JP2022170389A - バリ取りシステムおよびバリ取り方法 - Google Patents

Abstract

【課題】作業スペースを削減すること。【解決手段】バリ取りシステムは、保持部と、バリ取りロボットと、コントローラとを備える。保持部は、バリ付きワークの製品部分を保持する。バリ取りロボットは、バリ付きワークのバリ部分を把持するエンドエフェクタを有する多関節のロボットである。コントローラは、保持部およびバリ取りロボットを制御する。保持部は、製品部分の背面側を保持する。エンドエフェクタは、製品部分の正面側からバリ部分を把持する。コントローラは、エンドエフェクタと正面との距離を維持しつつ正面に沿う向きへエンドエフェクタを相対移動させるように制御することによってバリ部分を製品部分から分離させる。【選択図】図１

Description

開示の実施形態は、バリ取りシステムおよびバリ取り方法に関する。

従来、合成樹脂などの製品を成形装置によって成形する技術が知られている。ここで、成形装置によって製品を成形すると金型の合わせ面からはみ出した樹脂がいわゆる「バリ」となって製品の周囲に残る。このため、製品からバリを除去する作業が必要となる。

バリの除去作業は人手によって行われることもあるが、ロボットアームによってバリを除去する方法も提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２００１－０１８２３８号公報

しかしながら、上記したロボットアームによるバリの除去方法には、除去に要する作業スペースがかさむという問題がある。

実施形態の一態様は、作業スペースを削減することができるバリ取りシステムおよびバリ取り方法を提供することを目的とする。

実施形態の一態様に係るバリ取りシステムは、保持部と、バリ取りロボットと、コントローラとを備える。保持部は、バリ付きワークの製品部分を保持する。バリ取りロボットは、前記バリ付きワークのバリ部分を把持するエンドエフェクタを有する多関節のロボットである。コントローラは、前記保持部および前記バリ取りロボットを制御する。前記保持部は、前記製品部分の背面側を保持する。前記エンドエフェクタは、前記製品部分の正面側から前記バリ部分を把持する。前記コントローラは、前記エンドエフェクタと前記正面との距離を維持しつつ前記正面に沿う向きへ前記エンドエフェクタを相対移動させるように制御することによって前記バリ部分を前記製品部分から分離させる。

実施形態の一態様に係るバリ取り方法は、保持部と、バリ取りロボットと、コントローラとを用いる。保持部は、バリ付きワークの製品部分を保持する。バリ取りロボットは、前記バリ付きワークのバリ部分を把持するエンドエフェクタを有する多関節のロボットである。コントローラは、前記保持部および前記バリ取りロボットを制御する。また、実施形態の一態様に係るバリ取り方法は、前記保持部が、前記製品部分の背面側を保持する工程と、前記エンドエフェクタが、前記製品部分の正面側から前記バリ部分を把持する工程と、前記コントローラが、前記エンドエフェクタと前記正面との距離を維持しつつ前記正面に沿う向きへ前記エンドエフェクタを相対移動させるように制御することによって前記バリ部分を前記製品部分から分離させる工程とを含む。

実施形態の一態様によれば、作業スペースを削減することができるバリ取りシステムおよびバリ取り方法を提供することができる。

図１は、実施形態に係るバリ取りシステムの概要を示す模式図である。 図２は、バリ付きワークの例を示す斜視模式図である。 図３は、バリ取りロボットの側面模式図である。 図４Ａは、巻取り式エンドエフェクタの側面模式図である。 図４Ｂは、巻取り式エンドエフェクタの正面模式図である。 図５Ａは、巻取り動作を示す模式図その１である。 図５Ｂは、巻取り動作を示す模式図その２である。 図５Ｃは、巻取り動作を示す模式図その３である。 図５Ｄは、巻取り動作を示す模式図その４である。 図６は、バリ取りシステムの構成を示すブロック図である。 図７は、ハンドリングロボットの側面模式図である。 図８は、バリ取りシステムの配置例を示す上面模式図である。 図９は、バリ取りシステムが実行する処理手順を示すフローチャートである。 図１０Ａは、ローラ式エンドエフェクタの側面模式図である。 図１０Ｂは、ローラ式エンドエフェクタの正面模式図である。 図１１Ａは、回転部を省略した巻取り式エンドエフェクタの側面模式図である。 図１１Ｂは、吸引式エンドエフェクタの正面模式図である。 図１２は、バリ取りシステムの変形例を示す模式図である。

以下、添付図面を参照して、本願の開示するバリ取りシステムおよびバリ取り方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

また、以下に示す実施形態では、「直交」、「水平」、「垂直」、あるいは、「鉛直」といった表現を用いるが、厳密にこれらの状態を満たすことを要しない。すなわち、上記した各表現は、製造精度、設置精度、処理精度、検出精度などのずれを許容するものとする。

まず、実施形態に係るバリ取りシステム１の概要について図１および図２を用いて説明する。図１は、実施形態に係るバリ取りシステム１の概要を示す模式図である。また、図２は、バリ付きワークＷの例を示す斜視模式図である。

ここで、図１は、バリ取りシステム１を側方からみた側面模式図に相当する。また、図１では、バリ取りの手順を時系列にステップＳ１、ステップＳ２およびステップＳ３として示している。また、図２は、模式化したバリ付きワークＷの斜視図に相当する。

まず、図１について説明する。図１では、説明をわかりやすくするために、鉛直上向きを正方向とするＺ軸、バリを引き剥がす向きを正方向とするＸ軸、Ｘ軸およびＺ軸と直交するＹ軸の３次元の直交座標系を示している。かかる直交座標系は、以下の説明で用いる他の図面においても示す場合がある。

図１のステップＳ１に示すように、バリ取りシステム１は、保持部５０と、バリ取りロボット１０Ａと、保持部５０およびバリ取りロボット１０Ａを制御するコントローラ１００とを備える。

保持部５０は、バリ付きワークＷの製品部分ＷＰを保持する。保持部５０は、複数の吸着部５１と、各吸着部５１を支持する支持部５２とを備える。吸着部５１は、製品部分ＷＰの背面ＢＳ側を吸引することでバリ付きワークＷを保持する。支持部５２は、たとえば、フレーム状の部材であり、床などの設置面に固定される。

