JPWO2017017750A1 - 青果物把持具 - Google Patents

Abstract

【課題】エアを噴射することで負圧領域を生成する非接触チャックを利用し、青果物の表面に凹凸があっても安定して青果物を把持することができ、またゴミや青果物の腐敗片による目詰まりが発生することもないようにした青果物把持具を提供する。【解決手段】青果物把持具（１０）は、エアを下面の周囲から外方向に向けて噴射することにより下面中央部に負圧領域を生成する非接触チャック（１１）と、上端部（１２ａ）が非接触チャック（１１）の外周面（１１ｃ）に密着するように非接触チャック（１１）に装着され下端部（１２ｂ）が開放されたは柔軟性材質で且つ蛇腹形状の筒状体（１２）とで構成されている。

Description

本発明は、ミカン、ナス、キュウリ、イモ、ピーマンなどの青果物を把持する青果物把持具に関する。

集荷したミカンなどの青果物Ａは、選果場において図９に示すような青果物選別装置１００に投入される。青果物選別装置１００では、ベルトコンベア１１０に投入されて搬送される青果物Ａを照明装置１２０で照明しながら撮像装置１３０で撮像し、この撮像によって得られる青果物Ａの画像を処理装置１４０で処理することで、腐敗した腐敗青果物あるいは規格外の大きさや形状の規格外青果物が判別される。そして、その判別結果がロボットコントローラ１５０に送られ、そのロボットコントローラ１５０によってロボット１６０が制御されることで、腐敗青果物や規格外青果物が屈伸アーム１６１の下端部に取り付けた青果物把持具１６２によってピックアップされ、排果ボックス１７０に投入される。これにより、それらの腐敗青果物や規格外青果物が下流工程に流されないようにしている。１８０は操作部、１９０は画像確認や操作確認用のモニタである。

このロボット１６０の把持具１６２には、先端に吸着パッドを備えた真空吸着型のものが使用されている。このような真空吸着型の把持具１６２は、特許文献１〜４に示すように真空ポンプによって吸着パッド内のエアを吸引してそこに負圧を生成し、青果物を吸着するものである。

特開平０８− ０２５０９号 特開平０９−１２３０８０号 特開平１１−１６５７０８号 特開２０１２−２３２８２３号

しかしながら、エアを吸引して負圧を生成する真空吸引式の把持具１６２は、図１０（ａ）に示すように、吸着パッド１６２１を青果物Ａとの間に隙間がないように密着させる必要があり、図１０（ｂ）に示すように、青果物Ａに凹凸が存在する場合は完全に密着することができない。青果物Ａの多くは表面に凹凸が多く存在するので、必要な吸着力を得るために吸引力を高める必要がある。

また、この把持具１６２はエアを吸引するため、図１０（ｃ）に示すように、青果物Ａに付着しているゴミＢなどを吸着すると目詰まりが生じて吸着力が低下する。

また、吸着パッド１６２１は青果物Ａの一部（上部）を吸着するので、柔らかい腐敗部位を吸着すると、その腐敗部位の腐敗片を分離して吸い込むことがあり、同様に目詰まりの問題が発生する。

本発明の目的は、エアを噴射することで負圧領域を生成する非接触チャックを利用して、青果物の表面に凹凸があっても安定して青果物を把持することができ、またゴミや青果物の腐敗片による目詰まりが発生することもないようにした青果物把持具を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１にかかる発明の青果物把持具は、エアを下面の周囲から噴射することにより下面中央部に負圧領域を生成する非接触チャックと、上端部が前記非接触チャックの周囲に密着するように前記非接触チャックに装着され下端部が開放された筒状体と、で構成された青果物把持具であって、前記筒状体は上下方向の少なくとも一部の周方向が柔軟性材質で形成されていることを特徴とする。

請求項２にかかる発明は、請求項１に記載の青果物把持具において、前記筒状体は蛇腹形状であることを特徴とする。

請求項３にかかる発明は、請求項１又は２に記載の青果物把持具において、前記非接触チャックを複数個横方向に並べて組み合わせることで非接触チャック群を構成し、前記非接触チャック群の周囲に、スペーサを介してあるいは介さずに、前記筒状体の前記上端部を密着して装着したことを特徴とする。

