JP2948550B2 - 搬送物の位置/姿勢検出装置 - Google Patents

搬送物の位置/姿勢検出装置

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JP2948550B2
JP2948550B2 JP4650997A JP4650997A JP2948550B2 JP 2948550 B2 JP2948550 B2 JP 2948550B2 JP 4650997 A JP4650997 A JP 4650997A JP 4650997 A JP4650997 A JP 4650997A JP 2948550 B2 JP2948550 B2 JP 2948550B2
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健一 米田
漸 平林
和己 山下
正樹 金澤
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、コンベアにより搬
送中の物品の位置および姿勢を検出する装置に関し、特
に、ケーキ類の箱詰め包装を自動化するに際しそのケー
キ類の位置や姿勢を検出するために用いて好適の搬送物
の位置/姿勢検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】カステラ台の表面をクリーム等でコーテ
ィングして製造されたケーキ類は、そのカステラ台が柔
らかくて壊れやすいため、その箱詰めを自動化すること
ができず、従来、作業者が把持具を用いてケーキ類を1
個ずつ把持して包装箱に所定数だけ収納している。
【0003】上述のように、従来、ケーキ類の箱詰めは
手作業で行なわれているので、作業者に対する負担が大
きくなるとともにケーキ類の製造コストが高くなるほ
か、作業者による手作業が必要であるために食品衛生上
の問題もあり、ケーキ類の製造から箱詰め包装までの一
連の工程を完全自動化することが望まれている。その自
動化を実現するに際しては、コンベアで搬送されてくる
ケーキ類(搬送物,物品)の位置や姿勢を検出する必要
がある。従来、その位置や姿勢を検出する手法として
は、例えばCCDカメラ等を用いて搬送物を撮像し、そ
の撮像結果を画像処理して搬送物を認識し、その位置や
姿勢を求めることが考えられる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ごとく画像処理を用いた検出手法では、コンベアと搬送
物とが同じ色である場合や、搬送物がケーキ類でその搬
送中にケーキ類の一部が付着してコンベアがケーキ類と
同じ色になった場合には、搬送物を認識することができ
なくなり、その位置や姿勢を検出できなくなってしま
う。また、多種多様の色の搬送物が搬送されてくるよう
な場合にも、搬送物を認識できなくなることがある。
【0005】本発明は、このような課題に鑑み創案され
たもので、簡素な構成で、コンベアの色や搬送物の色に
関係なく、搬送物の位置や姿勢を確実に検出できるよう
にした、搬送物の位置/姿勢検出装置を提供することを
目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の搬送物の位置/姿勢検出装置(請求項1)
は、コンベアにより搬送中の物品の位置および姿勢を検
出するものであって、コンベアにより搬送中の物品が所
定位置に到達したことを検知する検知器と、この検知器
による検知動作をトリガにして物品までの距離を検出す
べく搬送方向に沿って異なる位置に配置される少なくと
も2つの距離計と、これらの距離計により検出された距
離と既知の検知器および距離計の相互間距離と既知の物
品の形状とに基づいて物品の位置および姿勢を演算する
演算部とから構成されていることを特徴としている。
【0007】このとき、距離計を、物品の両側それぞれ
に少なくとも2つずつ配置し、演算部が、物品の一方側
に配置された少なくとも2つの距離計により検出された
距離を用いて物品の位置および姿勢を演算するととも
に、物品の他方側に配置された少なくとも2つの距離計
により検出された距離を用いて物品の位置および姿勢を
演算し、物品の各側での演算結果の平均値を、物品の位
置および姿勢として算出するように構成してもよい(請
求項2)。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。 〔1〕システムの全体構成および動作 まず、図5〜図7を参照しながら、本発明の一実施形態
としての搬送物の位置/姿勢検出装置を適用される箱詰
めシステムの全体構成について説明する。ここで、図5
はその平面図、図6はその側面図、図7(a)および図
7(b)は、それぞれ、本実施形態の箱詰めシステムを
適用されるライン全体を示す平面図および側面図であ
る。
【0009】本実施形態の箱詰めシステム10では、図
7(a)に示すように、円形の冷凍ケーキ1を12等分
に分割して得られる、トルテタイプのケーキ〔30度の
扇形(略二等辺三角形)の水平断面形状をもつ三角柱状
のケーキ〕1aを箱詰め対象の物品としている。そし
て、本実施形態の箱詰めシステムは、ケーキ1aを、図
5および図7(a)に示すごとく、交互に対向させて整
列・集積し、6個(所定数)ずつ1つの包装箱2に箱詰
めするものである。
【0010】まず、図7(a)および図7(b)によ
り、本実施形態の箱詰めシステム10を適用されるライ
ン全体の構成について説明すると、これらの図7(a)
および図7(b)に示すように、本実施形態の箱詰めシ
ステム10の上流側(図中左側)には、ケーキ切り分け
ライン3,フィルム貼り付けライン4および金属探知ラ
イン5がそなえられ、箱詰めシステム10の下流側(図
中右側)には、カートナ6がそなえられている。
【0011】なお、本実施形態の箱詰めシステム10に
おいてはケーキ1aを受け取る受け入れコンベア11
(後述)が2列そなえられているので、各列に対応し
て、ケーキ切り分けライン3,フィルム貼り付けライン
4および金属探知ライン5も2列そなえられている。こ
こで、ケーキ切り分けライン3は、円形の冷凍ケーキ1
を30度の扇形ケーキ1aに12等分にカットし、その
ケーキ1aを1個ずつフィルム貼り付けライン4へ送り
