JP2018164958A - 柔軟シート展開装置 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献2には、変形性薄物の縁の厚肉部分(例えば、折り返し部分など)を2つのハンド部で把持させて、2つのハンド部をスライドさせながら相対的に離間させて変形性薄物を展開する展開装置が開示されている。
特許文献2の展開装置は、変形性薄物の縁に形成された厚肉部分を2つのハンド部で把持しながらスライド展開するため、変形性薄物がハンド部から落ちることはないが、厚肉部分を有しない変形性薄物を展開することはできない。
本発明は、汎用性の高い柔軟シート展開装置を提供することを目的としている。
ここで「前記一対の挟持体に挟持された柔軟シートに与える外力の向きに応じて、前記柔軟シートの挟持部分に反作用として働く抵抗力が異方性を示す」とは、一対の挟持体に挟持された柔軟シートに対して外力を加えたときに柔軟シートの挟持部分に反作用として働く抵抗力が、外力の方向によって異なることをいう。
ここで「前記第1ハンドと前記第2ハンドとを相対的に離間させたとき、前記柔軟シートの挟持部分に、前記第2ハンドから見た前記第1ハンドの相対的な移動方向に対して垂直な力が働く」とは、前記第1ハンドと前記第2ハンドとを相対的に離間させたとき、柔軟シートの挟持部分に働く外力と、柔軟シートの挟持部分に働く抵抗力との合力が、前記移動方向に対して垂直な成分を有していることをいう。
本発明の柔軟シート展開装置が対象とする柔軟シートとしては、布地や、フィルム、紙、シートなどのほかに、シート状の生体組織や人工皮膚などが挙げられる。また柔軟シートの形状としては、矩形、特に、長方形または正方形が好ましいが、特に限定されない。
特に、柔軟シートを吊り下げて第1ハンドを水平に移動させる場合、挟持部分に働く抵抗力を柔軟シートの重力に対抗できるように所定値とすることにより、柔軟シートの挟持部分に鉛直上向き方向の力を与えることができ、柔軟シートを第2ハンドから落とすことなく展開することができる。
ピンチローラの場合、挟持部分に反作用として働く抵抗力の最大値と最小値との差を大きくできるため、挟持部分に働く前記移動方向に対する垂直な力を大きくすることができる。
前記挟持体がピンチローラであって、前記抵抗力の最大値を示す方向が前記ピンチローラの軸と平行であるものが好ましい。
このように挟持部分に働く抵抗力を制御することにより、前記挟持部分に働く前記移動方向に対して垂直な力を制御することができる。
前記挟持部分に働く抵抗力を制御する第2の手段としては、前記抵抗力の最大値を示す向きの可変制御が挙げられる。ここで抵抗力の最大値を示す向きとは、「柔軟シートを展開した仮想平面上における向き」をいう。
前記挟持部分に働く抵抗力を制御する第3の手段としては、ピンチローラの回転摩擦力の加減制御が挙げられる。
図1aは柔軟シート展開装置1の第1ハンドH1と第2ハンドH2とで柔軟シートSを把持した直後の状態を示しており、図1bは柔軟シート展開装置1の第1ハンドH1を第2ハンドH2から離間するように移動させ、柔軟シートSを展開している状態を示す。
第1ハンドH1は、第1ロボット10(マニピュレータ)のエンドエフェクタとして取り付けられている。
この一対のピンチローラH2aに挟持された柔軟シートSに外力を加えたとき、柔軟シートSの直線状の挟持部分Pには、反作用として、図2bのような、ピンチローラH2aの軸と垂直な方向の抵抗力(ローラの回転摩擦力)f1と、ピンチローラH2aの軸と平行な方向の抵抗力(摩擦力)f2が働く。つまり、挟持された柔軟シートに与える外力の向きに応じて柔軟シートSの直線状の挟持部分Pに反作用として働く抵抗力が異方性を示す。詳しくは、第1方向D1の抵抗力f1(以下、第1抵抗力f1という)が最小値を示し、第2方向D2の抵抗力f2(以下、第2抵抗力f2という)が最大値を示す。つまり、抵抗力の最大値を示す方向と、抵抗力の最小値を示す方向とが垂直の関係にある。
なお、一対のピンチローラH2aは、図1に示すように、ピンチローラの軸と平行である第2方向D2が、後述する第2ハンドH2の移動方向M(図1では水平)に対して角度αで傾くように柔軟シートSを挟持する。
第2ハンドH2も、第1ハンドH1と同様に、第2ロボット20(マニピュレータ)のエンドエフェクタとして取り付けられている。
