JP7076124B2 - 物品移載装置 - Google Patents

Description

本発明は、弁当や惣菜等の物品を配送用コンテナに詰め込む物品移載装置に関する。

コンビニエンスストアで販売される弁当や惣菜等は、パックセンター等で製造され、それが配送センターに持ち込まれ、店舗別に仕分けられて配送される。

一方、パックセンターでは、製造した弁当等を短時間に処理するため、容器への食材の盛り付けが完了すると、番重と言われる運搬容器（以下、この容器をコンテナという。）に詰めて配送センターに移送する。

そのため、パックセンターでは、流れ作業的に容器に食材を盛り付ける盛り付けラインと、それに続くコンテナ詰め込みラインとが設けられ、それぞれに複数の作業者が配置される。

しかし、こうしたパックセンターでは、弁当等の製造が早朝や深夜に行われるため、日々の作業者の確保が難しいという問題がある。そのため、例えば、特許文献１（特許第３６０２８１７号公報）に代表されるような「食品盛り付けロボット」や、特許文献２（特開２０１６－７８９９７号公報）に代表されるような「積み込みシステム、容器移送装置」等が開発され、実用化されている。

上記のような装置から整然と搬送されてくる商品をライン上に留めずに効率的に処理するためには、ロボットアームにより、逐次、コンテナに充填していくのが望ましい。

しかしながら、コンベア上を搬送されてくる商品をロボットアームにより毎回同じ地点で把持してコンテナに充填する物品移載装置の場合、後続の物品が当該地点に到達してくる搬送周期と、ロボットアームが商品を把持してからコンテナに充填して当該地点に戻ってくるまでの動作周期とを一致させる必要があり、ロボットアームの動作周期が物品の搬送周期に合わせられないときは、ロボットアームの追加を余儀なくされる。これは、大幅なコストアップとなる。

本発明の課題は、ロボットアームの追加をすることなく、処理能力を向上させることができる物品移載装置を提供することにある。

本発明の第１観点に係る物品移載装置は、ロボットアームと、ロボットアームに装着された第１把持部および第２把持部と、ロボットアームの動作を制御する制御部とを備えている。制御部は、搬送されてくる複数の物品を移載位置に移すとき、先に第１把持部で物品を把持させ、次に当該物品の後から搬送されてくる物品を第２把持部で把持させ、その後、移載位置の上方にそれら物品を移動させる。第１把持部は物品の搬送方向の第１地点において物品を把持し、第２把持部は第１地点よりも搬送方向の上流側となる第２地点において物品を把持する。第１把持部と第２把持部とは、物品の搬送面を含む基準平面と第１把持部および第２把持部それぞれとの最短距離が異なるように配置されている。

この物品移載装置では、例えば、ロボットアームの第１把持部が物品を把持した後、第２把持部が後続の物品を早めに把持し、移載して、再び第１把持部が物品を把持した地点に戻るようにすれば、第２把持部が把持する地点から第１把持部が把持する地点までの搬送時間をロボットアームの動作に充てることができ、その分、処理能力が向上する。

また、この物品移載装置では、搬送コンベア上の物品はロボットアームが物品を移載している間も搬送されてくる。かかる場合、第１把持部が物品搬送方向の第１地点で物品を把持し、第２把持部がその上流側の第２地点で物品を把持することによって、「第１把持部と第２把持部とが物品を把持してから移載して再び第１地点に戻ってくる間に次の物品が第１地点近くに移動してくる」という流れが出来上がるので、搬送を止めることなく、さらには搬送速度を落とすことなく、連続した物品移載が可能となる。

また、搬送路の両脇に物品検知センサを配置している場合でも、第１把持部と第２把持部とは、物品の搬送面を含む基準平面と第１把持部および第２把持部それぞれとの最短距離が異なるように配置されているので、第２把持部で物品を把持する際に第１把持部に把持された物品の底でセンサを叩くことが回避されるような構成を採ることができる。

本発明の第２観点に係る物品移載装置は、第１観点に係る物品移載装置であって、ロボットアームに装着された第３把持部をさらに備えている。制御部は、第２把持部が把持した物品の後から搬送されてくる物品を第３把持部で把持してから、移載位置の上方に物品を移動させる。

この物品移載装置では、第１観点に係る動作と同様に、ロボットアームの第１把持部が物品を把持した後、第２把持部が後続の物品を早めに把持し、第３把持部がさらに後続の物品を［第２把持部が物品を把持した地点］で把持し、移載して、再び第１把持部が物品を把持した地点に戻るようにすれば、第２把持部が把持する地点から第１把持部が把持する地点までの搬送時間をロボットアームの動作に充てることができるので、その分、処理能力が向上する。

本発明の第３観点に係る物品移載装置は、第１観点または第２観点に係る物品移載装置であって、各把持部には吸着機構が設けられている。各把持部は、物品の搬送速度に合わせて動きながら吸着によって物品を把持する。

この物品移載装置では、把持部は物品の搬送速度に合わせて動きながら吸着するので、吸着時に物品と搬送面との滑りが発生せず、常に定位置で物品を把持することができる。

また、吸着による物品の把持は、多様な物品形状に対応することができるので、物品に応じて把持部を交換する必要がなく、或いは交換する頻度を少なくすることができるので、使い勝手がよい。

