JP5657751B1 - 対象物を吸引して搬送する搬送装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】簡易な構成により複数種類の対象物の搬送を行う搬送装置を提供する。【解決手段】対象物を吸引可能な吸引部2と、吸引部2を移動する搬送部1と、を備える。吸引部2は、搬送部1に取り付けられたベース部材3と、複数種類の対象物に対応して設けられ、それぞれが一端部にエア流入口44を、他端部にエア流出口45を有する複数のノズル4と、エア流出口45に面した封止部65aを有し、ベース部材3に取り付けられ、複数のノズル4の他端部側を格納する格納室5を形成する格納室形成部6と、格納室5の内部に負圧を発生させる負圧発生部21,22と、複数のノズルのうち対象物の種類に応じて選択されたノズル43のエア流出口が封止部65aから離間し、非選択のノズル41,42のエア流出口45が封止部65aに突き当てられて封止されるように、複数のノズル4を駆動する駆動部7と、を備える。【選択図】図2
Description
本発明は、対象物を吸引して搬送する搬送装置に関する。
従来より、ノズルを介してワーク等の対象物を吸引して搬送するようにした装置が知られている(例えば特許文献1、2参照)。特許文献1記載の装置では、ロボットの先端部に取り付けられた単一のノズルを用いて対象物を吸引する。特許文献2記載の装置では、実装ヘッドにノズルを着脱可能に装着し、対象物の種類に応じたノズルを用いて対象物を吸引する。
しかしながら、特許文献1記載の装置のように単一のノズルを用いる構成では、様々な種類の対象物を吸引することが困難である。また、特許文献2記載の装置のように対象物の種類に応じてノズルを交換する構成では、装置構成が複雑となるばかりか、作業効率が低下する。
本発明による搬送装置は、対象物を吸引可能な吸引部と、吸引部を移動する搬送部とを備える。吸引部は、搬送部に取り付けられたベース部材と、複数種類の対象物に対応して設けられた複数のノズルであって、それぞれが一端部にエア流入口を、他端部にエア流出口を有する複数のノズルと、ベース部材に取り付けられ、複数のノズルの他端部側を格納する格納室を形成する格納室形成部であって、エア流出口に面した封止部を有する格納室形成部と、格納室の内部に負圧を発生させる負圧発生部と、複数のノズルのうち対象物の種類に応じて選択されたノズルのエア流出口が封止部から離間し、非選択のノズルのエア流出口が封止部に突き当てられて封止されるように、複数のノズルを駆動する駆動部と、を備える。
本発明によれば、対象物の種類に応じて選択されたノズルのエア流出口を封止部から離間し、非選択のノズルのエア流出口を封止部に突き当てて封止するようにしたので、簡易な装置構成により、種々の種類の対象物の搬送作業を効率よく行うことができる。
以下、図1〜図7を参照して本発明の実施形態について説明する。図1は、本発明の実施形態に係る搬送装置100の全体構成を示す斜視図である。この搬送装置100は、産業用ロボット1と、吸引装置2とを備える。
ロボット1は、ベース11と、ベース11の上方に旋回可能に設けられた旋回部12と、旋回部12に回転可能に支持された下部アーム13と、下部アーム13の先端部に回転可能に支持された上部アーム14と、上部アーム14の先端部に回転可能に支持されたハンド部15とを有し、ハンド部15の先端部に吸引装置2が設けられている。旋回部12はベース11に対し、下部アーム13は旋回部12に対し、上部アーム14は下部アーム13に対し、ハンド部15は上部アーム14に対し、それぞれサーボモータ(図5のロボット駆動用モータ16)により回転駆動される。したがって、吸引装置2は、ロボット10の駆動により3次元空間を移動可能であり、その姿勢を変化することもできる。
図2は、図1の吸引装置2の拡大斜視図であり、図3は、図2とは異なる方向から見た吸引装置2の拡大斜視図である。なお、以下では、便宜上図示のように前後方向、左右方向および上下方向を定義し、この定義に従い吸引装置2の構成を説明する。図2は、吸引装置2を斜め前方から見た図であり、図3は斜め後方から見た図である。
