JP7307018B2 - 吸着パッド器を備えたロボット装置 - Google Patents

Description

本発明は、吸着パッド器を備えたロボット装置に関し、特に、フィルムにより形成された四角形状の袋に半流動体の内容物が充填されたワークを複数の吸着パッドを有する吸着パッド器により不均一に吸着する吸着パッドを備えたロボット装置に関するものである。

ロボット装置に用いられる吸着パッドは、負圧流体が供給される供給通路を有したアダプタと、アダプタの下端部に連結されるベローズと、該ベローズの先端に形成されたパッド部とを有し、パッド 部には、ワークＷを吸着する吸着面に複数の第１及び第２リブを有している。この第１リブは、パッド部の中央に設けられたアタッチメントの外周側に設けられ外周側に向かって延在し、第２リブは、第１リブの外周側に設けられると共に、該第１リブに対して周方向にオフセットするように設けられる。そして、スカートの周方向に沿って並んだ各第１リブの間には、アタッチメントから負圧流体が供給される供給路が形成される。

上記吸着パッドによれば、吸着されているワークの形状が変化した場合でも、吸着パッドを追従させるように変形させ、且つ、供給路に保持された負圧流体によって安定した吸着力でワークを吸着することができる。

特開２０２０－２３０２２号公報

しかし、吸着パッドがロボットのアーム先端部に取り付けられて、プラスチックフィルムにより形成された袋に内容物としての半流動体が充填されたワークを吸着パッドにより吸引して、移動して停止すると、ワークに作用する慣性力によってワークが移動していた方向に半流動体も移動して内容物が偏ると共に、該偏った反対の方向に半流動体の移動に伴う力も作用する。このため、発明者は、上記特許文献１の吸着パッドを適当な数にして、複数の吸着パッドでワークを均一の吸引力で吸着しても、ワークを適切に吸着パッドによる吸着を維持し得ないと共に、ワークの移動から停止に伴う半流動体の移動を無暗に抑制し過ぎることは、半流動体の緩衝機能として作用を阻害し得るという課題を見出したものである。ここで、上記課題を解決するのに、吸着パッドの吸引力を上昇したり、サイズを大きくしたりする手段もあるが、吸着パッドがプラスチックフィルムを吸引し過ぎて袋を傷つきやすくなり、吸着パッドが大型化したり、負圧流体装置が大型化したりし得るので、適切な解決手段とは言えない。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、ワークを複数の吸着パッドにより不均一に吸引して、移動して停止すると、ワークに作用する慣性力によってワークが移動していた方向に半流動体も移動して内容物が偏ると共に、該偏った反対の方向に半流動体の移動に伴う力も作用しても、半流動体の上昇方向の移動による緩衝機能を利用しながら、ワークをしっかりと吸着し得る複数の吸着パッドを有する吸着パッド器を備えたロボット装置を提供することを目的とする。

第１の発明に係る吸着パッド器を備えたロボット装置は、プラスチックフィルムにより形成された四角形状の袋に半流動体の内容物が充填されたワークが次から次にベルトコンベアにより搬送されている状態で、アームを有し、該アームの先端部に取り付けられた複数の吸着パッドを有する吸着パッド器にバルブ手段を開放して負圧流体を流すことにより前記ワークを吸着すると共に、前記バルブ手段を閉成して前記負圧流体を遮断することにより前記ワークを解放し、位置指令信号に基づいて前記アームを移動して停止する吸着パッド器を備えたロボット装置であって、
前記吸着パッド器により前記ワークを吸着して前記アームを移動して停止すると、前記半流動体が移動していた方向に偏る偏り部と、該偏り部の隣で該偏り部よりも高さが低く傾斜する傾斜部と、前記偏り部の上方に盛り上がる盛り上がり部と、を形成する性質を有しており、
前記吸着パッド器が前記ワークの表面に接触するタイミングで前記負圧流体を流す吸着指令信号を発生すると共に、前記アームが停止した後、前記負圧流体を遮断する遮断指令信号を発生する吸着制御手段と、
前記ワークを撮像して撮像情報を得る撮像手段と、
前記吸着パッド器は、固定板を有しており、該固定板には、前記吸着パッドが偶数個を並べて配置された第１の吸着パッド群を成し、隣には、前記第１の吸着パッド群よりも、一つ少ない奇数個の前記吸着パッドが並べて配置された第２の吸着パッド群を有しており、
前記撮像情報に基づいて前記アームを移動し、前記吸着パッド器を前記ワークの表面に接触して、前記第１の吸着パッド群が前記ワークの前記傾斜部が形成される前記ワークの表面を接触すると共に、前記第２の吸着パッド群が前記ワークの前記偏り部が形成される前記ワークの表面を接触する前記位置指令信号を発生する位置制御手段と、
を備えたことを特徴とするものである。

このような吸着パッド器を備えたロボット装置によれば、吸着パッド器によりワークを吸引して持ち上げると、ワーク内の半流動体が垂れ下がり、ワークが反山形状となりながら、目的の位置に移動して、停止すると、ワーク内の半流動体は、移動から停止への減速に伴い、反山形状から停止側に大きく偏った形状へと移行する。
撮像手段がワークを撮像して撮像情報を発生して、位置制御手段は、撮像情報に基づいてアームを移動して吸着パッド器がワークの表面に接触する。吸着制御手段は、吸着指令信号を発生して、吸着パッド器によりワークを吸着すると共に、第１の吸着パッド群がワークの偏り部が形成されるワークの表面を吸着すると共に、第１の吸着パッド群よりも吸着パッドが一つ少ない第２の吸着パッド群がワークの傾斜部が形成されるワークの表面を吸着する。これにより、吸着パッド器がワークを不均一に吸着する。

