(57)【要約】【課題】ロボットアームに接続されるピッキング装置において、簡単かつ安価な構成で掴みにくいワークを的確にピッキングする。【解決手段】ピッキング装置１に、テープ２を繰り出す供給側のテープホルダ３ａと、テープ２を巻き取る回収側のテープホルダ３ｂとを備えたテープ送り機構６を設ける。テープ２の粘着領域５にワークＷを粘着させ、ロボットアームにより運搬する。所定のタイミングでテープ送り機構６のステッピングモータ１０を駆動し、テープ２の粘着領域５を更新する。粘着領域５に対応する大きさの弾性シート１３をフレーム２１のステージ２４に装着し、励振機構７の偏芯カム１７により励振ロータ１４を介して弾性シート１３に振動を与え、ワークを粘着領域５から振り落とす。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットアームに接続されるピッキング装置であって、
表面に粘着面を備えたテープと、前記テープの両端を巻いて保持する一対のテープホルダと、前記テープを一方のテープホルダから引き出して他方のテープホルダへ送るテープ送り手段とを備え、
前記テープの前記粘着面に前記ワークを粘着する粘着領域が含まれ、
前記テープ送り手段が、所定のタイミングで前記粘着領域を更新することを特徴とするピッキング装置。
【請求項２】
前記テープ送り手段が、前記一対のテープホルダの間で前記テープを張架する一対のガイドシューを含む請求項１に記載のピッキング装置。
【請求項３】
前記テープの粘着領域に振動を与えて、前記ワークを前記テープから振り落とす励振手段をさらに備える請求項１又は２に記載のピッキング装置。
【請求項４】
前記励振手段が、前記テープの裏面に対向して設けられた弾性を有するシートと、前記シートに振動を与える偏心カムとを含む請求項３に記載のピッキング装置。
【請求項５】
前記所定のタイミングは、一つの粘着領域が粘着したワークの個数に基づいて定められる請求項１〜４の何れか一項に記載のピッキング装置。
【請求項６】
前記所定のタイミングは、一つの粘着領域がワークの粘着に費やした時間に基づいて定められる請求項１〜４の何れか一項に記載のピッキング装置。
【請求項７】
前記粘着領域に、ワークを引き剥がすための楔を備えた請求項１〜４のいずれかに記載のピッキング装置。
【請求項８】
前記ピッキング装置が、該装置を囲う矩形状のフレームを含み、
前記フレームが、前記テープホルダおよび前記テープ送り手段を載置するステージと、前記フレーム全体のバランスを取るバランスアームと、前記ステージをバランスアームに吊り下げる一対のリフトアームとから平行４節リンク機構を構成する請求項１〜７のいずれかに記載のピッキング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットアームに接続してワークを搬送するピッキング装置であって、特に、粘着テープを用いてワークを粘着させる仕組みを備えたピッキング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、運搬ケースから運搬ケースへ、または運搬ケースからベルトコンベアーへとワークを積み替える等のピッキング作業を行うピッキング装置が知られている。一般的には、このようなピッキング装置では、運搬ケースの中に載置されたワークの位置および姿勢をセンサで検出し、検出した位置および姿勢に基いて、ロボットハンドの位置と向きを制御し、機械的な力でワークを把持する技術が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２４６２５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、従来のピッキング装置を用いた場合、ワークの材質、形状または姿勢によってはロボットハンドで掴むことが難しい場合もある。例えば、半導体ウエハなど、ワークが滑らかな板状であった場合や、ワークが裏返しに載置され、把持位置が隠れてしまっている場合、上方からロボットハンドで掴むことは難しい。微小部品、脆弱製品、柔軟物品など、機械的な把持力になじまないワークもある。また、把持が可能な場合であっても、ワークの姿勢を検出してロボットハンドを制御するためには複雑な演算処理が必要であるから、制御が複雑化し、装置が高価になるという問題もある。
【０００５】
ワークを掴むことなく運搬できる装置としては、特許文献１のように、ベルトコンベアー状のワーク搬送装置に粘着面を設け、粘着面にワークを載せて運搬する装置も知られているが、このように構成した場合には、自由に搬送経路を設定できないという問題がある。
【０００６】
そこで本発明の目的は、掴むことの難しいワークでもピッキングすることができ、かつ、制御が簡単で安価に製作できるピッキング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のピッキング装置は、以下の特徴を備える。
（１）ロボットアームに接続されるピッキング装置であって、表面に粘着面を備えたテープと、テープの両端を巻いて保持する一対のテープホルダと、テープを一方のテープホルダから引き出して他方のテープホルダへ送るテープ送り手段とを備え、テープの粘着面にワークを粘着する粘着領域が含まれ、テープ送り手段が、所定のタイミングで粘着領域を更新することを特徴とするピッキング装置。
