JPH07102899B2 - ロボットハンド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば段ボール箱に並べて収容されている組
立前の折畳状態のボール紙（以下カートンという）を段
ボール箱から取り出すのに好適に用いられる箱収容物品
取出用のロボットハンドに関するものである。

〔従来技術〕

段ボール箱からカートン群を取り出す場合、カートン群
が段ボール箱の開口に個々のカートンの周縁を向ける状
態で密接して並べられ、且つ段ボール箱を開口したとき
に開口縁から突出しない形態で収容されているときは、
従来ではバキュームパッド式のロボットハンドが用いら
れていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

その場合、バキュームパッドを箱内に挿入し、個々のカ
ートンの周縁の集合体で形成されるカートン群表面にバ
キュームパッドを当接してカートン群をバキュームパッ
ドに吸着保持し、取り出すものである。

従って、段ボール箱に挿入可能のバキュームパッドを用
いるので、どうしても段ボール箱の両端に数枚のカート
ンが残ってしまうのが実状であった。

本発明は、従来の上述の問題点を解決しようとするもの
で、段ボール箱のカートン群を全部吸着保持することが
できる箱収容物品取出用のロボットハンドを提供するこ
とを目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、バキュームパッドにより箱収容物品を箱から
取り出す箱収容物品取出用のロボットハンドにおいて、
前記バキュームパッドが、駆動装置により開閉可能の、
前記箱の対向する２側壁に密着した状態で箱中に進入し
て箱と収容物品の間に挿入される、一対の偏平な挿入爪
を、パッド面よりも突出して且つパッドの対向する平行
な両端縁に備えていることを特徴とするロボットハンド
である。

〔作 用〕

本発明のロボットハンドはバキュームパッドが、駆動装
置により開閉可能の、前記箱の対向する２側壁に密着し
た状態で箱中に進入して箱と収容物品の間に挿入され
る、一対の偏平な挿入爪を、パッド面よりも突出して且
つパッドの対向する平行な両端縁を備えているので、例
えば上述の段ボール箱からカートン群を取り出す場合
は、先ず一対の挿入爪の間隔をカートン群の両端のカー
トンに当接する段ボール箱内壁の相互間隔より小さく閉
じて段ボール箱開口縁に挿入し、その後開いて段ボール
箱内壁に先端を密着させ、その状態でさらに段ボール箱
内壁にそって深く挿入すれば、挿入爪をバキュームパッ
ドがカートン群とほぼ接する状態までカートン群の両端
のカートンと段ボール箱内壁との間に挿入することがで
きる。

次で、挿入爪を閉じればカートンの全部をバキュームパ
ッドの下方に互いに密接して位置させることができる。
従って、カートン群バキュームパッドのバキューム作用
の高いところに位置させることができるし、カートン群
の各カートン相互の間隔が小さくなるので、カートン群
を確実に吸着保持することができる。

このとき、挿入爪でカートン群の挟持も行うようにすれ
ばさらに確実に保持することができる。

〔実施例〕

本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第１図はロボットハンド３の使用状態の全体図を示す。

１は、物品としてのカートン62を箱としての段ボール箱
67に収容した状態（第３図参照）で所定位置に多数枚供
給する供給機構、２は段ボール箱67から取出されたカー
トン62群を次の工程に送出する送出機構、３は段ボール
箱67からカートン62群を取出し持合げて送出機構２に移
送するロボットハンドである。

ロボットハンド３は本体部４、アーム５、アーム５の先
端のハンド部６からなり、本体部４とアーム５を第２図
に示す。

本体部４は鉛直（以下上下方向）の軸線７を中心として
回転可能の回転テーブル８に、その回転軸を軸線７と一
致させたネジ杆９と、ガイドロッド10,10を、立設して
ある。そしてロッド10,10に対しては上下方向の運動の
み行うように拘束された状態でネジ杆９に螺合してアー
ム５が水平方向に設けられている。アーム５は水平方向
に伸縮可能で、先端にハンド部６取次用の手首部11を連
結してある。

手首部11は上下方向の軸線12を中心として回転可能の回
転部材13を備え、回転部材13に軸線12と直交する軸線14
を中心として回転可能にハンド部取付部材15が設けられ
ている。

