JP2007015026A

JP2007015026A - 物品搬送用マニピュレータ

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Publication number: JP2007015026A
Application number: JP2005196127A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Furuichi; 昌稔古市; Yoshihiro Kusama; 義裕草間
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2005-07-05
Filing date: 2005-07-05
Publication date: 2007-01-25
Anticipated expiration: 2025-07-05
Also published as: JP4807654B2

Abstract

【課題】
物品を落下させることなく安定して搬送することができるようにするとともに、物品を密集して積み付けることができるハンド装置を備えたマニピュレータを提供する。
【解決手段】
少なくとも一対の把持部材３を備え、該把持部材３の互いが接近するよう水平方向に駆動する把持部材駆動部５と、をハンド装置３０に備え、把持部材３の狭持動作によって物品Ａを挟持して移送する物品搬送用マニピュレータにおいて、把持部材３から、または把持部材３の下面から突出して物品Ａの下面を掛止する可動受爪３６と、把持部材３の物品Ａの非把持側に突出させることなく、可動受爪３６を把持部材３の内部または下面に収納する受爪駆動部４と、をハンド装置３０に備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、物品を搬送する搬送マニピュレータにおいて、特に物品を落下させない機構とそれを備えたハンドに関する。

通常、略四角形状の物品を積み付けるときには、先に積みつけた物品と出来る限り密集して積み付ける。そこで、物品を水平方向から把持する平行ハンドを使った従来の物品落下防止装置付搬送用ハンド装置は、例えば図１６に示したものが用いられている。図１６と類似したハンド装置を備えたものとして、例えば特許文献１がある。
図１６は、この類の搬送マニピュレータにおける従来のハンド構成を示したものである。３０のハンド装置は物品Ａを水平方向（図の左右方向）から把持する一対の平行な平板３４、３５と物品Ａを把持した状態で物品の落下を防止する可動受爪３７を具備する。図１６のように、物品を密集して積み付ける際は、すでに載置されている物品などの障害物側に、できるだけ近づけるために平板３４の板の厚みは薄く、またハンド３０の枠ベース３１に対して可動させずに固定している。平板３５は物品を把持する方向に平行移動し、物品の搬送時には閉じ、積み付け時には開く。可動平板３５に設けた可動受爪３７は受爪用シリンダ４０の動作により軸４２を中心として回転し、物品の搬送時には可動受爪３７が物品の下方に位置してその下面を掛止することで物品の落下を防止し、物品の積み付け時においては可動受爪３７が平板３５の非物品把持側に移動することで物品から離れ、所定の場所に積み付けることを容易にする。このように従来の物品落下防止装置付搬送用ハンド装置は、可動平板側に物品落下防止装置を備えることによって、物品を搬送する際に、物品を落下させることなく、かつ物品を密集して積み付けることを可能とするのである。
特開平６−２１０５８４号公報

