JP2018177282A

JP2018177282A - 物品箱詰装置

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Publication number: JP2018177282A
Application number: JP2017077829A
Authority: JP
Inventors: 正樹浦; Masaki Ura
Original assignee: Shibuya Kogyo Co Ltd
Current assignee: Shibuya Corp
Priority date: 2017-04-10
Filing date: 2017-04-10
Publication date: 2018-11-15
Anticipated expiration: 2037-04-10
Also published as: JP6824096B2

Abstract

【課題】軽量で高速に動作可能な物品箱詰装置を提供する。
【解決手段】物品箱詰装置１０は、円錐形の物品Ｐを１列に保持する複数のホルダ１６Ｈと、ホルダ１６Ｈの姿勢を物品Ｐの基端部を上に向けて保持する起立姿勢と横臥姿勢とに変更する姿勢変更機構と、物品Ｐの列を形成する物品列形成部１６と、ホルダ１６Ｈに物品を供給するアームロボット１４と、物品列を収容するケースＣを供給するケース搬送コンベヤ２０と、物品列形成部１６から物品Ｐを取り出してケースＣ内に挿入するアームロボット１８とを備える。物品列形成部１６は、各ホルダ１６Ｈを移動させて相互に離間した離間状態と、相互に密接した密接状態との間で状態を切り替える。アームロボット１４は、起立姿勢かつ離間状態にあるホルダ１６Ｈへ物品Ｐを供給し、アームロボット１８は、横臥姿勢かつ密接状態にあるホルダ１６Ｈから物品Ｐを取り出す。
【選択図】図１

Description

本発明は、物品を垂下した状態で保持し、箱に詰め込む物品箱詰装置に関する。

上下の向きが互い違いにされた円錐体形状の物品を横に密接させて並べて箱詰する箱詰装置として、互い違いに配列される物品の一方の列を吸着・保持する吸着チャックの第１列と、他方の列を吸着・保持する吸着チャックの第２列とを備える移載装置が知られている（特許文献１）。同装置では、２つの列が離間され、各列における物品も離間された状態で複数の物品が同時に各列の吸着チャックにより吸着・保持される。移載装置は、物品を保持した状態で列を接近させるとともに、各列における物品間の距離を狭くすることで、円錐体物品を上下互い違いに横１列に密接させて整列させている。

特許第６０８４８４５号公報

しかし、特許文献１の移載装置は、物品を吸着・保持する各吸着チャックを縦横に移動して物品を整列させるため装置が大型化し、その構造も複雑となる。また重量も増大するため処理能力が低下する。

本発明は、軽量で高速に動作可能な物品箱詰装置を提供することを課題としている。

本発明の第１の発明である物品箱詰装置は、一列に並べて配置されるとともに、一端部が他端部よりも小さいテーパ形状を有する物品を保持する複数の物品保持部材と、前記物品保持部材の姿勢を、前記他端部を上方へ向けた状態で物品を保持する起立姿勢と横臥した物品を保持する横臥姿勢とに変更する姿勢変更手段とから構成され、複数の物品により物品列を形成する物品列形成手段と、前記各物品保持部材に物品を供給する物品供給手段と、前記物品列を収容可能なケースを供給するケース供給手段と、前記物品列形成手段から物品を取り出して前記ケース内に挿入する物品列挿入手段とを備えた物品箱詰装置において、前記物品列形成手段は、前記各物品保持部材を移動させることにより、前記各物品保持部材が相互に離間した離間状態と、前記各物品保持部材が相互に密接した密接状態との間で状態を切り替える物品保持部材移動手段とを有しており、前記物品供給手段は、前記起立姿勢にある前記物品保持部材を前記離間状態とした前記物品列形成手段に物品を供給し、前記物品列挿入手段は、前記横臥姿勢にある前記物品保持部材を前記密接状態とした前記物品列形成手段から物品を取り出すことを特徴としている。

本発明の第２の発明である物品箱詰装置は、第１の発明において、前記物品列形成手段が、第１物品列を形成する第１物品列形成手段と、第２物品列を形成する第２物品列形成手段とを備え、前記第１物品列形成手段が、複数の第１物品保持部材と、前記第１物品保持部材の姿勢を前記起立姿勢と前記横臥姿勢との間で変更する第１姿勢変更手段を有し、前記第２物品列形成手段が、複数の第２物品保持部材と、前記第２物品保持部材の姿勢を前記起立姿勢と前記横臥姿勢との間で変更する第２姿勢変更手段を有し、前記第１および第２の物品保持部材を前記起立姿勢にした状態では、前記第１および第２物品列の物品の一端部同士および他端同士が対向し、前記第１および第２物品保持部材を前記横臥姿勢にした状態では、前記第１および第２物品列の物品の一端部同士が対向するように前記第１および第２物品列を配置することを特徴としている。

