JP4197883B2

JP4197883B2 - 製品の整列装置

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Publication number: JP4197883B2
Application number: JP2002099843A
Authority: JP
Inventors: 慎栗林; 哲星野
Original assignee: Tokyo Automatic Machinery Works Ltd
Current assignee: Tokyo Automatic Machinery Works Ltd
Priority date: 2002-04-02
Filing date: 2002-04-02
Publication date: 2008-12-17
Anticipated expiration: 2022-04-02
Also published as: JP2003292146A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は不規則な間隔や密着状態で供給される製品を、所定の間隔パターンを有した整列状態に並び替えて搬送する製品の整列装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の製品の整列装置は例えば特開平5-254635号公報及び特開平11-349131号公報に開示されている。前者の公報の装置は、不規則な間隔で製品の供給を受ける定速の入力コンベアと、製品を一定間隔の整列状態にして搬送する定速の出力コンベアと、これら入力コンベアと出力コンベアとの間を接続する複数の分配コンベアとを備え、この場合、入力コンベアから出力コンベアに向けて製品が搬送される過程にて、各分配コンベアの駆動及び停止が制御されることで、出力コンベア上にて製品の整列状態が作り出されるようになっている。
【０００３】
一方、後者の公報の装置は、不規則な間隔にて製品の供給を受ける上流側コンベアと、この上流側コンベアにシャトルを介して接続された下流側コンベアとを備えており、この場合、シャトルの往復移動により上流側及び下流側コンベア上での製品の実質的な搬送速度が可変されることで、下流側コンベアを通過した後、製品の整列状態が作り出されるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前者の装置の場合、入力コンベアへの製品の供給間隔が短いと、入力コンベアから分配コンベアに製品が移乗する際、分配コンベア上にて製品同士が密着する虞がある。このような虞を解消するには、入力コンベアのコンベア長を長く確保するか、又は、入力コンベアへの製品の供給間隔を長く確保し、装置自体の運転速度を遅くする必要がある。
【０００５】
一方、後者の装置の場合にあっても、製品の供給間隔が短いと、シャトルの移動が間に合わず、製品を正確に整列させることができない。
また、製品の整列状態を作り出すにあたり、前者の装置は各分配コンベア上に１個の製品しか存在できないし、後者の装置にあってもその上流側コンベアから下流側コンベア上には１個の製品しか存在できず、製品の整列処理を高速にすることができない。
【０００６】
本発明は、上述の事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは製品が不規則な間隔又は製品同士が密着するような状態で供給されてきても、製品の所望な整列状態を正確に作り出すことができ、しかも、その整列処理の高速化にも寄与することができる製品の整列装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成する本発明の製品の整列装置（請求項１）は、製品の供給を連続的に受ける入力コンベアと、この入力コンベアの搬送速度よりも速い搬送速度にて、製品を搬送する出力コンベアと、入力コンベアと出力コンベアとの間の変速移送路を形成すべく一列に配置され、入力コンベアから出力コンベアに向けて受渡しながら製品を移送する複数の変速コンベアであって、各変速コンベア上での複数の製品の存在が許容されているとともに、各変速コンベアが出力コンベアでの搬送速度よりも速い許容最高移送速度を有し且つ通常は所定の基準移送速度にて製品を移送する、複数の変速コンベアと、各変速コンベアに設けられ、製品の搬送方向でみて上流側のコンベアから下流側の変速コンベアへの製品の移乗を検出する複数の移乗センサと、各移乗センサからの製品の検出信号及び各変速コンベアの移送量に基づき、変速移送路上の全製品に関して、各製品から出力コンベアまでの到達距離を求めるとともに各製品が存在する変速コンベアを特定する搬送監視手段と、変速移送路中の１つの製品が下流の変速コンベアに移乗したとき、その直上流の変速コンベア上にて先頭となる先頭製品の前記到達距離に基づき、前記先頭製品を出力コンベア上の所望の目標位置に供給するための総移送補正量を演算し、この総移送補正量を先頭製品が存在する対象変速コンベアから出力コンベアまでの間に存する変速コンベアのそれぞれ分配するものとして対象変速コンベアに割り当てられる先頭製品の分配移送補正量を演算する演算手段と、演算手段にて演算された分配移送補正量に従い、対象変速コンベアの移送速度を変速させる変速制御手段とを具備する。
【０００８】
上述の整列装置によれば、各変速コンベア上にて製品が先頭となる度に、その先頭製品が存在する対象変速コンベアに割り当てられる分配移送補正量が演算され、この分配移送補正量に基づき、対象変速コンベアの変速制御が実施される。即ち、各製品は各変速コンベアにて移送補正をそれぞれ受け、出力コンベア上の目標位置に供給される。
【０００９】
