食品填装装置的制作方法

本发明关于将食品填装在托盘的食品填装装置。

背景技术：

以往，作为将食品填装在托盘的装置，例如已知有专利文献1所示的食品的容器填装装置。此食品的容器填装装置，食品是从搬送带落下至固定斜槽板。在此固定斜槽板中，藉由正时保持器及保持容器，食品依序改变方向同时陆续落下。接着，成为规定姿势的食品从固定斜槽板落下至搬送部，陆续叠入藉由搬送部搬送的容器。

现有技术文献：

专利文献：

专利文献1：日本特开平6－24408号公报。

技术实现要素：

发明要解决的问题：

专利文献1的食品的容器填装装置，使食品依序落下至正时持器、保持容器及容器。可知是以此食品的容器填装装置将饭团及三明治等食品装入容器。此种食品容易变形，若藉由外力变形一次，则即使除去外力仍无法恢复原来形状。由此，若在食品落下时食品受到外力而变形，则会因食品的变形导致商品价值受损。此结果，有不合格品的比例增加、作业效率降低的担忧。

本发明是为了解决如上述的课题而完成，其目的在于，提供能抑制作业效率的降低的食品填装装置。

解决问题的手段：

为了达成上述目的，本发明的一形态的食品填装装置，其具备：供给食品的供给部；把持部，在藉由前述供给部使多个前述食品排列的方向在多个前述食品的两侧把持多个前述食品；以及搬送部，将被前述把持部把持的多个前述食品搬送至托盘上。

根据本发明，即使是容易变形的食品，也能藉由把持构件把持食品，而在不变形的情形下将食品容纳在托盘。因此，能防止不合格品的增加，抑制作业效率降低。

此食品填装装置也可为，前述把持部具有一对支持构件、以及能调整一对前述支持构件彼此的间隔的调整构件；一对前述支持构件，是缩小彼此的间隔以夹住把持多个前述食品。藉此，即使是容易变形的食品，也能藉由一对支持构件夹持食品，而在不变形的情形下将食品容纳在托盘。

此食品填装装置也可为，前述把持部具有支持构件、及设于前述支持构件中与前述食品抵接的抵接面的吸附口；前述支持构件，是通过前述吸附口使前述食品吸附在前述抵接面以夹住把持多个前述食品。藉此，即使是容易变形的食品，也能藉由吸附口吸附食品，而在不变形的情形下将食品容纳在托盘。

此食品填装装置也可进一步具备将多个前述把持部能更换地安装的安装部。藉此，可在以所安装的一个把持部搬送食品的期间，藉由将食品供给至未安装的其他把持部，来谋求作业效率的提升。

此食品填装装置也可为，前述把持部进一步具有载置构件，该载置构件在与多个前述食品排列的方向正交的方向延伸且载置前述食品。藉此，除了支持构件以外也藉由载置构件支撑食品，藉此能更确实地把持食品。

此食品填装装置也可为，前述供给部具有吸附前述食品的一个或多个吸附头。藉此，即使是容易变形的食品，也能藉由以吸附头吸附食品，而在不变形的情形下将食品供给至把持部。

此食品填装装置也可为，前述供给部进一步具有旋转体，该旋转体连接有多个前述吸附头且以与多个前述食品排列的方向平行的轴为中心旋转。藉此，由于使例如带式输送器与把持部的往返移动次数减少，因此可谋求作业效率的提升。

此食品填装装置也可为，前述食品的外表面具有平行的一对平面，藉由前述把持部把持以该平面彼此接触的方式排列的多个前述食品。藉此，能使托盘中的食品的收纳率提升，可谋求作业效率的提升。

此食品填装装置，也可藉由具备在梢端具有前述供给部的第一臂与在梢端具有前述把持部的第二臂的机器人构成。据此，可藉由使用例如能替换梢端的通用机器人，仅替换梢端来进行食品的填装作业。

