JP2018516814A - コイル包装システム - Google Patents

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Abstract

コイル包装システム(100)を開示する。システムは、ラッピング材(114)を把持するように構成された捕捉部(112)を有する第１ロボットアーム(110)と、ラッピング材(114)を把持するように構成された捕捉部(122)を有する第２ロボットアーム(120)と、コイル(150)を支持するとともにコイル軸線周りに回転させるように構成されたコイル回転手段(140)と、を備えるコイル包装システム(100)である。第１ロボットアーム(110)は、操作位置においてコイル軸線と一致する第１水平軸線(A1)に沿ってのみ可動であり、第２ロボットアーム(120)は、第１水平軸線(A1)に対して平行な第２水平軸線(A2)と、第２水平軸線(A2)に対して垂直である第３水平軸線(A3)と、に沿って可動である。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般に、ラッピング材によりコイルをラッピングし、２つのロボットアーム間にラッピング材の受け渡し手段（ハンド・オーバー）を備えるコイル包装システムに関する。
例えば、伸縮性ラッピング・プラスチック・フィルムのような非透過性、伸縮性のラッピング媒体による繊細な物体のパッキング方法は、長年に亘り既に知られている。このようなラッピング方法を用いることで、移送及び取扱い時に物体を腐食又は汚れから保護することができる。鋼帯のコイルのような大きな物体であっても、このような方法で包装することができる。しかしながら、鋼帯のコイルを包装することは、その形状、寸法及び重さから特に困難である。開口した中心部にコイル取扱い設備を収容したままコイルを完全にラッピングするために、目玉部貫通ラッピング（スルー・ザ・アイ・ラッピング）方法が開発されてきた。
米国特許第6705060号明細書
更に、ロボットアーム間におけるラッピング材の受け渡し手段を開示する解決手段も利用可能である。米国特許第6705060号明細書は、そのようなシステムとして、対向する一対のロボットアームを備え速度可変コイル回転機がコイルを低速で回転させているときに、一対のロボットアームがコイルの両端周辺を移動し、コイルの上方及びその中空コアの中心部でラッピング材のロールを相互に受け渡すシステムを開示している。
しかしながら、米国特許第6705060号明細書に開示されているもののようなシステムは、ロボットアーム用の大きな装置を備えるとともにロボットアームを協調させるための感知システムを要するので、非常に大きく、重い。
より小型かつ安価で、容易に実施できる解決手段を実現することが望ましい。
上述した問題の少なくともいくつかを解決することが本発明の課題である。特許請求の範囲に記載したシステムを用いることで、これらの課題及び他の課題の解決を達成することができる。
本発明の一態様に従い、コイル包装システムを提供する。
システムは、ラッピング材を把持するよう構成された捕捉部を有する第１ロボットアームと、ラッピング材を把持するよう構成された捕捉部を有する第２ロボットアームと、コイルを支持するとともにコイル軸線周りに回転させるように構成されたコイル回転手段とを備える。 第１ロボットアームは、操作位置においてコイル軸線と一致する第１水平軸線に沿ってのみ可動であり、第２ロボットアームは、第１水平軸線に対して平行な第２水平軸線と、前記第２水平軸線に対して垂直である第３水平軸線と、に沿って可動である。代替的な実施形態において、ロボットアームは、相互にラッピング材を受け渡すように更に構成することもできる。
上述したシステムを実施することで、従来よりも容易で、簡単で、安価で、コスト効果に優れ、コンパクトな、コイルをラッピングするための解決手段を実現することができる。更に、このシステムは既存の技術を用いて実施できるので、そのようなシステムの実施も容易である。
代替的な実施形態において、第１捕捉部はラッピング材の頂部を把持するように構成されており、第２捕捉部はラッピング材の底部を把持するようにするように構成されている。
更なる代替的な実施形態において、第２ロボットアームは、第３軸線に沿って伸張可能であるとともに、第２軸線に沿って可動なガイドレールに取り付けられている。
更なる代替的な実施形態において、第１ロボットアーム及び第２ロボットアームは、第１水平軸線及び第２水平軸線に沿って同時に動くように構成されている。相互に平行に動くロボットアームを有することで、操作中にこれらロボットアームを互いに適切に整列させるための感知及び／又は協調システムは不要となる。
更なる代替的な実施形態において、第１ロボットアームは第１高さに配置され、第２ロボットアームは第２高さに配置され、第１高さと第２高さとの間の距離はラッピング材の高さと実質的に同一である。これにより、コイル及びラッピング材の特定の高さに応じてシステムを予め構成することができるため、操作中にシステムを協調及び移動させる必要性が低下する。
