JPH0825269A - 搬送ロボットのハンド部の吸着機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 ハンド部１６に設けられた対象物吸着パッド
１７に対し一定の負圧を供給する負圧供給手段２１と正
圧を供給する正圧供給手段２２とを連結し、正圧供給手
段２２には供給圧を調整する調圧手段２３を設け、ロボ
ット制御装置１１により上記調圧手段２３の作動を制御
する。 【効果】 吸着パッド１７には負圧供給手段２１からの
負圧と正圧供給手段２２からの正圧とが供給されるか
ら、上記両圧の差圧が吸引力となる。正圧は調圧手段２
３により調整されるから、吸着パッド１７の吸引力も可
変調整されるから、対象物の重量の大小に応じて最適の
吸引力で吸着することができ、吸引力を自動的に制御す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ハンド部に設けた吸着
パッドに対象物を吸着させ、この対象物を一地点から別
の地点に搬送する搬送ロボットのハンド部の吸着機構に
関するものである。

【０００２】

【従来技術とその問題点】２点間を移動するハンド部の
先端に吸着パッドを設け、該吸着パッドの内部を負圧に
して対象物を吸着し、搬送する搬送ロボットにおいて、
従来のものは吸着パッドの負圧が常に一定圧であったか
ら、搬送される対象物が設定された重量に比べてはるか
に軽い（一般的に軽いものは強度が低い）と、加えられ
た負圧によって対象物が変形したり破損したりすること
があり、反対に重いと、搬送不良が生じることになる。
このような不都合を解決するためには、負圧を調整する
か、重量別に構成された吸着パッドを対象物に応じて交
換すればよい。

【０００３】しかしながら、負圧発生機（ブロア）のト
ルクを制御しようとすると、回転が不安定になりハンチ
ングを起こしてしまうので、微妙な負圧の調整ができな
い。したがって搬送を自動化することができない。これ
に対し、吸着パッドを交換操作する作業は煩雑で、非能
率的であるという欠点があった。

【０００４】また、従来の吸着機構では、負圧発生機と
吸着パッドとは一本の連続したフレキシブルパイプによ
って連結されていた。ところが、フレキシブルパイプは
ロボットの回動運動に追従して折れ曲がるので、折れ曲
がり角度が大きいと負圧のエアの流路が狭められて供給
の妨げになり所定の吸引力が得られずに、対象物の吸着
不良が生じたり、いったん吸着した対象物を落下させた
りする事故が発生するおそれがあった。また、繰り返し
の折り曲げにライフサイクルが短くなる欠点もあった。

【０００５】

【発明の目的】本発明は前記欠点を解消し、特に同じ吸
着パッドの吸引力を自動的に調整制御することにより搬
送する対象物の重量に応じて適正な吸引力で吸着するこ
とができる搬送ロボットのハンド部の吸着機構を提供す
ることをその目的とする。

【０００６】

【目的を達成するための手段】前記目的を達成するた
め、本考案に係る搬送ロボットのハンド部の吸着機構
は、ハンド部に対象物を吸着させる吸着パッドを備え、
上記対象物を一地点から他の地点に搬送する搬送ロボッ
トにおいて、上記吸着パッドに対し一定の負圧を供給す
る負圧供給手段と正圧を供給する正圧供給手段とを連結
し、正圧供給手段には供給圧を調整する調圧手段を設
け、ロボット制御装置により上記調圧手段の作動を制御
することを特徴とする。

【０００７】前記負圧供給手段には、前記吸着パッドを
大気又は負圧発生機に選択的に接続する二方向バルブを
設けるのが好ましい。

【０００８】同様に、前記負圧供給手段の負圧供給パイ
プを搬送ロボットのアームの関節部上に回動可能に配置
された連結部材を介して連結された複数のパイプ部材か
ら構成するのがよい。

【０００９】また、前記ハンド部の吸着機構において、
前記調圧手段は前記ロボット制御装置から出力されたア
ナログ信号により圧縮エアの流量を調整する流量調整バ
ルブから構成されるとともに、前記正圧供給手段には、
前記調圧手段に圧縮エアを供給又は停止する開閉バルブ
が設けられ、該開閉バルブの作動信号は前記流量調整バ
ルブを作動させるアナログ信号と並列に出力されるよう
にするのがよい。

【００１０】さらに、前記ハンド部の吸着機構におい
て、前記吸着パッド内の圧力を検出してその検出値を前
記ロボット制御装置にアナログ信号として前記ロボット
制御装置に出力させ、上記アナログ信号に応じて前記調
圧手段の作動を制御するようにするのが好ましい。

