JP2019142653A - ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で、効率的に大量の布材を一枚ずつすくい上げることができるピックアップ装置を提供する。【解決手段】ピックアップ装置は、互いに積層された複数の布材における最上の布材に接触し、かつ複数の布材同士の静止摩擦係数よりも、布材との静止摩擦係数が大きい摩擦材を有する摩擦部と、布材への摩擦材の接触圧を変更可能な接触圧可変部と、摩擦材における布材との接触位置を、布材の積層面に対して平行成分を有する変位方向に変位可能な駆動部と、最上の布材に対して、変位方向への変位を規制する規制部と、を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、ピックアップ装置に関する。

従来、布材をすくい上げるピックアップ装置として、下記非特許文献１に示すように、ロボットハンドを用いた構成が知られている。
このピックアップ装置では、すくい上げる対象である布材の状態をセンシングすることで、多様な布材をすくい上げることを可能にしている。

「ロボットハンドによる布状柔軟物ハンドリングの研究」、小野栄一、電気通信大学大学院情報システム学研究科 博士（工学）の学位申請論文

しかしながら、前記従来のピックアップ装置では、特殊な機構を有するロボットハンドを用いるため、構造が複雑になるとともに、ロボットハンドによる把持に時間がかかるため、大量生産を行う製造現場での利用に適さないという問題があった。

本発明は前述した事情に鑑みてなされたものであって、簡易な構成で、効率的に大量の布材を一枚ずつすくい上げることができるピックアップ装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、互いに積層された複数の布材における最上の布材に接触し、かつ前記複数の布材同士の静止摩擦係数よりも、布材との静止摩擦係数が大きい摩擦材を有する摩擦部と、前記布材への前記摩擦材の接触圧を変更可能な接触圧可変部と、前記摩擦材における前記布材との接触位置を、前記布材の積層面に対して平行成分を有する変位方向に変位可能な駆動部と、前記最上の布材に対して、前記変位方向への変位を規制する規制部と、を備えているピックアップ装置である。

また、本発明の一態様は、前述したピックアップ装置において、前記接触圧可変部は、前記摩擦材が前記最上の布材から受ける静止摩擦力が、前記布材同士の静止摩擦力よりも大きくなるように、前記布材への前記摩擦材の接触圧を変更する。

また、本発明の一態様は、前述したピックアップ装置において、前記摩擦部および前記規制部はそれぞれ、回転軸が互いに平行に、かつ前記布材の積層面に対して平行に延びる一対のローラ部材であり、前記一対のローラ部材は、前記布材の積層方向から見た平面視で、前記回転軸が延びる軸方向と直交する直交方向に間隔をあけて配置されている。

また、本発明の一態様は、前述したピックアップ装置において、前記摩擦部および前記規制部は、互いの間隔を変更自在に配置され、前記摩擦材の前記変位方向への変位に伴い変位した前記最上の布材を、挟み込んで保持する。
また、本発明の一態様は、前述したピックアップ装置において、前記摩擦材の前記変位方向への変位に伴い変位した前記最上の布材を上方に向けて吊り上げる吊り上げ部を備えている。
また、本発明の一態様は、前述したピックアップ装置において、前記摩擦材の前記変位方向への変位に伴い変位した前記最上の布材を、吸気により保持する吸気部を備えている。

本発明によれば、簡易な構成で、効率的に大量の布材を一枚ずつすくい上げることができる。

本発明の第１実施形態に係るピックアップ装置を備えたロボットアームの正面図である。 図１に示すピックアップ装置の動作における初期状態を示す図である。 図１に示すピックアップ装置の動作における後期状態を示す図である。 本発明の第２実施形態に係るピックアップ装置の正面図である。

（第１実施形態）
以下、図１から図３を参照し、本発明の第１実施形態に係るピックアップ装置１について説明する。
図１に示すように、本実施形態に係るピックアップ装置１は、互いに積層された複数の布材１００における最上の布材１０１を、積層方向にすくい上げるピックアップ装置本体１０と、ピックアップ装置本体１０がすくい上げた布材１０１を積層方向に吊り上げる吊り上げ部２０と、を備えている。以下の説明において、布材１００の積層方向を上下方向Ｚという。

吊り上げ部２０は、多軸のロボットアームにより構成されている。吊り上げ部２０は、ピックアップ装置本体１０を上方から吊り下げて保持している。吊り上げ部２０は、布材１０１をピックアップ装置本体１０とともに吊り上げる。
吊り上げ部２０はＮＣ制御によりピックアップ装置１の水平方向の位置を自由に変更することができる。ピックアップ装置本体１０は、積層された布材１００の上方に配置されている。
なお、吊り上げ部２０は、ロボットアーム以外の構造物により構成され、ピックアップ装置本体１０の水平方向の位置を、移動不能に保持されてもよい。

