JP7411438B2 - 紐結び装置 - Google Patents

Description

本発明は、ワークに対して蝶結びを自動で施すことが可能な紐結び装置に関する。本明細書における蝶結びとは、特段の断りがない限り横結び（本結び）のことを言うものとする。

従来、商品を包装するためだけではなく、装飾により商品の価値を高めるため、あるいは、顧客の満足度を高めるために、包装した商品に蝶結びで紐結びを行うことが行われている。しかしながら、多量の商品に対して人手で蝶結びを行う場合、紐の締結作業を繰り返し行うことにより作業者の手が擦れて荒れてしまうという問題や、蝶結びに時間がかかるため多量の商品に蝶結びを行うことができないという問題が存在するため、蝶結びを自動で行うことができる紐結びロボットや紐掛け結び装置が開発されている（たとえば特許文献１，２参照）。

実用新案登録番号第２５１７６８１号公報 特開平０５－０８５５０６号公報

しかしながら、特許文献１では、複雑な動作が必要な蝶結びを行うために特殊なクランプが多数（６個）必要となるという問題があった。また、特許文献２でも、蝶結びを行うために専用のフィンガー部を作製する必要があり、市販の装置を用いて蝶結びを行うことができないという問題があった。

一方、近年、産業ロボットの進化により、多彩な動作が可能なロボットアームが広く市販されている。しかしながら、ロボットアームを用いた蝶結びの紐結び装置は存在せず、どのようにロボットアームを用いることで蝶結びを行うことができるかの知見もなかった。そのような状況において、ロボットアームを用いてワークに蝶結びを行うため鋭意研究を行ったところ、人手で行う一般的な蝶結びをロボットアームにさせた場合では、ロボットハンドの大きさが蝶結びの輪の大きさに影響を与えてしまい、ロボットハンドを小さく複雑にする必要があることがわかった。しかしながら、ロボットハンドを小さく複雑にした場合、強度不足の問題や紐の受渡動作が不安定となるという問題が生じてしまう。

本発明は、このような問題を解決するものであり、人手で行う一般的な蝶結びの方法ではなく、ロボットアームの構造および動作に適した蝶結び方法により、ワークに対して蝶結びを適切に施すことが可能な紐結び装置を提供することを目的とする。

発明者は、鋭意研究の結果、ロボットアームにより蝶結びを行う場合において、ワークに紐掛けを行った後に、第１の輪、第２の輪および結び目を有する蝶結びを行う場合に、（１）蝶結び完成時に結び目となる暫定輪の内側から、第２の輪となる紐部を引き出すことで蝶結びが行えること、（２）暫定輪の内側から第２の輪となる紐部を引き出す際に、紐体をリールにより巻き戻すことで結び目や第２の輪の大きさを調整することができることを見出し、本願発明を完成させた。
本発明に係る紐結び装置は、ワークに対して、紐掛けを行った後に、第１の輪、第２の輪および結び目を有する蝶結びを自動で施す紐結び装置であって、第１ロボットアームと、第２ロボットアームと、紐体が巻回されており、回転することで巻回された紐体の引き出し、および、巻き取りが可能なリールと、前記リールから引き出された紐体の端部を把持可能なクランプと、前記第１ロボットアーム、前記第２ロボットアーム、前記リールおよび前記クランプの動作を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記リールから引き出した紐体を前記第１ロボットアームに把持させ、前記第１ロボットアームのハンド部で把持した紐体を前記第２ロボットアームのハンド部の周りを周回させることで、前記第１の輪および暫定輪を形成する動作、および前記クランプで前記紐体の端部を把持し、前記第１ロボットアームで前記第１の輪を把持した状態で、前記第２ロボットアームのハンド部により、前記第２の輪となる紐体の紐部を前記暫定輪の内側を通して引き出し、前記第２の輪を形成することで、前記ワークに対して蝶結びを施す動作を制御する。
上記紐結び装置において、前記制御部は、前記第１ロボットアームおよび前記第２ロボットアームにより、前記第２ロボットアームのハンド部に紐体を巻き付けることで前記暫定輪を形成し、前記ハンド部に紐体が巻き付いた状態で前記ハンド部に前記第２の輪となる紐部を掴み引き上げさせことで、前記第２の輪となる紐部を前記暫定輪の内側を通過して引き出させるように構成することができる。
上記紐結び装置において、前記第２ロボットアームのハンド部は手首が回転可能であり、前記制御部は、前記第２ロボットアームの手首を回転させることで、前記ハンド部に巻き付いている前記暫定輪を緩めることができ、前記第２の輪となる紐部が前記暫定輪の内側を通過することを容易とすることができるように構成することができる。
上記紐結び装置において、前記第２の輪となる紐部が前記暫定輪の内側を通して引き出されることで、前記引き出された紐部が前記第２の輪を形成し、前記暫定輪が前記結び目を形成するように構成することができる。
上記紐結び装置において、前記制御部は、前記第２ロボットアームに前記リール側の紐部を用いて前記暫定輪を形成させ、前記第２の輪となる紐部を前記暫定輪の内側を通して引き出す際または後に、前記リールに紐体を巻き取るように回転させることで、蝶結び完成時における前記第１の輪および前記第２の輪の大きさを調整するように構成することができる。
上記紐結び装置において、前記第２ロボットアームのハンド部は、側面に隙間を有し、水平方向に駆動することで、紐を前記側面の隙間に差し込み、把持することが可能であるように構成することができる。

