JP2019209465A - 蓋閉めハンド - Google Patents

Abstract

【課題】容器の開口部に外嵌式に嵌合する外嵌蓋用の蓋閉めハンドを提供すること。【解決手段】本発明は、容器の開口部に外嵌式に嵌合する外嵌蓋用の蓋閉めハンドであって、ベース本体と、前記ベース本体の上面側に設けられたロボットアーム取付部と、前記ベース本体の下面側に設けられた１または複数の爪部材と、前記ベース本体に支持されており、前記容器の周縁の少なくとも一部に設けられた張出部の外側から当該張出部の下面側に回り込むことが可能な１または複数の回り込み部材と、を備え、前記１または複数の爪部材は、平面視で、前記ベース本体の平面視形状の重心を取り囲むように配置されており、各爪部材の底部は、細長い押圧領域を形成しており、各回り込み部材は、前記張出部の上面側または外側の待機位置と、前記張出部の下面側に回り込んだ回り込み位置と、の間で移動可能であることを特徴とする蓋閉めハンドである。【選択図】図１

Description

本発明は、ロボットアームに取り付けられる蓋閉めハンドに関し、特には、容器の開口部に外嵌式に嵌合する外嵌蓋用の蓋閉めハンドに関する。

近年、人材不足等のために、各種の生産現場に小型ロボットを導入することが検討ないし実践されている。特に、軟らかい容器（一般的には、ＯＰＳ（二軸延伸ポリスチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥＴ、ＰＳ、紙等から製造される））を取り扱う弁当等の生産現場においても、小型ロボットの導入が検討されている。

弁当等の容器は、容器の開口部に対して蓋が被せられる態様が一般的である。蓋のタイプは、容器の開口部に内嵌式に嵌合する内嵌蓋と、容器の開口部に外嵌式に嵌合する外嵌蓋と、に大別することができる。

弁当等の容器に対して自動的に蓋を嵌合させるロボットハンドは、これまで開発されてこなかった。しかしながら、例えば弁当の内容物を容器内に充填する作業が自動化されるのであれば、その後に蓋を嵌合させる作業についても自動化が望まれると考えられる。

なお、特許文献１は、予め蓋の一辺が一体化されている容器（内容物収納部）に対して容器と蓋とを互いに閉じ合わせる蓋閉め装置を提案している。

特開平５−１３９４０６号公報

前述したように、人材不足等のため、近い将来において、弁当等の容器に対して自動的に蓋を嵌合させるロボットハンドの需要が見込まれる。

本発明は、以上の背景に鑑みて創案されたものである。本発明の目的は、容器の開口部に外嵌式に嵌合する外嵌蓋用の蓋閉めハンドを提供することである。

本発明は、容器の開口部に外嵌式に嵌合する外嵌蓋用の蓋閉めハンドであって、ベース本体と、前記ベース本体の上面側に設けられたロボットアーム取付部と、前記ベース本体の下面側に設けられた１または複数の爪部材と、前記ベース本体に支持されており、前記容器の周縁の少なくとも一部に設けられた張出部の外側から当該張出部の下面側に回り込むことが可能な１または複数の回り込み部材と、を備え、前記１または複数の爪部材は、平面視で、前記ベース本体の平面視形状の重心を取り囲むように配置されており、各爪部材の底部は、細長い押圧領域を形成しており、各回り込み部材は、前記張出部の上面側または外側の待機位置と、前記張出部の下面側に回り込んだ回り込み位置と、の間で移動可能であることを特徴とする蓋閉めハンドである。

本発明によれば、１または複数の爪部材がベース本体の平面視形状の重心を取り囲むように配置されているため、容器の開口部に対して蓋をバランスよく押圧することができる。更に本発明によれば、各爪部材の底部が細長い押圧領域を形成しているため、蓋の周縁に沿って蓋を効果的に押圧することができる。

また、本発明によれば、容器の周縁の少なくとも一部に設けられた張出部の外側から当該張出部の下面側に回り込むことが可能な１または複数の回り込み部材が、前記張出部の上面側または外側の待機位置と、前記張出部の下面側に回り込んだ回り込み位置と、の間で移動可能であるため、１または複数の爪部材が容器の開口部に対して蓋を押圧する際に、前記１または複数の回り込み部材を回り込み位置に移動させることによって、蓋及び容器（特に張出部）に嵌合のための力を効果的に提供することができる。

細長い押圧領域の形状は、蓋の周縁の形状に対応していることが好ましい。例えば、蓋の周縁の形状に概ね対応するように、細長い押圧領域の形状は、円弧状、直線状または折線状であることが好ましい。

例えば、細長い押圧領域は、幅（厚み）が２５ｍｍ以下で長さが２ｃｍ以上である円弧状、直線状または折線状の押圧領域である。また、各爪部材の底面と細長い押圧領域とが完全に合致している態様に限定されず、フォークの先端のように途中に空所を有する（飛び飛びの）パターンの底面によって細長い押圧領域が形成されていてもよい。

また、各回り込み部材を前記待機位置と前記回り込み位置との間で駆動する駆動機構が、前記ベース本体に支持されていることが好ましい。

この場合、各回り込み部材の駆動制御を容易に実現することができる。前記駆動機構は、例えば、伸縮可能なロッドを有するシリンダ機構を有する。

また、前記回り込み位置は、平面視で、前記１または複数の爪部材のいずれかに対応する位置に設定されていることが好ましい。

この場合、回り込み位置に移動された回り込み部材が、対応する爪部材の鉛直方向の真下において当該爪部材と対峙するため、当該爪部材による押圧力をより効果的に容器に伝達（受け止め）させることができる。

更にこの場合、前記回り込み位置での前記１または複数の回り込み部材の最上部と、前記１または複数の爪部材の底面と、の間の間隔が、所定の距離に調整されていることが好ましい。

