JPS6151482A - 積重ねられたバケツト等のパレタイジング用ロボツトハンド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は産業用ロボットに関し、詳しくは積重ねられ
たバケット状物品の搬送およびパレタイジング用のロボ
ットハンドに関する。

従来の技術 パレット上に積重ねられた段ボール製の箱状物品をバキ
ュームパッドを有するロボットハンドによって吸着保持
せしめて移送し、他のパレット上において順に積上げを
行わせるパレタイジング用のロボットは公知である。

ところが、上記公知のパレタイジング用ロボットではバ
キュームパッドを用いるために、最初のパレット上での
物品の積載位置が所定の正確な位置から多少ずれていて
も持ち上げうるという利点はあるが、バキュームパッド
に対する物品の吸着位置が一定しないために、結局移送
後のパレット上での物品の積載位置が正確に設定通りの
位置にならないとか、上面がバキュームパッドによって
吸着可能な段ボール製箱状物品等にしか適用できないと
いった不都合があり、特に近年搬送用容器として多用さ
れるプラスチック製等のバケット状物品のパレタイジン
グ用としては、該バケット状物品が収納物品の出し入れ
に便利なように上面全面が開口となっている点および、
積重ねられた状態では上下のバケット状物品同士が底面
に形成した糸底状の嵌合部により嵌合し合っている点に
より、全く用い得ない。

発明が解決しようとする問題点 この発明は、上記のように従来ハンドでは達成不能であ
った、物品収納搬送用のバケット状物品のパレタイジン
グを良好に行える新規なロボットハンドを提供すること
を目的とする。

問題点を解決するための手段 この発明のロボットハンドは、ロボットアームに連絡し
た支持枠と、該支持枠に対し水平面内のある一方向へ移
動自在になして連結した移動枠と、該移動枠に対し水平
面内の上記ある一方向に直交する方向へ移動自在になし
て連結した開閉自在なグリップ爪とからなり、グリップ
爪は水平面内において移動自在な状態で開閉可能である
と共に、水平面内の一定位置においてロボットアームに
対して固定可能になっており、少くとも上記支持枠の一
側面と移動枠の一側面とは物品把持位置において被把持
物品の外形縁よりも内側に位置するようになしである。

作用 この発明のロボットハンドは、物品把持時においては、
グリップ爪がバケット等の物品の積載位置に合わせて水
平面内で移動しつつ把持動作し、物品を把持持上げた後
グリップ爪を物品ごとハンドに対する一定位置に固定す
る。

実施例 以下、図面に基き、多数本の瓶を収納したプラスチック
製のバケット状容器の搬送およびパレタイジングシステ
ムに用いた直交座標型ロボットについて実施例を説明す
る。

まず、第３．４図に基づいてシステム全体を説明すると
、この搬送およびパレタイジングシステムは、多数本の
瓶詰め飲料（１）を収納した取手孔部（２ａ）を有する
バケット状容器（２）を、３カ所（Ａ）ＣＢ）　（Ｃ）
の大パレット（３）上から夫々ロボットハンド（４）に
よりつかみ上げ（デパレット作業）、１カ所（Ｄ）の小
パレット（５）上へと積上げ（パレタイジング作業）せ
しめていくシステムであり、３カ所（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）
の大パレット（３）上に積載した各バケット状容器（２
）内の瓶詰め飲料（１）は腫類が夫々異っており、ロボ
ットは図示しない上位の制御装置により指示された個数
ずつ、各位置の大パレット（３）上から小パレット（５
）へと容器（２）を搬送するようになっている。

したがって、この例のロボットの門型フレーム（６）は
特にパレット（３）（５）に沿ったＸ軸方向（第３．４
図）の移動行程が長いものになされており、ロボットハ
ンド（４）の移動用部は該門型フレーム（６）と、凹型
フレーム（６）上のレール（７）上を移動するＹ軸方向
に延びたＹ軸フレーム（８）と、該Ｙ軸フレーム（８）
上をＹ軸に沿って移動する垂直アーム（９）とからなっ
ている。該垂直アーム（９）はＹ軸に沿って平行移動自
在であると共に、上下に昇降自在になっていて、該垂直
アーム（９）の下端にロボットハンド（４）が取付けで
ある。

