JP2018203505A - 搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】転倒を防止できる機構を備えた搬送装置を提供する。【解決手段】実施形態に係る搬送装置は、台車と、アームと、保持部と、重量物と、を備える。前記台車は、移動可能である。前記アームは、水平方向に沿う第１方向において、前記台車に対して伸縮可能に設けられている。前記保持部は、前記アームの先端に設けられ、物品を保持可能である。前記重量物は、前記台車に設けられ、前記台車に対して前記第１方向と反対の第２方向に可動である。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、搬送装置に関する。

従来、製造工場等の作業現場では、移動可能な台車と伸縮可能なアームを備えた搬送装置が用いられている。この搬送装置によれば、例えば、アームを伸ばして台車から離れた位置の物品を保持し、台車の上に物品を移載して搬送することが可能である。

アームを伸ばして物品を保持する際、アームの移動に合わせて搬送装置の重心も移動するため、搬送装置が転倒する可能性がある。この対策として、コンベアなどの設備や床面に、搬送装置と係合する器具を設け、搬送装置の転倒を防止することが考えられる。しかし、プラスチック等の荷台に積載された物品を搬送する場合、搬送装置の周囲には転倒防止の器具を取り付けることができる設備が無い。また、フォークリフト等が走行する場所では、床面の器具がフォークリフトの走行の妨げとなるため、床面に器具を取り付けることが出来ない。
このため、設備や床面などに器具を取り付ける必要が無い、転倒を防止できる機構を備えた搬送装置の開発が望まれていた。

特開平１０−１８２０８８号公報

本発明が解決しようとする課題は、転倒を防止できる機構を備えた搬送装置を提供することである。

実施形態に係る搬送装置は、台車と、アームと、保持部と、重量物と、を備える。前記台車は、移動可能である。前記アームは、水平方向に沿う第１方向において、前記台車に対して伸縮可能に設けられている。前記保持部は、前記アームの先端に設けられ、物品を保持可能である。前記重量物は、前記台車に設けられ、前記台車に対して前記第１方向と反対の第２方向に可動である。

実施形態に係る搬送装置を表す斜視図である。 実施形態に係る搬送装置の一例を表す側面図および平面図である。 実施形態に係る搬送装置を表す斜視図である。 実施形態に係る搬送装置の動作を例示する側面図である。 実施形態に係る搬送装置の動作を例示する側面図である。 実施形態に係る搬送装置の一例を表す側面図である。 実施形態の搬送装置の他の一例を表す側面図である。 実施形態の搬送装置の他の一例を表す側面図である。

以下に、本発明の各実施形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
また、本願明細書と各図において、既に説明したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

図１および図３は、実施形態に係る搬送装置を表す斜視図である。
図２（ａ）および図２（ｂ）は、それぞれ、実施形態に係る搬送装置の一例を表す側面図および平面図である。

実施形態に係る搬送装置１は、例えば図１に表すように、コンベアＣで移送される物品Ｇを、荷台Ｐの上に移載するために用いられる。
図２（ａ）、図２（ｂ）、および図３に表すように、実施形態に係る搬送装置１は、台車１０、支軸２０、アーム３０、保持部４０、バッテリ５０、および制御装置６０を備える。

台車１０は、底面に車輪を有し、不図示の動力源により車輪を駆動させることで、床面上を移動可能に構成されている。台車１０は、所定の経路に沿って自動で走行する。例えば、この経路は、図１に表したような、物品Ｇが載置される荷台Ｐや、物品Ｇが載置されて移送されるコンベアＣなどの各設備に対応して設定される。また、所定の経路とは、台車１０のみが走行する専用の経路だけでなく、搬送装置１と人（作業員など）とが作業現場などで共存する場合に、相互の接触を回避することを優先して台車１０が選択する走行経路も含む。

例えば、制御装置６０には、走行する場所の電子地図が予め作成されて保存されている。制御装置６０は、不図示のホストコンピュータ等からの指示に基づき、保存された電子地図を参照しつつ行先までの経路を設定し、台車１０は、設定された経路に沿って走行する。
あるいは、図３に表すように、台車１０は、床面に設けられた軌道７０に沿って走行しても良い。この場合、軌道７０は、物品Ｇが載置される設備に対応して設けられる。軌道７０は、例えば、床面にテープ等を貼り付けることで形成される。

