JP6958593B2 - 移載装置 - Google Patents
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Description
パレタイズ、デパレタイズの動作は、荷物の上面をハンド(ロボットの先端に付けて、実際に荷物を把持する機構)でエア吸着して搬送することが一般的である。
例えば、段積みされた複数の物品からなる物品群に対し、ピッキングロボットにより最上段から物品を一つずつピッキングするピッキングシステムが存在している(例えば特許文献1)。
一方、段ボール箱の側面を吸着するピッキングロボットも開発されている。しかし、側面を吸着して移載するのでは、吸着部分に斜め方向への大きな荷重が作用するので、荷物が破損する可能性がある。
支持板部材は、基部に対して前後方向に移動可能に設けられ、荷物の底面を支持可能である。
前後駆動装置は、支持板部材を基部に対して前後方向に駆動する。
吸着装置は、基部に上下方向に移動可能に設けられ、荷物の側面を吸着可能である。
上下駆動装置は、吸着装置を基部に対して少なくとも上昇方向に駆動し、下降方向には吸着装置から離脱可能に支持する。
なお、ここでの「前後方向」とは荷物に対して近づく側を前側とし、離れる側を後側とする方向をいう。
この移載装置では、吸着装置が荷物の側面を吸着し、次に上下駆動装置が吸着装置を上方に移動させることで、荷物を持ち上げる。次に、前後駆動装置が支持板部材を前側に移動させ、荷物の下方に差し込む。次に、前後駆動装置が支持板部材を前側に出しながら、移載装置全体が後側に移動させられる。これにより吸着装置及び荷物が支持板部材の上に引かれる。最後に、上下駆動装置が吸着装置を下方に下げる。吸着装置の下降動作の途中で荷物の下面が支持板部材に接触すると、その後は上下駆動装置が吸着装置から離れていくので、吸着装置は荷物と共に下降する。最後は、荷物が移載テーブルの上に載置される。
この移載装置では、吸着装置が荷物を吸着した状態のまま、荷物の荷重を支持板部材に預けることができる。したがって、吸着装置に大きな荷重が作用しない。その結果、吸着装置の安全性が向上する。
この移載装置では、シリンダのピストンが下降していくと、その途中でピストンは吸着装置から離れる。その場合でもバネ部材によって吸着装置を下降させることで、荷物を確実に支持板部材又は所定位置の上に載せることができる。
上下駆動装置は、吸着装置を支持板部材と高さ方向に重複する位置まで下降可能であってもよい。
この移載装置では、吸着装置が支持板部材と高さ方向に重複する位置まで下降することができるので、背の低い荷物も吸着装置が吸着して移載できる。
この移載装置では、保持機構を用いることで、吸着装置の昇降動作によって、吸着装置の揺動のロックと解除を切り替えられる。
以下、一例として、移載装置の吸着装置によって側面が吸着されさらに下面が支持板部材によって支持された荷物を積みつける動作(パレタイズ動作)を説明する。
荷物を所定位置付近まで近づけた後に、前後駆動装置が支持板部材を荷物の下から抜くように後側に移動させる。すると、荷物が所定位置に載っていく途中において、支持板部材が荷物から離れると、吸着装置が荷物と共に下降して支持板部材に当接する。このときに支持板部材に実際に当接するのは接触部材である。したがって、接触部材が緩衝材として機能して、そのため吸着装置や支持板部材の破損が生じにくい。
(1)ピッキングシステムの全体構成
図1を用いて、本発明の第1実施形態として、ピッキングシステム1を説明する。図1は、第1実施形態のピッキングシステムの概略平面図である。
ピッキングシステム1は、パレタイズ部3と、デパレタイズ部5とを有している。パレタイズ部3では、荷物Wが段積みされていく。デパレタイズ部5では、荷物Wが取られていく。荷物Wは、例えば、パレットP上に上下前後左右に整列状態で積み重なっている。
ピッキングシステム1は、搬出コンベヤ装置9を有している。搬出コンベヤ装置9は、荷物Wをピッキング位置から搬出する装置である。
搬入コンベヤ装置7と搬出コンベヤ装置9は、隣接して配置されており、一水平方向に延びて平行に並んでいる。
