JP5141297B2 - 部品取り出し方法 - Google Patents

Description

本発明は、部品棚から複数の部品を同時に取り出すための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、複数の収納室からなる部品棚に収納されており、そこから部品取り出し用のロボットアーム等により取り出され次工程へと搬送される。例えば、以下の特許文献１には、複数の取出し口を有する出庫ラックから、直交３軸方向に移動可能なハンド機構を用いて物品を取り出す方法が開示されている。

このような部品取り出し（ピッキング）工程の短縮のためには、ロボットアームの一回の動作により複数の部品を同時に取り出すことが好ましい。そのため、多くの場合、ロボットアームは、複数の部品を同時に把持することができる専用ハンドを備えている。

しかし、取り出そうとする部品が複数の収納室に亘って収納されている場合には、一の収納室に差し込んだハンドをそこから一旦引き抜いた後に改めて他の収納室に差し込む必要がある。そのため、取り出そうとする部品がすべて同一の収納室に収納されている場合と比べてサイクルタイムが大幅に増加するという問題点がある。
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、部品棚内の複数の収納室に収納された部品を同時に取り出す際に、収納室の内部／外部へのハンドの差し込み／抜き出しを繰り返し行う手間を解消するための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、並列に配置された複数の収納室を含む部品棚から複数の部品を同時に取り出すための方法であって、複数の部品を順次把持可能なハンドを一の収納室に差し込むステップ１）と、前記ハンドにより前記一の収納室内の部品を把持するステップ２）と、部品を把持した状態の前記ハンドを、当該ハンドが前記一の収納室から抜き出されることなく前記一の収納室から他の収納室へと移動できるように前記部品棚に設けられた移動通路を通じて、前記他の収納室へと移動させるステップ３）と、前記ハンドにより前記他の収納室内の部品をさらに把持するステップ４）と、部品をさらに把持した状態の前記ハンドを前記他の収納室から抜き出すステップ５）と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、部品棚内の複数の収納室に収納された部品を同時に取り出す際に、収納室の内部／外部へのハンドの差し込み／抜き出しを繰り返し行う手間を解消することができる。その結果、複数の収納室に収納された部品を同時に取り出す際のサイクルタイムを短縮することができる。この効果は、取り出そうとする部品が収納された収納室の数が多ければ多いほど顕著になる。

＜部品取り出し用システムの構成＞
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、部品取り出しシステムＡは、並列に配置された複数の収納室１１を含む一段又は多段の部品棚１、収納室１１内に差し込まれて当該収納室１１内の部品ｂを把持するハンド３、ハンド３を３次元的に移動させて部品棚１から部品ｂを取り出すロボットアーム２を含んでなる。ここで、図１のように、ロボットアーム２は、任意の駆動手段（不図示）により、部品棚１と略平行に敷設された走行軸４上を前後方向（図１の左右方向）に運動可能であるとともに、鉛直方向の回転軸５回りに回転可能であるため、部品ｂの取り出しに適した位置まで移動することができる。なお、図１の例において、部品棚１から取り出された部品ｂは、ロボットアーム２の動作により部品搬送用のキット箱６に投入されて次工程へと搬送される。以下に、本実施形態の部品取り出しシステムＡの各構成要素について詳細に説明する。

先ず、本実施形態の部品棚１について説明する。図１の例において、部品棚１の各段は並列に配置された複数の複数の収納室１１からなる。そして、個々の収納室１１に、部品箱Ｂ内に整列させられた部品ｂが収納される。通常、同一の収納室１１に収納される部品ｂは同一種類のものであり、各図に示される部品ｂはドアハンドルである。ここで、収納室１１は、部品棚１を構成する部材によって区画される個々の空間に相当し、収納室１１に収納された部品ｂは、その収納室１１の間口から差し込まれたハンド３によって把持され取り出される。

図２は、図１に例示された部品棚１の斜視図である。図２の例において、部品棚１は多数のパイプを鉛直方向及び垂直方向に張り巡らせた構造を有しており、個々の収納室１１はこれらのパイプによって区画されている。ここで、本実施形態の部品棚１には、一の収納室１１に差し込まれて部品ｂを把持した状態のハンドが、その収納室１１から抜き出されることなく他の収納室１１へと平行移動することを許容する移動通路１２が設けられている。図２の例において、このような連絡通路１２は、個々の収納室１１のハンド３が差し込まれる間口近傍における鉛直方向のパイプを省略することによって形成される。なお、鉛直方向のパイプを省略したことによる部品棚１全体の強度不足は、水平方向のパイプの本数を増やすことにより解消される。

