JP2008188747A

JP2008188747A - 吸着装置及び吸着装置を備えた袋詰装置

Info

Publication number: JP2008188747A
Application number: JP2007028605A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Nakayama; 克巳中山; Takayuki Abe; 孝幸阿部
Original assignee: Canon Finetech Inc
Current assignee: Canon Finetech Nisca Inc
Priority date: 2007-02-07
Filing date: 2007-02-07
Publication date: 2008-08-21

Abstract

【課題】様々な重量、形状が違うビス、ナット等の複数種類の物品が入ったそれぞれ収納箱から、確実に1個の物品を吸着する吸着装置と、吸着した物品を袋詰めする袋詰装置の一連の動作を袋詰め装置本体として限られたスペース内で自動化することを課題としている。
【解決手段】吸着装置の先端部に第一磁力部材９の永久磁石と第一磁力部材の磁力を変化させる第二磁力部材１１の永久磁石の機構をおいて、第一磁力部材と第二磁力部材との間隔を制御することのより吸着装置先端部の磁力が調整され、物品が多数入った箱の中から確実に1個の部品を取り出すことができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、ビス、ナット等の物品が種類別に入った収納箱の中から物品を吸着する吸着装置と、その吸着装置を備えた袋詰めする袋詰装置を一体化した一連の工程を自動化した装置に関するものである

従来の吸着装置では、物品を1個取り出す装置としてパーツフィーダーがある。この装置は円形のフィーダーに物品を投入し、振動装置によって物品を分離し導入部に移動させ1個取りを可能にしている。

1種類の物品であれば取り出せる装置だが、1箇所で多種類の物品を取り出し袋詰めまで行うとすると、それぞれの物品に合わせた形状の導入部が必要になり、種類分の装置が必要となる為コスト、スペースが膨大になる。

特開２００４−１０２３８号広報特開平８−１６２３２３号広報

本発明は、限られたスペース内で様々な重量、形状が違うビス、ナット等の複数種類の物品が入った収納箱から、確実に1個のみを取り出すための吸着装置及びその吸着装置利用して、物品を取り出した後の袋詰め、袋開口部の封印、重量判定での良否の区分け、収納箱への収納までの一連の動作を自動で行うことができる省スペースで簡素化された機構の装置を提供する。

請求項１の発明は、物品を磁力によって吸着する吸着装置において、その先端部に第一磁力部材を配置し、前記第一磁力部材の磁力を変化させる第二磁力部材を有する磁力調整手段を前記第一磁力部材に対して配置したことを特徴とする吸着装置。

請求項２の発明は、請求項１の吸着装置において、前記第二磁力部材は前記第一磁力部材より磁力が強いことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１又は２の吸着装置において、前記第二磁力部材は前記第一磁力部材の後方に配置されていることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１〜３の吸着装置において、前記第一磁力部材と第二磁力部材との間隔を変化させることにより、第一磁力部材の磁力を変化させることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項４の吸着装置において、前記第一磁力部材が配置された前記先端部を保持している保持部材に、前記第二磁力部材と連結している連結部材を備え、前記保持部材の移動動作と共に移動する前記連結部材の移動によって、前記第二磁力部材が移動し、前記第一磁力部材との間隔を変化させることを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項１〜５の吸着装置において、前記第一磁力部材と前記第二磁力部材は磁石であることを特徴とする。

請求項７の発明は、複数種類ある物品をそれぞれに収容する収容箱と、前記請求項１〜６に記載の吸着装置とを備え、前記吸着装置により前記収容箱内の物品を磁力によって吸着して所定の袋に入れて袋詰めすることを特徴とする袋詰装置。

吸着装置に磁力の違う二つの永久磁石（磁石）を配置し、この二つ永久磁石の間隔を調整することにより、吸着装置の先端部の磁力を変化させて、複数種類の物品であるビス、ナット等を確実に１個づつ吸着して取り出せるようになった。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図1は本発明の吸着装置Ａと袋詰装置Ｂを一体化した袋詰め装置本体の斜視図で、本装置は図１に示す吸着装置Ａ、袋詰装置Ｂ、重量測定検査用電子天秤Ｃ、全体制御用パソコンＤ、電源ボックスＥから構成されている。

