JPS6130337A - 産業用ロボツトによる物品の段積み装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、機械部品などの各種の物品を複数個積み上
げるための装置に関し、特に産業用ロボットによって対
象とする物品を掴み上げるとともに、案内棒によって規
定される位置にその物品を積み上げる装置に関するもの
である。

従来の技術 所定の加工工程を経た物品を次の工程に搬送する場合、
搬送効率を高めるため、あるいは次工程での取扱いを容
易ならしめるためなどの目的で、対象とする物品を複数
個積み上げて搬送することが、広く一般に行なわれてい
る。その−例としてリングギヤについて説明すると、歯
切り等の機械加工の完了したワークは、熱処理工程に送
って所定の熱処理を施した後、研摩ラップ工程へ送って
いるが、従来、機械加工工程から熱処理工程へワークを
送る搬送は、機械加工の完了した多数のワークを箱詰め
し、これをフォークリフトや台車等で熱処理炉の近くま
で運んでいた。すなわち第４図は従来用いられていた箱
詰め機の一例を示す概略的な斜視図であって、ワーク１
を加工機（図示せず）から搬送するシュータ２の先端下
方に、内部をマトリックス状に仕切った木箱３を図の矢
印方向に移動させて割出す割出し装置４が配置された構
成であり、１個のワーク１を木箱３に投入するごとに、
木箱３を割出し装置４によって所定の１ピツチ移動させ
、斯くすることにより木箱３内で仕切られた各区画の内
部にワーク１を収容する・ようになっている。このよう
にして箱詰めしかつ運搬されたワーク１は、熱処理工程
において、人手により木箱３から取出すとともに耐火物
製のトレイ５に段積みし、これをそのまま熱処理炉に送
り込んでいる。第５図（Ａ）（Ｂ）はトレイ５の一例を
示す図であって、基板６に複数本（図では３本）の案内
棒７が立設され、その案内棒７にワーク１を嵌め込んで
複数段に段積みするよう構成されている。第５図に示す
ように段積みしたワーク１はそのまま熱処理炉に送り込
み、モして熱処理の完了したワーク１は、人手によって
トレイ５から取外して再度木箱に詰め直し、次工程の研
摩ラップ工程へ送っている。

他方、従来、各種の作業に産業用ロボットが導入される
ようになってきていることは周知の通りであり、対象と
する物品をパレットなどの上の決められた位置に、決め
られた姿勢で積付ける所謂パレタイジングにも産業ロボ
ットが用いられるようになってきている。

発明が解決しようとする問題点 しかるに前述したリングギヤの製造過程における機械加
工工程から熱処理工程への搬送方法、および熱処理工程
から研摩ラップ工程への搬送方法では、以下のような各
種の問題があった。

すなわち、機械加工の完了したワーク１を箱詰め機によ
って木箱３に詰め込む場合、ワーク１をシュータ２から
木箱３へ落下させているから、ワーク１が木箱３を構成
している金具等に当ってワーク１に疵が付くことがあり
、その場合にはワーク１の手直しが必要となり、その結
果工数や経費が大きな負担となる問題があった。またワ
ーク１を木箱３から取出してトレイ５に段積みする作業
およびその逆の作業を人手に頼らざるを得ないから、省
人化を図ることができず、しかも比較的消耗し易い木箱
３を多数必要とし、さらには箱詰め機をも必要とするか
ら、ランニングコストや設備コストが嵩む問題があった
。またさらに木箱３は欠損し易いため、ワーク１が当っ
たときに木屑が生じ、これが研摩、ラッピングに悪影響
を与え、製品精度が悪化するおそれがあった。

また、他の分野で導入されている産業用ロボットを用い
たパレタイジングシステムを、上述したリングギヤの製
造工程に転用することが考えられるが、その場合には以
下のような問題が生じる。

すなわち産業用ロボットは、ティーチング操作によって
動作経路を座標値として記憶させ、かつ作業内容を併せ
て記憶させ、得られたデータに従って再生することによ
り所期の動作を繰返し行なうものであるから、ワーク１
等の対象とする物品やトレイ５などの関連部材は、ティ
ーチングを行なった際の位置と同一位置に常に設置する
必要がある。しかしながら前述したトレイ５は熱処理炉
にワーク１と共に送り込まれて繰返し加熱・冷却される
から、その基板６および案内棒７が、第６図に示すよう
に鎖線の正規の状態から実線の状態に変形してしまい、
しかもその変形量、方向が各トレイ５ごとに相違し、か
つ熱処理炉を通過する都度相違する。そのため案内棒７
の先端位置がティーチング操作を行なったときとは相違
してしまうから、ロボットによって掴み上げたワーク１
を案内棒７に嵌め込むことができない場合が多くなる問
題が生じる。このような問題を従来では克服し得ていな
いので、リングギヤの製造過程における熱処理工程の前
後でのワーク１の取扱いに産業用ロボットを導入してい
ないのが実情である。

