幾何学的エンド・エフェクタ・システム
【課題】ロボット上で使用するための幾何学的エンド・エフェクタ・システムを提供すること。
【解決手段】このシステムは、プラットフォーム１２およびプラットフォームに固定されているフレーム１４を含む。少なくとも１つの基部１６が、フレーム上の所定の位置に配置されている。また、システムは、基部に固定されているアンカー・マウント２０、およびカラー組立体４０によりアンカー・マウントの端部に接続している構成要素６４を有する。キーは、構成要素とアンカー・マウントとの間に配置されている。
【解決手段】このシステムは、プラットフォーム１２およびプラットフォームに固定されているフレーム１４を含む。少なくとも１つの基部１６が、フレーム上の所定の位置に配置されている。また、システムは、基部に固定されているアンカー・マウント２０、およびカラー組立体４０によりアンカー・マウントの端部に接続している構成要素６４を有する。キーは、構成要素とアンカー・マウントとの間に配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、ロボットおよび製造システムに関し、特にロボットと一緒に使用するためのモジュラ幾何学的エンド・エフェクタ・システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
組立システムで使用するためのエンド・エフェクタは、多年にわたって従来技術において周知のものである。一般に、多くの自動組立システムにおいては、組立てまたは加工中の製品に対して製造、仕上げまたは他の中間ステップを行うことができるように、特定の位置に構成要素および部品を保持し、設置するためにデバイスが使用される。これらの自動組立システムは、一般に、手動による介入に対するニーズを最小限度に低減または除去する多くのロボットを使用しているので、関連する労働および部品のメーカーへのコストが低減する。このような自動システムで使用し、製造する構成要素は、通常、そのすべてが従来技術において周知であるアームまたはリストにより、ロボットにより製造され、移動される。これらの方法のうちのいくつかは、ロボット・アームの端部に取り付けられていて、特定の部品を入手するエンド・エフェクタを有する。この場合、エンド・エフェクタは、作業中この部品を離すか、または部品に対して実際の動作を行っている時に部品を予め指定した位置にしっかりと保持する。他の方法は、他のロボットが保持している部品または所定の位置に位置する他の構成要素に対して実際に作業を行うためにツールを保持するロボット・アームまたはリストを含む。
【０００３】
多くのこれらの従来技術のロボット・システムは、作業片または材料を特定の作業ステーションのところで、またはロボット機構等によりある作業ステーションから他の作業ステーションへ連続的に持ち上げ、移送し、下降させ、または位置させることができる複数の構成要素を有するロボット・セルを使用する。これらの従来技術の組立の場合には、１つのロボット・セル内で接続しているこれらの構成要素の多くを、その加工のために所定の位置に移動および／または保持されている作業片に対して正確に整合させなければならない。このように正確に整合させるには、このようなロボットが保持しているロボット構成要素を確実に効果的に整合するために、製造ラインを停止させなければならない。さらに、複数の構成要素を有するこれらの従来技術のロボット・セル・システムの多くは、製造環境においてロボット・セルが再度作業を開始することができるように、構成要素を完全に除去し、置換し、修理することができるようにするために、製造ラインを停止しなければならない製造環境内の環境災害により衝突したり、整合ズレを起こしたり、汚染したりする恐れがある。それ故、従来技術において多重構成要素ロボット・エンド・エフェクタ組立体を使用する場合には、多くの近代の製造環境において必要とされる正確な位置決めを確実に行うために高度の保守と長い停止時間が必要になる。さらに、これら従来技術のシステムの多くは、エンド・エフェクタの端部上のクランプ、ピン等のような構成要素を正しく整合するために、これら構成要素を保持している部品を何回も調整しなければならないので、製造ラインの停止時間およびこのような手動調整を行うために必要な労働コストが高くなる。
【０００４】
それ故、この業界においては、ロボット・アーム、リスト等のエンド・エフェクタ上のロボット・セルに接続している各構成要素を置換し修理するためのコスト・パフォーマンスのよい方法を提案する改良形モジュラ幾何学的エンド・エフェクタ・システムが求められている。また、この業界においては、製造ラインの生産停止時間を短縮する幾何学的エンド・エフェクタ・システムも求められている。また、この業界においては、第２のエンド・エフェクタを使用しなくてもすみ、そのため効率的で正確な方法で、製造ラインを動作するために必要なロボットの数を低減することにより、製造コストを低減する改良形幾何学的エンド・エフェクタ・システムも求められている。また、この業界においては、製造プラント内の所定の点に対して、その上での作業中に適切な位置に部品を整合し、保持するために、溶接ステーションまたはドッキング固定具とドッキングする改良形エンド・エフェクタ・システムも求められている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の１つの目的は、改良形ロボットエンド・エフェクタ・システムを提供することである。
【０００６】
本発明のもう１つの目的は、ロボット用途の際に使用するためのモジュラ幾何学的エンド・エフェクタ・システムを提供することである。
【０００７】
本発明のさらにもう１つの目的は、製造停止時間を短縮し、製造ライン上で使用している複数のエンド・エフェクタを必要としないロボット・エンド・エフェクタ・システムを提供することである。
【０００８】
本発明のさらにもう１つの目的は、この業界において周知の標準プラットフォームまたはアプリケーション駆動プラットフォームに装着することができるモジュラ幾何学的エンド・エフェクタ・システムを提供することである。
【０００９】
本発明のさらにもう１つの目的は、製造環境においてスラグおよび他の汚染物に耐性を有する溶接スラグである幾何学的エンド・エフェクタ・システムを提供することである。
【００１０】
本発明のさらにもう１つの目的は、重量比に高い強度を与える高品質材料から形成される構成要素を含む幾何学的エンド・エフェクタ・システムを提供することである。
【００１１】
本発明のさらにもう１つの目的は、容易に構成することができ、迅速にクラッシュ等から回復するモジュラ構成要素を有する幾何学的エンド・エフェクタ・システムを提供することである。
【００１２】
本発明のさらにもう１つの目的は、予測可能な衝突破断点を有するモジュラ幾何学的エンド・エフェクタ・システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明によるモジュラ幾何学的エンド・エフェクタ・システムを開示する。モジュラ幾何学的エンド・エフェクタ・システムは、フレームに接続しているプラットフォームを含む。フレームは、フレーム上の所定の位置に配置されている複数の基部を含む。また、幾何学的エンド・エフェクタ・システムは、固定具により基部のうちの少なくとも１つに固定されているアンカー・マウントを含む。ブームまたは他の構成要素は、カラー組立体によりアンカー・マウントに接続している。十字キーは、カラー組立体によりその間で接続を行った後で、部品間で決して回転が起こらないように、ブームとアンカー・マウントの間に配置されている。アンカー・マウントは、フランジに隣接して予め応力をかけた領域を有する。また、フランジは、相互に９０度の間隔で配置されている４つの溝を含む。十字キーは、フレームに対して構成要素が必ず正確に位置決めされるように、構成要素およびアンカー・マウント上の各フランジの溝内に配置されている。
【００１４】
本発明の１つの利点は、本発明が改良形モジュラ幾何学的エンド・エフェクタ・システムを提供することができることである。
【００１５】
本発明のもう１つの利点は、本発明が、製造ラインの生産停止時間を短縮することができることである。
【００１６】
本発明のさらにもう１つの利点は、本発明を使用すれば、製造ライン上のロボット・セル内でバックアップ・エンド・エフェクタ・システムを使用しないですむことである。
【００１７】
本発明のさらにもう１つの利点は、本発明が、エンド・エフェクタ・システムに接続している構成要素の予測できる衝突破断点を有することができることである。
【００１８】
本発明のさらにもう１つの利点は、本発明が、容易に構成することができ、クラッシュまたは他の停止時間状況から迅速に回復するモジュラ構成要素を有するエフェクタ・システムを提供することができることである。
【００１９】
本発明のさらにもう１つの利点は、本発明が、ロボット製造ラインでいくつかのプラットフォームによる方法を提供することができることである。
【００２０】
添付の図面を参照しながら下記の説明および添付の特許請求の範囲を読めば、本発明の他の目的、機能および利点を理解することができるだろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図面を参照すると、図面は本発明によるモジュラ幾何学的エンド・エフェクタ・システム１０である。幾何学的エンド・エフェクタ・システム１０は、ロボット・アームおよびロボット・リスト、および／または製造ロボットの環境内で製品を加工し、または保持するために使用するロボットとエンド・エフェクタ・システム１０の間の他のタイプの接続を含むロボットの一部である。幾何学的エンド・エフェクタ・システム１０は、任意の周知のロボットに接続する大きさにすることができ、また幾何学的エンド・エフェクタ・システム１０は、ロボット組立ラインで組立て中または加工中の任意の製品をピックアップし、保持することができる大きさにすることもできる。より詳細に説明すると、この組立体は、自動車製造組立ラインで使用することができる。幾何学的エンド・エフェクタ・システム１０は、ある位置から他の位置に加工中の製品または作業片を移動し、次に解放するために使用することができることに留意されたい。また、幾何学的エンド・エフェクタ・システム１０は、他のロボットまたは機械が幾何学的エンド・エフェクタ・システム１０が保持している製品に対して作業を行っている間に、所定の位置に製品を移動しおよび製品を保持するために使用することができることにも留意されたい。所定の位置における作業片または製品の移動、加工または保持の任意の組合わせを、本発明の幾何学的エンド・エフェクタ・システム１０と一緒に使用することができる。作業片の加工が終了した後で、幾何学的エンド・エフェクタ・システム１０を、製品を他のロボットまたは人間がそれに対して作業を行うことができるもう１つの作業ステーションまたはもう１つの保管エリアに移動するために使用することができる。
