(57)【要約】      （修正有）【課題】本発明は、好適には自動化された製造プロセスにおいて、未加工部材、半製品または完成した製品を把持または個別化する場合に、その困難を減じるか、または完全に排除することができるような把持装置、個別化装置ならびに物体を把持する方法および把持装置の使用方法を提供する。【解決手段】特に、グリッパ（４）を有する把持装置（３）。グリッパには、把持装置の払取り器（５）が対応配置されていて、払取り器は少なくとも１つの払取りエレメントを有している。払取りエレメントを、必要に応じて出発位置と終端位置との間での払取り運動によりグリッパの傍らを移動させることができ、これにより、把持プロセスを場合によっては邪魔する物体（２）をグリッパの把持領域から取り除くことができる。このことは、特に、グリッパが既に１つの把持すべき物体を把持している場合に行われる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
提供された物体（２）を把持するための少なくとも１つのグリッパ（４）を備えた把持装置（３）であって、
該把持装置（３）が、前記グリッパ（４）に対応配置された、少なくとも１つの払取りエレメント（６）を備えた少なくとも１つの払取り器（５）を有していて、前記払取りエレメント（６）が、出発位置と終端位置との間の払取り運動により、前記グリッパ（４）の傍らを移動可能であり、これにより、把持された前記物体（２）に接触し、かつ／または把持された前記物体（２）に載置し、かつ／または把持された前記物体（２）とぶつかっている物体（２）を、前記グリッパ（４）からかつ／または把持された前記物体（２）から取り除くことができることを特徴とする、提供された物体（２）を把持するための少なくとも１つのグリッパ（４）を備えた把持装置（３）。
【請求項２】
前記把持装置（３）が、前記少なくとも１つの払取りエレメント（６）を駆動するための払取り器駆動装置（５ａ）を有している、かつ／または前記少なくとも１つの払取りエレメント（６）が可動に、好適には旋回可能に支承されていて、特に前記払取りエレメント（６）の旋回軸線が、前記グリッパ（４）の閉鎖方向に沿って、または該閉鎖方向に対して平行に配向されている、請求項１記載の把持装置（３）。
【請求項３】
提供された物体を把持するための少なくとも１つのグリッパ（４）を備えた把持装置（３）であって、前記グリッパ（４）が、特に該グリッパ（４）の送り方向とは反対方向に可撓に支承されて、前記把持装置（３）のグリッパホルダ（７）に配置されていることを特徴とする、請求項１または２記載の把持装置（３）。
【請求項４】
前記把持装置（３）、特に前記グリッパ（４）が、少なくとも１つの位置決めストッパ（８）を有していて、該位置決めストッパ（８）は、把持すべき物体（２）の前記グリッパ（４）における目標位置を特定するために、配設されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の把持装置（３）。
【請求項５】
前記グリッパ（４）が、特に少なくとも１つのグリッパジョー（９）において、好適には１つの切欠き（１０）の形および／または好適にはペアとして対応する切欠き（１０）の形の少なくとも１つのセンタリング手段（１０）を有していて、該センタリング手段（１０）が、前記グリッパ（４）のグリッパジョー（９）に対して相対的な物体（２）の位置を確定する、請求項１から４までのいずれか１項記載の把持装置（３）。
【請求項６】
前記グリッパ（４）のグリッパジョー（９）が、３Ｄ印刷により製作されていている、請求項１から５までのいずれか１項記載の把持装置（３）。
【請求項７】
前記把持装置（３）の少なくとも１つのグリッパ（４）が、サクショングリッパである、かつ／または前記少なくとも１つのグリッパ（４）がサクショングリッパである、請求項１から６までのいずれか１項記載の把持装置（３）。
【請求項８】
前記把持装置（３）が、前記少なくとも１つのグリッパ（４）を可撓に支承するために、少なくとも１つのガイドエレメント（１１）と、少なくとも１つの戻しエレメント（１２）とを有していて、該ガイドエレメント（１１）および該戻しエレメント（１２）が、前記グリッパ（４）と、１つのグリッパホルダ（７）または前記グリッパホルダ（７）との間に配置されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の把持装置（３）。
【請求項９】
前記把持装置（３）が、把持位置への前記少なくとも１つのグリッパ（４）の接近運動を監視し、かつ／または前記少なくとも１つのグリッパ（４）の駆動装置の駆動力を監視するために、監視センサ（３１）、特に力センサ（３１）および／またはソフトウェアを有している、請求項１から８までのいずれか１項記載の把持装置（３）。
【請求項１０】
前記把持装置（３）が、特に少なくとも１つのカメラ（１６）を備えた物体照明ユニット（１３）および／または把持点検出ユニット（１４）ならびに／または把持された物体（２）の存在を検査するための制御ユニット（１５）および／またはセンサ（１７）を有している、請求項１から９までのいずれか１項記載の把持装置（３）。
【請求項１１】
１つの払取り器または前記払取り器（５）が、少なくとも２つの払取りエレメント（６）を有していて、該各払取りエレメント（６）が、前記グリッパ（４）の異なる側に配置されていて、特に、前記払取りエレメント（６）が、その出発位置において交差している、かつ／または１つの払取り器または前記払取り器（５）が、互いに離間して可動に、好適には旋回可能に支承された払取りエレメント（６）の２つのペアを含んでいて、特に、１つのペアの前記払取りエレメント（６）の間の間隔が、前記グリッパ（４）の、前記間隔の延在方向で測定可能な寸法よりも大きく形成されていて、特に払取りエレメント（６）の前記２つのペアが出発位置において交差する、請求項１から１０までのいずれか１項記載の把持装置（３）。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの払取りエレメント（６）が、その出発位置および／またはその終端位置において、前記グリッパ（４）の、自由端を通って延びている横断平面と、１つのグリッパホルダまたは前記グリッパホルダ（７）との間に収まるように配置されていて、前記少なくとも１つの払取りエレメント（６）の遠位の端部は、該払取りエレメント（６）が中間位置に位置している場合に、前記グリッパ（４）の前記自由端から突出して前記横断平面の反対側に配置されている、請求項１から１１までのいずれか１項記載の把持装置（３）。
【請求項１３】