本発明によれば、軽量で高速に動作可能な物品箱詰装置を提供することができる。

本発明の一実施形態である物品箱詰装置が適用されるラインの配置を示す平面図である。図１におけるII方向からの物品列形成部の矢視図である。物品を把持するチャックの図２のIII方向からの矢視図である。物品列形成部の平面図である。物品列形成部の図４のV方向からの矢視図である。整列された１組１２個の物品を箱詰したときの平面図である。ホルダ傾斜機構の構造を説明するための物品列形成部の平面図およびVI方向からの矢視図である。ホルダ傾斜機構の図７（ａ）におけるＦ−Ｆ断面図、取付プレートのＧ−Ｇ断面図、ホルダおよび物品のＥ方向矢視図である。ホルダ傾斜機構によって各ホルダが傾斜された状態での部分拡大図である。アームロボットの先端に設けられたヘッド部の構成および動作（前半部）を説明するための図である。アームロボットの先端に設けられたヘッド部の構成および動作（後半部）を説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態である物品箱詰装置が適用されるラインの配置を示す平面図である。

物品箱詰装置１０は、物品Ｐを整列・密着させてケースＣに箱詰する装置である。本実施形態において取り扱われる物品Ｐは、例えばコーン（円錐体）形状を呈する。物品Ｐは、例えば５行×６列を１セットとしてトレーに載せられた状態で供給搬送コンベヤ（不図示）により供給され、ロボット（不図示）により、１セット毎に物品供給部１２に移載される。

物品供給部１２は、多列（ここでは６列）を維持したまま物品Ｐを保持する。物品供給部１２における各列は、一対のガイドシュート１２Ｇにより保持される。一対のガイドシュート１２Ｇは、物品Ｐの最大径よりも狭い間隔で平行に配置され、円錐体形状を呈する物品Ｐは、頂点を下にしてガイドシュート１２Ｇの間に嵌挿される。一対のガイドシュート１２Ｇ間に嵌挿された物品Ｐの側面は、両側のガイドシュート１２Ｇに係合し、ガイドシュート１２Ｇから垂下される。

ガイドシュート１２Ｇは、供給コンベヤ側から後述する物品列形成部１６に向けて下向き傾けられ、各ガイドシュート１２Ｇには物品Ｐの側面と嵌合する螺旋状の凹凸（スクリュー）が長手方向に沿って設けられる。ガイドシュート１２Ｇは回転可能であり、物品供給部１２に移載された物品Ｐは、ガイドシュート１２Ｇの傾きと、ガイドシュート１２Ｇのスクリューを用いた搬送によって、ガイドシュート１２Ｇに沿って物品列形成部（物品列形成手段）１６に向けて移動される。

また、ガイドシュート１２Ｇの下流側の上方には、ガイドシュート１２Ｇと直交する切出ストッパ１２Ｓが設けられ、ガイドシュート１２Ｇに沿って移動される物品の先頭の２個を後続の物品Ｐの列から分離する。分離された各列の先頭２個の物品Ｐは、上方に設置され、一部図示されるアームロボット１４（物品供給手段）により２列１組（図では、１列６個の合計１２個）を単位として吸着・保持され、ロボット１４のアームの移動により物品列形成部１６に移載される。

物品列形成部１６は、物品供給部１２から供給された２列１組の物品Ｐを、上方に設置され、一部図示されるアームロボット１８（物品列挿入手段）と協働して箱詰に合わせた態様に配列するための装置であり、２列１組の物品Ｐはアームロボット１８に受け渡され、アームロボット１８によりケース搬送コンベヤ２０上に配置されたケースＣに箱詰される。