しかも、ワークを停止した直後の状態では、第２の吸着パッド群の方が第１の吸着パッド群よりも吸着パッドの数が少ないので、ワークが第２の吸着パッド群により吸着されていない近傍でワーク内の半流動体が上昇方向（Ｚ軸方向）に移動し得る。この上昇方向へ半流動体の移動がワークの停止ショックとしての緩衝として作用する。特に、ワークが移動していた方向の停止ショックを緩和する。これにより、第１の吸着パッド群に作用する力が減少し得る。さらに、第１の吸着パッド群に第２の吸着パッド群よりも移動していた方向に大きな力が加わるが、第１の吸着パッド群の方が第２の吸着パッド群よりも吸着パッドの数が多いので、ワークをしっかりと吸着し続け得る。ここで、第２の吸着パッド群を成す吸着パッドがベローズを有しており、ベローズが蛇腹状に軸方向に蛇腹状で伸縮自在に形成されていると、上記ワーク内の半流動体が上昇方向への移動も容易になるので、ワークの停止ショックとしての緩衝として作用するのを促進し得る。

第１の吸着パッド群は、ワークの大きさ、重さ等にもよるが例えば４個で、第２の吸着パッド群は、第１の吸着パッド群よりも数が一つ少なく、３個が好ましい。第１の吸着パッド群と第２の吸着パッド群の配置は、第１の吸着パッド群を成す第１の吸着パッドどうしの間に第２の吸着パッド群を成す第２の吸着パッドの底面から見た幅が最大値となる最径部が位置することが好ましい。吸着パッド群の幅を狭くでき、コンパクトになるからである。
さらに、第１及び第２の吸着パッド群を成す各吸着パッドは、同一であることがより好ましい。均一な吸着力を得ることができるからである。
また、ワーク内の半流動体は、移動して停止すると、半流動体が停止側に偏る偏り部を形成し、該偏り部の隣で該偏り部よりも低い傾斜部が形成されれば足りるが、マヨネーズ、ケチャップ、スープを例示できる。

第２の発明に係る吸着パッド器を備えたロボット装置における前記吸着パッドは、上端部には、負圧流体が供給される供給通路を有したアダプタと、
前記アダプタの下端部に連結されると共に、前記負圧流体を流すベローズと、を備え、
該ベローズの先端に形成されると共に、前記負圧流体を流すパッド部を有し、
前記パッド部には、内周側を仕切る底板を有し、
前記底板は、前記ベローズよりも硬度が高く、多数の第１の孔が同一密度により形成され、前記第１の孔よりも開口面積が広いと共に、第１の孔よりも数が少ない第２の孔が中心から放射状に形成されている、
ことが好ましい。
このように吸着パッドによれば、同一密度に形成された多数の第１の孔がワークの吸引力を均一にしながら補いながら、第１の孔よりも数が少ない第２の孔が中心から放射状に形成された第２の孔により均一に吸引力を増加して、吸着パッドがワークをしっかりと吸着しながら、ワークの袋がプラスチックフィルムでも、第１及び第２の孔に吸い込むことを抑制する。
さらに、プラスチックフィルムにより形成されたワークの袋を吸着パッドが吸引しても、吸着パッドの底板の硬度が高いので、底板が撓みにくくなり吸着パッドの内部にワークの袋の吸い込みを底板によっても抑制できる。したがって、ワークをロボット装置により、搬送した後、吸着パッドによるワークへの吸着痕も低減できる。
ここで、第１の孔の形状は丸孔で、第２の孔の形状は長方形で、時計盤で示す３時、６時、９時、１２時の位置にそれぞれ形成されていることがより好ましい。

第３の発明に係る吸着パッド器を備えたロボット装置は、前記吸着パッドにより前記ワークを吸着すると、前記吸着パッドに前記袋が部分的に吸い込まれて表面にしわが形成される性質を有しており、
前記ベローズは、蛇腹状に軸方向に蛇腹状で伸縮自在に形成されており、
前記パッド部には、前記ワークを吸着しながら接触するスカートを備え、
前記スカートは、下方に向かって斜め方向に拡開するように形成されると共に、上方に放射状に多数のリブが形成されており、
前記スカートは、前記ベローズと別の材質から形成されると共に、前記ベローズよりも硬度が低く、前記プラスチックフィルムと同等の硬度を有する材質である、
ことが好ましい。

ここで、ワークの袋となるプラスチックフィルムは、ポリ塩化ビニル、 塩化ビニリデン、ポリエチレン、 ポリビニールアルコール、ポリエステ ル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ナイロン、ポリプロピレンなどを例示できる。これらの素材がワークに用いられた場合には、同一の素材を吸着パッドのスカートに用いることが好ましい。このような同等の素材を用いても良い。硬度が同じ程度であるからである。

