(57)【要約】【課題】ロボットのアーム先端のワーク保持機構部をよりコンパクト化するとともに、グリッパで保持したワークに対する曲げ加工での作業効率を高める。【解決手段】ロボット１の第２のアーム１３の先端に設けてある手首部１７は、板状ワークを吸着により保持するバキュームハンド２７と、板状ワークを挟持して保持するグリッパ４７とを備えている。バキュームハンド２７のバキューム側回転中心軸２５と、グリッパ４７のグリッパ側回転中心軸４９とは、互いに平行として並列配置し、バキュームハンド２７とグリッパ４７とは、軸方向の互いに反対側の端部に取り付けている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットのアームの先端に、板状ワークをその表面に対して密着させて保持する密着保持部と、板状ワークをその両面から挟持して保持する挟持保持部とを設け、前記密着保持部の中心軸と前記挟持保持部の中心軸とを互いに並列配置して、前記密着保持部と前記挟持保持部とを軸方向の互いに反対側に配置したことを特徴とするワーク保持装置。
【請求項２】
ロボットのアームの先端に、前記密着保持部の中心軸を回転させる駆動機構を設け、前記密着保持部の中心軸と前記挟持保持部の中心軸とを動力伝達機構を介して連結したことを特徴とする請求項１に記載のワーク保持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットのアーム先端に、板状ワークをその表面に対して密着により保持する密着保持部と、板状ワークをその両面から挟持して保持する挟持保持部とを備えるワーク保持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ロボットのアーム先端に吸引吸着盤とグリッパとを設けたワーク保持装置が、例えば下記特許文献１に開示されている。このワーク保持装置は、ロボットのアーム先端のヘッドに設けた吸引吸着盤とグリッパとが、同一軸線上の互いに反対側の端部に設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００２−５４０９５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上記したワーク保持装置は、密着保持部となる吸引吸着盤と、挟持保持部となるグリッパとが、同一軸線上の互いに反対側に位置しているので、これら吸引吸着盤とグリッパとを有するアーム先端のワーク保持機構部をコンパクト化するには難がある。
【０００５】
また、グリッパで保持した状態の矩形状の板状ワークに対しプレスブレーキを用いて曲げ加工を行う際には、グリッパのプレスブレーキに対する位置関係によっては、吸引吸着盤がプレスブレーキに干渉する恐れがある。この干渉を避けるためには、グリッパによるワークの持ち替え作業が必要となって作業効率の低下を招く。
【０００６】
そこで、本発明は、ロボットのアーム先端のワーク保持機構部をよりコンパクト化するとともに、挟持保持部で保持したワークに対する曲げ加工での作業効率を高めることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、ロボットのアームの先端に、板状ワークをその表面に対して密着させて保持する密着保持部と、板状ワークをその両面から挟持して保持する挟持保持部とを設け、前記密着保持部の中心軸と前記挟持保持部の中心軸とを互いに並列配置して、前記密着保持部と前記挟持保持部とを軸方向の互いに反対側に配置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、密着保持部及び挟持保持部の各中心軸を互いに並列配置することで、ロボットのアーム先端のワーク保持機構部をよりコンパクト化することができる。また、上記中心軸をプレスブレーキの幅（左右）方向に沿った状態として挟持保持部で保持したワークを曲げ加工するときには、挟持保持部をプレスブレーキに接近させる一方、密着保持部をプレスブレーキから離反した状態とすることができるので、密着保持部のプレスブレーキへの干渉を回避することができる。これにより、上記中心軸がプレスブレーキの幅方向に沿った状態と、上記中心軸がプレスブレーキの前面に向かう状態との双方において、挟持保持部がワークの特定箇所を保持したまま、ワークを持ち替えることなく曲げ加工を行え、曲げ加工での作業効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係わるロボットの斜視図である。
