(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータ数値制御装置に部品提供するロボットテンダーを使用する方法であって、
部品を把持する構造を有する部品把持顎を用い、前記部品把持顎は少なくとも左顎部と右顎部を有し、前記顎部は第１の側部と第２の側部を有し、前記顎部のそれぞれは前記第１の側部に部品把持外形部を有し、少なくとも左顎部と右顎部が作動した時に部品を把持する構造とされ、
前記左顎部と前記右顎部を係合させる構造の腕先ツールを伴うロボット腕を用い、前記部品把持外形部内に部品を把持するために、前記腕先ツールは前記左顎部と前記右顎部を一緒に又は離すように動かすことができ、
前記ロボット腕で持ち上げる位置に加工すべき部品を配置し、
前記腕先ツールと前記部品把持顎を係合させ、
前記腕先ツールにより前記左顎部と前記右顎部を係合位置に移動させ、
前記部品上に逆さまに前記部品把持顎を配置し、
前記腕先ツールを動かして前記左顎部と前記右顎部を固定位置に移動させて前記部品を把持し、
前記ロボット腕の動作により前記部品を持ち上げ、
前記把持された部品と共に前記部品把持顎を逆にし、
前記部品把持顎と前記把持された部品を前記コンピュータ数値制御装置のバイスに移動し、前記バイスの動作により前記バイス内で前記部品把持顎と取り付けられた部品を係合させ、
前記腕先ツールを前記部品把持顎から外し、前記腕先ツールを前記コンピュータ数値制御装置から離し、
前記コンピュータ数値制御装置内で前記部品を処理することを特徴とするロボットテンダーを使用する方法。
【請求項２】
請求項1記載の方法であって、さらに、
前記コンピュータ数値制御装置内で前記部品を処理した後、前記腕先ツールにより前記取り付けられた部品に前記部品把持顎を係合し固定させ、
前記コンピュータ数値制御装置内で前記バイスを外して前記部品把持顎と前記取り付けられた部品を離し、
前記ロボット腕の動きにより前記コンピュータ数値制御装置から前記部品把持顎と前記部品を取り除き、
前記部品を部品仕上げ位置に配し、
前記部品から前記部品把持顎を外すことを特徴とするロボットテンダーを使用する方法。
【請求項３】
請求項1記載の方法であって、さらに、
前記部品把持顎は底側係合外形部を伴い、前記バイスは上側係合外形部を伴い、前記バイスの前記バイス上面は、前記部品把持顎の前記底側係合外形部に応じたバイス係合外形部を伴うことを特徴とするロボットテンダーを使用する方法。
【請求項４】
請求項３記載の方法であって、
前記バイスの作動によって、前記バイス内で、前記取り付けられた部品に前記部品把持顎を固定させる手順は、さらに、前記バイス上面でバイス顎を動かして、前記部品把持顎の底側の突出部に、前記バイス内に前記部品把持顎を固定する前記バイス顎を係合させることを特徴とするロボットテンダーを使用する方法。
【請求項５】
請求項４記載の方法であって、
前記バイス顎の動作により前記部品把持顎を固定する手順は、さらに前記バイス顎が前記部品把持顎の前記底側の少なくとも１つの突出部に係合し、前記突出部は前記バイス顎に対して傾斜した面を伴い、前記バイス顎は前記突出部の前記傾斜した面に係合する逆に傾斜したバイス顎面を伴い、前記傾斜したバイス顎面は前記部品把持顎を前記バイスの前記上面に係合させるように押圧する構造を有することを特徴とするロボットテンダーを使用する方法。
【請求項６】
請求項５記載の方法であって、
前記バイス顎が前記部品把持顎の前記底側の逆傾斜突出部に対して傾斜したバイス顎表面を押圧する手順は、さらに前記部品把持顎の前記底側の前記逆傾斜突出部を１つ若しくはそれ以上の位置決めレール上に配し、前期バイス顎の動作により前記位置決めレール上の傾斜面に係合することを特徴とするロボットテンダーを使用する方法。
【請求項７】
請求項６記載の方法であって、
前記バイス顎を前記部品把持顎と係合させる手順ではさらに一対のバイス顎が係合するように１つの位置決めレールが構成されることを特徴とするロボットテンダーを使用する方法。
【請求項８】
請求項３記載の方法であって、さらに
前記部品把持顎の底部と前記バイスの上面で嵌合する山部と谷部を設けた係合外形部を前記バイスの上面と前記部品把持顎の底部に設けてなることを特徴とするロボットテンダーを使用する方法。
【請求項９】
請求項６記載の方法であって、さらに
前記部品把持顎の底部と前記バイスの上面で嵌合する山部と谷部を設けた係合外形部を前記バイスの上面と前記部品把持顎の底部に設けてなることを特徴とするロボットテンダーを使用する方法。
【請求項１０】
請求項１記載の方法であって、前記左顎部と前記右顎部を係合させる構造の腕先ツールを伴うロボット腕を用いる手順は、さらに前記部品把持顎を係合する４つのフォークを伴う腕先ツールを用い、２つのフォークは前記左顎部を係合させ、２つのフォークは前記右顎部を係合させ、前記部品把持顎は、前記フォークを係合するための前記左顎部と前記右顎部に定められた４つの対応する内部チャンネルを有することを特徴とするロボットテンダーを使用する方法。
【請求項１１】
請求項１記載の方法であって、さらに次の手順を有する、
前記腕先ツールに係合する第２の部品把持顎を係合させ、
前記第２の部品把持顎を動かして前記バイス内で前記部品と係合させ、
前記コンピュータ数値制御装置内の前記バイスを外して前記部品把持顎と前記取り付けられた部品を解放し、
前記第２の部品把持顎を前記部品上に係合させ、
前記第２の部品把持顎と前記部品を動かして第２のバイスに係合させ、前記第２の部品把持顎の底部は前記第２のバイスに係合する構造とされ、
前記第２のバイスを作動させて前記第２の部品把持顎を固定し、前記腕先ツールを前記第２のバイスから除去し、
前記第２のバイスに保持されている間に前記部品を処理することを特徴とするロボットテンダーを使用する方法。
【請求項１２】
コンピュータ数値制御装置に部品提供するロボットテンダーを使用する方法であって、
部品を把持する構造を有する部品把持顎を用い、前記部品把持顎は左顎部と右顎部を有し、前記顎部は第１の側部と第２の側部を有し、前記顎部のそれぞれは前記第１の側部に部品把持外形部を有し、左顎部と右顎部が作動した時に部品を把持する構造とされ、
前記左顎部と前記右顎部を係合させる構造の腕先ツールを伴うロボット腕を用い、前記部品把持外形部内に部品を把持するために、前記腕先ツールは前記左顎部と前記右顎部を一緒に又は離すように動かすことができ、
前記ロボット腕で持ち上げる位置に加工すべき部品を配置し、
前記腕先ツールにより前記部品把持顎を係合させ、
前記腕先ツールにより前記左顎部と前記右顎部を開位置に移動させ、
前記部品上に逆さまに前記部品把持顎を配置し、
前記腕先ツールを動かして前記左顎部と前記右顎部を固定位置に移動させて前記部品を把持し、
前記ロボット腕の動きにより前記部品を持ち上げ、
前記把持された部品と共に前記部品把持顎を逆にし、
前記部品把持顎と前記把持された部品を前記コンピュータ数値制御装置のバイスに移動し、前記バイス内で前記部品把持顎と取り付けられた部品を係合させ、
前記腕先ツールを前記部品把持顎から外し、前記腕先ツールを前記コンピュータ数値制御装置から離し、
前記コンピュータ数値制御装置内で前記部品を処理し、
前記腕先ツールに係合する第２の部品把持顎を係合させ、
前記第２の部品把持顎を動かして第２のバイス内で前記部品と係合させ、
前記腕先ツールを前記第２の部品把持顎から外し、
前記部品把持顎を前記腕先ツールに係合し、前記部品把持顎と前記部品を拾い上げ、
前記部品把持顎と前記部品を前記第２の部品把持顎上の位置に動かして、更なる処理用に前記第２の部品把持顎と第２のバイスの間の部品を固定するために、前記部品を前記第２の部品把持顎内に送り、
前記第２のバイスと前記第２のバイスに保持されている間に前記部品を処理することを特徴とするロボットテンダーを使用する方法。
【請求項１３】
コンピュータ数値制御装置に部品提供するロボットテンダーを使用する方法であって、
部品を把持する構造を有する部品把持顎を用い、前記部品把持顎は少なくとも左顎部と右顎部を有し、前記顎部は第１の側部と第２の側部を有し、前記顎部のそれぞれは前記第１の側部に部品把持外形部を有し、少なくとも左顎部と右顎部が作動した時に部品を把持する構造とされ、
