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技術 ロボット

出願人 川崎重工業株式会社
発明者 鈴木敏幸山根秀士高見敦
出願日 2016年10月6日 (4年2ヶ月経過) 出願番号 2016-198053
公開日 2018年4月12日 (2年8ヶ月経過) 公開番号 2018-058170
状態 特許登録済
技術分野 マニプレータ
主要キーワード 連接体 直動式アクチュエータ ロータリーインデックス 取付部内 回転角検出器 旋回関節 ワーク台 カート内
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2018年4月12日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (7)

課題

小型化および作業効率の向上が図られるロボットを提供する。

解決手段

ロボット20は、第1ハンド23と、第2ハンド24と、先端に前記第1ハンド23および前記第2ハンド24を交換可能に装着するアーム22と、を備え、前記第1ハンド23は、床13の所定位置との位置関係を規定する位置決め部233を有し、前記アーム22は、前記第1ハンド23を装着し、前記位置決め部233を前記所定位置に固定し、前記第1ハンド23に代えて前記第2ハンド24を装着し、前記第2ハンド24に代えて前記第1ハンド23を装着する。

概要

背景

従来、ロボットを用いて特定の作業を行う装置として、たとえば、特許文献1の搬送装置および組立装置が挙げられる。この搬送装置には複数の搬送ユニットが設けられている。各搬送ユニットは、ロータリーインデックス、ロータリーインデックスの前に配置されるスカラロボット、および、隣接するスカラロボットの間に配置されるワーク台を備えている。

このロータリーインデックス上に供給されたワークは、ロータリーインデックスによりスカラロボットの前に移送される。そして、ワークは、スカラロボットによりワーク台に移送され、隣接するスカラロボットにより隣接するロータリーインデックスに移送される。続いて、ワークは、ロータリーインデックスにより作業者または自動組立ロボットへ移送され、ここで部品が供給されて組み立てられる。

概要

小型化および作業効率の向上がられるロボットを提供する。ロボット20は、第1ハンド23と、第2ハンド24と、先端に前記第1ハンド23および前記第2ハンド24を交換可能に装着するアーム22と、を備え、前記第1ハンド23は、床13の所定位置との位置関係を規定する位置決め部233を有し、前記アーム22は、前記第1ハンド23を装着し、前記位置決め部233を前記所定位置に固定し、前記第1ハンド23に代えて前記第2ハンド24を装着し、前記第2ハンド24に代えて前記第1ハンド23を装着する。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

第1ハンドと、第2ハンドと、先端に前記第1ハンドおよび前記第2ハンドを交換可能に装着するアームと、を備え、前記第1ハンドは、床の所定位置との位置関係を規定する位置決め部を有し、前記アームは、前記第1ハンドを装着し、前記位置決め部を前記床の所定位置に固定し、前記第1ハンドに代えて前記第2ハンドを装着し、前記第2ハンドに代えて前記第1ハンドを装着する、ロボット

請求項2

前記床の所定位置に設けられた被位置決め部は前記床に設けられた突部であり、前記位置決め部は前記第1ハンドの下面に設けられかつ前記突部に嵌められる窪み部である、請求項1に記載のロボット。

請求項3

前記第1ハンドは、ワークの取付部内に挿入されかつ互いの間隔を変更可能な一対の支持部材を有し、前記取付部内において一対の前記支持部材の互いの間隔を広げて前記第1ハンドが前記ワークを保持する、請求項1または2に記載のロボット。

技術分野

0001

本発明は、第1ハンド、第2ハンド、ならびに、先端に第1ハンドおよび第2ハンドを交換可能に装着するアームを備えるロボットに関する。

背景技術

0002

従来、ロボットを用いて特定の作業を行う装置として、たとえば、特許文献1の搬送装置および組立装置が挙げられる。この搬送装置には複数の搬送ユニットが設けられている。各搬送ユニットは、ロータリーインデックス、ロータリーインデックスの前に配置されるスカラロボット、および、隣接するスカラロボットの間に配置されるワーク台を備えている。

0003

このロータリーインデックス上に供給されたワークは、ロータリーインデックスによりスカラロボットの前に移送される。そして、ワークは、スカラロボットによりワーク台に移送され、隣接するスカラロボットにより隣接するロータリーインデックスに移送される。続いて、ワークは、ロータリーインデックスにより作業者または自動組立ロボットへ移送され、ここで部品が供給されて組み立てられる。