【００２２】
図１〜図９は、本発明による幾何学的エンド・エフェクタ・システム１０のある実施形態である。エンド・エフェクタ１０は、鋼鉄でできていることが好ましいプラットフォーム１２を含むが、任意の他のタイプの金属、プラスチック、セラミックまたは複合材もプラットフォーム１２を作るために使用することができることに留意されたい。プラットフォーム１２は、任意の周知のロボット・アーム、ロボット・リスト等と嵌合するためのそこを貫通する種々のオリフィスを含む。プラットフォーム１２は、そこを貫通するオリフィスを含むプレート、円形、四角形、三角形、または任意の他の形のプレート、またはロボットの端部に接続するための周知の任意の他のタイプのプラットフォームのような任意の周知の形のものであってもよい。プラットフォーム１２は、任意の周知の固定技術、すなわち、鋼鉄材料でできていることが好ましいフレーム１４への化学的、機械的固定技術等により取り付けられる。しかし、フレーム１４は、任意の他の周知の金属、プラスチック、セラミック、複合材、天然材料等のような任意の他の周知の材料から作ることができることに留意されたい。フレーム１４は、任意の周知の形をとることができる。この形状は、ロボット・セルを使用する環境により異なる。フレーム１４を使用すれば、１本のロボット・アームが、その上での作業のためにまたは製造環境内でのステーション間の移動のために、いくつかの機能を行い、複雑な幾何学的部品を保持することができるように、複数の構成要素をそれに接続することができる。各フレーム１４は、それに固定されている複数の基部部材１６を有する。基部部材１６は、溶接、固定等のような任意の周知の機械的または化学的接着技術によりフレーム１４に固定される。各基部部材１６は、その上の所定の位置に配置されている複数のオリフィス１８を有する。図の実施形態の場合には、オリフィス１８は、その各端部の近くまたは各端部に沿って配置されている。オリフィス１８のうちのいくつかにネジ山を切ることができるし、オリフィスのうちのいくつかにネジ山を切らないでおくこともできる。しかし、ある実施形態の場合には、すべてのオリフィス１８にネジ山を切ることもできるし、他のある実施形態の場合にはオリフィス１８のどれにもネジ山を切らないでおくこともできる。基部１６は、一般に、所定の厚さを有する矩形の形をしている。図の実施形態の場合には、３つのオリフィス１８が基部１６の各端部のところまたは近くに配置されている。設計要件およびフレーム１４上の基部部材１６に対して使用することができるスペースにより、基部部材１６に対して任意の周知の形を使用することができることに留意されたい。基部部材１６は、一般に、鋼鉄材料から作られるが、ロボット・セルおよびこのようなロボットを使用する環境により、任意の他の金属、プラスチック、セラミック、複合材等を基部部材１６用に使用することができることに留意されたい。また、フレーム２０は、その端部のところでまたは近くに配置されている位置決めボール７０を含むこともできる。また、少なくとも１つの停止パッド７２をフレーム２０の各端部上の位置決めボール７０の近くに配置することもできる。図の実施形態の場合には、２つの停止パッド７２が各位置決めボール７０に隣接して配置されている。位置決めボール７０により、エンド・エフェクタ・システム１０を、ロボット製造ライン内のドッキング固定具または溶接スタンド内の所定の位置に正しく正確に整合し、保持することができる。位置決めボール７０により、システム１０により保持されている作業片が、非常に厳密な許容誤差および高品質の製造部品を確実に得られるように、他のロボット、溶接装置等により加工されるように、プラント内の理想的な位置に確実に設置される。
【００２３】
アンカー・マウント２０は、基部部材１６に固定されている。ロボット・エンド・エフェクタ・システム１０のフレーム１４に接続される構成要素により、アンカー・マウント２０をロボット・エンド・エフェクタ・システムのフレーム１４上の、または今選択した基部部材１６上のすべての基部部材１６に固定することができることに留意されたい。アンカー・マウント２０は、一般に、基部部材１６の形に似ている基部２２を有する。この実施形態のアンカー・マウント基部２２は、一般に、所定の厚さを有する矩形の形をしている。複数のオリフィス２４が、フレーム基部部材１６内のオリフィス１８と整合し、嵌合するために、アンカー・マウント基部２２を貫通して配置されている。そこから延びる円筒状部材２６が、一般に、その１つの側面上のアンカー・マウント基部２２の中点から延びている。円筒状部材２６は、溶接等のような任意の周知の固定技術によりアンカー・マウント基部２２の表面に固定されているか、または１つの部材として基部２２と一緒に鋳造されているか、または押出し部として作られているか、または機械加工された円筒状部材２６を有するものと見なされる。周方向のカップリング・フランジ２８が、円筒状部材２６の一方の端部のところに配置されている。フランジ２８は、その中点を貫通する所定のサイズの口径またはオリフィスを有する所定の直径を有する。複数のスロット３０がカップリング・フランジ２８の端面上に配置されている。スロット３０は、フランジ２８の面の方向に所定の距離だけ延びる。スロット３０は、複数のスロット３０間に任意の角度が形成されるように面上に配置されている。図の実施形態の場合には、４つのスロット３０がフランジ２８の面内に位置する。スロット３０は、フランジ２８のリング状の面の周囲に９０度の間隔で配置されている。アンカー・マウント２０は、破断点３２が、一般に、フランジ２８と円筒状部材２６が交叉する場所に形成されるように設計される。フランジ２８と円筒状部材２６間のこの交叉点３２は、アンカー・マウント２０に対する破断点３２のところで使用する材料の厚さを厚くしたり、または薄くしたりすることにより設計することができる。材料を少なくすると、そこを貫通するもっと厚い材料の断面を有する破断点３２のそれより小さな力で破断する破断点３２ができる。フランジ２８と円筒状部材２６との間の交叉部分に刻み目を入れたり、予め応力をかけたり、そこに沿って複数の刻み目を入れたり、その周囲に複数のオリフィスを配置したり、異なる材料を使用したりするような破断点３２を生成する他の方法、またはアンカー・マウント２０に接続していて、エンド・エフェクタ・システム１０内に位置する他の構成要素と比較した場合、特定の弱い力で破断する破断点３２を生成する任意の他の可能なまたは周知の方法も考えられる。破断点３２は、所定の力が、ロボットとエンド・エフェクタ・システム１０が保持している構成要素との間のアンカー・マウント２０に接続している他のすべての構成要素に対してアンカー・マウント２０を破断する特定の点を生成する。
【００２４】
アンカー・マウント２０は、ロボット・エンド・エフェクタ・フレーム１４に対してアンカー・マウント２０を確実に適切に整合し、位置決めするために、ツーリング・ボールまたは類似の測定デバイスを、その中に挿入することができる、その表面内に校正オリフィス３４を含むこともできる。アンカー・マウント２０は、溶接スラグ耐性アルミニウム材料、特にアルミニウム７０７５−Ｔ６で作ることが好ましいことに留意されたい。しかし、設計要件およびエンド・エフェクタ・システム１０を使用する環境により、任意の他の金属、プラスチック、セラミック、複合材または天然材料もアンカー・マウント２０用に使用することができることに留意されたい。
【００２５】
ブーム３６および／または接合部材３８は、カラー組立体４０によりアンカー・マウント２０に固定することができる。ブーム３６は、一般に、その縦方向の全長を貫通する口径を有する円筒状をしている。ブーム３６は、一般に、その両端部上に円形カップリング・フランジ４２を含む。ブーム３６は、エンド・エフェクタ・システム１０内で必要とされる任意の長さまたはもっと長い長さを有することができる。ブーム３６は、付属部材を１つのブーム３６に装着することができるように、または、複数のブーム３６を安全ハーネス等により、それに接続している構成要素またはアンカー・マウント２０に接続することができるように、所定の位置に予め配置されている複数のオリフィス４４を含む。オリフィス４４は、所定のサイズを有し、設計要件および保持されている構成要素により、ブーム３６に沿って所定の間隔で配置されている。ブーム３６の各端部に位置するカップリング・フランジ４２は、アンカー・マウント２０、他の接合部材３８または他の構成要素上のスロット３０と整合するために、その内部に複数のスロット４６を有する。スロット４６は、フランジ４２の端部の周囲に同じように位置決めされ、アンカー・マウント・フランジ２８の深さと同じ所定の深さを有する。ブーム３６は、所定の厚さを有することができるので、アンカー・マウント２０の破断点３２のところの力より大きな力を吸収することができる部分を生成することができる。接合部材３８は、一般に、その上に少なくとも１つの周方向のカップリング・フランジ４２を有するが、２つの面、３つの面、４つの面、５つの面等を有する接合部材のような任意の数のカップリング・フランジ４２および面をその上に有することができる。これらの接合部材３８により、種々の角度で、またはそれに接続している他の種々の構成要素と一緒に、アンカー・マウント２０に接続することができる。接合部材３８の各面は、アンカー・マウント・フランジ２８のところで説明したのと同じ方法で配置されている複数のスロット４６を含む、ほぼ周方向を向いているカップリング・フランジ４２を含む。また、他の縁部付属部材４８も、クランプまたはエンド・エフェクタ・システム１０により保持されている他の構成要素に接続している端部部材に接続することができるし、または端部部材として使用することができる。一般に、縁部付属部材４８は、その上に配置されている１つの周方向のカップリング・フランジ４２を有するが、２つ以上の周方向のカップリング・フランジを使用することもできる。フランジ４２は、アンカー・マウント・フランジ２８のための間隔と同じ間隔で配置されている同じスロット４６を含む。縁部付属部品４８は、図１に示すように、所定の角度および／またはまっすぐに部品を保持することができる。ブーム３６のもう１つの実施形態は、図９Ａ〜図９Ｂに示すように、その上の所定の位置に破断点７４を含む。破断点７４は、すでに説明した、アンカー・マウント２０の破断点３２に似ている。破断点７４は、ブーム３６の各端部上のフランジ４２間の任意の点に配置することができる。ブーム３６は、任意の既知の長さを有することができる。ブーム３６の破断点７４は、エンド・エフェクタ・システム１０だけのための、所定のまたは既知の破断点３２であってもよいし、またはアンカー・マウント２０の破断点との組合わせであってもよい。
