JP6971108B2 - ハンド装置及び物品移送装置 - Google Patents

Description

本発明は、物品を保持するハンド装置及びこれを具備する物品移送装置に関するものである。

従来、例えば下記の特許文献１に記載されたハンド装置（物品保持装置）が知られている。

この従来のハンド装置は、ベース体と、このベース体に設けられ外形直方体状の物品を挟持する一対のクランプ体と、一方のクランプ体を挟持位置及び退避位置間で移動させる移動手段と、他方のクランプ体に設けられ物品の側面を吸着する第１の吸着手段と、前記ベース体側に設けられ物品の上面を吸着する第２の吸着手段とを備えている。

特開平１１−１６５８７４号公報

しかしながら、上記従来のハンド装置は、外形直方体状の物品のみに対応したものであるから、それとは異なる他の物品、すなわち例えば外形円柱状の物品等には対応できない。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、複数種類の物品に対応できるハンド装置及び物品移送装置を提供することを目的とする。

本発明のハンド装置は、ベース体と、このベース体に設けられ、物品を保持するハンド体とを備え、前記ハンド体は、一の物品への対応時に使用される第１物品支持部材と、前記一の物品とは異なる他の物品への対応時に使用される第２物品支持部材とを有し、前記第１物品支持部材は、一方側係合部を有し、前記第２物品支持部材は、前記一方側係合部と係合して連動する他方側係合部を有し、前記第１物品支持部材の一方向への回動時には前記第２物品支持部材が他方向へ回動し、前記第１物品支持部材の他方向への回動時には前記第２物品支持部材が一方向へ回動するものである。

本発明によれば、複数種類の物品に対応することができる。

本発明の一実施の形態に係るハンド装置（一の物品への対応時）の正面図である。 同上ハンド装置の平面図である。 同上ハンド装置の左側面図である。 同上ハンド装置の右側面図である。 同上ハンド装置の斜視図である。 同上ハンド装置（他の物品への対応時）の正面図である。 同上ハンド装置の部分平面図である。 同上ハンド装置の斜視図である。 本発明の他の実施の形態に係るハンド装置の概略図である。 本発明の更に他の実施の形態に係るハンド装置の概略図である。

本発明の一実施の形態について図１ないし図８を参照して説明する。

図１において、１は物品移送装置で、この物品移送装置１は、例えば物品搬送手段であるコンベヤ上の物品Ｗを１個ずつ保持して移送することで、パレット上に物品Ｗを所定のパターンに積み付けるロボットパレタイザ（積付装置）である。

物品移送装置１は、基台２と、この基台２に旋回可能に設けられた多関節型のロボットアーム（ハンド移動手段）３と、このロボットアーム３の先端部に回動可能に設けられたロボットハンドであるハンド装置５とを具備し、このハンド装置５は、ロボットアーム３の作動に基づいて所定のロボット動作領域内で任意の方向に移動可能（回動を含む）となっている。

そして、ハンド装置５は、複数種類の物品Ｗ、すなわち例えば互いに外形形状が異なる少なくとも２種類の物品Ｗ１、Ｗ２に対応可能な物品保持装置である。

なお、一の物品である物品Ｗ１（Ｗ）は、例えば外形直方体状（外形角柱状）をなすもので、金属製の一斗缶（段ボール箱や樹脂ケース等でもよい）である。他の物品である物品Ｗ２（Ｗ）は、例えば外形円柱状をなすもので、金属製のペール缶（ドラム缶等でもよい）である。

ハンド装置５は、図１ないし図４等に示すように、ロボットアーム３の先端部に取り付けられるベース体６と、このベース体６に設けられ物品Ｗを両側方（左右両側）から挟持（保持）するハンド体７とを備えている。

ハンド体７は、互いに接近方向及び離反方向に移動可能（水平方向に沿って接離移動可能）な対をなす左右１対の挟持体である一方側挟持体８及び他方側挟持体９によって構成されている。

左側の一方側挟持体８はベース体６の左側下部に水平方向である左右方向に移動可能に設けられ、右側の他方側挟持体９はベース体６の右側下部に左右方向に移動可能に設けられている。つまり、左右の両挟持体８，９は、ベース体６のガイド部10にこのガイド部10に沿ってスライド可能に設けられている。

