JP7481735B2 - 物品把持装置 - Google Patents
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Description
図1Aは本発明の一実施形態に係る物品把持装置100の正面図であり、図1Bは、図1Aの物品把持装置100を右側方から視たときの側面図である。また、図1Cは図1Aの物品把持装置100を真上から視たときの平面図であり、図1Dは図1Aの物品把持装置100を真下から視たときの底面図である。
図3は、把持ユニット15の概略斜視図である。図4A、及び図4Bは、把持器30の把持爪30aを下方から見た底面図である。以下、図1A、図1B、図3、図4A、及び図4Bを用いて、ユニット駆動部10および把持ユニット15を説明する。
図1Aに示すように、物品把持装置100は、2つのユニット駆動部10を備えている。図1Aの正面視左側のユニット駆動部10を第1ユニット駆動部10Aとし、図1Aの正面視右側のユニット駆動部10を第2ユニット駆動部10Bとする。但し、共通する構成および機能を説明するときは、単に、ユニット駆動部10という。
図1Aに示すように、物品把持装置100は、2つの把持ユニット15を備えている。図1Aの正面視左側の把持ユニット15を第1把持ユニット15Aとし、図1Aの正面視右側の把持ユニット15を第2把持ユニット15Bとする。但し、共通する構成および機能を説明するときは、単に、把持ユニット15という。
連結部材16は、例えば、ネジ止めによってユニット駆動部10のブロック111に連結される。
図3に示すように把持モジュール20は、把持器30と計量器40とが一体的に組み立てられた機器である。計量器40の天面は、取付金具400を介して連結部材16に固定されており、計量器40の底面には把持器30が固定されている。
把持器30は、物品Aを把持する装置である。各把持器30は、把持爪30aと、把持爪30aを駆動する駆動機構としての把持部材駆動機構30bとを有している。把持部材駆動機構30bは、例えば、モータや流体圧を駆動源として、把持爪30aを駆動する。
把持モジュール20では、各把持器30に対して、1個の計量器40が設けられている。計量器40は、対応する把持器30の把持爪30aが把持している物品Aの重量値を計量する。
容器50には、物品群A1が収容されている。容器50は、水平移動および鉛直移動する載置面52に容器50が載置されている。
図5Aは、図1Aの物品把持装置100の容器50が右方へ水平移動したときの当該物品把持装置100の正面図である。図5Bは、図5Aの物品把持装置100を真下から視たときの底面図である。
図1Aに示すように、物品把持装置100は、2つの排出シュート60を備えている。図1Aの正面視左側の排出シュート60を第1排出シュート60Aとし、図1Aの正面視右側の排出シュート60を第2排出シュート60Bとする。但し、共通する構成および機能を説明するときは、単に、排出シュート60という。
制御部70は、図示を省略するCPUや、ROMやRAM等のメモリを有する。図2に示すように、制御部70は、ユニット駆動部10、把持部材駆動機構30b、計量器40、容器駆動部54と電気的に接続されている。
洗浄装置200は、洗浄液で満たされた液槽80と、液槽80を鉛直方向に移動させる昇降機90とを有している。昇降機90の昇降動作は、制御部70によって制御される。
液槽80は、上方に開口する直方体形状のアクリル製の液槽である。液槽80の平面視の面積は、2つの把持ユニット15が収容される大きさである。液槽80の深さは、把持ユニット15の把持爪30aの全長を液内に沈めることができる程度の深さである。
昇降機90は、液槽80を載せる載置台91と、載置台91を鉛直方向に搬送する搬送機構93と含む。搬送機構93は、モータ、エア・シリンダなどの駆動源を用いて載置台91を鉛直方向に搬送する。
制御部70により制御される物品把持装置100の動作について、図面を参照しながら説明する。なお、ここでは、複数の把持モジュール20を有する把持ユニット15を例に説明するが、単一の把持モジュール20を備えた把持ユニット15に適用することができる。
