JP2020183317A - 物品のピッキング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】空港において搭乗手続きカウンターで預けた手荷物がターミナルビルのバックヤードでコンテナに積み込まれて航空機の貨物室まで搬送される。従来バックヤードのメイクコンベヤからコンテナへの積み込み作業では、途中上流側の搬送経路から下流側の搬送経路への移載作業が作業者の人手によりなされていたためこの点を改善して搬送効率を高める必要があった。【解決手段】ロボットアーム１１の先端にピッキングハンド１２を装備し、メイクコンベヤ２上を搬送される手荷物Ｗを吸着部Ｖにより吸着保持して下流側搬送経路に移載するピッキング装置１０とする。吸着部Ｖは、手荷物Ｗの大きさに合わせて大小２つの吸着部１５，１６を切り替えて用い、共通の真空引き経路により真空吸着する構成とする。係るピッキング装置１０により移載作業が無人化されて搬送効率が高められる。【選択図】図３

Description

この発明は、例えば空港ターミナルビルにおいて、航空機の搭乗者の手荷物等の物品を、その外面の材質を判別しつつ搬送できるようにしたピッキング装置に関する。

例えばトラック荷室に積み込まれた多数の箱形の物品をひとつづつ把持して荷降ろしする搬送装置として本願出願人の出願に係るものが下記の特許文献１に開示されている。この搬送装置によれば、多数の物品を画像処理手段を用いつつ、ロボットアームの動作によりトラック荷室から荷降ろしすることができ、この種の荷降ろし作業の省力化を図ることができる。

特開２０１７−２０６３１８号公報

しかしながら、上記した従来の搬送装置を、例えば空港ターミナルビルにおいて、搭乗者の手荷物をメイクコンベア上から航空機に積み込みまでの搬送経路に適用して省力化を図るには、種々の改良を加える必要がある。

本発明は、従来の搬送装置に種々の改良を加えることにより、例えば空港の搬送経路に適したピッキング装置（移載装置）として適用できるようにすることを目的とする。

本開示の１つの特徴によると、上流側の搬送経路と下流側の搬送経路との間に配置されて、上流側の搬送経路から下流側の搬送経路へ物品を移載させるピッキング装置である。ピッキング装置は、物品を真空吸着により保持する大小２つの吸着部を備え、吸着保持する物品の大きさに合わせて大吸着部と小吸着部を切り替え可能な構成となっている。

従って、上流側の搬送経路から下流側の搬送経路への物品の移載作業がピッキング装置によりなされ、従来の人手による移載作業を省略することができ、これにより搬送経路の無人化若しくは省力化を図ることができる。例えば、空港ターミナルビルのバックヤードにおいて、メイクコンベヤと称される上流側の搬送経路上の手荷物（例えばキャスタ付きのキャリアケース等）の、下流側の搬送経路に相当するコンテナへの移載作業をピッキング装置により行って機械化（無人化）することができる。

また、大小２つの吸着部が移載する物品の大きさに合わせて切り替えられて用いられることから、大きさが異なる物品を確実に吸着保持して移載させることができる。比較的小形の物品には小吸着部によりはみ出しを回避して確実な吸着保持がなされ、比較的大形の物品には大吸着部により十分な吸着面積と吸着力により確実な吸着保持がなされる。比較的大形の物品については、大吸着部と小吸着部の双方により吸着保持する構成としてもよい。

本開示の他の特徴によると、大小２つの吸着部は、外側のより大きな大吸着部と、大吸着部の内側に収容可能なより小さな小吸着部とを備え、小吸着部は大吸着部に対して物品に接近離間する方向に昇降可能に支持されている。小吸着部が大吸着部に対して下降して小吸着部が物品に当接された小形モードでは、小吸着部の内側の真空引きエリアが真空引きされて、小吸着部により小さな物品が吸着保持される。小吸着部が大吸着部に対して上昇して大小双方の吸着部が物品に当接された大形モードでは、大吸着部の内側と小吸着部の内側が連通されて、小吸着部の真空引きエリアを経て大吸着部の真空引きエリアの真空引きがなされて、大小双方の吸着部により大きな物品が吸着保持される。

従って、大形モードでの真空引きエリアとして小吸着部の真空引きエリアが流用されて、真空引き口の共用化が図られ、ひいては当該ピッキング装置の構成の簡略化及びコストの低減が図られる。

本開示の他の特徴によると、小吸着部の真空引きエリアと大吸着部の真空引きエリアとの間に、切り替えバルブが介装されており、小吸着部が下降した小形モードでは小吸着部の下降動作により切り替えバルブが閉じられて小吸着部の真空引きエリアと大吸着部の真空引きエリアが気密に遮断され、小吸着部が上昇した大形モードでは小吸着部の上昇動作により切り替えバルブが開かれて小吸着部の真空引きエリアと大吸着部の真空引きエリアが連通される。

従って、小吸着部の真空引きエリアと大吸着部の真空引きエリアの連通、遮断が切り替えバルブによりなされる。切り替えバルブの切り替え動作は、小吸着部の昇降動作による機械的構成によりなされることから、当該切り替えバルブの動作制御の簡略化が図られ、又動作の確動性が確保されている。係る機械的動作制御に代えて、切り替えバルブに電磁弁を用い、その開閉動作を例えば小吸着部の昇降動作をセンサで検知して行う電気的動作制御とすることができる。

本開示の他の特徴によると、上流側の搬送経路と下流側の搬送経路との間に、上流側の搬送経路から下流側の搬送経路へ物品を移載させるピッキング装置である。ピッキング装置は、物品を真空吸着により保持する吸着部と、吸着部とは別に、物品の外面を真空吸引するビニール判別部とを備えており、ビニール判別部により物品の外面を真空吸引してその変位に基づいて物品の外面がビニールで覆われた状態であることを判別する構成となっている。

従って、ビニール判別部による真空吸引により物品の外面がビニールで覆われた状態であるか否かが判別される。移載する物品として、樹脂製のキャリアケース（ハードケース）、布製のキャリアケース（ソフトケース）、傷つきや汚損防止のためにビニール袋を被せたキャリアケースを想定した場合に、吸着部により外面を真空吸着すると、ハードケースでは外面の変位はほぼ発生せず、ソフトケースでは外面の小さな変位が発生し、ビニール袋では大きな変位が発生する。ビニール袋の大きな変位を検知して、物品の外面がビニール袋で覆われていることの判別をすることができる。