従って、入力コンベア上の製品が不規則な間隔を存していたり又は密着していたとしても、製品は出力コンベア上の目標位置に順次供給され、出力コンベア上を整列した状態で搬送される。
演算手段は、出力コンベア上での先頭製品の目標位置を決定する決定手段を含み、この決定手段は、対象変速コンベアから出力コンベアまでの各変速コンベアの許容最高移送速度と出力コンベアの搬送速度との間の差に基づき先頭製品が到達可能となる前記出力コンベアの受取り領域内にて前記目標位置を決定し、前記目標位置は先頭製品の前を移送される製品の目標位置よりも出力コンベアの搬送方向でみて後方に位置している（請求項２）。
【００１０】
具体的には、決定手段は、個々の製品が一定の間隔を存して出力コンベア上を搬送されるべく先頭製品の目標位置を決定するか（請求項３）、又は、個々の製品を一定間隔で並べた製品群が所定の群間隔を存してコンベア上を搬送されるべく、先頭製品の目標位置を決定し（請求項４）、請求項３の場合、先頭製品の目標位置は出力コンベアの搬送方向でみて、受取り領域の先頭に決定されるのが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、一実施例の製品の整列装置を概略的に示す。
整列装置はベルトコンベアからなる水平な入力コンベア２を備え、この入力コンベア２は不規則な間隔にて製品Ａを受取り、そして、受取った製品Ａを搬送速度Ｖ_Iにて搬送する。
【００１２】
入力コンベア２の前方にはベルトコンベアからなる水平な出力コンベア４が配置され、この出力コンベア４は搬送速度Ｖ_Iよりも速い搬送速度Ｖ_Oにて製品Ａを搬送する。より詳しくは、出力コンベア４には一定のピッチ間隔Ｐを存してプッシャ６が設けられており、製品Ａはプッシャ６間にて規定されるポケット内に位置付けられた状態で搬送される。なお、出力コンベア４は例えば包装機（図示しない）まで延びている。
【００１３】
入力コンベア２と出力コンベア４との間にはベルトコンベアからなる変速コンベアＶＣ₁，ＶＣ₂，ＶＣ₃が一列にして配置され、これら変速コンベアＶＣ₁〜ＶＣ₃は入力コンベア２と出力コンベア４との間の変速移送路を構成する。
各変速コンベアＶＣは駆動プーリ１０をそれぞれ有し、これら駆動プーリはサーボモータＭ₁〜Ｍ₃にそれぞれ接続され、これらサーボモータＭはコントローラ１４の出力側に電気的に接続されている。また、サーボモータＭ₁〜Ｍ₃はロータリエンコーダＥ₁〜Ｅ₃をそれぞれ有し、これらロータリエンコーダＥはコントローラ１４の入力側に電気的に接続されている。
【００１４】
各変速コンベアＶＣは出力コンベア４の搬送速度Ｖ_Oよりも速い許容最高移送速度Ｖ_MAXを有し、通常、所定の基準移送速度Ｖ_Bにて製品Ａを移送する。なお、この実施例の場合、基準移送速度Ｖ_Bは搬送速度Ｖ_Oに一致している。
更に、出力コンベア４の駆動プーリ１８にもロータリエンコーダＥ_Oが接続され、このロータリエンコーダＥ_Oもまたコントローラ１４の入力側に電気的に接続されている。
【００１５】
一方、各変速コンベアＶＣ及び出力コンベア４の上方にはセンサＳ₁，Ｓ₂，Ｓ₃，Ｓ₄がそれぞれ配置されており、これらセンサＳはコントローラ１４の入力側に電気的に接続されている。
各センサＳは光学的に製品Ａの通過を検出し、その検出信号をコントローラ１４に供給する。より詳しくは、図２に示されているようにセンサＳはその対応する変速コンベアＶＣ又は出力コンベア４の上流端の上方に配置され、上流側の入力コンベア２又は変速コンベアＶＣから下流側の変速コンベアＶＣ又は出力コンベア４に製品Ａが完全に移乗したとき、つまり、製品Ａの重心ＣＧがその下流側のコンベアに移動したとき、製品Ａの前縁を検出する。なお、センサＳには反射型の光センサを使用することができる。
【００１６】
前述したコントローラ１４は、各サーボモータＭ、各ロータリエンコーダＥ及び各センサＳに接続された制御回路２２と、この制御回路２２に接続された記憶回路２４を含み、制御回路２２はマイクロプロセッサやその周辺回路及び入出力インタフェースを有するコンピュータからなる。記憶回路はＲＡＭ及びＲＯＭ等を含み、例えばＲＯＭには各変速コンベアＶＣの走行を制御する制御プログラムファイルが格納され、そして、ＲＡＭには制御プログラムの実行により、後述する製品Ａの搬送状況や移送補正等に関して作成されたデータファイルが保存される。
【００１７】
コントローラ１４は、入力コンベア２上に不所望な間隔パターンで供給される製品Ａを３つの変速コンベアＶＣ₁〜ＶＣ₃を介して出力コンベア４まで移送する際、出力コンベア４上にて製品Ａが所望の間隔パターンを有した整列状態となるべく、各変速コンベアＶＣの移送速度を制御し、この移送制御により、具体的には出力コンベア４上にて図３（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ），（Ｅ）に示すような製品Ａの整列状態が作り出される。
【００１８】
図３（Ａ）は、入力コンベア２上にて不規則な間隔を存して搬送される製品Ａが出力コンベア４上にて一定の間隔を存して整列した例を示し、図３（Ｂ）は入力コンベア２上にてほぼ密着状態で搬送される製品Ａが出力コンベア４上にて所望の間隔を存して整列した例を示す。図３（Ｃ）は、入力コンベア２上での製品Ａの流れ中に欠品が存在していても、出力コンベア４上にて製品Ａを一定間隔に整列し直した例を示し、図３（Ｄ）は入力コンベア２上での製品Ａの搬送に比べて、出力コンベア４上での製品Ａの搬送に遅れが生じたとしても、この遅れを解消した例（２点鎖線の矢印参照）を示す。そして、図３（Ｅ）は、入力コンベア２上にて一定の間隔を存して搬送される製品Ａが出力コンベア４上にて一定間隔を存して並んだ製品群に形成され、そして、各製品群間に所定の群間隔が確保された例を示す。
