JP7601450B1 - 作業システム及び連結構造 - Google Patents

Abstract

【課題】エンドエフェクタ用いてロボットが作業を行う際の清浄性を向上させる。
【解決手段】把持システム１は、ハンドユニット３１（エンドエフェクタ）と、駆動機構３００と、を備える。ハンドユニット３１は、多関節ロボット３０による作業に使用される。駆動機構３００は、多関節ロボット３０によって保持され、ハンドユニット３１を駆動する。駆動機構３００とハンドユニット３１とは、水平方向にずれた位置に配置されている。
【選択図】図３

Description

特許法第３０条第２項適用 （１）令和５年３月２２日に、経済産業省＆日本機械工業連合会 ２０２２年度成果報告会にて公開 （２）令和５年６月６日に、ＦＯＯＭＡ ＪＡＰＡＮ ２０２３にて公開 （３）令和５年３月２３日に、日刊工業新聞にて公開 （４）令和５年３月２３日に、日本食糧新聞にて公開 （５）令和５年３月２４日に、Ｉｍｐｒｅｓｓ Ｗａｔｃｈにて公開 （６）令和５年３月２８日に、日刊工業新聞にて公開 （７）令和５年３月２８日に、ＭＯＮＯｉｓｔにて公開 （８）令和５年３月３０日に、食品新聞にて公開 （９）令和５年３月２８日に、ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｙｏｕｔｕｂｅ．ｃｏｍ／ｗａｔｃｈ？ｖ＝ＧＺｊＹｘ９ＧＦＳ４ｃにて公開 （１０）令和５年３月２９日に、ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｙｏｕｔｕｂｅ．ｃｏｍ／ｗａｔｃｈ？ｖ＝９ｙ９ｉＣｆａ５ＷＣ０にて公開 （１１）令和５年６月８日に、ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｙｏｕｔｕｂｅ．ｃｏｍ／ｗａｔｃｈ？ｖ＝ｘｄｎｙｗＳｐ４ＦＫｇにて公開 （１２）令和５年６月２６日に、ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｙｏｕｔｕｂｅ．ｃｏｍ／ｗａｔｃｈ？ｖ＝ｏＷｂ５ｐＲＨｘＷｚ０にて公開 （１３）令和５年６月２６日に、ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｓｂｂｉｔ．ｊｐ／ａｒｔｉｃｌｅ／ｓｔ／１１６６３３にて公開 （１４）令和５年７月５日に、ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｙｏｕｔｕｂｅ．ｃｏｍ／ｗａｔｃｈ？ｖ＝ｖ２ｇＡＳｘ３０Ｆｗ０にて公開 （１５）令和５年９月２０日に、惣菜・デリカＪＡＰＡＮ（ＳＤＪ）２０２３にて公開 （１６）令和５年９月２５日に、ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｙｏｕｔｕｂｅ．ｃｏｍ／ｗａｔｃｈ？ｖ＝Ｆｙ０ＩＭＫｍ７２ｖ８にて公開 （１７）令和５年９月２５日に、ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｙｏｕｔｕｂｅ．ｃｏｍ／ｗａｔｃｈ？ｖ＝ＳＡＲＰＧ１ｖＨｉｐＩにて公開 （１８）令和５年９月２５日に、ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｙｏｕｔｕｂｅ．ｃｏｍ／ｗａｔｃｈ？ｖ＝Ｙ３８ｔｐ９Ｚ１ｔＪＭにて公開

本発明は、作業システム及び連結構造に関する。

近年、様々な分野において、ロボットの導入が進められている。従来からロボットが用いられている工業製品の製造分野はもちろんのことながら、例えば、食品の盛り付けを行う分野等でもロボットの導入が進められている。
また、このような盛り付けを行うロボットに関する技術の一例が、特許文献１に開示されている。

特開２０２１－０２４０２６号公報

ロボットによって対象物を把持する作業を行うシステムでは、ハンドが開閉動作等を行うことから、ロボットにはハンドを移動させるための機械構造が備えられている。
このような機械構造には、一般に、潤滑剤が使用されたり、歯車や回転軸等の機械部品が用いられたりしている。
しかしながら、潤滑剤が使用された部分からは、潤滑剤が飛散または滴下したり、歯車や回転軸等の機械部品からは、金属片等の異物が落下したりする可能性がある。
このような事態が発生した場合、潤滑剤や金属片等の異物が対象物に混入してしまうことになり、品質管理上の問題が生じる。特に、ロボットによって把持する対象物が食品等、高度な衛生管理が求められるものである場合には、異物の混入をより確実に避けることが求められる。
なお、このような状況は、対象物が食品である場合に限られるものではなく、工業分野等の、ロボットによる把持を行う様々な分野全般に共通するものであると共に、ハンドに限らず、ロボットに設置されるエンドエフェクタ全般に共通するものである。
すなわち、従来の技術では、エンドエフェクタ用いてロボットが作業を行う際の清浄性の観点において、未だ改善の余地があった。

本発明の課題は、エンドエフェクタ用いてロボットが作業を行う際の清浄性を向上させることである。

上記課題を解決するため、本発明の一実施形態に係る作業システムは、
ロボットによる作業に使用されるエンドエフェクタと、
前記ロボットによって保持され、前記エンドエフェクタを駆動する駆動機構と、
を備え、
前記駆動機構と前記エンドエフェクタとは、水平方向にずれた位置に配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、エンドエフェクタ用いてロボットが作業を行う際の清浄性を向上させることができる。

