JP5457749B2 - 包装物品ハンドリング装置 - Google Patents

Description

本発明は包装物品のハンドリング装置に関する。

物品の大量生産を行う製造ラインでは、完成した物品の箱詰めも自動化装置で行われる。最近ではロボットを用いた箱詰め装置も多く見受けられるようになっている。その例を特許文献１、２に見ることができる。

特許文献１には、包装体を吸着する吸着部と包装体の耳部を折り曲げる耳折り部を備えたロボットハンドによりガゼット付き包装体を箱に供給する箱詰め装置が記載されている。

特許文献２には、起函用ハンドで起函したケースに、集積された物品を保持用ハンドで保持して充填するロボット式ケーサが記載されている。

物品のハンドリングに、最近ではパラレルリンクロボットが利用されるケースが多くなっている。パラレルリンクロボットの例を特許文献３、４に見ることができる。

特開２００８−１２７０２７号公報 特開２００５−１１９７３０号公報 特開２００３−９４２６６号公報 特開２００５−２８４６７号公報

箱詰めなどの目的で物品をハンドリングする際、複数の物品をまとめてハンドリングできれば効率的である。しかしながら、もろい物品、例えば煎餅やクッキーのような焼菓子では、１個ずつつかんだとしても割れや欠けが生じやすい上、複数まとめてつかもうとすれば、全体の厚さがきちんと定まっている訳ではないので、把握力が過大となって焼菓子を割ってしまったり、把握力が過小となり、焼菓子を取り落として不良品にしてしまったりするなどのトラブルを避けられない。本発明はこの点に鑑みなされたものであり、ハンドリング対象が包装済みの物品（本明細書ではこのような物品を「包装物品」と称する）である場合、包装の特質を生かして、物品自体をつかむ場合に予想されるトラブルを回避しつつ、複数まとめてのハンドリングを無理なく行えるようにしたものである。

上記目的を達成するため、本発明は、気密性を有するピロー袋に気体と共に物品を封入した包装物品をハンドリング対象とする包装物品ハンドリング装置であって、複数の前記包装物品を整列させる整列部と、複数の前記包装物品にまたがる長さを有する吸引チャンバーを含むピッキングヘッドと、前記ピッキングヘッドを空間内で移動させる移動装置と、前記ピッキングヘッド及び前記移動装置の制御装置を備え、前記制御装置は、前記ピッキングヘッドと前記移動装置に、前記吸引チャンバーを、それがカバーできる数の前記包装物品にあてがう第１ステップの動作と、前記吸引チャンバーがあてがわれた前記複数の包装物品を前記吸引チャンバーで圧迫して各包装物品の前記ピロー袋を膨満させ、互いに密着させる第２ステップの動作と、互いに密着した前記複数の包装物品に前記吸引チャンバーより真空吸引力を働かせる第３ステップの動作と、前記複数の包装物品を吸着した前記ピッキングヘッドを目的地まで前記移動装置により移動させる第４ステップの動作と、を遂行させるものであることを特徴としている。

この構成によると、複数の包装物品を吸引チャンバーで吸着するから、効率の良いハンドリングを行うことができる。また、吸引チャンバーで包装物品を吸着する際、物品がピロー袋に封入されていることを利用して、包装物品を吸引チャンバーで圧迫することによりピロー袋を膨満させ、互いに密着させた上で真空吸引力を働かせるから、複数の包装物品を確実に吸着保持できる。物品の厚さにばらつきがあったとしても問題はない。圧迫はピロー袋に膨満が生じる程度に行えば良く、物品に強い圧力をかける必要がないから、もろい物品であっても破損のおそれが少ない。

また本発明は、上記構成の包装物品ハンドリング装置において、前記包装物品は縦横に比べて厚さが薄く、前記整列部は前記包装物品を厚さ方向に整列させることを特徴としている。

この構成によると、吸引チャンバーを長大化しなくても多数の包装物品をハンドリングすることが可能となる。

また本発明は、上記構成の包装物品ハンドリング装置において、前記ピッキングヘッドには、動力源によって開閉せしめられ、前記吸引チャンバーに吸着された前記複数の包装物品をその整列方向に挟みつけるピンチ装置が設けられていることを特徴としている。

この構成によると、包装物品の揺れを止め、また包装物品の相互密着状態を安定させることができ、包装物品を取り落とす危険を軽減できる。

また本発明は、上記構成の包装物品ハンドリング装置において、前記包装物品はバケットコンベアのバケットに入れられて前記ピッキングヘッドによる取り出し地点まで搬送されるものであり、前記バケットの幅は前記包装物品の厚さより大きく設定され、前記包装物品の中で前記バケットからはみ出している部分が膨満によって隣同士密着することを特徴としている。

