JP3117414B2 - ロボットの把持機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ロボットのアーム
先端に取り付けられて物品を把持するための把持機構に
関し、特に、冷凍状態の物品を把持する際に用いて好適
のロボットの把持機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、物品を自動的に搬送したり、物
品に対して自動的に各種処理を施したりする場合、ロボ
ットを用いて、そのアーム先端に取り付けられた把持機
構により物品を把持し、物品を移送することが行なわれ
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ロボットの
把持機構によって把持する物品が冷凍状態のものである
場合、ロボットにより物品に対する処理を連続的に行な
っていると、把持機構自体が冷却され、その表面上に結
露が発生して滑りやすくなり、物品を把持し難くなると
いう課題があった。

【０００４】本発明は、このような課題に鑑み創案され
たもので、把持対象の物品が冷凍状態のものであってそ
の物品を把持するための部材表面上に結露が生じても、
物品を確実に把持できるようにした、ロボットの把持機
構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】上記目的を達成するため
に、本発明のロボットの把持機構（請求項１）は、ロボ
ットのアーム先端に取り付けられて物品を把持するため
のものであって、物品を少なくとも２方向から把持しう
るフィンガ部材と、各フィンガ部材を物品へ向けて押圧
する押圧手段とをそなえ、各フィンガ部材を、物品にそ
れぞれ当接しうる複数の当接部から構成するとともに、
押圧手段を、複数の当接部をそれぞれ物品へ向けて押圧
する複数のシリンダから構成し、複数の当接部のそれぞ
れに、結露した水を逃がすための縦溝を形成するととも
にホットエアを吹き出す吹き出し口を形成したことを特
徴としている。

【０００６】このとき、複数のシリンダが伸長限界もし
くは収縮限界まで作動した場合に、複数の当接部が、物
品を変形させることなく押圧しながら把持可能な位置に
到達するように構成してもよい（請求項２）。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。 〔１〕システムの全体構成および動作 まず、図６〜図８を参照しながら、本発明の一実施形態
としてのロボットの把持機構を適用される箱詰めシステ
ムの全体構成について説明する。ここで、図６はその平
面図、図７はその側面図、図８（ａ）および図８（ｂ）
は、それぞれ、本実施形態の箱詰めシステムを適用され
るライン全体を示す平面図および側面図である。

【０００８】本実施形態の箱詰めシステムでは、図８
（ａ）に示すように、円形の冷凍ケーキ１を１２等分に
分割して得られる、トルテタイプのケーキ〔３０度の扇
形（略二等辺三角形）の水平断面形状をもつ三角柱状の
ケーキ〕１ａを箱詰め対象の物品としている。そして、
本実施形態の箱詰めシステムは、ケーキ１ａを、図６お
よび図８（ａ）に示すごとく、交互に対向させて整列・
集積し、６個（所定数）ずつ１つの包装箱２に箱詰めす
るものである。

【０００９】まず、図８（ａ）および図８（ｂ）によ
り、本実施形態の箱詰めシステム１０を適用されるライ
ン全体の構成について説明すると、これらの図８（ａ）
および図８（ｂ）に示すように、本実施形態の箱詰めシ
ステム１０の上流側（図中左側）には、ケーキ切り分け
ライン３，フィルム貼り付けライン４および金属探知ラ
イン５がそなえられ、箱詰めシステム１０の下流側（図
中右側）には、カートナ６がそなえられている。

【００１０】なお、本実施形態の箱詰めシステム１０に
おいてはケーキ１ａを受け取る受け入れコンベア１１
（後述）が２列そなえられているので、各列に対応し
て、ケーキ切り分けライン３，フィルム貼り付けライン
４および金属探知ライン５も２列そなえられている。こ
こで、ケーキ切り分けライン３は、円形の冷凍ケーキ１
を３０度の扇形ケーキ１ａに１２等分にカットし、その
ケーキ１ａを１個ずつフィルム貼り付けライン４へ送り
出すものである。このとき、各ケーキ１ａは、円弧面を
進行方向（図中右方向）へ向けて送り出される。

【００１１】また、フィルム貼り付けライン４は、ケー
キ１ａの外周にフィルム７ａを貼り付けるためのもの
で、フィルム７ａは、ライン４の両側に配置されたロー
ル７，７から繰り出され、ケーキ１ａの進行方向（円弧
面）を覆うように配置されている。このフィルム貼り付
けライン４では、ケーキ１ａがライン４上を搬送されて
くると、フィルム７ａは、まずケーキ１ａの円弧面に貼
り付いた後、ケーキ１ａの搬送に伴ってケーキ１ａの両
側に貼り付く。そして、ケーキ１ａの後端側において、
図示省略の切断手段により、ロール７，７間のフィルム
７ａを切断することなく、ケーキ１ａの外周に貼り付い
たフィルム７ａだけが切り離される。このようにしてフ
ィルム７ａを外周に巻き付けられたケーキ１ａが金属探
知ライン５へ送り出される。

【００１２】金属探知ライン５は、金属探知機５ａによ
りケーキ１ａ中における金属の有無を探知するためのも
のである。例えば機械の一部等が欠け誤ってケーキ１ａ
中に混入した場合には、その金属片の混入したケーキ１
ａを、金属探知ライン５で検知することができ、確実に
除去できるようになっている。カートナ６は、箱詰めシ
ステム１０の集積部コンベア３７（後述）上において６
個のケーキ１ａが集積されると、スタッカ６ａにセット
されている、折り畳まれた状態の包装箱２を１つ取り出
し、その包装箱２を、折り畳まれた状態から６個のケー
キ１ａを収納できる状態に拡げ、さらに、その拡げた状
態の包装箱２内に、箱詰めシステム１０の充填装置１６
（後述）により６個のケーキ１ａを挿入されると、ケー
キ１ａを覆うように包装箱２の蓋を閉めてから、搬出用
ローラ６ｂ上へ送り出すものである。