本発明に係る把持システム１が複数並べられた状態を示す斜視図である。 本発明に係る把持システム１の主要部を拡大した斜視図である。 ハンドユニット３１の駆動機構３００を示す模式図（斜視図）である。 ハンドユニット３１の駆動機構３００を側方から視認した模式図である。 ハンドユニット３１に設置される把持部材３１Ａの形状例を示す模式図である。 ロボットアーム３２の脱着機構３２ａ及びハンドユニット３１の脱着機構３１ａの部分拡大図である。 ロボットアーム３２の脱着機構３２ａ及びハンドユニット３１の分解図である。 ロック機構４００の構成を示す模式図である。 駆動機構３００において異物が飛散または落下することを防ぐ作用を説明する模式図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
［実施形態］
［構成］
図１及び図２は、本発明に係る把持システム１全体の構成を示す模式図であり、図１は、把持システム１が複数並べられた状態を示す斜視図、図２は、把持システム１の主要部を拡大した斜視図である。
本実施形態における把持システム１は、本発明に係る作業システムの一実施形態を表すものであり、材料を盛り付けるシステムに本発明を適用することを想定したものである。以下の説明においては、把持システム１が、対象物として惣菜等の具材を把持し、この具材を個別の惣菜の容器に盛り付ける場合を例に挙げて説明する。なお、この個別の惣菜の容器への盛りつけは例示に過ぎず、他にも、例えば、複数の惣菜のそれぞれを、弁当の容器の対応する領域に個別に盛り付ける用途等に本実施形態を適用することも可能である。また、以下の説明において、盛り付けられる具材の量として、重量を例に挙げて説明するが、本発明は、重量以外であっても、体積、かさ、質量等、各種呼称の物理量を対象に適用することが可能である。

図１及び図２に示すように、把持システム１は、具材収容部１０と、容器供給部２０と、多関節ロボット３０と、制御装置４０と、遮蔽部５０と、を備えている。なお、把持システム１に隣接して、惣菜の容器を自動的に運搬するベルトコンベア２が設置されている。

具材収容部１０は、把持システム１において盛り付けられる惣菜等の具材を収容する収容空間を備えている。この収容空間は、例えば、具材収容部１０自体により構成されてもよいし、具材収容部１０に設置可能な大型のバットやトレー等の汎用の容器により構成されてもよい。そして、この収容空間には、例えば、ポテトサラダ等の練りサラダ（粘性や粘着性を有する具材を含むサラダ）、卯の花（おから）、切り干し大根、なます、ひじき、煮豆、バターコーン等の惣菜が収容される。本実施形態において、具材収容部１０には、１種類の具材が複数食分（例えば、数十食分～数百食分）収容されているものとする。そして、複数の把持システム１が何れかの惣菜等の具材を、対応する惣菜の容器に盛り付けることで、惣菜の盛り付け作業を完了させることができる。
具材収容部１０の収容空間は、作業者が手作業によって、又は、多関節ロボット３０が自動的に交換することが可能である。

容器供給部２０は、把持システム１において、具材が盛り付けられる所定位置（図２中の盛り付け位置Ｐ１）に惣菜の容器を供給する。容器供給部２０には、惣菜の容器が複数収容されており、把持システム１が動作を開始すると、容器を１つずつ盛り付け位置Ｐ１に供給する。また、盛り付け位置Ｐ１には、惣菜の容器の重量を計測する重量センサ２１が設置されており、盛り付け位置Ｐ１において具材が盛り付けられると、盛り付けられた具材の重量（すなわち、盛り付けによって増加した重量）を計測する。このとき計測された重量のデータは、制御装置４０に出力される。そして、重量の計測が終了すると、容器供給部２０に備えられた押し出し機構によって、惣菜の容器がベルトコンベア２に搬出される。

多関節ロボット３０は、例えば、水平多関節ロボットあるいは垂直多関節ロボット等によって構成され、盛り付けられる具材を把持可能なハンドユニット３１（エンドエフェクタ）と、可動範囲において任意の位置にハンドユニット３１を移動させるロボットアーム３２と、を備えている。
また、多関節ロボット３０のハンドユニット３１を保持する関節には、ハンドユニット３１が把持部材３１Ａにより把持した具材の物理量を取得する手段の一例として、把持した具材の重量を計測する重量センサが設置されている。また、多関節ロボット３０のハンドユニット３１を保持する関節には、ハンドユニット３１が具材に接触したことを検出する手段の一例として、接触した具材からの反力（表面に接触されることで得られる力覚を含む）を計測する力センサが設置されている。重量センサによって計測された具材の重量（すなわち、把持された具材の重量）のデータや、力センサによって計測された具材からの反力（すなわち、具材への接触の検出結果）のデータは、制御装置４０に出力される。

更に、ハンドユニット３１を保持する関節は、ロボットアーム３２に対してハンドユニット３１を捻り方向に回転させる軸を備えている。そのため、ハンドユニット３１が具材を把持する際に、ハンドユニット３１の向きを変化させることで、ハンドユニット３１が開閉する方向を調整することができる。これにより、ハンドユニット３１が容器の内壁面近傍に達した際に、収容空間の内壁面と平行な方向にハンドユニット３１が開閉するようにハンドユニット３１の向きを変更することが可能となり、容器内壁面近傍の具材を把持し易くなる。

