JP6506375B2 - ワーク搬送システム - Google Patents

Description

本発明は、ワークを一方向に搬送する搬送装置と、搬送装置が搬送したワークを取り出す取出装置と、を備えるワーク搬送システムに関する。

複数のワークを搬送するベルトコンベア等の搬送装置、及び搬送装置が搬送したワークを１つずつ取り出すロボット等の取出装置を備える、種々のワーク搬送システムが公知である。これに関連して、特許文献１には、ワークを所定の搬送方向に搬送する複数のモータコンベアと、搬送方向と交差するワークの横方向位置を規制するガイド部材と、ガイド部材に沿って搬送されるワークを停止させるストッパ部材と、を備える、ロボットパレタイザ用の位置決め装置が提案されている。そして、特許文献１の位置決め装置では、ガイド部材に沿って搬送されるワークを、ストッパ部材における平面状の当接面に突き当てて停止させている。ところが、このような平面状の当接面を有するストッパ部材が使用される場合、ワークの形状によっては、ワークの側面がストッパ部材の当接面に密着したり、隣接するワークの側面どうしが密着したりする虞がある。

図７は、特許文献１の位置決め装置と同様に、平面状の当接面でワークを停止させるストッパ部材を備える、従来の搬送装置の一例を示す斜視図である。図７のように、本例の搬送装置７は、複数のワークＷを矢印Ａ７０で示される方向に搬送するベルトコンベア７１と、所定の位置まで搬送されたワークＷを平面状の当接面ＡＳで停止させるストッパ部材７２と、を備えている。また、本例の搬送装置７によって搬送されるワークＷは、三角柱の形状を有しており、その底面が下向きにされた状態でベルトコンベア７１に載置されている。図７から分かるように、平面状の側面を有するワークＷを平面状の当接面ＡＳで停止させると、ワークＷの側面が当接面ＡＳに密着したり、隣接するワークＷの側面どうしが密着したりする虞がある。その結果、ロボット等の取出装置が、取り出すべきワークＷを隣接する他のワークＷと一緒に把持したり、こうして把持した他のワークＷを取り出す途中で落下させたりする虞がある。

特開平５−２８６５４４号公報

ストッパによって制止されたワークを１つずつ確実に取り出すことができるワーク搬送システムが求められている。

本発明の第１の態様によれば、複数のワークを一方向に搬送する搬送装置と、搬送装置に設置され、搬送装置によって搬送される複数のワークを所定の取出位置で制止するストッパと、ストッパによって制止された複数のワークを搬送装置から取り出す取出装置と、ストッパによって制止された複数のワークの位置を検出する位置検出器と、を備えるワーク搬送システムであって、搬送装置によるワークの搬送方向とは反対の方向におけるストッパの外縁が、搬送装置を横断する方向に曲線状に延びており、ストッパは、搬送装置が動いている間に複数のワークを取出位置で外縁に沿って配列させ、位置検出器は、ストッパの外縁に沿って配列した複数のワークの各々の位置を検出し、取出装置は、位置検出器の検出結果に基づいて、外縁に沿って配列した複数のワークからワークを１つずつ取り出す、ワーク搬送システムが提供される。
本発明の第２の態様によれば、第１の態様において、ストッパの外縁が、搬送方向と同一の方向に凹んだ凹状部分を有する、ワーク搬送システムが提供される。
本発明の第３の態様によれば、第１又は第２の態様において、取出装置は、ワークを把持するハンドと、位置検出器の検出結果に基づいて、ワークを把持可能な位置にハンドを移動させるアームと、を有する垂直多関節ロボットである、ワーク搬送システムが提供される。

