JP3664459B2 - 物品把持機構における整列状態変換装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ケーサやアンケーサ等において物品を移しながら整列状態を変換する場合に用いられる物品把持機構における整列状態変換装置に関する。より詳しくは、１列から複数列あるいは複数列から１列に整列状態を変換するとともに物品相互間の間隔を拡縮して所定の整列状態に変換する場合に好適な物品把持機構における整列状態変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の整列状態の変換装置として物品の整列数を変換する列数変換装置が知られている（特公平１−５１４０４号公報、特開昭５７−１１４４１３号公報）。しかしながら、これらの従来技術においては、ユニット化された複数の把持手段相互間の間隔を拡縮する機能は備えていなかったため、間隔のあいたピッチで搬送される１列の物品を複数列に変換して箱詰めする際に物品相互間のピッチをつめて箱詰めしたり、逆に複数列の箱詰め状態から１列に変換して搬送ラインに移送する場合に物品相互間の搬送ピッチを調整して供給したりすることはできなかった。したがって、１列の搬送ラインから、あるいは１列の搬送ラインに対して物品を取出したり供給する際の搬送ピッチに関する選択の自由度はなく適応範囲が限定されていた。このため、前後の作業工程との関連などから物品相互間に間隔をあけて搬送する場合には対応が困難であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような従来の事情に鑑みてなされたもので、１列から、あるいは１列に整列数を変換する際に物品相互間の縦横の間隔を拡縮でき、１列状態の搬送における物品相互間に所定の搬送間隔をあける場合に対応可能な整列状態変換装置を提供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するため、前記把持ユニット相互間の間隔を拡縮する第１拡縮機構に加えて、その第１拡縮機構による各把持ユニット相互間の拡縮動作と並行して各把持ユニット自体を回転させる回転機構と、該回転機構による各把持ユニットの回転動作と並行してそれぞれの把持ユニットに配設された前記各把持手段相互間の間隔を拡縮する第２拡縮機構とを具備し、前記回転機構によるそれぞれの把持ユニットの回転動作により整列数を変換するとともに、前記第１拡縮機構及び第２拡縮機構による拡縮動作により物品相互間の縦横の間隔を変換することを特徴とする。なお、前記回転機構が前記第１拡縮機構による拡縮動作を前後動作に変換するカム機構及びその前後動作を回転動作に変換するラックピニオン機構を介して連動するように連係することができる。また、前記各把持ユニットに移動可能に配設された把持手段をその把持ユニットを回転可能に支持した固定支持部側に連係することにより、前記回転機構による各把持ユニット自体の回転に基づく前記固定支持部側との相対的な変位を利用して各把持手段相互間の間隔を拡縮することができる。その場合、前記固定支持部側に設けられたピニオン及び該ピニオンに噛合うラック手段を介して連係することができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明における前記各把持ユニットは、それぞれボトル等の物品の上部を把持する公知の把持手段を複数備えたユニットととして構成されている。この場合、把持ユニットの設置数及び一つの把持ユニットに備えられる把持手段の設置数は箱詰め等における縦横の整列数との関係から決定される。把持ユニットは把持ヘッド本体に対して往復移動可能に支持され、把持ユニットを相対的に移動することにより各把持ユニット相互間の間隔を拡縮し得るように構成されており、これによって前記第１拡縮機構が構成されている。なお、この場合、把持ユニットの設置数が奇数個の場合には、中央の把持ユニットを中心に拡縮するように構成することにより、中央部の把持ユニットは把持ヘッド本体に対する位置を固定することができる。また、全ての把持ユニットは、把持ヘッド本体に対して回転可能に支持されており、把持ユニットを９０度回転させることにより整列数を変換するように構成されている。すなわち、各把持ユニットのそれぞれの把持手段に物品を把持した状態で９０度回転させることにより、１列状態と複数列状態との間において整列状態を変換できるように構成されている。
