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マグネットピッキング装置 - 村田機械株式会社
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発明の名称 マグネットピッキング装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−239489(P2001−239489A)
公開日 平成13年9月4日(2001.9.4)
出願番号 特願2000−53368(P2000−53368)
出願日 平成12年2月29日(2000.2.29)
代理人 【識別番号】100086793
【弁理士】
【氏名又は名称】野田 雅士
【テーマコード(参考)】
3C007
3F061
【Fターム(参考)】
3C007 DS01 FS07 FU01 LV10 NS07 
3F061 AA01 CA07 CC01 DB02 DD02
発明者 三輪 修
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 複数のワークから一つのワークを吸着するための磁気吸着力を少なくとも強弱2段階に切換可能な磁力ヘッドと、この磁力ヘッドを少なくとも高低2段に速度切換可能に昇降させる磁力ヘッド昇降手段と、前記磁力ヘッドの磁気吸着力および前記磁力ヘッド昇降手段の昇降速度を制御する吸着昇降制御手段とを備え、この吸着昇降制御手段は、ワーク吸着後の磁力ヘッドの磁力ヘッド昇降手段による上昇過程において、前記磁力ヘッドによる吸着力が弱く、かつ上昇速度が高速となる所定上昇区間を含むように制御するものとしたマグネットピッキング装置。
【請求項2】 前記吸着昇降制御手段は、前記所定上昇区間よりも上方位置では前記磁力ヘッドの磁力を強くするように制御する請求項1記載のマグネットピッキング装置。
【請求項3】 前記吸着昇降制御手段は、ワークを吸着した後、前記所定上昇区間に至るまでは、前記磁力ヘッドの磁気吸着力が弱く、かつ上昇速度が低速となるように制御する請求項1または請求項2記載のマグネットピッキング装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、複数のワークから一つのワークを磁力で吸着してピッキングするマグネットピッキング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、旋盤等の加工素材となる多数のワークを、収納ボックス等に雑然と収納しておき、収納ボックス内から1個ずつピッキングして供給することが行われている。このようなピッキングを行う装置として、磁力ヘッドでワークを1個つずつ持ち上げ、旋盤等の工作機械が待つ次の行程へ搬送するものがある。ワークを1個ずつ持ち上げるのは、工作機械への搬入位置でワークを1列に整列して工作機械に順次搬入するためである。したがって、マグネットピッキング装置がワークを1個だけピッキングするのは、ピッキング装置が加工システムまたはラインの上流を占めることから、加工システムを構築する上で、重要なポイントとなる。磁力ヘッドは、磁力でワークを吸着するものであるため、2個以上持ち上げることが予想される。そのため、磁力ヘッドにロードセル等の重量検知器を設け、2個以上持ち上げた場合のエラー判定を行うものも提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、重量検知器で2個以上持ち上げた場合のエラー判定を行うのでは、2個以上のワークを持ち上げたとき、磁力ヘッドの励磁を中止し、ピッキングを再度試行することが必要になり、ワーク搬入に時間がかかる。特に、システムの起動時に、ワークのピッキングに手間取ると、サクルタイムが長くなる。