本発明によれば、ロボットアームを用いてワークに対して蝶結びを適切に施すことができる。

本実施形態に係る紐結び装置の平面図である。 本実施形態に係る紐結び装置の斜視図である。 本実施形態に係る紐結び装置の構成図である。 本実施形態に係る第１スライド部の拡大斜視図である。 本実施形態に係る第２スライド部の拡大斜視図である。 本実施形態に係る台座部およびクランプ部の拡大斜視図である。 本実施形態に係る第１ロボットアームの拡大斜視図である。 本実施形態に係る第２ロボットアームの拡大斜視図である。 本実施形態に係る蝶結び動作を説明するための図である（その１）。 本実施形態に係る蝶結び動作を説明するための図である（その２）。 本実施形態に係る蝶結び動作を説明するための図である（その３）。 本実施形態に係る蝶結び動作を説明するための図である（その４）。 本実施形態に係る蝶結び動作を説明するための図である（その５）。 本実施形態に係る蝶結び動作を説明するための図である（その６）。 本実施形態に係る蝶結び動作を説明するための図である（その７）。 本実施形態に係る蝶結び動作を説明するための図である（その８）。 本実施形態に係る蝶結び動作により蝶結びが施されたワークを示す図である。

以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係る紐結び装置１の平面図であり、図２は、本実施形態に係る紐結び装置２の斜視図である。また、図３は、本実施形態に係る紐結び装置１の構成を示す構成図である。本実施形態に係る紐結び装置１は、紐結びの対象となるワーク（対象物）Ｗに蝶結びを自動で施す装置であり、ワークＷに対して十字掛けを行った後に、図１７に示すように、第１の輪ＣＦ１、第２の輪ＣＦ２、および結び目ＢＦからなる蝶結びを施す。なお、以下においては、ワークＷとして直方体の箱を例示して説明するが、ワークＷは直方体に限定されるものではなく、立方体はもちろんのこと、円柱体などにも適用することができる。また、本実施形態では、十字掛けを行った後に蝶結びを行う構成を例示するが、この構成に限定されず、たとえば一文字掛けなどの紐かけを行った後に蝶結びを行う構成を例示する。

図１～３に示すように、本実施形態に係る紐結び装置１は、制御部１０と、第１スライド部２０と、第２スライド部３０と、台座部４０と、クランプ部５０と、第１ロボットアーム６０と、第２ロボットアーム７０と、操作部８０とを有する。

