JP5607321B2

JP5607321B2 - 知的製品供給システムおよび方法

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Publication number: JP5607321B2
Application number: JP2009173348A
Authority: JP
Inventors: リーローレンス; ビンドゥミン; チョウロン; リディントンフレデリック
Original assignee: Palo Alto Research Center Inc
Current assignee: Palo Alto Research Center Inc
Priority date: 2008-07-29
Filing date: 2009-07-24
Publication date: 2014-10-15
Anticipated expiration: 2029-07-24
Also published as: JP2010030783A; EP2149516B1; EP2149516A3; US8612050B2; US20100030373A1; EP2149516A2

Description

本発明は、知的製品供給システムおよび方法に関する。

以下の例示的な実施形態は、製品を投入機構から送出機構へ搬送する自動化された製品供給システムに関する。これらのシステムは従来、オーブンその他の生産設備から包装または梱包装置へ搬送する必要がある食品等、各種の製品の製造および梱包に用いられてきた。

米国特許第６７６４２６７号明細書米国特許第６８９８４７５号明細書米国特許第７０４３３２１号明細書米国特許第７１３９６２９号明細書米国特許第７２３０７３６号明細書米国特許出願公開第２００４／００８８２０７号明細書米国特許出願公開第２００８／０１４８２５７号明細書

梱包／包装設備、パレット搭載システム等の自動化された製品送出システムに対し、不規則に製品を送出する生産設備から、所定のグループおよび構成をなす製品を効率的に供給できる改良された製品供給システムおよび技術が求められている。

本開示は、投入機構から不規則に受け入れた製品を送出機構に適合すべく指定された製品構成に従い搬送する知的システムおよび方法を提供することにより、従来のクロスフィードシステムの上記欠点を回避または緩和することができる。搬送システムには、投入／送出機構の間に配置された可変速度搬送モジュールを含む配列が備えられていて、個々のモジュール速度をモデル準拠プランナが制御することにより、投入機構により不規則に配送された製品を、配列内の製品の現在位置に応じてリアルタイムに作成される計画に従い向きを揃えて同期的に送出機構へ配送する。

投入機構から不規則に受け入れた製品を指定された製品構成に従い向きを揃えて同期的に送出機構へ搬送する方法を提供する。

複数の製品搬送モジュールを有する例示的な知的製品供給システムを示す模式的システム図である。例示的な長さ調整可能な搬送モジュールの更なる詳細を示す部分側面図である。例示的な長さ調整可能な搬送モジュールの更なる詳細を示す部分側面図である。バラバラに、または不規則な編成で横方向の送出機構へ食品を搬送する図１の製品供給システムの動作を示す部分平面図である。搬送モジュール配列のうち１列が故障のため機能が停止した場合、残りのオンラインモジュール配列を用いて指定された製品構成に従い製品を送出機構へ中断することなく供給可能にすべくプランナが計画を適合させるシステムを示す部分平面図である。一例示的な制御アーキテクチャ構成において個々の配列モジュールに、セットポイントを設定するプランナを有する搬送配列を示す模式的平面図である。個々の配列モジュールにセットポイントを設定する中央コントローラに計画情報を提供するプランナを有する別の制御構成を示す模式的平面図である。各列に異なる長さのモジュールを有し、最終行を送出機構全体にわたり伸張させるべく特定のモジュールの長さが調整可能である、別の例示的な搬送モジュール配列を示す模式的平面図である。各列に異なる長さのモジュールを有し、最終行を送出機構全体にわたり伸張させるべく特定のモジュールの長さが調整可能である、別の例示的な搬送モジュール配列を示す模式的平面図である。各列に異なる長さのモジュールを有し、最終行を送出機構全体にわたり伸張させるべく特定のモジュールの長さが調整可能である、別の例示的な搬送モジュール配列を示す模式的平面図である。各列に異なる長さのモジュールを有し、最終行を送出機構全体にわたり伸張させるべく特定のモジュールの長さが調整可能である、別の例示的な搬送モジュール配列を示す模式的平面図である。投入機構から不規則に受け入れた製品を送出機構へ搬送する例示的な方法を示すフロー図である。システムシミュレーションの視覚的表現を行なう例示的なグラフィカルユーザーインターフェースを示す部分側面図である。複数のレーンからなる複数の製品搬送モジュールを有し、端部モジュールが製品梱包の前に送出機構に多製品を搭載すべくプランナの制御に従い製品の向きを水平から縦方向に移動させる、別の例示的な知的製品供給システムを示す透視図、側面図、および平面図である。複数のレーンからなる複数の製品搬送モジュールを有し、端部モジュールが製品梱包の前に送出機構に多製品を搭載すべくプランナの制御に従い製品の向きを水平から縦方向に移動させる、別の例示的な知的製品供給システムを示す図である。複数のレーンからなる複数の製品搬送モジュールを有し、端部モジュールが製品梱包の前に送出機構に多製品を搭載すべくプランナの制御に従い製品の向きを水平から縦方向に移動させる、別の例示的な知的製品供給システムを示す図である。複数のレーンからなる複数の製品搬送モジュールを有し、端部モジュールが製品梱包の前に送出機構に多製品を搭載すべくプランナの制御に従い製品の向きを水平から縦方向に移動させる、別の例示的な知的製品供給システムを示す図である。複数のレーンからなる複数の製品搬送モジュールを有し、端部モジュールが製品梱包の前に送出機構に多製品を搭載すべくプランナの制御に従い製品の向きを水平から縦方向に移動させる、別の例示的な知的製品供給システムを示す図である。複数のレーンからなる複数の製品搬送モジュールを有し、端部モジュールが製品梱包の前に送出機構に多製品を搭載すべくプランナの制御に従い製品の向きを水平から縦方向に移動させる、別の例示的な知的製品供給システムを示す図である。

