JP3317993B2 - ロボットによる製品積載方法およびその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ロボットによる製品
積載方法およびその装置に係り、更に詳細には、製品積
載時に製品山に過負荷を与えず製品を積載するロボット
による製品積載方法およびその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ロボットを使用して製品を搬出す
るには、積む、流す、流して落とすという３つの手段が
用いられていた。すなわち、積む手段では安定した製品
形状のものに対応し製品を高く積むことができ、流す手
段では製品形状が不安定で高く積み上げることが不可能
な製品を、傾斜テーブルを用いて流して積載する。しか
し、この手段では製品に切り起こし等を有した場合は傾
斜テーブルでは流れていかない。また、高密度の積載は
できない。更に、流して落とす手段では、高密度の積載
ができるが、製品表面に傷を極力つけずに搬出積載する
ことが不可能である。

【０００３】そこで、ロボットのＺ軸アームに製品を把
持するバキュームパットあるいはグリッパを設け、下限
を検出するセンサあるいは既に積載されている製品を検
出するフォトセンサ等を設けて、製品を積載する手段が
採用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来のロボットによる製品積載手段では、製品形状が安定
し積める製品の場合では、下限検出の際直接製品相互が
接触するため傷が付き易い。また、製品形状が不安定で
積めない製品の場合、フォトセンサ等を利用すると落下
量が大きすぎず、また、製品山を押し付けすぎないよう
にセンサをボリューム調整するのが非常に難かしく、調
整するのに時間がかかり、完全な調整ができないと製品
に傷を付けるという問題があった。

【０００５】更に、製品形状によりフォトセンサが必ず
正しく認識できるとは限らない。なお更に、製品をバキ
ュームパットで吸ったり、グリッパにて把持するため
に、動作時間遅れがそのまま製品タクトに影響を及ぼす
という問題もあった。

【０００６】この発明の目的は、上記問題点を改善する
ため、既に積載されている製品山の状態に関係なく、ロ
ボットのＺ軸アームが製品に接触したことを検知するこ
とができ、製品山を押圧することなく製品に損傷を与え
ず、製品タクトの短縮化と操作性の向上を図ったロボッ
トによる製品積載方法およびその装置を提供することに
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、製品積載ロボットのＺ軸アームで製品
を収納部に積載する際、製品を水平に支承したトレイを
備えたトレイホルダが装着された前記Ｚ軸アームを下降
せしめ、収納された製品に前記トレイあるいはトレイホ
ルダの下面が接触すると前記トレイホルダは停止し、更
に前記Ｚ軸アームのみ下降すると前記トレイホルダとＺ
軸アームとに設けた製品接触検知用センサが作動し、こ
の検知センサの検出信号により前記Ｚ軸アームの下降を
停止せしめ、前記トレイを傾動させながら前記Ｚ軸アー
ムを上昇させて製品を収納部へ積載するロボットによる
製品積載方法である。

【０００８】また、この発明は、製品を収納部に積載す
るための積載ロボットにＺ軸方向に移動自在のＺ軸アー
ムを備えた製品積層装置において、前記Ｚ軸アームはこ
のＺ軸アームに対して相対的に上下動自在のトレイホル
ダを備えると共に製品を水平に支持自在かつ製品を落下
すべく上下に回動自在のトレイを前記トレイホルダに設
け、前記収納部に予め積載した製品上部に前記トレイあ
るいはトレイホルダが接触したことを検出するための検
知センサを備え、前記トレイホルダに前記トレイを水平
に支持すると共に上下に回動するためのアクチュエータ
を設け、前記検知センサの検知後に前記トレイを下方向
に傾動させつつ前記Ｚ軸アームを上昇させて前記製品上
部に次の製品を積載する構成としたものである。

【０００９】

【作用】この発明のロボットによる製品積載方法および
その装置を採用することにより、製品積載ロボットのＺ
軸アームには、製品を載置するトレイを備えたトレイホ
ルダが上下動自在に装着され、前記トレイは傾動自在と
なっている。製品を収納部へ積載する際は、Ｚ軸アーム
に釣下がっているトレイホルダのトレイ上に製品を載置
し収納部内へＺ軸アームを下降させる。Ｚ軸アームが下
降しトレイあるいはトレイホルダの下面が既に載置され
ている製品に当接すると、その位置でトレイホルダは停
止するが、Ｚ軸アームは更に下降をつづけ、トレイホル
ダとＺ軸アームとに設けられた製品接触検知用の検出部
材と被検出部材にて製品接触を検知し、その検出信号に
てＺ軸アームの下降が停止する。

