JP7079400B2 - 物品移送装置 - Google Patents

Description

本発明は吸着ヘッドによって物品を吸着し、例えば２つのコンベヤの間において受け渡す物品移送装置に関する。

従来、一方のコンベヤ上を搬送される物品を吸着して持ち上げ、他方のコンベヤへ移送する物品移送装置が知られている（特許文献１）。この物品移送装置において物品に吸着する吸着ヘッドは、ロータリージョイントと導管を介して負圧源に接続される。導管は可撓性を有する細長い管状部材であり、一端が吸着ヘッドに連結され、他端がロータリージョイントに連結されている。導管は吸着ヘッドの移動に伴って撓み、導管の長さは、吸着ヘッドがロータリージョイントから最も離れた位置を基準として設定される。

特開２０１６－５６００２号公報

導管の長さは、負圧供給能力による限界があるため無制限に大きくすることはできず、物品移送装置が設けられる物品処理システムの大きさは導管の長さによって制限される。また、吸着ヘッドがロータリージョイントに最も接近する位置では、導管の撓みが最も大きくなるので、これを考慮して他の部品（フレーム等）の配置を決めなければならないという問題がある。

本発明は、吸着ヘッドに負圧を導くための導管の長さを抑えるとともに導管の撓みを最小限にし、これにより物品処理システムの大きさが制限されることがなく、また物品処理システムにおいて、種々の部品の配置の自由度を上げることができる物品移送装置を提供することを目的としている。

本発明は、直線状部分を有する無端状の移動経路に沿って移動可能に設けられ、相互に独立して移動可能な複数の移動体と、各移動体に取付けられた吸着ヘッドと、吸着ヘッドに負圧を供給する負圧供給手段と、移動体を移動経路に沿って移動させる移動手段とを備え、移動体が移動する間に、吸着ヘッドが第１位置において物品を吸着し、第２位置において吸着を解除して物品を解放する物品移送装置であって、負圧供給手段が、移動経路に沿って第１位置から第２位置まで、多数の負圧供給孔が形成された有孔プレートと、各移動体に取付けられ、有孔プレートの表面に摺接して各負圧供給孔と連通する開口が形成された負圧導入部材と、負圧導入部材と吸着ヘッドを接続する接続導管とを有することを特徴としている。

負圧供給孔は例えば、移動経路の内周側に形成されるとともに下方に向けて設けられ、負圧導入部材は腕状部材を介して移動体に取付けられ、移動体の移動に伴って移動経路の内周側において有孔プレートの下面に摺接する。

本発明によれば、吸着ヘッドに負圧を導くための導管の長さを抑えるとともに導管の撓みを最小限にし、これにより物品処理システムの大きさが制限されることがなくなるとともに、物品処理システムにおいて、種々の部品の配置の自由度を上げることができる。

本発明の第１実施形態である物品移送装置を備えた物品処理システムを概略的に示す平面図である。 物品移送装置の要部の構成を示し、図１のＩＩ―ＩＩ線に沿う断面図である。 カップ状部材を示す平面図である。 カップ状部材の縦穴と有孔プレートの負圧供給孔との連通状態を示す図である。 第２実施形態の物品移送装置の要部の構成を示す断面図である。

以下、図示された実施形態を参照して本発明を説明する。
図１は本発明の第１実施形態である物品移送装置を備えた物品処理システムを概略的に示し、相互に直交する方向に直線状に延びる第１コンベヤ１１と第２コンベヤ１２を有する。第１コンベヤ１１は等間隔毎に載置された物品Ｍを矢印Ａ方向に搬送し、物品Ｍは第１コンベヤ１１の下流側に設けられたカートニングマシンにより箱詰めされる。第２コンベヤ１２は矢印Ｂ方向に沿って複数の物品Ｍを連続的に搬送し、その下流端（図１において下端）は第１コンベヤ１１の上流端（図１において右端）に近接する。第２コンベヤ１２上において物品Ｍ間の間隔は不均一であるが、後述するように物品検出センサ１３による物品Ｍの検出に基づいて、物品移送装置２０が物品Ｍの間隔を均一に調整して第１コンベヤ１１へ移送する。

