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JP6570036B2 - Robot hand for picking up bulk goods and system for automatically picking up bulk goods - Google Patents
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JP6570036B2 - Robot hand for picking up bulk goods and system for automatically picking up bulk goods - Google Patents

Robot hand for picking up bulk goods and system for automatically picking up bulk goods Download PDF

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Description

この発明は、バラ積み物品取り出し用ロボットハンド及びバラ積み物品自動取り出しシステムに関するものである。   The present invention relates to a robot hand for picking up bulk goods and an automatic picking system for bulk goods.

各種の生産ラインにおいては、取り出し対象の物品(以下、「ワーク」ともいう。)を1つずつ取り出して所定の場所に移す等の作業工程を備えるものがあり、また、その作業工程をロボット装置の利用により自動化して行う場合に使用されるロボットハンドやその作業装置が存在している。
従来においても、例えば、その取り出し前のワークの姿勢に対応した取り出し作業を行えるよう構成されたロボットハンドやその作業装置として、以下に例示するものが知られている。
Some types of production lines include work processes such as taking out articles to be taken out (hereinafter also referred to as “workpieces”) one by one and moving them to a predetermined place. There is a robot hand and its working device that are used in the case of performing automation by using the.
Conventionally, for example, what is exemplified below is known as a robot hand configured to be able to perform an extraction operation corresponding to the posture of a workpiece before the extraction, or an operation device thereof.

例えば、特許文献1には、連結部材の一端部にバキュームチャックが固着装備され、その連結部材が球面軸受けを介してホルダ部材に保持され、そのホルダ部材がホルダアームに装着されてなるロボットハンドにおいて、その連結部材の他端部に、そのバキュームチャック全体をロックするロック用球面バキューム機構を装備したロボットハンドが示されている。   For example, Patent Document 1 discloses a robot hand in which a vacuum chuck is fixedly attached to one end of a connecting member, the connecting member is held by a holder member via a spherical bearing, and the holder member is attached to a holder arm. A robot hand equipped with a locking spherical vacuum mechanism that locks the entire vacuum chuck at the other end of the connecting member is shown.

また、特許文献2には、ロボットアームの先端でワークを支持して搬送するワークのハンドリング装置において、そのロボットアームの先端に取付けられた支持体と、その支持体に取付けられ、ワークの所定位置に形成された係合孔に嵌合可能なピンと、その支持体とピンとの間に配設され、そのピンを原位置から半径方向に所定範囲で可動に支持する可動機構と、ワークの係合孔に対してピンが嵌合された状態を維持する係合手段とを備え、ロボットアームの操作により前記支持体のピンをワークの係合孔に挿入嵌合する際に、可動機構によってピンと係合孔との位置ずれを吸収するようにしたハンドリング装置が示されている。   Further, in Patent Document 2, in a workpiece handling apparatus that supports and transports a workpiece at the tip of a robot arm, a support attached to the tip of the robot arm, and a predetermined position of the workpiece attached to the support. A pin that can be fitted into an engagement hole formed in the pin, a movable mechanism that is disposed between the support and the pin, and that movably supports the pin within a predetermined range in the radial direction from the original position, and engagement of the workpiece Engagement means for maintaining a state in which the pin is fitted to the hole, and when the pin of the support is inserted and fitted into the engagement hole of the workpiece by operation of the robot arm, the movable mechanism is engaged with the pin. A handling device adapted to absorb misalignment with the joint hole is shown.

さらに、特許文献3には、ロボットアームに装着してワークに作業をするワーク作業装置の姿勢制御装置であって、そのロボットアームに固定する固定プレートと、前記ワーク作業装置を支持する支持プレートと、この支持プレートと固定プレートとの間に装着され、支持プレートを連結プレートに対して弾性支持する弾性機構と、ワークに対するワーク作業装置の姿勢を検知する姿勢検知装置とを有し、前記姿勢検知装置は、ワークに当接させるサポートシャフトと、このサポートシャフトがワークに当接していることを検知する当接検知手段を備えたワーク作業装置の姿勢制御装置が示されている。   Further, Patent Document 3 discloses a posture control device for a work work device that is attached to a robot arm and works on a work, and includes a fixed plate that is fixed to the robot arm, a support plate that supports the work work device, The posture detection device includes an elastic mechanism that is mounted between the support plate and the fixed plate and elastically supports the support plate with respect to the connection plate, and a posture detection device that detects a posture of the work working device with respect to the workpiece. As the apparatus, there is shown a posture control device of a work work device provided with a support shaft to be brought into contact with the work and a contact detection means for detecting that the support shaft is in contact with the work.

特開平10−156779号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-156679 特開2004−9192号公報JP 2004-9192 A 特開2013−94869号公報JP 2013-94869 A

一方、近年においては、ランダムにバラ積みされた物品を1つずつその物品に設けられている孔部を保持した状態で取り出す作業をロボット装置の利用により自動化して行う作業工程を要する生産ラインも増えてきている。
その作業工程は、バラ積みされた複数の物品の姿勢、位置等を識別するビジョンシステム等の識別装置にて得られる情報等に基づいてロボット装置のロボットアームとそのロボットアームの先端部に装着されたロボットハンドの作業部を作動させることにより、そのロボットハンドの作業部における保持爪を物品の孔部に挿し込んで保持した後、その物品を取り出すことで行われることがある。
On the other hand, in recent years, there are also production lines that require a work process to automatically perform the work of taking out randomly stacked articles one by one while holding the holes provided in the articles by using a robotic device. It is increasing.
The work process is attached to the robot arm of the robot apparatus and the tip of the robot arm based on information obtained by an identification device such as a vision system that identifies the posture, position, etc. of a plurality of stacked items. In some cases, by operating the working part of the robot hand, the holding claw in the working part of the robot hand is inserted and held in the hole of the article, and then the article is taken out.

しかしながら、このようなバラ積みされた物品を1つずつその物品に設けられている孔部を保持した状態で取り出す作業を行う場合には、次のような課題がある。   However, when performing the operation of taking out such stacked articles one by one while holding the holes provided in the articles, there are the following problems.

すなわち、その作業においては、バラ積みされた物品が整然と積み重ねられておらず互いに異なる傾斜した姿勢で乱雑に積み重ねられて存在することもあるため、識別装置が特に物品の孔部の傾斜している角度を正確に計測することができず、わずかながら計測ミス(誤認識)を起こすことがある。
このとき、その計測ミスした識別情報を利用してロボット装置のロボットアームが作動すると、ロボットハンドの作業部における保持爪が物品の孔部に対して少しずれた傾き角度で挿し込まれることになるので、取り出し対象の物品の方がその姿勢を途中で保持爪の進入角度に応じて変えない限りは、その保持爪が挿し込みの途中で孔部の内面と強く接触して干渉した状態になり、最終的に、ロボットアームの作動が過負荷の状態になってロボット装置が作業を停止してしまうことがある。
That is, in the work, the stacked articles are not stacked in an orderly manner and may be randomly stacked in different inclined postures, so that the identification device is particularly inclined in the hole of the article. The angle cannot be measured accurately, and a slight measurement error (misrecognition) may occur.
At this time, when the robot arm of the robot apparatus is operated using the identification information that has been mismeasured, the holding claw in the working part of the robot hand is inserted with an inclination angle slightly shifted from the hole of the article. Therefore, unless the article to be taken out changes its posture depending on the approach angle of the holding claw in the middle, the holding claw is in strong contact with the inner surface of the hole part during the insertion and interferes. Eventually, the robot arm may be overloaded and the robot apparatus may stop working.

このような現象は、その取り出す対象と定められた1つの物品に対して隣り合う物品が強く接触した状態で存在していたり又は一部重なって乗り上げた状態で存在しているときに、その隣り合う物品が取り出し作業中にほとんど変位しないため、取り出し対象の物品が姿勢を変更することができない場合に起こりやすい傾向にある。しかも、この現象は、バラ積みされた物品が、凹凸を有する外形や不定形の外形からなるものであったり、あるいは、その摩擦抵抗の比較的大きい表面状態(材質)からなるものであるときにも起こりやすい傾向にある。   Such a phenomenon occurs when an adjacent article exists in a state where it is in strong contact with a single article that is determined as the object to be taken out, or is present in a state where it is partially overlaid. Since the matching article hardly displaces during the take-out operation, it tends to occur when the take-out target article cannot change its posture. In addition, this phenomenon is caused when an article stacked in bulk is made up of an uneven outer shape or an indeterminate shape, or a surface state (material) having a relatively high frictional resistance. Tend to occur easily.

この発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、バラ積みされた物品を1つずつその物品に設けられている孔部を保持した状態で取り出す作業をロボット装置の利用により自動化して行う場合、バラ積みされた物品のうち取り出し対象となる物品の孔部の傾斜している角度を誤認識することがあっても、その物品の取り出し作業を停止させることなく遂行することができるバラ積み物品取り出し用ロボットハンド及びそれを用いたバラ積み物品自動取り出しシステムを提供することにある。
また別の目的としては、取り出し対象となる物品の姿勢の変更を困難にする隣り合う物品が存在する場合であっても、その隣り合う物品を退けながら物品の取り出し作業を行うことができるバラ積み物品自動取り出しシステムを提供することにある。
The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and the object of the invention is to take out the stacked articles one by one while holding the holes provided in the articles one by one. If the robot is automated by using a robotic device, even if there is a misrecognition of the angle of inclination of the hole of the article to be taken out of the stacked articles, the taking out of the article is stopped. An object of the present invention is to provide a robot hand for picking up bulk goods and a system for automatically picking up bulk goods using the same.
As another object, even when there is an adjacent article that makes it difficult to change the posture of the article to be taken out, it is possible to carry out the work of taking out the article while rejecting the adjacent article. The object is to provide an automatic article removal system.

この発明(A1)のバラ積み物品取り出し用ロボットハンドは、
ロボットアームに装着して使用され、バラ積みされた物品を1つずつその物品に設けられている孔部を保持した状態で取り出すロボットハンドであって、
ロボットアームに取り付けて固定される取付け部と、
前記物品の孔部に挿し込まれて孔部の内面に押圧して前記孔部を保持するよう作動する保持爪を有する作業部と、
前記作業部を前記取付け部に対して基準の姿勢にあるときの基準中心線の周りに所要の振り角で自在に揺れ動く状態で支持し得る揺動支持部と、
前記揺動支持部の揺動支持を有効にするよう作動して前記作業部を前記取付け部に対して自在に揺れ動く状態にする一方で、前記揺動支持部の揺動支持を無効にするよう作動して前記作業部を前記取付け部に対して基準の姿勢に戻して固定させた状態にする状態切り替え部と、を少なくとも備え
前記作業部が、外側にむけて移動する複数の保持爪と、前記複数の保持爪を移動させる駆動装置を備えて構成されており、
前記揺動支持部が、球面滑り軸受を用いて構成されており、
前記状態切り替え部が、前記球面滑り軸受の内輪体に一端の開口を露出させた状態で埋設される円筒体と、前記円筒体の開口の縁部に接触し得る円錐面状の斜面部を有して進退移動する移動体と、前記移動体を進退移動させる駆動装置とで構成されていることを特徴とするものである。
The robot hand for taking out bulk goods of this invention (A1) is:
A robot hand that is used by being attached to a robot arm and takes out the stacked articles one by one while holding the holes provided in the articles,
A mounting portion fixed to the robot arm and fixed;
A working part having a holding claw that is inserted into the hole part of the article and operates to hold the hole part by pressing against the inner surface of the hole part;
A swing support portion capable of supporting the working portion in a state of swinging freely at a required swing angle around a reference center line when in a reference posture with respect to the mounting portion;
Actuating to enable the swing support of the swing support portion to make the working portion swing freely with respect to the mounting portion, while disabling the swing support of the swing support portion A state switching unit that operates to bring the working unit back into a reference posture with respect to the mounting unit and fix the working unit ;
The working unit includes a plurality of holding claws that move toward the outside, and a drive device that moves the plurality of holding claws,
The swing support portion is configured using a spherical plain bearing,
The state switching portion has a cylindrical body embedded with an opening at one end exposed in the inner ring body of the spherical plain bearing, and a conical slope portion that can contact an edge of the opening of the cylindrical body. Thus, the moving body is configured to move forward and backward, and a drive device that moves the moving body forward and backward .

また、この発明(B1)のバラ積み物品自動取り出しシステムは、
上記発明A1又はA2のバラ積み物品取り出し用ロボットハンドと、
前記ロボットハンドを装着するとともにバラ積みされた物品の取り出し作業を行うように作動するロボットアームを有したロボット装置と、
バラ積みされた物品の状態を計測して識別する識別装置と、
前記ロボットハンドの作業部及び状態切り替え部の作動する部分を駆動させるハンド駆動装置と、
前記識別装置の識別情報等の情報に基づいて前記ロボット装置のロボットアームを作動させるとともに、前記ハンド駆動装置を作動させる制御装置と、
を少なくとも備え
前記制御装置が、
前記ロボットアームを作動させて前記ロボットハンドの作業部における保持爪を取り出す対象と定めた1つの物品の孔部に所定の深さまで挿し込んだ時点で、前記ハンド駆動装置を作動させて前記ロボットハンドの揺動支持部の揺動支持を有効にする動作と、
前記ロボットアームを作動させて前記ロボットハンドの作業部における保持爪を当該物品の孔部に保持可能な深さまで挿し込んだ時点で、前記ハンド駆動装置を作動させて前記保持部における保持爪による保持作業を開始する動作と、
前記保持爪による当該物品の孔部の保持作業が完了するまでの所要時間が予め定めた閾値時間内で終了したときに、前記ハンド駆動装置を作動させて前記ロボットハンドの揺動支持部の揺動支持を無効にして前記作業部を基準の姿勢に戻す動作と、
前記保持爪による当該物品の孔部の保持が完了するまでの所要時間が前記閾値時間内で終了しないときに、前記ロボットアームを作動させて当該ロボットアームを前記ロボットハンドの揺動支持部を支点として下方側に所要の角度だけ傾けるとともに、当該ロボットアームの傾けが完了した時点で前記ハンド駆動装置を作動させて前記ロボットハンドの揺動支持部の揺動支持を無効にして前記作業部を基準の姿勢に戻す動作と、
を含む複数の動作を行うよう構成されていることを特徴とするものである。
Moreover, the bulk pick-up article automatic take-out system of this invention (B1)
A robot hand for taking out bulk goods according to the invention A1 or A2,
A robot apparatus having a robot arm that is attached to the robot hand and operates to take out a bulked article;
An identification device that measures and identifies the state of the stacked articles,
A hand driving device for driving a working part of the robot hand and a part for operating the state switching part;
A control device that operates the robot arm of the robot device based on information such as identification information of the identification device, and operates the hand drive device;
With at least,
The control device is
When the robot arm is actuated and inserted to a predetermined depth into a hole of one article that is determined as a target for taking out the holding claws in the working part of the robot hand, the hand drive device is actuated to activate the robot hand. An operation of enabling the swing support of the swing support portion of
When the robot arm is operated and the holding claw in the working part of the robot hand is inserted to a depth that can be held in the hole of the article, the hand driving device is operated and the holding part is held by the holding claw. Action to start work,
When the time required to complete the holding operation of the hole of the article by the holding claws is completed within a predetermined threshold time, the hand driving device is operated to swing the swing support portion of the robot hand. Disabling dynamic support and returning the working unit to a standard posture;
When the time required to complete the holding of the hole of the article by the holding claw does not end within the threshold time, the robot arm is operated so that the robot arm is supported by the swing support part of the robot hand. The robot arm is tilted downward by a required angle, and when the tilting of the robot arm is completed, the hand drive device is operated to invalidate the swing support of the swing support portion of the robot hand, and the working portion is used as a reference. To return to the posture of
It is configured to perform a plurality of operations including .

