JP7415132B2 - Adsorption state detection device - Google Patents
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Description
本発明は、吸着ヘッドの吸着状態を検出する吸着状態検出装置に関する。 The present invention relates to a suction state detection device that detects the suction state of a suction head.
物品を吸着保持する装置における吸着状態検出装置としては、各吸着部に圧力スイッチを設けることで、各吸着部の吸着状態を検出する構成が知られている(特許文献1)。また、複数の吸着部を備える吸着ヘッドで1つの物品を吸着保持する構成において、吸着ヘッドの吸着状態を圧力センサで検出される圧力値の違いで判断する構成も提案されている(特許文献2)。 As a suction state detection device for an apparatus for holding an article by suction, a configuration is known in which a pressure switch is provided in each suction part to detect the suction state of each suction part (Patent Document 1). Furthermore, in a configuration in which a suction head including a plurality of suction parts holds one article by suction, a configuration has also been proposed in which the suction state of the suction head is judged based on the difference in pressure values detected by a pressure sensor (Patent Document 2). ).
圧力スイッチは安価ではあるものの、特定の圧力(セットポイント)で接点のオン/オフが切り替えられる構造ため、引用文献1の構成では吸着状態を把握するには、各吸着部に圧力スイッチを設ける必要があり、コストが増大する。一方、引用文献2の構成では、1つの圧力センサで複数の吸着部を備える吸着ヘッドにおける吸着状態を把握することができる。しかし、同構成では、圧力センサの出力値をモニタし、その値自身およびその増減を処理・評価する必要があるため信号処理の負荷が大きく、装置やソフトウェアなどの構造も複雑化し、コストも上昇する。
Although pressure switches are inexpensive, they have a structure in which the contacts are turned on and off at a specific pressure (set point), so in the configuration of
本発明は、複数の吸着部を備える吸着ヘッドの吸着状態を簡略な構成で判定可能とすることを課題としている。 An object of the present invention is to make it possible to determine the suction state of a suction head including a plurality of suction parts with a simple configuration.
本発明の第1の発明である吸着状態検出装置は、複数の吸着部を備える吸着ヘッドと、前記吸着部と負圧供給手段とを接続して前記吸着部の各々に負圧を供給する複数の負圧供給通路と、一端が前記負圧供給通路の各々に連通される複数の第1通路と、前記第1通路の他端同士の合流部を介して前記第1通路の各々に接続される第2通路と、前記第2通路に設けられる単一の圧力スイッチと、前記第1通路の各々設けられ、前記第2通路から前記負圧供給通路方向を順方向とする複数の逆止弁と、前記圧力スイッチの出力に基づいて前記吸着ヘッドの吸着状態を判定する判定手段とを備えることを特徴としている。
A suction state detection device according to a first aspect of the present invention includes a suction head including a plurality of suction parts, and a plurality of suction heads that connect the suction parts and negative pressure supply means to supply negative pressure to each of the suction parts. a negative pressure supply passage, a plurality of first passages whose one end communicates with each of the negative pressure supply passages, and a plurality of first passages connected to each of the first passages via a confluence between the other ends of the first passages. a second passageway, a single pressure switch provided in the second passageway, and a plurality of check valves provided in each of the first passageways whose forward direction is from the second passageway to the negative pressure supply passageway. and determining means for determining the suction state of the suction head based on the output of the pressure switch.
本発明の第2の発明である吸着状態検出装置は、第1の発明において、前記第2通路に前記圧力スイッチのセットポイント以上の圧力を供給する圧力供給源を設けたことを特徴としている。 The adsorption state detection device according to the second aspect of the present invention is characterized in that, in the first aspect, a pressure supply source that supplies a pressure equal to or higher than the set point of the pressure switch is provided in the second passage.
本発明の第3の発明である吸着状態検出装置は、第2の発明において、前記吸着ヘッドによる吸着の開始から終了までの期間において、前記判定手段は、1回目は、前記圧力スイッチが前記セットポイント以下の圧力を検知するか否かで前記吸着ヘッドの吸着状態を判定し、2回目以降は、前記圧力供給源から一時的に圧力供給を行った後、前記圧力スイッチが再び前記セットポイント以下の圧力を検出するか否かで前記吸着ヘッドの吸着状態を判定することを特徴としている。 In the adsorption state detection device according to a third aspect of the present invention, in the second invention, during a period from the start to the end of suction by the suction head, the determination means determines that the pressure switch is set to the set position for the first time. The suction state of the suction head is determined based on whether or not a pressure below the point is detected, and from the second time onwards, after temporarily supplying pressure from the pressure supply source, the pressure switch returns to below the set point. The suction state of the suction head is determined based on whether or not the pressure of the suction head is detected.
