JP6724416B2 - ロボットハンド - Google Patents

Description

本発明は、ロボットハンド及びロボットハンドを用いて物品を所定の場所に収納する収納装置に関する。

種々の形状や寸法の物品を把持できるロボットハンドとして、指の開閉動作と屈曲動作を連動させ、指の先端に吸着部を設けたものが提案されている（特許文献１）。

このロボットハンドを、表裏一方の面に台紙を有する台紙付製品、ブリスターパック等のように表裏の一方の面が偏平で、他方の面が製品固有の凸凹や膨出を有するという異形物品の箱詰めに使用する場合、箱詰めする物品を指の吸着部で吸着し、摘まむように把
持し、箱詰め作業を行うことになる。

しかしながら、上述の異形物品の場合、箱詰め作業を高速で行うと、指で摘まむように把持するだけでは、物品の移動や回転時に伴って物品に加わる加速度に抗して把持を維持することができず、物品が指から落下してしまうおそれがある。

特開２０１４−７６５２２

上述した従来技術に対し、本発明の課題は、台紙付製品、ブリスターパック等のように表裏の一方の面が偏平で他方の面が製品固有の凹凸や膨出を有するという異形物品であってもロボットハンドで確実に把持できるようにし、箱詰めなどの作業を高速で行えるようにすることに関する。

本発明者は、表裏の一方の面が偏平で他方の面が製品固有の凹凸や膨出を有するという異形物品を、ロボットハンドを用いて箱詰めする場合に、物品の偏平な面同士を合わせて２個一組で箱詰めしていくと箱詰め作業が容易になること、さらに、ロボットハンドに吸着部と特定の挟持面を有する把持部を旋回可能に設けると、ロボットハンドで異形物品を２個一組で把持して所定の場所に収納する作業を効率よく行うことができ、箱詰め作業も高速で行えることを見出し、本発明を完成させた。

即ち、本発明は、ロボットのアーム先端に接続されたロボットハンドであって、
物品を着脱自在に把持する把持部を備え、
該把持部は、開閉可能に対向する挟持面と、各挟持面に対応する吸着部を各挟持面に並列して有し、
各挟持面は、ロボットハンド先端側からロボットのアーム側に延び、
把持部は、ロボットアーム先端におけるロボットハンドの突出方向と平行な仮想軸を中心に旋回可能であるロボットハンドを提供する。

また、本発明は、上述のロボットハンドを備え、物品を所定の場所に収納する収納装置を提供する。

加えて、本発明は、上述のロボットハンドを用いて、偏平面を有する物品を所定の場所に収納する収納方法であって、
ロボットハンドの対向する挟持面が開状態で、各挟持面に対応する吸着部により物品の偏平面と反対側の面を吸着し、
開状態の挟持面を閉状態とすることにより物品の偏平面同士を合わせ、
偏平な面同士を合わせた２個の物品を所定の場所に入れ、吸着を解除する収納方法を提供する。

本発明のロボットハンドによれば、開閉可能に対向する挟持面と各挟持面に並列した吸着部を有し、対向する挟持面を開状態として吸着部により物品を吸着し、挟持面を閉状態とすることにより、物品を２個一組として挟持できるので、吸着と挟持の双方で物品を確実に把持することができる。したがって、物品が不用意に落下せず、また、物品の大きさや形状の変更にも容易に対応することが可能となる。

特に、物品が、表裏の一方の面が偏平であり、他方の面が製品固有の凹凸や膨出を有する異形物品である場合、物品の偏平面同士を合わせて把持することにより、２個一組の物品の把持状態が安定する。

したがって、このロボットハンドを使用する本発明の方法によれば、所定の場所に高速に物品を収納することができ、特に、箱詰めを高速で行うことができる。

図１は、実施例のロボットハンドがアームに接続されたロボットの正面図である 図２は、実施例のロボットハンドの閉状態の斜視図である。 図３は、対向する挟持面を開状態として物品を吸着している実施例のロボットハンドの斜視図である。 図４は、対向する挟持面を閉状態とし、吸着と挟持により物品を把持している実施例のロボットハンドの斜視図である。 図５は、実施例のロボットハンドの閉状態の（ａ）上面図、（ｂ）側面図及び（ｃ）正面図である。 図６Ａは、ブリスターパック２Ａの上面図、正面図及び側面図である。 図６Ｂは、ブリスターパック２Ｂの上面図、正面図及び側面図である。 図６Ｃは、ブリスターパック２Ｃの上面図、正面図及び側面図である。 図６Ｄは、台紙付製品２Ｄの上面図、正面図及び側面図である。 図６Ｅは、台紙付製品２Ｅの上面図、正面図及び側面図である。 図６Ｆは、台紙付製品２Ｆの上面図、正面図及び側面図である。 図６Ｇは、台紙付製品２Ｇの上面図、正面図及び側面図である。 図６Ｈは、箱状包装体２Ｈの上面図、正面図及び側面図である。 図６Ｉは、ピロー包装体２Ｉの上面図、正面図及び側面図である。 図６Ｊは、４方シール包装体２Ｊの上面図、正面図及び側面図である。 図６Ｋは、ピロー包装体２Ｋの上面図、正面図及び側面図である。 図７は、（ａ）閉状態又は（ｂ）開状態のロボットハンドの側面図である。 図８は、（ａ）閉状態又は（ｂ）開状態のロボットハンドの側面図である。 図９は、台紙付製品を吸着して把持しているロボットハンドの閉状態の側面図である。 図１０は、台紙付製品を吸着し挟持することで把持しているロボットハンドの閉状態の側面図である。 図１１は、台紙付製品を吸着して把持しているロボットハンドの閉状態の側面図である。 図１２は、台紙付製品を吸着し挟持することで把持しているロボットハンドの閉状態の側面図である。 図１３Ａは、ピロー包装体を把持しているロボットハンドの閉状態の上面図である。 図１３Ｂは、ピロー包装体を把持しているロボットハンドの閉状態の側面図である。 図１４は、ロボットハンドにおける物品の撮像方法の説明図である。 図１５は、ロボットハンドにおける物品の検査方法の説明図である。 図１６Ａは、左右非対称な物品とそれに適合するロボットハンドの上面図である。 図１６Ｂは、左右非対称な物品を把持したロボットハンドの上面図である。 図１７Ａは、左右非対称な物品とそれに適合するロボットハンドの上面図である。 図１７Ｂは、左右非対称な物品を把持したロボットハンドの上面図である。 図１８は、ロボットハンドの（ａ）上面図及び（ｂ）側面図である。 図１９は、ロボットハンドの斜視図である。 図２０は、ロットハンドの（ａ）上面図及び（ｂ）側面図である。 図２１は、ロットハンドの（ａ）上面図及び（ｂ）側面図である。 図２２は、台紙付製品が収納された段ボール箱の上面図、側面図及び正面図である。 図２３は、台紙付製品が収納された段ボール箱の上面図、側面図及び正面図である。 図２４は、台紙付製品が挿入された中子の斜視図（Ａ）及び側面図（Ｂ）である。 図２５は、台紙付製品が収納された桟付きのベルトコンベヤの側面図である。 図２６は、実施例の箱詰め装置の上面図である。 図２７は、実施例の箱詰め装置の側面図である。 図２８Ａは、実施例の箱詰め装置の物品供給装置におけるロボットハンドの把持動作を説明する側面図である。 図２８Ｂは、実施例の箱詰め装置の物品供給装置におけるロボットハンドの把持動作を説明する側面図である。 図２８Ｃは、実施例の箱詰め装置の物品供給装置におけるロボットハンドの把持動作を説明する側面図である。 図２８Ｄは、実施例の箱詰め装置の物品供給装置におけるロボットハンドの把持動作を説明する側面図である。 図２８Ｅは、実施例の箱詰め装置の物品供給装置におけるロボットハンドの把持動作を説明する側面図である。 図２８Ｆは、実施例の箱詰め装置の物品供給装置におけるロボットハンドの把持動作を説明する側面図である。 図２８Ｇは、実施例の箱詰め装置の物品供給装置におけるロボットハンドの把持動作を説明する側面図である。 図２８Ｈは、実施例の箱詰め装置の物品供給装置におけるロボットハンドの把持動作を説明する側面図である。 図２８Ｉは、実施例の箱詰め装置の物品供給装置におけるロボットハンドの把持動作を説明する側面図である。 図２８Ｊは、実施例の箱詰め装置におけるロボットハンドの箱詰め動作を説明する側面図である。 図２８Ｋは、実施例の箱詰め装置におけるロボットハンドの箱詰め動作を説明する側面図である。 図２８Ｌは、実施例の箱詰め装置におけるロボットハンドの箱詰め動作を説明する側面図である。

以下、図面を参照しつつ本発明を具体的に説明する。なお、各図中、同一符号は同一又は同等の構成要素を表している。

＜ロボットハンド＞
（概要）
本発明のロボットハンドは、ロボットアーム先端に接続されている。図１は、本発明の一実施例のロボットハンド２０が、ロボットの第１のアーム（左ロボットアーム）１１ａ及び第２のアーム（右ロボットアーム）１１ｂのそれぞれに接続されている双腕型ロボット１０の正面図である。第１のアーム１１ａに節軸されたロボットハンド２０は開状態、第２のアーム１１ｂに節軸されたロボットハンド２０は閉状態である。

