(57)【要約】【課題】膨らんだ袋を吸引保持しながら高速移動させても、袋の形状変化を抑制して、袋の整列や集積を乱さない新たな吸着装置と、それを搭載したロボットを提供することを課題とする。【解決手段】吸着装置は、袋を吸着する複数の吸着パッドと、各吸着パッドに負圧を作用させる負圧チャンバとを備えており、前記吸着パッドが、先行して袋に接する長い主吸着パッドと、該主吸着パッドよりも遅れて袋に接する短い副吸着パッドで構成されている。これにより、主吸着パッドが袋を吸引して縮んだところに、複数の副吸着パッドが袋に接して袋を吸着するから、袋の上面は、それらを覆う吸着パッドによって拘束される。その結果、例え吸着された袋が高速で移動しても、袋は殆ど変形せずに、内容物の片寄りを抑えることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
袋を吸引保持する複数の吸着パッドと、各吸着パッドに負圧を作用させる負圧チャンバとを備え、前記吸着パッドが、先行して前記袋に接する主吸着パッドと、該主吸着パッドよりも遅れて前記袋に接する副吸着パッドで構成されていることを特徴とする吸着装置。
【請求項２】
前記負圧チャンバから下方に伸びる前記主吸着パッドの長さは、前記副吸着パッドの長さよりも長いことを特徴とする請求項１に記載の吸着装置。
【請求項３】
前記主吸着パッドの吸着面は、前記副吸着パッドの吸着面よりも広いことを特徴とする請求項１又は２に記載の吸着装置。
【請求項４】
前記主吸着パッドは、前記袋の中央部分に対応する、前記負圧チャンバの中央位置に配置され、前記副吸着パッドは、前記袋の周縁部分に対応する、前記負圧チャンバの周縁位置に配置されている請求項１〜３の何れかに記載の吸着装置。
【請求項５】
前記吸着パッドは、ベローズ状の柔軟な吸引チューブで形成されている請求項１〜４の何れかに記載の吸着装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかに記載の吸着装置が、ロボットの可動先端部に着脱可能に取り付けられているロボット。
【請求項７】
前記可動先端部には、前記吸着装置の姿勢を水平から傾斜へ、傾斜から水平へと切り替える切替機構が取り付けられている請求項４に記載のロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットと、そのロボットの可動先端部において物品を吸引保持する吸着装置とに関する。
【背景技術】
【０００２】
ロボットの可動先端部に取り付けられる吸着装置としては、これまで種々のものが提案されている。その中でも、軽くて柔軟な袋を吸着するときは、袋の表面に密着するベローズ状の吸引チューブが使用されている（下記特許文献参照）。
【０００３】
この吸引チューブは、袋を押さえたときのクッション性と密着性に優れているために、特にピロー包装袋のように、膨らんだ袋を吸引保持するときに多用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２０１１−５０５２６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、この吸引チューブでピロー包装袋を吸着しまま高速移動させると、袋の内容物が片側に移動して袋を変形させるため、それを例えば刺身状に並べていくと、袋の整列状態が乱れるため、それらを纏めて箱詰めするときに失敗することがある。
【０００６】
本発明は、この問題を解決せんとしたもので、膨らんだ袋を吸引保持しながら高速移動させても、袋の形状変化を抑制して、袋の整列や集積を乱さない新たな吸着装置と、それを搭載したロボットを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の吸着装置は、袋を吸着する複数の吸着パッドと、各吸着パッドに負圧を作用させる負圧チャンバとを備え、前記吸着パッドが先行して前記袋に接する主吸着パッドと、該主吸着パッドよりも遅れて前記袋に接する副吸着パッドで構成されていることを特徴とする。
【０００８】
また、負圧チャンバから下方に伸びる主吸着パッドの長さは、副吸着パッドの長さよりも長いことを特徴とする。ここでの長さは、吸着パッドの負圧チャンパへの取り付け面から下端の吸着面までの長さである。これにより、主吸着パッドは、副吸着パッドに先行して袋に接するため、袋を押さえたときのクッション性や柔軟性が発揮され、例え袋がピロー状に膨らんでいても、それを確実に吸着することができる。