支軸２０は、台車１０の上に固定され、台車１０に対して上方へ延びている。支軸２０には、支軸２０に対して鉛直方向に可動な昇降装置２１が設けられている。

アーム３０は、昇降装置２１に取り付けられている。アーム３０は、水平方向に沿う第１方向Ｄ１において、台車１０および支軸２０に対して伸縮可能に構成されている。保持部４０は、アーム３０の先端に設けられ、物品を保持することが可能である。保持部４０は、例えば、搬送対象の物品を挟み込んで把持するハンドである。

アーム３０を伸縮させることで、保持部４０の第１方向Ｄ１における位置を変化させることができる。また、昇降装置２１を昇降させることで、保持部４０の鉛直方向における位置を変化させることができる。

具体的な構成の一例として、アーム３０は、図２（ｂ）に表すように、第１リンク３１、第２リンク３２、第１回転軸３３、および第２回転軸３４を有する水平多関節ロボットである。

第１リンク３１の一端は、第１回転軸３３において昇降装置２１と連結されている。第１リンク３１の他端は、第２回転軸３４によって第２リンク３２と連結されている。保持部４０は、第２リンク３２の他端に設けられている。第１回転軸３３および第２回転軸３４の回転軸は、鉛直方向に沿っている。第１回転軸３３によって第１リンク３１を昇降装置２１に対して回転させると共に、第２回転軸３４によって第２リンク３２を第１リンク３１に対して反対方向に回転させることで、アーム３０を第１方向に伸縮させることができる。

バッテリ５０は、台車１０に接続されており、搬送装置１の各構成要素を駆動させるための電力源として機能する。バッテリ５０は、不図示の動力源を有し、台車１０に対して第１方向Ｄ１と反対の第２方向Ｄ２に可動に構成されている。

図２（ａ）に表すように、バッテリ５０は、第１方向Ｄ１においてアーム３０が伸びた際に、台車１０に対して第２方向Ｄ２に移動し、台車１０から突出する。そして、第１方向Ｄ１においてアーム３０が縮んだ際には、図２（ｂ）に表すように、バッテリ５０が第１方向Ｄ１へ移動し、台車１０に収納される。

制御装置６０は、台車１０、昇降装置２１、アーム３０、保持部４０、およびバッテリ５０の上述した動作を制御する。

次に、図４および図５を参照して、搬送装置１の動作について説明する。
図４および図５は、実施形態に係る搬送装置１の動作を例示する側面図である。
ここでは、コンベアＣの上の物品Ｇを、搬送装置１を用いて荷台Ｐの上に移載する場合について説明する。

まず、図４（ａ）に表すように、台車１０を移動させ、搬送装置１を、搬送対象の物品Ｇが流れてくるコンベアＣの前に移動させる。次に、昇降装置２１を移動させ、保持部４０の鉛直方向における位置を調整する。続いて、図４（ｂ）に表すように、アーム３０を第１方向Ｄ１へ伸ばし、保持部４０を物品Ｇの上方に移動させる。このとき、アーム３０が第１方向Ｄ１へ伸びるのに合わせて、バッテリ５０が台車１０に対して第２方向Ｄ２へ移動し、台車１０から突出する。

次に、図４（ｃ）に表すように、昇降装置２１を移動させ、保持部４０を物品Ｇに向けて降下させる。保持部４０が物品Ｇを保持すると、図４（ｄ）に表すように、昇降装置２１を移動させて物品Ｇを持ち上げる。

次に、図４（ｅ）に表すように、アーム３０を縮め、保持部４０を台車１０および支軸２０に向けて移動させる。このとき、アーム３０が縮むのに合わせて、バッテリ５０が第１方向Ｄ１へ移動し、台車１０に収納される。

次に、図４（ｆ）に表すように、昇降装置２１を移動させ、物品Ｇを台車１０の上に載置する。続いて、物品Ｇを移載する荷台Ｐの前まで台車１０を移動させ、図５（ａ）に表すように、昇降装置２１を移動させて保持部４０で物品Ｇを保持する。

