JPH09262785A - デパレタイズ用ハンド装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像処理などを要しない簡単な構成によっ
て、確実にワークの中央部を吸着して持ち上げることの
できるデパレタイズ用ハンド装置を提供する。 【解決手段】 ロボットの手首１０に取付けた吸着パッ
ド１１でワークＷを吸着し、ロボットの作動によってワ
ークＷをデパレタイズする。吸着パッド１１が吸着する
ワークＷの辺の位置を検出するセンサ１７，１８を２個
以上手首１０に設ける。２個以上のセンサ１７，１８が
同時にワークＷを検出するように吸着パッド１１のワー
クＷへの吸着位置を変更させる制御部２０を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パレットなどに積
み上げられた、例えば米や穀物類を収納した袋などのワ
ークを一つずつ吸着してデパレタイジングするデパレタ
イズ用ハンド装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、パレタイジングロボットやハ
ンドリングロボットを利用することによって、袋などの
デパレタイジング作業の自動化が実施されている。この
ようなデパレタイジングの自動化に用いるハンド装置と
しては、例えば特開平６−８０３７０号公報に開示され
ているように、吸着パッドをデパレタイジングすべきワ
ークに当接させたのちに、吸着パッドに対しこれが連結
されたチャンバを介して吸引力を作用させ、ワークを吸
着パッドに吸着して吊り上げて運ぶ構成としたものが知
られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図８に示す
ように、パレット１上に積み上げられる袋などのワーク
Ｗは、パレタイズ（積み上げ）時の位置の誤差や運搬時
の振動等によって内側に倒れ込むように荷崩れしたり、
或いは外側に荷が割れ崩れる状態となっていることが多
く、全てのワークＷが規則正しく積み上げられることは
殆どない。これに対し、ロボットの手首（ハンド）２
は、パレット１の上に規則正しくワークＷが積み上げら
れているという前提で、予め定められた所定位置に向か
うようになっている。そのため、パレット１に対するワ
ークＷの位置ずれが大きく、吸着パッド３がワークＷの
中央部に当接するするように制御できなかった場合に
は、図７に示すように、ワークＷの中央部からずれた箇
所を偏心吸着して吊り上げることになる。この吸着位置
のずれによりワークＷに発生するモーメント量を吸着パ
ッド３による吸着力で保持できなった場合には、デパレ
タイジング作業中においてワークＷが吸着パッド３から
外れて落下することがある。

【０００４】そこで、上述のようなデパレタイズ用ハン
ド装置の吸着失敗の問題を解消するために、ワークＷの
位置ずれを画像処理により検出して、その検出結果に基
づいてハンド装置における吸着パッド３の位置を補正す
るようにした装置（例えば、特開平２−２６９５８７号
公報参照）が提案されている。しかしながら、この装置
では、袋などのように任意形状に変形するワークＷを画
像認識するのが難しいことから、画像信号の複雑な処理
が必要となって高価なものとなる。しかも、ワークＷで
ある袋の収納物が小麦粉や石炭などのように塵埃を外部
に発するものである場合には、撮像カメラのレンズが汚
損されて所期の効果を得られなくなるので、レンズの汚
損防止対策が必要となり、さらにコスト高になるととも
に、レンズを頻繁に清掃する必要がある。

【０００５】本発明は、従来の技術の有するこのような
問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、画像処理などを要しない簡単な構成によって、
確実にワークの中央部を吸着して持ち上げることのでき
るデパレタイズ用ハンド装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１に係るデパレタイズ用ハンド装置
は、ロボットの手首に吸着パッドを取付け、前記吸着パ
ッドでワークを吸着し、前記ロボットの作動によって前
記ワークをデパレタイズするデパレタイズ用ハンド装置
であって、前記吸着パッドが吸着する前記ワークの辺の
位置を検出するセンサを２個以上前記手首に設け、前記
２個以上のセンサが同時に前記ワークを検出するように
前記吸着パッドの前記ワークへの吸着位置を変更させる
制御部を設けている。

