JP2008254900A - 部品搬送装置および方法ならびに作業ハンド - Google Patents

Abstract

【課題】部品の搬送および空の部品箱の回収を行うシステム全体を簡素化して設備コストを抑える。
【解決手段】作業ハンド２５を備えたロボット５は、上下ガイド部９および走行ガイド１１によって部品棚１の各間口に対して移動可能であり、部品棚１に収容した部品箱３内の部品を作業ハンド２５の先端に設けたバキュームカップで吸着把持してキット箱７に投入する。この際キット箱７は、ロボット５と一体となって移動するキット箱支持部１５に移載された状態である。空になった部品箱３は、作業ハンド２５を空の部品箱３の下部に侵入させた後、上昇させることで、上部に設けてある第１，第２各部品箱受け板上に載せ、外部の空箱回収部６１に搬出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、部品箱に収納してある部品を把持して外部に搬送するとともに、空になった部品箱を回収する部品搬送装置および方法ならびに作業ハンドに関する。

部品箱に収納してある部品の組立ラインへの供給をロボットにより行うとともに、空になった部品箱を回収する組立部品供給装置が下記特許文献１に記載されている。この場合、ロボットの移動方向に沿ってその両側に、部品箱を供給するとともに空になった部品箱を回収する複数の部品箱供給ユニットを配置している。
特開平１０−１５８６５号公報

ところで、上記した従来の組立部品供給装置では、部品箱内の部品をロボットによって組立ラインへ供給する一方、空になった部品箱については、ロボットを用いずに、専用の部品箱供給ユニットを利用しているため、組立部品供給装置としてシステム全体が複雑化して大掛かりなものとなり、設備コストの上昇を招いている。

そこで、本発明は、部品の搬送および空の部品箱の回収を行うシステム全体を簡素化して設備コストを抑えることを目的としている。

本発明は、部品箱収容部に部品箱を配置し、この部品箱に収納された部品を部品把持部にて把持して外部に搬出する作業ハンドを備え、この作業ハンドに、前記部品箱を前記部品箱収容部から外部の部品箱搬出部に搬出する部品箱回収部を設けたことを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、部品箱に収納された部品を部品把持部にて把持して外部に搬出する作業ハンドに、部品箱を部品箱収容部から外部の部品箱搬出部に搬出する部品箱回収部を設けたので、空になった部品箱を外部に搬出する際に、空箱回収用の専用のユニットを設ける必要がなく、システム全体を簡素化して設備コストを抑えることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

図１は、本発明の一実施形態を示す部品搬送装置の正面図、図２は図１の平面図、図３は図１の左側面図である。この部品搬送装置は、部品箱収容部としての部品棚１に部品箱３を多数収容可能である。なお、上記図１〜図３では、部品箱３は３個のみ図示し、またその部品箱３内には、小物部品である例えば自動車のドアハンドルからなる部品Ｗを多数収納可能である。

部品箱３内の部品Ｗは、部品棚１の近傍に配置してあるロボット５により把持してキット箱７に投入する。ロボット５は、図１に示すように鉛直方向に延びる上下ガイド部９に沿って上下（鉛直）方向に移動可能であるとともに、上下ガイド部９とともに部品棚１に沿って水平方向に延びる走行ガイド部１１に沿って図１，２中で左右方向に移動可能である。

また、前記したキット箱７は、キット箱投入部１３から、前記したロボット５とともに一体的に移動するキット箱支持部１５に移載された状態で、ロボット５が把持した部品Ｗが投入される。このキット箱７には、他の作業工程で他の小物部品が投入される。このようなキット箱７は、自動車を生産する上で必要とする所定の各種小物部品が投入された状態で、図示しない生産ラインへ供給され、これら各小物部品が自動車本体に取り付けられる。

部品棚１は、図１の正面図で示すように、上下方向に６段、左右方向に６列、全部で３６の部品箱収容スペース１７を備え、全体をパイプ材で構成している。この各部品箱収容スペース１７は、図２に示すように、前記したロボット５の走行ガイド部１１から離れる方向に延びており、この長い領域に、部品箱３を３〜４個収容可能である。したがって、この部品棚１への部品箱３の収納個数は、１つの部品箱収容スペース１７に４個収納するとして、上下方向６段×左右幅方向６段×４個＝１４４個となる。

