JPH07132477A - 産業用ロボットの袋物処理ハンド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ロボット機体の先端に取着され、複数の袋物
を所定の目的位置まで安全、確実に把持、搬送し、同位
置で高能率に、しかも種々の配列パターンに従ってパレ
タイジングできる袋物処理ハンドを提供することにあ
る。 【構成】 複数の袋物ワーク（Ｗ）を同時に受容可能で
あると共に、必要に応じて複数種のサイズの袋物ワーク
（Ｗ）をも同時に受容し、把持することが可能なよう
に、把持爪手段（５０）を各具備した複数の袋物受容指
（３４）を１つの横軸線上で相互距離を可変調節できる
ように設け、かつ、夫々の袋物受容指（３４）が、各独
立に袋物ワークの受容、把持と、目的位置における袋物
ワークの解放、放出を遂行可能となるようにアクチュエ
ータ（４４，５４、６２）を備えた機構を有するロボッ
トハンドを構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、産業用ロボットの先端
に取着されて粉体、粒状体等を袋詰めした袋物を受容、
搬送して所定の搬出位置に所望の積下ろし方法で搬出処
理を行うことが可能な袋物処理ハンドに関し、特に、多
種の袋サイズを有した袋物を同時に把持、搬送して搬出
位置に所望の配列で搬出することも可能であり、或いは
同種の袋サイズを有した袋物を同時に複数個受容して所
定の搬出位置へ高能率で積み卸しすることも可能な産業
用ロボットの袋物処理ハンドに関する。

【０００２】

【従来の技術】粉体や粒状体を紙袋や合成樹脂材袋等に
袋詰めした袋物の把持、搬送および目的位置への積み卸
し等の処理を行う産業用ロボットは、既に種々の物品取
扱分野で利用されている。例えば、多量の穀物袋やセメ
ント詰め袋、肥料袋等を夫々の倉庫に保管する場合の処
理等では、省力、高能率作業手段として産業用ロボット
は多用化される傾向にある。このような袋物の処理に用
いられるロボットは、機体先端にエンドエフェクタとし
て設けられる袋物把持、搬送ハンドに特殊性を有してい
る。すなわち、袋物は、固形物とことなり、可変形物で
あるため、従来より人が袋物を両腕で抱え込む方式に倣
って抱え込み式のロボットハンド構造が採用されてい
る。図４は、このような従来の袋物処理ハンドの一例を
示している。

【０００３】同例によると、多関節形産業用ロボット等
のアーム１１の先端に具備された手首１２の取付け面に
着脱自在に取着された固定板１３上に１対のシリンダ１
４、１５を設け、これら１対のシリンダ１４、１５によ
り固定板１３に対し可動の１対の把持指１６、１７を相
互に開閉可能に設け、把持指１６、１７の開状態で袋物
を抱え込むように把持し、両把持指１６、１７を図４に
図示の閉状態で受容、把持し、所定位置へ搬送した後、
把持した袋物を同位置へ搬出するものである。

【０００４】また、他の従来例として特開平２−２７４
４８７号公報に開示されたワーク把持装置がある。この
ワーク把持装置は、ロボット手首に取着される取付けベ
ースに対してシリンダ装置の作動りより前後動が可能な
すくい爪を設け、そのすくい爪の下底面にはローラを設
けて袋物の下方にすくい爪を滑り込ませ、すくい爪で袋
物をすくい上げた後に前記の取付けベースに設けた上下
シリンダで上下動する押え板ですくい爪が把持した袋物
を上方から押さえる可動押え板を設けた構造を有してい
る。

【０００５】これら２つの従来例による袋物処理ハンド
は、可変形の袋物を確実に把持し、搬送途次に袋物を落
下させ、袋物に損傷を与えたり、不都合な変形を与える
失敗がない点で、吸着式に袋物ワークを把持する従前の
方式より改善されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】然しながら、上述した
２例の従来の袋物処理ハンドは、上述のように、袋物の
把持後の落下等の防止、損傷、変形の防止等の点に改善
が集中されおり、故に、単一の袋物を受容し、目的位置
まで搬送、搬出する過程における袋の処理の適正化の点
では成果を上げているが、多数個の袋物や多種サイズの
袋物を汎用的に、かつ、高能率に処理する省力化手段の
実現の点では未だ不充分である。

