末端执行器及具备该末端执行器的机器人

技术领域

本发明涉及使容器的拧入式的盖部(帽)开闭的末端执行器和具备它的机器人。

背景技术

以往，有时为了使容器的盖部开闭而使用机器人。作为该容器，例如在包括饮料用容器等的食品相关产品、包括化妆品容器等的美容相关产品、包括涂料容器等的涂装相关产品等中，使用树脂、玻璃、金属等各种容器，这些容器存在使用拧入式的盖部的产品。

作为对这样的容器的盖部进行开盖的现有技术，例如在机器人系统中，存在用不同的手把持作为容器的锥形管及其帽，用一个手使帽旋转而进行开盖的结构(例如参照专利文献1)。

另外，作为其他现有技术，存在如下结构：通过一对把持爪把持容器的硬质部和塞子部，并对这些硬质部与塞子部施加相对扭转，从而使塞子部脱离(例如，参照专利文献2)。

专利文献1:日本特开2015-112704号公报

专利文献2:日本特开2016-64112号公报

但是，上述所有的现有技术由于都通过不同的手分别把持容器主体和盖部，使手向使盖部开盖的方向旋转，所以需要分别控制不同的手，需要动作时间。另外，多个手及其控制也需要费用和时间。而且，利用手的旋转角度来判断盖部的开盖，因此，在盖部与手之间产生了滑动的情况下，产生无法对盖部进行开盖的情况。

发明内容

因此，本发明目的在于提供能够在把持了容器主体的状态下适当地开闭拧入式的盖部的末端执行器和具备它的机器人。

为了实现上述目的，本发明所涉及的末端执行器对关闭容器主体的开口部的拧入式的盖部进行开闭，上述末端执行器具备：容器把持部，其把持上述容器主体；盖把持部，其把持上述盖部，并能够在上述盖部的拧入轴线上移动；旋转部，其使上述盖把持部旋转；引导部，其对通过上述旋转部而旋转的上述盖把持部在上述拧入轴线上的移动进行引导；以及检测部，其对上述盖把持部移动至上述盖的打开位置或者关闭位置进行检测。该说明书以及权利要求书这些文件中的“末端执行器”也有时包括机器人臂的手臂部。另外，旋转部的旋转包括“正转”以及“反转”。

根据该结构，在通过末端执行器所具备的容器保持部保持了容器主体的状态下，通过利用该末端执行器所具备的盖把持部把持盖部，并利用旋转部使盖把持部旋转，从而盖部能够在拧入轴线上移动而进行开闭。因此，能够通过一个末端执行器使关闭容器的开口部的拧入式的盖部适当地开闭。

另外，也可以是，上述引导部具有引导件，上述引导件不允许上述盖把持部相对于上述旋转部的相对旋转，允许上述盖把持部相对于上述旋转部在上述拧入轴线上的移动。

若这样构成，则能够使盖把持部一边与旋转部一同旋转，一边沿着引导件在拧入轴线上顺畅地移动。

另外，也可以是，上述容器把持部具有从侧方把持上述容器主体的容器夹头，上述盖把持部具有从上方把持上述盖部的盖夹头。

若这样构成，则能够从侧方利用容器夹头把持放置于桌子等的容器主体，能够在该状态下从上方利用盖夹头把持盖部而适当地进行开闭。

另一方面，本发明所涉及的机器人具备上述任一个末端执行器。

根据该结构，机器人所具备的末端执行器，在利用容器保持部保持了容器主体的状态下，利用该末端执行器所具备的盖把持部把持盖部，并利用旋转部使盖把持部旋转，从而使盖部在拧入轴线上移动而开闭。

另外，也可以构成为：一边通过上述末端执行器的上述容器把持部把持上述容器主体并使上述容器主体移动，一边通过该末端执行器的上述盖把持部使上述盖部开闭。

若这样构成，则能够一边利用末端执行器的容器把持部把持容器主体并使容器主体移动，一边同时利用盖把持部把持盖部并使其开闭。因此，在包括使容器移动的作业的情况下，能够实现一系列作业的时间缩短。

另外，也可以是，具备：机器人臂；和控制上述机器人臂的动作的控制装置，上述机器人臂具有：连杆；和以能够旋转的方式设置于上述连杆的前端的手臂部，上述容器把持部安装于上述连杆，通过上述手臂部构成上述旋转部，上述控制装置构成为：若上述检测部检测出上述盖把持部移动至上述盖部的打开位置或者关闭位置，则停止上述旋转部的旋转。

若这样构成，则能够通过具有连杆和手臂部的机器人臂将末端执行器适当地配置于容器的位置，利用末端执行器所具备的容器把持部把持容器，利用盖把持部把持盖部并使其适当地开闭。