また、部品箱収容スペース１７は、図３に示すように、ロボット５を配置した側が低くロボット５と反対側が高くなるように３〜４度傾斜しており、このロボット５と反対側の図３中で右側に開口している部品箱投入口１８から部品箱３を投入することで、部品箱３は上記の傾斜に沿ってロボット５側の端部の各間口１９に向けて重力によってスライド移動し、該端部位置にてストッパ部材２０により停止した状態となる。

この際、各部品箱収容スペース１７内の下端部において、図１中で左右両側にて互いに対向する方向に突出する部品箱３の受け部となるスライド受け部２１を設けている。このスライド受け部２１上に、前述した部品箱投入口１８から投入した部品箱３の左右両側部が載せられることになる。また、スライド受け部２１にはその全長にわたり、部品箱３の移動をスムーズにするためのローラ２２を回転可能に設けている。なお、図２では、このローラ２２をロボット５側の一部にのみ図示している。

ロボット５は、前述した上下ガイド部９に対して基台２３を介して上下方向に移動し、この基台２３に基端部を取り付けた例えば６軸の多関節型とし、先端には前記した部品Ｗを把持する作業ハンド２５を備えている。

作業ハンド２５は、図４に示すように、本体部としての長尺のハンドフレーム２７を備え、ハンドフレーム２７の図４中で右側の基端部に設けたロボット取付部２９をロボット５の先端に取り付ける。図５は図４の平面図、図６は図４の左側面図である。なお、図４は、図３に図示している作業ハンド２５に対して左右を逆にしている。つまり、図４の作業ハンド２５は、図１に図示している作業ハンド２５の右側面図に相当する。

ハンドフレーム２７の図４中で左側の先端下部には、部品把持部としてのバキュームパッド３１を、取付ブロック３２を介して複数（ここでは４個）設けている。このバキュームパッド３１により、ドアハンドルである部品Ｗの表面を吸着して把持する。取付ブロック３２には、図示しない真空吸引装置に配管接続する接続具３０を設けている。

また、上記したバキュームパッド３１の近傍には、部品Ｗを認識するための認識用カメラ３３を設け、該カメラ３３の周囲には環状の照明３４を設けている。すなわち、照明３４によって明瞭化した状態の部品箱３内の部品Ｗを、認識用カメラ３３の視野領域Ｖによって認識することになる。

ハンドフレーム２７先端の上記したバキュームパッド３１と反対側の上部には、第１部品箱受け板３５を設けている。この第１部品箱受け板３５の下面の図６中で右側に前記した認識用カメラ３３を取り付けている。さらに、ハンドフレーム２７の長手方向中央よりロボット取付部２９側の上部には、第２部品箱受け板３７を設けている。

そして、第１部品箱受け板３５の先端側上面に設けた受けパッド３９上に部品箱受け面３９ａを形成し、第２部品箱受け板３７の図５中で上下両端部すなわちハンドフレーム２７の両側方の上面に設けた受けパッド４１上に部品箱受け面４１ａを形成している。これら第１部品箱受け板３５および受けパッド３９と、第２部品箱受け板３７および受けパッド４１により部品箱回収部を構成している。

上記した各部品箱受け面３９ａ，４１ａ上に空の部品箱３を載せることになるが、この際、部品箱３の後端面を受けるために、ハンドフレーム２７のロボット取付部２９側の上部には、取付ブラケット４３を介して後部受け板４５を設けている。

走行ガイド部１１の図１，２中で右側の端部の部品棚１側近傍には、前記したキット箱投入部１３を設けてある。キット箱投入部１３は、パイプ材で構成した支持台４７上に、図１に示すように、部品棚１に近い側の高さが低くなるよう傾斜したキット箱受け部４９を備え、このキット箱受け部４９に図１，図２中で右側から投入されたキット箱７が重力によって部品棚１側に向けて移動し、キット箱受け部４９の端部に設けてある図示しないストッパに係止されて停止した状態となる。

