机器手、机器人、以及机器人单元的制作方法
【专利摘要】本机器手(8)具备：手基部(31)，安装在臂(7)的前端；工件保持机构(32)，设置在手基部(31)；以及工件定位机构(34)，将保持在工件保持机构(32)的工件(13)相对于工件保持机构(32)定位在特定的位置。工件保持机构(32)具有吸附部(33)，该吸附部(33)吸附在工件(13)的表面而能够释放地保持工件(13)，吸附部(33)能够在吸附有工件(13)的状态下在与工件(13)的表面平行的方向弹性变形。本发明能够提供具备相对于工件保持机构而将工件定位在特定的位置的功能的机器手。
【专利说明】
机器手、机器人、以及机器人单元
技术领域
[0001]本发明涉及一种用来保持工件的机器手、具备该机器手的机器人、以及在内部设置有该机器人的机器人单元。
【背景技术】
[0002]以往，众所周知有利用机器手保持工件而进行搬送等的工业用机器人，典型而言列举多关节型机器人。
[0003]在多关节型机器人中，多个臂部件依次经由关节相互连结而构成机械臂，在该机械臂的前端安装有机器手。
[0004]多关节型机器人，典型而言6轴多关节型机器人的安装在机械臂的前端的机器手的移动具有较高的自由度。
[0005]近年来，作为自立型的生产设备而推进采用机器人单元，但在像机器人单元一样有限的空间内进行作业的方面，多关节型机器人较为有利。
[0006]然而，尤其在像机器人单元一样作业空间受限的情况下，存在难以进行机器人与其周围的各种设备、构造物的配置设计的问题，需要改善空间效率。
[0007]例如，在利用机器手保持工件时，必须相对于机器手的工件保持机构而将工件保持在特定的位置，且必须将用来实现此种工件的定位的设备设置在机器人单元的内部。
[0008]然而，由于机器人单元内部的作业空间有限，所以存在欲避免仅用于工件的定位而配置专用的设备的情况。
[0009]例如，在专利文献I中揭示了如下技术:首先最初利用机器手的吸附机构吸附对象物，继而利用保持机构从对象物的外侧夹持该对象物，由此通过保持机构以特定的姿势夹持对象物。
[0010]现有技术文献
[0011]专利文献
[0012]专利文献1:日本专利特开2000-61875号公报
【发明内容】
[0013][发明要解决的问题]
[0014]然而，专利文献I所记载的技术并非通过最初吸附对象物的吸附机构直接保持对象物，而是通过与吸附机构不同地设置的保持机构夹持对象物从而保持对象物。
[0015]如上所述，专利文献I所记载的技术由于最终并非通过吸附而是通过夹持来保持对象物，所以在想要通过加工装置来加工处于利用保持机构保持的状态的对象物的情况下，无法对由保持机构所致的对象物的夹持部分实施加工。
[0016]例如，在对大致平板状的对象物实施研磨加工的情况下，由于夹持对象物的侧周部的保持机构与研磨装置的研磨面干涉，所以无法实施适当的研磨加工。
[0017]因此，本发明的目的在于提供一种机器手、具备该机器手的机器人、以及具备该机器人的机器人单元，该机器手具备具有吸附工件的表面而保持工件的吸附部的工件保持机构，且具备用来相对于工件保持机构而将工件定位在特定的位置的功能。
[0018][解决问题的技术手段]
[0019]为了解决所述问题，本发明是一种机器手，安装在机器人的臂的前端，用来保持工件，且其特征在于具备:手基部，安装在所述臂的前端;工件保持机构，设置在所述手基部；以及工件定位机构，用来将保持在所述工件保持机构的所述工件相对于所述工件保持机构而定位在特定的位置;且所述工件保持机构具有吸附部，所述吸附部用来吸附在所述工件的表面而能够释放地保持所述工件，所述吸附部在吸附有所述工件的状态下，能够在与所述工件的表面平行的方向弹性变形。
[0020]另外，优选为，所述吸附部为真空吸附垫。
[0021]另外，优选为，所述工件定位机构具有定位抵接部件，所述定位抵接部件用来抵接在所述工件而将所述工件定位在所述特定的位置。
[0022]另外，优选为，所述工件定位机构具有内外位置切换机构，所述内外位置切换机构用来在将所述工件定位在所述特定的位置时的定位位置与比所述定位位置更靠外方的外方扩开位置之间切换所述定位抵接部件。
[0023]另外，优选为，所述内外位置切换机构在所述外方扩开位置、所述定位位置、及比所述定位位置更靠内方的内方退避位置之间切换所述定位抵接部件。
[0024]另外，优选为，所述内方退避位置为当在所述臂的轴线方向观察的情况下，与利用所述工件保持机构保持的所述工件重叠的位置。
[0025]另外，优选为，所述工件定位机构具有前后位置切换机构，所述前后位置切换机构用来在比所述工件保持机构的工件保持面更向前方突出的前方突出位置、与从所述工件保持面向后方退避的后方退避位置切换所述定位抵接部件。
[0026]另外，优选为，所述定位抵接部件具有一对定位抵接片，所述一对定位抵接片在所述定位位置从两侧夹入所述工件。
[0027]另外，优选为，所述定位抵接部件具有两组所述一对定位抵接片，一所述一对定位抵接片的所述工件的夹入方向相对于另一所述一对定位抵接片的所述工件的夹入方向垂直。
