JPH072313A - 柔軟個体の貯蔵・取出装置および柔軟個体挟持用ハンド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】柔軟個体を貯蔵するとともに、指令に基づき自
動的に取り出し、関連のあるものを仮に収集し一括して
払出し、かつ柔軟個体を適切に挟持する。 【構成】貯蔵庫１は、食品ケース３の３個が引出し枠２
に組込まれ、垂直方向に多段に積み重ねられ、その２個
が対向する形で配置され、１個のロボット４によってス
ペース効率良く処理される。収集ケース８は、ロボット
４の本体５の両側面に沿って昇降可能に取り付けられ、
食品の取出しに応じたレベルに位置決めされ、取出し食
品の一時的な収納を容易にし、注文ごとに食品がまとま
ると、所定レベルに下降して食品払出しを待つことにな
る。ロボット４は、水平多関節形アーム６と挟持形ハン
ド７を備え、このハンド７は、柔軟な個体状食品を適正
な力で迅速に挟持するとともに、ケース３の引き出し，
押し込みをおこなう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、多種類で寸法，形状
にバラツキのある食品などの柔軟個体を、貯蔵するとと
もに、指令に基づき自動的に取り出し、関連のある同士
を仮に収集して一括して払出しできるようにする柔軟個
体の貯蔵・取出装置、および、食品などの柔軟個体を適
切に挟持可能な柔軟個体挟持用ハンドに関する。

【０００２】

【従来の技術】最近のファストフードレストランでは、
調理した食品を保温状態のもとで貯蔵しておき、とくに
食事の時間帯になると、客の注文に応じて取り出し、注
文ごとにまとめて払い出す形をとっている。しかも、そ
の食品の払出しは人手によっておこなわれる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の食品の払出しの
方式には、種々な問題点または要望点があり、これらを
列記すると次のとおりである。 (1) 基本的に貯蔵された食品の払出しを自動的におこな
いたい。ところで、食品は、柔軟な個体状であり、多種
類で寸法，形状にバラツキがあるため、ハンドリングに
は困難な条件である。 (2) 前項に関連して、ハンド側の改善とともに、食品を
収納するケース側にもハンドリングのための工夫が必要
である。 (3) 客に対するサービス向上のために、払出し食品の間
違いを防止し、払出しの所要時間を短縮したい。 (4) 食品は保温状態で貯蔵されるから、保温状態を乱す
ことを最小にする取出し方式をとる必要がある。 (5) 衛生上の観点から、食品を収納するケースは、洗浄
が容易な構成でなければならない。

【０００４】この発明の課題は、従来の技術がもつ以上
の問題点を解消し、多種類で寸法，形状にバラツキのあ
る食品などの柔軟個体を、貯蔵するとともに、指令に基
づき自動的に取り出し、関連のある同士を仮に収集して
一括して払出しできるようにする柔軟個体の貯蔵・取出
装置、および、食品などの柔軟個体を適切に挟持可能な
柔軟個体挟持用ハンドを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る柔軟個体
の貯蔵・取出装置は、柔軟個体が収容される引出しケー
スが水平，垂直の各方向に並設されてなる貯蔵庫と；柔
軟個体挟持用のハンドを有するロボットと；このロボッ
トの本体固定部に昇降可能に設けられ、ハンドによって
引き出された引出しケースから、そのハンドによって挟
持されて取り出された柔軟個体が、一時的に収容される
収集ケースと；を備える。

【０００６】請求項２に係る柔軟個体挟持用ハンドは、
互いに対向して接近，隔離可能に案内される、第１フィ
ンガおよび可動基体の初期開閉位置を定める位置決め部
と；互いに対向して接近，隔離可能に案内される、可動
基体および第２フィンガの間に作用する力を発生する力
決め部と；を備え、第１，第２の各フィンガによって柔
軟個体が挟持，解放される構成にする。

