人側固定部件10拆除末端執行器20。在下文中,將從機器人側固定部件10拆除末端執行器20時相當於上述步驟4的操作稱為“拆除時的旋轉操作”,將相當於上述步驟3的操作稱為“拆除時的拉拔操作”。
In the
當從機器人側固定部件10拆除末端執行器20時,操作者在相當於上述步驟4的拆除時旋轉操作中由第1抵接位置旋轉末端執行器20至第1端部附近的裝拆位置,其中,第1抵接位置是指所述安裝部10a的相位確定銷10c抵接於被安裝部20a的相位確定槽20c上的第2端部的位置。因此,相位確定銷10c與相位確定槽20c的第1端部碰撞,具有在相位確定槽20c的第1端部上發生磨損和凹陷的可能性。在本實施方式的安裝結構中,在該相位確定槽20c的第1端部設置有由高硬度材料形成的加強銷20e(高硬度部件)。因此,能夠抑制相位確定槽20c的第1端部發生磨損和凹陷。
When removing the
為了提高末端執行器20相對於機器人側固定部件10的安裝位置的恢復精度,不僅僅是末端執行器20相對於機器人側固定部件10的安裝位置在安裝結構的安裝時旋轉操作的旋轉方向上使其不容易變化,同時優選在垂直於安裝結構的安裝時旋轉操作的旋轉中心線方向上也不容易變化。在此方面,在本實施方式的安裝結構中,是介由如圖8所示的旋轉施力機構
10e,來使末端執行器20相對於機器人側固定部件10的安裝位置在垂直於安裝結構的安裝時旋轉操作的旋轉中心線(中心線L2)的方向上也不容易變化。圖8是說明可適用於安裝結構的旋轉施力機構10e的動作的圖。
In order to improve the restoration accuracy of the installation position of the
如圖8所示的旋轉施力機構10e由按壓部件10e1、施力部件10e2、殼體部件10e3構成。按壓部件10e1朝向安裝方向C側旋轉的方向按壓末端執行器20的被安裝部20a(在本實施方式安裝結構中的內嵌環21)。在本實施方式的安裝結構中,按壓部件10e1呈球形。按壓部件10e1在其外周面上的點P1處與形成於內嵌環21端部的傾斜面接觸,並構成為向內嵌環21施加按壓力FA。在圖8中,按壓力FA朝向紙面的右上,但是在紙面的右側具有第1突起部10b(如圖1)。因此,內嵌環21幾乎不朝紙面右側移動,而是利用按壓力FA的平行於安裝方向C的分力fA,向紙面上側(安裝方向C側)移動。在用鎖緊螺母16(如圖1)完全鎖緊夾壓環15(如圖1)前的狀態下,內嵌環21能夠圍繞中心線L2旋轉。
The
施力部件10e2沿著朝向突出於被安裝部20a側的方向施力於按壓部件10e1。上述按壓部件10e1所產生的按壓力FA由該按壓部件10e1的作用力產生。施力部件10e2不受特別限制,只要是能夠起到該功能的結構即可,在本實施方式的安裝結構中,使用壓縮螺旋彈簧。殼體部件10e3具有如下功能:收容施力部件10e2,並且在按壓部件10e1的按壓側不存在第1突起部10b時保持按壓部件10e1使其不從殼體部件10e3脫落。在本實施方式的安裝結構中,殼體部件10e3,以被埋設在內的狀態,固定在設置於氣缸蓋12
上的末端執行器安裝面的孔部12b中。如下所述,介由該旋轉施力機構10e,末端執行器20相對於機器人側固定部件10的安裝位置在垂直於安裝結構的安裝時旋轉操作的旋轉中心線(中心線L2)的方向上也不容易變化。
The urging
圖9A和圖9B表示在安裝結構中使用圖8所示旋轉施力機構10e的情況,即當末端執行器20的被安裝部20a處於第1抵接位置或第2抵接位置時,機器人側固定部件10的相位確定銷10c和軸承孔部10d、以及末端執行器20的相位確定槽20c和軸心部20d的位置關係的圖。
FIGS. 9A and 9B show the case where the
當相位確定銷10c處於裝拆位置的狀態下,操作者使被安裝部20a向安裝方向C旋轉後,相位確定銷10c朝第1抵接位置接近。這裡,安裝方向C是指從相位確定槽20c的第1端部側向相位確定槽20c的第2端部側的旋轉方向。應當指出,拆除方向是與安裝方向相反的旋轉方向。也就是說,拆除方向指的是從相位確定槽20c的第2端部側向相位確定槽20c的第1端部側的旋轉方向。圖9B表示的是當被安裝部20a處於第1抵接位置時,即相位確定銷10c抵接於加強銷20f之後的狀態。如圖9B所示狀態,當相對於安裝部10a旋轉被安裝部20a時,相位確定銷10c為初次抵接於加強銷20f的位置。
When the operator rotates the mounted
