JPH07323926A - 自動荷扱い装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 産業ロボット１によるパレタイス作業時にお
いて、積み荷である段ボール箱５の上蓋が開いてしまっ
ているような不良の状態を検出する自動荷扱い装置を得
る。 【構成】 作動先端部２下部の吸着パッド３近傍に超音
波センサ８を一つ装着する。この超音波センサ８を作動
先端部２ごと走査させることにより、段ボール箱５上面
の中心部を挟んで対角線上の２箇所において空間距離を
計測し、この計測結果によって、段ボール箱５が良品か
あるいは不良品であるかを判断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、産業ロボットにより
積み荷を吸着して荷扱いする自動荷扱い装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図８は、従来の自動荷扱い装置を示す全
体構成図である。図において、１はアーム１ａの作動先
端部２に設けられた把手である吸着パッド３を有する産
業ロボット、４は産業ロボット１近傍に配置された供給
パレット、５は供給パレット４上に積み重ね状に積載さ
れた積み荷である複数の段ボール箱、６は産業ロボット
１のアーム１ａの動作範囲内に配置され、産業ロボット
１により段ボール箱５を積み付ける積付パレット、７は
産業ロボットの制御を行う制御装置である。

【０００３】このような従来の自動荷扱い装置におい
て、制御装置７により産業ロボット１に対して、段ボー
ル箱５を供給パレット４上から積付パレット６上に積付
ける指令が発せられると、産業ロボット１はアーム１ａ
の作動先端部２に備えられた吸着パッド３により、供給
パレット４上の段ボール箱５の中心部分を吸着把持して
持ち上げ、そのままの吸着把持した状態で、産業ロボッ
ト１およびアーム１ａが回動することにより段ボール箱
５を積付パレット６上に運び、積付ける荷扱い動作を行
う。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の自
動荷扱い装置では、積付パレット６上に積付けられた段
ボール箱５の上蓋の状態を判断せずに、常に産業ロボッ
ト１に装備された吸着パッド３により段ボール箱５の中
芯部分を吸着把持する処理が行われる。このため、段ボ
ール箱５の上蓋が開いている等の不良が発生していて
も、産業ロボット１は段ボール箱５の不良の状態を認識
できないため、単調に吸着パッド３による吸着把持処理
を行ってしまうので、段ボール箱５が上蓋の開いた状態
で吸着把持され、段ボール箱５が変形してしまう不具合
が発生するといった問題点があった。

【０００５】この発明は、上述のような課題を解決する
ためになされたもので、第１の目的は、供給パレット上
に積載された段ボール箱の上蓋の状態から段ボール箱の
上蓋を吸着把持する搬送作業における障害を認識するこ
とができ、未然に産業ロボットによる吸着把持による搬
送作業における障害を回避する自動荷扱い装置を得るも
のである。また、第２の目的は、供給パレット上に積載
された段ボール箱の上蓋の開閉状態を正確に認識するこ
とができ、上蓋が閉められていない積み荷の上蓋を吸着
把持する搬送作業における障害が発生している積み荷に
ついては、吸着把持による搬送作業における障害を回避
する自動荷扱い装置を得るものである。また、第３の目
的は、積み荷の上蓋の状態を複数の検出地点により検出
することにより、積み荷の上蓋の状態を認識する精度を
向上させた自動荷扱い装置を得るものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明に係る自動荷扱
い装置においては、積み荷を把手により吸着して搬送す
る産業ロボットと、この産業ロボットの把手が装着され
ている作動先端部に設けられ、積み荷の上蓋の状態を検
出する検出手段と、この検出手段の情報により積み荷の
上蓋の不良状態を吸着把持する搬送作業における障害を
認識し、積み荷の搬送作業場の障害を通知する上蓋不良
通知手段と、この上蓋不良通知手段手段からの積み荷の
上蓋不良の通知に基づいて、上記産業ロボットに対し
て、積み荷の搬送動作における障害を回避すべく制限を
与える制御手段とを備えたものである。