本発明の第４観点に係る物品移載装置は、第１観点から第３観点のいずれか１つに係る物品移載装置であって、ロボットアームが、第１把持部および第２把持部を移動させる可動部と、物品の搬送方向の延長線上に位置して可動部を支持する支持部とを有している。移載位置は、ロボットアームの支持部を挟んで当該支持部の両側に設定されている。

この物品移載装置では、移載位置が搬送方向に沿って一筋で並ばないので、搬送距離を短くすることができる上に、ロボットアームの可動域を小さくすることもできるので、装置全体が小型になる。

本発明の第５観点に係る物品移載装置は、第４観点に係る物品移載装置であって、移載位置にはコンテナが配置されている。コンテナのうち搬送方向の下流側に位置する端部がロボットアームの支持部に隣接している。

この物品移載装置では、ロボットアームが移載処理範囲の下流側に置かれることによって、装置の長大化を抑制することができる。

また、第４観点との関係で（移載位置が一筋に並ばないので）、コンテナを搬送方向に並べる必要がない。

例えば、コンテナを搬送方向に並べたものと比較すると、一つのコンテナへの物品の充填が完了する毎にそのコンテナの移動に伴って空のコンテナが移動してくる構成を採らざるを得ず、その移動時間が無駄になる。

これに対し、ロボットアームを挟んで左右にコンテナがあるので、一方のコンテナへの物品の充填が完了すると、ロボットアームは他方のコンテナへの物品充填を開始し、その間に先のコンテナを空のコンテナに入れ替えればよく、コンテナの入れ替え時間も物品の充填が行われる。

本発明の第６観点に係る物品移載装置は、第１観点から第５観点のいずれか１つに係る物品移載装置であって、上記基準平面と第１把持部および第２把持部それぞれとの最短距離が異なるように段差が設けられている。

仮に、物品の搬送面を含む平面と第１把持部および第２把持部それぞれとの最短距離が同一となるように面一に配置されていると、搬送路の両脇に物品検知センサを配置しているので、第２把持部で物品を把持する際に第１把持部に把持された物品の底でセンサを叩く虞がある。これを回避するため、搬送面と直交する軸方向の移動機構を設けて軸方向にセンサを回避してから物品を把持することもできるが、それでは重量増、コスト増を招来する。

これに対して、この物品移載装置では、第１把持部および第２把持部それぞれとの最短距離が異なるように段状に配置されることによって、搬送面と直交する軸方向の移動機構を設けることなく、センサとの干渉を回避して物品を把持することができる。

本発明の第７観点に係る物品移載装置は、第６観点に係る物品移載装置であって、基準平面と第１把持部との最短距離は、基準平面と第２把持部との最短距離よりも長い。

上記第７観点の効果は、最初に物品を把持する方の把持部と基準平面との最短距離をもう一方よりも長くしておくことによって発揮される。

本発明の第８観点に係る物品移載装置は、第６観点に係る物品移載装置であって、物品の厚みが段差の高さよりも低い場合において、第１把持部および第２把持部それぞれに把持される物品を互いに厚み方向に一部重なるように把持する。

この物品移載装置では、第１把持部および第２把持部それぞれに把持される物品を当該物品の厚み方向に一部重なるように把持することができるので、載置面に対する投影面の幅を小さくすることができる。それゆえ、幅広の物品であってもコンテナへの載置の際に、コンテナの縁に物品が当たることがない。

本発明の第９観点に係る物品移載装置は、第６観点に係る物品移載装置であって、搬送されてくる物品が所定位置を通過したことを検知する搬入検知センサをさらに備えている。制御部は、搬入検知センサの検知信号に基づき、第１把持部および前記第２把持部それぞれが物品を把持するタイミングを計る。

この物品移載装置では、第１把持部と第２把持部とは、物品を把持する位置がそれぞれ異なるので、把持動作に入るタイミングが異なる。それゆえ、共通地点を通過してからの時間に基いて把持動作に入るタイミングを計ることが可能となる。

本発明の第１０観点に係る物品移載装置は、第１観点から第９観点のいずれか１つに係る物品移載装置であって、第１検知センサと第２検知センサとをさらに備えている。第１検知センサは、物品が第１把持部に把持される位置から第１所定距離はなれた位置に到達したことを検知する。第２検知センサは、物品が第２把持部に把持される位置から第２所定距離はなれた位置に到達したことを検知する。

この物品移載装置では、第１把持部と第２把持部とが、物品を把持する位置がそれぞれ異なるので、把持動作に入るタイミングが異なる。それゆえ、共通地点を通過してからの時間に基いて把持動作に入るタイミングを計ることも可能であるが、物品と搬送面との滑りが生じると物品ごとに把持位置がずれる虞がある。そこで、把持部ごとに対応する物品の検知センサを設けて把持動作に入るタイミングを計ることによって、物品ごとに把持位置がずれることを防止する。

本発明の第１１観点に係る物品移載装置は、第１観点から第１０観点のいずれか１つに係る物品移載装置であって、制御部が、搬送される物品の種類ごとに、物品の搬送速度、及びロボットアームのパラメータを予め設定するアイテム予約部を有している。

この物品移載装置では、商品仕様、生産計画に応じて物品の搬送速度、ロボットアームのポジション、動作パターン、及び動作速度を予め設定することができるので、使い勝手がよい。

本発明に係る物品移載装置では、ロボットアームの第１把持部が物品を把持した後、第２把持部が後続の物品を早めに把持し、移載して、再び第１把持部が物品を把持した地点に戻るようにすれば、第２把持部が把持する地点から第１把持部が把持する地点までの搬送時間をロボットアームの動作に充てることができ、その分、処理能力が向上する。