发明效果：

本发明具有以上说明的构成，可发挥能抑制作业效率降低的效果。

附图说明

图1是概略显示适用了实施形态1的食品填装装置的机器人一例的整体构成的俯视图；

图2是概略显示图1的机器人的控制装置的构成的功能块图；

图3是概略显示以供给部将食品供给至把持部的状态的立体图；

图4是概略显示以把持部把持食品的状态的立体图；

图5是概略显示以搬送部将食品搬送至托盘上的状态的立体图；

图6是概略显示适用了实施形态2的食品填装装置的机器人一部分的立体图；

图7是概略显示适用了实施形态3的食品填装装置的机器人一部分的立体图。

具体实施方式

以下，参照附图说明较佳实施形态。此外，以下针对所有附图中相同或相当的要素赋予相同的附图标记省略其重复的说明。又，附是为了容易理解而分别示意显示各个构成要素。再者，将一对臂扩展的方向称为左右方向，将与基轴的轴心平行的方向称为上下方向，将与左右方向及上下方向正交的方向称为前后方向。

（实施形态1）

本实施形态1的食品40的填装装置10，是将多个食品40填装至托盘41的装置。说明藉由图1所示的机器人11构成本发明的食品40的填装装置10的情形。不过，食品40的填装装置10不限定于以机器人11构成的情形。此外，关于此机器人11，虽说明为水平多关节型的双臂机器人，但也能采用水平多关节型/垂直多关节型等的机器人。又，食品40是具有一定形状的食品，例示有例如饭团及三明治。

机器人11，如图1所示具备转向架12、被转向架12支持的一对机器人臂（以下有仅记载为「臂」的情形）13、13，以及收纳在转向架12内的控制装置14。各臂13是水平多关节型机器人臂，具备臂部15与腕部17与手部18、19。臂部15及腕部17发挥将多个食品40搬送至托盘41上的搬送部的功能。此外，左臂13及右臂13，也可除了手部18、19以外其他部分为实质相同构造。又，左臂13及右臂13，能独立动作或彼此相关连地动作。

臂部15，本例中是以第一连杆15a及第二连杆15b构成。第一连杆15a，藉由旋转关节j1而与固定在转向架12上面的基轴16相连结，能绕通过基轴16轴心的旋转轴线l1转动。第二连杆15b，藉由旋转关节j2而与第一连杆15a的梢端相连结，能绕界定在第一连杆15a梢端的旋转轴线l2转动。

腕部17是以升降部17a及转动部17b构成。升降部17a，藉由直动关节j3与第二连杆15b的梢端连结，能相对第二连杆15b升降移动。转动部17b，藉由旋转关节j4与升降部17a的下端连结，能绕界定在升降部17a下端的旋转轴线l3转动。

右手部18及左手部19，连结在腕部17的转动部17b。右手部18是以供给食品40的供给部20构成，左手部19是以把持食品40的把持部30构成。供给部20设于右臂（第一臂）13梢端，把持部30设于左臂（第二臂）13梢端。供给部20具有吸附食品40的吸附头23，把持部30具有吸附食品40的吸附口31。此外，关于右手部18及左手部19的详细，留待后述。

吸附头23通过第一配管24连接在真空产生装置25，吸附口31通过第二配管32连接在真空产生装置25。真空产生装置25，是例如真空泵或convum（注册商标）等使吸附头23及吸附口31产生负压的装置，设于转向架12或臂13。在第一配管24及第二配管32分别设有例如开关阀（未图示）。藉由以开关阀进行第一配管24及第二配管32各个的开放及关闭，来进行吸附头23及吸附口31各个的吸附及其解除。此真空产生装置25的动作及开关阀的开关被控制装置14控制。藉此，真空产生装置25，能通过吸附头23及吸附口31进行吸引以吸附食品40。此外，此处虽是在吸附头23及吸附口31的两者连接有一个真空产生装置25，但也可分别设置连接在吸附头23的真空产生装置25与连接在吸附口31的真空产生装置。

上述构成的各臂13具有各关节j1～j4。又，在臂13，以对应于各关节j1～j4的方式，设有驱动用伺服马达（未图标）及检测出该伺服马达的旋转角的编码器（未图标）等。又，2个臂13、13的第一连杆15a、15a的旋转轴线l1位于相同直线上，一方的臂13的第一连杆15a与另一方的臂13的第一连杆15a是在上下设有高低差而配置。

控制装置14如图2所示，具备：cpu等的运算部14a、rom、ram等的储存部14b、以及伺服控制部14c。控制装置14，例如是具备微控制器等计算机的机器人控制器。此外，控制装置14，也可藉由集中控制的单独控制装置14构成，也可藉由彼此协力动作地分散控制的多个控制装置14构成。

