JP7267678B2

JP7267678B2 - 把持装置および把持装置の使用方法

Info

Publication number: JP7267678B2
Application number: JP2018047310A
Authority: JP
Inventors: 盛清松本
Original assignee: Mayekawa Manufacturing Co
Current assignee: Mayekawa Manufacturing Co
Priority date: 2018-03-14
Filing date: 2018-03-14
Publication date: 2023-05-02
Anticipated expiration: 2038-03-14
Also published as: JP2019155555A

Description

本発明は、小さな食品惣菜等の対象物を把持するための把持装置および把持装置の使用方法に関する。

従来から、小さな食品惣菜等の対象物を把持するための把持装置が知られている。このような把持装置としては、複数の爪（指）によって対象物を挟んで把持するフィンガー型グリッパや、吸着パッドによって対象物を吸着して把持する吸盤型ハンドが挙げられる（例えば、特許文献１）。

特開２０１６－２１５２８５号公報

フィンガー型グリッパでは、爪（指）の動きを精密に制御することが困難であるため、対象物を適切につかむことが非常に困難である。また、吸盤型ハンドでは、把持する際に吸引配管に対象物が詰まってしまい衛生上好ましくなく、また次工程で新たに対象物を把持する際に適切に把持することができない虞がある。

本発明は、上記課題を解決するために発明されたものであり、衛生的で対象物を適切に把持することのできる把持装置および把持装置の使用方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明に係る把持装置は、対象物を把持する。把持装置は、対象物が載置される載置面から離間する向きに凹む凹部、および前記凹部に連続し前記載置面から離間するように延在する側壁を備え、薄肉状の本体部と、少なくとも前記凹部の内方に設けられ、前記対象物に接触可能な突起部と、前記載置面から離間する向きに引くことによって、前記凹部の大きさを調整可能な調整部と、を有する。また、前記調整部は、前記凹部の頂部に固定して設けられる。また、前記調整部を前記載置面から離間する向きに引くとともに、前記本体部の前記側壁を前記載置面側に移動させることによって、前記対象物を把持する。

また、上記目的を達成する本発明に係る把持装置の使用方法は、対象物が載置される載置面から離間する向きに凹む凹部、および前記凹部に連続し前記載置面から離間するように延在する側壁を備え、薄肉状の本体部と、前記載置面から離間する向きに引くことによって、前記凹部の大きさを調整可能な調整部と、を有し、前記調整部は、前記凹部の頂部に固定して設けられる把持装置の使用方法である。また、把持装置の使用方法において、前記本体部を前記載置面に移動させて、前記本体部を前記対象物に接触させ、前記調整部を前記載置面から離間する向きに移動させるとともに前記本体部の前記側壁を前記載置面に向けて移動させることによって、前記対象物を把持する。

上述のように構成した把持装置によれば、調整部において凹部の大きさを調整することによって、突起部において適切に対象物を把持することができる。また、本体部によって機械的に把持するため衛生的である。したがって、衛生的で対象物を適切に把持することのできる把持装置を提供することができる。

また上述のように構成した把持装置の使用方法によれば、調整部を載置面から離間する向きに移動させるとともに本体部を載置面に向けて移動させることによって、凹部において適切に対象物を把持することができる。また、本体部によって機械的に把持するため衛生的である。したがって、衛生的で対象物を適切に把持することができる。

第１実施形態に係る把持装置を示す斜視図である。第１実施形態に係る把持装置を示す拡大断面図である。第１実施形態に係る把持装置を示す下面図である。第１実施形態に係る把持装置の使用方法を説明するための図であって、凹部を対象物の上方に位置させたときの様子を示す図である。第１実施形態に係る把持装置の使用方法を説明するための図であって、本体部の突起部を対象物に接触させたときの様子を示す図である。第１実施形態に係る把持装置の使用方法を説明するための図であって、把持装置が対象物を把持した状態を示す図である。図６に示す状態の下面図である。第２実施形態に係る把持装置を示す概略図である。第２実施形態に係る把持装置の使用方法を説明するための図であって、図９（Ａ）は、凹部を対象物の上方に位置させたときの様子を示す図であって、図９（Ｂ）は、本体部を対象物に接触させたときの様子を示す図であって、図９（Ｃ）は、調整部を上方に移動させるとともに本体部の側壁を下方に向けて移動させて対象物を把持したときの様子を示す図であって、図９（Ｄ）は、把持装置が対象物を把持している様子を示す図であって、図９（Ｅ）は、把持装置が対象物を移動した後の様子を示す図であって、図９（Ｆ）は、把持装置が対象物を配置する様子を示す図である。載置面に複数の対象物が隣り合うように配置されているときの把持装置が対象物を把持する様子を説明するための図であって、図１０（Ａ）は、凹部を対象物の上方に位置させたときの様子を示す図であって、図１０（Ｂ）は、調整部を上方に移動させるとともに本体部の側壁を下方に向けて移動させて対象物を把持したときの様子を示す図であって、図１０（Ｃ）は、把持装置が対象物を把持している様子を示す図である。載置面に複数の対象物が重なり合って配置されているときの把持装置が対象物を把持する様子を説明するための図であって、図１１（Ａ）は、凹部を対象物の上方に位置させたときの様子を示す図であって、図１１（Ｂ）は、調整部を上方に移動させるとともに本体部の側壁を下方に向けて移動させて対象物を把持したときの様子を示す図であって、図１１（Ｃ）は、把持装置が対象物を把持している様子を示す図である。

＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態を、図１～図７を参照しつつ説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。

図１は、第１実施形態に係る把持装置１を示す斜視図である。図２は、第１実施形態に係る把持装置１を示す拡大断面図である。図３は、第１実施形態に係る把持装置１を示す下面図である。図４～図７は、第１実施形態に係る把持装置１の使用方法を説明するための図である。

把持装置１は、食品惣菜等の対象物Ｆ（図４参照）を把持する。対象物Ｆとしては、例えば、イチゴ、トマト、卵焼き、イモ、シューマイ、からあげ等さまざまなものを挙げることができる。

把持装置１は、図１、図２に示すように、内方に空気層Ａを形成する本体部１０と、本体部１０に形成される凹部１１の大きさを調整可能な調整部２０と、凹部１１の内方および側壁１２の外方に設けられる突起部１８と、を有する。また、把持装置１は、上方が開口するように構成されている。

本明細書において、凹部１１の大きさとは、把持装置１を載置面Ｐに配置したときの凹部１１および載置面Ｐによって形成される領域Ｒ（図１参照）の大きさとして定義する。

本体部１０は、図２に示すように、略一定の厚みを備える薄肉状に形成されている。本体部１０の厚みは、特に限定されないが、例えば０．５～２ｍｍであることが好ましい。例えば、本体部１０の厚みが厚すぎると、後述するように凹部１１の大きさを大きくする際に、凹部１１が変形しにくくなる虞がある。一方、本体部１０の厚みが薄すぎると、後述するように凹部１１において対象物Ｆを把持する際に、凹部１１が形状を維持することができず、対象物Ｆを把持することができない虞がある。

本体部１０は、図１、図２に示すように、上方に凹む凹部１１と、凹部１１に連続する側壁１２と、を有する。

凹部１１は、対象物Ｆが載置される載置面Ｐ（図４参照）から離間する向き（図１の上向き）に凹むように形成されている。凹部１１の内表面には、図２に示すように、対象物Ｆを把持する突起部１８が形成されている。

凹部１１は、図３に示すように、載置面Ｐ側から視たときに、楕円形状を備えている。このように凹部１１が楕円形状を備えることによって、楕円形状の短軸方向に沿って対象物Ｆを挟んで把持する（図７参照）ことができる。したがって、短軸方向の幅狭部を用いて対象物Ｆを把持することで、円周の長さが同じである略真円形状を備える凹部と比較して、様々なサイズの対象物Ｆを把持することができ、把持装置１としての汎用性が向上する。

例えば、凹部１１の大きさが対象物Ｆよりも小さすぎると、後述するように突起部１８を対象物Ｆに接触させる際に、対象物Ｆが凹部１１を拡大する力が大きくなる。この結果、当該力は反力として対象物Ｆに作用して、対象物Ｆを変形または傷つけてしまう虞がある。一方、凹部１１の大きさが、対象物Ｆよりも大きすぎると、後述するように突起部１８によって対象物Ｆを把持する際に、対象物Ｆが突起部１８に接触しなくなるため、対象物Ｆを把持することができなくなる。以上から、上記の不具合が発生しないように、対象物Ｆに対する凹部１１の大きさを設定することが好ましい。

側壁１２は、凹部１１に連続して形成される。また、側壁１２は、境界部１５を始点にして、載置面Ｐから離間する向き（図１の上向き）に向けて延在する。側壁１２は、載置面Ｐから離れるにつれて、すなわち上方に向けて、径が大きくなるようにテーパ形状に構成されている。