また、バリ取りロボット１０Ａは、バリ付きワークＷのバリ部分ＷＢを把持するエンドエフェクタＥＥを有する多関節のロボット１０（図３参照）である。なお、バリ取りロボット１０Ａの具体的な構成例については図３を用いて後述する。

ここで、図１では、２つの把持爪を有するエンドエフェクタＥＥを示しているが、バリ付きワークＷのバリ部分ＷＢを把持することができれば、図１に示した構成に限られない。なお、バリ取りロボット１０ＡにおけるエンドエフェクタＥＥのバリエーションについては、図４Ａ、図４Ｂ、図１０Ａ、図１０Ｂ、図１１Ａおよび図１１Ｂを用いて後述することとする。

コントローラ１００は、保持部５０およびバリ取りロボット１０Ａを制御する。なお、図１では、１つのコントローラ１００を示しているが、保持部５０用、バリ取りロボット１０Ａ用にそれぞれコントローラ１００を設けることとしてもよい。

図１のステップＳ１に示したように、保持部５０は、バリ付きワークＷにおける製品部分ＷＰの「背面（第１面）ＢＳ」側を保持し、バリ取りロボット１０ＡのエンドエフェクタＥＥは、製品部分ＷＰの「正面（第２面）ＦＳ」側からバリ部分ＷＢを把持する。

ここで、図１に示したバリ付きワークＷの形状について図２を用いて説明しておく。なお、図２の中段にはバリ付きワークＷを示しており、参考のため、上段にはバリ部分ＷＢのみを、下段には製品部分ＷＰのみをそれぞれ示している。

また、図２では、簡略化のため、バリ付きワークＷにおける製品部分ＷＰを直方体の形状とし、ＸＹ平面と平行な一対の主面を有するものとしているが、バリ付きワークＷは曲面状であってもよく、一対の主面の形状がそれぞれ異なっていてもよい。また、図２に示したように、製品部分ＷＰにおける側面には、バリ部分ＷＢが製品部分ＷＰを取り囲むように付着している。なお、バリ部分ＷＢは、図２に示したように、製品部分ＷＰの厚み方向について中央部にあってもよいし、端部にあってもよい。たとえば、バリ付きワークの形状が、帽子の一種のハット状である場合、クラウン部分が製品部分ＷＰで、ツバ部分がバリ部分ＷＢであってもよい。

なお、製品部分ＷＰと、バリ部分ＷＢとの連結部ＷＪは、厚みがバリ部分ＷＢの厚みよりも薄い。したがって、バリ部分ＷＢを引っ張ることで、バリ部分ＷＢを製品部分ＷＰから容易に分離することができる。なお、図２の上段に示したように、バリ部分ＷＢは、製品部分ＷＰの外形に対応するように矩形状に連続する連結部ＷＪがくり抜かれた形状となる。

ここで、本実施形態では、製品部分ＷＰの「正面ＦＳ」とは、バリ部分ＷＢが生じる側面よりもバリ取りロボット１０Ａ（図１参照）に近い主面のことを指すこととする。また、「背面ＢＳ」とは、バリ部分ＷＢが付着する側面よりも保持部５０に近い主面のことを指すこととする。すなわち、「正面ＦＳ」が製品の表側を「背面ＢＳ」が製品の裏側を指すとは限らない。つまり、製品の裏側が「正面ＦＳ」で、表側が「背面ＢＳ」であってもよい。

図１の説明をつづける。図１のステップＳ２に示したように、コントローラ１００は、エンドエフェクタＥＥと正面ＦＳとの距離を維持しつつ正面ＦＳに沿う向き（実線の矢印参照）へエンドエフェクタＥＥを「相対移動」させるように制御する。これにより、バリ取りシステム１は、バリ部分ＷＢを製品部分ＷＰから分離させる。なお、ステップＳ３には、バリ部分ＷＢが除去された製品部分ＷＰを示している。

また、ステップＳ２では、エンドエフェクタＥＥのステップＳ１からの移動経路の例を破線の矢印で示している。このように、ステップＳ１でバリ部分ＷＢを把持したエンドエフェクタＥＥは、バリ付きワークＷの正面ＦＳ側に移動した後、エンドエフェクタＥＥと正面ＦＳとの距離を「ｈ１」に維持したまま製品部分ＷＰに対して相対移動する。

ここで、図１では、バリ付きワークＷを固定した状態で、エンドエフェクタＥＥをＸ軸正方向へ移動させる場合を示したが、エンドエフェクタＥＥを固定した状態でバリ付きワークＷを保持する保持部５０をＸ軸負方向へ移動させることとしてもよい。また、エンドエフェクタＥＥおよび保持部５０の双方を逆向きに移動させることとしてもよい。すなわち、バリ部分ＷＢを把持するエンドエフェクタＥＥとバリ付きワークＷとを「相対移動」させることとすれば、製品部分ＷＰからバリ部分ＷＢを除去することができる。

このように、バリ取りシステム１は、エンドエフェクタＥＥとバリ付きワークＷとの距離を維持した状態でバリ部分ＷＢを除去するので、バリ取り作業に要する作業スペースを削減することができる。また、バリ付きワークＷを挟むように保持部５０とバリ取りロボット１０Ａとをそれぞれ配置することで、保持部５０とバリ取りロボット１０Ａとの干渉を抑制することができる。

次に、バリ取りロボット１０Ａの構成例について図３を用いて説明する。図３は、バリ取りロボット１０Ａの側面模式図である。なお、図３に示したバリ取りロボット１０Ａは、多関節のロボット１０の先端に図１に示したエンドエフェクタＥＥの一例である巻取り式エンドエフェクタＥＥ１を取り付けている。また、図３に示したバリ取りロボット１０Ａの姿勢は、第６軸Ａ６を水平向き（Ｘ軸に沿う向き）とした姿勢である。

図３に示すように、ロボット１０は、第１軸Ａ１～第６軸Ａ６の６軸を有する垂直多関節ロボットである。ロボット１０は、基端側から先端側へ向けて、ベース部１０ｂと、第１アーム１１と、第２アーム１２と、第３アーム１３と、第４アーム１４と、第５アーム１５と、第６アーム１６とを備える。また、第６アーム１６の先端には巻取り式エンドエフェクタＥＥ１が取り付けられる。

