JP7084767B2 - 板状部材の吸着搬送方法及び吸着搬送システム - Google Patents

Description

本発明は、複数枚のスペーサを介在して積層された板状の製品、ブランク等の板状部材を、複数の吸着具を備えた吸着装置によって吸着して、１枚毎に次工程へ搬送する板状部材の吸着搬送方法に関する。さらに詳細には、無造作に積層された板状部材の吸着搬送と、板状部材の間に介在された複数枚のスペーサを吸着して除去することとを交互に行うに際して、複数枚のスペーサの吸着除去を効果的に行うことができる板状部材の吸着搬送方法及びシステムに関する。

従来、板状の製品、ブランク等の板状部材を積層し、吸着装置によって次工程へ搬送供給することが行われている。積層した板状部材を一枚毎分離するために、マグネットフロータ等のごとき板材分離装置を使用することがある。この場合、板状部材の端部を板材分離装置に接触するように、例えば手積みによって予め整然と積層する必要がある。また、これは、板状部材が非磁性体の場合には使用不可能である。

ところで、板状部材を積層すると、互に密着することがある。したがって、積層する板状部材の間に、例えば緩衝シートなどのスペーサを介在することが行われている。そして、積層した板状部材を次工程へ搬出（搬送）するに当たって、吸着具を備えた吸着装置によって板状部材とスペーサとを交互に吸着して搬送することが行われている（例えば、特許文献１，２参照）。

特開平６－２５５７７２号公報 特開平１１－７９４０２号公報

前記特許文献１，２に記載された構成は、板状部材とスペーサの外形形状は同一であって、板状部材とスペーサとを予め整然と積層した構成である。したがって、板状部材とスペーサとを、交互に積層する作業が厄介であるという問題がある。しかし、板状部材とスペーサとを吸着装置によって個別に吸着して搬送する場合、吸着搬送を容易に行い得るという効果を奏し得るものである。換言すれば、吸着装置によって板状部材とスペーサとを交互に吸着して搬送することは、板状部材とスペーサとを予め整然と積層しなければならない、という問題がある。

本発明は、前述のごとき問題に鑑みてなされたもので、板状部材とスペーサとを交互に積層するに際して、板状部材及びスペーサが無造作に積層されている場合であっても、板状部材とスペーサとを、吸着装置によって交互に吸着して搬送（搬出）することができる板状部材の吸着搬出方法及び吸着搬出システムを提供しようとするものである。

したがって、本発明は、複数枚のスペーサを介在して積層された板状部材を、複数の吸着具を備えた吸着装置によって吸着して１枚毎次工程へ搬送する板状部材の吸着搬送方法であって、
（ａ）最上部の板状部材を、吸着装置によって吸着して次工程へ搬送する工程、
（ｂ）最上部の板状部材を搬送したことによって最上部に現れた複数枚のスペーサを、撮像手段によって撮像する工程、
（ｃ）複数のスペーサの配置位置データを取得する工程、
（ｄ）各スペーサの配置位置に対応した位置へ吸着装置を移動して、各スペーサを個別に又は同時に吸着して除去する工程、
（ｅ）（ａ）工程から（ｄ）工程を繰り返す工程、
の各工程を備えている。

また、スペーサを介在させ積層させた板状部材を１枚ずつ次工程へ搬送する吸着搬送システムであって、
複数枚のスペーサを介在して積層された板状部材を設置する板状部材設置部と、
板状部材設置部に設置された板状部材及びスペーサを上側から撮像する撮像手段と、
板状部材設置部の板状部材を吸着して次工程へ搬送すると共に、板状部材上のスペーサを吸着して除去する吸着搬送装置と、
前記撮像手段によって撮像された板状部材上の複数のスペーサの配置位置データと、吸着搬送装置における吸着装置に備えた複数の吸着具の配置位置データとに基づいて、吸着搬送装置の動作を制御する制御装置と、
を備えている。

本発明によれば、板状部材とスペーサとを交互に積層するに際して、板状部材及びスペーサを無造作に積層した場合であっても、板状部材とスペーサとを、吸着装置によって交互に吸着して搬送（搬出）することができる。

