(57)【要約】【課題】非接触ハンドに対して対象物が横滑りして、非接触ハンドから対象物が脱落してしまうことを防止することのできる食品用ロボットハンドを提供する。【解決手段】  食品用ロボットハンド５は、対象物Ｆに向けて気体を噴出して対象物を非接触で把持する非接触ハンド１０と、非接触ハンドが対象物を把持した状態において、対象物の外周を覆うように設けられるガイド部材２０と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物に向けて気体を噴出して前記対象物を非接触で把持する非接触ハンドと、
前記非接触ハンドが前記対象物を把持した状態において、前記対象物の外周を覆うように設けられるガイド部材と、を有する食品用ロボットハンド。
【請求項２】
前記非接触ハンドが前記対象物を把持した状態において、前記ガイド部材および前記対象物の間の隙間は、５ｍｍ〜１０ｍｍである請求項１に記載の食品用ロボットハンド。
【請求項３】
前記ガイド部材は、
前記非接触ハンドに固定され、水平方向に延在する平面部と、
前記平面部から鉛直方向下向きに延在する縦壁部と、を有する請求項１または２に記載の食品用ロボットハンド。
【請求項４】
前記平面部は、前記非接触ハンドの下端に取り付けられている請求項３に記載の食品用ロボットハンド。
【請求項５】
前記縦壁部は、前記平面部に対して水平方向にスライド自在に固定されている請求項３または４に記載の食品用ロボットハンド。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の食品用ロボットハンドと、
前記食品用ロボットハンドを移動させるロボットアームと、
前記食品用ロボットハンドおよび前記ロボットアームを、弾性部材を介して接続する接続部と、を有する搬送装置。
【請求項７】
対象物に向けて気体を噴出して、前記対象物を非接触で把持する非接触ハンドが前記対象物を把持した状態において、前記対象物の外周を覆うように設けられるガイド部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、食品工場等の生産ラインに組み込まれて使用される産業用ロボットのタクトタイムに対応可能な食品用ロボットハンドに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、食品工場の生産ラインの箱詰め、パレタイザー等に産業用ロボットが組み込まれて使用されている。産業用ロボットを使用して、コンベア上に戴置された食品惣菜等の把持、整列、搬送するためには、産業用ロボットのタクトタイムの高速化に対応可能な食品用ロボットハンドが求められている。
【０００３】
これに関連して、例えば下記の特許文献１には、ロボットアームの先端部に、空気吸引力でワークを吸着保持して移動させるワーク保持部を設けた吸着式の把持装置において、ワークを高速で保持させ、離脱させる吸着保持装置は開示されている。このような吸着式の把持装置では、食品惣菜等に接触して吸着保持するため衛生上好ましくなく、吸引するためのノズルに対象物が詰まってしまう可能性があり、吸着性能が損なわれるおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２９０３８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来から、半導体ウェハ、ハードディスク、セラミック板等の高度精密部品の搬送として、真空吸着パッドによる吸着搬送に替わって、エゼクタの強い負圧発生機能と圧力型エアクッションの反発機能を取り入れたベルヌーイチャックやサイクロン式等の非接触式搬送が使用されている。ベルヌーイチャック等の非接触搬送は、表面が鏡面仕上げされた又は表面に微細加工された板状のワークを保持して搬送するものであり、水平方向の拘束力を考慮する必要はなかった。ベルヌーイチャックやサイクロン式等の非接触式把持装置をロボットアームの先端部に設けて、高速で食品をピッキングする場合、食品惣菜等の対象物を非接触の状態で把持するため、対象物に対して水平方向の拘束力が働かない。よって、非接触ハンドが対象物を把持した状態で、非接触ハンドを水平方向に移動させたり鉛直方向の軸周りに回転させたりした場合、非接触ハンドに対して対象物が横滑りして、非接触ハンドから対象物が脱落してしまう虞がある。
