JPH0952623A

JPH0952623A - 積重ね式ピックアンドプレイスハンド

Info

Publication number: JPH0952623A
Application number: JP20962795A
Authority: JP
Inventors: Saburo Tsuruya; 三郎鶴谷
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1995-08-17
Filing date: 1995-08-17
Publication date: 1997-02-25

Abstract

(57)【要約】【課題】産業用ロボット等のアーム先端に装着され、
供給側において次々に供給される対象物を個別に把持
し、それら把持した対象物を排出側において例えば各ト
レイ上に所定個数積み重ねて置くピックアンドプレイス
作業を行うハンドであって、従来に比べてタクトタイム
を短縮できるハンドを得ること。【解決手段】各々が１個ずつ対象物を把持する把持手
段としての吸着パッド5A，5Bと、所定個数の対象物が積
み重ねられて収容されるスタック６と、吸着パッド5A，
5Bのうちの対象物を把持したものをスタック６の位置に
移動させるエアシリンダ２及び水平アーム９よりなる把
持手段移動機構と、スタック６内に積み重ねられた所定
個数の対象物を積み重ねた状態で一纏めにしてスタック
６内より解放するシャッタ板6c及びシャッタ板開閉用モ
ータ７よりなる対象物一括解放機構とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、産業用ロボット
のアーム先端に装着されてピックアンドプレイス作業
（pick and place；対象物の置き換え作業）を行うのに
使用される積重ね式ピックアンドプレイスハンドに関
し、供給側のベルトコンベアによって非整列状態で次々
に供給される対象物を１個ずつ把持してスタック（stac
k ）内に所定個数順次積み重ね、排出側のベルトコンベ
アによって搬送されている例えば各トレイ（tray）上
に、前記積み重ねられた対象物を一纏めにしてスタック
内より解放して置く作業を行うものであって、従来に比
べてタクトタイムを短縮して単位時間当たりの対象物処
理量を増大できるようにした積重ね式ピックアンドプレ
イスハンドに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１０は、ロボットＲを用いて、供給側
のベルトコンベアＢ１によって次々に供給される対象物
Ｗを１個ずつピックキング（picking ）し、排出側（払
出し側）のベルトコンベアＢ２によって搬送されている
例えばトレイＴ上に、所定個数の対象物Ｗを積み重ねて
置く作業を模式的に示す図である。従来、このようなピ
ックアンドプレイス作業は、次の二通りの方法により行
われていた。

【０００３】すなわち、その前者の方法は、ロボットの
アーム先端に、一度に対象物１個をピックキングする機
構（例えば吸着パッド）を一つだけ取り付け、供給側で
対象物（例えば食品の半平（はんぺん））を１個ずつピ
ックキングし、所定個数（例えば３個）積み重ね置くべ
き例えばトレイに１個ずつ運んで置く動作を繰り返すよ
うにしたものである（図９のタイプＡ参照）。この従来
技術では、ロボットのアーム先端は、対象物供給側と排
出側間の往復動を積み重ね置くべき個数分だけすること
になり、トレイ上に対象物を所定個数積み重ね置いたも
のを一つ完成させるために要するタクトタイムが長くな
る。

【０００４】このタクトタクムを短くするため、後者の
方法は、ロボットのアーム先端に、一度に対象物１個を
ピックキングする機構を積み重ね置くべき対象物の個数
であるＮ個分（例えば３個）だけ取り付け、供給側にお
いて各ピックキング機構ごとに交互に１個ずつ合計Ｎ個
の対象物をピックキングし、次いで置き場所であるトレ
イの位置にロボットアーム先端を移動させ、トレイ上に
対象物を１個ずつ積み重ねて所定個数置くようにしたも
のである（図９のタイプＢ参照）。このようにロボット
のアーム先端の往復動回数が１／Ｎとなるので、前記前
者の従来技術に比べてタクトタイムが相当短くなり改善
される。