本発明の実施形態に係る吸着搬送システムの全体的構成を概略的に示す斜視説明図である。 機能ブロック図である。 フローチャートである。 複数のスペーサを吸着装置によって吸着する際の作用説明図である。 吸着具によってスペーサを吸着可能か否かを判別する際の作用説明図である。 吸着具によって複数のスペーサを吸着する際の作用説明図である。 スペーサの別形態の説明図である。

図１を参照するに、本発明の実施形態に係る板状部材の吸着搬送システム１は、複数のスペーサ３を介在して積層された板状部材５を設置する板状部材設置部７を備えている。この板状部材設置部７には、複数のスペーサ３と板状部材５とを交互に積層した積層部材９を載置支持する載置台１０が備えられている。

前記板状部材５は、板状の製品又は板状のブランクからなるものであって、前工程において適宜の形状、寸法に予め加工してある。そして、板状部材５を適宜に積層するに際して、板状部材５が互に密着することを防止するために、各板状部材５の間には複数のスペーサ３が介在してある。前記スペーサ３の形状、寸法は、板状部材５の形状寸法よりも小さく形成してある。すなわち、スペーサ３は、板状部材５上に、互に離隔した状態でもって複数配置可能な大きさである。

前記スペーサ３は、板状部材５を積層する際に、各板状部材５の間に無造作に配置されるものである。したがって、板状部材５とスペーサ３は、図１に示すように、無造作に積層されるものである。なお、板状部材５とスペーサ３とを交互に積層するに際しては、それぞれを整然と配置して整然と積層することも可能である。

前記板状部材設置部７に近接した位置には、例えば産業用ロボット等のごとき吸着搬送装置１１が備えられている。すなわち、板状部材設置部７のＹ軸方向の側部に近接した位置には、Ｘ軸方向（左右方向）のガイドレール１３が備えられている。そして、このガイドレール１３には、スライドベース１５が矢印Ａ方向（左右方向）に移動自在に案内支承されている。

前記スライドベース１５上には、スライドベース１５に装着した第１サーボモータ１７によって矢印Ｂ方向に水平に旋回される旋回ベース１９が備えられている。そして、この旋回ベース１９には、旋回ベース１９に装着した第２サーボモータ２１によって水平な軸心回りに矢印Ｃ方向（前後方向）に回動される第１アーム２３が備えられている。この第１アーム２３の先端側には、第１アーム２３の回動軸と平行な軸心回りに回動自在な第２アーム２５が備えられている。この第２アーム２５は、第１アーム２３の先端側に装着した第３サーボモータ２７によって矢印Ｄ方向（上下方向）に回動されるものである。

前記第２アーム２５の先端部には、第２アーム２５の長手方向の軸心回りに矢印Ｅ方向に回動自在な手首部材２９が備えられている。この手首部材２９の回動は、第２アーム２５の基端部に備えた第４サーボモータ３０の回動によって行われる。前記手首部材２９の先端部には、手首部材２９の軸心と直交する方向の枢軸（図示省略）に矢印Ｆ方向に回動自在に支持された矩形状の案内フレーム３１が備えられている。この案内フレーム３１の回動は、第２アーム２５に備えたサーボモータなどのごときアクチュエータ（図示省略）によって行われる。すなわち、案内フレーム３１は、第２アーム２５の軸心回りに回動（旋回）自在であると共に、第２アーム２５の長手方向に対して直交する方向の軸心回りに回動（揺動）自在な構成である。

前記案内フレーム３１には、前記第２アーム２５の長手方向に対して直交する方向のガイド部材３３が備えられている。そして、このガイド部材３３には、ガイド部材３３の長手方向に対して直交する方向に長いホルダベース３５が矢印Ｇで示す方向に移動自在に支持されている。そして、このホルダベース３５には、前記板状部材５及びスペーサ３を吸着自在な複数の吸着具としてのバキュームカップ３７が備えられている。すなわち、ホルダベース３５、バキュームカップ３７等は、複数の吸着具を備えた吸着装置３９を構成するものである。

前記案内フレーム３１に対するホルダベース３５の移動位置決めは、例えば流体圧シリンダなどのごときアクチュエータ（図示省略）によって行われる。そして、前記各バキュームカップ３７の吸引吸着、吸着解除は、各バキュームカップ３７の吸引回路に配置した、例えばソレノイドバルブなどのごとき開閉弁（図示省略）のＯＮ，ＯＦＦを制御することによって行われる。