【００１０】次いで、製品が載置されたトレイを傾動さ
せると共にＺ軸アームを上昇させると、製品は傾斜した
トレイ上をすべり収納部内に積載される。

【００１１】このため、積載された製品山を押圧するこ
となく、円滑に積載が可能となり製品に傷をつけること
もない。

【００１２】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。

【００１３】理解を容易にするため、先ず製品の流れに
ついて概略的に説明する。

【００１４】図８を参照するに、本実施例はベンダにて
加工された製品をロボットにて搬出し積載する機器構成
であるが、この構成に限定するものではない。

【００１５】ベンダ１の一側にはローダ３が設けられ、
他側にはアンローダコンベア５が設けられている。そし
て、ローダ３上の素材をベンダ１へ、ベンダ１で加工さ
れた製品Ｗをアンローダコンベア５へ移載するロボット
７が設けられている。

【００１６】前記アンローダコンベア５の搬出側にはハ
ンドリングロボット９が設けられ、このハンドリングロ
ボット９にて製品Ｗをパレタイジングケージ１１内へ積
載する。

【００１７】上記構成により製品Ｗの流れとしては、図
８の図中に点線矢印で示してあるように、ベンダ１にて
加工済の製品Ｗは、ロボット７にて把持されてアンロー
ダコンベア５上に移載される。アンローダコンベア５に
移載された製品Ｗは搬出され、ハンドリングロボット９
に乗り移り、ハンドリングロボット９の作動によりハン
ドリングロボット９に支承された製品Ｗは、パレタイジ
ングケージ１１内へ積載される。

【００１８】次に、本実施例の主要部であるハンドリン
グロボット９のＺ軸アームについて説明する。なお、ハ
ンドリングロボット９の構成は既に公知のものであるた
め詳細な図示と説明を省略し、Ｚ軸アームについてのみ
詳細な説明をする。

【００１９】図１を参照するに、Ｚ軸アーム１３を構成
する一部材であるＺ軸アーム本体１５は、アーム支持体
１７にＺ軸方向（図１において上下方向）へ移動自在に
支承され、ねじ軸１９が螺合されている。このねじ軸１
９は駆動モータ２１に連結されている。

【００２０】上記構成により、駆動モータ２１を回転せ
しめるとねじ軸１９は回転し、このねじ軸１９に螺合さ
れたＺ軸アーム本体１５はＺ軸方向へ移動されることに
なる。すなわち、Ｚ軸アーム本体１５は上昇、下降を行
なうことができる。

【００２１】前記Ｚ軸アーム本体１５の下部近傍一側に
ＬＭガイド２３を介してトレイホルダ２５を構成する一
部材であるトレイホルダ支持体２５ａがＺ軸方向へ移動
自在に装着されている。このトレイホルダ支持体２５ａ
の上端にはストッパ２７が設けられ下降限を規制してい
て、トレイホルダ支持体２５ａの下端にはトレイホルダ
回動体２５ｂが軸２９を介して装着されている。

【００２２】前記トレイホルダ支持体２５ａに流体圧作
動のシリンダ３１が設けられ、このシリンダ３１のピス
トンロッド３３の先端がトレイホルダ回動体２５ｂに回
動自在に軸支されている。また、トレイホルダ回動体２
５ｂの先端（図１において左側）にはトレイ３５が締結
部材３７により一体的に固着されている。なお、前記シ
リンダ３１の下部流体圧室３９へ流体圧を供給する供給
口４１が設けられ、この供給口４１へ流体圧を供給する
図示省略の配管材と流体圧発生源が設けられている。

【００２３】上記構成により、トレイ３５を上下に回動
するためのアクチュエータとしてのシリンダ３１の下部
流体圧室３９へ流体圧を供給すると、シリンダ３１のピ
ストンロッド３３は縮小する。ピストンロッド３３の縮
小によりトレイ３５を固着したトレイホルダ回動体２５
ｂは、図１の図中に実線で示されている状態、すなわち
トレイ３５は水平状態に支持され、トレイ３５上に製品
Ｗが載置されている。この状態より下部流体圧室３９内
の流体圧を排出するとトレイ３５は２点鎖線で示されて
いるように回動し、トレイ３５上に乗っている製品Ｗは
すべり落ちて図示を省略したがパレタイジングケージ１
１内へ積載される。

【００２４】前記Ｚ軸アーム本体１５の下部近傍には製
品接触検知用センサ４３が設けられ、トレイホルダ支持
体２５ａには製品検知用センサ４３を作動させるドグ４
５が所定位置に設けられている。

【００２５】上記構成により、トレイホルダ２５あるい
はトレイ３５の下面が既に積載されている製品Ｗに当接
するとトレイホルダ２５は停止し、更にＺ軸アーム本体
１５が下降するとトレイホルダ支持体２５ａに設けたド
グ４５にＺ軸アーム本体１５に設けた製品接触検知用セ
ンサ４３が接し、このセンサ４３の検知信号によりＺ軸
アーム本体１５を駆動する駆動モータ２１の回転を減速
する。