なお、この例では上記垂直アーム（９）に平行に同一機
能（つまり、Ｙ軸、Ｚ軸に沿って移動自在）の他の垂直
アーム（１１）を設けてあり、該垂直アーム（１１）下
端にもバキュームパッド（１２）を有する別のロボット
ハンド（１３）を取付けてあって、該ハンド（１３）で
もって、段ボール製のボックス等の吸着把持可能な物品
の搬送およびパレタイジングも実行できるようになしで
あるが、このハンド（１３）については言及しない。

以下、上記バケット状容器（２）のパレタイジング用ハ
ンド（４）について詳細に説明する。

すなわち、各大パレット（３）上のバケット状容器（２
）は所定の予め設定された位置および向きで積載されて
いるが、その位置精度は粗い（Ｘ１Ｙ軸方向共に±２０
履程変りものであって、上記ハンド（４）はこの粗い位
置決め精度で積載された容器（２）をつかみ上げ、移動
後の小パレノＩ−（５）上では所定の正確な位置に積み
上げなければならず、しかも上下の容器（２）の底面と
上面は、胃性のように各底面に形成した糸底状の嵌合部
（２ｂ）によって嵌合し合っており、搬送の前後におい
て各パレット（３）　（５）上の容器（２）は総て上下
の容器同士が嵌合した状態で積載されなければならず、
ハンド（４）は上記要請を満足する構造になっている。

すなわち、この実施例のハンド（４）は第１．２図示の
ように、いわゆるダブルハンドになっていて、前記垂Ｍ
アーム（９）にロータリーアクチュエータ（１４）を介
して連結された支持枠（１５）と、該支持枠（１５）に
対しガイドロッド（１６）により水平面内の一方向（図
中Ｘ軸方向）へ移動自在になして連結した移動枠（１７
）（１８）と、該移動枠（１，７）（１８）に対しガイ
ドロッド（１９）により水平面内の一方向（図中Ｙ軸方
向）へ移動自在になして連結した各１対のグリップ爪（
２］、）（２２）とからなり、上記ガイドロッド（１６
）とガイドロッド（１９）とは直交配置されている。

（２３）は１対のグリップ爪（２］　）（２２）の開閉
駆動用シリンダで、各グリップ爪（２１）（２２）は夫
々ガイドロッド（１９）に治って移動自在であり上記シ
リンダ（２３）により開閉動されるが、ガイドロッド（
１９）の中央に設けたストッパ部（２４）によって閉動
作時の移動端（閉じ幅）が規制され、該ストツバ部（２
４）によって停止された閉じ位置ではグリップ爪（２］
）（２２）の下端がバケット状容器（２）の上面開口の
内縁と収納した瓶（１）との間の空間部に進入し、該容
器（２）位置が正規の載置位置から±２０ｍ程度ずれて
いても容器（２）あるいは瓶（１）に接触しないように
なっている。

また、上記ガイドロッド（１９）の一方には別のストッ
パ部（２５）が形成してあり、開動作して容器（２）を
把持した状態（第１図）のグリップ爪・（２］）（２２
）が、シリンダ（２６）の収縮により第１図右方へと移
動される際の右行端が規制されるようになっている。

つまり、グリップ爪（２１）（２２）によって把持され
た容器（２）は、そのハンド（４）に対するＹ軸方向位
置が、シリンダ（２６）の引込み動作によるグリップ爪
（２１）のストッパ部（２５）への当接によって位置決
めされるようになっており、該シリンダ（２６）とスト
ッパ部（２５）とでもってＹ軸方向の位置決め装置を構
成する。

（２７）はグリップ爪（２１）（２２）の下端部に水平
方向に突設した検知バーであって、ハンド（４）がグリ
ップ爪（２１）（２２）を閉じた状態で降下してきた際
に、容器（２）の第１．２図Ｘ軸方向の位置ずれが甚し
い場合（約２０７ＥＩＩ以上）には、該検知バー（２７
）がバケット状容器（２）の側面上端に当接してハンド
（４）の下降を阻止し、ロボットの駆動を緊急停止する
ようになっている。同じ＜Ｙ軸方向の位置ずれが約２０
Ｗ以上に大きな場合には、グリップ爪（２１）（２２）
の下端自身が容器伐）の上端に当接してハンド（４）の
下降を阻止し、駆動が緊急停止される。

また、グリップ爪（２１）（２２）の下端は、上記のよ
うにハンド（４）が下降した際に、容器（２）と瓶（１
）との間の空間に進入し、双方（２）（１）に接触しな
い程度に充分に細幅になされると共に、該グリップ爪（
２１）（２２）が容器の取手孔部（２ａ）に係合して容
器を持ち上げた際には、容器（２）を振動等起こすこと
なく確実に保持しうる程度（約３０面）の幅になされて
いる。

