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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Roboter und ein Betriebsverfahren dafür.
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Stand der Technik
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Herkömmlicherweise gibt es bekannte Techniken zur automatischen Becherzuführung. Es gibt zum Beispiel eine Technik, bei der eine Bechertrennvorrichtung so vorgesehen ist, dass die Bechertrennvorrichtung mit einem Stapel von Bechern in Eingriff gelangt und infolge einer einmaligen Drehung der Bechertrennvorrichtung nur der untere der Becher von dem Stapel getrennt wird und herabfällt (siehe zum Beispiel Patentliteratur 1).
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Es gibt eine weitere bekannte Technik, bei der ein klingenförmiger Stopper zwischen die Lippen benachbarter Pappbecher in einem Pappbecherstapel eingeführt wird und Pappbecher dadurch von dem Stapel getrennt werden (siehe zum Beispiel Patentliteratur 2).
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Es gibt noch eine weitere bekannte Technik, bei der eine Klaue eines Luftzylinders ausgefahren wird und der obere Rand eines unteren von Pappbechern durch die ausgefahrene Klaue nach unten gedrückt wird, wodurch der untere Pappbecher von dem Pappbecher unmittelbar darüber getrennt wird (siehe zum Beispiel Patentliteratur 3).
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Bezugsdokumentenliste
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Patentliteratur
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- PTL 1: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2002-230639 (siehe insbesondere Absatz [0003] und 3)
- PTL 2: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. H04-078109 (siehe insbesondere 1)
- PTL 3: Eingetragenes japanisches Gebrauchsmuster Nr. 3090574 (siehe insbesondere Absatz [0006] und 4)
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Kurzfassung der Erfindung
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Technische Aufgabe
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In den letzten Jahren ist auf verschiedenen Gebieten vorgeschlagen worden, dass ein Roboter und ein Arbeiter im gleichen Arbeitsraum miteinander kooperierend zusammenarbeiten sollten, um die Produktivität zu verbessern. Bei den oben beschriebenen herkömmlichen Techniken wird jedoch für die automatische Becherzuführung kein Roboter verwendet. Hier sind Becher lediglich ein Beispiel für Behälter, und es wird bevorzugt, wenn die größtmögliche Vielfalt von Behältern automatisch zugeführt werden kann.
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Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Roboters, der in der Lage ist, Behälter durch Verwendung von Armen automatisch zuzuführen, und in einem Verfahren zum Betreiben des Roboters.
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Lösung der Aufgabe
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Zum Lösen der oben beschriebenen Probleme ist ein Roboter gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Roboter zum aufeinanderfolgenden Trennen von Behältern von einem Behälterstapel. Jeder der Behälter weist einen offenen oberen Abschnitt, einen geschlossenen unteren Abschnitt und eine solche Form auf, dass jeder Behälter von dem oberen Abschnitt zu dem unteren Abschnitt allmählich dünner wird. Der Behälterstapel ist ein Stapel der Behälter, die aufeinanderfolgend so gestapelt sind, dass jeweils zwei Behälter, die in einer Aufwärts-Abwärtsrichtung in dem Stapel benachbart sind, so angeordnet sind, dass ein oberer der beiden Behälter mit seinem unteren Abschnitt in einem Innenraum eines unteren der beiden Behälter eingeführt ist, so dass der obere Abschnitt des oberen Behälters freiliegt. Der Roboter weist Folgendes auf: einen zweiten Arm, der an einem distalen Ende davon eine zweite Hand aufweist, wobei die zweite Hand dahingehend betreibbar ist, jeden der Behälter zu ergreifen; einen ersten Arm, der an einem distalen Ende davon eine erste Hand aufweist, wobei die erste Hand dahingehend betreibbar ist, jeden der Behälter zu ergreifen; und eine Steuerung, die dazu ausgebildet ist, Operationen des ersten und des zweiten Arms zu steuern. Die Steuerung ist dazu ausgebildet, den ersten und den zweiten Arm so zu steuern, dass: die zweite Hand des zweiten Arms den Behälterstapel durch Ergreifen des oberen Abschnitts eines unteren der Behälter des Behälterstapels hält; dann die erste Hand des ersten Arms den Behälterstapel durch Ergreifen eines Abschnitts des unteren Behälters des Behälterstapels hält, derart, dass der durch die erste Hand ergriffene Abschnitt niedriger als der durch die zweite Hand ergriffene Abschnitt positioniert ist; danach die zweite Hand des zweiten Arms den oberen Abschnitt des unteren Behälters freigibt und dann den Behälterstapel durch Ergreifen des oberen Abschnitts eines zweiten Behälters von unterhalb des Behälterstapels hält; und anschließend die erste Hand des ersten Arms den unteren Behälter nach unten bewegt und den unteren Behälter von dem Behälterstapel trennt.
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Gemäß der obigen Ausgestaltung halten der erste und der zweite Arm den Behälterstapel nacheinander durch den zweiten Arm, dann halten sie ihn wieder durch den ersten Arm und halten ihn danach wieder durch den zweiten Arm. In einem Zustand, in dem der zweite Arm den Behälterstapel durch Ergreifen des oberen Abschnitts des zweiten Behälters von unterhalb des Behälterstapels hält, bewegt der erste Arm den unteren Behälter nach unten, wodurch der untere Behälter von dem Behälterstapel getrennt wird. Auf diese Weise kann ein automatisches Zuführen jedes Behälters durch Verwendung der Arme durchgeführt werden. Da die Zuführgeschwindigkeit der Behälter von der Betriebsgeschwindigkeit der Arme abhängig ist, kann darüber hinaus durch Erhöhen der Betriebsgeschwindigkeit der Arme die Zuführgeschwindigkeit der Behälter (das heißt die Arbeitseffizienz) verbessert werden.
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Die Steuerung kann dazu ausgebildet sein, den ersten und den zweiten Arm so zu steuern, dass: wenn die zweite Hand des zweiten Arms den Behälterstapel durch Ergreifen des oberen Abschnitts des unteren Behälters des Behälterstapels hält, die zweite Hand in einer vorbestimmten Höhenposition positioniert wird, und sich die zweite Hand dann um eine vorbestimmte Höhe nach oben bewegt, bevor die zweite Hand den oberen Abschnitt des zweiten Behälters von unterhalb des Behälterstapels ergreift, und die zweite Hand in die vorbestimmte Höhenposition zurückkehrt, nachdem die erste Hand des ersten Arms den unteren Behälter nach unten bewegt hat.