【０００７】また、積み荷の上蓋の状態を検出する検出
手段は、上記積み荷の上蓋の開閉状態を認識するため
に、積み荷と作動先端部との空間距離を計測または感知
を行い、この検知手段により計測された空間距離が所定
値以外の時、または 空間距離が予め定められた範囲内
にあることを感知できなかった時は、積み荷の上蓋が閉
められていない積み荷の上蓋を吸着把持する搬送作業に
おける障害が発生していることを上蓋不良通知手段によ
り認識するようにしたものである。

【０００８】さらに、検出手段を走査させることによ
り、複数の検出地点で積み荷の状態を検出し、積み荷の
不良を認識するようにしたものである。

【０００９】さらにまた、検出手段を産業ロボットの作
動先端部に複数個設けるようにしたものである。

【００１０】

【作用】上記のように構成された自動荷扱い装置におい
ては、産業ロボットの作動先端部に設けられた検出手段
が、積み荷の上蓋の状態を検出し、上蓋不良通知手段に
出力し、その検出手段の情報により積み荷の上蓋を吸着
把持する搬送作業における障害を認識して、その障害を
持った積み荷に対しては搬送動作における障害を回避さ
せるべく制御を行うため、積み荷の上蓋に不良が発生し
ている場合には搬送動作における障害を回避するように
働く。

【００１１】また、積み荷の上蓋の開閉状態を検出する
ために積み荷と作動先端部との空間距離の計測または感
知を検出手段が行い、この検出手段により計測された空
間距離が所定以外の時、または空間距離が予め定められ
た範囲内にあることを感知できなかった時は、積み荷の
上蓋が締められていない積み荷の上蓋を吸着把持する搬
送作業における障害が発生していることを認識する構成
としたので、積み荷の上蓋の開閉状況の認識が簡単な装
置で行えように働く。

【００１２】さらに、検出手段を走査させることによ
り、複数の検出地点で積み荷の状態を検出し、積み荷の
不良を検出することができるので、一つの検出手段が順
次積み荷の上蓋の状態を複数の検出地点により検出させ
るよう働く。

【００１３】さらにまた、検出手段を作動先端部に複数
個設けたことにより、一度で同時に複数の検出地点によ
り積み荷の上蓋の状態を検出するさせるよう働く。

【００１４】

【実施例】

実施例１．図１はこの発明の一実施例である自動荷扱い
装置を示す全体構成図であり、図において、１〜７は上
述した従来装置と全く同一なので説明は省略する。８は
作動先端部２の吸着パッド３の近傍に一つ取りつけら
れ、積み荷の上蓋を吸着把持する搬送作業における障害
（段ボール箱５の上蓋が閉められていない状態、異物が
上蓋上に載置されている状態等）を検出するために、段
ボール箱５上面との間の空間距離を計測する測定手段で
あり、例えば超音波センサである。図２は第１の測定位
置および第２の測定位置を示した図であり、図３はこの
発明の自動荷扱い装置の動作を説明したフローチャート
である。

【００１５】このように構成された自動荷扱い装置の動
作について説明する。まず、制御手段７からは産業ロボ
ット１に対して段ボール箱５を供給パレット４から積付
パレット６へと積付け作業を行うよう指令が発せられ、
この指令に基づき産業ロボット１のアーム１ａの作動先
端部２は、ステップＳＴ１１により把持すべき段ボール
箱５を検索する。検索により、把持すべき段ボール箱５
が確定したら、この段ボール箱５が不良品であるかどう
かを判断するために、ステップＳＴ１２に移行する。

【００１６】ステップＳＴ１２においては、作動先端部
２に取りつけられた超音波センサ８により作動先端部２
と段ボール箱５の上面との間の空間距離を超音波センサ
８により計測する。作動先端部２に設けられた超音波セ
ンサ８による作動先端部２と段ボール箱５の上面との空
間距離の計測は、産業ロボット１の作動先端部２が段ボ
ール箱５上方の第１の測定位置に移動し、作動先端部２
と段ボール箱５上面の第１の空間距離ｈ１を超音波セン
サ８により計測し、制御装置７内に存在する上蓋不良通
知手段である認識部（図示せず）に記憶する。その後、
第２の測定位置に産業ロボット１の作動先端部２に走査
させ、その第２の測定位置において超音波センサ８によ
り第２の空間距離ｈ２を計測し、同様に制御装置７内に
存在する認識部に記憶する。ここでの、第１および第２
の測定位置は、段ボール箱５の上面の上蓋が開いている
かどうかを判断できる位置であり、例えば、段ボール箱
５上面における、中心部をはさんでの対角線上の２地点
である。

