JP2011241027A - 包装機における物品供給装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ロボットを用いて物品を高速で搬送する包装機における物品供給装置を提供する。
【解決手段】定速回転する回転体１２に所定の角度間隔で支持されるアーム２０を有していて、回転体１２が回転中において前記アーム２０を回動させて、物品を吸着した吸着具２５を、前記支持位置より前記回転体１２の中心に近づけてから、該吸着具２５を第２コンベヤ２の搬送方向に向けて移動させて物品を載置した後、該物品を載置したときの前記回転体の中心と支持位置１６とを結ぶ線分に対するアームの角度より大きく広がるようにアーム２０を回動させて、前記物品保持領域物品の物品を吸着する。
【選択図】図１
【解決手段】定速回転する回転体１２に所定の角度間隔で支持されるアーム２０を有していて、回転体１２が回転中において前記アーム２０を回動させて、物品を吸着した吸着具２５を、前記支持位置より前記回転体１２の中心に近づけてから、該吸着具２５を第２コンベヤ２の搬送方向に向けて移動させて物品を載置した後、該物品を載置したときの前記回転体の中心と支持位置１６とを結ぶ線分に対するアームの角度より大きく広がるようにアーム２０を回動させて、前記物品保持領域物品の物品を吸着する。
【選択図】図１
Description
本願発明は、ロボットを用いて物品を高速で搬送する包装機における物品供給装置に関する。
従来、ＣＣＤカメラ等の撮像手段で撮像した情報に基づき、コンベヤ上のランダムに搬送される物品をアームで吸着して下流に配置されたコンベヤに載置する物品供給装置が知られている。
先行技術文献（特開２００６−１６０４１６号公報）には、ＣＣＤカメラ等の撮像手段で撮像した情報に基づき、１つのアームを回動させて、搬送方向における左右前後に不規則な間隔で搬送される物品の中から、特定の物品を吸着して、物品が同じ方向を向くように第２コンベヤに移すことが示されている。
先行技術文献（特開２００６−１６０４１６号公報）には、ＣＣＤカメラ等の撮像手段で撮像した情報に基づき、１つのアームを回動させて、搬送方向における左右前後に不規則な間隔で搬送される物品の中から、特定の物品を吸着して、物品が同じ方向を向くように第２コンベヤに移すことが示されている。
しかし、前記公報に開示のロボットは、処理速度が遅く、吸着保持した物品を高速で処理する包装機の処理能力に対応することができず、回収コンベヤへの回収が煩雑に発生するだけであって、物品の効率的な受け渡しができない。
物品の効率的な受け渡しを行うためには、最高処理能力を備えた水平多関節ロボットなどを使用しても、包装機の処理能力が、例えば、２００包/分以上の高速仕様の場合、確実に物品を包装機に載置することは困難である。
そこで、本願発明は、搬送方向における左右前後に不規則な間隔で搬送される第１コンベヤ上の物品を、高速で、確実に下流に設置の第２コンベヤに載置し得る包装機における物品供給装置を提供するものである。
物品の効率的な受け渡しを行うためには、最高処理能力を備えた水平多関節ロボットなどを使用しても、包装機の処理能力が、例えば、２００包/分以上の高速仕様の場合、確実に物品を包装機に載置することは困難である。
そこで、本願発明は、搬送方向における左右前後に不規則な間隔で搬送される第１コンベヤ上の物品を、高速で、確実に下流に設置の第２コンベヤに載置し得る包装機における物品供給装置を提供するものである。
本願の請求項１の包装機における物品給装置は、前後左右に不規則な間隔で搬送される第１コンベヤ上の物品の状態を物品検出手段を介して得た情報に基づいて、ロボットのアームに配設された吸着具を昇降させて、左右に広がった第１コンベヤ上の物品保持領域における物品を吸着保持して第２コンベヤに所定の間隔で載置して搬送する。また、前記ロボットは、鉛直軸周りに一定方向に定速回転する回転体と、その回転体に所定の角度間隔で支持されるアームとサーボモータを有していて、前記それぞれのアームは、前記回転体の中心から同じ距離だけ離れた各支持位置で、サーボモータによって独立して水平方向に所定角度の回動が可能である。
回転体が回転中において前記アームが各支持位置より前記回転体の中心に近くなる位置になる角度に回動した吸着具を、第２コンベヤの搬送方向に沿って移動させて物品を載置すると共に、物品を載置したときの角度より大きくアームを回動させて、前記物品保持領域の物品を吸着保持する。
回転体が回転中において前記アームが各支持位置より前記回転体の中心に近くなる位置になる角度に回動した吸着具を、第２コンベヤの搬送方向に沿って移動させて物品を載置すると共に、物品を載置したときの角度より大きくアームを回動させて、前記物品保持領域の物品を吸着保持する。
また、請求項２の包装機における物品供給装置は、前記物品を載置したときのアームの角度を前記所定角度の最小角度とし、前記各アームを、該最小角度から隣のアームに干渉することがない範囲だけ定方向に回動させて、前記物品保持領域の物品を吸着保持する。
また、請求項３の包装機における物品供給装置は、それぞれのアームの支持位置で前記物品を載置したときのアームの角度より大きな角度にアームを回動させて、前記物品保持領域内の複数の物品の内、アームの回動軌跡において隣り合う物品と接触することがなく、且つ、回転体の回転方向で最も遠い物品から順次、吸着具で吸着保持する。
また、請求項４の包装機における物品供給装置は、前記吸着具が物品保持領域内に進入する前に、アームが進入後の角度に変更されている。
また、請求項５の包装機における物品供給装置は、前記回転体の中心からアームの支持位置より遠い位置で前記物品保持領域の物品を前記吸着具で吸着保持する際に、回転体の回転方向とは逆方向にアームを回動させて物品に対する吸着具の相対速度を小さくする。
また、請求項６の包装機における物品供給装置は、前記第２コンベヤには仕切り部材が所定間隔ごとに配設されており、吸着具が物品を吸着保持した状態で搬送方向に移動中の仕切り部材を追い越して、該仕切り部材の搬送方向前方に降下した後に、吸着具と物品との吸着を解除して物品を載置する。
また、請求項７の包装機における物品供給装置は、該吸着具は傾斜した状態で取着されており、蛇腹状に形成された先端が物品保持領域で回転体の回転方向における前方側が物品に遅れて接触すると共に、第２コンベヤに対して載置される物品の向きが常に同じになるように吸着具を回転させる。
また、請求項８の包装機における物品供給装置は、第２コンベヤは横形製袋充填機の供給コンベヤである。
本願発明は、搬送方向における左右前後に不規則な間隔で搬送される第１コンベヤ上の物品を、高速で、確実に下流に設置の第２コンベヤに載置し得る包装機における物品供給装置を提供できる。
本実施形態の包装機は、物品供給装置によって搬送される物品を筒状に成形されたフィルム中に供給するとともに、縦シールと横シール及びフィルム切断を行って包装品を得る横形製袋充填機である。
物品供給装置についての図１(ａ)の略平面図，図１（ｂ）の第２コンベヤの略正面図、図２の略正面図を参照して説明すると、物品供給装置は、搬送方向における左右前後に不規則な間隔で、例えば、煎餅などの欠けやすい略円盤状の物品や方向性を有した形状の物品など、所定速度で搬送するベルトからなる第１コンベヤ１と、所定間隔ごとに配設されている仕切り部材３０の間に１個の物品を載置して筒状のフィルム中に供給する第２コンベヤと、第１コンベヤ上の物品を吸着具２５で吸着して第２コンベヤ上に載置するロボット１０を備える。
物品供給装置についての図１(ａ)の略平面図，図１（ｂ）の第２コンベヤの略正面図、図２の略正面図を参照して説明すると、物品供給装置は、搬送方向における左右前後に不規則な間隔で、例えば、煎餅などの欠けやすい略円盤状の物品や方向性を有した形状の物品など、所定速度で搬送するベルトからなる第１コンベヤ１と、所定間隔ごとに配設されている仕切り部材３０の間に１個の物品を載置して筒状のフィルム中に供給する第２コンベヤと、第１コンベヤ上の物品を吸着具２５で吸着して第２コンベヤ上に載置するロボット１０を備える。
ロボット１０は、架台（図示略）に対して取り付けてあり、サーボモータ１１の駆動により、図１（ａ）において反時計方向（左回り）に一定速度で回転する回転体１２を備える。また、この回転体１２には、等間隔に４個の同じ形状の支持部１３が設けてある。
前記各支持部１３にはサーボモータ１５が固定してあり、このサーボモータ１５によって、回転体１２に設置の軸受け体１８で軸支されている回動軸１６を回動する。また、この回動軸１６には、サーボモータ２１で昇降可能なアーム２０が取り付けてある。