在储存部14b储存有作为机器人控制器的基本程序、各种固定数据等信息。运算部14a，藉由读出储存在储存部14b的基本程序等的软件并予以执行，来控制机器人11的各种动作。即，运算部14a是生成机器人11的控制指令，并将该指令输出至伺服控制部14c。伺服控制部14c，根据由运算部14a生成的控制指令，控制与机器人11的各臂13的关节j1～j4对应的伺服马达的驱动。

其次，参照图3～图5说明右手部18及左手部19。此外，图3～图5中，为了易于理解而省略了第一配管24及第二配管32。又，虽然此处的右手部18是由供给部20构成，左手部19是由把持部30构成，但也可右手部18由把持部30构成，左手部19由供给部20构成。

左手部19，除了把持部30以外，还藉由将把持部30安装在腕部17的安装部19a构成。安装部19a，将多个把持部30安装成可更换。安装部19a例如由一对板状构件构成，其间隔可调整。藉此，藉由以一对板状构件夹持被安装部分，安装部19a能将多个把持部30替换安装。此外，可在右手部18也设有将供给部20安装在腕部17的安装部。又，左手部19的安装部19a及右手部18的安装部，也可能安装在供给部20及把持部30。藉此，左手部19及右手部18，将供给部20及把持部30安装成可更换。

供给部20，具有一个或多个（此实施形态中为一个）吸附头23，将食品40供给至把持部30。吸附头23的梢端部，是以橡胶等弹性材料形成的吸附垫，具有往下方开口的盖形状。吸附头23，以其开口朝向下方的方式连接在腕部17的转动部17b，藉由转动部17b的转动而以在上下方向延伸的轴为中心旋转。

把持部30，把持藉由供给部20而排列的多个食品40，在作业台42与托盘41之间移动。在把持部30配置于作业台42上时，把持部30被固定在作业台42上的保持具43所保持。

保持具43具备例如下部、侧部及上部。保持具43的下部被固定，侧部相对于下部支持上部。上部是平板形状，相对作业台42上面平行延伸，形成有缺口43a。缺口43a设于在上部配置有托盘41的侧。

把持部30具有把手构件33、台座构件34、旋转构件35、载置构件36、一对支持构件37及调整构件38。把手构件33，是藉由安装部19a而被安装的被安装部分，具有例如圆柱形状，设于台座构件34的上面。在把持部30配置于作业台42时，把手构件33嵌于保持具43的缺口43a。

台座构件34，是对应旋转构件35的基底台，例如是具有上部及侧部的l字形。在台座构件34的上部安装有把手构件33。侧部是从上部往下方延伸的板状形状。

旋转构件35，是相对于台座构件34旋转而改变食品40方向的部分，在台座构件34侧部旋转自如地被安装。旋转构件35，连接在致动器等，藉此旋转构件35即旋转。旋转构件35的动作是由控制装置14控制。

载置构件36，是在藉由支持构件37支持的食品40被搬运时从下方支持食品40的部分。载置构件36，例如是l字形且具有侧部及下部。侧部连接在旋转构件35，伴随旋转构件35的旋转而改变下部的方向。下部是板形状，在载置及搬送食品40时设置成水平。

支持构件37，是在多个食品40排列的方向中在多个食品40的两侧延伸。即，支持构件37，是及于位于所排列的多个食品40一端的食品40与位于另一端的食品40之间的范围的尺寸。支持构件37，例如是矩形的平板形状，具有相向的两个平坦主面，其一主面是抵接在被支持构件37支持的食品40的抵接面。

一对支持构件37，是通过调整构件38而连接在旋转构件35。例如，一对支持构件37，是以其彼此间隔随着朝向连接部分变狭窄的方式配置成八字形。调整构件38连接在致动器（未图标）等，以直线移动而使一对支持构件37彼此的间隔变化的方式，连接在一对支持构件37的一方或两方。藉由此调整构件38，将一对支持构件37彼此的间隔缩小以夹住把持多个食品40。

在支持构件37中，在抵接于食品40的抵接面设有多个吸附口31。多个吸附口31，在与排列多个食品40的方向正交的方向排列有多列（此处为2列）。又，多个吸附口31，在排列多个食品40的方向排列有多列（此处为8列）。藉此，对一个食品40分配有多个吸附口31。