【００１７】次にステップＳＴ１３では、制御装置７内
の認識部において、第１の測定位置および第２の測定位
置の測定結果である第１の空間距離ｈ１および第２の空
間距離ｈ２を、予め産業ロボット１の制御プログラムに
定められて認識部に記憶されている、作動先端部２と段
ボール箱５との空間距離（以下、基準距離ｈという）と
それぞれ比較する。ここで基準距離ｈは、制御装置７の
産業ロボット１の制御プログラムにより作動先端部２が
制御されているので、常に一定の値となっている。ステ
ップＳＴ１３での検出部による比較の結果、少なくとも
第１または第２の測定位置の測定結果が基準距離ｈの値
と掛け離れている場合は、段ボール箱５の上蓋は開かれ
ていると判断できるので、不良と判断して、ステップＳ
Ｔ１４へと進み、不良を回避するため産業ロボット１を
エラー停止させる。エラー停止が発生すると、例えば、
作業者により供給パレット４上の不良の段ボール箱５を
取り除いたり、段ボール箱５の上蓋を不良がないように
締め直したりして、不良の段ボール箱５を良品に設定し
直す。ここでの不良か否かの判断は、認識部により第１
および第２の空間距離ｈ１、ｈ２と基準距離ｈとの比較
により判断するが、多少の誤差（段ボール箱５の状態に
左右される値であり、例えば±数１０ｍｍ）を考慮する
必要がある。

【００１８】また、ステップＳＴ１３の認識部による比
較の結果、第１および第２の測定位置により求められた
第１および第２の空間距離ｈ１、ｈ２が、基準距離ｈの
許容誤差範囲内に納まっているときは段ボール箱５は良
品であると判断し、ステップＳＴ１５に進み、作動先端
部２に装備された吸着パッド３により段ボール箱５を吸
着把持し、ステップＳＴ１６で段ボール箱５を積付パレ
ット６へと搬送し、ステップＳＴ１７により積付パレッ
ト６へと積付ける。その後、ステップＳＴ１８により積
付作業が完了か未完了かを判断し、もし未完了ならば、
ステップＳＴ１１に戻り上述した作業を完了するまで繰
り返す。完了しているならば、積付作業を終了する。

【００１９】ここで、ステップＳＴ１３による認識部内
での、第１の空間距離ｈ１および第２の空間距離ｈ２と
の比較をさらに詳細に説明すると、認識部内では、基準
距離ｈと求められた第１の空間距離ｈ１との減算を行
い、その値の絶対値が１０ｍｍ以内の値である場合は第
１の位置では良品であると判断でき、それに対して、減
算の値の絶対値が１０ｍｍ以上の値である場合は不良品
であると判断する。その後、基準距離ｈと第２の空間距
離ｈ２との減算を行い、同様にその値の絶対値が１０ｍ
ｍ以内の値である場合は第２の位置では良品であると判
断し、１０ｍｍ以上の時は不良品であると判断する。基
準距離ｈと、第１および第２の空間距離ｈ１、ｈ２との
双方の比較の結果が所定値以内の誤差である場合にだ
け、段ボール箱５は良品であると判断する。

【００２０】このように、ステップＳＴ１１〜ステップ
ＳＴ１４までにおいて、産業ロボット１が段ボール箱５
を吸着把持する前の段階で、２つの測定位置で超音波セ
ンサ８により空間距離を測定し、その測定結果に基づき
段ボール箱５に不良が発生しているか否かを判断する。

