(57)【要約】【課題】粉体や粒状物を内包する袋状のワークを適切に吸着することが可能な吸着装置を提供する。【解決手段】ロボットアーム（１）に配置され、対象物であるワークを吸着して保持する吸着装置（１０）であって、ロボットアームのアームとの取り付け部（１２）を具備する吸着装置本体（１１）を有し、吸着装置本体には棒状の部材である支持棒（２３、３３）が、その軸方向が平行となるように複数設けられており、支持棒はその軸方向に吸着装置本体に対して伸縮が可能とされ、板状の部材である支持板（２２、３２）が、該支持板の一方の板面側には、２本の支持棒の一端が、該一端を中心に回動可能に取り付けられ、ワークを吸着保持する吸着パッド（２７、３７）が、支持板の他方の板面側に配置される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットアームに配置され、対象物であるワークを吸着して保持する吸着装置であって、
前記ロボットアームのアームとの取り付け部を具備する吸着装置本体を有し、
前記吸着装置本体には棒状の部材である支持棒が、その軸方向が平行となるように複数設けられており、前記支持棒はその軸方向に前記吸着装置本体に対して伸縮が可能とされ、
板状の部材である支持板が、該支持板の一方の板面側には、２本の前記支持棒の一端が、該一端を中心に回動可能に取り付けられ、
前記ワークを吸着保持する吸着パッドが、前記支持板の他方の板面側に配置される、
吸着装置。
【請求項２】
前記支持棒には、該支持棒を伸長する方向に付勢する弾性部材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の吸着装置。
【請求項３】
前記支持棒が所定の長さにまで短縮する方向に移動したことを検知する検知手段が具備される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】
前記ワークとの距離を計測するセンサーが配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の吸着装置。
【請求項５】
前記ワークを撮像するカメラが設置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の吸着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生産ライン等において対象物であるワークを吸着して保持する吸着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば工業製品の生産ラインにおいて、ロボットアームのアーム先端に配置した吸着装置により、対象物であるワークを吸着して保持し、当該ワークを異なる場所へ移動させたり、規則正しく配列させて積み上げたりすることが行われている。
【０００３】
吸着装置は例えば特許文献１や特許文献２に記載のように、ワークの形状や姿勢に応じて、該ワークを適切に吸着できるための形態が工夫されている。従って、このような吸着装置は、それぞれが対象とするワークの態様に適応した形態を具備しており、当該対象とするワークに対してはその効果を発揮することができる。また、ワークの種類が比較的広く想定されている汎用の吸着装置もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２６２３２５号公報
【特許文献２】特開２０１０−１５５３３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記したような従来の吸着装置では、粉体や粒状物を内包する袋状のワークを吸着することに困難があった。特に、最初にある粉体を内包する袋状のワークを吸着して所定の場所に置き、次に異なる種類の粉体を内包する袋状のワークを吸着して所定の場所に置くというように、異なる種類の粉体や粒状物を内包する異なるワークを不具合なく吸着することが難しかった。これは内包される粉体又は粒状物の性質や、これを包む袋の材質に起因するものと考えられる。
【０００６】
このような作業は、例えば組み付け作業においておこなわれることが多い。組み付け作業とは、複数の種類の粉体や粒状物を混合してある製品を製造するに先立ち、混合する材料に誤りがないように、１つの容器に必要な材料を袋ごと入れていく作業である。従って、異なる種類の袋状のワークを順に１つの容器に入れていく必要があった。しかしながら、従来の吸着装置では、上記のように適切な吸着が困難であり、人の手により行われることが多かった。
【０００７】
そこで、本発明は粉体や粒状物を内包する袋状のワークを適切に吸着することが可能な吸着装置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】
【０００８】
以下、本発明について説明する。ここでは分かり易さのため、図面に付した参照符号を括弧書きで併せて記載するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【０００９】