【０００７】請求項３に係る柔軟個体挟持用ハンドは、
請求項２に記載のハンドにおいて、位置決め部は、電気
モータを動力源とする。請求項４に係る柔軟個体挟持用
ハンドは、請求項２に記載のハンドにおいて、位置決め
部は、空気圧シリンダを動力源とする。

【０００８】請求項５に係る柔軟個体挟持用ハンドは、
請求項２ないし４のいずれかの項に記載のハンドにおい
て、力決め部は、可動基体，第２フィンガの内いずれか
一方に設けられる磁界発生手段と、他方に設けられるコ
イルとを備え、磁界発生手段による磁界内でコイルを流
れる電流が受ける力を可動基体・第１フィンガ間の作用
力とする。

【０００９】請求項６に係る柔軟個体挟持用ハンドは、
請求項２ないし４のいずれかの項に記載のハンドにおい
て、力決め部は、空気圧シリンダを備え、その操作力を
可動基体・第１フィンガ間の作用力とする。請求項７に
係る柔軟個体挟持用ハンドは、請求項２ないし６のいず
れかの項に記載のハンドにおいて、第１，第２の各フィ
ンガと、可動基体とは、それぞれ平行クランク機構によ
って平行移動可能に案内される。

【００１０】請求項８に係る柔軟個体挟持用ハンドは、
請求項２ないし７のいずれかの項に記載のハンドにおい
て、第１，第２の各フィンガは、その先端部が湾曲成形
され、底面に各フィンガの先端部が挿入可能な彫り込み
部を有するケース内に位置決め収容される柔軟個体を、
上方から下降して後に抱き抱える形で挟持可能である。

【００１１】請求項９に係る柔軟個体挟持用ハンドは、
請求項８に記載のハンドにおいて、第１，第２の各フィ
ンガの少なくともいずれかの先端に接触センサを備え
る。

【００１２】

【作用】請求項１に係る柔軟個体の貯蔵・取出装置で
は、貯蔵庫を構成する水平，垂直の各方向に並設される
引出しケースに収容された柔軟個体が、ロボットの柔軟
個体挟持用のハンドによって、まず引出しケースが引き
出された後に挟持されて取り出され、ロボットの本体固
定部に設けられて適切なレベルに位置決めされた収集ケ
ースに一時的に収容される。

【００１３】請求項２ないし９のいずれかの項に係る柔
軟個体挟持用ハンドでは、位置決め部によって、第１フ
ィンガおよび可動基体が初期開閉位置に位置決めされ、
次に力決め部によって、可動基体および第２フィンガの
間に力が発生し、この力を挟持力として、第１，第２の
各フィンガが柔軟個体を挟持する。とくに請求項８に係
る柔軟個体挟持用ハンドでは、柔軟個体が、ケース内に
位置決め収容され、下降し底面の彫り込み部に挿入され
る第１，第２の各フィンガの先端部によって、抱き抱え
る形で挟持される。

【００１４】とくに請求項９に係る柔軟個体挟持用ハン
ドでは、接触センサによって、各フィンガ先端がケース
底面の彫り込み部の内面に当接したことが検知される。

【００１５】

【実施例】この発明に係る柔軟個体の貯蔵・取出装置の
実施例について、以下に図を参照しながら説明する。図
１は貯蔵・取出装置の実施例の斜視図である。この貯蔵
・取出装置は主として、食品収納用ケース３が水平方向
に並設されるとともに、多段に積み重ねられた貯蔵庫１
と、ケース３を引出し枠２とともに引き出し、ケース３
から収納された食品を取り出すロボット４と、取り出さ
れた食品を一時的に収納し、注文ごとにまとめる収集ケ
ース８とからなる。