出すものである。このとき、各ケーキ1aは、円弧面を
進行方向(図中右方向)へ向けて送り出される。
【0012】また、フィルム貼り付けライン4は、ケー
キ1aの外周にフィルム7aを貼り付けるためのもの
で、フィルム7aは、ライン4の両側に配置されたロー
ル7,7から繰り出され、ケーキ1aの進行方向(円弧
面)を覆うように配置されている。このフィルム貼り付
けライン4では、ケーキ1aがライン4上を搬送されて
くると、フィルム7aは、まずケーキ1aの円弧面に貼
り付いた後、ケーキ1aの搬送に伴ってケーキ1aの両
側に貼り付く。そして、ケーキ1aの後端側において、
図示省略の切断手段により、ロール7,7間のフィルム
7aを切断することなく、ケーキ1aの外周に貼り付い
たフィルム7aだけが切り離される。このようにしてフ
ィルム7aを外周に巻き付けられたケーキ1aが金属探
知ライン5へ送り出される。
【0013】金属探知ライン5は、金属探知機5aによ
りケーキ1a中における金属の有無を探知するためのも
のである。例えば機械の一部等が欠け誤ってケーキ1a
中に混入した場合には、その金属片の混入したケーキ1
aを、金属探知ライン5で検知することができ、確実に
除去できるようになっている。カートナ6は、箱詰めシ
ステム10の集積部コンベア37(後述)上において6
個のケーキ1aが集積されると、スタッカ6aにセット
されている、折り畳まれた状態の包装箱2を1つ取り出
し、その包装箱2を、折り畳まれた状態から6個のケー
キ1aを収納できる状態に拡げ、さらに、その拡げた状
態の包装箱2内に、箱詰めシステム10の充填装置16
(後述)により6個のケーキ1aを挿入されると、ケー
キ1aを覆うように包装箱2の蓋を閉めてから、搬出用
ローラ6b上へ送り出すものである。
【0014】そして、本実施形態の箱詰めシステム10
は、図5,図6,図7(a)および図7(b)に示すよ
うに、受け入れコンベア11,検出装置12,ケーキ移
載装置13,アルミシート供給装置14,整列・集積コ
ンベア15および充填装置16を有しているほか、箱詰
めシステム10の動作を管理・制御するための制御盤1
7も有している。この制御盤17には、作業者により各
種入力を行なうための操作パネル17aがそなえられて
いる。
【0015】受け入れコンベア11は、金属探知ライン
5からケーキ1aを受け取って、後述するケーキ移載装
置13側へ搬送するもので、前述した通り、本実施形態
では2列そなえられている。そして、各受け入れコンベ
ア11に対応して、検出装置12,ケーキ移送装置13
およびアルミシート供給装置14も、それぞれ一対そな
えられ、平行に配置された2列の受け入れコンベア1
1,11の間の中心線についてほぼ線対称に配置されて
いる。
【0016】なお、図示しないが、本実施形態では、受
け入れコンベア11に、ケーキ1aに巻き付けられたフ
ィルム7aをケーキ1aの側面に押し付けるための機構
がそなえられている。この機構は、例えば、フィルム7
aにエアを吹き付けるノズル、もしくは、フィルム7a
に直接的に接触してケーキ1a側へ押圧するブラシロー
ラなどにより構成される。このような機構を用いてフィ
ルム7aを確実にケーキ1aの側面に貼り付けておくこ
とで、後述する把持機構30によりケーキ1aを把持す
る際に、把持機構30とフィルム7aとが干渉し合うの
防止できるようになっている。
【0017】検出装置12は、受け入れコンベア11に
より搬送中のケーキ1aの位置(ケーキ1aを上方から
見た時の扇形の重心位置)および姿勢(搬送方向に対す
る角度)を検出するもので、図1〜図4を参照しながら
後述するごとく、トリガ光電センサ20(発光素子20
aおよび受光素子20b)と2つのレーザ距離計21
a,21bとシーケンサ22とから構成されている。
【0018】ケーキ移載装置13は、ロボット25,タ
ーンテーブル26および送出装置27から構成され、受
け入れコンベア11を搬送されてきたケーキ1aを、後
述するタクト送りコンベア35(整列・集積コンベア1
5)上へ移動させるものである。ここで、ロボット25
は、検出装置12による検出結果に応じてシーケンサ2
2(図1,図4参照)により制御されて動作するもの
で、そのアーム先端には、検出装置12による検出結果
に基づいて受け入れコンベア11上のケーキ1aを把持
する把持機構30が取り付けられており、把持機構30
により把持されたケーキ1aは、ロボット25により、
後述するターンテーブル26のケーキ載置部26aへ移
載されるようになっている。ロボット25は、図13に
示すように、鉛直方向の3軸R1,R2,R3周りに回
転駆動可能に、且つ、アーム先端25aに取り付けられ
た把持機構30を昇降駆動可能に構成されている。
【0019】ターンテーブル26は、90度間隔で4つ
のケーキ載置部26aを有しており、ロボット25の近
傍(移載ステーションST1)に配置されたケーキ載置
部26aには、ロボット25によりケーキ1aが移載さ
れる。そして、ターンテーブル26は、90度だけ回転
動作することによって、移載ステーションST1でケー
キ1aを移載されたケーキ載置部26aを、タクト送り
コンベア35の近傍(送り出しステーションST2)へ
回転移動させるように構成されている。
【0020】送出装置27は、タクト送りコンベア35
の近傍(送り出しステーションST2)に移動したケー
キ載置部26a上のケーキ1aを、タクト送りコンベア
35上に向け水平に送り出すもので、ケーキ1aと当接
・嵌合してこのケーキ1aを押し出すための当接爪27
aを有しており、この当接爪27aを往復駆動する単軸
ロボット27bにより構成されている。
【0021】本実施形態においては、受け入れコンベア
11上で円弧面を進行方向(図5〜図7中の右方向)に
向けて搬送されてきたケーキ1aは、ロボット25によ
り180度回転された状態で、移載ステーションST1
におけるケーキ載置部26aに載置される。そのケーキ
載置部26aが送り出しステーションST2へ回転移動
した時には、ケーキ1aは、その円弧面をタクト送りコ
ンベア35による搬送方向に直交する方向〔図5,図7
(a)の上方向または下方向〕に向けた状態になってい
る。このような状態で、ケーキ1aは、送出装置27に
より、停止中のタクト送りコンベア35上へ押し出され
