JP7371336B2

JP7371336B2 - 搬送装置

Info

Publication number: JP7371336B2
Application number: JP2019047835A
Authority: JP
Inventors: 直寛神内
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2019-03-15
Filing date: 2019-03-15
Publication date: 2023-10-31
Anticipated expiration: 2039-03-15
Also published as: JP2020146813A

Description

本発明は、物品を吸着してから移動することで搬送することができる搬送装置に関する。

従来、種々の物品を搬送するため、例えば、特許文献１に開示される搬送装置が提案されている。特許文献１の搬送装置は、ロボットハンドの先端に設けられた吸着パッドを備えて構成される。

かかる搬送装置での物品の搬送は、先ず、搬送元に載置された物品の上面に吸着パッドを接触してから吸着が開始され、その後、ロボットハンドを駆動することで吸着パッド及び吸着された物品が上昇される。続いて、ロボットハンドの駆動によって吸着された物品を搬送先に移動して載置し、吸着パッドの吸着を解除することで搬送が完了する。

特開平９－２６２７８５号公報

搬送対象となる物品としては、外周部から側方に突出するつば部を備えた形態とすることを例に挙げられる。かかるつば部を備えた物品が搬送先にて複数並べられると、隣り合う物品にてつば部が上下に重なった状態になる可能性がある。この状態にて、上下に重なった物品のうちの下方の物品を吸着して上昇すると、該上昇に追従して上方の物品のつば部側が持ち上がってひっくり返る問題が発生する場合がある。また、下方の物品を上昇しようとしても上方の物品によって押さえられた状態となり、吸着パッドが物品の上面から離れて吸着が解除され、搬送不能になるという問題が発生する。このような問題は、隣り合う物品が隙間なく接触した状態で並べられ、該接触部分の摩擦係数が高くなる場合も、同様に発生することとなる。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、搬送先で複数並べて載置された物品を搬送する際の搬送不良を防止することができる搬送装置を提供することを目的の一つとする。

本発明における一態様の搬送装置は、物品を上面側から吸着可能な吸着部と、水平方向に沿う回転中心位置にて前記吸着部を回転移動させる第１の回転部とを有するハンド部と、前記ハンド部を移動させる移動機構とを備えた搬送装置であって、前記第１の回転部の回転中心位置は、該回転中心位置の延出方向から見た状態で前記吸着部の水平方向中央位置からずれた位置に配置され、前記移動機構は、前記第１の回転部による前記吸着部の回転移動によって下方に移動する物品の端部の移動速度と同一若しくは若干速い速度で前記ハンド部を上昇移動させる昇降機構を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、物品を吸着して上昇するときに、吸着された物品を第１の回転部によって回転し、上面視での物品の投影寸法を小さくすることができる。これにより、搬送中に隣り合う物品間の隙間を拡げる方向に物品を移動させることができる。更に、回転部での回転中心位置が上述のようにずれた位置となるので、回転後の投影寸法をより小さくし、隣り合う物品の隙間をより拡げることが可能となる。この結果、吸着した物品の隣の物品を持ち上げてひっくり返したり、隣の物品との接触等によって物品の吸着が解除されたりすることをより良く回避でき、搬送不良が発生することを防止することができる。

実施の形態に係る搬送装置の概略正面図である。吸着部で物品を吸着した直後を示す説明図である。吸着部で吸着した物品を上昇した初期段階で傾斜位置とした状態を示す説明図である。図４Ａは、本実施の形態における物品の投影寸法の説明図であり、図４Ｂは、図３とは異なる状態となった初期段階を示す説明図である。吸着部で吸着した物品の上昇完了後の状態を示す説明図である。吸着部で吸着した物品を標準位置に戻した後の状態を示す説明図である。吸着部で吸着した物品における片寄りの調整要領の説明図。吸着部の向きを変更した図２と同様の説明図である。変形例に係る搬送装置の概略正面図である。上記変形例の吸着部及び第１の回転部の平面図である。

