JP2014039978A - 把持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】把持装置自体の構成が複雑化してしまうことを抑制しつつも、把持対象物が把持部によって正常に把持されているか否かを容易に把握することができる把持装置を提供すること。
【解決手段】把持装置１０は、把持部１２における把持位置から搬送開始位置までの移動経路において、把持部１２及び把持部１２に把持された把持対象物Ｈの通過を検出する多光軸センサ３０を備えている。また、制御部２０は、当該制御部２０に基づく把持部１２の位置情報と多光軸センサ３０の検出情報とから、把持対象物Ｈの搬送時における把持部１２による把持対象物Ｈの把持状態を推定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、把持対象物を把持して搬送する把持装置に関する。

把持対象物を保管位置から取り出して搬送位置まで搬送する、所謂、ピックアンドプレース方式の把持装置では、保管位置にある把持対象物を把持部が把持すると、その把持部を一旦搬送開始位置まで移動させ、その後、目標となる搬送位置へ移動させて把持対象物の搬送が行われる。このとき、把持対象物が異常に傾いた状態で把持されているなど、その把持状態が正常でないと、搬送開始位置から目標となる搬送位置へ把持対象物を搬送する際に近傍に位置する障害物等に当たって把持対象物が損傷したり、把持装置自体が損傷したりする虞がある。

そこで、把持対象物が正常に把持されているか否かを判別するための物品検知センサを把持装置に設けたものが、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１の把持装置は、装置本体の両端部に開閉自在なチャック爪を備え、片方のチャック爪の近傍に把持対象物であるワークの一端部の有無を検知するセンサが取り付けられている。センサは、透過型の光学式検知器であり、光軸上にワークが存在するか否かを検知する機能を有している。そして、一対のチャック爪でワークを把持した後、ワークの有無をセンサによって検知し、ワークが無い場合にはその信号を出力することによりミスチャック状態を判別する。これにより、ワークがチャック爪に対して異常に傾いた状態で把持されたまま搬送されてしまうことが防止される。

特開平５−３２３９０号公報

しかしながら、特許文献１の把持装置では、センサが装置本体、即ち、把持部に取り付けられているため、センサ自体もチャック爪によるワークの把持動作に伴って移動する。センサには複数の配線が接続されているため、把持部の移動によってセンサの配線が絡まってしまうことが無いように配線の取り回しに工夫が必要となり、把持装置自体の構成が複雑化してしまうという問題がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、把持装置自体の構成が複雑化してしまうことを抑制しつつも、把持対象物が把持部によって正常に把持されているか否かを容易に把握することができる把持装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、把持対象物を把持する把持部を有し、前記把持部を、前記把持対象物を把持する把持位置から搬送開始位置まで移動させるとともに、前記搬送開始位置から搬送位置まで移動させて前記把持対象物の搬送を行う把持装置であって、前記把持部の位置を推定する位置推定手段と、前記把持部の前記把持位置から前記搬送開始位置までの移動経路において、前記把持部及び前記把持部に把持された前記把持対象物の通過を検出する遮光型検出手段と、前記位置推定手段に基づく前記把持部の位置情報と、前記遮光型検出手段の検出情報とから、前記把持対象物の搬送時における前記把持部による前記把持対象物の把持状態を推定する把持状態推定手段と、を備えたことを要旨とする。

この発明によれば、従来技術のようなセンサを把持部側に取り付けることなく、位置推定手段に基づく把持部の位置情報と、遮光型検出手段の検出情報とから、把持対象物の搬送時における把持部による把持対象物の把持状態を把持状態推定手段により推定することができる。よって、従来技術のように、センサの配線の取り回しに工夫が必要となる場合に比べると、把持装置自体の構成が複雑化してしまうことを抑制しつつも、把持対象物が把持部によって正常に把持されているか否かを容易に把握することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記遮光型検出手段は、互いに交差する少なくとも二つの光軸を有することを要旨とする。
この発明によれば、少なくとも二つの光軸が交差せずに互いに平行に延びている場合に比べると、把持部及び把持対象物が把持位置から搬送開始位置へ移動している際に、把持部及び把持対象物によって光軸を遮り易い。その結果、把持部及び把持対象物の通過を検出し易くすることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記把持対象物は長尺状であるとともに、前記遮光型検出手段は光軸が複数平行して延びる多光軸センサであり、前記把持部によって把持された前記把持対象物が前記光軸を通過する際に、前記把持対象物の長手方向が、前記光軸が延びる方向と交差する方向に沿って延びるように前記把持部の姿勢を制御する姿勢制御手段をさらに備えたことを要旨とする。