【０００６】
把持ユニットの拡縮動作と並行してそれぞれの把持ユニット自体を回転させる回転機構は、サーボモータ等の駆動手段により回転駆動するように構成しても、把持ユニットの拡縮動作に伴う往復移動を利用して回転させるように構成してもよい。例えば、把持ユニットの拡縮動作をカム機構によりラックの前後動作に変換し、更にピニオンを介して回転動作に変換して各把持ユニットへ伝達することにより各把持ユニットを同時に回転させるように構成することができる。なお、両動作を並行させるタイミングに関しては自由な設定が可能であることはいうまでもない。
【０００７】
各把持ユニットに備えられた各把持手段は往復移動可能に配設され、前記把持ユニットの回転動作に並行して各把持手段相互間の間隔を拡縮し得るように前記第２拡縮機構が構成されている。この場合、この第２拡縮機構の駆動力、すなわち前記各把持手段の往復移動のための駆動力は、エアシリンダ等の駆動手段から得てもよいし、前記各把持ユニットに移動可能に配設された把持手段をその把持ユニットを回転可能に支持した固定支持部側に連係させることにより、前記回転機構による各把持ユニット自体の回転に基づく前記固定支持部側との相対的な変位を利用して各把持手段相互間の間隔を拡縮するように構成してもよい。例えば、前記各把持ユニットの固定支持部側にピニオンを設け、そのピニオンに噛合うラックを前記把持手段側に連係し、前記ラックが把持ユニットの回転に伴って固定状態にあるピニオンのまわりを噛合しながら回転する際に生じる相対的な変位を利用して各把持手段を移動させることによって前記拡縮動作を行わせるように構成することができる。なお、この場合においても、両動作を並行させるタイミングに関しては自由な設定が可能であることはいうまでもない。
【０００８】
【実施例】
以下、本発明の実施例に関して説明する。図１〜図３は本発明の一実施例としてロボットハンドの物品把持ヘッドに適用した場合の要部を例示したもので、図１は正面図、図２は平面図、図３はＡ−Ａ断面図である。図中、１は把持ヘッド本体で、その裏面等の適所には図示しない作業用ロボットのアーム先端部が連結され、ロボットハンドの物品把持ヘッドとして機能する。本実施例においては、把持ヘッド本体１には３組の把持ユニット２〜４が設けられており、それぞれ、把持ユニット２には３個の把持手段５〜７、把持ユニット３には３個の把持手段８〜１０、把持ユニット４には３個の把持手段１１〜１３が備えられている。すなわち、本実施例は、その一例として、１列に配列した９個の物品を把持して縦横共３列の整列状態に変換したり、逆に縦横共３列の整列状態から９個の１列の整列状態に変換する場合を例示したものである。
【０００９】
中央の把持ユニット３は、固定支持体１４を介して把持ヘッド本体１側に固定されている。他方、両側の把持ユニット２，４はガイド軸１５，１６に摺動自在に嵌合したスライド支持体１７，１８を介して左右方向に往復移動可能に構成されている。本実施例においては、把持ユニット２，４を移動させるための駆動手段として、１個のエアシリンダ１９が設けられている。そのエアシリンダ１９の作動軸２０はスライド支持体１８側に連結され、把持ユニット２を駆動するように構成されている。そして、この把持ユニット２の動作は、図２に示すように、把持ヘッド本体１側に設けられたプーリー２１，２２間に張設されたタイミングベルト２３を介して把持ユニット４側へ伝動され、同時に駆動されるように構成されている。すなわち、把持ユニット２はスライド支持体１７を介してタイミングベルト２３の一側、本実施例では図中上側の固定部２４に連結され、他方、把持ユニット４はスライド支持体１８を介して同タイミングベルト２３の他側である下側の固定部２５に連結されており、これによって両把持ユニット２，４は前記把持ユニット３を挟んで互いに逆方向に動作することになる。
