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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Roboter und ein Betriebsverfahren dafür.
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Stand der Technik
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Herkömmlicherweise gibt es bekannte Techniken zur automatischen Ausgabe eines Getränks oder dergleichen in einen Becher. Zum Beispiel gibt es eine vorgeschlagene Technik, bei der in einem Getränkespender ein auf ein Förderband gefallener Becher befördert wird und genau unter einem Mundstück angehalten wird und ein vorbestimmtes Getränk aus dem Mundstück in den Becher ausgegeben wird (siehe zum Beispiel Patentliteratur 1).
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Es gibt eine andere vorgeschlagene Technik, bei der in einem automatisierten Getränkesystem ein Becher durch einen Becherförderer um jeweils eine Becherhalterposition befördert wird und ein Getränk an einer Getränkabgabestation in den Becher ausgegeben wird (siehe zum Beispiel Patentliteratur 2).
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Bezugsdokumentenliste
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Patentliteratur
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- PTL 1: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2005-231716 (siehe insbesondere Absätze [0037] bis [0039] und 2)
- PTL 2: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2010-163211 (siehe 1)
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Kurzdarstellung der Erfindung
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Technische Aufgabe
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In den letzten Jahren ist auf verschiedenen Gebieten vorgeschlagen worden, dass ein Roboter und ein Arbeiter im gleichen Arbeitsraum miteinander kooperierend zusammenarbeiten sollten, um die Produktivität zu verbessern. Bei den oben beschriebenen herkömmlichen Techniken wird jedoch für die automatische Getränkeausgabe in die Becher kein Roboter verwendet. Hier sind die Becher lediglich ein Beispiel für Behälter, und es wird bevorzugt, ein Getränk automatisch in die größtmögliche Vielfalt von Behältern ausgeben zu können. Ferner ist das Getränk lediglich ein Beispiel für Folgendes: ein Getränk, ein Lebensmittel mit Fluidität und Bestandteile davon (diese werden in der nachfolgenden Beschreibung jeweils als ein „Fluidität aufweisendes Lebensmittel-/Getränkematerial“ bezeichnet), und es wird bevorzugt, wenn die größtmögliche Vielfalt von Fluidität aufweisenden Lebensmittel-/Getränkematerialien automatisch in die Behälter ausgegeben werden kann.
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Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Roboters, der in der Lage ist, ein Fluidität aufweisendes Lebensmittel-/Getränkematerial automatisch in einen Behälter ausgeben zu können, und eines Verfahrens zum Betrieb des Roboters.
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Lösung der Aufgabe
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Zum Lösen der oben beschriebenen Probleme ist ein Roboter gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Roboter, der in einem Lebensmittel-/Getränkematerialbefüllsystem zum Befüllen eines Behälters mit einem Fluidität aufweisenden Lebensmittel-/Getränkematerial verwendet wird. Der Behälter weist eine solche Form auf, dass ein oberer Abschnitt des Behälters offen ist und ein unterer Abschnitt des Behälters geschlossen ist. Das Lebensmittel-/Getränkematerialbefüllsystem weist Folgendes auf: eine Fördereinrichtung, die dazu ausgebildet ist, einen Förderkörper zu bewegen, um den auf dem Förderkörper platzierten Behälter zu befördern; eine Lebensmittel-/Getränkematerialzufuhrvorrichtung, die eine Ablassvorrichtung aufweist, die dazu ausgebildet ist, das Lebensmittel-/Getränkematerial abzulassen; und einen Behälterbereitsteller zum Bereitstellen des Behälters. Der Roboter weist Folgendes auf: einen ersten Arm; und eine Steuerung, die dazu ausgebildet ist, den Betrieb des ersten Arms zu steuern. Der erste Arm weist an einem distalen Ende davon eine erste Hand auf, wobei die erste Hand einen ersten Greifer zum Ergreifen des Behälters und einen zweiten Greifer zum Ergreifen der Ablassvorrichtung aufweist. Die Steuerung ist dazu ausgebildet, den ersten Arm zu steuern, um: die Ablassvorrichtung durch den zweiten Greifer zu ergreifen; dann den Behälter zu ergreifen und ihn von dem Behälterbereitsteller zu erhalten und den erhaltenen Behälter durch den ersten Greifer an einer Behälterplatzierungsstelle auf einer Bewegungsbahn des Förderkörpers auf den Förderkörper zu platzieren; und an einer Lebensmittel-/Getränkematerialbefüllstelle stromabwärts der Behälterplatzierungsstelle auf der Bewegungsbahn des Förderkörpers zu bewirken, dass die durch den zweiten Greifer ergriffene Ablassvorrichtung das Lebensmittel-/Getränkematerial in den Behälter ausgibt, um den Behälter mit dem Lebensmittel-/Getränkematerial zu befüllen. Das Fluidität aufweisende Lebensmittel-/Getränkematerial bedeutet hier, wie oben erwähnt wurde, ein Getränk, ein Lebensmittel mit Fluidität oder Bestandteile davon. Mit anderen Worten, das Fluidität aufweisende Lebensmittel-/Getränkematerial bedeutet eine Flüssigkeit, ein pulverförmiges oder körniges Getränk oder Lebensmittel oder Bestandteile davon. Besondere Beispiele für das Getränk beinhalten Wasser, Milch, Kaffee und Tee. Besondere Beispiele für das Lebensmittel beinhalten eine Suppe und ein Currygericht. Besondere Beispiele für die Bestandteile beinhalten Würzmittel, Sauce, Sojasauce und jegliche körnigen oder pulverförmigen Bestandteile.
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Gemäß der obigen Ausgestaltung ergreift und erhält der erste Arm durch den ersten Greifer den Behälter von dem Behälterbereitsteller, platziert den erhaltenen Behälter auf den Förderkörper an der Behälterplatzierungsstelle auf der Bewegungsbahn des Förderkörpers und bewirkt an der Lebensmittel-/Getränkematerialbefüllstelle stromabwärts der Behälterplatzierungsstelle auf der Bewegungsbahn des Förderkörpers, dass die durch den zweiten Greifer ergriffene Ablassvorrichtung das Lebensmittel-/Getränkematerial in den Behälter ausgibt, um den Behälter mit dem Lebensmittel-/Getränkematerial zu befüllen. Auf diese Weise kann das Fluidität aufweisende Lebensmittel-/Getränkematerial automatisch in den Behälter ausgegeben werden.
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Die erste Hand kann so ausgebildet sein, dass: eine Ablassrichtung der durch den zweiten Greifer ergriffenen Ablassvorrichtung mit einer Richtung einer vorbestimmten Achse zusammenfällt; und eine Richtung von dem unteren Abschnitt zu dem oberen Abschnitt des durch den ersten Greifer ergriffenen Behälters fällt mit der Richtung der vorbestimmten Achse zusammen.
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Gemäß der obigen Ausgestaltung weist infolge lediglich der Steuerung des ersten Arms zum Bewirken, dass die erste Hand eine solche Pose einnimmt, dass die vorbestimmte Achse mit der Vertikalrichtung zusammenfällt, der durch den ersten Greifer ergriffene Behälter in die Aufwärtsrichtung, und die Ablassrichtung der durch den zweiten Greifer ergriffenen Ablassvorrichtung ist die Abwärtsrichtung. Dies ermöglicht es, eine Behälterplatzierungs- und Lebensmittel-/Getränkematerialbefülloperation leicht durchzuführen.
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Die Steuerung kann dazu ausgebildet sein, die erste Hand so zu steuern, dass die erste Hand eine Behälterplatzierungs- und Lebensmittel-/Getränkematerialbefüllpose einnimmt, in der die vorbestimmte Achse mit einer Vertikalrichtung zusammenfällt, und in der Vertikalrichtung gesehen, der durch den ersten Greifer ergriffene Behälter und die durch den zweiten Greifer ergriffene Ablassvorrichtung auf einer Geraden auf dem Förderkörper positioniert werden, wobei die Gerade mit einer Bewegungsrichtung des Förderkörpers zusammenfällt.