上記発明A1のバラ積み物品取り出し用ロボットハンドによれば、バラ積みされた物品を1つずつその物品に設けられている孔部を保持した状態で取り出す作業をロボット装置の利用により自動化して行う場合、バラ積みされた物品のうち取り出し対象となる物品の孔部の傾斜している角度を誤認識することがあっても、ロボットハンドにおける揺動支持部の揺動支持を所要の時期に有効及び無効にして使用することが可能であるので、その物品の取り出し作業を停止させることなく遂行することができる。また、このロボットハンドによれば、上記の効果を、より簡易な構造で円滑に動作し得るロボットハンドにより得ることができる。 According to the robot hand for taking out loose articles according to the invention A1, the work for taking out the stacked articles one by one with the holes provided in the articles being held one by one is automated by using the robot apparatus. In this case, the swing support of the swing support part in the robot hand is effective at the required time even if the angle of inclination of the hole part of the article to be taken out is misrecognized. And since it can be used in a disabled state, it can be carried out without stopping the work of taking out the article. Moreover, according to this robot hand, said effect can be acquired by the robot hand which can operate | move smoothly with a simpler structure.

上記発明B1のバラ積み物品自動取り出しシステムによれば、バラ積みされた物品を1つずつその物品に設けられている孔部を保持した状態で取り出す作業をロボット装置により自動化して行う場合、バラ積みされた物品のうち取り出し対象となる物品の孔部の傾斜している角度を誤認識することがあっても、ロボットハンドにおける揺動支持部の揺動支持を所要の時期に有効及び無効にして使用することが可能であるので、その物品の取り出し作業を停止させることなく遂行することができる。
また、この自動取り出しシステムによれば、バラ積みされた物品のうち取り出し対象となる物品の姿勢の変更を困難にする隣り合う物品が存在する場合であっても、ロボットハンドにおける揺動支持部の揺動支持を所要の時期に有効及び無効にして使用することに加えてロボットアームを所定の時期に傾けた後にその傾けたロボットアームに合わせてロボットハンドの作業部を基準の姿勢に戻して使用することが可能であるので、その隣り合う物品を退けながら物品の取り出し作業を行うことができる。
さらに、この自動取り出しシステムによれば、より簡易で適切な動作が組み込まれて行われるので、特に隣り合う物品を退けながら物品の取り出し作業を行うことに関する上記の効果を容易かつ的確に得ることができる。
According to the above-described bulk stacked article automatic take-out system of the invention B1, when the work of taking out the stacked articles one by one while holding the holes provided in the articles is performed automatically by the robot apparatus, Even if there is a misrecognition of the angle of inclination of the hole of the article to be taken out of the stacked articles, the swing support of the swing support part in the robot hand is enabled and disabled at the required time. Therefore, the work for taking out the article can be performed without stopping.
Further, according to this automatic take-out system, even if there is an adjacent article that makes it difficult to change the posture of the article to be taken out of the stacked articles, the swing support part of the robot hand In addition to enabling and disabling the swing support at the required time, in addition to tilting the robot arm at a specified time, the robot hand working unit is returned to the standard posture according to the tilted robot arm. Therefore, it is possible to take out the article while rejecting the adjacent article.
Furthermore, according to this automatic take-out system, since a simpler and appropriate operation is incorporated and performed, it is possible to easily and accurately obtain the above-described effect relating to the take-out operation of an article while dismissing an adjacent article. it can.

実施の形態1に係るバラ積み物品自動取り出しシステムの構成を概略的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows schematically the structure of the bulk goods automatic pick-up system concerning Embodiment 1. FIG. 図1の自動取り出しシステムに用いるバラ積み物品取り出し用ロボットハンドの或る方向から見たときの外観を概略的に示す側面図である。It is a side view which shows roughly the external appearance when the robot hand for bulk goods taking-out used for the automatic pick-up system of FIG. 1 is seen from a certain direction. 図2のロボットハンドの異なる方向から見たときの外観を一部断面で示す側面図である。It is a side view which shows the external appearance when it sees from the different direction of the robot hand of FIG. 図3のロボットハンドの異なる状態(揺動支持が有効な状態)にあるときの外観を一部断面で示す側面図である。FIG. 4 is a side view showing a partial cross section of the appearance when the robot hand of FIG. 3 is in a different state (a state where swing support is effective). 図2のロボットハンドの作業部における保持爪に関する構成とその保持爪による物品の孔部の保持動作を示し、(a)はその保持爪が閉じた状態を示す底面図とその保持爪が物品の孔部を保持していない状態を示す説明図、(b)はその保持爪が開いた状態を示す底面図とその保持爪が物品の孔部を保持した状態を示す説明図である。FIG. 2 shows a configuration related to the holding claw in the working part of the robot hand of FIG. 2 and the holding operation of the hole portion of the article by the holding claw, (a) is a bottom view showing the closed state of the holding claw and the holding claw of the article Explanatory drawing which shows the state which is not hold | maintaining a hole, (b) is a bottom view which shows the state which the holding nail opened, and explanatory drawing which shows the state in which the holding nail hold | maintained the hole of an article | item. 図2のロボットハンドにおける揺動支持部及び状態切り替え部の構成を示す一部断面説明図である。It is a partial cross section explanatory drawing which shows the structure of the rocking | fluctuation support part and state switching part in the robot hand of FIG. 図2のロボットハンドの他の構成部分を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the other structural part of the robot hand of FIG. 図1の自動取り出しシステムの制御系の構成を概略的に示すブロック線図である。It is a block diagram which shows roughly the structure of the control system of the automatic pick-up system of FIG. 図1の自動取り出しシステム(ロボットハンドを含む)によるばら積み物品の取り出し作業時の一部工程における動作の流れを示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the flow of operation | movement in the one part process at the time of the taking-out operation | work of the bulk goods by the automatic pick-up system (a robot hand is included) of FIG. 図1の自動取り出しシステム(ロボットハンドを含む)によるばら積み物品の取り出し作業時の他の工程における動作の流れを示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the flow of operation | movement in the other process at the time of the taking-out operation | work of the bulk goods by the automatic pick-up system (a robot hand is included) of FIG. 図1の自動取り出しシステム(ロボットハンドを含む)によるばら積み物品の取り出し作業時における通常の動作例を示すタイミングチャート図である。It is a timing chart figure which shows the example of a normal operation | movement at the time of the taking-out operation | work of the bulk goods by the automatic pick-up system (a robot hand is included) of FIG. 図11の通常の動作例におけるロボットハンドの主な動作状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the main operation states of the robot hand in the normal operation example of FIG. 図1の自動取り出しシステム(ロボットハンドを含む)によるばら積み物品の取り出し作業時における特別の動作例を示すタイミングチャート図である。It is a timing chart figure which shows the example of a special operation | movement at the time of the taking-out operation | work of the bulk goods by the automatic pick-up system (a robot hand is included) of FIG. 図13の特別の動作例におけるロボットハンドの主な動作状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the main operation states of the robot hand in the special operation example of FIG. (a)は図13の特別の動作例におけるロボットハンドの特有の一動作状態を示す説明図、(b)は図13の特別の動作例におけるロボットハンドの特有の次の動作状態を示す説明図である。(A) is explanatory drawing which shows one operation state peculiar to the robot hand in the special operation example of FIG. 13, (b) is explanatory drawing which shows the next operation state peculiar to the robot hand in the special operation example of FIG. It is.

以下、この発明を実施するための形態(単に「実施の形態」という)について添付の図面を参照しながら説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, modes for carrying out the present invention (simply referred to as “embodiments”) will be described with reference to the accompanying drawings.

[実施の形態1]
図1から図4は、実施の形態1に係るバラ積み物品取り出し用ロボットハンド1を用いたバラ積み物品自動取り出しシステム10を示している。図1はその自動取り出しシステム10の構成を概略的に示し、図2はそのロボットハンド1の或る方向から見たときの外観を概略的に示し、図3はそのロボットハンド1の異なる方向から見たときの外観を一部断面で示し、図4はそのロボットハンド1の図3とは異なる状態にあるときの外観を一部断面で示している。
[Embodiment 1]
FIGS. 1 to 4 show an unloading article automatic picking system 10 using the unloading robot hand 1 for unloading articles according to the first embodiment. FIG. 1 schematically shows the configuration of the automatic pick-up system 10, FIG. 2 schematically shows the appearance of the robot hand 1 when viewed from a certain direction, and FIG. 3 shows the robot hand 1 from different directions. FIG. 4 is a partial cross-sectional view of the robot hand 1 when it is in a state different from that of FIG. 3.

<バラ積み物品自動取り出しシステムの構成>
バラ積み物品自動取り出しシステム10は、図1に示されるように、バラ積み物品取り出し用ロボットハンド1と、ロボットハンドを装着するとともにバラ積みされた物品90の取り出し作業を行うように作動するロボットアーム12を有したロボット装置11と、バラ積みされた物品90の状態を計測して識別する識別装置13と、ロボットハンド1の後述する作業部(3)及び状態切り替え部(6)の作動する部分を駆動させるハンド駆動装置70と、識別装置13の識別情報等の情報に基づいてロボット装置11のロボットアーム12を作動させるとともにハンド駆動装置70を作動させる制御装置14と、を少なくとも備えている。
<Configuration of automatic unloading system for bulk goods>
As shown in FIG. 1, the bulk article automatic retrieval system 10 includes a robot hand 1 for picking up bulk goods and a robot arm that is attached to the robot hand and operates to take out a bulked article 90. The robot device 11 having 12, the identification device 13 for measuring and identifying the state of the stacked articles 90, and the working unit (3) and the state switching unit (6) described later of the robot hand 1 are operated. And a control device 14 for operating the robot arm 12 of the robot device 11 and operating the hand drive device 70 based on information such as identification information of the identification device 13.

このうち取り出し作業の対象になるバラ積みされた物品90は、その一部のものが、収容箱95にランダムに積み重ねられた状態で収容されていることがある。つまり、物品90は、その殆どのものが収容箱95の底面と平行な姿勢になって積まれているが、その一部のものが収容箱95内でその姿勢が平行にならず互いに異なった状態(相異なる方向に向いた姿勢)になって収容されている。
実施の形態1における物品90は、便宜上、例えば、円柱を輪切りにしたごとき本体と、その本体のほぼ中央に孔部91が設けられた形態のものを例示している。孔部91は、物品90に固有に設けられている孔であるが、この取り出し作業を行う観点からは、バラ積み物品取り出し用ロボットハンド1の作業部(3)における保持爪(4)が挿し込まれることが可能であって、その保持爪(4)が内面に押圧することで保持されることが可能な孔である。実施の形態1における孔部91は、貫通した円柱状の孔を例示している。
実際の物品90は、例えば、その本体の外形が凹凸のある形状のものであったり、その孔部91の内面が凹凸のある面状態からなるものである。図1等において各物品90の中央部(孔部91)を貫くように描かれている一点鎖線は、各物品90又はその孔部91の傾き度合を示している。
Of these, a part of the loosely stacked articles 90 to be taken out may be accommodated in a state of being randomly stacked in the accommodation box 95. That is, most of the articles 90 are stacked in a posture parallel to the bottom surface of the storage box 95, but some of the articles 90 are different from each other in the storage box 95 because the posture is not parallel. It is housed in a state (posture in different directions).
For the sake of convenience, for example, the article 90 in the first embodiment exemplifies a main body such as a circular cylinder cut out and a hole 91 provided in the approximate center of the main body. The hole 91 is a hole provided in the article 90. From the viewpoint of performing this take-out operation, the holding claw (4) in the work part (3) of the bulk-loading article take-out robot hand 1 is inserted. It is a hole that can be held and can be held by pressing the holding claw (4) against the inner surface. The hole 91 in the first embodiment exemplifies a penetrating cylindrical hole.
The actual article 90 has, for example, a body with an uneven outer shape, or an inner surface of the hole 91 having an uneven surface. In FIG. 1 and the like, an alternate long and short dash line drawn so as to penetrate the center portion (hole 91) of each article 90 indicates the degree of inclination of each article 90 or its hole 91.

