JP7145673B2 - 荷役装置 - Google Patents

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本発明の実施形態は、荷役装置に関する。
物流現場では、物品の荷役を行う種々の荷役装置が用いられている。物流現場において、物流荷物の増大する時代にあって人手不足等が深刻である。このため、荷役装置には、サイズや重さの異なる種々の物品に対して、高い処理速度で効率よく荷降し又は荷積みを行うことが求められている。
米国特許第6,923,612号
本発明は、上記の課題を解決するために、効率よく荷役を行うことができる荷役装置を提供することを目的とする。
実施形態によれば、荷役装置は、荷役対象の物品を第1の方向に搬送する第1コンベア部と、前記第1コンベア部を搬送されている前記物品に関する物品情報を検出する第1検出部と、前記第1コンベア部を搬送された前記物品を受け取り、前記物品を前記第1の方向と交差する第2の方向に搬送する第2コンベア部と、前記第2コンベア部の前記物品を把持して前記第2の方向に交差する第3の方向に移動させ、前記物品を集積部に配置する把持部と、前記集積部の物品の配置状況を表す積載情報を検出する第2検出部と、前記物品情報と前記積載情報とに基づいて、前記把持部の動作を制御する制御部と、を具備する。
図1は、荷役システムの一例を概略的に示す図である。 図2Aは、荷役システムにおいて荷役装置を荷積み装置として用いる一例を概略的に示す図である。 図2Bは、荷役システムにおいて荷役装置を荷降し装置として用いる一例を概略的に示す図である。 図3は、荷役装置の構成の一例を示すブロック図である。 図4は、第1の実施形態に係る荷役装置の個別物品処理部周辺の構成の一例を概略的に示す図である。 図5は、物品の縦横変換及び転がしを例示する図である。 図6は、荷役装置の本体コア部周辺の構成の一例を概略的に示す図である。 図7は、本体コア部の第2コンベア部及び把持部周辺の構成の一例を示す斜視図である。 図8Aは、把持部による物品の把持動作の一例を示す図である。 図8Bは、把持部による物品の把持動作の一例を示す図である。 図9Aは、把持部による荷積み動作の一例を示す図である。 図9Bは、把持部による荷積み動作の一例を示す図である。 図10Aは、把持部による物品の把持動作の一例を示す図である。 図10Bは、把持部による物品の把持動作の一例を示す図である。 図11Aは、集積物品処理部への集積部の設置動作の一例を示す図である。 図11Bは、集積物品処理部への集積部の設置動作の一例を示す図である。 図11Cは、集積物品処理部への集積部の設置動作の一例を示す図である。 図12は、荷役装置による荷積みの一例を示すフローチャートである。 図13は、集積部設置の一例を示すフローチャートである。 図14は、個別物品処理部から本体コア部への物品搬送の一例を示すフローチャートである。 図15は、本体コア部から集積物品処理部への荷積みの一例を示すフローチャートである。 図16は、第2の実施形態に係る荷役装置の個別物品処理部周辺の構成の一例を概略的に示す図である。 図17は、第3の実施形態に係る荷役装置の個別物品処理部周辺の構成の一例を概略的に示す図である。 図18は、集積物品処理部周辺の構成の一例を示す斜視図である。 図19は、集積物品処理部周辺の構成の一例を示す斜視図である。 図20は、集積物品処理部周辺の構成の一例を示す斜視図である。
本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。以下の説明では、荷積みを行う荷積み装置および荷降しを行う荷降し装置としても実施できる荷降し装置を含む荷役システムについて説明する。
図1は、第1の実施形態に係る荷役システム1の一例を概略的に示す図である。図1に示されるように、X方向とY方向(水平方向)、及びZ方向(上下方向又は鉛直方向)を定義する。
荷役システム1は、物流現場などで用いられる、荷役を行うシステムである。ここで、荷役とは、荷積み対象の1以上の荷物である物品を荷積みすることと、荷降し対象の1以上の荷物である物品を含む物品群の物品を荷降しすることとを指す。物品群は、例えば、複数の物品が鉛直方向(Z方向)に積み重ねられた段が水平方向(X方向、Y方向、又はその両方)に複数並べられたものを指す。
