特許 7436619 ハンド装置およびワークハンドリングシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-13

(45)【発行日】2024-02-21

(54)【発明の名称】ハンド装置およびワークハンドリングシステム

(51)【国際特許分類】

   B25J 15/00 20060101AFI20240214BHJP

   B25J 15/08 20060101ALI20240214BHJP

【ＦＩ】

B25J15/00 F

B25J15/08 C

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2022501832

(86)(22)【出願日】2021-02-10

(86)【国際出願番号】 JP2021004926

(87)【国際公開番号】W WO2021166756

(87)【国際公開日】2021-08-26

【審査請求日】2022-09-14

(31)【優先権主張番号】P 2020024117

(32)【優先日】2020-02-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】390008235

【氏名又は名称】ファナック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100118913

【弁理士】

【氏名又は名称】上田 邦生

(74)【代理人】

【識別番号】100142789

【弁理士】

【氏名又は名称】柳 順一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100201466

【弁理士】

【氏名又は名称】竹内 邦彦

(72)【発明者】

【氏名】飯島 浩

【審査官】永井 友子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－０８３８３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１４４１８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０８１５６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６０－０２５６７０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２５Ｊ １５／００

Ｂ２５Ｊ １５／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロボットアームに取り付けられ、ねじれ軸線回りにねじれたワークを把持するハンド装置であって、
前記ロボットアームに取り付けられるベースと、
該ベースに所定の回転軸線回りに回転自在に支持され前記ワークを把持する把持部と、
前記所定の回転軸線に直交する径方向において前記把持部の外側に配置される可動部材と、
前記把持部に対して前記可動部材を前記所定の回転軸線に直交する所定の移動方向に移動させる駆動部と、
前記可動部材に設けられ、前記移動方向において前記把持部を隔てて相互に対向する位置に配置される一対のストッパおよびブレーキ部と、を備え、
前記把持部は、前記ねじれ軸線が前記所定の回転軸線に略沿うように前記ワークを前記所定の回転軸線上において把持し、前記ワークに作用する前記所定の回転軸線回りの接線方向の外力に従って該ワークのねじれ方向に回転し、
前記把持部の外面に、前記所定の回転軸線回りの円周の接線方向に相互に逆向きに前記外面から突出する一対の突出部が設けられ、
前記駆動部による前記可動部材の移動によって、原点復帰状態、自由回転状態および回転ロック状態が切り替えられ、
前記原点復帰状態は、前記一対のストッパが一対の突出部に同時に接触することによって前記所定の回転軸線回りの前記把持部の回転位置が所定の原点位置に復帰させられる状態であり、
前記自由回転状態は、前記一対のストッパが前記一対の突出部とそれぞれ周方向に突き当たることによって前記把持部の回転が所定の角度範囲内に制限される状態であり、
前記回転ロック状態は、前記ブレーキ部が前記把持部の外面に押し当てられることによって前記把持部の回転がロックされる状態である、ハンド装置。

【請求項2】

前記ベースに対する前記把持部の回転を所定の角度範囲内に制限する回転制限機構を備える請求項１に記載のハンド装置。

【請求項3】

前記所定の回転軸線回りの任意の回転位置に配置される前記把持部の回転をロックする回転ロック機構を備える請求項１または請求項２に記載のハンド装置。

【請求項4】

前記所定の回転軸線回りの前記把持部の回転位置を所定の原点位置に復帰させる原点復帰機構を備える請求項１から請求項３のいずれかに記載のハンド装置。

【請求項5】

第１のロボットアームに取り付けられ、ねじれ軸線回りにねじれたワークを把持するハンド装置と、
ワーク収容部の出入口の近傍に配置され、前記ワーク収容部から出し入れされる前記ワークを案内するガイド装置とを備え、
前記ハンド装置が、
前記第１のロボットアームに取り付けられるベースと、
該ベースに所定の回転軸線回りに回転自在に支持され前記ワークを把持する把持部とを備え、
該把持部は、前記ねじれ軸線が前記所定の回転軸線に略沿うように前記ワークを前記所定の回転軸線上において把持し、前記ワークに作用する前記所定の回転軸線回りの接線方向の外力に従って該ワークのねじれ方向に回転し、
前記ガイド装置が、
第２のロボットアームに取り付けられるベースと、
該ベースに支持され、前記出入口の両側に配置される一対のガイド部材とを備える、ワークハンドリングシステム。