【００１１】

【発明の作用、効果】請求項１の発明によれば、吸着パ
ッドには負圧供給手段からの負圧と正圧供給手段からの
正圧とが供給されるから、上記両圧の差圧が吸引力とな
る。正圧は調圧手段により調整されるから、吸着パッド
の吸引力も可変調整される。したがって、対象物の重量
の大小に応じて最適の吸引力で吸着することができ、対
象物が変形したり、破損したりすることが防止される。
しかも、調圧手段の作動をロボット制御装置により上記
吸引力を自動的に調整制御し、対象物を重量に応じて自
動的に搬送することができる。これにより、一つのライ
ンで多種類の対象物を搬送することができる。

【００１２】また、請求項２の発明によれば、搬送時に
は二方向バルブにより吸着パッドと負圧発生機とが接続
され、吸着パッドには負圧が供給される。搬送した対象
物を吸着パッドから離脱させるときは、二方向バルブに
より吸着パッドを大気に接続させて吸着パッドに供給さ
れた負圧をゼロにすることによって、吸着パッドからは
正圧供給手段による正圧が放出される。したがって、特
に対象物が軽量で薄い場合には、吸着パッドから高圧で
離脱させて所定の位置に落下させることができる。

【００１３】請求項３の発明によれば、対象物の搬送時
に負圧供給パイプもロボットの運動に追従し、各パイプ
部材は連結部材から折れ曲がるが、連結部材はアームの
関節部に設けられているから、各パイプ部材が大きく折
れ曲ることはない。このため、パイプの耐久性が向上
し、確実に負圧を吸着パッドに供給することができるほ
か、パイプが円滑に折れ曲がることによりロボットのア
ームに過負荷を与えることがないから、ロボットの耐久
性も向上する。

【００１４】請求項４の発明によれば、流量調整バルブ
はロボット制御装置からのアナログ信号により制御され
る。したがって、正圧を効率的に自動調整して吸着パッ
ドの吸引力を対象物に応じて最適にすることができる。
しかも、開閉バルブの作動信号は前記流量調整バルブを
作動させるアナログ信号と並列に出力され、両バルブは
並列的に作動するから、正圧の供給・停止と調整を迅速
に行なうことができる。

【００１５】請求項５の発明によれば、吸着パッド内の
圧力はロボット制御装置にフィードバックされて吸着パ
ッド内の圧力が適正かどうかを判断し、適正でないとき
は調圧手段により適正に自動調整される。このように、
対象物は吸着後も常に確実に設定された通りの吸引力で
吸着されているかどうかが確認されるから、対象物を最
適な吸引力で確実に搬送することができる。

【００１６】

【実施例】図１は本発明に係る搬送ロボットを適用した
自動パレタイズ装置で、搬入された対象物（段ボール）
を選択し、所定の段ボールをさらに別の所定の位置（パ
レット）に積載するものである。その作動態様について
説明すると、段ボール１ａが上流コンベア２の先端位置
まで送られたとき、先行の段ボール１ａがある場合には
上記先端位置でストッパ（図示せず）により停止させら
れ、先行の段ボール１ａがなければそのまま搬入コンベ
ア３上の位置まで進む。そして、この位置に設けられた
移送手段４によりバーコードリーダ５に近接するように
移送され、段ボール１ａの側面のバーコードがバーコー
ドリーダ５に読み取られてパレット６上に搬送されるべ
き段ボール１ａかそうでないものかが判別され、搬送さ
れるべきでない段ボール１ａは搬出コンベア７上に載置
され、さらにエスケープシリンダ８により下流コンベア
９に送られて別の位置に転送される。搬送されるべき段
ボール１ａは搬入コンベア３の先端まで移送され、別ノ
ストッパ（図示せず）により停止させられ、位置決めシ
リンダ１０により片側に押し付けられる。さらに、後述
の搬送ロボットＡが作動し、上記段ボール１ａを順次パ
レット６上に搬送し、一段目の所定数の段ボール１ａを
積んだ後は、搬入コンベア３の間に積重ね状態で配置さ
れた荷崩れ防止用の合紙（あいし）１ｂを搬送して上記
一段目の複数の段ボール１ａの上に載置し、さらに合紙
１ｂの上に次の上位段の段ボール１ａを積載し（図３参
照）、これを所定の段数になるまで繰り返してパレタイ
ズ作業を完了する。

【００１７】なお、１１はロボット制御装置であり、そ
の制御操作は主制御盤１２とロボットの近傍位置に配置
された制御盤１３とによって行なわれる。上記ロボット
制御装置１１には、どの種類の段ボール１ａをどの位置
からどの位置に何個積んで一段目を完成させ、その後に
上記段の上に合紙１ｂを積み、さらにその上に次の上位
段の段ボール１ａを積載し、これを所定の段数になるま
で繰り返すという作業工程のプログラムが予め記憶され
ている。