図３は、ハンドユニット３１の駆動機構３００を示す模式図（斜視図）である。また、図４は、ハンドユニット３１の駆動機構３００を側方から視認した模式図である。
図３及び図４に示すように、ハンドユニット３１の駆動機構３００は、筐体３０１と、スライドレール３０２と、スライダ３０３，３０４と、アクチュエータ３０５と、前部カバー部材３０６と、下部カバー部材３０７と、を備えている。なお、図３及び図４においては、説明の便宜のため、前部カバー部材３０６を透視し、破線で示している。また、図３においては、任意に備えられるカバー１００（後述）が把持部材３１Ａに装着された状態を示している。
筐体３０１は、スライドレール３０２及びスライダ３０３，３０４を内蔵し、筐体３０１におけるハンドユニット３１が設置される面（図３中の前面）には、長手方向のほぼ全域にわたる開口部３０１ａが形成されている。後述するように、開口部３０１ａを通じて連結されたハンドユニット３１とスライダ３０３，３０４とが、筐体３０１の長手方向に移動可能となっている。なお、開口部３０１ａが下面ではなく前面（一側面）に形成されていることから、メンテナンス等の際に、筐体３０１内部を視認し易いものとなり、作業効率を向上させることができる。

スライドレール３０２は、筐体３０１の長手方向に沿って筐体３０１内に設置された案内部材である。スライドレール３０２には、スライダ３０３，３０４が摺動可能に係合されており、スライダ３０３，３０４はスライドレール３０２に案内されて、筐体３０１の長手方向（水平方向）に移動する。なお、スライドレール３０２とスライダ３０３，３０４との間には、摩擦を軽減するための潤滑剤（グリス等）が塗布されている。

スライダ３０３，３０４は、スライドレール３０２に係合され、アクチュエータ３０５によってスライドレール３０２に沿って移動される。また、スライダ３０３，３０４には、把持部材３１Ａの上端部分（後述する基材部Ｂ１の板状部ｂ１上端部分）がそれぞれ固定されている。本実施形態において、スライダ３０３とスライダ３０４とは、アクチュエータ３０５によって互いに逆方向に移動される。アクチュエータ３０５がスライダ３０３，３０４を近接する方向に移動させると、スライダ３０３及びスライダ３０４に連結された一対の把持部材３１Ａが閉じ、対象物を把持する動作が行われる。また、アクチュエータ３０５がスライダ３０３，３０４を離間する方向に移動させると、スライダ３０３及びスライダ３０４に連結された一対の把持部材３１Ａが開き、対象物を解放する動作が行われる。

また、後述するように、スライダ３０３，３０４に固定された把持部材３１Ａは、駆動機構３００の筐体３０１に対して、前方にオフセットした位置に配置される。そのため、図４に示すように、駆動機構３００の鉛直下方の領域（第１領域）と、把持部材３１Ａの鉛直下方の領域（第２領域）とは重複しない構成となっている。

アクチュエータ３０５は、例えば、空気圧アクチュエータ等の駆動装置によって構成され、スライダ３０３，３０４をスライドレール３０２に沿って移動させる。
前部カバー部材３０６は、筐体３０１の前面側に設置され、把持部材３１Ａの開閉動作を妨げることなく、筐体３０１の開口部３０１ａ全体を覆っている。即ち、前部カバー部材３０６は、スライダ３０３，３０４に固定された把持部材３１Ａの部分よりも前方側（把持部材３１Ａの上端部分を挟んで、スライダ３０３，３０４とは反対側）において、開口部３０１ａと対向するよう設置されている。なお、本実施形態において、前部カバー部材３０６は、前面、上面及び側面の三方を板状部材で囲う構成となっている。前部カバー部材３０６が筐体３０１の前面を覆っていることから、スライドレール３０２に塗布された潤滑剤あるいはスライダ３０３，３０４等の一部が欠けることで生じる金属片等、筐体３０１内から前方に放出される異物を前部カバー部材３０６によって受け止めることができる。そのため、ハンドユニット３１が把持動作を伴う作業を行う場合に、潤滑剤や金属片等の異物が対象物に混入する可能性を低減することができる。また、前部カバー部材３０６が設置されることにより、ハンドユニット３１が把持あるいは解放動作を行う際に、跳ね飛んだ食材等が駆動機構３００の可動部（例えば、スライドレール３０２及びスライダ３０３，３０４）の領域に侵入し、付着する事態を防ぐことができる。

下部カバー部材３０７は、開口部３０１ａと把持部材３１Ａの上端部分（後述する基材部Ｂ１の板状部ｂ１上端部分）との間の空間の下方を塞ぐ部材であって、上面が開口した箱状に構成されている。下部カバー部材３０７は、開口部３０１ａから駆動機構３００の下方に落下する異物を受け止める。なお、下部カバー部材３０７は、把持部材３１Ａの動作経路に沿って設置される一方、把持部材３１Ａの動作経路には侵入していないため、ハンドユニット３１の開閉動作を妨げない構成となっている。前部カバー部材３０６に加えて、下部カバー部材３０７が設置されることにより、駆動機構３００から落下する異物が対象物に混入する可能性をさらに低減することができる。また、下部カバー部材３０７が設置されることにより、ハンドユニット３１が把持あるいは解放動作を行う際に、跳ね飛んだ食材等が駆動機構３００の可動部（例えば、スライドレール３０２及びスライダ３０３，３０４）の領域に侵入し、付着する事態を防ぐことができる。