【請求項6】

前記ハンド装置が取り付けられた前記第１のロボットアームの動作を制御する制御装置を備え、
該制御装置は、前記把持部によって把持されている前記ワークを前記ワーク収容部から出し入れするとき、前記ハンド装置が取り付けられている前記第１のロボットアームの先端を前記ワークの出し入れ方向に並進移動させる請求項５に記載のワークハンドリングシステム。

【請求項7】

前記ワーク収容部の前記出入口および前記ワーク収容部に収容されている前記ワークを検出するための視覚センサを備え、
前記制御装置が、前記視覚センサを使用して検出された前記出入口および前記ワークの位置に基づいて前記第１のロボットアームを制御する請求項６に記載のワークハンドリングシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ハンド装置およびワークハンドリングシステムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、弾性部材によって相互に接続され、弾性部材の弾性変形によって相互に変位可能である第１のハンド部および第２のハンド部を備えるロボットハンドが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１９－１５０９１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

例えば航空機用ジェットエンジンのタービンブレードのようなねじれたワークを狭いワーク収容部から出し入れする場合、ワーク収容部の周囲の物体とのワークの接触によるワークの損傷を防止するために、ワークのねじれ形状に応じてワークを回転させながらワーク収容部から出し入れする必要がある。ねじれ形状が異なる様々なワークを取り扱う場合には、ワーク収容部から出し入れする際のワークの回転動作がワーク毎に異なる。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一態様は、ロボットアームに取り付けられ、ねじれ軸線回りにねじれたワークを把持するハンド装置であって、前記ロボットアームに取り付けられるベースと、該ベースに所定の回転軸線回りに回転自在に支持され前記ワークを把持する把持部と、前記所定の回転軸線に直交する径方向において前記把持部の外側に配置される可動部材と、前記把持部に対して前記可動部材を前記所定の回転軸線に直交する所定の移動方向に移動させる駆動部と、前記可動部材に設けられ、前記移動方向において前記把持部を隔てて相互に対向する位置に配置される一対のストッパおよびブレーキ部とを備え、前記把持部は、前記ねじれ軸線が前記所定の回転軸線に略沿うように前記ワークを前記所定の回転軸線上において把持し、前記ワークに作用する前記所定の回転軸線回りの接線方向の外力に従って該ワークのねじれ方向に回転し、前記把持部の外面に、前記所定の回転軸線回りの円周の接線方向に相互に逆向きに前記外面から突出する一対の突出部が設けられ、前記駆動部による前記可動部材の移動によって、原点復帰状態、自由回転状態および回転ロック状態が切り替えられ、前記原点復帰状態は、前記一対のストッパが一対の突出部に同時に接触することによって前記所定の回転軸線回りの前記把持部の回転位置が所定の原点位置に復帰させられる状態であり、前記自由回転状態は、前記一対のストッパが前記一対の突出部とそれぞれ周方向に突き当たることによって前記把持部の回転が所定の角度範囲内に制限される状態であり、前記回転ロック状態は、前記ブレーキ部が前記把持部の外面に押し当てられることによって前記把持部の回転がロックされる状態である、ハンド装置である。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】一実施形態に係るワークハンドリングシステムの全体構成図である。

【図2】ワークの一例であるブレードを示す図である。

【図3】コンテナ内に収容されているワークを示す図である。

【図4】一実施形態に係るハンド装置の部分側面図である。

【図5】図４のハンド装置のＩ－Ｉ線における断面図である。

【図6】ハンド装置の動作を説明する図であり、グリッパが原点復帰機構によって原点位置に位置決めされる原点復帰状態を示す図である。

【図7A】ハンド装置の動作を説明する図であり、グリッパが回転制限機構によって制限される所定の角度範囲内で回転自在である自由回転状態の一例を示す図である。

【図7B】自由回転状態の他の例を示す図である。

【図7C】自由回転状態の他の例を示す図である。

【図8A】ハンド装置の動作を説明する図であり、グリッパの回転が回転ロック機構によってロックされる回転ロック状態の一例を示す図である。

【図8B】回転ロック状態の他の例を示す図である。

【図8C】回転ロック状態の他の例を示す図である。

【図9】ワークハンドリングシステムによって行われるワークのハンドリングを説明する図である。

【図10】ワークハンドリングシステムによって行われるワークのハンドリングを説明する図である。

【図11】ワークハンドリングシステムによって行われるワークのハンドリングを説明する図である。

【図12】ワークハンドリングシステムによって行われるワークのハンドリングを説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下に、一実施形態に係るハンド装置およびワークハンドリングシステムについて図面を参照して説明する。
ワークハンドリングシステム１００は、図１に示されるように、２台の産業用のロボット２，３と、ロボット２，３を制御する制御装置４とを備えるロボットシステムである。ロボット２，３の近傍には、多数のワークＷを収容するためのコンテナ２０が配置されている。第１のロボット２は、多数のワークＷを１つずつコンテナ２０から出し入れし、第２のロボット３は、コンテナ２０から出し入れされるワークＷを案内する。

