物品搬送装置
【課題】任意の間隔で搬送されてきた物品を高速で搬送する。
【解決手段】物品認識手段により得た情報に基づき、回転体２０の回転中にアーム３２を回動させて吸着予定の物品１０に対向する吸着位置Ｕにおいて該物品１０を吸着具３４で吸着するに際して、上昇位置と下降位置との間の中途範囲において吸着予定の物品１０)の斜め上方から前記吸着位置Ｕを含む下降位置付近に向けて該吸着具３４を吸引しながら下降させ、該下降位置付近にて中途範囲よりも吸着具３４を遅く下降させるようにアーム昇降モータを変速制御して、物品１０を吸着する。
【解決手段】物品認識手段により得た情報に基づき、回転体２０の回転中にアーム３２を回動させて吸着予定の物品１０に対向する吸着位置Ｕにおいて該物品１０を吸着具３４で吸着するに際して、上昇位置と下降位置との間の中途範囲において吸着予定の物品１０)の斜め上方から前記吸着位置Ｕを含む下降位置付近に向けて該吸着具３４を吸引しながら下降させ、該下降位置付近にて中途範囲よりも吸着具３４を遅く下降させるようにアーム昇降モータを変速制御して、物品１０を吸着する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、物品を高速で搬送し得る物品搬送装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コンベヤ上をランダムに搬送される物品をＣＣＤカメラ等の撮像手段で撮像し、その撮像した情報に基づき、ロボットのアームを回動させて該アームに設けられた吸着具で物品を吸着し、該物品を別のコンベヤに移載する装置が知られている(例えば、特許文献１参照)。特許文献１に開示の装置は、撮像手段で撮像した第１コンベヤ上の物品の情報に基づき、ロボットにおける１つのアームを回動させて、第１コンベヤにおいて搬送方向における前後左右に不規則な間隔で搬送される物品の中から特定の物品を吸着し、アームを第２コンベヤへ向けて回動させて、物品を第２コンベヤに載置している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１６０４１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示の装置は、第１コンベヤと第２コンベヤとの間をロボットの１つのアームが行き戻りして物品を搬送するので、後工程が高速で処理する際に、その高速処理に対応するように夫々の物品を高速で吸着して搬送することができない。そして、ロボットで吸着できなかった物品は、回収装置により頻繁に回収されることになるので、物品を第１コンベヤから第２コンベヤへ効率的に受け渡すことができない。
【０００５】
すなわち本発明は、従来の技術に係る物品搬送装置に内在する前記問題に鑑み、これらを好適に解決するべく提案されたものであって、任意の間隔で搬送されてきた物品であっても、吸着して高速で搬送することができる物品搬送装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を克服し、所期の目的を達成するため、本願の請求項１に係る発明の物品搬送装置は、
上下方向の軸周りを一定方向に回転する回転体と、
該回転体の回転中心から離れて回転体に対して回動可能に支持され、上下方向の軸周りに夫々独立して回動される複数のアームと、
各アームに設けられ、モータの駆動により上昇位置と下降位置との間で昇降移動される吸着具と、
任意の間隔でコンベヤ上を搬送される物品の位置を認識する物品認識手段とを備え、
前記物品認識手段により得た情報に基づき、前記回転体の回転中に前記アームを回動させて吸着予定の物品に対向する吸着位置において該物品を吸着具で吸着するに際して、前記上昇位置と前記下降位置との間の中途範囲において吸着予定の物品の斜め上方から前記吸着位置を含む下降位置付近に向けて吸引しながら該吸着具を下降させ、該下降位置付近にて前記中途範囲よりも該吸着具を遅く下降させるように前記モータを変速制御して、前記物品を吸着することを特徴とする。
請求項１に係る発明によれば、コンベヤ上を任意の間隔で物品が搬送されてきても、物品を安定した姿勢で吸着して、物品を高速で搬送することができる。また物品の吸着に際して、吸着予定の物品以外の物品に対して吸引による影響を与え難い。
【０００７】
請求項２に係る発明では、前記下降位置が前記吸着予定の物品から離れた高い位置に設定されて、前記吸着具は、前記吸着位置で前記物品を浮上させて吸着することを特徴とする。
請求項２に係る発明によれば、物品を吸着する際に、物品を吸着具でコンベヤの搬送面に押さえ付けることがないので、物品に負荷を与えることはなく、また安定した姿勢で物品を吸着することができる。
【０００８】
請求項３に係る発明では、前記吸着具で吸着した物品を上昇させる際に、該物品の下端がコンベヤ上の隣接する物品の上端を越えるまでの高さ範囲においては、前記吸着具を下降させる場合より上昇させるほうが吸着具の移動速度が速くなるよう前記モータを変速制御することを特徴とする。
請求項３に係る発明によれば、吸着した物品を上昇させる際に、コンベヤ上の隣接する物品に接触することを回避できる。
【０００９】
請求項４に係る発明では、前記回転体の回転方向とは反対方向に前記アームを回動させて、前記吸着具によって吸着予定の物品が吸着されることを特徴とする。
請求項４に係る発明によれば、物品を吸着具で吸着する際に、回転体の回転方向と逆方向にアームを回動させて物品に対する吸着具の相対速度を小さくすることで、物品を安定した姿勢で吸着することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る物品搬送装置によれば、コンベヤ上を任意の間隔で物品が搬送されてきても、物品を安定した姿勢で吸着して、物品を高速で搬送することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】(ａ)は本発明の好適な実施例に係る物品搬送装置を示す概略平面図であり、(ｂ)は第２コンベヤの概略正面図である。
【図２】実施例の物品搬送装置の概略正面図である。
【図３】第１コンベヤ上の物品を吸着具で吸着する際のアームの動きを示す説明図である。
【図４】実施例の物品搬送装置の制御ブロック図である。
【図５】(ａ)は実施例のクランク機構を示す概略正面図であり、(ｂ)は実施例のクランク機構を示す概略側面図である。
【図６】吸着具の速度変化を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明に係る物品搬送装置につき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照して以下に説明する。
【実施例】
【００１３】
図１および図２に示すように、物品搬送装置は、複数の物品１０を所定速度で搬送するベルトコンベヤからなる第１コンベヤ(コンベヤ)１２と、第１コンベヤ１２上から物品１０を受け取って、該物品１０を載置位置Ｘに受け渡すように搬送するロボット１４とを備えている。実施例では、物品１０が毎回同じ位置に載置されるように載置位置Ｘが第１コンベヤ１２に隣接配置された第２コンベヤ１６の上流部に設定され、第２コンベヤ１６において所定間隔毎に配設された仕切部材１８,１８の間になるタイミングで載置位置Ｘに物品１０が載置される(図１(ｂ)参照)。第１コンベヤ１２において、その搬送方向における前後左右に不規則な間隔(任意の間隔)で複数の物品１０が搬送される。第２コンベヤ１６は、載置位置Ｘで仕切部材１８,１８間に１個ずつ載置された物品１０を一列で搬送し、横形製袋充填機における筒状フィルム中に物品１０を所定間隔毎に供給するようになっている。
【００１４】
前記ロボット１４は、架台(図示せず)に対して取り付けてあり、上下方向の軸周りに回転可能に配設された回転体２０を備えている(図１または図２参照)。回転体２０は、回転体モータ２２の駆動を受けて、一定方向(実施例では図１の反時計回り)に一定速度で回転する。回転体２０には、半径方向外側に延出するよう形成された４つの同じ形状の支持部２４が設けられている。各支持部２４には、該支持部２４に対して上下方向に軸線が延在する回動軸２８が、回転体２０の回転中心Ｑから同じ距離だけ離れて、該回転中心Ｑを中心に等角度間隔で支持されている。回動軸２８は、各支持部２４に配設されたアーム回動モータ２６の駆動力を受けて回動される。また各回動軸２８には、アーム昇降モータ３０の駆動を受けて回動軸２８に沿って昇降可能なアーム３２が配設されている。各アーム３２は、対応のアーム回動モータ２６の駆動を受けて回動軸２８と共に該回動軸２８を中心として水平方向に夫々独立して所定角度回動するよう構成され、アーム３２の回動角度は、隣接するアーム３２と接触しないように設定されている。
