JP2013252568A

JP2013252568A - ワーク取出し装置

Info

Publication number: JP2013252568A
Application number: JP2012127736A
Authority: JP
Inventors: Tomohiko Shinoda; 朋彦篠田
Original assignee: Yachiyo Industry Co Ltd
Current assignee: Yachiyo Industry Co Ltd
Priority date: 2012-06-05
Filing date: 2012-06-05
Publication date: 2013-12-19

Abstract

【課題】傾いた状態で配置されたワークであっても、確実に把持することができるワーク取出し装置を提供することを課題とする。
【解決手段】アーム部２と、アーム部２の先端側に傾倒可能に設けられた支持板３と、支持板３に設けられた複数の伸縮手段４と、伸縮手段４の先端に設けられワークＷを吸着する吸着手段５と、各吸着手段５がワークＷを吸着しているか否かを判定する判定手段と、を有し、所定の数の吸着手段５がワークＷを吸着していることを判定したら、ワークＷを取り出すように構成されており、複数の吸着手段５のうち、ワークＷを吸着している吸着手段５と吸着していない吸着手段５がある場合、吸着していない吸着手段５がワークＷに吸着するように支持板３を傾倒させることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ワーク積層群からワークを取り出すワーク取出し装置に関する。

自動車の生産は、大量生産や低価格化のニーズから自動化が進んでいる。自動車の生産ラインにおいて大量の枚数のワーク（例えば、鋼板等）は、ラックに直立した状態や積み重ねられた状態のワーク積層群から一枚ずつ分離され、組立工程に搬送される。このようなワークの取り出し作業は、アームロボット等のワーク取出し装置によって行われる（例えば、特許文献１）。

特開平５−３８６９３号公報

しかし、ワーク積層群は整然と積層されているわけではなく、積み重ねの作業時や、ラックを搬送するときの振動等によって、数枚のワークが傾いた状態となることがある。このような場合、従来のワーク取出し装置では、ワークを吸着できずワークを取り出すことができなくなるという問題があった。

本発明はこのような課題を解決するために創作されたものであり、傾いた状態で配置されたワークであっても、確実に把持することができるワーク取出し装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、アーム部と、前記アーム部の先端側に傾倒可能に設けられた支持板と、前記支持板に設けられた複数の伸縮手段と、前記伸縮手段の先端に設けられワークを吸着する吸着手段と、前記各吸着手段が前記ワークを吸着しているか否かを判定する判定手段と、を有し、所定の数の前記吸着手段が前記ワークを吸着したら、前記ワークを取り出すように構成されており、前記複数の吸着手段のうち、前記ワークを吸着している吸着手段と吸着していない吸着手段がある場合、前記吸着していない吸着手段が前記ワークに吸着するように前記支持板を傾倒させることを特徴とする。

かかる構成によれば、支持板を傾倒させることにより、傾いた状態で配置されたワークであっても確実に把持することができる。

また、複数の前記吸着手段で前記ワークを吸着した状態で、前記ワークが撓むように複数の前記伸縮手段をランダムに伸縮させることが好ましい。

重ねて配置されたワークは、ワークに付着している油分等で密着しやすい状態になっている。したがって、ワークを吸着手段で吸着しても、２枚以上重なった状態でワークを取り出す「重ね取り」が発生してしまう。しかし、かかる構成によれば、ワークを吸着した状態で撓ませることにより、重なったワークを分離させることができ、重ね取りを防ぐことができる。

また、前記伸縮手段は、ケーシングと、前記ケーシング内を軸方向に移動するピストンロッドと、前記ピストンロッドの最縮退位置を検知する位置センサと、を備え、前記ケーシングに対して前記ロッドの移動を拘束するロック状態と、前記ケーシングに対して前記ロッドの移動を拘束しないフリー状態が設定できるように構成されており、前記ケーシングに対して前記ピストンロッドを伸進させ、かつ、前記フリー状態で前記支持板を前記ワークに対して前進させ、前記判定手段によって一の吸着手段が前記ワークを吸着したと判定しても、前記一の吸着手段に対応する前記ピストンロッドの最縮退位置を検知するまで前記支持板をさらに前進させ、前記一の吸着手段に対応する前記ピストンロッドの最縮退位置を検知したことを契機に、前記支持板を傾倒させることが好ましい。

