(57)【要約】【課題】  袋状包装体であるワークを移送するときに、内容物がひとまとまりとなって下方に垂れ下がることを抑える。【解決手段】  ワーク吸着装置１は、移動可能であって、かつ水平な回動軸１５の周りに回動可能であり、搬送ライン５１上を流れるワーク５３を、吸着によりピックアップし、別の場所へ移送する。ワーク吸着装置１は、回動軸１５を中心とする仮想円弧の周方向に沿って配置された３個以上の吸着器１１を有する。吸着器１１は、仮想円弧の径方向外方に開口する吸着口１３を有し、吸着口１３から空気を吸引することによりワーク５３を吸着する。ワーク吸着装置１は、ワーク５３をピックアップするときに回動軸１５の周りに回動することにより、吸着器１１がワーク５３の一端側から他端側へ順に吸着を開始し、ワーク５３を湾曲ないし屈曲するように巻き上げる。【選択図】  図２
2018015815.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
袋状包装品であるワークをピックアンドプレイスにより移送する移送装置であって、
移動可能であって、かつ水平軸の周りに回動可能であり、前記ワークを吸着によりピックアップするワーク吸着装置と、
前記ワーク吸着装置を動作させる駆動装置と、
前記ワーク吸着装置が所定の動作をするように、前記駆動装置を制御する制御装置と、を備え、
前記ワーク吸着装置は、前記水平軸を中心とする仮想円弧の周方向に沿って配置された３個以上の吸着器を有しており、
当該３個以上の吸着器の各々は、前記仮想円弧の径方向外方に開口する吸着口を有し、当該吸着口から空気を吸引することにより前記ワークを吸着し、
前記制御装置は、前記ワークをピックアップするときに前記ワーク吸着装置が前記水平軸の周りに回動し、それにより、前記３個以上の吸着器が、前記ワークの一端側から他端側へ順に吸着を開始して、前記ワークを巻き上げることにより、当該ワークを湾曲ないし屈曲させるように、前記駆動装置を制御する、移送装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記ワークを巻き上げるように前記ワーク吸着装置が回動をする時には、当該回動により前記ワークに付加される並進速度を相殺するように、前記ワーク吸着装置に逆の並進速度を付加するように前記駆動装置を制御する、請求項１に記載の移送装置。
【請求項３】
搬送ライン上を流れる前記ワークを撮像する撮像装置を、更に備え、
前記制御装置は、前記撮像装置が撮像する前記ワークの動画像に基づくビジュアルトラッキング機能により、前記ワークの搬送ライン上の動きに追随して、前記３個以上の吸着器が、前記ワークの前記一端側から前記他端側へ、順に吸着を開始し、前記ワークを巻き上げるように、前記駆動装置を制御する、請求項１又は２に記載の移送装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記撮像装置が撮像する前記ワークの動画像に基づくビジュアルトラッキング機能により、前記ワークの搬送ライン上の向きにも応じて、前記３個以上の吸着器が、前記ワークのあらかじめ定められた一端側から他端側へ、順に吸着を開始し、前記ワークを巻き上げるように、前記駆動装置を制御する、請求項３に記載の移送装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の移送装置に、当該移送装置の前記ワーク吸着装置として使用されるワーク吸着装置であって、
軸の周りに回動可能であり、前記軸を中心とする仮想円弧の周方向に沿って配置された３個以上の吸着器を備え、
