JP2016047589A - ロボットハンド - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で、一対の把持手段により搬送対象の隣り合う側壁を確実に安定してそれぞれ挟持して、ロボットアームの駆動により搬送対象を搬送することができるロボットハンドを提供する。【解決手段】ロボットハンドは、搬送対象である容器Ｗの隣り合う側壁Ｗａを把持する把持手段１と、基体２と、把持手段１を容器Ｗの把持する側壁Ｗａに沿って移動可能に支持するスライド手段３と、ロボットアームの駆動による移動時の容器Ｗの振れを規制する規制部材５とを備えている。規制部材５は、少なくとも容器Ｗの把持手段１によって把持される隣り合う側壁Ｗａの間の角部上に位置する基準点Ｃと、この角部の対角線上に位置する角部との間に延びる第１部材５ａと、第１部材５ａの中間部の位置に設けられ第１部材も長手方向と交差する方向に延びる第２部材５ｂとを備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、搬送対象の隣り合う側壁を挟持する一対の把持手段を有しており、ロボットアームに支持されて、前記搬送対象を搬送するロボットハンドに関する。

従来から、図８に示すように、搬送対象Ｗを例えばパレット上など所定の範囲内に整列させて搬送対象群を形成するよう個々に搬送するパレタイズや、搬送対象群のなかから搬送対象Ｗを個々に取り出して搬送するデパレタイズなどを行うために、ロボットアームにロボットハンドを支持させ、各搬送対象Ｗをロボットハンドに把持させて搬送することが一般に行われている。

このようなロボットハンドの従来の技術として、たとえば特許文献１が知られている。特許文献１には、四角いバケット（本願では搬送対象という）の隣接する一対のフランジ部をそれぞれ上下から挾持する一対の挾持手段を備えたロボットハンドが開示されている。そして、特許文献１には、バケットの上部に外側に向かって突出するフランジ部が示されている。

特開平８−１１０７８号公報

上記特許文献１にあっては、外側に向かって突出するフランジ部を上下から挟持するものであり、搬送対象がフランジ部を有していない場合には、搬送対象を把持することができない。そして、例えば上方に開口する平面視矩形の容器など、搬送対象が側壁を有する場合には、特許文献１における挟持手段は、搬送対象の隣り合う一対の側壁をそれぞれ挟むようにして把持することとなる。しかしながら、この場合には、図９に示すように、ロボットアームによる搬送動作時に、移動速度や移動方向の変化により発生する慣性力や、搬送対象の重心と把持部とのズレなどにより、挟持手段による把持位置を支点としてモーメントが働き、挟持手段が搬送対象の側壁に対して滑り、その結果、搬送対象が跳ね上がるなど把持した姿勢が変化し、また、搬送対象を挟持した状態が維持できなくなる可能性があるなどの問題があった。

本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で、一対の把持手段により搬送対象の隣り合う側壁を確実に安定してそれぞれ挟持して、ロボットアームの駆動により搬送対象を搬送することができるロボットハンドを提供することを目的とする。

請求項１のロボットハンドに係る発明は、上記目的を達成するため、搬送対象の隣り合う側壁を挟持する一対の把持手段を有しており、ロボットアームに支持されて、前記搬送対象を搬送するロボットハンドであって、前記把持手段により把持された前記搬送対象の側壁の上端に接するよう設けられ、前記搬送対象の移動時の振れを規制する規制部材を備えていることを特徴とする。
請求項２のロボットハンドに係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明において、前記規制部材は、少なくとも前記搬送対象の隣り合う側壁の間の角部上に位置する基準点と前記角部の対角線上に位置する角部上との間に延びる第１部材と、該第１部材の中間部の位置に設けられ第１部材と交差する方向に延びる第２部材とを備えていることを特徴とする。
請求項３のロボットハンドに係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明において、前記規制部材は、前記搬送対象の側壁の上端により形成される開口部を覆う板状部材により構成されていることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、把持手段により把持された搬送対象の側壁の上端に接するよう規制部材が設けられていることにより、ロボットアームの駆動による搬送対象の移動時の振れを規制するため、上記目的を達成することができる。
請求項２の発明によれば、請求項１に記載の発明を具現化して上記目的を確実に達成することができる。
請求項３の発明によれば、請求項１に記載の発明を具現化して上記目的を確実に達成することができる。