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Gemäß der obigen Ausgestaltung wird der durch den ersten Greifer auf den Förderkörper platzierte Behälter durch den Förderkörper bis unmittelbar unter die durch den zweiten Greifer ergriffene Ablassvorrichtung befördert. Dies ermöglicht es, den Behälter durch die Ablassvorrichtung ordnungsgemäß mit dem Lebensmittel-/Getränkematerial zu befüllen.
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Die Steuerung kann dazu ausgebildet sein, den ersten Arm so zu steuern, dass: die erste Hand in der Behälterplatzierungs- und Lebensmittel-/Getränkematerialbefüllpose zwischen einer ersten Höhenposition und einer zweiten Höhenposition, die niedriger als die erste Höhenposition ist, angehoben und abgesenkt werden kann; die erste Hand den Behälter durch den ersten Greifer in der ersten Höhenposition ergreift und von dem Behälterbereitsteller erhält; und dann die erste Hand aus der ersten Höhenposition in die zweite Höhenposition abgesenkt wird und die erste Hand in der zweiten Höhenposition den erhaltenen Behälter auf den Förderkörper platziert. Gemäß dieser Ausgestaltung wird, während die erste Hand angehoben und abgesenkt wird, das Lebensmittel-/Getränkematerial von der durch den zweiten Greifer ergriffenen Ablassvorrichtung gemäß dem Anheben und Absenken der ersten Hand und der Bewegungsgeschwindigkeit des Förderkörpers in den Behälter abgelassen. Somit kann die Behälterplatzierungs- und Lebensmittel-/Getränkematerialbefülloperation lediglich durch Anheben und Absenken der ersten Hand durchgeführt werden, und dadurch kann die Behälterplatzierungs- und Lebensmittel-/Getränkematerialbefülloperation vereinfacht werden. Dadurch wird folglich ermöglicht, die Geschwindigkeit der Behälterplatzierungs- und Lebensmittel-/Getränkematerialbefülloperation zu erhöhen.
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Der Roboter kann ferner einen zweiten Arm aufweisen, der den Behälterbereitsteller bildet. Der zweite Arm kann an einem distalen Ende davon eine zweite Hand zum Halten eines Behälterstapels aufweisen. Der Behälter kann einen offenen oberen Abschnitt, einen geschlossenen unteren Abschnitt und somit eine solche Form aufweisen, dass der Behälter von dem oberen Abschnitt zu dem unteren Abschnitt allmählich dünner wird. Der Behälterstapel kann ein Stapel aus mehreren der Behälter sein, die aufeinanderfolgend so gestapelt sind, dass jeweils zwei Behälter, die in einer Aufwärts-Abwärtsrichtung in dem Stapel benachbart sind, so angeordnet sind, dass ein oberer der beiden Behälter mit seinem unteren Abschnitt in einen Innenraum eines unteren der beiden Behälter eingeführt ist, so dass der obere Abschnitt des oberen Behälters freiliegt. Die Steuerung kann dazu ausgebildet sein, den ersten und den zweiten Arm zum Ergreifen und Erhalten jedes der Behälter durch die erste Hand des ersten Arms von dem durch die zweite Hand des zweiten Arms gehaltenen Behälterstapel zu steuern.
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Gemäß der obigen Ausgestaltung dient der zweite Arm als der Behälterbereitsteller. Somit ist die Ausgestaltung zum Bereitstellen jedes der Behälter vereinfacht.
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Ein Verfahren zum Betreiben eines Roboters gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Betreiben eines Roboters, der in einem Lebensmittel-/Getränkematerialbefüllsystem zum Befüllen eines Behälters mit einem Fluidität aufweisenden Lebensmittel-/Getränkematerial verwendet wird. Der Behälter weist eine solche Form auf, dass ein oberer Abschnitt des Behälters offen ist und ein unterer Abschnitt des Behälters geschlossen ist. Das Lebensmittel-/Getränkematerialbefüllsystem weist Folgendes auf: eine Fördereinrichtung, die dazu ausgebildet ist, einen Förderkörper zu bewegen, um den auf dem Förderkörper platzierten Behälter zu befördern; eine Lebensmittel-/Getränkematerialzufuhrvorrichtung, die eine Ablassvorrichtung aufweist, die dazu ausgebildet ist, das Lebensmittel-/Getränkematerial abzulassen; und einen Behälterbereitsteller zum Bereitstellen des Behälters. Der Roboter weist einen ersten Arm auf. Der erste Arm weist an einem distalen Ende davon eine erste Hand auf, wobei die erste Hand einen ersten Greifer zum Ergreifen des Behälters und einen zweiten Greifer zum Ergreifen der Ablassvorrichtung aufweist. Das Verfahren weist Folgendes auf: Ergreifen der Ablassvorrichtung durch den zweiten Greifer; Ergreifen und Erhalten des Behälters von dem Behälterbereitsteller durch den ersten Greifer; Platzieren des erhaltenen Behälters auf den Förderkörper an einer Behälterplatzierungsstelle auf einer Bewegungsbahn des Förderkörpers; und an einer Lebensmittel-/Getränkematerialbefüllstelle stromabwärts der Behälterplatzierungsstelle auf der Bewegungsbahn des Förderkörpers Bewirken, dass die durch den zweiten Greifer ergriffene Ablassvorrichtung das Lebensmittel-/Getränkematerial in den Behälter ablässt, um den Behälter mit dem Lebensmittel-/Getränkematerial zu befüllen.
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Gemäß der obigen Ausgestaltung ergreift und erhält der erste Arm den Behälter von dem Behälterbereitsteller durch den ersten Greifer, platziert den erhaltenen Behälter auf den Förderkörper an der Behälterplatzierungsstelle auf der Bewegungsbahn des Förderkörpers und bewirkt an der Lebensmittel-/Getränkematerialbefüllstelle stromabwärts der Behälterplatzierungsstelle auf der Bewegungsbahn des Förderkörpers, dass die durch den zweiten Greifer ergriffene Ablassvorrichtung das Lebensmittel-/Getränkematerial in den Behälter ablässt, um den Behälter mit dem Lebensmittel-/Getränkematerial zu befüllen. Auf diese Weise kann das Fluidität aufweisende Lebensmittel-/Getränkematerial automatisch in den Behälter ausgegeben werden.
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Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung weist insofern einen Vorteil auf, als sie in der Lage ist, einen Roboter, der ein Fluidität aufweisendes Lebensmittel-/Getränkematerial automatisch in einen Behälter ausgeben kann, und ein Verfahren zum Betreiben des Roboters bereitzustellen.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Vorderansicht, die die Ausgestaltung eines Roboters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 2 ist eine perspektivische Ansicht, die Ausgestaltungen von Händen des Doppelarmroboters von 1 zeigt, wobei die perspektivische Ansicht ein Anwendungsbeispiel (Einsatzbeispiel) für den Doppelarmroboter darstellt.
- 3A ist eine Längsschnittansicht, die die Struktur des mittleren Abschnitts einer Ablassvorrichtung von 1 schematisch zeigt; 3B ist eine Längsschnittansicht, die einen Zustand zeigt, in dem die Ablassvorrichtung durch einen zweiten Greifer mit einem ersten Druck ergriffen ist; und 3C ist eine Längsschnittansicht, die einen Zustand zeigt, in dem die Ablassvorrichtung durch den zweiten Greifer mit einem zweiten Druck ergriffen ist.
- 4 ist ein funktionales Blockdiagramm, das die Ausgestaltung eines Steuersystems des Doppelarmroboters von 1 zeigt.
- 5 ist ein Flussdiagramm, das eine Behälterplatzierungs- und Lebensmittel-/Getränkematerialbefülloperation des Doppelarmroboters von 1 zeigt.
- 6 ist ein Flussdiagramm, das eine Behältertrennoperation des Doppelarmroboters von 1 zeigt.
- 7A ist eine perspektivische Ansicht, die eine Operation des Doppelarmroboters von 1 zeigt.
- 7B ist eine perspektivische Ansicht, die eine Operation des Doppelarmroboters von 1 zeigt.
- 7C ist eine perspektivische Ansicht, die eine Operation des Doppelarmroboters von 1 zeigt.
- 7D ist eine perspektivische Ansicht, die eine Operation des Doppelarmroboters von 1 zeigt.
- 7E ist eine perspektivische Ansicht, die eine Operation des Doppelarmroboters von 1 zeigt.
