JP7478415B2 - 物品把持装置 - Google Patents

Description

本発明は、物品把持装置に関する。

従来、特許文献１（特開２０１７―３０８３４号公報）に開示されるように、把持部材によって物品を挟み込んだり吸着したりすることで物品を把持する装置が知られている。

このような装置を用いて、刻みネギ及び麺等の互いに絡まりやすい物品を所定量把持しようとする場合、物品の状態によっては安定的な把持が難しいことがある。例えば、把持部材によって把持された物品に余分な物品が付着したり、把持の際に把持部材の先端が物品を押し退けたりすることがある。

本発明の目的は、物品を安定的に把持することができる物品把持装置を提供することである。

本発明の第１観点に係る物品把持装置は、状態変更部材と、把持部材とを備える。状態変更部材は、複数の物品の群である物品群の状態を変更する。把持部材は、状態変更部材によって状態が変更された物品群から、物品を把持する。

この物品把持装置は、物品を把持しやすいように物品群の状態を変更することで、物品を安定的に把持することができる。

本発明の第２観点に係る物品把持装置は、第１観点に係る物品把持装置であって、状態変更部材は、周囲よりも盛り上がっている凸部が形成されるように物品群の形状を変更する。

本発明の第３観点に係る物品把持装置は、第２観点に係る物品把持装置であって、把持部材は、物品群の凸部から、物品を把持する。

本発明の第４観点に係る物品把持装置は、第１乃至第３観点のいずれか１つに係る物品把持装置であって、状態変更部材は、物品群における物品の密度を変更する。

本発明の第５観点に係る物品把持装置は、第１乃至第３観点のいずれか１つに係る物品把持装置であって、状態変更部材は、物品群における物品の間の隙間の寸法を変更する。

本発明の第６観点に係る物品把持装置は、第１乃至第５観点のいずれか１つに係る物品把持装置であって、状態変更部材は、物品群に横から当たった後に上方に移動することで、物品群の状態を変更する。

本発明の第７観点に係る物品把持装置は、第１乃至第５観点のいずれか１つに係る物品把持装置であって、状態変更部材は、物品群の少なくとも一部を持ち上げた後に降ろすことで、物品群の状態を変更する。

本発明の第８観点に係る物品把持装置は、第１乃至第７観点のいずれか１つに係る物品把持装置であって、状態変更部材は、物品群を挟んで対称的な動作を行う一対の部材を有する。

本発明の第９観点に係る物品把持装置は、第１乃至第８観点のいずれか１つに係る物品把持装置であって、物品群が載せられる載置部材と、載置部材を振動させる振動機構とをさらに備える。

本発明の第１０観点に係る物品把持装置は、第１乃至第９観点のいずれか１つに係る物品把持装置であって、押し付け部材をさらに備える。押し付け部材は、載置部材に載せられている物品群を所定の方向に押して移動させる。

本発明に係る物品把持装置は、物品を安定的に把持することができる。

実施形態に係る物品把持装置１００の概略上面図である。 容器移動機構１４が第１位置にある場合の物品把持装置１００の概略側面図である。 容器移動機構１４が第２位置にある場合の物品把持装置１００の概略側面図である。 凸部Ｂが形成されていない物品群Ａを横から見た状態を表す。 凸部Ｂが形成されている物品群Ａを横から見た状態を表す。 状態変更部材２０の動作を示す図である。 把持部材３０の動作を示す図である。 状態変更部材２０によって物品群Ａの状態を変更しない場合の問題点を説明するための図である。 変形例Ａにおける把持部材１３０の概略側面図である。 変形例Ａにおける把持部材１３０の動作を示す図である。 変形例Ａにおいて、状態変更部材２０によって物品群Ａの状態を変更しない場合の問題点を説明するための図である。 変形例Ｃにおいて、押し付け部材４０の動作を示す図である。

本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。以下に説明される実施形態は、本発明の具体例の一つであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