先行技術

0004

特開2012−197175号公報

発明が解決しようとする課題

0005

上記特許文献1の搬送装置および組立装置では、ワークの搬送にロータリーインデックスおよびスカラロボットが設けられている上、これ以外に部品の供給に作業者または自動組立ロボットが用いられている。このため、装置が大型化する。

0006

これに対し、ワークの搬送および部品の供給を1つのロボットで行うことが考えられる。このワークおよび部品をその形状および大きさに関わらず速やか搬送するためには、ワークおよび部品のそれぞれに保持するハンドを予め取り付けておく方法が採られうる。

0007

この場合、アームにワークのハンドを取り付けて、ワークを作業者の前に搬送する。そして、アームはワークのハンドから部品のハンドに取り替えて、部品をワークに供給する。この部品をワークの組み付けた後、アームは部品のハンドからワークのハンドに取り替えて、部品が組み付けられたワークを搬送する。

0008

このように、ワークのハンドから部品のハンドに取り替えた際、ハンドをワークから取り外さない場合、部品の供給後にワークのハンドを取り外した位置にアームを戻す必要がある。ただし、部品をワークの組み付けた際、ワークが動いて、それに伴いハンドの位置が変わってしまうことがある。この場合、取り外した位置からハンドの位置がずれているため、取り外した位置にアームを戻しても、ハンドをアームに装着することができなくなる。

0009

一方、ワークのハンドから部品のハンドに取り替えた際、ハンドをワークから取り外して所定の場所に載置すると、所定の場所にハンドを戻せば、ハンドをアームに装着することができる。しかし、ハンドの載置場所が必要になり、装置が大型化する。

0010

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、ロボットにおいて、小型化および作業効率の向上が図られる。

課題を解決するための手段

0011

本発明の一態様に係るロボットは、第1ハンドと、第2ハンドと、先端に前記第1ハンドおよび前記第2ハンドを交換可能に装着するアームと、を備え、前記第1ハンドは、床の所定位置との位置関係を規定する位置決め部を有し、前記アームは、前記第1ハンドを装着し、前記位置決め部を前記床の所定位置に固定し、前記第1ハンドに代えて前記第2ハンドを装着し、前記第2ハンドに代えて前記第1ハンドを装着する。

0012

上記構成によれば、特定の作業にアームを制御すればよいため、小型化が図られる。また、第1ハンドから第2ハンドに取り替えた際、たとえば、第1ハンドをワークに取り付けたままにすると、第1ハンドの載置場所が不要であり、小型化が図られる。さらに、位置決め部を床の所定位置に固定することにより、所定位置との位置関係が規定されるため、取り外した位置にアームを戻して第1ハンドをアームに装着することができるため、作業効率の向上がはかられる。

0013

ロボットでは、前記床の所定位置に設けられた被位置決め部は前記床に設けられた突部であり、前記位置決め部は前記第1ハンドの下面に設けられかつ前記突部に嵌められる窪み部であってもよい。上記構成によれば、第1ハンドを被位置決め部上に配置することにより、第1ハンドの窪み部が被位置決め部の突部に嵌り、位置決め部を所定位置に簡単に固定することができる。

0014

ロボットでは、前記第1ハンドは、ワークの取付部内に挿入されかつ互いの間隔を変更可能な一対の支持部材を有し、前記取付部内において一対の前記支持部材の互いの間隔を広げて前記第1ハンドが前記ワークを保持してもよい。上記構成によれば、一対の支持部材を取付部内に挿入して間隔を広げることにより、ワークと第1ハンドを固定することができると共に、その位置関係を規定することができる。よって、床の所定位置に固定された第1ハンドを介して、ワークと床との位置関係が固定される。

発明の効果

0015

本発明によれば、ロボットにおいて、小型化および作業効率の向上が図られる。

図面の簡単な説明

0016

本発明の第1実施形態に係るロボットの概略構成を示す模式図である。
図2Aは第1ハンドによりワークを保持した状態を下方から視た図である。図2Bは、図2Aを側方から視た図である。
制御装置の構成を概略的に示す機能ブロック図である。
アームに第2ハンドを装着した状態を示す図である。
アームにより部品を供給している状態を示す図である。
アームを第1ハンドに装着した状態を示す図である。

実施例

0017

〔第1実施形態〕
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下では全ての図面を通じて同一または相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。

