JP2008080458A

JP2008080458A - 物品把持装置

Info

Publication number: JP2008080458A
Application number: JP2006264391A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Kikuchi; 淳菊池; Masahiro Sakamoto; 匡弘坂本
Original assignee: Shibuya Kogyo Co Ltd
Current assignee: Shibuya Corp
Priority date: 2006-09-28
Filing date: 2006-09-28
Publication date: 2008-04-10

Abstract

【課題】段積みされたコンテナ６の中心Ｏ１とハンド４の中心Ｏ２との位置がずれている場合でも、簡単に修正して把持できるようにする。
【解決手段】ロボットハンド４に一対のグリッパ１２、１３を設け、これらグリッパ１２、１３をそれぞれエアシリンダ１４、１５によってコンテナ６を把持する位置と開放する位置とに移動可能とし、グリッパ１２、１３が把持する位置に移動したことを前記エアシリンダ１４、１５に設けた近接センサ１６、１７によって検出できるようにする。一対のグリッパ１２、１３を、コンテナ６を把持する位置に移動させた際に、いずれか一方のシリンダ１４または１５から検出信号が得られない時には、ロボット２の動作により、ハンド４を信号の得られなかったシリンダ１４または１５側へ移動させて、両センサ１６、１７から信号を得られるようにする。
【選択図】図３

Description

本発明はロボットハンドに設けた一対のグリッパによって物品を把持する物品把持装置に係り、特に、多段に積み重ねられたコンテナのように物品の中心とハンドの中心とがずれてしまった場合に、これらの中心を一致させて把持することができる物品把持装置に関するものである。

例えば、コンテナのような物品を多段に積み重ねて供給し、ロボットハンドに設けた一対のグリッパによって両側から把持して、一つずつ荷下ろしをする物品把持装置が従来から用いられている。ところがコンテナのような物品は複数段積み重ねて供給するようになっているので、嵌め合いのためのクリアランスが必要であり、このクリアランス分だけ中心からずれてしまうことがある。特に、多段に積んだ場合には上段に行くほどずれ量が大きくなってしまう場合がある。ロボットでは予め定められた基準位置でコンテナをグリップするようにしているが、前述のようにコンテナの位置が基準位置からずれている場合には、ハンドの中心とコンテナの中心とがずれてしまうため、確実に把持できないという問題が発生する。

ハンドの中心とコンテナの中心とがずれている場合に、ハンドのグリップ力が充分に強ければ、グリップをする過程でコンテナの位置をハンドの中心方向へ強制的に移動させることも可能であるが、コンテナに重量物が入っている場合等にはコンテナを移動させることができず、把持することが不可能である。また、重量物が入っているコンテナを移動できるような大きい力を発生するシリンダ機構を採用することも可能であるが、装置が大型化するという問題が発生する。

さらに、ハンドとコンテナ等の物品との位置ずれ量をカメラなどで検出した後、位置を補正してグリップする技術も存在するが、位置ずれ量を検出するための特別の機構が必要になるという問題がある。

前述のようなワークとハンドとの位置ずれを修正する装置はすでに提案されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載された装置は、ワークを吊り下げ、把持するハンド部と、ハンド部によるワークの把持部位とワークの重心位置との偏位によりハンド部に生じるモーメントを検出するモーメント検出手段とを備えており、前記モーメント検出手段による検出値により決定される駆動量だけハンド部をアクチュエータによって水平方向に駆動して、ワークの重心位置を所定の位置に導くようにしている。
特開平６−１８７０３８号公報（第２−３頁、図１）