そして、上記各移動枠（１，７）（］、ｓ　）と支持枠
（１５）間には、夫々第２図左右方向（Ｘ軸方向）に伸
縮するシリンダ（２８）（２９）を連結してあり、該シ
リンダ（２８）（２９）を収縮することによって、グリ
ップ爪（２１Ｘ２２）が開いて容器（２）とグリップ爪
（２１）（２２）、移動枠（１，７）（１８）が一体と
なっている全体が第２図右方向へと移動し、移動枠（］
７）に支持されている容器（２）は支持枠（１５）の一
方の下端（１５ａ）に当接して位置決めされ、移動枠（
１８）に支持されている容器（２）は上記最初に位置決
めされた第２図右側の容器（２）に当接して位置決めさ
れるようになっている。つまり、上記シリンダ（２８）
（２９）と下部Ｗ（１５ａ）とでもってＸ軸方向の位置
決め装置を構成する。

（３１）（３２）は夫々ガイドロッド（１６）に設けた
ストッパ部であり、上記各シリンダ（２８）（２９）が
伸長した際の移動枠（１７）（１８）の第２図左方向位
置（Ｘ軸方向位置）を規制する。

さらに、上記移動枠（１，７）（１８）の第１図上左端
と、支持枠（１５）の第２図上左端とは、共にハンド（
４）が容器把持位置に持たらされた際に、目標とする容
器（２）の外形縁（２Ｃ）よりも内側になるようになっ
ており（第１．２図）、所望の把持すべき容器（２）の
側方に積載された別の容器（２）（第１．２図鎖線）が
存在する場合にも、ハンド（４）は該別の容器に干渉す
ることなく所望の把持すべき容器（２）の直上位置へと
下降しうるようになっている。

また、この実施例では以上のようなハンド（／Ｉ）が垂
直アーム（９）を介して取付けられた前記Ｙ軸フレーム
（８）に、垂設板（３３）を介して容器（２）の仮置き
用の載置台（３４）が固定しである（第３．４図）。

該載置台（３４）は、この実施例のハンド（４）が一度
に２個の容器（２）を把持しうろことから、容器２個分
の上面積を有し、その上に２列２段に亘って計４個の容
器（２）を載置可能であるが（第４図）、該載置台（３
４）の大きさ、形状等は扱う物品の大きさ、種類、ハン
ドによる一度に把持可能な物品個数等によって種々変更
可能である。

なお、第５図示の平面図のように、該載置台（３４）上
にＸ、Ｙ軸方向に伸びるブツシャ（３５）（３６）と該
ブツシャ（３５）　（３６）に対向する位置決め面（３
７）（３８）を設けておけば、ブツシャ（３５）（３６
）めることかできる利点があり、このようにして該載置
台（３４）上での位置決めが精度高く行える場合には、
口・ポットハンド（４）による物品把持時の位置決め精
度をある程度粗くすることも可能となって、その分ロボ
ットハンド（４）の構造を簡単にできたり（つまり、前
記シリンダ（２６）（２８）（２９）を省略できる）、
ロボットハンド（４）上での、前記シリンダ（２６）（
２８）および（２９）を利用した容器（２）の位置決め
作業を省略できて行程所要時間を短縮できる。

次に、上記実施例の搬送用ロボットによる容器の搬送お
よびパレタイジング行程を説明する。

すなわち、ロボットは上位の制御装置により指令を受け
て、Ｙ軸フレーム（８）を所定９位置（Ａ）（Ｂ）（Ｃ
）の大パレット（３）上へと移動し、当該位置の大パレ
ット（３）上から指令個数分の容器（２）をデパレット
し、搬送後手パレット（５）上へと積上げていくのであ
るが、その際載置台（３４）はＹ軸フレーム（８）に固
定されて常にハンド（４）近傍にあり、かつハンド（４
）の移動に付随して移動するので、搬送すべき容器の個
数が３以上の場合等には次のようにして搬送できる。