【００２６】上述したごとき構成により、その作用とし
ては、図２に示されているフローチャートを基に、図３
乃至図８に示されている作用説明図と対比させながら詳
細に説明する。なお、図２のフローチャート中にＵＬＲ
と略した記号は、トレイ３５をロボットハンドに用いた
アンローディング装置、すなわち、ハンドリングロボッ
ト９のことである。

【００２７】まず、スタートさせることによりステップ
Ｓ１にてベンダ１にて加工された製品Ｗをベンディング
ロボット７にて把持し、アンローダコンベア５上へ移載
する（図８参照）。

【００２８】ステップＳ２にて、アンローダコンベア５
上に乗った製品Ｗをアンローダコンベア５を駆動して搬
送する（図８参照）。

【００２９】次いで、ステップＳ３にて、アンローダコ
ンベア５の出側に位置したハンドリングロボット９のト
レイ３５上に製品Ｗが移載される（図８参照）。なお、
トレイ３５上に製品Ｗが有る場合は次のステップＳ４へ
進むが、製品Ｗがトレイ３５上に無い事を検知したら再
びステップＳ２へ戻り、アンローダコンベア５を駆動し
て製品Ｗを送る。

【００３０】製品Ｗがハンドリングロボット９のトレイ
３５上に移載されるとステップＳ４へ進み、ハンドリン
グロボット９のＸ，Ｙ軸を駆動してパレタイジングケー
ジ１１の直上へトレイ３５を位置決めする。なお、この
際、水平軸移動時の加減速パターンを最適化すること
で、トレイ３５と製品Ｗの一体化を可能としている。

【００３１】製品Ｗを乗せたトレイ３５がバレタイジン
グケージ１１の直上に位置決めされたらステップＳ５へ
進み、ハンドリングロボット９のＺ軸アーム１３を下降
する。この時、製品Ｗを載置したトレイ３５はトレイホ
ルダ２５を介してＺ軸アーム本体１５に吊下げられてい
て、シリンダ３１の下部流体圧室３９へは流体圧が供給
されているので、トレイ３５は水平状態に保持されてい
る（図３参照）。

【００３２】Ｚ軸アーム１３が下降を続けると、やがて
パレタイジングケージ１１に既に積載されている製品Ｗ
にトレイ３５あるいはトレイホルダ２５の下面が当接す
る。当接することによりトレイ３５、トレイホルダ２５
は停止するがＺ軸アーム１３は下降を続ける。なぜなら
ば、Ｚ軸アーム１３のＺ軸アーム本体１５とトレイホル
ダ２５との間にはＬＭガイド２３が装着されていて、ト
レイホルダ２５はＺ軸アーム本体１５に対してＺ軸方向
すなわち上下方向へ移動自在に設けられているからであ
る。

【００３３】更にＺ軸アーム１３の下降が続くと、Ｚ軸
アーム本体１５に設けた製品接触検知用センサ４３が、
トレイホルダ２５のトレイホルダ支持体２５ａに設けた
ドグ４５により製品山に接触したことを検知する（ステ
ップＳ６および図４参照）。なお、ステップＳ６にて製
品山に接触したことも検知しない場合、すなわち製品接
触検知用センサ４３がドグ４５により未だ作動されない
場合は、ステップＳ５に戻り更にＺ軸アーム１３の下降
を続ける。

【００３４】ステップＳ６にて製品山を検知したら、製
品接触検知用センサ４３の検出信号により、Ｚ軸アーム
１３を下降せしめていた駆動モータ２１を減速に切換
え、Ｚ軸アーム１３の下降を減速し所定量下降した位置
でＺ軸アーム１３の下降を停止する。すなわち、トレイ
３５に製品Ｗが有る状態で、Ｚ軸アーム１３が下降する
と、トレイホルダ２５のトレイホルダ回動体２５ｂもし
くはトレイ３５の下面が製品山と接触して、トレイホル
ダ２５はスライドして、ストローク端に至る前にＺ軸ア
ーム本体１５の下降を停止する（ステップＳ７および図
５参照）。

【００３５】ステップＳ７の状態より、トレイホルダ２
５に設けたシリンダ３１への流体圧供給を停止開放する
と、トレイ３５を一体的に設けたトレイホルダ回動体２
５ｂはフリーとなり、Ｚ軸アーム本体１５を上昇させる
と、Ｚ軸アーム本体１５につれてトレイホルダ支持体２
５ａもストッパ２７を介して上昇する。トレイホルダ支
持体２５ａが上昇するとトレイホルダ回動体２５ｂは徐
々に回動し、トレイ３５の上面が所定の傾斜になった
時、トレイ３５上に乗った製品Ｗはパレタイジングケー
ジ１１内へすべり落ちて積載される（ステップＳ８およ
び図６参照）。