另外，也可以是，上述容器把持部通过上述控制装置的外部轴控制而被伺服控制。

若这样构成，则即便树脂、玻璃、金属等容器主体的硬度不同，也能够通过伺服控制的外部轴控制适当地控制并把持容器把持部，能够通过与利用盖把持部把持盖部并使其开闭的动作协同的动作进行控制。

另外，也可以是，至少具备两个上述机器人臂，两个上述机器人臂的至少任一方具备上述末端执行器。

若这样构成，则通过两个机器人臂的至少一方所具备的末端执行器，能够利用容器把持部把持容器主体并利用盖把持部把持盖部并使其开闭，能够与基于另一方的机器人臂的作业并行地进行。因此，能够使基于两个机器人臂的不同作业同时进行。

另外，也可以是多关节型机器人。

若这样构成，则通过多关节型机器人能够容易地进行使容器主体以及盖部三维移动而配置于适当的位置的动作。

另外，也可以是双臂机器人。

若这样构成，则通过一台双臂机器人，能够容易地同时进行基于一方的机器人臂所具备的末端执行器的容器的盖部的开闭作业和基于另一方的机器人臂的其他作业。

根据本发明，能够通过一个末端执行器，在把持了容器主体的状态下把持拧入式的盖部并使其适当地开闭。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式所涉及的末端执行器的主视图。

图2是表示图1所示的末端执行器的动作例的附图，(A)是主视图，(B)是(A)所示的II向视图。

图3是表示图2所示的末端执行器的接下来的状态的主视图。

图4是表示图3所示的末端执行器的接下来的状态的主视图。

图5是表示图3所示的末端执行器的其他动作例的主视图。

图6是表示具备图1所示的末端执行器的机器人的动作例的主视图。

图7是表示基于图6所示的机器人和其他机器人的协同动作作业例的主视图。

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。在以下的实施方式中，以图6所示的机器人1的机器人臂10所具备的末端执行器20为例进行说明。末端执行器20的动作以相对于立起的容器60从上方进行开盖动作为例进行说明。此外，该说明书以及权利要求书的文件中的上下左右方向的概念与图1所示的上下左右方向的概念一致。

(末端执行器的结构)

图1是表示一实施方式所涉及的末端执行器20的主视图。该末端执行器20设置于机器人臂10(图6)的前端部。在该实施方式中，通过机器人臂10的手臂部16构成末端执行器20的旋转部30，作为旋转部30的手臂部16包含于末端执行器20。旋转部30(手臂部16)能够以手臂旋转轴T为中心而旋转。末端执行器20具备：把持容器主体61的容器把持部21；对拧入容器主体61的盖部62进行把持并在盖部62的拧入轴线X上设置的盖把持部25；以及使盖把持部25旋转的上述旋转部30。拧入轴线X处于与手臂旋转轴T相同的轴线上。因此，通过使旋转部30以手臂旋转轴T为中心向右旋转或者向左旋转，从而能够利用盖把持部25使盖部62朝向相对于容器主体61的螺纹部63(图3)拧入的方向或者拧松的方向(取下方向)旋转。

在旋转部30设置有盖把持部25的引导部31。在引导部31设置有在上下方向上延伸的引导件。在该实施方式中，设置有线性引导件32来作为引导件，在线性引导件32的前端部设置有盖把持部25。允许线性引导件32相对于引导部31在上下方向(拧入轴线方向)的位移(进退)，但不允许线性引导件32相对于引导部31(旋转部30)相对旋转。由此，若使旋转部30旋转，则引导部31与线性引导件32一同旋转。引导件只要是在使旋转部30旋转时相对于引导部31一同旋转而不允许相对旋转，且允许在拧入轴线X上的移动的结构即可。而且，在线性引导件32的前端部设置的盖把持部25也一体地旋转。盖把持部25由线性引导件32引导为能够在盖部62的拧入轴线X上沿上下方向移动。