１つの位置決めストッパまたは前記位置決めストッパ（８）が、前記グリッパ（４）のグリッパジョー（９）の間に、かつ／または前記グリッパ（４）に配置されているか、または形成されている、請求項１から１２までのいずれか１項記載の把持装置（３）。
【請求項１４】
前記把持装置（３）が、少なくとも１つのロボットアーム（１８）を有していて、該ロボットアーム（１８）に前記グリッパ（４）が配置されている、請求項１から１３までのいずれか１項記載の把持装置（３）。
【請求項１５】
請求項１から１４までのいずれか１項記載の少なくとも１つの把持装置（３）を備える、個別化装置（１）。
【請求項１６】
前記個別化装置（１）が、個別化すべきかつ／または把持すべき物体（２）のための物体供給装置（１９）および／または少なくとも１つの置き面（２２）ならびに／または特に、把持すべき物体（２）を個別化するための振動ベルト（２５）および／または振動テーブル（２６）を備えた振動装置（２４）を有している、請求項１５記載の個別化装置（１）。
【請求項１７】
物体照明ユニット（１３）、特に前記把持装置（３）の前記物体照明ユニット（１３）が、前記置き面（２２）の下側に配置されている、かつまたは物体照明ユニット（１３）、特に前記把持装置（３）の前記物体照明ユニット（１３）が、前記置き面（２２）の上側に配置されている、請求項１６記載の個別化装置（１）。
【請求項１８】
前記個別化装置（１）が、前記把持装置（３）に後置された、確定された物体置き場（２８）を備えた置きステーション（２７）、特に置きベルト（２９）を有していて、好適には前記置きステーション（２７）に、前記個別化された物体（２）をさらに搬送するための操作ユニット（３０）が対応配置されている、請求項１５から１７までのいずれか１項記載の個別化装置（１）。
【請求項１９】
把持装置（３）により、特に請求項１から１４までのいずれか１項記載の把持装置（３）により、提供された物体（２）を把持するための方法であって、
物体（２）の、前記把持装置（３）のグリッパ（４）にとってアクセス可能な把持点を識別し、その後に前記グリッパ（４）が前記物体（２）を識別された前記把持点で把持し、その後に前記グリッパ（４）に対応配置された払取り器（５）の少なくとも１つの払取りエレメント（６）が、出発位置と終端位置との間の払取り運動により、前記グリッパ（４）の傍らを移動し、これにより、前記把持された物体（２）に接触し、かつ／または前記把持された物体（２）に載置し、かつ／または前記把持された物体（２）とぶつかっている物体（２）を、前記グリッパ（４）から、かつ／または前記把持された物体（２）から取り除くことができることを特徴とする、把持装置（３）により提供された物体（２）を把持するための方法。
【請求項２０】
前記把持すべき物体（２）が、細長い物体（２）、特にブラシ本体および／または歯ブラシ本体（２）であり、かつ／または前記把持すべき物体（２）をばら荷として提供する、請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
前記把持点を光学式に、特にカメラ（１６）により識別し、かつ／または前記把持すべき物体（２）を、特に振動装置（２４）により、かつ／または特にアクセス可能な自由な把持点が識別されなかった場合に、予備的に個別化する、請求項１９または２０記載の方法。
【請求項２２】
特にセンサ（１７）により、かつ／または前記グリッパ（４）の閉鎖運動の長さを特定することにより、物体（２）が把持されたか否かを検査する、請求項１９から２１までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２３】
細長い物体（２）を把持するための、特にブラシ本体および／または歯ブラシ本体（２）を把持するための、請求項１から１４までのいずれか１項記載の把持装置（３）の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、提供された物体を把持するための少なくとも１つのグリッパを備えた把持装置と、少なくとも１つの把持装置を備えた個別化装置と、提供された物体を把持するための方法と、細長い物体を把持するための把持装置の使用とに関する。
【０００２】
冒頭で述べた形式の把持装置は、先行技術から種々異なる実施形態で公知である。したがって、たとえば独国特許出願公開第３８１７４６５号明細書は、置き部上に配置されたワークを引き取るための光学的に制御された少なくとも１つのグリッパを備えたロボットにおいて使用するための、ワークを供給するための装置を開示している。独国実用新案第８３１５３２２号明細書から、装填機にブラシ本体を機械的に供給するための装置が公知である。この装置では、ブラシ本体貯蔵部において、配分装置が接続されていて、この配分装置が少なくとも、その都度所定の個数のブラシ本体を前配分しかつ精密配分するための装置を有していることが規定されている。独国特許出願公開第２５５６７１０号明細書は、ブラシ製造のための補助装置を開示している。この補助装置は、収容容器またはブラシ本体のための供給エレメントおよび供給エレメント内に介入する取出し兼搬送装置を有している。ブラシ本体の搬送経路内で、少なくとも１つの位置補正装置および／または排出装置が設けられている。これらの位置補正装置および／または排出装置には、少なくとも１つの引渡しステーション、たとえばマガジンまたはクランプ箇所が後置されている。
【０００３】
種々異なる製品の製造時の自動化が進むにつれて、完成した製品を製造すべき未加工部材または半製品あるいは完成した製品自体を、たとえばその加工および／または処理および／または包装のために個別化し、整頓された形式で提供する必要性が増す。このためには、しばしば冒頭で述べた形式の把持装置が使用される。この把持装置は、未加工部材、半製品または製品の提供を自動化して実施する。
【０００４】
特に、下記では単に物体とも呼ばれる未加工部材、半製品または完成した製品が整頓されずに、たとえばばら荷として提供される場所において、整頓されずに提供された物体を自動化して把持する場合に困難が生じてしまう。
【０００５】
したがって、本発明の課題は、冒頭で述べた形式の把持装置、個別化装置、物体を把持するための方法ならびに把持装置の使用を改良して、特に整頓されずに提供された物体を自動化して把持する場合にその困難を減じるか、または完全に排除することができるようにすることである。
【０００６】
この課題を解決するために、まず、このような把持装置に関する独立した第１の請求項に記載の特徴を備えた把持装置が提案される。したがって、冒頭で述べた形式の把持装置において、課題を解決するために特に、把持装置が、グリッパに対応配置された、少なくとも１つの払取りエレメントを備えた少なくとも１つの払取り器を有していて、払取りエレメントが、出発位置と終端位置との間での払取り運動によりグリッパの傍らを移動可能であることが提案される。