るようになっている。
【0022】従って、トルテタイプのケーキ1aは、図
5および図7(a)に示すごとく、交互に対向するよう
に、左右一対のケーキ移載装置13,13からタクト送
りコンベア35上へ送り出され、整列・集積コンベア1
5(後述するコンベア35〜37)により、一側面を進
行方向に向けて搬送される。なお、本実施形態では、タ
ーンテーブル26の各ケーキ載置部26aは回転可能に
設けられている。これにより、2列の受け入れコンベア
11のうちの一方のみを使用しても、ターンテーブル2
6のケーキ載置部26aを交互に180度回転させれ
ば、図5や図7(a)に示すごとく、トルテタイプのケ
ーキ1aを交互に対向させてタクト送りコンベア35上
へ送り出すことができるようになっている。
【0023】ところで、本実施形態では、ケーキ1aを
アルミシート8上に載置した状態でタクト送りコンベア
35上へ送り出すために、アルミシート供給装置14が
そなえられている。このアルミシート供給装置14は、
移載ステーションST1に移動したケーキ載置部26a
上に予めアルミシート8を載置すべく、ターンテーブル
26上で移載ステーションST1とは180度ずれた位
置(アルミシート供給ステーションST3)において、
ケーキ載置部26aにアルミシート8を供給するもので
ある。
【0024】このアルミシート供給装置14は、多数枚
のアルミシート8を重ねて保持するマガジン部50と、
このマガジン部50に保持されたアルミシート8を1枚
ずつ吸着しマガジン部50からターンテーブル26上の
アルミシート供給ステーションST3におけるケーキ載
置部26aへ供給する吸着パッド51とを有して構成さ
れている。
【0025】吸着パッド51は、2個を1組とし、本実
施形態では2組そなえられている。2組の吸着パッド5
1,51;51,51は、それぞれ支持部材(吸着アー
ム)58,58に取り付けられ、180度反転駆動可能
に且つ昇降駆動可能にそなえられている。そして、一方
の組の吸着パッド51,51がマガジン部50のアルミ
シート8の上方に位置する時には、他方の組の吸着パッ
ド51,51が、アルミシート供給ステーションST3
におけるケーキ載置部26a上に位置するようになって
おり、これらの吸着パッド51を昇降駆動することによ
り、マガジン部50からのアルミシート8の吸着とケー
キ載置部26a上へのアルミシート8の供給とが同時に
行なわれるようになっている。また、ケーキ載置部26
a側には、供給されたアルミシート8を吸着すべく、図
示省略の真空発生器に接続された吸着用孔(図示省略)
が開口形成されている。
【0026】一方、2列の受け入れコンベア11,11
の下流側において、これらのコンベア11,11の間の
中心線上には、整列・集積コンベア15が配置されてい
る。この整列・集積コンベア15は、ケーキ1aを整列
させながら搬送し6個集積するもので、図8および図9
に示すように、タクト送りコンベア35,乗り継ぎコン
ベア36および移載部コンベア37から構成されてい
る。なお、図8および図9は、それぞれ整列・集積コン
ベア15を示す平面図および側面図であり、図10およ
び図11は、それぞれ図9のX部およびXI 部の拡大図
である。
【0027】ここで、タクト送りコンベア35は、ケー
キ移載装置13によりケーキ1aを移載されると一定距
離だけケーキ1aを搬送するものであり、乗り継ぎコン
ベア36は、タクト送りコンベア35により搬送されて
きたケーキ1aを下流側へ受け渡すためのものであり、
移載部コンベア37は、乗り継ぎコンベア36により搬
送されてきたケーキ1aを6個だけ集積して充填装置1
6に受け渡すものである。乗り継ぎコンベア36および
移載部コンベア37は連続送りされている。
【0028】また、タクト送りコンベア35と移載部コ
ンベア37とにそれぞれ隣接する乗り継ぎコンベア36
の両端部において、図10および図11にそれぞれ示す
ように、この乗り継ぎコンベア36を構成するベルト3
6aは、ナイフエッジ形案内部材38,39により案内
されている。これらのナイフエッジ形案内部材38,3
9の先端部には、それぞれ、タクト送りコンベア35お
よび移載部コンベア37の端部でベルト35a,37a
を巻回されて案内するローラ35b,37bの径よりも
十分に小さい径の円弧部38a,39aが形成されてい
る。
【0029】そして、ナイフエッジ形案内部材38,3
9により案内されるベルト36aは、その両端部で、そ
れぞれタクト送りコンベア35および移載部コンベア3
7の端部におけるベルト35a,37aの上方にほぼ重
なって通過するように配置され、タクト送りコンベア3
5から乗り継ぎコンベア36へ至る搬送面、および、乗
り継ぎコンベア36から移載部コンベア37へ至る搬送
面が、いずれも略面一に構成されている。
【0030】移載部コンベア37には、この移載部コン
ベア37上を搬送されてくるケーキ1aの個数を計数す
べくケーキ1aの通過を検知する光電センサ40がそな
えられるほか、移載部コンベア37上でケーキ1aの搬
送空間を閉鎖してケーキ1aの搬送を阻止しうるゲート
(ストッパ)41と、このゲート41を開閉駆動するモ
ータ(駆動機構)42とがそなえられている。
【0031】ゲート41は、移載部コンベア37の上方
でコンベア37の搬送方向に直交する方向に且つ水平に
配置された回転軸41a周りに回動可能にそなえられ、
図5に破線で示すごとくコンベア37の搬送面に対して
直交配置された状態でケーキ1aの搬送空間を閉鎖する
一方、図9に二点鎖線で示すごとくコンベア37の搬送
面に対して平行に配置された状態でケーキ1aの搬送空
間を開放するように構成されている。
【0032】光電センサ40は、ゲート41よりも上流
側でコンベア37両側に配設された発光素子40aと受
光素子40bとから構成されている。受光素子40bで
は発光素子40aからの光を常時受光しているが、ケー
キ1aの通過により光が遮断されるようになっている。
従って、その光の遮断を光電センサ40で検知すること
により、移載部コンベア37によりゲート41側へ搬送
されゲート41の閉鎖により集積されたケーキ1aの個
数が計数されるようになっている。
【0033】そして、本実施形態では、制御盤17に内