本発明によれば、複数の吸着部を備える吸着ヘッドの吸着状態を簡略な構成で判定可能とすることができる。 According to the present invention, the suction state of a suction head including a plurality of suction parts can be determined with a simple configuration.
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図1は、本発明の一実施形態である吸着ヘッドを備える物品保持装置の配置を示す側面図である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a side view showing the arrangement of an article holding device including a suction head according to an embodiment of the present invention.
本実施形態の物品保持装置10は、物品Mを吸着保持する吸着ヘッド12を備え、吸着ヘッド12は、例えばロボット14のアーム先端に取り付けられている。吸着ヘッド12は、複数の吸着部を備え、図1においては2つの吸着部12A、12Bを備える。本実施形態において物品保持装置10は、例えば物品供給コンベヤ16上を順次搬送される物品Mを、空ケース供給コンベヤ18上をサイドガイド18Aに案内されて順次搬送されるケースC内へと移載する。
The
ロボット14は、吸着ヘッド12を物品供給コンベヤ16の上方へ移動し、吸着部12A、12Bを物品供給コンベヤ16上の1つの物品Mに押し当てると吸着部12A、12Bの吸引を開始する。これにより物品Mは吸着部12A、12Bにより吸着・保持される。物品Mが吸着ヘッド10により吸着・保持されると、ロボット14は吸着ヘッド12を空ケース供給コンベヤ18上の空のケースCの上方に移動し、ケースC内に向けて吸着ヘッド12を下降する。ケースC内に物品Mが移動される吸着部12A、12Bに対する吸引が停止され物品MはケースC内に移載される。
The
図2は、吸着ヘッド10による吸着機構を説明する配管図である。吸着部12A、12Bは各々物品Mに密接し、物品Mを吸着する吸盤20A、20Bを備える。吸盤20A、20Bは、それぞれ負圧供給通路22A、22Bの下端に取り付けられ、負圧供給通路22A、22Bの上端には、各々エジェクタ24A、24Bが取り付けられる。各エジェクタ24A、24Bには、吸着用エア供給源26が接続され、エジェクタ24A、24Bは、吸着用エア供給源26から供給されるエアを駆動流体として、負圧供給通路22A、22Bを通して吸盤20A、20Bからエアを吸引する。
FIG. 2 is a piping diagram illustrating the suction mechanism by the
負圧供給通路22A、22Bには、吸盤20A、20Bとエジェクタ24A、24Bの間に各々第1通路28A、28Bの一端が接続される。一方、第1通路28A、28Bの他端は、合流部Q1において互いに合流され、1本の第2通路30に接続される。なお、第1通路28A、28Bには、第2通路30から負圧供給通路22A、22B方向を順方向とする逆止弁32A、32Bが各々設けられる。
One ends of
また、第2通路30において、合流部Q1の近くに位置する接続部Q2には、エア供給管を介して吸着解除用エア供給源33が接続され、第2通路30の合流部Q1とは反対側の端部にはリセット用エア供給源34が接続される。また、第2通路30において、接続部Q1とリセット用エア供給源34の間に位置する接続部Q3には、圧力スイッチ36が接続される。
In addition, in the
図3、図4は、吸着ヘッド10の吸着機構における物品Mの吸着状態を説明する図である。図3は、吸着ヘッド10の全ての吸着部12A、12B(吸盤20A、20B)で1つの物品Mを保持する場合、図4は、吸着ヘッド10の一部の吸着部12A(吸盤20A)のみで1つの物品Mを保持する場合の図である。なお、図3、図4において、太い実線で描かれる配管は、管内の圧力が物品Mを吸着するのに十分な圧力である吸着圧(所定の負圧)まで減圧されていることを示す。
3 and 4 are diagrams illustrating the suction state of the article M in the suction mechanism of the
吸盤20A、20Bが物品Mに吸着した図3の状態では、エジェクタ24A、24Bにより負圧供給通路22A、22B内のエアが吸引されると、逆止弁32A、32Bが開いて、第1通路28A、28B、第2通路30の全てが吸着圧まで減圧される。
In the state shown in FIG. 3 in which the
吸着ヘッドの吸盤の一部のみ、例えば吸盤20Aのみが物品Mに吸着し図4の状態では、吸盤20Aに接続される負圧供給通路28Aは吸着圧まで減圧される。一方、負圧供給通路28Bおよびこれに接続される第1通路28Bの逆止弁32Bよりも負圧供給通路28A側の管内は、吸盤20Bから外気が供給されるため略外気圧に近い状態に維持される。これにより、逆止弁32Bは閉じた状態に維持されたまま、逆止弁32Aが負圧供給通路28Aの吸引力により開かれ、第1通路28A、第2通路30、第1通路28Bの逆止弁32Bよりも第2通路30側の管内は吸着圧まで減圧される。
In the state shown in FIG. 4 where only some of the suction cups of the suction head, for example, only the