（１）物品把持装置１００の全体構成
物品把持装置１００は、所定の場所に載置されている物品を把持して、把持した物品を別の所定の場所に載置する。物品把持装置１００は、複数の物品の群（集まり）である物品群から、所定量の物品を把持する。例えば、物品が刻みネギである場合、物品群は、複数の刻みネギ片からなる塊であり、物品が麺である場合、物品群は、複数本の麺からなる塊である。物品が、刻みネギ及び麺等の互いに絡まりやすい食材である場合、物品把持装置１００は、複数の物品が互いに絡まりあった状態の物品群から、所定量の物品を把持する。本実施形態では、物品は、刻みネギ及び麺等の互いに絡まりやすい食材である。

図１に示されるように、物品把持装置１００は、主として、載置部材１０と、状態変更部材２０と、把持部材３０と、制御部（図示せず）とを備える。載置部材１０は、物品把持装置１００が把持する対象である物品からなる物品群Ａが載せられる部材である。状態変更部材２０は、載置部材１０に載せられている物品群Ａの状態を変更する。把持部材３０は、状態変更部材２０によって状態が変更された物品群Ａから、所定量の物品を把持する。

（２）物品把持装置１００の詳細な構成
（２－１）載置部材１０
載置部材１０は、主として、載置容器１２と、容器移動機構１４とを有する。載置容器１２は、物品群Ａが載せられる容器である。載置容器１２には、所定量の複数の物品からなる物品群Ａが予め載せられている。容器移動機構１４は、載置容器１２を所定の経路に沿って往復移動させるための機構である。容器移動機構１４は、例えば、モータの駆動力によって、載置容器１２をレールに沿ってスライドさせる。

本実施形態では、図１に示されるように、載置容器１２は、容器移動機構１４によって、図２に示される第１位置と、図３に示される第２位置との間を往復する。載置容器１２が第１位置にある場合、載置容器１２は、状態変更部材２０の下方に位置する。載置容器１２が第２位置にある場合、載置容器１２は、把持部材３０の下方に位置する。

（２－２）状態変更部材２０
状態変更部材２０は、第１位置にある載置容器１２に載せられている物品群Ａの状態を変更する。物品群Ａの状態とは、例えば、物品群Ａの形状である。本実施形態では、状態変更部材２０は、周囲よりも盛り上がっている凸部Ｂが形成されるように物品群Ａの形状を変更する。具体的には、状態変更部材２０は、図４に示される状態から、図５に示される状態になるように、物品群Ａの形状を変更して、物品群Ａの状態を変更する。図４に示される状態では、物品群Ａには凸部Ｂが形成されておらず、物品群Ａの上面は、ほぼ平らに均されている。図５に示される状態では、物品群Ａには凸部Ｂが形成されており、凸部Ｂの頂部は、図４に示される物品群Ａの上面よりも高い位置にある。状態変更部材２０が、載置容器１２に載せられている物品群Ａの状態を変更した後、容器移動機構１４は、載置容器１２を第１位置から第２位置に移動させる。

図６（Ａ）～図６（Ｄ）に示されるように、状態変更部材２０は、物品群Ａを挟んで対称的な動作を行う一対のほぐし部材２２を有する。ほぐし部材２２は、物品群Ａの一部を一時的に絡み取ることができる形状を有している。ほぐし部材２２は、例えば、図２及び図３に示されるように、先端部が分岐しているフォーク形状を有している。一対のほぐし部材２２の先端部は、互いに近付くように湾曲している形状を有している。

（２－３）把持部材３０
把持部材３０は、第２位置にある載置容器１２に載せられている物品群Ａから、物品群Ａに含まれている所定量の物品を把持する。具体的には、把持部材３０は、状態変更部材２０によって形成された凸部Ｂから、物品を把持する。

図７（Ａ）～図７（Ｅ）に示されるように、把持部材３０は、鉛直方向に延びている複数の爪３２を有する。爪３２の先端は、尖っていることが好ましい。把持部材３０は、爪３２間の距離（爪間距離）を調整するための機構を有する。把持部材３０は、第１状態と第２状態とを切り替えることができる。第１状態の爪間距離は、第２状態の爪間距離よりも長い。複数の爪３２に囲まれた空間は、把持部材３０によって把持される物品が挟み込まれる物品貯留空間３４である。第１状態の物品貯留空間３４は、第２状態の物品貯留空間３４よりも大きい。