このような吸着パッドを用いて、流動体が充填されたワークを吸引して吸着すると、ワークの表面が吸着パッドに吸い込まれて、ワークの袋にしわができても、袋と吸着パッドのスカートとがプラスチックフィルムと同等の材質から成っている。このため、吸着パッドは、スカートが変形して、ワークの表面とよく馴染むことで、ワークとスカートとの間に隙間が形成されにくくなるので、吸着パッドへの負圧流体の漏れ量が軽減されワークが吸着パッドから外れにくくなる。
また、スカートに形成された放射状のリブによってスカートの強度も維持されるので、ワークをしっかりと吸着できる。

第４の発明に係る吸着パッド器を備えたロボット装置は、前記負圧流体を流れる供給通路は、それぞれの前記吸着パッドに独立して配管しており、
それぞれ前記供給通路に負圧流体を供給する負圧流体供給手段と、
前記供給通路を流れるそれぞれの前記負圧流体を前記吸着指令信号に基づいて開放すると共に、前記遮断指令信号に基づいて遮断するバルブ手段と、
前記供給通路のそれぞれ圧力を検出してそれぞれの圧力検知信号を発生する圧力検出手段と、
前記圧力検知信号に基づいて負圧検出値を求めると共に、前記負圧検出値が予め定められた負圧閾値よりも高いと、それぞれの予備遮断信号を発生して、前記予備遮断信号の数が予め定めた数を越えると、異常遮断信号を発生する圧力判断手段とを備え、
前記吸着制御手段は、さらに、前記異常遮断信号に基づいて前記遮断指令信号を発生
する、ことが好ましい。

このような吸着パッド器を備えたロボット装置によれば、圧力検出手段が供給通路のそれぞれ圧力を検出してそれぞれの圧力検知信号を発生し、圧力判断手段は、圧力検知信号に基づいて負圧検出値を求めると共に、負圧検出値が予め定められた負圧閾値よりも高いと、それぞれの予備遮断信号を発生して、予備遮断信号の数が予め定めた数を越えると、異常遮断信号を発生する。圧力判断手段は、圧力検知信号に基づいて負圧検出値を求めると共に、負圧検出値が予め定められた負圧閾値よりも高いと、それぞれの予備遮断信号を発生して、予備遮断信号の数が予め定めた数を越えると、異常遮断信号を発生する。
吸着制御手段は、異常遮断信号に基づいて遮断指令信号を発生し、バルブ手段を遮断して負圧流体の供給を停止する。これにより、吸着パッド器がワークを解放する。好ましくは、位置制御手段は、異常遮断信号に基づいて次に搬送される前記ワークを撮像情報に基づいてアームを移動して吸着パッド器を用いてワークの表面に接触する位置指令信号を発生する。これにより、吸着パッド器がワークの表面に接触するタイミングで負圧流体を流す吸着指令信号を発生して、バルブ手段を開放して吸着パッド器がワークを吸着する。

これにより、吸着パッド器がワークの吸着に失敗したことを速やかに検知して、吸着パッド器へ流れる負圧流体をバルブ手段により遮断して、吸着パッド器からワークを強制的に落下させる。次に搬送されてくるワークを吸着パッド器により速やかに吸着できる。したがって、吸着パッド器によりワークの吸着に失敗してワークが自然落下した後に、次に搬送されるワークを吸着パッド器により吸着する場合に比較して、ロボット装置のアームによりワークを搬送するスピードが増加し得る。このため、吸着パッド器を備えたロボット装置によりワークを搬送する作業効率が増加する。ここで、予めワークの必要な吸着力により定まる吸着パッドの数よりも、多めの吸着パッドの数で吸着パッド器を形成すれば、上記予備遮断信号の数が予め定めた数を二つ以上で異常遮断信号を発生する場合には、一つの吸着パッドにおいて負圧流体漏れが発生して一つの予備遮断信号が発生しても、吸着パッド器によりワークを吸着し続ける。これは、吸着パッド器全体では、一つの吸着パッドの吸着力が減少したに過ぎず、残りの複数の吸着パッドが負圧流体の漏れていないため、ワークを吸着するのに要する吸着力を維持している。これにより、ロボット装置の吸着パッド器により継続してワークを搬送可能なため、ロボット装置による搬送運転の冗長性を確保できる。

本発明によれば、ワークを吸着パッドにより吸引して、移動して停止すると、ワークに作用する慣性力によってワークが移動していた方向に半流動体も移動して内容物が偏ると共に、該偏った反対の方向に半流動体の移動に伴う力が吸着パッドに作用しても、しっかりと吸着を維持し続ける複数の吸着パッドを有する吸着パッド器を備えたロボット装置を得ることができる。

本発明の一実施の形態による半流動体が袋に充填されたワークの平面図（ａ）、側面図（ｂ）である。 図１に示すワークが搬送されていて、ロボット装置の吸着パッド器を用いて、ワークを吸着しながらアームを移動して停止して、吸着パッドからワークを解放する搬送システムの全体図である。 図２に示す吸着パッド器を成す吸着パッド器の底面図である 図３に示す吸着パッドの正面図である。 図３に示す吸着パッドの詳細底面図である。 図３による吸着パッド器によりワークを吸着した状態を示す正面図である。 図３による吸着パッド器によりワークを吸引直前の状態を示す正面図（ａ）、アームを移動してワークを移動している状態を示す正面図（ｂ）、ワークを停止した直後の状態を示す正面図（ｃ）である。 図３による吸着パッド器によりワークを吸引する位置を示す側面図（ａ）、平面図（ｂ）である。 図２による搬送システムにおいて、ロボット装置の吸着パッド器でワークの吸着・吸引の動作を示すタイムチャートである。 図２による吸着パッド器を備えたロボット装置を用いてベルトコンベアを搬送されるワークを移動する動作を示すフローチャートである。