前記左顎部と前記右顎部を係合させる構造の腕先ツールを伴うロボット腕を用い、前記部品把持外形部内に部品を把持するために、前記腕先ツールは前記左顎部と前記右顎部を一緒に又は離すように動かすことができ、
前記ロボット腕で持ち上げる位置に前記部品把持顎内の加工すべき部品を配置し、
前記腕先ツールにより前記部品把持顎を係合させ、
前記腕先ツールの作動により前記左顎部と前記右顎部を固定位置に移動させ、これにより前記部品を把持し
前記ロボット腕の動作により前記部品を持ち上げ、
前記部品把持顎と前記把持された部品を前記コンピュータ数値制御装置のバイスに移動し、前記バイス内で前記部品把持顎と取り付けられた部品を係合させ、
前記腕先ツールを前記部品把持顎から外し、前記腕先ツールを前記コンピュータ数値制御装置から離し、
前記コンピュータ数値制御装置内で前記部品を処理することを特徴とするロボットテンダーを使用する方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の方法であって、さらに、
前記腕先ツールにより前記取り付けられた部品に前記部品把持顎を係合し固定させ、
前記コンピュータ数値制御装置内で前記バイスを外して前記部品把持顎と前記取り付けられた部品を離し、
前記コンピュータ数値制御装置から前記部品把持顎と前記部品を取り除き、
前記部品を部品仕上げ位置に配し、
前記部品から前記部品把持顎を外すことを特徴とするロボットテンダーを使用する方法。
【請求項１５】
コンピュータ数値制御装置に部品提供するロボットテンダーを使用する方法であって、
部品を把持する構造を有する複数の部品把持顎を用い、前記部品把持顎は左顎部と右顎部を有し、前記顎部は第１の側部と第２の側部を有し、前記顎部のそれぞれは前記第１の側部に部品把持外形部を有し、左顎部と右顎部が作動した時に部品を把持する構造とされ、
前記複数の部品把持顎を複数の部品持ち上げ位置の１つに配された部品棚に、該棚の各位置には１つの部品把持顎となるように配置し、
前記複数の部品を前記部品把持顎に各部品把持顎ごとに１つの部品となるように配置し、
前記左顎部と前記右顎部を係合させる構造の腕先ツールを伴うロボット腕を用い、前記部品把持外形部内に部品を把持するために、前記腕先ツールは前記左顎部と前記右顎部を一緒に又は離すように動かすことができ、
前記複数の部品把持顎の１つを前記ロボット腕の前記腕先ツールに係合させ、
前記腕先ツールを用いて前記部品を固定するように前記左顎部と前記右顎部を動かし、
当該コンピュータ数値制御装置内に囲まれたバイスを伴うコンピュータ数値制御装置を用い、
前記バイス上の位置に前記部品把持顎上の前記部品を動かし、前記バイス内に前記部品と共に前記部品把持顎を配し、
前記バイス内に前記部品把持顎を固定し、前記部品把持顎内に前記部品を固定し、
前記コンピュータ数値制御装置内で前記部品を処理することを特徴とするロボットテンダーを使用する方法。
【請求項１６】
請求項１５記載の方法であって、さらに次の手順を有する、
前記腕先ツールに係合する第２の部品把持顎を係合させ、
前記第２の部品把持顎を動かして第２のバイスと係合させ、
前記腕先ツールを前記第２の部品把持顎から外し、
前記バイスから前記部品把持顎を外して前記部品把持顎を前記腕先ツールに係合させ、前記部品把持顎と前記部品を持ち上げ、
前記第２の部品把持顎上の位置に前記部品把持顎と前記部品を動かし、前記部品を前記第２の部品保持顎内に配置し、前記部品把持顎を解放し、
前記部品を前記第２の部品把持顎内に固定するために前記第２のバイスを固定し、更なる処理のために前記第２の部品把持顎を前記第２のバイス内に固定し、
前記第２の部品把持顎と前記第２のバイスに保持されている間に前記部品を処理することを特徴とするロボットテンダーを使用する方法。
【請求項１７】
請求項１３記載の方法であって、さらに次の手順を有する、
前記腕先ツールに係合する第２の部品把持顎を係合させ、
前記第２の部品把持顎を動かして第２のバイスと係合させ、
前記腕先ツールを前記第２の部品把持顎から外し、
前記バイスから前記部品把持顎を外して前記部品把持顎を前記腕先ツールに係合させ、前記部品把持顎と前記部品を持ち上げ、
前記第２の部品把持顎上の位置に前記部品把持顎と前記部品を動かし、前記部品を前記第２の部品保持顎内に配置し、前記部品把持顎を解放し、
前記部品を前記第２の部品把持顎内に固定するために前記第２のバイスを固定し、更なる処理のために前記第２の部品把持顎を前記第２のバイス内に固定し、
前記第２の部品把持顎と前記第２のバイスに保持されている間に前記部品を処理することを特徴とするロボットテンダーを使用する方法。
【請求項１８】
コンピュータ数値制御装置に部品提供するロボットテンダーを使用する方法であって、
作動時に部品を把持する構造とされた部品把持バイスを用い、
前記部品把持バイスと係合する構造の腕先ツールを伴うロボット腕を用い、前記腕先ツールは前記バイスを作動し且つ前記バイスを部品持ち上げ位置とコンピュータ数値制御テーブルの間に動かすことができ、前記コンピュータ数値制御テーブルは前記部品把持バイスと係合する構造を有し、
前記ロボット腕で持ち上げる位置に加工すべき部品を配置し、
前記腕先ツールにより前記部品把持バイスを係合させ、
前記部品上に逆さまに前記部品把持バイスを配置し、
前記バイスを動かして前記部品を把持し、
前記ロボット腕の動作により前記部品を持ち上げ、
前記把持された部品と共に前記部品把持バイスを逆にし、
前記部品把持バイスと前記把持された部品を前記コンピュータ数値制御テーブルに移動し、
前記バイスと前記コンピュータ数値制御テーブルを係合させ、
前記腕先ツールを前記部品把持バイスから外し、前記腕先ツールを前記コンピュータ数値制御装置から離し、
前記コンピュータ数値制御装置内で前記部品を処理することを特徴とするロボットテンダーを使用する方法。
【請求項１９】
部品をロボット処理するシステムであって、
少なくとも左顎部と右顎部を有し、３軸方向での安定性のために部品を固定し、１つ若しくはそれ以上の部品把持外形部を定める第１の側部、バイスと係合する構造の第２の側部、及び腕先ツールと係合する構造の第３の側部を有し、前記部品と係合し且つ該部品を外すことができる部品把持顎と、
ロボット腕に取り付け可能とされ、電子的に前記部品把持顎と係合する構造とされ、前記部品の３軸方向での安定性のために部品を前記部品把持顎内に電子的に固定する腕先ツールと、
前記部品の３軸方向での安定性のために前記部品把持顎内に部品を固定する構造とされた当該バイスを処理するために、電子的に前記部品把持顎と係合及び解放することができ、コンピュータ数値制御装置内の前記部品把持顎内に前記部品を固定するバイスと、
部品持ち上げ位置と前記バイスの間に前記部品把持顎を移動させ、前記コンピュータ数値制御装置内の前記バイス内に持ち上げるための前記位置から前記部品を持ち上げ、移動させ、保持するために部品上の前記部品把持顎を開閉する構造とされる前記ロボット腕とを有することを特徴とする部品をロボット処理するシステム。
【請求項２０】
請求項１９記載のシステムであって、前記バイスは、前記部品把持顎を係合させ、狭窄し、解放することができる顎部を有することを特徴とする部品をロボット処理するシステム。
【請求項２１】
請求項１８記載のシステムであって、前記腕先ツールは前記部品把持顎内の特徴部に係合する構造の少なくとも２つのプローブを有することを特徴とする部品をロボット処理するシステム。
【請求項２２】
請求項１９記載のシステムであって、前記腕先ツールはさらに４つのフォークを有し、前記部品把持顎は４つの内部チャンネルを有し、前記フォークは４つの内部チャンネルに前記部品把持顎内で係合し、２つの内部チャンネルは前記左顎部内で、２つの内部チャンネルは前記右顎部内で係合することを特徴とする部品をロボット処理するシステム。
【請求項２３】