【００１９】
次に、コントローラ１４、即ち、その制御回路２２にて実行される変速コンベアＶＣの変速制御に関し、以下に詳細に説明する。
ここで、入力コンベア２は不規則な間隔で製品Ａの供給を受け、そして、各変速コンベアＶＣは基準移送速度Ｖ_Bにて走行している状態にある。なお、出力コンベア４の搬送速度Ｖ_Oは一定であると仮定する。
【００２０】
図４はメインルーチンを示し、このメインルーチンは所定のサイクルタイム毎に繰り返して実施される。
メインルーチンでは先ず、出力コンベア４の主軸角が読み込まれる（ステップＳ１）。具体的には、このステップＳ１では、出力コンベア４の駆動ローラ１８の回転角がロータリエンコーダＥ_Oの出力から求められ、ここで、ロータリエンコーダＥ_Oの出力から出力コンベア４の主軸角が求められる。なお、出力コンベア４の主軸角は出力コンベア４の各プッシャ６の位置、つまり、各ポケットの位置を示す。
【００２１】
そして、制御回路２２は各変速コンベアＶＣの移送増分を演算し（ステップＳ２）、次に、各変速コンベアＶＣ上の製品Ａに関し、その製品のデータファイルを作成且つ更新する（ステップＳ３）。なお、製品Ａのデータファイルは記憶回路２４に保存される。
この後、制御回路２２は製品のデータファイルに基づき、各変速コンベアＶＣ上での製品Ａの移送補正量を演算し（ステップＳ４）、そして、この移送補正量に基づき、各変速コンベアＶＣのサーボモータＭに指令信号を出力し、その移送速度を実際に変速制御する（ステップＳ５）。なお、ステップＳ４では、各変速コンベアＶＣの変速制御に伴い、各変速コンベアＶＣでの実移送補正量がモニタされる。
【００２２】
ステップＳ２〜Ｓ４の詳細については、以下に順次説明する。
図５はステップ２の詳細を示し、この演算ルーチンでは先ず、変数Ｎに０がセットされる（ステップＳ１０）。
この後、変数Ｎに対応したロータリエンコーダＥ_Nの前回値eb、つまり、前回のサイクルタイムにて保材された前回値eb、が読み込まれた後（ステップＳ１１）、ロータリエンコーダＥ_Nの今回値ｅiが取得され（ステップＳ１２）、これらの偏差Δｅ_N、即ち、Δｅ_N＝ｅi−ｅbが算出される（ステップＳ１３）。
【００２３】
次に、算出した偏差Δｅ_Ｎに基づき、変速コンベアＶＣ_Ｎの移送距離、つまり、移送増分ΔＤ_Ｎが演算され、そして、保存される（ステップＳ１４）。
この後、ロータリエンコーダＥ_Ｎの今回値ｅiが前回値ｅbに置換され（ステップＳ１５）、変数Ｎが３に達したか否かが判別される（ステップＳ１６）。ここでの判別結果が偽(No)の場合、Ｎは１だけ増加され（ステップＳ１７）、この後、ステップＳ１１以降が繰り返して実施され、そして、ステップＳ１６の判別結果が真(Yes)になったとき、ステップＳ２から次のステップＳ３が実施される。
【００２４】
上述の演算ルーチンから明らかなように、ここでの演算ルーチンでは、１サイクルタイムあたりにおける変速コンベアＶＣ₁〜ＶＣ₃の移送増分ΔＤ₁〜ΔＤ₃が順次演算される。
図６及び図７はステップＳ３の詳細を示し、この作成／更新ルーチンでは先ず、センサＳ₁がオンした否か、つまり、センサＳ₁が製品Ａを検出したか否かが判別される（ステップＳ２０）。ここでの判別結果が真の場合、つまり、変速コンベアＶＣ１に製品Ａが移乗したとき、その製品Ａのデータレコードが作成され、作成したデータレコードがデータファイルの最後尾に追加され（ステップＳ２１）、そして、新データレコード中、製品Ａが存在する変速コンベアＶＣを示すコンベア番号ＣＮのデータフィールドに１がセットされるとともに、製品Ａの現在位置を示すデータフィールドにＬ₁がセットされる（ステップＳ２２）。ここで、Ｌ₁は図１に示されているようにセンサＳ₁とセンサＳ₄との間の距離を示す。
【００２５】
また、ステップＳ２２では、目標値Ｍが仮にＭ₀としてセットされる一方、補正完了フラグがオンにセットされる。なお、目標値Ｍ及び補正完了フラグに関しては、後述の説明から明らかになる。
従って、ステップＳ２０の判別結果が真になる度に、つまり、製品Ａが変速コンベアＶＣ₁に移乗する度に、その製品のデータレコードが作成され、そのデータレコード中のコンベア番号ＣＮ、現在位置、目標位置及び補正完了フラグに１，Ｌ₁，Ｍ₀，オンがそれぞれセットされる。
【００２６】
ステップＳ２０の判別結果が偽の場合には、ステップＳ２１，Ｓ２２がバイパスされ、ステップＳ２３にて変数Ｎに３がセットされる。この後、変数Ｎに対応した変速コンベアＶＣ_N上に製品Ａが存在しているか否が判別され（ステップＳ２４）、ここでの判別はデータファイルからコンベア番号ＣＮ＝Ｎを有するデータレコードを検索することで実施される。
【００２７】
ステップＳ２４の判別結果が真の場合、ステップＳ２にて求められた変速コンベアＶＣ_Nの移送増分ΔＤ_Nが読込まれ（ステップＳ２５）、そして、変速コンベアＶＣ_N上の全製品Ａに関し、新データレコードを除き、それらのデータレコード中の現在位置がΔＤ_Nだけ減算され、現在位置が更新される（ステップＳ２６）。
【００２８】
この後、出力コンベア４の主軸角に基づき、目標値Ｍの減算補正が実施される（ステップＳ８４）。即ち、このステップＳ８４にて、出力コンベア４のロータリエンコーダＥ_０の出力に基づき、出力コンベア４上での先頭製品Ａの目標位置Ｏがモニタされる。なお、ここでの目標値Ｍは後述するステップＳ６３にて設定されるデータである。
【００２９】
そして、変数Ｎが１に達したか否かが判別され（ステップＳ２７）、ここでの判別結果が偽の場合、変数Ｎは１だけ減少され（ステップＳ２８）、この後、ステップＳ２４からステップＳ２７が繰り返して実施される。そして、ステップＳ２７の判別結果が真になったとき、次のステップＳ２９以降が実施される。