【0008】

ロボット２，３は、例えば６軸の垂直多関節ロボットであり、ロボットアーム２ａ，３ａと、ロボットアーム２ａ，３ａの先端に設けられた取付面２ｂ，３ｂとをそれぞれ有する。ロボット２，３は、６軸以外の軸数の垂直多関節ロボットまたは他の種類のロボットであってもよい。

【0009】

図２に示されるように、ワークＷは、ねじれた湾曲形状のねじれ部Ｗａを有する。図２に示されるワークＷは、飛行機のエンジンのブレードの一例であり、先端側の翼部Ｗａおよび基端側の基部Ｗｂを有する。翼部Ｗａは、ブレードＷの基端側から先端側に向かって延びるねじれ軸線Ｂ回りにねじれたねじれ部である。基部Ｗｂは、エンジンの円盤状のディスクに連結される部分であり、ディスクの外周部に形成された溝内に嵌合する。寸法およびねじれ形状が相互に異なる多種のブレードＷが１つのエンジンに使用される。

【0010】

例えば、エンジンのオーバーホール時、分解された多数のブレードＷがコンテナ２０に収容される。コンテナ２０の上方の開口には複数のワイヤ２１が相互に平行に張られており、コンテナ２０の開口は複数のワイヤ２１によって複数の出入口２２に区画されている。図３に示されるように、各ブレードＷは、出入口２２の下方のワーク収容部２３に収容され、基部Ｗｂが一対のワイヤ２１に引っ掛かることによってブレードＷはワーク収容部２３内で吊り下げられている。ブレードＷがねじれ形状であるので、ブレードＷを鉛直上方に並進移動させるとブレードＷはワイヤ２１に干渉する。

【0011】

ワークハンドリングシステム１００は、ロボットアーム２ａの取付面２ｂに取り付けられるハンド装置１と、ロボットアーム３ａの取付面３ｂに取り付けられるガイド装置５および視覚センサ６とを備える。ハンド装置１、ガイド装置５および視覚センサ６は、ロボットアーム２ａ，３ａの動作によってそれぞれ３次元的に移動させられる。ハンド装置１、ガイド装置５および視覚センサ６は、取付面２ｂ，３ｂの回転によって取付面２ｂ，３ｂに直交する軸線回りに回転可能である。ハンド装置１、視覚センサ６およびガイド装置５は、制御装置４によって制御される。

【0012】

図１、図４および図５に示されるように、ハンド装置１は、ワークＷを把持するグリッパ（把持部）１１と、取付面２ｂに取り付けられグリッパ１１を所定の回転軸線Ａ回りに回転自在に支持するベース１２と、グリッパ１１によって把持されたワークＷの重量を測定する重量センサ１３とを備える。
グリッパ１１は、グリッパ本体１１ａと、グリッパ本体１１ａと固定されグリッパ本体１１ａの基端面から突出する円柱状のシャフト１１ｂと、グリッパ本体１１ａの先端側に配置され相互に開閉可能な複数の指１１ｃとを有する。シャフト１１ｂの中心軸線が、所定の回転軸線Ａである。

【0013】

ハンド装置１は、１つのシャフト１１ｂを共有し相互に逆方向を向く２つのグリッパ１１を有するダブルハンドである。図４には、２つのグリッパ１１のうち一方のみが示されている。ハンド装置１は、グリッパ１１を１つのみ有するシングルハンドであってもよい。

【0014】

複数の指１１ｃは、回転軸線Ａ回りの周方向に相互に間隔を空けて配列している。参照する図面に示されるグリッパ１１は２つの指１１ｃを有するが、グリッパ１１は３つ以上の指１１ｃを有していてもよい。複数の指１１ｃが回転軸線Ａに近接することによって複数の指１１ｃが閉じ、複数の指１１ｃが回転軸線Ａから離間することによって複数の指１１ｃが開く。ワークＷは、閉じた複数の指１１ｃによって回転軸線Ａ上において把持され、グリッパ１１の回転によって回転軸線Ａ上において回転軸線Ａ回りに回転する。