物品列形成部１６は、アームロボット１４から物品Ｐを受け取るときには、物品供給部１２側の受取位置（Ａ）に配置され、物品Ｐをアームロボット１８に受け渡すときにはケース搬送コンベヤ２０側の（物品供給部１２から離れた）受渡位置（Ｂ）に配置される。すなわち物品列形成部１６は、受取位置（Ａ）、受渡位置（Ｂ）の間で往復移動（矢印Ｃ）される。図１には、物品列形成部１６が両位置（Ａ）、（Ｂ）にあるときの配置が示される。

物品列形成部１６は、所定距離離間して平行に配置された一対のスプライン軸１６Ｓを備え、スプライン軸１６Ｓの各々には、アームロボット１４から物品Ｐが投入され、これを保持するホルダ（物品保持部材）１６Ｈが１列分（ここでは６個）軸に沿って摺動自在に取り付けられる。各スプライン軸１６Ｓに設けられたホルダ１６Ｈは、後述する機構により、受取位置（Ａ）では略等間隔で離間され、受渡位置（Ｂ）では、互いに密接される。また、後述するように、スプライン軸１６Ｓは回転可能であり、スプライン軸１６Ｓを互いに逆向きに回転することにより、ホルダ１６Ｈが逆向きに回動される。

受取位置（Ａ）では、各ホルダ１６Ｈは起立姿勢をとり、円錐体形状の物品Ｐはその頂点を下向きにした起立姿勢で各ホルダ１６Ｈに保持される。一方、受渡位置（Ｂ）では、最終的にスプライン軸１６Ｓが略９０度回転され、起立姿勢にあった各ホルダ１６Ｈが横臥姿勢とされ、各列の物品Ｐの頂点が互いに他方の列側を向くように横倒しにされる。なお、後に詳述するが、横臥姿勢の物品Ｐは、その後軸が少し傾けられる。なお、図１の受渡位置（Ｂ）では、ホルダ１６Ｈおよび物品Ｐが未だ起立姿勢を取った状態が示される。

アームロボット１８は、後述するように、物品列形成部１６において各列の物品Ｐが密接され、かつ横臥姿勢にされると、物品Ｐを列毎に順次吸着し、箱詰に適した態様の配列で保持する。その後アームロボット１８は、アームを移動して整列した状態の１組（ここでは１２個）の物品Ｐをケース搬送コンベヤ２０上に配置されたケースＣ内に投入し箱詰する。ケースＣは、物品Ｐが所定段（所定数）箱詰されると、ケース搬送コンベヤ２０により搬送され、ケース排出コンベヤ２２へと図示しない移載装置により受け渡される。なお、ケース搬送コンベヤ２０には、空のケースＣがケース供給コンベヤ（ケース供給手段）２４から供給される。

次に図２〜図９を参照して本実施形態の物品列形成部１６の詳細な構成について説明する。

まず図２を参照して、物品列形成部１６におけるホルダ１６Ｈ（または物品Ｐ）の起立姿勢、横臥姿勢の間の姿勢変更のための構成（姿勢変更手段）およびその動作について説明する。なお図２は、図１におけるII方向からの物品列形成部の矢視図である。図２では説明の便宜のため、左側の列のホルダ１６Ｈが起立姿勢、右側の列のホルダ１６Ｈが横臥姿勢で描かれている。しかし、実際には両列のホルダ１６Ｈの回動は同期しており同じ姿勢が取られる。

物品列形成部１６において、スプライン軸１６Ｓは、各々をフレーム１６Ｆに回転自在に保持され、フレーム１６Ｆは、ベースプレート１６Ｂに取り付けられる。一対のスプライン軸１６Ｓは、フレーム１６Ｆにより互いに平行かつ水平に軸支され、エアシリンダＭ１、Ｍ２（図７参照）の駆動によりにより回動可能である。スプライン軸１６Ｓには、各ホルダ１６Ｈに対応するホルダベース２６が摺動自在に取り付けられる。

ホルダ１６Ｈは、取付プレート２８を介してホルダベース２６に取り付けられる。取付プレート２８は、ホルダベース２６に対して回動可能であり、後述するようにホルダ傾斜機構３０により傾斜可能である。また各ホルダベース２６にはブラケット３２が取り付けられ、ブラケット３２には、後述するホルダ１６Ｈ同士のスプライン軸１６Ｓに沿ったスライド運動に用いられ、両隣のホルダベース２６のブラケット３２とリンクする一対のリンクプレート３４がそれぞれ係合される。なお、図２では、３個のリンクプレート３４が描かれるが、矢視方向IIにおける一番手前のホルダベース２６には、１個のリンクプレート３４しか係合されていない。他の２個のリンクプレート３４は、他のホルダベース２６に係合されているものである。