【００２６】
ブーム３６、接合部材３８、縁部付属部材４８、他の構成要素およびアンカー・マウント２０は、すべて相互に接続していて、多数の組合わせで相互に固定されている。接続は、カラー組立体４０により行われる。カラー組立体４０は、第１および第２のカラー部材５０および十字キー５２を含む。十字キー５２は、通常、所定の厚さのＸ形をしている。所定の厚さは、十字キー５２の約半分が任意のカップリング・フランジ２８、４２上のスロット３０、４６内に延び、一方、十字キー５２の他の半分がそれに接続している他の構成要素の隣接するカップリング・フランジ２８、４２内に延びるような厚さである。十字キー５２は、４つのすべてのスロット３０、４６内に配置されているので、カラー組立体４０により相互に固定した後で構成要素間に回転が起こらないように、相互に接続している構成要素を固定する。カラー組立体４０は、第１の半部分のカラー５０および第２の半部分のカラー５０を含む。半部分のカラー５０は、その内径上に配置されている半円形の周方向溝５４を含む。内側の周方向溝５４は、ある角度を有する面５６がカラー５０内に延びるにつれて溝５４の半径が小さくなるように、第１および第２のある角度を有する面５６を有する。図の実施形態の場合には、溝５４の表面５６の角度は、カラー部材５０のセンターラインから約１５度である。それ故、約３０度の全角度は、ある角度を有する面５６内に含まれる。しかし、設計要件およびカラー５０のために必要な保持力により、任意の角度を使用することができることに留意されたい。第１および第２の半部分のカラー５０は、第１および第２のカップリング・フランジ２８、４２の外周面の周囲に配置されている。カップリング・フランジ２８、４２をその内部のスロット３０、４６により相互に配置し整合した場合、カラー５０は当接するカップリング・フランジ２８、４２の外面の周囲に位置し、相互に対向している両方のカラー５０内のオリフィス６０により、第１の半部分のカラー５０を第２の半部分のカラー５０に接続するために第１および第２の固定具５８が使用される。これにより、２つの半部分のカラー５０を、フランジ２８、４２の外周の周囲で１つのリング状のカラーに接続することができる。動作中、固定具５８は、フランジ２８、４２の面と面が相互に係合するまで、半部分のカラー５０が相互の方向に付勢されるように締め付けられる。カラー５０の両方の側面上の距離が同じになると、２つの半部分のカラー５０の対向面が相互に係合し、そのためエンド・エフェクタ・システム１０内で対向する構成要素上で、２つのカップリング・フランジ２８、４２がしっかりと係合するまで最後の締め付けが行われる。各隣接する構成要素にカラー５０およびアンカー・マウント２０を接続するために、任意のタイプの固定具５８を使用することができることに留意されたい。ある実施形態の場合には、ロボット・エンド・エフェクタ・システム１０の構成要素とフレーム１４との間のすべての接続にＭ８ボルトを使用している。しかし、上記エンド・エフェクタ・システム１０のために任意の他のタイプの固定具を使用することができることに留意されたい。鋼鉄でできている十字キー５２を除いて、カラー組立体４０、ブーム３６、接合部材３８および縁部付属部品４８の構成要素すべては、アンカー・マウント２０のところで説明した同じアルミニウム材料でできていることに留意されたい。しかし、すでに説明したように、これらの構成要素の材料として、任意の他の周知の金属、セラミック、プラスチック、複合材または天然材料も使用することができることに留意されたい。
【００２７】
他の付属マウント構成要素と一緒に接合部材３８または縁部付属部品４８のうちの任意のものは、ツール・ボール等によりシステムの校正の際に使用するために、その内部にオリフィス６２を含むことができる。幾何学的エンド・エフェクタ・システム１０および保持している構成要素６４に接続している任意の構成要素を、確実に正確に位置決めし、精度を維持するために、これらのツール・ボールを使用することができる。すでに説明したように、幾何学的エンド・エフェクタ・システム１０により達成される許容誤差は、クランプ、ツールまたは他の構成要素６４のような保持している構成要素を、正確な製造ラインの場合、０〜０．０１ミリメートルの許容誤差範囲内に維持することができることに留意されたい。さらに、全幾何学的エンド・エフェクタ・システム１０の強度は、ブーム３６、接合部材３８、縁部付属部材４８等のような構成要素で決まることにも留意されたい。これらの構成要素は、通常、アンカー・マウント２０の破断点３２のところのジョイントより１０〜９０％強い。この増大した強度は、構成要素の厚さ、使用する材料および構成要素の形状のような多くの変数によるものである。さらに、本発明によるエンド・エフェクタ・システム１０においては、任意の形状の構成要素をブーム、接合部材または縁部付属部材として使用することができることにも留意されたい。形状は、図面に示す形状だけではなく、任意の構成要素に対して四角形、三角形、八角形、矩形または任意の他の周知の形状を使用することができる。図面は、本発明による幾何学的エンド・エフェクタ・システム１０の１つの可能な実施形態を示す。
【００２８】
動作中、幾何学的エンド・エフェクタ・システム１０は、ロボットの端部上のロボット・セルのフレーム１４に固定されている基部１６に固定されている少なくとも１つのアンカー・マウント２０を有する。フレーム１４上のアンカー・マウント２０の位置決めにより、作業片をその上での作業中正確な位置に保持することができ、または作業片をロボット・アーム等によりあるステーションから他のステーションに移動することができる。正確な位置決めは、アンカー・マウント２０に接続している構成要素間の接続により行われる。ブーム、接合部材、縁部付属部品または任意の他の付属部品を含むが、これらに限定されない構成要素の任意の組合わせおよび順序を、任意の周知の組合わせ内で接続することができることに留意されたい。これらの種々の構成は、次に、構成要素システム構成の端部のところで保持されているツールまたは構成要素が、ロボットのフレーム１４、それ故、保持または加工されている作業片に対して正確な位置に保持されるように、アンカー・マウント２０に接続される。構成要素システムの強度は、アンカー・マウント２０のところに位置していない構成要素により決まり、特に弱い点は、フランジ２８および円筒状部材２６の端部接合点の近くに位置する破断点３２のところに位置する。これにより安全性が改善され、モジュラ幾何学的エンド・エフェクタ・システム１０を使用している製造ラインの停止時間を短縮することができる。他の機械等との衝突のような事故の場合には、幾何学的エンド・エフェクタ・システム１０の何らかの破断が、カップリング・フランジ２８と円筒状部材２６との交点のところのアンカー・マウント２０上に位置する破断点３２のところで起こるように、すべての力が構成要素の強度により吸収される。これによりすべての破損の大部分が、アンカー・マウント２０のところで起こるようにすることができる。この場合、製造ラインと一緒に再度ロボット・エンド・エフェクタ・システム１０を動作するには、アンカー・マウント２０だけを置換するだけでよい。アンカー・マウント２０をそれに接続している第１の構成要素を除去し、基部１６に接続しているアンカー・マウント２０から固定具５８を除去し、次に基部１６上に新しいアンカー・マウント２０を設置し、すでに説明したようにそれを固定具５８で固定し、次に新しいアンカー・マウント２０が前に配置されている第１の構成要素に固定されるようにカラー５０を再度接続することにより、置換マウント２０が容易に迅速に置換される。それ故、従来技術の場合に行わなければならなかったロボット・エンド・エフェクタのフレーム１４に接続している固定している複数の構成要素またはまっすぐなクランプまたは構成要素の代わりに、１つの構成要素を交換するだけですむので、製造ラインの停止時間が大幅に短縮される。十字キー５２を含むカラー・コネクタ・システム４０を使用することにより、最後の構成要素の端部に接続している構成要素およびクランプまたはツールをさらに正確に接続することができる。さらに、接続している構成要素とフレーム１４に接続しているアンカー・マウント２０との間に回転が起こらない。フレーム１４と通常は鋼鉄およびアルミニウムである構成要素との間の接続を含む使用した材料、およびすべての固定具は、異なる材料の構成要素間に錆びができないように処理されることに留意されたい。これにより製造環境内での幾何学的エンド・エフェクタ・システム１０の信頼性が増す。また、任意の他の形状のキー・システムを使用することができることに留意されたい。図の実施形態の場合には、十字キー・システムを使用しているが、幾何学的エンド・エフェクタ・システム１０内で接続している構成要素間にキー・システムを生成するために、Ｙ字形のシステムまたは任意の他の形状を使用することができる。
【００２９】
