JP5383847B2 - 把持爪を備えたロボットを用いたワーク取出し方法 - Google Patents

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Description

本発明は、把持爪を備えたロボットを用いたワーク取出し方法に関する。
従来、互いに密接した複数のワークをロボットを用いて逐次的に取出す場合に、ロボットハンドに設けた把持爪を用いる技術は周知である。例えば、ロボットハンド用指を開示する特許文献1には、「把持姿勢と把持解除姿勢とに切換え自在に構成した指形成体1の指先部4を、基端部が開口し遊端部が閉塞した筒状の軟質材で形成し、前記指先部4の背部4aと腹部4bを偏平に形成するとともに、互いの離間距離を、それらがほぼ重なり合う状態に近接設定して、前記把持解除姿勢で前記指先部4を把持対象物の横側の狭い隙間に挿入可能に構成し、その挿入状態で流体供給部3からの前記指先部1内への流体の供給で前記背部4aと腹部4bを膨張離間させて、前記把持姿勢で前記腹部4bが把持対象物に把持圧接するよう構成してある」と記載されている。
特開平9−103983号公報
特許文献1に記載の技術は、筒状の軟質材で形成された指先部を把持対象物の横側の狭い隙間に挿入した後、指先部の内部に流体を供給し膨張させて、該把持対象物を把持するものと解される。しかしこのように対象物の把持手段を軟質材で形成すると、把持対象物を正確かつ確実に把持することが困難な場合がある。
そこで本発明は、剛性の把持爪を使用した場合でも、密接状態のワークを逐次的に容易かつ正確に取出すことのできるワーク取出し方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本願第1の発明は、剛性の把持爪を備えたチャックがハンド本体に対し移動可能であり、前記チャックが前記ハンド本体に弾性体を介して前記移動方向に支持された構造を有するロボットハンドを搭載したロボットを用いた、把持対象ワークの取出し方法であって、前記把持爪の先端部を把持対象ワークに向けて移動させ、前記弾性体が所定量圧縮されるまで前記把持爪を前記把持対象ワークに押し付け、前記把持爪が前記把持対象ワークに予圧を加えている状態で前記チャックを開くことにより、前記チャックの開く力と、圧縮された前記弾性体の復元力との合力により、前記把持爪が前記把持対象ワークの側方近傍に挿入され、次に前記チャックを閉じることにより前記把持爪で前記把持対象ワークを把持する、取出し方法を提供する。
第2の発明は、第1の発明において、前記ロボットが、前記ハンド本体に対する前記チャックの位置を検出する検出手段を備え、前記把持爪の移動中に検出された前記ハンド本体と前記チャックとの距離が、所定の許容値以下となったとき、前記ロボットハンドが障害物と干渉したと判断して前記ロボットハンドの移動を停止させる、取出し方法を提供する。
本発明によれば、複数のワークが密接した状態であっても、把持対象ワーク以外のワークを把持爪で弾き飛ばすことができるので、複雑な機構等を用いずとも、簡単かつ正確に把持対象ワークを把持して取出すことができる。
ハンド本体とチャックとの距離が所定の許容値以下となったときにロボットハンドの移動を停止させることにより、把持爪とワークとの間の障害物等による故障を未然に防止することができる。
本願発明に係るワーク取出し装置の一実施形態を示す図である。 ワークの取出し手順を示すフローチャートである。 把持爪が障害物に干渉した状態を示す図である。 チャックを開くことにより把持爪が取出し対象ワークの側方に挿入され、隣接ワークを弾き飛ばす状態を示す図である。 把持爪によって取出し対象ワークを把持した状態を示す図である。
図1は、本願発明に係るワーク取出し方法を実施するためのワーク取出し装置の一実施形態を示す図である。ワーク取出し装置は、把持式のロボットハンド10をアーム先端に備えた例えば6軸の自由度を持つロボットであり、概略図示したロボットハンド10のハンド本体12の位置及び姿勢を任意に変更できるようになっている。ハンド本体12の先端にはリニアガイド14が設けられている。詳細にはリニアガイド14は、ハンド本体12が図1のように下向きであるときに上下方向に延びるようにハンド本体12の先端に取り付けられたガイドレール16と、ガイドレール16に対して直線的に移動可能なスライダ18とを有する。