[0028]另外，优选为，一所述一对定位抵接片的各者的宽度大于另一所述一对定位抵接片的各者的宽度。
[0029]另外，优选为，所述定位抵接部件的前端向内方突出。
[0030]另外，优选为，所述机器人为研磨用机器人，所述研磨用机器人用来将利用所述机器手保持的所述工件抵接在研磨机的研磨面而进行研磨处理。
[0031]为了解决所述问题，本发明的机器人的特征在于具备:所述任一项的机器手；以及所述臂，安装有所述机器手。
[0032]为了解决所述问题，本发明是一种机器人单元，用来加工工件，且其特征在于具备:所述机器人;以及单元躯体，在内部设置有所述机器人。
[0033][发明效果]
[0034]根据本发明，在具备具有吸附工件的表面而保持工件的吸附部的工件保持机构的机器手中，能够赋予用来相对于工件保持机构而将工件定位在特定的位置的功能。
【附图说明】
[0035]图1是从侧方观察本发明的一实施方式的机器人单元的内部的图。
[0036]图2是图1所示的机器人单元的前视图。
[0037]图3是从上方观察图1所示的机器人单元的内部的图。
[0038]图4是从斜上方观察图1所示的机器人单元的内部的图。
[0039]图5是配置在图1所示的机器人单元的内部的加工装置(铣床)的侧视图。
[0040]图6是从斜上方观察本发明的另一实施方式的机器人单元的内部的图。
[0041]图7是表示本发明的一实施方式的机器手的前视图，且是表示工件加工时的状态的图。
[0042]图8是图7所示的机器手的侧视图。
[0043]图9是表示图7所示的机器手的一部分的立体图。
[0044]图10是将图7至图9所示的机器手的一部分与第I驱动源、第2驱动源、以及真空源一起表示的示意图。
[0045]图11是用来说明托盘内的工件的收纳状态的示意图。
[0046]图12是表示图7所示的机器手的外方扩开状态的前视图。
[0047]图13是图12所示的机器手的侧视图。
[0048]图14是将图12以及图13所示的机器手的一部分与第I驱动源以及第2驱动源一起表示的示意图。
[0049]图15是表示图7所示的机器手的前方突出状态的前视图。
[0050]图16是图15所示的机器手的侧视图。
[0051 ]图17是表示图7所示的机器手的定位状态的前视图。
[0052]图18是图17所示的机器手的侧视图。
[0053]图19是将图17以及图18所示的机器手的一部分与第I驱动源以及第2驱动源一起表示的示意图。
[0054]图20是用来说明图7所示的机器手的工件定位动作的示意性的侧视图，且是表示前方突出状态的图。
[0055]图21是与图20对应的示意性的俯视图。
[0056]图22是表示从图21所示的状态使短边侧定位抵接片向定位位置移动的状态的示意性的俯视图。
[0057]图23是表示从图22所示的状态使长边侧定位抵接片向定位位置移动的状态的示意性的俯视图。
[0058]图24是表示在图23所示的状态中吸附垫变形的情况的示意性的前视图。
[0059]图25是表示从图24所示的状态通过真空破坏空气的供给而使吸附垫恢复至通常状态的情况的示意性的前视图。
[0060]图26是与图25对应的示意性的俯视图。
[0061]图27是表示对利用图7所示的机器手保持的工件进行研磨加工的情况的示意性的侧视图。
[0062]图28是表示本发明的一实施方式的工件反转支援装置的侧视图。
[0063]图29是图28所示的工件反转支援装置的仰视图。
[0064]图30是示意性地表示图28所示的工件反转支援装置的系统图。
[0065]图31是用来说明图28所示的工件反转支援装置的动作的侧视图，且是表示液压缸处于第I位置的状态的图。
[0066]图32是用来说明图28所示的工件反转支援装置的动作的侧视图，且是表示液压缸处于第2位置的状态的图。
[0067]图33是用来说明图28所示的工件反转支援装置的动作的侧视图，且是表示工件的夹持状态的图。
[0068]图34是表示利用机器手将由图28所示的工件反转支援装置保持的工件正背反转而重新保持的情况的示意图。
【具体实施方式】
[0069]以下，参照附图对本发明的一实施方式的机器人单元进行说明。
[0070]本实施方式的机器人单元是用来对工件实施研磨加工的机器人单元。典型而言，加工对象的工件为大致平板状的工件、或从平板的侧缘(的一部分)立起较短的侧壁的形状的工件等。工件的材质既可为非磁性体也可为磁性体，典型而言，为铝合金或镁合金等非磁性体金属。
[0071]如图1至图4所示，机器人单元I具备整体呈长方体的单元躯体2，该单元躯体2具有:4个侧壁2A;顶壁2B，配置在侧壁2A的上端；以及底壁2C，配置在侧壁2A的下端。
[0072]在单元躯体I内部的上下方向的中央部，设置有沿着水平方向延伸的水平作业台3，在该水平作业台3的上方形成有作业空间4。
[0073]在机器人单元I的内部，6轴多关节机器人5以悬挂式配置。机器人5具备:基部6，固定在单元躯体2的顶壁2B;机械臂7，基端部连接在基部6;以及机器手8，安装在机械臂7的前端。
