(57)【要約】【課題】異なる部品箱に収容されている２つのワークを連続的にピッキングすることができるロボットハンドを提供する。【解決手段】ロボットアームに取り付けられてワークをピッキングするロボットハンド１００であって、第１および第２のピッキング手段１１０ａ，１１０ｂと駆動手段１２０とを有する。第１および第２のピッキング手段１１０ａ，１１０ｂは、互いに独立的にワークをピッキングする。駆動手段１２０は、ワークをピッキングした第１のピッキング手段が他の部材と干渉することを防止するために、第１のピッキング手段１１０ａをピッキング位置から退避位置に移動させるとともに、第２のピッキング手段１１０ｂをピッキング位置に移動させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットアームに取り付けられてワークをピッキングするロボットハンドであって、
互いに独立的にワークをピッキングする第１および第２のピッキング手段と、
ワークをピッキングした前記第１のピッキング手段が他の部材と干渉することを防止するために、当該第１のピッキング手段をピッキング位置から退避位置に移動させるとともに、前記第２のピッキング手段を前記ピッキング位置に移動させる駆動手段と、
を有することを特徴とするロボットハンド。
【請求項２】
前記第１および第２のピッキング手段は、ワークを吸着する吸着パッドをそれぞれ含むことを特徴とする請求項１に記載のロボットハンド。
【請求項３】
前記第１および第２のピッキング手段は、同一平面上に異なる向きに配置されており、
前記駆動手段は、前記平面に垂直な一の揺動軸周りに前記第１および第２のピッキング手段を揺動させる揺動機構を含むことを特徴とする請求項２に記載のロボットハンド。
【請求項４】
前記ピッキング位置における第１または第２のピッキング手段と収容部に収容されているワークとを結ぶ直線に沿って、当該ピッキング位置の第１または第２のピッキング手段を往復移動させる往復移動手段をさらに有することを特徴とする請求項３に記載のロボットハンド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットアームに取り付けられてワークをピッキングするロボットハンドに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両の組立工程において、サプライヤからの供給部品を生産順序にしたがって並べ替え、組立ラインに同期させて供給するロットピッキングが実施されている。
【０００３】
ワークをピッキングする技術としては、下記の特許文献１に示すピッキング装置が知られている。特許文献１に開示されているピッキング装置は、部品棚中の部品箱に収容されているワークを把持するハンド機構と、ハンド機構を部品棚に沿って移動させる移動機構とを備えており、部品棚の下部には出荷箱が配置されている。このような構成によれば、部品棚から出荷箱までハンド機構を移動させる移動機構の移動距離が最小化されるため、ピッキング作業に要する時間を短縮することができる。
【特許文献１】特開平６−１４４５０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記ピッキング装置では、異なる部品箱に収容されている２つのワークを取り出す場合、ハンド機構が最初の部品箱からピッキングしたワークを一度出荷箱に収容し、その後、ハンド機構が次の部品箱から次のワークをピッキングするように移動されるため、ピッキング作業に要する時間が長くなるという問題がある。
【０００５】
本発明は、上述した問題を解決するためになされたものである。したがって、本発明の目的は、異なる部品箱に収容されている２つのワークを連続的にピッキングすることができるロボットハンドを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の上記目的は、下記の手段によって達成される。
【０００７】
本発明のロボットハンドは、ロボットアームに取り付けられてワークをピッキングするロボットハンドであって、第１および第２のピッキング手段と駆動手段とを有する。第１および第２のピッキング手段は、互いに独立的にワークをピッキングする。駆動手段は、ワークをピッキングした第１のピッキング手段が他の部材と干渉することを防止するために、当該第１のピッキング手段をピッキング位置から退避位置に移動させるとともに、前記第２のピッキング手段を前記ピッキング位置に移動させる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のロボットハンドによれば、第１のピッキング手段がワークをピッキングした状態で第２のピッキング手段が次のワークをピッキングすることができるため、異なる部品箱に収容されている２つのワークを連続的にピッキングすることができる。したがって、ピッキングロボットが異なる部品箱から２つのワークを取り出すのに必要なサイクルタイムが短縮される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の一実施の形態を説明する。なお、図中、同様の部材には、同一の符号を用いた。