代替的な実施形態において、ロボットアームは、垂直軸線に沿って調節可能である。また、コイル回転手段は、垂直軸線に沿って調節可能である。操作中に第１ロボットアームはコイルの目玉部と概ね整列するので、多様な寸法及び形状のコイルをシステムに収容することが可能となる。
本発明の一態様に従い、コイル包装システムを提供する。システムは、ラッピング材を把持するように構成された捕捉部を有する第１ロボットアームと、ラッピング材を把持するように構成された捕捉部を有する第２ロボットアームと、コイルを支持するとともにコイル軸線周りに回転させるように構成されたコイル回転手段と、を備える。第１ロボットアームは操作位置において、コイル軸線と一致する第１水平軸線に沿ってのみ可動であり、第２ロボットアームは、第１水平軸線に対して平行な第２水平軸線と、第２水平軸線に対して垂直である第３平行軸線と、に沿って可動である。代替的な実施形態において、ロボットアームは、相互にラッピング材を受け渡すように更に構成することもできる。
本発明の一態様に従い、コイル包装システムを提供する。システムは、ラッピング材を把持ように構成された捕捉部を有する第１ロボットアームと、ラッピング材を把持するように構成された捕捉部を有する第２ロボットアームと、コイルを支持するとともにコイル軸線周りに回転させるコイル回転手段と、を備える。第１ロボットアームは、操作位置において、コイル軸線と一致する第１水平軸線に沿ってのみ可動であり、第１ロボットアームは、コイルの目玉部を通じて動くように構成され、第２ロボットアームは、第１水平軸線に対して平行な第２水平軸線と、前記第２水平軸線に対して垂直である第３水平軸線と、に沿って可動である。代替的な実施形態において、ロボットアームは、相互にラッピング材を受け渡すように更に構成することもできる。
本発明の一態様に従い、コイル包装システムを提供する。システムは、ラッピング材を把持するように構成された捕捉部を有する第１ロボットアームと、ラッピング材を把持するように構成された捕捉部を有する第２ロボットアームと、コイルを支持するとともに、コイル軸線周りに回転させるように構成されたコイル回転手段と、を備える。第１ロボットアームは、コイルのラッピング工程において、操作位置においてコイル軸線と一致する第１水平軸線に沿ってのみ可動であり、第２ロボットアームは、第１水平軸線に対して平行な第２水平軸線と、第２水平軸線に対して垂直である第３水平軸線と、に沿って可動である。代替的な実施形態において、ロボットアームは、相互にラッピング材を受け渡すように更に構成することもできる。
本発明の一態様に従い、コイル包装システムを提供する。システムは、ラッピング材を把持するように構成された捕捉部を有する第１ロボットアームと、ラッピング材を把持するように構成された捕捉部を有する第２ロボットアームと、コイルを支持するとともにコイル軸線周りに回転ように構成されたコイル回転手段とを備える。 第１ロボットアームは、コイルのラッピング工程において、操作位置においてコイル軸線と一致する第１水平軸線に沿ってのみ可動であり、第１ロボットアームは、コイルの目玉部を通じて動くように構成され、第２ロボットアームは、第１水平軸線に対して平行な第２水平軸線と、第２水平軸線に対して垂直である第３水平軸線と、に沿って可動である。代替的な実施形態において、ロボットアームは、相互にラッピング材を受け渡すように更に構成することもできる。
上述のシステムは、他の代替的な実施形態に従い構成及び実施することができる。この解決手段の更なる構成及び利点は、以下の詳細な説明によって明らかとなる。
操作位置におけるコイル包装システムの上面図である。 操作位置における、図１に示すコイル包装システムの側面図である。 操作位置における、図１に示すコイル包装システムの斜視図である。
以下、添付の図面を参照しつつ、本発明を例示説明する。
以下に、コイル包装システムの詳細な説明を開示する。本明細書中に示された全ての例は、一般的な説明の一部であるため、一般的なあらゆる方法で組み合わせることができる。多様な実施形態の個別の特徴は、システム全体の機能と明らかに矛盾する場合を除き、組み合わせ又は置き換えることができる。
図１は、本発明に係るコイル包装用のシステム100の操作位置における上面図である。システムは、第１水平軸線A1に沿って可動である第１ロボットアーム110及び第２水平軸線A2に沿って可動である第２ロボットアーム120を備える。第２水平軸線A2は、第１水平軸線A1に対して平行であり、第２ロボットアーム120は、第１水平軸線A1及び第２水平軸線A2に対して垂直である第3水平軸線A3に沿って可動である。システム100は、コイル150を支持するとともにコイル軸線A1周りに回転させるように構成されたコイル回転手段140を更に備える。コイル軸線A1は、第１ロボットアーム110の可動方向に沿う第１水平軸線A1と一致する。
