JPH1080887A - 吸着式高速ロボットハンドシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 物品をロボットハンドによって吸着して保持
し移動するものにおいて、ロボットハンドの物品の着脱
を高速にしたものである。 【解決手段】 物品を吸着および離脱するロボットハン
ドとロボットハンド内の空気を吸引して物品を吸着させ
るためのブロワとの間に負圧力貯蓄するアキュムレータ
タンクおよび圧力の切換えをするシャッター装置を設け
て、物品の着脱を高速にすることができるようにしたロ
ボットハンドに関するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、吸着によって物品
を保持して所定の場所に高速度で移動させる吸着式高速
ロボットハンドに関するものである。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】従来のロボットハンド
として指部材で物品を掴み移動させるものがあるが、表
面に凹凸のある物品を指部材で掴むと、指部材は物品の
一部または物品の凸部のみに接して掴むために、物品の
一部のみに大きな力が働き、柔らかな物品や崩れやすい
物品など（例えば食品）は一部を挟持する力によって形
を崩して欠陥商品となる。

【０００３】そこで、挟持部分に均一に圧力を加えて物
品を掴む吸着式のロボットハンドを用いて物品を保持す
るようにしたが、従来の吸着式ロボットハンドはブロア
ーまたは吸引ポンプが管路によって直結して、ロボット
ハンドの内部の空気を吸引し、この吸引力によって物品
を吸着する構成となっている。（例えば特開平５−６５
１３２号公報参照）

【０００４】しかし、この構成では物品の着脱（吸着と
離脱）の切換えをブロワ（ここでは吸引のための回転ポ
ンプ）の起動、停止によって行っていたので、高速で物
品を保持して移動させようとするとブロワの起動または
停止などの立上がりにタイムラグがあるために、ロボッ
トハンドが物品を着脱するに時間がかかり、ロボットハ
ンドの移動を高速としても物品の着脱を含む全移動速度
は遅いものであった。

【０００５】そして、物品の着脱のためにロボットハン
ド内部の空気の切換をする弁に電磁弁が用いられている
が、電磁弁では吸着時の弁と離脱時の弁が夫々制御され
ている為、高速になると切換のタイミングのずれが大き
くなり修正が困難となり、高速の切換に対応できないも
のであった。

【０００６】また、ロボットハンドの物品への吸着力が
部分的に強いために、物品が形を崩したり破損すること
がある。それに、従来のロボットハンドシステムはブロ
ワ１機に対して単一のロボットハンドが用いられる為
に、複数の物品を同時または連続的に移動させることが
できない等の問題点があった。

【０００７】本発明は上記問題点を解消するためにブロ
ワの起動または停止時に生じるタイムラグにかかわり無
く、迅速且つ柔軟に物品を吸着または離脱させること、
および複数の物品を同時にまたは連続的に移動させるこ
とによって、短時間に多量の物品を高速度で吸着させて
移動させることを目的とした吸着式高速ロボットハンド
システムを提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、物品を吸着保持するためのロボットハンドを設け、
ロボットハンドの内部の空気（ガス）を吸引するための
空気を通す管路である吸引管で連結したブロワを設け、
ロボットハンドとブロワの間に常時ブロワによって減圧
して負圧状態（大気圧より低いまたは真空状態）を保持
して貯蓄するアキュムレータタンク（ブロワタンク）を
設け、ロボットハンドとアキュムレータタンクとの間お
よびロボットハンド内部と大気または加圧装置の間を吸
引管（管路）で連結し、この管路中にロボットハンドに
よる物品の吸着、離脱を切換える為に吸着側の管路を開
閉する孔と離脱側の管路を開閉する孔とをシャッターに
一体として設けて、シャッターの移動によって吸着側の
管路を開くと同時に離脱側の管路が閉じ、吸着側の管路
を閉じると同時に離脱側の管路が開くシャッター装置を
設けた。