【０００６】
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、コンベア上に戴置された食品惣菜等を非接触に把持して、食品惣菜等の対象物が横滑りして、非接触ハンドから対象物が脱落することなく把持、整列、搬送に適応する、産業用ロボットのタクトタイムの高速化に対応可能な食品用ロボットハンドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成する食品用ロボットハンドは、対象物に向けて気体を噴出して前記対象物を非接触で把持する非接触ハンドと、前記非接触ハンドが前記対象物を把持した状態において、前記対象物の外周を覆うように設けられるガイド部材と、を有する。
【発明の効果】
【０００８】
上述のように構成した食品用ロボットハンドによれば、ガイド部材が対象物の外周を覆うように設けられているため、非接触ハンドに把持された対象物が横滑りしようとしたとき、ガイド部材に当接して横滑りすることを防止できる。よって、非接触ハンドから対象物が脱落してしまうことを防止することができる。したがって、コンベア上に戴置された食品惣菜等を非接触に把持して、食品惣菜等の対象物が横滑りして、非接触ハンドから対象物が脱落することなく把持、整列、搬送に適応する、産業用ロボットのタクトタイムの高速化に対応可能な食品用ロボットハンドを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る搬送装置を示す概略図である。
【図２】本実施形態に係る搬送装置の非接触ハンドを示す概略断面図である。
【図３】本実施形態に係る食品用ロボットハンドを示す下面図である。
【図４】変形例１に係る搬送装置を示す概略図である。
【図５】変形例２に係る搬送装置のガイド部材を示す概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施形態を、図１〜図３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。
【００１１】
図１は、本実施形態に係る搬送装置１を示す概略図である。図２は、本実施形態に係る搬送装置１の非接触ハンド１０を示す概略断面図である。図３は、本実施形態に係る食品用ロボットハンド５を示す下面図である。
【００１２】
搬送装置１は、食品惣菜等の対象物Ｆ（図１等参照）を把持した状態で所定の位置に搬送する。搬送する対象物Ｆとしては、例えば、小判型等の凍結後のコロッケ、たい焼き、とんかつ等さまざまなものを挙げることができる。
【００１３】
搬送装置１は、図１に示すように、食品用ロボットハンド５と、食品用ロボットハンド５を所定の位置に移動させるロボットアーム３０と、ロボットアーム３０および食品用ロボットハンド５を、弾性部材４０を介して接続する接続部５０と、を有する。
【００１４】
食品用ロボットハンド５は、対象物Ｆを把持する非接触ハンド１０と、対象物Ｆの外周を覆うように設けられるガイド部材２０と、を有する。
【００１５】
非接触ハンド１０は、対象物Ｆに向けて気体を噴出して対象物Ｆを非接触で把持する。非接触ハンド１０は、図２に示すように、圧縮流体が供給される本体部１１と、本体部１１の下側の内部に固定される円盤状の内挿部１２と、を有する。
【００１６】