図2,3に示すように、吸引装置2は、ハンド部15の先端部に取り付けられたベース部材3と、ベース部材3の前側に昇降可能(上下方向に移動可能)に設けられた複数(図では3本)のノズル4と、ベース部材3に取り付けられ、複数のノズル4の上部を格納する格納室5を形成する格納ケース6と、一端部が格納室5に接続され、他端部が吸引ポンプ21(図1)に接続された吸引ホース22と、複数のノズル4を個別に昇降させる複数(3本)のエアシリンダ7とを有する。
ベース部材3は、ハンド部15に固定され、前後左右方向に延在する平板部31と、平板部31の前端部から上方に立ち上がる平板部32とを有する。平板部32の前面には、上下方向に延在する左右一対の側板33がボルト34により固定され、格納ケース6は側板33に支持されている。さらに平板部32の前面には、各ノズル4に対応して左右方向複数(3個)のガイド35が上下方向に延設され、各ガイド35に沿って把持プレート36がそれぞれ昇降可能に支持されている。
図4は、図2の格納ケース6の一部を切断して示す斜視図である。複数のノズル4は、それぞれ略円筒形状を呈し、対象物の種類に対応して互いに異なる径を有する。図4において、左側、中央、右側のノズル4をそれぞれ41、42、43で表すと、ノズル41の径が最も大きく、ノズル43の径が最も小さくなっている。なお、ノズル41〜43の上下方向の長さは互いに等しい。ノズル41〜43は、それぞれ下端にエア流入口44を有し、上端にエア流出口45を有する。ノズル41〜43の上下方向中央部には、把持プレート36により把持される把持部41a〜43aが設けられ、把持プレート36の昇降動作によりノズル41〜43が昇降する。
格納ケース6は、上下方向中央部を境にして上側ケース部61と下側ケース部62とに大別できる。上側ケース部61は、格納ケース6の左右方向全域にわたってボックス状の単一の格納室5を形成する。下側ケース部62には、左右2か所に、下側ケース部62を前後方向に貫通する長穴63が設けられ、下側ケース部62は長穴63によって左右方向に3分割されている。分割された各下側ケース部62には、それぞれ上下方向に貫通孔64が開口され、上側ケース部61内の格納室5は、3つの貫通孔64に分岐している。各貫通孔64にはそれぞれノズル41〜43がスライド可能に挿入されている。ノズル41〜43の外周面と貫通孔64の内周面との間には図示しないシール部が設けられ、格納室5の密閉が確保されている。
図3,4に示すように、複数のエアシリンダ7(7a〜7c)は、ベース部材3の平板部32と格納ケース6との間に配置され、上下方向に延在している。各エアシリンダ7は、ベース部材3(平板部32、側板33)に固定されたシリンダ部71と、シリンダ部71にスライド可能に挿入されたロッド部72とを有し、ロッド部72の下端部に把持プレート36が固定されている。シリンダ部71の上端部には、図示しないホースを介して圧縮エアが供給されるエア供給部73が設けられている。エア供給部73からシリンダ部71への圧縮エアの供給を制御することで、エアシリンダ7が伸縮し、これにより把持プレート36がノズル4と一体に昇降する。
図4では、ノズル41,42が最大に上昇している。この状態を格納状態という。格納状態においては、ノズル41,42の上端部が格納ケース6の上壁65の内壁面65aに押し当てられ、エア流出口45が閉塞されている。このとき、ノズル41,42は、把持部43aよりも下側が格納ケース6から突出している。一方、図4では、ノズル43が最大に降下している。この状態を使用状態という。使用状態においては、ノズル43の上端部が内壁面65aから離間して、貫通孔64の途中に位置し、エア流出口45が格納室5に面して開放されている。このとき、ノズル43は他のノズル41,42よりも下方に突出している。なお、使用状態、格納状態いずれの場合にも、エア流入口44は大気に面している。