本発明の一実施形態に係る物品移載装置の平面図。 搬送部、供給部、ロボット及び排出部の立体的な配置構成を表す物品移載装置の斜視図。 物品移載装置を正面側から視たときの当該物品移載装置の外観斜視図。 図３の物品移載装置の主要部を背面側から視たときの当該物品移載装置の斜視図。 図４の物品移載装置を正面斜め左側から視たときの当該物品移載装置の斜視図。 図４の物品移載装置を正面斜め右側から視たときの当該物品移載装置の斜視図。 物品移載装置の制御系の構成ブロック図。 ロボットが第１吸着部で物品を吸着する状態を示す斜視図。 ロボットが第２吸着部で物品を吸着する状態を示す斜視図。 ロボットが第３吸着部で物品を吸着する状態を示す斜視図。 ロボットが三つの物品をコンテナに移送したときの斜視図。 ロボットが再び第１吸着部で物品を吸着する状態を示す斜視図。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の具体例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

（１）物品移載装置１００の構成
図１は、本発明の一実施形態に係る物品移載装置１００の平面図である。図１において、物品移載装置１００は、搬送部１と、供給部２と、ロボット３と、排出部４と、制御部５を備えている。

また、図１の実線と矢印で示すラインは、コンテナＣが供給される経路を示し、破線とその矢印で示すラインは、物品Ｍが収納されたコンテナＣｍが排出される経路を示している。

また、物品移載装置１００で扱われる物品Ｍは、例えば、容器に詰められた弁当や惣菜等である。但し、それらには限定されるものではない。

図１に示すように、作業エリアＥは、ロボット３を含む一点鎖線で囲む領域であって、ロボット３が搬送部１上の物品Ｍを持ち上げ、それをコンテナＣに収納する領域である。

ここでの搬送部１、供給部２、排出部４は平面的な配置でもよい。また、供給部２と排出部４とを作業エリアＥの下段に配置して、空のコンテナＣは、下方から作業エリアＥに向けて供給するようにし、物品Ｍで満杯になったコンテナＣｍは、下方へ降ろしてから排出するように構成してもよい。

この作業エリアＥは、第１作業エリアＥ１と第２作業エリアＥ２に分けられ、制御部５は、ロボット３が一方の作業エリアＥ１（又はＥ２）でコンテナＣに物品Ｍを収納している間に、排出部４を制御して、他方の作業エリアＥ２（又はＥ１）から物品Ｍの収納されたコンテナＣｍを排出させる。続いて制御部５は、供給部２に指示して、その作業エリアＥ２（又はＥ１）に新たなコンテナＣを供給させる。

（２）詳細構成
図２は、搬送部１、供給部２、ロボット３及び排出部４の立体的な配置構成を表す物品移載装置１００の斜視図である。また、図３は、物品移載装置１００を正面側から視たときの当該物品移載装置１００の外観斜視図である。以下、図２及び図３を参照しながら各部の詳細を説明する。

（２－１）搬送部１
図２において、搬送部１は、ベルトコンベア１１で構成されており、第１作業エリアＥ１と第２作業エリアＥ２との間に配置され、物品Ｍを作業エリアＥに送り込む。

例えば、物品Ｍが弁当や惣菜等である場合、搬送部１の上流側には、弁当等の盛り付けラインが接続される。

また、図３及び図４において、物品移載装置１００の正面側、すなわち、搬送部１の上流側に、盛り付けラインから搬送されてくる物品Ｍを物品移載装置１００内に搬入する入口１０が設けられている。その入口１０に、ベルトコンベア１１が接続されている。

この入口１０から所定距離内側のベルトコンベア１１の両側には、物品Ｍを検出するセンサ群Ｓが設けられている。このセンサ群Ｓは、例えば、ベルトコンベア１１の両側に対向配置された投光器と受光器で構成されるもので、投光器から照射された光が物品Ｍによって遮断されると、受光器がそれを検出するようになっている。

ベルトコンベア１１の、向かって左側は第１作業エリアＥ１であり、右側は第２作業エリアＥ２である。

（２－２）供給部２
図２において、供給部２は作業エリアＥにコンテナＣを供給する。供給部２は、コンテナＣを第１作業エリアＥ１と第２作業エリアＥ２のどちらにも送り込めるようにするため、第１作業エリアＥ１にコンテナＣを供給する第１経路Ｒ１と、第２作業エリアＥ２にコンテナＣを供給する第２経路Ｒ２とを有している。

第１経路Ｒ１は、コンテナＣを第１作業エリアＥ１に下方から供給する経路であり、コンテナＣを第１作業エリアＥ１の下方に侵入させるコンベア２０と、そこから第１作業エリアＥ１までコンテナＣを上昇させるリフト２２で構成されている。

第２経路Ｒ２は、コンベア２０と、そこから搬送部１の下を通って第２作業エリアＥ２の下方まで伸びるコンベア２１と、コンベア２１の終端部から第２作業エリアＥ２までコンテナＣを上昇させるリフト２３とで構成されている。

供給部２が供給するコンテナＣは、物品Ｍが収納されていない空コンテナと、他の物品が一部収納されているが、未だ物品Ｍが収納できる余地のあるコンテナであり、これらのコンテナを総称して空コンテナと言う。

