特許 7549172 パレタイジング装置のロボットハンド

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-02

(45)【発行日】2024-09-10

(54)【発明の名称】パレタイジング装置のロボットハンド

(51)【国際特許分類】

   B25J 15/08 20060101AFI20240903BHJP

【ＦＩ】

B25J15/08 C

B25J15/08 P

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2024050249

(22)【出願日】2024-03-26

【審査請求日】2024-04-26

(31)【優先権主張番号】P 2023207218

(32)【優先日】2023-12-07

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000138473

【氏名又は名称】株式会社ユーシン精機

(74)【代理人】

【識別番号】110004059

【氏名又は名称】弁理士法人西浦特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】篠原 克広

(72)【発明者】

【氏名】井上 晃志

(72)【発明者】

【氏名】吉田 勝弘

【審査官】杉山 悟史

(56)【参考文献】

【文献】特開２００３－１５９６８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－０９４３７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５８－１７１２８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２３－１７００８８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２５Ｊ １／００ ～ ２１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

対向する一対の側壁部の外面に設けられて、外方向に向かって開口する一対の凹部を備えた被搬送物を一対以上のフィンガを備えたフォークにより保持して搬送するパレタイジング装置のロボットハンドであって、
前記フォークの前記一対以上のフィンガを保持するフォーク保持部が、前記一対以上のフィンガの間隔を変更して固定する固定状態と前記間隔の変位を自由にする非固定状態に選択的になることができるフローティング機構を有しており、
前記一対以上のフィンガが、それぞれ前記被搬送物と係合する係合部と前記係合部を前記フローティング機構に連結する連結部を備えており、
前記一対以上のフィンガのそれぞれの前記連結部の前記係合部に隣接する隣接部分が、前記係合部側から前記連結部に向かうに従って互いに離れる方向に傾斜する傾斜形状を有しており、
前記一対以上のフィンガの前記係合部が、それぞれ前記凹部に嵌合される直線形状を有しており、
前記フローティング機構が前記非固定状態にあって、前記フォークが前記被搬送物に向かう方向に移動する際に、前記係合部が前記凹部に嵌合されることを許容し、且つ前記係合部が前記凹部に嵌合された状態で前記フローティング機構が前記固定状態になって前記被搬送物が所定位置に搬送された後、前記フローティング機構が前記非固定状態になって前記フォークが前記被搬送物から離される方向に移動する際に、前記係合部が前記凹部から抜け出ることを許容するように、前記隣接部分の傾斜形状及び長さが定められていることを特徴とするパレタイジング装置のロボットハンド。

【請求項2】

前記被搬送物は、前記凹部の上方に前記側壁部よりも外側に突出する突出部が形成されており、且つ２つの前記被搬送物が前記突出部を近接した状態で並べられる場合に、前記フローティング機構が前記非固定状態に移行して前記フォークが前記被搬送物から引き離される方向に移動する際に、隣り合う２つの前記被搬送物の隣り合う二つの前記側壁部間に形成された隙間から前記一対以上のフィンガが引抜可能になるように、前記一対以上のフィンガの前記隣接部分の傾斜形状の傾斜角度及び長さが定められている請求項１に記載のパレタイジング装置のロボットハンド。

【請求項3】

前記一対以上のフィンガが水平方向に延びる一対のフィンガからなり、
前記フォーク保持部がロボットアームに支持されるベースに前記フローティング機構を備えた構造を有しており、
前記フローティング機構は、前記ベースに固定されて並行に延びる一対のガイドレールと、該一対のガイドレールに摺動可能に支持されて前記一対のフィンガを備えた一対のフィンガ支持体と、操作指令に応じて前記一対のガイドレールに対して前記一対のフィンガ支持体を摺動させ、且つ前記固定状態と前記非固定状態を選択的に作る駆動機構を備えてなる請求項１または２に記載のパレタイジング装置のロボットハンド。

