特許 7499076 吸着ノズル、線状物ハンドリングシステムおよび線状物ハンドリング方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-05

(45)【発行日】2024-06-13

(54)【発明の名称】吸着ノズル、線状物ハンドリングシステムおよび線状物ハンドリング方法

(51)【国際特許分類】

   B25J 15/06 20060101AFI20240606BHJP

   B25J 13/08 20060101ALI20240606BHJP

【ＦＩ】

B25J15/06 A

B25J13/08 A

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020100459

(22)【出願日】2020-06-09

(65)【公開番号】P2021194712

(43)【公開日】2021-12-27

【審査請求日】2023-01-05

(73)【特許権者】

【識別番号】000001096

【氏名又は名称】倉敷紡績株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100167988

【弁理士】

【氏名又は名称】河原 哲郎

(72)【発明者】

【氏名】中島 大介

【審査官】神山 貴行

(56)【参考文献】

【文献】特開平０５－２２０６８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５８－１０２６９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１００２４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／１９３７５４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１９／０９８０７４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】実開昭６１－１８３３２７（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２５Ｊ １／００－２１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

柔軟な線状物の束から１本の柔軟な線状物の側面に真空吸着して、吸着した前記線状物を取り上げる吸着ノズルであって、
先端部の前面に溝が形成され、
前記溝の断面形状が略Ｕ字状であり、
前記溝の深さが前記線状物の直径の１倍以上、３倍以下であって、前記線状物が前記溝に収まり、
前記溝の側壁部が剛性を有し、
前記側壁部の先端が楔型に形成されている、
吸着ノズル。

【請求項2】

前記溝の幅が前記線状物の直径の１．１倍以上、２倍未満である、
請求項１に記載の吸着ノズル。

【請求項3】

請求項１または２に記載された吸着ノズルと、
前記吸着ノズルが保持した前記線状物を把持するロボットハンドと、
を有する線状物ハンドリングシステム。

【請求項4】

前記吸着ノズルが保持した前記線状物を認識する３次元視覚センサをさらに有し、
前記ロボットハンドは、前記３次元視覚センサの認識結果に基づいて、前記吸着ノズルが保持した前記線状物を把持する、
請求項３に記載の線状物ハンドリングシステム。

【請求項5】

柔軟な線状物の束を所定位置に載置する工程と、
請求項１または２に記載された吸着ノズルに前記線状物の中の１本である第１線状物を吸着させる吸着工程と、
前記第１線状物を吸着させた吸着ノズルを移動させて、前記第１線状物を他の線状物から離す離間工程と、
を有する線状物ハンドリング方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、柔軟な線状物の束から１本の線状物を真空吸着して取り上げる吸着ノズルに関する。また、本発明は、かかる吸着ノズルとロボットを利用して線状物をハンドリングするシステムおよび方法に関する。

【背景技術】

【0002】

線状物を３次元カメラ等で認識して自律的に把持するロボットの普及が進んでいる。例えば、特許文献１には、柔軟で形状が定まらない複数の線状物の３次元形状を計測し、そのうちの１本を他の線状物と干渉しないでロボットハンドで把持可能かを判定して、把持する方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開第２０１９／０９８０７４号

【文献】実開昭６１－１８３３２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

線状物の数が例えば数十本あるいは数百本と増えると、特許文献１に記載された方法では３次元形状の計測のための計算負荷が重くなるため、予め多数の線状物から１本を抜き出しておいて、ロボットハンドで把持する方が効率的な場合があった。

【0005】

特許文献２には、パイプや丸棒などの長尺材料に関し、トレイ上に集積された銅管に対して、真空ポンプに接続された吸着パッドを降下させて真下に位置する銅管の表面に吸着させ、上昇させて一本の銅管を持ち上げる方法が記載されている。

【0006】

しかし剛直なパイプ等と異なり、柔軟で変形しやすい線状物は整然と積み上げることが難しく、隣り合う線状物が交差したり、極端な場合には絡み合ったりしやすい。そのため、線状物を吸着した吸着ノズルを上昇させて線状物を持ち上げるときに、隣接する線状物が干渉して、持ち上げようとする線状物に水平面内および垂直面内の回転モーメントが発生する。結果として、線状物が垂直面内で斜めになって吸着ノズルから脱落したり、線状物が短い場合には水平面内で回転したりするという問題があった。これに対して単に吸着ノズルの吸引力を大きくしても、水平面内の回転モーメントに対する効果は限定的であり、また、複数の線状物がノズルに吸着するという問題が生じた。