本開示は、製品を搬送するシステムおよび技術に関し、例示的な食品搬送アプリケーションとの関連で図示および説明している。すなわち、シュトルーデル製品４０が投入機構３０を介して製品を梱包または包装ステーション６０へ不規則に送出する端部的な生産動作から移動し、本開示の例示的な供給システム２０を用いてシュトルーデル群４０が６個の製品４０が積み上げられた構成に梱包され、横方向の送出機構５０に沿って製品４０の向きを適時的に編成する。

図１〜４に、任意の個数、種類、および形式の製品搬送モジュール１０が配列またはマトリクス２２として形成されている搬送ソリューションを提供する知的供給システム２０を示す。モジュール１０は、梱包装置６０に提供すべく指定された製品構成に従い製品１０の送出機構５０への供給を保証する計画４ｅに従いモジュール１０の速度、加速度／減速度、長さ、および他の動作性能を管理するモデル準拠プランナ４の完全な制御下にある。システム２０は、１個以上のモジュール１０が故障した、取り外された、別途オフラインにされた、または修理／交換の後オンラインに戻された場合に動作を続けるべく自身を自動的に再設定すべく動作可能である。搬送モジュール１０は様々な機能を備えた異なる種類のものであってよく、図１、２Ａ、２Ｂに示す搬送モジュール１０の一例示的な形式は、コンベヤベルト１８と、速度制御要素１９Ｓおよびモジュール制御／入出力要素１９の制御下で複数のコンベヤベルトホイール１４のうち１個のホイール１４ｄを駆動するモーター１６とを含んでいる。あるいは、モーターの速度、加速、減速等は、中央コントローラ５（下の図５Ｂ）のようなモジュール外部のうち１個以上の制御要素を介して制御することができる。速度コントローラ１９Ｓは、ベルト速度フィードバックを受信可能であるか、あるいはプランナ４からの計画で生成された制御情報（例：セットポイント、時点等）に基づいて入出力要素１９により与えられた速度セットポイントおよび／または他のセットポイント情報に従いモーター１６に適当な信号を提供することにより各種の開ループまたは閉ループの速度制御を実施することができる。

供給システム２０は、投入機構３０から処理方向８に沿って製品４０を送出機構５０へ搬送すべく動作し、製品４０は、投入機構３０が最初に製品４０をシステム２０へ配送する仕方に拘わらず指定された製品構成で送出機構５０へ向きを揃えて同期的に配送される。システム２０は、複数の列３４として形成された搬送モジュール１０の配列２２を含んでいて、図に示す例はそのような５個の列３４ａ〜３４ｅを有し、その各々が５個のモジュール１０を備えている。２個以上の列３４を有し、各々の列３４が２個以上のモジュール１０を備えた他の実施形態も可能であって、異なる列３４が異なる個数、種類、および形式のモジュール１０を含み、個々の列３４が異なる種類、形状のモジュール１０を含んでいてよい。各々の列３４内で、モジュール１０は投入および送出機構３０と５０の間で処理方向８に沿って直列に配置されていて、１個以上の配列モジュール１０が可変速度モジュールであってプランナ４が所与の計画４ｅを実行する際に自身の速度を調整することができる。更に、モジュール１０は個々に、速度範囲の限度、加速度／減速度の限度、長さ調整の限度等、プランナ４の制約条件要素４ｃに規定された制約条件事項が関連付けられていてよい。更に、図９〜１６に示した後述の他の実施形態において、１個以上のモジュール１０、３１０は、製品４０の向きを変える際の更なる１個以上の自由度に加え、処理方向８に沿って製品４０を移動させることができる。

