JP2008178974A - 把持装置、並びに把持装置を備える整列装置、収容装置および把持方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】このハンド(把持装置)30は、一対をなす第一の把持面31aおよび第二の把持面32aでシート部材(把持対象)2を挟持するものである。そして、その第二の把持面32aは、シート部材2の外縁部2tよりも外側の位置から内側の位置にかけて旋回されるようになっており、さらに、自身の旋回円S2に対し、前記内側の位置では、その径方向にシート部材2を挟持するように第一の把持面31aに対向するとともに、前記外側の位置では、径方向で第一の把持面31aに重なりあわない待避位置に位置するようになっている。
【選択図】図4
Description
しかし、搬送あるいは梱包する対象物が、例えば冷凍の塊状食品などのように塊状形状に成形されており、変形しやすく、また脆いという脆弱性を有する食品(以下、「脆弱性食品」という)は、これを搬送や整列させる際の押圧力等が、比較的弱い力であっても脆弱性食品に変形や損傷が生じ易い。そのため、このような損傷等が脆弱性食品に生じればその商品価値が低下することになる。
特許文献1に記載の技術では、例えばその整列具は、可撓性のシート部材との協働によって、複数の対象物を所期の整列位置に案内するための案内部材を備えている。そして、この整列具は、複数の対象物をシート部材および案内部材相互間に配置し、シート部材の周囲の複数の箇所を把持し、さらに、そのシート部材を案内部材の側に伸張することで、これら相互間に配置されている複数の対象物を、案内部材のもつ形状に倣わせて所定の範囲内で所期の整列位置に整列させることを可能としている。さらには、例えば複数の対象物をシート部材および案内部材相互間に配置した状態のままで一体として移動させて、所定の梱包用の容器内に収容することもできるようになっている。
すなわち、例えば、把持対象が紙のようなシート部材であり、これを一対の挟持部材で挟持して把持するものとしては、通常、クリップが該当する(例えば特許文献2参照)。
しかし、通常のクリップでは、その一対の挟持部材は、相対向して把持対象をその両側から挟持可能な位置(以下、「挟持位置」ともいう)において、相互の対向方向にのみ開閉するようになっている。そのため、平置き状態のシート部材の端部を、その上方に配置した位置からその両面を挟持することは困難である。なお、例えば特許文献2に記載の技術では、枢着点を中心に回動可能な一対の挟持部材(挟み部)を有するクリップが開示されており、このクリップの挟持部材は、枢着点近傍に曲げ部を設けており、これにより、つまみ部が把持対象よりも上方の位置に配置されるようになっている。そのため、例えばこのクリップを用いれば、つまみ部を手でもちつつも、その一対の挟持部材をシート部材の端部側方から挿入するように配置し易い。
また、第二の腕部の回動中心は、前記把持対象を挟持する際に当接させるべき部分に前記第一把持面を当接させたときに、その当接された把持対象の部分が向いている側に配置されているので、把持装置をコンパクトにすることができる。
ところで、例えば上記特許文献1に記載の技術では、市販の把持装置(ハンド)を用いて可撓性のシート部材の周縁部の複数の箇所を把持しつつ必要な操作を行っているものの、各把持装置は、その把持力が、より重みのある把持対象であってもこれを保持しつつ移動させることが可能なものであればより望ましい。
また、第一の発明に係る把持装置において、前記第一の把持面または第二の把持面は、その第一の把持面および第二の把持面による前記把持対象の把持許容度を広げるための板ばねを備えていることは好ましい。このような構成であれば、把持許容度(アローワンス)を広げる上でより好適である。
図1は、本発明の一の実施形態に係る収容装置を説明する図である。なお、この収容装置は、本発明に係る整列装置を備えており、また、この整列装置は、本発明に係る把持装置を有して構成されている。ここで、この整列装置は、脆弱性食品である複数の塊状食品(例えばコロッケやハンバーグ等)を所定の矩形形状の範囲内で所期の整列位置に整列させるためのものである。また、この収容装置は、その整列装置によって、所期の整列位置に整列させた複数の塊状食品を所定の容器内に収容するためのものである。
詳しくは、カメラ14は、ステージ5の上方に対向して設置されている。ここで、このステージ5は、上記載置部に対応しており、このステージ5上でシート部材2を平置きの状態に広げ、所要の個数の塊状食品Kを適宜離間して載置(配置)した予備整列状態とするための領域になっている。そして、カメラ14は、このステージ5上の画像を撮像し、その撮像された画像情報がコントローラに送られるようになっている。