【0007】

本発明は上記を考慮してなされたものであり、柔軟な線状物の束から１本の線状物を吸着して、より確実に取り上げることが可能な吸着ノズルを提供することを目的とする。また、本発明は、かかる吸着ノズルとロボットを利用して当該線状物をハンドリングするシステムおよび方法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】

【0008】

本発明の吸着ノズルは、柔軟な線状物の側面に真空吸着して保持する吸着ノズルであって、先端部の前面に溝が形成されている。ここで、真空とは、完全な真空であることは意味せず、減圧状態を含む大気よりも低い圧力のことをいう。また、先端部の前面とは、吸着しようとする線状物に相対する面をいう。この構成により、線状物が柔軟で変形しやすい場合でも、より確実に、線状物の束から１本の線状物を吸着して取り上げることが可能となる。なお、本明細書において線状物の束とは、長さ方向の向きがおおよそ揃えられた複数本の線状物の一かたまりのことをいい、複数本の線状物が結束されていることは意味しない。

【0009】

好ましくは、前記溝と前記先端部の外側面に挟まれた側壁部が剛性を有する。ここで、溝の側壁部とは、溝の側方にあって、溝と前記先端部の外側面に挟まれた部分のことをいう。これにより、線状物の束に吸着ノズルを強く押し付けても先端部が変形せず、一旦吸着した線状物が脱落することがない。

【0010】

より好ましくは、前記側壁部の先端が楔型に形成されている。これにより、線状物の束に吸着ノズルを近付けた際に隣り合う線状物間に側壁部が入り込みやすく、より確実に１本の線状物を取り上げることができる。

【0011】

好ましくは、前記溝の幅が前記線状物の直径の１倍以上、２倍未満である。これにより、柔軟で変形しやすい線状物であっても、線状物の束に吸着ノズルを近付けた際に線状物の１本が溝に嵌り込み、隣接する線状物の干渉による回転モーメントの影響を受けにくいので、より確実に、多数の線状物の束から１本の線状物を取り上げることができる。

【0012】

あるいは、好ましくは、前記溝の幅が前記線状物の直径の１倍以上、２倍未満であり、前記側壁部は、前記溝の幅方向から見て央部が凸に形成されている。これにより、線状物の束に吸着ノズルを近付けた際に隣り合う線状物間に側壁部がさらに入り込みやすく、吸着される線状物を隣接する線状物から幅方向に離間させて、より確実に１本の線状物を取り上げることができる。

【0013】

あるいは、好ましくは、前記溝の幅が前記線状物の直径未満である。これにより、溝の両側にある２つの側壁部のエッジを線状物の側面に当接させて線状物を吸着するので、隣接する線状物の干渉による回転モーメントの影響を受けにくい。

【0014】

好ましくは、前記線状物の直径が５ｍｍ以下である。本発明は、このように細くて軽量な線状物に適用するのに特に適している。

【0015】

本発明の線状物ハンドリングシステムは、上記いずれかの吸着ノズルと、前記吸着ノズルが保持した前記線状物を把持するロボットハンドとを有する。そして、好ましくは、前記吸着ノズルが保持した前記線状物を認識する３次元視覚センサをさらに有し、前記ロボットハンドは、前記３次元視覚センサの認識結果に基づいて、前記吸着ノズルが保持した前記線状物を把持する。

【0016】

本発明の他の線状物ハンドリングシステムは、上記いずれかの吸着ノズルと、前記吸着ノズルを備えるロボットアームとを有する。そして、好ましくは、前記吸着ノズルが保持した前記線状物を認識する３次元視覚センサをさらに有する。

