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

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。

Images