すなわち、吸着ヘッド12の何れか、あるいは全ての吸着部12A、12Bにより物品Mが吸着・保持されている図3、図4の状態では、第2通路30の接続部Q3は、吸着圧にまで減圧される。したがって、圧力スイッチ36のセットポイント(スイッチがオン/オフされる圧力値)を同所定の負圧に合わせて設定しておくことで、図3、図4の状態となった際、圧力スイッチ36のオン/オフが切り替わり、吸着部12A、12B(吸盤20A、20B)の何れかが物品Mを吸着・保持していることが検出できる。なお、吸着ヘッド12による物品Mの吸着を解除する場合には、負圧供給通路28A、28B内が僅かに正圧(リリース圧)になるように、吸着解除用エア供給源33から逆止弁32A、32Bを通して負圧供給通路28A、28Bにエアを供給する。
That is, in the state shown in FIGS. 3 and 4 in which the article M is attracted and held by any one of the
しかし、図5に示されるように、圧力スイッチ36が設けられた第2通路30内が一旦吸着圧以下になると、物品Mの吸着ヘッド12による吸着が外れ、負圧供給通路28A、28B内に外気が流れ込んでも、逆止弁32A、32Bの効果により、第2通路30内の負圧状態は変化しない。そのため、圧力スイッチ36では、吸着状態となった最初の状態しか検知できず、その後、物品Mの吸着が維持されているか否かは検知できない。
However, as shown in FIG. 5, once the suction pressure in the
本実施形態では、2回目以降の吸着状態の判定においては、リセット用エア供給源34からエアを供給し、図6に示されるように、圧力スイッチ36に掛かる圧力をセットポイントよりも高いリセット圧力まで一旦上昇させて圧力スイッチ36をリセットするリセット処理を行う。リセット処理において、リセット用エア供給源34から第2通路30に供給されるエアは、一時的に接続部Q3をリセット圧まで上昇させつつ、接続部Q3よりも逆止弁32A、32B側の第2通路30内を負圧に維持する量とされる。
In this embodiment, when determining the suction state from the second time onwards, air is supplied from the reset
リセット用エア供給源34から第2通路30に供給されるエアは、第2通路30のうちのリセット用エア供給源34と接続部Q3との間に、不図示の電磁弁、レギュレータ、スピードコントローラーを設けることで制御される。すなわち、これらを制御することによって、リセット用エア供給源34から第2通路30に供給されるエアの流量、および、エアの供給時間を調整して、エアの供給量を好適に制御する。
The air supplied from the reset
また、リセット用エア供給源34から供給されるエアの供給量を逆止弁32A、32Bまでの配管の全容積に対して適正な比率に設定するため、本実施形態では、例えばリセット用エア供給源34から接続部Q2までの配管の長さ(あるいはリセット用エア供給源34から供給されるエアの量)を以下のように設定している。すなわち、リセット用エア供給源34から接続部Q2、Q3の間に任意に設定される位置Q4までの配管の長さをL1とし、位置Q4から接続部Q2までの配管の長さをL2とするときに、リセット用エア供給源34から接続部Q3までの配管容積をリセット用エア供給源34から供給されるエアの量に対応させ、比L1:L2を所定の比率(例えば約1:10)に設定している。
In addition, in order to set the supply amount of air supplied from the reset
上記構成とすることにより、より容易に一時的に接続部Q3をリセット圧まで上昇させつつ、リセット処理後も接続部Q3よりも逆止弁32A、32B側の第2通路30内を負圧(リセット圧以下)に維持することが可能な構成を得ることができる。なお、第2通路30のうちのリセット用エア供給源34から接続部Q2までの配管径を、第2通路30の残りの部分および第1通路28A、第1通路28Bの配管径よりも細くしても良い。これにより、リセット処理後の負圧を維持するための調整がさらに容易となる。
With the above configuration, the connection part Q3 can be temporarily raised to the reset pressure more easily, and even after the reset process, the negative pressure ( It is possible to obtain a configuration in which the pressure can be maintained at (below the reset pressure). In addition, the piping diameter from the reset
リセット処理時、物品Mが吸着盤20A、20Bの何れかで吸着・保持されていれば、リセット処理直後から吸着状態が維持される何れかの負圧供給通路(22A、22B)のエジェクタ(24A、24B)により、第1通路(28A、28B)の逆止弁(32A、32B)を通して第2通路30のエアが吸引され、リセット用エア供給源34までの第2通路30の全て(図7の破線部)が再び吸着圧まで減圧される。
During the reset process, if the article M is attracted and held by either the