実施の形態１．
本発明の一実施の形態を図１から図８によって説明する。図１において、ワークＷは、プラスチックフィルムにより形成された長方体形状の袋１２に半流動体１４が充填されており、両端には、密閉された板状の両端部１２ａを有している。ここで、プラスチックフィルムとしては、ポリ塩化ビニル、 塩化ビニリデン、ポリエチレン、 ポリビニールアルコール、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ナイロン、ポリプロピレンなどを例示できる。また、半流動体としては、ケチャップ、マヨネーズなどを例示できる。

図２において、吸着パッド器１２０を有するロボット装置２００を備えた搬送システム１００は、ベルトコンベア１１００によりワークＷが次から次に矢印Ａの方向に搬送されており、ロボット装置２００のアーム２１０の先端部に取り付けられた吸着パッド器１２０に負圧流体装置４００からの負圧流体をバルブ手段としての電磁バルブＢ１～Ｂ７を制御して、ワークＷを吸着しながら持ち上げながら移動して停止して解放することにより、ワークＷを段ボール箱６００に収納するものである。負圧流体装置４００には、負圧配管Ｎ１からＮ７内のそれぞれ圧力を検出してそれぞれの第１から第７の圧力検知信号を発生する圧力検出手段としての圧力検出器４３０を有している。

ロボット装置２００は、吸着パッド器１２０を成す吸着パッド２０の吸着及び解放を制御すると共に、アーム２１０の回転、上下動などを制御する制御器２５０を有している。撮像手段としてのカメラ１７０がベルトコンベア１１００の上方に設けられており、ワークＷを撮像して撮像情報（撮像画像）を制御器２５０に入力するように形成されている。位置制御部２５２は、ワークＷの吸着目標位置として、撮像情報に基づく画像をＸ軸上と、Ｙ軸上との二次座標で中心位置Ｘｐ、Ｙｐを求める。なお、吸着目標位置としてのＺ軸は、ベルトコンベア１１００の高さと、ワークＷの太さを考慮して予めロボット装置２００に教示されている。

位置制御部２５２には、アーム２１０に取り付けられた吸着パッド器１２０のＸ，Ｙ，Ｚ位置を制御するために、アーム２１０を回転しながら移動して停止する位置指令信号Ｌｉを発生すると共に、アーム２１０の先端としての吸着パッド器１２０の位置を位置検出器２１２により検出して位置検出信号Ｌｓが入力され、位置指令信号と位置検出信号との差が適正値になるように制御されている。吸着制御部２５４は、ワークＷに吸着パッド器１２０の先端部が接触する第１のタイミングで、吸着指令信号を発生すると共に、ワークＷを移動して目標位置に到達して停止する第２のタイミングで、遮断指令信号を発生するように形成されている。ここで、第１のタイミングは、吸着パッド器１２０の先端部がワークＷに接触するアーム２１０への位置指令信号又は位置検出信号をいい、第２のタイミングは、吸着パッド器１２０の先端部が目標位置に到達して停止するアーム２１０の位置指令信号又は位置検出信号をいう。
なお、吸着指令信号により電磁バルブＢ１～Ｂ７を介して負圧流体を吸着パッド２０に供給すると共に、ワークＷを移動して目標位置に到達して停止すると、遮断指令信号により電磁バルブＢ１～Ｂ７を閉成して負圧流体を遮断するように形成されている。

吸着制御部２５４は、遮断指令信号に基づいて電磁バルブＢ１～Ｂ７を遮断すると共に、次に搬送されるワークＷをカメラ１７０からの撮像情報に基づいて解放信号を発生して電磁バルブＢ１～Ｂ７を開放すると共に、吸着パッド器１２０を用いてワークＷを吸着するように形成されている。圧力判断部２５６は、第１から第７の圧力検知信号を入力して、これらの圧力信号に基づいて第１から第７の負圧検出値を求めると共に、第１から第７の負圧検出値が予め定められた負圧閾値よりも高いと、それぞれの第１から第７の予備遮断信号を発生して、第１から第７の予備遮断信号の数が予め定めた数として二つを越えると、異常遮断信号を発生するに形成されている。ここで、予めワークＷの必要な吸着力により定まる吸着パッド２０の数よりも、多めの吸着パッド２０の数で吸着パッド器１２０が形成されている。また、負圧閾値は、吸着パッド器１２０を成す吸着パッド２０が同一で、負圧流体の圧力、流量なども同一であるので、一つの値を有している。

図２において、吸着パッド器１２０に負圧流体を供給および停止する負圧流体装置４００を有している。負圧流体装置４００は、空気が七つの配管ａ１～ａ７を流れ、その配管ａ１～ａ７の空気をそれぞれ閉成及び開放する電磁バルブＢ１～Ｂ７を有している。負圧流体供給器４１０は、配管ａ１～ａ７から空気が流入すると共に、負圧流体を発生し、吸着パッド器１２０を成す各吸着パッド２０に七つの負圧配管Ｎ１～Ｎ７により負圧流体が独立して供給されるように形成されている。