図3に示すように、格納ケース6の後面には、ノズル4に対応して複数(3個)の圧力センサ75(75a〜75c)が取り付けられている。各圧力センサ75は、下側ケース62の3つの貫通孔64に、より具体的には、使用状態にあるノズル4の流出口45よりも上方の空間に連通している。ノズル4の下端部に対象物が吸引されると、エア流入口44が閉塞され、ノズル4内のエアの流れが停止する。このとき圧力センサ75の検出値が変化する。この圧力センサ75の検出値の変化に基づき、対象物が吸引されたか否かを判別できる。
図5は、本実施形態に係る搬送装置100の制御構成を示すブロック図である。コントローラ50は、CPU,ROM,RAM,その他の周辺回路などを有する演算処理装置を含んで構成される。コントローラ50には、入力部51と、圧力センサ75a〜75cとが接続されている。入力部51は、対象物の搬送開始指令や対象物の種類等を入力する。コントローラ50は、これら入力部51と圧力センサ75a〜75cとからの信号に基づき所定の処理を実行し、吸引ポンプ21と、エアシリンダ7a〜7cと、ロボット駆動用モータ16とに制御信号を出力する。
図6は、第1の位置にバラ積みされた対象物としてのワークの中からワークを取り出した後、第2の位置へ搬送する対象物搬送作業時におけるコントローラ50での処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは、例えば入力部51の操作によりワークの種類(形状や大きさ等)を入力した後、搬送開始指令が入力されると開始される。なお、ノズル41〜43は、搬送開始指令を入力する前に全て格納状態に移動しておく。入力部51でワークの種類を入力する代わりに、使用するノズル41〜43を入力してもよい。
ステップS1では、吸引ポンプ21に制御信号を出力し、吸引ポンプ21を作動する。このとき、ノズル41〜43のエア流出口45は格納ケース6の上壁65の内壁面65aに当接しているため、ノズル41〜43内をエアが流れない。
ステップS2では、入力部51で入力されたワークの種類に対応したノズル4を対象物用ノズルとして選択する。例えば、大きなワークの場合には大径のノズル41が選択され、小さなワークの場合には小径のノズル43が選択される。以下では、ノズル43が選択され、ノズル41,42が非選択であるとして説明する。
ステップS2ではさらに、選択された対象物用ノズル43に対応したエアシリンダ7cに制御信号を出力し、エアシリンダ7cを下降する。これにより図4に示すように対象物用ノズル43が下降し、エア流出口45が開放される。すなわち対象物用ノズル43が使用状態となる。その結果、エア流入口44を介して対象物用ノズル43内をエアが流れ、格納室5が負圧となって、対象物用ノズル43によるワークの吸引が可能となる。この場合、他のノズル41,42は格納状態のままである。したがって、他のノズル41,42内にはエアが流れず、他のノズル41,42でワークが吸引されることを防止できる。
ステップS3では、ロボット駆動用モータ16に制御信号を出力し、対象物用ノズル43を第1の位置に向けて移動する。
ステップS4では、圧力センサ75a〜75cからの検出値に基づき、対象物用ノズル43がワークに当接したか否かを判定する。すなわち、対象物用ノズル43が下降した状態で、対象物用ノズル43の下端部がワークに当接すると、ワークが吸引されてエア流入口44が塞がれ、圧力センサ75cの検出値が変化する。したがって、ステップS4では、圧力センサ75cの検出値が所定の閾値を超えて変化したか否かを判定することにより、対象物用ノズル43の当接の有無を判定する。ステップS4が肯定されるとステップS5に進み、否定されるとステップS3に戻る。
ステップS5では、ロボット駆動用モータ16に制御信号を出力し、対象物用ノズル43を使用状態としたまま、つまり対象物用ノズル43を他のノズル41,42よりも突出させた状態で、第2の位置に向けて移動する。
ステップS6では、対象物用ノズル43が第2の位置に到達した状態で、吸引ポンプ21の作動を停止する。これにより対象物用ノズル43からワークが取り外され(取り置き)、ワークが第2の位置に搬送される。
