(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを把持するハンド部と、前記ハンド部を移動させ、ワークを順次搬送してパレットに整列して積載するアーム部と、前記アーム部を走行移動させる搬送部と、前記各部の動作を制御する制御部と、を備えたパレタイズ装置であって、
前記ハンド部は、ワークを把持する複数の爪と、前記爪がワーク間に挟まれないように該爪を退避させる退避機構と、を備え、
前記アーム部と前記搬送部とは、前記爪によってワークを把持したハンド部を移動させてワークをパレット上に移動させ、前記ハンド部がワークを整列させる方向の前方側にある爪を前記退避機構によってワーク間に挟まれない方向に退避させてから前記ハンド部を移動させることにより、前記方向の後方側にある爪によってワークを押してワークを整列させることを特徴とするパレタイズ装置。
【請求項２】
前記退避機構は、前記退避させる爪を根本部と先端部の２つの部分とし、前記先端部を前記根本部の方向に平行移動させて互いに重なるように収納して該爪を退避させる構成を有していることを特徴とする請求項１に記載のパレタイズ装置。
【請求項３】
前記退避機構は、前記退避させる爪を根本部と先端部の２つの部分とし、前記根本部と前記先端部との境界位置に前記先端部を回転移動する回転軸を有し、前記先端部を前記回転軸回りに回転移動させて前記根本部に重なるように収納して該爪を退避させる構成を有していることを特徴とする請求項１に記載のパレタイズ装置。
【請求項４】
前記退避機構は、前記退避させる爪を互いに屈曲自在に結合された根本部と先端部の２つの部分とし、前記先端部を前記根本部に対して外方に屈曲させることにより該爪の長さを短くして該爪を退避させる構成を有していることを特徴とする請求項１に記載のパレタイズ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークを把持、搬送してパレット上に整列させるパレタイズ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ワークの輸送やハンドリングのためにパレットにワークを積載するパレタイズ装置が生産工場や流通運送業界などで用いられている。このようなパレタイズ装置として、ワークを相互間の隙間がないようにパレットに整列積載するために、先にパレタイズされているワークに向けて、後のワークを押し付けるように移動するようにした装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このようなパレタイズ装置を、爪を有するハンド部でワークを把持し、ワークをパレット上に移動させてからハンド部の爪でワークを押して移動させる装置に適用するには、ワークを整列させる方向の前方側の爪を逃がす必要がある。そこで、前方側の爪が短く、後方側の爪が長い構成とし、ワーク整列の際に、前方の爪による把持を緩めて、前方側の爪が逃げる状態までハンド部全体を上方や側方に引き抜いて、後方の長い爪で押し動作を行えばよい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許２５４９１３９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したようなハンド部全体を引き抜いて前方側の爪を逃がしてワークを整列積載するパレタイズ装置においては、ハンド部を引き抜く動作に時間がかかり、効率的なパレタイズ動作ができず、サイクルタイムを短縮できないという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記課題を解消するものであって、簡単な構成により、ワークの整列時にハンド部を引き抜く動作が不要で高速にパレタイズできるパレタイズ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を達成するために、請求項１の発明は、ワークを把持するハンド部と、前記ハンド部を移動させ、ワークを順次搬送してパレットに整列して積載するアーム部と、前記アーム部を走行移動させる搬送部と、前記各部の動作を制御する制御部と、を備えたパレタイズ装置であって、前記ハンド部は、ワークを把持する複数の爪と、前記爪がワーク間に挟まれないように該爪を退避させる退避機構と、を備え、前記アーム部と前記搬送部とは、前記爪によってワークを把持したハンド部を移動させてワークをパレット上に移動させ、前記ハンド部がワークを整列させる方向の前方側にある爪を前記退避機構によってワーク間に挟まれない方向に退避させてから前記ハンド部を移動させることにより、前記方向の後方側にある爪によってワークを押してワークを整列させるものである。