JP2023077653A - 容器移載装置及び移載システム - Google Patents

Abstract

【課題】省スペース化に有利な容器移載装置及び移載システムを提供する。【解決手段】容器移載装置は、段ばらしエリアと、段ばらしエリアに対して隣接する反転エリアと、反転エリアに対して隣接し、段ばらしエリアに対して対角の位置にある作業エリアと、段ばらしエリアと作業エリアとの双方に対して隣接し、反転エリアに対して対角の位置にある段積みエリアと、段ばらしエリアの段積みされた複数の容器から、一つの容器をばらし容器として切り出す段ばらし手段と、ばらし容器を段ばらしエリアから反転エリアに移送する第一移送手段と、反転エリアにおいて、ばらし容器の向きを、スタッキング状態で段積み可能になるように、必要に応じて反転させる反転手段と、ばらし容器を反転エリアから作業エリアに移送する第二移送手段と、ばらし容器を作業エリアから段積みエリアに移送する第三移送手段と、段積みエリアにおいて容器を段積みする段積み手段とを備える。【選択図】図５

Description

本開示は、容器移載装置及び移載システムに関する。

従来、搬送コンベヤ上を搬送される、例えば食品などを物品把持装置で把持し、その食品を多数並べるように容器に収容する容器への物品詰め込み装置などがある。このような食品などを複数詰め込む容器は、番重と業界では呼ばれ、またはコンテナとも呼ばれる運搬容器である。
下記特許文献１に開示された物品移載装置は、作業エリアに例えば食品などコンテナに詰められる物品を送り込む搬送部と、作業エリアにコンテナを供給する供給部と、作業エリアに送り込まれた物品を、コンテナに収納するロボットと、ロボットによって物品が収納されたコンテナを作業エリアから排出する排出部と、供給部と排出部を制御する制御部とを備える。作業エリアは、第一作業エリアと第二作業エリアとに分けられる。制御部は、ロボットが一方の作業エリアでコンテナに物品を収納している間に、排出部を制御して、他方の作業エリアから物品の収納されたコンテナを排出させるとともに、供給部を制御して、その作業エリアに新たなコンテナを供給させる。物品を収納するコンテナは、同じ向きに重ねると、密に積層することができ（ネスティングという。）、交互に向きを変えると、内部に物品が収納できる空間を残して積層できる（スタッキングという。）ようになっている。供給部には、密に積層つまりネスティングされて段積みされたコンテナから一箱ずつコンテナを取り出す段ばらし装置が接続される。排出部には、内部に物品収納空間を残して積層つまりスタッキングされて物品の収納されたコンテナを一段ずつ積み上げる段積み装置が接続される。段ばらし装置には、空コンテナの向きを１８０度変える回転板が組み込まれている。段ばらし装置には、コロコンベヤ上のコンテナの向きを検知する図示しないセンサが設けられ、その検知信号からコンテナの向きを変える必要があるときは、回転板がコンテナを持ち上げて１８０度回転した後、それをコロコンベヤ上に降ろすようになっている。

特開２０１７－０９５２８２号公報

特許文献１は、手狭になった既存のラインに導入することができるコンパクトな物品移載装置を提供するとしているが、特許文献１に開示された物品移載装置が備える段ばらし装置の回転板は、段積みされたコンテナの真下の位置で、コンテナを回転させる。この段ばらし装置では、段積みされたコンテナを支持するための支柱と、回転板により回転するコンテナとが接触しないように、回転板の回転中心から遠ざけた位置に支柱を配置する必要がある。そして、もともと作業エリアが２つあり、実際にロボットが作業するのは一つ側だけで、もう一方は空の状態で待ちとなる無駄なスペースを必要とする。そして、２つの作業エリア間を振れ回るロボットの支点からのアーム長分広いスペースが必要となる。このため、物品移載装置が大型化しやすく、大きい設置スペースが必要になるという課題がある。また、供給部と排出部とを作業エリアの下段に共通通路として配置して、空のコンテナは、下方から作業エリアにせり上げ、物品で満杯になったコンテナは、下方へおろして排出する、という経路がもともと交錯するので、コンテナ同士の衝突事故が非常に発生しやすい配置となっているという問題もある。

本開示は、上述のような課題を解決するためになされたもので、省スペース化に有利で、かつコンパクトながら容器の運搬経路が単純一方向の衝突事故が生じる可能性の低い、容器移載装置及び移載システムを提供することを目的とする。

本開示に係る容器移載装置は、台車にネスティング状態で段積みされた容器を受け入れ可能な段ばらしエリアと、段ばらしエリアに対して平面的に隣接する反転エリアと、反転エリアに対して平面的に隣接し、段ばらしエリアに対して対角の位置にある作業エリアと、段ばらしエリアと作業エリアとの双方に対して平面的に隣接し、反転エリアに対して対角の位置にある段積みエリアと、段ばらしエリアの台車に段積みされた複数の容器を昇降部により全体を持ち上げたのち、最下段の容器だけを分離し、直上の容器を把持することで複数の容器を昇降部により持ち上げることで、一つの容器をばらし容器として切り出す段ばらし手段と、昇降部により持ち上げられた全体の複数の容器の下に入り、段ばらし手段により切り出されたばらし容器を載置して段ばらしエリアから反転エリアに水平に移送する第一移送手段と、反転エリアにおいて、ばらし容器の向きが、スタッキング状態で段積み可能な向きになるように、必要に応じてばらし容器の向きを反転させる反転手段と、ばらし容器を反転エリアから作業エリアに水平に移送する第二移送手段と、ばらし容器を作業エリアから段積みエリアに水平に移送する第三移送手段と、段積みエリアにおいて容器をスタッキング状態で段積みし、最終的に別な台車へ、スタッキング状態の複数の容器全体を載置する段積み手段と、を備え、段ばらしエリアは段積みエリアとともに横から台車が差し込み可能に両エリアの外に向く辺がなく、そのほかの外に向く辺が閉じている下部フレームを有し、下部フレームでは、少なくとも反転エリアと作業エリアとの間に位置する支柱は立設せず、他の下部フレーム外辺からは適宜立設する支柱によって支えられる上部フレームを有することを特徴とするものである。
本開示に係る移載システムは、上記容器移載装置と、物品を把持して、作業エリアにあるばらし容器内に物品を入れるロボットと、を備え、ロボットの基部は、反転エリア及び作業エリアの少なくとも一方の領域の真上に相当する範囲内の位置に固定されているものである。