【請求項4】

請求項１に記載のパレタイジング装置のロボットハンドの使用方法であって、
前記一対以上のフィンガのそれぞれの前記係合部を前記一対の凹部に嵌合して前記フローティング機構を前記固定状態にした後、前記被搬送物を所定位置まで搬送して前記被搬送物を前記所定位置に置き、
その後前記フローティング機構を前記非固定状態にして、前記係合部から前記連結部に向かう方向に前記フォークを移動させることにより、前記係合部を前記凹部から引き出すことを特徴とするパレタイジング装置のロボットハンドの使用方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、被搬送物をフィンガを備えたフォークにより保持して搬送するパレタイジング装置のロボットハンドに関するものである。

【背景技術】

【0002】

ロボットハンドに吸着装置を設け、吸着装置で被搬送物を吸着して被搬送物を搬送し、被搬送物を段積みする際に吸着装置の吸着を解除するタイプのパレタイジング装置のロボットハンドがある。このタイプのロボットハンドは、被搬送物の重量が軽い場合や、被搬送物の形状が吸着に適している場合には、特に問題はない。しかしながら被搬送物の重量が重くなった場合、被搬送物の形状が吸着に不適な場合には、吸着装置を備えたロボットハンドは使用できない。

【0003】

このような問題に対応するためには、特開２００３－１５９６８８号公報（特許文献１）の図８に示されるロボットハンドのように、被搬送物（立方体形状の箱）を２本のフィンガを備えたフォークにより保持して搬送するタイプのパレタイジング装置のロボットハンドが使用されることになる。このロボットハンドでは、被搬送物を２本のフィンガで下から支えて搬送する。そして被搬送物を段積みする場合には、下の被搬送物の上の所定の高さ位置からロボットハンドを傾斜させて被搬送物を落下させている。このロボットハンドでは、正確に被搬送物を段積みすることが難しい。

【0004】

また特開２０２３－１７００８８号公報（特許文献２）には、被搬送物（立方体形状の箱）を２本のフィンガで両側から挟んで段積みするパレタイジング装置のロボットハンドの例が示されている。この公報に記載のロボットハンドでは、２本のフィンガで挟んだ被搬送物を段積みされている被搬送物の上に置いた後、他の被搬送物側に位置する一方のフィンガを上方に上げた状態にして、他方のフィンガで被搬送物を既に置かれる他の被搬送物に向かって押すことにより、二つの搬送物の間の距離を小さくしている。しかしこのロボットハンドでは、２本のフィンガを駆動するための構造が複雑になる。

【0005】

また従来、図７（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、折り畳み式コンテナ１００のように、対向する一対の側壁部１０１の上端部に直線状に延びる被係合部となる突出部１０２を備えている被搬送物を搬送する場合には、一対の突出部（被係合部）１０２と係合する一対の係合部１１ａを先端に備えた一対の板状のフィンガ１１を有するロボットハンド１２が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２００３－１５９６８８号公報

【文献】特開２０２３－１７００８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら図７に示した従来のロボットハンド１２では、被搬送物である各コンテナ１００を段積みしようとしても、フィンガ１１の係合部１１ａをコンテナ１００の突出部（被係合部）１０２から外すために、フィンガ１１を引き抜くための十分な間隙を隣り合う２つのコンテナの間に確保する必要があった。

【0008】

本発明の目的は、被搬送物を段積みするために、隣り合う２つの被搬送物の間に積極的に大きな間隙を開ける必要のないロボットハンドを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、被搬送物を一対以上のフィンガを備えたフォークにより保持して搬送するパレタイジング装置のロボットハンドを対象とする。一対以上のフィンガが、それぞれ被搬送物と係合する係合部と係合部をフローティング機構に連結する連結部を備えており、一対以上のフィンガのそれぞれの連結部の係合部に隣接する隣接部分が、係合部側から連結部に向かうに従って互いに離れる方向に傾斜する傾斜形状を有している。本発明によれば、一対以上のフィンガの隣接部分の傾斜形状の傾斜角度を適宜に定めることにより、係合部が係合される部分の周囲に障害構造が存在していても、傾斜形状の隣接部分が障害構造をスムーズに乗り越えて、隣り合う２つの被搬送物の間からフィンガの係合部を引き抜くことが可能になる。