【０００８】
（２）テープ送り手段が、一対のテープホルダの間でテープを張架する一対のガイドシューを含む請求項１に記載のピッキング装置。
【０００９】
（３）テープの粘着領域に振動を与えて、ワークをテープから振り落とす励振手段をさらに備える（１）又は（２）に記載のピッキング装置。
【００１０】
（４）励振手段が、テープの裏面に対向して設けられた弾性を有するシートと、シートに振動を与える偏心カムとを含む（３）に記載のピッキング装置。
【００１１】
（５）テープの粘着領域を更新する所定のタイミングは、一つの粘着領域が粘着したワークの個数に基づいて定められる（１）〜（４）のいづれか一つに記載のピッキング装置。
【００１２】
（６）テープの粘着領域を更新する所定のタイミングは、一つの粘着領域がワークの粘着に費やした時間に基づいて定められる（１）〜（４）のいづれか一つに記載のピッキング装置。
【００１３】
（７）粘着領域の近傍に、ワークを引き剥がすための楔を備えた（１）〜（６）のいずれか一つに記載のピッキング装置。
【００１４】
（８）ピッキング装置が、該装置を囲う矩形状のフレームを含み、フレームが、テープホルダおよびテープ送り手段を載置するステージと、フレーム全体のバランスを取るバランスアームと、ステージをバランスアームに吊り下げる一対のリフトアームとから平行４節リンク機構を構成する（１）〜（７）のいずれか一つに記載のピッキング装置。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のピッキング装置によれば、ワークを持ち上げるために粘着力を使用するため、掴むことが困難な各種のワークを的確にピッキングすることができるという格別の効果がある。また、ワークの把持位置や姿勢を検出したり演算したりする必要もなく、制御が簡単で安価に製作できるという優れた効果もある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態を示すシステム図である。
【図２】図１のピッキング装置の内部構造を示す要部断面図である。
【図３】図２のピッキング装置のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】ワークの引き剥がし動作を示す作動図である。
【図５】テープの粘着面を更新する動作を示す作動図である。
【図６】平行４節リンク機構を構成するフレームの動作を示す作動図である。
【図７】ピッキング装置の変更例を示す部分的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、この実施形態のピッキング装置１は、ロボットアーム５２に接続され、例えば、作業台５３上のワークＷを粘着させてベルトコンベアー５４へ移し載せるように構成されている。
【００１８】
図１〜３に示すように、ピッキング装置１は、表面に粘着面を備えたテープ２と、テープ２の両端を巻いて保持する一対のテープホルダ３ａ，３ｂと、テープ２を供給側のテープホルダ３ａから引き出して回収側のテープホルダ３ｂへ送るテープ送り機構６と、テープホルダ３ａ，３ｂの間でテープを張架する一対のガイドシュー４ａ，４ｂと、ワークＷを粘着させるテープ２の粘着領域５を励振させてワークＷをテープ２から振り落とす励振機構７と、矩形状のフレーム２１とから構成されている。
【００１９】
テープ送り機構６は、所定のタイミングで所定の長さのテープ２をテープホルダ３ａから引き出すテープ送りローラ９と、テープ送りローラ９を駆動するステッピングモータ１０と、テープホルダ３ｂを回転してテープ２の緩みを取るテンションモータ１１と、テープ送りローラ９との間でテープ２を挟むピンチローラ１２と、ピンチローラ１２をテープ送りローラ９に押し付けるスプリング２９とから構成されている。なお、図２には、テンションモータ１１がテープホルダ３ｂに重なり合い、ステッピングモータ１０がテープ送りローラ９に重なり合う状態で示されている。
【００２０】
励振機構７は、テープ２の粘着領域５を含む大きさのゴム製の弾性シート１３と、弾性シート１３を叩いてそれに振動を起こさせる励振ロータ１４と、励振ロータ１４を駆動する偏芯カム組立体８とから構成されている。
【００２１】
偏芯カム組立体８は、減速機付モータ１５と、減速機付モータ１５のモータ軸１６によって回転される回転軸１８と、回転軸１８の軸心から偏倚した位置に軸芯を備えた偏芯カム１７と、偏芯カム１７と励振ロータ１４との間に介装されたカム用ベアリング２０と、モータ軸１６と回転軸１８を接続する継手１９とから構成される。カム用ベアリング２０は、内輪２０ａが偏芯カム１７に固着され、外輪２０bが励振ロータ１４に固着されている。継手１９としては、偏芯カム１７等の偏芯運動に伴う振動を吸収するオルダム形式の継手が好ましい。回転軸１８上には、グリスポケット３０を備えた潤滑器３１が設けられている。
【００２２】