（２－４）制御部
制御部は、物品把持装置１００の本体フレーム内に配置されるコンピュータである。制御部は、主として、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよび補助記憶装置（ＨＤＤおよびＳＳＤ等）を有する。制御部は、載置部材１０、状態変更部材２０及び把持部材３０の動作を制御する。

（３）状態変更部材２０の動作
状態変更部材２０が物品群Ａの状態を変更する動作について説明する。

最初に、図６（Ａ）に示されるように、状態変更部材２０は、一対のほぐし部材２２を下降させて、第１位置にある載置容器１２に載せられている物品群Ａの両側まで、一対のほぐし部材２２を移動させる。このとき、一対のほぐし部材２２の間隔は、物品群Ａの寸法程度であるか、物品群Ａの寸法よりも大きい。

次に、図６（Ｂ）に示されるように、状態変更部材２０は、一対のほぐし部材２２の間隔を小さくして、一対のほぐし部材２２を横から物品群Ａに当てる。一対のほぐし部材２２が物品群Ａの両側部に当たると、物品群Ａは、一対のほぐし部材２２によって挟まれる。これにより、物品群Ａの寸法が小さくなる。このとき、ほぐし部材２２の先端部が、物品群Ａに差し込まれて、ほぐし部材２２の先端部に、物品群Ａに含まれる一部の物品が引っ掛かる。

次に、図６（Ｃ）に示されるように、状態変更部材２０は、一対のほぐし部材２２を、物品群Ａに当たった状態で上方に移動させる。このとき、一対のほぐし部材２２に物品群Ａが挟まれた状態で、ほぐし部材２２の先端部に、物品群Ａに含まれる一部の物品が引っ掛かっている。そのため、物品群Ａの物品が互いに絡まりあっている場合、一対のほぐし部材２２が上方に移動することで、ほぐし部材２２の先端部に引っ掛かっている物品と共に、当該物品と絡まりあっている他の物品が上方に移動する。これにより、一対のほぐし部材２２によって、物品群Ａの一部の物品が持ち上げられる。

その後、図６（Ｄ）に示されるように、一対のほぐし部材２２によって持ち上げられた物品は、重力によって、一対のほぐし部材２２の間から載置容器１２に徐々に落下する。物品が載置容器１２に落下すると、その衝撃で物品群Ａの一部が崩れ、図５に示されるように、周囲よりも盛り上がっている凸部Ｂが形成される。

これにより、状態変更部材２０は、物品群Ａの少なくとも一部の物品を持ち上げた後に降ろすことで、凸部Ｂが形成されるように物品群Ａの形状を変更して、物品群Ａの状態を変更する。具体的には、状態変更部材２０は、物品群Ａにおける物品の密度、又は、物品群Ａにおける物品の間の隙間の寸法を変更することで、物品群Ａをほぐして、物品群Ａの状態を変更する。本実施形態では、状態変更部材２０は、物品群Ａにおける物品の密度（平均密度）が小さくなるように、又は、物品群Ａにおける物品の間の隙間の寸法（平均寸法）が大きくなるように、物品群Ａをほぐす。

（４）把持部材３０の動作
把持部材３０が物品を把持する動作について説明する。把持部材３０は、状態変更部材２０によって凸部Ｂが形成された物品群Ａから、物品を把持する。

最初に、図７（Ａ）に示されるように、把持部材３０は、第１状態の複数の爪３２を下降させて、第２位置にある載置容器１２に載せられている物品群Ａに複数の爪３２を差し込む。具体的には、把持部材３０は、凸部Ｂの頂部付近において、鉛直方向上方から物品群Ａに複数の爪３２を差し込む。これにより、複数の爪３２に囲まれた物品貯留空間３４に、物品群Ａの物品が入り込む。

次に、図７（Ｂ）に示されるように、把持部材３０は、複数の爪３２を第１状態から第２状態に切り替える。これにより、物品貯留空間３４は小さくなるので、物品貯留空間３４の物品Ｃは、複数の爪３２によって挟み込まれて把持される。