【００１３】そして、本実施形態の箱詰めシステム１０
は、図６，図７，図８（ａ）および図８（ｂ）に示すよ
うに、受け入れコンベア１１，検出装置１２，ケーキ移
載装置１３，アルミシート供給装置１４，整列・集積コ
ンベア１５および充填装置１６を有しているほか、箱詰
めシステム１０の動作を管理・制御するための制御盤１
７も有している。この制御盤１７には、作業者により各
種入力を行なうための操作パネル１７ａがそなえられて
いる。

【００１４】受け入れコンベア１１は、金属探知ライン
５からケーキ１ａを受け取って、後述するケーキ移載装
置１３側へ搬送するもので、前述した通り、本実施形態
では２列そなえられている。そして、各受け入れコンベ
ア１１に対応して、検出装置１２，ケーキ移送装置１３
およびアルミシート供給装置１４も、それぞれ一対そな
えられ、平行に配置された２列の受け入れコンベア１
１，１１の間の中心線についてほぼ線対称に配置されて
いる。

【００１５】なお、図示しないが、本実施形態では、受
け入れコンベア１１に、ケーキ１ａに巻き付けられたフ
ィルム７ａをケーキ１ａの側面に押し付けるための機構
がそなえられている。この機構は、例えば、フィルム７
ａにエアを吹き付けるノズル、もしくは、フィルム７ａ
に直接的に接触してケーキ１ａ側へ押圧するブラシロー
ラなどにより構成される。このような機構を用いてフィ
ルム７ａを確実にケーキ１ａの側面に貼り付けておくこ
とで、後述する把持機構３０によりケーキ１ａを把持す
る際に、把持機構３０とフィルム７ａとが干渉し合うの
防止できるようになっている。

【００１６】検出装置１２は、受け入れコンベア１１に
より搬送中のケーキ１ａの位置（ケーキ１ａを上方から
見た時の扇形の重心位置）および姿勢（搬送方向に対す
る角度）を検出するものである。ケーキ移載装置１３
は、ロボット２５，ターンテーブル２６および送出装置
２７から構成され、受け入れコンベア１１を搬送されて
きたケーキ１ａを、後述するタクト送りコンベア３５
（整列・集積コンベア１５）上へ移動させるものであ
る。

【００１７】ここで、ロボット２５は、検出装置１２に
よる検出結果に応じて制御されて動作するもので、その
アーム先端には、検出装置１２による検出結果に基づい
て受け入れコンベア１１上のケーキ１ａを把持する把持
機構３０が取り付けられており、把持機構３０により把
持されたケーキ１ａは、ロボット２５により、後述する
ターンテーブル２６のケーキ載置部２６ａへ移載される
ようになっている。ロボット２５は、図１４に示すよう
に、鉛直方向の３軸Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３周りに回転駆動可
能に、且つ、アーム先端２５ａに取り付けられた把持機
構３０を昇降駆動可能に構成されている。この把持機構
３０の詳細な構成については、図１〜図５を参照しなが
ら後述する。

【００１８】ターンテーブル２６は、９０度間隔で４つ
のケーキ載置部２６ａを有しており、ロボット２５の近
傍（移載ステーションＳＴ１）に配置されたケーキ載置
部２６ａには、ロボット２５によりケーキ１ａが移載さ
れる。そして、ターンテーブル２６は、９０度だけ回転
動作することによって、移載ステーションＳＴ１でケー
キ１ａを移載されたケーキ載置部２６ａを、タクト送り
コンベア３５の近傍（送り出しステーションＳＴ２）へ
回転移動させるように構成されている。

【００１９】送出装置２７は、タクト送りコンベア３５
の近傍（送り出しステーションＳＴ２）に移動したケー
キ載置部２６ａ上のケーキ１ａを、タクト送りコンベア
３５上に向け水平に送り出すもので、ケーキ１ａと当接
・嵌合してこのケーキ１ａを押し出すための当接爪２７
ａを有しており、この当接爪２７ａを往復駆動する単軸
ロボット２７ｂにより構成されている。

【００２０】本実施形態においては、受け入れコンベア
１１上で円弧面を進行方向（図６〜図８中の右方向）に
向けて搬送されてきたケーキ１ａは、ロボット２５によ
り１８０度回転された状態で、移載ステーションＳＴ１
におけるケーキ載置部２６ａに載置される。そのケーキ
載置部２６ａが送り出しステーションＳＴ２へ回転移動
した時には、ケーキ１ａは、その円弧面をタクト送りコ
ンベア３５による搬送方向に直交する方向〔図６，図８
（ａ）の上方向または下方向〕に向けた状態になってい
る。このような状態で、ケーキ１ａは、送出装置２７に
より、停止中のタクト送りコンベア３５上へ押し出され
るようになっている。

【００２１】従って、トルテタイプのケーキ１ａは、図
６および図８（ａ）に示すごとく、交互に対向するよう
に、左右一対のケーキ移載装置１３，１３からタクト送
りコンベア３５上へ送り出され、整列・集積コンベア１
５（後述するコンベア３５〜３７）により、一側面を進
行方向に向けて搬送される。なお、本実施形態では、タ
ーンテーブル２６の各ケーキ載置部２６ａは回転可能に
設けられている。これにより、２列の受け入れコンベア
１１のうちの一方のみを使用しても、ターンテーブル２
６のケーキ載置部２６ａを交互に１８０度回転させれ
ば、図６や図８（ａ）に示すごとく、トルテタイプのケ
ーキ１ａを交互に対向させてタクト送りコンベア３５上
へ送り出すことができるようになっている。

【００２２】ところで、本実施形態では、ケーキ１ａを
アルミシート８上に載置した状態でタクト送りコンベア
３５上へ送り出すために、アルミシート供給装置１４が
そなえられている。このアルミシート供給装置１４は、
移載ステーションＳＴ１に移動したケーキ載置部２６ａ
上に予めアルミシート８を載置すべく、ターンテーブル
２６上で移載ステーションＳＴ１とは１８０度ずれた位
置（アルミシート供給ステーションＳＴ３）において、
ケーキ載置部２６ａにアルミシート８を供給するもので
ある。

【００２３】このアルミシート供給装置１４は、多数枚
のアルミシート８を重ねて保持するマガジン部５０と、
このマガジン部５０に保持されたアルミシート８を１枚
ずつ吸着しマガジン部５０からターンテーブル２６上の
アルミシート供給ステーションＳＴ３におけるケーキ載
置部２６ａへ供給する吸着パッド５１とを有して構成さ
れている。