【０００７】依って、本発明の主目的は、上述した従来
の袋物処理ハンドを改善して多種、多数の袋物ワークを
把持、搬送し、かつ、目的地点に高能率に解放、搬出す
ることが可能な産業用ロボットの袋物処理ハンドを提供
することにある。本発明の他の目的は、袋物ワークを受
容、把持して受取位置から目的とする搬出位置まで搬送
し、しかも同目的地点まで搬送した多数または多種サイ
ズの袋物を解放し、同位置にパレタイジング（積み卸
し）するとき、荷崩れを起こさない安定した所望の多段
積み上げ状態に、しかも高能率にパレタイジングするこ
とが可能な程度まで高機能化された袋物処理ハンドを提
供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の目的を
達成すべく、多数の可変形袋物状ワークを同時に受容す
ることが可能であると共に、必要に応じて複数種のサイ
ズを有した袋物ワークをも同時に受容し、把持すること
が可能なように、把持爪手段を各具備した複数の袋物受
容指を１つの横軸線上で相互距離を可変調節できるよう
に設け、しかも、把持指手段を備えた夫々のハンドが、
各独立に袋物ワークの受容、把持と、目的位置における
袋物ワークの解放、放出を遂行することが可能となるよ
うにアクチュエータを備えた機構を有するロボットハン
ドを構成したものである。

【０００９】すなわち、本発明によれば、粉体、粒状体
等を袋詰めした袋物を受容、搬送して所定の搬出位置に
所望の積下ろし配列で搬出処理を行う産業用ロボットの
袋物処理ハンドにおいて、前記産業用ロボットのハンド
取付け端に着脱自在に取着される取付け基部と、該取付
け基部に保持された横桁基台に設けられた横移動軸上を
可動に設けられると共に同横移動軸に対して交叉した方
向に前後動可能に設けられ、前記袋物を受容するスライ
ド爪と該スライド爪の後退動作時に該袋物の一端に係合
してスライド爪から該袋物を放出せしめるストッパとを
有して成る複数の袋物受容指と、前記複数の袋物受容指
を前記横桁基台の横移動軸上で夫々、独立に横移動させ
て、相互間隔を自在に設定することが可能な横移動アク
チュエータと、前記複数の袋物受容指のスライド爪の前
後動を夫々、独立に作動させて袋物を各独立に放出させ
得る放出アクチュエータとを具備して構成された産業用
ロボットの袋物処理ハンドを提供するものである。

【００１０】又、上記の構成において、前記複数の袋物
受容指の夫々に設けられ、前記スライド爪上に受容した
袋物を該スライド爪と挟持動作可能な挟持板手段を備え
た産業用ロボットの袋物処理ハンドを提供するものであ
る。

【００１１】

【作用】上述した構成によれば、複数の袋物受容指が、
夫々、独立に指数に対応した複数の袋物ワークを受容、
把持し、受取位置から目的の搬出位置まで搬送すること
も可能であり、また、複数ハンド間の間隔を適正に調節
することにより大小複数種のサイズを有した袋物を同時
に受容、把持し、上記同様に目的の搬出位置まで搬送し
て、同位置に所望の配列、積み上げパターンに従ってパ
レタイジングすることも可能である。

【００１２】

【実施例】以下、本発明を添付図面に示す実施例に基づ
いて、更に詳細に説明する。図１は、本発明に係る袋物
処理ハンドを備えた産業用多関節形ロボットの全体構成
を示した斜視図、図２は、図１の２−２線による袋物処
理ハンドの断面図、図３は１つの袋物受容指の構成の詳
細を示す側面図である。

【００１３】先ず、図１を参照すると、本発明に係る袋
物処理ハンド３０を備えた多関節形産業用ロボットのロ
ボット機体２０は、基台２１を備え、この基台２１上に
ロボット胴２２が縦軸回りに旋回可能に設けられ、更
に、この旋回胴２２の上端にロボット第１アーム２３が
水平軸心回りに俯仰回転可能に設けられている。また、
ロボット第１アーム２３の先端域にはロボット第２アー
ム２４が水平軸心回りに揺動回転可能に設けられ、ロボ
ット第１、第２アーム２３、２４の駆動モータＭ１、Ｍ
２が第１アーム２３の基端の両側に設けられている。

