JP4938312B2 - Article holding and transfer equipment - Google Patents
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Description
本発明は、物品保持装置および物品保持移載装置に係り、特に、菓子、レトルト食品等の包装製品や配線板、せんべい等の板状物品などを高速かつ確実に保持および移載するのに好適に利用可能となる物品保持移載装置に関する。 The present invention relates to an article holding apparatus and an article holding / transferring apparatus, and particularly suitable for holding and transferring a packaged product such as confectionery and retort food, a plate-like article such as a wiring board and a rice cracker, etc. at high speed and reliably. possible to relate Do that goods article holding transfer device utilized.
一般的に、菓子、レトルト食品等の包装製品や配線板、せんべい等の板状物品など、多量供給される物品の中から決められた個数を計数分取して所定のトレーに充填する装置の一つとして、複数のグリッパを有する物品保持装置を備えた物品保持移載装置が用いられている。 Generally, it is a device that counts a predetermined number of items such as packaging products such as confectionery and retort food, and plate-like items such as wiring boards and rice crackers, and fills them in a predetermined tray. As one example, an article holding / transferring apparatus including an article holding apparatus having a plurality of grippers is used.
図8は、従来の物品保持移載装置101を示している。図8に示すように、従来の物品保持移載装置101は、計数分取の対象物品140を第1ベルトコンベヤ103により搬送し、対象物品140に対する接離方向(Z方向)ZDに物品保持装置102に備わる複数のグリッパ109を伸縮させて所定の搬送方向FDに搬送された対象物品140を吸着保持した後、その物品保持装置102をX、Y方向に移動させて、第2ベルトコンベヤ104によって搬送されたトレー141にその対象物品140を移載して整列充填させていた(特許文献1を参照)。
FIG. 8 shows a conventional article holding / transferring
しかしながら、図8に示すように、従来の物品保持移載装置101は、複数のグリッパ109を有する物品保持装置102の全体をθ方向に回転させることによって各グリッパ109A〜109Dと吸着対象物品140A〜140Dとの向きをそれぞれ整合させていたので、最初の吸着対象物品140Aを吸着する第1のグリッパ109Aとその吸着対象物品140Aとの向きをそれぞれ整合させて物品140Aを吸着した後でなければ、次の吸着対象物品140Bを吸着する第2のグリッパ109Bがその吸着対象物品140Bとの向きをそれぞれ整合させて物品140Bを吸着することができないという問題があった。つまり、各グリッパ109A〜109Dごとの回転作業および吸着作業を吸着対象物品140A〜140Dの吸着順に直列的に行なわなければならなかったので、吸着対象物品140A〜140Dを吸着するまでの間に各グリッパごとの回転作業による時間的ロスが生じてしまい、対象物品140を高速保持することができなかった。
However, as shown in FIG. 8, the conventional article holding / transferring
また、図8に示すように、従来の物品保持移載装置101は、物品保持装置102をθ方向に回転させながら移動手段105のボールねじ127、128によりその物品保持装置102をX方向およびY方向に直動させる機構になっていたので、その物品保持装置102の回転によって生じる慣性モーメントやその物品保持装置102の重量によって、物品保持装置102を移動させる移動手段105の駆動モータ130に大きな負荷が掛かり易く、物品保持装置102を高速移動させることが困難であるという問題があった。
Further, as shown in FIG. 8, the conventional article holding / transferring
さらに、図9に示すように、従来の物品保持移載装置101は、搬送された複数の物品140の重心を通過点とする折れ線を物品保持装置102の移動経路ECとして物品保持装置102を吸着対象物品140A〜140Dの上方に移動させてから吸着対象物品140A〜140Dを保持していた。そのため、移動している物品保持装置102が吸着対象物品140A〜140Dの上方に到達した際には、物品保持装置102の移動を急停止させなければならず、物品保持装置102を移動させる移動手段105の駆動モータ130に大きな負荷が掛かり易いという問題があった。また、物品保持装置102が吸着対象物品140A〜140Dの上方に到達するごとに物品保持装置102を停止させていたので、移動手段105による物品保持装置102の移動時間を短縮することが困難となっていた。
Further, as shown in FIG. 9, the conventional article holding / transferring
そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、物品保持装置を移動させる移動手段に負荷を掛けずに物品保持装置を高速移動させ、さらに製造コストを安価にすることができる物品保持移載装置を提供することを目的としている。 Accordingly, the present invention has been made in view of these points, and an article that can move the article holding device at a high speed without applying a load to a moving means that moves the article holding device, and can further reduce the manufacturing cost. It has the purpose of providing a holding transfer apparatus.