【００２４】吸着パッド５１は、２個を１組とし、本実
施形態では２組そなえられている。２組の吸着パッド５
１，５１；５１，５１は、それぞれ支持部材（吸着アー
ム）５８，５８に取り付けられ、１８０度反転駆動可能
に且つ昇降駆動可能にそなえられている。そして、一方
の組の吸着パッド５１，５１がマガジン部５０のアルミ
シート８の上方に位置する時には、他方の組の吸着パッ
ド５１，５１が、アルミシート供給ステーションＳＴ３
におけるケーキ載置部２６ａ上に位置するようになって
おり、これらの吸着パッド５１を昇降駆動することによ
り、マガジン部５０からのアルミシート８の吸着とケー
キ載置部２６ａ上へのアルミシート８の供給とが同時に
行なわれるようになっている。また、ケーキ載置部２６
ａ側には、供給されたアルミシート８を吸着すべく、図
示省略の真空発生器に接続された３つの吸着用孔（図示
省略）が開口形成されている。

【００２５】一方、２列の受け入れコンベア１１，１１
の下流側において、これらのコンベア１１，１１の間の
中心線上には、整列・集積コンベア１５が配置されてい
る。この整列・集積コンベア１５は、ケーキ１ａを整列
させながら搬送し６個だけ集積するもので、図９および
図１０に示すように、タクト送りコンベア３５，乗り継
ぎコンベア３６および移載部コンベア３７から構成され
ている。なお、図９および図１０は、それぞれ整列・集
積コンベア１５を示す平面図および側面図であり、図１
１および図１２は、それぞれ図１０のXI部およびXII 部
の拡大図である。

【００２６】ここで、タクト送りコンベア３５は、ケー
キ移載装置１３によりケーキ１ａを移載されると一定距
離だけケーキ１ａを搬送するものであり、乗り継ぎコン
ベア３６は、タクト送りコンベア３５により搬送されて
きたケーキ１ａを下流側へ受け渡すためのものであり、
移載部コンベア３７は、乗り継ぎコンベア３６により搬
送されてきたケーキ１ａを６個集積して充填装置１６に
受け渡すものである。乗り継ぎコンベア３６および移載
部コンベア３７は連続送りされている。

【００２７】また、タクト送りコンベア３５と移載部コ
ンベア３７とにそれぞれ隣接する乗り継ぎコンベア３６
の両端部において、図１１および図１２にそれぞれ示す
ように、この乗り継ぎコンベア３６を構成するベルト３
６ａは、ナイフエッジ形案内部材３８，３９により案内
されている。これらのナイフエッジ形案内部材３８，３
９の先端部には、それぞれ、タクト送りコンベア３５お
よび移載部コンベア３７の端部でベルト３５ａ，３７ａ
を巻回されて案内するローラ３５ｂ，３７ｂの径よりも
十分に小さい径の円弧部３８ａ，３９ａが形成されてい
る。

【００２８】そして、ナイフエッジ形案内部材３８，３
９により案内されるベルト３６ａは、その両端部で、そ
れぞれタクト送りコンベア３５および移載部コンベア３
７の端部におけるベルト３５ａ，３７ａの上方にほぼ重
なって通過するように配置され、タクト送りコンベア３
５から乗り継ぎコンベア３６へ至る搬送面、および、乗
り継ぎコンベア３６から移載部コンベア３７へ至る搬送
面が、いずれも略面一に構成されている。

【００２９】移載部コンベア３７には、この移載部コン
ベア３７上を搬送されてくるケーキ１ａの個数を計数す
べくケーキ１ａの通過を検知する光電センサ４０がそな
えられるほか、移載部コンベア３７上でケーキ１ａの搬
送空間を閉鎖してケーキ１ａの搬送を阻止しうるゲート
（ストッパ）４１と、このゲート４１を開閉駆動するモ
ータ（駆動機構）４２とがそなえられている。

【００３０】ゲート４１は、移載部コンベア３７の上方
でコンベア３７の搬送方向に直交する方向に且つ水平に
配置された回転軸４１ａ周りに回動可能にそなえられ、
図１０に破線で示すごとくコンベア３７の搬送面に対し
て直交配置された状態でケーキ１ａの搬送空間を閉鎖す
る一方、図１０に二点鎖線で示すごとくコンベア３７の
搬送面に対して平行に配置された状態でケーキ１ａの搬
送空間を開放するように構成されている。

【００３１】光電センサ４０は、ゲート４１よりも上流
側でコンベア３７両側に配設された発光素子４０ａと受
光素子４０ｂとから構成されている。受光素子４０ｂで
は発光素子４０ａからの光を常時受光しているが、ケー
キ１ａの通過により光が遮断されるようになっている。
従って、その光の遮断を光電センサ４０で検知すること
により、移載部コンベア３７によりゲート４１側へ搬送
されゲート４１の閉鎖により集積されたケーキ１ａの個
数が計数されるようになっている。

【００３２】そして、本実施形態では、制御盤１７に内
蔵もしくは外付けされるコンピュータ等（図示省略）
が、光電センサ４０からの信号により計数を行なう機能
を有しているほか、さらに、ゲート４１を閉鎖した状態
で前述した計数機能によりケーキ１ａが６個集積された
ことを検知すると、モータ４２を作動させて、図１０に
二点鎖線で示すようにゲート４１を開放し、６個のケー
キ１ａを１セットとして充填装置１６へ送り出すように
制御する機能も有している。

【００３３】上述したゲート４１よりも下流側におい
て、移載部コンベア３７上には、移載部コンベア３７上
に集積された６個のケーキ１ａを一まとめにしてカート
ナ６における包装箱２内へ送り込む充填装置１６がそな
えられている。図１３はこの充填装置１６を示す平面図
で、この図１３に示すように、本実施形態の充填装置１
６には、ゲート４１の開放動作に伴い移載部コンベア３
７上を搬送されてきた６個のケーキ１ａを受け止めるＬ
字形の枠部材１６ａがそなえられている。この枠部材１
６ａのゲート４１側には、閉鎖部材１６ｂが、回転軸１
６ｃ周りに回動可能に取り付けられ、図示省略のモータ
等によって回転駆動されるようになっている。

