搬运系统以及搬运方法与流程

本发明涉及能够搬运具有多样形状的各种物品的搬运系统以及搬运方法。

背景技术：
以往公知有能够把持多样形状物品的机器人手。例如，在日本H09-150384A中提出了由分别发挥至少一个自由度的驱动力的多个手指机构部和支撑那些手指机构部的基端部的基部构成的机器人手。尤其是，日本H09-150384A的机器人手的手指机构部由经由旋转接头连结的多个联杆构成，通过由旋转接头驱动那些联杆旋转从而变更指尖部的姿势。但是，上述的手指机构部具有包含多个联杆的复杂构造，因此在使用日本H09-150384A的机器人手把持大重量物品时，有可能由于该物品的负荷导致手指机构部受到损伤。由此，为了把持大重量物品，有必要使机器人手整体大型化来提高手指机构部的刚性。在使用这样的大型机器人手的情况下，装配它们的机器人臂也有必要大型化，因此避免不了系统整体的设备成本上升。另外，为了把持尺寸区别大的多种物品，有必要根据各个物品的尺寸更换机器人手，因此带来设备成本的进一步上升。并且，在使用日本H09-150384A的机器人手的情况下，手指机构部的把持力直接作用于物品，因此也有可能由于该把持力的原因导致物品损伤。

技术实现要素：
需要一种通过具有简洁构造的一个手部能够把持多样形状物品的搬运系统以及搬运方法。本发明的第一方案提供一种搬运系统，该搬运系统具备：具有手部及臂部的搬运机器人；以及安装到被搬运物的一对把持用夹具，手部具备：装配到臂部的主体部；从主体部的不同位置向同一方向突出的一对突出部；设置在一对突出部的各个上的钩状部；以及按压部，该按压部与一对突出部的各个相邻地装配于主体部，沿着一对突出部的突出方向移动而产生按压力，一对把持用夹具的各个具备：被手部的钩状部勾挂的棒状部；以及被手部的按压部按压的被按压部。根据本发明的第二方案，提供一种搬运系统，在第一方案中，一对突出部沿着一对突出部的排列方向能够相对移动地安装在主体部。根据本发明的第三方案，提供一种搬运系统，在第一或第二方案中，按压部由气缸驱动。根据本发明的第四方案，提供一种搬运系统，在第一至第三方案的任一方案中，手部还具备夹持部，该夹持部在棒状部被钩状部勾挂住时与钩状部联合夹持棒状部。根据本发明的第五方案，提供一种搬运方法，是使用第一至第四方案中任一方案的搬运系统搬运被搬运物的搬运方法，以一对把持用夹具的棒状部向彼此相反的方向延伸的方式，将一对把持用夹具安装到被搬运物，使手部相对于安装在被搬运物的一对把持用夹具移动，从而将一对把持用夹具的棒状部的各个勾挂在手部的钩状部，通过使手部的按压部向远离主体部方向移动，从而产生从按压部作用到一对把持用夹具的各个被按压部的按压力。根据本发明的第六方案，提供一种搬运方法，在第五方案中，以一对把持用夹具的棒状部的轴线彼此一致的方式，将一对把持用夹具安装到被搬运物。这些及其他本发明的目的、特征及优点通过参照附图所示本发明的例示实施方式的详细说明而更加明确。附图说明图1是本发明的一个实施方式的搬运系统的立体图。图2是图1所示的被搬运物以及把持用夹具放大后的立体图。图3表示由图1的搬运系统搬运的其他被搬运物以及与之对应的把持用夹具。图4是图1所示的手部放大后的立体图。图5是图4所示的夹持部以及钩状部放大后的立体图。图6是表示使用图1的搬运系统搬运被搬运物的顺序的流程图。具体实施方式以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。各图中，对同样的构成要素赋予了同样的符号。而且，以下的描述并不限定权利要求中记载的发明的技术范围、词汇的意义等。参照图1～图6，针对本发明的一个实施方式的搬运系统进行说明。图1是本实施方式的例示搬运系统S的概略图。如图1所示，本例的搬运系统S由垂直多关节机器人那样的搬运机器人R和安装到被搬运物W的一对夹具3、3构成。本例的搬运系统S是将放置在载置台T的被搬运物W搬运至预定目的地的自动化系统。