図３において、吸着パッド器１２０は、平面視で小判状の固定板１２５を有しており、長手方向と短手方向とからなる固定板１２５には、同一の吸着パッド２０が偶数個としての四つ等間隔で長手方向に並べて配置される第１の吸着パッド１２１を形成している。第１の吸着パッド１２１の隣には、第１の吸着パッド群１２１の吸着パッド２０よりも、一つ少ない三つの第２の吸着パッド群１２２を有しており、同一の吸着パッド２０が奇数個を等間隔で長手方向に並べて配置されている。第１の吸着パッド群１２１と第２の吸着パッド群１２２の配置は、第１の吸着パッド群１２１を成す第１の吸着パッド２０どうしの間に第２の吸着パッド群１２２を成す第２の吸着パッド２０の底面から見た幅が最大値となる最径部が位置するように配置されている。吸着パッド器１２０の幅を狭くでき、コンパクトになるからである。第１及び第２の吸着パッド群１２１、１２２の輪郭は点線に示すように上底が下底よりも長い台形状に形成されている。

図４において、吸着パッド２０は、上端部には、負圧流体が供給される供給通路を有すると共に、ねじ部２２ａが形成された円筒状のアダプタ２２を備え、アダプタ２２に連結したベローズ２４を有している。ベローズ２４は、上端には、一定径で円筒状に形成された筒部２４ａが形成されており、この筒部２４ａを介して弾性を有したゴム等から円筒状に形成されると共に、伸縮及び屈曲自在な蛇腹構造を有している。

また、吸着パッド２０のベローズ２４には、その軸方向に沿って交互となるように拡径した環状山部２４ｃと縮径した環状谷部２４ｂとが形成され、その下端部にはワークＷに対して接触して吸着するパッド部２６が一体的に形成されている。ベローズ２４の内部は、中空状に形成されており、この内部には、負圧流体が供給されて流通する流路と成っている。

図４及び図５において、パッド部２６の下端部には、筒部２６ａが形成されており、筒部２６ａの内周側に円板状の底板２７が設けられている。底板２７には、同一密度で多数の丸孔２７ｅを有すると共に、丸孔２７ｅよりも開口面積が広い長方形状の四つの長孔２７Ｌが形成されており、長孔２７Ｌが時計盤で示す３時、６時、９時、１２時の位置に底板２７の中心からそれぞれ放射状に形成されている。ここで、同一密度により丸孔２７ｅを形成するのは、ワークＷの吸引力を均一にするためである。長孔２７Ｌを設けているのは、丸孔２７ｅの吸引力を補うためである。底板２７は、パッド部２６よりも硬質なプラスチックからなっている。ワークＷの袋１２が吸引によりベローズ２４内に侵入することを防止するためである。これにより、ロボット装置２００の吸着パッド器１２０によりワークＷを搬送した後、ワークＷへの吸着痕も低減できる。

パッド部２６には、ワークＷを吸着しながら接触するスカート２８を備え、筒部２６ａの下端に連結されている。スカート２８には、上端部に筒状の係合部２８ａと、係合部２８ａと連通したスカート部２８ｓとを有しており、係合部２８ａが筒部２６ａに挿入して嵌合されており、スカート部２８ｓは、図５に示すように、底面から見て円形で、係合部２８ａよりも薄い薄膜で環状に形成され、係合部２８ａから下方に向かって斜め方向に拡開するように形成されると共に、撓曲自在に形成されている。スカート部２８ｓの内側には、上方に放射状に多数のリブ２８ｒが突起状に形成されている。

スカート２８は、ベローズ２４とスカート２８とが別の材質から形成され、スカート２８がベローズ２４よりも硬度が低く、ワークＷの袋１２となるプラスチックフィルムと同じ材料で形成されている。このため、ワークＷの袋１２がポリエチレンの材料から成っていると、スカート２８もポリエチレンの材料から形成されている。ここで、ワークＷの袋１２となるプラスチックフィルムと同等の硬度を有する材質で形成されている。このため、ワークＷのプラスチックフィルムの材質が、ポリ塩化ビニル、塩化ビニリデン、ポリエチレン、ポリビニールアルコール、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ナイロン、ポリプロピレンのいずれかであれば、スカート２８の材質は、これらの上記材質であれば、同等の材質であれば、足りる。ワークＷの袋１２の材料の硬度とスカート２８の材質の硬度とが同等となる。これにより、スカート２８が袋１２を吸引によってしわが形成されても、スカート２８も形を変えて袋１２との接触になじみ易くなるからである。したがって、吸着パッド２０への負圧流体の漏れ量が軽減されワークＷが吸着パッド２０から外れにくくなる。

図６において、吸着パッド２０によりワークＷを吸着すると、吸着パッド２０にワークＷを成す袋１２が部分的に吸い込まれて表面にしわＳ１が形成される。吸着パッド器１２０によりワークＷを移動して停止すると、ワークＷ内の半流動体が停止側に偏り、偏り部１４ｈと、該偏り部１４ｈの隣で該偏り部１４ｈよりも低い傾斜部１４Ｌを形成する性質を有している。ここで、図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、制御器２５０の位置制御部２５２は、カメラ１７０からの撮像情報に基づいてアーム２１０を回転しながら移動し、吸着パッド器１２０によりワークＷに接触すると共に、第１の吸着パッド群１２１がワークＷの傾斜部１４Ｌが形成されるワークＷの表面を接触し、第２の吸着パッド群１２２がワークＷの偏り部１４ｈが形成されるワークＷの表面に接触するように位置指令信号を発生するように形成されている。

