(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0010】
本発明の一実施の形態について
図1ないし
図8を参照して説明する。
【0011】
図1において、1は物品移送装置で、この物品移送装置1は、例えば物品搬送手段であるコンベヤ上の物品Wを1個ずつ保持して移送することで、パレット上に物品Wを所定のパターンに積み付けるロボットパレタイザ(積付装置)である。
【0012】
物品移送装置1は、基台2と、この基台2に旋回可能に設けられた多関節型のロボットアーム(ハンド移動手段)3と、このロボットアーム3の先端部に回動可能に設けられたロボットハンドであるハンド装置5とを具備し、このハンド装置5は、ロボットアーム3の作動に基づいて所定のロボット動作領域内で任意の方向に移動可能(回動を含む)となっている。
【0013】
そして、ハンド装置5は、複数種類の物品W、すなわち例えば互いに外形形状が異なる少なくとも2種類の物品W1、W2に対応可能な物品保持装置である。
【0014】
なお、一の物品である物品W1(W)は、例えば外形直方体状(外形角柱状)をなすもので、金属製の一斗缶(段ボール箱や樹脂ケース等でもよい)である。他の物品である物品W2(W)は、例えば外形円柱状をなすもので、金属製のペール缶(ドラム缶等でもよい)である。
【0015】
ハンド装置5は、
図1ないし
図4等に示すように、ロボットアーム3の先端部に取り付けられるベース体6と、このベース体6に設けられ物品Wを両側方(左右両側)から挟持(保持)するハンド体7とを備えている。
【0016】
ハンド体7は、互いに接近方向及び離反方向に移動可能(水平方向に沿って接離移動可能)な対をなす左右1対の挟持体である一方側挟持体8及び他方側挟持体9によって構成されている。
【0017】
左側の一方側挟持体8はベース体6の左側下部に水平方向である左右方向に移動可能に設けられ、右側の他方側挟持体9はベース体6の右側下部に左右方向に移動可能に設けられている。つまり、左右の両挟持体8,9は、ベース体6のガイド部10にこのガイド部10に沿ってスライド可能に設けられている。
【0018】
また、両挟持体8,9は、無端状のベルト11によって互いに連結されており、このベルト11は左右1対のプーリ12に掛け渡されている。両挟持体8,9のうちのいずれか一方である一方側挟持体(他方側挟持体でもよい)8には、挟持用駆動手段である挟持用シリンダ13のロッド13aの先端部が取り付けられている。
【0019】
そして、両挟持体8,9は、挟持用シリンダ13の縮み動作に基づいて接近方向に同期移動(閉動作)して物品Wを両側方から挟持し、挟持用シリンダ13の伸び動作に基づいて離反方向に同期移動(開動作)して物品Wの挟持を解除する。
【0020】
なお、両挟持体8,9に物品Wを挟持させる挟持用駆動手段は、例えば一方側挟持体8をベース体6に対して移動させる一方側シリンダと、他方側挟持体9をベース体6に対して移動させる他方側シリンダとからなるもの等でもよく、モータによってプーリを回転駆動するものでもよい。
【0021】
一方側挟持体8は、ベース体6に対してガイド部10に沿って左右方向にスライド可能な移動部材である移動フレーム21と、この移動フレーム21に固設され一の物品W1への対応時(一の物品の挟持時)に使用される固定物品支持部材22と、この固定物品支持部材22に対する左右方向の移動により使用状態及び不使用状態に選択的に切換可能で他の物品W2への対応時(他の物品の挟持時)に使用状態で使用される移動物品支持部材23とを有している。
【0022】
なお、移動フレーム21のロッド取付部20には、挟持用シリンダ13のロッド13aの先端部が取り付けられている。移動フレーム21のベルト取付部19には、ベルト11の一方側部分が取り付けられている。移動フレーム21のスライドブロック部18がベース体6のガイド部10にスライド可能に取り付けられている。
【0023】
また、一方側挟持体8は、一の物品W1への対応時には移動物品支持部材23を不使用状態に切り換え、他の物品W2への対応時には移動物品支持部材23を使用状態に切り換える駆動式の切換手段である移動用シリンダ24を有している。この移動用シリンダ24は、移動フレーム21に取り付けられたシリンダ本体25と、このシリンダ本体25内に対して出入りするロッド26とを有し、このロッド26の先端部が移動物品支持部材23に取り付けられている。
【0024】
ここで、固定物品支持部材(一の物品用の支持部材)22は、一の物品W1(例えば一斗缶)の一側面に当接してこの物品W1を支持する物品支持部31を有している。この物品支持部31は、鉛直状に位置する取付板32を有し、この取付板32には、一の物品W1の一側面に直接接触する弾性変形可能な弾性体であるウレタンゴム33が取り付けられている。