【００２１】この空間距離の計測方法であるが、作動先
端部２の取りつけられた一つの超音波センサ８により段
ボール箱５の不良を検出するためには、複数の計測地点
により作動先端部２と段ボール箱５の上面との空間距離
を測定することが望ましいので、本実施例では、図２に
示されるよう第１および第２の２箇所の計測地点を設け
た例において説明するが、本発明はこれに限られるもの
ではなく、観測地点を一箇所または複数としても同様で
あることは言うまでもない。また、本実施例では、産業
ロボット１の作動先端部２を走査させ、２つの測定地点
の測定を行う方法を示したが、超音波センサ８自体を作
動先端部２内を移動させるようにしても同様であるのは
言うまでもない。

【００２２】このように構成された自動荷扱い装置にお
いては、供給パレット４上の段ボール箱５の上蓋の状態
を、超音波センサを走査させることにより２箇所におい
て上蓋と作動先端部２との空間距離より計測し、基準距
離ｈとの比較により上蓋後開いてしまっている等の不良
を検出して、積み荷の上蓋を吸着把持する積付作業にお
ける障害が発生している段ボール箱５に対しては回避動
作として積付作業を停止するので、段ボール箱５の変形
を防ぐことができると共に、作業効率が向上する。ま
た、本実施例では、積み荷の上蓋が締められていない積
み荷の上蓋を吸着把持する搬送作業における障害を回避
すべく制御を産業ロボット１のエラー停止として表わし
たが、本発明はこれに限られるものではなく、回避手段
として、迂回したりする制御としても本発明の効果が得
られるのは言うまでもない。

【００２３】実施例２．なお、上記実施例１では、検出
手段である超音波センサ８を一つ作動先端部２に取りつ
け、作動先端部２を制御装置７からの制御により第１の
測定位置および第２の測定位置に走査させ、２箇所の測
定地点において、積み荷の上蓋を吸着把持する搬送作業
における障害（実施例１と同様）を検出するために作動
先端部２と段ボール箱５上面との空間距離を測定し、そ
れら測定結果に基づいて段ボール箱５に不良が発生して
いるか否かを判断したが、図４、図５に示されるように
本実施例では、超音波センサ８を作動先端部２に２箇所
設置した例を説明する。

【００２４】図４において、１〜７は上述した実施例１
と全く同様であるので、説明は省略する。９および１０
は実施例１と同様の超音波センサであり、それぞれ作動
先端部２の吸着パッド３近傍に設置されており、２箇所
の設置位置により同時に、上述した実施例で示した第１
の測定位置および第２の測定位置に対応する段ボール箱
５の上面の上蓋が開いているかどうかを判断できる位置
（例えば、段ボール箱５の上面においての中心部をはさ
んでの対角線上の２地点）を測定している。積付け作業
の制御は、実施例１で説明した図３に基づき同様に制御
されているので全体的な説明は省略するが、段ボール箱
５が良品であるか不良品であるかの判断だけが、実施例
１に比べて超音波センサ９、１０が２箇所設置され、装
置自体の変更となるので、ステップＳＴ１３を詳細に説
明する。

【００２５】図５に示されるように、産業ロボット１の
作動先端部２は、積付ける段ボール箱５の吸着把持作業
を行う位置に停止し、走査することなく、超音波センサ
９および１０が同時に作動先端部２と段ボール箱５上面
との空間距離ｈ３およびｈ４を計測し、制御装置７内の
認識部に記憶する。この同時に計測された二つの計測値
ｈ３およびｈ４と、基準距離ｈの値との比較を実施例１
と同様に制御装置７内の認識部により比較し、段ボール
箱５が良品か不良品かを判断する。

【００２６】このように構成された自動荷扱い装置にお
いては、超音波センサを作動先端部２に２箇所設けたこ
とにより、実施例１の効果に加え、同時に短時間で作動
先端部２と段ボール箱５の上蓋との空間距離を計測する
ことができる。

【００２７】実施例３．また、上記実施例２では、検出
手段である超音波センサ９、１０を作動先端部２に２箇
所取り付け、２箇所の測定地点において、作動先端部２
と段ボール箱５上面との空間距離をそれぞれ同時に測定
し、それら測定結果に基づいて段ボール箱５に不良が発
生しているか否かを判断したが、図６、図７に示される
ように本実施例では、距離限定ビームセンサ１１、１２
を作動先端部２に２箇所設置した例を説明する。

