JP5088834B2 - 物体の処理及び／又は搬送装置 - Google Patents

Description

本発明は、物体、特にチョコレート製品の製造に用いる型を、少なくとも１つのレールに沿って移動する、２つの外部キャリッジ及び１つの内部キャリッジにれんけつされ、外部キャリッジと交差する１つの外部アーム及び内部キャリッジと交差する内部アームを含む少なくとも３つのアームに装着された把持装置を用いて処理及び／又は搬送する装置に関する。

上記のような技術は周知であり、種々の形式の装置が上市されている。これらは、ロボットとして供され、物体がある場所から別の場所まで自動的に移送される。例えば、特許文献１にはプリント回路基板を操作する装置が記載されている。この装置のハウジングには、基板を斜めの壁部を有するカセットから取出したり積み上げたりできるように、吸引機構を有する搬送装置が備えられている。搬送装置には、基板の吸引機構を取付けたピストン棒を駆動する油圧シリンダーが備えられている。シリンダーは軸の周りを回転し、基板出し入れはピストン棒により実行される。

同様に、特許文献２には、プリント回路基板と粘着層（プリプレグ）とを結びつける装置が記載されている。これは、レールを走行するキャリッジに取付けた吸引盤により実行される。
特許文献３には、加工又は搬送用のリニアロボットが記載されている。この装置は、機械枠、可動な架台及び２つのレールから構成されている。可動な架台は、連結部材によりレールに連結され、２つの連結部材は自身の連結点により架台と連結されている。この可動の架台に、把持装置又は工具を固定することができる。
更に、特許文献４には、物体を移動し平面に位置決めする装置が開示されている。実施例では、それぞれがキャリッジと連結された３つのアームにより物体が扱われる。これらのアームは、２つの隣り合ったキャリッジにより共通の連結点又はそれぞれに隣り合った連結点を形成している。更に、内部アームと外部アームが交差し、２つの外部アームが工具の共通の連結点を形成している実施例も記載されている。
同様に、内部アームと外部アームが交差することは特許文献５にも記載されている。

本出願は、食品分野における物体の搬送及びプラリーネなどの菓子類の製造に関する発明である。種々の形状の菓子類が製造され、硬化させるために次の工程に移送される。今日までこれらは、油圧又は空気圧で作動する市販のロボットにより行なわれていたが、衛生上の懸念がある。更に、このような油圧ロッボトにより多種の形状の分配ノズルを割振る速度及び正確性を達成することは難しく、改めるべき点が残されている。

独国実用新案公開第２９９２０９９５Ｕ１号明細書 独国実用新案公開第２９６２２２８６Ｕ１号明細書 米国特許第６５５７２３５Ｂ１号明細書 国際公開第９９／０８８３２Ａ１号パンフレット 国際公開第９９／３２２５６Ａ１号パンフレット

本発明の課題は、安価で簡単に製造でき、極めて正確に作動する物体の処理及び／又は搬送装置を開発することである。

外部アームと交差している内部アームを、外部アームとの共通連結点として把持装置に形成するか、別の外部アームと交差させ連結点を越えて把持装置の独自の連結点として形成することにより上記課題が解決される。

この構成により、把持装置が安定し案内の正確性が増す。更に、把持装置は上昇又は下降のみならず旋回が可能となる。これにより把持装置は多面的に装着できる。

第１及び第２の実施例では、２つのアームが平行四辺形に形成、すなわち２つのアームは把持装置の同じ側に面するように配置されている。把持装置の別の側に面している第３のアームは平行四辺形と交差するか少なくとも１つのアームと交差する。これによって、装置全体の幅を狭くできる。

それに対して、別の実施例では、アームは平行四辺形には形成されず、１つ又は複数のレールを随意に走行するように構成されている。これにより、それぞれのアームを動かせて、把持装置は１つの連結点の周りを例えば３６０°までも回転させることができる。

また、別の実施例では、２つのアームは短く形成され、短いアームは、長いアームを有する平行四辺形に属する。２つの短いアームの自由端は中間連結点に連結され、この連結点には把持装置と連結された２つのアーム片が連結されている。このように連結されたアームを用いて、把持装置が所定の動きをするように操作できる。