【００１０】
しかして、エアシリンダ１９が作動されると、把持ユニット２が駆動され一方に移動すると同時に把持ユニット４がタイミングベルト２３を介して逆方向に移動して把持ユニット３を中心に拡縮動作が行われることになる。以上のように、本実施例においては、各把持ユニット２，４を支持した、ガイド軸１５，１６に摺動可能に嵌合されたスライド支持体１７，１８、一方のスライド支持体１７を駆動するためのエアシリンダ１９及びそのスライド支持体１７の動作を他方のスライド支持体１８に伝動して逆方向に移動させるためのタイミングベルト２３等により、第１拡縮機構が構成されることになる。
【００１１】
それぞれの把持ユニット２〜４は、固定支持体１４あるいはスライド支持体１７，１８に対して、図３に示すように、円筒状の回転軸部２６を介してベアリング等の軸受を介して回転のみ可能に支持されている。各回転軸部２６の上部には、それぞれ図１中のＢ−Ｂ断面を示した図４に示すように、ピニオン２７〜２９が固着されており、それらのピニオン２７〜２９に噛合うラック３０〜３２の前後動により、各把持ユニット２〜４が回転されるように構成されている。前記把持ヘッド本体１には固定カム板３３が設けられており、その対称形に形成されたカム溝３４，３５にラック３０，３２に設けられたカムフォロア３６，３７が係合されている。また、図２に示したように、把持ユニット２を回転可能に支持したスライド体１７には可動カム板３８が設けられており、そのカム溝３９にラック３１に設けられたカムフォロア４０が係合されている。
【００１２】
しかして、前記第１拡縮機構を介して両側のスライド支持体１７，１８が互いに逆方向に作動すると、ラック３０，３２がカムフォロア３６，３７を介してカム溝３４，３５に沿って前後動するので、ピニオン２７，２９を介して両側の把持ユニット２，４が同時に同方向に回転される。他方、中央の把持ユニット３は左右方向には不動であるが、前記可動カム板３８側がスライド支持体１７によって移動し、ラック３１がカムフォロア４０を介してカム溝３９に沿って前後動するので、ピニオン２８を介して同時に同方向に回転される。この場合、本実施例においては、カム溝３４，３５，３９における傾斜部を把持ユニット２〜４相互間の間隔の大きい拡開状態側に偏って形成したので、把持ユニット２〜４の回転動作は拡開状態の近傍において行われることになる。また、その傾斜部の前後方向の行程差、すなわちラック３０〜３２の行程は、把持ユニット２〜４を９０度回転させる長さに設定されている。以上のように、本実施例においては、把持ユニット２〜４の各回転軸体２６に設けられたピニオン２７〜２９及びそれらのピニオン２７〜２９に噛合うラック３０〜３２、さらにラック３０〜３２に設けられたカムフォロア３６，３７，４０に係合するカム溝３４，３５，３９等により把持ユニット２〜４の回転機構が構成されることになる。なお、図中、４１は可動カム板３８の両側に設けられた一対からなる案内用ローラである。
【００１３】
さらに、各把持ユニット２〜４を回転可能に支持する前記各回転軸体２６側の下部には、図３に示すようにコ字状の支持体４２が固着されており、各把持ユニット２〜４の中央部の把持手段６，９，１２を支持しているとともに、図１に示すように前記支持体４２に取着されたガイド軸４３，４４に摺動可能に嵌合したスライド支持体４５，４６を介して両側の把持手段５，７，８，１０，１１，１３がそれぞれ往復移動可能に支持されている。他方、同各把持ユニット２〜４を回転可能に支持している前記固定支持体１４及びスライド支持体１７，１８側の下部には、それぞれ２個ずつのピニオン４７，４８が固定されている。これらのピニオン４７，４８は軽量化の観点からそれぞれ略半円状に形成され、かつ一体的に形成されている。そして、図５に示したように、ピニオン４７にはラック軸体４９のラック部５０が噛合い、またピニオン４８にはラック軸体５１のラック部５２が噛合っている。