【００１０】
まず、図１を参照して、本発明の一実施の形態におけるロボットハンドが適用されるピッキング装置について説明する。本実施の形態のピッキング装置は、異なる部品箱に収容されている２つのワークを連続的にピッキングするものである。
【００１１】
図１は、本発明の一実施の形態におけるピッキング装置の概略構成を示す図である。
【００１２】
図１に示すとおり、本実施の形態のピッキング装置は、ロボットハンド１００、ロボット２００、およびロボット移動部３００を有する。ピッキング装置の両側には、部品棚４００が配置されている。
【００１３】
ロボットハンド１００は、ワークをピッキングするものある。ロボットハンド１００は、第１および第２の吸着パッド部を備え、２つのワークを連続的にピッキングする。ロボットハンド１００についての詳細な説明は後述する。
【００１４】
ロボット２００は、ロボットハンド１００を移動するものである。ロボット２００は、アームロボットであって、ロボットハンド１００がアーム先端部に取り付けられている。なお、ロボット２００自体は、一般的な多関節型のロボットであるため、詳細な説明は省略する。
【００１５】
ロボット移動部３００は、ロボット２００を部品棚４００に沿って移動するものである。ロボット移動部３００は、ロボット２００を水平方向に移動する水平移動機構と、垂直方向に移動する垂直移動機構とを有し、ロボット２００を部品棚４００に沿って水平方向および垂直方向に移動する。
【００１６】
なお、本実施の形態の部品棚４００には、各段に複数の部品箱が配置されており、各部品箱にはワークが収容されている。上下に配置される部品箱の間隔は２００ｍｍ程度であり、ロボットハンド１００が部品棚４００の内部に進入する際の間隔としては非常に小さい。
【００１７】
次に、図２を参照して、本実施の形態におけるロボットハンド１００について詳細に説明する。
【００１８】
図２は、本実施の形態のピッキング装置におけるロボットハンドを説明するための図である。図２（Ａ）は、ロボットハンドの上面図であり、図２（Ｂ）は、ロボットハンドの側面図である。
【００１９】
図２に示すとおり、本実施の形態のロボットハンド１００は、第１および第２の吸着パッド部１１０ａ，１１０ｂ、揺動機構１２０、および往復移動機構１３０を有する。第１および第２の吸着パッド部１１０ａ，１１０ｂ、揺動機構１２０、および往復移動機構１３０は、アルミフレーム１４０を介して、ロボット２００のアーム先端部に取り付けられている。
【００２０】
第１および第２の吸着パッド部１１０ａ，１１０ｂは、第１および第２のピッキング手段として、互いに独立的にワークをピッキングするものである。第１および第２の吸着パッド部１１０ａ，１１０ｂは、同一平面上に互いに直交する向きに配置され、前記平面に垂直な一の揺動軸周りに揺動される。第１および第２の吸着パッド部１１０ａ，１１０ｂは、吸着パッドをそれぞれ２つ備え、２つの吸着パッドにより一のワークをピッキングする。各吸着パッドは、吸着パッド取り付けブロック１１１を介して揺動機構１２０に取り付けられている。ブロック１１１には、吸着パッド用のエア通路が２系統備えられている。
【００２１】
揺動機構１２０は、駆動手段として、第１および第２の吸着パッド部１１０ａ，１１０ｂを揺動させるものである。本実施の形態の揺動機構１２０は、エア駆動型のロータリーアクチュエータであって、ブロック１１１を介して連結される第１および第２の吸着パッド部１１０ａ，１１０ｂを揺動させる。
【００２２】
往復移動機構１３０は、往復移動手段として、第１および第２の吸着パッド部１１０ａ，１１０ｂを往復移動させるものである。本実施の形態の往復移動機構１３０は、ピッキング位置にある第１または第２の吸着パッド部１１０ａ，１１０ｂが、部品箱に収容されているワークを取り出すことができるように、吸着パッド部１１０ａ，１１０ｂを上下に移動させる。往復移動機構１３０は、揺動機構１２０に連結されて上下に移動するスライダ部１３１と、スライダ部１３１の移動方向を案内するガイド部１３２と、スライダ部１３１を移動させる上下駆動用シリンダ１３３を備える。上下駆動用シリンダ１３３は、たとえば、エアシリンダであって、アルミフレーム１４０に沿って横向きに配置されている。上下駆動用シリンダ１３３の横向きの運動は、リンク機構１３４によって上下運動に変換され、スライダ部１３１が上下に移動する。
【００２３】
以上のとおり構成される本実施の形態のピッキング装置によれば、互いに異なる向きに配置されている第１の吸着パッド部１１０ａと第２の吸着パッド部１１０ｂとが連動して揺動することにより、異なる部品箱から２つのワークを連続してピッキングすることができる。以下、図３〜図８を参照して、本実施の形態のピッキング装置によるピッキング方法について詳細に説明する。
【００２４】
図３〜図８は、本実施の形態のピッキング装置によるピッキング処理を説明するための図である。本実施の形態のピッキング処理は、第１の部品箱に収容される１個目のワークを第１の吸着パッド部１１０ａによりピッキングし、第１の吸着パッド部１１０ａが１個目のワークを保持したまま、第２の部品箱に収容される２個目のワークを第２の吸着パッド部１１０ｂによりピッキングするものである。
