特許 7551531 ハンド及びこのハンドを用いて容器をピックアップする方法

(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】2024-09-06

(45)【発行日】2024-09-17

(54)【発明の名称】ハンド及びこのハンドを用いて容器をピックアップする方法

(51)【国際特許分類】

   B25J 15/08 20060101AFI20240909BHJP

【ＦＩ】

B25J15/08 M

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021025053

(22)【出願日】2021-02-19

(65)【公開番号】P2022127104

(43)【公開日】2022-08-31

【審査請求日】2023-11-09

(73)【特許権者】

【識別番号】000231637

【氏名又は名称】株式会社ニップン

(74)【代理人】

【識別番号】100094569

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 伸一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100103610

【弁理士】

【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦

(74)【代理人】

【識別番号】100109070

【弁理士】

【氏名又は名称】須田 洋之

(74)【代理人】

【氏名又は名称】松下 満

(74)【代理人】

【識別番号】100098475

【弁理士】

【氏名又は名称】倉澤 伊知郎

(74)【代理人】

【識別番号】100130937

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100159846

【弁理士】

【氏名又は名称】藤木 尚

(72)【発明者】

【氏名】鹿島 裕一郎

(72)【発明者】

【氏名】本田 敦

(72)【発明者】

【氏名】吉浦 竜一

【審査官】神山 貴行

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－２４０７７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５０－１０１２８２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平０２－２７４４８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０３－１１８９９１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平０５－０１６０９０（ＪＰ，Ａ）

(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】

上方側が開口した周壁を有する物体を、当該周壁の内面に対する静摩擦力を用いて保持するハンドであって、
周方向に離散的に配置された、３本以上の複数のフィンガと、
前記複数のフィンガに接続され、当該複数のフィンガを、径方向外方へと互いから遠ざかるように拡開移動させ、且つ、径方向内方へと互いに近づくように戻り移動させるように構成されたアクチュエータと、
前記複数のフィンガに対して所定の相対的な高さ位置に設けられ、保持対象の物体の周壁の上方端に突き当たることで、当該物体と前記複数のフィンガとの間の相対的な高さ関係を規定するガイド部材と、
前記アクチュエータ及びロボットアームを制御する制御装置と、
を備え、
前記複数のフィンガの各々は、少なくとも径方向外方側の面において、保持対象の前記物体の前記周壁の内面に対して静摩擦力を作用させる摩擦体を有しており、
前記制御装置は、
保持対象の物体の上方側から、前記ハンドを当該物体に近づけていき、当該物体の周壁の上方端に前記ガイド部材を突き当てる工程と、
前記周壁の前記上方端に前記ガイド部材が突き当てられている状態で、前記複数のフィンガを、径方向外方へと互いから遠ざかるように拡開移動させ、前記周壁の内面に接触させ更に前記周壁を径方向に変形させ、当該変形によって当該物体の当該周壁と当該物体の下方に積層されていた物体の周壁との間に隙間を生成させる工程と、
前記複数のフィンガが前記物体の前記周壁を径方向に変形させている状態で、前記ハンドを上方側に退避させることによって、前記物体を当該物体の下方に積層されていた物体から離間させてピックアップする工程と、
を実行するように制御する
ことを特徴とするハンド。

【請求項2】

前記摩擦体は、各フィンガの周面全体を覆うように形成されると共に粘弾性素材により形成された筒状部材である
ことを特徴とする請求項１に記載にハンド。

【請求項3】

前記ガイド部材は、保持対象の前記物体の前記周壁の前記上方端に複数個所で突き当たる複数の当接要素を有している
ことを特徴とする請求項１または２に記載にハンド。

【請求項4】

前記複数の当接要素の各々は、径方向に見て、前記複数のフィンガの各々と重ならない位置に配置されている
ことを特徴とする請求項３に記載にハンド。

【請求項5】

前記複数のフィンガは、周方向に等間隔に、回転対称性を有するように配置されており、
前記アクチュエータは、前記複数のフィンガを、当該複数のフィンガの回転対称性を維持したまま、径方向に移動させるように構成されている
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載にハンド。

【請求項6】

上方側が開口した周壁を有する柔軟な容器が複数個積層された状態から、当該周壁の内面に対する静摩擦力を用いて当該容器を１個ずつピックアップする方法であって、
周方向に離散的に配置された、３本以上の複数のフィンガと、
前記複数のフィンガに接続され、当該複数のフィンガを、径方向外方へと互いから遠ざかるように拡開移動させ、且つ、径方向内方へと互いに近づくように戻り移動させるように構成されたアクチュエータと、
前記複数のフィンガに対して所定の相対的な高さ位置に設けられ、保持対象の容器の周壁の上方端に突き当たることで、当該容器と前記複数のフィンガとの間の相対的な高さ関係を規定するガイド部材と、
を備え、
前記複数のフィンガの各々は、少なくとも径方向外方側の面において、保持対象の前記容器の前記周壁の内面に対して静摩擦力を作用させる摩擦体を有している
ことを特徴とするハンド
を使用して、
保持対象の容器の上方側から、前記ハンドを当該容器に近づけていき、当該容器の周壁の上方端に前記ガイド部材を突き当てる工程と、
前記周壁の前記上方端に前記ガイド部材が突き当てられている状態で、前記複数のフィンガを、径方向外方へと互いから遠ざかるように拡開移動させ、前記周壁の内面に接触させ更に前記周壁を径方向に変形させ、当該変形によって当該容器の当該周壁と当該容器の下方に積層されていた容器の周壁との間に隙間を生成させる工程と、
前記複数のフィンガが前記容器の前記周壁を径方向に変形させている状態で、前記ハンドを上方側に退避させることによって、前記容器を当該容器の下方に積層されていた容器から離間させてピックアップする工程と、
を備えたことを特徴とする方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば上方側が開口した周壁を有する物体を、当該周壁の内面に対する静摩擦力を用いて保持するハンドに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、スーパーやコンビニ等において、弁当容器等の配置対象物の中に、つゆ容器等の上方側が開口した周壁を有する物体が配置されたものが販売されている。このようなつゆ容器は、例えば麺類をつけるつけつゆを入れる容器である。