- 8 ist eine schematische Darstellung, die ein anderes Ausgestaltungsbeispiel für einen Behälterstapel zeigt.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen werden die gleichen oder einander entsprechende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und nachstehend wird eine Wiederholung der gleichen Beschreibungen vermieden. Die Zeichnungen zeigen jede Komponente schematisch, um Ihr Verständnis zu erleichtern. Deshalb können einige Elemente, die für die vorliegende Erfindung ohne Bedeutung sind, aus den Zeichnungen weggelassen sein, und es gibt Fälle, in denen einige der Zeichnungen einander nicht entsprechen. Des Weiteren sind die Maße der in den Zeichnungen gezeigten Elemente nicht zwangsweise genau.
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(Ausführungsform)
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[Ausgestaltung]
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<Ausgestaltung des Roboters>
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1 ist eine Vorderansicht, die die Ausgestaltung eines Roboters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 2 ist eine perspektivische Ansicht, die die Ausgestaltungen von Händen des Doppelarmroboters von 1 zeigt, wobei die perspektivische Ansicht ein Anwendungsbeispiel (Einsatzbeispiel) für den Doppelarmroboter darstellt.
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Auf 1 und 2 Bezug nehmend, weist ein Roboter 11 der vorliegenden Ausführungsform einen ersten Arm 13A und eine Steuerung 14, die dazu ausgebildet ist, die Operationen des ersten Arms 13A zu steuern, auf. Der erste Arm 13A weist an einem distalen Ende davon eine erste Hand 18 auf. Die erste Hand 18 weist Folgendes auf: einen ersten Greifer 22 zum Ergreifen eines Behälters 42 und einen zweiten Greifer 23 zum Ergreifen einer Ablassvorrichtung 32. Somit muss der Roboter der vorliegenden Ausführungsform mindestens einen Arm aufweisen. Es sei darauf hingewiesen, dass in einem Fall, in dem der Roboter nur einen Arm aufweist, das Lebensmittel-/Getränkematerialbefüllsystem einen Behälterbereitsteller aufweisen muss (siehe nachfolgend Andere Ausführungsformen), In diesem Beispiel weist der Roboter 11 ferner einen zweiten Arm 13B auf, der einen Behälterbereitsteller bildet. Der zweite Arm 13B weist an einem distalen Ende davon eine zweite Hand 19 zum Halten eines Behälterstapels 41 auf.
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Im Folgenden wird eine spezielle Ausgestaltung des Roboters 11 beschrieben. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird in 1 eine Richtung, in der ein Doppelarmroboter 11 ein Paar Arme ausstreckt, als eine Rechts-Links-Richtung bezeichnet; eine parallel zu der Wellenmitte einer Basiswelle verlaufende Richtung wird als eine Aufwärts-Abwärts-Richtung bezeichnet; und eine orthogonal zu der Rechts-Links-Richtung und der Aufwärts-Abwärts-Richtung verlaufende Richtung wird als eine Vorne-Hinten-Richtung bezeichnet.
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Auf 1 Bezug nehmend, weist der Doppelarmroboter 11 Folgendes auf: eine an einem Handwagen fixierte Basis 12; das durch die Basis 12 gestützte Paar Arme (die im Folgenden einfach als „Arme“ bezeichnet werden können) 13A und 13B; und die in der Basis 12 untergebrachte Steuerung 14. Die Basis 12 und das Paar Arme 13A und 13B bilden den Körper des Doppelarmroboters 11. Jeder der Arme 13A und 13B ist ein horizontaler Knickarm, der beweglich bezüglich der Basis 12 ausgebildet ist, und weist einen Armteil 15, einen Handgelenkteil 17 und einen Endeffektor (18 oder 19) auf. Es sei darauf hingewiesen, dass die Struktur des ersten Arms (rechten Arms) 13A und die Struktur des zweiten Arms (linken Arms) 13B einander im Wesentlichen entsprechen können. Der rechte Arm 13A und der linke Arm 13B können unabhängig voneinander betätigt werden und können auch zusammen betätigt werden. Es sei darauf hingewiesen, dass jeder der Arme 13A und 13B nur ein Roboterarm sein muss und er nicht auf einen horizontalen Knickarm beschränkt ist. Beispielsweise kann jeder der Arme 13A und 13B ein allgemeiner Knickarm sein. Des Weiteren kann der linke Arm der erste Arm sein und der rechte Arm kann der zweite Arm sein.
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In diesem Beispiel wird der Armteil 15 durch ein erstes Verbindungsglied 15a und ein zweites Verbindungsglied 15b gebildet. Das erste Verbindungsglied 15a ist durch ein Drehgelenk J1 mit einer Basiswelle 16, die an der Oberseite der Basis 12 fixiert ist, gekoppelt. Das erste Verbindungsglied 15a ist um eine Drehachse L1, die sich durch die Wellenmitte der Basiswelle 16 erstreckt, drehbar. Das zweite Verbindungsglied 15b ist durch ein Drehgelenk J2 mit dem distalen Endabschnitt des ersten Verbindungsglieds 15a gekoppelt. Das zweite Verbindungsglied 15b ist um eine Drehachse L2, die am distalen Endabschnitt des ersten Verbindungsglieds 15a definiert wird, drehbar.
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Der Handgelenkteil 17 wird durch einen Anhebe-/Absenkabschnitt 17a und einen Drehabschnitt 17b gebildet. Der Anhebe-/Absenkabschnitt 17a ist durch ein prismatisches Gelenk J3 mit dem distalen Endabschnitt des zweiten Verbindungsglieds 15b gekoppelt. Der Anhebe-/Absenkabschnitt 17a kann dadurch bewegt werden, dass er bezüglich des zweiten Verbindungsglieds 15b angehoben/abgesenkt wird. Der Drehabschnitt 17b ist durch ein Drehgelenk J4 mit dem unteren Ende des Anhebe-/Absenkabschnitts 17a gekoppelt. Der Drehabschnitt 17b ist um eine Drehachse L3, die am unteren Ende des Anhebe-/Absenkabschnitts 17a definiert wird, drehbar.
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Die Endeffektoren (18 und 19) sind mit den Drehabschnitten 17b des rechten bzw. linken Handgelenkteils 17 gekoppelt. Die Endeffektoren (18 und 19) sind an den distalen Enden des rechten bzw. linken Arms 13 vorgesehen. In diesem Beispiel ist jeder der Endeffektoren (18 und 19) als eine Hand ausgebildet. Die Ausgestaltungen der Hände werden nachfolgend beschrieben.
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Jeder der wie oben ausgebildeten Arme 13A und 13B weist die Gelenke J1 bis J4 auf. Jeder der Arme 13 ist beispielsweise mit Folgendem versehen: Antriebsservomotoren (nicht gezeigt), die den jeweiligen Gelenken J1 bis J4 entsprechen; und Codieren (nicht gezeigt), die dazu ausgebildet sind, Drehwinkel der jeweiligen Servomotoren zu detektieren. Die Drehachsen L1 der jeweiligen ersten Verbindungsglieder 15a der beiden Arme 13A und 13B sind auf der gleichen Geraden positioniert. Das erste Verbindungsglied 15a eines Arms 13 und das erste Verbindungsglied 15a des anderen Arms 13 sind auf verschiedenen Höhen positioniert, so dass sie in der Aufwärts-Abwärts-Richtung voneinander versetzt sind.