また、両挟持体８，９は、無端状のベルト11によって互いに連結されており、このベルト11は左右１対のプーリ12に掛け渡されている。両挟持体８，９のうちのいずれか一方である一方側挟持体（他方側挟持体でもよい）８には、挟持用駆動手段である挟持用シリンダ13のロッド13aの先端部が取り付けられている。

そして、両挟持体８，９は、挟持用シリンダ13の縮み動作に基づいて接近方向に同期移動（閉動作）して物品Ｗを両側方から挟持し、挟持用シリンダ13の伸び動作に基づいて離反方向に同期移動（開動作）して物品Ｗの挟持を解除する。

なお、両挟持体８，９に物品Ｗを挟持させる挟持用駆動手段は、例えば一方側挟持体８をベース体６に対して移動させる一方側シリンダと、他方側挟持体９をベース体６に対して移動させる他方側シリンダとからなるもの等でもよく、モータによってプーリを回転駆動するものでもよい。

一方側挟持体８は、ベース体６に対してガイド部10に沿って左右方向にスライド可能な移動部材である移動フレーム21と、この移動フレーム21に固設され一の物品Ｗ１への対応時（一の物品の挟持時）に使用される固定物品支持部材22と、この固定物品支持部材22に対する左右方向の移動により使用状態及び不使用状態に選択的に切換可能で他の物品Ｗ２への対応時（他の物品の挟持時）に使用状態で使用される移動物品支持部材23とを有している。

なお、移動フレーム21のロッド取付部20には、挟持用シリンダ13のロッド13aの先端部が取り付けられている。移動フレーム21のベルト取付部19には、ベルト11の一方側部分が取り付けられている。移動フレーム21のスライドブロック部18がベース体６のガイド部10にスライド可能に取り付けられている。

また、一方側挟持体８は、一の物品Ｗ１への対応時には移動物品支持部材23を不使用状態に切り換え、他の物品Ｗ２への対応時には移動物品支持部材23を使用状態に切り換える駆動式の切換手段である移動用シリンダ24を有している。この移動用シリンダ24は、移動フレーム21に取り付けられたシリンダ本体25と、このシリンダ本体25内に対して出入りするロッド26とを有し、このロッド26の先端部が移動物品支持部材23に取り付けられている。

ここで、固定物品支持部材（一の物品用の支持部材）22は、一の物品Ｗ１（例えば一斗缶）の一側面に当接してこの物品Ｗ１を支持する物品支持部31を有している。この物品支持部31は、鉛直状に位置する取付板32を有し、この取付板32には、一の物品Ｗ１の一側面に直接接触する弾性変形可能な弾性体であるウレタンゴム33が取り付けられている。

また、固定物品支持部材22には、物品Ｗの下面に位置する落下防止部材35が前後方向の軸36を中心として回動可能に取り付けられている。そして、落下防止部材35は、シリンダ37の伸縮動作に基づいて使用位置及び不使用位置間で回動する。

移動物品支持部材（他の物品用の支持部材）23は、他の物品Ｗ２（例えばペール缶）の周側面の一部分に当接してこの物品Ｗ２を支持する物品支持部41を有している。この物品支持部41は、鉛直状に位置する取付板42を有し、この取付板42には、他の物品Ｗ２の周側面の一部分に直接接触する弾性変形可能な前後１対の弾性体であるウレタンゴム43が取り付けられている。

２つの各ウレタンゴム43は、物品Ｗ２の周側面に対応した円弧面状の接触面43aを先端面に有している（図７参照）。なお、両ウレタンゴム43は互いに離間対向しており、側面視で両ウレタンゴム43間にシリンダ37が位置している。

他方側挟持体９は、ベース体６に対してガイド部10に沿って左右方向にスライド可能な移動部材である移動フレーム51と、この移動フレーム51に前後方向の第１回動中心軸線Ｘ１を中心として上下方向に回動可能に設けられその回動により使用状態及び不使用状態に選択的に切換可能で一の物品Ｗ１への対応時（一の物品の挟持時）に使用状態で使用される第１物品支持部材52と、移動フレーム51に前後方向の第２回動中心軸線Ｘ２を中心として上下方向に回動可能に設けられその回動により使用状態及び不使用状態に選択的に切換可能で他の物品Ｗ２への対応時（他の物品の挟持時）に使用状態で使用される第２物品支持部材53とを有している。