蔵もしくは外付けされるコンピュータ等(図示省略)
が、光電センサ40からの信号により計数を行なう機能
を有しているほか、さらに、ゲート41を閉鎖した状態
で前述した計数機能によりケーキ1aが6個集積された
ことを検知すると、モータ42を作動させて、図9に二
点鎖線で示すようにゲート41を開放し、6個のケーキ
1aを1セットとして充填装置16へ送り出すように制
御する機能も有している。
【0034】上述したゲート41よりも下流側におい
て、移載部コンベア37上には、移載部コンベア37上
に集積された6個のケーキ1aを一まとめにしてカート
ナ6における包装箱2内へ送り込む充填装置16がそな
えられている。図12はこの充填装置16を示す平面図
で、この図12に示すように、本実施形態の充填装置1
6には、ゲート41の開放動作に伴い移載部コンベア3
7上を搬送されてきた6個のケーキ1aを受け止めるL
字形の枠部材16aがそなえられている。この枠部材1
6aのゲート41側には、閉鎖部材16bが、回転軸1
6c周りに回動可能に取り付けられ、図示省略のモータ
等によって回転駆動されるようになっている。
【0035】6個のケーキ1aを待機している状態で
は、枠部材16aは、移載部コンベア37上に配置され
るとともに、閉鎖部材16bは、図12に実線で示すご
とく開放位置に配置されている。そして、ゲート41の
開放動作に伴い6個のケーキ1aが枠部材16aにより
受け止められると、閉鎖部材16bは、図12に二点鎖
線で示すごとく閉鎖位置へモータ等により回転駆動さ
れ、枠部材16aと閉鎖部材16bとにより6個のケー
キ1aが保持される。
【0036】また、充填装置16には、枠部材16aを
矢印A方向(カートナ6内の包装箱2)へ水平に押し出
すシリンダ16dがそなえられており、枠部材16aお
よび閉鎖部材16bにより6個のケーキ1aを保持した
状態でシリンダ16dを作動させることで、6個のケー
キ1aが包装箱2に向け水平に送り出されるようになっ
ている。つまり、枠部材16a,閉鎖部材16bおよび
シリンダ16dにより送出機構が構成されている。
【0037】なお、図5および図7(a)中において、
符号18はセーフティガードで、このセーフティガード
18は、ケーキ移載装置13におけるロボット25,タ
ーンテーブル26,送出装置27を囲みこれらの可動部
分が作業者等に接触することを防止するものである。ま
た、図5および図7(a)中において、符号ST4はケ
ーキ載置部反転ステーションで、このケーキ載置部反転
ステーションST4では、箱詰めシステム10が受け入
れコンベア11を1列のみ使用して稼動する場合に、タ
ーンテーブル26上のケーキ載置部26aが1つおきに
180度回転駆動される。箱詰めシステム10が、上述
のごとく受け入れコンベア11を2列使用して稼働する
場合、このケーキ載置部反転ステーションST4では特
に何の動作も実行されない。
【0038】上述のごとく構成された本実施形態の箱詰
めシステム10では、以下のようにして、トルテタイプ
のケーキ1aが6個ずつ包装箱2内に箱詰めされる。そ
の動作について、図14および図15に示すフローチャ
ート(ステップS11〜S43)を参照しながら説明す
る。まず、ケーキ1aは、各ケーキ切り分けライン3に
おいて円形のケーキ1を12等分にカットすることによ
り切り出され(ステップS11)、1個ずつフィルム貼
り付けライン4に送り出される(ステップS12)。そ
して、各ケーキ1aは、フィルム貼り付けライン4にお
いて外周にフィルム7aを貼り付けられた後(ステップ
S13)、金属探知ライン5においてケーキ1a中の金
属の有無を検知され(ステップS14)、金属が検知さ
れなければ(NOルート)、そのまま、本実施形態の箱
詰めシステム10の各受け入れコンベア11に送り込ま
れる。一方、金属が検知された場合には(YESルー
ト)、受け入れコンベア11を停止し(ステップS1
5)、金属を検知されたケーキ(NGケーキ)1aを除
去してから(ステップS16)、受け入れコンベア11
を再起動する(ステップS17)。
【0039】なお、受け入れコンベア11,検出装置1
2,ケーキ移載装置13およびアルミシート供給装置1
4は、本実施形態では前述のごとく2系統そなえられて
いるが、各系統とも全く同じ動作を行なうので、以下の
説明では、一方の系統の動作についてのみ説明する。受
け入れコンベア11に送り込まれたケーキ1aは、この
受け入れコンベア11によりロボット25の近傍へ搬送
され、ロボット25近傍の所定位置(ケーキ重心/傾き
測定位置)に到達すると(ステップS18でYES判定
の場合)、検出装置12によりその重心位置および搬送
方向に対する角度が検出され(ステップS19)、その
検出データがロボット25へ転送される(ステップS2
0)。
【0040】そして、ロボット25近傍に配置された把
持位置到達センサ(図示省略)により、ケーキ1aが受
け入れコンベア11上で把持位置に到達したことが検知
されると(ステップS21からのONルート)、受け入
れコンベア11の搬送動作が一旦停止され(ステップS
22)、ロボット25は、検出データに応じて動作し、
アーム先端の把持機構30をケーキ1aの重心位置およ
び角度に応じた位置に移動させ、受け入れコンベア11
上を搬送されてくるケーキ1a毎にその重心位置や角度
に応じた姿勢をとって把持機構30により受け入れコン
ベア11上のケーキ1aを把持する(ステップS2
3)。
【0041】把持機構30によりケーキ1aを把持した
ロボット25は、そのケーキ1aを移載ステーションS
T1におけるターンテーブル26上のケーキ載置部26
aに移送する。この移載ステーションST1におけるケ
ーキ載置部26a上には、アルミシート供給ステーショ
ンST3でアルミシート供給装置14により予めアルミ
シート8を供給されており(後述するステップS25〜
S31)、ロボット25は、このアルミシート8上にケ
ーキ1aを載置して把持機構30による把持状態を解除
する(ステップS24)。
【0042】一方、アルミシート供給ステーションST
3では、アルミシート供給装置14によるアルミシート
8の供給が以下のようにして行なわれる。つまり、吸着
アーム58を下降させ(ステップS25)、ターンテー
ブル26のケーキ載置部26a側の吸着(前述の吸着用