【００１８】ところで、前記パレタイズ装置に使用され
ている搬送ロボットＡは、図２に示されるように、支柱
１４に沿って上下動する第１アーム１５ａに第２アーム
１５ｂを水平回動自在に連結し、第２アーム１５ｂの先
端のハンド部１６に吸着パッド１７を設けるとともに、
各関節部にはそれぞれ第１の回動軸１８と第２の回動軸
１９と第３の回動軸２０とを設けたもので、吸着パッド
１７に対象物（段ボール１ａ、合紙１ｂ）を吸着し、支
柱１４に沿って上下動することにより上下方向に運動し
（同図の点線参照）、また第１アーム１５ａと第２アー
ム１５ｂとを屈伸させることにより水平方向に運動し、
図１に点線で示した可動範囲内の２点間に対象物を搬送
する。

【００１９】前記ハンド部１６に設けられた吸着機構
は、上記搬送ロボットＡに前記プログラムを実行させる
にあたり、段ボール１ａであるか合紙１ｂであるかに応
じて対象物を吸着パッド１７に最適の吸引力で吸着させ
るための機構で、図２、図７に示すように、基本的には
ハンド部１６に設けた吸着パッド１７に対し一定の負圧
を供給する負圧供給手段２１と正圧を供給する正圧供給
手段２２とを連結し、正圧供給手段２２には供給圧を調
整する調圧手段２３を設け、上記ロボット制御装置１１
により上記調圧手段２３の作動を制御することにより構
成されている。

【００２０】負圧供給手段２１は常に一定の負圧を発生
する負圧発生機（ルーツブロア）２４とこれに連結され
たパイプ（フレキシブルパイプが好ましい）２５と二方
向バルブ２６とからなるもので、負圧供給パイプ２５は
前記搬送ロボットＡに沿って配管され、その端部はハン
ド部１６の吸着パッド１７に連結されている。負圧供給
パイプ２５は複数のパイプ部材２５ａからなり、各パイ
プ部材２５ａは上記各関節部の第１の回動軸１８、第２
の回動軸１９及び第３の回動軸２０上に配置固定された
連結部材（スィーベルジョイント）２７を介して一体的
に連結されている。

【００２１】二方向バルブ２６は、図４に示されるよう
に、閉鎖時には吸着パッド１７を大気に接続させ、開放
時には吸着パッド１７を負圧発生機２４に接続するもの
で、ロボット制御装置１１からの命令により開閉作動す
る。

【００２２】また、負圧供給パイプ２５の途中にはエア
フィルター２８と圧力検出手段（圧力ゲージ）２９とが
直列に設けられている。

【００２３】圧力検出手段２９は負圧供給パイプ２４内
の圧力により吸着パッド１７内の圧力を検出する（パイ
プ内の圧力は吸着パッド１７内の圧力と等しい）もの
で、その検出値は電圧に変換されてアナログの電気信号
としてロボット制御装置１１に出力するように構成され
ている。なお、圧力検出手段２９は必ずしもパイプ内に
配置する必要はない。吸着パッド１７に配置してもよ
い。

【００２４】次に、正圧供給手段２２は、図２、図５の
ように、高圧発生機（エアコンプレッサ）３０と開閉バ
ルブ３２と調圧手段２３と正圧供給パイプ３５とから構
成され、高圧発生機からの正圧が調圧手段２３によって
調圧され、正圧供給パイプ３５から吸着パッド１７に供
給されるように構成されている。

【００２５】開閉バルブ３２は調圧手段２３に高圧発生
機３０から供給された圧縮エアによる供給圧を供給又は
停止するものであり、また、調圧手段２３は前記ロボッ
ト制御装置１１から出力されたアナログ信号により圧縮
エアの流量を調整する流量調整バルブ２３ａによって構
成されている。この流量調整バルブ２３ａは円錐状のバ
ルブ本体３３をサーボモータ３４により中心軸方向に移
動させて圧縮エアの流路の断面積をコントロールするこ
とにより、圧縮エアの流量を調整するもので、サーボ機
構の作動はロボット制御装置１１から出力されたアナロ
グ信号により制御される。

【００２６】また、流量調整バルブ２３ａの作動信号
（アナログ信号）は開閉バルブ３２の開閉信号（デジタ
ル信号）と並列に出力されるように設定されている。つ
まり、正圧を供給するときは、開閉バルブ３２が開き作
動すると同時にサーボ機構が回転してバルブ本体３３を
適正位置に移動させることにより、設定された正圧を吸
着パッド１７に供給する。正圧の供給を停止するとき
は、開閉バルブ３２を閉じ作動させる。