請求項１９記載のシステムであって、前記部品把持顎は当該部品把持顎の前記底側にバイス係合外形部と、前記バイスの上面に対応する顎係合外形部を有し、前記バイス係合外形部は前記顎係合外形部と係合する構造とされることを特徴とする部品をロボット処理するシステム。
【請求項２４】
請求項１９記載のシステムであって、前記バイスは、前記部品把持顎の底側の少なくとも１つの突出部に係合する構造のバイス顎部を有し、該バイス顎部は前記バイス上面の前記部品把持顎を固定することができることを特徴とする部品をロボット処理するシステム。
【請求項２５】
請求項２４記載のシステムであって、前記バイス顎部は、前記突出部の逆傾斜面に係合する少なくとも１つの傾斜面を有し、前記バイス顎部傾斜面は前記部品把持顎を押圧して前記バイスの上面に係合することを特徴とする部品をロボット処理するシステム。
【請求項２６】
請求項２５記載のシステムであって、前記部品把持顎の前記底側上に１つ若しくはそれ以上の位置決めレールを有し、前記バイス顎部は前記位置決めレール上の傾斜面に係合する構造を有することを特徴とする部品をロボット処理するシステム。
【請求項２７】
請求項２３記載のシステムであって、前記バイス上の上面の前記バイス係合外形部とこれに対応する前記顎係合外形部は、嵌合する山部と谷部を前記部品把持顎の底部と前記バイスの上面に有することを特徴とする部品をロボット処理するシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は２０１３年４月２９日に出願された米国仮特許出願  第６１／８１６９２７号の利益を主張するものであり、その開示内容は本言及により包括されるものである。
【０００２】
現在開示され請求されている発明の概念は、一般にロボット製造とコンピュータ数値制御装置に関し、特にコンピュータ数値制御装置のためのロボットテンダーに関する。
【背景技術】
【０００３】
本発明はロボットシステムに関する。特に部品棚エリアから部品を掴み、作業エリアにその部品を提示し、付加的に一度若しくはそれ以上に部品を再び位置決めして前記作業エリアに部品を再提示し、次いでその部品を棚エリアに戻して保管することができるロボットシステムに関する。
【０００４】
部品への部品提供のためのロボットシステムは当該技術分野でも良く知られている。このようなロボットシステムは、典型的にはABBロボティクスのIRB-140である。IRB-140は６軸のロボット腕である。部品取扱のアプリケーションとしては、IRB-140は典型的には腕先ツール（End of Arm Tool; EOAT）をロボット腕の端部に搭載した構造を有する。腕先ツールは部品を掴むように作動でき、部品を１つのところから他のところに動かす。
【０００５】
ロボットは素早く力強い形で予期せぬ動作をすることができるので、保護用のガードが典型的には用いられる。ロボットの周りのガードは、ロボットが人を打撃し障害を与え得るエリアに人が入るのを防止する。典型的には、ガードされたエリアに入るアクセスドアが用いられ、アクセスドアが開いているときにはロボットが動かないようなセンサーが搭載される。
【０００６】
コンピュータ数値制御装置への部品提供が、ロボット部品操作の共通なアプリケーションとされる。コンピュータ数値制御装置は典型的には部品から材料を切削し、その部品を新しい形に形成する。部品は形状と寸法の殆ど無限の種々のものにできる。コンピュータ数値制御装置内で部品を固定するために、部品は典型的にはバイス若しくはその他の手段に対して配置されしっかりと締められる。バイスは置換可能で切削可能な顎用の突出部を有する。バイス顎は、最初の切削操作のために保持されて、典型的には、部品の形状に合うように加工される。多くの場合、部品は第２の切削操作が必要とされる。第２の切削操作では、最初の操作で切削された部品の面を用いてバイス内に部品は典型的には保持される。最初の操作の後、部品形状は典型的には変わるため、最初の操作の後で部品の形状に適合し第２のバイスに保持される第２の顎の組が典型的には第２の操作のために部品を保持する必要がある。
【０００７】
コンピュータ数値制御装置への部品提供のアプリケーションでは、部品は典型的にはアクセスドアを介してロボットのガードされたエリア内の部品棚エリアに配置される。棚エリアが部品で満たされ、アクセスドアが固定されると、作業者がシステムに開始の信号を送る。部品棚エリアは典型的には各部品が正確な位置に置かれるように設計される。ロボットは、取り出しのために棚内に各部品を正確に配置するようにプログラムされていなければならず。ロボットの腕先ツールは、部品棚エリアから部品を取り出すために部品が正確に配置されコンピュータ数値制御装置のバイス内に正確に配置されるように、典型的には部品の形状に適合するように設計される。多くの場合、部品を最初の操作のために配置するのに使用したロボットの腕先ツールは第１の操作から第２の操作へ部品を動かすのは適当ではない。さらに多くの場合、部品を第２の操作冶具から部品棚に戻して動かすように、第３の腕先ツールはロボットに用いられなければならない。各ロボット腕先ツールは、典型的には特注の設計で、コンピュータ数値制御装置で使用されるバイス顎よりもはるかに高額である。もし寸法の異なる新しい部品がコンピュータ数値制御装置への部品提供のアプリケーションに導入されるならば、それぞれ新たな部品棚、ロボットプログラミング、腕先ツール、コンピュータ数値制御装置バイスを設計する必要がある。
【０００８】
複数の腕先ツールに部品提供するため、ロボットは典型的には２つの方法のうちどちらかの構造を採り、ロボット腕の端部に取り付けられた複数の腕先ツールとするかロボット腕先ツール交換器かとされる。複数の腕先ツールはロボット腕の端部に重量を付加するという不利益をもたらす。余分な重量は大型でより高価なロボットを必要とするかもしれない。ロボット腕先ツール交換器は重さの点で軽いが、典型的にはより高価な代替となる。
【０００９】
コンピュータ数値制御装置への部品提供のアプリケーションの実施は、とても高額になりうる。ロボットの費用は、塀、ドア、他の安全設備の設置、及び部品棚、複数の腕先ツール、ツール交換器、他の部品の保持、取り上げ、配置のための設備を含む。ロボット設備のコストは、典型的には、コンピュータ数値制御装置とバイスのコストと同様なコストとされる。しかしながら、部品棚、腕先ツールを設計する技術、ロボットシステムを保護しプログラムするコストは、人間が供給した部品を設計しプログラムするコストよりもはるかに高くなる。典型的には、ロボットのエンジニアはコンピュータ数値制御装置のプログラマーよりも２倍から４倍の人件費となる。
【００１０】
典型的なコンピュータ数値制御装置への部品提供のアプリケーションでは、１つの部品を伴う１つのシステム全体のロボットエンジニアリングと実施の費用は、２万ドルから１０万ドルを超えるものもある。片や１つの部品とバイス顎についてのコンピュータ数値制御装置のエンジニアリングと実施の費用は典型的には１０００ドル以下である。既に有るロボットテンダーのアプリケーションへの新しい非類似の部品の追加は、部品棚と腕先ツールの新しいロボットエンジニアリングの費用と５０００ドルから１０万ドルを超えるロボットプログラミングの費用がかかる。多くの場合、ロボットテンダーのアプリケーションで、１つの部品と他の部品の間での切り替えのためのセットアップ時間はロボットエンジニアによる多くの作業時間を要し、法外なコストとなりうる。片や現代のコンピュータ数値制御装置では、１つの部品と他の部品の間での切り替えのためのセットアップ時間はしばしば１時間以内であり、廉価で習熟した作業者の労力でなされるものである。
【００１１】
幾つかのアプリケーションにおいては、速度、正確さ、或いは安全の必要性からロボットを人に置き換えることはできない。コンピュータ数値制御装置への部品提供のアプリケーションでは、必ずしもそうではない。コンピュータ数値制御装置への部品提供は典型的には人間によって行われる。コンピュータ数値制御装置への部品提供のアプリケーションで人間を使うかロボットを使うかについての判断の際に、投資の費用と見返りがほとんどいつも決断点の鍵となる。ほとんどのアプリケーションについては、ロボットエンジニアリングの費用は部品の寿命を越えて償却するには高すぎる。