図２は、ロボットハンド２０の閉状態の斜視図である。このロボットハンド２０は、物品を着脱自在に把持する把持部２１を備え、把持部２１は、開閉可能に対向する挟持面２２（２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ）と、各挟持面に並列した吸着部２３を有する。図３は、対向する挟持面２２を開き、台紙付製品などの表裏の一方が偏平な物品２を吸着部２３で吸着しているロボットハンドの斜視図であり、図４は、対向する挟持面２２を閉じ、吸着部２３と挟持面２２で２つの物品２を把持しているロボットハンドの斜視図である。また、図５は、図２〜図４のロボットハンド２０の閉状態の（ａ）上面図、（ｂ）側面図、（ｃ）正面図である。

本発明におけるロボットとは、３以上の駆動軸をもち、自動制御によって動作し、再プログラム可能で多目的なマニュピュレーション機能を有する装置をいう。ロボットの種類としてはパラレルリンクロボットでもシリアルリンクロボットでもよいが、広範囲で複雑な動作が可能である点から、好ましくは、シリアルリンクの垂直多関節型ロボットとし、軸数を６又は７とすることが好ましい。図１に示したロボット１０では、１つの基部１３に２つのアーム１１ａ、１１ｂを設けており、各アーム１１ａ、１１ｂの軸数が６である。アーム１１（１１ａ、１１ｂ）が接続する基部１３に回転軸を設けることにより、アーム１１の軸数が６であっても、７軸とする場合と同様にアーム自身の、例えば肘部位置の姿勢制御をすることができる。また、アーム１１の動作範囲を広くすることができる。

（物品）
本発明のロボットハンドが把持する物品に特に制限はないが、本発明のロボットハンドの把持部２１は、物品２を吸着部２３で吸着するだけでなく、対向する挟持面２２で物品を挟持することによって物品を把持できるという特徴を有するため、この特徴を活かして物品を安定に把持する点から、把持する物品は全体として平たい物品が好ましい。特に、物品の表裏の一方が偏平面を有し、他方の面が突出部を有する物品が好ましく、中でも物品の表裏の一方が偏平であり、他方の面が突出部を有する物品をあげることができる。

ここで、物品の表裏の一方の面が偏平であるとは、その偏平な面に存在する凸の高さが物品の縦方向または横方向の長さの３０％程度以内であるか、凸部の占める面積が偏平な面の面積の２０％以内であるか、凸の高さが物品の縦方向または横方向の長さの２０％以内でかつ凸部の占める面積が偏平な面の面積の６０％以内であるか、あるいはその面が全体として平らであるために、平面上に平行に載置できることをいう。

表裏の一方の面が偏平で、他方の面が突出部を有する物品としては、台紙付製品、ブリスターパックなどをあげることができる。

台紙付製品は、台紙上に製品が固定されているもので、例えば図６Ｄに示す台紙付製品２Ｄのように、製品３を台紙６に直接貼り付けたもの、図６Ｅに示す台紙付製品２Ｅのように、製品３をシュリンクフィルム７で包装し、それを台紙６に直接貼り付けたもの、図６Ｆに示す台紙付製品２Ｆのように、台紙６に製品３の上端を保持する部分７ａ、胴部を保持する部分７ｂ、７ｃ、下端を保持する部分７ｄを形成し、それらの中に製品３を収容したもの、図６Ｇに示す台紙付製品２Ｇのように、台紙６と製品３の全体をシュリンクフィルム７で覆ったもの等をあげることができる。

ブリスターパックは、片面を樹脂板、板紙等からなる比較的硬い材質の平板とし、そこに配置された製品の外形に沿うように、プラスチックシートを成形加工し、プラスチックカバーを形成したものである。例えば、図６Ａに示すブリスターパック２Ａのように、製品３に沿わせたプラスチックカバー４を平板５に糊付けしたもの、図６Ｂに示すブリスターパック２Ｂのように、製品３に沿わせたプラスチックカバー４で平板５全体を正面と左右から覆い、プラスチックカバー４と平板５とをホッチキス、粘着テープなどで固定したもの、図６Ｃに示すブリスターパック２Ｃのように、製品３の表側に沿ったプラスチックカバー４ａと裏側に沿ったプラスチックカバー４ｂとで製品３を挟み、プラスチックカバー４ａ、４ｂ同士を嵌合させて固定したものなどをあげることができる。これらには吊り穴９があってもよい。

なお、台紙付製品やブリスターパックにおいて、製品３は、平板５又は台紙６の幅方向の中央にあっても、左右の片方へ偏心していてもよい。また、台紙付製品やブリスターパックにおいて、製品３は、平板５又は台紙６の上下の中央にあっても、上下の片方へ偏心していてもよい。

台紙付製品や ブリスターパックにおける製品３の種類は特に限定されない。一例として、リップクリーム、化粧剤、整髪剤、紫外線防止剤、歯ブラシ、歯磨きペースト、洗剤、食品、玩具などがあげられる。また製品３の形態も特に限定されない。一例として、リップクリームや口紅などの円柱体、箱などの直方体、板材、線材、ボトル、チューブ、ピロー包装体などがあげられる。

また、台紙付製品やブリスターパック以外で、平たい物品の具体例としては、図６Ｈに示す箱状包装体２Ｈ、図６Ｉに示す洗顔シート等が収容されたピロー包装体２Ｉ、図６Ｊに示す液体や粉末洗剤などを詰めた４方シール包装体２Ｊ、図６Ｋに示す食品等を詰めた一般にレトルトパウチと呼ばれるピロー包装体２Ｋ等を挙げることができる。これらは、例えば図６Ｉに示すように、縦長の包装体であって、下部シールよりも上部シールを長くし、上部シールに吊り穴９を設けたものとすることができる。

（挟持面）
図２〜図５に示したロボットハンド２０は、対向する一対の板状部材２４（２４ａ、２４ｂ）を有し、各板状部材２４ａ、２４ｂにはそのロボットハンド先端側に切り欠き部２５が形成されている。そして、一対の板状部材２４ａ、２４ｂの対向する面内の、切り欠き部２５の両側部分に挟持面２２（２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ）が形成されている。したがって、把持部２１は、切り欠き部２５の片側に、対向する一対の挟持面２２ａ、２２ｃを有し、切り欠き部２５の反対側に対向する一対の挟持面２２ｂ、２２ｄを有し、合計二対の対向する挟持面を有する。各挟持面２２は、ロボットハンド２０の先端側からロボットのアーム１１側に延び、その延び方向の長さＬ3が挟持面２２の幅Ｌ4よりも長くなっている（図５(ａ)）。
合計二対の挟持面２２により、把持部２１で把持する物品の両側部を挟持し、把持状態を安定化させることができる。

挟持面２２を形成する板状部材２４の厚さには特に制限はないが、把持部２１に物品を把持して物品を旋回したり移動したりするのに伴い、物品が把持部２１から落下することを防止するため、把持する物品が、ブリスターパックや台紙付製品のように、表面に凹凸部又は膨出部を有する場合、板状部材２４の厚さｈ1（図５(ｂ)、(ｃ)）が物品の表面の凸部又は膨出部の高さｈ0（図６Ａ）の１０％以上であることが好ましい。つまり、このような適切な把持部２１の板状部材２４の厚さと切り欠き部によって、把持部２１の撓みを防止し、物品が把持部２１からずれることを防ぎ、物品が把持部２１から落下することを防止できる。

本発明のロボットハンドを使用して物品を所定の場所に収納する場合、狭い場所でも物品を収納できるように、板状部材２４の厚さは、物品の表面の凸部又は膨出部の高さｈ0以下とすることが好ましい。また、ロボットアーム動作の高速化のためハンド全体の軽量化となるように、板状部材２４の厚さは、物品の表面の凸部又は膨出部の高さｈ0の７０％以下とすることが特に好ましい。

一方、板状部材２４の厚さは、ロボットハンド２０の先端側端部（アームと反対側の端部）では薄くなるように、テーパーを形成することが好ましい。これにより、物品を吸着部に吸着させるときや、把持部２１に把持した物品の把持を所定の場所に収納するときに、周辺との干渉を防止することができる。

板状部材２４の材質に特に制限はないが、把持部２１の旋回や、物品全体の移動時の加速や減速を容易に行えるように、軽い材質を選択することが好ましい。一方、把持部から所定の場所に物品を収納するときには、把持部２１から物品が滑らかに排出されるように、また、周辺と干渉したときでも周辺に引っ掛かることが無いように、表面の滑り性がよい材質とすることが好ましい。滑り性がよい材質の例として、高分子ポリエチレン、ＰＯＭ等の樹脂材料、アルマイト等の表面処理を施したアルミニウム等をあげることができる。