なお、上記したキット箱受け部４９にも、前記した部品箱収容スペース１７のスライド受け部２１と同様にローラ５０を複数設けている。

一方、ロボット５側に設けてある前記したキット箱支持部１５は、図３に示すように、基台２３の底部から部品棚１に向けて突出する支持ブラケット５１に取り付けている。この支持ブラケット５１は、ロボット５のキット箱投入部１３側に位置する支持アーム５３を有し、この支持アーム５３上にキット箱支持部１５を設けてある。

キット箱支持部１５は、２本のガイドレール状に形成してあり、前記したキット箱受け部４９と同様に、図１に示すように、ロボット５側の高さが低くなるよう傾斜し、かつ、ロボット５が図１中で右側の端部に位置しているときに、先端側部分１５ａがキット箱受け部４９の下部に入り込むよう設定している。また、このキット箱支持部１５にもその全長にわたりローラ５４を設けている。

上記図１のようにロボット５がキット箱投入部１３側の移動端に位置するときに、この移動端位置を図示しないセンサが検知することで、キット箱投入部１３に設けてある前記した図示しないストッパによるキット箱７の支持を解除し、これによりキット箱投入部１３上のキット箱７が重力によりスライド移動してキット箱支持部１５に移載される。

このときキット箱支持部１５には、キット箱投入部１３から移載されたキット箱７のキット箱投入部１３と反対側（図１，図２中で左側）への移動を阻止するために、図示しないロボット側ストッパを設けている。

走行ガイド部１１のキット箱投入部１３と反対側の図２中で左側の端部の部品棚１側近傍には、キット箱排出部５５を設けている。キット箱排出部５５は、キット箱投入部１３と同様のパイプ材で構成した支持台５７上に、図１に示すように、部品棚１に近い側の高さが高くなるよう傾斜している大略２本のガイドレール状に形成してあり、図１，図２中で右側のキット箱支持部１５から移載投入されたキット箱７が重力によって部品棚１から離れる方向に向けてスライド移動し、図示しない他の工程に搬出される。このキット箱排出部５５にもその全長にわたりローラ５９を設けている。

キット箱７のキット箱支持部１５からキット箱排出部５５への移載は、ロボット５が図７，図８のように最下端位置にて左側の移動端まで移動したときに、この移動端を図示しないセンサが検知して前記した図示しないロボット側ストッパによるキット箱７の係止を解除することで行う。

上記したキット箱排出部５５の途中でかつ部品棚１の側方位置には、部品箱搬出部としての空箱回収部６１を設置している。空箱回収部６１は、脚部６３の上部に前記した部品棚１における部品箱収容スペース１７と同方向に延びる空箱回収レーン６５を備えている。

空箱回収レーン６５は、前記した部品箱収容スペース１７と同様に、図２中で左右両側に互いに対向する方向に突出する部品箱３の受け部となるスライド受け部６７を、図２中で上下方向に延長して設けている。このスライド受け部６７は、部品箱収容スペース１７とは逆に、図３に示すように、ロボット５を配置した側が高くロボット５と反対側が低くなるよう傾斜しており、スライド受け部６７上に、部品棚１内の空になった部品箱３をロボット５により投入して載せられることになる。

なお、このスライド受け部６７にもその全長にわたりローラ６８を設けているが、図２では、このローラ６８をロボット５と反対側の一部にのみ図示している。

次に作用を説明する。部品Ｗを多数収納した部品箱３を、作業者が部品棚１の図３中で右側端部の各部品箱投入口１８から部品箱収容スペース１７に順次投入すると、部品箱３は、スライド受け部２１上を重力によりスライド移動して走行ガイド部１１側の端部にて、最初に投入した部品箱３がストッパ部材２０によって停止する。

続いて同一の部品箱収容スペース１７に投入する部品箱３は、最初に投入した部品箱３に接触し、これを順次繰り返すことで同一の部品箱収容スペース１７に３〜４個の部品箱３が収納される。他の部品箱収容スペース１７も同様にして部品箱３を順次投入することで、部品棚１を満たすことができる。

