WO2019012604A1 - 部品反転装置 - Google Patents

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森　一明
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/06—Gripping heads and other end effectors with vacuum or magnetic holding means

Definitions

  • the present specification discloses a component reversing device.
  • a pickup nozzle for taking out semiconductor chips (components) from a component supply device a ⁇ drive source for rotating the pickup nozzle by 180 degrees, and a horizontally movable body for driving the pickup nozzle in the horizontal direction And are provided (see Patent Document 1).
  • the pickup nozzle when the semiconductor chip is taken out by the pickup nozzle, the pickup nozzle is rotationally driven by the ⁇ drive source, thereby inverting the semiconductor chip 180 degrees in the vertical direction and delivering it to the mounting tool.
  • the mounting tool mounts the semiconductor chip on the substrate when the semiconductor chip is delivered from the pickup nozzle.
  • the component reversing device described in Patent Document 1 is such that the component is flipped 180 degrees in the vertical direction by turning the nozzle 180 degrees in a state where the component is adsorbed to the nozzle, and a flat component such as a chip component Suitable for inversion.
  • a flat component such as a chip component Suitable for inversion.
  • the component reversing device described in Patent Document 1 prevents the component from falling while adsorbing the component to the nozzle. It is difficult to rotate.
  • An object of the present disclosure is to provide a component reversing device capable of appropriately reversing the direction of the shaft of a component having the shaft.
  • the present disclosure takes the following measures in order to achieve the above-mentioned main objects.
  • the present disclosure is a component reversing device that reverses a component having a shaft, and includes a clamping device that clamps the shaft of the component, and a pivoting device that pivots the clamping device by 180 degrees; It is a gist that the direction of the shaft portion of the component is vertically reversed by turning the clamp device 180 degrees by the turning device while clamping the shaft portion of the component.
  • the direction of the shaft portion of the component is turned upside down by pivoting the clamp device by 180 degrees by the pivoting device in a state where the shaft portion of the component is clamped by the clamp device.
  • the component reversing device can properly reverse the orientation of the shaft of the component without dropping the component.
  • “part having a shaft portion” includes a bolt.
  • FIG. 1 is a block diagram of a work system 10;
  • FIG. 2 is an external perspective view of a working robot 20.
  • 5 is an external perspective view of an end effector 50 of the work robot 20.
  • FIG. FIG. 2 is an explanatory view showing an electrical connection relationship of a control device 100.
  • 5 is an external perspective view of a suction unit 60.
  • FIG. 5 is an external perspective view of a suction unit 60.
  • FIG. 5 is an external perspective view of a clamp unit 70.
  • FIG. FIG. 7 is a top view of a clamp unit 70.
  • FIG. 7 is a top view of a clamp unit 70.
  • FIG. 7 is a front view of a clamp unit 70.
  • FIG. 7 is a front view of a clamp unit 70.
  • FIG. 7 is a front view of a clamp unit 70.
  • FIG. 6 is an external perspective view of a turning unit 90. It is a flow chart which shows an example of bolt alignment processing. It is explanatory drawing which shows the mode of the up-down inversion of a volt
  • FIG. 1 is a block diagram of a working system 10.
  • FIG. 2 is an external perspective view of the working robot 20.
  • FIG. 3 is an external perspective view of the end effector 50 (reversing unit) of the working robot 20.
  • FIG. 4 is an explanatory view showing an electrical connection relationship of the control device 100.
  • the vertical direction is a direction parallel to the vertical direction
  • the front-rear direction and the horizontal direction are directions orthogonal to each other and parallel to the horizontal direction orthogonal to the vertical direction.
  • the work system 10 includes a bolt feeder 12, a tray conveyance device 14, a work robot 20, and a control device 100 (see FIG. 4) that controls the entire system.
  • the bolt feeder 12 is configured to supply the bolt B with the bolt head facing upward.
  • the tray conveying device 14 is configured as a belt conveyor device, and conveys the tray T for mounting the bolt B thereon.
  • the work robot 20 picks up the bolt B supplied with the bolt head upward by the bolt feeder 12 and upside down so that the bolt head is downward, and then aligns and mounts the bolt B on the tray T
  • the working robot 20 includes a 5-axis vertical articulated robot arm 22, a camera 24 attached to the robot arm 22, and an end effector 50.
  • the robot arm 22 includes six links (first to sixth links 31 to 36), and a plurality of joints (first to fifth joints 41 to 45) rotatably and rotatably connecting the links 31 to 36, respectively. It has joint drive motors 41a to 45a (see FIG. 4) for driving the corresponding joints, and encoders (not shown) for detecting the angles of the corresponding joints.
  • a first link 31 which is a proximal end link is fixed to the work bench 11 and an end effector 50 is attached to a sixth link 36 which is a distal end link.
  • the end effector 50 is configured to be able to perform a pickup operation for picking up the bolt B and a reverse operation for turning the bolt B upside down.
  • the end effector 50 includes a base plate 51, a suction unit 60, a clamp unit 70, and a pivoting unit 90, as shown in FIG.
  • An attachment portion 52 attached to the tip link (sixth link 36) is fixed to the base plate 51.
  • FIG. 5 and 6 are external perspective views of the suction unit 60.