尚、サーボモータ１５によって、アーム２０は前記回動軸１６を中心に水平方向に回動軸１６と共に所定角度を回動し、該回動角は、隣接するアーム２０に接触しないように設定してある。
前記各支持部１３にはサーボモータ１５が固定してあり、このサーボモータ１５によって、回転体１２に設置の軸受け体１８で軸支されている回動軸１６を回動する。また、この回動軸１６には、サーボモータ２１で昇降可能なアーム２０が取り付けてある。
尚、サーボモータ１５によって、アーム２０は前記回動軸１６を中心に水平方向に回動軸１６と共に所定角度を回動し、該回動角は、隣接するアーム２０に接触しないように設定してある。
また、それぞれのアーム２０の自由端側には、ガイド体２４がサーボモータ２７からの駆動を受け取り、回動可能に取り付けられている。そして、ガイド体２４の下端部には、一対の樹脂製板状のバネ材２８の間に、先端が弾性を備える蛇腹状の吸着具２５が傾いた状態（例えば、１°程度）で取り付けてある。この吸着具２５は、真空ライン２６に接続してあり、吸着時には負圧であり、吸着された物品を切り離すときには負圧を解除する。
以上のように、前記ロボット１０は、鉛直軸周りに一定方向に定速回転する回転体１２と、その回転体１２に所定の角度間隔で支持されるアーム２０とサーボモータ１５を有していて、それぞれのアーム２０は、前記回転体１２の中心から同じ距離だけ離れた各支持位置（回動軸１６）で、サーボモータ１５によって独立して水平方向に所定角度の回動が可能である。また、回転体１２が回転中において、前記アーム２０が各支持位置より前記回転体１２の中心に近くなる位置になる角度に回動した吸着具２５を、第２コンベヤ２の搬送方向に沿って移動させて第２コンベヤ２が所定間隔で物品Ｐを搬送し得るように物品Ｐを載置すると共に物品Ｐを載置したときの角度より大きくアーム２０を回動させて、前記物品保持領域の物品Ｐを吸着保持する。
各種の機器を運転するに当たって、例えば、ロボットコントローラ（図示略）は、筒状に成形されたフィルム中に供給された物品Ｐをヒートシールや切断等を制御するコントローラ（図示略）との間で運転前にそれぞれの準備状況などの情報を交信し、また、第２コンベヤ２の位置や速度に関する情報を入力して動作タイミングを調整する。
第１コンベヤ１上には、物品保持領域（Ｃ）と、その上流側である物品認識領域（Ｅ）が設定されていて、物品認識領域（Ｅ）の物品Ｐを検出する物品検出手段（図示略）が第１コンベヤの上部に設置してある。
物品保持領域（Ｃ）は、回転体１２の回転によりアーム２０が移動しながら、アーム２０自身が所定角度の範囲で回動して物品Ｐを吸着保持し得ることと、吸着した物品Ｐを第２コンベヤ２に載置する準備を完了し得る条件を加味して、物品認識領域（Ｅ）より面積が狭く、第１コンベヤ１の左右に広がった物品をいずれも吸着保持し得る領域に設定されている。
物品認識領域（Ｅ）においては、前後左右不規則に広がって搬送されてくるそれぞれの物品Ｐの状態が物品検出手段（図示略）によって検出され、ロボットコントローラに送信される。なお、物品検出手段としては、ＣＣＤ、ラインセンサ，Ｘ線などのいずれかの検出方式を採用することが望ましい。
物品保持領域（Ｃ）は、回転体１２の回転によりアーム２０が移動しながら、アーム２０自身が所定角度の範囲で回動して物品Ｐを吸着保持し得ることと、吸着した物品Ｐを第２コンベヤ２に載置する準備を完了し得る条件を加味して、物品認識領域（Ｅ）より面積が狭く、第１コンベヤ１の左右に広がった物品をいずれも吸着保持し得る領域に設定されている。
物品認識領域（Ｅ）においては、前後左右不規則に広がって搬送されてくるそれぞれの物品Ｐの状態が物品検出手段（図示略）によって検出され、ロボットコントローラに送信される。なお、物品検出手段としては、ＣＣＤ、ラインセンサ，Ｘ線などのいずれかの検出方式を採用することが望ましい。
ロボットコントローラは、吸着具２５が吸着保持した物品Ｐを第２コンベヤ２の載置位置（Ｄ）で載置した後、吸着具２５が配設されたアーム２０の回動軸１６が反時計方向に進んだ開始位置（Ａ）に到るまでに、物品検出手段からの情報によって、第１コンベヤ１上の複数の物品Ｐの位置（Ｘｉ，Ｙｉ）から、次に、開始位置に至る予定の吸着具２５が吸着する物品Ｐの位置を算出する。
尚、物品検出手段で検出された複数の物品Ｐの処理順序は、高速処理のため、それぞれのアーム２０の支持位置より回転体１２の中心に近くなる後述する最小角度θ1より大きな角度にアーム２０を回動させて、物品保持領域（Ｃ）内の複数の物品Ｐのうち、アーム２０の回動軌跡において隣り合う物品Ｐと接触することがなく、且つ、回転体１２の回転方向で最も遠い物品Ｐから順次、吸着具２５で吸着保持するように決定される。
例えば、配列された物品Ｐが４個の場合、図３（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示すように、番号を付した順であり、吸着する物品Ｐは、回転体１２の回転方向において最も遠い物品Ｐからであり、回転体１２が高速回転を継続しても、物品Ｐを吸着する瞬間や物品Ｐを上昇させる瞬間に物品同士の衝突を回避し得る。
尚、物品検出手段で検出された複数の物品Ｐの処理順序は、高速処理のため、それぞれのアーム２０の支持位置より回転体１２の中心に近くなる後述する最小角度θ1より大きな角度にアーム２０を回動させて、物品保持領域（Ｃ）内の複数の物品Ｐのうち、アーム２０の回動軌跡において隣り合う物品Ｐと接触することがなく、且つ、回転体１２の回転方向で最も遠い物品Ｐから順次、吸着具２５で吸着保持するように決定される。
例えば、配列された物品Ｐが４個の場合、図３（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示すように、番号を付した順であり、吸着する物品Ｐは、回転体１２の回転方向において最も遠い物品Ｐからであり、回転体１２が高速回転を継続しても、物品Ｐを吸着する瞬間や物品Ｐを上昇させる瞬間に物品同士の衝突を回避し得る。
また、物品Ｐを載置した後、アーム２０の支持位置が開始位置（Ａ）に至るまでの間に、アーム２０及び吸着具２５の次の動きについて、即ち、次に吸着保持する物品の位置（Ｘk，Ｙk）と、その位置（Ｘk，Ｙk）までの回転体１２の中心Ｑを基点とする開始位置（Ａ）からの角度β、その位置（Ｘk，Ｙk）で物品Ｐを吸着するときのアーム２０の角度θと、吸着具２５の上昇タイミングや回転する向き等、様々な動きについて決定される。
物品Ｐの位置（Ｘk，Ｙk）で、物品Ｐを吸着保持するための具体的なロボット１０の動きついては、回転体１２が開始位置（Ａ）から準備完了位置位置（Ｂ）に到るまでに、アーム２０の回動角θ、吸着具２５（及びアーム２０）の高さ、吸着具２５の向きの変更が完了している。
このとき、吸着具２５は、アーム２０を回動させた際に、第１コンベア１上の物品Ｐにぶつからない程度の高さに位置が変更されている。
なお、本例では、回転体１２が高速回転しているため、吸着具２５が物品Ｐに接触する際に、物品Ｐが回転方向に跳び出さないように、アーム２０が吸着予定の位置（Ｘk，Ｙk）に対応する回動角θより、回転体１２の回転方向における前方側に進んだ回動角(θ＋α)(例えば、αは５°：図１（ａ）の準備完了位置(Ｂ)参照)に回動され、位置（Ｘk，Ｙk）で吸着する前後のタイミングで、図４に示すように、アーム２０が回動角(θ＋α)から回動角(θ−α)に回動される。このことで、吸着具２５と物品の相対速度は、相殺、あるいは低減されることになり、物品Ｐを安定して吸着保持し得るようになる。
このとき、吸着具２５は、アーム２０を回動させた際に、第１コンベア１上の物品Ｐにぶつからない程度の高さに位置が変更されている。
なお、本例では、回転体１２が高速回転しているため、吸着具２５が物品Ｐに接触する際に、物品Ｐが回転方向に跳び出さないように、アーム２０が吸着予定の位置（Ｘk，Ｙk）に対応する回動角θより、回転体１２の回転方向における前方側に進んだ回動角(θ＋α)(例えば、αは５°：図１（ａ）の準備完了位置(Ｂ)参照)に回動され、位置（Ｘk，Ｙk）で吸着する前後のタイミングで、図４に示すように、アーム２０が回動角(θ＋α)から回動角(θ−α)に回動される。このことで、吸着具２５と物品の相対速度は、相殺、あるいは低減されることになり、物品Ｐを安定して吸着保持し得るようになる。
このようにアーム２０を２α分、回動しながら物品Ｐを吸着保持する際に、吸着具２５は吸着する位置で最も降下した後に上昇する。なお、吸着具２５が物品Ｐに接触するときには、吸着具２５は回転体１２の回転方向における前方側が遅れて接触するように、毎回、吸着具２５の向きが変更される。