【0025】
また、固定物品支持部材22には、物品Wの下面に位置する落下防止部材35が前後方向の軸36を中心として回動可能に取り付けられている。そして、落下防止部材35は、シリンダ37の伸縮動作に基づいて使用位置及び不使用位置間で回動する。
【0026】
移動物品支持部材(他の物品用の支持部材)23は、他の物品W2(例えばペール缶)の周側面の一部分に当接してこの物品W2を支持する物品支持部41を有している。この物品支持部41は、鉛直状に位置する取付板42を有し、この取付板42には、他の物品W2の周側面の一部分に直接接触する弾性変形可能な前後1対の弾性体であるウレタンゴム43が取り付けられている。
【0027】
2つの各ウレタンゴム43は、物品W2の周側面に対応した円弧面状の接触面43aを先端面に有している(
図7参照)。なお、両ウレタンゴム43は互いに離間対向しており、側面視で両ウレタンゴム43間にシリンダ37が位置している。
【0028】
他方側挟持体9は、ベース体6に対してガイド部10に沿って左右方向にスライド可能な移動部材である移動フレーム51と、この移動フレーム51に前後方向の第1回動中心軸線X1を中心として上下方向に回動可能に設けられその回動により使用状態及び不使用状態に選択的に切換可能で一の物品W1への対応時(一の物品の挟持時)に使用状態で使用される第1物品支持部材52と、移動フレーム51に前後方向の第2回動中心軸線X2を中心として上下方向に回動可能に設けられその回動により使用状態及び不使用状態に選択的に切換可能で他の物品W2への対応時(他の物品の挟持時)に使用状態で使用される第2物品支持部材53とを有している。
【0029】
なお、移動フレーム51のベルト取付部50には、ベルト11の他方側部分が取り付けられている。移動フレーム51のスライドブロック部49がベース体6のガイド部10にスライド可能に取り付けられている。
【0030】
また、他方側挟持体9は、一の物品W1への対応時には第1物品支持部材52を使用状態に切り換えかつそれと同時に第2物品支持部材53を不使用状態に切り換え、他の物品W2への対応時には第1物品支持部材52を不使用状態に切り換えかつそれと同時に第2物品支持部材53を使用状態に切り換える駆動式の切換手段55を有している。
【0031】
なお、一の物品W1への対応時には左右の固定物品支持部材22と第1物品支持部材52とによって物品W1が両側方から挟持され、他の物品W2への対応時には左右の移動物品支持部材23と第2物品支持部材53とによって物品W2が両側方から挟持される。
【0032】
ここで、第1物品支持部材(一の物品用の支持部材)52は、第1回動中心軸線X1を中心として回動可能な前後方向の回動軸部61を有し、この回動軸部61は、移動フレーム51の第1軸支部48によって回動可能に支持されている。
【0033】
そして、この回動軸部61には、一の物品W1の他側面(固定物品支持部材22の物品支持部31が当接する一側面とは反対側の側面)に当接してこの物品W1を支持する物品支持部62が固設されている。
【0034】
物品支持部62は、第2物品支持部材53が通過可能な開口部63が形成された支持板64を有し、この支持板64の基端部には2つの軸固定筒65が設けられ、この軸固定筒65に回動軸部61が挿通固定されている。支持板64の先端側の傾斜部分64aには、一の物品W1の他側面に直接接触する樹脂ベルト等の滑り止め板66が貼り付けられている。なお、滑り止め板66の代わりに、例えばウレタンゴム等の弾性体を支持板64に取り付けてもよい。
【0035】
また、回動軸部61の軸方向中央部分には、連動用の一方側係合部である一方側回転体としての駆動ギア67が固設され、この駆動ギア67に第2物品支持部材53の他方側回転体としての従動ギア68が噛み合っている。
【0036】
第2物品支持部材(他の物品用の支持部材)53は、第1物品支持部材52の回動軸部61の下方にこの回動軸部61と平行状に配設され第2回動中心軸線X2を中心として回動可能な前後方向の回動軸部71を有し、この回動軸部71は、移動フレーム51の第2軸支部47によって回動可能に支持されている。
【0037】
そして、この回動軸部71には、他の物品W2の周側面の他部分(移動物品支持部材23の物品支持部41が当接する一部分とは反対側の部分)に当接してこの物品W2を支持する物品支持部72が固設されている。
【0038】
物品支持部72は、矩形平板状の取付板73を有し、この取付板73には、他の物品W2の周側面の他部分に直接接触する弾性変形可能な前後1対の弾性体であるウレタンゴム74が取り付けられている。2つの各ウレタンゴム74は、移動物品支持部材23のウレタンゴム43と同様、物品W2の周側面に対応した円弧面状の接触面74aを先端面に有している(
図7参照)。
【0039】