【0017】

本発明の線状物ハンドリング方法は、柔軟な線状物の束を所定位置に載置する工程と、上記いずれかの吸着ノズルに前記線状物の中の１本である第１線状物を吸着させる吸着工程と、前記線状物を吸着させた吸着ノズルを移動させて、前記第１線状物を他の線状物から離す離間工程とを有する。線状物ハンドリング方法は、好ましくは、前記離間工程の後に、前記吸着ノズルに吸着された前記第１線状物の位置を３次元視覚センサで認識して、前記３次元視覚センサの認識結果に基づいて、前記第１線状物をロボットハンドで把持する把持工程をさらに有する。線状物ハンドリング方法は、あるいは、前記吸着ノズルはロボットアームに取り付けられており、前記離間工程の後に、前記吸着ノズルに吸着された前記第１線状物の位置を３次元視覚センサで認識し、前記３次元視覚センサの認識に基づいて、前記ロボットアームを動作させる移動工程をさらに有する。

【発明の効果】

【0018】

本発明の吸着ノズルによれば、柔軟で変形しやすい線状物であっても、より確実に、多数の線状物の束から１本の線状物を取り上げることができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】第１実施形態の吸着ノズルと線状物の配置例を示す図である。

【図2】第１実施形態の吸着ノズルの、Ａ：斜視図、Ｂ：正面図、Ｃ：側面図、である。

【図3】Ａ～Ｆ：第１実施形態の吸着ノズルの変形例の正面図である。

【図4】第１実施形態の他の吸着ノズルの正面図である。

【図5】Ａ，Ｂ：第１実施形態の他の吸着ノズルの側面図である。

【図6】Ａ～Ｅ：第１実施形態の吸着ノズルによる線状物の吸着動作を説明するための図である。

【図7】第２実施形態の吸着ノズルの、Ａ：斜視図、Ｂ：正面図、Ｃ：側面図、である。

【図8】Ａ，Ｂ：第２実施形態の他の吸着ノズルの正面図である。

【図9】第１実施形態の吸着ノズルを含む線状物ハンドリングシステムの構成を示す図である。

【図10】第１実施形態の吸着ノズルを含む他の線状物ハンドリングシステムの構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

本発明の吸着ノズルの第１実施形態を図１～図６に基づいて説明する。本実施形態の線状物Ｓは、直径が１０ｍｍ以下、好ましくは５ｍｍ以下、さらに好ましくは１ｍｍ以下であるような細く柔軟な線状物を想定している。本実施形態の吸着ノズルは、線状物を吸着する際に、当該線状物が先端部の前面の溝に収まることを特徴とする。

【0021】

図１を参照して、多数の柔軟な線状物Ｓが向きをおおよそ揃えて、断面が略Ｖ字のトレイ４５に載置されている。吸着ノズル１０は先端部１２を下に向けて線状物Ｓの上方に配置されている。吸着ノズルは上下動可能であり、降下して線状物Ｓの１本を吸着し、再び上昇することによって吸着した線状物を持ち上げることができる。線状物Ｓを載置する台や容器は、図１に示したトレイ４５には限定されず、線状物Ｓの束を載置可能で上方が開放された物であればよい。好ましくは、自重や上に積み重なる他の線状物の重量によって線状物が中央に集まりやすくなるため、略Ｖ字ように、線状物の載置面の長手方向から見て下に行くにつれて幅が狭くなるトレイ等を利用する。

【0022】

図２を参照して、吸着ノズル１０は、真空ポンプ等の負圧源（図示せず）と接続されるノズル本体１１と先端部１２とを有する。先端部１２の前面１７には、ノズル本体１１と連通する吸引口１３から両側に、吸引方向（図の－Ｚ方向）と略直交する方向（Ｘ方向）に延び、幅方向（Ｙ方向）の断面がＵ字状の溝１４が形成されている。溝１４の長さ方向（Ｘ方向）の両端は開放されている。

【0023】

溝１４は線状物Ｓの１本が嵌る幅を有する。溝１４の幅Ｗは線状物Ｓの直径の１倍以上である。溝の幅Ｗは、好ましくは、線状物の直径の１．１倍以上である。線状物Ｓが曲がった状態でも溝に嵌り込みやすいからである。一方、溝の幅Ｗは、好ましくは線状物Ｓの直径の２倍未満である。溝に嵌る線状物を１本に制限するためである。また、溝に進入した線状物と溝の壁面との隙間を狭くすることで、当該隙間を抜ける気流の流速を大きくして、より大きな吸引力を得るためである。