第３〜５図にハンド部６を示す。ハンド部６はバキュー
ム装置とカートン解放時のカートン押え装置を備えてい
る。先ずバキューム装置について説明する。

16は長方形の天井面17とその長縁に垂設した側面18,1
8、短縁に垂設した側面19,19とからなる、中空部を有す
るバキューム装置本体で、開口端縁にはバキューム装置
本体16よりも外方に突出する大きさの開口端部材20を介
してスポンジその他の弾性体で作られた、長方形の、吸
着面となるバキュームパッド（以下、パッドと略）21が
設けられている。天井面17の中央には手首部11のハンド
部取付部材15と連結するための連結部材22が天井面17に
垂直に突設されている。この連結部材22は上端に取付用
端板23を備えたパイプ体でバキューム装置本体16の中空
部と連通して設けられており、連結部材22の中間部には
吸引源とバキューム装置本体16の中空部とを吸引ホース
で接続するためのホース連結口24が設けられている。こ
のバキューム装置本体16は、その長手方向がハンド取付
部材15の軸線14の方向と直角になるように手首部11に連
結されている。

バキューム装置はさらにパッド21の対向する平行な両端
縁にパッド面よりも突出する挿入爪28,28を開閉自在に
備えている。挿入爪28,28はその柄部25,25でバキューム
装置本体16の側面19,19に設けた取付部材26,26に１個ず
つ天井面17及び側面19に平行の軸線27を中心として回動
可能に取付けられており、柄部25,25の上端は軸線27と
同じ方向にピン34,34を突設して備えて挿入爪駆動装置
に連結されている。

挿入爪駆動装置はシリンダ29とバネ30が用いられてお
り、シリンダ29はバキューム装置本体16の天井面17に取
付けたシリンダ取付部材31に軸線27と同じ方向の軸線32
を中心に揺動可能に取付けられている。ロッド33の先端
には挿入爪28との連結部材35が設けられている。連結部
材35はシリンダ29のストローク方向に長い、ピン34,34
のスライド孔36,36と柄部25の貫通孔37を備え、ピン34,
34をスライド孔36,36に嵌合させた状態で挿入爪28の柄
部25の端部を貫通孔37に貫通させてシリンダ29のロッド
33と挿入爪28を連結してある。また、連結部材35の先端
と挿入爪28の柄部25との間には押しバネのバネ30が挿入
されていて、シリンダ29のロッド33を前進させたときに
柄部25は連結部材35に押されて挿入爪28の閉じる向きに
回動し、ロッド33を後退させたときに柄部25は連結部材
35を介してバネ30に押されて挿入爪28の開く向きに回動
するようになっている。そして、バネ30の復元力の大き
さにより挿入爪28を段ボール箱67に挿入するときに挿入
爪28が段ボール箱67内壁を押圧する力、即ち挿入爪28と
段ボール箱67との密着圧力を調節するようにしてある。
取付部材26,26の外側にはそれぞれストッパ取付部材58
が設けられ、先端には挿入爪28が開く向きの最大回動角
を規制するストッパ59が規制位置調節可能に備えられて
いる。

挿入爪28は小さな隙間に挿入し易いように形成してあ
り、本実施例では厚さ５〜7mmの平板の主板部38の先端
に、厚さ0.4〜0.6mmの柔軟性のあるハガネで形成した先
端に丸味をつけた舌片状の先端部材39を接合してあっ
て、主板部38の先端部は肉厚を漸減させて段差が生じな
いようにしてある。なお、開口端部材20、パッド21には
挿入爪28の柄部25を逃げる凹部が設けられている。

次にカートン解放時のカートン押え装置について説明す
る。

40,40はカートン押え板で、側面18に平行の方向に長い
形状を備え、一方の挿入爪28の両側で且つパッド21より
も外側で側面18に平行な面内において、パッド21よりも
バキューム装置本体16側に引込んだ位置からパッド21よ
りも突出した位置まで変位可能に、設けられる。本実施
例では側面18,18のカートン押え板40,40の間ではない方
の挿入爪28に近い端部にバキューム装置本体16を軸線27
と同じ方向で貫通する軸45が回動可能に支承され、軸45
の、側面18,18から外方に突出した両端部にアーム43,43
の一端が固定して設けられ、アーム43,43の他端にカー
トン押え板40が軸線27と同じ方向の軸線44を中心として
揺動可能に備えられている。46は軸45に固定されたアー
ムで先端は天井面17に設けたシリンダ取付部材47に軸線
42と同じ方向の軸線48を中心として揺動可能に取付けた
シリンダ49のロッド50に連結されるが、ロッド50の先端
にはフォークエンド状の連結部材51が取付けられてお
り、連結部材51とアーム46とを軸線42と同じ方向の軸線
52を中心として揺動可能に連結していて、シリンダ49に
より軸45即ちアーム43,43を回動せしめるようになって
いる。