ベース部１０ｂは、床面などの設置面ＩＳに設置される。第１アーム１１は、ベース部１０ｂに基端側が支持され、設置面ＩＳと垂直な第１軸Ａ１まわりに回転する。第２アーム１２は、第１アーム１１の先端側に基端側が支持され、第１軸Ａ１と垂直な第２軸Ａ２まわりに旋回する。

第３アーム１３は、第２アーム１２の先端側に基端側が支持され、第２軸Ａ２と平行な第３軸Ａ３まわりに旋回する。なお、図３では、最も基端側の関節軸である第１軸Ａ１が鉛直向きである場合を示したが、かかる関節軸の向きは鉛直向きに限られない。つまり、最も基端側の関節軸の向きは任意の向きとすることができる。

第４アーム１４は、第３アーム１３の先端側に基端側が支持され、第３軸Ａ３と垂直な第４軸Ａ４まわりに回転する。第５アーム１５は、第４アーム１４の先端側に基端側が支持され、第４軸Ａ４と垂直な第５軸Ａ５まわりに旋回する。第６アーム１６は、第５アーム１５の先端側に基端側が支持され、第５軸Ａ５と「直交」する第６軸Ａ６まわりに回転する。なお、「直交」とは、お互いに垂直で交差することをあらわす。

ここで、隣り合うアーム同士の相対角度を変化させずに動作する関節軸を「回転軸」と、隣り合うアーム同士の相対角度を変化させつつ動作する関節軸を「旋回軸」と、それぞれ呼ぶこととする。なお、図３に示したロボット１０では、第１軸Ａ１、第４軸Ａ４および第６軸Ａ６が回転軸に相当し、第２軸Ａ２、第３軸Ａ３および第５軸Ａ５が旋回軸に相当する。

ここで、第６アーム１６の先端側には、取付面が設けられ、取付面には作業内容に応じて各種のエンドエフェクタＥＥが着脱可能に固定される。なお、本実施形態では、図３に示した巻取り式エンドエフェクタＥＥ１がエンドエフェクタＥＥとして取付面に取り付けられる場合について主に説明する。また、以下では、ロボット１０の第６軸Ａ６をロボット１０の「先端軸」と呼ぶこととする。

巻取り式エンドエフェクタＥＥ１は、基端側が第６アーム１６の先端側に取り付けられる。また、巻取り式エンドエフェクタＥＥ１は、ロボット１０の先端軸（第６軸Ａ６）に沿う向きの回転軸ＡＥを有しており、先端側が回転軸ＡＥまわりに回転する。なお、巻取り式エンドエフェクタＥＥ１の具体的な構成については図４Ａおよび図４Ｂを用いて後述する。

ここで、巻取り式エンドエフェクタＥＥ１から回転軸ＡＥを省略したうえで、第６軸Ａ６まわりに回転する第６アーム１６とともに全体が回転するように構成することとしてもよい。なお、この点については図１１Ａを用いて後述することとする。また、図３には、ロボット１０として６軸の垂直多関節ロボットを例示したが、軸数を６軸よりも少なくしてもよいし、多くしてもよい。

次に、図３に示した巻取り式エンドエフェクタＥＥ１の具体的な構成について図４Ａおよび図４Ｂを用いて説明する。図４Ａは、巻取り式エンドエフェクタＥＥ１の側面模式図であり、図４Ｂは、巻取り式エンドエフェクタＥＥ１の正面模式図である。

図４Ａに示すように、巻取り式エンドエフェクタＥＥ１は、接続部２１と、基端部２２と、３つの延伸部２３とを備える。接続部２１は、第６軸Ａ６まわりに回転する第６アーム１６（図３参照）の先端側に基端側が接続され、第６アーム１６とともに第６軸Ａ６まわりに回転可能に接続されている。基端部２２は、接続部２１の先端側に基端側が回転可能に接続され、ロボット１０（図３参照）の先端軸である第６軸Ａ６と平行な回転軸ＡＥまわりに回転する。

なお、上記したように、回転軸ＡＥを省略し、接続部２１と基端部２２とを一体化して基端部２２とすることとしてもよい。この場合、３つの延伸部２３は基端部２２とともに第６軸Ａ６まわりに回転することになる。つまり、エンドエフェクタＥＥの全体が回転することになる。

３つの延伸部２３は、基端部２２によって基端側がそれぞれ支持され、第６軸Ａ６に沿う向きにそれぞれ延伸するように並んでいる棒状の部材である。ここで、延伸部２３は、１つの固定バー２３ａと、お互いの間隔を変化させるようにそれぞれスライドする一対の把持バー２３ｂとを含む。なお、一対の把持バー２３ｂのうち、固定バー２３ａから遠いほうを把持バー２３ｂ１と、固定バー２３ａに近いほうを把持バー２３ｂ２と、それぞれ呼ぶこととする。

また、図４Ａに示したように、回転軸ＡＥは、第６軸Ａ６から「ｓ１」だけずれている。このように、回転軸ＡＥを第６軸Ａ６からシフトさせることで、巻取り式エンドエフェクタＥＥ１を含めたバリ取りロボット１０Ａの各軸の動作制御が容易となる。なお、第６軸Ａ６と、回転軸ＡＥとを同軸とすることとしてもよい。

また、３つの延伸部２３の長さは、図２に示したバリ部分ＷＢの幅（Ｙ軸に沿う幅）よりも長い。なお、図１に示した姿勢では、第６軸Ａ６および回転軸ＡＥは、Ｙ軸と平行である。つまり、延伸部２３を回転軸ＡＥまわりに回転させることで、バリ部分ＷＢの幅全体を巻取ることができる。ここで、バリ部分ＷＢは、巻取り可能な程度の柔らかさを有する。

図４Ｂに示すように、回転軸ＡＥの方向視で先端側から巻取り式エンドエフェクタＥＥ１をみると、たとえば、接続部２１は円形であり、基端部２２は長方形状である。各延伸部２３は、基端部２２の長手方向に沿って並んでおり、基端部２２とともに回転軸ＡＥまわりに回転する。ここで、固定バー２３ａは基端部２２に固定されるが、一対の把持バー２３ｂは、基端部２２の長手方向に沿って個別に基端部２２のスリット２２ａをスライド可能である。