荷役システム1は、荷役装置10を有している。荷役装置10は、個別物品処理部20と、本体コア部40と、集積物品処理部60と、制御装置80(図1には示されない、図3参照)とを有している。なお、図1では、個別物品処理部20、本体コア部40及び集積物品処理部60の一部を省略している。例えば、本体コア部40全体を覆う庇状フレームや集積物品処理部60の周囲を囲う安全柵は図1には示されていない。
荷役装置10は、荷積みと荷降しとの両方が可能な装置である。例えば図2Aに示されるように、荷役装置10は、1以上の物品101を、個別物品処理部20の第1コンベア部30、本体コア部40の第2コンベア部42及び把持部46、及び集積物品処理部60を介して集積部110に荷積みする荷積み装置である。また、例えば図2Bに示されるように、荷役装置10は、集積部110に載置された物品群102を、集積物品処理部60、本体コア部40の把持部46及び第2コンベア部42、及び個別物品処理部20の第1コンベア部30を介して荷降しする荷降し装置である。荷積み又は荷降しされる物品101のサイズ、重さ、向き等は種々であってよい。
集積部110は、例えば集積台である。集積部110は、可動式であって、物品群102を収容するロールボックスパレット(RBP)111、平パレット112、天秤台車等であってよい。RBP111は、キャスタ付きのカゴ状パレットであり、カゴ車とも称される。RBP111は、図1に示されるような中間棚113を有してよい。集積部110は、作業者200によって集積物品処理部60に設置される。
荷役装置10は、図1に示されるように、荷積み装置として、コンベア100から搬送されてくる物品101を個別物品処理部20に1つずつ取り込んで、本体コア部40及び集積物品処理部60を介して集積部110に荷積みする。物品101は、コンベア100及び個別物品処理部20を矢印A1で示されるX方向に搬送され、さらに、例えば矢印A2で示されるZ方向に持ち上げられる。その後、物品101は、個別物品処理部20及び本体コア部40を矢印A4で示されるY方向に搬送され、さらに、本体コア部40を矢印A5で示されるX方向に移動されて集積物品処理部60の集積部110に荷積みされる。
以下では、特記しない限り、荷役装置10を荷積み装置として用いる場合を例示して荷役システム1について説明する。
コンベア100は、荷役装置10に含まれないコンベアであって、荷積み対象の物品101をX方向に搬送するものである。コンベア100は、一般的なベルトコンベア、ローラーコンベア等であってよく、使用環境や運用条件に応じて独自のものである。ここで、使用環境とは、コンベア100に対する集積部110の配置、集積部110へのアクセス方向、集積部110の種別(RBP111、平パレット112、天秤台車等)などを指す。運用条件とは、取り扱う物品の種類、物品101のパッケージ(例えば段ボール)の種類、集積部110へのアクセス対象(人力、フォークリフト、専用搬送レーン等)などを指す。荷役装置10は、使用環境をほとんど変えずに、コンベア100の端部に設置される。荷役装置10は、大きさや重さが異なる不定形の物品101がコンベア100上をランダムに流れてきても、後述するような処理により集積部110に物品101を荷積みする。
図3は、荷役装置10の構成の一例を示すブロック図である。制御装置80は、通信インタフェース81と、プロセッサ82と、メモリ83と、ストレージ84とを有している。これらは、バス85を介して通信可能である。
通信インタフェース81は、外部機器との通信に用いるインタフェースである。通信インタフェース81は、個別物品処理部20、本体コア部40及び集積物品処理部60の各機器と通信するための通信規格などに対応した端子及び回路を備える。通信インタフェース81は、プロセッサ82の制御に基づいて、ネットワーク90を介して、個別物品処理部20、本体コア部40及び集積物品処理部60の各機器と通信する。
プロセッサ82は、例えば、CPU(Central Processing Unit)により構成される。メモリ83は、読み出し専用のデータメモリであるROM(Read Only Memory)又はデータを一時的に記憶するRAM(Random Access Memory)を含む。ストレージ84は、HDD(Hard Disk Drive)又はSSD(Solid State Drive)などの大容量ストレージであってよい。メモリ83又はストレージ84は、荷役装置10の各機器の制御プログラムや各種データを記憶している。プロセッサ82は、メモリ83又はストレージ84に記憶されているプログラム等に基づいて種々の処理を行う。つまり、プロセッサ82は、ソフトウェア機能部として各種プログラムを実行する。プロセッサ82に代わって、ハードウェア機能部としてのASIC(Application Specific Integrated Circuit)又はFPGA(Field Programmable Gate Array)などの制御回路が用いられてもよい。