即ち、ステップＳ２３からステップＳ２７の実施により、変速コンベアＶＣ₁〜ＶＣ₃上に存在する全ての製品Ａがデータファイルから検索され、そして、新データレコードの製品Ａを除いた全製品Ａの現在位置がそのサイクルタイム毎に、対応した移送増分ΔＤ_Nだけ減算更新される一方、全製品Ａの目標値Ｍもまた更新される。
【００３０】
ここで、変速コンベアＶＣ₁に着目すると、移送コンベアＶＣ₁上に移乗した製品Ａは先ず、その現在位置にＬ₁がセットされた後、現在位置がサイクルタイム毎に移送増分ΔＤ１だけ減算されていくことになる。なお、変速コンベアＶＣ₂，ＶＣ₃上の製品Ａの現在位置に関しては後述の説明から明らかになる。
ステップＳ２９では、センサＳ₄がオンであるか否かが判別され、ここでの判別が真の場合、つまり、最下流の変速コンベアＶＣ₃から出力コンベア４に製品Ａが移乗したとき、その製品Ａのデータレコード、つまり、データファイルの先頭のデータレコードが削除され（ステップＳ３０）、変数Ｎに３がセットされる（ステップＳ３１）。これに対し、ステップＳ２９の判別結果が偽の場合、ステップＳ３０はバイパスされ、ステップＳ３１が実施される。
【００３１】
次に、ステップＳ３１にてセットされた変数Ｎに対応するセンサＳ_Ｎがオンか否かが判別され（ステップＳ３２）、ここでの判別結果が真の場合、変速コンベアＶＣ_Ｎ−１上の製品のデータレコード中、先頭のデータレコードが検索される（ステップＳ３３）。具体的には、変速コンベアＶＣ_Ｎ−１はセンサＳ_Ｎの直上流に位置する変速コンベアであり、この変速コンベアＶＣ_Ｎ−１上の製品Ａ中、その先頭の製品のデータレコードが検索される。
【００３２】
そして、次のステップＳ３４にて、検索した製品Ａのデータレコード中、そのコンベア番号ＣＮが１だけ増加されるとともに、その現在位置がＬ_Nにリセットされる（ステップＳ３４）。ここで、変数Ｎが３の場合、図１に示されるようにＬ₃はセンサＳ₃とセンサＳ₄との間の距離であり、また、変数Ｎが２の場合、Ｌ₂はセンサＳ₂とセンサＳ₄との間の距離である。つまり、センサＳ_Nがオンとなった時点にて、検索された製品Ａのデータレコードはその直下流の変速コンベアＶＣ_N上に移乗した製品のデータレコードで指し示すことから、その検索データレコード中のコンベア番号ＣＮは１だけ増加され、そして、現在位置がＬ_Nにリセットされる。具体的には、センサＳ₂がオンとなり、製品Ａが変速コンベアＶＣ₁から変速コンベアＶＣ₂に移乗したと仮定すると、この場合、その製品Ａのデータレコード中、コンベア番号ＣＮは１から２に更新され、そして、現在位置はＬ₂にリセットされる。
【００３３】
この後、変数Ｎが２であるか否かが判別され（ステップＳ３５）、ここでの判別結果が偽の場合、変数Ｎは１だけ減少された後（ステップＳ３６）、ステップＳ３２以降が繰り返して実施される。
即ち、ステップＳ３２〜ステップＳ３５が繰り返して実施されることにより、変速コンベアＶＣ₂から変速コンベアＶＣ₃への製品Ａの移乗の有無、変速コンベアＶＣ₁から変速コンベアＶＣ₂への製品Ａの移乗の有無が順次判定され、そして、製品Ａの移乗が検出されたとき、その製品Ａのデータレコード中、コンベア番号ＣＮが１だけ増加され、そして、現在位置がＬ_Nにリセットされる。
【００３４】
従って、上述のデータファイルの作成／更新ルーチンが繰り返して実施されることにより、変速コンベアＶＣ₁から変速コンベアＶＣ₃上に存在する全ての製品Ａに関して、図８に示されるようにそのデータレコードが作成され、そして、各変速コンベアＶＣ上での移送に基づき、製品Ａの現在位置が常時監視され、そして、製品Ａの移乗がある度に、その製品が存在する変速コンベアＶＣのコンベア番号ＣＮが１だけ増加更新されることになる。なお、図８のデータレコード中、現在位置及びコンベア番号ＣＮ以外のデータフィールドに関しては後述の説明から明らかになる。
【００３５】
図９〜図１３はステップ４の詳細を示し、この演算／モニタルーチンでは、先ず、変数Ｎに３が代入され（ステップ４０）、変数Ｎに対応する変速コンベアＶＣ_Nの移送補正量演算／モニタ制御が実施される（ステップＳ４１）。そして、変数Ｎが１に達したか否かが判別され（ステップＳ４３）、ここでの判別結果が偽の場合、変数Ｎは１だけ減少され（ステップＳ４２）、この後、ステップＳ４１以降が繰り返して実施される。つまり、各変速コンベアＶＣ₁〜ＶＣ₃毎に、その移送補正量の演算／モニタ制御が実施される。
【００３６】
図１０に示されるように変速コンベアＶＣ_Nの移送補正量演算／モニタ制御では、先ず、センサ_N+1がオンなったか否かが判別される（ステップＳ５０）。ここで、センサ_N+1は、変速コンベアＶＣ_Nの直下流に位置するセンサを示す。
ステップＳ５０の判別結果が真の場合、変速コンベアＶＣ_N上に製品Ａが存在するか否かが判別され（ステップＳ５１）、ここでの判別結果も真の場合、変速コンベアＶＣ_N上にある製品Ａ中から先頭製品Ａが検索される（ステップＳ５２）。具体的には、これらステップＳ５１，Ｓ５２はデータファイルから対応する製品のデータレコードを検索することで実施される。
【００３７】
この後、変速コンベアＶＣ_Nの移送補正量が演算される（ステップＳ５３）。
一方、ステップＳ５０の判別結果が偽の場合、補正完了フラグがオフであるか否が判別され（ステップＳ５４）、ここでの判別結果が真のとき、つまり、変速コンベアＶＣ_NがステップＳ５の実行により実際に変速制御されているとき、変速コンベアＶＣ_Nの移送補正量がモニタされる（ステップＳ５５）。
【００３８】
ステップＳ５３の詳細は図１１に示されている。