【００３４】６個のケーキ１ａを待機している状態で
は、枠部材１６ａは、移載部コンベア３７上に配置され
るとともに、閉鎖部材１６ｂは、図１３に実線で示すご
とく開放位置に配置されている。そして、ゲート４１の
開放動作に伴い６個のケーキ１ａが枠部材１６ａにより
受け止められると、閉鎖部材１６ｂは、図１３に二点鎖
線で示すごとく閉鎖位置へモータ等により回転駆動さ
れ、枠部材１６ａと閉鎖部材１６ｂとにより６個のケー
キ１ａが保持される。

【００３５】また、充填装置１６には、枠部材１６ａを
矢印Ａ方向（カートナ６内の包装箱２）へ水平に押し出
すシリンダ１６ｄがそなえられており、枠部材１６ａお
よび閉鎖部材１６ｂにより６個のケーキ１ａを保持した
状態でシリンダ１６ｄを作動させることで、６個のケー
キ１ａが包装箱２に向け水平に送り出されるようになっ
ている。つまり、枠部材１６ａ，閉鎖部材１６ｂおよび
シリンダ１６ｄにより送出機構が構成されている。

【００３６】なお、図６および図８（ａ）中において、
符号１８はセーフティガードで、このセーフティガード
１８は、ケーキ移載装置１３におけるロボット２５，タ
ーンテーブル２６，送出装置２７を囲みこれらの可動部
分が作業者等に接触することを防止するものである。ま
た、図６および図８（ａ）中において、符号ＳＴ４はケ
ーキ載置部反転ステーションで、このケーキ載置部反転
ステーションＳＴ４では、箱詰めシステム１０が受け入
れコンベア１１を１列のみ使用して稼動する場合に、タ
ーンテーブル２６上のケーキ載置部２６ａが１つおきに
１８０度回転駆動される。箱詰めシステム１０が、上述
のごとく受け入れコンベア１１を２列使用して稼働する
場合、このケーキ載置部反転ステーションＳＴ４では特
に何の動作も実行されない。

【００３７】上述のごとく構成された本実施形態の箱詰
めシステム１０では、以下のようにして、トルテタイプ
のケーキ１ａが６個ずつ包装箱２内に箱詰めされる。そ
の動作について、図１５および図１６に示すフローチャ
ート（ステップＳ１１〜Ｓ４３）を参照しながら説明す
る。まず、ケーキ１ａは、各ケーキ切り分けライン３に
おいて円形のケーキ１を１２等分にカットすることによ
り切り出され（ステップＳ１１）、１個ずつフィルム貼
り付けライン４に送り出される（ステップＳ１２）。そ
して、各ケーキ１ａは、フィルム貼り付けライン４にお
いて外周にフィルム７ａを貼り付けられた後（ステップ
Ｓ１３）、金属探知ライン５においてケーキ１ａ中の金
属の有無を検知され（ステップＳ１４）、金属が検知さ
れなければ（ＮＯルート）、そのまま、本実施形態の箱
詰めシステム１０の各受け入れコンベア１１に送り込ま
れる。一方、金属が検知された場合には（ＹＥＳルー
ト）、受け入れコンベア１１を停止し（ステップＳ１
５）、金属を検知されたケーキ（ＮＧケーキ）１ａを除
去してから（ステップＳ１６）、受け入れコンベア１１
を再起動する（ステップＳ１７）。

【００３８】なお、受け入れコンベア１１，検出装置１
２，ケーキ移載装置１３およびアルミシート供給装置１
４は、本実施形態では前述のごとく２系統そなえられて
いるが、各系統とも全く同じ動作を行なうので、以下の
説明では、一方の系統の動作についてのみ説明する。受
け入れコンベア１１に送り込まれたケーキ１ａは、この
受け入れコンベア１１によりロボット２５の近傍へ搬送
され、ロボット２５近傍の所定位置（ケーキ重心／傾き
測定位置）に到達すると（ステップＳ１８でＹＥＳ判定
の場合）、検出装置１２によりその重心位置および搬送
方向に対する角度が検出され（ステップＳ１９）、その
検出データがロボット２５へ転送される（ステップＳ２
０）。

【００３９】そして、ロボット２５近傍に配置された把
持位置到達センサ（図示省略）により、ケーキ１ａが受
け入れコンベア１１上で把持位置に到達したことが検知
されると（ステップＳ２１からのＯＮルート）、受け入
れコンベア１１の搬送動作が一旦停止され（ステップＳ
２２）、ロボット２５は、検出データに応じて動作し、
アーム先端の把持機構３０をケーキ１ａの重心位置およ
び角度に応じた位置に移動させ、受け入れコンベア１１
上を搬送されてくるケーキ１ａ毎にその重心位置や角度
に応じた姿勢をとって把持機構３０により受け入れコン
ベア１１上のケーキ１ａを把持する（ステップＳ２
３）。

【００４０】把持機構３０によりケーキ１ａを把持した
ロボット２５は、そのケーキ１ａを移載ステーションＳ
Ｔ１におけるターンテーブル２６上のケーキ載置部２６
ａに移送する。この移載ステーションＳＴ１におけるケ
ーキ載置部２６ａ上には、アルミシート供給ステーショ
ンＳＴ３でアルミシート供給装置１４により予めアルミ
シート８を供給されており（後述するステップＳ２５〜
Ｓ３１）、ロボット２５は、このアルミシート８上にケ
ーキ１ａを載置して把持機構３０による把持状態を解除
する（ステップＳ２４）。

【００４１】一方、アルミシート供給ステーションＳＴ
３では、アルミシート供給装置１４によるアルミシート
８の供給が以下のようにして行なわれる。つまり、吸着
アーム５８を下降させ（ステップＳ２５）、ターンテー
ブル２６のケーキ載置部２６ａ側の吸着（前述の吸着用
孔による吸引）をＯＮ状態にし（ステップＳ２６）、タ
ーンテーブル２６側の吸着パッド５１の吸引をＯＦＦ状
態にするとともに（ステップＳ２７）、マガジン部５０
側の吸着パッド５１の吸引をＯＮにする（ステップＳ２
８）。