0018

本実施形態1に係るロボット20は、特定の作業を行うことが可能な装置である。特に、ロボット20は、ワーク11の搬送および別の作業を行うことが可能な装置である。別の作業として、以下では、部品12を保持してワーク11に供給する作業について説明するが、これ以外の作業でもよい。たとえば、ノズルを保持してワーク11にノズルから液体をワーク11に噴霧する作業でもよい。

0019

本実施形態に係るロボット20は、6軸の垂直多関節型ロボットである。ただし、本発明は上記に限定されず、水平多関節型・垂直多関節型を問わず、また、軸数を問わず、多関節アームを備えるロボットに広く適用することができる。

0020

ロボット20は、ベース21と、ベース21に支持された多関節アーム(以下、単に「アーム」という)22と、アーム22の先端部に装着された第1ハンド23または第2ハンド24と、アーム22および第1ハンド23、第2ハンド24の動作を制御する制御装置25とを備えている。

0021

アーム22は、複数のリンク直列的連接されて成る。具体的には、アーム22は、第1リンク221、第2リンク222、第3リンク223、第4リンク224、第5リンク225、第6リンク226の各リンクが、基端部から先端部へ向けてこの順に連接されて成る。

0022

第1リンク221は、ベース21に対し、旋回関節JT1を介して垂直軸回り旋回可能に連結されている。第2リンク222の基端部は、第1リンク221に回転関節JT2を介して連結されている。第2リンク222の先端部と第3リンク223の基端部とは回転関節JT3を介して連結されている。回転関節JT2、JT3は、リンク同士水平軸回りに垂直に回転するように連結する関節である。第3リンク223の先端部と第4リンク224の基端部とは捻れ関節JT4を介して連結されている。

0023

第4リンク224の先端部と第5リンク225の基端部とは回転関節JT5を介して連結されている。第5リンク225の先端部と第6リンク226の基端部とは捻れ関節JT6を介して連結されている。回転関節JT5および捻れ関節JT6を含む第4リンク224、第5リンク225および第6リンク226の連接体は、アーム22の手首部を構成している。

0024

第6リンク226の先端部にはメカニカルインターフェース227が設けられている。このメカニカルインターフェース227に第1ハンド23および第2ハンド24が互いに交換可能に装着される。

0025

第1ハンド23は、第1装着面231、第1保持部232および位置決め部233を有している。第1装着面231は、メカニカルインターフェース227が取り付けられる面であって、たとえば、第1ハンド23の上面において水平に設けられている。第1保持部232は、ワーク11を保持する保持部であって、ワーク11に予め取り付けられていてもよいし、ワーク11を最初に搬送する前に取り付けられてもよい。

0026

位置決め部233は、床13と第1ハンド23との位置関係を規定し、床13の所定位置(第1所定位置)に第1ハンド23を脱着可能に取り付けるための部分である。位置決め部233は、たとえば、第1ハンド23において被位置決め部13aに取り付けられ、第1ハンド23の下面に設けられた窪みにより形成される。被位置決め部13aは、第1ハンド23の目標位置を定めるものであって、たとえば、床13から突き出すピンなどの突起で形成される。

0027

第2ハンド24は、第2装着面241および第2保持部242を有している。第2装着面241は、メカニカルインターフェース227が取り付けられる面であって、たとえば、第2ハンド24の上面において水平に設けられている。第2保持部242は、ワーク11に取り付けられる部品12を保持する保持部であって、部品12に予め取り付けられている。

0028

アーム22は、各関節JT1〜JT6(軸)に対応した関節駆動部を備えている。各関節駆動部は、サーボドライバサーボモータ回転角検出器および減速機などを含んでいる。サーボモータの回転は制御装置25によってサーボ制御される。

0029

制御装置25は、図3に示すように、CPU等の演算部25aと、ROM、RAM等の記憶部25bと、サーボ制御部25cと、を備える。制御装置25は、例えばマイクロコントローラ等のコンピュータを備えたロボットコントローラである。なお、制御装置25は、集中制御する単独の制御装置25によって構成されていてもよいし、互いに協働して分散制御する複数の制御装置25によって構成されていてもよい。

0030

記憶部25bには、ロボットコントローラとしての基本プログラム、各種固定データ等の情報が記憶されている。演算部25aは、記憶部25bに記憶された基本プログラム等のソフトウェア読み出して実行することにより、ロボット20の各種動作を制御する。たとえば、制御装置25は、記憶部25bに予め記憶されたプログラム、または、作業者により入力された操作に基づいてアーム22の動作およびメカニカルインターフェース227の脱着を制御する。