（開閉機構）
対向する板状部材２４ａ、２４ｂのアーム側端部は開閉装置３０に接続されている。これにより、一対の板状部材２４ａ、２４ｂの挟持面同士（２２ａと２２ｃ、２２ｂと２２ｄ）が、図７（ａ）に示すように対向して近接している閉状態と、図７（ｂ）に示すように所定の開き角αで放射状に開いた開状態との間で板状部材２４ａ、２４ｂを開閉させることができる。

角度αは開閉装置３０によって制御される。物品を吸着部２３で吸着するときの開状態の角度αの大きさは、物品を把持しやすくする点から、好ましくは１５°以上である。また、開状態の角度αの大きさは、板状部材２４ａ、２４ｂ又は板状部材２４ａ、２４ｂが吸着した物品と周囲との干渉防止のため、５０°以内とすることが好ましい。

一方、対向する板状部材２４ａ、２４ｂの開閉機構としては、対向する板状部材２４ａ、２４ｂが、対向状態のまま平行移動して板状部材２４ａ、２４ｂ同士の距離を変え、図８（ａ）に示す閉状態と、図８（ｂ）に示す開状態をとるものでもよい。板状部材２４ａ、２４ｂの物品を吸着部２３で吸着するときの開状態における距離ｈ3（図８（ｂ））は、開状態で物品を把持しやすくする点から、物品の厚さｈ4（図６Ａ）の２倍以上とすることが好ましい。また、距離ｈ3は、板状部材２４ａ、２４ｂ又は板状部材２４ａ、２４ｂが吸着した物品と、周囲との干渉を防止するため、物品の厚さｈ4の４倍以内とすることが好ましい。

開閉機構の駆動方式は特に限定されず、エア駆動であっても、電動駆動であってもよい。

（吸着部）
吸着部２３は、各挟持面２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄに対応して設けられており、各吸着部２３は、挟持面２２のロボットアーム１１側に、挟持面２２に並列して設けられている。本発明において吸着部２３の吸着方式は特に限定されず、バキュームチャック方式や電磁石方式をあげることができる。

バキュームチャック方式の場合、吸着部２３の端部にはバキュームパッド２３Ｐを設けることが好ましい。図１〜図５に示したロボットハンド２０も吸着部２３の端部にバキュームパッド２３Ｐを有している。バキュームパッド２３Ｐを設けることにより、把持する物品が吸着可能な平面部や緩い曲面部を有している場合に、物品の吸着が容易となる。

バキュームパッド２３Ｐとしては、一対の板状部材２４ａ、２４ｂの開状態でそれぞれの板状部材２４ａ、２４ｂの吸着部２３で物品を容易に吸着できるようにし、かつ一対の板状部材２４ａ、２４ｂを閉状態にして対向する板状部材２４ａ、２４ｂの間で物品を挟持することに支障をきたさないように、また、板状部材２４が厚くなって狭い場所に物品を収納することが困難とならないように、平型や１．５段の蛇腹型（ベローズ型）等の高さの低いバキュームパッドが好ましい。

吸着部２３をバキュームチャック方式で形成する場合に、真空状態を、エアの吹き出しにより発生させるベルヌーイ方式としてもよい。ベルヌーイ方式は、物品表面に吸着部２３が接触することを避けたい場合や、物品が壊れやすい場合に有効である。なお、ベルヌーイ方式では、吸着方向に対して横方向への物品保持性を得られないため、把持部２１の旋回や移動に伴い物品が把持部から落下しないように、一般的には、物品の横方向を規制するガイドを設けることが必要となる。

一方、電磁石による吸着は、把持する物品が磁石に吸着可能であれば、物品が平面部や緩い曲面部を有していなくても吸着が可能となる。

一対の板状部材２４ａ、２４ｂのそれぞれに設ける吸着部２３の個数については特に限定はないが、２個以上とすることが、把持部２１で把持した物品が、把持部２の旋回や移動に伴いズレることを防止できるので好ましい。また、構造をシンプルにするため、８個以内とすることが好ましい。特に好ましい個数は、２〜６個である。

吸着部２３の先端が板状部材２４から突出する高さは、把持する物品に応じて適宜調整することが好ましい。
吸着部２３が吸着するところが平面部または緩い曲面部であって、吸着部２３が吸着する位置近傍の物品表面に低い凸部がある物品において、吸着部２３の先端をバキュームパッド２３Ｐとする場合、バキュームパッド２３Ｐが物品を吸着していないときのバキュームパッド２３Ｐの板状部材２４からの高さｈ2（図５（ｂ））を３ｍｍ以上とする。例えば図９に示すように、台紙６に製品３が貼着されている台紙付製品２Ｄ（図６Ｄ）を把持部２１に把持させると、バキュームパッド２３Ｐの吸着位置近傍の台紙６と板状部材２４の間に間隙が発生する。本実施例ではｈ2が３ｍｍであり、バキュームパッドが吸着時に２ｍｍ程度低くなるように変形し、間隙は約１ｍｍとなっている。したがって、台紙６のバキュームパッド２３Ｐが吸着する近傍に前述の隙間以下の低い凸部、本例では高さ１ｍｍ以下の凸部があっても台紙６を吸着することができる。よって、同図に示すように、把持部２１による把持で、バキュームパッド２３Ｐが吸着する位置近傍の物品表面の低い凸部が破損することを防止できる。なお、図９に示した閉状態では、把持部２１に把持されている２つの台紙付製品２Ｄは、背面同士を対向させた背中合わせとなっているが、台紙６同士は近接しているものの接触しておらず、２つの台紙付製品２Ｄはバキュームパッド２３Ｐから押圧力は受けていない。

一方、図１０に示す閉状態でもバキュームパッド２３Ｐの吸着位置近傍の台紙６と板状部材２４との間に間隙が発生しているが、２つの台紙付製品２Ｄの台紙６同士は接触しており、台紙付製品２Ｄは把持部２１のバキュームパッド２３Ｐによって押圧力を受けている。さらに、台紙６同士の接触による摩擦抵抗によっても台紙付製品２Ｄは確実に把持され、台紙付製品２Ｄを高速で箱詰めする場合でも、把持部２１から台紙付製品が落下することを防止できる。また２つの台紙付製品２Ｄの台紙６同士を接触させた状態とすることで、箱詰め時に２つの台紙付製品２Ｄが占める幅を最小限にできるので、箱詰めする台紙付製品２Ｄが、箱の内面や先に箱詰めされた台紙付製品などの周囲と干渉することを防止することができる。

また、バキュームパッド２３Ｐの板状部材２４からの高さｈ2を低く調整すると、図１１に示すように台紙６を板状部材２４の表面に密着させることができる。この密着による台紙６と板状部材２４の表面間の摩擦抵抗によって、把持部２１での台紙付製品２Ｄの把持力を高め、台紙付製品２Ｄを後述するごとく旋回させるなど高速で動作させる場合でも、把持部２１から台紙付製品２Ｄが落下することを防止できる。

さらに、図１２に示すような板状部材２４ａ、２４ｂの閉状態では、吸着部２３の先端の板状部材２４からの高さｈ2を低く調整することにより台紙６を板状部材２４の表面に密着させ、かつ把持部２１で保持した２つの台紙付製品２Ｄの台紙６同士を接触させ、台紙付製品２Ｄが把持部２１の挟持面２２とバキュームパッド２３Ｐによって強い押圧力を受けるようにしている。この台紙６同士の接触による摩擦抵抗によっても台紙付製品は確実に把持され、台紙付製品２Ｄを高速で箱詰めする場合でも、把持部２１から台紙付製品２Ｄが落下することを防止できる。また閉状態とすることで、箱詰め時に２つの台紙付製品２Ｄが占める幅を最小限にできるので、箱詰めする台紙付製品２Ｈが、箱の内面や先に箱詰めした台紙付製品などの周囲と干渉することを防止することができる。

バキュームパッド２３Ｐの板状部材２４からの高さを図１１又は図１２に示したように調整した場合に、図１３Ａ及び図１３Ｂに示すように、把持部２１に把持させる物品としてピロー包装体２Ｉ（図６Ｉ）を把持させることもできる。

吸着部２３の配置は、物品を吸着した際に物品が変形して壊れたり、曲がったりすることがないように、できるだけ物品の重心近くとすることが好ましい。また、バキュームパッド２３Ｐで物品を吸着する場合に、バキュームパッド２３Ｐが物品の吊るし穴や表面凹凸がある位置にくると真空度が上昇せずに吸着力が低下するため、吸着部２３の配置は、物品の吊るし穴や表面凹凸がある位置にバキュームパッド２３Ｐが来ないように、個々の物品に応じて適宜配置を調整すれば良い。また、吸着部２３にチェックバルブを設けておき、真空度が上昇しない場合にチェックバルブを閉じて吸着位置のみ真空度を高めることができるようにしておけば、扱う物品が異なっても吸着部２３の配置を変更せずとも物品を把持することができる。