【０００７】
このような把持装置により、グリッパにより把持された物体に場合によっては衝突するか、または整頓されていない状態において場合によっては把持された物体上に載置する物体を、把持された物体の取出しおよび後続の加工ステップへの引渡し前に取り除くことが可能である。
【０００８】
把持装置は、少なくとも１つの払取りエレメントを駆動するための払取り器駆動装置を有していてよい。この払取り器駆動装置により、少なくとも１つの払取りエレメントをその出発位置からその終端位置へと、かつ再び出発位置へと戻すように運動させることができ、これにより、上述の払取り運動を実施することができる。少なくとも１つの払取りエレメントは、把持装置に、特にグリッパに可動に支承されて配置されていてよい。特に好適には、払取り運動は旋回運動である。このためには、少なくとも１つの払取りエレメントが旋回可能に支承されていてよい。
【０００９】
各払取りエレメントに固有の払取り器駆動装置を対応配置させることが可能である。しかし、複数の払取り器エレメントを１つの共通の払取り器駆動装置により駆動することも可能である。さらに、把持装置の少なくとも１つの払取りエレメントを、グリッパの運動時に最終的に少なくとも１つの払取りエレメントも予め規定された払取り運動で運動させられるように、少なくとも１つのグリッパに連結することが可能である。これに関連して、少なくとも１つの払取りエレメントと、少なくとも１つのグリッパとの間に、強制カップリングおよび／または強制ガイドが設けられていると、有利であり得る。１つの実施形態では、少なくとも１つの払取りエレメントの旋回軸線が、グリッパの閉鎖方向に沿って、または閉鎖方向に対して平行に配向されていることが規定されている。特に、グリッパが細長い物体、たとえばブラシ本体または歯ブラシ本体を把持することが望ましい場合、少なくとも１つの払取りエレメントをその払取り運動において把持された細長い物体に沿ってこの物体の傍らをガイドすることができ、これにより、場合によっては邪魔になる別の物体を、グリッパの把持領域から取り除くことができる。払取り運動は、グリッパの閉鎖方向または閉鎖運動に対して横方向に、もしくは直角に配向されていてよい。
【００１０】
把持装置の少なくとも１つの払取りエレメントは、たとえば固い材料から、剛性の材料から、フレキシブルな材料から、かつ／または材料の複合体から成っていてよい。
【００１１】
課題を解決するために、さらに、このような種類の把持装置に関する第２の独立請求項に記載された手段および特徴を有する、冒頭で述べた形式の把持装置が提案される。したがって、冒頭で述べた形式の把持装置において、課題を解決するために、グリッパが、特に把持すべき物体へのグリッパの送り方向とは反対方向に可撓にもしくは柔軟に支承されて把持装置のグリッパホルダに配置されていることが提案される。この形式によって、物体の把持時に特に整頓されずに提供された物体が損傷することを阻止することができる。グリッパが可撓に支承されて、たとえばばね弾性的に支承されて把持装置のグリッパホルダに配置されていることにより、グリッパと提供された物体との間の衝突および／またはグリッパにより把持された物体と、残りの提供された物体との間の衝突が生じた場合に、グリッパは、たとえばその送り方向とは反対方向でその把持位置へと戻される。このことは、提供された物体をいたわる把持を可能にし、これらの物体における損傷および場合によっては把持装置における損傷を阻止することを支援する。
【００１２】
把持装置はさらに、グリッパホルダを有していてよい。グリッパホルダには、複数のグリッパが配置されている。把持装置のグリッパホルダに配置された各グリッパは、固有の行程で、特に固有の鉛直方向の行程で好適には別のグリッパから独立して運動させられ得る。
【００１３】
課題を解決するために、最終的には、このような把持装置に関連する第３の独立請求項に記載された特徴を有している、冒頭で述べた形式の把持装置が提案される。したがって、課題を解決するために、冒頭で述べた形式の把持装置において、特に、把持装置、好適にはグリッパが、少なくとも１つの位置決めストッパを有していて、この位置決めストッパは、グリッパにおける把持すべき物体の目標位置を特定するために、配設されていることが提案される。位置決めストッパにより、グリッパが物体を把持することができる精度を向上させることができる。最終的には、このことは特に整頓されずに提供された物体の自動化された操作および個別化を容易にする。さらに、位置決めストッパにより、物体の把持時の損傷も阻止することができる。好適には、位置決めストッパは、グリッパが物体を把持する場合に、物体が自動的にグリッパにおけるその目標位置に到達するように構成されている。
【００１４】
把持装置の１つの実施形態では、この実施形態が、少なくともそれぞれ把持装置に関連する３つの独立請求項のうちの２つに記載された特徴を互いに組み合わせることが規定されている。把持装置の１つの実施形態では、この実施形態が、把持装置に関連する独立請求項に記載された全ての特徴を有していることが規定されている。
【００１５】
上述の把持装置のグリッパは、好適には１つの切欠きの形の、かつ／またはペアで対応する切欠きの形のセンタリング手段を有していてよい。センタリング手段は、少なくともグリッパのグリッパジョーに配置されているか、または形成されていてよい。ペアで対応する切欠きから成るセンタリング手段では、１つのペアの対応する切欠きが、グリッパの互いに対応配置されたグリッパジョーに配置されていてよい。センタリング手段は、グリッパのグリッパジョーに対して相対的な物体の位置を確定するために使用されていてよい。
【００１６】
上述の把持装置のグリッパのグリッパジョーは、３Ｄ印刷により製作されていてよい。この形式により、グリッパのグリッパジョーに、汎用的ではない、かつ／または従来の製造法で製造することが困難であるか全く不可能である形状を付与することができる。
【００１７】
