(57)【要約】【課題】果実や野菜、特にイチゴのように表面の柔らかい青果物を損傷することなく且つ確実に吸着保持する青果物吸着保持具を提供する。【解決手段】吸着部３３の内部を負圧にすることにより、吸着部３３の先端に青果物１０を吸着保持する青果物吸着保持具３１であって、吸着部３３は、気泡型ゴムからなり青果物１０に接触する環状の接触リング３５と、気密性を有する気泡型ゴムからなる環状の変形リング３７と、剛体からなり、接触リング３５と変形リング３７との間に配置されて、接触リング３５と変形リング３７とを連結する連結部材３６と、剛体からなり、変形リング３７と吸着保持具３１の枠体３２とを接続する接続部材３８と、からなる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸着部の内部を負圧にすることにより、前記吸着部の先端に青果物を吸着保持する青果物吸着保持具であって、
前記吸着部は、
気泡型ゴムからなり前記青果物に接触する環状の接触リングと、
気密性を有する気泡型ゴムからなる環状の変形リングと、
剛体からなり、前記接触リングと前記変形リングとの間に配置されて、前記接触リングと前記変形リングとを連結する連結部材と、
剛体からなり、前記変形リングと吸着保持具の枠体とを接続する接続部材と、
からなることを特徴とする、青果物吸着保持具。
【請求項２】
前記変形リングは、前記連結部材と重なっている部分を除く中心軸線方向の長さが、前記連結部材の内径よりも小さいことを特徴とする、請求項１に記載の青果物吸着保持具。
【請求項３】
前記接続部材は、前記枠体に対して着脱自在に取り付けられていることを特徴とする、請求項１または２のいずれか一項に記載の青果物吸着保持具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、柔らかく不定形な果実や野菜を損傷することなく吸着保持する青果物吸着保持具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
我が国のイチゴ生産は多くの労働時間（約２，０００ｈ／１０ａ）を要しており、省力化が喫緊の課題である。中でも、収穫されたイチゴを選別し手作業でパックに詰める工程は、全労働時間の約３割を占め、収穫作業とともにイチゴ生産におけるボトルネックとなっている。こうした情勢を受け、最近では、選別作業の自動化を可能にするシステムや、パック詰めロボットの開発が行われている。
【０００３】
例えば特許文献１には、イチゴやミニトマト等の農産物の箱詰め機が開示されている。また、本出願人による特許文献２には、イチゴを等級選別して容器に詰める容器詰め装置が開示されている。
【０００４】
また、パック詰めを自動化するにあたり、果実等を損傷することなく保持する手段として、例えば特許文献３には、イチゴのような柔らかい果実にダメージを与えることなく保持して移送するための青果物保持装置が開示されている。また、本出願人による特許文献４では、画像処理によりイチゴの向きを判別してイチゴを吸着保持する果実保持装置が開示され、特許文献５では、イチゴの損傷を抑制する吸着管を有する果実集積装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２３１７１１号公報
【特許文献２】特開２０１２−１７１６６４号公報
【特許文献３】特開２００２−５２４８７号公報
【特許文献４】特開２０１２−１７１６６３号公報
【特許文献５】特開２０１３−１９３７７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献３に記載された青果物保持装置は、がく部分を上向きにして並べて載置したイチゴ等の果実を、ベローズ体からなる吸着パッドで吸着する機構である。しかしながら、ベローズ体は、中心軸線方向には容易に変形するものの、中心軸線に対して角度を有する方向への変形範囲が極めて狭いため、果実の向きや位置がずれると、吸着パッドが果実に十分に密着せず、果実を吸着する割合が低下する。あるいは、ベローズ体を果実に対して偏った方向に押しつけることにより果実が損傷することがある。また、ベローズ体の変形範囲を広げるために吸着パッドを長くすると、その分必要なスペースが増加し、さらに、所定の位置に果実を置く際の位置のズレが大きくなると考えられる。
【０００７】
また、特許文献４の果実保持装置は、画像処理により果実の方向とヘタの位置を正確に測定することが前提となっており、制御が複雑である。
【０００８】
さらに、特許文献５の吸着管では、果実の吸着は可能であったが吸着割合が十分ではなかった。
【０００９】
このように、青果物のパック詰め等の自動化ラインにおいて、殊にイチゴのように柔らかく損傷しやすい果実の位置ずれや果実形状のばらつきに対応して、青果物に傷を付けず且つ確実に保持するには、既存の保持技術では不十分であるという問題がある。
【００１０】