前記特許文献１に記載された従来の構成は、モーメント検出手段（圧力センサ）によってワークの重心位置を検出し、偏位している場合にその重心位置を修正するものであり、構造が複雑で、コスト高である。これに対し本発明は、従来と比較して簡単な構成で、コンテナのようなシンプルな形状のワークとロボットのハンドとを確実にセンタリングを行って把持することができる物品把持装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、物品を両側から把持する一対のグリッパを有するハンドと、このハンドを移動させる移動手段と、前記各グリッパをそれぞれ物品を把持する位置と開放位置とに移動させる一対のシリンダと、これら各シリンダに設けられ、グリッパが物品を把持する位置に移動したことを検出する検出手段と、前記移動手段の作動を制御する制御手段とを備え、前記一対のグリッパを物品を把持する方向に移動させた際に、いずれか一方のシリンダから検出信号が得られない場合には、ハンドをそのシリンダの方向に移動させて両シリンダから検出信号を得られるようにすることを特徴とするものである。

また、請求項２に記載の発明は、前記各グリッパに、下方から物品に係合可能な係合部を設けるとともに、前記ハンドに、両グリッパをハンドに対して昇降させる昇降手段と、物品の上面に当接可能なプレートとを設け、両グリッパによって物品を支持した後、グリッパを上昇させて物品の上面をプレートに当接させることにより、物品を把持することを特徴とするものである。

各グリッパが物品を把持する位置に移動したことを検出する一対の検出手段を設け、その一方から検出信号が出力されない時に、信号が検出されないグリッパの方にハンドを移動させて、両方の検出手段から検出信号を得るようにするという構成により、物品の中心とハンドの中心とを正確に一致させて、物品を確実に把持することを可能にする。

ハンドの中心からずれている物品を確実に把持できるようにするという目的を、ハンドに設けられた一対のグリッパを、各シリンダによって物品を把持する位置と開放位置とにそれぞれ移動させるように構成するとともに、前記グリッパが物品を把持する位置に移動したことを検出手段によって検出可能にし、両グリッパを、物品を把持する方向に移動させた際に、いずれか一方の検出手段から信号が得られない場合に、前記ハンドを移動手段によって移動させて両シリンダの検出手段から検出信号が得られるようにすることで達成する。

以下、図面に示す実施例により本発明を説明する。図１は本発明の一実施例に係る物品把持装置の動作を説明するための全体配置図であり、この図には示してないが、物品把持装置はロボット２のハンド４に設けられている。物品把持装置によって把持されるコンテナ６は、びんが収容された状態で作業者によって１０段積みにされ、台車８上に二つの山として載せられて供給される。この台車８は、所定位置に置かれ、移動しないように図示しない位置決め機構によって位置決めされる。また、ロボット２を挟んで台車８の設置位置と逆側（図１の下側）に、排出コンベヤ１０が配置されており、物品把持装置によって把持されて前記段積みされたコンテナ６の最上段から一段ずつおろされたコンテナ６が、この排出コンベヤ１０上に載せられて排出される。

次に、図２（ａ）および（ｂ）により物品把持装置の構成について説明する。ロボット２のハンド４には、左右一対のグリッパ１２、１３が設けられている。これら両グリッパ１２、１３は、逆方向を向けて水平に配置された一対の水平移動用エアシリンダ１４、１５のピストンロッド１４ａ、１５ａにそれぞれ取り付けられており、これらエアシリンダ１４、１５の作動により互いに離れる方向（開放位置）と、接近する方向に移動できるようになっている。この実施例では、両エアシリンダ１４、１５のピストンロッド１４ａ、１５ａが最も収縮した戻り端位置に来た時に、両グリッパ１２、１３がコンテナ６の両端部を把持するようになっている。

両エアシリンダ１４、１５は、それぞれピストンロッド１４ａ、１５ａが戻り端位置に来たことを検出する近接センサ１６、１７（後に説明する図３参照）を備えている。これら近接センサ１６、１７の検出した信号は、図示しない制御手段に入力され、この制御手段からの指令によってロボット２が前記ハンド４を移動させる。

両グリッパ１２、１３によって把持されるコンテナ６は、上端の周縁部６ａが本体部６ｂよりも外方に突出しており、各グリッパ１２、１３は、この上端周縁部６ａに下方側から係合してコンテナ６を上方へ持ち上げるようになっている。従って、グリッパ１２、１３の先端（下端）１２ａ、１３ａが、コンテナ６の前記周縁部６ａの下方に進入できるようにＬ字状に折り曲げられている（折り曲げられた部分１２ａ、１３ａを係合部と呼ぶ）。