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載のパレタイズ装置において、前記退避機構は、前記退避させる爪を根本部と先端部の２つの部分とし、前記先端部を前記根本部の方向に平行移動させて互いに重なるように収納して該爪を退避させる構成を有しているものである。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１に記載のパレタイズ装置において、前記退避機構は、前記退避させる爪を根本部と先端部の２つの部分とし、前記根本部と前記先端部との境界位置に前記先端部を回転移動する回転軸を有し、前記先端部を前記回転軸回りに回転移動させて前記根本部に重なるように収納して該爪を退避させる構成を有しているものである。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項１に記載のパレタイズ装置において、前記退避機構は、前記退避させる爪を互いに屈曲自在に結合された根本部と先端部の２つの部分とし、前記先端部を前記根本部に対して外方に屈曲させることにより該爪の長さを短くして該爪を退避させる構成を有しているものである。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明によれば、ワークの整列時に前方側にある爪を退避機構によって退避させるので、ハンド部を引き抜く動作が不要で高速にワークを整列積載してパレタイズすることができサイクルタイムを短縮することができる。
【００１１】
請求項２の発明によれば、簡単な構成で退避機構を構成できる。
【００１２】
請求項３の発明によれば、簡単な構成で退避機構を構成できる。
【００１３】
請求項４の発明によれば、簡単な構成で退避機構を構成できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係るパレタイズ装置の斜視図。
【図２】同装置のブロック構成図。
【図３】（ａ）（ｂ）は同装置のハンド部の爪の退避動作を示す斜視図。
【図４】同装置のハンド部の退避機構の例を示す部分斜視図。
【図５】（ａ）（ｂ）（ｃ）は同装置による一連のパレタイズ動作を時系列的に示す側面図。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は同装置のワークの整列動作を示す部分斜視図。
【図７】（ａ）（ｂ）は同装置のハンド部の爪の退避機構の他の例を示す斜視図。
【図８】（ａ）（ｂ）は同装置のハンド部の爪の退避機構のさらに他の例を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態に係るパレタイズ装置について、図面を参照して説明する。図１、図２に示すように、パレタイズ装置１は、ワークＷを把持するハンド部２と、ハンド部２を移動させ、ワークＷを順次搬送してパレット７に整列して積載するアーム部３と、アーム部３を走行移動させる搬送部４と、前記各部の動作を制御する制御部１０と、を備え、ハンド部２は、ワークＷを把持する長爪２１および退避爪２２と、退避爪２２を退避させる退避駆動部２ｂと、を備えている。アーム部３は、爪２１，２２によってワークＷを把持したハンド部２を移動させてワークＷをパレット７上に移動させ、ハンド部２がワークＷを整列させる方向の前方側にある退避爪２２を退避駆動部２ｂによって退避させ、前記方向の後方側にある長爪２１によってワークＷを押してワークＷを整列させる。以下、詳細説明する。
【００１６】
パレタイズ装置１は、ワークＷを供給場所から順次搬送して、予め所定位置に設置された可搬式のパレット７上に隙間なく整列させて積載する装置であり、対象とするワークＷは、例えば長尺のダンボール箱であり、コンベア９によって供給され、そのストッパ９１によって位置決めされて静止している。パレタイズ装置１は、コンベア９上に位置決めされているワークＷの長手方向の両端を把持して搬送する。そのため、パレタイズ装置１はコンベア９に向かって左右に一対の構成とされている。パレット７は、左右一対で構成されたパレタイズ装置１の中央線上の床面に配置されている。ここで、説明の便のために、地上に固定されたｘｙｚ直交座標系を設定する。ｘ方向はハンド部２から見てコンベア９に向かう水平方向、ｙ方向はハンド部２から見てパレット７に向かう水平方向、ｚ方向は垂直上方とする。すると、左側のハンド部２については、左手系のｘｙｚ座標系となり、右側のハンド部２については、右手系のｘｙｚ座標系となる。ハンド部２についても、同様に、左右のＸＹＺ座標系が設定される。また、左右一対のハンド部２は、互いに左右勝手違い関係になっている。
【００１７】