このため、吸着具２５が物品Ｐに接触したとき、先端が折れ曲がることなく確実に吸着することができる。さらには、吸着具２５の蛇腹状に形成された先端部分が、物品吸着によって縮んだときに、両側のバネ材２８が物品Ｐに当接して物品姿勢を安定させることによって、物品Ｐが確実に吸着保持される。
このため、吸着具２５が物品Ｐに接触したとき、先端が折れ曲がることなく確実に吸着することができる。さらには、吸着具２５の蛇腹状に形成された先端部分が、物品吸着によって縮んだときに、両側のバネ材２８が物品Ｐに当接して物品姿勢を安定させることによって、物品Ｐが確実に吸着保持される。
このように吸着保持された物品Ｐは、載置位置（Ｄ）に向けて、物品Ｐの高さより高い位置に向けて上昇しながら運ばれる。本実施の形態では、第２コンベヤ２に、物品Ｐの高さより高い仕切り部材３０が配置されているため、物品Ｐを仕切り部材３０にぶつからない高さまで上昇させている。このとき方向性を有する物品の場合には、物品検出手段から得られた情報から載置位置（Ｄ）で、載置されるそれぞれの物品の向きが同じ特定方向に向くように、吸着具２５の向きが徐々に回転すると共に、アーム２０が角度θ1に徐々に変更される。
アームの角度θ1は、設定された所定角度の範囲のうちで、アーム２０の自由端側の吸着具２５が回転体１２の中心Ｑに最も近い角度であり、中心Ｑから吸着具２５までの距離(Ｒ２)は、中心Ｑから回動軸１６(支持位置)までの距離より短くなるため、角度θ1における吸着具２５の回転速度は遅くなる。
この速度の減速は、第２コンベヤ２が各物品を搬送するタイミングに同期させるためであり、且つ、第２コンベヤ２上の物品Ｐの載置位置のばらつきを低減させるために重要なことである。
この速度の減速は、第２コンベヤ２が各物品を搬送するタイミングに同期させるためであり、且つ、第２コンベヤ２上の物品Ｐの載置位置のばらつきを低減させるために重要なことである。
アーム２０の角度が角度θ1に変更された後に、吸着具２５は、図１(ｂ)に示すように、第２コンベヤ２の搬送方向における後方から、移動中の仕切り部材３０の上方を移動しながら追い越して降下する。降下し終えると、吸着具２５は吸着を解除して物品Ｐを開放して、前方の仕切り部材３０にぶつからないように上昇する。この間、アーム２０の角度が、角度θ1より徐々に広がり、図１(ｂ)に示すように、アーム２０は２点鎖線のごとく、吸着具２５の中心が、第２コンベヤ２の中心を搬送方向に沿うように直線移動する。
その後、吸着具２５は、直線移動終了時点のアーム２０の角度を維持した状態で、回転体１２の回転によって次の物品Ｐを吸着保持するために、開始位置（Ａ）に移動する。
このように、それぞれの吸着具２５によって吸着された物品Ｐが、第２コンベヤ２の各仕切り部材３０の間に連続して載置されることによって、高速処理においても空袋の発生防ぐことができる。
また、吸着具２５の中心が第２コンベヤ２の搬送方向に沿って移動しながら、吸着を解除し、物品Ｐを開放することによって、左右に位置ずれすることなく、物品Ｐを第２コンベヤ２上に載置することができる。よって、筒状フィルムの開口の大きさに余裕をもたせなくても、筒状フィルムに物品Ｐを供給して、適切にフィルムを消費しながら高速でフィルム包装することが可能になる。
その後、吸着具２５は、直線移動終了時点のアーム２０の角度を維持した状態で、回転体１２の回転によって次の物品Ｐを吸着保持するために、開始位置（Ａ）に移動する。
このように、それぞれの吸着具２５によって吸着された物品Ｐが、第２コンベヤ２の各仕切り部材３０の間に連続して載置されることによって、高速処理においても空袋の発生防ぐことができる。
また、吸着具２５の中心が第２コンベヤ２の搬送方向に沿って移動しながら、吸着を解除し、物品Ｐを開放することによって、左右に位置ずれすることなく、物品Ｐを第２コンベヤ２上に載置することができる。よって、筒状フィルムの開口の大きさに余裕をもたせなくても、筒状フィルムに物品Ｐを供給して、適切にフィルムを消費しながら高速でフィルム包装することが可能になる。
以上のことから、以下の効果を奏する。アーム２０を回動させて回転体１２の中心Ｑから吸着具２５までの距離を可変にし、アーム２０の回動角を最小の回動角θ1にして、吸着具２５を第２コンベヤの搬送方向に沿って移動させることで、回転体１２が回転することにより物品Ｐに作用する遠心力が小さくなり、第２コンベヤ２の幅方向への物品の位置ずれを低減することができる。
また、物品Ｐを載置して開始位置（Ａ）に移動するときのアーム２０の角度を基点に、アーム２０を該角度より大きく回動させることから、物品保持領域（Ｃ）を広く設定することができると共に、基点と物品を吸着保持する位置までの位置関係が求めやすくなるので高速処理が可能になる。
すなわち、本実施の形態は、一定方向に常時、定速回転する回転体１２に対して回動可能なアーム２０の先端側に配設された吸着具２５で物品Ｐを吸着するロボット１０を用いるため、関節を有さないタイプの既存のロボット(アーム２０に相当する腕を有さず、回転体１２に吸着手段が配設されたロボット)に比べた場合、物品Ｐを吸着するときは、吸着具２５が第１コンベヤ１の広範囲を、比較的、高速で移動して物品Ｐを吸着し、物品Ｐを載置するときには、比較的、減速して第２コンベヤ２に物品Ｐを確実に載置し得ることから、前後左右不規則に搬送される第１コンベヤ１上に載置の物品Ｐを、高速で吸着して、確実に物品を第２コンベヤ２に載置して包装することができる。
また、物品Ｐを載置して開始位置（Ａ）に移動するときのアーム２０の角度を基点に、アーム２０を該角度より大きく回動させることから、物品保持領域（Ｃ）を広く設定することができると共に、基点と物品を吸着保持する位置までの位置関係が求めやすくなるので高速処理が可能になる。
すなわち、本実施の形態は、一定方向に常時、定速回転する回転体１２に対して回動可能なアーム２０の先端側に配設された吸着具２５で物品Ｐを吸着するロボット１０を用いるため、関節を有さないタイプの既存のロボット(アーム２０に相当する腕を有さず、回転体１２に吸着手段が配設されたロボット)に比べた場合、物品Ｐを吸着するときは、吸着具２５が第１コンベヤ１の広範囲を、比較的、高速で移動して物品Ｐを吸着し、物品Ｐを載置するときには、比較的、減速して第２コンベヤ２に物品Ｐを確実に載置し得ることから、前後左右不規則に搬送される第１コンベヤ１上に載置の物品Ｐを、高速で吸着して、確実に物品を第２コンベヤ２に載置して包装することができる。
また、本実施の形態では、基点におけるアーム２０の角度(物品を載置して、開始位置（Ａ）に移動するときのアーム２０の角度)を最小角度として、それぞれのアーム２０を該最小角度から隣のアーム２０に干渉することがない角度だけ同じ向きに回動させて、物品保持領域（Ｃ）の物品Ｐを吸着保持するように、アーム２０が回動する所定角度を規定しているので、最小角度から物品を吸着保持する位置までの位置関係がもとめ易くなるので高速処理が可能になる。また、アーム２０同士の衝突を回避できる。
また、本実施の形態では、基点における角度より、大きな角度にアーム２０を回動させて、物品保持領域（Ｃ）における複数の物品Ｐのうち、アーム２０の回動軌跡において隣り合う物品Ｐと接触することがなく、且つ、回転体１２の回転方向で最も遠い物品Ｐから順次、吸着具２５で吸着保持することから、物品Ｐを吸着する瞬間や物品Ｐを上昇させる瞬間に物品同士の衝突を回避することができる。
また、本実施の形態では、基点における角度より、大きな角度にアーム２０を回動させて、物品保持領域（Ｃ）における複数の物品Ｐのうち、アーム２０の回動軌跡において隣り合う物品Ｐと接触することがなく、且つ、回転体１２の回転方向で最も遠い物品Ｐから順次、吸着具２５で吸着保持することから、物品Ｐを吸着する瞬間や物品Ｐを上昇させる瞬間に物品同士の衝突を回避することができる。
また、本実施の形態では、吸着具２５は、物品保持領域（Ｃ）に進入する前の準備完了位置（Ｂ）までに、アーム２０の回動角が変更され吸着準備が完了する。例えば、アーム２０が回転体１２によって移動するときに、物品保持領域（Ｃ）にあるそれぞれの物品Ｐを吸着具２５が吸着し得るアーム２０の角度は複数存在する。そこで、物品保持領域（Ｃ）の特定位置の物品Ｐに対して、準備完了位置（Ｂ）までにアーム２０の角度を設定すると、毎回、同じタイミングで、吸着具２５を物品Ｐに接触させることで、例えば、軽い物品Ｐなどに吸着具２５が接触する瞬間に、物品Ｐに位置ずれが生じても、ずれる方向が定まるので、位置ずれを起こし難くする対策が取りやすい。