本実施例ではハンド部６にカートン検出装置も設けてい
る。53はカートン検出端でロッド54の先端に取り付けら
れていて、ロッド54はバキューム装置本体16外面に天井
面17を含む平面に垂直に設けたガイドパイプ55にパイプ
軸方向に摺動可能に嵌挿されて備えられている。ロッド
54の他端にはマイクロスイッチ56との当接部57がフラン
ジ状に設けられており、マイクロスイッチ56は当接部57
とガイドパイプ55の間の空間に適宜手段により取付られ
ている。そして、カートン検出端53の先端面が、挿入爪
28,28相互が平行な状態に回動したときの爪先端を結ぶ
線よりも下がった位置にあるときにマイクロスイッチ56
がオンとなり、先端面が下方から上昇して爪先端を結ぶ
線に近付いたときにオフになるようになっている。

60はバキューム装置本体16の中空部の圧力を検出する真
空スイッチである。

次に第１図により供給機構１と送出機構２について説明
する。

供給機構１はカートン62群を所定の受渡位置63に重ねた
状態で供給する機構で、本実施例では第３図に示すよう
に各カートン62を立てて１列に並べた状態でカートン62
群を収容した段ボール箱67を、その蓋68を開いて外側に
折り曲げゴムバンド69で固定して、受渡位置63に供給す
るようにしてある。受渡位置63は移送機構３のハンド部
６の移動領域内であればどこに設けてもよい。受渡位置
63の段ボール箱67載置面は水平面でも傾斜面でもよい
が、本実施例では水平面としてある。載置面における段
ボール箱67の水平方向の向きもいずれでもよく、本実施
例では便宜上受渡位置63におけるカートン62群の重ね方
向即ち列の方向をＸ軸方向、Ｘ軸方向に直角の水平方向
をＹ軸方向として説明する。

受渡位置63には段ボール箱67の載置面としてローラコン
ベア64が用いられており、段ボール箱67のＸ軸方向の位
置決めを行うように移送方向をＸ軸方向として設けられ
ている。ローラコンベア64にはＸ軸方向に隣設してロー
ラコンベア64上に段ボール箱67を供給するローラコンベ
ア65が設けられており、受渡位置63の基台のローラコン
ベア65側にはローラコンベア64上に移行する段ボール箱
67をＹ軸方向において位置決めする１対のセンタリング
ガイド66,66がその間隔を可変に設けられている。ロー
ラコンベア65には段ボール箱フィーダ75が接続されてい
る。

ローラコンベア64のＹ軸方向に隣設する一方の側にはカ
ートン62群をロボットハンド３により取出された空の段
ボール箱67を排出する排出コンベアが適宜設けられてお
り、受渡位置63の基台にはローラコンベア64上の空の段
ボール箱67を矢印70の向きに押出して排出コンベア上に
移行させるプッシャ71が設けられている。

ローラコンベア64のＸ軸方向に隣設するもう一方の側に
は水平の載置面を有する整列テーブル72が設けられてい
る。整列テーブル72は受渡位置63で一旦持上げたカート
ン62群を一旦載置し、カートン62のＹ軸方向の移動を許
す程度にバキューム装置の吸着力を小さくした状態でカ
ートン62群をＹ軸方向においてセンタリングして整列さ
せるステージで、整列テーブル72にはＹ軸に直交する平
面をカートン62群の側部端縁面を押圧する押圧面として
有するセンタリングプッシャ73,73がその押圧面相互を
対向させてＹ軸方向に移動可能に１対設けられている。
74,74はカートン62群を整列させるときに各カートン62
をＸ軸に直交する平面に平行で且つ整列テーブル72に垂
直な状態を保持させるためのガイド壁で、適宜間隔をあ
けて１対設けられていて、要すれば挿入爪28,28を逃が
す凹部が設けられる。

送出機構２は段ボール箱67から取出したカートン62群を
所要の工程に供給するもので、本実施例ではカートンフ
ィーダ76がその受取位置77をロボットハンド３のハンド
部６の移動範囲内にして設けられている。

なお、上述のハンド部６のパッド21や挿入爪28,28の寸
法は適用されるカートン62、段ボール箱67の寸法に応じ
て最適に決められ、挿入爪28,28はカートン62群の列を
列両端面を押圧して列方向に圧縮しカートン62群をパッ
ド21の作用面下部に位置させることができる位置に決め
られる。本実施例では第２図、第３図に示すように平面
長方形の段ボール箱67にその長手方向を列方向としてカ
ートン62群が収容されているので、パッド21は段ボール
箱67の開口端内部に嵌合する長方形に形成してあり、挿
入爪28,28はパッド21の、対向しかつ互いに平行の短辺
側から突出するように設けてある。また、段ボール箱67
の高さ（深さ）は、収容するために立てたときのカート
ン62の高さより適宜、例えば数cm、高いものを用いてあ
る。