本発明の目的は、果実や野菜、特にイチゴのように表面の柔らかい青果物を損傷することなく且つ確実に吸着保持することができる青果物吸着保持具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記問題を解決するため、本発明は、吸着部の内部を負圧にすることにより、前記吸着部の先端に青果物を吸着保持する青果物吸着保持具であって、前記吸着部は、気泡型ゴムからなり前記青果物に接触する環状の接触リングと、気密性を有する気泡型ゴムからなる環状の変形リングと、剛体からなり、前記接触リングと前記変形リングとの間に配置されて、前記接触リングと前記変形リングとを連結する連結部材と、剛体からなり、前記変形リングと吸着保持具の枠体とを接続する接続部材と、からなることを特徴とする、青果物吸着保持具を提供する。
【００１２】
前記変形リングは、前記連結部材と重なっている部分を除く中心軸線方向の長さが、前記連結部材の内径よりも小さいことが好ましい。また、前記接続部材は、前記枠体に対して着脱自在に取り付けられていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、イチゴのように表面の柔らかい青果物を損傷することなく且つ確実に吸着保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】青果物のパック詰めを行う設備のレイアウト例を示す概要図である。
【図２】イチゴの搬送容器の例を示す斜視図である。
【図３】イチゴのパック詰めラインの例を示す平面図である。
【図４】本発明の実施形態にかかる吸着保持具を示す側面図である。
【図５】図４の吸着保持具の吸着部の寸法を説明する断面図である。
【図６】接続部材と枠体との取り付け部分の異なる例を示す断面図である。
【図７】図４の吸着保持具でイチゴを吸着した状態を示す側面図である。
【図８】図３のパック詰めラインでイチゴを出荷用容器に詰める工程を示す平面図である。
【図９】実施例において比較例として用いた吸着保持具を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を、図を参照して説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１６】
図１は、本発明の実施形態にかかる青果物のパック詰めを行う設備のレイアウトの概要を示し、以下、本実施形態ではイチゴのパック詰めについて説明する。
【００１７】
収穫されたイチゴは、コンベア１１に載せられて選果ライン１２上を移動する搬送容器に収容され、搬送される。搬送容器は、搬送容器整列部１３でコンベア１１上に一列に並べられ、イチゴは、果実投入部１４において、図示しない装置又は人手により搬送容器内に１個ずつ載置される。搬送容器２０は、例えば図２に示すように、イチゴ１０の形状に合わせた例えば略角錐状の凹部２１が形成されていて、搬送容器２０にイチゴ１０を載せるだけで自然にイチゴ１０の向きが揃えられるようになっている。さらに、搬送容器２０には、イチゴ１０のへた側１０ａの位置に切り欠き部２２が形成されている。
【００１８】
イチゴ１０は、搬送容器２０に載置された状態で、選果ライン１２を搬送される。選果ライン１２には、収穫したイチゴを等級に分けるために、病虫害や傷の有無、色、つや、形などの外観を調べる画像装置１５や、糖酸度センサ１６、および重量センサ１７等が設置されている。これらの装置によって等級に分類されたイチゴ１０は、図示しない選別手段により、等級毎に所定のパック詰めライン１８まで搬送される。
【００１９】
図３は、パック詰めライン１８の概要を示す。パック詰めライン１８には、ＰＥＴや紙製等の出荷用容器２５の列の数に合わせた数、例えば図３の例では６つの吸着保持具３１が、各々ロボットアーム４１に取り付けられている。ロボットアーム４１は、図３の左右方向に移動自在なスライダ４２に取り付けられ、各ロボットアーム４１は、それぞれ図３の左右方向および上下方向、さらに図３の紙面に垂直な方向に移動可能である。各吸着保持具３１は、初期姿勢としては、搬送容器２０の上方に待機し、吸着保持具３１の先端が、搬送容器２０内のイチゴ１０のへた側１０ａに対向するように配置される。
【００２０】
図４は、本実施形態にかかる吸着保持具３１を示す側面図である。吸着保持具３１は、ロボットアームに固定される枠体３２と、枠体３２に取り付けられる略筒状の吸着部３３と、吸着部３３の内部の気圧を変化させるエジェクタ３４とを有している。そして、吸着部３３は、先端の接触リング３５と、変形リング３７と、接触リング３５と変形リング３７との間に設けられてこれらを連結する環状の連結部材３６と、変形リング３７と枠体３２とを着脱自在に接続する接続部材３８とで構成される。
【００２１】