【００３６】更にＺ軸アーム２３を上昇させると、Ｚ軸
アーム２３は上昇端にて停止する（ステップＳ９）。

【００３７】Ｚ軸アーム２３が上昇端にて停止したらシ
リンダ３１へ流体圧を供給して、トレイ３５を水平状態
に戻す（ステップＳ１０および図７参照）。

【００３８】そして、前述したステップＳ４の動作と反
対の動作をステップＳ１１にて行なう。すなわち、ハン
ドリングロボット９のＸ，Ｙ軸を作動して、ハンドリン
グロボット９のトレイ３５をアンローダコンベア５の製
品受け位置へ位置決めしてスタートへ戻る（図８参
照）。

【００３９】上述したごとき作用と構成により、製品山
と接触する際、トレイ３５、トレイホルダ２５は簡単な
構成であるため総重量は軽く、製品山内の製品損傷を抑
制することができる。また、トレイ３５およびトレイホ
ルダ回動体２５ｂの下面は平滑な形状であり、製品山と
の接触時、トレイ３５およびトレイホルダ２５と製品Ｗ
の総重量以上のストレスを製品山に与えることがなく、
製品山がＺ軸方向で均一でなくともトレイホルダ２５の
Ｚ軸方向へのスライドにより製品山を検知可能とした。
このため、安全性の向上を図ることができる。

【００４０】更に、Ｚ軸アーム１３の下降時にクイック
アプローチが可能であり、製品タクトの短縮化による生
産性の向上を図ることができると共に、積載装置の作業
領域の狭域化による高密度積層が可能となる。

【００４１】なお、この発明は前述した実施例に限定さ
れることなく、適宜の変更を行なうことにより、その他
の態様で実施し得るものである。

【００４２】

【発明の効果】以上のように、本発明においては、例え
ば製品を積載するときにＺ軸アームを高速で下降させ、
前記検知センサの検知位置を過ぎてＺ軸アームが停止し
た状態であっても、トレイホルダがＺ軸アームに対して
相対的に上方向へスライドすることでＺ軸アームの行き
過ぎ量を相殺することができるものであるから、Ｚ軸ア
ームが下降するときに、トレイあるいはトレイホルダが
既に積載された製品を押潰すことがなく、円滑な積載が
可能となるものである。また、トレイを下方向に傾動さ
せつつＺ軸アームを上昇させて前記トレイ上の製品を収
納部へ積載するため、作業時間の短縮化及び狭い領域で
の製品積載作業が可能となり、収納部への高密度の製品
積載が可能となるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の主要部を示し、ロボットのＺ軸アー
ムの側面図である。

【図２】この発明に係るフローチャートである。

【図３】この発明に係る作用説明図である。

【図４】この発明に係る作用説明図である。

【図５】この発明に係る作用説明図である。

【図６】この発明に係る作用説明図である。

【図７】この発明に係る作用説明図である。

【図８】この発明を実施する一実施例のロボットによる
製品積載装置にてベンダよりパレタイジングケージへ製
品を搬出する際の製品の流れを示す概要説明図である。

【符号の説明】

９ ハンドリングロボット（製品積載ロボット） １１ パレタイジングケージ（収納部） １３ Ｚ軸アーム ２５ トレイホルダ ３５ トレイ ４３ 製品接触検知用センサ ４５ ドグ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 製品積載ロボットのＺ軸アームで製品を
   収納部に積載する際、製品を水平に支承したトレイを備
   えたトレイホルダが装着された前記Ｚ軸アームを下降せ
   しめ、収納された製品に前記トレイあるいはトレイホル
   ダの下面が接触すると前記トレイホルダは停止し、更に
   前記Ｚ軸アームのみ下降すると前記トレイホルダとＺ軸
   アームとに設けた製品接触検知用センサが作動し、この
   検知センサの検出信号により前記Ｚ軸アームの下降を停
   止せしめ、前記トレイを傾動させながら前記Ｚ軸アーム
   を上昇させて製品を収納部へ積載することを特徴とする
   ロボットによる製品積載方法。
2. 【請求項２】 製品を収納部に積載するための積載ロボ
   ットにＺ軸方向に移動自在のＺ軸アームを備えた製品積
   層装置であって、前記Ｚ軸アームはこのＺ軸アームに対
   して相対的に上下動自在のトレイホルダを備えると共に
   製品を水平に支持自在かつ製品を落下すべく上下に回動
   自在のトレイを前記トレイホルダに設け、前記収納部に
   予め積載した製品上部に前記トレイあるいはトレイホル
   ダが接触したことを検出するための検知センサを備え、
   前記トレイホルダに前記トレイを水平に支持すると共に
   上下に回動するためのアクチュエータを設け、前記検知
   センサの検知後に前記トレイを下方向に傾動させつつ前
   記Ｚ軸アームを上昇させて前記製品上部に次の製品を積
   載する構成としたことを特徴とするロボットによる製品
   積層装置。