本体部１１は、外形が凸状の円柱形状を備える。本体部１１は、図２に示すように、内部に設けられ気体が流通する第１流路１１１と、内挿部１２の上面１２Ａとともに第２流路１３を形成する溝部１１２と、溝部１１２の下端に設けられ鉛直方向下向きに拡大するテーパ部１１３と、テーパ部１１３の外方側であって本体部１１の下面に設けられ対象物Ｆを保持する保持面１１４と、を有する。
【００１７】
第１流路１１１は、図２に示すように、鉛直方向に沿って設けられる。第１流路１１１の上部には気体を供給するための供給口１１１ａが設けられる。供給口１１１ａには、気体を供給するためのストレート型またはＬ型の管継手（不図示）が固定される。
【００１８】
内挿部１２は、本体部１１の溝部１１２に内挿された状態で本体部１１に固定される。内挿部１２の本体部１１に対する固定方法は、特に限定されないが、例えば締結部材による締結である。
【００１９】
本体部１１および内挿部１２を構成する材料は、食品惣菜等の対象物を扱うため、ＳＵＳ３０４等のステンレス材を用いる。ロボットアーム３０を高速動作させるためには、軽量化を図ることが重要である。したがって、対象物Ｆを把持した状態の非接触ハンド１０の重量を１ｋｇ以下に抑えることにより、ロボットアーム３０によって高速で移動させることができる。
【００２０】
以下、図２を参照して、非接触ハンド１０が対象物Ｆを非接触で把持するメカニズムについて説明する。
【００２１】
供給口１１１ａから供給された気体は、第１流路１１１、第２流路１３の順に流れた後、本体部１１および内挿部１２の間の隙間Ｃ１を通過する。そして、隙間Ｃ１を通過した気体は、テーパ部１１３のテーパ形状に沿って流れ、保持面１１４の下方を径方向外方に向けて流れる。この結果、非接触ハンド１０および対象物Ｆとの間に負圧による吸引力および吐出流体による引離力を発生させることで、非接触ハンド１０は、吸引力および引離力のバランスが取れた状態で、非接触で対象物Ｆを把持する。
【００２２】
ガイド部材２０は、図１、図３に示すように、非接触ハンド１０が対象物Ｆを把持した状態で、対象物Ｆの外周に設けられ、非接触ハンド１０に対する対象物Ｆの横滑りを防止する。ガイド部材２０は、図１に示すように、水平方向に延在する平面部２１と、平面部２１から鉛直方向下向きに延在する縦壁部２２と、を有する。ガイド部材２０は、薄板をプレスすることによって構成され、平面部２１および縦壁部２２は、一体的に構成される。ガイド部材２０の厚さは、特に限定されないが、例えば、０．６ｍｍ〜１．０ｍｍである。このようにガイド部材２０を薄肉状にすることによって、ガイド部材２０を軽量化することができる。
【００２３】
平面部２１は、凸状に構成された本体部１１の上部が挿入される貫通孔２１Ａを備えている。平面部２１は、本体部１１の上部が貫通孔２１Ａに挿入された状態で、非接触ハンド１０と固定される。平面部２１の非接触ハンド１０に対する固定方法は、特に限定されないが、例えば、締結部材による締結である。
【００２４】
縦壁部２２は、図３に示すように、鉛直方向の下側から視たときに、対象物Ｆの形状に沿うように周方向に連続して構成されている。非接触ハンド１０が対象物Ｆを把持している状態において、縦壁部２２および対象物Ｆの間の隙間Ｃ２（図３参照）は、特に限定されないが、５〜１０ｍｍであることが好ましい。例えば、隙間Ｃ２が５ｍｍより小さい場合、非接触ハンド１０を対象物Ｆに近づけた際に、縦壁部２２によって対象物Ｆをつぶしてしまう虞がある。また、隙間Ｃ２が１０ｍｍより大きい場合、対象物Ｆが非接触ハンド１０に対して横滑りしようとした場合に、好適に縦壁部２２に当接しない虞がある。したがって、縦壁部２２および対象物Ｆの間の隙間Ｃ２を５〜１０ｍｍとすることによって、好適に対象物Ｆの非接触ハンド１０に対する横滑りを防止でき、対象物Ｆが非接触ハンド１０から脱落することを防止できる。なお、隙間Ｃ２が５ｍｍより小さい構成、および１０ｍｍより大きい構成も、本発明に含まれるものとする。
【００２５】