請求項１に記載の発明は、ロボットアーム（１）に配置され、対象物であるワークを吸着して保持する吸着装置（１０）であって、ロボットアームのアームとの取り付け部（１２）を具備する吸着装置本体（１１）を有し、吸着装置本体には棒状の部材である支持棒（２３、３３）が、その軸方向が平行となるように複数設けられており、支持棒はその軸方向に吸着装置本体に対して伸縮が可能とされ、板状の部材である支持板（２２、３２）が、該支持板の一方の板面側には、２本の支持棒の一端が、該一端を中心に回動可能に取り付けられ、ワークを吸着保持する吸着パッド（２７、３７）が、支持板の他方の板面側に配置される、吸着装置である。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の吸着装置（１０）において、支持棒（２３、３３）には、該支持棒を伸長する方向に付勢する弾性部材（２５、３５）が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の吸着装置（１０）において、支持棒（２３、３３）が所定の長さにまで短縮する方向に移動したことを検知する検知手段（１６）が具備されることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の吸着装置（１０）において、ワークとの距離を計測するセンサー（４０、４１）が配置されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の吸着装置（１０）において、ワークを撮像するカメラ（４２）が設置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、粉体や粒状物が内包された袋状のワークの吸着ミスを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】１つの実施形態における吸着装置が配置されたロボットアームである。
【図２】吸着装置の斜視図である。
【図３】吸着装置を側面から見た図である。
【図４】吸着装置を正面から見た図である。
【図５】吸着装置の取り得る姿勢の例を説明する図である。
【図６】吸着装置がワークを吸着保持している場面を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施形態に基づいて説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において任意に変形することができる。
【００１７】
図１は１つの実施形態にかかる吸着装置１０が、アーム本体２に備えられたアームロボット１を模式的に示した図である。図１からわかるように、吸着装置１０はある位置に載置された粉体又は粒状物が内包された袋状であるワーク３を吸着して保持し、他の位置に移動させて載置することを可能とする。このような吸着装置１０は上下左右前後、及び旋回可能なアームを有するアーム本体２のうち、当該アームの先端に配置される。ここでアーム本体２は公知のものを適用することができる。
【００１８】
図２は吸着装置１０を表した斜視図、図３は図２に矢印IIIで示した方向からみた側面図、図４は図２に矢印IVで示した方向から見た正面図である。図３、図４では、説明及び見やすさのため、一部の部材の省略して記載している。
図２〜図４からわかるように、吸着装置１０は、吸着装置本体１１及び吸着部２０を有している。吸着装置本体１１はアーム本体２のアームに吸着装置１０を固定するための部位であり、吸着装置１０の構造的に主要な部分となる。一方、吸着部２０は、吸着装置本体１１に配置され、吸着の機能を発揮する部位である。以下それぞれについて説明する。
【００１９】
吸着装置本体１１は、連結板１２、底板１３、伸縮手段１４、ケーブル・ホース支持案内手段１５、及び検知手段１６を備えている。
【００２０】
連結板１２は、吸着装置１０の上部に配置される板状の部材であり、当該連結板１２をアーム本体２の多関節アームの端部に固定して取り付け部として機能する。これにより吸着装置１０がアーム本体２に取り付けられる。
底板１３は、連結板１２と所定の間隔を有して連結板１２の一方の板面と面を対向させて配置される板状の部材である。底板１３は吸着装置本体１１の下部を形成する。
【００２１】
伸縮手段１４は、連結板１２と底板１３とを渡すように配置され、当該連結板１２と底板１３との間隙の距離を変更することを可能とする手段である。本実施形態では伸縮手段１４は、連結板側部材１４ａと底板側部材１４ｂとを有し、これが入れ子式に伸縮することができるように構成されている。これにより連結板１２と底板１３との間隔、すなわち吸着装置本体１１、及び吸着装置１０の高さ（図２の紙面上下方向）を変更することができる。これは、通常、粉体や粒状物が内包された袋状のワークが収納された容器が存在することから、当該容器がワーク吸着動作の障害となり、吸着ができなくなることを回避するために伸縮動作をさせるものである。
本実施形態では伸縮手段１４が２つ設けられている。
【００２２】
ケーブル・ホース支持案内手段１５は、連結板１２と底板１３との距離を変動させる際に不図示の電線（ケーブル）およびエアホース等の破損を防止するためにこれらを支持案内するための手段として機能する。ケーブル・ホース支持案内手段１５の具体的な形態は特に限定されることなく、公知の手段を適用することができる。