前述した目的を達成するため、本発明の物品保持移載装置は、その第1の態様として、物品を保持する物品保持装置と、前記物品を搬送するコンベヤと、前記物品保持装置よりも前記物品の搬送方向上流側において前記物品の重心位置および向きを検出する物品検出手段と、前記物品保持装置を移動させる移動手段とを備えており、前記物品保持装置は、搬送されている物品を上方から吸着保持する保持部と、前記保持部を一端部に有して往復運動するシャフト、前記シャフトの内部に配設された磁石、前記シャフトを内包しながら前記磁石に対して電磁力による推進力を与えるコイル、および前記シャフトの往復移動を案内するガイドロッドを有する直動シャフトモータを備え、前記物品に対する接離方向に前記保持部を往復移動させる保持部移動手段と、前記シャフトの他端部側において前記接離方向に穿設された2以上の穴部に挿設される2以上の接続ロッドを回転シャフトの一端部に有するステッピングモータを備え、前記保持部の中心を通過し前記接離方向と平行な仮想軸線を回転軸として前記保持部を回転させる回転手段と
を有するグリッパを複数個備えており、前記移動手段は、前記接離方向を法線とする平面上において直交する二方向に前記物品保持装置を移動させるとともに、前記離間方向を法線とする平面上における前記物品保持装置の初期位置、前記コンベヤによって搬送される前記物品のうち最下流側から数えて前記グリッパの個数と同数の物品の各重心位置に対して前記物品保持装置の移動開始時から前記物品保持装置による各物品の保持時までの間に搬送される個々の物品の搬送量をそれぞれ加えた補正重心位置、および前記物品保持装置の移動先の位置を通過する1本の滑らかな補間曲線を前記物品保持装置の移動経路として演算処理する制御手段によって制御されていることを特徴としている。
In order to achieve the above-described object, the article holding / transferring apparatus according to the present invention includes, as a first aspect, an article holding apparatus that holds an article, a conveyor that conveys the article, and the article more than the article holding apparatus. An article detection means for detecting the position and orientation of the center of gravity of the article on the upstream side in the conveying direction, and a moving means for moving the article holding device, wherein the article holding device removes the article being conveyed from above. A holding part that holds and holds the suction part, a shaft that has the holding part at one end and reciprocates, a magnet disposed inside the shaft, and a propulsive force by electromagnetic force on the magnet while containing the shaft holding the coil, and comprises a linear shaft motor having a guide rod for guiding the reciprocating movement of the shaft, reciprocating the holding portion in the contact and separation direction relative to the article provide A Department moving means includes a stepping motor having two or more connecting rods which are inserted into two or more holes drilled in the said contact and separation direction to one end of the rotary shaft at the other end of the shaft, A plurality of grippers having rotation means for rotating the holding part about a virtual axis that passes through the center of the holding part and is parallel to the contact / separation direction; The article holding device is moved in two directions orthogonal to each other on a plane that is a normal line, and the initial position of the article holding device on a plane that has the normal direction as the separation direction, of the articles conveyed by the conveyor Between the time when the article holding device starts moving and the time when each article is held by the article holding device with respect to each center of gravity of the same number of articles as counted from the most downstream side. Control for calculating and processing, as a moving path of the article holding device, a corrected gravity center position to which the conveyance amount of each article to be fed is added and one smooth interpolation curve passing through the position of the destination of the article holding device It is characterized by being controlled by means .
本発明の第2の態様は、第1の態様の物品保持移載装置において、前記制御手段は、前記物品保持装置が前記移動経路上に配置された前記各補正重心位置を通過するときまでに前記保持部を前記物品に対する近接方向に予め移動させておく制御を行なうことを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, in the article holding / transferring apparatus according to the first aspect, the control means passes the correction gravity center position arranged on the moving path until the article holding apparatus passes through each corrected center of gravity position. Control is performed to move the holding portion in advance in the proximity direction to the article .
本発明の第3の態様は、第1または第2の態様の物品保移載持装置において、前記移動手段は、前記二方向のうちの一方向に前記物品保持装置を懸架しながらスライドさせる第1スライドレールと、前記第1スライドレールを下方から支持しながら前記一方向と直交する他方向にスライドさせる第2スライドレールと、前記第1スライドレールの上方および前記第2スライドレールの上方から前記物品保持装置および前記第1スライドレールにそれぞれ接続されたタイミングベルトを回転駆動させる駆動手段とを有していることを特徴としている。
A third aspect of the present invention, in the article HoUtsuri diacetic apparatus of the first or second aspect, the moving means includes a first sliding while suspending the article holding device in one direction of said two
本発明の第4の態様は、第1から第3のいずれか1の態様の物品保持移載装置において、前記保持部は、吸着ノズルであることを特徴としている。 A fourth aspect of the present invention, in the article holding transfer device of the first to third any one aspect, the holder is characterized in that an adsorption nozzle.