引导部31具备：作为检测部的第1限位开关33，其对盖把持部25在盖部62的拧入轴线X上后退(上升)至规定位置进行检测；和作为检测部的第2限位开关34，其对进入(下降)至规定位置进行检测。限位开关33、34对与盖把持部25一体移动的线性引导件32的检测部分(省略图示)移动至规定位置进行检测。通过这些限位开关33、34，检测盖把持部25在拧入轴线X上移动至盖部62的打开位置或者关闭位置。检测部不限定于限位开关33、34，还能够使用其他位置传感器等。线性引导件32能够使用气缸。在使用气缸的情况下，能够使用带自动开关的气缸。在带自动开关的气缸的情况下，内置的开关成为检测部。另外，作为检测部，能够构成为对盖把持部25(旋转部30)的旋转数(包括旋转角)进行检测。例如，在能够将盖部62旋转三圈而取下的容器60的情况下，能够构成为对使盖把持部25(旋转部30)以旋转三圈以上的旋转数(即便把持部分产生滑动也没有问题的旋转数，例如旋转四圈、旋转五圈等)进行了旋转进行检测。在通过旋转数进行检测的情况下，同样由于盖把持部25与盖部62一同移动至打开位置，所以包括在对盖把持部25移动至盖部62的打开位置进行检测的情况中。

在盖把持部25，且在盖把持部主体26的下端具备盖夹头27。图示的盖夹头27从容器60的上方向下延伸至盖部62的左右位置，并从左右方向把持盖部62。盖夹头27通过驱动机28(例如马达)从左右方向把持盖部62。盖夹头27的驱动机构能够使用在对置的状态下开闭的公知的机构。另外，盖夹头27例如能够由从左右方向水平地把持盖部62的V字状的夹头、从上方把持多个位置(例如，三个位置)的夹头等构成。图示的状态示出盖把持部25处于从引导部31垂下的位置的状态。

容器把持部21具有：从机器人臂10的前端部分(后述的第5连杆15)向下方延伸的大致L字状的容器把持部主体23，并在容器把持部主体23的下端部具备横向延伸的容器夹头22。容器把持部21设置于机器人臂10的不绕手臂旋转轴T旋转的部分。容器夹头22通过设置于容器把持部21的驱动机24(例如马达)将容器主体61从对置的侧方夹持。容器夹头22的驱动机构能够使用在对置的状态下开闭的公知的机构。容器夹头22在打开方向(图的纸面正交方向)上张开了的状态下，能够不与容器主体61抵接地从上方朝向下方下降。容器夹头22的把持面(内表面)例如形成为沿着容器主体61的外表面的形状。例如，若容器主体61的外形为圆形，则形成为以沿着其外表面的方式具有圆弧状的把持面。若容器主体61的外形为矩形，则形成为以沿着其外表面的方式具有平行状的把持面。容器夹头22若通过机器人1的外部轴控制而伺服控制，则能够根据容器主体61更适当地进行把持的力等的控制。由此，即便为树脂、玻璃、金属等硬度不同的容器主体61也能够适当地进行把持。

(末端执行器的动作例)

图2是表示图1所示的末端执行器20的动作例的附图，(A)为主视图，(B)为(A)所示的II向视图。图3是表示图2所示的末端执行器20的接下来的状态的主视图。图4是表示图3所示的末端执行器20的接下来的状态的主视图。基于这些图，说明将关闭设置于容器60的上端部的开口部的拧入式的盖部62取下而开盖的动作例。

如图2的(A)、(B)所示，相对于载置于桌子4的容器60，末端执行器20的容器夹头22配置于容器60的两侧面，盖夹头27配置于能够把持盖部62的位置。而且，通过容器夹头22把持容器主体61，通过盖夹头27把持盖部62。

其后，如图3所示，通过旋转部30使盖把持部25向打开盖部62的方向旋转，盖夹头27与盖部62一体旋转。拧入式的盖部62通过向打开方向旋转而沿着容器主体61的螺纹部63向上方移动。在该移动时，盖把持部25通过设置于与旋转部30之间的线性引导件32向上方移动而被允许位移。若盖部62移动至取下的规定位置则线性引导件32被第1限位开关33检测，由此，旋转部30的旋转停止。在该状态下，盖部62从容器主体61取下。由于在盖把持部25的拧入轴线X上的移动位置检测盖部62从容器主体61取下，所以即便在盖部62与盖夹头27之间产生滑动等，也能够适当地检测取下。

其后，如图4所示，将把持容器主体61的容器夹头22打开，容器主体61的把持解除。从容器主体61取下的盖部62能够在被盖夹头27把持的状态下由末端执行器20搬运至规定位置。

在该例子中，对通过末端执行器20从容器主体61取下盖部62的开盖例进行了说明，但通过相反的动作也能够进行在容器主体61盖上盖部62的闭盖。在盖上盖部62的情况下，通过利用旋转部30使盖把持部25向相反方向旋转，从而将盖部62拧入容器主体61的螺纹部63，由此，盖把持部25和引导部31的线性引导件32朝向下方移动。而且，若通过第2限位开关34检测出线性引导件32移动至适当地关闭盖部62的位置，则停止旋转部30的旋转。这样，在关闭容器主体61的盖部62时，能够通过与上述开盖相反的动作来进行。