図１〜２Ｂに最適に示すように、個々の搬送モジュール１０はモジュール搬送機構１２、この場合、先行モジュール１０または投入機構３０から製品４０を受け入れる第１端部１２ａから処理方向８に沿って製品４０を第２端部１２ｂへ搬送して後続モジュール１０または送出機構５０に製品４０を供給すべく動作可能なモーター駆動のコンベヤベルトシステムを含んでいる。従来方式の装置から製品４０を受け入れることができ、方向８に沿って製品４０を搬送して、製品４０を後続する装置へ配送する、任意の適当な形式搬送機構１２を用いてよい。可変速度モジュール１０は更に、製品４０を第１端部１２ａから第２端部１２ｂへ搬送する速度を制御する速度制御要素１９Ｓ含んでいる。また、モジュール１０の少なくともいくつかが、モジュール搬送機構１２における製品４０位置４ｄを検知すべく動作する１個以上の製品センサ１７を含んでいて、好適な実施例は、モジュール制御要素１９に信号を提供することにより製品４０がモジュール１０に入ったことをプランナ４に知らせる少なくとも１個のセンサ１７ａを搬送機構１２の第１の（入口）端部１２ａの近傍に含んでいて、１個以上の後続センサ１７ｂを用いて、第２の（出口）端部１２ｂへ向けて搬送されるにつれて製品位置４ｄを更新することができる。但し、これは本開示の厳密な要件ではない。この点に関して、任意の適当な形式のセンサ／検知器を用いて、所与のモジュール１０において方向８に進行している製品（群）の位置４ｄを確認することができ、任意の時点においてモジュール１０は１個以上の製品４０を搬送していても、あるいは空であってもよい。

検知された製品位置４ｄを用いて、プランナ４は、列３４のうち少なくとも１個のモジュール１０を、投入機構３０により配列２２へ不規則に配送された製品４０のグループを指定された製品構成に従い送出機構５０へ向きを揃えて同期的に搬送する計画４ｅに従い、直接または間接的に操作する。プランナ４とその構成要素は、任意の適当なハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、プログラム可能な論理回路、またはこれらの組合せとして実施例でき、一体的または分散的に実施することができる。一つの可能な実施例において、プランナ４は、１個以上のコンピュータ、プロセッサ、１個以上のプロセッサ、データ記憶装置、メモリ等を有するスタンドアローン制御要素等のうち１個以上のハードウェアプラットフォーム上で動作するコンピュータで実行可能な命令およびコンピュータ可読なデータを含む一組の下位要素またはオブジェクトとして実施例できる。プランナ４とその構成要素は更に、同一のコンピュータ／プロセッサ上で実行することも、あるいは本明細書に記述する機能および動作を提供すべく互いに動作可能に接続された２個以上の処理要素のような分散方式で実行することも可能である。

プランナ４は、システム２０のモジュール配列２２を表わすモデル４ｈを介してモデル準拠の計画を作成し、１個以上の目的をまたは目標４ｂを実現すべく各モジュールおよび全システム２０の動作を制御および調整する速度のセットポイント、到着時刻等の計画出力６を提供する。プランナはまた、モジュール１０から製品位置４ｄ、現在の速度値、モジュール状態／故障／障害表示等の情報６を受け取る。交換される情報６は、信号、データ値、指示命令、メッセージ送信等、任意の適当な形式であってよく、これにより本明細書において記載し各種の機能をモジュール１０とプランナ４が対話的に実行する。図に示す実施形態のプランナ４は、図３および４に示すように、１個以上のモジュール１０が故障した場合に、指定された製品構成に従い製品４０のグループを送出機構５０へ向きを揃えて同期的に搬送し続けるようにモデル４ｈを更新して、送出機構５０の速度を制御することができる。

プランナ４はオプションとして、ユーザーインターフェース４ｊおよびシミュレーション要素４ｉを含んでいてよく、インターフェース４ｊを用いて、少なくとも１個の所定の製品構成を規定すべく目的要素４ｂに格納された１個以上のシステム搬送目的をユーザーが入力することができ、本インターフェースはまた、要素４ｃのモジュール制約条件の入力または変更を容易にする。インターフェース４ｊはまた、図８に関して後述するように、システムのシミュレーションまたはそのリアルタイム動作の視覚的描写を容易にする。

プランナ４は更に、個々の搬送モジュール１０における製品４０のうち少なくとも１個の制約条件４ｃおよび検知位置４ｄに従い指定された製品構成目的を実現すべくモジュール１０の少なくともいくつかについてセットポイント値４ｆ、４ｇを記述する計画４ｅを生成する探索要素４ａを含んでいる。一好適な実施形態において、探索要素４ａは、計画４ｅを生成すべくＡ^*探索またはその変型のような発見的探索を実行する。プランナ４は次いで、計画４ｅに基づいて個々の搬送モジュール１０にセットポイント入力６を直接または間接的に与える。この点に関して探索要素４ａは、計画４ｅを実行すべくモジュール１０を動作させるために任意の適当な形式の計画に基づく制御情報またはセットポイント６、例えば、製品４０がモジュール１０に到着する時刻を表わす時刻セットポイント４ｆおよび／またはモジュール１０の、所望のモジュール搬送機構速度を表わす速度セットポイント４ｇを提供し、これらはモジュール１０に直接提供することも、あるいは以下の図６Ｂに示すように中央コントローラ５を介して提供することもできる。ある実施形態における速度セットポイント４ｇには、個々のモジュール１０またはそのグループの加速度および／または減速度を指定する注釈が付けられていてよい。