以上のように、従来の物品落下防止装置付搬送用ハンドを備えたマニピュレータは、物品を密集して積み付けることが必要な場合においては、物品の落下防止のための可動受爪３７や受爪用シリンダ４０などは、可動する可動平板３５側にのみ備え付けられている。固定平板３４側に従来の落下防止装置を備え付けると、可動受爪３７のほか受爪用シリンダ４０及び軸４２を取り付けるためのスペースが必要となり、物品を密集して積み付けることが出来ないからである。このため図１７に示すように、物品Ａを２個同時に搬送する場合は固定平板３４側の物品には落下防止用受爪がなく、物品を安定して搬送することが出来ないという問題があった。また図１８に示すように物品Ａの高さ方向寸法が薄い場合には平板との接触面積が少ないため、安定して物品を搬送することが出来ないというような問題があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、上記の不都合を解消し、物品を多数同時に搬送する際、若しくは薄い物品の搬送においても、物品を落下させることなく安定して搬送することができるようにするとともに、物品を密集して積み付けることができる物品落下防止装置付搬送用ハンドを備えたマニピュレータを提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、少なくとも一対の把持部材と、前記一対の把持部材を、互いが接近するよう水平方向に駆動する把持部材駆動部と、をハンドに備え、前記一対の把持部材の狭持動作によって物品を挟持して移送する物品搬送用マニピュレータにおいて、前記把持部材内部から、または前記把持部材の下面から突出して物品の下面を掛止する可動受爪と、前記可動受爪を、前記把持部材の物品の非把持側に略突出させることなく、前記把持部材の内部または下面に収納する受爪駆動部と、を前記ハンドに備えた物品搬送用マニピュレータとするものである。
また、請求項２に記載の発明は、前記一対の把持部材のうち、一つの把持部材は前記ハンドに対して非可動であって、残りの把持部材のみ可動して物品を狭持する請求項１記載の物品搬送用マニピュレータとするものである。
また、請求項３に記載の発明は、前記一対の把持部材は、物品を平板の平面によって狭持する略平板部材である請求項１記載の物品搬送用マニピュレータとするものである。
また、請求項４に記載の発明は、前記可動受爪は、略Ｌ字形状の棒状部材であって、前記把持部材に設けられた前記受爪駆動部が、前記略Ｌ字形状の長手軸を回転させることによって、短手軸が物品の下面を掛止するよう突出する請求項３記載の物品搬送用マニピュレータとするものである。
また、請求項５に記載の発明は、前記可動受爪が、複数個備えられた請求項４記載の物品搬送用マニピュレータとするものである。
また、請求項６に記載の発明は、前記受爪駆動部は、モータ駆動またはエア駆動による回転式アクチュエータである請求項４記載の物品搬送用マニピュレータとするものである。
また、請求項７に記載の発明は、前記受爪駆動部は、エアシリンダと、該エアシリンダの先端に設けられたリンク機構と、からなる請求項４記載の物品搬送用マニピュレータとするものである。
また、請求項８に記載の発明は、請求項１記載の物品搬送用マニピュレータによる物品搬送方法であって、前記把持部材の狭持動作によって物品を狭持し、物品を上昇させる際に、前記可動受爪を駆動して、前記可動受爪を物品の下面に突出させ、物品を所望の位置に搬送して下降させる際に、前記可動受爪を駆動して、前記可動受爪が前記把持部材の物品の非把持側に略突出しないよう、前記把持部材の内部または前記把持部材の下面に収納させ、前記把持部材から物品を開放し、物品を所望の位置に載置する物品搬送方法とするものである。

以上、本発明によると、物品を多数同時に搬送する際、若しくは薄い物品の搬送においても、物品を落下させることなく安定して搬送することができ、かつ、物品を密集して積み付けることができる。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

まず、本発明のハンドを備えるマニピュレータについて説明する。図１は、本発明の物品の落下防止装置付の搬送用ハンド装置を備えたマニピュレータの正面図である。図１（ａ）はマニピュレータ全体図を、（ｂ）はそのハンド部の下面図の詳細を示している。図において、本発明の物品の落下防止装置付搬送用ハンド装置３０はマニピュレータ本体２１に取り付けられている。マニピュレータ本体２１は従来から周知のものであって、架台２２に支持されたベース２３上に旋回台２４を取り付け、その旋回台２４に下腕２５の下端部を連結し、その下腕２５の上端部に上腕２６の後端部を連結し、上記上腕２６の先端部に手首部材２７を設けた構成とされている。なお、図２は、図１におけるマニピュレータ２０の上面図である。
ここで、旋回台２４はＳ軸を中心とする自由度をもち、図示省略したモータによって旋回動作される。また、下腕２５はＬ軸を中心とする自由度をもち、図示省略したモータによって揺動される。さらに、上腕２６は、Ｕ軸を中心とする自由度をもち、図示省略したモータによってＵ軸を中心に上下方向に揺動される。また、手首部材２７は、Ｂ軸及びＴ軸を中心とする自由度をもち、上腕２６の内部に組込まれた２台のモータのそれぞれによって、Ｂ軸を中心に揺動され、かつＴ軸を中心に回転動作される。
上記で構成されるマニピュレータ２０は、予め登録されたデータに従って動作され、手首部材２７の位置、角度、姿勢が制御される。