制御部１０は、記憶部および処理部を有し、記憶部に、本実施形態に係る紐結び処理を実行するためのプログラムを記憶している。制御部１０は、自動で、または、操作部８０からの指示に基づいて、記憶部に記憶したプログラムを処理部で実行することで、本実施形態に係る紐結び処理において、第１スライド部２０、第２スライド部３０、台座部４０、クランプ部５０、第１ロボットアーム６０、および第２ロボットアーム７０の動作を制御する。

図４は、本実施形態に係る第１スライド部２０の拡大斜視図である。図４に示すように、第１スライド部２０は、リボンを引き出し可能なリール２１と、リール２１をＸ軸方向に駆動するＸ軸駆動部２２と、リール２１をＺ軸方向に駆動するＺ軸駆動部２３とを有する。このように、第１スライド部２０は、Ｘ軸方向およびＺ軸方向に自在にリール２１を移動させることができるため、たとえば、リール２１が駆動するＸＺ平面上にワークＷを配置し（クランプ部５０でワークＷを保持し）、リボンの端部を第２スライド部３０に把持させた状態（後述する図９に示す状態）から、リール２１を駆動させてワークＷの周囲を周回させることで、ワークＷにリボンを巻き付けることができる。また、本実施形態においては、リール２１を回転させるモーター２６を有し、制御部１０は、モーター２６の回転を制御することで、リボンが巻回されたリール２１のリボンの引き出し、および、巻き戻し動作を制御することができる。

また、第１スライド部２０は、図４に示すように、リボンを把持可能な把持部２４およびリボンを切断するための切断部２５を有している。把持部２４によりリボンの端部を把持した状態で、第２スライド部３０の位置までＸ軸負方向に駆動することで、把持部２４で把持したリボンを第２スライド部３０の把持部３１に受け渡すことができる。また、蝶結びが完了した後は、リボンを把持部２４で把持した状態のまま切断部２５で切断することで、リボンの端部を把持部２４が把持する状態に戻すことができる。また、第１スライド部２０は、ガイドベース２７を有している。ガイドベース２７は、ワークＷにリボンを紐掛けする際に、ワークＷを下方向（Ｚ軸負方向）に引き込む力を受けるとともに、ワークＷがＹ軸方向にずれないようにガイドする機能を有する。また、ガイドベース２７は、リール２１とは独立にＹ軸方向に駆動可能となっており、旋回部５３によりワークＷの向きが９０°回転した場合でも（ワークＷのＹ軸方向における長さが変わる場合でも）、ワークＷのＹ軸方向へのずれを抑制することができる。

図５（Ａ）は、本実施形態に係る第２スライド部３０の拡大斜視図である。図５（Ａ）に示すように、第２スライド部３０は、リボンを把持する把持部３１と、把持部３１をＹ軸方向に駆動させるＹ軸駆動部３２と、把持部３１をＺ軸方向に駆動させるＺ軸駆動部３３とを有する。把持部３１は、図５（Ｂ）に示すように、２つの爪部３１１，３１２を有し、当該爪部３１１，３１２の距離を調整することで、爪部３１１，３１２でリボンを把持し、また、把持しているリボンを開放することが可能となっている。また、本実施形態において、把持部３１は、Ｙ軸駆動部３２によりＹ軸方向に移動することができ、Ｚ軸駆動部３３によりＺ軸方向に移動することができる。これにより、リール２１に巻くリボンのＹ軸方向における位置を調整することや、把持部３１からリボンを受け取ることが可能となる。