なお、移動フレーム51のベルト取付部50には、ベルト11の他方側部分が取り付けられている。移動フレーム51のスライドブロック部49がベース体６のガイド部10にスライド可能に取り付けられている。

また、他方側挟持体９は、一の物品Ｗ１への対応時には第１物品支持部材52を使用状態に切り換えかつそれと同時に第２物品支持部材53を不使用状態に切り換え、他の物品Ｗ２への対応時には第１物品支持部材52を不使用状態に切り換えかつそれと同時に第２物品支持部材53を使用状態に切り換える駆動式の切換手段55を有している。

なお、一の物品Ｗ１への対応時には左右の固定物品支持部材22と第１物品支持部材52とによって物品Ｗ１が両側方から挟持され、他の物品Ｗ２への対応時には左右の移動物品支持部材23と第２物品支持部材53とによって物品Ｗ２が両側方から挟持される。

ここで、第１物品支持部材（一の物品用の支持部材）52は、第１回動中心軸線Ｘ１を中心として回動可能な前後方向の回動軸部61を有し、この回動軸部61は、移動フレーム51の第１軸支部48によって回動可能に支持されている。

そして、この回動軸部61には、一の物品Ｗ１の他側面（固定物品支持部材22の物品支持部31が当接する一側面とは反対側の側面）に当接してこの物品Ｗ１を支持する物品支持部62が固設されている。

物品支持部62は、第２物品支持部材53が通過可能な開口部63が形成された支持板64を有し、この支持板64の基端部には２つの軸固定筒65が設けられ、この軸固定筒65に回動軸部61が挿通固定されている。支持板64の先端側の傾斜部分64aには、一の物品Ｗ１の他側面に直接接触する樹脂ベルト等の滑り止め板66が貼り付けられている。なお、滑り止め板66の代わりに、例えばウレタンゴム等の弾性体を支持板64に取り付けてもよい。

また、回動軸部61の軸方向中央部分には、連動用の一方側係合部である一方側回転体としての駆動ギア67が固設され、この駆動ギア67に第２物品支持部材53の他方側回転体としての従動ギア68が噛み合っている。

第２物品支持部材（他の物品用の支持部材）53は、第１物品支持部材52の回動軸部61の下方にこの回動軸部61と平行状に配設され第２回動中心軸線Ｘ２を中心として回動可能な前後方向の回動軸部71を有し、この回動軸部71は、移動フレーム51の第２軸支部47によって回動可能に支持されている。

そして、この回動軸部71には、他の物品Ｗ２の周側面の他部分（移動物品支持部材23の物品支持部41が当接する一部分とは反対側の部分）に当接してこの物品Ｗ２を支持する物品支持部72が固設されている。

物品支持部72は、矩形平板状の取付板73を有し、この取付板73には、他の物品Ｗ２の周側面の他部分に直接接触する弾性変形可能な前後１対の弾性体であるウレタンゴム74が取り付けられている。２つの各ウレタンゴム74は、移動物品支持部材23のウレタンゴム43と同様、物品Ｗ２の周側面に対応した円弧面状の接触面74aを先端面に有している（図７参照）。

また、回動軸部71の軸方向中央部分には、連動用の他方側係合部である従動ギア68が固設され、この従動ギア68に第１物品支持部材52の駆動ギア67が噛み合っている。

切換手段55は、両物品支持部材52，53を互いに異なる方向に同期回動させて各状態を切り換えるための前後１対で２つの切換用の駆動源である切換用シリンダ76を有している。この切換用シリンダ76は、移動フレーム51のコ字状枠部46に回動可能に取り付けられたシリンダ本体77と、このシリンダ本体77内に対して出入りするロッド78とによって構成されている。

各切換用シリンダ76のロッド78の先端部には連結リンク80の一端部が回動可能に連結され、この連結リンク80の他端部の筒状部80aが第１物品支持部材52の回動軸部61の端部に固着されている。

