JPH08216079A - 荷役用ロボットハンド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 荷役用ロボットハンドにおいて、簡素な装置
構成により、物品の変形や重量の違いに自動的に対応
し、それらの物品を安全且つ整然とした荷姿で積付け可
能とすること。 【構成】 物品１の両側面を水平方向から挟持するよう
に相対する第１と第２のスクレーパ１１、１２と、両ス
クレーパ１１、１２に挟持される物品１の下面を鉛直方
向にて支えるフォーク１３とを有してなる荷役用ロボッ
トハンド１０において、フォーク１３を物品の下面より
外方に移動して物品１を落下可能にすると略同時に、第
１と第２のスクレーパ１１、１２の少なくとも一方を移
動自由にするもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、袋物、箱物、建材パネ
ル等を荷役するに好適な荷役用ロボットハンドに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】機械的な把持動作によって物品を把持す
るロボットハンド（機械的把持式ロボットハンド）は、
真空吸着式ロボットハンドに比べ、物品の不測の落下が
起きず、物品を安全に搬送、積付けできるため、瓶や重
量物の荷役にしばしば用いられている。

【０００３】このような機械的把持式ロボットハンドと
して、特開昭60-186358 号公報（従来例１）、特開平6-
227754号公報（従来例２）に記載される如く、物品の両
側面を水平方向から挟持するように相対する第１と第２
のスクレーパと、両スクレーパに挟持される物品の下面
を鉛直方向にて支えるフォークとを有してなるものがあ
る。このロボットハンドにあっては、両スクレーパと物
品の両側面との間に生ずる摩擦力と、物品の下面を支え
るフォークの支持力により物品を支持する。そして、物
品を積付ける際には、フォークを開くことにより該フォ
ークを物品の下面より外方に移動し、物品を自重により
両スクレーパに沿う鉛直方向に落下せしめ、物品を荷姿
の乱れなく積付け可能とする。

【０００４】このとき、従来例１の物品の把持動作は、
スクレーパとフォークを機台に対し流体シリンダにより
回転させることにて、それがスクレーパとフォークを物
品に対し開閉せしめることにて行なう。また、従来例１
では、物品のサイズ変更に際し、スクレーパとフォーク
の支持部を機台に対しねじ送り装置により移動可能とし
ている。また、従来例１では、物品の変形や重量の違い
に対応して、スクレーパが自由に微小角度動くように、
スクレーパの回動部に特別な調整機構を設けている。

【０００５】また、従来例２の物品の把持動作は、スク
レーパとフォークを機台に対し流体シリンダにより水平
移動させることにて、それらスクレーパとフォークを物
品に対し開閉せしめることにて行なう。また、従来例２
では、スクレーパを移動させる流体シリンダのストロー
クを充分大きくとることにより、物品のサイズ変更に対
応可能としている。但し、従来例２では、物品の変形や
重量の違いに対応可能とする機能は備えない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】然しながら、従来例１
には、下記、問題点がある。 物品の変形や重量の違いに対応するために、複雑な調
整機構をハンド本体の可動部（スクレーパの回動部）に
設ける必要があり、ハンド本体の重量及びコストを増加
し、可動部の信頼性を低減する。

【０００７】物品の変形量が大きい場合には対応困難
であり、該物品を安全且つ整然と積付けることに困難が
ある。

【０００８】また、従来例２には、下記、の問題点
がある。 積付ける物品が軽い場合には、フォークを開いた後に
おいてもスクレーパが物品に挟持力を及ぼし、スクレー
パと物品の摩擦力が物品の重量より大きいため物品が落
下せず、積付けが不可能となる。これを解決するために
は物品の重量に応じてスクレーパの挟持力を調整する必
要がある。従って物品の重量が変われば、その度に挟持
力を調整しなければならない。

【０００９】重量差の大きい物品が混流して流れてく
る場合には、スクレーパの挟持力を重い物品に合わせる
とフォークが開いた後もスクレーパの挟持力により生ず
る摩擦力が軽い物品の自重より大きいため、軽い物品は
積付け面上まで落下せず積付けできない。また、スクレ
ーパの挟持力を軽い物品に合わせるとハンドの水平移動
時等に重い物品の重量がスクレーパに水平方向の力を及
ぼし物品の姿勢を乱したり、最悪の場合には物品が落下
してしまう。