本発明の第1の態様によって、複数個のグリッパの各保持部が各保持部移動手段により物品に近接する方向に移動して物品をそれぞれ保持した後、各保持部移動手段により各保持部がその物品を保持した位置から離隔する方向に移動するとともに、各回転手段が各保持部を個別に回転させて保持物品を角度補正するので、一のグリッパの保持回転作業と他のグリッパの保持回転作業とを並行して進行させることができる。これによって、物品保持装置の全体を回転させることにより各グリッパについてその保持回転作業を順次行なうよりも高速に保持することができるという効果を奏する。また、従来のように物品保持装置全体を回転させるのではなく、そのグリッパのみを回転させるので、回転対象物の重量が軽くなり、物品保持装置全体にかかる負担を低減させることができるという効果を奏する。さらに、保持部移動手段のシャフトを摺接させずに保持部が物品の接離方向に移動するので、保持部を高速移動させることができるという効果を奏する。さらにまた、一般流通しているステッピングモータを用いてシャフトの往復運動を妨げずに保持部を回転させることができるので、物品保持装置の製造コストを削減することができるという効果を奏する。また、物品保持装置のグリッパが物品を個々に保持して回転角を補正しながら保持物品を整列充填するので、一のグリッパの保持回転作業と他のグリッパの保持回転作業とを並行して進行させることができ、それによって物品を高速保持することができるという効果を奏する。また、物品保持装置自体を回転させる機構が不要となるので、移動手段の移動機構を簡易なものとすることができるという効果を奏する。また、移動手段が物品保持装置を滑らかに移動させるので、移動手段に掛かる負担を軽減させることができるという効果を奏する。 According to the first aspect of the present invention, after each holding portion of the plurality of grippers moves in the direction approaching the article by each holding portion moving means to hold the article, each holding portion is moved by each holding portion moving means. While moving in a direction away from the position where the article is held, each rotating means individually rotates each holding portion to correct the angle of the held article, so that the holding rotation operation of one gripper and the holding rotation of another gripper Work can proceed in parallel. As a result, by rotating the entire article holding device, it is possible to hold each gripper at a higher speed than when the holding and rotating operations are sequentially performed. Further, since the entire article holding device is not rotated as in the prior art, but only the gripper is rotated, the weight of the rotating object is reduced, and the burden on the entire article holding device can be reduced. Play. Furthermore, since the holding part moves in the contact / separation direction of the article without sliding the shaft of the holding part moving means, there is an effect that the holding part can be moved at high speed. Furthermore, since the holding portion can be rotated without hindering the reciprocating motion of the shaft using a generally available stepping motor, the manufacturing cost of the article holding device can be reduced. In addition, the gripper of the article holding device holds the articles individually and aligns and holds the held articles while correcting the rotation angle, so that the holding and rotating work of one gripper and the holding and rotating work of another gripper proceed in parallel. It is possible to make it possible to hold the article at a high speed. In addition, since a mechanism for rotating the article holding device itself is not required, the moving mechanism of the moving means can be simplified. In addition, since the moving means smoothly moves the article holding device, there is an effect that the burden on the moving means can be reduced.
本発明の第2の態様によって、物品保持装置が急停止することなく一定の速度をもって移動するので、物品保持装置を急停止させてから物品を保持する従来の移動手法に要する移動時間よりも物品保持装置の移動時間を短縮することができるという効果を奏する。 According to the second aspect of the present invention, since the article holding device moves at a constant speed without suddenly stopping, the article is longer than the moving time required for the conventional movement method for holding the article after the article holding device is suddenly stopped. The moving time of the holding device can be shortened .
本発明の第3の態様によって、物品保持装置の重量による負荷が駆動手段に掛からない構造となるので、駆動手段にタイミングベルトを用いることができ、タイミングベルトによる高速移動と低コストを実現することができるという効果を奏する。 According to the third aspect of the present invention, since the load due to the weight of the article holding device is not applied to the driving means, a timing belt can be used for the driving means, and high speed movement and low cost by the timing belt can be realized. There is an effect that can be.
本発明の第4の態様によって、搬送される物品の物性に依存することなく保持部が物品を保持することができるという効果を奏する。 According to the fourth aspect of the present invention, there is an effect that the holding unit can hold the article without depending on the physical properties of the article to be conveyed.
以下、図1から図6を用いて、本発明の物品保持装置および物品保持移載装置の一実施形態を説明する。 Hereinafter, an embodiment of the article holding device and the article holding / transferring apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6.
