特開 2024-52167 搬送装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024052167

(43)【公開日】2024-04-11

(54)【発明の名称】搬送装置

(51)【国際特許分類】

   B25J 15/08 20060101AFI20240404BHJP

【ＦＩ】

B25J15/08 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022158703

(22)【出願日】2022-09-30

(71)【出願人】

【識別番号】000227467

【氏名又は名称】日東精工株式会社

(72)【発明者】

【氏名】加藤 正樹

【テーマコード（参考）】

3C707

【Ｆターム（参考）】

3C707AS01

3C707BS10

3C707DS02

3C707ES03

3C707ET08

3C707HS27

3C707KS04

3C707KT01

3C707KT06

3C707KV11

3C707KX07

3C707NS09

(57)【要約】

【課題】ワークの姿勢関係なく取り出し可能に構成された搬送装置を提供する。
【解決手段】
本発明は、略円板形状のワーク１００を把持可能な把持部３４を多関節ロボット３０によって移動させ、前記把持部３４は、ワーク１００の外周面を把持する外周把持チャック３５およびワーク１００の平面を把持する平面把持チャック３６を備え、前記外周把持チャック３５および平面把持チャック３６の中心軸が一致するように配置されていることを特徴とする搬送装置１０による。また、前記多関節ロボット３０は先端に把持部を回転させる把持部回転手段３３を備えており、前記外周把持チャック３５および平面把持チャック３６は、前記中心軸が前記把持部回転手段３３の回転軸と一致するように配置されていてもよい。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

略円板形状のワークを把持可能な把持部を多関節ロボットによって移動させる搬送装置において、
前記把持部は、ワークの外周面を把持する外周把持チャックおよびワークの平面を把持する平面把持チャックを備え、
前記外周把持チャックおよび平面把持チャックの中心軸が一致するように配置されていることを特徴とする搬送装置。

【請求項2】

前記多関節ロボットは先端に把持部を回転させる把持部回転手段を備えており、
前記外周把持チャックおよび平面把持チャックは、前記中心軸が前記把持部回転手段の回転軸と一致するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の搬送装置。

【請求項3】

所定の位置に設置されたワークを撮像する撮像手段と、当該撮像手段の撮像結果を基にワークの方向を判別可能な制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記把持部が前記ワークと同じ方向を向くように前記把持部回転手段を回転駆動させること特徴とする請求項２に記載の搬送装置。

【請求項4】

前記ワークには、軸線方向に貫通する中心穴を備えており、
前記平面把持チャックは、ワークを把持する把持爪が前記外周把持チャックの把持爪より先端側に突出しているとともに、前記平面把持チャックの把持爪が前記ワークの中心穴に挿通可能な大きさに構成されていることを特徴とする請求項１に記載の搬送装置。

【請求項5】

前記把持部は、前記平面把持チャックまたは前記外周把持チャックにワークが把持されているか否かを検出可能な検出センサを備えていることを特徴とする請求項１に記載の搬送装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、円環形状のワークを搬送する搬送装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、円環形状のワークを搬送する搬送装置として、特許文献１および２に開示するものが知られている。特許文献１に開示される搬送装置は、ワークを把持する把持手段と、把持手段を移動させるロボットハンド等の移動手段とを備えており、前記把持手段は、前記ワークの貫通穴内部に送通可能かつ貫通穴内部で開閉可能な爪部を有している。このように構成された搬送装置は、平置きされたワークの貫通穴に前記把持手段の爪部を送通後に当該爪部を開けることで、ワークを把持することが可能であり、その状態で移動手段を駆動することでワークの搬送が可能となっていた。

【0003】

一方、特許文献２に開示される搬送装置は、ワークを把持する把持手段として、ワークの外周と挟持可能に揺動する揺動爪を備えており、この揺動爪が閉じることでワークを揺動爪の間に挟み保持することが可能に構成されていた。また揺動爪には、ワークと当接する位置決めピンが設けられており、当該揺動爪に挟持されたワークが位置決めされていた。これらからワークを正確な位置に搬送可能であった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】実開平０２－１０４９９０号公報