ここで、先ず、検索した先頭製品Ａの現在位置がそのデータレコードから読込まれる（ステップＳ６０）。ここで、先頭製品Ａの現在位置は前述の説明から明らかなように、その先頭製品からセンサＳ₄までの到達距離を示している。
この後、バッファ係数αにα_mがセットされる（ステップＳ６１）。
【００３９】
バッファ係数αmは次式（１）を満たす整数であって、出力コンベア４の各プッシャ６間、つまり、ポケットに製品Ａを連続して供給しようとする場合、バッファ係数α_mはその整数のうちのその最小値が選択される。
αm≧｛（Ｌ_P・Ｖ_O・Ｖｍ）／（Ｖ_MAX＋Ｖ_O・Ｖｍ−Ｖ_O）−（Ｐ−ｘ＋Ｄ）｝／Ｐ …（１）
ここで、
Ｌ_Pは、先頭製品ＡからセンサＳ₄までの到達距離（現在位置）、
Ｖ_Oは、出力コンベア４の搬送速度
Ｖｍは、仮想補正カムのカムカーブの最大無次元速度、
Ｖ_MAXは、各変速コンベアＶＣの許容最高移送速度、
Ｐはプッシャ６のピッチ間隔、
Ｄは出力コンベア４上に製品Ａを供給すべき目標位置Ｏから前側のプッシャ６までの距離（図１参照）、
ｘはセンサＳ４と前側のプッシャ６との間の距離（図１参照）
をそれぞれ示す。
【００４０】
この実施例の場合、（１）式は製品Ａの前縁がセンサＳ₄に到達した時点で、このセンサＳ₄の直下に出力コンベア４上の任意のプッシャ６間に設定された目標位置Ｏが同時に到達するものとして導かれている。
この点に関して詳述すると、図１から明らかなように任意の目標位置ＯからセンサＳ４までの距離を示す目標値Ｍは、次式
Ｍ＝（Ｐ−ｘ＋Ｄ）＋Ｐ・α …（２）
で表される。ここで、バッファ係数αはプッシャ６間にて規定されるポケット数を示している。
【００４１】
従って、出力コンベア４が目標距離Ｍだけ走行する過程で、先頭製品Ａは到達距離Ｌ_Pだけ移送されなければならず、この際の移送補正量Ｈは、
Ｈ＝Ｌ_P−Ｍ …（３）
であり、
そして、目標位置Ｏが目標値Ｍだけ移動するのに要する時間Ｔは、
Ｔ＝Ｍ／Ｖ_O …（４）
となる。
【００４２】
ここで、各変速コンベアＶＣの移送速度が図１４に示されるように、その基準移送速度Ｖ_Bから仮想カムのカムカーブに従って可変された後、基準移送速度Ｖ_Bに復帰すると仮定すると、先頭製品ＡをセンサＳ₄の直下に到達させるに際し、先頭製品Ａに要求される平均速度はＨ／Ｔとなり、そして、各変速コンベアＶＣの許容最高移送速度がＶ_MAXであることを考慮すると、次式が満たされなければならない。
【００４３】
（Ｈ／Ｔ）・Ｖｍ＋Ｖ_B≦Ｖ_MAX …（５）
一方、

であるから、（６）式を（５）式に代入し、目標値Ｍに関して整理すると、次式
Ｍ≧（Ｌ_P・Ｖ_O・Ｖｍ）／（Ｖ_MAX＋Ｖ_O・Ｖｍ−Ｖ_O） …（７）
（７）式のＭに（２）式を代入し、バッファ数αに関して整理すると、前記（１）が得られる。
【００４４】
なお、各変速コンベアＶＣの移送速度がその基準移送速度Ｖ_Bに維持されている場合の基準バッファ係数をα_bとすると、Ｖ_MAX＝Ｖ_B＝Ｖ_Oであるから、基準バッファ係数α_bの演算式は、（１）式から下式のように導かれる。
α_b＝｛Ｌ_P−（Ｐ−ｘ＋Ｄ）｝／Ｐ …（８）
ここで、基準バッファ係数α_bは前述したバッファ係数α_mよりも大であるから、これらの偏差Δαは、
Δα＝α_b−α_m−１ …（９）
で表され、この偏差Δαは、先頭製品Ａを出力コンベア４のプッシャ６間のポケットに供給するにあたり、出力コンベア４上にて目標位置Ｏを選択できるポケット数、つまり、先頭製品Ａが到達可能な出力コンベア４上での受取り領域を示す。なお、（９）式中、−１は安全率である。
【００４５】
前述したステップＳ６１にて、バッファ係数αがセットされると、先頭製品Ａ目標値Ｍが前述の（２）式に従って演算され（ステップＳ６２）、そして、演算された目標値Ｍが先頭製品Ａのデータレコード中、目標値のデータフィードに保存される（ステップＳ６３）。
次のステップＳ６４では、移送方向でみて、先頭製品Ａの直ぐ前を移送されている前製品のデータレコードから前製品の目標値Ｍbが読込まれ（ステップＳ６４）、そして、先頭製品Ａの目標値Ｍが目標値Ｍbよりも大きいか否かが判別される（ステップＳ６５）。ここでの判別結果が偽の場合、出力コンベア４の同一ポケットに先頭製品Ａと前記前製品とが同時に供給されてしまう虞があるので、このような状況にあっては、バッファ係数αが１だけ増加され（ステップＳ６６）、ステップＳ６２以降が繰り返して実施される。つまり、目標値Ｍの再演算が行われる。
【００４６】
なお、ステップＳ６５での判別は目標値Ｍと目標値Ｍbとの比較に代えて、出力コンベア４の主軸角に基づいて実施することもできる。つまり、出力コンベア４の主軸角から目標値Ｍ，Ｍbに対応した出力コンベア４上のポケット位置をそれぞれ把握できるから、これらのポケット位置を比較することで、同一のポケットへの製品の供給を避けることができる。
【００４７】
ステップＳ６５の判別結果が真になると、先頭製品Ａと変速コンベアＶＣ_Nの終端との間の距離、つまり、変速コンベアＶＣ_N上の残存長さＣＬ_NRが演算される（ステップＳ６７）。具体的には、このステップＳ６７では、先頭製品Ａの現在位置と変速コンベアＶＣ₁〜ＶＣ₃の全長に基づき、変速コンベアＶＣ_N上の残存長さＬ_NRが演算される。
【００４８】
この後、次のステップＳ６８にて、先頭製品Ａの移送距離に関し、その総移送補正量Ｈ（＝Ｌ_P−Ｍ）が演算され、そして、先頭製品Ａが存在する変速コンベアＶＣ_Nが変速コンベアＶＣ₁であるか否かが判別される（ステップＳ６９）。ここでの判別結果が真の場合、総移送補正量Ｈが０よりも小さいか否かが判別され（ステップＳ７０）、ここでの判別結果もまた真となる場合、その先頭製品Ａに対する移送補正は不能となるから、先頭製品Ａに対する排除処理が実施される（ステップＳ７１）。
【００４９】