これによれば、１または複数の爪部材と１または複数の回り込み部材とによって、蓋及び容器（特に張出部）に嵌合のための力をより一層効果的に提供することができる。

また、爪部材の個数が４以上である場合には、当該４以上の爪部材は、平面視で、前記ベース本体の平面視形状の重心を取り囲む多角形の頂点に対応する位置に配置されていることが好ましい。

このように、４以上の爪部材が平面視でベース本体の平面視形状の重心を取り囲む多角形の頂点に対応する位置に配置されている場合、容器の開口部に対して蓋をより一層バランスよく押圧することができる。

更にこの場合、前記ベース本体の平面視形状の重心が、前記多角形の重心と略一致していることが好ましい。

このように、前記ベース本体の平面視形状の重心が前記多角形の重心と略一致している場合、容器の開口部に対して蓋を更に一層バランスよく押圧することができる。

また、前記ベース本体の平面視形状の重心は、前記ロボットアーム取付部の平面視の位置と略一致していることが好ましい。

このように、前記ベース本体の平面視形状の重心が前記ロボットアーム取付部の平面視の位置と略一致している場合、ロボットアームによる制御性が良く、容器の開口部に対して蓋をより一層バランスよく押圧することができる。

また、前記ベース本体は、薄板部材から構成されており、前記ロボットアーム取付部は、前記ベース本体の上面側に立設されたフレーム部材を介して取り付けられていることが好ましい。

これによれば、蓋閉めハンドの材料コストを削減できることに加えて、蓋閉めハンドの重量を低減できるため、ロボットアームによる制御性が良い。

また、蓋を解放可能に吸着する吸着機構を更に備えることが好ましい。

これによれば、蓋閉めハンドの吸着機構が蓋を吸着した状態で当該蓋閉めハンドを容器の開口部に対して位置決めし、当該開口部に対する所望の位置において蓋を解放することにより、当該開口部に対する蓋の押圧作業に先行する工程を自動化することができる。

もっとも、蓋閉めハンドが蓋を吸着して移動する代わりに、容器の開口部上に予め蓋を軽く載せて（被せて）おくという態様が採用されてもよい。この場合には、容器と蓋とが完全に分離可能であるタイプに限定されず、一部領域において容器と蓋とが結合されていてもよい。

また、各爪部材は、前記ベース本体に対して位置調整可能であることが好ましい。

これによれば、容器及び／または蓋の軽微な仕様変更等に対して、同一の蓋閉めハンドによって柔軟に対応することが可能である。

例えば、ベース本体に各爪部材に対応する長孔が形成され、各爪部材は当該長孔を貫通するボルトによってベース本体に固定され得る。この場合、当該長孔に対する当該ボルトの相対位置を変更することによって、結果的にベース本体に対する各爪部材の位置を変更することができる。

本発明によれば、１または複数の爪部材がベース本体の平面視形状の重心を取り囲むように配置されているため、容器の開口部に対して蓋をバランスよく押圧することができる。更に本発明によれば、各爪部材の底部が細長い押圧領域を形成しているため、蓋の周縁に沿って蓋を効果的に押圧することができる。

また、本発明によれば、容器の周縁の少なくとも一部に設けられた張出部の外側から当該張出部の下面側に回り込むことが可能な１または複数の回り込み部材が、前記張出部の上面側または外側の待機位置と、前記張出部の下面側に回り込んだ回り込み位置と、の間で移動可能であるため、１または複数の爪部材が容器の開口部に対して蓋を押圧する際に、前記１または複数の回り込み部材を回り込み位置に移動させることによって、蓋及び容器（特に張出部）に嵌合のための力を、容器、蓋の形状からくる剛性の不均一による容器変形により生じる嵌合不良等に対しても、効果的に提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る蓋閉めハンドを上方から見た斜視図である。 第１実施形態に係る蓋閉めハンドを下方から見た斜視図である。 第１実施形態に係る蓋閉めハンドが用いる外嵌蓋の平面図である。 第１実施形態に係る蓋閉めハンドの平面図である。 第１実施形態に係る蓋閉めハンドが用いる回り込み部材の待機位置の概略図である。 第１実施形態に係る蓋閉めハンドが用いる回り込み部材の回り込み置の概略図である。 蓋を吸着した状態における、図４のＢ−Ｂ線断面図である。 容器の開口部に対する押圧状態における、図７に対応する図である。図である。 本発明の第２実施形態に係る蓋閉めハンドを上方から見た斜視図である。 第２実施形態に係る蓋閉めハンドを下方から見た斜視図である。 第２実施形態に係る蓋閉めハンドが用いる外嵌蓋の平面図である。 第２実施形態に係る蓋閉めハンドの平面図である。 第２実施形態に係る蓋閉めハンドが用いる回り込み部材の待機位置の概略図である。 第２実施形態に係る蓋閉めハンドが用いる回り込み部材の回り込み置の概略図である。 蓋を吸着した状態における、図１２の右側面図である。 容器の開口部に対する押圧状態における、図１２の正面図である。図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る蓋閉めハンド１を上方から見た斜視図であり、図２は、当該蓋閉めハンド１を下方から見た斜視図である。また、図３は、当該蓋閉めハンド１が用いる外嵌蓋７０の平面図であり、図４は、当該蓋閉めハンド１の平面図である。

図１及び図２に示すように、本実施形態の蓋閉めハンド１は、容器８０（図８参照）の平面視楕円形の開口部に外嵌式に嵌合する平面視略楕円形の外嵌蓋７０（図３参照）用に設計されており、平面視八角形状のベース本体１０を備えている。

具体的には、ベース本体１０は、全体的に厚さ４ｍｍの薄板部材からなり、１７．５ｃｍ×２３ｃｍの矩形の４隅の各々から縦５．５ｃｍ×横６ｃｍの直角三角形を切り欠いた外側輪郭形状と１２．５ｃｍ×１８ｃｍの矩形の４隅の各々から縦５ｃｍ×横５ｃｍの直角三角形を切り欠いた内側輪郭形状とを有する八角形状部１０ａと、当該八角形状部１０ａの内側において互いに直交するように渡された補強梁部１０ｂと、を有している。ベース本体１０は、樹脂製であっても金属製であってもよい。