つまり、一対の把持バー２３ｂをお互いに近づける向きに移動させたり、遠ざける向きに移動させたりすることができる。また、一対の把持バー２３ｂ間の距離を保ったまま固定バー２３ａに近づけたり遠ざけたりすることもできる。すなわち、把持バー２３ｂの把持状態を保持したまま、固定バー２３ａと、固定バー２３ａから遠いほうの把持バー２３ｂである把持バー２３ｂ１との距離を変更することができる。

なお、図４Ｂでは、各延伸部２３の外形を矩形状としたが、外形を限定するものではない。つまり、各延伸部２３の外形を円形状としたり、半円形と矩形とを組み合わせた形状としたりすることとしてもよい。

図４Ａおよび図４Ｂに示したように、エンドエフェクタＥＥの一例である巻取り式エンドエフェクタＥＥ１は、基端部２２と、３つの延伸部２３とを備える。３つの延伸部２３は、基端部２２によって基端側がそれぞれ支持され、先端軸である第６軸Ａ６に沿う向きにそれぞれ延伸するように並んでいる。そして、延伸部２３は、お互いの間隔を変化させるようにそれぞれスライドする一対の把持バー２３ｂと１つの固定バー２３ａである。

このように、基端部２２によって支持される延伸部２３を一対の把持バー２３ｂと１つの固定バー２３ａとすることによって、シンプルな構成でバリの把持動作およびバリの巻取り動作を効率よく行うことができる。

次に、巻取り式エンドエフェクタＥＥ１による巻取り動作について図５Ａ～図５Ｄを用いて説明する。図５Ａ～図５Ｄは、巻取り動作を示す模式図その１～その４である。なお、図５Ａ～図５Ｄは、図１と同じ方向視の模式図に相当し、巻取り動作を時系列に示している。また、図５Ａ～図５Ｄでは、図１に示したバリ取りロボット１０Ａの記載を省略している。

図５Ａに示すように、バリ取りロボット１０Ａ（図１参照）は、巻取り式エンドエフェクタＥＥ１をバリ付きワークＷにおけるバリ部分ＷＢの上流端側（Ｘ軸負方向側）に位置付ける。そして、一対の把持バー２３ｂを閉じる向きにスライドさせることで、バリ部分ＷＢを把持する。

次に、図５Ｂに示すように、バリ取りロボット１０Ａは、巻取り式エンドエフェクタＥＥ１をバリ付きワークＷからの距離が「ｈ１」となる位置へ移動させる。ここで、巻取り式エンドエフェクタＥＥ１を回転軸ＡＥまわりに時計回りで図５Ａの姿勢から９０度回転させることで、把持したバリ部分ＷＢが折れ曲がらないようにしている。

そして、バリ取りロボット１０Ａは、巻取り式エンドエフェクタＥＥ１を回転軸ＡＥまわりに時計回りに回転させながら、Ｘ軸正方向へ移動させる。つまり、巻取り式エンドエフェクタＥＥ１は、バリ付きワークＷに対して平行移動する。

つづいて、図５Ｃに示すように、巻取り式エンドエフェクタＥＥ１は、一対の把持バー２３ｂでバリ部分ＷＢの端部を把持したまま、固定バー２３ａと把持バー２３ｂ１とでバリ部分ＷＢを巻取っていく。

なお、図５Ｃではバリ付きワークＷの下流端側（Ｘ軸正方向側）を示している。そして、図５Ｄに示すように、さらに巻取り式エンドエフェクタＥＥ１が下流側（Ｘ軸正方向側）へ移動すると、製品部分ＷＰからバリ部分ＷＢが完全に分離する。

つまり、巻取り式エンドエフェクタＥＥ１は、一対の把持バー２３ｂによってバリ部分ＷＢを把持した状態で回転することによって、固定バー２３ａと固定バー２３ａから遠いほうの把持バー２３ｂ１とでバリ部分ＷＢを巻取る。

このように、固定バー２３ａから遠いほうの把持バー２３ｂ１と固定バー２３ａとでバリ部分ＷＢを巻取ることで巻取り径を稼ぐことができ、少ない回転数でより多くのバリ部分ＷＢを巻取ることが可能となる。すなわち、バリの除去をスピーディに行うことができる。

なお、一対の把持バー２３ｂを開きつつ、固定バー２３ａから遠いほうの把持バー２３ｂ１を固定バー２３ａに近づけることで、バリ部分ＷＢは、巻取り式エンドエフェクタＥＥ１から解放される。

つまり、一対の把持バー２３ｂ同士の間隔を広げるとともに、固定バー２３ａから遠いほうの把持バー２３ｂ１を固定バー２３ａへ近づけることで、巻取り式エンドエフェクタＥＥ１はバリ部分ＷＢを解放する。このように、巻取り式エンドエフェクタＥＥ１は、把持状態の解除および巻取り状態の解除を簡単な動作でスピーディに行うことができる。

なお、バリ取りロボット１０Ａ（図１参照）は、バリ部分ＷＢを解放した巻取り式エンドエフェクタＥＥ１の先端側を下方へ向ける姿勢とすることで、製品部分ＷＰから分離されたバリ部分ＷＢを巻取り式エンドエフェクタＥＥ１から落下させる。このように、バリ取りロボット１０Ａは、巻取り式エンドエフェクタＥＥ１の先端側を下方へ向けるという簡単な動作でバリ部分ＷＢの廃棄処理や回収処理を行うことができる。

なお、巻取り式エンドエフェクタＥＥ１にバリ部分ＷＢが付着した場合には、たとえば、上記した動作に加えて巻取り式エンドエフェクタＥＥ１を振動させる動作をバリ取りロボット１０Ａに行わせることとすればよい。

また、図５Ａ～図５Ｄでは、回転軸ＡＥを有する巻取り式エンドエフェクタＥＥ１を示したが、回転軸ＡＥを省略することとしてもよい。この点については図１１Ａを用いて後述する。なお、回転軸ＡＥを省略した場合には、ロボット１０（図３参照）の先端軸（第６軸Ａ６）まわりにエンドエフェクタの全部が回転することになる。一方、図５Ａ～図５Ｄに示した場合には、先端軸（第６軸Ａ６）の向きに沿う回転軸ＡＥまわりにエンドエフェクタの一部が回転する。