【００１５】
図１に示すように、各アーム３２には、対応の回動軸２８から同じ距離だけ離れた該アーム３２の自由端側に、吸着具３４がアーム３２に対して回転可能に設けられ、吸着具モータ３６からの駆動力を受けて吸着具３４が上下方向の軸周りに回転される。また、対応のアーム昇降モータ３０の駆動によってアーム３２が昇降移動されるのに伴って、アーム３２の自由端側に設けられた吸着具３４が上昇位置と下降位置との間で昇降移動される。吸着具３４は、アーム３２に支持された管状本体３８の下端に吸着ヘッド４０が着脱可能に取り付けられ、管状本体３８および吸着ヘッド４０の内部に、上下に貫通するエア流路４２を備えている。なお、吸着ヘッド４０は、搬送する物品１０の形状や硬さ等の性状に応じて着脱交換される。吸着具３４は、管状本体３８の下部側面に接続されたエア配管４４(図２参照)を介してコンプレッサー等のエア供給源(図示せず)からエア流路４２に側方からエアを供給する主エア供給部４３(図４参照)を備え、主エア供給部４３のエアの供給によって吸着ヘッド４０の下端面において負圧が発生する所謂エジェクタ型の真空発生手段となる。すなわち、吸着具３４は、下端面からの吸引によって物品１０を吸着するようになっている。また、吸着具３４は、補助エア供給源(図示せず)からエアを供給することで、エア流路４２の上方に設けた補助エア配管４６(図２参照)を介してエア流路４２の上部開口からエアを供給する補助エア供給部４５(図４参照)を備えている。吸着具３４は、物品１０の吸着に際して主エア供給部４３からエアが供給されて吸着ヘッド４０で物品１０を吸着する。また、吸着ヘッド４０に吸着した物品１０を切り離すときは、主エア供給部４３からのエアの供給を停止すると共に、このタイミングに合わせて補助エア供給部４５からエア流路４２にエアを吹き込むことでエア流路４２における負圧状態の破壊を補助する。吸着具３４の夫々に対して主エア供給部４３および補助エア供給部４５から独立してエアを供給可能であり、吸着具３４毎に物品１０の吸着または物品１０の解放が行われる。
【００１６】
前記ロボット１４は、回転体２０の回転中において、物品１０を吸着した吸着具３４を、回動軸２８よりも回転体２０の回転中心Ｑに近づけるように回動させながら、吸着具３４を、第２コンベヤ１６の搬送方向に向けて移動させつつ物品１０を載置位置Ｘに移動させる。また、ロボット１４は、物品１０を載置位置Ｘに載置したときの回転体２０の回転中心Ｑと回動軸２８とを結ぶ線分に対するアーム３２の角度θ１よりも大きく広がるように、アーム３２が回動されて、第１コンベヤ１２上の物品保持領域Ｋで搬送される物品１０を吸着具３４で吸着する。
【００１７】
図５に示すように、アーム昇降モータ３０とアーム３２との間には、アーム昇降モータ３０の駆動によってベルト５０を介して回転されるプーリ５２と、このプーリ５２に同軸的に設けられた回転部材５４の回転中心から外れた偏心位置に一端５６ａが回動支持されたクランクバー５６からなるクランク機構が設けられ、このクランクバー５６の他端５６ｂにアーム３２の回動端が接続される。また、クランクバー５６の他端５６ｂは、上下方向の移動が許容される一方、他端５６ｂに設けられたローラ５８がガイド６０によって横方向の移動が規制されることで、回転部材５４の回転に伴うクランクバー５６の一端５６ａの回転変位がクランクバー５６の他端５６ｂでの上下方向への昇降移動に変換される。アーム３２の回動端は、回動軸２８の軸方向(上下方向)に沿って移動可能に支持される一方、回動軸２８の周方向への回動が規制され、アーム昇降モータ３０の駆動によるクランクバー５６の他端５６ｂの昇降移動に伴ってアーム３２が昇降移動される。クランク機構は、回転部材５４における回転中心の上方にクランクバー５６の一端５６ａが位置したときが、吸着具３４の上昇位置に対応する原点位置として設定され、このときクランクバー５６の他端５６ｂが前記一端５６ａの斜め下方に位置して、クランクバー５６全体が傾斜している。また、クランク機構は、回転部材５４における回転中心の下方にクランクバー５６の一端５６ａが位置したときに吸着具３４が下降位置となり、この下降位置は、第１コンベヤ１２上の物品１０の上方に位置して該物品１０の上端に接触しない高さに設定される。ここで、吸着具３４を昇降させる速度が変化可能に構成されて、例えば後述するロボットコントローラ１５からの加減速指令に応じてアーム昇降モータ３０を駆動して、吸着具３４の下降時に吸着具３４の下降速度が変化されると共に、吸着具３４の上昇時に吸着具３４の上昇速度が変化される。
【００１８】
図４に示すように、回転体モータ２２、アーム回動モータ２６、アーム昇降モータ３０、吸着具モータ３６、主エア供給部４３と補助エア供給部４５とを有するエア供給部の夫々が、物品認識手段により得られた物品１０の情報に基づいてロボットコントローラ１５によって制御される。ロボットコントローラ１５は、各種モータ２２,２６,３０,３６の駆動指令およびエア供給部４３,４５へのエアの供給指令および第１コンベヤ１２の駆動モータ１２ａへの駆動指令を行うに当たって、横形製袋充填機において筒状に成形されたフィルム中に供給された物品１０をシールや切断等の包装を制御する包装機コントローラ６０との間で、夫々の準備状況などの情報を交信し、また、入力される第２コンベヤ１６に設けられた原点位置センサによる原点位置やエンコーダ等の情報に応じて動作タイミングを調整する。なお、回転体モータ２２、アーム回動モータ２６、アーム昇降モータ３０および吸着具モータ３６は、ロボットコントローラ１５によって位置および速度等を制御し得るモータがよく、例えばサーボモータが用いられる。
【００１９】
図１に示すように、前記第１コンベヤ１２上には、物品検出手段１１によって所定時間毎に物品１０の搬送状態を撮像する物品認識領域Ｎと、この物品認識領域Ｎの下流側に位置して、ロボット１４の吸着具３４によって物品１０を吸着する物品保持領域Ｋとが設定される。物品認識手段は、物品認識領域Ｎにおいて、前後左右に不規則な間隔で搬送されてくる物品１０の夫々の状態を物品検出手段１１によって撮像し、撮像されたデータは撮像される毎に順次ロボットコントローラ１５におけるデータ処理部に送信して、データ処理部での処理によって夫々の物品１０の位置などを認識する。物品検出手段１１としては、ＣＣＤ等のエリアセンサ、ラインセンサ、Ｘ線などの検出方式を採用することできる。物品保持領域Ｋは、回転体２０の回転によるアーム３２の移動中に、アーム３２自身が所定角度の範囲で回動して物品１０を吸着し得る領域であると共に、吸着した物品１０をアーム３２の回動および吸着具３４の回転によって第２コンベヤ１６の載置位置Ｘに載置する準備を完了し得る領域であり、物品認識領域Ｎより面積が狭く、第１コンベヤ１２の左右に広がった物品１０を何れも吸着し得る領域として設定されている。
【００２０】
前記ロボットコントローラ１５は、物品認識手段によって複数の物品１０が認識される毎に、物品１０を吸着して搬送する順序を決定する。ロボットコントローラ１５は、吸着具３４によって吸着された物品１０が第２コンベヤ１６の載置位置Ｘに載置されてから、その吸着具３４を支持するアーム３２の回動軸２８が反時計方向に進んだ開始位置Ａに至るまでに、物品認識手段からの情報によって、物品１０を吸着する順序を定めると共に第１コンベヤ１２上の複数の物品１０の位置から、次に、開始位置Ａに至る予定の吸着具３４が吸着するべき物品１０の位置を算出する。例えば物品認識手段で認識された複数の物品１０の吸着順序は、高速処理のため、夫々のアーム３２の回動軸２８より吸着具３４が回転体２０の回転中心Ｑに近くなる後述する最小角度θ１よりアーム３２が大きく広がるように大きな角度にアーム３２を回動させて、物品保持領域Ｋ内の複数の物品１０のうち、アーム３２の回動軌跡において隣り合う物品１０と接触することがなく、かつ回転体２０の回転方向で最も遠い物品１０から順次、吸着具３４で吸着するように決定される。
【００２１】