【０００９】シャッターシステムは複数のロボットハン
ドの吸着、離脱を同時にまたは個別に操作できるよう
に、個々のロボットハンドに応じた複数個のシャッター
装置を組込んで構成したものである。また、ロボットハ
ンド吸引管の先端の口の面積より広い面積の空室を置い
て物品を吸着する吸着面を設け、吸着面に多数の孔を設
けてスポンジ、シリコンゴムなどの柔軟材を張ったもの
となっている。そして、吸着面に吸着する物品を高速に
吸着面から離脱させる為に、ロボットハンド内に大気ま
たは加圧空気を送込むエアー吹出し管を設けた。以上の
構成からなる吸着式高速ロボットハンドシステムであ
る。

【００１０】上記のような構成による吸着式高速ロボッ
トハンドシステムはブロワによってアキュムレータタン
ク内の空気を吸引して、タンク内の空気圧を負圧状態と
しておく、ロボットハンドによる物品の吸着時は、シャ
ッター装置のシャッターをロボットハンド内部とアキュ
ムレータタンクとの管路を開く方向に移動させると、ロ
ボットハンド内部と大気または圧力空気を導入する管路
は閉ざされるため、ロボットハンド内部の空気はアキュ
ムレータタンクによって吸引されるのでロボットハンド
の内部は負圧状態となり、ロボットハンドを物品に近付
けると物品はロボットハンドの吸着面に吸着される。ロ
ボットハンドの移動によって物品は所定の場所移動する
ことが出来る。そして、物品の離脱時は、ロボットハン
ド内部と大気または圧力空気を導入する管路を開く方向
にシャッターを移動させると、ロボットハンド内部とア
キュムレータタンクとの管路は閉ざされて、ロボットハ
ンド内に大気または圧力空気が導入されて、背圧によっ
て物品はロボットハンドの吸着面から離脱する。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を参照
して説明する。図１に示すように、従来のロボットハン
ドシステムのロボットハンド２はブロワ１に直結されて
いた。このためにブロワ１の起動時にはブロワ１の回転
が定常状態となりロボットハンド２内の空気を吸引する
迄にタイムラグがあるため、ロボットハンド２内が所定
の負圧状態となり、ワーク（物品）を吸着するのに時間
がかかる。

【００１２】図２は本発明のロボットハンドシステムの
系統図であって、ブロワ１とアキュムレータタンク３と
は空気を通す管路である吸引管で連結し、ブロワ１によ
ってアキュムレータタンク３内の空気を吸引して、アキ
ュムレータタンク３内の気圧を常に負圧状態としてお
く、アキュムレータタンク３とシャッター装置４とを吸
引管で連結し、ロボットハンド２とシャッター装置４と
も同様に吸引管で連結する。ロボットハンド２はワーク
を吸着によって保持して持上げ、所定の位置に移動させ
ることができるものである。シャッター装置はアキュム
レータタンク３とロボットハンド２との管路の開閉と同
時に大気またはエアーコンプレッサー５からの加圧空気
とロボットハンド２との管路の開閉をするものである。

【００１３】ロボットハンド２によってワークを吸着し
保持して持上げる時、シャッター装置４によってアキュ
ムレータタンク３とロボットハンド２を連結する吸引管
７の管路を開いて、負圧状態にあるアキュムレータタン
ク３によってロボットハンド２内部の空気が吸引されて
負圧状態となりワークを吸着するものである。

【００１４】図３に示すように、ロボットハンド２を複
数個設け、夫々のロボットハンド２の吸着、離脱を作動
させる夫々のシャッター装置４を複数個集めて組合わせ
たシャッターシステムを設け、夫々のシャッター装置４
と吸引管７によって連結されたアキュムレータタンク３
を設け、アキュムレータタンク３内の気圧を常に負圧状
態にするためにアキュムレータタンク３内の空気を吸引
するブロワ１とを設けて、複数のロボットハンド２の操
作および制御の為の制御装置６を設置した。ロボットハ
ンド２を複数個設けたことから、これらのロボットハン
ド２を同時にまたは順番に連続して操作することができ
るので多量のワーク移動が可能である。なお、エアーコ
ンプレッサー５はロボットハンド２にエアー吹出し管８
を通してワークの離脱のため加圧空気を送込むものであ
る。