本実施形態において、部品棚１内の全ての収納室１１が部品箱Ｂによって満たされることができる。また、図２の例において、部品箱Ｂは、個々の収納室１１の間口から奥行き方向に敷設された２本のレール１３上に載せられており、中身が空になったらレール１３上を収納室１１の奥行き方向に搬送され、収納室１１の背面近傍で作業員による部品ｂの補充を受けることができる。

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１の例において、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、ハンド３が取り付けられるリスト部２１を３次元的に運動させることができる。また、本実施形態のロボットアーム２のリスト部２１は軸回転可能に設けられており、そこに取り付けられるハンド３を延伸方向回りに回転させることが可能である。この点については後述する。以下、本実施形態のロボットアーム２の動作について詳細に説明する。

図３は、本実施形態のロボットアーム２の動作について説明するための斜視図である。また、図４は、図３におけるロボットアーム２のリスト部２１近傍を示す拡大図である。図３のように、ロボットアーム２は、そのリスト部２１に取り付けられたハンド３を収納室１１の内部に差し込む動作、及び差し込まれたハンド３を収納室１１から抜き出す動作を行うことができる（図中の矢印を参照）。さらに、図４のように、ロボットアーム２は、ハンド３を一の収納室１１から隣接する他の収納室１１へと前述の移動通路１２を通して平行移動させる動作を行うことができる（図中の矢印を参照）。このように、本実施形態において、ハンド３は、一旦いずれかの収納室１１に差し込まれたら、そこから抜き出されることなく他の収納室１１へと移動することができる。

続いて、本実施形態のハンド３について説明する。本実施形態のハンド３は、一方向に延伸する本体部３１、及び本体部３１上に形成された複数の把持手段３２を備えており、複数の把持手段３２は、本体部３１の延伸方向回りの互いに異なる方向に位置する部品をそれぞれ把持可能である。つまり、複数の把持手段３２の各々は、ハンド３がロボットアーム２のリスト部２１により延伸方向回りに回転されることで、順次部品を把持可能な状態とされる。

図５に本実施形態のハンド３の一例を示す。本例において、ハンド３は、第１，第２フレーム３１ａ，３１ｂを含む本体部３１と、第１，第２フレーム３１ａ，３１ｂの先端部近傍にそれぞれ突出形成される第１，第２把持手段３２ａ，３２ｂを備えている。ここで、第１，第２フレーム３１ａ，３１ｂの長さは等しく、その長さは収納室１１内に差し込まれたときに各々の先端部が部品箱Ｂの奥の方に配置された部品ｂに十分届くように選択される。

また、第１，第２把持手段３２ａ，３２ｂは、それぞれ第１，第２フレーム３１ａ，３１ｂ上に設けられ、本体部３１（第１，第２フレーム３１ａ，３１ｂ）の延伸方向回りの互いに異なる方向に突出しており、その突出方向に位置する部品を把持可能である。図５のように、第１，第２把持手段３２ａ，３２ｂは、互いに正反対の方向に突出している。つまり、第１，第２把持手段３２ａ，３２ｂの各々は、ハンド３の回転により鉛直下向きにされることで、収納室１１内の部品ｂを把持可能になる。

図５の例において、第１，第２把持手段３２ａ，３２ｂは、それぞれの先端部に設けられた吸着可能な第１，第２吸着パッド３２１ａ，３２１ｂにより部品ｂを吸着・把持する。ここで、第１，第２吸着パッド３２１ａ，３２１ｂは、一例としてバキュームパッドであり、第１，第２把持手段３２ａ，３２ｂのそれぞれに設けられたマニホルド（不図示）を介した圧力制御によって部品ｂを吸着・把持することができる。なお、第１，第２把持手段３２ａ，３２ｂは互いに独立して部品の把持動作を行うことができる。