図3(d)に示すように、この整列装置20Bは、可撓性のシート部材2との協働によって複数の塊状食品Kを所期の整列位置に案内するための案内部材3を備えて構成されている。
ここで、複数の塊状食品Kを整列させるべき所定の範囲は、同図に示す矩形形状Rの範囲内であり、本実施形態では、その矩形形状Rの範囲内に、包装する規格にあわせて、縦に5個、横に二列の計10個の塊状食品Kを所要の個数とし、その所要の個数の塊状食品Kを所期の整列位置に整列させる例である。なお、この例では、同図に示すように、矩形形状Rは長方形であり、その長手方向を前後とし、短手方向を左右として配置される。そして、この矩形形状Rに対し、各塊状食品Kは、小判形(楕円形)の長軸方向を矩形形状Rの短手方向に向け、また、小判形(楕円形)の短軸方向を矩形形状Rの長手方向に向けた位置を所期の整列位置として配置(整列)する例である。
この押さえ部材4は、複数の塊状食品Kを整列させるべき矩形形状Rの範囲とは相似形状且つ所期の整列位置に案内するために必要な大きさに形成されている。この例では、上記矩形形状Rと一致する大きさであり、その周縁部4aは上記矩形形状Rと一致している。
図2に示すように、各ハンドユニット24Bは、4節の平行リンク機構を有して構成されており、また、案内部材支持ユニット50Bは、エアシリンダ58によってシート部材2との対向方向に移動可能に構成されている。
詳しくは、ハンドユニット24Bは、支持筐体22の周囲の4箇所に配置されている。なお、各ハンドユニット24Bは、それぞれに装備されるハンド30の個数が異なる点を除き同様の構成なので、以下、ハンドユニット24Bの構成については、異なる点を除き図中の一箇所(主に各図での右側に位置するハンドユニット24B)を参照して説明する。
さらに、このハンドユニット24Bは、ハンド昇降案内装置36Bを備えている。
このハンド昇降案内装置36Bは、ハンド横行ブロック76に対し、その上下に離間した位置のそれぞれに、ハンド昇降支軸75を有して構成されている。ハンド昇降支軸75は、その装着される各辺の延びる方向に沿って貫通して取り付けられており、上下のハンド昇降支軸75それぞれには、ハンド昇降リンク74の一端側が連結されている。ここで、各ハンド横行ブロック76は、ハンド昇降リンク74を装着する部分がシート部材2との対向方向に沿った位置にそれぞれ形成され、また、上下のハンド昇降リンク74は共に同じ長さを有している。
各ハンド30は、上記ハンド支軸72の先端に固定されるブロック状の基部33を備えている。そして、この基部33から一対をなす第一および第二の腕部31、32がそれぞれ張り出して設けられている。
これら第一および第二の腕部31、32は、幅の狭い金属製の板部材からそれぞれ形成されており、これら一対の挟持部材のうちの一方の挟持部材は、基部33から延出する第一の腕部31と、その第一の腕部31の先端に設けられる第一の把持面31aとを有し、他方の挟持部材は、基部33から延出する第二の腕部32と、その第二の腕部32の先端に設けられる第二の把持面32aとを有して構成されている。なお、各ハンド30が上記把持装置に対応している。
このように、このハンド30は、一方が回動可能な一対の挟持部材によって把持対象であるシート部材2の端部を挟持することでそのシート部材2を把持するようになっている。なお、同図(a)に示す符号2のシート部材は、挟持する際のセットに好適な位置のイメージを示している。
さらに、これらハンド昇降案内装置36Bおよびハンド横行案内装置42Bでの所定の位置に対応した位置への移動は、押さえ部材4の外形形状には、シート部材2を沿わせつつ伸張するとともに、第一および第二の仕切部材7、8には、これに隣接する塊状食品Kを倣わせて所期の矩形形状Rに整列させるように移動可能に制御される。ここで、上記把持装置移動手段には、各ハンドユニット24Bのハンド横行案内装置42Bおよびハンド昇降案内装置36Bが対応している。
この収容装置10は、上述した構成によって、図5および図6に示すように、シート部材2の上に脆弱性食品である塊状食品Kを載置し、その上方から案内部材3を対向させ、シート部材2および案内部材3相互の間に塊状食品Kを整列させつつ挟持して、さらに搬送し、容器内に収容することが可能になっている。
