JP2020029281A - Food packaging apparatus and method of operation - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、食品箱詰装置及びその動作方法に関する。 The present invention relates to a food packaging device and an operation method thereof.
従来、トレー等の容器に食品を詰め込む装置が知られている。特許文献1には、吸着ユニットを介して複数の食品(おにぎり)を上方へ吊上げ、該吊上げた食品を所定の箱詰め位置に移動し、吸着を解除して箱に箱詰めを行う食品の箱詰め装置が開示されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a device for packing foods in a container such as a tray is known. Patent Literature 1 discloses a food boxing device that lifts a plurality of foods (rice balls) upward through an adsorption unit, moves the lifted foods to a predetermined boxing position, releases suction, and packs the boxes into boxes. It has been disclosed.
しかし、上記特許文献1の従来技術では、複数の食品を所定の高さから落下させるため、箱の底面に着地した食品が転倒してしまう場合がある。その他、容器内に食品以外の意図しない物が存在する場合がある。このように、食品の配列状態に異常が発生した状態を放置したままでは作業の効率が低下してしまう。 However, in the related art of Patent Document 1, since a plurality of foods are dropped from a predetermined height, the foods that have landed on the bottom surface of the box may fall over. In addition, there may be unintended items other than food in the container. As described above, if the state in which an abnormality occurs in the arrangement state of the food is left as it is, the work efficiency is reduced.
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、食品の箱詰め作業において食品の配列状態に異常が発生した場合でも作業効率の低下を防ぐことを目的としている。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and has as its object to prevent a reduction in work efficiency even when an abnormality occurs in the arrangement state of food items in a food boxing operation.
上記目的を達成するために、本発明のある形態に係る食品の箱詰め装置は、上面が開口した容器に食品を箱詰めする装置であって、前記食品を保持又は解放可能に構成されたハンド部と、前記ハンド部を移動可能に構成された移動部と、前記ハンド部及び前記移動部の動作を制御するように構成された制御装置と、前記ハンド部及び前記移動部の動作中において異常を検知するよう構成された異常検知部と、を備え、前記制御装置は、前記ハンド部により保持された食品を前記容器の上の所定の高さまで移動させる搬送動作、前記ハンド部により保持された食品を前記所定の高さから前記容器の底部まで下降させる下降動作、及び、前記容器内の所定の位置において前記ハンド部により保持された食品を解放する解放動作を実行するよう前記ハンド部及び前記移動部の動作を制御するとともに、前記異常検知部は、前記下降動作において、前記ハンド部に保持された食品の底部が、前記容器の底部に着地したか否かを検知するものである。 In order to achieve the above object, a food boxing device according to an embodiment of the present invention is a device for boxing food in a container having an open top, and a hand unit configured to hold or release the food. A moving unit configured to move the hand unit, a control device configured to control operations of the hand unit and the moving unit, and detecting an abnormality during operation of the hand unit and the moving unit. Abnormality control unit, the control device is configured to perform a transport operation of moving the food held by the hand unit to a predetermined height above the container, and to control the food held by the hand unit. Performing a lowering operation of lowering the container from the predetermined height to the bottom of the container, and a releasing operation of releasing the food held by the hand unit at a predetermined position in the container. Controlling the operations of the holding unit and the moving unit, and detecting whether the bottom of the food held by the hand unit has landed on the bottom of the container in the lowering operation. It is.
上記構成によれば、例えば容器内の詰め込み位置に意図しない障害物が存在していた場合や他の位置に存在するべき食品が転倒していた場合は、ハンド部に保持された食品の底部が、障害物や転倒した食品に接触するため、容器の底部に着地しない。これにより、食品の箱詰め動作における異常を検知することができる。 According to the above configuration, for example, when there is an unintended obstacle at the stuffing position in the container or when the food to be present at another position has fallen, the bottom of the food held by the hand unit is Do not land on the bottom of the container because it comes in contact with obstacles or fallen food. This makes it possible to detect an abnormality in the food boxing operation.
前記ハンド部は、前記食品の両側を把持するように構成された一対の把持部材と、上下方向に伸縮可能な弾性部材を有し、前記一対の把持部材を支持するように構成された支持部材と、を有し、前記異常検知部は、前記下降動作において、前記支持部材から前記弾性部材に作用する力を検出する力検出部を有し、前記力検出部により検出された力に基づいて、前記一対の把持部材により保持された食品の底部が、前記容器の底部に着地したか否かを検知するようにしてもよい。 The hand unit has a pair of grip members configured to grip both sides of the food and an elastic member that can expand and contract in a vertical direction, and a support member configured to support the pair of grip members. And the abnormality detection unit has a force detection unit that detects a force acting on the elastic member from the support member in the descending operation, and based on the force detected by the force detection unit. Alternatively, it may be detected whether or not the bottom of the food held by the pair of gripping members has landed on the bottom of the container.