また、回動軸部71の軸方向中央部分には、連動用の他方側係合部である従動ギア68が固設され、この従動ギア68に第1物品支持部材52の駆動ギア67が噛み合っている。
【0040】
切換手段55は、両物品支持部材52,53を互いに異なる方向に同期回動させて各状態を切り換えるための前後1対で2つの切換用の駆動源である切換用シリンダ76を有している。この切換用シリンダ76は、移動フレーム51のコ字状枠部46に回動可能に取り付けられたシリンダ本体77と、このシリンダ本体77内に対して出入りするロッド78とによって構成されている。
【0041】
各切換用シリンダ76のロッド78の先端部には連結リンク80の一端部が回動可能に連結され、この連結リンク80の他端部の筒状部80aが第1物品支持部材52の回動軸部61の端部に固着されている。
【0042】
そして、切換用シリンダ76の伸び動作に基づいて連結リンク80が第1物品支持部材52の回動軸部61とともに一方向へ回動すると、両ギア67,68により第2物品支持部材53の回動軸部71も連動回動し、その結果、第1物品支持部材52が鉛直状の使用状態になるとともに、第2物品支持部材53が水平状の不使用状態になる(
図1、
図5参照)。
【0043】
また、切換用シリンダ76の縮み動作に基づいて連結リンク80が第1物品支持部材52の回動軸部61とともに他方向へ回動すると、両ギア67,68により第2物品支持部材53の回動軸部71も連動回動し、その結果、第1物品支持部材52が水平状の不使用状態になるとともに、第2物品支持部材53が鉛直状の使用状態になる(
図2、
図8参照)。
【0044】
このように、第1物品支持部材52の一方向への回動時にはこれに連動して第2物品支持部材53が他方向へ回動し、また、第1物品支持部材52の他方向への回動時にはこれに連動して第2物品支持部材53が一方向へ回動する。
【0045】
なお、各支持部材52,53の回動角度は、使用状態では物品Wの立側面と対向し、不使用状態では保持された状態の物品Wの上面の水平レベルよりも上側に各支持部材52,53が位置する可動範囲となる角度(例えば85度)とされることが好ましい。このため、各支持部材52,53の使用状態は物品Wの側面(周側面を含む)と対向する鉛直状の対向状態であり、他方、各支持部材52,53の不使用状態は物品Wの側方から退避して物品Wの側面(周側面を含む)とは対向しない水平状の退避状態である。
【0046】
また、各シリンダ13,24,37,76は、いずれも例えば伸縮可能な流体圧シリンダであるエアシリンダからなり、これら各シリンダ13,24,37,76は制御手段(図示せず)によって適宜制御される。そして、例えば作業者が制御手段の切換操作部を操作した場合に、移動用シリンダ24及び切換用シリンダ76が作動して各支持部材22,23,52,53の状態が所望状態に切り換わる。なお、物品Wの形状を検知する検知手段(例えばカメラ等)の検知結果に基づいて、シリンダ24,76が作動して各支持部材23,52,53の状態が所望状態に切り換わるようにしてもよい。
【0047】
次に、物品移送装置1の作用等を説明する。
【0048】
まず、一の物品Wとして外形直方体状の物品W1(例えば一斗缶)を積み付ける場合には、
図1に示すように、一方側挟持体8の移動物品支持部材23を不使用状態(退避状態)に切り換え、かつ、他方側挟持体9の第1物品支持部材52を使用状態に切り換えるとともに第2物品支持部材53を不使用状態に切り換える。
【0049】
そして、コンベヤ上の物品W1を一方側挟持体8の固定物品支持部材22と他方側挟持体9の第1物品支持部材52とによって両側方から挟持して持ち上げ、ハンド装置5の移動でその物品W1を所望位置まで移送する。なお、この移送の際、物品W1の落下防止のため、落下防止部材35は使用位置に位置する。
【0050】
物品W1が所望位置に到着すると、落下防止部材35は不使用位置に退避され、一方側挟持体8の固定物品支持部材22と他方側挟持体9の第1物品支持部材52とによる物品W1の挟持が解除される。
【0051】
こうして、所定個数の物品W1が順次移送されることにより、パレット上に所定のパターンの物品群が形成される。
【0052】
なお、
図5に示すように、隣り合う物品W1同士は近接して位置するが、不使用状態の第2物品支持部材53は、水平状(略水平の状態を含む)の姿勢になっているため、挟持対象の物品W1の隣の物品W1とは干渉しない。
【0053】
次いで、他の物品Wとして外形円柱状の物品W2(例えばペール缶)を積み付ける場合には、
図6に示すように、一方側挟持体8の移動物品支持部材23を使用状態(つまり移動物品支持部材23のウレタンゴム43が固定物品支持部材22のウレタンゴム33よりも物品側へ進出した進出状態)に切り換え、かつ、他方側挟持体9の第1物品支持部材52を不使用状態に切り換えるとともに第2物品支持部材53を使用状態に切り換える。