そして、切換用シリンダ76の伸び動作に基づいて連結リンク80が第１物品支持部材52の回動軸部61とともに一方向へ回動すると、両ギア67，68により第２物品支持部材53の回動軸部71も連動回動し、その結果、第１物品支持部材52が鉛直状の使用状態になるとともに、第２物品支持部材53が水平状の不使用状態になる（図１、図５参照）。

また、切換用シリンダ76の縮み動作に基づいて連結リンク80が第１物品支持部材52の回動軸部61とともに他方向へ回動すると、両ギア67，68により第２物品支持部材53の回動軸部71も連動回動し、その結果、第１物品支持部材52が水平状の不使用状態になるとともに、第２物品支持部材53が鉛直状の使用状態になる（図２、図８参照）。

このように、第１物品支持部材52の一方向への回動時にはこれに連動して第２物品支持部材53が他方向へ回動し、また、第１物品支持部材52の他方向への回動時にはこれに連動して第２物品支持部材53が一方向へ回動する。

なお、各支持部材52，53の回動角度は、使用状態では物品Ｗの立側面と対向し、不使用状態では保持された状態の物品Ｗの上面の水平レベルよりも上側に各支持部材52,53が位置する可動範囲となる角度(例えば８５度)とされることが好ましい。このため、各支持部材52，53の使用状態は物品Ｗの側面（周側面を含む）と対向する鉛直状の対向状態であり、他方、各支持部材52，53の不使用状態は物品Ｗの側方から退避して物品Ｗの側面（周側面を含む）とは対向しない水平状の退避状態である。

また、各シリンダ13，24，37，76は、いずれも例えば伸縮可能な流体圧シリンダであるエアシリンダからなり、これら各シリンダ13，24，37，76は制御手段（図示せず）によって適宜制御される。そして、例えば作業者が制御手段の切換操作部を操作した場合に、移動用シリンダ24及び切換用シリンダ76が作動して各支持部材22，23，52，53の状態が所望状態に切り換わる。なお、物品Ｗの形状を検知する検知手段（例えばカメラ等）の検知結果に基づいて、シリンダ24，76が作動して各支持部材23，52，53の状態が所望状態に切り換わるようにしてもよい。

次に、物品移送装置１の作用等を説明する。

まず、一の物品Ｗとして外形直方体状の物品Ｗ１（例えば一斗缶）を積み付ける場合には、図１に示すように、一方側挟持体８の移動物品支持部材23を不使用状態（退避状態）に切り換え、かつ、他方側挟持体９の第１物品支持部材52を使用状態に切り換えるとともに第２物品支持部材53を不使用状態に切り換える。

そして、コンベヤ上の物品Ｗ１を一方側挟持体８の固定物品支持部材22と他方側挟持体９の第１物品支持部材52とによって両側方から挟持して持ち上げ、ハンド装置５の移動でその物品Ｗ１を所望位置まで移送する。なお、この移送の際、物品Ｗ１の落下防止のため、落下防止部材35は使用位置に位置する。

物品Ｗ１が所望位置に到着すると、落下防止部材35は不使用位置に退避され、一方側挟持体８の固定物品支持部材22と他方側挟持体９の第１物品支持部材52とによる物品Ｗ１の挟持が解除される。

こうして、所定個数の物品Ｗ１が順次移送されることにより、パレット上に所定のパターンの物品群が形成される。

なお、図５に示すように、隣り合う物品Ｗ１同士は近接して位置するが、不使用状態の第２物品支持部材53は、水平状（略水平の状態を含む）の姿勢になっているため、挟持対象の物品Ｗ１の隣の物品Ｗ１とは干渉しない。

次いで、他の物品Ｗとして外形円柱状の物品Ｗ２（例えばペール缶）を積み付ける場合には、図６に示すように、一方側挟持体８の移動物品支持部材23を使用状態（つまり移動物品支持部材23のウレタンゴム43が固定物品支持部材22のウレタンゴム33よりも物品側へ進出した進出状態）に切り換え、かつ、他方側挟持体９の第１物品支持部材52を不使用状態に切り換えるとともに第２物品支持部材53を使用状態に切り換える。