其次，参照图3～图5说明以上述构成的机器人11将食品40填装在托盘41的方法。此方法是由控制装置14控制。此外，此处使用以膜包装的三角形饭团作为食品40，说明此填装方法。此外，由于其他食品40也使用相同填装方法，因此其说明省略。又，食品40的外表面，具有三个四角形平面及两个三角形平面。两个三角形平面彼此设成平行。

如图3所示，在机器人11的前方配置有作业台42及带式输送器44，在机器人11的侧方（在此实施形态为左侧）配置有托盘41。作业台42是用以暂置食品40的台，配置于带式输送器44右侧。带式输送器44是用以将食品40移送至机器人11的前方的装置，在左右方向延伸。此实施形态中，食品40的三角形平面由于面积较四角形平面大，因此食品40以三角形平面朝向上下方向而藉由带式输送器44在左右方向被搬运。作业台42上的把持部30，配置成其一对支持构件37的连接部分在托盘41侧，开口部分在带式输送器44侧。此外，支持构件37的开口部分，是与支持构件37的连接部分相向且彼此间隔最宽的部分。托盘41，例如是为了出货而用以保持食品40的容器，往上方开口。

又，传感器45在作业台42附近配置于带式输送器44侧方。传感器45侦测搬送至带式输送器44的食品40，将侦测信号输出至控制装置14。进而，摄影机46是在作业台42附近配置于带式输送器44上。摄影机46拍摄搬送至带式输送器44的食品40，并将所拍摄的影像输出至控制装置14。控制装置14解析影像以判定食品40的方向。

首先，在食品40被带式输送器44搬运至机器人11附近后，传感器45侦测食品40。控制装置14，接收来自传感器45的侦测信号，藉由摄影机46取得食品40的影像，且藉由右手部18、19的吸附头23吸附食品40的三角形平面。接着，控制装置14，基于来自摄影机46的影像判定食品40的方向，根据判定结果以腕部17调整食品40的方向。此处，食品40的方向根据把持部30来调整。例如改变食品40的方向以使得食品40的顶点位于一对支持构件37的连接部分侧、与顶点相向的四角形平面位于一对支持构件37的开口部分侧。

接着，藉由腕部17及臂部15将食品40从带式输送器44往把持部30搬送，以将食品40载置于把持部30的载置构件36。此时，以食品40的两个四角形平面分别沿着一对支持构件37的抵接面的方式，在一对支持构件37间将食品40置于载置构件36上。重复从此食品40的吸附至载置为止的一连串作业，陆续将多个食品40载置于载置构件36上。藉此，食品40被供给至把持部30，以在一对支持构件37间食品40的三角形平面彼此接触的方式排列多个食品40。

如图4所示，反复一连串供给作业，排列规定数量（在此实施形态中为4个）的食品40。接着，藉由左手部19的安装部19a夹住把手构件33，把持部30被安装在腕部17。

藉由调整构件38缩小一对支持构件37的间隔，而以一对支持构件37夹住多个食品40。此时，由于支持构件37是在多个食品40排列的方向在多个食品40的两侧延伸，因此所有食品40被一对支持构件37夹入。又，从吸附口31吸附食品40，使抵接于抵接面的食品40拉伸贴附于抵接面。此时，由于是以多个吸附口31对应各食品40的方式配置，因此所有食品40被吸附口31吸附。藉此，更确实地把持多个食品40。

藉由臂部15将把持部30移动至后侧。藉此，把手构件33从缺口43a脱离，把持部30从保持具43离开。接着，把持部30藉由臂部15及腕部17而从作业台42被搬送至托盘41上。此时，以载置构件36成为水平的方式保持把持部30的姿势。据此，藉由与一对支持构件37一起以载置构件36支持多个食品40，来更确实地搬送。

如图5所示，在托盘41上使旋转构件35旋转。藉此，长度方向在上下方向延伸的支持构件37即旋转，而将方向改变成水平方向（在此实施形态中为左右方向）。位于一对支持构件37的开口部侧的食品40的四角形平面朝向下方。接着，以腕部17使把持部30下降，将食品40放入托盘41。

