JP2023133970A - 物品集積装置及び箱詰装置 - Google Patents

Abstract

【課題】処理能力を高めることが可能な物品集積装置及び箱詰装置を提供する。【解決手段】物品集積装置１０は、袋体Ｐを搬送面１１ａに載置して搬送する製品コンベヤ１１と、搬送面１１ａ上の袋体Ｐを吸着保持して移動させる移載ユニット１３と、を備える。移載ユニット１３は、袋体Ｐにおける搬送方向の下流側が上流側よりも高い傾斜状態となるように袋体Ｐを吸着保持し、その傾斜状態の当該袋体Ｐを搬送方向の下流側へ移動させる。【選択図】図４

Description

本発明は、物品集積装置及び箱詰装置に関する。

物品を搬送面に載置して搬送する搬送部と、搬送面上の物品を吸着保持して移動させる移載部と、を備えた物品集積装置が知られている。この種の技術として、例えば特許文献１には、搬入コンベヤで搬入された物品を吸着保持する吸着装置と、この吸着装置が可動先端部に取り付けられるロボットと、を備えた装置が記載されている。

特開２０１８－１０３３１７号公報

上述したような物品集積装置では、例えば吸着保持した物品を安定して移動させるために、当該移動の速度が抑えられる場合がある。この場合、処理能力（単位時間あたりに処理可能な物品数に相当）が低下してしまうおそれがある。

そこで、本発明の一側面は、処理能力を高めることが可能な物品集積装置及び箱詰装置を提供することを目的とする。

本発明の一側面の物品集積装置は、物品を搬送面に載置して搬送する搬送部と、搬送面上の物品を吸着保持して移動させる移載部と、を備え、移載部は、物品における搬送部の搬送方向の下流側が上流側よりも高い傾斜状態となるように物品を吸着保持し、傾斜状態の当該物品を搬送方向の下流側へ移動させる。

この物品集積装置では、物品における搬送部の搬送方向の下流側が上流側よりも高い傾斜状態（以下、単に「傾斜状態」ともいう）となるように物品を吸着保持し、傾斜状態の物品を搬送方向の下流側へ移動させる。そのため、当該移動の際に物品の重心を搬送方向の上流側に移すことができ、吸着保持した物品の移動を高速化した場合でも、慣性の影響を抑え、例えば物品の吸着保持が意図せずに解除されたり、物品が放り出されたりすることを防ぐことが可能となる。したがって、物品を安定して高速移動することができ、処理能力を高めることが可能となる。

本発明の一側面の物品集積装置では、移載部は、可動先端部を含むロボットと、可動先端部に取り付けられ物品を吸着保持する吸着部と、を有していてもよい。この場合、移載部をロボット及び吸着部を含む構成により実現できる。

本発明の一側面の物品集積装置では、吸着部は、複数の吸着パッドを含み、搬送方向の上流側の吸着パッドにおける下端位置は、搬送方向の下流側の吸着パッドにおける下端位置と異なっていてもよい。この場合、このような複数の吸着パッドを利用することで、傾斜状態での物品の吸着保持及び移動を容易に実現可能となる。

本発明の一側面の物品集積装置では、ロボットは、吸着部を鉛直方向に沿う軸回りに回転させる回転部を含んでいてもよい。この場合、回転部により吸着部を適宜に回転することで、傾斜状態での物品の吸着保持を容易に実現可能となる。

本発明の一側面の物品集積装置では、移載部は、傾斜状態の一の物品を、一の物品における搬送方向の下流側が先に移動させた他の物品に重なるように集積させてもよい。通常、一の物品をその下流側が先に移動させた他の物品に重なるように集積（以下、「重ね集積」ともいう）した場合、慣性の影響で一の物品が下流側（移動方向の前方）にずれやすく、場合によっては、一の物品が他の物品を乗り越えてしまうことがある。この点、本発明の一側面では、傾斜状態の一の物品を重ね集積させるため、重ね集積を安定して実現し、重ね集積の際の慣性の影響を抑えることが可能となる。

本発明の一側面の物品集積装置では、搬送部は、第１搬送面を含む第１搬送部と、第１搬送部の搬送方向の下流側に配置され第２搬送面を含む第２搬送部と、を有し、移載部は、第１搬送面上の物品を第２搬送面上へ移動させ、第１搬送面と第２搬送面とは、同じ水平面に沿って配置されていてもよい。これにより、第１搬送面と第２搬送面とに段差が有る場合に比べて、第１搬送面上から第２搬送面上へ物品を移動させる際に生じる鉛直方向の慣性の影響を抑えることが可能となる。