かかる構成によれば、より確実にワークを把持することができる。

本発明に係るワーク取出し装置によれば、傾いた状態で配置されたワークであっても、確実に把持することができる。

本実施形態に係るワーク取出し装置を示す側面図である。本実施形態に係るワーク取出し装置を示す斜視図である。本実施形態に係るワーク取出し装置を示す機能ブロック図である。本実施形態に係るワーク取出し装置のワーク取出し工程を示すワークフロー図である。本実施形態に係るワーク取出し装置のワーク剥し工程を示すワークフロー図である。

本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１に示すように、本実施形態に係るワーク取出し装置１は、ラックＬに配置されたワークＷを取り出して、次工程へ搬送するアームロボットである。ここでは、ラックＬに立て掛けて配置されたワーク積層群ＷａからワークＷを一枚ずつ取り出す場合を例示するが、水平に積層させたワークＷを搬送する場合に用いてもよい。

ワーク取出し装置１は、アーム部２と、支持板３と、複数の伸縮手段４と、吸着手段５、制御部６とで主に構成されている。

アーム部２は、複数のアームと関節を備え、支持板３の前後上下左右方向への移動、旋回、傾倒等を可能に構成されている。アーム部２には、各アームを駆動させるアーム駆動部２ａが形成されている。アーム駆動部２ａは、制御部６に電気的に接続されており、制御部６から送信される信号に基づいて作動又は停止し、アーム部２が所定の動作を行うように構成されている。

支持板３は、アーム部２の先端に設置された板状部材である。支持板３とアーム部２との接続部分には、支持板駆動部３ａが形成されている。支持板駆動部３ａは、制御部６に電気的に接続されており、制御部６から送信される信号に基づいて作動し、支持板３がアーム部２に対して傾倒するように構成されている。

伸縮手段４は、図２に示すように、支持板３に対して垂直に設置されており、伸進又は縮退するアクチュエータである。伸縮手段４は、本実施形態ではエアシリンダーを用いているが、油圧シリンダー又は電動シリンダーを用いてもよい。伸縮手段４の設置数は、取り出すワークＷの大きさや形状等に対応して適宜設定すればよいが、本実施形態では５体（伸縮手段４Ａ〜４Ｅ）設けている。また、伸縮手段４の設置位置も、取り出すワークＷの大きさや形状等に対応して適宜設定すればよい。伸縮手段４は、ケーシング１１と、ピストンロッド１２と、図示しない位置センサとで構成されている。

ケーシング１１は、筒状の中空部材であって、ピストンロッド１２の移動をガイドするとともに、エアーの供給室となる部位である。ケーシング１１の基端側及び先端側にはエアポートが形成されており、図示しないエアコンプレッサーから空気が供給される。エアポートとエアコンプレッサーの間には図示しない電磁弁が形成されており、制御部６からの信号に基づいて弁を開閉する。

ピストンロッド１２は、ケーシング１１の内部を往復移動する部材であって、円板状のピストンとこのピストンに接続された棒状のロッドとで構成されている。

各伸縮手段４は、それぞれ制御部６に接続されており、制御部６からの信号に基づいて独立して作動するように構成されている。伸縮手段４は、前記したエアポートからケーシング１１内に供給される空気によってケーシング１１に対してピストンロッド１２が伸進又は縮退する。

伸縮手段４は、前記した電磁弁を適宜作動させて、ケーシング１１に対してピストンロッド１２の移動を拘束しないフリー状態と、前記した電磁弁を適宜作動させてケーシング１１に対してピストンロッド１２の移動を所定の位置で拘束するロック状態の制御を行うことができる。これらの状態の動作は、制御部６から前記した電磁弁及びエアコンプレッサーに送信される信号に基づいて適宜行われる。

また、伸縮手段４の基端側には、図示しない位置センサが設けられている。位置センサは、ケーシング１１に対するピストンロッド１２の最縮退位置を検知可能になっている。位置センサは、ピストンロッド１２の最縮退位置を検知すると、制御部６にＯＮ信号を送信する。