[0074]机器手8是为了根据其用途来区分使用而预先准备有多种，且装卸自如地安装在机械臂7的前端。未使用中的机器手8载置在手载置台9(图4)上。
[0075]如图1所示，在水平作业台3的下方，配置有供给侧以及支取侧的托盘升降装置10A、10B以及控制装置11。通过控制装置11控制机器人5、加工装置12(图3、图4)、托盘升降装置10A、10B等。
[0076]供给侧托盘升降装置1A具有使收容有加工前的工件13的多个托盘14依次上升的供给侧升降部15A，支取侧托盘升降装置1B具有使收容有加工后的工件13的多个托盘14依次下降的支取侧升降部15B。
[0077]在一个托盘14收容有多个工件13(在图3中为8个)，多个托盘14以将其等上下重叠的状态设置在供给侧升降部15A以及支取侧升降部15B的各者。
[0078]如图2所示，在单元躯体2的正面设置有:搬入门16，用来将收容有加工前的工件13的托盘14搬入至机器人单元I内；以及搬出门17，用来将收容有加工后的工件13的托盘14从机器人单元I内搬出。
[0079]在单元躯体2的正面的搬入门16以及搬出门17的上方设置有一对作业用门18A、18B，所述一对作业用门18A、18B在维护时打开而使能够向机器人单元I内部存取。在一对作业用门18A、18B中的一者18A设置有机器人单元I的操作面板19。
[0080]如图3以及图4所示，在单元躯体2内部的作业空间4，设置有用来对处于保持于机器手8的状态的工件13进行加工的多个加工装置12(12々、128、12(:、120)。
[0081]也就是说，在水平作业台3上设置有3种皮带式研磨机12A、12B、12C。这些3种研磨机(加工装置)12々、128、12(:均将工件13压抵在移行的研磨用皮带(加工面)2(^、208、20(:而进行研磨加工。
[0082]此处，皮带式研磨机12A、12B、12C的研磨用皮带(加工面)20A、20B、20C能够在压抵工件13的方向弹斥地移动。
[0083]另外，在单元躯体2的侧壁2A，设置有电动铣床12D以及研磨刷12E作为其他加工装置。研磨刷12E通过将工件13摩擦于其研磨面(加工面)21而对工件13实施研磨加工。
[0084]如图5所示，电动铣床12D是通过将工件13压抵在利用驱动电动机22旋转驱动的旋转研磨部件23的研磨面(加工面)24，而对工件13实施研磨加工。在电动铣床12D的附近，设置有用来回收在研磨加工时飞散的研磨粉的吸引导管25(图4)。
[0085]如图5所示，电动铣床12D是能够经由固定在单元躯体2的LM导件26而移动地设置，并且能够通过空气缸等弹斥机构27在压抵工件13的方向弹斥地移动。
[0086]如图4所示，在机器人单元2的侧壁2A，用来利用空气将在研磨加工时附着在工件13的研磨粉吹散的鼓风喷嘴28设置在电动铣床12D以及研磨刷12E的下方。
[0087]在单元躯体2的顶壁2B，设置有用来支援机器手8中的工件13的正背反转的工件反转支援装置29。关于该工件反转支援装置29，将参照图28至图34在之后进行详细叙述。
[0088]3种皮带式研磨机12A、12B、12C、电动铣床12D、研磨刷12E、鼓风喷嘴28、以及工件反转支援装置29均配置在单元躯体2内的作业空间4的后方侧的区域。
[0089]在水平作业台3的前方侧，形成有配置供给侧的托盘14的供给侧开口30A，以及配置支取侧的托盘14的支取侧开口 30B。设置在供给侧托盘升降装置1A的供给侧升降部15A的多个托盘14中，处于其最上级的托盘14经由供给侧开口30A而设置在作业空间4内。
[0090]另一方面，在支取侧托盘升降装置1A的支取侧升降部15A，用来收纳加工完毕的工件13的支取侧托盘14经由支取侧开口 30B而配置在作业空间4内。
[0091]通过对图2所示的操作面板19进行操作，能够经由图1所示的控制装置11手动地调整利用机器手8的工件13相对于加工装置12的加工面20A、20B、20C、21的压入量。在该情况下，操作面板19以及控制装置11作为本发明中的手动调整机构而发挥功能。
[0092]如上所述，本实施方式的机器人单元I是利用设置在机器人单元I内的各种加工装置12来加工处于由机器手8保持的状态的工件13的机器人单元。因此，与利用机器人仅搬送工件的情况等相比，本实施方式中的机器人单元I的机器人5要求更复杂的动作。
[0093]因此，在本实施方式的机器人单元I中，通过将用来对处于由机器手8保持的状态的工件13进行加工的各种加工装置12设置在单元躯体2内，并且使机器人5从单元躯体2的顶壁2B悬挂，而大幅度改善空间效率，避免进行复杂动作的机器人5与周围的设备、构造物干涉。
[0094]另外，在机器人单元I内使用的加工装置12均为其加工面(研磨面)20A、20B、20C、21能够在工件13的压抵方向弹斥地移动。因此，在设定利用机器人5的工件13的压抵动作时，能够将加工面(研磨面)20A、20B、20C、21的移动范围作为机器人动作中的容许误差而利用。