図５は、ハンドユニット３１に設置される把持部材３１Ａの形状例を示す模式図である。また、図６は、ロボットアーム３２の脱着機構３２ａ及びハンドユニット３１の脱着機構３１ａの部分拡大図、図７は、ロボットアーム３２の脱着機構３２ａ及びハンドユニット３１の分解図である。なお、図５～７においては、一対で用いられる把持部材３１Ａの一方のみが示されている。また、図５においては、説明の便宜のため、ロック機構４００の可動片４０１（後述）を透視し、破線で示している。

図５～７に示すように、本発明に係る把持部材３１Ａは、先端が平坦な板状部材（即ち、先端が直線状の縁部を有する平板）からなる基材部３１０と、基材部３１０の左右の側部に備えられた側板３２０Ｌ，３２０Ｒと、基材部３１０の上端に備えられた天面部３３０と、を有している。
また、図５中に破線で示されるように、本実施形態における把持部材３１Ａには、強化ポリスチレン、ポリ塩化ビニル等の樹脂からなる柔軟性を有するカバー１００が装着される。カバー１００は、食品等を取り扱う場合に、衛生の観点からハンドユニット３１の把持部材３１Ａ全体を覆うように装着され、食品等の対象物に把持部材３１Ａが接触することを防止するものである。ただし、把持部材３１Ａにカバー１００を装着しないこととしてもよい。把持部材３１Ａにカバー１００を装着するか否かは、対象物の特性等に応じて、適宜決定することができる。

把持部材３１Ａの天面部３３０には、把持部材３１Ａを覆うカバー１００を固定するための固定部３３１が備えられている。カバー１００で把持部材３１Ａを覆い、固定部材（後述するストッパ３１６ａ）で固定部３３１にカバー１００を固定することで、把持部材３１Ａを対象物等による汚れから保護することができると共に、カバー１００を交換することで、把持部材３１Ａを清潔な状態に保つことができる。また、カバー１００を装着することで、把持部材３１Ａの一部（例えば、欠けた樹脂等）が対象物に混入する事態を防ぐことができる。

また、把持部材３１Ａの天面部３３０には、ロボットアーム３２が把持部材３１Ａを支持するための構造（脱着機構３１ａ）が形成される。脱着機構３１ａは、ロボットアーム３２の先端に設置された脱着機構３２ａと連結されることにより、ハンドユニット３１をロボットアーム３２に固定する。本実施形態において、ハンドユニット３１がロボットアーム３２に固定される場合、脱着機構３１ａと脱着機構３２ａとを連結した状態で固定するためのロック機構４００（後述）がロックされた状態となる。

ハンドユニット３１の脱着機構３１ａは、ロッド３２１ａ，３２２ａの間隔に合わせて設置された２つの挿通穴３１１ａ，３１２ａを有するベース部材３１３ａと、カバー１００が係合される突起部３１４ａと、突起部３１４ａが設置される台座部３１５ａと、突起部３１４ａに嵌め込まれるストッパ３１６ａと、を備えている。突起部３１４ａ、台座部３１５ａ及びストッパ３１６ａは、カバー１００を固定するための固定部３３１を構成している。台座部３１５ａは、成形された樹脂等によって構成されている。本実施形態において、ストッパ３１６ａは、成形された樹脂等によって構成されている。なお、ストッパ３１６ａのいずれかの部位には、金属製の部材が使用されている。そのため、万一、ストッパ３１６ａが食材等の中に落下した場合であっても、出荷前に行われる金属探知機による検査で発見することが可能である。

ロボットアーム３２の脱着機構３２ａは、所定間隔で並べて設置された２本のロッド３２１ａ，３２２ａと、これらロッド３２１ａ，３２２ａが設置され、把持動作において把持方向及び開放方向に移動されるベース部材３２３ａと、脱着機構３１ａと脱着機構３２ａとを連結した状態で固定するためのロック機構４００と、を備えている。

ロッド３２１ａ，３２２ａは、ハンドユニット３１の脱着機構３１ａに形成された挿通穴３１１ａ，３１２ａとほぼ等しい長さとされおり、脱着機構３１ａ，３２ａが連結される場合、ロッド３２１ａ，３２２ａが挿通穴３１１ａ，３１２ａにそれぞれ挿通され、ロッド３２１ａ，３２２ａの軸と交差する方向において、ロボットアーム３２とハンドユニット３１との相対的な移動が規制される。また、ロッド３２１ａ，３２２ａは、ベース部材３２３ａに一端が固定されているため、脱着機構３１ａ，３２ａが連結される場合、ロッド３２１ａ，３２２ａの軸方向におけるベース部材３２３ａに固定された端部の方向には、脱着機構３１ａ，３２ａが互いに当接することにより、ロボットアーム３２からハンドユニット３１が脱離しない構造となっている。また、ロッド３２１ａ，３２２ａの先端の方向には、脱着機構３１ａと脱着機構３２ａとを連結した状態で固定可能なロック機構４００が設置されており、ロック機構４００がロックした状態では、脱着機構３１ａと脱着機構３２ａ（ロック機構４００）とが当接することにより、ロボットアーム３２からハンドユニット３１が脱離しない構造となる。一方、ロック機構４００がロックしていない状態（非ロック状態）では、脱着機構３１ａと脱着機構３２ａ（ロック機構４００）とが当接することなく、ロッド３２１ａ，３２２ａが挿通穴３１１ａ，３１２ａから自在に抜け出ることができる状態となり、ロボットアーム３２からハンドユニット３１が脱離可能な構造となる。