【０００５】しかしながら、この従来技術でも、置き場
所であるトレイ上に対象物を１個ずつ置いて積み重ねる
ようにしたものであるから、それだけ時間を要し、例え
ば、供給側のベルトコンベアによって非整列状態で次々
に供給される食品である半平を１時間当たり６０００個
処理して、排出側のベルトコンベアによって搬送されて
いる各トレイ上に半平を３個積み重ねて置いたものを次
々に完成させるという作業（この場合、トレイ上に半平
を３個積み重ねて置いたものを１組完成させるための時
間であるタクトタイムは約１．８秒程度）には対応でき
なかった。それ故、タクトタイムをより短くして単位時
間当たりの処理量を増大できるようにすることが従来技
術に要請されていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】そこでこの発明は、供
給側においてベルトコンベア等によって次々に供給され
る対象物を個別に把持し、それら把持した対象物を排出
側において次々に搬送されている例えば各トレイ上に所
定個数積み重ねて置くようにしたピックアンドプレイス
作業を行うことに用いられ、産業用ロボット等のアーム
先端に装着されるピックアンドプレイスハンドであっ
て、従来に比べてタクトタイムを短縮して単位時間当た
りの対象物処理量を増大できる積重ね式ピックアンドプ
レイスハンドを提供することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決する請
求項１の発明は、各々が１個ずつ対象物を把持する複数
の把持手段と、所定個数の対象物が積み重ねられて収容
されるスタックと、前記複数の把持手段のうちの対象物
を把持した把持手段を、前記スタック内に所定個数の対
象物を順次積み重ねるべく前記スタックの位置に移動さ
せる把持手段移動機構と、前記スタック内に積み重ねら
れた所定個数の対象物を積み重ねた状態で一纏めにして
スタック内より解放する対象物一括解放機構とを備えた
ことを特徴とする積重ね式ピックアンドプレイスハンド
である。

【０００８】また、請求項２の発明は、前記請求項１の
発明による積重ね式ピックアンドプレイスハンドにおい
て、前記スタックに対して対象物の方向性を合わせるべ
く前記各把持手段を回動させる把持手段回動機構を各把
持手段ごとに備えていることを特徴とするものである。

【０００９】この発明による積重ね式ピックアンドプレ
イスハンドにおいては、対象物供給側において、複数の
把持手段のうちの一つの把持手段によって対象物を把持
（ピックアップ）するための動作が行われる一方、この
動作中に、先に既に他の対象物を把持している他の把持
手段が把持手段移動機構によってスタックの位置に移動
され、箱状のスタック内に前記他の把持手段によって把
持させていた対象物が置かれる。複数の把持手段により
交互に１個ずつ対象物を把持するこのような動作が繰り
返され、そして、一番上に積み重ねるべき対象物が把持
されると、対象物排出側における例えばトレイの上方位
置にスタックが位置するようロボットアームによってハ
ンド全体が移動される一方、この移動中に、前記一番上
に積み重ねるべき対象物がスタック内に積み重ねられ
て、スタック内に所定個数の対象物を積み重ねる動作が
完了する。

【００１０】そして、スタックが対象物排出側における
前記トレイの上方位置に移動されると、対象物一括解放
機構が作動し、例えばスタックの底部が開くなどして、
トレイ上に、所定個数の対象物が積み重ねられた状態で
載置される。

【００１１】このように、この発明による積重ね式ピッ
クアンドプレイスハンドによると、対象物排出側の例え
ば各トレイ上に積み重ねて置くための所定個数の対象物
を一時的に仮置きするスタックを備え、このスタックへ
の所定個数の対象物の積み重ね動作を、対象物供給側で
の各把持手段による対象物の把持動作期間、及びロボッ
トアームによる対象物排出側への移動期間の間に完了さ
せておき、対象物排出側ではトレイ上に所定個数の対象
物を積み重ねた状態で一括解放して載置するように構成
したものであるから、従来に比べてタクトタイムを短く
することができる（図９のタイプＣ参照）。

【００１２】また、各把持手段を回動させる把持手段回
動機構を備えたものでは、スタック内に対象物を積み重
ねるに際し、スタックに対して対象物の方向性を合わせ
ることができ、対象物の形状が円形以外のものにも適用
できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】まず、この発明による積重ね式ピ
ックアンドプレイスハンドが適用される工程、及び装置
構成について全体的に説明する。

【００１４】ピックアンドプレイス作業がなされる対象
物の供給形態としては、1)ベルトコンベア上に重なるこ
となく乱雑配列状態（非整列状態）で移動しながら供給
される形態、2)ベルトコンベア上に整列状態で移動しな
がら供給される形態、3)トレイ上に重なることなく乱雑
配列状態で置かれてトレイごとに移動しながら供給され
る形態、4)箱内あるいはトレイ上に整列状態で置かれ
て、箱あるいはトレイごとに移動しながら供給される形
態、5)カセットなどに位置及び姿勢を拘束された状態で
カセットごとに供給される形態、などがある。