如上所述,通過將從加強銷20f的中心至末端執行器20中心線L2的距離d2設置成比從相位確定銷10c中心至機器人側固定部件10中心線L2的距離d1大,加強銷20f在與相位確定銷10c的切點P2處,受到來自於相
位確定銷10c的具有與安裝方向C不平行成分的外力。除此以外,此時的內嵌環21(被安裝部20a)還受到來自於圖8的旋轉施力機構10e所產生的朝向安裝方向C的方向的作用力。也就是說,旋轉施力機構10e對內嵌環21(被安裝部20a)施力,以使相位確定銷10c從第1抵接位置移動至後述第2抵接位置。因此,在圖9B的狀態下,被安裝部20a是一邊改變相位確定銷10c與加強銷20f的切點P2,一邊進一步向安裝方向C的方向旋轉。換而言之,安裝部10a側的相位確定銷10c是相對於被安裝部20a朝向與安裝方向C呈相對反向的方向旋轉。因此,在相位確定銷10c處會產生相對於被安裝部20a與安裝方向C相反方向的推動力FB,但由於在相位確定銷10c上的推動力FB面向的一側具有加強銷20f,相位確定銷10c介由推動力FB在相位確定銷10c與加強銷20f切點P2處的平行於切線LT的分力fB相對於被安裝部20a作相對移動。當相位確定銷10c相對於被安裝部20a移動時,安裝部10a上的軸承孔部10d與相位確定銷10c一體地移動。
As described above, by setting the distance d2 from the center of the reinforcing
在當相位確定銷10c處於第1抵接位置的狀態下,若操作者進一步向安裝方向C旋轉被安裝部20a,則相位確定銷10c也會進一步移動。更具體而言,相位確定銷10c的外周面一邊被引導至加強銷20f的外周面,一邊相對於被安裝部20a移動後,會形成如圖9A所示的狀態。圖9A所示狀態是被安裝部20a處於第2抵接位置的狀態。第2抵接位置是在安裝方向C上比第1抵接位置更靠近第2端部側的位置。也就是說,在相位確定槽
20c延伸的方向上的裝拆位置與第2抵接位置之間的距離比在相位確定槽20c延伸方向上的裝拆位置與第1抵接位置之間的距離長。
When the operator further rotates the mounted
在從圖9B的狀態變為圖9A的狀態中,不但切點P2的位置,切線LT的方向也會連續地變化。在圖9A的狀態下,安裝部10a的軸承孔部10d的內周面與被安裝部20a的軸心部20d的外周面在切點P3局部抵接,因此形成無法進一步朝分力fB方向移動。換而言之,被安裝部20a的軸心部20d的外周面,介由旋轉施力機構10e的作用力,形成被按壓在安裝部10a的軸承孔部10d的內周面的狀態。此時,被安裝部20a不能進一步相對安裝部10a在安裝方向C上旋轉。因此,如圖9B所示,即使是在安裝部10a的軸承孔部10d的內周面與被安裝部20a的軸心部20d的內周面之間存在間隙,軸心部20d相對於軸承孔部10d的位置,也就是說,末端執行器20相對於機器人側固定部件10的安裝位置在垂直於安裝結構的安裝時旋轉操作的旋轉中心線(中心線L2)的方向上是唯一確定的。
When changing from the state of FIG. 9B to the state of FIG. 9A , not only the position of the tangent point P2 but also the direction of the tangent line LT changes continuously. In the state of FIG. 9A , the inner peripheral surface of the
以上,雖然說明了將從加強銷20f中心至末端執行器20中心線L2的距離d2設定為比從相位確定銷10c中心至機器人側固定部件10中心線L2的距離d1大的情況,但當將距離d2設定成比距離d1小的方式,末端執行器20相對於機器人側固定部件10的安裝位置在垂直於安裝結構的安裝時旋轉操作的旋轉中心線(中心線L2)的方向上也能夠唯一地確定。在這種情況下,相位確定銷10c相對於被安裝部20a的移動方向與圖9A和圖9B所示的情況呈反方向,軸承孔部10d的內周面與軸心部20d的外周面的切點
P3的位置也處於與圖9A和圖9B所示的情況呈相反的一側(即,隔著中心線L1、L2的反側)。此外,在以上描述中,是以加強銷20f和相位確定銷10c形成為具有統一外徑的圓柱狀的情況來說明的,但是加強銷20f與相位確定銷10c的外徑不需要一相位確定同。此外,只要是加強銷20f與相位確定銷10c中的至少一者相對於另一者具有在不平行於安裝方向C的方向上能夠抵接的面,則不需要一定形成為圓柱狀。