ここで、ロボット５を図１〜図３に示す位置としたとき、つまりロボット５を最下端でかつ図１，２の位置より左側の位置から右側に向けて移動させて図１〜図３に示す移動端位置としたときに、ロボット５の該移動端をセンサが検知してキット箱投入部１３のストッパがキット箱７の支持を解除し、これによりキット箱７がキット箱投入部１３からロボット５側のキット箱支持時１５にスライド移動して移載される。

ここで、上下に６段、左右に６列、全部で３６ある部品箱収容スペース１７には、互いに異なる、例えば色違いのドアハンドルを収納した部品箱３をそれぞれ配置してあるものとし、この状態で、ロボット５は、生産ラインにおける生産指示に従って必要とされる部品箱収容スペース１７の間口１９まで、上下ガイド部９および走行ガイド部１１に沿って移動することで接近する。

なお、全部で３６ある部品箱収容スペース１７のすべてを異なるドアハンドルとする必要はなく、例えば使用量の多いドアハンドルを複数の部品箱収容スペース１７に収納しておいても構わない。

図７は、図１の状態からロボット５がキット箱排出部５５側の移動端でかつ最下端に移動した状態を示す正面図、図８は図７の平面図、図９は図３の状態からロボット５が最上端に移動した状態を示す側面図である。

必要な部品箱収容スペース１７の間口１９に接近したロボット５は、作業ハンド２５を、図１０（ａ）のように、部品箱収容スペース１７の間口１９から挿入し、最前部に位置する部品箱３に対し、認識用カメラ３３により照明３４で明瞭化した状態の部品Ｗを認識しつつ下方に移動させることで、バキュームカップ３１により部品箱３内の部品Ｗを吸着して把持する。

部品Ｗを吸着把持したロボット５は、図１０（ｂ）のように、上方にある他の部品箱３の底部に接触しない範囲で作業ハンド２５を上昇させた後、部品箱収容スペース１７から引き抜く。

なお、ここでの部品箱３は、上部が開放したものであって、図１１（ａ），（ｂ）の平面図で示すように、横方向に延びる横仕切り板６９と、横方向中央にて図１１中で上下方向延びる縦仕切り板７１によって複数の部品収納部７３を設けており、これら各部品収納部７３にドアハンドルからなる部品Ｗを収納している。

図１１で示す部品箱３は、縦仕切り板７１を境にして左右両側に１列ずつ全部で２列の部品収納部７３を設けているが、部品収納部７３は１列あるいは３列以上であっても構わない。また、この部品箱３内の最も奥に位置する部品収納部７３の部品Ｗに対してもバキュームカップ３１で把持できるように、ハンドフレーム２７の長さを設定している。

上記した図１１（ａ）は、縦仕切り板７１の右側の列における互いに隣接する２箇所の部品収納部７３から部品Ｗを２個吸着する状態を示し、図１１（ｂ）は、縦仕切り板７１の左側の列における互いに隣接する２箇所の部品収納部７３から部品Ｗを２個吸着する状態を示している。なお、図１１（ａ），（ｂ）いずれの状態においても、一つの部品Ｗを吸着する際には２個のバキュームパッド３１を使用している。

また、上記図１１（ａ），（ｂ）いずれの部品把持状態においても、作業ハンド２５の第１，第２各部品箱受け板３５，３７の左右方向の両端縁は、部品載置面を有する部品収納部７３の左右方向両端より内側に位置している。これにより、部品把持作業時における作業ハンド２５の特に第１，第２各部品箱受け板３５，３７の部品棚１への干渉を防止している。

すなわち、部品箱回収部を構成している第１，第２各部品箱受け板３５，３７の左右方向幅は、部品箱３の部品が載置される部品載置面である部品収納部７３の左右方向幅より狭くしている。

また、前記した図１０（ｂ）のＡ矢視図である図１２に示すように、部品箱３を受ける左右のスライド受け部２１の互いに対向する端部相互間は、間口１９においても空間となっているので、作業ハンド２５を上方に位置する他の部品箱３の底面近くまで移動でき、狭い空間での部品把持作業が容易となる。