当該３個以上の吸着器の各々は、前記仮想円弧の径方向外方に開口する吸着口を有し、空気を吸引する外部装置に接続されて前記吸着口から空気を吸引することにより、前記ワークを吸着するものである、ワーク吸着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移送対象物をピックアンドプレイスにより、例えば生産工場の搬送ラインから箱詰め用の箱体へ移送する移送装置、及び当該移送装置に使用されるワーク吸着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、製品をピックアンドプレイスにより移送する装置として、例えば特許文献１に開示される技術が知られている。この従来技術は、吸着方式を採用しつつ、高速でかつ安定してピックアンドプレイスを行うことを可能にするものとなっている。ところが、製品の箱詰め工程などにおいて移送すべきワーク（移送対象物）の中には、袋詰めされた菓子、冷凍たこ焼きなどの袋状包装品があり得る。袋状包装品は、内容物が袋状包装の内側で自在に移動し得るため、吸着方式によりピックアップしたときに、内容物が包装内の中央部分に集まり、ひとまとまりとなって下方に垂れ下がる。このため、袋状包装品を所定の箱内など所定位置にプレイスして積み上げるときに、整然と積み上げることが困難となる、という問題点があった。また、垂れ下がった内容物が加速度を受けることにより、包装内で自在に形を変えるので、ピックアップした袋状包装品を迅速に移送することが容易ではない、という問題点もあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１１２６６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、袋状包装体であるワークを移送するときに、内容物がひとまとまりとなって下方に垂れ下がることを抑えることのできる移送装置、及び当該移送装置に使用されるワーク吸着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】
【０００５】
上記課題を解決し上記目的を達成するために、本発明のうち第１の態様によるものは、袋状包装品であるワークをピックアンドプレイスにより移送する移送装置であって、ワーク吸着装置と、駆動装置と、制御装置と、を備えている。ワーク吸着装置は、移動可能であって、かつ水平軸の周りに回動可能であり、前記ワークを吸着によりピックアップする。駆動装置は、前記ワーク吸着装置を動作させる。制御装置は、前記ワーク吸着装置が所定の動作をするように、前記駆動装置を制御する。前記ワーク吸着装置は、前記水平軸を中心とする仮想円弧の周方向に沿って配置された３個以上の吸着器を有している。また、当該３個以上の吸着器の各々は、前記仮想円弧の径方向外方に開口する吸着口を有し、当該吸着口から空気を吸引することにより前記ワークを吸着する。さらに、前記制御装置は、前記ワークをピックアップするときに前記ワーク吸着装置が前記水平軸の周りに回動し、それにより、前記３個以上の吸着器が、前記ワークの一端側から他端側へ順に吸着を開始して、前記ワークを巻き上げることにより、当該ワークを湾曲ないし屈曲させるように、前記駆動装置を制御する。
【０００６】
この構成によれば、袋状包装品であるワークがピックアップされるときに、その一端側から他方側へ順に湾曲ないし屈曲するように巻き上げられるので、袋状包装の吸着側とは反対側の包装面にテンション（張力）が付加される。このため、ワークとしての袋状包装品の内容物がひとまとまりとなって下方に垂れ下がることが、抑えられる。
【０００７】
本発明のうち第２の態様によるものは、第１の態様による移送装置であって、前記制御装置は、前記ワークを巻き上げるように前記ワーク吸着装置が回動をする時には、当該回動により前記ワークに付加される並進速度を相殺するように、前記ワーク吸着装置に逆の並進速度を付加するように前記駆動装置を制御する。
【０００８】
この構成によれば、例えば搬送ラインなど、ワークが載置される表面に対して、ワークを摺ることなく、自然に巻き上げることが可能となる。
【０００９】
本発明のうち第３の態様によるものは、第１又は第２の態様による移送装置であって、搬送ライン上を流れる前記ワークを撮像する撮像装置を、更に備え、前記制御装置は、前記撮像装置が撮像する前記ワークの動画像に基づくビジュアルトラッキング機能により、前記ワークの搬送ライン上の動きに追随して、前記３個以上の吸着器が、前記ワークの前記一端側から前記他端側へ、順に吸着を開始し、前記ワークを巻き上げるように、前記駆動装置を制御する。
【００１０】