【００１４】また、ロボット第２アーム２４の揺動回転
時に、同アーム２４にバランス作用を与えるバランサ２
５がロボット第１アーム２３の後方に配設されている。
そして、ロボット第２アーム２４の先端にはロボット手
首２６が設けられ、このロボット手首２６はロボット第
２アーム２４の後端に搭載された駆動モータ群Ｍ３〜Ｍ
５によって３つの動作自由度を備えている。

【００１５】上述したロボット機体２０の構造は、従来
から周知の多関節形ロボットのそれと同一である。さ
て、ロボット手首２６の先端の取付端２６ａには、本発
明の実施例に係る袋物処理ハンド３０が着脱自在に取着
されている。さて、本発明の１実施例に係る袋物処理ハ
ンド３０は、ロボット機体２０のロボット手首２６に設
けられた取付端２６ａに取付けねじ等の適宜の取付手段
によって着脱自在に取着される袋物処理用のエンドエフ
ェクタとして形成され、複数の袋物ワークを受取位置で
受容、把持し、ロボット機体２０の諸可動要素が作動プ
ログラムに基づいて動作することにより、所定の目的搬
出位置へ同袋物ワークを搬送し、当該目的搬出位置で把
持を解放して所望の配列に従ってパレタイジングするこ
とが可能な構造を有している。

【００１６】図１に図示された実施例では、袋物処理ハ
ンド３０は、ロボット手首２６への取付部３２を備え、
また、最大４つの袋物ワークを受容可能な実施例構造に
形成されており、従って４つの袋物受容指３４を備えて
いる。袋物処理ハンド３０の各袋物受容指３４は、その
一端に袋物ワークの受容口３６を有し、かつ、夫々が独
立に袋物ワークの受容、把持と目的位置における解放、
放出とを遂行可能に形成されている。

【００１７】ここで図２を参照すると、同袋物処理ハン
ド３０は横桁部材としての基板３８を備え、この基板３
８の上面にブラケット構造体の上記取付部３２を有し、
また基板３８の下面側には上記の４つの袋物受容指３４
がガイドレール４０に沿って横桁状基板３８の長手軸線
方向にガイド足４２を介して移動自在に取着されてい
る。これらの各袋物受容指３４は、上記ガイドレール４
０上で相互に適宜の間隔を形成し得るように互いに密接
することなく配設されており、自在に相互の間隔を選
定、設定し得るように設けられている。従って、例え
ば、４つの同種の袋物ワークを受容するときには、４つ
の袋物受容指３４を相互に等間隔を維持した配置に設定
し、左方または右方の指３４から同時に袋物ワークを受
容することが可能であり、或いは、必要に応じて４つの
指３４を全て密接状態に配置、設定して４つの袋物ワー
クを同時に受け取ることも可能である。

【００１８】他方、４つの袋物受容指３４の間の相互距
離を適宜値に設定して２つの指３４、３４を一対にした
状態で１つの大きな袋物ワークを受容することも可能で
あり、又は大小サイズの異なる袋物ワークの供給を同時
に受けて受容することも可能である。上記の袋物ワーク
３４をガイドレール４０に沿って移動させるアクチュエ
ータ手段としては、例えば、流体圧で作動する単動又は
複動型の直動シリンダ手段４４で形成し、これらを夫
々、独立にロボット制御装置（図示なし）からの指令信
号に従って制御、作動させることが可能である。例え
ば、同直動シリンダ手段４４のピストン杆に結合ブラケ
ット４５を介して各指３４を結合し、このとき、中央に
有る２つの袋物受容指３４は複動型の直動シリンダ手段
４４に結合し、両端の２つの袋物受容指３４は単動形の
直動シリンダ手段４４に結合する等の構成とすれば良
い。

【００１９】なお、図示されていないが、上記の直動シ
リンダ手段４４に変えて、横桁状の基板３８の下面に固
定状に延設した周知のボールねじ軸を設け、このボール
ねじ軸に噛合するナット部材を保持した直接駆動モータ
（周知のＤＤモータ）を夫々の袋物受容指３４に装着す
ることにより、４つの直接駆動モータをロボット制御装
置により所定の教示プログラムに従って適正に制御し、
指３４間の相互距離を確立するようにしても良い。