【0003】

例えば弁当の製造工程において、このようなつゆ容器等の物体は、複数個の物体が互いに重ねられて配置されている物体の複数個の積層状態から、１つずつ取り出され、各配置対象物の中に１つずつ配置される。

【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、つゆ容器等の物体を、各配置対象物の中に１つずつ配置しようとする場合、従来は作業者が物体を配置する作業を行う必要があり、作業者の手間やコストが生じるという問題があった。

【0005】

そこで、本発明の発明者らは、つゆ容器等の物体を各配置対象物の中に１つずつ配置するハンドの鋭意研究をおこなった。本発明の発明者らは、例えば、吸盤を備えたハンドにより物体を吸着して取り出すことを検討した。しかしながら、つゆ容器等の物体を、複数個積層された状態から、１つずつピックアップしようとする場合に、１番目に取り出そうとする物体と、１番目の物体と隣接する２番目の物体との間に、負圧が発生し、１番目の物体と共に２番目の物体も取り出されてしまうという問題があった。

【0006】

また、本発明の発明者らは、例えば、ハンドにより前記物体の外周を掴むことにより前記物体を取り出すことを検討した。しかしながら、前記物体の複数個積層された状態では、高さ方向に多数の前記物体が積層されているため、少しの力の作用により上端の前記物体が傾いたり、位置や高さが微妙に変化することがあった。よって、前記物体を、複数の前記物体が複数個積層された状態から、１つずつ掴んで取り出すことが困難であり、ハンドが前記物体を取り損ねたり、落としたりするという問題があった。

【0007】

本発明は、以上の背景に鑑みて創案されたものである。本発明の目的は、上方側が開口した周壁を有する物体を保持できるハンドを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記の目的を達成するために、本発明の一実施形態は、 上方側が開口した周壁を有する物体を、当該周壁の内面に対する静摩擦力を用いて保持するハンドであって、
周方向に離散的に配置された、３本以上の複数のフィンガと、前記複数のフィンガに接続され、当該複数のフィンガを、径方向外方へと互いから遠ざかるように拡開移動させ、且つ、径方向内方へと互いに近づくように戻り移動させるように構成されたアクチュエータと、前記複数のフィンガに対して所定の相対的な高さ位置に設けられ、保持対象の物体の周壁の上方端に突き当たることで、当該物体と前記複数のフィンガとの間の相対的な高さ関係を規定するガイド部材と、を備え、前記複数のフィンガの各々は、少なくとも径方向外方側の面において、保持対象の前記物体の前記周壁の内面に対して静摩擦力を作用させる摩擦体を有している。
このように構成された本発明の一実施形態においては、ガイド部材が物体と前記複数のフィンガとの間の相対的な高さ関係を規定することができ、摩擦体が物体の周壁の内面に作用する位置を比較的安定して規定でき、アクチュエータが当該複数のフィンガを、径方向外方へと互いから遠ざかるように拡開移動させることにより、前記複数のフィンガの各々が有する摩擦体が保持対象の前記物体の前記周壁の内面に対して静摩擦力を作用させ、上方側が開口した周壁を有する物体を保持できる。また、本実施形態の構成によれば、例えば、複数の上方側が開口した周壁を有する物体が例えば互いに重ねられて配置されている状態から、上方側が開口した周壁を有する物体を１つずつピックアップして保持できる。

【0009】

本発明の一実施形態において、好ましくは、前記摩擦体は、各フィンガの周面全体を覆うように形成されると共に粘弾性素材により形成された筒状部材である。
このように構成された本発明の一実施形態においては、摩擦体は、各フィンガの周面全体を覆うように形成されると共に粘弾性素材により形成された筒状部材であるので、摩擦体の保持対象の物体に作用する位置が保持対象の物体のわずかな移動により変化される場合や摩擦体の保持対象の物体に作用する位置が保持対象の物体自体の形状や大きさの変更により変化される場合にも、複数のフィンガの各々が有する摩擦体が保持対象の前記物体の前記周壁の内面に対して静摩擦力を作用させやすくでき、上方側が開口した周壁を有する物体をより確実に保持できる。また、摩擦体が、例えば、物体の製造誤差による形状の違いや、物体の形状のバリエーション等の形状の違いにも対応して物体を保持しやすくできる。

【0010】

本発明の一実施形態において、好ましくは、前記ガイド部材は、保持対象の前記物体の前記周壁の前記上方端に複数個所で突き当たる複数の当接要素を有している。
このように構成された本発明の一実施形態においては、ガイド部材は、保持対象の前記物体の前記周壁の前記上方端に複数個所で突き当たる複数の当接要素を有しているので、当接要素が複数個所で物体とフィンガとの相対的な高さ関係を調整して、ガイド部材が物体と前記複数のフィンガとの間の相対的な高さ関係をより安定して規定することができ、摩擦体が物体の周壁に接触する位置をより安定して規定できる。

【0011】

本発明の一実施形態において、好ましくは、前記複数の当接要素の各々は、径方向に見て、前記複数のフィンガの各々と重ならない位置に配置されている。
このように構成された本発明の一実施形態においては、前記複数の当接要素の各々は、径方向に見て、前記複数のフィンガの各々と重ならない位置に配置されているので、ガイド部材とフィンガに取付けられた摩擦体とが干渉しにくく、ガイド部材が物体と前記複数のフィンガとの間の相対的な高さ関係を安定して規定しながらも、前記複数のフィンガの各々が有する摩擦体が保持対象の前記物体の前記周壁の内面に対して静摩擦力を作用させ、上方側が開口した周壁を有する物体をより確実に保持できる。