上記の実施例は随意に展開でき、それも本発明の範囲である。

更に、把持装置の面に斜め形成された受け面を有する上部構造を備えて、把持装置が特殊な動きをする構成も考えられる。

把持装置の三次元的動きを可能とするために、上述のレールに更にレールを追加してもよい。その場合、リニア駆動機構は第１と第２のレールの間に配置することが好ましい。第２のレールは第１のレールに対して斜めか又は直角に走行させるべきである。

更に、キャリッジとレールの間にリニア駆動機構を配置することも考えられる。

リニア駆動機構又はリニアモータとは電動駆動機械と解釈される。周知の回転機械とは異なって、リニアモータはそれに連結された物体と共に、回転ではなく直線的に動く（並進運動）。回転するステップモータを平面に展開すれば、リニアモータの構築が可能である。そのようなリニアモータは、例えば、独国特許出願公開第１０２００５０４７８１９Ａ１号明細書に記載されているので、ここではこれ以上言及しない。

本発明の場合、レールとキャリッジの間にリニア駆動機構が配置されている。例えば、極性が交互に変化する永久磁石条を、固定子としてレール上に配置してもよい。リニアモータの可動部は、空隙により隔てられ、可動部には励磁されるコイルが備えられ、これによりリニア駆動機構が作動できるように構成される。当然のことながら、この構成を逆にしてもよい。

リニアモータは極めて有効である。一つには、ギアが無くても作動するので、操作がし易く、組込み易い。また、磨耗しないので、クリーンルームにも設置できる。更に、極めて大きく加速でき、しかも極めて正確に設定位置又は搬送位置を維持できる。

加速度が大きいため、作業が加速されるが、大きな加速度により重量が増大する移送すべき物体を保持するする必要があるので、キャリッジに連結した搬送機構を設ける必要がある。このために把持装置に、レールに沿って移動可能なキャリッジに連結されたアームが更に連結される。これら及び以下に述べる特徴の権利保護には依存しないが、キャリッジが２つの場合には、１つ又は２つのリニアモータを備えることが望ましい。このように、把持装置は、振り子状の動きを封じられたアームに依存するのみならず、第２のアームにも支えられる。この構成では２つのアームとレールは三角形を形成するように配置されることが好ましい。この場合、アームのみが加圧及び牽引状態を維持するように配置されるべきである。

本発明による好適な実施例では、把持装置とキャリッジの間に付勢機構が備えられている。付勢機構とは、油圧、空気圧、電気又は例えばコイルバネのような機械的装置である。特に、上述のリニアモータを用いる場合には、これらの付勢機構が必要となる。装置への電流が止まると、把持装置が下方へ落下するおそれが生ずる。この落下は、緊急停止機構として形成された付勢機構により防止される。

本発明は、ロボット又は工具による作業などの多目的な用途に適している。先ずは、チョコレート製品の製造に使用することが考えられる。この場合、装置は例えば、欧州出願特許公開第０９８１２８０Ａ１に記載されているように、チョコレート製品を形成する型の移動に用いられる。型を移動するために、本発明による装置は、面盤に配置され垂直方向に作動する。

本発明による装置は、例えば独国実用新案公開第２９８２０５６４号明細書と同じように、型を更に移動させるか、型から余分なチョコレートの除去にも用いられる。この場合、把持装置には工具が装着されている。例えば、その工具は、上方から型の上に斜めに降下し、チョコレート型に充填して冷却した後に、型から突出したチョコレートを取除くスクレーパーである。センサー、次いで作業工程の速度及び圧力が設定される。このことにも、上述のリニア駆動機構が適している。

実施例１の装置による物体の搬送の段階を示す側面図 実施例１の装置による物体の搬送の段階を示す側面図 実施例２の装置による物体の搬送の段階を示す側面図 実施例２の装置による物体の搬送の段階を示す側面図 実施例３の装置による物体の搬送の段階を示す側面図 実施例３の装置による物体の搬送の段階を示す側面図 実施例４の装置による物体の搬送の段階を示す側面図 実施例４の装置による物体の搬送の段階を示す側面図 実施例５の装置による物体の搬送の一段階を示す側面図 実施例６の装置による物体の搬送の一段階を示す側面図 実施例７の装置による物体の搬送の一段階を示す側面図 実施例８の物体を処理する装置の斜視図 本発明による物体を処理する装置のリニア駆動機構周りを示す前面図