上記構成によれば、一対の把持部材が弾性部材を有する支持部材によって支持されているので、例えば一対の把持部材により把持された食品の底部が、転倒した他の食品や意図しない障害物に触れた場合でも、弾性部材(例えばばね)が変形するので、食品を傷つけることはない。 According to the above configuration, since the pair of gripping members are supported by the support member having the elastic member, for example, the bottom of the food gripped by the pair of gripping members touches another fallen food or an unintended obstacle. In this case, since the elastic member (for example, a spring) is deformed, the food is not damaged.
尚、前記支持部材は、硬性部材を更に有し、前記硬性部材によって前記一対の把持部材を支持する第1の状態と、前記弾性部材によって前記一対の把持部材を支持する第2の状態との間に切り替え可能に構成され、前記支持部材は、前記搬送動作においては、前記第1の状態に切り換えられ、前記下降動作においては、前記第2の状態に切り換えられるように構成されてもよい。 Note that the support member further includes a rigid member, and a first state in which the rigid member supports the pair of gripping members and a second state in which the elastic member supports the pair of gripping members. The support member may be configured to be switchable between the first state and the second state during the transport operation.
上記構成によれば、搬送動作においては、一対の把持部材が硬性部材によって支持されるので、弾性部材の弾性力が減殺され、安定した状態で食品が搬送される。一方、下降動作においては、一対の把持部材が弾性部材によって支持されるので、支持部材から弾性部材に作用する力を検出することにより容器の底部の障害物を検知することができる。 According to the above configuration, in the transport operation, since the pair of gripping members are supported by the rigid member, the elastic force of the elastic member is reduced, and the food is transported in a stable state. On the other hand, in the descending operation, since the pair of gripping members are supported by the elastic member, an obstacle at the bottom of the container can be detected by detecting a force acting on the elastic member from the supporting member.
また、前記移動部は、1以上の関節軸、その関節軸を駆動させるサーボモータ、及び、サーボモータの位置を検出する位置センサを有するロボットアームを備え、前記制御装置は、位置指令に応じて前記サーボモータをフィードバック制御するように構成され、前記異常検知部は、前記下降動作において、フィードバック制御における偏差量に基づいて、前記ハンド部により保持された食品の底部が、前記容器の底部に着地したか否かを検知するようにしてもよい。 The moving unit includes one or more joint axes, a servomotor that drives the joint axes, and a robot arm having a position sensor that detects a position of the servomotor, and the control device responds to a position command. The servomotor is configured to perform feedback control, and the abnormality detection unit is configured such that, in the descending operation, the bottom of the food held by the hand unit lands on the bottom of the container based on a deviation amount in the feedback control. Alternatively, it may be detected whether or not the operation has been performed.
上記構成によれば、異常検知機能をフィードバック制御ループに組み込むことができるので、特別なセンサを設ける必要が無い。尚、位置偏差、速度偏差及び電流偏差のうちいずれか一つの変化率を監視して異常を検知してもよい。 According to the above configuration, since the abnormality detection function can be incorporated in the feedback control loop, there is no need to provide a special sensor. The abnormality may be detected by monitoring the rate of change of any one of the position deviation, the speed deviation, and the current deviation.
前記制御装置は、前記下降動作においては、制御ループゲインを下げるようにしてもよい。 The control device may reduce a control loop gain in the lowering operation.
上記構成によれば、搬送動作においては、フィードバック制御によってハンド部により保持された食品を容器上空の所定の高さまで正確に移動させる。一方、下降動作においては、制御ループゲインを下げるので、偏差量が大きくなり、異常検出し易くなる。検知感度を高めることができる。 According to the above configuration, in the transport operation, the food held by the hand unit is accurately moved to a predetermined height above the container by the feedback control. On the other hand, in the descending operation, since the control loop gain is decreased, the deviation amount increases, and the abnormality is easily detected. Detection sensitivity can be increased.
本発明のその他の形態に係る食品箱詰装置の動作方法は、食品を保持又は解放可能に構成されたハンド部と、前記ハンド部を移動可能に構成された移動部と、前記ハンド部及び前記移動部の動作を制御するように構成された制御装置と、前記ハンド部及び前記移動部の動作中において異常を検知するよう構成された異常検知部と、を備える食品箱詰装置の動作方法であって、前記制御装置により、前記ハンド部により保持された食品を上面が開口した容器の上の所定の高さまで移動させる搬送動作、前記ハンド部により保持された食品を前記所定の高さから前記容器の底部まで下降させる下降動作、及び、前記容器内の所定の位置において前記ハンド部により保持された食品を解放する解放動作を実行するよう前記ハンド部及び前記移動部の動作を実行するとともに、
前記異常検知部により、前記下降動作において、前記ハンド部に保持された食品の底部が、前記容器の底部に着地したか否かを検知するものである。
An operation method of a food boxing device according to another aspect of the present invention includes a hand unit configured to hold or release food, a moving unit configured to move the hand unit, the hand unit, and the hand unit. A method for operating a food boxing device, comprising: a control device configured to control the operation of a moving unit; and an abnormality detecting unit configured to detect an abnormality during the operation of the hand unit and the moving unit. There is a transport operation for moving the food held by the hand unit to a predetermined height above a container having an open top by the control device, and moving the food held by the hand unit from the predetermined height to the predetermined height. A lowering operation of lowering the container to the bottom, and a release operation of releasing the food held by the hand unit at a predetermined position in the container. And it executes the work,
The abnormality detecting unit detects whether or not the bottom of the food held by the hand unit has landed on the bottom of the container in the lowering operation.