すなわち、個々の容器（２）をハンド（４）によりつか
み上げるには、前述の通り、各バケット状容器（２）は
±２０Ｍ程度の位置決め精度で大パレット（３）上に積
載され、かつその上面と底面同士が互いに嵌合し合っ゛
た状態になっているので、前記ハンド（４）はグリップ
爪（２］）（２２）を閉じ、各移動枠（１７）（１，８
）を夫々ストッパ部（３１）（３２）に当接した状態（
第２図）で下降し、グリップ爪（２１）（２２）下端を
、まず容器（２）上縁と容器内の瓶（１）との間の空間
に進入せしめ（この際、ハンドが隣りの容器に干渉しな
いこと、および容器の位置ずれが大の場合にはグリップ
爪下端又は検知バーが容器上縁に当接して緊急停止する
ことは前述の通り）、次にシリンダ（２３）を伸長して
グリップ爪（２１）（２２）を開き取手孔部（２ａ）に
係合せしめる。

この際、各グリップ爪（２１）（２２）は位置決め用の
シリンダ（２６）が伸縮自在なフリー状態であるので、
容器（２）の位置に合わせつつ開き動作し、容器（２）
にＹ軸方向の無理な力を加えることがなく、またＸ軸方
向の各シリンダ（２８Ｘ２９）もフリー状態になされて
いて、各グリップ爪（２］）（２２）は移動枠（１７）
（１８）ごとＸ軸方向に移動自在であるのでＸＸ軸方向
の無理な力も加わらない、（この実施例では取手孔部（
２ａ）の幅に比してグリップ爪（２１）（２２）の幅が
充分小であるので、実際にはグリップ爪（２１Ｘ２２）
が移動枠（１７）　（ｉ８）ごと追随移動することはな
い）。

また、上記シリンダ（２３）の伸長圧は、容器（２）を
持ち上げるまでは低圧になしておき、取手孔部（２ａ）
にグリップ爪（２１Ｘ２２）先端が係合した状態でハン
ド（４）を若干持ち上げた際に、グリップ爪（２１）（
２’２）先端の返えり部と取手孔部（２ａ）の上面との
間の隙間が、瓶を収納した容器（２）の自重により解消
され、持ち上げられて該隙間がなくなった状態で高圧に
切換えて、容器（２）がハンド（４）に確実に把持され
る。

上記のようにしてつかみ上げられた容器（２）は、前述
のようにシリンダ（２６）を収縮してグリップ爪（２１
）をストッパ部（２５）に当接することによりハンドに
対するＸ軸方向の位置決めがなされ、各シリンダ（２８
Ｘ２９）を収縮することによりハンド（４）に対するＸ
軸方向の位置決めがなされる。

上記Ｘ軸方向の位置決めの際、グリップ爪（２１Ｘ２２
）の取手孔部（２ａ）に係合している先端部は、該取手
孔部（２ａ）内を摺接移動するが、取手孔部（２ａ）の
上部内面は水平に形成されると共に滑らかに形成されて
、上記位置決めに伴う摺接移動は円滑に行われる。また
、Ｘ軸方向の位置決めが終了した容器（２）は、Ｘ軸方
向において２列密着した状態で支持されるので搬送時に
揺れを生じることがなく、グリップ爪（２１Ｘ２２）が
容器（２）と瓶（１）との間の狭い空間に進入しやすい
ように細幅であっても、２個の容器（２）が安全確実に
搬送される。

そして、搬送すべき容器（２）が２個以内の場合には上
記のようにしてつかみ、ハンド内で位置決めした容器（
２）をそのまま小パレット（５）上へと把持搬送後パレ
タイジングするが、搬送すべき容器（２）が３個以上の
場合には前記載置台（３４）を用い次のようにして搬送
する。

すなわち、上記のようにして一旦つかみ上げ、ハンド（
４）内で位置決めした容器（２）をハンド（４）ｆこ付
随している載置台（３４）上に載置し、次に空になった
ハンド（４）でもって不足分の容器（２）を把持し、Ｙ
軸フレーム（８）の移動によって該３個以上の容器（２
）を一度に搬送し、小パレット（５）上ではハンド（４
）に把持せしめた容器、載置台（３４）上に載置した容
器（２）を順にパレタイジングせしめるのであるが、上
述のように容器（２）は一旦ハンド（４）によってつか
み上げられた後にハンド（４）に対して位置決めされる
ので、容器が載置台（３４）上に載置される際正確な位
置に載置され、該載置台（３４）上に載置された容器を
ハンド（４）が再びつかみ上げ動作する際、容器は正確
な位置に載置されているので動作が迅速かつ確実になさ
れる。