本実施形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
(1)吸引装置2は、ロボット1に取り付けられたベース部材3と、複数種類の対象物に対応して設けられた複数のノズル41〜43と、ベース部材3に取り付けられ、複数のノズル41〜43のエア流出口45側を格納する格納室5を形成するとともに、エア流出口45に面した内壁面65aを有する格納ケース6と、格納室5の内部に負圧を発生させる吸引ポンプ21と、複数のノズル41〜43のうち対象物の種類に応じて選択されたノズル43のエア流出口45が内壁面65aから離間し、非選択のノズル41,42のエア流出口55が内壁面65aに突き当てられて封止されるように、複数のノズル41〜43を駆動するエアシリンダ7とを備える。
(1)吸引装置2は、ロボット1に取り付けられたベース部材3と、複数種類の対象物に対応して設けられた複数のノズル41〜43と、ベース部材3に取り付けられ、複数のノズル41〜43のエア流出口45側を格納する格納室5を形成するとともに、エア流出口45に面した内壁面65aを有する格納ケース6と、格納室5の内部に負圧を発生させる吸引ポンプ21と、複数のノズル41〜43のうち対象物の種類に応じて選択されたノズル43のエア流出口45が内壁面65aから離間し、非選択のノズル41,42のエア流出口55が内壁面65aに突き当てられて封止されるように、複数のノズル41〜43を駆動するエアシリンダ7とを備える。
これにより、対象物の種類に応じてノズル4を交換する必要がなく、簡易な構成で、複数種類の対象物の搬送作業を効率よく行うことができる。また、複数のノズルを有する装置において、各ノズルへの吸引ライン切替用の電磁弁を備える必要がなく、搬送装置を容易かつ安価に構成できる。すなわち、複数のノズルを単にロボットに取り付け、各ノズルに電磁弁を介して吸引ポンプを接続する場合、ノズル毎に吸引ホースと電磁弁とが必要となる。この場合、吸引ホースが複数本必要となるため、吸引ホースの引き回しが困難である。また、電磁弁をロボット先端部に設けた場合、ロボット先端部における重力が増大するため、その分、可搬質量の大きなロボットを使用する必要がある。この点、本実施形態では、吸引ライン切替用の電磁弁を用いる必要がないため、ロボット先端部における重力の増大を防ぐことができ、吸引ホースの引き回しも簡単である。
(2)吸引装置2を汎用のロボット1に取り付けるため、対象物を広範囲にわたり容易に取り出しおよび取り置きすることができる。
(3)エアシリンダ7によりノズル4を移動して使用状態または格納状態とするので、ノズル4を第1の位置へ移動してノズル先端部が対象物に押し付けられたときにエアシリンダ7が伸縮し、対象物に対するダメージを低減することができる。
(4)各ノズル41〜43に対応して圧力センサ75a〜75cを設け、圧力センサ75a〜75cの検出値に基づき対象物の吸引の有無を判定するようにしたので、対象物を吸引した状態での搬送作業を確実に行うことができる。
なお、上記実施形態では、ノズル41〜43毎に圧力センサ75a〜75cを設けたが、圧力検出器としての圧力センサ75を他の位置に設けてもよい。図7は、図1の変形例を示す搬送装置100の斜視図である。図7では、吸引装置2と作動装置21とを接続する吸引ホース22に圧力センサ75dが設けられている。この場合、対象物用ノズル43の下端部にワークが吸引されると、エア流入口44が閉塞され、吸引ホース22のエアの流れが変化する。これにより判定部としてのコントローラ50で、ワークの吸引の有無を判定することができる。図7の構成では、圧力センサ75の数を低減することができ、搬送装置100をより安価に構成できる。
上記実施形態では、吸引部としての吸引装置2をロボット1により搬送するようにしたが、ロボット1以外を搬送部として用いることもできる。上記実施形態では、複数のノズル41〜43のうち、対象物の種類に応じて選択された単一のノズル(例えばノズル43)を使用状態とし、非選択のノズル41,42を格納状態としたが、複数のノズルを使用状態として選択してもよい。複数のノズル41〜43を互いに異なる径としたが、エア流入口44とエア流出口45とを有するのであれば、ノズルの長さや形状が互いに異なってもよい。格納状態において、ノズル4の流出口45を格納ケース6の内壁面65aに当接させるようにしたが、ノズル4内のエアの流れを封止するのであれば、内壁面65a以外を封止部として用いてもよい。
