TW201906698A - 機器人系統及包裝系統 - Google Patents

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TW201906698A
TW201906698A TW107123145A TW107123145A TW201906698A TW 201906698 A TW201906698 A TW 201906698A TW 107123145 A TW107123145 A TW 107123145A TW 107123145 A TW107123145 A TW 107123145A TW 201906698 A TW201906698 A TW 201906698A
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TW107123145A
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平田和範
東健太郎
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日商川崎重工業股份有限公司
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    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J17/00—Joints
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    • B65B—MACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B35/00—Supplying, feeding, arranging or orientating articles to be packaged
    • B65B35/30—Arranging and feeding articles in groups
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G47/00—Article or material-handling devices associated with conveyors; Methods employing such devices
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Abstract

本發明提供一種使所保持之物品變換姿勢所需之空間小的機器人系統。
機器人系統，具備使遠位端相對近位端在3維空間內移動的機器手臂13A、與連接在機器手臂之遠位端的保持單元26，保持單元，包含連接在機器手臂之遠位端的基部31、可保持物品並以能繞旋轉軸線Lr在第1角度位置與第2角度位置之間旋動之方式連結於基部並延伸於第1方向D2而旋轉軸線相對第1方向傾斜的保持部、以及使保持部在第1角度位置與第2角度位置之間旋動的旋轉驅動部47。

Description

機器人系統及包裝系統
本發明係關於機器人系統及包裝系統。
一直以來，存在一種可變換所保持之工件之姿勢的機器手(參照例如專利文獻1)。
此機械手，具有一端安裝在機器人前端之本體部、被設置成能相對本體部旋轉之連桿、以及設於連桿之自由並能保持工件之工件保持部。藉由使連桿以延伸於Y軸方向之旋轉中心線C1為中心，即能將工件保持部配置於X軸方向(本體部之長邊方向)及Z軸方向(本體部之短邊方向)。
先行技術文獻
[專利文獻1]特開2014-124716號公報
然而，專利文獻1所述之機器手卻有連桿之旋轉動作所需之空間大的問題。
為解決上述課題，本發明一態樣之機器人系統，具備：機器手臂， 係使遠位端相對近位端在3維空間內移動；以及保持單元，係連接於該機器手臂之遠位端；該保持單元，包含：基部，係連接在該機器手臂之遠位端；保持部，其可保持物品，以能在繞旋轉軸線之第1角度位置與第2角度位置之間旋動之方式連結於該基部，延伸於第1方向，該旋轉軸線相對該第1方向傾斜；以及旋轉驅動部，係使該保持部在該第1角度位置與該第2角度位置之間旋動。
根據此構成，可藉由使保持部旋轉，據以變換保持在保持部之物品之姿勢。如此，即能減少使物品姿勢變換所需之空間，而能防止與周圍物品之干涉。
該保持部，可包含：第1夾持片、與該第1夾持片對峙的第2夾持片以及夾持片支承部，此夾持片支承部係以可在使該第1夾持片及該第2夾持片彼此接近之夾持位置與使該第1夾持片及該第2夾持片彼此分離之解放位置之間使該第1夾持片及該第2夾持片之至少任一方移動之方式，支承該第1夾持片及該第2夾持片之基端部，以能繞該旋轉軸線在該第1角度位置與該第2角度位置之間旋動之方式連結於該基部；並進一步包含使該第1夾持片及該第2夾持片之至少任一方在該夾持位置與該解放位置之間移動之夾持片驅動部；該第1方向，係該夾持片支承部在位於該第1角度位置之狀態下，與該第1夾持片與該第2夾持片對峙之對峙方向正交之方向。