ビニール判別部による吸着により、物品の外面にビニール袋が被せられていると判別された場合には、吸着部による吸着保持が困難であると判断して移載を回避することができる。ビニール袋が被せられたケースは、別途吸着保持に依らない把持装置や人手により移載することができる。ビニール判別部により外面がビニール袋で覆われていないと判別された場合には、吸着部により吸着保持した後、下流側の搬送経路への移載がなされる。

本開示の他の特徴によると、上流側の搬送経路と下流側の搬送経路との間に配置されて、前記上流側の搬送経路から前記下流側の搬送経路へ前記物品を移載させるピッキング装置である。このピッキング装置は、物品を真空吸着により保持する吸着部を備えており、吸着部による物品の外面の真空吸着による変位を検知して当該物品の外面が布地であることを判別する構成を備えている。

従って、吸着部による真空吸引により物品の外面が布地であるか否かが判別される。ピッキング装置により移載する物品として、樹脂製のキャリアケース（ハードケース）、布製のキャリアケース（ソフトケース）を想定した場合に、吸着部により外面を真空吸着すると、ハードケースでは外面の変位はほぼ発生しないが、ソフトケースでは布地である外面の小さな変位が発生する。この小さな変位を検知して、物品の外面が布地であることの判別をすることができる。

移載に先だって、吸着部により物品の外面状態が判別され、その結果物品の外面が樹脂であるハードケースの場合には、高い吸着力が得られる結果落下を回避しつつ高速移載が可能となる。吸着部の吸着により外面の若干の変位が発生して布製のソフトケースと判別された場合には、ハードケースに比して吸着力がやや低下することからより低速（より低い加速度、減速度）で移載がなされて移載中における物品の落下が回避されるように各部の動作制御を行うことができる。

本開示の他の特徴によると、物品の外面の変位をセンサで検知する構成となっている。従って、物品の外面状態の迅速かつ確実な判別がなされる。

本開示の他の特徴によると、吸着部は、上流側の搬送経路の搬送面に直交するＺ軸線回りに旋回可能に設けられており、物品の縦、横、傾きの各姿勢に合わせて旋回した状態で物品を吸着保持する構成となっている。

従って、物品の搬送姿勢に合わせて吸着部がＺ軸線回りに旋回されることにより物品に対する確実な吸着保持がなされる。

本開示の他の特徴によると、ピッキング装置は、多関節形のロボットアームの先端に、吸着部を有するピッキングハンドを装備したことである。従って、ロボットアームの動作により吸着部の移動が迅速かつ精確になされる。

本開示の他の特徴によると、吸着部は、それぞれ物品の有無を検知するための物品検知部を備えている。

従って、例えば物品検知部の変位により物品に対して吸着部が当接されたことが確認され、このタイミングで真空引きが開始されて物品の吸着がなされる。

本実施形態に係る搬送装置の全体の概略平面図である。 本実施形態に係る搬送装置を、図１中矢印(II)方向から見た全体側面図である。 ピッキング装置及びメイクコンベヤの側面図である。 メイクコンベヤ上の手荷物を上方から見た図である。本図は、搬送姿勢の一例を示している。 ピッキングハンドの側面図である。 ピッキングハンドを図５中矢印(VI)方向であって搬送方向前側から見た前面図である。 ピッキングハンドの縦断面図である 小吸着部の縦断面図である。 小吸着部及び大吸着部の縦断面図である。 吸着部の縦断面図である。本図では小吸着部が上昇した大形モードで物品を吸着保持した状態を示している。 ビニール判別部の縦断面図である。本図では、物品のビニール袋が吸引された状態を示している。

次に、本発明の実施形態を図１〜図１１に基づいて説明する。本実施形態では、空港において搭乗者の手荷物Ｗを搭乗手続きカウンターから航空機４の貨物室に搬送する搬送経路に用いられる搬送装置１を例示する。図１及び図２に示すように本実施形態の搬送装置１は、上流側の搬送経路に相当するメイクコンベヤ２と、複数台のコンテナ３から航空機４の貨物室に至る下流側の搬送経路を備えている。上流側の搬送経路としてのメイクコンベヤ２と下流側の搬送経路としてのコンテナ３との間には、ピッキング装置１０とサイズ別コンベヤ３０と戻しコンベア３９と積み込み装置４０が配置されている。

ピッキング装置１０の下流側に、手荷物を主としてその大きさ（サイズ）により分配して搬送するサイズ別コンベヤ３０が配置されている。サイズ別コンベヤ３０の下流側に、コンベア付きのトラバーサ７５が配置されている。サイズ別コンベア３０からトラバーサ７５上に移載された手荷物Ｗが、多関節形のロボットアームに吸着ハンド７６を搭載した積み込み装置４０によりコンテナ３に積み込まれる。コンテナ３に積み込まれた手荷物Ｗは航空機４の貨物室に積み込まれる。

図１に示すようにメイクコンベヤ２上では、多数個の手荷物Ｗが搬送される。多数個の手荷物Ｗは、図では示されていない搭乗手続きカウンターから搬送コンベヤを経て順次メイクコンベヤ２上に搬送される。メイクコンベヤ２は長円形のループ形状を有しており、その搬送方向は図１中白抜き矢印で示すように反時計回り方向とされている。このため、メイクコンベヤ２の図１において右側では手荷物Ｗが図示上側へ搬送される（搬送方向前側）。以下の説明では、手荷物Ｗの搬送方向をＸ軸方向と言い、搬送方向に直交するベルト幅方向をＹ軸方向と言う。また、前後左右及び上下については図中に示す表示に従う。

本実施形態では、搬送対象物の物品としてキャスタ付きのキャリアケース（旅行鞄）であって、航空機搭乗者の手荷物を例示する。以下、単に手荷物Ｗという。メイクコンベヤ２上の手荷物Ｗは、金属製又は樹脂製のハードケース、あるいは布製のソフトケースといったようにその大きさ、外面の状態が様々で、中には水濡れや汚損を防止するためにビニール袋に覆われた状態のものが搬送される。また、各手荷物Ｗの搬送姿勢は様々で、例えば図４に示すように手荷物Ｗの長手方向を搬送方向に対して角度θだけ傾けた姿勢で搬送されるものも存在する。

