特許 6275910 吸着ヘッド

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6275910

(24)【登録日】2018年1月19日

(45)【発行日】2018年2月7日

(54)【発明の名称】吸着ヘッド

(51)【国際特許分類】

   B25J 15/06 20060101AFI20180129BHJP

【ＦＩ】

   B25J15/06 E

【請求項の数】3

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2017-184477(P2017-184477)

(22)【出願日】2017年9月26日

【審査請求日】2017年10月6日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】517338445

【氏名又は名称】大和エンジニアリング株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100121773

【弁理士】

【氏名又は名称】相原 正

(72)【発明者】

【氏名】中矢 真吾

(72)【発明者】

【氏名】久松 謙吾

【審査官】 貞光 大樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開平６−３４４２８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平８−３３６７８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−６０００２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２３２３８０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２５Ｊ １／００ − ２１／０２

Ｂ６５Ｇ ４７／９１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

物品を吸着して移載することで前記物品を集積する集積装置に用いられる吸着ヘッドにおいて、
吸引ブロワにブロワ配管により接続された内部空間を有し、複数の吸着用開口部が形成されたダクトボックスと、
前記吸着用開口部を開閉する開閉弁と、
を備え、前記内部空間内の空気が吸引される吸引状態において、前記開閉弁を開閉することで、複数の前記吸着用開口部に選択的に前記物品を吸着可能に構成されていると共に、
複数の前記吸着用開口部のうち少なくとも１つの吸着用開口部は、前記開閉弁を備えておらず、常時開状態であることを特徴とする吸着ヘッド。

【請求項2】

前記開閉弁は、複動型のエアシリンダにより開閉駆動することを特徴とする請求項１記載の吸着ヘッド。

【請求項3】

請求項１又は２記載の吸着ヘッドと、
前記吸着ヘッドを前記物品の吸着場所と、前記物品の集積場所との間で移動させるパラレルロボットと、
を備えることを特徴とする集積装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、移載のために物品を吸着して保持する吸着ヘッドに関する。

【背景技術】

【0002】

食品を軟包材で包装した商品は、ダンボール箱等の外装箱に所定数詰められた状態で輸送されており、商品の製造工場で箱詰め作業が行われている。箱詰め作業には集積装置が使用され、集積装置は、ベルトコンベア上を搬送されてくる商品を順次吸着ヘッドに吸引・吸着させ、外装箱が置かれた集積部へと移載している。

【0003】

このような吸着ヘッド及び集積装置は、例えば、下記特許文献１に開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１６−６００１３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、上記特許文献１に開示された吸着ヘッドは、商品（物品）を吸引して吸着する際に、単一又は複数の物品を同時に吸着することしかできず、複数の物品を順次吸着することはできない。

【0006】

このような構成では、複数の物品を吸着ヘッドの複数の吸着用開口部に吸着させて移載する際には、吸着時に物品が各吸着用開口部に対向する場所に位置するように予め整列させておく必要がある。

【0007】

通常、箱詰めされる物品は、ベルトコンベア上を一列で搬送されてくるケースが多く、予め物品を整列させる処理が必要になると、装置コストが増大すると共に、生産効率も大幅に低下してしまう。

【0008】

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、複数の物品を順次吸着させることの可能な吸着ヘッドを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するために、本発明に係る吸着ヘッドは、物品を吸着して移載することで前記物品を集積する集積装置に用いられる吸着ヘッドにおいて、吸引ブロワにブロワ配管により接続された内部空間を有し、複数の吸着用開口部が形成されたダクトボックスと、前記吸着用開口部を開閉する開閉弁と、を備え、前記内部空間内の空気が吸引される吸引状態において、前記開閉弁を開閉することで、複数の前記吸着用開口部に選択的に前記物品を吸着可能に構成されていると共に、複数の前記吸着用開口部のうち少なくとも１つの吸着用開口部は、前記開閉弁を備えておらず、常時開状態であることを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明に係る吸着ヘッドによれば、複数の吸着用開口部を適宜開閉することで、複数の吸着用開口部に選択的に物品を吸着可能である。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、本発明の実施形態に係る集積装置の概略斜視図である。