根據此構成，可藉由在第1角度位置與第2角度位置之間使保持部旋轉，據以變換被保持於保持部之物品之姿勢。如此，即能縮小變換物品姿勢所需之空間，防止與周圍物品之干涉。
該保持部，可包含在保持有該物品時與該物品抵接之抵接部；該基部係相對與該對峙方向及該第1方向正交之第2方向偏離配置。
根據此構成，可有效防止與周圍物品之干涉。
該基部，可於該第1方向，較該第1夾持片及該第2夾持片之基端 部位於從該第1夾持片及該第2夾持片前端部朝向基端部之側；該第1夾持片及該第2夾持片之基端部連結於該夾持片支承部。
根據此構成，可更進一步縮小變換被保持於保持部之物品姿勢所需之空間。
該旋轉軸線，可相對該第1方向傾斜45度；該第2角度位置係從該第1角度位置旋轉180度之位置；該第1夾持片及該第2夾持片，分別於該第2角度位置延伸於與該對峙方向及該第1方向正交之第2方向。
根據此構成，可變換被保持於保持部之物品之縱橫姿勢。
該第1夾持片，可被固定在該夾持片支承部；該夾持片支承部將該第2夾持片支承為能在該夾持位置與該解放位置之間移動。
根據此構成，可降低將物品保持於保持部時產生之物品姿勢之紊亂。
本發明一態樣之機器人系統，可具備：第1機器手臂及第2機器手臂，係分別使遠位端相對近位端在3維空間內移動；第1保持單元，係連接於該第1機器手臂之遠位端；以及第2保持單元，係連接於該第2機器手臂之遠位端；該第1保持單元及該第2保持單元分別包含：基部，其連接在對應之該機器手臂之遠位端；保持部，其能保持物品，以能在繞旋轉軸線之第1角度位置與第2角度位置之間旋動之方式連結於該基部，並延伸於第1方向，該旋轉軸線相對該第1方向傾斜；以及旋轉驅動部，能使該保持部在該第1角度位置與該第2角度位置之間旋動。
根據此構成，可藉由旋轉保持部來變換被保持於保持部之多數個物品之姿勢。如此，即能縮小變換物品姿勢所需之空間，防止與周圍物品之干涉。此外，可將多數個物品一起裝入包裝材。
該保持部，可包含第1夾持片、與該第1夾持片對峙的第2夾持片 以及夾持片支承部，此夾持片支承部係以可在使該第1夾持片及該第2夾持片彼此接近之夾持位置與使該第1夾持片及該第2夾持片彼此分離之解放位置之間使該第1夾持片及該第2夾持片之至少任一方移動之方式，支承該第1夾持片及該第2夾持片之基端部，以能繞該旋轉軸線在該第1角度位置與該第2角度位置之間旋動之方式連結於該基部；並進一步包含使該第1夾持片及該第2夾持片之至少任一方在該夾持位置與該解放位置之間移動之夾持片驅動部；該第1方向，係該夾持片支承部在位於該第1角度位置之狀態下，與該第1夾持片與該第2夾持片對峙之對峙方向正交之方向。
根據此構成，可藉由在第1角度位置與第2角度位置之間使保持部旋轉，據以變換被保持於保持部之物品之姿勢。如此，即能縮小變換物品姿勢所需之空間，防止與周圍物品之干涉。
該第1保持單元及該第2保持單元各個之該第1夾持片，可被固定於該夾持片支承部；該第1保持單元及該第2保持單元各個之該夾持片支承部，係以能在該夾持位置與該解放位置之間移動之方式支承該第2夾持片；該第1保持單元之該第1夾持片，較該第1保持單元之該第2夾持片配置在該對峙方向之一側；該第2保持單元之該第1夾持片，較該第2保持單元之該第2夾持片配置在該對峙方向之另一側。
根據此構成，可防止第1機器手臂之夾持片與第2機器手臂之夾持片之干涉。
為解決上述課題，本發明一態樣之包裝系統，可具備：物品搬送裝置，其具有將由排列於搬送方向之既定數之物品構成之排列物品群搬送至待機位置之搬送路；以及機器人系統，係將位於該待機位置之該排列物品群移送至該搬送路側方之包裝位置；該機器人系統，具備：機器手臂，係使遠位端相對近位端在3維空間內移動；以及保持單元，係連接在該機器手臂之遠位端；該 保持單元，包含：基部，係連接在該機器手臂之遠位端；保持部，可保持該排列物品群，以能在繞旋轉軸線之第1角度位置與第2角度位置間旋動之方式連結於該基部，延伸於第1方向，該旋轉軸線相對該第1方向傾斜；以及旋轉驅動部，係使該保持部在該第1角度位置與該第2角度位置之間旋動。
根據此構成，可藉由使保持部旋轉據以變換被保持部保持之排列物品群之姿勢。如此，即能縮小變換物品姿勢所需之空間，防止與周圍物品之干涉。
本發明，可發揮縮小變換物品姿勢所需空間之效果。
Dt‧‧‧搬送方向
D1‧‧‧對峙方向
D2‧‧‧第1方向
D3‧‧‧第2方向
G‧‧‧排列物品群
La‧‧‧第1搬送路
Lb‧‧‧第2搬送路
Lr‧‧‧旋轉軸線
Pa‧‧‧包裝位置
Pn‧‧‧夾持位置
Pw‧‧‧解放位置
P1‧‧‧第1待機位置
P2‧‧‧第2待機位置
1‧‧‧機器人系統
10‧‧‧機器人本體
12‧‧‧台車
12a‧‧‧車輪
13A‧‧‧第1機器手臂
13B‧‧‧第2機器手臂
23‧‧‧手
23b‧‧‧基部
26‧‧‧第1保持單元
27‧‧‧第2保持單元
32‧‧‧連接部
31‧‧‧基部
36‧‧‧保持部
37‧‧‧第1夾持片
38‧‧‧第2夾持片
39‧‧‧夾持片支承部
46‧‧‧夾持片驅動部
47‧‧‧旋轉驅動部
60‧‧‧物品搬送裝置
61‧‧‧物品搬送帶
62‧‧‧側壁
66‧‧‧包裝袋搬送裝置
67‧‧‧包裝袋搬送帶
68‧‧‧包裝袋保持器
100‧‧‧包裝系統
110‧‧‧外袋