【００１６】貯蔵庫１は、食品収納用ケース３の複数個
（図では３個）が引出し枠２に組込まれ、それらが垂直
方向に多段に積み重ねられて構成される。この貯蔵庫１
は対向する形で２個が配置され、１個のロボット４によ
ってスペース効率良く食品のハンドリングがおこなわれ
る。なお、貯蔵庫１は内部が常に保温状態にあり、取り
出された食品が直ぐ客に提供される。収集ケース８は、
ロボット４の固定された本体５の両側面に沿って昇降可
能に取り付けられ、食品の取り出しに応じて、それが収
納されたケース３に対応するレベルに位置決めされ、取
出し食品の一時的な収納を容易にする。この収集ケース
８は、注文ごとに食品がまとまると、所定レベルに下降
して食品払出しを待つことになる。なお、ロボット４
は、本体５とともに、水平多関節形のアーム６および挟
持形ハンド７を備える。とくにハンド７は、詳しく後述
するように、柔軟な個体状食品を適正な力で迅速に挟持
できるように構成され、引き出されたケース３内の指令
された食品を垂直上方から接近して挟持し、持ち上げて
収集ケース８に入れる。その後、引き出されたケース３
を押し込んで戻す。なお、収集ケース8 を、引き出され
るケース3 に対応したレベルに昇降位置きめさせること
は、食品がケース3 から取り出されてから、収集ケース
8 に仮に収納するまでの時間をできるだけ短縮して、ケ
ース3 の保温状態の乱れを最小にすることに役立つ。

【００１７】図２は貯蔵・取出装置における引出し枠に
格納された状態のケースの斜視図、図３は同じくその分
解斜視図である。図３において、引出し枠２は、パイプ
構造の枠体で、貯蔵庫１の出し入れ可能な一つの層を構
成する。ケース３は、方形体状の容器で、仕切板によっ
て複数個の収納箇所に区画される。なお、ケースには収
納箇所数にかかわらず、共通な符号３を付けてある。区
画数は手前側のケース３から順に、４個，６個，８個で
ある。各ケース３は、図３の引出し枠２から取外した状
態で洗浄が容易におこなわれるから、衛生上好都合であ
る。図２において、３個のケース３が引出し枠２に格納
され、引出しケースとして組み立てられる。引出し枠２
を引き出したとき、その右側に突出した部分が貯蔵庫１
の側に残り、ケース３の全平面が露出する形になる。な
お、ケース３に、ロボット・ハンドのフィンガが食品を
挟持しやすいように、構造面の工夫が施されることがあ
るが、これについては詳しく後述する。

【００１８】ところで、ロボットによる引出し枠２の出
し入れについて若干補足する。ロボットの水平多関節形
アーム６（図１参照）の手首に、ハンド７とともに補助
具を付設し（図示してない）、出し入れのとき補助具を
引出し枠２の前面の図示してないピンに嵌合させる。し
かも、出し入れの直進運動は、アーム６によって正確に
おこなうのは不可能で、実際には直線に倣った狭い幅の
ジグザグ状の軌跡になるから、その対策が必要になる。
そのために、補助具に出し入れ方向と直角な長穴を設
け、ピンとの嵌合に動きの逃げをもたせたり、または、
アーム６の手首に補助具を弾性部材を介して取り付け、
この弾性部材の変形を動きの逃げとするなどの周知，慣
用の技術が適用される。

【００１９】ハンドについて、図４の柔軟個体挟持用ハ
ンドの実施例の構成図を参照しながら説明する。図４に
おいて、ハンド7 は、第１フィンガ11と、可動基体13
と、第２フィンガ12とを基本構成要素とし、別に第１フ
ィンガ11・可動基体13間に位置決め部14が、可動基体13
・第２フィンガ12間に力決め部15がそれぞれ介在する。
直接、食品を挟持するのは第１, 第２の各フィンガ11,1
2 である。