如图1所示，本例的搬运机器人R由能把持在载置台T上放置的被搬运物W的手部1和具有手腕部25的臂部2构成，其中在手腕部25上装配手部1。上述的载置台T与搬运机器人R相邻地设定在地面上。首先，针对本实施方式的搬运系统S中的臂部2的构造进行说明。如图1所示，本例的臂部2是具备固定在地面的固定基部21、与固定基部21连结的回转式的可动基部22、与可动基部22连结的转动式的下腕部23、与下腕部23连结的转动式的上腕部24、以及与上腕部24连结的转动式的手腕部25的机器人臂。本例的臂部2能够通过伺服马达等驱动装置的驱动力自由变更装配在手腕部25的手部1的位置及姿势。图1中例示了6轴机器人臂，但本实施方式的搬运系统S中的臂部2的轴数并不限定于此。臂部2的轴数不限定于此。本实施方式的搬运系统S中手部1的构造在下文叙述。接着，针对本实施方式的搬运系统S中的一对把持用夹具3、3进行说明。图2是图1所示的被搬运物W及把持用夹具3、3放大后的立体图。如图2所示，本例的被搬运物W具有多面体的整体形状，在其一侧面设有曲面状的凹口部。而且，本例的一对把持用夹具3、3分别安装在被搬运物W的互不交差的一对侧面F1、F2。如图2所示，一对把持用夹具3、3的各个由安装到被搬运物W的安装部30、固定在安装部30的块状的被按压部31、以及从被按压部31的侧面突出的棒状部32构成。对于把持用夹具3的上述构成要素，在以下详细进行说明。首先，把持用夹具3的安装部30具有能够与被搬运物W的侧面进行面接触的抵接面，利用螺栓那样的结合部件被安装到被搬运物W的该侧面。另外，把持用夹具3的被按压部31具有被下文叙述的手部1的按压部14按压的平面状的被按压面31A，并被固定在安装部30的预定部位。另外，把持用夹具3的棒状部32具有从被按压部31的预定部位突出的圆形棒或者方形棒的形状。更具体地，把持用夹具3的棒状部32从与安装部30对置的被按压部31的侧面相反侧的侧面突出。如图2所示，一对被按压部31、31具有通用形状。另外，一对棒状部32、32也具有通用形状。但是，一对安装部30、30具有与被搬运物W的侧面形状相对应的不同形状，从而能够将一对被按压部31、31及棒状部32、32相对于被搬运物W适宜地配置。更具体地，图2中左侧所示的把持用夹具3的安装部30由安装到被搬运物W的板状的基部和从基部的主面在同一方向上突出的两个柱状部301构成。如图2所示，两个柱状部301具有相同尺寸，它们的前端部与被按压部31的侧面连接。另一方面，图2中右侧所示的把持用夹具3的安装部30由具有三角形横截面的单一框状体构成。具有上述构造的一对把持用夹具3、3被安装到被搬运物W时，搬运机器人R的手部1经由一对把持用夹具3、3能够把持被搬运物W(参照图1)。这样，即使在被搬运物W由手部1把持期间，也不会从手部1向被搬运物W施加直接的把持力。图3是与图2相同的立体图，表示由图1的搬运系统S搬运的其他被搬运物W以及与之对应的把持用夹具3、3。如图3所示，本例的被搬运物W由平板状的底部B、以及从底部B的主面向同一方向突出的三个突起部C1～C3构成。在图3的例子中，一对把持用夹具3、3分别具有与图2中左侧的把持用夹具3相同的构造。即，本例的一对把持用夹具3、3的各个由安装到被搬运物W的安装部30、固定在安装部30的块状的被按压部31、以及从被按压部31的侧面突出的棒状部32构成。而且，本例的一对安装部30、30的各个由安装到被搬运物W的板状部300、以及从板状部300的主面向同一方向突出的两个柱状部301构成。而且，图3中左侧的把持用夹具3的安装部30安装在被搬运物W的第一突起C1的侧面，图3中右侧的把持用夹具3的安装部30安装为跨越被搬运物W的第二及第三突起C2、C3的侧面。由图2及图3可知，本例的搬运系统S具备安装部30的构造不同的多种把持用夹具3，使用对应于被搬运物W的形状而选择的一对把持用夹具3、3把持被搬运物W。