更にロボットコントローラ１５においては、吸着具３４が開始位置Ａに至るまでに物品認識手段により得た情報に第１コンベヤ１２の搬送速度等を勘案して算出された次に吸着する物品１０の吸着予定の位置(吸着位置)Ｕに基づいて、該吸着位置Ｕまでの回転体２０の回転中心Ｑを基点とする回動軸２８の開始位置Ａからの角度βや、該吸着位置Ｕで物品１０を吸着するときのアーム３２の角度θや、吸着具３４(アーム３２)の昇降タイミングなど、アーム３２および吸着具３４の様々な動きが決定される。なお、載置位置Ｘにおいて物品１０を特定の方向に向ける際には、吸着位置Ｕにて吸着する物品１０の向きに関する情報に基づいて、吸着具３４を回転させる角度等も決定される。
【００２２】
物品搬送装置では、吸着具３４が前記吸着位置Ｕで物品１０を吸着する際に、アーム３２が吸着位置Ｕに対応する回動角度θより、回転体２０の回転方向における前方側に進んだ回動角度(θ＋α)(例えばαは５°)に回動され、吸着位置Ｕで吸着する前後のタイミングで、図３に示すように、アーム３２が回動角度(θ＋α)から回動角度(θ−α)に、２α分回動される。このことで、吸着具３４と物品１０の相対速度は、相殺、あるいは低減されることになり、物品１０を安定して吸着し得るようになる。
【００２３】
前記ロボット１４は、物品１０を載置位置Ｘに載置するための準備として、物品認識手段から得られた情報に基づき、アーム３２の角度を角度θ１に変更する。アーム３２の角度θ１は、設定された所定角度の範囲のアーム３２の角度のうちで、アーム３２の自由端側の吸着具３４が回転体２０の回転中心Ｑに最も近い位置になるときのアーム３２の角度である。このため、回転体２０の回転中心Ｑから吸着具３４までの距離(Ｒ１)は、最も短くなり(Ｒ１＜回転体２０の回転中心Ｑから回動軸２８までの距離)、アーム３２の角度θ１における吸着具３４の回転速度は最も遅くなる。アーム３２の角度を角度θ１にして回転速度を最も遅くする理由は、第２コンベヤ１６が各物品１０を搬送するタイミングに同期させるためであり、かつ第２コンベヤ１６上の物品１０の載置位置Ｘのばらつきを低減させるために重要なことである。
【００２４】
前記吸着具３４は、図１(ｂ)に示すように、第２コンベヤ１６の搬送方向における後方から、移動中の仕切り部材１８の上方を移動しながら追い越して降下する。アーム３２の角度が角度θ１の状態で吸着具３４が降下し終える直前のタイミングで、主エア供給部４３からのエアの供給が停止されると共に、補助エア供給部４５よりエア流路４２の上方からエアが吹き込まれる。補助エア供給部４５からのエアの吹き込みにより、短時間でエア流路４２内の真空状態を破壊する際に、物品１０の載置位置Ｘが第２コンベヤ１６の搬送方向に交差する幅方向にずれることを防止するために、アーム３２の角度が、角度θ１より徐々に広がり、図１の二点鎖線に示すように、アーム３２は、吸着具３４の中心が第２コンベヤ１６の中心を搬送方向に向けて、その中心に沿うように直線移動する。吸着具３４は、直線移動終了時点のアーム３２の角度θｎ(θｎはθ１より僅かに大きい角度で、回転体２０の回転中心Ｑから回動軸２８までの距離より短い位置に吸着具３４が位置する)を維持した状態で、回転体２０の回転によって次の物品１０を吸着するために、開始位置Ａに向けて移動する。
【００２５】
前記吸着位置Ｕで吸着予定の物品１０を吸着し得るタイミングに応じて、吸着具３４は下降され、吸着位置Ｕで物品１０を吸着した後に、吸着した物品１０が第１コンベヤ１２上の隣接する物品１０および第２コンベヤ１６の仕切り部材１８にぶつからない高さまでアーム３２と共に上昇される。例えば１分間当たり２００個以上の第１コンベヤ１２上の物品１０を吸着具３４で吸着して搬送する高速処理においては、吸着具３４が第１コンベヤ１２上の物品１０に接触することがない上昇位置と下降位置との間で吸着具３４を速やかに昇降移動させることが要求されるが、吸着具３４を速やかに下降させて下降位置で急停止させる場合には慣性により振動が発生することが予想される。このことから本実施形態では、下降位置付近の吸着具３４の移動速度が遅くなるよう、ロボットコントローラ１５によってアーム昇降モータ３０が変速制御される。
【００２６】
具体的には、物品認識手段により得た情報に基づき、一定速度で回転される回転体２０の回転中にアーム３２を回動させる際に、ロボットコントローラ１５からの一定の加速指令あるいは減速指令に応じてアーム昇降モータ３０が変速するよう駆動制御され、前記クランク機構が作動することによって、上昇位置から下降位置まで下降して該下降位置から上昇位置まで上昇する吸着具３４の昇降サイクルにおいて、吸着具３４の昇降速度が正弦波に近似する波形を描くように変化され、吸着具３４の高さ位置が余弦波を描くように変化される。図６は、アーム３２を前述した２α分回動させることなく、回転体２０を一定速度で回転させながら、吸着予定の物品１０を吸着具３４で吸着する際の該物品１０に対する吸着具３４の位置変化を示している。図６に示すように、吸着具３４は、上限位置から該上限位置と下降位置との間に設定された中途範囲の上限に至るまでは比較的緩やかに下降し、中途範囲においては急激に増速して下降する。そして、中途範囲と下降位置付近の境界にあるＰ点に吸着具３４が移動して該Ｐ点から下降位置に移動するにつれて吸着具３４の移動速度が徐々に遅くなり、下降位置付近においては前記中途範囲より吸着具３４を遅く下降する。前記Ｐ点から下降位置までの高さ位置である下降位置付近では、吸着予定の物品１０に対向する上方に吸着具３４が位置するよう、吸着具３４が上昇位置から下降し始めるタイミングがロボットコントローラ１５によって毎回決められる。なお、下降位置付近では、吸着具３４による吸引力が吸着予定の物品１０に作用するが隣接する物品１０には作用することがないよう、下降位置付近は、吸着予定の物品１０に対する高さ位置などが考慮されて設定されている。下降位置付近の何れかの高さ位置で吸着具３４によって物品１０が吸着される吸着位置Ｕが設定されるが、本実施形態では下降位置に吸着位置Ｕが設定されている。なお、下降位置は、吸着予定の物品１０の上端から離れた高い位置に設定されており、吸着具３４は吸着位置Ｕにおいて吸着予定の物品１０を浮上させて吸着する。下降位置(吸着位置Ｕ)で物品１０を吸着した後は、吸着された物品１０の下端が第１コンベヤ１２上の隣接する物品１０の上端を早く越えるよう(図６のＣ点)、少なくとも下降位置付近で吸着具３４を下降時(二点鎖線で示す曲線)より速く移動させるよう、アーム昇降モータ３０が駆動制御される。なお、図６において、吸着具３４が上昇位置から下降位置まで下降する時間および水平方向に移動する距離と、下降位置から上昇位置まで上昇時間および水平方向に移動する距離とは、夫々同じに設定されており、水平位置に移動する距離については、アーム３２を回転体２０の回転方向とは逆向きに２α分回動させることによって短縮させるなど任意に調整し得る。
【００２７】
次に、実施例に係る物品搬送装置の作用効果について説明する。回転体２０の回転中に、アーム３２を回動させて回転体２０の回転中心Ｑから吸着具３４までの距離を変更すると共に、アーム３２の回動角度を設定された所定角度の範囲のアーム３２の角度のうち、最小の回動角度θ１にして、吸着具３４を第２コンベヤ１６の搬送方向に向けて移動させることで、回転体２０が回転されることにより物品１０に作用する遠心力が小さくなり、第２コンベヤ１６の幅方向への物品の位置ずれを低減することができる。また、物品１０を載置したときのアーム３２の角度θｎを基点に、物品１０を吸着するときは、アーム３２を該角度θｎより大きく広がるようにアーム３２を回動させることから、関節を有さないタイプの既存のロボットで物品１０を吸着する場合と比べて、物品保持領域Ｋを広く設定することができると共に、基点と物品１０を吸着する位置までの位置関係を演算処理し易くなるので高速処理が可能になる。物品搬送装置は、一定方向に定速回転する回転体２０に対して回動可能なアーム３２の自由端側に配設された吸着具３４で物品１０を吸着するロボット１４を用いるため、関節を有さないタイプの既存のロボット(アーム３２に相当する腕を有さず、回転体２０に吸着手段が配設されたロボット)に比べた場合に、物品１０を吸着するときは、吸着具３４が第１コンベヤ１２の広範囲を高速で移動して物品１０を吸着し、物品１０を載置位置Ｘに載置するときには、吸着するときの速度より減速して第２コンベヤ１６に物品１０を確実に載置し得る。そして、夫々の吸着具３４によって吸着された物品１０が、第２コンベヤ１６の各仕切り部材１８,１８間に連続して載置されることによって、高速処理においても横形製袋充填機での空袋の発生を防ぐことができる。また、吸着具３４の中心が第２コンベヤ１６の搬送中心に沿って移動しながら、吸着具３４が吸着を解除し、物品１０を解放することによって、左右に位置ずれすることなく、物品１０を第２コンベヤ１６上に載置することができる。よって、筒状フィルムの開口の大きさに余裕をもたせなくても、筒状フィルムに物品１０を供給して、適切にフィルムを消費しながら高速でフィルム包装することが可能になる。