【００４２】これにより、マガジン部５０からのアルミ
シート８の吸着とケーキ載置部２６ａ上へのアルミシー
ト８の供給とが同時に行なわれる。この後、吸着アーム
５８を上昇させ（ステップＳ２９）、吸着アーム５８を
１８０度反転させてから（ステップＳ３０）、ターンテ
ーブル２６を回転する（ステップＳ３１）。このように
アルミシート８を載置されたケーキ載置部２６ａ上に、
前述したステップＳ２３でケーキ１ａが移載される。

【００４３】前述した把持位置到達センサが、ケーキ１
ａの把持・移送によりＯＦＦになると（ステップＳ３２
からのＯＦＦルート）、受け入れコンベア１１の搬送動
作が再起動される（ステップＳ３３）。さて、コンベア
１１上からターンテーブル２６上へのケーキ１ａの移載
を完了すると（ステップＳ３４からのＹＥＳルート）、
移載ステーションＳＴ１でケーキ１ａを移載されたケー
キ載置部２６ａは、ターンテーブル２６の回動によって
９０度だけ回転移動し（ステップＳ３５）、送り出しス
テーションＳＴ２に配置される。この送り出しステーシ
ョンＳＴ２においては、送出装置２７により、ケーキ載
置部２６ａ上のケーキ１ａが、当接爪２７ａと当接・嵌
合しながら押し出され、停止中のタクト送りコンベア３
５上に向けて水平に送り出される（ステップＳ３６）。

【００４４】なお、ステーションＳＴ１，ＳＴ２，ＳＴ
３，ＳＴ４は、前述の通り、９０度ごとに配置され、タ
ーンテーブル２６上のケーキ載置部２６ａも９０度ごと
に４つそなえられているので、各ステーションＳＴ１〜
ＳＴ４での動作（上述の実施形態ではステーションＳＴ
１〜ＳＴ３での動作）は同時に実行することができるよ
うになっている。

【００４５】以上のようにして、ケーキ１ａは、ケーキ
移載装置１３により、受け入れコンベア１１上からタク
ト送りコンベア３５上へ移載される。タクト送りコンベ
ア３５は、ケーキ１ａを移載されると動作し、ケーキ１
ａを一定距離だけ下流側へ搬送する。上述のような動作
を、線対称に配置された２系統の受け入れコンベア１
１，検出装置１２，ケーキ移載装置１３およびアルミシ
ート供給装置１４が行なうことにより、ケーキ１ａは、
図６および図８（ａ）に示すごとく、交互に対向するよ
うにタクト送りコンベア３５上へ送り出され、このタク
ト送りコンベア３５のタクト動作により適当な間隔をあ
けて整列した状態で搬送される。

【００４６】そして、タクト送りコンベア３５上に対向
する一対のケーキ１ａ，１ａが送り出されている場合に
は（ステップＳ３７からのＹＥＳルート）、タクト送り
コンベア３５が一定距離だけ搬送動作を行なう（ステッ
プＳ３８）。上述のような動作を、線対称に配置された
２系統の受け入れコンベア１１，検出装置１２，ケーキ
移載装置１３およびアルミシート供給装置１４が行なう
ことにより、ケーキ１ａは、図６および図８（ａ）に示
すごとく、交互に対向するようにタクト送りコンベア３
５上へ送り出され、このタクト送りコンベア３５のタク
ト動作により適当な間隔をあけて整列した状態で搬送さ
れる。

【００４７】タクト送りコンベア３５により搬送された
ケーキ１ａは、連続送りされている乗り継ぎコンベア３
６に乗り移り、やはり連続送りされている移載部コンベ
ア３７へ送り込まれる。このとき、図１１および図１２
により前述したように、乗り継ぎコンベア３６のベルト
３６ａは、その両端部でそれぞれナイフエッジ形案内部
材３８，３９により案内されており、タクト送りコンベ
ア３５から乗り継ぎコンベア３６へ至る搬送面、およ
び、乗り継ぎコンベア３６から移載部コンベア３７へ至
る搬送面がいずれも略面一になっている。従って、乗り
継ぎコンベア３６のベルト３６ａがコンベア３５，３７
の端部におけるローラ３５ｂ，３７ｂと略同径のローラ
によって案内される場合に比べ、本実施形態では、コン
ベア３５と３６との間の凹部やコンベア３６と３７との
間の凹部が明らかに小さくなっている。

【００４８】本実施形態の整列・集積コンベア１５（コ
ンベア３５〜３７）上では、前述した通り、ケーキ１ａ
がその長手方向を搬送方向に対して直交させた状態（横
向きの状態）で搬送されているため、受け入れコンベア
１１上のようにケーキ１ａがその長手方向と搬送方向と
を平行にした状態（縦向きの状態）で搬送される場合に
比べて、ケーキ１ａは倒れやすくなっている。このよう
な場合に、コンベア３５〜３７の相互間の凹部が大きい
と、ケーキ１ａが転倒してしまうことになるが、本実施
形態では上述のごとくその凹部が極めて小さくなってい
るので、ケーキ１ａは、転倒することなく、確実にコン
ベア３５〜３７によって搬送される。

【００４９】一方、移載部コンベア３７へ送り込まれた
ケーキ１ａは、ゲート４１によりせき止められて集積す
る。このとき、光電センサ４０によりケーキ１ａの通過
が１個ずつ検知され、その検知信号に基づき、図示省略
のコンピュータ等の計数機能によってゲート４１により
集積されているケーキ１ａの個数がカウントされる（ス
テップＳ３９）。そして、その個数が、所定個数（ここ
では６個）になると（ステップＳ４０からのＹＥＳルー
ト）、前記コンピュータ等によりモータ４２が作動制御
されてゲート４１が開放され（ステップＳ４１）、６個
のケーキ１ａが１セットとなって充填装置１６へ送り出
される。このとき、同時に、計数機能によるカウント値
を０にクリアする。