111‧‧‧開口部
圖1係顯示包含本發明實施形態之機器人系統之包裝系統之構成例的立體圖。
圖2係顯示圖1之包裝系統之機器人本體之構成例的俯視圖。
圖3係顯示圖1之包裝系統之第1保持單元之構成例的立體圖，係顯示使保持部位於第1角度位置之狀態的圖。
圖4係顯示圖1之包裝系統之第1保持單元之構成例的側視圖，係顯示使保持部位於第1角度位置之狀態的圖。
圖5係顯示圖1之包裝系統之第1保持單元之構成例的立體圖，係顯示使保持部位於第2角度位置之狀態的圖。
圖6係概略顯示圖1之包裝系統中所含之機器人系統之控制系統之構成例的方塊圖。
圖7A係顯示圖1之包裝系統之動作例的流程圖。
圖7B係顯示圖1之包裝系統中所含之機器人系統之動作例的流程圖。
圖8係顯示圖1之包裝系統之動作例的立體圖。
圖9係顯示圖1之包裝系統之動作例的側視圖。
圖10係顯示圖1之包裝系統之動作例的立體圖。
圖11係顯示包含本發明實施形態之機器人系統之包裝系統之第1保持單元之變形例的立體圖。
以下，一邊參照圖面一邊說明本發明之實施形態。當然，本發明不受以下實施形態之限定。此外，以下，就所有之圖面，針對相同或相當之要件係賦予相同參照符號，並省略重複之說明。
〔包裝系統之構成例〕
圖1係顯示包含本發明實施形態之機器人系統1之包裝系統100之構成例的立體圖。
如圖1所示，包裝系統100，例如，係進行將成型密封包裝之複數物品W裝袋於外袋110之作業的裝置。物品W，例如係厚度薄、且呈棒狀之細長物品。外袋110，係上面具有開口部111，可透過開口部111將排成一行之10個物品W以立起之狀態、亦即以各物品W之長邊方向朝向上下方向之方式之立起狀態收容於內部。本實施形態之包裝系統100，實施將10個物品W排列成一行之狀態進行裝袋之作業。包裝系統100，具備機器人系統1、物品搬送裝置60、以及包裝袋搬送裝置66。
〔物品搬送裝置之構成例〕
物品搬送裝置60，具有將由排列於搬送方向Dt之既定數物品W構成之排列物品群G搬送至第1待機位置P1、第2待機位置P2之搬送路。亦即，物品 搬送裝置60，具有包含間歇性循環驅動之物品搬送帶61之搬送機。物品搬送帶61，係捲繞在未圖示之一對鏈輪，藉由一鏈輪之旋動而旋繞。此外，於物品搬送帶61之上面，設定排列於物品搬送帶61之寬度方向之2條物品之第1搬送路La、第2搬送路Lb。第1搬送路La係與後述第1機器手臂13A對應之搬送路，第2搬送路Lb則係與後述第2機器手臂13B對應之搬送路。於第1搬送路La及第2搬送路Lb，係分別從設在物品搬送裝置60之搬送方向Dt之上游側之未圖示之物品移送裝置，移送物品W並載置於此。被載置於物品搬送帶61之物品W，係以物品W之長邊方向朝向物品搬送帶61之寬度方向之方式被載置於第1搬送路La及第2搬送路Lb。因此，被載置於物品搬送帶61之物品W，係以物品W之長邊方向朝向水平方向之方式被載置於第1搬送路La及第2搬送路Lb。如此，物品搬送裝置60即能將物品W以安定狀態加以搬送。又，物品移送裝置，係於第1搬送路La及第2搬送路Lb上，分別將5個物品W於搬送方向Dt排列成一行之狀態加以載置。此等5個物品W構成一群之排列物品群G。
接著，物品搬送裝置60，驅動物品搬送帶61將被載置於第1搬送路La及第2搬送路Lb之排列物品群G，分別、依序朝向第1待機位置P1及第2待機位置P2搬送，當各搬送路之排列物品群G分別位於第1待機位置P1及第2待機位置P2時，即停止物品搬送帶61。此時，亦可輸出通知各搬送路之排列物品群G分別已位於第1待機位置P1及第2待機位置P2之訊號。又，第2待機位置P2係設定得較第1待機位置P1位於搬送方向Dt之上游側。如此，能防止在物品搬送帶61上移動之第1保持單元26(詳細留待後敘)與第2保持單元27(詳細留待後敘)之干涉。
又，於物品搬送帶61之兩側方，沿物品搬送帶61之兩側緣配置有延伸於搬送方向Dt之一對側壁62。一對側壁62，係防止載置在物品搬送帶61之物品W從物品搬送帶61上脫離。
〔包裝袋搬送裝置之構成〕
包裝袋搬送裝置66，使外袋110朝向被設定於第1搬送路La及第2搬送路Lb側方之包裝位置Pa移動，使其位於包裝位置Pa。又，包裝袋搬送裝置66使裝有物品W之外袋110從包裝位置Pa移動。亦即，包裝袋搬送裝置66，具有包含間歇性循環驅動之包裝袋搬送帶67的搬送機。包裝袋搬送帶67，係捲繞於未圖示之一對鏈輪，藉由一鏈輪之旋動而旋繞。於包裝袋搬送帶67之上面設有排列於搬送方向Dt之複數個包裝袋保持器68。包裝袋保持器68保持外袋110之端部，將外袋110之開口部111維持於打開狀態。藉此，防止外袋110之變形。
接著，包裝袋搬送裝置66驅動包裝袋搬送帶67，將外袋110依序搬送向包裝位置Pa，當外袋110位於包裝位置Pa時，使包裝袋搬送帶67停止。此時，亦可輸出通知外袋110已位於包裝位置Pa之訊號。
〔機器人系統之全體構成例〕
機器人系統1(參照圖6)，係進行以使位於第1待機位置P1之排列物品群G及位於第2待機位置P2之排列物品群G一起成排列成一行之狀態，收容於1個外袋110之作業。機器人系統1，具備機器人本體10、第1保持單元26、第2保持單元27、以及控制裝置7(參照圖6)。
〔機器人本體之構成例〕