【００２５】
本実施の形態のピッキング処理では、まず、ロボットハンド１００が、第１の部品箱４１１上に移動される。具体的には、図３に示すとおり、ロボット２００によりハンド１００が移動され、ロボットハンド１００の第１の吸着パッド部１１０ａが１個目のワーク４２１の真上に位置される。なお、第１の吸着パッド部１１０ａが、パッド面が部品箱４１１の底面と対向するピッキング位置に位置している一方で、第２の吸着パッド部１１０ｂは、部品箱４１１の底面に対して水平な待機位置に位置している。
【００２６】
次に、第１の吸着パッド部１１０ａによって１個目のワーク４２１が吸着される。具体的には、図４に示すとおり、往復移動機構１３０がピッキング位置にある第１の吸着パッド部１１０ａを下方に移動させることによって、第１の吸着パッド部１１０ａがワーク４２１を吸着する。より具体的には、第１の吸着パッド部１１０ａを構成する２つの吸着パッドが、ワーク４２１を真空吸着することによって、第１の吸着パッド部１１０ａがワーク４２１を吸着する。
【００２７】
次に、１個目のワーク４２１がピッキングされる。具体的には、図５に示すとおり、往復移動機構１３０が、ワーク４２１を吸着した第１の吸着パッド部１１０ａを引き上げることにより、１個目のワーク４２１がピッキングされる。
【００２８】
次に、１個目のワーク４２１が他の部材（たとえば、部品箱および他のワーク）と干渉することを防止するために、１個目のワーク４２１がハンド１００の前方に退避される。具体的には、図６に示すとおり、揺動機構１２０が、第１の吸着パッド部１１０ａを９０度回転させることにより、第１の吸着パッド部１１０ａをピッキング位置から前方の退避位置まで移動させ、１個目のワークを退避させる。これと同時に、第２の吸着パッド部１１０ｂが９０度回転されて、待機位置からピッキング位置まで移動される。
【００２９】
次に、ハンド１００が第２の部品箱４１２上に移動される。具体的には、図７に示すとおり、ロボット２００によりハンド１００が移動され、ロボットハンド１００の第２の吸着パッド部１１０ｂが第２の部品箱４１２に収容されているワーク４２２の真上に位置される。より具体的には、第２の吸着パッド部１１０ｂは、パッド面が部品箱４１２の底面と対向するピッキング位置に位置する。一方で、第１の吸着パッド部１１０ａは、部品箱４１２の底面に対して水平な退避位置に位置している。このとき、第１の吸着パッド部１１０ａとともに１個目のワーク４２１がハンド１００の前方に逃がされているため、ハンド１００が部品箱４１２の上部に移動する際に、１個目のワーク４２１が部品箱と干渉することが防止される。
【００３０】
次に、第２の吸着パッド部１１０ｂによって２個目のワーク４２２が吸着される。具体的には、図８に示すとおり、往復移動機構１３０がピッキング位置にある第２の吸着パッド部１１０ｂを下方に移動させることによって、第２の吸着パッド部１１０ｂがワーク４２２を吸着する。このとき、１個目のワーク４２１は、前方に逃がされているため、１個目のワーク４２１が第２の部品箱４１２または第２の部品箱に収容されている他のワークと干渉することが防止される。
【００３１】
次に、２個目のワーク４２２がピッキングされる。具体的には、図９に示すとおり、往復移動機構１３０が、ワーク４２２を吸着した第２の吸着パッド部１１０ｂを引き上げることにより、ワークがピッキングされる。
【００３２】
そして、部品棚４１１，４１２から取り出したワーク４２１，４２２が、キット箱（不図示）へ投入される。具体的には、ロボット２００およびロボット移動部３００が駆動して、ロボットハンド１００をワーク投入先のキット箱へ移動する。その後、ハンド１００がワーク４２１，４２２を順次にリリースする。
【００３３】
より具体的には、ピッキング位置にある第２の吸着パッド部１１０ｂの吸着が解除され、第２のワーク４２２がキット箱に投入される。次に、第２の吸着パッド部がピッキング位置から待機位置まで移動されるとともに、第１の吸着パッド部１１０ａがハンド１００前方の退避位置からピッキング位置まで移動される。そして、ピッキング位置にある第１の吸着パッド部１１０ａの吸着が解除され、１個目のワーク４２１がキット箱に投入される。
【００３４】
なお、キット箱の状況に応じて、揺動機構１２０を揺動させることにより、ワーク４２１，４２２をリリースする第１および第２の吸着パッド部１１０ａ，１１０ｂの角度は適宜変更される。
【００３５】