吸着装置Ａと袋詰装置Ｂが上下に配置されて袋詰め装置本体となり、この装置本体の下部に重量測定検査用電子天秤Ｃが配置されている。

図２の袋詰め装置本体のシステム構成略図に示すように吸着装置Ａ及び袋詰装置Ｂはそれぞれ制御基板が内蔵され制御可能になっている。

この制御は重量測定検査用電子天秤と共に図２に示す全体制御用パソコンＤと配線され、シリアル通信にて制御を行う。又、各制御基板の電源は電源ボックスＥから供給される。

図３の吸着装置Ａは、斜視図に示すように、吸着装置Ｇと吸着装置Ｇの保持部材としての多関節ロボットアームＦと吸着する物品は種類毎に（例えば）１０種類分を収納箱２に設置できる構成になっている。

多関節ロボットアームＦは指定の収納箱２上方向に移動して、吸着装置Ｇの先端部を収納箱内に下降させ、物品を１個ずつ吸着し、指定数取り出す機構になっている。

取り出した物品の有無検知は検知センサー１で行い、確認後投入口３で落とされ一箇所に集められる。

図４−１は吸着装置Ｇの断面図で、吸着装置Ｇには第一磁力部材としての第一永久磁石（磁石）１１と、第一永久磁石１１の後方に第二磁力部材としての第二永久磁石（磁石）９が配置され、第二永久磁石９は可動シャフト７の先端に位置し移動可能であり、吸着装置１０の先端部１０には第二永久磁石９より磁力の弱い第一永久磁石１１が配置されている。

図４−２は多関節ロボットアームＦ（図３参照）と連結している可動シャフト７がアームと連動して第二永久磁石９が移動し、アームの移動によって第二永久磁石９と第一永久磁石１１との間隔が開いている場合を示しており、第一永久磁石１１の磁力は弱い状態となる。

吸着装置として例えば、第一永久磁石１１の表面磁束密度１．５ｋＧ、第二永久磁石９の表面磁束密度４．０ｋＧとすると、第一永久磁石１１の磁力（吸着力）は０．０５Ｋｇｆ（最小吸着力）で、第一永久磁石１１と第二永久磁石９との間隔１０ｍｍ（最大間隔距離）を可動シャフトの先端にある第二永久磁石９を移動調整することで、第一永久磁石１１の磁力（吸着力）を変化させる。

軽い物品１３を吸着する場合は、図５に示すように第二永久磁石９の位置を第一永久磁石１１から離して磁力を弱め、重い物品１４を吸着する場合は、図６に示すように第二永久磁石９の位置を第一永久磁石１１に近づけ第一永久磁石の磁力を強めて、様々な物品の重量に合わせ磁力を調整し確実に1個のみ吸着できる機構にした。

前記多関節ロボットアームＦのアームの移動する動作が通常の範囲内で行われても、前記第一永久磁石１１と第二永久磁石９との間隔によって、図３に示すように物品の収容箱の配置に段差をつけることにより、前記軽い物品と重い物品の種類に関係なく、どの物品をどこの収納箱に収納しても前記吸着装置で物品を吸着できるようにしている。

吸着装置の先端部に永久磁石ではなく鉄心を使用した場合には、図7に示すような磁力線が発生し、鉄心１５の側面にも磁力が発生してしまう為、上記機構で吸着装置Ｇ先端部の鉄心１５の磁力を第二永久磁石９によって最適にしても、吸着部側面に（例えば）軽い物品１３が複数個同時に吸着してしまう。

この問題を解決する為、吸着装置Ｇの先端部に鉄芯ではなく永久磁石９より磁力の弱い第一永久磁石１１にする事により図５、６に示す磁力線の方向となり、第一永久磁石１１の先端部で物品を１個だけ吸着できるようにした。

可動シャフト７の移動は、図８に示す吸着装置Ｇを保持する多関節ロボットアームＦに取り付けた固定板金５と可動シャフト７後端部が連結部材であるワイヤー４で連結されており、多関節ロボットアームＦ先端部の移動動作でワイヤー４が引かれることにより直線動作に変換され、先端部の第一永久磁石１１の磁力調整を行うことができる。

この実施形態の例として、多関節ロボットアームの最大移動角度は２８°でアームの移動角度は１°（移動距離：約０．３６ｍｍ）毎で調整可能となっている。

袋詰装置Ｂは図９に示す袋搬送用のための多関節ロボットアームＨ、熱溶着ユニットＩ、袋セットユニットＪからの構成と、重量測定検査用電子天秤Ｃは袋詰装置Ｂのベースプレート１８上にある測定用受け部１７の下部に配置され、その測定用受け部１７の上に物品入り袋を置くことにより重量測定を行い設定重量内かそれ以外かで良品又は不良品の判定を行う。