次に、昇降装置２１を移動させ、保持部４０の鉛直方向における位置を調整する。続いて、図５（ｂ）に表すように、アーム３０を第１方向Ｄ１へ伸ばし、物品Ｇを荷台Ｐの上方に移動させる。このとき、アーム３０が第１方向Ｄ１へ伸びるのに合わせて、バッテリ５０が台車１０に対して第２方向Ｄ２へ移動し、台車１０から突出する。

次に、昇降装置２１を降下させ、物品Ｇを荷台Ｐの上に載置する。続いて、昇降装置２１を上昇させ、図５（ｃ）に表すように、保持部４０を物品Ｇから離間させる。続いて、図５（ｄ）に表すように、アーム３０を縮め、保持部４０を台車１０および支軸２０に向けて移動させる。このとき、アーム３０が縮むのに合わせて、バッテリ５０が第１方向Ｄ１へ移動し、台車１０に収納される。以降は、図４および図５に表した動作を繰り返すことで、コンベアＣを流れた物品Ｇを、荷台Ｐの上に順次移載していくことができる。

ここで、本実施形態による効果について説明する。
本実施形態に係る搬送装置１は、図２〜図５に表したように、第１方向Ｄ１において、台車１０および支軸２０に対して伸縮するアーム３０を備える。アーム３０が伸びると、搬送装置１の重心は第１方向Ｄ１へ移動する。搬送装置１の重心が第１方向Ｄ１へ移動すると、搬送装置１の重心と、台車１０の第１方向Ｄ１側の車輪と、を結ぶ線分の鉛直方向に対する傾き（転倒角）も小さくなる。この結果、搬送装置１が、第１方向Ｄ１側に転倒し易くなる。

この課題に対して、搬送装置１は、第２方向Ｄ２に可動なバッテリ５０を備える。バッテリ５０が第２方向Ｄ２に移動することで、搬送装置１の重心を第２方向Ｄ２へ移動させ、転倒角を大きくすることができる。このため、本実施形態によれば、作業現場の設備や床面などに転倒防止のための器具を取り付けることなく、搬送装置１の第１方向Ｄ１側への転倒を抑制することが可能となる。また、本実施形態によれば、アーム３０を第１方向Ｄ１へさらに伸ばすことが可能となり、搬送装置１による作業効率を向上させることが可能である。

また、台車１０は所定の経路に沿って走行し、搬送装置１は当該経路上において物品Ｇの搬送作業を行うが、このような場合に、搬送装置１の転倒はより生じ易くなる。すなわち、搬送装置１が所定の経路上を移動する場合、搬送装置１と物品Ｇとの間の距離がこの経路によって制約され、搬送装置１を当該距離に応じて移動することが出来ない。このため、荷台Ｐと経路との位置関係や、荷台Ｐの大きさなどによっては、経路から遠く離れた位置の物品Ｇを保持部４０によって保持しなければならず、搬送装置１の転倒が生じ易くなる。

しかし、本実施形態によれば、搬送装置１の転倒を効果的に抑制することが可能である。このため、本実施形態は、このように台車１０が所定の経路に沿って走行するような場合に、特に好適に用いられる。また、同様に、本実施形態は、図３に表したような、台車１０が所定の軌道７０に沿って走行するような場合にも、特に好適に用いられる。

バッテリ５０は、台車１０の内部において第２方向Ｄ２に移動しても良いが、搬送装置１の転倒をより効果的に防止するためには、台車１０から突出するように第２方向Ｄ２への移動することが望ましい。

また、バッテリ５０は台車１０に設けられており、アーム３０よりも低い位置にある。従って、バッテリ５０が常に台車１０に対して第２方向Ｄ２へ突出していても、第２方向Ｄ２側へ搬送装置１が転倒する可能性は低い。このため、バッテリ５０が常に台車１０に対して第２方向Ｄ２へ突出している構成においても、搬送装置１の転倒を効果的に防止することが可能である。