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Gemäß der obigen Ausgestaltung ist die Operation durch die zweite Hand des zweiten Arms zum Halten des Behälterstapels in der vorbestimmten Höhenposition die Startoperation der Behältertrennoperation, und die Operation durch die zweite Hand zum Zurückkehren in die vorbestimmte Höhenposition, nachdem die erste Hand des ersten Arms den unteren Behälter nach unten bewegt hat, die Endoperation der Behältertrennoperation. Dies ermöglicht es, die Behältertrennoperation wiederholt durchzuführen.
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Sowohl die erste Hand also auch die zweite Hand können dazu ausgebildet sein, jeden der Behälter durch Anlegen einer Einklemmkraft an den ergriffenen Behälter in einer Horizontalrichtung zu ergreifen.
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Gemäß der obigen Ausgestaltung kann jeder der Behälter des Behälterstapels, in dem die Behälter aufeinanderfolgend nach oben gestapelt sind, ordnungsgemäß ergriffen werden.
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Jeder der Behälter kann ein Becher sein.
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Gemäß der obigen Ausgestaltung ergreift der erste Arm in einem Zustand, in dem der zweite Arm den Behälterstapel durch Ergreifen des oberen Abschnitts des zweiten Behälters von unterhalb des Behälterstapels hält, den unteren Behälter und bewegt ihn nach unten, wodurch der untere Behälter von dem Behälterstapel getrennt wird. Selbst wenn der Behälterstapel ein Becherstapel ist, in dem benachbarte Becher aufgrund der Elastizität der Becher in engem Kontakt miteinander stehen, kann demgemäß jeder der Becher ordnungsgemäß von dem Behälterstapel getrennt werden.
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Ein Verfahren zum Betreiben eines Roboters gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Betreiben eines Roboters zum aufeinanderfolgenden Trennen von Behältern von einem Behälterstapel. Jeder der Behälter weist einen offenen oberen Abschnitt, einen geschlossenen unteren Abschnitt und solch eine Form auf, dass jeder Behälter von dem oberen Abschnitt zu dem unteren Abschnitt allmählich dünner wird. Der Behälterstapel ist ein Stapel der Behälter, die aufeinanderfolgend so gestapelt sind, dass jeweils zwei Behälter, die in einer Aufwärts-Abwärtsrichtung in dem Stapel benachbart sind, so angeordnet sind, dass ein oberer der beiden Behälter mit seinem unteren Abschnitt in einen Innenraum eines unteren der beiden Behälter eingeführt ist, so dass der obere Abschnitt des oberen Behälters freiliegt. Der Roboter weist Folgendes auf: einen zweiten Arm, der an einem distalen Ende davon eine zweite Hand aufweist, wobei die zweite Hand dahingehend betreibbar ist, jeden der Behälter zu ergreifen; und einen ersten Arm, der an einem distalen Ende davon eine erste Hand aufweist, wobei die erste Hand dahingehend betreibbar ist, jeden der Behälter zu ergreifen. Das Verfahren weist Folgendes auf: Halten des Behälterstapels durch Ergreifen des oberen Abschnitts eines unteren der Behälter des Behälterstapels durch die zweite Hand des zweiten Arms; dann Halten des Behälterstapels durch Ergreifen eines Abschnitts des unteren Behälters des Behälterstapels durch die erste Hand des ersten Arms, derart, dass der durch die erste Hand ergriffene Abschnitt niedriger als der durch die zweite Hand ergriffene Abschnitt positioniert wird; danach Freigegeben des oberen Abschnitts des unteren Behälters durch die zweite Hand des zweiten Arms; dann Halten des Behälterstapels durch Ergreifen des oberen Abschnitts eines zweiten Behälters von unterhalb des Behälterstapels durch die zweite Hand des zweiten Arms; und anschließend Bewegen des unteren Behälters nach unten und Trennen des unteren Behälters von dem Behälterstapel durch die erste Hand des ersten Arms.
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Gemäß der obigen Ausgestaltung halten der erste Arm und der zweite Arm den Behälterstapel nacheinander durch den zweiten Arm, dann halten sie ihn wieder durch den ersten Arm und halten ihn danach wieder durch den zweiten Arm. In einem Zustand, in dem der zweite Arm den Behälterstapel durch Ergreifen des oberen Abschnitts des zweiten Behälters von unterhalb des Behälterstapels hält, bewegt der erste Arm den unteren Behälter nach unten, wodurch der untere Behälter von dem Behälterstapel getrennt wird. Auf diese Weise kann ein automatisches Zuführen jedes Behälters durch Verwendung der Arme durchgeführt werden. Da die Zuführgeschwindigkeit der Behälter von der Betriebsgeschwindigkeit der Arme abhängig ist, kann darüber hinaus durch Erhöhen der Betriebsgeschwindigkeit der Arme die Zuführgeschwindigkeit der Behälter (das heißt die Arbeitseffizienz) verbessert werden.
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Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung weist insofern einen Vorteil auf, als sie in der Lage ist, einen Roboter, der Behälter durch Verwendung von Armen automatisch zuführen kann, und ein Verfahren zum Betreiben des Roboters bereitzustellen.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Vorderansicht, die die Ausgestaltung eines Roboters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 2 ist eine perspektivische Ansicht, die die Ausgestaltungen von Händen des Doppelarmroboters von 1 zeigt, wobei die perspektivische Ansicht ein Anwendungsbeispiel (Einsatzbeispiel) für den Doppelarmroboter darstellt.
- 3 ist ein funktionales Blockdiagramm, das die Ausgestaltung eines Steuersystems des Doppelarmroboters von 1 zeigt.
- 4 ist ein Flussdiagramm, das Operationen des Doppelarmroboters von 1 zeigt.
- 5A ist eine perspektivische Ansicht, die eine Operation des Doppelarmroboters von 1 zeigt.