圖2係顯示機器人本體10之構成例的前視圖。
如圖2所示，機器人本體10，係例如具備有一對機器手臂(第1機器手臂13A及第2機器手臂13B)之機器手臂單元13的水平多關節型雙腕機器人。但不限於此，機器手臂亦可以是垂直多關節型機器手臂。
機器人本體10，包含台車12、以及被支承於台車12之機器手臂單元13。亦即，第1機器手臂13A及第2機器手臂13B係被支承於台車12。
台車12具有車輪12a，可移動。此外，台車12包含基軸16，基軸16被固定在台車12之上面。又，控制裝置7被收容在台車12內。因此，能容易地 進行機器人本體10之移動。
機器手臂單元13可保持後述之保持單元(第1保持單元26及第2保持單元27)，且能使所保持之保持單元在既定之動作範圍內移動。
機器手臂單元13，包含第1機器手臂13A與第2機器手臂13B。
第1機器手臂13A，係使遠位端相對近位端在3維空間內移動。又，第1機器手臂13A可於遠位端保持第1保持單元26，使所保持之第1保持單元26在既定動作範圍內移動。
第1機器手臂13A係上述之水平多關節型機器手臂，包含臂部21、腕部22、手23、以及機器手臂驅動部24(參照圖6)。
臂部21係將腕部22及手23定位在動作範圍內之任意位置。臂部21，包含延伸於水平方向之第1連桿21a及第2連桿21b。第1連桿21a，其近位端藉由旋轉關節J1與台車12之基軸16連結，可繞通過基軸16之軸心的旋轉軸線L1旋動。第2連桿21b，藉由旋轉關節J2與第1連桿21a之遠位端連結，可繞被規定於第1連桿21a之遠位端的旋轉軸線L2旋動。
腕部22，係進行連接於其前端之手23之高度位置之變更及繞旋轉軸線L3之任意姿勢之變更。腕部22，包含升降部22a與旋動部22b。
升降部22a，藉由直動關節J3與第2連桿21b之遠位端連結，能相對第2連桿21升降移動。旋動部22b，藉由旋轉關節J4與升降部22a之下端部連結，能繞被升降部22a之下端規定之旋轉軸線L3旋動。
本實施形態中，旋轉軸線L1~L3彼此平行，例如延伸於鉛直方向。又，旋轉軸線L1~L3之延伸方向與升降部22a之升降移動方向彼此平行。
機器手臂驅動部24，包含與各關節J1~J4對應設置之驅動用伺服馬達(未圖示)、及檢測該伺服馬達之旋轉角的編碼器(未圖示)。又，第1機器手臂13A之旋轉軸線L1與第2機器手臂13B之旋轉軸線L1位於同一直線上，第1機 器手臂13A之第1連桿21a與第2機器手臂13B之第1連桿21a係配置成上下具有高低差。如此，即能將雙腕機器手臂單元13構成得較緊密。此外，能簡化雙腕機器手臂單元13之構成。
手23係安裝於腕部22，係保持各種工具之機構。本實施形態中，第1機器手臂13A之手23保持第1保持單元26。手23，包含近位端安裝於腕部22之基部23a、從基部23a之遠位端往水平方向延伸之一對保持體23b(參照圖1)、以及使一對保持體23b於水平方向(開閉方向)移動之未圖示的開閉驅動機構。
如圖1所示，一對保持體23b係於開閉方向對向配置。一對保持體23b，分別在與另一方之保持體23b對向之對向面形成有凹部，藉由使一對保持體23b閉合，來保持第1保持單元26之後述連接部32(參照圖3~圖5)，藉由打開一對保持體23b來解放所保持之此等連接部32。因此，被保持於第1機器手臂13A之手23之第1保持單元26，係連接於第1機器手臂13A之前端。
第2機器手臂13B，係使遠位端相對近位端在3維空間內移動。又，第2機器手臂13B可於遠位端保持第2保持單元27，使所保持之第2保持單元27在既定動作範圍內移動。其他之第2機器手臂13B之構成，因與第1機器手臂13A之構成相同，因此省略其詳細說明。
如以上所述，第1機器手臂13A及第2機器手臂13B可彼此獨立動作。
此外，本實施形態中，第1機器手臂13A之手23，係構成為在第2機器手臂13B之手23之物品搬送裝置60及包裝袋搬送裝置66之搬送方向Dt之下游側動作。以下之說明中，於物品搬送裝置60及包裝袋搬送裝置66之搬送方向Dt，有時將從一機器手臂朝向另一機器手臂之側、及從另一機器手臂朝向一機器手臂之側稱為機器人本體10之內側，其相反方向稱為機器人本體10之外側。
〔第1保持單元及第2保持單元之構成例〕
圖3係顯示第1保持單元26之構成例的立體圖，係顯示使保持部36位於第1角度位置之狀態的圖。圖4係顯示第1保持單元26之構成例的側視圖，係顯示使保持部36位於第1角度位置之狀態的圖。圖5係顯示第1保持單元26之構成例的立體圖，係顯示使保持部36位於第2角度位置之狀態的圖。
第1保持單元26，將位於第1搬送路La之第1待機位置P1之一群排列物品群G一起夾持並加以保持。又，第1保持單元26將所保持之排列物品群G解放並投下。如圖1所示，第1保持單元26被保持於第1機器手臂13A之手23，連接在第1機器手臂13A之遠位端。如圖3及圖4所示，第1保持單元26，包含基部31、保持部36、夾持片驅動部46(參照圖6)、以及旋轉驅動部47(參照圖6)。