【００２８】
前記物品搬送装置は、アーム３２の角度θ１を最小角度として、各アーム３２を該最小角度θ１から隣のアーム３２に干渉することがない角度だけ同じ向きに回動させて、物品保持領域Ｋの物品１０を吸着するように、アーム３２が回動する所定角度を規定しているので、最小角度から物品１０を吸着する位置までの位置関係が演算処理しや易くなるので高速処理が可能になる。また、隣り合うアーム３２,３２同士の衝突を回避できる。物品搬送装置は、回転体２０の回転中心Ｑに対して、アーム３２の回動軸２８より遠い位置で物品保持領域Ｋの物品１０を吸着具３４で吸着する際に、回転体２０の回転方向と逆方向にアーム３２を回動させて物品１０に対する吸着具３４の相対速度を小さくすることで、位置ずれが起き難くなる。
【００２９】
前述したように、吸着具３４の移動速度を中途範囲で急激に増速し、下降位置付近で徐々に緩やかに減速させることにより、高速処理に対応し得るように吸着具３４を下降させることができるとと共に、吸着具３４を下降位置に下降した際の慣性力を低減することができ、振動などの発生を抑制することができる。また、高速処理においては、中途範囲で少なくとも吸着具３４に吸引力を発生させた状態で吸着具３４が吸引しながら吸着予定の物品１０の斜め上方から下降するが、吸着具３４が上昇位置では遅く中途範囲で急激に下降することから、吸着予定の物品１０に隣接する物品１０には吸引力が作用し難く、隣接する物品１０の姿勢を乱すことはない。このことは、特に重さ等が異なる物品１０が第１コンベヤ１２上に混在した中から、重量が嵩む物品１０を比較的大きな吸引力で吸着する際などに有効である。更に下降位置が物品１０の上端に接触しない高さに設定されているから、下降位置付近となる吸着位置において、吸着具３４で物品１０を吸着する際に、物品１０を吸着具３４でコンベヤの搬送面に押さえ付けることがないので、物品１０に負荷を与えることはなく、また安定した姿勢で物品１０を吸着することができる。吸着位置Ｕで吸着した物品１０を上昇させる際に、吸着した物品１０の下端が第１コンベヤ１２上の隣接する物品１０の上端に接触しない高さ範囲まで吸着具３４が高速で上昇されるので、吸着具３４で吸着した物品１０を載置位置Ｘに搬送するときに、第１コンベヤ１２上の物品１０に接触することを回避できる。
【００３０】
(変更例)
本発明は実施例の構成に限定されるものではなく、例えば、以下のようにも変更実施可能である。なお、以下の変更例に限らず、実施例に記載した構成については、本発明の主旨の範囲内において種々の実施形態を採用し得る。
(１)ロボット１４は例示であり、アーム３２は回転体２０に等間隔角度に回転支持されるものであればよく、その数は限定されず、回転中心Ｑに複数の回転体２０を設けて、それぞれの回転体にアーム３２を回転支持させ、アーム３２が等間隔角度で配置されるようにしてもよい。なお、アーム３２は同種のものが好ましい。
(２)回転体２０に回動支持される各アーム３２に、更に、別のアームを接続して、別のアームを回動駆動させて物品１０を吸着させてもよい。
(３)第１コンベヤ１２に対して第２コンベヤ１６を平行にして配設したが、吸着具３４の移動軌跡の接線上に載置位置Ｘがあれば、第１コンベヤ１２に対して第２コンベヤ１６を、例えば、交差するように配置してもよい。
(４)第２コンベヤ１６上には、物品１０を一列に配置しているが、複数列に配置して搬送するように構成してもよいし、第２コンベヤ１６に収納箱やトレーなどの容器を載置し、その箱や容器などの内部に物品１０を配列し、収納が終了したら次の箱や容器などに入れるように構成してもよい。
(５)アーム３２と吸着具３４を一緒に昇降させたが、吸着具３４だけを昇降させる昇降手段でもよい。この場合、モータに替えて、エアシリンダなどで吸着具３４を昇降させてもよい。
(６)第２コンベヤ１６の仕切り部材１８のピッチを変更する場合は、アーム３２の回動角度を変更して、回転体２０の回転中心Ｑから第２コンベヤ１６の搬送中心に沿って移動する吸着具３４の中心までの距離を変更すればよい。吸着具３４の移動軌跡の接線上を仕切り部材１８が移動する関係にすればよい。
(７)物品保持領域Ｋで物品１０を吸着する順序は、物品保持領域Ｋに置かれた物品１０の中で、回転体２０の回転に伴うアーム３２の回転方向前方側に障害となる物品１０がない最も外側から順に吸着すればよい。また、搬送方向に物品１０が複数個並ぶ物品保持領域Ｋにおいては、障害となる物品がない最も外側のうち、下流側から吸着すればよい。また、回動軸２８から回転体２０の回転中心Ｑまでの距離を長くして、隣のアーム３２と干渉しないようにすれば、各アーム３２の回動する方向を自由に設定してもよい。
(８)包装機は第２コンベヤ１６に載置した物品１０を筒状フィルム中に供給して、フィルム包装する横形製袋充填機に限定されるものではなく、例えば、第２コンベヤ１６によって搬送された物品１０を箱詰めする箱詰め包装機などでもよい。
【００３１】
(９)複数種類の物品１０が混在して第１コンベヤ１２で搬送される場合は、物品１０の種類に応じて回転体２０の回転中心Ｑと回動軸２８とを結ぶ線分に対するアーム３２の角度を異ならせてアーム３２を回動させて物品１０を載置位置Ｘに載置させてもよい。吸着具３４が回転軸２８よりも回転体２０の回転中心Ｑから離れる位置に載置位置Ｘを設定してもよい。
(１０)載置位置Ｘは、第２コンベヤ１６で例示したベルトコンベヤ等の搬送面に設定するのではなく、プッシャコンベヤの押送部材で物品１０が押送されるベッド上に設定してもよく、単なる固定台上に設定して、別のロボットハンドで物品１０を移動してもよい。
【００３２】
(１１)余弦波に近似する波形で吸着具３４を移動させたが、例えば上昇位置から図６のＰ点まで直線的に移動させてもよい。また吸着具３４の移動速度を加減速させるにあたっては一定に限ることなく、様々な設定を行ってもよい。
(１２)吸着具を昇降させる機構は、クランク機構に代えてカム機構やその他の機構などで吸着具の移動速度を加減速させてもよい。
(１３)吸着具３４の下降位置をコンベヤ１２上にある物品１０の上端の高さに合わせて設定してもよい。
【符号の説明】
【００３３】
１０ 物品，１２ 第１コンベヤ(コンベヤ)，２０ 回転体，
３０ アーム昇降モータ(モータ)，３２ アーム，３４ 吸着具，Ｑ 回転中心，
Ｕ 吸着位置
【技術分野】
【０００１】
この発明は、物品を高速で搬送し得る物品搬送装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コンベヤ上をランダムに搬送される物品をＣＣＤカメラ等の撮像手段で撮像し、その撮像した情報に基づき、ロボットのアームを回動させて該アームに設けられた吸着具で物品を吸着し、該物品を別のコンベヤに移載する装置が知られている(例えば、特許文献１参照)。特許文献１に開示の装置は、撮像手段で撮像した第１コンベヤ上の物品の情報に基づき、ロボットにおける１つのアームを回動させて、第１コンベヤにおいて搬送方向における前後左右に不規則な間隔で搬送される物品の中から特定の物品を吸着し、アームを第２コンベヤへ向けて回動させて、物品を第２コンベヤに載置している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１６０４１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示の装置は、第１コンベヤと第２コンベヤとの間をロボットの１つのアームが行き戻りして物品を搬送するので、後工程が高速で処理する際に、その高速処理に対応するように夫々の物品を高速で吸着して搬送することができない。そして、ロボットで吸着できなかった物品は、回収装置により頻繁に回収されることになるので、物品を第１コンベヤから第２コンベヤへ効率的に受け渡すことができない。
【０００５】
すなわち本発明は、従来の技術に係る物品搬送装置に内在する前記問題に鑑み、これらを好適に解決するべく提案されたものであって、任意の間隔で搬送されてきた物品であっても、吸着して高速で搬送することができる物品搬送装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を克服し、所期の目的を達成するため、本願の請求項１に係る発明の物品搬送装置は、