在解除来自吸附口31的吸附的同时，藉由调整构件38扩展一对支持构件37。藉此，食品40从把持部30离开，食品40容纳在托盘41。接着，以旋转构件35使支持构件37旋转，而通过腕部17及臂部15朝向上下方向使把持部30从托盘41往作业台42上的保持具43返回。

又，在使用多个（例如两个）把持部30的情形时，在作业台42配置有两个保持具43，在各保持具43设置有各把持部30。接着，对一方的把持部30供给规定数量的食品40，在一方的把持部30从作业台42搬送至托盘41的期间，接着对另一方的把持部30供给食品40。接着，在藉由一方的把持部30将食品40容纳在托盘41后，一方的把持部30被返回至作业台42上的保持具43时，一方的把持部30即从安装部19a离开，而安装另一方的安装部19a。藉此，由于通过两个把持部30交互进行食品40对把持部30的供给至对托盘41的容纳为止的一连串作业，因此能使作业流程时间缩短。

只要利用上述构成，把持部30，即能在藉由供给部20使多个食品40排列的方向在多个食品40的两侧把持多个食品40。例如，一对前述支持构件37，是缩小彼此的间隔来夹住把持多个食品40。又，支持构件37，通过吸附口31使食品40吸附于抵接面以夹住把持多个食品40。如此，即使是如饭团及三明治般易变形的食品40，也能藉由以支持构件37把持食品40来搬送，而在不变形的情形下将食品40容纳在托盘41。由此，能防止不合格品的增加，抑制作业效率降低。

安装部19a，将多个把持部30安装成可更换。藉此，能交替使用多个把持部30，谋求作业时间的缩短。

把持部30，还具有在与该多个食品40排列的方向正交的方向延伸且载置食品40的载置构件36。藉此，能更确实地把持及搬送多个食品40。

供给部20具有吸附食品40的吸附头23。藉由此吸附头23吸附食品40并供给至把持部30。因此，即使是容易变形的食品40，也能在不变形的情形下供给食品40。

又，食品40的外表面具有平行的一对三角形平面，以该三角形平面彼此接触的方式排列多个食品40并以一对支持构件37往上搬。藉此，能稳定地把持食品40，且提升在托盘41的食品40的收纳率，谋求作业效率的提升。

此外，虽上述实施形态中，把持部30具有调整构件38，但把持部30也可不具有调整构件38。此情形下，一对支持构件37彼此的间隔被保持在一定，而非由一对支持构件37夹持食品40。不过，由于在支持构件37的抵接面设有多个吸附口31，因此是通过此吸附口31的吸附来把持食品40。

又，虽在支持构件37设有吸附口31，但也可不在支持构件37设置吸附口31。此情形下，不以吸附口31吸附食品40。不过，一对支持构件37是藉由调整构件38缩小其彼此的间隔来夹住把持食品40。

再者，虽把持部30具有载置构件36，但把持部30也可不具有载置构件36。此情形下，在将食品40供给至把持部30的情形时，也可在作业台42上配置一对支持构件37，并将食品40载置于一对支持构件37间的作业台42上。

再者，藉由具备在梢端具有供给部20的第一臂13与在梢端具有把持部30的第二臂13的机器人11所构成。例如，也可供给部20通过安装部（未图示）而能拆装地安装在腕部17。供给部20藉由安装部安装在腕部17而设于臂13梢端。藉此，藉由使用例如能替换梢端的通用机器人11，而仅替换梢端即能进行食品的填装作业。

（实施形态2）

实施形态1的食品40的填装装置10具备多个把持部30。然而，把持部30的数量不限定于此，也可为一个。实施形态2的食品40的填装装置10如图6所示具备一个把持部30。

把持部30，把持藉由供给部20而排列的多个食品40，在带式输送器44的附近与托盘41之间移动。把持部30藉由安装部19a而安装在腕部17。此情形下，由于不需替换把持部30，因此也可不在左手部19设置安装部19a。

又，把持部30，也可每当食品40载置于该载置构件36时下降所载置的食品40的量。藉此，能使以吸附头23吸附的食品40的高度、与把持部30中载置食品40的位置（载置构件36的上面或载置于载置构件36的食品40的上面）的高度一致。因此，在以吸附头23吸附带式输送器44上的食品40后，使吸附头23上升至规定高度为止，在保持该高度的状态下使吸附头23往把持部30移动，而解除吸附。藉此，食品40被供给至把持部30。