第1に、図1aに示すように、第1ハンドH1で柔軟シートSのコーナー部C近辺を把持させ、第2ハンドH2で第1ハンドH1近辺の柔軟シートSの縁部Eを、第2ハンドH2のピンチローラH2aの軸(柔軟シートSの直線状の挟持部分P)が鉛直線に対して傾くようにして挟持させる。そして、その状態で柔軟シートSを吊り下げる。このとき、柔軟シートSの縁部Eが略水平となるように第1ハンドH1と第2ハンドH2とを実質的に同じ高さとする。なお、柔軟シートSは、第1ハンドH1で運んできてもよく、他のロボット等から受けてもよい。また吊り下げた状態で第1ハンドH1および/または第2ハンドH2は柔軟シートSを挟持してもよい。
そのため、合力F1の第1方向成分F1aから第1抵抗力f1を差し引いた力V1と、合力F1の第2方向成分F1bから第2抵抗力f2を差し引いた力V2が残る。
ここで力V1の鉛直上向き成分V1aの方が力V2の鉛直下向き成分V2aより大きいため、柔軟シートSは上昇する。なお、図2dの合力Vは、挟持部分Pの引っ張られる方向を示している。
よって、柔軟シートSは、第1ハンドH1に引っ張られる距離に応じて上昇しながら展開される。
なお、第1ハンドH1で柔軟シートSを引っ張ることにより、柔軟シートS自体が延びたり、若干ねじれたりするため、第1ハンドH1の移動距離は柔軟シートSの挟持部分Pの移動距離より大きくなり、その方向も若干異なる。
よって、柔軟シートSに働く抵抗力を制御する手段を備えた柔軟シート展開装置は、柔軟シートSの位置(高さ)を制御しながら柔軟シートSを展開することができる。このような手段を備えた柔軟シート展開装置は、柔軟シートSの縁部Eの高さを一定に保ちながら柔軟シートSを展開するのに好ましく、特に、柔軟シートSの縁部Eの高さを一定に、かつ、縁部Eを水平に保ちながら柔軟シートSを展開するのに好ましい。
このように柔軟シートSの高さを一定にして展開することができるため、展開後における第1ハンドH1と第2ハンドH2の把持位置を一定にすることができる。この場合、柔軟シートSを展開した後の作業、例えば、柔軟シートの搬送、積み重ね、折り畳み、収納などが煩雑にならない。
柔軟シートにかかる抵抗力を制御する第2の手段として、図3cに示すように、柔軟シートSの挟持部分に働く抵抗力の最大値を示す向き(D2)を可変させてもよい。この実施形態では、第2ハンドH2を、柔軟シートSを展開した仮想平面上で回転自在とし、第2抵抗力の向きを可変としている。例えば、第2ロボット20によって、第2ハンドH2の基部Bを中心に仮想平面上で回転させている。しかし、その方法は、特に限定されない。このように柔軟シートSの挟持部分Pに働く第1抵抗力f1および第2抵抗力f2の方向を変えることにより、柔軟シートSの挟持部分に働く鉛直方向の力を制御することができる。
第1に、一方の第2ハンドH2で柔軟シートSの縁部Eを把持させ、他方の第2ハンドH2で一報の第2ハンドH2近辺の柔軟シートSの縁部Eを挟持させる。このとき、それぞれ第2ハンドH2のピンチローラH2aの軸(柔軟シートSの直線状の挟持部分P)が鉛直線に対して傾くようにして挟持させる。なお、2本の第2ハンドH2は相対するため、その傾きも逆となる。そして、その状態で柔軟シートSを吊り下げる。このとき、柔軟シートSの縁部Eが略水平となるように両第2ハンドH2を実質的に同じ高さとする。
第2に、両第2ハンドH2で柔軟シートSを把持した状態で、両方の第2ハンドH2を、互いに離れるように水平方向(M1、M2方向)に移動させて、柔軟シートSを展開する。
これまでの全ての実施形態において、第2ハンドの一対の挟持体として、軸方向に伸びる長いピンチローラを挙げたが、ピンチローラは長くなくてもよい。また、複数のリングローラを同軸上に並べてもよい。またローラではなく、一対のロッドとしてもよい。一対のロッドとする場合、図2bの抵抗力f1は、ロッドと柔軟シートSとの摩擦力となる。さらに、挟持体は、展開する柔軟シートに応じてその表面の材質を変えたり、その表面に凹凸を設けたりして、柔軟シートに反作用として働く摩擦力を変えてもよい。
さらに、ピンチローラH2aは、図5の柔軟シート展開装置1cに示すように、ローラの表面にピンチローラの軸に対して傾いた環状の突条Tまたは螺旋条を有していてもよい。この場合、柔軟シートSの挟持部分に働く抵抗力の最大値を示す方向は、ピンチローラH2aの軸ではなく、突条の向きに対して垂直な方向となる。なお、柔軟シート展開装置1cの他の構成は、図1の柔軟シート展開装置1と実質的に同じであり、第1ハンドH1と、第2ハンドH2の第2エアチャックH2bと、第1ロボット10と、第2ロボット20とを有する。