本開示によれば、省スペース化に有利で、かつコンパクトながら容器の運搬経路が単純一方向の衝突事故が生じる可能性の低い、容器移載装置及び移載システムを提供することが可能となる。

実施の形態１による容器移載装置及び移載システムの正面図である。 実施の形態１による移載システムの左側面図である。 実施の形態１による容器移載装置の右側面図である。 実施の形態１による容器移載装置の右側面図である。 実施の形態１による容器移載装置及び移載システムの平面図である。 昇降部、昇降機構、及び支柱を、容器移載装置の内側から見た立面図である。 実施の形態１による容器移載装置のうち、第一移送手段及び反転手段等を含む部分の正面図である。 回転台等の平面図である。 実施の形態１による容器移載装置のうち、回転台、作業台、第二移送手段等を含む部分の左側面図である。 実施の形態１による容器移載装置のうち、回転台、作業台、第二移送手段等を含む部分の左側面図である。 作業台等の正面図である。 作業台等の平面図である。 実施の形態１による容器移載装置のうち、第三移送手段等を含む部分の正面図である。 実施の形態１による容器移載装置のうち、第三移送手段等を含む部分の左側面図である。 移動台の平面図である。

以下、図面を参照して実施の形態について説明する。各図において共通または対応する要素には、同一の符号を付して、説明を簡略化または省略する。各図においては、作図の都合上、一部の構成要素の図示が省略されている場合がある。本開示で角度に言及した場合において、和が３６０度となる優角と劣角とがあるときには原則として劣角の角度を指すものとし、和が１８０度となる鋭角と鈍角とがある場合には原則として鋭角の角度を指すものとする。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１による容器移載装置１及び移載システム１２の正面図である。図２は、実施の形態１による移載システム１２の左側面図である。図３及び図４は、実施の形態１による容器移載装置１の右側面図である。図５は、実施の形態１による容器移載装置１及び移載システム１２の平面図である。図３及び図４は、図２とは反対側から見た図である。図１では、容器移載装置１の一部の構成の図示が省略されている。図２では、容器移載装置１の図示が省略されている。

容器移載装置１は、容器９５を取り扱う。容器９５は、蓋がない運搬容器あるいはコンテナに相当する。本実施の形態における容器９５は、一般に「番重」とも呼ばれるものに相当する。図３中で右側にある複数の容器９５は、「ネスティング状態」で段積みされている。ネスティング状態とは、複数の空の容器９５が入れ子になって積み重なった状態である。図３中で左側にある複数の容器９５は、「スタッキング状態」で段積みされている。スタッキング状態とは、個々の容器９５の内部に、物品９０を収納する空間が形成されるように、複数の容器９５が積み重なった状態である。容器９５の向きを揃えて複数の容器９５を積み重ねると、ネスティング状態になる。容器９５の向きを、一つずつ互い違いにして、複数の容器９５を積み重ねると、スタッキング状態になる。

本実施の形態において、容器９５は、平面視において実質的に長方形となる外形を有する。すなわち、容器９５は、平面視において、長辺と短辺とを有する。

図５に示すように、平面視において、容器移載装置１は、段ばらしエリア２と、反転エリア３と、作業エリア４と、段積みエリア５とを備える。反転エリア３は、段ばらしエリア２に対して平面的に隣接する。平面視において、作業エリア４は、反転エリア３に対して隣接し、かつ、段ばらしエリア２に対して平面的に対角の位置にある。段積みエリア５は、段ばらしエリア２と作業エリア４との双方に対して平面的に隣接し、かつ、反転エリア３に対して平面的に対角の位置にある。

平面視において、容器移載装置１が占有する領域の形状は、実質的に長方形となる。その長方形の領域を、縦半分と横半分とに分割して得られる、１／４ずつの小さい長方形の領域のそれぞれが、段ばらしエリア２と、反転エリア３と、作業エリア４と、段積みエリア５とに相当する。本実施の形態であれば、段ばらしエリア２と、反転エリア３と、作業エリア４と、段積みエリア５とが、このようにまとまって配置されたことで、容器移載装置１が占有するスペースを小さくする上で有利になり、省スペース化が可能となる。

図３に示すように、段ばらしエリア２は、ネスティング状態で段積みされた、複数の空の容器９５を受け入れ可能な領域である。図示の例のように、ネスティング状態で段積みされた容器９５が、台車９６の上に載せられた状態で、段ばらしエリア２に搬入されてもよい。ネスティング状態で段積みされた容器９５が段ばらしエリア２に搬入されるときの入口は、図５中で下側に向いている。

段積みエリア５は、作業エリア４にて容器９５に物品９０が入れられた後に、その容器９５がスタッキング状態で段積みされる領域である。スタッキング状態で段積みされた容器９５が段積みエリア５から搬出されるときの出口は、図５中で下側に向いている。図３に示すように、スタッキング状態で段積みされた複数の容器９５は、段積みエリア５に置かれた台車９６の上に載せられてもよい。

図１及び図３に示すように、容器移載装置１の下方は、ボックス鋼材を溶接した下部フレーム５２にてしっかり強固な基盤が形成されている。後述するように反転エリア３及び作業エリア４を含む領域の上方にロボット１３を吊設するための上部フレーム２０を設けるため、それに準じた支柱２１と同じ強度以上のボックス鋼材で基盤となる下部フレーム５２を形成する。下部フレーム５２は、台車９６の受け入れのため段ばらしエリア２及び段積みエリア５の外に向かう辺を撤去してある。すなわち、下部フレーム５２は、図５中で容器移載装置１が占有する長方形領域の底辺に、鋼材が配置されておらず、そのほかの外に向く辺が閉じている形状を有する。図１に示す通り、振れ回る重量物のロボット１３をリジッドに吊設する上部フレーム２０以外の、段ばらしエリア２及び段積みエリア５の支柱１７，１８及び支柱４９は、昇降機構１６がある程度自立して下部フレーム５２から固定が取れているので、支柱２１と比べると細くてよい。下部フレーム５２では、少なくとも反転エリア３と作業エリア４との間に位置する支柱は立設していない。上部フレーム２０は、下部フレーム５２の他の外辺から適宜立設する支柱２１によって支えられる。