図２Ａ、２Ｂに最適に示すように、１個以上のモジュール１０は調整可能な処理方向の長さＬを有し、プランナ４は命令または信号等６を与えて、搬送機構モジュール１２のうち少なくとも１個の長さＬを調整する。図２Ａに、ベルト１８を収縮位置に導いて駆動する６個のコンベヤベルトホイール１４ａ〜１４ｆを備えた例示的なモジュール１０を示す。モジュール１０の長さＬはホイール１４ａと１４ｂの間の水平距離であって、ホイール１４ａに対してホイール１４ｂを処理方向８に沿って伸長させるべく動作する線形な移動機構ＬＴおよび機構ＬＴの伸長と連動して位置１４ｃを伸長させてベルトスラックを巻きとるべく動作するピストンＰを介して長さを調整すべくホイール１４ｃ〜１４ｆがホイール１４ａおよび１４ｂの下に配置されている。プランナ４の制御下で、モジュール長Ｌは図２Ｂに示すように伸長できるため、長さＬが伸びる。この特徴をプランナにより適宜利用することができ、例えば、以下の図６Ｂに示すように、１個以上の列３４を変更してｅ送出機構５０を迂回することができる。図に示す実施形態において、これは、プランナがモジュール１０の制御および入出力要素１９へ所望の長さセットポイント情報６を送り、次いで制御および入出力要素１９がモジュール長制御要素１９Ｌを介して長さＬを調整することにより実現される。

図５Ａ、５Ｂに示すように、プランナ４は、個々の配列モジュール１０に直接セットポイント６を提供することができる（図５Ａ）。代替的にまたは組み合わせにより、プランナ４は、１個以上の中央コントローラ５に計画情報６を与え、中央コントローラ５は次いで図５Ｂに示すように計画４ｅに従って個々の配列モジュール１０にセットポイント６を提供する。図５Ｂの例において、中央コントローラ５ａ〜５ｅは各列３４ａ〜３４ｅのモジュール１０にセットポイント制御信号を与え、コントローラ５はＣＡＮバスまたはイーサネット（登録商標）等のネットワークを介してプランナ４に（および恐らくは相互に）接続されている。他の実施例において、１個以上のモジュール１０が情報６をプランナ４と直接やり取りすることができ、一方、他のうち１個以上のモジュール１０は制御要素５を介してプランナ４に間接的に接続されている。

図６Ａ、６Ｂに、システム２０における別の例示的な搬送モジュール配列構造２２を示し、ここでは列３４は長さが異なるモジュール１０を含んでいる。この具体的な実施形態では、処理方向の長さが等しい所与の列にモジュール１０が含まれているが、これはエン密な要件ではない。更に、図６Ａ、６Ｂの実施形態において、モジュール１０のあるものは（例えば上の図２Ａ、２Ｂに示すように）調節可能な長さを有している。この例では、配列２２の最終行のモジュール１０_5,1〜１０_5,5の長さが調節可能である。これにより、第１配列２２ａのプランナ４が一例において最終行を送出機構５０全体にわたり適宜伸長させて、製品４０を送出機構５０へ送るのではなく、製品４０を列３４ｄおよび３４ｅから後続の搬送配列２２ｂへ動かすことができる。

ここで図７を参照するに、本開示の更なる態様は、不規則に受け入れた製品１０を投入機構３０から送出機構５０へ搬送する方法を提供し、図７に上述の例示的システム２０のプランナ４および配列２２の動作に使用できるそのような一方法１００を示す。

方法１００は、不規則に受け入れた製品４０を指定された製品構成に従い送出機構５０へ向きを揃えて同期的に搬送し、ステップ１０２において少なくとも１個の指定された製品構成を規定する製品搬送目的４ｂを与える。また、ステップ１０２において配列２２のうち１個以上の個々のモジュール１０のうち少なくとも１個の制約条件を規定する１個以上の制約条件４ｃを与える。一例における目的４ｂおよび制約条件４ｃは、ユーザーインターフェース４ｊを介してユーザーが与える。代替的にまたは組み合わせにより、目的４ｂは、製造施設の生産システム２に関連付けられた別の制御要素により与えられてもよい。更に、例えば、モジュール状態が変化してモジュール１０がもはや一定の速度等を実現することができない場合に、制約条件４ｃの少なくともいくつかをモジュール１０自身がプランナ４に与えてもよい。ステップ１０４においてプランナ４は、少なくとも部分的に目的４ｂに基づいて定式化された問題を導く。

