JP2011241027A5 - - Google Patents
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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。
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(1)上の物品(P)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(10)のアーム(20)に配設された吸着具(25)を昇降させて、第1コンベヤ(1)上の左右に広がった物品保持領域(C)における物品(P)を吸着して第2コンベヤ(2)に載置する。
そして、前記ロボット(10)は、鉛直軸周りに一定方向に回転する回転体(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、前記それぞれのアーム(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(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。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(P)を吸着した前記吸着具(25)を前記支持位置(16)より前記回転体(12)の中心(Q)に近づけてから、第2コンベヤ(2)の搬送方向に向けて移動させて物品(P)を載置した後に、物品(P)を載置したときの前記回転体(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)の角度より広がるようにアーム(20)を回動させるよう前記サーボモータ(15)を駆動制御して、前記物品保持領域(C)の物品(P)を吸着することを特徴とする。
そして、前記ロボット(10)は、鉛直軸周りに一定方向に回転する回転体(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、前記それぞれのアーム(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(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。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(P)を吸着した前記吸着具(25)を前記支持位置(16)より前記回転体(12)の中心(Q)に近づけてから、第2コンベヤ(2)の搬送方向に向けて移動させて物品(P)を載置した後に、物品(P)を載置したときの前記回転体(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)の角度より広がるようにアーム(20)を回動させるよう前記サーボモータ(15)を駆動制御して、前記物品保持領域(C)の物品(P)を吸着することを特徴とする。
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(P)を載置したときのアーム(20)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(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範囲だけ定方向に回動させて、前記物品保持領域(C)の物品(P)を吸着することを特徴とする。
また、請求項3の包装機における物品供給装置は、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)へ進入後の角度に変更されていることを特徴とする。
また、請求項4の包装機における物品供給装置は、前記回転体(12)の中心(Q)に対してアーム(20)の支持位置(16)より遠い位置で前記物品保持領域(C)の物品(P)を前記吸着具(25)で吸着する際に、回転体(12)の回転方向とは逆方向にアーム(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を特徴とする。
また、請求項5の包装機における物品供給装置は、前記第2コンベヤ(2)には仕切り部材(30)が所定間隔ごとに配設されており、吸着具(25)が物品(P)を吸着した状態で搬送方向に移動中の仕切り部材(30)を追い越して、該仕切り部材(30)の搬送方向前方に移動後に、吸着具(25)と物品(P)との吸着を解除して物品(P)を載置することを特徴とする。
また、請求項6の包装機における物品供給装置は、第2コンベヤ(2)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。
また、請求項7の包装機における物品供給装置は、第1コンベヤ(1)上の物品(P)の状態を物品検出手段を介して得た情報に基づきロボット(10)のアーム(20)を回動すると共に該アーム(20)に配設された吸着具(25)を昇降させつつ第1コンベヤ(1)上の左右に広がった物品保持領域(C)内における複数の物品(P)のうち特定の物品(P)を吸着し該特定の物品(P)を第2コンベヤ(2)に向けて搬送する。
そして、前記ロボット(10)は、鉛直軸周りに一定方向に回転する回転体(12)と、該回転体(12)の中心から所定角度ごとに離れた各支持位置(16)で、該回転体(12)に対しそれぞれ水平回動可能に支持され、前記回転体(12)が回転中に回動される複数の前記アーム(20)と、該アーム(20)の回動に伴い前記吸着具(25)が前記特定の物品(P)を吸着し搬送するにあたって、前記物品保持領域(C)内にある前記特定の物品(P)と該特定の物品(P)の隣りの物品(P)とが接触することなく、且つ、前記物品保持領域(C)内において吸着した物品(P)が回転体(12)の回転により回転方向に移動する場合にその物品(P)の移動方向における前方側に他の物品(P)が存在しないよう順次、前記特定の物品(P)を決定し、前記回転体(12)の回転位置に応じて前記アーム(20)の回動と前記吸着具(25)の昇降動作を所定タイミングで制御するロボットコントローラを備えることを特徴とする。
また、請求項7の包装機における物品供給装置は、第1コンベヤ(1)上の物品(P)の状態を物品検出手段を介して得た情報に基づきロボット(10)のアーム(20)を回動すると共に該アーム(20)に配設された吸着具(25)を昇降させつつ第1コンベヤ(1)上の左右に広がった物品保持領域(C)内における複数の物品(P)のうち特定の物品(P)を吸着し該特定の物品(P)を第2コンベヤ(2)に向けて搬送する。
そして、前記ロボット(10)は、鉛直軸周りに一定方向に回転する回転体(12)と、該回転体(12)の中心から所定角度ごとに離れた各支持位置(16)で、該回転体(12)に対しそれぞれ水平回動可能に支持され、前記回転体(12)が回転中に回動される複数の前記アーム(20)と、該アーム(20)の回動に伴い前記吸着具(25)が前記特定の物品(P)を吸着し搬送するにあたって、前記物品保持領域(C)内にある前記特定の物品(P)と該特定の物品(P)の隣りの物品(P)とが接触することなく、且つ、前記物品保持領域(C)内において吸着した物品(P)が回転体(12)の回転により回転方向に移動する場合にその物品(P)の移動方向における前方側に他の物品(P)が存在しないよう順次、前記特定の物品(P)を決定し、前記回転体(12)の回転位置に応じて前記アーム(20)の回動と前記吸着具(25)の昇降動作を所定タイミングで制御するロボットコントローラを備えることを特徴とする。
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
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 (7)
- 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コンベヤに載置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、
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、前記アームを回動させ、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、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、該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広がるようにアームを回動させるよう前記サーボモータを駆動制御して、前記物品保持領域の物品を吸着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。
- 前記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。
- 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5のいずれか1項の包装機における物品供給装置。
- 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きロボットのアームを回動すると共に該アームに配設された吸着具を昇降させつつ第1コンベヤ上の左右に広がった物品保持領域内における複数の物品のうち特定の物品を吸着し該特定の物品を第2コンベヤに向けて搬送するようにした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回転する回転体と、
該回転体の中心から所定角度ごとに離れた各支持位置で、該回転体に対しそれぞれ水平回動可能に支持され、前記回転体が回転中に回動される複数の前記アームと、
該アームの回動に伴い前記吸着具が前記特定の物品を吸着し搬送するにあたって、前記物品保持領域内にある前記特定の物品と該特定の物品の隣りの物品とが接触することなく、且つ、前記物品保持領域内において吸着した物品が回転体の回転により回転方向に移動する場合にその物品の移動方向における前方側に他の物品が存在しないよう順次、前記特定の物品を決定し、前記回転体の回転位置に応じて前記アームの回動と前記吸着具の昇降動作を所定タイミングで制御するロボットコントローラを備えること特徴とする包装機における物品供給装置。
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