容器移載装置１は、段ばらし手段６と、第一移送手段７と、反転手段８と、第二移送手段９と、第三移送手段１０と、段積み手段１１とをさらに備える。段ばらし手段６は、段ばらしエリア２の段積みされた複数の容器９５から、一つの容器９５を切り出す。本開示では、段ばらし手段６により切り出された容器９５を「ばらし容器９７」と呼ぶ場合がある。

第一移送手段７は、段ばらし手段６により切り出されたばらし容器９７を、段ばらしエリア２から、反転エリア３に移送する。図５の例において、段ばらしエリア２から反転エリア３への移送方向は、ばらし容器９７の長辺に平行な方向である。

反転手段８は、反転エリア３において、ばらし容器９７の向きが、スタッキング状態で段積み可能な向きになるように、必要に応じてばらし容器９７の向きを反転させる。

第二移送手段９は、ばらし容器９７を反転エリア３から作業エリア４に移送する。図５の例において、反転エリア３から作業エリア４への移送方向は、ばらし容器９７の短辺に平行な方向である。後述するように、作業エリア４では、ロボット１３により、ばらし容器９７内に物品９０が入れられる。

第三移送手段１０は、物品９０が入れられた後のばらし容器９７を作業エリア４から段積みエリア５に移送する。図５の例において、作業エリア４から段積みエリア５への移送方向は、ばらし容器９７の長辺に平行な方向である。

段積み手段１１は、作業エリア４から第三移送手段１０により段積みエリア５に移送された、ばらし容器９７、すなわち容器９５を、段積みエリア５において、スタッキング状態で段積みする。

図５中の回転軌跡ＲＴは、反転エリア３でばらし容器９７が回転するときのばらし容器９７の外縁の軌跡に相当する円である。容器移載装置１あるいは移載システム１２が備える支柱２１は、回転軌跡ＲＴに接しないように、ばらし容器９７の回転中心から遠ざけた位置に配置されている。回転軌跡ＲＴの半径を、以下、「ばらし容器９７の回転半径」と呼ぶ場合がある。

図４に示すように、段ばらし手段６は、容器９５を把持することのできる昇降部１５と、昇降部１５を鉛直方向に移動させる昇降機構１６とを備える。段ばらしエリア２にある容器９５の両側の位置に、それぞれ、昇降部１５及び昇降機構１６が設けられている。段ばらしエリア２と段積みエリア５との境界に設置された支柱１７に、一方の昇降機構１６が取り付けられている。支柱１８は、支柱１７の位置から、段ばらしエリア２を横断した位置にある。支柱１８に、もう一方の昇降機構１６が取り付けられている。昇降機構１６は、例えば、ボールねじとサーボモータとを用いたものでもよい。

昇降部１５は、容器９５の例えば上部フランジ部や上部のへこみ部に係合するように突出する位置と、容器９５に接触しないように退避した位置とに移動可能なツメを備える。図４は、昇降部１５がツメを突出させることで容器９５を掴んだ状態を示している。図３では、作図の都合上、下に移動した位置にある昇降部１５と、上に移動した位置にある昇降部１５との両方が描かれているが、実際には、段ばらし手段６は、昇降部１５を一組だけ備える。

ここで、本実施の形態とは異なり、仮に、ばらし容器９７を段ばらしエリア２で回転させるように構成された比較例を想定する。この比較例では、ばらし容器９７が段ばらしエリア２で回転するときの回転軌跡に接しないように、昇降機構１６及び支柱１７，１８を配置する必要がある。すなわち、昇降機構１６あるいは支柱１７，１８と、段ばらしエリア２の中心との最短距離が、ばらし容器９７の回転半径よりも長くなるようにする必要がある。これでは、進退可能な爪を支持する長いブラケットが水平方向に必要となり、無駄に部材を太くして重量がかさみ昇降機構１６まで肥大化する。それゆえ、比較例の装置では、占有面積が大きくなりやすく、省スペース化が困難である。

これとは対照的に、本実施の形態であれば、ばらし容器９７を段ばらしエリア２において回転させる必要がないので、昇降機構１６及び支柱１７，１８の位置を、上記の比較例よりも、段ばらしエリア２の中心に近づけることが可能となる。例えば、昇降機構１６あるいは支柱１７，１８と、段ばらしエリア２の中心との最短距離が、ばらし容器９７の回転半径よりも短くなるようにでき、昇降機構１６の支柱１７，１８の横方向すぐに進退可能な爪を配置することも可能となる。それゆえ、容器移載装置１の占有面積を小さくする上で、より有利になり、さらに省スペース化が図れる。

図１に示すように、実施の形態１による移載システム１２は、容器移載装置１と、ロボット１３とを備える。ロボット１３は、ロボットアーム１９と、ロボットアーム１９の先端に設けられたロボットハンド（図示省略）とを有する。ロボット１３は、ロボットハンドにより複数の物品９０を並べた物品列を把持して、ロボットアーム１９を動かし、作業エリア４にあるばらし容器９７内に物品９０の物品列を９０度変位させて入れる。作業エリア４にあるばらし容器９７は、作業台２６の上に載っている。