請求項４にかかる発明は、請求項１乃至３のいずれか１つに記載の青果物把持具において、前記筒状体は、内側横断面積が、前記上端部よりも前記下端部が大きく設定されていることを特徴とする。

請求項５にかかる発明は、請求項２乃至４のいずれか１つに記載の青果物把持具において、前記筒状体は、内壁に形成される溝が上部から下部にかけて螺旋形状に連続していることを特徴とする。

請求項６にかかる発明は、請求項１乃至５のいずれか１つに記載の青果物把持具において、前記筒状体は、非通気性材質であることを特徴とする。

請求項７にかかる発明は、請求項１乃至６のいずれか１つに記載の青果物把持具において、前記非接触チャックは、圧縮エアが注入されるエア注入口が上面に形成され、下面の周囲に複数個のエア噴射口が形成され、前記エア注入口から前記各エア噴出口の間にそれぞれ内部通路が形成されていることを特徴とする。

請求項８にかかる発明は、請求項１乃至６のいずれか１つに記載の青果物把持具において、前記非接触チャックは、天面に複数の開口が形成された下端開放のカップと、モータによって前記カップ内で回転して前記開口から吸入したエアを下面周方向に噴射するファンとで構成されていることを特徴とする。

本発明の青果物把持具によれば、エアを噴射することで負圧領域を生成する非接触チャックの下面周辺が、柔軟性材質の筒状体で囲まれているので、青果物の表面に凹凸があって隙間が生じていても把持を行うことができる。また、青果物にゴミが付着していたり、腐敗部位が発生しているときであっても、それらを吸引することはなく、目詰まりが生じることもない。このため、表面に凹凸が多数あり、形状がまちまちで、敗れや穴や腐敗部位がある青果物であっても、安定して把持することが可能となる。

本発明の第１の実施例の青果物把持具の縦断面図である。 （ａ）は第１の実施例の青果物把持具の上面図、（ｂ）は下面図である。 （ａ）は第１の実施例の青果物把持具で青果物を把持した状態を示す縦断面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿った断面図である。 第１の実施例の青果物把持具でゴミ付きの青果物を把持した状態を示す縦断面図である。 第１の実施例の青果物把持具の駆動装置の説明図である。 （ａ）は本発明の第２の実施例の青果物把持具の縦断面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線断面図、（ｃ）は（ａ）のｃ−ｃ線断面図である。 本発明の第３の実施例の青果物把持具の縦断面図である。 本発明の第４の実施例の青果物把持具の縦断面図である。 青果物選別装置の構成の説明図である。 （ａ），（ｂ），（ｃ）は真空吸着型の青果物把持具で青果物を把持する場合の説明図である。

＜第１の実施例＞
図１に本発明の第１の実施例の青果物把持具１０を示す。青果物把持具１０は、円盤形状の非接触チャック１１と、その非接触チャック１１の周囲に上端部が密着するように装着された筒状体１２とで構成されている。

非接触チャック１１は、上面１１ａと下面１１ｂと外周面１１ｃを備え、上面１１ａの中央には、エアホース２０（図３〜図５）から供給される圧縮エアを注入するエア注入口１１ｄが図２（ａ）に示すように形成されている。また、下面１１ｂには、図２（ｂ）に示すように、その縁部の周方向にエア注入口１１ｄに連通するエア噴射口１１ｅが所定ピッチで離間して複数個形成されている。

この非接触チャック１１は、エア注入口１１ｄから複数のエア噴射口１１ｅに至るそれぞれの内部通路が、下面１１ｂから見て例えば反時計回り方向に湾曲して形成され、エア噴射口１１ｅが斜め下方向を向いているとき（図示せず）は、エア注入口１１ｄから圧縮エアを注入すると、エア噴射口１１ｅからエアが、図２（ｂ）に示すように、下面１１ｂから見て反時計回り方向に噴射し、筒状体１２の内壁を旋回して下方に至る。この結果、非接触チャック１１の下面１１ｂの中央部分に、サイクロン方式による負圧領域が生成される。

