物品移載用ロボット装置
【課題】 簡易な方法で物品に打痕などを生じさせず、均一かつ効率的な積付けを可能とする物品移載用ロボット装置を提供する。
【解決手段】物品受渡ステーション３において、物品供給手段４から受取った物品Ｗを、所定の積込み容器に積付ける物品移載用ロボット装置２であって、ロボットベース部２０と、ロボットベース部２０に回動自在に連結された多関節ロボットアーム部２１と、ロボットアーム部２１の先端に回動自在に連結されたロボットハンド部２３とを含み、ロボットハンド部２３は、バケット保持部８と、物品を収容するためのバケット部９からなり、バケット部９は、バケット保持部８に対して傾動可能に保持され、かつ角度調整駆動部１２によって傾き角度の調整が可能とされる。
【解決手段】物品受渡ステーション３において、物品供給手段４から受取った物品Ｗを、所定の積込み容器に積付ける物品移載用ロボット装置２であって、ロボットベース部２０と、ロボットベース部２０に回動自在に連結された多関節ロボットアーム部２１と、ロボットアーム部２１の先端に回動自在に連結されたロボットハンド部２３とを含み、ロボットハンド部２３は、バケット保持部８と、物品を収容するためのバケット部９からなり、バケット部９は、バケット保持部８に対して傾動可能に保持され、かつ角度調整駆動部１２によって傾き角度の調整が可能とされる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえばベアリングのインナーレースおよびアウターレース、ならびにエンジンのコンロッドなどの熱間鍛造製品を、受渡ステーションにおいて物品供給手段から受取り、所定の積込み容器に積付ける物品移載用ロボット装置に関し、特にそのロボットハンド部の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業用ロボットは、各種製造分野で広く利用されている。これらの産業用ロボットの典型的な従来技術は、特許文献１に示されている。また、特許文献２，３には、このようなロボット装置におけるロボットハンド部の衝撃吸収機構の例が、さらに、特許文献４，５には、ロボットハンド部の着脱自在な機構の例が示されている。
【０００３】
図１０は、前記のような鍛造製品の製造工場で採用されている物品移載用ロボット装置の一例を示している。ロボット装置１００は、ロボットベース部１０１と、前記ロボットベース部１０１に回動自在に連結された多関節ロボットアーム部１０２と、前記ロボットアーム部１０２の先端に回動自在に連結されたロボットハンド部１０３とを含む。ロボットハンド部１０３は、バケット保持部１０４と、バケット保持部１０４に保持されたバケット部１０５とからなる。
【０００４】
前記ロボット装置１００は、図示しない物品受渡ステーションにおいて、図示しない物品供給コンベアから供給される物品（以下、ワークと記す）Ｗを、前記バケット部１０５に受取って収容し、予めティーチングされた動作プログラムによってロボットアーム部１０２を動作させて、所定の位置に設置された積込み容器である積込みパレット１０６内に順次積付けるように稼動する。図１０では、積込みパレット１０６内の位置に応じてロボットハンド部１０３の角度を適宜設定させることによって、バケット部１０５を傾斜させ、ワークＷを積込みパレット１０６内に投入し、積付けている状態を示している。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１２４８７８号公報
【特許文献２】実開平６−６６９７９号公報
【特許文献３】特開２００１−１０５３７９号公報
【特許文献４】実開平５−８０６９１号公報
【特許文献５】実開平７−１７４９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図１０に示すようなロボット装置１００の場合、積込みパレット１０６内の所定の位置にワークＷを投入して積込みする際、積込みパレット１０６の囲い部の制約などがあるため、積込み位置に応じてロボットハンド部１０３の角度を適宜設定する必要がある。また、場所によっては囲い部に制限されてロボットハンド部１０３の傾き角度が充分に確保されず、そのため、高い位置からワークＷを投入せざるを得ない場合も生じる。図１０は、ロボットハンド部１０４の一部が積込みパレット１０６の囲い部と干渉している状態を示している。このように高い位置からワークＷを投入すると、ワークＷに打痕が生じ、製品品質の低下の原因となる。また、ロボットハンド部１０４と積込みパレット１０６との干渉のために、ロボットハンド部１０４の積込みパレット１０６内での動作範囲が狭められ、積込みパレット１０６内でのワークＷの均一な積付けができなくなることがある。
【０００７】
前記特許文献１〜５の各先行技術は、このような積込みパレット１０６の囲い部の制約から、物品を高い位置から落下投入せざるを得ないなどの問題点について、その解決手段を特に提案するものではない。
【０００８】
本発明の目的は、簡易な方法で物品に打痕などを生じさせず、均一かつ効率的な積付けを可能とする物品移載用ロボット装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る物品移載用ロボット装置は、物品受渡ステーションにおいて物品供給手段から受取った物品を、所定の積込み容器に積付ける物品移載用ロボット装置であって、
ロボットベース部と、前記ロボットベース部に回動自在に連結された多関節ロボットアーム部と、前記ロボットアーム部の先端に回動自在に連結されたロボットハンド部とを含み、
前記ロボットハンド部は、バケット保持部と、前記物品を収容するためのバケット部とからなり、
前記バケット部は、バケット保持部に対して傾動可能に保持され、かつ角度調整駆動部によって傾き角度の調整が可能とされていることを特徴とする物品移載用ロボット装置である。
【００１０】
本発明に従えば、物品供給手段から供給される物品は、物品受渡ステーションにおいて、ロボットハンド部のバケット部に収容される。そして、多関節ロボットアーム部の動作によって、ロボットハンド部が所定の積込み容器内に位置し、バケット部から収容されている物品が積込み容器内に積付けられる。このとき、バケット部は、バケット保持部に対して傾動可能に保持され、かつ角度調整駆動部によって傾き角度の調整が可能とされているから、バケット部を適宜角度に傾斜させることによって、物品を、積込み容器内の底部に、あるいは既に積付けられた物品がある場合はその上に、接近させた状態で、投入積付けることができる。したがって、物品が落下によって打痕を生じることが少なく、移載時における品質の劣化を来たす懸念がない。しかも、ロボットハンド部を傾斜させることなく垂直な状態で積込み容器内に位置させ、動作させることができるから、ロボットハンド部が積込み容器の囲い部などと干渉しないようにすることが簡易になされる。これによって、ロボットハンド部の動作自由度が増し、積込み容器内のスペースを無駄なく使い、物品の均一な積付けを実現することができる。
【００１１】
また本発明は、前記角度調整駆動部が、非作動の状態では、バケット部が自重で傾動するように構成されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明に従えば、ロボットハンド部を積込み容器内に位置させ、バケット部を所定の被積付位置の表面に接近させた状態で角度調整駆動部を非作動状態とし、かつロボットハンド部をそのまま垂直方向に上昇させることによって、バケット部がバケット保持部に対し相対的に自重で下方に傾動する。したがって、バケット部内の物品はこの傾動に伴い滑り降り出すが、前記積付け位置との落差は小さい状態であるから、落下によるダメージを受けることが少なく、積付け時の打痕の発生をより少なくすることができる。
【００１３】
また本発明は、前記バケット部が、バケット保持部に対して着脱手段を介して着脱自在に保持されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明に従えば、前記受渡ステーションに複数のバケット部を待機させるよう構成することによって、積付け作業を実施している間に待機中のバケット部に前記物品供給手段から物品を供給して収容・待機させておき、仕掛かり中の積付け作業が終了すると、受渡ステーションにおいてバケット部を待機中のものと着脱交換するだけで、効率の良い積付け作業を実施することができる。また、物品の種類に応じたバケット部を複数準備しておき、これらバケット部を適宜選択装着することによって、物品の特性に合った積付け作業を実施することができる。
【００１５】
また本発明は、前記ロボットハンド部が、前記バケット部が受けた衝撃を吸収する衝撃吸収手段を備えていることを特徴とする。
【００１６】
本発明に従えば、前記ロボットハンド部を積込み容器内に挿入させてゆく過程などにおいて、前記バケット部が積込み容器の囲い部や、底部の既に積付けられた物品などに不用意に当接しても、衝撃吸収手段によってこの衝撃が吸収され、バケット部やバケット保持部の損壊を未然に防止することができる。
【００１７】
また本発明は、前記ロボットハンド部が、前記バケット部を傾動させて積込み容器内に物品を積付ける際に、バケット部が積込み容器内の積付け対象部に接触したときの高さを検出する高さ検出手段を備えることを特徴とする。
【００１８】