スライダ18にはチャック20が取り付けられており、故にチャック20はハンド本体12に対してガイドレール16の延びる方向に可動である。またチャック20は、チャック20をガイドレール16の延びる方向に付勢するコイルばね等の付勢手段22によってハンド本体12の先端又はリニアガイド14に連結されている。チャック20はその先端側に少なくとも2つの把持爪24を有する。把持爪24は好ましくは剛性であり、取出し対象であるワーク26a(図では球状物として例示)を把持・開放できるように開閉可能に構成されている。なお本実施形態では付勢手段22はコイルばねとして示されているが、本願発明はこれに限られず、例えばコイルばねの代わりにねじりばねや板ばね等の、圧縮され又は変形したときに所定の復元力を生じさせる他の弾性体を用いてもよい。
またワーク取出し装置は、チャック20がハンド本体12の先端からガイドレールの16の延びる方向に所定距離以上、離隔しないようにするためのストッパ28を有する。図示例では、ストッパ28はガイドレール16の先端に設けられて、チャック20がハンド本体12から所定距離離れたときにチャック20又はスライダ18に当接してそのさらなる移動を阻止するように構成されている。
さらにワーク取出し装置は、ガイドレールの16の延びる方向について、ハンド本体12に対するチャック20の位置を検出する検出手段30を有する。図示例では、検出手段30はガイドレール16と実質一体のリニアガイド14の部位に設けたフォトセンサ等のセンサであり、チャック20と一体的に移動するスライダ18に設けたマーク32がセンサ30の側方近傍に位置(近接)したとき(後述する図3参照)にその旨を検出できるように構成されている。
このように、ワーク取出し装置は、把持爪24を備えたチャック20がリニアガイド14によりハンド本体12に対し移動可能であり、チャック20がハンド本体12に付勢手段22を介して上記移動方向に支持された構造を備えたロボットハンドを用いたものである。以下、ワーク取出し装置を用いたワークの取出し方法について説明する。
図2は、本願発明に係るワーク取出し装置を用いたワーク取出し手順を示すフローチャートである。先ず、ロボットを操作して、ハンド本体12を待機位置に移動させる(ステップS1)。ここで待機位置とは、把持爪24が他の周辺物等と干渉せずに取出し対象ワーク26aにアプローチできる位置であり、例えば、図1の状態から把持爪24の先端が一定距離(例えば5〜20cm)だけワーク26aから鉛直上方に離れた位置である。
次に、把持対象物であるワーク26aへのアプローチ動作を行う(ステップS2)。具体的には、図1に示すように、ハンド本体12を下降させ、把持対象であるワーク26aに把持爪24の先端部を移動させて当接させる。ここで、図3に示すように、センサ30がその側方にスライダ18のマーク32が位置したことを検出したとき(オンとなったとき)、すなわちハンド本体12とチャック20との距離が所定の許容値以下となったときは、把持爪24はワーク26aに当接しておらず、何らかの障害物34が把持爪24とワーク26aとの間に介在しており、コイルばね22が過剰に圧縮していることを意味する。従ってこのような場合は、把持爪やワークの損傷を防止するために、ロボット制御によってハンド本体12の下降を停止させ、ステップS3に示すように処理をステップS1に戻し(すなわち待機位置に移動)、障害物34を除去する等の措置をとる。
また図3のように、コイルばね22の圧縮量が最大となる前にセンサ30がオンとなるようにセンサ30及びマーク32の位置関係を調整しておけば、把持爪24が障害物34に干渉してもその衝撃をコイルばね22によって緩和することができる。
図3に示したような不具合が生じていない場合(センサ30がオフの状態)は、ハンド本体12を把持位置に移動させる(ステップS4)。具体的には、把持爪24をワーク26aに当接させた状態のまま、コイルばね22が所定量だけ圧縮されるまで、ハンド本体12を下降させて把持爪24をワーク26aに押付ける。つまり図1の状態では、コイルばね22の復元力によって、把持爪24を介してワーク26aに予圧がかかっている。