【0015】

ベース１２は、ロボットアーム２ａの取付面２ｂに固定される固定部１２ａと、シャフト１１ｂを支持する少なくとも１つの支持部１２ｂとを有する。支持部１２ｂは、シャフト１１ｂが貫通する穴を有し、シャフト１１ｂの外周面１１ｆと穴の内周面との間に配置されたベアリング（図示略）によって、グリッパ１１を回転軸線Ａ回りに回転自在に支持する。したがって、複数の指１１ｃおよび複数の指１１ｃによって把持されたワークＷは、ベース１２に対して回転軸線Ａ回りに自由に回転することはできるが、ベース１２に対して回転軸線Ａに沿う方向および回転軸線Ａに直交する方向に変位することはできない。
一例において、ベース１２は、相互に平行な２つの平板状の支持部１２ｂと、２つの支持部１２ｂの一端部同士を連結する平板状の固定部１２ａとを有するＵ字ブラケットであり、回転軸線Ａが取付面２ｂと平行になるように２つのグリッパ１１を支持する。

【0016】

さらに、ハンド装置１は、シャフト１１ｂの径方向外側に配置された可動部材１４と、可動部材１４に設けられた一対のストッパ（原点復帰機構、回転制限機構）１５ａ，１５ｂおよびブレーキ部（回転ロック機構）１６と、可動部材１４をグリッパ１１およびベース１２に対して回転軸線Ａに直交する所定の移動方向Ｐに移動させるエアシリンダ（駆動部）１７とを備える。参照する図面において、移動方向Ｐは、ロボットアーム２ａの取付面２ｂに平行な方向である。

【0017】

図５に示されるように、可動部材１４は、シャフト１１ｂを隔てて移動方向Ｐに相互に対向する第１部分１４ａおよび第２部分１４ｂを有し、第１部分１４ａに一対のストッパ１５ａ，１５ｂが設けられ、第２部分１４ｂにブレーキ部１６が設けられている。第１部分１４ａと第２部分１４ｂとの間の距離はシャフト１１ｂの直径よりも大きく、一対のストッパ１５ａ，１５ｂおよびブレーキ部１６の両方がシャフト１１ｂから離間した状態に可動部材１４を配置可能である。

【0018】

一対のストッパ１５ａ，１５ｂは、回転軸線Ａ回りの周方向に相互に間隔をあけて配列し、第１部分１４ａの内側面からシャフト１１ｂに向かって移動方向Ｐに突出している。一対のストッパ１５ａ，１５ｂは、後述するように、可動部材１４の位置に応じて、グリッパ１１の回転を所定の角度範囲内に制限する回転制限機構および回転軸線Ａ回りのグリッパ１１の回転位置を所定の原点位置に復帰させる原点復帰機構として択一的に機能する。

【0019】

シャフト１１ｂの外周面１１ｆには、一対のストッパ１５ａ，１５ｂと共に原点復帰機構および回転制限機構として機能する一対の突出部１１ｄ，１１ｅが設けられている。一対の突出部１１ｄ，１１ｅは、回転軸線Ａに対して相互に同一側に設けられ、回転軸線Ａ回りの円周の接線方向に相互に逆向きに外周面１１ｆから突出している。図５に示されるように、シャフト１１ｂは、一対の突出部１１ｄ，１１ｅが第１部分１４ａ側に配置される姿勢に配置され、一対の突出部１１ｄ，１１ｅは、一対のストッパ１５ａ，１５ｂと移動方向Ｐに対向する。一対の突出部１１ｄ，１１ｅの先端は一対のストッパ１５ａ，１５ｂの先端よりも周方向において外側に配置される。

【0020】

可動部材１４に対して各ストッパ１５ａ，１５ｂの位置を移動方向Ｐに調整可能であってもよい。例えば、一対のストッパ１５ａ，１５ｂは、第１部分１４ａに形成された一対のねじ穴にシャフト１１ｂに向かって移動方向Ｐに差し込まれた一対のねじであってもよい。各ねじ１５ａ，１５ｂの回転によって各ねじ１５ａ，１５ｂの先端の位置を移動方向Ｐに微調整することができる。

【0021】

ブレーキ部１６は、第２部分１４ｂの内側面に設けられ、シャフト１１ｂの外周面１１ｆと移動方向Ｐに対向する。ブレーキ部１６は、可動部材１４の移動によってロック位置とロック解除位置との間で移動可能である。ロック位置において、ブレーキ部１６は、外周面１１ｆに押し付けられ、ブレーキ部１６と外周面１１ｆとの間の摩擦によってグリッパ１１のベース１２に対する回転をロックする。ロック解除位置において、ブレーキ部１６は、外周面１１ｆから離間し、グリッパ１１の回転をロック解除する。