図1は、本実施形態の物品保持移載装置1の全体を示している。図1に示すように、本実施形態の物品保持移載装置1は、物品40(図6および図7(b)、(c)のみに示す。)を搬送する第1コンベヤ3と、物品保持装置2よりも物品40の搬送方向上流側において物品40の重心位置および向きを検出する物品検出手段(図示せず)と、物品40を保持する物品保持装置2と、接離方向ZDを法線とする平面上において直交する二方向(X方向、Y方向)に物品保持装置2を移動させる移動手段5と、物品40を整理充填させるトレー(図6を参照)41を搬送する第2コンベヤ4と、物品保持移載装置1の全体を自動制御する制御手段(図示せず)とを備えている。これらの部材を以下に詳細に説明する。
FIG. 1 shows the entire article holding / transferring
はじめに、図2を用いて、本実施形態の物品保持装置2を説明する。図2は、本実施形態の物品保持装置2の全体を示している。図2に示すように、本実施形態の物品保持装置2は、懸架部10aを有するフレーム10と、2行2列に配置してフレーム10に固定された4つのグリッパ9を備えている。このグリッパ9は、搬送されている物品40を保持する保持部6と、物品40に対して接離方向ZDに保持部6を移動させる保持部移動手段7と、保持部6の中心を通過し接離方向FDと平行な仮想軸線を回転軸として保持部6を回転させる回転手段8とを有している。
First, the
図3は、本実施形態の物品保持装置2において手前のグリッパ9およびその周辺部材の記載を省略した下方斜視図を示している。本実施形態の物品保持装置2のフレーム10は、懸架部10aの下方に取り付けられた回転手段支持部11と、回転手段支持部11の下方に取り付けられた保持部移動手段固定部12とを有している。この回転手段支持部11は、2枚の矩形支持板11a、11bと、それらの4隅に挟まれた支柱11cとを用いて形成されている。また、保持部移動手段固定部12は、3つの支柱12a、12bと2つのアーム12c、12dとを用いて形成されている。回転手段支持部11の下方支持板11bの下方中央の両側に取り付けられた2本の支柱12aは中間アーム12cを支持し、中間アーム12cの下方中央に取り付けられた1本の支柱12bは下方アーム12dを支持している。
FIG. 3 shows a lower perspective view in which the front gripper 9 and its peripheral members are not shown in the
グリッパ9の保持部6としては、真空吸着式ノズルまたは磁気吸着式パッドもしくは電気吸着式パッドを用いることができるが、本実施形態においては、図2に示すように、伸縮ホース(図示せず)を介して排気口6bが真空ポンプ13に接続された吸着ノズルが用いられている。この保持部6は下方に吸気口6aを有している。
As the
図4(a)および(b)は、グリッパ9の保持部移動手段7を示している。保持部移動手段7としては、保持部6(図2参照)を接離方向ZD(図2参照)に往復移動させる直動機構を有する手段を用いることができるが、本実施形態においては、図4(a)および(b)に示すように、磁気を利用した直動シャフトモータが用いられている。この直動シャフトモータは、保持部6を下端部14aに有して往復運動するシャフト14と、シャフト14の内部に配設された磁石(図示せず)と、シャフトを内包しながら磁石に対して電磁力による推進力を与えるコイル(図示せず)と、シャフト14の往復移動を案内するガイドロッド22とを有している。また、この直動シャフトモータのサーボ制御を高精度に行なうため、図2に示すように、エンコーダヘッド24およびエンコーダスケール25を有するリニアエンコーダ26が直動シャフトモータに配設されている。
4A and 4B show the holding unit moving means 7 of the
図4に示すように、シャフト14としては、磁石による発生磁場が乱れるのを防止するため、非磁性SUS管やアルミ管などの非磁性金属円管が用いられている。このシャフト14の両端14a、14bには形状の異なる2つの接続部15、16が固定されている(下方接続部15は図3を参照)。シャフト14の下端部14aに固定された下方接続部15はシャフト14の下端部14aと保持部6とを固定している。また、シャフト14の上端部14bに固定された上方接続部16は接離方向ZDに穿設された2個の貫通穴部16aをシャフト14の外周付近に有しており、接離方向ZDの動きを拘束することなくシャフト14の上端部14bと回転手段8の回転シャフト8b(図3および図5を参照)とを接続している。
As shown in FIG. 4, a nonmagnetic metal circular tube such as a nonmagnetic SUS tube or an aluminum tube is used as the
磁石としては、柱状の永久磁石が複数個用いられており、「N・S・N・S・N・・・」のように極性が交互に切り替わるように直列に配設されている。 As the magnet, a plurality of columnar permanent magnets are used, and are arranged in series so that the polarities are alternately switched like “N · S · N · S · N.
コイルとしては、図4(a)および(b)に示すように、シャフト14の直径よりも大きな直径を有するインダクタンス素子用コイルが中空四角柱状の筐体20内に納められて用いられている。この筐体20は図3および図4(a)に示すように矩形状の筐体接続板21を介してフレーム10の中間アーム12cおよび下方アーム12dに固定されている。
As the coil, as shown in FIGS. 4A and 4B, an inductance element coil having a diameter larger than the diameter of the
ガイドロッド22としては、図3に示すように、シャフト14の長さと同程度の長さを有する丸棒が用いられている。このガイドロッド22は、シャフト14の軸方向と平行に2本配設されており、図3、図4(a)および(b)に示すように、2個の固定ブラケット23を介して筐体接続板21の上方および下方にそれぞれ固定されている。また、このガイドロッド22は、シャフト14の上方接続部16と、シャフト14の軸方向と平行に配設された接続部接続板17を用いて上方接続部16に固定された中間接続部18とにそれぞれ配設されたベアリング19を介して上方接続部16および中間接続部18に摺動自在に接続されている。
