JP2009202248A - 部品取り出し用ハンド、及び部品取り出し方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の部品を同時に取り出すことが可能であり、かつ、取り出した複数の部品を指定の場所に同時にリリースすることが可能な部品取り出し用ハンドを提供する。
【解決手段】ロボットアームに取り付けられる部品取り出し用ハンド１は、一方向に延伸するフレーム１１、フレーム１１の一端部の近傍に設けられ、各々独立して部品を把持可能な複数の把持手段１２、及びフレーム１１の他端部の近傍に設けられ、フレーム１１をロボットアームに連結可能な連結手段１３を備えており、複数の把持手段１２は、フレーム１１の延伸方向に沿って各々独立してスライド運動可能である。
【選択図】図５

Description

本発明は、複数の部品の同時取り出しが可能な部品取り出し用ハンド、及び当該ハンドを用いた部品取り出し方法に関する。

一般に、大量生産に用いられる部品は、種類ごとに部品箱に収められた状態で部品棚に保管されている。そして、生産指示が行われると、必要な数の部品がピッキング工程により部品箱から取り出され次工程へと搬送される。

このようなピッキング工程において、個々の部品は、ロボットアームに装着されたハンドによって把持され、ロボットアームの動作によって所定の取り出し先まで移送された後にリリースされる。ここで、部品の取り出し先には搬送用のキット箱が置かれており、リリースされた部品はこのキット箱の所定の位置に投入されることになる。例えば、以下の特許文献１には、直交３軸方向に移動可能なハンド機構により、出庫ラック上の物品を把持して物品収集用の出荷箱の上方に送り出し、把持した物品を出荷箱の所定の位置に受け渡す方法が開示されている。

他方、複数の部品を取り出す生産指示が行われた場合には、取り出す部品の個数に応じた専用構造の複数取り用のハンドが用いられる。このような複数取り用のハンドは、部品箱内の部品の配置に合わせて設計されるため複数の部品を同時に把持し、取り出すことが可能である。

しかし、複数取り用のハンドを用いて複数の部品を同時に取り出したとしても、必ずしもそれらを同時にリリースすることはできずピッキング工程の短縮を実現できない点が指摘されている。これは、取り出された個々の部品はキット箱内で次工程における作業性等を考慮した配置を取る必要があるため、必ずしも取り出し時の配置のままキット箱に投入されることができないからである。そのため、同時に取り出した複数の部品を個別にキット箱に投入したり、一旦キット箱に投入した後に並び替えたりしているのが現状である。
特開平６−１４４５０７号公報

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、複数の部品を同時に取り出すことが可能であり、かつ、取り出した複数の部品を指定の場所に同時にリリースすることが可能な部品取り出し用ハンド、及び当該ハンドを用いた部品取り出し方法を提供することである。

上記目的を達成するための本発明は、ロボットアームに取り付けられる部品取り出し用ハンドであって、一方向に延伸するフレーム部、前記フレーム部の一端部の近傍に設けられ、各々独立して部品を把持可能な複数の把持手段、及び前記フレーム部の他端部の近傍に設けられ、前記フレーム部を前記ロボットアームに連結可能な連結手段を備えている。ここで、前記複数の把持手段は、前記フレーム部の延伸方向に沿って各々独立してスライド運動可能であることを特徴とする。

本発明の部品取り出し用ハンド及び部品取り出し方法によれば、複数の部品を同時に取り出し、かつ、取り出した部品を指定の場所に同時に投入することができるようになるため、複数の部品を取り出すピッキング工程のサイクルタイムを著しく短縮することができる。

＜部品取り出し用ハンドの構成＞
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態の部品取り出し用ハンド１が適用された部品取り出しシステムＡの一例を示す上面図である。

図１の例において、本実施形態の部品取り出し用ハンド１が装着されるロボットアーム２の両側には、本システムによって取り出そうとする部品ｂが収納された多数の部品箱Ｂを格納できる部品棚５が配置されている。ここで、ロボットアーム２は、任意の駆動手段（不図示）により、前後方向（図中の左右方向）に設けられた走行軸３に沿って運動可能であるとともに、鉛直方向に沿った回転軸回りに回転可能である。そのため、ロボットアーム２は、生産指示に応じて、部品棚５内の部品ｂの取り出しに適した位置まで運動することができる。

