(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献1の食品のコンテナ詰め装置では、食品をタイミングホルダ、保持容器およびコンテナに順次落下させている。この食品のコンテナ詰め装置で、おにぎりおよびサンドイッチなどの食品をコンテナに詰め込むことが考えられる。このような食品は変形し易く、外力により一度変形すると、外力を除いても元の形には戻らない。よって、食品が落下した際に食品が外力を受けて変形すると、食品の変形により商品価値が損なわれる。この結果、不適合品の割合が増え、作業効率が低下してしまうおそれがある。
【0005】
本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、作業効率の低下を抑制することができる食品の詰め込み装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するために、本発明のある形態に係る食品の詰め込み装置は、食品を供給する供給部と、前記供給部により並べられた複数の前記食品を把持する把持部と、前記把持部により把持された複数の前記食品をトレイ上に搬送する搬送部と、を備え、前記把持部は、複数の前記食品が並べられた方向において複数の前記食品をその両側から挟む一対の挟持部材を有している。
【0007】
これによれば、変形し易い食品であっても、一対の挟持部材により食品を挟持することにより、変形することなく食品をトレイに収容することができる。よって、不適合品の増加を防ぎ、作業効率が低下することを抑制することができる。
【0008】
この食品の詰め込み装置は、一対の前記挟持部材は、互いに平行に設けられた板状体によりそれぞれ構成されていてもよい。これによれば、挟持部材は簡単な形状であるため、製品コストの増大を抑えることができる。また、挟持部材は薄いため、先にトレイに収容した食品との間隔を広くとることなく、食品をトレイに収容することができる。
【0009】
この食品の詰め込み装置は、前記供給部は、前記食品を吸着する吸着ヘッドを有していてもよい。これによれば、変形し易い食品であっても、変形することなく食品を吸着ヘッドにより供給することができる。
【0010】
この食品の詰め込み装置は、前記把持部は、複数の前記食品が並べられた方向の両側とは異なる側から複数の前記食品を支える支持部材をさらに有していてもよい。これによれば、挟持部材に加えて支持部材により食品を支えることにより、より確実に食品を把持することができる。
【0011】
この食品の詰め込み装置は、前記支持部材は、前記支持部材は下方に拡がる山型形状を有していてもよい。これによれば、三角形状の食品の上部に山型形状の支持部材を当てることにより、より確実に食品を把持することができる。
【0012】
この食品の詰め込み装置は、前記食品の外表面は平行な一対の平面を有しており、その平面どうしが接するように並べられた複数の前記食品を一対の前記挟持部材により挟んでもよい。これにより、食品を安定的に把持することができると共に、トレイにおける食品の収納率を向上させ、作業効率の向上が図られる。
【0013】
この食品の詰め込み装置は、前記把持部を先端にそれぞれ有する一対のアームを備えたロボットにより構成されていてもよい。これによれば、たとえば、先端を取替可能な汎用ロボットを使用することにより、先端を取り替えるだけで、食品の詰め込み作業が可能となる。
【発明の効果】
【0014】
本発明は、以上に説明した構成を有し、作業効率の低下を抑制することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、好ましい実施形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図面を通じて同一または相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。また、図面は理解しやすくするために、それぞれの構成要素を模式的に示したものである。さらに、一対のアームを広げた方向を左右方向と称し、基軸の軸心に平行な方向を上下方向と称し、左右方向および上下方向に直交する方向を前後方向と称する。
【0017】
(実施形態)
本実施形態に係る食品40の詰め込み装置10は、複数の食品40をトレイ41に詰め込む装置である。
図1に示すロボット11により本発明に係る食品40の詰め込み装置10を構成した場合について説明する。ただし、食品40の詰め込み装置10はロボット11により構成される場合に限定されない。なお、このロボット11について、水平多関節型の双腕ロボットを説明するが、水平多関節型・垂直多関節型などのロボット11を採用することができる。また、食品40は、一定の形状を有する食料品であって、たとえば、おにぎりおよびサンドイッチが例示される。