図１において、メイクコンベヤ２のループ形の右側上方に、搬送状態認識手段５が配置されている。搬送状態認識手段５は、ピッキング装置１０を支持した移動ベース６よりも搬送方向上流側に配置されている。搬送状態認識手段５には、２Ｄカメラや３Ｄカメラあるいはその他各種のセンサが用いられている。図４に示すように搬送状態認識手段５により、メイクコンベヤ２上の基準点Ｓに対する手荷物Ｗの中心位置（ピッキング位置Ｐ）のＸ軸方向及びＹ軸方向の距離、及び手荷物Ｗの大きさ（幅、長さ、高さ（厚さ）の各寸法）、さらには搬送方向に対する姿勢（縦向き、横向き、傾きθ）等に関する情報が得られる。搬送状態認識手段５により得られた手荷物Ｗに関する情報は、ピッキング装置１０側に提供される。

これにより、ピッキング装置１０は、手荷物Ｗの搬送速度に同期してＸ軸方向に前進しつつ、ピッキングハンド１２を下降させ、さらには吸着部Ｖ（大吸着部１５と小吸着部１６）が手荷物Ｗに対してはみ出ないよう、後述するように電動モータ１７を起動させて吸着部ＶをＺ軸回りに旋回させる。吸着部Ｖを手荷物Ｗの傾きθに合わせて旋回させた状態で手荷物Ｗの外面（主として上面）に当接させて吸着保持（ピッキング）がなされる。

移動ベース６は、バックヤード建屋の天井に沿って配置されている。移動ベース６に、ピッキング装置１０がＸ軸方向（図１において上下方向）及びＹ軸方向（図１において左右方向）に平行移動可能に吊り下げ状態で支持されている。これによりピッキング装置１０は、メイクコンベヤ２の上方において、手荷物Ｗが搬送されるＸ軸方向と、搬送方向に対して左右方向に相当するＹ軸方向の双方に変位可能に支持されている。図では詳細は示されていないが、移動ベース６は、電動モータを駆動源とするねじ軸機構と直動ベアリング等により構成されるＸ−Ｙテーブルで、ピッキング装置１０をＸ−Ｙ軸方向に平行若しくはそのに変位させる機能を有している。

図３に示すようにピッキング装置１０は、多関節形のロボットアーム１１とピッキングハンド１２を備えている。ピッキング装置１０は、Ｘ−Ｙ軸方向に変位可能に支持されている。ロボットアーム１１の動作によりピッキングハンド１２は、Ｘ−Ｙ軸方向及び上下方向に迅速かつ精確に変位される。後述するようにピッキングハンド１２は電動モータ１７を駆動源とする旋回機構を備えている。この旋回機構により大小２つの吸着部Ｖ（大吸着部１５、小吸着部１６）をＺ軸回りに旋回させることができる。Ｚ軸とは、ピッキングハンド１２が吸着保持する手荷物Ｗの上面に直交する軸線とする。

Ｘ−Ｙ軸方向の移動及びＺ軸回りの旋回機構の動作は、搬送状態認識手段５により得られる手荷物Ｗの位置及び姿勢等の情報に基づいてなされる。ピッキング装置１０は、メイクコンベヤ２上の手荷物Ｗを吸着保持してサイズ別コンベヤ３０側へ移載する機能を有している。本実施形態は、ピッキング装置１０について特徴を有しており、その詳細については後述する。

図１に示すようにピッキング装置１０により、手荷物Ｗが旋回コンベヤ３１上に移載される。旋回コンベヤ３１は約９０°の範囲で旋回可能で、手荷物Ｗをサイズ別コンベヤ３０側若しくは戻しコンベア３９側に切り換えて搬送する機能を有している。旋回コンベヤ３１の搬送方向がサイズ別コンベヤ３０側に切り換わると、手荷物Ｗがサイズ別コンベヤ３０側に搬送される。旋回コンベヤ３１の下流側に、延長コンベヤ３２を経てリフトコンベヤ３２ａが配置されている。リフトコンベヤ３２ａの下流側であって、メイクコンベヤ２を跨いで配置された延長コンベヤ３３ａを経てカーブコンベヤ３３が配置されている。カーブコンベヤ３３の下流側に搬入コンベヤ３４が配置されている。サイズ別コンベヤ３０側に向けられた旋回コンベヤ３１から延長コンベヤ３２に搬入された手荷物Ｗは、リフトコンベヤ３２ａにより上方にリフトされて、メイクコンベヤ２を跨いで延長コンベヤ３３ａに搬送される。延長コンベヤ３３ａに搬送された手荷物Ｗがカーブコンベヤ３３及び搬入コンベヤ３４を経てサイズ別コンベヤ３０に搬送される。

手荷物Ｗの主として大きさによりサイズ別コンベヤ３０に分配される。サイズ別コンベヤ３０は搬入コンベヤ３４の停止位置により決定される。サイズ別コンベヤ３０は、図１において上側から、小形の手荷物Ｗ用のＳサイズコンベヤ３５と、中形でやや小さめの手荷物Ｗ用のＭ１サイズコンベヤ３６と、中形でやや大きめの手荷物Ｗ用のＭ２サイズコンベヤ３７と、大形の手荷物Ｗ用のＬサイズコンベヤ３８との４段階に分けられている。搬入コンベヤ３４は、任意のサイズコンベヤ３５，３６，３７，３８の搬送方向後側に停止して、カーブコンベヤ３３から受け取った手荷物Ｗをその大きさに適合するサイズコンベヤ３５，３６，３７，３８に搬入する。