前記吸着搬送装置１１における前記吸着装置３９によって、板状部材設置部７に設置された積層部材９におけるスペーサ３、板状部材５を吸引する際に、板状部材設置部７におけるＸ軸方向、Ｙ軸方向の基準位置Ａに対するスペーサ３、板状部材５の配置位置を検出するために、前記板状部材設置部７の上方位置には、板状部材５及びスペーサ３を上側から撮像するために、例えばＣＣＤカメラなどのごとき撮像手段４１が備えられている。さらに、前記板状部材設置部７に近接したＸ軸方向の側方位置には、スペーサ３を収容するスペーサボックス４３が備えられている。

上記構成により、制御装置４５（図２参照）の制御の下に、吸着搬送装置１１におけるスライドベース１５のＸ軸方向への移動を制御することにより、吸着搬送装置１１を、板状部材設置部７のＹ軸方向に近接した位置に位置決めすることができる。そして、旋回ベース１９の旋回、第１アーム２３の前後方向の回動、第１アーム２３に対する第２アーム２５の上下方向の回動（角度制御）、第２アーム２５に対する手首部材２９の回動（角度制御）、手首部材２９に対する案内フレーム３１の旋回、及び、案内フレーム３１に対する吸着装置３９の位置を制御することにより、案内フレーム３１を板状部材設置部７内において所望の方向に位置決めすることができる。

したがって、板状部材設置部７において積層した状態にある板状部材５及びスペーサ３を、吸着装置３９における吸着具３７によって吸着することができる。すなわち、板状部材５と（複数の）スペーサ３とを個別に吸着搬送することができる。

前述のごとく、吸着装置３９によって複数のスペーサ３、板状部材５を個別に吸着して搬送する際に、複数のスペーサ３及び板状部材５を安定的に吸着するために、複数のスペーサ３及び板状部材５の配置位置に対応して吸着装置３９の位置決めが行われる。

したがって、吸着搬送装置１１の動作を制御するための制御装置４５が備えられている。制御装置４５はコンピュータから構成してあって、ＣＰＵ４７，ＲＡＭ４９，ＲＯＭ５１及び表示部５３を備えている。前記制御装置４５には撮像手段４１が接続してある。そして、制御装置４５には、撮像手段４１によって撮像した撮像データの画像処理を行う画像処理部５５を備えている。

撮像手段４１によって撮像した画像データの画像処理を行うに当たり、画像データにスペーサ３が含まれない場合には、板状部材５の画像データとして画像処理される。画像処理によって得られた板状部材５の形状、寸法のデータ、板状部材５の中心位置データ及びＸ，Ｙ軸方向に対する板状部材５の傾斜角（旋回角又は回転角）を示すデータは、板状部材データ格納部５７に格納される。

撮像手段４１によって撮像した画像データにスペーサ３が含まれる場合には、スペーサ３の画像データとして画像処理される。そして、画像処理によって得られたスペーサ３の個数、スペーサ３の形状、寸法、スペーサ３の中心位置データ（スペーサの配置データ）は、スペーサデータ格納部５９に格納される。

また、前記制御装置４５には、吸着具データ格納部６１が備えられている。この吸着データ格納部６１には、吸着装置３９に備えたホルダベース３５に対する複数の吸着具３７の配置位置データ及び形状寸法データが格納されている。

さらに、前記制御装置４５には、各種の演算処理を行う演算部６３が備えられている。また、各種の判別を行う比較演算部６５が備えられている。

以上のごとき構成において、板状部材設置部７に設置された積層部材９を撮像手段４１によって撮像する（図３のステップＳ１）。そして、撮像画面を画像処理部５５によって画像処理する。この画像処理した画像データを画像データ格納部６７に格納する。そして、スペーサデータ格納部５９に格納された各種スペーサ３の画像データと画像データ格納部６７に格納された画像データとを、比較演算部６５において比較する。この比較の結果、スペーサ３に関する画像データが含まれない場合には、板状部材設置部７の最上部に存在するのは板状部材５であるとする判別が行われる（ステップＳ２）。