[0095]如此，能够将加工面(研磨面)20A、20B、20C、21的移动范围作为机器人动作时的容许误差而利用也会在如下方面有效，即，一面在机器人单元I内的有限的作业空间4内使机器人5进行复杂的动作，一面避免与周围的设备、构造物的干涉，并且实现所期望的加工动作。
[0096]另外，如上所述，由于确保相对于机器人5的动作设定的容许误差，所以机器人动作的示教作业变得容易。因此，即便当在工厂内将相同的机器人单元I设置多台的情况下，也能够使在线下制成的示教数据在所有机器人单元I共有。
[0097]由此，机器人单元I的试运转调整在搬入至现场之前例如在出货地进行，并且在现场一面确认机器人5的实际动作一面进行程度为轻微的调整即可。该微调整能够由现场的作业员使用操作面板19进行。
[0098]图6是表示所述机器人单元I的一变化例，3种皮带式研磨机12A、12B、12C均设置在单元躯体2的侧壁2A。由此，皮带式研磨机12A、12B、12C的研磨面20A、20B、20C沿着大致垂直方向(重力方向)延伸。
[0099]通过如此将皮带式研磨机12A、12B、12C的研磨面20A、20B、20C定向在大致垂直方向，而使在研磨加工时产生的研磨粉通过重力下落，所以例如通过在皮带式研磨机12A、12B、12C的下方配置集尘导管，能够容易且切实地回收研磨粉。
[0100]另外，在图6所示的变化例中，由于在水平作业台3上不存在加工装置12，所以能够充分确保进行维护作业时的作业空间。
[0101]其次，参照图7至图27，对本发明的一实施方式的机器手进行说明。
[0102]如图7至图10所示，本实施方式的机器手8具有安装在机械臂7的前端的手基部31，在手基部31设置有用以保持搬送以及加工中的工件13的工件保持机构32。
[0103]工件保持机构32具有用来吸附在工件13的表面而能够释放地保持工件13的4个吸附部33。各吸附部33在吸附工件13的状态下，能够向与工件13的表面平行的方向弹性变形地构成。优选为，各吸附部33由波纹管式的真空吸附垫构成。
[0104]机器手8进而具有工件定位机构34，该工件定位机构34用来将保持在工件保持机构32的工件13相对于工件保持机构32定位在特定的位置。工件定位机构34具有用以抵接在工件13而将工件13定位在特定的位置的6个定位抵接部件35。
[0105]定位抵接部件35包括有在定位位置从两侧夹入工件13的三组一对定位抵接片36A、36B。三组一对定位抵接片36A、36B中两组一对定位抵接片36A夹持工件13的长边侧，其余一组一对定位抵接片36B夹持工件13的短边侧。
[0106]工件长边侧的定位抵接片36A的工件13的夹入方向与工件短边侧的定位抵接片36B的工件13的夹入方向正交。
[0107]工件短边侧的定位抵接片36B的宽度大于工件长边侧的定位抵接片36A的宽度。
[0108]如图8以及图9所示，工件长边侧的定位抵接片36A的前端向内方突出。
[0109]工件定位机构34进而具有前后位置切换机构38，该前后位置切换机构38用来在比工件保持机构32的工件保持面37更向前方突出的前方突出位置、与从工件保持面37向后方退避的后方退避位置切换定位抵接片36A、36B。
[0110]如图7所示，前后位置切换机构38具有一对前后动作用空气缸39，在各前后动作用空气缸39的活塞39A的前端设置有各抵接片支撑部件40。在各抵接片支撑部件40固定而设置有短边侧的定位抵接片36B。
[0111]各前后动作用空气缸39固定而设置在各气缸支撑部件41，各气缸支撑部件41通过固定而设置在手基31部的第ILM导件42而能够线性运动地被支撑。
[0112]各气缸支撑部件41通过图10所示的第I驱动源43，而在工件13的长边延伸方向(第I内外方向)Dl线性运动驱动。由此，在将工件13定位在特定的位置时的定位位置、比定位位置更靠外方的外方扩开位置、以及比定位位置更靠内方的内方退避位置之间切换短边侧的一对定位抵接片36B的位置。
[0113]在各抵接片支撑部件40的内表面设置有各第2LM导件44，通过各第2LM导件44而对工件长边侧的各定位抵接片36A能够线性运动地支撑。由第2LM导件44所致的线性运动方向相对于由第ILM导件42所致的线性运动方向正交。
[0114]工件长边侧的各定位抵接片36A通过图10所示的第2驱动源45，而被在工件的短边延伸方向(第2内外方向)D2线性运动驱动。由此，在将工件13定位在特定的位置时的定位位置、比定位位置更靠外方的外方扩开位置、以及比定位位置更靠内方的内方退避位置之间切换长边侧的一对定位抵接片36A的位置。
[0115]通过所述第ILM导件42、第I驱动源43、第2LM导件44、以及第2驱动源45而构成工件定位机构34，该工件定位机构34在将工件13定位在特定的位置时的定位位置、比定位位置更靠外方的外方扩开位置、以及比定位位置更靠内方的内方退避位置之间切换定位抵接片36A、36B0
[0116]此处，定位抵接片36A、36B的内方退避位置如图10所示，为在沿机械臂7的轴线方向(与工件表面垂直的方向)观察的情况下与由工件保持机构32保持的工件13重叠的位置。