【００５０】そして、充填装置１６では、図１３に実線
で示すごとく閉鎖部材１６ｂを開放させた状態で枠部材
１６ａが待機しており、ゲート４１が開放されて６個の
ケーキ１ａが移載部コンベア３７により搬送されてくる
と、これらのケーキ１ａは、枠部材１６ａにより受け止
められ、閉鎖部材１６ｂを閉じて枠部材１６ａおよび閉
鎖部材１６ｂにより保持された状態でシリンダ１６ｄに
より水平に押し出されて、カートナ６で拡げられた状態
の包装箱２内へ一度に送り込まれる。

【００５１】ケーキ１ａの送出を終えた枠部材１６ａお
よび閉鎖部材１６ｂは、シリンダ１６ｄにより移載部コ
ンベア３７上に引き戻され、図１３に実線で示すように
閉鎖部材１６ｂを開放した状態で、次に６個のケーキ１
ａが搬送されてくるのを待機する。カートナ６では、箱
詰めシステム１０の集積部コンベア３７上において６個
のケーキ１ａが集積されると、スタッカ６ａにセットさ
れている、折り畳まれた状態の包装箱２が１つ取り出さ
れ、その包装箱２が、折り畳まれた状態から６個のケー
キ１ａを収納できる状態に拡げられる。その拡げた状態
の包装箱２内に、前述のごとく充填装置１６により６個
のケーキ１ａが挿入されると、ケーキ１ａを覆うように
包装箱２の蓋が閉められ、６個のケーキ１ａを収容した
包装箱２が、搬出用ローラ６ｂ上へ送り出される（ステ
ップＳ４３）。

【００５２】このように、本実施形態としての箱詰めシ
ステム１０によれば、型崩れしやすいケーキ１ａであっ
て加えて冷凍されていても、そのケーキ１ａを、人手を
要することなく効率よく包装箱２内へ箱詰めすることが
でき、ケーキ１ａの製造から包装までの一連の工程を完
全に自動化することができる。従って、作業者の負担が
大幅に軽減されるとともに、作業環境が大きく改善され
る。また、完全自動化により、ケーキ１ａの製造コスト
が大幅に削減されるほか、食品衛生上の問題も解消され
る。

【００５３】また、ケーキ移載装置１３では、ロボット
２５，ターンテーブル２６および送出装置２７を用い
て、ケーキ１ａを受け入れコンベア１１から整列・集積
コンベア１５へ確実に移載することができるほか、縦方
向の状態で搬送されていたケーキ１ａを、横方向の状態
に向きを変えてタクト送りコンベア３５へ移載すること
ができる。

【００５４】そして、本実施形態では、アルミシート供
給装置１４により、ターンテーブル２６のケーキ載置部
２６ａ上に予めアルミシート８が供給され、その上にケ
ーキ１ａが載置され、ケーキ１ａを、受け入れコンベア
１１から整列・集積コンベア１５へ移載する間にアルミ
シート８により保持した状態にすることができ、各ケー
キ１ａにアルミシート８を効率よく付与することができ
る。

【００５５】さらに、本実施形態では、ターンテーブル
２６上のケーキ載置部２６ａが９０度ごとに４つそなえ
られ、４つのステーションＳＴ１〜ＳＴ４での同時に別
々の動作（上述の実施形態では、ケーキ移載，ケーキ送
出，アルミシート供給の３つの動作）を実行できるの
で、処理時間を大幅に短縮でき処理を効率化することが
できる。

【００５６】また、本実施形態では、受け入れコンベア
１１，検出装置１２，ケーキ移載装置１３およびアルミ
シート供給装置１４を２系統そなえ、これら２系統から
１列の整列・集積コンベアにケーキ１ａを交互に送り出
すように構成しているので、システム全体の処理時間を
大幅に短縮でき、さらなる処理の効率化を実現すること
ができる。

【００５７】一方、整列・集積コンベア１５をタクト送
りコンベア３５，乗り継ぎコンベア３６および移載部コ
ンベア３７から構成することにより、ケーキ移載装置１
３により移載されたケーキ１ａが、一定の間隔をあけて
整列した状態で送り出されるので、下流側でケーキ１ａ
の通過を１個ずつ光電センサ４０により確実に検知して
ケーキ１ａの通過個数を正確に計数できるほか、ゲート
４１の開放時に６個よりも多いケーキ１ａが送り出され
るのを防止でき、ケーキ１ａを所定数だけ集積して充填
装置１６へ送り出す処理を、個数を間違うことなく正確
に行なうことができる。

【００５８】このとき、乗り継ぎコンベア３６を構成す
るベルト３６ａを、その両端部において、ナイフエッジ
形案内部材３８，３９により案内することにより、コン
ベア３５と３６との間の凹部やコンベア３６と３７との
間の凹部を小さくすることができ、横向きの状態のケー
キ１ａを、コンベア３５〜３７による搬送中に転倒させ
ることなく確実に搬送することができる。

【００５９】また、ケーキ１ａの流れをゲート４１によ
り阻止し、所定数のケーキ１ａがゲート４１にて集積さ
れた場合のみ、モータ４２が作動制御されてゲート４１
が開放されるので、ケーキ１ａを所定数だけ集積して充
填装置１６へ送り出す処理を確実に行なうことができ
る。そして、充填装置１６では、枠部材１６ａ，閉鎖部
材１６ｂ，シリンダ１６ｄ等からなる送出機構により、
ゲート４１の開放動作に伴い移載部コンベア３７上を搬
送されてきた６個のケーキ１ａが包装箱２に向け水平に
送り出されるので、カートナ６における包装箱２内へ６
個のケーキ１ａを確実に充填することができる。

【００６０】〔２〕把持機構３０の構成および動作 次に、図１〜図５を参照しながら、ロボット２５のアー
ム先端２５ａ（図１４参照）に取り付けられる、本発明
の一実施形態としての把持機構３０の構成および動作に
ついて説明する。ここで、図１はその正面図、図２はそ
の側面図（図１のII矢視図）、図３は特殊フィンガ３３
の配置状態を示す平面図、図４は図１のIV矢視図、図５
は特殊フィンガ３３の作用を説明するための平面図であ
る。