図7は、物品把持装置100の第1動作モード時のタイムチャートである。また、図8A~図8Eは、物品把持装置100の第1動作モード時のフローチャートである。
先ず、制御部70は、運転開始指令の有無を判断し、運転開始指令があるときはステップS2へ進む。
次に、制御部70は、初期動作を行う。初期動作によって、第1把持ユニット15Aおよび第2把持ユニット15Bを図1Bに示すユニット初期位置へ移動する。また、初期動作によって、把持器30の把持爪30aは、図4Cに示す仮想円C1の位置まで閉じる初期状態となる。さらに、初期動作によって、容器50は図5Aに示す容器初期位置へ移動する。
次に、制御部70は、タイマによる計時を開始し、同時に、第1把持ユニット15Aを前方へ移動させ、且つ、把持器30の把持爪30aを初期状態から第2状態(開状態)に切り換え、さらに容器50を左方へ移動させる。制御部70は、この時点をt0とする。
次に、制御部70は、t0からt1秒経過したとき、第1把持ユニット15Aの前方への移動を停止させ、且つ容器50の左方への移動を停止させる。
次に、制御部70は、容器50を上昇させる。このとき、第2把持ユニット15Bに排出動作をさせるが、1回目は空排出である。図7のタイムチャートでは、容器50の左方への移動が停止した時間t1と同時に上方へ移動している。しかし、時間t0と時間t1との間に容器50の上方への移動を開始してもよい。
次に、制御部70は、t0からt2秒経過したとき、容器50の上昇を停止させる。このとき、容器50は、第1把持ユニット15Aの直下であって、把持器30の把持爪30aが容器50内の物品Aを把持することができる位置に到達している。この位置では、把持爪30aは、容器50内の物品群A1に入り込んでおり、同時に、把持爪30aは初期状態に戻る。
次に、制御部70は、t0からt3秒経過したとき、把持爪30aを初期状態から第1状態(閉状態)へ切り換え、把持爪30aに物品Aを把持させる。
次に、制御部70は、t0からt4秒経過したとき、複数の把持器30が物品Aを把持した状態を維持したまま、容器50を下降させる。
次に、制御部70は、t0からt5秒経過したとき、第1把持ユニット15Aを後方へ移動させる。容器50が、時間t4から時間t5の間に所定距離だけ降下することによって、把持爪30aと容器50内の物品群A1とが離れるので、第1把持ユニット15Aが後方へ移動しても、把持爪30aが把持する物品Aと容器50内の物品群A1とが干渉することはない。
次に、制御部70は、第1把持ユニット15Aの各計量器40に対応する把持器30が把持する物品Aの重量を計量する。
次に、制御部70は、計量器40の計量結果の少なくとも一つが、把持器30が把持した物品Aを排出シュート60に排出せずに容器50に戻すための、所定条件に該当しているか否かを判定する。
次に、制御部70は、上記所定条件に該当する把持器30の把持部材駆動機構30bを制御して、その把持器30に物品Aの把持を解除させる。
次に、制御部70は、t0からt6秒経過したとき、容器50の下降を停止し、同時に容器50を右方へ移動させる。
次に、制御部70は、t0からt7秒経過したとき、第2把持ユニット15Bを前方へ移動させ、且つ、把持器30の把持爪30aを初期状態から第2状態(開状態)に切り換える。制御部70は、容器50の右方への移動は継続させる。
次に、制御部70は、t0からt8秒経過したとき、第2把持ユニット15Bの前方への移動を停止させ、且つ容器50の右方への移動を停止させる。
次に、制御部70は、容器50を上昇させる。図7のタイムチャートでは、容器50の右方への移動が停止したと時間t8と同時に上方へ移動している。しかし、時間t7と時間t8との間に容器50の上方への移動を開始してもよい。
次に、制御部70は、t0からt9秒経過したとき、第1把持ユニット15Aの把持爪30aであって、先のステップS12で重量値が目標重量値である物品Aを把持している把持爪30aの状態を第1状態(閉状態)から第2状態(開状態)に切り換えて、第1把持ユニット15Aの把持爪30aによる物品Aの把持を解除し、物品Aを下方の第1排出シュート60Aへ排出する。