[0117]通过图7所示的前后动作用空气缸39的活塞39A的前进以及后退动作，而抵接片支撑部件40在前后方向(臂轴线方向)D3移动。由此，切换长边侧的定位抵接片36A以及短边侧的定位抵接片36B的前方突出位置与后方退避位置。关于前方突出位置与后方对置位置的切换，将参照图12至图16在下文叙述。
[0118]工件保持机构32的各吸附部33通过图10所示的真空源46抽真空，由此吸附保持工件13的表面。在从各吸附部33释放工件13时，将真空破坏空气供给至各吸附部33，解除各吸附部33内的真空状态而释放工件13。
[0119]图11表示利用托盘14收容有在机器人单元I中加工的多个工件13(在图11的例中为8个)的状态。在托盘14形成有用来收纳各工件13的各收纳凹部14A，收纳凹部14A的内周设为比工件13的外周稍大的尺寸。由此，在收纳凹部14A的内周与工件13的外周之间形成有某程度的间隙。
[0120]如上所述，由于在收纳凹部14A的内周与工件13的外周之间存在间隙，所以收纳在收纳凹部14A中的工件13的方向如图11所示于每一工件13存在不均。因此，无法使利用机器手8的工件保持机构32的各吸附部33的工件表面的吸附位置在多个工件13为固定。
[0121]如上所述，本实施方式的机器人单元I是通过设置在其内部的加工装置12来加工处于保持在机器手8的状态的工件13的机器人单元。因此，如果不相对于机器手8的工件保持机构32而将工件13准确地定位在特定的位置，那么加工装置12的加工品质会产生不均，或工件13的加工本身成为不可能。
[0122]尤其，在研磨加工中，由于工件13的表面与研磨机12A、12B、12C以及电动铣床12D的加工面20A、20B、20C、21的距离对加工品质带来影响，所以相对于机器手8的工件保持机构32而将工件13准确地定位在特定的位置极其重要。
[0123]因此，在本实施方式的机器手8中，通过工件保持机构32将处于托盘14的收纳凹部14A内的工件13暂时保持而取出之后，使用工件定位机构34使工件13的保持位置移动至特定的位置而进行修正。
[0124]也就是说，如图7以及图8所示，将工件保持机构32的吸附部33抵接在工件表面，利用图10所示的真空源46以吸附部33吸附保持工件13的表面之后，从托盘14的收纳凹部14A提起而取出工件13。
[0125]此外，在从托盘14的收容凹部14A取出工件13时，如图7所示，工件定位机构34的定位抵接片36A、36B必须位于后方退避位置，但未必需要处于内方退避位置，也可处于外方扩开位置。总之，只要在利用工件保持机构32的工件13的吸附动作时，工件定位机构34不与工件13或托盘14干涉即可。
[0126]其次，使第I驱动源以及第2驱动源作动，如图12至图14所示，使长边侧的定位抵接片36A以及短边侧的定位抵接片36B移动至外方扩开位置。此外，当在工件13的吸附动作时定位抵接片36A、36B已经位于外方扩开位置的情况下，则不需要该扩开动作。
[0127]此处，定位抵接片36A、36B的外方扩开位置为在沿机械臂7的轴线方向(与工件表面垂直的方向)观察的情况下，如图14所示，处于比利用工件保持机构32保持的工件13的外周更靠外侧的位置。外方扩开位置是考虑托盘14的收纳凹部14A的内周与工件13的外周之间的间隙的尺寸，也就是说，收纳凹部14A内的工件13的位置偏移量而设定。
[0128]其次，如图15以及图16所示，驱动前后动作用空气缸39，而使处于后方退避位置的长边侧的定位抵接片36A以及短边侧的定位抵接片36B向前方突出位置前进。由此，各定位抵接片36A、36B向比工件保持机构32的工件保持面37更前方突出。
[0129]其次，如图17至图19所示，驱动第I驱动源43以及第2驱动源45，而使处于外方扩开位置的长边侧的定位抵接片36A以及短边侧的定位抵接片36B移动至定位位置。
[0130]更具体而言，在图20以及图21所示的处于外方扩开位置的定位抵接片36A、36B中，首先最初通过第I驱动源43使短边侧的定位抵接片36B如图22所示移动至定位位置。由此，工件13在利用工件保持机构32保持的状态下定位在工件长边延伸方向Dl上。
[0131]其次，通过第2驱动机构45如图23所示使长边侧的定位抵接片36A移动至定位位置。由此，工件13在利用工件保持机构32保持的状态下定位在工件短边延伸方向D2上。
[0132]通过这些动作，而工件13如图23所示定位在特定的位置。此时，工件保持机构32的吸附部33如图24所示，从正常的形状偏移而成为变形的形状。也就是说，由于吸附部33能够在与工件13的表面平行的方向弹性变形，所以如果通过定位抵接片36A、36B而使工件13移动，那么与该移动对应而如图24所示变形。
[0133]在图24所示的状态下，对各吸附部33瞬间地供给真空破坏空气，而瞬间地解除各吸附部33与工件13的表面的吸附状态。于是，如图25所示各吸附部33恢复至正常的形状，并且各吸附部33如图26所示移动至工件13表面上的特定的位置，在特定的位置吸附保持工件13ο
