JPH02191106A - ロボットを用いた箱詰方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は４面が規制された外箱内に中箱を一定の順序で
、且つ一定の収納パターンに従って積付ける箱詰ロボッ
トシステムに用いて好適な箱詰ロボットの制御方法に関
する。

〔従来の技術〕

ロボットによる箱詰の自動化は開放されたパレット上へ
の積付けと異なり、規制された外箱の枠体に中箱を積付
けるものであり、しかも、外箱及び積付ける中箱の寸法
は共にバラツキがあるためロボットによる箱詰めは実際
上困難であった。

そこで、これを解決する手段として特開昭８０−１９７
６２５１号（パレタイジングロボット制御方式）が開示
されている。これは、木枠で寸法規制された中に荷を積
付けるとき、荷に振動を与えながら挿入するもので、荷
が入りにくいときでも荷をゆすることにより、押し込み
挿入ができるとするものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら上述の方法では、規制された木枠の中に荷
を挿入するため、荷の把持手段は必然的に真空吸着手段
を採用することになる。このため、真空吸着による把持
力は、横方向への力に弱いため、振動の効果があまり期
待できず、又、吸着力を増すために多数の吸着盤を設け
て把持力を強くすると、取扱う荷の寸法に左右されると
いう問題点があった。

又、個々の中箱の挿入位置をロボットを用いて予めティ
ーチングさせこれをプレイバックするオンラインによる
ティーチング・プレイバック方式が現在主流であるがこ
の方式によると、全ての中箱についてティーチングして
いかなければならずティーチング作業が煩雑になると共
に、ティーチング作業には熟練者を必要とし、又、その
ティーチングデータに個人差が出易すいという欠点があ
った。更には段ボール箱のように寸法バラツキのあるも
のを箱詰する場合、たまたま悪条件が重なって、中箱の
寸法がプラス方向に長くなってい、た場合、各行、各列
の最終挿入位置の中箱が挿入出来ないという事態が発生
することがあった。

本発明は上述した問題点に鑑みなされたもので、規制さ
れた外箱内に中箱を一定の順序で箱詰する場合、各段の
最終行、最終列の位置に積付ける中箱と、それ以外の位
置に積付ける中箱とはロボットによる中箱の積付は動作
を異ならしめている仁とに着目し、ロボットによる箱詰
の挿入軌跡を少くとも４つの積付は動作ブロックに分類
させ、各積付は動作ブロックに該当する中箱は同一の積
付は挿入軌跡で制御させる仁とにより、箱詰ロボット制
御を簡略化し、かつ、オフラインティーチングを可能と
する箱詰ロボットの制御方法を提供することを目的とす
る。

〔課題を解決するための手段〕

上述した目的を達成するため本発明は、規制された外箱
内に複数の中箱を一定の順序で箱詰めする箱詰ロボット
の制御方法において、該箱詰ロボットのロボットハンド
に取付けられ、吸引装置に接続されて前記中箱を吸着す
る真空吸着盤と、この真空吸着盤からこの真空吸着盤の
前方に延び該中箱を支持する支持板とを設け、外箱内に
おける中箱の積付は制御を最終行、最終列以外の積付は
グループＡと、最終行且つ最終列の積付はグループＤと
、グループＤを除く最終行の積付はグループＢと、グル
ープＤを除く最終列の積付はグループＣの４つのグルー
プに分類し、同一グループに属する中箱は同一の積付は
動作で箱詰め制御する箱詰ロボットの制御方法からなる
。

又、各積付は動作ブロックに対する各中箱の積付は制御
方法は、規制された外箱内に複数の中箱を一定の順序で
箱詰めする箱詰ロボットの制御方法において、該箱詰ロ
ボットのロボットハンドに取付ｔすられ、吸引装置に接
続されて前記中箱を吸着する真空吸着盤と、この真空吸
着盤からこの真１吸着盤の前方に延び該中箱を支持する
支持板とを設け、外箱内における中箱の積付は制御を最
終行、最終列以外の積付はグループ人と、最終行且つ最
終列の積付はグループＤと、グループＤを除く最終行の
積付はグループＢと、グループＤを除く最終列の積付は
グループＣの４つのグループに分類し、グループ人は中
箱を積付は位置に対し、斜め上方から直線動作で箱詰め
し、グループＢ及びグループＣは中箱をそれぞれ積付は
位置方向へ前傾した姿勢で積付は位置の頭上空間へ中箱
底面の一部を挿入させ、しかる後該中箱を積付は姿勢に
起仁して直線動作によって箱詰めし、グループＤは、中
箱を外箱の中心から積付は目標位置の方向へ前傾させて
、積付は位置の頭上空間へ中箱底面の一部を挿入させ、
しかる後該中箱を積付は姿勢に起こして直線動作によっ
て箱詰めを行ない、同一グループに属する中箱は同一の
積付は動作で箱詰め制御する箱詰ロボットの制御方法か
らなる。