上記のように構成された吸着パッド器を備えたロボット装置を用いてコンベアを搬送しているワークを持ち上げて移動してダンボール箱に搬入する動作を図１から図１０を参照して説明する。図９は図２による搬送システムにおいて、ロボット装置の吸着パッドでワークの吸着・吸引の動作を示すタイムチャート、図１０は図２による吸着パッド器を備えたロボット装置を備えた搬送システムの動作を示すフローチャートである。

いま、図２に示すように、ベルトコンベア１１００の上を次から次にワークＷが搬送されている。ここで、ワークＷをカメラ１７０により撮像して、撮像情報を位置制御部２５２に入力する（ステップＳ１０１）。位置制御部２５２は時間ｔ１で、ワークＷが予め定められたＸ軸上の位置に到達すると（ステップＳ１０３）、アーム２１０を回転しながら移動して吸着パッド器１２０によりワークＷを吸着する位置に移動する位置指令信号を発生する。吸着パッド器１２０がワークＷに接触すると、吸着制御部２５４が吸着指令信号を発生し、図８（ａ）に示すように、第１の吸着パッド群１２１がワークＷの偏り部１４ｈが形成されるワークＷの表面を吸着すると共に、第２の吸着パッド群１２２がワークＷの傾斜部１４Ｌが形成されるワークＷの表面を吸着する（ステップＳ１０５）。

ここで、吸着パッド器１２０の各吸着パッド２０がワークＷを吸着すると、図６に示すように、吸着パッド２０を成すスカート部２８ｓが撓みながらワークＷの袋１２が部分的に吸い込まれて表面にしわＳ１が形成される。ワークＷの袋１２にしわＳ１ができても、袋１２がプラスチックフィルムにより形成され、吸着パッド２０のスカート部２８ｓが薄膜状でプラスチックフィルムと同等の材質から成っている。このため、吸着パッド２０は、スカート部２８ｓが変形して、ワークＷの表面とよく馴染むことで、ワークＷとスカート部２８ｓの先端との間の隙間が形成されにくくなるので、ワークＷから外れなくなる。しかも、吸着パッド２０は、スカート部２８ｓが放射状のリブ２８ｒによって強度も維持されるので、ワークＷの袋１２が吸い込まれても、袋１２にしわＳ１が形成されてもワークＷをしっかりと吸着できる。

圧力検出器４３０は、負圧配管Ｎ１からＮ７内のそれぞれ圧力を検出してそれぞれの第１から第７の圧力検知信号を発生し、圧力判断部２５６がこれらの圧力信号を取得する（ステップＳ１０７）。圧力判断部２５６は、第１から第７の圧力検知信号を入力して、これらの圧力信号に基づいて第１から第７の負圧検出値を求めると共に、第１の負圧検出値が予め定められた負圧閾値よりも低いか否かを判断する（ステップＳ１０９）。

ステップＳ１０９において、低いと判断すると、ロボット装置２００は、位置指令信号によりアーム２１０が回転しながら移動し、吸着指令信号により、吸着パッド器１２０によりワークＷを持ち上げると、ワークＷ内の半流動体１４が垂れ下がり、図７（ｂ）に示すように、ワークＷが反山形状となりながら、目標の位置に移動する（ステップＳ１１１）。 ロボット装置２００は、位置指令信号によりアーム２１０の移動から減速して停止すると、ワークＷは、図７（ｂ）に示す反山形状から、図７（ｃ）に示す停止側に大きく偏った偏り部１４ｈと、該偏り部１４ｈの隣で傾斜部１４Ｌを形成する。さらに、停止直後には、ワークＷは、図７（ｃ）の点線で示すように半流動体が第２の吸着パッド群１２２の長手方向の端部付近で盛り上がる盛り上がり部１４ｔを形成する。吸着パッド器１２０によってワークＷが目標の位置に移動して停止すると、吸着制御部２５４からの遮断指令信号により吸着パッド器１２０の吸引を止め、ワークＷが自然落下してダンボール箱６００に収まる（ステップＳ１１３）。

一方、ステップＳ１０９において、圧力判断部２５６は、第１から第７の圧力検知信号を入力して、これらの圧力信号に基づいて第１から第７の負圧検出値を求めると共に、第１の負圧検出値が予め定められた負圧閾値よりも高いと、図９に示すように、時間ｔ２で、第４の負圧検出値が予め定められた負圧閾値よりも高いと、時間ｔ３で、第４の予備遮断信号を発生する。圧力判断部２５６は、第１及び第２の予備遮断信号の数が予め定めた数として二つを越えると、異常遮断信号を発生する。吸着制御部２５４が電磁バルブＢ１～Ｂ７を閉成し、負圧流体を遮断してワークＷを吸着パッド器１２０から解放してワークＷが落下する（ステップＳ２０１）。

次に搬送されるワークＷを撮像情報に基づいて位置制御部２５２が位置指令信号を発生してアーム２１０を移動して吸着パッド器１２０がワークＷの表面に接触する。この接触するタイミングで、吸着制御部２５４は、開放指令信号を発生して電磁バルブＢ１～Ｂ７を開放し、負圧流体を流して吸着パッド器１２０を用いてワークＷを吸着する（ステップＳ２０３）。