袋詰装置Ｂ右側面側には良品完成箱２８と不良品箱２９を配置し、重量判定で良品又は不良品と判定されて。それぞれの箱に収納される。

袋の取り出しと搬送は多関節ロボットアームＨ先端の吸着パット１９によりエアー吸着で行う。袋の吸着確認は負圧センサー１６にて行う。

熱溶着ユニットＩは図１０に示す溶着部２０と袋保持部２１から成り、物品を袋に投入後、袋をエアー吸着にて袋保持部２１で保持し、溶着部２０をスライドさせ袋を挟み込みヒーター２２にて袋の開口部を熱溶着する。

袋セットユニットＪは図１１に示す把手２４を手前に引くことで袋押え板２３がスライドし袋を複数枚セットする。

袋押さえ２３は板バネ２５によって元の位置に戻り袋を保持する。

図１２は全体制御動作のフローチャート（１）で、全体制御用パソコンＤにて作成する機種、数量を設定し開始ボタンを押すと吸着装置Ａ及び袋詰装置Ｂが同時に動作開始する。

吸着装置Ｇの動作は多関節ロボットアームＦが指定したセット箱２に移動し、セットしてある物品の重量に合わせ多関節ロボットアームＦを移動し吸着装置Ｇの先端部の第一永久磁石１１で物品を1個だけ取り出せる最適な磁力に調節する。

セット箱２内に移動し物品を1個吸着し取り出す。投入口３に多関節ロボットＦを移動して物品の有無を検知センサー１にて確認し、取り出しに成功していた場合は多関節ロボットアームＦを動作させ離脱するための離脱部材として、離脱用線２６に吸着した物品を引っ掛け弾くようにして投入口３に落とす。取り出しに失敗した場合は再度同じ動作を繰り返す。

上記動作を設定数が終了するまで繰り返し行い、袋詰装置Ｂの袋のセット完了を確認後、吸着装置Ａから集められた物品をまとめて下に落とし袋詰めが行われる。

袋詰装置Ｂの動作は多関節ロボットアームＨが袋セットユニットＪに移動し、複数枚ある袋からエアーで吸着して分離し、袋1枚を取り出す。

袋を取り出した際、負圧センサー１６にて袋の吸着状態を確認し、取り出しに失敗した場合は取り出し動作を繰り返す。

取り出しに成功した場合は、多関節ロボットアームＨが投入位置２７に移動し、袋保持部２１に袋の片側をエアー吸着させ袋の口を開き、物品を吸着装置Ａから落下させ袋の中に投入する。袋の開口確認も負圧センサー１６で行い、失敗した場合は同動作を繰り返す。

次に、図１３の全体制御動作フローチャート（２）において、袋を袋保持部２１で保持し溶着部２０がスライドし、ヒーター２２にて袋の開口部を熱溶着する。多関節ロボットアームＨにて完成したセット袋を測定受け部１７に移動して電子天秤に乗せて重量測定判定を行う。

判定結果が合格だった場合は良品完成箱２８へセット袋を移動し投入する。指定数が完了した場合は多関節ロボットアームＦ、Ｈそれぞれが原点位置に移動し終了する。指定数が完了していない場合は一連の動作を最初から繰り返す。

判定が不合格だった場合は、不良箱２９へ移動して投入し、一連の動作を最初から繰り返す。判定が３回連続で不合格だった場合は、装置の故障も考えられる為、一旦停止し全体制御パソコンＤの画面に警告表示し終了か継続かの判断を仰ぐ。

設定された指示が継続の場合は一連の動作を最初から繰り返す。終了の場合は強制終了し多関節ロボットアームＦ、Ｈそれぞれを原点位置に戻し終了する。

前記第二永久磁石は第一永久磁石より磁力が強く、第二永久磁石で第一永久磁石との間隔を変化させ、第一永久磁石の磁力を変化させているが、磁力の強さの調整が狭い範囲での使用の場合では、第二永久磁石と第一永久磁石の磁力が同じものを使用し、前記と同じように間隔の変化で第一永久磁石の磁力を変化させても良い。

本実施形態では、吸着装置は吸着装置Ａと多関節ロボットアームＦと多関節ロボットアームＦの先端の吸着装置Ｇとで構成されているものとして説明したが、これに限定されるものでなく、少なくとも第一磁力部材の磁力を変化させる第二磁力部材を有する磁力調整手段を前記第一磁力部材に対して配置された構成であれば良い。（例えば、前記吸着装置Ｇ）