【００２０】位置決め部14は、第１, 第２の各フィンガ
11,12 の初期、つまり食品を挟持する前の開度を決める
もので、この初期の開度決めは、食品に対する挟持動作
の行程を、それを損傷させないで最小にするためにおこ
なうもので、食品に応じて設定される。位置決め部14
は、ピニオン14a と、これと噛み合う第１フィンガ11の
側のラック11a 、および可動基体13の側のラック13a と
からなる。ピニオン14aは、図示してないモータによっ
て回転駆動され、各ラック11a,13a を介して第１フィン
ガ11と、可動基体13とを互いに接近させたり、遠ざけた
りする。可動基体13は、力決め部15を介して第２フィン
ガ12と連結されるから、最終的には第１,第２の各フィ
ンガ11,12 が互いに接近( 閉),隔離( 開) して初期の位
置決めがおこなわれる。

【００２１】力決め部15は、可動基体13・第２フィンガ
12間に作用する力を、食品に対する適正な挟持力になる
ように定めるもので、詳しく後述するように、電気的に
力を発生する。ハンド7 の動作を全体的に述べると、食
品を挟持すべき位置に移動した後に、まず位置決め部14
によって、間接的に第１, 第２の各フィンガ11,12 の初
期位置( 開度) を定め、次に力決め部15によって、挟持
のための適正な力を発生させ、その力によって食品を挟
持する、という工程になる。

【００２２】図５はハンドの力決め部の構成図である。
図において、ヨーク16および永久磁石17は、可動基体13
( 図6 参照) の一部を構成し、破線のような磁力線で表
される磁界を発生する。またコイル19は、第２フィンガ
12に組み込まれるとともに、ヨーク16の磁路を横切る形
に構成される。いま、コイル19を流れる電流が、上側の
部分で紙面の裏側から表側に流れ、下側の部分で紙面の
表側から裏側に流れるものとすると、この電流が磁界か
ら受ける力は、大きさが電流値と磁界の強さとの積に比
例し、向きがフレミングの左手の法則に基づいて左向き
になり、第２フィンガ12を左方向に駆動することにな
る。コイル19を流れる電流の向きが逆になると、同じ値
の力で第２フィンガ12が右方向に駆動される。なお、こ
こで第２フィンガ12と、永久磁石17のＮ極に隣接するヨ
ーク16の部分とは、直動対偶をなす構成であるが、構造
的にはリニアガイドなどの転がり直動案内18が、第２フ
ィンガ12の側に固着される形で両者間に介在している。

【００２３】図4 に戻って、第１, 第２の各フィンガ1
1,12 と、可動基体13とは、それぞれ図示してない直動
案内機構によって、直進可能に案内されている。その直
動案内機構は、たとえば図5 に示したリニアガイドなど
の転がり直動案内18である。これとは別の方式の直動案
内機構について、図6 を参照しながら説明する。図６は
ハンドの各部材の移動を案内する平行クランク機構の構
成図で、この平行クランク機構は、固定されたリンク21
を基体とし、各リンク22,23 の組と第１フィンガ11とか
らなる第１機構、各リンク24,25 の組と可動基体13とか
らなる第２機構、および各リンク26,27 の組と第２フィ
ンガ12とからなる第３機構の三つから構成される。この
方式では、機構的に各リンク間の回転対偶だけからなる
ため、比較的簡単な構成によって、機械的な摩耗を受け
にくく長寿命化が期待できる。