以下に、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は、下記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲内で適宜変形して実施できるものである。以下の図においては、説明の便宜上、一部の構成を省略することがある。また、以下の説明において、特に明示しない限り、「上」、「下」、「左」、「右」は、各図において矢印で示した方向を基準として用いる。また、「前」は図１の紙面手前側、「後」は図１の紙面奥行側として用いる。但し、以下の実施の形態での各構成の向きは、一例にすぎず、任意の向きに変更することができる。

図１は、実施の形態に係る搬送装置の概略正面図である。図１に示すように、搬送装置１は、搬送元となる製品番重Ｔに収容された物品Ｗを図示省略した所定の搬送先（例えば、製品番重と同構造の番重）に搬送するよう構成される。

ここで、本実施の形態の搬送装置１で搬送する物品Ｗは、一例として、弁当や惣菜等の調理品が収容される容器とする。本実施の形態の物品Ｗは、トレーや箱状に形成されて開放する上部を蓋やカバー等で閉塞した構成とされ、側面上方位置からつば部Ｗｃが外方に突出するように形成される。

搬送装置１は、物品Ｗを保持するハンド部１０と、ハンド部１０を移動させる移動機構２０とを備えて構成される。

ハンド部１０は、物品Ｗを上面側から吸着可能な吸着部１１と、吸着部１１を回転移動させる第１の回転部１３と、第１の回転部１３の上方から突出する支持軸１４とを備えて構成されている。支持軸１４は、移動機構２０におけるチャック（不図示）等に接続され、かかる接続によってハンド部１０が移動機構２０に移動可能に支持される。

吸着部１１は、ベース部材１１ａと、ベース部材１１ａの下方に設けられて吸盤状をなす複数の吸着パッド１１ｂとを備えている。本実施の形態において、ベース部材１１ａは、上面視したときに概略方形状に形成され、言い換えると、直交する二方向として左右方向（第１の方向）及び前後方向（第２の方向）のそれぞれに幅を備えた形状に設けられる。吸着部１１には、真空ポンプ等の吸引源に連通するホース（何れも不図示）が接続され、これらを通じた吸引によって吸着パッド１１ｂの下面となる吸着面に負圧を生じさせて物品Ｗの上面を吸着保持できるようになる。

第１の回転部１３は、モータ等を有する回転機構によって構成され、図１の状態では吸着部１１の左端に沿って設けられている。第１の回転部１３は、その回転中心位置Ｃ１の延出方向から見た状態つまり図１の状態で、吸着部１１の左右方向（水平方向）中央位置からずれた位置に配置されている。従って、図１の状態において、第１の回転部１３の回転中心位置Ｃ１は、左右方向におけるベース部材１１ａの一端部（左端部）近傍に配置され、且つ、前後方向（図１中紙面直交方向）に延出して水平方向に沿うようになっている。

第１の回転部１３は、かかる回転中心位置Ｃ１を中心として、図１に示す吸着部１１のベース部材１１ａが水平となる位置と、ベース部材１１ａが右下がり及び右上がりに傾斜する位置（図３及び図７参照）とに回転移動させる。

移動機構２０は、搬送元となる製品番重Ｔと搬送先との間における所定ルートにてハンド部１０を移動させる。移動機構２０は、ハンド部１０を上昇及び下降移動させる昇降機構２１と、上下方向に沿う回転中心位置Ｃ２にて吸着部１１を回転させる回転機構（第２の回転部）２２とを備えている。図１にて移動機構２０は、模式的に図示したが、シリンダや直動モータ、リニアモータ、送りねじ構造、回転モータを有する回転装置等を組み合わせた機構としたり、多関節アーム等を有するロボットによって構成したりしてもよい。