ベース部材３２３ａは、ハンドユニット３１をロボットアーム３２に連結するための基材Ｂ１と、基材Ｂ１に固定され、ロッド３２１ａ，３２２ａを支持するブラケットＢ２と、を備えている。

基材Ｂ１は、鉛直方向に沿って配設された板状部ｂ１と、板状部ｂ１の下端から水平方向に沿って配設された板状部ｂ２と、を備えている。板状部ｂ１（基材Ｂ１）の上端部分は、一対のハンドユニット３１を開閉するための駆動機構３００に連結されており、駆動機構３００がアクチュエータによって開閉動作されることに応じて、ベース部材３２３ａに連結されたハンドユニット３１が、対向するハンドユニット３１に対して近接する方向及び離間する方向に移動する。板状部ｂ２は、下面側にブラケットＢ２が設置されると共に、先端にロック機構４００を備えている。ロボットアーム３２の脱着機構３２ａとハンドユニット３１の脱着機構３１ａとが連結される場合、板状部ｂ２の先端において、ロック機構４００が脱着機構３１ａの脱離を規制し、ロックした状態となる。

ブラケットＢ２は、水平方向に沿って配設された板状部ｂ３と、板状部ｂ３の一端から鉛直方向に沿って配設された板状部ｂ４と、を備えている。板状部ｂ３は、基材Ｂ１の板状部ｂ２下面に固定されており、板状部ｂ４が位置する一端とは反対側の端部は、基材Ｂ１の板状部ｂ２の端部と同等の位置（端面が一致する位置）に配置されている。板状部ｂ４には、ロッド３２１ａ，３２２ａが水平方向に所定間隔で並べて設置されており、ロッド３２１ａ，３２２ａが脱着機構３１ａの挿通穴３１１ａ，３１２ａに挿通されることで、ブラケットＢ２（ベース部材３２３ａ）にハンドユニット３１が設置される。

ロック機構４００は、ベース部材３２３ａにおける基材Ｂ１（板状部ｂ２）の先端に設置される。ロック機構４００は、ハンドユニット３１の脱着機構３１ａとロボットアーム３２の脱着機構３２ａとを連結した状態で固定（ロック）する。また、ロック機構４００は、ロックを解除することにより、ハンドユニット３１の脱着機構３１ａがロボットアーム３２の脱着機構３２ａに対して脱着可能な状態とする。本実施形態において、ロック機構４００は、ハンドユニット３１の脱着機構３１ａとロボットアーム３２の脱着機構３２ａとの連結をロックした状態において、ハンドユニット３１のストッパ３１６ａも併せてロック（ストッパ３１６ａをハンドユニット３１に固定）することができる。

これにより、作業者は、ロック機構４００をロックする動作によって、ハンドユニット３１をロボットアーム３２に連結した状態に固定することができると共に、ハンドユニット３１のストッパ３１６ａをハンドユニット３１から脱離しない状態に固定することができる。また、ロック機構４００のロックを解除する動作によって、ハンドユニット３１がロボットアーム３２から脱離可能であると共に、ストッパ３１６ａがハンドユニット３１から脱離可能な状態に切り替えることができる。
したがって、作業者がハンドユニット３１を交換する作業及びハンドユニット３１のカバー１００を交換する作業の効率を高めることができる。
即ち、ロボットによって対象物を把持する作業の効率を高めることができる。
また、ハンドユニット３１を交換する場合、駆動機構３００の下方を通過させることなく、前面側への脱着動作でハンドユニット３１を交換することができるため、交換作業時に駆動機構３００から落下した潤滑剤等の異物がハンドユニット３１に付着する事態を防ぐことができる。

図８は、ロック機構４００の構成を示す模式図である。
図８に示すように、ロック機構４００は、可動片４０１と、回転軸４０２と、ストッパ４０３，４０４と、を備えている。
可動片４０１は、回転軸４０２を中心に回転可能に構成され、作業者よって回転されることにより、ロック状態（固定状態）と非ロック状態（解放状態）とを切り替えることができる。ロック状態では、可動片４０１がベース部材３１３ａに当接することにより、ロッド３２１ａ，３２２ａが挿通穴３１１ａ，３１２ａから抜け出る方向への移動を規制し、ハンドユニット３１の脱着機構３１ａとロボットアーム３２の脱着機構３２ａとが連結した状態で固定（ロック）される。非ロック状態では、可動片４０１がベース部材３１３ａと当接しない位置に退避され、ロッド３２１ａ，３２２ａが挿通穴３１１ａ，３１２ａに自在に挿通し、または、ロッド３２１ａ，３２２ａが挿通穴３１１ａ，３１２ａから自在に抜け出ることができる状態となる。

上述したように、ロック機構４００は、ハンドユニット３１の脱着機構３１ａとロボットアーム３２の脱着機構３２ａとの連結をロックした状態において、ハンドユニット３１のストッパ３１６ａも併せてロック（ストッパ３１６ａをハンドユニット３１に固定）することができる。即ち、ロック機構４００は、可動片４０１がロック状態及び非ロック状態で姿勢を変化させることにより、ロック状態の姿勢において、ハンドユニット３１のストッパ３１６ａを固定し、非ロック状態の姿勢において、ハンドユニット３１のストッパ３１６ａの固定を解除することができる。