台座部４０は、クランプ部５０の支持台５２とともに、紐掛け前においてワークＷを載置するための台座となる。ここで、図６（Ａ）は、本実施形態に係る台座部４０およびクランプ部５０を示す拡大斜視図であり、図６（Ｂ）は、本実施形態に係るクランプ５５の拡大斜視図である。台座部４０は、図６（Ａ）に示すように、台座４１とシリンダ４２とを有し、シリンダ４２を伸縮させることで台座４１が昇降可能となっている。具体的には、台座部４０は、少なくとも台座４１をクランプ部５０の支持台５２と同じ高さ位置まで上昇させることができるとともに、支持台５２と台座４１との高さ方向における距離が第１スライド部２０のリール２１の高さよりも大きくなる位置まで、台座４１を下降させることができる（図６（Ａ）のＺ１方向に駆動することができる）。これにより、台座部４０は、紐掛け処理が開始される前は、台座４１を支持台５２と同じ高さ位置まで上昇させることで、台座４１と支持台５２とでワークＷを支持することができ、紐掛け処理が開始すると、支持台５２から台座４１までの高さ方向における距離がリール２１の高さ以上となる位置まで台座４１を下降させることで、リール２１に台座４１と支持台５２との間を通過させることができ、ワークＷの下側にリボンを通すことが可能となる。

また、クランプ部５０は、図６（Ａ）に示すように、押さえ部５１、支持台５２、旋回部５３、第１駆動部５４、クランプ５５、および第２駆動部５６を有する。支持台５２は、上述したように、ワークＷを支持するための台である。ワークＷは、紐結び処理の始めに支持台５２と台座部４０の台座４１との上に置かれるが、ワークＷの下面全体が支持台５２と台座４１の上に載っていると、ワークＷの下側にリボンを巻き付けることができない。そのため、本実施形態では、ワークＷ下側へのリボンの巻き付けを邪魔しないように、台座４１が下降してリボンの巻き付けから回避するとともに、支持台５２が山型に形成されており、支持台５２で支持していないワークＷの下面に対してリボンの巻き付けが行われる。

また、支持台５２はワークＷの一部を支持するだけであるため、支持台５２だけではワークＷをしっかりと保持できない場合がある。そのため、本実施形態では、押さえ部５１をＺ軸方向に駆動する第２駆動部５６を備え、第２駆動部５６により押さえ部５１を下降させて、支持台５２と押さえ部５１とでワークＷを安定して保持することが可能となっている。さらに、本実施形態では、第１駆動部５４によりクランプ５５が進退可能となっている。クランプ５５は、図６（Ｂ）に示すように、先端回動部５５１を有しており、先端回動部５５１が軸５５２を中心に回転することで、先端回動部５５１によりリボンを掴むことが可能となっている（後述する図１１参照）。また、ワークＷの高さに応じて押さえ部５１の高さ位置を調整し、また、ワークＷの平面面積に応じて押さえ部５１と支持台５２とでワークＷを挟む位置を調整することで、本実施形態に係る紐結び装置１では、種々のサイズのワークＷに対応することができる。

さらに、クランプ部５０は、旋回部５３を有し、押さえ部５１、支持台５２、第１駆動部５４、クランプ５５、および第２駆動部５６を同時に旋回させることができる。特に、押さえ部５１と支持台５２とでワークＷを保持した状態で旋回することで、たとえば図９および図１０に示すように、ワークＷの向きを変えることが可能となっている。

図７（Ａ）は、本実施形態に係る第１ロボットアーム６０の拡大斜視図であり、図７（Ｂ）は第１ロボットアーム６０の第１ハンド部６２の拡大斜視図である。図７（Ａ）に示すように、第１ロボットアーム６０は、第１アーム部６１と、第１ハンド部６２とを有する。第１アーム部６１の制御軸は、特に限定されないが、たとえば５軸または６軸とすることができる。また、図７（Ｂ）に示すように、第１ハンド部６２は、第１爪部６２１と、第２爪部６２２とを有する。第１爪部６２１は第２爪部６２２との距離が調整可能となっており、第１爪部６２１を第２爪部６２２側に向けて駆動することで、または、第１爪部６２１を第２爪部６２２から離れるように駆動することで、第１ハンド部６２でリボンを保持および開放することができる。