製品４０が投入機構３０から配列２２に受け入れられる際に、モジュール１０はステップ１０６において製品４０の位置４ｄを検知し、センサ信号をプランナ４に提供するか、またはプランナ４に製品位置４ｄを別途知らせてモジュール１０に製品４０が存在することを示す。図３、４に示す例において問題は、モジュール１０の列２２を用いて、送出機構５０の送出コンベヤベルト５２の各々の詳細に描かれた区間５４にある２個のシュトルーデル４０の３個の連続したスタックとして構成されたシュトルーデル製品４０のグループを作成することである。この場合、送出ベルト５２は、配列２２と送出ベルト５２の間の送出を調整すべく、プランナ４からセットポイント速度を受信する速度制御要素５６に従い梱包ステーション６０へ向けて製品４０を処理方向８に対し横方向に動かしている。ステップ１０８において、プランナ４の探索要素４ａが発見的探索アルゴリズムを用いて問題を解決する。例えば、一実施形態において発見的探索を実行して、モジュール配列２２を用いて送出ベルト５２へ配送すべくステップ１１０で全ての候補を指定された正しい配送位置へ搬送する計画４ｅを生成する。生成された計画４ｅは、制約条件（群）４ｃおよび検知された製品位置を考慮しつつ指定された製品構成目的４ｂを取得すべく、モジュール１０の少なくともいくつかに向けてセットポイント値４ｆおよび／または４ｇを記述している。一実施形態において、プランナは次いで、ステップ１１２において計画時点６を個々の搬送モジュール１０へ直接または間接的に送信し、モジュール１０はステップ１１４においてこれらを速度セットポイントに変換して計画４ｅに従い個別にモジュール速度を制御する。この点に関してプランナ４は、製品４０が各モジュール１０に到達する一連の時点６を記述した製品経路の計画を作成することができ、モジュール１０（または図５Ｂのコントローラ５）はこれらの時点を、モジュール搬送機構１２の駆動に利用できる速度セットポイント６に変換する。あるいはプランナ４は、時点および製品速度および／またはこれらの時点における加速度値を含む製品経路の計画を作成することができる。制御情報６が計画４ｅから導かれて、プランナ４がモジュール１０を適宜動作させるために用いる他の変型実施例も可能である。

方法１００は更に、例えば上の図３、４に示すように、計画４ｅに従い送出機構の速度を制御するステップを含んでいてよい。また、方法１００は、例えば図６Ａ、Ｂに示して上に述べたように、搬送モジュール１０のうち少なくとも１個の長さＬを選択的に調整するステップを含んでいてよい。更に、図４に示すように方法１００はまた、配列モジュール１０のうち１個以上が故障した場合に、指定された製品構成に従い製品４０のグループを送出機構５０へ向きを揃えて同期的に搬送し続けるために、１個以上のモジュール１０が故障した場合に、配列２２を表わすモデル４ｈを更新するだけでなく、計画４ｅを適合または修正するステップを含んでいてよい。

また図１、３および８を参照するに、図８はシステム２０の例示的なグラフィカルユーザーインターフェース４ｊを示す。インターフェース４ｊはプランナ４に動作可能に接続されていて、プランナ４内に組み込まれていても、または分かれていてもよい。インターフェース４ｊは、配列２２、投入機構３０、および送出機構５０の動作のシステムシミュレーション２０２を描画または別途視覚的表現を行なうべく動作する。この例では、プランナ４のシミュレーション要素４ｉはモデル４ｈおよび各種のユーザーシミュレーション入力パラメータを用いてシミュレーションを行ない、インターフェース４ｊは本開示の更なる態様に従いユーザーに知的供給システム２０の動作を提示する視覚的表現を提供する。インターフェースは４ｊは更に、製品供給システム２０のリアルタイム動作を行なう間、製品の画像が製品位置４ｄのリアルタイム検知に基づいて生成しつつシミュレーションの視覚的表現を提供することができる。

ユーザーには、ユーザーが容易にシミュレーション２０２の変更を行なえるように１個以上のインターフェースコントロール２１０を提供することができる。コントロール２１０は各々、例えば、コントロール２１１を介したモジュールその他の故障のシミュレーション、コントロール２１２を介したシミュレーションの開始および停止、および／またはコントロール２１３、２１４を介したシミュレーション対象である投入または送出速度の変更を行なうのに役立つ。また、ユーザーはコントロール２１５を介して配列動作特性を修正することができ、これにはコントロール２１６を介して配列のある列（レーン）３４を選択的にオン／オフする、コントロール２１７、２１８を用いて列を追加または除去する、およびコントロール２１９を介してレーン特徴の修正（例：モジュールの種類、長さ、レーン内のモジュール数等の変更）を行なうステップが含まれる。