ピックアップ装置本体１０は、最上の布材１０１に接触する摩擦材１１Ａを有する摩擦部１１と、布材１００への摩擦材１１Ａの接触圧を変更可能な接触圧可変部１２と、摩擦部１１および接触圧可変部１２を支持する支持部１３と、を備えている。
摩擦部１１は、積層された布材１００の積層面に対して、回転軸Ｏ１が平行に延びるローラ部材である。摩擦部１１は間隔をあけて一対配置されている。

以下の説明において、摩擦部１１の回転軸Ｏ１が延びる方向を軸方向Ｘといい、上下方向Ｚから見た平面視で、軸方向Ｘと直交する方向を左右方向（直交方向）Ｙという。
また、左右方向Ｙのうち、布材１００の中央部を向く方向を左右方向Ｙの内側といい、布材１００の中央部から、端部を向く方向を左右方向Ｙの外側という。

支持部１３は、吊り上げ部２０に固定された支持部本体１３Ａと、支持部本体１３Ａの下端部に接続された一対の支持腕１３Ｂと、を備えている。
支持部本体１３Ａは上下方向Ｚに延びている。支持部本体１３Ａの上端部は、吊り上げ部２０に固定されている。支持部本体１３Ａの下端部には、吸気により最上の布材１０１を保持する吸気部１４が設けられている。吸気部１４は、支持部本体１３Ａの下端部における内側に内蔵され、下方に向けて開口している。なお、吸気部１４は設けられなくてもよい。

一対の支持腕１３Ｂは、支持部本体１３Ａの下端部から左右方向Ｙの両外側に向けて延びている。一対の支持腕１３Ｂそれぞれにおける左右方向Ｙの外端部には、下方に向けて突出する接続部１５が設けられている。接続部１５には、接触圧可変部１２を介して摩擦部１１が連結されている。

一対の摩擦部１１は、左右方向Ｙに間隔をあけて配置されている。
摩擦部１１の摩擦材１１Ａは、摩擦部１１の外周面に、全周にわたって設けられている。摩擦材１１Ａと布材１００との静止摩擦係数は、複数の布材１００同士の静止摩擦係数よりも大きくなっている。なお、摩擦材１１Ａは、摩擦部１１の外周面における一部にのみ設けられてもよい。

接触圧可変部１２はサーボモータであり、摩擦部１１を回動軸Ｏ２回りに回動自在に支持している。接触圧可変部１２の回動軸Ｏ２は、摩擦部１１の回転軸Ｏ１と平行に延びている。接触圧可変部１２の回動軸Ｏ２には、回動軸Ｏ２回りに回動自在とされたアーム部１６が連結されている。

アーム部１６は、回動軸Ｏ２と直交する径方向に延びている。アーム部１６の一方側の端部が回動軸Ｏ２に連結され、他方側の端部が摩擦部１１に連結されている。
摩擦部１１の回転軸Ｏ１は、接触圧可変部１２の回動軸Ｏ２よりも左右方向Ｙの内側に位置している。なお、摩擦部１１の回転軸Ｏ１は、接触圧可変部１２の回動軸Ｏ２よりも左右方向Ｙの外側に位置していてもよい。

また、ピックアップ装置本体１０は、摩擦部１１を回転軸Ｏ１回りに回転可能な駆動部１７を備えている。駆動部１７は、摩擦部１１の内部に設けられている。
駆動部１７が摩擦部１１を回転させると、摩擦材１１Ａにおける布材１００との接触位置が、布材１００の積層面に対して平行成分を有する変位方向に変位する。図示の例では、変位方向は摩擦部１１の回転軸Ｏ１回りに周回する周方向のうち、左右方向の内側を向く方向θとなっている。
なお、布材１００の積層面に対する平行成分とは、軸方向Ｘおよび左右方向Ｙを含む平面内の方向のうちの一方向を意味する。

本実施形態に係るピックアップ装置１では、一対の摩擦部１１、駆動部１７、および接触圧可変部１２が、左右方向Ｙに間隔をあけて配置されている。摩擦部１１をなす一対のローラ部材はそれぞれ、回転軸Ｏ１が互いに平行となるように配置されている。
そして、一対の摩擦部１１それぞれが、駆動部１７の駆動に際して、複数の布材１００のうち、最上の布材１０１に対して、変位方向への変位を規制する規制部３０として作用する。

また本実施形態では、接触圧可変部１２は、摩擦材１１Ａが最上の布材１０１から受ける静止摩擦力が、布材１００同士の静止摩擦力よりも大きくなるように、布材１００への摩擦材１１Ａの接触圧を変更する。
すなわち、接触圧可変部１２が、回動軸Ｏ２回りに摩擦部１１を回動させて、摩擦材１１Ａを最上の布材１０１に押しつける押圧力を調整する。