【0004】この発明は、上記課題を解消するものであり、ピッキング動作の再試行回数を極力減らして、ワークのピッキング確率を向上させることのできるマグネットピッキング装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明のマグネットピッキング装置は、複数のワークから一つのワークを吸着するための磁気吸着力を少なくとも強弱2段階に切換可能な磁力ヘッドと、この磁力ヘッドを少なくとも高低2段に速度切換可能に昇降させる磁力ヘッド昇降手段と、前記磁力ヘッドの磁気吸着力および前記磁力ヘッド昇降手段の昇降速度を制御する吸着昇降制御手段とを備える。この吸着昇降制御手段は、ワーク吸着後の磁力ヘッドの磁力ヘッド昇降手段による上昇過程において、前記磁力ヘッドによる吸着力が弱く、かつ上昇速度が高速となる所定上昇区間を含むように制御するものとしている。この構成によると、所定上昇区間では、弱い吸着力で急激に持ち上げられる。そのため、磁力ヘッドが2個以上のワークを持ち上げても、所定上昇区間において、1個のワークを残して他のワークが振り落とされ易い。そのため、ワークを1個だけ持ち上げる1個取りピッキングの確率が高くなり、結果としてピッキングを再度試行する回数を減らすことができる。
【0006】この発明において、前記吸着昇降制御手段は、前記所定上昇区間よりも上方位置では前記磁力ヘッドの磁力を強くするように制御するものであっても良い。このように、所定上昇区間の通過後は、磁力を強くすることにより、磁力ヘッドに1個だけ残されたワークを、途中で落下させることなく最後まで確実に持ち上げることができる。このため、1個取りピッキングをより確実にすることができる。また、この発明において、前記吸着昇降制御手段は、ワークを吸着した後、前記所定上昇区間に至るまでは、前記磁力ヘッドの磁気吸着力が弱く、かつ上昇速度が低速となるように制御するものであっても良い。このように、ワークの持上げ開始時に、磁気吸着力が弱く、かつ上昇速度が低速となるように制御することで、2個以上のワークが磁力ヘッドに吸着されるのを極力避けることができると共に、ワークが一つも磁力ヘッドに吸着されないということがないようにできる。
【0007】
【発明の実施の形態】この発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図1はこの実施形態に係るマグネットピッキング装置の概略構成を示す平面図、図2はそのマグネットピッキング装置の正面断面図と、その制御系のブロック図とを組み合わせて示す説明図である。このマグネットピッキング装置は、多数のワークW(図3)が雑然と収納されたワーク収納ボックス1から一つのワークWをピッキングする装置であって、直交3軸方向に移動してワークWを吸着する磁力ヘッド3(図2)を備えている。ワークWは、例えば旋削の素材となるものであり、円形状である。
【0008】磁力ヘッド3は、電磁石によりワークWを吸着するものであり、その磁気吸着力は強弱2段階に切換可能である。この磁力ヘッド3は、マグネットピッキング装置の本体となるフレーム4に設けられたヘッド移動手段5により、水平2軸方向(X,Z方向)および鉛直方向(Y方向)に移動させられる。このヘッド移動手段5は、前後方向(X方向)に移動する走行体6と、この走行体6に沿って左右方向(Z方向)に移動する横行体7と、この横行体7に設置されて磁力ヘッド3を上下方向(Y方向)に昇降させる磁力ヘッド昇降手段8とで構成される。走行体6は、ワーク収納ボックス1の上方に跨がって前後方向に移動する。ヘッド移動手段5には、後に詳細を説明するように、走行体6の走行、横行体7の横行、および磁力ヘッド昇降手段8の昇降を各々行う駆動手段が各々設けられ、各駆動手段の駆動源として、モータ13,28,37が用いられている。
【0009】走行体6は、フレーム4の前後方向(X方向)に延びる左右1対の上フレーム部4a,4aに掛け渡されており、両端に設けられた1対の支持台9を介して上フレーム部4aに設置されている。各支持台9は、上フレーム部4aに沿って設けられたレール10に対し、リニアベアリング11(図2)を介して走行自在に設置されている。左右1対の上フレーム部4aには、それぞれ巻掛伝達機構12が設けられ、これらの巻掛伝達機構12をサーボモータ13で駆動することにより、走行体6が前後方向(X方向)に移動させられる。