【0012】

本発明の一実施形態において、好ましくは、前記複数のフィンガは、周方向に等間隔に、回転対称性を有するように配置されており、前記アクチュエータは、前記複数のフィンガを、当該複数のフィンガの回転対称性を維持したまま、径方向に移動させるように構成されている。
このように構成された本発明の一実施形態においては、前記アクチュエータは、前記複数のフィンガを、当該複数のフィンガの回転対称性を維持したまま、径方向に移動させるように構成されている。これにより、前記複数のフィンガの各々が有する摩擦体が、回転対称性を維持したまま、径方向に移動され、前記物体の例えば環状の周壁の内面に対して回転対称性を有する位置で静摩擦力を作用させ、物体をバランスよく保持しやすくでき、また例えば環状の周壁を有する物体をより保持しやすくできる。

【0013】

本発明の一実施形態において、好ましくは、上方側が開口した周壁を有する柔軟な容器が複数個積層された状態から、当該周壁の内面に対する静摩擦力を用いて当該容器を１個ずつピックアップする方法であって、周方向に離散的に配置された、３本以上の複数のフィンガと、前記複数のフィンガに接続され、当該複数のフィンガを、径方向外方へと互いから遠ざかるように拡開移動させ、且つ、径方向内方へと互いに近づくように戻り移動させるように構成されたアクチュエータと、複数のフィンガに対して所定の相対的な高さ位置に設けられ、保持対象の容器の周壁の上方端に突き当たることで、当該容器と前記複数のフィンガとの間の相対的な高さ関係を規定するガイド部材と、を備え、複数のフィンガの各々は、少なくとも径方向外方側の面において、保持対象の前記容器の前記周壁の内面に対して静摩擦力を作用させる摩擦体を有していることを特徴とするハンドを使用して、保持対象の容器の上方側から、前記ハンドを当該容器に近づけていき、当該容器の周壁の上方端に前記ガイド部材を突き当てる工程と、前記周壁の前記上方端に前記ガイド部材が突き当てられている状態で、前記複数のフィンガを、径方向外方へと互いから遠ざかるように拡開移動させ、前記周壁の内面に接触させ更に前記周壁を径方向に変形させ、当該変形によって当該容器の当該周壁と当該容器の下方に積層されていた容器の周壁との間に隙間を生成させる工程と、前記複数のフィンガが前記容器の前記周壁を径方向に変形させている状態で、前記ハンドを上方側に退避させることによって、前記容器を当該容器の下方に積層されていた容器から離間させてピックアップする工程と、を備えたことを特徴とする。
このように構成された本発明の一実施形態においては、隙間を生成させる工程により、前記周壁の前記上方端に前記ガイド部材が突き当てられている状態で、前記複数のフィンガを、径方向外方へと互いから遠ざかるように拡開移動させ、前記周壁の内面に接触させ更に前記周壁を径方向に変形させ、当該変形によって当該容器の当該周壁と当該容器の下方に積層されていた容器の周壁との間に隙間を生成させ、ピックアップする工程により、前記複数のフィンガが前記容器の前記周壁を径方向に変形させている状態で、前記ハンドを上方側に退避させることによって、前記容器を当該容器の下方に積層されていた容器から離間させてピックアップする。これにより、上方側が開口した周壁を有する柔軟な容器が複数個積層された状態から、当該周壁の内面に対する静摩擦力を用いて当該容器を１個ずつピックアップすることができる。

【0014】

本発明によれば、上方側が開口した周壁を有する物体を保持できるハンドを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の第１実施形態によるハンドが設けられた保持システムの正面図である。

【図2】図１のハンドの上面図である。

【図3】図１のハンドが複数個積層された状態の物体の上に下降され、ハンドのガイド部材が物体の上方端に突き当たるとき、フィンガは閉状態であると共に摩擦体が物体の内側の位置に位置決めされる状態を示す斜視図である。

【図4】図１のハンドが複数個積層された状態の物体の上に下降され、ハンドのガイド部材が物体の上方端に突き当たるとき、フィンガが閉状態であると共に摩擦体が物体の内側の位置に位置決めされる状態を、図２のＩＶ－ＩＶ線に沿って見た断面図である。

【図5】図４のハンドのフィンガが閉状態から開状態となり、摩擦体が物体を内側から支持する状態を示す上面図である。

【図6】図４のハンドのフィンガが閉状態から開状態となり、摩擦体が物体を内側から支持する状態を、図２のＩＶ－ＩＶ線に沿って見た断面図である。

【図7】本発明の第２実施形態によるハンドの上面図である。

【図8】図７のハンドのガイド部材の２つに分かれるアーム部を側方側から見た側面図である。

【図9】図７のハンドのガイド部材の２つに分かれるアーム部を正面側から見た正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

添付図面により、本発明の第１実施形態によるハンドについて説明する。
まず、図１及び図２により、本発明の第１実施形態によるハンドについて説明する。図１は、本発明の第１実施形態によるハンドが設けられた保持システムの正面図である。図２は、図１のハンドの上面図である。図２においてはハンドのフィンガは閉状態となっている。

【0017】

本実施形態のハンド１は、保持対象となる物体２を保持する。本実施形態のハンド１は、物体２を保持する保持システム４に設けられる。物体２は、上方側が開口した周壁２ａを有する物体、例えば上方側が開口した周壁２ａを有する容器であり、例えば、麺類のつけつゆを入れるつゆ容器である。保持システム４は、物体２を保持し、物体２を保持した状態で移動させ、物体２を目的位置に配置する。保持システム４は、コンベヤベルト８に沿って設けられる。保持システム４は、コンベヤベルト８上を搬送される配置対象物１０に物体２を配置する。

【0018】

物体２には、つゆ容器の他、カップ容器、小型容器、トレー、皿、ケース等の比較的小型且つ上方に向けて開口する容器が含まれる。物体２は、樹脂、紙等の素材により形成される。物体２は、例えばポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等の樹脂製の容器であり、塑性変形にまではいたらない程度のある程度の変形を許容する柔軟性を有すると共に、容器をハンド１で保持できる程度の剛性を有している。