このような構成は、バケット部が、不用意に当接したことを認識するためのセンサー（８８）によって実現され、その検知信号によって、ロボットの動作を停止させて、次のステップへ移ることができる。
【００１９】
本発明に従えば、物品の積付けの際に、バケット部が傾動して、積込み容器内の積付け対象部（積込み容器の底部、あるいは既に積付けられている物品の表面）に接触し、一度に急激な角度にバケットを傾動させないようにして、バケット内の物品が落下することを防止する。その後、ロボットがハンドを引き上げることによって、徐々にバケットを傾斜させ、バケット内の物品がゆっくり滑り降りる状態で、容器内に積み付けられる。また、ロボットがハンドを引き上げることによって、最終的にバケットがフルに傾斜した時点で、センサー（８７）が検知し、バケットが接触した下方の物品表面高さを知ることができる。この高さ情報に基づき、積付け作業を実行中の物品高さを加えることによって、次の積付け位置を認識することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に従えば、物品受渡ステーションにおいて、物品供給手段からバケット部に供給された物品は、多関節ロボットアーム部の動作によって、バケット部から積込み容器内に積付けられる。このとき、バケット部を適宜角度に傾斜させることによって、物品を、積込み容器内の底部に、あるいは、既に積付けられた物品がある場合はその上に、接近させた状態で、物品を積付けることができる。
【００２１】
したがって、物品に落下による打痕を生じることが少なく、移載時における品質の劣化を来たす懸念がない。しかも、ロボットハンド部を傾斜させることなく垂直な状態で積込み容器内に位置させ、動作させることができるので、ロボットハンド部が積込み容器の囲い部などと干渉しないようにすることが簡易になされる。これによって、ロボットハンド部の動作自由度が増し、積込み容器内のスペースを無駄なく使い、物品の均一な積付けを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１は、本発明の実施の一形態である物品移載用ロボット装置２が設置された作業室１を概略的に示す側面図であり、図２は作業室１の平面図である。物品移載用ロボット装置２は、作業室１内に設置された物品受渡ステーション３において、図示しない鍛造設備などから作業室１に物品供給手段であるワーク供給コンベア４によって搬入された物品（以下、「ワーク」と記す場合がある。）Ｗを、積込み容器である所定の積込みパレット５，６に順次積付けるものである。積込みパレット５，６は、作業室１の床面であって、物品移載用ロボット装置２のロボットベース２０に左右対称に設けられた２個所のパレットヤード５０，６０に位置決めされて載置される。これらのパレットヤード５０，６０は、２個所に限定されず、１個所あるいは３個所以上であっても良く、扱うワークの特性や処理システムの規模などに応じて適宜定められる。作業室１には、作業者が出入りするためのドア１ａ、および積込みパレット５，６を搬出入するための図示しない機材搬出入用ドアなどが設けられる。
【００２３】
物品受渡ステーション３は、作業室１の床面に設置固定された平面形状が方形の基台３０と、前記基台３０に対して前記ワーク供給コンベア４に直交する方向ａに往復水平移動自在でかつ上下昇降自在に支持されたスライダ３１と、前記スライダ３１上にスライド方向ａに並設された２個の傾斜したバケット受台３２，３３とを含んで構成されている。
【００２４】
トラバーサーとしてのスライダ３１の水平移動範囲は、２個のバケット受台３２，３３のいずれかが、ワーク供給コンベア４のワーク供給方向ｂの延長上のワーク受取位置３４に位置し得るよう設定される。図２では、バケット受け台３３がこのワーク受取位置３４にあり、後述するバケット部９を支持して、ワーク供給コンベア４から供給されるワークＷを収容し得る状態とされている。また、他方のバケット受台３２は、ワーク受取位置３４から退避した位置にあり、ロボット装置２によって積付けが完了した空のバケット部９を受取るために待機している状態にあることを示している。
【００２５】
前記ワーク供給コンベア４のワーク排出側には、前記物品受渡ステーション３のワーク受渡位置３４に架け渡されるワーク投入シュート７が連設されている。ワーク投入シュート７は、ワーク供給コンベア４の架台４０に、図示しないピストン機構などによって、上下昇降可能に支持されたブラケット７１にエアシリンダ７２を介して連結され、ワーク投入角度の調整、および後述するバケット部９の交換の際の、バケット部９との非干渉位置への退避などが可能とされている。
【００２６】
また、前記ワーク供給コンベア４のワーク排出側端部上方には、投入されるワークＷを逐次検出するワーク通過センサ４１が設置されている。ワーク通過センサ４１としては、光学式のセンサが望ましいが、これに限定されるものではない。ワーク通過センサ４１の検出情報は、図示しないロボットコントローラに入力され、ロボットコントローラにおいて図示しないカウンターによってワークＷの通過個数を計数するように構成されている。
【００２７】
物品移載用ロボット装置２は、ロボットベース部２０と、前記ロボットベース部２０に回動自在に連結された多関節ロボットアーム部２１と、前記ロボットアーム部２１の先端に、手首部２２を介して回動自在に連結されたロボットハンド部２３とを含む。物品移載用ロボット装置２は、多関節６軸ロボットによって実現され、作業室１の外に設置された図示しないロボットコントローラにおけるティーチングペンダントによって教示され、所定の動作プログラムに基づき動作する。ロボットハンド部２３は、バケット保持部８と、バケット保持部８に着脱自在に保持されたバケット部９とからなる。
【００２８】
図３はロボットハンド部２３の側面図であり、図４はロボットハンド部２３のバケット部９をバケット保持部８から分離した状態を示す側面図であり、図５はロボットハンド部２３の断面図である。前記手首部２２の先端には、関節部２４を介してハンド取付ブラケット８０が連結されている。このハンド取付ブラケット８０には、衝撃吸収シリンダ８１、複数（本実施形態では２）のガイドロッド８２および可動支持板８３を含む衝撃吸収手段１０が設けられる。前記衝撃吸収シリンダ８０のピストン棒の軸線および各ガイドロッド８２の軸線は、互いに平行である。衝撃吸収手段１０は、ワークＷの移載動作時に、バケット部９などに不用意に衝撃力が作用したとき、衝撃吸収シリンダ８１がそのダンパー効果によって衝撃を吸収し、バケット部９の損壊を未然に防止するよう機能する。
【００２９】
また、前記可動支持板８３には、バケット部９を着脱自在に保持するための着脱手段１１が支持されている。着脱手段１１は、空気圧によって作動するクランプシリンダ８４、一対のクランプアーム８５およびクランプフィンガ８６を含む。着脱手段１１は、通常のワークＷの移載動作時には、クランプシリンダ８４の駆動によって一対のクランプアーム８５が互いに接近するよう付勢され、一対のクランプフィンガ８６が後述するバケット支持ブラケット９０を挟着し、バケット部９が吊下された状態で着脱可能に連結される。
【００３０】
さらに、図４に示すように、クランプシリンダ８４が前述とは逆に駆動することによって、クランプアーム８５が相互に開き、クランプフィンガ８６の把持が解除されると、バケット部９がバケット保持部８から離脱される。このようなバケット部９の着脱は、前記受渡ステーション３において、ロボット装置２が、ワークＷが収容されたバケット部９をバケット受台３２（３３）から取出し、あるいは、積付け完了後の空のバケット部９をバケット受台３２（３３）にセットする際に実行される。
【００３１】
前記バケット部９は、前記クランプフィンガ８６に着脱自在に連結される逆Ｕ字状のバケット支持ブラケット９０と、バケット支持ブラケット９０にヒンジピン９１を介して傾動自在に支持されるバケット本体９２と、バケット支持ブラケット９０に固定され、バケット本体９２の開口部を覆うカバー体９３と、バケット本体９２の背面に連結ブラケット９４およびレバーピン９５を介して連結されたアングルレバー９６とを含む。
【００３２】
バケット本体９２は、傾動側先端部と上面部とが開口された断面略Ｌ字状のいわばショベル形状を成し、前記カバー体９３はこの開口部を覆うようにバケット支持ブラケット９０に固着されている。カバー体９３は、バケット支持ブラケット９０に固着され、バケット本体９２はバケット支持ブラケット９０に対して傾動自在に支持されているから、バケット本体９２がヒンジピン９１の軸線まわりに下方へ傾動すると、図３の２点鎖線で示すように、バケット本体９２からカバー体９３が離反して開口が形成される。
【００３３】
連結ブラケット９４は、ブラケット本体９２の背面に突出するよう固着され、アングルレバー９６は、その基部が連結ブラケット９４にレバーピン９５を介して連結されている。さらに、アングルレバー９６のほぼ中央部から前記レバーピン９５が挿通する両端部に向けて、長手方向に沿って延びる長孔９７が形成され、この長孔９７には前記バケット支持ブラケット９０に取付けられた規制ピン９８が相対的に摺動可能に挿入されている。アングルレバー９６の上端部には、その上端面から周面が若干突出するようローラ９９が回転自在に取付けられている。
【００３４】