【００１５】図４（ａ）に示すように、ブロワ１、アキ
ュムレータタンク３、３機のシャッター装置４を備えた
シャッターシステム、３機のロボットハンド２とからな
り、夫々を吸引管７によって連結した吸着式高速ロボッ
トハンドシステムである。図４（ｂ）に示すように、ブ
ロワ１によってアキュムレータタンク３内の空気を吸引
し外部へ排出してアキュムレータタンク３内の気圧を負
圧状態として待機させる。図４（ｃ）に示すように、第
一シャッター装置４のシャッターを開いて第一ロボット
ハンド２内部の空気を吸引し、第一ロボットハンド２を
ワークに近付けて吸着する。図４（ｄ）に示すように、
第二シャッター装置４のシャッターを開いて第二ロボッ
トハンド２内部の空気を吸引し、第二ロボットハンド２
をワークに近付けて吸着する。図４（ｅ）に示すよう
に、第三シャッター装置４のシャッターを開いて第三ロ
ボットハンド２内部の空気を吸引し、第三ロボットハン
ド２をワークに近付けて吸着する。上記のような３機の
シャッター装置４と３機のロボットハンド２からなるロ
ボットハンドシステムではワークを上記の様に順番に吸
着移動することも又３つのワークを同時に吸着移動する
ことも可能である。

【００１６】図５（ａ）に示すように、シャッター装置
４のシャッターには２つの孔が設けてあり、一方の孔に
よって、アキュムレータタンク３とロボットハンド２と
の管路が開かれ、大気またはエアーコンプレッサー５か
らの圧力空気がエアー吹出し管８を通してロボットハン
ド２に通じる管路がシャッターによって閉ざされた状態
となっている。この時、ロボットハンド２内部の空気が
アキュムレータタンク３によって吸引されて、ロボット
ハンド２内が負圧状態となっているため、ワークを吸着
することができる。

【００１７】図５（ｂ）に示すように、シャッター装置
４のシャッターによってアキュムレータタンク３とロボ
ットハンド２との管路が閉され、他方の孔によって、大
気またはエアーコンプレッサー５からの加圧空気がエア
ー吹出し管８を通してロボットハンド２に通じる管路が
開かれた状態となっている。この時、ロボットハンド２
内部に大気または加圧空気が入り、ワークはロボットハ
ンド２から離脱する。エアー吹出し管８にエアーコンプ
レッサー５からの加圧空気を入れると、ワークに加圧空
気が吹付けられて、ロボットハンド２からのワークの離
脱をより高速にすることが出来る。

【００１８】図５（ｂ）で示されるように、ワークの吸
着前にはロボットハンド２とアキュムレータタンク３と
の間の管路はシャッターによって閉ざされているが、シ
ャッターの手前迄の管路はアキュムレータタンク３によ
って吸引されて常に負圧状態にあるので、この管路にシ
ャッターに設けた一方の孔を合わせて開くと同時にシャ
ッターがロボットハンド２と大気または加圧空気の管路
を閉ざすので、ロボットハンド２内が負圧状態となり、
ワークを瞬時に吸着するものである。

【００１９】実験結果によると、従来のロボットハンド
２では着脱に要する時間は吸着に０．５秒，離脱に０．
５秒で合計１秒かかっていたが、本発明のロボットハン
ド２ではワークの着脱に要する時間は吸着に０．１秒，
離脱に０．１秒で合計０．２秒といった速さであること
から、従来のロボットハンド２よりも本発明のロボット
ハンド２が高速にワークの着脱を行うものである。

【００２０】図６（ａ）に示すように、シャッター装置
４に吸引管７によって連結されたロボットハンド２は吸
引管７の先端の口の面積より広い面積の空室を置いて物
品を吸着する吸着面９を設けた構成となっている。空気
の流れをワークに直接当てて吸着面９からワークを離脱
するためのエアー吹出し管８は先端部を吸引管７内に突
出させて設け、後端部はシャッター装置４から大気また
はエアーコンプレッサー５に繋がっている。図６（ｂ）
に示すように、吸着面９はワーク吸着のために空室に連
なる多数の孔を設けた多孔板からなり、多孔板にワーク
吸着時の衝撃を緩和するためにスポンジを張った。