【００２３】
検知手段１６は、後述する吸着部２０の被検知部材２６、３６を検知するセンサである。検知手段１６は、被検知部材２６、３６の有無を検知することができればその形態は特に限定されることなく公知のセンサを適用することが可能である。これには例えば光電式の反射型センサを使用して機能させる。
【００２４】
吸着装置本体１１は上記のように構成されている。次に吸着部２０について説明する。吸着部２０は、第一吸着手段２１及び第二吸着手段３１を備えている。
【００２５】
第一吸着手段２１は、支持板２２、支持棒２３、軸受け２４、弾性部材２５、被検知部材２６、第一吸着パッド２７、及び第一吸引管２８を備えている。一方、第二吸着手段３１は、支持板３２、支持棒３３、軸受け３４、弾性部材３５、被検知部材３６、第二吸着パッド３７、及び第二吸引管３８を備えている。ここで第二吸着手段３１に備えられる上記各部材は、符号の違い及び第一と第二の名称の違いがあるが、第一吸着手段２１と同様である。そこで、ここでは第一吸着手段２１に備えられる各部材についてのみ説明する。
【００２６】
支持板２２は、板状の部材であり、ここに後述する支持棒２３や第一吸着パッド２７が配置される。支持板２２は、上記吸着装置本体１１の底板１３の板面のうち、連結板１２側の板面とは反対側の板面側に設けられる。そして、支持板２２の板面が底板１３の板面と対向するように所定の間隔を有している。
支持板２２の他の部材との関係は、当該他の部材を説明するときに説明する。
【００２７】
支持棒２３は、棒状の部材であり、第一吸着手段２１には２つの支持棒２３が備えられている。２つの支持棒２３のうち一方は支持板２２の一端側に、他方の支持棒２３は支持板２２の他端側に配置されている。
それぞれの支持棒２３は、その一端が支持板２２の板面のうち底板１３側の面に取り付けられ、支持棒２３と支持板２２とは当該一端を中心に回動可能とされている。
そして支持棒２３は底板１３に向けて延びている。従って２つの支持棒２３はその軸方向が略平行に所定の間隔で配列されている。
【００２８】
軸受け２４は、底板１３に固定されるとともに、支持棒２３が貫通可能な穴を備えた部材である。従って軸受け２４は支持棒２３に対してそれぞれ設けられている。そして、支持棒２３は軸受け２４の穴を貫通して、支持板２２に取り付けられた側とは反対側の端部は軸受け２４から連結板１２側に突出している。これにより、支持棒２３は、図３に矢印Ｃ、Ｄで示したように、その軸方向に軸受け２４内を移動することができる。従って、軸受け２４の高さは、支持棒２３がこのように移動することができるように支持棒２３の長さより短くされている。
【００２９】
弾性部材２５は、支持棒２３を底板１３から離す方向に付勢する弾性部材である。すなわち、支持板２２と底板１３とを離隔する方向に付勢する。これにより、ワークにある程度の強さで第一吸着パッド２７を押し当てることができるので、吸着不良を抑制することが可能となる。
弾性部材２５の具体的態様は特に限定されることない。本実施形態では、一端が底板１３に、他端が支持板２２側に配置されるばねにより弾性部材２５が構成されている。
【００３０】
被検知部材２６は、上記した検知手段１６により検知される部材であり、図２、図４からわかるように、支持棒２３の端部のうち軸受け２４から支持板２２とは反対側に突出するように設けられた端部に取り付けられている。また、被検知手段２６は軸受け２４の穴を貫通することができない大きさで形成されている。
従って、被検知部材２６は、支持棒２３の軸方向の移動（図３に矢印Ｃ、Ｄで示した方向への移動）に追随して移動するとともに、支持棒２３が軸受け２４から抜けないようにストッパーとしての機能も有している。
【００３１】
第一吸着パッド２７は、略円環状の部材であり、その中空内部には後述する第一吸引管２８が取り付けられている。一方、略円環状の外周部にはいわゆるスカートが設けられている。このような第一吸着パッド２７は、従来における吸着装置に備えられる公知の吸着パッドを用いることができる。
【００３２】
第一吸着パッド２７は、支持板２２の面のうち底板１３に対向する側の面とは反対側の面に配置される。さらに第一吸着パッド２７は、第一吸着手段２１に設けられている２つの支持棒２３の中間となる位置であることが好ましい。
【００３３】
第一吸引管２８は、通常の吸着装置に備えられる公知の吸引管と同様である。従って、第一吸引管２８は第一吸着パッド２７に接続され、吸引した空気を不図示の真空ポンプ等に送出する。
【００３４】
第一吸着手段２１は上記のように構成されている。また、第二吸着手段３１は、上記したように第一吸着手段２１と同様に構成されている。第一吸着手段２１及び第二吸着手段３１は、次のように配置されている。すなわち、図２、図３からわかるように、第一吸着手段２１と第二吸着手段３１とは、それぞれに具備される２つの支持棒が配列された方向とは直交する方向に所定の間隔を有して並べられるように配置される。
【００３５】