本発明の一側面の物品集積装置では、物品は、内容物が袋に収容されて成る袋体であってもよい。吸着保持した袋体を移動する際には、袋の内部において内容物が動くために当該移動が不安定になりやすい。よってこの場合、物品を安定して高速移動させ得る上記効果は特に有効である。

本発明の一側面の箱詰装置は、上記の物品集積装置を備える。この箱詰装置においても、物品を安定して高速移動することができ、処理能力を高めることが可能となる。

本発明の一側面によれば、処理能力を高めることが可能な物品集積装置及び箱詰装置を提供できる。

図１は、実施形態に係る箱詰装置を示す概略平面図である。 図２は、実施形態に係る物品集積装置を示す斜視図である。 図３は、図２の吸着部を示す正面図である。 図４（ａ）は、移載ユニットによる袋体の移載を説明する概略正面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）の続きを示す概略正面図である。図４（ｃ）は、図４（ｂ）の続きを示す概略正面図である。図４（ｄ）は、図４（ｃ）の続きを示す概略正面図である。 図５は、重ね集積された複数の袋体を示す概略正面図である。

以下、本発明の一側面に係る実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、実施形態に係る箱詰装置を示す概略平面図である。図２は、実施形態に係る物品集積装置を示す斜視図である。図１及び図２に示されるように、箱詰装置１は、複数の袋体（物品）Ｐを集積し、集積した複数の袋体Ｐを梱包体Ｂに収容して箱詰めする装置である。袋体Ｐは、内容物が袋に収容されて成る物品である。例えば袋体Ｐは、軟包材で包装されたお菓子等である。例えば梱包体Ｂは、段ボール等である。梱包体Ｂ及び袋体Ｐは特に限定されず、種々の梱包体及び袋体であってもよい。

箱詰装置１は、物品集積装置１０と、物品収容装置５０と、コントローラ９０と、を備える。物品集積装置１０は、上流側から搬入された複数の袋体Ｐを、集積して下流側へ搬出する。物品集積装置１０は、製品コンベヤ（第１搬送部）１１、集積コンベヤ（第２搬送部）１２及び移載ユニット（移載部）１３を有する。

製品コンベヤ１１は、搬送面（第１搬送面）１１ａを含む。製品コンベヤ１１は、袋体Ｐを搬送面１１ａに載置して搬送する搬送部である。製品コンベヤ１１は、上流側から順次に搬送される例えば検品終了後の袋体Ｐを、下流側に向けて搬送する。製品コンベヤ１１としては、例えばベルトコンベヤが用いられている。

集積コンベヤ１２は、搬送面（第２搬送面）１２ａを含む。集積コンベヤ１２は、袋体Ｐを搬送面１２ａに載置して搬送する搬送部である。集積コンベヤ１２は、製品コンベヤ１１の下流側に連なるように配置されている。集積コンベヤ１２は、移載ユニット１３により製品コンベヤ１１から移載された複数の袋体Ｐを、製品コンベヤ１１と同じ搬送方向に沿って下流側に向けて断続的に搬送する。集積コンベヤ１２としては、例えばベルトコンベヤが用いられている。搬送面１１ａと搬送面１２ａとは、同じ水平面に沿って配置され、これらの間に段差が形成されていない。

移載ユニット１３は、搬送面１１ａ上の１つの袋体Ｐを吸着保持し、搬送面１２ａ上へ移動させる。移載ユニット１３は、可動先端部１４ａを含むロボット１４と、可動先端部１４ａに取り付けられ袋体Ｐを吸着保持する吸着部１５と、を有する。ロボット１４は、周知構成のパラレルリンクロボットである。ロボット１４は、複数のスイングアーム、サーボモータ及びリンクを含んで構成されている。ロボット１４は、可動先端部１４ａを所定可動範囲内で三次元的に移動させる。可動先端部１４ａには、吸着部１５が着脱可能に取り付けられている。ロボット１４は、可動先端部１４ａに取り付けられた吸着部１５を鉛直方向に沿う軸回りに回転させる回転部１４ｂを含む。回転部１４ｂとしては、種々の回転機構を利用することができる。

