JP5657751B1 - 対象物を吸引して搬送する搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成により複数種類の対象物の搬送を行う搬送装置を提供する。
【解決手段】対象物を吸引可能な吸引部２と、吸引部２を移動する搬送部１と、を備える。吸引部２は、搬送部１に取り付けられたベース部材３と、複数種類の対象物に対応して設けられ、それぞれが一端部にエア流入口４４を、他端部にエア流出口４５を有する複数のノズル４と、エア流出口４５に面した封止部６５ａを有し、ベース部材３に取り付けられ、複数のノズル４の他端部側を格納する格納室５を形成する格納室形成部６と、格納室５の内部に負圧を発生させる負圧発生部２１，２２と、複数のノズルのうち対象物の種類に応じて選択されたノズル４３のエア流出口が封止部６５ａから離間し、非選択のノズル４１，４２のエア流出口４５が封止部６５ａに突き当てられて封止されるように、複数のノズル４を駆動する駆動部７と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、対象物を吸引して搬送する搬送装置に関する。

従来より、ノズルを介してワーク等の対象物を吸引して搬送するようにした装置が知られている（例えば特許文献１、２参照）。特許文献１記載の装置では、ロボットの先端部に取り付けられた単一のノズルを用いて対象物を吸引する。特許文献２記載の装置では、実装ヘッドにノズルを着脱可能に装着し、対象物の種類に応じたノズルを用いて対象物を吸引する。

特開２０１２−２４０１６６号公報 特開２０１１−２４３６７３号公報

しかしながら、特許文献１記載の装置のように単一のノズルを用いる構成では、様々な種類の対象物を吸引することが困難である。また、特許文献２記載の装置のように対象物の種類に応じてノズルを交換する構成では、装置構成が複雑となるばかりか、作業効率が低下する。

本発明による搬送装置は、対象物を吸引可能な吸引部と、吸引部を移動する搬送部とを備える。吸引部は、搬送部に取り付けられたベース部材と、複数種類の対象物に対応して設けられた複数のノズルであって、それぞれが一端部にエア流入口を、他端部にエア流出口を有する複数のノズルと、ベース部材に取り付けられ、複数のノズルの他端部側を格納する格納室を形成する格納室形成部であって、エア流出口に面した封止部を有する格納室形成部と、格納室の内部に負圧を発生させる負圧発生部と、複数のノズルのうち対象物の種類に応じて選択されたノズルのエア流出口が封止部から離間し、非選択のノズルのエア流出口が封止部に突き当てられて封止されるように、複数のノズルを駆動する駆動部と、を備える。

本発明によれば、対象物の種類に応じて選択されたノズルのエア流出口を封止部から離間し、非選択のノズルのエア流出口を封止部に突き当てて封止するようにしたので、簡易な装置構成により、種々の種類の対象物の搬送作業を効率よく行うことができる。

本発明の実施形態に係る搬送装置の全体構成を示す斜視図。 図１の搬送装置を構成する吸引装置の拡大斜視図。 図１の搬送装置を構成する吸引装置の拡大斜視図。 図２の吸引装置を構成する格納ケースの一部を切断した斜視図。 本発明の実施形態に係る搬送装置の制御構成を示すブロック図。 図５のコントローラでの処理の一例を示すフローチャート。 図１の変形例を示す搬送装置の斜視図。

以下、図１〜図７を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る搬送装置１００の全体構成を示す斜視図である。この搬送装置１００は、産業用ロボット１と、吸引装置２とを備える。

ロボット１は、ベース１１と、ベース１１の上方に旋回可能に設けられた旋回部１２と、旋回部１２に回転可能に支持された下部アーム１３と、下部アーム１３の先端部に回転可能に支持された上部アーム１４と、上部アーム１４の先端部に回転可能に支持されたハンド部１５とを有し、ハンド部１５の先端部に吸引装置２が設けられている。旋回部１２はベース１１に対し、下部アーム１３は旋回部１２に対し、上部アーム１４は下部アーム１３に対し、ハンド部１５は上部アーム１４に対し、それぞれサーボモータ（図５のロボット駆動用モータ１６）により回転駆動される。したがって、吸引装置２は、ロボット１０の駆動により３次元空間を移動可能であり、その姿勢を変化することもできる。