【図2】図２は、本発明の実施形態に係る吸着ヘッドの斜視図である。

【図3】図３は、本発明の実施形態に係る吸着ヘッドの一部断面図である。

【図4】図４は、本発明の実施形態に係るダクトボックスの底面図である。

【図5】図５は、本発明の実施形態に係るダクトボックスのエア系統図である。

【図6】図６は、本発明の実施形態に係るエアシリンダのエア系統図である。

【図7】図７は、本発明の実施形態に係る吸着ヘッドの吸着状態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る吸着ヘッド及び集積装置について説明する。本実施形態では、吸着対象物品である、食品等の内容物が入った軟包材（フレキシブルパッケージ）を順次3つずつ吸着する吸着ヘッドと、この吸着ヘッドを備え、吸着ヘッドに吸着された物品を移載して集積する集積装置とを例に挙げて説明する。

【0013】

図１は、本実施形態に係る集積装置の構成を概略的に示す斜視図である。図２は、本実施形態に係る吸着ヘッドの斜視図である。図３は、本実施形態に係る吸着ヘッドの一部断面図である。図４は、本実施形態に係るダクトボックスの底面図である。図５は、本実施形態に係るダクトボックスのエア系統図である。図６は、本実施形態に係るエアシリンダのエア系統図である。

【0014】

図１に示すように、集積装置１は、制御装置５と、パラレルロボット１０と、吸着ヘッド２０と、吸引ブロワ４０とを備えている。制御装置５は、パラレルロボット１０、吸着ヘッド２０及び吸引ブロワ４０等の集積装置１を構成する部材の動作を制御するための装置であり、これらの部材と接続されている。

【0015】

パラレルロボット１０は、パラレルメカニズムを用いたロボットであり、吸着ヘッド２０を物品２の吸着場所と集積場所との間で移動させる。本実施形態では、吸着ヘッド２０は、ベルトコンベア５０上を一列で搬送されてくる物品（軟包材）２を3つずつ吸着して、物品集積部５５に移載する。

【0016】

通常、物品集積部５５には、ダンボール箱が順次設置され、所定個数の物品２がダンボール箱内に集積される。吸引ブロワ４０は、吸着ヘッド２０の内部空間（チャンバー）２３内を吸引するためのエアポンプである。

【0017】

図２〜図４に示すように、吸着ヘッド２０は、ダクトボックス２２と、ハンガー２９と、ブロワ配管３０と、開閉弁３２とを備えている。ダクトボックス２２は、内部に内部空間（チャンバー）２３を備える中空の直方体形状であり、その下面には、物品２を吸引・吸着するための吸着用開口部２５が形成されている。

【0018】

吸着用開口部２５は、ダクトボックス２２の長手方向に順次形成された第一吸着用開口部２５ａ、第二吸着用開口部２５ｂ及び第３吸着用開口部２５ｃを備えている。各吸着用開口部２５ａ〜２５ｃは、ダクトボックス２２の短手方向にそれぞれ列んで形成された2つの開口２６から構成されており、ダクトボックス２２の下面には、格子状に整列した6つの開口２６が形成されている。

【0019】

吸着用開口部２５は、各開口２６の部分に設置された吸着パッド２７（第一吸着パッド２７ａ、第二吸着パッド２７ｂ、第三吸着パッド２７ｃ）を備えている。吸着パッド２７は、ダクトボックス２２の下面から開口２６を覆って鉛直下方に突出する蛇腹状のパッドであり、物品２は、吸着パッド２７を介して開口２６に吸着される。

【0020】

また、ダクトボックス２２は、内部空間２３に破壊エアを導入するための破壊エア弁２４を備えており、破壊エア弁２４は、破壊用圧縮エア配管２８に設置されている。図５に示すように、破壊用圧縮エア配管２８は、集積装置１の設置場所に配置されているコンプレッサシステムに接続されており、破壊エア弁２４が開くと圧縮エア（破壊エア）が内部空間２３に供給される。この破壊エアは、吸着用開口部２５に吸着した物品２を解放する際に使用される。

【0021】

ハンガー２９は、ダクトボックス２２の上側に固定されており、ダクトボックス２２をパラレルロボット１０の駆動先端に連結固定するための連結部材である。

【0022】

また、図５に示すように、ブロワ配管３０は、吸引ブロワ４０とダクトボックス２２の内部空間２３とを連結接続しており、吸引ブロワ４０が駆動すると、内部空間２３内のエアが吸引される吸引状態となる。ブロワ配管３０には、ソレノイドバルブであるブロワ切換弁３１が設置されており、内部空間２３の連結先をブロワ配管３０と大気開放との間で切り換え自在である。

【0023】

開閉弁３２は、独立して開閉制御が可能な第一開閉弁３２ａと第二開閉弁３２ｂとを備えている。第一開閉弁３２ａは、第一吸着用開口部２５ａを開閉し、第一吸着用開口部２５ａを構成する2つの開口２６それぞれに、同期して開閉される第一開閉弁３２ａが設置されている。