【００１０】本発明は、荷役用ロボットハンドにおい
て、簡素な装置構成により、物品の変形や重量の違いに
自動的に対応し、それらの物品を安全且つ整然とした荷
姿で積付け可能とすることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
は、物品の両側面を水平方向から挟持するように相対す
る第１と第２のスクレーパと、両スクレーパに挟持され
る物品の下面を鉛直方向にて支えるフォークとを有して
なる荷役用ロボットハンドにおいて、フォークを物品の
下面より外方に移動して物品を落下可能にすると略同時
に、第１と第２のスクレーパの少なくとも一方を移動自
由にするようにしたものである。

【００１２】請求項２に記載の本発明は、物品の両側面
を水平方向から挟持するように相対する第１と第２のス
クレーパと、両スクレーパに挟持される物品の下面を鉛
直方向にて支えるフォークとを有してなる荷役用ロボッ
トハンドにおいて、第１スクレーパを機台に固定し、第
２スクレーパを水平方向に移動可能に機台に支持し、且
つ第２スクレーパを移動せしめる流体シリンダを備える
とともに、フォークを水平方向に移動可能に機台に支持
し、且つフォークを移動せしめる流体シリンダを備え、
フォークを物品の下面より外方に移動して物品を落下可
能にすると同時に、第２スクレーパに対応する流体シリ
ンダを制御して該第２スクレーパを水平方向に移動自由
にするようにしたものである。

【００１３】

【作用】 物品の重量、大きさの差、変形に関係なく、(a) 物品
を把持するときには、両スクレーパの挟持力によりそれ
らスクレーパと物品との間に生ずる摩擦力と、物品の下
面を支えるフォークの支持力により物品を確実に保持
し、(b) フォークを開いて物品を積付けるときには、少
なくとも一方のスクレーパを移動自由にすることにより
両スクレーパが物品に及ぼす挟持力をなくし、結果とし
てスクレーパと物品との間の摩擦力をなくして、物品を
その重量の大きさに関係なくその自重により確実に落下
可能とし、安全且つ整然とした荷姿で積付け可能とす
る。

【００１４】尚、スクレーパが物品の変形や重量の違い
に対応できる範囲は、流体シリンダの最大ストロークか
ら物品のスクレーパ移動方向サイズを差し引いたもので
ある。

【００１５】積付ける物品の重量の変化、大きさの
差、変形に自動的に対応し、物品を安全且つ整然とした
荷姿に積付けることができる。従って、重量が大きく違
う物品（重量物と軽量物）が混流により荷役用ロボット
に供給されても安全且つ荷姿を乱すことなく積付けるこ
とができる。更に、物品の大きさの差、変形、重量差に
対するハンドの取り扱い許容範囲を大きくできる。

【００１６】ハンド本体に特別な調整機構を設けるこ
とのない簡素な装置構成で前述の積付け動作を実現でき
る。即ち、前述の積付け動作をハンド本体の可動部に複
雑な機構を設けることなく、例えばスクレーパの流体シ
リンダに供給する流体を電磁弁によって制御するだけで
実現できる。従って、可動部の構造が簡単になりハンド
本体の重量、コストが低減できるだけでなく、可動部の
信頼性を長期間安定して得ることができる。

【００１７】

【実施例】図１は本発明の一実施例を示す模式図、図２
はフォーク用流体シリンダの制御回路の一例を示す模式
図、図３はスクレーパ用流体シリンダの制御回路の一例
を示す模式図、図４はスクレーパ用流体シリンダの制御
回路の変形例を示す模式図である。

【００１８】ロボットハンド１０は、不図示のロボット
に設けられる機台１０Ａに第１と第２のスクレーパ１
１、１２と、フォーク１３とを有している。両スクレー
パ１１、１２は相対して設けられており、物品１の両側
面を水平方向から挟持する。フォーク１３はＬ字状をな
し、両スクレーパ１１、１２に挟持される物品１の下面
を鉛直方向にて支える。