板状部材２４に吸着部２３を設ける具体的構成としては、例えば、図５に示すように、板状部材２４の内部にエアー流路２６を設け、エアー流路２６の一端を板状部材２４のアーム側端部で、図示しない真空ポンプ、真空エジェクタなどとつながったエアーチューブ２７に接続する。また、加工時に発生してしまうエアー流路の不要な穴はプラグ２８で閉じる。このようにエアーチューブ２７の接続部２７ａを板状部材２４のアーム１１寄りの部分に設けることにより、物品の受け取りや排出時にエアーチューブ２７が邪魔になることを防止できる。

（把持部の旋回）
把持部２１は、ロボットアーム１１（１１ａ、１１ｂ）の先端におけるロボットハンド１１の突出方向と平行な仮想軸Ａ（図１）を中心に、ロボット１０のアーム１１、１２によって図２に矢印で示したように旋回可能である。これにより、例えば、一対の板状部材２４の一方の吸着部２３で第１の物品を吸着し、次に、把持部２１を１８０°旋回させてもう一方の板状部材２４の吸着部２３で第２の物品を吸着し、次に１８０°旋回を戻すことにより、最初に第１の物品を吸着した位置に戻ることができる。このため、第１の物品と第２の物品を同じ物品の位置で、同じ物品の方向で吸着することができる。

把持部２１において３６０°以上の旋回を可能とし、旋回の途中の任意の位置で旋回を停止し、その停止点を基点として１８０°の旋回を往復して行い、あるいは基点から１８０°旋回して一旦旋回を停止し、さらに１８０°旋回して基点に戻るようにしてもよい。

なお、この旋回の軸Ａは、ロボットのアーム１１自体が有する回転軸としてもよく、ロボットのアームの回転軸とは別個の旋回機構による回転軸としてもよい。別個の旋回機構としては、例えば、エア式又は電動式のロータリーアクチュエータなどを使用することができる。エア式は安価でコンパクトである。電動式は任意の加速度や速度で旋回が可能であるため、物品を把持部２１から落下させることなく、物品を旋回又は移動させることが可能となる。

つまり、旋回の軸Ａは、例えば図８に示したように、その延長線が、２つの板状部材２４ａ、２４ｂ配置の概略中心を通る軸であってもよく、図５及び図７に示したように、２つの板状部材２４ａ、２４ｂの配置中心から離れたところにあってもよい。旋回の軸Ａの延長線が、図８に示したように板状部材２４の配置中心にあると、一対の板状部材２４のうち片方の板状部材２４ａの吸着部で物品を吸着した後、旋回しても、旋回に加わるモーメントを小さくできるので、高速で旋回させても吸着が外れて物品が落下することを防止できる。また、旋回装置の容量を小さくできるので、装置を小型化することができ、装置の軽量化によってロボットアームの高速移動が可能になる。一方、図５及び図７に示したように、旋回の軸Ａの延長線が一対の板状部材２４ａ、２４ｂの配置中心から離れた位置にあると、一対の板状部材２４ａ、２４ｂに設けられた一方の板状部材２４ａの吸着部２３で部品を吸着した後、把持部２１が当初の吸着位置から逃げるように１８０°旋回させることができる。このため、当初の吸着位置にあるベルトコンベヤ等の周辺装置に対してロボットアームの回避動作がほぼ不要となり、動作時間を短縮することができる。また、旋回時にアームが振動することを防止するために、旋回の軸Ａに対して、吸着部２３と反対側にカウンターウェイトを設置してもよい。

旋回の軸Ａを一対の板状部材２４ａ、２４ｂの配置中心から離す手法としては、オフセットブラケット３１（図５）を用いてアーム１１先端の軸Ａ付近と把持部２１の開閉装置３０とを固定すればよい。オフセット距離は、物品吸着時に物品が停止しているベルトコンベヤ７１や吸着用台座７６の厚みに、板状部材２４の厚さｈ1（図５）の２倍を加えた距離を基本とし、さらにベルトコンベヤの両側との干渉を避けるような距離とすると、後述するように、アーム１１をほとんど動かすことなく、旋回が可能となる。好ましくは、前述の距離の１．３〜２．０倍程度とすればよい

旋回の方向は特に限定されないが、把持部２１を左右のロボットアームに設置している場合には、旋回していないほうの把持部２１から遠ざかる方向への旋回が好ましい。この旋回方向とすることで、旋回していないほうの把持部２１は物品の把持位置近傍に待機することが可能となり、物品を把持する動作に移行する際、ただちに物品の把持位置に到達することが可能となる。

（撮像装置）
実施例のロボットハンド２０は、撮像装置４０と照明装置４１を備えている（図１、図１４）。

撮像装置４０の設置位置は特に限定されないが、物品を撮りやすくするため、ロボットハンド２０のアーム側端部において、アーム１１の先端から横方向にオフセットした位置にブラケット４２で取り付けることが好ましい。オフセットした位置でも縦長物品２に対して斜め上方からの撮像になるので、撮像した画像は歪補正を行うことが好ましい。またミラーを用いて物品正面から撮像しても良い。

照明装置４１の設置位置は、撮像装置４０が撮る物品２を、周囲の照明の有無によらず、常に明るく照らすため、撮像装置４０の周辺とすることが好ましい。照明の種類は特に制限ないが、長期にわたって照度が変化しないＬＥＤが好ましく、カメラの周囲に設置できるリング形状のものが好ましい。ロボットが１つの基部１３に２つのアーム１１ａ、１１ｂが設けられた人型ロボットである際、撮像時の歪を最小にできるように、撮像装置４０は人型ロボットの顔面に相当する位置に物品を見下ろすように設置され、物品を明るく照らすために照明装置４１はアーム側端部に設置するなど、照明装置と撮像装置をそれぞれ最適な別の場所に設けることもできる。

実施例のロボットハンド２０によれば、撮像装置４０が、ロボットハンド２０に吸着ないし把持された物品２と常時一定の距離にあるので、照明装置４１で物品２を明るく照らし、撮像装置４０で明瞭な画像を撮ることができる。したがって、例えば、図１４に示すように、把持部２１に吸着された台紙付製品２Ｄ（図６Ｄ）について、バーコード、ロットナンバー等の情報をロボットに確実に認識させることができる。

また、物品２を別途検査場所まで移動させなくても、ロボットハンド２０が物品２を吸着ないし把持する際に、あるいは吸着ないし把持した状態で、撮像装置４０が撮った画像に基づいて物品２を検査することができる。したがって、最小の検査時間で、物品２が良品か不良品かの判断を行うことが可能となる。アームの移動中に検査すれば、見かけ上、検査時間はゼロとできる。なお、この画像に基づく検査は、より具体的には、物品の、色、形状、大きさ、キズや破損の有無等に基づいて行われる。例えば、図１５に示すように、把持部２１に吸着された台紙付製品２Ｄ（図６Ｄ）について、図１５（ａ）に示すように台紙６と製品３の下端が揃っている良品に対し、図１５（ｂ）に示すように台紙６と製品３の下端がずれているものを不良品と判断し、不良品を生産ラインから排除することができる。

なお、撮像装置がロボット１０の顔面位置に取り付けられていると、一式の撮像装置でロボットハンド２０が取り扱う物品の検査が可能となるので、左右など複数のアーム部に撮像装置を有すよりも撮像装置の個数を減らすことができ、検査を、よりシンプルな装置構成でかつ低コストに行うことができる。

＜ロボット＞
ロボットハンド２０自体を移動させる装置や向きを変更させる装置は、電動式やエア式のリニアモーション装置とロータリー装置を組み合わせたもの、電動式やエア式の直線運動や回転運動を行うアクチュエータを組み合わせたもの等で構成され、これらはロボット１０（図１）に組み込まれている。即ち、ロボットハンド２０が接続されている第１のアーム（左ロボットアーム）１１ａと第２のアーム（右ロボットアーム）１１ｂは、ロボット１０の基部１３に接続されている。基部１３は旋回部１４を有し、旋回部１４から上方を回転させることを可能としている。また、基部１３は移動装置１６に設置されている。これにより、メンテナンスが容易となる。また、ロボット１０を別作業に使用することも可能となる。

基部１３の上方で、ロボット１０の正面視における幅方向中央部で人型ロボットの顔面の位置には撮像装置１５が設けられている（図１）。撮像装置１５は、左右の撮像部から撮影対象物を撮るステレオカメラとなっており、ロボット１０の周辺の装置や、ロボットハンド２０が取り扱う物品２の位置はロボット１０の制御装置に認識される。

撮像装置１５と基部１３の間には、首の左右回転を行う左右首回転部１７と、首を上下に振り動かす上下首振り部１８が設けられている。これにより、ロボット１０の制御装置に物品２の位置を認識させるときは、ロボット１０の顔面を大きく下方向に向け、可能な限り物品２の天面を垂直方向から撮像できるようにしている。前述の如く、この撮像装置１５を物品の検査に用いてもよい。

＜ロボットハンドの変形態様＞
（板状部材の外形）
板状部材２４の外形は、図２及び図３に示した形状に限られない。ロボットハンドで把持する物品の形状に応じて適宜定められる。したがって、板状部材２４の外形を、平面視で正方形、長方形、台形、三角形、５角形以上の多角形、多角形の一部又は全ての角部を丸めた形状、これらの組合せなどとしてもよい。