また、そこを通る電気システム、空気システム、液体システム等のような、しかしこれらに限定されない他の構成要素をそれに接続することができ、エンド・エフェクタ・システム１０内に配置されている構成要素システム構成の端部のところに保持されているツール、クランプ、ピン等に接続するために使用することができるように、ブーム３６、接合部材３８およびアンカー・マウント２０のような構成要素内の複数のオリフィス４４間にまたはこれらオリフィス４４に導管（ｃｏｎｄｕｉｔ）を固定することができることに留意されたい。また、本システムは、ロボット、ツール交換装置等と一緒に使用することができるし、インタフェースの様式を、すべての周知のドッキング装置に適応し且つ互換性を有するように設計することができることに留意されたい。本システム１０は、製造ライン上のクラッシュから迅速に回復し、そのため停止時間を短縮し、このような製造ラインの周囲で作業している人々の効率を増大する容易で構成することができるシステムを構成するために、モジュラ構成要素と一緒に、自動的な光学的および標準的ＣＭＭ確認ポイントを使用することができる。
【００３０】
今まで説明のために本発明を記述してきたが、使用した用語は、説明のためのものであって本発明を制限するものではないことを理解されたい。
【００３１】
上記説明を読めば、本発明を種々に修正および変更することができる。それ故、添付の特許請求の範囲から逸脱することなしに、詳細に説明した方法とは別の方法で本発明を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明による幾何学的エンド・エフェクタ・システムの斜視図である。
【図２】本発明による接続構成要素の分解図である。
【図３】ある構成要素に接続している本発明によるカラー組立体である。
【図４Ａ】本発明によるキーを含むカラー組立体である。
【図４Ｂ】本発明によるキーを含むカラー組立体である。
【図４Ｃ】本発明によるキーを含むカラー組立体である。
【図５Ａ】本発明による中央モジュラ直線接合部である。
【図５Ｂ】本発明による中央モジュラ直線接合部である。
【図５Ｃ】本発明による中央モジュラ直線接合部である。
【図５Ｄ】本発明による中央モジュラ直線接合部である。
【図６Ａ】本発明によるブームである。
【図６Ｂ】本発明によるブームである。
【図６Ｃ】本発明によるブームである。
【図６Ｄ】本発明によるブームである。
【図７Ａ】本発明による短尺角ブラケットを有する縁部である。
【図７Ｂ】本発明による短尺角ブラケットを有する縁部である。
【図７Ｃ】本発明による短尺角ブラケットを有する縁部である。
【図７Ｄ】本発明による短尺角ブラケットを有する縁部である。
【図７Ｅ】本発明による短尺角ブラケットを有する縁部である。
【図８Ａ】本発明と一緒に使用するためのカラー組立体である。
【図８Ｂ】本発明と一緒に使用するためのカラー組立体である。
【図８Ｃ】本発明と一緒に使用するためのカラー組立体である。
【図８Ｄ】本発明と一緒に使用するためのカラー組立体である。
【図８Ｅ】本発明と一緒に使用するためのカラー組立体である。
【図８Ｆ】本発明と一緒に使用するためのカラー組立体である。
【図８Ｇ】本発明と一緒に使用するためのカラー組立体である。
【図９Ａ】本発明によるブームの他の実施形態である。
【図９Ｂ】本発明によるブームの他の実施形態である。
【符号の説明】
【００３３】
１０ モジュラ幾何学的エンド・エフェクタ・システム
１２ プラットフォーム
１４ フレーム
１６ 基部部材
１８ オリフィス
２０ フレーム
２２ 基部
２６ 円筒状部材
２８ 周方向のカップリング・フランジ
３０ スロット
３２ 破断点
３４ 校正オリフィス
３６ ブーム
３８ 接合部材
４０ カラー組立体
４２ カップリング・フランジ
４６ スロット
７０ 位置決めボール
７２ 停止パッド
７４ 破断点
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、ロボットおよび製造システムに関し、特にロボットと一緒に使用するためのモジュラ幾何学的エンド・エフェクタ・システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
組立システムで使用するためのエンド・エフェクタは、多年にわたって従来技術において周知のものである。一般に、多くの自動組立システムにおいては、組立てまたは加工中の製品に対して製造、仕上げまたは他の中間ステップを行うことができるように、特定の位置に構成要素および部品を保持し、設置するためにデバイスが使用される。これらの自動組立システムは、一般に、手動による介入に対するニーズを最小限度に低減または除去する多くのロボットを使用しているので、関連する労働および部品のメーカーへのコストが低減する。このような自動システムで使用し、製造する構成要素は、通常、そのすべてが従来技術において周知であるアームまたはリストにより、ロボットにより製造され、移動される。これらの方法のうちのいくつかは、ロボット・アームの端部に取り付けられていて、特定の部品を入手するエンド・エフェクタを有する。この場合、エンド・エフェクタは、作業中この部品を離すか、または部品に対して実際の動作を行っている時に部品を予め指定した位置にしっかりと保持する。他の方法は、他のロボットが保持している部品または所定の位置に位置する他の構成要素に対して実際に作業を行うためにツールを保持するロボット・アームまたはリストを含む。
【０００３】
多くのこれらの従来技術のロボット・システムは、作業片または材料を特定の作業ステーションのところで、またはロボット機構等によりある作業ステーションから他の作業ステーションへ連続的に持ち上げ、移送し、下降させ、または位置させることができる複数の構成要素を有するロボット・セルを使用する。これらの従来技術の組立の場合には、１つのロボット・セル内で接続しているこれらの構成要素の多くを、その加工のために所定の位置に移動および／または保持されている作業片に対して正確に整合させなければならない。このように正確に整合させるには、このようなロボットが保持しているロボット構成要素を確実に効果的に整合するために、製造ラインを停止させなければならない。さらに、複数の構成要素を有するこれらの従来技術のロボット・セル・システムの多くは、製造環境においてロボット・セルが再度作業を開始することができるように、構成要素を完全に除去し、置換し、修理することができるようにするために、製造ラインを停止しなければならない製造環境内の環境災害により衝突したり、整合ズレを起こしたり、汚染したりする恐れがある。それ故、従来技術において多重構成要素ロボット・エンド・エフェクタ組立体を使用する場合には、多くの近代の製造環境において必要とされる正確な位置決めを確実に行うために高度の保守と長い停止時間が必要になる。さらに、これら従来技術のシステムの多くは、エンド・エフェクタの端部上のクランプ、ピン等のような構成要素を正しく整合するために、これら構成要素を保持している部品を何回も調整しなければならないので、製造ラインの停止時間およびこのような手動調整を行うために必要な労働コストが高くなる。
【０００４】
それ故、この業界においては、ロボット・アーム、リスト等のエンド・エフェクタ上のロボット・セルに接続している各構成要素を置換し修理するためのコスト・パフォーマンスのよい方法を提案する改良形モジュラ幾何学的エンド・エフェクタ・システムが求められている。また、この業界においては、製造ラインの生産停止時間を短縮する幾何学的エンド・エフェクタ・システムも求められている。また、この業界においては、第２のエンド・エフェクタを使用しなくてもすみ、そのため効率的で正確な方法で、製造ラインを動作するために必要なロボットの数を低減することにより、製造コストを低減する改良形幾何学的エンド・エフェクタ・システムも求められている。また、この業界においては、製造プラント内の所定の点に対して、その上での作業中に適切な位置に部品を整合し、保持するために、溶接ステーションまたはドッキング固定具とドッキングする改良形エンド・エフェクタ・システムも求められている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の１つの目的は、改良形ロボットエンド・エフェクタ・システムを提供することである。
【０００６】
本発明のもう１つの目的は、ロボット用途の際に使用するためのモジュラ幾何学的エンド・エフェクタ・システムを提供することである。
【０００７】
本発明のさらにもう１つの目的は、製造停止時間を短縮し、製造ライン上で使用している複数のエンド・エフェクタを必要としないロボット・エンド・エフェクタ・システムを提供することである。
【０００８】
本発明のさらにもう１つの目的は、この業界において周知の標準プラットフォームまたはアプリケーション駆動プラットフォームに装着することができるモジュラ幾何学的エンド・エフェクタ・システムを提供することである。
【０００９】
本発明のさらにもう１つの目的は、製造環境においてスラグおよび他の汚染物に耐性を有する溶接スラグである幾何学的エンド・エフェクタ・システムを提供することである。
【００１０】
本発明のさらにもう１つの目的は、重量比に高い強度を与える高品質材料から形成される構成要素を含む幾何学的エンド・エフェクタ・システムを提供することである。
【００１１】
本発明のさらにもう１つの目的は、容易に構成することができ、迅速にクラッシュ等から回復するモジュラ構成要素を有する幾何学的エンド・エフェクタ・システムを提供することである。
【００１２】
本発明のさらにもう１つの目的は、予測可能な衝突破断点を有するモジュラ幾何学的エンド・エフェクタ・システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明によるモジュラ幾何学的エンド・エフェクタ・システムを開示する。モジュラ幾何学的エンド・エフェクタ・システムは、フレームに接続しているプラットフォームを含む。フレームは、フレーム上の所定の位置に配置されている複数の基部を含む。また、幾何学的エンド・エフェクタ・システムは、固定具により基部のうちの少なくとも１つに固定されているアンカー・マウントを含む。ブームまたは他の構成要素は、カラー組立体によりアンカー・マウントに接続している。十字キーは、カラー組立体によりその間で接続を行った後で、部品間で決して回転が起こらないように、ブームとアンカー・マウントの間に配置されている。アンカー・マウントは、フランジに隣接して予め応力をかけた領域を有する。また、フランジは、相互に９０度の間隔で配置されている４つの溝を含む。十字キーは、フレームに対して構成要素が必ず正確に位置決めされるように、構成要素およびアンカー・マウント上の各フランジの溝内に配置されている。