【0010】

被搬送物が、対向する一対の側壁部の外面に設けられて、外方向に向かって開口する一対の凹部を備えた被搬送物の場合には、一対以上のフィンガの係合部は、それぞれ凹部に嵌合される直線形状を有しているのが好ましい。そして一対以上のフィンガのそれぞれの連結部の係合部に隣接する隣接部分の傾斜形状は、フローティング機構が非固定状態にあってフォークが被搬送物に向かう方向に移動する際に係合部が凹部に嵌合されることを許容し、且つ係合部が凹部に嵌合された状態でフローティング機構が固定状態になって被搬送物が所定位置に搬送された後、フローティング機構が非固定状態に移行してフォークが被搬送物から離される方向に移動する際に、係合部が凹部から抜け出ることを許容するように定められているのが好ましい。このようにすると凹部の周囲に存在する角部分が障害構造になっていても、フィンガの隣接部分の傾斜がガイドとなって、係合部が角部分をスムーズに乗り越える。そのためロボットハンドの引抜をスムーズに行える。

【0011】

被搬送物は、対向する一対の側壁部の外面に外方向に向かって開口する一対の凹部を備えていればよい。このような特徴を有する代表的に被搬送物としては、折り畳み式コンテナや、ビールの搬送用ケース等がある。

【0012】

被搬送物が、上方の縁部に一対の側壁部よりも外側に突出する突出部を有して且つ積み上げられて隣り合う２つの被搬送物が突出部を近接した状態で積み上げられる場合でも、フローティング機構が非固定状態に移行してフォークが被搬送物から引き離される方向に移動する際に、隣り合う２つの被搬送物の間に形成された隙間から２本のフィンガが引抜可能になるように、２本のフィンガの隣接部分の傾斜形状の傾斜角度と長さが定められていれば、隣り合う２つの被搬送物を最も近接した状態で積み上げても、支障なくフィンガを引き抜くことができる。

【0013】

本発明のロボットハンドを使用する場合には、一対以上のフィンガのそれぞれの係合部を被搬送物の一対の凹部に嵌合してフローティング機構を固定状態にした後、被搬送物を所定位置まで搬送して被搬送物を前記所定位置に置く。次に、フローティング機構を非固定状態にして、係合部から連結部に向かう方向にフォークを移動させることにより、係合部を凹部から引き出す。係合部を凹部から引き出す際には、フィンガの隣接部分の傾斜がガイドとなって、係合部が凹部の角部分をスムーズに乗り越える。そのためロボットハンドのフィンガの引抜をスムーズに行える。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の実施の形態のロボットハンドの斜視図である。

【図2】（Ａ）乃至（Ｃ）は、図１に示したロボットハンドのクランプオープン状態、クランプクローズ状態及びフィンガ引き抜き状態を底面側から見た図である。

【図3】（Ａ）及び（Ｂ）は、ガイド溝の機能を説明するために用いる図である。

【図4】本実施の形態のロボットハンドで搬送する被搬送物としての折り畳み式コンテナの一例を示す図である。

【図5】（Ａ）乃至（Ｃ）は、ロボットハンドで折り畳み式コンテナを保持した状態を模擬的に示した側面図、正面図及び底面図である。

【図6】（Ａ）及び（Ｂ）は、フィンガの隣接部分の傾斜形状を説明するために用いる図である。

【図7】（Ａ）及び（Ｂ）は、従来のロボットハンドで折り畳み式コンテナを保持する際の説明に用いる図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。図１は、本実施の形態のロボットハンド１の斜視図を示しており、図２（Ａ）乃至（Ｃ）は図１に示した実際のロボットハンド１のクランプオープン状態、クランプクローズ状態及びフィンガ引き抜き状態を底面側から見た図である。図５（Ａ）乃至（Ｃ）は、被搬送物としての折り畳み式コンテナ１００をロボットハンド１で保持した状態を模擬的に示した側面図、正面図及び底面図である。