次に図4に示すように、把持爪24が対象ワーク26aに予圧を加えている状態で、チャック20の開動作、すなわち把持爪24が互いに(図示例では左右方向に)離隔する動作を行う(ステップS5)。ここで、上述のようにチャックを開く前はコイルばね22が圧縮されており、把持爪24にはコイルばね22によって下向きの力が作用している。従って、チャック20を開く力とコイルばね22の復元力との合力によって、把持爪24は自動的に斜め下方に移動する。その結果、図1に示すように把持爪24は、把持対象ワーク26aの側方近傍に移動するとともに、さらに把持対象ワーク26aに他のワーク26b、26cが隣接している場合は、隣接するワーク26b、26cを弾き飛ばすようにワーク26aから移動させることができる。このようにして、把持対象ワークの把持の邪魔となる隣接ワークを簡単に把持対象ワークから離隔させることができる。
なお図4に示すように、上述のストッパ28を設けることにより、コイルばね22の復元力が開放された後のチャック20のハンド本体12からの最大離隔距離を制限できるので、取出し対象ワーク26aに対して把持爪24を正確に位置決めすることができ、さらに、ワークが配置されている容器の底面やパレット36等に把持爪24が衝突して破損する等の不都合を防止することもできる。
次のステップS6では、図示しないセンサ等を用いて、チャック20が開端している(把持爪24が互いに所定距離離隔している)ことを確認する。次に図5に示すように、チャック20を閉端し(ステップS7)、把持対象ワーク26aを把持爪24で把持する。
その後、図示しないセンサ等を用いてチャック20が閉端している(把持爪24がワーク26aを把持している)ことを確認し(ステップS8)、ハンド本体12を上昇させる(ステップS9)。このようにして取出されたワーク26aは、ロボットハンド12を備えたロボットの動作によって図示しない所定位置に搬送される。
本発明によれば、把持爪24を備えたチャック20をハンド本体12に対して可動に構成し、さらに付勢手段により把持爪24が取出し対象ワーク26aに対して圧力を与えている状態でチャック20を開くので、チャック20の開端と同時に把持爪24は斜め下方に移動して対象ワーク26aの側方近傍に挿入される。従って図1に示したように他のワークが取出し対象ワークに隣接している場合であっても、複雑な機構やセンサ等を用いずに、他のワークを対象ワークから離隔させ、対象ワークを確実に把持することができる。
10 ロボットハンド
12 ハンド本体
14 リニアガイド
16 ガイドレール
18 スライダ
20 チャック
22 コイルばね
24 把持爪
26a、26b、26c ワーク
28 ストッパ
30 センサ

Claims (2)

  1. 剛性の把持爪を備えたチャックがハンド本体に対し移動可能であり、前記チャックが前記ハンド本体に弾性体を介して前記移動方向に支持された構造を有するロボットハンドを搭載したロボットを用いた、把持対象ワークの取出し方法であって、
    前記把持爪の先端部を把持対象ワークに向けて移動させ、前記弾性体が所定量圧縮されるまで前記把持爪を前記把持対象ワークに押し付け、前記把持爪が前記把持対象ワークに予圧を加えている状態で前記チャックを開くことにより、前記チャックの開く力と、圧縮された前記弾性体の復元力との合力により、前記把持爪が前記把持対象ワークの側方近傍に挿入され、次に前記チャックを閉じることにより前記把持爪で前記把持対象ワークを把持する、取出し方法。
  2. 前記ロボットが、前記ハンド本体に対する前記チャックの位置を検出する検出手段を備え、
    前記把持爪の移動中に検出された前記ハンド本体と前記チャックとの距離が、所定の許容値以下となったとき、前記ロボットハンドが障害物と干渉したと判断して前記ロボットハンドの移動を停止させる、請求項1に記載の取出し方法。
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