次いで、図5(b)に示すように、ステージ5の周囲から各ハンドユニット24Bのハンド昇降案内装置36Bを駆動して、各ハンドユニット24Bに設けられているハンド30を、シート部材2の周縁部2aを把持するための所定の位置に下降させる。ここで、この所定の位置は、ハンド30の第一の把持面31aを、ステージ5上のシート部材2上面に僅かに当接させた位置に設定されている。
次いで、図5(c)に示すように、ハンドユニット24Bのハンド30によって、その第一の把持面31aをシート部材2上面に当接させた状態で第二の腕部32を回動させて第二の把持面32aを前記対向位置に位置させることにより、シート部材2の周縁部2aを把持する。このとき、ステージ5の周囲には、矩形形状Rの各辺のハンド30に対向する位置に、溝60を形成することによってシート部材2の周縁部2a裏面に空隙を設けているので、シート部材2の周縁部2aを把持する際に、ハンドユニット24Bでの把持がより容易なっている。
次いで、図6(c)に示すように、各ハンド30を開放し、案内部材3を上方に離脱させる(図1での符号ST4に対応)。これにより、整列されている複数の塊状食品Kをシート部材2とともに段ボール箱100内に収容することができる(収容工程)。
このように、この収容装置10は、その整列装置20Bのハンド30、シート部材2および案内部材3並びに複数の塊状食品Kを、段ボール箱100の上方の所定の位置に臨ませるように一体で移動させ、上記挟持工程、移動工程および収容工程の各工程を経て、整列装置20Bで整列されている複数の塊状食品Kをシート部材2とともに段ボール箱100内に収容することができる。
また、このハンド30によれば、一対の挟持部材は、幅の狭い板部材からなる第一および第二の把持面31a、32aのみによってシート部材2を挟持して把持することができるので、例えば上記特許文献4に記載の技術に比べて、その構成が簡単であり、幅方向に要するスペースも少なくて済む。そのため、本実施形態での長辺方向での配置(三箇所)のように、ハンド30を隣接させて複数使用する場合であっても、隣接するハンド30同士の距離を、比較的に近接させることができる。
例えば、上記実施形態では、複数の対象物として、脆弱性食品を対象とし、さらに、その脆弱性食品として冷凍の塊状食品に適用した例で説明したが、本発明が適用可能な対象物は、脆弱性食品に限定されず、例えば食品以外の物品であっても適用可能であることは勿論である。なお、対象物が食品以外の物品の場合に、当該物品が、塊状をなし脆弱性をもつ脆弱性物品であれば、これを整列や容器に収容する上において好適に適用可能である。
また、上記実施形態の例では、ステージ5の周囲に、必要領域確保手段として溝60を形成することによってシート部材2の周縁部2a裏面に空隙を設け、これにより、シート部材2の周縁部2aを把持する際に、ハンドユニット24Bでの把持をより容易にしているが、これに限定されず、シート部材2の端部の位置および第二の腕部32の第二の把持面32a先端相互の位置を所定の範囲内に正確に位置させれば、溝60を形成することなしに、第二の把持面32a先端のみによってシート部材2の端部を掬い上げることも可能である。
また、例えば、上記実施形態では、必要領域確保手段として溝60を形成した例で説明したが、必要領域確保手段は、把持対象を第一の把持面31aに向けて真空吸着可能な真空吸着手段によって構成することができる。
同図(a)に示すように、この第一の変形例では、ステージ5の周囲の溝60は形成されていない。そして、溝60に替えて、この第一の把持面31aには、不図示の雌ねじがその表裏の方向に貫通形成されており、その雌ねじに、第一の把持面31aとは反対側の面から、空気圧配管用の継手82が付設されている。そして、この継手82は、真空吸着用管路84を介して不図示の真空発生器に連結されており、真空発生器に圧縮空気が送り込まれることで、第一の把持面31aに開口する雌ねじ部分に負圧を生じさせることができるようになっている。ここで、同図に示すように、この第一の把持面31aの位置は、第一の把持面31aがシート部材2上面と略並行になるように、上記実施形態の例に比べて、第二の腕部32の後退方向寄りに位置して固定されている。
次いで、同図(b)に示すように、ハンド30を僅かに上昇させる。この上昇量は、第二の腕部32の第二の把持面32aをシート部材2の裏面側に挿入可能とすることができる高さであれば十分である。また、このときの吸着力は、シート部材2の端部を持ち上げてシート部材2の裏面側に空隙を設け、これにより、第二の腕部32の第二の把持面32aをシート部材2の裏面側に挿入可能とすることができれば十分であり、それ以上の強い吸着力は不要である。