一方、ステップＳ６９の判別結果が偽の場合にはステップＳ７０をバイパスして、ステップＳ７２が実施され、このステップにて、変速コンベアＶＣ_Nに割り当てられる分配移送補正量ΔＨが変速コンベアＶＣ_Nから出力コンベア４までの変速コンベア数に基づいて演算され、先頭製品Ａのデータレコードに付加される。
【００５０】
具体的には、今、先頭製品Ａが最上流の変速コンベアＶＣ₁上にあると仮定すると、先頭製品Ａのデータレコード中、そのコンベア番号ＣＮには１がセットされているから、分配移送補正量ΔＨは次式に基づいて算出される。
ΔＨ＝Ｈ・（ＣＬ_1R ²／（ＣＬ_1R ²＋ＣＬ₂ ²＋ＣＬ₃ ²））
ここで、ＣＬ_1Rは、変速コンベアＶＣ₁上の残存長さ、ＣＬ₂，ＣＬ₃は変速コンベアＶＣ₂，ＶＣ₃のコンベア長を示す。
【００５１】
また、先頭製品Ａが変速コンベアＶＣ₂上にある場合、その分配移送補正量ΔＨは次式から算出される。
ΔＨ＝Ｈ・（ＣＬ_2R ²／（ＣＬ_2R ²＋ＣＬ₃ ²））
ＣＬ_2R ²は、変速コンベアＶＣ₂上の残存長さを示す。
更に、先頭製品Ａが変速コンベアＶＣ₃上にある場合、その分配移送補正量ΔＨは、
ΔＨ＝Ｈ
となる。
【００５２】
即ち、総移送補正量Ｈは、先頭製品Ａが存在する変速コンベアＶＣ_Nから出力コンベア４までの変速コンベアＶＣに分配されることになる。
この後、変速コンベアＶＣ_Nの残存長さＣＬ_NRに基づいて補正可能域が演算され（ステップＳ７３）、そして、補正完了フラグがオフされる（ステップＳ７４）。
【００５３】
ここで、補正可能域とは、変速コンベアＶＣ_Nの残存長さＣＬ_NRの範囲内にて、図１４に示したようなカムカーブに従い、変速コンベアＶＣ_Nの変速が可能な領域を示す。
この後、ステップＳ４から抜けて、次のステップＳ５が実施され、このステップＳ５にて、変速コンベアＶＣ_NにおけるサーボモータＭ_Nの回転速度が実際に制御される結果、変速コンベアＶＣ_Nの移送速度がカムカーブに従って変速される。
【００５４】
この後、次に、ステップＳ４が実施されたとき、図１０のステップＳ５０の判別結果が偽となり、そして、補正完了フラグがオフであるか否かが判別されるが（ステップＳ５４）、ここでの判別結果は、ステップＳ７４にて補正完了フラグがオフにされたことから真となり、従って、変速コンベアＶＣ_Nの移送補正量のモニタが実施される（ステップＳ５５）。
【００５５】
ステップＳ５５の詳細は図１３に示されており、ここでは、先ず、先頭製品Ａがその補正可能域を通過したか否かが判別される（ステップＳ８１）。ここでの判別は、先頭製品Ａにおけるデータレコード中の現在位置に基づいて実施される。
ステップＳ８１の判別結果が偽の場合、前回のステップＳ５の実行結果に基づく今回分の変速コンベアＶＣ_Nの補正実行量ΔＺが演算され（ステップＳ８２）、そして、補正実行量の積算量Ｚ、即ち、Ｚ＝Ｚ＋ΔＺが演算され、先頭製品Ａのデータレコードに付加される（ステップＳ８３）。具体的には、補正実行量ΔＺは、変速コンベアＶＣ_Nと組をなすロータリエンコーダＥ_Nの出力に基づいて求められる。
【００５６】
一方、ステップＳ８１の判別結果が真になると、今回分の補正実行量ΔＺに０が代入され（ステップＳ８５）、そして、この時点で、補正完了フラグがオンされる（ステップＳ８６）。
上述の説明から既に明らかなように、メインルーチンが繰り返して実行されると、図１５に示されるように各変速コンベアＶＣ上の全製品Ａに関して、製品Ａの移送が進行するに連れ、製品Ａのデータレコード中の現在位置やコンベア番号ＣＮ等が順次更新され、そして、この更新結果に基づき、各変速コンベアＶＣの変速制御により、各製品Ａの移送補正が順次実施される結果、各製品Ａは最下流の変速コンベアＶＣ₃から出力コンベア４上の目標位置Ｏに正確に供給される。
【００５７】
即ち、上述のメインルーチン、つまり、ステップＳ４に関する説明から明らかなように、各変速コンベアＶＣ上にて製品Ａが先頭となる度にその変速コンベアＶＣの変速制御より先頭製品Ａの移送補正が実施されるので、ここでの移送補正が補正対象の先頭製品Ａよりも下流の変速コンベアＶＣ上に存在するの製品Ａの移送に影響が及ぶことはない。
【００５８】
一方、先頭製品Ａと同一の変速コンベアＶＣ上にて、先頭製品Ａの上流側に存在する上流製品に関しては、先頭製品Ａに対する移送補正を同時に受けることになるが、しかしながら、上流製品にあっても、その変速コンベアＶＣ上にて先頭になったときには、その上流製品に対する移送補正が同様にして実施されるので、全製品Ａは出力コンベア４上のその目標位置Ｏに正確に供給されることになる。
【００５９】
従って、本実施例によれば、同一の変速コンベアＶＣ上に複数の製品Ａが存在していても、各製品Ａの移送補正が可能となる。
また、製品Ａの移送補正は、変速コンベアＶＣ₁〜ＶＣ₃に振り分けて実施されるので、個々の変速コンベアＶＣに要求される変速制御量が少なくて済み、各変速コンベアＶＣでの変速を緩やかに行うことができる。
【００６０】
なお、上述した製品Ａの移送補正は、その製品Ａが各変速コンベアＶＣ上にて先頭になる度、つまり、その製品Ａよりも前の製品が下流の変速コンベアＶＣに移乗したときに実施されることから、入力コンベア２から最初の１個目の製品Ａが各変速コンベアＶＣを経て出力コンベア４に移送される場合には、その前の製品の移乗を検出することできない。
【００６１】