ステップＳ２において、板状部材５と判別した場合（ＹＥＳ）には、画像データ格納部６７に格納された画像データを参照して、板状部材設置部７における積層部材９の最上部の板状部材５の形状、寸法、中心位置及びＸ，Ｙ軸に対する板状部材５の傾斜角を、演算部６３において演算する（ステップＳ３）。

板状部材５の中心位置及び傾斜角を演算（検出）した後、吸着搬送装置１１における吸着装置３９の位置、姿勢を制御して、板状部材５の中心位置付近を吸着する（ステップＳ４）。そして、板状部材５を、次工程へ搬送（搬出）する（ステップＳ５）。その後、ステップＳ６において、積層部材９の有無を判別（必要数の板状部材５を吸着搬送したか否かを判別）し、ＹＥＳの場合にはステップＳ１に戻り、ＮＯの場合には終了する。

前記ステップＳ２において、スペーサ３に関する画像データが含まれる場合、すなわちＮＯの場合には、図４（Ａ）に示すように、板状部材５上に複数のスペーサ３が適宜に配置してある状態である。したがって、ステップＳ７に移行して板状部材５上のスペーサ３の枚数及びＸ，Ｙ軸方向の基準位置Ａに対する各スペーサ３の配置位置を検出（演算）する。そして、演算した各スペーサ３の配置位置の位置データは、スペーサデータ格納部５９に格納する。その後、このスペーサデータ格納部５９に格納された複数のスペーサ３の位置データと吸着具データ格納部６１に格納された吸着具３７の配置データとを参照して、比較演算部６５において、全てのスペーサ３を一度の吸着動作でもって同時に吸着可能か否かを判別する（ステップＳ８）。

ここで、吸着具３７によってスペーサ３を吸着可能か否かの判別は次のように行われる。すなわち、図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、スペーサ３の領域（範囲）内に吸着具３７が位置するか否かを、比較演算部６５において比較される。そして、スペーサ３の範囲内に吸着具３７が位置する場合には、当該吸着具３７によってスペーサ３を吸着可能と判別する。

しかし、図５（Ｃ）に示すように、吸着具３７の一部がスペーサ３の範囲の外部に突出している場合や、図５（Ｄ）に示すように、吸着具３７がスペーサ３の範囲の外部に位置する場合には、吸着不可能と判別される。

すなわち、吸着装置３９を複数のスペーサ３を含む範囲（領域）の上方位置に移動して、適宜に旋回（回動）したときに、複数のスペーサ３の配置位置と吸着装置３９に備えた複数の吸着具３７の配置位置とが一致するか否かが比較演算部６５において比較される。そして、全てのスペーサ３の配置位置が吸着具３７の配置位置と一致した場合には、一度の吸着動作によって全てのスペーサ３を吸着可能と判別される。

したがって、ステップＳ８においてＹＥＳの場合には、板状部材設置部７における最上部の板状部材５上の複数のスペーサ３を、一度の吸着動作でもって同時に吸着すべく、図４（Ｂ）に示すように、吸着装置３９の方向性を、複数のスペーサ３を同時に吸着すべく制御する。そして、吸着装置３９を下降して、複数のスペーサ３を同時に吸着（ステップＳ９）し、スペーサボックス４３の位置へ搬送する（ステップＳ５）。この場合、スペーサ３に対応した吸着具３７のみに吸引作用が付加される。

前記ステップＳ８においてＮＯの場合には、ステップＳ１０へ移行する。そして、図６（Ａ）に示すように、吸着装置３９に備えた複数の吸着具３７によって複数のスペーサ３を吸着する。この場合、スペーサ３が、図６（Ａ）に示すように、３Ａ，３Ｂ，３Ｃの位置に位置する場合、吸着装置３９によって最も多くのスペーサ３を吸着する。図６（Ａ）の場合においては、３Ａ，３Ｂの位置のスペーサ３を一度の吸着動作でもって吸着する。

この場合、３Ｃの位置のスペーサ３は吸着不可能である。したがって、ステップＳ１１において、吸着装置３９に、スペーサ３を吸着していない空の吸着具３７が存在するか否かを判別する。この場合、空の吸着具３７で、３Ｃの位置のスペーサ３を吸着することができるが、スペーサ３を吸着した吸着具３７Ａ，３７Ｂ及び吸着されたスペーサ３と、３Ｃ位置のスペーサ３との干渉を考慮して、スペーサ３を吸着した吸着具３７に隣接した吸着具３７は除外する。従ってこの吸着具３７は除外して別個の吸着具３７が存在するか否かでもって判別する。