続いて、搬送装置１による製品番重Ｔから所定の搬送先への物品Ｗの搬送方法について、図１ないし図６を参照して説明する。図２は、吸着部で物品を吸着した直後を示す説明図である。図３は、吸着部で吸着した物品を上昇した初期段階を示す説明図である。図４Ａは、本実施の形態における物品の投影寸法の説明図である。図４Ｂは、図３とは異なる状態となった初期段階を示す説明図である。図５は、吸着部で吸着した物品の上昇完了後の状態を示す説明図である。図６は、吸着部で吸着した物品の向きを調整した後の状態を示す説明図である。なお、図１は、吸着部で物品を吸着する直前を示す説明図である。

ここでは、図１に示すように、製品番重Ｔには、３つの物品Ｗが左右に並んで収容されているものとする。また、３つの物品Ｗのうち中央の物品Ｗのつば部Ｗｃが左側及び右側の物品Ｗのつば部Ｗｃの上に載った状態となり、かかる状態から左側の物品Ｗを搬送する場合について説明する。

物品Ｗの搬送前に、予め、製品番重Ｔ内に配置された物品Ｗの前後及び左右方向の座標値を取得しておき、この座標値に基づき、図１に示すように、移動機構２０によってハンド部１０が物品Ｗの上方に移動されてから位置決めされる。かかる位置決めによって、物品Ｗの上面から上方に離れた位置に吸着部１１が配置される。このとき、第１の回転部１３が製品番重Ｔの周壁寄り（左寄り）となり、該周壁の内面と回転中心位置Ｃ１とが平行に位置するよう、回転機構２２の駆動によってハンド部１０が回転されてから位置決めされる。

かかる位置決め後、移動機構２０の昇降機構２１が駆動されてハンド部１０が下降される。かかる下降によって、吸着部１１も下降され、図２に示すように、吸着部１１の吸着パッド１１ｂが物品Ｗの上面に接触する高さ位置にてハンド部１０の下降が停止される。吸着パッド１１ｂが物品Ｗの上面に接触されると、不図示の吸引源と連通した吸着部１１の吸着パッド１１ｂにて負圧を生じさせて物品Ｗの上面が吸着保持される。物品Ｗが吸着保持された後、昇降機構２１が駆動されてハンド部１０が上昇される。

ここで、図２に示す状態から吸着部１１及び吸着された物品Ｗを真上に移動（上昇）させる従来構成を検討する。従来構成にあっては、搬送する物品Ｗを上昇するときに隣の物品Ｗのつば部Ｗｃが邪魔になり、該つば部Ｗｃで搬送する物品Ｗのつば部Ｗｃを上から押さえるようになる。このため、搬送する物品Ｗの上昇に追従して隣の物品Ｗの左端側が持ち上がりひっくり返してしまう問題がある。また、物品Ｗの重さや吸着部１１の吸着力によっては、吸着パッド１１ｂが物品Ｗの上面から離れて吸着が解除されてしまう問題もある。このような問題を解消すべく、本実施の形態では、図３に示すように、吸着部１１及び搬送する物品Ｗを移動及び回転させている。

本実施の形態では、物品Ｗを吸着した後、昇降機構２１の駆動で物品Ｗを上昇しつつ第１の回転部１３で物品Ｗを水平姿勢から図３に示す傾斜姿勢に回転させる。この回転によって、搬送する物品Ｗにおけるつば部Ｗｃの右端が左方向に変位し、隣の物品Ｗのつば部Ｗｃから離れるようになる。これにより、搬送中に隣り合う物品Ｗの間の隙間を拡げた状態とすることができ、つば部Ｗｃ同士が重なった状態を解消することができる。

物品Ｗの水平姿勢と傾斜姿勢とにおける上面視での投影寸法を図４Ａも用いて検討する。かかる投影寸法として、水平姿勢でのつば部Ｗｃを含む物品Ｗの左右方向寸法を長さＬ、水平姿勢から傾斜姿勢にする際の回転角度を角度θとすると、傾斜姿勢での物品Ｗの左右方向寸法はＬｃｏｓθとなる。従って、第１の回転部１３による回転によって、物品Ｗの左右方向寸法を差分Ｌ－Ｌｃｏｓθ短くすることができ、隣り合う物品Ｗ間の隙間を拡げることができる。かかる差分は、回転中心位置Ｃ１をベース部材１１ａの左端に近付ける程、大きく確保でき、隣り合う物品Ｗ間の隙間をより拡げることができる。