縦壁部２２の下端２２Ａは、図１に示すように、対象物Ｆの下面よりも上側（例えば３〜５ｍｍ）に位置し、対象物Ｆが縦壁部２２から下側に向けて突出することが好ましい。この構成によれば、縦壁部２２がコンベアベルト面に当たってコンベアベルトを傷つけることもなく、また対象物Ｆが非接触ハンド１０に対して横滑りしようとした際に、対象物Ｆが縦壁部２２に確実に当接することになるため、確実に対象物Ｆの横滑りを防止できる。よって、対象物Ｆが非接触ハンド１０から脱落することを確実に防止できる。
【００２６】
ガイド部材２０を構成する材料は、食品惣菜等の対象物を扱うため、ＳＵＳ３０４等のステンレス材を用いる。
【００２７】
ロボットアーム３０は、非接触ハンド１０が対象物Ｆを把持した状態で、食品用ロボットハンド５を水平方向かつ鉛直方向に移動させたり、鉛直方向の軸周りに回転させたりして、対象物Ｆを所定の位置に所望の角度となるように搬送する。ロボットアーム３０の制御は、不図示の制御部によって行われる。ロボットアーム３０としては公知のロボットアーム３０を用いることができるため、ロボットアーム３０の詳細な説明は省略する。
【００２８】
弾性部材４０は、図１に示すように、接続部５０およびガイド部材２０の平面部２１の間に設けられる。弾性部材４０は、位置ずれが生じないように、接続部５０およびガイド部材２０の平面部２１に固定されていることが好ましい。
【００２９】
例えば、弾性部材４０を介することなく、ロボットアーム３０および食品用ロボットハンド５が接続されている場合、食品用ロボットハンド５が対象物Ｆを把持する際にこぶ等の突起がある対象物Ｆに対してガイド部材２０の位置がこぶ等の突起に対して傾かないので、突起部以外の対象物Ｆの部分においてガイド部材２０と対象物Ｆのすきまが大きくなり把持性能が損なわれる虞がある。これに対して本実施形態に係る搬送装置１によれば、弾性部材４０を介して、ロボットアーム３０および食品用ロボットハンド５が接続されているため、ガイド部材２０がこぶ等の突起がある対象物Ｆに倣って傾くため、突起部以外の対象物Ｆの部分においてガイド部材２０と対象物Ｆのすきまは小さくなり把持性能が損なわれる虞がなくなる。このため、こぶ等の突起がある対象物Ｆに対しても好適に対応することができる。
【００３０】
接続部５０は、ロボットアーム３０および弾性部材４０を接続する。接続部５０は、弾性部材４０が固定される下面５１と、ロボットアーム３０が固定される上面５２と、下面５１および上面５２が連続する連続部５３と、を有する。接続部５０は、略コの字形状を備えている。なお、ロボットアーム３０の高速ピッキングによっては振動が発生することもあり、接続部５０の強度を補うために、リブ５４を入れることもある。
【００３１】
次に、本実施形態に係る搬送装置１の作用について説明する。
【００３２】
まず、不図示のカメラによって対象物Ｆの位置を認識し、ロボットアーム３０によって食品用ロボットハンド５を対象物Ｆに近づけ、対象物Ｆを把持する。非接触ハンド１０が対象物Ｆを把持するメカニズムは上述したとおりである。
【００３３】
そして、ロボットアーム３０によって、対象物Ｆを把持した状態の食品用ロボットハンド５を水平方向および上下方向に移動させるとともに、鉛直方向の軸周りに回転させることによって、対象物Ｆを所定の位置に所望の角度で配置する。このとき、食品用ロボットハンド５が把持直後に加速するときや所定の位置で停止するとき、さらに鉛直方向の軸周りに回転するときに、対象物Ｆに対して慣性力が作用して、対象物Ｆが非接触ハンド１０に対して横滑りしようとする。本実施形態に係る食品用ロボットハンド５によれば、対象物Ｆの外周を覆うようにガイド部材２０が設けられているため、非接触ハンド１０に把持された対象物Ｆが横滑りしようとしたときに、対象物Ｆがガイド部材２０に当接して横滑りすることを防止できる。よって、非接触ハンド１０から対象物Ｆが脱落してしまうことを防止することができる。また、ガイド部材２０によって対象物Ｆの横滑りを防止できるため、ロボットアーム３０を高速に移動させることができ、対象物Ｆの搬送効率を向上させることができる。例えば、連続搬送式フリーザから排出される対象物Ｆを１分間に１００個、ピッキング処理することができる。