前記衝撃吸収手段１０の可動支持板８３には、バケット部９におけるバケット本体９２の角度調整駆動部１２が装着されている。角度調整駆動部１２は、空気圧によって作動する駆動シリンダ１３と、ガイドロッド１４と、駆動シリンダ１３の伸縮ロッド１３ａおよびガイドロッド１４の先端に固着された作用板１５とを含む。作用板１５は、伸縮ロッド１３ａの伸張によって前記アングルレバー９６の上端に設けられる前記ローラ９９に当接してアングルレバー９６を押下げ、これによってバケット本体９２を先端部側が上向きに角変位するように傾動させる。駆動シリンダ１３に作動圧がかかった状態では、バケット本体９２をその先端部側が上向きとなった傾斜状態に維持する。また、駆動シリンダ１３が、作動圧がかからず非作動の状態では、バケット本体９２の先端部側が自重で下向きに傾動し、これによって、伸縮ロッド１３ａが収縮する。すなわち、角度調整駆動部１２は、伸縮ロッド１３ａを伸張／縮退させることによって、バケット本体９２の傾動角度の調整を成すよう構成されている。
【００３５】
前記作用板１５の側部には、センサ検知板１５ａが付設され、前記衝撃吸収手段１０の可動支持板８３には、渦電流検出式の近接スイッチ８７が高さ検出手段として設けられる。この近接スイッチ８７は、前述のように伸縮ロッド１３ａが縮退して作用板１５が傾動上限位置に達したとき、センサ検知板１５ａを検出するように構成されている。また、可動支持板８３の側部に近接するロボットハンド部２３の固定側には、前記衝撃が加わった際の可動支持板８３の上方への変位を検出する渦電流検出式の近接スイッチ８８が衝撃検出手段として取付けられている。さらに、前記着脱手段１１に支持部には、各クランプフィンガ８６の開閉状態を検出する開閉検出スイッチ８９が設けられる。
【００３６】
前記バケット本体９２は、前述のように断面略Ｌ字状のいわばショベル形状を成し、バケット支持ブラケット９０にヒンジピン９１を介して傾動自在に支持されているが、アングルレバー９６を介した角度調整駆動部１２との連繋関係がない状態では、ヒンジピン９１を支点として先端部が自重で下向きに傾動するよう構成されている。すなわち、図６に示すように、バケット本体９２内の奥部に収容されて保持されたワークＷの重量、アングルレバー９６の重量、角度調整駆動部１２の非作動の状態での抵抗力などの合力による回転モーメントに抗する抵抗モーメントがバケット本体９２に発生するように、バケット本体９２の先端側の両外側起立壁部には、カウンタウェイト９２ａが固着されている。これによって、角度調整駆動部１２が非作動の状態では、ヒンジピン９１を支点としてバケット本体９２の先端部が自重で下向きに傾動することが可能とされる。
【００３７】
このようなカウンタウェイト９２ａの重量は、対象とするワークＷの種類や収容量によって適宜選択される。また、バケット本体９２の底面部を構成する部材としては、ワークＷの滑り性が良く、耐摩耗性に優れた材質のものが用いられる。ワークＷが熱間鍛造品の場合は、急冷されることなく、１２００℃程度の熱を保有した状態で供給されてくるので、優れた耐熱性も求められる。
【００３８】
図７（ａ）の断面図および図７（ｂ）の平面図は、積込みパレット５（または６）にワークＷを積付ける作業手順の一例を模式的に示している。図７（ｂ）に示すように、積込みパレット５（６）内の所定の積付けエリアＡｗ〜Ｌｗは、予め座標値によってロボット装置２にティーチングされており、ロボット装置２は、各エリアＡｗ〜Ｌｗ毎にロボットハンド２３を位置付け、バケット本体９２を傾動させて、ワークＷの積付け動作が実行される。このとき、積付けスペースを有効に使用するため、図７（ａ）に示すように、エリアＡｗ〜Ｆｗと、エリアＧｗ〜Ｌｗとは、バケット本体９２の向きを１８０°反転させた積付け状態で行うことが望ましい。図７（ａ）および図７（ｂ）では、１点鎖線と破線とによるバケット本体９２およびエリアＡｗ〜Ｌｗによって、この異なった積付け状態を模式的に区別して表している。これによって、ロボットハンド部２３と積込みパレット５（６）の囲い部との干渉も少なくすることができるとともに、積込みパレット５（６）のスペースを有効に活用し、均一な積付けが可能となる。
【００３９】
次に、以上のような構成の物品移載用ロボット装置２を用いて、ワーク供給コンベア４から供給されるワークＷを積込みパレット５，６に積付ける工程について、図８の断面図および図９Ａおよび図９Ｂのフローチャートをも参照して説明する。物品移載用ロボット装置２は、その動作を制御するための図示しない制御装置を備え、この制御装置はたとえばパーソナルコンピュータによって実現される。このパーソナルコンピュータは、ロボットコントローラと本実施形態の物品移載作業を行うためのプログラムをリンクさせて実行することができる。
【００４０】
物品移載用ロボット装置２は、図９Ａおよび図９Ｂに示すように、ロボット装置２が原点位置にあり、バケット本体９２が２個とも受渡ステーション３のトラバーサとも呼ばれるスライダ３１上にあることが開始条件とされる。そして、図示しないロボットコントローラにおいてスタート操作がされると（ステップＳ１）、ワーク供給コンベア４および物品移載用ロボット装置２が起動する（ステップＳ２）。ワーク供給コンベア４から供給されるワークＷは、ワーク供給コンベア４の先端側に設置されたワーク通過センサ４１によって検出される（ステップＳ３）。最初の１個が検出されると、前記制御装置のカウンタ（図示せず）によるカウント動作が開始され、１個通過毎に前記カウンタのカウント値がインクリメントされ、通過個数Ｎが計数される（ステップＳ４）。
【００４１】
ワーク供給コンベア４から供給されるワークＷは、投入シュート７上を滑り降り、バケット受台３２（３３）上にセットされているバケット部９のバケット本体９２内に投入・収容される。投入シュート７の傾斜角度は、扱うワークＷの特性にもよるが、前記熱間鍛造品の場合は水平に対して３０°〜４０°程度とされる。また、バケット受台３２（３３）も略同一角度に傾斜した状態とされ、バケット受台３２（３３）に支持されるバケット部９のバケット本体９２内に投入シュート７の先端が挿入されている。バケット本体９２内に投入されるワークＷは、その傾斜によって奥部に寄せられるよう収容される。
【００４２】
ステップＳ５において、前記制御装置は通過個数Ｎが予め定められた所定個数Ｎａに達するか否かを監視し、所定個数Ｎａに達すると、前記カウンタのカウント値をリセット（Ｎ＝０）し、ワーク供給コンベア４を停止させ、ワークＷの供給を中断するとともに、ロボット装置２にバケット部９の取出し動作開始が指令される（ステップＳ６）。この指令によって、ロボット装置２のロボットアーム部２１およびロボットハンド部２３が作動し、ロボットハンド部２３が、ワークＷの収容が完了したバケット部９の上方に移動する。その後、ロボットハンド部２３が下降するとともに、着脱手段１１のクランプシリンダ８４が作動し、一対のクランプフィンガ８６がバケット支持ブラケット９０を把持する。ロボットハンド部２３の上昇によってバケット部９の取出しが完了する（ステップＳ７）。
【００４３】
この取出し完了とともにスライダ３１を移動させ、空のバケット部９をワーク受取位置３４にセットする（ステップＳ８）。ワーク受取位置３４にバケット部９がセットされると、ワーク供給コンベア４が再度起動し（ステップＳ９）、ステップＳ３〜Ｓ５に従いバケット部９のバケット本体９２内に所定数量ＮａのワークＷが投入・収容され、当該バケット部９は待機状態とされる。
【００４４】
バケット部９の取出し完了後、ロボットハンド部２３が、バケット部９を吊持した状態で所定の積込みパレット５（６）上に移動し、下降する（ステップＳ１０）。この取出しから移動および下降の際、角度調整駆動部１２における駆動シリンダ１３の伸縮ロッド１３ａが伸張し、作用板１５を前記アングルレバー９６の上端に作用させて、アングルレバー９６を押下げ、バケット本体９２を図８（ａ）のように底部の上向き傾斜角度θを１０°程度に維持した傾斜状態とする。このような傾斜状態では、バケット部９の移動中でのワークＷの落下を防止することができる。
【００４５】
図８（ａ）〜図８（ｃ）は、積込みパレット５（６）内にロボットハンド部２３を下降させ、バケット本体９２からワークＷを積込みパレット５（６）の所定位置に積付ける状態を示しており、積込みパレット５（６）の底部には既に積付けられたワークＷが存在する。
【００４６】
なお、図８（ａ）〜図８（ｃ）では、衝撃吸収手段１０および着脱手段１１が省略して示されている。
【００４７】
ロボットハンド部２３を下降させてゆく過程で、渦電流近接スイッチ８８が作動すると（ステップＳ１１）、前記制御装置はバケット本体９２が何かに衝突したと判断し、その場でロボットハンド部２３の下降動作を停止させる（ステップＳ１２）。ここでは、近接スイッチ８８によって衝撃検出手段が構成されている。近接スイッチ８８は、可動支持板８３に近接状態で配置されており、バケット本体９２に衝撃が加わった際における衝撃吸収シリンダ８１の収縮に伴い、ガイドロッド８２とともに可動支持板８３が上動して近接スイッチ８８から離れると、これを検出信号として出力する。
【００４８】