【００１５】また、置き換え後の対象物の排出の形態と
しては、a)ベルトコンベア上に整列状態で移動しながら
排出される形態、b)ベルトコンベア上に載せた箱、袋、
トレイまたはパレットに積み重ねて置き、箱、袋、トレ
イまたはパレットごとに排出される形態、c)カセットな
どに位置及び姿勢を拘束した状態で積み重ねて詰め、カ
セットごとに排出される形態、などがある。

【００１６】この供給側と排出側とをつなぐものが産業
用ロボットであり、この発明によるハンドがアーム先端
に装着されるロボットとしては、直交座標型（ＸＹＺ
型）、水平多関節型（スカラ型）、垂直多関節型などの
構造型式のものがあり、作業ごとに変化する２点間をア
ーム先端が往復動可能な構成のものであればいずれの構
造型式のものでもよい。

【００１７】そして、対象物が互いに重なることなく乱
雑配列状態（非整列状態）で移動しながら供給される場
合（前記の1)、3)の場合）は、ロボットより上流側に配
設された物体認識用のＣＣＤカメラのようなビジョンセ
ンサ（vision sensor ）で移動している対象物を一つず
つ識別し、その位置及び姿勢（方向性）の情報がロボッ
トコントローラに与えられる。ロボットコントローラに
おいて、把持しようとする対象物に関し、ビジョンセン
サで計測したその対象物位置情報に対して、ビジョンセ
ンサで計測した時から把持する時までの時間差と、対象
物移動速度（コンベア速度）と、ビジョンセンサ座標系
原点とロボット座標系原点とのオフセットとから補正が
施され、これによりロボット座標系における把持予定位
置が算出されて、その対象物が把持される。

【００１８】また、対象物の排出においては、前記a)の
場合には、予めプログラムされた位置に対してベルトコ
ンベアの移動速度による補正を施しながら、対象物を解
放して置くようになされる。前記b)の場合には、箱、袋
あるいはトレイの位置及び姿勢を上流側のビジョンセン
サで計測し、その計測結果をロボットコントローラに与
え、ロボットコントローラにおいて、対象物を積み重ね
て載置しようとする例えばトレイに関し、ビジョンセン
サで計測したそのトレイの位置情報に対して、ビジョン
センサで計測した時からトレイ上に対象物を解放し載置
する時までの時間差と、コンベア速度と、ビジョンセン
サ座標系原点とロボット座標系原点とのオフセットとか
ら補正が施され、これによりロボット座標系における対
象物解放の瞬間の前記トレイの位置が算出されて、その
トレイ上に対象物が積み重ねて置かれる。

【００１９】この発明によるハンドに備えられる把持手
段については、特に限定されるものではなく、次のよう
な一般的なものが挙げられる。すなわち、空圧エジェク
タやブロワなどの減圧装置を用いて対象物を吸着把持す
るもの、バネ、空気圧あるいは電動力を用いて爪を開閉
する機構により挟み込んで対象物を把持するもの、対象
物に内部空間がある場合にはその内部に風船状の弾性体
を挿入して空気圧で膨らまして対象物を把持するもの、
等が挙げられる。後述する例では、把持手段として対象
物を吸着把持する吸着パッド（真空パッド）を備えてい
る。

【００２０】以下、この発明を図面を参照して具体的に
説明する。図１はこの発明による積重ね式ピックアンド
プレイスハンドを装着したロボットを備えたピックアン
ドプレイス・システムの一例の説明図である。

【００２１】この例のピックアンドプレイス・システム
は、対象物Ｗを互いに重なることなく乱雑配列状態で次
々に供給する供給側のベルトコンベアＢ１と、置き換え
のため対象物Ｗを所定個数積み重ねる各トレイＴを搬送
する排出側のベルトコンベアＢ２と、供給側と排出側間
を往復動するアームの先端に後述する積重ね式ピックア
ンドプレイスハンドＨが取り付けられ、ピックアンドプ
レイス作業を行う水平多関節型のロボットＲと、供給側
ベルトコンベアＢ１上の対象物Ｗの位置、方向性を計測
するための供給側のビジョンセンサとしてのＣＣＤカメ
ラＶＳ１と、排出側ベルトコンベアＢ２上のトレイの位
置、方向性を計測するための排出側のビジョンセンサと
してのＣＣＤカメラＶＳ２と、ＣＣＤカメラＶＳ１，Ｖ
Ｓ２からの計測情報を処理するとともに、ロボットＲの
作業動作を制御するロボットコントローラＲＣとより構
成されている。