各種のコントロール２１０またはそれらの組は、オフラインのシミュレーション／設計モード、およびリアルタイムシステム監視モードの両方で動作可能であるため、インターフェース４ｊによりユーザーはシステムの動作を遠隔地から見ながら何らかの制御を行なう（例：モジュール１０の修理、交換のために特定のレーン／列を停止する）ことができ、更にシステム設計者は異なる動作シナリオの下で異なる配列構造の候補を試験することができる。更に、インターフェース４ｊとは別に１個以上の動作関連コントロール２１０が生産施設の外部制御要素に提供されて、例えば、より高水準の制御層が他の設備システムの制御と協働して所与のシステム２０に変更をもたらすことができる。インターフェース４ｊは更に、システム変更を容易且つ迅速に行なえるようにして、例えば、システム設計者が各種の設備構成の試験、最適化、および／または監視を行なえるようにしながら、特定の種類の取り扱い製品４０、異なる梱包構成等における変更に対応することができる。本開示のシステム２０および方法１００を適宜利用して、目的４ｂに記述された送出機構５０の空間的および時間的投入要件に対応すべく、製品の搬送および編成を工夫することにより、上流の投入機構３０からの無制御の供給に起因して生じる問題がプランナ４により解決される。例えば上述の食品搬送用アプリケーションにおいて、重要な目標は、生産システムの連続動作および投入機構３０からの連続的な（但し予測不可能な）投入に対応することである。別の例示的な目的は、送出機構５０および関連する梱包／包装ステーション６０（上の図３、４）を停止させないことである。開示するシステムおよび技術の他のアプリケーションとして、クラッカー等の小型製品４０を搬送する供給システム２０が含まれ、プランナ４は配列２２のモジュール１０を用いて、最小重量等の特定目的を満たすために重量、長さ、および数の変動をリアルタイムに補償するスラグフィーダ送出機構５０内へクラッカー４０を並べる。この点に関して、送出機構５０は本開示の全ての実施形態における搬送機構である必要はない。プランナは更に、送出機構の一部から他のものへ複数の製品をいつ移動させるべきか、どのように端部目的に対応すべきか等、送出機構の異なる機能の発揮を制御することができる。本開示は更に、投入機構３０から異なる種類または風味の製品を同時に供給できるように伸長可能であって、複数の包装紙で包装して複数種類の製品の詰め合わせパックをインラインで作成すべく配列２２を介して１個以上の送出機構５０へ搬送することができる。本開示はまた、食品、飲料、製薬その他の産業においてカートン詰め用途、ケース梱包、パレット搭載および他の種類の梱包および／または包装設備に有用である。

本開示は従って、全ての実行可能なアクション、制約条件、およびリソースを記述するシステムモジュールのモデルを与えられて指定された目標および制約条件を満たす計画４ｅを作成するモデル準拠プランナ４を提供する。計画４ｅはまた、１個以上の目的関数の最適化を試みる。例示的な計画４ｅは、目標および制約条件を満たし、所与の１個以上の目的関数を最適化すべく、各モジュールアクションをいつ実行し、これらのアクションが異なるモジュールリソース１０、３１０をどのように何回用いるかのワークフロースケジュールを含んでいる。プランナは、所与の任意の時点における配列２２内の全ての既存および将来の製品１０を考慮し、所与の時刻／場所へ配送すべく計画された製品４０ｐ（図３、４）をスケジューリングするために定式化された問題を解くことにより計画４ｅを連続的に更新し、到着する候補製品４０を用いて計画４ｅを連続的に改善する。プランナ４０はまた、モジュール１０の故障／障害を識別して対処し、配列２２内にある製品４０をなるべく多く使うように計画４ｅを適合させて、修正された計画４ｅで利用できない製品４０があれば除外することができる。この点に関して、配列２２の内部および周辺に各種のバイパスルート機構を組み込むことができ、および／または、状態配列モジュール１０はプランナ４の制御下でそのような状況にある１個以上の製品４０を除外すべく適合させることができる。

更に、モジュール１０が故障した場合、プランナ４は４ｈモデルを更新して、例えば、モジュールの故障および当該列／レーン３４において故障したモジュールの交換／修理待ちであるモジュール１０の対応する使用不可状態を（例えば図４に示すように）反映させる。プランナ４は次いで、現在故障中の列３４ｃ上にあって（例えば将来的に）到着する製品４０のいくつかまたは全てを候補の組４０ｃから除去すべく計画しようと試みて、機能している列３４ａ、３４ｂ、３４ｄ、および／または３４ｅからの候補製品４０ｃだけを用いて更新された計画４ｅを（例えばＡ^*探索を用いて）再び生成する。プランナ４はまた、コントロール５６を介して送出ベルト５２の速度（例：梱包／包装「投入」速度）を選択的に調整して、新たな到来率に合致させる（例えば一部のレーン３４が休止中の場合はベルト５２の速度を落とし、一部のレーン３４の機能が復旧した場合は速度を上げる）。

図９に、上述のように複数の可変または固定速度、長さが調節可能または固定されたコンベヤベルトモジュール１０を個別に含んでいる多数のレーンまたは列３３４、並びに各レーン３４の端部モジュール３１０を備えた別の例示的な製品供給システム３００を示す。システム３００の各レーン３４の端部モジュール３１０は、処理方向８に沿って製品４０を搬送しながら横方向から縦方向へ製品４０の向きを変えるべく動作する。更に、本実施形態において、端部モジュール３１０は、先行ベルトモジュール１０により製品４０（一例としてはクラッカー）が搭載されるランプ構造３１１を含んでいる。

図１０、１１に最適に示すように、製品４０は端部モジュール３１０によりほぼ水平方向に受け入れられて、ランプ３１１に沿って下向きの角度で（本実施形態では重力により）移動して、回転する星型ホイール３１２に送られる。星型ホイール３１２は、端部当接機能またはストッパ３１２ｂを備えた７個の平坦な製品受容面またはその組３１２ａを含んでいて、ホイール３１２の位置と速度は先行ベルトモジュール１０と調整された仕方で回転して受容面（群）３１２ａがほぼランプ角度または傾斜（図１０）にある時点でランプ３１１から製品４０を受け入れるべく、プランナ４からの信号／値６を介して計画に従い制御されていて、ホイール３１２の更なる回転により、受け入れた製品４０をほぼ縦方向に向けて、縦方向に向けられた製品４０をスラグローダー装置３１４（図１２）へ配送すべく動作する。