孔による吸引)をON状態にし(ステップS26)、タ
ーンテーブル26側の吸着パッド51の吸引をOFF状
態にするとともに(ステップS27)、マガジン部50
側の吸着パッド51の吸引をONにする(ステップS2
8)。
【0043】これにより、マガジン部50からのアルミ
シート8の吸着とケーキ載置部26a上へのアルミシー
ト8の供給とが同時に行なわれる。この後、吸着アーム
58を上昇させ(ステップS29)、吸着アーム58を
180度反転させてから(ステップS30)、ターンテ
ーブル26を回転する(ステップS31)。このように
アルミシート8を載置されたケーキ載置部26a上に、
前述したステップS23でケーキ1aが移載される。
【0044】前述した把持位置到達センサが、ケーキ1
aの把持・移送によりOFFになると(ステップS32
からのOFFルート)、受け入れコンベア11の搬送動
作が再起動される(ステップS33)。さて、コンベア
11上からターンテーブル26上へのケーキ1aの移載
を完了すると(ステップS34からのYESルート)、
移載ステーションST1でケーキ1aを移載されたケー
キ載置部26aは、ターンテーブル26の回動によって
90度だけ回転移動し(ステップS35)、送り出しス
テーションST2に配置される。この送り出しステーシ
ョンST2においては、送出装置27により、ケーキ載
置部26a上のケーキ1aが、当接爪27aと当接・嵌
合しながら押し出され、停止中のタクト送りコンベア3
5上に向けて水平に送り出される(ステップS36)。
【0045】なお、ステーションST1,ST2,ST
3,ST4は、前述の通り、90度ごとに配置され、タ
ーンテーブル26上のケーキ載置部26aも90度ごと
に4つそなえられているので、各ステーションST1〜
ST4での動作(上述の実施形態ではステーションST
1〜ST3での動作)は同時に実行することができるよ
うになっている。
【0046】以上のようにして、ケーキ1aは、ケーキ
移載装置13により、受け入れコンベア11上からタク
ト送りコンベア35上へ移載される。タクト送りコンベ
ア35は、ケーキ1aを移載されると動作し、ケーキ1
aを一定距離だけ下流側へ搬送する。上述のような動作
を、線対称に配置された2系統の受け入れコンベア1
1,検出装置12,ケーキ移載装置13およびアルミシ
ート供給装置14が行なうことにより、ケーキ1aは、
図5および図7(a)に示すごとく、交互に対向するよ
うにタクト送りコンベア35上へ送り出され、このタク
ト送りコンベア35のタクト動作により適当な間隔をあ
けて整列した状態で搬送される。
【0047】そして、タクト送りコンベア35上に対向
する一対のケーキ1a,1aが送り出されている場合に
は(ステップS37からのYESルート)、タクト送り
コンベア35が一定距離だけ搬送動作を行なう(ステッ
プS38)。上述のような動作を、線対称に配置された
2系統の受け入れコンベア11,検出装置12,ケーキ
移載装置13およびアルミシート供給装置14が行なう
ことにより、ケーキ1aは、図5および図7(a)に示
すごとく、交互に対向するようにタクト送りコンベア3
5上へ送り出され、このタクト送りコンベア35のタク
ト動作により適当な間隔をあけて整列した状態で搬送さ
れる。
【0048】タクト送りコンベア35により搬送された
ケーキ1aは、連続送りされている乗り継ぎコンベア3
6に乗り移り、やはり連続送りされている移載部コンベ
ア37へ送り込まれる。このとき、図10および図11
により前述したように、乗り継ぎコンベア36のベルト
36aは、その両端部でそれぞれナイフエッジ形案内部
材38,39により案内されており、タクト送りコンベ
ア35から乗り継ぎコンベア36へ至る搬送面、およ
び、乗り継ぎコンベア36から移載部コンベア37へ至
る搬送面がいずれも略面一になっている。従って、乗り
継ぎコンベア36のベルト36aがコンベア35,37
の端部におけるローラ35b,37bと略同径のローラ
によって案内される場合に比べ、本実施形態では、コン
ベア35と36との間の凹部やコンベア36と37との
間の凹部が明らかに小さくなっている。
【0049】本実施形態の整列・集積コンベア15(コ
ンベア35〜37)上では、前述した通り、ケーキ1a
がその長手方向を搬送方向に対して直交させた状態(横
向きの状態)で搬送されているため、受け入れコンベア
11上のようにケーキ1aがその長手方向と搬送方向と
を平行にした状態(縦向きの状態)で搬送される場合に
比べて、ケーキ1aは倒れやすくなっている。このよう
な場合に、コンベア35〜37の相互間の凹部が大きい
と、ケーキ1aが転倒してしまうことになるが、本実施
形態では上述のごとくその凹部が極めて小さくなってい
るので、ケーキ1aは、転倒することなく、確実にコン
ベア35〜37によって搬送される。
【0050】一方、移載部コンベア37へ送り込まれた
ケーキ1aは、ゲート41によりせき止められて集積す
る。このとき、光電センサ40によりケーキ1aの通過
が1個ずつ検知され、その検知信号に基づき、図示省略
のコンピュータ等の計数機能によってゲート41により
集積されているケーキ1aの個数がカウントされる(ス
テップS39)。そして、その個数が、所定個数(ここ
では6個)になると(ステップS40からのYESルー
ト)、前記コンピュータ等によりモータ42が作動制御
されてゲート41が開放され(ステップS41)、6個
のケーキ1aが1セットとなって充填装置16へ送り出
される。このとき、同時に、計数機能によるカウント値
を0にクリアする。
【0051】そして、充填装置16では、図12に実線
で示すごとく閉鎖部材16bを開放させた状態で枠部材
16aが待機しており、ゲート41が開放されて6個の
ケーキ1aが移載部コンベア37により搬送されてくる
と、これらのケーキ1aは、枠部材16aにより受け止
められ、閉鎖部材16bを閉じて枠部材16aおよび閉
鎖部材16bにより保持された状態でシリンダ16dに
より水平に押し出されて、カートナ6で拡げられた状態
の包装箱2内へ一度に送り込まれる。
【0052】ケーキ1aの送出を終えた枠部材16aお
よび閉鎖部材16bは、シリンダ16dにより移載部コ
ンベア37上に引き戻され、図12に実線で示すように