次に、上記マニピュレータに備えた本発明のハンド装置について説明する。
図４及至図６は、ハンド装置３０の詳細を示す。図４は、ハンド装置の下面図である。図１（ｂ）は、図４の詳細図である。また、図５は図１においてマニピュレータをハンド側からみた側面図である。また、図６は図１において、ハンド部を拡大した拡大図である。
図示のように、手首部材２７に連結された枠ベース３１には縦枠３２と横枠３３とが取り付けられ剛性を確保している。横枠３３には平板用シリンダ３９とリニアレール４１が縦枠３２と平行に取り付けられ、平板用シリンダ３９とリニアレール４１には可動平板３５の上部が取り付けられる。可動平板３５は平板用シリンダ３９の動作により、リニアレール４１に沿って移動する。なお可動平板３５にはＬ字形状の可動受爪３７が軸４２を支点として取り付けられており、この可動受爪３７は受爪用シリンダ４０の動作により、軸４２を中心として回転する。可動受爪３７の下端部は回転により物品の下方若しくは下方外に移動する。この部分は従来のハンド装置の可動受爪と同じ構造である。
また、横枠３３の一方には固定平板３４の上部が取り付けられる。固定平板３４にはその板厚内に略Ｌ字状である棒状の可動受爪３６の長手部分が収められており、Ｌ字の短手部分を固定平板３４の下面に配置するようにしている。また、固定平板３４の上端部には可動受爪３６のＬ字の長手部分を回転させる為の回転アクチュエータ３８の回転軸が取り付けられている。なお回転アクチュエータ３８の本体は支持枠３１に取り付けられている。可動受爪３６の短手軸は、物品の落下時に物品を受ける部分となる。
以上の構成により、図１（ｂ）のように、この回転アクチュエータ３８は可動受爪３６を回転させることにより、可動受爪３６の短手軸を固定平板３４の上下方向からみて物品方向に出したり（以降閉じた状態という）、平板内に収めたり（以降開いた状態という）するものである。
本実施例においては、可動受爪３６を固定平板３４の下面から物品側に突出させているが、固定平板３４の途中から突出するような構成としてもよい。また、可動受爪は、上記のような棒状部材の回転による突出ではなく、平板状の可動受爪が、固定平板から揺動して、物品の下面に起立するようにしてもよい。また、本実施例においては、可動受爪３６は、固定平板３４すなわち把持部材の、物品が把持されない側すなわち物品の非把持側に全く突出しないよう構成しているが、載置する物品の密集度に応じ、許容される範囲で把持部材から突出するよう構成しても良い。また、本実施例においては、一対の把持部材の片側は、本発明による把持部材で構成し、もう一方の把持部材は、従来の可動受爪を備えた把持部材でハンドを構成しているが、両方の把持部材を必要に応じて本発明によるものとしてもよい。また、受爪駆動部は、図１５のような構成としても良い。図１５はハンド装置を上面からみた図である。３８ａはリニアモーションが可能なエアシリンダで、３６ａはリンク機構を示している。エアシリンダ３８ａの軸が固定され、ピンを介してリンク機構３６ａの一端が回転可能にエアシリンダ３８ａに固定されている。リンク機構３６ａの別の一端は、可動受爪３６のＬ字の長手軸をクランプしており、エアシリンダ３８ａが図の左方向に押出すると、リンク機構が回転し、可動受爪のＬ字の長手軸を回転させるため、上述と同様な可動受爪の突出動作が可能である。

次に、以上で構成されたマニピュレータによる物品の搬送について説明する。
図３は、物品供給ステーション１上に停止する物品Ａをマニピュレータ２０により把持して９０°位置がずれるパレットステーション２のパレットＰ上に搬送し、そのパレットＰ上に物品を密集させて積み付けるようにした搬送装置のレイアウトを示す平面図である。
図７及至１４は、物品供給ステーション１に送り込まれて並べられた２個の物品を同時に搬送して、パレットステーション２に積み付ける場合のハンドの作動状態を段階的に示す。
図７に示すように、物品供給ステーション１に２個の物品Ａが互いに接触する状態で並べられると、マニピュレータ本体２１の動作によって、その上方で待機していたハンド装置３０が下降する。このとき、可動平板３５、可動受爪３６、３７のそれぞれは開いている。
そして、可動受爪３６，３７の下端部が物品Ａの下面より低い高さまで下降してハンド装置３０が停止する（図８参照）。
図９に示すように、マニピュレータ本体２１の動作によって、固定平板３４が物品Ａに接触する。この後又はこのマニピュレータ本体の動作と同期して、可動平板３５が閉じる。
図１０に示すように、マニピュレータ本体２１の動作によって、ハンド装置３０を物品Ａと共に上昇させる。この上昇前又はこのマニピュレータ本体の動作と同期して可動受爪３６、３７を閉じる。
ハンド装置３０と物品Ａは、マニピュレータ本体２１の動作により、パレットＰの積み付け位置の上方まで搬送される。この際、物品を出来る限り密集して積み付けられるよう、固定平板３４を既にパレットに積みつけられた物品Ｂ側とする（図１１参照）。
図１２に示すようにマニピュレータ本体２１の動作によって、ハンド装置３０が下降する。この際隙間Ｌは固定平板３４の板厚とマニピュレータ２１の上昇動作のための余裕の合計程度とする。
先に可動受爪３６，３７が開き、その後可動平板３５が開いて物品Ａを所定の場所に積み付ける。マニピュレータ本体２１の動作によりハンド装置３０を上昇させる（図１３，図１４）。
以後、前述の動作が繰り返し行われ、物品Ａを落下させることなく安定して搬送することができ、かつ、物品を密集して積み付けることができる。