また、図８（Ａ）は、本実施形態に係る第２ロボットアーム７０の拡大斜視図であり、図８（Ｂ）は第２ロボットアーム７０の第２ハンド部７２の拡大斜視図である。図８（Ａ）に示すように、第２ロボットアーム７０は、第２アーム部７１と、第２ハンド部７２とを有する。第２アーム部７１の制御軸も、特に限定されないが、たとえば５軸または６軸とすることができる。ままた、図８（Ｂ）に示すように、第２ハンド部７２は、第１爪部７２１と、第２爪部７２２とを有する。第２ハンド部７２において、第１爪部７２１と第２爪部７２２との間（第２ハンド部７２の側面）には隙間Ｇがあるが、第１爪部７２１は第２爪部７２２側に向けて駆動可能とっており、第１爪部７２１と第２爪部７２２との間の隙間Ｇにリボンを差し込んだ状態で、第１爪部７２１を第２爪部７２２側に向けて駆動させることで、第２ハンド部７２でもリボンを保持および開放することが可能となっている。また、第２ハンド部７２は、図８（Ｂ）に示すように、第２ハンド部７２を手首部分で回転させるための回転部７２３を有する。

操作部８０は、ユーザによる指示を入力するための装置であり、紐結び装置１による紐結び処理を開始または停止するためのボタンなどが配置されている。操作部８０により入力されたユーザの指示は、制御部１０へと送信され、制御部１０により、各装置の動作が制御される。

次に、図９～図１６に基づいて、本実施形態に係る紐結び装置１の蝶結び動作について説明する。なお、本実施形態に係る蝶結び動作は、図６（Ａ）に示すように、台座部４０の台座４１がクランプ部５０の支持台５２と同じ高さ位置まで上昇しており、台座４１と支持台５２との上にワークＷが配置された状態から開始される。なお、以下に説明する紐結び装置１の動作は、制御部１０により制御される。

＜十字結びの実施＞
まず、クランプ部５０の第２駆動部５６により、押さえ部５１がＺ軸方向に下降し、ワークＷを上から押さえ付ける。これにより、クランプ部５０は、支持台５２と押さえ部５１とでワークＷを安定して保持することができる。次いで、クランプ部５０の第１駆動部５４により、図９に示すように、クランプ５５が進出する（図９に示す例では、クランプ５５が第１スライド部２０に向けて突出する。）。また、台座部４０のシリンダ４２が収縮し台座４１が下降し、図９に示すように、台座４１と支持台５２との間にリール２１が通過可能なスペースが確保される。

次に、第１スライド部２０がＸ軸負方向（図９に示すＸ１方向）に駆動し、第１スライド部２０の把持部２４で把持したリボンの端部Ｒ１を、第２スライド部３０の把持部３１に受け渡し、把持部３１によりリボンが把持される。その後、第１スライド部２０がＸ軸正方向に駆動することで、図９に示すにように、リボンがワークＷの上部に延在した状態となる。

図９に示す状態から、リール２１がリボンを引き出しながらＸ軸負方向（図９のＸ１方向）に駆動し、ワークＷの下側（ワークＷと台座４１との間）を通過する。これにより、ワークＷの下側にリボンが巻かれる。さらに、リール２１は、図９に示すワークＷの左側の位置においてＺ軸正方向（図９のＺ２方向）に駆動し、ワークＷの上側まで上昇した後、Ｘ軸正方向に駆動する。このように、リール２１がＸＺ平面上においてワークＷの周囲を周回することで、リボンをワークＷに巻き付けることができる。なお、この際、第２スライド部３０のＹ軸駆動部３２は、把持部３１をリボン幅分だけＹ軸負方向に駆動させることで、ワークＷの下側を周回したリボンが、把持部３１で把持するリボンよりもリボン幅分だけＹ軸正方向側（図９の奥側）となるようにする。