由此，本例的搬运系统S能够搬运具有多样形状的多种物品。在本例的搬运系统S中，一对把持用夹具3、3以它们的棒状部32、32向彼此相反的方向延伸的方式安装到被搬运物W。特别优选一对把持用夹具3、3以它们的棒状部32、32的轴线彼此一致的方式安装到被搬运物W。通常，一对把持用夹具3、3通过使用者的手工作业安装到被搬运物W。但是，一对把持用夹具3、3也可以通过垂直多关节机器人那样的安装装置的自动化工序安装。接着，针对本实施方式的搬运系统S中的手部1的构造进行说明。图4是图1所示手部1放大后的立体图。而且，图1中的手部1尚未把持被搬运物W，而图4中的手部1已经经由一对把持用夹具3、3把持了被搬运物W。如图4所示，本例的手部1具备装配到臂部2的手腕部25的主体部11、以及从主体部11的不同位置向同一方向突出的一对突出部12、12。并且，本例的手部1具备设置在一对突出部12、12的各个上的一对钩状部13、13、以及一对按压部14、14，该一对按压部14、14与一对突出部12、12分别相邻地装配到主体部11，并沿着一对突出部12、12的突出方向在远离主体部11的方向移动从而产生按压力。这些手部1的构成要素在以下详细进行说明。如图4所示，本例的主体部11具有：具有上表面及下表面的平板状的基部110；以装配到臂部2的手腕部25的方式安装在基部110的上表面的装配部111。在主体部11的基部110的上表面，除了装配部111之外，还安装有分别驱动一对按压部14、14的一对驱动装置D1、D1。并且，在主体部11的基部110的上表面，安装有分别驱动后述的一对夹持部15、15的一对驱动装置D2、D2。接着，一对突出部12、12从主体部11的基部110的下表面中不同部位向同一方向突出。如图4所示，一对突出部12、12具有相对于与基部110的长度方向垂直的平面对称的构造，它们的突出方向与主体部11的基部110的下表面大致垂直。一对突出部12、12优选沿着基部110的长度方向能相对移动地安装到基部110。例如，一对突出部12、12的至少任一方能沿着基部110的长度方向可移动地装配到基部110的下表面。在该情况下，移动式的突出部12能够由例如设在主体部11的伺服马达那样的驱动装置(未图示)驱动。通过使一对突出部12、12沿着基部110的长度方向相对移动，能够调节一对钩状部13、13之间的距离。或者，一对突出部12、12的至少任一方可以形成为相对于设在基部110的下表面的多个安装部位中各个部位能够装卸。这些多个安装部位沿着基部110的长度方向排列。该情况下，也能够通过变更装卸式的突出部12的安装部位来调节一对钩状部13、13之间的距离。在图4的例子中，一对突出部12、12分别配置在基部110的长度方向上的两端部。接着，针对一对钩状部13、13及按压部14、14进行说明。在图4的例子中，一对钩状部13、13及按压部14、14与一对突出部12、12相同地具有相对于与基部110的长度方向垂直的平面对称的构造。由此，以下仅对一个钩状部13及按压部14进行说明。首先，本例的钩状部13设在突出部12的前端部，具有能勾挂上述把持用夹具3的棒状部32的钩状形态。更具体地，本例的钩状部13具备从突出部12的前端部向与突出部12的突出方向交差的方向延伸的交差部131、以及从交差部131的前端部向与突出部12的突出方向相反方向延伸的折回部132。如图4所示，钩状部13的交差部131及折回部132与突出部12的前端部一起形成能容纳上述把持用夹具3的棒状部32的凹口部。接着，本例的按压部14具备从主体部11的基部110的下表面与突出部12平行地突出的多个棒状的可动部141、以及连结多个可动部141的距离基部110远的端部的连结部142。在此，多个可动部141能够通过设在手部1的驱动装置D1的驱动力沿着突出部12的突出方向在远离主体部11方向上移动。