閉鎖部材16bを開放した状態で、次に6個のケーキ1
aが搬送されてくるのを待機する。カートナ6では、箱
詰めシステム10の集積部コンベア37上において6個
のケーキ1aが集積されると、スタッカ6aにセットさ
れている、折り畳まれた状態の包装箱2が1つ取り出さ
れ、その包装箱2が、折り畳まれた状態から6個のケー
キ1aを収納できる状態に拡げられる。その拡げた状態
の包装箱2内に、前述のごとく充填装置16により6個
のケーキ1aが挿入されると、ケーキ1aを覆うように
包装箱2の蓋が閉められ、6個のケーキ1aを収容した
包装箱2が、搬出用ローラ6b上へ送り出される(ステ
ップS43)。
【0053】このように、本実施形態の箱詰めシステム
10によれば、型崩れしやすいケーキ1aであって加え
て冷凍されていても、そのケーキ1aを、人手を要する
ことなく効率よく包装箱2内へ箱詰めすることができ、
ケーキ1aの製造から包装までの一連の工程を完全に自
動化することができる。従って、作業者の負担が大幅に
軽減されるとともに、作業環境が大きく改善される。ま
た、完全自動化により、ケーキ1aの製造コストが大幅
に削減されるほか、食品衛生上の問題も解消される。
【0054】また、ケーキ移載装置13では、ロボット
25,ターンテーブル26および送出装置27を用い
て、ケーキ1aを受け入れコンベア11から整列・集積
コンベア15へ確実に移載することができるほか、縦方
向の状態で搬送されていたケーキ1aを、横方向の状態
に向きを変えてタクト送りコンベア35へ移載すること
ができる。
【0055】そして、本実施形態では、アルミシート供
給装置14により、ターンテーブル26のケーキ載置部
26a上に予めアルミシート8が供給され、その上にケ
ーキ1aが載置され、ケーキ1aを、受け入れコンベア
11から整列・集積コンベア15へ移載する間にアルミ
シート8により保持した状態にすることができ、各ケー
キ1aにアルミシート8を効率よく付与することができ
る。
【0056】さらに、本実施形態では、ターンテーブル
26上のケーキ載置部26aが90度ごとに4つそなえ
られ、4つのステーションST1〜ST4での同時に別
々の動作(上述の実施形態では、ケーキ移載,ケーキ送
出,アルミシート供給の3つの動作)を実行できるの
で、処理時間を大幅に短縮でき処理を効率化することが
できる。
【0057】また、本実施形態では、受け入れコンベア
11,検出装置12,ケーキ移載装置13およびアルミ
シート供給装置14を2系統そなえ、これら2系統から
1列の整列・集積コンベアにケーキ1aを交互に送り出
すように構成しているので、システム全体の処理時間を
大幅に短縮でき、さらなる処理の効率化を実現すること
ができる。
【0058】一方、整列・集積コンベア15をタクト送
りコンベア35,乗り継ぎコンベア36および移載部コ
ンベア37から構成することにより、ケーキ移載装置1
3により移載されたケーキ1aが、一定の間隔をあけて
整列した状態で送り出されるので、下流側でケーキ1a
の通過を1個ずつ光電センサ40により確実に検知して
ケーキ1aの通過個数を正確に計数できるほか、ゲート
41の開放時に6個よりも多いケーキ1aが送り出され
るのを防止でき、ケーキ1aを所定数だけ集積して充填
装置16へ送り出す処理を、個数を間違うことなく正確
に行なうことができる。
【0059】このとき、乗り継ぎコンベア36を構成す
るベルト36aを、その両端部において、ナイフエッジ
形案内部材38,39により案内することにより、コン
ベア35と36との間の凹部やコンベア36と37との
間の凹部を小さくすることができ、横向きの状態のケー
キ1aを、コンベア35〜37による搬送中に転倒させ
ることなく確実に搬送することができる。
【0060】また、ケーキ1aの流れをゲート41によ
り阻止し、所定数のケーキ1aがゲート41にて集積さ
れた場合のみ、モータ42が作動制御されてゲート41
が開放されるので、ケーキ1aを所定数だけ集積して充
填装置16へ送り出す処理を確実に行なうことができ
る。そして、充填装置16では、枠部材16a,閉鎖部
材16b,シリンダ16d等からなる送出機構により、
ゲート41の開放動作に伴い移載部コンベア37上を搬
送されてきた6個のケーキ1aが包装箱2に向け水平に
送り出されるので、カートナ6における包装箱2内へ6
個のケーキ1aを確実に充填することができる。
【0061】〔2〕検出装置12の構成および動作 次に、図1〜図4を参照しながら、本発明の一実施形態
としての検出装置(搬送物の位置/姿勢検出装置)12
の構成および動作について説明する。ここで、図1はそ
の構成を示すブロック図、図2はその動作を説明するた
めのフローチャート、図3はケーキ1aの角度および重
心位置の算出式を説明するための図、図4はその変形例
の構成を示すブロック図である。
【0062】金属探知ライン5からのケーキ1aは、そ
の円弧面を前にして受け入れコンベア11へ送り込まれ
るが、その形状や大きさは略一定であってもコンベア1
1上での位置や姿勢はケーキ1a毎に異なり一定ではな
いため、搬送されてくるケーキ1a毎にその位置や姿勢
を検出・把握しなければ、ロボット25の把持機構30
によってケーキ1aを把持することができない。
【0063】そこで、本実施形態では、受け入れコンベ
ア11の下流側(ロボット25の近傍)に検出装置12
がそなえられている。この検出装置12は、前述したよ
うに、受け入れコンベア11により搬送中のケーキ1a
の位置(ケーキ1aを上方から見た時の扇形の重心位
置)および姿勢(搬送方向に対する角度)を検出するも
ので、図1に示すごとく、トリガ光電センサ20(発光
素子20aおよび受光素子20b)と2つのレーザ距離
計21a,21bとシーケンサ(もしくはコンピュー
タ)22とから構成されている。
【0064】トリガ光電センサ(検知器)20は、受け
入れコンベア11により搬送中のケーキ1aが位置/姿
勢検出のための所定位置に到達したことを検知するため
のもので、ロボット25の近傍でコンベア11両側にそ
れぞれ配置された発光素子20aと受光素子20bとか
ら構成されている。発光素子20aから受光素子20b
に対しては、受け入れコンベア11の搬送面および搬送
方向と直交するスリット光が入射されている。
