特開 2023-130056 物品保持装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023130056

(43)【公開日】2023-09-20

(54)【発明の名称】物品保持装置

(51)【国際特許分類】

   B25J 15/00 20060101AFI20230912BHJP

【ＦＩ】

B25J15/00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022034501

(22)【出願日】2022-03-07

(71)【出願人】

【識別番号】000005821

【氏名又は名称】パナソニックホールディングス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002952

【氏名又は名称】弁理士法人鷲田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】池内 宏樹

(72)【発明者】

【氏名】金田 侑

(72)【発明者】

【氏名】荒木 秀和

(72)【発明者】

【氏名】多田隈 建二郎

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 将広

(72)【発明者】

【氏名】阿部 一樹

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼橋 優太

【テーマコード（参考）】

3C707

【Ｆターム（参考）】

3C707AS01

3C707DS01

3C707ES17

3C707EU02

3C707EU08

3C707EU11

3C707HS24

3C707HS27

3C707MT10

3C707NS05

(57)【要約】

【課題】多様な態様の物品を保持できる物品保持装置を提供することを目的とする。
【解決手段】物品保持装置は、支持板材と、前記支持板材の面に沿う所定の方向に前記支持板材を進退させる進退機構と、前記支持板材の一部を覆うように設けられたベルトと、前記ベルトにかかる張力を変更する張力変更部と、前記支持板材の断面形状を変更する断面形状変更部と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

支持板材と、
前記支持板材の面に沿う所定の方向に前記支持板材を進退させる進退機構と、
前記支持板材の一部を覆うように設けられたベルトと、
前記ベルトにかかる張力を変更する張力変更部と、
前記支持板材の断面形状を変更する断面形状変更部と、
を備える、物品保持装置。

【請求項2】

前記断面形状変更部は、前記支持板材の面における、前記所定の方向および前記面の垂線と直交する方向に沿った中央部に接触するように設けられた接触部材を備える、
請求項１に記載の物品保持装置。

【請求項3】

前記接触部材は、前記張力変更部が前記ベルトにかかる張力を低くした後に、前記支持板材に接触するように構成されている、
請求項２に記載の物品保持装置。

【請求項4】

前記ベルトは、スリットを有し、
前記接触部材は、前記スリットを通過して前記支持板材に接触するように構成されている、
請求項２または３に記載の物品保持装置。

【請求項5】

前記張力変更部と、前記断面形状変更部とは、互いに連動して動作する、
請求項１～４のいずれか１項に記載の物品保持装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、物品を保持可能な物品保持装置に関するものである。特に対象物品として、固形物や定形物はもちろんのこと、半固形物、不定形物、形崩れし易い軟質物等を、テーブルやコンベア等の上から変形、形崩れさせずに掬い上げて、他の場所へ載置することが可能な物品保持装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、移載装置が開示されている。特許文献１に記載の移載装置において、ベルトは固定機構によって保持本体に固定されており、支持板材は進退機構によって、前後に移動する。進退機構が前後することで、ベルトは、支持板材の周囲を回転して回り、被保持物が支持板材の上に保持される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第４９４１８６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に開示された装置は、支持板材が剛体であることなどに起因して、支持板材が被保持物の下に潜り込むことに失敗し、保持ができないことがあるという課題を有している。例えば、重い物品、薄板状であり配置された床面との隙間が少ない物品などの場合、この課題が顕著となる。

【0005】

本開示は、多様な態様の物品を保持できる物品保持装置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】

【0006】

上記目的を達成するために、本開示に係る物品保持装置は、支持板材と、前記支持板材の面に沿う所定の方向に前記支持板材を進退させる進退機構と、前記支持板材の一部を覆うように設けられたベルトと、前記ベルトにかかる張力を変更する張力変更部と、前記支持板材の断面形状を変更する断面形状変更部と、を備える。

【発明の効果】

【0007】

本開示にかかる物品保持装置によれば、多様な態様の物品を保持することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本開示の実施の形態に係る物品保持装置の斜視図