In the above, although the case where the distance d2 from the center of the reinforcing
圖10是說明可適用於安裝結構的旋轉施力機構10e的其他的例子的圖。圖11是說明可適用於安裝結構的旋轉施力機構10e另一個例子的圖。在圖8的旋轉施力機構10e中,雖然按壓部件10e1抵接在形成於內嵌環21端部的傾斜面,但在圖10的旋轉施力機構10e中,按壓部件10e1是構成為抵接在設置於內嵌環21的機器人側固定部件安裝面的凹部的傾斜壁面上。此外,雖然圖8或圖9中的旋轉施力機構10e設置在孔部12b,且該孔部12b設置於氣缸蓋12上的末端執行器安裝面上,而圖11的旋轉施力機構10e設置在孔部15b,所述孔部15b設置在夾壓環15的內周面。由此,即使是改變在由旋轉施力機構10e的按壓部件10e1按壓部分的形態、或設置旋轉施力機構10e的位置,末端執行器20相對於機器人側固定部件10的安裝位置在垂直於安裝結構的安裝時旋轉操作的旋轉中心線(中心線L2)方向上依舊能夠不易變化。
FIG. 10 is a diagram illustrating another example of the
如上所述,通過使用本實施方式的安裝結構,即使不將軸承孔部10d的內周面與軸心部20d的內周面之間的間隙維持成小的,也能夠使被安裝
部20a相對於安裝部10a的安裝位置唯一確定。因此,即使軸承孔部10d或軸心部20d的尺寸精度不是特別的高,依舊能夠提高末端執行器20相對於機器人側固定部件10的安裝位置的恢復精度。此外,儘管是長期使用造成軸承孔部10d與軸心部20d接觸處發生磨損等,依舊不需要進行部件交換,而只是通過軟體等進行簡單位置校正,即可以維持上述恢復精度。在機器人用末端執行器的安裝結構中,與需要將固定側部件和安裝側部件居中的(中心線一致)車床用夾具等不同,只要是能夠保證末端執行器20相對於機器人側固定部件10的安裝位置的恢復精度,則不需要必須將機器人側固定部件10的中心線L1與末端執行器20的中心線L2完全一致。
As described above, by using the mounting structure of the present embodiment, even if the gap between the inner peripheral surface of the
10‧‧‧機器人側固定部件 10‧‧‧Robot side fixing parts
10a‧‧‧安裝部 10a‧‧‧Installation
10b‧‧‧第1突起部 10b‧‧‧First protrusion
10c‧‧‧相位確定銷 10c‧‧‧Phase determination pin
10d‧‧‧軸承孔部 10d‧‧‧Bearing hole
10e‧‧‧旋轉施力機構 10e‧‧‧Rotary force application mechanism
11‧‧‧氣缸 11‧‧‧Cylinder
11a‧‧‧空壓空間 11a‧‧‧Air Compression Space
12‧‧‧氣缸蓋 12‧‧‧Cylinder head
12a‧‧‧旋轉限制銷 12a‧‧‧Rotation limit pin
13‧‧‧活塞 13‧‧‧Pistons
14‧‧‧活塞頭 14‧‧‧Piston head
15‧‧‧夾壓環 15‧‧‧Clamping ring
16‧‧‧鎖緊螺母 16‧‧‧Lock nut
20‧‧‧末端執行器 20‧‧‧End effector
20a‧‧‧被安裝部 20a‧‧‧Installed part
20b‧‧‧第2突起部 20b‧‧‧Second protrusion
20c‧‧‧相位確定槽 20c‧‧‧Phase determination slot
20d‧‧‧軸心部 20d‧‧‧Shaft
20e‧‧‧加強銷(高硬度部件) 20e‧‧‧Reinforcing pins (high hardness parts)
21‧‧‧內嵌環 21‧‧‧Inlay ring
22‧‧‧中間環 22‧‧‧Intermediate Ring
23‧‧‧活塞頭連結部 23‧‧‧Piston head connection
24‧‧‧操作部基座 24‧‧‧Operation base
25‧‧‧操作部 25‧‧‧Operation Department
50‧‧‧機器人手臂 50‧‧‧Robot Arm
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