【0065】そして、図1に示すように、ケーキ1aの
円弧面が発光素子20aと受光素子20bとの間に到達
して前記スリット光を遮断した場合に、トリガ光電セン
サ20は、ケーキ1aが所定位置に到達したことを検知
して、トリガ信号をシーケンサ22へ出力する。また、
トリガ光電センサ20よりも下流側のコンベア11側方
には、2つのレーザ距離計21a,21bが、ケーキ1
aの搬送方向に沿って異なる位置に配置されている。ト
リガ光電センサ20およびレーザ距離計21a,21b
は、図3にて後述するごとく、既知の所定間隔a,bを
あけて配置されている。これらのレーザ距離計21a,
21bは、それぞれ、ケーキ1aの円弧面がトリガ光電
センサ20に到達した時点で、搬送方向に直交する方向
から、そのケーキ1aの一側面までの距離A1,A2を
レーザ光により非接触で検出するものである。
【0066】シーケンサ22は、トリガ光電センサ20
からのトリガ信号を受けた場合、その時点でレーザ距離
計21a,21bにより検出されている距離A1,A2
を取り込んで、その距離A1,A2と図3にて後述する
既知の距離a,bおよびケーキ1aの基本的な平面形状
(30度の扇形,大きさ)とに基づいて、搬送方向に対
するケーキ1aの角度θと重心の2次元位置x,yとを
算出する演算部として機能するものである。
【0067】そして、このシーケンサ22は、把持機構
30によりケーキ1aを把持させるべく、ケーキ1a毎
に算出された角度θおよび重心位置x,yを、例えばR
S−232Cインタフェースを介してロボット25へ出
力する。なお、2次元位置x,yの原点は、図3に示す
ように、トリガ光電センサ20のスリット光(ケーキ1
aの検知位置)と受け入れコンベア11の中心線とが交
わる位置とする。
【0068】上述のごとく構成された、本実施形態の検
出装置12の動作について、図2および図3を参照しな
がら説明する。まず、図2に示すフローチャート(ステ
ップS1〜S6)に従って、検出装置12による検出動
作手順について説明する。まず、制御盤17等から計測
指令が有ると(ステップS1でYES判定)、トリガ光
電センサ20からトリガ信号が出力されたか否かを判断
し(ステップS2)、トリガ信号が検知されると(ステ
ップS2でYES判定)、その時点でレーザ距離計21
aおよび21bによりそれぞれ検出されているケーキ1
aの一側面までの距離A1,A2が取り込まれる(ステ
ップS3)。
【0069】そして、その距離A1,A2と既知の距離
a,bおよびケーキ1aの基本的な平面形状(30度の
扇形,大きさ)とに基づいて、後述するごとく、搬送方
向に対するケーキ1aの角度θと重心位置x,yとが算
出される(ステップS4)。その算出結果を、ロボット
25へ出力した後(ステップS5)、計測完了か否かを
判断し(ステップS6)、完了していなれば(ステップ
S6でNO判定)、ステップS2に戻る一方、完了して
いれば(ステップS6でYES判定)、ステップS1に
戻る。
【0070】さて、次に、前述したステップS4でケー
キ1aの角度θと重心位置x,yとを算出する際に用い
られる計算式について、図3を参照しながら説明する。
図3に示すように、ケーキ1aの半径をr、トリガ光電
センサ20とレーザ距離計21aとの間の距離をa、レ
ーザ距離計21a,21間の距離をb、ケーキ1aの扇
形中心から重心位置までの距離をow、ケーキ1aの扇形
角度をw、レーザ距離計21a,21bによりそれぞれ
検出される距離(変位)をA1,A2、ケーキ1aの一
側面が進行方向となす角度をθ、進行方向重心位置を
x、横方向重心位置をyとする。
【0071】ここで、半径r,距離a,b,重心位置距
離ow,および角度wは既知のもので、距離a,bは一
定、半径r,重心位置距離ow,および角度wは略一定の
値である。本実施形態での具体的な数値例を挙げると、
半径rは105mm、距離aは20mm、距離bは30mm、
重心位置距離owは69mm、角度wは30度である。な
お、重心位置距離owは、下記の一般式(1) により算出さ
れる。
【0072】 ow=〔(4*r)/(3*w)〕sin(w/2) …(1) また、ケーキ1aの一側面が進行方向となす角度θは、
レーザ距離計21a,21bによりそれぞれ検出された
距離A1,A2に基づいて、下式(2) により算出され
る。 θ=tan -1〔(A1−A2)/b〕 …(2) そして、この式(2) により算出された角度θに応じて、
下式 (3)〜(8) によりケーキ1aの進行方向重心位置x
および横方向重心位置yが算出される。
【0073】 0°<θの時 x=r*cos θ−ow*cos(θ+15) …(3) y=ow*sin(θ+15) −〔r* cosθ−(a+b)〕* tanθ …(4) −30°<θ≦0°の時 x=r−ow*cos(θ+15) …(5) y=ow*sin(θ+15) −〔r−(a+b)〕* tanθ …(6) θ≦−30°の時 x=r*cos(θ+30)−ow*cos(θ+15) …(7) y=ow*sin(θ+15) −[r*cos(θ+15)−(a+b)]* tanθ…(8) 上述のように、本実施形態の検出装置12によれば、ト
リガ光電センサ20および2つのレーザ距離計21a,
21bによる検出結果を用いて、受け入れコンベア11
により搬送中のケーキ1aの姿勢(角度θ)や位置(重
心位置x,y)を、ケーキ1a毎に確実に検出すること
ができ、その検出結果に応じてロボット25の把持機構
30によりケーキ1aを確実に把持できるようになる。
【0074】前述したように、ケーキ1aの位置や姿勢
を検出する手法としては、例えばCCDカメラ等を用い
てケーキ1aを撮像し、その撮像結果を画像処理してケ
ーキ1aを認識し、その位置や姿勢を求めることも考え
られる。このような検出手法では、受け入れコンベア1
1とケーキ1aとが同じ色であったり、ケーキ1aの搬
送中にケーキ1aの一部が付着して受け入れコンベア1
1がケーキと同じ色になったりすると、画像処理ではケ
ーキ1aを認識することができなくなり、その位置や姿
勢を検出できなくなってしまう。これに対し、本実施形
態の検出装置12によれば、極めて簡素な構成で、ケー
キ1aが光学的に検知され、受け入れコンベア11の色