本発明は、以上に説明した構成を有し、食品の箱詰め作業において食品の配列状態に異常が発生した場合でも作業効率の低下を防ぐことができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION This invention has the structure demonstrated above and can prevent the fall of work efficiency, even when abnormality occurs in the arrangement | positioning state of foodstuffs in the boxing work of foodstuffs.
以下、好ましい実施形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図面を通じて同一または相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。また、図面は理解しやすくするために、それぞれの構成要素を模式的に示したものである。 Hereinafter, preferred embodiments will be described with reference to the drawings. In the following, the same or corresponding elements will be denoted by the same reference symbols throughout the drawings, and redundant description will be omitted. Also, the drawings schematically show respective components for easy understanding.
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係る食品箱詰装置の構成を示す図である。図1に示すように、食品箱詰装置1は、例えば食品の製造現場に導入される。本実施形態の食品箱詰装置1は、ロボット11により構成される。本実施形態のロボット11は、食品40を容器41に箱詰めする作業(以下、単に「箱詰め作業」ともいう)を行う。ロボット11は、ベース12に支持された一対のロボットアーム(以下、単に「アーム」ともいう)13,13を備えた双腕ロボットである。なお、このロボット11について、水平多関節型の双腕ロボットを説明するが、垂直多関節型の双腕ロボットを採用することができる。ロボット11は、人一人分に相当する限られたスペース(例えば610mm×620mm)に設置することができる。以下では、一対のアーム13,13を広げた方向を左右方向と称し、基軸の軸心に平行な方向を上下方向と称し、左右方向および上下方向に直交する方向を前後方向と称する。
(1st Embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a food boxing device according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the food boxing device 1 is introduced into, for example, a food manufacturing site. The food packaging apparatus 1 of the present embodiment is configured by a robot 11. The robot 11 of the present embodiment performs an operation of boxing the
各アーム13,13は、アーム部15とリスト部17とを備えている。また、2つのアーム部15,15を構成する基端側リンクの回転軸線は同一直線上にあり、左のアーム13と右のアーム13とは上下に高低差を設けて配置されている。なお、左右のアーム13,13は、実質的に同じ構造であってもよい。各アーム13,13は、4つの関節を有し、各関節に対応付けられるように、駆動用のサーボモータ(図示せず)、および、そのサーボモータの回転角を検出する位置センサであるエンコーダ(図示せず)等が設けられている。左右のアーム13,13は、独立して動作したり、互いに関連して動作したりすることができる。各アーム13,13の先端には食品40を保持又は解放するためのエンドエフェクタ18,18が取り付けられている。
Each
ロボット11の前方には搬送装置50が配置される。搬送装置50は搬送経路51上の食品40をロボット11の手前まで順次搬送するための装置である。搬送装置50は左右方向に延びている。食品40は、一定の形状を有する食料品であって、例えば、おにぎりおよびサンドイッチが例示される。本実施形態の食品40は、フィルムで包装された三角形状のおにぎりである。食品40の外側表面は、互いに平行な2つの三角形状平面と、三角形状平面の外周を囲む三辺に設けられた3つの矩形状平面とで構成される。また、通常、フィルムで包装されたおにぎりは、開封し易いように上部にフィルムを突出させているが、ここでは上部のフィルムは図示していない。食品40は、搬送装置50により、2つの三角形状平面が鉛直方向を向き、且つ、一の矩形状平面を下にした起立状態で順次搬送される。
A
また、ロボット11のベース12の左側近傍には作業テーブル52が設置される。作業テーブル52の上には容器41が配置されている。容器41は上面が開口しているので、ロボット11は、上方から食品40の箱詰め作業を行うことができる。本実施形態では、容器41は、矩形の底部41aを有し、矩形の底部41aの縁に沿って、底部41aと略垂直方向に設けられた側部41bを有する。容器41は、40個(5×8)の食品40を収納可能な空間を有する。本実施形態では、ロボット11は、アーム13の先端に設けられたエンドエフェクタ18により、搬送装置50によって搬送されてきた4つの食品40を保持し、4つの食品40群毎に一単位として、食品40を容器41内の所定の位置に配置する動作を繰り返して箱詰め作業を行うように構成されている。本実施形態では、ロボット11は、2本のアーム13,13で同様な作業を行う。ここでは、作業テーブル52の上には、複数の容器41が隣接して配置されている。箱詰め作業が終了した容器41は例えば作業者(図示せず)によって出荷される。