【0054】
そして、コンベヤ上の物品W2を一方側挟持体8の移動物品支持部材23と他方側挟持体9の第2物品支持部材53とによって両側方から挟持して持ち上げ、ハンド装置5の移動でその物品W2を所望位置まで移送する。なお、この移送の際、物品W2の落下防止のため、落下防止部材35は使用位置に位置する。
【0055】
物品W2が所望位置に到着すると、落下防止部材35は不使用位置に退避され、一方側挟持体8の移動物品支持部材23と他方側挟持体9の第2物品支持部材53とによる物品W2の挟持が解除される。
【0056】
こうして、所定個数の物品W2が順次移送されることにより、パレット上に所定のパターンの物品群が形成される。
【0057】
なお、
図8に示すように、物品W2の場合も同様に、隣り合う物品W2同士は近接して位置するが、不使用状態の第1物品支持部材52は、水平状(略水平の状態を含む)の姿勢になっているため、挟持対象の物品W2の隣の物品W2とは干渉しない。
【0058】
このように、物品移送装置1のハンド装置5によれば、一の物品W1(例えば一斗缶)のみならず、他の物品W2(例えばペール缶)にも対応できるため、複数種類の物品W(W1、W2)に対応することができる。よって、例えば作業者がロボット動作領域内に入って一斗缶専用のパームとペール缶専用のパームとを手動で付け換える必要がなく、作業者の負担軽減を図ることができる。また、これまで不可能であった複数種類の物品Wの同時積付ラインの対応も可能である。
【0059】
また、切換手段55によって第1物品支持部材52及び第2物品支持部材53の両方が同期回動してそのうちのいずれかが使用状態になるため、例えば各支持部材52,53を個別の駆動源(シリンダ或いはモータ等)で回動させる構成に比べて、構成の簡素化を図ることができる。
【0060】
さらに、各支持部材52,53の使用状態は物品Wの側面と対向する対向状態であり、各支持部材52,53の不使用状態は物品Wの側面とは対向しない退避状態であるため、積み付けの際に不使用状態の支持部材52,53が物品Wと干渉するのを防止できる。これにより、物品Wの同士の載置間隔を小さくすることができる。
【0061】
なお、ハンド装置5は、上述した
図1等に示すものには限定されず、例えば
図9や
図10に示すものでもよい。
【0062】
図9に示すハンド装置5では、ハンド体7を構成する一方側挟持体8及び他方側挟持体9の両方が、移動フレーム51、第1物品支持部材52、第2物品支持部材53及び切換手段55等を有し、これら両挟持体8,9が左右対称の構造となっている。そして、一の物品W1への対応時には両第1物品支持部材52によって物品W1が挟持され、他の物品W2への対応時には両第2物品支持部材53によって物品W2が挟持される。
【0063】
また、
図10に示すハンド装置5では、各挟持体8,9が異なる高さに位置する第1物品支持部材81及び第2物品支持部材82を有し、第1物品支持部材81はベース体6に対して移動可能な移動フレーム83の下部に設けられ、第2物品支持部材82はその移動フレーム83の上部に設けられている。そして、一の物品W1への対応時には両第1物品支持部材81によって物品W1が挟持され、他の物品W2への対応時には両第2物品支持部材82によって物品W2が挟持される。
【0064】
さらに、ハンド装置5の切換手段55は、シリンダ或いはモータ等の駆動源を有する駆動式のものには限定されず、例えば作業者が操作する切換レバー等を有する手動式のものでもよい。
【0065】
また、例えば物品の側面を吸着保持する側面用の吸着手段を第1物品支持部材(一斗缶用パーム)や第2物品支持部材(ペール缶用パーム)に設けてもよい。
【0066】
さらに、例えば物品の上面を吸着保持する上面用の吸着手段をベース体に設けてもよい。
【0067】
また、例えば3種類以上の物品に対応できるように、3つ以上の物品支持部材を移動フレームに設けてもよい。
【0068】
さらに、物品Wの一の物品Wと他の物品Wとの区別は形状の違いのみならず、保持方法の違い等(例えば、支持位置の違い、吸着か押圧かフックかの違い等)によって区別されても良く、一の物品と他の物品の語は、一に分類された物品と、他に分類された物品の意味も含むものである。
【0069】
また、ハンド体7の構成は、物品Wが左右からの挟持によって保持されるもの以外に、一方向からの支持、多方向からの挟持、それらの切り換え等によって異なる物品Wを保持するようにしてもよい。
【0070】
さらに、一方側係合部である駆動ギア67から他方側係合部である従動ギア68への動力は、直接的に伝達されてもよいし、別の係合部材(回転体、ギア等)を介して間接的に伝達されてもよく、一方側係合部と他方側係合部とが互いに係合する状態とは、直接的および間接的の何れの係合状態も含むものである。