  • the adsorption unit 60 is for adsorbing the upper end (bolt head) of the bolt B supplied with the bolt head upward by the bolt feeder 12.
  • the suction unit 60 includes a suction cylinder 66 for moving the rod 64 in the vertical direction, a suction portion 62 provided at the lower end of the rod 64 and capable of suctioning the upper end (bolt head) of the bolt B, and And a guide member 68 for guiding the stroke.
  • the rod 64 is formed in a substantially inverted U shape in the present embodiment.
  • a piston is provided at one end of the inverted U-shaped ends of the rod 64, and the piston is accommodated in the suction cylinder 66.
  • a suction part 62 is provided at the other end of the inverted U-shaped both ends of the rod 64.
  • the suction cylinder 66 is fixed to the base plate 51, and pushes the rod 64 upward to raise the suction portion 62 (see FIG. 5) and pulls the rod 64 downward to lower the suction portion 62. (See Figure 6).
  • a pneumatic cylinder can be used as the suction cylinder 66.
  • the suction unit 62 is configured to suction the bolt B by negative pressure.
  • the adsorbing portion 62 may be configured to adsorb the bolt B by an electromagnet.
  • FIG. 7 is an external perspective view of the clamp unit 70. As shown in FIG. 8 and 9 are top views of the clamp unit 70. FIG. 10 and 11 are front views of the clamp unit 70. FIG. In FIG. 7, the open / close claw 72 and the spring 76 are not shown. The clamp unit 70 clamps the shaft portion of the bolt B from both sides.
  • the clamp unit 70 includes a pair of opening and closing claws 71 and 72, a support member 74 slidably supporting the pair of opening and closing claws 71 and 72 in the opening and closing directions (directions approaching and separating from each other), and the pair of opening and closing claws A pair of springs 75 and 76 which always biases 71 and 72 in the closing direction, and a claw drive unit 80 which drives the pair of opening and closing claws 71 and 72 in the opening direction against the biasing force of the springs 75 and 76;
  • Have. V-shaped clamp grooves 71a and 72a extending in a straight line shape are formed on the opposing surfaces of the pair of opening and closing claws 71 and 72, respectively.
  • the pair of opening and closing claws 71 and 72 sandwich the shaft portion of the bolt B with the clamp grooves 71a and 72a (V-shaped grooves) extending in the axial direction by the biasing force of the springs 75 and 76, thereby opening and closing the bolt head pair
  • the bolt B is clamped while being exposed from the claws 71 and 72.
  • the claw drive unit 80 has a claw drive cylinder 86 for causing the linear rod 84 to vertically stroke, and a cam 82 provided at the lower end of the rod 84.
  • the pawl driving cylinder 86 is fixed to the base plate 51, and pushes the rod 84 downward to lower the cam 82, and retracts the rod 84 to raise the cam 82.
  • a pneumatic cylinder can be used as the claw drive cylinder 86.
  • the claw drive unit 80 lowers the cam 82 between the pair of opening and closing claws 71 and 72, and spreads the pair of opening and closing claws 71 and 72 by pushing the pair of opening and closing claws 71 and 72 laterally by the cam 82 (See FIG. 9 and FIG. 11).
  • the claw drive unit 80 lifts the cam 82 and pulls out the cam 82 from between the pair of opening and closing claws 71 and 72 to close the pair of opening and closing claws 71 and 72 by the biasing force of the pair of springs 75 and 76.
  • the cam 82 is in a direction orthogonal to the extending direction of the clamp grooves 71a and 72a and the opening / closing (slide) direction of the pair of open / close claws 71 and 72 (front and rear direction in FIG. 9). And coaxially arranged, and are composed of two independently rotatable cams 82a and 82b.
  • the opening and closing claw 71 on the left has an abutting surface 71b with which the outer peripheral surface of the cam 82a abuts, and a relief portion 71c recessed so that the outer peripheral surface of the cam 82b does not abut Is provided.
  • the opening and closing claw 72 on the right is recessed so that the contact surface 72b with which the outer peripheral surface of the cam 82b contacts and the outer peripheral surface of the cam 82a do not contact A relief portion 72c is provided.
  • the contact surfaces 71 b and 72 b are formed by curved surfaces which are curved to be separated from each other as they go outward from the central portion.
  • FIG. 12 is an external perspective view of the turning unit 90. As shown in FIG. In FIG. 12, the illustration of the clamp unit 70 is omitted.
  • the pivoting unit 90 pivots the pair of open / close claws 71, 72 180 degrees around an axis orthogonal to the extending direction of the clamp grooves 71a, 72a and the open / close (slide) direction of the pair of open / close claws 71, 72. .
  • the pivoting unit 90 is fixed to the base plate 51 and includes a pivoting cylinder 96 that rotates the rotation shaft 94 by 180 degrees.
  • a pneumatic cylinder can be used as the turning cylinder 96.
  • the support member 74 of the clamp unit 70 is fixed to the rotating shaft 94.
  • the turning unit 90 can turn the pair of open / close claws 71 and 72 together with the support member 74 by rotating the rotation shaft 94 by means of the turning cylinder 96.
  • the claw drive unit 80 (claw drive cylinder 86) is fixed to the base plate 51 and is separated from the pair of opening and closing claws 71 and 72, it is not turned by the turning unit 90. Therefore, the piping of the claw drive cylinder 86 can be easily managed.