また、ロボット装置11は、バラ積み物品取り出し用ロボットハンド1を装着して、バラ積みされた物品90を1つずつ取り出す作業を行うための動作が可能な多関節のロボットアーム12を有した産業用ロボットが適用される。図1等において符号12A〜12Cはロボットアーム12を各関節部で分割してなる各アーム部分、121はロボットの本体部でもある土台部、122は関節部をそれぞれ示す。アーム部分12Cは、ロボットアーム12の先端部であって所謂手首部に相当するものであり、ロボットハンド1が取り付けられる部分でもある。ロボットアーム12は、各関節部122に配置されている図示しない複数のサーボモータ等の動力によって作動する。   Further, the robot apparatus 11 is an industry having an articulated robot arm 12 that is equipped with a robot hand 1 for picking up bulk goods and capable of performing an operation of picking up the bulk goods 90 one by one. Robots are applied. In FIG. 1 and the like, reference numerals 12A to 12C denote respective arm portions obtained by dividing the robot arm 12 by respective joint portions, 121 denotes a base portion that is also a main body portion of the robot, and 122 denotes a joint portion. The arm portion 12C is a tip portion of the robot arm 12 and corresponds to a so-called wrist portion, and is also a portion to which the robot hand 1 is attached. The robot arm 12 is operated by the power of a plurality of servo motors (not shown) disposed at the joints 122.

さらに、識別装置13は、例えば、バラ積みされた物品90を撮像するためのカメラ131や、バラ積みされた物品90の距離を計測するためのレーザ計測器132を用いて構成されている。また識別装置13は、カメラ131とレーザ計測器132によりスキャンして得られる情報に基づいて画像処理や演算処理などを行うことにより、バラ積みされた物品90(孔部91を含む)の位置や姿勢の情報を識別するようになっている。制御装置14は、例えば、機械制御用コンピュータやパーソナルコンピュータなどを用いて構成されている。バラ積み物品取り出し用ロボットハンド1、ハンド駆動装置70及び制御装置14については後述する。   Furthermore, the identification device 13 is configured using, for example, a camera 131 for imaging the stacked articles 90 and a laser measuring instrument 132 for measuring the distance of the stacked articles 90. In addition, the identification device 13 performs image processing, arithmetic processing, and the like based on information obtained by scanning with the camera 131 and the laser measuring instrument 132, so that the positions of the stacked articles 90 (including the holes 91) Attitude information is identified. The control device 14 is configured using, for example, a machine control computer or a personal computer. The robot hand 1 for picking up loose articles, the hand drive device 70, and the control device 14 will be described later.

<バラ積み物品取り出し用ロボットハンドの構成>
バラ積み物品取り出し用ロボットハンド1は、ロボット装置11のロボットアーム12に装着して使用され、バラ積みされた物品90を1つずつその物品90に設けられている孔部91を保持した状態で取り出すことができるロボットハンドである。
<Configuration of robot hand for picking up bulk goods>
The robot hand 1 for picking up bulk goods is used by being attached to the robot arm 12 of the robot apparatus 11, and holds the holes 91 provided in the goods 90 one by one. It is a robot hand that can be taken out.

実施の形態1に係るロボットハンド1は、図1〜図4等に示されるように、取付け部20と、物品90の孔部91を保持するよう作動する保持爪40を有する作業部30と、その作業部30を取付け部20に対して自在に揺れ動く状態で支持し得る揺動支持部50と、その作業部30を取付け部20に対して自在に揺れ動く状態にするか又は基準の姿勢に戻して固定させた状態にする状態切り替え部60とを少なくとも備えている。   The robot hand 1 according to the first embodiment includes, as shown in FIGS. 1 to 4 and the like, a work unit 30 having a mounting portion 20 and a holding claw 40 that operates to hold the hole 91 of the article 90. A swing support portion 50 that can support the working portion 30 in a state of freely swinging with respect to the mounting portion 20, and a state of freely swinging the working portion 30 with respect to the mounting portion 20 or returning to a reference posture. And at least a state switching unit 60 for fixing the state.

取付け部20は、ロボットアーム12の先端部12C(の取り付け面)に取り付けて固定される部位である。この取付け部20は、ロボットアーム12の先端部12Cにおける取り付け面に対応した所要の形状で形成されており、ロボットアーム12の先端部12Cに例えばボルト等の手段で締結して固定される。実施の形態1における取付け部20は、フランジ部を有する円柱状の形態の部材で構成されている。   The attachment portion 20 is a portion that is attached to and fixed to the distal end portion 12 </ b> C (attachment surface thereof) of the robot arm 12. The attachment portion 20 is formed in a required shape corresponding to the attachment surface at the tip portion 12C of the robot arm 12, and is fastened and fixed to the tip portion 12C of the robot arm 12 by means such as a bolt. The attachment part 20 in Embodiment 1 is comprised with the member of the column-shaped form which has a flange part.

作業部30は、少なくとも物品90の孔部91を保持するための保持爪40を有する先端側の部位である。実施の形態1における作業部30は、保持爪40の上方側に衝撃吸収部35を併設した部位になっている。   The working unit 30 is a tip side portion having a holding claw 40 for holding at least the hole 91 of the article 90. The working unit 30 according to the first embodiment is a part in which an impact absorbing unit 35 is provided on the upper side of the holding claw 40.

保持爪40は、図2〜図5等に示されるように、保持の際に外側にむけて移動し得る3つの保持爪40A,40B,40Cと、その3つの保持爪40A〜40Cをそれぞれ移動させる駆動装置41を備えて構成されている。保持爪40A〜40Cはいずれも、全体がほぼL字形状の外観からなるものであり、その下方に直線状に延びる長尺部位40aの下端(先端)が保持爪全体で先細りの先端形状にするための傾斜面40bとして形成されており、その長尺部位40aの外表面が円筒面の一部をなす曲面として形成されている。保持爪40A,40B,40Cは、例えば機械構造用炭素鋼等の材料により製作される。   As shown in FIGS. 2 to 5 and the like, the holding claw 40 moves three holding claws 40A, 40B, and 40C that can move toward the outside during holding, and the three holding claws 40A to 40C, respectively. The driving device 41 is configured to be provided. Each of the holding claws 40A to 40C has a substantially L-shaped appearance, and the lower end (tip) of the elongated portion 40a that extends linearly below it has a tapered tip shape throughout the holding claw. The outer surface of the elongated portion 40a is formed as a curved surface forming a part of a cylindrical surface. The holding claws 40A, 40B, and 40C are made of a material such as carbon steel for machine structure, for example.

また、保持爪40A〜40Cは、上方において横方向に延びる基礎部位40dが、駆動装置41の一部を構成する保持爪可動支持体42の下面における中心部から放射状に延びる外側3方向にむけてガイド溝43に案内されながら自在に往復移動できる状態で取り付けられている。この保持爪40と駆動装置41は、いわゆるチャック装置の機構を適用して構成されている。このため、保持爪40A,40B,40Cは、物品90の孔部91の内部において内側(中心部)から外側に拡開するようにして保持を行う内拡式チャックの3つ爪(チャック)になっている。図2等における符号44は、各保持爪40A〜40Cの下部側において外側に突出した状態で設けられるストッパを示す。このストッパ44は、物品90が保持爪40A〜40Cの下部側の保持用領域を超えて上部側に必要以上に移動してくることを停止させるためのものである。   Further, the holding claws 40A to 40C are directed toward the outer three directions in which the base portion 40d extending in the lateral direction at the upper side extends radially from the center portion of the lower surface of the holding claw movable support 42 constituting a part of the driving device 41. It is attached in a state where it can freely reciprocate while being guided by the guide groove 43. The holding claw 40 and the drive device 41 are configured by applying a so-called chuck device mechanism. For this reason, the holding claws 40A, 40B, and 40C are formed into three claws (chucks) of an inwardly expanding chuck that holds the inside of the hole 91 of the article 90 so as to expand from the inside (center part) to the outside. It has become. Reference numeral 44 in FIG. 2 and the like denotes a stopper provided in a state of protruding outward on the lower side of each of the holding claws 40A to 40C. The stopper 44 is for stopping the article 90 from moving beyond the holding area on the lower side of the holding claws 40A to 40C to the upper side more than necessary.

さらに、保持爪40A〜40Cは、保持爪可動支持体42の内部に配置されて給排気されるエアーを利用して作動するアクチュエータにより保持爪可動支持体42の下面において中心部から外側3方向にそれぞれ沿う両矢印Dで示す方向に往復移動する仕組みになっている。このため、この保持爪40の駆動装置41(保持爪可動支持体42)には、ハンド駆動装置70の一例としての給排気が可能な構成からなる駆動装置71(図1)とエアーチューブ72を介して接続されている。   Further, the holding claws 40 </ b> A to 40 </ b> C are arranged inside the holding claw movable support 42 in the three directions outward from the center on the lower surface of the holding claw movable support 42 by an actuator that operates using air supplied and exhausted. The mechanism is configured to reciprocate in the directions indicated by the double arrows D along each. For this reason, the driving device 41 (the holding claw movable support 42) of the holding claw 40 is provided with a driving device 71 (FIG. 1) and an air tube 72 having a configuration capable of supplying and exhausting air as an example of the hand driving device 70. Connected through.

そして、この保持爪40A〜40Cは、図5の右側に例示するように、物品90を取り出す際には、保持爪可動支持体42の中心部に移動して閉じた状態(アンチャック状態)で物品90の孔部91に進入した後、その孔部91の内部で外側3方向に拡開するように移動して開いた状態(チャック状態)になる過程で各保持爪40A〜40Cの外面が孔部91の内面に接触してその内面を押圧した状態になることにより、その物品90の孔部91を保持するようになっている。   Then, as illustrated on the right side of FIG. 5, the holding claws 40 </ b> A to 40 </ b> C move to the center portion of the holding claw movable support 42 and close (unchucked state) when taking out the article 90. After entering the hole 91 of the article 90, the outer surfaces of the holding claws 40 </ b> A to 40 </ b> C are moved in an open state (chucked state) so as to expand in the outer three directions inside the hole 91. By contacting the inner surface of the hole 91 and pressing the inner surface, the hole 91 of the article 90 is held.

作業部30における衝撃吸収部35は、例えば、作業中に保持爪40A〜40Cが物品90に誤って衝突した場合に、その衝撃を受けることにより物品90や保持爪40などのロボットハンド1やロボット装置11が損傷や故障することを防止するため、その衝突時の衝撃を吸収することができる部位(緩衝部分)である。   For example, when the holding claws 40 </ b> A to 40 </ b> C accidentally collide with the article 90 during the work, the impact absorbing section 35 in the working unit 30 receives the impact, thereby causing the robot hand 1 or the robot such as the article 90 or the holding claw 40. In order to prevent the device 11 from being damaged or broken, it is a portion (buffer portion) that can absorb the impact at the time of the collision.

実施の形態1における衝撃吸収部35は、図2等に示されるように、上下に間隔をあけて配置される2枚の支持板36,37を2つのコイルスプリング38を介して接続されており、その下方の支持板36が上方の支持板37に対して接近する方向に弾性的に変位できるよう構成されている。このときの変位する距離は、所要の値(例えば十数ミリ)に設定されている。下方の支持板36は、保持爪可動支持体42の上面に固定されている。上方の支持板37は、取付け部20側の部位(揺動支持部50)の下部に固定されている。2つのコイルスプリング38は、そのコイル部の内側空間に、下方の支持板36に固定されるとともに上方の支持体37に貫通して取り付けられている円柱状の支柱シャフト39が挿通されて支持されている。また、支柱シャフト39の上部は、上方の支持体37の貫通孔において自在に移動できるよう支持されている。
この衝撃吸収部35は、ロボットハンド1における保持爪40A〜40Cが誤って取り出し対象の物品90の孔部91以外の部分や、取り出し対象でない他の物品90に衝突した場合、その衝突時の反力を受けてコイルスプリング38が一時的に縮むことにより下方の支持板36が上方の支持体37に接近する方向に変位し、これにより、その衝突時の衝撃を吸収するようになっている。
As shown in FIG. 2 and the like, the impact absorbing portion 35 in the first embodiment is connected to two support plates 36 and 37 that are spaced apart from each other via two coil springs 38. The lower support plate 36 can be elastically displaced in a direction approaching the upper support plate 37. The displacement distance at this time is set to a required value (for example, several tens of millimeters). The lower support plate 36 is fixed to the upper surface of the holding claw movable support 42. The upper support plate 37 is fixed to the lower part of the part (the swing support part 50) on the attachment part 20 side. The two coil springs 38 are supported in the space inside the coil portion by inserting a columnar column shaft 39 fixed to the lower support plate 36 and penetrating and attached to the upper support 37. ing. The upper portion of the support shaft 39 is supported so as to be freely movable in the through hole of the upper support 37.
When the holding claws 40 </ b> A to 40 </ b> C in the robot hand 1 accidentally collide with a portion other than the hole portion 91 of the article 90 to be taken out or another article 90 that is not to be taken out, When the coil spring 38 is temporarily contracted in response to the force, the lower support plate 36 is displaced in a direction approaching the upper support 37, thereby absorbing the impact at the time of the collision.

揺動支持部50は、作業部30を取付け部20に対して基準の姿勢にあるときの基準中心線VLの周りに所要の振り角θで自在に揺れ動く状態で支持し得るための部位である。ここで、基準の姿勢とは、図1や図3等に示されるように、実施の形態1では保持爪40A〜40Cの長尺部位40aがロボットアーム12の先端部12Cのほぼ中心と取付け部20のほぼ中心を共通して通る仮想の直線(一点鎖線)に沿って直線状に並ぶような状態になる姿勢をさす。また、基準の姿勢にあるときの基準中心線VLとは、上記仮想の直線をさす。   The swing support part 50 is a part that can support the working part 30 in a state of freely swinging around the reference center line VL at a required swing angle θ when the working part 30 is in a reference posture. . Here, as shown in FIG. 1, FIG. 3, and the like, the reference posture is that the long portion 40 a of the holding claws 40 </ b> A to 40 </ b> C is substantially the center of the tip end portion 12 </ b> C of the robot arm 12 and the attachment portion. The posture which will be in a state of being arranged in a straight line along an imaginary straight line (a chain line) that passes through almost the center of 20 in common. Further, the reference center line VL when in the reference posture refers to the virtual straight line.