本発明のロボットハンドの実施の一形態を説明するために示した平面図である。 図１の正面図である。 図１の縦断正面図である。 把持手段の実施の一形態を説明するために開いた状態で示した側面図である。 図４の状態から閉じて搬送対象を挟持した状態を示した側面図である。 図１に示したロボットハンドの、異なる大きさの搬送対象に対応させる場合を説明するために概略で示した平面図である。 異なる実施の形態を説明するために概略で示した平面図である。 搬送対象を搬送する状態を説明するために概略で示した平面図である。 搬送対象の隣り合う側壁を一対の把持手段委より挟持して搬送する際に、搬送対象が跳ね上がった状態を説明するために示した部分正面図である。

本発明のロボットハンドの実施の一形態を図１〜図６に基づいて説明する。以下の説明では、同じ構成要素または相当する構成要素に対して同一符号を付するものとする。なお、この実施の形態では、搬送対象Ｗが平面視で矩形形状の容器Ｗであり、角部を介して互いに隣り合う側壁Ｗａを有する場合により説明する。したがって、把持手段１によって挟持される隣り合う側壁Ｗａのなす角は、ほぼ直角となっている。以下の説明では、搬送対象を容器Ｗと言い換える。

ロボットハンドは、容器Ｗを把持する把持手段１と、基体２と、把持手段１を容器Ｗの把持する側壁Ｗａに沿って移動可能に支持するスライド手段３と、ロボットアームの駆動による移動時の容器Ｗの振れを規制する規制部材５とを備えている。基体２は、容器Ｗの互いに隣り合う側壁Ｗａに沿ってそれぞれ延びる一対の延長部２０が形成されている。したがって、両延長部２０のなす角も、ほぼ直角となっている。

スライド手段３は、基体２の下面であって、角部２１の近傍から各延長部２０に亘ってそれぞれ延びるよう配設されたスライドレール３０により構成されている。そして、この実施の形態におけるスライドレール３０は、容器Ｗの側壁Ｗａの幅に応じて把持手段１を移動させることができるアクチュエータを備えている。

この実施の形態における把持手段１は、図４および図５に示すように、スライドレール３０に対して基体２の外側に突出するよう取り付けられたブラケット１０と、ブラケット１０の基体２外側に突出した部分に支持されたレール１１と、レール１１の下面に沿って水平方向に移動可能に支持された内爪１２と、レール１１の下方に搖動可能に配設された外爪１３と、内爪１２の移動と外爪１３の搖動とを駆動するアクチュエータ１４とを備えている。少なくとも外爪１３の表面は、容器Ｗの側壁Ｗａの表面の凹凸形状に応じて変形し、さらには、その変形した状態を解除可能に保持することができるよう構成されていることが望ましい。アクチュエータ１４は圧縮エアなどの圧力流体により駆動するものを採用することができ、また、電動で駆動するものを採用することができる。なお、把持手段１は、容器Ｗの隣り合う側壁Ｗａを挟持することができるものであれば、たとえば内爪１２と外爪１３を互いに近接・離間させるよう移動させるよう構成するなど、この実施の形態に限定されることはない。

基体２の角部２１には、ブラケット２２が、基体２の各延長部２０に対してそれぞれほぼ４５度をなす線分に沿ってスライド可能に取り付けられている。ブラケット２２の先端にはロッド５１を挿通するための孔２２ａが形成されている。ロッド５１の上方にはねじ部５１ａが形成されており、ねじ部５１ａには、ブラケット２２を上下から挟むようにしてナット５２、５３が螺合されており、これによってロッド５１が所定の高さに保持されるよう調整することができる調整機構が構成されている。そして、ブラケット２２は、把持手段１によって把持された容器Ｗの隣り合う側壁Ｗａの間の角部上にロッド５１の中心軸線が位置するように、基体２に対する位置を調整される。この角部上に位置するロッド５１の中心軸線を基準点Ｃとする。

また、基体２の延長部２０間に形成された前縁２３には、ブラケット２４が設けられている。ブラケット２４は、前縁２３に沿って長孔２４ａが形成されている。ブラケット２４の長孔２４ａには、ロッド５４の上方に形成されたねじ部５４ａが挿通されており、ねじ部５４ａには、ブラケット２４を上下から挟むようにしてナット５５、５６が螺合されている。これにより、ロッド５４を長孔２４ａに沿って移動可能に、且つ、所定の高さに保持するよう調整することができる調整機構が構成されている。