吸着手段５は、図１〜図３に示すように、吸着パッド２１と、図示しない減圧手段、吸着解除手段及び真空計測器とを有する。吸着パッド２１は、各ピストンロッド１２の先端に設けられており、半球状を呈し内部が中空になっている。吸着パッド２１は、ワークＷに吸着しやすいよう例えばゴム製の部材を用いることが好ましい。吸着パッド２１は、ケーブルを介して減圧手段、吸着解除手段及び真空計測器に接続されている。

減圧手段、吸着解除手段及び真空計測器は、制御部６に電気的に接続されており、制御部６から送信された信号に基づいて作動する。減圧手段は、ワークＷと吸着パッド２１との間の空間を減圧し、ワークＷに吸着パッド２１を吸着させる。減圧手段は、後記するワーク取出し工程を開始してから各吸着パッド２１がワークＷを吸着するまで連続して作動する。

吸着解除手段は、ワークＷと吸着パッド２１との間の空間を増圧し、ワークＷを吸着パッド２１から離脱させる。吸着解除手段は、搬送先でワークＷを離す際に作動する。真空計測器は、ワークＷと各吸着パッド２１との間の空間の真空度を計測し、計測結果を制御部６に送信する。

制御部６は、図３に示すように、演算手段としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）や、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶手段を備えて構成されており、ワーク取出し装置１の全体の動作を制御する。制御部６は、キーパッド等を備えた入力部３１と、モニタ等を備えた表示部３２とを備えており、アーム駆動部２ａ、支持板駆動部３ａ、各伸縮手段４（４Ａ〜４Ｅ）、吸着手段５（５Ａ〜５Ｅ）の各構成装置と電気的に接続されている。制御部６には、予め設定されたプログラムが記憶されており、そのプログラムにしたがってワーク取出し装置１が作動するように構成されている。

また、制御部６は、各吸着手段５（各吸着パッド２１）がワークＷを吸着しているか否かを判定する判定手段６ａを備えている。判定手段６ａは、真空計測器から送られた計測結果が所定の値を超えている場合は、吸着ＯＮであると判定し、所定の値を超えていない場合は、吸着ＯＦＦとして判定する。制御部６は、これらの判定結果を対応する各吸着手段５と関連付けて記憶手段に記憶させる。

次に、ワーク取出し装置１の具体的なワークの取出し方法について図４、５等を用いて説明する。本実施形態に係るワークの取出し方法では、図４に示すワーク取出し工程と、図５に示すワーク剥がし工程を主に行う。これらの工程は制御部６からの各制御信号に基づいて行われる。

［ワーク取出し工程］
ワーク取出し工程では、ワーク積層群ＷａからワークＷを吸着把持し、所定の距離だけワークＷを後退させるまでを行う。ワーク取出し工程では、図４に示すように、準備工程Ｓ１と、前進工程Ｓ２と、確認工程Ｓ３と、再前進工程Ｓ４と、傾倒工程Ｓ５と、後退工程Ｓ６を行う。

準備工程Ｓ１では、伸縮手段４のケーシング１１にエアーを供給して、全ての伸縮手段４（４Ａ〜４Ｅ）のピストンロッド１２を、最伸進位置まで伸進させる。そして、伸縮手段４をフリー状態、つまり、ケーシング１１に対してピストンロッド１２の移動が拘束されない状態にする。そして、吸着手段５の減圧手段を作動させる。

前進工程Ｓ２では、アーム駆動部２ａ及び支持板駆動部３ａを駆動させて、支持板３の表面と、図１に示すラックＬの背面Ｌａとが略平行となる角度を維持した状態でワークＷに向けて支持板３を前進させる。前進工程Ｓ２は、複数の吸着手段５（５Ａ〜５Ｅ）のうちのいずれか一つが吸着ＯＮと判定されるまで前進させる。

前進工程Ｓ２において、いずれの吸着手段５も吸着ＯＮと判定されない場合、つまり、全ての吸着手段５が吸着ＯＦＦの場合、ワーク取出し装置１は、スタート位置に戻る。一方、全ての吸着手段５が吸着ＯＮと判定された場合、後退工程Ｓ６に移行する。

確認工程Ｓ３では、制御部６は、いずれかの吸着手段５が吸着ＯＮであると判定した場合、アーム駆動部２ａ及び支持板駆動部３ａを停止させて、どの吸着手段５（５Ａ〜５Ｅ）が吸着ＯＮになったか確認する。例えば、本実施形態では、伸縮手段４Ｃの吸着手段５Ｃのみが吸着ＯＮになった場合を例示している。