【0024】

図３Ａ～Ｆに、溝１４の断面形状のいくつかの例を示す。溝１４の断面形状は線状物Ｓの１本が嵌る略Ｕ字状であればよい。略Ｕ字状とは、吸引口１３が位置する底面１４ａと両側壁面１４ｂとに３方を囲まれた形状をいう。例えば、略Ｕ字状の底面１４ａの部分は線状物の側面に沿うようにアーチ状に形成されていてもよいし（図３Ａ）、底面が平面に形成されて溝の断面形状がコの字状になっていてもよいし（図３Ｂ）、底面がＶ字状に形成されていてもよい（図３Ｃ）。また、溝の底面１４ａと側壁面１４ｂの境界は明瞭でなくてもよい（図３Ｄ）。また、溝の幅が一定で両側壁面１４ｂが平行であってもよいし（図３Ａ～Ｃ）、溝の深さ方向で幅が変化していて底面１４ａから前面１７に向かって幅が広がっていてもよいし(図３Ｅ）、底面から前面１７に向かって幅が狭まっていてもよい（図３Ｆ）。図３Ｆに示した溝の断面形状では、溝の幅に対して吸引口を大きくできるので、吸気量を増やして吸引力を大きくすることができる点で好ましい。また、底面の形状は、吸着された線状物Ｓが吸引口１３を塞ぐように形成されていてもよいし（図３Ａ，Ｂ，Ｄ，Ｆ）、吸引口との間に隙間を残すように形成されていてもよい（図３Ｃ，Ｆ）。本明細書において、これらの形状はすべて略Ｕ字状に含まれる。なお、溝の幅が一定でない場合は、前面１７における溝の幅を溝の代表幅Ｗとして、この代表幅を上記好ましい範囲とするのがよい（図３Ｅ，Ｆ）。

【0025】

図２に戻って、溝１４の側壁部１６は好ましくは板状に形成される。側壁部の厚さは、薄い方が好ましく、好ましくは線状物Ｓの直径の１倍以下とする。側壁部を薄く形成することで、後述するように、吸着動作時に隣り合う線状物間に側壁部が入り込んで、吸着される線状物とそれに隣接する線状物とを幅方向に離間させやすい。これにより、例えば線状物が密集しているような場合にも、より確実に１本の線状物を取り上げることができる。

【0026】

溝１４の深さＤは、好ましくは線状物Ｓの直径の０．５倍以上、より好ましくは１倍以上である。溝がこれより浅いと溝に嵌った線状物の姿勢が安定せず、吸着ノズル１０を上昇させる際に線状物が脱落しやすいからである。一方、溝１４の深さＤは、好ましくは線状物Ｓの直径の３倍以下である。２本の線状物が上下に並んで溝１４に進入しても、上側の線状物が吸引口１３を塞いだ時点で下側の線状物に対する吸引力は失われる。しかし、溝が深すぎると、吸着ノズルを線状物の束に近づけて1本の線状物を吸着しようとする際に、吸引口から線状物までの距離が長くなるため、線状物の吸着力が下がるからである。

【0027】

溝の長さＬは、線状物の長さに合わせて適宜設計すればよいが、回転を抑制するために好ましくは１ｍｍ以上、より好ましくは５ｍｍ以上とする。溝が短すぎると、吸着した線状物を持ち上げる際に、水平面内の回転モーメントによって線状物が回転しやすいからである。一方、溝の長さＬは、好ましくは２０ｍｍ以下、より好ましくは１０ｍｍ以下である。溝が長いほど線状物の吸着力は向上するが、溝が長すぎると、後述するように、吸着しようとする線状物の一部を先端部１２の前面１７で押さえてしまい、当該線状物が溝１４に嵌るのを妨げる確率が大きくなるからである。例えば、本発明者らの実験によれば、直径１ｍｍ、長さ１００ｍｍの線状物を吸着する場合、溝の長さLを５ｍｍとした場合に良好な結果が得られた。