次に、制御部70は、t0からt10秒経過したとき、容器50の上昇を停止させる。このとき、容器50は、第2把持ユニット15Bの直下であって、把持器30の把持爪30aが容器50内の物品Aを把持することができる位置に到達している。この位置では、把持爪30aは、容器50内の物品群A1に入り込んでおり、同時に、把持爪30aは初期状態に戻る。
次に、制御部70は、t0からt11秒経過したとき、第2把持ユニット15Bの把持爪30aを初期状態から第1状態(閉状態)へ切り換え、把持爪30aに物品Aを把持させる。
次に、制御部70は、t0からt12秒経過したとき、第2把持ユニット15Bの複数の把持器30が物品Aを把持した状態を維持したまま、容器50を下降させる。
次に、制御部70は、t0からt13秒経過したとき、第2把持ユニット15Bを後方へ移動させる。容器50が、時間t12から時間t13の間に所定距離だけ降下することによって、把持爪30aと容器50内の物品群A1とが離れるので、第2把持ユニット15Bが後方へ移動しても、把持爪30aが把持する物品Aと容器50内の物品群A1とが干渉することはない。
次に、制御部70は、第2把持ユニット15Bの各計量器40に対応する把持器30が把持する物品Aの重量を計量する。
次に、制御部70は、計量器40の計量結果の少なくとも一つが、把持器30が把持した物品Aを排出シュート60に排出せずに容器50に戻すための、所定条件に該当しているか否かを判定する。
次に、制御部70は、上記所定条件に該当する把持器30の把持部材駆動機構30bを制御して、その把持器30に物品Aの把持を解除させる。
次に、制御部70は、t0からt14秒経過したとき、容器50の下降を停止し、同時に容器50を左方へ移動させる。
次に、制御部70は、t0からt15秒経過したとき、第1把持ユニット15Aを後方へ移動させる。制御部70は、容器50の左方への移動は継続させる。
次に、制御部70は、t0からt16秒経過したとき、第1把持ユニット15Aの後方への移動を停止させ、且つ容器50の左方への移動を停止させる。
次に、制御部70は、容器50を上昇させる。図7のタイムチャートでは、容器50の右方への移動が停止した時間t16と同時に上方へ移動している。しかし、時間t15と時間t16との間に容器50の上方への移動を開始してもよい。
次に、制御部70は、t0からt17秒経過したとき、第2把持ユニット15Bの把持爪30aであって、先のステップS24で重量値が目標重量値である物品Aを把持している把持爪30aの状態を第1状態(閉状態)から第2状態(開状態)に切り換えて、第2把持ユニット15Bの把持爪30aによる物品Aの把持を解除し、物品Aを下方の第2排出シュート60Bへ排出する。
次に、制御部70は、t0からt18秒経過したとき、容器50の上昇を停止させる。このとき、容器50は、第1把持ユニット15Aの直下であって、把持器30の把持爪30aが容器50内の物品Aを把持することができる位置に到達している。この位置では、把持爪30aは、容器50内の物品群A1に入り込んでおり、同時に、把持爪30aは初期状態に戻る。
次に、制御部70は、t0からt19秒経過したとき、第1把持ユニット15Aの把持爪30aを初期状態から第1状態(閉状態)へ切り換え、把持爪30aに物品Aを把持させる。
次に、制御部70は、t0からt20秒経過したとき、複数の把持器30が物品Aを把持した状態を維持したまま、容器50を下降させる。
次に、制御部70は、t0からt21秒経過したとき、第1把持ユニット15Aを前方へ移動させる。容器50が、時間t20から時間t21の間に所定距離だけ降下することによって、把持爪30aと容器50内の物品群A1とが離れるので、第1把持ユニット15Aが前方へ移動しても、把持爪30aが把持する物品Aと容器50内の物品群A1とが干渉することはない。
次に、制御部70は、第1把持ユニット15Aの各計量器40に対応する把持器30が把持する物品Aの重量を計量する。
次に、制御部70は、計量器40の計量結果の少なくとも一つが、把持器30が把持した物品Aを排出シュート60に排出せずに容器50に戻すための、所定条件に該当しているか否かを判定する。