一方、吸着ヘッド12の何れの吸着盤20A、20Bも物品Mを吸着・保持していない場合、負圧供給通路22A、22Bには、吸着盤20A、20Bから外気が流入するため何れも略外気圧となる。逆止弁32A、32Bよりも第2通路30側は、前述したようにリセット処理後、負圧(リセット圧)に維持されているので、逆止弁32A、32Bが開くことはない。そのため第2通路30内は全て(図7破線部)、吸着圧よりも高いリセット圧に維持される。
On the other hand, when neither of the
次に図8のグラフを参照して、吸着状態判定処理の詳細について説明する。図8には、吸着処理を開始してからリセット処理を行い吸着処理を終了するまでの間の接続部Q3(圧力スイッチ36)における圧力変化と、そのときの圧力スイッチ36の出力変化が示される。なお、図8において横軸は時間Tを示し、圧力変化のグラフにおける縦軸は圧力Pを、圧力スイッチ36の出力変化を示す図8(a)、図8(b)の縦軸は圧力スイッチ36のオン/オフの状態を示す。
Next, details of the adsorption state determination process will be described with reference to the graph of FIG. 8. FIG. 8 shows the pressure change at the connection part Q3 (pressure switch 36) from the start of the suction process until the reset process and the end of the suction process, and the output change of the
吸着処理における負圧供給通路22A、22Bの吸引が開始される前、接続部Q3の圧力は外気圧P0(例えば0kPa)に等しい。吸引が開始され物品Mが吸着されると、逆止弁32A、32Bの一方または両方を通して第2通路30内の圧力は吸着圧P1にまで減圧される(実線S1)。圧力スイッチ36のセットポイントの圧力(セットポイント圧)P2は、外気圧P0よりも低く、吸着圧P1よりも高い値(P1<P2<P0)に設定され、接続部Q3の圧力がセットポイント圧P2よりも低下すると、圧力スイッチ36のオン/オフが切り替えられる。なお、本実施形態の圧力スイッチ36は、セットポイント圧P2よりも高いときにオフ状態となり、セットポイント圧P2よりも低くなるとオン状態となる。
Before suction in the negative
物品供給コンベヤ16上の物品Mが吸着され、ロボット14の吸着ヘッド12が空ケース供給コンベヤ18上の空のケースCの上方付近にきた(図1参照)所定のタイミングT1(吸着ヘッド12をケースCに入れる直前またはその前後)で、リセット用エア供給源34からエアが第2通路30に所定時間供給され、逆止弁32A、32Bよりも圧力センサ36側の配管内は、図6に示される陰圧状態となり、接続部Q3の圧力がリセット圧P3まで上昇される。リセット圧P3は、外気圧P0よりも低くセットポイント圧P2よりも高い値(P2<P3<P0)であり、接続部Q3の圧力はリセット圧P3にまで上昇する(図6の状態)。これにより圧力スイッチ36は、再びオフ状態になる。
The article M on the
吸盤20A、20Bの何れかまたは両方が物品Mを吸着している場合、第2通路30内のエアは直ちに逆止弁32A、32Bの何れかまたは両方を通して吸引され、リセット圧P3から吸着圧P1にまで減圧され(実線S1)、圧力スイッチ36は再びオン状態となる。この後、物品Mが空ケースC内に入れられるタイミングT2で吸着解除用エア供給源33から第2通路30にエアが供給され、接続部Q3の圧力は外気圧P0よりも少し高いリリース圧P4にまで上昇され、吸着ヘッド12による物品Mの吸着が解除される。
When either or both of the
一方、吸着ヘッド12の全ての吸盤20A、20Bが物品Mを吸着していない場合、負圧供給通路22A、22Bは略外圧P0となるので、逆止弁32A、32Bは開くことがなく、第2通路30内のエアは吸引されない。これにより第2通路30内の圧力は、吸着解除用エア供給源33から第2通路30にエアが供給されまで、図8の一点鎖線C2で示されるようにリセット圧P3に維持される。なお、このときは物品Mが吸着ヘッド12から落下してるので、吸着解除用エア供給源33からのエアの供給は、タイミングT2を待たずに、脱落が判定された直後に行われてもよい。
On the other hand, when all the
図8(a)、図8(b)は、それぞれリセット処理後に吸着ヘッド12から物品Mの脱落がなかった場合と脱落があった場合の圧力スイッチ36のオン/オフ状態の変化を示す。物品Mの吸着が開始され接続部Q3の圧力がセットポイント圧P2よりも下がると(時点t1)、圧力スイッチ36の出力はオン状態とされ、図示しない制御部において物品Mの吸着が成功した(ピック完了)と判定される。その後、リセットエア供給源34からエアが供給され、接続部Q3の圧力がセットポイント圧P2よりも高くなると、圧力スイッチ36の出力はオフ状態に切り替えられる。
FIGS. 8A and 8B show changes in the on/off state of the
図8(a)に示されるように、オフ状態になってから所定期間ΔT内に接続部Q3の圧力がセットポイント圧P2よりも下がり、圧力スイッチ36の出力がオン状態とされると、制御部は吸着ヘッド12による物品Mの吸着が維持されていると判定する。一方、図8(b)に示されるように、オフ状態になってから所定期間ΔT内に接続部Q3の圧力がセットポイント圧P2よりも下がらず、圧力スイッチ36の出力がオフ状態のままの場合、制御部は吸着ヘッド12から物品Mが脱落したと判定する。
As shown in FIG. 8(a), when the pressure at the connection part Q3 falls below the set point pressure P2 within a predetermined period ΔT after the switch is turned off and the output of the