鉛直方向からの傾斜角度として定義される側壁１２のテーパ角度θは、特に限定されないが、例えば、２０～３０度であることが好ましい。テーパ角度θをこのような角度にすることによって、後述するように凹部１１の大きさを大きくする際に、適切な把持力を得ることができる。

また、側壁１２の内方には、空気層Ａが形成されている。例えば、側壁１２の内方に液体（例えば水）が充填されている場合、本体部１０が意図せず破損した場合に、液体が対象物Ｆに飛散する可能性があり、衛生面において好ましくない。これに対して、第１実施形態に係る把持装置１によれば、側壁１２の内方には空気層Ａが形成されているため、本体部１０が意図せず破損した場合であっても、液体が対象物Ｆに飛散する可能性がないため、衛生面において好ましい。

側壁１２は、図１の上方から視たときに、略真円形状を備えている。

本体部１０を構成する材料は、特に限定されないが、例えば、シリコンゴム、テフロン（登録商標）ゴム等を用いることができる。このような材料は、耐熱性、耐寒性、耐オゾン性、電気特性（絶縁性）に優れており、また生理的に不活性であることから、本体部１０を構成する材料として好ましい。また、本体部１０として柔軟性に富むこのような材料を用いることによって、図６に示すように、凹部１１は対象物Ｆの外径に沿って凹んで、対象物Ｆを包み込むように適切に把持することができる。

突起部１８は、図１～図３に示すように、凹部１１の内方および側壁１２の外方において、鉛直方向に沿って複数設けられている。突起部１８は、図３に示すように、楕円形状に形成されている凹部１１の長軸方向（図３の上下方向）に沿って延在して形成されている。

このように突起部１８が凹部１１の内方に設けられていることによって、突起部１８の対象物Ｆに対する当接力（接触力）が向上し、結果的に把持装置１の把持力が向上する。

本実施形態において突起部１８は、本体部１０と一体的に構成されている。突起部１８が本体部１０と一体的に構成されていることによって、突起部１８が離脱する虞がなく、さらに製造が容易である。なお、突起部は、本体部と別体として構成されていてもよい。

調整部２０は、凹部１１の大きさを調整可能に構成されている。調整部２０は、凹部１１の載置面Ｐ側に対する反対側（図１の上側）において、凹部１１に固定されている。調整部２０の凹部１１に対する固定方法は、特に限定されないが、例えば接着剤による接着である。この構成によれば、調整部２０が上方に移動することによって、凹部１１の大きさが大きくなり、調整部２０が下方に移動することによって、凹部１１の大きさが小さくなる。

調整部２０を構成する材料は、特に限定されないが、シリコン等を用いることができる。

次に、図４～図７を参照して、第１実施形態に係る把持装置１の使用方法について説明する。第１実施形態では、把持装置１を手動で使用する場合を例に挙げて説明する。

まず、使用者は、図４に示すように、載置面Ｐに対象物Ｆが載置された状態で、把持装置１の凹部１１を対象物Ｆの上方に位置させる。

次に、使用者は、図５に示すように、本体部１０を載置面Ｐに向けて移動させて、本体部１０の突起部１８を対象物Ｆに接触させる。

次に、使用者は、図６に示すように、調整部２０を上方に移動させるとともに、本体部１０の側壁１２を下降させることによって、凹部１１の大きさを大きくして、凹部１１の突起部１８により対象物Ｆを巻き込むように把持する。

次に、使用者は、調整部２０の本体部１０に対する相対的な高さを維持したまま、把持装置１を上方に移動させる。このとき、図６、図７に示すように、突起部１８において、上方に向けて摩擦力Ｆ１が発生するとともに、対象物Ｆに対して押圧力Ｆ２が発生することによって、突起部１８は対象物Ｆを把持することができる。

次に、使用者は、把持装置１を所望の場所に移動させた後、調整部２０の本体部１０に対する相対的な高さを維持したまま、把持装置１を下降させる。そして、使用者は、調整部２０を本体部１０に対して下降させ、凹部１１の大きさを小さくして、対象物Ｆを所望の位置に配置する。

以上説明したように、第１実施形態に係る把持装置１は、対象物Ｆを把持する。把持装置１は、対象物Ｆが載置される載置面Ｐから離間する向きに凹む凹部１１、および凹部１１に連続し載置面Ｐから離間するように延在する側壁１２を備え、薄肉状の本体部１０と、凹部１１の内方に設けられ、対象物Ｆに接触可能な突起部１８と、凹部１１の大きさを調整可能な調整部２０と、を有する。このように構成された把持装置１によれば、調整部２０において凹部１１の大きさを調整することによって、突起部１８において適切に対象物Ｆを把持することができる。また、本体部１０によって機械的に把持するため衛生的である。したがって、衛生的で対象物Ｆを適切に把持することのできる把持装置１を提供することができる。