後述のように、本実施形態の部品取り出しシステムＡは、部品取り出し用ハンド１が有する特徴的な構成により、複数の部品ｂを部品箱Ｂから同時に取り出し、さらに、取り出した複数の部品ｂを所定の配置で同時にリリースすることができる。そして、図１の例において、部品取り出し用ハンド１からリリースされた複数の部品ｂは部品搬送用のキット箱６に投入され、このキット箱６に収納された状態で次工程へと搬送されることになる。

図２は、図１に示された本実施形態の部品取り出しシステムＡの主要部を示す斜視図である。図２の例において、本実施形態のロボットアーム２は、任意の駆動手段（不図示）により、鉛直方向に設けられた上下軸４に沿って上下方向にも運動可能である。そのため、図２のように部品棚５が多段式であっても、部品ｂの取り出しに適した高さまで運動することができる。

上記のように、部品取り出しシステムＡによって取り出そうとする部品ｂは、部品箱Ｂに収納された状態で部品棚５に配置されている。ここで、上記例による部品箱Ｂについて説明する。図３は、本実施形態の部品箱Ｂの一例を示す斜視図である。

図３のように、部品箱Ｂには、複数の部品ｂが仕切り（不図示）によって整列させられた状態で収納される。このような部品箱Ｂから、本実施形態の部品取出しシステムＡにより１つ又は複数の部品ｂが同時に取り出される。なお、部品箱Ｂが空になったら、新たに部品ｂが収納された部品箱Ｂが、部品棚５のロボットアームに対向する面とは反対側の面から供給される。通常、同一の部品箱Ｂに収納される部品ｂは全て同種類のものであり、図３に示される部品ｂはドアハンドルである。

続いて、本実施形態のロボットアーム２について説明する。図４は、本実施形態のロボットアーム２の一例を示す斜視図である。本例のロボットアーム２は、複数の関節を備えた汎用設計によるものであり、部品取り出し用ハンド１が取り付けられる先端部２ａを３次元的に移動させることができる。これにより、部品取り出し用ハンド１を、部品ａの取り出しに最も適した位置に移動させることができる。また、ロボットアーム２のアーム先端部２ａは回転可能に設けられているため、そこに取り付けられる部品取り出し用ハンド１の延伸方向回りの角度を変更することができる。

続いて、本実施形態による部品取り出し用ハンド１の詳細な構成について説明する。図５は、本実施形態による部品取り出し用ハンド１の一例を示す斜視図である。

図５の例において、部品取り出し用ハンド１は、一方向に延伸するフレーム１１、フレーム１１の一端部の近傍に設けられた複数の把持手段１２、及びフレーム１１の他端部に設けられた連結手段１３を含む。ここで、フレーム１１と各々の把持手段１２の間には汎用的なスライド装置（不図示）が介装されている。そのため、各々の把持手段１２は、フレーム１１の延伸方向に沿って互いに独立にスライド運動可能である。また、連結手段１３は、汎用的な連結部材からなり、フレーム１１をロボットアーム２に対して連結・固定する機能を果たす。

続いて、本実施形態による部品取り出し用ハンド１の把持手段１２の詳細について説明する。図６は、本実施形態による把持手段１２の一例を示す斜視図である。本実施形態において、把持手段１２は、取り出そうとする部品ｂを把持し、それを部品取り出し用ハンド１に対して固定する役割を果たす。図６の例において、各々の把持手段１２は、取り出そうとする部品ｂに吸着可能な複数のバキュームパッド１２１、及びバキュームパッド１２１部に真空状態を形成するためのマニホルド１２２を備えている。ここで、各々の把持手段１２に設けられたマニホルド１２２は互いに独立した制御系統によって制御されているため、各々の把持手段１２は互いに独立して部品ｂの把持動作を行うことができる。

続いて、本実施形態の部品取り出し用ハンド１の動作について説明する。上記のように、本実施形態の部品取り出し用ハンド１に設けられた複数の把持手段１２は、フレーム１１の延伸方向に沿って互いに独立してスライド運動可能である。そのため、本実施形態の部品取り出し用ハンド１は、部品箱Ｂに収納された複数の部品ｂを同時に把持することができるように、複数の把持手段１２の配置を部品箱Ｂに収納された複数の部品ｂの配置に合せて変更することが可能である。また、部品ｂの取り出し先であるキット箱６への移送中に、ロボットアーム２作動時の振動等により部品ｂどうしが干渉することがないように、隣接する把持手段１２どうしを十分に離間させることが可能である。さらに、キット箱６まで移送した複数の部品ｂをキット箱６内に同時に投入することができるように、複数の把持手段１２を個々の部品のリリース位置に合わせて変更することが可能である。図７は、図６の例による部品取り出し用ハンド１において、２つの把持手段１２を部品ｂどうしの干渉防止のために十分に離間させた状態を表す斜視図である。