本発明の第１の態様によれば、搬送装置によって搬送されたワークが、搬送装置を横断する方向に曲線状に伸びるストッパの外縁において制止されるので、それらワークがストッパと密着することを防止できる。さらに、第１の態様によれば、ストッパによって制止されたワークが、ストッパの外縁に沿って曲線状に配列されるので、それらワークが互いに密着しにくくなる。従って、第１の態様によれば、取り出すべきワークと、ストッパ又は隣接する他のワークとの間に大きな摩擦力が作用したり、取り出すべきワークが、ストッパ又は隣接する他のワークに引っ掛かったりすることを防止できるので、制止されたワークを１つずつ確実に取り出すことができる。
本発明の第２の態様によれば、ストッパによって制止されたワークが凹状部分の内側に集まりやすくなるので、取出装置の動作範囲が小さい場合であってもワークを確実に取り出すことができる。
本発明の第３の態様によれば、ロボットハンドが個々のワークに対して正確に位置決めされるので、ストッパによって制止されたワークが搬送装置の広い範囲に分散していても、それらワークを１つずつ確実に取り出すことができる。

本発明の一実施形態の例示的なワーク搬送システムの斜視図である。 図１のワーク搬送システムにおけるストッパの近傍を拡大して示す部分拡大図である。 図１のワーク搬送システムにおけるストッパをフレーム本体の上面に垂直な方向に見た上面図である。 図３と同様の上面図であり、本実施形態のワーク搬送システムにおけるストッパの第１の変形例を示している。 図３と同様の上面図であり、本実施形態のワーク搬送システムにおけるストッパの第２の変形例を示している。 本実施形態のワーク搬送システムによる例示的なワーク搬送動作の手順を示すフローチャートである。 特許文献１の位置決め装置と同様に、平面状の当接面でワークを停止させるストッパ部材を備える、従来の搬送装置の一例を示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。各図面において、同様の構成要素には同様の符号が付与されている。なお、以下に記載される内容は、特許請求の範囲に記載される発明の技術的範囲や用語の意義等を限定するものではない。

図１〜図６を参照して、本発明の一実施形態のワーク搬送システムについて説明する。図１は、本実施形態の例示的なワーク搬送システムＳの斜視図である。ここで、本例のワーク搬送システムＳは、所定の搬入位置に搬入されたワークを所定の取出位置まで搬送するとともに、上記の取出位置まで搬送したワークを取り出して次工程に搬出する工程間搬送システムである。このようなワーク搬送システムＳの動作を以下ではワーク搬送動作と称する。図１のように、本例のワーク搬送システムＳは、ワークＷを一方向に搬送する搬送装置１と、搬送装置１に設置され、搬送装置１によって搬送されるワークＷを取出位置ＲＰで制止するストッパ２と、ストッパ２によって制止されたワークＷを搬送装置１から１つずつ取り出す取出装置３と、を備えている。これら装置について以下に順に説明する。

先ず、本例の搬送装置１について説明する。図１のように、本例の搬送装置１は、一般的なベルトコンベアであり、図示しない複数のプーリに架設された無端状のベルト１１と、ベルト１１が所定の経路に沿って走行するようにベルト１１の内周面を支持するフレーム１２と、ベルト１１のプーリを回転駆動してベルト１１を走行させるサーボモータ等の図示しない駆動手段と、を備えている。そして、本例のフレーム１２は、一方向に延在する平板状のフレーム本体１２１を有しており、本例の搬送装置１は、フレーム本体１２１の上面ＴＳに沿って走行するベルト１１によってワークＷを搬送する。なお、本例の搬送装置１において、フレーム本体１２１の上面ＴＳは、水平方向に対して平行に延在している。

図１の矢印Ａ１０は、フレーム本体１２１の上面ＴＳに沿って走行するベルト１１の移動方向、すなわち、搬送装置１によるワークＷの搬送方向を表している。また、以下の説明では、ベルト１１の外周面のうちのフレーム本体１２１の上面ＴＳに沿って延在する部分を、特に、ワークＷの搬送路ＣＰと称することがある。図１から分かるように、本例の搬送装置１にワークＷが搬入される上記の搬入位置ＬＰは、矢印Ａ１０で表される搬送方向とは反対の方向における搬送路ＣＰの端部に設けられ、搬送装置１からワークＷが取り出される上記の取出位置ＲＰは、矢印Ａ１０で表される搬送方向に沿って搬入位置ＬＰから所定の距離だけ離間した位置に設けられる。