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<Ausgestaltung der Hand>
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Auf 1 und 2 Bezug nehmend, weist der erste Arm 13A die erste Hand 18 als einen Endeffektor auf. Die erste Hand 18 weist einen Basisabschnitt 21, den ersten Greifer 22 und den zweiten Greifer 23 auf. Der Basisabschnitt 21 ist ein gebogener plattenförmiger Abschnitt und weist einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt auf. Der erste Abschnitt erstreckt sich horizontal (senkrecht zur Drehachse L3). Der zweite Abschnitt erstreckt sich von einem Ende des ersten Abschnitts nach unten und erstreckt sich dann horizontal. Die Mitte des ersten Abschnitts ist an dem Drehabschnitt 17b fixiert. Der erste Greifer 22, der ein Paar Klauen aufweist, ist an dem distalen Ende des zweiten Abschnitts vorgesehen. Das Paar Klauen ist so vorgesehen, dass die Klauen in der Lage sind, sich in der Horizontalrichtung (senkrecht zur Drehachse L3) zu öffnen und zu schließen. Nutenförmige Ausnehmungen, die der Form eines Behälters entsprechen, sind in den Innenflächen des Paars Klauen ausgebildet. In diesem Beispiel weist jede der nutenförmigen Ausnehmungen einen bogenförmigen Querschnitt auf, so dass die nutenförmigen Ausnehmungen eine säulenartige Form bilden, die sich in der Aufwärts-Abwärts-Richtung (parallel zur Drehachse L3) erstreckt. Jede des Paars Klauen wird durch einen steifen Körperabschnitt und eine die Innenfläche des Körperabschnitts bedeckende elastische Schicht gebildet. Der steife Körperabschnitt ist zum Beispiel aus Metall oder Harz hergestellt. Die elastische Schicht ist zum Beispiel aus Kautschuk oder Hartschwamm hergestellt. Wenn das Paar Klauen einen Behälter 42 auf einklemmende Weise ergreift, wird demgemäß die Einklemmkraft in der Horizontalrichtung an den Behälter 42 angelegt, und auf diese Weise kann jeder der Behälter 42 des Behälterstapels 41, in dem die Behälter 42 aufeinanderfolgend nach oben gestapelt sind, ordnungsgemäß ergriffen werden. Wenn das Paar Klauen den Behälter 42 auf die einklemmende Weise ergreift, werden darüber hinaus die elastischen Schichten der jeweiligen Innenflächen des Paars Klauen niedergedrückt, und zwischen dem Behälter und den Klauen tritt aufgrund der elastischen Kraft der elastischen Schichten eine Reibungskraft auf. Infolgedessen kann das Paar Klauen den Behälter 42 ergreifen, ohne zu verursachen, dass der Behälter 42 aus den Klauen herausrutscht.
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Der zweite Greifer 23, der ein Paar Klauen aufweist, ist an dem anderen Ende des ersten Abschnitts gebildet. Das Paar Klauen ist so vorgesehen, dass die Klauen in der Lage sind, sich in der Horizontalrichtung (senkrecht zur Drehachse L3) zu öffnen und zu schließen. Nutenförmige Ausnehmungen, die der Form eines Behälters entsprechen, sind in den Innenflächen des Paars Klauen ausgebildet. In diesem Beispiel weist jede der nutenförmigen Ausnehmungen einen bogenförmigen Querschnitt auf, so dass die nutenförmigen Ausnehmungen eine säulenartige Form bilden, die sich in der Aufwärts-Abwärts-Richtung (parallel zur Drehachse L3) erstreckt. Jede des Paars Klauen ist aus einem Material wie beispielsweise Metall oder Harz hergestellt.
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Sowohl der erste Greifer 22 als auch der zweite Greifer 23 sind zum Beispiel als ein Spannfutter ausgebildet, das durch Luft oder einen Motor (in diesem Beispiel durch Luft) zum Öffnen und Schließen angetrieben wird. Es sei daraufhingewiesen, dass in jeder der 2 und 7A bis 7E das Paar Klauen des zweiten Greifers 23 vollständig geschlossen scheint. Das Paar Klauen ist jedoch so ausgebildet, dass es nicht vollständig geschlossen ist, selbst wenn das Paar Klauen die Ablassvorrichtung 32 entweder mit einem ersten Druck oder einem zweiten Druck ergreift. Der erste Druck und der zweite Druck werden nachfolgend beschrieben.
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Bei der obigen Ausgestaltung fällt die Ablassrichtung der durch den zweiten Greifer 23 der ersten Hand 18 des ersten Arms 13A ergriffenen Ablassvorrichtung 32 mit der Richtung der Drehachse L3 zusammen, und die Richtung von dem unteren Abschnitt zu dem oberen Abschnitt des durch den ersten Greifer 22 ergriffenen Behälters 42 fällt mit der Richtung der Drehachse L3 zusammen (siehe 7E). Da die Drehachse L3 mit der Vertikalrichtung zusammenfällt, weist gemäß dieser Ausgestaltung, selbst wenn der erste Arm nicht gesteuert wird, der durch den ersten Greifer 22 ergriffene Behälter 42 in die Aufwärtsrichtung, und die Ablassrichtung der durch den zweiten Greifer 23 ergriffenen Ablassvorrichtung ist die Abwärtsrichtung. Dies ermöglicht es, eine Behälterplatzierungs- und Lebensmittel-/Getränkematerialbefülloperation leicht durchzuführen.
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Der zweite Arm 13B weist die zweite Hand 19 als einen Endeffektor auf. Die zweite Hand 19 weist einen Basisabschnitt 24 und einen Greifer 25 auf. Der Basisabschnitt 24 ist ein flacher plattenförmiger Abschnitt, und ein Ende davon ist an dem Drehabschnitt 17b fixiert. Der Greifer 25, der ein Paar Klauen aufweist, ist an dem anderen Ende des Basisabschnitt 24 vorgesehen. Das Paar Klauen ist so vorgesehen, dass die Klauen in der Lage sind, sich in der Horizontalrichtung (senkrecht zur Drehachse L3) zu öffnen und zu schließen. Nutenförmige Ausnehmungen, die der Form eines Behälters entsprechen, sind in den Innenflächen des Paars Klauen ausgebildet. In diesem Beispiel weist jede der nutenförmigen Ausnehmungen einen bogenförmigen Querschnitt auf, so dass die nutenförmigen Ausnehmungen eine säulenartige Form bilden, die sich in der Aufwärts-Abwärts-Richtung (parallel zur Drehachse L3) erstreckt. Jede des Paars Klauen wird durch einen steifen Körperabschnitt und eine die Innenfläche des Körperabschnitts bedeckende elastische Schicht gebildet. Der steife Körperabschnitt ist zum Beispiel aus Metall oder Harz hergestellt. Die elastische Schicht ist zum Beispiel aus Kautschuk oder Hartschwamm hergestellt. Wenn das Paar Klauen einen Behälter 42 auf einklemmende Weise ergreift, wird demgemäß die Einklemmkraft in der Horizontalrichtung an den Behälter 42 angelegt, und auf diese Weise kann jeder der Behälter 42 des Behälterstapels 41, in dem die Behälter 42 aufeinanderfolgend nach oben gestapelt sind, ordnungsgemäß ergriffen werden. Wenn das Paar Klauen den Behälter 42 auf die einklemmende Weise ergreift, werden darüber hinaus die elastischen Schichten der jeweiligen Innenflächen des Paars Klauen niedergedrückt, und zwischen dem Behälter und den Klauen tritt aufgrund der elastischen Kraft der elastischen Schichten eine Reibungskraft auf. Infolgedessen kann das Paar Klauen den Behälter 42 ergreifen, ohne zu verursachen, dass der Behälter 42 aus den Klauen herausrutscht.
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Bei der obigen Ausgestaltung fällt die Richtung von dem unteren Abschnitt zu dem oberen Abschnitt des Behälters 42 des durch den Greifer 25 der zweiten Hand 19 des zweiten Arms 13B ergriffenen Behälterstapels 41 mit der Richtung der Drehachse L3 (das heißt der Vertikalrichtung) zusammen (siehe 7E).
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Die Breite (das heißt die Dimension in der Aufwärts-Abwärts-Richtung) des Greifers 25 des zweiten Arms 13B ist größer als die Breite des ersten Greifers 22 des ersten Arms 13A. Der Grund dafür ist, zu gestatten, dass der Greifer 25 des zweiten Arms 13B den Behälterstapel 41 stabil hält, da der Behälterstapel 41 in erster Linie durch den Greifer 25 gehalten wird. Der Greifer 25 des zweiten Arms 13B ist zum Beispiel als ein Spannfutter ausgebildet, das durch Luft oder einen Motor (in diesem Beispiel durch Luft) zum Öffnen und Schließen angetrieben wird.