それ故、最初の１個目の製品Ａに対する移送補正は、その製品が各変速コンベアＶＣに移乗した時点、つまり、センサＳ₁〜Ｓ₄にて検出される度に同様にして実施され、この際、その目標値Ｍの算出にはバッファ係数α₀が使用される。このバッファ係数α₀は前述した基準バッファ係数α_bとバッファ係数α_mとの間の整数から選択される設定値である。後述の説明からより明らかになるように、バッファ係数α₀の値がα_m側に設定されれば、製品Ａは出力コンベア４でみて、センサＳ₄に近いポケットに製品Ａを供給でき、逆に、バッファ係数α₀の値がα_b側に設定されれば、製品ＡはセンサＳ₄から遠いポケットに供給できることから、最初の１個めの製品Ａを供給すべきポケット、つまり、α₀は後述する製品Ａの整列モードに従い選択される。
【００６２】
上述の実施例の場合、前述したようにバッファ係数αが前記（１）式を満たす最小の整数に設定されることから、最下流の変速コンベアＶＣ₃から出力コンベア４上に順次供給される製品Ａは、出力コンベア４のプッシャ６間にて規定されるポケットに連続して供給されることになる。
即ち、図３（Ａ）に示したように、入力コンベア２に不規則な間隔で製品Ａが供給されても、これら製品Ａは各変速コンベアＶＣ上を移送される過程にて、その移送が補正され、出力コンベア４のポケットに連続して供給される。この結果、製品Ａは出力コンベア４上を整列した状態で搬送される。
【００６３】
また、入力コンベア２の搬送速度Ｖ_Iに対し、各変速コンベアＶＣの基準移送速度Ｖ_Bは速いので、図３（Ｂ）に示したように入力コンベア２上にて製品Ａが実質的に密着状態で搬送されてきても、これら製品Ａは各変速コンベアＶＣを通過する際に互いに分離され、出力コンベア４のポケットに連続して供給される。この結果、入力コンベア２上にて密着状態にある製品Ａを互いに一定の間隔を存して分離させることができる。
【００６４】
更に、図３（Ｃ）に示したように入力コンベア２上にて一定の間隔を存して搬送されるべき製品Ａ中に抜けが発生したとしても、この抜けの次の製品Ａの目標値はその抜けの位置にあるべき製品Ａの目標値に設定されるので、出力コンベア４の各ポケットに製品Ａを連続して供給することができる。
更にまた、図３（Ｄ）に示したように入力コンベア２上に一定の間隔を存して製品Ａが搬送されている状況にて、出力コンベア４が包装機からの指令により一時的に停止したり減速したりして、出力コンベア４上での製品Ａの搬送に遅れが生じても、変速コンベアＶＣの移送速度がその基準移送速度Ｖ_Bから減速されることで、出力コンベア４での搬送遅れに対処することができ、出力コンベア４の各ポケットに製品Ａを連続して供給することができる。
【００６５】
上述の説明では何れも、出力コンベア４の各ポケットに製品Ａを連続的に供給する例について説明したが、図３（Ｅ）にも示したように、出力コンベア４上の連続するＩ個分のポケットに製品Ａをそれぞれ供給した後、Ｊ個分のポケットを空にして、製品Ａの供給を同様にして繰り返すことも可能である。
この場合、前述した図１１のステップ６５は図１６に示すフローに変更される。このフローでは、ステップＳ９０にて、連続数iがＩ以下であるか否かが判別され、ここでの判別結果が真の場合、ステップＳ６５が実施される。ここでの判別結果が真の場合、連続数ｉは１だけ増加され（ステップＳ９１）、そして、次のステップＳ６５以降が実施される。従って、出力コンベア４のポケットに製品Ａが連続して供給されることになる。
【００６６】
この後、ステップＳ９０の判別結果が偽になると、つまり、出力コンベア４の連続したＩ個分のポケットの全てに製品Ａが供給されると、次の製品Ａの目標距離が前回の目標値ＭbにＪ個分のポケットに相当する値を加えた加算値よりも直近の大きな値であるか否かが判別される（ステップＳ９２）。ここで、前述したバッファ係数α_mは、前記（１）式を満たす最小値に設定されているため、ここでの判別結果は偽となり、この場合、ステップＳ６６にてバッファ係数αが１だけ増加される。このようなバッファ係数αの増加は、ステップＳ９１の判別結果が真になるまで繰り返され、そして、その判別結果が真になると、連続数ｉは０にリセットされる（ステップＳ９３）。
【００６７】
上述したようにして目標値Ｍが増加されると、その増加分だけ、つまり、Ｊ個のポケット分だけ出力コンベア４に空のポケットが作り出され、この後、出力コンベア４のポケットに製品ＡがＩ個だけ連続して供給されることになる。
更に、上述の実施例では、出力コンベア４の搬送速度Ｖ_Oが一定であると仮定して説明しているが、出力コンベア４の搬送速度Ｖ_Oが包装機側から要求により変速されるような状況にあっては、図１０の変速コンベアＶＣ_Nの移送補正量演算／モニタ制御は図１７に示すフローに変更される。
【００６８】
このフローでは、ステップＳ５２とステップＳ５３との間にステップＳ１００，Ｓ１０１が追加され、ステップＳ１００では補正完了フラグがオンか否かが判別され、そして、ステップ１０１では出力コンベア４の主軸角に基づき、出力コンベア４の搬送速度Ｖ_Oが演算される。
従って、この後の変速コンベアＶＣ_Nの移送補正量演算（ステップＳ５３）にて、搬送速度Ｖ_Oがバッファ係数α_mの演算、即ち、先頭製品Ａの目標値Ｍの演算に反映される。
【００６９】
また、図１７のフローでは、変速コンベアＶＣ_Nにおける移送量モニタ（ステップＳ５５）の実施を経て、ステップＳ１００での判別が実施され、ここでの判別結果が偽に維持されている限り、ステップＳ１０１，Ｓ５３が繰り返して実施される。
即ち、図１７のフローに従えば、先頭製品Ａの移送補正が開始された後、先頭製品Ａが補正可能域を通過する間までのサイクルタイム毎に変速コンベアＶＣ_Nの移送補正量が再演算され、そして、ここでの演算には出力コンベア４の搬送速度Ｖ_Oが反映されている。従って、出力コンベア４が変速しても、この変速に応じて変速コンベアＶＣ_Nの移送補正量が演算されるので、先頭製品Ａは出力コンベア４の変速に拘わらず、出力コンベア４上の目標位置Ｏに正確に供給されることになる。
【００７０】