次に、上記の例における部品取り出しシステムＡによって取り出した部品ｂの取り出し先であるキット箱６について説明する。図８は、本実施形態によるキット箱６の一例を示す斜視図である。図８のように、本例によるキット箱６は、仕切りによって複数の小部屋６ａに区画されており、部品取り出しシステムＡによって取り出された個々の部品ｂは、いずれかの小部屋６ａの上方でリリースされ、そこに投入されることになる。個々の部品ｂをどの小部屋６ａに投入するかは、次工程での作業性等を考慮して決定され、生産指示において指定される。

続いて、図９は、図８の例によるキット箱６内に部品ｂが投入される様子を示す上面図である。図９のように、部品取り出し用ハンド１がキット箱６の上方に達したら、把持手段１２をスライド運動させることで、個々の部品ｂをそれに対して指定された小部屋６ａの真上に配置する。その状態で把持手段１２を解除して部品ｂをリリースすることで、個々の部品ｂをそれに対して指定された小部屋６ａに投入することができる。

＜部品取り出し方法＞
次に、本実施形態の部品取り出し用ハンド１を用いた部品取り出し方法について説明する。上記の例による部品取り出し用ハンド１を用いた部品取出し方法は、以下の手順（１）〜（７）を含む。

（１）部品取り出し用ハンド１を、部品ｂの取り出しに適した位置まで移動させる。つまり、ロボットアーム２を走行軸３及び上下軸４に沿って運動させ、さらに、ロボットアーム自体を作動させることにより、ロボットアーム２の先端部２ａに取り付けられた部品取り出し用ハンド１を、部品棚５に置かれた部品箱Ｂの上方に移動させる（図１、図２、及び図４参照）。

（２）複数の把持手段１２を、取り出そうとする部品ｂの配置に合わせてそれぞれスライド運動させる。つまり、各々の把持手段１２を、それによって把持する部品ｂの真上まで移動させる（図３及び図４参照）。

（３）複数の把持手段１２により、取り出そうとする複数の部品ｂをそれぞれ同時に把持する。つまり、各々の把持手段１２のバキュームパッド１２１を部品ｂの上面に接触させ、その状態でマニホルド１２２を作動させることにより、各々の把持手段１２を部品ｂに吸着させる（図４及び図６参照）。

（４）複数の把持手段１２を、把持した部品ｂの移送に適した位置までそれぞれスライド運動させる。つまり、把持した部品ｂどうしがロボットアーム２作動時の振動等により干渉することのないように、互いに隣接する把持手段１２をそれぞれスライド運動させる。より具体的には、片方の把持手段１２を、もう一方から離反する方向にスライド運動させる（図７参照）。

（５）部品取り出し用ハンド１を、部品ｂの取り出し先まで移送する。つまり、ロボットアーム２を作動させることにより、部品ｂを把持した状態の部品取り出し用ハンド１を、部品ｂの取り出し先であるキット箱６の上方まで移送する（図１参照）。

（６）複数の把持手段１２を、取り出し後の部品ｂに対して指定された配置に合わせてそれぞれスライド運動させる。つまり、個々の部品ｂが生産指示においてその投入先として指定された小部屋６ａの真上に配置されるように、各々の把持手段１２をスライド運動させる（図８及び図９参照）。

（７）複数の把持手段１２をそれぞれ同時に解除して部品ｂをリリースする。つまり、マニホルド１２２の制御によりバキュームパッド１２１内の真空状態を解消して、部品ｂを把持手段１２から切り離す。

次に、以上の構成よりなる本実施形態の作用効果について説明する。

前述のように、本実施形態の部品取り出し用ハンド１は、互いに独立してスライド運動可能な把持手段１２により、複数の部品ｂを同時に把持することが可能であり、かつ、把持した部品ｂの配置を予め指定されたリリース時の配置に変更することが可能である。

そのため、上記の手順（１）〜（７）に従って本実施形態の部品取り出しシステムＡを稼動させれば、複数の部品ｂを同時に取り出すことができ、さらに、取り出し複数の部品ｂを指定の場所に同時に投入することができるので、複数の部品ｂを取り出すためのピッキング工程のサイクルタイムを大幅に短縮することができる。なお、この効果は同時に取り出す部品の数が多ければ多いほど顕著になる。