供給部２には、以上の構成に加えて、段積みされたコンテナＣから一箱ずつコンテナＣを取り出す段ばらし装置６が接続されている。

（２－３）ロボット３
図２において、ロボット３は、作業エリアＥに配置され、作業エリアＥに送り込まれた物品Ｍを、その作業エリアＥに供給されたコンテナＣに収納する。

ロボット３は、搬送部１から物品Ｍを持ち上げ、それをコンテナＣに移し替えるだけであるから、ロボット３はどこに配置されていても構わない。しかし、ロボット３を効率良く動作させるには、ロボットアームの可動範囲を最小限に抑えて、素早く次の行動に移れるようにする必要があるので、本実施形態では、各作業エリアＥ１，Ｅ２の中間位置にベルトコンベア１１を跨いだ状態で支持台３２（図３参照）を設置し、その上方にロボット３を配置している。

ロボット３は、物品Ｍを持ち上げながら、それを三次元的に移動させてコンテナＣの所定位置で物品を開放する。物品Ｍを吸着する吸着部３６は、物品Ｍの性状に応じて適宜なものが使用される。

（２－３－１）アーム３３，３４，３５の構成
図４は、図３の物品移載装置１００の主要部を背面側から視たときの当該物品移載装置１００の斜視図である。また、図５は、図４の物品移載装置１００を正面斜め左側から視たときの当該物品移載装置１００の斜視図である。さらに、図６は、図４の物品移載装置１００を正面斜め右側から視たときの当該物品移載装置１００の斜視図である。

図４、図５及び図６において、ロボット３は四軸構成の水平多関節ロボットであって、水平面内で回転する第１アーム３３と、第１アーム３３の回転端部において、同じく水平面内で回転する第２アーム３４と、第２アーム３４の回転端部において、上下に昇降する第３アーム３５と、第３アーム３５を鉛直軸回りに回転させる図示しないサーボモータと、第３アーム３５の下端部に取り付けられ、前記サーボモータによって水平面内で回動する吸着部３６とを備えている。

そして、第１アーム３３と第２アーム３４が一直線上に伸びれば、吸着部３６が第１作業エリアＥ１から第２作業エリアＥ２の隅々まで届くように設計されている。また、この吸着部３６を昇降させる第３アーム３５は、前記サーボモータによってベルトコンベア１１から物品Ｍを持ち上げ、それをコンテナＣ内で降ろし、物品Ｍの底がコンテナＣに着いたタイミングで上昇に転じるようにプログラムされている。

（２－３－２）吸着部３６の構造
図５に示すように、吸着部３６は、第１吸着部３６１、第２吸着部３６２及び第３吸着部３６３を有している。第１吸着部３６１、第２吸着部３６２及び第３吸着部３６３それぞれは、四つの吸着盤３７でもって物品Ｍを吸着しながら持ち上げる。吸着盤３７は、物品Ｍを吸引保持するベローズタイプの吸着パッドで構成されている。

したがって、吸着部３６は、三つの物品Ｍが横並びに吸引保持される。また一つの物品Ｍを吸引保持する四つの吸着盤３７は、一つの電磁バルブを介して真空チャンバに接続され、物品Ｍを持ち上げるときは、一組の四つの吸着盤３７が負圧に切り替えられ、物品Ｍを開放するときは、それらが大気に開放される。

なお、吸着部３６は、物品Ｍの搬送速度に合わせて動きながら吸着によって物品を把持するので、実際に物品Ｍを持ち上げる地点の少し手前から物品Ｍの吸着を開始する。これによって、吸着時に物品Ｍと搬送面との滑りが発生することを防止している。

また、図５に示すように、第１吸着部３６１と、第２吸着部３６２及び第３吸着部３６３との間には、吸着盤３７を下方としたときに第１吸着部３６１の吸着盤３７が第２吸着部３６２及び第３吸着部３６３の吸着盤３７よりも鉛直上方に位置するように、段差が設けられて配置されている。

コンベア１１の両脇にセンサ群Ｓを配置しているので、第２吸着部３６２で物品Ｍを吸着する際に、既に第１吸着部３６１に吸着された物品Ｍの底でセンサを叩く虞がある。これを回避するため、コンベア１１の搬送面と直交する軸方向（上下方向）に昇降する第３アーム３５によって軸方向にセンサを回避してから物品Ｍを吸着することもできるが、ストロークの大きい第３アーム３５が必要となり、それでは重量増、コスト増を招来する。

これに対して、第１吸着部３６１と、第２吸着部３６２および第３吸着部３６３とが段状に配置されることによって、搬送面と直交する軸方向の移動機構を新たに設けることなく、センサ群Ｓとの干渉を回避して物品Ｍを吸着することができる。

また、上記のような段差を設けることによって、第１吸着部３６１、第２吸着部３６２および第３吸着部３６３それぞれに吸着される物品Ｍを当該物品Ｍの厚み方向に一部重なるように吸着することもできる。

（２－４）排出部４
排出部４は、ロボット３によって物品Ｍが収納されたコンテナＣｍを作業エリアＥから排出する。排出部４を作業エリアＥ１，Ｅ２毎に設けることは占有面積が増えることになり不合理的であるので、本実施形態では、第１作業エリアＥ１から物品Ｍの収納されたコンテナＣｍを排出する排出部４が、第１作業エリアＥ１の隣接位置から第２作業エリアＥ２の隣接位置に至るまでの第２経路Ｒ２と共用されている。