多个可动部141的移动方向由图4中的箭头A40表示。另外，本例的连结部142具有与多个可动部141垂直配置的柱状形态，能够与多个可动部141一体地在图4中的箭头A40方向移动。而且，在本例的手部1中，作为多个可动部141的驱动装置D1，采用的是设在基部110的上表面的气缸。也就是，多个可动部141中包含气缸的活塞杆。而且，剩余的可动部141被安装在基部110的上表面的导向部G引导。继续参照图4，本例的按压部14还具备从上述连结部142向与突出部12相同方向突出的两个突起状的抵接部143。两个抵接部143具有相同构造，这些抵接部143的基端部配置在连结部142的长度方向的不同部位。特别优选两个抵接部143的基端部配置在从连结部142的长度方向的中央部均等地隔开间隔的部位。另外，在两个抵接部143的前端部分别设有朝向它们的突出方向的前方的平面状的按压面。于是，两个抵接部143能够与可动部141及连结部142一体地在图4中的箭头A40方向上移动，并且与位于它们的移动方向前方的物体能够通过两个按压面抵接。而且，本例的抵接部143可装卸地安装在连结部142，因此能够根据需要与形状不同的其他抵接部143更换。尤其是，本例的抵接部143能够与在突出方向垂直的方向上的基端部和前端部的位置关系不同的其他抵接部143更换。其结果为，能够在如上所示地调节一对钩状部13、13之间距离的同时，调节一对按压部14、14的按压面之间的距离。尤其是，如图4所示，在上述的把持用夹具3的棒状部32被手部1的钩状部13勾挂住时，两个抵接部143通过驱动装置D1的驱动力朝向把持用夹具3的被按压部31移动从而与被按压面31A抵接。即，本例的按压部14能够从两个抵接部143在与被按压面31A垂直方向上与被按压面31A分离配置的后退位置移动至两个抵接部143与被按压面31A抵接的前进位置。之后，若继续施加驱动装置D1的驱动力，则两个抵接部143的沿着移动方向的按压力从这些抵接部143作用到把持用夹具3的被按压部31。其结果为，把持用夹具3的棒状部32被按压到钩状部13的内面，因此把持用夹具3被手部1把持。尤其是，本例的手部1通过两个按压部143按压把持用夹具3，因此能够将把持用夹具3稳定地把持。而且，优选两个抵接部143定位为与从被按压部31的长度方向的中央部均等地隔开间隔的部位抵接。由此能够防止把持用夹具3以棒状部32为中心进行轴旋转。而且，一对按压部14、14优选与一对突出部12、12相同地沿着基部110的长度方向能够相对移动地装配到基部110。在该情况下，一对按压部14、14的至少任一方能够被例如设置在主体部11的伺服马达那样的驱动装置(未图示)驱动。使一对按压部14、14沿着基部110的长度方向相对移动，从而能够调节一对抵接部143、143的抵接面之间的距离。继续参照图4，本例的手部1还具备分别设在一对突出部12、12的一对夹持部15、15。但是，一对夹持部15、15不是手部1的必须构成要素，因此有时省略。本例的一对夹持部15、15与一对突出部12、12相同地具有对称构造，因此以下仅针对一个夹持部15进行说明。本例的夹持部15在把持用夹具3的棒状部32被钩状部13勾挂住时与钩状部13联合夹持棒状部32。图5是图4所示夹持部15及钩状部13放大后的立体图。如图4及图5所示，本例的夹持部15具备能够直动地安装在主体部11上的直动部151、能够转动地安装在突出部12上的转动部152、以及能够转动地与直动部151及转动部152双方连结的联杆部153。此处，本例的直动部151沿着突出部12的突出方向能够双向直动，由装配在主体部11的驱动装置D2驱动。在图4及图5的例子中，直动部151的驱动装置D2是气缸，直动部151是该气缸的活塞杆。参照图5，本例的夹持部15的转动部152具有L字型的整体形状，其一端部能够绕预定轴线A1转动地安装于突出部12。