ベース本体１０の上面側には、コ字状の２組のフレーム部材２１、２２が所定の間隔（例えば４ｃｍ）を空けて所定の高さ（例えば３．２ｃｍ）に補強梁部１０ｂの一方と平行に立設されており、それらの更に上面側に矩形取付板２３（例えば６ｃｍ×４ｃｍ、高さ０．４ｃｍ）が設置されている。そして、当該矩形取付板２３の上面に、円環状のロボットアーム取付部２４（例えば、内径３ｃｍ、高さ０．８ｃｍ）が設けられている。フレーム部材２１、２２、矩形取付板２３及びロボットアーム取付部２４についても、樹脂製であっても金属製であってもよい。

図１及び図４から明らかなように、本実施形態では、ベース本体１０の平面視形状の重心（すなわち、八角形状部１０ａの外側輪郭形状の重心）は、ロボットアーム取付部２４の平面視の位置と一致している。

一方、ベース本体１０の下面側には、６個の爪部材３１〜３６が互いに適宜の間隔を空けて取り付けられている。具体的には、６個の爪部材３１〜３６は、平面視で、ベース本体１０の平面視形状の重心（八角形状部１０ａの外側輪郭形状の重心）を取り囲むように配置されている。

より具体的には、本実施形態の６個の爪部材３１〜３６は、平面視で、ベース本体１０の平面視形状の重心を取り囲む六角形の頂点に対応する位置に配置されており、ベース本体１０の平面視形状の重心は、当該六角形の重心と一致している。

また、図２に示すように、各爪部材３１〜３６の底部は、細長い押圧領域を形成している。各押圧領域の形状は、外嵌蓋７０の周縁の被押圧棚部７１（図５及び図６参照）及び容器８０の周縁の張出部８１（図５及び図６参照）の形状（楕円形状）に対応しており、この場合、細長い押圧領域の形状は、１２ｍｍ×３ｃｍの矩形状となっている。更に、本実施形態では、６個の爪部材３１〜３６の形状は共通となっている。

また、本実施形態では、６個の爪部材３１〜３６の各々がベース部材１０の八角形状部１０ａの外側方向にスライド移動できるように、八角形状部１０ａの対応する各位置に、平行な２本の長孔の組１１〜１６が形成されている。

各爪部材３１〜３６は、対応する各長孔１１〜１６を貫通するボルト４１〜４６を介してベース本体１０に固定されている。これにより、当該長孔１１〜１６に対する当該ボルト４１〜４６の相対位置を変更することによって、ベース本体１０の八角形状部１０ａに対する各爪部材３１〜３６の位置を調整できるようになっている。

また、本実施形態では、ベース本体１０の上面側に、コ字状の更なるフレーム部材５１が、所定の高さ（例えば２ｃｍ）に補強梁部１０ｂの一方と垂直に立設されており、当該フレーム部材５１に真空吸着パッド５２（例えばパッド径２２．６ｍｍ）が設置されている。真空吸着パッド５２は、不図示の真空引き装置に接続されることで、外嵌蓋７０を解放可能に吸着する吸着機構として機能するようになっている（例えば吸着力５．３Ｎ）。

また、本実施形態では、ベース本体１０の上面側に、容器８０の周縁に設けられた張出部８１の外側から当該張出部８１の下面側に回り込むことが可能な一対の（２個の）回り込み部材９６が支持されている。

各回り込み部材９６は、張出部８１の上面側または外側の待機位置と、張出部８１の下面側に回り込んだ回り込み位置と、の間で移動可能となっている。図５は、回り込み部材９６の待機位置の概略図であり、図６は、回り込み部材９６の回り込み置の概略図である。

図５及び図６に示すように、各回り込み部材９６を待機位置と回り込み位置との間で駆動する駆動機構９０が、ベース本体１０に支持されている。具体的には、本実施形態の駆動機構９０は、不図示の配線を介して提供される電気信号または空気圧に基づいてロッド９１を伸縮させるシリンダ機構を有している。

ロッド９１の伸縮によって移動されるロッド先端部９２には、当該ロッド先端部９２に対して回動可能かつ僅かな距離だけ平行移動可能であるように、リンク部材９３の一端部が取り付けられており、当該リンク部材９３の他端部は、回動軸９４によって回動可能に支持されている。回動軸９４は、左右一対の支持フレーム９５を介して、ベース本体１０の八角形状部１０ａの上面に支持されている。そして、ロッド先端部９２の移動によって、リンク部材９３が回動軸９４回りを回動するようになっている。

回り込み部材９６は、リンク部材９３の他端部に取り付けられており、リンク部材９３が回動軸９４回りに回動されることによって、回り込み部材９６も回動軸９４回りに回動されて、図５の待機位置と図６の回り込み位置との間で移動される。

本実施形態では、図６に示すように、回り込み部材９６の回り込み位置は、平面視で対応する爪部材３１、３４に対応する位置に設定されている、すなわち、爪部材３１、３４の真下に設定されている。そして、回り込み位置での回り込み部材９６の最上部と、爪部材３１、３４の底面と、の間の間隔が、図６に示すように、外嵌蓋７０を容器８０に嵌合させるのに最も好適な距離に調整されている。

次に、以上のように構成された蓋閉めハンド１の作用について説明する。

図７は、蓋を吸着した状態における、図４のＢ−Ｂ線断面図であり、図８は、容器の開口部に対する押圧状態における、図７に対応する図である。

本実施形態の蓋閉めハンド１は、図７及び図８に示すように、ロボットアーム取付部２４がロボットアーム６０（例えば川崎重工業株式会社製のｄｕＡｒｏ）に取り付けられて利用される。