[0134]此外，即便对吸附部33瞬间地供给真空破坏空气，由于工件13通过定位抵接片36A、36B夹持，所以也不会从机器手8下落。
[0135]另外，即便假设在对吸附部33供给真空破坏空气时推动工件13的情况下，由于工件长边侧的定位抵接片36A的前端向内方突出，所以能够利用该突出部接住工件13，从而也能够切实地防止工件13下落。
[0136]通过所述动作，利用工件保持机构32将工件13保持在特定的位置之后，驱动前后动作用空气缸39使定位抵接片36A、36B退避至后方退避位置。继而，通过第I驱动源43以及第2驱动源45使定位抵接片36A、36B退避至内方退避位置。
[0137]图27表示对通过所述动作而定位在特定的位置的工件13在通过机器手8的工件保持机构32保持的状态下，通过加工装置12的加工面(研磨面)20A、20B、20C进行加工的情况。此处，由于使定位抵接片36A、36B退避至内方退避位置，所以，如图27所示，在对工件13的侧周面进行研磨加工时，能够避免定位抵接片36A、36B与加工装置12的加工面(研磨面)20A、20B、20C 干涉。
[0138]如以上所述，根据本实施方式的机器手8，由于机器手8本身具备工件13的定位功能，所以无须为了仅进行工件13的定位而配置专用的设备，从而能够有效地利用机器人单元I内的有限的作业空间4。
[0139]另外，在本实施方式的机器手8中，由于使用吸附工件13的表面而予以保持的工件保持机构32，并且在对工件13进行加工时，能够使定位抵接片36A、36B退避至后方退避位置以及内方退避位置，所以能够无障碍地进行例如对工件13的侧周部的研磨加工等。
[0140]其次，参照图28至图34，对本发明的一实施方式的工件反转支援装置29进行说明。
[0141]如上所述，机器手8是通过工件保持机构32的各吸附部33来吸附工件13的表面而保持工件13，但根据工件13的种类或加工内容不同，存在利用加工装置12对在收纳在托盘14的状态下朝向上方的工件13的表面进行加工的情况。在该情况下，必须使通过机器手8从托盘14取出的工件13正背反转并利用机器手8重新保持。
[0142]本实施方式的工件反转支援装置29是用来在此种情况下支援机器手8中的工件13的正背反转的装置，优选为，如图4所示设置在机器人单元I的顶壁12B。
[0143]如图28(侧视图)以及图29(仰视图)所示，本实施方式的工件反转支援装置29具有一对工件夹持部件47A、47B，所述一对工件夹持部件47A、47B用来抵接在通过机器手8保持的工件13的对向的侧部而夹持工件13。一对工件夹持部件47A、47B包括固定侧工件夹持部件47A与可动侧工件夹持部件47B，且以工件13相对于机器人单元I的顶壁面成为大致垂直的方式夹持工件13。
[0144]在通过固定侧工件夹持部件47A与可动侧工件夹持部件47B夹持的工件13的上方设置有顶壁侧抵接台48。
[0145]工件反转支援装置29进而如图30所示具备工件夹持部件驱动机构49，工件夹持部件驱动机构49具有:液压缸50，包含安装有可动侧工件夹持部件47B的活塞50A;以及气缸移动机构51，用来使液压缸50在活塞50A的进退方向移动。液压缸50优选为空气缸。
[0146]气缸移动机构51具备:移行部件52，固定而设置有液压缸50 ；移行部件LM导件53，对移行部件52能够线性运动地支撑；以及移行用驱动源54，移行驱动移行部件52。通过气缸移动机构51能够在图31所示的第I位置与图32所示的第2位置切换液压缸50的位置。
[0147]由液压缸50与气缸移动机构51构成夹持状态切换机构55，该夹持状态切换机构55用来在工件13的夹持状态下的位置与释放状态下的位置切换可动侧工件夹持部件47B的位置。
[0148]在使用工件反转支援装置29使机器手8中的工件13正背反转时，在通过气缸移动机构51使液压缸50处于图31所示的第I位置的状态下，如图31以及图34所示，使利用机器手8的工件保持机构32保持的工件13通过机器人5的动作而抵接在固定侧工件夹持部件47A以及顶壁侧抵接台48。
[0149]此处，由机器手8的工件保持机构32保持的工件13，通过所述工件定位机构34而相对于工件保持机构32定位在特定的位置。因此，能够通过机器人5的动作，而使工件13准确地位置对准于固定侧工件夹持部件47A以及顶壁侧抵接台48。
[0150]在通过机器人5使工件13抵接在固定侧工件夹持部件47A以及顶壁侧抵接台48的状态下，通过气缸移动机构51使液压缸50如图32所示移动至第2位置。继而，驱动液压缸50而使可动侧工件夹持部件47B前进，如图33所示利用固定侧工件夹持部件47A与可动侧工件夹持部件47B夹持而保持工件13。
[0151]其次，在将利用机器人5的工件保持机构32的工件13的保持状态解除，而通过工件反转支援装置29暂时地保持工件13的状态下，使机器人5动作而如图34中假想线所示，使工件保持机构32的吸附部33抵接在工件13的背面而吸附保持工件13。