続いて、本例のストッパ２について説明する。図１のように、本例のストッパ２は、フレーム本体１２１と平行に延在する平板状の形態を有し、嵌着式の取付部材１３を介してフレーム１２に取り付けられている。本例の取付部材１３は、ワークＷの搬送方向におけるフレーム１２の端部に設置されており、取付部材１３に嵌着されたストッパ２は、上記の搬送路ＣＰにおける取出位置ＲＰに隣接して配置されるようになっている。また、本例のストッパ２は、取出位置ＲＰよりも下流側の搬送路ＣＰを塞ぐように、ベルト１１の幅方向の全長にわたって延在している。従って、搬送路ＣＰに沿って搬送されたワークＷは、上記の取出位置ＲＰでストッパ２に突き当てられて制止される。本例のストッパ２の詳細な構造については後述する。

続いて、本例の位置検出器ＰＳについて説明する。本例の位置検出器ＰＳは、一般的なビジョンセンサであり、ワークＷの搬送路ＣＰにおける取出位置ＲＰの近傍を撮影するカメラＣＭと、カメラＣＭの撮影画像に含まれる個々のワークＷの位置を検出する、図示しない画像処理装置と、を備えている。本例の位置検出器ＰＳは、図示しない取付部材によってフレーム本体１２１の上面ＴＳから所定の距離だけ離間した位置に設置される。位置検出器ＰＳによるワークＷの位置の検出結果は、後述する取出装置３のロボットアームＲＡに送信される。

続いて、本例の取出装置３について説明する。図１のように、本例の取出装置３は、手首部ＲＷを先端に有するロボットアームＲＡと、手首部ＲＷに装着されたロボットハンドＲＨと、を備える垂直多関節ロボットである。ここで、本例のロボットアームＲＡは、複数のアーム部３１が回転式の関節部３２を介して直列に連結された構造を有しており、それらアーム部３１をサーボモータ等の駆動手段によって駆動することで、ロボットハンドＲＨの位置及び姿勢を自在に変更するようになっている。特に、本例のロボットアームＲＡは、位置検出器ＰＳから受信したワークＷの位置の検出結果に基づいて、ワークＷを把持可能な位置までロボットハンドＲＨを移動させる。ロボットハンドＲＨがワークＷを把持する原理については後述する。

図１のように、本例のロボットハンドＲＨは、ロボットアームＲＡの手首部ＲＷに回転可能に装着される基底部３３と、基底部３３から延在する本体部３４と、本体部３４に取り付けられる吸着部３５と、を有している。より具体的に、ロボットハンドＲＨの本体部３４は、基底部３３から手首部ＲＷの反対側に突出する突出部３４１と、突出部３４１の突出方向の先端から突出部３４１に対して垂直に延在する垂直部３４２と、を有している。そして、ロボットハンドＲＨの吸着部３５は、本体部３４の垂直部３４２に形成された貫通穴に嵌入されるノズルＮＺと、ノズルＮＺの先端に取り付けられる真空パッドＶＰと、を有しており、ノズルＮＺの基端は、図示しないエアチューブを介して真空ポンプ等の真空供給源に接続されている。従って、本例のワーク搬送システムＳでは、真空パッドＶＰをワークＷに接触させた状態で、真空パッドＶＰ内の気体を真空供給源によって排出すると、真空パッドＶＰ内に形成される負圧の作用によってワークＷが真空パッドＶＰに吸着される。

以上のように、本例のワーク搬送システムＳでは、取出装置３のロボットアームＲＡとロボットハンドＲＨが協働して、ストッパ２によって制止された個々のワークＷを把持するとともに、把持したワークＷを搬送装置１から取り出して所定の搬出領域に搬出する。続いて、本例のワーク搬送システムＳによって搬送されるワークＷについて説明する。図２は、図１のワーク搬送システムＳにおけるストッパ２の近傍を拡大して示す部分拡大図である。本例のワークＷは、平面状の対面ＢＦと、底面ＢＦに交差する少なくとも１つの平面状の側面ＬＦと、を外面に含んだ柱状の形態を有している。そして、本例のワークＷは、底面ＢＦがベルト１１の外周面と対向するように搬送路ＣＰに載置されて搬送される。従って、搬送路ＣＰ上のワークＷを鉛直方向の上方から見たときのワークＷの輪郭線には、少なくとも１つの直線部分が含まれることになる。図２に例示されたワークＷは、底面ＢＦにそれぞれ直交する３つの側面ＬＦを外面に含んだ三角柱の形状を有している。