この第一の変形例によれば、シート部材2を第一の把持面31aに吸着させて僅かに持ち上げた状態は、いわば予備的な保持状態なので、比較的に弱い吸着力であっても、第二の腕部32の第二の把持面32aをシート部材2の裏面側に挿入可能とすることができれば十分である。そのため、これに要する真空発生器等の機器を小型化可能であり、また、これに使用する空気量も少なくてよい。また、例えば把持対象が通気性をもつシート部材(例えば布)であっても、このハンド30を適用可能な用途を一層広げることができる。
そこで、この第一の変形例では、図10(b)に示すように、第一の腕部31の第一の把持面31aが描く旋回円S1と、第二の腕部32の第二の把持面32aが描く旋回円S2との旋回する軌跡を所定の関係にすることで、相互の面同士の押し合う力によってより強い把持力をもたせるようにしている。
同図に示すように、この第二の変形例は、市販のエアチャックを基部33として用いて構成した例である。この基部33を構成するエアチャックは、(以下不図示の)シリンダが基部33内部に形成されており、そのシリンダ内に、シリンダに沿って往復移動可能なピストンが摺嵌されている。基部33の側面には、そのシリンダ内に圧力流体を給排可能に、配管が継手33tを介して付設されるようになっている。さらに、この基部33内には、ピストンの往復移動に連動してスライド移動するラックと、このラックに歯合する回動可能な一対のピニオンとが設けられ、この一対のピニオンに、左右のツメが回動可能に連結されている。そして、この第二の変形例では、その一対のツメの一方に、第二の腕部32の基端部を連結しており、また、第一の腕部31は、基部33に固定されている。なお、この第二の変形例では、板の面の向きを捻転せず、また、すり割り溝を設けずに、第一および第二の腕部31、32の基端部が装着されている。
3 案内部材
4 押さえ部材
5 ステージ(載置部)
6 仕切部材
7 第一の仕切部材
8 第二の仕切部材
9 支持軸
10 収容装置
12 多関節ロボット
14 カメラ
20B 整列装置
22 支持筐体
24B ハンドユニット
30 ハンド(把持装置)
31 第一の腕部
31a 第一の把持面
31b 固定支軸
32 第二の腕部
32a 第二の把持面
32b 回動支軸
33 基部
34 エアシリンダ(挟持部材駆動手段)
35 板ばね
36B ハンド昇降案内装置
38 ハンド昇降モータ
42B ハンド横行案内装置
42 案内レール
44 ハンド横行モータ
50B 案内部材支持ユニット
58 エアシリンダ
60 溝(必要領域確保手段)
71 ハンド横行ねじ軸
72 ハンド支軸
73 ハンド支軸連結軸
74 ハンド昇降リンク
75 ハンド昇降支軸
76 ハンド横行ブロック
77 横行ブロック連結板
78 ハンド昇降ギヤ
79 ハンド昇降ギヤ軸
80 真空吸着手段(必要領域確保手段)
82 継手
84 真空吸着用管路
92 ねじりコイルばね
94 ストッパ
100 段ボール箱
K 塊状食品
R 矩形形状
P1、P2 最下点
T 対向位置
N 待避位置
Claims (13)
- 基部と、その基部から延出する一対の挟持部材とを備え、その一対の挟持部材で把持対象の外縁部をその両側から挟持することでその把持対象を把持する把持装置であって、
前記一対の挟持部材のうちの一方の挟持部材は、前記基部から延出する第一の腕部と、その第一の腕部の先端に設けられる第一の把持面とを有し、他方の挟持部材は、前記基部に回動可能に軸支される第二の腕部と、その第二の腕部の先端に設けられる第二の把持面とを有して構成されるとともに、前記第二の腕部の回動中心は、前記把持対象を挟持する際に当接させるべき部分に前記第一把持面を当接させたときに、その当接された把持対象の部分が向いている側に配置され、
前記第二の把持面は、その回動範囲が、前記把持対象の挟持される部分の外縁部よりも外側の位置から内側の位置にかけて旋回されるようになっており、
さらに、前記第二の把持面は、前記把持対象の外縁部よりも内側の位置にあっては、前記第一および第二の把持面の間で前記挟持対象を挟持可能なように、前記第一の把持面に対向する対向位置に位置し、前記把持対象の外縁部よりも外側の位置にあっては、前記把持対象の挟持される部分での前記第一の把持面側とは反対側の面から離間するとともに、前記第一の把持面に前記第二の把持面が重なりあわないように、前記対向位置から外れた待避位置に位置するように構成されていることを特徴とする把持装置。 - 前記第一の腕部は、前記基部に回動可能に軸支されており、