〔作用〕

本発明の構成によれば、順次所定位置に供給される中箱
を吸着把持して外箱の上方へ搬送させ外箱内への積付は
位置が最終行、最終列以外のグループＡの中箱の積付け
は、積付は位置の後方周辺は十分空いているため把持し
た中箱を積付は位置に対し、斜め上方から直線動作で箱
詰めし、最終行且つ最終列のグループＤを除く最終行の
グループＢ及び、グループＤを除く最終列のグループ０
の中箱は、横付位置が三方の面に囲まれているため把持
した中箱をそれぞれ積付は位置方向へ前傾した姿勢で積
付は位置の頭上空間へ中箱底面の一部を挿入後、該中箱
を積付は姿勢に起こして中箱をこじ入れる姿勢で挿入さ
せ、しかる後直線動作で箱詰めさせる。グループＤはそ
の挿入位置が四面に囲まれているため、中箱の底面の一
角を入れた後、こじ入れる姿勢で中箱を立て挿入させる
もので把持した中箱を外箱の中心から積付は位置方向へ
前傾した姿勢で積付は位置の頭上空間へ中箱底面の一部
を挿入し、該中箱を積付は姿勢に起こして、直線動作で
箱詰させる。以上のように箱詰ロボットを上述のように
制御させることにより、寸法バラツキのある中箱でも安
定して箱詰めさせることが出来る。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図から第１４図に基づいて説明
する。第１図は外箱内に中箱が積付けられた状態を表わ
す平面図で図に示す様に列方向にｎ個、行方向にｍ個の
中箱すが外箱ａに積付けられる。この中箱すを隅から一
定の順序で箱詰めする作業をロボットに行なわせｌるの
に本発明では以下の方法で行なわせる。

まず第１図に示すように、中箱を積付けた状態を外箱の
上方から見て、各段の最終行且つ最終列の中箱をグルー
プＤ、グループＤを除く最終行の中箱をグループＢ、グ
ループＤを除く最終列の中箱をグループＣ１それら以外
の中箱をグループ人として、４つのグループに分類する
。そして、分類された各グループは同一の積付動作でロ
ボットによる積付制御を行うものである。

このように、中箱の積付パターンとして、少く共この４
つに分類することにより箱詰ロボットの制御を簡略化し
、かつオフラインティーチングを可能にする箱詰ロボッ
トの制御方法を提供するものである。

次に分類された各グループの中箱の積付動作について説
明する。

中箱切り出し供給装置により所定位置に供給される中箱
すをロボットハンドにより吸着把持し、外箱ａの中央上
方へ搬送させた後、第２図から第６図に示す積付は動作
経路の通過点を経由することにより中箱の箱詰めを行な
う。

まずグループ人については、第２図（ここでは２行１列
目の積付けを示す）に示す様にロボットハンドで吸着把
持した中箱すを一旦目標とする横位置へ移動させ（第２
図（ａ）　）　、次に積付は目標位置へ以前に積付けら
れた中箱すを押し付けるように直線動作で挿入させる（
第２図（切）。次にグループＢについては、第Ｓ図（こ
こ、では、４行１列目の積付けを示す。）に示す様に中
箱すを一旦目標とする積付は位置から列方向へ中箱すの
幅寸法の傾きを持たせたＰＯ点の位置へ移動させ（第５
図（Ｃ）　’）　、次に前回積付けた中箱すと外箱ａの
横内壁の隙間に中箱すの先端部を本実施例では中箱の置
へ移動（第３図（ｄ））させた後、積付は目標位置へ該
中箱すを直線動作で挿入させる（第３図（ｅ））。

更にグループＣについては、第４図（ここでは１行４列
目の積付けを示す。）に示す様に、中箱すと一旦目標と
する積付は位置から行方向へ中箱してψ≠ＢＯｏ　の傾
きを持たせた２０点へ移動させ（第４図（ｆ）　）　、
次に前回積付けた中箱すと外箱ａの奥内壁の隙間に中箱
すの先端部分を、本実施Ｐ１点の位置へ移動（第４図（
ｇ））させた後、積付は目標位置へ該中箱すを直線動作
で挿入させる（第４図（ｈ））。