【００１９】然るに、ロボットハンド１０は、第１スク
レーパ１１を機台１０Ａに固定し、第２スクレーパ１２
を機台１０Ａに設けたスライドガイド１４によって水平
方向に移動可能に支持している。そして、機台１０Ａに
流体シリンダ１５を設け、第２スクレーパ１２をこの流
体シリンダ１５に連結して移動可能としている。流体シ
リンダ１５は、第２スクレーパ１２が開いたことを検知
するセンサ１５Ａを備えている。

【００２０】また、ロボットハンド１０は、フォーク１
３を機台１０Ａに設けた前記スライドガイド１４によっ
て水平方向に移動可能に支持している。そして、機台１
０Ａに流体シリンダ１６を設け、フォーク１３をこの流
体シリンダ１６に連結して移動可能としている。流体シ
リンダ１６は、フォーク１３が開いたことを検知するセ
ンサ１６Ａと、閉じたことを検知するセンサ１６Ｂを備
えている。

【００２１】尚、１７、１８はスライドガイド１４を機
台１０Ａに支持する支持ブラケットである。

【００２２】然るに、フォーク１３の流体シリンダ１６
は制御部２０により図２の流体制御回路によって、第２
スクレーパ１２の流体シリンダ１５は制御部２０により
図３の流体制御回路によって制御される。

【００２３】(1) フォーク１３の流体シリンダ１６の制
御（図２） 図２の１０１は流体シリンダ１６に流体を供給する２位
置シングルタイプの電磁弁である。

【００２４】制御部２０が電磁弁１０１のソレノイド
１０１Ａに通電せしめると、電磁弁１０１は図２の右位
置の状態から右行して左位置に切り替わり、流体シリン
ダ１６の右室に流体を供給することにて流体シリンダ１
６を収縮せしめ、結果としてフォーク１３を物品１の下
面に移動させるように閉じ、物品１の下面を支える。

【００２５】制御部２０がソレノイド１０１Ａへの通
電を停止せしめると、電磁弁１０１は図２の右位置の状
態に切り替わり、流体シリンダ１６の左室に流体を供給
することにて流体シリンダ１６を伸長せしめ、結果とし
てフォーク１３を物品１の下面外に移動させるように開
く。

【００２６】(2) 第２スクレーパ１２の流体シリンダ１
５の制御（図３） 図３の１０２は流体シリンダ１５に流体を供給する２位
置エキゾーストセンタータイプの電磁弁である。

【００２７】制御部２０が電磁弁１０２の左ソレノイ
ド１０２Ａに通電せしめると、電磁弁１００には図３の
中立の状態から右行して左位置に切り替わり、流体シリ
ンダ１５の右室に流体を供給することにて流体シリンダ
１５を収縮せしめ、結果として第２スクレーパ１２を物
品１寄りに移動させるように閉じ、物品１を挟持する。

【００２８】制御部２０が電磁弁１０２の右ソレノイ
ド１０２Ｂに通電せしめると、電磁弁１０２は図３の中
立の状態から左行して右位置に切り替わり、流体シリン
ダ１５の左室に流体を供給することにて流体シリンダ１
５を伸長せしめ、結果として第２スクレーパ１２を物品
１から離す側に移動させるように開き、物品１を解放す
る。

【００２９】制御部２０は、流体シリンダ１６のフォ
ーク開き検知センサ１６Ａのオン、即ちフォーク１３が
物品１の下面外に移動するように開いて物品１を落下可
能とすると同時に、電磁弁１０２の左ソレノイド１０２
Ａと右ソレノイド１０２Ｂを共に非通電とする。これに
より、電磁弁１００は図３の中立状態に切り替わり、流
体シリンダ１５の左右室とも流体排出状態となる結果、
流体シリンダ１５は伸縮自由となり、第２スクレーパ１
２は水平方向に移動自由になる。

【００３０】以下、ロボットハンド１０の動作について
説明する。 (A) 把持動作 物品１を把持するため、第２スクレーパ１２は制御部２
０による前述(2) の流体シリンダ１５の収縮動作によ
って待機位置（破線の位置）から水平移動し、第１スク
レーパ１１との間に物品１の両側面を水平方向から挟
む。その後、フォーク１３が制御部２０による前述(1)
の流体シリンダ１６の収縮動作によって待機位置（破
線の位置）から水平移動し、上記物品１の下面を鉛直方
向にて支える。これにより、把持動作を終了する。制御
部２０は、流体シリンダ１６のフォーク閉じ検知センサ
１６Ｂのオンによりフォーク１３による把持動作が終了
したことを知り、積付け動作に移る。