ロボット５は、部品Ｗを把持した作業ハンド２５を部品箱収容スペース１７から引き抜いた後は、キット箱支持部１５上のキット箱７に部品Ｗを投入しつつ、キット箱支持部１５とともに上下ガイド部９および走行ガイド部１１を適宜移動して図７，図８に示すキット箱排出部５５側の移動端でかつ最下端位置となる。

図７，図８の位置まで移動したロボット５は、この移動端をセンサが検知して前記した図示しないロボット側ストッパによるキット箱７の係止を解除し、これによりキット箱７はキット箱支持部１５からキット箱排出部５５にスライド移動して移載され、次の作業工程に搬出される。

このようにしてロボット５による部品Ｗの把持搬送作業、すなわちピッキング作業を、キット箱投入部１３からキット箱支持部１５に順次移載されるキット箱７に対応して連続して行い、その作業過程で例えば一つの部品箱収容スペース１７における最前部の部品箱３の部品Ｗがすべてなくなり空になった場合には、この空の部品箱３を作業ハンド２５によって外部の部品箱搬出部である空箱回収部６１に搬出する。

その搬出作業は、まずロボット５が、上下ガイド部９および走行ガイド部１１に沿って適宜移動して、空の部品箱３が発生した部品箱収容スペース１７の間口１９に接近した状態で、該間口１９の１段下方の部品箱収容スペース１７の間口１９から、前述した部品把持作業時と同様にして作業ハンド２５を部品箱収容スペース１７に挿入する。この際作業ハンド２５は、後部受け板４５が空の部品箱３の後端部にほぼ接触するまで挿入し、その後上昇させることで、図１３に示すように、空の部品箱３を部品箱受け面３９ａ，４１ａに載せた状態とする。

図１４は図１３の平面図、図１５は図１３の左側面図、図１６は図１３の作業ハンド２５の先端側から見た斜視図である。

このとき、前述した図１０（ｂ）のＡ矢視図である図１２に示すように、部品箱３を受ける左右のスライド受け部２１の互いに対向する端部相互間は、間口１９においても空間となっており、その間隔Ｈは、作業ハンド２５における第１，第２各部品箱受け板３５，３７の横幅（図５中で上下方向の幅）より広く、第１，第２各部品箱受け板３５，３７が間隔Ｈの内側に収まる位置にあるので、作業ハンド２５の部品箱収容スペース１７に対する挿入および引き抜き時での部品棚１への干渉を防止することができる。

空の部品箱３を部品箱受け面３９ａ，４１ａに載せた状態の作業ハンド２５を、ロボット５により部品箱収容スペース１７から引き抜いた後、ロボット５を、上下ガイド部９および走行ガイド部１１に沿って適宜移動させて、図７，図８に示すようなキット箱排出部５５側の移動端で、かつ図９に示すような最上端位置とした状態とする。

この状態でロボット５は、作業ハンド２５を、空箱回収部６１における空箱回収レーン６５の走行ガイド部１１側に位置する最前部の上方に移動させ、その後下降させて作業ハンド２５をスライド受け部６７より下方に移動させることで、空の部品箱３がスライド受け部６７上に載せられた状態となる。スライド受け部６７上の部品箱３は、スライド受け部６７の傾斜によって、前述した部品箱投入口１８と同じ側に開口している部品箱排出口７５に向けて重力によりスライド移動し、該部品箱排出口７５から作業者によって適宜搬出される。

このように、本実施形態によれば、部品箱３に収納された部品Ｗをバキュームカップ３１にて把持して外部に搬出する作業ハンド２５に、空の部品箱３を部品棚１から外部の空箱回収部６１に搬出するための第１，第２各部品箱受け板３５，３７を設けたので、空になった部品箱３を外部に搬出して回収する際に、空箱搬出用の専用のユニットを設ける必要がなく、部品搬送装置としてシステム全体を簡素化して設備コストを抑えることができる。

上記した空の部品箱３は、第１，第２各部品箱受け板３５，３７の部品箱受け面３９ａ，４１ａ上に単に載せるだけであるので、部品箱回収部として簡単な構成とすることができ、また、載せる際には作業ハンド２５を上昇させてすくい上げる動作を行うだけでよく、載せた部品箱３を空箱回収部６１のスライド受け部６７に投入する際には作業ハンド２５を下降させるだけでよいので、作業も容易である。