以上のような構成により、本実施形態のハンド３は、その延伸方向回りに回転されることで、第１，第２把持手段３２ａ，３２ｂにより収納室１１内の複数の部品ｂを順次把持することができる。図６は、図５に示されたハンド３の第１，第２把持手段３２ａ，３２ｂが２つの部品ｂを順次把持する手順について説明するための斜視図である。同手順において、先ず、第１把持手段３２ａが、ハンド３の回転により鉛直下向きにされることで、第１の部品ｂを把持可能な状態になる。そして、第１把持手段３２ａが第１の部品ｂを把持したら、ハンド３のさらなる回転により（図中の矢印を参照）、第２把持手段３２ｂが鉛直下向きとされて第２の部品ｂを把持可能な状態になる。このとき、第１の部品ｂは、図６のように、第１把持手段３２ａにより上方に配置されているため、これが第２把持手段３２ｂによって把持される第２の部品ｂと干渉することはない。このように、上記のハンド３は、リスト部２１の軸回転により、複数の部品ｂを互いに干渉させることなく順次把持することが可能である。なお、第１，第２把持手段３２ａ，３２ｂにより順次把持される部品ｂは同一の収納室１１に配置されたものであってもよいし、同じ段の異なる収納室１１に配置されたものであってもよい。

＜部品取り出し方法＞
次に、本実施形態の部品取り出しシステムＡを用いて複数の収納部１１から複数の部品ｂを順次取り出すための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システムＡを用いた部品取り出し方法は、以下のステップ（１）〜（５）を含む。

（１）ハンド３を一の収納室１１（以下「第１収納室１１」とする）に差し込む。つまり、ロボットアーム２の動作により、ハンド３を第１収納室１１の間口からその内部に差し込む（図３参照）。

（２）ハンド３により第１収納室１１内の部品ｂを把持する。特に、図５に例示されるハンド３を用いる場合、本ステップは以下のステップ（２ａ）及び（２ｂ）を含む。

（２ａ）前記第１把持手段３２ａが第１収納室内１１内の部品ｂを把持可能になるまでハンド３をその延伸方向回りに回転させる。つまり、ロボットアーム２のリスト部２１の軸回転により、第１把持手段３２ａを鉛直下向きにする。なお、本ステップは上記のステップ（１）と並行して実行することが可能である。

（２ｂ）第１把持手段３２ａにより第１収納室１１内の部品ｂを把持する。つまり、第１把持手段３２ａを、把持しようとする部品ｂの上面に接触させ、その状態で第１吸着パッド３２１ａを作動させることにより部品ｂを吸着・把持する。

（３）部品ｂを把持した状態のハンド３を、移動通路１２を通して他の収納室１１（以下「第２収納室１１」とする）へと移動させる。つまり、ロボットアーム２の動作により、第１把持手段３２ａにより部品ｂを把持した状態のハンド３を、部品棚１から抜き出すことなく移動通路１２を通して平行移動し、次に把持しようとする部品ｂが収納された第２収納室１１に到達させる（図４参照）。なお、ハンド３の到達先である第２収納室１１は、第１収納室１１に隣接する収納室１１であってもよいし、それよりも遠くの収納室１１であってもよい。

（４）ハンド３により第２収納室１１内の部品ｂをさらに把持する。特に、図５に例示されるハンド３を用いる場合、本ステップは以下のステップ（４ａ）及び（４ｂ）を含む。

（４ａ）前記第２把持手段３２ｂが第２収納室内１１内の部品ｂを把持可能になるまでハンド３をその延伸方向回りに回転させる。つまり、ロボットアーム２のリスト部２１の軸回転により、第２把持手段３２ｂを鉛直下向きにする（図６参照）。なお、本ステップは、上記のステップ（３）と並行して実行することが可能である。

（４ｂ）第２把持手段３２ｂにより第２収納室１１内の部品ｂを把持する。つまり、第２把持手段３２ｂを、把持しようとする部品ｂの上面に接触させ、その状態で第２吸着パッド３２１ｂを作動させることにより部品ｂを吸着・把持する。このとき、第１把持手段３２ａにより把持された部品ｂは、図６のようにハンド３の上方に位置しているので、第２把持手段３２ｂが把持しようとする部品ｂと干渉することはない。

（５）部品ｂをさらに把持した状態のハンド３を第２収納室１１から抜き出す。つまり、ロボットアーム２の動作により、第１，第２把持手段３２ａ，３２ｂの各々によって部品ｂを把持した状態のハンド３を、第２の収納室１１の間口からその外部に抜き出す（図３参照）。

以上のように、上記のステップ（１）〜（５）からなる方法によれば、第１収納室１１に差し込んだハンド３を抜き出すことなく複数の部品ｂを順次把持し、把持した複数の部品ｂを部品棚１から同時に取り出すことができるようになる。