更に矢視方向IIにおける一番手前のホルダベース２６には、ブラケット３６を介して例えばマグネット式ロッドレスシリンダ３８（図５参照）のスライダ３８Ｓが取り付けられている。すなわち、各列のホルダ１６Ｈのスプライン軸１６Ｓに沿ったスライド運動は、後述するように、マグネット式ロッドレスシリンダ３８を用いた一番手前のホルダベース２６の移動と、リンクプレート３４を用いたリンク機構により達成される。

また、取付プレート２８に設けられたホルダ１６Ｈは、投入された物品Ｐの側面を支えるもので、物品Ｐのホルダ１６Ｈへの固定は、ホルダ１６Ｈの下方において取付プレート２８に取り付けられたチャック４０により行われる。すなわち、ホルダ１６Ｈに投入された物品Ｐの先端部は、ホルダ１６Ｈの下端においてチャック４０により把持・固定される。

チャック４０は、図３（図２のIII方向からの矢視図）に示されるように、開閉される左右一対の把持部材４０Ａ、４０Ｂを備え、その開閉動作は取付プレート２８に設けられたチャック開閉用エアシリンダ４２により行われる。物品Ｐが投入されるまでは、図３（ａ）のように把持部材４０Ａ、４０Ｂは左右に開かれており、物品Ｐが投入されると、図３（ｂ）のように把持部材４０Ａ、４０Ｂがチャック開閉用エアシリンダ４２により閉じられ、物品Ｐの先端部が把持され、物品Ｐがホルダ１６Ｈに固定される。なお、物品Ｐをアームロボット１８へ受け渡すまでには、チャック４０はチャック開閉用エアシリンダ４２により開かれており、ホルダ１６Ｈ内に収容される物品Ｐの固定は解除されている。

図４は物品列形成部１６の平面図であり、図５は物品列形成部１６の図４のV方向からの矢視図である。図４、図５を参照して、スプライン軸１６Ｓに沿ったホルダベース２６（ホルダ１６Ｈ）のスライド運動、すなわちピッチ変更機構（物品保持部材移動手段）およびその動作につい説明する。なお、図４では、図２と同様に説明の便宜のため、上側の列のホルダ１６Ｈは互いに隣接するまで寄せ集められた密接状態、下側の列のホルダベース２６（ホルダ１６Ｈ）は、各ホルダベース２６（ホルダ１６Ｈ）が一定距離で離間された離隔状態で示される。しかし、実際のホルダベース２６（ホルダ１６Ｈ）の状態は上下の列において同じである。また図４、図５では、説明に関連しない構成は省略されている。

図４、図５では、各スプライン軸１６Ｓに取り付けられた６個のホルダベース２６を左側から各々符号２６Ａ〜２６Ｆで示すとともに、ホルダベース２６Ａ〜２６Ｆに各々取り付けられたブラケット３２をそれぞれ符号３２Ａ〜３２Ｆで示す。また、ホルダベース２６Ａ、２６Ｂ、ホルダベース２６Ｂ、２６Ｃ、ホルダベース２６Ｃ、２６Ｄ、ホルダベース２６Ｄ、２６Ｅの間を連絡するリンクプレート３４をそれぞれ符号３４Ａ〜３４Ｅで示す。

リンクプレート３４Ａ〜３４Ｅは、長尺のプレート部材からなる。各リンクプレート３４Ａ〜３４Ｅには、長手方向に沿った所定長さのスリット３５Ａ〜３５Ｅが各々設けられる。スリット３５Ａ〜３５Ｅは、各々のリンクプレート３４Ａ〜３４Ｅにおいて、一方の端部寄りに形成される。図４では、各リンクプレート３４Ａ〜３４Ｅの左側の端部寄りに設けられている。