これにより、圧力判断部２５６は、吸着パッド器１２０がワークＷの吸着に失敗したことを圧力検知信号に基づいて速やかに検知して、吸着パッド器１２０への電磁バルブＢ１～Ｂ７の負圧流体を遮断して、ワークＷを強制的に落下させる。次に搬送されてくるワークＷを吸着パッド器１２０によりワークＷを吸着できる。したがって、吸着パッド器１２０により吸着したワークＷの吸着に失敗して自然落下した後に、次に搬送されるワークＷを吸着パッド器１２０により吸着する場合に比較して、ロボット装置２００のアーム２１０によりワークＷを搬送するスピードが増加し得る。ここで、予めワークの必要な吸着力により定まる吸着パッド２０の数よりも、多めの吸着パッド２０の数で吸着パッド器１２０が形成されているので、上記予備遮断信号の数が予め定めた数を二つ以上で異常遮断信号を発生する場合には、一つの吸着パッドにおいて負圧流体の漏れが発生して一つの予備遮断信号が発生しても、吸着パッド器１２０によりワークＷを吸着し続けことができる。これは、吸着パッド器全体１２０では、一つの吸着パッド２０の吸着力が減少したに過ぎず、残りの複数の吸着パッド２０の負圧流体が漏れていないため、ワークＷを吸着するのに要する吸着力を維持している。これにより、ロボット装置２００の吸着パッド器１２０により継続してワークＷを搬送可能なため、ロボット装置２００の吸着パッド器１２０による搬送運転の冗長性を確保できる。

本実施の形態によれば、ワークＷが移動して停止した直後の状態では、第１の吸着パッド群１２１がワークＷの傾斜部１４Ｌの表面を吸着しており、第２の吸着パッド群１２２がワークＷの偏り部１４ｈの表面を吸着している。しかも、第２の吸着パッド群１２２の方が第１の吸着パッド群１２１よりも吸着パッド２０の数が少ないので、第２の吸着パッド群１２２の両端部近傍でワークＷ内の流動体が上昇方向に移動して盛り上がる盛り上がり部１４ｔを形成する。このため、上昇方向へも半流動体１４が移動するので、ワークＷの移動方向（Ｘ軸方向）の停止ショックの緩衝機能として作用する。

殊に、吸着パッド２０は上端部には、負圧流体が供給される供給通路を有したアダプタ２２と、アダプタ２２の下端部に連結されると共に、負圧流体を流すベローズ２４とを備え、ベローズ２４は、蛇腹状に軸方向に蛇腹状で伸縮自在に形成されているので、ワークＷ内の流動体が上昇方向に移動し易くなるので、上記緩衝機能が増大する。これにより、第１の吸着パッド群１２１にワークＷの半流動体１４の移動により作用する移動方向（Ｘ軸方向）の力が減少し得る。よって、吸着パッド器１２０によりワークＷの吸着を維持し続け得る。

さらに、第１の吸着パッド群１２１に第２の吸着パッド群１２２よりもワークＷが移動していた方向にワークＷの内容物となる半流動体１４の移動も伴って大きな力が加わるが、第１の吸着パッド群１２１の方が第２の吸着パッド群１２２よりも吸着パッド２０の数が一つ多いので、ワークＷをしっかりと吸着し続け得る。

また、吸着パッド２０のスカート部２８ｓは、ベローズ２４とスカート部２８ｓとが別の材質から形成され、スカート部２８ｓがベローズ２４よりも硬度が低く、ワークＷの袋１２となるプラスチックフィルムと同じ材料で形成されている。これにより、スカート部２８ｓが袋１２を吸引によってしわＳ１が形成されても、スカート部２８ｓも形を変えて袋１２との接触になじみ易くなり、より一層、ワークＷとスカート部２８ｓとの間の隙間の形成を抑制できる。

本発明は、上記発明の実施の形態の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様も本発明に含まれる。
例えば、上記実施の形態では、吸着パッド器１２０は、第１の吸着パッド群１２１が偶数個の四つの吸着パッド２０から成り、第２の吸着パッド群１２２は、第１の吸着パッド群１２１よりも、一つ少ない奇数個の三つの第２の吸着パッド２０としたが、ワークＷの大きさを考慮して第１及び第２の吸着パッド群１２１、１２２の数を定めると共に、第１の吸着パッド群１２１が偶数個の吸着パッド２０から成り、第２の吸着パッド群１２２は第１の吸着パッド群１２１よりも、一つ少ない奇数個の吸着パッド２０を有するようにしても良い。

また、圧力判断部２５６は、第１から第７の圧力検知信号を入力して、これらの圧力検知信号に基づいて第１から第７の負圧検出値を求めると共に、第１から第７の負圧検出値が予め定められた負圧閾値よりも高いと、それぞれの第１から第７の予備遮断信号を発生して、第１から第７の予備遮断信号の数が予め定めた数として二つを越えると、遮断指令信号を発生するに形成されたが、予め定められた数を一つ以上で、異常遮断信号を発生しても良い。ワークＷを吸着し続けるのに可能な吸着パッド器１２０を成す吸着パッド２０の数が異なるからである。