  • the control device 100 is configured as a microprocessor centering on the CPU 101, and includes the ROM 102, the HDD 103, and the RAM 104 in addition to the CPU 101.
  • An imaging signal from the camera 24, an operation signal from the input device 105 operated by the operator, and the like are input to the control device 100.
  • the control device 100 outputs control signals to the bolt feeder 12 and tray conveying device 14, joint drive motors 41a to 45a, camera 24, suction cylinder 66, claw drive cylinder 86, swing cylinder 96, and the like. Be done.
  • FIG. 13 is a flowchart showing an example of the bolt alignment process. This process is executed when an instruction to start work is issued by the operation of the input device 105 by the operator. The bolt alignment process will be described below with reference to FIGS. 14 to 20.
  • the CPU 101 of the control device 100 first drives and controls the joint driving motors 41a to 45a to attract the bolt B supplied with the bolt head facing upward by the bolt feeder 12 (see FIG. The end effector 50 is moved above the bolt head) (S100). Subsequently, the CPU 101 controls the claw drive unit 80 (claw drive cylinder 86) so that the cams 82a and 82b are pressed against the contact surfaces 71b and 72b between the pair of open / close claws 71 and 72. 82b is lowered, and the pair of open / close claws 71, 72 are spread by the cams 82a, 82b to be in an open state (S110). Then, as shown in FIG.
  • the CPU 101 lowers the suction portion 62 so as to pass between the pair of open / close claws 71 and 72 which are opened by controlling the suction cylinder 66 (S 120).
  • the bolt head is adsorbed to the adsorbing portion 62 (S130).
  • the suction cylinder 66 is controlled to cause the suction portion 62 to slip out between the pair of opening and closing claws 71 and 72 and to cause the bolt B to be between the pair of opening and closing claws 71 and 72
  • the suction unit 62 is raised so as to hold the shaft portion of (S140).
  • the CPU 101 controls the claw drive cylinder 86 to raise the cams 82a and 82b so that the cams 82a and 82b are pulled out from the contact surfaces 71b and 72b of the pair of open / close claws 71 and 72 (S150).
  • the pair of open / close claws 71 and 72 are driven in the closing direction by the biasing force of the springs 75 and 76, and clamp the bolt B by sandwiching the shaft portion of the bolt B from both sides. Then, the CPU 101 causes the suction unit 62 to release the suction of the bolt B, and delivers the bolt B to the clamp unit 70 (S160). Next, as shown in FIG. 16 to FIG. 19, the CPU 101 turns the pair of open / close claws 71 and 72 which clamp the bolt B by controlling the turning cylinder 96 by 180 degrees so that the bolt head is upward The bolt B is turned upside down so that the bolt head is in the downward state (S170).
  • the CPU 101 controls the joint driving motors 41a to 45a to move the bolt B to the mounting position of the tray T (S180). Then, as shown in FIG. 20, the CPU 101 controls the claw drive cylinder 86 to open the pair of open / close claws 71 and 72, and causes the pair of open / close claws 71 and 72 to release the clamp of the bolt B S190), end the bolt alignment process.
  • the end effector 50 of the embodiment corresponds to the component reversing device of the present disclosure
  • the bolt B corresponds to the component
  • the clamp unit 70 corresponds to the clamp device
  • the turning unit 90 corresponds to the turning device.
  • the pair of opening and closing claws 71 and 72 correspond to a pair of opening and closing claws
  • the claw driving unit 80 corresponds to a claw driving device.
  • the cam 82 corresponds to the insertion piece
  • the claw drive cylinder 86 corresponds to the moving device.
  • the suction unit 62 and the rod 64 correspond to the suction unit
  • the suction cylinder 66 corresponds to the lifting device.
  • the component reversing device (end effector 40) according to the embodiment described above has a clamp unit 70 that clamps the shaft portion of the component (bolt B) and a pivot that pivots the clamp unit 70 (pair of opening and closing claws 71 and 72) by 180 degrees. And a unit 90.
  • the turning unit 90 turns the clamp unit 70 180 degrees in a state where the shaft of the part is clamped by the clamp unit 70, thereby vertically inverting the direction of the shaft of the part.
  • the component reversing device can properly reverse the orientation of the shaft of the component without dropping the component.
  • the clamp unit 70 is always urged in the closing direction by the urging force, clamps the shaft portion of the component by sandwiching it from both sides, and rotates the rotating unit 90 by 180 degrees by a pair of open / close claws 71 and 72 And a claw drive unit 80 which drives the pair of opening and closing claws 71 and 72 in the opening direction.
  • the claw drive unit 80 can be separated from the turning portion such as the pair of opening / closing claws 71 and 72 which is turned by the turning unit 90. Therefore, the wiring of the nail
  • a suction unit 62 formed at the tip end as a shaft-like member capable of suctioning a component and arranged so that the axial direction is in the vertical direction, and raising and lowering the suction unit 62 in the vertical direction
  • a device suction cylinder 66.
  • the component reversing device opens and closes the pair of opening and closing claws 71 and 72 by application of an external force, and moves between the pair of opening and closing claws 71 and 72 in a state where the pair of opening and closing claws 71 and 72 are opened
  • the suction unit 62 is lowered to cause the suction unit 62 to suction a component.