以下、本発明の利点、特徴及び詳細について、図面を用いて説明する。

図１（ａ）〜（ｆ）に示すように、レール１には、該レールに沿って可動の３つのキャリッジ２．１〜２．３が備えられている。連結点４．１〜４．３によりアーム３．１〜３．３の一端がそれぞれのキャリッジ２．１〜２．３に連結されている。アーム３．２の他端は、連結点５により把持装置６に連結され、アーム３．１、３．２の他端は把持装置６に備えられた共通の連結点７に連結されている。把持装置６の表面８には、移動すべき物体１０を保持する例えば吸盤のような把持機構９備えられている。物体１０は容器１１に入れられ、例えばコンベアベルトのような搬送面１２へと移動される。

次に、本発明の作用を説明する。

図１（ａ）に示すように、キャリッジ２．１〜２．３を動かすことにより、把持装置６が容器１１の上方に移動する。図１（ｂ）に示すように、把持装置６を物体１０の上へと垂直に降下させるために、３つの全キャリッジ２．１〜２．３は同一の軌道を走行してキャリッジ２．２、２．３がキャリッジ２．１に向かうように移動する。物体１０を容器１１から垂直に持上げるために、キャリッジ２．１〜２．３は同一の軌道を戻り、図１（ｃ）に示すように図１（ａ）の初期状態に戻る。

図１（ｄ）に示すように、キャリッジ２．１〜２．３は、物体１０が搬送面１２の上方の位置に達するまで、同一軌道を右方向へ走行する。次いで、図１（ｅ）に示すように３つのキャリッジ２．１〜２．３は同一の軌道を、キャリッジ２．１がキャリッジ２．２、２．３に近付くように走行する。これにより、把持装置６は物体１０と共に搬送面１２上へと降下する。

図１（ｆ）に示すように、把持機構９は解放され、キャリッジ２．１〜２．３は図１（ｄ）と同じ状態に戻り、物体１０は搬送面１２上に留まる。

図２（ａ）〜（ｆ）に示す物体を搬送する装置である本実施例は、２つのアーム３．４、３．５が短く形成されている点において、図１（ａ）〜（ｆ）に示す実施例とは異なっており、この短いアームは中間連結点１３により、２つのアーム片１４．１、１４．２に連結されており、更に２つのアーム片は連結点５及び連結点７により把持装置６と連結されている。この実施形態を用いても、図１（ａ）〜（ｆ）に示すような工程を実行できる。すなわち、図２（ｂ）は把持装置６の物体１０への降下を示し、図２（ｃ）は物体１０の容器１１からの上昇を示し、図２（ｄ）は物体１０の搬送面１２の上方への移動を示し、図２（ｅ）は物体１０の搬送面１２への降下を示し、図２（ｆ）は、物体１０が把持機構９から解放されて搬送面１２に留まった状態を示している。

図１（ａ）〜（ｆ）に示す実施例の装置を用いて物体の移動ができるが、キャリッジ２．１〜２．３を様々に走行させることにより把持装置６を傾斜させることが可能であり、図３（ａ）〜（ｆ）に示すように、図２（ａ）〜（ｆ）に示す実施例の把持装置を中間連結点１３の周りを回転させることもできる。このために、図示されてはいないが、レール１の後方の別のレールに少なくともキャリッジ２．３を配置することは適切ではあるが、必ずしも必要ではない。

図３（ａ）に示すように、キャリッジ２．１〜２．３は互いに、密集して配置されている。この場合、把持装置６は、９０°以上回転して容器１１に対して傾斜している台１５から物体１０を取外すことができる。このため、２つのキャリッジ２．１、２．２は、離れて走行し且つ全てのキャリッジが傾斜した状態の台１５へと移動する。これによって、把持機構９は、図３（ｂ）に示すように物体１０を傾斜した状態で把持する。次いで、図３（ｃ）に示すように、キャリッジ２．１〜２．３は、把持機構９が物体１０を保持したまま図３（ａ）の状態に戻る。その後、キャリッジ２．１〜２．３は互いに離れるように走行して把持装置６を旋回させ、図３（ｄ）に示すように、物体１０は容器１１の上方に運ばれる。

図３（ｅ）に示すように、２つのキャリッジ２．１、２．２は近付くように動き、キャリッジ２．３はキャリッジ２．１に追随する。これにより、把持装置６は垂直に降下し、物体１０が容器１１に渡される。次いで、キャリッジ２．１〜２．３は図３（ｄ）に示す状態に戻るが、図３（ｆ）に示すように物体１０は容器１１内に留まる。