図２は、図１の吸引装置２の拡大斜視図であり、図３は、図２とは異なる方向から見た吸引装置２の拡大斜視図である。なお、以下では、便宜上図示のように前後方向、左右方向および上下方向を定義し、この定義に従い吸引装置２の構成を説明する。図２は、吸引装置２を斜め前方から見た図であり、図３は斜め後方から見た図である。

図２，３に示すように、吸引装置２は、ハンド部１５の先端部に取り付けられたベース部材３と、ベース部材３の前側に昇降可能（上下方向に移動可能）に設けられた複数（図では３本）のノズル４と、ベース部材３に取り付けられ、複数のノズル４の上部を格納する格納室５を形成する格納ケース６と、一端部が格納室５に接続され、他端部が吸引ポンプ２１（図１）に接続された吸引ホース２２と、複数のノズル４を個別に昇降させる複数（３本）のエアシリンダ７とを有する。

ベース部材３は、ハンド部１５に固定され、前後左右方向に延在する平板部３１と、平板部３１の前端部から上方に立ち上がる平板部３２とを有する。平板部３２の前面には、上下方向に延在する左右一対の側板３３がボルト３４により固定され、格納ケース６は側板３３に支持されている。さらに平板部３２の前面には、各ノズル４に対応して左右方向複数（３個）のガイド３５が上下方向に延設され、各ガイド３５に沿って把持プレート３６がそれぞれ昇降可能に支持されている。

図４は、図２の格納ケース６の一部を切断して示す斜視図である。複数のノズル４は、それぞれ略円筒形状を呈し、対象物の種類に対応して互いに異なる径を有する。図４において、左側、中央、右側のノズル４をそれぞれ４１、４２、４３で表すと、ノズル４１の径が最も大きく、ノズル４３の径が最も小さくなっている。なお、ノズル４１〜４３の上下方向の長さは互いに等しい。ノズル４１〜４３は、それぞれ下端にエア流入口４４を有し、上端にエア流出口４５を有する。ノズル４１〜４３の上下方向中央部には、把持プレート３６により把持される把持部４１ａ〜４３ａが設けられ、把持プレート３６の昇降動作によりノズル４１〜４３が昇降する。

格納ケース６は、上下方向中央部を境にして上側ケース部６１と下側ケース部６２とに大別できる。上側ケース部６１は、格納ケース６の左右方向全域にわたってボックス状の単一の格納室５を形成する。下側ケース部６２には、左右２か所に、下側ケース部６２を前後方向に貫通する長穴６３が設けられ、下側ケース部６２は長穴６３によって左右方向に３分割されている。分割された各下側ケース部６２には、それぞれ上下方向に貫通孔６４が開口され、上側ケース部６１内の格納室５は、３つの貫通孔６４に分岐している。各貫通孔６４にはそれぞれノズル４１〜４３がスライド可能に挿入されている。ノズル４１〜４３の外周面と貫通孔６４の内周面との間には図示しないシール部が設けられ、格納室５の密閉が確保されている。

図３，４に示すように、複数のエアシリンダ７（７ａ〜７ｃ）は、ベース部材３の平板部３２と格納ケース６との間に配置され、上下方向に延在している。各エアシリンダ７は、ベース部材３（平板部３２、側板３３）に固定されたシリンダ部７１と、シリンダ部７１にスライド可能に挿入されたロッド部７２とを有し、ロッド部７２の下端部に把持プレート３６が固定されている。シリンダ部７１の上端部には、図示しないホースを介して圧縮エアが供給されるエア供給部７３が設けられている。エア供給部７３からシリンダ部７１への圧縮エアの供給を制御することで、エアシリンダ７が伸縮し、これにより把持プレート３６がノズル４と一体に昇降する。