A work table 52 is provided near the left side of the base 12 of the robot 11. The
本実施形態のロボット11は、箱詰め作業中において異常を検知する異常検知機能を左右のエンドエフェクタ18に備えている。尚、「箱詰め作業中における異常」とは、食品40を配置すべき領域に障害物が存在している状況をいう。この状況でロボット11の動作を継続した場合、食品40の配列状態が崩れてしまい、作業効率が低下する。
The robot 11 of the present embodiment is provided with an abnormality detection function for detecting an abnormality during the packing operation in the left and
次に、エンドエフェクタ18の構成の一例について説明する。尚、左右のエンドエフェクタ18、18の構成は同じであるので、ここでは一方の構成についてのみ説明する。図2は、エンドエフェクタ(ハンド部)18の構成を示した正面図及び側面図である。図2に示すように、エンドエフェクタ18は、起立状態で所定の方向に並べられた4つの食品40を保持又は解放可能に構成される。4つの食品40は、隣接する食品40の三角形状平面同士が接触した状態で保持される。
Next, an example of the configuration of the
エンドエフェクタ18は、回転関節である手首関節25を介してリスト部17に連結されている基部20と、基部20に取り付けられた支持部材21と、支持部材21によって支持される一対の把持部材22とを有する。
The
一対の把持部材22は、所定方向に並べられた4つの食品40をその両側から挟むように構成される。把持部材22は、所定方向において4つの食品40の側面に亘って延びている。つまり、把持部材22は、4つの食品40の先頭に位置する食品40と、最後尾に位置する食品40との間の範囲に及ぶ寸法である。把持部材22は、食品40の側面の傾斜に応じた形状を有し、且つ、食品40に当接する当接面22aを有する。一対の把持部材22は、例えば矩形の平板形状であって、対向する二つの平らな主面を有する。これらの主面が食品40の両側に当接する当接面22aである。一対の把持部材22は、その互いの間隔が接続部分に向かって狭くなるように、ハの字形状に配置され、下方に拡がる山形形状(逆V字形状)に形成される。また、一対の把持部材22の基端側に接続された駆動部材23により、一対の把持部材22は互いの間隔を縮めて4つの食品40を挟んで保持する。
The pair of gripping
支持部材21は、弾性部材21a及び硬性部材21bを有する。弾性部材30は上下方向に伸縮可能に構成されている。本実施形態では、弾性部材30は一端が基部20に接続され、他端が支持部材21に接続されたバネである。硬性部材21bは、内部にアクチュエータ(図示せず)を有し、上下方向に移動可能に構成された長手部材である。
The
支持部材21は、硬性部材21bによって一対の把持部材22を支持する第1の状態と、弾性部材21aによって一対の把持部材22を支持する第2の状態との間に切り替え可能に構成される。硬性部材21bは、第1の状態では、上端が上方向に移動することにより基部20に接続され、下端が支持部材21に接続される。一方、硬性部材21bは、第2の状態では、上端が下方向に移動することにより基部20との接続から解放され、下端が支持部材21に接続される。基部20は、第2の状態において、支持部材21から弾性部材21aに作用する力を検出する力検出部32を内部に備える。尚、力検出部32の具体的な構成はバネに作用する力を検出できれば、特に限定されない。
The
図3は、ロボット11の制御装置の構成を概略的に示す機能ブロック図である。図3に示すように、制御装置14は、ROM、RAM等の記憶部140と、CPU等の演算部141と、サーボ制御部142と、を備える。制御装置14は、例えばマイクロコントローラ等のコンピュータを備えたロボットコントローラである。なお、制御装置14は、集中制御する単独の制御装置14によって構成されていてもよいし、互いに協働して分散制御する複数の制御装置14によって構成されていてもよい。制御装置14は力検出部32と通信可能に接続されている。
FIG. 3 is a functional block diagram schematically showing the configuration of the control device of the robot 11. As shown in FIG. As shown in FIG. 3, the
記憶部140には、ロボットコントローラとしての基本プログラム、各種固定データ等の情報が記憶されている。演算部141は、記憶部140に記憶された基本プログラム等のソフトウェアを読み出して実行することにより、ロボット11の各種動作を制御する。すなわち、演算部141は、ロボット11の制御指令を生成し、これをサーボ制御部142に出力する。サーボ制御部142は、演算部141により生成された制御指令に基づいて、ロボット11の各アーム13の関節に対応するサーボモータ等のアクチュエータの駆動を制御するように構成されている。また、制御装置14は、エンドエフェクタ18のアクチュエータの駆動制御も行う。よって、制御装置14は、ロボット11全体の動作の制御を行う。
The
また、演算部141は、箱詰め作業中における異常を検知する異常検知部141aを備えている。力検出部32によって第2の状態において検出されたデータは制御装置14に送出される。異常検知部141aは、力検出部32により検出された力に基づいて、箱詰め作業中に異常が発生したか否かを判定するように構成される。異常検知部141aは、演算部141において、所定のプログラムが実行されることによって、実現される機能ブロックである。
In addition, the
次に、以上のように構成された食品箱詰装置1の動作について図面を用いて説明する。 Next, the operation of the food box packing apparatus 1 configured as described above will be described with reference to the drawings.