実施の形態1における揺動支持部50は、球面滑り軸受51を用いて構成されている。具体的には、図2、図3、図6等に示されるように、内部に球面状の支持面が設けられた円盤状の外輪体52とその外輪体52の支持面に滑り自在に支持される球体状の内輪体53とからなる球面滑り軸受51を用いている。そして、揺動支持部50は、この球面滑り軸受51を用いて、その外輪体52を保持する保持体54を取付け部20の下部側に上部支持板55を介して固定する一方で、その内輪体53にその中央部をほぼ水平方向に貫くよう挿入して固定した円柱状の固定シャフト56を作業部30(実際には上方の支持体37)に対して連結板57を介して連結させた状態で固定した構造を採用している。   The swing support portion 50 in the first embodiment is configured using a spherical plain bearing 51. Specifically, as shown in FIGS. 2, 3, 6, and the like, the disc-shaped outer ring body 52 having a spherical support surface provided therein and the support surface of the outer ring body 52 are slidably supported. A spherical plain bearing 51 comprising a spherical inner ring body 53 is used. The swing support portion 50 uses the spherical plain bearing 51 to fix the holding body 54 holding the outer ring body 52 to the lower side of the mounting portion 20 via the upper support plate 55, while the inner ring A columnar fixed shaft 56, which is inserted and fixed to the body 53 so as to penetrate the central portion thereof in a substantially horizontal direction, is connected to the working portion 30 (actually the upper support body 37) via a connecting plate 57. The structure fixed in the state is adopted.

これにより、揺動支持部50は、球面滑り軸受51により内輪体53が外輪体52の支持面で滑って自在に動けるよう支持されているため、その内輪体53に連結されている作業部30全体を、内輪体53の中心点Pを支点(揺動支持の揺動支点)とした状態で基準中心線VLの周りに所要の振り角θで自在に揺れ動くように支持する仕組みになっている。振り角θは、基準中心線VLとなす角度である。また、振り角θについては、適宜設定されるが、本例では10°に設定している。   As a result, the swing support portion 50 is supported by the spherical plain bearing 51 so that the inner ring body 53 can slide freely on the support surface of the outer ring body 52, so that the working unit 30 connected to the inner ring body 53 is supported. The whole is supported so as to freely swing around the reference center line VL at a required swing angle θ with the center point P of the inner ring body 53 as a fulcrum (swing fulcrum for swing support). . The swing angle θ is an angle formed with the reference center line VL. The swing angle θ is set as appropriate, but in this example, it is set to 10 °.

状態切り替え部60は、揺動支持部50の揺動支持を有効にするよう作動して作業部30を取付け部20に対して自在に揺れ動く状態にすることと、揺動支持部50の揺動支持を無効にするよう作動して作業部30を取付け部20に対して基準の姿勢に戻して固定させた状態にすることを切り替えるための部位である。   The state switching unit 60 operates to enable the swing support of the swing support unit 50 to make the working unit 30 swing freely with respect to the mounting unit 20, and the swing of the swing support unit 50. This is a part for switching the operation unit 30 to be ineffective and returning the working unit 30 to the reference posture with respect to the mounting unit 20 to be fixed.

実施の形態1における状態切り替え部60は、図3、図4、図6等に示されるように、揺動支持部50における球面滑り軸受51の内輪体53に一端の開口62を露出させた状態で埋設される円筒体61と、その円筒体61の開口62の縁部に接触し得る円錐面状の斜面部64を有して進退移動する移動体63と、その移動体63を進退移動させる駆動装置65とで構成されている。   As shown in FIGS. 3, 4, 6, and the like, the state switching unit 60 in the first embodiment is in a state in which the opening 62 at one end is exposed on the inner ring body 53 of the spherical plain bearing 51 in the swing support unit 50. , A moving body 63 having a conical inclined surface 64 that can come into contact with the edge of the opening 62 of the cylindrical body 61, and moving the moving body 63 back and forth. It is comprised with the drive device 65. FIG.

このうち円筒体61は、実際には揺動支持部50における円柱状の固定シャフト56のうち連結板57との固定側の端部と反対側の端部に嵌め入れて固定されており、その開口62を図3等のほぼ水平方向にむけて露出させた状態で取り付けられている。   Of these, the cylindrical body 61 is actually fitted into and fixed to the end of the columnar fixed shaft 56 of the swing support portion 50 opposite to the end of the connecting plate 57 on the fixed side. The opening 62 is attached in a state of being exposed toward the substantially horizontal direction in FIG.

移動体63は、円錐面状のテーパー部(斜面部)64を設けたテーパーピンで構成されている。この移動体63は、揺動支持部50における支持体55の下面と揺動支持部50における保持体54の片面とに固定された移動支持体66に、移動体63を円筒体61の開口62に対して接近及び離間する方向(両矢印Mで示す方向)に所要の範囲内で移動し得るよう取り付けられている。移動支持体66は、その中央部の水平方向(基準中心線VLと直交する方向)に円筒形の無給油ブッシュ66aが打ち込まれて内蔵されており、その無給油ブッシュ66aの円筒内部で移動体63を軸方向に移動自在にガイドしている。図3、図4等における一点鎖線HLは、基準中心線VLと直交する水平状の直線を示し、上記移動体63の往復移動する方向Mと平行する直線である。   The moving body 63 is configured by a tapered pin provided with a tapered surface (slope portion) 64 having a conical surface shape. The moving body 63 is connected to a moving support 66 fixed to the lower surface of the support body 55 in the swing support section 50 and one surface of the holding body 54 in the swing support section 50. It is attached so that it can move within a required range in the direction approaching and separating from the direction (the direction indicated by the double arrow M). The movable support body 66 includes a cylindrical non-lubricated bush 66a driven in a horizontal direction (a direction perpendicular to the reference center line VL) at the center of the movable support body 66, and the movable body 66 moves within the cylinder of the non-lubricated bush 66a. 63 is guided so as to be movable in the axial direction. A dotted line HL in FIGS. 3 and 4 indicates a horizontal straight line orthogonal to the reference center line VL, and is a straight line parallel to the reciprocating direction M of the moving body 63.

駆動装置65は、空気圧で作動するシリンダ機構(エアーシリンダ)で構成されている。駆動装置65におけるピストン67は、移動体63の斜面部64とは反対側の後端部と向き合うよう配置されている。駆動装置65は、ピストン67をシリンダ内で移動させることにより、そのピストン67に連結された移動体63を移動支持体66に打ち込まれた無給油ブッシュ66a内で円筒体61の開口62に対して接近及び離間する方向(M1、M2)に移動させる仕組みになっている。このため、状態切り替え部60の駆動装置65には、ハンド駆動装置70の一例としての給排気が可能な構成からなる駆動装置73(図1)とエアーチューブ74を介して接続されている。駆動装置73は、前述した保持爪40A〜40Cの動作を駆動する駆動装置71と共通化させた1つの駆動装置として構成してもよい。   The driving device 65 is configured by a cylinder mechanism (air cylinder) that operates by air pressure. The piston 67 in the driving device 65 is disposed so as to face the rear end portion of the moving body 63 on the side opposite to the inclined surface portion 64. The driving device 65 moves the piston 67 in the cylinder, thereby moving the moving body 63 connected to the piston 67 with respect to the opening 62 of the cylindrical body 61 within the oil-free bush 66 a driven into the moving support body 66. The mechanism moves in the approaching and separating directions (M1, M2). For this reason, the driving device 65 of the state switching unit 60 is connected via an air tube 74 to a driving device 73 (FIG. 1) having a configuration capable of supplying and exhausting air as an example of the hand driving device 70. The driving device 73 may be configured as one driving device that is shared with the driving device 71 that drives the operation of the holding claws 40A to 40C described above.

状態切り替え部60は、図4等に示すように、移動体63を駆動装置65により矢印M2で示す方向に移動させて斜面部64を円筒体61の開口62の縁部62aから離した状態にすることにより揺動支持部50の揺動支持を有効にし、これにより、作業部30を取付け部20に対して揺動支持部50にて自在に振り角θで揺れ動く状態(以下、これを「アンロック状態」ともいう。)にすることができる。   As shown in FIG. 4 and the like, the state switching unit 60 moves the moving body 63 in the direction indicated by the arrow M2 by the driving device 65 so that the inclined surface portion 64 is separated from the edge 62a of the opening 62 of the cylindrical body 61. As a result, the swing support of the swing support portion 50 is made effective, whereby the working portion 30 is freely swingable with respect to the mounting portion 20 by the swing support portion 50 at the swing angle θ (hereinafter referred to as “ Also called “unlocked state”.

一方、状態切り替え部60は、図3等に示すように、駆動装置65により移動体63を矢印M1で示す方向に移動させて斜面部64の一部(傾斜面の途中の一点を通る円周部)を円筒体61の開口縁部62aに押圧させた状態にすることにより揺動支持部50の揺動支持を無効にし、これにより、作業部30を取付け部20に対して揺動支持部50にて基準の姿勢に戻して固定させた状態(以下、これを「ロック状態」ともいう。)にすることができる。   On the other hand, as shown in FIG. 3 and the like, the state switching unit 60 moves the moving body 63 in the direction indicated by the arrow M1 by the driving device 65, and moves a part of the inclined surface portion 64 (circumference passing through one point on the inclined surface). Portion) is pressed against the opening edge 62a of the cylindrical body 61, thereby invalidating the swing support of the swing support portion 50, whereby the working portion 30 is swung with respect to the mounting portion 20. The state can be returned to the reference posture and fixed at 50 (hereinafter also referred to as “locked state”).

また、バラ積み物品取り出し用ロボットハンド1においては、図7に示されるように、作業部30における保持爪40A〜40Cが閉じた状態(アンチャック状態)と開いた状態(チャック状態)とのいずれの動作状態にあるかを検知するチャック検知部76と、状態切り替え部60が作業部30を揺れ動く状態(アンロック状態)と作業部30を基準の姿勢に戻して固定させた状態(ロック状態)とのいずれの動作状態にあるかを検知する揺動検知部77とを設けている。   Further, in the robot hand 1 for picking up loose articles, as shown in FIG. 7, the holding claws 40 </ b> A to 40 </ b> C in the working unit 30 are either closed (unchucked) or opened (chucked). A state where the chuck detection unit 76 detects whether or not the operation unit is in a state, a state where the state switching unit 60 swings the working unit 30 (unlocked state), and a state where the working unit 30 is returned to the reference posture and fixed (locked state). And a swing detection unit 77 for detecting which of the operating states is provided.

チャック検知部76は、例えば磁気スイッチを用いて構成されており、保持爪40A〜40Cが閉じた状態になるよう中心部への移動が完了する位置まで移動したことを磁石の磁力により検知するアンチャック用検知部76Aと、保持爪40A〜40Cが開いた状態になるよう外側に移動して保持が完了する位置まで移動したことをその磁力により検知するチャック用検知部76Bとを、保持爪可動支持体42(駆動装置41)の所定の部位に設けることで構成されている。
また、揺動検知部77は、例えば同じく磁気スイッチを用いて構成されており、作業部30が揺れ動く状態になるよう移動体63が円筒体61の開口縁部62aから離間する前述の第2位置まで移動したことを駆動装置65のシリンダ67の一部に設けた磁石78の磁力により検知するアンロック用検知部77Aと、作業部30が基準の姿勢に戻って固定された状態になるよう移動体63が円筒体61の開口縁部62aに押圧された位置まで移動したことを上記磁力により検知するロック用検知部77Bとを、駆動装置65の所要の部位に設けることで構成されている。
The chuck detection unit 76 is configured by using, for example, a magnetic switch, and detects by the magnetic force of the magnet that the holding claws 40A to 40C are moved to a position where the movement to the center is completed so as to be in a closed state. The chucking detection part 76A and the chucking detection part 76B that moves to the position where the holding claws 40A to 40C are moved outward to reach the position where the holding is completed are detected by the magnetic force. It is configured by being provided at a predetermined portion of the support 42 (drive device 41).
In addition, the swing detection unit 77 is configured by using, for example, a magnetic switch, and the moving body 63 is separated from the opening edge 62a of the cylindrical body 61 so that the working unit 30 swings. And the unlocking detection unit 77A for detecting the movement by the magnetic force of the magnet 78 provided in a part of the cylinder 67 of the driving device 65 and the working unit 30 returned to the standard posture and fixed. A lock detection unit 77B that detects that the body 63 has moved to a position pressed by the opening edge 62a of the cylindrical body 61 by the magnetic force is provided at a required portion of the drive device 65.

<バラ積み物品自動取り出しシステム(ロボットハンド1を含む)の制御系の構成>
バラ積み物品自動取り出しシステム10における制御装置14は、図8に示されるように、システム10の全体の動作を総合的に制御する総合制御部140に対して、以下の各種制御部が接続されて構成されている。
<Configuration of control system of automatic unloading system for bulk goods (including robot hand 1)>
As shown in FIG. 8, the control device 14 in the automatic bulk pick-up system 10 has the following various control units connected to the general control unit 140 that comprehensively controls the overall operation of the system 10. It is configured.

