JP2587727B2 - 吸着式ロボットハンド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、吸着式ロボットハンドに関し、更に詳細に
は新たに充填する物品を保持した状態で、容器に充填済
の物品を横に寄せて充分な充填スペースを確保すること
ができ、その後該スペースに上記物品を充填することが
できる吸着式ロボットハンドに関する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする問題点〕

従来、ロボットハンドとしては、特開昭63−251186号
等公報に開示されているように、物品を２本の指体によ
り挟持し、移送するタイプのものがある。こうしたタイ
プのロボットハンドによれば、指体により物品を挟持す
ることにより、物品を崩す虞があった。こうした問題点
は、柔らかい食品等と対象とする場合、特に顕著であっ
た。

また、他のロボットハンドとしては、特開昭64−8141
号公報や特開昭63−283884号公報に開示されているよう
に、ロボットハンドに取り付けられた吸着パッドに物品
を吸着させ、持ち運びする吸着式ロボットハンドがあ
る。こうしたタイプのロボットハンドは、指体により物
品を挟持することがないので、物品を崩す虞はないもの
の、下記の問題点があった。

すなわち、容器の所定箇所に複数個の物品を充填する
場合、２個目以降の物品を充填するに際して、既に充填
した物品が邪魔になり、充分な充填スペースがない場合
がある。こうした場合、容器内に充填済みの物品を横に
寄せることが必要となるが、上記した従来のロボットハ
ンドでは、ロボットハンドに充填済みの物品を把持させ
て横に寄せた後、該ロボットハンドに新たな物品を把持
させて、得られた充填スペースに該物品を充填するとの
煩雑な作業を行う必要があった。

本発明の目的は、容器に新たに充填する物品を把持し
た状態で、充填済みの物品を横に寄せる作業ができる吸
着式ロボットハンドを提供する点にある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するための本発明の要旨は、（ａ）吸
着パッド、（ｂ）吸着パッドの開口部の周囲に多数配設
された上下動可能で且つ下端部が半径方向に移動可能に
構成された排除棒、（ｃ）吸着パッドを保持すると共に
吸着パッドに連通する真空圧通路を配設したロボットハ
ンド本体を有することを特徴とする吸着式ロボットハン
ドにある。

〔作 用〕

吸着パッドの開口部に物品を吸着させた後、該開口部
の周囲に多数配設された排除棒を下降させ、該排除棒の
下端部を開口部の中心方向に閉じる。その後吸パッドを
充分位置に移動させた後、上記排除棒の下端部を開き、
これにより容器内に充填済みの物品を横に寄せて充分な
充填スペースを確保する。その後、吸着パッドの開口部
から物品を離脱させ、物品の充填を行う。

＜実施例＞ 以下、本発明の内容を実施例に基づいて説明する。

第１図において、吸着式ロボットハッド１は、ロボッ
ト本体（図示せず）の先端に装着されており、吸着パッ
ド２とロボットハンド本体３とを有している。

該吸着パッド２は、ロボットハンド本体３の下端に装
着されている。該吸着パッド２の形状は、円筒状であっ
ても良いし或いはカップ状であってもよく特に制限され
ない。また、該吸着パッド２の材質も特に制限されない
が、物品としてコロッケ、厚揚げ等の崩れ易い食品等を
使用する場合には、吸引時の崩れを防止するために、ゴ
ム・合成樹脂等の柔軟性を有するものを採用することが
好ましい。

また、吸着パッド２の開口部４には、第２図に示すよ
うに、支持体５が設けられていることが好ましい。これ
により、吸引時に支持体５が物品を吸着パッド２の開口
部４の内側から支え、物品の崩れを有効に防止すること
ができる。該支持体５の構成としては、第２図（イ）に
示す網状部材、（ロ）に示す十字線部材、（ハ）に示す
線部材が例示できる。

上記支持体５は、第３図に示すように、開口部４の縁
端部に設けても良いし、或いは第４図に示すように、開
口部４の縁端部よりやや奥の位置に設けても良い。ま
た、支持体５は一時的に変形可能な柔軟性を有するもの
であっても良いし、或いは、変形しない程度の硬さを有
するものであっても良い。例えば、上面が平坦な物品の
場合、硬い支持体５を、開口部４の縁端部に設けること
が好ましい。また、上面の凹凸が著しい物品の場合、開
口部４の縁端部よりやや奥の位置に硬い支持体５を設け
ても良いし、或いは、開口部４の縁端部に柔軟性を有す
る支持体５を設けても良い。これにより、開口部４の縁
端部と物品との間に大きな間隙が生じることを有効に防
止することができる。