【００２２】図２はこの発明による積重ね式ピックアン
ドプレイスハンドの一構成例の正面図、図３は図２のＡ
矢視側面図である。

【００２３】図２及び図３において、１はロボットＲの
アーム先端に本ハンドを取り付けるための平板状の取付
け用台座であり、この取付け用台座１には、ピストンロ
ッド２ａが水平方向に伸縮する姿勢で水平動用のエアシ
リンダ２が取り付けられるとともに、下方に延びるスタ
ック支持アーム８が取り付けられている。

【００２４】まず、スタックについて説明すると、所定
個数の対象物Ｗを積み重ねて一時的に仮置きするための
上部が開口した箱状をなすスタック６は、そのスタック
中心軸線を取付け用台座１の中心軸線と一致させて前記
スタック支持アーム８の先端部に取り付けられている。
スタック６は、この例では、四角筒型をなすスタック本
体６ａと、四角な漏斗型をなしてスタック本体上部に連
接された傾斜案内体６ｂと、スタック本体６ａの底板を
兼ねるとともにスタック本体底部を開閉する四角な平板
からなる回動可能なシャッタ板６ｃとにより構成されて
いる。

【００２５】スタック本体６ａの内部空間の横断面形状
は、図４に示すように、対象物Ｗの平面視形状と相似の
形状にし、スタック本体６ａの大きさは、図４に示すよ
うに、スタック本体内側面と収容した対象物Ｗとの間に
若干の隙間Ｇが生じるようにしてある。したがって、こ
のような考えに基づきスタック形状を設定することによ
り、積み重ねる対象物の形状として、この例のような半
平などの四角形で平板状のものに限らず、竹輪（ちく
わ）などの棒状のものにも対応し得る。

【００２６】前記スタック６のシャッタ板６ｃは、スタ
ック本体６ａの外側面に固定されたシャッタ板開閉用モ
ータ７を駆動することにより、モータ軸を回動中心にこ
の例では９０度回動し、これによってスタック底部を開
かせるものである。シャッタ板６ｃは、常時は閉状態と
なっており、排出側のトレイＴの真上にこれにできるだ
け近接して位置した状態で開信号を受けて所定の時間開
状態を保持するように作動される。シャッタ板６ｃ及び
シャッタ板開閉用モータ７は、スタック６内に積み重ね
られた所定個数の対象物Ｗを積み重ねた状態で一纏めに
してスタック６内より解放し落下させる対象物一括解放
機構を構成している。

【００２７】次に対象物Ｗを把持する機構について説明
すると、前述したように、前記取付け用台座１には、ピ
ストンロッド２ａが水平方向に伸縮する姿勢で水平動用
のエアシリンダ２が取り付けられ、このエアシリンダ２
のピストンロッド２ａの先端部に正面視Ｌ字状の水平方
向に延びる水平アーム９が固定されている。エアシリン
ダ２のピストンロッド２ａの伸縮によって移動するこの
水平アーム９には、上下用の第１エアシリンダ３Ａと第
２エアシリンダ３Ｂとが、各ピストンロッドが上下方向
に伸縮する状態で、前記水平動用のエアシリンダ２のス
トロークに等しい距離Ｌを隔てて互いに平行に固定され
ている。

【００２８】そして、第１エアシリンダ３Ａのピストン
ロッド（図示省略）の先端部に、対象物Ｗを把持する把
持手段としての第１吸着パッド５Ａが第１把持手段回動
機構４Ａを介して取り付けられている。同様にして、第
２エアシリンダ３Ｂのピストンロッド（図示省略）の先
端部に、把持手段としての第２吸着パッド５Ｂが第２把
持手段回動機構４Ｂを介して取り付けられている。な
お、各吸着パッド５Ａ，５Ｂを作動させるためにロボッ
トアーム上に設けられたエジェクタやバルブなどの公知
の吸着パッド空気回路機器については図示省略してあ
る。

【００２９】前記第２エアシリンダ３Ｂは、図１に示す
ように水平動用のエアシリンダ２のピストンロッド２ａ
が縮みきった状態において、このハンド下方の供給側の
ベルトコンベアＢ１上の対象物Ｗに第２吸着パッド５Ｂ
が接触もしくは多少押し付け気味になるまでそのピスト
ンロッドを伸長するものである。同様にして、第１エア
シリンダ３Ａは、水平動用のエアシリンダ２のピストン
ロッド２ａが伸びきった状態において、ベルトコンベア
Ｂ１上の対象物Ｗに第１吸着パッド５Ａが接触もしくは
多少押し付け気味になるまでそのピストンロッドを伸長
するものである。なお、これらのエアシリンダ３Ａ，３
Ｂのストロークは、ベルトコンベアＢ１の高さ、対象物
Ｗの厚み、ロボットアームの高さ及び本ハンド各部の寸
法から決定されるものである。