また、可動片４０１は、ロック状態では、ストッパ４０３に当接することにより、ロック状態の位置よりも回転（図８における右回転）することが規制されている。同様に、可動片４０１は、非ロック状態では、ストッパ４０４に当接することにより、非ロック状態の位置よりも回転（図８における左回転）することが規制されている。
なお、可動片４０１における板状部ｂ２の端面との摺動面に突起部を備え、ロック状態において突起部が位置する板状部ｂ２の部分及び非ロック状態において突起部が位置する板状部ｂ２の部分に凹部を形成すること等により、可動片４０１を操作者が回転させた際に、所定位置で可動片４０１が停止するクリック感を形成する構造（以下、「タクタイル構造」と称する。）とすることができる。

回転軸４０２は、ベース部材３２３ａにおける基材Ｂ１（板状部ｂ２）の先端に設置された回転軸となる部材であり、板状部ｂ２の先端において、可動片４０１を鉛直平面内で回転可能に支持する。
ストッパ４０３は、ロック状態において、可動片４０１の所定箇所と当接し、可動片４０１の回転動作（例えば、回転軸４０２を中心とする右回転動作）を規制する。
ストッパ４０４は、非ロック状態において、可動片４０１の他の所定箇所と当接し、可動片４０１の回転動作（例えば、回転軸４０２を中心とする左回転動作）を規制する。

図１及び図２に戻り、制御装置４０は、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）又はプログラマブルコントローラ等の情報処理装置によって構成され、各種プログラムを実行することにより、把持システム１全体を制御する。例えば、制御装置４０は、容器供給部２０が容器を供給する動作、及び多関節ロボット３０が具材収容部１０から具材を把持して、惣菜の容器に解放することで具材を盛り付ける動作等を制御する。より詳細には、例えば、制御装置４０は、ロボットアーム３２の駆動を制御することで、ハンドユニット３１を予め設定された所定位置に所定ルート及び所定速度で移動させる動作や、ハンドユニット３１のアクチェータの駆動を制御することで、把持部材３１Ａによる具材の把持や解放をする動作を実現する。

遮蔽部５０は、把持システム１において、具材収容部１０、容器供給部２０及び多関節ロボット３０が設置された領域の周囲及び情報を囲う板状部材によって構成されている。遮蔽部５０を構成する板状部材は、ガラス又は樹脂等の透明な材料によって構成され、外部から把持システム１の稼動状況を視認することが可能となっている。また、遮蔽部５０が構成する側壁の一部には、開閉可能な扉が設置されている。具材収容部１０の収容空間の交換、容器供給部２０への惣菜の容器の追加あるいは把持システム１のメンテナンス等が行われる場合、作業者は遮蔽部５０の扉を開けて各種作業を行うことができる。

［作用］
本発明を適用した把持システム１は、以上のような構成により、ハンドユニット３１（エンドエフェクタ）を用いて多関節ロボット３０が作業を行う際に、潤滑剤あるいは金属片等の異物の混入を防止することができる。
具体的には、図３～７に示すように、駆動機構３００のスライダ３０３，３０４に把持部材３１Ａの基材Ｂ１（板状部ｂ１）の上端が固定されている。
基材Ｂ１の板状部ｂ１は、一面（図３中の背面）においてスライダ３０３，３０４に固定され、反対側の面（図３中の前面）から前方に延びる板状部ｂ２及び板状部ｂ２の下面に設置されたブラケットＢ２において、把持部材３１Ａを保持している。

そのため、把持部材３１Ａの位置は、駆動機構３００の位置よりも前面側にオフセットされる。
即ち、図４に示すように、駆動機構３００の鉛直下方の第１領域と、把持部材３１Ａの鉛直下方の第２領域とは重複しない構成となっている。
したがって、仮に、駆動機構３００から潤滑剤あるいは金属片等の異物が落下した場合にも、把持部材３１Ａの鉛直下方に位置する対象物に異物が混入する可能性を低減することができる。

図９は、駆動機構３００において異物が飛散または落下することを防ぐ作用を説明する模式図である。
図９に示すように、駆動機構３００の筐体３０１における開口部３０１ａには、前部カバー部材３０６が備えられており、開口部３０１ａから前方に放出される異物を受け止めることができる。
また、駆動機構３００の開口部３０１ａと把持部材３１Ａ（板状部ｂ１）との間の空間の下方には、下部カバー部材３０７が設置されており、開口部３０１ａから駆動機構３００の下方に落下する異物を受け止めることができる。
したがって、より確実に、潤滑剤や金属片等の異物が対象物に混入する可能性を低減することができる。
なお、前部カバー部材３０６及びカバー部材３０７が設置されることにより、ハンドユニット３１が把持あるいは解放動作を行う際に、跳ね飛んだ食材等が駆動機構３００の可動部（例えば、スライドレール３０２及びスライダ３０３，３０４）の領域に侵入し、付着する事態を防ぐことも可能となる。

また、駆動機構３００の鉛直下方の領域と、把持部材３１Ａの鉛直下方の領域とがオフセットされていることから、このような特徴を活用して、把持動作の制御を行うこととしてもよい。
例えば、具材収容部１０を前進しながら作業を行う（作業領域を前方に順に切り替えながら作業を行う）ことや、具材収容部１０を横移動しながら作業を行う（作業領域を側方に順に切り替えながら作業を行う）ことや、これらを組み合わせて作業を行うこと等が可能である。
即ち、本実施形態に係る把持システム１によれば、対象物の作業が終了していない未作業領域の上方で、ハンドユニット３１の開閉動作が行われないよう制限しつつ、目的とする作業を行うことが可能である。