[0152]此时，由于预先准确地掌握通过工件反转支援装置29保持的工件13的位置以及方向，所以通过根据预先掌握的工件位置信息使机器人5动作，而能够利用机器人6的工件保持机构32将工件13保持在特定的位置。
[0153]继而，驱动液压缸50以及气缸移动机构51，从固定侧工件夹持部件47A以及可动侧工件夹持部件47B释放工件13，使机器人5动作而从工件反转支援装置29取出工件13。
[0154]然后，机器人5—面三维地操作工件13，一面利用加工装置12对工件进行加工。
[0155]如上所述，本实施方式的工件反转支援装置29由于通过一对工件夹持部件47A、47B夹持而保持工件13，所以能够提高工件反转支援装置29的设置形态(设置场所或设置姿势等)的自由度。
[0156]例如，像本实施方式的工件反转支援装置29—样，能够将其设置场所设为机器人单元I的顶壁面，由此，能够有效地使用机器人单元I内的有限的作业空间4。
[0157]尤其，在用来实施研磨加工的机器人单元I中，由于使用像皮带式研磨机12A、12B、12C—样需要相对宽的设置面积的装置，所以工件反转支援装置29的设置场所的自由度较高在机器配置设计上极其有利。
[0158]此外，优选为，工件反转支援装置29的一对工件夹持部件47A、47B以机器人5位于工件13的夹持方向轴线Al上的方式夹持工件13 (参照图3)。
[0159]通过使机器人5位于工件13的夹持方向轴线Al上，而能够使机器人5向工件反转支援装置29存取时的机器人5的动作左右对称。由此，在机器人单元I内的有限的作业空间4内，也容易确保机器人5的动作空间。
[0160]以下，对在所述机器人单元I中对工件13进行研磨加工时的工艺的一例进行说明。
[0161]作业者打开单元躯体2的正面的搬入门16，将多级的托盘14设置在供给侧托盘升降装置1A的供给侧升降部15A。在各托盘14载置有多个加工前的工件13。此时，供给侧升降部15A配置在最下位置。
[0162]其次，作业者将搬入门16关闭之后，从操作面板19输入工件类别与数量并按下开始按钮。于是，机器人5从手载置台9上的多个机器手8中选择所选择的工件用的机器手8并卡紧。
[0163]另一方面，供给侧托盘升降装置1A使供给侧升降部15A上升，使最上级的托盘14移动至特定的工件取得位置，也就是说移动至供给侧开口 30A的位置。
[0164]机器人5利用工件保持机构32的吸附部33吸附而取出收纳在供给侧的托盘14的多个工件13中的I个，通过所述工件定位机构34的定位动作进行工件13的定位。
[0165]机器人5将保持在机器手8的工件保持机构32的工件13搬送至设置在单元躯体2的顶壁2B的工件反转支援装置29，并使工件13暂时地保持在该工件反转支援装置29。
[0166]机器人5使工件保持机构32的吸附部33抵接并吸附在由工件反转支援装置29保持的工件13的背面。由此，使工件13在机器手8中正背反转而重新保持。
[0167]其次，机器人5使用加工装置12对工件13实施特定的研磨加工，将在研磨时附着在工件13的研磨粉利用来自鼓风喷嘴28的空气适当吹散而完成研磨加工。
[0168]完成了研磨加工的工件13通过机器人5搬送至工件反转支援装置29，再次进行反转操作。机器人5在使用工件反转支援装置29重新保持工件13之后，将工件13收纳在载置在支取侧托盘升降装置1B的支取侧升降部15B的支取侧托盘14。
[0169]重复所述一系列的动作，而对收纳在最上级的供给侧托盘14的多个工件13的全部实施研磨加工。收纳有加工完毕的工件13的排出侧托盘14通过支取侧托盘升降装置1B而仅下降一级。
[0170]机器人5通过工件保持机构32而吸附保持空的供给侧托盘14，并载置在收纳有加工完毕的工件13的排出侧托盘14上。供给侧托盘升降装置1A使供给侧升降部15A仅上升一级，将收纳有加工前的多个工件13的下一托盘14配置在特定的工件取得位置，也就是说配置在形成在水平作业台3的供给侧开口 30A。
[0171]重复所述动作，设置在供给侧升降部15A的所有托盘14的工件13的研磨加工完成之后，作业者将搬出门17打开，从机器人单元I的内部搬出支取侧托盘14。
[0172]通过以上的操作，收纳在多级的托盘14的多个工件13的加工处理，具体而言研磨处理完成。
[0173][符号的说明]
[0174]I机器人单元
[0175]2单元躯体
[0176]2A单元躯体的侧壁
[0177]2B单元躯体的顶壁
[0178]2C单元躯体的底壁
[0179]3水平作业台
[0180]4作业空间
[0181]5机器人
[0182]6机器人的基部
[0183]7机械臂
[0184]8机器手
[0185]9手载置台
[0186]10A、10B托盘升降装置
[0187]11控制装置
[0188]12加工装置
[0189]12A、12B、12C 皮带式研磨机
[0190]12D电动铣床
[0191]12E研磨刷
[0192]13工件