そして、図１０に示すように、クランプ部５０が旋回部５３により旋回し、ワークＷを反時計回りに約９０°回転させる。なお、リボンをワークＷに巻き付ける際に、第２スライド部３０のＹ軸駆動部３２は把持部３１をリボン幅分だけＹ軸負方向に駆動させたことで、ワークＷの下側を周回したリボンが、把持部３１で把持するリボンよりもＹ軸正方向側となっている。そのため、ワークＷを反時計回りに約９０°回転させることで、図１０に示すように、ワークＷに巻かれているリボンを交差することができる。また、図１０に示すように、リボンを交差させた際に、クランプ部５０のクランプ５５は、ワークＷとリボンとの間に挿入された状態となる。その後、リール２１がＺ軸負方向（図１０のＺ２方向）に駆動し、次いで、Ｘ軸負方向に駆動してワークＷの下側（ワークＷと台座４１との間）を通過し、図１０に示すワークＷ左側の位置においてワークＷの上側まで上昇した後に、ワークＷの上側をＸ軸正方向に駆動することで、図１０に示すように、ワークＷにリボンを十字掛けすることができる。また、リボンの十字掛けが完了したタイミングで、制御部１０は、クランプ５５の先端回動部５５１を回転して直立させる。

＜蝶結びの実施＞
さらに、本実施形態では、クランプ部５０をさらに反時計回りに約４５°回転させて、ワークＷを斜めに配置し、図１１に示す状態とする。そして、クランプ５５の先端回動部５５１を回転して倒すとともに、把持部３１において把持するリボンの端部ＲＴ１を開放することで、クランプ５５がリボンの端部ＲＴ１を挟み保持する。そして、クランプ５５がリボンの端部ＲＴ１を挟んだ状態で、クランプ５５を後退させることでリボンの端部ＲＴ１が十字結びの交差部ＣＲ１よりもクランプ部５０側へと引き出される。

次に、クランプ部５０が時計回りに約１８０°回転し、図１２に示す位置まで駆動する。次いで、第１ロボットアーム６０と第２ロボットアーム７０とが動作し、図１２に示すように、第１ロボットアーム６０の第１ハンド部６２が、リール２１側のリボンの端部ＲＴ２を把持する。また、第２ロボットアーム７０の第２ハンド部７２は、リボンの端部ＲＴ２を下側から上側に向けて支持する。

その後、第１ロボットアーム６０は、図１３に示すように、第２ハンド部７２の周りをリボンが周回するように、リボンの端部ＲＴ２を第２ハンド部７２の下側まで引き出す。これにより、第２ハンド部７２の周りを周回するように暫定輪ＴＣが形成される。次いで、図１４に示すように、第２ハンド部７２の爪部７２１，７２２が下方向（図１４のＺ３方向）を向くように、第２ロボットアーム７０の第２アーム部７１が駆動する。この動作により、第１ロボットアーム６０の第１ハンド部６２が把持するリボンの端部ＲＴ２は、蝶結びにおける第１の輪ＣＦ１として形成される。また、第１の輪ＣＦ１と、第２ハンド部７２の周囲に巻き付けられている暫定輪ＴＣとが交差して、蝶結びにおいて結び目ＢＦとなる交差部ＣＲ２が形成される。

次に、第２ロボットアーム７０の第２ハンド部７２は、Ｚ軸負方向（図１４のＺ３方向）に駆動しながら、第２ハンド部７２の回転部７２３を回転させて、第２ハンド部７２に巻き付けているリボンを緩める。そして、第２ロボットアーム７０は、第２ハンド部７２の第１爪部７２１と第２爪部７２２との間の隙間Ｇにリボンの端部Ｒ１を差し込むように動作する。第２ハンド部７２の第１爪部７２１と第２爪部７２２との間の隙間Ｇにリボンの端部Ｒ１が差し込まれると、第２ロボットアーム７０は、第１爪部７２１を第２爪部７２２に向けて駆動させて、リボンの端部ＲＴ１を把持する。