図１に示すように、第１作業エリアＥ１で満杯になったコンテナＣｍは、コンベア２０と、コンベア２１を介して装置外へ排出されるが、これらのコンベア２０、２１は第２経路Ｒ２を構成しており、空コンテナＣの供給路であるこの第２経路Ｒ２が満杯になったコンテナＣｍの排出路となることで、さらに装置のコンパクト化を図っている。

排出部４には、以上の構成に加えて、物品Ｍが収納されたコンテナＣｍを一段ずつ積み上げる段積み装置７が接続されている。

（２－５）制御部５
図７は、物品移載装置１００の制御系の構成ブロック図である。図７において、制御部５は、物品移載装置１００を制御するもので、コンピュータで構成されている。制御部５には、ロボット３、ベルトコンベア１１、センサ群Ｓそれぞれが電気的に接続されている。

（２－５－１）制御の概要
制御部５が行う一連の制御は、大まかには以下の通りである。

１）空コンテナＣがコンベア２０上に送り込まれると、コンベア２０を動作させて、空コンテナＣを第１作業エリアＥ１の下方まで搬送させる。

２）次に、制御部５は、リフト２２を動作させて空コンテナＣを第１作業エリアＥ１まで上昇させる。

３）次に、制御部５は、段積みされた空コンテナから新たな空コンテナＣが送り込まれると、コンベア２０とコンベア２１を動作させて、送り込まれた空コンテナＣを第２作業エリアＥ２の下方まで搬送させる。

４）次に、制御部５は、リフト２３を動作させて空コンテナＣを第２作業エリアＥ２まで上昇させる。こうして、第１作業エリアＥ１又は第２作業エリアＥ２にコンテナＣが供給される。

５）次に、制御部５は、送られてくると搬送部１上の物品Ｍをロボット３を介して持ち上げ、それをコンテナＣに収納していく。

６）そして、制御部５は、コンテナＣが第１作業エリアＥ１において満杯になったとき、リフト２２を介してコンベア２０上に降ろし、そこからコンベア２１を介して搬送部１の下と第２作業エリアＥ２の下を通って装置外に排出する。

（２－５－２）ディスプレイ５１
ディスプレイ５１は、物品移載装置１００の側方に配置されている。ユーザーは、ディスプレイ５１を介して、商品仕様、生産計画に応じて物品Ｍの搬送速度、ロボット３の各アームのポジション、動作パターン、及び動作速度を予め設定することができる。

（３）動作
ベルトコンベア１１によって物品Ｍが作業エリアに到達し、センサ群Ｓがそれを検出すると、制御部５は、第１作業エリアＥ１にコンテナＣがセットされている情報と、動作開始指令をロボット３に出力する。

ロボット３は、動作を開始して、吸着部３６によって物品Ｍを吸引して持ち上げ、それを所定高さで保持したまま、次の動作指令を待つ。

ベルトコンベア１１によって後続の物品Ｍが搬送されてくると、センサ群Ｓの検出信号をトリガーとして、制御部５は、ロボット３に動作指令を出力する。

図３に示すように、センサ群Ｓは、少なくとも第１センサＳ１及び第２センサＳ２を含んでいる。第２センサＳ２は、第１センサＳ１よりも搬送方向の上流側に位置している。第１センサＳ１は、ロボット３が物品Ｍを所定の第１地点Ｐ１で吸着するためのトリガー信号を発信するため、第１地点Ｐ１から第１所定距離はなれた第１所定位置に配置されている。物品Ｍが第１センサＳ１に検知されると、ロボット３は第１地点Ｐ１で物品Ｍを吸着する。

第２センサＳ２は、ロボット３が物品Ｍを所定の第２地点Ｐ２で吸着するためのトリガー信号を発信するために、第２地点Ｐ２から第２所定距離はなれた第２所定位置に配置されている。第２地点Ｐ２は、第１地点Ｐ１よりも搬送方向の上流側に位置している。物品Ｍが第２センサＳ２に検知されると、ロボット３は第２地点Ｐ２で物品Ｍを吸着する。

以下、図８Ａ～図８Ｄを参照しながら、吸着の時期と地点について説明する。

（３－１）物品Ｍの吸着の位置と時期
図８Ａは、ロボット３が第１吸着部３６１で物品Ｍを吸着する状態を示す斜視図である。また、図８Ｂは、ロボット３が第２吸着部３６２で物品Ｍを吸着する状態を示す斜視図である。さらに、図８Ｃは、ロボット３が第３吸着部３６３で物品Ｍを吸着する状態を示す斜視図である。

また、図８Ｄは、ロボット３が三つの物品ＭをコンテナＣに移送したときの斜視図である。さらに、図８Ｅは、ロボット３が再び第１吸着部３６１で物品Ｍを吸着する状態を示す斜視図である。

先ず、図８Ａにおいて、第１センサＳ１が物品Ｍを検知し、それがトリガーとなって制御部５は直ちにロボット３の第１吸着部３６１を動作させ、第１地点Ｐ１で物品Ｍを吸着させる。この物品Ｍを、説明の便宜上、「ｎ」番目物品Ｍ（ｎ）と呼び、その後方から搬送されてくる物品Ｍを「ｎ＋１」番目物品Ｍ（ｎ＋１）と呼び、さらにその後方から搬送されてくる物品Ｍを「ｎ＋２」番目物品Ｍ（ｎ＋２）と呼ぶ。