【0010】各巻掛伝達機構12は、前後のプーリ14,15にタイミングベルト等の無端ベルト16を掛装したものであり、ベルト16の一部は対応する支持台9に連結されている。サーボモータ13の回転出力は、ギヤ17,18を介して一方の巻掛伝達機構12のプーリ15に伝達される。また、左右1対の上フレーム部4a,4a間には駆動軸19が架け渡されており、プーリ15の回転が、チェーン20を介して駆動軸19に伝達され、駆動軸19の回転が、チェーン21を介して他方の巻掛伝達機構12のプーリ15に伝達される。横行体7は、走行体6上に設けられたレール22に、リニアベアリング23(図3)を介して走行可能に設置されている。
【0011】走行体6には巻掛伝達機構27が設けられ、この巻掛伝達機構27をサーボモータ28で駆動することにより、横行体7が左右方向(Z方向)に移動させられる。巻掛伝達機構27は、左右のプーリ29,30にタイミグベルト等の無端ベルト31を掛装して構成され、その無端ベルト31の一部が横行体7に連結されている。サーボモータ28の回転出力は、ギヤ32,33を介して巻掛伝達機構27のプーリ30に伝達される。
【0012】横行体7に設置される磁力ヘッド昇降手段8は、昇降ロッド36と、その駆動用のサーボモータ37とを備える。昇降ロッド36は、横行体7に設けられた角ガイド34に、ローラ35を介して昇降自在に支持されている。サーボモータ37は、横行体7に設置され、その出力軸に固定されたピニオン38が、昇降ロッド36に沿って設けられたラック39に噛み合っている。昇降ロッド36の下端に、磁力ヘッド3が設けられている。磁力ヘッド昇降手段8は、磁力ヘッド3の昇降速度を高低2段に速度切換可能とされている。
【0013】このマグネットピッキング装置は、ワーク収納ボックス1内のワークWの収納状態を検知するワーク検知手段2を備えており、制御装置49は、その検知結果に基づき、ワークWを取りに磁力ヘッド3を移動させる位置が制御される。ワーク検知手段2は、例えばレーザ測長器が用いられ、走行体6に設置されている。なお、制御装置49は、予めプログラム等で定められた位置へ磁力ヘッド3を移動させるものとし、ワーク検知手段2を省略しても良い。
【0014】制御装置49は、ヘッド移動手段5および磁力ヘッド3の制御を行う手段であり、コンピュータ式の数値制御装置またはシーケンサ等で構成される。制御装置49は、基本的には、磁力ヘッド3を目標の水平位置(X,Z)まで移動させ、その水平位置(X,Z)における目標高さ(例えば検出されたワーク積載体高さ)まで下降させてから、磁力ヘッド3を励磁してワークWを吸着させ、磁力ヘッド3を上昇させてワークWを持ち上げ、磁力ヘッド3をワーク供給位置まで移動させて励磁を解消する制御を行う。制御装置49において、磁力ヘッド3の吸引制御および磁力ヘッド昇降手段8を昇降制御を行う手段が、吸着昇降制御手段50である。
【0015】吸着昇降制御手段50は、次のように制御を行う。
■ワーク吸着後の磁力ヘッド昇降手段8による磁力ヘッド3の上昇過程において、磁力ヘッド3による吸着力が弱く、かつ上昇速度が高速となる所定上昇区間を含むようにする。
■前記所定上昇区間よりも上方位置では、磁力ヘッド3の磁力を強くする。
■ワークWを吸着した後、前記所定上昇区間に至るまでは、磁力ヘッド3の磁気吸着力が弱く、かつ上昇速度が低速となるようにする。吸着昇降制御手段50は、具体的には図5の流れ図に示すように制御する。吸着昇降制御手段50による磁力ヘッド3の高さ位置の検出は、昇降用のサーボモータ37に設けられたパルスコーダ等の昇降位置検出器(図示せず)またはモータ37と別に設けられた昇降位置検出器(図示せず)により行われる。
【0016】上記構成の動作を説明する。ピッキング動作においては、走行体6の走行、および横行体7の移動により、磁力ヘッド3が目標の水平位置に達した後、次のように磁力ヘッド3の昇降制御および磁力制御を行いながら、ワークWを吸着して持ち上げる。このときの磁力ヘッド3の制御動作を、図4の説明図と図5のフロー図とに示す。この制御動作を、図4および図5を参照して以下に説明する。