【００２０】さて、ここで図２と共に図３を参照する
と、各袋物受容指３４は既述した袋物ワークの受容口３
６を有するように、側方から見たコ字形のスライド爪５
０を有しており、同スライド爪５０は、固定基板５２に
対して図３に実線図示された袋物受容位置と破線で図示
した後退位置との間を直線的に進退可能に設けられ、こ
の進退動作は、固定基板５２の下方に設けられた空気圧
等の流体作動形シリンダ手段５４の可動シリンダ５６が
静止杆５６に沿ってストッパ５９との間を直進すること
により実施される構成を有している。なお、前述した袋
物受容指３４の直動の場合と同様に、流体作動形シリン
ダ手段５０に代えて直接駆動モータとボールねじ機構と
を用いてスライド爪５０の進退動作を形成するようにし
ても良い。

【００２１】他方、固定基板５２の下方に垂下して構造
に形成されたストッパ板６０が設けられており、同スト
ッパ板６０は、スライド爪５０と協動して後述のるよう
に、該スライド爪５０の後退動作に応じて袋物ワークの
解放、放出を遂行するように設けられている。更に、固
定基板５２の下面側には１対のシリンダ装置６２、６２
によって上下動が可能な押え板６４が設けられ、スライ
ド爪５０内に受容した袋物ワークを上方から押え、搬送
途中に同ワークがスライド爪５０から落下しないように
保持する作用をしている。この押さ板６４は、袋物ワー
クの放出時には上方に後退して押さえ力を解除し、これ
によって袋物ワークの把持が解放されるようになってい
る。

【００２２】ここで、図３に示すように、スライド爪５
０が実線図示位置に停止した状態でロボット機体２０の
動作により袋物ワークＷの受容位置に到達し、袋物ワー
クＷを適宜の搬送手段１００からシリンダ１０２の押し
出し作用に従って受容すればスライド爪５０は、同袋物
ワークＷを破線図示のように上下から抱え込み式に受容
することが可能である。

【００２３】他方、袋物ワークＷを把持して所定の目的
位置に達したとき、スライド爪５０を図３に破線で図示
した後退位置へ流体作動形シリンダ手段５４によって後
退させると、基板５８から垂下したストッパ板６０によ
り袋物ワークＷはスライド爪５０との一体後退を阻止さ
れるので、袋物ワークＷはスライド爪５０の後退に応動
して漸次に前方側を受容口３６側から突出させ、究極的
に下方に放出されることになる。このとき、各袋物受容
指３４は、ロボット機体２０（図１参照）の多関節動作
によって上記所定の搬出位置において、袋物ワークＷを
夫放出するための最適高さ位置と最適姿勢状態に設定さ
れているから、袋物ワークＷを安全にかつ、迅速に解
放、放出することができるのである。

【００２４】なお、複数（本実施例は４つ）の袋物受容
指３４は、流体作動形シリンダ手段５０を各独立に作動
させることにより、解放、放出作動を独立に実行でき
る。故に、例えば、ロボット機体２０のロボット手首２
６における回転動作に従って各袋物受容指３４が最も適
正な放出姿勢となったときに、解放、放出作用を遂行さ
せることが可能である。すなわち、複数の袋物受容指３
４によって把持された袋物ワークＷが、所定の搬出位置
で解放、放出されるとき、例えば、４つの袋物ワークＷ
を順次に横列状態で配列される場合、或いは４つの袋物
ワークＷの中で３つを横一列に配列し、残余の１つのワ
ークＷは向きを変えて先に配列された３つのワークＷの
横に配列する場合、または３つの横一列に並べられた袋
物ワークＷの上段に残余の１つの袋物ワークＷを積み上
げる場合等種々のパレタイジングパターンに応じて順次
に、しかも迅速に袋物ワークＷの解放、放出を遂行する
ことができるのである。このように、種々の所望のパレ
タイジングパターンを実行できることは、例えば、穀物
倉庫内の限られた貯蔵空間内に最も効率の良いパレタイ
ジングを行う場合等の融通性の面で極めて有効に機能す
るのである。

【００２５】以上、本発明を添付図面に示す実施例に基
づいて説明したが、上述の袋物処理ハンド３０におい
て、４つの袋物受容指３４を設けた点は、単に、実施例
を示したもので、必要に応じて他の複数個数の袋物受容
指３４を設けるようにしても、同様に、各指３４を独立
に作動させて指間の間隔を適宜に選定設定することが可
能であり、また、袋物ワークの受容、把持と解放、放出
も独立に遂行することが可能である。勿論、袋物ワーク
の搬送は、ロボット機体２０のアーム２３、２４やロボ
ット手首２６がプログラムに従って動作することより遂
行されるので、全ての袋物ワークＷが一体となって受容
位置から所望の目的搬出位置へ搬送されることは言うま
でもない。