各サイズコンベヤ３５，３６，３７，３８の搬送方向前部には滞留用ストッパ３５ａ，３６ａ，３７ａ，３８ａが設けられている。各サイズコンベヤ３５，３６，３７，３８上に概ね大きさが揃えられて複数個の手荷物Ｗが滞留される。各サイズコンベヤ３５，３６，３７，３８の前方を横切る方向に、コンベア付きのトラバーサ７５が移動して、各サイズコンベヤ３５，３６，３７，３８から手荷物Ｗを受け取る。各サイズコンベヤ３５，３６，３７，３８の搬送方向先端側の手荷物Ｗがトラバーサ７５上に搬送されると、積み込み装置４０の吸着ハンド７６に吸着保持されて順次コンテナ３内に積み込まれる。手荷物Ｗを満載したコンテナ３が航空機の貨物室へそのまま積み込まれ、若しくは手作業により手荷物Ｗが貨物室内に移し替えられる。

旋回コンベヤ３１の搬送方向が戻しコンベア３９側に切り換わると、ピッキング装置１０により移載された手荷物Ｗが戻しコンベア３９上に搬入される。戻しコンベア３９上に搬入された手荷物Ｗは、優先手荷物等と判別されたもので例えば人手で積み込むために再びメイクコンベア２へ戻される。

図３に示すようにピッキング装置１０は、移動ベース６によりメイクコンベヤ２の上方に配置され、かつＸ−Ｙテーブル仕様の移動ベース６によりＸ軸方向（搬送方向）及びＹ軸方向（搬送幅方向）にそれぞれ一定の範囲で平行移動可能に支持されている。ピッキング装置１０は、ロボットアーム１１と、その先端に装備したピッキングハンド１２を備えている。なお、図２では、ロボットアーム１１に代えて昇降支持機構にピッキングハンド１２を装備した構成が示されている。図５以降にピッキングハンド１２の詳細が示されている。

ピッキングハンド１２は、メイクコンベヤ２上の手荷物Ｗを真空吸着により吸着保持する機能を有している。ピッキングハンド１２は、ロボットアーム１１の先端に結合した基台部１３と、基台部１３の下面から下方へ突き出された旋回柱部１４と、旋回柱部１４の下部に結合した外側のより大きな大吸着部１５と、大吸着部１５の内側に配置したより小さな小吸着部１６を備えている。旋回柱部１４は円筒形を有し、上下一対の軸受１４ａを介して基台部１３に対してその軸線回りに回転可能に支持されている。基台部１３には、旋回用の電動モータ１７が搭載されている。電動モータ１７の出力軸に取り付けた駆動ギヤ１７ａは、旋回柱部１４に取り付けた旋回ギヤ１４ｃに噛み合わされている。旋回ギヤ１４ｃも軸受１４ｂにより基台部１３に対して回転支持されている。電動モータ１７が起動すると、駆動ギヤ１７ａと旋回ギヤ１４ｃの噛み合いを経て旋回柱部１４がその軸回り（Ｚ軸回り）に旋回する。

電動モータ１７には、その回転方向及び回転数が精確に制御されるサーボモータが用いられている。電動モータ１７の回転動作により、それぞれ矩形箱形をなす大吸着部１５と小吸着部１６のＺ軸回りの向き（長手方向、幅方向の傾き）が、メイクコンベヤ２上の手荷物Ｗの傾きθに合わせて適切に制御されることで、手荷物Ｗに対する大吸着部１５と小吸着部１６のはみ出しが回避される。

大吸着部１５の下面に沿って矩形枠形の大パッド１５ａが取り付けられている。大吸着部１５の周囲には、矩形枠形の物品検知部１５ｂが取り付けられている。大吸着部１５の内側に配置された小吸着部１６の下面に沿って矩形枠形の小パッド１６ａが取り付けられている。小吸着部１６の周囲には、同じく矩形枠形の物品検知部１６ｂが取り付けられている。大パッド１５ａと小パッド１６ａは、それぞれ手荷物Ｗの主として上面に当接される真空吸着用の吸着パッドで、適度なクッション性と気密性を有している。

小吸着部１６は、円筒形を有する昇降柱部１９の下部に結合されている。昇降柱部１９は旋回柱部１４の内周側に上下に昇降可能に挿通されている。この昇降柱部１９を介して小吸着部１６は大吸着部１５に対して上下（手荷物Ｗに接近離間する方向）に昇降可能に支持されている。小吸着部１６は、左右一対の昇降シリンダ１８により上下に一定の範囲で昇降する。左右の昇降シリンダ１８は、大吸着部１５の上面に取り付けられている。左右の昇降シリンダ１８のロッド１８ａは、大吸着部１５の内側に突き出されて、小吸着部１６の上面左右端部に結合されている。左右の昇降シリンダ１８の突き出し側の作動により、小吸着部１６が大吸着部１５に対して下方へ進出する。小吸着部１６が下方へ進出した状態（小形モード）が図５，７において二点鎖線で示され、図６において実線で示されている。

小吸着部１６が下方へ進出した小形モードで、小吸着部１６が小形の手荷物Ｗに押し当てられて当該手荷物Ｗが吸着保持される。左右の昇降シリンダ１８の引き込み側の作動により、小吸着部１６が上方へ戻されて、大吸着部１５の内側に収容される。小吸着部１６が大吸着部１５の内側に戻された状態（大形モード）が図５において破線で示され、図７，９、１０において実線で示されている。小吸着部１６が大吸着部１５の内側に戻された大形モードで、小パッド１６ａと大パッド１５ａの双方が大形の手荷物Ｗに押し当てられて当該手荷物Ｗが吸着保持される。

図７に示すように昇降柱部１９の内周側には、エアホース２１が通されている。エアホース２１の一端側は、保持プラグ２２を介して基台部１３側に保持されている。エアホース２１の一端は、圧縮エア生成用のエアコンプレッサ２０に接続されている。エアコンプレッサ２０で発生した圧縮エアが後述する判別シリンダ７２に接続されている。また、上記エアコンプレッサ２０により生成された圧縮エアがエアホース６２を経て真空発生器６０に供給される。真空発生器６０は、伸縮自在なカール式のバキュームホース６１を介して後述する外面判別部７０に接続されている。さらに、エアコンプレッサ２０により生成された圧縮エアは、エアホース６８，６９を介して昇降シリンダ１８に供給される。

基台部１３の接続口１３ａには、真空発生源としての大容量の真空ブロワ６７が接続されている。接続口１３ａは、昇降柱部１９の内周側に連通されている。昇降柱部１９の内周側は小吸着部１６の内部（真空引きエリア６３）に開放されている。真空ブロワ６７により小吸着部１６の内側が真空引きされて、手荷物Ｗに対する大容量の真空吸着力が発生する。小吸着部１６の内側が気密な真空引きエリア６３として機能する。