【００３１】(B) 積付け動作 ロボットハンド１０は上述の把持動作終了後、把持作
業位置から上昇して積付け動作に入る。ハンド１０が積
付け位置まで移動する間、物品１はフォーク１３により
鉛直方向下面を支えられ、両スクレーパ１１、１２によ
り水平方向の両側面を支持される。

【００３２】ハンド１０が積付け位置の直上に到達す
ると、フォーク１３は制御部２０による前述(1) の流
体シリンダ１６の伸長動作によって待機位置まで開き、
物品１はフォーク１３による下からの支持がなくなるの
で両スクレーパ１１、１２に沿って、自重により鉛直下
方に積付け面まで落下して積付けられる。

【００３３】このとき、制御部２０は流体シリンダ１６
のフォーク開き検知センサ１６Ａのオンによりフォーク
１３が物品１の下面外に移動して開いたことを知り、第
２スクレーパ１２を、制御部２０による前述(2) の流
体シリンダ１５の中立動作によって水平方向に移動自由
とする。従って、スクレーパ１２が水平方向にフリーの
状態になり、物品１が変形したり、軽量であっても第１
スクレーパ１１と第２スクレーパ１２の挟持力は殆どな
くなり摩擦力が発生しないため、物品は自重によって両
スクレーパ１１、１２に沿って落下する。従って、物品
１が軽いものと重いものが混流して供給されても、安全
且つ荷姿を整然と積付けることができる。

【００３４】積付け終了後、ハンド１０は把持作業位
置まで戻り、第２スクレーパ１２は制御部２０による前
述(2) の流体シリンダ１５の伸長動作により待機位置
に復帰し、次の把持動作に入る。

【００３５】上記(A) 、(B) の繰り返しにより物品１の
荷役が進められる。以下、本実施例の作用について説明
する。 物品１の重量、大きさの差、変形に関係なく、(a) 物
品１を把持するときには、両スクレーパ１１、１２の挟
持力によりそれらスクレーパ１１、１２と物品１との間
に生ずる摩擦力と、物品１の下面を支えるフォーク１３
の支持力により物品１を確実に保持し、(b) フォーク１
３を開いて物品１を積付けるときには、第２スクレーパ
１２を移動自由にすることにより両スクレーパ１１、１
２が物品１に及ぼす挟持力をなくし、結果としてスクレ
ーパ１１、１２と物品１との間の摩擦力をなくして、物
品１をその重量の大きさに関係なくその自重により確実
に落下可能とし、安全且つ整然とした荷姿で積付け可能
とする。

【００３６】尚、スクレーパ１１、１２が物品１の変形
や重量の違いに対応できる範囲は、流体シリンダ１５の
最大ストロークから物品１のスクレーパ移動方向サイズ
を差し引いたものである。

【００３７】積付ける物品１の重量の変化、大きさの
差、変形に自動的に対応し、物品１を安全且つ整然とし
た荷姿に積付けることができる。従って、重量が大きく
違う物品１（重量物と軽量物）が混流により荷役用ロボ
ットに供給されても安全且つ荷姿を乱すことなく積付け
ることができる。更に、物品１の大きさの差、変形、重
量差に対するハンドの取り扱い許容範囲を大きくでき
る。

【００３８】ハンド本体に特別な調整機構を設けるこ
とのない簡素な装置構成で前述の積付け動作を実現でき
る。即ち、前述の積付け動作をハンド本体の可動部に複
雑な機構を設けることなく、第２スクレーパ１２の流体
シリンダ１５に供給する流体を電磁弁１０２によって制
御するだけで実現できる。従って、可動部の構造が簡単
になりハンド本体の重量、コストが低減できるだけでな
く、可動部の信頼性を長期間安定して得ることができ
る。

【００３９】図４は、第２スクレーパ１２の流体シリン
ダ１５の制御回路の変形例である。図４において、２０
１は流体シリンダ１５に流体を供給する２位置シングル
タイプの電磁弁、２０２は電磁弁２０１への流体供給を
制御する３ポート電磁弁である。