すなわち、バリ取りシステム１（図１参照）のエンドエフェクタＥＥは、バリ取りロボット１０Ａの先端軸まわりにエンドエフェクタＥＥの全部が、または、先端軸の向きに沿う回転軸ＡＥまわりにエンドエフェクタＥＥの一部が回転可能である。また、バリ取りロボット１０Ａは、先端軸が正面に沿い、かつ、エンドエフェクタＥＥの移動向きと交わる向きとした姿勢でエンドエフェクタＥＥを回転させることによってバリ部分ＷＢを製品部分ＷＰから分離させる。

このように、バリ部分ＷＢを巻取って除去することで、バリ部分ＷＢの製品部分ＷＰへの再付着を防止することができる。また、バリ取りロボット１０Ａの先端軸をバリ付きワークＷの正面に沿う向き、かつ、エンドエフェクタＥＥの移動向きと交わる向きとすることでバリ部分ＷＢを効率よく巻取ることができる。

なお、図５Ａ～図５Ｄに示したように、バリ取りロボット１０Ａの先端軸の向き（Ｙ軸方向）をエンドエフェクタＥＥの移動向き（Ｘ軸方向）と垂直とすれば、バリ部分ＷＢを最も効率よく巻取ることができる。しかしながら、少なくとも先端軸の向きをエンドエフェクタＥＥの移動向きと交わる向きとすればバリ部分ＷＢを巻取ることができる。

次に、バリ取りシステム１の構成について図６を用いて説明する。図６は、バリ取りシステム１の構成を示すブロック図である。図６に示すように、バリ取りシステム１は、バリ取りロボット１０Ａと、保持部５０と、コントローラ１００とを備える。また、バリ取りロボット１０Ａおよび保持部５０は、コントローラ１００に接続されている。

コントローラ１００は、制御部１１０と、記憶部１２０とを備える。制御部１１０は、動作制御部１１１を備える。記憶部１２０は、教示情報１２１を記憶する。なお、図６には、説明を簡略化するために、１台のコントローラ１００を示したが、複数台のコントローラ１００を用いることとしてもよい。

この場合、各コントローラを束ねる上位のコントローラを設けることとしてもよい。たとえば、バリ取りロボット１０Ａが接続されるコントローラと、保持部５０が接続されるコントローラとを別体とし、各コントローラを束ねる上位のコントローラを設けることとしてもよい。

ここで、コントローラ１００は、たとえば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、入出力ポートなどを有するコンピュータや各種の回路を含む。コンピュータのＣＰＵは、たとえば、ＲＯＭに記憶されたプログラムを読み出して実行することによって、制御部１１０の動作制御部１１１として機能する。また、動作制御部１１１をＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアで構成することもできる。

記憶部１２０は、たとえば、ＲＡＭやＨＤＤに対応する。ＲＡＭやＨＤＤは、教示情報１２１を記憶することができる。なお、コントローラ１００は、有線や無線のネットワークで接続された他のコンピュータや可搬型記録媒体を介して上記したプログラムや各種情報を取得することとしてもよい。さらに、上記したように、コントローラ１００を複数台のお互いに通信可能な装置として構成してもよく、上位または下位の装置と通信可能な階層式の装置として構成してもよい。

制御部１１０は、バリ取りロボット１０Ａおよび保持部５０の動作制御を行う。なお、コントローラ１００が複数台で構成される場合には、制御部１１０は、複数のコントローラ１００間の同期をとる処理を併せて行うこととしてもよい。

動作制御部１１１は、教示情報１２１に基づいてバリ取りロボット１０Ａおよび保持部５０を動作させる。また、動作制御部１１１は、バリ取りロボット１０Ａおよび保持部５０の動力源である回転式モータやリニアモータ等のアクチュエータにおけるエンコーダ値を用いつつフィードバック制御を行うなどしてバリ取りロボット１０Ａおよび保持部５０の動作精度を向上させる。

教示情報１２１は、バリ取りロボット１０Ａおよび保持部５０へ動作を教示するティーチング段階で作成され、バリ取りロボット１０Ａ等の動作経路や動作タイミングを規定するプログラムを含んだ情報である。

なお、保持部５０としてバリ取りロボット１０Ａと同様のロボット１０（図３参照）を用いる場合には、コントローラ１００は、２台のロボット１０が協調動作するように動作制御する。

次に、保持部５０として多関節のロボット１０を用いる場合について図７を用いて説明する。図７は、ハンドリングロボット１０Ｂの側面模式図である。ここで、ハンドリングロボット１０Ｂは、図３に示したロボット１０に吸着式エンドエフェクタＥＥＳを取り付けることで構成される。なお、ロボット１０の構成については図３を用いて既に説明したので、以下では、主に吸着式エンドエフェクタＥＥＳについて説明することとする。

吸着式エンドエフェクタＥＥＳは、ロボット１０における第６アーム１６の先端に取り付けられる。また、吸着式エンドエフェクタＥＥＳは、図１に示した保持部５０と同様に、複数の吸着部５１と、各吸着部５１を支持する支持部５２とを備える。

吸着部５１は、バリ付きワークＷ（図１参照）における製品部分ＷＰの背面ＢＳ側を吸引することでバリ付きワークＷを保持する。支持部５２は、たとえば、フレーム状の部材であり、基端側が第６アーム１６の先端に固定される。

このように、ロボット１０に吸着式エンドエフェクタＥＥＳを取り付けたハンドリングロボット１０Ｂを保持部５０として用いることで、バリ付きワークＷの保持姿勢の自由度を高めることができる。また、図３に示したバリ取りロボット１０Ａとの協調動作によって、様々な形状のワークに柔軟に対応することができるとともに、バリ取りシステム１の各装置を柔軟に配置することができる。したがって、バリ取り作業をさらに効率よく行うことができ、レイアウトの制限も受けにくくすることができる。

ところで、ハンドリングロボット１０Ｂを保持部５０として用いることで、バリ付きワークＷの取り出し作業やバリ取り作業、バリの回収作業、バリが除去された製品の載置作業といった一連の作業を自動化することができる。そこで、以下では、一連の作業の自動化が可能なバリ取りシステム１の配置例について図８を用いて説明することとする。