この実施の形態における規制部材５は、少なくとも容器Ｗの把持手段１によって把持される隣り合う側壁Ｗａの間の角部上に位置する基準点Ｃと、この角部の対角線上に位置する角部との間に延びる第１部材５ａと、第１部材５ａの中間部の位置に設けられ第１部材５ａの長手方向と交差する方向に延びる第２部材５ｂとを備えている。第１部材５ａは、想定される最大の大きさの容器Ｗの、基準点Ｃが位置する角部とこの角部の対角線上に位置する角部とにわたる長さを有する棒状に成形されている。また、第２部材５ｂは、想定される最大の大きさの容器Ｗの、第１部材５ａの両端部が位置する角部の間の各角部上に両端部が位置する長さを有する棒状に成形されている。そして、少なくとも第１部材５ａは、スライダ５８（後述する）が摺動可能に嵌合されるレール状に形成されている。両ロッド５１、５４の下端にはそれぞれフランジ５７が設けられている。レール状の第１部材５ａにはスライダ５８が摺動可能に嵌合されている。図３に示すように、スライダ５８には、両ロッド５１、５４のフランジ５７に挿通されたねじ５９が螺合されている。このねじ５９を締め付けることによりロッド５１、５４に対して第１部材５ａの位置を固定することができ、また、ねじ５９を緩めることによりロッド５１、５４に対して第１部材５ａの位置を調整することができる。そして、両ロッド５１、５４のねじ部５１ａ、５４ａに螺合されたナット５２、５３および５５、５６の位置を調整することにより、規制部材５を任意の高さに保持することができる。

基体２の上面には、ロボットアームに取り付けられるカラー６０と、このカラー６０と基体２の上面との間に介装されるスペーサ６１とを備えた取付け手段６が設けられている。

さらに、この実施の形態におけるロボットハンドは、把持する容器Ｗの側壁Ｗａの上端を検出するための側壁上端検知手段と、把持手段１の外爪１３の開閉を検出するための外爪開閉検知手段と、ロボットアームの駆動によって移動される把持手段１の容器Ｗの挟持する側壁Ｗａに対する位置を検出する把持手段移動位置検知手段とを設けることができる。

側壁上端検知手段は、例えばレーザセンサにより構成することができる。レーザセンサは、把持手段１に設けて、レーザビームを照射しつつスライドレール３０のアクチュエータにより把持手段１に付随して移動することにより、把持手段１が把持する容器Ｗの側壁Ｗａの上端をスキャンして、側壁Ｗａの長さ（幅）と側壁Ｗａ上端の位置（高さ）を検出することができる。これらの検出結果を受けて、制御手段は、容器Ｗの大きさに応じて互いに隣り合う側壁Ｗａの適切な位置を把持することができるようにスライドレール３０のアクチュエータを作動させることができ、また、ロッド５１、５４を介して基体２の下方に所定の長さで保持された規制部材５が容器Ｗの側壁Ｗａの上端に接するように、ロボットアームを駆動してロボットハンドを移動させることができる。

外爪開閉検知手段は、例えば近接スイッチにより構成することができる。近接スイッチは、把持手段１の外爪１３が容器Ｗの側壁Ｗａを挟持すべく閉じた位置、または、把持手段１の外爪１３が容器Ｗの側壁Ｗａの挟持を解放すべく開いた位置のいずれかの位置の側方に配設することができる。

把持手段移動位置検知手段は、把持手段１が開いた状態で、ロボットアームの駆動によって挟持する容器Ｗの側壁Ｗａの外側に本来位置すべき外爪１３が、容器Ｗの側壁Ｗａの内側に入り込んでいないかを確認するためのもので、外爪１３の側方に配設することができる。把持手段移動位置検知手段は、例えば光電センサによって構成して、容器Ｗ内に収容された部品などが外爪１３の側方に位置しているか否かを検知する。そして、把持手段移動位置検知手段は、容器Ｗに収容された部品などが外爪１３の側方に位置していることを検知していない場合には、正常の状態であると判断し、また、容器Ｗに収容された部品などが外爪１３の側方に位置していると検知した場合には、挟持する側壁Ｗａに対して把持手段１が正常に位置していない異常の状態であると判断することができる。

次に、本発明の第２の実施の形態を図７に基づいて説明する。この実施の形態においては、上述した第１の実施の形態と同様または相当する部分に同じ符号を付してその説明を省略し、異なる部分についてのみ説明することとする。

