JP2007533476A - 刺し込むことのできる対象物の把持装置及びその方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、刺し込むことのできる対象物を把持するための把持装置に関するものであって、お互いに角度をつけて配置された少なくとも二つの針（２）と、前記針（２）を延伸位置と引き込み位置との間で長手方向に作動するために前記針（２）に接続された駆動ユニット（３）とを含んでいる把持装置において：前記駆動ユニット（３）を取り付けるためのツールブロック（１）が、剛な接触面（８）を含んでいて、前記針は前記延伸位置と前記引き込み位置との間で前記ツールブロック（１）を出入りするように作動されるようになっていて；そして前記ツールブロック（１）が前記ツールブロック（１）の中に設置された針（２）用のガイド（２ａ）を含んでいて、前記針は前記延伸位置において交差部分（９）を形成するようになっていることを特徴としている。さらに刺し込むことのできる対象物の把持方法にも関する。

Description

本発明は、魚又は肉の切り身のような剛でない対象物を取り扱う装置と方法とに関する。装置はニードルグリッパに関するものであって、そのニードルグリッパは、針の交差が対象物内部で生じるような特定のパターンで所定の方向に、針を対象物に刺し込むことにより対象物を把持するようになっている。従って、ニードルグリッパと対象物との間において把持操作又は固定操作が行なわれている。さらに対象物の把持方法も開示されている。

機械による特殊なタイプの製品の取扱いは、時に複雑なものとなっていて、従ってそのような製品は通常手動操作で行なわれている。取り扱いが困難な製品の例は、魚の切り身、鶏肉の切り身又は他の細かい肉片である。手動操作は特に包装との関連において行なわれている。手動による包装にはいくつかの欠点がある。第一の欠点はさもなければ自動化できたものを手動操作で行なっていることである。他の問題は手動操作にはしばしば誤操作が伴なうことである。包装中、例えば切り身を真空包装機に供給する場合、しばしば誤操作が発生する。というのは装置が、製品を囲んで上部フォイルを下部フォイルとを一体に溶着する溶着シームに流体を漏洩するので、従って真空度が下がることになる。従って、多くの包装を再度開き新らたに包装しなければならない。このことが包装機における操作を遅らせている。

同様な問題が多くの分野、特に食品産業界において見受けられる。

柔らかくて簡単に刺し込むことのできる材料用のニードルグリッパは、例えばクッション又はまくら用の発泡体を加工したバーを取扱う装置として特許文献１に開示されていて、その装置において、第一群の平行な針が発泡体に押し込まれ、続いて第二群の平行な針が押し込まれ、発泡体が取り付けられている部材から発泡体を取り外している。
特開昭５６−１３６７２９号公報

本発明は、前述の欠点を克服したロボットとグリッパとを提供することである。

本発明は、刺し込むことのできる対象物を把持するための把持装置に関するものであって、把持装置は、お互いに角度をつけて配置された少なくとも二つの針と、前記針を延伸位置と引き込み位置との間で長手方向に作動するために前記針に接続された駆動ユニットとを含んでいる。針は延伸位置にある場合所定距離においてお互いに交差し、そして交差部分を形成する。前記駆動ユニット、押し込み部材又はアクチュエータを取り付けるためのツールブロックが、剛な接触面を含んでいて、前記針は前記延伸位置と前記引き込み位置との間で前記ツールブロックを出入りするように作動されるようになっている。

把持装置が少なくとも四つの針を含んでいて、前記針の二つは第一平面にあって、前記針の二つは第二平面にあり、前記第一平面と前記第二平面とは平行であって、第一平面における針各々は、延伸位置にある場合、第二平面における針各々と二つの交差部分を形成する。

装置は、少なくとも四列の平行な針を含んでいる。

各々の列の平行な針が少なくとも三つの針を含んでいる。

各交差部分における前記針がお互いに１mmと１５mmとの間の距離で交差している。

ツールブロックは針用のガイドを形成する穴を含んでいる。

前記ツールブロックが吊り上げる部材に向いた湾曲面を含んでいる。

前記ツールブロックは固定部材によりロボットに取り付けられるようになっている。

前記駆動ユニットが空気式シリンダであることと、前記ツールブロックにおける穴が、圧縮空気源と前記空気式駆動ユニットとに接続された圧縮空気用のマニホールドとなっている。