また本発明の柔軟シート展開装置は、柔軟シートを吊り下げながら展開することに好ましく用いられるが、水平に寝かせた柔軟シートに用いてもよい。
いずれの場合も、図6のように、第1ハンドH1の移動に伴い柔軟シートSは縁部Eが上昇した。それぞれの実験において、柔軟シートSの仮想回転の中心を求め、その中心の周りにどれくらい回転したかを次の表1に示す。
この実験から柔軟シートの挟持部分の反作用として働く抵抗力、例えば、抵抗力の角度、抵抗力の大きさを適宜調整することにより、柔軟シートを2つのハンドで把持した状態のまま、シートの移動方向を重力に抗して制御しつつ展開できることがわかった。
P 直線状の挟持部分
C コーナー部
E 縁部
H1 第1ハンド
H1a フィンガ部
H1b 第1エアチャック
H2 第2ハンド
H2a ピンチローラ
H2b 第2エアチャック
T 突条
1、1b、1c 展開装置
10 第1ロボット
20 第2ロボット
30 センサ
50 制御装置
Claims (9)
- 柔軟シートを把持する第1ハンドと、
前記柔軟シートを把持する第2ハンドと、
前記第1ハンドと前記第2ハンドとを相対的に離間させる離間手段とを有し、
前記第2ハンドは前記柔軟シートを挟持する一対の挟持体を備え、
前記一対の挟持体に挟持された前記柔軟シートに与える外力の向きに応じて、前記柔軟シートの挟持部分に反作用として働く抵抗力が異方性を示し、
前記第1ハンドと前記第2ハンドとを相対的に離間させたとき、前記柔軟シートの挟持部分に、前記第2ハンドから見た前記第1ハンドの相対的な移動方向に対して垂直な力が働くように構成されている、
柔軟シート展開装置。 - 前記挟持体がピンチローラであり、
前記抵抗力の最大値を示す方向が前記移動方向に対して傾いている、
請求項1記載の柔軟シート展開装置。 - 前記抵抗力の最大値を示す方向が、前記ピンチローラの軸と平行である、
請求項2記載の柔軟シート展開装置。 - 前記柔軟シートの挟持部分に働く抵抗力を制御する手段を有している、
請求項1〜3いずれか記載の柔軟シート展開装置。 - 前記抵抗力を制御する手段は、前記一対の挟持体のピンチ圧の可変である、
請求項4記載の柔軟シート展開装置。 - 前記抵抗力を制御する手段は、前記抵抗力の最大値を示す向きの可変である、
請求項4記載の柔軟シート展開装置。 - 前記抵抗力を制御する手段は、前記ピンチローラの回転摩擦力の可変である、
請求項4記載の柔軟シート展開装置。 - 前記柔軟シートの位置を認識する位置認識手段を有する、
請求項4から7いずれか記載の柔軟シート展開装置。 - 前記第1ハンドが第2ハンドである、
請求項1から8いずれか記載の柔軟シート展開装置。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2020110874A (ja) * | 2019-01-11 | 2020-07-27 | 倉敷紡績株式会社 | 柔軟物の積み重ね方法、衣服の折り畳みおよび積み重ね方法、ならびにロボットシステム |
EP4230357A1 (en) * | 2022-02-21 | 2023-08-23 | sewts GmbH | Machine for handling a limp material, in particular textile articles |
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JPH08151025A (ja) * | 1994-11-29 | 1996-06-11 | Hakko Shokai:Kk | タオル自動投入機 |
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2017
- 2017-03-28 JP JP2017062278A patent/JP6829129B2/ja active Active
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WO2023156597A1 (en) * | 2022-02-21 | 2023-08-24 | Sewts Gmbh | Machine for handling a limp material, in particular textile articles |
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