前記制御装置が近接スイッチ８８からの検出信号に応答して衝突であると判断すると、ロボットハンド部２３の下降動作を停止させる（ステップＳ１２）。次回の積付け動作までにこの高さが変動する場合があり、そのため、下降位置高さに達する前に既に積付けられているワークＷの表面に衝突することも起り得る。このような場合に、ロボットハンド部２３の下降動作を停止させるようにロボットコントローラへ停止信号を出力し、これによって、既に積み付けられたワークＷへの打痕およびバケット本体９２などの損壊を未然に防止することができる。
【００４９】
ステップＳ１１で、近接スイッチ（バケット衝突検知センサ）８８がオンとならない場合、すなわち検出信号がハイレベルからローレベルへ、またはローレベルからハイレベルへ切り換わらない限り、ロボットハンド部２３の下降が継続される。ロボットハンド部２３の下降位置高さに達すると（ステップＳ１３）、ロボットハンド部２３の下降が停止する。図８（ａ）はこの高さに達してロボットハンド部２３の下降が停止した状態を示している。ここでの下降位置高さは、前回積付けられたワークＷの表面と、バケット本体９２の標準状態における最下端部との間の望ましい高さｈに相当し、この高さｈはできるだけ小さな値に設定される。
【００５０】
その後、角度調整駆動部１２における駆動シリンダ１３がオフ、すなわち、作動圧がかからない状態とされ、これによって作用板１５のアングルレバー９６に対する押圧作用がなくなり、バケット本体９２は、自重によってヒンジピン９１を支点としてその先側が下向きに傾動し、図８（ｂ）の仮想線で示されるように、積込みパレット５（６）上のワークＷの表面に接する（ステップＳ１４）。
【００５１】
前述のようにバケット本体９２の自重による傾動の際、バケット本体９２の背面の連結ブラケット９４およびレバーピン９５を介して連結されたアングルレバー９６が、長孔９７に対する規制ピン９８の相対摺動を伴って上動する。アングルレバー９６の上動によって、駆動シリンダ１３の伸縮ロッド１３ａの収縮およびガイドロッド１４の支持部との摺動を伴い作用板１５が押上げられる。アングルレバー９６の上端と作用板１５の下面とは、当接した状態で、この押上動作や前記押下動作がなされるが、このとき相互の当接面は若干のずれを伴う。このずれは、ローラ９９の回転によって抵抗が少なく、円滑に動作させることができる。
【００５２】
ステップＳ１４で、バケット本体９２の先側が積込みパレット５（６）上のワークＷの表面に接すると、ロボットハンド部２３が上昇を開始する。これに伴い、バケット本体９２は、その先側が積込みパレット５（６）上のワークＷの表面に接した状態のままヒンジピン９１を支点として相対的に傾動し、傾動角度がある角度に達すると、バケット本体９２内のワークＷが滑り出し（ステップＳ１５）、積込みパレット５（６）上の既に積付けられているワークＷの上に積付けられる。図８（ｃ）はこの積付けの状態を示している。
【００５３】
引続きロボットハンド部２３の上昇に伴うバケット本体９２の自重による相対的な傾動によって、作用板１５が押し上げられ、作用板１５の側部に付設されたセンサ検知板１５ａ（図５参照）が前記近接スイッチ８７に接近する。ステップＳ１６で、近接スイッチ８７がセンサ検知板１５ａを検出すると、制御装置は作用板１５が上限位置に達したものと判断し、ロボット装置２はそのときの高さを読み取って記憶する。作用板１５の上限位置は、バケット本体９２の最大傾斜（全開）角度、たとえば、４５°になる場合とされ、この角度で近接スイッチ８７が作動するように、前記センサ検知板１５ａの取付位置が設定される。
【００５４】
ステップＳ１６において、読み取ったバケット本体９２の高さデータから、次回の下降位置高さｈが計算され（ステップＳ１７）、図示しないロボットコントローラに記憶される。この高さｈの計算と記憶とは、図７（ｂ）に示すような各エリアＡｗ〜Ｌｗ毎になされる。以後、ロボット装置２は、ロボットハンド部２３を受渡ステーション３上に移行させかつ下降させ、着脱手段１１を作動させて、空になったバケット部９を空いているバケット受台３２（３３）上にセットする（ステップＳ１８）。ロボット装置２は、さらに、ワークＷを収容して待機しているバケット部９を把持し、その後、ステップＳ７に移行して前述と同様のワークＷの移載および積付け動作が繰返される。
【００５５】
このような移載および積付け動作の繰返しは、図７に示すように、予めティーチングされた積付けパターン回数だけ、繰り返し実行される。このとき、各エリアＡｗ〜Ｌｗ毎に、前回の各積付け動作時に計算および記憶された前記高さｈを基準にして、ロボットハンド部２３の下降動作がなされる。
【００５６】
以上のような構成のロボット装置２においては、バケット本体９２が傾動自在とされ、かつその傾斜角度が角度調整駆動手段１２によって調整可能とされているから、ワークＷの移載および積付け動作において、ロボットハンド部２３を垂直状態にして積込みパレット５（６）内に挿入してワークＷを移載および積付けすることができる。したがって、ロボットハンド部２３が積込みパレット５（６）に干渉することが少なく、積込みパレット５（６）内での動作自由度も大きくなり、効率的な積付けが成される。しかも、ワークＷの積付けが、パレット５（６）の底部に、あるいは既に積付けられたワークＷがある場合には、その上に接近させた状態で成されるから、ワークＷの落下による打痕を少なくすることができる。特に、熱間鍛造品の場合は、被加工面に傷が付くことは製品品質を著しく低下させることになるが、本ロボット装置２によれば、このような懸念も少なくなる。また、ワークＷの積付け動作時に次回下降位置高さを計算し、この高さに基づき次回積付け動作がなされるから、ロボットハンド部２３の下降時の不意の衝突などが生じにくくなる。しかも、ワークＷの積付けは、均一かつ的確に成される。
【００５７】
なお、積込みパレット５，６は、図例では籠形のパレットであることを示しているが、これに限定されず、搬送性機能を備えた他のタイプのパレットであっても良い。また、図７に示した積付けパターンは一例であって、扱うワークＷの性状や積込みパレット５，６の大きさ、形状などによって他のパターンが設定されることはいうまでもない。さらに、作業室１のレイアウト構成も、図２の例に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施の一形態である物品移載用ロボット装置２が設置された作業室１を概略的に示す側面図である。
【図２】作業室１の平面図である。
【図３】物品移載用ロボット装置２におけるロボットハンド部２３の構造を示す側面図である。
【図４】ロボットハンド部２３において、着脱手段１１を作動させて、バケット部９をバケット保持部８を離脱させた状態を示す側面図である。
【図５】図３において矢符Ｖ方向から見たロボットハンド部２３の部分的に切欠いた断面図である。
【図６】バケット本体９２を概念的に示す図である。
【図７】積込みパレット５，６にワークＷを積付けるパターンの一例を模式的に示す図であり、図７（ａ）は正面側から見た縦断面図であり、図７（ｂ）は平面図である。
【図８】積込みパレット５，６にワークＷを積付ける際のロボットハンド部２３の動作状態を示す断面図である。
【図９Ａ】物品移載用ロボット装置２によるワークＷの移載および積付け動作のフローチャートである。
【図９Ｂ】物品移載用ロボット装置２によるワークＷの移載および積付け動作のフローチャートである。
【図１０】従来の物品移載用ロボット装置１００を概念的に示す側面図である。
【符号の説明】
【００５９】
２ 物品移載用ロボット装置
３ 受渡ステーション
４ ワーク供給コンベア
５，６ 積込みパレット
８ バケット保持部
９ バケット部
１０ 衝撃吸収手段
１１ 着脱手段
１２ 角度調整駆動部
２０ ロボットベース部
２１ ロボットアーム部
２３ ロボットハンド部
８９ 開閉検出スイッチ
Ｗ ワーク
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえばベアリングのインナーレースおよびアウターレース、ならびにエンジンのコンロッドなどの熱間鍛造製品を、受渡ステーションにおいて物品供給手段から受取り、所定の積込み容器に積付ける物品移載用ロボット装置に関し、特にそのロボットハンド部の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業用ロボットは、各種製造分野で広く利用されている。これらの産業用ロボットの典型的な従来技術は、特許文献１に示されている。また、特許文献２，３には、このようなロボット装置におけるロボットハンド部の衝撃吸収機構の例が、さらに、特許文献４，５には、ロボットハンド部の着脱自在な機構の例が示されている。
【０００３】
図１０は、前記のような鍛造製品の製造工場で採用されている物品移載用ロボット装置の一例を示している。ロボット装置１００は、ロボットベース部１０１と、前記ロボットベース部１０１に回動自在に連結された多関節ロボットアーム部１０２と、前記ロボットアーム部１０２の先端に回動自在に連結されたロボットハンド部１０３とを含む。ロボットハンド部１０３は、バケット保持部１０４と、バケット保持部１０４に保持されたバケット部１０５とからなる。
【０００４】