また、本実施の形態では、第１の回転部１３による吸着部１１の回転移動に応じ、昇降機構２１にてハンド部１０を上昇移動させる。具体的には、図２から図３の状態に移動するとき、第１の回転部１３による回転では物品Ｗの右端側が左方向及び下方向に移動するが、その下方への移動速度と同一若しくは若干速い速度になるよう昇降機構２１での上昇速度が制御手段（不図示）等によって制御される。これにより、吸着保持した物品Ｗが製品番重Ｔの底部に押し付けられることを防止することができる。また、図４Ｂに示すように、搬送する物品Ｗのつば部Ｗｃが隣の物品Ｗのつば部Ｗｃの上に載った状態となった場合、搬送する物品Ｗのつば部Ｗｃで隣の物品Ｗのつば部Ｗｃを上から押し付けることを防止することができる。このように昇降機構２１の上昇速度を制御することで、物品Ｗに負荷が加わることを抑制することができる。

図２のように物品Ｗを吸着してから図３の状態を経て、図５に示すように、物品Ｗの傾斜姿勢を維持したまま昇降機構２１の駆動で物品Ｗが所定高さ位置まで上昇される。その後、図６に示すように、第１の回転部１３で物品Ｗを傾斜姿勢から水平姿勢に回転させ、移動機構２０により搬送先に向かってハンド部１０及び物品Ｗを移動させる。

図５に示す物品Ｗの傾斜姿勢にて、物品Ｗの収容物に片寄りが発生する場合、該片寄りを元に戻すべく、図７に示すように、上述の傾斜位置とは逆に物品Ｗの右端側が上昇するよう第１の回転部１３で吸着部１１を回転させ、物品Ｗを傾斜させてもよい。

上記においては、３つの物品Ｗのうちの左側の物品Ｗから搬送する場合について説明したが、右側の物品Ｗから搬送するようにしてもよい。この場合、図１に示す状態から回転機構２２を介して回転中心位置Ｃ２周りに吸着部１１を１８０°回転させる（図８参照）。これにより、第１の回転部１３の回転中心位置Ｃ１が吸着部１１の右端部近傍に配置され、第１の回転部１３が製品番重Ｔの周壁寄りとなって物品Ｗを吸着する。

また、図示していないが、製品番重Ｔ内で前寄り或いは後寄りに配置された物品Ｗを吸着して上昇する場合、回転機構２２の駆動によって回転中心位置Ｃ２周りに吸着部１１を回転させる。この回転によって、第１の回転部１３の回転中心位置Ｃ１が吸着部１１の前端部或いは後端部近傍に配置されるようにする。このような配置によっても、第１の回転部１３における回転中心位置Ｃ１の延出方向から見た状態で、吸着部１１の上下方向（水平方向）中央位置からずれた位置に回転中心位置Ｃ１が配置される。しかも、第１の回転部１３が製品番重Ｔの周壁寄りとなり、第１の回転部１３の回転で傾斜姿勢となる物品Ｗと隣り合う物品Ｗとの間の隙間を拡げることができる。

このような実施の形態によれば、第１の回転部１３の回転中心位置Ｃ１が吸着部１１の水平方向中央位置からずれて左右方向や前後方向の端部近傍に配置される。これにより、吸着後に物品Ｗを傾けるよう回転して上面視での物品Ｗの投影寸法を小さくでき、搬送中に隣り合う物品Ｗとの隙間を拡げることができる。この結果、搬送する物品Ｗの上昇に追従して隣の物品Ｗが持ち上がってひっくり返ったり、吸着パッド１１ｂが物品Ｗの上面から離れて吸着が解除されたりすることをより良く回避でき、搬送不良が発生することを防止することができる。