【0018】
ロボット11は、
図1に示すように、台車12と、台車12に支持された一対のロボットアーム(以下、単に「アーム」と記載する場合がある)13、13と、台車12内に収納された制御装置14とを備えている。各アーム13は、水平多関節型ロボットアームであって、アーム部15とリスト部17とハンド部18、19とを備えている。アーム部15およびリスト部17は、複数の食品40をトレイ41上に搬送する搬送部として機能する。なお、左のアーム13および右のアーム13は、ハンド部18、19を除いて実質的に同じ構造であってもよい。また、左のアーム13および右のアーム13は、独立して動作したり、互いに関連して動作したりすることができる。
【0019】
アーム部15は、本例では、第1リンク15aおよび第2リンク15bとで構成されている。第1リンク15aは、台車12の上面に固定された基軸16と回転関節J1により連結され、基軸16の軸心を通る回転軸線L1まわりに回動可能である。第2リンク15bは、第1リンク15aの先端と回転関節J2により連結され、第1リンク15aの先端に規定された回転軸線L2まわりに回動可能である。
【0020】
リスト部17は、昇降部17aおよび回動部17bにより構成されている。昇降部17aは、第2リンク15bの先端と直動関節J3により連結され、第2リンク15bに対し昇降移動可能である。回動部17bは、昇降部17aの下端と回転関節J4により連結され、昇降部17aの下端に規定された回転軸線L3まわりに回動可能である。
【0021】
右ハンド部18および左ハンド部19は、リスト部17の回動部17bに連結されており、食品40を供給する供給部20、および、食品40を把持する把持部30により構成されている。供給部20は吸着ヘッド23を有している。供給部20および把持部30はアーム13の先端に設けられている。なお、右ハンド部18および左ハンド部19の詳細については後述する。
【0022】
吸着ヘッド23は、配管24を介して真空発生装置25に接続されており、真空発生装置25により負圧を発生させられる。真空発生装置25は、たとえば、真空ポンプやCONVUM(登録商標)などであり、台車12やアーム13に設けられている。配管24には、たとえば、開閉弁(図示せず)が設けられており、開閉弁により配管24を開放および閉塞することによって、吸着ヘッド23による吸着およびその解除が行われる。この真空発生装置25の動作および開閉弁の開閉は制御装置14により制御される。
【0023】
上記構成の各アーム13は、各関節J1〜J4を有する。そして、アーム13には、各関節J1〜J4に対応付けられるように、駆動用のサーボモータ(図示せず)、および、そのサーボモータの回転角を検出するエンコーダ(図示せず)等が設けられている。また、2本のアーム13、13の第1リンク15a、15aの回転軸線L1は同一直線上にあり、一方のアーム13の第1リンク15aと他方のアーム13の第1リンク15aとは上下に高低差を設けて配置されている。
【0024】
制御装置14は、
図2に示すように、CPU等の演算部14aと、ROM、RAM等の記憶部14bと、サーボ制御部14cと、を備える。制御装置14は、例えばマイクロコントローラ等のコンピュータを備えたロボットコントローラである。なお、制御装置14は、集中制御する単独の制御装置14によって構成されていてもよいし、互いに協働して分散制御する複数の制御装置14によって構成されていてもよい。
【0025】
記憶部14bには、ロボットコントローラとしての基本プログラム、各種固定データ等の情報が記憶されている。演算部14aは、記憶部14bに記憶された基本プログラム等のソフトウェアを読み出して実行することにより、ロボット11の各種動作を制御する。すなわち、演算部14aは、ロボット11の制御指令を生成し、これをサーボ制御部14cに出力する。サーボ制御部14cは、演算部14aにより生成された制御指令に基づいて、ロボット11の各アーム13の関節J1〜J4に対応するサーボモータの駆動を制御するように構成されている。
【0026】
次に、右ハンド部18および左ハンド部19について、
図3を参照して説明する。各ハンド部18、19は、供給部20および把持部30を備えている。供給部20と把持部30との相対位置は、リスト部17の回動により左右方向または前後方向に変えられる。
【0027】
供給部20は、台座21、回転部材22および吸着ヘッド23を有している。1つまたは複数(この実施形態では、2つ)の吸着ヘッド23が供給部20に設けられている。
【0028】