図4は、食品40の配置順序を示した容器41の平面図である。図4に示すように、容器41の底部41aに設けられた配置エリアは8つのサブエリアに分割されている。各配置エリアに付された番号(1〜10)は、食品40の配置順序を示している。本実施形態では、ロボット11のエンドエフェクタ18は4つの食品40群を起立状態で保持又は解放可能な構成である。ロボット11は、4つの食品40群毎に一単位として、食品40を容器41内の所定の位置に配置する動作を繰り返し、40個の食品40の箱詰め作業を行うように構成されている(図1参照)。このため、各配置エリアの形状は平面視で矩形状であり、各配置エリアの面積は4つの食品40の底部の面積に相当する。尚、食品40の配置順序その他の情報は、動作に先立って、制御装置14の記憶部140に予め記憶されている。制御装置14は、配置順序に従って、箱詰め作業を実行するようにアーム13の動作を制御する。
FIG. 4 is a plan view of the
図5は、ロボット11の動作の手順を説明するためのフローチャートである。図6は、ロボット11の動作を説明するための図である。本実施形態では、2本のアーム13は同様な作業を行うので、1本のアーム13の動作を中心に説明する。
FIG. 5 is a flowchart for explaining the procedure of the operation of the robot 11. FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of the robot 11. In the present embodiment, since the two
まず、制御装置14は、図6(A)に示すように、アーム13の動作を制御して、エンドエフェクタ18により4つの食品40を保持し、空の容器41の上の所定の高さまで搬送する(図5のステップS1)。このとき、制御装置14は、搬送動作においては、エンドエフェクタ18の一対の把持部材22を、硬性部材21bによって支持する第1の状態に切り換える(図2参照)。
First, the
次に、制御装置14は、配置順序(図4参照)に従って、図6(B)に示すように、アーム13の動作を制御して、エンドエフェクタ18により保持された4つの食品40群を所定の高さから容器41の底部41aまで下降させる(図5のステップS2)。このとき、制御装置14は、下降動作においては、エンドエフェクタ18の一対の把持部材22を、弾性部材21aによって支持する第2の状態に切り換える(図2参照)。
Next, the
次に力検出部32は、第2の状態において、支持部材21から弾性部材21aに作用する力を検出し(図2参照)、その検出データを制御装置14に送出する。制御装置14は、その検出データを受信し、異常検知部141aは、力検出部32により検出された力に基づいて、箱詰め作業中に異常が発生したか否かを判定する(図5のステップS3)。図6(C)に示すように、例えば容器41の1番目の配置エリアに何も障害物が存在しなければ、エンドエフェクタ18によって保持された食品40の底部は容器41の底部41aに着地する。力検出部32において検出される力は微弱(例えば所定の閾値よりも小さい)であるので、制御装置14において異常検知部141aは、第1配置エリアには障害物が存在しない(つまり、正常である)と判定する(図5のステップS3でNO)。
Next, in the second state, the
この場合は、制御装置14は、図6(D)に示すように、アーム13の動作を制御して、容器41内の第1配置エリアにおいてエンドエフェクタ18により保持された食品40を解放する(図5のステップS4)。そして、作業終了まで上記の動作を繰り返す(ステップS6)。具体的には、ステップS1に戻り、次の配置エリアに箱詰め作業を行う。
In this case, the
次に、箱詰め作業において異常が発生した場合の動作について説明する。図7は、箱詰め作業における異常発生時の容器41の平面図である。図8は、異常発生時のロボットの動作を説明するための図である。図7に示すように、3番目の配置エリアに配置した4つの食品40群のうちの端に位置する食品40が転倒し、4番目の配置エリアに障害物として存在している。
Next, an operation when an abnormality occurs in the box packing operation will be described. FIG. 7 is a plan view of the
制御装置14は、図8(A)に示すように、アーム13の動作を制御して、エンドエフェクタ18により搬送装置50上の4つの食品40を保持し、作業テーブル52の上に配置された空の容器41の上の所定の高さまで搬送する(図5のステップS1)。このとき、制御装置14は、搬送動作においては、エンドエフェクタ18の一対の把持部材22を、硬性部材21bによって支持する第1の状態に切り換える(図2参照)。
The
次に、制御装置14は、配置順序(図4参照)に従って、図8(B)に示すように、アーム13の動作を制御して、エンドエフェクタ18により保持された4つの食品40群を所定の高さから容器41の底部41aまで下降させる(図5のステップS2)。このとき、制御装置14は、下降動作においては、エンドエフェクタ18の一対の把持部材22を、弾性部材21aによって支持する第2の状態に切り換える(図2参照)。
Next, the
次に、力検出部32は、支持部材21から弾性部材21aに作用する力を検出し(図2参照)、その検出データを制御装置14に送出する。制御装置14は、その検出データを受信し、異常検知部141aは、力検出部32により検出された力に基づいて、箱詰め作業中に異常が発生したか否かを判定する(図5のステップS3)。図8(C)に示すように、容器41の第4配置エリアには第3配置エリアで転倒した食品40が障害物として存在しているので、エンドエフェクタ18によって保持された食品40の底部は障害物の上に位置し、容器41の底部41aに着地しない。この場合は、力検出部32において検出される反力は強い(例えば所定の閾値よりも大きい)ので、制御装置14において異常検知部141aは、第4配置エリアには障害物が存在する(つまり、箱詰め作業中に異常が発生した)と判定する(図5のステップS3でYES)。このとき、制御装置14は、図8(D)に示すように、アーム13の動作を停止させる(図5のステップS5)。周囲の作業者は容器41内の障害物の除去作業を行い、その後、手動により、ロボット11の動作を再開させてもよい。