次に、図８Ｂにおいて、第２センサＳ２が「ｎ＋１」番目物品Ｍ（ｎ＋１）を検知し、それがトリガーとなって制御部５は直ちにロボット３の第２吸着部３６２を動作させ、第２地点Ｐ２で「ｎ＋１」番目物品Ｍ（ｎ＋１）を吸着させる。

次に、図８Ｃにおいて、第２センサＳ２が「ｎ＋２」番目物品Ｍ（ｎ＋２）を検知し、それがトリガーとなって制御部５は直ちにロボット３の第３吸着部３６３を動作させ、第２地点Ｐ２で「ｎ＋２」番目物品Ｍ（ｎ＋２）を吸着させる。

ロボット３は、物品Ｍを吸着して持ち上げる回数をカウントしており、そのカウント値が３になると、図８Ｄに示すように、持ち上げた三つの物品Ｍを空コンテナＣの所定位置まで移送して下降する。その際、吸着盤３７は大気に開放される。

続いて、ロボット３は、カウント値をクリアして初期位置に戻り、第１地点Ｐ１において第１吸着部３６１で物品Ｍを吸着する。

このように、第１地点Ｐ１で吸着された「ｎ」番目物品（ｎ）を基準にしたとき、「ｎ＋１」番目物品Ｍ（ｎ＋１）と「ｎ＋２」番目物品Ｍ（ｎ＋２）とが第２地点Ｐ２で吸着されるようにしたので、以下の作用・効果が得られる。

（３－２）作用と効果
ロボット３の第１吸着部３６１が「ｎ」番目物品（ｎ）を吸着した後、第２吸着部３６２が後続の「ｎ＋１」番目物品Ｍ（ｎ＋１）を、第１地点Ｐ１の上流側となる第２地点Ｐ２で、位置的に早めに吸着し、第３吸着部３６３がさらに後続の「ｎ＋２」番目物品Ｍ（ｎ＋２）を［第２吸着部３６２が「ｎ＋１」番目物品Ｍ（ｎ＋１）を吸着した第２地点Ｐ２］で吸着し、移載して、再び第１吸着部３６１が物品Ｍを吸着した地点に戻るようにすれば、第２吸着部３６２及び第３吸着部３６３が物品Ｍを吸着する第２地点Ｐ２から第１吸着部３６１が物品Ｍを吸着する第１地点Ｐ１までの搬送時間をロボット３の動作に充てることができるので、その分、処理能力が向上する。

上記の作用・効果は、三つの物品Ｍを持ち上げる態様だけに限定されることはなく、三つの物品Ｍを持ち上げる態様、ずなわち、第１吸着部３６１および第２吸着部３６２で２つの物品Ｍを持ち上げる際にも同様の作用・効果を奏することができる。

すなわち、ロボット３の第１吸着部３６１が「ｎ」番目物品（ｎ）を吸着した後、第２吸着部３６２が後続の「ｎ＋１」番目物品Ｍ（ｎ＋１）を、第１地点Ｐ１の上流側となる第２地点Ｐ２で、位置的に早めに吸着し、移載して、再び第１吸着部３６１が物品Ｍを吸着した第１地点Ｐ１に戻るようにすれば、第２吸着部３６２が物品Ｍを吸着する第２地点Ｐ２から第１吸着部３６１が物品Ｍを吸着する第１地点Ｐ１までの搬送時間をロボット３の動作に充てることができるので、その分、処理能力が向上する。

（３－３）物品Ｍ充填後のコンテナＣの処理
こうして、物品Ｍがセンサ群Ｓで検出される度に、ロボット３は、それを持ち上げて待機し、物品Ｍが三つ揃うと、それらをコンテナＣに収納していく。そして、コンテナＣが物品Ｍで満杯になると、ロボット３は、第２作業エリアＥ２に空コンテナＣがセットされていることを確認してから、次に送られてくる物品Ｍを第２作業エリアＥ２のコンテナＣに収納していく。

また、第１作業エリアＥ１のコンテナＣが満杯になると、ロボット３は、それを制御部５に出力する。すると、図５に示すように、制御部５は、第１リフト２２を作動させて、第１作業エリアＥ１で満杯になったコンテナＣｍを第１支持台２５ａまで降ろし、続いて第１プッシャー２４ａを作動させて、第１支持台２５ａに降ろされたコンテナＣｍを第２支持台２５ｂ（図６参照）に向けて送り出す。

ロボット３は、次々と送られてくる物品Ｍを吸着盤３７で吸引しながら持ち上げ、持ち上げた物品Ｍが三つ揃うと、それらを第２作業エリアＥ２のコンテナＣに収納していく。

そして、第２作業エリアＥ２のコンテナＣｍが満杯になると、ロボット３は、それを制御部５に報知する。

制御部５は、それに基づいて第２リフト２３を作動させる。すると、図６に示すように、第２作業エリアＥ２に保持されていたコンテナＣｍは、第２支持台２５ｂ上に降ろされ、続いて、第２プッシャー２４ｂが作動して、そこから段積み装置７のコンベア２０へ向けて押し出される。

このようにして、第１作業エリアＥ１のコンテナＣが満杯になると、ロボット３は、引き続き反対側の第２作業エリアＥ２のコンテナＣに物品Ｍを収納していく。その間に、満杯になったコンテナＣｍは、第１作業エリアＥ１から降ろされ、それと入れ替わるように新たな空コンテナＣが第１作業エリアＥ１に供給される。