この構成によると、包装物品を安全に取り出し地点まで搬送することができる。また、包装物品が一定間隔で並んでいるため、所定個数の包装物品を吸着するのが容易である。

また本発明は、上記構成の包装物品ハンドリング装置において、前記移動装置がパラレルリンクロボットにより構成されることを特徴としている。

この構成によると、パラレルリンクロボットの特徴である可動域の広さを生かして、広い領域で包装物品のハンドリングを行うことができる。

また本発明は、上記構成の包装物品ハンドリング装置において、前記物品が焼菓子であることを特徴としている。

この構成によると、焼菓子を安全にハンドリングし、割れ、欠けの少ない姿で需要家に届けることができる。

本発明によると、気密性を有するピロー袋に気体と共に物品を封入した包装物品を複数個整列させておき、これらの包装物品を吸引チャンバーで圧迫して各包装物品のピロー袋を膨満させ、互いに密着させておいて真空吸引力で吸着するものであるから、複数の包装物品を一まとめに、確実に吸着でき、ハンドリングの効率が向上する。膨満させたピロー袋を吸着するので、物品の厚さにばらつきがあったとしても問題はない。また、圧迫はピロー袋に膨満が生じる程度に行えば良く、物品に強い圧力をかける必要がないから、もろい物品であっても破損のおそれが少ない。

包装物品を搬送するバケットコンベアの部分正面図である。 図１と直角の方向に断面した、バケットコンベアの部分断面図である。 図１と同様のバケットコンベアの部分正面図で、ピッキングヘッドを包装物品にあてがった状態を示すものである。 図３の状態に対応する、図２と同様の部分断面図である。第２実施形態に係る物品供給装置の概略構成を示す平面図である。 図１と同様のバケットコンベアの部分正面図で、ピッキングヘッドで包装物品を吸着し引き上げる状態を示すものである。 吸着した包装物品をピンチ装置で挟みつける状態を示すピッキングヘッドの動作説明図である。

以下、本発明の実施形態を図に基づき説明する。包装物品１は、複数種類のフィルムを積層した気密性ラミネートフィルムからなるピロー袋２の中に、図示しない物品を気体と共に封入したものである。物品としては焼菓子を想定する。１枚のピロー袋２に入れられる焼菓子の数は、１枚であってもよく、複数枚であってもよい。小粒のあられやおかきのようなものを多数封入することとしてもよい。物品と共にピロー袋に封入する気体は、通常は空気であるが、物品の種類によっては窒素や二酸化炭素が用いられることもある。

実施形態の包装物品１は、縦横に比べて厚さが薄くなっている。ちなみに、図１の上下方向が縦方向、図２の左右方向が横方向、図１の左右方向が厚さ方向である。

包装物品１はバケットコンベア１０で搬送される。バケットコンベア１０は複数の包装物品１を厚さ方向に整列させる整列部として機能する。バケットコンベア１０は、水平方向に移動するチェーン部１１から複数の薄いブレード１２を垂直に立ち上がらせたものであり、ブレード１２とブレード１２の間がバケット１３となる。バケット１３の幅は、包装物品１の厚さより僅かに大きい程度に設定される。

包装物品１は、図３以下に示すピッキングヘッド２０によりハンドリングされる。ピッキングヘッド２０は吸引チャンバー２１を含む。吸引チャンバー２１は、断面矩形の樋を上下反転し、長手方向の両端を閉ざしたような形状であり、複数の包装物品１にまたがる長さを有し、外面には、吸着した複数の包装物品１を整列方向に挟みつけるピンチ装置２２が設けられている。ピンチ装置２２は、吸引チャンバー２１の上面両端に設けられた１対の軸受部２３と、それぞれの軸受部２３に水平に支持された回動軸２４と、回動軸２４に固定されたピンチ板２５により構成される。回動軸２４は図示しない動力源、例えばモータやエアシリンダによって回動せしめられる。

ピッキングヘッド２０は移動装置により空間内で移動する。移動装置を構成するのは移載ロボット３０（図３に示すのはロボットアーム先端のエンドエフェクタ取り付け部分であり、これをもってロボットを代表させている）であり、ピッキングヘッド２０は移載ロボット３０にエンドエフェクタとして取り付けられている。移載ロボット３０の動きと、ピッキングヘッド２０による真空吸着、及びピンチ装置２２の開閉は、制御装置３１によって制御される。

制御装置３１は、移載ロボット３０とピッキングヘッド２０を次のように動作させて包装物品１のハンドリング動作を行わせる。まず第１ステップの動作として、バケットコンベア１０で取り出し地点まで搬送された包装物品１にピッキングヘッド２０を接近させ、吸引チャンバー２１を、それがカバーできるだけの数の包装物品１に上からあてがう。吸引チャンバー２１がカバーできる包装物品１の数は、ここでは６個に設定されているが、その数は任意である。