次に、制御部70は、上記所定条件に該当する把持器30の把持部材駆動機構30bを制御して、その把持器30に物品Aの把持を解除させる。
次に、制御部70は、t0からt22秒経過したとき、容器50の下降を停止し、同時に容器50を右方へ移動させる。
次に、制御部70は、t0からt23秒経過したとき、第2把持ユニット15Bを後方へ移動させる。制御部70は、容器50の右方への移動は継続させる。
次に、制御部70は、t0からt24秒経過したとき、第2把持ユニット15Bの後方への移動を停止させ、且つ容器50の右方への移動を停止させる。
次に、制御部70は、容器50を上昇させる。図7のタイムチャートでは、容器50の右方への移動が停止したと時間t24と同時に上方へ移動している。しかし、時間t23と時間t24との間に容器50の上方への移動を開始してもよい。
次に、制御部70は、t0からt25秒経過したとき、第1把持ユニット15Aの把持爪30aであって、先のステップS36で重量値が目標重量値である物品Aを把持している把持爪30aの状態を第1状態(閉状態)から第2状態(開状態)に切り換えて、第1把持ユニット15Aの把持爪30aによる物品Aの把持を解除し、物品Aを下方の第1排出シュート60Aへ排出する。
次に、制御部70は、t0からt26秒経過したとき、容器50の上昇を停止させる。このとき、容器50は、第2把持ユニット15Bの直下であって、把持器30の把持爪30aが容器50内の物品Aを把持することができる位置に到達している。この位置では、把持爪30aは、容器50内の物品群A1に入り込んでおり、同時に、把持爪30aは初期状態に戻る。
次に、制御部70は、t0からt27秒経過したとき、第2把持ユニット15Bの把持爪30aを初期状態から第1状態(閉状態)へ切り換え、把持爪30aに物品Aを把持させる。
次に、制御部70は、t0からt28秒経過したとき、複数の把持器30が物品Aを把持した状態を維持したまま、容器50を下降させる。
次に、制御部70は、t0からt29秒経過したとき、第2把持ユニット15Bを前方へ移動させる。容器50が、時間t28から時間t29の間に所定距離だけ降下することによって、把持爪30aと容器50内の物品群A1とが離れるので、第2把持ユニット15Bが前方へ移動しても、把持爪30aが把持する物品Aと容器50内の物品群A1とが干渉することはない。
次に、制御部70は、第2把持ユニット15Bの各計量器40に対応する把持器30が把持する物品Aの重量を計量する。
次に、制御部70は、計量器40の計量結果の少なくとも一つが、把持器30が把持した物品Aを排出シュート60に排出せずに容器50に戻すための、所定条件に該当しているか否かを判定する。
次に、制御部70は、上記所定条件に該当する把持器30の把持部材駆動機構30bを制御して、その把持器30に物品Aの把持を解除させる。
次に、制御部70は、t0からt30秒経過したとき、容器50の下降を停止し、ステップS50の第2動作モードに移行する。第2動作モードについては、次節で説明する。
第2動作モードは、把持爪30aが、物品Aの把持を解除した後、洗浄される動作モードである。物品把持装置100では、制御部70は、予め設定されたプログラムに基づいて自動的に第2動作モードに移行させることができる。
第1動作モードのステップS49では、制御部70は、t0からt30秒経過したとき、容器50の下降を停止し、第2動作モードに移行している。ここでは、第2動作モードに移行した後の動作について説明する。
制御部70は、直近の第1動作モードで把持した物品Aを排出する動作を行う。物品Aの計量が完了していない場合は、計量を行う。計量の結果、目標重量値から外れた物品Aについては容器50へ戻し、目標重量値の範囲内の物品Aについては排出シュート60へ排出する。
制御部70は、ユニット駆動部10を介して、把持ユニット15を洗浄装置200の天板201の直下まで後退させる。
次に、制御部70は、昇降機90を介して、液槽80を上昇させる。昇降機90は、把持爪30aの全長が液槽80内の水に沈む位置まで、液槽80を上昇させて停止する。
次に、制御部70は、把持爪30aに洗浄動作を行わせる。洗浄動作は、物品Aから把持爪30aに付着した物質に、回転、振動、揺動および往復移動の少なくとも1つの挙動を与える動作である。