前記ロボット装置１００は、図示しない物品受渡ステーションにおいて、図示しない物品供給コンベアから供給される物品（以下、ワークと記す）Ｗを、前記バケット部１０５に受取って収容し、予めティーチングされた動作プログラムによってロボットアーム部１０２を動作させて、所定の位置に設置された積込み容器である積込みパレット１０６内に順次積付けるように稼動する。図１０では、積込みパレット１０６内の位置に応じてロボットハンド部１０３の角度を適宜設定させることによって、バケット部１０５を傾斜させ、ワークＷを積込みパレット１０６内に投入し、積付けている状態を示している。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１２４８７８号公報
【特許文献２】実開平６−６６９７９号公報
【特許文献３】特開２００１−１０５３７９号公報
【特許文献４】実開平５−８０６９１号公報
【特許文献５】実開平７−１７４９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図１０に示すようなロボット装置１００の場合、積込みパレット１０６内の所定の位置にワークＷを投入して積込みする際、積込みパレット１０６の囲い部の制約などがあるため、積込み位置に応じてロボットハンド部１０３の角度を適宜設定する必要がある。また、場所によっては囲い部に制限されてロボットハンド部１０３の傾き角度が充分に確保されず、そのため、高い位置からワークＷを投入せざるを得ない場合も生じる。図１０は、ロボットハンド部１０４の一部が積込みパレット１０６の囲い部と干渉している状態を示している。このように高い位置からワークＷを投入すると、ワークＷに打痕が生じ、製品品質の低下の原因となる。また、ロボットハンド部１０４と積込みパレット１０６との干渉のために、ロボットハンド部１０４の積込みパレット１０６内での動作範囲が狭められ、積込みパレット１０６内でのワークＷの均一な積付けができなくなることがある。
【０００７】
前記特許文献１〜５の各先行技術は、このような積込みパレット１０６の囲い部の制約から、物品を高い位置から落下投入せざるを得ないなどの問題点について、その解決手段を特に提案するものではない。
【０００８】
本発明の目的は、簡易な方法で物品に打痕などを生じさせず、均一かつ効率的な積付けを可能とする物品移載用ロボット装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る物品移載用ロボット装置は、物品受渡ステーションにおいて物品供給手段から受取った物品を、所定の積込み容器に積付ける物品移載用ロボット装置であって、
ロボットベース部と、前記ロボットベース部に回動自在に連結された多関節ロボットアーム部と、前記ロボットアーム部の先端に回動自在に連結されたロボットハンド部とを含み、
前記ロボットハンド部は、バケット保持部と、前記物品を収容するためのバケット部とからなり、
前記バケット部は、バケット保持部に対して傾動可能に保持され、かつ角度調整駆動部によって傾き角度の調整が可能とされていることを特徴とする物品移載用ロボット装置である。
【００１０】
本発明に従えば、物品供給手段から供給される物品は、物品受渡ステーションにおいて、ロボットハンド部のバケット部に収容される。そして、多関節ロボットアーム部の動作によって、ロボットハンド部が所定の積込み容器内に位置し、バケット部から収容されている物品が積込み容器内に積付けられる。このとき、バケット部は、バケット保持部に対して傾動可能に保持され、かつ角度調整駆動部によって傾き角度の調整が可能とされているから、バケット部を適宜角度に傾斜させることによって、物品を、積込み容器内の底部に、あるいは既に積付けられた物品がある場合はその上に、接近させた状態で、投入積付けることができる。したがって、物品が落下によって打痕を生じることが少なく、移載時における品質の劣化を来たす懸念がない。しかも、ロボットハンド部を傾斜させることなく垂直な状態で積込み容器内に位置させ、動作させることができるから、ロボットハンド部が積込み容器の囲い部などと干渉しないようにすることが簡易になされる。これによって、ロボットハンド部の動作自由度が増し、積込み容器内のスペースを無駄なく使い、物品の均一な積付けを実現することができる。
【００１１】
また本発明は、前記角度調整駆動部が、非作動の状態では、バケット部が自重で傾動するように構成されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明に従えば、ロボットハンド部を積込み容器内に位置させ、バケット部を所定の被積付位置の表面に接近させた状態で角度調整駆動部を非作動状態とし、かつロボットハンド部をそのまま垂直方向に上昇させることによって、バケット部がバケット保持部に対し相対的に自重で下方に傾動する。したがって、バケット部内の物品はこの傾動に伴い滑り降り出すが、前記積付け位置との落差は小さい状態であるから、落下によるダメージを受けることが少なく、積付け時の打痕の発生をより少なくすることができる。
【００１３】
また本発明は、前記バケット部が、バケット保持部に対して着脱手段を介して着脱自在に保持されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明に従えば、前記受渡ステーションに複数のバケット部を待機させるよう構成することによって、積付け作業を実施している間に待機中のバケット部に前記物品供給手段から物品を供給して収容・待機させておき、仕掛かり中の積付け作業が終了すると、受渡ステーションにおいてバケット部を待機中のものと着脱交換するだけで、効率の良い積付け作業を実施することができる。また、物品の種類に応じたバケット部を複数準備しておき、これらバケット部を適宜選択装着することによって、物品の特性に合った積付け作業を実施することができる。
【００１５】
また本発明は、前記ロボットハンド部が、前記バケット部が受けた衝撃を吸収する衝撃吸収手段を備えていることを特徴とする。
【００１６】
本発明に従えば、前記ロボットハンド部を積込み容器内に挿入させてゆく過程などにおいて、前記バケット部が積込み容器の囲い部や、底部の既に積付けられた物品などに不用意に当接しても、衝撃吸収手段によってこの衝撃が吸収され、バケット部やバケット保持部の損壊を未然に防止することができる。
【００１７】
また本発明は、前記ロボットハンド部が、前記バケット部を傾動させて積込み容器内に物品を積付ける際に、バケット部が積込み容器内の積付け対象部に接触したときの高さを検出する高さ検出手段を備えることを特徴とする。
【００１８】
このような構成は、バケット部が、不用意に当接したことを認識するためのセンサー（８８）によって実現され、その検知信号によって、ロボットの動作を停止させて、次のステップへ移ることができる。
【００１９】
本発明に従えば、物品の積付けの際に、バケット部が傾動して、積込み容器内の積付け対象部（積込み容器の底部、あるいは既に積付けられている物品の表面）に接触し、一度に急激な角度にバケットを傾動させないようにして、バケット内の物品が落下することを防止する。その後、ロボットがハンドを引き上げることによって、徐々にバケットを傾斜させ、バケット内の物品がゆっくり滑り降りる状態で、容器内に積み付けられる。また、ロボットがハンドを引き上げることによって、最終的にバケットがフルに傾斜した時点で、センサー（８７）が検知し、バケットが接触した下方の物品表面高さを知ることができる。この高さ情報に基づき、積付け作業を実行中の物品高さを加えることによって、次の積付け位置を認識することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に従えば、物品受渡ステーションにおいて、物品供給手段からバケット部に供給された物品は、多関節ロボットアーム部の動作によって、バケット部から積込み容器内に積付けられる。このとき、バケット部を適宜角度に傾斜させることによって、物品を、積込み容器内の底部に、あるいは、既に積付けられた物品がある場合はその上に、接近させた状態で、物品を積付けることができる。
【００２１】
したがって、物品に落下による打痕を生じることが少なく、移載時における品質の劣化を来たす懸念がない。しかも、ロボットハンド部を傾斜させることなく垂直な状態で積込み容器内に位置させ、動作させることができるので、ロボットハンド部が積込み容器の囲い部などと干渉しないようにすることが簡易になされる。これによって、ロボットハンド部の動作自由度が増し、積込み容器内のスペースを無駄なく使い、物品の均一な積付けを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１は、本発明の実施の一形態である物品移載用ロボット装置２が設置された作業室１を概略的に示す側面図であり、図２は作業室１の平面図である。物品移載用ロボット装置２は、作業室１内に設置された物品受渡ステーション３において、図示しない鍛造設備などから作業室１に物品供給手段であるワーク供給コンベア４によって搬入された物品（以下、「ワーク」と記す場合がある。）Ｗを、積込み容器である所定の積込みパレット５，６に順次積付けるものである。積込みパレット５，６は、作業室１の床面であって、物品移載用ロボット装置２のロボットベース２０に左右対称に設けられた２個所のパレットヤード５０，６０に位置決めされて載置される。これらのパレットヤード５０，６０は、２個所に限定されず、１個所あるいは３個所以上であっても良く、扱うワークの特性や処理システムの規模などに応じて適宜定められる。作業室１には、作業者が出入りするためのドア１ａ、および積込みパレット５，６を搬出入するための図示しない機材搬出入用ドアなどが設けられる。