【００１４】
本発明の１つの利点は、本発明が改良形モジュラ幾何学的エンド・エフェクタ・システムを提供することができることである。
【００１５】
本発明のもう１つの利点は、本発明が、製造ラインの生産停止時間を短縮することができることである。
【００１６】
本発明のさらにもう１つの利点は、本発明を使用すれば、製造ライン上のロボット・セル内でバックアップ・エンド・エフェクタ・システムを使用しないですむことである。
【００１７】
本発明のさらにもう１つの利点は、本発明が、エンド・エフェクタ・システムに接続している構成要素の予測できる衝突破断点を有することができることである。
【００１８】
本発明のさらにもう１つの利点は、本発明が、容易に構成することができ、クラッシュまたは他の停止時間状況から迅速に回復するモジュラ構成要素を有するエフェクタ・システムを提供することができることである。
【００１９】
本発明のさらにもう１つの利点は、本発明が、ロボット製造ラインでいくつかのプラットフォームによる方法を提供することができることである。
【００２０】
添付の図面を参照しながら下記の説明および添付の特許請求の範囲を読めば、本発明の他の目的、機能および利点を理解することができるだろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図面を参照すると、図面は本発明によるモジュラ幾何学的エンド・エフェクタ・システム１０である。幾何学的エンド・エフェクタ・システム１０は、ロボット・アームおよびロボット・リスト、および／または製造ロボットの環境内で製品を加工し、または保持するために使用するロボットとエンド・エフェクタ・システム１０の間の他のタイプの接続を含むロボットの一部である。幾何学的エンド・エフェクタ・システム１０は、任意の周知のロボットに接続する大きさにすることができ、また幾何学的エンド・エフェクタ・システム１０は、ロボット組立ラインで組立て中または加工中の任意の製品をピックアップし、保持することができる大きさにすることもできる。より詳細に説明すると、この組立体は、自動車製造組立ラインで使用することができる。幾何学的エンド・エフェクタ・システム１０は、ある位置から他の位置に加工中の製品または作業片を移動し、次に解放するために使用することができることに留意されたい。また、幾何学的エンド・エフェクタ・システム１０は、他のロボットまたは機械が幾何学的エンド・エフェクタ・システム１０が保持している製品に対して作業を行っている間に、所定の位置に製品を移動しおよび製品を保持するために使用することができることにも留意されたい。所定の位置における作業片または製品の移動、加工または保持の任意の組合わせを、本発明の幾何学的エンド・エフェクタ・システム１０と一緒に使用することができる。作業片の加工が終了した後で、幾何学的エンド・エフェクタ・システム１０を、製品を他のロボットまたは人間がそれに対して作業を行うことができるもう１つの作業ステーションまたはもう１つの保管エリアに移動するために使用することができる。
【００２２】
図１〜図９は、本発明による幾何学的エンド・エフェクタ・システム１０のある実施形態である。エンド・エフェクタ１０は、鋼鉄でできていることが好ましいプラットフォーム１２を含むが、任意の他のタイプの金属、プラスチック、セラミックまたは複合材もプラットフォーム１２を作るために使用することができることに留意されたい。プラットフォーム１２は、任意の周知のロボット・アーム、ロボット・リスト等と嵌合するためのそこを貫通する種々のオリフィスを含む。プラットフォーム１２は、そこを貫通するオリフィスを含むプレート、円形、四角形、三角形、または任意の他の形のプレート、またはロボットの端部に接続するための周知の任意の他のタイプのプラットフォームのような任意の周知の形のものであってもよい。プラットフォーム１２は、任意の周知の固定技術、すなわち、鋼鉄材料でできていることが好ましいフレーム１４への化学的、機械的固定技術等により取り付けられる。しかし、フレーム１４は、任意の他の周知の金属、プラスチック、セラミック、複合材、天然材料等のような任意の他の周知の材料から作ることができることに留意されたい。フレーム１４は、任意の周知の形をとることができる。この形状は、ロボット・セルを使用する環境により異なる。フレーム１４を使用すれば、１本のロボット・アームが、その上での作業のためにまたは製造環境内でのステーション間の移動のために、いくつかの機能を行い、複雑な幾何学的部品を保持することができるように、複数の構成要素をそれに接続することができる。各フレーム１４は、それに固定されている複数の基部部材１６を有する。基部部材１６は、溶接、固定等のような任意の周知の機械的または化学的接着技術によりフレーム１４に固定される。各基部部材１６は、その上の所定の位置に配置されている複数のオリフィス１８を有する。図の実施形態の場合には、オリフィス１８は、その各端部の近くまたは各端部に沿って配置されている。オリフィス１８のうちのいくつかにネジ山を切ることができるし、オリフィスのうちのいくつかにネジ山を切らないでおくこともできる。しかし、ある実施形態の場合には、すべてのオリフィス１８にネジ山を切ることもできるし、他のある実施形態の場合にはオリフィス１８のどれにもネジ山を切らないでおくこともできる。基部１６は、一般に、所定の厚さを有する矩形の形をしている。図の実施形態の場合には、３つのオリフィス１８が基部１６の各端部のところまたは近くに配置されている。設計要件およびフレーム１４上の基部部材１６に対して使用することができるスペースにより、基部部材１６に対して任意の周知の形を使用することができることに留意されたい。基部部材１６は、一般に、鋼鉄材料から作られるが、ロボット・セルおよびこのようなロボットを使用する環境により、任意の他の金属、プラスチック、セラミック、複合材等を基部部材１６用に使用することができることに留意されたい。また、フレーム２０は、その端部のところでまたは近くに配置されている位置決めボール７０を含むこともできる。また、少なくとも１つの停止パッド７２をフレーム２０の各端部上の位置決めボール７０の近くに配置することもできる。図の実施形態の場合には、２つの停止パッド７２が各位置決めボール７０に隣接して配置されている。位置決めボール７０により、エンド・エフェクタ・システム１０を、ロボット製造ライン内のドッキング固定具または溶接スタンド内の所定の位置に正しく正確に整合し、保持することができる。位置決めボール７０により、システム１０により保持されている作業片が、非常に厳密な許容誤差および高品質の製造部品を確実に得られるように、他のロボット、溶接装置等により加工されるように、プラント内の理想的な位置に確実に設置される。
【００２３】
アンカー・マウント２０は、基部部材１６に固定されている。ロボット・エンド・エフェクタ・システム１０のフレーム１４に接続される構成要素により、アンカー・マウント２０をロボット・エンド・エフェクタ・システムのフレーム１４上の、または今選択した基部部材１６上のすべての基部部材１６に固定することができることに留意されたい。アンカー・マウント２０は、一般に、基部部材１６の形に似ている基部２２を有する。この実施形態のアンカー・マウント基部２２は、一般に、所定の厚さを有する矩形の形をしている。複数のオリフィス２４が、フレーム基部部材１６内のオリフィス１８と整合し、嵌合するために、アンカー・マウント基部２２を貫通して配置されている。そこから延びる円筒状部材２６が、一般に、その１つの側面上のアンカー・マウント基部２２の中点から延びている。円筒状部材２６は、溶接等のような任意の周知の固定技術によりアンカー・マウント基部２２の表面に固定されているか、または１つの部材として基部２２と一緒に鋳造されているか、または押出し部として作られているか、または機械加工された円筒状部材２６を有するものと見なされる。周方向のカップリング・フランジ２８が、円筒状部材２６の一方の端部のところに配置されている。フランジ２８は、その中点を貫通する所定のサイズの口径またはオリフィスを有する所定の直径を有する。複数のスロット３０がカップリング・フランジ２８の端面上に配置されている。スロット３０は、フランジ２８の面の方向に所定の距離だけ延びる。スロット３０は、複数のスロット３０間に任意の角度が形成されるように面上に配置されている。図の実施形態の場合には、４つのスロット３０がフランジ２８の面内に位置する。スロット３０は、フランジ２８のリング状の面の周囲に９０度の間隔で配置されている。アンカー・マウント２０は、破断点３２が、一般に、フランジ２８と円筒状部材２６が交叉する場所に形成されるように設計される。フランジ２８と円筒状部材２６間のこの交叉点３２は、アンカー・マウント２０に対する破断点３２のところで使用する材料の厚さを厚くしたり、または薄くしたりすることにより設計することができる。材料を少なくすると、そこを貫通するもっと厚い材料の断面を有する破断点３２のそれより小さな力で破断する破断点３２ができる。フランジ２８と円筒状部材２６との間の交叉部分に刻み目を入れたり、予め応力をかけたり、そこに沿って複数の刻み目を入れたり、その周囲に複数のオリフィスを配置したり、異なる材料を使用したりするような破断点３２を生成する他の方法、またはアンカー・マウント２０に接続していて、エンド・エフェクタ・システム１０内に位置する他の構成要素と比較した場合、特定の弱い力で破断する破断点３２を生成する任意の他の可能なまたは周知の方法も考えられる。破断点３２は、所定の力が、ロボットとエンド・エフェクタ・システム１０が保持している構成要素との間のアンカー・マウント２０に接続している他のすべての構成要素に対してアンカー・マウント２０を破断する特定の点を生成する。
【００２４】