最後にグループＤについては第５図（ここでは４行４列
目の積付けを示す。）に示す様に、中箱すを水平面に対
して該中箱すの、１面の、傾きψを略３００　　Ｅ面の
傾きωを略６０’　　それぞれ傾けた姿勢で列、行の最
終挿入位置の頭上２０点へ搬送させ（第５図（ｉ））、
その後、その傾斜姿勢で中箱ｂの高さ寸法の略−こじり
入れる様２１点の位置へ移動（第５図（ｊ）　、）させ
た後、積付は目標位置へ該中箱すを直線動作で挿入させ
る（第５図（ｋ））。

ここに中箱すのＥ面、Ｅ面をそれぞれ傾けた姿勢で目標
場所へ挿入させるのは、挿入空き部の列方向及び行方向
が中箱の規定寸法より狭くなっていても中箱すを斜め方
向から挿入することによってこじり入れ易くするためで
ある。

又、本実施例に於ては、外箱ａを一方に傾斜させた状態
で中箱を挿入するように述べたが、これは、外箱ａを傾
斜させることによって挿入された中箱すが傾斜面に沿っ
て移動し、中箱間を密に積付けできるものであるが、前
述した様に、Ｄグループの積付けにおいても、又、コー
ナ部の積付は部暑こおいても、前回の中箱を押し付けな
がら、又。

中箱とコーナ部との間を割込みながら入れるため、外箱
ａは水平にした状態でも良い。

次に第６図に示す本発明を用いた箱詰ロボットシステム
について説明する。図において、（４９）は箱詰装置で
外箱ａを搬送するコンベヤ（１）と、外箱ａを所定位置
で停止させるストッパ（２）と、停止した外箱ａを傾斜
させて位置決めする傾斜装置（３）と、中箱すを外箱ａ
に箱詰めするロボット（４）とを有し、傾斜装置（３）
の上方の所定位置に中箱すを順次供給する中箱切り出し
供給装置（５）が付設しである。ロボット（４）は吸着
式のロボットハンド（６）を有する。傾斜袋ｆｌ（３）
の搬送方向上手側には幅寄せ装置（７）が設けである。

中箱切り出し供給装置（５）は切り出し時の位置基準と
なる中箱ストッパ（１１）と、ロボット（４）による取
り出し位置に中箱すを切り出すと同時に次の中箱すの固
定を行うＬ形ヘッド（８ａ）を有する切り出しプッシャ
ー（９）とにより構成される。切り出しプッシャー（９
月よエアシリンダ等からなる。搬送台（８）には側面基
準ガイド（１０）と、これに対する間隔が中箱すの幅に
よりガイドシフト装置（１４）の駆動で自動調整可能な
可動ガイド（１２）とが設けである。切り出しプッシャ
ー（ｓ）は可動ガイド（１２）と共に移動可能に設けで
ある。ロボット（４）による取り出し位置には中箱ｂス
トッパ（１１）と対向して可動ガイド（１３）を設け、
中箱すの幅に応じて可動ガイド（１３）の位置を自動調
整するガイドシフト装＠　（１５）が設けである。

中箱ストッパ（１１）および可動ガイド（１３）には中
箱すの下面側縁を受ける突条が設けである。

コンベヤ（１）は駆動式のローラコンベヤからなり、外
箱ａの転倒防止ガイド（１ｂ）を有する。ストッパ（２
）はシリンダ装置等の昇降装置でコンベヤローラ（１ａ
）の間から突没可能である。

第７図に示す様に、傾斜装置（３）は、コンベヤローラ
（１ａ）間から突没する櫛歯状の底面持ち上げ手段（１
９）と側面基準盤（２０）とを互いに直角に固定して軸
受（２１）に回転軸（２２）とともに回転自在に支持し
たものである。底面持ち上げ手段（１９）はエアシリン
ダ等からなる傾斜駆動装置（図示せず）により上下に回
動駆動される。

側面基準盤（２０）は外箱ａを吸着する位置合せ吸着手
段（２４）を一部に有する。位置合せ吸着手段（２４）
は、側面基準盤（２０）の基準面に設けた凹部状の吸着
口からなり、フレキシブルチェーブ（２５）でブロワ−
等の吸引装置に接続しである。