把持装置の１つの実施形態では、把持装置の少なくとも１つのグリッパおよび／または把持装置の上述の少なくとも１つのグリッパが、サクショングリッパであることが規定されている。サクショングリッパにより、繊細な物体も信頼性よくかついたわって把持することができる。サクショングリッパは、少なくとも１つの吸引部を含んでいてよい。特に細長い物体、たとえば歯ブラシ本体を、少なくとも２つの吸引部を含むサクショングリッパによって良好に把持することができる。上述の把持装置の１つの実施形態では、把持装置が、少なくとも１つのグリッパを可撓に支承するために、少なくとも１つのガイドエレメントおよび少なくとも１つの戻しエレメントを有していることが規定されていてよい。少なくとも１つのガイドエレメントおよび少なくとも１つの戻しエレメントは、グリッパと、１つの、たとえば上述のグリッパホルダとの間に配置されていてよい。戻しエレメントとして、たとえばばねエレメント、特にばね、好適には圧縮ばねを使用することができる。
【００１８】
上述の把持装置の１つの実施形態は、監視センサ、特に力センサを有している。監視センサにより、少なくとも１つのグリッパの、その把持位置への接近運動および／または少なくとも１つのグリッパの駆動装置の駆動力を監視することができる。その把持位置へのグリッパの接近時の許容することができない力上昇は、障害物および／または準備された残りの物体とのグリッパの衝突に基づいて生じ得る。したがって、このような許容することができない力上昇が検出された場合に、グリッパを停止することが可能である。この形式により、把持装置の損傷および準備された物体の損傷を阻止することができる。上述の把持装置の１つの実施形態では、さらに、少なくとも１つのグリッパの、その把持位置への接近運動を監視し、かつ／または少なくとも１つのグリッパの駆動装置の駆動力を監視するためのソフトウェアの使用が規定されている。このようなソフトフェアにより、障害物と把持装置との衝突を推測させる、把持装置の特定の運転パラメータを監視し、対応する対抗措置をとることができる。したがって、たとえば、上述のソフトウェアを、少なくとも１つのグリッパの駆動装置の駆動力および／または出力消費を監視するための上述の監視センサと一緒に使用することが可能である。
【００１９】
把持すべき物体における把持点を自動的に検出し、かつ／または識別するためには、把持装置が把持点検出ユニットを有していると有利であり得る。把持点検出ユニットは、少なくとも１つのカメラを含んでいてよい。把持点検出ユニットの機能形式は、把持装置の物体照明ユニットにより支援することができる。
【００２０】
把持装置は、さらに制御ユニットを有していてよい。制御ユニットは、物体の把持にとって重要であるプロセスパラメータを考慮し、かつ／または設定し、かつ／または、この制御ユニットによって、把持装置を自動化して運転することができる。把持装置の上述の把持点検出ユニットは、制御ユニットに接続されていてよい。この形式により、把持点検出ユニットにより求められた、特定の物体の把持にとって重要であるデータを、把持点検出ユニットから把持装置の制御ユニットへと伝達することが可能である。したがって、制御ユニットは、把持装置のグリッパを、把持点検出ユニットにより識別された把持点を考慮しながら意図的に制御し、これによりグリッパの運動を設定することができる。
【００２１】
把持装置は、さらに把持された物体の存在を検査するためのセンサを有していてよい。このようなセンサにより、グリッパが物体を実際に規定通りに把持しているか否かを検査することができる。類似の検査を、グリッパの閉鎖運動の長さを特定することによっても行うことができる。この検査は、たとえば把持装置の制御ユニットにより実施することができる。
【００２２】
把持装置の１つの実施形態では、払取り器が少なくとも２つの払取りエレメントを有していて、これらの払取りエレメントが、グリッパの互いに異なる側に配置されていることが規定されている。払取りエレメントは、その出発位置において交差し、かつ／または互いに離間した、同一に配向された、かつ／または平行な旋回軸線を中心として旋回可能であってよい。したがって払取りエレメントは、この払取りエレメントが出発位置と終端位置との間の経路で実施するその払取り運動において、出来るだけ大きな領域を擦過し、この領域から邪魔になる物体を取り除くことができる。
【００２３】
把持装置の１つの実施形態では、払取り器が、互いに離間した払取りエレメントの２つのペアを含んでいることが規定されている。これらの払取りエレメントは、可動に、好適には旋回可能に支承されていて、かつ把持された物体上にあるか、または把持された物体に接触している物体を特に信頼性よく取り除くことを可能にする。払取りエレメントの２つのペアは、グリッパの互いに異なる、好適には互いに反対の側に配置されていてよい。１つのペアの払取りエレメントは、１つの共通の旋回軸線を中心として旋回可能であってよい。
【００２４】
１つのペアの払取りエレメントの間の間隔は、グリッパの、前記間隔の延在方向で測定可能な寸法よりも大きく形成されていてよい。したがって、払取りエレメントのこのペアを上述の払取り運動において、グリッパの傍らを、かつ該グリッパにより把持された物体の傍らをガイドすることが可能である。特に、払取り器の払取りエレメントの第２のペアの互いに対する間隔が、払取りエレメントの第１のペアの互いに対する間隔よりも大きく形成されている場合、払取りエレメントの２つのペアはその出発位置において交差することができる。この形式によって、払取りエレメントの各ペアは、その払取り運動の実施時に可能な最大の経路を進むことができ、したがって特に大きな範囲において場合によっては障害になる物体を把持された物体から取り除くことができる。
【００２５】
この場合、払取りエレメントがペアとしてそれぞれ１つの共通の旋回軸線を中心として旋回可能であると有利であり得る。この形式により、１つのペアの払取りエレメントが払取り運動の実施時に互いに衝突することを阻止することができる。
【００２６】
たとえば上述の位置決めストッパは、グリッパのグリッパジョーの間かつ／またはグリッパに配置されているか、または形成されていてよい。
【００２７】
グリッパは、その運動が例えばガイド軌道により強制的にガイドされているグリッパジョーを有していてよい。グリッパの、互いに対応配置された２つのグリッパジョーのうちの１つのグリッパジョーだけを運動させ、他方のグリッパジョーが静止したグリッパジョーであることも可能である。
【００２８】
把持装置が、それぞれ対応する駆動装置によりモータ駆動されているグリッパジョーを備えたグリッパを含んでいることも可能である。
【００２９】
上述の把持装置の１つの実施形態では、把持装置がさらに少なくとも１つのロボットアームを有していてよい。このロボットアームには、グリッパが配置されている。この形式により、特にフレキシブルであり、比較的簡単に種々異なる把持タスクに適合し得る把持装置が提供される。ロボットアームの運動は、たとえば、把持装置の上述の制御ユニットにより制御することができる。制御ユニットは、たとえば把持点検出ユニットにより集められた情報も考慮することもできる。