【0028】

先端部１２には、前面１７を線状物Ｓの束に押し付けたときに溝１４の形状が変化しない材質および形状を採用する。載置された線状物Ｓの量に係わらず吸着ノズルの降下距離を一定にした場合、線状物の量が多いと、１本の線状物を吸着した後に吸着ノズルはさらに押し込まれる。このとき、溝が変形すると、吸着した線状物が脱離するおそれがあるからである。先端部は、少なくとも側壁部１６をプラスチック、セラミック、金属などの剛性を有する材料で形成することが好ましい。これにより、側壁部を板状に薄く形成しても溝が変形しにくく、吸着動作時に隣り合う線状物間に側壁部が入り込みやすくできる。先端部は全部を、剛性を有する材料で形成することがより好ましい。加工が容易だからである。樹脂などの多少柔軟性がある材料の場合、溝がほぼ変形しない程度の厚みや固さで形成すればよい。

【0029】

次に、本実施形態の吸着ノズル１０の使用方法を説明する。

【0030】

図６において、線状物Ｓ１を吸着される線状物、線状物Ｓ２～Ｓ６をそれに隣接する線状物とする。図６Ａを参照して、線状物が所定位置に載置され、吸着ノズル１０が線状物の上方に配置されている。図６Ｂを参照して、吸着ノズル１０を垂直に降下させて線状物に近付けると、溝１４に近い線状物Ｓ１、Ｓ２が気流によって引っ張られ、軽量な線状物は吸着ノズル直下の部分が溝１４に引き寄せられる。図６Ｃを参照して、線状物Ｓ１が溝に嵌り込む一方、線状物Ｓ１が溝に嵌ることにより、他の線状物に働く吸引力は低くなるため、溝に引き込まれない。また、隣接する線状物Ｓ２は吸着ノズルの側壁部１６によって押さえられている。また、線状物Ｓ３は、側壁部１６によって外側に押し出されている。

【0031】

図６Ｄを参照して、線状物Ｓ１が吸着され、吸着ノズル１０はさらに降下する。１本の線状物Ｓ１を吸着した時点で吸着ノズルの降下を停止することも可能であるが、ここでは吸着ノズルの降下距離を事前に一定に設定した場合について説明する。加工距離を一定にするには、例えばダンパー機構を用いて下降距離を一定にしたり、近接センサを設けて一定距離まで下降させたりすることができる。また、ロボットハンドの先端に吸着ノズルを設けている場合は、事前に下降距離をティーチングしておけばよい。このように、線状物の量の多少、したがって山積みされた線状物の高低によらず吸着ノズルの降下距離を一定にすることで、吸着ノズルの制御が簡単になる。吸着ノズルの側壁部１６は線状物Ｓ２やＳ４を押し下げて、線状物Ｓ１から垂直方向に離間させる。また、側壁部は線状物Ｓ３を横に押し出して、線状物Ｓ１から水平方向に離間させる。吸着位置で線状物Ｓ１を他の線状物Ｓ２～Ｓ４から離間させることで、例えば吸着ノズルから離れたところで線状物Ｓ１が他の線状物の下に潜り込んでいるような場合にも、その重なりが解消されて、他の線状物の干渉を排して線状物Ｓ１を取り上げられる確率が高まる。

【0032】

図６Ｅを参照して、吸着ノズル１０を上昇させる。このとき、線状物Ｓ１が溝１４に嵌り込んだ状態で、他の線状物から見て吸引口１３が線状物Ｓ１によって隠されているので、線状物Ｓ２その他の線状物が吸引口に引き寄せられることはない。また、溝１４が深く溝に２本の線状物が嵌った場合、例えば図３Ｃにおいて線状物Ｓ１に続いて線状物Ｓ２が溝に嵌った場合でも、吸着ノズル１０を上昇させると線状物Ｓ２は脱落する。

【0033】

図１に示したように線状物が短い場合は、吸着ノズルを上昇させることによって、線状物の全体が持ち上げられる。このとき隣接する線状物の干渉によって線状物Ｓ１に水平面内の回転モーメントが発生しても、線状物Ｓ１が溝１４に嵌っているので線状物Ｓ１が回転することがない。また、線状物Ｓ１に垂直面内の回転モーメントが発生して線状物Ｓ１が垂直面内で斜めになろうとすると、吸引口１３との間にできた隙間を通過する気流によって線状物Ｓ１が吸引されて、線状物Ｓ１が脱落することがない。