反転エリア３及び作業エリア４を含む領域の上方に、上部フレーム２０が設けられている。上部フレーム２０は、少なくともその四隅に配置された支柱２１によって支えられている。ロボット１３は、上部フレーム２０から吊り下げられるように、設けられている。ロボット１３の基部２２は、反転エリア３及び作業エリア４の少なくとも一方の領域の真上に相当する範囲内の位置において、上部フレーム２０に対して固定されている。このように、本実施の形態であれば、段積みされた容器９５が昇降するエリアではなく１個のばらし容器９７が平面的に移動するエリアの空間上空である反転エリア３あるいは作業エリア４の上方にロボット１３が設置されているので、ロボット１３を設置するスペースを別途に必要とすることがない。このため、移載システム１２の占有面積を小さくする上で、より有利になり、さらなる省スペース化が図れる。

図１及び図２に示すように、本実施の形態の移載システム１２は、整列装置２３と、移載システム１２の外部（図１の左側外側）から図示しない上流コンベヤに載って運ばれる物品９０を、受け取り導入するコンベヤ２４とを備える。移載システム１２の上流側の装置から、物品９０が、例えば、１秒に１個程度の速さで図示しない上流コンベヤにより、移載システム１２のコンベヤ２４へ流れてくる。整列装置２３は、ひとつづつ切り分けて並べられてコンベヤ２４により搬送された物品９０をプッシャにより直交して側に設置された整列コンベヤ５３によって物品９０の側面を密接して並べる。物品９０は、例えば、握り飯、パン、サンドイッチ、弁当、菓子、野菜、総菜、加工食品などでもよいし、食品以外の製品ものでもよい。ロボット１３のロボットハンドは、例えば、物品９０を真空吸着して把持するものでもよいし、物品９０を掬い上げるようにして把持するものでもよいが、複数の物品９０の物品列を崩さずに把持して空中へ持ち上げる。

整列装置２３は、コンベヤ２４により搬送された物品９０を、図２中の「第一方向」に沿って並べる。本実施の形態による移載システム１２は、整列装置２３により整列された複数の物品９０を、ロボット１３のロボットハンドでまとめて把持し、ロボットアーム１９を動かして、ロボットハンドで把持した物品９０を、作業エリア４にあるばらし容器９７内に移動させる動作を繰り返すことで、当該ばらし容器９７内に物品９０を詰める動作を自動で行う。図の場合、整列された複数の物品９０の長手方向と、作業台２６の上にあるばらし容器９７の短手方向（整列された複数の物品９０を収める方向）とが９０度変位している。よって、ロボット１３により整列された複数の物品９０は、９０度振れ回すので、ロボットの動作半径は大きくなる。このような例に限らず、本開示において、ロボット１３のロボットハンドは、一度に物品９０を一つだけ把持するものでもよいし、移載システム１２が整列装置２３を備えていなくてもよい。

移載システム１２は、コントローラ５０を備える。コントローラ５０は、容器移載装置１及び移載システム１２が自動で動作するように制御する。コントローラ５０は、少なくとも一つのメモリと、少なくとも一つのプロセッサとを備えていてもよい。図示の例では、上部フレーム２０の上にコントローラ５０が設置されている。整列装置２３は、コンベヤ２４上を移動してきた物品９０を、第一方向に沿って、複数個、１列に並べる。第一方向は、コンベヤ２４の搬送方向に対して、直交する。図２において、コンベヤ２４上の物品９０は、左から右へ向かって搬送される。

整列装置２３が所定数の物品９０を並べ終わると、その上方へ、ロボットアーム１９がロボットハンドを空中で移動させる。その後、ロボットアーム１９がロボットハンドを下降させる。ロボットハンドは、整列装置２３が１列に並べた所定数の物品９０を一度に把持する。図示の例では、整列装置２３は、１０個の物品９０を１列に並べる。ロボットハンドは、１０個の物品９０を一度に把持する。ロボットアーム１９は、ロボットハンドが把持した物品９０を、整列装置２３から鉛直上方へ掬い上げて移動したのち、空中を移動して、作業エリア４にあるばらし容器９７の中へ移動させる。

本実施の形態の移載システム１２は、２台の整列装置２３を備える。本実施の形態の移載システム１２であれば、一方の整列装置２３が並べた物品９０をロボット１３がロボットアーム１９を動かしてロボットハンドにより作業エリア４のばらし容器９７へ移動させている間に、他方の整列装置２３が物品９０を並べることができる。それゆえ、作業エリア４のばらし容器９７に物品９０を詰める速さが向上する。

作業エリア４のばらし容器９７にロボット１３が物品９０を詰め終わると、第三移送手段１０が、当該ばらし容器９７を作業エリア４から段積みエリア５に移送する。当該ばらし容器９７が作業エリア４から搬出されると、第二移送手段９が、次のばらし容器９７を作業エリア４に搬入し、ロボット１３が、その搬入されたばらし容器９７に、物品９０を詰める動作を再び実行する。

図４及び図５に示すように、本実施の形態における第一移送手段７は、段ばらしエリア２と反転エリア３との間で移動可能な回転台２５を含む。図５は、回転台２５が段ばらしエリア２に移動したときの状態を示している。回転台２５が反転エリア３に移動したときに、反転手段８は、回転台２５を１８０度回転可能である。コントローラ５０は、ばらし容器９７を載せた回転台２５を第一移送手段７が段ばらしエリア２から反転エリア３に移動させた後、ばらし容器９７の向きを反転させる必要がある場合には、反転手段８が回転台２５を反転エリア３において１８０度回転させるように制御する。これにより、スタッキング状態で積み重なる状態になるように、必要に応じて、ばらし容器９７の向きを確実に変えることができる。

図３は、ネスティング状態で段積みされた１８個の空の容器９５が台車９６に載せられて段ばらしエリア２に搬入されたときの状態を示している。この際、回転台２５は、反転エリア３に位置している。図３の状態から、段ばらし手段６は、まず、最下段の容器９５を昇降部１５で把持した状態で昇降部１５を上昇させることにより、段積みされたすべての容器９５を、台車９６から持ち上げる。図３中の容器９５Ａは、ネスティング状態で段積みされた１８個の容器９５の全部を段ばらし手段６が持ち上げたときの最上段の容器９５の位置に相当する。以下の説明では、最下段の容器９５を「１段目」とし、上に向かって、２段目、３段目・・・と呼ぶ場合がある。