また本実施形態では、一対の摩擦部１１は、互いの間隔を変更自在に配置され、摩擦材１１Ａの変位方向への変位に伴い変位した最上の布材１０１を、挟み込んで保持する。一対の摩擦部１１は、接触圧可変部１２の回動軸Ｏ２回りに回動することで、一対の摩擦部１１同士の間の左右方向Ｙの間隔が変更することができる。なお、このような態様に限られず、例えば支持腕１３Ｂの左右方向Ｙの内端部を、左右方向Ｙにスライド可能なスライド機構を介して支持部本体１３Ａの下端部と接続してもよい。

次に、ピックアップ装置１を用いた布材１００のピックアップ動作について説明する。
図２に示すように、一対のローラが回転軸Ｏ１回りに回転する。この際、摩擦材１１Ａが最上の布材１０１から受ける静止摩擦力が、布材１００同士の静止摩擦力よりも大きくなっている。
このため、摩擦材１１Ａの周方向の変位に伴い、布材１００同士が互いに位置ずれすることなく、最上の布材１０１のうち、摩擦材１１Ａと布材１００との接触位置が互いに左右方向Ｙに近接するように変位する。

これにより、布材１００のうち、摩擦材１１Ａと布材１００との接触位置同士の間に位置する部分が、屈曲しながら上方に向けて突出するように変形する。すなわち、一対の摩擦部１１がそれぞれ、布材１００の左右方向Ｙの変位を規制する規制部３０として作用している。

そして、図３に示すように、一対の摩擦部１１が、互いの間隔を変更して最上の布材１０１を挟み込んで保持した状態で、吊り上げ部２０が上方に向けてピックアップ装置本体１０を吊り上げることで、最上の布材１０１だけを上方に向けて取り出すことができる。その後、吊り上げ部２０における多軸のロボットアームにより、取り出した布材１００を所望する位置に移動させて、後工程に用いることができる。
なお、このような態様に限られず、最上の布材１０１のうち、突出した部分の先端を吸気部１４が吸気により保持してもよいし、一対の摩擦部１１と吸気部１４とを併用して最上の布材１０１を保持してもよい。

以上説明したように、本実施形態に係るピックアップ装置１によれば、布材１００が規制部３０により変位方向への変位が規制された状態で、駆動部１７が駆動して摩擦部１１を変位させると、最上の布材１０１が上方に向けてすくい上げられる。
このため、簡易な構成で効率的に大量の布材１００をすくい上げることができる。

また、接触圧可変部１２が、布材１００への摩擦材１１Ａの接触圧を変更することができる。これにより、布材１００の種類や重量、積層される枚数等によらず、摩擦材１１Ａが最上の布材１０１から受ける静止摩擦力が、布材１００同士の静止摩擦力よりも大きくなる状態を確実に維持することができる。

また、摩擦部１１および規制部３０が、左右方向Ｙに間隔をあけて配置された一対のローラ部材であるため、左右方向Ｙの両側から布材１００に均等に力を与えることができ、布材１００の挙動を安定させることができる。

また、摩擦部１１および規制部３０が、互いの間隔を変更自在に配置されているので、例えば布材１００の厚み等に合わせて、摩擦部１１および規制部３０それぞれの位置を、布材１００をすくい上げやすい位置に調整することができる。

また、ピックアップ装置１が、最上の布材１０１を、上方に向けて吊り上げる吊り上げ部２０を備えているので、すくい上げた布材１００を確実に上方に向けて取り出すことができる。
また、ピックアップ装置１が、吸気部１４を備えているので、布材１００をすくい上げた状態を確実に保持することができる。

（第２実施形態）
次に、図４を参照し、本発明の第２実施形態に係るピックアップ装置２について説明する。なお、以下の説明において、前述した第１実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。また、同一の作用についても説明を省略する。

図４に示すように、本実施形態に係るピックアップ装置２におけるピックアップ装置本体１０Ｂでは、摩擦部１１と規制部３０Ｂとが別の部材により構成されている。摩擦部１１は回転軸Ｏ１を有し、支持腕１３Ｂに接触圧可変部１２を連結されたローラ部材である。
規制部３０Ｂは、支持部１３の支持腕１３Ｂに連結され、最上の布材１０１を下方に向けて押圧している。

規制部３０Ｂにおける下方を向く下面には、布材１００と接触する接触部が設けられている。接触部は弾性を備えた材料により形成されている。これにより、布材１００の表面が損耗するのを抑えることができる。
規制部３０Ｂは、付勢部材１８により下方に向けて付勢されている。付勢部材１８は、コイルバネであり、支持腕１３Ｂと、規制部３０Ｂの上面と、の間に設けられている。
規制部３０Ｂが最上の布材１０１を下方に向けて押圧しているので、布材１００は水平方向に変位不能とされている。