延伸位置と引き込み位置との間で二列の針を同時に刺し込むことができる。

前記延伸位置と前記引き込み位置との間ですべての列の針を同時に刺し込むことができる。

さらに、本発明は刺し込むことのできる対象物、例えば魚の切り身を移動する方法にも関するものであって、本方法が：切り身をコンベヤベルトに供給する段階と；カメラ、光学式検出器、圧力検出器又は同様の装置で切り身の位置を検出する段階と；位置データを本発明による装置を備えたロボットを制御するマイクロプロセッサに送信する段階と；ロボットにより、装置を切り身の上方に導びき、そして装置の下側面を切り身に隣接する位置に導びく段階と；少なくとも二列の針を切り身に同時に導入する段階と；ロボットを用いて装置により切り身を吊り上げる段階と；ロボットを用いて切り身を所定位置に置く段階と；少なくとも二列の針を切り身から同時に引き抜き、切り身を所定位置に解放する段階と；を含んでいる。

代わりに、四列の針が使用される場合、これらは切り身に同時に出し入れされてもよい。針が刺し込まれる場合に切り身が装置に対して移動されないことは好適であって、把持操作及び解放操作時に、針が切り身に対して作用する力がお互いに釣り合っていて切り身が装置に対してほぼ静止していることは利点となる。針は刺し込まれる場合、切り身に対して一定の歪をもたらすように制御されている。

本発明は、例えばロボットと、コンベヤベルト上における切り身の位置を特定する装置とを用いて、切り身を冷凍庫に送り込むことに使用される。例えばカメラ又は光電池が切り身の位置を特定するために使用される。ニードルグリッパは、魚全体を処理することに、例えば切り身用機械を供給することに使用することができる。
同様なニーズは塩漬け魚業界にもあってニードルグリッパを使用することができる。肉業界においても、鶏肉、豚肉との関連で処理操作の自動化への同様なニーズがある。

本発明によるニードルグリッパはあらゆる対象物の取扱いに使用することができ、対象物に針を刺し込んでも品質の劣化はない。言いかえると、ニードルグリッパは針を刺すことにより品質の劣化するもの、あるいは針を損傷するような固いものを含んだ対象物には適していない。

従って、骨のほとんど残っていない魚、鶏、豚等の切り身製品は本ニードルグリッパを用いて取り扱う対象物として適したものである。このことは、軟質の発泡体、ポリマ又は他の軟質な材料製のコンポーネントのような対象物に対しても同じである。もし針を十分な強度のあるもので作るなら、ニードルグリッパは骨等のようなより固いコンポーネントを含んでいる対象物に対しても使用することができる。

図１は、本発明による切り身製品処理用のニードルグリッパ１０を図示している。ニードルグリッパ１０は四列のニードル２を備えたプラスチック製のツールブロック１を図示していて、四列のニードル２において、各列には三本のニードル２が設置されており、合計十二本の針２から構成されている。ニードル２は小型の空気式シリンダ３によりツールブロック１を出入りするよう駆動される。空気式シリンダ３への圧縮空気用のマニホールドがツールブロック１に組み込まれていて、ニードル２を出入りするようにしている。ツールブロック１をロボットのアームに取り付けるためのブラケット４はステンレス鋼で作られている。ニードルグリッパ１０の試作品を用いて、６０cmの距離を１．６秒で切り身を移動するサイクル時間が計測されたがこのサイクル時間は十分短かくすることができる。ツールブロック１は、例えばポリエチレン（ＰＥＨＤ）で作られていて、ニードル２が対象物を出入りする場合におけるツールブロック１におけるニードルガイドとニードル２との間の摩擦を低減するようになっている。同時に、ＰＥＨＤは食品業界でよく使用されているプラスチック材料であってもよい。その材料はよく使用されている洗剤に耐性があって、そして湿分の吸収が著しく少ない。