【００３４】
非接触ハンド１０における対象物Ｆの把持状態を解除するには、不図示の電磁弁を停止して、気体の供給を停止する。ロボットアーム３０の高速ピッキングに対応する保持及び離脱が実現できる。
【００３５】
以上説明したように、本実施形態に係る食品用ロボットハンド５は、対象物Ｆに向けて気体を噴出して対象物Ｆを非接触で把持する非接触ハンド１０と、非接触ハンド１０が対象物Ｆを把持した状態において、対象物Ｆの外周を覆うように設けられるガイド部材２０と、を有する。このように構成された食品用ロボットハンド５によれば、ガイド部材２０が対象物Ｆの外周を覆うように設けられているため、非接触ハンド１０に把持された対象物Ｆが横滑りしようとしたとき、ガイド部材２０に当接して横滑りすることを防止できる。よって、非接触ハンド１０から対象物Ｆが脱落してしまうことを防止することができる。したがって、コンベア上に戴置された対象物Ｆを非接触に把持して、対象物Ｆが横滑りして、非接触ハンド１０から対象物Ｆが脱落することなく把持、整列、搬送に適応する、産業用ロボットのタクトタイムの高速化に対応可能な食品用ロボットハンド５を提供することができる。
【００３６】
また、非接触ハンド１０が対象物Ｆを把持した状態において、ガイド部材２０および対象物Ｆの間の隙間Ｃ２は、５ｍｍ〜１０ｍｍである。このように構成された食品用ロボットハンド５によれば、上述したように、非接触ハンド１０から対象物Ｆが脱落してしまうことをより好適に防止することができる。
【００３７】
また、ガイド部材２０は、非接触ハンド１０に固定され水平方向に延在する平面部２１と、平面部２１から鉛直方向下向きに延在する縦壁部２２と、を有する。このように構成された食品用ロボットハンド５によれば、容易な構成からなるガイド部材２０によって非接触ハンド１０から対象物Ｆが脱落してしまうことを防止することができる。
【００３８】
また、本実施形態に係る搬送装置１は、上述した食品用ロボットハンド５と、食品用ロボットハンド５を移動させるロボットアーム３０と、食品用ロボットハンド５およびロボットアーム３０を、弾性部材４０を介して接続する接続部５０と、を有する。このように構成された搬送装置１によれば、非接触ハンド１０がこぶ等の突起がある対象物を把持する際に、こぶ等の突起がある対象物に倣って傾くため把持性能が損なわれる虞がなくなる。こぶ等の突起がある対象物に対しても好適に対応することができる。
【００３９】
また、以上説明したように、本実施形態に係るガイド部材２０は、対象物Ｆに向けて気体を噴出して、対象物Ｆを非接触で把持する非接触ハンド１０が対象物Ｆを把持した状態において、対象物Ｆの外周を覆うように設けられる。このように構成されたガイド部材２０によれば、ガイド部材２０が対象物Ｆの外周を覆うように設けられているため、非接触ハンド１０に把持された対象物Ｆが横滑りしようとしたとき、ガイド部材２０に当接して横滑りすることを防止できる。よって、非接触ハンド１０から対象物Ｆが脱落してしまうことを防止することができる。
【００４０】
＜変形例１＞
次に、図４を参照して、変形例１に係る搬送装置２の構成について説明する。図４は、変形例１に係る搬送装置２を示す概略図である。
【００４１】
変形例１に係る搬送装置２は、上述した実施形態に係る搬送装置１と比較して、ガイド部材１２０の配置される位置が異なる。以下、変形例１に係る搬送装置２のガイド部材１２０の構成について説明する。
【００４２】