【図2】本開示の実施の形態に係る物品保持装置の保持途中の斜視図

【図3】本開示の実施の形態に係る物品保持装置の部分拡大図

【図4】本開示の実施の形態に係る物品保持装置の部分拡大図

【図5】本開示の実施の形態に係る物品保持装置のカムケース周辺の断面図

【図6】支持板材の形状変化を示す図

【図7】本開示の実施の形態に係る物品保持装置の利用を説明する図

【図8】本開示の実施の形態に係る物品保持装置の利用を説明する図

【図9】本開示の実施の形態に係る物品保持装置の利用を説明する図

【図10】本開示の実施の形態に係る物品保持装置の概要断面図

【図11】本開示の実施の形態に係る物品保持装置の概要断面図

【図12】本開示の実施の形態に係る物品保持装置の概要断面図

【図13】本開示の実施の形態に係る物品保持装置のベルトの形状を示す図

【図14】本開示の実施の形態に係る物品保持装置のベルトの形状を示す図

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

【0010】

図１は、本開示の実施の形態における物品保持装置の斜視図である。図２は、本開示の実施の形態における物品保持装置の保持途中の斜視図である。図３および図４は、本開示の実施の形態における物品保持装置の部分拡大図である。図５は、本開示の実施の形態における物品保持装置のカムケース周辺の断面図である。以下、図１～図５を参照しながら、本開示の実施の形態に係る物品保持装置の構成について説明をする。

【0011】

物品保持装置１は、支持板材１０およびカムケース４０を備えている。支持板材１０は、外力によって容易に弾性変形する薄板である。好ましくは、支持板材１０は、金属板もしくは樹脂板である。支持板材１０はカムケース４０に固定されている。

【0012】

物品保持装置１は、ベルト２０およびベルト固定部８０を備えている。ベルト２０は、支持板材１０の周囲に密着するように支持板材１０の長手方向に巻き付く形態で配置されており、ベルト２０の短手方向の長さは支持板材１０の短手方向の長さと概ね同じである。ベルト２０の両端部は、ベルト固定部８０に固定されている。

【0013】

物品保持装置１は、進退機構軸３００および保持装置ケース４００を備えている。進退機構軸３００は、保持装置ケース４００の中から外に延びるように配置されている。進退機構軸３００には、カムケース４０が接続されている。進退機構軸３００は、保持装置ケース４００に対して図示されないモーターまたは電磁アクチュエータ等によって長手方向にスライドすることで進退する機構であり、進退機構軸３００が進退するに連れてカムケース４０および支持板材１０が進退する構造となっている。すなわち、進退機構軸３００は、支持板材１０を進退させる進退機構である。

【0014】

物品保持装置１は、歯車５０ａを備えている。歯車５０ａは、保持装置ケース４００とカムケース４０との間に配置され、進退機構軸３００と一体的に回転するように、進退機構軸３００に取り付けられている。歯車５０ａは、進退機構軸３００と軸回転方向には拘束されているが進退方向には拘束されていない。よって、歯車５０ａと保持装置ケース４００との位置関係は変わらない。

【0015】

物品保持装置１は、円筒カム軸６０ａ、歯車５０ｂ、円筒カム６０およびカムフォロアー７０を備えている。円筒カム軸６０ａは、進退機構軸３００と平行に配置されている。円筒カム軸６０ａの端部には歯車５０ｂが配置されている。歯車５０ｂは、歯車５０ａと噛み合っている。円筒カム軸６０ａには、円筒カム６０が固定されている。円筒カム６０を挟むようにカムフォロアー７０が配置されている。カムフォロアー７０はベルト固定部８０に固定されている。円筒カム軸６０ａが回転すると、円筒カム軸６０ａと一体的に円筒カム６０が回転する。円筒カム６０が回転すると、カムフォロアー７０が前後に移動する。カムフォロアー７０が前後に移動すると、ベルト固定部８０が前後に移動する。ベルト固定部８０が前後に移動することで、ベルト２０にかかる張力の高低が調整される。すなわち、ベルト固定部８０は、ベルト２０にかかる張力を変更する。

【0016】

物品保持装置１は、柔剛切替機構２００を備えている。柔剛切替機構２００は、進退機構軸３００のカムケース４０と反対側の端部に配置されている。柔剛切替機構２００は、進退機構軸３００を軸周りに回転させる。柔剛切替機構２００は、図示されないモーターまたは電磁アクチュエータ等によって駆動される。

【0017】

図５に示すように、カムケース４０は中空構造になっている。物品保持装置１は、カムケース４０の中空部に配置されたカム４０ａを備えている。カム４０ａは進退機構軸３００に固定されている。カム４０ａは、支持板材１０のおおよそ中央部と接触している。カム４０ａは進退機構軸３００と一体的に回転する。進退機構軸３００を回転させてカム４０ａの角度を変えることで、カム４０ａが支持板材１０に与える接触圧力を変えることができる。すなわち、カム４０ａは、支持板材１０の保持面において、支持板材１０の移動方向および保持面の垂線と直交する方向（以下、左右方向と記載することがある。）に沿った中央部に加える力を調整することができるように設けられた接触部材である。