そして、コンベヤ上の物品Ｗ２を一方側挟持体８の移動物品支持部材23と他方側挟持体９の第２物品支持部材53とによって両側方から挟持して持ち上げ、ハンド装置５の移動でその物品Ｗ２を所望位置まで移送する。なお、この移送の際、物品Ｗ２の落下防止のため、落下防止部材35は使用位置に位置する。

物品Ｗ２が所望位置に到着すると、落下防止部材35は不使用位置に退避され、一方側挟持体８の移動物品支持部材23と他方側挟持体９の第２物品支持部材53とによる物品Ｗ２の挟持が解除される。

こうして、所定個数の物品Ｗ２が順次移送されることにより、パレット上に所定のパターンの物品群が形成される。

なお、図８に示すように、物品Ｗ２の場合も同様に、隣り合う物品Ｗ２同士は近接して位置するが、不使用状態の第１物品支持部材52は、水平状（略水平の状態を含む）の姿勢になっているため、挟持対象の物品Ｗ２の隣の物品Ｗ２とは干渉しない。

このように、物品移送装置１のハンド装置５によれば、一の物品Ｗ１（例えば一斗缶）のみならず、他の物品Ｗ２（例えばペール缶）にも対応できるため、複数種類の物品Ｗ（Ｗ１、Ｗ２）に対応することができる。よって、例えば作業者がロボット動作領域内に入って一斗缶専用のパームとペール缶専用のパームとを手動で付け換える必要がなく、作業者の負担軽減を図ることができる。また、これまで不可能であった複数種類の物品Ｗの同時積付ラインの対応も可能である。

また、切換手段55によって第１物品支持部材52及び第２物品支持部材53の両方が同期回動してそのうちのいずれかが使用状態になるため、例えば各支持部材52，53を個別の駆動源（シリンダ或いはモータ等）で回動させる構成に比べて、構成の簡素化を図ることができる。

さらに、各支持部材52，53の使用状態は物品Ｗの側面と対向する対向状態であり、各支持部材52，53の不使用状態は物品Ｗの側面とは対向しない退避状態であるため、積み付けの際に不使用状態の支持部材52，53が物品Ｗと干渉するのを防止できる。これにより、物品Ｗの同士の載置間隔を小さくすることができる。

なお、ハンド装置５は、上述した図１等に示すものには限定されず、例えば図９や図１０に示すものでもよい。

図９に示すハンド装置５では、ハンド体７を構成する一方側挟持体８及び他方側挟持体９の両方が、移動フレーム51、第１物品支持部材52、第２物品支持部材53及び切換手段55等を有し、これら両挟持体８，９が左右対称の構造となっている。そして、一の物品Ｗ１への対応時には両第１物品支持部材52によって物品Ｗ１が挟持され、他の物品Ｗ２への対応時には両第２物品支持部材53によって物品Ｗ２が挟持される。

また、図１０に示すハンド装置５では、各挟持体８，９が異なる高さに位置する第１物品支持部材81及び第２物品支持部材82を有し、第１物品支持部材81はベース体６に対して移動可能な移動フレーム83の下部に設けられ、第２物品支持部材82はその移動フレーム83の上部に設けられている。そして、一の物品Ｗ１への対応時には両第１物品支持部材81によって物品Ｗ１が挟持され、他の物品Ｗ２への対応時には両第２物品支持部材82によって物品Ｗ２が挟持される。

さらに、ハンド装置５の切換手段55は、シリンダ或いはモータ等の駆動源を有する駆動式のものには限定されず、例えば作業者が操作する切換レバー等を有する手動式のものでもよい。

また、例えば物品の側面を吸着保持する側面用の吸着手段を第１物品支持部材（一斗缶用パーム）や第２物品支持部材（ペール缶用パーム）に設けてもよい。

さらに、例えば物品の上面を吸着保持する上面用の吸着手段をベース体に設けてもよい。

また、例えば３種類以上の物品に対応できるように、３つ以上の物品支持部材を移動フレームに設けてもよい。

さらに、物品Ｗの一の物品Ｗと他の物品Ｗとの区別は形状の違いのみならず、保持方法の違い等（例えば、支持位置の違い、吸着か押圧かフックかの違い等）によって区別されても良く、一の物品と他の物品の語は、一に分類された物品と、他に分類された物品の意味も含むものである。