すなわち、総合制御部140には、ロボット装置11(実際にはロボットアーム12)の動作を専用に制御するロボット制御部141や、識別装置13としてのビジョンシステムの動作を専用に制御するビジョンシステム制御部142や、ロボットハンド1の動作を専用に制御するロボットハンド制御部143が接続されており、総合制御部140の記憶部などに記憶されている制御プログラムや各種のデータに基づいて各制御部141〜143に所要の制御信号が送信されるようになっている。この各制御部のうちロボットハンド制御部143はラダーで構成されたソフトウェアであり総合制御部140の制御プログラム内にあるが、ロボット制御部141とビジョンシステム制御部142は各々総合制御部140とは独立したハードウェアとソフトウェアで構成されたユニットである。また、総合制御部140は、自動取り出しシステム10を作動させる必要な操作を行う操作部や、その動作状態などを表示する表示部とも接続されている。なお、総合制御部140に対しては、必要に応じて、物品90のバラ積みをする作業工程部(バラ積みステーション)の動作を専用に制御するバラ積みステーションの制御部145なども接続される。   That is, the general control unit 140 includes a robot control unit 141 that exclusively controls the operation of the robot apparatus 11 (actually the robot arm 12) and a vision system control that exclusively controls the operation of the vision system as the identification apparatus 13. 142 and a robot hand control unit 143 that exclusively controls the operation of the robot hand 1 are connected to each control unit based on a control program and various data stored in the storage unit of the general control unit 140 and the like. Necessary control signals are transmitted to 141-143. Among these control units, the robot hand control unit 143 is software configured by a ladder and is in the control program of the general control unit 140. However, the robot control unit 141 and the vision system control unit 142 are different from the general control unit 140, respectively. It is a unit composed of independent hardware and software. The general control unit 140 is also connected to an operation unit that performs necessary operations for operating the automatic take-out system 10 and a display unit that displays an operation state thereof. It should be noted that a bulk loading station control unit 145 that exclusively controls the operation of a work process unit (bulk stacking station) that stacks the articles 90 is connected to the general control unit 140 as necessary. .

ロボット制御部141は、ロボットアーム12を駆動する複数のサーボモータ125や図示しない各種センサと接続されており、そのサーボモータ125等に必要な駆動のための電流出力信号を送信したり、またその各種センサからの情報信号を受信し、その一部の情報を総合制御部140に送信している。
ビジョンシステム制御部142は、カメラ131やレーザ計測器132と接続されており、そのカメラ131やレーザ計測器132に必要な駆動のための制御信号を送信したり、またそのカメラ131やレーザ計測器132が入手した情報信号を受信し、その一部をロボット制御部141に直接又は総合制御部140を介して送信している。
ロボットハンド制御部143は、状態切り替え部60の駆動装置65とそれを駆動する駆動装置73(以下、これらを「状態切り替え部のシリンダ駆動部」ともいう。)や、作業部30における保持爪40の駆動装置41とそれを駆動する駆動装置71(以下、これらを「作業部の保持爪の駆動部」ともいう。)に接続されており、その駆動装置73,71に給排気の駆動に必要な制御信号を送信している。
また、ロボットハンド制御部143は、揺動検知部77とチャック検知部76とに直接又は間接的に接続されており、各検知部77,76で得られた検知信号(支点ロック信号のON/OFFやチャック信号のON/OFF)を受信し、その一部をロボット制御部141に直接又は総合制御部140を介して送信している。
The robot controller 141 is connected to a plurality of servo motors 125 that drive the robot arm 12 and various sensors (not shown), and transmits a current output signal for driving necessary for the servo motor 125 and the like. Information signals from various sensors are received, and part of the information is transmitted to the general control unit 140.
The vision system control unit 142 is connected to the camera 131 and the laser measuring instrument 132, and transmits a control signal for driving necessary for the camera 131 and the laser measuring instrument 132, and the camera 131 and the laser measuring instrument 132. The information signal obtained by 132 is received, and a part of the information signal is transmitted to the robot controller 141 directly or via the general controller 140.
The robot hand control unit 143 includes a driving device 65 of the state switching unit 60 and a driving device 73 that drives the driving device 65 (hereinafter also referred to as “cylinder driving unit of the state switching unit”) and the holding claws 40 in the working unit 30. Are connected to a driving device 41 and a driving device 71 that drives the driving device 41 (hereinafter also referred to as “a driving portion of the holding claw of the working portion”), and the driving devices 73 and 71 are required for driving air supply and exhaust. Sending control signals.
The robot hand control unit 143 is directly or indirectly connected to the swing detection unit 77 and the chuck detection unit 76, and the detection signals obtained by the detection units 77 and 76 (ON / OFF of the fulcrum lock signal). OFF and chuck signal ON / OFF), and a part thereof is transmitted directly to the robot controller 141 or via the general controller 140.

そして、制御装置14は、その記憶部に各種の制御プログラムやデータが記憶されており、その一部として、特にバラ積み物品取り出し用ロボットハンド1を用いることに伴って必要になる図9及び図10に示すシーケンスや図11及び図12に示すタイミングに対応した制御動作を行うための制御プログラムやデータも記憶させている。このような制御プログラムやデータは、所要の記憶媒体に格納しておけばよく、その実用に際して制御装置14における記憶部などに記憶させることによって使用される。
また、制御装置14は、例えば総合制御部140にタイマーとして機能するシーケンスタイマーの機能を持たせている。
The control device 14 stores various control programs and data in its storage unit, and is particularly necessary when using the robot hand 1 for picking up loose articles as a part of the control program 14 and FIG. A control program and data for performing a control operation corresponding to the sequence shown in FIG. 10 and the timing shown in FIGS. 11 and 12 are also stored. Such control programs and data may be stored in a required storage medium, and are used by being stored in a storage unit or the like in the control device 14 in practical use.
In addition, the control device 14 has a function of a sequence timer that functions as a timer, for example, in the general control unit 140.

<バラ積み物品自動取り出しシステムの主な動作>
以下、このバラ積み物品自動取り出しシステム10の主な動作について説明する。
<Main operations of automatic unloading system for bulk goods>
Hereinafter, the main operation of this bulk article automatic take-out system 10 will be described.

以下の説明では、取り出し対象の物品(ワーク)90として、孔部91の内径がφj(mm)、その深さがd(mm)であり、重量が例えば約300gからなる円盤状のものを想定している。内径のφjは例えば約30mm、深さdは例えば約33mmとする。   In the following description, it is assumed that the article (work) 90 to be taken out is a disc-shaped article having an inner diameter of φj (mm), a depth of d (mm), and a weight of, for example, about 300 g. doing. The inner diameter φj is about 30 mm, for example, and the depth d is about 33 mm, for example.

また、バラ積み物品取り出し用ロボットハンド1としては、図12等に示されるように、その取付け部20の上端から揺動支持部50の揺動支点Pまでの長さL1が約70mm、その揺動支持部50の揺動支点Pから作業部30の保持爪40の先端部までの長さL2が約262mmの大きさのものを使用する場合を想定している。また、ロボットハンド1としては、図12等に示されるように、その3つの保持爪40A〜40Cが閉じている状態(アンロック状態)における下部側の保持領域の外形φkが約26mmであるものを想定している。   Further, as shown in FIG. 12 and the like, the robot hand 1 for picking up loose articles has a length L1 from the upper end of the mounting portion 20 to the swing fulcrum P of the swing support portion 50 of about 70 mm. It is assumed that a length L2 from the swinging fulcrum P of the dynamic support portion 50 to the tip end portion of the holding claw 40 of the working portion 30 is about 262 mm. In addition, as shown in FIG. 12 and the like, the robot hand 1 has an outer shape φk of about 26 mm in the lower holding region when the three holding claws 40A to 40C are closed (unlocked). Is assumed.

さらに、取り出し対象として定められる1つの物品(ワーク)90Aは、その孔部91も含めて、収容箱95の底面に対して「30°」の傾き角度で傾いた状態でバラ積みされているものとする。   Furthermore, one article (work) 90 </ b> A determined as an object to be taken out, including the hole 91, is stacked in a state of being inclined at an inclination angle of “30 °” with respect to the bottom surface of the storage box 95. And

◎通常の動作例
はじめに、自動取り出しシステム10の主な動作について通常の動作例に基づいて説明する。
通常の動作例とは、上記取り出し対象となる物品(ワーク)90Aについて、識別装置13としてのビジョンシステムがその傾き角度を「30°」として正しく認識している場合(ケース1)と、ビジョンシステムがその傾き角度を例えば「20°」と誤認識しているが、その物品(ワーク)90Aの姿勢の変更を困難にする隣り合う邪魔な物品(ワーク)90Bが存在しない場合(ケース2)とを前提条件とした動作例になる。
Normal Operation Example First, the main operation of the automatic pickup system 10 will be described based on a normal operation example.
In the normal operation example, when the vision system as the identification device 13 correctly recognizes the inclination angle of the article (work) 90A to be taken out as “30 °” (case 1), the vision system Erroneously recognizes the inclination angle as, for example, “20 °”, but there is no adjacent disturbing article (work) 90B that makes it difficult to change the posture of the article (work) 90A (case 2). This is an example of operation with the above as a prerequisite.

まず、自動取り出しシステム10では、図9に示されるように、制御装置14の制御指令により、識別装置13としてのビジョンシステムが作動してバラ積みされた物品(ワーク)90群を識別するためのスキャンを実行する(ステップ10。以下、これを「ST10」と表記する。他のステップも同様とする。)。続いて、ビジョンシステム制御部142において、最も取り出し(ピッキング)しやすいワーク90Aを決定した後(ST11)、その取り出し対象のワーク90Aの位置及び姿勢(傾き角度)について検出する(ST12)。   First, in the automatic take-out system 10, as shown in FIG. 9, the vision system as the identification device 13 is activated by the control command of the control device 14 to identify a group of articles (workpieces) 90 stacked in bulk. A scan is executed (step 10; hereinafter, this will be referred to as “ST10”. The same applies to other steps). Subsequently, the vision system control unit 142 determines the work 90A that is most likely to be picked up (ST11), and then detects the position and orientation (tilt angle) of the work 90A to be picked up (ST12).

続いて、ビジョンシステム制御部142において確定(認識)したワーク90Aの位置及び姿勢に関する情報がロボット制御部141に送信されると、ロボット装置11では、図12の動作状態No.1として例示するように、その入手した情報に基づいてロボットアーム12が作動してロボットハンド1をワーク90Aの孔部91の近くに移動させた後、ロボットハンド1の作業部30における保持爪40A〜40Cである3つ爪チャック先端をワーク90Aの孔部91の入口に向けた状態にする(ST13)。   Subsequently, when information regarding the position and orientation of the workpiece 90A determined (recognized) by the vision system control unit 142 is transmitted to the robot control unit 141, the robot apparatus 11 is exemplified as the operation state No. 1 in FIG. Further, after the robot arm 12 is actuated based on the obtained information to move the robot hand 1 to the vicinity of the hole 91 of the workpiece 90A, the holding claws 40A to 40C in the working unit 30 of the robot hand 1 are 3 The tip of the nail chuck is set in a state of being directed toward the entrance of the hole 91 of the workpiece 90A (ST13).

このときのロボットハンド1の取付け部20の上面が存在する位置について、ロボットハンド1(保持爪40の先端部)の孔部91への進入動作の開始基準位置(Q)とし(図12)、この開始基準位置(Q)に達した時点を進入動作の開始時点(t0)とする(図11)。また、この進入動作の開始時点では、ロボットハンド1における状態切り替え部60は揺動支持部50の揺動支持を無効にして作業部30を基準の姿勢に固定したロック状態にしている(図3、図11)。
なお、図12は、ビジョンシステムがワーク90A(孔部91)の傾き角度を誤認識した上記ケース1の場合を図示している。また、図12等における1点鎖線GLは、重力方向とほぼ平行する鉛直線を示している。前述した基準中心線VLは、ロボットアーム12の姿勢で定まるものであるため、この鉛直線GLと一致することもあるが、異なることが多い。
At this time, the position where the upper surface of the mounting portion 20 of the robot hand 1 is present is set as a reference start position (Q) for the operation of entering the hole 91 of the robot hand 1 (the tip of the holding claw 40) (FIG. 12). The time point at which the start reference position (Q) is reached is set as the start time point (t0) of the approach operation (FIG. 11). Further, at the start of this approaching operation, the state switching unit 60 in the robot hand 1 is in a locked state in which the swinging support of the swinging support unit 50 is disabled and the working unit 30 is fixed to the reference posture (FIG. 3). , FIG. 11).
FIG. 12 illustrates the case 1 described above in which the vision system misrecognizes the tilt angle of the workpiece 90A (hole 91). In addition, a one-dot chain line GL in FIG. 12 or the like indicates a vertical line substantially parallel to the direction of gravity. Since the reference center line VL described above is determined by the posture of the robot arm 12, it may coincide with the vertical line GL, but is often different.

続いて、ロボットアーム12の作動により、ロボットハンド1は、図12の動作状態No.2として例示されるように、その作業部30における保持部40A〜40Cの3つ爪チャック先端がワーク90Aの孔部91に対して所定の深さe1(mm)になるまで進入させられる(ST14)。このときの深さe1は、例えば保持爪40A〜40Cの3つ爪チャック先端が孔部91の内面の一部に接触するときの深さを目安に設定される。この動作例における深さe1は、例えば約15mmに設定される。   Subsequently, by the operation of the robot arm 12, the robot hand 1 causes the tip of the three claw chucks of the holding units 40 </ b> A to 40 </ b> C in the working unit 30 of the work 90 </ b> A to be illustrated as the operation state No. 2 in FIG. 12. It is made to approach until it becomes predetermined depth e1 (mm) with respect to the hole part 91 (ST14). The depth e1 at this time is set with reference to, for example, the depth when the tips of the three claw chucks of the holding claws 40A to 40C are in contact with part of the inner surface of the hole 91. The depth e1 in this operation example is set to about 15 mm, for example.

この深さe1まで挿し込まれた時点t1になると、図11に示されるように、ハンド駆動装置7(73)が駆動して状態切り替え部60における移動体63を円筒体61から離間する方向M2に所要の距離だけ移動させることにより、ロボットハンド1における揺動支持部50の揺動支持を有効にして作業部30をロック状態からアンロック状態にする(ST15)。
これにより、ロボットハンド1における作業部30(保持爪40A〜40C)は、揺動支持部50の揺動支持により取付け部20に対して触れ角θ内で自在に揺れ動くことが可能な状態になる(図4、図6)。
At time t1 when the insertion is made up to the depth e1, the hand driving device 7 (73) is driven to move the moving body 63 in the state switching unit 60 away from the cylindrical body 61, as shown in FIG. Is moved by a required distance to enable the swing support of the swing support portion 50 in the robot hand 1 to change the working portion 30 from the locked state to the unlocked state (ST15).
As a result, the working unit 30 (holding claws 40A to 40C) in the robot hand 1 can swing freely within the touch angle θ with respect to the mounting unit 20 by the swing support of the swing support unit 50. (FIGS. 4 and 6).