【００１４】
前記ラック軸体４９，５１は矩形状の断面を有し、その一部に形成されたラック部５０，５２は他の部分より大きく形成され、図５に示すように、前記ラック軸体４９の両側の小形部分がスライド支持体４５，４６を貫通して摺動自在に支持されている。また、スライド支持体４５とラック軸体４９の外端部との間及びスライド支持体４６とラック軸体５１の外端部との間にはスプリング５３、５４が弾設されており、それぞれのスライド支持体４５，４６をラック部５０，５２の外側端部側に押圧している。さらに、図３に示すように、コ字状の支持体４２の背面側に形成された引掛け部５５にはストッパ部材５６が物品に応じて交換可能に設置されている。このストッパ部材５６の両端には必要に応じて当接部材が付設され、スライド支持体４５，４６の縮小動作時に当接して、縮小間隔を物品に適応した整列間隔に設定する機能を有する。なお、図中、５７は圧力エアの供給管で前記回転軸体２６内を通して配管され、分岐部５８で分岐されて各把持手段５〜１３の把持部に作動用として供給されるように構成されている。
【００１５】
しかして、前述の回転機構を介して各把持ユニット２〜４が回転されると、前記回転軸体２６の下部に固着されたコ字状の支持体４２及びガイド軸４３，４４を介して、両側のスライド支持体４５，４６に支持された各把持手段５，７，８，１０，１１，１３がそれぞれ中央部の把持手段６，９，１２を中心に回転する。この回転に伴い、図５及び図６に示すように、前記ラック軸体４９，５１は、ピニオン４７，４８の周りを、ラック部５０，５２を噛合しながら回転する結果、それぞれ中央部の把持手段６，９，１２との間の間隔を拡縮することになる。例えば、各把持ユニット２〜４が図５の状態から右に９０度回転をして図６の状態に移行した場合には、ラック軸体４９，５１はピニオン４７，４８との噛合いによりそれぞれ矢印の方向に相対的に移動するため、各把持手段相互間の間隔は縮小されることになる。この場合、前述のように、その縮小動作において、スライド支持体４５，４６が前記ストッパ部材５６に当接した場合にはそれ以上の移動が停止され、それ以後はスプリング５３，５４を更に圧縮しながらラック軸体４９，５１のみが相対的に移動することになる。以上のように、本実施例においては、前記スライド支持体４５，４６、ピニオン４７，４８及びそのピニオン４７，４８に噛合したラック軸体４９，５１等により第２拡縮機構が構成されることになる。
【００１６】
図７は本発明を適用した場合における物品の整列状態の変換過程を示したものである。前述の実施例を用いて、（イ）に示すように一定の間隔Ｙａのピッチで１列状態で搬送される物品５９を（ニ）のように縦横共３列の整列状態に変換して箱詰めするケーサの場合を例に説明する。物品５９が（イ）のように１列状態で搬送されたら、先ず前記把持手段５〜１３により９個の物品を同時に把持する。次に前記エアシリンダ１９を作動して、両側の把持ユニット２，４を支持するスライド支持体１７，１８を内側へ移動させ、中央の固定支持体１４との間隔、すなわち各把持ユニット２〜４相互間の間隔Ｘａを縮小する。
【００１７】
（ロ）はそのスライド支持体１７，１８と固定支持体１４との間隔ＸａがＸｂに縮小した状態を示したものである。この場合には、前記回転機構を介して各把持ユニット２〜４が回転されると同時に、前記第２拡縮機構を介して各物品５９相互間の間隔がＹｂに縮小される。そして、更にスライド支持体１７，１８と固定支持体１４との間隔が縮小され、各把持ユニット２〜４相互間の間隔が縮小してＸｃに達すると、前述のように各ラック３０〜３２に設けられたカムフォロア３６，３７，４０がカム溝３４，３５，３９の傾斜部を通過するので、回転動作が完了し、（ハ）の状態に至る。この状態では、前記第２拡縮機構による縮小動作も完了するので、図示のように物品５９相互間の間隔は目標のＹｃとなる。
【００１８】
さらに、前記第１拡縮機構によりスライド支持体１７，１８と固定支持体１４との間隔を縮小すると、今度はＹ方向の間隔はＹｃのまま、各把持ユニット２〜４相互間の間隔が縮小される。そして、目標値のＸｄに達すると、目標の整列状態（ニ）が得られ、整列状態の変換動作が終了することになる。