この発明によれば、把持部によって把持された把持対象物が光軸を通過する際に、把持対象物の長手方向が、光軸が延びる方向に沿って延びている場合に比べると、把持対象物によって遮られる光軸を多くすることができ、把持対象物の通過をさらに検出し易くすることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の発明において、前記把持位置から前記搬送開始位置まで前記把持対象物を移動させる途中で、前記把持状態推定手段により把持状態が正常ではないと推定されたときに、前記把持対象物の搬送動作を中止して、再度、前記把持部による前記把持対象物の把持を行うことを要旨とする。

この発明によれば、把持位置から搬送開始位置まで把持対象物を移動させる途中で、把持状態推定手段により推定された把持状態が正常ではないと推定されたにもかかわらず、把持対象物の搬送動作を継続して、把持対象物を搬送開始位置まで移動させる場合に比べると、把持対象物の搬送動作を効率良く行うことができる。

この発明によれば、把持装置自体の構成が複雑化してしまうことを抑制しつつも、把持対象物が把持部によって正常に把持されているか否かを容易に把握することができる。

（ａ）は実施形態における把持装置の概略図、（ｂ）は把持装置の電気的構成を示すブロック図。 把持部の位置と多光軸センサの検出情報とから推定される把持対象物の把持状態を示す一覧表。 別の実施形態における把持装置の概略図。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図１及び図２にしたがって説明する。
図１（ａ）に示すように、把持装置１０の装置本体１１は、箱Ｈ１の中に収容された長尺状の把持対象物Ｈを把持する把持部１２と、把持部１２に連結される腕部１３と、を有している。腕部１３には、腕部１３の角度を調節可能なモータ１４が複数配設されている。そして、各モータ１４の駆動により腕部１３の角度が調節されるとともに、腕部１３の角度が調節されることで、把持部１２の位置が調節可能となっている。

具体的には、各モータ１４の駆動により腕部１３の角度を調節することで、把持部１２が箱Ｈ１の中に挿入されて箱Ｈ１の中で把持対象物Ｈを把持する把持位置に位置するように、把持部１２の位置を調節可能になっている。また、各モータ１４の駆動により腕部１３の角度を調節することで、把持部１２を把持位置から箱Ｈ１の上方に設定された搬送開始位置へ移動させるとともに、把持部１２が搬送開始位置に位置するように、把持部１２の位置を調節可能になっている。さらに、各モータ１４の駆動により腕部１３の角度を調節することで、把持部１２を搬送開始位置から目標となる搬送位置へ移動させるとともに、把持部１２が搬送位置に位置するように、把持部１２の位置を調節可能になっている。このようにして、箱Ｈ１の中に収容された把持対象物Ｈが把持部１２に把持されて搬送位置まで搬送可能になっている。

把持装置１０は、把持部１２における把持位置から搬送開始位置までの移動経路において、把持部１２及び把持部１２に把持された把持対象物Ｈの通過を検出する遮光型検出手段としての多光軸センサ３０を備えている。多光軸センサ３０は、投光部３１及び受光部３２により構成されるとともに、投光部３１と受光部３２とは箱Ｈ１よりも上方で互いに対向配置された状態で、一対の支柱３３を介して把持装置１０の一部に支持されている。投光部３１には投光素子３１ａが一直線上に複数配列されるとともに、受光部３２には受光素子３２ａが一直線上に複数配列されている。そして、各投光素子３１ａから出射された複数の光軸が平行して延びて、それぞれ対向配置される各受光素子３２ａに受光可能になっている。多光軸センサ３０は装置本体１１とは別体である。