ローダー３１４は、積載された製品４０の重量および通路に積載された製品４０の長さを計量する機能を備えた細長い通路に、２個以上の製品４０のスラグまたは貨物を積載し、積載された長さと重量の値をプランナ４に提供する。積載を行なう間、ローダー装置３１４は、突起３２２ａ、３２２ｂを備えた第１のベルト３２０および突起３３２ａ、３３２ｂを備えた第２のベルト３３０を用いて、プランナ４の制御下で縦方向の製品の向きを維持する。図１０、１１に示すように、プランナ４は、第１のベルト突起３３２ａが面３１２ａと突起３３２ａの間に１個の製品４０を縦方向に支持すべく配置されるようにベルト３３０を配置し、最初は突起３２２ａが製品約１個分の幅だけ突起３３２ａの後ろに来るようにベルト３２０を配置する。このようにして、第１の製品が星型ホイール３１２により縦方向に向けられたならば（図１１）、先行する突起３３２ａにより、突起３２２ａが後ろに来るように縦方向に支持される。プランナ４は次いで、第１の製品の後に次の製品４０を設置できるように、先行する突起３３２ａを製品１個分の幅だけ下げる。

この処理はプランナ４の制御下で続き、図１２に、ローダー３１４内の後続製品４０の向きを揃えて積載するランプ３１１および星型ホイール３１２にほぼ直交する第１製品４０を維持すべく先行突起３３２ａが配置されている中間状態を示す。図１３に示すように、所定の閾値スラグ重量および長さが得られたならば、プランナ４はベルト３２２、３３２の一方または両方を用いて、製品４０の集められたスラグを移送機構３１６の内部チャンバ３１８へ押し込む。移送機構３１６はプランナ４の制御下で、ピボット構造３１９の回りに機構３１６を回転させると共にチャンバ３１８を送出機構ベルト５２上へ下げることにより、送出機構５０へスラグを移送する。移送チャンバ３１８は、ヒンジ止めされた側面および下側支持壁または荷下ろしドアを含んでいて、荷下ろしドアは集められたスラグを縦方向に向けられた製品４０のグループ（図９）として送出機構ベルト５２の所定の区間へ移送すべくプランナ４によりスケジューリングされた時刻に開かれ、送出機構ベルト５２はプランナ４の制御下でスラグを複数レーン３４から包装設備６０（図１４）へ移動させる。

プランナ４は、端部モジュール３１０にセットポイント値および／または信号６を提供して、星型ホイール３１２速度と位置、先行ベルトモジュール１０の速度、ローダーベルト３２０、３３０の速度と位置、移送機構チャンバ３１８の角度および高さ位置、および移送機構１６の荷下ろしドアのヒンジ止めされた位置を制御し、更に送出機構５０の速度と位置を制御する。端部モジュール３１０はこのように、２個以上の製品４０を積載して向きを揃えて、集められた製品４０をグループにまとめて送出機構５０に供給すべく動作可能である。

図１４に示すように、一例示的なシステム３００は、８個のレーン３４に配置されたベルトモジュール１０および端部モジュール３１０の配列の動作を制御および調整する単一のプランナ４、送出機構５０、および製品４０の縦方向に向けられたグループのスラグをパッケージに包装する包装設備６０を含んでいて、図に示すように構成することができる。システム３００は更に、追加的なモジュール１０および送出機構（図示せず）により包装されたスラグを搬送すべく拡張して、上で述べた本開示の計画および搬送概念を用いて製品４０のパッケージのカートンを組み立てるカートン詰め設備に供給される１個以上の包装されたスラグの指定された構成を実現することができる。

４プランナ、４ａ探索要素、４ｂ製品搬送目的、４ｃ制約条件、４ｄ製品位置、４ｅ計画、４ｆ，４ｇセットポイント値、４ｈモデル、４ｉシミュレーション要素、４ｊグラフィカルユーザーインターフェース、５ａ〜５ｅ中央コントローラ、６セットポイント、８処理方向、１０，１０_1,1〜１０_5,5 製品搬送モジュール、１２モジュール搬送機構、１２ａ第１端部、１２ｂ第２端部、１４コンベヤベルトホイール、１４ａ〜１４ｆコンベヤベルトホイール、１６モーター、１７，１７ａ，１７ｂ製品センサ、１８ベルト、１９制御および入出力要素、１９Ｌモジュール長制御要素、１９Ｓ速度制御要素、２０知的製品供給システム、２２製品搬送モジュール配列、２２ａ第１配列、２２ｂ搬送配列、３０投入機構、３４，３４ａ〜３４ｅ列、４０製品、４０ｃ製品候補の組、４０ｐ計画された製品、５０送出機構、５２送出機構ベルト、５４区間、５６コントロール、６０梱包ステーション、２０２システムシミュレーション、２１０インターフェースコントロール、２１１〜２１９コントロール、３００製品供給システム、３１０端部モジュール、３１１ランプ構造、３１２星型ホイール、３１２ａ製品受容面、３１２ｂストッパ、３１４スラグローダー装置、３１６移送機構、３１８内部チャンバ、３１９ピボット構造、３２０，３３０ローダーベルト、３２２，３３２ベルト、３２２ａ，３３２ａ，３３２ｂ突起