ブラケット３２Ａ〜３２Ｆには、スプライン軸１６Ｓに直交するように外側から３個のピン３７Ａ、３７Ｂ、３７Ｃが各々取り付けられる。リンクプレート３４Ａの一端（左端）は、スリット３５Ａを通してブラケット３２Ａのピン３７Ｂに係合され、他端（右端）はブラケット３２Ｂのピン３７Ｂに固定される。リンクプレート３４Ｂの一端（左端）は、スリット３５Ｂを通してブラケット３２Ｂのピン３７Ｃに係合され、他端（右端）はブラケット３２Ｃのピン３７Ｃに固定される。リンクプレート３４Ｃの一端（左端）は、スリット３５Ｃを通してブラケット３２Ｃのピン３７Ａに係合され、他端（右端）はブラケット３２Ｄのピン３７Ａに固定される。更にリンクプレート３４Ｄの一端（左端）は、スリット３５Ｄを通してブラケット３２Ｄのピン３７Ｂに係合され、他端（右端）はブラケット３２Ｅのピン３７Ａに固定され、リンクプレート３４Ｅの一端（左端）は、スリット３５Ｅを通してブラケット３２Ｅのピン３７Ｃに係合され、他端（右端）は、ブラケット３２Ｆのピン３７Ｃに固定される。

ホルダベース２６Ａ〜２６Ｆは、ホルダ１６Ｈに物品Ｐが投入される前、図４の下側に示されるように、各々が互いに一定距離で離間される離隔状態に置かれている。離間状態において、スリット３５Ａ〜３５Ｅに係合されるピン３７Ａ〜３７Ｃは、リンクプレート３４Ａ〜３４Ｅの一端（左端）側のスリット端に係合している。

ホルダベース２６Ａ〜２６Ｆのホルダ１６Ｈに物品Ｐが投入されると、マグネット式ロッドレスシリンダ３８が作動され、ブラケット３６を介してマグネット式ロッドレスシリンダ３８のスライダ３８Ｓに連結されたホルダベース２６Ａが、スプライン軸１６Ｓに沿ってホルダベース２６Ｆ側（図４において右側）へ移動される。

ホルダベース２６Ａの移動が開始されると、ブラケット３２Ａのピン３７Ｂは、スリット３５Ａ内を左側から右側へと移動する。ブラケット３２Ａのピン３７Ｂが右側のスリット端に当接すると、ホルダベース２６Ａはホルダベース２６Ｂに密接する。ホルダベース２６Ａの右側への移動が更に継続されると、ホルダベース２６Ｂがホルダベース２６Ａと一体的に左側へと移動し、ブラケット３２Ｂのピン３７Ｃがスリット３５Ｂ内を左側から右側へと移動する。ブラケット３２Ｂのピン３７Ｃが右側のスリット端に当接すると、ホルダベース２６Ｂはホルダベース２６Ｃに密接する。ホルダベース２６Ａの右側への移動が更に継続されると、ホルダベース２６Ｂ、２６Ｃがホルダベース２６Ａと一体的に左側へと移動し、ブラケット３２Ｃのピン３７Ａがスリット３５Ｃ内を左側から右側へと移動する。以下同様にして、ホルダベース２６Ａ〜２６Ｅが右側へと移動されホルダベース２６Ａ〜２６Ｆが図４の上側に示されるように、各々が互いに密接させた密接状態とされる。

また、物品Ｐがアームロボット１８によりホルダ１６Ｈから抜き取られると、スライダ３８Ｓが右側から左側へと移動され、ホルダベース２６Ａが右側から左側へと移動される。このときブラケット３２Ａのピン３７Ｂは、スリット３５Ａ内を右側から左側へと移動される。ピン３７Ｂが左側のスリット端に当接すると、リンクプレート３４Ａがホルダベース２６Ａと一体的に左側へと移動され、これによりリンクプレート３４Ａにブラケット３２Ｂのピン３７Ｂを介して固定されたホルダベース２６Ｂが、ホルダベース２６Ａと所定距離を保ったまま左側へと移動される。その後リンクプレート３４Ｂ〜３４Ｅの同様動作により、ホルダベース２６Ｃ、２６Ｄ、２６Ｅが、順番に左側へと相互に所定距離を確保しながら移動され、図４の下側に示される離間状態とされる。

なおマグネット式ロッドレスシリンダ３８は、アーム３８Ａ、３８Ａを介してスプライン軸１６Ｓに固定されており、スプライン軸１６Ｓが回転されると、ホルダベース２６Ａ〜２６Ｆ（ホルダ１６Ｈ）と共に一体的に回動される。本実施形態では、ホルダベース２６Ａ〜２６Ｆの離間状態と密接状態の間の移動は、スプライン軸１６Ｓの回転中、ホルダ１６Ｈが起立姿勢と横臥姿勢の間で移動している間に行われる。