【０００７】上記デパレタイズ用ハンド装置によれば、
デパレタイズするワークが変わる毎に、そのワークの形
状に応じて２個のセンサの吸着パッドに対する位置関係
を予め調節して、両センサが共にワークの同一の辺を検
出する状態時に吸着パッドがワークの中央部に位置する
よう設定しておけば、制御部は、吸着パッドの位置を変
更しながら両センサが同時にワークの辺を検出するよう
作動制御する。両センサが同時にワークの辺を検出した
時点で吸着パッドをワークに当接させて吸着すれば、吸
着パッドはワークの中央部を確実に吸着する。

【０００８】本発明の請求項２に係るデパレタイズ用ハ
ンド装置は、請求項１において、前記手首側に、前記ワ
ークの上面を検知するセンサを設けている。それによ
り、２個以上のセンサによりワークの辺を検出するのに
先立って、これらのセンサを水平移動することによりワ
ークの辺を検出することのできる高さを決定することが
できる。

【０００９】請求項３に係るデパレタイズ用ハンド装置
は、請求項１または２において、前記手首は水平面内で
回転可能であり、前記センサの１個が前記ワークを検出
すると、前記センサの残りが前記ワークを検出するま
で、前記手首を回転させるようにしている。それによ
り、２個以上のセンサの配列方向に対して辺が比較的大
きな角度を有する状態にワークが置かれていても、先
ず、手首に対する吸着パッドの平行移動によって、１個
のセンサでワークの辺を検出し、そのセンサが辺を検出
した状態を保持しながら手首を水平面内で回転させれ
ば、残りのセンサが辺を検出する。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態について図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明
の一実施の形態に係るデパレタイズ用ハンド装置を示
し、（ａ）は正面図、（ｂ）は切断平面図である。同図
において、ロボットの手首１０に吸着パッド１１取り付
けられており、手首１０は、垂直多関節ロボットおける
四つのリンクを平行四辺形状に回転関節で連結した周知
のリンク機構に連結されており、上下方向および水平方
向に移動自在になっているとともに、水平面内で回転自
在になっている。吸着パッド１１は、（ｂ）に示すよう
に、長方形状となった下端部が開口しており、例えば真
空ポンプなどにより吸気管１２を通じ吸引力の作用を受
けて、下端開口にワークＷを吸着する。

【００１１】吸気管１２の中間部には、２本の支持杆１
３，１４が互いに平行に位置して片持ち式に取り付けら
れており、この各支持杆１３，１４にはそれぞれセンサ
１７，１８が手動により位置調節できるように取り付け
られている。このセンサ１７，１８としては、検出片が
スプリングにより構成された接触型のリミットスイッチ
が用いられており、このセンサ１７，１８は平面視で長
方形の袋からなるワークＷの長辺を検出するものであ
る。吸気管１２の中間部におけるセンサ１７，１８の取
付部とは反対側の箇所には、ワークＷの上面検知用セン
サ１９が手動により位置調節できるように取り付けられ
ており、この上面検知用センサ１９としては、検出片が
スプリングにより構成された接触型のリミットスイッチ
が用いられている。

【００１２】図２は上記デパレタイズ用ハンド装置の電
気制御系のブロック構成図である。同図において、ＣＰ
Ｕ基盤２０は、このハンド装置を制御する中央処理回路
や位置補正回路部２０ａなどが形成されており、ワーク
Ｗの長辺を検出する２個のセンサ１７，１８および上面
検知用センサ１９のそれぞれの検出信号がＩ／Ｏインタ
フェース２１を介して位置補正回路部２０ａに入力さ
れ、位置補正回路部２０ａは入力信号に基づき吸着パッ
ド１１の位置を微調整して修正するためのデータを算出
し、中央処理回路部は算出されたデータに基づいてサー
ボドライバＤ１〜Ｄ４に制御信号を出力する。サーボド
ライバＤ１〜Ｄ４は入力された制御信号に基づいて対応
するサーボモータＭ１〜Ｍ４を回転させるとともに、こ
のサーボモータＭ１〜Ｍ４の回転を検出するエンコーダ
Ｅ１〜Ｅ４の回転検出信号によりサーボモータＭ１〜Ｍ
４をフィードバック制御する。それにより、手首１０を
含む垂直多関節ロボットの各駆動部の作動が制御され
る。