図２及び図３に示されるように、吸着部１５は、ヘッド部３０Ａ、第１吸着パッド４０及び第２吸着パッド４２を含む。ヘッド部３０Ａは、ブロア（図示しない）に接続されている。ヘッド部３０Ａは、第１吸着パッド４０が取り付けられる第１取付面３０Ａａと、第２吸着パッド４２が取り付けられる第２取付面３０Ａｂと、を有する。搬送方向の上流側の第１取付面３０Ａａは、搬送方向の下流側の第２取付面３０Ａｂよりも鉛直方向の下方に位置している。第１吸着パッド４０は、ヘッド部３０Ａにおける搬送方向の上流側に複数配置されている。第２吸着パッド４２は、ヘッド部３０Ａにおける搬送方向の下流側に複数配置されている。

第１吸着パッド４０及び第２吸着パッド４２のそれぞれは、ヘッド部３０Ａに接続されたダクトに弁を介して接続されている。第１吸着パッド４０及び第２吸着パッド４２では、当該弁が開閉されることにより、袋体Ｐの吸着保持（製品コンベヤ１１からのピックアップ）及び袋体Ｐの吸着解除（集積コンベヤ１２へのリリース）が行われる。第１吸着パッド４０及び第２吸着パッド４２は、それぞれ、伸縮性有している。第１吸着パッド４０は、第２吸着パッド４２よりも長い。第１吸着パッド４０における下端位置は、第２吸着パッド４２における下端位置と異なる。

第１吸着パッド４０における下端に設けられた吸引口４０ｂは、第２吸着パッド４２における下端に設けられた吸引口４２ｂよりも鉛直方向の下方に位置する。このように、第１吸着パッド４０の吸引口４０ｂを第２吸着パッド４２の吸引口４２ｂよりも低く配置することで、吸着部１５で袋体Ｐを吸着保持したときに、搬送方向の下流側が高く（搬送方向の上流側が低く）なるように袋体Ｐを傾斜させた傾斜状態を、容易に実現することができる（詳しくは、後述）。

物品収容装置５０は、物品集積装置１０により集積された複数の袋体Ｐを、梱包体Ｂに移動させて収容する。物品収容装置５０は、搬送コンベヤ５１及び移載ユニット５３を有する。搬送コンベヤ５１は、搬送面５１ａを含む。搬送コンベヤ５１は、複数の袋体Ｐを搬送面５１ａに載置して搬送する搬送部である。搬送コンベヤ５１は、集積コンベヤ１２の下流側に連なるように配置されている。搬送コンベヤ５１は、集積コンベヤ１２で搬送された複数の袋体Ｐを、集積コンベヤ１２と同じ搬送方向に沿って下流側に向けて搬送する。搬送コンベヤ５１としては、例えばベルトコンベヤが用いられている。搬送面１２ａと搬送面５１ａとは、同じ水平面に沿って配置され、これらの間に段差が形成されていない。移載ユニット５３は、搬送面５１ａ上の複数の袋体Ｐを吸着保持し、梱包体Ｂの内部へ移動させる。移載ユニット５３は、移載ユニット１３と同様に構成されている。

コントローラ９０は、図示を省略するＣＰＵに加えて、ＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリを有する。コントローラ９０には、各種の入力が操作パネルを介して入力される。コントローラ９０は、ＣＰＵがメモリに記憶されているプログラムを実行することで、箱詰装置１における各種の装置を制御する。コントローラ９０の機能は、ソフトウェア及びハードウェアの何れかで実現されてもよいし、これらが協働することで実現されてもよい。コントローラ９０は、移載ユニット１３による移載及び集積コンベヤ１２による搬送を制御することで、集積コンベヤ１２の搬送面１２ａ上において、傾斜状態の一の袋体Ｐが、一の袋体Ｐにおける搬送方向の下流側が先に移動させた他の袋体Ｐに重なるように、複数の袋体Ｐを集積（以下、「重ね集積」又は「サシミ集積」ともいう）させる（図５参照）。

本実施形態では、コントローラ９０により移載ユニット１３を制御し、搬送方向の下流側が上流側よりも高い傾斜状態となるように袋体Ｐを吸着保持し、その傾斜状態の当該袋体Ｐを搬送方向の下流側へ移動させる。換言すると、移載ユニット１３は、袋体Ｐの搬送方向の上流側が下流側よりも低い傾斜状態となるように袋体Ｐを吸着保持し、その傾斜状態で袋体Ｐを搬送方向の下流側へ移動させる。以下、このような傾斜状態を、単に「下流側上向きの傾斜状態」ともいう。下流側上向きの傾斜状態は、袋体Ｐの移動方向の前側が後側よりも高くなるように（後側が前側よりも低くなるように）傾斜する状態である。下流側上向きの傾斜状態は、水平な姿勢に対して搬送方向の下流側（移動方向の前側）が浮くような姿勢の状態である。