【００２８】図６において、１〜７は上述した実施例
１、２と全く同様であるので、説明は省略する。１１は
第１の距離限定ビームセンサ、１２は第２の距離限定ビ
ームセンサであり、それぞれ作動先端部２の吸着パッド
３近傍に設置されており、２箇所の設置位置により同時
に、上述した実施例で示した第１の測定位置および第２
の測定位置に対応する段ボール箱５上面の上蓋が開いて
いるかどうかを判断できる位置（例えば、段ボール箱５
上面においての中心部をはさんでの対角線上の２地点）
を測定している。

【００２９】また、第１および第２の距離限定ビームセ
ンサ１１、１２は、第１の距離限定ビームセンサ１１に
よる作動先端部２と段ボール箱５上面との第１の距離幅
ｈ５、第２の距離限定ビームセンサ１２による作動先端
部２と段ボール箱５上面との第２の距離幅ｈ６がそれぞ
れ基準距離ｈ±許容値αに反応するように感度特性を設
定している。第１の距離限定ビームセンサ１１は、第１
の距離幅ｈ５が基準距離ｈ±αの範囲内である時に信号
を制御装置７内の認識部に送信し、基準距離ｈ±許容値
αの範囲外である時は、何も認識部に送信しない。第２
の距離限定ビームセンサ１２も第２の距離限定ビームセ
ンサ１１と同様に、第２の距離幅ｈ６が基準距離ｈ±許
容値αの範囲内である時に信号を制御装置７内の認識部
に送信し、基準距離ｈ±αの範囲外である時は、何も認
識部に送信しない。

【００３０】積付け作業の制御は、実施例１で説明した
図３に基づき同様に制御されているので全体的な説明は
省略するが、段ボール箱５が良品であるか不良品である
かの判断だけが、実施例１に比べて第１および第２の距
離限定ビームセンサ１１、１２が２箇所設置され、装置
自体の変更となるので、ステップＳＴ１３を詳細に説明
する。図７に示されるように、産業ロボット１の作動先
端部２は、積付ける段ボール箱５の吸着把持作業を行う
位置に停止し、走査することなく、第１および第２の距
離限定ビームセンサ１１、１２が作動先端部２と段ボー
ル箱５上面との空間距離幅ｈ５およびｈ６がそれぞれ基
準距離ｈ±許容値αの範囲内に存在するかどうかを判別
する。ここで、基準距離ｈは、予め産業ロボット１の制
御プログラムにより定められている一定の値であり、認
識部に記憶されている。また、許容値αは、段ボール箱
５の状態により左右される値であり、この許容値αは作
業者が検出部対してに設定し、本実施例では３０ｍｍと
する。

【００３１】空間距離幅ｈ５が、基準距離ｈ±許容値α
の範囲内に存在する場合にだけ、認識部に第１の距離限
定ビームセンサ１１は信号を伝送し、同様に空間距離幅
ｈ６が、基準距離ｈ±許容値αの範囲内に存在する場合
にだけ、第２の距離限定ビームセンサ１２は信号を認識
部に伝送する。制御装置７内の検出部では、第１および
第２の距離限定ビームセンサ１１、１２双方から信号が
伝送された場合は段ボール箱５は良品であると判断し、
それ以外の時は段ボール箱５は不良品であると判断し
て、ステップＳＴ１４により産業ロボット１のエラー停
止を行う。

【００３２】このように構成された自動荷扱い装置にお
いては、供給パレット４上の段ボール箱５の上蓋の状態
を、距離限定ビームセンサ１１、１２を作動先端部２に
２箇所取り付け、２箇所において上蓋と作動先端部２と
の空間距離より判別し、この空間距離が基準距離ｈ±許
容値αの範囲内であるかどうかにより段ボール箱５の上
蓋の不良を同時に短時間で検出して、不良が発生してい
る段ボール箱５に対しては吸着把持による積付作業を停
止するので、段ボール箱５の変形を防ぐことができると
共に、作業効率が向上する。