【0019】

物体２は、上面視で円形の器状に形成され、上面視で周壁２ａの上端部が円形の縁を形成し、また、周壁２ａの下端部（底部の外周部）が円形に形成されている。なお、物体２は、上面視で、四角形の器状、楕円形の器状、概ね円形でありつつも周壁にひだが形成されているひだ付き器状等に形成されていてもよい。物体２は、有底の器状に形成され、その深さは変更可能である。物体２は、底が無く形成される枠状体又は底に穴が形成される底開口部材等、液体を収容できる容器に限られず、容器以外の上方側が開口した周壁を有する構造体であってもよい。なお、物体２は、複数個積層された状態でコンベヤベルト８の側方の待機位置に配置されている。複数個積層された状態の物体２は、複数個積層された状態の物体群を倒れにくくするための３本の支持棒９の内側に配置されている。

【0020】

保持システム４は、アームの位置及び高さ等を自由に調節できるロボットアーム１２を備え、ハンド１はロボットアーム１２に取付けられている。よって、ハンド１の水平方向の位置及び上下方向の位置は、ロボットアーム１２により自在に変更可能である。なお、ハンド１はロボットアーム１２を含み、自身の位置を調節できる機能を有していてもよい。

【0021】

コンベヤベルト８は、配置対象物１０を載置した状態で配置対象物１０を矢印Ａで示す進行方向に搬送するようになっている。配置対象物１０は、物体２が配置される対象となる物体であり、例えば、弁当の具材を収容する弁当容器である。配置対象物１０は、物体２が配置される対象となる物体であればよいので、弁当容器に限られず、食品容器、物体２が内部に配置できる容器、トレー、皿、ケース等が含まれる。

【0022】

次に、図１乃至図６を参照して、ハンドについてより詳細に説明する。
図３は、図１のハンドが複数個積層された状態の物体の上に下降され、ハンドのガイド部材が物体の上方端に突き当たるとき、フィンガは閉状態であると共に摩擦体が物体の内側の位置に位置決めされる状態を示す斜視図であり、図４は図１のハンドが複数個積層された状態の物体の上に下降され、ハンドのガイド部材が物体の上方端に突き当たるとき、フィンガが閉状態であると共に摩擦体が物体の内側の位置に位置決めされる状態を、図２のＩＶ－ＩＶ線に沿って見た断面図であり、図５は図４のハンドのフィンガが閉状態から開状態となり、摩擦体が物体を内側から支持する状態を示す上面図であり、図６は図４のハンドのフィンガが閉状態から開状態となり、摩擦体が物体を内側から支持する状態を、図２のＩＶ－ＩＶ線に沿って見た断面図である。
ハンド１は、物体２を、当該周壁２ａの内面に対する静摩擦力を用いて保持する。ハンド１は、物体２を、物体２が複数個積層された状態から物体２を１個ずつピックアップして保持し且つコンベヤベルト８上の配置対象物１０上の特定の位置まで搬送する。

【0023】

ハンド１は、周方向に離散的に配置された、３本以上の複数のフィンガ１４と、複数のフィンガ１４に接続されるアクチュエータ１６と、複数のフィンガ１４に対して所定の相対的な高さ位置に設けられ、保持対象の物体２の周壁２ａの上方端に突き当たることで、当該物体２と複数のフィンガ１４との間の相対的な高さ関係を規定するガイド部材１８と、アクチュエータ１６を制御する制御装置２０と、を備えている。

【0024】

フィンガ１４は、アクチュエータ１６の側方から半径方向外側に向けて延びる。フィンガ１４は、外方側の下部から下方に向けて延びる取付部１４ａを備え、この取付部１４ａが摩擦体３０の内部に取付けられている。複数のフィンガ１４は、周方向に等間隔に、回転対称性を有するように配置されている。フィンガ１４は、アクチュエータ１６により駆動されるように構成され、フィンガ１４は、アクチュエータ１６に対して、半径方向外側及び半径方向内側に向けて摺動可能に構成されている。このように、アクチュエータ１６は、複数のフィンガ１４を、複数のフィンガ１４の回転対称性を維持したまま、径方向に移動させるように構成されている。より具体的には、フィンガ１４は、フィンガ１４の外側端がアクチュエータ１６に比較的近い位置となる閉状態と、フィンガ１４の外側端が閉状態の位置よりも外側に位置する開状態との間で摺動される。フィンガ１４は例えば、４本、５本、６本等に変更可能である。フィンガ１４の閉状態では摩擦体３０が物体２の内壁に十分に押し付けられた状態となっておらず、一方、フィンガ１４の開状態では摩擦体３０が物体２の内壁に十分に押し付けられた状態となっており、摩擦体３０が内側から突っ張るようにして物体２を支持できる。

【0025】

アクチュエータ１６は、複数のフィンガ１４を、水平方向においてアクチュエータ１６から外方に進ませるように前進させ及びアクチュエータ１６の内方に戻るように後退させるように移動できる。アクチュエータ１６は、複数のフィンガ１４を、径方向外方へと互いから遠ざかるように拡開移動させ、且つ、径方向内方へと互いに近づくように戻り移動させるように構成されている。

【0026】

アクチュエータ１６は、フィンガ１４を、空気圧により閉状態と開状態との間で移動させる空圧式フィンガとして構成されている。アクチュエータ１６は、２つの圧力チャンバである第１圧力チャンバ（図示せず）と、第２圧力チャンバ（図示せず）とを有しているいわゆる複動式アクチュエータにより形成される。アクチュエータ１６は、第２圧力チャンバの内部に作用する空気圧と比して高い空気圧が第１圧力チャンバの内部に作用する場合フィンガ１４が開状態となり、第１圧力チャンバの内部に作用する空気圧と比して高い空気圧が第２圧力チャンバの内部に作用する場合フィンガ１４が閉状態となるように形成されている。アクチュエータ１６の第１圧力チャンバ及び第２圧力チャンバのそれぞれには、空気配管２２が接続されている。空気配管２２の他端はコンプレッサー２４に接続されている。コンプレッサー２４は空気を圧縮して第１圧力チャンバ及び第２圧力チャンバのそれぞれに向けて送出するように構成されている。なお、アクチュエータ１６は、１つの圧力チャンバを有しているいわゆる単動式アクチュエータにより形成されていてもよい。もっとも、アクチュエータ１６は、フィンガ１４を、モーター及び動力伝達機構等の機械式動力伝達構造により閉状態と開状態との間で姿勢変更させる機械式フィンガとして構成されていてもよい。