また、本実施形態の蓋閉めハンド１は、容器８０とは完全に別体である外嵌蓋７０を利用する。外嵌蓋７０は、ＯＰＳ（二軸延伸ポリスチレン）またはＰＰ（ポリプロピレン）からなる弁当容器用の薄肉（例えば厚み０．２ｍｍ）の蓋であって、ロボットアーム６０の近傍に積層された状態でセットされる。一般に、薄肉の外嵌蓋７０には、積層された状態で互いに張り付いてしまうことを防止するべく、重なり防止突起が設けられている。

弁当用の容器８０の材料も、一般には、ＯＰＳ（二軸延伸ポリスチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥＴ、ＰＳ、紙等である。もっとも、少なくとも本件出願の時点では、外嵌蓋７０及び／または容器８０の材料及び／または用途は、特に限定されない。

容器８０は、開口部が上向きの姿勢で、例えばベルトコンベヤ上を適宜の間隔を空けて順次に搬送されてくる。ロボットアーム６０は、例えば不図示のセンサまたは画像処理システム等を介して各容器８０の搬送状態を把握し、所定の制御プログラムを実行することによって、各容器８０の移動タイミングと同期するように蓋閉めハンド１を移動させ、各容器８０の搬送を中断することなく各容器８０の開口部に外嵌蓋７０を嵌合させていく。

具体的には、まず、積層された外嵌蓋７０の位置にまで蓋閉めハンド１を移動させ、不図示の真空引き装置を作動させることによって、真空吸着パッド５２によって外嵌蓋７０を吸着する（図７参照）。

この吸着の過程で、６個の爪部材３１〜３６の底部の細長い押圧領域は、外嵌蓋７０の被押圧棚部７１に当接する（図７参照）。そして、外嵌蓋７０に僅かな撓み変形が生じることによって、当該外嵌蓋７０が真空吸着パッド５２によって吸着される。

その後、各容器８０の移動タイミングと同期するように、各容器８０の開口部に対する所望の位置にまで蓋閉めハンド１（すなわち外嵌蓋７０）が移動される。そして、不図示の真空引き装置の作動が中断され、外嵌蓋７０の撓みが解放され、外嵌蓋７０は真空吸着パッド５２から離れる。

そして、ロボットアーム６０が更に下降することによって、６個の爪部材３１〜３６が容器８０の開口部に対して外嵌蓋７０を押圧していく（図８参照）。この時、真空吸着パッド５２は外嵌蓋７０から既に離れているため、真空吸着パッド５２が外嵌蓋７０を不所望に変形させることはない。（真空吸着パッド５２と外嵌蓋７０との干渉回避は、本実施形態では外嵌蓋７０の撓みの解放によって達成されるが、撓み難い材料からなる蓋の場合には、真空吸着パッド５２を蓋に対して出没させる機構を併用することが好ましい。）

更に、本実施形態においては、６個の爪部材３１〜３６が容器８０の開口部に対して外嵌蓋７０を押圧していく際に、図８に示すように、爪部材３２、３５の上方内側部に設けられた内方側隆起部３２ｐ、３５ｐが、外嵌蓋７０の上面の一部に設けられた隆起部７３を押圧していく。

所定のストロークだけロボットアーム６０が下降した後（すなわち、所定のストロークだけ６個の爪部材３１〜３６が容器８０の開口部に対して外嵌蓋７０を押圧した後）、不図示の配線を介して所望の電気信号または空気圧が駆動機構９０に提供され、ロッド９１の収縮動作を介してロッド先端部９２が移動され、リンク部材９３及び回り込み部材９６が回動軸９４回りに回動する（図５→図６）。

本実施形態においては、回り込み位置に移動された回り込み部材９６が、対応する爪部材３２、３５の鉛直方向の真下において当該爪部材３２、３５と対峙しており、且つ、回り込み部材９６の最上部と爪部材３２、３５の底面との間の間隔が予め所望の距離に調整されているため、爪部材３２、３５と回り込み部材９６とによって、外嵌蓋７０の嵌合溝７２と容器８０の張出部８１との間で、本実施形態の場合においては蓋剛性が高く容器変形により生じる嵌合不良を補うための力を極めて効果的に提供することができる。

その後、ロッド９１の伸長動作を介してロッド先端部９２が退避されると、リンク部材９３及び回り込み部材９６も回動軸９４回りに退避される（図６→図５）。更にその後、ロボットアーム６０が退避（上昇）すると、外嵌蓋７０は容器８０の開口部に対して嵌合された状態に留まり、すなわち、容器８０の開口部が蓋閉めされた状態となる。

以上の工程を連続的に繰り返し実施することによって、各容器８０の搬送を中断することなく、各容器８０の開口部に外嵌蓋７０を連続的に嵌合させていくことができる。

以上のような本実施形態の蓋閉めハンド１によれば、６個の爪部材３１〜３６がベース本体１０の平面視形状の重心を取り囲むように配置されているため、容器８０の開口部に対して外嵌蓋７０をバランスよく押圧することができる。

また、本実施形態の蓋閉めハンド１によれば、各爪部材３１〜３６の底部が、外嵌蓋７０の周縁の楕円状の被押圧棚部７１（図５及び図６参照）に対応して、細長い矩形の押圧領域を形成している。これにより、外嵌蓋７０の周縁の被押圧棚部７１に沿って外嵌蓋７０を効果的に押圧することができる。特に、各押圧領域について、幅（厚み）が２５ｍｍ以下で長さが２ｃｍ以上であることにより、外嵌蓋７０をより一層効果的に押圧することができる。

また、本実施形態の蓋閉めハンド１によれば、６個の爪部材３１〜３６が、平面視で、ベース本体１０の平面視形状の重心を取り囲む六角形の頂点に対応する位置に配置されているため、容器８０の開口部に対して外嵌蓋７０をより一層バランスよく押圧することができる。

特に、本実施形態の蓋閉めハンド１によれば、ベース本体１０の平面視形状の重心が、当該六角形の重心と一致していることにより、容器８０の開口部に対して外嵌蓋７０を更に一層バランスよく押圧することができる。