【００２３】
物品受渡ステーション３は、作業室１の床面に設置固定された平面形状が方形の基台３０と、前記基台３０に対して前記ワーク供給コンベア４に直交する方向ａに往復水平移動自在でかつ上下昇降自在に支持されたスライダ３１と、前記スライダ３１上にスライド方向ａに並設された２個の傾斜したバケット受台３２，３３とを含んで構成されている。
【００２４】
トラバーサーとしてのスライダ３１の水平移動範囲は、２個のバケット受台３２，３３のいずれかが、ワーク供給コンベア４のワーク供給方向ｂの延長上のワーク受取位置３４に位置し得るよう設定される。図２では、バケット受け台３３がこのワーク受取位置３４にあり、後述するバケット部９を支持して、ワーク供給コンベア４から供給されるワークＷを収容し得る状態とされている。また、他方のバケット受台３２は、ワーク受取位置３４から退避した位置にあり、ロボット装置２によって積付けが完了した空のバケット部９を受取るために待機している状態にあることを示している。
【００２５】
前記ワーク供給コンベア４のワーク排出側には、前記物品受渡ステーション３のワーク受渡位置３４に架け渡されるワーク投入シュート７が連設されている。ワーク投入シュート７は、ワーク供給コンベア４の架台４０に、図示しないピストン機構などによって、上下昇降可能に支持されたブラケット７１にエアシリンダ７２を介して連結され、ワーク投入角度の調整、および後述するバケット部９の交換の際の、バケット部９との非干渉位置への退避などが可能とされている。
【００２６】
また、前記ワーク供給コンベア４のワーク排出側端部上方には、投入されるワークＷを逐次検出するワーク通過センサ４１が設置されている。ワーク通過センサ４１としては、光学式のセンサが望ましいが、これに限定されるものではない。ワーク通過センサ４１の検出情報は、図示しないロボットコントローラに入力され、ロボットコントローラにおいて図示しないカウンターによってワークＷの通過個数を計数するように構成されている。
【００２７】
物品移載用ロボット装置２は、ロボットベース部２０と、前記ロボットベース部２０に回動自在に連結された多関節ロボットアーム部２１と、前記ロボットアーム部２１の先端に、手首部２２を介して回動自在に連結されたロボットハンド部２３とを含む。物品移載用ロボット装置２は、多関節６軸ロボットによって実現され、作業室１の外に設置された図示しないロボットコントローラにおけるティーチングペンダントによって教示され、所定の動作プログラムに基づき動作する。ロボットハンド部２３は、バケット保持部８と、バケット保持部８に着脱自在に保持されたバケット部９とからなる。
【００２８】
図３はロボットハンド部２３の側面図であり、図４はロボットハンド部２３のバケット部９をバケット保持部８から分離した状態を示す側面図であり、図５はロボットハンド部２３の断面図である。前記手首部２２の先端には、関節部２４を介してハンド取付ブラケット８０が連結されている。このハンド取付ブラケット８０には、衝撃吸収シリンダ８１、複数（本実施形態では２）のガイドロッド８２および可動支持板８３を含む衝撃吸収手段１０が設けられる。前記衝撃吸収シリンダ８０のピストン棒の軸線および各ガイドロッド８２の軸線は、互いに平行である。衝撃吸収手段１０は、ワークＷの移載動作時に、バケット部９などに不用意に衝撃力が作用したとき、衝撃吸収シリンダ８１がそのダンパー効果によって衝撃を吸収し、バケット部９の損壊を未然に防止するよう機能する。
【００２９】
また、前記可動支持板８３には、バケット部９を着脱自在に保持するための着脱手段１１が支持されている。着脱手段１１は、空気圧によって作動するクランプシリンダ８４、一対のクランプアーム８５およびクランプフィンガ８６を含む。着脱手段１１は、通常のワークＷの移載動作時には、クランプシリンダ８４の駆動によって一対のクランプアーム８５が互いに接近するよう付勢され、一対のクランプフィンガ８６が後述するバケット支持ブラケット９０を挟着し、バケット部９が吊下された状態で着脱可能に連結される。
【００３０】
さらに、図４に示すように、クランプシリンダ８４が前述とは逆に駆動することによって、クランプアーム８５が相互に開き、クランプフィンガ８６の把持が解除されると、バケット部９がバケット保持部８から離脱される。このようなバケット部９の着脱は、前記受渡ステーション３において、ロボット装置２が、ワークＷが収容されたバケット部９をバケット受台３２（３３）から取出し、あるいは、積付け完了後の空のバケット部９をバケット受台３２（３３）にセットする際に実行される。
【００３１】
前記バケット部９は、前記クランプフィンガ８６に着脱自在に連結される逆Ｕ字状のバケット支持ブラケット９０と、バケット支持ブラケット９０にヒンジピン９１を介して傾動自在に支持されるバケット本体９２と、バケット支持ブラケット９０に固定され、バケット本体９２の開口部を覆うカバー体９３と、バケット本体９２の背面に連結ブラケット９４およびレバーピン９５を介して連結されたアングルレバー９６とを含む。
【００３２】
バケット本体９２は、傾動側先端部と上面部とが開口された断面略Ｌ字状のいわばショベル形状を成し、前記カバー体９３はこの開口部を覆うようにバケット支持ブラケット９０に固着されている。カバー体９３は、バケット支持ブラケット９０に固着され、バケット本体９２はバケット支持ブラケット９０に対して傾動自在に支持されているから、バケット本体９２がヒンジピン９１の軸線まわりに下方へ傾動すると、図３の２点鎖線で示すように、バケット本体９２からカバー体９３が離反して開口が形成される。
【００３３】
連結ブラケット９４は、ブラケット本体９２の背面に突出するよう固着され、アングルレバー９６は、その基部が連結ブラケット９４にレバーピン９５を介して連結されている。さらに、アングルレバー９６のほぼ中央部から前記レバーピン９５が挿通する両端部に向けて、長手方向に沿って延びる長孔９７が形成され、この長孔９７には前記バケット支持ブラケット９０に取付けられた規制ピン９８が相対的に摺動可能に挿入されている。アングルレバー９６の上端部には、その上端面から周面が若干突出するようローラ９９が回転自在に取付けられている。
【００３４】
前記衝撃吸収手段１０の可動支持板８３には、バケット部９におけるバケット本体９２の角度調整駆動部１２が装着されている。角度調整駆動部１２は、空気圧によって作動する駆動シリンダ１３と、ガイドロッド１４と、駆動シリンダ１３の伸縮ロッド１３ａおよびガイドロッド１４の先端に固着された作用板１５とを含む。作用板１５は、伸縮ロッド１３ａの伸張によって前記アングルレバー９６の上端に設けられる前記ローラ９９に当接してアングルレバー９６を押下げ、これによってバケット本体９２を先端部側が上向きに角変位するように傾動させる。駆動シリンダ１３に作動圧がかかった状態では、バケット本体９２をその先端部側が上向きとなった傾斜状態に維持する。また、駆動シリンダ１３が、作動圧がかからず非作動の状態では、バケット本体９２の先端部側が自重で下向きに傾動し、これによって、伸縮ロッド１３ａが収縮する。すなわち、角度調整駆動部１２は、伸縮ロッド１３ａを伸張／縮退させることによって、バケット本体９２の傾動角度の調整を成すよう構成されている。
【００３５】
前記作用板１５の側部には、センサ検知板１５ａが付設され、前記衝撃吸収手段１０の可動支持板８３には、渦電流検出式の近接スイッチ８７が高さ検出手段として設けられる。この近接スイッチ８７は、前述のように伸縮ロッド１３ａが縮退して作用板１５が傾動上限位置に達したとき、センサ検知板１５ａを検出するように構成されている。また、可動支持板８３の側部に近接するロボットハンド部２３の固定側には、前記衝撃が加わった際の可動支持板８３の上方への変位を検出する渦電流検出式の近接スイッチ８８が衝撃検出手段として取付けられている。さらに、前記着脱手段１１に支持部には、各クランプフィンガ８６の開閉状態を検出する開閉検出スイッチ８９が設けられる。
【００３６】
前記バケット本体９２は、前述のように断面略Ｌ字状のいわばショベル形状を成し、バケット支持ブラケット９０にヒンジピン９１を介して傾動自在に支持されているが、アングルレバー９６を介した角度調整駆動部１２との連繋関係がない状態では、ヒンジピン９１を支点として先端部が自重で下向きに傾動するよう構成されている。すなわち、図６に示すように、バケット本体９２内の奥部に収容されて保持されたワークＷの重量、アングルレバー９６の重量、角度調整駆動部１２の非作動の状態での抵抗力などの合力による回転モーメントに抗する抵抗モーメントがバケット本体９２に発生するように、バケット本体９２の先端側の両外側起立壁部には、カウンタウェイト９２ａが固着されている。これによって、角度調整駆動部１２が非作動の状態では、ヒンジピン９１を支点としてバケット本体９２の先端部が自重で下向きに傾動することが可能とされる。
【００３７】
このようなカウンタウェイト９２ａの重量は、対象とするワークＷの種類や収容量によって適宜選択される。また、バケット本体９２の底面部を構成する部材としては、ワークＷの滑り性が良く、耐摩耗性に優れた材質のものが用いられる。ワークＷが熱間鍛造品の場合は、急冷されることなく、１２００℃程度の熱を保有した状態で供給されてくるので、優れた耐熱性も求められる。
【００３８】