【００３０】前記第１把持手段回動機構４Ａは、第１吸
着パッド５Ａで把持した対象物Ｗをスタック６内に引っ
掛かることなく確実に収容するために、スタック６に対
して対象物Ｗの方向性を合わせるべく第１吸着パッド５
Ａを所定角度回動させる機構であって、この例では、角
度検出用のエンコーダ（図示省略）、第１の回動用モー
タ４Ａ１及び減速機（図示省略）とにより構成されてい
る。同様にして、第２吸着パッド５Ｂを所定角度回動さ
せる第２把持手段回動機構４Ｂは、角度検出用のエンコ
ーダ（図示省略）、第２の回動用モータ４Ｂ１及び減速
機（図示省略）とにより構成されている。

【００３１】そして、把持した対象物Ｗを前述のスタッ
ク６内に積み重ねるために、図１に示すように、水平動
用のエアシリンダ２のピストンロッド２ａが縮みきった
状態で、第１吸着パッド５Ａは、その吸着パッド中心軸
線がスタック６の中心軸線に合致するように位置され
る。したがって、エアシリンダ２のストロークと両吸着
パッド５Ａ，５Ｂ間距離とを等しくしてあることから、
エアシリンダ２のロッド２ａが水平方向に伸びきったと
きには、第２吸着パッド５Ｂが図１における第１吸着パ
ッド５Ａの位置に位置されることになる。エアシリンダ
２及び水平アーム９は、スタック６内に所定個数の対象
物Ｗを順次積み重ねるため、複数の吸着パッド５Ａ，５
Ｂのうち対象物Ｗを把持したものをスタック６の真上位
置に移動させる把持手段移動機構を構成している。

【００３２】なお、前述したようにスタック６には傾斜
案内体６ｂを形成してあるので、各吸着パッド５Ａ，５
Ｂの中心を、スタック６の上方におけるスタック中心軸
線上に厳密に位置決めする必要はなく、スタック中心軸
線の近傍に位置させるようにすれば対象物Ｗをスタック
６内に収容することができる。

【００３３】次に、前記構成の積重ね式ピックアンドプ
レイスハンドＨを装着したロボットを備えたピックアン
ドプレイス・システムにおいて、供給側のベルトコンベ
アＢ１によって次々に供給される四角形で平板状の対象
物Ｗを一度に１個ずつ把持し、それら把持した対象物Ｗ
を排出側の各トレイＴ上に方向を揃えて３個ずつ積み重
ねて置く作業を例にして、図６を参照しながら、その動
作手順を説明する。

【００３４】(1) 図３に示すハンド状態において、ロボ
ットアーム先端を移動させることで第２吸着パッド５Ｂ
を１個目の対象物Ｗの把持予測位置上方に移動する。こ
の場合、ロボットＲの上流側に配設されたＣＣＤカメラ
ＶＳ１により、カメラ視野内の複数の対象物について、
各対象物の中心位置と方向角度に基づく対象物の方向ベ
クトルとが計測される。そして、ロボットコントローラ
ＲＣにより、前記計測情報に基づいて把持する対象物の
順序を決定し、今回把持すべき１個目の対象物Ｗについ
て、図５に示すように、ＣＣＤカメラＶＳ１により計測
されたカメラ座標系における対象物中心位置（X₁，Y₁）
に対して、ＣＣＤカメラＶＳ１で計測した時から把持す
る時までの時間差と、コンベアＢ１の速度と、カメラ座
標系原点とロボット座標系原点とのオフセットとから補
正を施し、これによりロボット座標系における把持予定
位置（X₁′，Y₁′）と把持すべき時刻とを算出して、こ
の位置の上方に第２吸着パッド５Ｂが位置するようにロ
ボットアーム先端が移動される。

【００３５】前記ロボットアームの移動中に、(2) 本ハ
ンドＨの第２の回動用モータ４Ｂ１を駆動して第２吸着
パッド５Ｂの向きを、前記(1) ステップにおいてＣＣＤ
カメラＶＳ１により計測した対象物Ｗの方向ベクトルに
合わせる。

【００３６】把持しようとする１個目の対象物Ｗの上方
に第２吸着パッド５Ｂが位置されると、(3) 本ハンドＨ
の第２エアシリンダ３Ｂのピストンロッドを伸長すると
ともに、(4) 第２吸着パッド５Ｂの吸引圧用バルブを開
動作して第２吸着パッド５Ｂによって１個目の対象物Ｗ
を吸着把持する。