Next, the
本実施形態によれば、容器41内の配置エリアに意図しない障害物が存在していた場合や他の位置に存在するべき食品が転倒していた場合は、エンドエフェクタ18に保持された食品40の底部が、障害物に接触するため、容器の底部に着地しない。これにより、食品の箱詰め動作における異常を検知することができ、作業効率の低下を防止できる。
According to the present embodiment, when an unintended obstacle is present in the arrangement area in the
また、本実施形態では、一対の把持部材22が弾性部材21aを有する支持部材21によって支持されているので、一対の把持部材22により把持された食品40の底部が、障害物に触れた場合でも、弾性部材21a(ばね)が変形するので、食品40を傷つけることはない。
Further, in the present embodiment, since the pair of
また、本実施形態では、搬送動作においては、一対の把持部材22が硬性部材21bによって支持されるので、弾性部材21aの弾性力が減殺され、安定した状態で食品40を搬送することができる。一方、下降動作においては、一対の把持部材22が弾性部材21aによって支持されるので、支持部材21から弾性部材21aに作用する力を検出することにより、容器41の底部41aの障害物を検知することができる。
In the present embodiment, in the transport operation, the pair of gripping
尚、本実施形態では、下降動作においては、一対の把持部材22が弾性部材21aによって支持されるように構成されたが、弾性部材は、例えば上下方向に伸縮可能に構成されたシリンダであってもよい。このような構成であっても、支持部材21からシリンダに作用する力を検出することにより、容器41の底部41aの障害物を検知することができる。
In the present embodiment, in the lowering operation, the pair of gripping
尚、本実施形態では、制御装置14は、箱詰め作業中に発生した異常を検知した場合はアーム13の動作を停止させるように制御したが(図5のステップS5)、上空へ退避するようにアーム13の動作を制御してもよいし、一旦上空に退避した後にアーム13の動作を停止させてもよい。
In the present embodiment, the
(第2実施形態)
以下、第2実施形態について説明する。本実施形態の食品箱詰装置1の基本的な構成は、第1実施形態と同様である。以下では、第1実施形態と共通する構成の説明は省略し、相違する構成についてのみ説明する。
(2nd Embodiment)
Hereinafter, the second embodiment will be described. The basic configuration of the food boxing device 1 of the present embodiment is the same as that of the first embodiment. In the following, description of the configuration common to the first embodiment will be omitted, and only different configuration will be described.
第1実施形態のロボット11は、箱詰め作業中において異常を検知する異常検知機能は左右のエンドエフェクタ18に組み込まれていたが、本実施形態では異常検知機能が制御装置のフィードバック制御ループに組み込まれている点が第1実施形態と異なる。
In the robot 11 of the first embodiment, the abnormality detection function for detecting an abnormality during the packing operation is incorporated in the left and
図9は、本実施形態に係る食品箱詰装置の構成を示した図である。図9に示すように、本実施形態のエンドエフェクタ18Aは、第1実施形態のエンドエフェクタ18(図2)と比較すると、弾性部材21aおよび硬性部材21bを有する支持部材21を備えていない点が異なる。
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of the food boxing device according to the present embodiment. As shown in FIG. 9, the
図10は、制御装置の詳細な構成を示すブロック図である。図10に示すように、本実施形態の制御装置14Aは、第1実施形態の制御装置14(図3)と比較すると、異常検知部154が、位置指令に応じてサーボモータMをフィードバック制御するように構成された制御ループに組み込まれている点が異なる。異常検知部154は、下降動作において、フィードバック制御における偏差量に基づいて、エンドエフェクタ18Aにより保持された食品40の底部が、容器41の底部41aに着地したか否かを検知するように構成されている。
FIG. 10 is a block diagram showing a detailed configuration of the control device. As shown in FIG. 10, in the