【００４０】(1) 制御部２０が電磁弁２０２のソレノイ
ド２０２Ａに通電せしめると、電磁弁２０２は図４の右
位置の状態から右行して左位置に切り替わり、流体が電
磁弁２０１に供給される結果、下記又はとなる

【００４１】制御部２０が電磁弁２０１のソレノイド
２０１Ａに通電せしめると、電磁弁２０１は図４の右位
置の状態から右行して左位置に切り替わり、流体シリン
ダ１５の右室に流体を供給することにて流体シリンダ１
５を収縮せしめ、結果として第２スクレーパ１２を物品
１寄りに移動させるように閉じ、物品１を挟持する。

【００４２】制御部２０が電磁弁２０１のソレノイド
２０１Ａへの通電を停止せしめると、電磁弁２０１は図
４の右位置の状態に切り替わり、流体シリンダ１５の左
室に流体を供給することにて流体シリンダ１５を伸長せ
しめ、結果として第２スクレーパ１２を物品１から離す
側に移動させるように開き、物品１を解放する。 (2) 制御部２０が電磁弁２０２のソレノイド２０２Ａへ
の通電を停止せしめると、電磁弁２０２は図４の右位置
の状態に切り替わり、電磁弁２０１のソレノイド２０１
Ａへの通電上体がオン／オフのいずれであっても、流体
シリンダ１５の左右両室とも流体排出状態になる結果、
流体シリンダ１５は伸縮自由となり、第２スクレーパ１
２は水平方向に移動自由になる。

【００４３】以上、本発明の実施例を図面により詳述し
たが、本発明の具体的な構成はこの実施例に限られるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変
更等があっても本発明に含まれる。例えば、第１と第２
のスクレーパは物品の両側面を水平方向から挟持するよ
うに相対するものであれば、必ずしも水平方向に移動す
るものでなく、回転移動するものであっても良く、また
その駆動手段も流体シリンダに限らない。また、第１と
第２のスクレーパの両方を移動可能とするものであって
も良い。また、フォークも、物品の下面を鉛直方向にて
支えるものであれば、必ずしも水平方向に移動するもの
でなく、回転移動するものであっても良く、また、その
駆動手段も流体シリンダに限らない。

【００４４】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、荷役用ロ
ボットハンドにおいて、簡素な装置構成により、物品の
変形や重量の違いに自動的に対応し、それらの物品を安
全且つ整然とした荷姿で積付け可能とすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施例を示す模式図である。

【図２】図２はフォーク用流体シリンダの制御回路の一
例を示す模式図である。

【図３】図３はスクレーパ用流体シリンダの制御回路の
一例を示す模式図である。

【図４】図４はスクレーパ用流体シリンダの制御回路の
変形例を示す模式図である。

【符号の説明】

１ 物品 １０ ロボットハンド １０Ａ 機台 １１ 第１スクレーパ １２ 第２スクレーパ １３ フォーク１３ １４ スライドガイド １５、１６ 流体シリンダ ２０ 制御部 １０１、１０２、２０１、２０２ 電磁弁

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物品の両側面を水平方向から挟持するよ
   うに相対する第１と第２のスクレーパと、両スクレーパ
   に挟持される物品の下面を鉛直方向にて支えるフォーク
   とを有してなる荷役用ロボットハンドにおいて、 フォークを物品の下面より外方に移動して物品を落下可
   能にすると略同時に、第１と第２のスクレーパの少なく
   とも一方を移動自由にすることを特徴とする荷役用ロボ
   ットハンド。
2. 【請求項２】 物品の両側面を水平方向から挟持するよ
   うに相対する第１と第２のスクレーパと、両スクレーパ
   に挟持される物品の下面を鉛直方向にて支えるフォーク
   とを有してなる荷役用ロボットハンドにおいて、 第１スクレーパを機台に固定し、第２スクレーパを水平
   方向に移動可能に機台に支持し、且つ第２スクレーパを
   移動せしめる流体シリンダを備えるとともに、 フォークを水平方向に移動可能に機台に支持し、且つフ
   ォークを移動せしめる流体シリンダを備え、 フォークを物品の下面より外方に移動して物品を落下可
   能にすると同時に、第２スクレーパに対応する流体シリ
   ンダを制御して該第２スクレーパを水平方向に移動自由
   にすることを特徴とする荷役用ロボットハンド。