基部31係連接在第1機器手臂13A之遠位端的部位。基部31，如圖4所示，於第1方向D2，較第1夾持片37及第2夾持片38之抵接部51之基端部51c，位於從第1夾持片37(詳細留待後敘)及第2夾持片38之抵接部51(詳細留待後敘)之前端部51d朝向基端部51c之側。亦即，於第1方向D2，以基部31、第1夾持片37及第2夾持片38之抵接部51之基端部51c、第1夾持片37及第2夾持片38之抵接部51之前端部51d之順序排列。如此，即能縮小變換排列物品群G之姿勢所需之空間。
基部31包含連接部32。連接部32，係藉由手23之一對保持體23b之閉合，來與一對保持體23b之凹部卡合。例如，連接部32形成為圓柱狀，於上端部與中間部形成有突出於直徑方向之突緣部。兩突緣部間之凹陷的部分與手23之一對保持體23b之凹部嵌合。
保持部36係將排列物品群G一起保持之部位。如以下之詳述，本實施形態中，保持部36，雖係以夾持方式保持排列物品群G，但保持手段不限定於此。保持部36，包含第1夾持片37、第2夾持片38、以及夾持片支承部39。
第1夾持片37為板體，包含在夾持了排列物品群G時與排列物品 群G抵接之抵接部51、與安裝在夾持片支承部39之延長部52。本實施形態中，抵接部51之延伸於長邊方向之一對側緣中之一側緣51a於後述之第1方向D2延伸為直線狀。如此，能提升抓起物品搬送帶61上之排列物品群G時之作業性。又，延長部52，從抵接部51之延伸於長邊方向之一對側緣中之另一側緣51b之基端部51c側之部位往上方(後述之第2方向D3)伸延。如此，第1夾持片37形成為大致L字狀。
第2夾持片38為板體，係配置成內側面與第1夾持片37之內側面對峙。將第1夾持片37與第2夾持片38對峙之方向稱為對峙方向D1。例如，第1機器手臂13A及第2機器手臂13B係以對峙方向D1朝向水平方向之方式，使第1保持單元26及第2保持單元27移動，但不限定於此。第2夾持片38，由於其構成與第1夾持片37相同，因此省略其詳細之說明。此外，第1夾持片37及第2夾持片38之基端部連結於夾持片支承部39。夾持片支承部39，包含旋動部40、連結部41、以及引導部42。
旋動部40係固定於旋轉軸49(詳細留待後敘)而連結於基部31，能繞旋轉軸線Lr(參照圖4)在圖3及圖4所示之第1角度位置與圖5所示之第2角度位置之間旋動。旋轉軸線Lr相對第1方向D2傾斜。例如，旋轉軸線Lr，如圖4所示，相對第1方向D2傾斜45度。此外，第1角度位置係被規定成例如，第1夾持片37及第2夾持片38，分別如圖3及圖4所示，於第1角度位置延伸於與對峙方向D1正交之第1方向D2。又，第2角度位置，如圖5所示，被規定成從第1角度位置180度旋轉之位置。因此，第1夾持片37及第2夾持片38，分別於第2角度位置延伸於與對峙方向D1及第1方向D2正交之第2方向D3。又，第1機器手臂13A及第2機器手臂13B，係以例如第1方向D2朝向水平方向、第2方向D3朝向鉛直方向之方式，使第1保持單元26及第2保持單元27移動，但不限定於此。
又，如圖4所示，旋轉軸線Lr，從對峙方向D1觀察，係通過第1 夾持片37及第2夾持片38。亦即，將旋轉軸線Lr、第1夾持片37及第2夾持片38投影於與對峙方向D1重直之平面時，旋轉軸線Lr通過第1夾持片37及第2夾持片38。如此，能更進一步縮小變換排列物品群G之姿勢時所需之空間。
連結部41，如圖3~圖5所示，係連結旋動部40與引導部42。連結部41，例如為板狀體，一面安裝於旋動部40、另一面安裝於引導部42之支承部43，存在於旋動部40與引導部42之間。
引導部42，支承第1夾持片37及第2夾持片38。引導部42，如圖3所示，支承第1夾持片37及第2夾持片38之基端部，而能在使第1夾持片37及第2夾持片38彼此接近之夾持位置Pn、與使第1夾持片37及第2夾持片38彼此分離之解放位置Pw之間移動第1夾持片37及第2夾持片38中之至少任一方。本實施形態中，引導部42，以能在夾持位置Pn與解放位置Pw之間移動之方式支承第2夾持片38之延長部52。亦即，引導部42，能使第2夾持片38於對峙方向D1移動，而能在使第2夾持片38接近第1夾持片37之夾持位置Pn、與使第2夾持片38從第1夾持片37分離之解放位置Pw之間移動。引導部42，包含支承部43與可動部44。支承部43，如上所述，安裝在連結部41。支承部43，具有未圖示之延伸於對峙方向D1的一對導孔。第1夾持片37，係藉由其延長部52被固定於支承部43，而被固定於夾持片支承部39。可動部44，係延伸於對峙方向D1之一對棒狀體，與支承部43之一對導孔嵌合。此外，可動部44藉由滑動於支承部43之導孔而移動於對峙方向D1方向。又，第2夾持片38，其延長部52被固定於可動部44，而被支承於引導部42。
因此，基部31及夾持片支承部39，在夾持片支承部39位於第1角度位置之狀態下，相對第1夾持片37及第2夾持片38之抵接部51於第2方向D3偏離配置。亦即，基部31及夾持片支承部39，較第1夾持片37及第2夾持片38之抵接部51之一側緣51a，於第2方向D3，位於從一側緣51a朝向另一側緣51b之側。
又，在夾持片支承部39位於第2角度位置之狀態下，相對第1夾持片37及第2夾持片38之抵接部51，於第1方向D2偏離配置。亦即，基部31及夾持片支承部39，較第1夾持片37及第2夾持片38之抵接部51之一側緣51a，於第1方向D2，位於從一側緣51a朝向另一側緣51b之側。