やケーキ1aの色に関係なく、その位置や姿勢を確実に
検出することができる。
【0075】なお、図1に示した例では、レーザ距離計
21a,21bをコンベア11の一側にのみそなえてい
るが、例えば図4に示すように、もう一組のレーザ距離
計21c,21dをコンベア11の反対側にレーザ距離
計21a,21bと対向するように配置してもよい。こ
の場合、シーケンサ22においては、レーザ距離計21
a,21bによりそれぞれ計測された距離(変位)A
1,A2を用いて、上述した式 (2)〜(8) によりケーキ
1aの角度θおよび重心位置x,yを算出するととも
に、レーザ距離計21c,21dによりそれぞれ計測さ
れた距離(変位)B1,B2を用いても、全く同様に、
上述した式 (2)〜(8) によりケーキ1aの角度θおよび
重心位置x,yを算出する。そして、シーケンサ22
は、ケーキ1aの両側面で得られた演算結果の平均値を
ケーキ1aの角度θおよび重心位置x,yとして出力す
る。これにより、ケーキ1aの角度θや重心位置x,y
の検出精度を向上させることができる。
【0076】〔3〕その他なお、上述した実施形態で
は、本発明をケーキ1aを箱詰めするシステム10に適
用し、トルテタイプのケーキ1aの位置や姿勢を検出す
る場合について説明したが、本発明は、これに限定され
るものではなく、立方体形状のケーキ類や、ケーキ以外
の物品を搬送するシステムにも同様に適用され、上述し
た実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【0077】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の搬送物の
位置/姿勢検出装置によれば、以下のような作用および
効果を得ることができる。 (1)検知器による検知動作をトリガにして少なくとも
2つの距離計により物品までの距離が検出され、その検
出結果と既知の検知器および距離計の相互間距離と既知
の物品の形状とに基づいて物品の位置および姿勢が演算
されるので、極めて簡素な構成で、受け入れコンベアに
より搬送中の物品の位置や姿勢を、物品毎に確実に検出
でき、その検出結果に応じて把持機構により物品を確実
に把持することができる。また、受け入れコンベアの色
や物品の色に関係なく、物品の位置や姿勢を確実に検出
できる(請求項1)。
【0078】(2)物品の両側にそなえた距離計により
物品までの距離をそれぞれ検出し、各検出結果に基づい
て得られた位置や姿勢の平均値を最終的な物品の位置お
よび姿勢とすることにより、物品の位置や姿勢の検出精
度をより向上させることができる(請求項2)。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態としての搬送物の位置/姿
勢検出装置の構成を示すブロック図である。
【図2】本実施形態の検出装置の動作を説明するための
フローチャートである。
【図3】本実施形態の検出装置で用いられるケーキの角
度および重心位置の算出式を説明するための図である。
【図4】本実施形態の検出装置の変形例の構成を示すブ
ロック図である。
【図5】本実施形態を適用される箱詰めシステムを示す
平面図である。
【図6】本実施形態を適用される箱詰めシステムを示す
側面図である。
【図7】(a)および(b)は、それぞれ、本実施形態
の箱詰めシステムを適用されるライン全体を示す平面図
および側面図である。
【図8】本実施形態の整列・集積コンベアを示す平面図
である。
【図9】本実施形態の整列・集積コンベアを示す側面図
である。
【図10】図9のX部拡大図である。
【図11】図9のXI 部拡大図である。
【図12】本実施形態の充填装置を示す平面図である。
【図13】本実施形態の把持機構を有するロボットを示
す側面図である。
【図14】本実施形態の箱詰めシステムの動作を説明す
るためのフローチャートである。
【図15】本実施形態の箱詰めシステムの動作を説明す
るためのフローチャートである。
【符号の説明】
1a ケーキ(物品,搬送物) 10 箱詰めシステム 11 受け入れコンベア(コンベア) 12 検出装置(搬送物の位置/姿勢検出装置) 20 トリガ光電センサ(検知器) 21a,21b,21c,21d レーザ距離計(距離
計) 22 シーケンサ(演算部)
フロントページの続き (72)発明者 金澤 正樹 横浜市中区錦町12番地 菱日エンジニア リング株式会社内 (56)参考文献 特開 平8−91317(JP,A) 実開 平6−54510(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B65B 35/00 - 35/58 B65B 25/06

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コンベアにより搬送中の物品の位置およ
    び姿勢を検出する搬送物の位置/姿勢検出装置であっ
    て、 該コンベアにより搬送中の該物品が所定位置に到達した
    ことを検知する検知器と、 該検知器による検知動作をトリガにして該物品までの距
    離を検出すべく、搬送方向に沿って異なる位置に配置さ
    れる少なくとも2つの距離計と、 該少なくとも2つの距離計により検出された距離と既知
    の該検知器および該距離計の相互間距離と既知の該物品
    の形状とに基づいて、該物品の位置および姿勢を演算す
    る演算部とから構成されていることを特徴とする、搬送
    物の位置/姿勢検出装置。
  2. 【請求項2】 該距離計が、該物品の両側それぞれに少
    なくとも2つずつ配置され、 該演算部が、該物品の一方側に配置された該少なくとも
    2つの距離計により検出された距離を用いて該物品の位
    置および姿勢を演算するとともに、該物品の他方側に配
    置された該少なくとも2つの距離計により検出された距
    離を用いて該物品の位置および姿勢を演算し、該物品の
    各側での演算結果の平均値を、該物品の位置および姿勢
    として算出することを特徴とする、請求項1記載の搬送
    物の位置/姿勢検出装置。
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