小吸着部１６には、２つの切り替えバルブ６５が取り付けられている。図７〜図９では、１つの切り替えバルブ６５のみが示されている。図８及び図９に示すように切り替えバルブ６５は、小吸着部１６の上部に固定した円筒形の枠部６５ａと、枠部６５ａの内周側に上下に変位可能に支持された円筒形のバルブ体６５ｂを有している。枠部６５ａとバルブ体６５ｂとの間には圧縮ばね６５ｃが介在されている。この圧縮ばね６５ｃのばね力によりバルブ体６５ｂは枠部６５ａに対して上方へ変位する方向に付勢されている。バルブ体６５ｂの内周側はその上部を経て常時大吸着部１５の内側（真空引きエリア６４）に連通されている。バルブ体６５ｂには、その外周側（小吸着部１６の真空引きエリア６３）と内周側（大吸着部１５の真空引きエリア６４）を連通する連通口６５ｅが設けられている。

小吸着部１６が大吸着部１５に対して下方へ進出した小形モードでは、図８に示すように圧縮ばね６５ｃのばね力によりバルブ体６５ｂが上方へ変位して切り替えバルブ６５が閉じられる。切り替えバルブ６５の閉じ状態では、バルブ体６５ｂのフランジ部に装着したシールリング６５ｄが枠部６５ａに押圧されて、連通口６５ｅが気密に閉じられる。連通口６５ｅが閉じられることで、枠部６５ａの内周側が外周側に対して気密に遮断される。切り替えバルブ６５が閉じられると、小吸着部１６の真空引きエリア６３が大吸着部１５の内側（真空引きエリア６４）から気密に遮断される。このため、真空ブロワ６７の作動により小吸着部１６の真空引きエリア６３のみが真空引きされる。

これに対して、小吸着部１６が大吸着部１５の内側に戻された大形モードでは、切り替えバルブ６５が開かれて、小吸着部１６の真空引きエリア６３が大吸着部１５の真空引きエリア６４に連通される。図９に示すように、小吸着部１６が上昇されると、その上昇動作途中において大吸着部１５に設けた２つの開放ロッド６６がそれぞれバルブ体６５ｂの底部に突き当てられる。バルブ体６５ｂに開放ロッド６６が突き当てられた状態で、小吸着部１６が大吸着部１５の内側まで上昇されることによりバルブ体６５ｂが圧縮ばね６５ｃのばね力に抗して枠部６５ａに対して相対的に下方へ押し下げられる。バルブ体６５ｂが枠部６５ａに対して相対的に押し下げられると、シールリング６５ｄが枠部６５ａから離間して連通口６５ｅを経て枠部６５ａの内周側が外周側に連通され、従って小吸着部１６の真空引きエリア６３が大吸着部１５の真空引きエリア６４に連通される。

小吸着部１６が上昇した大形モードでは、切り替えバルブ６５が開かれて、小吸着部１６の真空引きエリア６３と大吸着部１５の真空引きエリア６４が連通された状態で真空ブロワ６７が作動される。これにより図９中矢印で示すように、小吸着部１６の内側（真空引きエリア６３）だけでなく、大吸着部１５の内側（真空引きエリア６４）も真空引きされる。真空引きエリア６３を経て真空引きエリア６４が真空引きされ、これにより真空ブロワ６７の共通化が図られている。真空引きエリア６３と真空引きエリア６４の双方がともに真空引きされることにより、小パッド１６ａが押し付けられて発生する小吸着部１６の手荷物Ｗに対する吸着力と、大パッド１５ａが押し付けられて発生する大吸着部１５の手荷物Ｗに対する吸着力により手荷物Ｗが吸着保持される。

図９に示すように大吸着部１５と小吸着部１６の周囲に配置された物品検知部１５ｂ，１６ｂには、それぞれ４つの検知センサ１５ｃ，１６ｃが一体に取り付けられている。大パッド１５ａが手荷物Ｗの外面に押し付けられると物品検知部１５ｂとともに検知センサ１５ｃが相対的に上方へ変位する。物品検知部１５ｂとともに検知センサ１５ｃが相対的に上方へ変位すると、検知センサ１５ｃが検知体１５ｄから離間してオンする。少なくとも１つの検知センサ１５ｃのオンにより大パッド１５ａが手荷物Ｗに押圧された当接状態であることが検知される。

また、小吸着部１６が手荷物Ｗの外面に押し付けられると物品検知部１６ｂとともに検知センサ１６ｃが相対的に上方へ変位する。物品検知部１６ｂとともに検知センサ１６ｃが相対的に上方への変位すると、検知センサ１６ｃが検知体１６ｄから離間してオンする。少なくとも１つの検知センサ１６ｃがオンすることで小パッド１６ａが手荷物Ｗに押圧された当接状態であることが検知される。検知センサ１５ｃ，１６ｃにより手荷物Ｗに対して大パッド１５ａ若しくは小パッド１６ａが押圧されて、真空引きエリア６３，６４が気密に閉じられたことが確認され、このタイミングでピッキングハンド１２の下降動作が停止されるとともに、真空ブロワ６７による真空引きエリア６３，６４の真空引きが開始されて手荷物Ｗの吸着保持がなされる。

小吸着部１６の内側には、手荷物Ｗがビニール袋Ｗａで覆われているか否かの判別をするための外面判別部７０が設けられている。外面判別部７０は、手荷物Ｗの外面を覆うビニール袋Ｗａを真空吸引するための吸引ホルダ７１を備えている。吸引ホルダ７１は判別シリンダ７２により小吸着部１６に対してさらに上下に進退可能に設けられている。図７中二点鎖線で示すように小形の手荷物Ｗを吸着保持するために小吸着部１６が下降された小形モードでは、判別シリンダ７２が突き出し側に作動して二点鎖線で示す位置からさらに吸引ホルダ７１が下降されて、小吸着部１６の下面よりも下方へ突き出される。また、図７中実線で示すように大形の手荷物Ｗを吸着保持するために小吸着部１６が上方へ後退した大形モードでも、判別シリンダ７２が突き出し側に作動して吸引ホルダ７１が大吸着部１５及び小吸着部１６の下面よりも下方へ突き出される。このように、小形モードと大形モードの何れでも、吸引ホルダ７１は、判別シリンダ７２の作動により大吸着部１５と小吸着部１６よりも下方へ突き出されて手荷物Ｗに当接される。