【００３７】第２吸着パッド５Ｂで１個目の対象物Ｗを
吸着把持後、(5) ロボットアーム先端を移動させ、これ
によって第２吸着パッド５Ｂに代えて第１吸着パッド５
Ａを２個目の対象物Ｗの把持予定位置上方に移動する。
この２個目の対象物Ｗの真上までの移動時間は、前述の
図９のタイプＡの場合に比べ移動距離が数分の１〜十数
分の１程度になるため極めて短い時間となる。

【００３８】このロボットアームの移動中に、次の(6)
〜(9) の動作を行う。すなわち、(6) 本ハンドＨの第２
エアシリンダ３Ｂのロッドを収縮し、１個目の対象物Ｗ
を吸着把持している第２吸着パッド５Ｂを上昇させる。
(7) 第２の回動用モータ４Ｂ１により第２吸着パッド５
Ｂを回動して１個目の対象物Ｗの向きをスタック６の向
きに合わせる。(8) 第１の回動用モータ４Ａ１を駆動し
て第１吸着パッド５Ａの向きを、ＣＣＤカメラＶＳ１に
より計測した２個目の対象物Ｗの方向ベクトルに合わせ
る。(9) 水平動用のエアシリンダ２のピストンロッド２
ａを伸長し、１個目の対象物Ｗを吸着把持している第２
吸着パッド５Ｂをスタック６の真上に位置させる。

【００３９】次いで、(10) 本ハンドＨの第２吸着パッ
ド５Ｂの吸引圧用バルブを閉動作して１個目の対象物Ｗ
をスタック６内に落下させる一方、(11) 第１エアシリ
ンダ３Ａのピストンロッドを伸長するとともに、(12)
第１吸着パッド５Ａの吸引圧用バルブを開動作して第１
吸着パッド５Ａによって２個目の対象物Ｗを吸着把持す
る。

【００４０】この第１吸着パッド５Ａで２個目の対象物
Ｗを吸着把持後、(13) ロボットアーム先端を移動さ
せ、これによって第１吸着パッド５Ａに代えて第２吸着
パッド５Ｂを３個目の対象物Ｗの把持予定位置上方に移
動する。

【００４１】このロボットアームの移動中に、前記(6)
〜(9) に対応する次の(14)〜(17)の動作を行う。すなわ
ち、(14) 本ハンドＨの第１エアシリンダ３Ａのロッド
を収縮し、２個目の対象物Ｗを吸着把持している第１吸
着パッド５Ａを上昇させる。(15) 第１の回動用モータ
４Ａ１により第１吸着パッド５Ａを回動して２個目の対
象物Ｗの向きをスタック６の向きに合わせる。(16) 第
２の回動用モータ４Ｂ１を駆動して第２吸着パッド５Ｂ
の向きを、ＣＣＤカメラＶＳ１により計測した３個目の
対象物Ｗの方向ベクトルに合わせる。(17) 水平動用の
エアシリンダ２のピストンロッド２ａを収縮し、２個目
の対象物Ｗを吸着把持している第１吸着パッド５Ａをス
タック６の真上に位置させる。

【００４２】次いで、(18) 本ハンドＨの第１吸着パッ
ド５Ａの吸引圧用バルブを閉動作して２個目の対象物Ｗ
をスタック６内に落下させる一方、(19) 第２エアシリ
ンダ３Ｂのピストンロッドを伸長するとともに、(20)
第２吸着パッド５Ｂの吸引圧用バルブを開動作して第２
吸着パッド５Ｂによって３個目の対象物Ｗを吸着把持す
る。

【００４３】この第２吸着パッド５Ｂで３個目の対象物
Ｗを吸着把持後、(21) ロボットアーム先端を排出側に
移動させ、これによって本ハンドＨのスタック６を、Ｃ
ＣＤカメラＶＳ２によるトレイ位置情報に基づいて排出
側のベルトコンベアＢ２上の３個の対象物Ｗを積み重ね
置くべき目標のトレイＴの上方位置へ移動させる。