(其他动作例)

图5是表示图3所示的末端执行器20的其他动作例的主视图。该动作例是一边利用容器把持部21使把持容器60的容器主体61并使其移动，一边在空中通过盖把持部25取下盖部62的例子。

根据上述末端执行器20，在由容器把持部21的容器夹头22把持容器主体61，并由盖把持部25的盖夹头27把持盖部62的状态下使容器60移动。而且，通过一边使容器60移动一边利用旋转部30使盖把持部25旋转，能够使盖部62旋转并使其从容器主体61取下。这样，例如，在反复从关闭了盖部62的状态的容器60取下盖部62并将容器主体61配置于规定位置那样的作业的情况下，能够一边通过末端执行器20使容器60移动，一边在空中取下盖部62。因此，能够缩短作业的循环时间。此外，在容器60放置于桌子4上的状态下也能够取下盖部62，并在该状态下保持了把持了容器主体61和盖部62的状态而移动。

(具备末端执行器的机器人的动作例)

图6是表示基于具备图1所示的末端执行器20的机器人1的动作例的主视图。图7是表示基于图6所示的机器人1(以下，称为“第1机器人1”)和其他机器人6(以下，称为“第2机器人6”)的协同动作作业例的主视图。

图6所示的机器人1是6轴的垂直多关节型的机器人1的例子。其中，第1机器人1不限定于该实施方式。第1机器人1只要是与用途对应的工业用机器人即可。作为第1机器人1，除了能够采用垂直多关节型机器人之外，还能够采用水平多关节型机器人。另外，若使用同轴双臂机器人，则能够通过一台机器人进行不同的作业。

第1机器人1在基台2具备有机器人臂10。机器人臂10具有：第1连杆11，其经由回旋轴S能够回旋地连结于基台2；第2连杆12，其经由下臂摆动轴L能够摆动地连结于第1连杆11；第3连杆13，其经由上臂摆动轴U能够摆动地连结于第2连杆12；第4连杆14，其经由手臂回旋轴R能够回旋地连结于第3连杆13；以及第5连杆15，其经由手臂摆动轴B能够摆动地连结于第4连杆14。在第5连杆15，经由手臂旋转轴T能够旋转地连结有手臂部16。如上述那样，通过手臂部16构成旋转部30。此外，第1机器人1针对每轴设置有作为促动器的伺服马达、旋转角检测器等(均省略图示)。作为第1机器人1，能够使用公知的结构的垂直多关节型机器人，因此，省略针对第1机器人1的进一步的详细说明。

在上述第1机器人1的机器人臂10的前端部分具备有末端执行器20。如上述那样，末端执行器20具备：容器把持部21，其把持容器主体61；和盖把持部25，其对拧入容器主体61的盖部62进行把持。容器把持部21安装于第5连杆15。盖把持部25在设置于旋转部30的引导部31的线性引导件32的前端部设置。

通过机器人臂10进行的末端执行器20的位置控制、通过末端执行器20的容器把持部21进行的容器主体61的把持、通过盖把持部25进行的盖部62的把持等由控制装置3来控制。控制装置3具有处理器、易失性存储器、非易失性存储器以及I/O接口等。控制装置3通过基于保存于非易失性存储器的程序由处理器使用易失性存储器进行运算处理来控制各部。控制装置3通过第1限位开关33(图1)检测与盖把持部25一体移动的线性引导件32的检测部分上升至规定位置，而且，通过第2限位开关34(图1)检测线性引导件32下降至规定位置，使手臂部16的旋转停止。盖把持部25的上升位置设定于盖部62从容器60取下的打开位置，旋转部30在盖部62从容器60取下的状态下停止。盖把持部25的下降位置设定在将盖部62向容器60拧入至规定位置的关闭位置。盖部62的打开位置以及关闭位置根据容器60来设定。

而且，在图6所示的例子中，利用末端执行器20的容器把持部21把持放置于第1桌子4的规定位置的容器60的容器主体61并将其抬起，在移动至其他第2桌子5为止的期间(从图的左方移动至右方的期间)，通过末端执行器20的盖把持部25将盖部62取下。即，根据第1机器人1，利用末端执行器20所具备的容器把持部21的容器夹头22把持容器主体61，利用盖把持部25把持盖部62并将其从第1桌子4抬起(双点划线所示的状态)。而且，一边通过机器人臂10使末端执行器20移动一边通过旋转部30使盖把持部25旋转。由此，盖部62沿着螺纹部63上升，通过由第1限位开关33检测出与盖把持部25一体移动的线性引导件32，从而使旋转部30停止。在该状态下，将盖部62从容器主体61取下(实线所示的状态)。通过第1机器人1进行的容器60的把持和移动以及盖部62的取下由控制装置3来控制。