吸引ホルダ７１の詳細が図１０及び図１１に示されている。吸引ホルダ７１の下面には、円形の吸引凹部７１ａが設けられている。吸引凹部７１ａには、真空引きホース７７を介して真空発生器６０が接続されている。小吸着部１６の真空引きエリア６３とは独立して、真空発生器６０により吸引凹部７１ａ内が真空引きされる。吸引凹部７１ａの左右には検知孔７１ｂがほぼ同軸に設けられている。吸引ホルダ７１の右側部には、レーザー光反射検知形の第１レーザセンサ７３が配置されている。第１レーザセンサ７３の送受光部７３ａが右側の検知孔７１ｂに向けられている。左側の検知孔７１ｂは反射板７１ｃで塞がれている。吸引凹部７１ａ内にビニール袋Ｗａが吸引されていない状態では、図１１中矢印で示すように、第１レーザセンサ７３の送受光部７３ａから発せられたレーザー光は、吸引凹部７１ａを横切って反射板７１ｃで反射される。反射板７１ｃで反射された反射光は送受光部７３ａで受光される。この場合第１レーザセンサ７３はオンしない。

これに対して、吸引凹部７１ａが真空引きされて吸引凹部７１ａ内にビニール袋Ｗａが真空吸引されている状態では、第１レーザセンサ７３のレーザー光がビニール袋Ｗａに遮られて反射板７１ｃまで到達しない。この場合、反射光が発生しないため第１レーザセンサ７３がオンする。第１レーザセンサ７３がオンすると外面判別部７０において、吸着保持対象の手荷物Ｗには、ビニール袋Ｗａが被せられていると判別される。濡れや汚損等防止のためにビニール袋Ｗａが被せられていると判別された手荷物Ｗについては、ビニール袋Ｗａの破れを回避するため吸着部Ｖによる吸着保持が中止される。この場合、手荷物Ｗはそのままメイクコンベヤ２上での搬送状態が維持され、ピッキングハンド１２は別の手荷物Ｗに移動される。

ビニール袋Ｗａが被せられていないと判断されると、判別シリンダ７２が引き込み側に作動して吸引ホルダ７１が上方へ戻されて判別動作が終了する。その後、ロボットアーム１１の動作により大吸着部１５が検知センサ１５ｃがオンするまで下降されて手荷物Ｗに当接され、若しくは昇降シリンダ１８の動作により小吸着部１６が検知センサ１６ｃがオンするまで下降されて手荷物Ｗに当接され、さらに真空ブロワ６７による手荷物Ｗの吸着保持がなされる。

外面判別部７０は、上記ビニール袋Ｗａの有無を判別する第１レーザセンサ７３に加えて、布製の外皮Ｗｂの有無を判別する第２レーザセンサ７４を備えている。図１０に示すように第２レーザセンサ７４は、小吸着部１６の右内側に配置されている。外面が布製の外皮Ｗｂで覆われた手荷物Ｗ（ソフトケース）の場合、小吸着部１６の真空引きエリア６３が真空引きされた段階で、布製の外皮Ｗｂが小吸着部１６の内部（真空引きエリア６３内）に真空吸引される。小吸着部１６の内部に真空吸引された布製の外皮Ｗｂによりレーザー光が反射されず第２レーザセンサ７４がオンする。

第２レーザセンサ７４がオンして、外面判別部７０において、吸着保持対象の手荷物Ｗは外皮Ｗｂが布製であることが判別される。外皮Ｗｂが布製である手荷物Ｗの場合は、吸着部Ｖ（大吸着部１５、小吸着部１６）による吸着保持力がハードケースに比してやや低下するため、ロボットアーム１１によるピッキングハンド１２の移動速度、加速度及び減速度が抑制されて、移載中の手荷物Ｗの落下が防止される。

手荷物Ｗが金属製若しくは樹脂製のハードケースの場合には、吸引ホルダ７１による真空吸引若しくは吸着部Ｖによる真空吸引によっては外面が変位することないので、吸着保持状態でロボットアーム１１が高速、高加速度及び高減速度で動作して迅速な移載がなされる。以上のように、外面判別部７０により手荷物Ｗの外面の判別がなされ、外面の状態に合わせてピッキングハンド１２による適切な移載がなされる。

以上のように構成した本実施形態の搬送装置１によれば、上流側の搬送経路であるメイクコンベヤ２から下流側の搬送経路に相当する旋回コンベヤ３１への手荷物Ｗの移載がピッキング装置１０によりなされ、従来の人手による搬送作業を省略することができ、これにより搬送経路の無人化若しくは省力化される。このため、空港のバックヤードにおいて、従来作業者の人手に頼っていた搬送作業の省力化を実現して、メイクコンベヤ２上の手荷物Ｗのコンテナ３への積み込み作業を省力化を図ることができる。

また、ピッキング装置１０は、ロボットアーム１１の先端に取り付けたピッキングハンド１２により、手荷物Ｗの上面を真空吸着して保持する構成であることから手荷物Ｗを傷付けることなく迅速に下流側の搬送経路に移載することができる。

また、大小２つの吸着部Ｖ（大吸着部１５、小吸着部１６）が移載する手荷物Ｗの大きさ（サイズ）に合わせて切り替えられて用いられることから、大きさが異なる手荷物Ｗを確実に吸着保持して移載させることができる。比較的小形の手荷物Ｗには小吸着部１６によりはみ出しを回避して確実な吸着保持がなされ、比較的大形の手荷物Ｗについては大吸着部１５と小吸着部１６の双方により十分な吸着面積と吸着力により確実な吸着保持がなされる。