【００１２】
それ故に、運転に用いられる各部品の立ち上げ費用の最小限と最小限のエンジニアリング費用で広く種々の部品に部品提供するロボットシステムへのニーズがある。多くの製造施設は比較的に低コストのコンピュータ数値制御装置のプログラマーを雇用し、ロボット技師を雇用しないことから、ロボットのプログラムの必要性のないところでコンピュータ数値制御装置のプログラマーによってロボットシステムは簡単に広範囲の部品に適応するものとなる。
【００１３】
代替的なロボットテンダーシステムは、パレットに付加された部品を保持するラックシステムを有する。エロワロボットコンパクト（ＥＲＣ）はこのようなシステムの典型的なものである。作業物を保持するラックに替えて、ＥＲＣはシステムのラック内のパレットを保存する。作業者は、各部品を１つのパレットに添えて、そのパレットをＥＲＣ内に置く。全てのパレットはラックシステムの中で正確な場所に保存され、ＥＲＣの腕先ツールと共通のインターフェースを有する。予め定められたパレットの場所と、異なる部品を取り扱うのに腕先ツールを変える必要もないことから、ＥＲＣは、棚から直接部品を取り出すロボットテンダーシステムの第1の問題点を解決し、各部品について特別な腕先ツールを作る必要もなく、異なる部品をコンピュータ数値制御装置に操作するために特別なプログラムも不要とされる。
【００１４】
しかしながら、このようなシステムには少なくとも２つの不利益がある。各部品をパレット上に載せるのに必要な労力のコストと、パレットの費用と保存に必要な要件である。典型的には、パレットは各部品をパレットに固定するための専用の備品を有している。専用備品を有する各パレットのコストは、２５０ドルから１０００ドルの範囲にできる。ほとんどの部品は典型的には２つの異なる加工作業を要し、各作業には２つの異なる備品を伴う。５０個のパレットを保持するシステムでは、それぞれ２つの作業を要する５０個の単部品を扱うシステムを構成する備品のコストは、典型的な人力の部品の１０００ドルに比較して、２５０００ドルから１０万ドル以上の範囲である。さらに、このタイプのシステムは、加工に際してパレットに各部品を作業者が搭載して固定する必要があり、そして終了した時には各部品を外して降ろす必要がある。一方、ロボットが部品を拾い上げる従来のロボットテンダーシステムでは、作業者は加工のためにラックに部品を置くだけで良く、加工の後ではラックから部品を引き出すだけである。
【００１５】
それ故、ロボットシステムには、広い種類の部品を扱って、最小のエンジニアリング費用と、各部品についての最小の立ち上げ費用とを求めるというニーズが存在する。システムで搭載及び非搭載とするのに必要な労力は最小限とすべきである。大部分の製造施設はロボット技師ではなく比較的に低コストのコンピュータ数値制御装置のプログラマーを雇用していることから、ロボット用プログラムが不要なコンピュータ数値制御装置のプログラマーによって、そのロボットシステムは広範囲の部品に簡単に適用できるものである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
要約の目的は、公衆特に、特許や法律用語に詳しくない当技術分野の科学者、技術者、実務家が、簡単な査読から本出願の技術的な開示の本質と要旨を迅速に決めることにある。要約は、請求項により判断される本発明の発明概念を定めるように意図したものではなく、いずれにせよ発明概念の範囲を限定するように意図したものでもない。
【００１７】
ここに開示され（権利として）請求された発明概念のさらに他の特徴や利点は、発明概念の好ましい実施形態を記述する次の詳しい説明から、発明概念を実施することで熟考される最良のモードの記述による仕方から単純に、当技術の当業者にとって容易に明らかとなろう。実現されるように、発明概念は、当該発明概念から逸脱することなく全ての多様で明らかな細目において変形が可能とされる。従って、好ましい実施形態の図面や説明は、本質的に説明的なものとみなされるのであり、本質的に限定的なものではない。
【００１８】
開示されるのは、コンピュータ数値制御装置に部品提供するロボットテンダーを使用する方法である。テンディング（部品供給）とは、部品が処理されるところで、コンピュータ数値制御装置に処理される部品を送ることである。"処理する"は、部品の製造で典型的には行われる幾つかの手順を意味する。処理するは、コンピュータ数値制御装置によって行われるところの、加工し、穿孔し、電界放電加工（Electric Discharge Machining）し、研削し、融着し、研磨し、つや出しし、及び他の加工方法を含む。
【００１９】
開示される方法は、部品を把持するように設計された部品把持顎（part gripping jaw）を提供する手順を有する。部品把持顎は、少なくとも左顎部と右顎部を有し、２つの顎は拡がって離間し、閉じて一緒になる。この産業のいくつかの装置は、３つの部品からなる把持具を有し、このような３つの部品の顎部は、ここに開示される発明概念のうちである。左顎部と右顎部の一方若しくは両方の部品把持顎として定義されるものは、顎部を部品を把持するものにできる様々な外形のものとされる。もし部品が丸い部品の場合、提供される外形、丸い部品の外径の周りに嵌る２つの凹部を有するリング構造を有していても良い。丸い部品は、１つの顎部上の２つの突出する支柱に対向して作動する他の顎部上で２つの突出する支柱によって把持され得る。部品の外径を把持する把持外形部は別にして、幾つかの部品は、部品の内側の特徴を用いてより良く把持され、内径の把持外形部もまた提供される。部品把持顎は、第１の側部と第２の側部を有し、第１の側に把持外形部を有し、これは部品把持外形部の上側と考えることができる。
【００２０】
この方法は、腕先ツール（EOAT：End of Arm Tool）を伴うロボット腕を提供する手順を含む。この腕先ツールは、部品把持顎の左顎部と右顎部に係合する構造を有する。また、腕先ツールは、部品把持外形部内で処理すべき部品を把持するために開閉する左顎部と右顎部を動かすことができる。特に、腕先ツールは、部品把持顎の顎部を係合させ、位置をずらし（squeeze）、及び解放するように作られる。腕先ツールは、各顎部の凹部に嵌合する突起若しくはフォークとされ、腕先ツールの各側部への２つのフォークとされ、１つのフォーク、或いは左顎部と右顎部を把持する他の構造の使用によって、腕先ツールにより左顎部と右顎部を開閉するように動かすことができる。もし腕先ツールが部品把持顎を係合するのにフォークを使用する場合、部品把持顎は腕先ツールのフォークが嵌合する内部チャンネルと共に提供される。
【００２１】
本方法の次の手順は、取り付けられた腕先ツールと共にロボット腕によって持ち上げる位置にコンピュータ数値制御装置内で処理すべき部品を配置する。部品は、例えば数多くのこのような部品が載置される棚内の位置、或いは自動的に補充される１つの位置に載置できる。もしロボット腕が棚内の部品のそれぞれの位置を知るならば、アームは同様に部品のそれぞれを取り出すことができ、処理のためにそれをコンピュータ数値制御装置内に移動できる。単一の位置の場合では、例えばコンベアベルトによって補充できる。
【００２２】
本方法の次の手順は、腕先ツールで部品把持顎に係合することである。係合の後、部品を把持するため、左顎部と右顎部は離間若しくは一緒になるように動かされる。もし部品が当該部品の外面を把持されるべきである場合には、顎部は一緒になるように動かされる。もし部品が当該部品の内面を把持されるべきである場合には、顎部は離間するように動かされる。
【００２３】
次の手順は、持ち上げ位置で部品の上で部品把持顎を逆の位置に置くことである。次の手順は、部品の上部区分を把持するため、左顎部と右顎部は離間若しくは一緒になるように動かすことであり、係合から固定位置に動かすことである。顎部は、部品の外面を把持するように一緒になるように動かされ、部品の内面を把持するようには離間するように動かされ、どちらかが係合位置とされる。一旦、部品が部品把持顎によって把持されると、次の手順はロボット腕の動作によって部品を持ち上げることである。この手順は上部より部品上に部品把持ツールを配置することに言及するが、部品が上部によって保持されること、及び部品把持顎が部品の底部を把持することは当該発明概念の範囲内のことであり、部品の底部を把持する場合は、部品把持顎は逆にはならないものとされる。