幅寄せ装置（７）は、幅寄せガイド（１６）と、修正基
準となる側面基準ガイド（１７）とからなる。幅寄せガ
イド（１８）は、支柱（１８）に水平回動自在に支持し
、ばね部材（図示せず）によりコンベヤ（１）の搬送方
向と逆方向のトルクを与えである。また、逆方向回転端
をストッパ等により規制しである。

各部の寸法はつぎのように定める。コンベヤ（１）の幅
ｄおよび底面持ち上げ手段（１９）の幅ｇは、各々外箱
ａの最大のものの幅および長さよりも大きくする。位置
合せ吸着手段（２４）の横幅ｅおよび縦幅ｆは、各々外
箱ａの最小のものの長さおよび高さよりも小さくする。

第８図ないし第１２図に示すように、ロボットハンド（
６）は、真空吸着盤（３１）と、この真空吸着盤の前方
に延び中箱すを支持する支持板（５２）とを有する。真
空吸着盤（３１）は、パイプ（５３）の先端に固定して
あり、パイプ（３３）は基端にロボットアーム（８５）
への取付用のフランジ（８４）を有する。パイプ（！Ｉ
＄）は、先端部からフランジ（５４）の外周にわたりフ
ランジ（３４）側が広がる円錐状のカバー（！６）で榎
っである。パイプ（３１）は真空吸着盤（Ｓｌ）に連通
した吸引路を兼用し、カバー（Ｓ６）から突出した吸引
ホースニップル（３９）が分岐！　（３ｇ）の接続口で
ある。

真空吸着盤（３１）は、前面の略全体が吸着口（３１ａ
）　　となる箱状のものであり、吸着口（３１ａ）を通
気材（４０７＋）で覆うとともに、吸着口（３１ａ）の
外周にウレタン樹脂製等の吸着パッド（４１）が設けで
ある。通気材（４０）は金属メッシユを用いであるが、
多孔板や格子材を用いても良い。

ロボットハンド（６）の取付けは、フランジ（３４）の
取付孔（４２）　（第１２図）に挿通した固定ねじをロ
ボットアーム（３６）　（第９図）のノ１ンド取付フラ
ンジ（４３）に固定することにより行う。

ロボット（４）は、人間に近い箱詰め動作を実現する多
軸タイプ（この例では６軸）の汎用ロボットを用いであ
る。すなわち、基台（４４）上での支柱（４６）の水平
回転（矢印θ１）、ロボットアーム（３５）の肩部での
上下口ａ（矢印θ２）、ロボットアーム（６）の関節部
での上下屈曲（矢印θ３）、手首部（４７）　（第　図
）のアーム中心軸９回り１での回転（矢印θ４）、手首
部（４７）の前記軸Ｐと直交する軸９回りでの折曲り（
矢印θ５）、回転継手（４８）におけるハンド取付フラ
ンジ（４５）の回転（矢印θ６）が可能なものである。

ロボット（４）の本体にはこの他の種々の形式のものを
用いることができる。

又、本実施例では、最初に積付ける中箱についても、他
の中箱と同様、一定の挿入経路で積付けるように述べた
が、最初の中箱は他の中箱との干渉がないため、単独経
路で真っすぐ挿入させるようにしてもよい。これは各段
についても適用できるため、これによりロボットの積付
は時間の短縮化を図ることができる。

更に本実施例では中箱を一箱ずつ積付けるようすること
により複数個（例えば２箱）の中箱を吸着把持して積付
けることができる。積付ける配列の列数がロボットハン
ドの吸着盤の数で割り切れない場合（例えば５列）は、
第１４図に示す様にグループ分けし、１列目の積付けを
中箱１箱ずつ行ない、２列目以降を複数個（例えば２箱
）ずつ積付ければ、最終列を積付ける際に、ロボットハ
ンドの吸着盤が外箱ａに干渉することなく箱詰めできる
。

〔発明の効果〕

以上のように本発明は、箱詰用ロボットハンドに中箱を
吸着する真空吸着盤と、吸着した中箱を支持する支持板
とを設け、しかも中箱の積付は制御を４つのグループに
分類し、同一グループに属する中箱は同一の積付は動作
で箱詰制御するようにしたから、箱詰ロボット制御を簡
略化し、かつ、オフラインティーチングを可能とするも
のである。