なお、板状部材の片面視の外形がいずれの形状であっても、把持する物品が中央部に凸部や膨出部を有する場合には、把持部２１においてそれらを回避できるように、板状部材２４に切り欠き部２５を設け、切り欠き部２５の周りの板状部材２４に挟持面２２を設けることが好ましい。これにより、物品が２中央部に凹凸部や膨出部を有していても、凸部や膨出部の周囲の、物品の厚みが実質的に台紙６の厚みである部分のみを対向する挟持面２２同士で挟持することができるので、把持部２１における物品２の把持が安定する。

切り欠き部２５の形状は、物品２の外形や加工性などに応じて適宜定められ、例えば、加工が容易な円形、矩形、それらの組み合わせ等とすることができる。

また、切り欠き部２５の形成位置に関し、ロボットハンド２０の長さ方向では板状部材２４のロボットハンド先端側を切り欠くことが好ましく、ロボットハンド２０の幅方向では板状部材２４の左右の中央部を切り欠いても、左右の偏心した位置を切り欠いても良い。即ち、切り欠き部２５が板状部材２４の左右の偏心した位置に形成され、板状部材２４の平面視の形状が左右非対称となってもよい。例えば、把持部２１で把持する物品２が、シュリンクフィルムで包装した製品３を台紙６の偏心した位置に貼り付けた台紙付製品２Ｅである場合（図６Ｅ）、図１６Ａ、図１６Ｂに示すように、台紙付製品２Ｅを把持部２１で把持した状態で、台紙６の両側部を挟持面２２で押さえられるように、台紙６における製品３の位置に合わせて切り欠き部２５を板状部材２４の左右方向に偏心させる。

図１７Ａに示すように、把持部２１で把持する物品２が台紙付製品２Ｅであり、台紙６における製品３の位置がさらに左右の一方に偏り、台紙６の両側部に台紙付製品２Ｅを挟持するのに十分な面積が無い場合、板状部材２４において切り欠き部２５の片側にのみ挟持面２２を設けてもよい。これにより、図１７Ｂに示すように、台紙付製品２Ｅを吸着部２３による吸着と挟持面２２による挟持によって把持することができる。

板状部材２４の切り欠き部２５の両側に挟持面を形成するのに代えて、図１８に示すように、吸着部２３を有する板状部材２４に棒状部材２９を取り付け、その棒状部材２９に挟持面２２を設けてもよい。

図２に示したロボットハンドが、二対の対向する挟持面（２２ａと２２ｃ、２２ｂと２２ｄ）を、一対の板状部材２４ａ、２４ｂから形成していることに代え、図１９及び図２０に示すように、二対の対向する挟持面（２２ａと２２ｃ、２２ｂと２２ｄ）を二対の板状部材（２４ａ-1と２４ｂ-1、２４ａ-2と２４ｂ-2）から形成してもよい。一対の板状部材（２４ａ-1と２４ｂ-1）ともう一対の板状部材（２４ａ-2と２４ｂ-2）との距離Ｌ1を、物品の形状に応じて適宜調整できるようにしてもよい。

図２１に示すように、吸着部２３のエアー流路２６を板状部材２４内に形成せず、配管構造体３２によってエアー流路を構成してもよい。即ち、図２１に示したロボットハンドでは、ロボットハンドの先端側に切り欠き部２５を有する一対の板状部材２４（２４ａ、２４ｂ）が配置され、各板状部材２４では切り欠き部２５の両側部分が挟持面２２となっている。各板状部材２４のアーム１１側には、エアー流路２６を構成する配管構造体３２が設けられている。配管構造体３２には１．５段の蛇腹型（ベローズ型）のバキュームパッド２３Ｐが取り付けられ、バキュームパッド２３Ｐが挟持面２２と並列し、バキュームパッド２３Ｐのパッド面と挟持面２２とが平行に配置されている。また、吸着用のエアーチューブ２７の接続部が配管構造体３２のアーム１１側部分に取り付けられ、把持部２１における物品の受け取りや排出でエアーチューブ２７が邪魔にならないようにしている。

ここで、配管構造体３２は、組み替え可能なパイプユニットから形成されている。したがって、物品の大きさや形状に合わせて配管構造体３２を組み合えることができる。よって、把持しようとする物品２に対して最適な吸着部２３を構成することができる。
また、このロボットハンドでは板状部材２４も取り外し可能である。したがって、物品の形状や大きさに応じて、板状部材２４の形状や大きさも選択することができる。

＜ロボットハンドを用いた物品の収納方法及び収納装置＞
本発明の収納方法は、本発明のロボットハンド２０を用いて偏平面を有する物品２を所定の場所に収納する方法であって、ロボットハンド２０の対向する挟持面２２が開状態で、物品２の偏平面と反対側の面を吸着部で吸着し、
開状態の挟持面２２を閉状態にすることにより物品２の偏平面同士を合わせ、
偏平な面同士を合わせた２個の物品２を所定の場所に収納し、吸着を解除する方法である。なお、この方法において、物品２の偏平面同士を合わせるとは、図１０に示したように、物品２の扁平面（台紙６の背面）同士が接触する場合と、図９に示したように物品の扁平面同士が非接触で近接して対向する場合の双方を含む。
また、この方法において物品２を収納する場所は箱に限られないが、箱の場合に本発明の方法は箱詰め方法となる。

本発明の収納装置は、本発明のロボットハンドを備え、物品を所定の場所に収納する装置である。この装置でも物品を収納する場所は箱に限られないが、箱である場合、本発明の収納装置は物品の箱詰め装置となる。

本発明の収納方法や収納装置において、物品を収納する所定の場所としは、段ボール箱、プラスチックコンテナなどの収納箱、物品の差し込み口を複数有するトレー、桟を有するベルトコンベヤ等の搬送装置が挙げられる。より具体的には、例えば、台紙付製品２Ｄ（図６Ｄ）を２つずつ、それらの台紙６同士を背中合わせにして２個一組とし、その２個一組の台紙付製品２Ｄを図２２に示すようにＺ型の中仕切り５１で仕切ったＡ式段ボール箱５０に起立させることができる。

また、図２３に示すように、２個一組の台紙付製品２Ｄの台紙向きを、Ａ式段ボール箱５０の短辺に対して斜めに入れてもよい。

図２４（Ａ）に示すように差し込み口５２を備えたトレー５３に対し、同図（Ｂ）に示すように２個一組の台紙付製品２Ｄを差し込んでもよい。

図２５に示すように桟５４を有するベルトコンベヤ５５の桟５４同士の間に、２個一組の台紙付製品２Ｄを挿入してもよい。桟を有し、搬送方向が水平方向であるベルトコンベヤに物品を排出する際、桟のピッチが可変式であれば、ピッチを広げた部分に物品を排出することが容易である。その後ピッチを狭めれば搬送が確実になる上、搬送後に詰めたピッチの複数物品をまとめて別の把持装置で抜き出して箱などに投入することも行える。

＜箱詰め装置＞
以下、本発明の収納装置を、箱詰め装置を例として詳細に説明する。
図２６は実施例の箱詰め装置１の上面図であり、図２７はその側面図である。
この箱詰め装置１は、図１に示したロボット１０、Ａ式段ボール箱５０の搬送装置６０、物品２として台紙付製品２Ｄ（図６Ｄ）を供給する物品供給装置７０及び不良物品回収部８０を備え、このロボット１０は、図２に示したロボットハンド２０を備えている。

（段ボール箱の搬送装置）
実施例の箱詰め装置１において段ボール箱５０の搬送装置６０は、ローラーコンベヤ６１とローラーコンベヤガイド６２を備える。ローラーコンベヤ６１は、ロボットハンド２０が物品２を段ボール箱５０に収納する位置（物品排出位置）に設けた不図示のセンサや不図示の撮像装置からの情報に基づいて自動制御され、物品排出位置に停止する。停止は搬送装置の停止によっても良いし、ストッパによる停止としても良い。即ち、センサや撮像装置の情報に基づいて制御装置が段ボール箱５０における物品の収納状況を判断し、段ボール箱５０に所定数の物品が収納されたときに、段ボール箱５０を自動的に移動させる。

このセンサや撮像装置に代え、ロボット１０に設けられている撮像装置１５の画像に基づき、ロボット１０の制御装置が段ボール箱５０内の物品２の収納状態を確認したり、段ボール箱５０に物品２を排出した数を数えたりし、これらの情報をロボット１０の制御装置や段ボール箱を搬送するローラーコンベヤ６１の制御装置に伝え、これらの制御装置が段ボール箱の移動を制御してもよい。

段ボール箱の移動量は、段ボール箱１個分を１ピッチとして制御される。したがって、所定数の物品が段ボール箱に箱詰めされた後に、次に物品が箱詰めされる位置に来る段ボール箱は、先の段ボール箱と同じ位置となる。