続いて、図１及び図２を参照して、本例のストッパ２の詳細な構造について説明する。図１及び図２のように、ワークＷの搬送方向とは反対の方向におけるストッパ２の外縁ＯＰは、搬送路ＣＰを横切って延在する曲面状に加工されている。図３は、図１のワーク搬送システムＳにおけるストッパ２を、フレーム本体１２１の上面ＴＳに垂直な方向に見た上面図である。図３から分かるように、矢印Ａ３０で表される搬送方向とは反対の方向におけるストッパ２の外縁ＯＰは、搬送路ＣＰを横断する方向に伸びる曲線状になっている。このようなストッパ２の構造によれば、搬送方向に沿って搬送されたワークＷが、搬送路ＣＰを横断する方向に伸びる曲線状の外縁ＯＰにおいて制止されることになる。従って、本例のストッパ２の構造によれば、上述したワークＷの輪郭線に含まれる直線部分がストッパ２の外縁ＯＰと重なることはないので、制止されたワークＷがストッパ２と密着することを防止できる。

さらに、本例のストッパ２の構造によれば、制止されたワークＷが、外縁ＯＰに沿って曲線状に配列されることになる。従って、本例のストッパ２の構造によれば、隣接するワークＷの輪郭線に含まれる直線部分が重なりにくくなるので、それらワークＷは互いに密着しにくくなる。以上のように、本例のストッパ２の構造によれば、取り出すべきワークＷと、ストッパ２又は隣接する他のワークＷとの間に大きな摩擦力が作用したり、取り出すべきワークＷが、ストッパ２又は隣接する他のワークＷに引っ掛かったりすることを防止できるので、制止されたワークＷを１つずつ確実に取り出すことが可能になる。

また、図３から分かるように、本例のストッパ２の外縁ＯＰは、矢印Ａ３０で表される搬送方向と同一の方向に凹んだ凹状部分を有している。これにより、制止されたワークＷが凹状部分の内側に集まりやすくなるので、取出装置３の動作範囲が小さい場合であってもワークＷを確実に取り出すことが可能になる。なお、ストッパ２の外縁ＯＰの曲線形状は、図３に例示したものに限定されず、ワークＷの寸法及び形状、並びに取出装置３の動作範囲等に応じた多様な曲線形状が選択されうる。図４及び図５は、いずれも図３と同様の上面図であり、本実施形態のワーク搬送システムＳにおけるストッパ２の第１及び第２の変形例をそれぞれ示している。

図４のように、第１の変形例によるストッパ２の外縁ＯＰは、矢印Ａ４０で表される搬送方向とは反対の方向に突出した凸状部分を有している。また、図４のように、第２の変形例によるストッパ２の外縁ＯＰは、搬送路ＣＰを横切って波状に伸びる波状部分を有している。これら変形例においても、ワークＷの輪郭線に含まれる直線部分がストッパ２の外縁ＯＰと重なることはないので、制止されたワークＷがストッパ２と密着することを防止できる。さらに、これら変形例においても、制止されたワークＷが外縁ＯＰに沿って曲線状に配列されるので、それらワークＷが互いに密着しにくくなる。