また、第１作業エリアＥ１から降ろされた満杯のコンテナＣｍは、搬送部１の下を通り、さらに第２作業エリアＥ２の下を通って排出コンベア４０（図２参照）によって排出されていく。このとき、第２作業エリアＥ２のコンテナＣは、リフト２３によって持ち上げられているから、満杯のコンテナＣｍは、第２作業エリアＥ２の下方を通り抜けることができる。

また第２作業エリアＥ２のコンテナＣが満杯になると、満杯になったコンテナＣｍは、そこから降ろされて排出され、それと入れ替わるように、空コンテナＣが第１作業エリアＥ１の下を通り、さらに搬送部１の下を通って第２作業エリアＥ２に供給される。

このときも第１作業エリアＥ１のコンテナＣは、リフト２２によって持ち上げられているから、後続の空コンテナＣは、その下を通り抜けることができる。その間に、ロボット３は、第１作業エリアＥ１の空コンテナＣに物品Ｍを収納していく。

このようにして、ロボット３が、一方の作業エリアＥ１（又はＥ２）で詰め込み作業をしている間に、他方の作業エリアＥ２（又はＥ１）では、物品Ｍが収納されたコンテナＣｍの排出と、空コンテナＣの供給とが行われる。したがって、搬送部１から物品Ｍが次々と送られてきても、ロボット３は、余裕をもってそれを処理することができる。

（４）特徴
（４－１）
物品移載装置１００では、例えば、第１吸着部３６１が物品Ｍを吸着した後、第２吸着部３６２が後続の物品Ｍを早めに吸着し、移載して、再び第１吸着部３６１が物品Ｍを吸着した地点に戻るようにすれば、第２吸着部３６２が吸着する地点から第１吸着部３６１が吸着する地点までの搬送時間をロボット３の動作に充てることができ、その分、処理能力が向上する。

（４－２）
物品移載装置１００では、第１吸着部３６１が物品Ｍを吸着した後、第２吸着部３６２が後続の物品Ｍを早めに吸着し、第３吸着部３６３がさらに後続の物品Ｍを［第２吸着部３６２が物品Ｍを吸着した地点］で吸着し、移載して、再び第１吸着部３６１が物品Ｍを吸着した地点に戻るようにすれば、第２吸着部３６２が吸着する地点から第１吸着部３６１が吸着する地点までの搬送時間をロボット３の動作に充てることができるので、その分、処理能力が向上する。

（４－３）
物品移載装置１００では、搬送部１のベルトコンベア１１上の物品Ｍはロボット３が物品Ｍを移載している間も搬送されてくる。かかる場合、第１吸着部３６１が物品搬送方向の第１地点で物品Ｍを吸着し、第２吸着部３６２がその上流側の第２地点で物品を吸着することによって、「第１吸着部３６１と第２吸着部３６２とが物品Ｍを吸着してから移載して再び第１地点に戻ってくる間に次の物品が第１地点近くに移動してくる」という流れが出来上がるので、搬送を止めることなく、さらには搬送速度を落とすことなく、連続した物品移載が可能となる。

（４－４）
物品移載装置１００では、吸着部３６は物品Ｍの搬送速度に合わせて動きながら吸着するので、吸着時に物品Ｍとベルトコンベア１１の搬送面との滑りが発生せず、常に定位置で物品Ｍを吸着することができる。

また、吸着による物品Ｍの吸着は、多様な物品形状に対応することができるので、物品に応じて吸着部３６を交換する必要がなく、或いは交換する頻度を少なくすることができるので、使い勝手がよい。

（４－５）
物品移載装置１００では、第１作業エリアＥ１と第２作業エリアＥ２を、搬送部１を挟んで面対称に配置することができるから、ロボット３が搬送部１から物品Ｍを持ち上げ、それをコンテナＣの所定位置に収納する動作も面対称に構成することができる。

したがって、ロボット３は、反転するだけで、どちらの作業エリアＥ１，Ｅ２でも最小限の動きで物品Ｍの詰め込み作業を行うことができるから、ロボット３に素早い動きをさせることができる。

（４－６）
物品移載装置１００では、ロボット３の作業エリアＥ１，Ｅ２と、そこにコンテナＣを供給したり、そこからコンテナＣｍを排出したりする経路を立体的な配置とすることにより、ロボット３が第１作業エリアＥ１で作業をしている間に、第１作業エリアＥ１の下を通って、新たな空コンテナＣを第２作業エリアＥ２に供給することができ、また、ロボット３が第２作業エリアＥ２で作業している間に、その第２作業エリアＥ２の下を通って、第１作業エリアＥ１で満杯になったコンテナＣｍを装置外へ排出することができるから、物品移載装置１００の占有面積を小さくして、手狭な既設ラインへの導入が可能になる。

また、空のコンテナＣへ物品Ｍを収納する作業と、物品Ｍが収納されたコンテナＣｍと空コンテナＣとの入れ替え作業を、二つの作業エリアＥ１，Ｅ２で交互に切り替えて処理することができる。しかも、それらを同時並行的に行うことができるから、例え物品Ｍが大量に搬送されてきても、それを素早く処理することができる。また、物品Ｍの収納されたコンテナＣｍは、先行技術のように、ライン上に留めずに直ちに排出して配送に回すことができるから、上流側の作業の遅れを下流側で拡大させないメリットがある。