上記吸着パッド２の別の態様は、第５図に示すよう
に、該吸着パッド２の側面に開口部４から縦方向に多数
の切り込み50が形成されている。これにより、柔軟性を
有する多数の小片30が吸着パッド２の先端に周設される
ことになる。該小片30の接合部分には内側への曲りを良
くするために、溝状の折れ目31を形成することが好まし
い。尚、吸着パッド２の先端に柔軟性を有する小片30を
周設する手段としては、上記した切り込み50を形成する
手段の他に、ゴム・合成樹脂等よりなる柔軟性を有す小
片30を熱溶着等の方法により接着する手段等がある。

上記パッド２は、吸着時に、柔軟性を有する多数の小
片30が外圧により内側に曲っていびつな物品に接するよ
うになり、吸着パッド２と物品との間に大きな間隙が生
じることを防止することができる。これにより、多量の
空気が吸着パッド２内に流入することを有効に防止し、
いびつな物品を持ち上げることができる。また、網の支
持体５を設けることにより、上記したように物品の崩れ
を防止すると共に吸着パッド２の内径より小さい物品が
下記の真空圧通路の奥深く吸込まれることを有効に防止
することができる。

上記ロボットハンド本体３の下部の外側には、第６図
に示すように、上下２段にリング状の第１エアーチュー
ブ100及び第２エラーチューブ110が設けられている。該
第１エアーチューブ100及び第２エアーチューブ110に
は、それぞれエアーの供給源（図示せず）及び大気中と
連通するバルブ120a、120bを有するエアー配管130a、13
0bが連結されている。

また、上記第１エアーチューブ100及び第２エアーチ
ューブ110の外側にはシリンダー体140が縦方向に多数配
設されている。該シリンダー体140は第１エアーチュー
ブ100と第２エアーチューブ110との間の部分に設けられ
た支持部150により揺動可能にロボットハンド本体３に
取り付けられている。該シリンダー体140にはそれぞれ
に排除棒160が上下動可能に挿入されている。

上記排除棒160の上端部分はリング状の連結体170に周
設された多数の孔180に通されている。排除棒160の上端
部分の連結体170を挟む上下の位置に係止部190a、190b
を設けることにより該排除棒160は該連結体170に取り付
けられている。また、該リング状の連結体170はロボッ
トハンド本体３に配設されたシリンダー200に連結れて
いる。これにより、すべての排除棒160は共同して上下
動する。

次に、ロボットハンド本体３の内部には、第１図に示
すように、真空圧通路６が配設されており、該真空圧通
路６は上記した吸着パッド２内部と連通している。

上記真空圧通路６内部の吸着パッド２よりやや上の位
置には、吸着パッド２内部の減圧止を検知するたの圧力
センサー13が設けられている。

また、上記真空圧通路６の吸着パッド２と連通してい
ない側の端部は、第１真空圧流通管７、第１連結用配管
８を介してタンク９と連結されており、上記タンク９は
第２連結用配管10、第２真空圧流通管11を介してポンプ
12に連結されている。上記タンク９は、ポンプ12により
吸引したエアー中の水・物品のかけら等をタンク９の底
部に溜めることができ、それらがポンプ12に混入するの
を防止することができる。また、予めタンク９内部の減
圧度を充分に低下させておくことにより、吸着パッド２
による物品の吸着を短時間で行うことができる。

上記第１真空圧流通管７は、ロボットの動きに十分に
対応できる程度の柔軟性及び長さを有するものである。
第１連結用配管８には、第１ボールバルブ14a及び第２
ボールバルブ14bが設けられている。上記第２連結用配
管10には圧力調整用のリークバルブ16が設けられてい
る。

上記リークバルブ16及びポンプ12には、圧力センター
13により検知された減圧度に基づいて、吸引するエアー
の流量を制御するための制御装置90が連結されている。
制御装置90にはさらに、第１ボールバルブ14a及び第２
ボールバルブ14bが連結れている。

次に、本発明の吸着式ロボットハンドの使用方法につ
いて説明する。先ず、第１ボールバルブ14a及び第２ボ
ールバルブ14bを閉状態にし、ポンプ12を作動させ、タ
ンク９内部を例えば、−15〜−300mmHg程度の十分に低
い減圧度に調整する。

次に、ロボットハンド本体３に配設されたシリンダー
200を上昇させ、排除棒160を最上の位置まで上げる。次
に、ロボットを作動させ、吸着パッド２を物品の上面に
当てる位置まで移動させる。