  • the component reversing device is moved up and down so that the suction portion 62 gets out of the space between the pair of opening and closing claws 71 and 72 and the shaft portion of the component sucked by the suction portion 62 is held between the pair of opening and closing claws 71 and 72
  • the suction unit 62 is raised by (the suction cylinder 66).
  • the component reversing device releases the application of the external force and clamps the shaft portion of the component by the pair of open / close claws 71 and 72 to deliver the component attracted by the suction unit 62 to the clamp unit 70.
  • the arrangement of the piping and wiring of the turning unit 90 can be made easier than in the case where the turning unit 90 is moved up and down directly.
  • the rod 64 of the suction unit 60 is formed in an inverted U shape.
  • the rod of the adsorption unit may be formed in a straight line.
  • the component reversing device includes the suction unit 60, the clamp unit 70, and the swing unit 90.
  • the adsorption unit 60 may be omitted.
  • the working robot 20 moves the robot arm 22 so that the shaft portion of the bolt B comes between the pair of opening and closing claws 71 and 72 of the clamp unit 70, and then the pair of opening and closing claws 71 is , 72 may be closed.
  • the component reversing device is provided with a cylinder (suction cylinder 66, claw drive cylinder 86) as a drive unit of the suction unit 60 (suction unit 62) and the clamp unit 70 (cam 82).
  • the component reversing device may be provided with a linear motor, a rotary motor, and a rack and pinion mechanism as its drive unit.
  • the component reversing device is provided with a cylinder (turning cylinder 96) as a drive unit of the turning unit 90.
  • the component reversing device may be provided with a rotary motor as its drive unit.
  • the component reversing device functions as an end effector 50 attached to the tip of the robot arm 22.
  • the component reversing device may function as a single device.
  • the present disclosure is applicable to, for example, the manufacturing industry of component reversing devices.

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Abstract

部品反転装置（５０）は、軸部を有する部品（Ｂ）を反転させるものとして構成され、部品（Ｂ）の軸部をクランプするクランプ装置（７０）と、クランプ装置（７０）を１８０度旋回する旋回装置（９０）と、を備える。部品反転装置（５０）は、クランプ装置（７０）により部品（Ｂ）の軸部をクランプした状態で旋回装置（９０）によりクランプ装置（７０）を１８０度旋回することで、部品（Ｂ）の軸部の向きを上下反転させる。

Description

部品反転装置
　本明細書は、部品反転装置について開示する。