この構成によれば、搬送ライン上を流れるワークの一端側から他端側へ順に、的確に吸着を開始し、ワークを巻き上げることが可能となる。
【００１１】
本発明のうち第４の態様によるものは、第３の態様による移送装置であって、前記制御装置は、前記撮像装置が撮像する前記ワークの動画像に基づくビジュアルトラッキング機能により、前記ワークの搬送ライン上の向きにも応じて、前記３個以上の吸着器が、前記ワークのあらかじめ定められた一端側から他端側へ、順に吸着を開始し、前記ワークを巻き上げるように、前記駆動装置を制御する。
【００１２】
この構成によれば、搬送ライン上を流れるワークの向きに依らずに、ワークのあらかじめ定められた一端側から他端側へ順に、的確に吸着を開始し、ワークを巻き上げることが可能となる。例えば、搬送ライン上のワークが平面視長方形である場合に、対向する２本の短辺の側を、あらかじめ定められた一端側及び他端側として、ワークの向きに依らずに、長辺に沿った方向にワークを巻き上げることができる。
【００１３】
本発明のうち第５の態様によるものは、第１から第４のいずれかの態様による移送装置に、当該移送装置の前記ワーク吸着装置として使用されるワーク吸着装置であって、軸の周りに回動可能であり、前記軸を中心とする仮想円弧の周方向に沿って配置された３個以上の吸着器を備えている。そして、当該３個以上の吸着器の各々は、前記仮想円弧の径方向外方に開口する吸着口を有し、空気を吸引する外部装置に接続されて前記吸着口から空気を吸引することにより、前記ワークを吸着するものである。
【００１４】
この構成は、本発明の第１から第４のいずれかの態様による移送装置に使用されることにより、対応する態様について述べた機能を実現する。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように本発明によれば、袋状包装体であるワークを移送するときに、内容物がひとまとまりとなって下方に垂れ下がることを抑えることのできる移送装置が実現する。さらに、当該移送装置に使用されるワーク吸着装置が実現する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施の形態による移送装置の構成を示す図であり、（ａ）は全体ブロック図、（ｂ）は一部の正面図、（ｃ）は一部の側面図である。
【図２】図１の移送装置の動作を、時間の流れに沿って示す動作説明図である。
【図３】図１の移送装置の動作の流れを示すフローチャートである。
【図４】図１の移送装置について、ワークの向きに応じた動作を示す動作説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、本発明の一実施の形態による移送装置の構成を示す図であり、（ａ）は全体ブロック図、（ｂ）は一部の正面図、（ｃ）は一部の側面図である。この移送装置１０１は、袋状包装品であるワークをピックアンドプレイスにより移送する装置であり、ワーク吸着装置１、駆動装置３、撮像装置５、及び制御装置７を有している。移送装置１０１は、一例として産業ロボットして構成されている。
【００１８】
ワーク吸着装置１は、ワークを吸着によりピックアップする装置であり、吸着器１１を有し、吸着器１１の末端に設けられる吸着口１３から空気を吸引することにより、ワークを吸着する。駆動装置３は、ワーク吸着装置１を動作させる装置である。駆動装置３は、ワーク吸着装置１を並進、旋回、上昇、下降、それらの組み合わせ（例えば並進と下降を組み合わせた並進しながらの下降）等のモードで移動させるとともに、回動軸１５の周りに回動させる。また、駆動装置３は、ワーク吸着装置１の吸着器１１に連結される吸気管（図示略）を通じて、吸着口１３から空気を吸引する。
【００１９】
撮像装置５は、例えばＣＣＤカメラ（図視略）を有し、ワークを撮像し、撮像して得られる動画像を、リアルタイムで制御装置７へ送信する。制御装置７は、撮像装置５から送られる動画像に基づいて、ビジュアルトラッキングの機能により、ワーク吸着装置１がワークの動きに追随しつつ所定の動作をするように、駆動装置３を制御する。制御装置７は、例えばプログラムに従って動作するコンピュータを有している。ビジュアルトラッキングは周知の技術であるので、その詳細な説明は略する。