段積みされたすべての容器９５を段ばらし手段６が持ち上げた後、第一移送手段７が回転台２５を段ばらしエリア２に移動させると、最下段の容器９５の下に回転台２５が入り込む。その後、段ばらし手段６は、昇降部１５を下降させることで、段積みされたすべての容器９５を、一旦、回転台２５の上に置く。次に、段ばらし手段６は、昇降部１５のツメを一旦退避させてから昇降部１５を少し上昇させ、昇降部１５のツメを再び突出させることで、２段目の容器９５を昇降部１５で把持する。その後、段ばらし手段６は、昇降部１５を再び上昇させることで、２段目から上の容器９５をすべて持ち上げる。そうすると、図４に示すように、最下段の容器９５は、２段目の容器９５から切り離されて、ばらし容器９７となって、回転台２５の上に残る。このとき、２段目の容器９５は、ばらし容器９７に接触し得ない高さにある。なお、図４では、３段目から上の容器９５の図示が省略されている。上記と同様の動作を繰り返すことで、段ばらし手段６は、段積みされた容器９５を、下から一段ずつ、ばらし容器９７として切り出すことができる。

図４の状態から、第一移送手段７が回転台２５を反転エリア３に移動させることで、回転台２５に載ったばらし容器９７が段ばらしエリア２から反転エリア３に移送される。

図６は、昇降部１５、昇降機構１６、及び支柱１８を、容器移載装置１の内側から見た立面図である。図６に示すように、本実施の形態における段ばらし手段６は、容器９５の色を識別可能なカラーセンサ２７を備える。カラーセンサ２７は、支柱１８とは別の支柱２８に対して、ブラケットを用いて取り付けられている。容器９５は、その長辺の中央を境にして、半分ずつ、異なる色に着色されている。このため、容器９５の所定位置の色を識別することで、容器９５の向きを判別できる。カラーセンサ２７は、段積みされた容器９５を昇降部１５が持ち上げたときに昇降部１５が把持している容器９５の所定位置に向かい合うように配置されている。コントローラ５０は、段ばらし手段６が次に切り出す容器９５、すなわち、次のばらし容器９７の、所定位置の色を、カラーセンサ２７により検出することで、次のばらし容器９７の向きを判別できる。そのようにして、コントローラ５０が、次のばらし容器９７の向きを判別することで、そのばらし容器９７を反転手段８が反転エリア３で反転させるか否かをコントローラ５０が制御する。

図７は、実施の形態１による容器移載装置１のうち、第一移送手段７及び反転手段８等を含む部分の正面図である。図８は、回転台２５等の平面図である。なお、図７では、段ばらしエリア２に移動した位置にある回転台２５と、反転エリア３に移動した位置にある回転台２５との両方が描かれているが、実際には、回転台２５は、一つだけである。また、図７には、前述したカラーセンサ２７の位置が示されている。

図７に示すように、第一移送手段７は、回転台２５を段ばらしエリア２と反転エリア３との間で移動させる台駆動部２９を備える。台駆動部２９は、例えば、空気圧で作動するエアシリンダでも電気で動作するシリンダのようなものでもよい。図７の左右方向へ動作させる。反転手段８は、回転台２５を１８０度回転させることのできるロータリアクチュエータ３０を備える。ロータリアクチュエータ３０は、例えば、空気圧で作動するものでもよい。ロータリアクチュエータ３０は、回転台２５に連結されており、回転台２５とともに段ばらしエリア２と反転エリア３との間で移動する。台駆動部２９が連結される基台側から立設される柱に固定された水平板に支持される複数のボール３１は、回転台２５の回転中心から離れた位置で、回転台２５の下面に接する。これにより、支持される複数のボール３１が転がり接触することで回転台２５がより円滑に回転可能となる。

回転台２５の上面に対して平行に移動可能なスライドブロック３２と、スライドブロック３２を動かすブロック駆動部３３とが、回転台２５に組み込まれている。スライドブロック３２は、回転台２５に載ったばらし容器９７の底部の長辺に対して係合可能な突出部を有する。スライドブロック３２の突出部は、回転台２５の上面よりも上まで突出している。ブロック駆動部３３は、回転台２５に載ったばらし容器９７の短辺に平行な方向に、スライドブロック３２を移動させる。スライドブロック３２及びブロック駆動部３３は、第二移送手段９の一部に相当する。ブロック駆動部３３は、例えば、空気圧で作動するものでもよい。

回転台２５に載ったばらし容器９７の底部の短辺を押すことのできるガイドクランプ３４と、ガイドクランプ３４を動かすクランプ駆動部３５とが、回転台２５に組み込まれている。ガイドクランプ３４及びクランプ駆動部３５は、ばらし容器９７の両方の短辺に対して、それぞれ設けられている。クランプ駆動部３５は、例えば、空気圧で作動するものでもよい。

スライドブロック３２及びブロック駆動部３３が、回転台２５に載ったばらし容器９７を、ばらし容器９７の短辺に平行な方向へ移動させる前に、コントローラ５０は、両方のクランプ駆動部３５により両方のガイドクランプ３４を動かして、両側からばらし容器９７の短辺を押す。これにより、ばらし容器９７の長辺に平行な方向の位置に関して、回転台２５上のばらし容器９７の位置を、適正な位置に、確実に位置決めすることができる。これにより、回転台２５を回転させてもばらし容器の重心と回転台２５の回転中心とが合致して、例えば回転力でずれたり振り落とされたりしない。

図９及び図１０は、実施の形態１による容器移載装置１のうち、回転台２５、作業台２６、第二移送手段９等を含む部分の左側面図である。図１１は、作業台２６等の正面図である。図１２は、作業台２６等の平面図である。

作業台２６の上面の高さは、回転台２５の上面の高さと、実質的に同等になっている。図１２に示すように、作業台２６には、反転エリア３で回転台２５が回転したときに回転台２５との接触を避けるための、円弧状の切り欠き３６が形成されている。