【００４４】この排出側へのロボットアームの移動中
に、次の(22)〜(25)の動作を行う。すなわち、(22) 本
ハンドＨの第２エアシリンダ３Ｂのロッドを収縮し、３
個目の対象物Ｗを吸着把持している第２吸着パッド５Ｂ
を上昇させる。(23) 第２の回動用モータ４Ｂ１により
第２吸着パッド５Ｂを回動して３個目の対象物Ｗの向き
をスタック６の向きに合わせる。(24) 水平動用のエア
シリンダ２のピストンロッド２ａを伸長し、３個目の対
象物Ｗを吸着把持している第２吸着パッド５Ｂをスタッ
ク６の真上に位置させる。(25) 第２吸着パッド５Ｂの
吸引圧用バルブを閉動作して３個目の対象物Ｗをスタッ
ク６内に落下させ、スタック６内に３個の対象物Ｗを積
み重ねる。

【００４５】そして、スタック６が目標のトレイＴの上
方位置に位置決めされると、(26)シャッタ板６ｃを９０
度回動してスタック６の底部を開く。これにより、スタ
ック６内に積み重ねられていた３個の対象物Ｗは、積み
重ねられた状態で一纏めにスタック６内より落下して前
記トレイＴ上に載置される。(27) シャッタ板６ｃを開
いた後、３個の対象物Ｗの払い出しを確認する目的で、
第２吸着パッド５Ｂをスタック６内にスタック深さ寸法
分だけ下降させ、(28) 次いで、第２吸着パッド５Ｂを
上昇させる一方、(29) シャッタ板６ｃを閉じる。

【００４６】このような動作が繰り返されて、ピックア
ンドプレイス作業が行われる。そして、例えば、供給側
のベルトコンベアＢ１によって非整列状態で次々に供給
される食品である半平（はんぺん）を１時間当たり６０
００個つかみ、排出側のベルトコンベアＢ２によって搬
送されている各トレイ上に半平を３個積み重ねて置いた
ものを２０００組完成させるという作業を実現すること
が可能となった。すなわち、本ハンドの採用により、タ
クトタイムを、対象物を供給側から排出側に１個ずつ移
載して３個積み重ねるようにした従来ハンドの場合の約
２．３秒に比べて、約１秒短縮することが可能となっ
た。

【００４７】このように、ロボットアーム先端に装着さ
れる前記積重ね式ピックアンドプレイスハンドＨによる
と、対象物供給側と排出側間のロボットアームによる往
復動作が１回ですむことに加え、スタック６への所定個
数の対象物Ｗの積み重ね動作を、対象物供給側での各吸
着パッド５Ａ，５Ｂによる対象物Ｗの把持動作期間、及
びロボットアームによる対象物排出側への移動期間の間
に完了させるようにし、対象物排出側ではトレイ上に所
定個数の対象物を積み重ねた状態で一括解放して載置す
るように構成したものであるから、従来ハンドに比べて
タクトタイムを短縮することができ、単位時間当たりの
対象物処理量を大幅に増大することができる。

【００４８】特に、図２に示す構成例では、数多くの対
象物を積み重ねる作業の場合でも、把持手段としての吸
着パッドを２個備えるのみで作業可能であることから、
ロボットアームに対する重量負担が軽くてすみ、これに
よりタクトタイムをより短縮できる利点がある。

【００４９】なお、把持手段移動機構を構成するものと
して、図２に示す構成例ではピストンロッドを水平方向
に伸縮させる水平動用のエアシリンダ２を用いたがこれ
に限定されず、電動のモータを使用し、このモータによ
って水平アームを回動させることにより、２個の吸着パ
ッド５Ａ，５Ｂのうちの対象物を把持したものがスタッ
ク６の真上位置に位置するように構成してもよい。

【００５０】図７はこの発明による積重ね式ピックアン
ドプレイスハンドの他の構成例の平面図、図８は図７の
Ｂ矢視要部側面図である。

【００５１】図７及び図８に示すハンドは、把持手段と
しての吸着パッドを３個備えている点以外は、前記図２
に示すハンドと基本的に同構成のものである。図７及び
図８において、１１は取付け用台座、１２Ａ，１２Ｂ，
１２Ｃは水平回動用モータ、１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃは
上下用のエアシリンダ、１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃは把持
手段回動機構、１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃは吸着パッド、
１６はスタック、１６ｃはシャッタ板、１７はシャッタ
板開閉用モータ、１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃはスタック支
持アーム、１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃは水平回動アームで
ある。水平回動用モータ１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ、及び
水平回動アーム１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃは、把持手段移
動機構を構成している。

【００５２】この図７に示す構成のハンドでは、従来ハ
ンドに比べてタクトタイムを短縮できるものの、前記図
２に示すものに比較すると吸着パッド数が多い分のロボ
ットアームに対する重量負担が大きくなる点で不利があ
る。