【００２４】
次の手順は、部品把持顎に固定された部品をコンピュータ数値制御装置のバイスに移動するものであり、そのバイスはコンピュータ数値制御装置のコンピュータ数値制御テーブル上に設けることができる。その次の手順は、部品把持顎内にまだ部品がある状態でバイスを作動させて部品把持顎を把持する。腕先ツールと同様、バイスは部品把持顎を係合し、絞り、解放することができる。バイスは顎部を有することができ、その顎部は、突起、縁部、ありつぎ（dovetail）、若しくはレールを把持することで適切に部品把持顎を固定するように動かす。次の手順は、部品把持顎から腕先ツールを離脱させ、コンピュータ数値制御装置から腕先ツールを外す。この特別な流れの最後の手順は、コンピュータ数値制御装置で部品を処理することである。
【００２５】
追加手順を上記手順の流れの後で行うことができ、コンピュータ数値制御装置で部品を処理した後、バイス内の部品把持顎を腕先ツールに係合し、部品把持顎を腕先ツールに固定し、バイスを解放する工程を含むことができる。次の工程は、ロボット腕と腕先ツールを使用して、部品把持顎と今完成した部品をコンピュータ数値制御装置から外す。  そして、完成した部品を完成部品位置に置くものとされ、その完成部品位置はバイス、テーブル、或いは棚の中とされる。次の工程は、部品から部品把持顎を外すこととされる。
【００２６】
本方法の別の実施形態は、部品がコンピュータ数値制御装置内で処理された後、行われる手順に関わる。そのとき、方法は、腕先ツールを使用して第２の部品把持顎に係合し固定するものとされる。部品の形状は処理の間に変わることがあるため、第２の部品把持顎は新しい形状の部品を把持するために必要とされ得る。次の手順は、バイス内の部品に係合させるように第２の部品把持顎を移動させるものである。その次の手順は、バイスの係合を解いて、部品把持顎と取り付けられた部品を解放する。その次の手順は、第１の部品把持顎と第１のバイスに見られるものと同じ特徴により、第２のバイスに係合して固定される構造の第２の部品把持顎の底部側と、第２のバイスとを係合させるように第２の部品把持顎と取り付けられた部品を移動させるものである。この把持および移動工程では、第２の部品把持顎は接続のために逆さまにされて、部品把持顎の底部を第２のバイスに向ける。その次の工程は、第２のバイスを作動させ、第２の部品把持顎から腕先ツールを外して、第２の部品把持顎と第２のバイスに保持されている間に部品を処理する。
【００２７】
本方法は、部品把持顎がバイス係合外形部を伴い、バイスが顎係合外形部を伴うものとされる。これらの外形部は特徴と対応しており、これらの表面の１つが突起を有し、他の表面が凹部を有し、外形部は一緒に嵌合して、顎部とバイスの間でしっかりとした結合となる。役に立つ係合外形部は、谷と山、舌部と溝部、突起のような歯合するギアを有することができる。
【００２８】
バイス内に部品把持顎を固定する工程は、どちらかの部品に連結する突出部を形成し、
バイス顎部が閉まった時に一緒に押圧される位置に傾斜した表面を設けるものを含む。これらの突出部は部品把持顎の底部に設けられ、バイス顎部の傾斜した表面に係合する傾斜した表面を伴う１つまたはそれ以上の配されたレールとすることも可能である。
【００２９】
上述の方法と同様に、開示される技術は、腕先ツールにより持ち上げられる位置に複数の部品把持顎を配する方法を含むものであり、それぞれの部品把持顎は当該部品把持顎内に部品を有して、腕先ツールに容易に係合し持ち上げられるものとされる。
【００３０】
開示される技術のもう１つの実施形態は、コンピュータ数値制御装置への部品供給のためにロボット腕を用いて部品をロボット的に処理するシステムである。このシステムは、電子的作動する部品顎部を当該コンピュータ数値制御装置の囲いの内部に伴うコンピュータ数値制御装置を有する。その部品顎部は、コンピュータ数値制御装置内に部品を固定するために開閉する。一旦、部品が固定されると、部品に必要な処理を行うために部品上にコンピュータ数値制御装置は移動することができる。コンピュータ数値制御装置はいくつでも標準の処理をこなすことができ、それは、加工し、研磨し、切削し、穿孔し、種々の機械的な方法で材料を取り除き、及び他の典型的なコンピュータ数値制御の機能を含むものとされる。
【００３１】
このシステムは部品持ち上げ位置を含み、それはロボット腕が人間の介入なしで部品を持ち上げることができるように指標付けされている。その部品位置は、多数の部品が持ち上げ準備良く配された棚としても良く、棚上の各位置はロボット腕によって正確に持ち上げられるように指標付けされる。その部品位置は単一の位置とすることもでき、１つの部品が所定位置から持ち上げられると直ぐに部品をその位置に送るような運搬ベルト等によって自動的に部品が供給される位置とすることもできる。
【００３２】
ロボット腕は腕先ツールを含み、それはロボット腕に取り付け可能とされる。腕先ツールは部品把持顎を係合し、部品把持顎を持ち上げ用の部品位置から部品を持ち上げるのに使用する構造を有する。腕先ツールは、部品把持顎と係合し、該部品把持顎は部品を持ち上げるのに供する。部品把持顎は、少なくとも２つの時折３つの顎部を有し、これらは部品上で閉じて、３軸で部品を固定する。部品把持顎は左顎部と右顎部を有し、顎部は第１の側部と第２の側部を有する。顎部のそれぞれは第１若しくは第２の側部に部品把持外形部を有する。部品把持外形部は、部品把持顎によって持ち上げれるように特別な部品のための構造を有する。例えば、顎部は部品上で締められて、部品の外側面を把持でき、その目的のために、丸い部品の周囲に適合する外形を有するものとすることができ、或いは丸い部品の持ち上げのために係合する支柱を伴うものとすることもできる。部品は、チューブや当該部品に穿孔される孔若しくはスポークの内径などの持ち上げのための他の位置を持つことができる。部品のこれらの形状のいくつかにおいては、顎部が中空チューブ状部品の内側に延長され把持する顎部によって部品に係合するようにできる。
【００３３】
部品把持顎は、底部側若しくは第２の側部にバイス係合外形部を有しており、それはバイスの上面に設けられた対応する凹部と内部で嵌まる突出部（あるいはその逆）を有する。部品把持顎は第３の側部を有し、それは腕先ツールと係合する構造を有する。腕先ツールと部品把持顎は、２つのフォークに係合する２つの内部凹部を有する顎部のそれぞれと該内部凹部に嵌合するフォークの使用により係合することができ、例えば、腕先ツールの２つのフォークは、部品把持顎の２つの顎部のそれぞれに設けられている。腕先ツールは、部品把持顎に係合し、ずらし、後に解放することで、部品把持顎と係合する。
【００３４】
説明されるように本システムは、腕先ツールを逆立ち位置の部品上に動かすことができ、部品との係合を用意するために顎部を開閉し、部品上へ部品把持顎を下げたり、左顎部と右顎部を係合することで部品を把持し、部品を持ち上げ、ロボット腕で部品を動かし、コンピュータ数値制御装置のバイス内に部品を配することができる。部品把持顎は典型的には部品を把持するために逆さまにされ、次いで１８０度反転する。典型的な部品把持顎の持ち上げは、部品上で反転して行われ、次いで部品に係合し、そして部品を持ち上げ、バイス上の位置に移動させ、部品内に搭置する。バイスは部品を把持し、部品把持顎は部品を解放して、コンピュータ数値制御デバイスが部品上で作動する間、バイスから腕が離れる。このシステムの利点は、ロボット腕の動きがコンピュータ数値制御プログラマーによってプログラムできることであり、ロボット技術者プログラマーを必要としないことである。この構造はまたどのような数の部品を取り扱うにも一対の部品把持顎を使用するという利点がある。部品のコンピュータ数値制御装置での処理の後、同じ部品把持顎は部品を持ち上げるのに利用され、コンピュータ数値制御装置から部品を出してその部品をさらなる処理のためのもう１つの位置に動かす。必要であれば、ロボット腕は元の部品形状に適合する部品把持顎を外して、コンピュータ数値制御装置での処理の後に部品を把持するための特徴を持った第２の部品把持顎と係合する。この方法によって、腕先ツール上の、ロボット腕上の、或いはコンピュータ数値制御装置内のバイス上の部品を係合させる人間の活動を要することなく、２つの部品把持顎はいくつの数の部品を処理することにも役立つことができる。