[0193]14托盘
[0194]15A、15B托盘升降装置的升降部
[0195]16搬入门
[0196]17搬出门
[0197]18A、18B作业用门
[0198]19操作面板
[0199]20A、20B、20C 研磨用皮带(加工面)
[0200]21研磨刷的研磨面(加工面)
[0201]22驱动电动机
[0202]23旋转研磨部件
[0203]24旋转研磨部件的研磨面(加工面)
[0204]25电动铣床用吸引导管
[0205]26电动铣床用LM导件
[0206]27电动铣床用弹斥机构(空气缸)
[0207]28鼓风喷嘴
[0208]29工件反转支援装置
[0209]30A供给侧开口
[0210]30B支取侧开口
[0211]31手基部
[0212]32工件保持机构
[0213]33吸附部
[0214]34工件定位机构
[0215]35定位抵接部件
[0216]36A长边侧的定位抵接片
[0217]36B短边侧的定位抵接片
[0218]37工件保持面
[0219]38前后位置切换机构
[0220]39前后动作用空气缸
[0221]39A前后动作用空气缸的活塞
[0222]40抵接片支撑部件
[0223]41气缸支撑部件
[0224]42第 ILM 导件
[0225]43第I驱动源
[0226]44第 2LM 导件
[0227]45第2驱动源
[0228]46真空源
[0229]47A、47B工件夹持部件
[0230]48顶壁侧抵接台
[0231 ]49工件夹持部件驱动机构
[0232]50液压缸
[0233]50A液压缸的活塞
[0234]51气缸移动机构
[0235]52气缸移动机构的移行部件
[0236]53气缸移动机构的LM导件
[0237]54气缸移动机构的移行用驱动源
[0238]55夹持状态切换机构
[0239]Al工件反转支援装置的工件夹持方向轴线
[0240]Dl工件长边延伸方向(第I内外方向)
[0241]D2工件短边延伸方向(第2内外方向)
[0242]D3前后方向
【主权项】
1.一种机器手，安装在机器人的臂的前端，用来保持工件，且具备: 手基部，安装在所述臂的前端； 工件保持机构，设置在所述手基部；以及 工件定位机构，用来将保持在所述工件保持机构的所述工件相对于所述工件保持机构而定位在特定的位置;且 所述工件保持机构具有吸附部，所述吸附部用来吸附在所述工件的表面而能够释放地保持所述工件，所述吸附部在吸附有所述工件的状态下，能够在与所述工件的表面平行的方向弹性变形。2.根据权利要求1所述的机器手，其中所述吸附部为真空吸附垫。3.根据权利要求1或2所述的机器手，其中所述工件定位机构具有定位抵接部件，所述定位抵接部件用来抵接在所述工件而将所述工件定位在所述特定的位置。4.根据权利要求3所述的机器手，其中所述工件定位机构具有内外位置切换机构，所述内外位置切换机构用来在将所述工件定位在所述特定的位置时的定位位置与比所述定位位置更靠外方的外方扩开位置之间切换所述定位抵接部件。5.根据权利要求4所述的机器手，其中所述内外位置切换机构在所述外方扩开位置、所述定位位置、及比所述定位位置更靠内方的内方退避位置之间切换所述定位抵接部件。6.根据权利要求5所述的机器手，其中所述内方退避位置为当在所述臂的轴线方向观察的情况下，与利用所述工件保持机构保持的所述工件重叠的位置。7.根据权利要求3至6中任一项所述的机器手，其中所述工件定位机构具有前后位置切换机构，所述前后位置切换机构用来在比所述工件保持机构的工件保持面更向前方突出的前方突出位置、与从所述工件保持面向后方退避的后方退避位置切换所述定位抵接部件。8.根据权利要求3至7中任一项所述的机器手，其中所述定位抵接部件具有一对定位抵接片，所述一对定位抵接片在所述定位位置从两侧夹入所述工件。9.根据权利要求8所述的机器手，其中所述定位抵接部件具有两组所述一对定位抵接片，一所述一对定位抵接片的所述工件的夹入方向相对于另一所述一对定位抵接片的所述工件的夹入方向垂直。10.根据权利要求9所述的机器手，其中一所述一对定位抵接片的各者的宽度大于另一所述一对定位抵接片的各者的宽度。11.根据权利要求3至10中任一项所述的机器手，其中所述定位抵接部件的前端向内方突出。12.根据权利要求1至11中任一项所述的机器手，其中所述机器人为研磨用机器人，所述研磨用机器人用来将利用所述机器手保持的所述工件抵接在研磨机的研磨面而进行研磨处理。13.—种机器人，具备: 根据权利要求1至12中任一项所述的机器手;及 所述臂，安装有所述机器手。14.一种机器人单元，用来加工工件，且具备: 根据权利要求13所述的机器人；以及 单元躯体，在内部设置有所述机器人。
【文档编号】B25J15/06GK106061690SQ201480067392
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2014年12月9日
【发明人】村上润, 村上润一, 坂东贤二, 仓岡修平, 岩崎友希男, 吉村高行
【申请人】川崎重工业株式会社