再前進工程Ｓ４では、確認工程Ｓ３による吸着状態をそのまま維持し、全ての伸縮手段４のフリー状態を継続しつつ、いずれかの伸縮手段４のピストンロッド１２が最縮退位置に位置するまで、さらに、支持板３を前進させる。具体的には、本実施形態では、伸縮手段４Ｃの吸着手段５Ｃが吸着ＯＮになっているため、吸着手段５Ｃの吸着状態を維持しつつ、伸縮手段４Ｃのピストンロッド１２が最縮退位置に位置するまで（伸縮手段４Ｃの位置センサがＯＮになるまで）支持板３の表面とラックＬの背面Ｌａとが略平行となる角度を維持した状態でさらにワークＷに向けて支持板３を前進させる。例えば、本実施形態では、再前進工程Ｓ４によって吸着手段５Ｄ，５Ｅがさらに吸着ＯＮになった場合を例示している。

一方、再前進工程Ｓ４において、例えば吸着手段５Ｃ以外の吸着手段５が吸着ＯＮになる前に、伸縮手段４Ｃのピストンロッド１２が最縮退位置に位置した場合（伸縮手段４Ｃの位置センサがＯＮになった場合）、傾倒工程Ｓ５に移行する。一方、再前進工程Ｓ４で全ての吸着手段５が吸着ＯＮと判定された場合、後退工程Ｓ６に移行する。

傾倒工程Ｓ５では、再前進工程Ｓ４によっても吸着していない吸着手段５がワークＷに吸着するように、支持板駆動部３ａを駆動させて支持板３を傾倒させる。例えば、本実施形態では、再前進工程Ｓ４を行って、伸縮手段４Ｃのピストンロッド１２が最縮退位置に位置しても、吸着手段５Ａ，５Ｂが吸着ＯＦＦであるため、吸着手段５Ａ，５Ｂが吸着するように支持板３を傾倒させる。

なお、傾倒工程Ｓ５における傾倒パターンは、ワークＷに対する吸着手段５の吸着位置に応じてどの方向に傾倒させるかが制御部６の記憶手段に予め記憶されている。例えば、再前進工程Ｓ４を行っても吸着手段５Ｃ，５Ｄが吸着ＯＦＦである場合には、支持板３と吸着手段５Ｃ，５Ｄとが接触するように支持板３を傾倒させる。

一方、傾倒工程Ｓ５によっても全ての吸着手段５が吸着ＯＮにならない場合、吸着している吸着手段５からワークＷを離脱させてスタート位置に戻る。

後退工程Ｓ６では、全ての吸着手段５が吸着ＯＮになっているので、吸着状態を維持したまま伸縮手段４をロック状態にしつつ、アーム駆動部２ａを作動させてワーク積層群Ｗａから所定の距離だけ支持板３（吸着したワークＷ）を後退させる。後退工程Ｓ６では、例えば、吸着したワークＷをワーク積層群Ｗａから約１０〜３０ｃｍ後退させる。これにより、後記するワーク剥がし工程を行う際に、ワーク積層群Ｗａと吸着したワークＷとの接触を回避できる。

［ワーク剥がし工程］
ワーク剥がし工程では、吸着したワークＷを吸着した状態で、各伸縮手段４をランダムに伸縮させて、ワークＷの重ね取りを防止するために行う。ワーク剥し工程では、図５に示すように、本実施形態では、第一工程Ｓ７、第二工程Ｓ８、第三工程Ｓ９、第四工程Ｓ１０、搬送工程Ｓ１１を行う。

第一工程Ｓ７では、ワークＷに全ての吸着手段５を吸着させた状態で、伸縮手段４Ａ，４Ｃ，４Ｅを縮退させ、伸縮手段４Ｂ，４Ｄを伸進させる。

第二工程Ｓ８では、ワークＷに全ての吸着手段５を吸着させた状態で、伸縮手段４Ａ，４Ｃ，４Ｅを伸進させ、伸縮手段４Ｂ，４Ｄを縮退させる。

第三工程Ｓ９では、第一工程Ｓ７と同様の工程を行う。

第四工程Ｓ１０では、第二工程Ｓ８と同様の工程を行う。

搬送工程Ｓ１１では、ワークＷへの吸着状態を維持したまま伸縮手段４をロック状態にし、アーム駆動部２ａ及び支持板駆動部３ａを駆動させて、所定の搬送先へワークＷを搬送させる。搬送先にワークＷを移動させたら、吸着手段５の吸着解除手段を作動させて、吸着パッド２１からワークＷを離脱させる。