また、本実施の形態では、回転体１２の中心Ｑからアーム２０の支持位置（回動軸１６）より遠い位置で物品保持領域（Ｃ）の物品Ｐを吸着具２５で吸着保持する瞬間に、回転体１２の回転方向と逆方向にアーム２０を回動させて物品Ｐに対する吸着具２５の相対速度を小さくしている。このため、回転体１２の中心Ｑからアーム２０の支持位置（回動軸１６）より遠い位置では、吸着具２５の移動速度が速くなることから、吸着具２５が特に軽い物品Ｐなどに接触する際に、物品Ｐの位置ずれが生じやすくなるが、物品Ｐを吸着具２５で吸着保持する瞬間に、回転体１２の回転方向と逆方向にアーム２０を回動させて物品Ｐに対する吸着具２５の相対速度を小さくすることで位置ずれがおき難くなる。
また、本実施の形態では、第２コンベヤ２上に物品Ｐを載置するにあたって、吸着具２５が、物品Ｐを吸着保持した状態で移動中の仕切り部材３０を追い越した後に、仕切り部材３０の搬送方向前方に降下することで、吸着具２５を第２コンベヤ２の搬送方向に沿って移動させて載置することができ、また、載置するまでの距離を短くすることができるので、特に、欠けやすい物品Ｐなどに有利であり、載置位置を安定させることができる。
また、本実施の形態では、第２コンベヤ２上に物品Ｐを載置するにあたって、吸着具２５が、物品Ｐを吸着保持した状態で移動中の仕切り部材３０を追い越した後に、仕切り部材３０の搬送方向前方に降下することで、吸着具２５を第２コンベヤ２の搬送方向に沿って移動させて載置することができ、また、載置するまでの距離を短くすることができるので、特に、欠けやすい物品Ｐなどに有利であり、載置位置を安定させることができる。
さらに、吸着具２５を降下させた後に吸着を解除することから、吸着具２５が降下しながら物品Ｐを切り離すより、負圧を早期に解除することができないが、物品Ｐを安定して載置することができる。
また、本実施の形態では、傾斜した状態で取着されている吸着具２５を回動可能とし、吸着具２５の先端を、回転体１２の回転方向における前方側として物品Ｐに遅れて接触するように、第２コンベヤ２に載置される物品Ｐが、常に同じ向きになるように吸着具２５を回転させることで確実に物品Ｐを載置することができる。
また、本実施の形態では、傾斜した状態で取着されている吸着具２５を回動可能とし、吸着具２５の先端を、回転体１２の回転方向における前方側として物品Ｐに遅れて接触するように、第２コンベヤ２に載置される物品Ｐが、常に同じ向きになるように吸着具２５を回転させることで確実に物品Ｐを載置することができる。
尚、前記のロボット１０は例示であり、アーム２０は回転体１２に等角度に回転支持されるものであればよく、その数は限定されないし、中心に複数の回転体を設けて、それぞれの回転体にアーム２０を回転支持させ、アーム２０が等角度間隔に配置されるようにしてもよく、同種のものが好ましい。
また、アーム２０の回動角は隣接するアーム２０に接触しないように限定しているが、アームの長さ、取り付け位置により、必ずしも限定する必要はなく、アームの回動角度の規制をはずしてもよい。
また、回転体１２に回動支持されるそれぞれのアーム２０に、更に、別のアームを接続して、別のアームを回動駆動させて物品Ｐを吸着保持させてもよい。
また、第１コンベヤ１に対して第２コンベヤ２を平行して配設したが、吸着具２５の移動軌跡の接線上を支持部材が移動する関係であれば第１コンベヤ１に対して第２コンベヤ２を、例えば、直角などに向けて配置してもよい。
また、アーム２０の回動角は隣接するアーム２０に接触しないように限定しているが、アームの長さ、取り付け位置により、必ずしも限定する必要はなく、アームの回動角度の規制をはずしてもよい。
また、回転体１２に回動支持されるそれぞれのアーム２０に、更に、別のアームを接続して、別のアームを回動駆動させて物品Ｐを吸着保持させてもよい。
また、第１コンベヤ１に対して第２コンベヤ２を平行して配設したが、吸着具２５の移動軌跡の接線上を支持部材が移動する関係であれば第１コンベヤ１に対して第２コンベヤ２を、例えば、直角などに向けて配置してもよい。
また、第２コンベヤ２上には、物品Ｐを一列に配置しているが、複数列に配置して搬送するように構成してもよいし、第２コンベヤ２に収納箱を載置し、その箱内に物品Ｐを配列し、収納が終了したら次の収納箱に入れるように構成してもよい。
また、アーム２０と吸着具２５を一緒に昇降させたが、吸着具２５だけを昇降させる昇降手段でもよい。この場合、サーボモータに替えて、エアシリンダなどで吸着具を昇降させてもよい。
第２コンベヤ２の仕切り部材３０のピッチを変更する場合は、アーム２０の回動角を変更すると共に、吸着具２５の移動軌跡の接線上を仕切り部材３０が移動する関係にすればよい。
また、物品保持領域（Ｃ）で物品Ｐを吸着する順序は、物品保持領域（Ｃ）に置かれた物品Ｐの中で、障害物がない最も外側から順に吸着すればよく、本例とは逆外側からでもよい。また、搬送方向に物品Ｐが複数個並ぶ物品保持領域（Ｃ）においては、障害物がない最も外側のうち、下流側から吸着すればよい。また、アーム２０に支持位置から回転体１２の中心までの距離を長くして、隣のアーム２０と干渉しないようにすれば、各アーム２０の回動する方向を自由に設定してもよい。
また、包装機は第２コンベヤ２に載置した物品Ｐを筒状フィルム中に供給して、フィルム包装する横形製袋充填機に限定されるものではなく、例えば、第２コンベヤ２によって搬送される物品Ｐを箱詰めする箱詰め包装機などでもよい。
本発明の趣旨に反しない範囲で適宜変更可能であり、種々の構成を採用し得ることができる。
また、アーム２０と吸着具２５を一緒に昇降させたが、吸着具２５だけを昇降させる昇降手段でもよい。この場合、サーボモータに替えて、エアシリンダなどで吸着具を昇降させてもよい。
第２コンベヤ２の仕切り部材３０のピッチを変更する場合は、アーム２０の回動角を変更すると共に、吸着具２５の移動軌跡の接線上を仕切り部材３０が移動する関係にすればよい。
また、物品保持領域（Ｃ）で物品Ｐを吸着する順序は、物品保持領域（Ｃ）に置かれた物品Ｐの中で、障害物がない最も外側から順に吸着すればよく、本例とは逆外側からでもよい。また、搬送方向に物品Ｐが複数個並ぶ物品保持領域（Ｃ）においては、障害物がない最も外側のうち、下流側から吸着すればよい。また、アーム２０に支持位置から回転体１２の中心までの距離を長くして、隣のアーム２０と干渉しないようにすれば、各アーム２０の回動する方向を自由に設定してもよい。
また、包装機は第２コンベヤ２に載置した物品Ｐを筒状フィルム中に供給して、フィルム包装する横形製袋充填機に限定されるものではなく、例えば、第２コンベヤ２によって搬送される物品Ｐを箱詰めする箱詰め包装機などでもよい。
本発明の趣旨に反しない範囲で適宜変更可能であり、種々の構成を採用し得ることができる。
１ 第１コンベヤ
２ 第２コンベヤ
１０ ロボット
１１ サーボモータ
１２ 回転体
１５ サーボモータ
１６ 回動軸
２０ アーム
２１ サーボモータ
２４ ガイド体
２５ 吸着具
２７ サーボモータ
３０ 仕切り部材
Ｐ 物品
２ 第２コンベヤ
１０ ロボット
１１ サーボモータ
１２ 回転体
１５ サーボモータ
１６ 回動軸
２０ アーム
２１ サーボモータ
２４ ガイド体
２５ 吸着具
２７ サーボモータ
３０ 仕切り部材
Ｐ 物品
本願発明は、ロボットを用いて物品を高速で搬送する包装機における物品供給装置に関する。
従来、ＣＣＤカメラ等の撮像手段で撮像した情報に基づき、コンベヤ上のランダムに搬送される物品をアームで吸着して下流に配置されたコンベヤに載置する物品供給装置が知られている。
特許文献１には、ＣＣＤカメラ等の撮像手段で撮像した情報に基づき、１つのアームを回動させて、搬送方向における左右前後に不規則な間隔で搬送される物品の中から、特定の物品を吸着して、物品の搬送向きが同じになるように第２コンベヤに移すことが示されている。
特許文献１には、ＣＣＤカメラ等の撮像手段で撮像した情報に基づき、１つのアームを回動させて、搬送方向における左右前後に不規則な間隔で搬送される物品の中から、特定の物品を吸着して、物品の搬送向きが同じになるように第２コンベヤに移すことが示されている。
しかし、前記特許文献１に開示のロボットは、処理速度が遅く、吸着した物品を高速で処理する包装機の処理能力に対応することができず、回収コンベヤへの回収が煩雑に発生するだけであって、物品の効率的な受け渡しができない。
物品の効率的な受け渡しを行うためには、最高処理能力を備えた水平多関節ロボットなどを使用しても、包装機の処理能力が、例えば、２００包/分以上の高速仕様の場合、確実に物品を包装機に載置することは困難である。
そこで、本願発明は、搬送方向における左右前後に不規則な間隔で搬送されるコンベヤ上の物品を、下流に設置のコンベヤに高速で、確実に載置し得る包装機における物品供給装置を提供することを目的とする。
物品の効率的な受け渡しを行うためには、最高処理能力を備えた水平多関節ロボットなどを使用しても、包装機の処理能力が、例えば、２００包/分以上の高速仕様の場合、確実に物品を包装機に載置することは困難である。