【００２７】したがって、前記吸着機構において、負圧
供給手段２１の二方向バルブ２６が開放状態の時（吸着
パッド１７が負圧発生機に接続）は、負圧供給手段２１
から供給される負圧は常に一定であるから、吸着パッド
１７内の圧力は負圧供給手段２１からの供給圧と正圧供
給手段２２からの供給圧との差圧となる。これが搬送の
対象物を吸着させる吸引力となる。正圧供給手段２２か
らの正圧は可変調整できるから、上記吸引力は、負圧供
給手段２１からの供給圧（正圧供給手段２２からの供給
圧がゼロ）と、負圧供給手段２１からの供給圧から正圧
供給手段２２の最大供給圧を引いた差圧との間で可変と
なる。

【００２８】これに対し、二方向バルブ２６が閉鎖状態
の時（吸着パッド１７が大気に接続）は、負圧供給手段
２１からの供給圧はゼロであるから、吸着パッド１７内
の圧力は正圧供給手段２２からの供給圧（正圧）と等し
くなり、この場合の吸引力はゼロ以下となる。これによ
り、合紙１ｂのような軽量物を目的のパレット６位置に
搬送して落下させる場合は、パレット６上の段ボール１
ａの上面に吸着パッド１７が到達した後に吸着パッド１
７から高圧が出て合紙１ｂを直下方に吹き飛ばし、迅速
に段ボール１ａの上面の所定位置に落下させることがで
きる。これに対し、吸着パッド１７からゆっくりと離脱
させると、合紙１ｂは軽いため落下速度が遅いほか、移
動方向が定まらず、所定の位置からずれてしまいやす
い。

【００２９】このように、調圧手段２３をロボット制御
装置１１から出力されるアナログ信号でコントロールす
ることにより、吸引力は段ボール１ａと合紙１ｂという
対象物に応じてそれぞれ最適な吸引力を設定することが
できる。

【００３０】なお、図６に示されるように、圧力検出手
段２９（圧力ゲージ）によって検出されたパイプ内の圧
力（吸着パッド１７内の圧力）は常時アナログ信号でロ
ボット制御装置１１にフィードバックされる。ロボット
制御装置１１では、検出された圧力と設定された吸引力
に対応する圧力とを比較し、対象物が適正な吸引力によ
り吸着されているかどうかを判断する。上記両圧力が等
しいか近似していれば吸引力は適正である。検出圧が設
定圧よりも低いときは、吸引力は不十分であるから、調
圧手段２３により適正に調整する。

【００３１】また、段ボール１ａ等の対象物を搬送する
際、負圧供給パイプ２５もロボットのアームの水平方向
の運動に追従し、上記パイプは連結部材２７から折れ曲
がるが、連結部材２７はアームの関節部に設けられてい
るから、各パイプ部材が大きく折れ曲ることはない。こ
のため、パイプの耐久性が向上し、確実に負圧を吸着パ
ッド１７に供給することができるほか、パイプが全体と
して円滑に折れ曲がることによりロボットのアームに過
負荷を与えることがないから、ロボットの耐久性も向上
する。

【００３２】前述の吸着機構は図７に示されるようにな
るが、その作動態様を同図について説明すると、まず段
ボール１ａを搬送する場合は、ハンド部１６の吸着パッ
ド１７を図１の搬入コンベア３上の段ボール１ａに当接
させる。二方向バルブ２６を開くことにより吸着パッド
１７には負圧供給手段２１から一気に負圧が供給され
る。同時に正圧供給手段２２から設定された正圧が供給
され、得られた吸引力により段ボール１ａは吸着パッド
１７に吸着される。さらに、圧力検出手段２９からのア
ナログ信号により吸引力が適正であることを確認した
後、段ボール１ａをパレット６の位置に搬送する。ここ
で二方向バルブ２６を閉鎖させ、吸着パッド１７の吸引
力を急激に低下させて段ボール１ａを離脱させ、パレッ
ト上に載置する。離脱は二方向バルブ２６によらず、調
圧手段２３によってもよい。一段目の段ボール１ａの搬
送終了後、合紙１ｂを搬送するときは、ロボット制御装
置１１により調圧手段２３が作動して吸着パッド１７の
吸引力が小さくなる。合紙１ｂをパレット６位置で上記
段ボール１ａの上に載置するときは、吸着パッド１７か
ら高圧エアを吹き出して合紙１ｂを一段目の段ボールの
上面に落下させる。その後、さらに段ボール１ａと合紙
１ｂとを繰り返し搬送し、所定段数まで積載された段ボ
ールはフォークリフト等により更に別の位置に移送され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る搬送ロボットを使用した自動パレ
タイズ装置の全体説明図