【0016】

ロボットハンド１は、一対のフィンガ２及び３を備えたフォーク４で被搬送物としての折り畳み式コンテナ１００を保持する。フォーク４はフォーク保持部５により保持される。一対のフィンガ２及び３を備えたフォーク４を保持するフォーク保持部５は、２本のフィンガ２及び３の間隔を変更した後に固定する固定状態と一対のフィンガ２及び３の間隔の変位を自由にする非固定状態を指令に応じて選択するフローティング機構６を備えている。

【0017】

一対のフィンガ２及び３は、それぞれコンテナ１００と係合する係合部２Ａ及び３Ａと係合部２Ａ及び３Ａをフローティング機構６に連結する連結部２Ｂ及び３Ｂを備えている。一対のフィンガ２及び３には連結部２Ｂ及び３Ｂの係合部２Ａ及び３Ａに隣接する隣接して隣接部分２Ｃ及び３Ｃがある。この隣接部分２Ｃ及び３Ｃは、係合部２Ａ及び３Ａ側から連結部２Ｂ及び３Ｂに向かうに従って互いに離れる方向に傾斜する傾斜形状を有している。この傾斜形状については、後に説明する。

【0018】

フォーク保持部５は、図示しないパレタイジング装置のアームに取り付けられる板状のベース５１の裏面側にフローティング機構６を備えている。図２（Ａ）乃至（Ｃ）に示すように、フローティング機構６は、ベース５１に固定されて平行に延びる一対のガイドレール６１及び６２と、一対のガイドレール６１，６２に滑車７０を介してスライド可能に支持されて一対のフィンガ２及び３を支持する一対のフィンガ支持体６３及び６４を備えている。更にフローティング機構６は、操作指令に応じて一対のガイドレール６１及び６２に対して一対のフィンガ支持体６３及び６４を摺動させ、且つ固定状態と非固定状態を選択的に作る駆動機構６５［図２（Ａ）］を備えている。駆動機構６５は、駆動用のエアシリンダからなる駆動源６６及び６７と、これらの駆動源６６及び６７によって駆動される一対のリンク機構６８及び６９を備えている。駆動源６６及び６７は一対のフィンガ支持体６３及び６４に固定されている。一対のリンク機構６８及び６９は、フィンガ支持体６３及び６４に対して前後にスライド可能に取り付けられ、駆動源６６及び６７によって前後に移動させられる一対の第１リンク６８ａ及び６９ａと、一対の第１リンク６８ａ及び６９ａの先端側に設けられた一対のピン部材６８ｂ及び６９ｂが嵌合される一対のガイド溝６８ｃ及び６９ｃがそれぞれ形成された一対の第２リンク６８ｄ及び６９ｄを備えている。第２リンク６８ｄ及び６９ｄは、第２リンク６８ｄ及び６９ｄを左右方向に動かす一対のエアシリンダのシリンダロッド６８ｅ及び６９ｅに固定されている。