次に、上記ポンプ12を作動させつつ第２ボールバルブ
14bを開状態にする。これにより、真空圧は、タンク９
から第１連結用配管８、第１真空圧流通管７及びロボッ
トハンド本体３の真空圧通路６を通って吸着パッド２の
内部まで到達する。併せて、圧力センサー13により吸着
パッド２内部の減圧度を検知すると共にその値を制御装
置90に送る。その値に基づいて該制御装置90は、減圧度
が下記の式を満足し得るように、リークバルブ16及び／
又はポンプ12を制御しエアーの吸引量を調整する。尚、
エアーの吸引量を調整するための具体的な制御方法とし
ては、例えばPID制御等の所定値を維持し得る公知の制
御方法を採用すれば良い。

上記したように、吸着パッド２内部の減圧度を検知し
つつエアーの吸引量を制御することにより、吸着パッド
内部の減圧度（吸着パッドによる物品を持ち上げる力）
を安定的に所定値にすることができる。例えば、とりの
唐揚げ・コロッケ等の吸着パッド２と物品との間に大き
な間隙が生じるようなものであっても、物品を確実に持
ち上げることができる。また、この場合、吸引時に支持
体５が物品を吸着パッド２の開口部４の内側から支える
ので、物品の崩れを有効に防止することができる。

次に、シリンダー200を下降させ、排除棒160を吸着パ
ッド２の開口部４より下方の位置まで下降させる。続い
て、第１エアーチューブ100と連通するエアー配管130a
のバルブ120aをエアー供給源と連通するように切り替え
た後、エアーを第１エアーチューブ100に供給すると共
に、第２エアーチューブ110に連通するバルブ120bを大
気中と連通するように切り変え、エアーを第２エアーチ
ューブ110から排出可能にする。これにより、シリンダ
ー体140は第１エアーチューブ100と第２エアーチューブ
110の間に設けられた支持部150によりロボットハンド本
体３に揺動可能に取り付けられているので、シリンダー
体140の上部が第１エアーチューブ100の膨張により外側
に押されることになり、反対にシリンダー体140の下端
部は内側に押されることになる。この結果、シリンダー
体140に挿入されている排除棒160の下端部は、吸着パッ
ド２の中心方向に向って閉じることになる。これによ
り、吸着パッド２により吸着された物品は排除棒160に
より覆われることになる。

次に、該吸着パッド２により物品を吸着させた状態ロ
ボットを作動させ、物品を目的地、すなわち容器内の充
填位置まで移送する。

次いで、第２エアーチューブ110と連通するエアー配
管130bのバルブ120bをエアー供給源と連通するように切
り変えた後、エアーを第２エアーチューブ110に供給す
る。さらに、第１エアーチューブ100に連通するバルブ1
20aを大気中と連通するように切り変え、エアーを第１
エアーチューブ100から排出可能にする。これにより、
シリンダー体140は第１エアーチューブ100と第２エアー
チューブ110の間に設けられた支持部150によりロボット
ハンド本体３に揺動可能に取り付けられているので、シ
リンダー体140の下部が外側に押されることになり、反
対にシリンダー体140を上端部は内側に押されることに
なり、元の垂直状態に戻る。

以上の作動によりシリンダー体140に挿入されている
排除棒160の下端部が、吸着パッド２の中心方向から外
側に開くことになり、この際、既に容器に充填されてい
る物品を横に排除することとなり、十分な充填スペース
を確保できることになる。

次に、第２ボールバルブ14bを閉状態にすると共に、
第１ボールバルブ14aを開状態にする。これにより、大
気圧が第１連結用配管８、第１真空圧流通管７及びロボ
ットハンド本体３の真空圧通路６を通って吸着パッド２
の内部まで到達する。その結果、物品を持ち上げる力が
解除されることになり物品は吸着パッド２の開口部４よ
り離脱する。この場合、上記第１ボールバルブ14aに加
圧空気の供給源を連結することにより物品を吸着パッド
２の開口部４からより短時間で離脱させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の吸着式ロボットハンドの説明図、第２
図は本発明の吸着式ロボットハンドの下面の説明図、第
３図及び第４図は吸着パッドの断面図、第５図は吸着パ
ッドの斜視図、第６図は吸着式ロボットハンドの要部拡
大斜視図である。 １……ロボットハンド ２……吸着パッド ４……開口部 ５……支持体 ９……タンク 90……制御装置 100……第１エアーチューブ 110……第２エアーチューブ 140……シリンダー体 160……排除棒 200……シリンダー

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）吸着パッド、 （ｂ）吸着パッドの開口部の周囲に多数配設された上下
   動可能で且つ下端部が半径方向に移動可能に構成された
   排除棒、 （ｃ）吸着パッドを保持すると共に吸着パッドに連通す
   る真空圧通路を配設したロボットハンド本体、 を有することを特徴とする吸着式ロボットハンド。