図８は、バリ取りシステム１の配置例を示す上面模式図である。図８に示すように、バリ取りシステム１は、バリ取りロボット１０Ａと、ハンドリングロボット１０Ｂとを備える。また、ハンドリングロボット１０Ｂの動作範囲ＡＲ１（破線の円参照）内には、成形装置２１０の少なくとも一部と、製品搬送装置２２０の少なくとも一部とが含まれる。

そして、バリ取りロボット１０Ａの動作範囲ＡＲ２（破線の円参照）内には、バリの回収用装置２３０の少なくとも一部が含まれる。また、ハンドリングロボット１０Ｂの動作範囲ＡＲ１と、バリ取りロボット１０Ａの動作範囲ＡＲ２とは少なくとも一部が重複している。なお、図８では、動作範囲ＡＲ１と動作範囲ＡＲ２とが重複する領域を第３位置Ｐ３としている（斜線部分参照）。つまり、第３位置Ｐ３は、バリ取りロボット１０Ａとハンドリングロボット１０Ｂとの協調動作エリアということもできる。また、図８では、図１に示したコントローラ１００の記載を省略している。

ここで、成形装置２１０は、合成樹脂などの製品を成形する装置である。製品搬送装置２２０は、たとえば、ベルトコンベアであり、載置された製品を搬送する。回収用装置２３０は、バリを回収する装置であり、製品搬送装置２２０と同様にベルトコンベアとすることができる。

回収用装置２３０をベルトコンベアとする場合、回収用装置２３０は、回収されたバリを搬送する。なお、回収用装置２３０を単なる回収用容器とすることとしてもよい。このように、バリを回収する回収用装置２３０を設けることで、バリの再利用が可能となり、製品のコストダウンを図ることができる。

たとえば、ハンドリングロボット１０Ｂは、動作範囲ＡＲ１内の第１位置Ｐ１で、バリ付きワークＷ（図１参照）を成形装置２１０から取り出し、第３位置Ｐ３でバリ取りロボット１０Ａとの協調動作によってバリ取り作業を行う。そして、ハンドリングロボット１０Ｂは、バリが除去された製品を製品搬送装置２２０の第２位置Ｐ２に載置する。なお、載置された製品は、製品搬送装置２２０によって動作範囲ＡＲ１外へ搬送されることになる。

また、バリ取りロボット１０Ａは、ハンドリングロボット１０Ｂとの協調動作によって製品から分離したバリを回収用装置２３０の第４位置Ｐ４へ落下させる。なお、落下したバリは、回収用装置２３０によって動作範囲ＡＲ２外へ搬送されて再溶解され、再利用されることになる。

また、バリが自重で落下しない場合のために、回収用装置２３０における第４位置Ｐ４または第４位置Ｐ４の近傍の上方にバリを引っ掛ける治具２３１を設けることとしてもよい。たとえば、治具２３１は回収用装置２３０から上方に伸びるバー形状としてもよいし、回収用装置２３０とは独立に設けることとしてもよい。バリ取りロボット１０Ａは、把持を解放したバリを治具２３１に接触させるように動作することでバリを強制的に落下させる。このように、治具２３１を用いることで、バリをより確実に落下させることができる。

つまり、図８に示したバリ取りシステム１では、ハンドリングロボット１０Ｂは、第１位置Ｐ１で成形装置２１０からバリ付きワークＷ（図１参照）を取り出す。また、ハンドリングロボット１０Ｂは、バリ取りロボット１０Ａとの協調動作によってバリ部分ＷＢが除去された製品部分ＷＰを第２位置Ｐ２に載置する。このように、バリ付きワークＷの取り出しから、バリが除去された製品の載置までの一連の作業をハンドリングロボット１０Ｂが行うことで、バリ取り作業の自動化が可能となる。

次に図８に示したバリ取りシステム１が実行する処理手順の一例について図９を用いて説明する。図９は、バリ取りシステム１が実行する処理手順を示すフローチャートである。図９に示すように、ハンドリングロボット１０Ｂは、第１位置Ｐ１でバリ付きワークＷを受け取る（ステップＳ１０１）。

つづいて、バリ取りロボット１０Ａと、ハンドリングロボット１０Ｂとが協調動作によってバリ付きワークＷからバリ部分ＷＢを除去する（ステップＳ１０２）。そして、ハンドリングロボット１０Ｂは、第１位置Ｐ１とは異なる第２位置Ｐ２へ製品部分ＷＰを載置し（ステップＳ１０３）、バリ取りロボット１０Ａは、回収用装置２３０へバリ部分ＷＢを落下させ（ステップＳ１０４）、処理を終了する。なお、回収されたバリ部分ＷＢは、再利用されることになる。

次に、図１に示したエンドエフェクタＥＥのバリエーションについて図１０Ａ、図１０Ｂ、図１１Ａおよび図１１Ｂを用いて説明する。図１０Ａは、ローラ式エンドエフェクタＥＥ２の側面模式図であり、図１０Ｂは、ローラ式エンドエフェクタＥＥ２の正面模式図である。また、図１１Ａは、図４Ａに示した巻取り式エンドエフェクタＥＥ１から回転軸ＡＥを省略した非回転式エンドエフェクタＥＥ３の側面模式図である。また、図１１Ｂは、吸引式エンドエフェクタＥＥ４の正面模式図である。

まず、ローラ式エンドエフェクタＥＥ２の構成例について図１０Ａおよび図１０Ｂを用いて説明する。図１０Ａに示すように、ローラ式エンドエフェクタＥＥ２は、接続部２１と、一対のローラ２４と、収容部２５とを備える。接続部２１は、第６軸Ａ６まわりに回転する第６アーム１６（図３参照）の先端側に基端側が接続され、第６アーム１６とともに第６軸Ａ６まわりに回転する。

一対のローラ２４は、接続部２１によって基端側が回転可能に支持され、第６軸Ａ６に沿う向きにそれぞれ延伸するように並んだローラ状の部材である。ここで、一対のローラ２４は、第６軸Ａ６と平行な回転軸ＡＥまわりにそれぞれ逆向きに回転する。なお、一対のローラ２４の間隔はバリの厚みと同等か小さいことが好ましい。これにより、バリを把持するように取り込むことが容易となる。収容部２５は、一対のローラ２４によって取り込まれたバリを収容する中空の容器であり、一対のローラ２４側に開口２５ｓを有している。一対のローラ２４によって取り込まれたバリは、開口２５ｓを通過して収容部２５の中に収容される。