ピッキングロボット15は、ロボットアーム21を有している。ロボットアーム21は、公知の技術である。
ピッキングロボット15は、ハンド23(移載装置の一例)を有している。ハンド23は、荷物Wを前後方向(荷物Wに近づく側を前側とし、離れる側を後側とする方向)に移動させることで移載を行うための装置であり、ロボットアーム21の先端に装着されている。
ハンド23は、ハンドベース25を有している。ハンドベース25は、ロボットアーム21のアームの先端下部に回転自在に連結されている。旋回装置26(図1)によって、ハンド23はロボットアーム21に対して旋回させられる。
ハンド23は、移載テーブル27を有している。移載テーブル27は、ハンドベース25の下面に前後方向に移動可能に設けられ、荷物Wの底面を支持可能である。具体的には、移載テーブル27は、ハンドベース25の下面にあるガイド部(図示せず)に対して移動自在に支持されている。移載テーブル27は、ハンドベース25に比べて前後方向に長く形成された矩形状であり、ハンドベース25の前後方向いずれの側に突出することができる。
移載テーブル駆動装置29は、ハンド23に設けられたモータ30、移載テーブル27に設けられた複数のプーリ(図示せず)、プーリに掛けられたベルト(図示せず)からなる。移載テーブル駆動装置は、チェーン機構、ラック&ピニオン機構、電動シリンダやエアシリンダでもよい。
なお、移載テーブル駆動装置29は、移載テーブル27を、前端が吸着装置31(後述)より前後方向前側にある第1位置(例えば、図7)と、前端が吸着装置31より前後方向後側にある第2位置(例えば、図2)との間で移動可能である。
移載テーブル27には、スライドベルト47が巻かれている。スライドベルト47は、両端がハンドベース25の下部に固定されており、移載テーブル27の両側上面及び下面を覆って巻回されている。移載テーブル27がハンドベース25に対して前後方向に移動すると、スライドベルト47が移載テーブルの移動位置に沿うように変形する。したがって、荷物Wが移載テーブル27に移載されるときは、荷物Wからスライドベルト47に前後方向の荷重が作用すると、スライドベルト47の荷物Wと接触する部分は、荷物と共に移載テーブル27に対して前後方向に移動する。つまり、スライドベルト47は移載テーブル27に対して摺動するが、荷物Wはスライドベルト47と摺動することなく移載テーブル27の上に引き込まれる。したがって、荷物Wが破損しにくい。
ハンド23は、上下駆動装置33(上下駆動装置の一例)を有している。上下駆動装置33、吸着装置31をハンドベース25に対して上下方向に移動させる。
上下駆動装置33は、エアシリンダ35を有している。エアシリンダ35は、吸着装置31をハンドベース25に対して上昇方向へ駆動する。エアシリンダ35は、下降方向には吸着装置31から離脱可能である。エアシリンダ35はピストン35aを有しており、ピストン35aは吸着装置31の受け部31bに下方から当接して、吸着装置31を押し上げることが可能である。エアシリンダ35は、図4に示すように、ハンドベース25の吸着装置31寄りにおいて、幅方向中間に配置されている。
上下駆動装置33は、吸着装置31を移載テーブル27と高さ方向に重複する位置まで下降可能である(図12を参照)。このとき、移載テーブル27は吸着装置31の前後方向位置よりも後側(前述の第2位置)にある。したがって、背の低い荷物Wもピッキング可能である。上記が可能となるのは、エアシリンダ35が最も縮んだ状態において吸着装置31はハンドベース25及び移載テーブル27に対して最下方位置にあるが、このとき吸着装置31の下面が移載テーブル27の上面より下方にあるからである。ただし、上記構造は必須ではない。
ハンド23は、吸着装置31の下面に接触部材39をさらに有している。接触部材39は、吸着装置31の下面に部分的に形成されている。接触部材39は、ゴム等の弾性部材である。具体的には、接触部材39は、図3に示すように、吸着装置31の幅方向外側の両端付近に設けられており、前後方向に延びる帯状である。接触部材の形状、個数、位置、材料は特に限定されない。また、接触部材は省略されてもよい。