因此，例如，在反复从关闭了盖部62的状态的容器60取下盖部62并将容器主体61配置于第2桌子5等的规定位置那样的作业的情况下，能够在移动中的空中进行该作业的一部分。因此，能够缩短作业的循环时间。

在图7所示的例子中，将一边使容器60移动一边取下了盖部62的容器主体61配置于第2桌子5的规定位置，并从其他第2机器人6的机器人臂10的前端部分所具备的液体供给部50对该容器主体61的内部注入规定量的涂料(液体)。液体供给部50由具备容纳了规定量的涂料的容器和排出该涂料的开闭阀等的公知的结构构成。此外，也能够通过液体供给部50从容器主体61的内部抽取规定量的涂料(液体)。第2机器人6是与第1机器人1相同的6轴的垂直多关节型机器人，因此，对相同的结构标注相同附图标记，并省略其说明。其中，第2机器人6不限定于该实施方式。第2机器人6为与用途对应的工业用机器人即可。

若成为该例子那样，在通过末端执行器20一边使容器60移动一边取下盖部62的动作中，能够通过其他第2机器人6使向容器主体61的内部注入涂料的液体供给部50移动至待机位置，能够迅速地进行一系列作业。特别是，在混合多个涂料来制作所希望的颜色的涂料的情况下等能够迅速地进行混合多个涂料的作业，能够实现作业时间的缩短。

第1机器人1所进行的容器60的把持和移动以及盖部62的取下通过控制装置3来控制。另外，第2机器人6所进行的液体供给部50的移动以及涂料的注入动作也通过控制装置3来控制。

另外，图7所示的例子是由第1机器人1和第2机器人6这两台构成的例子，但例如，能够使用一台同轴双臂机器人。在双臂机器人的情况下，若使一方的机器人臂10具备末端执行器20，则能够通过另一方的机器人臂10进行液体的注入或者抽取等，能够通过一台机器人高效地进行一系列作业。

另外，作为其他作业，例如，存在将取下了盖部62的容器主体61配置于壳体等的内部的作业等。此时，能够通过一方的机器人臂10所具备的末端执行器20一边将盖部62取下一边朝向壳体移动，能够通过另一方的机器人臂10在适当的时机打开壳体的门。因此，根据上述末端执行器20，能够缩短针对开闭拧入式的盖部62的容器60的各种作业时间。

(总结)

如以上那样，根据上述末端执行器20，能够通过一个末端执行器20把持容器主体61并开闭盖部62。并且，在容器60移动时也能够开闭盖部62，在各种作业中能够实现作业时间的缩短。

另外，通过一个末端执行器20能够进行容器主体61的把持和盖部62的把持、开闭，因此，能够抑制开闭容器60的盖部62的设备的费用而实现成本削减。

(其他变形例)

在上述的实施方式中，说明了在桌子4上打开容器60的盖部62的例子和在使容器60移动的动作期间打开盖部62的例子，但也能够在使取下了盖部62的容器主体61移动至规定位置的动作期间关闭盖部62，在该情况下也能够实现作业时间的缩短。

另外，在上述的实施方式中，说明了通过机器人1的控制装置3控制机器人臂10所具备的末端执行器20的结构的例子，但末端执行器20也能够通过除机器人1的控制装置3以外的结构来控制。例如，能够构成为：末端执行器20具备相当于旋转部30的结构，通过除机器人1的控制装置3以外的结构使该旋转部旋转并使盖把持部25旋转。

并且，在上述的实施方式中，说明了将容器60直立配置于第1桌子4或者第2桌子5的例子，但即便在容器60倾斜配置的情况下也能够通过机器人臂10的动作控制在倾斜的状态下进行作业，容器60的配置状态不限定于上述实施方式。

另外，上述的实施方式示出一个例子，容器60的种类、大小、盖部62的形状、大小、机器人1的种类等能够在不破坏本发明的主旨的范围内变更各种结构，本发明不限定于上述的实施方式。

附图标记说明

1...机器人(第1机器人)；3...控制装置；6...第2机器人；10...机器人臂；16...手臂部；20...末端执行器；21...容器把持部；22...容器夹头；23...容器把持部主体；25...盖把持部；26...盖把持部主体；27...盖夹头；30...旋转部；31...引导部；32...线性引导件(引导件)；33...第1限位开关(检测部)；34...第2限位开关(检测部)；50...液体供给部；60...容器；61...容器主体；62...盖部；63...螺纹部；X...拧入轴线。