Ｗ ワーク、１２ 袋、１４ 半流動体、１４ｈ 偏り部、１４Ｌ 傾斜部、２０ 吸着パッド、２２ アダプタ、２４ ベローズ、２７ 底板、２７ｅ 丸孔（第１の孔）、２７Ｌ 長孔（第２の孔）、２８ スカート、２８ｓ スカート部、２８ｒ リブ、１２０ 吸着パッド器、１２１ 第１の吸着パッド群、１２２ 第２の吸着パッド群、１２５ 固定板、１７０ カメラ（撮像手段）、２００ ロボット装置、２１０ アーム、２５０ 制御器、２５２ 位置制御部（位置制御手段）、２５４ 吸着制御部（吸着制御手段）、２５６ 圧力判断部（圧力判断手段）、４１０ 負圧流体供給器（負圧流体供給手段）、４３０ 圧力検出器（圧力検出手段）、１１００ ベルトコンベア、Ｂ１～Ｂ７ 電磁バルブ（バルブ手段）、Ｎ１～Ｎ７ 配管。

Claims (4)

1. プラスチックフィルムにより形成された四角形状の袋に半流動体の内容物が充填されたワークが次から次にベルトコンベアにより搬送されている状態で、アームを有し、該アームの先端部に取り付けられた複数の吸着パッドを有する吸着パッド器にバルブ手段を開放して負圧流体を流すことにより前記ワークを吸着すると共に、前記バルブ手段を閉成して前記負圧流体を遮断することにより前記ワークを解放し、位置指令信号に基づいて前記アームを移動して停止する吸着パッド器を備えたロボット装置であって、
   前記吸着パッド器により前記ワークを吸着して前記アームを移動して停止すると、前記半流動体が移動していた方向に偏る偏り部と、該偏り部の隣で該偏り部よりも高さが低く傾斜する傾斜部と、前記偏り部の上方に盛り上がる盛り上がり部と、を形成する性質を有しており、
   前記吸着パッド器が前記ワークの表面に接触するタイミングで前記負圧流体を流す吸着指令信号を発生すると共に、前記アームが停止した後、前記負圧流体を遮断する遮断指令信号を発生する吸着制御手段と、
   前記ワークを撮像して撮像情報を得る撮像手段と、
   前記吸着パッド器は、固定板を有しており、該固定板には、前記吸着パッドが偶数個を並べて配置された第１の吸着パッド群を成し、隣には、前記第１の吸着パッド群よりも、一つ少ない奇数個の前記吸着パッドが並べて配置された第２の吸着パッド群を有しており、
   前記撮像情報に基づいて前記アームを移動し、前記吸着パッド器を前記ワークの表面に接触して、前記第１の吸着パッド群が前記ワークの前記傾斜部が形成される前記ワークの表面を接触すると共に、前記第２の吸着パッド群が前記ワークの前記偏り部が形成される前記ワークの表面を接触する前記位置指令信号を発生する位置制御手段と、
   を備えたことを特徴とする吸着パッド器を備えたロボット装置。
2. 前記吸着パッドは、上端部には、前記負圧流体が供給される供給通路を有したアダプタと、
   前記アダプタの下端部に連結されると共に、前記負圧流体を流すベローズと、を備え、
   該ベローズの先端に形成されると共に、前記負圧流体を流すパッド部を有し、
   前記パッド部には、内周側を仕切る底板を有し、
   前記底板には、前記ベローズよりも硬度が高く、多数の第１の孔が同一密度により形成され、前記第１の孔よりも開口面積が広いと共に、第１の孔よりも数が少ない第２の孔が中心から放射状に形成されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の吸着パッド器を備えたロボット装置。
3. 前記吸着パッドにより前記ワークを吸着すると、前記吸着パッドに前記袋が部分的に吸い込まれて表面にしわが形成される性質を有しており、
   前記ベローズは、蛇腹状に軸方向に蛇腹状で伸縮自在に形成されており、
   前記パッド部には、前記ワークを吸着しながら接触するスカートを備え、
   前記スカートは、下方に向かって斜め方向に拡開するように形成されると共に、上方に放射状に多数のリブが形成されており、
   前記スカートは、前記ベローズと別の材質から形成されると共に、前記ベローズよりも硬度が低く、前記プラスチックフィルムと同等の硬度を有する材質である、
   ことを特徴とする請求項２に記載の吸着パッド器を備えたロボット装置。
4. 前記負圧流体を流れる供給通路は、それぞれの前記吸着パッドに独立して配管しており、
   それぞれ前記供給通路に負圧流体を供給する負圧流体供給手段と、
   前記供給通路を流れるそれぞれの前記負圧流体を前記吸着指令信号に基づいて開放すると共に、前記遮断指令信号に基づいて遮断するバルブ手段と、
   前記供給通路のそれぞれ圧力を検出してそれぞれの圧力検知信号を発生する圧力検出手段と、
   前記圧力検知信号に基づいて負圧検出値を求めると共に、前記負圧検出値が予め定められた負圧閾値よりも高いと、それぞれの予備遮断信号を発生して、前記予備遮断信号の数が予め定めた数を越えると、異常遮断信号を発生する圧力判断手段とを備え、
   前記吸着制御手段は、さらに、前記異常遮断信号に基づいて前記遮断指令信号を発生
   する、
   ことを特徴とする請求項１から３の何れか一つに記載の吸着パッド器を備えたロボット装置。

Images