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<Ausgestaltung des Steuersystems>
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4 ist ein funktionales Blockdiagramm, das die Ausgestaltung eines Steuersystems des Doppelarmroboters 11 schematisch zeigt. Wie in 4 gezeigt wird, weist die Steuerung 14 eine Rechenoperationseinheit (einen Prozessor) 14a, eine Speichereinheit 14b und eine Servosteuereinheit 14c auf. Die Steuerung 14 ist zum Beispiel als eine Mikrosteuerung, eine Mikroprozessoreinheit (MPU), ein FPGA (Field Programmable Gate Array) oder eine PLC (speicherprogrammierbare Steuerung) ausgebildet. Die Rechenoperationseinheit 14a ist zum Beispiel als ein Prozessor einer Mikrosteuerung oder dergleichen ausgebildet. Die Speichereinheit 14b ist als ein Speicher von beispielsweise der Mikrosteuerung ausgebildet. Die Steuerung 14 kann als eine einzige Steuerung ausgebildet sein, die eine zentralisierte Steuerung durchführt, oder sie kann als mehrere Steuerungen ausgebildet sein, die eine verteilte Steuerung in gegenseitiger Zusammenarbeit durchführen.
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Die Speichereinheit 14b speichert ein Basisprogramm als ein Robotersteuerprogramm und Informationen, wie zum Beispiel verschiedene feste Daten. Die Rechenoperationseinheit 14a steuert verschiedene Operationen des Doppelarmroboters 11 durch beispielsweise Laden und Ausführen des in der Speichereinheit 14b gespeicherten Basisprogramms. Insbesondere erzeugt die Rechenoperationseinheit 14a einen Steuerbefehl für den Doppelarmroboter 11 und gibt den erzeugten Steuerbefehl an die Servosteuereinheit 14c aus. Die Servosteuereinheit 14c ist dazu ausgebildet, den Antrieb der Servomotoren entsprechend den Gelenken J1 bis J4 jedes der Arme 13 des Doppelarmroboters 11 basierend auf dem durch die Rechenoperationseinheit 14a erzeugten Steuerbefehl zu steuern. Ferner steuert die Steuerung 14 die Operationen des ersten Greifers 22 und des zweiten Greifers 23 der ersten Hand 18 und die Operation des Greifers 25 der zweiten Hand. Somit steuert die Steuerung 14 die Operationen des gesamten Doppelarmroboters 1.
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[Anwendungsbeispiel]
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Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 2 ein Anwendungsbeispiel (Einsatzbeispiel) für den Doppelarmroboter 11 dargestellt.
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<Einsatzort>
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Auf 2 Bezug nehmend, wird der Doppelarmroboter 11 auf zum Beispiel ein Lebensmittel-/Getränkematerialbefüllsystem zum Befüllen von Behältern 42 mit einem Fluidität aufweisenden Lebensmittel-/Getränkematerial (einem Lebensmittel, einem Getränk oder Bestandteilen davon) angewandt. Das heißt, das Lebensmittel-/Getränkematerialbefüllsystem ist ein Einsatzort, an dem der Doppelarmroboter 11 arbeitet. Am Einsatzort ist eine Fördereinrichtung 50 installiert, die dazu ausgebildet ist, einen Förderkörper 51 zu bewegen, um ein auf dem Förderkörper 51 platziertes Objekt (in diesem Beispiel ein Behälter 42) zu befördern. In diesem Beispiel handelt es sich bei dem Förderkörper 51 um ein Band, und bei der Fördereinrichtung 50 handelt es sich um einen Bandförderer. Erforderliche Ausrüstung, Werkzeuge, Arbeiter usw. zum Durchführen der Arbeit sind auf beiden Seiten des Förderkörpers 51 angeordnet. Der Doppelarmroboter 11 ist eine Maschine zum automatischen Platzieren des Behälters 42 auf den Förderkörper 51 und Befüllen des auf dem Förderkörper 51 platzierten Behälters 42 mit dem Lebensmittel-/Getränkematerial. In diesem Beispiel handelt es sich bei dem Lebensmittel-/Getränkematerial um ein Dressing. Wie in 2 gezeigt wird, kann der Doppelarmroboter 11 in einem begrenzten Raum installiert werden, der in der Größe einer Person vorliegt (zum Beispiel 610 mm x 620 mm). Eine Lebensmittel-/Getränkematerialzufuhrvorrichtung 30 ist auf der rechten Seite des Doppelarmroboters 11 angeordnet. Die Lebensmittel-/Getränkematerialzufuhrvorrichtung 30 ist auf einem Handwagen 34 platziert. Somit ist die Lebensmittel-/Getränkematerialzufuhrvorrichtung 30 zum Zuführen des Lebensmittel-/Getränkematerials, mit dem die Behälter 42 befüllt werden sollen, auf dem Handwagen 34 platziert, und ein Arbeiter befördert die Lebensmittel-/Getränkematerialzufuhrvorrichtung 30 mit dem Handwagen 34 und positioniert die Lebensmittel-/Getränkematerialzufuhrvorrichtung 30 an einer vorbestimmten Stelle. Die Lebensmittel-/Getränkematerialzufuhrvorrichtung 30 weist einen Lebensmittel-/Getränkematerialtank 31, die Ablassvorrichtung 32 und einen Ablassvorrichtungsständer 33 auf. Der Lebensmittel-/Getränkematerialtank 31 speichert darin das Fluidität aufweisende Lebensmittel-/Getränkematerial. Die Ablassvorrichtung 32 weist einen an ihrem proximalen Endabschnitt vorgesehenen Einlass auf, und der Einlass ist durch ein Zufuhrrohr mit dem Lebensmittel-/Getränkematerialtank 31 verbunden. Des Weiteren weist die Ablassvorrichtung 32 einen an ihrem distalen Endabschnitt vorgesehenen Ablassauslass 32a auf. Der Ablassvorrichtungsständer 33 ist an einer geeigneten Stelle an der Lebensmittel-/Getränkematerialzufuhrvorrichtung 30 vorgesehen. Oben auf dem Ablassvorrichtungsständer 33 ist eine Platzierungsplatte angeordnet, und in der Platzierungsplatte ist ein Durchgangsloch 33a ausgebildet. Die Ablassvorrichtung 32 wird in dem Zustand getragen, in dem sie in das Durchgangsloch 33a eingesteckt ist, wobei der Ablassauslass 32a nach unten weist. Wenn mit der Arbeit des Befüllens der Behälter 42 mit dem Lebensmittel-/Getränkematerial begonnen wird, wird die Ablassvorrichtung 32 durch den zweiten Greifer 23 der ersten Hand 18 des ersten Arms 13A des Doppelarmroboters 11 ergriffen. Zu diesem Zeitpunkt ergreift der zweite Greifer 23 den mittleren Abschnitt der Ablassvorrichtung 32.
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Unterdessen ist ein Behälterständer 35 vor dem Förderkörper 51 nahe dem ersten Arm des Doppelarmroboters 11 angeordnet. Mehrere Behälterstapel 41 sind an ihren vorbestimmten Stellen auf dem Behälterständer 35 angeordnet.
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<Das Ablassen von Lebensmittel-/Getränkematerial betreffende Ausgestaltung>
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Auf 2 Bezug nehmend, weist die Lebensmittel-/Getränkematerialzufuhrvorrichtung 30 Folgendes auf: eine Druckzufuhrvorrichtung (nicht gezeigt), die dazu ausgebildet ist, das Fluidität aufweisende Lebensmittel-/Getränkematerial unter Druck zuzuführen; ein Öffnungs-/Schließventil (nicht gezeigt), das an einem Lebensmittel-/Getränkematerialzufuhrdurchgang, der sich von dem Lebensmittel-/Getränkematerialtank 31 zu der Ablassvorrichtung 32 erstreckt, vorgesehen ist; eine Steuerung (nicht gezeigt), die dazu ausgebildet ist, die Operationen der Druckzufuhrvorrichtung und des Öffnungs-/Schließventil zu steuern; und einen Drucksensor 64 (siehe 3). Ein durch den Drucksensor 64 detektierter Druck wird zu der Steuerung übertragen. Die Steuerung ist dazu ausgebildet: das Öffnungs-/Schließventil zu schließen, wenn der durch den Drucksensor 64 detektierte Druck niedriger als ein vorbestimmter Druckschwellenwert ist; und das Öffnungs-/Schließventil zu öffnen, wenn der durch den Drucksensor 64 detektierte Druck größer gleich dem vorbestimmten Druckschwellenwert ist. Der Drucksensor 64 wird zum Beispiel durch ein piezoelektrisches Element gebildet. Zum Beispiel ist die Druckzufuhrvorrichtung, wenn es sich bei dem Lebensmittel-/Getränkematerial um ein flüssiges Material handelt, als eine Pumpe ausgebildet, und wenn es sich bei dem Lebensmittel-/Getränkematerial um ein pulverförmiges oder körniges Material handelt, als ein Luftgebläse ausgebildet. In diesem Beispiel wird die Druckzufuhrvorrichtung gemäß dem Öffnen/Schließen des Öffnungs-/Schließventils gestartet/gestoppt.