【００２４】ところで、ハンド7 の動力源について若干
補足すると、説明した実施例では、位置決め部14は電気
的なモータであるが、これに代えて空気圧シリンダを動
力源とすることができる。また、力決め部15は、電流が
流れるコイルおよび磁界発生手段で構成されるが、これ
に代えて空気圧シリンダで構成することができる。ハン
ドと食品を収納するケースの関連について、図7 および
図8 を参照しながら説明する。図７はケースに挿入され
る前のハンドの側面図、図８は同じくその平面図であ
る。図7 において、ハンド7 の第１, 第２の各フィンガ
11,12 は、その先端部が内側に湾曲成形され、かつ先端
に接触センサ28が付設される。食品10を収納するケース
30は、方形体状の収納スペース31を内蔵するとともに、
各フィンガ11,12 の先端部が挿入可能なように、４個の
深い溝33が表面側から彫り込まれ( 図8 参照) 、さらに
底面32の一部を抉る形になる。したがって食品10は、収
納スペース31によって位置決めされ、ハンドリングしや
すい良い条件となる。また、ハンド7 をケース30の内部
に上方から下降させるとき、まず接触センサ28によっ
て、彫り込み底部に到達したことが検知される。この検
知に基づいて、ハンド7 が垂直方向に少し戻され、その
位置決めが修正された後、各フィンガ11,12が食品10を
抱き抱える形で挟持する。したがって、挟持は、動作が
確実で、力も適正で、かつ迅速におこなわれる。このこ
とは、食品の保温状態を乱すことを最小に抑えることを
支援する。

【００２５】

【発明の効果】請求項１に係る柔軟個体の貯蔵・取出装
置では、貯蔵庫を構成する水平，垂直の各方向に並設さ
れる引出しケースに収容された柔軟個体が、ロボットの
柔軟個体挟持用のハンドによって、まず引出しケースが
引き出された後に挟持されて取り出され、ロボットの本
体固定部に設けられて適切なレベルに位置決めされた収
集ケースに一時的に収容される。したがって、多種類で
寸法，形状にバラツキのある食品などの柔軟個体が、貯
蔵された状態から、指令に基づき自動的に取り出され、
しかも関連のある同士が、収集ケースに仮に収集される
から、これらを一括して払出しするのに便利である。し
かも、払出し間違いが防止され、払出し所要時間が短縮
される。

【００２６】請求項２ないし９のいずれかの項に係る柔
軟個体挟持用ハンドでは、位置決め部によって、第１フ
ィンガおよび可動基体が初期開閉位置に位置決めされ、
次に力決め部によって、可動基体および第２フィンガの
間に力が発生し、この力を挟持力として第１，第２の各
フィンガが柔軟個体を挟持する。したがって、多種類で
寸法，形状にバラツキのある柔軟個体が、第１，第２の
各フィンガによって、適切な初期位置からの挟持動作開
始に基づいて迅速，確実に、しかも適正な力で損傷を受
けることなく挟持される。

【００２７】とくに請求項３，４に係る柔軟個体挟持用
ハンドでは、位置決め部が、それぞれ電気モータ，空気
圧シリンダを動力源とするから、柔軟個体の種類や、適
用条件，目的に応じて、より適切な方式が選択できる。
とくに請求項５，６に係る柔軟個体挟持用ハンドでは、
力決め部が、それぞれ電磁力，空気圧による操作力を挟
持力とするから、柔軟個体の種類や適用条件，目的に応
じて、より適切な方式が選択できる。

【００２８】とくに請求項７に係る柔軟個体挟持用ハン
ドでは、第１，第２の各フィンガおよび可動基体が、そ
れぞれ平行クランク機構によって平行移動可能に案内さ
れ、摺動面が介在しないから、機械的な摩耗を受けにく
く、長寿命化が図れる。とくに請求項８に係る柔軟個体
挟持用ハンドでは、柔軟個体が、ケース内に位置決め収
容され、下降し底面の彫り込み部に挿入される第１，第
２の各フィンガの先端部によって、抱き抱える形で挟持
される。したがって、柔軟個体の確実，適正かつ迅速な
挟持が支援される。

【００２９】とくに請求項９に係る柔軟個体挟持用ハン
ドでは、接触センサによって、各フィンガ先端がケース
底面の彫り込み部の内面に当接したことが検知されるか
ら、この検知に基づき、柔軟個体の確実，適正かつ迅速
な挟持がさらに支援される。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明に係る柔軟個体の貯蔵・取出装置の実施例
の斜視図