物品移送装置２０は第１および第２コンベヤ１１、１２の上方に設けられ、第２コンベヤ１２により搬送される物品Ｍを吸着する吸着ヘッド２１を有する。吸着ヘッド２１はリニア搬送装置により無端状の移動経路に沿って移動し、第２コンベヤ１２上の物品Ｍを持ち上げて第１コンベヤ１１へ移送する。吸着ヘッド２１の移動経路は、第１コンベヤ１１の上方に位置する第１直線部分Ｄ１と、第１直線部分Ｄ１に平行な第２直線部分Ｄ２と、第２コンベヤ１２の上方に位置し、第２コンベヤ１２の中心線に接する半円状の第１円弧部分Ｄ３と、第１円弧部分Ｄ３とは反対側に位置する半円状の第２円弧部分Ｄ４とを有する。第１直線部分Ｄ１の両端は第１および第２円弧部分Ｄ３、Ｄ４に接続し、同様に第２直線部分Ｄ２の両端も第１および第２円弧部分Ｄ３、Ｄ４に接続する。すなわち移動経路は全体的に長円形を呈する。

吸着ヘッド２１は第２コンベヤ１２に最も接近するピックアップ位置Ｐにおいて物品Ｍを吸着して保持し、図１において、回転中心Ｘを中心として時計方向に約９０°回転移動して第１コンベヤ１１上の受渡位置Ｑまで移送する。ピックアップ位置Ｐから受渡位置Ｑまでの移送動作において、吸着ヘッド２１は、第２コンベヤ１２では搬送方向を向いていた物品Ｍの長手方向が第１コンベヤ１１において搬送方向の直交方向を向くように、軸心周りに回転変位する。

物品移送装置２０は、吸着ヘッド２１の移動経路よりも一回り大きい長円形の有孔プレート２２を有し、有孔プレート２２の中央部分には、種々の装置を配置可能な空間２３が形成される。有孔プレート２２には、吸着ヘッド２１に負圧を供給するための多数の負圧供給孔２４が形成される。負圧供給孔２４は、移動経路の第１円弧部分Ｄ３に対応した箇所では半円状に整列しており、移動経路の第１直線部分Ｄ１に対応した箇所では直線状に整列している。すなわち負圧供給孔２４は、少なくともピックアップ位置（第１位置）Ｐから第１直線部分Ｄ１の途中（第２位置）まで、移動経路に沿って設けられる。

図２を参照して、物品移送装置２０の構成を説明する。有孔プレート２２はステー２５を介して装置フレーム２６に固定される。有孔プレート２２の下方には基台３０が設けられ、基台３０の上には、リニア搬送装置のガイドレール３１が固定される。ガイドレール３１は移動経路に沿って無端状に延び、ガイドレール３１の外周縁（図２において左側）の上面と下面には、それぞれローラ３２が設けられる。ローラ３２は移動経路に沿って多数設けられ、複数の移動体３３はこれらのローラ３２を介してガイドレール３１の外周縁に転動自在に取付けられる。すなわち移動体３３は、ガイドレール３１の外周縁の上下を挟むように係合している。

ガイドレール３１において、多数のローラ３２が配列された移動経路の内周側（図２において右側）には複数の電磁コイル３４が一定のピッチで設けられる。移動体３３には、電磁コイル３４に対向するように一対の永久磁石３５が取付けられる。電磁コイル３４と永久磁石３５によりリニア搬送装置の駆動部が構成され、各電磁コイル３４への電流の供給と停止を制御することにより移動体３３が移動経路に沿って移動し、所定位置において停止する。すなわちガイドレール３１、ローラ３２、電磁コイル３４および永久磁石３５は、移動体３３を移動経路に沿って移動させる移動手段を構成する。