次に、図７（Ｃ）に示されるように、把持部材３０は、物品Ｃを把持した複数の爪３２を上昇させる。これにより、複数の爪３２に把持されている物品Ｃは、載置容器１２に載せられている物品群Ａから分離される。その後、容器移動機構１４は、載置容器１２を第２位置から第１位置に移動させる。

次に、図７（Ｄ）に示されるように、把持部材３０は、物品Ｃを把持した状態で、複数の爪３２を下降させる。把持部材３０の下方には、把持した物品Ｃを載置するための包装容器５０が予め置かれている。把持部材３０は、複数の爪３２を包装容器５０の近傍まで下降させた後、複数の爪３２を第２状態から第１状態に切り替える。これにより、物品貯留空間３４は大きくなるので、物品貯留空間３４の物品Ｃは、複数の爪３２によって挟み込まれなくなり、複数の爪３２によって把持されなくなる。そのため、図７（Ｅ）に示されるように、把持部材３０によって把持されていた物品Ｃは、重力によって、物品貯留空間３４から落下して包装容器５０の中に載置される。その後、把持部材３０は、複数の爪３２を上昇させて、容器移動機構１４は、載置容器１２を第１位置から第２位置に移動させる。

（５）特徴
物品把持装置１００によって把持される物品が、刻みネギ及び麺等の、互いに絡まりやすいものである場合、次に説明する問題が起こる場合がある。例えば、図８に示されるように、把持部材３０が複数の爪３２を物品群Ａに差し込もうとすると、物品群Ａの物品が互いに絡まりあっていることにより、複数の爪３２の先端部によって物品群Ａが押し退けられるおそれがある。また、把持部材３０が物品群Ａから物品を把持することで、物品群Ａから所定量の物品が取り除かれても、物品群Ａの物品が互いに絡まりあっていることにより、物品群Ａの上面が均されず、物品群Ａに窪みが形成されるおそれがある。物品群Ａに窪みが形成されている場合、把持部材３０が、複数の爪３２を物品群Ａに差し込もうとする際に、複数の爪３２の先端部が物品群Ａの窪みに入り、物品とほとんど接触しなくなるおそれがある。これらの問題が発生すると、複数の爪３２によって所定量の物品が把持されなくなるおそれがある。特に、物品群Ａの物品の絡まりが強いほど、このような問題が発生しやすくなり、把持部材３０が物品群Ａから物品を把持する際に、物品貯留空間３４に所定量の物品が入らなくなる可能性が高い。

本実施形態の物品把持装置１００は、状態変更部材２０によって凸部Ｂが形成されるように物品群Ａの形状を変化させることで、把持部材３０が物品群Ａから物品を把持する際に、物品貯留空間３４に物品が入りやすいようにする。具体的には、状態変更部材２０は、一対のほぐし部材２２で物品群Ａを軽く挟み込んだ状態で持ち上げて徐々に落下させることで、物品群Ａに凸部Ｂが形成されるように、物品群Ａの状態を変更する。そのため、物品群Ａにおける物品の密度が小さくなり、又は、物品群Ａにおける物品の間の隙間が大きくなるので、把持部材３０の複数の爪３２が物品群Ａに差し込まれやすくなる。また、図７（Ａ）に示されるように、把持部材３０が、凸部Ｂの上方から物品群Ａに複数の爪３２を差し込むことにより、物品貯留空間３４に、物品群Ａの物品が入り込みやすくなる。そのため、把持部材３０は、複数の爪３２によって所定量の物品を把持することができる。

従って、物品把持装置１００は、互いに絡まりやすい物品を安定的に把持することができる。これにより、物品把持装置１００は、載置容器１２から所定量の物品を把持して、包装容器５０に安定的に載置することができる。

（６）変形例
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、本発明には、次に説明する変形例の少なくとも１つを適用することができる。