次に、本実施形態のワーク搬送システムＳによるワーク搬送動作について説明する。図６は、本実施形態のワーク搬送システムＳによる例示的なワーク搬送動作の手順を示すフローチャートである。図６のように、先ず、ステップＳ６０１では、搬送装置１がベルト１１の走行を開始する。これによりベルト１１上のワークＷが搬送方向に沿って搬送されてストッパ２の外縁ＯＰに突き当てられる（図２参照）。次いで、ステップＳ６０２では、ベルト１１が搬送方向に沿って所定の距離だけ移動したら、搬送装置１がベルト１１の走行を停止する。次いで、ステップＳ６０３では、位置検出器ＰＳのカメラＣＭが、搬送路ＣＰにおける取出位置ＲＰの近傍の画像を撮影し、位置検出器ＰＳの画像処理装置が、カメラ画像に含まれる個々のワークＷの位置を検出する。

次いで、ステップＳ６０４では、ステップＳ６０３でワークＷの位置を検出したか否かに応じて以降の処理を分岐する。ステップＳ６０３でワークＷの位置を検出しなかった場合（ステップＳ６０４のＮＯ）、すなわち、取出位置ＲＰにワークＷが存在しない場合、ワーク搬送システムＳは上記のステップＳ６０１に戻る。他方、ステップＳ６０３でワークＷの位置を検出した場合（ステップＳ６０４のＹＥＳ）、すなわち、取出位置ＲＰにワークＷが存在する場合、ワーク搬送システムＳは下記のステップＳ６０５に進む。次いで、ステップＳ６０５では、取出装置３がロボットアームＲＡとロボットハンドＲＨを駆動してワークＷを搬送装置１から１つずつ取り出す。この際、ロボットアームＲＡは、位置検出器ＰＳによるワークＷの位置の検出結果に基づいて、ワークＷを把持可能な位置までロボットハンドＲＨを移動させる。

次いで、ステップＳ６０６では、ステップＳ６０３で検出した全てのワークＷの取り出しを完了したか否かに応じて以降の処理を分岐する。ここで、ステップＳ６０３で検出した全てのワークＷの取り出しを完了していない場合（ステップＳ６０６のＮＯ）、すなわち、取出位置ＲＰにワークＷが残存する場合、ワーク搬送システムＳは上記のステップＳ６０５に戻る。他方、ステップＳ６０３で検出した全てのワークＷの取り出しを完了した場合（ステップＳ６０６のＹＥＳ）、すなわち、取出位置ＲＰにワークＷが残存しない場合、ワーク搬送システムＳは下記のステップＳ６０７に進む。

次いで、ステップＳ６０７では、ワーク搬送システムＳがサイクル停止の指令を受け付けたか否かに応じて以降の処理を分岐する。本例によるサイクル停止の指令は、ワーク搬送システムＳに設けられたキーボード又はタッチパネル等の入力装置を介して使用者から入力される。ただし、ワーク搬送動作が開始されてから所定の時間が経過した時点、又はワークＷの取り出し（上記のステップＳ６０５参照）が所定の回数だけ実行された時点で、サイクル停止の指令が自動的に生成されるようにしてもよい。そして、サイクル停止の指令を受け付けた場合に（ステップＳ６０７のＹＥＳ）、ワーク搬送システムＳはワーク搬送動作を終了する一方で、サイクル停止の指令を受け付けていない場合に（ステップＳ６０７のＮＯ）、ワーク搬送システムＳは上記のステップＳ６０１に戻る。

なお、上記のステップＳ６０１では、搬送装置１によって搬送されたワークＷが、搬送路ＣＰを横断する方向に曲線状に伸びるストッパ２の外縁ＯＰにおいて制止されるので、それらワークＷがストッパ２と密着することはない。さらに、ストッパ２によって制止されたワークＷは、ストッパ２の外縁ＯＰに沿って曲線状に配列されるので、それらワークＷが互いに密着しにくくなる。従って、上記のステップＳ６０５では、取り出すべきワークＷと、ストッパ２又は隣接する他のワークＷとの間に大きな摩擦力が作用したり、取り出すべきワークＷが、ストッパ２又は隣接する他のワークＷに引っ掛かったりすることが防止されるので、制止されたワークＷを１つずつ確実に取り出すことができる。