また、回転機構２２によって回転中心位置Ｃ２周りに吸着部１１を回転できるので、搬送する物品Ｗと隣り合う物品Ｗや製品番重Ｔの周壁との位置関係に応じ、吸着部１１の向きを簡単且つ短時間で変更することができる。

また、本発明の実施の形態は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよい。さらには、技術の進歩又は派生する別技術によって、本発明の技術的思想を別の仕方で実現することができれば、その方法を用いて実施されてもよい。したがって、特許請求の範囲は、本発明の技術的思想の範囲内に含まれ得る全ての実施態様をカバーしている。

上記実施の形態では、搬送する物品Ｗを食品用容器としたが、搬送装置１によって搬送及び段積みできる物品であれば、何ら限定されるものでない。例えば、つば部Ｗｃを省略して構成したり、上部を開放する容器やトレー、各種の電気機器、装置、それらの部品としたり、食品用容器以外の容器や箱、梱包体としたりしてもよい。

また、搬送元や搬送先は製品番重Ｔ等の番重に限定されるものでなく、ベルトコンベアからなる搬送路上にする等、種々の変更が可能である。

また、移動機構２０が回転機構２２を有する構成とした場合を説明したが、これに代えて、同様の機能を発揮する回転機構をハンド部１０に設けてもよい。

また、第１の回転部１３は、図９及び図１０に示すように、例えば回転機構を上下に２段重ねて構成し、二方向にて吸着部１１を回転移動させるようにしてもよい。図９及び図１０において、第１の回転部１３は、上記実施の形態と同様に前後方向（第２の方向）に沿う回転中心位置Ｃ１に吸着部１１を回転させ、且つ、左右方向（第１の方向）に沿う回転中心位置Ｃ３にも吸着部１１を回転させる。また、第１の回転部１３の設置箇所は、吸着部１１の上面における左後のコーナー部とされ、吸着部１１における前後方向一端部（後端部）及び左右方向一端部（左端部）の交差位置近傍とされる。かかる構成によれば、吸着部１１を回転機構２２で回転させずに、吸着部１１を傾斜させる方向を二方向に増やすことができ、また、該二方向に同時に傾斜させて二方向それぞれに隣り合う物品Ｗに対し隙間を拡げて搬送することができる。

１搬送装置
１０ハンド部
１１吸着部
１３第１の回転部
２０移動機構
２１昇降機構
２２回転機構（第２の回転部）
Ｗ物品

Claims

物品を上面側から吸着可能な吸着部と、水平方向に沿う回転中心位置にて前記吸着部を回転移動させる第１の回転部とを有するハンド部と、
前記ハンド部を移動させる移動機構とを備えた搬送装置であって、
前記第１の回転部の回転中心位置は、該回転中心位置の延出方向から見た状態で前記吸着部の水平方向中央位置からずれた位置に配置され、
前記移動機構は、前記第１の回転部による前記吸着部の回転移動によって下方に移動する物品の端部の移動速度と同一若しくは若干速い速度で前記ハンド部を上昇移動させる昇降機構を備えていることを特徴とする搬送装置。
前記吸着部は、上面視にて直交する第１の方向及び第２の方向それぞれに幅を備えた形状に設けられ、
前記第１の回転部の回転中心位置は、前記吸着部の前記第１の方向の端部または前記第２の方向の端部近傍に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の搬送装置。
前記吸着部を上下方向に沿う回転中心位置にて回転させる第２の回転部を更に備えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の搬送装置。
前記吸着部は、上面視にて直交する第１の方向及び第２の方向それぞれに幅を備えた形状に設けられ、
前記第１の回転部は、前記第１の方向に沿う回転中心位置と、前記第２の方向に沿う回転中心位置との二方向にて前記吸着部を回転移動させ、該吸着部における前記第１の方向及び前記第２の方向の端部の交差位置近傍に設けられることを特徴とする請求項１に記載の搬送装置。