制御装置14Aは、記憶部140と、演算部141と、制御部150と、を備えている。制御部150は、位置制御部151と、速度制御部152と、電流制御部153と、異常検知部154と、ゲイン調整部155とを備えている。位置制御部151は、演算部141からの位置指令とサーボモータMの位置センサEにより検出された回転位置との偏差に応じた速度指令を出力する。速度制御部152は、位置制御部151から出力された速度指令と位置センサEにより検出された回転位置の微分値(回転速度)との偏差に応じた電流指令(トルク指令)を出力する。電流制御部153は、速度制御部152から出力された電流指令と電流検出器Cにより検出されたコイル電流との偏差に応じた電圧指令を出力する。尚、本実施形態の制御装置14Aは、フィードバック制御において電流検出器Cを用いて電流を検出し、速度制御部152から出力された電流指令との偏差を算出するように構成したが、このような構成に限定されない。
The
異常検知部154は、下降動作において、フィードバック制御における偏差量に基づいて、エンドエフェクタ18Aにより保持された食品40の底部が、容器41の底部41aに着地したか否かを検知するように構成されている。本実施形態では、異常検知部154は、電流偏差に基づいて異常を検知するように構成されているが、位置偏差、速度偏差及び電流偏差のうちいずれか一つの変化率を監視して異常を検知してもよい。これにより、異常検知機能をフィードバック制御ループに組み込むことができるので、第1実施形態の構成と比べて、特別なセンサを設ける必要が無い。
The
ゲイン調整部155は、演算部141からの指示に従って、制御ループゲインを調整するように構成されている。演算部141は異常検知部154によって異常が検知された場合に、ゲイン調整部155に指令を与える。本実施形態では、ゲイン調整部155は、演算部141からの指示に従って、下降動作においては、制御ループゲインを下げるようゲイン調整指令を電流制御部153に与える。これにより、搬送動作においては、フィードバック制御によってエンドエフェクタ18により保持された食品40を容器41上空の所定の高さまで正確に移動させる。一方、下降動作においては、制御ループゲインを下げるので、偏差量が大きくなり、異常検出し易くなる。検知感度を高めることができる。
The
尚、ロボット11は、第1実施形態の異常検知機能と、本実施形態の異常検知機能とを組み合わせた構成を備えていてもよい。 Note that the robot 11 may have a configuration in which the abnormality detection function of the first embodiment and the abnormality detection function of the present embodiment are combined.
(その他の実施形態)
尚、上記実施形態の食品の箱詰め装置は、水平多関節型の双腕ロボットで構成されたが、垂直多関節型の双腕ロボットを採用してもよい。
(Other embodiments)
Although the food boxing device of the above embodiment is constituted by a horizontal articulated dual-arm robot, a vertical articulated dual-arm robot may be employed.
尚、上記実施形態では、エンドエフェクタ18は、所定の方向に並べられた4つの食品40を保持又は解放可能に構成されたが、容器41の収納容積に応じて食品40の保持数は異なってもよい。例えば、1個乃至3個の食品40を保持してもよいし、5個以上の食品40を保持してもよい。また、容器41は上面が開口している容器であればよい。容器41は、40個の食品40が収納可能であったが、収納容積はこれに限られない。
In the above embodiment, the
尚、上記実施形態の異常検知機能は、エンドエフェクタ18又は制御装置14の制御系に組み込まれるように構成されたが、エンドエフェクタ18及び制御装置14の制御系の双方に組み込まれていてもよい。また、エンドエフェクタ18は、容器41内に収容された隣接する食品40の隙間に挿入可能に構成された平板部を備え、弾性部材21aを備えた異常検知機能が平板部に組み込まれていてもよい。また、これに加えて、ビジョンセンサ(例えばカメラによる)で作業現場を撮像し、画像処理技術によって非接触で異常判定(転倒判定)を行ってもよい。これにより異常判定精度が向上する。
Although the abnormality detection function of the above embodiment is configured to be incorporated in the control system of the
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造および/または機能の詳細を実質的に変更できる。 From the above description, many modifications and other embodiments of the present invention are obvious to one skilled in the art. Accordingly, the above description should be construed as illustrative only and is provided for the purpose of teaching those skilled in the art the best mode of carrying out the invention. Details of its structure and / or function may be substantially changed without departing from the spirit of the invention.
本発明は、食品の箱詰め装置として有用である。 The present invention is useful as a food boxing device.