ハンド部２は、人の手のひらに相当する平板状のハンドベース部２０と、ハンドベース部２０から立設するそれぞれ板状の長爪２１と、退避爪２２と、回転部２３と、を備えている。長爪２１と退避爪２２とは、それぞれ２個ずつが互いに直交して、直方形の対向する隅部をそれぞれ挟む態様で配置されている。すなわち、ハンド部２は、ワークＷを把持するための４本の爪を有し、長爪２１と退避爪２２がそれぞれ２本ずつ隣り合う位置に取り付けられている。２つの長爪２１は共にハンドベース部２０に固定されている。長爪２１の少なくとも一方には、長爪２１に作用する外力を測定するための応力センサ１ａが設けられている。応力センサ１ａは、歪ゲージなどを用いて構成することができる。また、応力センサ１ａとして、市販されている６軸力センサやロードセルを使用することができる。応力センサ１ａが装備されている長爪２１によってワークＷを押すことにより、先に積載されている他のワークに接触して発生する負荷を検知して、その負荷の度合いによってワーク間の隙間が無くなったか否かを判断して、整列積載位置とすることができる。
【００１８】
２つの退避爪２２は、共に可動爪であり、例えばエアシリンダや油圧シリンダから成る開閉駆動部２ａによってハンドベース部２０に平行に移動することができる。退避爪２２を、開閉駆動部２ａによって移動させることにより、長爪２１と退避爪２２間の距離を変えてハンド部２を開閉でき、ワークＷを把持したり、解放したりできる。退避爪２２の移動距離、すなわちストロークは、把持するワーク寸法の最小から最大までをカバーできるストロークであり、品種により寸法が異なるワークＷに対応できるようになっている。本実施形態では、４本の爪のうち、長爪２１を固定し退避爪２２を可変としたが、４本の爪を全て可動とすることもできる。なお、退避爪２２とその退避駆動部２ｂについては、図３、図４を参照して後述する。
【００１９】
アーム部３は、アームベース部３０と、上下駆動部３ａと、接離駆動部３ｂと、を備えている。アームベース部３０は、床面近くから垂直に設けられた支柱部材３１と、支柱部材３１から片持ち梁のように張り出した水平部材３２と、水平部材３２から垂下保持されている垂直部材３３とによって構成される。水平部材３２は、上下駆動部３ａによって、支柱部材３１に沿って上下動される。垂直部材３３は、接離駆動部３ｂによって、水平部材３２に沿って水平動される。垂直部材３３には、回転部２３が取り付けられており、回転部２３は、垂直部材３３に対してハンド部２のハンドベース部２０を、矢印Ｒ，Ｒ１で示すように、ｙ軸（Ｙ軸）回りに回転自在に保持している。また、回転部２３は、不図示の回転駆動部によって、ハンド部２を所定の回転角度に保持することができる。
【００２０】
搬送部４は、床面に配設された２本のレール４１上を搬送駆動部４ａによって移動する搬送ベース部４０を備えている。搬送ベース部４０は、上述の支柱部材３１、従って、アーム部３、回転部２３、ハンド部２の全体をその上部に保持している。搬送部４がレール４１に沿って移動することにより、ハンド部２がレール４１に沿って移動する。これらの構成により、ハンド部２は、４軸について移動または回転することができる。これらの軸は、回転部２３によるワークＷを回転させるためにハンド部２を回転させる軸、アーム部３によるワークＷを上下に移動させる軸、ワークＷの長さ寸法に対応できるように左右のハンド部２の間隔を変える軸、および、搬送部４によるワークＷをコンベア９とパレット７との間で移動する軸の４軸で構成されている。
【００２１】
パレット７は、長尺のワークＷを多段積みできるように、パレット本体７０に、ワーク転倒防止部材７１を備えて構成されている。パレット本体７０の長さは、ワークＷの長さに合わせてあり、パレット本体７０の幅は、空き空間を生じることなく複数個のワークＷを効率的に整列可能な寸法に合わせてある。また、ワーク転倒防止部材７１は、パレット本体７０に積載されたワークＷの転倒を防止するものであり、折り畳み式のポールなどで構成される。このワーク転倒防止部材７１は、必要に応じて設けることができる。
【００２２】
退避爪２２は、図３（ａ）（ｂ）に示すように、根本部２２ａと先端部２２ｂの２つの部分を有し、これらは互いに蝶番によって屈曲自在に結合されており、先端部２２ｂは、退避駆動部２ｂ（不図示）によって駆動されて外方に屈曲することができる。退避爪２２は、その先端部２２ｂが屈曲することにより、爪の長さが短く変更される。これにより、ワークを把持したハンド部２が、ワークの整列のために把持しているワークを他のワークに押し付ける際に、退避爪２２の先端部２２ｂを退避させて、爪がワーク間に挟まれないようにすることができる。
【００２３】