図１（ａ）〜（ｆ）に示す実施例では、キャリッジ２．１〜２．３は同一のレール１に配置されているが、把持装置を大きく旋回させる場合には、第１のレールの後方に第２のレールを配置する必要がある。図４（ａ）〜（ｆ）に示す本実施例では、キャリッジ２．１、２．３は同じレール上に在り、キャリッジ２．２は専用のレールに配置されている。この構成では、把持装置６は連結点５の周りを３６０°旋回可能となる。

本実施例では、把持装置６の表面８に上部構造１６が備えられ、その傾斜した受け面１７には把持機構９が備えられている。台１５が把持装置６に到達すべき位置にない場合には、この上部構造１６により、物体１０を台１５から取外すことが可能となる。図４（ａ）わかるように、アーム３．２はほぼ垂直に立っておりキャリッジ２．１、２．３は互いに離れるように走行する。キャリッジ２．１及び２．３が左方へ走行しても、把持装置６は連結点５の周りを旋回し、把持機構９が、台１５と対向するように把持機構９を受け渡し位置まで上昇させる。これは、上部構造１６により調整される。図４（ｂ）、（ｃ）に示すように、キャリッジ２．１〜２．３の走行を制御することにより、把持機構９は、物体１０と対向し、台１５から取外すように作動する。

物体１０を、容器１０の上方にほぼ水平になるように搬送するために、把持装置６を連結点７の周りを逆に回転させる必要がある。図４（ｄ）、（ｅ）に示すように、キャリッジ２．２がキャリッジ２．３を通過することにより実行される。図４（ｆ）に示す状態は、図４（ｄ）と同じである。

図５に示すように、把持装置６は平行四辺形状に連結されたアーム３．２及び３．３を介して共通のキャリッジ２．４に連結され、キャリッジ２．１のみは、アーム３．１に連結されている。ここでは、アーム３．１は、把持装置６にアーム３．２又は３．３と共通の旋回点を有しておらず、アーム３．３が把持装置６に連結点２９を備えている。この連結点２９は、連結点５及び連結点７の間に配置されている。図示されてはいないが、アーム３．１を連結点２９と連結させ、アーム３．３を連結点７に連結させることも考えられる。しかし、この場合、装置全体が大きく構成されることなる。

把持装置６が、キャリッジ２．４に平行四辺形的に連結され、特別な連結点２９を備えたことにより、把持装置６は旋回せずに安定して上下にのみ移動できるようになる。

図６に示す本実施例は、把持装置６に、キャリッジ２．４に連結された付勢機構３０が付け加えられ点が図５に示す実施例と異なっている。本実施例において、付勢機構３０はコイルバネとして形成され連結点２９に連結されている。この付勢機構３０により、停電しても把持装置６は、落下せずにその位置に確実に保持される。

図７に示す本実施例は、共通のキャリッジの代わりに、各々のアーム３．１〜３．３が、レール１にそれぞれのキャリッジ２．１〜２．３を備えた点が図６に示す実施例と異なっている。これにより、把持装置６は、例えば連結点２９の周りを旋回可能となる。

図８は、本発明による装置が物体の移動ばかりでなく、処理又は加工にも適していることを示している。本実施例では、物体１０．１はテーブル３１上に在る。更に、装置は垂直な面盤に配置され且つ不図示の壁に備えられて、キャリッジ２．１及び２．４に取付けられたアーム３．１〜３．３は水平方向に動かされることが図からわかる。ここでは取付け板として形成されている把持装置６に工具３２が備えられている。

本発明では、キャリッジの動きはリニア駆動機構により行なわれる。そのような駆動機構を図９に模式的に示す。本実施例では、リニア駆動機構１８は、断面が横たわったＩ字状のレール１に載置されている。リニア駆動機構１８から予測されるように、レール１の表面に極性を交互に配列した永久磁石条１９が備えられている。

これらの永久磁石条１９の上方に空隙２０に隔てられて、励磁用のコイル２１が備えられている。レール１を囲んでいる箱状のキャリッジのハウジング２２は、このコイルによりレール１に沿って直線状に動かされる。該ハウジングは、リニア駆動機構１８の側面を、案内レール２３．１、２３．２に対して押しつけている。案内レール２３．１、２３．２は走行レール２４．１、２４．２と噛合っている。