【００３５】
部品把持顎はバイス係合面を有し、バイスは顎部係合面を有し、一方の突出部は他方の凹部に嵌合し。バイスによりしっかりと部品把持顎を固定する。係合面の１つの形式は、反対面の反転した形状に内的に嵌る歯車のような歯の形式とされる。バイスはまた顎部を有し、部品把持顎は１つもしくはそれ以上の突出部若しくは定位のレールを有する。顎部は傾斜した面を有し、突出部若しくはレールは反対に傾斜した面を有し、バイス顎部が突出部若しくは定位のレールに押圧されたとき、部品把持顎はバイスの上面に押圧される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】ロボット腕を使用するコンピュータ数値制御装置に部品提供するシステムを示す斜視図である。
【図２】部品把持顎の上面の斜視図である。
【図３】部品把持顎の底部の斜視図である。
【図４】腕先ツールの斜視図である。
【図５】コンピュータ数値制御装置で使用されるバイスの斜視図である。
【図６】部品把持顎に近接した腕先ツールの上面図である。
【図７】腕先ツールが部品把持顎と係合する手順を示す図である。
【図８】部品を把持するために部品把持顎を作動させる腕先ツールの上面図である。
【図９】棚上の部品を把持するロボット腕に取り付けられた腕先ツールの側面図である。
【図１０】バイス内に部品把持顎を置くためにコンピュータ数値制御装置内に腕先ツールを移動するロボット腕の図である。
【図１１】部品把持顎を固定するバイスの側面図である。
【図１２】コンピュータ数値制御装置から外れた腕先ツールの側面図である。
【図１３】コンピュータ数値制御装置内のツールによって処理されている部品の側面図である。
【図１４】第２の部品把持顎を使用して、部品を把持しそれを第２のバイスに移動する腕先ツールの図である。
【図１５】腕先ツールが部品把持顎を作動させ適正に部品を固定する工程を示す図である。
【図１６】ロボット腕と腕先ツールによって係合し移動し得る構成とされ且つコンピュータ数値制御テーブルに係合するように構成されるバイスの図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
本明細書の全てにおいて、"実施形態"若しくは類似の言葉への言及は、本実施形態に結びついて記述される特別な特徴、構造、若しくは特質は少なくとも１つの本発明の実施形態に含まれていることを意味する。それ故に、本明細書の全てにおいて"実施形態で"及び類似の言葉の語句の出現は、必須ではないものの、全ての同じ実施形態について言及することがある。
【００３８】
さらに、本発明の記述された特徴、構造、若しくは特質は、１つ若しくはそれ以上の実施形態においてどのような好ましい方法でも組み合わせられる。以下の説明では、数々の特別な詳細は本発明の徹底的な理解を与えるように提供される。しかしながら、関連する技術の当業者は、本発明は１つ若しくはそれ以上の特別な詳細なしで、或いは他の方法、部品、材料によりで実施することができることを認識するものである。他の例としては、周知の構造、材料、或いは動作は、本発明の要旨を曖昧にしないために、示さず若しくは詳述しないものとしている。
【００３９】
本発明は、広範囲の部品を処理するのに応用でき、ロボットプログラミングが不要であり、システムに適用される各部品に関するエンジニアリング費用を実質的に低減する改善されたロボット部品提供システム（IRTS, Improved Robotic Tending System）の方法とシステムを提供する。このロボット部品提供システムは、典型的には、コンピュータ数値制御装置のプログラマーによって、特別なロボットのスキルやトレーニングなしでコンピュータ数値制御装置のプログラマーの現存のスキルを活用して、広範囲の部品を提供できる構造を有する。
【００４０】
本発明のいくつかの好適な実施形態は図１乃至図２１に示される。図１に示されるように、開示される技術の主要な部品は、ロボット腕１２、腕先ツール（EOAT）１４、部品把持顎１６、棚２０、及びバイス１４を有するコンピュータ数値制御装置３２を有する。よく見せるため、ロボットの保護（壁）とアクセスドアは示さず、コンピュータ数値制御装置３２、テーブル５４、及びバイス３４のみ示している。図１に示すのは棚２０であり、棚２０に開示されるのは開示されるロボットコンピュータ数値制御システムの作動方法への２つの異なるアプローチである。このシステムを作動させる１つの方法は、棚２０の各位置が個別の部品１８によって占有されているものである。それら位置は持ち上げ位置３０として指定され、ロボット腕１２は、指定された持ち上げ位置３０の１つに存在するどの部品１８も配し係合することができるようにプログラムされる。このシステムと方法の代替的な作動方法は、全部の持ち上げ位置３０に部品把持顎１６が配置されるものであり、全ての部品把持顎１６に部品１８が位置付けされる。動作の第１のモードでは、システムによって一対の部品把持顎１６が部品１６を持ち上げ位置３０からコンピュータ数値制御装置３２内のバイス３４に係合するように移動する。動作の第２のモードでは、腕先ツール１４が持ち上げ位置３０で別個の部品把持顎１６に係合し、顎部内で部品１８は腕先ツール１４によって固定される。
【００４１】
このシステムと方法は、いくつかの異なるシナリオによって変形できるものであり、ロボット腕１２は特別なジョブの必要性、特に部品１８の重さで選択される。描かれるシステムで例示される部品１８は、約１ポンドの重さのアルミニウムの円柱形のディスクである。この一般的なサイズの部品１８のため、１４ポンドの持ち上げ能力を有するABB IRB 140の如きロボット腕１２は、この特別な機構に好適とされる。図示のシステムと方法において、様々なスタイルとモデルのコンピュータ数値制御装置３２は利用でき、その一例としてはHaas製のコンピュータ数値制御装置３２、model DT1がある。コンピュータ数値制御装置内に置かれるのは、テーブル５４とバイス３４であり、バイス３４は特別な機構に応じて部品１８若しくは部品把持顎１６、或いは必要に応じて第２のバイス５６に係合する。
【００４２】
図２は開示される技術の部品把持顎１６の詳細な図である。それぞれの部品把持顎１６は上面３６と底面３８と共に左顎部２２と右顎部２４を有する。部品把持外形部２６は、部品把持顎１６の上面３６に機械加工されており、よって左顎部２２と右顎部２４を一緒にするように動かすと部品１８の外側外形部を把持することができ、２つの顎部を離すように動かすと、部品１８の内側外形部を把持することができる。これらの特別な部品把持顎１６は内部チャンネル４０を有し、内部チャンネル４０はある種の腕先ツール１２に相互作用し、腕先ツール１２は部品把持顎１６のこの特別なスタイルの内部チャンネル４０に嵌合するフォークを有する。部品把持顎１６を腕先ツールに係合させる他の機構も可能であって、それは液圧、空圧、その他の方法を用いた対象物を固定し且つ解放する周知の機構を含む。そのような１つのシステムはジャージェンスワークホールディング製のゼロポイントシステムである。開示された部品把持顎１６は約６インチと８インチのサイズで、１インチの厚みであり、好ましくはアルミニウム製で重さは約２ポンドである。
【００４３】
図３は部品把持顎１６の底面３８を示し、共に左顎部２２と右顎部２４を示す。バイス係合外形部５８が示されており、この場合、それはギアのようでバイスの類似のギアのような外形部に係合するように形成されている。図３に示すものは、傾斜した表面６２を有する突出部６０であり、その表面６２はバイスの顎部に係合する。
