JP2668158B2 - 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
み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
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、柔らかい食品等を対象とする場合、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、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、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、ロボットハンドに容器内に充填済みの物品を再び把
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、新たに充填する物品を把持した状態
のままで、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、（ｃ）ロボットハンド本体の下部に揺動可能に取り
付けられた排除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、開口部の
上方に位置していた排除体を下方に揺動させ吸着パッド
開口部の下方に位置させる。その後吸着パッドを充填位
置に移動させた後、上記排除手段を開口部より上方向に
揺動させる。これにより容器内に上記済みの物品を横に
寄せて充分なスペースを確保する。その後、該吸着パッ
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、吸着式ロボットハンド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・合金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の具体的な構成としては、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、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る
小片30を熱溶着等の方法により接着する手段等がある。

上記吸着パッド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
状の支持体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に吸込まれることを有
効に防止することができる。

吸着パッド２の更に別の態様は、第６図に示すよう
に、吸着パッド２の側面の下端には、下記の排除体の揺
動方向と直交する位置に相対するように開孔部40が設け
られている。これにより、吸引時に上記開孔部40の縁が
丸味をおびた横長の物品の上面とほぼ合致することにな
り、多量の空気が吸着パッド２内に流入することを防止
することができ、丸味をおびた横長の物品を持ち上げる
ことができる。

上記開口部40の形状としては、例えば半円状、半楕円
状等がある。吸着パッド２の下面の最大幅が、第８図に
示すように、開孔部40の横幅ｄより広いものである場合
には、両開孔部40の相対する端部55a、55bを結ぶ直線と
下面の縁端部20aにより形成される面部分、並びに、も
う一方の両開孔部40の相対する端部55c、55dを結ぶ直線
と下面の縁端部20bにより形成される面部分とにそれぞ
れ邪魔板21を取り付けることが多量の空気が吸着パッド
２内に流入することをより有効に防止することができる
点で好ましい。

次に、上記ロボットハンド本体３の下部の外側には、
第６図及び第７図に示すように、排除体300が揺動可能
に取り付けられている。すなわち、該排除体300は、ロ
ボットハンド本体３の下部の外側の相対する位置に設け
られた支軸310、該支軸310に支持棒320を介してくの字
形に取りつけられた排除プレート330、上記支持棒320に
端部が摺動可能に取り付けられた連結体340とを有して
おり、更に、該連結体340は、ロボットハンド本体３に
配設されたシリンダー400と連結されている。

また、ロボットハンド本体３の内部には、第１図を示
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内部の減圧度を検知するための圧
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、圧力センサー
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100が連結されてい
る。制御装置100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、シリンダー400を上昇させ、ロボットハンド本
体３の下部に取り付けられ排除体300を、支軸310を中心
にして上方向に揺動させ、次の吸着作業に支障が生じな
い位置で止める。その状態のまま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100に送る。その値に基づいて該制御装置100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。

（注）上記式中吸着パッドの開口面積とは上方向からの
投影図における開口面積を意味する。

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があっても、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400を下降させ、排除体300を、支軸
310を中心にして下方向に揺動させ、第７図に示すよう
に、吸着パッド２の開口部４の下方に位置させる。

次に、該吸着パッド２により物品を吸着させた状態で
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、シリンダー400を再度上昇させ、上記排除プ
レート330がほぼ垂直状態になるまで、上記排除体300を
上方向に揺動させる。この際、既に容器に充填されてい
る物品を横に寄せることとなり、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。

本発明の別の態様としては、２つの排除体をロボット
ハンド本体の下部に対称的に取り付けるものがある。

【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
図は吸着パッドの下面の説明図、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
図は本発明の吸着式ロボットハンドの要部拡大側面図、
第７図は本発明の吸着式ロボットハンドの要部拡大正面
図、第８図は吸着パッドの下面の平面図である。 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 21……邪魔板 40……開口部 50……切込部 100……制御装置 300……排除体 400……シリンダー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ６５Ｇ 69/16 Ｂ６５Ｇ 69/16

Claims (3)

(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、 （ｃ） ロボットハンド本体の下部に揺動可能に取りつ
   けられた排除体、 を有することを特徴とする吸着式ロボットハンド。
2. 【請求項２】上記排除体は上記ロボットハンド本体に軸
   支されている請求項１記載の吸着式ロボットハンド。
3. 【請求項３】上記吸着パッドは支持体を有している請求
   項１記載の吸着式ロボットハンド。