【0027】

ガイド部材１８は、アクチュエータ１６の側方から半径方向外側に向けてほぼ水平に延びた後、水平部分の外側の端部から下方に向けて垂下するアーム部２６と、このアーム部２６の先端に設けられ、保持対象の物体２の周壁２ａの上方端２ｂに複数個所で突き当たる複数の当接要素２８を有している。ガイド部材１８は、ピックアップしようとする物体２の姿勢を安定させようとする機能を有すると共に、後述するように摩擦体３０を物体２の上端にかかる位置に位置決めする機能を有する。ガイド部材１８は、物体２に対するアクチュエータ１６及びフィンガ１４側の姿勢や相対的な位置関係をガイドすると共に安定させるという機能をも有していてもよい。また、ガイド部材１８は、積層した物体２の上から２番目以降の物体２の傾きや浮き上がりを修正して積層した物体２を鉛直方向に延びる積層した状態に修正することができる。

【0028】

複数のアーム部２６の各々、及び複数の当接要素２８の各々は、径方向に見て、複数のフィンガ１４の各々と重ならない位置に配置されている。また、複数のアーム部２６の各々、及び複数の当接要素２８の各々は、上面視で、周方向にフィンガ１４の各々の間に設けられている。アーム部２６及び当接要素２８は、周方向に等間隔に、回転対称性を有するように配置されている。

【0029】

当接要素２８は、周方向に等間隔の３か所に配置されている。これにより、当接要素２８が上方端２ｂと回転対称性のある位置の近傍で接することができ、物体２の位置、向き及び／又は傾きを安定させ調整しやすくできる。当接要素２８は、幅細の板状に形成され、物体２の上方端２ｂの円弧に沿うような弧状に延びている。当接要素２８の下面は平坦な板状であるため、当接要素２８が上方端２ｂと接することにより物体２の位置、向き及び／又は傾きを安定させ調整しやすくできる。当接要素２８の下面は、幅細の板状に形成されるが、円形の当接面等により形成されてもよい。

【0030】

図１に示すように、制御装置２０は、アクチュエータ１６、ロボットアーム１２と電気的に接続されている。制御装置２０は、アクチュエータ１６及びロボットアーム１２の制御を行うためのＣＰＵ、メモリ等を内蔵している。制御装置２０は、ＣＰＵ上で実行される制御プログラムに基づいて、これらの装置等に作動信号を送り、各装置等を制御する。

【0031】

制御装置２０は、保持対象の物体２の上方側から、ハンド１を当該物体２に近づけていき、当該物体２の周壁２ａの上方端にガイド部材１８を突き当てる工程と、前記周壁２ａの上方端にガイド部材１８が突き当てられている状態で、前記複数のフィンガ１４を、径方向外方へと互いから遠ざかるように拡開移動させ、前記周壁２ａの内面に接触させ更に前記周壁２ａを径方向に変形させ、当該変形によって当該物体２の当該周壁２ａと当該物体２の下方に積層されていた物体２の周壁２ａとの間に隙間を生成させる工程と、複数のフィンガ１４が物体２の周壁２ａを径方向に変形させている状態で、ハンド１を上方側に退避させることによって、前記物体２を当該物体２の下方に積層されていた物体２から離間させてピックアップする工程と、のそれぞれの工程を実行できるようなプログラムを備えている。また、制御装置２０は、ハンド１の動作を実行するために必要なプログラムを備えている。

【0032】

次に、図１～図６を参照して、摩擦体を説明する。
図１に示すように、ハンド１は、ロボットアーム１２等の構造体に取付けられる。複数のフィンガ１４の各々は、少なくとも径方向外方側の面において、保持対象の物体２の周壁２ａの内面に対して静摩擦力を作用させる摩擦体３０を有している。摩擦体３０は、各フィンガ１４の取付部１４ａの周面全体を覆うように形成されると共に粘弾性素材により形成された筒状部材である。摩擦体３０は、樹脂系の粘弾性素材により形成された樹脂製の筒状部材となっている。

【0033】

摩擦体３０は、筒状のシリコンボールにより形成される。シリコンボールの側部の球面が周壁２ａの内面に接し、比較的大きな静摩擦力を作用させる。摩擦体３０は、中空に形成され表面部分が柔軟性を有し、内側に潰れることができるため、物体２の周壁２ａに沿って密着しやすく形成されている。摩擦体３０は、筒状に限られず、球形状、外向きのパッド状、外向きの板状等であってもよい。図５に示すように、フィンガ１４が閉状態であるとき、ガイド部材１８が物体２に当接した状態で、摩擦体３０の径方向外方側の面が、物体２の周壁２ａより内側に位置している。また、３つの摩擦体３０の径方向外方側の面を通る仮想線により示す仮想円弧Ｂは、上面視で当接要素２８よりも内側に位置している。フィンガ１４が開状態であるとき、摩擦体３０の径方向外方側の面が、物体２の周壁２ａに接する位置に位置している。また、３つの摩擦体３０の径方向外方側の面に接する周壁２ａは、上面視で当接要素２８の下方に位置している。なお、摩擦体３０が３つ又は４つである場合には、複数の摩擦体３０が拡開するときに物体２の中心位置を一定程度修正できる。また、摩擦体３０が３つ又は４つである場合には、複数の摩擦体３０が拡開するときに摩擦体３０が物体２に当たっていない部分の間隔が比較的広いため、１番上の１番目の物体２の変形により２番目の物体２との間の隙間を比較的形成しやすくできる。なお、摩擦体３０は、例えばゴム系の粘弾性素材により形成されたゴム製の筒状部材であってもよい。さらに、摩擦体３０は、他の粘弾性素材により形成された筒状部材であってもよい。