更に、本実施形態の蓋閉めハンド１によれば、ベース本体１０の平面視形状の重心がロボットアーム取付部２４の平面視の位置と一致していることにより、ロボットアーム６０による制御性が良く、容器８０の開口部に対して外嵌蓋７０をより一層バランスよく押圧することができる。

また、本実施形態の蓋閉めハンド１によれば、ベース本体１０は、全体的に薄板部材から構成され、ロボットアーム取付部２４は、ベース本体１０の上面側に立設されたフレーム部材２１、２２を介して取り付けられている。これにより、蓋閉めハンド１の材料コストを削減できることに加えて、蓋閉めハンド１の重量を低減できるため、ロボットアーム６０による制御性が良い。

また、本実施形態の蓋閉めハンド１によれば、外嵌蓋７０を解放可能に吸着する吸着機構としての真空吸着パッド５２が設けられている。これにより、蓋閉めハンド１の真空吸着パッド５２が外嵌蓋７０を吸着した状態で当該蓋閉めハンド１を容器８０の開口部に対して位置決めし、当該開口部に対する所望の位置において外嵌蓋７０を解放することにより、当該開口部に対する外嵌蓋７０の押圧作業に先行する工程を自動化することができる。

また、本実施形態の蓋閉めハンド１によれば、各爪部材３１〜３６は、ベース本体１０に対して位置調整可能となっている。これにより、容器８０及び／または外嵌蓋７０の軽微な仕様変更等に対して、同一の蓋閉めハンド１によって柔軟に対応することが可能である。

また、本実施形態の蓋閉めハンド１によれば、６個の爪部材３１〜３６が容器８０の開口部に対して外嵌蓋７０を押圧していく際に、爪部材３２、３５の上方内側部に設けられた内方側隆起部３２ｐ、３５ｐが外嵌蓋７０の上面の一部に設けられた隆起部７３を押圧していくことによって（図８参照）、容器８０の開口部に対して外嵌蓋７０をより確実に嵌合させることができる。

また、本実施形態の蓋閉めハンド１によれば、容器８０の周縁に設けられた張出部８１の外側から当該張出部８１の下面側に回り込むことが可能な一対の回り込み部材９６が、張出部８１の外側の待機位置（図５参照）と、張出部８１の下面側に回り込んだ回り込み位置（図６参照）と、の間で移動可能であるため、爪部材３１〜３６が容器８０の開口部に対して外嵌蓋７０を押圧する際に回り込み部材９６を回り込み位置に移動させることによって、外嵌蓋７０の嵌合溝７２と容器８０の張出部８１との間の嵌合のための力を効果的に提供することができる。

特に、本実施形態の蓋閉めハンド１によれば、回り込み部材９６を待機位置と回り込み位置との間で駆動する駆動機構９０がベース本体１０に支持されており、回り込み部材９６の駆動制御が容易である。

また、本実施形態の蓋閉めハンド１によれば、回り込み部材９６の回り込み位置が、平面視で、爪部材３２、３５に対応する位置に設定されているため、回り込み位置に移動された回り込み部材９６が、当該爪部材３２、３５の鉛直方向の真下において当該爪部材３２、３５と対峙する。更に、回り込み部材９６の最上部と爪部材３２、３５の底面との間の間隔が、予め所望の距離に調整されている。これにより、爪部材３２、３５と回り込み部材９６とによって、外嵌蓋７０の嵌合溝７２と容器８０の張出部８１との間の嵌合のための力を極めて効果的に提供することができる。

回り込み部材９６は、容器８０の底部の一部領域（例えば、ざるそば弁当の薬味収納領域）が浅くなっていてベルトコンベヤ等から浮いている（当該一部領域がベルトコンベヤ等から抗力を受けることができない）場合において、当該一部領域の近傍に作用するように配置されることが、容器変形で生じる嵌合不具合に対して極めて有効である。

以上に説明した第１実施形態において、爪部材３１、３２、３３を一体化し、爪部材３４、３５、３６を一体化して、全体として爪部材の数を２個としてもよい。このような配置例であっても、２個の爪部材が、平面視で、ベース本体１０の平面視形状の重心を取り囲むように配置されていると評価でき、やはり容器８０の開口部に対して外嵌蓋７０をバランスよく押圧することができる。爪部材の一体化については、爪部材の全体を一体化する代わりに、爪部材の底部領域のみを一体化してもよいし、爪部材の底部同士を互いに橋渡しするような別部材を接合等してもよい。

＜第２実施形態＞
図９は、本発明の第２実施形態に係る蓋閉めハンド１０１を上方から見た斜視図であり、図１０は、第２実施形態に係る蓋閉めハンド１０１を下方から見た斜視図である。また、図１１は、第２実施形態に係る蓋閉めハンド１０１が用いる外嵌蓋１７０の平面図であり、図１２は、第２実施形態に係る蓋閉めハンド１０１の平面図である。

図９及び図１０に示すように、本実施形態の蓋閉めハンド１０１は、容器１８０（図１６参照）の平面視八角形の張出部１８１（図１３及び図１４参照）に外嵌式に嵌合する平面視略楕円形の外嵌蓋１７０（図１１参照）用に設計されており、平面視八角形状のベース本体１１０を備えている。

具体的には、ベース本体１１０は、全体的に厚さ３ｍｍの薄板部材からなり、１８．６ｃｍ×２２ｃｍの矩形の４隅の各々から縦１．３ｃｍ×横１．３ｃｍの直角二等辺三角形を切り欠いた外側輪郭形状と１４．６ｃｍ×１７ｃｍの矩形の４隅の各々を曲率半径１ｃｍで角丸めした内側輪郭形状とを有する八角形状部１１０ａと、当該八角形状部１１０ａの内側においてＬ字状に渡された補強梁部１１０ｂと、を有している。ベース本体１１０は、樹脂製であっても金属製であってもよい。