フレーム２１は、テープホルダ３、ガイドシュー４、テープ送り機構６および励振機構７を載置するステージ２４と、ステージ２４の対辺となるバランスアーム２２と、バランスアーム２２へステージ２４を吊り下げる一対のリフトアーム２３とから平行４節リンク機構を構成している。一対のリフトアーム２３は、上端がフリージョイント２５ｂ，２５ｃを介してバランスアーム２２の両端に回動可能に接続され、下端がフリージョイント２５ｄ，２５ｅを介してステージ２４の両端に回動可能に接続されている。バランスアーム２２はピッキング装置１の重心を通る鉛直線上でロボットアーム５２に回動可能に取り付けられるフリージョイント２５ａを備えている。
【００２３】
以上の構成のピッキング装置１の動作について、図４〜６に従って説明する。
図４（ａ）に示すように、ピッキング装置１は、作業台５３からワークＷを持ち上げる際、ワークＷに粘着領域５を押し付けて、テープ２の粘着領域５にワークＷを粘着させる。テープ２がワークＷを粘着すると、ロボットアーム５２が作動し、ピッキング装置１をベルトコンベアー５４の上方へ運搬する。
【００２４】
ベルトコンベアー５４の上方にピッキング装置１が到達すると、減速機付モータ１５が起動し、モータ軸１６が回転する。モータ軸１６が回転すると、モータ１５の回転トルクが継手１９を介して回転軸１８へ伝達され、偏芯カム１７が偏芯回転する。偏芯カム１７が偏芯回転すると、偏芯カム１７と共にカム用ベアリング２０と励振ロータ１４が上下に偏芯運動し、図４（ｂ）に示すように、励振ロータ１４が弾性シート１３を叩く。弾性シート１３は、叩かれて変形と復元を繰り返して振動し、テープ２の粘着領域５に振動が伝わり、ワークＷがテープ２から振り落とされる。
【００２５】
ピッキング装置１がワークＷを繰り返して粘着し剥離させると、テープ２の粘着力が弱まる。そこで本実施例では、粘着力を回復させるため、一つの粘着領域５がピッキングしたワークＷの個数またはピッキング回数が予め定めた個数または回数に達したタイミングで、その粘着領域５を次の粘着領域に更新する。あるいは、一つの粘着領域５が一回のピッキングに要した平均的な時間を求め、その時間の倍数時間毎に粘着領域５を更新しても良い。
【００２６】
粘着領域５を更新する際には、図５（ａ）に示すように、ステッピングモータ９が所定時間駆動され、テープ２を牽引し、粘着領域５の長さ（弾性シート１３の長さ）に相当する量のテープ２をテープホルダ３ａから引き出す。引き出されたテープ２は、ガイドシュー４ａ，４ｂを介し弾性シート１３に沿って移動し、使用済みの粘着領域５が未使用の粘着領域に更新される。粘着領域５の更新に伴い、図５（ｂ）に示すように、供給側テープホルダ３ａの直径が次第に小さくなり、回収側テープホルダ３ｂの直径が次第に大きくなる。そして、テープ２が回収側テープホルダ３ｂ上でテンションモータ１１によって引き締められ、一対のガイドシュー４ａ，４ｂの間でテープ２に所定の張力が付与される。
【００２７】
ところで、図６（ａ）に示すように、ワークＷの上面が水平となっていない場合には、図６（ｂ）に示すように、平行４節リンク機構を構成するフレーム２１がワークＷの傾きに合わせて自律的に変形し、テープ２の粘着領域５をワークＷの上面に密着させる。このとき、フレーム２１のステージ２４がワークＷに当接して傾斜し、左右のリフトアーム２３が垂直姿勢を保った状態で、バランスアーム２２がステージ２４と平行になる。このため、ロボットアーム５２の先端部の位置や向きを制御することなく、傾斜ワークや異形ワークを含む多様な形状または材質のワークをフレーム２１の自律的な変形により確実にピッキングすることができる。
【００２８】
図７はピッキング装置１の変更例を示す。ここでは、テープ２の粘着領域５と対応する部位のステージ２４に、ワークＷをテープ２から引き剥がすための楔２６が設けられている。この実施形態のピッキング装置１によれば、励振機構７と併せて楔２６を用いることにより、振動のみではテープ２から振り落とすことが困難なワーク、例えば、軽量な紙類、微小な部品等をより確実に引き剥がすことができるという効果がある。その他、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、各部の形状や構成を適宜変更して実施することも可能である。
【符号の説明】
【００２９】
１    ピッキング装置
２    テープ
３    テープホルダ（ａ，ｂ）
４    ガイドシュー（ａ，ｂ）
５    粘着領域
６    テープ送り機構
７    励振機構
８    偏芯カム組立体
９    テープ送りローラ
１０    ステッピングモータ
１１    テンションモータ
１２    ピンチローラ
１３    弾性シート
１４    励振ロータ
１５    減速機付モータ
１６    モータ軸
１７    偏芯カム
１８    回転軸
１９    オルダム継手
２０    カム用ベアリング
２１    フレーム
２２    バランスアーム
２３    リフトアーム
２４    ステージ
２５    フリージョイント（ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ）
２６    楔
５２    ロボットアーム
Ｗ    ワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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