図９及び図１０に示すように、作業台２６の上面に対して平行に移動可能なスライドブロック３７と、スライドブロック３７を動かすブロック駆動部３８と、ブロック駆動部３８ごとスライドブロック３７を鉛直方向に移動させる昇降駆動部３９とが、作業台２６に組み込まれている。スライドブロック３７、ブロック駆動部３８、及び昇降駆動部３９は、第二移送手段９の一部に相当する。ブロック駆動部３８及び昇降駆動部３９のそれぞれは、例えば、空気圧で作動するものでもよい。

本開示では、第二移送手段９が移送する対象となるばらし容器９７を「第一ばらし容器９８」と呼ぶ場合がある。また、作業エリア４にあるばらし容器９７を「第二ばらし容器９９」と呼ぶ場合がある。

図９及び図１０は、昇降駆動部３９が、スライドブロック３７及びブロック駆動部３８を下に移動させたときの状態を示している。この状態では、スライドブロック３７の突出部は、作業台２６の上面よりも下の位置になり、第一ばらし容器９８に接触することがない。昇降駆動部３９が、スライドブロック３７及びブロック駆動部３８を上に移動させると、スライドブロック３７が、符号「３７Ａ」で示す位置に移動することにより、スライドブロック３７の突出部が、作業台２６の上面よりも上まで突出して、第一ばらし容器９８の底部に係合可能になる。

本実施の形態における第二移送手段９は、第一ばらし容器９８が第二ばらし容器９９に隣接する状態となる途中位置にまで、第一ばらし容器９８を移送する第一移送動作と、第三移送手段１０により第二ばらし容器９９が作業エリア４から搬出された後に、途中位置にある第一ばらし容器９８が作業エリア４内に入るように第一ばらし容器９８を移送する第二移送動作とを実行する。図１０は、第二移送手段９が第一移送動作を実行し、第二移送動作を実行する前の状態を示している。すなわち、図１０には、途中位置にある第一ばらし容器９８が描かれている。一方、図９では、作図の都合上、途中位置にある第一ばらし容器９８が、半分だけ描かれている。

第二移送手段９の第一移送動作は、ブロック駆動部３３がスライドブロック３２を移動させることにより、空の第一ばらし容器９８を、反転エリア３から作業エリア４に向けて、押し出す動作に相当する。図９及び図１０中の符号「３２Ａ」は、第一移送動作の前のスライドブロック３２の位置を示す。図９及び図１０中の符号「３２Ｂ」は、第一移送動作の後のスライドブロック３２の位置を示す。第一移送動作が行われると、図１０に示すように、空の第一ばらし容器９８は、回転台２５と作業台２６との両方に跨った状態になる。この状態が、上述した「途中位置」に相当する。第一移送動作のときには、昇降駆動部３９がスライドブロック３７及びブロック駆動部３８を下に移動させており、スライドブロック３７が第一ばらし容器９８に接触することはない。

第一移送動作の後、第二移送手段９は、昇降駆動部３９によりスライドブロック３７及びブロック駆動部３８を上に移動させる。これにより、スライドブロック３７が符号「３７Ａ」で示す位置に上昇し、途中位置にある第一ばらし容器９８の底面の凹部に、スライドブロック３７の突出部が挿入する。その後、ロボット１３が第二ばらし容器９９に物品９０を詰め終わると、第三移送手段１０は、物品９０が入った第二ばらし容器９９を作業エリア４から段積みエリア５に向けて搬出する。物品９０が入った第二ばらし容器９９が作業エリア４から搬出された後、第二移送手段９は、ブロック駆動部３８により、スライドブロック３７を、符号「３７Ａ」で示す位置から、符号「３７Ｂ」で示す位置まで移動させる。これにより、途中位置にあった空の第一ばらし容器９８は、スライドブロック３７とともに移動することで、作業エリア４内に入り、物品９０を次に受け入れる第二ばらし容器９９となる。上記のようにして、スライドブロック３７及びブロック駆動部３８により第一ばらし容器９８を移動させる動作が、第二移送手段９の第二移送動作に相当する。

ロボット１３が第二ばらし容器９９に物品９０を詰め終わり、物品９０が入った第二ばらし容器９９が第三移送手段１０により作業エリア４から搬出された後、空の第一ばらし容器９８が第二移送手段９により作業エリア４内に搬入されるまでの間は、ロボット１３が物品９０を詰める動作を再開できない。この点に関し、本実施の形態であれば、第二移送手段９が第一移送動作と第二移送動作とを実行することで、以下の効果が得られる。ロボット１３が第二ばらし容器９９に物品９０を詰めている間に、第一移送動作が行われることで、空の第一ばらし容器９８は、第二ばらし容器９９に隣接する途中位置にまで移動している。このため、物品９０を詰め終わった第二ばらし容器９９が第三移送手段１０により作業エリア４から搬出された直後に、すでに途中位置まで来ていた空の第一ばらし容器９８を、第二移送動作によって、迅速に作業エリア４内に搬入できる。それゆえ、ロボット１３が物品９０を詰める動作を、より早く再開できるので、タクトタイムを短縮する上で、より有利になる。

図１０から図１２に示すように、作業台２６に、ツイストシリンダ４０が設置されている。ツイストシリンダ４０は、クランプアーム４１を移動させる。クランプアーム４１は、作業台２６の上の第二ばらし容器９９に対して、段積みエリア５側に位置する。クランプアーム４１は、図１０中の、符号「４１Ａ」で示す位置と、符号「４１Ｂ」で示す位置とに移動する。クランプアーム４１が符号「４１Ｂ」の位置にあるときには、第二ばらし容器９９が段積みエリア５側に移動することをクランプアーム４１が阻止する。クランプアーム４１が符号「４１Ａ」の位置にあるときには、第二ばらし容器９９は、クランプアーム４１に当たることなく、段積みエリア５側に移動可能になる。