前記グリッパ１２、１３を進退動させる水平移動用エアシリンダ１４、１５は、それぞれ昇降用エアシリンダ１８、１９に取り付けられており、この昇降用エアシリンダ１８、１９の作動によって昇降できるようになっている。また、ハンド２の下端には、コンテナ６の上面に当接する押さえプレート２０が取り付けられている。コンテナ６が前記両グリッパ１２、１３の係合部１２ａ、１３ａによって上端周縁部６ａの下面側を保持され持ち上げられた時に、前記押さえプレート２０がコンテナ６の上面に当接し、これら両グリッパ１２、１３と上方の押さえプレート２０とによってコンテナ６が保持される。

また、前記ロボットハンド４には、図示しない近接センサが設けられており、前記台車８上に積まれているコンテナ６の最上段の高さを認識するようになっている。

以上の構成の物品把持装置の作動について、前記図１、図２および作動の説明図である図３（ａ）、（ｂ）により説明する。１０段×２のコンテナ６が載せられた台車８が所定の位置に供給され、図示しない位置決め機構によって位置決めされると、ロボット２が、ハンド４に設けられた物品把持装置によって荷下ろし作業を開始する。ロボットハンド４には、最上段のコンテナ６の高さを検出する近接センサ（図示せず）が設けられており、先ずこの近接センサによってコンテナ６の最上段の高さを認識する。

ハンド４に設けられている両グリッパ１２、１３は、ハンド４が台車８上のコンテナ６に接近して把持する時点では、両エアシリンダ１４、１５のピストンロッド１４ａ、１５ａを伸張させて開放した状態になっている。この状態で最上段のコンテナ６の高さを検出した後、エアシリンダ１４、１５の作動によりピストンロッド１４ａ、１５ａを収縮させて両グリッパ１２、１３を接近させる。コンテナ６の中心Ｏ１がハンド４の中心（図３の両エアシリンダ１４、１５の中央）Ｏ２に合致している場合には、両エアシリンダ１４、１５のピストンロッド１４ａ、１５ａが戻り端まで収縮し、両グリッパ１２、１３の先端部１２ａ、１３ａがコンテナ６の上端周縁部６ａの下方に入り込む。この時点では、両グリッパ１２、１３の下端の係合部１２ａ、１３ａはコンテナ６の上端周縁部６ａの下面から離れた下方に位置し、また、ハンド４に設けられている押さえプレート２０はコンテナ６の上面から離れた上方に位置している。

両エアシリンダ１４、１５が戻り端に達すると、両グリッパ１２、１３がコンテナ６のグリップ位置に到達したことを、それぞれの近接センサ１６、１７が検出する。両近接センサ１６、１７からの検出信号が図示しない制御手段に入力されると、昇降用エアシリンダ１８、１９によって両グリッパ１２、１３を上昇させる。両グリッパ１２、１３は、コンテナ６の上端周縁部６ａの下面に当接してコンテナ６を持ち上げ、コンテナ６の上面を押さえプレート２０に当接させ、両グリッパ１２、１３と押さえプレート２０によりコンテナ６を保持した後、ロボット２の動作によりハンド４を移動させてコンテナ６を排出コンベヤ１０上に移載する。