次に動作について説明する。

供給機構１の受渡位置63にカートン62群を収容した段ボ
ール箱67を位置決めして供給すると共に、ロボットハン
ド３のハンド部６を、受渡位置63上の段ボール箱67上方
に水平で且つハンド部６の長手方向と受渡位置63のＸ軸
方向が一致するように水平方向の向きを決めて、第３図
に示すように移動させる。ハンド部６の移動は、高さ方
向移動は本体部４のネジ杆９、水平方向移動は本体部４
の回転テーブル８及びアーム５の伸縮で行い、水平方向
の向きの変化（アーム５とハンド部６とがなす角度の変
化）は手首部11の回転部材15の回動により行う。

次でハンド部６を下降させる。ハンド部６の下降はカー
トン検出端53がカートン62群の上部端縁面に当接し、マ
イクロスイッチ56との当接部57がマイクロスイッチ56か
ら離隔してマイクロスイッチ56がオフになると停止し、
第６図に示す状態となる。この状態でシリンダ29,29の
ロッド33,33を後退させてバネ30,30を介して挿入爪28,2
8を開いて、２点鎖線で示す挿入爪28,28のように段ボー
ル箱67の短側面の内面上端部に密着させる。その後再び
ハンド部６をパッド21が段ボール箱67の開口縁内部に嵌
入して各カートン62の上部端縁で形成されるカートン62
群の端縁面に近接するまで下降させる。その状態で挿入
爪28,28を閉じてカートン62群を互いに密着させてパッ
ド21の下部に位置させ、バキューム装置の吸引源を駆動
する。するとバキューム装置本体16の中空部が負圧とな
って全部のカートン62群が吸上げられ、第７図のように
その端縁面がパッド21に吸着状態となる。

なお、挿入爪28,28をカートン62群を挟持する程度まで
閉じればカートン62群は挟持と吸着により保持されるこ
ととなるので吸着のみ或いは挟持のみで保持するときに
比べて吸着力、挟持力は著しく小さくてすむ。

カートン62群がパッド21に完全に吸着された状態をバキ
ューム装置本体16内の負圧を検出する真空スイッチ60で
検出した後、ハンド部６を上昇させればカートン62群を
保持したハンド部６と段ボール箱67の相対位置は実線で
示す前者と２点鎖線で示す後者の位置となり、カートン
62群は段ボール箱67から取り出される。

このように、本実施例ではカートン62群の全部を挿入爪
28,28で挟んだ後吸着するので段ボール箱67内にカート
ン62が残ることがなく、吸着前の挿入爪28,28の段ボー
ル箱67内への挿入も容易である。即ち、カートン62群の
全部を挟むときにカートン62群と段ボール箱67との間に
挿入爪28,28を挿入しなければならないが、挿入爪28,28
は挿入し易い形状としてあるし、挿入するときは先ず挿
入爪28,28を段ボール箱67内壁の上端部に圧着させ、そ
の後内壁に沿わしめて下降させることによって挿入する
ので挿入爪28,28を確実にカートン62群と段ボール箱67
との間に挿入することができる。

また、カートン62群のカートン相互の密着度が小であれ
ば真空吸引しても負圧が生じにくく、吸着効果を上げに
くいが、その場合は挿入爪28,28でカートン62相互を密
着させた後真空吸引すれば負圧が生じ易く、大なる吸着
力を得ることができる。

次でハンド部６を整列テーブル72の上方に移動させ、整
列テーブル72のＸ軸方向とハンド部６の長手方向をあわ
せてハンド部６を下降させ、保持しているカートン62群
の底面を整列テーブル72のカートン62群載置面に当接さ
せる。そしてカートン62のＹ軸方向の移動を許す程度に
バキューム装置の吸着力を小さくしてカートン62群を整
列テーブル72上に載置し、その後センタリングプッシャ
73,73により両側から押しそろえて整列させる。整列が
終ると整列させられたカートン62群を再びバキューム装
置で吸着してハンド部６に保持し、ハンド部６を上昇さ
せる。