【図２】貯蔵・取出装置における引出し枠に格納された
状態のケースの斜視図

【図３】同じくその分解斜視図

【図４】発明に係る柔軟個体挟持用ハンドの構成図

【図５】ハンドの力決め部の構成図

【図６】ハンドの各部材の移動を案内する平行クランク
機構の構成図

【図７】ケースに挿入される前のハンドの側面図

【図８】同じくその平面図

【符号の説明】

１ 貯蔵庫 ２ 引出し枠 ３ ケース ４ ロボット ５ 本体 ６ アーム ７ ハンド ８ 収集ケース １０ 食品 １１ 第１フィンガ １１ａ ラック １２ 第２フィンガ １３ 可動基体 １３ａ ラック １４ 位置決め部 １４ａ ピニオン １５ 力決め部 １６ ヨーク １７ 永久磁石 １８ 転がり直動案内 １９ コイル ２０ 平行クランク機構 ２１〜２７ リンク ２８ 接触センサ ３０ ケース ３１ 収納スペース ３２ 底面 ３３ 溝

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】柔軟個体が収容される引出しケースが水
   平，垂直の各方向に並設されてなる貯蔵庫と；柔軟個体
   挟持用のハンドを有するロボットと；このロボットの本
   体固定部に昇降可能に設けられ、ハンドによって引き出
   された引出しケースから、そのハンドによって挟持され
   て取り出された柔軟個体が、一時的に収容される収集ケ
   ースと；を備えることを特徴とする柔軟個体の貯蔵・取
   出装置。
2. 【請求項２】互いに対向して接近，隔離可能に案内され
   る、第１フィンガおよび可動基体の初期開閉位置を定め
   る位置決め部と；互いに対向して接近，隔離可能に案内
   される、可動基体および第２フィンガの間に作用する力
   を発生する力決め部と；を備え、第１，第２の各フィン
   ガによって柔軟個体が挟持，解放される構成にしたこと
   を特徴とする柔軟個体挟持用ハンド。
3. 【請求項３】請求項２に記載のハンドにおいて、位置決
   め部は、電気モータを動力源とすることを特徴とする柔
   軟個体挟持用ハンド。
4. 【請求項４】請求項２に記載のハンドにおいて、位置決
   め部は、空気圧シリンダを動力源とすることを特徴とす
   る柔軟個体挟持用ハンド。
5. 【請求項５】請求項２ないし４のいずれかの項に記載の
   ハンドにおいて、力決め部は、可動基体，第２フィンガ
   の内いずれか一方に設けられる磁界発生手段と、他方に
   設けられるコイルとを備え、磁界発生手段による磁界内
   でコイルを流れる電流が受ける力を可動基体・第１フィ
   ンガ間の作用力とすることを特徴とする柔軟個体挟持用
   ハンド。
6. 【請求項６】請求項２ないし４のいずれかの項に記載の
   ハンドにおいて、力決め部は、空気圧シリンダを備え、
   その操作力を可動基体・第１フィンガ間の作用力とする
   ことを特徴とする柔軟個体挟持用ハンド。
7. 【請求項７】請求項２ないし６のいずれかの項に記載の
   ハンドにおいて、第１，第２の各フィンガと、可動基体
   とは、それぞれ平行クランク機構によって平行移動可能
   に案内されてなることを特徴とする柔軟個体挟持用ハン
   ド。
8. 【請求項８】請求項２ないし７のいずれかの項に記載の
   ハンドにおいて、第１，第２の各フィンガは、その先端
   部が湾曲成形され、底面に各フィンガの先端部が挿入可
   能な彫り込み部を有するケース内に位置決め収容される
   柔軟個体を、上方から下降して後に抱き抱える形で挟持
   可能であることを特徴とする柔軟個体挟持用ハンド。
9. 【請求項９】請求項８に記載のハンドにおいて、第１，
   第２の各フィンガの少なくともいずれかの先端に接触セ
   ンサを備えることを特徴とする柔軟個体挟持用ハンド。