夾持片驅動部46使可動部44移動，以使第1夾持片37及第2夾持片38中之至少任一方在夾持位置Pn與解放位置Pw之間移動。夾持片驅動部46，包含可動部44之驅動源致動器。本實施形態中，夾持片驅動部46，使可動部44相對支承部43相對往對峙方向D1方向移動，使第2夾持片38在包含夾持位置Pn與解放位置Pw之區間移動。
旋轉驅動部47，使保持部36在第1角度位置與第2角度位置之間旋動。旋轉驅動部47，包含保持部36之旋轉驅動源馬達48(參照圖4)。馬達48係設在例如基部31之內部。又，馬達48係可控制旋轉角之馬達，例如係伺服馬達。馬達48連結於旋轉軸49，藉由旋轉驅動旋轉軸49，以使保持部36繞旋轉軸線Lr旋動。
第2保持單元27，將位於第2搬送路Lb之第2待機位置P2之一群排列物品群G一起加以夾持、保持。又，第2保持單元27將所保持之排列物品群G解放並投下。第2保持單元27被保持於第2機器手臂13B之手23，連接在第2機器手臂13B之遠位端。第2保持單元27之構成，因與第1保持單元26之構成相同，故省略其詳細之說明。
又，第1保持單元26之保持部36之各要件之配置關係，與第2保持單元27之保持部36之各要件之配置關係，係相對與對峙方向D1正交之平面、亦即相對延伸於第1方向D2及第2方向D3之平面成鏡像對稱之配置關係。亦即，第1保持單元26之第1夾持片37，較第1保持單元26之第2夾持片38配置在對峙方向D1之一側，第2保持單元27之第1夾持片37，較第2保持單元27之第2夾持片38配 置在對峙方向D1之另一側。此外，第1保持單元26之第2夾持片38，在使第1保持單元26之保持部36位於第1角度位置之狀態下係位於機器人本體10之內側，在使第1保持單元26之保持部36位於第2角度位置之狀態下則係位於機器人本體10之外側。同樣的，第2保持單元27之第2夾持片38，在使第2保持單元27之保持部36位於第1角度位置之狀態下係位於機器人本體10之內側，在使第2保持單元27之保持部36位於第2角度位置之狀態下則係位於機器人本體10之外側。
〔控制裝置之構成例〕
圖6係概略顯示機器人系統1之控制系統之構成例的方塊圖。
如圖6所示，控制裝置7包含控制部71與記憶部72。控制裝置7可以是以進行集中控制之單獨的控制器構成，亦可以是以進行分散控制之複數個控制器構成。
控制部71，係以例如微控制器、CPU、MPU、邏輯電路、PLC等之運算器構成。控制部71，控制第1保持單元26及第2保持單元27之夾持片驅動部46，以控制第1保持單元26及第2保持單元27之第2夾持片38之動作。又，控制部71，控制第1保持單元26及第2保持單元27之旋轉驅動部47，以控制第1保持單元26及第2保持單元27之保持部36之動作。進一步的，控制部71，控制第1機器手臂13A及第2機器手臂13B之機器手臂驅動部24，以控制第1機器手臂13A及第2機器手臂13B之動作，進一步控制被保持於第1機器手臂13A之第1保持單元26之位置、及被保持於第2機器手臂13B之第2保持單元27之位置。記憶部72具有ROM、RAM等之記憶體。於記憶部72儲存有既定程式，藉由控制部71讀出執行此等程式，據以進行各種處理。又，記憶部72儲存有詳情留待後敘之第1目標位置~第4目標位置的位置資訊。
〔動作例〕
其次，說明包裝系統100之動作例。
圖7A係顯示包裝系統100之動作例的流程圖。圖7B係顯示機器人系統1之動作例的流程圖。圖8及圖10係顯示機器人系統1之動作例的立體圖。圖9係顯示機器人系統1之動作例的側視圖。
首先，物品搬送裝置60驅動物品搬送帶61，使排列物品群G位於第1待機位置P1及第2待機位置P2(步驟S11)。又，包裝袋搬送裝置66驅動包裝袋搬送帶67，使外袋110位於包裝位置Pa(步驟S12)。
接著，機器人系統1，實施將分別位於第1待機位置P1及第2待機位置P2之排列物品群G裝於外袋110之包裝動作(步驟S2)。又，機器人系統1，亦可構成為當輸入例如通知排列物品群G已位於第1待機位置P1及第2待機位置P2之訊號、以及通知外袋110已位於包裝位置Pa之訊號時，即開始步驟S2之包裝動作。
於包裝動作，首先，機器人系統1之控制部71，如圖8所示，使第1保持單元26及第2保持單元27之保持部36位於第1角度位置，使第1夾持片37及第2夾持片38之抵接部51延伸於第1方向D2。又，控制部71，使第1保持單元26及第2保持單元27之第2夾持片38位於解放位置Pw(步驟S211、步驟S212)。
接著，控制部71，使第1機器手臂13A動作，以使第1保持單元26移動至第1目標位置(步驟S221)。第1目標位置，係指位於第1待機位置P1之排列物品群G位於第1保持單元26之第1夾持片37及第2夾持片38之間之空間的位置。此時，控制部71，使對峙方向D1朝向搬送方向Dt，在維持此狀態之狀態下使第1保持單元26移動。又，控制部71，在使第1保持單元26位於第1目標位置之正上方後，朝第1目標位置使第1保持單元26下降以使第1保持單元26位於第1目標位置。如此，即能防止位於第1待機位置P1之排列物品群G與第1保持單元26之干涉。