この発明は上記の事情に鑑み、リングギヤの製造過程で
のワーク等の対象物品を産業用ロボットを用いて自動的
に段積みすることのできる装置を提供することを目的と
するものである。

問題点を解決するための手段 この発明は、上記の目的を達成するために、搬送装置に
よって運ばれた対象物品を産業用ロボットによって掴み
上げてその動作範囲内の所定個所に段積みする装置にお
いて、対象物品を整列させて積み上げるよう案内する案
内棒を立設した置台を、前記ロボットの動作範囲内の予
め定めた所定個所に配置する一方、前記ハンドを予め定
めた原点位置から水平移動させることにより案内棒に感
応して動作する感知器をハンドに取付け、さらに予め記
憶させてある案内棒の座標値を、前記原点位置から前記
感知器が動作するまでの間のハンドの移動量に基づいて
修正する修正機能をロボット制御装置に組込んだことを
特徴とするものである。

作　　　用 すなわちこの発明の装置では、ティーチング内容に基づ
いて産業用ロボットを動作させるが、ティーチングは通
常の段積み作業と探索作業とについて行なう。段積み作
業は、対象とする物品をハンドによって搬送装置から掴
み上げるとともに、予め定めた個所に設置した置台上に
その案内棒に沿って物品を降ろし、このような動作を繰
返し行なうことにより、多数個の物品を置台上に積み上
げる作業であり、これは物品を掴み上げる位置、降ろす
位置、その間の経路等の座標値、ならびにハンドの開閉
タイミングを記憶させることによりティーチングする。

また探索作業は、置台における案内棒の現実の座標値を
求める作業であって、予め定めた原点位置の座１ｉ１と
、そ原点位置からハンドを移動させるべき方向（例えば
水平面内でのＸ方向およびこれに直交するＹ方向）のデ
ータとを記憶させることによりティーチングを行なう。

このような操作は直接教示方式や間接教示方式等のいず
れの方式の産業用ロボットにおいても従来と同様にして
行なうことが可能である。

ティーチング操作が終了した後に起動信号を入力すると
、産業用ロボットは先ず探索作業を行なう。すなわちハ
ンドが前述した原点位置に移動した後、予め定めた水平
方向へ移動する。通常、三次元空間での位置は、直交座
標で表わすから、ハンドの水平移動はＸ方向およびＹ方
向の二方向とすることが好ましい。ハンドがこのように
移動することにより、感知器が置台の案内棒に感応して
動作する。その間の移動量は、置台や案内棒の変形によ
る案内棒の位置変動に応じて変化しているから、原点位
置から感知器が動作するまでの間のハンドの移動量とテ
ィーチングで記憶させたデータとの偏差が、案内棒の変
位を表わすことになり、その移動量（すなわち方向と寸
法）がロボット制御装置に入力されるとともに、ティー
チングによって記憶させた案内棒の座標値を、ロボット
制御装置における修正機能によって修正する。

以上の探索作業の後に段積み作業をロボットが行なうが
、記憶させてある案内棒の座標値が、現実の案内棒の位
置を表わす座標値に修正されているから、対象物品を掴
み上げたハンドはその物品を案内棒まで運ぶとともに、
案内棒に沿って正確に積み上げる。

実施例 第１図はこの発明の一実施例の全体構成を示す斜視図で
あって、円筒型ロボット等の産業用ロボット（以下単に
ロボットと記す）１０の動作範囲　、内に対象とする物
品（例えばリングギヤを製造するための歯切り加工を終
った中間製品）１１を搬送する２台のコンベヤ１２．１
３が設置されており、そのコンベヤ１２．１３によって
搬送された前記物品１１を所定高さに持ち上げるリフタ
１４．１５が各コンベヤ１２．１３の終端部に配置され
ている。また各コンベヤ１２．１３の終端部よりもわず
か手前に、コンベヤ１２．１３によって搬送された物品
１１の種類を判定して信号を出力する判別装置１６．１
７がそれぞれ設けられている。

前記ロボット１０は、アーム部１８の昇降、アーム部１
８の伸長・収縮、アーム部１８の先端部に取付けたハン
ド１９の旋回およびハンド１９による物品１１の把持の
各動作を行なう構成であって、ティーチングによって記
憶させたデータに基づく制御装［２０からの出力信号に
よって各動作を行なうようになっており、ざらに物品１
１の種類に応じた動作を行なわせるために、前記各判別
装置１６．１７が制御装置２０に接続されている。そし
て基板６に案内棒７を立設してなる前記トレイ５を予め
定めた位置に設置するための複数（図では３台）の架台
２１が、前記ハンド１９の動作範囲内に設置されている
。