【００２０】
ワーク吸着装置１は、水平に保持される回動軸１５の周りに、回動自在に支持された正面視略扇形のフレーム１７を、さらに有している。フレーム１７は、吸着器１１を着脱可能に固定する部材であり、互いに連結された基部側フレーム１９と末端側フレーム２１とを有している。基部側フレーム１９は、一対の正面及び背面金属板２３、２５と、それらに挟まれ、それらを固定的に連結する周面金属板２４とを有している。正面及び背面金属板２３、２５は、正面視略「Ｌ」型をなしており、略「Ｌ」字の屈曲部に位置する基端部において、回動軸１５に回動自在に支持されている。周面金属板２４は、一対の金属板２３、２５の末端側辺縁においてそれらに連結し、回動軸１５を中心とする周方向に沿った正面及び背面金属板２３、２５の一端から他端まで連続して延在する、屈曲した帯板状の金属板である。周面金属板２４には、回動軸１５の周りの周方向に沿った３箇所、及び回動軸１５に沿った２箇所の合計６箇所に、開口部２６が形成されている。
【００２１】
末端側フレーム２１は、基端側フレーム１９と同様に、一対の正面及び背面金属板２７、２９と、それらに挟まれ、それらを固定的に連結する周面金属板２８とを有している。正面及び背面金属板２７，２９は、正面視弧状をなす弧状部分３１とその両端部から回動軸１５に向かうように起立して延びる起立部分３３とを有している。起立部分３３の末端部は、基端側フレーム１９の正面及び背面金属板２３，２５の末端部に、一例としてボルトにより着脱可能に締結されている。周面金属板２８は、弧状部分３１の外方周縁に沿って、弧状に湾曲して延びており、基端側フレーム１９の周面金属板２４の開口部２６に対向する６箇所に、開口部３５が形成されている。
【００２２】
これらの開口部２６及び３５には、それぞれ吸着器１１が挿入され、それらの吸着器１１は周面金属板２４に固定されている。吸着装置１は、内部に空洞を有する管状であり、末端側には吸着口１３が開口するパッド３７を有し、基端側には吸気管（図示略）が接続される接続端部３９を有している。このように、６本の吸着器１１が、水平な回動軸１５を中心とする仮想円弧の周方向に沿った３箇所に、２本ずつ配置されている。これらの吸着器１１は、吸着口１３が仮想円弧の径方向外方に開口するように、放射状に設けられている。
【００２３】
各吸着器１１には、パッド３７と接続端部３９との間に、伸縮可能な蛇腹状管部４１が設けられている。吸気管（図視略）を通じて、吸着口１３から空気が吸引されることにより、ワークがパッド３７に吸着されると、蛇腹状管部４１は収縮しようとする。パッド３７が周面金属板２８の開口部３５の縁部に当接することにより、蛇腹状管部４１の過剰な収縮が制止され、それによりパッド３７は、周面金属板２８に沿って回動軸１５を中心とする円弧上に並ぶこととなる。
【００２４】
回動軸１５は、支持部材４３に保持されており、それによりワーク吸着装置１は、支持部材４３に回動自在に支持される。支持部材４３は、ロボットアーム４５の先端に取り付けられている。また、支持部材４３には、ワーク吸着装置１を回動させるアクチュエータ（図視略）が設けられている。さらに、各吸着器１１の接続端部３９に末端部が接続される吸気管（図視略）の基端部には、吸気ポンプ（図視略）、及び管内の真空状態を破壊することにより吸着を解除する弁（図視略）が連結されている。これらの支持部材４３、ロボットアーム４５、アクチュエータ（図視略）、吸気管（図視略）、吸気ポンプ（図視略）、及び弁（図視略）は、ワーク吸着装置１を駆動する駆動装置３に含まれる。制御装置７は、駆動装置３に含まれるこれらの機構を制御することにより、ワーク吸着装置１の所定の動作を実現する。
【００２５】
図２は、移送装置１０１の動作を、時間の流れに沿って示す動作説明図である。また、図３は、移送装置１０１の動作の流れを示すフローチャートである。以下において、これらの図を参照しつつ、移送装置１０１の動作について説明する。移送装置１０１は、生産工場等の搬送ライン５１の上に載置されて次々と搬送される袋状包装品であるワーク（移送対象物）５３を、逐一ピックアップし、箱（図視略）の中にプレイスする（置く）ことにより、袋状包装品を箱に詰め込む作業を繰り返し行う。以下に説明するワーク吸着装置１の動作は、制御装置７が駆動装置３を制御することにより達成される。