【特許文献2】実開平０４－０５１３８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上述の搬送装置は、水平面上に平置きされたワークを取り出すことしかできなかった。そのため、板状部材を搬送する搬送装置では、平置きされたワークの待機場所が広くなり、装置が大きくなるという問題は発生する。また、ワークを立設させて待機させると、別途立設されたワークを取り出し、所定の仮置き位置まで搬送する手段が必要となり、制御が複雑化するという問題が発生する。

【0006】

そのため、本発明は、ワークの姿勢関係なく取り出し可能に構成された搬送装置の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

この目的を達成するために本発明は、略円板形状のワークを把持可能な把持部を多関節ロボットによって移動させる搬送装置において、前記把持部は、ワークの外周面を把持する外周把持チャックおよびワークの平面を把持する平面把持チャックを備え、前記外周把持チャックおよび平面把持チャックの中心軸が一致するように配置されていることを特徴とする。前記多関節ロボットは先端に把持部を回転させる把持部回転手段を備えており、前記外周把持チャックおよび平面把持チャックは、前記中心軸が前記把持部回転手段の回転軸と一致するように配置されていることが好ましい。所定の位置に設置されたワークを撮像する撮像手段と、当該撮像手段の撮像結果を基にワークの方向を判別可能な制御手段とを備え、前記制御手段は、前記把持部が前記ワークと同じ方向を向くように前記把持部回転手段を回転駆動させることが好ましい。前記ワークには、軸線方向に貫通する中心穴を備えており、前記平面把持チャックは、ワークを把持する把持爪が前記外周把持チャックの把持爪より先端側に突出しているとともに、前記平面把持チャックの把持爪が前記ワークの中心穴に挿通可能な大きさに構成されていることが好ましい。前記把持部は、前記平面把持チャックまたは前記外周把持チャックにワークが把持されているか否かを検出可能な検出センサを備えていることが好ましい。

【発明の効果】

【0008】

上記発明によれば、ワークの外周面を把持する外周把持チャックおよびワークの平面を把持する平面把持チャックを備えているため、ワークが水平な状態であっても立設された状態であっても把持可能となる。このようにワークの姿勢に関係なく把持することが出来るため、所定の待機位置に比較的多くのワークを待機させることが可能となり、作業効率が向上する等の利点がある。また、前記チャックが同一軸線上に配置されているため、多関節ロボットの位置制御が複雑にならないという利点も有する。なお、前記多関節ロボットは先端に把持部を回転させる把持部回転手段を備えており、前記チャックが当該把持部回転手段の回転軸上に配置されていることで、回転半径が小さくなり装置を比較的小さることが可能等の利点もがある。また、前記把持部回転手段が撮像手段で撮影したワークと同じ方向に把持部を回転させることにより、待機位置でワークの向きを設定する必要がなくなり、作業者の負担が低減する等の利点もある。さらに、平面把持チャックの把持爪がワークの中心穴を挿通可能であることにより、把持部を比較的小さくすることが可能となる等の利点もある。しかも、前記把持部が検出センサを備えていることにより、ワークの有無を即座に検出でき、サイクルタイムが向上する等の利点もある。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明に係る搬送装置の構造を示す概略正面図である。

【図2】本発明に係る保持トレーの構造を示す斜視図である。

【図3】本発明に係る把持部の構造を示す要部拡大正面図である。

【図4】本発明に係る把持部の動作を示す動作説明図であり、（ａ）は平面把持チャックがワークを把持している状態を示す要部拡大底面図であり、（ｂ）は外周把持チャックがワークを把持している状態を示す要部拡大底面図である。

【図5】本発明に係る仮置き治具の構造を示す斜視図である。

【図6】本発明に係る搬送装置が仮置き治具上にワークを設置する状態を示す要部拡大平面図である。

【図7】本発明に係る搬送装置が仮置き治具上のワークを回収する状態を示す要部拡大正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。図１において１０は、ワーク１００を搬送する搬送装置である。この搬送装置１０は、ワーク１００を多数貯留可能な保持トレー２０と、この保持トレー２０からワーク１００を抜き出す多関節ロボット３０と、前記ワーク１００を所定の角度に修正する仮置き治具４０と、各部の駆動を制御する制御手段５０を備えており、供給位置（図示せず）に前記ワーク１００を所定の向きで供給するように構成されている。