【0034】

摩擦体３０の頂部は、ガイド部材１８の当接要素２８よりも上方に位置し、摩擦体３０の下部は、ガイド部材１８の当接要素２８よりも下方に位置する。よって、ガイド部材１８が上方端２ｂに突き当たるとき、摩擦体３０は物体２の上端にかかる位置（側面視で摩擦体３０の上端から下端までの間に上方端２ｂがある位置）に位置決めされる。なお、ガイド部材１８が上方端２ｂに突き当たるとき、側面視で摩擦体３０は物体２の上方端２ｂから周壁２ａの高さの中央近傍までにかかるような位置及び大きさに形成される。

【0035】

次に、図１乃至図６により、上述した本発明の実施形態によるハンドの動作（作用）を説明する。
図１に示すように、例えば弁当容器である配置対象物１０は上流側の盛り付け工程（図示せず）において配置対象物１０内に麺類等の具材が盛り付けられた後（配置対象物１０内に具材が盛り付けられていなくともよい）、コンベヤベルト８により保持システム４のハンド１の作業領域まで搬送される。制御装置２０は、図示されていないカメラ等による画像等から配置対象物１０の位置情報を取得及び認識する。

【0036】

制御装置２０は、物体２、例えば上方側が開口した周壁を有する柔軟な容器、が複数個積層された状態から、当該物体２を１個ずつピックアップするため、ハンド１を複数個積層された状態の物体２の上に移動させる。制御装置２０は、ハンド１を物体２に対して鉛直方向下方に降下させ、保持対象の物体２の上方側から、ハンド１を物体２に近づけていき、当該物体２の周壁２ａの上方端２ｂにガイド部材１８を突き当てる工程を実行する。このとき、フィンガ１４は閉状態とされ、摩擦体３０も閉状態とされている。制御装置２０は、ハンド１を所定の高さ位置にある物体２の高さまで降下させる制御を行う。一方、物体２は、物体２の物体供給装置（図示せず）により所定の高さ位置に供給されるようになっている。物体供給装置は例えば透過式センサ（透過型センサ）等を利用して物体２を所定の高さ位置まで供給させる。よって、所定の高さまで降下したハンド１が、所定の高さ位置にある物体２に安定して突き当てられた状態とできる。

【0037】

よって、図３及び図４に示すように、ガイド部材１８が物体２の周壁２ａの上方端２ｂに突き当てられた状態で、ハンド１の下降が停止され、複数個積層された状態の物体２の少なくとも上から１番目や２番目の物体２の傾きや位置のずれ等が修正される。そして、ガイド部材１８が物体２の周壁２ａの上方端２ｂに当接した状態で、周壁２ａの上方端２ｂから予め決められた高さまで摩擦体３０が挿入された状態となる。このとき、摩擦体３０は、周壁２ａから離間された状態である。なお、いずれかの摩擦体３０が周壁２ａに接していてもよいが、少なくとも１つの摩擦体３０は、周壁２ａから離間された状態となっており、摩擦体３０が物体２を持ち上げられる程度まで物体２を保持していない状態となっている。なお、ガイド部材１８により、毎回安定して摩擦体３０が物体２内の決められた高さに挿入でき、比較的安定して保持を行うことができる。

【0038】

制御装置２０は、周壁２ａの上方端２ｂにガイド部材１８が突き当てられている状態で、複数のフィンガ１４を、径方向外方へと互いから遠ざかるように拡開移動させる工程を実行する。例えば、複数の摩擦体３０の外側面に沿う仮想の円弧が物体２の周壁２ａよりも大きな径となるように複数のフィンガ１４が拡開移動される。すると、図５及び図６等に示すように、摩擦体３０が周壁２ａの内面に接触させられる。３つの摩擦体３０が周壁２ａの内面に接触することにより、物体２は摩擦体３０によって内側から保持される。より具体的には、複数のフィンガ１４の拡開移動により、摩擦体３０が周壁２ａの内面に押し付けられ、この摩擦体３０の押し付けられた力に対し摩擦体３０と物体２との間に静摩擦力が生じ、この静摩擦力が物体２の自重よりも大きいため物体２が落下せずに空中で支持される。またこの状態では、摩擦体３０が内側から突っ張るようにして物体２を支持できる。

【0039】

これにより、複数の摩擦体３０が周壁２ａを径方向に広げるように内側から外側に向けて作用し、摩擦体３０が周壁２ａを作用した部分を中心として径方向に変形させることとなり、当該変形によって容器状の物体２の当該周壁２ａと容器状の当該物体２の下方に積層されていた容器状の物体２の周壁２ａとの間に隙間を生成させる工程が実行される。このように、１番上の容器状の物体２の当該周壁２ａとその一つ下の２番目に積層されていた容器状の物体２の周壁２ａとの間に隙間が形成され、空気が流入される。１番目の物体２をゆがませることにより空気の流入経路が形成される。摩擦体３０が上方端２ｂにかかる位置に配置され、摩擦体３０が上方端２ｂを外側に押して変形させることによりさらに空気の流入経路となる隙間を形成しやすくできる。よって、このように空気の流入経路を形成して両方の周壁２ａの間に負圧が生じることを抑制し、両方の周壁２ａの間に負圧が生じてしまうことによって１番上の１番目の容器状の物体２と２番目の容器状の物体２とが一緒にピックアップされてしまうこと、又は２番目の容器状の物体２が浮き上げられてしまい傾いたり落ちたりすること、を抑制できる。また、ガイド部材１８が上方端２ｂに突き当たった状態で、摩擦体３０が周壁２ａを径方向に広げるとき、摩擦体３０は物体２の上方端２ｂを広げるので、１番上の１番目の容器状の物体２と２番目の容器状の物体２との間に上部の端部から空気がより入りやすくでき、両者が一緒にピックアップされてしまうこと等をより抑制できる。