図７（ａ）の断面図および図７（ｂ）の平面図は、積込みパレット５（または６）にワークＷを積付ける作業手順の一例を模式的に示している。図７（ｂ）に示すように、積込みパレット５（６）内の所定の積付けエリアＡｗ〜Ｌｗは、予め座標値によってロボット装置２にティーチングされており、ロボット装置２は、各エリアＡｗ〜Ｌｗ毎にロボットハンド２３を位置付け、バケット本体９２を傾動させて、ワークＷの積付け動作が実行される。このとき、積付けスペースを有効に使用するため、図７（ａ）に示すように、エリアＡｗ〜Ｆｗと、エリアＧｗ〜Ｌｗとは、バケット本体９２の向きを１８０°反転させた積付け状態で行うことが望ましい。図７（ａ）および図７（ｂ）では、１点鎖線と破線とによるバケット本体９２およびエリアＡｗ〜Ｌｗによって、この異なった積付け状態を模式的に区別して表している。これによって、ロボットハンド部２３と積込みパレット５（６）の囲い部との干渉も少なくすることができるとともに、積込みパレット５（６）のスペースを有効に活用し、均一な積付けが可能となる。
【００３９】
次に、以上のような構成の物品移載用ロボット装置２を用いて、ワーク供給コンベア４から供給されるワークＷを積込みパレット５，６に積付ける工程について、図８の断面図および図９Ａおよび図９Ｂのフローチャートをも参照して説明する。物品移載用ロボット装置２は、その動作を制御するための図示しない制御装置を備え、この制御装置はたとえばパーソナルコンピュータによって実現される。このパーソナルコンピュータは、ロボットコントローラと本実施形態の物品移載作業を行うためのプログラムをリンクさせて実行することができる。
【００４０】
物品移載用ロボット装置２は、図９Ａおよび図９Ｂに示すように、ロボット装置２が原点位置にあり、バケット本体９２が２個とも受渡ステーション３のトラバーサとも呼ばれるスライダ３１上にあることが開始条件とされる。そして、図示しないロボットコントローラにおいてスタート操作がされると（ステップＳ１）、ワーク供給コンベア４および物品移載用ロボット装置２が起動する（ステップＳ２）。ワーク供給コンベア４から供給されるワークＷは、ワーク供給コンベア４の先端側に設置されたワーク通過センサ４１によって検出される（ステップＳ３）。最初の１個が検出されると、前記制御装置のカウンタ（図示せず）によるカウント動作が開始され、１個通過毎に前記カウンタのカウント値がインクリメントされ、通過個数Ｎが計数される（ステップＳ４）。
【００４１】
ワーク供給コンベア４から供給されるワークＷは、投入シュート７上を滑り降り、バケット受台３２（３３）上にセットされているバケット部９のバケット本体９２内に投入・収容される。投入シュート７の傾斜角度は、扱うワークＷの特性にもよるが、前記熱間鍛造品の場合は水平に対して３０°〜４０°程度とされる。また、バケット受台３２（３３）も略同一角度に傾斜した状態とされ、バケット受台３２（３３）に支持されるバケット部９のバケット本体９２内に投入シュート７の先端が挿入されている。バケット本体９２内に投入されるワークＷは、その傾斜によって奥部に寄せられるよう収容される。
【００４２】
ステップＳ５において、前記制御装置は通過個数Ｎが予め定められた所定個数Ｎａに達するか否かを監視し、所定個数Ｎａに達すると、前記カウンタのカウント値をリセット（Ｎ＝０）し、ワーク供給コンベア４を停止させ、ワークＷの供給を中断するとともに、ロボット装置２にバケット部９の取出し動作開始が指令される（ステップＳ６）。この指令によって、ロボット装置２のロボットアーム部２１およびロボットハンド部２３が作動し、ロボットハンド部２３が、ワークＷの収容が完了したバケット部９の上方に移動する。その後、ロボットハンド部２３が下降するとともに、着脱手段１１のクランプシリンダ８４が作動し、一対のクランプフィンガ８６がバケット支持ブラケット９０を把持する。ロボットハンド部２３の上昇によってバケット部９の取出しが完了する（ステップＳ７）。
【００４３】
この取出し完了とともにスライダ３１を移動させ、空のバケット部９をワーク受取位置３４にセットする（ステップＳ８）。ワーク受取位置３４にバケット部９がセットされると、ワーク供給コンベア４が再度起動し（ステップＳ９）、ステップＳ３〜Ｓ５に従いバケット部９のバケット本体９２内に所定数量ＮａのワークＷが投入・収容され、当該バケット部９は待機状態とされる。
【００４４】
バケット部９の取出し完了後、ロボットハンド部２３が、バケット部９を吊持した状態で所定の積込みパレット５（６）上に移動し、下降する（ステップＳ１０）。この取出しから移動および下降の際、角度調整駆動部１２における駆動シリンダ１３の伸縮ロッド１３ａが伸張し、作用板１５を前記アングルレバー９６の上端に作用させて、アングルレバー９６を押下げ、バケット本体９２を図８（ａ）のように底部の上向き傾斜角度θを１０°程度に維持した傾斜状態とする。このような傾斜状態では、バケット部９の移動中でのワークＷの落下を防止することができる。
【００４５】
図８（ａ）〜図８（ｃ）は、積込みパレット５（６）内にロボットハンド部２３を下降させ、バケット本体９２からワークＷを積込みパレット５（６）の所定位置に積付ける状態を示しており、積込みパレット５（６）の底部には既に積付けられたワークＷが存在する。
【００４６】
なお、図８（ａ）〜図８（ｃ）では、衝撃吸収手段１０および着脱手段１１が省略して示されている。
【００４７】
ロボットハンド部２３を下降させてゆく過程で、渦電流近接スイッチ８８が作動すると（ステップＳ１１）、前記制御装置はバケット本体９２が何かに衝突したと判断し、その場でロボットハンド部２３の下降動作を停止させる（ステップＳ１２）。ここでは、近接スイッチ８８によって衝撃検出手段が構成されている。近接スイッチ８８は、可動支持板８３に近接状態で配置されており、バケット本体９２に衝撃が加わった際における衝撃吸収シリンダ８１の収縮に伴い、ガイドロッド８２とともに可動支持板８３が上動して近接スイッチ８８から離れると、これを検出信号として出力する。
【００４８】
前記制御装置が近接スイッチ８８からの検出信号に応答して衝突であると判断すると、ロボットハンド部２３の下降動作を停止させる（ステップＳ１２）。次回の積付け動作までにこの高さが変動する場合があり、そのため、下降位置高さに達する前に既に積付けられているワークＷの表面に衝突することも起り得る。このような場合に、ロボットハンド部２３の下降動作を停止させるようにロボットコントローラへ停止信号を出力し、これによって、既に積み付けられたワークＷへの打痕およびバケット本体９２などの損壊を未然に防止することができる。
【００４９】
ステップＳ１１で、近接スイッチ（バケット衝突検知センサ）８８がオンとならない場合、すなわち検出信号がハイレベルからローレベルへ、またはローレベルからハイレベルへ切り換わらない限り、ロボットハンド部２３の下降が継続される。ロボットハンド部２３の下降位置高さに達すると（ステップＳ１３）、ロボットハンド部２３の下降が停止する。図８（ａ）はこの高さに達してロボットハンド部２３の下降が停止した状態を示している。ここでの下降位置高さは、前回積付けられたワークＷの表面と、バケット本体９２の標準状態における最下端部との間の望ましい高さｈに相当し、この高さｈはできるだけ小さな値に設定される。
【００５０】
その後、角度調整駆動部１２における駆動シリンダ１３がオフ、すなわち、作動圧がかからない状態とされ、これによって作用板１５のアングルレバー９６に対する押圧作用がなくなり、バケット本体９２は、自重によってヒンジピン９１を支点としてその先側が下向きに傾動し、図８（ｂ）の仮想線で示されるように、積込みパレット５（６）上のワークＷの表面に接する（ステップＳ１４）。
【００５１】
前述のようにバケット本体９２の自重による傾動の際、バケット本体９２の背面の連結ブラケット９４およびレバーピン９５を介して連結されたアングルレバー９６が、長孔９７に対する規制ピン９８の相対摺動を伴って上動する。アングルレバー９６の上動によって、駆動シリンダ１３の伸縮ロッド１３ａの収縮およびガイドロッド１４の支持部との摺動を伴い作用板１５が押上げられる。アングルレバー９６の上端と作用板１５の下面とは、当接した状態で、この押上動作や前記押下動作がなされるが、このとき相互の当接面は若干のずれを伴う。このずれは、ローラ９９の回転によって抵抗が少なく、円滑に動作させることができる。
【００５２】
ステップＳ１４で、バケット本体９２の先側が積込みパレット５（６）上のワークＷの表面に接すると、ロボットハンド部２３が上昇を開始する。これに伴い、バケット本体９２は、その先側が積込みパレット５（６）上のワークＷの表面に接した状態のままヒンジピン９１を支点として相対的に傾動し、傾動角度がある角度に達すると、バケット本体９２内のワークＷが滑り出し（ステップＳ１５）、積込みパレット５（６）上の既に積付けられているワークＷの上に積付けられる。図８（ｃ）はこの積付けの状態を示している。
【００５３】
引続きロボットハンド部２３の上昇に伴うバケット本体９２の自重による相対的な傾動によって、作用板１５が押し上げられ、作用板１５の側部に付設されたセンサ検知板１５ａ（図５参照）が前記近接スイッチ８７に接近する。ステップＳ１６で、近接スイッチ８７がセンサ検知板１５ａを検出すると、制御装置は作用板１５が上限位置に達したものと判断し、ロボット装置２はそのときの高さを読み取って記憶する。作用板１５の上限位置は、バケット本体９２の最大傾斜（全開）角度、たとえば、４５°になる場合とされ、この角度で近接スイッチ８７が作動するように、前記センサ検知板１５ａの取付位置が設定される。