　従来、この種の部品反転装置としては、部品供給装置から半導体チップ（部品）を取り出すピックアップノズルと、ピックアップノズルを１８０度回転駆動するθ駆動源と、ピックアップノズルを水平方向に駆動する水平可動体と、を備えるものが提案されている（特許文献１参照）。この部品反転装置は、ピックアップノズルによって半導体チップが取り出されると、θ駆動源によりピックアップノズルを回転駆動することにより、半導体チップを上下方向に１８０度反転させて実装ツールに受け渡す。実装ツールは、半導体チップがピックアップノズルから受け渡されると、その半導体チップを基板に実装する。
特開２００８－２８２９１５号公報
　特許文献１記載の部品反転装置は、ノズルに部品を吸着させた状態で当該ノズルを１８０度旋回することにより部品を上下方向に１８０度反転させるものであり、チップ部品のような偏平な部品の反転に適している。しかしながら、例えばボルトのような軸部を有する部品の軸部の向きを上下反転させる場合、特許文献１記載の部品反転装置では、ノズルに部品を吸着させたまま部品が落下しないように当該ノズルを回転させるのは困難である。
　本開示は、軸部を有する部品の軸部の向きを適切に上下反転させることが可能な部品反転装置を提供することを主目的とする。
　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。
　本開示は、軸部を有する部品を反転させる部品反転装置であって、前記部品の軸部をクランプするクランプ装置と、前記クランプ装置を１８０度旋回する旋回装置と、を備え、前記クランプ装置により前記部品の軸部をクランプした状態で前記旋回装置により前記クランプ装置を１８０度旋回することで、前記部品の軸部の向きを上下反転させることを要旨とする。
　この本開示の部品反転装置では、クランプ装置により部品の軸部をクランプした状態で、旋回装置によりクランプ装置を１８０度旋回することで、部品の軸部の向きを上下反転させる。これにより、部品反転装置は、部品を落下させることなく、部品の軸部の向きを適切に上下反転させることができる。ここで、「軸部を有する部品」には、ボルトが含まれる。
作業システム１０の構成図である。 作業ロボット２０の外観斜視図である。 作業ロボット２０のエンドエフェクタ５０の外観斜視図である。 制御装置１００の電気的な接続関係を示す説明図である。 吸着ユニット６０の外観斜視図である。 吸着ユニット６０の外観斜視図である。 クランプユニット７０の外観斜視図である。 クランプユニット７０の上面図である。 クランプユニット７０の上面図である。 クランプユニット７０の正面図である。 クランプユニット７０の正面図である。 旋回ユニット９０の外観斜視図である。 ボルト整列処理の一例を示すフローチャートである。 ボルトの上下反転の様子を示す説明図である。 ボルトの上下反転の様子を示す説明図である。 ボルトの上下反転の様子を示す説明図である。 ボルトの上下反転の様子を示す説明図である。 ボルトの上下反転の様子を示す説明図である。 ボルトの上下反転の様子を示す説明図である。 ボルトの上下反転の様子を示す説明図である。
　次に、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。
　図１は、作業システム１０の構成図である。図２は、作業ロボット２０の外観斜視図である。図３は、作業ロボット２０のエンドエフェクタ５０（反転ユニット）の外観斜視図である。図４は、制御装置１００の電気的な接続関係を示す説明図である。なお、図中、上下方向は、鉛直方向と平行な方向であり、前後方向および左右方向は、互いに直交し、かつ、鉛直方向と直交する水平方向と平行な方向である。
　作業システム１０は、図１に示すように、ボルトフィーダ１２と、トレイ搬送装置１４と、作業ロボット２０と、システム全体を制御する制御装置１００（図４参照）と、を備える。ボルトフィーダ１２は、ボルト頭部を上向きにしてボルトＢを供給するよう構成されている。トレイ搬送装置１４は、ベルトコンベア装置として構成され、ボルトＢを載置するためのトレイＴを搬送する。
　作業ロボット２０は、ボルトフィーダ１２によりボルト頭部を上向きにして供給されたボルトＢをピックアップし、ボルト頭部が下向きになるよう上下反転させてからボルトＢをトレイＴ上に整列して載置するものである。この作業ロボット２０は、図２に示すように、５軸の垂直多関節型のロボットアーム２２と、ロボットアーム２２に取り付けられたカメラ２４と、エンドエフェクタ５０と、を備える。ロボットアーム２２は、６つのリンク（第１～第６リンク３１～３６）と、各リンク３１～３６を回転または旋回可能に連結する複数の関節（第１～第５関節４１～４５）と、対応する関節をそれぞれ駆動する関節駆動用モータ４１ａ～４５ａ（図４参照）と、対応する関節の角度をそれぞれ検出するエンコーダ（図示せず）と、を有する。６つのリンクのうち基端リンクである第１リンク３１は、作業台１１に固定され、先端リンクである第６リンク３６には、エンドエフェクタ５０が取り付けられる。
　エンドエフェクタ５０は、ボルトＢをピックアップするピックアップ動作と、ボルトＢを上下反転させる反転動作とを実行可能に構成される。このエンドエフェクタ５０は、図３に示すように、ベースプレート５１と、吸着ユニット６０と、クランプユニット７０と、旋回ユニット９０と、を備える。ベースプレート５１には、先端リンク（第６リンク３６）に取り付けられる取付部５２が固定されている。