【００２１】これにより吸着面９を広くしたので単位面
積当りの吸着力を小さくなり、ワークが吸着力によって
変形や破損をしないようにし、また、吸着面９を多孔板
としスポンジを張ったのでワークが吸引管７の口縁に直
接当たって受ける集中力によって、吸引管７の口縁への
ワークの食込みや破損を防止し、かつ、吸引管７の口縁
へのワークの食込みによる離脱の遅れを防止した。同時
にワークの吸着時にワークが崩れて小片となり、小片が
吸引力によって吸引管７内に入ることを阻止するように
した。また、エアー吹出し管８より加圧空気を吸着した
ワークの吸着面９に吹付けることによって、ワークを瞬
時に離脱させるものである。

【００２２】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。ロ
ボットハンドが物品を吸着および離脱させる時間が従来
のロボットハンドより短縮されたために、ロボットの作
業効率が良く、ロボットの動作時間を中心としたサイク
ルタイムの計画が可能となった。ロボットハンドの吸着
力を均等に分散し吸着面を柔軟にしたので、物品が破損
する事なく移動が可能となった。ロボットハンドを複数
個設けることによって、物品の複数個を同時にまたは連
続に移動できるので、短時間に多量の物品を移動するこ
とができる。着脱の為の夫々の管路の管路開閉孔をシャ
ッターに一体に設けたので、着脱を高速にしても夫々の
管路の開閉に遅速がないく高速の吸着移動も可能となっ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のロボットハンドシステムの系統図であ
る。

【図２】本発明のロボットハンドシステムの系統図であ
る。

【図３】本発明の複数のロボットハンドによるシステム
の系統図である。

【図４】本発明の複数のロボットハンドおよびシャッタ
ー装置による物品吸着態様を示す概略図である。

【図５】本発明のシャッター装置の開閉時の状態を示す
概略図である。

【図６】本発明のロボットハンドの吸着部を示す概略図
である。

【符号の説明】

１ ブロワ ２ ロボットハンド ３ アキュムレータタンク ４ シャッター装置 ５ エアーコンプレッサー ６ 制御装置 ７ 吸引管 ８ エアー吹出し管 ９ 吸着面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高井 皓 東京都八王子市北野町559番地６ 日本水 産株式会社技術センター内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物品をロボットハンド（２）によって吸
   着して保持するものにおいて、ロボットハンド（２）と
   ロボットハンド（２）内部の空気を吸引するためのブロ
   ワ（１）との間に減圧状態のアキュムレータタンク
   （３）およびアキュムレータタンク（３）とロボットハ
   ンド（２）の間に管路の開閉をするシャッター装置
   （４）を設けて、夫々を吸引管（７）で連結したことを
   特徴とする吸着式高速ロボットハンドシステム。
2. 【請求項２】 ロボットハンド（２）によって吸着され
   た物品に空気を吹付けて物品を離脱させるためのエアー
   吹出し管（８）を設けたことを特徴とする請求項１記載
   の吸着式高速ロボットハンドシステム。
3. 【請求項３】 ロボットハンド（２）を複数個設け、シ
   ャッター装置（４）をロボットハンド（２）に応じて設
   け、複数のシャッター装置（４）を組込んだシャッター
   システムを設けたことを特徴とする請求項１または請求
   項２記載の吸着式高速ロボットハンドシステム。
4. 【請求項４】 シャッター装置（４）のシャッターにロ
   ボットハンド（２）とアキュムレータタンク（３）との
   管路を開閉する孔とロボットハンド（２）と大気または
   加圧装置との管路を開閉する孔とを形成したことを特徴
   とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の吸着式高速
   ロボットハンドシステム。
5. 【請求項５】 ロボットハンド（２）は吸引管（７）の
   先端の口の面積より広い面積の空室を置いて物品を吸着
   する吸着面（９）を設け、吸着面（９）に多数の孔を設
   けて柔軟材を張ったことを特徴とする請求項１〜４のい
   ずれか１項に記載の吸着式高速ロボットハンドシステ
   ム。