次に、上述した本実施形態の作用効果について説明する。

本実施形態において、ハンド３は複数の部品ｂを順次把持することが可能であり、部品棚１は部品ｂを把持した状態のハンド３の平行移動を許容する移動通路１２を備えている。そのため、本実施形態の部品取り出し方法によれば、一旦いずれかの収納室１１内に差し込んだハンド３を抜き出すことなく複数の部品ｂを順次把持することが可能となり、収納室１１の内部／外部へのハンド３の差し込み／抜き出しを繰り返し行う手間を解消することができる。その結果、複数の収納室１１に収納された部品ｂを同時に取り出す際のサイクルタイムを短縮することができる。

また、上記のように、一方向に延伸する本体部３１と、本体部３１上に形成され、本体部３１の延伸方向回りの互いに異なる方向に位置する部品ｂをそれぞれ把持可能な第１，第２把持部３２ａ，３２ｂを備えたハンドを用いることで、複数の部品ｂをハンド３に対して互いに異なる配置で把持することが可能となる。それにより、把持する部品ｂどうしの干渉を効果的に防止することができる。特に、第１，第２把持手段３２ａ，３２ｂを、互いに正反対の方向に位置する部品ｂを把持可能なものとすることで、部品ｂどうしの干渉をより効果的に防止することができる。

また、上記の手順（１）及び（２ａ）を並行して実行することで、ハンド３を第１収納室１１に差し込むのと同時に、第１把持手段３２ａを把持可能な状態にすることができるので、サイクルタイムのさらなる短縮につながる。

同様に、上記の手順（３）及び（４ａ）を並行して実行することで、ハンド３を第２の収納室１１に平行移動させるのと同時に、第２把持手段３２ｂを把持可能な状態にすることができるので、サイクルタイムのさらなる短縮につながる。

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は２つの把持手段を備えたハンド３を例に挙げて説明したが、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方法に用いられるハンド３は、２よりも多くの把持手段を備えていてもよく、その場合は２よりも多くの部品を順次把持して取り出すことができる。

本実施形態の部品取り出しシステムを示す上面図である。 本実施形態の部品棚を示す斜視図である。 本実施形態の部品取り出しシステムを示す斜視図である。 図３の主要部を示す拡大図である。 本実施形態の部品把持用ハンドを示す斜視図である。 本実施形態による部品取り出し方法を説明するための斜視図である。

符号の説明

１ 部品棚、
１１ 収納室、
１２ 移動通路、
１３ レール、
２ ロボットアーム、
２１ リスト部、
３ ハンド、
３１ 本体部、
３１ａ 第１フレーム、
３２ｂ 第２フレーム、
３２ 把持手段、
３２ａ 第１把持手段、
３２ｂ 第２把持手段、
３２１ 吸着パッド、
４ 走行軸、
５ 回転軸、
６ キット箱、
Ａ 部品取り出しシステム、
Ｂ 部品箱、
ｂ 部品。

Claims (4)

1. 並列に配置された複数の収納室を含む部品棚から複数の部品を同時に取り出すための方法であって、
   複数の部品を順次把持可能なハンドを一の収納室に差し込むステップ１）と、
   前記ハンドにより前記一の収納室内の部品を把持するステップ２）と、
   部品を把持した状態の前記ハンドを、当該ハンドが前記一の収納室から抜き出されることなく前記一の収納室から他の収納室へと移動できるように前記部品棚に設けられた移動通路を通じて、前記他の収納室へと移動させるステップ３）と、
   前記ハンドにより前記他の収納室内の部品をさらに把持するステップ４）と、
   部品をさらに把持した状態の前記ハンドを前記他の収納室から抜き出すステップ５）と、を有することを特徴とする方法。
2. 前記ハンドは、一方向に延伸する本体部と、前記本体部上に形成され、前記本体部の延伸方向回りの互いに異なる方向に位置する部品をそれぞれ把持可能な第１，第２把持手段を備えており、
   前記ステップ２）は、前記第１把持手段が前記一の収納室内の部品を把持可能になるまで前記ハンドを前記延伸方向回りに回転させるステップ２ａ）と、前記第１把持手段により前記一の収納室内の部品を把持するステップ２ｂ）と、を含み、
   前記ステップ４）は、前記第２把持手段が前記他の収納室内の部品を把持可能になるまで前記ハンドを前記延伸方向回りにさらに回転させるステップ４ａ）と、前記第２把持手段により前記他の収納室内の部品を把持するステップ４ｂ）と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記ステップ１）と前記ステップ２ａ）が並行して実行されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記ステップ３）と前記ステップ４ａ）が並行して実行されることを特徴とする請求項２または３に記載の部品取り出し方法。

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