図２は、切り身１１を移動するために、ブラケットを用いてロボット５に取り付けられたニードルグリッパ１０を図示している。

図３において、ニードル２の列にノッチ６が延伸していて、空気式シリンダ３を取り付ける取り付けプレート用の四つの平面７が図示されている。各シリンダのストローク、従ってニードル２が対象物を刺し込む全長は、約３２mmである。ロボットが必要とする力を低減するべく重量を軽減するためにツールブロック１の中央部の材料は除去されている。ニードルグリッパ１０は好ましくは迅速かつ正確に操作するために急加速できなければならない。すみは洗浄を容易にするために丸味をおびている。食品業界においては、構造体は、洗浄時に構造体に付着した有機材料を容易に除去することができ、そしてそれに続く管理と検査とが簡単であるようになっていると、利点がある。二つのシリンダに穴（図示せず）があけられていて、その穴は、ブラケット４用アタッチメントの直下でツールブロック１の上部において平行に配置されている。これらの二つの穴は両端部がシールされ、そして圧縮空気用のマニホールドとして作用していて、圧縮空気はシリンダ３の上部と下部とにそれぞれ供給されるようになっている。ツールブロック１は、把持する対象物に対しての接触表面として湾曲した表面８で作られている。湾曲面８の曲率半径は２００mmである。ツールブロック１をデザインする際に、この湾曲面／円弧８はグリッパ１０により把持される対象物に適合できるようにデザインされている。針２は、四列に配置されていて、二列の針と二列の針とが対象物の内側で交差する交差部分９を形成している。接触面８と針の交差部分との間の距離は約１２mmであって、針の交差部分は把持する対象物内側１２mmのところに位置している。針２の直径は１．５mmであって、そして針を剛でかつ弾力性のあるものにするステンレス鋼（ばね鋼）で作られており、作用される力は材料の弾性範囲内であって、従って針は、変形されても初期の形状にスプリングバックするようになっている。肉及び魚に使用される場合に針２を切り身に刺し込むのに必要な力を低減し、かつ対象物の変形を可能な限り少なくするために、針は端部がとがっている。代りに、針２の先端は丸味をおびていてもよいが、形状は吊り上げる対象物に適切なものでなければならない。針先端の形状は、吊り上げる対象物内部に刺し込むことができ、かつ機械的な耐性及び剛性を有しているものでなければならない。図２に図示するように、針の列と水平との間の角度はそれぞれ３０°と４５°とに選択されている。二列の針の列間の距離は５０mmに選択されている。針の交差部分９を通過する針２の延長部は、約８mmである。対象物が魚の切り身１１の場合、このことがしっかりとした把持をもたらしている。図４において符号１２で規定される針の交差部分９をもたらす二つの針２間の距離は６mmである。この距離は材料により変化されてもよいが、魚の切り身１１に対しては前述の距離は適切なものである。距離は柔軟な材料に関しては短かく、剛な材料に関しては長くてもよい。

ツールブロック１における二つの最外列における針２用のガイド２ａの距離は２４mmに選択されている。二つの中間列の針のガイド２ａの長さは多少長くなっている。

針２は、機械式継手、ねじ、ブレース又は他の方法で空気式シリンダ３に取り付けられている。

例えば誤操作で曲がった針２の交換は事前に針２を備えたシリンダ３が取り付けられている取り付けプレート７を交換することにより簡単に実行することができる。シリンダ３は、例えば６barの空気圧において約１７Ｎの内向きの力と約１３Ｎの外向きの力とを提供するようになっている。各針２に対してシリンダ３を使用することにより、一つの針２の運動は他の針２に影きょうを与えない。魚の切り身に対しては前述の力は適切なものである。

把持する対象物１１に出し入れする針２を作動するために針２に作用される力はシリンダ３以外の手段で提供されてもよい。シリンダ３の代りに、針の列すべてがバーのような剛部材に取り付けられ、力は針の列すべてを対象物１１に対して全体として出し入れできるように作用されてもよい。操作はロッドと、例えば直線運動を作用するシリンダとの間に接続された機構により行なわれてもよい。代りに、例えばカム又はクランク構造体を用いた回転運動及び並進運動装置が使用されてもよい。二列と二列とは同時に作動されてもよい。代りに四列すべてが同時に作動されてもよい。代りに、針２は電気式アクチュエータにより作動されてもよい。ある種の対象物１１に対しては、対象物１１に一定の歪を引き起こすために最初に外側の二列の針を刺し込む。その後、残りの列の針を切り身を固定するために対象物に刺し込む。魚の切り身１１に対しては、四列の針すべてを同時に刺し込んでもよい。ブラケット又はホルダ４は厚味が２−３mmであって、ステンレス鋼で作られている。このブラケット４は、同時にニードルグリッパ１０の上部の保護具として作用している。ブラケット４は力をニードルグリッパ１０から図２に図示するロボット５へ伝達するようになっている。前述の実施形態において、針は１．５mmの厚さであって、魚の切り身への針の刺し込み跡は引き抜き後はほとんど目には見えないようになっている。前述のサイズの針の作用を受けた後の切り身１には最終製品としての品質の劣化はない。