（６－１）変形例Ａ
把持部材３０は、複数の爪３２で物品を挟み込んで把持する代わりに、物品を吸着して把持してもよい。次に、物品群Ａの物品を吸着把持する把持部材１３０の構成及び動作について説明する。図９に示されるように、把持部材１３０は、主として、吸入空間１３２と、物品貯留空間１３４と、吸着部材１３６とを有する。吸入空間１３２は、エアポンプ等によって空気が吸引される空間である。物品貯留空間１３４は、把持部材３０によって把持される物品が一時的に貯留される空間である。吸着部材１３６は、吸入空間１３２と物品貯留空間１３４とを仕切り、孔を有する板状部材である。吸着部材１３６の孔は、吸入空間１３２に空気が吸引される力によって物品が容易に通過できない寸法を有する。物品貯留空間１３４から吸入空間１３２への空気の吸引が開始されると、物品貯留空間１３４の物品が吸着部材１３６に吸着される。これにより、把持部材１３０は、物品を吸着把持することができる。

凸部Ｂが形成された物品群Ａから把持部材１３０が物品を吸着把持する動作について説明する。

最初に、図１０（Ａ）に示されるように、把持部材１３０は、第２位置にある載置容器１２に載せられている物品群Ａの凸部Ｂが物品貯留空間１３４に入るように、自身を下降させる。これにより、物品貯留空間１３４に、物品群Ａの物品が入る。

次に、図１０（Ｂ）に示されるように、把持部材１３０は、物品貯留空間１３４から吸入空間１３２に吸引される空気によって、物品貯留空間１３４の物品Ｃを吸着部材１３６に吸着させる。これにより、物品貯留空間１３４の物品Ｃは、把持部材１３０によって把持される。

次に、図１０（Ｃ）に示されるように、把持部材１３０は、物品Ｃを把持した状態で、自身を上昇させる。これにより、把持部材１３０によって把持されている物品Ｃは、載置容器１２に載せられている物品群Ａから分離される。その後、容器移動機構１４は、載置容器１２を第２位置から第１位置に移動させる。

次に、図１０（Ｄ）に示されるように、把持部材１３０は、物品Ｃを把持した状態で、自身を包装容器５０の近傍まで下降させる。把持部材１３０の下方には、把持した物品Ｃを載置するための包装容器５０が予め置かれている。その後、把持部材１３０は、物品貯留空間１３４から吸入空間１３２への空気の吸引を停止させる。これにより、物品貯留空間１３４の物品Ｃは、把持部材１３０によって把持されなくなる。そのため、図１０（Ｅ）に示されるように、把持部材１３０によって把持された物品Ｃは、重力によって、物品貯留空間１３４から落下して包装容器５０の中に載置される。その後、把持部材１３０は、自身を上昇させて、容器移動機構１４は、載置容器１２を第１位置から第２位置に移動させる。

図１１に示されるように、凸部Ｂが形成されていない物品群Ａから把持部材１３０が物品を吸着把持しようとすると、把持部材１３０の先端部によって物品群Ａが押し退けられるおそれがある。そのため、物品貯留空間１３４に、物品群Ａの物品が入りにくくなり、把持部材１３０によって物品が吸着把持されにくくなる。

本変形例では、物品把持装置１００は、把持部材１３０が物品群Ａから物品を把持する際に、物品貯留空間１３４に物品が入りやすいようにすることで、互いに絡まりやすい物品を安定的に把持することができる。

（６－２）変形例Ｂ
物品把持装置１００は、載置部材１０を振動させる振動機構（図示せず）をさらに備えてもよい。振動機構は、載置容器１２を水平方向に振動させることで、載置容器１２に載置されている物品群Ａを均す。物品把持装置１００の把持部材３０が、載置容器１２に載置されている物品群Ａから物品を把持して取り除いた後、載置容器１２に載置されている物品群Ａには、物品が取り除かれた位置に窪みが形成されやすい。この窪みによって、次に把持部材３０が物品群Ａから物品を把持する際に、物品貯留空間３４に物品が入りにくくなるおそれがある。そのため、振動機構によって、物品群Ａの上面を均して、物品群Ａに形成された窪みを小さくするか無くすことで、次に把持部材３０が物品群Ａから物品を把持する際に、物品貯留空間３４に物品が入りやすくなる。