【００２６】
移送装置１０１の作業開始スイッチがオンされる等により、作業が開始されると、まず図２（ａ）に示すように、ワーク吸着装置１の回動位置が初期回動位置に設定される（ステップＳ１）。さらに、ワーク吸着装置１が、搬送ライン５１上のワーク５３に向かって移動する（ステップＳ２）。ワーク吸着装置１は、ワーク５３よりも高い位置（真上とは限らない）から、ワーク５３に接近する。ワーク吸着装置１の初期回動位置は、回動軸１５の周りの周方向に並んだ吸着器１１のうち、周方向端部に位置する吸着器１１Ａが鉛直姿勢となり、その吸着口１３が鉛直下方を向く位置である。ワーク５３の動きに追随したワーク吸着装置１の動きは、撮像装置５が撮像するワーク５３の動画像に基づくビジュアルトラッキング機能によって達成される。図２の例では、撮像装置５は、搬送ライン５１の上方に設置され、直下を通過するワーク５３の画像を撮像する。制御装置７は、ワーク５３が撮像装置５の視角から外れた後も、撮像装置５から送られたワーク５３の画像と、搬送ライン５１の速度とに基づいた演算を行うことにより、任意の時刻におけるワーク５３の搬送ライン５１上の位置、向き及び形状を把握する。
【００２７】
次に図２（ｂ）に示すように、ワーク５３の上面の一端側（図２の例では搬送方向前方側）を、吸着器１１Ａにより吸着する（ステップＳ３）。このとき、ワーク吸着装置１の下降は止まる。
【００２８】
次に図２（ｃ）及び図２（ｄ）に示すように、ワーク吸着装置１は回動軸１５の周りに回動し、他の吸着器１１Ｂ、１１Ｃの順にワーク５３を吸着する。それに伴い、ワーク５３が一端側（図２の例では搬送方向前方側）から他端側（図２の例では搬送方向後方側）の順に湾曲ないし屈曲するように、ワーク５３が巻き上げられる。このとき、ワーク吸着装置１の回動に伴ってワーク５３に付加される搬送ライン５１に沿った速度（その大きさは、ワーク吸着装置１の吸着口１３の位置での周速度に等しい）を打ち消すように、この速度の逆の並進速度（図２の例では搬送方向の逆方向の速度）が、ワーク吸着装置１に付加される。このため、ワーク５３は、搬送ライン５１の上を摺ることなく円滑に巻き上げられる（以上、ステップＳ４）。
【００２９】
次に図２（ｅ）に示すように、ワーク吸着装置１はワーク５３を吸着したまま、ワーク５３を置くべき所定位置へ移動する（ステップＳ５）。所定位置は、例えば箱詰めすべき箱内の所定位置であり、例えば箱詰めの進行に伴って移り変わってゆく。所定位置は、例えば、制御装置７のコンピュータが読み取るメモリ（図視略）に、データとして予め与えられている。ワーク吸着装置１は移動の過程において、ワーク５３が、所定位置に置かれるときの望ましい姿勢を取るように、回動位置を設定する（図２（ｅ）参照）。その後、吸着口１３の吸着が解除されることにより、ワーク５３が所定位置に置かれる（ステップＳ６）。
【００３０】
次に、停止ボタンが押されている等により移送装置１０１を停止すべきか、否か、が判断され（ステップＳ７）、停止すべきでなければ（すなわちＮＯである場合）、動作はステップＳ１へ戻り、ステップＳ１〜Ｓ７の動作が反復され、停止すべきであれば（すなわちＹＥＳの場合）、ワーク吸着装置１はあらかじめ定められた初期位置に移動する（ステップＳ８）。その後に、動作は終了する。
【００３１】
以上のように、袋状包装品であるワーク５３がピックアップされるときに、その一端側から他方側へ順に湾曲ないし屈曲するように巻き上げられるので、袋状包装の吸着側とは反対側の包装面（例えば図２（ｅ）においてワーク５３の底面）に、テンション（張力）が付加される。このため、ワーク５３である袋状包装品の内容物がひとまとまりとなって下方に垂れ下がることを抑えつつ、ワーク５３を移送することができる。
【００３２】