【００３３】

【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に示すような効果を奏する。積み荷
の上蓋の不良状態を検出する検出手段を設け、この検出
手段からの積み荷の上蓋の状態を表わす情報により積み
荷の上蓋を吸着把持する搬送作業における障害を認識し
ながら積付作業を行い、上蓋不良の積み荷に対しては、
積み荷の搬送動作に制限を与えるようにしたので、従来
の如く単調な搬送作業により発生していた段ボール箱の
変形を防止することができる。また、吸着把持による搬
送作業における障害を回避することにより、作業効率も
向上する。さらに、作動先端部に検出手段を備えること
により、積み荷の上蓋に最も近い位置において、積み荷
の上蓋の不良の検出を行うことができるので、不良の検
出に対して信頼性が高い。

【００３４】検出手段を積み荷と作動先端部との空間距
離を計測または感知し、空間距離が所定値であるか、空
間距離が予め定められた範囲内にあるかにより認識した
ことにより、積み荷の上蓋と作動先端部との空間距離を
簡単な装置により計測でき、さらに、荷扱い装置自体が
安価となる。また、積み荷の上蓋の開閉状態を正確に捕
らえることができ、未然に産業ロボットの吸着把持によ
る搬送作業における障害を回避することができる。

【００３５】また、検出手段を走査させることにより、
一つの検出手段で積み荷を複数の観測地点で検出をする
ことができる。これにより、積み荷に対する検出効率が
向上する。

【００３６】検出手段を作動先端部に複数個設けたこと
により、一回の動作により同時に積み荷の検出が行うこ
とができる。このことにより、検出に必要となる作業時
間が短縮される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例である構成を示す構成図で
ある。

【図２】この発明の実施例である作動先端部の走査時の
工程図である。

【図３】この発明の実施例である自動荷扱い装置の動作
を示すフローチャートである。

【図４】この発明の他の実施例である自動荷扱い装置の
構成を示す構成図である。

【図５】この発明の他の実施例である作動先端部の要部
構成図である。

【図６】この発明の実施例３である自動荷扱い装置の構
成を示す構成図である。

【図７】この発明の実施例３である作動先端部の要部構
成図である。

【図８】従来の自動荷扱い装置の構成を示す構成図であ
る。

【符号の説明】

１ 産業ロボット ２ 作動先端部 ３ 吸着パッド ５ 段ボール箱 ７ 制御装置 ８ 超音波センサ ９ 超音波センサ １０ 超音波センサ １１ 第１の距離限定ビームセンサ １２ 第２の距離限定ビームセンサ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 積み荷を把手により吸着して搬送する産
   業ロボットと、 この産業ロボットの把手が装着されている作動先端部に
   設けられ、積み荷の上蓋の状態を検出する検出手段と、 この検出手段の情報により、積み荷の上蓋を吸着把持す
   る搬送作業における障害を認識し、積み荷の搬送動作上
   の障害を通知する上蓋不良通知手段と、 この上蓋不良通知手段からの積み荷の上蓋不良の通知に
   基づいて、上記産業ロボットに対して、積み荷の搬送動
   作における障害を回避すべく制限を与える制御手段と、
   を備えたことを特徴とする自動荷扱い装置。
2. 【請求項２】 積み荷の上蓋の状態を検出する検出手段
   は、上記積み荷の上蓋の開閉状態を検出するために、積
   み荷と作動先端部との空間距離の計測または感知を行
   い、 この検出手段により計測された空間距離が所定値以外の
   時、または空間距離が予め定められた範囲内にあること
   を感知できなかった時は、積み荷の上蓋が閉められてい
   ない積み荷の上蓋を吸着把持する搬送作業における障害
   が発生していることを上蓋不良通知手段により認識する
   ことを特徴とする請求項第１項記載の自動荷扱い装置。
3. 【請求項３】 検出手段を走査させることにより、複数
   の検出地点で積み荷の状態を検出し、積み荷の不良を検
   出することを特徴とする請求項第１項または第２項記載
   の自動荷扱い装置。
4. 【請求項４】 検出手段を産業ロボットの作動先端部に
   複数個設けたことを特徴とする請求項第１項または第２
   項記載の自動荷扱い装置。