ハウジング２２の下方に、連結点４．１としての連結ボルト２６により貫通された保持板２５．１、２５．２が備えられている。この連結ボルト２６にアーム３．１が取り付けられ、該アームの他端にも連結点７としての連結ボルト２７が備えられている。この連結ボルトに把持装置６が可撓的に固定されている。

１ レール
２ キャリッジ
３ アーム
４ 連結点
５ 連結点
６ 把持装置
７ （共通の）連結点
８ 表面
９ 把持機構
１０ 物体
１１ 容器
１２ 搬送面
１３ 中間連結点
１４ アーム片
１５ 台
１６ 上部構造
１７ 受け面
１８ リニア駆動機構
１９ 永久磁石条
２０ 空隙
２１ コイル
２２ ハウジング
２３ 案内レール
２４ 走行レール
２５ 保持板
２６ 連結ボルト
２７ 連結ボルト
２９ 連結点
３０ 付勢機構
３１ テーブル
３２ 工具

Claims (15)

1. 物体（１０）を、少なくとも１つのレール（１）に沿って移動可能な２つの外部キャリッジ（２．１、２．３）及び１つの内部キャリッジ（２．２）に連結された少なくとも３つのアーム（３．１〜３．５）に装着された把持装置（６）を用いて処理及び／又は搬送する装置であって、
   外部キャリッジ（２．１）に連結した外部アーム（３．１）は、内部キャリッジ（２．２）と連結した内部アームと交差し、
   内部アーム（３．２）に交差している外部アーム（３．１）は、他の外部アーム（３．３）と把持装置（６）の共通連結点（７）を形成するか又は外部アーム（３．１）が他の外部アーム（３．３）と交差し共通連結点（７）以外の把持装置との連結点（２９）を形成していることを特徴とする装置。
2. 内部及び外部アーム（３．２、３．３）は平行四辺形を形成し、他の外部アーム（３．１）が該平行四辺形に交差していることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 少なくとも１つの外部アーム及び内部アーム（３．４、３．５）は、共にキャリッジ（２．１、２．２）と把持装置（６）の間の連結点（１３）に連結されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の装置。
4. ２つのアーム（３．４、３．５）は中間の連結点（１３）において２つのアーム片（１４．１、１４．２）に可撓的に連結され、該アーム片の他端は離れて把持装置（６）に連結されていることを特徴とする請求項３に記載の装置。
5. 少なくとも２つのキャリッジ（２．１〜２．３）は同一のレール（１）に沿って可動であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の装置。
6. 把持装置（６）の面（８）に傾斜した受け面（１７）を有する上部構造（１６）が備えられていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の装置。
7. キャリッジ（２．１〜２．４）と把持装置（６）の間に付勢機構（３０）が備えられていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の装置。
8. キャリッジ（２．１〜２．４）とレール（１）の間にリニア駆動機構（１８）が配置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の装置。
9. リニア駆動機構（１８）はレール（１）上に備えられていることを特徴とする請求項８に記載の装置。
10. ハウジング（２２）を有するキャリッジ（２．１〜２．３）はレール（１）と噛合っていることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の装置。
11. レール（１）は横たわったＩ字状の断面を有していることを特徴とする請求項８ないし請求項１０のいずれか１項に記載の装置。
12. キャリッジ（２．１〜２．３）はリニア駆動機構（１８）の両側の近傍に備えられた案内レール（２３．１、２３．２）上に支えられていることを特徴とする請求項８ないし請求項１１のいずれか１項に記載の装置。
13. レール（１）上に固定子としての永久磁石条（１９）が配置され且つキャリッジ（２．１〜２．３）にコイル（２１）が直線状に配置され、永久磁石条（１９）とコイル（２１）の間に空隙（２０）が設けられていることを特徴とする請求項８ないし請求項１２のいずれか１項に記載の装置。
14. リニア駆動機構（１８）にこれに対して斜めに走行する第二のリニア駆動機構（２８）が配置されていることを特徴とする請求項８ないし請求項１３のいずれか１項に記載の装置。
15. チョコレート製品を製造する方法であって、
    チョコレート製品の加工及び／又は搬送に請求項１ないし請求項１４のいずれか１項に記載の装置を用いることを特徴とする方法。

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