ロボット１０の顔面部に設けられている撮像装置１５などによって、物品排出位置における段ボール箱５０内の中仕切り５１の有無を確認することも可能である。段ボール箱５０内にあるべき中仕切り５１が存在しない場合は、当該段ボール箱５０を除いて、次に準備されている段ボール箱５０を物品排出位置まで搬送すればよい。また、段ボール箱５０内で中仕切り５１が所望の位置からずれている場合や、曲げに異常がある場合は、中仕切り５１が無い場合同様に当該段ボール箱を除いてもよいが、ロボットハンド２０にて位置を修正し、あるいは曲げ状態を補正してもよい。

段ボール箱の搬送開始と停止の方法としては、段ボールを移動させる押釦をロボットハンド２０が押すことにより、段ボールが１ピッチ移動するという制御を構築することが好ましい。この場合、ロボットハンド２０に押釦を押させる動作は、ロボット１０の制御装置が、ロボット１０に備えられた撮像装置１５によって段ボール箱５０内に入っている物品数を数え、あるいは、ロボットハンド２０によって段ボール箱に入れられた物品数を数え、これらの情報に基づいて制御する。この押釦を押す方法では、ロボット１０が備えている撮像装置１５や動作の計数器に基づく情報により、ロボットハンド２０の押釦動作を制御する。したがって、ロボット周辺のセンサや撮像装置が不要となり、周辺装置とロボットの制御装置との情報伝達も不要となる。よって、制御をシンプルにすることができる。また、ロボット１０が故障し、人手でロボットの作業を行うことが必要になった場合に、押釦を押すことで段ボールを移動させることができるので、人による作業代替が即座に可能となる。

ロボットハンド２０が棒状などの押し部材を備えていると、ロボット１０が押釦を押し易くなるが、格別に押し部材を設けなくともよい。例えば上述の板状部材２４の角部で押釦を押してもよい。

なお、段ボール箱５０を搬送するローラーコンベヤ６１の出口にて、排出された所定数の物品が入れられた段ボール箱は、不図示の自動テープ貼り装置で、段ボール箱の内外フラップが閉じられ、テープが貼られて封緘される。

（物品供給装置）
物品供給装置７０は、物品２（台紙付製品２Ｄ）を搬送するベルトコンベヤ７１、サイドガイド７２、ベルトコンベヤ７１で搬送されてくる物品２の画像認識に使用する撮像装置７３、ベルトコンベヤ７１の出口手前にて物品２の前進を停止させるストッパ７４、ベルトコンベヤ７１の出口部に設けられた吸着用台座７６を有する。また、物品供給装置７０は、ベルトコンベヤ７１の出口付近の両側に不良品の排出シュート８１と、排出シート８１から不良品を受ける不良品回収部８０を有する。

サイドガイド７２は、ベルトコンベヤ７１に不図示のブラケットによって設置されており、物品２が有する大きな凸部（台紙付製品２Ｄの製品３による突出部分）のベルトコンベヤ７１における左右の位置を規制する。

ストッパ７４は、エア式駆動装置７５により昇降可能に設けられており、上昇した状態ではベルトコンベヤ７１上の物品２の前進を妨げないが、下降した状態では、ベルトコンベヤ７１により前進してきた物品２の大きな凸部（台紙付製品２Ｄの製品３部分）に当接し、物品２の前進を停止させ、進行方向の停止位置を定める。

ストッパ７４は薄い板材で形成し、ロボットハンド２０の把持部２１の板状部材２４の切り欠き部２５の幅より狭い幅とすることが好ましい。ストッパ７４をこのような形状とすることで、後述するように、ストッパ７４が下降した状態のまま、ロボットハンド２０の切り欠き部２５が物品２の大きな凸部まで近づくことができ、吸着部２３が物品の重心に近いところまで接近できる。

吸着用台座７６は、ウレタンゴムなどの柔らかい弾性体が貼られた平面板から形成されている。吸着用台座７６が弾性を有すると、吸着用台座７６にある物品２をロボットハンド２０の吸着部２３で十分に押し付けることが可能となって、吸着するときの吸着ミスを無くすことができる。吸着用台座７６の厚さは、該吸着台座７６上の物品２をロボットハンド２０の先端からアーム側に深く送りこむことができるように、薄くすることが好ましい。一例として柔らかいウレタンゴムを貼る場合、ウレタンゴムの厚み２ｍｍ、ウレタンゴムを貼る金属製板材の厚み２ｍｍ程度とすることが可能で、吸着用台座７６の厚みは４ｍｍとすることができる。これにより、ロボットハンド２０に物品２を確実に把持させることが可能となる。また、吸着用台座７３の上方から見た大きさは、バキュームパッド２３Ｐなどの吸着部２３の端部面積以上にすると、物品２を確実に吸着することが可能となるので好ましく、物品２の大きさと同等以下にすると、ロボットハンド２０の動作に支障をきたさないようにすることができるので好ましい。吸着用台座７６の色は特に限定されないが、吸着用台座７６の付近で停止している物品２０を撮像する際のハレーションを防ぐために、黒色や濃い灰色など暗色系の色とすることが好ましく、つや消し加工をすることが更に好ましい。

（不良品回収部）
不良品回収部８０は、ロボットハンド２０の撮像装置４０を用いた検査機能により不良と判断された物品２が集められる部分である。ロボットハンド２０が吸着又は把持している物品が不良と判断されると、その吸着状態又は把持状態のまま物品を排出シュート８１上に移動させ、ロボットハンド２０の開状態で吸着部２３による吸着を解除することにより物品を排出シュート８１に落下させる。排出シュート８１に落下した物品は、不良回収部に集められ、廃棄されたり、または手直しの後に再利用される。

物品を２個ずつ単に挟み込む従来の装置では、２個のうちの１個が不良品の場合に、良品を含む２個が廃棄されることになるが、本発明のロボットハンドでは、対向する挟持面で物品を挟持すると共に、各挟持面に並列した吸着部で物品を吸着することにより物品を把持するので、物品を２個ずつ把持しても、個別に吸着を解除することができる。したがって、不良品のみを選別して不良品回収部８０に送ることができる。特に２個目の物品が不良である際に、良品の１個目は把持しつつ、不良品である２個目のみを廃棄できる。

（物品の把持動作）
図２７に示すように、物品供給装置７０において、ベルトコンベヤ７１は概ね水平に設置されており、ベルトコンベヤ７１では台紙付製品２Ｄが、その上部を先行させ、台紙６がベルトコンベヤ７１の搬送面に接する状態でベルトコンベヤ７１の出口側端部まで一列に搬送される。ベルトコンベヤ７１上の物品２は、左右の位置がサイドガイド７２により一定に保たれ、前進を停止する位置もストッパ７４により一定である。このため、ロボットハンドが物品供給装置７０から物品２を供給される位置は毎回一定であり、物品２の向きも一定である。このように、箱詰めする物品２の方向を揃え、ベルトコンベヤ７１の端部の定位置でロボットハンド２０が物品２を受け取れるようにすると、ロボットの動作が単純化され、物品２の把持も容易となるので好ましい。また、物品２の把持のための位置決めを行うための画像処理装置も不要となる。ロボットの顔面位置などに設けた撮像装置で物品２を撮像して、停止位置、方向に合わせた把持を行うことも可能である。

図２８Ａに示すように、ベルトコンベヤ７１の出口手前で、ストッパ７４が降下することにより、ベルトコンベヤ７１の端部から物品２の１／３程度がはみ出した位置で物品２の前進が停止する。ストッパ７４が物品２の前進を停止させたとき、ベルトコンベヤ７１からはみ出した物品２の１／３程度は吸着用台座７６上にある。

ロボットハンド２０は、一対の板状部材２４ａ、２４ｂを開状態とし、物品供給装置７０の吸着用台座７６上にある第１の物品２（台紙付製品２Ｄ）に接近する。ストッパ７４は薄い板材で形成され、また、ストッパ７４の幅Ｌ5（図２６）は、ロボットハンド２０の板状部材２４の切り欠き部２５の幅Ｌ2（図５）よりも狭いので、図２８Ｂに示すように、ロボットハンド２０をさらに前進させることにより、ストッパ７４が下降した状態のまま、ロボットハンド２０の吸着部２３を物品２の大きな凸部（台紙付製品２Ｄの製品３部分）に近接させることができる。したがって、吸着部２３に物品２の重心Ｐ近くを吸着させ、吸着後の物品の把持状態を安定させることが可能となる。そして、図２８Ｃに示すように、ロボットハンド２０は、上側の板状部材２４ａの挟持面２２を物品２の平面部（台紙付製品２Ｄの台紙６）と平行とし、吸着部２３で物品２を吸着する。このとき、物品２の下面は吸着用台座７６の弾性面となっているので、吸着部２３で物品２の平面部を押さえ付けても物品２の押さ付けた部分を傷めることがなく、物品２を確実に吸着することが可能となる。そしてストッパ７４が上昇し、吸着部２３に吸着された物品２をロボットハンドでロボット１０の前面に後退することを可能とする。