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Auf 1 und 2 Bezug nehmend, steuert die Steuerung 14 den zweiten Greifer 23 derart, dass der zweite Greifer 23 die Ablassvorrichtung 32 selektiv mit dem ersten Druck und dem zweiten Druck ergreift. Der erste Druck ist niedriger als der oben genannte vorbestimmte Druckschwellenwert, und mit dem ersten Druck kann die Ablassvorrichtung 32 stabil ergriffen werden. Der zweite Druck ist größer gleich dem vorbestimmten Druckschwellenwert, und das Ergreifen der Ablassvorrichtung 32 mit dem zweiten Druck bewirkt, dass die Ablassvorrichtung 32 das Lebensmittel-/Getränkematerial ablässt.
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3A ist eine Längsschnittansicht, die die Struktur des mittleren Abschnitts einer Ablassvorrichtung 32 von 1 schematisch zeigt. 3B ist eine Längsschnittansicht, die einen Zustand zeigt, in dem die Ablassvorrichtung 32 durch den zweiten Greifer 23 mit dem ersten Druck ergriffen ist. 3C ist eine Längsschnittansicht, die einen Zustand zeigt, in dem die Ablassvorrichtung 32 durch den zweiten Greifer 23 mit einem zweiten Druck ergriffen ist.
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Auf 3A Bezug nehmend, weist die Ablassvorrichtung 32 insgesamt eine zylindrische Form auf. Die Ablassvorrichtung 32 weist Folgendes auf: einen zylindrischen Körper 61; eine elastische Schicht 62, die die Außenfläche des Körpers 61 bedeckt; und eine Überzugsschicht 63, die die Außenfläche der elastischen Schicht 62 bedeckt. Der Körper 61 ist aus einem steifen Material hergestellt. Das steife Material ist zum Beispiel ein Metall oder Kunstharz. Die elastische Schicht 62 ist zum Beispiel aus Kautschuk oder Hartschwamm hergestellt. Die Überzugsschicht 63 ist aus einem dünnen flexiblen Material hergestellt. Das dünne flexible Material ist zum Beispiel ein Kunststofffilm.
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In der elastischen Schicht 62 ist ein Durchgangsloch 62a ausgebildet. In dem Durchgangsloch 62a ist der Drucksensor 64 installiert. Die Unterseite des Drucksensors 64 ist an dem Körper 61 fixiert, und die Oberseite des Drucksensors 64 ist ungefähr auf der Hälfte der Tiefe des Durchgangslochs 62a positioniert.
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Die Elastizität und die Dicke der elastischen Schicht werden so eingestellt, dass, wie nachfolgend beschrieben wird, der durch den Drucksensor 64 detektierte Druck größer gleich dem vorbestimmten Druckschwellenwert ist, wenn der zweite Greifer 23 die Ablassvorrichtung 32 mit dem zweiten Druck ergreift. Die Elastizität und die Dicke der elastischen Schicht 62 und der vorbestimmte Druckschwellenwert werden zum Beispiel basierend auf einer Berechnung, einem Versuch oder einer Simulation eingestellt.
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Auf 3B Bezug nehmend, wird die elastische Schicht 62, wenn der Greifer 23 die Ablassvorrichtung 32 mit dem ersten Druck ergreift, leicht komprimiert, aber der Drucksensor 64 wird nicht durch den zweiten Greifer 23 gepresst. Demgemäß wird kein Lebensmittel-/Getränkematerial aus dem Ablassvorrichtungsauslass 23a der Ablassvorrichtung 32 abgelassen.
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Auf 3C Bezug nehmend, wird die elastische Schicht 62 auf eine solche Dicke komprimiert, dass die Überzugsschicht 63 mit dem Drucksensor 64 in Kontakt kommt, wenn der zweite Greifer 23 die Ablassvorrichtung 32 mit dem zweiten Druck ergreift. Auf diese Weise wird der Drucksensor 64 durch den zweiten Greifer 23 über die Überzugsschicht 63 mit einem Druck, der größer gleich dem vorbestimmten Druckschwellenwert ist, gepresst. Folglich wird das oben genannte Öffnungs-/Schließventil geöffnet, und die Druckzufuhrvorrichtung wird gestartet, und dadurch wird das Lebensmittel-/Getränkematerial aus dem Ablassauslass 32a der Ablassvorrichtung 32 abgelassen.
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<Behälterstapel>
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Jeder der Behälter 42 muss einen offenen oberen Abschnitt, einen geschlossenen unteren Abschnitt und eine solche Form haben, dass jeder Behälter 42 von dem oberen Abschnitt zu dem unteren Abschnitt allmählich dünner wird. In diesem Beispiel ist jeder Behälter 42 ein Becher.
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Jeder der Behälterstapel 41 ist ein Stapel aus den Behältern, die aufeinanderfolgend so gestapelt sind, dass jeweils zwei Behälter, die in einer Aufwärts-Abwärtsrichtung in dem Stapel benachbart sind, so angeordnet sind, dass ein oberer der beiden Behälter mit seinem unteren Abschnitt in den Innenraum des unteren der beiden Behälter eingeführt ist, so dass der obere Abschnitt des oberen Behälters freiliegt. Mit anderen Worten, jeder Behälterstapel 41 wird durch nicht-umgedrehtes Stapeln der Behälter 42 gebildet. Das „nicht-umgedrehte“ Stapeln ist hier das Gegenteil von „umgedrehte“ Stapeln, und das „nicht-umgedrehte“ Stapeln bedeutet, dass sich jeder Behälter 42 in dem Stapel in einer solchen Ausrichtung befindet, dass die Richtung von dem unteren Abschnitt zu dem oberen Abschnitt des Behälters 42 die Aufwärtsrichtung ist.
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[Operationsbeispiele]
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Als Nächstes werden basierend auf 2, 5 und den 7A bis 7E Operationen des Doppelarmroboters beschrieben. Die Operationen werden als ein Ergebnis dessen durchgeführt, dass die Steuerung 14 den Doppelarmroboter 11 steuert. 5 ist ein Flussdiagramm, das eine Behälterplatzierungs- und Lebensmittel-/Getränkematerialbefülloperation des Doppelarmroboters 11 von 1 zeigt. Die 7A bis 7E sind perspektivische Ansichten, die die Operationen des Doppelarmroboters von 1 zeigen. Es sei darauf hingewiesen, dass im Folgenden zwecks Vereinfachung der Beschreibung eine Operation „eines Greifers einer Hand“ als eine Operation „einer Hand (eines Greifers)“ ausgedrückt werden kann.