0031

すなわち、演算部25aは、ロボット20の制御指令を生成し、これをサーボ制御部25cに出力する。サーボ制御部25cは、演算部25aにより生成された制御指令に基づいて、アーム22の各関節JT1〜JT6に対応するサーボモータの駆動を制御するように構成されている。

0032

次に、第1ハンド23の第1保持部232について図2Aおよび図2Bを参照して説明する。第1保持部232は、たとえば、一対の支持部材23a、23bにより構成されており、これによりワーク11を保持する。たとえば、支持部材23a、23bは、板状部材であり、第1装着面231の中心の下方から側方へ突き出し長く延びている。一対の支持部材23a、23bは、互いに平行に並べられている。一対の支持部材23a、23bの側面のうち、互いに対向する側面を内側面と称し、この内側面に対向する側面を外側面と称する。

0033

一対の支持部材23a、23bには、直動式アクチュエータなどの直動装置が取り付けられている。これにより、一対の支持部材23a、23bは、その並び方向に移動し、互いの間隔を変化させる。

0034

次に、上記構成のロボット20の動作について、図1図6を参照して説明する。この動作は制御装置25により制御される。たとえば、ワーク11は、コントローラなどの構成部材カート内に予め組み込まれたカートアッシである。部品12は、たとえば、リンクとジョイントとを予め組み合わせたアームアッシである。ただし、ワーク11はカートアッシに限定されず、また、部品12はアームアッシに限定されない。

0035

まず、図1に示すように、アーム22の先端部のメカニカルインターフェース227を第1ハンド23の第1装着面231に取り付け、第1ハンド23をアーム22の先端に装着する。これにより、アーム22の動きに応じて第1ハンド23が移動および動作する。

0036

第1ハンド23は第1保持部232によりワーク11を保持する。この際、図2Aおよび図2Bに示すように、第1保持部232の一対の支持部材23a、23bを、その並び方向がワーク11の下面に対して平行になるように、ワーク11の下部に設けられた取付部11a内に挿入する。この取付部11aは、ワーク11の下面に取り付けられた筒状形状である。たとえば、取付部11aは、長方形の断面を有する角筒形状であり、直方体形状の内部空間を有し、この内部空間は取付口を介して外部に通じている。取付部11aは、ワーク11の一方側辺から、これに対向する他方側辺の近傍まで直線状に長く延びる。取付口は、ワーク11の一方側辺に設けられている。

0037

一対の支持部材23a、23bは、取付口から取付部11a内に挿入される。支持部材23a、23bは、その長手方向における位置がセンサ(図示せず)により検出されて、取付部11aの所定位置に配置される。そして、一対の支持部材23a、23bは、その並び方向に間隔が拡がるように移動される。これにより、支持部材23aの外側面はこれに対向する取付部11aの内面に接し、支持部材23bの外側面はこれに対向する取付部11aの内面に接する。このように、一対の支持部材23a、23bが取付部11aの内面に対して突っ張り、一対の支持部材23a、23bはその並び方向において取付部11aに固定される。また、支持部材23a、23bの外側面と取付部11aの内面との摩擦力により、一対の支持部材23a、23bはその長手方向において取付部11aに固定される。

0038

さらに、上下方向における支持部材23a、23bの高さは取付部11aの内面における高さと等しい。このため、上下方向においても、支持部材23a、23bは取付部11aに固定される。このようにして、一対の支持部材23a、23bは、その並び方向、長手方向および上下方向のいずれにおいても取付部11aに固定され、第1ハンド23とワーク11との位置関係が固定される。

0039

図1に示すように、アーム22の各駆動部を駆動し、第1ハンド23に保持されているワーク11を作業員の前に搬送する。作業員の前には被位置決め部13aが床13に設けられている。このため、被位置決め部13a上に位置決め部233が位置するように第1ハンド23を床13に配置する。これにより、被位置決め部13aが位置決め部233に嵌り、第1ハンド23を床13の第1所定位置に固定される。