図１（ｂ）に示すように、各モータ１４は装置本体１１に設けられた制御部２０に接続されている。そして、制御部２０からの指令により各モータ１４が駆動制御されるとともに、腕部１３の駆動が制御される。また、各モータ１４には、各モータ１４の回転角度を検出する回転角度検出部１４ａがそれぞれ設けられている。各回転角度検出部１４ａは制御部２０に接続されている。そして、各回転角度検出部１４ａによって検出された回転角度検出情報が制御部２０に送られるとともに、制御部２０は、各回転角度検出部１４ａから送られた回転角度検出情報に基づいて、把持部１２の位置を推定可能になっている。よって、本実施形態では、制御部２０は、把持部１２の位置を推定する位置推定手段として機能する。また、制御部２０には受光部３２が接続されるとともに、受光部３２からの信号、即ち、多光軸センサ３０の検出情報が制御部２０に送られるようになっている。

次に、本実施形態の作用について説明する。
図２は、制御部２０により推定される把持部１２の位置と多光軸センサ３０の検出情報とから推定される把持対象物Ｈの把持状態を示す一覧表である。なお、把持部１２の位置は、各回転角度検出部１４ａから送られる回転角度検出情報に基づいて、制御部２０により常に推定されている。

図２に示すように、把持部１２が箱Ｈ１の中に挿入されて箱Ｈ１の中で把持対象物Ｈを把持する把持位置に位置するとき、投光部３１から出射される光軸は、装置本体１１によって遮られている。そして、把持部１２が把持位置から多光軸センサ３０が設けられた光軸位置の高さまで移動したときも、投光部３１から出射される光軸は、把持部１２によって遮られている。

続いて、把持部１２が光軸位置を通過するときに、把持対象物Ｈにより投光部３１から出射される光軸が遮られると、制御部２０は、当該制御部２０に基づく把持部１２の位置情報と多光軸センサ３０の検出情報とから、把持部１２によって把持対象物Ｈが把持されているという把持状態を推定する。よって、制御部２０は、把持対象物Ｈの搬送時における把持部１２による把持対象物Ｈの把持状態を推定する把持状態推定手段として機能する。

なお、図１（ａ）に示すように、把持部１２よって把持された把持対象物Ｈが光軸を通過する際に、把持対象物Ｈの長手方向が、光軸の延びる方向と直交する方向に沿って延びるように把持部１２の姿勢が制御されている。具体的には、制御部２０の指令により各モータ１４の駆動が制御されることにより、把持部１２の姿勢が制御されている。よって、制御部２０は、把持部１２の姿勢を制御する姿勢制御手段としても機能する。

一方で、図２に示すように、把持部１２が光軸位置を通過するときに、把持対象物Ｈにより投光部３１から出射される光軸が遮られない場合は、制御部２０は、当該制御部２０に基づく把持部１２の位置情報と多光軸センサ３０の検出情報とから、把持部１２によって把持対象物Ｈが把持されていないという異常な把持状態を推定する。

また、把持部１２が光軸通過位置に達したときに、投光部３１から出射された光軸が、把持部１２によって把持された把持対象物Ｈに遮られた後、投光部３１から出射される光軸が、全て受光部３２に受光されている旨の信号が受光部３２から制御部２０に送られたとする。すると、制御部２０は、当該制御部２０に基づく把持部１２の位置情報と多光軸センサ３０の検出情報とから、把持部１２によって把持対象物Ｈが把持されていたが、把持部１２が光軸通過位置に達した後に把持対象物Ｈが落下してしまったという異常な把持状態を推定する。

続いて、把持部１２が搬送開始位置に到達したときに、把持対象物Ｈにより投光部３１から出射される光軸が遮られると、制御部２０は、当該制御部２０に基づく把持部１２の位置情報と多光軸センサ３０の検出情報とから、把持部１２によって把持された把持対象物Ｈが、把持部１２に対して異常に傾いた状態で把持されているという異常な把持状態を推定する。