第１ロボットアーム110及び第２ロボットアーム120は共に、ラッピング材114を把持及び保持するように構成される。典型的な実施形態において、第１ロボットアームは捕捉部112を備え、第２ロボットアームは捕捉部122を備える。これら２つの捕捉部は、ラッピング材を把持及び保持するように同様に構成されている。しかしながら、いくつかの実施形態において、捕捉部112, 122の高さは、異なる高さにてラッピング材114を把持するように構成されてもよい。例えば、第１ロボットアーム110の第１捕捉部112はラッピング材114の底部を把持するように構成される一方、第２ロボットアーム120の捕捉部122はラッピング材114の頂部を把持するように構成されてもよい。上述したようにロボットアーム110, 120の捕捉部112, 122を構成することで、第１ロボットアーム110と第２ロボットアーム120とは、捕捉部112, 122をラッピング材114の同一部分を把持するように構成する場合と比較して、より容易にラッピング材114を相互に受け渡すことができる。当業者により理解される多様な方法で捕捉部112, 122を実施することができる。例えば、各捕捉部は、ラッピング材の片側をそれぞれ把持するように構成された２つの捕捉アームを備えることができ、ラッピング材は捕捉部により把持されるように構成されたハンドルを備えていてもよい。
第１ロボットアーム110は、典型的には、第１水平軸線A1に沿って、一方向のみに可動である。一実施形態において、第１ロボットアーム110はコイルのラッピング工程中に、例えば段落００３３に記載したように第１水平軸線A1に沿って、一方向のみに可動であり又は動くように構成される。一実施形態において、第１ロボットアーム110は、操作中又はコイルのラッピング操作中に、例えば段落００３３に記載したように第１水平軸線A1に沿って、一方向のみに可動であり又は動くように構成される。従って、第１ロボットアーム110は複数の方向に動くように構成されてもよいが、コイルのラッピング工程を実行するため又はコイルのラッピング操作中に、第１ロボットアーム110は、第１水平軸線A1に沿って一方向のみに動き、可動であり、又は動くように構成される。第２ロボットアーム120は、第２方向が第１方向に垂直となる２方向に可動である。すなわち、第２ロボットアーム120は、第１水平軸線A1に対して平行である第２水平軸線A2と、第１水平軸線A1及び第２水平軸線A2に対して垂直である第3水平軸線A3と、に沿って可動である。上述のような２つの可動ロボットアームを備えるシステム100を実施することで、簡単でありながら、ラッピング材によりコイル150の目玉部を含めてコイル150を完全に被覆可能とする所望の機能を実現したシステムを実現することができる。コイルを被覆するために、ラッピングシステムはコイル周りにて可動、すなわち２つの軸線に沿って少なくとも４方向に可動でなければならず、本開示に係るシステムによりこのような機能性が簡単に実現される。
ロボットアームを相互にラッピング材114を受け渡すように更に構成することで、ラッピング材114によりコイル150を完全に被覆することが可能となる。第１ロボットアーム110は、ラッピング材を第２ロボットアーム120に受け渡すように構成され、同様に、第２ロボットアーム120は、ラッピング材を第１ロボットアーム110に受け渡すように構成することで、ラッピング材114をコイル150の全周でコイル150の目玉部も通じて受け渡すことができる。第１ロボットアーム110は、コイル150の軸線でもある水平軸線A1に沿って可動であり、従って、第１ロボットアーム110はコイル150の目玉部を通じて動くように構成されている。第２ロボットアーム120は、第１ロボットアーム110がコイル150の目玉部を通じて動く前に、第１ロボットアーム110にラッピング材114を与えるように構成され、且つ、第１ロボットアーム110がコイル150の目玉部を通じて動いた後に、第１ロボットアーム110からラッピング材114を受け取るようにも構成されている。第１ロボットアーム110及び第２ロボットアーム120は同様の捕捉部を有する構成とされ、ラッピング材を与える第１ロボットアーム110とそれを受け取る第２ロボットアーム120との間、また、ラッピング材114を与える第２ロボットアーム120とそれを受け取る第１ロボットアーム110との間には実質的な差異はない。
いくつかの実施例において、第１ロボットアーム110及び第２ロボットアーム120は、相互に平行に動くように構成される。これにより、アームの動きを常に平行な軸線A1及びA2に沿って協調させることができるため、アームを相互に協調させるシステムが不要となる。
図２は、図１に示すシステムの側面図である。図２に示すように、第１ロボットアーム110及び第２ロボットアーム120は、地面から異なる高さにて取り付けることができる。これにより、第１ロボットアーム110が頂部側でラッピング材114を把持し、第２ロボットアーム120が底部側でラッピング材を把持する一実施形態において、ラッピング材114の受け渡しを容易にすることができる。