　図５および図６は、吸着ユニット６０の外観斜視図である。吸着ユニット６０は、ボルトフィーダ１２によりボルト頭部が上向きの状態で供給されたボルトＢの上端（ボルト頭部）を吸着するものである。この吸着ユニット６０は、ロッド６４を上下方向にストロークさせる吸着用シリンダ６６と、ロッド６４の下端部に設けられてボルトＢの上端（ボルト頭部）を吸着可能な吸着部６２と、ロッド６４のストロークをガイドするガイド部材６８と、を有する。ロッド６４は、本実施形態では、略逆Ｕ字状に形成されている。ロッド６４の逆Ｕ字の両端部のうち一方の端部には、ピストンが設けられ、当該ピストンは、吸着用シリンダ６６に収容される。また、ロッド６４の逆Ｕ字の両端部のうち他方の端部には、吸着部６２が設けられる。これにより、吸着ユニット６０は、直線状のロッドを用いる場合に比して、比較的長いストロークを確保しつつ、上下方向の全長をより短縮することができる。吸着用シリンダ６６は、ベースプレート５１に固定されており、ロッド６４を上方へ押し出すことにより、吸着部６２を上昇させ（図５参照）、ロッド６４を下方へ引き込むことにより、吸着部６２を下降させる（図６参照）。吸着用シリンダ６６は、例えば、空気圧シリンダを用いることができる。吸着部６２は、実施形態では、負圧によってボルトＢを吸着するよう構成される。勿論、吸着部６２は、電磁石によってボルトＢを吸着するよう構成されてもよい。
　図７は、クランプユニット７０の外観斜視図である。図８および図９は、クランプユニット７０の上面図である。図１０および図１１は、クランプユニット７０の正面図である。なお、図７においては、開閉爪７２，スプリング７６の図示を省略した。クランプユニット７０は、ボルトＢの軸部を両側から挟んでクランプするものである。このクランプユニット７０は、一対の開閉爪７１，７２と、一対の開閉爪７１，７２を開閉方向（互いに近接する方向と離間する方向）へスライド自在に支持する支持部材７４と、一対の開閉爪７１，７２を閉方向に常時付勢する一対のスプリング７５，７６と、スプリング７５，７６の付勢力に抗して一対の開閉爪７１，７２を開方向に駆動する爪駆動部８０と、を有する。一対の開閉爪７１，７２の対向面には、それぞれ直線状に延びるＶ字状のクランプ溝７１ａ，７２ａが形成されている。一対の開閉爪７１，７２は、スプリング７５，７６の付勢力によってボルトＢの軸部をその軸方向に延びるクランプ溝７１ａ，７２ａ（Ｖ字溝）で挟むことにより、ボルト頭部を一対の開閉爪７１，７２から露出させつつボルトＢをクランプする。
　爪駆動部８０は、図３に示すように、直線状のロッド８４を上下方向にストロークさせる爪駆動用シリンダ８６と、ロッド８４の下端部に設けられたカム８２と、を有する。爪駆動用シリンダ８６は、ベースプレート５１に固定されており、ロッド８４を下方へ押し出すことにより、カム８２を下降させ、ロッド８４を上方へ引き込むことにより、カム８２を上昇させる。爪駆動用シリンダ８６は、例えば、空気圧シリンダを用いることができる。爪駆動部８０は、一対の開閉爪７１，７２の間にカム８２を下降させ、カム８２によって一対の開閉爪７１，７２を左右に押し広げることにより、一対の開閉爪７１，７２を開状態とする（図９および図１１参照）。また、爪駆動部８０は、カム８２を上昇させて一対の開閉爪７１，７２の間からカム８２を引き抜くことにより、一対のスプリング７５，７６の付勢力によって一対の開閉爪７１，７２を閉状態に戻す（図８および図１０参照）。カム８２は、実施形態では、図９に示すように、クランプ溝７１ａ，７２ａの延在方向および一対の開閉爪７１，７２の開閉（スライド）方向に直交する方向（図９中、前後方向）に同軸上に並び、それぞれ独立して回転可能な２つのカム８２ａ，８２ｂにより構成される。一対の開閉爪７１，７２のうち図中、左側の開閉爪７１には、カム８２ａの外周面が当接する当接面７１ｂと、カム８２ｂの外周面が当接しないよう窪んだ逃がし部７１ｃとが設けられている。また、同様に、一対の開閉爪７１，７２のうち図中、右側の開閉爪７２には、カム８２ｂの外周面が当接する当接面７２ｂと、カム８２ａの外周面が当接しないよう窪んだ逃がし部７２ｃとが設けられている。当接面７１ｂ，７２ｂは、中央部から外側に向かうにつれて互いに離間するように湾曲した曲面により形成されている。これにより、カム８２ａ，８２ｂを一対の開閉爪７１，７２の当接面７１ｂ，７２ｂに押し当てて一対の開閉爪７１，７２を開く際に、カム８２ａ，８２ｂの外周面や当接面７１ｂ，７２ｂの摩耗が防止される。
　図１２は、旋回ユニット９０の外観斜視図である。なお、図１２においては、クランプユニット７０の図示を省略した。旋回ユニット９０は、一対の開閉爪７１，７２を、クランプ溝７１ａ，７２ａの延出方向および一対の開閉爪７１，７２の開閉（スライド）方向に直交する軸周りに１８０度旋回させるものである。この旋回ユニット９０は、ベースプレート５１に固定され、回転軸９４を１８０度回転させる旋回用シリンダ９６を備える。旋回用シリンダ９６は、例えば、空気圧シリンダを用いることができる。回転軸９４には、クランプユニット７０の支持部材７４が固定される。上述したように、一対の開閉爪７１，７２は、支持部材７４に支持されている。したがって、旋回ユニット９０は、旋回用シリンダ９６により回転軸９４を回転させることにより、支持部材７４と共に一対の開閉爪７１，７２を旋回させることができる。このとき、爪駆動部８０（爪駆動用シリンダ８６）は、ベースプレート５１に固定されており、一対の開閉爪７１，７２とは分離しているから、旋回ユニット９０によって旋回されない。したがって、爪駆動用シリンダ８６の配管の取り回しを容易にすることができる。