なお、物品供給コンベヤ16上の物品Mの吸着が初めから上手く行かなかった場合には、接続部Q3の圧力は外気圧P0のままなので、制御部においては吸着(ピック)は失敗したと判定される。
Note that if the suction of the article M on the
以上のように、本実施形態の吸着ヘッド(吸着状態検出装置)によれば、複数の吸着部を備える吸着ヘッドの吸着状態を、単一の圧力スイッチのみを用いた簡略な構成で判定することができる。 As described above, according to the suction head (suction state detection device) of the present embodiment, the suction state of the suction head including a plurality of suction parts can be determined with a simple configuration using only a single pressure switch. I can do it.
リセット処理を伴う2回目以降の吸着状態判定処理は、1回目の判定処理の後複数回行われてもよい。また、圧力スイッチのオン/オフの切り替えは、セットポイントに対して本実施形態と逆であってもよい。更に、本明細書では外気としてエアを想定したため、供給源からはエアを供給したが、何等かのガスを供給する構成であってもよい。 The second and subsequent adsorption state determination processes that involve the reset process may be performed multiple times after the first determination process. Further, the on/off switching of the pressure switch may be reversed with respect to the set point as in this embodiment. Further, in this specification, since air is assumed to be the outside air, air is supplied from the supply source, but a configuration may also be adopted in which some kind of gas is supplied.
10 物品保持装置
12 吸着ヘッド
12A、12B 吸着部
20A、20B 吸盤
22A、22B 負圧供給通路
24A、24B エジェクタ
26 吸着用エア供給源
28A、28B 第1通路
30 第2通路
32A、32B 逆止弁
33 吸着解除用エア供給源
34 リセット用エア供給
36 圧力スイッチ
M 物品
Q1 合流部
Q2、Q3 接続部
10
Claims (3)
前記吸着部と負圧供給手段とを接続して前記吸着部の各々に負圧を供給する複数の負圧供給通路と、
一端が前記負圧供給通路の各々に連通される複数の第1通路と、
前記第1通路の他端同士の合流部を介して前記第1通路の各々に接続される第2通路と、
前記第2通路に設けられる単一の圧力スイッチと、
前記第1通路の各々設けられ、前記第2通路から前記負圧供給通路方向を順方向とする複数の逆止弁と、
前記圧力スイッチの出力に基づいて前記吸着ヘッドの吸着状態を判定する判定手段と
を備えることを特徴とする吸着状態検出装置。 a suction head including a plurality of suction parts;
a plurality of negative pressure supply passages connecting the adsorption unit and negative pressure supply means to supply negative pressure to each of the adsorption units;
a plurality of first passages, one end of which communicates with each of the negative pressure supply passages;
a second passage connected to each of the first passages via a confluence between the other ends of the first passages;
a single pressure switch provided in the second passage;
a plurality of check valves provided in each of the first passages and whose forward direction is a direction from the second passage to the negative pressure supply passage;
A suction state detection device comprising: determination means for determining a suction state of the suction head based on an output of the pressure switch.
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