上述した第１の実施の形態では、規制部材５が棒状の第１部材５ａと第１部材５ａと交差するように配設された第２部材５ｂとにより構成されていたのに対して、この第２の実施の形態における規制部材５は、容器Ｗの各側壁Ｗａの上端により形成される開口部を覆う板状部材５ｃにより構成されている。

板状部材５ｃは、スライドレール３０に支持された把持手段１によって挟持することができる最大の大きさの容器Ｗの開口部を覆うことが可能な大きさに成形されている。板状部材５ｃは、例えば金属や合成樹脂など、特に素材を限定されることはなく、容器Ｗに収容されるものに応じて選択することができる。また、板状部材５ｃは、平板に限定されることはなく、例えば格子状やエキスパンドメタルなどのように開口を有するものを含むことができる。

板状部材５ｃは、第１の実施の形態と同様に、ロッド５１、５４により支持することができる。ロッド５１、５４は、上方に形成されたねじ部５１ａ、５４ａが、基体２に設けられたブラケット２２、２４に挿通され、ブラケット２２、２４を挟むようにしてナット５２、５３および５５、５６が螺合されており、基体２の下方に板状部材５ｃを所定の長さで離して保持することができるよう構成されている。なお、板状部材５ｃを保持するロッドなどの数や位置は、第１の実施の形態と異なっていてもよい。

次に、本発明のロボットハンドを用いて容器Ｗを搬送する手順を説明する。なお、この実施の形態では、各容器Ｗは、平面視の大きさ（側壁Ｗａの幅）と、側壁Ｗａの高さとが同じである。また、ロボットの制御手段には、基体２に設けられた取付け手段６のカラー６０の上面と、規制部材５の下面との距離が予め記憶されている。

容器Ｗを搬送する場合としてパレタイジングする際には、図８に示したように、パレットなどの限られた範囲内にできるだけ多くの容器Ｗを整列させて容器群を形成するように搬送することが望ましい。そのため、隣接する位置の容器Ｗに把持手段１を干渉させることなく、互いに隣接する容器Ｗの間隔を詰めて配置させることができるように、容器Ｗの互いに隣り合う側壁Ｗａを把持手段１により挟持する。また、このようにパレタイズされた容器群から個々に容器Ｗをデパレタイズする際にも、隣接する位置の容器Ｗに把持手段１を干渉させることなく、各容器Ｗを把持するために、容器Ｗの互いに隣り合う側壁Ｗａを把持手段１により挟持する。

容器Ｗを搬送するに先立ち、ロッド５１、５４に対するナット５２および５５の位置を調整して、規制部材５の下面が容器Ｗの側壁Ｗａの上端と平行となり、且つ、基体２に対して所定の位置となるよう調整する。そして、規制部材５が第１部材５ａと第２部材５ｂとを備えている場合には、図６に示すように、挟持する容器Ｗの隣り合う側壁Ｗａ間の角部上に基準点Ｃが位置したときに、第１部材５ａが容器Ｗの対角線上の角部を超えて延びるように、ブラケット２４の長孔２４ａに対するロッド５４の位置を調整して、ナット５３および５６を締め付けることにより固定するとともに、スライダ５８に螺合されたねじ５９を締め付けてロッド５１、５４に対して規制部材５を固定する。また、規制部材５が板状部材５ｃにより構成されている場合には、図７に示すように、挟持する容器Ｗの隣り合う側壁Ｗａ間の角部上に基準点Ｃが位置したときに、板状部材５ｃの隣り合う辺が挟持する容器Ｗの側壁Ｗａと平行となるように、板状部材５ｃを配置し固定する。

容器Ｗを搬送する際には、最初に、ロボットアームを駆動して、ロボットハンドの基準点Ｃを容器Ｗの挟持する側壁Ｗａ間の角部上に位置させ、且つ、規制部材５が容器Ｗの側壁Ｗａの上端に干渉しない高さにロボットハンドを保持する。そして、把持手段１に設けられたレーザセンサによりレーザビームを照射しつつスライドレール３０のアクチュエータを駆動して容器Ｗの側壁Ｗａの上端をスキャンして、両側壁Ｗａの長さと側壁Ｗａの上端の高さを検出する。この検出結果を受けて、制御手段は、容器Ｗの互いに隣り合う側壁Ｗａの把持手段１により把持する位置を決定し、スライドレール３０のアクチュエータを駆動して把持手段１をその決定した位置に移動させる。