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<Behälterplatzierungs- und Lebensmittel-/Getränkematerialbefülloperation>
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Wenn mit der Arbeit des Befüllens der Behälter 42 mit dem Lebensmittel-/Getränkematerial begonnen wird, ergreift, wie in 2 gezeigt wird, der erste Arm 13A des Doppelarmroboters 11 durch den zweiten Greifer 23 mit dem ersten Druck den mittleren Abschnitt der auf dem Ablassvorrichtungsständer 33 platzierten Ablassvorrichtung 32 (Schritt S1). Danach nimmt die erste Hand 18 des ersten Arms 13A eine Behälterplatzierungs- und Lebensmittel-/Getränkematerialbefüllpose ein, in der, in der Vertikalrichtung gesehen, ein durch den ersten Greifer 22 ergriffener Behälter 42 (in 2 ist der Behälter 42 noch nicht ergriffen) und die durch den zweiten Greifer 23 ergriffene Ablassvorrichtung 32 in einer Geraden auf dem Förderkörper 51 positioniert werden, wobei die Gerade mit der Bewegungsrichtung des Förderkörpers 51 zusammenfällt. Insbesondere nimmt die erste Hand 18 eine solche Pose ein, dass, in einer Draufsicht gesehen, der erste Greifer 22 an einer Behälterplatzierungsstelle auf der Bewegungsbahn des Förderkörpers 51 positioniert wird, und der Ablassvorrichtungsauslass 32a der durch den zweiten Greifer 23 ergriffenen Ablassvorrichtung 32 wird an einer Lebensmittel-/Getränkematerialbefüllstelle auf der Bewegungsbahn des Förderkörpers 51 positioniert. In einer Draufsicht gesehen werden die Behälterplatzierungsstelle und die Lebensmittel-/Getränkematerialbefüllstelle auf der Geraden positioniert, die mit der Bewegungsrichtung des Förderkörpers 51 zusammenfällt, und die Lebensmittel-/Getränkematerialbefüllstelle wird stromabwärts der Behälterplatzierungsstelle positioniert. Die Bewegungsgeschwindigkeit des Förderkörpers 51 ist auf eine vorbestimmte Geschwindigkeit eingestellt. In diesem Zustand führt der Doppelarmroboter 11 die Behälterplatzierungs- und Lebensmittel-/Getränkematerialbefülloperation wie nachfolgend beschrieben durch.
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Wie in 7A gezeigt wird, hält zunächst die zweite Hand 19 (der Greifer 25) des zweiten Arms 13B einen Behälterstapel 41 und wird an einer vorbestimmten Trennstelle positioniert (Schritt S2).
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Wie in 7B bis 7E gezeigt wird, ergreift und erhält als Nächstes der erste Greifer 22 der ersten Hand 18 des ersten Arms 13A einen Behälter 42 ihn von dem Behälterstapel 41 (Schritt S3).
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Wie in 7E gezeigt wird, platziert als Nächstes der erste Greifer 22 der ersten Hand 18 des ersten Arms 13A den erhaltenen Behälter 42 an die Behälterplatzierungsstelle auf dem Förderkörper 51 (Schritt S4).
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An der Lebensmittel-/Getränkematerialbefüllstelle stromabwärts der Behälterplatzierungsstelle ergreift der zweite Greifer 23 die Ablassvorrichtung 32 mit dem zweiten Druck, wodurch bewirkt wird, dass die Ablassvorrichtung 32 das Lebensmittel-/Getränkematerial aus dem Ablassauslass 32a in den Behälter 42 ablässt, um den Behälter 42 mit dem Lebensmittel-/Getränkematerial zu befüllen (Schritt S5). In diesem Fall ergreift der zweite Greifer 23 nach dem Ablassen des Lebensmittel-/Getränkematerials für eine vorbestimmte Zeitdauer die Ablassvorrichtung 32 mit dem ersten Druck. Infolgedessen wird das Ablassen des Lebensmittel-/Getränkematerials aus dem Ablassvorrichtungsauslass 32a angehalten. Hier können Schritt S4 und Schritt S5 gleichzeitig oder zu verschiedenen Zeiten durchgeführt werden. In diesem Beispiel werden Schritt S4 und Schritt S5 gleichzeitig durchgeführt. Aus diesem Grunde ist eine Zeitdauer (eine Zykluszeit), während der der Behälter 42 an der Behälterplatzierungsstelle auf dem Förderkörper 51 platziert ist, auf 1/(Ganzzahl) eines Zeitraums, über den der Behälter 42 zwischen der Behälterplatzierungsstelle und der Lebensmittel-/Getränkematerialbefüllstelle bewegt wird, eingestellt (in diesem Beispiel 1/2). Demgemäß wird in diesem Beispiel während der aktuellen Zykluszeit ein zuvor an der Behälterplatzierungsstelle auf dem Förderkörper 51 platzierter Behälter 42 zwei Zykluszeiten früher an der Lebensmittel-/Getränkematerialbefüllstelle positioniert. Während der aktuellen Zykluszeit können deshalb die Operation des Platzierens eines neuen Behälters 42 an der Behälterplatzierungsstelle auf dem Förderkörper 51 und die Operation des Befüllens des zuvor zwei Zykluszeiten früher mit dem Lebensmittel-/Getränkematerial an der Lebensmittel-/Getränkematerialbefüllstelle an der Behälterplatzierungsstelle auf dem Förderkörper 51 platzierten Behälters 42 gleichzeitig durchgeführt werden.
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Nach den Schritten S4 und S5 bestimmt die Steuerung 14, ob die Behälterplatzierungs- und Lebensmittel-/Getränkematerialbefülloperation beendet werden soll oder nicht beendet werden soll (Schritt S6). Wenn die Steuerung 14 bestimmt, die Behälterplatzierungs- und Lebensmittel-/Getränkematerialbefülloperation nicht zu beenden (NEIN in Schritt S6), kehrt die Steuerung 14 zu Schritt S3 zurück. Wenn die Steuerung 14 bestimmt, die Behälterplatzierungs- und Lebensmittel-/Getränkematerialbefülloperation zu beenden (JA in Schritt S6) beendet die Steuerung 14 die Behälterplatzierungs- und Lebensmittel-/Getränkematerialbefülloperation.
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<Behältertrennoperation (Behälterplatzierungsoperation)>
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Als Nächstes wird in dem Flussdiagramm von 5 unter Verwendung von 2, 6 und der 7A bis 7E eine Behältertrennoperation (Behälterplatzierungsoperation) (Schritte S2 bis S4) ausführlich beschrieben. 6 ist ein Flussdiagramm, das die Behältertrennoperation des Doppelarmroboters von 1 zeigt.
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Nach Durchführung von Schritt S 1 von 5 hält, wie in 2 und 7A gezeigt wird, die zweite Hand 19 (der Greifer 25) des zweiten Arms 13B den Behälterstapel 41, der an seiner vorbestimmten Platzierungsstelle auf dem Behälterständer 35 platziert ist, indem er den oberen Abschnitt des unteren der Behälter 42 des Behälterstapels 41 ergreift, und wird an der vorbestimmten Trennstelle positioniert (Schritt S101). Die Trennstelle ist eine Stelle unmittelbar über der Behälterplatzierungsstelle.
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Wie in 7B gezeigt wird, beginnt als Nächstes die erste Hand 18 (der erste Greifer 22) des ersten Arms 13A sich nach oben zu bewegen.
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Wie in 7C gezeigt wird, hält als Nächstes die erste Hand 18 (der erste Greifer 22) des ersten Arms 13A den Behälterstapel 41 durch Ergreifen eines Abschnitts des unteren Behälters 42 des Behälterstapels 41, derart, dass der durch die erste Hand 18 (den ersten Greifer 22) ergriffene Abschnitt niedriger als der durch die zweite Hand 19 (den Greifer 25) ergriffene Abschnitt (Schritt S102) positioniert wird.
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Wie in 7D gezeigt wird, gibt die zweite Hand 19 (der Greifer 25) des zweiten Arms 13B den oberen Abschnitt des unteren Behälters 42 frei (Schritt S103).
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Als Nächstes bewegt sich die zweite Hand 19 (der Greifer 25) des zweiten Arms 13B um eine vorbestimmte Höhe nach oben und versucht, den oberen Abschnitt des zweiten Behälters 42 von unterhalb des Behälterstapels 41 zu ergreifen (Schritt S104). Da sich der zweite Behälter 42 über dem unteren Behälter 42 befindet, ergreift hier die zweite Hand 19 (der Greifer 25) des zweiten Arms 13B den oberen Abschnitt des zweiten Behälters 42 erfolgreich (JA in Schritt S104).
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Wie in 7E gezeigt wird, hält dann die zweite Hand 19 (der Greifer 25) des zweiten Arms 13B den Behälterstapel 41 (Schritt S105).
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Wie in 7E gezeigt wird, bewegt als Nächstes die erste Hand 18 (der erste Greifer 22) des ersten Arms 13A den unteren Behälter 42 nach unten, trennt den unteren Behälter 42 von dem Behälterstapel 41, platziert den unteren Behälter 42 auf den Förderkörper 51 und gibt ihn frei (Schritt S106).
