特許ウォッチ

公開番号2025056490
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-08
出願番号2023165994
出願日2023-09-27
発明の名称段積みシステムおよび段積み方法
出願人株式会社デンソーウェーブ
代理人弁理士法人サトー
主分類B25J 15/00 20060101AFI20250401BHJP(手工具;可搬型動力工具;手工具用の柄;作業場設備;マニプレータ)
要約【課題】段積みに係るサイクルタイムを短くする。
【解決手段】段積みシステム10は、互いに離れた取得場所に置かれた複数のワーク30を所定の配置場所に段積みするものであり、ワーク30を把持するためのハンド40が先端に取り付けられたロボットアーム20と、ロボットアーム20の動作を制御する制御装置50と、を備える。ハンド40は、複数のワーク30を多段に積み重ねた状態で同時に全てを把持することができる構造となっている。制御装置50は、ロボットアーム20の先端を取得場所の近傍に移動させて複数のワーク30のそれぞれをハンド40により1個ずつ把持する把持処理と、把持処理を繰り返し実行することにより複数のワーク30の全てをハンド40により把持した後、ロボットアーム20の先端を配置場所の近傍に移動させて複数のワーク30の全てを多段に積み重ねた状態を維持しつつ配置場所に置く配置処理と、を実行する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ロボットアームを用いて互いに離れた取得場所に置かれた複数のワークを所定の配置場所に段積みするシステムであって、
前記ワークを把持するためのハンドが先端に取り付けられた前記ロボットアームと、
前記ロボットアームの動作を制御する制御装置と、
を備え、
前記ハンドは、前記複数のワークを多段に積み重ねた状態で同時に全てを把持することができる構造となっており、
前記制御装置は、
前記ロボットアームの先端を前記取得場所の近傍に移動させて前記複数のワークのそれぞれを前記ハンドにより１個ずつ把持する把持処理と、
前記把持処理を繰り返し実行することにより前記複数のワークの全てを前記ハンドにより把持した後、前記ロボットアームの先端を前記配置場所の近傍に移動させて前記複数のワークの全てを多段に積み重ねた状態を維持しつつ前記配置場所に置く配置処理と、
を実行する段積みシステム。
続きを表示（約 1,800 文字）【請求項２】
前記ワークは、互いに対向する２つの主面を有する平板形状をなしており、
前記主面に沿う互いに直交する２方向のうちの一方を左右方向とするとともに、前記主面に直交する方向を上下方向とすると、
前記ハンドは、左右方向に平行移動して開閉する２つの爪部を備え、
前記２つの爪部の先端には、左右方向に沿って延びる形状の載置部が設けられており、
前記制御装置は、
前記把持処理において、
把持する対象となる前記ワークである対象ワークの上方向の位置に前記ハンドを移動させる処理と、
前記２つの爪部を左右方向に沿って開くとともに前記ハンドを下方向に移動させる処理と、
前記２つの爪部を左右方向に沿って閉じることにより前記載置部に前記対象ワークを載せる処理と、
を実行する請求項１に記載の段積みシステム。
【請求項３】
前記ワークは、互いに対向する２つの主面を有する平板形状をなしており、
前記主面に沿う互いに直交する２方向のうちの一方を左右方向とするとともに、前記主面に直交する方向を上下方向とすると、
前記ハンドは、左右方向に平行移動して開閉する２つの爪部を備え、
前記２つの爪部の先端には、左右方向に沿って延びる形状の載置部が設けられており、
前記載置部は、その基端部を中心として、その先端部が上方向に向けて回転可能に構成されており、
前記制御装置は、
前記把持処理において、
把持する対象となる前記ワークである対象ワークの上方向の位置に前記ハンドを移動させる処理と、
前記ハンドを下方向に移動させることにより前記載置部に前記対象ワークを載せる処理と、
を実行する請求項１に記載の段積みシステム。
【請求項４】
前記載置部の上下方向の寸法は、前記ワークの上下方向の寸法に比べて小さくなっている請求項２に記載の段積みシステム。
【請求項５】
前記ワークは、互いに対向する２つの主面を有する平板形状をなしており、
前記主面に沿う互いに直交する２方向のうちの一方を左右方向とするとともに、前記主面に直交する方向を上下方向とすると、
前記ハンドは、１つの爪部を備え、
前記爪部の先端には、左右方向に沿って延びる形状の複数の載置部が上下方向に沿って積み重なるように設けられており、