【0034】

また、線状物Ｓがもっと長い場合には、線状物の全体を持ち上げる必要はなく、吸着ノズル１０で線状物Ｓ１を吸着して、吸着した部分を他の線状物から離間する高さまで持ち上げればよい。その後は、後述するように、持ち上げられた線状物Ｓ１の、他の線状物から離れた部分をロボットハンドで把持することができる。

【0035】

本実施形態の吸着ノズルの変形例として、側壁部１６の先端が楔型に形成されていてもよい。図４を参照して、吸着ノズル２０の溝１４と先端部の外側面１５とに挟まれた側壁部１６は、溝の長さ方向（Ｘ方向）から見て先端が尖って、楔型に形成されている。この形状により、吸着ノズル２０を線状物に向かって降下させたときに、隣り合う線状物間に側壁部１６が入り込みやすく、吸着される線状物Ｓ１と隣接線状物Ｓ２とを幅方向に離間させやすくなる。

【0036】

図５Ａを参照して、吸着ノズル２１は、溝の幅方向（Ｙ方向）から見て、側壁部１６の前面１７の央部が凸に形成されている。この形状によっても、吸着ノズル２１を線状物に向かって降下させたときに、隣り合う線状物間に側壁部１６が入り込みやすく、吸着される線状物Ｓ１と隣接線状物とを幅方向に離間させやすくなる。図５Ａの吸着ノズル２１のように溝の深さが一様でない場合は、その平均値を溝の代表深さＤとして、この代表深さを線状物Ｓの直径の０．５倍以上、３倍以下とすることが好ましい。

【0037】

図５Ｂを参照して、吸着ノズル２２は、図５Ａに示した吸着ノズル２１と同様に、溝の幅方向（Ｙ方向）から見て、側壁部１６の前面１７の央部が凸に形成されている。吸着ノズル２２も吸着ノズル２１と同様の効果を奏する。図５Ｂの吸着ノズル２２では、先端部１２の長さ方向（Ｘ方向）の両端には溝がない。このように、溝の両端が明らかでない場合は、吸着されたときの線状物Ｓの中心を通る水平面での長さを溝の代表長さＬとして、この代表長さは、線状物の長さに合わせて適宜設計すればよいが、回転を抑制するために好ましくは１ｍｍ以上、より好ましくは５ｍｍ以上であって、２０ｍｍ以下、より好ましくは１０ｍｍ以下とするのが好ましい。

【0038】

本実施形態の吸着ノズル１０、２０～２２によれば、柔軟で変形しやすい線状物であっても、吸着ノズルを近付けた際に線状物が先端部前面の溝１４に嵌り込み、より確実に、多数の線状物の束から１本の線状物を取り上げることができる。また、線状物の束に向かう吸着ノズルの降下距離を一定にした場合、従来の先端に吸盤を配した吸着ノズルでは、吸盤を線状物の束に押し付けた際に吸盤が変形してしまい線状物をうまく吸着できない。さらに、従来の吸盤を配した吸着ノズルは、吸盤を変形させて対象物形にならわせて真空吸着していたが、吸着対象が柔軟な線状物である場合、吸盤を変形しやすい線状物の形にならわせて真空吸着ができない。これに対して、本実施形態の吸着ノズルでは溝１４が変形することがない。従来の吸盤型吸着ノズルはゴム製が多く、耐久性に問題があった。さらに、対象物の形にならう必要があるため、吸着する対象物に合わせて吸盤の大きさや形状を細かに設計する必要があった。これに対して、本発明は剛体で吸着ノズルを作成することができるため、耐久性がある。

【0039】

本実施形態の吸着ノズルは、柔軟な線状物の束から、隣接する線状物の干渉を排除して１本の線状物を取り上げることができるので、かかる干渉の影響を受けやすい細くて軽い線状物に適用することで大きな効果が得られる。このことから、線状物Ｓの直径は好ましくは１０ｍｍ以下、より好ましくは５ｍｍ以下、さらに好ましくは１ｍｍ以下である。一方、線状物の直径が細くても特に問題なく適用できるが、吸着ノズルの加工の容易さ等から、線状物の直径は好ましくは０．１ｍｍ以上である。また、本実施形態の吸着ノズルは、癖がつきやすい、すなわち、変形しやすく、変形すると元に戻りにくい線状物に対しても好ましく適用することができる。本実施形態の吸着ノズルが対象とする線状物の例としては、電気・電子機器の配線に使用される電線、光ファイバーケーブル、医療機器やその材料となる樹脂チューブや金属線、花の茎などの植物などが挙げられる。