【図２】上記搬送ロボットのハンド部の吸着機構の説明
図

【図３】段ボール１ａの積載態様説明図

【図４】二方向バルブの構造説明図

【図５】正圧供給手段の概要説明図

【図６】吸引力の自動調整を説明するブロック図

【図７】前記吸着機構を説明するためのブロック図

【符号の説明】

１１ ロボット制御装置 １６ ハンド部 １７ 吸着パッド ２１ 負圧供給手段 ２２ 正圧供給手段 ２３ 調圧手段 ２３ａ 流量調整バルブ ２５ 負圧供給パイプ ２６ 二方向バルブ ２７ 連結部材 ３２ 開閉バルブ

【手続補正書】

【提出日】平成６年１月７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３２】前述の吸着機構は図７に示されるようにな
る。なお、同図において太い実線又は点線の矢印はエア
の流れを示し、細い実線の矢印は制御又は検出の電気信
号を示す。上記吸着機構の作動態様を同図について説明
すると、まず段ボール１ａを搬送する場合は、ハンド部
１６の吸着パッド１７を図１の搬入コンベア３上の段ボ
ール１ａに当接させる。二方向バルブ２６を開くことに
より吸着パッド１７には負圧供給手段２１から一気に負
圧が供給される。同時に正圧供給手段２２から設定され
た正圧が供給され、得られた吸引力により段ボール１ａ
は吸着パッド１７に吸着される。さらに、圧力検出手段
２９からのアナログ信号により吸引力が適正であること
を確認した後、段ボール１ａをパレット６の位置に搬送
する。ここで二方向バルブ２６を閉鎖させて吸着パッド
１７を大気に接続させることにより、吸着パッド１７の
吸引力を急激に低下させて段ボール１ａを離脱させ、パ
レット上に載置する。離脱は方向バルブ２６によらず、
調圧手段２３によってもよい。一段目の段ボール１ａの
搬送終了後、合紙１ｂを搬送するときは、ロボット制御
装置１１により調圧手段２３が作動して吸着パッド１７
の吸引力が小さくなる。合紙１ｂをパレット６位置で上
記段ボール１ａ上に載置するときは、吸着パッド１７か
ら高圧エアを吹き出して合紙１ｂを一段目の段ボールの
上面に落下させる。その後、さらに段ボール１ａと合紙
１ｂとを繰り返し搬送し、所定段数まで積載された段ボ
ールはフォークリフト等により更に別の位置に移送され
る。

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図７

【補正方法】変更

【補正内容】

【図７】

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハンド部に対象物を吸着させる吸着パッ
   ドを備え、上記対象物を一地点から他の地点に搬送する
   搬送ロボットにおいて、上記吸着パッドに対し一定の負
   圧を供給する負圧供給手段と正圧を供給する正圧供給手
   段とを連結し、正圧供給手段には供給圧を調整する調圧
   手段を設け、ロボット制御装置により上記調圧手段の作
   動を制御することを特徴とする搬送ロボットのハンド部
   の吸着機構。
2. 【請求項２】 前記負圧供給手段には、前記吸着パッド
   を大気又は負圧発生機に選択的に接続する二方向バルブ
   を設けた請求項１記載の搬送ロボットのハンド部の吸着
   機構。
3. 【請求項３】負圧供給手段の負圧供給パイプは搬送ロボ
   ットのアームの関節部上に回動可能に配置された連結部
   材を介して連結された複数のパイプ部材からなる請求項
   １記載の搬送ロボットのハンド部の吸着機構。
4. 【請求項４】 前記調圧手段は前記ロボット制御装置か
   ら出力されたアナログ信号により圧縮エアの流量を調整
   する流量調整バルブから構成されるとともに、前記正圧
   供給手段には、前記調圧手段に圧縮エアを供給又は停止
   する開閉バルブが設けられ、該開閉バルブの作動信号は
   前記流量調整バルブを作動させるアナログ信号と並列に
   出力される前記請求項１記載の搬送ロボットのハンド部
   の吸着機構。
5. 【請求項５】 前記吸着パッド内の圧力を検出してその
   検出値を前記ロボット制御装置にアナログ信号として前
   記ロボット制御装置に出力させ、上記アナログ信号に応
   じて前記調圧手段の作動を制御する請求項１記載の搬送
   ロボットのハンド部の吸着機構。