あるいは、バッテリ５０は、台車１０から突出した後、台車１０が移動する前に第１方向Ｄ１へ移動し、台車１０に収納されるよう構成されていても良い。台車１０の移動時にバッテリ５０が台車１０に収納されていることで、バッテリ５０が台車１０の移動経路付近にある他の物品等に接触することを抑制できる。

ただし、より望ましくは、バッテリ５０は、図４および図５に表したように、アーム３０が伸びるのに合わせて第２方向Ｄ２へ移動し、アーム３０が縮むのに合わせて第１方向Ｄ１へ移動する。この構成によれば、バッテリ５０による搬送装置１の第２方向Ｄ２側への転倒も防止できるためである。

バッテリ５０は、図４（ｃ）および図４（ｄ）に表したように、保持部４０による物品Ｇの保持および持ち上げの際に、さらに第２方向Ｄ２へ移動するように構成されていても良い。保持部４０が物品Ｇを持ち上げた際に、搬送装置１の重心は第１方向Ｄ１へ移動するが、このときにバッテリ５０が第２方向Ｄ２へ移動することで、搬送装置１の重心の移動を抑えることができる。

また、保持部４０が物品Ｇを保持した状態でアーム３０が伸びる際のバッテリ５０の移動量は、保持部４０が物品Ｇを保持していない状態でアーム３０が伸びる際のバッテリ５０の移動量よりも大きくても良い。保持部４０が物品Ｇを保持した状態でアーム３０が伸びると、搬送装置１の重心がより大きく第１方向Ｄ１へ移動するが、このときのバッテリ５０の第２方向Ｄ２への移動量を大きくすることで、搬送装置１の重心の移動を抑えることができる。

なお、台車１０の第２方向Ｄ２側に他の物品や作業者が存在する状態でバッテリ５０を第２方向Ｄ２へ移動させると、バッテリ５０が物品に当たって損傷したり、バッテリ５０によって作業者が怪我をしたりする可能性がある。

この課題に対して、搬送装置１は、図３に表すようにセンサ８０を備えていても良い。センサ８０は、例えば、レーザレンジファインダまたは超音波センサなどであり、周囲の物や人を検知する。例えば、台車１０の第２方向Ｄ２側において人や物がセンサ８０によって検知されない場合のみ、バッテリ５０は、アーム３０の第１方向Ｄ１への伸びに応じて、第２方向Ｄ２へ移動する。または、バッテリ５０は、アーム３０が第１方向Ｄ１へ伸びた際に、人や物と接触しない範囲で第２方向Ｄ２へ移動しても良い。このような構成によれば、搬送装置１の転倒を抑制しつつ、人や物とバッテリ５０との接触を回避することが可能となる。

また、図２、図４、および図５では、台車１０に設けられたバッテリ５０を第２方向Ｄ２へ移動させる場合について説明したが、搬送装置１は、バッテリ５０以外の第２方向Ｄ２に可動な重量物を備えていても良い。

図６は、実施形態に係る搬送装置の一例を表す側面図である。
以下では、搬送装置１の重量物５５の望ましい重さについて、各構成要素の具体的な寸法および重量の一例とともに説明する。

図６に表すように、アーム３０は、第１方向Ｄ１へ伸びた状態において、台車１０から第１方向Ｄ１側へ長さＬ１だけはみ出す。この長さＬ１は、例えば０．７ｍである。アーム３０の重量は、例えば４０ｋｇである。保持部４０によって保持される物品Ｇの重量は、例えば２０ｋｇである。保持部４０で物品Ｇを保持したアーム３０の重心は、長さＬ１の第１方向Ｄ１における中心にあるとする。アーム３０が第１方向Ｄ１へ伸びた状態では、アーム３０の重心位置から下方に向けて、０．３５［ｍ］×６０［ｋｇ］×Ｇ［ｍ／ｓ２］＝２１Ｇ［Ｎｍ］のモーメントＭ１が発生する。なお、Ｇは、重力加速度の値である。