As the
図2に示すように、リニアエンコーダ26のエンコーダヘッド24としては、磁界の変化を制御手段に用いられる入力信号に変換する磁界センサが用いられている。このエンコーダヘッド24は、中間アーム12c(図3を参照)に固定されたエンコーダヘッド接続板24aに固定されている。
As shown in FIG. 2, as the
また、図2および図4(b)に示すように、リニアエンコーダ26のエンコーダスケール25としては、「N・S・N・S・N・・・」のように極性が交互に切り替わるように直列に配設された薄型永久磁石板が用いられている。このエンコーダスケール25は、その長手方向をシャフト14の軸方向と平行にして接続部接続板17の表面に固定されている。
Further, as shown in FIGS. 2 and 4B, the
図5は、グリッパ9の回転手段8を示している。図5に示すように、回転手段8としては、接離方向ZDに伸びる2本の接続ロッド8aを回転シャフト8bの一端部8cに有するステッピングモータが用いられている。これら2本の接続ロッド8aは、保持部移動手段7のシャフト14のストローク量よりも長くなるように形成されており、図3、図4(a)および(b)に示すように、そのシャフト14の上端部14b側に固定された上方接続部16の2個の貫通穴部16aにそれぞれ挿設されている。
FIG. 5 shows the
また、本実施形態の物品保持移載装置1における第1コンベヤ3、物品検出手段、第2コンベヤ4、移動手段5および制御手段は以下の通りである。
Moreover, the
第1コンベヤ3および第2コンベヤ4としては、図1に示すように、搬送方向FDに直動するベルトコンベヤが用いられている。これら第1コンベヤ3および第2コンベヤ4はそれらの搬送面3aおよび4aが同一平面上であって、それらの直動方向が平行になるように配設されている。
As the
物品検出手段としては、CCDカメラ(図示せず)と解析手段(図示せず)とを有する装置が用いられている。CCDカメラは物品保持装置よりも搬送方向FDの上流側において第1コンベヤ3の上方から第1コンベヤ3の搬送面を撮影する位置に配設されており、第1コンベヤ3により搬送される物品40を撮影して物品40の位置および向きを検出する。解析手段は第1コンベヤ3の搬送面3aおよび第2コンベヤ4の搬送面4aをXY平面とみなしてCCDカメラから得た物品40の物品40の(X、Y)座標および向きを解析し、それらの情報を制御手段に送信する。
As the article detection means, an apparatus having a CCD camera (not shown) and an analysis means (not shown) is used. The CCD camera is disposed at a position where the conveyance surface of the
移動手段5としては、ボールねじなどの送りねじやスライドレールなどの直動機構が接離方向ZDを法線とする平面上の直行する二方向(例えばX方向、Y方向)に形成された装置を用いることができるが、本実施形態の移動手段5においては、第1スライドレール27、第2スライドレール28、タイミングベルト29および駆動手段30を有して直交する二方向に物品保持装置2を移動させる移動装置が用いられている。
The moving means 5 is a device in which a feed screw such as a ball screw or a linear motion mechanism such as a slide rail is formed in two perpendicular directions (for example, the X direction and the Y direction) on a plane whose normal is the contact / separation direction ZD. However, the moving means 5 of the present embodiment has the
第1スライドレール27としては、物品保持装置2の懸架部10aを懸架しながらスライド移動させる金属製スライドレールが用いられている。この第1スライドレール27は、搬送方向FDと直交する方向(X方向)に配設されている。
As the
第2スライドレール28としては、第1スライドレール27の両端を下方から支持しながらスライド移動させる2本の金属製スライドレールが用いられている。この第2スライドレール28は、搬送方向FDと平行する方向(Y方向)に配設されている。
As the
タイミングベルト29としては、内周に歯(図示せず)を有するゴム製のタイミングベルトが用いられている。このタイミングベルト29は、第1スライドレール27および一方の第2スライドレール28と平行にそれぞれ配設されており、物品保持装置2および第1スライドレール27の上方においてそれら物品保持装置2および第1スライドレール27にそれぞれ固定されている。
As the
駆動手段30としては、その回転シャフトの先端にギヤ30aを有する駆動モータが用いられており、その駆動手段30のギヤ30aは、他のギヤ30bを介して2つのタイミングベルト29の内周の歯とそれぞれ噛み合っている。
As the drive means 30, a drive motor having a
制御手段としては、図示しないが、各部材に連結したコンピュータが用いられている。この制御手段は、第1コンベヤ3および第2コンベヤ4に係る搬送プログラムや、物品保持装置2および移動手段5に係る保持移載プログラムなどに基づいて各部材に制御情報を送信して、前述した各部材を自動制御する。
As the control means, although not shown, a computer connected to each member is used. This control means transmits control information to each member based on a transfer program related to the
なお、本実施形態の保持移載プログラムは、物品保持装置2を滑らかに移動させる移動アルゴリズムに基づいて形成されていることが好ましい。この移動アルゴリズムとは、図6に示すように、所定の6つの位置P0、P1、P2、P3、P4、Peを通過する一本の滑らかな補完曲線SCを物品保持装置2の移動経路として処理する手法である。