ベース本体１１０の上面側には、略コ字状の２組のフレーム部材１２１、１２２が所定の間隔（例えば１７ｃｍ）を空けて所定の高さ（例えば２ｃｍ）に立設されており、それらの間に略直方体状の取付バー１２３（例えば１７ｃｍ×３ｃｍ、高さ２ｃｍ）が設置されている。そして、当該取付バー１２３の中央上面に、２段円筒状のロボットアーム取付部１２４（例えば、下方小径部の直径４．６ｃｍ、上方大径部の直径６．６ｃｍ、高さ１ｃｍ）が設けられている。フレーム部材１２１、１２２、取付バー１２３及びロボットアーム取付部１２４についても、樹脂製であっても金属製であってもよい。

図９及び図１２から明らかなように、本実施形態では、ベース本体１１０の平面視形状の重心は、ロボットアーム取付部１２４の平面視の位置と略一致している。

一方、ベース本体１１０の下面側には、６個の爪部材１３１〜１３６が互いに適宜の間隔を空けて取り付けられている。具体的には、６個の爪部材１３１〜１３６は、平面視で、ベース本体１１０の平面視形状の重心を取り囲むように配置されている。

より具体的には、本実施形態の６個の爪部材１３１〜１３６は、平面視で、ベース本体１１０の平面視形状の重心を取り囲む六角形の頂点に対応する位置に配置されており、ベース本体１１０の平面視形状の重心は、当該六角形の重心と略一致している。

また、図１０に示すように、各爪部材１３１〜１３６の底部は、細長い押圧領域を形成している。各押圧領域の形状は、外嵌蓋１７０の周縁の被押圧棚部１７１（図１３及び図１４参照）及び容器１８０の周縁の張出部１８１（図１３及び図１４参照）の形状に対応しており、この場合、細長い押圧領域の形状は、６ｍｍ×２．４ｃｍの矩形状となっている。更に、本実施形態では、６個の爪部材１３１〜１３６の形状は共通となっている。また、各爪部材１３１〜１３６は、ボルトを介してベース本体１１０に固定されている。

また、本実施形態では、取付バー１２３の側面であって、平面視で取付バー１２３に対して反時計回り方向の位置に（図１２参照）、真空吸着パッド１５２、１５３（例えばパッド径２２．６ｍｍ）が設置されている。真空吸着パッド１５２、１５３は、不図示の真空引き装置に接続されることで、外嵌蓋１７０を解放可能に吸着する吸着機構として機能するようになっている（例えば吸着力５．３Ｎ）。

また、本実施形態では、ベース本体１１０の上面側に、容器１８０の周縁に設けられた張出部１８１の外側から当該張出部１８１の下面側に回り込むことが可能な１個の回り込み部材１９６が支持されている。

回り込み部材１９６は、張出部１８１の外側の待機位置と、張出部１８１の下面側に回り込んだ回り込み位置と、の間で移動可能となっている。図１３は、回り込み部材１９６の待機位置の概略図であり、図１４は、回り込み部材１９６の回り込み置の概略図である。

図１３及び図１４に示すように、回り込み部材１９６を待機位置と回り込み位置との間で駆動する駆動機構１９０が、ベース本体１１０に支持されている。具体的には、本実施形態の駆動機構１９０は、不図示の配線を介して提供される電気信号または空気圧に基づいてロッド１９１を伸縮させるシリンダ機構を有している。

ロッド１９１の伸縮によって移動されるロッド先端部１９２には、当該ロッド先端部１９２に対して回動可能であるように、リンク部材１９３の一端部が取り付けられており、当該リンク部材１９３の中央部が、回動軸１９４によって回動可能に支持されている。回動軸１９４は、左右一対の支持フレーム１９５を介して、ベース本体１１０の八角形状部１１０ａの上面に支持されている。そして、ロッド先端部１９２の移動によって、リンク部材１９３が回動軸１９４回りを回動するようになっている。

回り込み部材１９６は、リンク部材１９３の他端部に取り付けられており、リンク部材１９３が回動軸１９４回りに回動されることによって、回り込み部材１９６も回動軸１９４回りに回動されて、図１３の待機位置と図１４の回り込み位置との間で移動される。

本実施形態では、図１４に示すように、回り込み部材１９６の回り込み位置は、平面視で対応する爪部材１３３に対応する位置に設定されている、すなわち、爪部材１３３の真下に設定されている。そして、回り込み位置での回り込み部材１９６の最上部と、爪部材１３３の底面と、の間の間隔が、図１４に示すように、外嵌蓋１７０を容器１８０に嵌合させるのに最も好適な距離に調整されている。

次に、以上のように構成された蓋閉めハンド１０１の作用について説明する。

図１５は、蓋を吸着した状態における、図１２の右側面図であり、図１６は、容器の開口部に対する押圧状態における、図１２の正面図である。

本実施形態の蓋閉めハンド１０１は、図１５及び図１６に示すように、ロボットアーム取付部１２４がロボットアーム１６０（例えば川崎重工業株式会社製のｄｕＡｒｏ）に取り付けられて利用される。

また、本実施形態の蓋閉めハンド１０１は、容器１８０とは完全に別体である外嵌蓋１７０を利用する。外嵌蓋１７０は、ＯＰＳ（二軸延伸ポリスチレン）またはＰＰ（ポリプロピレン）からなる弁当容器用の薄肉（例えば厚み０．２ｍｍ）の蓋であって、ロボットアーム１６０の近傍に積層された状態でセットされる。一般に、薄肉の外嵌蓋１７０には、積層された状態で互いに張り付いてしまうことを防止するべく、重なり防止突起が設けられている。

弁当用の容器１８０の材料も、一般には、ＯＰＳ（二軸延伸ポリスチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥＴ、ＰＳ、紙等である。もっとも、少なくとも本件出願の時点では、外嵌蓋１７０及び／または容器１８０の材料及び／または用途は、特に限定されない。

容器１８０は、開口部が上向きの姿勢で、例えばベルトコンベヤ上を適宜の間隔を空けて順次に搬送されてくる。ロボットアーム１６０は、例えば不図示のセンサまたは画像処理システム等を介して各容器１８０の搬送状態を把握し、所定の制御プログラムを実行することによって、各容器１８０の移動タイミングと同期するように蓋閉めハンド１０１を移動させ、各容器１８０の搬送を中断することなく各容器１８０の開口部に外嵌蓋１７０を嵌合させていく。