そこで、本願発明は、搬送方向における左右前後に不規則な間隔で搬送されるコンベヤ上の物品を、下流に設置のコンベヤに高速で、確実に載置し得る包装機における物品供給装置を提供することを目的とする。
本願の請求項１の包装機における物品給装置は、前後左右に不規則な間隔で搬送される第１コンベヤ上の物品の状態を物品検出手段を介して得た情報に基づいて、ロボットのアームに配設された吸着具を昇降させて、第１コンベヤ上の左右に広がった物品保持領域における物品を吸着して第２コンベヤに所定の間隔で載置して搬送する。また、前記ロボットは、鉛直軸周りに一定方向に定速回転する回転体と、その回転体に所定の角度間隔で支持されるアームを有していて、前記それぞれのアームは、前記回転体の中心から同じ距離だけ離れた各支持位置で、サーボモータによって独立して水平方向に所定角度の回動が可能である。
回転体が回転中において前記アームを回動させて、物品を吸着した前記吸着具を前記支持位置より前記回転体の中心に近づけてから、該吸着具を第２コンベヤの搬送方向に向けて移動させて物品を載置した後に、物品を載置したときの前記回転体の中心と支持位置とを結ぶ線分に対するアームの角度より大きく広がるようにアームを回動させて、前記物品保持領域の物品を吸着する。
回転体が回転中において前記アームを回動させて、物品を吸着した前記吸着具を前記支持位置より前記回転体の中心に近づけてから、該吸着具を第２コンベヤの搬送方向に向けて移動させて物品を載置した後に、物品を載置したときの前記回転体の中心と支持位置とを結ぶ線分に対するアームの角度より大きく広がるようにアームを回動させて、前記物品保持領域の物品を吸着する。
また、請求項２の包装機における物品供給装置は、前記物品を載置したときのアームの角度を前記所定角度の内の最小角度とし、前記各アームを、該最小角度から隣のアームに干渉することがない範囲だけ定方向に回動させて、前記物品保持領域の物品を吸着する。
また、請求項３の包装機における物品供給装置は、それぞれのアームが前記回転体の中心と支持位置とを結ぶ線分に対するアームの角度より大きく広がるように回動されて、前記物品保持領域内の複数の物品の内、アームの回動軌跡において隣り合う物品と接触することがなく、且つ、回転体の回転方向で最も遠い物品から順次、吸着具で吸着する。
また、請求項４の包装機における物品供給装置は、アームの支持位置が物品保持領域より手前の準備完了位置に到るまでに、アームの角度が物品保持領域へ進入後の角度に変更されている。
また、請求項５の包装機における物品供給装置は、前記回転体の中心に対してアームの支持位置より遠い位置で前記物品保持領域の物品を前記吸着具で吸着する際に、回転体の回転方向とは逆方向にアームを回動させて物品に対する吸着具の相対速度を小さくする。
また、請求項６の包装機における物品供給装置は、前記第２コンベヤには仕切り部材が所定間隔ごとに配設されており、吸着具が物品を吸着した状態で搬送方向に移動中の仕切り部材を追い越して、該仕切り部材の搬送方向前方に移動後に、吸着具と物品との吸着を解除して物品を載置する。
また、請求項７の包装機における物品供給装置は、該吸着具は傾斜した状態で取着されており、蛇腹状に形成された先端が物品保持領域で回転体の回転方向における前方側が物品に遅れて接触すると共に、第２コンベヤに対して載置される物品の向きが常に同じになるように吸着具を回転させる。
また、請求項８の包装機における物品供給装置は、第２コンベヤは横形製袋充填機の供給コンベヤである。
本願発明は、搬送方向における左右前後に不規則な間隔で搬送される第１コンベヤ上の物品を、高速で、確実に下流に設置の第２コンベヤに載置し得る包装機における物品供給装置を提供できる。
本実施形態の包装機は、物品供給装置によって搬送される物品を筒状に成形されたフィルム中に供給するとともに、縦シールと横シール及びフィルム切断を行って包装品を得る横形製袋充填機である。
物品供給装置は、図１、図２に示すように、搬送方向における左右前後に不規則な間隔で、例えば、煎餅などの欠けやすい略円盤状の物品や搬送向きの方向性を有した形状の物品など、所定速度で搬送するベルトからなる第１コンベヤ１と、所定間隔ごとに配設されている仕切り部材３０の間に１個の物品を載置して筒状のフィルム中に供給する第２コンベヤと、第１コンベヤ上の物品を吸着具２５で吸着して第２コンベヤ上に載置するロボット１０を備える。
物品供給装置は、図１、図２に示すように、搬送方向における左右前後に不規則な間隔で、例えば、煎餅などの欠けやすい略円盤状の物品や搬送向きの方向性を有した形状の物品など、所定速度で搬送するベルトからなる第１コンベヤ１と、所定間隔ごとに配設されている仕切り部材３０の間に１個の物品を載置して筒状のフィルム中に供給する第２コンベヤと、第１コンベヤ上の物品を吸着具２５で吸着して第２コンベヤ上に載置するロボット１０を備える。
ロボット１０は、架台（図示略）に対して取り付けてあり、サーボモータ１１の駆動により、図１（ａ）において反時計方向（左回り）に一定速度で回転する回転体１２を備える。また、この回転体１２には、等間隔に４個の同じ形状の支持部１３が設けてある。
前記各支持部１３にはサーボモータ１５が固定してあり、このサーボモータ１５によって、回転体１２に設置の軸受け体１８で軸支されている回動軸１６を回動する。また、この回動軸１６には、サーボモータ２１で昇降可能なアーム２０が取り付けてある。
尚、サーボモータ１５によって、アーム２０は前記回動軸１６を中心に水平方向に回動軸１６と共に所定角度を回動し、該回動角は、隣接するアーム２０に接触しないように設定してある。
前記各支持部１３にはサーボモータ１５が固定してあり、このサーボモータ１５によって、回転体１２に設置の軸受け体１８で軸支されている回動軸１６を回動する。また、この回動軸１６には、サーボモータ２１で昇降可能なアーム２０が取り付けてある。
尚、サーボモータ１５によって、アーム２０は前記回動軸１６を中心に水平方向に回動軸１６と共に所定角度を回動し、該回動角は、隣接するアーム２０に接触しないように設定してある。
また、それぞれのアーム２０の自由端側には、ガイド体２４がサーボモータ２７からの駆動を受け取り、回転可能に取り付けられている。そして、ガイド体２４の下端部には、一対の樹脂製板状のバネ材２８の間に、先端が弾性を備える蛇腹状の吸着具２５が傾いた状態（例えば、吸着具の先端部分の一端側が、被吸着面に対して上傾する角度が１°程度）で取り付けてある。この吸着具２５は、真空ライン２６に接続してあり、吸着時には負圧であり、吸着された物品を切り離すときには吸着を解除する。
以上のように、前記ロボット１０は、鉛直軸周りに一定方向に定速回転する回転体１２と、その回転体１２に所定の角度間隔で支持されるアーム２０を有していて、それぞれのアーム２０は、前記回転体１２の中心Ｑから同じ距離だけ離れた各支持位置（回動軸１６）で、サーボモータ１５によって独立して水平方向に所定角度の回動が可能である。また、回転体１２が回転中において、アーム２０を回動させて、物品Ｐを吸着した吸着具２５を、支持位置１６より回転体１２の中心Ｑに近づけてから、該吸着具２５を、第２コンベヤ２の搬送方向に向けて移動させて第２コンベヤ２が所定間隔で物品Ｐを搬送し得るように物品Ｐを載置した後に、物品Ｐを載置したときの回転体１２の中心Ｑと支持位置１６とを結ぶ線分に対するアーム２０の角度より大きく広がるようにアーム２０を回動させて、前記物品保持領域の物品Ｐを吸着する。
各種の機器を運転するに当たって、例えば、ロボットコントローラ（図示略）は、横形製袋充填機において、筒状に成形されたフィルム中に供給された物品Ｐをヒートシールや切断等を制御するコントローラ（図示略）との間で運転前にそれぞれの準備状況などの情報を交信し、また、第２コンベヤ２の位置や速度に関する情報を入力して動作タイミングを調整する。
第１コンベヤ１上には、物品保持領域Ｃと、その上流側である物品認識領域Ｅが設定されていて、物品認識領域Ｅの物品Ｐを検出する物品検出手段（図示略）が第１コンベヤ１の上部に設置してある。
物品保持領域Ｃは、回転体１２の回転によりアーム２０が移動しながら、アーム２０自身が所定角度の範囲で回動して物品Ｐを吸着し得ることと、吸着した物品Ｐを第２コンベヤ２に載置する準備を完了し得る条件を加味して、物品認識領域Ｅより面積が狭く、第１コンベヤ１の左右に広がった物品をいずれも吸着し得る領域に設定されている。
物品認識領域Ｅにおいては、前後左右不規則に広がって搬送されてくるそれぞれの物品Ｐの状態が物品検出手段（図示略）によって検出され、ロボットコントローラに送信される。なお、物品検出手段としては、ＣＣＤ、ラインセンサ，Ｘ線などのいずれかの検出方式を採用することが望ましい。