また、ハンド体７の構成は、物品Ｗが左右からの挟持によって保持されるもの以外に、一方向からの支持、多方向からの挟持、それらの切り換え等によって異なる物品Ｗを保持するようにしてもよい。

さらに、一方側係合部である駆動ギア67から他方側係合部である従動ギア68への動力は、直接的に伝達されてもよいし、別の係合部材（回転体、ギア等）を介して間接的に伝達されてもよく、一方側係合部と他方側係合部とが互いに係合する状態とは、直接的および間接的の何れの係合状態も含むものである。

１ 物品移送装置
５ ハンド装置
６ ベース体
７ ハンド体
52，81 第１物品支持部材
53，82 第２物品支持部材
55 切換手段
61，71 回動軸部
63 開口部
67 一方側係合部である駆動ギア
68 他方側係合部である従動ギア
76 駆動源である切換用シリンダ
Ｗ 物品（一の物品Ｗ１、他の物品Ｗ２）
Ｘ１ 第１回動中心軸線
Ｘ２ 第２回動中心軸線

Claims (7)

1. ベース体と、
   このベース体に設けられ、物品を保持するハンド体とを備え、
   前記ハンド体は、
   使用状態及び不使用状態に切換可能な第１物品支持部材と、
   使用状態及び不使用状態に切換可能な第２物品支持部材と、
   一の物品への対応時には前記第１物品支持部材を使用状態に切り換えかつ前記第２物品支持部材を不使用状態に切り換え、前記一の物品とは異なる他の物品への対応時には前記第１物品支持部材を不使用状態に切り換えかつ前記第２物品支持部材を使用状態に切り換える切換手段とを有し、
   前記第１物品支持部材は、一方側係合部を有し、
   前記第２物品支持部材は、前記一方側係合部と係合して連動する他方側係合部を有し、
   前記第１物品支持部材の一方向への回動時には前記第２物品支持部材が他方向へ回動し、前記第１物品支持部材の他方向への回動時には前記第２物品支持部材が一方向へ回動する
   ことを特徴とするハンド装置。
2. 前記切換手段は、切換用の駆動源を有する
   ことを特徴とする請求項１記載のハンド装置。
3. 前記第１物品支持部材は、第１回動中心軸線を中心として回動可能で前記一方側係合部が固設された回動軸部を有し、
   前記第２物品支持部材は、前記第１回動中心軸線とは異なる第２回動中心軸線を中心として回動可能で前記他方側係合部が固設された回動軸部を有する
   ことを特徴とする請求項１または２記載のハンド装置。
4. 前記第１物品支持部材及び前記第２物品支持部材の各使用状態は、物品の側面と対向する対向状態であり、
   前記第１物品支持部材及び前記第２物品支持部材の各不使用状態は、物品の側面とは対向しない退避状態である
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一記載のハンド装置。
5. ベース体と、
   このベース体に設けられ、物品を保持するハンド体とを備え、
   前記ハンド体は、
   一の物品への対応時に使用され、使用状態及び不使用状態に切換可能な第１物品支持部材と、
   前記一の物品とは異なる他の物品への対応時に使用され、使用状態及び不使用状態に切換可能な第２物品支持部材と、
   前記第１物品支持部材が一方向へ回動して使用状態になると、前記第２物品支持部材を他方向へ回動して不使用状態にし、前記第１物品支持部材が他方向へ回動して不使用状態になると、前記第２物品支持部材を一方向へ回動して使用状態にするように、前記第１物品支持部材と前記第２物品支持部材とを反対方向に回動させることで、前記第１物品支持部材と前記第２物品支持部材の使用状態及び不使用状態を切り換える切換手段とを有する
   ことを特徴とするハンド装置。
6. 前記第１物品支持部材には、回動する前記第２物品支持部材が通過可能な開口部が形成されている
   ことを特徴とする請求項１ないし５いずれか一記載のハンド装置。
7. 請求項１ないし６のいずれか一記載のハンド装置を具備する
   ことを特徴とする物品移送装置。

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