- 5B ist eine perspektivische Ansicht, die eine Operation des Doppelarmroboters von 1 zeigt.
- 5C ist eine perspektivische Ansicht, die eine Operation des Doppelarmroboters von 1 zeigt.
- 5D ist eine perspektivische Ansicht, die eine Operation des Doppelarmroboters von 1 zeigt.
- 5E ist eine perspektivische Ansicht, die eine Operation des Doppelarmroboters von 1 zeigt.
- 5F ist eine perspektivische Ansicht, die eine Operation des Doppelarmroboters von 1 zeigt.
- 6 ist eine schematische Darstellung, die ein anderes Ausgestaltungsbeispiel für einen Behälterstapel zeigt.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen werden die gleichen oder einander entsprechende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und nachstehend wird eine Wiederholung der gleichen Beschreibungen vermieden. Die Zeichnungen zeigen jede Komponente schematisch, um Ihr Verständnis zu erleichtern. Deshalb können einige Elemente, die für die vorliegende Erfindung ohne Bedeutung sind, aus den Zeichnungen weggelassen sein, und es gibt Fälle, in denen einige der Zeichnungen einander nicht entsprechen. Des Weiteren sind die Maße der in den Zeichnungen gezeigten Elemente nicht zwangsweise genau.
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(Ausführungsform)
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[Ausgestaltung]
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1 ist eine Vorderansicht, die die Ausgestaltung eines Roboters gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird in 1 eine Richtung, in der ein Doppelarmroboter 11 ein paar Arme davon ausstreckt, als eine Rechts-Links-Richtung bezeichnet; eine parallel zu der Wellenmitte einer Basiswelle verlaufende Richtung wird als eine Aufwärts-Abwärts-Richtung bezeichnet; und eine orthogonal zu der Rechts-Links-Richtung und der Aufwärts-Abwärts-Richtung verlaufende Richtung wird als eine Vorne-Hinten-Richtung bezeichnet.
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Auf 1 Bezug nehmend, weist der Doppelarmroboter 11 Folgendes auf: eine an einem Handwagen fixierte Basis 12; ein durch die Basis 12 gestütztes Paar Arme (die im Folgenden einfach als „Arme“ bezeichnet werden können) 13A und 13B; und eine in der Basis 12 untergebrachte Steuerung 14. Die Basis 12 und das Paar Arme 13A und 13B bilden den Körper des Doppelarmroboters 11. Jeder der Arme 13A und 13B ist ein horizontaler Knickarm, der beweglich bezüglich der Basis 12 ausgebildet ist, und weist einen Armteil 15, einen Handgelenkteil 17 und einen Endeffektor (18 oder 19) auf. Es sei darauf hingewiesen, dass die Struktur des ersten Arms (rechten Arms) 13A und die Struktur des zweiten Arms (linken Arms) 13B einander im Wesentlichen entsprechen können. Der rechte Arm 13A und der linke Arm 13B können unabhängig voneinander betätigt werden und können auch zusammen betätigt werden. Es sei darauf hingewiesen, dass jeder der Arme 13A und 13B nur ein Roboterarm sein muss und er nicht auf einen horizontalen Knickarm beschränkt ist. Zum Beispiel kann jeder der Arme 13A und 13B ein allgemeiner Knickarm sein. Des Weiteren kann der linke Arm der erste Arm sein und der rechte Arm kann der zweite Arm sein.
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In diesem Beispiel wird der Armteil 15 durch ein erstes Verbindungsglied 15a und ein zweites Verbindungsglied 15b gebildet. Das erste Verbindungsglied 15a ist durch einen Drehgelenk J1 mit einer Basiswelle 16, die an der Oberseite der Basis 12 fixiert ist, gekoppelt. Das erste Verbindungsglied 15a ist um eine Drehachse L1, die sich durch die Wellenmitte der Basiswelle 16 erstreckt, drehbar. Das zweite Verbindungsglied 15b ist durch ein Drehgelenk J2 mit dem distalen Endabschnitt des ersten Verbindungsglieds 15a gekoppelt. Das zweite Verbindungsglied 15b ist um eine Drehachse L2, die am distalen Endabschnitt des ersten Verbindungsglieds 15a definiert wird, drehbar.
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Der Handgelenkteil 17 wird durch einen Anhebe-/Absenkabschnitt 17a und einen Drehabschnitt 17b gebildet. Der Anhebe-/Absenkabschnitt 17a ist durch ein prismatisches Gelenk J3 mit dem distalen Endabschnitt des zweiten Verbindungsglieds 15b gekoppelt. Der Anhebe-/Absenkabschnitt 17a kann dadurch bewegt werden, dass er bezüglich des zweiten Verbindungsglieds 15b angehoben/abgesenkt werden kann. Der Drehabschnitt 17b ist durch ein Drehgelenk J4 mit dem unteren Ende des Anhebe-/Absenkabschnitts 17a gekoppelt. Der Drehabschnitt 17b ist um eine Drehachse L3, die am unteren Ende des Anhebe-/Absenkabschnitts 17a definiert wird, drehbar.
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Die Endeffektoren (18 und 19) sind mit den Drehabschnitten 17b des rechten bzw. linken Handgelenkteils 17 gekoppelt. Die Endeffektoren (18 und 19) sind an den distalen Enden des rechten bzw. linken Arms 13 vorgesehen. In diesem Beispiel ist jeder der Endeffektoren (18 und 19) als eine Hand ausgebildet. Die Ausgestaltungen der Hände werden nachfolgend beschrieben.
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Jeder der wie oben ausgebildeten Arme 13A und 13B weist die Gelenke J1 bis J4 auf. Jeder der Arme 13 ist beispielsweise mit Folgendem versehen: Antriebsservomotoren (nicht gezeigt), die den jeweiligen Gelenken J1 bis J4 entsprechen; und Codierer (nicht gezeigt), die dazu ausgebildet sind, Drehwinkel der jeweiligen Servomotoren zu detektieren. Die Drehachsen L1 der jeweiligen ersten Verbindungsglieder 15a der beiden Arme 13A und 13B sind auf der gleichen Geraden positioniert. Das erste Verbindungsglied 15a eines Arms 13 und das erste Verbindungsglied 15a des anderen Arms 13 sind auf verschiedenen Höhen positioniert, so dass sie in der Aufwärts-Abwärts-Richtung voneinander versetzt sind.