この状態で、第２ロボットアーム７０は、図１５に示すように、第２ハンド部７２をＺ軸正方向に駆動し、第２ハンド部７２を周り巻き付いている暫定輪ＴＣの内側からリボンの端部ＲＴ１を引き出す。また、第１の輪ＣＦ１を把持する第１ハンド部６２と、リボンの端部ＲＴ１を把持する第２ハンド部７２とが互いに離れるように駆動することで、図１６に示すように、リボンの端部ＴＲ１が蝶結びの第２の輪ＣＦ２を形成し、暫定輪ＴＣが蝶結びの結び目ＢＦを形成する。そして、最後に、第１スライド部２０の切断部２５により、リボンの端部ＴＲ２が切断される。

特に、本実施形態では、暫定輪ＴＣの内側からリボンの端部ＲＴ１を引き出す際や、暫定輪ＴＣの内側からリボンの端部ＲＴ１を引き出した後に、モーター２６を制御してリール２１がリボンの端部ＲＴ２を巻き取るように動作させることで（図１６のＸ２方向にリボンの端部ＲＴ２を引くように動作させることで）、リボンのテンションを高くし、第１の輪ＣＦ１および第２の輪ＣＦ２の大きさを調整することができる。すなわち、リール２１の動作を制御しないままリボンを蝶結びした場合、第１の輪ＣＦ１および第２の輪ＣＦ２の大きさは、第１ロボットアーム６０の第１ハンド部６２および第２ロボットアーム７０の第２ハンド部７２の大きさに依存し大きくなってしまうという問題があった。これに対して、本実施形態では、モーター２６を制御してリール２１がリボンの端部ＲＴ２を巻き取るように動作させることで、第１の輪ＣＦ１および第２の輪ＣＦ２の大きさを自在に調整することが可能となった。

このように、本実施形態に係る紐結び装置１は、第１の輪ＣＦ１、第２の輪ＣＦ２および結び目ＣＦを有する蝶結びをワークＷに自動で施す場合に、図１３に示すように、第１ロボットアーム６０に第１の輪ＣＦを形成させるとともに、第１ロボットアーム６０および第２ロボットアーム７０により、第２ロボットアーム７０の第２ハンド部７２の周りにリボンを巻き付けることで暫定輪ＴＣを形成させ、図１４に示すように、第２ロボットアーム７０の第２ハンド部７２を暫定輪ＴＣの内側に通した状態で、第２の輪ＣＦ２となる紐部ＲＴ１を暫定輪ＴＣの内側を通して引き出すことで、紐部ＲＴ１から第２の輪ＣＦ２を形成し、暫定輪ＴＣから結び目ＢＦを形成し、ワークＷに蝶結びを適切に施すことができる。

また、本実施形態では、第２ロボットアーム７０のハンド部７２は手首を回転可能となっており、手首を回転させてハンド部７２に巻き付いているリボンを緩めることで、第２の輪ＣＦ２となるリボンの端部Ｒ２を暫定輪ＴＣの内側を通過させることを容易とすることができる。さらに、本実施形態では、第２ロボットアーム７０の第２ハンド部７２は、側面に隙間Ｇを有する構成を有するため、図１５に示すように水平方向に駆動することで、リボンを側面の隙間Ｇに差し込み把持することが可能であり、そのため、暫定輪ＴＣの内側からリボンの端部ＴＲ１を引き出す作業を正確に行うことが可能となる。

以上、本発明の好ましい実施形態例について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態の記載に限定されるものではない。上記実施形態例には様々な変更・改良を加えることが可能であり、そのような変更または改良を加えた形態のものも本発明の技術的範囲に含まれる。

たとえば、上述した実施形態では、台座部４０の台座４１とクランプ部５０の支持台５２との上にワークＷが配置された状態から蝶結び動作を開始する構成を例示したが、台座４１と支持台５２との上にワークを人手により配置する構成とすることもできるが、別途、ワークＷを搬送する搬送装置と組み合わせることで、自動でワークＷを配置する構成とすることが好ましい。

また、上述した実施形態では、ロボットアームを用いることで、ロボットアームの配置を適宜変更することも可能である。特に、ロボットアームは制御軸を多数有するため、空間の制限を受けにくく、クランプだけで構成した場合と比べて配置変更が容易である。また、ロボットアームの配置を変更することで、横結び（本結び）だけではなく、縦も結びを行うことも可能となる。