1 食品箱詰装置
11 ロボット
12 ベース
13 アーム
14 制御装置
17 リスト部
18,18A エンドエフェクタ
20 基部
21 支持部材
21a 弾性部材
21b 硬性部材
22 把持部材
23 駆動部材
25 手首関節
32 力検出部
40 食品(おにぎり)
41 容器
41a 底部(容器)
41b 側部(容器)
50 搬送装置
51 搬送経路
52 作業テーブル
140 記憶部
141 演算部
141a 異常検知部
150 制御部
151 位置制御部
152 速度制御部
153 電流制御部
154 異常検知部
155 ゲイン調整部
Reference Signs List 1 food packaging device 11 robot 12
41
41b Side (container)
50 transport device 51
Claims (6)
前記食品を保持又は解放可能に構成されたハンド部と、
前記ハンド部を移動可能に構成された移動部と、
前記ハンド部及び前記移動部の動作を制御するように構成された制御装置と、
前記ハンド部及び前記移動部の動作中において異常を検知するよう構成された異常検知部と、
を備え、
前記制御装置は、前記ハンド部により保持された食品を前記容器の上の所定の高さまで移動させる搬送動作、前記ハンド部により保持された食品を前記所定の高さから前記容器の底部まで下降させる下降動作、及び、前記容器内の所定の位置において前記ハンド部により保持された食品を解放する解放動作を実行するよう前記ハンド部及び前記移動部の動作を制御するとともに、
前記異常検知部は、前記下降動作において、前記ハンド部に保持された食品の底部が、前記容器の底部に着地したか否かを検知する、食品箱詰装置。 A device for packing food in a container with an open top,
A hand unit configured to hold or release the food,
A moving unit configured to move the hand unit,
A control device configured to control operations of the hand unit and the moving unit;
An abnormality detection unit configured to detect abnormality during the operation of the hand unit and the movement unit;
With
The control device performs a transport operation of moving the food held by the hand unit to a predetermined height above the container, and lowers the food held by the hand unit from the predetermined height to the bottom of the container. Lowering operation, and controlling the operation of the hand unit and the moving unit to perform a release operation of releasing the food held by the hand unit at a predetermined position in the container,
The food boxing device, wherein the abnormality detection unit detects whether or not the bottom of the food held by the hand unit has landed on the bottom of the container in the lowering operation.
前記食品の両側を把持するように構成された一対の把持部材と、
上下方向に伸縮可能な弾性部材を有し、前記一対の把持部材を支持するように構成された支持部材と、
を有し、
前記異常検知部は、前記下降動作において、前記支持部材から前記弾性部材に作用する力を検出する力検出部を有し、
前記力検出部により検出された力に基づいて、前記一対の把持部材により保持された食品の底部が、前記容器の底部に着地したか否かを検知する、
請求項1に記載の食品箱詰装置。 The hand unit,
A pair of gripping members configured to grip both sides of the food,
A support member having an elastic member that can expand and contract in the vertical direction, and configured to support the pair of grip members,
Has,
The abnormality detection unit has a force detection unit that detects a force acting on the elastic member from the support member in the lowering operation,
Based on the force detected by the force detecting unit, the bottom of the food held by the pair of gripping members detects whether the bottom of the container has landed,
The food boxing device according to claim 1.
前記支持部材は、
前記搬送動作においては、前記第1の状態に切り換えられ、
前記下降動作においては、前記第2の状態に切り換えられるように構成される、
請求項2に記載の食品箱詰装置。 The support member further includes a rigid member, and between a first state in which the rigid member supports the pair of grip members and a second state in which the elastic member supports the pair of grip members. It is configured to be switchable,
The support member,
In the transport operation, the state is switched to the first state,
The lowering operation is configured to be switched to the second state.
The food boxing device according to claim 2.
前記制御装置は、位置指令に応じて前記サーボモータをフィードバック制御するように構成され、
前記異常検知部は、前記下降動作において、フィードバック制御における偏差量に基づいて、前記ハンド部により保持された食品の底部が、前記容器の底部に着地したか否かを検知する、請求項1に記載の食品箱詰装置。 The moving unit includes one or more joint axes, a servomotor that drives the joint axes, and a robot arm having a position sensor that detects the position of the servomotor,
The control device is configured to feedback-control the servomotor in accordance with a position command,
The said abnormality detection part detects whether the bottom part of the foodstuff hold | maintained by the said hand part landed on the bottom part of the said container based on the deviation amount in feedback control in the said descent operation | movement, Claim 1. Food packaging device as described.
前記制御装置により、前記ハンド部により保持された食品を上面が開口した容器の上の所定の高さまで移動させる搬送動作、前記ハンド部により保持された食品を前記所定の高さから前記容器の底部まで下降させる下降動作、及び、前記容器内の所定の位置において前記ハンド部により保持された食品を解放する解放動作を実行するよう前記ハンド部及び前記移動部の動作を実行するとともに、
前記異常検知部により、前記下降動作において、前記ハンド部に保持された食品の底部が、前記容器の底部に着地したか否かを検知する、食品箱詰装置の動作方法。
A hand unit configured to hold or release food, a moving unit configured to move the hand unit, a control device configured to control operations of the hand unit and the moving unit, An abnormality detection unit configured to detect an abnormality during operation of the hand unit and the moving unit, and an operation method of the food boxing device, comprising:
By the control device, the transport operation of moving the food held by the hand unit to a predetermined height above the container having an open top, the food held by the hand unit from the predetermined height to the bottom of the container And performing the operation of the hand unit and the moving unit to perform a release operation of releasing the food held by the hand unit at a predetermined position in the container.
The method of operating a food boxing device, wherein the abnormality detection unit detects whether or not the bottom of the food held by the hand unit lands on the bottom of the container during the lowering operation.
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