【００１３】次に、上記デパレタイズ用ハンド装置の動
作について、図３，図４のフローチャートおよび図５の
動作説明図を参照しながら説明する。先ず、デパレタイ
ズすべきワークＷの形状に応じて２個のセンサ１７，１
８の吸着パッド１１に対する位置関係を予め調節する。
すなわち、両センサ１７，１８を手動操作により支持杆
１３，１４に沿って移動させて、吸着パッド１１をワー
クＷの中央部に位置させたときに両センサ１７，１８が
共にワークＷの長辺を同時に検出する位置関係に設定す
る。この設定後は、両センサ１７，１８が吸着パッド１
１と一体に移動する。

【００１４】ＣＰＵ基板２０の中央処理回路部は、所定
のサーボモータＭ１〜Ｍ４を回転させて手首１０を作動
し、吸着パッド１１をデパレタイズすべきワークＷの上
方位置に移動させたのちに、吸着パッド１１を下降させ
てワークＷに対し僅かに上方位置に停止させる（ステッ
プＳ１）。続いて、手首１０を作動して吸着パッド１１
を一定距離だけ降下させたのちに（ステップＳ２）、上
面検知用センサ１９がオンしたか否かを判別する（ステ
ップＳ３）。上面検知用センサ１９がオンするまで、吸
着パッド１１を一定距離だけ降下させて高さの微調整を
続ける。すなわち、２個のセンサ１７，１８によりワー
クＷの長辺を検出するのに先立って、これらのセンサ１
７，１８を水平移動させることによりワークＷの長辺を
確実に検出することのできる高さになるように垂直方向
の位置決めを行う。これにより、続いて行うセンサ１
７，１８によるワークＷの長辺の検出を確実に且つ迅速
に行えることになる。

【００１５】吸着パッド１１のワークＷに対する高さの
位置決めが終了すると、続いて手首１０を水平移動させ
るのに際して上面検知用センサ１９が邪魔になるのを防
ぐために、手首１０を作動して吸着パッド１１を僅かな
一定量だけ上昇させる（ステップＳ５）。この状態で両
センサ１７，１８が共にオフであるか否かを確認する
（ステップＳ５）。両センサ１７，１８が共にオフであ
る場合、手首１０をワークＷの方向に一定量ずつ水平移
動させながら（ステップＳ６）、その移動させる毎に両
センサ１７，１８が共にオフであるか否かの確認を行う
（ステップＳ５）。

【００１６】両センサ１７，１８が共にオフ状態でなく
なったと判別したときに（ステップＳ５）、先ず、両セ
ンサ１７，１８が共にオン状態になったか否かを判別す
る（ステップＳ７）。例えば、ワークＷが荷崩れしない
で正規の位置に規則正しく積み上げられていた場合に
は、高さ位置を決めて水平移動させるだけで両センサ１
７，１８が共に同時にオン状態となる。すなわち、吸着
パッド１１が即座にワークＷの中央部に対向する。その
場合には、手首１０を作動して吸着パッド１１をワーク
Ｗに当接させて吸着したのちに（ステップＳ８）、吸着
パッド１１を上昇させてワークＷを持ち上げて、次のス
テップに進む。