アンカー・マウント２０は、ロボット・エンド・エフェクタ・フレーム１４に対してアンカー・マウント２０を確実に適切に整合し、位置決めするために、ツーリング・ボールまたは類似の測定デバイスを、その中に挿入することができる、その表面内に校正オリフィス３４を含むこともできる。アンカー・マウント２０は、溶接スラグ耐性アルミニウム材料、特にアルミニウム７０７５−Ｔ６で作ることが好ましいことに留意されたい。しかし、設計要件およびエンド・エフェクタ・システム１０を使用する環境により、任意の他の金属、プラスチック、セラミック、複合材または天然材料もアンカー・マウント２０用に使用することができることに留意されたい。
【００２５】
ブーム３６および／または接合部材３８は、カラー組立体４０によりアンカー・マウント２０に固定することができる。ブーム３６は、一般に、その縦方向の全長を貫通する口径を有する円筒状をしている。ブーム３６は、一般に、その両端部上に円形カップリング・フランジ４２を含む。ブーム３６は、エンド・エフェクタ・システム１０内で必要とされる任意の長さまたはもっと長い長さを有することができる。ブーム３６は、付属部材を１つのブーム３６に装着することができるように、または、複数のブーム３６を安全ハーネス等により、それに接続している構成要素またはアンカー・マウント２０に接続することができるように、所定の位置に予め配置されている複数のオリフィス４４を含む。オリフィス４４は、所定のサイズを有し、設計要件および保持されている構成要素により、ブーム３６に沿って所定の間隔で配置されている。ブーム３６の各端部に位置するカップリング・フランジ４２は、アンカー・マウント２０、他の接合部材３８または他の構成要素上のスロット３０と整合するために、その内部に複数のスロット４６を有する。スロット４６は、フランジ４２の端部の周囲に同じように位置決めされ、アンカー・マウント・フランジ２８の深さと同じ所定の深さを有する。ブーム３６は、所定の厚さを有することができるので、アンカー・マウント２０の破断点３２のところの力より大きな力を吸収することができる部分を生成することができる。接合部材３８は、一般に、その上に少なくとも１つの周方向のカップリング・フランジ４２を有するが、２つの面、３つの面、４つの面、５つの面等を有する接合部材のような任意の数のカップリング・フランジ４２および面をその上に有することができる。これらの接合部材３８により、種々の角度で、またはそれに接続している他の種々の構成要素と一緒に、アンカー・マウント２０に接続することができる。接合部材３８の各面は、アンカー・マウント・フランジ２８のところで説明したのと同じ方法で配置されている複数のスロット４６を含む、ほぼ周方向を向いているカップリング・フランジ４２を含む。また、他の縁部付属部材４８も、クランプまたはエンド・エフェクタ・システム１０により保持されている他の構成要素に接続している端部部材に接続することができるし、または端部部材として使用することができる。一般に、縁部付属部材４８は、その上に配置されている１つの周方向のカップリング・フランジ４２を有するが、２つ以上の周方向のカップリング・フランジを使用することもできる。フランジ４２は、アンカー・マウント・フランジ２８のための間隔と同じ間隔で配置されている同じスロット４６を含む。縁部付属部品４８は、図１に示すように、所定の角度および／またはまっすぐに部品を保持することができる。ブーム３６のもう１つの実施形態は、図９Ａ〜図９Ｂに示すように、その上の所定の位置に破断点７４を含む。破断点７４は、すでに説明した、アンカー・マウント２０の破断点３２に似ている。破断点７４は、ブーム３６の各端部上のフランジ４２間の任意の点に配置することができる。ブーム３６は、任意の既知の長さを有することができる。ブーム３６の破断点７４は、エンド・エフェクタ・システム１０だけのための、所定のまたは既知の破断点３２であってもよいし、またはアンカー・マウント２０の破断点との組合わせであってもよい。
【００２６】
ブーム３６、接合部材３８、縁部付属部材４８、他の構成要素およびアンカー・マウント２０は、すべて相互に接続していて、多数の組合わせで相互に固定されている。接続は、カラー組立体４０により行われる。カラー組立体４０は、第１および第２のカラー部材５０および十字キー５２を含む。十字キー５２は、通常、所定の厚さのＸ形をしている。所定の厚さは、十字キー５２の約半分が任意のカップリング・フランジ２８、４２上のスロット３０、４６内に延び、一方、十字キー５２の他の半分がそれに接続している他の構成要素の隣接するカップリング・フランジ２８、４２内に延びるような厚さである。十字キー５２は、４つのすべてのスロット３０、４６内に配置されているので、カラー組立体４０により相互に固定した後で構成要素間に回転が起こらないように、相互に接続している構成要素を固定する。カラー組立体４０は、第１の半部分のカラー５０および第２の半部分のカラー５０を含む。半部分のカラー５０は、その内径上に配置されている半円形の周方向溝５４を含む。内側の周方向溝５４は、ある角度を有する面５６がカラー５０内に延びるにつれて溝５４の半径が小さくなるように、第１および第２のある角度を有する面５６を有する。図の実施形態の場合には、溝５４の表面５６の角度は、カラー部材５０のセンターラインから約１５度である。それ故、約３０度の全角度は、ある角度を有する面５６内に含まれる。しかし、設計要件およびカラー５０のために必要な保持力により、任意の角度を使用することができることに留意されたい。第１および第２の半部分のカラー５０は、第１および第２のカップリング・フランジ２８、４２の外周面の周囲に配置されている。カップリング・フランジ２８、４２をその内部のスロット３０、４６により相互に配置し整合した場合、カラー５０は当接するカップリング・フランジ２８、４２の外面の周囲に位置し、相互に対向している両方のカラー５０内のオリフィス６０により、第１の半部分のカラー５０を第２の半部分のカラー５０に接続するために第１および第２の固定具５８が使用される。これにより、２つの半部分のカラー５０を、フランジ２８、４２の外周の周囲で１つのリング状のカラーに接続することができる。動作中、固定具５８は、フランジ２８、４２の面と面が相互に係合するまで、半部分のカラー５０が相互の方向に付勢されるように締め付けられる。カラー５０の両方の側面上の距離が同じになると、２つの半部分のカラー５０の対向面が相互に係合し、そのためエンド・エフェクタ・システム１０内で対向する構成要素上で、２つのカップリング・フランジ２８、４２がしっかりと係合するまで最後の締め付けが行われる。各隣接する構成要素にカラー５０およびアンカー・マウント２０を接続するために、任意のタイプの固定具５８を使用することができることに留意されたい。ある実施形態の場合には、ロボット・エンド・エフェクタ・システム１０の構成要素とフレーム１４との間のすべての接続にＭ８ボルトを使用している。しかし、上記エンド・エフェクタ・システム１０のために任意の他のタイプの固定具を使用することができることに留意されたい。鋼鉄でできている十字キー５２を除いて、カラー組立体４０、ブーム３６、接合部材３８および縁部付属部品４８の構成要素すべては、アンカー・マウント２０のところで説明した同じアルミニウム材料でできていることに留意されたい。しかし、すでに説明したように、これらの構成要素の材料として、任意の他の周知の金属、セラミック、プラスチック、複合材または天然材料も使用することができることに留意されたい。
【００２７】
他の付属マウント構成要素と一緒に接合部材３８または縁部付属部品４８のうちの任意のものは、ツール・ボール等によりシステムの校正の際に使用するために、その内部にオリフィス６２を含むことができる。幾何学的エンド・エフェクタ・システム１０および保持している構成要素６４に接続している任意の構成要素を、確実に正確に位置決めし、精度を維持するために、これらのツール・ボールを使用することができる。すでに説明したように、幾何学的エンド・エフェクタ・システム１０により達成される許容誤差は、クランプ、ツールまたは他の構成要素６４のような保持している構成要素を、正確な製造ラインの場合、０〜０．０１ミリメートルの許容誤差範囲内に維持することができることに留意されたい。さらに、全幾何学的エンド・エフェクタ・システム１０の強度は、ブーム３６、接合部材３８、縁部付属部材４８等のような構成要素で決まることにも留意されたい。これらの構成要素は、通常、アンカー・マウント２０の破断点３２のところのジョイントより１０〜９０％強い。この増大した強度は、構成要素の厚さ、使用する材料および構成要素の形状のような多くの変数によるものである。さらに、本発明によるエンド・エフェクタ・システム１０においては、任意の形状の構成要素をブーム、接合部材または縁部付属部材として使用することができることにも留意されたい。形状は、図面に示す形状だけではなく、任意の構成要素に対して四角形、三角形、八角形、矩形または任意の他の周知の形状を使用することができる。図面は、本発明による幾何学的エンド・エフェクタ・システム１０の１つの可能な実施形態を示す。
【００２８】