実施例は物品を２個同時に搬送する場合を例にとって説明したが、図１７に示すような高さ方向の寸法が薄い物品の場合においても本発明を採用すれば、安定して物品を搬送することが出来る。

このように、物品落下防止装置の可動受爪が固定側平板に収まり、固定平板の厚みが厚くならない構成をしているので、物品を多数同時に搬送する際、若しくは薄い物品の搬送においても、物品を落下させることなく安定して搬送することができ、かつ、物品を密集して積み付けることができる。

本発明の実施例による搬送用ハンドを用いた物品搬送用マニピュレータの正面図図１における上面図図１におけるマニピュレータを使用した物品搬送のレイアウト図図１におけるハンド装置部分の下面図図１において、マニピュレータをハンド側からみた図図１におけるハンド装置部分の正面拡大図物品搬送時のハンド装置の作動状態を示す図物品搬送時のハンド装置の作動状態を示す図物品搬送時のハンド装置の作動状態を示す図物品搬送時のハンド装置の作動状態を示す図物品搬送時のハンド装置の作動状態を示す図物品搬送時のハンド装置の作動状態を示す図物品搬送時のハンド装置の作動状態を示す図物品搬送時のハンド装置の作動状態を示す図本発明のその他の実施例による搬送用ハンドの上面図従来のハンド装置の正面図従来のハンド装置の物品搬送状態を示す図従来のハンド装置の物品搬送状態を示す図

符号の説明

Ａ物品
Ｂパレットに既に積み付けられた物品
Ｐパレット
２０マニピュレータ
２１マニピュレータ本体
２２架台
２３ベース
２４旋回台
２５下腕
２６上腕
２７手首部材
３０ハンド装置
３１枠ベース
３２縦枠
３３横枠
３４固定平板
３５可動平板
３６可動受爪
３７可動受爪
３８回転アクチュエータ
３９平板用シリンダ
４０受爪用シリンダ
４１リニアレール

Claims

少なくとも一対の把持部材と、前記一対の把持部材を、互いが接近するよう水平方向に駆動する把持部材駆動部と、をハンドに備え、前記一対の把持部材の狭持動作によって物品を挟持して移送する物品搬送用マニピュレータにおいて、
前記把持部材内部から、または前記把持部材の下面から突出して物品の下面を掛止する可動受爪と、
前記可動受爪を、前記把持部材の内部または下面に収納する受爪駆動部と、を前記ハンドに備えたことを特徴とする物品搬送用マニピュレータ。
前記一対の把持部材のうち、一つの把持部材は前記ハンドに対して非可動であって、残りの把持部材のみ可動して物品を狭持することを特徴とした請求項１記載の物品搬送用マニピュレータ。
前記一対の把持部材は、物品を平板の平面によって狭持する略平板部材であることを特徴とする請求項１記載の物品搬送用マニピュレータ。
前記可動受爪は、略Ｌ字形状の棒状部材であって、前記把持部材に設けられた前記受爪駆動部が、前記略Ｌ字形状の長手軸を回転させることによって、短手軸が物品の下面を掛止するよう突出することを特徴とした請求項３記載の物品搬送用マニピュレータ。
前記可動受爪が、複数個備えられたことを特徴とする請求項４記載の物品搬送用マニピュレータ。
前記受爪駆動部は、モータ駆動またはエア駆動による回転式アクチュエータであることを特徴とする請求項４記載の物品搬送用マニピュレータ。
前記受爪駆動部は、エアシリンダと、該エアシリンダの先端に設けられたリンク機構と、からなることを特徴とした請求項４記載の物品搬送用マニピュレータ。
請求項１記載の物品搬送用マニピュレータによる物品搬送方法であって、
前記把持部材の狭持動作によって物品を狭持し、
物品を上昇させる際に、前記可動受爪を駆動して、前記可動受爪を物品の下面に突出させ、
物品を所望の位置に搬送して下降させる際に、前記可動受爪を駆動して、前記可動受爪が前記把持部材の物品の非把持側に略突出しないよう、前記把持部材の内部または前記把持部材の下面に収納させ、
前記把持部材から物品を開放し、物品を所望の位置に載置する物品搬送方法。