続いて、ロボットアーム12の作動により、ロボットハンド1は、図12の動作状態No.3〜No.6として例示されるように、その作業部30における保持爪40A〜40Cがワーク90Aの孔部91に保持可能な深さe5(mm)になるまで進入させられる(ST16)。
保持可能な深さe5とは、例えば保持爪40A〜40Cがチャック状態を完了させる位置まで移動して孔部91の内面に押圧されることで孔部91を確実に保持することが可能になり、その状態で取り出し対象のワーク90Aを持ち上げて取り出すことが可能になる程度の深さである。この動作例における深さe5は、例えば約31mmに設定される。
Subsequently, by the operation of the robot arm 12, the robot hand 1 causes the holding claws 40 </ b> A to 40 </ b> C in the working unit 30 to be the holes of the work 90 </ b> A as illustrated in the operation states No. 3 to No. 6 of FIG. It is made to approach until it becomes the depth e5 (mm) which can be hold | maintained to 91 (ST16).
The holdable depth e <b> 5 is, for example, that the holding claws 40 </ b> A to 40 </ b> C move to a position where the chucking state is completed and are pressed against the inner surface of the hole 91, thereby reliably holding the hole 91. In this state, the depth is such that the workpiece 90A to be taken out can be lifted and taken out. The depth e5 in this operation example is set to about 31 mm, for example.

この際、上記ケース1の場合には、ロボットハンド1(保持爪40A〜40C)が、正確に認識した傾き角度(本例では30°)でワーク90Aの孔部91の内部に挿し込まれるので、特に孔部91の内面との接触により大きな摩擦抵抗を受けることもなく孔部91の内部にスムーズに進入して、その保持可能な深さe5まで容易に到達する。   At this time, in the case 1 described above, the robot hand 1 (holding claws 40A to 40C) is inserted into the hole 91 of the workpiece 90A at an accurately recognized inclination angle (30 ° in this example). In particular, it smoothly enters the inside of the hole 91 without receiving a large frictional resistance due to contact with the inner surface of the hole 91, and easily reaches the holdable depth e5.

一方、上記ケース2の場合には、ロボットハンド1(保持爪40A〜40C)が、誤認識した傾き角度(本例では20°)でワーク90Aの孔部91の内部に挿し込まれるので、孔部91の内面との接触により次第に大きな摩擦抵抗を受けて孔部91の内部に進入しにくくなる。
しかし、このロボットハンド1は、この段階において作業部30がアンロック状態で揺動支持部50により自在に揺れ動く状態になっているので(図11)、図12のNo.4〜No.6として例示されるように、その作業部30にある保持爪40A〜40Cがワーク90Aの孔部91の傾き角度に適合するよう進入角度(姿勢)をわずかに変えつつ孔部91の内部を進む。本例では、ロボットハンド1(保持爪40A〜40C先端)の孔部91への進入量がe1からe2,e3,e4,e5と徐々に増えるにつれて、図12に例示すごとく保持爪40A〜40Cの進入角度が最初の20.0°から20.3°になるまで少しずつ変更される。
このため、保持爪40A〜40Cは、孔部91の内面との接触による摩擦抵抗の増加が低減されるので、その結果として、保持可能な深さe5まで比較的スムーズに到達することが可能になる。
On the other hand, in the case 2 described above, the robot hand 1 (holding claws 40A to 40C) is inserted into the hole portion 91 of the workpiece 90A at an erroneously recognized inclination angle (20 ° in this example). Due to the contact with the inner surface of the portion 91, it gradually receives a large frictional resistance and becomes difficult to enter the hole portion 91.
However, this robot hand 1 is in a state in which the working unit 30 is freely swayed by the swing support unit 50 in this stage (FIG. 11), so that No. 4 to No. 6 in FIG. As illustrated, the holding claws 40 </ b> A to 40 </ b> C in the working unit 30 advance inside the hole 91 while slightly changing the approach angle (posture) so as to match the inclination angle of the hole 91 of the work 90 </ b> A. In this example, as the amount of entry of the robot hand 1 (the tips of the holding claws 40A to 40C) into the hole 91 gradually increases from e1 to e2, e3, e4, and e5, the holding claws 40A to 40C as shown in FIG. The approach angle is gradually changed from the initial 20.0 ° to 20.3 °.
For this reason, since the increase of the frictional resistance due to the contact with the inner surface of the hole 91 is reduced, the holding claws 40A to 40C can reach the holdable depth e5 relatively smoothly. Become.

これに対して、上記ケース2の場合、仮にこの段階で作業部30が自在に揺れ動くように支持された構造になっていないロボットハンドを用いたときには、保持爪40A〜40Cが当初の誤認識した傾き角度(本例では20°)のままで(進入角度を変えないままで)ワーク90Aの孔部91の内部を突き進むことになる。
このため、この場合には、保持爪40A〜40Cが孔部91の内面と次第に強く接触し出して干渉するようになり、それに比例して大きな摩擦抵抗を受けることとなり、その結果として、孔部91の内部に進入しにくくなる。最悪の場合は、既述したようにロボットアーム12の作動が過負荷の状態になって(本例ではサーボエラーになって)ロボット装置11が作業動作を停止してしまう。
この点、実施の形態1に係るロボットハンド1を用いた場合は、このようなロボットアーム12の作動が過負荷の状態になってロボット装置11が作業動作を停止してしまうおそれがほとんどなくなる。
On the other hand, in the case 2 described above, when a robot hand that is not supported so that the working unit 30 can freely swing at this stage is used, the holding claws 40A to 40C are erroneously recognized initially. The inside of the hole 91 of the workpiece 90A is pushed forward with the inclination angle (20 ° in this example) remaining (without changing the approach angle).
For this reason, in this case, the holding claws 40A to 40C gradually come into strong contact with the inner surface of the hole portion 91 and interfere with each other, and receive a large frictional resistance in proportion thereto. It becomes difficult to enter the inside of 91. In the worst case, as described above, the operation of the robot arm 12 becomes overloaded (in this example, a servo error occurs), and the robot apparatus 11 stops working.
In this regard, when the robot hand 1 according to the first embodiment is used, there is almost no possibility that the operation of the robot arm 12 is overloaded and the robot apparatus 11 stops working.

続いて、ロボットハンド1(保持爪40A〜40C)が孔部91に深さe5まで挿し込まれた時点(t2)になると、図10や図11に示されるように、制御装置14からの制御指令により、総合制御部140におけるシーケンスタイマーが計時をスタートさせるとともに、ハンド駆動装置70(71)が駆動して作業部30における駆動装置41が3つの保持爪40A〜40C(三つ爪チャック)を中心部から外側3方向に移動させて、保持爪40A〜40Cをアンチャック状態からチャック状態に移行させる(ST17)。
これにより、ロボットハンド1における作業部30の保持爪40A〜40Cは、図5(b)に例示するように、中心部から外側3方向に移動し始め、ワーク90Aの孔部91の内面に接近して保持爪40A〜40Cの保持作業が開始される。
Subsequently, when the robot hand 1 (holding claws 40A to 40C) is inserted into the hole 91 to the depth e5 (t2), the control from the control device 14 is performed as shown in FIG. 10 and FIG. In response to the command, the sequence timer in the overall control unit 140 starts timing, and the hand drive device 70 (71) is driven to drive the three holding claws 40A to 40C (three-claw chucks) by the drive device 41 in the working unit 30. The holding claws 40A to 40C are moved from the center portion to the outer three directions to shift from the unchucked state to the chucked state (ST17).
As a result, the holding claws 40A to 40C of the working unit 30 in the robot hand 1 start to move in the three directions from the center to the inside of the hole 91 of the workpiece 90A as illustrated in FIG. 5B. Then, the holding operation of the holding claws 40A to 40C is started.

しかる後、ロボットハンド制御部143においては、チャック検出部76(実際にはチャック用検知部76B)からチャック信号ONが発生されることを待つ(ST18)。このステップ18の動作は、後述する閾値時間Txよりも少ない時間が経過するまで続行される。   Thereafter, the robot hand controller 143 waits for the chuck signal ON to be generated from the chuck detector 76 (actually the chuck detector 76B) (ST18). The operation in step 18 is continued until a time less than a threshold time Tx described later has elapsed.

ステップ18においてロボットハンド制御部143がチャック検出部76からのチャック信号ONを受信した場合は、そのチャック信号ONを総合制御部140に出力して送信する(ST19)。また、ロボットハンド制御部143においては、シーケンスタイマーの計時する時間が、保持爪40A〜40Cによるワーク90Aの孔部91の保持作業が完了するまでの所要時間Tの最大時間(閾値時間)Tx以上になったか否かを判断する(ST20)。閾値時間Txは、予め実験等で適宜設定することができ、また、作業の実態に適合するように変更設定することもできる。この動作例における閾値時間Txは、例えば約0.6sec(秒)に設定される。   When the robot hand control unit 143 receives the chuck signal ON from the chuck detection unit 76 in step 18, the chuck signal ON is output and transmitted to the general control unit 140 (ST19). In the robot hand control unit 143, the time measured by the sequence timer is equal to or longer than the maximum time (threshold time) Tx of the required time T until the holding operation of the hole 91 of the workpiece 90A by the holding claws 40A to 40C is completed. It is determined whether or not (ST20). The threshold time Tx can be appropriately set in advance through experiments or the like, or can be changed and set to suit the actual situation of work. The threshold time Tx in this operation example is set to about 0.6 sec (seconds), for example.

ここで、上記ケース1の場合は、保持爪40A〜40Cがワーク90Aの孔部91に傾き角度のずれがほとんどなく正常な姿勢で挿し込まれることになるので、その保持爪40A〜40Cによる保持作業がスムーズに進む。このため、このときの保持爪40A〜40Cによる保持作業が完了するまでの所要時間Tは、図11に(1)を付して指し示す直線のように、最大時間(閾値時間)Txより短い時間t3aで済む。
また、上記ケース2の場合は、保持爪40A〜40Cがワーク90Aの孔部91に傾き角度のずれが少し生じた状態(姿勢)で挿し込まれるようになるので、その保持爪40A〜40Cによる保持作業に少し時間を要して進む。しかも、保持爪40A〜40Cの保持動作(外側3方向への移動)がワーク90Aの姿勢を是正する作業に少し寄与するので、その分、保持爪40A〜40Cの保持動作(外側3方向への移動)を完了させるまでの時間を要するようになる。このため、このときの保持爪40A〜40Cによる保持作業が完了するまでの所要時間T(t3b−t2)は、図11に(2)を付して指し示す直線のように、上記ケース1の場合の所要時間T(t3a−t2)よりも長くなる。ただし、このときの所要時間T(t3b−t2)は最大時間(閾値時間)Txよりも短い時間になる。
In the case 1 described above, the holding claws 40A to 40C are inserted into the hole 91 of the workpiece 90A in a normal posture with almost no deviation of the tilt angle, and therefore the holding claws 40A to 40C are held by the holding claws 40A to 40C. Work goes smoothly. For this reason, the required time T until the holding work by the holding claws 40A to 40C is completed is shorter than the maximum time (threshold time) Tx as shown by the straight line indicated by (1) in FIG. t3a is enough.
In the case 2 described above, the holding claws 40A to 40C are inserted into the hole 91 of the workpiece 90A in a state (posture) in which the tilt angle is slightly shifted, so that the holding claws 40A to 40C It takes a little time for the holding work. In addition, since the holding operation (moving in the outer three directions) of the holding claws 40A to 40C slightly contributes to the work for correcting the posture of the workpiece 90A, the holding operation of the holding claws 40A to 40C (in the outer three directions) is accordingly made. It takes time to complete (movement). Therefore, the required time T (t3b-t2) until the holding operation by the holding claws 40A to 40C is completed is the case of the case 1 as shown by the straight line indicated by (2) in FIG. It takes longer than the required time T (t3a-t2). However, the required time T (t3b-t2) at this time is shorter than the maximum time (threshold time) Tx.

続いて、ロボットハンド制御部143においては、シーケンスタイマーの計時する時間が上記閾値時間Tx以上になったことを確認した時点(t4)で、ロボットハンド1における作業部30の保持爪40A〜40Cによる保持動作が閾値時間Tx内で終了したとみなし、図11に示されるように、ハンド駆動装置70(73)を駆動させて状態切り替え部60における移動体63を円筒体61に接近する方向M1に移動させて、ロボットハンド1における揺動支持部50の揺動支持を無効にして作業部30をアンロック状態からロック状態にする(ST21)。
これにより、ロボットハンド1の作業部30(保持爪40A〜40C)においては、移動体63の斜面部64が、揺動支持部50の円筒体61の開口縁部62aの一部に接触するように前進した後、その円筒体61の開口縁部62aに完全に押圧された状態になる。この結果、作業部30(保持爪40A〜40C)は、図12の動作状態No.7として例示されるように、取付け部20における基準中心線VLにほぼ沿った直線状に並んだ基準の姿勢に戻されて固定された状態になる(図3)。
Subsequently, the robot hand control unit 143 uses the holding claws 40A to 40C of the working unit 30 in the robot hand 1 at the time (t4) when it is confirmed that the time measured by the sequence timer is equal to or greater than the threshold time Tx. Assuming that the holding operation has been completed within the threshold time Tx, as shown in FIG. 11, the hand driving device 70 (73) is driven to move the moving body 63 in the state switching unit 60 in the direction M1 approaching the cylindrical body 61. The movement unit 30 is moved to invalidate the swing support of the swing support unit 50 in the robot hand 1, and the working unit 30 is changed from the unlocked state to the locked state (ST21).
Thereby, in the working part 30 (holding claws 40A to 40C) of the robot hand 1, the inclined surface part 64 of the moving body 63 comes into contact with a part of the opening edge part 62a of the cylindrical body 61 of the swing support part 50. Then, the cylindrical body 61 is completely pressed against the opening edge 62a of the cylindrical body 61. As a result, the working portion 30 (holding claws 40A to 40C) has a reference posture arranged in a straight line substantially along the reference center line VL in the mounting portion 20, as exemplified by the operation state No. 7 in FIG. Returned to the state of being fixed (FIG. 3).