第一実施形態では、第一磁力部材と第二磁力部材との間隔を調整することで、第一磁力部材の磁力を変化させて物品を吸着する吸着装置であったが、第二実施形態として、吸着装置の第二磁力部材としての第二永久磁石には第一磁力部材としての第一永久磁石より磁力が強くて磁力が違う複数の永久磁石を備え、その複数の第二永久磁石を取り換えることで第一永久磁石の磁力を変化させ、複数種類の物品を吸着できる機構であってもよい。

この実施形態では、第一磁力部材と第二磁力部材の間隔調整する必要がないため、第二永久磁石を移動するための多関節ロボットアームとの連結するための連結部材は必要なくなり、その代わりに第二永久磁石の磁石交換機構が必要となる。

第三の実施形態として、第二磁力部材に永久磁石を複数配置し、その複数配置した第二永久磁石の数量を変えることによって、複数の第二永久磁石で第一磁力部材の第一永久磁石の磁力を変化させる機構であってもよい。

この実施形態では、間隔調整する必要がないため、第二磁力部材が移動するための多関節ロボットアームとの連結するための連結部材は必要なくなり、その代わりに第二永久磁石の磁石数量変更機構が必要となる。

本発明の吸着装置Ａと袋詰装置Ｂの一体化の袋詰め装置本体の斜視図である。本発明袋詰め装置本体全体のシステム構成略図である。吸着装置Ａの斜視図である。吸着装置Ｇの断面図である。磁性品（小）を吸着時の吸着装置Ｇの磁力線概念図である。磁性品（大）を吸着時の吸着装置Ｇの磁力線概念図である。吸着装置Ｇの先端部が鉄芯時の磁力線概念図である。吸着装置Ｇ及びその周辺部の斜視図である袋詰装置Ｂの斜視図である。袋詰め及び溶着ユニットＩの斜視図である。袋セットユニットＪの斜視図である。全体制御動作のフローチャート（１）である。全体制御動作のフローチャート（２）である。

符号の説明

Ａ：吸着装置
Ｂ：袋詰装置
Ｃ：重量測定検査用電子天秤
Ｄ：全体制御用パソコン
Ｅ：電源ボックス
Ｆ：多関節ロボットアーム
Ｇ：吸着装置
Ｈ：多関節ロボットアーム
Ｉ：熱溶着ユニット
Ｊ：袋セットユニット
１：検知センサー
２：収納箱
３：投入口
４：ワイヤー
５：固定板
７：可動シャフト
９：第一永久磁石（第一磁力部材）
１１：第二永久磁石（第二磁力部材）
１５：鉄芯
１６：負圧センサー
１７：測定受け部
１９：吸着パット
２０：熱溶着スライド部
２１：袋保持部
２２：熱用着用ヒーター
２３：袋押え板
２４：把手
２５：板バネ
２６：離脱用線
２７：物品袋投入位置
２８：良品完成箱
２９：不良品箱

Claims

物品を磁力によって吸着する吸着装置において、その先端部に第一磁力部材を配置し、前記第一磁力部材の磁力を変化させる第二磁力部材を有する磁力調整手段を前記第一磁力部材に対して配置したことを特徴とする吸着装置。
前記第二磁力部材は前記第一磁力部材より磁力が強いことを特徴とする請求項１に記載の吸着装置。
前記第二磁力部材は前記第一磁力部材の後方に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の吸着装置。
前記第一磁力部材と第二磁力部材との間隔を変化させることにより、第一磁力部材の磁力を変化させることを特徴とする請求項１〜３に記載の吸着装置。
前記第一磁力部材が配置された前記先端部を保持している保持部材に、前記第二磁力部材と連結している連結部材を備え、前記保持部材の移動動作と共に移動する前記連結部材の移動によって、前記第二磁力部材が移動し、前記第一磁力部材との間隔を変化させることを特徴とする請求項４に記載の吸着装置。
前記第一磁力部材と前記第二磁力部材は磁石であることを特徴とする請求項１〜５に記載の吸着装置。
複数種類ある物品をそれぞれに収容する収容箱と、前記請求項１〜６に記載の吸着装置とを備え、前記吸着装置により前記収容箱内の物品を磁力によって吸着して所定の袋に入れて袋詰めすることを特徴とする袋詰装置。