【００３０】
上述の把持装置は、少なくとも１つのグリッパのためのそれぞれ１つの迅速交換装置および／または少なくとも１つの払取りエレメントのためのそれぞれ１つの迅速交換装置を有していてよい。迅速交換装置により、少なくとも１つのグリッパおよび／または少なくとも１つの払取りエレメントを必要に応じて工具を使用しなくても交換することができる。
【００３１】
課題を解決するために、このような個別化装置に関する独立請求項に記載された特徴を備えた個別化装置が提案される。この個別化装置は、把持装置に関する請求項に記載された少なくとも１つの把持装置を有している。
【００３２】
少なくとも１つの把持装置により、個別化装置は特にフレキシブルかつ可変に使用可能である。
【００３３】
したがって、個別化装置によって種々異なる形状、色および幾何学形状の物体を、個別化装置の手間のかかる適合または構造的な変更を必要とすることなしに、個別化することが可能である。
【００３４】
個別化すべき、かつ／または把持すべき物体を供給するために、個別化装置は、物体供給装置を有していてよい。個別化装置は、個別化すべきかつ／または把持すべき物体のための置き面を含んでいてもよい。好適には、物体供給装置は、置き面上に、または置き面に少なくとも間接的に通じているので、供給された物体は強制的に置き面上に到達する。
【００３５】
さらに個別化装置は、振動装置を有していてよい。この振動装置は、好適には上述の置き面に対応配置されている。振動装置により、しばしばばら荷の形で置き面上にもたらされた物体の、予備個別化とも呼ばれる第１の個別化を既に行うことができる。振動装置は、たとえば振動ベルトを含んでいてよい。振動ベルトは、個別化装置の上述の置き面の少なくとも一部を形成することができる。振動ベルトにより、この振動ベルト上に置かれた大量の物体を振動ベルトの振動運動によりばらし、これによりこの量に含まれる物体を個別化することができる。
【００３６】
振動ベルトは、突起を備えていてよい。これらの突起により、振動ベルトの運動を信頼性よく振動ベルト上に置かれた物体に伝達することができる。振動ベルトおよび／または上述の置き面は、さらに、振動ベルトおよび／または置き面上に置かれた物体の色に適合させられている色を有していてよい。これに関連して、振動ベルトおよび／または置き面の色が、これらの上に置かれた物体に対して出来るだけ大きなコントラストを有していると、有利であり得る。このことは、振動ベルト上の物体の光学的／視覚的な確認と、特に把持点の自動化された識別または検出を促進することができる。振動ベルト上の物体の光学的／視覚的な確認および／または把持点の自動化された識別または検出を促進するために、振動ベルトおよび／または置き面が透明かつ／または光透過性であることも有利であり得る。したがって、振動ベルト上に置かれた物体を下側から照明することができる。
【００３７】
上述の置き面の少なくとも一部は、振動テーブルに形成されていてよい。この振動テーブルは、個別化装置の上述の振動装置の一部であってよく、振動テーブル上に置かれた物体を必要に応じてより強力に個別化し、互いに分離させるために使用することができる。
【００３８】
上述の個別化装置の１つの実施形態では、物体照明ユニット、特に把持装置の上述の物体照明ユニットが置き面の下側に配置されていてよい。上述の個別化装置の別の実施形態では、物体照明ユニット、特に把持装置の上述の物体照明ユニットが置き面の上側に配置されていてよい。
【００３９】
上述の個別化装置の別の実施形態では、１つの物体照明ユニットが置き面の上側に配置されていて、１つの物体照明ユニットが置き面の下側に配置されている。
【００４０】
上述の物体照明ユニットにより、置き面と、特に置き面上に位置する物体とを明るく照明することができる。このことは、提供された物体を把持するための把持装置により接近される把持点の確実かつ特に光学的な識別を促進する。
【００４１】
欄外のみで言及すると、個別化すべきかつ把持すべき物体の色および／またはパターンに応じて、種々異なる波長の光が１つの物体照明ユニットもしくは複数の物体照明ユニットから放射され得る。このことは、把持点検出ユニットによるアクセス可能な把持点の識別を容易にするという目的がある。したがって、アクセス可能な把持点を識別するための把持点検出ユニットにより評価される画像においてできるだけ大きなコントラストを生ぜしめる波長または色を有する光を置き面に放射することが可能である。
【００４２】
さらに、個別化装置は、把持装置に後置された、定義された物体置き場を備えた置きステーションを有していてよい。この物体置きステーションは、置きベルトを含んでいてよく、この置きベルトに、物体置き場が配置されている。置きベルトにより、物体置き場と、この置き場上に置かれた物体とを後続の加工ステップに供給することができる。
【００４３】
さらに、個別化装置が、個別化された物体のさらなる搬送のための操作ユニットを含んでいることが可能である。この操作ユニットは、好適には上述の置きステーションに対応配置されていてよい。操作ユニットは、置きステーション内に位置する、既に個別化された物体を後続の加工ステーションに供給するために使用され得る。操作ユニットは、この目的のために、少なくとも１つの引渡しグリッパを有していてよい。
【００４４】
上述の課題を解決するために、このような方法に関連する独立請求項に記載の手段および特徴を有する、提供された物体を把持するための冒頭で述べた形式の方法も提案される。したがって、上述の課題を解決するために、冒頭で述べた形式の方法において、特に、物体の、把持装置のグリッパのためにアクセス可能な把持点を識別し、その後にグリッパが識別された把持点において物体を把持し、その後にグリッパに対応配置された払取り器の少なくとも１つの払取りエレメントを、出発位置と終端位置との間での払取り運動により、グリッパの傍らを移動させ、これにより、把持された物体に接触し、かつ／または把持された物体に載置し、かつ／または把持された物体に衝突する物体を、グリッパおよび／またはグリッパにより把持された物体から取り除くことが提案される。
【００４５】
上述の個別化装置および／または上述の把持装置を使用することができる方法により、特に整頓されずに提供された物体をより簡単に把持し、最終的により簡単に個別化することができる。
【００４６】
把持すべき物体は、細長い物体であってよい。この細長い物体は、少なくとも３対１の長さ−幅比を有していてよい。特に、この方法は、ブラシ本体、特に歯ブラシ本体の操作、把持および／または個別化のために適している。
【００４７】