【0040】

次いで、制御装置２０は、複数のフィンガ１４が摩擦体３０により物体２の周壁２ａを径方向に変形させている状態で、ハンド１を上方側に退避させることによって、物体２を物体２の下方に積層されていた物体２から離間させてピックアップする工程を実行させる。摩擦体３０が物体２の周壁２ａの内面に接した状態で、摩擦体３０が１番上の物体２のみを保持して持ち上げることができる。また、２番目の容器状の物体２が１番目の容器状の物体２により負圧で上方や斜めに引かれて２番目の容器状の物体２が傾いたり浮き上がったりすること（支持棒９があったとしても物体２が傾く等の可能性がある）、複数個積層された状態の物体群（容器群）自体が傾いたり（支持棒９があったとしても物体群が傾く等の可能性がある）、移動したりすることも抑制できる。従って、次回以降にハンド１が物体２をピックアップすることを失敗することも抑制できる。なお、ハンド１は、積層されていた物体２をピックアップすることを説明しているが、ハンド１は、積層されていない状態の物体２をピックアップ、保持、移動等することもできる。ハンド１は、積層されていない状態の物体２を保持し、位置を変更したり、修正したりすることもできる。

【0041】

次いで、制御装置２０は、摩擦体３０が物体２を内側から保持している状態で、ハンド１を配置対象物１０の上部に移動させ、物体２を配置対象物１０の上部まで移動させる。このとき、物体２の上端は当接要素２８に接した状態であり、物体２を比較的安定して移動させやすくできる。制御装置２０は、カメラ等で認識した配置対象物１０の位置等に基づいて物体２を配置対象物１０上の所定の位置まで移動させる。制御装置２０は、摩擦体３０が物体２を保持している状態で、物体２を配置対象物１０上に配置し、フィンガ１４及び摩擦体３０を閉状態に作動させる。このときハンド１はコンベヤベルト８と同期した速度で同方向に移動しながら配置動作を行うことができる。物体２が配置対象物１０上に配置されると、制御装置２０は、ハンド１を上昇させ、待機状態に戻る。

【0042】

上述した本発明の第１実施形態によるハンド１によれば、ガイド部材１８が物体２と前記複数のフィンガ１４との間の相対的な高さ関係を規定することができ、摩擦体３０が物体２の周壁２ａの内面に作用する位置を比較的安定して規定でき、アクチュエータ１６が当該複数のフィンガ１４を、径方向外方へと互いから遠ざかるように拡開移動させることにより、複数のフィンガ１４の各々が有する摩擦体３０が保持対象の物体２の周壁２ａの内面に対して静摩擦力を作用させ、上方側が開口した周壁２ａを有する物体２を保持できる。また、本実施形態の構成によれば、例えば、複数の上方側が開口した周壁２ａを有する物体２が例えば互いに重ねられて配置されている状態から、上方側が開口した周壁２ａを有する物体２を１つずつピックアップして保持できる。

【0043】

さらに、本実施形態のハンド１によれば、摩擦体３０は、各フィンガ１４の周面全体を覆うように形成されると共に粘弾性素材により形成された筒状部材であるので、摩擦体３０の保持対象の物体２に作用する位置が保持対象の物体２のわずかな移動により変化される場合や摩擦体３０の保持対象の物体２に作用する位置が保持対象の物体２自体の形状や大きさの変更により変化される場合にも、複数のフィンガ１４の各々が有する摩擦体３０が保持対象の物体２の周壁２ａの内面に対して静摩擦力を作用させやすくでき、上方側が開口した周壁２ａを有する物体２をより確実に保持できる。また、摩擦体３０が、例えば、物体２の製造誤差による形状の違いや、物体２の形状のバリエーション等の形状の違いにも対応して物体２を保持しやすくできる。

【0044】

さらに、本実施形態のハンド１によれば、ガイド部材１８は、保持対象の物体２の周壁２ａの上方端に複数個所で突き当たる複数の当接要素２８を有しているので、当接要素２８が複数個所で物体２とフィンガ１４との相対的な高さ関係を調整して、ガイド部材１８が物体２と複数のフィンガ１４との間の相対的な高さ関係をより安定して規定することができ、摩擦体３０が物体２の周壁２ａに接触する位置をより安定して規定できる。

【0045】

さらに、本実施形態のハンド１によれば、複数の当接要素２８の各々は、径方向に見て、複数のフィンガ１４の各々と重ならない位置に配置されているので、ガイド部材１８とフィンガ１４に取付けられた摩擦体３０とが干渉しにくく、ガイド部材１８が物体２と複数のフィンガ１４との間の相対的な高さ関係を安定して規定しながらも、複数のフィンガ１４の各々が有する摩擦体３０が保持対象の物体２の周壁２ａの内面に対して静摩擦力を作用させ、上方側が開口した周壁２ａを有する物体２をより確実に保持できる。

【0046】

さらに、本実施形態のハンド１によれば、アクチュエータ１６は、複数のフィンガ１４を、当該複数のフィンガ１４の回転対称性を維持したまま、径方向に移動させるように構成されている。これにより、複数のフィンガ１４の各々が有する摩擦体３０が、回転対称性を維持したまま、径方向に移動され、物体２の例えば環状の周壁２ａの内面に対して回転対称性を有する位置で静摩擦力を作用させ、物体２をバランスよく保持しやすくでき、また例えば環状の周壁２ａを有する物体２をより保持しやすくできる。