ロボットハンド２０が物品２を吸着する際、ベルトコンベヤ７１は停止していても動いていても良い。ベルトコンベヤ７１が停止していれば、物品２のベルトコンベヤ７１と接する側が擦れて物品２に傷が生じることを防止できる。一方、ベルトコンベヤ７１が動いていれば、ストッパ７４の上昇後に物品２がロボットハンド２０によってベルトコンベヤ７１から離れると直ちに次の物品２がベルトコンベヤ７１の出口側端部まで搬送される。なお、ベルトコンベヤ７１が停止し、その結果物品２が確実に停止していれば、ストッパ７４を上昇させてからロボットハンド２０を前進させ、吸着部２３を物品２の大きな凸部（例えば台紙付製品２Ｄの製品３の部分）に更に近接させることもできる。

次に、ロボットハンド２０は、上面視で物品２が完全にベルトコンベヤ７１から離れ、ロボット１０の前面側に後退し（図２８Ｄ）、また僅かに上昇した後、軸Ａを中心として旋回し、下側となっていた板状部材２４ｂによって、吸着用台座７６に次に供給される第２の物品２を吸着する。この旋回時に、旋回の軸Ａは一対の板状部材２４ａ、２４ｂの配置中心から離れたところにあるので、物品２がベルトコンベヤ７１の端部及び吸着用台座７６から完全に離れるまで後退しなくても、ベルトコンベヤ７１や吸着用台座７６と干渉させずに把持部２１を１８０°旋回させることが可能である。したがって、後退位置は、上面視で物品２と吸着用台座７６が部分的に重なっている程度とする。

ここで、ロボットハンド２０が備える撮像装置４０で物品２を撮り、物品２の検査を行い、不良と判断された物品は不良品の排出シュート８１上で物品２の吸着が解除され、不良品回収部８０で回収される。検査内容としては、製品３の有無、台紙付製品２Ｄの台紙６と製品３の貼着位置の上下方向及び左右方向のズレ、製品の裏表及び製品の上下方向の確認、異品種製品の混入、バーコード確認、台紙印刷の良否、ＬＯＴナンバーの有無、ＬＯＴナンバー正誤等をあげることができる。

なお、物品２の検査は、ロボット１０の顔面部の撮像装置１５や、ベルトコンベヤ７１上の撮像装置７０を用いて行ってもよい。また、ロボットハンド２０で吸着した物品２を検査対象とすることに代え、ベルトコンベヤ７１上にある物品２を検査対象としてもよい。

検査により物品２が良品と判断されると、軸Ａを中心にロボットハンド２０は１８０°旋回し、下側になっていた板状部材２４ｂが上側になる（図２８Ｅ）。
また、次の物品２がベルトコンベヤ７１によって所定の位置まで搬送されるとストッパ７４が降下し、物品２は前述と同様に、ベルトコンベヤ７１からはみ出した物品２の１／３程度が吸着用台座７６上に位置する。

物品２が重くロボットハンド２０が１８０°旋回する際に物品２を落下させる恐れがある際は、物品２がベルトコンベヤ７１の端部および吸着用台座７６から完全に離れるまで後退させてからロボットハンド２０を閉状態とし、その後１８０°旋回することで、落下を防止できる。このとき、旋回後にはロボットハンド２０を開状態とする。

そして、上側になった板状部材２４ｂが吸着用台座７６上にある物品に開状態で接近し、前述と同様に吸着部２３で物品２を吸着し（図２８Ｆ）、ストッパが７４上昇する（図２８Ｇ）。

続いて、前述と同様に撮像装置４０を用いて物品２の検査が行われ、不良と判断された物品２は不良品の排出シュート８１上で吸着が解除され、不良品回収部８０に回収される。

第１、第２の物品ともに良品であれば、次に、ロボットハンド２０が大きく後退する（図２８Ｈ）。この後退は、ロボットハンドに吸着されている物品２が、上面視でベルトコンベヤ７１の端部および吸着用台座７６から完全に離れるように行われる。

その後、一対の板状部材２４ａ、２４ｂが開閉装置３０によって閉状態とされる（図２８Ｉ）。なお、ロボットハンド２０が第２の物品２を吸着した後、後退することに代えて横方向や斜め方向に移動し、ロボットハンド２０やそこに吸着されている第１、第２の物品２と、ベルトコンベヤ７１や吸着用台座７６との干渉が完全に無くなった後、一対の板状部材２４ａ、２４ｂを閉状態としてもよい。一対の板状部材２４ａ、２４ｂが閉状態となることにより、ロボットハンド２０に吸着されている２つの物品２は台紙６を背中合わせにした状態で、挟持面２２により挟持される。したがって、吸着部２３による吸着と挟持面２２による挟持により、２つの物品がロボットハンドの把持部２１に確実に把持される。

なお、物品の検査において、先に吸着した第１の物品が不良と判断されたとき、ロボットハンド２０は第１の物品を不良品の排出シュート８１に排出し、次に吸着した第２の物品、さらにその次に吸着した第３の物品が良品だった場合に、第２の物品と第３の物品を背中合わせにして挟持する。

また、第１の物品が良品で、第２の物品が不良品であっ場合、ロボットハンド２０は、第１の物品と第２の物品を吸着し、第２の物品が下側になるようにロボットハンド２０を旋回させ、第１の物品を吸着したまま第２の物品を不良品の排出シュート８１に排出し、再度ロボットハンドを旋回させることにより第２の物品を排出したロボットハンドを上側とし、そこに第３の物品を吸着する。この第１の物品と第３の物品が良品であった場合に、第１の物品と第３の物品を背中合わせにしてこれらの物品を挟持する。

本実施例の装置において、上述したロボットハンド２０の動作は、ロボット１０が有する左右のロボットハンド２０で行われる。この場合、左右のロボットハンドの一方が物品を２個把持すると、他方のロボットハンドが物品を２個把持するという動作を繰り返すが、一方のロボットハンドが物品を１個把持した後、他方のロボットハンドが物品を１個把持し、その後、一方のロボットハンドが２個目の物品を把持し、次いで他方のロボットハンドも２個目の物品を把持するようにしてもよい。一般にはアーム先端部の旋回時間よりもアーム移動時間のほうが長いため、アームの移動時間や回数を最小として全体の処理時間を短縮させるほうが生産効率が良い。そのため、左右のロボットハンドの一方が物品を２個把持すると、他方のロボットハンドが物品を２個把持するという動作が好ましい。製品が高速旋回で傷みやすい場合は、ゆっくりアーム先端部を旋回させる必要がある。その旋回時間を得るためには、一方のロボットハンドが物品を１個把持した後、他方のロボットハンドが物品を１個把持し、その後、一方のロボットハンドが２個目の物品を把持し、次いで他方のロボットハンドも２個目の物品を把持する動作のほうが好ましい。

（物品供給装置の変形態様）
ロボットハンド２０に物品２を把持させるにあたり、上述の物品供給装置７０によってもベルトコンベヤ７１における物品２の左右の位置が安定しない場合や、ベルトコンベヤ７１上を次々と送られてくる物品２をストッパ７４により毎回同じ位置で停止させることができない場合には、物品位置認識装置を用いてロボットハンド２０が物品２を受け取る位置を制御してもよい。

物品位置認識装置は、撮像装置と画像処理部から構成される。撮像装置からの画像情報は画像処理部に送られ、画像処理部で位置と向きの認識が行われる。そして、物品の位置と向きの情報が、ロボットアーム１１やロボットハンド２０の把持部を動作させる制御部に送られ、その情報に基づいてロボットアーム１１が動作し、ロボットアーム１１の把持部２１で物品を受け取る。この場合、撮像装置がステレオカメラであると、撮像装置から物品までの距離情報も得られるので、ロボットアーム１１及びロボットハンド２０をより正確に動作させることができる。

物品供給装置７０では、ベルトコンベヤ７１に代えて、ローラーコンベヤ、振動コンベヤ、傾斜シュートなどの搬送装置を使用してもよい。
また、物品を水平に供給することに代えて、垂直や斜め上向き、斜め下向きに物品２を供給してもよい。

ロボット１０が有する第１及び第２のロボットハンドのそれぞれについて、物品供給装置７０を設けてもよい。これにより、左右のロボットハンドが物品を受け取る位置をそれぞれ最適化できるので、物品を箱詰めの作業時間を短縮することができる。

（物品の箱詰動作）
２つの物品２を背中合わせの状態で把持したロボットハンド２０は、段ボール箱５０等の所定の場所に物品を収納する。
図２７に示すように、本実施例では、物品２を収納する段ボール箱５０を、短辺がロボット１０に対向し、開口面がロボット１０側に傾くようにする。これにより、段ボール箱５０内に収納した物品が転倒することを防止でき、また、段ボール箱５０内に密に物品を詰めるにあたり、最後に詰める物品であっても、段ボール箱内に、その物品を詰めるべき空間が確保し易くなる。

また、本実施例では、物品２を収納する段ボール箱５０に、予め、Ｚ折りされた中仕切り５１を入れておく（図２６）。これにより物品２は、段ボール箱５０内で２列に充填された状態となり、物品２を充填した段ボール箱５０を店舗に配送した場合でも、段ボール箱で物品２の配列が乱れることを防止できる。