台車１０の第１方向Ｄ１における長さＬ２は、例えば０．８ｍである。重量物５５の第１方向Ｄ１における長さを０．８ｍとする。重量物５５の重心は、重量物５５の第１方向Ｄ１における中心にあるとする。このとき、図６に表すように、台車１０に対して第２方向Ｄ２側へ、重さＸｋｇの重量物５５を０．８ｍ移動させると、重量物５５の重心位置から下方に向けて、０．４［ｍ］×Ｘ［ｋｇ］×Ｇ［ｍ／ｓ２］＝０．４ＸＧ［Ｎｍ］のモーメントＭ２が発生する。このモーメントＭ２によって、先のモーメントＭ１を補償するためには、Ｘは、５２．５以上であることが求められる。

バッテリ５０や、制御装置６０、車輪を駆動させる動力源を備えた台車１０の重さは、例えば１００ｋｇである。従って、台車１０の５２．５％以上の重さの重量物が、台車１０に対して第２方向Ｄ２に可動に設けられていれば、搬送装置１の第１方向Ｄ１側への転倒を効果的に防止することができる。また、以降の実施形態の説明および請求項では、台車１０の重さの５２．５％以上の重さを有する物を「重量物」と称する。

なお、台車１０の第１方向Ｄ１側への転倒を防止するために、第２方向Ｄ２側に可動な重りを台車１０に設けても良い。ただし、この場合、台車１０を移動させるための動力源が大型化し、搬送装置１の大型化および消費電力の増大を招いてしまう。従って、バッテリ５０などの搬送装置１の動作に必要なもので、台車１０の５２．５％以上の重さの重量物が第２方向Ｄ２に可動に設けられていることが望ましい。

また、１つの構成要素で十分な重さが得られない場合は、複数の構成要素を第２方向Ｄ２に可動に設けても良い。この場合、複数の構成要素の重さの合計が、台車１０の重さの５２．５％以上であれば良い。このような複数の構成要素の集合も「重量物」と見なすことが可能である。

すなわち、搬送装置１では、アーム３０の第１方向Ｄ１への伸びにより、台車１０の第１方向Ｄ１側では、鉛直下方に向けた第１モーメントが発生するが、バッテリ５０や重量物５５が、第１モーメントを補償する第２モーメントを発生させる。このように、第１モーメントを補償するための補償部としての機能を有する機構を搬送装置１が備えることで、台車１０の第１方向Ｄ１側への転倒を効果的に防止することができる。

本実施形態に係る搬送装置１は、図１〜図６に表した形態に限らず、以下で説明するように、種々の変更が可能である。
図７および図８は、実施形態の搬送装置の他の一例を表す側面図である。

図７に表す搬送装置２および３は、アーム３０の構造が、搬送装置１と異なる。
図７（ａ）および図７（ｂ）に表す搬送装置２では、アーム３０が、垂直方向に回転するリンクを有する垂直多関節ロボットである。
図７（ｃ）および図７（ｄ）に表す搬送装置３は、アーム３０の各部が、台車１０および支軸２０に対して第１方向Ｄ１または第２方向Ｄ２へ順次移動していくことで、アーム３０が第１方向Ｄ１において伸縮する。

実施形態に係る搬送装置は、支軸２０を備えていなくても良い。また、実施形態に係る搬送装置は、保持部４０で物品を保持したまま移動するものであっても良い。
図８（ａ）および図８（ｂ）に表す搬送装置４は、支軸２０を備えておらず、アーム３０が台車１０に直接設けられている。搬送装置４は、例えば、保持部４０で物品を保持した後、物品を台車１０に載置せず、アーム３０を縮ませた状態で移動する。

実施形態に係る搬送装置において、保持部４０はハンド以外であっても良い。
図８（ｃ）および図８（ｄ）に表す搬送装置５では、保持部４０が、物品を真空吸着する真空吸着機構を有する。保持部４０は、空気を吸引しつつ、吸引部分を物品に当接させることで、物品を吸着して保持する。
この他に、保持部４０は、磁力や静電気を利用して物品を吸着する吸着機構などを備えていても良い。このように、搬送対象の物品を持ち上げることが出来れば、保持部４０の構成は任意である。

以上の図７および図８に表した各搬送装置においても、台車１０に設けられた重量物５５が第２方向Ｄ２に可動であることで、搬送装置の転倒を効果的に防止することが可能である。