［変形例１］
上述の実施形態において、ハンドユニット３１を動作させる構成として、スライドレール３０２とスライダ３０３，３０４とを備える構成を例に挙げて説明したが、これに限られない。
例えば、筐体３０１内に、アクチュエータによって回転されるギアと、ギアに架け渡されたチェーンまたは歯付ベルトとを備え、歯付ベルトに把持部材３１Ａを連結して開閉動作を行う構成とすることができる。
また、アクチュエータによって回転されるピニオンギアと、ピニオンギアにかみ合うラックギアとを備え、ラックギアに把持部材３１Ａを連結して開閉動作を行う構成とすることもできる。
即ち、ハンドユニット３１を動作させる構成としては、種々の方式を採用することが可能であり、これらの方式が用いられた場合にも、本発明を適用することで、エンドエフェクタ用いてロボットが作業を行う際の清浄性を向上させることが可能となる。

［構成例］
以上のように、本実施形態における把持システム１は、ハンドユニット３１（エンドエフェクタ）と、駆動機構３００と、を備える。
ハンドユニット３１は、多関節ロボット３０による作業に使用される。
駆動機構３００は、多関節ロボット３０によって保持され、ハンドユニット３１を駆動する。
駆動機構３００とハンドユニット３１とは、水平方向にずれた位置に配置されている。
これにより、ハンドユニット３１は、駆動機構３００の位置に対して鉛直下方に位置することなく、水平方向にずれた状態となる。
そのため、仮に、駆動機構３００から潤滑剤あるいは金属片等の異物が落下した場合にも、ハンドユニット３１の鉛直下方に位置する作業対象物に異物が混入する可能性を低減することができる。
したがって、エンドエフェクタ用いてロボットが作業を行う際の清浄性を向上させることができる。

ハンドユニット３１のベース部材３２３ａは、駆動機構３００とハンドユニット３１（把持部材３１Ａ）との間に介在し、駆動機構３００に対して水平方向にずれた位置にハンドユニット３１を配置させる。
これにより、ハンドユニット３１の把持部材３１Ａの位置を、駆動機構３００に対して水平方向にオフセットした構造とすることができる。

ハンドユニット３１は、駆動機構３００に対して水平方向に位置がずれた状態を維持して、駆動機構３００に対する移動を行う。
これにより、ハンドユニット３１が駆動機構３００に対して水平方向にオフセットした状態を維持したまま、把持等の作業を行うことができる。

ハンドユニット３１は、一対の把持部材３１Ａ（作業用部材）が近接する動作及び離間する動作を行い、当該一対の把持部材３１Ａが近接する動作及び離間する動作を行う作業領域は、駆動機構３００の下方領域と重複していない。
これにより、把持動作における把持及び解放が行われる作業領域を、駆動機構３００の下方に位置させることなく、作業を行うことができる。

駆動機構３００は、当該駆動機構３００の筐体３０１内部と外部とを連通する開口部３０１ａを備える。
ベース部材３２３ａは、開口部３０１ａを介してハンドユニット３１を筐体３０１内部の部材と連結している
これにより、筐体３０１内部に設置されたアクチュエータ３０５によって、筐体３０１外部のハンドユニット３１を駆動することができる。
そのため、潤滑剤等が用いられる部品を駆動機構３００の筐体３０１内部に設置することができ、作業対象物に異物が混入する可能性を低減することができる。

駆動機構３００は、スライドレール３０２と、スライダ３０３，３０４と、を備える。
スライドレール３０２は、筐体３０１内部に長手方向に沿って配置される。
スライダ３０３，３０４は、スライドレール３０２に沿って移動可能である。
ベース部材３２３ａは、開口部３０１ａを通じてスライダ３０３，３０４に設置される。
これにより、筐体３０１内部のスライドレール３０２に筐体３０１外部に配置されるハンドユニット３１を連結して、スライドレール３０２に沿って移動させることが可能となる。

筐体３０１は、一側面において多関節ロボット３０に保持される。
開口部３０１ａは、当該一側面とは反対側の側面に形成されている。
これにより、駆動機構３００において、多関節ロボット３０（ロボットアーム３２）が位置する側とは反対側で作業対象物に対する作業を行うことができる。

開口部３０１ａとベース部材３２３ａとの間の空間の下方に配置され、開口部３０１ａから落下する異物を受け止める下部カバー部材３０７（第１のカバー部材）を備える。
これにより、駆動機構３００の筐体３０１に対して把持部材３１Ａを移動させる動作を行った場合に、潤滑剤や金属片等の異物が作業対象物に混入する可能性を低減することができる。

ベース部材３２３ａを挟んで開口部３０１ａに対向して配置された前部カバー部材３０６（第２のカバー部材）を備える。
これにより、駆動機構３００の筐体３０１に対して把持部材３１Ａを移動させる動作を行った場合に、潤滑剤や金属片等の異物が作業対象物に混入する可能性を低減することができる。