退避駆動部２ｂは、例えば、図４に示すように、モータ２２ｃと、モータ２２ｃに直結したプーリ２２ｄと、一端をプーリ２２ｄに巻きつけられ他端を先端部２２ｂに締結したワイヤ２２ｅと、先端部２２ｂを屈曲状態からもとの状態に戻すためのバネによる付勢手段（不図示）と、先端部２２ｂによってワークを把持できるように根本部２２ａに対して先端部２２ｂを固定するロック機構（不図示）と、を備えて構成することができる。先端部２２ｂを退避させるには、ロック機構を解除し、モータ２２ｃを回転してプーリ２２ｄにワイヤ２２ｅを巻きつけることにより、先端部２２ｂを屈曲させる。また、先端部２２ｂをワークを把持できる状態に戻すには、ワイヤ２２ｅを巻き戻してバネによって先端部２２ｂを非屈曲状態として、ロック機構によって先端部２２ｂを根本部２２ａに対して固定させる。退避爪２２は、根本部２２ａと先端部２２ｂとが一体となって開閉駆動部２ａ（図２）によって開閉され、ワークを把持解放、または把持する。なお、先端部２２ｂの屈曲動作によっても、ワークの把持解放がなされるが、屈曲動作の前に予め開閉駆動部２ａによって、ワークを把持している力を弱めておくことが、退避駆動部２ｂの機械的保護のために望ましい。
【００２４】
次に、図５、図６により、パレタイズ装置１の動作を説明する。図５（ａ）に示すように、ハンド部２は、既知のコンベア９の傾き角度に合わせて回転部２３（図１）によって所定角度回転させた状態でストッパ９１で位置決めされたワークＷを把持して持ち上げる間に、または持ち上げた後に、ワークＷの姿勢を水平にする。その後、ハンド部２は、水平移動してパレット７の所定位置まで移動し、その移動の間に、または水平移動した後に、ワークＷの上下方向が所定方向となるように回転する。ハンド部２は、この状態で長爪２１と退避爪２２とが水平に並んだ状態となるように、予めハンド部２を回転させた状態でコンベア９におけるワークＷを把持している。ハンド部２は、その後パレット本体７０に向けて下降し、その間に、または下降した位置で、退避爪２２の先端部２２ｂを屈曲させて爪を短くして退避させる。その後、ハンド部２は、図５（ｂ）に示すように、水平移動して先に積載されているワークＷ０にワークＷを押し付けて整列させ、図５（ｃ）に示すように、ハンド部２の長爪２１を引き抜くことにより、ワークＷが自重で下方に移動してパレット７上に載置される。
【００２５】
図６は、上述の図５に示した動作と同様の動作を示すものである。ハンド部２は、図６（ａ）に示すように、ワークＷをパレット７上の高さΔｚ、ワークＷ０との距離Δｘの位置まで搬送した後、図６（ｂ）に示すように、ワークＷ０側の退避爪２２の先端部２２ｂを屈曲させて退避させ、ワークＷ０方向（矢印ｘ１方向）にワークＷを移動させ、図６（ｃ）に示すように、ワークＷをワークＷ０に押し当てた状態とする。次に、ハンド部２は、図６（ｄ）に示すように、上側の退避爪２２の先端部２２ｂを屈曲させて、ハンド部２によるワークＷ０の把持を解除し、長爪２１をハンド部２と共に外側方向（矢印ｙ１方向）に引き抜くことにより、ワークＷがパレット７上に整列載置される。
【００２６】
次に、図７、図８により、退避爪２２を退避させる退避機構の他の例を説明する。図７（ａ）（ｂ）に示すハンド部２の退避爪２２は、その先端部２２ｂが爪の方向に沿って前後移動する機構を備えており、退避時に、先端部２２ｂが根本部２２ａの方向に平行移動して根本部２２ａに重なるように収納される。また、図８（ａ）（ｂ）に示すハンド部２の退避爪２２は、その先端部２２ｂが根本部２２ａとの境界位置に、爪に垂直な方向の回転軸を有し、その回転軸回りに回転移動する機構を備えており、退避時に、先端部２２ｂが回転軸周りに回転して根本部２２ａに重なるように収納される。これらの平行移動や回転移動による退避動作は、図２に示した退避駆動部２ｂの駆動力によって行われる。ここで示したハンド部２は、それぞれ退避爪２２を２つ有し、その一方のみが先端部２２ｂを退避させる構成となっているが、２つの退避爪２２に退避機構を備えてもよい。
【００２７】
本発明によれば、ワークの整列時に前方側にある爪を退避機構（退避駆動部）によって退避させるので、ハンド部２を引き抜く動作が不要で高速にワークを整列積載してパレタイズすることができサイクルタイムを短縮することができる。なお、本発明は、上記構成に限られることなく種々の変形が可能であり、上述した各構成を互いに組み合わせた構成とすることができる。また、長爪２１は２つでなく１つでもよく、退避爪２２は２つでなく１つでも、３つでもよい。また、退避爪２２を根本部２２ａと先端部２２ｂとで構成した実施形態を示したが、根本部２２ａのない構成でもよい。また、退避機構や退避駆動部は、上述したもの以外にリンク機構や梃子機構を用いるものなど、任意のものを用いることができる。また、ハンド部２を左右一対として、ワークの両端を把持する実施形態をしめしたが、ハンド部２は片側だけでもよく、また、ワークを側方からではなく上方から把持するものでもよい。
【符号の説明】
【００２８】
１    パレタイズ装置
２    ハンド部
２１，２２    爪
２ｂ    退避駆動部（退避機構）
３    アーム部
７    パレット
Ｗ，Ｗ０    ワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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