図４は図３におけるニードルグリッパ１０の側面図である。ブラケット４、空気式シリンダ３、シリンダ用の取り付けプレート７及び針２が図示されている。さらに針交差部分における針２間の距離１２も図示されている。この距離は前述したように６mmであってもよい。しかしながらこの距離は吊り上げる対象物の内容に応じて変更されてもよい。四列各々における三つの針２が図示されている。各列の針２間の距離は２０mm−３０mmであってもよいが柔軟な対象物に対してはより短かく剛な対象物に対してはより長くてもよい。試験では、魚の切り身に対して１２mmと３０mmとの間が最適であることが判明した。各列における針２の数、従って装置の幅は吊り下げる切り身又は対象物に応じて変更される。図示した装置は、９０mmの幅でブラケット４の幅は９５mmである。

図示したニードルグリッパ１０を用いて、対象物とグリップ部材との間の摩擦とは関係なく対象物を吊り上げることができる。

図示した実施形態において、針は平行平面において作動するようになっている。しかしながら、針は平行でない平面において作動されてもよい。針を平行平面において作動することは機械的には現実的なものである。対象物が把持され解放される際に、吊り上げる対象物が移動しないように、多くの針により作用される力がお互いにほぼ等しくなるように針を対象物に出し入れすることが重要である。

図１は、本発明によるニードルグリッパの斜視図である。 図２は、ロボットに取り付けた図１におけるニードルグリッパの斜視図である。 図３は、図１におけるニードルグリッパの縦断面図である。 図４は、ニードルグリッパの図３に対して直交している縦断面図である。

Claims (10)

1. 刺し込むことのできる対象物を把持するための把持装置であって、お互いに角度をつけて設置された少なくとも二つの針（２）と、前記針（２）を延伸位置と引き込み位置との間で長手方向に作動するために前記針（２）に接続された駆動ユニット（３）とを含んでいる把持装置において：
   前記駆動ユニット（３）を取り付けるためのツールブロック（１）が、剛な接触面（８）を含んでいて、前記針は前記延伸位置と前記引き込み位置との間で前記ツールブロック（１）を出入りするように作動されるようになっていて；そして
   前記ツールブロック（１）が前記ツールブロック（１）の中に設置された針（２）用のガイド（２ａ）を含んでいて、前記針は前記延伸位置において交差部分（９）を形成するようになっていることを特徴とする、
   把持装置。
2. 少なくとも四つの針（２）を含んでいて、前記針（２）の二つは第一平面にあって、前記針（２）の二つは第二平面にあり、前記第一平面と前記第二平面とは平行であって、前記針（２）は前記延伸位置において二つの交差部分（９）を形成することを特徴とする、請求項１に記載の把持装置。
3. 少なくとも四列の平行な針（２）を含んでいることを特徴とする、請求項１又は２に記載の把持装置。
4. 各々の列の平行な針（２）が少なくとも三つの針（２）を含んでいることを特徴とする、請求項３に記載の把持装置。
5. 各交差部分（９）における前記針（２）がお互いに１mmと１５mmとの間の距離（１２）で交差していることを特徴とする、請求項１−４のいずれか一項に記載の把持装置。
6. 前記ツールブロック（１）が吊り上げる部材の方を向いた湾曲面（８）を含んでいることを特徴とする、請求項１−５のいずれか一項に記載の把持装置。
7. 前記ツールブロック（１）は固定部材（４）によりロボット（５）に取り付けられるようになっていることを特徴とする、請求項１−６のいずれか一項に記載の把持装置。
8. 前記駆動ユニット（３）が空気式シリンダであることと、前記ツールブロックにおける穴が、圧縮空気源と前記空気式駆動ユニット（３）とに接続された圧縮空気用のマニホールドとなっていることとを特徴とする、請求項１−７のいずれか一項に記載の把持装置。
9. 請求項３に記載の把持装置（１０）を用いて刺し込むことのできる対象物の把持方法において、
   延伸位置と引き込み位置との間で少なくとも二列の針（２）を同時に刺し込む段階を特徴とする、把持方法。
10. 前記延伸位置と前記引き込み位置との間ですべての列の針（２）を同時に刺し込む段階を特徴とする、請求項９に記載の把持方法。

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