次に、ピックアップ装置２を用いた布材１００のピックアップ動作について説明する。
駆動部１７が摩擦部１１を回転させると、最上の布材１０１のうち、摩擦材１１Ａとの接触位置が左右方向Ｙの内側に向けて変位する。この際、最上の布材１０１のうち、規制部３０Ｂとの接触位置は、変位することなく、元の位置に維持される。
このため、最上の布材１０１のうち、摩擦材１１Ａと規制部３０Ｂとの間に位置する部分が、屈曲しながら上方に向けて突出するように変形する。これにより、ピックアップ装置２は、最上の布材１０１をすくい上げることができる。

なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることができる。
例えば、上記実施形態においては、接触圧可変部１２として、摩擦部１１を回動軸Ｏ２回りに回動可能なサーボモータを示したが、このような態様に限られない。接触圧可変部１２は、例えば積載される重りの数量や、アーム部１６の長さ、空気又は電気等を用いたアクチュエータ等により、布材１００への摩擦材１１Ａの接触圧を変更可能としてもよい。

また、上記実施形態においては、摩擦部１１がローラ部材である構成を示したが、このような態様に限られない。摩擦部１１は例えば正面視で半円形状の部材であってもよいし、左右方向Ｙに移動するスライド部材であってもよい。

また、上記実施形態においては、摩擦部１１および規制部３０が、互いの間隔を変更自在に配置されている構成を示したが、このような態様に限られない。摩擦部１１および規制部３０は、互いの間隔を変更不能に配置されてもよい。

また、上記実施形態においては、ピックアップ装置１が吊り上げ部２０を備えている構成を示したが、このような態様に限られない。ピックアップ装置１は吊り上げ部２０を備えていなくてもよい。

また、上記実施形態においては、ピックアップ装置１は吸気部１４を備えている構成を示したが、このような態様に限られない。ピックアップ装置１は吸気部１４を備えていなくてもよい。
このような場合には、例えば、すくい上げられた最上の布材１０１のうち、上方に向けて突出する部分を、軸方向Ｘに沿って延びるフォーク部材により上下方向Ｚに挟み込み、最上の布材１０１を保持してもよい。

また、上記実施形態においては、複数の布材１００が、上下方向に積層された構成を示したが、このような態様に限られない。複数の布材１００は、例えば上下方向に対して傾斜した方向に積層されてもよい。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した変形例を適宜組み合わせてもよい。

１ ピックアップ装置
１１ 摩擦部
１１Ａ 摩擦材
１２ 接触圧可変部
１４ 吸気部
１７ 駆動部
２０ 吊り上げ部
３０、３０Ｂ 規制部

Claims (6)

1. 互いに積層された複数の布材における最上の布材に接触し、かつ前記複数の布材同士の静止摩擦係数よりも、布材との静止摩擦係数が大きい摩擦材を有する摩擦部と、
   前記布材への前記摩擦材の接触圧を変更可能な接触圧可変部と、
   前記摩擦材における前記布材との接触位置を、前記布材の積層面に対して平行成分を有する変位方向に変位可能な駆動部と、
   前記最上の布材に対して、前記変位方向への変位を規制する規制部と、
   を備えているピックアップ装置。
2. 前記接触圧可変部は、前記摩擦材が前記最上の布材から受ける静止摩擦力が、前記布材同士の静止摩擦力よりも大きくなるように、前記布材への前記摩擦材の接触圧を変更する
   請求項１に記載のピックアップ装置。
3. 前記摩擦部および前記規制部はそれぞれ、回転軸が互いに平行に、かつ前記布材の積層面に対して平行に延びる一対のローラ部材であり、
   前記一対のローラ部材は、前記布材の積層方向から見た平面視で、前記回転軸が延びる軸方向と直交する直交方向に間隔をあけて配置されている
   請求項１又は２に記載のピックアップ装置。
4. 前記摩擦部および前記規制部は、互いの間隔を変更自在に配置され、前記摩擦材の前記変位方向への変位に伴い変位した前記最上の布材を、挟み込んで保持する
   請求項１から３のいずれか１項に記載のピックアップ装置。
5. 前記摩擦材の前記変位方向への変位に伴い変位した前記最上の布材を、上方に向けて吊り上げる吊り上げ部
   を備えている請求項１から４のいずれか１項に記載のピックアップ装置。
6. 前記摩擦材の前記変位方向への変位に伴い変位した前記最上の布材を、吸気により保持する吸気部
   を備えている請求項１から５のいずれか１項に記載のピックアップ装置。

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