次いで制御装置３１は、第２ステップの動作として、ピッキングヘッド２０を少し下降させ、吸引チャンバー２１で包装物品１を圧迫する。すると、ピロー袋２の内部の気体が
圧迫方向と直角の方向にピロー袋２を押し広げようとするので、図３に見られるように、各包装物品１のピロー袋２が、とりわけ厚さ方向に膨満し、バケット１３からはみ出している部分が、隣同士密着することになる。このように膨満して隣同士密着したピロー袋２は吸引チャンバー２１の下面開口をぴったりと塞ぐ。吸引チャンバー２１による包装物品１の圧迫は、ピロー袋２が膨満して互いに密着するという結果が得られさえすればよいので、物品が破損するような過度の圧迫は避ける。

次いで制御装置３１は、第３ステップの動作として、吸引チャンバー２１に接続している真空吸引回路（図示せず）を開き、吸引チャンバー２１が圧迫している包装物品１に真空吸引力を働かせる。包装物品１は互いに膨満して密着した状態なので、包装物品１同士の間から流入する空気量はそれほど多くはなく、真空度が良く維持される。このため、包装物品１は吸引チャンバー２１に確実に吸着保持される。なお、真空吸引力を働かせるタイミングは、ピッキングヘッド２０の下降が完全に停止してからである必要はなく、下降途中で真空吸引を開始しても差し支えない。

次いで制御装置３１は、第４ステップの動作として、ピッキングヘッド２０を目的地まで移載ロボット３０で移動させる。まず図５に示すようにピッキングヘッド２０を引き上げ、バケットコンベア１０から包装物品１を引き抜く。包装物品１がバケット１３の外に出たら、図６に示すようにピンチ装置２２を閉じ、ピッキングヘッド２０に吸着されている６個の包装物品１を整列方向に挟みつける。このようにすることにより、ピッキングヘッド２０が移動する間、包装物品１の揺れを止め、また包装物品１の相互密着状態を安定させることができ、包装物品１を取り落とす危険を軽減できる。

制御装置３１は、ピッキングヘッド２０が目的地に到着したら、ピンチ装置２２を開き、真空を遮断して、包装物品１を解放する。そしてピッキングヘッド２０をバケットコンベア１０の取り出し地点に戻し、次回のピッキング動作を行わせる。

移載ロボット３０には、ピッキングヘッド２０を三次元移動させることができる産業用ロボット（例えば直角座標形式、水平多関節形式、パラレルリンク形式）を用いる。パラレルリンクロボットを用いることとすれば、その特徴である可動域の広さを生かして、広い領域で包装物品１のハンドリングを行うことができる。

以上本発明の実施形態を説明したが、この他、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。

本発明は、包装物品のハンドリング装置に利用可能である。

１ 包装物品
２ ピロー袋
１０ バケットコンベア
２０ ピッキングヘッド
２１ 吸引チャンバー
２２ ピンチ装置
３０ 移載ロボット

Claims (6)

1. 気密性を有するピロー袋に気体と共に物品を封入した包装物品をハンドリング対象とする包装物品ハンドリング装置であって、
   複数の前記包装物品を整列させる整列部と、
   複数の前記包装物品にまたがる長さを有する吸引チャンバーを含むピッキングヘッドと、
   前記ピッキングヘッドを空間内で移動させる移動装置と、
   前記ピッキングヘッド及び前記移動装置の制御装置を備え、
   前記制御装置は、前記ピッキングヘッドと前記移動装置に、
   前記吸引チャンバーを、それがカバーできる数の前記包装物品にあてがう第１ステップの動作と、
   前記吸引チャンバーがあてがわれた前記複数の包装物品を前記吸引チャンバーで圧迫して各包装物品の前記ピロー袋を膨満させ、互いに密着させる第２ステップの動作と、
   互いに密着した前記複数の包装物品に前記吸引チャンバーより真空吸引力を働かせる第３ステップの動作と、
   前記複数の包装物品を吸着した前記ピッキングヘッドを目的地まで前記移動装置により移動させる第４ステップの動作と、
   を遂行させるものであることを特徴とする包装物品ハンドリング装置。
2. 前記包装物品は縦横に比べて厚さが薄く、前記整列部は前記包装物品を厚さ方向に整列させることを特徴とする請求項１に記載の包装物品ハンドリング装置。
3. 前記ピッキングヘッドには、動力源によって開閉せしめられ、前記吸引チャンバーに吸着された前記複数の包装物品を整列方向に挟みつけるピンチ装置が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の包装物品ハンドリング装置。
4. 前記包装物品はバケットコンベアのバケットに入れられて前記ピッキングヘッドによる取り出し地点まで搬送されるものであり、前記バケットの幅は前記包装物品の厚さより大きく設定され、前記包装物品の中で前記バケットからはみ出している部分が膨満によって隣同士密着することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の包装物品ハンドリング装置。
5. 前記移動装置がパラレルリンクロボットにより構成されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の包装物品ハンドリング装置。
6. 前記物品が焼菓子であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の包装物品ハンドリング装置。

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