したがって、載置台（３４）上に２段にわたって容器（
２）が積み重ねられて載置される場合（第４図）にも、
容器（２）同士は確実に嵌合されて載置される０ 小パレット（５）上で容器（２）を積み降ろす際には、
上記と逆の手順による。

以上の行程をくり返して小パレット（５）上への所望の
容器（２）の積重ねが終了した後、小パレット（５）の
載置台を兼ねたりフタ−（４］）前方のプッシャー（４
２）を伸長して、後方に待機しているフォーク（４３）
上へとパレット（５）を移載して積載容器（２）の搬出
を行う。

なお、上記例では載置台（３４）が垂設板（３３）を介
してＹ軸フレーム（８）に対し垂設されているが、該載
置台（３４）に次のようにして車輪（４４）を設け、レ
ール（４５）上を走行するようになせば載置台（３４）
上に載置しうる物品の重量を大幅に大になしうる。

すなわち、第６図に示したように、Ｙ軸フレーム（８）
を側面視り字形状になし、門型フレーム（６）に沿った
基端側下端部（８ａ）に車輪（４４）付きの載置台（３
４）を連結（４６）Ｌ／、門型フレーム（６）のベース
（６ａ）上には該載置台（３４）を支承するレール（４
５）を敷設し、該レール（４５）上を走行せしめるよう
にすれば、大重量の物品を載置台（３４）へ載置しうる
。（４，７）（４８）は夫々パレット（３１（４９）の
移動を円滑になす載置台（３４）上の遊転ボールと、大
パレット載置台（５１）上の遊転ボールである。

なお、上記Ｙ軸フレーム（８）と載置台（３４）との連
結装置（４６）は連結状態の解除可能な連結装置Ｉσに
なしてあって、通常はＹ軸フレーム（８）と該載置台（
３４）が連結してあり、前述と同様に搬送すべき容器（
物品）個数がハンド（４）によって一度に把持可能な個
数を越える分について載置台（３４）上に載置して搬送
できるが、該連結を解いてＹ軸フレーム（８）と載置台
（３４）とを分離すれば、載置台（３４）はＹ軸フレー
ム（８）の移動とは無関係にレール（４５）上（Ｘ軸上
）の一定点に停止せしめることができ、Ｙ軸フレーム（
８）は載置台（３４）を連結していない分軽快に移動で
きるようになると共に、上記一定点に停止している載置
台（３４）を同じく物品の仮置き用として用いることが
できる。

発明の効果 以上の説明で明らかなように、この発明の［１ボツトハ
ンドは、従来ハンドでは達成不能でＪ）った、物品収納
搬送用のバケット状物品の搬Ｑ′：およびパレタイジン
グを円滑、良好に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に従ったロボットハンドの縦断側面図
、第２図は同じく正面図、第３図はロボット全体の概略
正面図、第４図は同じく側面図、第５図は載置台の他の
例の横断平面図、第６図は載置台のさらに他の例を示し
た全体側面図である。 （２）・−バケット状容器　　（２Ｃ）・−外形縁（４
）・−ロボットハンド　　　（９）−・−・垂直アーム
（１５）−・−支持枠　　　　（１，５ａ）−・・−下
端　　−（１６）・−・ガイドロッド　　（１７）（１
８）　−・−移動枠（１９）”−・ガイドロッド　　（
２］）（２２）・・−グリップ爪（２３）・−・シリン
ダ　　（２４，）（２５）−・−ストッパ部（２６）−
−・・シリンダ　　（’２８　）（２９）−・シリンダ
第１　図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ロボットアームに連結した支持枠と、該支持枠に対し水
   平面内の一方向へ移動自在になして連結した移動枠と、
   該移動枠に対し水平面内の一方向へ移動自在になして連
   結した開閉自在なグリップ爪とからなり、上記支持枠と
   移動枠間の移動自在な方向と上記移動枠とグリップ爪間
   の移動自在な方向は直交しており、上記支持枠には該支
   持枠に対する移動枠の位置を一定位置へ規制する位置決
   め装置が設けられると共に、上記移動枠には該移動枠に
   対するグリップ爪の位置を一定位置へ規制する位置決め
   装置が設けられ、かつ少くとも上記支持枠の一側面と移
   動枠の一側面とは、バケット等の被把持物品の把持位置
   において、当該被把持物品の外形縁よりも内側に位置す
   ることを特徴とする積重ねられたバケット等のパレタイ
   ジング用ロボットハンド。