【００４４】
図４は腕先ツール１４を示し、腕先ツール１４は、内部チャンネル４０に挿入されることで部品把持顎１６に係合するサイズの４つのフォーク２８を伴って構成されている。この特別な実施形態においては、腕先ツール１４のフォーク２８が約５インチの長さで、径は約３／８インチである。腕先ツール１４のフォーク２８は先端部４２を有し、軽くテーパー形状とされ、部品把持顎１６の内部チャンネル４０に進入した時にフォーク２８が自身で中央位置決めできる。腕先ツールのフォーク２８は機械的、液圧、空圧、或いはその他の作動手段の電子的な作動手段によって、部品把持顎１６を押し込むように動かすことができる。
【００４５】
図５はバイス３４を示し、それは開示される技術のシステム及び方法に使用可能とされる。図５に示すものは、バイス３４であり、コンピュータ数値制御装置３２内に搭載され、若しくはコンピュータ数値制御装置３２のテーブル５４上に搭載される。バイス３４は上面４４を有し、その上には部品把持顎１６のバイス係合外形部５８に係合する顎係合外形部４６が位置し、顎係合外形部４６は部品把持顎１６を固定し不動にする構造を有し、よってコンピュータ数値制御装置３２内で様々な器具で処理がなされている間、部品１８が３軸方向でしっかりと適正に保持される。縁部４８は、部品把持顎１６の底部の対応する谷部に係合すように構成される。縁部４８と谷部は、２つの片の間の非常に固い結合をもたらし、コンピュータ数値制御装置３２内の様々な加工ツールの力に対して、取り付けられた部品１８と共に２つの片を金属の１つの固いユニットのように作用させる。バイス３４上の縁部４８は図示のＹ方向の移動に対して部品把持顎１６固定させる。
【００４６】
バイス顎部５０も図示され、部品把持顎１６を取り付けた部品１８と共に固定し、図示のＸ方向及びＺ方向への移動を防止する。部品把持顎の底面の傾斜した面６２は、バイス３４の顎部５０と相互作用し、よって傾斜した面６２の２つのセットも相互作用する。バイス３４の顎部５０は一緒に動いて、部品把持顎１６の下面側の対応する突出部６０に対して係合し、コンピュータ数値制御装置３２の処理用ツールによって加えられる力に対しても、それと取り付けられた部品を適所に固定する。
【００４７】
開示される技術は、コンピュータ数値制御装置３２に部品提供する上記構成部を利用する方法の形の好適な実施形態を含むものである。図６はロボット腕１２を部品把持顎１６の左顎部２２と右顎部２４と係合する構造の腕先ツール１４と共に提供する手順を示す。腕先ツール１４は、部品把持外形部２６内で処理される部品１８を把持するために、左顎部２２と右顎部２４を開閉することができる。好ましい腕先ツール１４は突起部若しくはフォーク２８を使用して、該フォークは各顎部の内部チャンネル４０に嵌合する。このような２つのフォーク２８は腕先ツール１４の各側に１つのフォーク２８が設けられ、或いは左顎部２２と右顎部２４を把持する他の構造の使用により、腕先ツール１４を左顎部２２と右顎部２４を開閉するように動かすことができる。腕先ツール１４の好ましい実施形態は、４つのフォーク２８を利用し、部品把持顎１６の４つの内部チャンネル４０に内部から嵌合する。
【００４８】
図７は開示される方法の次の手順を示し、それは部品把持顎１６を腕先ツール１４に係合することである。図８はこの場合、例えば部品１８の外側の特徴部が把持される際に、左顎部２２と右顎部２４を閉じて動かす手順を示す。図８に示す例では、部品１８は円柱状のディスクである。もし、部品の内側の特徴部が把持される場合、顎部は閉じるように動かされる。図９は開示される技術の次の手順を示し、棚２０の上とすることも可能な持ち上げ位置３０の部品１８の上の逆さ位置に部品把持顎１６を置く。図９はまた部品１８の上区分を把持するために左顎部２２と右顎部２４を開閉する動作の手順も示す。顎部は閉じるように動かされて部品の外側を把持し、拡げるように動かされて部品の内側を把持する。一旦、部品１８が部品把持顎１６によって把持されたところで、次の手順はロボット腕１２の動作により部品１８を持ち上げるものとなる。次の手順は、ロボットによって部品１８と部品把持顎１６を反転させることである。その次の手順は、コンピュータ数値制御装置３２のバイス３４の上の位置に部品１８と部品把持顎１６を移動させるものであり、図１０に示す。
【００４９】
図１０はコンピュータ数値制御装置３２内のバイス３４の上の位置にある部品把持顎１６を示す。次の手順では、図１１に示すように、バイス３４を係合させ、バイス３４内の部品把持顎１６の部品１８を固定する。部品把持顎１６はバイス顎部５０を作動させるバイス３４に固定され、それは機構部分にプログラムできる動作である。図１２は開示される技術の次の工程を示し、腕先ツール１４は部品把持顎１６から解放されてコンピュータ数値制御装置から取り除かれ、処理ツール５２によって処理されるようにコンピュータ数値制御装置３２内に部品１８が残される。処理のさらなる工程は、図７に示すように腕先ツール１４に部品把持顎１６を係合させること、図１１に示すように、部品把持顎１６からバイス３４を外すこと、図１０、図９に示すように、ロボット腕１２を使用してコンピュータ数値制御装置から部品把持顎１６を除き、図１に示すような棚２０とすることも可能な図１に示す完成部品位置６４に今処理された部品１８を載置させることを含むものとされる。
【００５０】
部品把持顎１６を提供する工程は、図３に示すように、部品把持顎１６の底側３８のバイス係合外形部５８と共に部品把持顎１６を提供し、図５a,５bに示すようにバイス３４の上面の顎部係合外形部４６と共にバイス３４を提供するものとされる。
【００５１】
部品把持顎１６とバイス３４を係合させる工程は、図３、５a、５b、１１に示すように、バイス３４の上面４４のバイス顎部５０によって部品把持顎１６の突出部６０を把持するものを含む。この工程は、図３と図５ｂに最良に示すように、突出部６０の傾斜した面６２とバイス顎部５０のそれを係合させるものを含む。突出部６０の傾斜した面６２とバイス顎部５０のそれは反対の方向に傾斜するため、バイス顎部５０による係合は部品把持顎１６をＺ方向にバイス３４の上に引き下げ、さらに部品把持顎１６をＸ方向の動作から固定する。この突出は、位置決めレール６０とすることも可能であり、単数若しくは複数の位置決めレール６０を利用できる。
【００５２】
バイス係合外形部５８と顎部係合外形部４６を提供する工程は、図に示すような外形部を含ませることができ、それらはギアのような縁部４８や対応する谷部である。他の１つの実施形態においては、バイス係合外形部５８と顎部係合外形部４６を提供する工程は、液圧若しくは空圧の固定装置によって提供される。１つの商業的に入手できる装置は、ジャージェンスワークホールディング製のゼロポイントシステムである。（http://www.jergensinc.com/site/showcase_zps/index.html）
【００５３】
上述の方法は、バイス３４から腕先ツール１４を外す工程の後に、図７に示すように、第２の部品把持顎６６を係合する工程を追加することで、増大させることができる。第２の部品把持顎６６は、典型的には、処理の最初の動作の後、部品１８の形状に適合する部品把持外形部を有する。次の工程は、図１４に示すように、バイス３４内の部品把持顎１６に保持される部品１８と係合するように第２の部品把持顎６６を移動させる。第２の部品把持顎６６はそれから部品１８に固定され、バイス３４は部品把持顎１６を解放することで部品１８を解放する。
【００５４】
次の工程はまた図１４に示され、第２のバイス５６との位置に第２の部品把持顎６６を移動する。第２の部品把持顎６６を第２のバイス５６に移動した後、腕先ツール１４は取り外され、図１３に示すように部品１８はコンピュータ数値制御装置内で処理される。
【００５５】
もう１つの好適な実施形態は、上述の方法の変形例であり、コンピュータ数値制御装置３２で処理された後、次の工程として、部品把持顎１６と腕先ツール１４を係合させ、バイス３４を外して部品把持顎１６を解放し、コンピュータ数値制御装置３２から部品把持顎１６と部品１８を移動し、図１に示す棚２０上とすることもできる完成部品位置６４に部品１８を載置し、部品１８から部品把持顎１６を外す。