図9及び図10を用いて、保持機構43を具体的に説明する。図9及び図10は、保持機構の模式図である。
保持機構43は、カム部材53とローラ55とを有している。カム部材53は、ハンドベース25の本体に固定されている。カム部材53は、ローラ55を支持するためくり抜き部54を有している。くり抜き部54は、吸着装置31側の側面下部において、上下方向に直線状に延びる係止面54aを有する。くり抜き部54は、さらに、吸着装置31側の側面において、係止面54aから連続すると共に、滑らかに湾曲する湾曲面54bを有している。湾曲面54bは、係止面54aから前後方向の後側に凹んでいる。くり抜き部54は、係止面54a及び湾曲面54bに対向する第2係止面54cを有している。第2係止面54cは上下方向に延びている。カム部材53は、例えば、ハンドベース25の吸着装置31寄りにおいて、幅方向の両外側の2箇所に配置されている。
吸着装置31は、上部のカム部材53側に回動中心となる支点31cを有している。支点31cの回動軸は、ハンド23の幅方向に平行である。支点31cは、例えばピンであり、ピンはハンドベース25のプレート(図示せず)に形成された上下方向に延びる長穴(図示せず)内を移動自在にガイドされている。
吸着装置31は、ストッパ(図示せず)によって、図9の状態から時計回りには回動できないようになっている。つまり、吸着装置31は、図9の状態から反時計回りにのみハンドベース25に対して回動自在になっている。
図10に示すように吸着装置31が上昇すると、ローラ55がカム部材53の湾曲面53bに摺動していき、それにより吸着装置31が荷物Wの姿勢に合わせてハンドベース25に対して傾くことができる。この状態で吸着装置31が時計回りに回動しようとすると、ローラ55が第2係止面54cに当接することで吸着装置31の回動を制限する。
以上のように、カム部材53を用いることで、吸着装置31の揺動のロックと解除を行うことを、吸着装置31の昇降動作によって切り替えられる。
図11を用いて、ハンド23の制御構成を説明する。図11は、ハンドの制御構成を示すブロック図である。
ハンド23は、コントローラ51を有している。
コントローラ51は、プロセッサ(例えば、CPU)と、記憶装置(例えば、ROM、RAM、HDD、SSDなど)と、各種インターフェース(例えば、A/Dコンバータ、D/Aコンバータ、通信インターフェースなど)を有するコンピュータシステムである。コントローラ51は、記憶部(記憶装置の記憶領域の一部又は全部に対応)に保存されたプログラムを実行することで、各種制御動作を行う。
コントローラ51の各要素の機能は、一部又は全てが、コントローラ51を構成するコンピュータシステムにて実行可能なプログラムとして実現されてもよい。その他、コントローラ51の各要素の機能の一部は、カスタムICにより構成されていてもよい。
コントローラ51には、隙間センサ36からの検出信号が送信される。
コントローラ51には、図示しないが、荷物Wの大きさ、形状及び位置を検出するセンサ、各装置の状態を検出するためのセンサ及びスイッチ、並びに情報入力装置が接続されている。
図12〜図17を用いて、段積みされた荷物Wのうち一又は複数を取り出す動作を(デパレタイズ動作)説明する。図12〜図17は、ハンドによるデパレタイズ動作の一状態を示す模式図である。
図12に示すように、ハンド23を目的とする荷物Wに対応する位置に移動させる。
図13に示すように、吸着装置31を荷物Wの下基準で荷物Wに当て、吸着する。具体的には、吸着装置31が荷物Wに接触する直前に、吸引装置49によって吸引を開始し、ロボットアーム21がハンド23全体を移動することで吸着装置31を荷物W側に押し付ける。
図14に示すように、吸着装置31がハンドベース25に対して上昇することで、荷物Wを持ち上げる。具体的には、エアシリンダ35が吸着装置31をハンドベース25に対して上昇させる。なお、エアシリンダ35が荷物Wを上昇させ始めると同時に、ロボットアーム21がハンド23全体を後側に引いている。したがって、荷物Wは、吸着装置31で持ち上げられて、吸着装置31と共に傾いた状態になる。