更に、上述の一実施例では，入力コンベア２と出力コンベア４との間に３個の変速コンベアＶＣ₁〜ＶＣ₃が配置されているが、変速コンベアＶＣは少なくとも２個以上あればよく、また、これら入力コンベア２から出力コンベア４までの各コンベアの形態は図に示したベルトコンベアに限らず、ドラム型コンベア等の種々のコンベアを利用可能である。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の製品の整列装置（請求項１）によれば、入力コンベア上に不規則な間隔又は密着状態で製品が受け取られても、各製品はその変速コンベア上で先頭となる度に、その変速コンベアの変速制御を介して移送補正を受け、これにより、出力コンベア上の目標位置に正確に供給され、出力コンベア上にて整列される。従って、同一の移送コンベア上に複数の製品が存在しても、これら製品の移送補正が可能となり、整列処理の高速化を図ることができる。
【００７２】
また、先頭製品の移送補正を実施するにあたり、その移送補正量が各変速コンベアにて分配されるので、各変速コンベアでの変速制御量を少なくでき、緩やかな移送補正が可能となる。
出力コンベア上での先頭製品の目標位置を決定するにあたり、その目標位置は変速コンベアの許容最高速度を考慮して選択可能であるから（請求項２〜４）、出力コンベア上にて所望の間隔パターンで整列させた製品の搬送流れを容易に作り出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】製品の整列装置の全体を示した概略図である。
【図２】センサの配置位置を説明するための図である。
【図３】図１の整列装置が有する整列機能を説明するための図である。
【図４】図１のコントローラが実行するメインルーチンを示したフローチャートである。
【図５】図４のステップＳ２の詳細を示したフローチャートである。
【図６】図４のステップＳ３の詳細を示したフローチャートの一部である。
【図７】図４のステップＳ３の詳細を示したフローチャートの残部である。
【図８】データファイルの内容を示した図である。
【図９】図４のステップＳ４の詳細を示したフローチャートの一部である。
【図１０】図４のステップＳ４の詳細を示したフローチャートの一部である。
【図１１】図４のステップＳ４の詳細を示したフローチャートの一部である。
【図１２】図４のステップＳ４の詳細を示したフローチャートの一部である。
【図１３】図４のステップＳ４の詳細を示したフローチャートの一部である。
【図１４】変速コンベアの変速制御の形態を示したグラフである。
【図１５】製品の移送に伴い、その製品のデータレコードの更新を説明するための図である。
【図１６】ステップＳ５３の変形例を示したフローチャートの一部である。
【図１７】ステップＳ４１の変形例を示したフローチャートである。
【符号の説明】
２入力コンベア
４出力コンベア
６プッシャ
ＶＣ₁〜ＶＣ₃ 変速コンベア
Ｍ₁〜Ｍ₃ サーボモータ
Ｅ₁〜Ｅ₃ ロータリエンコーダ
Ｅ_O ロータリエンコーダ
１４コントローラ
２２制御回路
２４記憶回路
Ａ製品
Ｓ₁〜Ｓ₃ センサ（移乗センサ）

Claims

製品の供給を連続的に受ける入力コンベアと、
前記入力コンベアの搬送速度よりも速い搬送速度にて、製品を搬送する出力コンベアと、
前記入力コンベアと前記出力コンベアとの間の変速移送路を形成すべく一列に配置され、前記入力コンベアから前記出力コンベアに向けて受渡しながら製品を移送する複数の変速コンベアであって、各変速コンベア上での複数の製品の存在が許容されているとともに、各変速コンベアが前記出力コンベアでの搬送速度よりも速い許容最高移送速度を有し且つ通常は所定の基準移送速度にて製品を移送する、複数の変速コンベアと、
前記各変速コンベアに設けられ、製品の搬送方向でみて上流側のコンベアから下流側の変速コンベアへの製品の移乗を検出する複数の移乗センサと、
前記各移乗センサからの製品の検出信号及び前記各変速コンベアの移送量に基づき、前記変速移送路上の全製品に関して、各製品から前記出力コンベアまでの到達距離を求めるとともに各製品が存在する変速コンベアを特定する搬送監視手段と、
前記変速移送路中の１つの製品が下流の変速コンベアに移乗したとき、その直上流の変速コンベア上にて先頭となる先頭製品の前記到達距離に基づき、前記先頭製品を前記出力コンベア上の所望の目標位置に供給するための総移送補正量を演算し、この総移送補正量を前記先頭製品が存在する対象変速コンベアから前記出力コンベアまでの間に存在する変速コンベアのそれぞれに分配するものとして前記対象変速コンベアに割り当てられる先頭製品の分配移送補正量を演算する演算手段と、
前記演算手段にて演算された分配移送補正量に従い、前記対象変速コンベアの移送速度を変速させる変速制御手段と
を具備したことを特徴とする製品の整列装置。
前記演算手段は、
前記出力コンベア上での前記先頭製品の前記目標位置を決定する決定手段を含み、
前記決定手段は、前記対象変速コンベアから前記出力コンベアまでの各変速コンベアの許容最高移送速度と前記出力コンベアの搬送速度との間の差に基づき前記先頭製品が到達可能となる前記出力コンベアの受取り領域内にて前記目標位置を決定し、前記目標位置は前記先頭製品の前を移送される製品の目標位置よりも前記出力コンベアの搬送方向でみて後方に位置することを特徴とする請求項１に記載の製品の整列装置。
前記決定手段は、個々の製品が一定の間隔を存して前記出力コンベア上搬送されるべく、前記先頭製品の前記目標位置を決定することを特徴とする請求項２に記載の製品の整列装置。
前記決定手段は、個々の製品を一定間隔で並べた製品群が所定の群間隔を存して前記出力コンベア上を搬送されるべく、前記先頭製品の前記目標位置を決定することを特徴とする請求項２に記載の製品の整列装置。