【００６１】本実施形態の把持機構３０は、図１〜図３
に示すように、ロボットハンド取付治具３１，ロボット
ハンド３２および特殊フィンガ３３を有して構成されて
いる。ロボットハンド取付治具３１は、把持機構３０を
ロボット２５のアーム先端２５ａ（図１４参照）に取り
付けるためのもので、ロボットハンド３２は、その下面
側に、後述する特殊フィンガ３３を取り付けられ、この
特殊フィンガ３３を駆動するための４つのシリンダ（押
圧手段）３４を内蔵するものである。ロボットハンド３
２の両側からは、４つのシリンダ３４のロッド３４ａ
が、２本ずつ突出しており、各ロッド３４の先端に、後
述する当接部３３ｂが連結されている。

【００６２】特殊フィンガ３３は、ケーキ１ａをその直
線部の両側から把持しうる左右一対のフィンガ部材３３
ａ，３３ａから構成されており、さらに、各フィンガ部
材３３ａは、ケーキ１ａの一側面にそれぞれ当接しうる
２枚の板状の当接部３３ｂ，３３ｂから構成されてい
る。そして、本実施形態のフィンガ部材３３ａ，３３ａ
（当接部３３ｂ，３３ｂ）は、図３に示すように、ケー
キ１ａの鋭角部の角度（３０度）に合わせて配置されて
いる。

【００６３】また、各当接部３３ｂは、図１および図２
に示すように、ロッド３４ａに連結されており、特殊フ
ィンガ３３は、各ロッド３４ａをシリンダ３４により伸
縮することにより開閉駆動されるようになっている。つ
まり、ロッド３４ａを伸長させることで特殊フィンガ３
３は開放状態になり、ロッド３４ａを収縮させることで
各当接部３３ｂをケーキ１ａの側面に向けて押圧した把
持状態（閉鎖状態）になる。特に、把持状態では、シリ
ンダ３４が収縮限界まで作動した場合に、各当接部３３
ｂが、ケーキ１ａを変形させることなく押圧しながら把
持可能な位置に到達するように構成されている。

【００６４】一方、フィンガ部材３３ａの各当接部３３
ｂは、下方へ向かって対向する当接部３３ｂとの間隔を
狭めるように、１／１００程度の傾斜を付与して形成さ
れている。また、図４に示すように、フィンガ部材３３
ａの各当接部３３ｂの内側面（ケーキ１ａとの当接面）
には、結露した水を逃がすための縦溝３３ｃが形成され
るとともに、ホットエアを吹き出すべく図示省略のホッ
トエア供給源に連通接続されたホットエア吹き出し口３
３ｄが開口形成されている。

【００６５】上述のごとく構成された本実施形態の把持
機構３０によりケーキ１ａを把持する際には、検出装置
１２による検出結果に従ってロボット２５が動作し把持
機構３０の左右一対のフィンガ部材３３ａ，３３ａがケ
ーキ１ａの両側に配置される。このとき、フィンガ部材
３３ａ，３３ａは、各シリンダ３４のロッド３４ａを伸
長させることにより開放状態となっている。

【００６６】そして、各シリンダ３４のロッド３４ａを
収縮限界まで作動させることによって、各当接部３３ｂ
が、ケーキ１ａを変形させることなく押圧しながら把持
可能な位置に到達し、ケーキ１ａが特殊フィンガ３３に
よって把持される。この後、ロボット２５が動作してケ
ーキ１ａはターンテーブル２６のケーキ載置部２６ａへ
移送される。

【００６７】このように、本実施形態では、各シリンダ
３４のロッド３４ａを収縮限界まで作動させるだけで、
特殊フィンガ３３によりケーキ１ａを変形させることな
く把持することができるので、ケーキ１ａを変形させな
いように把持するためにシリンダ３４の伸縮状態を調整
してロッド３４ａの伸縮位置を制御する必要がなく、特
殊フィンガ３３（把持機構３０）の動作制御を極めて容
易に行なうことができる。

【００６８】ところで、前述したようにケーキ１ａが冷
凍されていると、把持機構３０により長時間に亘ってケ
ーキ１ａを把持する作業を行なった場合、フィンガ部材
３３ａ自体が冷却され、その表面上に結露が発生して滑
りやすくなり、ケーキ１ａを把持し難くなる。しかし、
本実施形態では、各フィンガ部材３３ａが複数（２枚）
の当接部３３ｂから構成されているので、各フィンガ部
材３３ａを１枚の部材のみで構成した場合に比べ、把持
状態で各フィンガ部材３３ａがケーキ１ａに対してなじ
み易くなり、冷凍状態のケーキ１ａであっても滑ること
なく確実に把持することができる。

【００６９】また、ケーキ１ａの形状は基本的に全て同
じであるが、切り分け時に若干の形状の差異が生じる場
合がある。例えば図５に示すように、ケーキ１ａの鋭角
部の角度が３０度よりも若干小さくなったような場合、
その角度変動に対してフィンガ部材３３ａ，３３ａの角
度を調整することはできないが、本実施形態の把持機構
３０では、各フィンガ部材３３ａが２枚の当接部３３ｂ
から構成され、それぞれシリンダ３４により押圧駆動さ
れるので、ケーキ１ａの両側面を、それぞれ位置Ｐ１，
Ｐ２と位置Ｐ３，Ｐ４との２箇所ずつで押圧して把持す
ることができる。フィンガ部材３３ａが１枚である場合
には、各面での押圧箇所は１箇所になり、把持状態が極
めて不安定になってしまう。従って、本実施形態の把持
機構３０（特殊フィンガ３３）によれば、ケーキ１ａの
形状に変動があっても確実に把持することが可能にな
る。

【００７０】さらに、本実施形態では、フィンガ部材３
３ａの各当接部３３ｂには、下方へ向かって対向する当
接部３３ｂとの間隔を狭めるように適度な傾斜が付与さ
れているので、ケーキ１ａは、落下し難くなり、特殊フ
ィンガ３３により把持された状態で確実に移送される。
またさらに、本実施形態では、フィンガ部材３３ａの各
当接部３３ｂの内側面には縦溝３３ｃが形成されている
ので、結露が発生しても縦溝３３ｃにより結露した水を
逃がすことができ、滑り難くなり確実にケーキ１ａを把
持できるほか、ホットエア吹き出し口３３ｄから適度な
温度のホットエア吹き出すことで、フィンガ部材３３ａ
自体が温められ、結露の発生を防止することもできる。