ステップＳ１１においてＮＯの場合には、ステップＳ５へ移行して、既に吸着したスペーサ３を搬送する。

ステップＳ１１において、ＹＥＳの場合には、３Ｃの位置に最も近接した吸着具３７Ｃでもってスペーサ３を吸着可能か否かを判別する。すなわち、吸着具３７Ｃでもって未吸着のスペーサ３を吸着した場合に、既に吸着してあるスペーサ３と干渉するか否かの干渉チェックを行う（ステップＳ１２）。この場合、スペーサ３を既に吸着した３Ａ，３Ｂ位置の吸着具３７Ａ，３７Ｂと、新たにスペーサ３を吸着する３Ｃ位置の吸着具３７Ｃとの間の距離Ｌを演算する。図６（Ａ）の場合にように、距離Ｌがスペーサ３の外形寸法Ｓよりも遥かに大きければ問題ない。

しかし、演算した距離Ｌが、スペーサ３の外形寸法Ｓとの関係においてＬ≦Ｓの場合には、次に近接した別個の吸着具３７によって吸着可能か否かが問題となるので、これを判別する。従って、種々の可能性を試して、Ｌ＞Ｓとなるまで、繰り返す。ステップＳ１２においてＮＯの場合には、ステップＳ５へ移行して、既に吸着したスペーサ３を搬送する。

ステップＳ１２において、ＹＥＳの場合には、３Ｃ位置のスペーサ３を吸着可能と判別した、例えば吸着具３７Ｃを、３Ｃ位置のスペーサ３を吸着すべく、吸着装置３９を移動する（ステップＳ１３）。そして、ステップＳ１４において３Ｃ位置のスペーサ３を吸着し、ステップＳ５に移行し、スペーサ３を搬送する。

以上のごとき説明から理解されるように、無造作に積層された板状部材５の間に無造作に配置された複数枚のスペーサ３の吸着搬送除去と、板状部材５の吸着搬送とを、吸着装置３９によって交互に行う場合、効果的に行うことができる。換言すれば、例えば適宜形状の製品やブランク等の板状部材を無造作に積層する際に、板状部材５よりも小さな複数のスペーサ３を板状部材５の間に配置する場合、規則正しく行う必要がなく、積層動作を迅速に行うことができる。

ところで、スペーサ３としては、前述したスペーサ３に限ることなく、図７（Ａ）に示すように、ターゲットマーカ６９を印刷したシート７１の周囲に両面への突部７３を備えた構成のスペーサとすることも可能である。この構成によれば、板状部材５とスペーサとの密着を防止することができる。また、図７（Ｂ）に示すように、短冊形状のフェルト材７５の上下両面にターゲットマーカ６９を印刷したシール７７を備えた構成とすることも可能である。

Ａ 基準位置
１ 吸着搬送システム
３ スペーサ
５ 板状部材
７ 板状部材設置部
９ 積層部材
１１ 吸着搬送装置
３５ ホルダベース
３７ バキュームカップ（吸着具）
３９ 吸着装置
４１ 撮像手段
４３ スペーサボックス
４５ 制御装置
５５ 画像処理部
５７ 板状部材データ格納部
５９ スペーサデータ格納部
６１ 吸着具データ格納部
６３ 演算部
６５ 比較演算部
６７ 画像データ格納部

Claims (8)