また、上記の手順（４）において、互いに隣接する把持手段１２どうしの間隔を十分に保つことで、移送中の振動等により部品ｂどうしが干渉することを防止できる。その結果、ピッキング工程のサイクルタイムを短縮しつつ、ピッキング時に発生しうる部品ｂの破損を効果的に防止することができる。

また、上記の手順（１）及び（２）を同時に進行させることで、ロボットアーム２の運動中に複数の把持手段１２を取り出し位置まで移動させることができるので、ピッキング工程のサイクルタイムをさらに短縮することができる。同様に、上記の手順（４）及び（５）を同時に進行させることで、部品ｂの取り出し位置への移送中に複数の把持手段１２を部品ｂの移送に適した位置まで移動させることができ、また、上記の手順（５）及び（６）を同時に進行させることで、部品ｂの取り出し位置への移送中に部品ｂの配置を予め指定されたリリース時の配置に変更することができるので、ピッキング工程のサイクルタイムをさらに短縮することができる。

なお、本発明は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内において、種々改変することができる。例えば、上述した実施形態において、本発明の部品取り出し用ハンド１の把持手段１２は、バキュームパッド１２１及びマニホルド１２２が形成する真空状態によって部品ｂを吸着するが、本発明は必ずしもこれに限定されない。つまり、本発明の部品取り出し用ハンド１の把持手段１２は、取り出そうとする部品ｂをリリース可能な状態で把持できる機能を備えていればいかなるものであってもよい。

本実施形態の部品取り出し用ハンドが適用された部品取り出しシステムを示す上面図である。 図１の主要部を示す斜視図である。 本実施形態の部品取り出し用ハンドにより取り出す部品を収納する部品箱を示す斜視図である。 本実施形態の部品取り出し用ハンドが取り付けられるロボットアームを示す斜視図である。 本実施形態の部品取り出し用ハンドを示す斜視図である。 本実施形態の部品取り出し用ハンドの主要部を示す斜視図である。 本実施形態の部品取り出し用ハンドの主要部を示す斜視図である。 本実施形態において取り出された部品を収納するためのキット箱を示す斜視図である。 本実施形態において取り出された部品を収納するためのキット箱を示す上面図である。

符号の説明

１ 部品取り出し用ハンド
１１ フレーム、
１２ 把持手段、
１２１ バキュームパッド、
１２２ マニホルド、
２ ロボットアーム、
２ａ 先端部、
３ 走行軸、
４ 上下軸、
５ 部品棚
Ａ 部品取り出しシステム
Ｂ 部品箱
ｂ 部品。

Claims (5)

1. ロボットアームに取り付けられる部品取り出し用ハンドであって、
   一方向に延伸するフレーム部と、
   前記フレーム部の一端部の近傍に設けられ、各々独立して部品を把持可能な複数の把持手段と、
   前記フレーム部の他端部の近傍に設けられ、前記フレーム部を前記ロボットアームに連結可能な連結手段と、を備えており、
   前記複数の把持手段は、前記フレーム部の延伸方向に沿って各々独立してスライド運動可能であることを特徴とする部品取り出し用ハンド。
2. 請求項１に記載の部品取り出し用ハンドを用いた部品の取り出し方法であって、
   前記部品取り出し用ハンドを、部品の取り出しに適した位置まで移動させるステップ１）と、
   前記複数の把持手段を、取り出す部品の配置に合わせてそれぞれスライド運動させるステップ２）と、
   前記複数の把持手段により、取り出す部品をそれぞれ同時に把持するステップ３）と、
   前記複数の把持手段を、把持した前記部品の移送に適した位置までそれぞれスライド運動させるステップ４）と、
   前記部品取り出し用ハンドを、前記部品の取り出し先まで移送するステップ５）と、
   前記複数の把持手段を、取り出し後の前記部品に対して指定された配置に合わせてそれぞれスライド運動させるステップ６）と、
   前記複数の把持手段をそれぞれ同時に解除して前記部品をリリースするステップ７）と、を含むことを特徴とする部品の取り出し方法。
3. 前記ステップ１）及び前記ステップ２）が並行して実行されることを特徴とする請求項２に記載の部品取り出し方法。
4. 前記ステップ４）及び前記ステップ５）が並行して実行されることを特徴とする請求項２又は３に記載の部品取り出し方法。
5. 前記ステップ５）及び前記ステップ６）が並行して実行されることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１つに記載の部品取り出し方法。

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