【0011】

前記ワーク１００は、軸方向に中心穴１０１が貫通形成された円環形状の部品であり、その周方向断面が矩形に構成されている。また、ワーク１００の上下面には複数個のねじ穴（図示せず）が形成されている。

【0012】

前記保持トレー２０は、図２に示すように搬送装置１０の基台１１上に載置される部材であり、前記ワーク１００の半径以上の厚さ寸法で構成されている。この保持トレー２０は、その上面に立設状態のワーク１００が嵌合可能な半円形状の保持穴２１が多数形成されている。この保持穴２１は、隣接する保持穴２１との間が後述する平面把持チャック３６のチャック爪の厚さ寸法以上離れるように構成されている。なお、保持トレー２０に保持されているワーク１００は、その位相が不揃い状態で保持されている。

【0013】

前記多関節ロボット３０は、図１に示すように複数個の腕部３１と、これら腕部３１を接続する複数個の関節部３２とを備えている。これら関節部３２には、当該関節部３２を中心に腕部３１を揺動させる腕部揺動駆動源（図示せず）および当該関節部３２を中心に腕部３１を回転させる腕部回転駆動源（図示せず）が設けられており、これら駆動源は、前記制御手段５０により制御されている。この多関節ロボット３０の先端には、把持部回転手段として回転駆動源の一例であるＡＣサーボモータ（以下、補正モータ３３という）が設けられており、この補正モータ３３の回転軸には、ワーク１００を把持する把持部３４が装着されている。これら構造により、多関節ロボット３０は、把持部３４を任意の位置および向きに移動可能となる。

【0014】

前記把持部３４は、図３に示すように前記補正モータ３３の回転軸に固定された第一の開閉チャック３５（以下、外周把持チャック３５という）およびこの外周把持チャック３５の先端側に固定された第二の開閉チャック３６（以下、平面把持チャック３６という）を備えている。これら外周把持チャック３５および平面把持チャック３６は、その中心が前記補正モータ３３の軸線上に位置するように配置されている。また、前記外周把持チャック３５の駆動部には、それぞれ先端側に向かい伸びる支持部材を介して外周把持爪３５１が装着されている。この外周把持爪３５１は、互いに接近する方向に伸びているとともに前記ワーク１００の直径とほぼ同じ幅で構成されており、その対向面には、くさび形状の凹部３５２が形成されている。一方、前記平面把持チャック３６は、その駆動部が前記外周把持チャック３５の駆動部と直交するよう構成されており、その駆動部には、それぞれ先端方向に伸びる平面把持爪３６１が固定されている。この平面把持爪３６１は、前記ワーク１００の中心穴１０１の穴径より短い幅に構成されているとともに、前記ワーク１００の太さ寸法と同程度の前記外周把持爪３５１より先端方向に突出するように構成されている。このため、図４の（ｂ）に示すように外周把持チャック３５がワーク１００を把持する際、前記平面把持チャック３６は、ワーク１００の中心穴１０１を貫通した状態となる。さらに、前記平面把持爪３６１は、図４の（ａ）に示すようにその対向面にゴム板３６２が貼られており、ワーク１００の滑りや擦り傷の発生等が防止されている。

【0015】

また、前記把持部３４は、前記外周把持チャック３５あるいは前記平面把持チャック３６にワーク１００が把持されていることを検出する検出センサ３７を有している。この検出センサ３７は、投光した検出光３７１がワーク１００に反射して帰ってくるか否かでワーク１００の有無を検出可能な光学センサであり、図３に示すように平面把持チャック３６がワーク１００を把持している際はワーク１００の外周部に検出光３７１が当たり、図３の二点鎖線に示すように外周把持チャック３５がワーク１００を把持している際はワーク１００の平面部に検出光３７１が当たるように設置されている。このため、単一の検出センサ３７のみでワーク１００が外周把持チャック３５および前記平面把持チャック３６のどちらに把持されていても有無検出可能となる。なお、本実施形態は、検出センサとして、反射式の距離センサを使用しており、前記検出光を元にワーク１００の距離を測定可能に構成されている。このように検出せんさ３７が所定の距離内にワーク１００が有るかを検出できる距離センサであるため、それぞれ反射面の曲率や反射率等が異なる複数種類のワークを搬送する場合であっても有無確認が可能となる。また、搬送途中でワークが把持部３４に対して位置ずれしたことを検知可能となり、ワークの脱落を防止できる。