與此同時，控制部71，使第2機器手臂13B動作，以使第2保持單 元27移動至第2目標位置(步驟S222)。第2目標位置，係指位於第2待機位置P2之排列物品群G位於第2保持單元27之第1夾持片37及第2夾持片38之間之空間之位置。於此動作下，亦與步驟S221同樣的，控制部71，使對峙方向D1朝向搬送方向Dt，在維持此狀態之狀態下使第2保持單元27移動。又，控制部71，在使第2保持單元27位於第2目標位置之正上方後，朝第2目標位置使第2保持單元27下降以示使第2保持單元27位於第2目標位置。如此，即能防止位於第2待機位置P2之排列物品群G與第2保持單元27之干涉。又，在第2保持單元27之夾持片支承部39位於第1角度位置之狀態下，基部31及夾持片支承部39係相對第1夾持片37及第2夾持片38之抵接部51偏置於第2方向D3，如圖9所示，能防止第1夾持片37及第2夾持片38與物品搬送裝置60之側壁62之干涉。
接著，控制部71，使第1保持單元26之第2夾持片38位於夾持位置Pn(步驟S231)。與此同時，控制部71，使第2保持單元27之第2夾持片38位於夾持位置Pn(步驟S232)。如此，排列物品群G即在維持排列狀態之狀態下被保持於第1保持單元26及第2保持單元27。如上所述，由於係以第1夾持片37為基準使第2夾持片38朝向第1夾持片37移動，因此能降低夾持排列物品群G時產生之排列物品群G之姿勢的紊亂。
接著，控制部71，使第1機器手臂13A動作，使所夾持之排列物品群G朝向設定在外袋110之開口部111上方之第3目標位置移動，同時使第1保持單元26之保持部36旋動，使其位於第2角度位置(步驟S241)。此時，控制部71，係在維持使對峙方向D1朝向搬送方向Dt之狀態的狀態下，使第1保持單元26移動。
與此同時，控制部71，使第2機器手臂13B動作，使所夾持之排列物品群G朝向設定在外袋110之開口部111上方之第4目標位置移動，同時使第2保持單元27之保持部36旋動，使其位於第2角度位置(步驟S242)。此動作中， 與步驟S241同樣的，控制部71，係在維持使對峙方向D1朝向搬送方向Dt之狀態的狀態下，使第2保持單元27移動。又，第4目標位置係設定在第3目標位置之搬送方向Dt之上游側。
如此，於第1待機位置P1及第2待機位置P2，原本以長邊方向朝向水平方向之平臥姿勢被載置於物品搬送帶61之排列物品群G，即在外袋110之上方位置被變換成各物品W之長邊方向朝向上下方向之立起的姿勢。又，於第1待機位置P1及第2待機位置P2，原本位於機器人本體10內側之第2夾持片38，於外袋110之上方位置，被變換成位於機器人本體10外側。
進一步的，當夾持片支承部39位於第2角度位置時，第1夾持片37及第2夾持片38之抵接部51，係相對基部31及夾持片支承部39偏置於第1方向D2。亦即，從搬送方向Dt來看，第1保持單元26之移動距離，係於從第1角度位置旋動至第2角度位置之移動距離加上第1機器手臂13A之移動距離的距離。針對第2保持單元27亦同。如此，即能縮短透過機器手臂之第1保持單元26及第2保持單元27之移動距離，加快裝袋之作業速度。
接著，控制部71，使第1保持單元26之第2夾持片38位於解放位置Pw(步驟S251)。與此同時，控制部71，使第2保持單元27之第2夾持片38位於解放位置Pw(步驟S252)。如此，第1保持單元26及第2保持單元27各個之第2夾持片38，即往機器人本體10之外側打開，2群之排列物品群G即在維持排列狀態之狀態下被投下。被投下之2群之排列物品群G，透過外袋110之開口部111被收容至外袋110。如此，即能將2群之排列物品群G一起收容至1個外袋110。又，第2夾持片38，於第3目標位置及第4目標位置，係因保持部36之旋動而被變換成位於機器人本體10之外側，因此在使第2夾持片38從夾持位置Pn朝向解放位置Pw移動時，能防止第1保持單元26之第2夾持片38與第2保持單元27之第2夾持片38之干涉。至此，結束機器人系統1之包裝動作。
如以上所述，機器人系統1，由於係由第1機器手臂13A及第2機器手臂13B將被分為2個排列物品群G之10個物品W分別搬送至外袋110之上方，將2個排列物品群G同時投下，因此能將多數個物品W有效的一起裝至1個外袋110。此外能有效防止進行多數個物品W之裝袋時，物品W之排列狀態紊亂。
當機器人系統1之包裝動作結束時，物品搬送裝置60即驅動物品搬送帶61，使下一個排列物品群G位於第1待機位置P1及第2待機位置P2(步驟S31)。又，包裝袋搬送裝置66驅動包裝袋搬送帶67，使下一個外袋110位於包裝位置Pa(步驟S32)。接著，再實施步驟S2之包裝動作。
如以上之說明，本發明之包裝系統100，可藉由在第1角度位置與第2角度位置之間使保持部36旋轉，以變換被保持於保持部36之排列物品群G之姿勢。如此，能縮小變換排列物品群G之姿勢所需之空間，防止與環境(周圍物品等)之干涉。
<變形例>
上述實施形態中，第1保持單元26及第2保持單元27之引導部42，雖係將第2夾持片38支承為能使第2夾持片38於對峙方向D1移動，但不限於此。亦可取代此，如圖11所示，第1保持單元26(及第2保持單元27)之引導部242，將第1夾持片237支承為能於對峙方向D1移動，並將第2夾持片238支承為能於對峙方向D1移動。