本実施例において段ボール箱５０は、物品２を供給するベルトコンベヤ７１とロボット１０との間であって、ベルトコンベヤ７１よりもやや下方に供給される。これにより、段ボール箱５０内に物品２を収納する際に、ベルトコンベヤ７１の端部が邪魔にならず、またロボットハンド２０が旋回するときに、ロボットハンド２０と段ボール箱５０とが干渉することを防止することができる。またこの位置は、ロボット１０に近いので、物品２が不良品とわかったときに、アーム１１は容易にロボットハンド２０を動かし、物品２を不良品回収部８０に排出することが可能となる。

物品の箱詰め動作は、より具体的には次のように行われる。
まず、図２８Ｊに示すように、左右いずれかのロボットハンド２０が、把持している物品２を、段ボール箱５０内のＺ折りされた中仕切り５１で区切られた左右の空間の所定の位置に移動させ、その物品の下側２／３程度を差し込む。続いて吸着を解除することで、２つの物品２を同時に欄ボール箱内に自由落下させる。これにより、２つの物品を所望の位置に箱詰めすることが可能となる。段ボール箱内に物品２を深く差し込んでから吸着を解除するので、自由落下の際に物品が倒れたり、ずれたりすることを防止できる。

次に、図２８Ｋに示すように、左右の他方のロボットハンド２０により、２個の物品２が台紙６を背中合わせにした状態で段ボール箱５０内に詰められる。

こうして、物品が２個ずつ次々と段ボール箱５０内に詰められていく。この場合、段ボール箱５０は斜めに設置されているので、図２８Ｌに示すように段ボール箱５０内に多くの物品を詰めても、詰められた物品２の最上層上には、物品２を入れる空間が形成されやすく、容易に物品２を詰めることが可能となる。

Ｚ型中仕切り５１により区切られた段ボール箱５０内の一方の収納場所に所定個数が詰められると、他方の収納場所に所定個数の物品が詰められ、段ボール箱５０は、次工程に送られる。そして、次の空の段ボール箱が所定の位置に配置される。

なお、本発明の装置において、必ずしも物品を２個ずつ箱詰めする必要はない。２個の物品を背中合わせにしたくない場合は、ロボットハンド２０で物品２を１個だけ把持して箱詰めすればよい。奇数個の物品を箱詰めしたいときにも、ロボットハンド２０で物品２を１個だけ把持して箱詰めしたり、ロボットハンド２０で物品２を背中合わせで箱詰めして最後の１個だけロボットハンド２０で物品２を１個だけ把持して箱詰めすればよい。

（物品の箱詰動作の変形態様）
上述の箱詰め装置の実施例では、双腕ロボットの左右のロボットハンドに対して、一つの物品供給装置７０が設けられているが、ロボットハンドの数に応じて物品供給装置を設けてもよい。これにより、それぞれのロボットハンドで物品を供給する位置を最適化できるので、ロボットハンドを用いて物品を所定の場所に収納するのに要する時間を短縮することができる。

撮像装置や照明装置は、撮像や照明に適していれば、ロボット以外の場所に備えられていても良い。

物品供給装置７０の供給方向は、ロボットの設置位置や動作範囲に合わせて、水平方向に限らず、垂直上昇、垂直加工、登り傾斜、下り傾斜であっても良い。また装置上方から見た際、ロボットに対して正面に向かう方向でなくとも、横方向や斜め方向からであっても良い。

物品を収納する箱は、上述の箱詰め装置のように、搬送装置にて斜めにされた状態でロボットハンドが物品を収納する位置に供給してもよく、ロボットハンドが物品を箱内に収納する工程でのみ、箱を斜めにしてもよい。

段ボール箱など大きな収納箱に多数の物品を整列して入れるため、収納箱内には適宜中仕切りを入れることがきる。中仕切りの代表例としては、上述のＺ型の他に、Ｃ型、凸型などが挙げられる。中仕切りは無としても良い。

箱に物品を入れる向きは、該物品の長手方向が、段ボール箱やプラスチックコンテナなどの収納箱の辺に対して平行又は直角になるように入れてもよく、斜めになるように入れても良い。物品が台紙付製品である場合に、台紙の幅が収納箱の幅や中仕切りの投入部の幅より大きいときでも、斜めに入れることで台紙付製品を箱へ収納することが可能となる。

１ 箱詰め装置
２ 物品
２Ａ、２Ｂ、２Ｃ ブリスターパック
２Ｄ、２Ｅ、２Ｆ、２Ｇ 台紙付製品
２Ｈ 箱状包装体
２Ｉ、２Ｋ ピロー包装体
２Ｊ ４方シール包装体
２ａ 第１の物品
２ｂ 第２の物品
３ 製品
４、４ａ、４ｂ プラスチックカバー
５ 平板
６ 台紙
７ シュリンクフィルム
７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ 製品を保持する部分
９ 吊り穴
１０ ロボット
１１ アーム
１１ａ 第１のアーム（左ロボットアーム）
１１ｂ 第２のアーム（右ロボットアーム）
１３ 基部
１４ 旋回部
１５ 撮像装置
１６ 移動装置
１７ 左右首回転部
１８ 上下首振り部
２０ ロボットハンド
２１ 把持部
２２、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ 挟持面
２３ 吸着部
２３Ｐ バキュームパッド
２４、２４ａ、２４ｂ 板状部材
２５ 切り欠き部
２６ エアー流路
２７ａ 接続部
２７ エアーチューブ
２８ プラグ
２９ 棒状部材
３０ 開閉装置
３１ オフセットブラケット
３２ 配管構造体
４０ 撮像装置
４１ 照明装置
４２ ブラケット
５０ 段ボール箱
５１ 中仕切り
５２ 差し込み口
５３ トレー
５４ 桟
５５ ベルトコンベヤ
６０ 段ボール箱の搬送装置
６１ ローラーコンベヤ
６２ ローラーコンベヤガイド
７０ 物品供給装置
７１ ベルトコンベヤ
７２ サイドガイド
７３ 撮像装置
７４ ストッパ
７５ エア式駆動装置
７６ 吸着用台座
８０ 不良品回収部
８１ 排出シュート
Ａ 仮想軸、旋回の軸
α 一対の板状部材の開き角
ｈ0 物品の表面における凸部又は膨出部の高さ
ｈ1 板状部材の厚さ
ｈ2 板状部材からのバキュームパッドの高さ
ｈ3 開状態における対向する板状部材の距離
ｈ4 物品の厚さ
Ｌ1 板状部材同士の距離
Ｌ2 板状部材における切り欠き部の幅
Ｌ3 ロボットハンドの先端側からロボットのアーム側に延びた挟持面の長さ
Ｌ4 挟持面の幅
Ｌ5 ストッパの幅
Ｐ 重心

Claims (14)

1. ロボットアーム先端に接続されたロボットハンドであって、
   物品を着脱自在に把持する把持部を備え、
   該把持部は、開閉可能に対向する挟持面と、各挟持面に対応する吸着部を有し、ロボットハンド先端側からロボットアーム側に向かって挟持面と吸着部がこの順に設けられ、
   把持部は、ロボットアーム先端におけるロボットハンドの突出方向と平行な仮想軸を中心に旋回可能であるロボットハンド。
2. 対向する挟持面を形成する一対の板状部材が開閉可能に対向しており、該板状部材が切り欠き部を有する請求項１記載のロボットハンド。
3. 挟持面が切り欠き部の両側に設けられている請求項２記載のロボットハンド。
4. 吸着部を形成する板状部材内部のエアー流路とエアーチューブとの接続部が、板状部材のロボットアーム側に設けられている請求項２又は３記載のロボットハンド。
5. 対向する挟持面のなす角度が開閉可能に可変である請求項１〜４のいずれかに記載のロボットハンド。
6. 対向する挟持面の距離が、挟持面が対向した状態において開閉可能に可変である請求項１〜４のいずれかに記載のロボットハンド。
7. 把持部の先端側に先細りとなるテーパーが形成されている請求項１〜６のいずれかに記載のロボットハンド。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載のロボットハンドを備え、物品を所定の場所に収納する収納装置。
9. 所定の場所が箱であり、箱詰めを行う請求項８記載の収納装置。
10. 物品の表裏の一方が偏平面を有し、他方の面が突出部を有する請求項８又は９記載の収納装置。
11. ロボットハンドまたはロボットハンド周辺に撮像装置を有し、該撮像装置が撮った画像から不良品が検出された場合に、ロボットハンドが不良品を不良品回収部に排出する請求項８〜１０のいずれかに記載の収納装置。
12. 請求項１〜７のいずれかに記載のロボットハンドを用いて、偏平面を有する物品を所定の場所に収納する収納方法であって、
    ロボットハンドの対向する挟持面が開状態で、各挟持面に対応する吸着部により物品の偏平面と反対側の面を吸着し、
    開状態の挟持面を閉状態にすることにより物品の偏平面同士を合わせ、
    偏平な面同士を合わせた２個の物品を所定の場所に入れ、吸着を解除する収納方法。
13. 物品の表裏の一方が偏平面を有し、他方の面が突出部を有する請求項１２記載の収納方法。
14. 所定の場所が箱である請求項１２又は１３記載の収納方法。