前記複数の載置部は、いずれも上下方向および左右方向に沿って移動可能に構成されており、
前記制御装置は、
前記把持処理において、
把持する対象となる前記ワークである対象ワークの上方向の位置に前記ハンドを移動させる処理と、
前記ハンドを下方向に移動させるとともに左右方向に移動させることにより前記載置部に前記対象ワークを載せる処理と、
前記対象ワークを載せた前記載置部を上方向に移動させる処理と、
を実行し、
前記配置処理において、
前記ハンドを上下方向に対して傾ける処理、または、前記複数の載置部を左右方向に移動させることにより前記ハンドから引き抜く処理を実行する請求項１に記載の段積みシステム。
【請求項６】
前記ハンドは、前記ワークを把持した状態において前記ワークの前記主面を除く面である側面を支持する支持部を備えている請求項２から５のいずれか一項に記載の段積みシステム。
【請求項７】
ロボットアームを用いて互いに離れた取得場所に置かれた複数のワークを所定の配置場所に段積みする方法であって、
前記ロボットアームは、その先端に前記ワークを把持するためのハンドが取り付けられており、
前記ハンドは、前記複数のワークを多段に積み重ねた状態で同時に全てを把持することができる構造となっており、
前記ロボットアームの先端を前記取得場所の近傍に移動させて前記複数のワークのそれぞれを前記ハンドにより１個ずつ把持する把持処理と、
前記把持処理を繰り返し実行することにより前記複数のワークの全てを前記ハンドにより把持した後、前記ロボットアームの先端を前記配置場所の近傍に移動させて前記複数のワークの全てを多段に積み重ねた状態を維持しつつ前記配置場所に置く配置処理と、
を実行する段積み方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ロボットアームを用いた段積みシステムおよび段積み方法に関する。
続きを表示（約 3,100 文字）【背景技術】
【０００２】
製品の生産ラインなどにおいて、互いに離れた場所にばらばらに置かれた平板形状をなす複数のワークを、所定の配置場所に段積みする、といった工程が存在する。段積みとは、縦方向に多段に積み重ねることを意味している。特許文献１には、このような段積みを行うための段積み装置が開示されている。特許文献１に開示された段積み装置は、段積みを行う位置に固定された複雑な構造のものである。そこで、従来、移動の自由度や構造の簡素化などを目的として、ロボットアームを用いて段積みを行うシステムが検討されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１７－０８１７４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
通常、ロボットアームを用いて段積みを行う場合、次のような動作の流れとなる。まず、ロボットアームの先端をワークが置かれた取得場所の近傍に移動させ、そのワークをロボットアームの先端に取り付けられたハンドで把持する。その後、ロボットアームの先端を配置場所の近傍に移動させ、そのワークを配置場所に仮置きする。これら把持および仮置きの動作を、全てのワークに対して実行することにより、配置場所に複数のワークが段積みされる。このような通常の動作の流れによる段積みでは、配置場所にワークを１個ずつ仮置きして積み重ねていくことから、ロボットアームの移動距離が長くなり、その結果、段積みに係るサイクルタイムの長期化を招くおそれがある。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、段積みに係るサイクルタイムを短くすることができる段積みシステムおよび段積み方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の段積みシステムは、ロボットアームを用いて互いに離れた取得場所に置かれた複数のワークを所定の配置場所に段積みするシステムである。段積みシステムは、前記ワークを把持するためのハンドが先端に取り付けられた前記ロボットアームと、前記ロボットアームの動作を制御する制御装置と、を備える。前記ハンドは、前記複数のワークを多段に積み重ねた状態で同時に全てを把持することができる構造となっている。前記制御装置は、前記ロボットアームの先端を前記取得場所の近傍に移動させて前記複数のワークのそれぞれを前記ハンドにより１個ずつ把持する把持処理と、前記把持処理を繰り返し実行することにより前記複数のワークの全てを前記ハンドにより把持した後、前記ロボットアームの先端を前記配置場所の近傍に移動させて前記複数のワークの全てを多段に積み重ねた状態を維持しつつ前記配置場所に置く配置処理と、を実行する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