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Wie in 7E gezeigt wird, kehrt als Nächstes die zweite Hand 19 (der Greifer 25) zu der vorbestimmte Trennstelle zurück, nachdem die erste Hand 18 (der erste Greifer 22) des ersten Arms 13A den unteren Behälter 42 nach unten bewegt hat (Schritt S107).
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Wenn sich kein Behälter 42 über dem unteren Behälter 42 befindet, das heißt, wenn der derzeit durch die erste Hand 18 (den ersten Greifer 22) des ersten Arms ergriffene Behälter 42 der obere Behälter (das heißt der letzte Behälter) des Behälterstapels 41 ist, dann schlägt in Schritt S4 der Versuch, den zweiten Behälter von unterhalb des Behälterstapels 41 zu ergreifen fehl (NEIN in Schritt S104). In diesem Fall bewegt die erste Hand 18 (der erste Greifer 22) des ersten Arms bei der Behältertrennoperation den unteren Behälter 42 nach unten, trennt den unteren Behälter 42 von dem Behälterstapel 41, platziert den unteren Behälter 42 auf den Förderkörper 51 und gibt ihn frei (Schritt S109). Zu Schritt S101 zurückkehrend, ergreift anschließend die zweite Hand (der Greifer 25) den nächsten Behälterstapel 41 und wird an der Trennstelle positioniert.
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Nach Schritt S107 wird Schritt S4 von 5 durchgeführt.
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Wie oben beschrieben wurde, ergreift und erhält gemäß der ersten Ausführungsform der erste Arm 18A einen Behälter 42 durch den ersten Greifer 22 von dem als der Behälterbereitsteller dienenden zweiten Arm 13B und platziert den erhaltenen Behälter 42 an der Behälterplatzierungsstelle auf der Bewegungsbahn des Förderkörpers 51 auf den Förderkörper 51. Dann wird an der Lebensmittel-/Getränkematerialbefüllstelle stromabwärts der Behälterplatzierungsstelle auf der Bewegungsbahn des Förderkörpers 51 das Lebensmittel-/Getränkematerial von der durch den zweiten Greifer 23 ergriffenen Ablassvorrichtung 32 in den Behälter 42 abgelassen, um den Behälter 42 mit dem Lebensmittel-/Getränkematerial zu befüllen. Auf diese Weise kann das Fluidität aufweisende Lebensmittel-/Getränkematerial automatisch in den Behälter 42 abgelassen werden.
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[Variationen]
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8 ist eine schematische Darstellung, die ein anderes Ausgestaltungsbeispiel für den Behälterstapel 41 zeigt. Auf 8 Bezug nehmend, handelt es sich bei dieser Variation bei jedem der Behälter 42 um eine Teeschale. Mehrere Teeschalen 42 sind aufeinanderfolgend so gestapelt, dass jeweils zwei Teeschalen 42, die in der Aufwärts-Abwärtsrichtung in dem Teeschalenstapel benachbart sind, so gestapelt sind, dass die obere der beiden Teeschalen 42 mit ihrem unteren Abschnitt in den Innenraum der unteren der beiden Teeschalen 42 eingeführt ist, so dass der obere Abschnitt der oberen Teeschale 42 freiliegt.
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Auch wenn der Behälterstapel der oben beschriebene Teeschalenstapel 41 ist, kann gemäß dem Doppelarmroboter 11 der vorliegenden Ausführungsform die Behältertrennoperation ordnungsgemäß durchgeführt werden, und dadurch kann ein automatisches Zuführen der Teeschalen 42 durchgeführt werden.
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(Andere Ausführungsformen)
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Bei der oben beschriebenen Ausführungsform weist der Roboter 11 möglicherweise nur einen Roboterarm auf. In diesem Fall weist das Lebensmittel-/Getränkematerialbefüllsystem einen Behälterbereitsteller auf, und der Behälterbereitsteller ist nahe dem Roboter 11 angeordnet. Der Roboter 11 erhält einen Behälter 42 von dem Behälterbereitsteller durch den Roboterarm und platziert den erhaltenen Behälter 42 auf den Förderkörper 51. Es kann irgendein bekannter Behälterbereitsteller als der Behälterbereitsteller des Lebensmittel-/Getränkematerialbefüllsystems verwendet werden. Zum Beispiel kann ein beliebiger der in der Patentliteratur 1 und 2 offenbarten als der Behälterbereitsteller verwendet werden. Alternativ kann ein Bandförderer als der Behälterbereitsteller verwendet werden. In diesem Fall muss jeder der Behälter einen offenen oberen Abschnitt und einen geschlossenen unteren Abschnitt aufweisen.
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Bei der oben beschriebenen Ausführungsform kann der Doppelarmroboter 11 irgendeinen geeigneten Behälterbereitsteller durch den zweiten Arm 13B halten, und der erste Arm 13A kann den Behälter 42 von dem Behälterbereitsteller erhalten.
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Die Ablassvorrichtung 32 kann so ausgebildet sein, dass sie eine zylindrische Form und Elastizität aufweist. Normalerweise kann der zweite Greifer 23 die Ablassvorrichtung 32 mit einem vorbestimmten Druck ergreifen, und die Ablassvorrichtung 32 kann dazu ausgebildet sein, das Lebensmittel-/Getränkematerial aus dem Ablassvorrichtungsauslass 32a abzulassen, wenn der zweite Greifer 23 die Ablassvorrichtung 32 stark ergreift.
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Die Behälter sind nicht auf die oben beschriebenen Beispiele beschränkt, sondern können Schalen, Schüsseln, Teller usw. sein.
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Der Einsatzort ist nicht auf einen Lebensmittelprodukte betreffenden Einsatzort beschränkt, sondern kann eine andere Art von Einsatzort sein, solange der Einsatzort ein Ort ist, an dem ein Roboter und ein Arbeiter in dem gleichen Arbeitsraum miteinander kooperierend zusammenarbeiten.
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Aus der vorhergehenden Beschreibung sind für den Fachmann zahlreiche Modifikationen und andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offensichtlich. Deshalb sollte die vorhergehende Beschreibung nur als ein Beispiel interpretiert werden und wird dazu bereitgestellt, den Fachmann die beste Durchführungsweise der vorliegenden Erfindung zu lehren. Die strukturellen und/oder funktionalen Details können wesentlich geändert werden, ohne von dem Wesen der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Der Roboter und das Betriebsverfahren dafür gemäß der vorliegenden Erfindung sind als ein Roboter, der ein Fluidität aufweisendes Lebensmittel-/Getränkematerial automatisch in einen Behälter ausgibt, und einen Verfahren zum Betrieb des Roboters nützlich.
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Bezugszeichenliste
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- 11
- Doppelarmroboter
- 12
- Basis
- 13A
- erster Arm
- 13B
- zweiter Arm
- 14
- Steuerung
- 14a
- Rechenoperationseinheit (Prozessor)
- 14b
- Speichereinheit
- 14c
- Servosteuereinheit
- 15
- Armteil
- 15a
- erstes Verbindungsglied
- 15b
- zweites Verbindungsglied
- 16
- Basiswelle
- 17
- Handgelenkteil
- 17a
- Anhebe-/Absenkabschnitt
- 17b
- Drehabschnitt
- 18
- erste Hand (Endeffektor)
- 19
- zweite Hand (Endeffektor)
- 21
- Basisabschnitt
- 22
- erster Greifer
- 23
- zweiter Greifer
- 24
- Basisabschnitt
- 25
- Greifer
- 30
- Lebensmittel-/Getränkematerialzufuhrvorrichtung
- 31
- Lebensmittel-/Getränkematerialtank
- 32
- Ablassvorrichtung
- 32a
- Ablassvorrichtungsauslass
- 33
- Ablassvorrichtungsständer
- 33a
- Durchgangsloch
- 34
- Handwagen
- 35
- Behälterständer
- 41
- Behälter
- 42
- Behälterstapel
- 50
- Fördereinrichtung
- 51
- Förderkörper
- 61
- Körper
- 62
- elastische Schicht
- 62a
- Durchgangsloch
- 63
- Überzugsschicht
- 64
- Drucksensor