【0047】

さらに、本実施形態のハンド１によれば、隙間を生成させる工程により、周壁２ａの上方端にガイド部材１８が突き当てられている状態で、複数のフィンガ１４を、径方向外方へと互いから遠ざかるように拡開移動させ、周壁２ａの内面に接触させ更に周壁２ａを径方向に変形させ、当該変形によって当該容器（物体２）の当該周壁２ａと当該容器（物体２）の下方に積層されていた容器（物体２）の周壁２ａとの間に隙間を生成させ、ピックアップする工程により、複数のフィンガ１４が容器（物体２）の周壁２ａを径方向に変形させている状態で、ハンド１を上方側に退避させることによって、容器（物体２）を当該容器（物体２）の下方に積層されていた容器（物体２）から離間させてピックアップする。これにより、上方側が開口した周壁２ａを有する柔軟な容器（物体２）が複数個積層された状態から、当該周壁２ａの内面に対する静摩擦力を用いて当該容器（物体２）を１個ずつピックアップすることができる。

【0048】

次に、図７乃至図９により、本発明の第２実施形態によるハンドを説明する。第２実施形態は、本発明によるハンドのガイド部材を異なる形状に形成した例である。図７は本発明の第２実施形態によるハンドの上面図であり、図８は図７のハンドのガイド部材の２つに分かれるアーム部を側方側から見た側面図であり、図９は図７のハンドのガイド部材の２つに分かれるアーム部を正面側から見た正面図である。第２実施形態によるハンドは、上述した第１実施形態によるハンドと構造がほぼ同じであるため、本発明の第２実施形態の第１実施形態とは異なる点のみを説明し、同様な部分については参照符号を付して図示及び説明を省略する。

【0049】

第２実施形態のハンド１０１は保持対象となる物体２を保持する。本実施形態のハンド１０１は、物体２を保持する保持システム４に設けられる。

【0050】

ハンド１０１は、物体２を、当該周壁２ａの内面に対する静摩擦力を用いて保持する。ハンド１０１は、物体２を、物体２が複数個積層された状態から物体２を１個ずつピックアップして保持し且つコンベヤベルト８上の配置対象物１０上の特定の位置まで搬送する。

【0051】

ハンド１０１は、フィンガ１４と、アクチュエータ１６と、複数のフィンガ１４に対して所定の相対的な高さ位置に設けられ、保持対象の物体２の周壁２ａの上方端に突き当たることで、当該物体２と複数のフィンガ１４との間の相対的な高さ関係を規定するガイド部材１８と、複数のフィンガ１４に対して所定の相対的な高さ位置に設けられ、保持対象の物体２の周壁２ａの上方端に突き当たることで、当該物体２と複数のフィンガ１４との間の相対的な高さ関係を規定するガイド部材１１８と、制御装置２０と、備えている。

【0052】

ガイド部材１８は、アクチュエータ１６の側方から半径方向外側に向けて延びた後、外側の端部から下方に向けて垂下するアーム部２６と、このアーム部２６の先端に設けられ、保持対象の物体２の周壁２ａの上方端２ｂに複数個所で突き当たる複数の当接要素２８を有している。

【0053】

ガイド部材１１８は、アクチュエータ１６の側方から半径方向外側に向けてほぼ水平に延びた後２つに分かれ、上面視でＹ字状に形成されて、これらの外側の端部から下方に向けて垂下するＹ字状のアーム部１２６と、このアーム部１２６の先端に設けられ、保持対象の物体２の周壁２ａの上方端２ｂに複数個所で突き当たる当接要素１２８を有している。ガイド部材１１８は、ピックアップしようとする物体２の姿勢を安定させようとする機能を有すると共に、後述するように摩擦体３０を物体２の上端にかかる位置に位置決めする機能を有する。ガイド部材１１８は、物体２に対するアクチュエータ１６及びフィンガ１４側の姿勢や相対的な位置関係をガイドすると共に安定させるという機能をも有していてもよい。また、ガイド部材１１８は、積層した物体２の上から２番目以降の物体２の傾きや浮き上がりを修正して積層した物体２を鉛直方向に延びる積層した状態に修正することができる。

【0054】

複数のアーム部２６及びアーム部１２６の各々、及び複数の当接要素２８及び当接要素１２８の各々は、径方向に見て、複数のフィンガ１４の各々と重ならない位置に配置されている。また、複数のアーム部２６及びアーム部１２６の各々、及び複数の当接要素２８及び当接要素１２８の各々は、上面視で、周方向にフィンガ１４の各々の間に設けられている。アーム部１２６及び当接要素１２８は、中心線に対して対称性を有するように配置されている。

【0055】

当接要素１２８のそれぞれは、上方端２ｂ上の位置に対応するように配置され、上方端２ｂが複数の当接要素１２８や当接要素２８と接するので、物体２の位置、向き及び／又は傾きを安定させ調整しやすくできる。当接要素２８の下面は、幅細の板状に形成されるが、円形の当接面等により形成されてもよい。また、当接要素１２８の下面は、円形の当接面等により形成されるが、幅細等の板状に形成されてもよい。当接要素２８及び当接要素１２８は、同一水平面上に配置され、すなわち同じ高さに位置している。よって、当接要素２８及び当接要素１２８が物体２の上方端２ｂに突き当たるとき、物体２と前記複数のフィンガ１４（摩擦体３０）との間の相対的な高さ関係は、第１実施形態における物体２と前記複数のフィンガ１４（摩擦体３０）との間の相対的な高さ関係と同じとなるので説明を省略する。なお、本実施形態においては、ハンド１０１は、１つのガイド部材１８と、２つのガイド部材１１８とを備えているが、例えば、ガイド部材１８が省略され、３つ以上のガイド部材１１８が設けられてもよく、また例えば２つ以上のガイド部材１８が設けられ、１つ以上のガイド部材１１８が設けられてもよい。
なお、本発明の第２実施形態によるハンド１０１の動作（作用）については、第１実施形態によるハンド１の動作（作用）と基本的に同じであるので説明を省略する。

【符号の説明】

【0056】

１ ハンド
２ 物体
２ａ 周壁
２ｂ 上方端
１４ フィンガ
１４ａ 周面
１６ アクチュエータ
１８ ガイド部材
２８ 当接要素
３０ 摩擦体
１０１ ハンド
１１８ ガイド部材
１２８ 当接要素

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】