以上のとおり、本実施の形態のピッキング処理によれば、まず、ロボットハンド１００が部品棚４００の内部の第１の部品箱４１１の上部に移動され、第１の吸着パッド部１１０ａにより１個目のワーク４２１がピッキングされる。そして、１個目のワーク４２１が他の部品箱または他のワークと干渉することを防止するために、ワーク４２１を吸着している第１の吸着パッド部１１０ａがハンド１００の前方に逃がされる。このとき、第１の吸着パッド部１１０ａの揺動動作に連動して第２の吸着パッド部１１０ｂがピッキング位置に移動する。次に、第２の吸着パッド部１１０ｂがピッキング位置にある状態でロボットハンド１００が、２個目のワーク４２２が収容されている第２の部品箱４１２上に移動され、第２の吸着パッド部１１０ｂにより２個目のワーク４２２がピッキングされる。このとき、１個目のワーク４２１は、前方に逃がされているため、１個目のワーク４２１が他の部品箱または他のワークと干渉することが防止される。したがって、本発明のロボットハンド１００によれば、第１の吸着パッド部１１０ａがワークをピッキングした状態で第２の吸着パッド部１１０ｂが次のワークをピッキングすることができるため、異なる部品箱に収容されている２つのワークを連続的にピッキングすることができる。その結果、ピッキングロボット２００が異なる部品箱から２つのワークを取り出すのに必要なサイクルタイムが短縮される。
【００３６】
以上のとおり、説明した本実施の形態は以下の効果を奏する。
【００３７】
（ａ）本発明のロボットハンドは、ロボットアームに取り付けられてワークをピッキングするロボットハンドであって、第１および第２の吸着パッド部と揺動機構とを有する。第１および第２の吸着パッド部は、互いに独立的にワークをピッキングする。揺動機構は、ワークをピッキングした第１の吸着パッド部が他の部材と干渉することを防止するために、第１の吸着パッド部をピッキング位置から退避位置に移動させるとともに、第２の吸着パッド部をピッキング位置に移動させる。したがって、第１の吸着パッド部がワークをピッキングした状態で第２の吸着パッド部が次のワークをピッキングすることができるため、異なる部品箱に収容されている２つのワークを連続的にピッキングすることができる。したがって、ピッキングロボットが異なる部品箱から２つのワークを取り出すのに必要なサイクルタイムを短縮することができる。
【００３８】
また、投入先のキット箱の状態に応じて取り出したワークの投入角度を変更することができる。
【００３９】
（ｂ）本実施の形態のロボットハンドは、第１および第２の吸着パッド部によりワークを吸着するため、ワークを把持する場合と比較して、簡単な構成によりワークをピッキングすることができる。
【００４０】
（ｃ）本実施の形態のロボットハンドは、揺動機構により第１および第２の吸着パッド部を移動させるため、簡単な運動機構により第１の吸着パッド部を退避位置に移動させることができる。また、簡単に第１の吸着パッド部と第２の吸着パッド部とを連動させることができる。
【００４１】
（ｄ）本発明のロボットハンドは、ピッキング位置における第１または第２の吸着パッド部と部品箱に収容されているワークとを結ぶ直線に沿って、ピッキング位置の第１または第２の吸着パッド部を往復移動させる往復移動機構をさらに有する。したがって、上下に配置される部品箱の間隔が小さく、部品箱とロボットアームとが干渉する場合であっても、ロボットアームに代わって移動機構が吸着パッド部を上下に移動させることにより、ワークをピッキングすることができる。
【００４２】
以上のとおり、一実施の形態において、本発明のロボットハンドを説明した。しかしながら、本発明は、その技術思想の範囲内において当業者が適宜に追加、変形、および省略することができることはいうまでもない。
【００４３】
たとえば、上述した実施の形態では、ピッキング手段として吸着バッドを用いた。しかしながら、ピッキング手段は、吸着パッドに限定されるものではなく、ワークを把持する把持ハンドを用いてもよい。
【００４４】
また、上述した実施の形態では、第１および第２の吸着パッド部は、揺動機構により連動するように揺動された。しかしながら、第１および第２の吸着パッド部は、連動して動作すればよく、たとえば、第１の吸着パッド部の直線的な動作に連動して、第２の吸着パッド部が揺動するように、歯車などを介して動的に連結されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施の形態におけるピッキング装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１に示すピッキング装置におけるロボットハンドを説明するための図である。
【図３】図２に示すロボットハンドの部品棚の部品箱への移動を示す図である。
【図４】図３に後続する図である。
【図５】図４に後続する図である。
【図６】図５に後続する図である。
【図７】図６に後続する図である。
【図８】図７に後続する図である。
【図９】図８に後続する図である。
【符号の説明】
【００４６】
１００  ロボットハンド、
１１０ａ，１１０ｂ  吸着パッド部、
１２０  揺動機構、
１３０  往復移動機構、
２００  ロボット、
３００  ロボット移動部、
４００  部品棚。
【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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【図９】
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