把持システム１が行う作業における対象物は、食品である。
これにより、衛生管理が重要となる対象物を取り扱う作業において、より清浄な状態を維持することができる。

なお、上述の実施形態及び変形例は、本発明の実施形態の一例であり、本発明の機能を実現する種々の実施形態が本発明の範囲に含まれる。
例えば、上述の実施形態及び変形例において、惣菜を盛り付ける把持システムに本発明を適用する場合を例に挙げて説明したが、本発明は、種々の対象物を把持するシステムに適用することができる。例えば、練ったモルタル、コンクリート、漆喰、粘土等、粘性あるいは粘着性が高い材料を把持するシステムに本発明を適用することができる。本発明は、作業温度又は室温において中粘度以上（５０００ｍＰａ・ｓ）以上の粘度を有する対象物を把持する際に好適である。
また、上述の実施形態及び変形例では、把持作業を行うシステムに本発明を適用する場合を例に挙げて説明したが、本発明を適用可能な作業は、把持作業に限られない。例えば、対象物を掬う作業、対象物を均す作業、対象物を押す作業、対象物を加工する作業等をエンドエフェクタを用いてロボットが実行する場合に、本発明を適用することができる。
また、上述の実施形態及び変形例に記載された形態を適宜組み合わせて、本発明を実施することが可能である。

上記実施形態は、本発明を適用した一例を示しており、本発明の技術的範囲を限定するものではない。すなわち、本発明は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、省略や置換等種々の変更を行うことができ、上記実施形態以外の各種実施形態を取ることが可能である。本発明が取ることのできる各種実施形態及びその変形は、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１ 把持システム、２ ベルトコンベア、１０ 具材収容部、２０ 容器供給部、３０ 多関節ロボット、３１ ハンドユニット、３１Ａ 把持部材、３１ａ，３２ａ 脱着機構、３２ ロボットアーム、４０ 制御装置、５０ 遮蔽部、１００ カバー、２３１ａ，２３２ａ ロッド、３００ 駆動機構、３０１ 筐体、３０１ａ 開口部、３０２ スライドレール、３０３，３０４ スライダ、３０５ アクチュエータ、３０６ 前部カバー部材、３０７ 下部カバー部材、３１０ 基材部、３１１ａ，３１２ａ 挿通穴、３１３ａ ベース部材、３１４ａ 突起部、３１５ａ 台座部、３１６ａ，４０３，４０４ ストッパ、３２０Ｌ，３２０Ｒ 側板、３２１ａ，３２２ａ ロッド、３２３ａ ベース部材、３３０ 天面部、３３１ 固定部、３３１ａ 突起部、４００ ロック機構、４０１ 可動片、４０２ 回転軸、Ｂ１，Ｂ２ ブラケット、ｂ１～ｂ４ 板状部

Claims (9)

1. ロボットによる作業に使用されるエンドエフェクタと、
   前記ロボットによって保持され、前記エンドエフェクタを駆動する駆動機構と、
   を備え、
   前記駆動機構と前記エンドエフェクタとは、水平方向にずれた位置に配置され、
   前記駆動機構は、当該駆動機構の筐体内部と外部とを連通する開口部を備え、当該開口部を介して、前記エンドエフェクタが前記駆動機構の前記筐体内部に備えられたスライド機構に連結され、
   前記エンドエフェクタは、前記駆動機構に対して水平方向に位置がずれた状態を維持して動作を行い、当該動作を行う作業領域は、前記駆動機構における前記開口部の下方領域と重複していないと共に、
   前記開口部は、前記駆動機構の前記筐体における側面に備えられていることを特徴とする作業システム。
2. 前記駆動機構と前記エンドエフェクタとの間に介在し、前記駆動機構に対して水平方向にずれた位置に前記エンドエフェクタを配置させる連結部材を備えることを特徴とする請求項１に記載の作業システム。
3. 前記駆動機構は、
   前記筐体内部に長手方向に沿って配置されたスライドレールと、
   前記スライドレールに沿って移動可能な移動部材と、
   を備え、
   前記連結部材は、前記開口部を通じて前記移動部材に設置されることを特徴とする請求項２に記載の作業システム。
4. 前記筐体は、一側面において前記ロボットに保持され、
   前記開口部は、当該一側面とは反対側の側面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の作業システム。
5. 前記スライド機構には、潤滑剤が塗布されていることを特徴とする請求項１に記載の作業システム。
6. 前記開口部と前記連結部材との間の空間の下方に配置され、前記開口部から落下する異物を受け止める第１のカバー部材を備えることを特徴とする請求項２に記載の作業システム。
7. 前記連結部材を挟んで前記開口部に対向して配置された第２のカバー部材を備えることを特徴とする請求項２に記載の作業システム。
8. 前記作業における対象物は、食品であることを特徴とする請求項１に記載の作業システム。
9. ロボットによる作業に使用されるエンドエフェクタと、前記ロボットによって保持され、前記エンドエフェクタを駆動する駆動機構とが、水平方向にずれた位置に配置されて連結され、
   前記駆動機構は、当該駆動機構の筐体内部と外部とを連通する開口部を備え、当該開口部を介して、前記エンドエフェクタが前記駆動機構の前記筐体内部に備えられたスライド機構に連結され、
   前記エンドエフェクタは、前記駆動機構に対して水平方向に位置がずれた状態を維持して動作を行い、当該動作を行う作業領域は、前記駆動機構における前記開口部の下方領域と重複していないと共に、
   前記開口部は、前記駆動機構の前記筐体における側面に備えられていることを特徴とする連結構造。

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