【０００９】
また、主吸着パッドの吸着面は、副吸着パッドの吸着面よりも広いことを特徴とする。これにより、袋の表面に凹凸ができていても、主吸着パッドは、それらを含めて吸引するので、袋は、主吸着パッドに確実に吸着される。
【００１０】
さらに、主吸着パッドは、袋の中央部分に対応する位置に配置され、副吸着パッドは、該袋の周縁部分に対応する位置に配置されていることを特徴とする。これにより、ピロー袋の片面が複数の吸着パッドによって広範囲に拘束されるので、例え袋が高速に移動しても、袋の変形は、抑えられる。
【００１１】
また、副吸着パッドは、その吸着面が袋の周縁部分を覆うように多数配列されているから、一部の副吸着パッドが袋を吸着し損ねたとしても、エアー漏れを少なくして吸引力の低下を抑えることができる。
【００１２】
また、この吸着装置が、ロボットの可動先端部に着脱可能に取り付けられていることを特徴とする。これにより、袋サイズが切り替わっても、それに適合するサイズの吸着装置に付け替えることにより、汎用性の高いロボットとすることができる。
【００１３】
加えて、ロボットの可動先端部には、吸着装置の姿勢を水平から傾斜へ、傾斜から水平へと切り替える切替機構が取り付けられていることを特徴とする。これにより、袋を刺身状に並べる場合でも、構造が簡単で安価なパラレルリンクロボットを使用することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、先に袋に接する主吸着パッドと、後から袋に接する副吸着パッドで袋の上面を覆うように吸着して袋の片面を拘束するから、袋の高速移動によって内容物が移動したとしても、袋の変形を抑えることができる。したがって、吸着した袋を別な場所に移動させて刺身状に並べる場合でも、袋の姿勢を安定化させて、それらを纏めて箱詰めする場合のミスを無くすことができる。
【００１５】
また、この吸着装置が、ロボットの可動先端部に着脱可能に取り付けられているので、袋サイズが切り替わっても、それに適合するサイズの吸着装置に付け替えることにより、汎用性の高いロボットとすることができる。
【００１６】
加えて、ロボットの可動先端部には、吸着装置の姿勢を水平から傾斜へ、傾斜から水平へと切り替える切替機構が取り付けられているので、袋を刺身状に整列させる場合でも、構造が簡単で安価なパラレルリンクロボットを使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る吸着装置の一実施形態の外観斜視図。
【図２】上記一実施形態に係る吸着ヘッドを裏面側から見た外観斜視図。
【図３】上記実施形態の吸着装置が組み込まれたロボット全体の外観斜視図。
【図４】上記ロボットが袋を刺身状に並べていく様子を示す外観斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る吸着装置と、それが組み込まれたロボットの一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の実施形態は一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００１９】
図１は、本発明に係る吸着装置の一実施形態の外観斜視図を示し、図２は、吸着ヘッドを裏面側から見た外観斜視図を示す。これらの図において、吸着装置１００は、吸着ヘッド１と、その吸着ヘッド１の姿勢を切り替える切替機構２と、吸着ヘッド１を切替機構２に着脱可能に取り付ける着脱機構３とを備えている。
【００２０】
吸着ヘッド１は、袋を吸引保持する複数の吸着パッド１０と、各吸着パッド１０に負圧を作用させる負圧チャンバ１１とを備えている。また、吸着パッド１０は、先行して袋に接する長い主吸着パッド１２と、その主吸着パッド１２に遅れて袋に接する短い副吸着パッド１３で構成されている。また、負圧チャンバ１１の裏面（図２の上面）は、膨れたピロー包装袋の上面に沿うように逆船底形に成形されている。
【００２１】
これらの吸着パッド１０は、シリコーンゴムやニトリルゴム、天然ゴム等で成形されたベローズ状の吸引チューブで形成されており、特に主吸着パッド１２の吸着面は、副吸着パッド１３の吸着面よりも大径に形成されている。また、主吸着パッド１２は、袋の中央部分を吸着するために、負圧チャンバ１１の裏面中央に二個配置され、副吸着パッド１３は、袋の周縁部分を吸着するために、負圧チャンバ１１の裏面両サイドの傾斜部分に複数配置されている。ただし、これらの配置と数は、袋サイズに応じて適宜に変更される。