具体的には、まず、積層された外嵌蓋１７０の位置にまで蓋閉めハンド１０１を移動させ、不図示の真空引き装置を作動させることによって、真空吸着パッド１５２、１５３によって外嵌蓋１７０を吸着する（図１５参照）。

この吸着の過程で、６個の爪部材１３１〜１３６の底部の細長い押圧領域は、外嵌蓋１７０の被押圧棚部１７１に当接する（図１５参照）。そして、外嵌蓋１７０に僅かな撓み変形が生じることによって、当該外嵌蓋１７０が真空吸着パッド１５２、１５３によって吸着される。

その後、各容器１８０の移動タイミングと同期するように、各容器１８０の開口部に対する所望の位置にまで蓋閉めハンド１０１（すなわち外嵌蓋１７０）が移動される。そして、不図示の真空引き装置の作動が中断され、外嵌蓋１７０の撓みが解放され、外嵌蓋１７０は真空吸着パッド１５２、１５３から離れる。

そして、ロボットアーム１６０が更に下降することによって、６個の爪部材１３１〜１３６が容器１８０の開口部に対して外嵌蓋１７０を押圧していく（図１６参照）。この時、真空吸着パッド１５２、１５３は外嵌蓋１７０から既に離れているため、真空吸着パッド１５２、１５３が外嵌蓋１７０を不所望に変形させることはない。（真空吸着パッド１５２、１５３と外嵌蓋１７０との干渉回避は、本実施形態では外嵌蓋１７０の撓みの解放によって達成されるが、撓み難い材料からなる蓋の場合には、真空吸着パッド１５２、１５３を蓋に対して出没させる機構を併用することが好ましい。）

所定のストロークだけロボットアーム１６０が下降した後（すなわち、所定のストロークだけ６個の爪部材１３１〜１３６が容器１８０の開口部に対して外嵌蓋１７０を押圧した後）、不図示の配線を介して所望の電気信号または空気圧が駆動機構９０に提供され、ロッド１９１の収縮動作を介してロッド先端部１９２が移動され、リンク部材１９３及び回り込み部材１９６が回動軸１９４回りに回動する（図１３→図１４）。

本実施形態においては、回り込み位置に移動された回り込み部材１９６が、対応する爪部材１３３の鉛直方向の真下において当該爪部材１３３と対峙しており、且つ、回り込み部材１９６の最上部と爪部材１３３の底面との間の間隔が予め所望の距離に調整されているため、爪部材１３３と回り込み部材１９６とによって、外嵌蓋１７０の嵌合溝１７２と容器１８０の張出部１８１との間の嵌合のための力を極めて効果的に提供することができる。

その後、ロッド１９１の伸長動作を介してロッド先端部１９２が退避されると、リンク部材１９３及び回り込み部材１９６も回動軸１９４回りに退避される（図１４→図１３）。更にその後、ロボットアーム１６０が退避（上昇）すると、外嵌蓋１７０は容器１８０の開口部に対して嵌合された状態に留まり、すなわち、容器１８０の開口部が蓋閉めされた状態となる。

以上の工程を連続的に繰り返し実施することによって、各容器１８０の搬送を中断することなく、各容器１８０の開口部に外嵌蓋１７０を連続的に嵌合させていくことができる。

以上のような本実施形態の蓋閉めハンド１０１によれば、６個の爪部材１３１〜１３６がベース本体１１０の平面視形状の重心を取り囲むように配置されているため、容器１８０の開口部に対して外嵌蓋１７０をバランスよく押圧することができる。

また、本実施形態の蓋閉めハンド１０１によれば、各爪部材１３１〜１３６の底部が、外嵌蓋１７０の周縁の楕円状の被押圧棚部１７１（図１３及び図１４参照）に対応して、細長い矩形の押圧領域を形成している。これにより、外嵌蓋１７０の周縁の被押圧棚部１７１に沿って外嵌蓋１７０を効果的に押圧することができる。特に、各押圧領域について、幅（厚み）が２５ｍｍ以下で長さが２ｃｍ以上であることにより、外嵌蓋１７０をより一層効果的に押圧することができる。

また、本実施形態の蓋閉めハンド１０１によれば、６個の爪部材１３１〜１３６が、平面視で、ベース本体１１０の平面視形状の重心を取り囲む六角形の頂点に対応する位置に配置されているため、容器１８０の開口部に対して外嵌蓋１７０をより一層バランスよく押圧することができる。

特に、本実施形態の蓋閉めハンド１０１によれば、ベース本体１１０の平面視形状の重心が、当該六角形の重心と略一致していることにより、容器１８０の開口部に対して外嵌蓋１７０を更に一層バランスよく押圧することができる。

更に、本実施形態の蓋閉めハンド１０１によれば、ベース本体１１０の平面視形状の重心がロボットアーム取付部１２４の平面視の位置と略一致していることにより、ロボットアーム１６０による制御性が良く、容器１８０の開口部に対して外嵌蓋１７０をより一層バランスよく押圧することができる。

また、本実施形態の蓋閉めハンド１０１によれば、ベース本体１１０は、全体的に薄板部材から構成され、ロボットアーム取付部１２４は、ベース本体１１０の上面側に立設されたフレーム部材１２１、１２２を介して取り付けられている。これにより、蓋閉めハンド１０１の材料コストを削減できることに加えて、蓋閉めハンド１０１の重量を低減できるため、ロボットアーム１６０による制御性が良い。

また、本実施形態の蓋閉めハンド１０１によれば、外嵌蓋１７０を解放可能に吸着する吸着機構としての真空吸着パッド１５２、１５３が設けられている。これにより、蓋閉めハンド１０１の真空吸着パッド１５２、１５３が外嵌蓋１７０を吸着した状態で当該蓋閉めハンド１０１を容器１８０の開口部に対して位置決めし、当該開口部に対する所望の位置において外嵌蓋１７０を解放することにより、当該開口部に対する外嵌蓋１７０の押圧作業に先行する工程を自動化することができる。