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2 ist eine perspektivische Ansicht, die die Ausgestaltungen der Hände des Doppelarmroboters von 1 zeigt, wobei die perspektivische Ansicht ein Anwendungsbeispiel (Einsatzbeispiel) für den Doppelarmroboter darstellt.
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Auf 1 und 2 Bezug nehmend, weist der erste Arm 13A die erste Hand 18 als einen Endeffektor auf. Die erste Hand 18 weist einen Basisabschnitt 21, einen ersten Greifer 22 und einen zweiten Greifer 23 auf. Der Basisabschnitt 21 ist ein gebogener plattenförmiger Abschnitt und weist einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt auf. Der erste Abschnitt erstreckt sich horizontal (senkrecht zur Drehachse L3). Der zweite Abschnitt erstreckt sich von einem Ende des ersten Abschnitts nach unten und erstreckt sich dann horizontal. Die Mitte des ersten Abschnitts ist an dem Drehabschnitt 17b fixiert. Der erste Greifer 22, der ein Paar Klauen aufweist, ist an dem distalen Ende des zweiten Abschnitts vorgesehen. Das Paar Klauen ist so vorgesehen, dass die Klauen in der Lage sind, sich in der Horizontalrichtung (senkrecht zur Drehachse L3) zu öffnen und zu schließen. Nutenförmige Ausnehmungen, die der Form eines Behälters entsprechen, sind in den Innenflächen des Paars Klauen ausgebildet. In diesem Beispiel weist jede der nutenförmigen Ausnehmungen einen bogenförmigen Querschnitt auf, so dass die nutenförmigen Ausnehmungen eine säulenartige Form bilden, die sich in der Aufwärts-Abwärts-Richtung (parallel zur Drehachse L3) erstreckt. Jede des Paars Klauen wird durch einen steifen Körperabschnitt und eine die Innenfläche des Körperabschnitts bedeckende elastische Schicht gebildet. Der steife Körperabschnitt ist zum Beispiel aus Metall oder Harz hergestellt. Die elastische Schicht ist zum Beispiel aus Kautschuk oder Hartschwamm hergestellt. Wenn das Paar Klauen einen Behälter 42 auf einklemmende Weise ergreift, wird demgemäß die Einklemmkraft in der Horizontalrichtung an den Behälter 42 angelegt, und auf diese Weise kann jeder der Behälter 42 des Behälterstapels 41, in dem die Behälter 42 aufeinanderfolgend nach oben gestapelt sind, ordnungsgemäß ergriffen werden. Wenn das Paar Klauen den Behälter 42 auf die einklemmende Weise ergreift, werden darüber hinaus die elastischen Schichten der jeweiligen Innenflächen des Paars Klauen niedergedrückt, und zwischen dem Behälter und den Klauen tritt aufgrund der elastischen Kraft der elastischen Schichten eine Reibungskraft auf. Infolgedessen kann das Paar Klauen den Behälter 42 ergreifen, ohne zu verursachen, dass der Behälter 42 aus den Klauen herausrutscht.
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Der zweite Greifer 23, der ein Paar Klauen aufweist, ist an dem anderen Ende des ersten Abschnitts gebildet. Das Paar Klauen ist so vorgesehen, dass die Klauen in der Lage sind, sich in der Horizontalrichtung (senkrecht zur Drehachse L3) zu öffnen und zu schließen. Nutenförmige Ausnehmungen, die der Form eines Behälters entsprechen, sind in den Innenflächen des Paars Klauen ausgebildet. In diesem Beispiel weist jede der nutenförmigen Ausnehmungen einen bogenförmigen Querschnitt auf, so dass die nutenförmigen Ausnehmungen eine säulenartige Form bilden, die sich in der Aufwärts-Abwärts-Richtung (parallel zur Drehachse L3) erstreckt. Jede des Paars Klauen ist aus einem Material wie beispielsweise Metall oder Harz hergestellt.
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Sowohl der erste Greifer 22 als auch der zweite Greifer 23 sind zum Beispiel als ein Spannfutter ausgebildet, das durch Luft oder einen Motor (in diesem Beispiel durch Luft) zum Öffnen und Schließen angetrieben wird.
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Bei der obigen Ausgestaltung fällt die Ablassrichtung einer durch den zweiten Greifer 23 der ersten Hand 18 des ersten Arms 13A ergriffenen Ablassvorrichtung 32 mit der Richtung der Drehachse L3 zusammen, und die Richtung von dem unteren Abschnitt zu dem oberen Abschnitt des durch den ersten Greifer 22 ergriffenen Behälters 42 fällt mit der Richtung der Drehachse L3 zusammen (siehe 7E). Da die Drehachse L3 mit der Vertikalrichtung zusammenfällt, weist gemäß dieser Ausgestaltung, selbst wenn der erste Arm nicht gesteuert wird, der durch den ersten Greifer 22 ergriffene Behälter 42 in die Aufwärtsrichtung, und die Ablassrichtung der durch den zweiten Greifer 23 ergriffenen Ablassvorrichtung ist die Abwärtsrichtung. Dies ermöglicht es, eine Behälterplatzierungs- und Lebensmittel-/Getränkematerialbefülloperation leicht durchzuführen.