次に、袋体Ｐを下流側上向きの傾斜状態で移載させる例について、図４を参照して説明する。

まず、図４（ａ）に示されるように、製品コンベヤ１１の搬送面１１ａに載置されて搬送されている袋体Ｐの鉛直方向の上方に、移載ユニット１３の吸着部１５を移動させる。吸着部１５を袋体Ｐに向かって下降させて接触させ、吸着部１５により袋体Ｐを吸着保持する。このとき、吸着部１５の第１吸着パッド４０が、袋体Ｐの搬送方向の上流側の端部に最初に接触する。

続いて、図４（ｂ）に示されるように、吸着部１５を上昇させると共に集積コンベヤ１２に向かって加速させて、吸着部１５を搬送方向の下流側へ移動させる。このとき、袋体Ｐは、下流側上向きの傾斜状態としたまま、搬送方向の下流側へ移動する。下流側上向きの傾斜状態の袋体Ｐは、その重心が搬送方向の上流側に移動し、その挙動が安定して振られない。

続いて、図４（ｃ）に示されるように、吸着部１５を減速させ、吸着部１５を集積コンベヤ１２の搬送面１２ａ上の規定位置まで移動させる。このとき、下流側上向きの傾斜状態の袋体Ｐは、その傾斜状態が維持されており、挙動が安定して振られない。最後に、吸着部１５を下降させ、袋体Ｐの吸着解除が行われる。これにより、図４（ｄ）に示されるように、集積コンベヤ１２の搬送面１２ａ上への袋体Ｐの移載が完了する。

本実施形態では、複数の袋体Ｐを重ね集積させることから、１袋目の袋体Ｐについて上記移載が完了した後、集積コンベヤ１２を微小量駆動して１袋目の袋体Ｐを下流側へ微小量搬送させる。その後に、複数の袋体Ｐについて、上記移載及び集積コンベヤ１２の上記微小量搬送を繰り返し行う。これにより、傾斜状態の袋体Ｐを、その搬送方向の下流側が先に移動させた袋体Ｐに重なるように集積させ、重ね集積を実現する（図５参照）。重ね集積では、２袋目以降の袋体Ｐの重心が集積コンベヤ１２に接地している部分にあることから、搬送中も集積が崩れずに乱れない。

以上、物品集積装置１０では、下流側上向きの傾斜状態で袋体Ｐ吸着保持し、下流側上向きの傾斜状態の当該袋体Ｐを搬送方向の下流側へ移動させる。これにより、袋体Ｐを搬送方向の下流側へ移動させる際に、物品集積装置１０の重心を搬送方向の上流側に移すことができ、吸着保持した袋体Ｐの移動を高速化した場合でも、慣性の影響を抑え、例えば袋体Ｐの吸着保持が意図せずに解除されたり、袋体Ｐが放り出されたりすることを防ぐことが可能となる。したがって、袋体Ｐを安定して高速移動することができ、処理能力を高めることが可能となる。

物品集積装置１０では、移載ユニット１３は、可動先端部１４ａを含むロボット１４と、可動先端部１４ａに取り付けられた吸着部１５と、を有する。この場合、ロボット１４及び吸着部１５を含む構成により移載ユニット１３を実現できる。

物品集積装置１０では、吸着部１５は、複数の第１吸着パッド４０及び第２吸着パッド４２を含む。搬送方向の上流側の第１吸着パッド４０における下端位置は、搬送方向の下流側の第２吸着パッド４２における下端位置と異なっている。このような複数の第１吸着パッド４０及び第２吸着パッド４２を含む吸着部１５を利用することで、下流側上向きの傾斜状態での袋体Ｐの吸着保持及び移動を、容易に実現可能となる。

物品集積装置１０では、ロボット１４は、吸着部１５を回転させる回転部１４ｂを含む。この場合、回転部１４ｂにより吸着部１５を適宜に回転することで、下流側上向きの傾斜状態での袋体Ｐの吸着保持を容易に実現可能となる。

ところで、通常、複数の袋体Ｐを重ね集積した場合には、慣性の影響で袋体Ｐが下流側にずれやすく、場合によっては、集積しようとする袋体Ｐが既に移載済みの他の袋体Ｐを乗り越えてしまうことがある。この点、物品集積装置１０では、下流側上向きの傾斜状態の袋体Ｐを重ね集積させるため、重ね集積を安定して実現し、重ね集積の際の慣性の影響を抑えることが可能となる。