1. 複数枚のスペーサを介在して積層された板状部材を、複数の吸着具を備えた吸着装置によって吸着して１枚毎次工程へ搬送する板状部材の吸着搬送方法であって、
   （ａ）最上部の板状部材を、吸着装置によって吸着して次工程へ搬送する工程、
   （ｂ）最上部の板状部材を搬送したことによって最上部に現れた複数枚のスペーサを、撮像手段によって撮像する工程、
   （ｃ）複数のスペーサの配置位置データを取得する工程、
   （ｄ）各スペーサの配置位置に対応した位置へ吸着装置を移動して、各スペーサを個別に又は同時に吸着して除去する工程、
   （ｅ）（ａ）工程から（ｄ）工程を繰り返す工程、
   の各工程を備えていることを特徴とする板状部材の吸着搬送方法。
2. 請求項１に記載の板状部材の吸着搬送方法において、
   （２－ａ）複数枚のスペーサの配置位置データと、吸着装置に備えた複数の吸着具の配置位置データとに基づいて、一度の吸着動作でもって複数枚のスペーサを同時に吸着可能か否かを判別する工程、
   （２－ｂ）（２－ａ）工程において、複数枚のスペーサを同時に吸着可能な場合には、吸着装置による一度の吸着動作でもって複数枚のスペーサを同時に吸着して同時に除去する工程、
   （２－ｃ）（２－ａ）工程において、一度の吸着動作によって複数枚のスペーサを吸着不可能な場合には、吸着装置によるスペーサの吸着除去を複数回行う工程、
   を備えていることを特徴とする板状部材の吸着搬送方法。
3. 請求項１に記載の板状部材の吸着搬送方法において、
   （３－ａ）複数枚のスペーサの配置位置データと、吸着装置に備えた複数の吸着具の配置位置データとに基づいて、一度の吸着動作でもって複数枚のスペーサを同時に吸着可能か否かを判別する工程、
   （３－ｂ）（３－ａ）工程において、複数枚のスペーサを同時に吸着可能な場合には、吸着装置による一度の吸着動作でもって複数枚のスペーサを同時に吸着して同時に除去する工程、
   （３－ｃ）（３－ａ）工程において、一度の吸着動作によって複数枚のスペーサを吸着不可能な場合には、スペーサを既に吸着した吸着具とは別個の吸着具によって未吸着のスペーサを吸着可能か否かを判別する工程、
   （３－ｄ）（３－ｃ）工程において、吸着可能な場合には、別個の吸着具によって未吸着のスペーサを吸着して、複数枚のスペーサを同時に搬送除去する工程、
   （３－ｅ）（３－ｃ）工程において、複数枚のスペーサを吸着不可能な場合には、既に吸着したスペーサと未吸着のスペーサは個別に搬送除去する工程、
   （３－ｆ）（３－ａ）工程から（３－ｄ）工程を繰り返す工程、
   を備えていることを特徴とする板状部材の吸着搬送方法。
4. 請求項３に記載の板状部材の吸着搬送方法において、別個の吸着具によって別個のスペーサを吸着する際、この別個のスペーサを吸着可能な吸着具は、別個のスペーサに最接近した吸着具であることを特徴とする板状部材の吸着搬送方法。
5. スペーサを介在させ積層させた板状部材を１枚ずつ次工程へ搬送する吸着搬送システムであって、
   複数枚のスペーサを介在して積層された板状部材を設置する板状部材設置部と、
   板状部材設置部に設置された板状部材及びスペーサを上側から撮像する撮像手段と、
   板状部材設置部の板状部材を吸着して次工程へ搬送すると共に、板状部材上のスペーサを吸着して除去する吸着搬送装置と、
   前記撮像手段によって撮像された板状部材上の複数のスペーサの配置位置データと、吸着搬送装置における吸着装置に備えた複数の吸着具の配置位置データとに基づいて、吸着搬送装置の動作を制御する制御装置と、
   を備えていることを特徴とする板状部材の吸着搬送システム。
6. 請求項５に記載の板状部材の吸着搬送システムにおいて、複数のスペーサの配置位置データと吸着具の配置位置データに基づいて、一度の吸着動作でもって複数枚のスペーサを吸着可能か否かを判別する吸着枚数判別部を備えていることを特徴とする板状部材の吸着搬送システム。
7. 請求項５又は６に記載の板状部材の吸着搬送システムにおいて、一度の吸着動作によって複数枚のスペーサを吸着した状態において、未吸着のスペーサが存在する場合に、スペーサを既に吸着した吸着具とは別個の吸着具によって未吸着のスペーサを吸着可能か否かを判別する吸着可判別部を備えていることを特徴とする板状部材の吸着搬送システム。
8. 請求項７に記載の板状部材の吸着搬送システムにおいて、別個の吸着具によって未吸着のスペーサを吸着可と判別したときに、吸着装置の最小動作を判別する最小動作判別部を備えていることを特徴とする板状部材の吸着搬送システム。
   

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