そして、制御部２０は、把持部１２によって把持された把持対象物Ｈが、把持部１２に対して異常に傾いた状態で把持されているという異常な把持状態を推定すると、各モータ１４の駆動を停止する。これにより、把持対象物Ｈが把持部１２に対して異常に傾いた状態で把持されたまま搬送位置に向けて搬送されてしまうことが防止されている。その結果、搬送開始位置から搬送位置へ把持対象物Ｈを搬送する際に、箱Ｈ１や把持対象物Ｈの近傍に位置する障害物等に把持対象物Ｈが引っ掛かってしまうことが未然に防止されている。

一方、把持部１２が搬送開始位置に到達したときに、把持対象物Ｈにより投光部３１から出射される光軸が遮られていない場合は、制御部２０は、当該制御部２０に基づく把持部１２の位置情報と多光軸センサ３０の検出情報とから、把持部１２によって把持された把持対象物Ｈが、把持部１２に対して異常に傾いておらず正常に把持されているという正常な把持状態を推定する。

そして、制御部２０は、把持部１２によって把持された把持対象物Ｈが、把持部１２に対して異常に傾いておらず正常に把持されているという正常な把持状態を推定すると、各モータ１４を駆動制御して腕部１３の駆動を制御し、把持部１２を搬送位置まで移動させる。これにより、搬送開始位置から搬送位置へ把持対象物Ｈを搬送する際に、箱Ｈ１や把持対象物Ｈの近傍に位置する障害物等に把持対象物Ｈが引っ掛かってしまうことなく搬送位置まで搬送される。

上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）把持装置１０は、把持部１２における把持位置から搬送開始位置までの移動経路において、把持部１２及び把持部１２に把持された把持対象物Ｈの通過を検出する多光軸センサ３０を備えている。また、制御部２０は、当該制御部２０に基づく把持部１２の位置情報と多光軸センサ３０の検出情報とから、把持対象物Ｈの搬送時における把持部１２による把持対象物Ｈの把持状態を推定する。これによれば、従来技術のようなセンサを把持部１２側に取り付ける必要が無いため、従来技術のように、センサの配線の取り回しに工夫が必要となる場合に比べると、把持装置１０自体の構成が複雑化してしまうことを抑制しつつも、把持対象物Ｈが把持部１２によって正常に把持されているか否かを容易に把握することができる。

（２）制御部２０は、把持部１２よって把持された把持対象物Ｈが光軸を通過する際に、把持対象物Ｈの長手方向が、光軸の延びる方向と直交する方向に沿って延びるように把持部１２の姿勢を制御する。これによれば、把持部１２によって把持された把持対象物Ｈが光軸を通過する際に、把持対象物Ｈの長手方向が、光軸が延びる方向に沿って延びている場合に比べると、把持対象物Ｈによって遮られる光軸を多くすることができ、把持対象物Ｈの通過をさらに検出し易くすることができる。

（３）本実施形態によれば、従来技術のようなセンサを把持部１２側に取り付ける必要が無いため、把持部１２により把持対象物Ｈを把持しようとする際に、センサが把持対象物Ｈや箱Ｈ１等の障害物に当たってしまい、センサ自体に不具合が生じてしまうという問題を回避することができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 図３に示すように、多光軸センサ３０の投光部３１から出射される光軸の延びる方向に対して直交する方向に光軸が延びるように光軸が出射される遮光型検出手段としての多光軸センサ４０をさらに設けてもよい。多光軸センサ４０は、投光部４１及び受光部４２により構成されるとともに、投光部４１と受光部４２とは箱Ｈ１よりも上方で互いに対向配置された状態で、一対の支柱４３を介して把持装置１０の一部に支持されている。投光部４１には投光素子４１ａが一直線上に複数配列されるとともに、受光部４２には受光素子４２ａが一直線上に複数配列されている。そして、各投光素子４１ａから出射された複数の光軸が平行して延びて、それぞれ対向配置される各受光素子４２ａに受光可能になっている。多光軸センサ４０は装置本体１１とは別体である。これによれば、把持部１２及び把持対象物Ｈが把持位置から搬送開始位置へ移動している際に、把持部１２及び把持対象物Ｈによって光軸を遮り易い。その結果、把持部１２及び把持対象物Ｈの通過を検出し易くすることができる。要は、多光軸センサ４０を設けることで、互いに交差する少なくとも二つの光軸を有するようにしてもよい。