【0024】

第二開閉弁３２ｂは、第二吸着用開口部２５ｂを開閉し、第二吸着用開口部２５ｂを構成する2つの開口２６それぞれに、同期して開閉される第二開閉弁３２ｂが設置されている。なお、第三吸着用開口部２５ｃは、開閉弁３２が設置されておらず、常時開状態である。

【0025】

開閉弁３２は、弁本体３３と、エアシリンダ３４と、を備えている。各弁本体３３は、吸着用開口部２５の各開口２６を開閉するように設置されている。エアシリンダ３４は、弁本体３３の開閉を駆動し、各弁本体３３に1つずつ設置されている。

【0026】

すなわち、2つの弁本体３３を備える第一開閉弁３２ａは、同期駆動される2つの第一エアシリンダ３４ａを備え、同じく2つの弁本体３３を備える第二開閉弁３２ｂは、同期駆動される2つの第二エアシリンダ３４ｂを備える。

【0027】

図６に示すように、エアシリンダ３４は、シリンダ用圧縮エア配管３５に接続されている。シリンダ用圧縮エア配管３５は、圧縮エア供給のためのコンプレッサシステムに接続されており、エアシリンダ３４に駆動用の圧縮エアを供給する。第一圧縮エア配管３５ａは、2つの第一エアシリンダ３４ａに圧縮エアを供給し、第二圧縮エア配管３５ｂは、2つの第二エアシリンダ３４ｂに圧縮エアを供給する。

【0028】

ここで、エアシリンダ３４は、複動型のシリンダであり、シリンダ用圧縮エア配管３５と接続されるエアポートを2つ備えている。第一及び第二シリンダ用圧縮エア配管３５ａ，３５ｂには、それぞれ独立して駆動される切換弁（ソレノイドバルブ）３６ａ，３６ｂが設置されている。

【0029】

切換弁３６は、エアシリンダ３４の2つのエアポートのどちらに圧縮エアを供給するかを切り換える弁であり、切換弁３６を切り換えることで、エアシリンダ３４の伸縮を切り換える。複動型のエアシリンダ３４であれば、往動及び復動の双方を高速に駆動させることができ、開閉弁３２の開動作及び閉動作の双方を高速に行うことで、物品２の吸着及び解放の切り換えを高速に行うことができる。

【0030】

以上、集積装置１の構成について説明したが、続いて、吸着ヘッド２０における物品の吸着動作について説明する。図７は、本実施形態に係る吸着ヘッドの吸着状態を示す図であり、図７（ａ）は側面図、図７（ｂ）は底面図である。なお、図７（ｂ）では、物品を一点鎖線で示している。

【0031】

通常時、吸着ヘッド２０の第一及び第二開閉弁３２ａ，３２ｂは閉状態となっている。集積装置１が作動を開始し、吸引ブロワ４０が動作を開始すると、ダクトボックス２２内の内部空間２３内の空気がブロワ配管３０を介して吸引される。

【0032】

このとき、第一吸着用開口部２５ａ及び第二吸着用開口部２５ｂは開閉弁３２によって閉じられて閉状態であるが、開閉弁３２が設置されていない第３吸着用開口部２５ｃは常時開いている。よって、内部空間２３が吸引されると、ダクトボックス２２の外の空気が第三吸着用開口部２５ｃを通って、内部空間２３内へと吸引される。

【0033】

この状態で、ダクトボックス２２の下面の第三吸着用開口部２５ｃに物品２が近付くと、物品２は、第三吸着用開口部２５ｃに吸い寄せられ、第三吸着パッド２７ｃを介して第三吸着用開口部２５ｃに吸着される。本実施形態では、第三吸着用開口部２５ｃが2つの開口２６から構成されており、物品２は、第三吸着用開口部２５ｃに2点で吸引され、吸着ヘッド２０にしっかりと吸着固定される。

【0034】

続いて、第二開閉弁３２ｂを開くと、第二吸着用開口部２５ｂが開状態となり、第一吸着用開口部２５ａは閉状態、第三吸着用開口部２５ｃは吸着した物品２で塞がれた状態であるため、第二吸着用開口部２５ｂを通って、外気が内部空間２３内に吸引される。