在图4及图5的例子中，转动部152的轴线A1配置在突出部12的前端部，并且方向与基部110的长度方向大致平行。在转动部152的另一端部设有能够与被钩状部13勾挂住的棒状部32的外周面抵接的抵接部152A。具有这样的构造的转动部152通过绕上述的轴线A1转动，而能够在抵接位置与避让位置之间移动，该抵接位置是与被钩状部13勾挂住的棒状部32的外周面抵接的位置，该避让位置是离开被钩状部13勾挂住的棒状部32的外周面的位置。在夹持部15的转动部152位于上述抵接位置时，被钩状部13勾挂住的棒状部32被夹持在钩状部13与夹持部15之间。由此，能够防止在被搬运物W的搬运过程中把持用夹具3的棒状部32从钩状部13脱落。另一方面，在夹持部15的转动部152位于上述避让位置时，被钩状部13勾挂住的棒状部32从夹持部15被释放。而且，为了使棒状部32勾挂在钩状部13，有必要将夹持部15的转动部152保持在避让位置。图5中的夹持部15的转动部152被保持在避让位置。图5中的箭头A50表示夹持部15的转动部152从避让位置向抵接位置移动时的转动方向。另外，本例的夹持部15的联杆部153以将直动部151的直线运动转换为转动部152的旋转运动的方式，与直动部151的前端部及转动部152的距离轴线A1远的端部分别可转动地连结。更具体地，图5中的直动部151的向下的直线运动(即，活塞杆的前进运动)被转换为朝向转动部152的抵接位置的旋转运动。另一方面，图5中的直动部151的向上的直线运动(即，活塞杆的后退运动)被转换为朝向转动部152的避让位置的旋转运动。如图5所示，使联杆部153的两个旋转运动的轴线A2、A3与转动部152的旋转运动的轴线A1方向平行。这样，本例的手部1能够通过使用气缸等驱动装置D2驱动夹持部15从而切换夹持状态和释放状态，其中夹持状态为夹持部15与钩状部13联合夹持棒状部32的状态，释放状态为夹持部15将棒状部32释放的状态。接着，针对使用本实施方式的搬运系统S搬运被搬运物W的搬运方法进行说明。图6是表示使用图1的搬运系统S搬运被搬运物W的工序的流程图。而且，由搬运系统S搬运的被搬运物W预先载置在上述载置台T的水平面。在图6的流程图的工序开始时刻，手部1的一对按压部14、14被保持在上述后退位置，一对夹持部15的转动部152、152被保持在上述避让位置。另外，根据需要，使手部1的一对突出部12、12沿着基部110的长度方向相对移动。由此，一对钩状部13、13之间的距离得到调节，因此能够使用相同把持用夹具3、3把持尺寸多样的被搬运物W。此时，手部1的一对按压部14、14也同样地沿着上述的方向相对移动。由此，一对按压部14、14的抵接面之间的距离一并得到调节。或者也可以通过将一对按压部14、14的抵接部143、143替换为其他形状的抵接部143、143，来调节一对按压部14、14的抵接面之间的距离。如图6所示，在步骤S601中，一对把持用夹具3、3被使用者安装到被搬运物W。那时，一对把持用夹具3、3以它们的棒状部32、32沿着水平面向相反方向延伸的方式被安装到被搬运物W。特别优选一对把持用夹具3、3以它们的棒状部32、32的轴线彼此一致的方式被安装到被搬运物W。由此一对棒状部32、32及被按压部31、31配置为对称，因此容易使得手部1相对于一对把持用夹具3、3将手部1定位。而且，在步骤S601中，一对把持用夹具3、3也可以不通过使用者的手工作业、而是通过各种安装装置的自动化工序安装到被搬运物W。接着，在步骤S602中，搬运机器人R的臂部2相对于安装在被搬运物W的一对把持用夹具3、3定位手部1。更具体地，在步骤S602中，搬运机器人R的臂部2使手部1相对于一对把持用夹具3、3移动，从而将一对把持用夹具3、3的棒状部32、32勾挂在手部1的一对钩状部13、13。此时，手部1被维持为基部110的下表面在重力方向朝下、且基部110与水平面平行的姿势。