【図２】図１のロボットの手首部を拡大して示す斜視図である。
【図３】図２の手首部の断面図である。
【図４】図１のロボットの手首部のグリッパで保持した板状ワークをプレスブレーキを用いて曲げ加工している状態を、（ａ）、（ｂ）の順に示す動作説明図である。
【図５】図１、図３の手首部におけるグリッパ及びバキュームハンドの各中心軸線をプレスブレーキの幅（左右）方向に沿った状態として曲げ加工を行っている状態を示す動作説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００１１】
図１に示すように、本発明の一実施形態に係わるロボット１は、基台３に対し第１のアーム５が、図１中で下部側の一方の端部５ａにおける第１の軸７を中心として矢印Ａ方向に回動可能である。第１のアーム５の他方の端部５ｂには、連結ブロック９の一方の側部９ａが連結されて第２の軸１１を中心として矢印Ｂ方向に回動可能である。上記した第１の軸７及び第２の軸１１は、共に水平で、かつ互いに同一の矢印Ｘで示す方向に延びている。
【００１２】
また、連結ブロック９の上記一方の側部９ａに対して直角に隣接する他方の側部９ｂには、ロボット１のアームとなる第２のアーム１３の一方の端部１３ａが、第３の軸１５を介して回転可能に連結されている。第３の軸１５は、第２の軸１１に対して直交しており、第３の軸１５の矢印Ｃで示す軸線方向に沿って第２のアーム１３が延長されている。すなわち、第２のアーム１３は、その延長方向（矢印Ｃ方向）の軸線を中心として回転する。
【００１３】
第２のアーム１３は、その先端側の他方の端部１３ｂ側を平板形状として第３の軸１５の回転中心軸線からずれた位置となるよう屈曲形成している。そして、この他方の端部１３ｂの内側の凹状に形成された部位の第３の軸１５の回転中心軸線上となる位置に、ロボット１のワーク保持機構部となる手首部１７を取り付けている。このロボット１の手首部１７は、第３の軸１５に対して直交する第４の軸１９を介して矢印Ｄで示す方向に回転可能である。第４の軸１９は、図１に示す状態では第１の軸７及び第２の軸１１と同様に矢印Ｘで示す方向に延びており、図１の状態から第３の軸１５を中心として第２のアーム１３が回転することで上記Ｘ方向に延びる状態から変位する。
【００１４】
上記したロボット１の手首部１７は、図３に示すように、内部に中空アクチュエータ２１を備え、中空アクチュエータ２１は、駆動機構を構成していてモータ及び減速機を備えている。この中空アクチュエータ２１を収容するハウジング２３の図３中で紙面裏側の側面に、前記した第２のアーム１３の他方の端部１３ｂを回転可能に連結している。ハウジング２３は、図３中で左側の後述するバキュームハンド２７側が開口している。
【００１５】
中空アクチュエータ２１には、図３中で左右方向に延びる回転中心軸線Ｐに沿って、中心軸としてのバキューム側回転中心軸２５を介して密着保持部としてのバキュームハンド２７を連結している。バキュームハンド２７は、図２に示すように円柱形状の胴部２９と、胴部２９の図３中で左側の端面に設けられて胴部２９より大径の円盤形状の本体部３１と、本体部３１の図３中で左側の前面に設けてある複数のバキュームカップ３３とを備えている。
【００１６】