【００５４】
ステップＳ１６において、読み取ったバケット本体９２の高さデータから、次回の下降位置高さｈが計算され（ステップＳ１７）、図示しないロボットコントローラに記憶される。この高さｈの計算と記憶とは、図７（ｂ）に示すような各エリアＡｗ〜Ｌｗ毎になされる。以後、ロボット装置２は、ロボットハンド部２３を受渡ステーション３上に移行させかつ下降させ、着脱手段１１を作動させて、空になったバケット部９を空いているバケット受台３２（３３）上にセットする（ステップＳ１８）。ロボット装置２は、さらに、ワークＷを収容して待機しているバケット部９を把持し、その後、ステップＳ７に移行して前述と同様のワークＷの移載および積付け動作が繰返される。
【００５５】
このような移載および積付け動作の繰返しは、図７に示すように、予めティーチングされた積付けパターン回数だけ、繰り返し実行される。このとき、各エリアＡｗ〜Ｌｗ毎に、前回の各積付け動作時に計算および記憶された前記高さｈを基準にして、ロボットハンド部２３の下降動作がなされる。
【００５６】
以上のような構成のロボット装置２においては、バケット本体９２が傾動自在とされ、かつその傾斜角度が角度調整駆動手段１２によって調整可能とされているから、ワークＷの移載および積付け動作において、ロボットハンド部２３を垂直状態にして積込みパレット５（６）内に挿入してワークＷを移載および積付けすることができる。したがって、ロボットハンド部２３が積込みパレット５（６）に干渉することが少なく、積込みパレット５（６）内での動作自由度も大きくなり、効率的な積付けが成される。しかも、ワークＷの積付けが、パレット５（６）の底部に、あるいは既に積付けられたワークＷがある場合には、その上に接近させた状態で成されるから、ワークＷの落下による打痕を少なくすることができる。特に、熱間鍛造品の場合は、被加工面に傷が付くことは製品品質を著しく低下させることになるが、本ロボット装置２によれば、このような懸念も少なくなる。また、ワークＷの積付け動作時に次回下降位置高さを計算し、この高さに基づき次回積付け動作がなされるから、ロボットハンド部２３の下降時の不意の衝突などが生じにくくなる。しかも、ワークＷの積付けは、均一かつ的確に成される。
【００５７】
なお、積込みパレット５，６は、図例では籠形のパレットであることを示しているが、これに限定されず、搬送性機能を備えた他のタイプのパレットであっても良い。また、図７に示した積付けパターンは一例であって、扱うワークＷの性状や積込みパレット５，６の大きさ、形状などによって他のパターンが設定されることはいうまでもない。さらに、作業室１のレイアウト構成も、図２の例に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施の一形態である物品移載用ロボット装置２が設置された作業室１を概略的に示す側面図である。
【図２】作業室１の平面図である。
【図３】物品移載用ロボット装置２におけるロボットハンド部２３の構造を示す側面図である。
【図４】ロボットハンド部２３において、着脱手段１１を作動させて、バケット部９をバケット保持部８を離脱させた状態を示す側面図である。
【図５】図３において矢符Ｖ方向から見たロボットハンド部２３の部分的に切欠いた断面図である。
【図６】バケット本体９２を概念的に示す図である。
【図７】積込みパレット５，６にワークＷを積付けるパターンの一例を模式的に示す図であり、図７（ａ）は正面側から見た縦断面図であり、図７（ｂ）は平面図である。
【図８】積込みパレット５，６にワークＷを積付ける際のロボットハンド部２３の動作状態を示す断面図である。
【図９Ａ】物品移載用ロボット装置２によるワークＷの移載および積付け動作のフローチャートである。
【図９Ｂ】物品移載用ロボット装置２によるワークＷの移載および積付け動作のフローチャートである。
【図１０】従来の物品移載用ロボット装置１００を概念的に示す側面図である。
【符号の説明】
【００５９】
２ 物品移載用ロボット装置
３ 受渡ステーション
４ ワーク供給コンベア
５，６ 積込みパレット
８ バケット保持部
９ バケット部
１０ 衝撃吸収手段
１１ 着脱手段
１２ 角度調整駆動部
２０ ロボットベース部
２１ ロボットアーム部
２３ ロボットハンド部
８９ 開閉検出スイッチ
Ｗ ワーク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物品受渡ステーションにおいて物品供給手段から受取った物品を、所定の積込み容器に積付ける物品移載用ロボット装置であって、
ロボットベース部と、前記ロボットベース部に回動自在に連結された多関節ロボットアーム部と、前記ロボットアーム部の先端に回動自在に連結されたロボットハンド部とを含み、
前記ロボットハンド部は、バケット保持部と、前記物品を収容するためのバケット部とからなり、
前記バケット部は、バケット保持部に対して傾動可能に保持され、かつ角度調整駆動部によって傾き角度の調整が可能とされていることを特徴とする物品移載用ロボット装置。
【請求項２】
前記角度調整駆動部が、非作動の状態では、バケット部が自重で傾動するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の物品移載用ロボット装置。
【請求項３】
前記バケット部が、バケット保持部に対して着脱手段を介して着脱自在に保持されていることを特徴とする請求項１または２に記載の物品移載用ロボット装置。
【請求項４】
前記ロボットハンド部は、前記バケット部が受けた衝撃を吸収する衝撃吸収手段を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の物品移載用ロボット装置。
【請求項５】
前記ロボットハンド部は、前記バケット部を傾動させて積込み容器内に物品を積付ける際に、バケット部が積込み容器内の積付け対象部に接触したときの高さを検出する高さ検出手段を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の物品移載用ロボット装置。
【請求項６】
バケット部の上方への変位によって衝撃力を受けたことを検出する衝撃検出手段が設けられることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の物品移載用ロボット装置。
【請求項１】
物品受渡ステーションにおいて物品供給手段から受取った物品を、所定の積込み容器に積付ける物品移載用ロボット装置であって、
ロボットベース部と、前記ロボットベース部に回動自在に連結された多関節ロボットアーム部と、前記ロボットアーム部の先端に回動自在に連結されたロボットハンド部とを含み、
前記ロボットハンド部は、バケット保持部と、前記物品を収容するためのバケット部とからなり、
前記バケット部は、バケット保持部に対して傾動可能に保持され、かつ角度調整駆動部によって傾き角度の調整が可能とされていることを特徴とする物品移載用ロボット装置。
【請求項２】
前記角度調整駆動部が、非作動の状態では、バケット部が自重で傾動するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の物品移載用ロボット装置。
【請求項３】
前記バケット部が、バケット保持部に対して着脱手段を介して着脱自在に保持されていることを特徴とする請求項１または２に記載の物品移載用ロボット装置。
【請求項４】
前記ロボットハンド部は、前記バケット部が受けた衝撃を吸収する衝撃吸収手段を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の物品移載用ロボット装置。
【請求項５】
前記ロボットハンド部は、前記バケット部を傾動させて積込み容器内に物品を積付ける際に、バケット部が積込み容器内の積付け対象部に接触したときの高さを検出する高さ検出手段を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の物品移載用ロボット装置。
【請求項６】
バケット部の上方への変位によって衝撃力を受けたことを検出する衝撃検出手段が設けられることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の物品移載用ロボット装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−２９９９１（Ｐ２０１０−２９９９１Ａ）
【公開日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１９５５２６（Ｐ２００８−１９５５２６）
【出願日】平成２０年７月２９日（２００８．７．２９）
【出願人】（００００００９７４）川崎重工業株式会社 (1,710)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月２９日（２００８．７．２９）
【出願人】（００００００９７４）川崎重工業株式会社 (1,710)
【Ｆターム（参考）】
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