由此，钩状部13、13分别从重力方向的下方勾挂在棒状部32、32的各个上(参照图4及图5)。接着，在步骤S603中，手部1的按压部14、14分别对一对把持用夹具3、3的各个被按压部31、31施加按压力。更具体地，在步骤S603中，气缸那样的驱动装置D1使按压部14、14分别在远离主体部11方向上移动，从而使按压部14、14分别与各个被按压部31、31抵接。之后，驱动装置D1的驱动力继续施加在各个按压部14、14，因此沿着各个按压部14、14移动方向的按压力从各个按压部14、14施加到各个被按压部31、31。其结果为，棒状部32、32分别由手部1的钩状部13从下方支撑，并且被按压部31、31分别由手部1的按压部14从上方按压，因此一对把持用夹具3、3整体被手部1把持为固定。接着，在步骤S604中，手部1的夹持部15、15分别与各个钩状部13、13联动，夹持被各个钩状部13、13勾挂住的棒状部32。更具体地，在步骤S605中，气缸那样的驱动装置D2使夹持部15、15各自的转动部152从上述避让位置移动至抵接位置。其结果为，棒状部32、32分别由手部1的钩状部13从下方支撑，且由手部1的夹持部15从上方支撑。即，棒状部32、32分别被夹持在手部1的钩状部13与夹持部15之间。接着，在步骤S606中，臂部2将由手部1把持的一对把持用夹具3、3及被搬运物W搬运至预定目的地。由此图6的流程图的工序结束。如上所述，根据本实施方式的搬运系统S，将预先安装在被搬运物W的一对把持用夹具3、3的棒状部32、32勾挂在手部1的一对钩状部13、13，接着，由手部1的一对按压部14、14按压一对把持用夹具3、3的被按压部31、31，从而能够借助一对把持用夹具3、3把持被搬运物W。因此，根据本实施方式的搬运系统S，通过使用对应于各个被搬运物W形状的适当的把持用夹具3、3，能够通过具有简洁构造的一个手部把持多样形状的被搬运物W。另外，根据本实施方式的搬运系统S，手部1的把持力不会直接作用于被搬运物W，因此能够防止手部1的把持力的原因导致被搬运物W损伤。根据本发明的第一及第五形态，将预先安装在被搬运物的一对把持用夹具的棒状部勾挂在手部的一对钩状部，接着，由手部的一对按压部按压一对把持用夹具的被按压部，从而能够借助一对把持用夹具把持被搬运物。因此，根据第一及第五形态，通过使用对应于各个被搬运物形状的适当的把持用夹具，能够通过具有简洁构造的一个手部把持多样形状的被搬运物并搬运。另外，根据第一及第五形态，手部的把持力不会直接作用于被搬运物，因此能够防止手部的把持力的原因导致被搬运物损伤。根据本发明的第二形态，通过使一对突出部相对移动而能够调节一对钩状部之间的距离，因此能够使用多样尺寸的把持用夹具把持被搬运物。根据本发明的第三形态，使用气缸来驱动手部的按压部，因此手部的制造容易且低价。根据本发明的第四形态，除了把持用夹具的被按压部被手部的按压部按压之外，把持用夹具的棒状部被夹持在夹持部与钩状部之间，因此能够防止在被搬运物的搬运过程中把持用夹具的棒状部从钩状部脱落。根据本发明的第六形态，由于一对把持用夹具的棒状部及被按压部配置为对称，因此容易相对于一对把持用夹具将手部定位。本发明不仅限于上述的实施方式，在权利要求所记载的范围内能进行各种改变。例如，在上述实施方式中，作为搬运机器人R而例示了垂直多关节机器人，但是本发明的搬运系统中的搬运机器人可以是能自由变更装配于臂部的手部的位置的任意机械装置，包含水平多关节机器人及正交机器人等。另外，在上述实施方式中，作为按压部14的驱动装置D1而例示了气缸，但是本发明的搬运系统中的按压部的驱动装置可以是任意直动促动器，包含电动马达、电磁螺线管及液压缸等。本发明的搬运系统中的夹持部的驱动装置也与之相同。并且，上述的实施方式所记载的手部1及把持用夹具3的尺寸、形状及材质等仅为一个例子，为了达成本发明的效果，能采用多样尺寸、形状及材质等。