（４－７）
物品移載装置１００では、第１吸着部３６１および第２吸着部３６２それぞれとの最短距離が異なるように段状に配置されることによって、ベルトコンベア１１の搬送面と直交する軸方向の移動機構を新たに設けることなく、センサ群Ｓとの干渉を回避して物品Ｍを吸着することができる。

（４－８）
上記の効果は、実使用時の待機姿勢において、最初に物品Ｍを吸着する方の第１吸着部３６１と搬送基準平面との最短距離を第２吸着部３６２と基準平面との最短距離よりも長くしておくことによって発揮される。

（４－９）
物品移載装置１００では、第１吸着部３６１および第２吸着部３６２それぞれに吸着される物品Ｍを当該物品の厚み方向に一部重なるように吸着することができるので、載置面に対する投影面の幅を小さくすることができる。それゆえ、幅広の物品ＭであってもコンテナＣへの載置の際に、コンテナＣの縁に物品が当たることがない。

（４－１０）
物品移載装置１００では、第１吸着部３６１と、第２吸着部３６２及び第３吸着部３６３とに対応する物品を検知するセンサを設け、吸着動作に入るタイミングを計ることによって物品ごとに吸着位置がずれることを防止する。なお、別の方法として、一つのセンサで物品が共通地点を通過したことを検知し、共通地点を通過してからの時間に基いて吸着動作に入るタイミングを計ることも可能である。

（４－１１）
物品移載装置１００では、商品仕様、生産計画に応じて物品の搬送速度、第３アーム３５のポジション、動作パターン、及び動作速度を予め設定することができるので、使い勝手がよい。

５ 制御部
５１ ディスプレイ（アイテム予約部）
３２ 支持台（支持部）
３３ 第１アーム（ロボットアーム、可動部）
３４ 第２アーム（ロボットアーム、可動部）
３５ 第３アーム（ロボットアーム、可動部）
３６ 吸着部（把持部）
３６１ 第１吸着部（第１把持部）
３６２ 第２吸着部（第２把持部）
３６３ 第３吸着部（第３把持部）
３７ 吸着盤（吸着機構）
Ｃ コンテナ
Ｍ 物品
Ｓ センサ（搬入検知センサ）
Ｓ１ 第１センサ（搬入検知センサ）
Ｓ２ 第２センサ（搬入検知センサ）

特許第３６０２８１７号公報 特開２０１６－７８９９７号公報

Claims (11)

1. ロボットアームと、
   前記ロボットアームに装着された第１把持部および第２把持部と、
   前記ロボットアームの動作を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、搬送されてくる複数の物品を移載位置に移すとき、先に前記第１把持部で物品を把持させ、次に前記物品の後から搬送されてくる物品を前記第２把持部で把持させ、その後、前記移載位置の上方に前記物品を移動させ、
   前記第１把持部は、物品の搬送方向の第１地点において物品を把持し、
   前記第２把持部は、前記第１地点よりも前記搬送方向の上流側となる第２地点において物品を把持し、
   前記第１把持部と前記第２把持部とは、物品の搬送面を含む基準平面と前記第１把持部および前記第２把持部それぞれとの最短距離が異なるように配置されている、
   物品移載装置。
2. 前記ロボットアームに装着された第３把持部をさらに備え、
   前記制御部は、前記第２把持部が把持した前記物品の後から搬送されてくる物品を前記第３把持部で把持してから、前記移載位置の上方に前記物品を移動させる、
   請求項１に記載の物品移載装置。
3. 前記各把持部には吸着機構が設けられており、
   前記各把持部は、物品の搬送速度に合わせて動きながら吸着によって前記物品を把持する、
   請求項１または請求項２に記載の物品移載装置。
4. 前記ロボットアームは、
   前記第１把持部および前記第２把持部を移動させる可動部と、
   物品の搬送方向の延長線上に位置して前記可動部を支持する支持部と、
   を有し、
   前記移載位置は、前記ロボットアームの前記支持部を挟んで前記支持部の両側に設定されている、
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の物品移載装置。
5. 前記移載位置にはコンテナが配置され、
   前記コンテナのうち前記搬送方向の下流側に位置する端部が前記ロボットアームの前記支持部に隣接する、
   請求項４に記載の物品移載装置。
6. 前記基準平面と前記第１把持部および前記第２把持部それぞれとの最短距離が異なるように段差が設けられている、
   請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の物品移載装置。
7. 前記基準平面と前記第１把持部との最短距離は、前記基準平面と前記第２把持部との最短距離よりも長い、
   請求項６に記載の物品移載装置。
8. 物品の厚みが前記段差の高さよりも低い場合において、
   前記第１把持部および前記第２把持部それぞれに把持される物品を互いに厚み方向に一部重なるように把持する、
   請求項６に記載の物品移載装置。
9. 搬送されてくる物品が所定位置を通過したことを検知する搬入検知センサをさらに備え、
   前記制御部は、前記搬入検知センサの検知信号に基づき、前記第１把持部および前記第２把持部それぞれが物品を把持するタイミングを計る、
   請求項６に記載の物品移載装置。
10. 物品が前記第１把持部に把持される位置から第１所定距離はなれた位置に到達したことを検知する第１検知センサと、
    物品が前記第２把持部に把持される位置から第２所定距離はなれた位置に到達したことを検知する第２検知センサと、
    をさらに備える、
    請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の物品移載装置。
11. 前記制御部は、搬送される物品の種類ごとに、物品の搬送速度、及び前記ロボットアームのパラメータを予め設定するアイテム予約部を有する、
    請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の物品移載装置。

Images