　制御装置１００は、図４に示すように、ＣＰＵ１０１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、ＣＰＵ１０１の他に、ＲＯＭ１０２やＨＤＤ１０３、ＲＡＭ１０４を備える。この制御装置１００には、カメラ２４からの撮像信号、オペレータにより操作される入力装置１０５からの操作信号などが入力される。また、制御装置１００からは、ボルトフィーダ１２やトレイ搬送装置１４、関節駆動用モータ４１ａ～４５ａ、カメラ２４、吸着用シリンダ６６、爪駆動用シリンダ８６、旋回用シリンダ９６などへの制御信号が出力される。
　次に、こうして構成された作業システム１０の動作について説明する。図１３は、ボルト整列処理の一例を示すフローチャートである。この処理は、オペレータの入力装置１０５の操作により作業開始の指示がなされたときに実行される。以下、ボルト整列処理を、図１４～図２０を参照しながら説明する。
　ボルト整列処理が実行されると、制御装置１００のＣＰＵ１０１は、まず、関節駆動用モータ４１ａ～４５ａを駆動制御してボルトフィーダ１２によりボルト頭部を上向きにして供給されたボルトＢの吸着位置（ボルト頭部）の上方へエンドエフェクタ５０を移動させる（Ｓ１００）。続いて、ＣＰＵ１０１は、爪駆動部８０（爪駆動用シリンダ８６）を制御して一対の開閉爪７１,７２の間の当接面７１ｂ，７２ｂにカム８２ａ，８２ｂが押し当てられるようカム８２ａ，８２ｂを下降させ、カム８２ａ，８２ｂによって一対の開閉爪７１，７２を押し広げて開状態とする（Ｓ１１０）。そして、ＣＰＵ１０１は、図１４に示すように、吸着用シリンダ６６を制御して開状態とした一対の開閉爪７１，７２の間を通過するよう吸着部６２を下降させ（Ｓ１２０）、ボルトＢのボルト頭部を吸着部６２に吸着させる（Ｓ１３０）。
　ＣＰＵ１０１は、吸着部６２にボルトＢを吸着させると、吸着用シリンダ６６を制御して吸着部６２が一対の開閉爪７１，７２の間を抜け出ると共に一対の開閉爪７１，７２の間にボルトＢの軸部が保持されるよう吸着部６２を上昇させる（Ｓ１４０）。続いて、ＣＰＵ１０１は、爪駆動用シリンダ８６を制御してカム８２ａ，８２ｂが一対の開閉爪７１，７２の当接面７１ｂ，７２ｂから引き抜かれるようカム８２ａ，８２ｂを上昇させる（Ｓ１５０）。これにより、図１５に示すように、一対の開閉爪７１，７２は、スプリング７５，７６の付勢力によって閉方向に駆動され、ボルトＢの軸部を両側から挟んで当該ボルトＢをクランプする。そして、ＣＰＵ１０１は、吸着部６２にボルトＢの吸着を解除させて、ボルトＢをクランプユニット７０へ受け渡す（Ｓ１６０）。次に、ＣＰＵ１０１は、図１６～図１９に示すように、旋回用シリンダ９６を制御してボルトＢをクランプした一対の開閉爪７１，７２を１８０度旋回させ、ボルト頭部が上向きの状態からボルト頭部が下向きの状態となるようボルトＢを上下反転させる（Ｓ１７０）。
　ＣＰＵ１０１は、こうしてボルトＢを上下反転させてボルト頭部を下向きにすると、関節駆動用モータ４１ａ～４５ａを制御してボルトＢをトレイＴの載置位置へ移動させる（Ｓ１８０）。そして、ＣＰＵ１０１は、図２０に示すように、爪駆動用シリンダ８６を制御して一対の開閉爪７１，７２を開状態とし、一対の開閉爪７１，７２にボルトＢのクランプを解除させて（Ｓ１９０）、ボルト整列処理を終了する。
　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、実施形態のエンドエフェクタ５０が本開示の部品反転装置に相当し、ボルトＢが部品に相当し、クランプユニット７０がクランプ装置に相当し、旋回ユニット９０が旋回装置に相当する。また、一対の開閉爪７１，７２が一対の開閉爪に相当し、爪駆動部８０が爪駆動装置に相当する。また、カム８２が挿入片に相当し、爪駆動用シリンダ８６が移動装置に相当する。また、吸着部６２およびロッド６４が吸着部に相当し、吸着用シリンダ６６が昇降装置に相当する。
　以上説明した実施形態の部品反転装置（エンドエフェクタ４０）は、部品（ボルトＢ）の軸部をクランプするクランプユニット７０と、クランプユニット７０（一対の開閉爪７１，７２）を１８０度旋回する旋回ユニット９０と、を備える。旋回ユニット９０は、クランプユニット７０により部品の軸部をクランプした状態でクランプユニット７０を１８０度旋回することで、部品の軸部の向きを上下反転させる。これにより、部品反転装置は、部品を落下させることなく、部品の軸部の向きを適切に上下反転させることができる。
　また、クランプユニット７０は、付勢力により閉方向に常時付勢されて部品の軸部を両側から挟んでクランプすると共に旋回ユニット９０により１８０度旋回させられる一対の開閉爪７１，７２と、外力により一対の開閉爪７１，７２を開方向に駆動する爪駆動部８０と、を有する。これにより、旋回ユニット９０により旋回させられる一対の開閉爪７１，７２などの旋回部から爪駆動部８０を分離させることができる。したがって、爪駆動部８０の配線や配管の取り回しをより容易にすることができる。
　この場合、爪駆動部８０は、一対の開閉爪７１，７２間に挿入されて当該一対の開閉爪７１，７２間を開方向に押し広げる挿入片（カム８２）と、挿入片（カム８２）を移動させる移動装置（爪駆動用シリンダ８６）と、を有する。これにより、簡易な構成により、爪駆動部８０を旋回部から分離させつつ爪駆動部８０で一対の開閉爪７１，７２を開閉させることができる。