【００２２】
吸着装置１００が袋を吸着するときは、最初に長い主吸着パッド１２が袋に接して吸着し、続いて短い複数の副吸着パッド１３が袋に接して吸着するから、袋が枕のように膨れていても、袋の上面は、それらを覆う吸着パッド１２、１３でもって拘束される。その結果、吸着装置１００が後述のロボット４によって振り回されても、袋の変形を抑制することができる。
【００２３】
なお、図２では、負圧チャンバ１１の両サイドの傾斜面に副吸着パッド１３を千鳥状に配列しているが、これは一例であって、裏面の中央部分にも副吸着パッド１３を配置しても良い。また、図２では、負圧チャンバ１１の裏面両サイドを傾斜させているが、片側だけを傾斜させて、側面視が「へ」の字になるような形状にしても良い。さらに、この実施形態では、吸着装置１００に切替機構２を含めているが、この切替機構２は、ロボット４の可動先端部と一体化されるので、この切替機構２がロボット４の可動先端部と見ることもできる。その場合は、吸着ヘッド１と、それを切替機構２に着脱可能に取り付ける着脱機構３とで吸着装置１００が構成されることになる。
【００２４】
負圧チャンバ１１は、内部が吸引ホース１４と繋がっており、吸引ホース１４は、図示しない電磁バルブを介して吸引ブロワに接続されている。したがって、電磁バルブがオン・オフ制御されると、負圧チャンバ１１内は、負圧と大気圧とに切り替わり、それが各吸着パッド１０に作用するようになっている。
【００２５】
吸着ヘッド１を水平姿勢と傾斜姿勢とに切り替える切替機構２は、吸着ヘッド１を支持するアーム２０とそのアーム２０の側面と一体化されたプーリー２１と、フレーム２２に固定されて、前記プーリー２１を回転自在に支持する水平軸２３と、フレーム２２に取り付けられたサーボモータ２４と、サーボモータ２４の回転軸に取り付けられた駆動プーリー２５と、駆動プーリー２５と前記プーリー２１との間に掛け渡されたタイミングベルト２６と、で構成されている。
【００２６】
そして、サーボモータ２４を駆動させて駆動プーリー２５を正転・逆転させると、タイミングベルト２６を介してプーリー２１が正転・逆転する。それに伴ってプーリー２１と一体化されたアーム２０が水平軸２３の回りに回動するから、アーム２０先端部に取り付けられた吸着ヘッド１が水平姿勢から傾斜姿勢へ、傾斜姿勢から水平姿勢へと切り替わるようになっている。
【００２７】
また、アーム２０内には、負圧チャンバ１１内と吸引ホース１４とを接続する一点鎖線で示すダクト１５が形成されている。このダクト１５の内径は、吸引ホース１４と略同径のものである。
【００２８】
着脱機構３は、袋サイズに対応させた種々の形状の吸着ヘッド１を交換自在に取り付けるものである。具体的には、アーム２０の先端下面に取り付けられる皿状のディスク３０と、負圧チャンバ１１の中央上面に固定される同じく皿状のディスク３１とを互いに向かい合わせに重ね合わせてから、それらの周縁に巻き締めバンド３２を巻き付け、さらに巻き締めバンド３２の合わせ目を締め付けるトグル機構のレバー３３を操作すれば、巻き締めバンド３２が上下のディスク３０、３１の周縁を上下方向と水平方向から締め付けるようになっている。これにより、吸着ヘッド１をアーム２０の先端下部に着脱自在に取り付けることができるようになっている。なお、上下のディスク３０、３１の中央部分には、ダクト１５の一部をなす貫通孔が形成されている。したがって、これらのディスク３０、３１は、洋食皿の中央部分に貫通孔が形成された形状をなしている。
【００２９】
図３は、この吸着装置１００をロボット４の可動先端部に取り付けた一例を示す。このロボット４は、周知構成のパラレルリンクロボットであって、その可動先端部に吸着装置１００が固定されている。
【００３０】
このロボット４は、１２０度の位相で等配置された三つのスイングアーム４０と、各スイングアーム４０を上下方向に搖動させる三つのサーボモータ４１と、各スイングアーム４０の先端部に間接４２を介して取り付けられた三組の平行リンク４３と、各平行リンク４３の下端部に、同じく関節４４を介して取り付けられたベース部４５とを備えている。そして、各スイングアーム４０を個々に駆動制御することにより、ベース部４５が所定の可動範囲内で三次元的に移動するようになっている。