図１３は、実施の形態１による容器移載装置１のうち、第三移送手段１０等を含む部分の正面図である。図１４は、実施の形態１による容器移載装置１のうち、第三移送手段１０等を含む部分の左側面図である。これらの図に示すように、本実施の形態における第三移送手段１０は、ばらし容器９７を載せる上面を有する移動台４２と、移動台４２を作業エリア４と段積みエリア５との間で移動させる台駆動部５１とを備える。作図の都合上、図１３では、作業エリア４に移動した位置にある移動台４２と、段積みエリア５に移動した位置にある移動台４２との両方が描かれているが、実際には、移動台４２は、一つだけである。また、図１３では、移動台４２の上面の図示が省略されている。台駆動部５１は、例えば、空気圧で作動するものでもよい。

図１５は、移動台４２の平面図である。図１４及び図１５に示すように、移動台４２は、平行に配置された一対の細長い上面を有する。移動台４２の一対の上面のそれぞれは、移動台４２の移動方向に沿って、すなわち、ばらし容器９７の長辺に平行な方向に沿って、延びている。移動台４２には、平面視において、移動台４２の一対の上面の間の位置に、クランプ４３と、クランプ４３を鉛直方向に移動させるクランプ駆動部４４とが組み込まれている。クランプ駆動部４４は、例えば、空気圧で作動するものでもよい。

図１３に示すように、クランプ４３は、上に向かって突出する一対の突出部４５を有する。クランプ駆動部４４がクランプ４３を上に移動させると、移動台４２の上のばらし容器９７の底部の二つの短辺に対して、一対の突出部４５が、両側から係合する。これにより、移動台４２の上のばらし容器９７が、移動台４２に対して、相対的に移動することが阻止される。

移動台４２の上面の高さは、作業台２６の上面の高さよりも、わずかに低くなっている。移動台４２が作業エリア４に移動すると、作業台２６の上面の下に移動台４２の上面が入り込む。図１４の左半分は、作業台２６の上面の下に移動台４２の上面が入り込んでおり、ばらし容器９７が作業台２６の上面に載っている状態を示している。これに対し、図１４の右半分は、作業台２６の上面に、直接、ばらし容器９７が載っている状態を示している。

移動台４２が作業エリア４に移動するときには、第三移送手段１０は、クランプ駆動部４４がクランプ４３を下に移動させた状態にする。この状態であれば、移動台４２が作業エリア４に移動するときに、クランプ４３の突出部４５は、作業台２６に載っているばらし容器９７すなわち第二ばらし容器９９に、接触することがない。

移動台４２が作業エリア４に移動した後、第三移送手段１０は、クランプ駆動部４４によりクランプ４３を上に移動させることで、作業台２６上のばらし容器９７の底部に、突出部４５を係合させる。

その後、作業台２６上のばらし容器９７にロボット１３が物品９０を詰め終わると、第三移送手段１０は、台駆動部５１により移動台４２を作業エリア４から段積みエリア５に向けて移動させる。このとき、作業台２６上のばらし容器９７は、突出部４５に押されて、作業台２６の上を滑り、移動台４２とともに移動する。作業台２６の上面の下から、移動台４２の上面が現れるにつれて、ばらし容器９７は、作業台２６の上面に載った状態から、移動台４２の上面に直接載った状態へ、移り変わる。このようにして、本実施の形態であれば、ばらし容器９７が、作業台２６から移動台４２へ、円滑かつ確実に、載り移ることが可能となる。なお、図１３に示すように、作業台２６の、段積みエリア５側の縁部には、ばらし容器９７が、作業台２６の上面から移動台４２の上面へ載り移るときの段差を軽減するための短いスロープ４６が設けられている。

図４に示すように、段積み手段１１は、容器９５を把持することのできる昇降部４７と、昇降部４７を鉛直方向に移動させる昇降機構４８とを備える。段積みエリア５にある容器９５の両側の位置に、それぞれ、昇降部４７及び昇降機構４８が設けられている。段ばらしエリア２と段積みエリア５との境界に設置された支柱１７に、一方の昇降機構４８が取り付けられている。支柱４９は、支柱１７の位置から、段積みエリア５を横断した位置にある。支柱４９に、もう一方の昇降機構４８が取り付けられている。昇降機構４８は、例えば、ボールねじとサーボモータとを用いたものでもよい。

昇降部４７は、容器９５の例えば上部フランジ部や上部のへこみ部に係合するように突出する位置と、容器９５に接触しないように退避した位置とに移動可能なツメを備える。図４は、昇降部４７がツメを突出させることで容器９５を掴んだ状態を示している。図３では、作図の都合上、下に移動した位置にある昇降部４７と、上に移動した位置にある昇降部４７との両方が描かれているが、実際には、段積み手段１１は、昇降部４７を一組だけ備える。

図３は、スタッキング状態で段積みされた１０個の容器９５が台車９６に載せられて段積みエリア５に置かれているときの状態を示している。この状態において、移動台４２は、作業エリア４に位置している。図３中の容器９５Ｂは、スタッキング状態で段積みされた１０個の容器９５の全部を段積み手段１１が持ち上げたときの最上段の容器９５の位置に相当する。

作業エリア４にて物品９０が入れられた容器９５を第三移送手段１０が段積みエリア５に移送する前に、段積みエリア５に容器９５がある場合には、段積み手段１１は、そのうちの最下段の容器９５を昇降部４７で把持して昇降部４７を上昇させることで、段積みエリア５のすべての容器９５を上に持ち上げる。その後、第三移送手段１０は、移動台４２に段積みエリア５に移動させる。そうすると、図４に示すように、段積み手段１１が上に持ち上げた容器９５の下に、移動台４２に載った容器９５が入り込む。なお、図４は、段積みエリア５に、２個目の容器９５が搬入されたときの状態を示している。

図４に示す状態から、段積み手段１１は、昇降部４７を下降させることで、昇降部４７が把持している容器９５を、移動台４２に載った容器９５の上に置く。前述したように、移動台４２に載った容器９５は、スタッキング状態で重なるように、向きが整えられている。このため、昇降部４７が把持していた容器９５は、移動台４２に載った容器９５の上に、スタッキング状態で積み重なる。