コイル回転手段140は、コイル150を支持するとともに回転させるように構成されている。回転手段140は、非常に重いコイル150の重量に耐えるのに十分な強度を有する必要がある。回転手段140は、コイル150を回転させるための回転可能な２つのローラー142を備えることができる。しかしながら、いくつかの実施形態において、回転手段140は、同一の目的を実現しながら異なる構成とすることができる。例えば、回転手段140は、コイルを支持する底部と、コイルを回転させるよう構成されコイル150の頂部側に配置された２つのローラーと、を備えることができる。
更に、システムを多様な寸法及び形状のコイルに対応可能とするように、第１ロボットアーム110及び／又は第２ロボットアーム120を垂直方向に調節可能とすることができる。コイル150の目玉部を通じてラッピング材114を移送するよう、少なくとも１つのロボットアーム110を構成することから、ロボットアーム110, 120とコイル150との間にて垂直方向に調節可能であることを要する。これは、垂直方向に調節可能なレール160に取り付けられ、例えば空気圧駆動型である、少なくとも１つのロボットアームを備えることで実現可能である。いくつかの実施形態において、ロボットアームに代えて、コイル回転手段140を垂直方向に調節可能に構成することができ、例えば、垂直方向に調節可能なレール170に取り付けることで同一の機能を達成することができる。更に、ロボットアーム110, 120とコイル回転手段140は、共に垂直方向に調節可能することができる。
図３は、システムの三次元的側面図を示し、ロボットアーム110がコイル150の目玉部154を通じて動く直前のロボットアーム110, 120、コイル150及びラッピング材114の配置を例示している。
本開示に係るシステムにおけるコイル150の例示的なラッピング工程を図３を参照しながら詳述する。図３において、ロボットアーム110は、捕捉部112を用いてラッピング材114を保持しており、説明の目的のために当該位置を開始位置とする。しかし、システムは任意の数の異なる開始位置を有し得る。ロボットアーム110を第１水平軸線A1に沿って動かし、ロボットアーム110をコイル150の目玉部154を通じて伸張させることで、コイル150の目玉部154を通じてラッピング材114を受け渡すことができ、これにより、コイル150の内部をラッピング材114によりラッピングすることができる。第１ロボットアーム110が、コイル150の目玉部154を通じて移動し、コイル150の他方の側面に現れると、ラッピング材は第２ロボットアーム120に引き渡される。いくつかの実施形態において、第２ロボットアーム120は、第２水平軸線A2に沿って第１ロボットアーム110に対して平行に動くが、ロボットアームが互いに独立して動くようにしてもよい。
第１ロボットアーム110から第２ロボットアーム120にラッピング材を受け渡すとき、第３水平軸線A3に沿って第１ロボットアーム110に向かって動き、続いて、捕捉部122を用いてラッピング材114を把持するのは、第２ロボットアーム120である。第２ロボットアーム120は２つの軸線に沿って可動であるため、第１ロボットアーム110に向かって動くのは、第２ロボットアーム120となり、その逆とはならない。第２ロボットアーム120が第１ロボットアームからラッピング材114を取り上げた後、第２ロボットアーム120は、第３水平軸線A3に沿って、開始位置と同じ位置に後退する。後退時に第２ロボットアーム120は、捕捉部122により保持されているラッピング材を移送し、コイル150の左側を被覆する。続いて、ラッピング材114を保持し続けている第２ロボットアーム120は、第２水平軸線A2に沿って、開始位置に向かって移動することで、コイル150の前面をラッピングする。開始位置に戻ると、第２ロボットアーム120は、第３水平軸線A3に沿って、外側方向に再び伸張し、これによりラッピング材114を第１ロボットアーム110に戻すことで、コイルの右側をラッピングする。
当然ながら、上述した工程では、コイル150が静止している場合にはコイル150の一側部が被覆されるにすぎない。コイル150全体のラッピングを実現するために、コイル回転手段140は、典型的には上述した全工程に亘って回転しており、これにより、コイル150全体をラッピング材114で被覆することが可能となる。いくつかの実施例において、コイルは常時低速で回転するが、他の実施例では、コイル回転手段140は、上述したサイクルを繰り返す毎にコイルを所定の量だけ回転させるように構成されてもよい。上述のサイクルは、ラッピング材114でコイル150全面を被覆するために複数回に亘って反復されなければならないと理解されたい。
本開示のロボットアームは、典型的には、空気圧駆動型、機械駆動型又は電気駆動型であるが、他の駆動機構を用いてもよいと理解されたい。
本開示にて詳述したシステムを実施することで、既知の解決手段と比較してより簡単かつ安価で、実施及び操作も容易なシステムを実現することができる。
本発明に係るコイル包装システムの好適な実施形態について詳述した。しかしながら、当業者であれば、本実施形態は発明の趣旨から逸脱することなく、添付の特許請求の範囲内で変更し得るものであると認識するであろう。