【0022】

ブレーキ部１６と外周面１１ｆとの間の接触面積を増大し摩擦力を増大するために、ブレーキ部１６は、円筒状の外周面１１ｆと相補的な形状を有し外周面１１ｆと密着する凹面を有していてもよい。また、ブレーキ部１６は、摩擦力を増大するために、外周面１１ｆと接触する部分に高摩擦性の部材を有していてもよい。

【0023】

エアシリンダ１７は、移動方向Ｐに伸縮するピストンロッド１７ａを有し、後退端、前進端、および、後退端と前進端との間の中間位置にピストンロッド１７ａを位置決め可能である。可動部材１４は、ピストンロッド１７ａの先端に固定されている。図６、図７Ａから図７Ｃおよび図８Ａから図８Ｃに示されるように、エアシリンダ１７は、ピストンロッド１７ａの伸縮によって可動部材１４を原点復帰位置、自由回転位置およびロック位置の間で移動方向Ｐに変位させ、それにより、図６、図７Ａから図７Ｃ、および図８Ａから図８Ｃに示される３つの状態を切り替えることができる。

【0024】

図６は、ピストンロッド１７ａが前進端に配置され可動部材１４が原点復帰位置に配置される原点復帰状態を示している。原点復帰状態において、ブレーキ部１６はロック解除位置に配置され、一対のストッパ１５ａ，１５ｂは原点復帰機構として機能する。すなわち、一対のストッパ１５ａ，１５ｂの先端が一対の突出部１１ｄ，１１ｅと同時に接触し、回転軸線Ａ回りのグリッパ１１の回転位置が所定の原点位置に位置決めされる。図６の例において、所定の原点位置は、一対の突出部１１ｄ，１１ｅが突出する接線方向が一対のストッパ１５ａ，１５ｂの先端同士を結ぶ直線と平行になる位置である。一対のストッパ１５ａ，１５ｂがねじである場合、ねじの先端の位置の移動方向Ｐの調整によって、所定の原点位置を変更することができる。

【0025】

図７Ａから図７Ｃは、ピストンロッド１７ａが中間位置に配置され可動部材１４が原点復帰位置とロック位置との間の自由回転位置に配置される自由回転状態を示している。自由回転状態において、ブレーキ部１６はロック解除位置に配置され、一対のストッパ１５ａ，１５ｂは回転制限機構として機能する。すなわち、一対のストッパ１５ａ，１５ｂの先端は、原点位置の一対の突出部１１ｄ，１１ｅから移動方向Ｐに離間した位置に配置され、グリッパ１１は、一方の突出部１１ｄが一方のストッパ１５ａに周方向に突き当たる回転位置と他方の突出部１１ｅが他方のストッパ１５ｂに突き当たる回転位置との間で、回転自在である。一対のストッパ１５ａ，１５ｂがねじである場合、ねじの先端の位置の移動方向Ｐの調整によって、所定の角度範囲を変更することができる。

【0026】

図８Ａから図８Ｃは、ピストンロッド１７ａが後退端に配置され可動部材１４がロック位置に配置される回転ロック状態を示している。回転ロック状態において、ブレーキ部１６は回転ロック位置に配置され、回転軸線Ａ回りのグリッパ１１の回転がロックされる。図８Ａから図８Ｃに示されるように、ブレーキ部１６は、外周面１１ｆの周方向の一部分において外周面１１ｆと密着し、所定の角度範囲内の任意の回転位置に配置されるグリッパ１１の回転をロックすることができる。

【0027】

図１に示されるように、ガイド装置５は、ロボットアーム３ａの取付面３ｂに固定されるベース５ａと、ベース５ａに支持された一対のガイド部材５ｂ，５ｃと、一対のガイド部材５ｂ，５ｃを相対移動させる駆動部５ｄとを備える。
一対のガイド部材５ｂ，５ｃは、相互に平行な円柱状の部材である。一対のガイド部材５ｂ，５ｃは、出入口２２の長手方向と平行に出入口２２の両側に配置され、ワークＷがねじれ方向に回転しながらワーク収容部２３から出し入れされるようにワークＷを案内する（図９から図１２参照。）。すなわち、ワークＷのねじれ部Ｗａが回転軸線Ａに沿って昇降しながらガイド部材５ｂまたは５ｃに接触すると、ガイド部材５ｂ，５ｃからワークＷおよびグリッパ１１に回転軸線Ａ回りの接線方向の外力が作用し、グリッパ１１が外力に従ってワークＷのねじれ方向に回転する。