バキューム側回転中心軸２５は、バキュームハンド２７側に小径部２５ａを備え、小径部２５ａの基端側が、軸受３５を介して環状の支持部材３７に回転可能に支持されている。また、小径部２５ａの先端側外周には、駆動側プーリ３９を固定している。駆動側プーリ３９の中空アクチュエータ２１と反対側の端面には凹部３９ａを形成し、この凹部３９ａに胴部２９の突出部２９ａを嵌合させた状態で、バキュームハンド２７が駆動側プーリ３９及びバキューム側回転中心軸２５に対して着脱可能となっている。
【００１７】
上記した回転支持部材３７は、図３中で下方に延びる連結板４１の嵌合孔４１ａに嵌合固定されている。連結板４１の嵌合孔４１ａ周辺部の中空アクチュエータ２１側の側面は、円筒部材４３の一方の端部に固定している。円筒部材４３の他方の端部は、前記したハウジング２３の開口側の端部に固定している。すなわち、円筒部材４３は、ハウジング２３と連結板４１との間に挟持された状態で固定されている。
【００１８】
円筒部材４３におけるバキューム側回転中心軸２５の外周面に対向する内周面には、複数の環状エア通路４３ａを形成してあり、この環状エア通路４３ａには、バキューム側回転中心軸２５に形成してある図示しない径方向に伸びる径方向エア通路の外周側端部に連通している。
【００１９】
径方向エア通路の内周側端部は、バキューム側回転中心軸２５、バキュームハンド２７の胴部２９及び本体部３１内に形成してある軸方向に延びる図示しない軸方向エア通路の一方の端部に連通し、軸方向エア通路の他方の端部はバキュームカップ３３に連通している。すなわち、円筒部材４３とバキューム側回転中心軸２５との間に形成してある環状エア通路４３ａは、バキュームカップ３３に連通していることになる。
【００２０】
上記複数の環状エア通路４３ａの軸方向相互間には、シール材４４を設けている。そして、環状エア通路４３ａには、外部に設置してある図示しないバキューム装置を接続しており、このバキューム装置の駆動によって、バキュームハンド２７のバキュームカップ３３による吸着動作が可能となる。
【００２１】
また、中空アクチュエータ２１からバキュームハンド２７にわたる回転中心軸線Ｐ上には、貫通孔２１ａ，２５ｂ，２７ａからなるケーブル挿通用貫通孔４５を形成している。ケーブル挿通用貫通孔４５は、バキュームハンド２７の前面に設けてある図示しないワーク検知用センサと、外部に配置してある図示しない制御部とを接続するための配線を収容する。
【００２２】
一方、挟持保持部としてのグリッパ４７は、回転中心軸線Ｐと平行な回転中心軸線Ｑ上に位置する中心軸としてのグリッパ側回転中心軸４９の端部に取り付けている。このグリッパ側回転中心軸４９と前記したバキューム側回転中心軸２５とは、互いに平行であって並列配置してあり、バキュームハンド２７とグリッパ４７とを軸方向の互いに反対側に配置している。
【００２３】
グリッパ側回転中心軸４９は、グリッパ４７側の部分が、円筒形状の支持部材５１に対し、軸方向両端に設けてある軸受５３を介して回転可能に支持されている。支持部材５１は、図３中で上下方向に延びる前記した連結板４１の下方に突出する端部に形成してある嵌合孔４１ｂに嵌合固定されている。
【００２４】
グリッパ側回転中心軸４９は、支持部材５１からグリッパ４７と反対側に突出しており、この突出した部分のグリッパ側回転中心軸４９に従動側プーリ５５を固定している。そして、この従動側プーリ５５と前記した駆動側プーリ３９とは、タイミングベルト５７によって連動連結している。
【００２５】
すなわち、中空アクチュエータ２１の駆動によって、バキュームハンド２７が回転中心軸線Ｐを中心として回転すると同時に、グリッパ４７が回転中心軸線Ｑを中心として回転する。
【００２６】
この際、駆動側プーリ３９、従動側プーリ５５及びタイミングベルト５７は動力伝達機構を構成していて、該動力伝達機構は、連結板４１を含め、図３中で右側が開口しているカバー５８で覆われている。
【００２７】
グリッパ４７は、図３中で下部に位置する固定部５９と上部に位置する可動部６１とを備えている。固定部５９は、可動部６１よりもグリッパ側回転中心軸４９側に若干突出しており、この突出した部分の固定部５９の端部を、グリッパ側回転中心軸４９の端部の下半部に図示しないボルトによって固定している。