上述した全ての代替的な実施形態又は一実施形態の一部は、発明の趣旨から逸脱せず矛盾しない組み合わせである限り、自由に組み合わせることができる。

Claims (10)

  1. ラッピング材(114)を把持するように構成された捕捉部(112)を有する第１ロボットアーム(110)と、
    前記ラッピング材(114)を把持するように構成された捕捉部(122)を有する第２ロボットアーム(120)と、
    コイル(150)を支持するとともにコイル軸線周りに回転させるように構成されたコイル回転手段(140)と、を備えるコイル包装システム(100)であって、
    前記第１ロボットアーム(110)は、前記コイル(150)のラッピング工程において、操作位置において前記コイル軸線と一致する第１水平軸線(A1)に沿ってのみ可動であり、
    前記第１ロボットアーム(110)は、前記コイル(150)の目玉部(154)を通じて動くように構成され、前記第２ロボットアーム(120)は、前記第１水平軸線(A1)に対して平行な第２水平軸線(A2)と、前記第２水平軸線(A2)に対して垂直である第３水平軸線(A3)と、に沿って可動であることを特徴とする、コイル包装システム(100)。
  2. 請求項１に記載のコイル包装システム(100)であって、前記ロボットアームは、相互に前記ラッピング材(114)を受け渡すように構成されている、コイル包装システム(100)。
  3. 請求項１又は２に記載のコイル包装システム(100)であって、前記第１ロボットアーム(110)の前記捕捉部(112)は前記ラッピング材(114)の頂部を把持するように構成されており、前記第２ロボットアーム(120)の前記捕捉部(122)は、前記ラッピング材(114)の底部を把持するように構成されている、コイル包装システム(100)。
  4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のコイル包装システム(100)であって、前記第２ロボットアーム(120)は、前記第３軸線(A3)に沿って伸張可能であるとともに、前記第２軸線(A2)に沿って可動なガイドレールに取り付けられている、コイル包装システム(100)。
  5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のコイル包装システム(100)であって、前記第１ロボットアーム(110)及び前記第２ロボットアーム(120)は、前記第１水平軸線(A1)及び前記第２水平軸線(A2)に沿って同時に動くように構成されている、コイル包装システム(100)。
  6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載のコイル包装システム(100)であって、前記第１ロボットアーム(110)は第１高さに配置され、前記第２ロボットアーム(120)は第２高さに配置され、前記第１高さと前記第２高さとの間の距離は、前記ラッピング材(114)の高さと実質的に同一である、コイル包装システム(100)。
  7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載のコイル包装システム(100)であって、前記ロボットアーム(110, 120)は、垂直軸線(V1)に沿って調節可能である、コイル包装システム(100)。
  8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載のコイル包装システム(100)であって、コイル回転手段(140)は垂直方向に調節可能である、コイル包装システム(100)。
  9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載のコイル包装システム(100)であって、前記ロボットアーム(110, 120)は、空気圧駆動型である、コイル包装システム(100)。
  10. ラッピング材(114)を把持するように構成された捕捉部(112)を有する第１ロボットアーム(110)と、
    前記ラッピング材(114)を把持するように構成された捕捉部(122)を有する第２ロボットアーム(120)と、
    コイル(150)を支持するとともにコイル軸線周りに回転させるように構成されたコイル回転手段(140)と、を備える、コイル包装システム(100)であって、
    前記第１ロボットアーム(110)は、操作位置において、前記コイル軸線と一致する第１水平軸線(A1)に沿ってのみ可動であり、
    前記第２ロボットアーム(120)は、前記第１水平軸線(A1)に対して平行な第２水平軸線(A2)と、前記第２水平軸線(A2)に対して垂直である第３平行軸線(A3)と、に沿って可動であることを特徴とする、コイル包装システム(100)。
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