【0028】

ワークＷがガイド部材５ｂ，５ｃと接触しながら滑らかに昇降するように、ガイド部材５ｂ，５ｃは、ガイド部材５ｂ，５ｃの長手軸回りに回転する円筒状のローラを有していてもよい。あるいは、ワークＷとガイド部材５ｂ，５ｃとの間の摩擦を低減するために、ガイド部材５ｂ，５ｃの外周面には、ポリテトラフルオロエチレンのような低摩擦の材料が使用されていてもよい。

【0029】

駆動部５ｄは、例えば、一対のガイド部材５ｂ，５ｃの各々と接続された電動アクチュエータである。駆動部５ｄは、一対のガイド部材５ｂ，５ｃを相互に近接または離間する方向に移動させることによって、一対のガイド部材５ｂ，５ｃ間の間隔を調整する。

【0030】

視覚センサ６は、例えば、２次元カメラである。視覚センサ６は、コンテナ２０内のワークＷの画像を取得し、画像を制御装置４に送信する。
制御装置４は、２台のロボット２，３、ハンド装置１、ガイド装置５、視覚センサ６および重量センサ１３と接続されている。制御装置４は、視覚センサ６によって取得された画像に基づいてロボット２，３、ハンド装置１およびガイド装置５を制御し、コンテナ２０からワークＷを取り出す取出動作およびコンテナ２０にワークＷを挿入する挿入動作をロボット２，３、ハンド装置１およびガイド装置５に実行させる。例えば、制御装置４は、プロセッサと、動作プログラムを記憶する記憶装置とを備え、プロセッサが動作プログラムに従って処理を実行することによってワークＷの取出動作および挿入動作が実現される。

【0031】

次に、ワークハンドリングシステム１００の作用について説明する。
図９から図１２は、コンテナ２０に収容されている多数のワークＷの重量を１つずつ測定する作業を説明している。図９から図１２において、ワイヤ２１および出入口２２の図示は省略されている。
まず、図９に示されるように、制御装置４は、ロボットアーム３ａを動作させることによって、視覚センサ６の視野が一の出入口２２を含む位置に視覚センサ６を移動させる。次に、制御装置４は、視覚センサ６に画像の取得を実行させる。取得される画像には、ワークＷの基部Ｗｂの底面が含まれる。

【0032】

次に、制御装置４は、画像に基づいてワークＷの有無およびワークＷの位置を検出する。例えば、制御装置４は、画像内の基部Ｗｂの底面を認識することによってワークＷを検出する。次に、制御装置４は、画像内の基部Ｗｂの底面に隣接する４つの側面を認識し、相互に対向する一対の側面間の中心線と相互に対向する他の一対の側面間の中心線とを算出し、２本の中心線の交点である底面の中心位置をワークＷの位置として検出する。

【0033】

次に、図１０に示されるように、制御装置４は、検出されたワークＷの位置に基づいてロボットアーム２ａ，３ａを動作させ、ハンド装置１およびガイド装置５をワークＷの近傍に移動させる。このときに、制御装置４は、エアシリンダ１７の作動によって可動部材１４を原点復帰位置へ移動させ、グリッパ１１を原点位置に復帰させる。そして、制御装置４は、検出されたワークＷの位置である底面の中心位置に回転軸線Ａが一致するように、また、複数の指１１ｃがワークＷの幅方向の両側に配置されるように、ハンド装置１を配置する。

【0034】

そして、制御装置４は、ハンド装置１を制御することによってグリッパ１１にワークＷの基部Ｗｂを把持させる。ワークＷは、ねじれ部Ｗａのねじれ軸線Ｂが回転軸線Ａに沿うようにグリッパ１１によって把持される。また、制御装置４は、一対のガイド部材５ｂ，５ｃを出入口２２の両側に配置することによってねじれ部Ｗａの基端部分を一対のガイド部材５ｂ，５ｃ間に挟み、一対のガイド部材５ｂ，５ｃ間の間隔を出入口２２の幅と同等に調整する。このとき、ハンド装置１を少しだけ上昇させることによってねじれ部Ｗａの基端部分をワイヤ２１よりも上方に引き出してもよい。