ガイドレール３１の上面であって、各電磁コイル３４よりも移動経路の内周側には、移動経路に沿って等間隔毎にセンサ３６が設けられる。また、各移動体３３から延びる延長部材３７には、センサ３６に対応した位置に検出片３８が取付けられる。センサ３６は、検出片３８が近接すると、移動体３３がそのセンサ３６に対応した位置にあることを示す信号を出力する。

移動体３３の上面には腕状部材４０が設けられ、腕状部材４０の上面にはスプリングケース４１が取付けられる。スプリングケース４１は上方へ延びる筒状本体４２を有しており、筒状本体４２の外周にはカップ状部材（負圧導入部材）４３の下部が摺動自在に嵌合し、筒状本体４２の中にはスプリング４４が収容される。カップ状部材４３の上部には、吸着ヘッド２１に負圧を供給するための縦穴（開口）４５が形成される。カップ状部材４３の上面は、スプリング４４のバネ力によって有孔プレート２２に摺接する。すなわちカップ状部材４３は、移動体３３の移動に伴って、移動経路の内周側において有孔プレート２２の下面に摺接し、この摺接において縦穴４５は負圧供給孔２４に連通する。なお有孔プレート２２とカップ状部材４３は共に低摩擦性の樹脂から成形され、摺動抵抗が小さくなるように考慮されている。

負圧源５０は全ての負圧供給孔２４に負圧を供給するように構成される。負圧源５０の出口には電磁弁４９が設けられ、電磁弁４０には、負圧供給孔２４に対応した数の負圧供給管５１が接続される。各負圧供給管５１の先端は負圧供給孔２４に接続される。カップ状部材４３の上部の側面には、縦穴４５に連通するフィッチング５２を介して可撓性導管（接続導管）５３が接続され、可撓性導管５３は継手５４を介して中空シャフト（接続導管）５５の上端に接続される。吸着ヘッド２１は中空シャフト５５の下端に取付けられる。したがって負圧源５０、負圧供給管５１、有孔プレート２２、カップ状部材４３、可撓性導管５３、および中空シャフト５５は吸着ヘッド２１に負圧を供給する負圧供給手段を構成する。

中空シャフト５５はシャフト駆動機構５６に支持され、シャフト駆動機構５６は移動体３３に取付けられる。シャフト駆動機構５６はモータやエアシリンダを組み合わせた公知の構成を有し、中空シャフト５５をその軸心周りに回転駆動するとともに軸心方向に沿って昇降させることができる。すなわち中空シャフト５５と吸着ヘッド２１は、移動体３３に対して相対的に昇降可能かつ軸心周りに回転可能であり、ピックアップ位置Ｐ（図１参照）において下降して物品Ｍを吸着し、その後上昇して、受渡位置Ｑにおいて下降し、物品Ｍを第１コンベヤ１１上に解放する。

図３はカップ状部材４３の上面、すなわち有孔プレート２２の下面に摺接する面を示している。この例において、カップ状部材４３の上面には４つの縦穴４５が形成され、またカップ状部材４３の内部には横穴４６が形成される。縦穴４５は横穴４６に連結され、横穴４６を介してフィッチング５２すなわち可撓性導管５３に連通する。縦穴４５は負圧供給孔２４が並ぶ方向に沿って、ジグザグ状に配列される。より詳しくは、縦穴４５の直径は横穴４６の幅よりも小さく成形され、図３において上から数えて奇数番目に位置する縦穴４５は相対的にフィッチング５２側に位置し、偶数番目に位置する縦穴４５は相対的にフィッチング５２から遠い側に位置する。