ここで、トレイ５は、例えば物品１１を積み重ねて熱処
理炉（図示せず）に送り込むためのものであって、使用
する都度変形するものであり、そのため案内棒７の実位
置を検出するための感知器２２が、ハンド１９に取付け
られている。すなわち第２図に示すように、水平面内で
の所定のＹ方向で対向する１対の投光器２３ａおよび受
光器２３ｂからなるＸ方向センサ２３と、そのＹ方向に
直交するＸ方向で対向する１対の投光器２４ａ。

および受光器２４ｂからなるＹ方向センサ２４が、ブラ
ケット２５を介してハンド１９の所定個所に取付けられ
ており、案内棒７の先端中央部に突設したピン２６が、
投光ｆ５２３ａ　、２４ａと受光器２３ｂ　、２４ｂと
の間の光を遮ることにより、受光器２３ｂ、２４ｂが前
記制御装置２０に信号を出力して案内棒７の位置を求め
るようになっている。すなわちハンド１９を予め定めた
原点位置からＸ方向へ移動させてＸ方向センサ２３が案
内棒７と一体のピン２６に感応して動作するまでの間の
移動量を求めてＸ方向位置データとし、またＹ方向につ
いても同様にして）ｌ方向位置データを測定し、得られ
たデータに基づいて制御装置２０内の修正機能により既
存の案内枠位置データを修正するようになっている。

つぎに上記のように構成した段積み＠置の作用について
説明する。なお、上記の段積み装置はロボット１０を主
体とした構成であり、しかもロボットは予め定めたプロ
グラムに従って動作するから、第３図に示すフローチャ
ートを参照して説明する。

ロボット１０は起動信号により先ずトレイ５の探索すな
わち案内棒７の実位置の測定を行なう。

トレイ５は物品１１が満杯になるごとに交換するから、
探索は交換した空のトレイ５について行なう。すなわち
ハンド１９がティーチングによって予め定めた原点位置
に移動し、ついでＹ方向へ移動する。ハンド１９がＹ方
向へ移動することにより、Ｙ方向センサ２４における光
がピン２６によって遮られ、原点位置からそれまでの移
動量がＹ方向位置データとして制御装［２０に取込まれ
るとともに、ハンド１９が一時停止する。ついでハンド
１９がＹ方向へわずか後退移動しくリセス動作をし）、
シかる後Ｘ方向へ移動する。ハンド１９がＸ方向へある
程度移動することによりＸ方向センサ２３における光を
ピン２６が遮り、Ｘ方向でのそれまでの移動量をＸ方向
位置データとして制御装置２０に取込む。制御装置２ｏ
においては、これらＸ方向位置データとＹ方向位置デー
タとに基づいて対象とした案内棒７のＸ−Ｙ座標値を修
正する。すなわちティーチング操作によって記憶させた
案内棒７の座標値を、上述した探索動作によって得た位
置データに基づいて修正し、記憶内容を実際の案内棒７
の座標値に置き換える。

探索を行なっていない総てのトレイ５について上述した
探索作業が完了すると、各架台２１上に設置しであるト
レイ５に物品１１を満杯まで挿み上げであるか否かをチ
ェックする。これは例えば、既に行なった積み上げ動作
のカウント値によって行なえばよく、いずれが１台のト
レイ５でも満杯になっていれば、ランプやブザー等で満
杯表示を行なう。作業者が満杯のトレイ５を空のトレイ
５に交換し、起動をかけると、ロボット１ｏは交換した
トレイ５について前述した探索動作を行なった後、物品
１１のトレイ５への段積み作業を行なう。他方、満杯の
トレイの有無をチェックした結果、満杯のトレイが存在
しなかった場合には、ロボット１０は直ちに段積み作業
を行なう。

コンペＴ７１２．１３によって搬送された物品１１がそ
の終端部に到達すると、リフタ１４．１５がその物品１
１を所定高さまで押し上げる。ロボット１０はそのリフ
タ゛ｔ４．１５によって押し上げられた物品１１に向け
て旋回するとともに、ハンド１９を下降させて物品１１
を掴み上げる。その場合、２基のりフタ１４．１５のう
ち予め定めた一方のりフタ（例えばリフタ１４）上の物
品１１の有無を判断し、そのリフタの上に物品１１があ
ればハンド１９がそのリフタに向けて動作し、またその
リフタ上に物品］１が無ければ他方のりフタについて物
品の有無を判断する。ハンド１９によって抑み上げた物
品１１の種類は、その搬送過程において判別装置１６．
１７によって判別され、かつその信号が制御装置１！２
０に入力されており、したがってロボット１０はハンド
１９によって妬み上げた物品１１に応じた段積み動作を
行なう。すなわち物品１１を段積みすべきトレイ５が、
物品１１の種類ごとに指定されている関係上、ティーチ
ング内容は物品１１の種類ごとに屓なっており、ハンド
１９が掴み上げた物品１１の種類が判別装置１６．１７
によって判別されると、その出力信号によって物品１・
１の種類に対応したティーチング内容が選択されるとと
もに、そのティーチング内容に従ってロボット１０が動
作する。