物品集積装置１０は、搬送面１１ａを含む製品コンベヤ１１と、搬送面１２ａを含む集積コンベヤ１２と、を有する。移載ユニット１３は、搬送面１１ａ上の袋体Ｐを集積コンベヤ１２上へ移動させ、搬送面１１ａと搬送面１２ａとは、同じ水平面に沿って配置されている。これにより、搬送面１１ａと搬送面１２ａとに段差が有る場合に比べて、搬送面１１ａ上から搬送面１２ａ上へ袋体Ｐを移動させる際に生じる鉛直方向の慣性の影響（吸着ミス等）を抑えることが可能となる。

物品集積装置１０では、対象となる物品が袋体Ｐである。吸着保持した袋体Ｐを移動する際には、袋の内部において内容物が動くために当該移動が不安定になりやすい。よってこの場合、安定して高速移動させ得る上記効果は特に有効である。

箱詰装置１は、上記の物品集積装置１０を備える。この箱詰装置１においても、袋体Ｐを安定して高速移動することができ、処理能力を高めることが可能となる。なお、本実施形態では、袋体Ｐの下流側を上流側より高く保持し、袋体Ｐの重心を上流側へ集めることから、高速で移動させても精度よく重ね集積の状態にすることが可能になる。本実施形態では、例えば７０ｇのチョコレートを収容する袋商品の処理能力を、９０ｂｐｍから１１０ｂｐｍまで高めることができる。本実施形態では、袋体Ｐの内容物は特に限定されず、例えば飴及びビスケット等であってもよい。

以上、実施形態を説明したが、本発明の一態様は上記実施形態に限定されない。本発明の一態様は、その要旨を逸脱しない範囲でさらなる変形が可能である。

上記実施形態では、搬送部としてベルトコンベヤを用いたが、その他の搬送装置を用いてもよい。上記実施形態では、吸着部１５の具体的な構成は、下流側上向きの傾斜状態で吸着保持できれば特に限定されない。上記実施形態では、ロボット１４としては、パラレルリンクロボットに代えて、多軸構成の多関節ロボットを採用してもよい。上記実施形態では、袋体Pの集積形態としては、重ね集積だけでなく、例えば、卍状、田の字状等の集積形態も採用可能である。

１…箱詰装置、１０…物品集積装置、１１…製品コンベヤ（第１搬送部，搬送部）、１１ａ…搬送面（第１搬送面）、１２…集積コンベヤ（第２搬送部，搬送部）、１２ａ…搬送面（第２搬送面）、１３…移載ユニット（移載部）、１４…ロボット、１４ａ…可動先端部、１４ｂ…回転部、１５…吸着部、４０…第１吸着パッド（吸着パッド）、４２…第２吸着パッド（吸着パッド）、Ｐ…袋体（物品）。

Claims (8)

1. 物品を搬送面に載置して搬送する搬送部と、
   前記搬送面上の前記物品を吸着保持して移動させる移載部と、を備え、
   前記移載部は、
   前記物品における前記搬送部の搬送方向の下流側が上流側よりも高い傾斜状態となるように前記物品を吸着保持し、前記傾斜状態の当該物品を前記搬送方向の下流側へ移動させる、物品集積装置。
2. 前記移載部は、可動先端部を含むロボットと、前記可動先端部に取り付けられ前記物品を吸着保持する吸着部と、を有する、請求項１に記載の物品集積装置。
3. 前記吸着部は、複数の吸着パッドを含み、
   前記搬送方向の上流側の前記吸着パッドにおける下端位置は、前記搬送方向の下流側の前記吸着パッドにおける下端位置と異なる、請求項２に記載の物品集積装置。
4. 前記ロボットは、前記吸着部を鉛直方向に沿う軸回りに回転させる回転部を含む、請求項２又は３に記載の物品集積装置。
5. 前記移載部は、前記傾斜状態の一の前記物品を、一の前記物品における前記搬送方向の下流側が先に移動させた他の前記物品に重なるように集積させる、請求項１又は２に記載の物品集積装置。
6. 前記搬送部は、第１搬送面を含む第１搬送部と、前記第１搬送部の前記搬送方向の下流側に配置され第２搬送面を含む第２搬送部と、を有し、
   前記移載部は、前記第１搬送面上の前記物品を前記第２搬送面上へ移動させ、
   前記第１搬送面と前記第２搬送面とは、同じ水平面に沿って配置されている、請求項１～５の何れか一項に記載の物品集積装置。
7. 前記物品は、内容物が袋に収容されて成る袋体である、請求項１～６の何れか一項に記載の物品集積装置。
8. 請求項１～６の何れか一項に記載の物品集積装置を備える、箱詰装置。

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