上下方向の軸周りを一定方向に回転する回転体と、
該回転体の回転中心から離れて回転体に対して回動可能に支持され、上下方向の軸周りに夫々独立して回動される複数のアームと、
各アームに設けられ、モータの駆動により上昇位置と下降位置との間で昇降移動される吸着具と、
任意の間隔でコンベヤ上を搬送される物品の位置を認識する物品認識手段とを備え、
前記物品認識手段により得た情報に基づき、前記回転体の回転中に前記アームを回動させて吸着予定の物品に対向する吸着位置において該物品を吸着具で吸着するに際して、前記上昇位置と前記下降位置との間の中途範囲において吸着予定の物品の斜め上方から前記吸着位置を含む下降位置付近に向けて吸引しながら該吸着具を下降させ、該下降位置付近にて前記中途範囲よりも該吸着具を遅く下降させるように前記モータを変速制御して、前記物品を吸着することを特徴とする。
請求項１に係る発明によれば、コンベヤ上を任意の間隔で物品が搬送されてきても、物品を安定した姿勢で吸着して、物品を高速で搬送することができる。また物品の吸着に際して、吸着予定の物品以外の物品に対して吸引による影響を与え難い。
【０００７】
請求項２に係る発明では、前記下降位置が前記吸着予定の物品から離れた高い位置に設定されて、前記吸着具は、前記吸着位置で前記物品を浮上させて吸着することを特徴とする。
請求項２に係る発明によれば、物品を吸着する際に、物品を吸着具でコンベヤの搬送面に押さえ付けることがないので、物品に負荷を与えることはなく、また安定した姿勢で物品を吸着することができる。
【０００８】
請求項３に係る発明では、前記吸着具で吸着した物品を上昇させる際に、該物品の下端がコンベヤ上の隣接する物品の上端を越えるまでの高さ範囲においては、前記吸着具を下降させる場合より上昇させるほうが吸着具の移動速度が速くなるよう前記モータを変速制御することを特徴とする。
請求項３に係る発明によれば、吸着した物品を上昇させる際に、コンベヤ上の隣接する物品に接触することを回避できる。
【０００９】
請求項４に係る発明では、前記回転体の回転方向とは反対方向に前記アームを回動させて、前記吸着具によって吸着予定の物品が吸着されることを特徴とする。
請求項４に係る発明によれば、物品を吸着具で吸着する際に、回転体の回転方向と逆方向にアームを回動させて物品に対する吸着具の相対速度を小さくすることで、物品を安定した姿勢で吸着することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る物品搬送装置によれば、コンベヤ上を任意の間隔で物品が搬送されてきても、物品を安定した姿勢で吸着して、物品を高速で搬送することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】(ａ)は本発明の好適な実施例に係る物品搬送装置を示す概略平面図であり、(ｂ)は第２コンベヤの概略正面図である。
【図２】実施例の物品搬送装置の概略正面図である。
【図３】第１コンベヤ上の物品を吸着具で吸着する際のアームの動きを示す説明図である。
【図４】実施例の物品搬送装置の制御ブロック図である。
【図５】(ａ)は実施例のクランク機構を示す概略正面図であり、(ｂ)は実施例のクランク機構を示す概略側面図である。
【図６】吸着具の速度変化を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明に係る物品搬送装置につき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照して以下に説明する。
【実施例】
【００１３】
図１および図２に示すように、物品搬送装置は、複数の物品１０を所定速度で搬送するベルトコンベヤからなる第１コンベヤ(コンベヤ)１２と、第１コンベヤ１２上から物品１０を受け取って、該物品１０を載置位置Ｘに受け渡すように搬送するロボット１４とを備えている。実施例では、物品１０が毎回同じ位置に載置されるように載置位置Ｘが第１コンベヤ１２に隣接配置された第２コンベヤ１６の上流部に設定され、第２コンベヤ１６において所定間隔毎に配設された仕切部材１８,１８の間になるタイミングで載置位置Ｘに物品１０が載置される(図１(ｂ)参照)。第１コンベヤ１２において、その搬送方向における前後左右に不規則な間隔(任意の間隔)で複数の物品１０が搬送される。第２コンベヤ１６は、載置位置Ｘで仕切部材１８,１８間に１個ずつ載置された物品１０を一列で搬送し、横形製袋充填機における筒状フィルム中に物品１０を所定間隔毎に供給するようになっている。
【００１４】
前記ロボット１４は、架台(図示せず)に対して取り付けてあり、上下方向の軸周りに回転可能に配設された回転体２０を備えている(図１または図２参照)。回転体２０は、回転体モータ２２の駆動を受けて、一定方向(実施例では図１の反時計回り)に一定速度で回転する。回転体２０には、半径方向外側に延出するよう形成された４つの同じ形状の支持部２４が設けられている。各支持部２４には、該支持部２４に対して上下方向に軸線が延在する回動軸２８が、回転体２０の回転中心Ｑから同じ距離だけ離れて、該回転中心Ｑを中心に等角度間隔で支持されている。回動軸２８は、各支持部２４に配設されたアーム回動モータ２６の駆動力を受けて回動される。また各回動軸２８には、アーム昇降モータ３０の駆動を受けて回動軸２８に沿って昇降可能なアーム３２が配設されている。各アーム３２は、対応のアーム回動モータ２６の駆動を受けて回動軸２８と共に該回動軸２８を中心として水平方向に夫々独立して所定角度回動するよう構成され、アーム３２の回動角度は、隣接するアーム３２と接触しないように設定されている。
【００１５】
図１に示すように、各アーム３２には、対応の回動軸２８から同じ距離だけ離れた該アーム３２の自由端側に、吸着具３４がアーム３２に対して回転可能に設けられ、吸着具モータ３６からの駆動力を受けて吸着具３４が上下方向の軸周りに回転される。また、対応のアーム昇降モータ３０の駆動によってアーム３２が昇降移動されるのに伴って、アーム３２の自由端側に設けられた吸着具３４が上昇位置と下降位置との間で昇降移動される。吸着具３４は、アーム３２に支持された管状本体３８の下端に吸着ヘッド４０が着脱可能に取り付けられ、管状本体３８および吸着ヘッド４０の内部に、上下に貫通するエア流路４２を備えている。なお、吸着ヘッド４０は、搬送する物品１０の形状や硬さ等の性状に応じて着脱交換される。吸着具３４は、管状本体３８の下部側面に接続されたエア配管４４(図２参照)を介してコンプレッサー等のエア供給源(図示せず)からエア流路４２に側方からエアを供給する主エア供給部４３(図４参照)を備え、主エア供給部４３のエアの供給によって吸着ヘッド４０の下端面において負圧が発生する所謂エジェクタ型の真空発生手段となる。すなわち、吸着具３４は、下端面からの吸引によって物品１０を吸着するようになっている。また、吸着具３４は、補助エア供給源(図示せず)からエアを供給することで、エア流路４２の上方に設けた補助エア配管４６(図２参照)を介してエア流路４２の上部開口からエアを供給する補助エア供給部４５(図４参照)を備えている。吸着具３４は、物品１０の吸着に際して主エア供給部４３からエアが供給されて吸着ヘッド４０で物品１０を吸着する。また、吸着ヘッド４０に吸着した物品１０を切り離すときは、主エア供給部４３からのエアの供給を停止すると共に、このタイミングに合わせて補助エア供給部４５からエア流路４２にエアを吹き込むことでエア流路４２における負圧状態の破壊を補助する。吸着具３４の夫々に対して主エア供給部４３および補助エア供給部４５から独立してエアを供給可能であり、吸着具３４毎に物品１０の吸着または物品１０の解放が行われる。
【００１６】
前記ロボット１４は、回転体２０の回転中において、物品１０を吸着した吸着具３４を、回動軸２８よりも回転体２０の回転中心Ｑに近づけるように回動させながら、吸着具３４を、第２コンベヤ１６の搬送方向に向けて移動させつつ物品１０を載置位置Ｘに移動させる。また、ロボット１４は、物品１０を載置位置Ｘに載置したときの回転体２０の回転中心Ｑと回動軸２８とを結ぶ線分に対するアーム３２の角度θ１よりも大きく広がるように、アーム３２が回動されて、第１コンベヤ１２上の物品保持領域Ｋで搬送される物品１０を吸着具３４で吸着する。
【００１７】