【0040】

次に、本発明の吸着ノズルの第２実施形態を図７～図９に基づいて説明する。本実施形態の吸着ノズルは、溝の幅が線状物の直径未満である点で第１実施形態と異なる。

【0041】

図７を参照して、吸着ノズル３０は、第１実施形態の吸着ノズル１０と同様に、真空ポンプ等の負圧源（図示せず）と接続されるノズル本体１１と先端部３２とを有する。先端部３２の前面３７には、吸引口１３から両側に、吸引方向（図の－Ｚ方向）と略直交する方向（Ｘ方向）に延び、幅方向（Ｙ方向）の断面がＵ字状の溝３４が形成されている。溝３４の長さ方向（Ｘ方向）の両端は開放されている。

【0042】

本実施形態の吸着ノズルでは溝３４の幅Ｗが線状物Ｓの直径より狭いため、線状物Ｓは溝３４には嵌らないが、線状物の長さ方向に延びる側壁部３６の内側エッジ３８が線状物Ｓの側面に２本当接することで、線状物を吸着したときに線状物の姿勢が定まる。溝３４の幅Ｗは、線状物の直径の好ましくは０．３倍以上、より好ましくは０．５倍以上である。溝３４の幅が狭すぎると、吸着した線状物の姿勢が安定しづらいからである。

【0043】

溝３４の長さＬ、より正確には側壁部３６の内側エッジ３８の長さは、線状物の長さに合わせて適宜設計すればよいが、好ましくは１ｍｍ以上、より好ましくは５ｍｍ以上である。溝３４が短すぎると、吸着した線状物を持ち上げる際に、水平面内の回転モーメントによって線状物が回転しやすいからである。一方、溝３４の長さＬは、好ましくは２０ｍｍ以下、より好ましくは１０ｍｍ以下である。溝３４が長すぎると、吸着しようとする線状物の一部を先端部３２の前面で押さえてしまい、側壁部３６の内側エッジ３８が線状物Ｓの側面にぴったりと当接しない確率が大きくなるからである。

【0044】

溝３４の深さＤは、好ましくは線状物Ｓの径の３倍以下である。溝３４が深すぎると吸着力が弱くなるからである。

【0045】

溝３４の断面形状は特に限定されず、線状物の長さ方向に延びる側壁部３６の内側エッジ３８が線状物Ｓの側面に２本当接する形状であればよい。例えば、図８Ａを参照して、吸着ノズル４０の先端部３２の前面に形成された溝３４は、幅方向（Ｙ方向）の断面が、線状物Ｓの側面に沿うようにアーチ状に形成されている。

【0046】

先端部３２は側壁部３６を線状物の束に押し付けたときに溝３４が変形しない材質および形状であること、側壁部３６が好ましくは剛性を有すること、側壁部３６の先端が楔型に形成されていてもよいことは第１実施形態と同様である。例えば、図８Ｂを参照して、吸着ノズル４１の側壁部３６は先端が楔型に形成されている。

【0047】

本実施形態の吸着ノズル３０、４０、４１は、隣接する線状物の干渉による回転モーメントの影響を排除する効果が第１実施形態に劣るが、先端部３２をより小型にできるので線状物の密集度が高い場合などに好ましく用いることができる。また、第１実施形態の吸着ノズルでは、溝の幅が線状物の直径より大きいので、線状物が溝に嵌り込んだ状態でも溝の側壁面と線状物の間を気流が通過する。そのため、線状物が非常に軽量である場合は、その気流によって隣接する線状物も吸着される可能性がゼロではない。これに対して、本実施形態では、溝の幅が線状物の直径より小さいので、線状物が非常に軽量であっても確実に1本の線状物だけを吸着できる。

【0048】

次に、上述した吸着ノズルを利用して、ロボットで線状物をハンドリングするシステムを説明する。

【0049】

図９を参照して、本実施形態の線状物ハンドリングシステム５０は、吸着ノズル１０と、ロボット５１と、３次元視覚センサであるステレオカメラ５５と、制御装置５６とを有する。線状物Ｓは、図１と同様にトレイ４５に載置されている。