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Der zweite Arm 13B weist die zweite Hand 19 als einen Endeffektor auf. Die zweite Hand 19 weist einen Basisabschnitt 24 und einen Greifer 25 auf. Der Basisabschnitt 24 ist ein flacher plattenförmiger Abschnitt, und ein Ende davon ist an dem Drehabschnitt 17b fixiert. Der Greifer 25, der ein Paar Klauen aufweist, ist an einem anderen Ende des Basisabschnitt 24 vorgesehen. Das Paar Klauen ist so vorgesehen, dass die Klauen in der Lage sind, sich in der Horizontalrichtung (senkrecht zur Drehachse L3) zu öffnen und zu schließen. Nutenförmige Ausnehmungen, die der Form eines Behälters entsprechen, sind in den Innenflächen des Paars Klauen ausgebildet. In diesem Beispiel weist jede der nutenförmigen Ausnehmungen einen bogenförmigen Querschnitt auf, so dass die nutenförmigen Ausnehmungen eine säulenartige Form bilden, die sich in der Aufwärts-Abwärts-Richtung (parallel zur Drehachse L3) erstreckt. Jede des Paars Klauen wird durch einen steifen Körperabschnitt und eine die Innenfläche des Körperabschnitts bedeckende elastische Schicht gebildet. Der steife Körperabschnitt ist zum Beispiel aus Metall oder Harz hergestellt. Die elastische Schicht ist zum Beispiel aus Kautschuk oder Hartschwamm hergestellt. Wenn das Paar Klauen einen Behälter 42 auf einklemmende Weise ergreift, wird demgemäß die Einklemmkraft in der Horizontalrichtung an den Behälter 42 angelegt, und auf diese Weise kann jeder der Behälter 42 des Behälterstapels 41, in dem die Behälter 42 aufeinanderfolgend nach oben gestapelt sind, ordnungsgemäß ergriffen werden. Wenn das Paar Klauen den Behälter 42 auf die einklemmende Weise ergreift, werden darüber hinaus die elastischen Schichten der jeweiligen Innenflächen des Paars Klauen niedergedrückt, und zwischen dem Behälter und den Klauen tritt aufgrund der elastischen Kraft der elastischen Schichten eine Reibungskraft auf. Infolgedessen kann das Paar Klauen den Behälter 42 ergreifen, ohne zu verursachen, dass der Behälter 42 aus den Klauen herausrutscht.
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Bei der obigen Ausgestaltung fällt die Richtung von dem unteren Abschnitt zu dem oberen Abschnitt des Behälters 42 des durch den Greifer 25 der zweiten Hand 19 des zweiten Arms 13B ergriffenen Behälterstapels 41 mit der Richtung der Drehachse L3 (das heißt der Vertikalrichtung) zusammen (siehe 7E).
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Die Breite (das heißt die Dimension in der Aufwärts-Abwärts-Richtung) des Greifers 25 des zweiten Arms 13B ist größer als die Breite des ersten Greifers 22 des ersten Arms 13A. Der Grund dafür ist, zu gestatten, dass der Greifer 25 des zweiten Arms 13B den Behälterstapel 41 stabil hält, da der Behälterstapel 41 in erster Linie durch den Greifer 25 gehalten wird. Der Greifer 25 des zweiten Arms 13B ist zum Beispiel als ein Spannfutter ausgebildet, das durch Luft oder einen Motor (in diesem Beispiel durch Luft) zum Öffnen und Schließen angetrieben wird.
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3 ist ein funktionales Blockdiagramm, das die Ausgestaltung eines Steuersystems des Doppelarmroboters 11 schematisch zeigt. Wie in 3 gezeigt wird, weist die Steuerung 14 eine Rechenoperationseinheit (einen Prozessor) 14a, eine Speichereinheit 14b und eine Servosteuereinheit 14c auf. Die Steuerung 14 ist zum Beispiel als ein Mikrosteuerung, eine Mikroprozessoreinheit, ein FPGA (Field Programmable Gate Array) oder eine PLC (speicherprogrammierbare Steuerung) ausgebildet. Die Rechenoperationseinheit 14a ist zum Beispiel als ein Prozessor einer Mikrosteuerung oder dergleichen ausgebildet. Die Speichereinheit 14b ist als ein Speicher von beispielsweise der Mikrosteuerung ausgebildet. Die Steuerung 14 kann als eine einzige Steuerung ausgebildet sein, die eine zentralisierte Steuerung durchführt, oder sie kann als mehrere Steuerungen ausgebildet sein, die eine verteilte Steuerung in gegenseitiger Zusammenarbeit durchführen.
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Die Speichereinheit 14b speichert ein Basisprogramm als ein Robotersteuerprogramm und Informationen, wie zum Beispiel verschiedene feste Daten. Die Rechenoperationseinheit 14a steuert verschiedene Operationen des Doppelarmroboters 11 durch beispielsweise Laden und Ausführen des in der Speichereinheit 14b gespeicherten Basisprogramms. Insbesondere erzeugt die Rechenoperationseinheit 14a einen Steuerbefehl für den Doppelarmroboter 11 und gibt den erzeugten Steuerbefehl an die Servosteuereinheit 14c aus. Die Servosteuereinheit 14c ist dazu ausgebildet, den Antrieb der Servomotoren entsprechend den Gelenken J1 bis J4 jedes der Arme 13 des Doppelarmroboters 11 basierend auf dem durch die Rechenoperationseinheit 14a erzeugten Steuerbefehl zu steuern. Ferner steuert die Steuerung 14 die Operationen des ersten Greifers 22 und des zweiten Greifers 23 der ersten Hand 18 und die Operation des Greifers 25 der zweiten Hand. Somit steuert die Steuerung 14 die Operationen des gesamten Doppelarmroboters 1.
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[Anwendungsbeispiel]
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Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 2 ein Anwendungsbeispiel (Einsatzbeispiel) für den Doppelarmroboter 11 dargestellt.