物品保持領域Ｃは、回転体１２の回転によりアーム２０が移動しながら、アーム２０自身が所定角度の範囲で回動して物品Ｐを吸着し得ることと、吸着した物品Ｐを第２コンベヤ２に載置する準備を完了し得る条件を加味して、物品認識領域Ｅより面積が狭く、第１コンベヤ１の左右に広がった物品をいずれも吸着し得る領域に設定されている。
物品認識領域Ｅにおいては、前後左右不規則に広がって搬送されてくるそれぞれの物品Ｐの状態が物品検出手段（図示略）によって検出され、ロボットコントローラに送信される。なお、物品検出手段としては、ＣＣＤ、ラインセンサ，Ｘ線などのいずれかの検出方式を採用することが望ましい。
ロボットコントローラは、吸着具２５が吸着した物品Ｐを第２コンベヤ２の載置位置Ｄで載置した後、その吸着具２５が配設されたアーム２０の回動軸１６が反時計方向に進んだ開始位置Ａに到るまでに、物品検出手段からの情報によって、第１コンベヤ１上の複数の物品Ｐの位置から、次に、開始位置Ａに到る予定の吸着具２５が吸着する物品Ｐの位置を算出する。
尚、物品検出手段で検出された複数の物品Ｐの処理順序は、高速処理のため、それぞれのアーム２０の支持位置１６より吸着具２５が回転体１２の中心Ｑに近くなる後述する最小角度θ1よりアーム２０が大きく広がるように大きな角度にアーム２０を回動させて、物品保持領域Ｃ内の複数の物品Ｐのうち、アーム２０の回動軌跡において隣り合う物品Ｐと接触することがなく、且つ、回転体１２の回転方向で最も遠い物品Ｐから順次、吸着具２５で吸着するように決定される。
例えば、配列された物品Ｐが４個の場合、図３（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、番号を付した順であり、吸着する物品Ｐは、回転体１２の回転方向において最も遠い物品Ｐからであり、回転体１２が高速回転中に、物品Ｐを吸着する瞬間や物品Ｐを上昇させる瞬間に物品同士の衝突を回避し得る。
尚、物品検出手段で検出された複数の物品Ｐの処理順序は、高速処理のため、それぞれのアーム２０の支持位置１６より吸着具２５が回転体１２の中心Ｑに近くなる後述する最小角度θ1よりアーム２０が大きく広がるように大きな角度にアーム２０を回動させて、物品保持領域Ｃ内の複数の物品Ｐのうち、アーム２０の回動軌跡において隣り合う物品Ｐと接触することがなく、且つ、回転体１２の回転方向で最も遠い物品Ｐから順次、吸着具２５で吸着するように決定される。
例えば、配列された物品Ｐが４個の場合、図３（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、番号を付した順であり、吸着する物品Ｐは、回転体１２の回転方向において最も遠い物品Ｐからであり、回転体１２が高速回転中に、物品Ｐを吸着する瞬間や物品Ｐを上昇させる瞬間に物品同士の衝突を回避し得る。
また、物品Ｐを載置した後、アーム２０の支持位置が開始位置Ａに到るまでの間に、そのアーム２０及び吸着具２５の次の動きについて、即ち、次に吸着する物品の位置（Ｘk，Ｙk）と、その位置（Ｘk，Ｙk）までの回転体１２の中心Ｑを基点とする回動軸１６の開始位置Ａからの角度β、その位置（Ｘk，Ｙk）で物品Ｐを吸着するときのアーム２０の角度θと、吸着具２５の上昇タイミングや回転する向き等、様々な動きについて決定される。
図４中の位置（Ｘk，Ｙk）で、例えば、物品Ｐを吸着する場合、具体的なロボット１０の動きついては、回転体１２の回動軸１６が開始位置Ａから準備完了位置Ｂに到るまでに、アーム２０の回動角、吸着具２５（及びアーム２０）の高さ、吸着具２５の向きの変更が完了している。
即ち、回転体１２の回動軸１６（アーム２０の支持位置１６）が物品保持領域Ｃより手前の準備完了位置Ｂに到るまでに、アーム２０の角度が物品保持領域Ｃへ進入後の角度に既に変更され、吸着具２５は、第１コンベア１上の物品Ｐにぶつからない程度の高さに位置が既に変更されている。
なお、本例では、回転体１２が高速回転しているため、吸着具２５が物品Ｐに接触する際に、物品Ｐが回転方向に飛び出さないように、アーム２０が吸着予定の位置（Ｘk，Ｙk）に対応する回動角θより、回転体１２の回転方向における前方側に進んだ回動角(θ＋α)(例えば、αは５°：図１（ａ）の準備完了位置Ｂ参照)に回動され、位置（Ｘk，Ｙk）で吸着する前後のタイミングで、図４に示すように、アーム２０が回動角(θ＋α)から回動角(θ−α)に、２α分回動される。このことで、吸着具２５と物品Ｐの相対速度は、相殺、あるいは低減されることになり、物品Ｐを安定して吸着し得るようになる。
即ち、回転体１２の回動軸１６（アーム２０の支持位置１６）が物品保持領域Ｃより手前の準備完了位置Ｂに到るまでに、アーム２０の角度が物品保持領域Ｃへ進入後の角度に既に変更され、吸着具２５は、第１コンベア１上の物品Ｐにぶつからない程度の高さに位置が既に変更されている。
なお、本例では、回転体１２が高速回転しているため、吸着具２５が物品Ｐに接触する際に、物品Ｐが回転方向に飛び出さないように、アーム２０が吸着予定の位置（Ｘk，Ｙk）に対応する回動角θより、回転体１２の回転方向における前方側に進んだ回動角(θ＋α)(例えば、αは５°：図１（ａ）の準備完了位置Ｂ参照)に回動され、位置（Ｘk，Ｙk）で吸着する前後のタイミングで、図４に示すように、アーム２０が回動角(θ＋α)から回動角(θ−α)に、２α分回動される。このことで、吸着具２５と物品Ｐの相対速度は、相殺、あるいは低減されることになり、物品Ｐを安定して吸着し得るようになる。
このようにアーム２０を２α分、回動しながら物品Ｐを吸着する際に、吸着具２５は吸着する位置で最も降下した後に上昇する。なお、吸着具２５が物品Ｐに接触するときには、吸着具２５は回転体１２の回転方向における前方側が遅れて接触するように、毎回、吸着具２５の向きが変更される。
このため、吸着具２５が物品Ｐに接触したとき、吸着具２５の先端が折れ曲がることなく確実に吸着することができる。さらには、吸着具２５の蛇腹状に形成された先端部分が、物品吸着によって縮んだときに、両側のバネ材２８が物品Ｐに当接して物品姿勢を安定させることによって、物品Ｐが確実に吸着される。
このため、吸着具２５が物品Ｐに接触したとき、吸着具２５の先端が折れ曲がることなく確実に吸着することができる。さらには、吸着具２５の蛇腹状に形成された先端部分が、物品吸着によって縮んだときに、両側のバネ材２８が物品Ｐに当接して物品姿勢を安定させることによって、物品Ｐが確実に吸着される。
このように吸着された物品Ｐは、載置位置Ｄに向けて、物品Ｐの高さより高い位置に向けて上昇しながら運ばれる。本実施の形態では、第２コンベヤ２に、物品Ｐの高さより高い仕切り部材３０が配置されているため、物品Ｐを仕切り部材３０にぶつからない高さまで上昇させている。このとき方向性を有する物品の場合には、物品検出手段から得られた情報から載置位置Ｄで、載置されるそれぞれの物品の向きが同じ方向に向くように、吸着具２５がガイド体２４と共に回転し、アーム２０が角度θ1に変更される。
アームの角度θ1は、設定された所定角度の範囲のアーム２０の角度のうちで、アーム２０の自由端側の吸着具２５が回転体１２の中心Ｑに最も近い位置になるときのアーム２０の角度である。このため、回転体１２の中心Ｑから吸着具２５までの距離(Ｒ２)は、最も短くなり（Ｒ２＜回転体１２の中心Ｑから回動軸１６(支持位置)までの距離）、アーム２０の角度が、角度θ1における吸着具２５の回転速度は最も遅くなる。
アーム２０の角度を角度θ1にして回転速度を最も遅くする理由は、第２コンベヤ２が各物品を搬送するタイミングに同期させるためであり、且つ、第２コンベヤ２上の物品Ｐの載置位置のばらつきを低減させるために重要なことである。
アーム２０の角度を角度θ1にして回転速度を最も遅くする理由は、第２コンベヤ２が各物品を搬送するタイミングに同期させるためであり、且つ、第２コンベヤ２上の物品Ｐの載置位置のばらつきを低減させるために重要なことである。
アーム２０の角度が角度θ1に変更された後に、吸着具２５は、図１(ｂ)に示すように、第２コンベヤ２の搬送方向における後方から、移動中の仕切り部材３０の上方を移動しながら追い越して降下する。降下し終えると、吸着具２５は吸着を解除して物品Ｐを開放して、前方の仕切り部材３０にぶつからないように上昇する。この間、アーム２０の角度が、角度θ1より徐々に広がり、図１に示すように、アーム２０は二点鎖線のごとく、吸着具２５の中心が、第２コンベヤ２の中心を搬送方向に向けて、その中心に沿うように直線移動する。
吸着具２５は、直線移動終了時点のアーム２０の角度θｎ（θｎはθ1より僅かに大きい角度で、回転体１２の中心Ｑから回動軸１６までの距離より短い位置に吸着具２５が位置する）を維持した状態で、回転体１２の回転によって次の物品Ｐを吸着するために、開始位置Ａに向けて移動する。