図４では、ノズル４１，４２が最大に上昇している。この状態を格納状態という。格納状態においては、ノズル４１，４２の上端部が格納ケース６の上壁６５の内壁面６５ａに押し当てられ、エア流出口４５が閉塞されている。このとき、ノズル４１，４２は、把持部４３ａよりも下側が格納ケース６から突出している。一方、図４では、ノズル４３が最大に降下している。この状態を使用状態という。使用状態においては、ノズル４３の上端部が内壁面６５ａから離間して、貫通孔６４の途中に位置し、エア流出口４５が格納室５に面して開放されている。このとき、ノズル４３は他のノズル４１，４２よりも下方に突出している。なお、使用状態、格納状態いずれの場合にも、エア流入口４４は大気に面している。

図３に示すように、格納ケース６の後面には、ノズル４に対応して複数（３個）の圧力センサ７５（７５ａ〜７５ｃ）が取り付けられている。各圧力センサ７５は、下側ケース６２の３つの貫通孔６４に、より具体的には、使用状態にあるノズル４の流出口４５よりも上方の空間に連通している。ノズル４の下端部に対象物が吸引されると、エア流入口４４が閉塞され、ノズル４内のエアの流れが停止する。このとき圧力センサ７５の検出値が変化する。この圧力センサ７５の検出値の変化に基づき、対象物が吸引されたか否かを判別できる。

図５は、本実施形態に係る搬送装置１００の制御構成を示すブロック図である。コントローラ５０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，その他の周辺回路などを有する演算処理装置を含んで構成される。コントローラ５０には、入力部５１と、圧力センサ７５ａ〜７５ｃとが接続されている。入力部５１は、対象物の搬送開始指令や対象物の種類等を入力する。コントローラ５０は、これら入力部５１と圧力センサ７５ａ〜７５ｃとからの信号に基づき所定の処理を実行し、吸引ポンプ２１と、エアシリンダ７ａ〜７ｃと、ロボット駆動用モータ１６とに制御信号を出力する。

図６は、第１の位置にバラ積みされた対象物としてのワークの中からワークを取り出した後、第２の位置へ搬送する対象物搬送作業時におけるコントローラ５０での処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは、例えば入力部５１の操作によりワークの種類（形状や大きさ等）を入力した後、搬送開始指令が入力されると開始される。なお、ノズル４１〜４３は、搬送開始指令を入力する前に全て格納状態に移動しておく。入力部５１でワークの種類を入力する代わりに、使用するノズル４１〜４３を入力してもよい。

ステップＳ１では、吸引ポンプ２１に制御信号を出力し、吸引ポンプ２１を作動する。このとき、ノズル４１〜４３のエア流出口４５は格納ケース６の上壁６５の内壁面６５ａに当接しているため、ノズル４１〜４３内をエアが流れない。

ステップＳ２では、入力部５１で入力されたワークの種類に対応したノズル４を対象物用ノズルとして選択する。例えば、大きなワークの場合には大径のノズル４１が選択され、小さなワークの場合には小径のノズル４３が選択される。以下では、ノズル４３が選択され、ノズル４１，４２が非選択であるとして説明する。

ステップＳ２ではさらに、選択された対象物用ノズル４３に対応したエアシリンダ７ｃに制御信号を出力し、エアシリンダ７ｃを下降する。これにより図４に示すように対象物用ノズル４３が下降し、エア流出口４５が開放される。すなわち対象物用ノズル４３が使用状態となる。その結果、エア流入口４４を介して対象物用ノズル４３内をエアが流れ、格納室５が負圧となって、対象物用ノズル４３によるワークの吸引が可能となる。この場合、他のノズル４１，４２は格納状態のままである。したがって、他のノズル４１，４２内にはエアが流れず、他のノズル４１，４２でワークが吸引されることを防止できる。