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<Einsatzort>
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Auf 2 Bezug nehmend, wird der Doppelarmroboter zum Beispiel auf einen Einsatzort angewandt, an dem die Arbeit des Befüllens von Behältern 42 mit einem Fluidität aufweisenden Lebensmittel-/Getränkematerial (einem Lebensmittel, einem Getränk oder Bestandteilen davon) durchgeführt wird. An dem Einsatzort ist eine Fördereinrichtung 50 installiert, die dazu ausgebildet ist, einen Förderkörper 51 zu bewegen, um ein auf dem Förderkörper 51 platziertes Objekt (in diesem Beispiel einen Behälter 42) zu befördern. In diesem Beispiel handelt es sich bei dem Förderkörper 51 um ein Band, und bei der Fördereinrichtung 50 handelt es sich um einen Bandförderer. Erforderliche Ausrüstung, Werkzeuge, Arbeiter usw. zum Durchführen der Arbeit sind auf beiden Seiten des Förderkörpers 51 angeordnet. Der Doppelarmroboter 11 ist eine Maschine zum automatischen Platzieren des Behälters 42 auf den Förderkörper 51 und Befüllen des auf dem Förderkörper 51 platzierten Behälters 42 mit dem Lebensmittel-/Getränkematerial. In diesem Beispiel handelt es sich bei dem Lebensmittel-/Getränkematerial um ein Dressing. Wie in 2 gezeigt wird, kann der Doppelarmroboter 11 in einem begrenzten Raum installiert werden, der in der Größe einer Person vorliegt (zum Beispiel 610 mm x 620 mm). Eine Lebensmittel-/Getränkematerialzufuhrvorrichtung 30 ist auf der rechten Seite des Doppelarmroboters 11 angeordnet. Die Lebensmittel-/Getränkematerialzufuhrvorrichtung 30 ist auf einem Handwagen 34 platziert. Somit ist die Lebensmittel-/Getränkematerialzufuhrvorrichtung 30 zum Zuführen des Lebensmittel-/Getränkematerials, mit dem die Behälter 42 befüllt werden sollen, auf dem Handwagen 34 platziert, und ein Arbeiter befördert die Lebensmittel-/Getränkematerialzufuhrvorrichtung 30 mit dem Handwagen 34 und positioniert die Lebensmittel-/Getränkematerialzufuhrvorrichtung 30 an einer vorbestimmten Stelle. Die Lebensmittel-/Getränkematerialzufuhrvorrichtung 30 weist einen Lebensmittel-/Getränkematerialtank 31, die Ablassvorrichtung 32 und einen Ablassvorrichtungsständer 33 auf. Der Lebensmittel-/Getränkematerialtank 31 speichert darin das Fluidität aufweisende Lebensmittel-/Getränkematerial. Die Ablassvorrichtung 32 weist einen an ihrem proximalen Endabschnitt vorgesehenen Einlass auf, und der Einlass ist durch ein Zufuhrrohr mit dem Lebensmittel-/Getränkematerialtank 31 verbunden. Des Weiteren weist die Ablassvorrichtung 32 einen an ihrem distalen Endabschnitt vorgesehenen Ablassvorrichtungsauslass 32a auf. Der Ablassvorrichtungsständer 33 ist an einer geeigneten Stelle an der Lebensmittel-/Getränkematerialzufuhrvorrichtung 30 vorgesehen. Oben auf dem Ablassvorrichtungsständer 33 ist eine Platzierungsplatte angeordnet, und in der Platzierungsplatte ist ein Durchgangsloch 33a ausgebildet. Die Ablassvorrichtung 32 wird in dem Zustand getragen, in dem sie in das Durchgangsloch 33a eingesteckt ist, wobei der Ablassvorrichtungsauslass 32a nach unten weist. Wenn mit der Arbeit des Befüllens der Behälter 42 mit dem Lebensmittel-/Getränkematerial begonnen wird, wird die Ablassvorrichtung 32 durch den zweiten Greifer 23 der ersten Hand 18 des ersten Arms 13A des Doppelarmroboters 11 ergriffen. Zu diesem Zeitpunkt ergreift der zweite Greifer 23 den mittleren Abschnitt der Ablassvorrichtung 32.
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Unterdessen ist ein Behälterständer 35 vor dem Förderkörper 51 nahe dem ersten Arm des Doppelarmroboters 11 angeordnet. Mehrere Behälterstapel 41 sind an ihren vorbestimmten Stellen auf dem Behälterständer 35 angeordnet.
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< Behälterstapel>
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Jeder der Behälter 42 muss einen offenen oberen Abschnitt, einen geschlossenen unteren Abschnitt und solch eine Form haben, dass jeder Behälter 42 von dem oberen Abschnitt zu dem unteren Abschnitt allmählich dünner wird. Bei diesem Beispiel handelt es sich bei dem Behälter 42 um einen Becher.
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Jeder der Behälterstapel 41 ist ein Stapel aus den Behältern, die aufeinanderfolgend so gestapelt sind, dass jeweils zwei Behälter, die in einer Aufwärts-Abwärtsrichtung in dem Stapel benachbart sind, so angeordnet sind, dass der obere der beiden Behälter mit seinem unteren Abschnitt in den Innenraum des unteren der beiden Behälter eingeführt ist, so dass der obere Abschnitt des oberen Behälters freiliegt. Mit anderen Worten, jeder Behälterstapel 41 wird durch nicht-umgedrehtes Stapeln der Behälter 42 gebildet. Das „nicht-umgedrehte“ Stapeln ist hier das Gegenteil von „umgedrehtem“ Stapeln, und das „nicht-umgedrehte“ Stapeln bedeutet, dass sich jeder Behälter 42 in dem Stapel in einer solchen Ausrichtung befindet, dass die Richtung von dem unteren Abschnitt zu dem oberen Abschnitt des Behälters 42 die Aufwärtsrichtung ist.
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[Operationsbeispiele]
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Als Nächstes werden basierend auf 2, 4 und den 5A bis 5F Operationen des Doppelarmroboters beschrieben. Die Operationen werden als ein Ergebnis dessen durchgeführt, dass die Steuerung 14 den Doppelarmroboter 11 steuert. 4 ist ein Flussdiagramm, das die Operationen des Doppelarmroboters von 1 zeigt. Die 5A bis 5F sind perspektivische Ansichten, die die Operationen des Doppelarmroboters von 1 zeigen. Es sei darauf hingewiesen, dass im Folgenden zwecks Vereinfachung der Beschreibung eine Operation „eines Greifers einer Hand“ als eine Operation „einer Hand (eines Greifers)“ ausgedrückt werden kann.