なお、上記した実施形態では、小物部品Ｗとしてドアハンドルを例にとって説明したが、これに限らず、例えばパワーウインドウスイッチやエンブレムなどに対しても適用できる。

本発明の一実施形態を示す部品搬送装置の正面図である。 図１の平面図である。 図１の左側面図である。 図１の部品搬送装置で使用する作業ハンドの正面図である。 図４の平面図である。 図４の左側面図である。 図１の状態からロボットが反対側の移動端まで移動した状態を示す正面図である。 図７の平面図である。 図３の状態からロボットが最上端に移動した状態を示す側面図である。 （ａ）は、作業ハンドのバキュームカップにより部品箱内の部品を吸着して把持する動作を示す動作説明図、（ｂ）は吸着後に作業ハンドを上昇させた後、部品箱収容スペースから引き抜く動作を示す動作説明図である。 図１０の吸着動作を示す平面図であり、（ａ）は部品箱の右側の列にある部品を吸着し、（ｂ）は同左側の列にある部品を吸着している状態を示す。 図１０（ｂ）のＡ矢視図である。 作業ハンドの部品箱受け面に空の部品箱を載せた状態を示す動作説明図である。 図１３の平面図である。 図１３の左側面図である。 作業ハンドの部品箱受け面に空の部品箱を載せた状態を示す斜視図である。

符号の説明

Ｗ ドアハンドル（部品）
１ 部品棚（部品箱収容部）
３ 部品箱
２１ スライド受け部（受け部）
２５ 作業ハンド
２７ ハンドフレーム（本体部）
３１ バキュームカップ（部品把持部）
３５ 第１部品箱受け板（部品箱回収部）
３７ 第２部品箱受け板（部品箱回収部）
３９，４１ 受けパッド（部品箱回収部）
３９ａ，４１ａ 受けパッドの部品箱受け面
６１ 空箱回収部（部品箱搬出部）
７３ 部品収納部（部品載置面）

Claims (8)

1. 部品箱収容部に部品箱を配置し、この部品箱に収納された部品を部品把持部にて把持して外部に搬出する作業ハンドを備え、この作業ハンドに、前記部品箱を前記部品箱収容部から外部の部品箱搬出部に搬出する部品箱回収部を設けたことを特徴とする部品搬送装置。
2. 前記部品箱回収部の左右方向幅は、前記部品箱の前記部品が載置される部品載置面の左右方向幅より狭いことを特徴とする請求項１に記載の部品搬送装置。
3. 前記部品箱収容部は、前記部品箱の左右両側部を載せて受ける受け部を備え、この左右両側の受け部の互いに対向する端部相互の間隔よりも、前記部品箱回収部の左右方向幅を小さくしたことを特徴とする請求項１または２に記載の部品搬送装置。
4. 前記部品箱回収部は、前記部品箱を載せて搬出する部品箱受け面を備えていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の部品搬送装置。
5. 部品箱収容部に配置した部品箱内の部品を、作業ハンドの部品把持部で把持して外部に搬出し、前記部品がなくなった空の前記部品箱を、前記作業ハンドに設けた部品箱回収部により、前記部品箱収容部から外部の部品箱搬出部に搬出することを特徴とする部品搬送方法。
6. 前記部品箱収容部は、前記部品箱の左右両側部を載せて受ける受け部を備え、この左右両側の受け部の互いに対向する端部相互間の領域で、前記作業ハンドを下方から上方に向けて移動させることで、前記部品回収部が前記部品箱を載せて保持することを特徴とする請求項５に記載の部品搬送方法。
7. 部品箱収容部に配置した部品箱内の部品を、本体部に設けた部品把持部により把持して外部に搬出する作業ハンドであって、前記本体部に、前記部品箱を前記部品箱収容部から外部の部品箱搬出部に搬出する部品箱回収部を設けたことを特徴とする作業ハンド。
8. 前記部品箱回収部は、前記部品箱を載せて搬出する部品箱受け面を備えていることを特徴とする請求項７に記載の作業ハンド。

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