【００５６】
代替的な好適な実施形態は図１乃至図１４に示される。この方法は前述の方法に類似しているが、複数の部品把持顎１６に複数の部品１８を載置する工程を含み、よって腕先ツール１４が部品把持顎１６に係合した際、部品把持顎１６は棚２０の持ち上げ位置３０にあり、図１に示すように、部品は部品把持顎１６内に既にある。第１の部品把持顎１６の係合の後、工程は上述の工程のように進行する。部品１８の加工が１つ若しくはそれ以上の処理サイクルによって完了する場合、部品１８は図１に示すように完成部品位置６４に載置される。
【００５７】
ロボット腕は典型的にはジョブ内で各部品を加工する一連のコマンドに追従する。好適な実施形態においては、代表的な部品はコンピュータ数値制御装置内の２つの動作を必要とし、コンピュータ数値制御装置は第１動作バイスと第２動作バイスを有する構造とされる。そのサイクルを始めるため、オペレーターは部品ラッキングシステムに部品の第１オペレーション顎部把持具を与え、第１の顎部棚の第１のオペレーション顎部把持具にジョブの処理すべき各部品を固定する。オペレーターは第２の顎部棚内の周知の場所に部品の第２のオペレーション顎部を固定する。基本的な各部品の処理工程は次のようになる。
【００５８】
ロボット腕は移動し、ラッキングシステム内の部品を保持する第１のオペレーション顎部のセットに腕先ツールを位置合わせする。ロボット腕はその腕先ツールを動かして第１のオペレーション顎部と部品を固定する。ロボット腕は腕先ツール、顎部、及び部品を持ち上げ且つラッキングシステムから引く抜く。ロボット腕は第１のオペレーション顎部及び部品をコンピュータ数値制御装置に移動させ、第１のバイス上に位置させる。第１のバイスは、第１のオペレーション顎部をバイスに、該顎部に部品を固定するように動作する。ロボット腕は腕先ツールを停止させ第１のオペレーション顎部を解放する。ロボット腕は第１のバイスから離れるように、コンピュータ数値制御装置から外に後退する。コンピュータ数値制御装置は、第１のオペレーションのため、部品を処理する。
【００５９】
ロボット腕は腕先ツールをラッキングシステム内の第２の顎部のセットに移動させ位置させる。第２の顎部のセットは、コンピュータ数値制御装置での第１のオペレーション処理の後に部品を固定する構造を有する。ロボット腕は腕先ツールを作動させ、第２の顎部のセットを腕先ツール内に固定する。ロボット腕は、腕先ツールと顎部を持ち上げ且つラッキングシステムから引き離す。ロボット腕は第２の顎部のセットを反転させる。ロボット腕は、第２の顎部のセットを第１のバイスの部品の上に位置させるように腕先ツールを移動して位置させる。
【００６０】
ロボット腕は腕先ツールを作動させ、第２の顎部のセット内に部品を固定する。第１のバイスを停止して部品を解放する。ロボット腕は、第１のバイスから第２のオペレーション顎部と部品を離すように動かし、第２のオペレーション顎部と部品を反転させ、第２のバイス上にそれらを正確に位置させる。第２のバイスが作動され、第２のオペレーション顎部をバイス上に、部品を第２のオペレーション顎部上に固定する。
【００６１】
ロボット腕は腕先ツールを停止させ第２のオペレーション顎部を解放する。ロボット腕は第１のバイスの前に置かれ、腕先ツールを作動させて第１のオペレーション顎部を固定する。ロボット腕は第１のバイスから離れるように、コンピュータ数値制御装置から外に後退する。コンピュータ数値制御装置は、第２のオペレーションのため、部品を処理する。ロボット腕は第１のオペレーション顎部をラッキングシステム内に戻し、腕先ツールを停止して棚上の顎部を解放し、次いでラッキングシステムから退却する。ロボット腕は、第１のバイス内の第２のオペレーション顎部に腕先ツールを移動して位置させる。ロボット腕は腕先ツールを作動させ第２のオペレーション顎部と部品を固定する。ロボット腕は解放のために第２のバイスに信号を送る。
【００６２】
ロボット腕は、第２のバイスから第２のオペレーション顎部と部品を離すように移動させ、コンピュータ数値制御装置から退出し、部品を反転して、ラッキングシステムの第１オペレーション顎部の上に部品を正確に位置付けし、第１のオペレーション顎部の上に部品を静かに載置し、腕先ツールを停止して完成した部品を第１のオペレーション顎部内に解放する。
【００６３】
ロボット腕はラッキングシステムから退去し、第２のオペレーション顎部をラッキングシステム内で利用できる位置に配し、腕先ツールを停止して棚内に第２のオペレーション顎部を解放する。サイクル全体は全ての部品が処理されるまで反復される。
【００６４】
第２の代替的で好適な実施形態が図１５、１６に示される。この実施形態では、腕先ツール１４とコンピュータ数値制御テーブル５４がバイス３４に係合し解放するように構成される。腕先ツール１４とコンピュータ数値制御テーブル５４の両方が、係合時にバイス３４を作動させ停止させるように構成される。腕先ツール１４とコンピュータ数値制御テーブル５４からバイスを係合し解放するために、ジャージェンスワークホールディング製のＺＰＳシステムが使用される。ＺＰＳシステムは、ピン６８とレシーバー７０を含む。レシーバー７０が空圧若しくは液圧で作動される場合には、ピン６８はレシーバー７０内に摺動する。圧力が解放されると、レシーバー７０内のスプリングカム機構がピン６８をしっかりとレシーバー７０内に引く。
【００６５】
腕先ツール１４とコンピュータ数値制御テーブル５４は、それぞれ２つのＺＰＳレシーバー７０を含むＺＰＳレシーバープレート７２を伴う構成とされる。レシーバープレートの各ＺＰＳの間には、少なくとも１つのバイス作動ポート７４がある。そのバイス作動ポート７４は、腕先ツール１４又はコンピュータ数値制御テーブル５４によって係合した際にバイス３４を作動及び停止させることができる。バイス３４は、腕先ツール１４を係合するＺＰＳピン６８とコンピュータ数値制御テーブル５４を係合するＺＰＳピン６８とを有するプレートにしっかりと搭載される。各ＺＰＳピン６８の間には、
腕先ツール若しくはＺＰＳレシーバープレート上のバイス作動ポート７４と係合する構造のバイス作動ポート７４が配される。バイスは部品１８を持ち上げるための顎部７６を有する構造とすることができる。
【００６６】
この構造において、ロボット腕１２は腕先ツール１４をバイス３４へ係合する位置に配置し、バイス３４を固定するためＺＰＳレシーバー７０を作動させる。ロボット腕１２はバイス３４を持ち上げ位置３０の部品１８上に配置する。腕先ツール１４はバイス作動ポート７４を介してバイス３４を作動させ、バイス３４に部品１８を固定する。ロボット腕１２はバイス３４をコンピュータ数値制御テーブルのＺＰＳレシーバー７０に係合させるように移動させ、コンピュータ数値制御テーブルのＺＰＳレシーバー７０を作動させてバイス３４を固定する。ロボット腕１２は腕先ツールのＺＰＳレシーバー７０を停止させバイス３４を解放する。ロボット腕１２は退去し、コンピュータ数値制御装置３２は部品を処理する。
【００６７】
この第２の好適な代替的な実施形態は、ロボット腕先ツールを利用し、部品持ち上げ位置とコンピュータ数値制御装置の間で部品を係合し解放することができるバイスを移動させることができる。当業者は、前述のものと同じ方法を実施する部品把持顎とバイスの場所にこのシステムを使用することができることを容易に理解するものである。
【００６８】
本発明は、その意図と本質的な特質から逸脱することのない他の具体的な形式によっても実現できるものである。説明した実施形態は、全ての細目においてただ説明的なのものであって限定的でないと考えるべきである。それ故、本発明の範囲は先の説明よりむしろ添付の請求項によって示される。請求項と同等の意味や範囲内となる全ての変更はそれらの範囲内に包含されるものとされる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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