0040

図4に示すように、アーム22の先端部から第1ハンド23を取り外す。ただし、第1ハンド23をワーク11から取り外さずに、ワーク11に取り付けられたまま維持する。そして、所定位置(第2所定位置)に配置されている第2ハンド24へアーム22を移動する。そして、アーム22のメカニカルインターフェース227を第2ハンド24の第2装着面241に取り付け、第2ハンド24をアーム22に装着する。これにより、アーム22の動きに応じて第2ハンド24、および、これに予め保持されている部品12が移動する。

0041

図5に示すように、アーム22の駆動により第2ハンド24に保持されている部品12をワーク11上に搬送する。ここで、ワーク11は床13に対して直接的に位置決めされていない。ただし、位置決め部233および被位置決め部13aにより第1ハンド23と床13の第1所定位置との位置関係は固定され、かつ、第1保持部232および取付部11aによりワーク11と第1ハンド23との位置関係は固定されている。このため、これらにより、ワーク11は床13に位置決めされ、所定位置(第3所定位置)に配される。よって、この第3所定位置に第2ハンド24を移動することにより、第2ハンド24に保持された部品12はワーク11上に配される。

0042

そして、作業員が部品12をワーク11に組み付ける作業を行う。このような作業員の組み付け作業によりワーク11が第3所定位置から動くことがある。ただし、位置決め部233および被位置決め部13aにより第1ハンド23は第1所定位置に固定されているため、第1ハンド23は第1所定位置から動かない。

0043

図6に示すように、アーム22の先端部から第2ハンド24を取り外す。そして、第1ハンド23へアーム22を移動させる。この際、部品12の組み付け作業などによりワーク11が搬送した位置からずれていることがあるが、第1ハンド23はその位置決め部233により第1所定位置に配置される被位置決め部13aに固定されている。よって、第1所定位置に基づいてアーム22の先端部を移動すると、アーム22のメカニカルインターフェース227が第1ハンド23の第1装着面231の対向位置に配される。よって、メカニカルインターフェース227を第1装着面231に取り付け、第1ハンド23をアーム22に装着する。これにより、アーム22を駆動して、ワーク11を搬送する。

0044

上記構成によれば、アーム22は、第1ハンド23を装着してワーク11を搬送し、位置決め部233を所定位置に固定し、第1ハンド23に代えて第2ハンド24を装着して部品12をワーク11に供給し、第2ハンド24に代えて第1ハンド23を装着してワーク11を搬送する。

0045

このように、床13の第1所定位置との位置関係を規定する位置決め部233により、第1ハンド23は第1所定位置に固定されている。このため、たとえ、ワーク11に部品12を組み付ける作業によりワーク11が移動しても、アーム22から第1ハンド23を取り外した後、再び、第1ハンド23に取り付ける際、第1所定位置に基づいて第1ハンド23を取り外した位置にアーム22の先端を配置することにより、第1ハンド23をアーム22に確実に装着することができ、作業効率の向上が図られる。

0046

また、ロボット10によりワーク11の搬送および部品12の供給が行えるため、装置の小型化が図られる。さらに、第2ハンド24にアーム22を装着している間、第1ハンド23をワーク11に取り付けたままであるため、第1ハンド23を載置する場所が必要なく、装置の小型化が図られる。

0047

また、被位置決め部13aは床13に設けられた突部であり、位置決め部233は第1ハンド23の下面に設けられかつ突部に嵌められる窪み部である。このため、被位置決め部13a上に位置決め部233が位置するように第1ハンド23を床13に降ろすだけで、位置決め部233に被位置決め部13aが嵌り、第1ハンド23が第1所定位置に固定される。

0048

さらに、第1ハンド23は、ワーク11の取付部11a内に挿入されかつ互いの間隔を変更可能な一対の支持部材23a、23bを有し、取付部11a内において一対の支持部材23a、23bの互いの間隔を広げて第1ハンド23がワーク11を保持する。このように、第1ハンド23とワーク11との位置関係を固定することにより、位置決め部233および被位置決め部13aにより固定された第1ハンド23と床13の第1所定位置とを介して、ワーク11は床13の第3所定値に固定される。

0049

上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造および/または機能の詳細を実質的に変更できる。

0050

本発明は、小型化および作業効率の向上が図られるロボットとして有用である。

0051

11 :ワーク
11a :取付部
13 :床
13a :被位置決め部
20 :ロボット
22 :アーム
23 :第1ハンド
23a :支持部材
23b :支持部材
24 :第2ハンド
227 :メカニカルインターフェース
233 :位置決め部

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