また、台車１０の第１方向Ｄ１側への転倒を防止するための補償部についても、例示したバッテリ５０や重量物５５に限らず、種々の変更が可能である。
例えば、台車１０の上には、アーム３０と反対の第２方向Ｄ２へ伸びる別のアームが設けられていても良い。アーム３０の第１方向Ｄ１への伸びに応じて、この別のアームが第２方向Ｄ２へ伸びることで、台車１０の第１方向Ｄ１側で発生する第１モーメントを補償することができる。
または、搬送装置１は、補償部として、アーム３０に対して上方に向けた第２モーメントを発生させる機構を備えていても良い。アーム３０が第１方向Ｄ１へ伸びた際、台車１０の第１方向Ｄ１側では、下方に向けた第１モーメントが発生する。補償部は、この第１モーメントを補償するように、台車１０の第１方向Ｄ１側において、アーム３０に対して上方に向けた第２モーメントを加えても良い。このような構成においても、第１モーメントを補償し、台車１０の転倒を効果的に防止することができる。

なお、バッテリ５０や、重量物５５、上述した補償部などによって発生する第２モーメントについては、アーム３０の伸びによって発生する第１モーメントを完全に補償するものでなくても良い。第２モーメントは、台車１０の第１方向Ｄ１側への転倒を防止する範囲で、第１モーメントの少なくとも一部を補償出来れば良い。または、台車１０が第２方向Ｄ２側へ転倒しない範囲であれば、第２モーメントが第１モーメントより大きくても良い。

以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。

１〜５ 搬送装置、 １０ 台車、 ２０ 支軸、 ２１ 昇降装置、 ３０ アーム、 ４０ 保持部、 ５０ バッテリ、 ５５ 重量物、 ６０ 制御装置、 ７０ 軌道、 ８０ センサ、 Ｇ 物品

Claims (10)

1. 移動可能な台車と、
   水平方向に沿う第１方向において、前記台車に対して伸縮可能に設けられたアームと、
   前記アームの先端に設けられ、物品を保持可能な保持部と、
   前記台車に設けられ、前記台車に対して前記第１方向と反対の第２方向に可動な重量物と、
   を備えた搬送装置。
2. 前記重量物は、前記第２方向への移動時に前記台車から突出する請求項１記載の搬送装置。
3. 前記重量物は、前記台車から突出した後、前記第１方向に移動して前記台車に収納され、
   前記台車は、前記重量物が前記台車に収納された状態で移動する請求項２記載の搬送装置。
4. 前記重量物は、前記第１方向において前記アームが伸びた際に、前記第２方向へ移動し、前記第１方向において前記アームが縮んだ際に、前記第１方向へ移動する請求項１〜３のいずれか１つに記載の搬送装置。
5. 前記重量物は、前記台車に接続されたバッテリである請求項１〜４のいずれか１つに記載の搬送装置。
6. 移動可能な台車と、
   水平方向に沿う第１方向において前記台車に対して伸縮可能に設けられたアームと、
   前記アームの先端に設けられ、物品を保持可能な保持部と、
   前記台車に接続され、前記台車に対して前記第１方向と反対の第２方向に突出したバッテリと、
   を備えた搬送装置。
7. 前記台車は、所定の経路に沿って走行し、
   前記経路は、物品が載置される設備に対応して設定される請求項１〜６のいずれか１つに記載の搬送装置。
8. 前記台車は、所定の軌道に沿って走行し、
   前記軌道は、物品を移送する設備に対応して設けられる請求項１〜６のいずれか１つに記載の搬送装置。
9. 移動可能な台車と、
   水平方向に沿う第１方向において、前記台車に対して伸縮可能に設けられたアームと、
   前記アームの先端に設けられ、物品を保持可能な保持部と、
   前記アームの伸びにより前記台車の前記第１方向側に生じた第１モーメントを補償する補償部と、
   を備えた搬送装置。
10. 前記補償部は、前記台車の前記第２方向側に下方に向けた第２モーメントを発生させ、前記第１モーメントを補償する請求項９記載の搬送装置。

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