In addition, it is preferable that the holding transfer program of this embodiment is formed based on the movement algorithm which moves the
ここで、「所定の6つの位置」とは、物品検出手段によって得られたXY平面上における「物品保持装置2の初期位置P0」、「第1コンベヤ3によって搬送される物品40のうち最下流側(図6の上方)から数えて4個(物品保持装置2に備わるクリッパ9の個数と同数)の物品40A〜40Dの各重心位置G1〜G4に対して、物品保持装置2が初期位置P0から移動を開始した時点からその各保持部6が各物品40A〜40Dを保持するまでの各時点の間に搬送される物品40A〜40Dの個別の搬送量(図6の各矢印分の搬送量)を、それぞれ加えた補正重心位置P1〜P4」、および「物品保持装置2の移動先(トレー41の中心)の位置Pe」の各位置のことをいう。なお、個々の物品40A〜40Dの搬送量とは、第1コンベヤ3による物品40A〜40Dの搬送速度と物品保持装置2の移動速度とに基づいて算出された値であり、物品保持装置2の移動を停止させずに進行させるために必要となる各重心位置G1〜G4にそれぞれ加算する個別の値である。
Here, the “predetermined six positions” are “the initial position P0 of the
また、「一本の滑らかな補完曲線」とは、所定の位置を全て通る一本の滑らかな曲線を実現するために補完された曲線であればどのような補完曲線をも採用することができる。本実施形態の「一本の滑らかな曲線」としては、所定の6つの位置であるP0(X0、Y0)、P1(X1、Y1)、P2(X2、Y2)、P3(X3、Y3)、P4(X4、Y4)、Pe(Xe、Ye)を補完するデータとして補完する領域を任意のデータ間隔(Xi、Xi+1)に区切り、「補完データの個数−1」よりも低次の多項式で近似することにより、各データ間の継ぎ目の傾きを一致させつつ補完曲線に係る関数の振動を少なくするスプライン補間に基づいて得られたスプライン曲線が採用されている。 In addition, “one smooth complementary curve” may be any complementary curve as long as it is a curve that is complemented to realize a single smooth curve that passes through all of the predetermined positions. . As “one smooth curve” in the present embodiment, P6 (X0, Y0), P1 (X1, Y1), P2 (X2, Y2), P3 (X3, Y3), which are predetermined six positions, An area to be complemented as data that complements P4 (X4, Y4) and Pe (Xe, Ye) is divided into arbitrary data intervals (Xi, Xi + 1), and approximated by a lower-order polynomial than “number of complementary data−1” Thus, a spline curve obtained based on spline interpolation that reduces the vibration of the function related to the complementary curve while matching the inclination of the seam between the data is employed.
また、本実施形態の制御手段は、物品保持装置2が移動経路上に配置された各補正重心位置P1〜P4を通過するときまでに各保持部6を物品40A〜40Dに近接ように予め下方に移動させておく制御を行なうように形成されている。
Further, the control means of the present embodiment lowers each holding
次に、図1から図7を用いて、本実施形態の物品保持装置2および物品保持移載装置1の作用を説明する。
Next, the operation of the
第1コンベヤ3が物品40を搬送すると、搬送方向FDの上流側に位置する図示しない物品検出手段により第1コンベヤ3に対する物品40の位置および向きが検出される。そして、この物品検出手段の検出情報に基づいて制御手段が移動手段5による物品保持装置2の移動を制御して、その移動手段5が物品保持装置2を移動させる。
When the
ここで、本実施形態の移動手段5は、第2スライドレール28が第1スライドレール27を支持し、その第1スライドレール27が物品保持装置2の重量を支えているので、物品保持装置2および第1スライドレール27の重量がタイミングベルト29に対して負荷を掛けない構造になっている。また、タイミングベルト29に負荷が掛からないことから、その駆動手段30にも負荷が掛かりにくい構造になっている。つまり、駆動手段30に物品保持装置2および第1スライドレール27の重量によって駆動手段30による駆動力をロスすることがなく、物品保持装置2を高速移動させることができる。また、駆動手段30にタイミングベルト29を用いることができるので、タイミングベルト29による高速移動と低コストを実現することができる。
Here, in the moving means 5 of this embodiment, since the
また、制御手段によって制御された移動手段5は、図6に示すように、所定の6つの位置P0、P1〜P4、Peを通過する1本のスプライン曲線を物品保持装置2の移動経路SCとして物品保持装置2を移動させている。この物品保持装置2の移動作業によって、物品保持装置2の移動が滑らかになり、移動手段5に掛かる負担を軽減させることができる。
Further, as shown in FIG. 6, the moving means 5 controlled by the control means uses one spline curve passing through predetermined six positions P0, P1 to P4, Pe as a moving path SC of the