【0018】

物品保持装置１は、板ばね３０を備えている。板ばね３０は、カムケース４０を貫くように配置されている。板ばね３０の両端は支持板材１０に固定されており、板ばね３０の中央部はカム４０ａに接触している。

【0019】

ベルト２０には、カム４０ａと支持板材１０との接触を阻害することがないように、スリット２０ａが形成されている。ベルト２０の形状については後述する。

【0020】

よって、カム４０ａのカム面と進退機構軸３００の中心との距離が大きくなるようにカム４０ａを回転させることで、支持板材１０の断面形状を、支持板材１０の左右方向の中央部が谷底になるようなＵ字状にすることができる（図６参照）。また、カム４０ａのカム面と進退機構軸３００の中心との距離が小さくなるようにカム４０ａを回転させることで、支持板材１０の断面形状を直線状にすることができる（図５参照）。換言すれば、カム４０ａを回転させることで、支持板材１０を、平板をやや丸めた樋状の形状、または、平板形状にすることができる。断面形状がＵ字状の場合には高い剛性が支持板材１０に発現し、断面形状が直線状の場合には柔軟性が支持板材１０に発現する。また、支持板材１０をＵ字状にする場合は、ベルト２０の張力を増し、支持板材１０を平板状にする場合は、ベルト２０の張力を減じることで、ベルト２０が存在しても支持板材１０は変形することができる。

【0021】

ここで、本実施の形態において、支持板材１０の断面形状を変形させる機構、すなわち断面形状変更部は、柔剛切替機構２００、進退機構軸３００、カム４０ａを備える。ただし、断面形状変更部は、支持板材１０の断面形状を、支持板材１０の一部に接触する部材によって変形させることができる機構であればどのような機構でもよい。例えば、接触部材であるカム４０ａの代替として、リンク機構やワイヤー駆動機構などが使われてもよい。

【0022】

また、本実施の形態において、ベルト２０にかかる張力の高低を調整する機構、すなわち張力変更部は、歯車５０ａ、歯車５０ｂ、円筒カム軸６０ａ、円筒カム６０、カムフォロアー７０、および、ベルト固定部８０を備え、進退機構軸３００と連動して作動する。ただし、張力変更部は、進退機構軸３００と連動し、ベルト固定部８０が移動することで、張力を調整する機構であればどのような機構でもよい。例えば、歯車５０ａおよび歯車５０ｂの代替として、リンク機構、タイミングベルトまたはチェーンを使った機構を備えてもよい。また、ベルト固定部８０を移動させるワイヤー駆動機構が使われてもよい。

【0023】

以下に、本実施の形態における物品保持装置の動作について、実際の利用を想定して、説明する。以下、支持板材１０が柔軟性を有する状態を「柔モード」、支持板材１０の剛性が高い状態を「剛モード」と表現する。支持板材１０が柔軟性を有する状態とは、カム４０ａが支持板材１０に接触していないか、ほとんど接触圧を与えていない状態である。支持板材１０の剛性が高い状態とは、カム４０ａが支持板材１０に接触し、自然状態と比較して支持板材１０の断面形状を変更している状態である。

【0024】

図７、図８および図９は、本実施の形態に係る物品保持装置１が、物品保持するときの流れを示している。下記の流れで保持は進む。なお、物品保持装置１は、ロボットアームの先端に取り付けられて操作されてもよい。

【0025】

ステップ１
図７は、支持板材１０が縮んでいる初期状態である。物品保持装置１は、床Ｆに載置された被保持物Ｗの近傍に、床Ｆに対して傾斜した状態で近づく。このとき、支持板材１０は柔モードとなっている。

【0026】

ステップ２
続いて、図８に示されるように、支持板材１０が柔モードである状態で、進退機構軸３００が作動し、支持板材１０が伸び、支持板材１０が変形しつつ被保持物Ｗと床Ｆとの間に侵入する。

【0027】

ステップ３
その後、柔剛切替機構２００が作動し、支持板材１０が剛モードに切り替えられる。

【0028】

ステップ４
続いて、図９に示されるように、物品保持装置１の床Ｆに対する傾斜角度を変更することで、物品保持装置１は、被保持物Ｗを持ち上げる。剛モードにおいて支持板材１０は高い剛性を有しているため、被保持物Ｗは支持板材１０の上に載ることができる。

【0029】

次に、本実施の形態における物品保持装置１の動作について、支持板材１０、および、ベルト２０にかかる張力の状態に注目して、図１０～１１を参照しながら説明する。

【0030】

支持板材１０の状態、および、ベルト２０の張力の状態は、表１に示される３つの状態を持つ。ステップ１～４と表１に示される各状態の関係について説明する。

【0031】

【表1】

【0032】

ステップ１において、支持板材１０は柔モードである。このとき、ベルト２０の張力は高く調整されており、支持板材１０は状態１となる。図１０はこのときの状態を示している。円筒カム６０は、ベルト２０にかかる張力を高くする姿勢をとっている。