次に図６〜図１１を参照して、物品列形成部１６における取付プレート２８を傾斜させるためのホルダ傾斜機構３０の構成およびその動作について説明する。

図６は、整列された１組１２個の物品Ｐを箱詰したときの平面図である。物品箱詰装置１０では、図６に示されるように円錐体形状を呈する物品Ｐを無駄なく直方体のケースＣ内に収容できるように物品Ｐを整列させて箱詰を行う。一対の円錐体は、頂点の向きを逆にして側面同士を密接させると、その投影図は平行四辺形となる。そのため、このような円錐体の対を頂点が交互に逆向きとなるように順次横に密接させて同じ高さで並べると、図６に示されるように、交互に並べられた先端部（頂点）を下向きにし基端部を上向きにした第１物品列Ｐ１と、先端部（頂点）を上向きにし基端部を下向きにした第２物品列Ｐ２は、全体として略長方形の投影図を形成する。

このように並べられた第１、第２物品列Ｐ１、Ｐ２を１周り大きい直方体のケースＣに収めると、ケースＣとの間に殆ど無駄なスペースが生じず、効率的な箱詰を行うことができる。図６の配置では、両端に位置する第１、第２物品列Ｐ１、Ｐ２の円錐の外側の母線が、ケースＣの左右の辺に平行となり、同じ向きの頂点がケースＣの上下の辺に平行になるように並べられる。そのため、物品列形成部１６では、ホルダ傾斜機構３０を用いて各列の物品Ｐの高さを揃えたまま、物品Ｐの軸の向きを傾ける。

図７（ａ）は、本実施形態のホルダ傾斜機構３０の構造を説明するための物品列形成部１６の平面図であり、図７（ｂ）における上側の列を物品列形成部１６の図７（ａ）のVI方向から見た矢視図である。また、図８（ａ）はホルダ傾斜機構３０の図７（ａ）におけるＦ−Ｆ断面図、図８（ｂ）は取付プレート２８の図７（ａ）におけるＧ−Ｇ断面図、図８（ｃ）はホルダ１６Ｈの図７（ａ）におけるＥ方向矢視図、図８（ｄ）は物品Ｐの図７（ａ）におけるＥ方向矢視図である。

ホルダ傾斜機構３０は、各取付プレート２８に対して設けられ、取付プレート２８を軸支しつつ、同軸から偏心した位置をホルダ傾斜機構３０で上下することで取付プレート２８（ホルダ１６Ｈ）を傾斜させている。

すなわち取付プレート２８は、ホルダ傾斜機構３０の固定プレート４４に設けられた回転軸４４Ｓを受ける回転軸受け２８Ｂを備え、同軸周りに回動可能に構成され、回転軸受け２８Ｂから離れた位置に、ホルダ傾斜機構３０のピボット４６Ｐを受け入れるピボット受け２８Ｐを備える。ピボット４６Ｐは、ロッド状のアーム４６の下端に設けられ、アーム４６の上端にはカムフォロワ４６Ｃが設けられる。

アーム４６の下側は固定プレート４４に設けられたガイド４４Ｇに挿嵌され、ピボット４６Ｐは、ガイド４４Ｇに設けられた開口部４５から外側に突出する。アーム４６の上側は状へと延出し、カムフォロワ４６Ｃは、上方に配置されるカム４８に係合される。カム４８は、スプライン軸１６Ｓに沿って延在する上下一対のロッド状部材から構成される。

カムフォロワ４６Ｃは、これら一対のロッド状部材の間に係合され、カム４８が水平を維持しながら上下するとことで、各アーム４６を同時に同じストローク分上下させることできる。これによりピボット４６Ｐが上下し、ピボット受け２８Ｐを介してピボット４６Ｐと係合する取付プレート２８が回転軸４４Ｓを中心に回動され、取付プレート２８に取り付けられたホルダ１６Ｈが所定角度傾けられる。なお、カム４８の両端は、スプライン軸１６Ｓの両端近くにおいて、カム４８の昇降を行うカム昇降用エアシリンダ４９に支持される。

図９は、ホルダ傾斜機構３０によって各ホルダ１６Ｈが傾斜された状態での図７（ｂ）の部分拡大図に対応する。なお、図９では、６個の物品Ｐの列における左から１番目には、図８（ａ）のホルダ傾斜機構３０を示し、２番目には図８（ｂ）の取付プレート２８を示した。３〜５番目にはホルダ１６Ｈに収容される物品Ｐが示される。図９において、カム４８は下降されており、これにより取付プレート２８、すなわち物品Ｐは、回転軸受け２８Ｂを中心に同じ高さで左に傾けられている。