次に、制御部70は、洗浄動作を介してからの経過時間が所定洗浄時間Sに到達したか否かを判定し、経過時間が所定洗浄時間Sに到達しているときは、ステップS56に進む。
制御部70は、洗浄動作を終了し、動作モードを第2動作モードから第1動作モードへ切り換え、ステップS2へ戻る。
図10は、強制的に第2動作モードへ移行した物品把持装置100の動作のフローチャートである。図10において、例えば、第1動作モードの途中に、第2動作モードへ切り換える指令が入力された場合を想定して、説明する。
制御部70は、第2動作モード切換指令の有無を判定し、第2動作モード切換指令が有ると判定したときはステップS102へ進む。
次に、制御部70は、把持ユニット15の把持爪30aが物品Aの把持を解除しているか否かを判定し、「物品Aの把持を解除している」と判定したときは、ステップS104へ移る。制御部70が、「物品Aの把持を解除している」と判定しなかったときは、ステップS103へ進む。
次に、制御部70は、把持ユニット15の把持爪30aが物品Aの把持を解除して、物品Aを排出するまで待機する。
次に、制御部70は、ユニット駆動部10を介して、把持ユニット15を洗浄装置200の天板201の直下まで移動させる。
次に、制御部70は、昇降機90を介して、液槽80を上昇させる。昇降機90は、把持爪30aの全長が液槽80内の水に沈む位置まで、液槽80を上昇させて停止する。
次に、制御部70は、把持爪30aに洗浄動作を行わせる。洗浄動作については、ステップS54で説明している動作と同様である。
次に、制御部70は、洗浄動作を介してからの経過時間が所定洗浄時間Sに到達したか否かを判定し、経過時間が所定洗浄時間Sに到達しているときは、ステップS108に進む。
制御部70は、洗浄動作を終了し、動作モードを第2動作モードから第1動作モードへ切り換える。
(4-1)
物品把持装置100では、制御部70が、第1動作モードと第2動作モードとを選択的に切り換える。第1動作モードは、把持爪30aが、物品Aを把持し、その後に物品Aの把持を解除する動作モードである。第2動作モードは、把持爪30aが、物品Aの把持を解除した後、洗浄される動作モードである。第2動作モードを採用したので、作業者の作業から把持爪30aの洗浄作業が省かれ、作業者の作業負担が軽減される。
物品把持装置100では、制御部70が、把持爪30aの動作モードを第2動作モードに切り換える際、第1動作モードにより物品Aの把持を解除した後、第2動作モードに移行する。
物品把持装置100では、制御部70が、第2動作モードにおいて、所定の洗浄動作を行わせる。所定の洗浄動作は、物品Aから把持爪30aに付着した物質に、回転、振動、揺動および往復移動の少なくとも1つの挙動を与える。その結果、把持爪30aに付着した物質の除去が促進される。
物品把持装置100では、第1方向動作と第2方向動作とを交互に繰り返す洗浄動作を行う。第1方向動作では、物品Aを把持する方向と同方向に把持爪30aが動作する。第2方向動作では、物品Aの把持を解除する方向と同方向に把持爪30aが動作する。その結果、把持爪30aに付着した物質の除去が促進される。
物品把持装置100では、洗浄動作における把持爪30aの動作速度は、把持爪30aが物品Aを把持するときの、または物品Aの把持を解除するときの動作速度と異なる。物品Aが食材である場合、把持する食材によって把持部に対する付着力も異なるので、洗浄時の動作速度は固定することなく、食材ごとに設定することができる。
物品把持装置100では、第2動作モードにおいて、制御部70が、把持爪30aを液槽80と対面する位置へ移動させ、把持爪30aを水中に浸ける。水が把持爪30aに付着した食材の粘着成分を溶解させるので、洗浄効果が高い。
物品把持装置100では、第2動作モードにおいて、制御部70が、把持爪30aを水が散布される場所へ移動させ、把持爪30aと水とを接触させる。水が、把持爪30aに付着した食材の粘着成分を溶解させるので、洗浄効果が高い。