なお、この非接触チャック１１が、エア注入口１１ｄから複数のエア噴射口１１ｅに至るそれぞれの内部通路が放射方向に形成され、エア噴射口１１ｅが斜め下方向外側を向いているとき（図示せず）は、エア注入口１１ｄから圧縮エアを注入すると、エア噴射口１１ｅからエアが放射方向に噴射する。この結果、非接触チャック１１の下面１１ｂの中央部分に、ベルヌーイ方式による負圧領域が生成される。

筒状体１２は、ゴム等の非通気性の柔軟性材質により形成され、その上端部１２ａはリング形状であり、その内周面が非接触チャック１１の外周面１１ｃに密着している。筒状体１２の上端部１２ａ以外は、上下方向（軸方向）に沿って内面と外面の凹凸面が複数回繰り返される蛇腹形状に形成され、下端部１２ｂは開放され拡開している。

青果物把持具１０の非接触チャック１１のエア注入口１１ｄから圧縮エアを注入すると、エア噴射口１１ｅから噴射したエアが、筒状体１２の内周部を旋回しながら下端部１２ｂから外部に噴出されることによって、非接触チャック１１の下面１１ｂの中央部分に前記した負圧領域が生成される。

このため、青果物把持具１０を青果物Ａに対して下降して近接させ、筒状体１２の下端部１２ｂの内側でその青果物Ａを囲むようにすれば、その負圧領域の負圧によって、図３に示すように、青果物Ａが上方に吊り上げられる。このとき、青果物Ａは、その上部中央部分が吊り上げられ、周辺部分が噴射エアによって下方に押し下げられる形で、一部が筒状体１２の内壁に当接した状態となり、青果物把持具１０の内部に非接触チャック１１に非接触状態で把持される。

なお、非接触チャック１１は、非接触で青果物Ａを保持できるものであるが、青果物Ａの周辺に噴出エアを下方に逃がすので、その青果物Ａの最上部の一部が非接触チャック１１の下面中央に当接することもある。

以上のように、青果物Ａの周囲に凹凸があり筒状体１２との間に隙間があっても、青果物Ａは筒状体１２内に吊下げられ把持される。この吊下げ力の発揮時はエアを吸引しないため、青果物Ａの周囲にゴミなどが付着していたり、腐敗部などの柔らかい部位が存在していても、それらのゴミや腐敗片Ｂを吸い込むことはなく、図４に示すように、それらは真空領域に漂うだけとなる。このため、吸引力の低下が生じることはなく、目詰まりが発生することはない。

非接触チャック１１のエア注入口１１ｄに注入する圧縮エアを停止すれば、裏面１１ｃの中央に生成していた負圧領域は消滅するので、青果物Ａは自重によって自然落下する。同時にゴミや腐敗部片Ｂも自然落下する。

図５に青果物把持具１０を駆動する装置構成を示す。２０はエアホース、３０は圧縮エアを作成するエアコンプレッサ、４０はそのコンプレッサ３０で作成された圧縮エアの圧力を調整する減圧弁、５０はその減圧弁４０から出力する圧縮エアの青果物把持具１０への流通をオン／オフする電磁弁である。この電磁弁５０は制御装置６０により制御される。

制御装置６０によってその電磁弁５０をオンさせると、圧縮エアが青果物把持具１０に注入されることで、青果物Ａをその青果物把持具１０で把持することができる。また、その電磁弁５０をオフにすると、青果物把持具１０は把持している青果物Ａの把持を停止し、青果物は自重で落下する。

なお、筒状体１２は、その蛇腹形状を内壁に形成される溝１２ｃが上部から下部にかけて螺旋形状に連続するようにしておけば、非接触チャック１１のエア噴射口１１ｅから噴出されたエアが下方に向かって旋回する場合に、そのエアの旋回をガイドすることができる。これによって、エア噴射口１１ｅから噴出されたエアに対する抵抗成分を削減でき、非接触チャック１１の下面中央に生成される負圧を高めることができる。