接触リング３５は、イチゴ１０に直接接触する環状の部材であり、イチゴのように柔らかい青果物を傷付けないために、吸着保持する青果物の軟弱さに応じた柔らかい材質、具体的には、例えばＥＰＤＭゴムを主成分とする発泡体である気泡型ゴム（スポンジ）が用いられる。連続気泡型ゴム、独立気泡型ゴム、半独立半連続気泡型ゴムのいずれでも構わないが、通気性が良すぎると吸着力が弱くなる。
【００２２】
変形リング３７は、枠体３２の端部に一方の端部が固定される環状の部材であり、吸着時に任意の方向に変形することができる。変形リング３７の材質は、気密性を有し、且つ中心軸線方向に対して任意の角度への変形が容易な柔軟な材質として、独立気泡型ゴムまたは半独立半連続気泡型ゴムが用いられる。
【００２３】
連結部材３６は、接触リング３５と変形リング３７とを連結するとともに、これらが撓んだときでも内部の中空部が塞がらずに通気経路を確保するために設けられる環状の部材である。そのため、連結部材３６としては、剛体で成形されたものが用いられる。ここでいう剛体とは、吸着保持の対象物となる青果物の重量や吸着時の負圧形成のための吸引力によって変形しない剛性を有するものであり、例えば金属製とされる。
【００２４】
さらに、変形リング３７は、変形前の初期状態の中心軸に対して垂直な方向に最大限変形して中心軸がずれても、中空部が塞がらずに通気経路を確保できる長さとする。すなわち、図５に示すように、変形リング３７が連結部材３６および後述する接続部材３８と重なっている部分を除く実効長さＬｍが、連結部材３６の内径ｄｍよりも小さくなるようにする。さらに、連結部材３６よりも先端に突出している接触リング３５の軸方向の長さＬｃは、長すぎると吸着部３３の内部を負圧にしたときに内側に折れて通気経路を塞ぎ、吸着力が低下する。一方、長さＬｃが短すぎると、吸着時の力を吸収する効果が低下する。したがって、一例として、接触リングの内径ｄｃ＝１６ｍｍに対し長さＬｃ＝６ｍｍ程度が好ましい。
【００２５】
接続部材３８は、連結部材３６と同様に環状であり、また、吸着部３３を枠体３２に確実に接続するため、剛体で形成されている。さらに、本実施形態においては、吸着部３３と枠体３２とを接続、固定し、且つ着脱自在とするため、接続部材３８と枠体３２とが重なる部分はねじ止めされる。すなわち、例えば図５に示すように、接続部材３８が枠体３２の内部に挿入され、接続部材３８と枠体３２とが重なる部分において、接続部材３８側にねじ穴３８ａが形成され、枠体３２側にはねじ穴３８ａにねじ止めするねじ３９が挿通できる貫通孔３２ａが例えば上部に形成されている。そして、枠体３２に吸着部３３の接続部材３８を挿入した後、枠体３２の外側から、貫通孔３２ａを通ってねじ穴３８ａにねじ３９をねじ込むことにより、接続部材３８（吸着部３３）が枠体３２に確実に固定される。あるいは、図６に示すように、接続部材３８の一端側の外周にねじを形成し、枠体３２の先端部の内周に、接続部材３８のねじをねじ止め可能なねじ穴を形成して、枠体３２内に接続部材３８のねじ側の端部を挿入し、該ねじ穴に接続部材３８をねじ込むようにしてもよい。接続部材３８の、枠体３２に挿入されていない方の端部には、変形リング３７が取り付けられる。変形リング３７は任意の角度へ変形することが可能な柔軟性を有するものであるが、連続使用により劣化し、形状が元に戻らなくなることがある。このようなときにはねじを抜き、吸着部３３を交換することにより、青果物の確実な吸着を維持できる。なお、枠体３２と吸着部３３との接続方法は、図５、図６に示すようなねじ止めには限らず、吸着部３３が枠体３２に確実に固定され且つ着脱自在な方法であればよい。
【００２６】
以下、本実施形態の吸着保持具３１を用いたパック詰めライン１８でのイチゴ１０のパック詰め手順を説明する。
【００２７】
等級に分類されたイチゴ１０は、搬送容器２０に収容された状態で、所定の等級のパック詰めライン１８に搬送され、例えば図３に示すように、吸着保持具３１の下方で停止する。前述のように、吸着保持具３１は、先端の接触リング３５が、搬送容器２０内のイチゴ１０のへた側１０ａに対向する向きで、各搬送容器２０の上方に待機している。
【００２８】
次に、ロボットアーム４１が下方に延び、吸着保持具３１がイチゴ１０の高さまで下降する。そして、イチゴ１０のへた側１０ａに対抗している接触リング３５がイチゴ１０のへた部に接触するまで水平移動し、その移動中にエジェクタ３４により吸着部３３の内部を負圧にして、図７（ａ）に示すように、吸着部３３の接触リング３５にイチゴ１０を吸着保持させる。イチゴは大きさや形状にばらつきがあり、さらに、へたが果実に密着しているものや果実から浮いているものなど様々なものがある。このとき、例えば図７（ｂ）に示すように変形リング３７が下向きに変形したり、図７（ｃ）に示すように変形リング３７が上向きに変形したりと、変形リング３７がイチゴ１０の形状に倣って柔軟に変形することにより、接触リング３５をイチゴ１０に密着させることができる。また、図７（ｂ）、（ｃ）のように変形リング３７が変形しても、図５に示す実効長さＬｍが連結部材３６の内径ｄｍよりも小さいため、通気経路が塞がらない。