【００１７】両センサ１７，１８が共にオンでない場合
には、次に、一方のセンサ１７のみがオンしているか否
かを判別する（ステップＳ９）。ここで、図５を参照し
ながら説明を続ける。吸着パッド１１がワークＷに対し
同図（ａ）に示す実線位置のように位置ずれしている場
合、吸着パッド１１を矢印方向に所定ピッチＰずつ移動
させる（ステップＳ６）。破線、１点鎖線および２点鎖
線でそれぞれ示した吸着パッド１１および両サンセ１
７，１８は、所定ピッチＰずつ順次移動させたときの位
置を示している。同図（ａ）に示した例では、３回目の
ピッチ移動時に一方のセンサ１７の検知片のみがワーク
Ｗの長辺に当接してオンしている。なお、センサ１７が
３回目のヒッチ移動時に２／３Ｐしか移動していないの
は、スプリングからなる検知片がワークＷの長辺に接触
して移動を阻止されたためである。

【００１８】上述のように、一方のセンサ１７のみがオ
ンしたのを判別されると（ステップＳ９）、手首１０を
作動して吸着パッド１１を図５（ｂ）に矢印で示すよう
に反時計方向に一定量ずつ、つまり一定角度ずつ回転さ
せながら（ステップＳ１０）、回転させる毎に状態が変
化したか否か、つまり一方のセンサ１７がオン状態から
オフ状態に変わったか否かを判別する（ステップＳ１
１）。図５（ｂ）の例では、吸着パッド１１が２点鎖線
の位置から実線の位置まで回転したときに一方のセンサ
１７がオン状態からオフ状態にら変わっている。このと
き、吸着パッド１１は、ワークＷに対してその中央部に
おいてほぼ平行になるよう位置を修正されている。した
がって、一方のセンサ１７がオン状態からオフ状態に変
わったと判別した時点で（ステップＳ１１）、吸着パッ
ド１１を降下させてワークＷを吸着する（ステップＳ
８）。

【００１９】吸着パッド１１がワークＷに対して図５の
状態とは逆方向にずれている場合には、ワークＷへのピ
ッチ移動によって他方のセンサ１８のみがオンになるの
で、手首１０を作動して吸着パッド１１を時計方向に一
定角度ずつ回転させながら（ステップＳ１２）、回転さ
せる毎に状態が変化したか否か、つまり他方のセンサ１
８がオン状態からオフ状態に変わったか否かを判別する
（ステップＳ１３）。この場合も、他方のセンサ１８が
オン状態からオフ状態に変わったときに、吸着パッド１
１は、上記と同様に、ワークＷに対してその中央部にお
いてほぼ平行になるよう位置を修正されているので、他
方のセンサ１８がオン状態からオフ状態に変わったと判
別した時点で（ステップＳ１３）、吸着パッド１１を降
下させてワークＷを吸着する（ステップＳ８）。

【００２０】上述のようにすることにより、２個のセン
サ１７，１８の配列方向に対して長辺が比較的大きな角
度を有する状態にワークＷが置かれていても、先ず、手
首１０に対する吸着パッド１１の平行移動によって、１
個のセンサ１７または１８でワークＷの長辺を検出し、
そのセンサ１７または１８が長辺を検出した状態を保持
しながら手首１０を水平面内で回転させると、残りのセ
ンサ１８または１７が長辺を検出した時点で吸着パッド
１１がワークＷの中央部に対向するので、偏心吸着を防
止するための吸着パッド１１の位置修正を極めて迅速に
行える。

【００２１】また、ワークＷの辺を検出することのみに
よってワークＷの偏心吸着を防止しているので、複雑な
画像処理などを要することなく、ワークＷを落下するこ
となのない安定した状態に確実に吸着することができ
る。なお、上記の実施形態では、オン状態のセンサ１
７，１８がオフ状態に変わって時点で吸着パッド１１で
ワークＷを吸着するよう制御するようにしているが、ワ
ークＷに向かっての移動と回転とを繰り返して、両セン
サ１７，１８を共にオンした時点、或いは、共に両セン
サ１７，１８が共にオン状態において、ワークＷから後
退する方向に移動させて両センサ１７，１８同時にオフ
した時点で、ワークＷを吸着するようにすれば、吸着パ
ッド１がワークＷの中央部において極めて正確に平行に
位置する。