一実施形態に係る段積みシステムの構成を模式的に示すものであり、複数のワークが互いに異なる取得場所にある状態を示す図
一実施形態に係る段積みシステムの構成を模式的に示すものであり、複数のワークが配置場所において段積みされた状態を示す図
一実施形態に係るハンドの具体的な第１構成例を示す図
一実施形態に係るハンドの具体的な第２構成例を示す図
一実施形態に係るハンドの具体的な第３構成例を示す図
一実施形態に係るハンドの具体的な第４構成例を示す図
一実施形態に係るハンドの具体的な第４構成例を示すものであり、載置部が上方向に倒れる様子を表す図
一実施形態に係るハンドの具体的な第５構成例を示すものであり、ワークを把持していない状態を示す図
一実施形態に係るハンドの具体的な第５構成例を示すものであり、１つのワークを把持している状態を示す図
一実施形態に係る制御装置が実行する第１処理の内容の一例を示す図
一実施形態に係る制御装置が第１処理を実行する場合における一連の動作の流れを説明するための図
一実施形態に係る制御装置が実行する第２処理の内容の一例を示す図
一実施形態に係る制御装置が第２処理を実行する場合における一連の動作の流れを説明するための図
一実施形態に係る制御装置が実行する第３処理の内容の一例を示す図
一実施形態に係る制御装置が第３処理を実行する場合における一連の動作の流れを説明するための図
比較例に係る段積みにおけるアーム先端の移動距離を説明するための図
一実施形態に係る段積みにおけるアーム先端の移動距離を説明するための図
一実施形態に係る第２構成例のハンドを採用した場合の２個目以降のワークを把持する際の動作を説明するための図
一実施形態に係る第１構成例のハンドを採用した場合の２個目以降のワークを把持する際の動作を説明するための図
一実施形態に係るハンドの変形例の構成を示す斜視図であり、ワークを把持していない状態を示す図
一実施形態に係るハンドの変形例の構成を示す斜視図であり、ワークを把持している状態を示す図
一実施形態に係る段積みされた複数のワーク同士が多少ずれた状態と段積みされた複数のワークを揃えた状態とを示す図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、一実施形態による段積みシステムについて、図面を参照しながら説明する。図１および図２に示すように、段積みシステム１０は、ロボットアーム２０を用いて複数のワーク３０ａ、３０ｂ、３０ｃを段積みするシステムである。具体的には、段積みシステム１０は、ロボットアーム２０を用いて、図１に示すように、ばらばらに置かれた複数のワーク３０ａ～３０ｃ、つまり互いに離れた取得場所に置かれた複数のワーク３０ａ～３０ｃを、図２に示すように、所定の配置場所に段積みするシステムである。取得場所および配置場所は、平面を有する台、容器などの任意の場所に設定される。段積みとは、配置場所の平面に垂直の方向に多段に積み重ねることを意味している。なお、以下の説明では、ワーク３０ａ～３０ｃについて区別する必要が無い場合、ワーク３０と総称することとする。
【０００９】
本実施形態では、３つのワーク３０ａ～３０ｃを段積みする場合を例示しているが、段積みの対象とするワーク３０の数は３つに限らずともよく、２つでもよいし、４つ以上でもよい。ただし、段済みの対象とするワークの数は、ロボットアーム２０が把持可能な数に限られる。ロボットアーム２０は、例えば４軸のアームを有する水平多関節型ロボットとして構成されている。ワーク３０は、例えば食品などであり、いわゆる平べったい形状をなしている。具体的には、ワーク３０は、互いに対向する２つの主面３１、３２を有する平板形状をなしている。本明細書では、ワーク３０の主面３１、３２に沿う互いに直交する２方向のうちの一方を左右方向とするとともに、主面３１、３２に直交する方向を上下方向とする。
【００１０】
ロボットアーム２０の先端には、ワーク３０を把持するためのハンド４０が取り付けられている。ハンド４０は、複数のワーク３０を多段に積み重ねた状態で同時に全てを把持することができる構造となっている。図１および図２では、このような構造を有するハンド４０の一構成例を示しているが、ハンド４０の構造は、これに限らずともよく、後述するような各種の構造を含め、様々な構造を採用することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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