図２では、説明を簡素化するために、ワーク５３が搬送ライン５１により搬送される方向と、ワーク吸着装置１が回動することによりワーク５３を巻き上げる方向とが一致する例を示した。一般に、ワーク５３には、ワーク５３の種類に応じて、好ましい巻き上げ方向が存在する。例えば、搬送ライン５１上に置かれたワーク５３の形状が、平面視長方形であれば、巻き上げ方向は長辺に沿う方向、すなわち一短辺から他短辺へ向かう方向であることが、湾曲又は屈曲の度合いを大きくする上で、通常は望ましい。移送装置１０１は、ビジュアルトラッキングの機能に基づいて、搬送ライン５１上のワーク５３がどのような向きであっても、その向きに応じて、ワーク５３に固有の望ましい巻き上げ方向に沿って、ワーク５３を巻き上げることが可能である。
【００３３】
図４は、ワーク５３の向きに応じた移送装置１０１の動作を示す動作説明図である。図４において、搬送ライン５１上に置かれたワーク５３は、一例として平面視長方形である。図４（ａ）の例では、ワーク５３は、長辺が搬送方向５５に沿うように搬送ライン５１上に置かれている。この場合には、ワーク吸着装置１によるワーク５３の巻き上げ方向５７は、搬送方向５５と同じとなる（図２の例示と同じ）。図４では、ワーク５３に重ねて、ワーク５３を吸着する吸着器１１の位置を表している。図４（ｂ）の例では、ワーク５３は、長辺が搬送方向５５に直交するように搬送ライン５１上に置かれている。この場合には、ワーク吸着装置１によるワーク５３の巻き上げ方向５７は、搬送方向５５に直交する。ワーク５３が他のどのような向きであっても、その向きに応じて、巻き上げ方向５７が常に長辺の方向に一致するように、ワーク吸着装置１を動作させることが可能である。それにより、ワーク５３の向きを選ぶことなく、搬送ライン５１上にワーク５３を載せることができる。ワーク吸着装置１がワーク５３を巻き上げるときには、ワーク吸着装置１の巻き上げ方向５７の周速度を相殺するように、ワーク吸着装置１には、この周速度の逆方向の並進速度が付加される（図３のステップＳ４参照）。ワーク吸着装置１は、ワーク５３を巻き上げるときには、搬送ライン５１上のワーク５３の動きにも追随するので、搬送ライン５１による搬送方向５５の並進速度に、上記の周速度の逆方向の並進速度を、ベクトル加算した速度で並進することになる。
【００３４】
本願発明の発明者らは、図１に例示される移送装置１０１を組み立て、図２及び図３の通りに動作させることにより、実証試験を行っている。その結果、ワーク５３である袋状包装品を、中央部において垂れることを抑えつつ、搬送ライン５１から所定位置へ移送することができた、という良好な結果を得ている。
【００３５】
移送装置１０１では、ワーク吸着装置１の吸着器１１は、回動軸１５の周りの周方向に沿った３箇所、及び回動軸１５の軸方向に沿った２箇所の合計６箇所に配置されていた。これに対し、一般に吸着器１１は、回動軸１５の周りの周方向に沿った３箇所以上、及び回動軸１５の軸方向に沿った１箇所以上に配置されてもよい。ここで、「周方向に沿った３箇所以上」は、回動軸１５に直交する面上に並ぶことを必ずしも要しない。本願発明における「水平軸（又は軸）を中心とする仮想円弧の周方向に沿って配置された３個以上の吸着器」とは、かかる意義である。
【符号の説明】
【００３６】
１  ワーク吸着装置、  ３  駆動装置、  ５  撮像装置、  ７  制御装置、  １１、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ  吸着器、  １３  吸着口、  １５  回動軸、  １７  フレーム、  １９  基部側フレーム、  ２１  末端側フレーム、  ２３  正面金属板、  ２５  背面金属板、  ２４  周面金属板、  ２６  開口部、  ２７  正面金属板、  ２９  背面金属板、  ２８  周面金属板、  ３１  弧状部分、  ３３  起立部分、  ３５  開口部、  ３７  パッド、  ３９  接続端部、  ４１  蛇腹状管部、  ４３  支持部材、  ４５  ロボットアーム、  ５１  搬送ライン、  ５３  ワーク（移送対象物）、  ５５  搬送方向、  ５７  巻き上げ方向、  １０１  移送装置。
【図１】
2018015815.tif 000003
【図２】
2018015815.tif 000004
【図３】
2018015815.tif 000005
【図４】
2018015815.tif 000006