移動手段5によって移動する物品保持装置2は、図7(a)に示すように、物品40に対して接離方向ZDに保持部6を移動させる保持部移動手段7と、保持部6の中心を通過し接離方向FDと平行な仮想軸線を回転軸として保持部6を回転させる回転手段8とを有する4個のグリッパ9を有しているので、従来のように物品保持装置2全体を回転させてからその保持部6を下降させて物品を保持するという手順を順次行なうことなく(図8を参照)、図7(b)に示すように4個のグリッパ9がそれぞれの保持部6を接離方向ZDの下方に移動させて、第1コンベヤ3により搬送された物品40を個別に保持し、図7(c)に示すように物品40を保持した各保持部6を接離方向ZDの上方に移動させながら保持した物品40の向きに対応して個別に回転角θを補正することができる。これにより、本実施形態の物品保持装置2の各グリッパ9は、それぞれ他のグリッパ9ごとの作業状況(特に回転状況)に左右されることなく保持および回転補正をすることができるので、物品保持装置2全体を回転させる従来の物品保持装置102(図8参照)よりも高速に保持することができる。また、従来のように物品保持装置102全体を回転させるのではなく(図8を参照)、グリッパ9のみを個々に回転させるため、回転させる対象(従来においては物品保持装置102全体であり、本実施形態においては各グリッパ9である。)の重量が軽くなって慣性モーメントが小さくなるので、物品保持装置2や物品保持装置2を備える物品保持移載装置1にかかる負担を低減させることができる。
As shown in FIG. 7A, the
ここで、本実施形態の物品保持装置2においては、保持部移動手段7として磁気を利用した直動シャフトモータが用いられているので、保持部移動手段7のシャフト14を摺接させずに保持部6を物品40の接離方向ZDに移動させることができる。これにより、保持部6を高速移動させることができる。また、このシャフト14は摺接せずに往復運動するので摩耗の問題も生じず、さらにこのシャフト14はガイドロッド22によって接離方向ZDへの往復運動について摺接案内されているので、物品40の保持時に外的衝撃が生じてもそのシャフト14の動作が不安定になることがない。なお、保持部伸縮動作については、リニアエンコーダ26から得た情報に基づき制御手段がそのストローク量を正確に制御することができるので、保持部6が必要以上の力を持って物品40に当接してその物品40を破壊させることなくその物品40を保持することができる。
Here, in the
また、本実施形態の物品保持装置2においては、本実施形態の回転手段8としてステッピングモータが用いられており、その回転シャフト8bの一端部8cに2本の接続ロッド8aを有している。この2本の接続ロッド8aは、保持部移動手段7のシャフト14の上端部14b側において接離方向ZDに穿設された2以上の穴部16aに挿設されている。このような回転手段8が用いられることにより、ステッピングモータを用いた簡易な構造であったとしても、接離方向ZDに往復運動するシャフト14の動作を妨げずに保持部6を回転させることができる。また、ステッピングモータは多量に流通しているものなので、物品保持装置2の製造コストを削減することもできる。
Further, in the
さらに、本実施形態の保持部6は真空ポンプ13に接続された吸着ノズルであることから、搬送される物品40の磁性や導電性などの物性に依存することなく、保持部6によって物品40を保持することができる。
Furthermore, since the holding
ここで、物品保持装置2の移動制御と動作制御を行なう本実施形態の制御手段は、物品保持装置2が滑らかな移動経路SC上に配置された各補正重心位置P1〜P4を通過するときまでに各保持部6を物品40に予め近づけておく制御を行なっているので、従来のように物品保持装置2を急停止にさせることなく一定の速度をもって移動させることができる。これにより、物品保持装置2の移動開始(P0スタート時)から移動終了(Pe到着時)までに要する移動時間を従来の移動時間よりも短縮させることができる。
Here, the control means of the present embodiment that performs movement control and operation control of the
これら保持作業および保持部回転作業が4個のグリッパ9のすべてについて行なわれると、図6に示すように、物品保持装置2が移動手段5によって第2コンベヤ4の上方(移動先の位置Pe)に移動する。第2コンベヤ4は物品保持装置2によって保持された物品40を充填するためのトレー41を搬送しており、そのトレー41の上方に物品保持装置2によって保持された物品40が到達すると、物品保持装置2の4個のグリッパ9のすべてについて保持部移動手段7がシャフト14を移動させて保持部6をそのトレー41に接近させ、保持部6が物品40の保持を終了して物品40を解放する。このとき、物品40の向きは回転手段8によって予め個々に補正されているので、トレー41に物品40を載置する際に回転手段8により物品40を改めて回転させることなく、物品40をトレー41に整列充填させることができる。
When these holding operations and holding unit rotating operations are performed for all of the four
すなわち、本実施形態の物品保持装置2および物品保持移載装置1によって、一のグリッパの保持および回転作業と他のグリッパの保持および回転作業とを平行して進行させることができるので、計数保持する対象物品40を高速に保持移載することができる
また、本実施形態の物品保持装置2および物品保持移載装置1によって、移動手段5の駆動手段30に負担を掛けることなく物品保持装置2を一定速度をもって高速に移動させることができる。
That is, the holding and rotating operation of one gripper and the holding and rotating operation of another gripper can be advanced in parallel by the
なお、本発明は、前述した実施形態などに限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。 In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above etc., A various change is possible as needed.