さらに、小吸着部１６が大吸着部１５に対して下降して小パッド１６ａが手荷物Ｗに当接される小形モードでは、小吸着部１６の内側の真空引きエリア６３が真空引きされて、小吸着部１６により小形の手荷物Ｗが吸着保持される。小吸着部１６が大吸着部１５に対して上昇して大小双方の吸着パッド（大パッド１５ａと小パッド１６ａ）が手荷物Ｗに当接される大形モードでは、大吸着部１５の真空引きエリア６４と小吸着部１６の真空引きエリア６３が連通されて、小吸着部１６の真空引きエリア６３を経て大吸着部１５の真空引きエリア６４の真空引きがなされて、大小双方の吸着部１５，１６により大形の手荷物Ｗが吸着保持される。このことから、大形モードでの真空引きエリアとして小吸着部１６の真空引きエリア６３が流用されて、真空引き経路の共用化が図られ、ひいては当該搬送装置１の構成の簡略化及びコストの低減が図られる。

また、小吸着部１６の真空引きエリア６３と大吸着部１５の真空引きエリア６４との間に、切り替えバルブ６５が介装されており、小吸着部１６が下降した小形モードでは小吸着部１６の下降動作により切り替えバルブ６５が閉じられて小吸着部１６の真空引きエリア６３と大吸着部１５の真空引きエリア６４が気密に遮断され、小吸着部１６が上昇した大形モードでは小吸着部１６の上昇動作により切り替えバルブ６５が開かれて小吸着部１６の真空引きエリア６３と大吸着部１５の真空引きエリア６４が連通される。

このように、小吸着部１６の真空引きエリア６３と大吸着部１５の真空引きエリア６４の連通、遮断が切り替えバルブ６５によりなされる。切り替えバルブ６５の切り替え動作は、小吸着部１６の昇降動作による機械的構成によりなされることから、当該切り替えバルブ６５の動作制御の簡略化が図られ、又動作の確動性が確保されている。係る機械的動作制御に代えて、切り替えバルブに電磁弁を用い、その開閉動作を例えば小吸着部１６の昇降動作をセンサで検知して行う電気的動作制御としてもよい。

また、例示したピッキング装置１０は、手荷物Ｗを吸着保持する吸着部Ｖ（大吸着部１５と小吸着部１６）とは別に、手荷物Ｗの外面の状態を判別する外面判別部７０を備えている。この吸着部Ｖ及び外面判別部７０により、手荷物Ｗが金属製又は樹脂製のハードケースであるか、外皮が布製であるソフトケースであるか、若しくはビニール袋Ｗａが被せられているかの判別がなされる。移載に先だって、吸着部Ｖ若しくは外面判別部７０により手荷物Ｗの外面状態が判別され、その結果手荷物Ｗがハードケースの場合には、高い吸着力が得られることから落下を回避しつつロボットアーム１１の動作による高速移載がなされる。吸着部Ｖの吸着により布製の外皮の若干の変位が発生してソフトケースと判別された場合には、ハードケースに比して吸着力がやや低下することからより低速（より低い加速度、減速度）で移載がなされて移載中における物品の落下が回避される。

外面判別部７０により、手荷物Ｗにビニール袋Ｗａが被せられていると判別された場合には、吸着部Ｖによる吸着保持が困難であると判断して移載を回避することができる。ビニール袋Ｗａが被せられた手荷物Ｗは、別途吸着保持に依らない把持装置や人手により移載することができる。

また、例示したピッキング装置１０では、吸着部Ｖは、電動モータ１７の動作によりＺ軸線回りに旋回可能に設けられている。これにより、手荷物Ｗの縦、横、傾きの各姿勢に合わせて吸着部Ｖを旋回させた状態で手荷物Ｗを確実に吸着保持することができる。メイクコンベヤ２上の手荷物Ｗの姿勢等に関する情報は、搬送状態認識手段５により予め得られる。

また、例示した吸着部Ｖには、大吸着部１５と小吸着部１６のそれぞれについて手荷物Ｗの有無を検知するための物品検知部１５ｂ，１６ｂが設けられている。この物品検知部１５ｂ，１６ｂにより、大パッド１５ａ若しくは小パッド１６ａが手荷物Ｗの外面に押圧されたことが確認されてより確実な真空吸着がなされる。

以上説明した実施形態には種々変更を加えることができる。例えば、手荷物Ｗの外面状態を判別する外面判別部７０については、別途手段によることとして省略してもよい。手荷物Ｗの形態（ハードケースであるか、ソフトケースであるか、ビニール袋Ｗａが被せられているか）については、例えば材質判別用のカメラやＡＩ（人工知能）を用いて行うことができる。

また、吸着部Ｖを構成する大吸着部１５と小吸着部１６がそれぞれ矩形箱形を有する構成を例示したが、円形箱形を有する大小２つの吸着部としてもよい。この場合、電動モータ１７を駆動源とする旋回機構を省略することで、構成の簡略化及びコストの低減を図ることができる。

さらに、吸着面積が異なる大小２つの吸着部Ｖを備えるピッキングハンド１２を例示したが、吸着面積が異なる３つ以上の吸着部を備える構成、あるいは１つの吸着部を備える構成としてもよい。１つの吸着部を備えるピッキングハンドについて、例示した外面判別部７０を適用して手荷物Ｗの外面状態を判別する構成とすることができる。

また、昇降シリンダ１８や判別シリンダ７２を駆動源とする昇降機構に代えて、モータを駆動源とするラックピニオン機構やリンク機構を用いてもよい。この場合、エアコンプレッサ２０を含む圧縮エア供給経路を省略することができる。

また、多関節形のロボットアーム１１にピッキングハンド１２を搭載した構成を例示したが、ロボットアーム１１に代えて、Ｘ軸−Ｙ軸−Ｚ軸の各方向のスライド機構と旋回機構を組み合わせた移動装置にピッキングハンド１２を搭載する構成としてもよい。

さらに、サイズ別コンベヤ３０、旋回コンベヤ３１、戻しコンベア３９、積み込み装置４０を省略して、例示したピッキング装置１０で吸着保持した手荷物Ｗを、移動ベース６及びロボットアーム１１の動作により、下流側の搬送経路としてのコンテナ３にそのまま直接積み込む構成とした搬送装置とすることができる。

また、搬送対象の物品として航空機搭乗者のキャスタ付きのスーツケース（手荷物Ｗ）を例示したが、段ボール箱、プラスチックケース等の箱形の物品、さらには箱形を有しない野菜や食料品等を搬送対象とすることもできる。従って、空港ターミナルビルにおいて搭乗客の手荷物Ｗを航空機４の貨物室に積み込むまでの搬送経路を例示したが、宅配荷物の集荷場等における搬送経路について例示した搬送装置を適用することができる。