両エアシリンダ１４、１５によってグリッパ１２、１３を互いに接近させた時に、一方の近接センサ１６または１７がエアシリンダ１４または１５のピストンロッド１４ａ、１５ａの戻り端を検出したが、他方のピストンロッド１５ａまたは１４ａの戻り端を検出しなかった場合には、図３（ａ）に示すように、ハンド４の中心Ｏ２とコンテナ６の中心Ｏ１との位置がずれていることになる。このときには検出信号の得られなかったエアシリンダ（この例では図３（ａ）の左側のエアシリンダ１４）の方向にハンド２を移動させる。ハンド４が移動して、両方のエアシリンダ１４、１５の近接センサ１６、１７が検出信号を出力すると、コンテナ６の中心Ｏ１とハンド４の中心Ｏ２の位置が合致したことになるので、制御手段がハンド４の移動を停止させる（図３（ｂ）に示す状態）。その後、両グリッパ１２、１３を上昇させ、押さえプレート２０とともにコンテナ６を把持して、排出コンベヤ１０上に移載する。このように簡単な構成で、ハンド４の中心Ｏ２とコンテナ６の中心Ｏ１とを正確に一致させることができ、コンテナ６を確実に把持することができる。

前記実施例では、一対のグリッパ１２、１３を作動させる各エアシリンダ１４、１５の戻り端位置に近接センサ１６、１７を設けたが、必ずしもこの位置に限るものではなく、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、ピストンロッド１４ａ、１５ａの戻る途中の位置に近接センサ１１６、１１７を設けて、グリッパ１２、１３のグリップ位置を設定するようにしても良い。この実施例の構成では、例えば、図４（ａ）に示すように、一方のエアシリンダ１４の近接センサ１１６が一度ＯＮになったが、他方のエアシリンダ１５の近接センサ１１７は一度もＯＮしていない場合がある。このような場合には、ハンド４を、一度もＯＮしていないエアシリンダ１５の方向に移動させる。そして、両方のエアシリンダ１４、１５の近接センサ１１６、１１７がＯＮした時点でハンド４の移動を停止させる（図４（ｂ）参照）。このように近接センサ１１６、１１７の位置を変更しても、両近接センサ１１６、１１７がＯＮした時に両グリッパ１２、１３がコンテナ６を把持する位置に到達するので、コンテナ６とハンド４との位置を簡単に修正することができる。

なお、前記各実施例では、水平移動用エアシリンダ１４、１５が収縮することにより両グリッパ１２、１３が閉鎖する方向へ移動するように配置しているが、逆に、両水平移動用エアシリンダが伸張した時に両グリッパが閉鎖する方向に移動するようにしても良い。

ロボットハンドに設けられた物品把持装置の動作を説明する全体の配置図である。（実施例１）前記物品把持装置の構成および作動を説明する図であり、図（ａ）はコンテナとハンドとの中心位置を合わせる前の状態、図（ｂ）は中心を合わせた状態を示す正面図である。図（ａ）、（ｂ）は実施例１の作動を順次説明する概略図である。図（ａ）、（ｂ）は実施例２の作動を順次説明する概略図である。（実施例２）

符号の説明

２移動手段（ロボット）
４ハンド
６物品（コンテナ）
１２グリッパ
１３グリッパ
１４シリンダ（水平移動用エアシリンダ）
１５シリンダ（水平移動用エアシリンダ）
１６検出手段（近接センサ）
１７検出手段（近接センサ）
１８昇降手段（昇降用エアシリンダ）
１９昇降手段（昇降用エアシリンダ）

Claims

物品を両側から把持する一対のグリッパを有するハンドと、このハンドを移動させる移動手段と、前記各グリッパをそれぞれ物品を把持する位置と開放位置とに移動させる一対のシリンダと、これら各シリンダに設けられ、グリッパが物品を把持する位置に移動したことを検出する検出手段と、前記移動手段の作動を制御する制御手段とを備え、
前記一対のグリッパを物品を把持する方向に移動させた際に、いずれか一方のシリンダから検出信号が得られない場合には、ハンドをそのシリンダの方向に移動させて両シリンダから検出信号を得られるようにすることを特徴とする物品把持装置
前記各グリッパに、下方から物品に係合可能な係合部を設けるとともに、前記ハンドに、両グリッパをハンドに対して昇降させる昇降手段と、物品の上面に当接可能なプレートとを設け、両グリッパによって物品を支持した後、グリッパを上昇させて物品の上面をプレートに当接させることにより、物品を把持することを特徴とする請求項１に記載の物品把持装置。