図１０、図１１は、アームロボット１８の先端に設けられたヘッド部５０の構成および動作を説明するための図であり、ヘッド部５０の状態を時系列で示す。

アーム１８Ａの先端には、第１物品列Ｐ１および第２物品列Ｐ２を吸着・保持するヘッド部５０が設けられる。なおヘッド部５０による物品列形成部１６からの第１、第２物品列Ｐ１、Ｐ２の吸着は、物品列形成部１６において、各物品列Ｐ１、Ｐ２が横臥姿勢され、列毎に集約・密接状態とされ、かつホルダ傾斜機構３０により傾斜された状態で行われる。

ヘッド部５０は、アーム１８Ａの先端に例えば３軸の自由度を持って回転可能に取り付けられる。ヘッド部５０は、図６において、先端部が下向きに配置された第１物品列Ｐ１を吸着・保持する第１ヘッド５１と、先端部が上向きに配置された第２物品列Ｐ２を吸着・保持する第２ヘッド５２とを備える。第１ヘッド５１は、第１エアシリンダ５１Ａを介して、アーム１８Ａに保持され、第２ヘッド５２には第２エアシリンダ５２Ａを介してアーム１８Ａに保持される。第１、第２ヘッド５１、５２は、第１、第２エアシリンダ５１Ａ、５２Ａの作動により昇降可能である。

第１ヘッド５１、第２ヘッド５２は、それぞれ第１吸盤５１Ｓ、第２吸盤５２Ｓを備え、各々、第１、第２物品列Ｐ１、Ｐ２の側面に適合した姿勢に傾けられ、各々第１、第２物品列Ｐ１、Ｐ２の側面を吸着して保持することができる。

まず図１０（ａ）では、第１ヘッド５１の第１吸盤５１Ｓが下降端に位置し、第２ヘッド５２の第２吸盤５２Ｓが上昇端（待機位置）に位置した状態で、第１吸盤５１Ｓをオンして第１物品列Ｐ１の各物品の基端部側を吸着・保持する。次にヘッド部５０は、図１０（ｂ）の状態となる。すなわち図１０（ｂ）では、第１ヘッド５１がオンされた状態のまま第１エアシリンダ５１Ａが作動されて、第１ヘッド５１の第１吸盤５１Ｓが上昇端へ移動され、第１吸盤５１Ｓに吸着された第１物品列Ｐ１が持ち上げられる。またこれに並行して、第２エアシリンダ５２Ａにより第２ヘッド５２が下降され、５つの第２吸盤５２Ｓが第１物品列Ｐ１の先端部の間を通過して下降端（作動位置）まで移動される。そして第２ヘッド５２がオンされ第２物品列Ｐ２の各物品の基端部側が第２吸盤５２Ｓにより吸着・保持される。

次に図１０（ｃ）において、第１ヘッド５１をオンしたまま、第１エアシリンダ５１Ａにより第１ヘッド５１の第１吸盤５１Ｓを下降端にまで下降させる。このとき第２ヘッド５２はオン状態に維持されたまま、第２吸盤５２Ｓの位置は下降端に維持される。これにより、一方の物品列の物品の先端部は、これに隣り合う他方の物品列の物品の基端部と略隣り合わせで配置される。この後、アーム１８Ａが移動され、第１、第２物品列Ｐ１、Ｐ２を保持するヘッド部５０が図１０（ｄ）のようにケースＣ内に挿入される。図１０（ｄ）では、第１ヘッド５１はオン状態で、第１吸盤５１Ｓは下降端位置に維持され、第２吸盤５２Ｓが下降端位置において第２ヘッド５２はオフされる。これにより第２物品列Ｐ２がケースＣに投入される。