【００２６】

【発明の効果】以上の記載から明らかなように、本発明
によれば、多数の可変形袋物状ワークを同時に受容する
ことが可能であると共に、必要に応じて複数種のサイズ
を有した袋物ワークをも同時に受容し、把持することが
可能なように、把持爪手段を各具備した複数の袋物受容
指を１つの横軸線上で相互距離を可変調節できるように
設け、しかも、把持指手段を備えた夫々のハンドが、各
独立に袋物ワークの受容、把持と、目的位置における袋
物ワークの解放、放出を遂行することが可能となるよう
にアクチュエータを備えた機構を有するロボットハンド
を構成したので、袋物ワークを、そのサイズの大小に関
わりなく高能率に把持、搬送することが可能となる。こ
のことは、多種サイズの袋物が並列的に混合輸送される
輸送ラインに対応して袋物を所定の目的位置へ回送し、
積み卸しすることが可能になり、汎用性の面から、格段
の適用能力の向上を得ることが可能となる。

【００２７】更に、所定の搬出目的位置では、複数の袋
物受容指を夫々、独立に作動させて袋物ワークを解放、
放出することにより、配列位置の面積や空間形状の差異
に対応して所望のパレタイジングパターンの下に袋物を
パレタイジングすることが可能となり、従って、倉庫等
の限られた保管空間を有効に使用するを可能にする効果
が得られる。

【００２８】更に、本発明の袋物処理ハンドは、複数の
袋物受容指が各独立の把持作用、放出作用を遂行でき、
しかも、多種類のサイズの袋物を対応受容して把持でき
るので、例えば、穀物の袋詰めワーク等のワーク種類に
限定されることなく、多種類の袋物ワークを順応、処理
可能であり、故に、汎用性が極めて広いと言う効果を得
ることもできる。

【００２９】勿論、各袋物受容指がコ字形の指内に押さ
板と協動して袋物ワークを挟持式に把持するので、搬送
途次に落下させて損傷を与える等の不具合を解消するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る袋物処理ハンドを備えた産業用多
関節形ロボットの全体構成を示した斜視図である。

【図２】図１の２−２線による袋物処理ハンドの拡大断
面図である。

【図３】１つの袋物受容指の構成の詳細を示す拡大側面
図である。

【図４】従来技術による袋物ワークの処理ハンドの１例
を示す斜視図である。

【符号の説明】

２０…ロボット機体 ２６…ロボット手首 ３０…袋物処理ハンド ３２…取付部 ３４…袋物受容指 ３６…袋物受容口 ３８…基板 ４４…流体圧シリンダ手段 ５０…スライド爪 ５４…流体作動形シリンダ手段 ６０…ストッパ板 ６２…流体圧シリンダ ６４…押さ板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前田 善英 山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580番 地 ファナック株式会社内 (72)発明者 野村 康生 山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580番 地 ファナック株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粉体、粒状体等を袋詰めした袋物を受
   容、搬送して所定の搬出位置に所望の積下ろし配列で搬
   出処理を行う産業用ロボットの袋物処理ハンドにおい
   て、 前記産業用ロボットのハンド取付け端に着脱自在に取着
   される取付け基部と、 該取付け基部に保持された横桁基台に設けられた横移動
   軸上を可動に設けられると共に該横移動軸に対して交叉
   した方向に前後動可能に設けられ、前記袋物を受容する
   スライド爪と該スライド爪の後退動作時に該袋物の一端
   に係合してスライド爪から該袋物を放出せしめるストッ
   パとを有して成る複数の袋物受容指と、 前記複数の袋物受容指を前記横桁基台の横移動軸上で夫
   々、独立に横移動させて、相互間隔を自在に設定するこ
   とが可能な横移動アクチュエータと、 前記複数の袋物受容指のスライド爪の前後動を夫々、独
   立に作動させて袋物を各独立に放出させ得る放出アクチ
   ュエータと、を具備して構成されたことを特徴とする産
   業用ロボットの袋物処理ハンド。
2. 【請求項２】 前記複数の袋物受容指の夫々に設けら
   れ、前記スライド爪上に受容した袋物を該スライド爪と
   挟持動作可能な挟持板手段を備えたことを特徴とする請
   求項１に記載の産業用ロボットの袋物処理ハンド。