又、この発明に係るロボットの制御方法は、外箱の隅へ
の箱詰めを行なう際に、中箱を積付は位置方向へ前傾し
た姿勢で積付は位置の頭上空間へ中箱の一部を挿入させ
て、該中箱を積付は姿勢に起こし、該中箱の先端部をこ
じり入れた後、直線動作によって箱詰めするため、箱の
製作寸法精度が悪く、内寸法にゆとりが少ない外箱への
箱詰めでも安定して行なうことができる。またロボット
ハンドは真空吸着盤から前に延びる支持板を有するので
、真空吸着盤による吸着力の作用方向に対して傾いた荷
重を支持板で受けることができる。

そのため、前記のように傾けた外箱に対して中箱を斜め
姿勢で箱詰めするにつき、確実に吸着でき、箱詰め作業
が行い易い。しかも前記のように寸法精度の悪い外箱に
内側から力を加えて箱詰めするにつき、支持板の支持に
より押し付は力に耐えることができ、中箱の吸着の外れ
を防止できるという効果がある。

また、各積付は動作経路の通過点がロボットの持つワー
ルド座標系に対し明確であるため、目標位置の計算をパ
ソコン等を用いてオフラインで中箱の積付はデータを入
力するオフラインティーチングに適している。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の実施例を示し、第１図は外箱内の各中
箱の積付は位置を４グループに分類した分類配置図、第
２図から第５図は第１図に於いて区画分類された各区画
グループにおける各中箱の積付は動作経路を示すもので
、第２図はグループＣ１第５図はグループＣ１第５図は
グループＣ１第５図はグループＤを示し、それぞれの各
動作変化点での姿勢を一部破断圧面図（右図）及びその
一部破断側面図（左図）で示す。第６図は本発明を箱詰
ロボットシステムに用いた装置全体の斜視図、第７図は
コンベヤ及び傾斜装置の斜視図、第８図はロボットハン
ドの斜視図、第９図はロボットアームの斜視図、第１０
図ないし第１２図はそれぞれロボットハンドの側面図、
平面図及び正面図を示し、第１３図は吸着盤を２個有す
るロボットハンドの斜視図、第１４図は第１３図のロボ
ットハンドを用いた場合の４グループに分類する分類配
置図を表わす。 ａ・・・外箱、　　　　　　　ｂ・・・中箱、（１）・
・・コンベア、　　　　（３）・・・傾斜装置、（４）
・・・ロボット。 （５）・・・中箱切出し供給装置、 （６）・・・ロボットハンド。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）規制された外箱内に複数の中箱を一定の順序で箱
   詰めする箱詰ロボットの制御方法において、該箱詰ロボ
   ットのロボットハンドに取付けられ、吸引装置に接続さ
   れて前記中箱を吸着する真空吸着盤と、この真空吸着盤
   からこの真空吸着盤の前号に延び該中箱を支持する支持
   板とを設け、外箱内における中箱の積付け制御を最終行
   、最終列以外の積付けグループＡと、最終行且つ最終列
   の積付けグループＤと、グループＤを除く最終行の積付
   けグループＢと、グループＤを除く最終列の積付けグル
   ープＣの４つのグループに分類し、同一グループに属す
   る中箱は同一の積付け動作で箱詰め制御する箱詰ロボッ
   トの制御方法。
2. （２）規制された外箱内に複数の中箱を一定の順序で箱
   詰めする箱詰ロボットの制御方法において、該箱詰ロボ
   ットのロボットハンドに取付けられ、吸引装置に接続さ
   れて前記中箱を吸着する真空吸着盤と、この真空吸着盤
   からこの真空吸着盤の前方に延び該中箱を支持する支持
   板とを設け、外箱内における中箱の積付け制御を最終行
   、最終列以外の積付けグループＡと、最終行且つ最終列
   の積付けグループＤと、グループＤを除く最終行の積付
   けグループＢと、グループＤを除く最終列の積付けグル
   ープＣの４つのグループに分類し、グループＡは中箱を
   積付け位置に対し、斜め上方から直線動作で箱詰めし、
   グループＢ及びグループＣは中箱をそれぞれ積付け位置
   方向へ前傾した姿勢で積付け位置の頭上空間へ中箱底面
   の一部を挿入させ、しかる後該中箱を積付け姿勢に起こ
   して直線動作によって箱詰めし、グループＤは、中箱を
   外箱の中心から積付け目標位置の方向へ前傾させて、積
   付け位置の頭上空間へ中箱底面の一部を挿入させ、しか
   る後該中箱を積付け姿勢に起こして直線動作によって箱
   詰めを行ない、同一グループに属する中箱は同一の積付
   け動作で箱詰め制御する箱詰ロボットの制御方法。