【0035】

この状態で、ダクトボックス２２の下面の第二吸着用開口部２５ｂに物品２が近付くと、物品２は第二吸着用開口部２５ｂに吸い寄せられ、第二吸着パッド２７ｂを介して第二吸着用開口部２５ｂに吸着される。このとき、吸着ヘッド２０は、第三吸着用開口部２５ｃと、第二吸着用開口部２５ｂとに合計2つの物品２が吸着された状態となる。

【0036】

さらに、第一開閉弁３２ａを開くと、第一吸着用開口部２５ａが開状態となり、第二吸着用開口部２５ｂ及び第三吸着用開口部２５ｃは吸着した物品２で塞がれた状態であるため、第一吸着用開口部２５ａを通って、外気が内部空間２３内に吸引される。

【0037】

この状態で、第一吸着用開口部２５ａに物品２が近付くと、物品２は第一吸着用開口部２５ａに吸い寄せられて第一吸着パッド２７ａを介して吸着される。このとき、吸着ヘッド２０は、第一〜第三吸着用開口部２５ａ〜２５ｃの全ての部分に物品２がそれぞれ吸着され、合計3つの物品２が吸着された状態となる（図７参照）。

【0038】

このように、吸着ヘッド２０は、第一〜第三吸着用開口部２５ａ〜２５ｃを備え、第一及び第二開閉弁３２ａ，３２ｂにより第一及び第二吸着用開口部２５ａ，２５ｂを独立して開閉可能に構成しているため、順次第一〜第三吸着用開口部２５ａ〜２５ｃを開状態とすることで、所定の吸着用開口部２５ａ〜２５ｃに順次物品２を吸着させることができる。

【0039】

このように、本実施形態に係る吸着ヘッド２０によれば、一列で搬送されてくる物品２をそのまま順次選択的に吸着用開口部２５に吸着して移載することができ、作業効率を格段に効率化させることができる。

【0040】

もちろん、吸着ヘッド２０による物品２の吸着動作は、順次3つの物品２を吸着する場合に限らず、一度に複数の物品２を同時に吸着させても良いし、複数の吸着用開口部２５で1つの物品２を吸着させても良いし、適宜変更可能である。

【0041】

また、物品２を吸着させる順番も適宜変更可能であり、第三吸着用開口部２５ｃの後に、第一吸着用開口部２５ａ、第二吸着用開口部２５ｂの順に物品２を吸着させても良い。但し、開閉弁３２の設置されていない常時開状態の開口部（第三吸着用開口部２５ｃ）に最初に物品２を吸着させる必要がある。

【0042】

また、吸着ヘッド２０の吸着用開口部２５の数や開閉弁３２の設置箇所は適宜変更可能であり、例えば、上記実施形態では、開閉状態の同じ2つの開口２６から構成される吸着用開口部２５を3組設置しているが、吸着用開口部２５の数は2つでも良いし、4つ以上であっても良い。

【0043】

吸着用開口部２５が2つの場合には、第一吸着用開口部２５ａに第一開閉弁３２ａを設置すると共に、第二吸着用開口部ｂには開閉弁３２を設置せずに常時開状態とすれば、第一開閉弁３２ａの開閉により、第一吸着用開口部２５ａと第二吸着用開口部２５ｂとに選択的に吸着させることができる。

【0044】

また、各吸着用開口部２５ａ〜２５ｃを2つの開口２６から構成しているが、1つの開口２６から構成しても良いし、3つ以上の開口２６から構成しても良い。開口２６の数が増えれば、物品２は多点で吸着されることになり、吸着状態が安定する。

【0045】

また、上記実施形態では、3つの吸着用開口部２５のうち、1つの吸着用開口部２５ｃには開閉弁３２を設置せずに常時開状態としているが、第三吸着用開口部２５ｃにも開閉弁３２を設置し、全ての吸着用開口部２５を開閉可能に構成しても良い。

【0046】

但し、内部空間２３が吸引されている状態で全ての吸着用開口部２５が閉じると、吸引ブロワ４０が焼き付いてしまうおそれもあるため、少なくとも1つの吸着用開口部２５は常時開状態とするのが望ましく、常時開状態の吸着用開口部２５に開閉弁３２の設置を不要とすれば、吸着ヘッド２０の軽量化を実現できる。

【0047】

続いて、集積装置１において、物品２を集積するために移載する移載動作について説明する。本実施形態では、ベルトコンベア５０上において、順次吸着ヘッド２０に3つの物品２を吸着させ、3つずつ物品集積部５５に物品２を移載して集積する。