ガイド部材１２０は、図４に示すように、平面部１２１と、縦壁部１２２と、を有する。平面部１２１は、凸状に構成された本体部１１の下部が挿入される貫通孔１２１Ａを備えている。平面部１２１は、非接触ハンド１０の下端に取り付けられている。このように構成された搬送装置２によれば、対象物Ｆが例えばコロッケである場合、平面部１２１および縦壁部１２２の間の境界部近傍にコロッケの衣が溜まることを防止できるため、衛生上好ましい。
【００４３】
＜変形例２＞
次に、図５を参照して、変形例２に係る搬送装置の構成について説明する。図５は、変形例２に係る搬送装置のガイド部材２２０を示す概略斜視図である。
【００４４】
変形例２に係る搬送装置は、上述した実施形態に係る搬送装置１と比較して、ガイド部材２２０の構成が異なる。以下、変形例２に係る搬送装置のガイド部材２２０の構成について説明する。
【００４５】
ガイド部材２２０は、図５に示すように、平面部２２１と、第１縦壁部２２２と、第２縦壁部２２３と、を有する。変形例２において、平面部２２１、第１縦壁部２２２、および第２縦壁部２２３は、互いに別体として構成されている。
【００４６】
第１縦壁部２２２は、図５に示すように、平面部２２１の一部を覆い水平方向に延在する第１延在面２２２Ａと、第１延在面２２２Ａから鉛直方向下向きに延在する第２延在面２２２Ｂと、第２延在面２２２Ｂから水平方向の内方に向けて延在する第３延在面２２２Ｃと、第３延在面２２２Ｃから鉛直方向下向きに延在する第４延在面２２２Ｄと、を有する。第１縦壁部２２２は、薄板をプレスすることによって構成されている。
【００４７】
第２縦壁部２２３は、図５に示すように、平面部２２１の一部を覆い水平方向に延在する第１延在面２２３Ａと、第１延在面２２３Ａから鉛直方向下向きに延在する第２延在面２２３Ｂと、を有する。第２縦壁部２２３は、薄板をプレスすることによって、Ｌ字状に構成されている。
【００４８】
このように構成されたガイド部材２２０によれば、対象物Ｆの大きさに合わせて、第１縦壁部２２２および第２縦壁部２２３をＸ方向またはＹ方向にスライドさせて、所望の位置で固定することができる。よって、対象物Ｆの大きさが変更した場合であっても、非接触ハンド１０から対象物Ｆが脱落してしまうことを防止することができる。
【００４９】
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。
【００５０】
例えば、上述した実施形態では、搬送装置１は、弾性部材４０を有していたが、弾性部材４０が設けられなくてもよい。
【００５１】
また、非接触ハンド１０の構成は上述した構成に限定されず、ベルヌーイチャックやサイクロン式等の非接触式把持装置により把持するものであればよい。
【００５２】
また、上述した実施形態では、ガイド部材２０は薄板から構成され、平面部２１および縦壁部２２は一体的に構成されていた。しかしながら、平面部２１および縦壁部２２は別体として構成されていてもよい。
【００５３】
また、上述した上述した実施形態では、本体部１１は、外形が凸状の円柱形状を備えたが、本体部は、凸状でない外径が一定の円柱形状であってもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１、２    搬送装置、
５    食品用ロボットハンド、
１０    非接触ハンド、
１１    本体部、
１２    内挿部、
２０、１２０、２２０    ガイド部材、
２１、２２１    平面部、
２２    縦壁部、
２２２    第１縦壁部、
２２３    第２縦壁部、
３０    ロボットアーム、
４０    弾性部材、
５０    接続部、
１２３    放射部、
Ｃ２    ガイド部材および対象物の間の隙間、
Ｆ    対象物。
【図１】
2019034359.tif 000003
【図２】
2019034359.tif 000004
【図３】
2019034359.tif 000005
【図４】
2019034359.tif 000006
【図５】
2019034359.tif 000007