図17に示すように、エアシリンダ35が吸着装置31を下方に下げる。具体的には、ピストン35aが下降していく。そして、エアシリンダ35のピストン35aが吸着装置31から下方に離れると、吸着装置31も荷物Wと共に下降していく。このとき、吸着装置31及び荷物Wの自重に加えてバネ部材37の付勢力によって、吸着装置31は確実に下降する。以上の結果、荷物Wが移載テーブル27の上に載る。
図18〜図21を用いて、ハンド23の吸着装置31によって側面が吸着されさらに下面が移載テーブル27によって支持された荷物Wを積みつける動作(パレタイズ動作)を説明する。図18〜図21は、ハンドによるパレタイズ動作の一状態を示す模式図である。
図18に示すようにハンド23が移動して、荷物Wを所定位置付近まで近づける。このとき、吸着装置31は荷物Wに合わせて途中まで下降した状態である。荷物Wは所定位置の上方まで移動させられるが、後側の荷物Wとの間には隙間を空けている。また、移載テーブル27は下側の荷物Wとの間に隙間を空けている。
図20に示すように、移載テーブル27を後側に移動させて、吸着装置31から後側に離れる。すると、吸着装置31は、移載テーブル27が後側に移動して外れるので、下降する。このとき、ロボットアーム21によってハンド23全体をわずかに前側に移動させる。これにより、移載対象の荷物Wを斜めに置いたときに後側の荷物Wとの間にできていた隙間を埋める。なお、吸着装置31の下降の衝撃を抑えるためにアブソーバが設けられていてもよい。
図21に示すように、荷物Wが下の荷物Wの上に置かれると、吸引装置49が吸着装置31による荷物Wの吸着を停止する。また、ロボットアーム21がハンド23全体を後側に移動させる。
図22に示すように、エアシリンダ35はピストン35aを縮めていく動作を行う。このとき、荷物W及び吸着装置31は共に斜めになっている。
図23に示すように、荷物Wの角部が下側の荷物Wに当接すると、以後はエアシリンダ35のピストン35aが吸着装置31から下方に離れていく。これにより吸着装置31も荷物Wと共に下降していく。このとき、吸着装置31は、吸着装置31及び荷物Wの自重に加えてバネ部材37の付勢力によって、確実に下降する。
図24に示すように、吸着装置31は移載テーブル27に当接して、その上に載る。このときに移載テーブル27に実際に当接するのは、接触部材39である。したがって、接触部材39が緩衝材として機能して、そのため吸着装置31や移載テーブル27の破損が生じにくい。
前記実施形態は下記のようにも説明できる。
ハンド23(移載装置の一例)は、荷物W(荷物の一例)を前後方向に移動させることで移載を行うための装置であって、ハンドベース25(基部の一例)と、移載テーブル27(支持板部材の一例)と、移載テーブル駆動装置29(前後駆動装置の一例)と、吸着装置31(吸着装置の一例)と、エアシリンダ35(上下駆動装置の一例)と、を備えている。
移載テーブル27は、ハンドベース25に対して前後方向に移動可能に設けられ、荷物Wの底面を支持可能である。
移載テーブル駆動装置29は、移載テーブル27をハンドベース25に対して前後方向に駆動する。
吸着装置31は、ハンドベース25に上下方向に移動可能に設けられ、荷物Wの側面を吸着可能である。
エアシリンダ35は、吸着装置31をハンドベース25に対して少なくとも上昇方向に駆動し、下降方向には吸着装置31から離脱可能に支持する。
このハンド23では、吸着装置31が荷物Wの側面を吸着し(図13)、次にエアシリンダ35が吸着装置31を上方に移動させることで、荷物Wを持ち上げる(図14)。次に、移載テーブル駆動装置29が移載テーブル27を前側に移動させ、荷物Wの下方に差し込む(図15)。次に、移載テーブル駆動装置29が移載テーブル27を前側に出しながら、ハンド23全体が後側に移動させられる(図16)。これにより吸着装置31及び荷物Wが移載テーブル27の上に引かれる。最後に、エアシリンダ35が吸着装置31を下方に下げる。吸着装置31の下降動作の途中で荷物Wの下面が移載テーブル27に接触すると、その後はエアシリンダ35が吸着装置31から離れていくので、吸着装置31は荷物Wと共に下降する(図17)。最後は、荷物Wが移載テーブル27の上に載置される。