【0019】

図３（Ａ）に示すように、一対の第２リンク６８ｄ及び６９ｄに設けられた一対のガイド溝６８ｃ及び６９ｃ内の狭小部にピン部材６８ｂ及び６９ｂが嵌合状態にあるときには、ピン部材６８ｂ及び６９ｂは左右方向には動けない。その結果、この状態では、一対のシリンダロッド６８ｅ及び６９ｅの動きに応じて第１リンク６８ａ及び６９ａが固定された一対のフィンガ支持体６３及び６４が左右に移動する。図２（Ａ）の状態は、一対のシリンダロッド６８ｅ及び６９ｅが左右方向に延びた状態で、第２リンク６８ｄ及び６９ｄが左右方向の外側に移動して、一対のフィンガ支持体６３及び６４の間の間隔は、最も広くなっている（クランプオープン状態）。そして図２（Ｂ）の状態は、一対のシリンダロッド６８ｅ及び６９ｅが左右方向に縮んだ状態にあり、一対のフィンガ支持体６３及び６４の間の間隔は、最も狭くなっている（クランプクローズ状態）。図２（Ｃ）の状態では、駆動源６６及び６７が駆動されて一対の第１リンク６８ａ及び６９ａが前後方向に移動する。この状態では、一対の第１リンク６８ａ及び６９ａに設けられた一対のピン部材６８ｂ及び６９ｂが、図３（Ｂ）に示すように、一対のガイド溝６８ｃ及び６９ｃ内の広大部に移動している。この状態では、一対の第１リンク６８ａ及び６９ａ（一対のフィンガ支持体６３及び６４）が左右方向に所定の可動範囲内で自由に動くことができるフローティング状態が構成されている（フィンガ引き抜き状態）。この所定の可動範囲は、一対のガイド溝６８ｃ及び６９ｃの広大部の左右方向の長さ寸法によって規定される。

【0020】

このようにして構成されたフローティング機構６を設けることにより、一対のフィンガ２及び３を左右に自由に移動しないように固定する固定状態を作ることと、一対のフィンガ２及び３の拘束（固定）を解除して一対のフィンガ２及び３が左右に自由に動く非固定状態を作ることが可能になる。図４は、ロボットハンド１で搬送する被搬送物としての折り畳み式コンテナ１００の一例を示す図である。図４に示すように、折り畳み式コンテナ１００は、上方の縁部に一対の側壁部１０１よりも外側に突出する突出部１０２を有しており、また対向する一対の側壁部１０１の外面には、外方向に向かって開口する一対の凹部１０３を備えている。被搬送物がこのような折り畳み式コンテナ１００の場合、積み上げられて隣り合う２つの折り畳み式コンテナ１００は、突出部１０２が近接した状態で積み上げられる。

【0021】

図５（Ａ）乃至（Ｃ）に示すように、本実施の形態では、一対のフィンガ２及び３の係合部２Ａ及び３Ａが、それぞれ凹部１０３に嵌合される長さと幅を有する直線形状を呈している。図６（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、凹部１０３の内壁の角部分１０４は、凹部１０３に入った係合部２Ａ及び３Ａにとっては、凹部１０３から係合部２Ａ及び３Ａが抜け出る際の障害構造となる。そこで本実施の形態では、図６（Ｂ）に示すように、フィンガ２及び３の連結部２Ｂ及び３Ｂに隣接する隣接部分２Ｃ及び３Ｃの傾斜形状の傾斜角度θ及び長さＬは、フィンガ２及び３の係合部２Ａ及び３Ａを凹部１０３から引き出す際に、係合部２Ａ及び３Ａが角部分１０４をスムーズに乗り越えることができるように定められている。

【0022】

言い換えると、本実施の形態では、２本のフィンガ２及び３のそれぞれの隣接部分２Ｃ，３Ｃの傾斜形状の傾斜角度θ及び長さＬは、フローティング機構６が非固定状態にあってフォーク４が被搬送物に向かう方向に移動する際に係合部２Ａ，３Ａが凹部１０３に嵌合されることを許容し、且つ係合部２Ａ，３Ａが凹部１０３に嵌合された状態でフローティング機構６が固定状態（クランプクローズ状態）になって被搬送物としてのコンテナ１００が所定位置に搬送された後、フローティング機構６が非固定状態（フィンガ引き抜き状態）に移行してフォーク４がコンテナ１００から引き離される方向に移動する際に、係合部２Ａ，３Ａが凹部１０３から抜け出ること、及びフィンガ２，３が隣り合うコンテナ１００の間の隙間から抜け出ることを許容するように定められている。