ステップＳ３では、ロボット駆動用モータ１６に制御信号を出力し、対象物用ノズル４３を第１の位置に向けて移動する。

ステップＳ４では、圧力センサ７５ａ〜７５ｃからの検出値に基づき、対象物用ノズル４３がワークに当接したか否かを判定する。すなわち、対象物用ノズル４３が下降した状態で、対象物用ノズル４３の下端部がワークに当接すると、ワークが吸引されてエア流入口４４が塞がれ、圧力センサ７５ｃの検出値が変化する。したがって、ステップＳ４では、圧力センサ７５ｃの検出値が所定の閾値を超えて変化したか否かを判定することにより、対象物用ノズル４３の当接の有無を判定する。ステップＳ４が肯定されるとステップＳ５に進み、否定されるとステップＳ３に戻る。

ステップＳ５では、ロボット駆動用モータ１６に制御信号を出力し、対象物用ノズル４３を使用状態としたまま、つまり対象物用ノズル４３を他のノズル４１，４２よりも突出させた状態で、第２の位置に向けて移動する。

ステップＳ６では、対象物用ノズル４３が第２の位置に到達した状態で、吸引ポンプ２１の作動を停止する。これにより対象物用ノズル４３からワークが取り外され（取り置き）、ワークが第２の位置に搬送される。

本実施形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）吸引装置２は、ロボット１に取り付けられたベース部材３と、複数種類の対象物に対応して設けられた複数のノズル４１〜４３と、ベース部材３に取り付けられ、複数のノズル４１〜４３のエア流出口４５側を格納する格納室５を形成するとともに、エア流出口４５に面した内壁面６５ａを有する格納ケース６と、格納室５の内部に負圧を発生させる吸引ポンプ２１と、複数のノズル４１〜４３のうち対象物の種類に応じて選択されたノズル４３のエア流出口４５が内壁面６５ａから離間し、非選択のノズル４１，４２のエア流出口５５が内壁面６５ａに突き当てられて封止されるように、複数のノズル４１〜４３を駆動するエアシリンダ７とを備える。

これにより、対象物の種類に応じてノズル４を交換する必要がなく、簡易な構成で、複数種類の対象物の搬送作業を効率よく行うことができる。また、複数のノズルを有する装置において、各ノズルへの吸引ライン切替用の電磁弁を備える必要がなく、搬送装置を容易かつ安価に構成できる。すなわち、複数のノズルを単にロボットに取り付け、各ノズルに電磁弁を介して吸引ポンプを接続する場合、ノズル毎に吸引ホースと電磁弁とが必要となる。この場合、吸引ホースが複数本必要となるため、吸引ホースの引き回しが困難である。また、電磁弁をロボット先端部に設けた場合、ロボット先端部における重力が増大するため、その分、可搬質量の大きなロボットを使用する必要がある。この点、本実施形態では、吸引ライン切替用の電磁弁を用いる必要がないため、ロボット先端部における重力の増大を防ぐことができ、吸引ホースの引き回しも簡単である。

（２）吸引装置２を汎用のロボット１に取り付けるため、対象物を広範囲にわたり容易に取り出しおよび取り置きすることができる。

（３）エアシリンダ７によりノズル４を移動して使用状態または格納状態とするので、ノズル４を第１の位置へ移動してノズル先端部が対象物に押し付けられたときにエアシリンダ７が伸縮し、対象物に対するダメージを低減することができる。

（４）各ノズル４１〜４３に対応して圧力センサ７５ａ〜７５ｃを設け、圧力センサ７５ａ〜７５ｃの検出値に基づき対象物の吸引の有無を判定するようにしたので、対象物を吸引した状態での搬送作業を確実に行うことができる。

なお、上記実施形態では、ノズル４１〜４３毎に圧力センサ７５ａ〜７５ｃを設けたが、圧力検出器としての圧力センサ７５を他の位置に設けてもよい。図７は、図１の変形例を示す搬送装置１００の斜視図である。図７では、吸引装置２と作動装置２１とを接続する吸引ホース２２に圧力センサ７５ｄが設けられている。この場合、対象物用ノズル４３の下端部にワークが吸引されると、エア流入口４４が閉塞され、吸引ホース２２のエアの流れが変化する。これにより判定部としてのコントローラ５０で、ワークの吸引の有無を判定することができる。図７の構成では、圧力センサ７５の数を低減することができ、搬送装置１００をより安価に構成できる。