【００２８】
上記した固定部５９には、グリッパ開閉用駆動部６３を設けている。グリッパ開閉用駆動部６３は、可動部６１と反対の下方に突出するシリンダ部６３ａを有し、このシリンダ部６３ａ内にグリッパ開閉用ピストン６３ｂを上下方向に移動可能に収容している。グリッパ開閉用ピストン６３ｂの上方に突出するピストンロッド６３ｃの先端側は、固定部５９の貫通孔５９ａを移動可能に貫通し、先端部６３ｄが可動部６１に形成してある固定孔６１ａに挿入されて例えばねじの締結によって固定されている。
【００２９】
また、固定部５９と可動部６１との間には上下方向に貫通する図示しないガイドピンを複数本設けてあり、このガイドピンにガイドされて可動部６１が固定部５９に対して上下動する。
【００３０】
グリッパ４７の可動部６１は、上記固定孔６１ａを有する基端側の基端平板部６１ｂと、先端側の先端平板部６１ｃと、これら基端平板部６１ｂと先端平板部６１ｃとの間に位置して固定部５９側が開口するコ字状の屈曲部６１ｄとを備えている。
【００３１】
一方、グリッパ４７の固定部５９は、可動部６１に対向する面の先端側に浅い凹部５９ｂを設けている。この凹部５９ｂは、可動部６１の先端平板部６１ｃから屈曲部６１ｄの基端平板部６１ｂ近傍までの領域に設けてあり、奥側に段部５９ｃを形成している。凹部５９ｂの図３中での上下方向の深さは、保持する板状ワークＷの厚さより浅くなっている。
【００３２】
そして、グリッパ側回転中心軸４９の回転中心軸線Ｑは、上記した固定部５９と可動部６１との間に位置しており、したがってグリッパ４７で保持した板状ワークＷは、ほぼ回転中心軸線Ｑ上に位置することなる。
【００３３】
ここで、グリッパ４７で板状ワークＷを保持する際には、板状ワークＷの奥側（図３中で左側）の端縁部Ｗａが、中空アクチュエータ２１のハウジング２３のバキュームハンド２７と反対側の端面２３ａよりも、図３中で右側に位置するようにする。これにより、グリッパ４７で保持した板状ワークＷは、グリッパ４７から図３中で紙面に直交する方向に突出する部分があっても、グリッパ４７が図３の状態からグリッパ側回転中心軸４９（回転中心軸線Ｑ）を中心に回転しても、ハウジング２３への干渉を回避できる。
【００３４】
また、駆動側プーリ３９や従動側プーリ５５を覆うカバー５８のグリッパ４７と反対側の端面５８ａは、回転中心軸線Ｐ，Ｑに対して直交する方向の図３中で上下方向位置が、バキュームハンド２７のバキューム側回転中心軸２５に対する装着部とほぼ一致している。このため、バキュームハンド２７のほぼ全体は、カバー部５８の端面５８ａよりグリッパ４７と反対側に突出していることになる。
【００３５】
ここで、バキュームハンド２７は、板状ワークＷをその板厚方向に複数積層して配置してある図示しない積層部に対し、その最上部の１枚の板状ワークＷを吸着して持ち上げる際に使用する。一方、グリッパ４７は、バキュームハンド２７によって１枚取りした板状ワークＷなどを保持した状態で、図４に示す曲げ加工機であるプレスブレーキ６５に供給して曲げ加工を行う際に使用する。
【００３６】
プレスブレーキ６５は、下フレーム６７上に装着してあるダイ（下型）６９と、上フレーム７１の下部に装着してある上下動可能なパンチ（上型）７３との協働により曲げ加工を実施する。
【００３７】
このような構成のロボット１の手首部１７は、バキューム側回転中心軸２５とグリッパ側回転中心軸４９とを、互いに平行として並列配置し、バキュームハンド２７とグリッパ４７とを軸方向の互いに反対側に配置している。このため、手首部１７は、バキュームハンド２７とグリッパ４７とが、同一軸線上の互いに反対側に位置する場合に比較して、全体を集約化してコンパクト化することができ、ロボット１による移動作業が容易となって作業効率が向上する。
【００３８】
図４は、板状ワークＷをグリッパ４７で保持しつつプレスブレーキ６５にて曲げ加工を行う状態を示しているが、ここでは、バキュームハンド２７及びグリッパ４７の各回転中心軸線Ｐ，Ｑが、曲げ加工前の状態を示す図４（ａ）中で、プレスブレーキ６５の左側の前面に向かう（対向する）状態となっている。