このハンド23では、吸着装置31が荷物Wを吸着した状態のまま、荷物Wの荷重を移載テーブル27に預けることができる。したがって、吸着装置31に大きな荷重が作用しない。その結果、吸着装置31の安全性が向上する。
以上、本発明の一又実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態及び変形例は必要に応じて任意に組み合せ可能である。
第1実施形態ではハンドはロボットアームに固定されていたが、前後動できる装置であればその他の移載機に用いられてもよい。
吸着装置の吸着方式はエア吸引に限定されない。静電吸着方式でもよい。
第1実施形態では上下駆動装置はエアシリンダとバネ部材の組み合わせであったが、シリンダのみでもよい。その場合は、吸着装置は自重によって下降する。なお、吸着装置を下降させるのにモータを用いてもよい。
第1実施形態ではカムによって吸着装置の高さ位置によって揺動不能と揺動可能を切り換えていたが、電動ロック装置等の他の手段によって上記動作を実現してもよい。
3 :パレタイズ部
5 :デパレタイズ部
7 :搬入コンベヤ装置
9 :搬出コンベヤ装置
15 :ピッキングロボット
21 :ロボットアーム
23 :ハンド
25 :ハンドベース
26 :旋回装置
27 :移載テーブル
29 :移載テーブル駆動装置
30 :モータ
31 :吸着装置
31a :吸着パッド
31b :受け部
31c :支点
33 :上下駆動装置
35 :エアシリンダ
35a :ピストン
36 :隙間センサ
37 :バネ部材
39 :接触部材
43 :吸着装置保持機構
45 :ローラ
47 :ベルト
49 :吸引装置
51 :コントローラ
53 :カム部材
53a :係止面
53b :湾曲面
54 :くり抜き部
54a :係止面
54b :湾曲面
54c :第2係止面
55 :ローラ
W :荷物
Claims (4)
- 荷物を前後方向に移動させることで移載を行うための移載装置であって、
基部と、
前記基部に対して前後方向に移動可能に設けられ、前記荷物の底面を支持可能な支持板部材と、
前記支持板部材を前記基部に対して前後方向に駆動する前後駆動装置と、
前記基部に上下方向に移動可能に設けられ、前記荷物の側面を吸着可能な吸着装置と、
前記吸着装置を前記基部に対して少なくとも上昇方向に駆動し、前記吸着装置を下降方向に移動させる上下駆動装置と、
前記吸着装置を保持する保持機構と、
を備え、
前記保持機構は、前記吸着装置に固定されたローラと、前記基部に固定され、前記ローラを支持するカム部を有し、
前記カム部は、直線状に延びる第1面と、前記第1面と連続する第2面と、を有し、
前記吸着装置が下降位置にあるときは、前記ローラを前記第1面に当接させ、揺動不能に固定し、前記吸着装置が上昇位置にあるときは、前記ローラを、前記第2面に当接させまたは前記第2面の近傍に配置し、揺動可能に保持する、
移載装置。 - 前記上下駆動装置は、
前記吸着装置を押し上げるシリンダと、
前記吸着装置を下方に付勢するバネ部材と、を有する、請求項1に記載の移載装置。 - 前記前後駆動装置は、前記支持板部材を前記吸着装置の前後方向位置よりも後側に移動可能であり、
前記上下駆動装置は、前記吸着装置を前記支持板部材と高さ方向に重複する位置まで下降可能である、請求項1又は2に記載の移載装置。 - 前記吸着装置の下面に設けられた接触部材をさらに備えている、請求項1〜3のいずれかに記載の移載装置。
Priority Applications (5)
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JP2019100177A JP6958593B2 (ja) | 2019-05-29 | 2019-05-29 | 移載装置 |
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