図５に示すように、アーム昇降モータ３０とアーム３２との間には、アーム昇降モータ３０の駆動によってベルト５０を介して回転されるプーリ５２と、このプーリ５２に同軸的に設けられた回転部材５４の回転中心から外れた偏心位置に一端５６ａが回動支持されたクランクバー５６からなるクランク機構が設けられ、このクランクバー５６の他端５６ｂにアーム３２の回動端が接続される。また、クランクバー５６の他端５６ｂは、上下方向の移動が許容される一方、他端５６ｂに設けられたローラ５８がガイド６０によって横方向の移動が規制されることで、回転部材５４の回転に伴うクランクバー５６の一端５６ａの回転変位がクランクバー５６の他端５６ｂでの上下方向への昇降移動に変換される。アーム３２の回動端は、回動軸２８の軸方向(上下方向)に沿って移動可能に支持される一方、回動軸２８の周方向への回動が規制され、アーム昇降モータ３０の駆動によるクランクバー５６の他端５６ｂの昇降移動に伴ってアーム３２が昇降移動される。クランク機構は、回転部材５４における回転中心の上方にクランクバー５６の一端５６ａが位置したときが、吸着具３４の上昇位置に対応する原点位置として設定され、このときクランクバー５６の他端５６ｂが前記一端５６ａの斜め下方に位置して、クランクバー５６全体が傾斜している。また、クランク機構は、回転部材５４における回転中心の下方にクランクバー５６の一端５６ａが位置したときに吸着具３４が下降位置となり、この下降位置は、第１コンベヤ１２上の物品１０の上方に位置して該物品１０の上端に接触しない高さに設定される。ここで、吸着具３４を昇降させる速度が変化可能に構成されて、例えば後述するロボットコントローラ１５からの加減速指令に応じてアーム昇降モータ３０を駆動して、吸着具３４の下降時に吸着具３４の下降速度が変化されると共に、吸着具３４の上昇時に吸着具３４の上昇速度が変化される。
【００１８】
図４に示すように、回転体モータ２２、アーム回動モータ２６、アーム昇降モータ３０、吸着具モータ３６、主エア供給部４３と補助エア供給部４５とを有するエア供給部の夫々が、物品認識手段により得られた物品１０の情報に基づいてロボットコントローラ１５によって制御される。ロボットコントローラ１５は、各種モータ２２,２６,３０,３６の駆動指令およびエア供給部４３,４５へのエアの供給指令および第１コンベヤ１２の駆動モータ１２ａへの駆動指令を行うに当たって、横形製袋充填機において筒状に成形されたフィルム中に供給された物品１０をシールや切断等の包装を制御する包装機コントローラ６０との間で、夫々の準備状況などの情報を交信し、また、入力される第２コンベヤ１６に設けられた原点位置センサによる原点位置やエンコーダ等の情報に応じて動作タイミングを調整する。なお、回転体モータ２２、アーム回動モータ２６、アーム昇降モータ３０および吸着具モータ３６は、ロボットコントローラ１５によって位置および速度等を制御し得るモータがよく、例えばサーボモータが用いられる。
【００１９】
図１に示すように、前記第１コンベヤ１２上には、物品検出手段１１によって所定時間毎に物品１０の搬送状態を撮像する物品認識領域Ｎと、この物品認識領域Ｎの下流側に位置して、ロボット１４の吸着具３４によって物品１０を吸着する物品保持領域Ｋとが設定される。物品認識手段は、物品認識領域Ｎにおいて、前後左右に不規則な間隔で搬送されてくる物品１０の夫々の状態を物品検出手段１１によって撮像し、撮像されたデータは撮像される毎に順次ロボットコントローラ１５におけるデータ処理部に送信して、データ処理部での処理によって夫々の物品１０の位置などを認識する。物品検出手段１１としては、ＣＣＤ等のエリアセンサ、ラインセンサ、Ｘ線などの検出方式を採用することできる。物品保持領域Ｋは、回転体２０の回転によるアーム３２の移動中に、アーム３２自身が所定角度の範囲で回動して物品１０を吸着し得る領域であると共に、吸着した物品１０をアーム３２の回動および吸着具３４の回転によって第２コンベヤ１６の載置位置Ｘに載置する準備を完了し得る領域であり、物品認識領域Ｎより面積が狭く、第１コンベヤ１２の左右に広がった物品１０を何れも吸着し得る領域として設定されている。
【００２０】
前記ロボットコントローラ１５は、物品認識手段によって複数の物品１０が認識される毎に、物品１０を吸着して搬送する順序を決定する。ロボットコントローラ１５は、吸着具３４によって吸着された物品１０が第２コンベヤ１６の載置位置Ｘに載置されてから、その吸着具３４を支持するアーム３２の回動軸２８が反時計方向に進んだ開始位置Ａに至るまでに、物品認識手段からの情報によって、物品１０を吸着する順序を定めると共に第１コンベヤ１２上の複数の物品１０の位置から、次に、開始位置Ａに至る予定の吸着具３４が吸着するべき物品１０の位置を算出する。例えば物品認識手段で認識された複数の物品１０の吸着順序は、高速処理のため、夫々のアーム３２の回動軸２８より吸着具３４が回転体２０の回転中心Ｑに近くなる後述する最小角度θ１よりアーム３２が大きく広がるように大きな角度にアーム３２を回動させて、物品保持領域Ｋ内の複数の物品１０のうち、アーム３２の回動軌跡において隣り合う物品１０と接触することがなく、かつ回転体２０の回転方向で最も遠い物品１０から順次、吸着具３４で吸着するように決定される。
【００２１】
更にロボットコントローラ１５においては、吸着具３４が開始位置Ａに至るまでに物品認識手段により得た情報に第１コンベヤ１２の搬送速度等を勘案して算出された次に吸着する物品１０の吸着予定の位置(吸着位置)Ｕに基づいて、該吸着位置Ｕまでの回転体２０の回転中心Ｑを基点とする回動軸２８の開始位置Ａからの角度βや、該吸着位置Ｕで物品１０を吸着するときのアーム３２の角度θや、吸着具３４(アーム３２)の昇降タイミングなど、アーム３２および吸着具３４の様々な動きが決定される。なお、載置位置Ｘにおいて物品１０を特定の方向に向ける際には、吸着位置Ｕにて吸着する物品１０の向きに関する情報に基づいて、吸着具３４を回転させる角度等も決定される。
【００２２】
物品搬送装置では、吸着具３４が前記吸着位置Ｕで物品１０を吸着する際に、アーム３２が吸着位置Ｕに対応する回動角度θより、回転体２０の回転方向における前方側に進んだ回動角度(θ＋α)(例えばαは５°)に回動され、吸着位置Ｕで吸着する前後のタイミングで、図３に示すように、アーム３２が回動角度(θ＋α)から回動角度(θ−α)に、２α分回動される。このことで、吸着具３４と物品１０の相対速度は、相殺、あるいは低減されることになり、物品１０を安定して吸着し得るようになる。
【００２３】
前記ロボット１４は、物品１０を載置位置Ｘに載置するための準備として、物品認識手段から得られた情報に基づき、アーム３２の角度を角度θ１に変更する。アーム３２の角度θ１は、設定された所定角度の範囲のアーム３２の角度のうちで、アーム３２の自由端側の吸着具３４が回転体２０の回転中心Ｑに最も近い位置になるときのアーム３２の角度である。このため、回転体２０の回転中心Ｑから吸着具３４までの距離(Ｒ１)は、最も短くなり(Ｒ１＜回転体２０の回転中心Ｑから回動軸２８までの距離)、アーム３２の角度θ１における吸着具３４の回転速度は最も遅くなる。アーム３２の角度を角度θ１にして回転速度を最も遅くする理由は、第２コンベヤ１６が各物品１０を搬送するタイミングに同期させるためであり、かつ第２コンベヤ１６上の物品１０の載置位置Ｘのばらつきを低減させるために重要なことである。
【００２４】
前記吸着具３４は、図１(ｂ)に示すように、第２コンベヤ１６の搬送方向における後方から、移動中の仕切り部材１８の上方を移動しながら追い越して降下する。アーム３２の角度が角度θ１の状態で吸着具３４が降下し終える直前のタイミングで、主エア供給部４３からのエアの供給が停止されると共に、補助エア供給部４５よりエア流路４２の上方からエアが吹き込まれる。補助エア供給部４５からのエアの吹き込みにより、短時間でエア流路４２内の真空状態を破壊する際に、物品１０の載置位置Ｘが第２コンベヤ１６の搬送方向に交差する幅方向にずれることを防止するために、アーム３２の角度が、角度θ１より徐々に広がり、図１の二点鎖線に示すように、アーム３２は、吸着具３４の中心が第２コンベヤ１６の中心を搬送方向に向けて、その中心に沿うように直線移動する。吸着具３４は、直線移動終了時点のアーム３２の角度θｎ(θｎはθ１より僅かに大きい角度で、回転体２０の回転中心Ｑから回動軸２８までの距離より短い位置に吸着具３４が位置する)を維持した状態で、回転体２０の回転によって次の物品１０を吸着するために、開始位置Ａに向けて移動する。
【００２５】