台座21は、リスト部17から下方に延び、この延びる方向に対して傾斜する傾斜面21aを有している。傾斜面21aは、前後方向または左右方向に対して下方に向く。回転部材22は、台座21の傾斜面21aに対して回転可能に取り付けられている。回転部材22は、傾斜面21aに対して垂直な軸に対して回転する。吸着ヘッド23は、回転部材22に取り付けられている。吸着ヘッド23は、ゴムなどの弾性材料で形成された吸着パッドであり、回転部材22から離れる方向に開口するキャップ形状を有している。2つの吸着ヘッド23は、その開口縁に段差がないように配置されている。
【0029】
回転部材22が回転することにより、吸着ヘッド23の開口は下方および側方(左右方向)に向きを変える。たとえば、
図3の場合には、左ハンド部19の吸着ヘッド23は下方を向き、右ハンド部18の吸着ヘッド23は左側を向いている。
【0030】
把持部30は、挟持部材31および支持部材32を有している。挟持部材31は、たとえば、矩形の板形状であって、下方に延びる。挟持部材31の一方主面(対向面)は、供給部20から離れる方向であって、吸着ヘッド23の開口が向く側方に対し反対側の側方を向く。たとえば、
図3の右ハンド部18の場合、吸着ヘッド23の開口が左側を向くのに対し、挟持部材31の対向面は右側を向く。
【0031】
右ハンド部18の挟持部材31と左ハンド部19の挟持部材31により一対の挟持部材31が構成される。リスト部17の回動によって、右ハンド部18の挟持部材31の対向面と左ハンド部19の挟持部材31の対向面とは、互いに平行に設けられて対向することが可能である。たとえば、
図4の場合には、右ハンド部18の対向面が左側を向き、左ハンド部19の対向面が右側を向いて、一対の対向面は相対する。
【0032】
支持部材32は、挟持部材31の対向面側において、対向面に対して垂直に配置される。支持部材32は、並べられた複数の食品40の両側以外の部分(たとえば、食品40の上部)を支持することができる形状であればよい。この実施形態では、食品40に三角形状のおにぎりが用いられているため、支持部材32は下方に拡がる山型形状(逆V字形状)に形成される。これは、2枚の板状体の各一端が接続されて形成されてもよいし、1枚の板状体が折り曲げられて形成されてもよい。また、支持部材32の寸法は、並べられた食品40の1つまたは複数の食品40に沿う寸法であればよい。ただし、複数の食品40に支持部材32が亘る寸法であれば、支持部材32は食品40をより安定的に支持することができる。
【0033】
次に、上記構成のロボット11による食品40をトレイ41に詰め込む方法について
図3〜
図5を参照して説明する。この方法は制御装置14により制御されている。なお、ここでは、三角形状のおにぎりの詰め込み方法について説明するが、他の食品40でも詰め込み方法が同じであるため、その説明は省略する。また、食品40の外表面は、3つの四角形状平面、および、2つの三角形状平面を有している。2つの三角形状平面は互いに平行に設けられている。
【0034】
図3に示すように、ロボット11の前には、作業台42およびベルトコンベア43が配置され、ロボット11の側方(この実施形態では、左側)にはトレイ41が配置されている。作業台42は食品40を仮置きするための台であり、ロボット11とベルトコンベア43との間に配置されている。ベルトコンベア43は、食品40をロボット11の前まで移送するための装置である。この実施形態では、食品40の三角形状平面は四角形状平面より面積が大きいため、食品40は三角形状平面を上下方向に向けてベルトコンベア43により左右方向に運ばれる。トレイ41は、たとえば、出荷するために食品40を保持するための容器であり、上方に開口している。
【0035】
まず、ロボット11は、右ハンド部18または左ハンド部19の吸着ヘッド23の開口を下方に向けて、ベルトコンベア43上の食品40の三角形状平面に宛がう。このとき、真空発生装置25(
図1)を動作させておき、開閉弁により配管24(
図1)を開放しておく。これにより、食品40は吸着ヘッド23により吸着される。
【0036】
続いて、アーム部15により吸着ヘッド23を作業台42上に移動させ、食品40を作業台42の上側に運ぶ。また、回転部材22を回転させて、吸着ヘッド23の開口を下方から側方へ向ける。このとき、右ハンド部18および左ハンド部19の一方のハンド部18、19の吸着ヘッド23の開口は他方のハンド部18、19側に向けられる。たとえば、
図3の場合には、右ハンド部18の吸着ヘッド23の開口は左側に向けられている。これにより、食品40は、四角形状平面が下になるように、姿勢が変えられる。
【0037】