このように、それぞれの吸着具２５によって吸着された物品Ｐが、第２コンベヤ２の各仕切り部材３０の間に連続して載置されることによって、高速処理においても横形製袋充填機での空袋の発生を防ぐことができる。
また、吸着具２５の中心が第２コンベヤ２の搬送中心に沿って移動しながら、吸着具２５が吸着を解除し、物品Ｐを開放することによって、左右に位置ずれすることなく、物品Ｐを第２コンベヤ２上に載置することができる。よって、筒状フィルムの開口の大きさに余裕をもたせなくても、筒状フィルムに物品Ｐを供給して、適切にフィルムを消費しながら高速でフィルム包装することが可能になる。
吸着具２５は、直線移動終了時点のアーム２０の角度θｎ（θｎはθ1より僅かに大きい角度で、回転体１２の中心Ｑから回動軸１６までの距離より短い位置に吸着具２５が位置する）を維持した状態で、回転体１２の回転によって次の物品Ｐを吸着するために、開始位置Ａに向けて移動する。
このように、それぞれの吸着具２５によって吸着された物品Ｐが、第２コンベヤ２の各仕切り部材３０の間に連続して載置されることによって、高速処理においても横形製袋充填機での空袋の発生を防ぐことができる。
また、吸着具２５の中心が第２コンベヤ２の搬送中心に沿って移動しながら、吸着具２５が吸着を解除し、物品Ｐを開放することによって、左右に位置ずれすることなく、物品Ｐを第２コンベヤ２上に載置することができる。よって、筒状フィルムの開口の大きさに余裕をもたせなくても、筒状フィルムに物品Ｐを供給して、適切にフィルムを消費しながら高速でフィルム包装することが可能になる。
以上のことから、以下の効果を奏する。回転体１２が回転中に、アーム２０を回動させて回転体１２の中心Ｑから吸着具２５までの距離を可変にすると共に、アーム２０の回動角を設定された所定角度の範囲のアーム２０の角度のうち、最小の回動角θ1にして、吸着具２５を第２コンベヤの搬送方向に向けて移動させることで、回転体１２が回転することにより物品Ｐに作用する遠心力が小さくなり、第２コンベヤ２の幅方向への物品の位置ずれを低減することができる。
また、物品Ｐを載置したときのアーム２０の角度θｎを基点に、物品Ｐを吸着するときは、アーム２０を該角度θｎより大きく広がるようにアーム２０を回動させることから、関節を有さないタイプの既存のロボットで物品を吸着する場合に比して、物品保持領域Ｃを広く設定することができると共に、基点θｎと物品Ｐを吸着する位置までの位置関係が、演算処理し易くなるので高速処理が可能になる。
すなわち、本実施の形態は、一定方向に常時、定速回転する回転体１２に対して回動可能なアーム２０の先端側に配設された吸着具２５で物品Ｐを吸着するロボット１０を用いるため、関節を有さないタイプの既存のロボット(アーム２０に相当する腕を有さず、回転体１２に吸着手段が配設されたロボット)に比べた場合、物品Ｐを吸着するときは、吸着具２５が第１コンベヤ１の広範囲を、高速で移動して物品Ｐを吸着し、物品Ｐを載置するときには、吸着するときの速度より減速して第２コンベヤ２に物品Ｐを確実に載置し得ることから、前後左右不規則に搬送される第１コンベヤ１上に載置の物品Ｐを、吸着して、確実に物品を第２コンベヤ２に載置して高速で包装することができる。
また、物品Ｐを載置したときのアーム２０の角度θｎを基点に、物品Ｐを吸着するときは、アーム２０を該角度θｎより大きく広がるようにアーム２０を回動させることから、関節を有さないタイプの既存のロボットで物品を吸着する場合に比して、物品保持領域Ｃを広く設定することができると共に、基点θｎと物品Ｐを吸着する位置までの位置関係が、演算処理し易くなるので高速処理が可能になる。
すなわち、本実施の形態は、一定方向に常時、定速回転する回転体１２に対して回動可能なアーム２０の先端側に配設された吸着具２５で物品Ｐを吸着するロボット１０を用いるため、関節を有さないタイプの既存のロボット(アーム２０に相当する腕を有さず、回転体１２に吸着手段が配設されたロボット)に比べた場合、物品Ｐを吸着するときは、吸着具２５が第１コンベヤ１の広範囲を、高速で移動して物品Ｐを吸着し、物品Ｐを載置するときには、吸着するときの速度より減速して第２コンベヤ２に物品Ｐを確実に載置し得ることから、前後左右不規則に搬送される第１コンベヤ１上に載置の物品Ｐを、吸着して、確実に物品を第２コンベヤ２に載置して高速で包装することができる。
また、本実施の形態では、アーム２０の角度θ1を最小角度として、それぞれのアーム２０を該最小角度θ1から隣のアーム２０に干渉することがない角度だけ同じ向きに回動させて、物品保持領域Ｃの物品Ｐを吸着するように、アーム２０が回動する所定角度を規定しているので、最小角度から物品を吸着する位置までの位置関係が演算処理しや易くなるので高速処理が可能になる。また、アーム２０同士の衝突を回避できる。
また、本実施の形態では、基点における角度θｎより、大きな角度にアーム２０を回動させて、物品保持領域Ｃにおける複数の物品Ｐのうち、アーム２０の回動軌跡において隣り合う物品Ｐと接触することがなく、且つ、回転体１２の回転方向で最も遠い物品Ｐから順次、吸着具２５で吸着することから、物品Ｐを吸着する瞬間や物品Ｐを上昇させる瞬間に物品同士の衝突を回避することができる。
また、本実施の形態では、基点における角度θｎより、大きな角度にアーム２０を回動させて、物品保持領域Ｃにおける複数の物品Ｐのうち、アーム２０の回動軌跡において隣り合う物品Ｐと接触することがなく、且つ、回転体１２の回転方向で最も遠い物品Ｐから順次、吸着具２５で吸着することから、物品Ｐを吸着する瞬間や物品Ｐを上昇させる瞬間に物品同士の衝突を回避することができる。
また、本実施の形態では、吸着具２５が物品保持領域Ｃに進入する前の準備完了位置Ｂまでに、アーム２０の回動角が変更され吸着準備が完了する。例えば、アーム２０が回転体１２によって移動するときに、物品保持領域Ｃの特定の位置、例えば、図４中の位置（Ｘk，Ｙk））にある物品Ｐを吸着具２５によって吸着することは、アーム２０の角度が所定角度の範囲内において、回転体１２の中心Ｑと支持位置１６とを結ぶ線分に対して鈍角になる場合でも、鋭角になる場合でも可能であるが、準備完了位置Ｂまでにアーム２０の角度を設定することによって、毎回、アーム２０を鋭角（同じ角度）にするなど、同じタイミングで、吸着具２５を物品Ｐに接触させることが可能になる。このことは、物品Ｐに吸着具２５が接触する際に生じる、物品Ｐの位置ずれに対し、ずれる方向が定まるので、位置ずれを起き難くする対策を講じ易い。
また、本実施の形態では、回転体１２の中心Ｑに対して、アーム２０の支持位置（回動軸１６）より遠い位置で物品保持領域Ｃの物品Ｐを吸着具２５で吸着する際に、回転体１２の回転方向と逆方向にアーム２０を回動させて物品Ｐに対する吸着具２５の相対速度を小さくしている。このため、回転体１２の中心Ｑに対して、アーム２０の支持位置（回動軸１６）より遠い位置では、吸着具２５の移動速度が速くなることから、吸着具２５が特に軽い物品Ｐなどに接触する際に、物品Ｐの位置ずれが起き易くなるが、物品Ｐを吸着具２５で吸着する際に、回転体１２の回転方向と逆方向にアーム２０を回動させて物品Ｐに対する吸着具２５の相対速度を小さくすることで位置ずれが起き難くなる。
また、本実施の形態では、第２コンベヤ２上に物品Ｐを載置するにあたって、吸着具２５が、物品Ｐを吸着した状態で移動中の仕切り部材３０を追い越した後に、仕切り部材３０の搬送方向前方に降下することで、吸着具２５を第２コンベヤ２の搬送方向に沿って移動させて載置することができ、また、載置するまでの距離を短くすることができるので、特に、欠けやすい物品Ｐなどに有利であり、載置位置を安定させることができる。
また、本実施の形態では、第２コンベヤ２上に物品Ｐを載置するにあたって、吸着具２５が、物品Ｐを吸着した状態で移動中の仕切り部材３０を追い越した後に、仕切り部材３０の搬送方向前方に降下することで、吸着具２５を第２コンベヤ２の搬送方向に沿って移動させて載置することができ、また、載置するまでの距離を短くすることができるので、特に、欠けやすい物品Ｐなどに有利であり、載置位置を安定させることができる。
さらに、吸着具２５を降下させた後に吸着を解除することから、吸着具２５が降下しながら物品Ｐを切り離すより、吸着を早期に解除し、物品Ｐを安定して載置することができる。
また、本実施の形態では、傾斜した状態で取着されている吸着具２５をガイド体２４と共に回転可能とし、吸着具２５の先端を、回転体１２の回転方向における前方側として物品Ｐに遅れて接触するように、物品Ｐを吸着し、搬送向きの方向性を有する物品の場合には、第２コンベヤ２に載置される物品Ｐが、常に同じ向きになるように吸着具２５を回転させることで確実に物品Ｐを載置することができる。