把持すべき物体は、好適にはばら荷として提供され得る。この場合、把持すべき物体は、通常は、まずは整頓されていない山を形成する。この山のなかで、その把持点がグリッパにとってアクセス可能である物体を識別することができる。アクセス可能な把持点が識別されるや否や、グリッパは物体をその把持点において把持することができる。山から把持された物体を自由に取り出すことを妨げ得る物体は、次いで払取り器により取出し領域または把持領域から取り除かれる。このことは、特に払取り器の少なくとも１つの払取りエレメントにより行うことができる。したがって、特に、把持された物体上に載置している物体を払取り器により信頼性よく取り除くことができる。
【００４８】
上述の把持点は、好適には光学的に識別されるか、または検出され得る。このことは、カメラにより、かつ好適には上述されたような把持点検出ユニットにより行うことができる。
【００４９】
把持すべき物体は、特に物体がばら荷として山で存在している場合に、特に自由にアクセス可能な把持点を識別することができない場合に、まず個別化することができる。たとえば上述の振動装置により実施することができる個別化後に、アクセス可能な把持点を識別することを改めて試みることができる。場合によっては、この手順は、少なくとも１つのアクセス可能な把持点を識別することができるまで繰り返される。
【００５０】
誤って把持することを阻止するために、物体がグリッパにより実際に把持されたか否かを検査することができる。このことは、特に把持装置のセンサにより、かつ／またはグリッパの閉鎖運動の長さの特定により行うことができる。
【００５１】
課題を解決するために、把持装置に関する請求項のいずれか１項に記載の把持装置を、細長い物体を把持するために、特にブラシ本体および／または歯ブラシ本体を把持するために使用することも提案される。把持装置は、このような細長い物体を個別化するために、特にブラシ本体および／または歯ブラシ本体を個別化するためにも使用することができる。
【００５２】
本発明を実施例につき詳しく説明するが、本発明はこの実施例に制限されていない。別の実施例は、単独の請求項または複数の請求項に記載の特徴の互いに対する組み合わせにより、かつ／または実施例の単独の特徴または複数の特徴の組み合わせにおいて生じる。図面は部分的に著しく概略化されている。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】グリッパを備えた把持装置を含む、歯ブラシ本体のための個別化装置の斜視図である。
【図２】図１に示した把持装置のグリッパの詳細図であり、グリッパが、そのグリッパジョーの間に歯ブラシ本体を把持していることを確認することができる。
【図３】図１に示した個別化装置の斜視図であり、把持装置のグリッパに対応配置された払取り器の払取りエレメントが、図１および図２に示した出発位置から中間位置へと配置されていて、この中間位置には、払取りエレメントが、払取り運動の実施時に、図５および図６に示した終端位置に向かう経路において一時的に到達する。
【図４】図３に示したグリッパの拡大図である。
【図５】図１および図３に示した個別化装置の斜視図であり、払取り器の払取りエレメントが終端位置に到達している。
【図６】図５に示したグリッパの拡大図である。
【図７】把持装置を備えた個別化装置の別の実施例の斜視図であり、把持装置はグリッパとしてサクショングリッパを有している。
【図８】図７に示したグリッパの拡大図である。
【００５４】
本発明の種々異なる実施形態の以下の説明では、その機能が同一のエレメントは、異なる形態または形状を有している場合でも、同一の参照符号を有している。
【００５５】
図１、図３、図５および図７は、その都度全体を符号１で示した個別化装置の種々異なる実施形態を示している。特定の実施形態に具体的に関連付けしない限り、以下の説明は図面に示した実施形態全体に関連させて読むことができる。
【００５６】
図１、図３および図５は、種々異なる状態にある個別化装置１を示している。個別化装置１は、この個別化装置１に整頓されずにばらばらに供給された物体２、ここでは歯ブラシ本体２を個別化するために働く。このためには、個別化装置１は、特に把持装置３を有している。この把持装置３により、まだ整頓されずにばらばらに置いてある歯ブラシ本体２を個別に把持し、したがって最終的に個別化して置くことができる。
【００５７】
把持装置３は、グリッパ４を有している。このグリッパ４は、提供された歯ブラシ本体２を把持するために働く。
【００５８】
把持装置３は、グリッパ４に対応配置された払取り器５を含んでいる。払取り器５は、図面によればフィンガ状に形成されている合計で４つの払取りエレメント６を有している。これらの払取りエレメント６は、出発位置（図１および図２を参照）と、終端位置（図５および図６を参照）との間での払取り運動において、グリッパ４の傍らを移動させられる。特に図２、図４および図６の比較により明らかになる払取り運動により、グリッパ４に把持されたブラシ本体２に隣接して位置するブラシ本体２を、把持されたブラシ本体２から、かつグリッパ４の把持領域から取り除くことができる。払取りエレメント６を駆動するために、把持装置３は払取り器駆動装置５ａを有している。
【００５９】
さらに図２、図４および図６では、グリッパ４は、このグリッパ４が把持すべき物体２が配置されている置き面２２に向かう方向で運動させられる、グリッパ４の送り方向とは反対方向に可撓であるように、把持装置３のグリッパホルダ７に配置されている。グリッパホルダ７におけるグリッパ４の可撓の支承により、一方では把持するために提供された物体２の損傷と、さらにはグリッパ４の損傷も阻止することができる。衝突した場合、可撓に支承されたグリッパ４は、グリッパ４の送り方向とは反対方向に後退させられ、このことは、最終的に、提供された物体２、特に歯ブラシ本体２に優しい把持をもたらす。
【００６０】
払取りエレメント６は、グリッパ４に旋回可能に可動に支承されている。４つの払取りエレメント６のそれぞれ２つの払取りエレメント６が、１つの共通の旋回軸線を中心として旋回可能にグリッパ４に支承されて配置されている。払取りエレメント６のこれらの旋回軸線は、互いに対して離間してかつ平行に配置されていて、グリッパ４の閉鎖方向に対して平行に配向されている。したがって、払取りエレメント６により実施される払取り運動は、グリッパ４の閉鎖方向または閉鎖運動に対して横方向に、または直角に配向されている。
【００６１】
把持装置３の図１〜図６に示したグリッパ４は、さらに２つの位置決めストッパ８を有している。グリッパ４の位置決めストッパ８は、把持すべき物体２の、グリッパ４における目標位置を設定するために、配設されている。