したがって、確実にイチゴ１０を吸着、保持できる。しかも、接触リング３５がイチゴ１０に接触し、後述する圧力センサ４３の検出値が予め設定した閾値に達したときに、イチゴ１０を吸引保持したことを判断し、ロボットアーム４１がイチゴ１０を持ち上げるので、搬送容器２０に収容されている状態でイチゴ１０を押し続けることがない。さらに、イチゴ１０に接触する接触リング３５の材質により、イチゴ１０に必要以上の力がかからず、損傷することがない。このように、吸着部３３の初期状態の中心軸線方向に対して垂直方向の変形は、従来用いられてきたベローズでは不可能である。本発明では、気泡型ゴムを用いることにより、中心軸線方向の長さが短くても、中心軸線方向に対して任意の角度で自在に変形することができる。また、吸着時に変形しない剛体からなる連結部材３６を設けることにより、吸着部３３全体としての剛性を確保し、変形リング３７が変形しても、中空部の通気経路が塞がれるのを防ぎ、吸着力を確保できる。
【００２９】
吸着部３３の中空部には、吸着部３３内部の気圧を検出する圧力センサ４３が接続され（図４参照）、中空部内の気圧を検出して、検出結果が図示しない制御部に送信され、所定の負圧に達したことで、イチゴ１０の吸着完了と判断される。イチゴ１０が吸着されると、ロボットアーム４１により吸着保持具３１が上昇するとともに、各吸着保持具３１の位置が、図８に示すように出荷用容器２５のそれぞれのイチゴ１０を収容する位置の上方まで移動し、その後、下降する。イチゴ１０の吸着保持を解除する際には、中空部内の真空圧を下げて吸着部３３の吸着力を低下させるか、中空部からの吸気を停止して吸着部３３の圧力を高めながら、イチゴ１０から離れる方向に、吸着部３３を移動させる。これにより、イチゴ１０が出荷用容器２５内に収容される。その後、吸着保持具３１は再度搬送容器２０の上方に移動し、これを繰り返して、イチゴ１０のパック詰めが行われる。
【００３０】
このように、複数の吸着保持具３１により同時にイチゴ１０を吸着し、出荷用容器２５にパック詰めするために移動する際、イチゴ１０同士が接触することがある。このときにも、変形リング３７が任意の方向に容易に撓むことにより、イチゴ１０に大きな力が作用せず、イチゴ１０の損傷を防ぐことができる。
【００３１】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。例えば、吸着保持具３１を備えたパック詰めロボットは、上記の実施形態に限らない。
【実施例】
【００３２】
本発明に係る吸着保持具３１を、イチゴのパック詰めロボットに取り付けて、イチゴのパック詰めを行った。比較例として、図９に示すように、変形リング３７が無く、枠体３２に直接接触リング５２を取り付けた吸着保持具５１を用いて、同様にイチゴのパック詰めを行った。吸引圧力（負圧）はいずれも５〜９ｋＰａとした。吸着保持具３１，５１の各部材の寸法は、表１の通りである。なお、比較例の吸着保持具５１では、イチゴ１０と接触リング５２との隙間を埋めるために、接触リング５２の軸線方向の長さは、下側が最も短く（６ｍｍ）、上側（１２ｍｍ）に向けて長くなるようにした。
【００３３】
【表１】
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【００３４】
変形リング３７を設けない比較例の場合、９．５〜１０．７ｇのイチゴ１２５０果のうち、吸着できたイチゴの割合（吸着割合）は９０．６％、１３．７〜１６．２ｇのイチゴ１０００果のうち、吸着割合は９５．８％であった。変形リング３７を備えた本発明例の場合には、９．５〜１０．７ｇのイチゴ５７２９果の吸着割合は９９．０％、１３．７〜１６．２ｇのイチゴ５１２５果の吸着割合は９９．６％であり、作業精度の向上に顕著な効果が見られた。また、本発明例において、イチゴの損傷は確認されなかった。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、イチゴやビワのように柔らかく傷付きやすい青果物等を吸着保持する吸着保持具に適用できる。
【符号の説明】
【００３６】
１０  イチゴ
１２  選果ライン
１３  搬送容器整列部
１４  果実投入部
１５  画像装置
１６  糖酸度センサ
１７  重量センサ
１８  パック詰めライン
２０  搬送容器
３１  吸着保持具
３２  枠体
３３  吸着部
３４  エジェクタ
３５  接触リング
３６  連結部材
３７  変形リング
３８  接続部材
【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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【図９】
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