また、本実施の形態では、傾斜した状態で取着されている吸着具２５をガイド体２４と共に回転可能とし、吸着具２５の先端を、回転体１２の回転方向における前方側として物品Ｐに遅れて接触するように、物品Ｐを吸着し、搬送向きの方向性を有する物品の場合には、第２コンベヤ２に載置される物品Ｐが、常に同じ向きになるように吸着具２５を回転させることで確実に物品Ｐを載置することができる。
尚、前記のロボット１０は例示であり、アーム２０は回転体１２に等角度に回転支持されるものであればよく、その数は限定されないし、中心Ｑに複数の回転体を設けて、それぞれの回転体にアーム２０を回転支持させ、アーム２０が等角度間隔に配置されるようにしてもよく、同種のものが好ましい。
また、回転体１２に回動支持されるそれぞれのアーム２０に、更に、別のアームを接続して、別のアームを回動駆動させて物品Ｐを吸着させてもよい。
また、第１コンベヤ１に対して第２コンベヤ２を平行して配設したが、吸着具２５の移動軌跡の接線上を支持部材が移動する関係であれば第１コンベヤ１に対して第２コンベヤ２を、例えば、直角などに向けて配置してもよい。
また、回転体１２に回動支持されるそれぞれのアーム２０に、更に、別のアームを接続して、別のアームを回動駆動させて物品Ｐを吸着させてもよい。
また、第１コンベヤ１に対して第２コンベヤ２を平行して配設したが、吸着具２５の移動軌跡の接線上を支持部材が移動する関係であれば第１コンベヤ１に対して第２コンベヤ２を、例えば、直角などに向けて配置してもよい。
また、第２コンベヤ２上には、物品Ｐを一列に配置しているが、複数列に配置して搬送するように構成してもよいし、第２コンベヤ２に収納箱を載置し、その箱内に物品Ｐを配列し、収納が終了したら次の収納箱に入れるように構成してもよい。
また、アーム２０と吸着具２５を一緒に昇降させたが、吸着具２５だけを昇降させる昇降手段でもよい。この場合、サーボモータに替えて、エアシリンダなどで吸着具を昇降させてもよい。
第２コンベヤ２の仕切り部材３０のピッチを変更する場合は、アーム２０の回動角を変更して、回転体１２の中心Ｑから第２コンベヤ２の搬送中心に沿って移動する吸着具２５の中心までの距離を変更すればよい。吸着具２５の移動軌跡の接線上を仕切り部材３０が移動する関係にすればよい。
また、物品保持領域Ｃで物品Ｐを吸着する順序は、物品保持領域Ｃに置かれた物品Ｐの中で、障害となる物品がない最も外側から順に吸着すればよく、本例とは逆外側からでもよい。また、搬送方向に物品Ｐが複数個並ぶ物品保持領域Ｃにおいては、障害となる物品がない最も外側のうち、下流側から吸着すればよい。また、アーム２０の支持位置から回転体１２の中心までの距離を長くして、隣のアーム２０と干渉しないようにすれば、各アーム２０の回動する方向を自由に設定してもよい。
また、包装機は第２コンベヤ２に載置した物品Ｐを筒状フィルム中に供給して、フィルム包装する横形製袋充填機に限定されるものではなく、例えば、第２コンベヤ２によって搬送された物品Ｐを箱詰めする箱詰め包装機などでもよい。
その他、本実施の形態で例示した具体的構成については、本発明の趣旨に反しない範囲で適宜変更可能であり、種々の構成を採用し得ることができる。
また、アーム２０と吸着具２５を一緒に昇降させたが、吸着具２５だけを昇降させる昇降手段でもよい。この場合、サーボモータに替えて、エアシリンダなどで吸着具を昇降させてもよい。
第２コンベヤ２の仕切り部材３０のピッチを変更する場合は、アーム２０の回動角を変更して、回転体１２の中心Ｑから第２コンベヤ２の搬送中心に沿って移動する吸着具２５の中心までの距離を変更すればよい。吸着具２５の移動軌跡の接線上を仕切り部材３０が移動する関係にすればよい。
また、物品保持領域Ｃで物品Ｐを吸着する順序は、物品保持領域Ｃに置かれた物品Ｐの中で、障害となる物品がない最も外側から順に吸着すればよく、本例とは逆外側からでもよい。また、搬送方向に物品Ｐが複数個並ぶ物品保持領域Ｃにおいては、障害となる物品がない最も外側のうち、下流側から吸着すればよい。また、アーム２０の支持位置から回転体１２の中心までの距離を長くして、隣のアーム２０と干渉しないようにすれば、各アーム２０の回動する方向を自由に設定してもよい。
また、包装機は第２コンベヤ２に載置した物品Ｐを筒状フィルム中に供給して、フィルム包装する横形製袋充填機に限定されるものではなく、例えば、第２コンベヤ２によって搬送された物品Ｐを箱詰めする箱詰め包装機などでもよい。
その他、本実施の形態で例示した具体的構成については、本発明の趣旨に反しない範囲で適宜変更可能であり、種々の構成を採用し得ることができる。
１ 第１コンベヤ
２ 第２コンベヤ
１０ ロボット
１２ 回転体
１５ サーボモータ
１６ 回動軸（支持位置）
２０ アーム
２５ 吸着具
３０ 仕切り部材
Ｐ 物品
Ｑ 回転体中心
Ｃ 物品保持領域
２ 第２コンベヤ
１０ ロボット
１２ 回転体
１５ サーボモータ
１６ 回動軸（支持位置）
２０ アーム
２５ 吸着具
３０ 仕切り部材
Ｐ 物品
Ｑ 回転体中心
Ｃ 物品保持領域
Claims (8)
- 前後左右に不規則な間隔で搬送される第１コンベヤ上の物品の状態を物品検出手段を介して得た情報に基づいて、ロボットのアームに配設された吸着具を昇降させて、左右に広がった第１コンベヤ上の物品保持領域における物品を吸着保持して第２コンベヤに所定の間隔で載置して搬送する包装機における物品供給装置であって、
前記ロボットは、鉛直軸周りに一定方向に定速回転する回転体と、その回転体に所定の角度間隔で支持されるアームとサーボモータを有し、
前記それぞれのアームは、前記回転体の中心から同じ距離だけ離れた各支持位置で、サーボモータによって独立して水平方向に所定角度の回動が可能であり、
回転体が回転中において、前記アームが各支持位置より前記回転体の中心に近くなる位置になる角度に回動した吸着具を、第２コンベヤの搬送方向に沿って移動させて物品を載置すると共に、物品を載置したときの角度より大きくアームを回動させて、前記物品保持領域の物品を吸着保持することを特徴とする包装機における物品供給装置。 - 前記物品を載置したときのアームの角度を前記所定角度の最小角度とし、前記各アームを、該最小角度から隣のアームに干渉することがない範囲だけ定方向に回動させて、前記物品保持領域の物品を吸着保持することを特徴とする請求項１の包装機における物品供給装置。
- それぞれのアームの支持位置で前記物品を載置したときのアームの角度より大きな角度にアームを回動させて、前記物品保持領域内の複数の物品の内、アームの回動軌跡において隣り合う物品と接触することがなく、且つ、回転体の回転方向で最も遠い物品から順次、吸着具で吸着保持することを特徴とする請求項１又は請求項２の包装機における物品供給装置。
- 前記吸着具が物品保持領域内に進入する前に、アームが進入後の角度に変更されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項の包装機における物品供給装置。
- 前記回転体の中心からアームの支持位置より遠い位置で前記物品保持領域の物品を前記吸着具で吸着保持する際に、回転体の回転方向とは逆方向にアームを回動させて物品に対する吸着具の相対速度を小さくすることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項の包装機における物品供給装置。
- 前記第２コンベヤには仕切り部材が所定間隔ごとに配設されており、吸着具が物品を吸着保持した状態で搬送方向に移動中の仕切り部材を追い越して、該仕切り部材の搬送方向前方に降下した後に、吸着具と物品との吸着を解除して物品を載置することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項の包装機における物品供給装置。
- 該吸着具は傾斜した状態で取着されており、蛇腹状に形成された先端が物品保持領域で回転体の回転方向における前方側が物品に遅れて接触すると共に、第２コンベヤに対して載置される物品の向きが常に同じになるように吸着具を回転させることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項の包装機における物品供給装置。
- 第２コンベヤは横形製袋充填機の供給コンベヤであることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項の包装機における物品供給装置。
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