Claims

製品を投入機構から送出機構へ処理方向に沿って搬送する知的製品供給システムであって、
複数の列として形成され、各列が前記投入機構と送出機構の間の処理方向に沿って直列に配置された１個以上の搬送モジュールを含む搬送モジュールの配列であって、前記搬送モジュールの少なくともいくつかが可変速度搬送モジュールであり、個々の可変速度搬送モジュールが、
後続モジュールまたは前記送出機構へ製品を供給すべく、先行モジュールまたは前記投入機構から製品を受け入れる第１端部から第２端部へ、前記処理方向に沿って製品を搬送すべく動作するモジュール搬送機構および、
前記第１端部から第２端部へ製品が搬送される速度を制御すべく、前記モジュール搬送機構に動作可能に接続されている速度制御要素を含む搬送モジュールの配列と、
前記配列内で製品がどの経路を辿るかを記述する計画を作成し、前記投入機構により前記配列へ不規則に配送された製品のグループを、指定された製品構成に従い向きを揃えて同期的に前記送出機構へ搬送すべく前記列の少なくとも１個のモジュールを前記計画に従い動作させるべく前記速度制御要素と動作可能に接続されているプランナと、を含み、
１個以上のモジュールが故障した場合、前記プランナが、前記指定された製品構成に従い向きを揃えて同期的に前記送出機構へ製品グループの搬送を続けるべく、前記計画を適合させる、製品供給システム。
前記プランナが、
少なくとも１個の指定された製品構成および製品が配列内のどの経路を辿るかを記述する計画の質を評価する１個以上の基準を規定する目的要素と、
前記個々のモジュールの少なくとも１個の制約条件のうち少なくとも１個を規定する制約条件要素と、
全ての制約条件および前記個々の搬送モジュールにおける製品の検知された位置に応じて、前記指定された製品構成目的を実現すべく前記モジュールの少なくともいくつかについてセットポイント値を記述する計画を作成し、前記計画に従い個々の搬送モジュールにセットポイント入力を直接または間接的に提供すべく動作する探索要素と、を含む、請求項１に記載の製品供給システム。
前記探索要素が、製品がモジュールに到達する時刻を表わす時刻セットポイントおよび前記計画に従い前記モジュールの加速度／減速度仕様と共に所望のモジュール搬送機構速度を表わす速度セットポイントのうち少なくとも１個を提供する、請求項２に記載の製品供給システム。
前記搬送モジュールの少なくともいくつかは、長さが調整可能なモジュールであり、
前記プランナは、前記長さが調整可能なモジュールを伸長させることで、製品を後続モジュールまたは前記送出機構へ供給する、請求項１に記載の製品供給システム。
前記配列を表すモデルを用いて、前記配列、前記投入機構及び前記送出機構の動作のシミュレーションを行うシミュレーション要素と、
ユーザーインターフェースと、を更に含み、
前記ユーザーインターフェースは、
前記シミュレーションの結果を表示する表示部と、
ユーザが前記シミュレーションを変更するための少なくとも１つ以上のインターフェースコントロールと、を含む、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の製品供給システム。
投入機構から不規則に受け入れた製品を指定された製品構成に従い向きを揃えて同期的に送出機構へ搬送する方法であって、
少なくとも１個の指定された製品構成を規定する少なくとも１個の搬送目的を提供するステップと、
前記投入機構と送出機構の間にある複数の搬送モジュールを含む複数の列として形成された配列の１個以上の個々のモジュールの少なくとも１個の制約条件を規定する少なくとも１個の制約条件を提供するステップと、
製品を前記投入機構から前記配列に受け入れるステップと、
前記搬送モジュールにおける製品の位置を検知するステップと、
前記指定された制約条件および検知された製品の位置に応じて、前記指定された製品構成目的を実現すべく前記モジュールの少なくともいくつかのセットポイント値を記述する計画を作成するステップと、
前記計画の質を評価する１個以上の基準を与えるステップと、
前記モジュールの速度を個別に制御して、前記計画に応じて製品を指定された製品構成に従い向きを揃えて同期的に前記送出機構へ搬送すべく個々の搬送モジュールの少なくともいくつかにセットポイント入力を直接または間接的に与えるステップと、
１個以上のモジュールが故障した場合、前記指定された製品構成に従い向きを揃えて同期的に前記送出機構へ製品の搬送を続けるべく、前記計画を適合させるステップと、を含む方法。
前記配列を表すモデルを用いて、前記配列、前記投入機構及び前記送出機構の動作のシミュレーションを行うステップを、更に含む請求項６に記載の方法。