前記吸着位置Ｕで吸着予定の物品１０を吸着し得るタイミングに応じて、吸着具３４は下降され、吸着位置Ｕで物品１０を吸着した後に、吸着した物品１０が第１コンベヤ１２上の隣接する物品１０および第２コンベヤ１６の仕切り部材１８にぶつからない高さまでアーム３２と共に上昇される。例えば１分間当たり２００個以上の第１コンベヤ１２上の物品１０を吸着具３４で吸着して搬送する高速処理においては、吸着具３４が第１コンベヤ１２上の物品１０に接触することがない上昇位置と下降位置との間で吸着具３４を速やかに昇降移動させることが要求されるが、吸着具３４を速やかに下降させて下降位置で急停止させる場合には慣性により振動が発生することが予想される。このことから本実施形態では、下降位置付近の吸着具３４の移動速度が遅くなるよう、ロボットコントローラ１５によってアーム昇降モータ３０が変速制御される。
【００２６】
具体的には、物品認識手段により得た情報に基づき、一定速度で回転される回転体２０の回転中にアーム３２を回動させる際に、ロボットコントローラ１５からの一定の加速指令あるいは減速指令に応じてアーム昇降モータ３０が変速するよう駆動制御され、前記クランク機構が作動することによって、上昇位置から下降位置まで下降して該下降位置から上昇位置まで上昇する吸着具３４の昇降サイクルにおいて、吸着具３４の昇降速度が正弦波に近似する波形を描くように変化され、吸着具３４の高さ位置が余弦波を描くように変化される。図６は、アーム３２を前述した２α分回動させることなく、回転体２０を一定速度で回転させながら、吸着予定の物品１０を吸着具３４で吸着する際の該物品１０に対する吸着具３４の位置変化を示している。図６に示すように、吸着具３４は、上限位置から該上限位置と下降位置との間に設定された中途範囲の上限に至るまでは比較的緩やかに下降し、中途範囲においては急激に増速して下降する。そして、中途範囲と下降位置付近の境界にあるＰ点に吸着具３４が移動して該Ｐ点から下降位置に移動するにつれて吸着具３４の移動速度が徐々に遅くなり、下降位置付近においては前記中途範囲より吸着具３４を遅く下降する。前記Ｐ点から下降位置までの高さ位置である下降位置付近では、吸着予定の物品１０に対向する上方に吸着具３４が位置するよう、吸着具３４が上昇位置から下降し始めるタイミングがロボットコントローラ１５によって毎回決められる。なお、下降位置付近では、吸着具３４による吸引力が吸着予定の物品１０に作用するが隣接する物品１０には作用することがないよう、下降位置付近は、吸着予定の物品１０に対する高さ位置などが考慮されて設定されている。下降位置付近の何れかの高さ位置で吸着具３４によって物品１０が吸着される吸着位置Ｕが設定されるが、本実施形態では下降位置に吸着位置Ｕが設定されている。なお、下降位置は、吸着予定の物品１０の上端から離れた高い位置に設定されており、吸着具３４は吸着位置Ｕにおいて吸着予定の物品１０を浮上させて吸着する。下降位置(吸着位置Ｕ)で物品１０を吸着した後は、吸着された物品１０の下端が第１コンベヤ１２上の隣接する物品１０の上端を早く越えるよう(図６のＣ点)、少なくとも下降位置付近で吸着具３４を下降時(二点鎖線で示す曲線)より速く移動させるよう、アーム昇降モータ３０が駆動制御される。なお、図６において、吸着具３４が上昇位置から下降位置まで下降する時間および水平方向に移動する距離と、下降位置から上昇位置まで上昇時間および水平方向に移動する距離とは、夫々同じに設定されており、水平位置に移動する距離については、アーム３２を回転体２０の回転方向とは逆向きに２α分回動させることによって短縮させるなど任意に調整し得る。
【００２７】
次に、実施例に係る物品搬送装置の作用効果について説明する。回転体２０の回転中に、アーム３２を回動させて回転体２０の回転中心Ｑから吸着具３４までの距離を変更すると共に、アーム３２の回動角度を設定された所定角度の範囲のアーム３２の角度のうち、最小の回動角度θ１にして、吸着具３４を第２コンベヤ１６の搬送方向に向けて移動させることで、回転体２０が回転されることにより物品１０に作用する遠心力が小さくなり、第２コンベヤ１６の幅方向への物品の位置ずれを低減することができる。また、物品１０を載置したときのアーム３２の角度θｎを基点に、物品１０を吸着するときは、アーム３２を該角度θｎより大きく広がるようにアーム３２を回動させることから、関節を有さないタイプの既存のロボットで物品１０を吸着する場合と比べて、物品保持領域Ｋを広く設定することができると共に、基点と物品１０を吸着する位置までの位置関係を演算処理し易くなるので高速処理が可能になる。物品搬送装置は、一定方向に定速回転する回転体２０に対して回動可能なアーム３２の自由端側に配設された吸着具３４で物品１０を吸着するロボット１４を用いるため、関節を有さないタイプの既存のロボット(アーム３２に相当する腕を有さず、回転体２０に吸着手段が配設されたロボット)に比べた場合に、物品１０を吸着するときは、吸着具３４が第１コンベヤ１２の広範囲を高速で移動して物品１０を吸着し、物品１０を載置位置Ｘに載置するときには、吸着するときの速度より減速して第２コンベヤ１６に物品１０を確実に載置し得る。そして、夫々の吸着具３４によって吸着された物品１０が、第２コンベヤ１６の各仕切り部材１８,１８間に連続して載置されることによって、高速処理においても横形製袋充填機での空袋の発生を防ぐことができる。また、吸着具３４の中心が第２コンベヤ１６の搬送中心に沿って移動しながら、吸着具３４が吸着を解除し、物品１０を解放することによって、左右に位置ずれすることなく、物品１０を第２コンベヤ１６上に載置することができる。よって、筒状フィルムの開口の大きさに余裕をもたせなくても、筒状フィルムに物品１０を供給して、適切にフィルムを消費しながら高速でフィルム包装することが可能になる。
【００２８】
前記物品搬送装置は、アーム３２の角度θ１を最小角度として、各アーム３２を該最小角度θ１から隣のアーム３２に干渉することがない角度だけ同じ向きに回動させて、物品保持領域Ｋの物品１０を吸着するように、アーム３２が回動する所定角度を規定しているので、最小角度から物品１０を吸着する位置までの位置関係が演算処理しや易くなるので高速処理が可能になる。また、隣り合うアーム３２,３２同士の衝突を回避できる。物品搬送装置は、回転体２０の回転中心Ｑに対して、アーム３２の回動軸２８より遠い位置で物品保持領域Ｋの物品１０を吸着具３４で吸着する際に、回転体２０の回転方向と逆方向にアーム３２を回動させて物品１０に対する吸着具３４の相対速度を小さくすることで、位置ずれが起き難くなる。
【００２９】
前述したように、吸着具３４の移動速度を中途範囲で急激に増速し、下降位置付近で徐々に緩やかに減速させることにより、高速処理に対応し得るように吸着具３４を下降させることができるとと共に、吸着具３４を下降位置に下降した際の慣性力を低減することができ、振動などの発生を抑制することができる。また、高速処理においては、中途範囲で少なくとも吸着具３４に吸引力を発生させた状態で吸着具３４が吸引しながら吸着予定の物品１０の斜め上方から下降するが、吸着具３４が上昇位置では遅く中途範囲で急激に下降することから、吸着予定の物品１０に隣接する物品１０には吸引力が作用し難く、隣接する物品１０の姿勢を乱すことはない。このことは、特に重さ等が異なる物品１０が第１コンベヤ１２上に混在した中から、重量が嵩む物品１０を比較的大きな吸引力で吸着する際などに有効である。更に下降位置が物品１０の上端に接触しない高さに設定されているから、下降位置付近となる吸着位置において、吸着具３４で物品１０を吸着する際に、物品１０を吸着具３４でコンベヤの搬送面に押さえ付けることがないので、物品１０に負荷を与えることはなく、また安定した姿勢で物品１０を吸着することができる。吸着位置Ｕで吸着した物品１０を上昇させる際に、吸着した物品１０の下端が第１コンベヤ１２上の隣接する物品１０の上端に接触しない高さ範囲まで吸着具３４が高速で上昇されるので、吸着具３４で吸着した物品１０を載置位置Ｘに搬送するときに、第１コンベヤ１２上の物品１０に接触することを回避できる。
【００３０】
(変更例)
本発明は実施例の構成に限定されるものではなく、例えば、以下のようにも変更実施可能である。なお、以下の変更例に限らず、実施例に記載した構成については、本発明の主旨の範囲内において種々の実施形態を採用し得る。
(１)ロボット１４は例示であり、アーム３２は回転体２０に等間隔角度に回転支持されるものであればよく、その数は限定されず、回転中心Ｑに複数の回転体２０を設けて、それぞれの回転体にアーム３２を回転支持させ、アーム３２が等間隔角度で配置されるようにしてもよい。なお、アーム３２は同種のものが好ましい。