【００３９】
この状態で、板状ワークＷの先端部付近を、図４（ａ）のようにダイ６９とパンチ７３との間に挿入し、その後パンチ７３を下降させることで、図４（ｂ）のように曲げ加工を行う。この際、ロボット１は、曲げ加工に伴ない上昇移動する板状ワークＷに追随するように、グリッパ４７を上昇移動させる。このグリッパ４７の上昇移動時には、図１に示した第１の軸７、第２の軸１１、第３の軸１５、第４の軸１９及び、図３に示した中空アクチュエータ２１を適宜回転させて、図４（ａ）の状態から図４（ｂ）の状態に変位させる。
【００４０】
この際、バキュームハンド２７は、図４（ａ）で示すように、第２のアーム１３の先端側の屈曲形成した部位の内側に位置しているので、バキュームハンド２７の第２のアーム１３に対する干渉を回避することができる。このため、バキュームハンド２７を手首部１７から取り外すことなく、手首部１７に装着したまま、曲げ加工を行うことができる。
【００４１】
また、板状ワークＷの図４中で右側の縁部近傍に対する曲げ加工を行った後、板状ワークＷの図４中で紙面裏側の縁部近傍を曲げ加工する際には、図５のようになる。すなわち、図４の曲げ加工後に、パンチ７３を上昇させてから、板状ワークＷをプレスブレーキ６５から一旦離反させる。なお、図５では、図４での板状ワークＷの曲げ加工後の形状は省略している。
【００４２】
その後、第１の軸７、第２の軸１１、第３の軸１５、第４の軸１９及び中空アクチュエータ２１を適宜回転させて、図５に示すように、手首部１７が第２のアーム１３の下方となるよう変位させる。このとき、図５では、回転中心軸線Ｐ，Ｑが、プレスブレーキ６５の前面（図５中で左側の面に相当）に沿って、紙面に直交する方向に延びた状態であり、グリッパ４７がバキュームハンド２７よりもプレスブレーキ６５側となる。
【００４３】
上記図５の状態では、バキュームハンド２７がグリッパ４７を間に挟んでプレスブレーキ６５と反対側に位置するので、バキュームハンド２７のプレスブレーキ６５に対する干渉を回避することができる。このとき、グリッパ４７をダイ６９及びパンチ７３に対してより接近させることができる。
【００４４】
このように、グリッパ４７により板状ワークＷの特定箇所を保持したまま、板状ワークＷの互いに隣接する二つの縁部近傍に対する曲げ加工を、板状ワークＷを持ち替えることなく連続して行うことができ、曲げ加工での作業効率を高めることができる。
【００４５】
また、本実施形態では、ロボット１の第２のアーム１３の先端に、バキューム側回転中心軸２５を回転させる中空アクチュエータ２１を設け、バキューム側回転中心軸２５とグリッパ側回転中心軸４９とを、駆動側プーリ３９、従動側プーリ５５及びタイミングベルト５７などの簡素な構成の動力伝達機構を介して連結している。このため、この簡素な構成の動力伝達機構を介して、バキュームハンド２７側に設けた中空アクチュエータ２１でグリッパ４７を適宜回転させることができる。
【００４６】
なお、上記した実施形態では、密着保持部としてバキュームハンド２７を使用しているが、板状ワークＷが磁性材料の場合には、磁力によって密着して保持するマグネット式のハンドを使用してもよい。
【符号の説明】
【００４７】
Ｗ  板状ワーク
１  ロボット
１３  第２のアーム（アーム）
２１  中空アクチュエータ（駆動機構）
２５  バキューム側回転中心軸（密着保持部の中心軸）
２７  バキュームハンド（密着保持部）
３９  駆動側プーリ（動力伝達機構）
５５  従動側プーリ（動力伝達機構）
５７  タイミングベルト（動力伝達機構）
４７  グリッパ（挟持保持部）
４９  グリッパ側回転中心軸（挟持保持部の中心軸）
【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５】
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