動作中、幾何学的エンド・エフェクタ・システム１０は、ロボットの端部上のロボット・セルのフレーム１４に固定されている基部１６に固定されている少なくとも１つのアンカー・マウント２０を有する。フレーム１４上のアンカー・マウント２０の位置決めにより、作業片をその上での作業中正確な位置に保持することができ、または作業片をロボット・アーム等によりあるステーションから他のステーションに移動することができる。正確な位置決めは、アンカー・マウント２０に接続している構成要素間の接続により行われる。ブーム、接合部材、縁部付属部品または任意の他の付属部品を含むが、これらに限定されない構成要素の任意の組合わせおよび順序を、任意の周知の組合わせ内で接続することができることに留意されたい。これらの種々の構成は、次に、構成要素システム構成の端部のところで保持されているツールまたは構成要素が、ロボットのフレーム１４、それ故、保持または加工されている作業片に対して正確な位置に保持されるように、アンカー・マウント２０に接続される。構成要素システムの強度は、アンカー・マウント２０のところに位置していない構成要素により決まり、特に弱い点は、フランジ２８および円筒状部材２６の端部接合点の近くに位置する破断点３２のところに位置する。これにより安全性が改善され、モジュラ幾何学的エンド・エフェクタ・システム１０を使用している製造ラインの停止時間を短縮することができる。他の機械等との衝突のような事故の場合には、幾何学的エンド・エフェクタ・システム１０の何らかの破断が、カップリング・フランジ２８と円筒状部材２６との交点のところのアンカー・マウント２０上に位置する破断点３２のところで起こるように、すべての力が構成要素の強度により吸収される。これによりすべての破損の大部分が、アンカー・マウント２０のところで起こるようにすることができる。この場合、製造ラインと一緒に再度ロボット・エンド・エフェクタ・システム１０を動作するには、アンカー・マウント２０だけを置換するだけでよい。アンカー・マウント２０をそれに接続している第１の構成要素を除去し、基部１６に接続しているアンカー・マウント２０から固定具５８を除去し、次に基部１６上に新しいアンカー・マウント２０を設置し、すでに説明したようにそれを固定具５８で固定し、次に新しいアンカー・マウント２０が前に配置されている第１の構成要素に固定されるようにカラー５０を再度接続することにより、置換マウント２０が容易に迅速に置換される。それ故、従来技術の場合に行わなければならなかったロボット・エンド・エフェクタのフレーム１４に接続している固定している複数の構成要素またはまっすぐなクランプまたは構成要素の代わりに、１つの構成要素を交換するだけですむので、製造ラインの停止時間が大幅に短縮される。十字キー５２を含むカラー・コネクタ・システム４０を使用することにより、最後の構成要素の端部に接続している構成要素およびクランプまたはツールをさらに正確に接続することができる。さらに、接続している構成要素とフレーム１４に接続しているアンカー・マウント２０との間に回転が起こらない。フレーム１４と通常は鋼鉄およびアルミニウムである構成要素との間の接続を含む使用した材料、およびすべての固定具は、異なる材料の構成要素間に錆びができないように処理されることに留意されたい。これにより製造環境内での幾何学的エンド・エフェクタ・システム１０の信頼性が増す。また、任意の他の形状のキー・システムを使用することができることに留意されたい。図の実施形態の場合には、十字キー・システムを使用しているが、幾何学的エンド・エフェクタ・システム１０内で接続している構成要素間にキー・システムを生成するために、Ｙ字形のシステムまたは任意の他の形状を使用することができる。
【００２９】
また、そこを通る電気システム、空気システム、液体システム等のような、しかしこれらに限定されない他の構成要素をそれに接続することができ、エンド・エフェクタ・システム１０内に配置されている構成要素システム構成の端部のところに保持されているツール、クランプ、ピン等に接続するために使用することができるように、ブーム３６、接合部材３８およびアンカー・マウント２０のような構成要素内の複数のオリフィス４４間にまたはこれらオリフィス４４に導管（ｃｏｎｄｕｉｔ）を固定することができることに留意されたい。また、本システムは、ロボット、ツール交換装置等と一緒に使用することができるし、インタフェースの様式を、すべての周知のドッキング装置に適応し且つ互換性を有するように設計することができることに留意されたい。本システム１０は、製造ライン上のクラッシュから迅速に回復し、そのため停止時間を短縮し、このような製造ラインの周囲で作業している人々の効率を増大する容易で構成することができるシステムを構成するために、モジュラ構成要素と一緒に、自動的な光学的および標準的ＣＭＭ確認ポイントを使用することができる。
【００３０】
今まで説明のために本発明を記述してきたが、使用した用語は、説明のためのものであって本発明を制限するものではないことを理解されたい。
【００３１】
上記説明を読めば、本発明を種々に修正および変更することができる。それ故、添付の特許請求の範囲から逸脱することなしに、詳細に説明した方法とは別の方法で本発明を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明による幾何学的エンド・エフェクタ・システムの斜視図である。
【図２】本発明による接続構成要素の分解図である。
【図３】ある構成要素に接続している本発明によるカラー組立体である。
【図４Ａ】本発明によるキーを含むカラー組立体である。
【図４Ｂ】本発明によるキーを含むカラー組立体である。
【図４Ｃ】本発明によるキーを含むカラー組立体である。
【図５Ａ】本発明による中央モジュラ直線接合部である。
【図５Ｂ】本発明による中央モジュラ直線接合部である。
【図５Ｃ】本発明による中央モジュラ直線接合部である。
【図５Ｄ】本発明による中央モジュラ直線接合部である。
【図６Ａ】本発明によるブームである。
【図６Ｂ】本発明によるブームである。
【図６Ｃ】本発明によるブームである。
【図６Ｄ】本発明によるブームである。
【図７Ａ】本発明による短尺角ブラケットを有する縁部である。
【図７Ｂ】本発明による短尺角ブラケットを有する縁部である。
【図７Ｃ】本発明による短尺角ブラケットを有する縁部である。
【図７Ｄ】本発明による短尺角ブラケットを有する縁部である。
【図７Ｅ】本発明による短尺角ブラケットを有する縁部である。
【図８Ａ】本発明と一緒に使用するためのカラー組立体である。
【図８Ｂ】本発明と一緒に使用するためのカラー組立体である。
【図８Ｃ】本発明と一緒に使用するためのカラー組立体である。
【図８Ｄ】本発明と一緒に使用するためのカラー組立体である。
【図８Ｅ】本発明と一緒に使用するためのカラー組立体である。
【図８Ｆ】本発明と一緒に使用するためのカラー組立体である。
【図８Ｇ】本発明と一緒に使用するためのカラー組立体である。
【図９Ａ】本発明によるブームの他の実施形態である。
【図９Ｂ】本発明によるブームの他の実施形態である。
【符号の説明】
【００３３】
１０ モジュラ幾何学的エンド・エフェクタ・システム
１２ プラットフォーム
１４ フレーム
１６ 基部部材
１８ オリフィス
２０ フレーム
２２ 基部
２６ 円筒状部材
２８ 周方向のカップリング・フランジ
３０ スロット
３２ 破断点
３４ 校正オリフィス
３６ ブーム
３８ 接合部材
４０ カラー組立体
４２ カップリング・フランジ
４６ スロット
７０ 位置決めボール
７２ 停止パッド
７４ 破断点
【特許請求の範囲】
【請求項１】
幾何学的エンド・エフェクタ・システムであって、
プラットフォームと、
前記プラットフォームに固定されているフレームと、
前記フレーム上の所定の位置のところに配置されている複数の基部と、
前記基部のうちの少なくとも１つに固定されているアンカー・マウントと、
カラー組立体により前記アンカー・マウントに接続している構成要素と、
前記構成要素と前記アンカー・マウントの間に配置されているキーと、
を含むシステム。
【請求項２】
前記キーが、前記構成要素と前記アンカー・マウントとの間に回転が確実に起こらないようにする十字キーである、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記アンカー・マウントが、破断点または領域を有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記アンカー・マウントが、相互に所定の間隔で配置されている複数の溝を備えたフランジを有する、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記フランジが、その間に配置されている９０度の間隔で配置された４つの溝を有する、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記破断領域が、前記フランジに隣接して配置されている、請求項４に記載のシステム。
【請求項７】
前記破断点が、前記フランジと前記アンカー・マウントの円筒状部材の交点のところに通常形成される、請求項３に記載のシステム。
【請求項８】
前記破断点が、前記交点のところに厚さの薄い材料または任意の他の周知の弱体化方法または技術により形成される、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記構成要素が、ブームまたは接合部材である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記ブーム、前記接合部材または前記アンカー・マウントに固定されている付属部材をさらに含む、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記カラー組立体が、第１および第２の半部分のカラーを含み、前記半部分のカラーが、その内径上に半円形の周方向溝を有し、前記溝が第１および第２のある角度を有する面を有し、前記ある角度を有する面が、相互に係合するように前記アンカー・マウントのフランジおよび前記構成要素のフランジを付勢する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記ある角度を有する各面が、前記カラー組立体のセンターラインから約１５度の角度を有する、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記ブームが、その上の所定の位置のところに配置されている破断点を有する、請求項９に記載のシステム。
【請求項１４】
少なくとも１つの位置決めボールをさらに含み、前記位置決めボールにより、前記エンド・エフェクタ・システムを所定の位置に正確に整合し、保持することができる、請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
ロボット上で使用するためのエンド・エフェクタまたは固定システムであって、
フレームと、
前記フレームに固定されていて、所定の力が前記エンド・エフェクタ・システムに加わった場合に破断し、前記アンカー・マウントの置換により前記ロボットが迅速に回復することができる破断点を有する少なくとも１つのアンカー・マウントと、
カラー組立体により前記アンカー・マウントに接続している構成要素と、
前記構成要素と前記アンカー・マウントとの間に配置されているキーと、
を含むエンド・エフェクタまたは固定システム。
【請求項１６】