次でハンド部６を送出機構２の受取位置77の上方に移動
させ、ハンド部６の長手方向と受取位置77のＸ軸方向と
をあわせた後、保持しているカートン62群の底面が受取
位置77のカートン62群載置面に当接するまでハンド部６
を下降させる。その後、バキューム装置を停止し、挿入
爪28,28を開いてカートンフィーダ76の受取位置77に供
給する。この場合、受取位置77のカートン62群の載置面
が水平面である場合は特に問題は生じないが、第８図に
示すように供給の向きに対して低く傾斜させた載置面で
ある場合はこの傾斜した載置面にカートン62群を垂直に
降下させて載置するために手首部11のハンド部取付部材
15を回動させてハンド部６の水平面に対する傾斜角の調
節を行った後、カートン62群を供給する。このとき低い
方に位置する挿入爪28にカートン62群の重さが加わるの
で挿入爪28と列端のカートン62或いは列端部のカートン
62相互の摩擦力が大となり、挿入爪28,28を引き上げた
ときに低い方の挿入爪28に列端部のカートン62が引き上
げられて列から飛出したり突出したりすることがある。
引き上げられるとカートンフィーダ76の停止の原因とな
ることもある。しかし本実施例では第８図に示すように
カートン押え板40,40を備えた方の挿入爪28が低い方の
挿入爪28となるように手首部11の回転部材13を回動させ
て水平方向の向きをあわせる。そして載置面にカートン
62群を載置した後シリンダ49のロッド50を退行させて低
い方の列端部をカートン押え板40,40で挿入爪28,28がカ
ートン62群より離れるまで押えながら、ハンド部６を上
昇させればカートン62の飛出、突出の不都合はなくすこ
とができる。

他方、受渡位置63に残された空の段ボール箱67はプッシ
ャ71で矢印70の向きに押出せば、排出され、カートン62
群を収容した新たな段ボール箱67がローラコンベア65か
らローラコンベア64上に供給され、受渡位置63に位置決
めされて次の移送に備えられる。

〔発明の効果〕

本発明は、バキュームパッドが、駆動装置により開閉可
能の、前記箱の対向する２側壁に密着した状態で箱中に
進入して箱と収容物品の間に挿入される、一対の偏平な
挿入爪を、パッド面よりも突出して且つパッドの対向す
る平行な両端縁に備えているロボットハンドなので、例
えば段ボール箱からカートン群を取り出すときに段ボー
ル箱にカートンを１枚も残すことなく確実に取り出すこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は使用状態の平面
図、第２図はハンド部を取外した状態の斜面図、第３図
はハンド部の正面図、第４図はハンド部の側面図、第５
図はハンド部の平面図であり、第６図及び第７図はそれ
ぞれ挿入爪の動作を説明するための正面図及び断面正面
図（カートンの大部分は図示省略）、第８図はカートン
群をカートンフィーダに供給するときの正面図である。 １……供給機構、２……送出機構、３……ロボットハン
ド、４……本体部、５……アーム、６……ハンド部、７
……軸線、８……回転テーブル、９……ネジ杆、10……
ガイドロッド、11……手首部、12……軸線、13……回転
部材、14……軸線、15……ハンド部取付部材、16……バ
キューム装置本体、17……天井面、18……側面、19……
側面、20……開口端部材、21……パッド、22……連結部
材、23……取付用端板、24……ホース連結口、25……柄
部、26……取付部材、27……軸線、28……挿入爪、29…
…シリンダ、30……バネ、31……シリンダ取付部材、32
……軸線、33……ロッド、34……ピン、35……連結部
材、36……スライド孔、37……貫通孔、38……主板部、
39……先端部材、40……カートン押え板、42……軸線、
43……アーム、44……軸線、45……軸、46……アーム、
47……シリンダ取付部材、48……軸線、49……シリン
ダ、50……ロッド、51……連結部材、52……軸線、53…
…カートン検出端、54……ロッド、55……ガイドパイ
プ、56……マイクロスイッチ、57……当接部、58……ス
トッパ取付部材、59……ストッパ、60……真空スイッ
チ、62……カートン、63……受渡位置、64……ローラコ
ンベア、65……ローラコンベア、66……センタリングガ
イド、67……段ボール箱、68……蓋、69……ゴムバン
ド、70……矢印、71……プッシャ、72……整列テーブ
ル、73……センタリングプッシャ、74……ガイド壁、75
……段ボール箱フィーダ、76……カートンフィーダ、77
……受取位置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ６５Ｇ 59/02 Ｚ 59/04 (72)発明者 本田 城二 東京都文京区小石川４丁目14番12号 共同 印刷株式会社内 (72)発明者 山川 晃司 東京都文京区小石川４丁目14番12号 共同 印刷株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】バキュームパッドにより箱収容物品を箱か
   ら取り出す箱収容物品取出用のロボットハンドにおい
   て、前記バキュームパッドが、駆動装置により開閉可能
   の、前記箱の対向する２側壁に密着した状態で箱中に進
   入して箱と収容物品の間に挿入される、一対の偏平な挿
   入爪を、パッド面よりも突出して且つパッドの対向する
   平行な両端縁に備えていることを特徴とするロボットハ
   ンド。