根據上述說明，對發明所屬技術領域中具有通常知識者而言，本發明之多種改良及其他實施形態是顯而易見的。因此，上述說明應被解釋為僅是例示，係以對發明所屬技術領域中具有通常知識者教導本發明之最佳實施形態為目的所提供者。在不脫離本發明精神下，可實質變更其構造及/或功能之細節。

Claims (10)

  1. 一種機器人系統，具備：機器手臂，係使遠位端相對近位端在3維空間內移動；以及保持單元，係連接於該機器手臂之遠位端；該保持單元，包含：基部，係連接在該機器手臂之遠位端；保持部，其可保持物品，以能繞旋轉軸線在第1角度位置與第2角度位置之間旋動之方式連結於該基部，延伸於第1方向，該旋轉軸線相對該第1方向傾斜；以及旋轉驅動部，係使該保持部在該第1角度位置與該第2角度位置之間旋動。
  2. 如請求項1所述之機器人系統，其中，該保持部，包含：第1夾持片、與該第1夾持片對峙的第2夾持片以及夾持片支承部，此夾持片支承部係以可在使該第1夾持片及該第2夾持片彼此接近之夾持位置與使該第1夾持片及該第2夾持片彼此分離之解放位置之間使該第1夾持片及該第2夾持片之至少任一方移動之方式，支承該第1夾持片及該第2夾持片之基端部，以能繞該旋轉軸線在該第1角度位置與該第2角度位置之間旋動之方式連結於該基部；並進一步包含使該第1夾持片及該第2夾持片之至少任一方在該夾持位置與該解放位置之間移動之夾持片驅動部；該第1方向，係該夾持片支承部在位於該第1角度位置之狀態下，與該第1夾持片與該第2夾持片對峙之對峙方向正交之方向。
  3. 如請求項2所述之機器人系統，其中，該保持部包含在保持有該物品時與該物品抵接之抵接部；該基部係相對該抵接部在與該對峙方向及該第1方向正交之第2方向偏離配置。
  4. 如請求項2或3所述之機器人系統，其中，該基部係於該第1方向，較該第1夾持片及該第2夾持片之基端部位於從該第1夾持片及該第2夾持片前端部朝向基端部之側；該第1夾持片及該第2夾持片之基端部連結於該夾持片支承部。
  5. 如請求項2或3所述之機器人系統，其中，該旋轉軸線相對該第1方向傾斜45度；該第2角度位置係從該第1角度位置旋轉180度之位置；該第1夾持片及該第2夾持片，分別於該第2角度位置延伸於與該對峙方向及該第1方向正交之第2方向。
  6. 如請求項2或3所述之機器人系統，其中，該第1夾持片被固定在該夾持片支承部；該夾持片支承部將該第2夾持片支承為能在該夾持位置與該解放位置之間移動。
  7. 一種機器人系統，具備：第1機器手臂及第2機器手臂，係分別使遠位端相對近位端在3維空間內移動；第1保持單元，係連接於該第1機器手臂之遠位端；以及第2保持單元，係連接於該第2機器手臂之遠位端；該第1保持單元及該第2保持單元分別包含：基部，其連接在對應之該機器手臂之遠位端；保持部，其能保持物品，以能繞旋轉軸線在第1角度位置與第2角度位置之間旋動之方式連結於該基部，並延伸於第1方向，該旋轉軸線相對該第1方向傾斜；以及旋轉驅動部，能使該保持部在該第1角度位置與該第2角度位置之間旋動。
  8. 如請求項7所述之機器人系統，其中，該保持部包含：第1夾持片、與該第1夾持片對峙的第2夾持片以及夾持片支承部，此夾持片支承部係以可在使該第1夾持片及該第2夾持片彼此接近之夾持位置與使該第1夾持片及該第2夾持片彼此分離之解放位置之間使該第1夾持片及該第2夾持片之至少任一方移動之方式，支承該第1夾持片及該第2夾持片之基端部，以能繞該旋轉軸線在該第1角度位置與該第2角度位置之間旋動之方式連結於該基部；並進一步包含使該第1夾持片及該第2夾持片之至少任一方在該夾持位置與該解放位置之間移動之夾持片驅動部；該第1方向，係該夾持片支承部在位於該第1角度位置之狀態下，與該第1夾持片與該第2夾持片對峙之對峙方向正交之方向。
  9. 如請求項8所述之機器人系統，其中，該第1保持單元及該第2保持單元各個之該第1夾持片係被固定於該夾持片支承部；該第1保持單元及該第2保持單元各個之該夾持片支承部，係以能在該夾持位置與該解放位置之間移動之方式支承該第2夾持片；該第1保持單元之該第1夾持片，較該第1保持單元之該第2夾持片配置在該對峙方向之一側；該第2保持單元之該第1夾持片，較該第2保持單元之該第2夾持片配置在該對峙方向之另一側。
  10. 一種包裝系統，其具備：物品搬送裝置，其具有將由排列於搬送方向之既定數之物品構成之排列物品群搬送至待機位置之搬送路；以及機器人系統，係將位於該待機位置之該排列物品群移送至該搬送路側方之包裝位置；該機器人系統，具備： 機器手臂，係使遠位端相對近位端在3維空間內移動；以及保持單元，係連接在該機器手臂之遠位端；該保持單元，包含：基部，係連接在該機器手臂之遠位端；保持部，可保持該排列物品群，以能繞旋轉軸線在第1角度位置與第2角度位置間旋動之方式連結於該基部，延伸於第1方向，該旋轉軸線相對該第1方向傾斜；以及旋轉驅動部，係使該保持部在該第1角度位置與該第2角度位置之間旋動。
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