　また、実施形態の部品反転装置は、先端部に部品を吸着可能な軸状部材として形成され軸方向が上下方向となるよう配置された吸着部６２と、吸着部６２を上下方向に昇降させる昇降装置（吸着用シリンダ６６）と、を含む吸着ユニット６０を備える。部品反転装置は、外力の付与により一対の開閉爪７１，７２を開き、一対の開閉爪７１，７２を開いた状態で一対の開閉爪７１，７２間を通るよう昇降装置（吸着用シリンダ６６）により吸着部６２を下降させて吸着部６２に部品を吸着させる。次に、部品反転装置は、吸着部６２が一対の開閉爪７１，７２間から抜け出ると共に吸着部６２に吸着された部品の軸部が一対の開閉爪７１，７２間で保持されるよう昇降装置（吸着用シリンダ６６）により吸着部６２を上昇させる。そして、部品反転装置は、外力の付与を解除して一対の開閉爪７１，７２に部品の軸部をクランプさせることにより吸着部６２に吸着させた部品をクランプユニット７０に受け渡す。これにより、旋回ユニット９０を直接に昇降させるものに比して、旋回ユニット９０の配管や配線の取り回しを容易にすることができる。
　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。
　例えば、上述した実施形態では、吸着ユニット６０のロッド６４は、逆Ｕ字状に形成されるものとした。しかし、吸着ユニットのロッドは、直線状に形成されてもよい。
　上述した実施形態では、部品反転装置は、吸着ユニット６０とクランプユニット７０と旋回ユニット９０とを備えるものとした。しかし、吸着ユニット６０は、省略されてもよい。この場合、作業ロボット２０は、クランプユニット７０の一対の開閉爪７１，７２の間にボルトＢの軸部が来るようにロボットアーム２２を移動させた後、爪駆動部８０により一対の開閉爪７１，７２を閉状態とすればよい。
　上述した実施形態では、部品反転装置は、吸着ユニット６０（吸着部６２）やクランプユニット７０（カム８２）の駆動部としてシリンダ（吸着用シリンダ６６，爪駆動用シリンダ８６）を備えるものとした。しかし、部品反転装置は、その駆動部として、リニアモータや、回転モータおよびラックピニオン機構を備えるものとしてもよい。
　上述した実施形態では、部品反転装置は、旋回ユニット９０の駆動部としてシリンダ（旋回用シリンダ９６）を備えるものとした。しかし、部品反転装置は、その駆動部として、回転モータを備えるものとしてもよい。
　上述した実施形態では、部品反転装置は、ロボットアーム２２の先端部に取り付けられるエンドエフェクタ５０として機能するものとした。しかし、部品反転装置は、装置単体で機能するものであってもよい。
　上述した実施形態では、部品反転装置は、ボルトＢの軸部を上下反転させるものに適用されたが、軸部を有する部品であれば、如何なる部品の上下反転にも適用可能である。
　本開示は、部品反転装置の製造産業などに利用可能である。
　１０　作業システム、１１　作業台、１２　ボルトフィーダ、１４　トレイ搬送装置、２０　作業ロボット、２２　ロボットアーム、２４　カメラ、３１～３６　第１～第６リンク、４１～４５　第１～第５関節、４１ａ～４５ｂ　第１～第５関節駆動用モータ、５０　エンドエフェクタ（部品反転装置）、５１　ベースプレート、５２　取付部、６０　吸着ユニット、６２　吸着部、６４　ロッド、６６　吸着用シリンダ、６８　ガイド部材、７０　クランプユニット、７１，７２　開閉爪、７１ａ，７２ａ　クランプ溝、７１ｂ，７２ｂ　当接面、７１ｃ，７２ｃ　逃がし部、７４　支持部材、７５，７６　スプリング、８０　爪駆動部、８２，８２ａ，８２ｂ　カム、８４　ロッド、８６　爪駆動用シリンダ、９０　旋回ユニット、９４　回転軸、９６　旋回用シリンダ、１００　制御装置、１０１　ＣＰＵ、１０２　ＲＯＭ、１０３　ＨＤＤ、１０４　ＲＡＭ、１０５　入力装置、Ｔ　トレイ、Ｂ　ボルト。

Claims (5)

  1. 　軸部を有する部品を反転させる部品反転装置であって、
    　前記部品の軸部をクランプするクランプ装置と、
    　前記クランプ装置を１８０度旋回する旋回装置と、
    　を備え、
    　前記クランプ装置により前記部品の軸部をクランプした状態で前記旋回装置により前記クランプ装置を１８０度旋回することで、前記部品の軸部の向きを上下反転させる、
    　部品反転装置。
  2. 　請求項１に記載の部品反転装置であって、
    　前記クランプ装置は、付勢力により閉方向に常時付勢されて前記部品の軸部を両側から挟んでクランプすると共に前記旋回装置により１８０度旋回させられる一対の開閉爪と、外力により前記一対の開閉爪を開方向に駆動する爪駆動装置と、を有する、
    　部品反転装置。
  3. 　請求項２に記載の部品反転装置であって、
    　前記爪駆動装置は、前記一対の開閉爪間に挿入されて該一対の開閉爪間を開方向に押し広げる挿入片と、該挿入片を移動させる移動装置と、を有する、
    　部品反転装置。
  4. 　請求項２または３に記載の部品反転装置であって、
    　先端部に前記部品を吸着可能な軸状部材として形成され軸方向が上下方向となるよう配置された吸着部と、前記吸着部を上下方向に昇降させる昇降装置と、を有し、
    　外力の付与により前記一対の開閉爪を開き、前記一対の開閉爪を開いた状態で該一対の開閉爪間を通るよう前記昇降装置により前記吸着部を下降させて該吸着部に前記部品を吸着させ、前記吸着部が前記一対の開閉爪間から抜け出ると共に前記吸着部に吸着された部品の軸部が前記一対の開閉爪間で保持されるよう前記昇降装置により該吸着部を上昇させ、外力の付与を解除して前記一対の開閉爪に前記軸部をクランプさせることにより前記吸着部に吸着させた部品を前記クランプ装置に受け渡す、
    　部品反転装置。
  5. 　請求項１ないし４いずれか１項に記載の部品反転装置であって、
    　前記部品は、ボルトである、
    　部品反転装置。
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