次に図１１（ｅ）では、第１ヘッド５１がオン状態のまま、第２エアシリンダ５２Ａが駆動され、第２物品列Ｐ２を開放した第２ヘッド５２の第２吸盤５２Ｓが上昇端にまで移動する。図１１（ｆ）では、アーム１８Ａが作動され、ヘッド５０全体が下降され、第１物品列Ｐ１が既に投入された物品列Ｐ２の間に押し込まれる。これにより第１、第２物品列Ｐ１、Ｐ２は、列が乱れることなく図６に示した状態でケースＣ内に整列される。この後、第１ヘッド５１がオフされ、第１吸盤５１Ｓが第１物品列を開放し、アーム１８Ａは、物品列形成部１６の上方へと戻され、図１０（ａ）〜（ｄ）、図１１（ｅ）、（ｆ）の動作が繰り返される。

以上のように、本実施形態によれば、物品列形成部で物品を各列において予め集約して密接状態とするとともに箱詰めに適した角度に傾けているため、アームに取り付けられたヘッドにこのような機構を設ける必要がないので装置を軽量化でき、処理速度を向上できる。またヘッドは密集した物品列を吸着・保持してケース内へと移動するが、第１物品列と第２物品列を異なる高さに保持したままヘッドを移動し、列毎にケース内へと投入するため、物品同士が接触して落下したり、箱詰めの際に列が乱れたりすることがない。

なお、本実施形態では、第２物品列を吸着する際に第１ヘッドを上昇させたが、第１ヘッドの高さを固定し、第２ヘッドのみを昇降する構成とすることもできる。この場合には、第２ヘッドを上昇端（待機位置）で待機させている間に第１ヘッドで第１物品列を保持し、その後第２ヘッドを下降端（作動位置）に移動して第２物品列を保持する。

本実施形態では、円錐体形状を呈する物品を例に説明を行ったが、物品の形状はこれに限定されるものではない。例えば円錐台形状や長手方向の一方の端部に向かって細くなるテーパ形状を有するものであればその効果が大きいが、本実施形態は、密接して整列された状態の物品を箱詰めする場合であれば他の形状の物品にも適用できる。

また、本実施形態では吸盤を用いて物品を保持する場合を例に説明したが、吸盤以外の方法で物品を保持する構成にも適用できる。

１０物品箱詰装置
１４アームロボット
１６物品列形成部
１６Ｈホルダ
１６Ｓスプライン軸
１８アームロボット
２４ケース供給コンベヤ
３４リンクプレート
３８マグネット式ロッドレスシリンダ
Ｍ１、Ｍ２エアシリンダ

Claims

一列に並べて配置されるとともに、一端部が他端部よりも小さいテーパ形状を有する物品を保持する複数の物品保持部材と、前記物品保持部材の姿勢を、前記他端部を上方へ向けた状態で物品を保持する起立姿勢と横臥した物品を保持する横臥姿勢とに変更する姿勢変更手段とから構成され、複数の物品により物品列を形成する物品列形成手段と、
前記各物品保持部材に物品を供給する物品供給手段と、
前記物品列を収容可能なケースを供給するケース供給手段と、
前記物品列形成手段から物品を取り出して前記ケース内に挿入する物品列挿入手段とを備えた物品箱詰装置において、
前記物品列形成手段は、
前記各物品保持部材を移動させることにより、前記各物品保持部材が相互に離間した離間状態と、前記各物品保持部材が相互に密接した密接状態との間で状態を切り替える物品保持部材移動手段とを有しており、
前記物品供給手段は、前記起立姿勢にある前記物品保持部材を前記離間状態とした前記物品列形成手段に物品を供給し、
前記物品列挿入手段は、前記横臥姿勢にある前記物品保持部材を前記密接状態とした前記物品列形成手段から物品を取り出す
ことを特徴とする物品箱詰装置。
前記物品列形成手段は、第１物品列を形成する第１物品列形成手段と、第２物品列を形成する第２物品列形成手段とを備え、
前記第１物品列形成手段は、複数の第１物品保持部材と、前記第１物品保持部材の姿勢を前記起立姿勢と前記横臥姿勢との間で変更する第１姿勢変更手段を有し、
前記第２物品列形成手段は、複数の第２物品保持部材と、前記第２物品保持部材の姿勢を前記起立姿勢と前記横臥姿勢との間で変更する第２姿勢変更手段を有し、
前記第１および第２の物品保持部材を前記起立姿勢にした状態では、前記第１および第２物品列の物品の一端部同士および他端同士が対向し、前記第１および第２物品保持部材を前記横臥姿勢にした状態では、前記第１および第２物品列の物品の一端部同士が対向するように前記第１および第２物品列を配置する
ことを特徴とする請求項１に記載の物品箱詰装置。