【0035】

次に、制御装置４は、エアシリンダ１７の作動によって可動部材１４を自由回転位置へ移動させ、グリッパ１１を回転自在な状態とする。そして、図１１に示されるように、制御装置４は、ロボットアーム２ａの動作によって取付面２ｂを鉛直方向上方へ並進移動させ、ワークＷを把持するハンド装置１を鉛直方向に上昇させる。ワークＷの上昇の過程において、ねじれ部Ｗａのガイド部材５ｂまたは５ｃとの接触によってグリッパ１１およびワークＷは一体的に滑らかに回転する。したがって、ワークＷは、ねじれ方向に回転しながらワーク収容部２３から取り出される。

【0036】

次に、制御装置４は、エアシリンダ１７の作動によって可動部材１４をロック位置へ移動させ、ワークＷを把持するグリッパ１１の回転をロックする。そして、制御装置４は、重量センサ１３にワークＷの重量の測定を実行させ、重量の測定値を記憶する。
次に、制御装置４は、エアシリンダ１７の作動によって可動部材１４を自由回転位置へ移動させ、グリッパ１１を回転自在な状態とする。そして、制御装置４は、ロボットアーム２ａの動作によって取付面２ｂを鉛直方向下方へ並進移動させ、ワークＷを把持するハンド装置１を鉛直方向に下降させる。ワークＷの下降の過程において、ねじれ部Ｗａのガイド部材５ｂまたは５ｃとの接触によってグリッパ１１およびワークＷが一体的に滑らかに回転する。したがって、ワークＷは、ねじれ方向に回転しながら出入口２２を通ってワーク収容部２３へ挿入される。このときのワークＷおよびグリッパ１１の回転方向は、取り出し時のワークＷおよびグリッパ１１の回転方向とは逆方向である。

【0037】

ここで、従来、ねじれたワークＷを回転させながら狭いワーク収容部２３から出し入れするために、ワークＷのねじれ形状に応じた多数の教示位置を有する動作プログラムが使用されていた。取り扱うワークＷが同一のねじれ形状を有する１種類のみである場合、作成する動作プログラムは１種類で足りる。取り扱うワークＷが異なるねじれ形状を有する多種類である場合、教示位置が異なる多種類の動作プログラムを作成する必要がある。この場合、教示作業に多くの工数が必要であり、また、多種類のプログラムの管理が困難である。

【0038】

本実施形態によれば、グリッパ１１に把持されたワークＷは、ねじれ軸線Ｂに沿う方向の回転軸線Ａ回りにグリッパ１１と一体的に回転自在であり、ガイド部材５ｂ，５ｃとの接触によってねじれ形状に応じて回転しながら昇降する。したがって、ねじれ形状が異なる様々なワークＷを、ロボットアーム２ａの先端の取付面２ｂの鉛直方向の並進移動という共通の単純な動作によって、幅の狭いワーク収容部２３から出し入れすることができる。すなわち、様々なワークＷのワーク収容部２３からの出し入れに共通の動作プログラムを使用することができるので、教示作業の工数を削減することができるとともに動作プログラムの管理が容易になる。

【0039】

また、視覚センサ６を使用して、ワークＷの有無およびワークＷの位置の情報が取得される。したがって、複数の出入口２２が所定のピッチで配列している場合には、重量が測定された一のワークＷをワーク収容部２３に戻した後、ハンド装置１およびガイド装置５を所定のピッチだけ移動させ、続いて図９から図１２の動作を繰り返すことによって、他のワークＷの重量測定を行うことができる。すなわち、１つの基本動作パターンのみで、コンテナ２０に収容された複数のワークＷの出し入れが可能である。
また、グリッパ１１を回転自在に支持する支持機構は、簡単な機械的構成によって実現される。したがって、ねじれ形状に応じたワークＷの適切な回転を高い信頼性でかつ低コストで実現することができる。

【0040】

上記実施形態において、視覚センサ６を使用して出入口２２をさらに検出してもよい。
例えば、空のワーク収容部２３にワークＷを挿入する場合、制御装置４は、視覚センサ６によって取得された画像に基づいて空のワーク収容部２３の出入口２２の位置を検出し、検出された出入口２２の位置に基づいてロボットアーム２ａ，３ａを制御することによってハンド装置１およびガイド装置５を空のワーク収容部２３の出入口２２の近傍に配置する。これにより、空のワーク収容部２３へのワークＷの挿入を自動で実行することができる。

【0041】

上記実施形態において、可動部材１４を移動させる駆動部としてエアシリンダ１７を用いることとしたが、これに代えて、可動部材１４を３つの位置に位置決めすることができる他の装置を用いてもよい。例えば、駆動部は、電動シリンダであってもよい。