続いて、段積み手段１１は、昇降部４７のツメを一旦退避させた後、移動台４２上の最下段の容器９５の位置まで昇降部４７を下降させてから、昇降部４７のツメを再び突出させる。その後、段積み手段１１は、昇降部４７を上昇させることで、すべての容器９５を移動台４２から上に持ち上げる。その後、第三移送手段１０は、空になった移動台４２を段積みエリア５から作業エリア４に移動させる。

以上のような動作を繰り返すことで、段積み手段１１は、作業エリア４から段積みエリア５に搬入される容器９５を、一つずつ、最下段に挿入していくことができ、複数の容器９５をスタッキング状態で段積みすることができる。スタッキング状態で段積みされた容器９５の数が所定数に達すると、段積み手段１１は、段積みされた容器９５を台車９６の上に載置する。

１ 容器移載装置、 ２ 段ばらしエリア、 ３ 反転エリア、 ４ 作業エリア、 ５ 段積みエリア、 ６ 段ばらし手段、 ７ 第一移送手段、 ８ 反転手段、 ９ 第二移送手段、 １０ 第三移送手段、 １１ 段積み手段、 １２ 移載システム、 １３ ロボット、 １５ 昇降部、 １６ 昇降機構、 １７ 支柱、 １８ 支柱、 １９ ロボットアーム、 ２０ 上部フレーム、 ２１ 支柱、 ２２ 基部、 ２３ 整列装置、 ２４ コンベヤ、 ２５ 回転台、 ２６ 作業台、 ２７ カラーセンサ、 ２８ 支柱、 ２９ 台駆動部、 ３０ ロータリアクチュエータ、 ３１ ボール、 ３２ スライドブロック、 ３３ ブロック駆動部、 ３４ ガイドクランプ、 ３５ クランプ駆動部、 ３７ スライドブロック、 ３８ ブロック駆動部、 ３９ 昇降駆動部、 ４０ ツイストシリンダ、 ４１ クランプアーム、 ４２ 移動台、 ４３ クランプ、 ４４ クランプ駆動部、 ４５ 突出部、 ４６ スロープ、 ４７ 昇降部、 ４８ 昇降機構、 ４９ 支柱、 ５０ コントローラ、 ５１ 台駆動部、 ５２ 下部フレーム、 ５３ 整列コンベヤ、 ９０ 物品、 ９５ 容器、 ９６ 台車、 ９７ ばらし容器、 ９８ 第一ばらし容器、 ９９ 第二ばらし容器

Claims (5)

1. 台車にネスティング状態で段積みされた容器を受け入れ可能な段ばらしエリアと、
   前記段ばらしエリアに対して平面的に隣接する反転エリアと、
   前記反転エリアに対して平面的に隣接し、前記段ばらしエリアに対して対角の位置にある作業エリアと、
   前記段ばらしエリアと前記作業エリアとの双方に対して平面的に隣接し、前記反転エリアに対して対角の位置にある段積みエリアと、
   前記段ばらしエリアの台車に段積みされた複数の容器を昇降部により全体を持ち上げたのち、最下段の容器だけを分離し、直上の容器を把持することで複数の容器を前記昇降部により持ち上げることで、一つの容器をばらし容器として切り出す段ばらし手段と、
   前記昇降部により持ち上げられた全体の複数の容器の下に入り、前記段ばらし手段により切り出された前記ばらし容器を載置して前記段ばらしエリアから前記反転エリアに水平に移送する第一移送手段と、
   前記反転エリアにおいて、前記ばらし容器の向きが、スタッキング状態で段積み可能な向きになるように、必要に応じて前記ばらし容器の向きを反転させる反転手段と、
   前記ばらし容器を前記反転エリアから前記作業エリアに水平に移送する第二移送手段と、
   前記ばらし容器を前記作業エリアから前記段積みエリアに水平に移送する第三移送手段と、
   前記段積みエリアにおいて前記容器をスタッキング状態で段積みし、最終的に別な台車へ、スタッキング状態の複数の容器全体を載置する段積み手段と、
   を備え、
   前記段ばらしエリアは前記段積みエリアとともに横から台車が差し込み可能に両エリアの外に向く辺がなく、そのほかの外に向く辺が閉じている下部フレームを有し、前記下部フレームでは、少なくとも前記反転エリアと前記作業エリアとの間に位置する支柱は立設せず、他の下部フレーム外辺からは適宜立設する支柱によって支えられる上部フレームを有すること
   を特徴とする容器移載装置。
2. 前記第一移送手段は、前記段ばらしエリアと前記反転エリアとの間で移動可能な回転台を含み、
   前記反転手段は、前記反転エリアにおいて前記回転台を１８０度回転可能であり、
   前記ばらし容器を載せた前記回転台を前記第一移送手段が前記段ばらしエリアから前記反転エリアに移動させた後、前記ばらし容器の向きを反転させる必要がある場合には、前記反転手段が前記回転台を前記反転エリアにおいて１８０度回転させる請求項１に記載の容器移載装置。
3. 前記第二移送手段は、移送対象となる前記ばらし容器である第一ばらし容器が、前記作業エリアにある前記ばらし容器である第二ばらし容器に隣接する状態となる途中位置にまで、前記第一ばらし容器を移送する第一移送動作と、前記第三移送手段により前記第二ばらし容器が前記作業エリアから搬出された後に、前記途中位置にある前記第一ばらし容器が前記作業エリア内に入るように前記第一ばらし容器を移送する第二移送動作とを実行する請求項１または請求項２に記載の容器移載装置。
4. 前記作業エリアにおいて前記ばらし容器を載せる作業台を備え、
   前記第三移送手段は、前記作業エリアと前記段積みエリアとの間で移動可能な移動台を含み、
   前記移動台が前記作業エリアに移動すると前記作業台の上面の下に前記移動台の上面が入り込む請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の容器移載装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の容器移載装置と、
   物品を把持して、前記作業エリアにある前記ばらし容器内に前記物品を入れるロボットと、
   を備え、
   前記ロボットの基部は、前記反転エリア及び前記作業エリアの少なくとも一方の領域の真上に相当する範囲内の位置に固定されている移載システム。

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