【００５３】なお、スタックの個数については、前記２
つの構成例のハンドでは１個のものについて例示したが
これに限定されず、種類の異なる対象物のピックアンド
プレイス作業を行う場合など、必要に応じて複数個備え
るようにしてもよい。

【００５４】

【発明の効果】以上述べたように、この発明による積重
ね式ピックアンドプレイスハンドによると、産業用ロボ
ット等のアーム先端に装着され、供給側において次々に
供給される対象物を個別に把持し、それら把持した対象
物を排出側において例えば各トレイ上に所定個数積み重
ねて置くようにしたピックアンドプレイス作業を行うに
際し、各々が１個ずつ対象物を把持する複数の把持手段
を備えるとともに、対象物排出側の各トレイ上に積み重
ねて置くための所定個数の対象物を一時的に仮置きする
スタックを備え、対象物供給側と排出側間のロボットア
ームによる往復動作が１回ですむことに加え、前記スタ
ックへの所定個数の対象物の積み重ね動作を、対象物供
給側での各把持手段による対象物の把持動作期間、及び
ロボットアームによる対象物排出側への移動期間の間に
完了させるようにし、対象物排出側ではトレイ上に所定
個数の対象物を積み重ねた状態で一括解放して載置する
ように構成したものであるから、従来に比べてタクトタ
イムを短縮することができ、単位時間当たりの対象物処
理量を大幅に増大することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による積重ね式ピックアンドプレイス
ハンドを装着したロボットを備えたピックアンドプレイ
ス・システムの一例の説明図である。

【図２】この発明による積重ね式ピックアンドプレイス
ハンドの一構成例の正面図である。

【図３】図２のＡ矢視側面図である。

【図４】図２に示すスタック本体の横断面図である。

【図５】対象物供給側のカメラ座標系の説明図である。

【図６】この発明のハンドによるピックアンドプレイス
作業のタクトタイムを示す図である。

【図７】この発明による積重ね式ピックアンドプレイス
ハンドの他の構成例の平面図である。

【図８】図７のＢ矢視要部側面図である。

【図９】従来ハンド及び本発明のハンドによるピックア
ンドプレイス作業のタクトタイムを示すタクトタイム比
較図である。

【図１０】ピックアンドプレイス作業の一例を説明する
ための図である。

【符号の説明】

１…取付け用台座２…エアシリンダ２ａ…ピストン
ロッド３Ａ…第１エアシリンダ３Ｂ…第２エアシリ
ンダ４Ａ…第１把持手段回動機構４Ａ１…第１の回
動用モータ４Ｂ…第２把持手段回動機構４Ｂ１…第
２の回動用モータ５Ａ…第１吸着パッド５Ｂ…第２
吸着パッド６…スタック６ａ…スタック本体６ｂ
…傾斜案内体６ｃ…シャッタ板７…シャッタ板開閉
用モータ９…水平アーム８…スタック支持アーム１
１…取付け用台座１２Ａ〜１２Ｃ…水平回動用モータ
１３Ａ〜１３Ｃ…エアシリンダ１４Ａ〜１４Ｃ…把
持手段回動機構１５Ａ〜１５Ｃ…吸着パッド１６…
スタック１６ｃ…シャッタ板１７…シャッタ板開閉
用モータ１８Ａ〜１８Ｃ…スタック支持アーム１９Ａ
〜１９Ｃ…水平回動アームＷ…対象物Ｂ１，Ｂ２…
ベルトコンベアＴ…トレイＨ…積重ね式ピックアンド
プレイスハンドＲ…ロボットＶＳ１，ＶＳ２…ＣＣ
ＤカメラＲＣ…ロボットコントローラ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】各々が１個ずつ対象物を把持する複数の
把持手段と、所定個数の対象物が積み重ねられて収容さ
れるスタックと、前記複数の把持手段のうちの対象物を
把持した把持手段を、前記スタック内に所定個数の対象
物を順次積み重ねるべく前記スタックの位置に移動させ
る把持手段移動機構と、前記スタック内に積み重ねられ
た所定個数の対象物を積み重ねた状態で一纏めにしてス
タック内より解放する対象物一括解放機構とを備えたこ
とを特徴とする積重ね式ピックアンドプレイスハンド。
【請求項２】前記スタックに対して対象物の方向性を
合わせるべく前記各把持手段を回動させる把持手段回動
機構を各把持手段ごとに備えていることを特徴とする請
求項１記載の積重ね式ピックアンドプレイスハンド。