また、凹部１１は、載置面Ｐから視たときに、楕円形状である。このように構成された把持装置１によれば、楕円形状の短軸方向に沿って対象物Ｆを挟んで把持する（図７参照）ことができる。したがって、短軸方向の幅狭部を用いて対象物Ｆを把持することで、円周の長さが同じである略真円形状を備える凹部と比較して、様々なサイズの対象物Ｆを把持することができ、把持装置１としての汎用性が向上する。

また、突起部１８は、凹部１１の長軸方向に沿って延在している。このように構成された把持装置１によれば、短軸方向の幅狭部に突起部１８が形成されることになるため、好適に対象物Ｆを把持することができる。

＜第２実施形態＞
次に、図８、図９を参照して、第２実施形態に係る把持装置２の構成および使用方法について説明する。図８は、第２実施形態に係る把持装置２を示す概略図である。図９は、第２実施形態に係る把持装置２の使用方法を説明するための図である。図８、図９では理解の容易のため、本体部１０を断面図にて示し、それ以外の構成は正面図にて示す。

第２実施形態に係る把持装置２は、上述した実施形態に係る把持装置１と比較して、本体部１０および調整部２０を自動的に操作する点が異なる。以下、第２実施形態に係る把持装置２の構成について説明する。

把持装置２は、図８に示すように、本体部１０と、突起部１８と、調整部２０と、本体部１０および調整部２０を水平方向および上下方向に移動させる移動部３０と、調整部２０を上下方向に移動させる昇降シリンダ４０と、を有する。

本体部１０はその上方において、フランジ５０に固定されている。

移動部３０は、水平方向に移動可能な第１移動部３１と、上下方向に移動可能な第２移動部３２と、を有する。移動部３０は、第１接続部５１を介して、昇降シリンダ４０と接続されている。

昇降シリンダ４０は、固定部４１と、固定部４１に対して相対的にスライド可能なスライド部４２と、を有する。固定部４１は、第２接続部５２を介して、フランジ５０と接続されている。スライド部４２の下端は、調整部２０と固定されている。

このように構成された把持装置２によれば、第１移動部３１がロボット本体機構（不図示）によって水平方向に移動することによって、本体部１０および調整部２０は水平方向に移動する。また、第２移動部３２が第１移動部３１に対して相対的に上下方向に移動することによって、本体部１０および調整部２０は上下方向に移動する。さらに、昇降シリンダ４０において、スライド部４２が固定部４１に対して相対的に上方に移動することによって、調整部２０が上方に移動し、凹部１１の大きさを大きくする。

次に、図９（Ａ）～図９（Ｆ）を参照して、第２実施形態に係る把持装置２の使用方法について説明する。

まず、３Ｄカメラ（不図示）によって、載置面Ｐに載置されている対象物Ｆの位置を確認する。

次に、図９（Ａ）に示すように、移動部３０の第１移動部３１によって、本体部１０および調整部２０を対象物Ｆの上方に位置させる。

次に、図９（Ｂ）に示すように、移動部３０の第２移動部３２によって、本体部１０および調整部２０を対象物Ｆに向けて下降させて、凹部１１を対象物Ｆに接触させる。

次に、図９（Ｃ）に示すように、昇降シリンダ４０のスライド部４２を固定部４１に対して上方にスライドさせて、調整部２０を上方に移動させるとともに、移動部３０の第２移動部３２によって本体部１０の側壁１２を下降させることによって、凹部１１で対象物Ｆを把持する。

次に、図９（Ｄ）に示すように、移動部３０および昇降シリンダ４０によって、調整部２０の本体部１０に対する相対的な高さを維持したまま、把持装置１を上方に移動させる。このとき、上述したように摩擦力Ｆ１および押圧力Ｆ２（図６参照）によって、突起部１８は対象物Ｆを把持する。

次に、図９（Ｅ）に示すように、移動部３０の第１移動部３１によって、把持装置２を所望の場所に移動させた後、調整部２０の本体部１０に対する相対的な高さを維持したまま、把持装置２を下降させる。

次に、図９（Ｆ）に示すように、昇降シリンダ４０によって、調整部２０を本体部１０に対して下降させ、凹部１１の大きさを小さくして、対象物Ｆを所望の位置に配置する。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内で種々改変することができる。