【0023】

具体的に、本実施の形態ではコンテナの隣り合うコンテナの上端外周にある突出部１０２，１０２（図６（Ａ））間の寸法Ｇが約６ｍｍの場合で、隣り合うコンテナ１００，１００の側壁部間の一対の間隔Ｇ１（図６（Ｂ））が８ｍｍの場合に、直線状に延びる係合部２Ａ及び３Ａに沿って延びる仮想線ＰＬ１と隣接部分２Ｃ，３Ｃに沿って延びる仮想線ＰＬ２との間の角度θが約６度になるように隣接部分２Ｃ，３Ｃの傾斜角度θが定められている。また隣接部分２Ｃ，３Ｃの長さＬは、約６００ｍｍである。このようにすると隣り合う２つの折り畳み式コンテナを、突出部１０２どうしを付き合わせた状態にして、最も近接した状態で積み上げても、フォーク４を引き抜く際に、フィンガ２及び３の係合部２Ａ，３Ａの隣接部分２Ｃ，３Ｃの傾斜形状に沿って、凹部１０３の周囲の角部分１０４をフィンガ２及び３の係合部２Ａ，３Ａがスムーズに乗り越えることができるので、ロボットハンドの引抜をスムーズに行える。なおこの角度θと長さＬは、凹部１０３の深さと、隣り合う２つのコンテナ１００，１００の対向する側壁部間の間隔Ｇの寸法によって決まるので、本発明は本実施例の具体的な数値に限定されるものではない。

【0024】

上記実施の形態で用いたフローティング機構６は一例であって、本発明は本実施の形態で用いたフローティング機構６に限定されるものではない。

【0025】

上記実施の形態は、被搬送物として折り畳み式コンテナを例にして説明したが、本発明は折り畳み式コンテナと同様に一対の側壁部に凹部を有する被搬送物の搬送に適しているので、被搬送物は折り畳み式コンテナに限定されるものではない。例えば、ビールの搬送ケース等も、一対の側壁部に凹部を有する被搬送物である。

【0026】

また一対以上のフィンガには、上下方向に離れて配置される二対のフィンガも含まれる。二対のフィンガを用いる場合には、各対のフィンガ毎にフローティング機構６を設ければよい。

【産業上の利用可能性】

【0027】

本発明によれば、一対のフィンガの連結部に隣接する隣接部分の傾斜形状の傾斜角度を適宜に定めることにより、隣り合う２つの被搬送物の間からスムーズに一対の係合部を引き抜くことができる。

【符号の説明】

【0028】

１ ロボットハンド
２，３ フィンガ
２Ａ，３Ａ 係合部
２Ｂ，３Ｂ 連結部
２Ｃ，３Ｃ 隣接部分
４ フォーク
５ フォーク保持部
６ フローティング機構
１００ 折り畳み式コンテナ
１０２ 突出部
１０３ 凹部
１０４ 角部分

【要約】

【課題】被搬送物を段積みするために、隣り合う２つの被搬送物の間に積極的に間隙を開ける必要のないロボットハンドを提供する。
【解決手段】ロボットハンド１の２本のフィンガ２及び３の係合部２Ａ及び２Ｂは、それぞれコンテナ１００の一対の側壁部１０１に設けた凹部１０３に嵌合される直線形状を有している。２本のフィンガ２及び３の係合部２Ａ及び２Ｂに隣接する隣接部分２Ｃ及び３Ｃの傾斜形状は、フローティング機構６が非固定状態に移行してフォーク４がコンテナ１００から引き離される方向に移動する際に、隣り合う２つの折り畳み式コンテナの間に形成された隙間からフィンガが引抜可能になるように定められている。
【選択図】図３

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】