そして、リスト部17により吸着ヘッド23を下降させて、開閉弁により配管24(
図1)を閉じる。これにより、食品40に対する吸着ヘッド23の吸着が解除されて、食品40が作業台42に載置される。この際、食品40が作業台42に既に置かれている場合、この既存の食品40に対して左側または右側に並べられる。この際、食品40の三角形状平面どうしが接するように複数の食品40が並べられる。
【0038】
このような食品40の吸着から解除までの一連の作業により、食品40が作業台42に供給される。この一連の供給作業は、右ハンド部18および左ハンド部19で行われてもよいし、一方だけで行われてもよい。右ハンド部18および左ハンド部19が交互に行われることにより、作業工程時間を短縮化することができる。
【0039】
図4に示すように、一連の供給作業が繰り返され、所定数(この実施形態では、6個)の食品40が並べられる。続いて、左ハンド部19の対向面と右ハンド部18の対向面とが相対するように、リスト部17を回動する。また、並んだ複数の食品40の両側より外側に把持部30をアーム部15により配置する。右ハンド部18および左ハンド部19をリスト部17により下げて、支持部材32が食品40の上部に当てる。それから、左ハンド部19の対向面と右ハンド部18の対向面との間隔が狭まるように、左ハンド部19をアーム部15により右側へ移動させ、右ハンド部18をアーム部15により右側へ移動させる。これにより、複数の食品40は左ハンド部19の挟持部と右ハンド部18の挟持部との間に挟まれて挟持される。このため、右ハンド部18および左ハンド部19をリスト部17により上げる。この際、右ハンド部18および左ハンド部19を同じ高さにすることにより、三角形状平面どうしが接するように並べられた複数の食品40が作業台42から持ち上げられる。
【0040】
図5に示すように、一対のアーム13、13を台車12に対して回動して、右ハンド部18および左ハンド部19を旋回させる。これにより、右ハンド部18および左ハンド部19の各把持部30により挟持された食品40がトレイ41の上側に運ばれる。
【0041】
そして、右ハンド部18および左ハンド部19をリスト部17により下降させて、食品40をトレイ41上に置く。左ハンド部19の対向面と右ハンド部18の対向面との間隔が拡がるように、右ハンド部18および左ハンド部19を移動させると、食品40がトレイ41に収容される。なお、このように、アーム部15およびリスト部17は、各把持部30により把持された複数の食品40をトレイ41上に搬送する搬送部として機能する。
【0042】
上記構成によれば、把持部30は、複数の食品40が並べられた方向において複数の食品40をその両側から挟む一対の挟持部材31を有している。おにぎりおよびサンドイッチのような変形し易い食品40であっても、食品40を挟持部材31により挟持して搬送することにより、変形することなく食品40をトレイ41に収容することができる。よって、不適合品の増加を防ぎ、作業効率の低下を抑制することができる。
【0043】
また、一対の挟持部材31は、互いに平行に設けられた板状体によりそれぞれ構成されている。このように、挟持部材31は簡単な形状であるため、製品コストを抑えることができる。さらに、挟持部材31は薄いため、先にトレイ41に収容した食品40との間隔を詰めて、食品40をトレイ41に収容することができる。
【0044】
さらに、供給部20は、食品40を吸着する吸着ヘッド23を有している。この吸着ヘッド23により食品40を吸着して作業台42などに供給する。このため、変形し易い食品40であっても、変形することなく食品40を供給することができる。
【0045】
また、把持部30は、複数の食品40が並べられた方向の両側とは異なる側から複数の食品40を支える支持部材32をさらに有している。挟持部材31に加えて支持部材32により食品40を支えることにより、より確実に食品40を把持することができる。これにより、食品40の落下などを防ぎ、食品40の変形を防止することができる。
【0046】
さらに、支持部材32は、下方に拡がる山型形状を有している。たとえば、三角形状のおにぎりおよびサンドイッチなどの食品40の上部に山型形状の支持部材32を当てることにより、より多くの方向から食品40を支えることができる。よって、より確実に食品40を把持し、食品40の変形を防止することができる。
【0047】
または、食品40の外表面は平行な一対の三角形状平面を有しており、その三角形状平面どうしが接するように複数の食品40が並べられて一対の挟持部材31により持ち上げられる。これにより、食品40を安定的に把持することができると共に、トレイ41における食品40の収納率を向上させ、作業効率の向上が図られる。