例えば、上述した実施形態では、調整部は、本体部と別体として構成されていた。しかしながら、調整部は本体部と一体的に構成されていてもよい。

また、上述した実施形態では、載置面に１つの対象物が載置されている際の把持装置の使用方法について説明した。しかしながら、把持装置は、図１０に示すように、載置面に複数の対象物が隣り合うように配置されている場合にも、適切に適用することができる。このとき、図１０（Ｂ）に示すように、把持装置１を下降させることによって、側壁１２が、把持すべき対象物Ｆに隣り合う対象物Ｆを外方に押しのけて（図１０（Ｂ）矢印参照）、把持すべき対象物Ｆを適切に把持することができる。さらに、把持装置は、図１１に示すように、載置面Ｐに複数の対象物Ｆが重なり合って配置されている場合にも適切に適用することができる。このとき、３Ｄカメラは、本体部１０から複数の対象物Ｆまでの距離をそれぞれ測定する。そして、３Ｄカメラによって測定した距離情報に基づいて、把持装置１は、本体部１０に最も近い対象物Ｆから順に把持する。

また、上述した実施形態では、凹部１１は、載置面Ｐから視たときに、楕円形状であった。しかしながら、凹部はこれに限定されず、例えば、略真円形状や矩形状等であってもよい。なお、凹部が載置面Ｐから視たときに略真円形状である場合、凹部の大きさに対して対象物Ｆの大きさが略一致すると、周方向の全周に亘って対象物Ｆを把持するため、把持力が向上する。さらに、凹部が載置面Ｐから視たときに略真円形状である場合、図１１に示すように複数の対象物Ｆが隣接して配置されている際、楕円形状の長軸よりも真円形状の径が小さくなるため、好適に対象物Ｆを把持することができる。

また、上述した実施形態では、側壁１２は、上方から視たときに、略真円形状を備えていた。しかしながら、側壁はこれに限定されず、例えば、楕円形状や矩形状等であってもよい。

また、上述した実施形態では、突起部１８は、凹部１１の長軸方向に沿って延在していたが、突起部は、凹部１１の周方向に沿って全周延在して設けられていてもよい。

また、上述した実施形態では、調整部は凹部に固定されていた。しかしながら、凹部の大きさを調整可能である限りにおいて、調整部の構成は特に限定されない。

また、上述した実施形態では、把持装置は、上方が開口するように構成されていた。しかしながら、把持装置は上方が閉じるように構成されていてもよい。

また、上述した実施形態では、把持装置が把持する対象物として、食品惣菜等を例に挙げた。しかしながら、把持装置が把持する対象物は、食品惣菜等に限定されず、機械部品等であってもよい。

１、２把持装置、
１０本体部、
１１凹部、
１２側壁、
１８突起部、
２０調整部、
Ａ空気層、
Ｆ対象物、
Ｐ載置面。

Claims

対象物を把持する把持装置であって、
前記対象物が載置される載置面から離間する向きに凹む凹部、および前記凹部に連続し前記載置面から離間するように延在する側壁を備え、薄肉状の本体部と、
少なくとも前記凹部の内方に設けられ、前記対象物に接触可能な突起部と、
前記載置面から離間する向きに引くことによって、前記凹部の大きさを調整可能な調整部と、を有し、
前記調整部は、前記凹部の頂部に固定して設けられ、
前記調整部を前記載置面から離間する向きに引くとともに、前記本体部の前記側壁を前記載置面側に移動させることによって、前記対象物を把持する把持装置。
前記凹部は、前記載置面から視たときに、円形状である請求項１に記載の把持装置。
前記突起部は、前記凹部の周方向に沿って設けられる請求項１または２に記載の把持装置。
対象物が載置される載置面から離間する向きに凹む凹部、および前記凹部に連続し前記載置面から離間するように延在する側壁を備え、薄肉状の本体部と、
前記載置面から離間する向きに引くことによって、前記凹部の大きさを調整可能な調整部と、を有し、前記調整部は、前記凹部の頂部に固定して設けられる把持装置の使用方法であって、
前記本体部を前記載置面に向けて移動させて、前記本体部を前記対象物に接触させ、
前記調整部を前記載置面から離間する向きに移動させるとともに前記本体部の前記側壁を前記載置面に向けて移動させることによって、前記対象物を把持する、把持装置の使用方法。
前記凹部の内方に設けられる突起部を前記対象物に接触させることによって前記対象物を把持する、請求項４に記載の把持装置の使用方法。