【0017】最上高さ部の水平位置から、図4(A),(B)に示すように、目標の高さ位置まで磁力ヘッド3を下降させる(図5のステップS1)。このときの磁力ヘッド昇降手段8による磁力ヘッド3の下降速度は高速に設定され、また磁力ヘッド3は非励磁状態とされる。磁力ヘッド3が目標位置まで下降すると、弱い磁力に励磁され、これにより磁力ヘッド3にワークWが吸着される(ステップS2)。このとき、磁力ヘッド3の磁力は弱いので、1個分のワークWが吸着される確率が高い。なお、このときの磁力が強いと、磁力ヘッド3に2個以上のワークWが吸着される可能性が高くなる。
【0018】次に、図4(C)に示すように、磁力ヘッド3の上昇が開始され、上昇開始から所定高さY1 までの上昇区間の上昇速度は低速とされる(ステップS3)。このように、弱い磁力で、かつゆっくり磁力ヘッド3が上昇することにより、ワークWが1個だけ磁力ヘッド3に吸着されて持ち上げられる確率が高くなる。次に、図4(D)に示すように、磁力ヘッド3が所定の上昇区間(高さY1 からY2 の区間)を上昇する間は、磁力ヘッド3の上昇速度は、それまでの低速から高速に切り換えられ、磁力はそのまま弱い磁力に維持される(ステップS4,S5)。このように、所定の上昇区間に達してから、弱い磁力のままで、上昇速度が急激に高速に切り換えられることで、例えばそれまでに磁力ヘッド3に2個のワークWが吸着されていても、この上昇区間において余分な1個のワークWが振り落とされる可能性が高まる。次に、図4(E)に示すように、磁力ヘッド3が所定の上昇区間(高さY1 からY2 の区間)よりも上方位置を上昇するときは、磁力ヘッド3の磁力は、それまでの弱い磁力から強い磁力に切り換えられ、上昇速度は高速が維持される(ステップS6,S7)。このように、所定の上昇区間を過ぎてからは、磁力ヘッド3は強い磁力に切り換えられるので、高速で上昇させても、磁力ヘッド3に残された1個のワークWが上昇途中で落ちてしまう恐れが少なくなり、確実に持ち上げることができる。また、高速の上昇により、サイクルタイムが短縮される。
【0019】この後、走行体6および横行体7の移動により、ワーク収納ボックス1の側方に設置されているボックス51(図1)の上まで移動し、ここで磁力ヘッド3からワークWが切り離されてボックス51に受け渡される。ボックス51に置かれたワークWは、適宜の装置を介して所定の工作機械に搬入される。
【0020】このように、このマグネットピッキング装置では、所定の上昇区間で磁力ヘッド3による吸着力が弱く、かつ上昇速度が高速となるようにしているので、磁力ヘッド3が2個のワークWを吸着して持ち上げた場合でも、上昇途中で余分な1個のワークWが振り落とされる可能性が高くなる。このため、磁力ヘッド3がワークWを1個だけピッキングする確率が高くなり、ピッキング動作を再度試行する回数が従来例に比べて大幅に少なくなり、工作機械のサイクルタイムをそれだけ短縮できる。
【0021】
【発明の効果】この発明のマグネットピッキング装置は、ワーク吸着後の磁力ヘッドの磁力ヘッド昇降手段による上昇過程において、磁力ヘッドによる吸着力が弱く、かつ上昇速度が高速となる所定上昇区間を含むように制御するものとしたため、磁力ヘッドがワークを1個だけピッキングする確率が高くなる。所定上昇区間よりも上方位置では磁力ヘッドの磁力を強くするように制御するものとした場合は、所定上昇区間で磁力ヘッドに1個だけ残されたワークを、最後まで確実に磁力ヘッドに吸着させることができ、1個取りピッキングをより確実にすることができる。また、ワークを吸着した後、前記所定上昇区間に至るまでは、磁力ヘッドの磁気吸着力が弱く、かつ上昇速度が低速となるように制御するものとした場合は、ワークの持上げ開始時に、2個以上のワークが吸着されるのを極力避けることができると共に、磁力ヘッドにワークが1個も吸着されないという事態も防止できるので、持上げ開始時にワークが1個だけ持ち上げられる確率が高くなる。




 

 


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