物品１１を掴み上げたハンド１９は、決めらたトレイ５
の案内棒７にまで旋回したのちに下降して案内棒７に物
品１１を嵌合させる。その場合、トレイ５が変形してい
ることがあっても、案内棒７の実位置は前述した探索動
作によって検知されるとともに、ティーチングによるそ
のデータが修正されているから、ロボット１０は物品１
１を正確に案内棒７に嵌め込む。

上述した段積み動作を１回行なうごとにいずれかのトレ
イ５が満杯になったか否かをチェックし、満杯のトレイ
５が生じていれば、満杯表示を行ない、またいずれのト
レイ５も満杯になっていなければ、段積み動作を継続し
て行なう。

なお、上述した実施例では、感知器として光学式のもの
を用いたが、この発明では磁気センサ等の他の方式のセ
ンサを用いることができる。またこの発明において物品
を整列させて積み上げるべくガイドする案内棒は、物品
と嵌合する構成である必要は特にはなくミ物品の外面に
接触して案内するものであってもよい。

発明の効果 以上の説明から明らかなようにこの発明の段積み装置に
よれば、ハンドを予め定めた原点位置から所定の水平方
向へ移動させ、ハンドに取付けた感知器が物品の段積み
用案内棒に感応して動作するまでの移動量を測定し、テ
ィーチングで記憶させた案内棒の座標値を前記の測定結
果に基づいてロボッ１〜制迎装置の修正機能で修正する
構成であるから、物品を積み重ねるべきトレイ等置台が
使用の都度変形していて案内棒の位置がティーチング時
とは相違していても、ロボットを制御するためのデータ
は実際の案内棒の位置を表わすよう修正されており、し
たがって物品と案内棒との干渉などの不都合を生じるこ
となく段積み作業を自動的に行なうことができる。すな
わちこの発明の段積み装置を用いれば、従来手作業に依
らなければならなかった作業、例えばリングギヤ製造過
程でのワークを熱処理用の１〜レイに段積みする作業を
自動化することができ、その場合、コンベヤから直接ト
レイに段積みすることができるから、従来用いていた木
箱が不要となり、そのため工数を削減できることは勿論
、木箱の維持管理費を削減でき、また木屑による研摩ラ
ップ工程での悪彰醤を無くすることができ、さらには木
箱ｌ＼の落下投入による疵の発生が皆無であるから、手
直し等の工数・経費を削減でき、同時に従来用いていた
箱詰め機を不要とすることができる等の実用上優れた効
果を得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の全体開成を示す概略な斜
視図、第２１１Ｊは感知器を示す略解斜視図、第３図は
この発明の一実施例の作用を説明するためのフローチャ
ート、第４図は従来用いられていた箱詰め機の一例を示
す概略的な斜視図、第５図（Ａ）はトレイの平面図、第
５図（Ｂ）はその側面図、第６図はトレイの変形状態を
示す部分側面図である。 ５・・・トレイ、　６・・・基板、　７・・・案内枠、
　１０・・・産業用ロボット、　１１・・・物品、　１
２．１３・・・コンベヤ、　１９・・・ハンド、　２０
・・・制御＠置、２２・・・感知器、　２３・・・Ｘ方
向センサ、　２４・・・Ｙ方向センサ、　２３　ａ　％
　２４　ａ・・・投光器、　２３ｂ　、２４ｂ・・・受
光器、　２６・・・ピン。 第１図 第２図 第３図 第４図 （Ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 搬送装置によって運ばれた対象物品を産業用ロボットの
   ハンドによって掴み上げるとともに、そのロボットの動
   作範囲内の所定個所に前記対象物品を段積みする装置に
   おいて、前記対象物品を整列させて積み上げるよう案内
   する案内棒を立設してなる置台が、前記ロボットの動作
   範囲内の予め定めた所定個所に配置され、前記ハンドを
   予め定めた原点位置から水平方向へ移動させることによ
   り前記案内棒に感応して動作する感知器が前記ハンドに
   取付けられるとともに、予め記憶させてある案内棒の座
   標値を、前記原点位置から前記感知器が動作するまでの
   間のハンドの移動量に基づいて修正する修正機能がロボ
   ット制御装置に組込まれ、修正した座標値に従って前記
   ロボットを動作させて対象物品を置台上に段積みするよ
   う構成されていることを特徴とする産業用ロボットによ
   る物品の段積み装置。