【0048】
さらに、食品の詰め込み装置は、把持部30を先端にそれぞれ有する一対のアーム13を備えたロボット11により構成されている。たとえば、供給部20および把持部30のそれぞれが装着部(図示せず)を介してリスト部17に脱着可能に装着されていてもよい。供給部20が装着部によりリスト部17に装着されてアーム13もの先端に設けられ、把持部30が装着部によりリスト部17に装着されてアーム13の先端に設けられる。これによれば、たとえば、先端を取替可能な汎用ロボット11を使用することにより、先端を取り替えるだけで、食品の詰め込み作業が可能となる。
【0049】
(その他の実施形態)
上記実施形態において、供給部20に吸着ヘッド23が用いられているが、食品40を作業台42などに供給できるものであれば、これに限定されない。たとえば、供給部20はL字形状の板部材であってもよい。この場合、L字形状の板部材で食品40をすくい上げて作業台42などに供給してもよい。
【0050】
上記実施形態において、支持部材32に山型形状の板部材を用いたが、支持部材32は食品40を支えられる形状であれば、これに限定されない。たとえば、支持部材32は平らな板部材であってもよい。この場合、支持部材32で直方体形状の食品40の上面を支えてもよいし、支持部材32で直方体形状の食品40の側面を支えてもよいし、支持部材32で食品40の下面を支えてもよい。このうち、支持部材32で直方体形状の食品40の上面および/または側面を支えると、支持部材32が食品40の下方に設けられない。この場合、把持部30から食品40を離す際に、一対の挟持部材31の間隔を広くとる必要がなく、食品40の間隔を詰めてトレイ41に収容することができる。
【0051】
上記実施形態において、挟持部材31の対向面に滑り止め部材33をさらに備えていてもよい。滑り止め部材33は、挟持部材31の対向面と食品40との間の摩擦係数を大きくする部材であって、たとえば、ゴムなどの弾性材料から形成される。滑り止め部材33は、たとえば、薄いシート形状を有している。
【0052】
上記実施形態において、ベルトコンベア43に搬送される食品40の有無を検知するセンサ(図示せず)をさらに備えてもよい。センサは、ロボット11の前に設けられており、ベルトコンベア43によりロボット11の前に運ばれてくる食品40の存在を検知する。ロボット11の制御装置14は、センサからの検知信号を受けて、吸着ヘッド23に食品40を吸着させる。
【0053】
上記実施形態において、ベルトコンベア43に搬送される食品40の向きを検知するためのカメラ(図示せず)をさらに備えてもよい。カメラは、ベルトコンベア43より上側に設けられており、ベルトコンベア43によりロボット11の前に運ばれてくる食品40を撮影する。ロボット11の制御装置14は、カメラにより撮影された食品40の画像から、食品40の向きを検知する。そして、食品40の向きに基づいて供給部20をリスト部17により回動して、食品40の四角形状平面が下になるように食品40の姿勢を変える。
【0054】
上記実施形態において、山型形状の支持部材32が用いられた。この支持部材32は、2枚の板状体で形成されており、2枚の板状体の間隔は調整可能であってもよい。この場合、シリンダなどのアクチュエータ(図示せず)が2枚の板状体の一方または両方に取り付けられており、アクチュエータにより2枚の板状体の一方または両方が移動する。たとえば、一対の挟持部材31の間隔を狭めると共に、2枚の板状体の間隔を狭めて、食品40を把持する。これにより、より確実に食品40を把持することができる。
【0055】
上記実施形態において、支持部材32において食品40に当接する当接面に吸着口(図示せず)が設けられていてもよい。この場合、吸着口に真空発生装置(図示せず)が配管(図示せず)を介して接続されており、配管に開閉弁が設けられている。この真空発生装置の動作および開閉弁の開閉は制御装置14により制御される。たとえば、一対の挟持部材31の間隔を狭めると共に、吸着口から食品40を吸着する。これにより、より確実に食品40を把持することができる。なお、吸着口に接続される真空発生装置は、吸着ヘッド23に接続される真空発生装置25に兼用されていてもよい。また、吸着口および真空発生装置などは、支持部材32における2枚の板状体の間隔を調整するアクチュエータと共に、詰め込み装置10に設けられていてもよい。これにより、さらに安定的に食品40を把持部30により把持することができる。
【0056】
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造および/または機能の詳細を実質的に変更できる。