【００１９】
なお、以上の実施例の説明においては、把持ユニット相互間を拡縮する第１拡縮機構の駆動手段としてエアシリンダを用いた例を示したが、サーボモータなどの他の駆動構成も可能である。また、前記カム板に形成するカム溝の形状の選定において、前記第１拡縮機構の縮小動作方向からみて、そのカム溝に形成される傾斜部に至る手前に直線部を形成して、その直線部において各把持ユニット相互間の拡開時の間隔を調整するように構成すれば、１列状態における物品相互間の間隔を調整することができる。なお、１列状態おける所定ピッチでの搬送手段としてはスクリュウ搬送手段などが好適である。
【００２０】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、１列から、あるいは１列に整列数を変換する際に物品相互間の縦横の間隔を拡縮でき、しかも１列状態における搬送において物品相互間に間隔をあける場合に対応することが可能である。また、各変換動作が並行して実行されるので、整列状態の変換が効率的に行われ、作業の高速化が図れる。さらに、整列数を変換するための回転動作を利用して物品相互間の拡縮動作を行うことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例の要部を示した正面図である。
【図２】 同平面図である。
【図３】 図１中のＡ−Ａ拡大断面図である。
【図４】 図１中のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】 第２拡縮機構の動作説明図である。
【図６】 第２拡縮機構の動作説明図である。
【図７】 整列状態の変換過程を示した動作説明図である。
【符号の説明】
１…把持ヘッド本体、２〜４…把持ユニット、５〜１３…把持手段、１４…固定支持体、１７，１８…スライド支持体、１９…エアシリンダ、２３…タイミングベルト、２６…回転軸部、２７〜２９…ピニオン、３０〜３２…ラック、３３…固定カム板、３８…可動カム板、４５，４６…スライド支持体、４７，４８…ピニオン、４９，５１…ラック軸体、５６…ストッパ部材

Claims (4)

1. それぞれ物品を把持する複数の把持手段を備えた複数の把持ユニットと、それらの把持ユニット相互間の間隔を拡縮する第１拡縮機構と、該第１拡縮機構による各把持ユニット相互間の拡縮動作と並行して各把持ユニット自体を回転させる回転機構と、該回転機構による各把持ユニットの回転動作と並行してそれぞれの把持ユニットに配設された前記各把持手段相互間の間隔を拡縮する第２拡縮機構とを具備し、前記回転機構によるそれぞれの把持ユニットの回転動作により整列数を変換するとともに、前記第１拡縮機構及び第２拡縮機構による拡縮動作により物品相互間の縦横の間隔を変換することを特徴とする物品把持機構における整列状態変換装置。
2. 前記回転機構が前記第１拡縮機構による拡縮動作を前後動作に変換するカム機構及びその前後動作を回転動作に変換するラックピニオン機構を介して連動するように連係されたことを特徴とする請求項１記載の物品把持機構における整列状態変換装置。
3. 前記各把持ユニットに移動可能に配設された把持手段をその把持ユニットを回転可能に支持した固定支持部側に連係することにより、前記回転機構による各把持ユニット自体の回転に基づく前記固定支持部側との相対的な変位を利用して各把持手段相互間の間隔を拡縮するように構成したことを特徴とする請求項１又は２記載の物品把持機構における整列状態変換装置。
4. 前記各把持ユニットに移動可能に配設された各把持手段をその把持ユニットを回転可能に支持した前記固定支持部側に設けられたピニオン及び該ピニオンに噛合うラック手段を介して前記固定支持部側に連係したことを特徴とする請求項３記載の物品把持機構における整列状態変換装置。

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