Ｗ…手荷物（物品）
Ｗａ…ビニール袋、Ｗｂ…布製の外皮
Ｐ…ピッキング位置
Ｖ…吸着部
１…搬送装置
２…メイクコンベヤ（上流側の搬送経路）
３…コンテナ（下流側の搬送経路）
４…航空機
５…搬送状態認識手段
６…移動ベース
１０…ピッキング装置
１１…ロボットアーム
１２…ピッキングハンド
１３…基台部
１３ａ…接続口
１４…旋回柱部
１４ａ…軸受、１４ｂ…軸受、１４ｃ…旋回ギヤ
１５…大吸着部
１５ａ…大パッド、１５ｂ…物品検知部、１５ｃ…検知センサ
１６…小吸着部
１６ａ…小パッド、１６ｂ…物品検知部、１６ｃ…検知センサ
１７…電動モータ
１７ａ…駆動ギヤ
１８…昇降シリンダ
１８ａ…ロッド
１９…昇降柱部
２０…エアコンプレッサ
２１…エアホース
２２…保持プラグ
３０…サイズ別コンベヤ
３１…旋回コンベヤ
３２…延長コンベヤ
３２ａ…リフトコンベヤ
３３…カーブコンベヤ
３３ａ…延長コンベヤ
３４…搬入コンベヤ
３５…Ｓサイズコンベヤ
３６…Ｍ１サイズコンベヤ
３７…Ｍ２サイズコンベヤ
３８…Ｌサイズコンベヤ
３５ａ〜３８ａ…滞留用ストッパ
３９…戻しコンベア
４０…積み込み装置
６０…真空発生器
６１…バキュームホース
６２…エアホース
６３…真空引きエリア（小吸着部）
６４…真空引きエリア（大吸着部）
６５…切り替えバルブ
６５ａ…枠部、６５ｂ…バルブ体、６５ｃ…圧縮ばね、６５ｄ…シールリング
６５ｅ…連通口
６６…開放ロッド
６７…真空ブロワ
６８，６９…エアホース
７０…外面判別部
７１…吸引ホルダ
７１ａ…吸引凹部、７１ｂ…検知孔、７１ｃ…反射板
７２…判別シリンダ
７３…第１レーザセンサ
７３ａ…送受光部
７４…第２レーザセンサ
７５…トラバーサ
７６…吸着ハンド（積み込み装置４０）
７７…真空引きホース

Claims (9)

1. 上流側の搬送経路と下流側の搬送経路との間に配置されて、前記上流側の搬送経路から前記下流側の搬送経路へ物品を移載させるピッキング装置であって、
   前記物品を真空吸着により保持する大小２つの吸着部を備え、吸着保持する前記物品の大きさに合わせて大吸着部と小吸着部を切り替え可能な構成としたピッキング装置。
2. 請求項１記載のピッキング装置であって、前記大小２つの吸着部は、外側のより大きな大吸着部と、前記大吸着部の内側に収容可能なより小さな小吸着部とを備え、前記小吸着部は前記大吸着部に対して前記物品に接近離間する方向に昇降可能に支持されており、
   前記小吸着部が前記大吸着部に対して下降して前記小吸着部が前記物品に当接された小形モードでは前記小吸着部の内側の真空引きエリアが真空引きされて、前記小吸着部により前記物品が吸着保持され、前記小吸着部が前記大吸着部に対して上昇して前記大小双方の吸着部が前記物品に当接された大形モードでは前記大吸着部の内側と前記小吸着部の内側が連通されて、前記小吸着部の真空引きエリアを経て前記大吸着部の真空引きエリアの真空引きがなされて、前記大小双方の吸着部により前記物品が吸着保持される構成としたピッキング装置。
3. 請求項２記載のピッキング装置であって、前記小吸着部の真空引きエリアと前記大吸着部の真空引きエリアとの間に、切り替えバルブが介装されており、前記小吸着部が下降した小形モードでは前記小吸着部の下降動作により前記切り替えバルブが閉じられて前記小吸着部の真空引きエリアと前記大吸着部の真空引きエリアが気密に遮断され、前記小吸着部が上昇した大形モードでは前記小吸着部の上昇動作により前記切り替えバルブが開かれて前記小吸着部の真空引きエリアと前記大吸着部の真空引きエリアが連通される構成としたピッキング装置。
4. 上流側の搬送経路と下流側の搬送経路との間に配置されて、前記上流側の搬送経路から前記下流側の搬送経路へ前記物品を移載させるピッキング装置であって、
   前記物品を真空吸着により保持する吸着部と、前記吸着部とは別に、前記物品の外面を真空吸引するビニール判別部とを備えており、前記ビニール判別部により前記物品の外面を真空吸引してその変位に基づいて前記物品の外面がビニールで覆われた状態であることを判別する構成としたピッキング装置。
5. 上流側の搬送経路と下流側の搬送経路との間に配置されて、前記上流側の搬送経路から前記下流側の搬送経路へ前記物品を移載させるピッキング装置であって、
   前記物品を真空空着により保持する吸着部を備えており、該吸着部による前記物品の外面の真空吸着による変位を検知して当該物品の外面が布地であることを判別する構成としたピッキング装置。
6. 請求項４又は５記載のピッキング装置であって、前記物品の外面の変位をセンサで検知する構成としたピッキング装置。
7. 請求項１〜６の何れか１項に記載したピッキング装置であって、前記吸着部は、前記上流側の搬送経路の搬送面に直交するＺ軸線回りに旋回可能に設けられており、前記物品の縦、横、傾きの各姿勢に合わせて旋回した状態で前記物品を吸着保持する構成としたピッキング装置。
8. 請求項１〜７の何れか１項に記載したピッキング装置であって、ロボットアームの先端に、前記吸着部を有するピッキングハンドを装備したピッキング装置。
9. 請求項１〜８の何れか１項に記載したピッキング装置であって、前記吸着部は、それぞれ前記物品の有無を検知するための物品検知部を備えたピッキング装置。

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