その後、ロボットアームの駆動により規制部材５が容器Ｗの側壁Ｗａの上端に接する高さにロボットハンドを下降移動させる。このとき、把持手段１は、図４に示すように、アクチュエータ１４の駆動により容器Ｗの側壁Ｗａの内外面から離れるように内爪１２が後退移動しているとともに外爪１３が後方に搖動しており、開いた状態となっている。そして、把持手段移動位置検知手段により、把持手段１の外爪１３が容器Ｗの外側に位置している正常の状態であると判断できた場合には、容器Ｗを搬送すべく把持するために、図５に示すように、アクチュエータ１４の駆動により内爪１２を前進移動させるとともに、外爪１３を前方に搖動させて、容器Ｗの隣り合う側壁Ｗａを内爪１２と外爪１３との間で挟持する。そして、ロボットアームの駆動により、図８に示すように、各容器Ｗを搬送してパレタイズする場合には、各容器Ｗをパレットなどの限られた範囲にできるだけ間隔を詰めて整列させて容器群を形成し、デパレタイズする場合には、整列した容器群から所定の容器Ｗを取り出し搬送する。

ここで、ロボットアームの駆動により容器Ｗを搬送するとき、その搬送方向や移動速度が変化し、慣性力Ｉが発生する。また、容器Ｗの重心Ｇの位置と把持手段１の側壁Ｗａを挟持する位置とがズレている場合がある。これらの慣性力Ｉや位置のズレなどにより、図９に示したように、従来の技術では挟持手段１による把持位置を支点としてモーメントＭが働き、容器Ｗの側壁Ｗａが挟持手段１に対して滑って、容器１が跳ね上がるなど把持した姿勢が変化する振れが発生し、容器Ｗを挟持した状態が維持できなくなる場合もありうる。しかしながら、本発明では、容器Ｗの側縁の上端面に規制部材５が接するように設けられているため、容器Ｗが跳ね上がるなどの姿勢が変化する振れを防止することができる。したがって、慣性力Ｉの発生や挟持位置と容器の重心Ｇの位置とのズレなどによりモーメントＭが働いても、容器Ｗを確実に挟持した状態に維持することができる。

そして、規制部材５を第１部材５ａと第２部材５ｂとにより構成した第１の実施の形態では、簡単な構造で、ロボットハンドの重量増加を抑えることができる規制部材を実現することができる。さらに、第１の実施の形態では、大きさが異なる容器Ｗであっても、各容器Ｗの大きさに応じて把持手段１により挟持する位置と、ロッド５１、５４の位置を変更して規制部材５の位置とを適切に調整して容器を確実に搬送することができる。

また、規制部材５を板状部材５ｃにより構成した第２の実施の形態では、簡単な構造で、容器Ｗに収容した内容物が慣性力などによって容器Ｗから飛び出すのを防止することができる規制部材５を実現することができる。さらに、第２の実施の形態では、大きさが異なる容器Ｗであっても、各容器Ｗの大きさに応じて把持手段１により挟持する位置を調整するだけで、板状部材５ｃの位置を調整することなく容器Ｗを確実に搬送することができる。

本発明は、上述した実施の形態に限定されることはなく、搬送対象Ｗとして把持手段に挟持される側壁が隣り合うように配置されているものであれば、例えば成形品や加工品など、容器以外のものも含むことができ、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更ができる。

Ｗ：容器（搬送対象）、 Ｗａ：側壁、 １：把持手段、 ３：スライド手段、 ５：規制部材、 ５ａ：第１部材、 ５ｂ：第２部材、 ５ｃ：板状部材、 Ｃ：基準点

Claims (3)

1. 搬送対象の隣り合う側壁を挟持する一対の把持手段を有しており、ロボットアームに支持されて、前記搬送対象を搬送するロボットハンドであって、
   前記把持手段により把持された前記搬送対象の側壁の上端に接するよう設けられ、前記搬送対象の移動時の振れを規制する規制部材を備えていることを特徴とするロボットハンド。
2. 前記規制部材は、少なくとも前記搬送対象の隣り合う側壁の間の角部上に位置する基準点と前記角部の対角線上に位置する角部上との間に延びる第１部材と、該第１部材の中間部の位置に設けられ第１部材と交差する方向に延びる第２部材とを備えていることを特徴とする請求項１に記載のロボットハンド。
3. 前記規制部材は、前記搬送対象の側壁の上端により形成される開口部を覆う板状部材により構成されていることを特徴とする請求項１に記載のロボットハンド。

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