【0033】

ステップ２において、支持板材１０は柔モードである。ステップ２において、進退機構軸３００を作動させることで、支持板材１０が移動する。図１１は支持板材１０が移動した後の状態を示している。

【0034】

ベルト２０は、支持板材１０の移動中、支持板材１０の周囲を回転しながら移動する。図１０～１１においてベルト２０の中に示された黒点は、ベルト２０の移動を分かりやすくするために示されたものであり、ベルト２０における略同一の部分を示している。

【0035】

支持板材１０が図面左方向に移動することによって、ベルト２０が移動し、図１０では底部にあった黒点は、図１１に示されるように上面に移動する。すなわち、支持板材１０を伸ばすにつれベルト２０が回転する。このベルト２０の移動によって、被保持物Ｗがベルト２０の上に容易に移動することができる。また、支持板材１０は柔モードであるため、被保持物Ｗと床Ｆとの間の狭い隙間にも容易に入り込むことができる。

【0036】

ステップ３において、支持板材１０は剛モードに切り替えられる。図１２は作動後の状態を示している。柔剛切替機構２００の作動により、状態３に移行するが、仔細に見ると、下記の順番で状態が遷移する。

【0037】

まず、ベルト２０にかかる張力が低くなり、状態２に移行する。これは、ベルト２０にかかる張力が高い状態では、支持板材１０の断面形状が変わりにくく、支持板材１０の柔モードから剛モードへの移行が阻害されるためである。つぎに、支持板材１０が剛モード、つまり、状態３に遷移する。すなわち、カム４０ａは、ベルト２０にかかる張力が低くなってから支持板材１０に接触する。

【0038】

図１２を参照しながら、ステップ３における動作を詳細に説明する。柔剛切替機構２００が作動すると、進退機構軸３００が回転する。歯車５０ａおよび歯車５０ｂを介して進退機構軸３００の回転が円筒カム軸６０ａに伝えられる。すると、円筒カム６０が回転し、カムフォロアー７０が図面左方向に移動する。これによって、ベルト２０に係る張力が低くなる。次に、進退機構軸３００が接続されたカム４０ａが回転することで、カム４０ａが支持板材１０に与える接触圧が増大し、支持板材１０の断面形状が直線状からＵ字状に変形し、剛モードに移行する。上記の通り、ベルト２０の張力変更と、支持板材１０の断面形状の変更のタイミングをずらすことが肝要であるが、このタイミングのずれは、円筒カム６０およびカム４０ａによって実現されている。

【0039】

図１３および図１４は、ベルト２０の形状を示す図であり、図１３は床Ｆと接触する底面側を示しており、図１４は被保持物Ｗが接触する保持面側を示している。

【0040】

図１３に示すように、底面側はカムケース４０を支持板材１０に固定するためのネジ等を回避するために、ベルト２０が支持板材１０を覆わない箇所がある。

【0041】

図１４に示すように、保持面側は、カム４０ａと支持板材１０が接する箇所を回避するために、ベルト２０が支持板材１０を覆わない概Ｕ字のスリット２０ａが形成されている。ここで、保持面側においてベルト２０が支持板材１０を覆わない部分（つまりスリット２０ａ）は、図７に示す初期状態、すなわち支持板材１０が最も縮んでいる状態においてカム４０ａと接触する位置から、支持板材１０を最も伸ばした状態においてカム４０ａと接触する位置までを含めばよい。すなわち、ベルト２０の形状は、カム４０ａを接触させながら支持板材１０を柔剛切替機構２００により移動させたとき、カム４０ａが支持板材１０に接触する箇所を覆わない形状である。

【産業上の利用可能性】

【0042】

本開示の物品保持装置は、柔軟性と剛性を切り替えることができる支持板材およびベルトを有し、半固形物、不定形物、形崩れし易い軟質物等を、テーブルやコンベア等の上から変形、形崩れさせずに掬い上げて、他の場所へ載置できる物品保持装置等の用途に適用できる。

【符号の説明】

【0043】

１ 物品保持装置
１０ 支持板材
２０ ベルト
３０ 板ばね
４０ カムケース
４０ａ カム
５０ａ 歯車
５０ｂ 歯車
６０ 円筒カム
６０ａ 円筒カム軸
７０ カムフォロアー
８０ ベルト固定部
２００ 柔剛切替機構
３００ 進退機構軸
４００ 保持装置ケース

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】