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Wenn mit der Arbeit des Befüllens der Behälter 42 mit dem Lebensmittel-/Getränkematerial begonnen wird, ergreift, wie in 2 gezeigt wird, der erste Arm 13A des Doppelarmroboters 11 durch den zweiten Greifer 23 den mittleren Abschnitt der auf dem Ablassvorrichtungsständer 33 platzierten Ablassvorrichtung 32. Danach nimmt die erste Hand 18 des ersten Arms 13A, in Draufsicht gesehen, eine solche Pose ein, dass der erste Greifer 22 an einer Behälterplatzierungsstelle auf der Bewegungsbahn des Förderkörpers 51 positioniert wird und dass der durch den zweiten Greifer 23 ergriffene Ablassvorrichtungsauslass 32a der Ablassvorrichtung 32 an einer Lebensmittel-/Getränkematerialbefüllstelle auf der Bewegungsbahn des Förderkörpers 51 positioniert wird. In Draufsicht gesehen, sind die Behälterplatzierungsstelle und die Lebensmittel-/Getränkematerialbefüllstelle auf einer Geraden positioniert, die mit der Bewegungsrichtung des Förderkörpers 51 zusammenfällt, und die Lebensmittel-/Getränkematerialbefüllstelle ist stromabwärts der Behälterplatzierungsstelle positioniert. Die Bewegungsgeschwindigkeit des Förderkörpers 51 ist auf eine vorbestimmte Geschwindigkeit eingestellt. In diesem Zustand führt der Doppelarmroboter 11 eine Behältertrennoperation (Behälterplatzierungsoperation) wie nachfolgend beschrieben durch.
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Wie in 5A gezeigt wird, hält als Nächstes die zweite Hand 19 (der Greifer 25) des zweiten Arms 13B einen Behälterstapel 41, der an seiner vorbestimmten Platzierungsstelle auf dem Behälterständer 35 platziert ist, indem er den oberen Abschnitt des unteren der Behälter 42 des Behälterstapels 41 ergreift, und sie wird an einer vorbestimmten Trennstelle positioniert (Schritt S1). Die Trennstelle ist eine Stelle unmittelbar über der Behälterplatzierungsstelle. Es sei darauf hingewiesen, dass 5A einen Zustand zeigt, in dem die erste Hand 18 (der erste Greifer 22) einen durch eine zuvor durchgeführte Behältertrennoperation von dem Behälterstapel 41 getrennten Behälter 42 freigegeben und auf den Förderkörper 51 platziert hat.
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Wie in 5B gezeigt wird, beginnt als Nächstes die erste Hand 18 (der erste Greifer 22) des ersten Arms 13A, sich nach oben zu bewegen.
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Wie in 5C gezeigt wird, hält als Nächstes die erste Hand 18 (der erste Greifer 22) des ersten Arms 13A den Behälterstapel 41 durch Ergreifen eines Abschnitts des unteren Behälters 42 des Behälterstapels 41, derart, dass der durch die erste Hand 18 (den ersten Greifer 22) ergriffene Abschnitt niedriger als der durch die zweite Hand 19 (den Greifer 25) ergriffene Abschnitt positioniert wird (Schritt S2).
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Wie in 5D gezeigt wird, gibt die zweite Hand 19 (der Greifer 25) des zweiten Arms 13B den oberen Abschnitt des unteren Behälters 42 frei (Schritt S3).
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Wie in 5E gezeigt wird, bewegt sich als Nächstes die zweite Hand 19 (der Greifer 25) des zweiten Arms 13B um eine vorbestimmte Höhe nach oben und versucht, den oberen Abschnitt des zweiten Behälters 42 von unterhalb des Behälterstapels 41 zu ergreifen (Schritt S4). Da sich der zweite Behälter 42 über dem unteren Behälter 42 befindet, ergreift hier die zweite Hand 19 (der Greifer 25) des zweiten Arms 13B den oberen Abschnitt des zweiten Behälters 42 erfolgreich (JA in Schritt S4).
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Dann hält die zweite Hand 19 (der Greifer 25) des zweiten Arms 13B den Behälterstapel 41 (Schritt S5).
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Wie in 5F gezeigt wird, bewegt als Nächstes die erste Hand 18 (der erste Greifer 22) des ersten Arms 13A den unteren Behälter 42 nach unten, trennt den unteren Behälter 42 von dem Behälterstapel 41, platziert den unteren Behälter 42 auf den Förderkörper 51 und gibt ihn frei (Schritt S6).
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Wie in 5A gezeigt wird, kehrt als Nächstes die zweite Hand 19 (der Greifer 25) zu der vorbestimmte Trennstelle zurück, nachdem die erste Hand 18 (der erste Greifer 22) des ersten Arms 13A den unteren Behälter 42 nach unten bewegt hat (Schritt S7).
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Wenn sich kein Behälter 42 über dem unteren Behälter 42 befindet, das heißt, wenn der derzeit durch die erste Hand 18 (den ersten Greifer 22) des ersten Arms ergriffene Behälter 42 der obere Behälter (das heißt der letzte Behälter) des Behälterstapels 41 ist, dann schlägt in Schritt S4 der Versuch, den zweiten Behälter von unterhalb des Behälterstapels 41 zu ergreifen, fehl (NEIN in Schritt S4). In diesem Fall bewegt die erste Hand 18 (der erste Greifer 22) des ersten Arms bei der Behältertrennoperation den unteren Behälter 42 nach unten, trennt den unteren Behälter 42 von dem Behälterstapel 41, platziert den unteren Behälter 42 auf den Förderkörper 51 und gibt ihn frei (Schritt S9). Zu Schritt S1 zurückkehrend, ergreift die zweite Hand (der Greifer 25) den nächsten Behälterstapel 41 und wird an der Trennstelle positioniert.
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Nach Schritt S7 bestimmt die Steuerung 14, ob die Behältertrennoperation beendet werden soll oder nicht beendet werden soll (Schritt S8). Wenn die Steuerung 14 bestimmt, die Behältertrennoperation nicht zu beenden (NEIN in Schritt S8), kehrt die Steuerung 14 zu Schritt S2 zurück. Wenn die Steuerung 14 bestimmt, die Behältertrennoperation zu beenden (JA in Schritt S8) endet die Steuerung 14 die Behältertrennoperation.
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Gleichzeitig mit der Behältertrennoperation wird die Lebensmittel-/Getränkebefülloperation auf eine unten beschriebene Weise durchgeführt.