また、図１０Ｂに示すように、一対のローラ２４であるローラ２４ａおよびローラ２４ｂは、それぞれ、逆方向に回転軸ＡＥまわりに回転する。具体的には、図１０Ｂの方向視において、ローラ２４ａは回転軸ＡＥ１を反時計回りに回転し、ローラ２４ｂは回転軸ＡＥ２を時計回りに回転する。

このように、ローラ式エンドエフェクタＥＥ２は、一対のローラ２４でバリを把持するように取り込み、収容部２５へ送り出すことで、バリ取り作業を行う。なお、収容部２５に開閉式の排出口を設け、収容したバリを所定の位置に落下させることとしてもよい。

次に、図４Ａに示した巻取り式エンドエフェクタＥＥ１から回転軸ＡＥを省略した非回転式エンドエフェクタＥＥ３について図１１Ａを用いて説明する。なお、図１１Ａは、図４Ａの方向視に対応する。

図１１Ａに示すように、接続部２１と基端部２２とは固定されており、基端部２２は接続部２１に対して回転しない。つまり、図１１Ａに示した非回転式エンドエフェクタＥＥ３は、ロボット１０（図３参照）における第６アーム１６（図３参照）が第６軸Ａ６まわりに回転すると、第６アーム１６とともに全体が回転する。

次に、吸引式エンドエフェクタＥＥ４について図１１Ｂを用いて説明する。なお、図１１Ｂは、図４Ｂの方向視に対応する。図１１Ｂに示すように、吸引式エンドエフェクタＥＥ４は、接続部２１と、吸引部２６と、一対の把持爪２７とを備える。接続部２１は、第６軸Ａ６まわりに回転する第６アーム１６（図３参照）の先端側に基端側が接続され、第６アーム１６とともに第６軸Ａ６まわりに回転する。

吸引部２６は、吸引機構および収容スペースを含んでおり、一対の把持爪２７の間には、開口２６ｓを有している。一対の把持爪２７は、お互いの距離を変更可能であり、バリの把持および解放を行う。

このように、吸引式エンドエフェクタＥＥ４は、一対の把持爪２７でバリを把持し、バリの把持力を弱めつつ吸引部２６を作動させることによってバリを吸引部２６内に吸引していく。これにより、吸引式エンドエフェクタＥＥ４は、バリ取り作業を行う。なお、吸引部２６に開閉式の排出口を設け、収容したバリを所定の位置に落下させることとしてもよい。

ところで、これまでは、バリ取りロボット１０Ａがバリ付きワークＷのバリ部分ＷＢを、保持部５０が製品部分ＷＰを、それぞれ保持する場合について説明してきた。しかしながら、これに限らず、バリ取りロボット１０Ａが製品部分ＷＰを、保持部５０がバリ部分ＷＢを、それぞれ保持することとしてもよい。

そこで、以下では、バリ取りロボット１０Ａが製品部分ＷＰを保持する変形例について図１２を用いて説明する。図１２は、バリ取りシステム１の変形例を示す模式図である。なお、図１２は、図１の方向視に対応する模式図である。また、以下では、図１の説明と重複する説明を省略することとする。

図１２に示すように、変形例に係るバリ取りシステム１は、保持部５０と、バリ取りロボット１０Ａと、保持部５０およびバリ取りロボット１０Ａを制御するコントローラ１００とを備える。ここで、変形例に係るバリ取りシステム１は、バリ取りロボット１０Ａがバリ付きワークＷにおける製品部分ＷＰを保持し、保持部５０がバリ部分ＷＢを保持する点で、図１に示したバリ取りシステム１とは異なる。

具体的には、バリ取りロボット１０ＡのエンドエフェクタＥＥは、複数の吸着部２８と、少なくとも一対のピンクランプ２９とを備える。吸着部２８は、製品部分ＷＰの正面ＦＳ側を吸着する。また、ピンクランプ２９は、先端がピン状のクランプ機構であり、製品部分ＷＰを挟み込む。このように、吸着部２８とピンクランプ２９とを併用することで、製品部分ＷＰを確実に保持することができ、保持した製品部分ＷＰのずれを防止することができる。

保持部５０は、少なくとも一対のクランプ５５と、各クランプ５５を支持する支持部５２とを備える。また、保持部５０は、製品部分ＷＰの背面ＢＳ側に配置されており、少なくとも一対のクランプ５５は、バリ部分ＷＢの端部をそれぞれ保持する。具体的には、各クランプ５５は、バリ部分ＷＢを２箇所以上で挟み込むことでバリ部分ＷＢを固定する。

そして、バリ取りロボット１０Ａは、たとえば、エンドエフェクタＥＥを保持部５０から遠ざかる向きに移動させることで、製品部分ＷＰとバリ部分ＷＢとを分離する。このように、バリ取りロボット１０Ａがバリ部分ＷＢではなく、製品部分ＷＰを保持することとしてもバリ取り作業を行うことができる。なお、保持部５０として図７に示したようにロボット１０を用いることとしてもよい。

上述してきたように、実施形態に係るバリ取りシステム１は、保持部５０と、バリ取りロボット１０Ａと、コントローラ１００とを備える。保持部５０は、バリ付きワークＷの製品部分ＷＰを保持する。バリ取りロボット１０Ａは、バリ付きワークＷのバリ部分ＷＢを把持するエンドエフェクタＥＥを有する多関節のロボット１０である。コントローラ１００は、保持部５０およびバリ取りロボット１０Ａを制御する。保持部５０は、製品部分ＷＰの背面ＢＳ側を保持する。エンドエフェクタＥＥは、製品部分ＷＰの正面ＦＳ側からバリ部分ＷＢを把持する。コントローラ１００は、エンドエフェクタＥＥと正面ＦＳとの距離を維持しつつ正面ＦＳに沿う向きへエンドエフェクタＥＥを相対移動させるように制御することによってバリ部分ＷＢを製品部分ＷＰから分離させる。