以上説明したワーク取出し装置１によれば、複数の吸着手段５のうち、ワークＷを吸着している吸着手段５と吸着していない吸着手段５がある場合、吸着していない吸着手段５がワークＷに吸着するように支持板３を傾倒させる構成にしたため、傾いた状態で配置されたワークＷであっても確実に把持することができる。

また、ワーク剥し工程では、ワークＷを複数の吸着手段５で吸着した状態で、伸縮手段４をランダムに伸縮させることにより、ワークＷを撓ませることができる。これにより、ワークＷの重ね取りを防ぐことができる。また、後退工程Ｓ６を備えているため、積層されたワーク積層群Ｗａと吸着したワークＷとの接触を回避できる。

また、本実施形態では、伸縮手段４をフリー状態にして支持板３を再度前進させる再前進工程Ｓ４を備えているため、伸縮手段４のストローク長の範囲で支持板３を前進させ、一の吸着手段５に対応するピストンロッド１２の最縮退位置を検知したことを契機に、支持板３を傾倒させる。これにより、支持板３を傾倒させる前にできる限り多くの吸着手段５をワークＷに吸着させることができるため、ワークＷをより確実に把持することができる。

以上本発明の実施形態について説明したが、本発明の趣旨に反しない範囲において、適宜設計変更が可能である。例えば、本実施形態では、設置された５体の吸着手段５が全て吸着ＯＮになった場合に搬送するように構成したが、予め設定された数又は場所の吸着手段５が吸着ＯＮになったら搬送する（後退工程Ｓ６に移行する）ように構成してもよい。また、傾倒工程Ｓ５では、一方向だけでなく、多方向に傾倒させるように構成してもよい。

１ワーク取出し装置
２アーム部
２ａアーム駆動部
３支持板
３ａ支持板駆動部
４伸縮手段
５吸着手段
６制御部
６ａ判定手段
１１ケーシング
１２ピストンロッド
Ｌラック
Ｗワーク
Ｗａワーク積層群

Claims

アーム部と、
前記アーム部の先端側に傾倒可能に設けられた支持板と、
前記支持板に設けられた複数の伸縮手段と、
前記伸縮手段の先端に設けられワークを吸着する吸着手段と、
前記各吸着手段が前記ワークを吸着しているか否かを判定する判定手段と、を有し、所定の数の前記吸着手段が前記ワークを吸着したら、前記ワークを取り出すように構成されており、
前記複数の吸着手段のうち、前記ワークを吸着している吸着手段と吸着していない吸着手段がある場合、前記吸着していない吸着手段が前記ワークに吸着するように前記支持板を傾倒させることを特徴とするワーク取出し装置。
複数の前記吸着手段で前記ワークを吸着した状態で、前記ワークが撓むように複数の前記伸縮手段をランダムに伸縮させることを特徴とする請求項１に記載のワーク取出し装置。
前記伸縮手段は、ケーシングと、前記ケーシング内を軸方向に移動するピストンロッドと、前記ピストンロッドの最縮退位置を検知する位置センサと、を備え、前記ケーシングに対して前記ロッドの移動を拘束するロック状態と、前記ケーシングに対して前記ロッドの移動を拘束しないフリー状態が設定できるように構成されており、
前記ケーシングに対して前記ピストンロッドを伸進させ、かつ、前記フリー状態で前記支持板を前記ワークに対して前進させ、前記判定手段によって一の吸着手段が前記ワークを吸着したと判定しても、前記一の吸着手段に対応する前記ピストンロッドの最縮退位置を検知するまで前記支持板をさらに前進させ、
前記一の吸着手段に対応する前記ピストンロッドの最縮退位置を検知したことを契機に、前記支持板を傾倒させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のワーク取出し装置。