【0042】

上記実施形態において、ガイド装置５が、一対のガイド部材５ｂ，５ｃ間のワークＷを非接触で検知する非接触センサをさらに備えていてもよい。例えば、非接触センサは、一方のガイド部材５ｂに設けられ一方のガイド部材５ｂから他方のガイド部材５ｃに向かってレーザ光を射出する光源と、他方のガイド部材５ｃに設けられレーザ光を検出する光検出器とを有する。

【0043】

ワークＷの取出動作において、ワークＷの少なくとも一部分がワーク収容部２３に収容されている間は非接触センサによってワークＷが検知され、ワークＷが完全にワーク収容部２３から取り出されたときに非接触センサによってワークＷが検知されなくなる。このワークＷの検知から非検知への変化に基づいて、制御装置４は、ワークＷが完全にワーク収容部２３から取り出されたことを検知し、ハンド装置１の上昇を停止させる。
例えば、飛行機のエンジンには、様々な長さのブレードＷが使用される。非接触センサを設けることによって、ワークＷの長さが異なる場合であっても、ワークＷ毎に適切な位置でハンド装置１の上昇を停止させることができる。

【0044】

上記実施形態において、原点復帰機構、回転制限機構および回転ロック機構が、共通の可動部材１４の移動によって択一的に機能することとしたが、これに代えて、相互に独立に動作するように構成されていてもよい。この場合、原点復帰機構、回転制限機構および回転ロック機構の各々の具体的な構成は、上述した構成に限定されず、任意の構成を採用することができる。

【0045】

例えば、一対のストッパ１５ａ，１５ｂとブレーキ部１６とが別々の可動部材に設けられ、別々の駆動部によって移動させられるように構成されていてもよい。
また、原点復帰機構のストッパと回転制限機構のストッパとが別々に設けられていてもよい。この場合、回転制限機構のストッパおよび突出部の構成を変更してもよい。例えば、１つの突出部が一対のストッパ間で周方向に移動するように構成されていてもよく、外周面１１ｆから径方向外方に突出する一対の突出部の間に１つのストッパが配置されるように構成されていてもよい。

【0046】

上記実施形態において、ワークハンドリングシステム１００が、２台のロボット２，３およびガイド装置５を備えることとしたが、第２のロボット３およびガイド装置５は必ずしも備えていなくてもよい。
例えば、視覚センサ６が第１のロボット２のロボットアーム２ａの先端に取り付けられていてもよい。この場合、ワークＷは、ガイド部材５ｂ，５ｃではなく、出入口２２またはワーク収容部２３の周囲の物体との接触によって回転させられる。例えば、出入口２２を取り囲む縁部またはワーク収容部２３を取り囲む壁が存在する場合、縁部または壁をガイド部材５ｂ，５ｃの代わりとして使用してもよい。

【0047】

上記実施形態において、把持部が、複数の指によってワークＷを挟むグリッパ１１であることとしたが、把持部は、他の方式でワークＷを把持してもよい。例えば、把持部は、真空圧または磁力によってワークＷを吸着する吸着式であってもよい。
上記実施形態において、ワーク収容部２３へのワークＷの出し入れ方向が鉛直方向であり、ロボットアーム２ａの先端の取付面２ｂを鉛直方向に並進移動させることとしたが、これに代えて、出し入れ方向が他の方向であってもよい。例えば、ワーク収容部から水平方向にワークＷを出し入れしてもよい。この場合、取付面２ｂの水平方向の並進移動によってワークＷがワーク収容部から出し入れされる。

【符号の説明】

【0048】

１ ハンド装置
２，３ ロボット
２ａ，３ａ ロボットアーム
２ｂ，３ｂ 取付面
４ 制御装置
５ ガイド装置
５ｂ，５ｃ ガイド部材
６ 視覚センサ
１１ グリッパ（把持部）
１１ｄ，１１ｅ 突出部（原点復帰機構、回転制限機構）
１２ ベース
１４ 可動部材
１５ａ，１５ｂ ストッパ（原点復帰機構、回転制限機構）
１６ ブレーキ部（回転ロック機構）
１７ エアシリンダ（駆動部）
２２ 出入口
２３ ワーク収容部
１００ ワークハンドリングシステム
Ａ 回転軸線
Ｂ ねじれ軸線
Ｐ 移動方向
Ｗ ワーク、ブレード

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図8A】

【図8B】

【図8C】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】