以上説明した吸着部２０の構成によれば、吸着部２０は次のように動作できる。すなわち、支持板２２、３２及び該支持板２２、３２に配置された第一吸着パッド２７、及び第二吸着パッド３７は、それぞれ図３に矢印Ａ、Ｂで示した方向に支持棒２３、３３の端部を中心に回動することができる。
また、これら支持板２２、３２及び第一吸着パッド２７、第二吸着パッド３７は支持棒２３、３３がその軸方向に移動することができるので、図３にＣ、Ｄで示した方向のそれぞれ独立して移動することが可能である。
【００３６】
さらに、支持板２２及び該支持板２２に配置された第一吸着パッド２７は例えば図５に示したように傾くことができる。図５は図４と同じ視点で、図４とは異なる姿勢の一例を示した図である。すなわち、支持棒２３は、図５に矢印Ｅ、Ｆで示したようにその軸方向に移動することができ、第一吸着手段２１には２つの支持棒２３が備えられている。従って図５からわかるように、両支持棒２３の移動量が異なることにより、支持板２２は傾くことができ、これに追随して第一吸着パッド２７も傾くことが可能である。第二吸着手段３１についても同様である。
当該傾きはそれぞれの支持棒２３、２４の移動量により適宜変わることはいうまでもない。
【００３７】
本実施形態の吸着装置１０は上記した構成に加え、図２、図３からわかるようにさらに赤外線距離センサ４０、超音波センサ４１、及び画像処理カメラ４２を備えている。
赤外線距離センサ４０、及び超音波センサ４１はそれぞれ、赤外線及び超音波を用いて吸着装置１０に近付くもの、及び吸着装置１０が近付いていくものとの距離を検知する。検知したものがワークであれば、ワークとの距離を把握しつつワークを適切に処理するための情報として当該距離を利用することができる。一方、検知したものがワークでなければ、吸着装置１０との接触を回避するため、吸着装置本体１１の動きを止める等の処理をするための情報として当該距離を利用することが可能である。
【００３８】
画像処理カメラ４２は、上記したように吸着装置１０がワークの向き等を検知して、第一吸着パッド２７、第二吸着パッド２８をワークに適切に導く手段として利用することができる。従って、画像処理カメラ４２からの情報は不図示の画像処理装置に送られて適切な処理がなされる。
【００３９】
次に以上のような吸着装置１０を備えるロボットアーム１により粉体又は粒状物が内包された袋状のワーク（以下、単に「ワーク」と記載することがある。）が移動される例について説明する。
【００４０】
はじめに、ロボットアーム１のアームが移動回動することにより、移動前の所定の位置に置かれたワークを発見し、ワークに吸着装置１０が押しあてられる。この際には、上記した赤外線距離センサ４０、超音波センサ４１、及び画像処理カメラ４２により、ワークとの距離、及びワークの向き等を検出して判断される。
【００４１】
また、吸着装置１０がワークに押し当てられる際には、支持板２２、２３、及びこれに配置される第一吸着パッド２７、第二吸着パッド３７はワークの姿勢及びワークの表面形態に応じて上記説明したように傾斜等して吸着に適した姿勢を取る。
ただし、ワークの姿勢が吸着に適さない程にまで傾いていた場合には支持棒２３、３３のうちの少なくとも１つが大きく上方に移動し、これに追随して被検知部材２６、３６も移動する。そして、被検知部材２６、３６を検知手段１６が検知する。これにより当該ワークの姿勢が吸着に適していないと判断され、そのワークの吸着作業は中止される。
【００４２】
適切な吸着が可能であると判断されるとワークは吸引され、例えば図６に示したようにワークが第一吸着パッド２７及び第二吸着パッド３７に吸引保持される。
【００４３】
ここで、本実施形態の吸着装置１０により、画像処理によってワークの向きの判断をし、第一吸着パッド２７及び第二吸着パッド３７の図３に示したＡ、Ｂ方向への回動、及びこれらのＣ、Ｄ方向への独立した伸縮が可能となり、不安定な積載状態のワークや、粉体等を内包する袋状ワークに合わせるように変形し、適切な吸着及び保持をすることができる。
【００４４】
その後、ワークを吸着保持したまま多関節アームを移動、回動させて目的位置に移動させる。そして吸着状態を解除すればワークは目的の位置に載置されることとなる。
【符号の説明】
【００４５】
１    ロボットアーム
２    アーム本体
１０  吸着装置
１１  吸着装置本体
１２  連結板
１３  底板
１４  伸縮手段
１５  ケーブル・ホース支持案内手段
１６  検知手段
２０  吸着部
２１  第一吸着手段
２２  支持板
２３  支持棒
２４  軸受け
２５  弾性部材
２６  被検知部材
２７  第一吸着パッド
２８  第一吸引管
３１  第二吸着手段
３２  支持板
３３  支持棒
３４  軸受け
３５  弾性部材
３６  被検知部材
３７  第二吸着パッド
３８  第二吸引管
４０  赤外線距離センサ
４１  超音波センサ
４２  画像処理カメラ
【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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