（６－３）変形例Ｃ
図１２に示されるように、物品把持装置１００は、押し付け部材４０をさらに備えてもよい。例えば、押し付け部材４０は、図１２の矢印の方向に沿って、載置部材１０の載置容器１２に載せられている物品群Ａを所定の方向に押して移動させる。具体的には、押し付け部材４０は、載置容器１２の周囲の側壁１２ａに向かって物品群Ａを押し付ける。これにより、物品群Ａが水平方向に圧縮されて、物品群Ａに凸部Ｂが形成されやすくなる。そのため、次に把持部材３０が物品群Ａから物品を把持する際に、物品貯留空間３４に物品が入りやすくなる。

本変形例では、物品把持装置１００は、状態変更部材２０として、一対のほぐし部材２２の代わりに、押し付け部材４０のみを有してもよい。この場合、例えば、状態変更部材２０は、載置容器１２に載せられている物品群Ａを、両側から押し付ける一対の押し付け部材４０であってもよい。

（６－４）変形例Ｄ
状態変更部材２０は、物品群Ａにおける物品の密度、又は、物品群Ａにおける物品の間の隙間の寸法が、所定の範囲内に収まるように、物品群Ａをほぐしてもよい。この場合、所定の範囲は、物品の種類及び性質等に応じて適宜に設定される。物品の性質とは、例えば、物品の絡まりやすさである。

本変形例では、状態変更部材２０は、物品群Ａにおける物品の密度（平均密度）が大きくなるように、又は、物品群Ａにおける物品の間の隙間の寸法（平均寸法）が小さくなるように、物品群Ａをほぐしてもよい。

本発明に係る物品把持装置は、物品を安定的に把持することができる。

１０ 載置部材
２０ 状態変更部材
３０ 把持部材
４０ 押し付け部材
１００ 物品把持装置
Ａ 物品群
Ｂ 凸部

特開２０１７―３０８３４号公報

Claims (6)

1. 複数の物品の群である物品群の状態を変更する状態変更部材と、
   前記状態変更部材によって状態が変更された前記物品群から、前記物品群の少なくとも一部を把持する把持部材と、
   前記状態変更部材と前記把持部材の動作を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部が、前記状態変更部材に前記物品群の少なくとも一部を持ち上げた後に降ろす動作をさせることで、最終的に前記物品群において周囲よりも盛り上がっている凸部が形成されるようにし、その後前記把持部材が前記凸部から前記物品群の少なくとも一部を把持するように制御し、
   前記状態変更部材は、前記物品群における前記物品の密度を小さくする、
   物品把持装置。
2. 複数の物品の群である物品群の状態を変更する状態変更部材と、
   前記状態変更部材によって状態が変更された前記物品群から、前記物品群の少なくとも一部を把持する把持部材と、
   前記状態変更部材と前記把持部材の動作を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部が、前記状態変更部材に前記物品群の少なくとも一部を持ち上げた後に降ろす動作をさせることで、最終的に前記物品群において周囲よりも盛り上がっている凸部が形成されるようにし、その後前記把持部材が前記凸部から前記物品群の少なくとも一部を把持するように制御し、
   前記状態変更部材は、前記物品群における前記物品の間の隙間の寸法を大きくする、
   物品把持装置。
3. 前記状態変更部材は、前記物品群に横から当たった後に上方に移動することで、前記物品群の状態を変更する、
   請求項１又は２に記載の物品把持装置。
4. 前記状態変更部材は、前記物品群を挟んで対称的な動作を行う一対の部材を有する、
   請求項１～３のいずれか１項に記載の物品把持装置。
5. 前記物品群が載せられる載置部材と、
   前記載置部材を振動させる振動機構と、
   をさらに備える、
   請求項１～４のいずれか１項に記載の物品把持装置。
6. 前記載置部材に載せられている前記物品群を所定の方向に押して移動させる押し付け部材をさらに備える、
   請求項５に記載の物品把持装置。

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