図４はカップ状部材４３の縦穴４５と有孔プレート２２の負圧供給孔２４との連通状態を示している。符号（ａ）は負圧供給孔２４が第２直線部分Ｄ１に沿って直線的に整列しているときの連通状態を示し、符号（ｂ）は負圧供給孔２４が第１円弧部分Ｄ３に沿って円弧状に整列しているときの連通状態を示す。図４において、ハッチングは縦穴４５と負圧供給孔２４が連通している部分を示し、どの状態においても、４つの縦穴４５の合計面積の半分以上が負圧供給孔２４に連通していることが理解される。

次に本実施形態の作用を説明する。
第２コンベヤ１２において、物品Ｍが搬送されてきたことが物品検出センサ１３により検出されると、所定の電磁コイル３４の通電状態が制御され、所定の移動体３３が駆動されて吸着ヘッド２１がピックアップ位置（第１位置）Ｐにおいてその物品Ｍを吸着して持ち上げる。物品Ｍを吸着している各移動体３３は、ピックアップ位置Ｐから受渡位置Ｑへ移動する間に、相互に等間隔になるように制御される。また物品Ｍがピックアップ位置Ｐから受渡位置Ｑへ移送されるとき、吸着ヘッド２１と中空シャフト５５は移動体３３に対して軸心周りに約９０°相対回転し、これにより物品Ｍは、図１においてその向きを維持したまま移送され、第２コンベヤ１２上では長手方向が搬送方向を向いていたが、第１コンベヤ１１上では長手方向が搬送方向に直交するようになる。

吸着ヘッド２１によって第１コンベヤ１１に載置された直後（第１円弧部分Ｄ３の終端）において、隣り合う２つの物品Ｍ間の間隔は相対的に広いが、第１直線部分Ｄ１の上流端を搬送される間に相対的に狭くなるように調整される。その後、第１直線部分Ｄ１の中央付近（第２位置）において吸着ヘッド２１は吸着を解除するとともに上昇し、移動速度を加速して第１コンベヤ１１の下流側へ移動する。吸着ヘッド２１が吸着を解除するとき、物品Ｍをスムーズに解放するために、負圧源５０と圧空源（図示せず）を切換えて陽圧を供給可能にすることが好ましい。物品Ｍを解放した吸着ヘッド２１は、移動経路の第２円弧部分Ｄ４と第２直線部分Ｄ２を通って、第１円弧部分Ｄ３まで戻り、次の物品Ｍが搬送されてくるまで待機する。

このような第２コンベヤ１２から第１コンベヤ１１への物品Ｍの移送動作において、第１直線部分Ｄ１の第２位置を除く全ての箇所の負圧供給孔２４には負圧源５０から常時負圧が供給されている。図４に示されるように、カップ状部材４３に形成された４つの縦穴４５は負圧供給孔２４の径よりも小さく、かつ負圧供給孔２４の配列方向に対してジグザグ状であるので、各負圧供給孔２４に対して重合する面積が極力大きくなっている。

以上のように本実施形態では、全ての吸着ヘッド２１に負圧を導くための導管（負圧供給管５１）は常に固定され、一定の負圧供給孔２４に連結されている。したがって負圧供給管５１の長さを抑えるとともに、その撓みを最小限にすることができる。また負圧供給管５１が固定されているので、物品処理システムにおける種々の部品の配置の自由度を上げることができるとともに、物品処理システムを大型化することができる。

また吸着ヘッド２１が物品Ｍを吸着保持している状態において、図２から理解されるように、吸着ヘッド２１と中空シャフト５５と可撓性導管５３には反時計方向のモーメントが作用するが、カップ状部材４３が有孔プレート２２の下面に当接するので、そのモーメントを相殺するためのカウンターウェイトは不要である。

さらに本実施形態では、リニア搬送装置により各移動体３３を駆動しているので、箱詰め区間Ｂにおいて吸着ヘッド２１を搬送方向の前後方向に任意に移動させることができ、物品Ｍ間の配置間隔や段積み状態等を適宜設定することができる。