続いて、ロボットハンド制御部143においては、揺動検出部77(実際にはロック用検知部77B)から揺動支点のロック信号ONが発生されることを待つ(ST22)。そして、このステップ22においてロボットハンド制御部143が揺動検出部77からのロック信号ONを受信すると、通常の動作例においては、ロボットハンド1における作業部30の保持爪40A〜40Cがワーク90Aの孔部91を確実に保持したとみなす。
この際、ロボットハンド1の保持爪40A〜40Cに保持された段階のワーク90Aは、図12の動作状態No.7として例示するように、その姿勢が保持爪40A〜40Cの保持動作により変更されて、その傾き角度がばら積み時における30°からロボットハンド1の誤認識に基づく進入角度の約20°に近い状態になる。
Subsequently, the robot hand control unit 143 waits for a rocking fulcrum lock signal ON to be generated from the rocking detection unit 77 (actually the lock detection unit 77B) (ST22). In step 22, when the robot hand control unit 143 receives the lock signal ON from the swing detection unit 77, in the normal operation example, the holding claws 40A to 40C of the working unit 30 in the robot hand 1 are moved to the workpiece 90A. It is assumed that the hole 91 is securely held.
At this time, the posture of the workpiece 90A at the stage held by the holding claws 40A to 40C of the robot hand 1 is changed by the holding operation of the holding claws 40A to 40C as illustrated as the operation state No. 7 in FIG. Thus, the inclination angle is in a state close to about 20 ° of the approach angle based on erroneous recognition of the robot hand 1 from 30 ° at the time of bulk stacking.

最後に、ロボット装置11は、ロボットアーム12を作動させて、ロボットハンドの保持爪40A〜40Cで保持したワーク90Aをばら積みの収容箱95から持ち上げるようにして取り出し、その他の所定の場所に移動させる。   Finally, the robot apparatus 11 operates the robot arm 12 to take out the work 90A held by the holding claws 40A to 40C of the robot hand so as to be lifted from the bulk storage box 95 and move it to another predetermined place. .

以上により、通常の動作例におけるバラ積み物品自動取り出しシステム10の1つの物品(ワーク)90Aの取り出し作業(動作)が終了する。
このバラ積み物品自動取り出しシステム10によれば、上記通常の動作例で示したように、特にバラ積みされた物品90のうち取り出し対象となる物品90Aの孔部91の傾斜している角度を誤認識することがあっても、ロボットハンド1における揺動支持部50の揺動支持を所要の時期(例えば図11に経過時間t1、t4として示す時期)に有効及び無効にして使用するので、その物品90Aの取り出し作業を停止させることなく遂行することができる。
As described above, the take-out operation (operation) of one article (work) 90A of the automatic bulk take-out system 10 in the normal operation example is completed.
According to the unloading article automatic take-out system 10, as shown in the normal operation example, the angle of inclination of the hole 91 of the article 90 </ b> A to be taken out among the articles 90 that are stacked in bulk is erroneously set. Even if it is recognized, the swing support of the swing support portion 50 in the robot hand 1 is used while being enabled and disabled at a required time (for example, the times shown as elapsed times t1 and t4 in FIG. 11). The take-out operation of the article 90A can be performed without stopping.

◎特別の動作例
次に、自動取り出しシステム10の主な動作について、特別の動作例に基づいて説明する。
特別の動作例とは、上記取り出し対象となる物品(ワーク)90Aについて、識別装置13としてのビジョンシステムがその傾き角度を例えば「20°」と誤認識し、しかも、図15(a)に例示するように、その物品(ワーク)90Aの姿勢の変更を困難にする取り合う邪魔な物品(ワーク)90Bが存在する場合(ケース3)を前提条件とした動作例になる。
Special Operation Example Next, the main operation of the automatic take-out system 10 will be described based on a special operation example.
The special operation example is that the vision system as the identification device 13 misrecognizes the inclination angle of, for example, “20 °” for the article (work) 90A to be taken out, and is illustrated in FIG. 15A. As described above, the operation example is based on the precondition that there is an interfering article (work) 90B that makes it difficult to change the posture of the article (work) 90A (case 3).

この特別の動作例では、自動取り出しシステム10が図10におけるステップ31以降に示す各動作を、図13の右半分(経過時間t2以後の内容)に示す各タイミングで実行することに特徴がある。
このため、特別の動作例におけるこれ以前の動作については、前述した通常の動作例の場合(図9に示すステップ10〜16と図10に示すステップ17〜18までの動作や、図11の左半分である経過時間t2までの内容)と同様である。また、特別の動作例におけるこれ以前の動作の進行状態(図14の動作状態No.1〜6として示す動作状態)についても、通常の動作例における進行状態(図12の動作状態No.1〜6として示す動作状態)と同様である。
This special operation example is characterized in that the automatic take-out system 10 executes each operation shown after step 31 in FIG. 10 at each timing shown in the right half of FIG. 13 (contents after elapsed time t2).
For this reason, the previous operations in the special operation example are the same as those in the normal operation example described above (the operations from Steps 10 to 16 shown in FIG. 9 and Steps 17 to 18 shown in FIG. This is the same as the content up to half the elapsed time t2. Further, the progress state of the previous operation in the special operation example (the operation state shown as the operation state No. 1 to 6 in FIG. 14) is also the progress state in the normal operation example (the operation state No. 1 to 1 in FIG. 12). (The operation state shown as 6).

そして、特別の動作例では、まず、通常の動作の場合と同様に、図10に示されるように、ロボットハンド1の保持爪40A〜40Cがアンチャック状態からチャック状態に移行された後(ST17)、ロボットハンド制御部143においてチャック検出部76からチャック信号ONが発生されることを待つが(ST18)、このときロボットハンド制御部143がそのチャック信号ONを受信しなかったところから始まる。   In the special operation example, first, as in the case of the normal operation, as shown in FIG. 10, after the holding claws 40A to 40C of the robot hand 1 are shifted from the unchucked state to the chucked state (ST17). However, the robot hand control unit 143 waits for the chuck signal ON to be generated from the chuck detection unit 76 (ST18). At this time, the robot hand control unit 143 starts when the chuck signal ON is not received.

この場合、ロボットハンド制御部143は、シーケンスタイマーの計時する時間が前記閾値時間Tx以上になったか否かを判断する(ST31)。
この際、上記ケース3では、保持爪40A〜40Cがワーク90Aの孔部91に傾き角度のずれが少し生じた状態(姿勢)で挿し込まれるようになることと、取り出し対象のワーク90Aの隣に邪魔なワーク90Bが存在してワーク90Aの姿勢の変更が困難であることにより、結果として、その保持爪40A〜40Cによる保持作業が予定通り進行せず閾値時間Tx内で終了しないこととなる。
In this case, the robot hand control unit 143 determines whether or not the time measured by the sequence timer is equal to or greater than the threshold time Tx (ST31).
At this time, in the case 3, the holding claws 40A to 40C are inserted into the hole portion 91 of the workpiece 90A in a state (posture) in which the tilt angle is slightly shifted, and next to the workpiece 90A to be taken out. As a result, the holding work by the holding claws 40A to 40C does not proceed as scheduled and does not end within the threshold time Tx. .

続いて、自動取り出しシステム10では、シーケンスタイマーの計時する時間が閾値時間Tx以上を経過したことが確認された時点(t4)で、保持爪40A〜40Cによる保持作業が閾値時間Tx内で終了しないとみなし、次の2つの動作を実行する。   Subsequently, in the automatic take-out system 10, the holding work by the holding claws 40A to 40C does not end within the threshold time Tx when it is confirmed that the time measured by the sequence timer has exceeded the threshold time Tx (t4). And the following two operations are executed.

すなわち、1つは、ロボット制御部141が、図14の動作状態No.8として例示されるように、ロボット装置11におけるロボットアーム12の先端部12Cをロボットハンド1の揺動支持部50を支点として下方側に所要の角度(β°)だけ傾ける動作を行う(ST32)。
これにより、ロボットアーム12の先端部12Cは、ロボットハンド1の揺動支持部50を支点として角度(β°)だけ傾いた姿勢になる。このロボットアーム12の先端部12Cが傾いたことに伴い、基準中心線VLは、図14の動作状態No.8の中に示すように角度(β°)で傾いた基準中心線VL2に変更される。また、このロボットアーム12の先端部12Cが傾くとき、ロボットハンド1の作業部30の姿勢は、ほとんど変わらない。
That is, one is that the robot control unit 141 uses the tip 12C of the robot arm 12 in the robot apparatus 11 as a fulcrum for the swing support unit 50 of the robot hand 1 as exemplified by the operation state No. 8 in FIG. Then, an operation of inclining downward by a required angle (β °) is performed (ST32).
As a result, the distal end portion 12C of the robot arm 12 is inclined by an angle (β °) with the swing support portion 50 of the robot hand 1 as a fulcrum. As the tip 12C of the robot arm 12 is tilted, the reference center line VL is changed to the reference center line VL2 tilted at an angle (β °) as shown in the operation state No. 8 of FIG. The Further, when the distal end portion 12C of the robot arm 12 is tilted, the posture of the working unit 30 of the robot hand 1 is hardly changed.

ここで、ロボットアーム12の先端部12Cが傾くときの下方側とは、例えば、ビジョンシステムが認識したワーク90Aの傾き角度の下方側になる方向である。また、その傾くときの下方側とは、換言すれば、ロボットアーム12の先端部12Cがワーク90Aのばら積み時の傾き角度(本例では30°)に近づく傾き姿勢になるために必要になる側の方向である。このロボットアーム12の先端部12Cを傾ける動作は、後述するロボットハンド1による邪魔なワーク90Bを退けるための前準備である。傾ける角度(β°)は、揺動支持部50における触れ角θとほぼ同じ角度か又は少し小さい角度に設定される。本例における傾ける角度(β°)は、例えば、約10°である。   Here, the downward side when the distal end portion 12C of the robot arm 12 is tilted is, for example, a direction that is below the tilt angle of the workpiece 90A recognized by the vision system. In other words, the lower side when tilted is, in other words, the side necessary for the tip portion 12C of the robot arm 12 to be in a tilted posture approaching the tilt angle (30 ° in this example) when the workpiece 90A is stacked. Direction. The operation of inclining the distal end portion 12C of the robot arm 12 is a preparation for moving a disturbing work 90B by the robot hand 1 described later. The angle of inclination (β °) is set to an angle that is substantially the same as or slightly smaller than the touch angle θ in the swing support portion 50. The angle of inclination (β °) in this example is about 10 °, for example.

もう1つは、ロボットアーム12の傾けが完了した時点(t6)において、ロボットハンド制御部143がハンド駆動装置70(73)を駆動させて状態切り替え部60における移動体63を円筒体61に接近する方向M1に移動させて、ロボットハンド1における揺動支持部50の揺動支持を無効にして作業部30をアンロック状態からロック状態にする(ST33)。   The other is that when the tilting of the robot arm 12 is completed (t6), the robot hand control unit 143 drives the hand drive device 70 (73) to bring the moving body 63 in the state switching unit 60 closer to the cylindrical body 61. In the moving direction M1, the swing support of the swing support part 50 in the robot hand 1 is disabled, and the working unit 30 is changed from the unlocked state to the locked state (ST33).

これにより、ロボットハンド1における作業部30(保持爪40A〜40C)は、通常の動作例のステップ21において説明した場合とほぼ同様に、移動体63の斜面部64が揺動支持部50の円筒体61の開口縁部62aの一部に接触するよう前進し、最終的に斜面部64が円筒体61の開口縁部62aを完全に押圧した状態になる。この結果、ロボットハンド1における作業部30(保持爪40A〜40C)は、図14の動作状態No.9として例示するように、作業部30(保持爪40A〜40C)が、先の角度(β°)だけ傾けたロボットアーム12の先端部12Cと一体で同じ角度(β°)だけ傾いた状態の取付け部20における傾き後の基準中心線VL2にほぼ沿った直線状に並んだ基準の姿勢に戻されて固定された状態になる(図15b)。   Thereby, in the working part 30 (holding claws 40A to 40C) in the robot hand 1, the inclined surface part 64 of the movable body 63 is the cylinder of the swinging support part 50, as in the case described in Step 21 of the normal operation example. It advances so that it may contact a part of opening edge part 62a of the body 61, and the slope part 64 will be in the state which pressed the opening edge part 62a of the cylindrical body 61 completely finally. As a result, the working unit 30 (holding claws 40A to 40C) in the robot hand 1 is set so that the working unit 30 (holding claws 40A to 40C) has the previous angle (β In the reference posture aligned in a straight line substantially along the reference center line VL2 after tilting in the mounting portion 20 that is integrally tilted by the same angle (β °) with the distal end portion 12C of the robot arm 12 tilted by only. It is returned and fixed (FIG. 15b).

そして、ロボットハンド1における作業部30(保持爪40A〜40C)は、特に上記2つ目の動作(ステップ33の動作)を行った際、図14の動作状態No.9として例示するように、その下端部が下方から上方に斜めに振り上げられるように移動する。この移動の動作により、図15(b)に例示されるように、ロボットハンド1の保持爪40A〜40Cに保持された取り出し対象のワーク90Aが、その隣り合う邪魔なワーク90Bを周囲に弾き飛ばすようにして退けることができる。
しかも、ロボットハンド1における作業部30(保持爪40A〜40C)は、特に上記2つ目の動作(ステップ33の動作)を行うことで、ロボットハンド1(保持爪40A〜40C)の傾き角度が取り出し対象のワーク90Aのばら積み時の傾き角度に近づいた状態になる。このため、このときの保持爪40A〜40Cの保持動作が、隣り合う邪魔なワーク90Bがほぼ同時に退かされて存在しなくなることも相まって、スムーズにかつ確実に進行するようになる。
Then, the working unit 30 (holding claws 40A to 40C) in the robot hand 1, especially when performing the second operation (operation of step 33), as illustrated as operation state No. 9 in FIG. The lower end moves so as to be swung up obliquely from below to above. By this movement operation, as illustrated in FIG. 15B, the workpiece 90A to be taken out held by the holding claws 40A to 40C of the robot hand 1 flips the adjacent disturbing workpiece 90B around. Can be rejected.
Moreover, the working unit 30 (holding claws 40A to 40C) in the robot hand 1 performs the second operation (the operation of step 33) in particular, so that the tilt angle of the robot hand 1 (holding claws 40A to 40C) can be increased. The state becomes close to the tilt angle when the workpiece 90A to be taken out is stacked. For this reason, the holding operation of the holding claws 40A to 40C at this time proceeds smoothly and surely in combination with the fact that the adjacent disturbing work 90B is retracted almost simultaneously and does not exist.