＜第２の実施例＞
図６に第２の実施例の青果物把持具１０Ａを示す。本実施例の青果物把持具１０Ａは、２個の非接触チャック１１を横に並べて組み合わせて構成した非接触チャック群１１Ａと、その非接触チャック群１１Ａの外周面に２個のスペーサ１３を介在させて装着した１個の筒状体１２Ａとで構成している。筒状体１２Ａの横断面は、スペーサ１３を含む非接触チャック群１１Ａの平面形状に対応した楕円形状となっている。

このように、非接触チャック１１を２個横に並べて組み合わせた非接触チャック群１１Ａは、個々の非接触チャック１１毎に負圧領域を互いに独立して生成することができるため、青果物Ａが細長く不定の形状の場合（ナス、キュウリ、イモなど）であっても、その青果物Ａを確実に把持することができる。

非接触チャック群１１Ａを構成する非接触チャック１１の組み合わせ数は、２個に限られるものではなく、３個以上でも可能であり、数が多いほど把持力を高くすることができる。また、スペーサ１３を使用しないときは、筒状体１２Ａの平面形状は非接触チャック１１の組み合わせ形状に対応した形状となる。例えば、２個の非接触チャック１１を組み合わせる場合は、メガネ形となる。

＜第３の実施例＞
図７に第３の実施例の青果物把持具１０Ｂを示す。本実施例の青果物把持具１０Ｂは、非接触チャック１１の外周面１１ｃに対して、上側が狭く下側が広くなった筒状体１２Ｂの上端部１２ａを装着した構成である。

青果物選別場で把持すべき青果物Ａの外形のサイズはまちまちである場合が多いが、青果物把持具１０を青果物Ａのサイズに応じて取り換えると、大きな手間となる。

そこで、筒状体として、図７に示したように、上側が狭く下側が広くなった内部形状の筒状体１２Ｂを採用すると、外形サイズが小さい青果物Ａ１は筒状体１２Ａの上側内部で把持し、外形サイズが大きい青果物Ａ２は下側内部で把持することができ、いろいろなサイズの青果物Ａを１個の筒状体１２Ｂによって把持することができる。

＜第４の実施例＞
図８に第４の実施例の青果物把持具１０Ｃを示す。本実施例の青果物把持具１０Ｃは、非接触チャックとして、ファン１４１と、円筒カップ１４２と、ファン１４１を高速回転させるモータ１４３と、保護ネット１４４とで構成された非接触チャック１４を使用する。筒状体１２は図１で説明したものと同じであるが、図７で説明した筒状体１２Ｂを使用することもできる。円筒カップ１４２は、天面の周方向に複数のエア注入孔１４２ａが形成され、下面が開放されている。

ファン１４１がモータ１４３によって高速回転されると、エア注入孔１４２ａから注入されたエアがファン１４１の回転によって高速で下方周方向に噴射されることで、ファン１４１の中央下面に負圧領域が生成され、これによって吸引力が発生する。

この青果物把持具１０Ｃでは、把持すべき青果物Ａとしては、比較的軽量なピーマン等が好適である。

本実施例の青果物把持具１０Ｃは、非接触チャック１４自体で高速エアを作成して負圧領域を生成するので、実際の使用に当たっては、エアホース２０、コンプレッサ３０、減圧弁４０、電磁弁５０などが必要ない利点がある。

＜その他の実施例＞
以上説明した非接触チャック１１は平面形状が円形であり、非接触チャック１４も円筒カップ１４２を用いた円形であったが、非接触チャックの平面形状は円形に限られるものではなく、楕円形状、あるいは三角形状や四角形状などの多角形状であってもよい。この例では、筒状体１２，１２Ａ，１２Ｂの形状はこれらの非接触チャックの外形に応じた形状を採用すればよい。

また、筒状体１２，１２Ａ，１２Ｂは蛇腹が形成されていない形状であってもよい。さらに、筒状体１２，１２Ａ，１２Ｂは上下方向の上部周方向のみ、中央部周方向のみ、下部周方向のみが柔軟性材質で形成され、他の部分は非柔軟性材質で形成されていてもよい。つまり、上下方向の少なくとも１部の周方向が柔軟性材質で形成されていればよい。