また、上記のステップＳ６０５では、位置検出器ＰＳが検出した個々のワークＷの位置に基づいて、取出装置３のロボットアームＲＡが、ワークＷを把持可能な位置にロボットハンドＲＨを移動させる。これによりロボットハンドＲＨが個々のワークＷに対して正確に位置決めされるので、制止されたワークＷが搬送路ＣＰ上の広い範囲に分散していても、それらワークＷを１つずつ確実に取り出すことができる。なお、上述したストッパ２の構造によれば、隣接するワークＷどうしが互いに密着しにくくなるので、位置検出器ＰＳが個々のワークＷを検出する際の検出精度を向上させることができる。

本発明は、上記の実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内で種々改変されうる。例えば、上記の実施形態では、搬送装置１としてベルトコンベアを例示したものの、本発明のワーク搬送システムＳの搬送装置１は、ローラコンベアを含む、複数のワークＷを一方向に搬送できる任意の機械装置でありうる。また、上記の実施形態では、取出装置３として垂直多関節ロボットを例示したものの、本発明のワーク搬送システムＳの取出装置３は、水平多関節ロボット及び直交ロボット等を含む、搬送装置１からワークＷを取り出すことができる任意の機械装置でありうる。さらに、本発明のワーク搬送システムＳの取出装置３は、上記の実施形態で例示した真空吸着式のロボットハンドＲＨの代わりに、電磁吸着式又はサーボ駆動式のロボットハンドＲＨを備えてもよい。

１ 搬送装置
１１ ベルト
１２ フレーム
１２１ フレーム本体
１３ 取付部材
２ ストッパ
３ 取出装置
３１ アーム部
３２ 関節部
３３ 基底部
３４ 本体部
３４１ 突出部
３４２ 垂直部
ＢＦ 底面
ＣＰ 搬送路
ＬＦ 側面
ＬＰ 搬入位置
ＮＺ ノズル
ＯＰ 外縁
ＲＡ ロボットアーム
ＲＨ ロボットハンド
ＲＰ 取出位置
ＲＷ 手首部
Ｓ ワーク搬送システム
ＴＳ 上面
ＶＰ 真空パッド
Ｗ ワーク

Claims (4)

1. 複数のワークを一方向に搬送する搬送装置と、
   前記搬送装置に設置され、前記搬送装置によって搬送される複数のワークを所定の取出位置で制止するストッパと、
   前記ストッパによって制止された複数のワークを前記搬送装置から取り出す取出装置と、
   前記ストッパによって制止された複数のワークの位置を検出する位置検出器と、
   を備えるワーク搬送システムであって、
   前記搬送装置によるワークの搬送方向とは反対の方向における前記ストッパの外縁が、前記搬送装置を横断する方向に曲線状に伸びており、
   前記ストッパは、前記搬送装置が動いている間に複数のワークを前記取出位置で前記外縁に沿って配列させ、
   前記位置検出器は、前記ストッパの前記外縁に沿って配列した複数のワークの各々の位置を検出し、
   前記取出装置は、前記位置検出器の検出結果に基づいて、前記外縁に沿って配列した複数のワークからワークを１つずつ取り出す、ワーク搬送システム。
2. 前記ストッパの前記外縁が、前記搬送方向と同一の方向に凹んだ凹状部分を有する、請求項１に記載のワーク搬送システム。
3. 前記取出装置は、ワークを把持するハンドと、前記位置検出器の検出結果に基づいて、ワークを把持可能な位置に前記ハンドを移動させるアームと、を有する垂直多関節ロボットである、請求項１又は２に記載のワーク搬送システム。
4. 複数のワークを取出位置に向けて搬送する搬送装置と、
   前記搬送装置を横断する方向へ曲線状に伸びる外縁を有し、前記搬送装置によって搬送されている複数のワークを前記取出位置で制止して前記外縁に沿って配列させるストッパと、
   前記外縁に沿って配列した複数のワークの各々の位置を検出する位置検出器と、
   前記位置検出器の検出結果に基づいて、前記外縁に沿って配列した複数のワークからワークを１つずつ取り出す取出装置と、
   を備えるワーク搬送システム。

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