【0016】

前記仮置き治具４０は、図５に示すように前記基台１１上に配置された略円柱形状部材であり、その上面には、ワーク１００とほぼ同径に構成された嵌合穴４１が形成されている。この嵌合穴４１は、前記ワーク１００の厚さの約半分の深さ寸法で構成されているとともに、その開口部には、奥方に向かうにつれ徐々に縮径する傾斜面４２が形成されている。また、前記仮置き治具４０には、前記嵌合穴４１の奥方および径方向外側に向かう逃げ溝４３が形成されている。この逃げ溝４３は、図６および図７に示すように前記平面把持チャック３６の平面把持爪３６１より幅広に構成されており、当該仮置き治具４０にワーク１００を設置する際および当該仮置き治具４０からワーク１００を回収する際に前記平面把持爪３６１が干渉しない深さに設定されている。

【0017】

前記制御手段５０は、前記多関節ロボット３０が接続されており、前記関節部３２や把持部３４等の駆動を制御可能に構成されている。また、制御手段５０は、前記仮置き治具４０の上方に配置される撮像手段５１を備えており、この撮像手段５１によって前記仮置き治具４０上のワーク１００の向きを判別可能に構成されている。

【0018】

次に上述のように構成された搬送装置１０の作用を説明する。
起動信号が入力されると、前記多関節ロボット３０が駆動し、把持部３４が前記保持トレー２０に保持されたワーク１００の上方に位置するよう移動する。この時、前記補正モータ３３が駆動し、前記平面把持チャック３６がワーク１００と平行になるよう把持部３４を回転させる。この移動後、前記平面把持チャック３６が駆動し、平面把持爪３６１を開けるとともに前記多関節ロボット３０が駆動し、把持部３４をワーク１００に向けて下降させる。前記外周把持爪３５１の下面が保持トレー２０に保持されたワーク１００の上端と同じ高さになるまで下降すると、前記多関節ロボット３０が駆動を停止する。多関節ロボット３０による下降が停止すると、制御手段５０は前記検出センサ３７から入力させる信号から平面把持爪３６１の間にワーク１００があるかを検出する。この結果、平面把持爪３６１の間にワーク１００がある場合、前記平面把持チャック３６を駆動させて平面把持爪３６１によってワーク１００を把持する。この時、平面把持爪３６１の対向面にゴム板３６２が貼られているため、摩擦が強くなり、強固に把持することが可能になるとともに、平面把持爪３６１とワーク１００が互いに擦れて傷つくことを防止できる。このように平面把持爪３６１がワーク１００を把持すると、前記多関節ロボット３０が再駆動して把持部３４を上昇させる。なお、上述の検出センサ３７から信号により、ワーク１００がないと検出された場合、多関節ロボット３０は、把持部３４を次段のワーク１００の位置に移動させて再度、ワーク１００の取り出し作業を行う。

【0019】

上述のように保持トレー２０からワーク１００を取り出すと、前記多関節ロボット３０は、前記平面把持爪３６１が水平を向くように把持部３４を移動させる。その後、図＿に示すように前記仮置き治具４０の嵌合穴４１の上方に水平のワーク１００が位置し、なおかつ前記逃げ溝４３の上方に平面把持爪３６１が位置するように移動すると、把持部３４を下降させてワーク１００を嵌合穴４１に嵌合させる。この時、逃げ溝４３が形成されていることにより、平面把持爪３６１が仮置き治具４０に干渉することがなく、位置ずれや破損等が防止される。また、前記外周把持チャック３５と平面把持チャック３６の開平方向が直交するように構成されているため、当該ワーク１００の設置時に外周把持チャック３５の外周把持爪３５１が基台１１と干渉することを防止でき、必要以上に仮置き治具４０を高い構成にする必要がなくなる。結果、作業スペースを広くでき、装置を比較的小さくすることが可能となる。さらに、嵌合穴４１の開口部に傾斜面４２が形成されていることにより、ワーク１００が嵌合穴４１に入り易くなるとともに、若干の位置ずれが発生していても修正され、嵌合可能となる。嵌合穴４１にワーク１００を設置すると、前記平面把持チャック３６が駆動して、ワーク１００開放するとともに多関節ロボット３０が駆動して、ワーク１００から把持部３４を離反させる。把持部３４がワーク１００から所定距離離れると、前記撮像手段５１が作動して、ワーク１００を撮像するとともに当該撮像結果を制御手段５０に送信する。制御手段５０は、送信させてきた撮像結果から嵌合穴４１に設置されたワーク１００が規定の角度から正方向に何度ずれているか判別する。