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Auf 2 in 5A Bezug nehmend, wird, wenn der an der Behälterplatzierungsstelle auf dem Förderkörper 51 platzierte Behälter 42 an die Lebensmittel-/Getränkematerialbefüllstelle positioniert wird, das Lebensmittel-/Getränkematerial aus dem Ablassvorrichtungsauslass 32a der durch den zweiten Greifer 23 der ersten Hand 18 des ersten Arms 13A ergriffenen Ablassvorrichtung 32 in den Behälter 42 abgelassen, wodurch der Behälter 42 mit dem Lebensmittel-/Getränkematerial gefüllt wird. In diesem Beispiel ist eine Zeitdauer (eine Zykluszeit), während der der Behälter 42 an der Behälterplatzierungsstelle auf dem Förderkörper 51 platziert ist, auf 1 / (Ganzzahl) einer Zeit, über die der Behälter 42 zwischen der Behälterplatzierungsstelle und der Lebensmittel-/Getränkematerialbefüllstelle bewegt wird, eingestellt (in diesem Beispiel 1/2). Deshalb ist ein Sensor zum Detektieren, ob der Behälter 42 an der Lebensmittel-/Getränkematerialbefüllstelle positioniert worden ist oder nicht dort positioniert worden ist, nicht erforderlich. Des Weiteren wird das Ablassen des Lebensmittel-/Getränkematerials durch die Lebensmittel-/Getränkematerialzufuhrvorrichtung 30 und den Doppelarmroboter 11 unter gegenseitiger Zusammenwirkung ordnungsgemäß durchgeführt. Da diese Ablassoperation für die vorliegende Erfindung nicht direkt relevant ist, wird hier auf eine weitere Beschreibung davon verzichtet.
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Wie vorstehend beschrieben wurde, halten der erste und der zweite Arm 13A und 13B den Behälterstapel 41 nacheinander durch den zweiten Arm 13B, dann halten sie ihn wieder durch den ersten Arm 13A und halten ihn danach wieder durch den zweiten Arm 13B. In einem Zustand, in dem der zweite Arm 13B den Behälterstapel 41 durch Ergreifen des oberen Abschnitts des zweiten Behälters von unterhalb des Behälterstapels 41 hält, bewegt der erste Arm 13A den unteren Behälter nach unten, wodurch der untere Behälter 42 von dem Behälterstapel 41 getrennt wird. Auf diese Weise kann ein automatisches Zuführen jedes Behälters 42 durch Verwendung der Arme 13A und 13B durchgeführt werden. Da die Zuführgeschwindigkeit der Behälter 42 von der Betriebsgeschwindigkeit der Arme 13A und 13B abhängig ist, kann darüber hinaus durch Erhöhen der Betriebsgeschwindigkeit der Arme 13A und 13B die Zuführgeschwindigkeit der Behälter 42 (das heißt die Arbeitseffizienz) verbessert werden.
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[Variationen]
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6 ist eine schematische Darstellung, die ein anderes Ausgestaltungsbeispiel für den Behälterstapel 41 zeigt. Auf 6 Bezug nehmend, handelt es sich bei dieser Variation bei jedem der Behälter 42 um eine Teeschale. Mehrere Teeschalen 42 sind aufeinanderfolgend so gestapelt, dass jeweils zwei Teeschalen 42, die in der Aufwärts-Abwärtsrichtung in dem Teeschalenstapel benachbart sind, so gestapelt sind, dass die obere der beiden Teeschalen 42 mit ihrem unteren Abschnitt in den Innenraum der unteren der beiden Teeschalen 42 eingeführt ist, so dass der obere Abschnitt der oberen Teeschale 42 freiliegt.
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Auch wenn der Behälterstapel der oben beschriebene Teeschalenstapel 41 ist, kann gemäß dem Doppelarmroboter 11 der vorliegenden Ausführungsform die Behältertrennoperation ordnungsgemäß durchgeführt werden, und dadurch kann ein automatisches Zuführen der Teeschalen 42 durchgeführt werden.
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(Andere Ausführungsformen)
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Die Behälter sind nicht auf die oben beschriebenen Beispiele beschränkt, sondern können Schalen, Schüsseln, Teller usw. sein.
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Der Einsatzort ist nicht auf einen Lebensmittelprodukte betreffenden Einsatzort beschränkt, sondern kann eine andere Art von Einsatzort sein, solange der Einsatzort ein Ort ist, an dem ein Roboter und ein Arbeiter in dem gleichen Arbeitsraum miteinander kooperierend zusammenarbeiten.
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Aus der vorhergehenden Beschreibung sind für den Fachmann zahlreiche Modifikationen und andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offensichtlich. Deshalb sollte die vorhergehende Beschreibung nur als ein Beispiel interpretiert werden und wird dazu bereitgestellt, den Fachmann die beste Durchführungsweise der vorliegenden Erfindung zu lehren. Die strukturellen und/oder funktionalen Details können wesentlich geändert werden, ohne von dem Wesen der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Der Roboter und das Betriebsverfahren dafür gemäß der vorliegenden Erfindung sind als ein Roboter, der Behälter unter Verwendung von Armen automatisch zuführen kann, und ein Verfahren zum Betrieb des Roboters nützlich.
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Bezugszeichenliste
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- 11
- Doppelarmroboter
- 12
- Basis
- 13A
- erster Arm
- 13B
- zweiter Arm
- 14
- Steuerung
- 14a
- Rechenoperationseinheit (Prozessor)
- 14b
- Speichereinheit
- 14c
- Servosteuereinheit
- 15
- Armteil
- 15a
- erstes Verbindungsglied
- 15b
- zweites Verbindungsglied
- 16
- Basiswelle
- 17
- Handgelenkteil
- 17a
- Anhebe-/Absenkabschnitt
- 17b
- Drehabschnitt
- 18
- erste Hand (Endeffektor)
- 19
- zweite Hand (Endeffektor)
- 21
- Basisabschnitt
- 22
- erster Greifer
- 23
- zweiter Greifer
- 24
- Basisabschnitt
- 25
- Greifer
- 30
- Lebensmittel-/Getränkematerialzufuhrvorrichtung
- 31
- Lebensmittel-/Getränkematerialtank
- 32
- Ablassvorrichtung
- 32a
- Ablassvorrichtungsauslass
- 33
- Ablassvorrichtungsständer
- 33a
- Durchgangsloch
- 34
- Handwagen
- 35
- Behälterständer
- 41
- Behälter
- 42
- Behälterstapel
- 50
- Fördereinrichtung
- 51
- Förderkörper