１…紐結び装置
１０…制御部
２０…第１スライド部
２１…リール
２２…Ｘ軸駆動部
２３…Ｚ軸駆動部
２４…把持部
２５…切断部
２６…モーター
２７…ガイドベース
３０…第２スライド部
３１…把持部
３１１…第１爪部
３１２…第２爪部
３２…Ｙ軸駆動部
３３…Ｚ軸駆動部
４０…台座部
４１…台座
４２…シリンダ
５０…クランプ部
５１…押さえ部
５２…支持台
５３…旋回部
５４…第１駆動部
５５…クランプ
５５１…先端回動部
５５２…軸
５６…第２駆動部
６０…第１ロボットアーム
６１…第１アーム部
６２…第１ハンド部
６２１…第１爪部
６２２…第２爪部
７０…第２ロボットアーム
７１…第２アーム部
７２…第２ハンド部
７２１…第１爪部
７２２…第２爪部
８０…操作部
Ｗ…ワーク

Claims (6)

1. ワークに対して、紐掛けを行った後に、第１の輪、第２の輪および結び目を有する蝶結びを自動で施す紐結び装置であって、
   第１ロボットアームと、
   第２ロボットアームと、
   紐体が巻回されており、回転することで巻回された紐体の引き出し、および、巻き取りが可能なリールと、
   前記リールから引き出された紐体の端部を把持可能なクランプと、
   前記第１ロボットアーム、前記第２ロボットアーム、前記リールおよび前記クランプの動作を制御する制御部と、を有し、
   前記制御部は、
   前記リールから引き出した紐体を前記第１ロボットアームに把持させ、前記第１ロボットアームのハンド部で把持した紐体を前記第２ロボットアームのハンド部の周りを周回させることで、前記第１の輪および暫定輪を形成する動作、および
   前記クランプで前記紐体の端部を把持し、前記第１ロボットアームで前記第１の輪を把持した状態で、前記第２ロボットアームのハンド部により、前記第２の輪となる紐体の紐部を前記暫定輪の内側を通して引き出し、前記第２の輪を形成することで、前記ワークに対して蝶結びを施す動作を制御する、紐結び装置。
2. 前記制御部は、前記第１ロボットアームおよび前記第２ロボットアームにより、前記第２ロボットアームのハンド部に紐体を巻き付けることで前記暫定輪を形成し、前記ハンド部に紐体が巻き付いた状態で前記ハンド部に前記第２の輪となる紐部を掴み引き上げさせことで、前記第２の輪となる紐部を前記暫定輪の内側を通過して引き出させる、請求項１に記載の紐結び装置。
3. 前記第２ロボットアームのハンド部は手首が回転可能であり、
   前記制御部は、前記第２ロボットアームの手首を回転させることで、前記ハンド部に巻き付いている前記暫定輪を緩めることができ、前記第２の輪となる紐部が前記暫定輪の内側を通過することを容易とすることができる、請求項２に記載の紐結び装置。
4. 前記第２の輪となる紐部が前記暫定輪の内側を通して引き出されることで、前記引き出された紐部が前記第２の輪を形成し、前記暫定輪が前記結び目を形成する、請求項１ないし３のいずれかに記載の紐結び装置。
5. 前記制御部は、前記第２ロボットアームに前記リール側の紐部を用いて前記暫定輪を形成させ、前記第２の輪となる紐部を前記暫定輪の内側を通して引き出す際または後に、前記リールに紐体を巻き取るように回転させることで、蝶結び完成時における前記第１の輪および前記第２の輪の大きさを調整する、請求項１ないし４のいずれかに記載の紐結び装置。
6. 前記第２ロボットアームのハンド部は、側面に隙間を有し、水平方向に駆動することで、紐を前記側面の隙間に差し込み、把持することが可能である、請求項１ないし５のいずれかに記載の紐結び装置。