上記実施形態では、吸引部としての吸引装置２をロボット１により搬送するようにしたが、ロボット１以外を搬送部として用いることもできる。上記実施形態では、複数のノズル４１〜４３のうち、対象物の種類に応じて選択された単一のノズル（例えばノズル４３）を使用状態とし、非選択のノズル４１，４２を格納状態としたが、複数のノズルを使用状態として選択してもよい。複数のノズル４１〜４３を互いに異なる径としたが、エア流入口４４とエア流出口４５とを有するのであれば、ノズルの長さや形状が互いに異なってもよい。格納状態において、ノズル４の流出口４５を格納ケース６の内壁面６５ａに当接させるようにしたが、ノズル４内のエアの流れを封止するのであれば、内壁面６５ａ以外を封止部として用いてもよい。

上記実施形態では、吸引ホース２２を介して吸引装置２に吸引ポンプ２２を接続し、格納室５の内部に負圧を発生させるようにしたが、負圧発生部の構成はこれに限らない。上記実施形態では、格納ケース６により格納室５を形成したが、ベース部材３に取り付けられて格納室５を形成するとともに、ノズル４の移動方向に、エア流出口４５に面した封止部を有するのであれば、格納室形成部の構成はいかなるものでもよい。

以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、上述した実施形態および変形例により本発明が限定されるものではない。上記実施形態および変形例の構成要素には、発明の同一性を維持しつつ置換可能かつ置換自明なものが含まれる。すなわち、本発明の技術的思想の範囲内で考えられる他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。また、上記実施形態と変形例の１つまたは複数を任意に組み合わせることも可能である。

１ ロボット
２ 吸引装置
３ ベース部材
４，４１〜４３ ノズル
５ 格納室
６ 格納ケース
７ エアシリンダ
２１ 吸引ポンプ
２２ 吸引ホース
４４ エア流入口
４５ エア流出口
５０ コントローラ
６５ａ 内壁面
７５，７５ａ〜７５ｄ 圧力センサ

Claims (5)

1. 対象物を吸引可能な吸引部と、
   該吸引部を移動する搬送部と、を備えた搬送装置であって、
   前記吸引部は、
   前記搬送部に取り付けられたベース部材と、
   複数種類の対象物に対応して設けられた複数のノズルであって、それぞれが一端部にエア流入口を、他端部にエア流出口を有する複数のノズルと、
   前記ベース部材に取り付けられ、前記複数のノズルの他端部側を格納する格納室を形成する格納室形成部であって、前記エア流出口に面した封止部を有する格納室形成部と、
   前記格納室の内部に負圧を発生させる負圧発生部と、
   前記複数のノズルのうち対象物の種類に応じて選択されたノズルの前記エア流出口が前記封止部から離間し、非選択のノズルの前記エア流出口が前記封止部に突き当てられて封止されるように、前記複数のノズルを駆動する駆動部と、を備える搬送装置。
2. 請求項１に記載の搬送装置において、
   前記搬送部は、ロボットであることを特徴とする搬送装置。
3. 請求項１または２に記載の搬送装置において、
   前記駆動部は、エアシリンダにより構成されることを特徴とする搬送装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の搬送装置において、
   前記複数のノズルにそれぞれ取り付けられ、それぞれの内部圧力を検出する複数の圧力検出器と、
   前記圧力検出器の検出値に基づき、ノズル毎に、対象物の吸引の有無を判定する判定部と、をさらに備えることを特徴とする搬送装置。
5. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の搬送装置において、
   前記負圧発生部は、吸引ポンプと、一端部が前記格納室に接続され、他端部が前記吸引ポンプに接続された吸引ホースとを有し、
   前記吸引ホースに取り付けられ、その内部圧力を検出する圧力検出器と、
   前記圧力検出器の検出値に基づき、対象物の吸引の有無を判定する判定部と、をさらに備えることを特徴とする搬送装置。

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