また、本実施形態の蓋閉めハンド１０１によれば、容器１８０の周縁に設けられた張出部１８１の外側から当該張出部１８１の下面側に回り込むことが可能な回り込み部材１９６が、張出部１８１の外側の待機位置（図１３参照）と、張出部１８１の下面側に回り込んだ回り込み位置（図１４参照）と、の間で移動可能であるため、爪部材１３１〜１３６が容器１８０の開口部に対して外嵌蓋１７０を押圧する際に回り込み部材１９６を回り込み位置に移動させることによって、外嵌蓋１７０の嵌合溝１７２と容器１８０の張出部１８１との間の嵌合のための力を効果的に提供することができる。

特に、本実施形態の蓋閉めハンド１０１によれば、回り込み部材１９６を待機位置と回り込み位置との間で駆動する駆動機構１９０がベース本体１１０に支持されており、回り込み部材１９６の駆動制御が容易である。

また、本実施形態の蓋閉めハンド１０１によれば、回り込み部材１９６の回り込み位置が、平面視で、爪部材１３３に対応する位置に設定されているため、回り込み位置に移動された回り込み部材１９６が、当該爪部材１３３の鉛直方向の真下において当該爪部材１３３と対峙する。更に、回り込み部材１９６の最上部と爪部材１３３の底面との間の間隔が、予め所望の距離に調整されている。これにより、爪部材１３３と回り込み部材１９６とによって、外嵌蓋１７０の嵌合溝１７２と容器１８０の張出部１８１との間の嵌合のための力を極めて効果的に提供することができる。

回り込み部材１９６は、容器１８０の底部の一部領域（例えば、ざるそば弁当の薬味収納領域）が浅くなっていてベルトコンベヤ等から浮いている（当該一部領域がベルトコンベヤ等から抗力を受けることができない）場合において、当該一部領域の近傍に作用するように配置されることが、極めて有効である。

１ 蓋閉めハンド（第１実施形態）
１０ ベース本体
１０ａ 八角形状部
１０ｂ 補強梁部
１１〜１６ 長孔
２１、２２ フレーム部材
２３ 矩形取付板
２４ ロボットアーム取付部
３１〜３６ 爪部材
３２ｐ、３５ｐ 内方側隆起部
４１〜４６ ボルト部材
５１ フレーム部材
５２ 真空吸着パッド
６０ ロボットアーム
７０ 外嵌蓋
７１ 被押圧棚部
７２ 嵌合溝
７３ 隆起部
８０ 容器
８１ 張出部
１０１ 蓋閉めハンド（第２実施形態）
１１０ ベース本体
１１０ａ 八角形状部
１１０ｂ 補強梁部
１２１、１２２ フレーム部材
１２３ 略直方体状の取付バー
１２４ ロボットアーム取付部
１３１〜１３６ 爪部材
１５２、１５３ 真空吸着パッド
１６０ ロボットアーム
１７０ 外嵌蓋
１７１ 被押圧棚部
１７２ 嵌合溝
１８０ 容器
１８１ 張出部

Claims (12)

1. 容器の開口部に外嵌式に嵌合する外嵌蓋用の蓋閉めハンドであって、
   ベース本体と、
   前記ベース本体の上面側に設けられたロボットアーム取付部と、
   前記ベース本体の下面側に設けられた１または複数の爪部材と、
   前記ベース本体に支持されており、前記容器の周縁の少なくとも一部に設けられた張出部の外側から当該張出部の下面側に回り込むことが可能な１または複数の回り込み部材と、
   を備え、
   前記１または複数の爪部材は、平面視で、前記ベース本体の平面視形状の重心を取り囲むように配置されており、
   各爪部材の底部は、細長い押圧領域を形成しており、
   各回り込み部材は、前記張出部の上面側または外側の待機位置と、前記張出部の下面側に回り込んだ回り込み位置と、の間で移動可能である
   ことを特徴とする蓋閉めハンド。
2. 各爪部材の底部は、幅が２５ｍｍ以下、長さが２ｃｍ以上、である細長い押圧領域を形成している
   ことを特徴とする請求項１に記載の蓋閉めハンド。
3. 各回り込み部材を前記待機位置と前記回り込み位置との間で駆動する駆動機構が、前記ベース本体に支持されている
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の蓋閉めハンド。
4. 前記駆動機構は、伸縮可能なロッドを有するシリンダ機構を有する
   ことを特徴とする請求項３に記載の蓋閉めハンド。
5. 前記回り込み位置は、平面視で、前記１または複数の爪部材のいずれかに対応する位置に設定されている
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の蓋閉めハンド。
6. 前記回り込み位置での前記１または複数の回り込み部材の最上部と、前記１または複数の爪部材の底面と、の間の間隔が、所定の距離に調整されている
   ことを特徴とする請求項５に記載の蓋閉めハンド。
7. 前記爪部材の個数は、４以上であり、
   前記４以上の爪部材は、平面視で、前記ベース本体の平面視形状の重心を取り囲む多角形の頂点に対応する位置に配置されている
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の蓋閉めハンド。
8. 前記ベース本体の平面視形状の重心は、前記多角形の重心と略一致している
   ことを特徴とする請求項７に記載の蓋閉めハンド。
9. 前記ベース本体の平面視形状の重心は、前記ロボットアーム取付部の平面視の位置と略一致している
   ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の蓋閉めハンド。
10. 前記ベース本体は、薄板部材から構成されており、
    前記ロボットアーム取付部は、前記ベース本体の上面側に立設されたフレーム部材を介して取り付けられている
    ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の蓋閉めハンド。
11. 蓋を解放可能に吸着する吸着機構
    を更に備えたことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の蓋閉めハンド。
12. 各爪部材は、前記ベース本体に対して位置調整可能である
    ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の蓋閉めハンド。

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