上記実施形態では、吸引ホース22を介して吸引装置2に吸引ポンプ22を接続し、格納室5の内部に負圧を発生させるようにしたが、負圧発生部の構成はこれに限らない。上記実施形態では、格納ケース6により格納室5を形成したが、ベース部材3に取り付けられて格納室5を形成するとともに、ノズル4の移動方向に、エア流出口45に面した封止部を有するのであれば、格納室形成部の構成はいかなるものでもよい。
以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、上述した実施形態および変形例により本発明が限定されるものではない。上記実施形態および変形例の構成要素には、発明の同一性を維持しつつ置換可能かつ置換自明なものが含まれる。すなわち、本発明の技術的思想の範囲内で考えられる他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。また、上記実施形態と変形例の1つまたは複数を任意に組み合わせることも可能である。
1 ロボット
2 吸引装置
3 ベース部材
4,41〜43 ノズル
5 格納室
6 格納ケース
7 エアシリンダ
21 吸引ポンプ
22 吸引ホース
44 エア流入口
45 エア流出口
50 コントローラ
65a 内壁面
75,75a〜75d 圧力センサ
2 吸引装置
3 ベース部材
4,41〜43 ノズル
5 格納室
6 格納ケース
7 エアシリンダ
21 吸引ポンプ
22 吸引ホース
44 エア流入口
45 エア流出口
50 コントローラ
65a 内壁面
75,75a〜75d 圧力センサ
Claims (5)
- 対象物を吸引可能な吸引部と、
該吸引部を移動する搬送部と、を備えた搬送装置であって、
前記吸引部は、
前記搬送部に取り付けられたベース部材と、
複数種類の対象物に対応して設けられた複数のノズルであって、それぞれが一端部にエア流入口を、他端部にエア流出口を有する複数のノズルと、
前記ベース部材に取り付けられ、前記複数のノズルの他端部側を格納する格納室を形成する格納室形成部であって、前記エア流出口に面した封止部を有する格納室形成部と、
前記格納室の内部に負圧を発生させる負圧発生部と、
前記複数のノズルのうち対象物の種類に応じて選択されたノズルの前記エア流出口が前記封止部から離間し、非選択のノズルの前記エア流出口が前記封止部に突き当てられて封止されるように、前記複数のノズルを駆動する駆動部と、を備える搬送装置。 - 請求項1に記載の搬送装置において、
前記搬送部は、ロボットであることを特徴とする搬送装置。 - 請求項1または2に記載の搬送装置において、
前記駆動部は、エアシリンダにより構成されることを特徴とする搬送装置。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の搬送装置において、
前記複数のノズルにそれぞれ取り付けられ、それぞれの内部圧力を検出する複数の圧力検出器と、
前記圧力検出器の検出値に基づき、ノズル毎に、対象物の吸引の有無を判定する判定部と、をさらに備えることを特徴とする搬送装置。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の搬送装置において、
前記負圧発生部は、吸引ポンプと、一端部が前記格納室に接続され、他端部が前記吸引ポンプに接続された吸引ホースとを有し、
前記吸引ホースに取り付けられ、その内部圧力を検出する圧力検出器と、
前記圧力検出器の検出値に基づき、対象物の吸引の有無を判定する判定部と、をさらに備えることを特徴とする搬送装置。
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