【００６２】
グリッパ４は、複数のグリッパジョー９を含んでいる。グリッパジョー９には、ペアとして対応する切欠き１０の形のセンタリング手段１０が設けられている。センタリング手段１０、つまり対応する切欠き１０のペアは、グリッパ４の両方のグリッパジョー９に対して相対的な、把持された歯ブラシ本体２の位置を確定する。グリッパ４のグリッパジョー９は３Ｄ印刷により製作することができる。
【００６３】
グリッパ４を可撓に支承するためには、把持装置３は、それぞれ１つの戻しエレメント１２を備えた全部で４つのガイドエレメント１１を有している。ガイドエレメント１１は、グリッパ４とグリッパホルダ７との間に配置されている。戻しエレメント１２として、圧縮ばねが使用される。
【００６４】
さらに把持装置３は、物体照明ユニット１３を含んでいる。この物体照明ユニット１３は、把持点検出ユニット１４および制御ユニット１５と一緒に、グリッパ４にとってアクセス可能な把持点の把持点検出もしくは識別のために使用することができる。物体照明ユニット１３は、把持点検出ユニット１４のカメラ１６によってアクセス可能な把持点の識別が信頼性よく可能であるように、歯ブラシ本体２が置かれる置き面２２を明るく照明する。さらに、グリッパ４は、２つのセンサ１７を備えている。これらのセンサ１７は、グリッパ４のグリッパジョー９の間で把持された物体２の存在を検査するために構成、配置されている。
【００６５】
払取り器５の払取りエレメント６は、グリッパ４の互いに異なる側に配置されている。図２に示した出発位置において、払取り器５の隣接する払取りエレメント６は互いに交差する。図面に示したグリッパ４の合計４つの払取りエレメント６は、ペアとして互いに対して離間して配置されていて、このように形成された払取りエレメント６の両方のペアは、それぞれ上述の共通の旋回軸線を中心として可動にグリッパホルダ７に配置されている。したがって、１つのペアの払取りエレメント６を一緒に、同一の旋回軸線を中心としてその出発位置から終端位置へと旋回させることができる。運動は内側から外側に向かって行われる。払取りエレメント６のこれらの旋回軸線は、上述したように、互いに対して平行かつ離間している。
【００６６】
各ペアの払取りエレメント６の間の間隔は、グリッパ４の、間隔方向において測定可能な寸法よりも大きく形成されている。この形式により、払取りエレメント６をグリッパ４の傍らを通るように旋回させることが可能である。
【００６７】
払取りエレメント６が図２に示した出発位置に位置している場合、払取りエレメント６は、グリッパ４の、自由端を通って延びる横断平面と、グリッパホルダ７との間に完全に収まるように配置されている。払取りエレメント６が図６に示した終端位置に到達している場合にも同様のことが当てはまる。したがって、払取りエレメント６は出発位置においても終端位置においても邪魔にならず、把持された物体２を収容し、もしくは置くことを妨害しないことが確実となる。
【００６８】
たとえば図４に示されている中間位置では、払取りエレメント６は、その遠位の端部が上述の仮想の横断平面を貫通するように、配置されている。換言すると、このことは、払取りエレメント６がこの中間位置においてグリッパ４の自由端を超えて突出していることを意味している。
【００６９】
グリッパ４の上述の位置決めストッパ８は、グリッパ４のグリッパジョー９間であって、かつグリッパ４自体に配置されているか、もしくは形成されている。把持装置３は、さらに、ロボットアーム１８を有している。このロボットアーム１８に、グリッパ４が配置されている。
【００７０】
個別化装置１は、さらに物体供給装置１９を有している。この物体供給装置１９は、シュート２０ならびにこのシュート２０に後置された分配ベルト２１を含んでいる。分配ベルト２１の両側に置き面２２が配置されている。これらの置き面２２上には、個別化装置１の物体供給装置１９を介して供給された物体２、ここでは歯ブラシ本体２がまず整頓されずにばらばらに置かれる。置き面２２上に整頓されずに載置されている物体２は、最終的に、上記で詳しく説明した把持装置３により把持され、これにより個別化され、さらに搬送される。分配ベルト２１には、物体センサ３２が対応配置されている。この物体センサ３２により、分配ベルト２１上のブラシ本体２の個数を特定することができる。したがって、分配ベルト２１上に十分な個数のブラシ本体２が配置されている場合、シュート２０を介したブラシ本体２の供給をストップすることが可能である。物体センサ３２として、図示された個別化装置１では、それぞれ１つの計量器が使用される。基本的には、分配ベルト２１上の物体２の個数をカメラにより光学的に特定することも可能である。
【００７１】
上述の置き面２２は、個別化装置１のトレー２３に形成されている。個別化装置１は、さらに振動装置２４を含んでいる。振動装置２４は、トレー２３の置き面２２上に載置している物体２を少なくとも互いに対して大まかに分離し、これによりアクセス可能な把持点を識別することが可能になる。このためには、振動装置２４は、２つの振動ベルト２５を有している。これらの振動ベルト２５は、トレー２３内の置き面２２の一部を形成する。振動ベルト２５により、振動ベルト２５上に載置している物体２の位置を相応する運動により変更させることができる。
【００７２】
振動装置２４は、特に２つの振動テーブル２６を含んでいる。これらの振動テーブル２６上に上述のトレー２３が配置されている。振動テーブル２６の作動により、トレーが運動または振動させられ、これにより、トレー２３内に配置された物体２の位置を必要に応じて変更することができる。振動テーブル２６も、最終的には、少なくとも１つの物体２において、把持装置３のグリッパ４にとってアクセス可能な把持点を識別することができるように物体２の位置もしくは体勢を変更するために、働く。
【００７３】
図面に示された個別化装置１では、把持装置３の既に上述した物体照明ユニット１３が、両カメラ１６と同様に、個別化装置１の置き面２２およびトレー２３の上側に配置されている。物体照明ユニット１３は、図面では著しく概略化されて図示されていて、たとえばカメラ１６内に統合されていてもよい。
【００７４】
個別化装置１は、把持装置３に後置された置きステーション２７を有している。この置きステーション２７には、確定された複数の物体置き場２８が形成されている。物体置き場２８は、置きステーション２７の置きベルト２９上に配置されている。置きベルト２９により、物体置き場２８と、この物体置き場２８上に配置され個別化された物体２とを、個別化装置１の、置きステーション２７に対応配置された操作ユニット３０に供給することができる。操作ユニット３０により、個別化された物体２が置きステーション２７の置きベルト２９に設けられた物体置き場２８から引き取られて、別の加工ステーション（図示せず）に供給され得る。この別の加工ステーションは、図示の使用事例ではブラシ加工ステーションである。