1 物品保持移載装置
2 物品保持装置
3 第1コンベヤ
3a 搬送面
4 第2コンベヤ
5 移動手段
6 保持部
6a 吸気口
6b 排気口
7 保持部移動手段
8 回転手段
8a 接続ロッド
8b 回転シャフト
8c 一端部
9 グリッパ
10 フレーム
10a 懸架部
11 回転手段支持部
11a、11b 矩形支持板
11c 支柱
12 保持部移動手段固定部
12a、12b 支柱
12c、12d アーム(中間、下方)
12c 中間アーム
12d 下方アーム
13 真空ポンプ
14 シャフト
14a 下端部
14b 上端部
15、16 接続部(下方、上方)
15 下方接続部
16 上方接続部
16a 穴部
17 接続部接続板
18 中間接続部
19 ベアリング
20 筐体
21 筐体接続板
22 ガイドロッド
23 固定ブラケット
24 エンコーダヘッド
24a エンコーダヘッド接続板
25 エンコーダスケール
26 リニアエンコーダ
27 第1ベースレール
28 第2ベースレール
29 タイミングベルト
30 駆動モータ
30a ギヤ
30b 他のギヤ
40 物品
41 トレー
FD 搬送方向
SC 移動経路
ZD 接離方向(Z方向)
DESCRIPTION OF
3a Conveying surface 4 Second conveyor 5 Moving means 6
12c Intermediate arm
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記物品を搬送するコンベヤと、
前記物品保持装置よりも前記物品の搬送方向上流側において前記物品の重心位置および向きを検出する物品検出手段と、
前記物品保持装置を移動させる移動手段とを備えており、
前記物品保持装置は、
搬送されている物品を上方から吸着保持する保持部と、
前記保持部を一端部に有して往復運動するシャフト、前記シャフトの内部に配設された磁石、前記シャフトを内包しながら前記磁石に対して電磁力による推進力を与えるコイル、および前記シャフトの往復移動を案内するガイドロッドを有する直動シャフトモータを備え、前記物品に対する接離方向に前記保持部を往復移動させる保持部移動手段と、
前記シャフトの他端部側において前記接離方向に穿設された2以上の穴部に挿設される2以上の接続ロッドを回転シャフトの一端部に有するステッピングモータを備え、前記保持部の中心を通過し前記接離方向と平行な仮想軸線を回転軸として前記保持部を回転させる回転手段と
を有するグリッパを複数個備えており、
前記移動手段は、前記接離方向を法線とする平面上において直交する二方向に前記物品保持装置を移動させるとともに、前記離間方向を法線とする平面上における前記物品保持装置の初期位置、前記コンベヤによって搬送される前記物品のうち最下流側から数えて前記グリッパの個数と同数の物品の各重心位置に対して前記物品保持装置の移動開始時から前記物品保持装置による各物品の保持時までの間に搬送される個々の物品の搬送量をそれぞれ加えた補正重心位置、および前記物品保持装置の移動先の位置を通過する1本の滑らかな補間曲線を前記物品保持装置の移動経路として演算処理する制御手段によって制御されていることを特徴とする物品保持移載装置。 An article holding device for holding an article;
A conveyor for conveying the article;
Article detection means for detecting the position and orientation of the center of gravity of the article on the upstream side in the conveyance direction of the article from the article holding device;
Moving means for moving the article holding device,
The article holding device is
A holding unit for sucking and holding articles being conveyed from above ;
A shaft having the holding portion at one end thereof and reciprocating, a magnet disposed inside the shaft, a coil that encloses the shaft and applies a propulsive force by an electromagnetic force to the magnet, and the shaft A holding unit moving means that includes a linear motion shaft motor having a guide rod that guides reciprocating movement, and that reciprocates the holding unit in a direction of contact with and away from the article;
A stepping motor having two or more connecting rods inserted into two or more holes drilled in the contact / separation direction on the other end of the shaft at one end of the rotating shaft; A plurality of grippers having a rotating means for rotating the holding portion about a virtual axis that passes through the axis and is parallel to the contact / separation direction ,
The moving means moves the article holding device in two directions orthogonal to each other on a plane with the contact / separation direction as a normal line, and an initial position of the article holding device on a plane with the separation direction as a normal line, At the time of holding each article by the article holding apparatus from the start of movement of the article holding apparatus with respect to the gravity center positions of the same number of articles as counted from the most downstream side among the articles conveyed by the conveyor The corrected center of gravity position to which the conveyance amount of each article conveyed in between is added, and one smooth interpolation curve passing through the position of the movement destination of the article holding apparatus is used as the movement path of the article holding apparatus. An article holding / transferring apparatus controlled by a control means for arithmetic processing .
前記二方向のうちの一方向に前記物品保持装置を懸架しながらスライドさせる第1スライドレールと、
前記第1スライドレールを下方から支持しながら前記一方向と直交する他方向にスライドさせる第2スライドレールと、
前記第1スライドレールの上方および前記第2スライドレールの上方から前記物品保持装置および前記第1スライドレールにそれぞれ接続されたタイミングベルトを回転駆動させる駆動手段とを有していることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の物品保持移載装置。 The moving means is
A first slide rail that slides while suspending the article holding device in one of the two directions;
A second slide rail that slides in the other direction orthogonal to the one direction while supporting the first slide rail from below;
Drive means for rotating the timing belt connected to the article holding device and the first slide rail from above the first slide rail and from the upper side of the second slide rail, respectively. The article holding / transferring apparatus according to claim 1 or 2.
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