【００７１】また、把持機構３０およびロボット２５に
よりケーキ１ａをターンテーブル２６側へ移載した後に
フィンガ部材３３ａをケーキ１ａから離す際、吹き出し
口３３ｄからケーキ１ａ（フィルム７ａ）に向けてエア
を吹き出すことにより、ケーキ１ａの外周に巻き付けら
れたフィルム７ａを当接部３３ｂから確実に剥がすこと
ができ、フィルム７ａがフィンガ部材３３ａに付着して
しまうのを防止することもできる。

【００７２】〔３〕その他 なお、上述した本実施形態の把持機構３０では、各フィ
ンガ部材３３ａが２枚の当接部３３ｂから構成される場
合について説明したが、本発明はこれに限定されるもの
でなく、各フィンガ部材３３ａを３枚以上の当接部から
構成してもよい。

【００７３】また、ケーキ１ａの両側面（直線部）を押
圧するフィンガ部材３３ａに加え、ケーキ１ａの円弧面
を押圧して支持するフィンガ部材をそなえて、ケーキ１
ａを三方から押圧して把持するように構成してもよく、
この場合、ケーキ１ａの把持（支持）の安定性がさらに
改善されることになる。さらに、上述した把持機構３０
では、シリンダ３４の収縮限界でケーキ１ａを把持する
ように構成しているが、シリンダ３４の伸長限界でケー
キ１ａを把持するように構成してもよく、この場合も、
上述と同様の作用効果を得ることができる。

【００７４】また、各フィンガ部材３３ａにヒータ等の
加熱手段を内蔵してもよく、この加熱手段により各フィ
ンガ部材３３ａを加熱することで、結露の発生を防止す
ることができる。さらに、上述した本実施形態では、本
発明をケーキ１ａを箱詰めするシステム１０に適用し、
トルテタイプのケーキ１ａを把持する場合について説明
したが、本発明は、これに限定されるものではなく、立
方体形状のケーキ類や、ケーキ以外の物品を把持する場
合にも同様に適用され、上述した実施形態と同様の作用
効果を得ることができる。

【００７５】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明のロボット
の把持機構によれば、以下のような作用および効果を得
ることができる。 （１）各フィンガ部材が複数の当接部から構成されてい
るので、把持状態で各フィンガ部材が物品に対してなじ
み易くなり、把持対象の物品が冷凍状態のもので各フィ
ンガ部材上に結露が生じていても、また、物品の形状に
変動があっても、物品を確実に把持することができる。
また、フィンガ部材の各当接部に縦溝を形成することに
より、結露が発生しても、その縦溝によって結露した水
を逃がすことができるので、滑り難くなり確実に物品を
把持できる。さらに、ホットエア吹き出し口からホット
エア吹き出すことで、フィンガ部材自体が温められ、結
露の発生を防止することができる（請求項１）。

【００７６】（２）各シリンダを伸長限界もしくは収縮
限界まで作動させるだけで、フィンガ部材により物品を
変形させることなく把持することができるので、物品を
変形させないように把持するためにシリンダの伸縮状態
を調整・制御する必要がなく、把持機構の動作制御を極
めて容易に行なうことができる（請求項２）。

【００７７】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態としてのロボットの把持機
構を示す正面図である。

【図２】本実施形態の把持機構を示す側面図（図１のII
矢視図）である。

【図３】本実施形態の把持機構における特殊フィンガの
配置状態を示す平面図である。

【図４】図１のIV矢視図である。

【図５】本実施形態の把持機構における特殊フィンガの
作用を説明するための平面図である。

【図６】本実施形態を適用される箱詰めシステムを示す
平面図である。

【図７】本実施形態を適用される箱詰めシステムを示す
側面図である。

【図８】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、本実施形態
を適用される箱詰めシステムのライン全体を示す平面図
および側面図である。

【図９】本実施形態の整列・集積コンベアを示す平面図
である。

【図１０】本実施形態の整列・集積コンベアを示す側面
図である。

【図１１】図１０のXI部拡大図である。

【図１２】図１０のXII 部拡大図である。

【図１３】本実施形態の充填装置を示す平面図である。

【図１４】本実施形態の把持機構を有するロボットを示
す側面図である。

【図１５】本実施形態の箱詰めシステムの動作を説明す
るためのフローチャートである。

【図１６】本実施形態の箱詰めシステムの動作を説明す
るためのフローチャートである。

【符号の説明】

１ａ ケーキ（物品） １０ 箱詰めシステム ２５ ロボット ３０ 把持機構 ３３ 特殊フィンガ ３３ａ フィンガ部材 ３３ｂ 当接部 ３３ｃ 縦溝 ３３ｄ ホットエア吹き出し口 ３４ シリンダ（押圧手段） ３４ａ ロッド

フロントページの続き (72)発明者 金澤 正樹 横浜市中区錦町12番地 菱日エンジニア リング株式会社内 (56)参考文献 特開 平８−11077（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−137502（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B65B 35/36 B25J 15/08

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロボットのアーム先端に取り付けられて
   物品を把持するための把持機構であって、 該物品を少なくとも２方向から把持しうるフィンガ部材
   と、 各フィンガ部材を該物品へ向けて押圧する押圧手段とを
   そなえ、 前記の各フィンガ部材が、該物品にそれぞれ当接しうる
   複数の当接部から構成されるとともに、 該押圧手段が、該複数の当接部をそれぞれ該物品へ向け
   て押圧する複数のシリンダから構成され、 該複数の当接部のそれぞれに、結露した水を逃がすため
   の縦溝が形成されるとともにホットエアを吹き出す吹き
   出し口が形成され ていることを特徴とする、ロボットの
   把持機構。
2. 【請求項２】 該複数のシリンダが伸長限界もしくは収
   縮限界まで作動した場合に、該複数の当接部が、該物品
   を変形させることなく押圧しながら把持可能な位置に到
   達するように構成されていることを特徴とする、請求項
   １記載のロボットの把持機構。