【００３１】
このベース部４５に図１の吸着装置１００のフレーム２２が固定されているので、このフレーム２２を含む切替機構２をロボット４の可動先端部と見ることもできる。こうしたロボット４は、搬入コンベヤ５の上方に配置されて、搬入コンベヤ５で搬入されてくる袋Ｂを吸着装置１０で持ち上げては、それを整列コンベヤ６上で斜めに立てかけて、図４に示すように、刺身状に整列させるようになっている。
【００３２】
搬入コンベヤ５は、上段に配置され、整列コンベヤ６は、それと直交する方向の下段に配置されている。搬入コンベヤ５は、上流の製袋包装機から排出されるピロー包装袋Ｂをロボット４まで搬送するコンベヤの終端部分である。その搬入コンベヤ５の所定位置上方には、袋Ｂを検出する非接触型の近接センサ５０が配置され、その検出信号がロボット４と吸着装置１００に入力されるようになっている。
【００３３】
整列コンベヤ６は、上流のコンベヤ６１と下流のコンベヤ６２とで構成され、これらのコンベヤ６１、６２は、例えば、袋Ｂ七個を一グループに纏めるときは、袋Ｂが七個刺身状に載置されるまでは、それらのコンベヤ６１、６２は、歩調を合わせて間欠的にベルトを走行させる。そして、最後の８個目の袋Ｂが上流のコンベヤ６１に載置されると、これらのコンベヤ６１、６２は、間欠走行時よりも長い距離だけベルトを走行させて、後から刺身状に整列される後続グループとの間隔を引き離すようになっている。
【００３４】
次に、ロボット４と吸着装置１００の各動作について説明する。
初期状態では、ロボット４は、図３に示すように、搬入コンベヤ５の上方所定位置で待機している。また、この状態では、吸着装置１００は、電磁バルブを切り替えて、負圧チャンバ１１内を大気圧に開放している。そして、近接センサ５０から袋Ｂを検出した信号がロボット４と吸着装置１００に入力されると、吸着装置１００は、電磁バルブを切り替えて負圧チャンバ１１内を負圧にする。
【００３５】
一方、ロボット４は、検出された袋Ｂが、吸着装置１００の下方に到達するタイミングで吸着装置１００を所定レベルまで下降させた後、反転上昇させる。これにより、吸着装置１００は、袋Ｂの上面を吸着パッド１０で吸引保持しながら袋Ｂを持ち上げる。続いてロボット４は、吸着された袋Ｂを下流のコンベヤ６１まで搬送して所定位置で降ろす。その際、袋Ｂが一グループの中の最初の袋Ｂであるときは、吸着装置１００を水平姿勢にしたまま降ろすが、二番目以降の袋Ｂの場合は、図４に示すように、切替機構２を作動させて、吸着ヘッド１を傾斜姿勢に切り替えながら降ろす。
【００３６】
袋Ｂが所定位置に降ろされたことをロボット４が吸着装置１００に伝達すると、吸着装置１００は、電磁バルブを切り替えて負圧チャンバ１１内を大気に開放するとともに、ロボット４に完了信号を送信する。すると、吸着パッド１０に吸引保持されていた袋Ｂは、コンベヤ６１上に残されるから、ロボット４は、吸着ヘッド１を上昇させて、それを初期位置に戻す。
【００３７】
また、次の袋Ｂが近接センサ５０で検出されると、再び、以上の動作が繰り返される。こうして、袋Ｂが上流から次々と搬送されてくると、ロボット４と吸着装置１００は、それを吸着しながら持ち上げて、下流のコンベヤ６１上に刺身状に並べていく。
【００３８】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その他の実施形態も採用可能である。例えば、ロボットとしては、パラレルリンクロボットに代えて、多軸構成の多関節ロボットを採用することができる。また、袋の整列形態としては、刺身状だけでなく、例えば、卍状、田の字状等の配列も採用可能である。また、コンベヤ上に整列された袋を纏めて箱詰めする場合の吸着装置にも採用可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１      吸着ヘッド
２      切替機構
３      着脱機構
４      ロボット
１０      吸着パッド
１１      負圧チャンバ
１２      主吸着パッド
１３      副吸着パッド
【図１】
2018103317.tif 000003
【図２】
2018103317.tif 000004
【図３】
2018103317.tif 000005
【図４】
2018103317.tif 000006