【００７５】
上述の個別化装置１と、上述の把持装置３とにより、提供された物体２を把持するための下記の方法を実施することができる。
【００７６】
まず、物体２の、グリッパ４にとってアクセス可能な把持点が識別される。次いで、グリッパ４が物体２を識別された把持点において把持する。次いで、グリッパ４に対応配置された払取り器５が作動させられ、払取りエレメント６が、出発位置と終端位置との間での払取り運動によりグリッパ４の傍らを移動する。このことは、把持された物体２に接触し、かつ／または把持された物体２に載置し、かつ／または把持された物体２とぶつかっている物体２を、グリッパ４から、ひいては最終的に把持された物体２からも取り除くという目的を有している。
【００７７】
図面に図示されているように、物体２は細長い物体、すなわち歯ブラシ本体２である。把持すべき物体２は、ばら荷の形で提供される。
【００７８】
上述のカメラ１６により、アクセス可能な把持点が光学的に識別される。特に、アクセス可能な、つまり自由な把持点を識別することができなかった場合に、置き面２２上の把持すべき物体２はばらされる、もしくは個別化される。このことは、個別化装置１の上述の振動装置２４により行われる。
【００７９】
必要な場合には、物体２が把持装置３のグリッパ４により把持されたか否かを検査することができる。このためには、把持装置３の、この検査のために設けられたセンサ１７を使用することができる。必要な場合には、グリッパ４の閉鎖運動の長さを特定することによって、実際に物体２が把持された否かを推測することもできる。
【００８０】
把持装置３の示された実施例では力センサ３１である監視センサ３１により、把持位置へのグリッパ４の接近運動を監視することができる。このことは、対応するグリッパ４の駆動装置の駆動力の監視によっても行われる。グリッパ４が把持位置へと降下し、力センサ３１によってグリッパ４の駆動装置において許容することができない力上昇が検出されると、駆動装置を非作動にし、グリッパ４を停止させることができ、これによりグリッパ４および／または把持すべき物体２の損傷を阻止することができる。グリッパ運動をソフトウェアにより、かつ／または上述の制御ユニット１５により監視することも可能である。したがって、たとえばグリッパ４をその把持位置に運動させる駆動装置の出力を監視することも可能である。出力の許容することのできない上昇が検出されると、このことは、同様にグリッパ４の経路における衝突または障害に起因するものと見なすことがきる。この場合も、グリッパ４を安全上の理由から停止させることができる。
【００８１】
図７および図８は、他の図面に図示された個別化装置１の僅かに変更された実施形態を示している。この個別化装置１の把持装置３のグリッパ４は、サクショングリッパとして構成されている。図８は、サクショングリッパ４がグリッパジョーの代わりに２つのサクション部９ａを有していて、このサクション部９ａにより物体２、この場合は歯ブラシ本体２が負圧により吸い込まれ、これにより把持され得ることを明らかにしている。
【００８２】
図７に示した個別化装置は、特にバッファ装置３３を有している。このバッファ装置３３には、物体２のための置き部３４が設けられている。この置き部３４は、Ｖ字形に形成されている。このＶ字形の置き部３４は、物体２のセンタリングおよび／または整頓された配向のために働く。バッファ装置３３の置き部３４は、把持装置３によって装填されることになる。
【００８３】
置換え装置３５を用いて、バッファ装置３３の置き部３４上で整頓して配向された物体２は、次いで置きステーション２７の置きベルト２９の物体置き場２８に置かれる。
【００８４】
置換え装置３５により、置きステーション２７の置きベルト２９の物体置き場２８上に位置する物体２をバッファ装置３３に移送することができ、これにより物体２の誤った配向をバッファ装置３３のＶ字形の置き部３４により修正することができる。置換え装置３５により、物体２を次いで再び置きステーション２７に移送することができる。
【００８５】
さらに、置きベルト２９の装填されていない物体置き場２８をバッファ装置３３からの物体２で満たすことが可能である。このためには物体２をバッファ装置３３の置換え装置３５により取り出し、物体置き場２８に移送することができる。既に上述したように、詳細に説明した把持装置３を特に細長い物体２を把持するために、すなわちたとえば歯ブラシ本体２を把持するために使用することができる。
【００８６】
本発明は、好適には自動化された製造プロセスにおいて、未加工部材、半製品または完成した製品を操作する技術分野の改善に関する。このためには、特に、グリッパ４を有する把持装置３が提案される。グリッパ４には、把持装置３の払取り器５が対応配置されていて、払取り器５は少なくとも１つの払取りエレメント６を有している。払取りエレメント６を、必要に応じて出発位置と終端位置との間での払取り運動によりグリッパ４の傍らを移動させることができ、これにより、把持プロセスを場合によっては邪魔する物体２をグリッパ４の把持領域から取り除くことができる。このことは、特に、グリッパ４が既に１つの物体２を把持している場合に行われる。
【符号の説明】
【００８７】
１  個別化装置
２  物体、歯ブラシ本体
３  把持装置
４  グリッパ
５  払取り器
５ａ  払取り器駆動装置
６  払取りエレメント
７  グリッパホルダ
８  位置決めストッパ
９  グリッパジョー
９ａ  吸引部
１０  センタリング手段、切欠き
１１  ガイドエレメント
１２  戻しエレメント
１３  物体照明ユニット
１４  把持点検出ユニット
１５  制御ユニット
１６  カメラ
１７  センサ
１８  ロボットアーム
１９  物体供給装置
２０  シュート
２１  分配ベルト
２２  置き面
２３  トレー
２４  振動装置
２５  振動ベルト
２６  振動テーブル
２７  置きステーション
２８  物体置き場
２９  置きベルト
３０  操作ユニット
３１  監視センサ／力センサ
３２  物体センサ／計量器
３３  バッファ装置
３４  Ｖ字形の置き部
３５  置換え装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【外国語明細書】
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