前記フレームに固定されているプラットフォームをさらに含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記フレーム上の所定の位置のところに配置されている少なくとも１つの基部をさらに含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１８】
前記キーが十字キーである、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１９】
前記アンカー・マウントが、フランジと円筒状部材とを有し、前記フランジが、少なくとも１つの溝を有し、前記キーが前記アンカー・マウントに対して前記構成要素を回転可能に固定するために前記溝内に配置される、請求項１５に記載のシステム。
【請求項２０】
前記構成要素が、ブームまたは接合部材である、請求項１５に記載のシステム。
【請求項２１】
前記ブーム、前記接合部材、または前記アンカー・マウントに固定されている付属部材をさらに含む、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２２】
前記接合部材および前記付属部材が、前記エンド・エフェクタ・システムに対して前記部材の位置を校正するためのオリフィスおよびツール・ボールを有する、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
ロボット上で使用するための幾何学的エンド・エフェクタ・システムを組立てるための方法であって、
少なくとも１つの破断アンカー・マウントを前記エンド・エフェクタ・システムのフレームに固定されている基部に固定するステップと、
ブームまたは接合部材をカラー組立体およびキーにより前記アンカー・マウントの端部に固定するステップと、
付属部材を前記ブームまたは前記接合部材の端部に固定するステップと、
前記フレームを前記ロボットに固定するステップと、
を含む方法。
【請求項１】
幾何学的エンド・エフェクタ・システムであって、
プラットフォームと、
前記プラットフォームに固定されているフレームと、
前記フレーム上の所定の位置のところに配置されている複数の基部と、
前記基部のうちの少なくとも１つに固定されているアンカー・マウントと、
カラー組立体により前記アンカー・マウントに接続している構成要素と、
前記構成要素と前記アンカー・マウントの間に配置されているキーと、
を含むシステム。
【請求項２】
前記キーが、前記構成要素と前記アンカー・マウントとの間に回転が確実に起こらないようにする十字キーである、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記アンカー・マウントが、破断点または領域を有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記アンカー・マウントが、相互に所定の間隔で配置されている複数の溝を備えたフランジを有する、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記フランジが、その間に配置されている９０度の間隔で配置された４つの溝を有する、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記破断領域が、前記フランジに隣接して配置されている、請求項４に記載のシステム。
【請求項７】
前記破断点が、前記フランジと前記アンカー・マウントの円筒状部材の交点のところに通常形成される、請求項３に記載のシステム。
【請求項８】
前記破断点が、前記交点のところに厚さの薄い材料または任意の他の周知の弱体化方法または技術により形成される、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記構成要素が、ブームまたは接合部材である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記ブーム、前記接合部材または前記アンカー・マウントに固定されている付属部材をさらに含む、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記カラー組立体が、第１および第２の半部分のカラーを含み、前記半部分のカラーが、その内径上に半円形の周方向溝を有し、前記溝が第１および第２のある角度を有する面を有し、前記ある角度を有する面が、相互に係合するように前記アンカー・マウントのフランジおよび前記構成要素のフランジを付勢する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記ある角度を有する各面が、前記カラー組立体のセンターラインから約１５度の角度を有する、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記ブームが、その上の所定の位置のところに配置されている破断点を有する、請求項９に記載のシステム。
【請求項１４】
少なくとも１つの位置決めボールをさらに含み、前記位置決めボールにより、前記エンド・エフェクタ・システムを所定の位置に正確に整合し、保持することができる、請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
ロボット上で使用するためのエンド・エフェクタまたは固定システムであって、
フレームと、
前記フレームに固定されていて、所定の力が前記エンド・エフェクタ・システムに加わった場合に破断し、前記アンカー・マウントの置換により前記ロボットが迅速に回復することができる破断点を有する少なくとも１つのアンカー・マウントと、
カラー組立体により前記アンカー・マウントに接続している構成要素と、
前記構成要素と前記アンカー・マウントとの間に配置されているキーと、
を含むエンド・エフェクタまたは固定システム。
【請求項１６】
前記フレームに固定されているプラットフォームをさらに含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記フレーム上の所定の位置のところに配置されている少なくとも１つの基部をさらに含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１８】
前記キーが十字キーである、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１９】
前記アンカー・マウントが、フランジと円筒状部材とを有し、前記フランジが、少なくとも１つの溝を有し、前記キーが前記アンカー・マウントに対して前記構成要素を回転可能に固定するために前記溝内に配置される、請求項１５に記載のシステム。
【請求項２０】
前記構成要素が、ブームまたは接合部材である、請求項１５に記載のシステム。
【請求項２１】
前記ブーム、前記接合部材、または前記アンカー・マウントに固定されている付属部材をさらに含む、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２２】
前記接合部材および前記付属部材が、前記エンド・エフェクタ・システムに対して前記部材の位置を校正するためのオリフィスおよびツール・ボールを有する、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
ロボット上で使用するための幾何学的エンド・エフェクタ・システムを組立てるための方法であって、
少なくとも１つの破断アンカー・マウントを前記エンド・エフェクタ・システムのフレームに固定されている基部に固定するステップと、
ブームまたは接合部材をカラー組立体およびキーにより前記アンカー・マウントの端部に固定するステップと、
付属部材を前記ブームまたは前記接合部材の端部に固定するステップと、
前記フレームを前記ロボットに固定するステップと、
を含む方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図５Ｄ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図６Ｄ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図７Ｄ】
【図７Ｅ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図８Ｄ】
【図８Ｅ】
【図８Ｆ】
【図８Ｇ】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図５Ｄ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図６Ｄ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図７Ｄ】
【図７Ｅ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図８Ｄ】
【図８Ｅ】
【図８Ｆ】
【図８Ｇ】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【公開番号】特開２００８−８９１７３（Ｐ２００８−８９１７３Ａ）
【公開日】平成２０年４月１７日（２００８．４．１７）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００７−１８０４５６（Ｐ２００７−１８０４５６）
【出願日】平成１９年７月１０日（２００７．７．１０）
【出願人】（５０１４６５３６６）デラウエア キャピタル フォーメイション、インコーポレイテッド (7)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月１７日（２００８．４．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１８０４５６（Ｐ２００７−１８０４５６）
【出願日】平成１９年７月１０日（２００７．７．１０）
【出願人】（５０１４６５３６６）デラウエア キャピタル フォーメイション、インコーポレイテッド (7)
【Ｆターム（参考）】
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