【0020】

上述のように把持部３４がワーク１００から離反すると、多関節ロボット３０は、前記平面把持爪３６１が鉛直を向くように把持部３４を移動させる。その後、上記撮像結果からワーク１００の角度ずれが判別すると、前記補正モータ３３が駆動して把持部３４をワーク１００の角度ずれと同じ角度回転させる。この時、前記外周把持チャック３５と平面把持チャック３６との中心が同軸上に配置されていることにより、把持部３４の回転半径が比較的小さくてよく、装置を小さくすることが可能となる。特に前記外周把持チャック３５と平面把持チャック３６の中心軸が前記補正モータ３３の回転軸と一致するように配置されているため、把持部３４の回転を前記補正モータ３３の駆動のみで制御可能となり、制御手段５０の構成を単純化することが可能になる。その後、把持部３４とワーク１００の向きが一致すると、多関節ロボット３０が駆動して把持部３４をワーク１００の上方に移動させる。把持部３４がワーク１００の上方に達すると、前記外周把持チャック３５が駆動して外周把持爪３５１を開けるとともに多関節ロボット３０が駆動して把持部３４をワーク１００に向かって下降させる。前記外周把持爪３５１の下面が仮置き治具４０の上面と当接する高さになるまで下降すると、前記多関節ロボット３０が駆動を停止する。多関節ロボット３０による下降が停止すると、制御手段５０は前記検出センサ３７から入力させる信号から外周把持爪３５１の間にワーク１００があるかを検出する。この結果、外周把持爪３５１の間にワーク１００がある場合、前記平面把持チャック３６を駆動させて外周把持爪３５１によってワーク１００を把持する。この時、外周把持爪３５１の対向面にくさび形の凹部３５２が形成されていることにより、ワーク１００と外周把持爪３５１との位置関係が固定される。このように外周把持爪３５１がワーク１００を把持すると、前記多関節ロボット３０が再駆動して把持部３４を上昇させ、その後、所定の供給位置までワーク１００を搬送する。結果、毎度同じ向きでワーク１００を搬送することが可能となる。

【0021】

上述のように構成された搬送装置１０は、単一の装置でワーク１００を平面方向と外周方向どちら方向でも把持することが可能であるため、多関節ロボット３０を複数台容易する必要がなく、装置を比較的小さくすることが可能となる。また、保持トレー２０にワーク１００を立設することが可能となるため、待機位置に多くのワーク１００を待機させることができ、作業効率が向上する。

【0022】

なお、本発明に係る搬送装置１０は、前述したものに限定するものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、仮置き治具４０や、把持部３４の形状は、ワーク１００や中心穴１０１の大きさによって適宜調節されることが好ましい。また、本実施形態では、ワーク１００は、単一の環状部品であったが、ベアリングのように外側部品と内側部品が回転自在に構成された二重構造の円環形状部品であってもよい。さらに、二重構造の円環形状部品を搬送する際、前記撮像手段５１は、外側部品と内側部品の何れか一方の向きを検出し、前記補正モータ３３は、把持部３４を外側部品と内側部品の何れか一方の向きとｓ一致させる構成であっても良い。

【符号の説明】

【0023】

１０ … 搬送装置
１１ … 基台
２０ … 保持トレー
３０ … 多関節ロボット
３３ … 補正モータ
３４ … 把持部
３５ … 外周把持チャック
３６ … 平面把持チャック
３７ … 検出センサ
４０ … 仮置き治具
５０ … 制御手段
５１ … 撮像手段
１００… ワーク
１０１… 中心穴

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】