続いて、ロボットハンド制御部143においては、チャック検出部76(実際にはチャック用検知部76B)からチャック信号ONが発生されることを待つ(ST34)。ステップ34においてロボットハンド制御部143がチャック検出部76からのチャック信号ONを受信した時点(t7)では、引き続き、ロボットハンド制御部143において、揺動検出部77(実際にはロック用検知部77B)から揺動支点のロック信号ONが発生されることを待つ(ST35)。   Subsequently, the robot hand controller 143 waits for the chuck signal ON to be generated from the chuck detector 76 (actually the chuck detector 76B) (ST34). When the robot hand control unit 143 receives the chuck signal ON from the chuck detection unit 76 in step 34 (t7), the robot hand control unit 143 continues the swing detection unit 77 (actually the lock detection unit 77B). ) To wait for the rocking fulcrum lock signal ON to be generated (ST35).

そして、このステップ35においてロボットハンド制御部143が揺動検出部77からのロック信号ONを受信すると、特別の動作例においても、ロボットハンド1における作業部30の保持爪40A〜40Cがワーク90Aの孔部91を確実に保持したとみなす。   When the robot hand control unit 143 receives the lock signal ON from the swing detection unit 77 in step 35, the holding claws 40A to 40C of the working unit 30 in the robot hand 1 are moved to the workpiece 90A even in a special operation example. It is assumed that the hole 91 is securely held.

この後は、特別の動作例においても、前述した通常の動作例の場合と同様に、ロボット装置11は、ロボットアーム12を作動させて、ロボットハンドの保持爪40A〜40Cで保持したワーク90Aをばら積みの収容箱95から持ち上げるようにして取り出し、その他の所定の場所に移動させる。このときのワーク90Aの取り出し作業は、隣り合う邪魔なワーク90Bが存在しないので容易にかつ安定して行われる。   Thereafter, also in the special operation example, as in the case of the normal operation example described above, the robot apparatus 11 operates the robot arm 12 to hold the workpiece 90A held by the holding claws 40A to 40C of the robot hand. The material is taken out from the bulk storage box 95 and moved to another predetermined place. At this time, the work 90A is taken out easily and stably because there is no adjacent disturbing work 90B.

以上により、特別の動作例におけるバラ積み物品自動取り出しシステム10の1つの物品(ワーク)90Aの取り出し作業(動作)が終了する。
この自動取り出しシステム10によれば、上記特別の動作例で示したように、特にバラ積みされた物品90のうち取り出し対象となる物品90Aの姿勢の変更を困難にする隣り合う邪魔な物品90Bが存在する場合であっても、ロボットハンド1における揺動支持部50の揺動支持を所要の時期(例えば図13に経過時期t1、t6として示す時期)に有効及び無効にして使用することに加えて、ロボットアーム12を所定の時期(例えば図13に経過時期t4として示す時期)に傾けた後にその傾けたロボットアーム12に合わせてロボットハンド1の作業部30を基準の姿勢に戻して使用するので、その隣り合う邪魔な物品90Bを退けながら物品90Aの取り出し作業を行うことができる。
Thus, the take-out operation (operation) of one article (work) 90A of the bulk stacked article automatic take-out system 10 in the special operation example is completed.
According to this automatic take-out system 10, as shown in the above-described special operation example, the adjacent disturbing article 90B that makes it difficult to change the posture of the article 90A to be taken out, among the articles 90 that are stacked in bulk, is provided. Even if it exists, in addition to using the swing support of the swing support portion 50 in the robot hand 1 by making it valid and invalid at a required time (for example, times shown as elapsed times t1 and t6 in FIG. 13). Then, after the robot arm 12 is tilted at a predetermined time (for example, the time shown as elapsed time t4 in FIG. 13), the working unit 30 of the robot hand 1 is returned to the standard posture and used in accordance with the tilted robot arm 12. Therefore, it is possible to perform the operation of taking out the article 90A while dismissing the adjacent disturbing article 90B.

[他の実施の形態]
ロボットハンド1における作業部30は、実施の形態1で例示した衝撃吸収部35が省略された構成のものであってもよい。また、作業部30における保持爪40は、実施の形態1で例示した3つの保持爪40A〜40Cに限定されず、必要であれば他の構成(数や形状など)からなる保持爪を適用したものであってもよい。
[Other embodiments]
The working unit 30 in the robot hand 1 may have a configuration in which the impact absorbing unit 35 exemplified in the first embodiment is omitted. Further, the holding claws 40 in the working unit 30 are not limited to the three holding claws 40A to 40C exemplified in the first embodiment, and if necessary, holding claws having other configurations (number, shape, etc.) are applied. It may be a thing.

ロボットハンド1における揺動支持部50については、実施の形態1で例示した球面滑り軸受51を用いて構成したものに限らず、前述した揺動支持が可能なものであれば他の構成のものを適用しても構わない。
また、ロボットハンド1における状態切り替え部60についても、実施の形態1で例示した円筒体61、移動体63及び駆動装置65で構成したものに限らず、前述した揺動支持部50の揺動支持を有効又は無効にした各状態に切り替えることが可能なものであれば他の構成のものを適用しても構わない。
The swing support portion 50 in the robot hand 1 is not limited to the one configured using the spherical plain bearing 51 illustrated in the first embodiment, and may have other configurations as long as the swing support described above is possible. May be applied.
Further, the state switching unit 60 in the robot hand 1 is not limited to the one configured by the cylindrical body 61, the moving body 63, and the driving device 65 illustrated in the first embodiment, but the swing support of the swing support unit 50 described above. Any other configuration may be applied as long as it is possible to switch to each state in which is enabled or disabled.

この他、ロボットハンド1や自動取り出しシステム10により取り出す対象の物品90については、その孔部91が、ロボットハンド1における保持爪40による保持が可能であれば、貫通していない窪んだ形態からなる孔部であってもよい。   In addition, the article 90 to be taken out by the robot hand 1 or the automatic take-out system 10 has a recessed shape that does not penetrate as long as the hole 91 can be held by the holding claw 40 in the robot hand 1. It may be a hole.

1 …バラ積み物品取り出し用ロボットハンド
10…バラ積み物品自動取り出しシステム
11…ロボット装置
12…ロボットアーム
13…識別装置
14…制御装置
20…取付け部
30…作業部
40…保持爪
40A,40B,40V…3つ爪チャック(複数の保持爪)
41…保持爪を移動させる駆動装置
50…揺動支持部
51…球面滑り軸受
60…状態切り替え部
61…円筒体
62…開口
63…移動体
64…斜面部
65…エアーシリンダ(移動体を往復移動させる駆動装置)
70…ハンド駆動装置
90…ばら積みされた物品
90A…取り出し対象と定めた1つの物品
91…孔部
VL…基準中心線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Robot hand for picking up loose articles 10 ... Automatic picking system for bulk goods 11 ... Robot device 12 ... Robot arm 13 ... Identification device 14 ... Control device 20 ... Mounting portion 30 ... Working portion 40 ... Holding claws 40A, 40B, 40V ... 3-jaw chuck (multiple holding claws)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 41 ... Drive device 50 which moves holding nail ... Swing support part 51 ... Spherical plain bearing 60 ... State switching part 61 ... Cylindrical body 62 ... Opening 63 ... Moving body 64 ... Slope part 65 ... Air cylinder (moving body is reciprocated) Drive device)
70 ... Hand drive device 90 ... Bulk-laden article 90A ... One article 91 determined to be taken out ... Hole VL ... Reference center line

Claims (2)

ロボットアームに装着して使用され、バラ積みされた物品を1つずつその物品に設けられている孔部を保持した状態で取り出すロボットハンドであって、
ロボットアームに取り付けて固定される取付け部と、
前記物品の孔部に挿し込まれて孔部の内面に押圧して前記孔部を保持するよう作動する保持爪を有する作業部と、
前記作業部を前記取付け部に対して基準の姿勢にあるときの基準中心線の周りに所要の振り角で自在に揺れ動く状態で支持し得る揺動支持部と、
前記揺動支持部の揺動支持を有効にするよう作動して前記作業部を前記取付け部に対して自在に揺れ動く状態にする一方で、前記揺動支持部の揺動支持を無効にするよう作動して前記作業部を前記取付け部に対して基準の姿勢に戻して固定させた状態にする状態切り替え部と、
を少なくとも備え
前記作業部は、外側にむけて移動する複数の保持爪と、前記複数の保持爪を移動させる駆動装置を備えて構成されており、
前記揺動支持部は、球面滑り軸受を用いて構成されており、
前記状態切り替え部は、前記球面滑り軸受の内輪体に一端の開口を露出させた状態で埋設される円筒体と、前記円筒体の開口の縁部に接触し得る円錐面状の斜面部を有して進退移動する移動体と、前記移動体を進退移動させる駆動装置とで構成されていることを特徴とするバラ積み物品取り出し用ロボットハンド。
A robot hand that is used by being attached to a robot arm and takes out the stacked articles one by one while holding the holes provided in the articles,
A mounting portion fixed to the robot arm and fixed;
A working part having a holding claw that is inserted into the hole part of the article and operates to hold the hole part by pressing against the inner surface of the hole part;
A swing support portion capable of supporting the working portion in a state of swinging freely at a required swing angle around a reference center line when in a reference posture with respect to the mounting portion;
Actuating to enable the swing support of the swing support portion to make the working portion swing freely with respect to the mounting portion, while disabling the swing support of the swing support portion A state switching unit that operates and puts the working unit back into a reference posture and fixed to the mounting unit;
With at least,
The working unit includes a plurality of holding claws that move outward, and a driving device that moves the plurality of holding claws,
The swing support portion is configured using a spherical plain bearing,
The state switching portion has a cylindrical body embedded with an opening at one end exposed in the inner ring body of the spherical plain bearing, and a conical slope portion that can contact an edge of the opening of the cylindrical body. Then, a robot hand for picking up bulk goods , comprising: a moving body that moves forward and backward, and a drive device that moves the moving body forward and backward .
請求項1に記載のバラ積み物品取り出し用ロボットハンドと、
前記ロボットハンドを装着するとともにバラ積みされた物品の取り出し作業を行うように作動するロボットアームを有したロボット装置と、
バラ積みされた物品の状態を計測して識別する識別装置と、
前記ロボットハンドの作業部及び状態切り替え部の作動する部分を駆動させるハンド駆動装置と、
前記識別装置の識別情報等の情報に基づいて前記ロボット装置のロボットアームを作動させるとともに、前記ハンド駆動装置を作動させる制御装置と、
を少なくとも備え、
前記制御装置は、
前記ロボットアームを作動させて前記ロボットハンドの作業部における保持爪を取り出す対象と定めた1つの物品の孔部に所定の深さまで挿し込んだ時点で、前記ハンド駆動装置を作動させて前記ロボットハンドの揺動支持部の揺動支持を有効にする動作と、
前記ロボットアームを作動させて前記ロボットハンドの作業部における保持爪を当該物品の孔部に保持可能な深さまで挿し込んだ時点で、前記ハンド駆動装置を作動させて前記保持部における保持爪による保持作業を開始する動作と、
前記保持爪による当該物品の孔部の保持作業が完了するまでの所要時間が予め定めた閾値時間内で終了したときに、前記ハンド駆動装置を作動させて前記ロボットハンドの揺動支持部の揺動支持を無効にして前記作業部を基準の姿勢に戻す動作と、
前記保持爪による当該物品の孔部の保持が完了するまでの所要時間が前記閾値時間内で終了しないときに、前記ロボットアームを作動させて当該ロボットアームを前記ロボットハンドの揺動支持部を支点として下方側に所要の角度だけ傾けるとともに、当該ロボットアームの傾けが完了した時点で前記ハンド駆動装置を作動させて前記ロボットハンドの揺動支持部の揺動支持を無効にして前記作業部を基準の姿勢に戻す動作と、
を含む複数の動作を行うよう構成されていることを特徴とするバラ積み物品自動取り出しシステム
The robot hand for taking out bulk goods according to claim 1,
A robot apparatus having a robot arm that is attached to the robot hand and operates to take out a bulked article;
An identification device that measures and identifies the state of the stacked articles,
A hand driving device for driving a working part of the robot hand and a part for operating the state switching part;
A control device that operates the robot arm of the robot device based on information such as identification information of the identification device, and operates the hand drive device;
Comprising at least
The controller is
When the robot arm is actuated and inserted to a predetermined depth into a hole of one article that is determined as a target for taking out the holding claws in the working part of the robot hand, the hand drive device is actuated to activate the robot hand. An operation of enabling the swing support of the swing support portion of
When the robot arm is operated and the holding claw in the working part of the robot hand is inserted to a depth that can be held in the hole of the article, the hand driving device is operated and the holding part is held by the holding claw. Action to start work,
When the time required to complete the holding operation of the hole of the article by the holding claws is completed within a predetermined threshold time, the hand driving device is operated to swing the swing support portion of the robot hand. Disabling dynamic support and returning the working unit to a standard posture;
When the time required to complete the holding of the hole of the article by the holding claw does not end within the threshold time, the robot arm is operated so that the robot arm is supported by the swing support part of the robot hand. The robot arm is tilted downward by a required angle, and when the tilting of the robot arm is completed, the hand drive device is operated to invalidate the swing support of the swing support portion of the robot hand, and the working portion is used as a reference. To return to the posture of
A system for automatically picking up bulk articles, wherein the system is configured to perform a plurality of operations including:
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