【0050】

ロボット５１としては、公知の多関節ロボットを好適に利用することができる。ロボットのアーム５２の先端にはロボットハンド５３が備えられ、ロボットハンドの把持部５４、５４で線状物Ｓを把持することができる。

【0051】

３次元視覚センサは必須ではない。例えば、吸着ノズル１０に吸着された線状物Ｓの撓みが小さい場合など線状物Ｓの種類によっては、３次元視覚センサで線状物Ｓを認識することなく、吸着ノズル１０の近傍の位置を把持位置として事前にロボットにティーチングおくことで、ロボットハンド５３で吸着された線状物Sの吸着ノズルの直近の部分を把持できる。しかし、線状物ハンドリングシステム５０が３次元視覚センサを有することによって、吸着ノズル１０に吸着された線状物Ｓを認識してその３次元形状を計測し、ロボットハンドが線状物を把持する際の把持位置を正確に決定できる。３次元視覚センサとしてステレオカメラ以外の３次元計測可能なセンサを用いることもできるが、線状物の３次元形状を高速に計測できる点で、ステレオカメラを用いるのが好ましい。制御装置５６は、吸着ノズル１０、ロボット５１、ステレオカメラ５５の全体を制御する。

【0052】

線状物ハンドリングシステム５０を用いた線状物ハンドリング方法は次のとおりである。まず、柔軟な線状物Ｓの束をトレイ４５等の所定位置に載置する。次に、吸着ノズル１０を降下させて線状物Ｓの１本を吸着し、上昇させて吸着した線状物Ｓを持ち上げる。持ち上げられた線状物Ｓをステレオカメラ５５で認識して３次元形状を計測し、その結果に基づいて線状物Ｓ上の把持位置を決定して、当該把持位置をロボットハンド５３で把持する。その後、作業の目的に応じてロボットを動作させて、線状物Ｓを所要の位置に移動したり、他の部材に接続したりすることができる。

【0053】

次に、線状物ハンドリングシステムの他の実施形態を説明する。

【0054】

図１０を参照して、本実施形態の線状物ハンドリングシステム６０は、吸着ノズル１０がロボットアームの先端に装着されている点で上記実施形態と異なり、その余は同様である。線状物Ｓをさほど強く把持する必要がない場合は、吸着ノズル１０に吸着された線状物Ｓをロボットハンドで把持し直すことなく、吸着ノズルに吸着された状態でロボットアーム５２を動作させて、線状物Ｓを所要の位置に移動したり、他の部材に接続したりすることができる。

【0055】

本実施形態の線状物ハンドリングシステム６０でも、３次元視覚センサを有することが好ましい。３次元視覚センサで線状物Ｓを認識することにより、吸着ノズル１０が線状物Ｓの先端から何ｍｍの位置を吸着しているかや、線状物Ｓの撓み形状を計測して、ロボットアーム５２の次の動作に反映できるからである。

【0056】

本発明は上記実施形態に限られるものではなく、その技術思想の範囲内で種々の変形が可能である。

【0057】

例えば、線状物取出装置は、第１受部に受けた線状物の束の密集性を上げるために、線状物を載置している載置台を揺らせる揺動機構や、振動させる振動機構を備えていてもよい。また、線状物に曲がった癖がついている場合など、線状物が載置台の中央に集まり切らない場合、線状物の束をハンドで掴んで癖を矯正したり、ハンドで束を中心に寄せ集めたりしてもよい。

【符号の説明】

【0058】

１０、２０～２２ 吸着ノズル
１１ ノズル本体
１２ 先端部
１３ 吸引口
１４ 溝
１４ａ 溝の底面
１４ｂ 溝の側壁面
１５ 先端部の外側面
１６ 側壁部
１７ 前面
３０、４０、４１ 吸着ノズル
３２ 先端部
３４ 溝
３５ 先端部側面
３６ 側壁部
３７ 先端部前面
３８ 側壁部の内側エッジ
４５ トレイ
５０、６０ 線状物把持システム
５１ 多関節ロボット
５２ アーム
５３ ロボットハンド
５４ 把持部
５５ ステレオカメラ
５６ 制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】