【0048】

集積装置１の駆動を開始し、物品搬送路であるベルトコンベア５０上を物品２が一列に搬送され始めると、一番目の物品２を吸引するために、パラレルロボット１０の駆動により、吸着ヘッド２０をベルトコンベア５０の一番目の物品２の上方に移動させる。

【0049】

上述したように、吸着ヘッド２０への物品２の吸着は、第三吸着用開口部２５ｃ、第二吸着用開口部２５ｂ、第一吸着用開口部２５ａの順で行うため、一番目の物品２を吸着する際には、一番目の物品２に第三吸着用開口部２５ｃが近付くように吸着ヘッド２０を移動させる。

【0050】

一番目の物品２が第三吸着用開口部２５ｃに吸着されると、引き続き、二番目の物品２が第二吸着用開口部２５ｂ、三番目の物品２が第一吸着用開口部２５ａに順次吸着されるように、吸着ヘッド２０を移動させる。

【0051】

3つの物品２が吸着ヘッド２０に吸引されると、吸着ヘッド２０を物品集積部５５へと移動させ、吸着した3つの物品２を物品集積部５５上で解放し、物品集積部５５へ集積する。物品集積部５５には、例えば、ダンボール箱が設置され、この中に物品２を集積することができる。

【0052】

吸着ヘッド２０から物品２を解放する際には、ブロワ切換弁３１を切り換えてダクトボックス２２の内部空間２３を大気開放すると共に、破壊エア弁２４を開状態として、内部空間２３に破壊エアを供給する。これにより、吸着ヘッド２０に吸着されていた物品２が自重により吸着用開口部２５から離れて物品集積部５５に載置される。

【0053】

物品２を解放した吸着ヘッド２０は、次の吸着のために、ベルトコンベア５０上へと移動する。このとき、ブロワ切換弁３１を切り換えて内部空間２３を吸引状態に戻すと共に、破壊エア弁２４を閉じる。さらに、次の一番目の物品２の第三吸着用開口部２５ｃへの吸着に備えて、第一開閉弁３２ａ及び第二開閉弁３２ｂを閉じる。

【0054】

この状態で、吸着ヘッド２０がベルトコンベア５０上へと移動すると、次の物品２を順次吸着し、上述した移載動作を繰り返す。

【0055】

以上、本実施形態に係る吸着ヘッド２０及び集積装置１について詳細に説明したが、本実施形態によれば、吸着ヘッド２０に選択的に開閉可能な複数の吸着用開口部２５を設置することで、所定の吸着用開口部２５に順次物品２を吸着することがき、一列に搬送されてくる物品２を効率良く吸着、移載することができる。

【0056】

以上、本実施形態について説明したが、本発明の実施の形態は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。例えば、集積装置を構成する各部材の形状やサイズ、個数等は適宜変更可能である。

【0057】

また、上記実施形態では、各開口に1つずつ開閉弁とエアシリンダを設置しているが、同じ吸着用開口部に属する複数の開口を同期して開閉する構成であれば良く、弁本体を三角形状や菱形として、1つの開閉弁で複数の開口を開閉できるように構成しても良い。

【0058】

複数の開口を開閉できるように1つの弁本体を大きくする場合には、安定して開閉動作が行われるように、1つの弁本体を複数のエアシリンダで駆動するように構成するのが望ましい。

【符号の説明】

【0059】

１ 集積装置
５ 制御装置
１０ パラレルロボット
２０ 吸着ヘッド
２２ ダクトボックス
２３ 内部空間
２４ 破壊エア弁
２８ 破壊用圧縮エア配管
２５ 吸着用開口部
２６ 開口
２７ 吸着パッド
２９ ハンガー
３０ ブロワ配管
３１ ブロワ切換弁
３２ 開閉弁
３３ 弁本体
３４ エアシリンダ
３５ シリンダ用圧縮エア配管
３６ 切換弁
４０ 吸引ブロワ
５０ ベルトコンベア
５５ 物品集積部
２ 物品

【要約】

【課題】複数の物品を順次吸着させることの可能な吸着ヘッドを提供する。
【解決手段】吸着ヘッド２０は、物品２を吸着して移載することで物品２を集積する集積装置１に用いられる吸着ヘッド２０において、吸引ブロワ４０にブロワ配管３０により接続された内部空間２３を有し、複数の吸着用開口部２５が形成されたダクトボックス２２と、吸着用開口部２５を開閉する開閉弁３２と、を備え、内部空間２３内の空気が吸引される吸引状態において、開閉弁３２を開閉することで、複数の吸着用開口部２５に選択的に物品２を吸着可能に構成されている。
【選択図】図３

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】