このように、バリ取りシステム１は、エンドエフェクタＥＥとバリ付きワークＷとの距離を維持した状態でバリ部分ＷＢを除去するので、バリ取り作業に要する作業スペースを削減することができる。また、バリ付きワークＷを挟むように保持部５０とバリ取りロボット１０Ａとをそれぞれ配置することで、保持部５０とバリ取りロボット１０Ａとの干渉を抑制することができる。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１ バリ取りシステム
１０ ロボット
１０Ａ バリ取りロボット
１０Ｂ ハンドリングロボット
１０ｂ ベース部
１１ 第１アーム
１２ 第２アーム
１３ 第３アーム
１４ 第４アーム
１５ 第５アーム
１６ 第６アーム
２１ 接続部
２２ 基端部
２２ａ スリット
２３ 延伸部
２３ａ 固定バー
２３ｂ 把持バー
２４ ローラ
２５ 収容部
２５ｓ 開口
２６ 吸引部
２６ｓ 開口
２７ 把持爪
２８ 吸着部
２９ ピンクランプ
５０ 保持部
５１ 吸着部
５２ 支持部
５５ クランプ
１００ コントローラ
１１０ 制御部
１１１ 動作制御部
１２０ 記憶部
１２１ 教示情報
２１０ 成形装置
２２０ 製品搬送装置
２３０ 回収用装置
２３１ 治具
Ａ１ 第１軸
Ａ２ 第２軸
Ａ３ 第３軸
Ａ４ 第４軸
Ａ５ 第５軸
Ａ６ 第６軸
ＡＥ 回転軸
ＢＳ 背面
ＥＥ エンドエフェクタ
ＥＥ１ 巻取り式エンドエフェクタ
ＥＥ２ ローラ式エンドエフェクタ
ＥＥ３ 非回転式エンドエフェクタ
ＥＥ４ 吸引式エンドエフェクタ
ＥＥＳ 吸着式エンドエフェクタ
ＦＳ 正面
ＩＳ 設置面
Ｐ１ 第１位置
Ｐ２ 第２位置
Ｐ３ 第３位置（協調動作エリア）
Ｐ４ 第４位置
Ｗ バリ付きワーク
ＷＢ バリ部分
ＷＪ 連結部
ＷＰ 製品部分

Claims (11)

1. バリ付きワークの製品部分を保持する保持部と、
   前記バリ付きワークのバリ部分を把持するエンドエフェクタを有する多関節のバリ取りロボットと、
   前記保持部および前記バリ取りロボットを制御するコントローラと
   を備え、
   前記保持部は、
   前記製品部分の背面側を保持し、
   前記エンドエフェクタは、
   前記製品部分の正面側から前記バリ部分を把持し、
   前記コントローラは、
   前記エンドエフェクタと前記正面との距離を維持しつつ前記正面に沿う向きへ前記エンドエフェクタを相対移動させるように制御することによって前記バリ部分を前記製品部分から分離させること
   を特徴とするバリ取りシステム。
2. 前記エンドエフェクタは、
   前記バリ取りロボットの先端軸まわりに前記エンドエフェクタの全部が、または、前記先端軸の向きに沿う回転軸まわりに前記エンドエフェクタの一部が回転可能であり、
   前記バリ取りロボットは、
   前記先端軸が前記正面に沿い、かつ、前記エンドエフェクタの移動向きと交わる向きとした姿勢で前記エンドエフェクタを回転させることによって前記バリ部分を前記製品部分から分離させること
   を特徴とする請求項１に記載のバリ取りシステム。
3. 前記エンドエフェクタは、
   基端部と、
   前記基端部によって基端側がそれぞれ支持され、前記先端軸に沿う向きにそれぞれ延伸するように並んだ３つの延伸部と
   を備え、
   前記延伸部は、
   お互いの間隔を変化させるようにそれぞれスライドする一対の把持バーと、１つの固定バーとであること
   を特徴とする請求項２に記載のバリ取りシステム。
4. 前記エンドエフェクタは、
   前記一対の把持バーによって前記バリ部分を把持した状態で回転することによって、前記固定バーと前記固定バーから遠いほうの前記把持バーとで前記バリ部分を巻取ること
   を特徴とする請求項３に記載のバリ取りシステム。
5. 前記エンドエフェクタは、
   前記一対の把持バー同士の間隔を広げるとともに、前記固定バーから遠いほうの前記把持バーを前記固定バーへ近づけることで前記バリ部分を解放すること
   を特徴とする請求項４に記載のバリ取りシステム。
6. 前記バリ取りロボットは、
   前記バリ部分を解放した前記エンドエフェクタの先端側を下方へ向ける姿勢とすることで、前記製品部分から分離された前記バリ部分を前記エンドエフェクタから落下させること
   を特徴とする請求項５に記載のバリ取りシステム。
7. 前記エンドエフェクタに付着した前記バリ部分を引っ掛ける治具
   をさらに備え、
   前記バリ取りロボットは、
   前記バリ部分を前記治具に接触させることで該バリ部分を強制的に落下させること
   を特徴とする請求項６に記載のバリ取りシステム。
8. 前記エンドエフェクタから落下した前記バリ部分を回収する回収用装置
   をさらに備えることを特徴とする請求項６または７に記載のバリ取りシステム。
9. 前記保持部は、
   吸着式エンドエフェクタを有する多関節のハンドリングロボットであること
   を特徴とする請求項１～８のいずれか一つに記載のバリ取りシステム。
10. 前記ハンドリングロボットは、
    第１位置で成形装置から前記バリ付きワークを取り出し、前記バリ取りロボットとの協調動作によって前記バリ部分が除去された前記製品部分を第２位置に載置すること
    を特徴とする請求項９に記載のバリ取りシステム。
11. バリ付きワークの製品部分を保持する保持部と、
    前記バリ付きワークのバリ部分を把持するエンドエフェクタを有する多関節のバリ取りロボットと、
    前記保持部および前記バリ取りロボットを制御するコントローラと
    を用い、
    前記保持部が、前記製品部分の背面側を保持する工程と、
    前記エンドエフェクタが、前記製品部分の正面側から前記バリ部分を把持する工程と、
    前記コントローラが、前記エンドエフェクタと前記正面との距離を維持しつつ前記正面に沿う向きへ前記エンドエフェクタを相対移動させるように制御することによって前記バリ部分を前記製品部分から分離させる工程と
    を含むことを特徴とするバリ取り方法。

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