１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ：青果物把持具
１１：非接触チャック、１１Ａ：非接触チャック群、１１ａ：上面、１１ｂ：下面、１１ｃ：外周面、１１ｄ：エア注入口、１１ｅ：エア噴射口
１２，１２Ａ，１２Ｂ：筒状体、１２ａ：上端部、１２ｂ：下端部、１２ｃ：溝
１３：スペーサ
１４：非接触チャック、１４１：ファン、１４２：円筒カップ、１４３：モータ、１４４：保護ネット
２０：エアホース、３０：エアコンプレッサ、４０：減圧弁、５０：電磁弁、６０：制御装置
１００：青果物選別装置、１１０：ベルトコンベア、１２０：照明装置、１３０：撮像装置、１４０：処理装置、１５０：ロボットコントローラ、１６０：ロボット、１６１：屈伸アーム、１６２：青果物把持具、１６２１：吸着パッド、１７０：排果ボックス、１８０：操作部、１９０：モニタ

上記目的を達成するために、請求項１にかかる発明の青果物把持具は、エアを下面の周囲から噴射することにより下面中央部に負圧領域を生成する非接触チャックと、上端部が前記非接触チャックの周囲に密着するように前記非接触チャックに装着され下端部が開放された筒状体と、で構成された青果物把持具であって、前記非接触チャックは、圧縮エアが注入されるエア注入口が上面に形成され、前記下面の前記周囲に複数個の前記エア噴射口が斜め下方向で周方向を向くように形成され、前記エア注入口から前記各エア噴出口の間にそれぞれ内部通路が形成され、前記筒状体は、内壁に上部から下部にかけて螺旋形状に連続する蛇腹形状に溝が形成され、且つ内側横断面積が前記上部よりも前記下部が大きく設定された非通気性の柔軟性材質で形成され、前記非接触チャックの前記エア噴出口から噴出した前記エアが、前記筒状体の前記内壁に形成された溝でガイドされて旋回して下方に至るようにしたことを特徴とする。

Claims (8)

1. エアを下面の周囲から噴射することにより下面中央部に負圧領域を生成する非接触チャックと、上端部が前記非接触チャックの周囲に密着するように前記非接触チャックに装着され下端部が開放された筒状体と、で構成された青果物把持具であって、
   前記筒状体は上下方向の少なくとも一部の周方向が柔軟性材質で形成されていることを特徴とする青果物把持具。
2. 請求項１に記載の青果物把持具において、
   前記筒状体は蛇腹形状であることを特徴とする青果物把持具。
3. 請求項１又は２に記載の青果物把持具において、
   前記非接触チャックを複数個横方向に並べて組み合わせることで非接触チャック群を構成し、前記非接触チャック群の周囲に、スペーサを介してあるいは介さずに、前記筒状体の前記上端部を密着して装着したことを特徴とする青果物把持具。
4. 請求項１乃至３のいずれか１つに記載の青果物把持具において、
   前記筒状体は、内側横断面積が、前記上端部よりも前記下端部が大きく設定されていることを特徴とする青果物把持具。
5. 請求項２乃至４のいずれか１つに記載の青果物把持具において、
   前記筒状体は、内壁に形成される溝が上部から下部にかけて螺旋形状に連続していることを特徴とする青果物把持具。
6. 請求項１乃至５のいずれか１つに記載の青果物把持具において、
   前記筒状体は、非通気性材質であることを特徴とする青果物把持具。
7. 請求項１乃至６のいずれか１つに記載の青果物把持具において、
   前記非接触チャックは、圧縮エアが注入されるエア注入口が上面に形成され、下面の周囲に複数個のエア噴射口が形成され、前記エア注入口から前記各エア噴出口の間にそれぞれ内部通路が形成されていることを特徴とする青果物把持具。
8. 請求項１乃至６のいずれか１つに記載の青果物把持具において、
   前記非接触チャックは、天面に複数の開口が形成された下端開放のカップと、モータによって前記カップ内で回転して前記開口から吸入したエアを下面周方向に噴射するファンとで構成されていることを特徴とする青果物把持具。
   

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