根据上述构成，由于无须替换把持部30，因此无需安装部19a、保持具43及作业台42，能谋求食品40的填装装置10的小型化及简化。

此外，实施形态2也可与实施形态1同样地，把持部30不具有调整构件38。又，实施形态2也可与实施形态1同样地，在支持构件37不设置吸附口31。再者，实施形态2也可与实施形态1同样地，把持部30不具有载置构件36。此情形下，在将食品40供给至把持部30时也可使用作业台42。

（实施形态3）

实施形态2的食品40的填装装置10中，供给部20具有一个吸附头23。然而，吸附头23的数量不限定于此，也可为多个。实施形态3的食品40的填装装置10的供给部20如图7所示具备多个吸附头23及旋转体26。

旋转体26连接有多个吸附头23且以与排列多个食品40的方向平行的轴为中心旋转。例如，旋转体26具有轴部26a及4支直线部26b。轴部26a连接在腕部17，在上下方向延伸。轴部26a例如是圆柱形状且能在周方向旋转。

以轴部26a为中心，4支直线部26b呈放射线状地隔开均等间隔并往与轴部26a正交的方向延伸。在直线部26b的前方，通过伸缩构件26c设有吸附头23。吸附头23，是在与轴部26a平行的方向往下方延伸。各吸附头23通过第一配管24（图1）连接在真空产生装置25（图1）。伸缩构件26c，是在与轴部26a平行的方向延伸，使其长度伸缩。

此情形下，在将食品40从带式输送器44供给至把持部30时，带式输送器44上的伸缩构件26c延伸而吸附头23下降，在吸附带式输送器44上的食品40后，伸缩构件26c缩短而吸附头23上升。接着，以轴部26a为中心使旋转体26旋转，另一吸附头23移动至带式输送器44上。关于此处，也进行伸缩构件26c的伸长、吸附头23的吸附、伸缩构件26c的缩短、以及旋转体26的旋转的一连串作业。接着，在所有吸附头23吸附食品40后，使吸附头23往把持部30移动。

解除吸附头23的吸附，将食品40载置于把持部30的载置构件36上。接着，以轴部26a为中心使旋转体26旋转，解除另一吸附头23的吸附。反复此吸附解除及旋转体26的旋转的一连串作业，将所有食品40往把持部30供给。

此时，把持部30，也可每当食品40载置于该载置构件36时下降所载置的食品40的量。藉此，能使以吸附头23吸附的食品40的高度、与把持部30中载置食品40的位置（载置构件36的上面或载置于载置构件36的食品40的上面）的高度一致。

根据上述构成，供给部20进一步具有连接有多个吸附头23且以与排列多个食品40的方向平行的轴为中心旋转的旋转体26。藉此，由于能将例如4次的带式输送器44与把持部30间的往返移动减少至1次，因此能谋求作业效率的提升。

此外，实施形态1的食品40的填装装置10中，也可进一步具备多个吸附头23及旋转体26。藉此，能谋求作业效率的更加提升。

又，实施形态3也可与实施形态1同样地，把持部30不具有调整构件38。又，实施形态3也可与实施形态1同样地，在支持构件37不设置吸附口31。再者，实施形态3也可与实施形态1同样地，把持部30不具有载置构件36。此情形下，在将食品40供给至把持部30时也可使用作业台42。

（其他实施形态）

上述实施形态中，虽在供给部20使用了吸附头23，但只要是能将食品40供给至作业台42等的物，则不限定于此。例如，供给部20也可为l字形状的板构件。此情形下，也可以l字形状的板构件将食品40捞起并供给至把持部30。

对于本领域技术人员而言，应可从上述说明清楚了解本发明的诸多改良或其他实施形态。由此，上述说明应仅作为例示解释，即以对本领域技术人员教示执行本发明的最佳形态的目的所提供。在不脱离本发明精神的情形下，能实质变更其构造及／或功能的详细。

工业应用性：

本发明，作为能抑制作业效率降低的食品填装装置等而有用。

符号说明：

10：填装装置

11：机器人

13：臂

19a：安装部

20：供给部

23：吸附头

26：旋转体

30：把持部

31：吸附口

32：第二配管

36：载置构件

37：支持构件

40：食品。