【００２２】また、上記の実施の形態では、ワークＷが
平面視で長方形の袋などからなる場合であり、このよう
なワークＷは積み上げた場合に長辺の方向にしか荷崩れ
しないことから、２個のセンサ１７，１８によってワー
クＷの長辺を検出している。但し、ワークＷが平面視で
ほぼ正方形の形状である場合には、２個のセンサ１７，
１８によりワークＷの長辺を検出したのちに、１個のセ
ンサによりワークＷの短辺を検出するようにするのが好
ましい。この場合、長辺検知用センサ１７，１８は、短
辺検知用センサによる検知動作の邪魔にならないよう
に、ワークＷに対して平行方向または上方に退避させる
か、揺動させるようにすればよい。

【００２３】さらに、上記実施の形態では、センサ１７
〜１９として接触型のリミットスイッチを用いたが、非
接触型のセンサを用いることもできる。例えば、図６に
示すように、超音波距離計やレーザセンサなどのセンサ
２２を用いて、所定距離Ｘ内における物体の有無により
ワークＷを非接触で検出したり、あるいは、図７に示す
ように、投光器２４ａと受光器２４ｂからなる光学セン
サ２４を用いて、光の遮断によりワークＷを非接触で検
出するようにしてもよい。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のうち請求
項１記載の発明は、ワークの辺を検出して偏心吸着がな
いようにするので、複雑な画像処理をすることなく、確
実にワークを吸着できるという効果を奏する。

【００２５】請求項２記載の発明は、請求項１の効果に
加えて、ワークの辺を検知すべき高さが確保されるとい
う効果を奏する。

【００２６】請求項３記載の発明は、手首に対する吸着
パッドの平行移動と回転移動によって、偏心吸着の修正
が迅速に行われるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係るデパレタイズ用ハ
ンド装置を示し、（Ａ）は正面図、（ｂ）は切断平面図
である。

【図２】同上装置における電気制御系のブロック構成図
である。

【図３】同上装置の制御処理を示すフローチャート（そ
の１）である。

【図４】同上装置の制御処理を示すフローチャート（そ
の２）である。

【図５】（ａ），（ｂ）は同上装置の動作の説明図であ
る。

【図６】本発明の他の実施形態に係るデパレタイズ用ハ
ンド装置を示す要部の正面図である。

【図７】本発明のさらに他の実施形態に係るデパレタイ
ズ用ハンド装置を示す要部の正面図である。

【図８】ハンド装置によりワークをデパレタイズしてい
る状態を示す側面図である。

【符号の説明】

１０ 手首 １１ 吸着パッド １７，１８ 辺検知用のセンサ １９ 上面検知用のセンサ ２２，２４ センサ ２０ ＣＰＵ基板（制御部） Ｗ ワーク

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロボットの手首に吸着パッドを取付け、
   前記吸着パッドでワークを吸着し、前記ロボットの作動
   によって前記ワークをデパレタイズするデパレタイズ用
   ハンド装置であって、 前記吸着パッドが吸着する前記ワークの辺の位置を検出
   するセンサを２個以上前記手首に設け、 前記２個以上のセンサが同時に前記ワークを検出するよ
   うに前記吸着パッドの前記ワークへの吸着位置を変更さ
   せる制御部を設けたことを特徴とするデパレタイズ用ハ
   ンド装置。
2. 【請求項２】 前記手首側に、前記ワークの上面を検知
   するセンサが設けられた請求項１記載のデパレタイズ用
   ハンド装置。
3. 【請求項３】 前記手首は水平面内で回転可能であり、
   前記センサの１個が前記ワークを検出すると、前記セン
   サの残りが前記ワークを検出するまで、前記手首を回転
   させるようにした請求項１または２記載のデパレタイズ
   用ハンド装置。