(２)回転体２０に回動支持される各アーム３２に、更に、別のアームを接続して、別のアームを回動駆動させて物品１０を吸着させてもよい。
(３)第１コンベヤ１２に対して第２コンベヤ１６を平行にして配設したが、吸着具３４の移動軌跡の接線上に載置位置Ｘがあれば、第１コンベヤ１２に対して第２コンベヤ１６を、例えば、交差するように配置してもよい。
(４)第２コンベヤ１６上には、物品１０を一列に配置しているが、複数列に配置して搬送するように構成してもよいし、第２コンベヤ１６に収納箱やトレーなどの容器を載置し、その箱や容器などの内部に物品１０を配列し、収納が終了したら次の箱や容器などに入れるように構成してもよい。
(５)アーム３２と吸着具３４を一緒に昇降させたが、吸着具３４だけを昇降させる昇降手段でもよい。この場合、モータに替えて、エアシリンダなどで吸着具３４を昇降させてもよい。
(６)第２コンベヤ１６の仕切り部材１８のピッチを変更する場合は、アーム３２の回動角度を変更して、回転体２０の回転中心Ｑから第２コンベヤ１６の搬送中心に沿って移動する吸着具３４の中心までの距離を変更すればよい。吸着具３４の移動軌跡の接線上を仕切り部材１８が移動する関係にすればよい。
(７)物品保持領域Ｋで物品１０を吸着する順序は、物品保持領域Ｋに置かれた物品１０の中で、回転体２０の回転に伴うアーム３２の回転方向前方側に障害となる物品１０がない最も外側から順に吸着すればよい。また、搬送方向に物品１０が複数個並ぶ物品保持領域Ｋにおいては、障害となる物品がない最も外側のうち、下流側から吸着すればよい。また、回動軸２８から回転体２０の回転中心Ｑまでの距離を長くして、隣のアーム３２と干渉しないようにすれば、各アーム３２の回動する方向を自由に設定してもよい。
(８)包装機は第２コンベヤ１６に載置した物品１０を筒状フィルム中に供給して、フィルム包装する横形製袋充填機に限定されるものではなく、例えば、第２コンベヤ１６によって搬送された物品１０を箱詰めする箱詰め包装機などでもよい。
【００３１】
(９)複数種類の物品１０が混在して第１コンベヤ１２で搬送される場合は、物品１０の種類に応じて回転体２０の回転中心Ｑと回動軸２８とを結ぶ線分に対するアーム３２の角度を異ならせてアーム３２を回動させて物品１０を載置位置Ｘに載置させてもよい。吸着具３４が回転軸２８よりも回転体２０の回転中心Ｑから離れる位置に載置位置Ｘを設定してもよい。
(１０)載置位置Ｘは、第２コンベヤ１６で例示したベルトコンベヤ等の搬送面に設定するのではなく、プッシャコンベヤの押送部材で物品１０が押送されるベッド上に設定してもよく、単なる固定台上に設定して、別のロボットハンドで物品１０を移動してもよい。
【００３２】
(１１)余弦波に近似する波形で吸着具３４を移動させたが、例えば上昇位置から図６のＰ点まで直線的に移動させてもよい。また吸着具３４の移動速度を加減速させるにあたっては一定に限ることなく、様々な設定を行ってもよい。
(１２)吸着具を昇降させる機構は、クランク機構に代えてカム機構やその他の機構などで吸着具の移動速度を加減速させてもよい。
(１３)吸着具３４の下降位置をコンベヤ１２上にある物品１０の上端の高さに合わせて設定してもよい。
【符号の説明】
【００３３】
１０ 物品，１２ 第１コンベヤ(コンベヤ)，２０ 回転体，
３０ アーム昇降モータ(モータ)，３２ アーム，３４ 吸着具，Ｑ 回転中心，
Ｕ 吸着位置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下方向の軸周りを一定方向に回転する回転体(20)と、
該回転体(20)の回転中心(Q)から離れて回転体(20)に対して回動可能に支持され、上下方向の軸周りに夫々独立して回動される複数のアーム(32)と、
各アーム(32)に設けられ、モータ(30)の駆動により上昇位置と下降位置との間で昇降移動される吸着具(34)と、
任意の間隔でコンベヤ(12)上を搬送される物品(10)の位置を認識する物品認識手段とを備え、
前記物品認識手段により得た情報に基づき、前記回転体(20)の回転中に前記アーム(32)を回動させて吸着予定の物品(10)に対向する吸着位置(U)において該物品(10)を吸着具(34)で吸着するに際して、前記上昇位置と前記下降位置との間の中途範囲において吸着予定の物品(10)の斜め上方から前記吸着位置(U)を含む下降位置付近に向けて該吸着具(34)を吸引しながら下降させ、該下降位置付近にて前記中途範囲よりも該吸着具(34)を遅く下降させるように前記モータ(30)を変速制御して、前記物品(10)を吸着する
ことを特徴とする物品搬送装置。
【請求項２】
前記下降位置が前記吸着予定の物品(10)から離れた高い位置に設定されて、前記吸着具(34)は、前記吸着位置(U)で前記物品(10)を浮上させて吸着することを特徴とする請求項１記載の物品搬送装置。
【請求項３】
前記吸着具(34)で吸着した物品(10)を上昇させる際に、該物品(10)の下端がコンベヤ(12)上の隣接する物品(10の上端を越えるまでの高さ範囲においては、前記吸着具(34)を下降させる場合より上昇させるほうが吸着具(34)の移動速度が速くなるよう前記モータを変速制御することを特徴とする請求項１または２記載の物品搬送装置。
【請求項４】
前記回転体(20)の回転方向とは反対方向に前記アーム(32)を回動させて、前記吸着具(34)によって吸着予定の物品(10)が吸着されることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の物品搬送装置。
【請求項１】
上下方向の軸周りを一定方向に回転する回転体(20)と、
該回転体(20)の回転中心(Q)から離れて回転体(20)に対して回動可能に支持され、上下方向の軸周りに夫々独立して回動される複数のアーム(32)と、
各アーム(32)に設けられ、モータ(30)の駆動により上昇位置と下降位置との間で昇降移動される吸着具(34)と、
任意の間隔でコンベヤ(12)上を搬送される物品(10)の位置を認識する物品認識手段とを備え、
前記物品認識手段により得た情報に基づき、前記回転体(20)の回転中に前記アーム(32)を回動させて吸着予定の物品(10)に対向する吸着位置(U)において該物品(10)を吸着具(34)で吸着するに際して、前記上昇位置と前記下降位置との間の中途範囲において吸着予定の物品(10)の斜め上方から前記吸着位置(U)を含む下降位置付近に向けて該吸着具(34)を吸引しながら下降させ、該下降位置付近にて前記中途範囲よりも該吸着具(34)を遅く下降させるように前記モータ(30)を変速制御して、前記物品(10)を吸着する
ことを特徴とする物品搬送装置。
【請求項２】
前記下降位置が前記吸着予定の物品(10)から離れた高い位置に設定されて、前記吸着具(34)は、前記吸着位置(U)で前記物品(10)を浮上させて吸着することを特徴とする請求項１記載の物品搬送装置。
【請求項３】
前記吸着具(34)で吸着した物品(10)を上昇させる際に、該物品(10)の下端がコンベヤ(12)上の隣接する物品(10の上端を越えるまでの高さ範囲においては、前記吸着具(34)を下降させる場合より上昇させるほうが吸着具(34)の移動速度が速くなるよう前記モータを変速制御することを特徴とする請求項１または２記載の物品搬送装置。
【請求項４】
前記回転体(20)の回転方向とは反対方向に前記アーム(32)を回動させて、前記吸着具(34)によって吸着予定の物品(10)が吸着されることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の物品搬送装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−７１８２８（Ｐ２０１３−７１８２８Ａ）
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１３５２１（Ｐ２０１１−２１３５２１）
【出願日】平成２３年９月２８日（２０１１．９．２８）
【出願人】（０００１３６３８７）株式会社フジキカイ (129)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２８日（２０１１．９．２８）
【出願人】（０００１３６３８７）株式会社フジキカイ (129)
【Ｆターム（参考）】
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