物品把持装置100では、水が入った液槽80と、液槽80を移動させる昇降機90とを備えているので、制御部70は、把持爪30aの動作モードを第2動作モードに切り換える際、昇降機90を介して液槽80を、把持爪30aと水とが接触する位置まで移動させる。
ここでは、ユニット駆動部10の前後移動機構11、容器駆動部54の左右移動機構56および鉛直移動機構57の構成について、例示的な説明を行う。
図11は、前後移動機構11の一例を示す平面図である。図11において、前後移動機構11は、ブロック111と、ボールねじ112と、サーボモータ113と、2つのリニアガイド114と、2つのガイドブロック115とを含んでいる。
図12Aは、左右移動機構56を格納する容器駆動部54の一例を示す正面図である。図12Aにおいて、左右移動機構56は、第1駆動体541および第2駆動体542それぞれに設けられている。以下、第1駆動体541を例に説明する。
図12Bは、鉛直移動機構57を格納する容器駆動部54の一例を示す正面図である。図12Bにおいて、鉛直移動機構57は、第1駆動体541および第2駆動体542それぞれに設けられている。以下、第2駆動体542を例に説明する。
図1Eは、図1Aの物品把持装置100を背面から視たときの背面図である。図1Eにおいて、搬送機構93は、第1アーム931、第2アーム932、第3アーム933、第4アーム934、ボールねじ935およびサーボモータ936を有している。第1アーム931、第2アーム932、第3アーム933および第4アーム934は、順に菱形状に連結されている。
70 制御部
80 液槽(容器)
90 昇降機(容器搬送部)
100 物品把持装置
Claims (8)
- 複数の物品が群として配置される領域から一部の前記物品を把持する把持部と、
前記物品は、粘着性のある食品であり、
前記物品の重量値を計量する計量部と、
前記把持部の動作を制御し、
前記把持部が、前記物品を把持し、その後に前記重量値が計量された前記物品の把持を解除する第1動作モードと、
前記把持部が、前記物品の把持を解除した後、洗浄される第2動作モードと、
を選択的に切り換える制御部と、
を備える、
物品把持装置。 - 前記制御部は、前記把持部の動作モードを前記第2動作モードに切り換える際、前記第1動作モードにより前記物品の把持を解除した後、前記第2動作モードに移行する、
請求項1に記載の物品把持装置。 - 前記制御部は、前記第2動作モードにおいて、前記物品から前記把持部に付着した物質に、回転、振動、揺動および往復移動の少なくとも1つの挙動を与える所定の洗浄動作を行わせる、
請求項1又は請求項2に記載の物品把持装置。 - 前記所定の洗浄動作は、
前記物品を把持する方向と同方向に前記把持部が動作する第1方向動作と、
前記物品の把持を解除する方向と同方向に前記把持部が動作する第2方向動作と、
を交互に繰り返す動作である、
請求項3に記載の物品把持装置。 - 前記所定の洗浄動作における前記把持部の動作速度は、前記把持部が前記物品を把持するときの、または前記物品の把持を解除するときの動作速度と異なる、
請求項3又は請求項4に記載の物品把持装置。 - 前記第2動作モードにおいて、前記制御部は、前記把持部を液体が存在する場所へ移動させ、前記把持部を前記液体の中に浸ける、
請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の物品把持装置。 - 前記第2動作モードにおいて、前記制御部は、前記把持部を液体が散布される場所へ移動させ、前記把持部と前記液体とを接触させる、
請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の物品把持装置。 - 液体が入った容器と、
前記容器を移動させる容器搬送部と、
をさらに備え、
前記制御部は、前記把持部の動作モードを前記第2動作モードに切り換える際、前記容器搬送部を介して前記容器を前記把持部と前記液体とが接触する位置まで移動させる、
請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の物品把持装置。
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