○ 実施形態において、把持位置から搬送開始位置まで把持対象物Ｈを移動させる途中で、制御部２０により推定された把持状態が正常でないと推定されたときに、把持対象物Ｈの搬送動作を中止して、再度、把持部１２による把持対象物Ｈの把持を行うようにしてもよい。これによれば、把持位置から搬送開始位置まで把持対象物Ｈを移動させる途中で、制御部２０により推定された把持状態が正常ではないと推定されたにもかかわらず、把持対象物Ｈの搬送動作を継続して、把持対象物Ｈを搬送開始位置まで移動させる場合に比べると、把持対象物Ｈの搬送動作を効率良く行うことができる。

○ 実施形態において、把持部１２によって把持された把持対象物Ｈが光軸を通過する際に、把持対象物Ｈの長手方向が、光軸が延びる方向に沿って延びていてもよい。
○ 実施形態において、把持対象物Ｈの形状は特に限定されるものではない。

○ 実施形態において、投光部から出射された光軸を、反射板（鏡）を用いて反射させ、反射板によって反射した光軸が受光部に受光される構成の多光軸センサを用いてもよい。

○ 実施形態において、遮光型検出手段として、例えば、投光部から出射される光軸が把持部１２や把持対象物Ｈによって遮られることで、投光部と把持部１２や把持対象物Ｈとの距離が測定可能な光学式の測距センサを用いてもよい。

○ 実施形態において、多光軸センサ３０，４０が、箱Ｈ１又は把持対象物Ｈに応じて、その設置位置を自由に変更可能とする構成であってもよい。

１０…把持装置、１２…把持部、２０…位置推定手段、把持状態推定手段、及び姿勢制御手段として機能する制御部、３０，４０…遮光型検出手段としての多光軸センサ、Ｈ…把持対象物。

Claims (4)

1. 把持対象物を把持する把持部を有し、
   前記把持部を、前記把持対象物を把持する把持位置から搬送開始位置まで移動させるとともに、前記搬送開始位置から搬送位置まで移動させて前記把持対象物の搬送を行う把持装置であって、
   前記把持部の位置を推定する位置推定手段と、
   前記把持部の前記把持位置から前記搬送開始位置までの移動経路において、前記把持部及び前記把持部に把持された前記把持対象物の通過を検出する遮光型検出手段と、
   前記位置推定手段に基づく前記把持部の位置情報と、前記遮光型検出手段の検出情報とから、前記把持対象物の搬送時における前記把持部による前記把持対象物の把持状態を推定する把持状態推定手段と、を備えたことを特徴とする把持装置。
2. 前記遮光型検出手段は、互いに交差する少なくとも二つの光軸を有することを特徴とする請求項１に記載の把持装置。
3. 前記把持対象物は長尺状であるとともに、
   前記遮光型検出手段は光軸が複数平行して延びる多光軸センサであり、
   前記把持部によって把持された前記把持対象物が前記光軸を通過する際に、前記把持対象物の長手方向が、前記光軸が延びる方向と交差する方向に沿って延びるように前記把持部の姿勢を制御する姿勢制御手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の把持装置。
4. 前記把持位置から前記搬送開始位置まで前記把持対象物を移動させる途中で、前記把持状態推定手段により把持状態が正常ではないと推定されたときに、前記把持対象物の搬送動作を中止して、再度、前記把持部による前記把持対象物の把持を行うことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の把持装置。