前記第一の把持面および第二の把持面は、前記第二の腕部の回動によって前記対向位置に対応する位置に前記第二の把持面が位置したときに、前記第一の腕部が前記第二の腕部によって押圧されさらに回動することで、前記第一の把持面および第二の把持面相互の対向方向での距離が接近するようになっていることを特徴とする請求項1に記載の把持装置。 - 前記第一の腕部は、前記第二の腕部によって押圧されさらに回動する前の位置である初期位置に自身を戻す初期位置戻し手段をさらに備え、
前記初期位置戻し手段は、前記第一の腕部を初期位置の側に向けて付勢する付勢ばねと、前記基部に設けられて前記初期位置で前記第一の腕部に当接するストッパとを有して構成されていることを特徴とする請求項2に記載の把持装置。 - 前記第二の把持面は、当該第二の把持面の基端部を前記第二の腕部の先端側とし、且つ当該第二の把持面の先端を前記把持対象の側に向けて形成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の把持装置。
- 前記第一の把持面または第二の把持面は、その第一の把持面および第二の把持面による前記把持対象の把持許容度を広げるための板ばねを備え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。
- 前記第一の把持面は、前記第二の把持面よりも、前記把持対象が滑り難い面になって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。
- 前記第二の腕部の第二の把持面を前記対向位置に位置させるために必要な領域を、前記把持対象とこれに隣接する他の部材との間に確保する必要領域確保手段を更に有す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。
- 前記必要領域確保手段は、前記把持対象を前記第一の把持面に向けて真空吸着可能な真空吸着手段であることを特徴とする請求項7に記載の把持装置。
- 前記他の部材は、前記把持対象を載置する載置部であり、前記一対の挟持部材は、当該載置部上に載置された把持対象を把持するようになっており、
前記必要領域確保手段は、前記載置部に形成された溝であり、当該溝は、前記把持対象と載置部との間に、前記第二の腕部の第二の把持面を進入可能な空隙を設けるように形成されていることを特徴とする請求項7に記載の把持装置。 - 前記把持対象が、可撓性のシート部材であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載の把持装置。
- 複数の対象物を所定の範囲内に整列させる整列装置であって、
可撓性のシート部材との協働によって前記複数の対象物を所期の整列位置に案内するための案内部材を備え、
前記案内部材は、前記複数の対象物を前記シート部材および当該案内部材相互間に配置し、前記シート部材を当該案内部材の側に伸張することで、これら相互間に配置されている当該複数の対象物を、当該案内部材のもつ形状に倣わせて所定の範囲内で所期の整列位置に整列させるようになっており、
さらに、前記案内部材を前記シート部材の上方から当該シート部材に対向する所定の位置に配置およびその位置から離脱させることが可能な案内部材移動手段と、前記シート部材の周縁部の把持および開放が可能な複数の把持装置と、前記案内部材移動手段で所定の位置に配置された状態の案内部材に対し、前記シート部材の周縁部を把持した状態の前記複数の把持装置を所定の位置に移動可能な把持装置移動手段とを備え、
前記把持装置として、請求項10に記載の把持装置を備えていることを特徴とする整列装置。 - 複数の対象物を所定の容器内に収容する収容装置であって、
請求項11に記載の整列装置を備えており、
さらに、当該整列装置の複数の把持装置、シート部材および案内部材並びに前記複数の対象物を、前記容器上方の所定の位置に一体で移動させる一体移動手段を備え、
前記一体移動手段は、前記複数の把持装置でシート部材の周縁部を把持した状態且つ前記案内部材とシート部材との間に前記複数の対象物を挟持した状態のままで前記容器上方の所定の位置に移動可能になっていることを特徴とする収容装置。 - 一対の挟持部材で把持対象をその両側から挟持する把持装置によって前記把持対象を把持する方法であって、
前記把持装置として請求項1〜9のいずれか一項に記載の把持装置を用い、当該把持装置の前記第一の把持面を前記把持対象に当接させ、その当接させた状態で前記第二の腕部を回動させて前記第二の把持面を前記対向位置に位置させることを特徴とする把持方法。
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