図５を参照して本発明の第２実施形態を説明する。第１実施形態では、有孔プレート２２に形成された負圧供給孔２４は、移動経路の内周側に形成されるとともに、カップ状部材４３に対して下方に向けて設けられていた。これに対して第２実施形態では、負圧供給孔２４は移動経路の外周側に形成され、カップ状部材４３に対して上方に向けて設けられる。

すなわち、カップ状部材４３は有孔プレート２２の上方に配置され、アーム７０、７１を介して移動体３３に連結される。負圧供給孔２４は移動経路の外周側（図５において左側）に形成され、負圧源５０から負圧を導くための負圧供給管５１は有孔プレート２２の下側に配置される。その他の構成は第１実施形態と同様である。

第２実施形態においても、吸着ヘッド２１が物品Ｍを吸着保持している状態において、図５において反時計方向のモーメントが作用するが、カップ状部材４３が有孔プレート２２の上面に当接するので、そのモーメントを相殺するためのカウンターウェイトは不要である。

なお第１実施形態では、移動経路は第２コンベヤ１２の上方において第１円弧部分Ｄ３を有していたが、これに替えて直線状に延びるような形状であってもよい。すなわち吸着ヘッド２１が第２コンベヤ１２の上方において直線的に移動する間に物品Ｍを吸着保持するようにしてもよい。

また移動体３３を移動経路に沿って駆動させる移動手段はリニア搬送装置に限定されるものではなく、各移動体３３を相互に独立に駆動できるものであれば、例えばモータ等の機構を採用することも可能である。

さらに負圧供給孔２４に負圧を導くための構成としては負圧源５０に限定されず、エジェクタを採用することもできる。この場合、エジェクタに圧縮空気を供給する正圧源（圧空源）を設けてエジェクタにより発生させた負圧を吸着ヘッド２１に供給する。

２１ 吸着ヘッド
２２ 有孔プレート
２４ 負圧供給孔
３１ ガイドレール（移動手段）
３２ ローラ（移動手段）
３３ 移動体
３４ 電磁コイル（移動手段）
３５ 永久磁石（移動手段）
４３ カップ状部材（負圧導入部材）
５０ 負圧源（負圧供給手段）
５１ 負圧供給管（負圧供給手段）
５３ 可撓性導管（接続導管）
５５ 中空シャフト（負圧供給手段、接続導管）
Ｄ１ 第１直線部分（移動経路）
Ｄ２ 第２直線部分（移動経路）
Ｄ３ 第１円弧部分（移動経路）
Ｄ４ 第２円弧部分（移動経路）
Ｐ 第１位置
Ｑ 第２位置

Claims (2)

1. 直線状部分を有する無端状の移動経路に沿って移動可能に設けられ、相互に独立して移動可能な複数の移動体と、
   前記各移動体に取付けられた吸着ヘッドと、
   前記吸着ヘッドに負圧を供給する負圧供給手段と、
   前記移動体を前記移動経路に沿って移動させる移動手段とを備え、
   前記移動体が移動する間に、前記吸着ヘッドが第１位置において物品を吸着し、第２位置において吸着を解除して前記物品を解放する物品移送装置であって、
   前記負圧供給手段は、
   前記移動経路に沿って前記第１位置から前記第２位置まで、多数の負圧供給孔が形成された有孔プレートと、
   前記各移動体に取付けられ、前記有孔プレートの表面に摺接して前記各負圧供給孔と連通する開口が形成された負圧導入部材と、
   前記負圧導入部材と前記吸着ヘッドを接続する接続導管とを有する
   ことを特徴とする物品移送装置。
2. 前記負圧供給孔は、前記移動経路の内周側に形成されるとともに下方に向けて設けられ、
   前記負圧導入部材は腕状部材を介して前記移動体に取付けられ、前記移動体の移動に伴って前記移動経路の内周側において前記有孔プレートの下面に摺接する
   ことを特徴とする請求項１に記載の物品移送装置。

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