本実施形態では、1つの制御装置80が荷役装置10の各機器の制御を実行するとして説明するが、制御装置80の数はこれに限定されない。互いに通信可能な複数の制御装置がそれぞれの機器の制御を実行してもよい。
制御装置80は、操作端末を有してよい。図3に示す集積物品処理部60の操作入力部64は、制御装置80への入力を受け付ける操作端末の一例である。操作端末は、例えば、画面表示と制御装置80への指示入力とに用いられるタッチパネル、あるいは、ディスプレイなどの表示装置とキーボードなどの入力装置とであってよい。
図3乃至図5を参照して、個別物品処理部20について説明する。以下の説明では、荷役装置10を荷積み装置として用いる場合の荷役システム1における物品101の流れの方向(図2A参照)に対して、「下流」との用語を用いる。
個別物品処理部20は、コンベア100の下流に、コンベア100に隣接して配置されている。個別物品処理部20は、例えばX方向に流れてくる物品101をコンベア100から取り込む。個別物品処理部20は、物品101を受け入れるところであって、前段処理部にあたる。
個別物品処理部20は、堰き止め板21と、受入/送出コンベア22と、重量測定器23と、第1センサ24と、姿勢変更コンベア25と、昇降/位相変更コンベア26と、昇降/位相変更コンベア移動機構27とを有している。これらは、例えば、筐体28に収容されている。これらの各々は、制御装置80により動作を制御される。ここで、制御装置80は、図4に示されるように、認識部86と、機構制御部88とを含む。受入/送出コンベア22と姿勢変更コンベア25と昇降/位相変更コンベア26とは、図2A及び図2Bに示される第1コンベア部30に相当する搬送機構である。
堰き止め板21は、コンベア100の端部に隣接して配置されている。堰き止め板21は、不図示の駆動機構を含む。堰き止め板21は、当該駆動機構が機構制御部88で制御されることにより、Z方向に移動可能である。つまり、堰き止め板21は可動式である。堰き止め板21は、上下移動することによりコンベア100から個別物品処理部20への物品101の取り込みを規制する。
堰き止め板21がコンベア100のコンベア面103からZ方向に突出した場合、コンベア100から個別物品処理部20に物品101が取り込まれない。堰き止め板21がコンベア面103の高さ以下に引っ込められた場合、コンベア100から個別物品処理部20に物品101が取り込まれる。機構制御部88が堰き止め板21を所望のタイミングで上下移動させることにより、コンベア100から個別物品処理部20に物品101が1つずつ取り込まれる。なお、堰き止め板21を所望のタイミングで動作させるために、個別物品処理部20への1つの物品101の取り込みが完了したことを検知する不図示のセンサが設けられてよい。機構制御部88は、当該センサの検出した情報に基づいて堰き止め板21を上下移動させてよい。
受入/送出コンベア22は、荷役装置10を荷積み装置として用いる場合にはコンベア100からの物品101を受け入れる受入コンベアであり、荷役装置10を荷降し装置として用いる場合にはコンベア100へ物品101を送り出す送出コンベアである。以下、荷積みに関して説明するため、受入/送出コンベア22を受入コンベア22と称する。
受入コンベア22は、堰き止め板21の下流に配置されている。受入コンベア22は、コンベア100から搬送されてきた物品101が個別物品処理部20において最初に到達するコンベアである。受入コンベア22は、機構制御部88により搬送動作を制御される。受入コンベア22は、コンベア100から物品101を取り込んで、下流の姿勢変更コンベア25に受け渡す。
受入コンベア22には、重量測定器23が設けられている。重量測定器23は、機構制御部88により制御される。重量測定器23は、受入コンベア22上の物品101の重さを測定する。測定された重さの情報は、認識部86で取得される。
受入コンベア22の上方には、第1センサ24が配置されている。第1センサ24は、例えばカメラである。第1センサ24は、受入コンベア22上の物品101を検出する。なお、第1センサ24は、受入コンベア22の上方に配置されたカメラ(エリアセンサ)に限定されない。例えば、Z方向にライン状に並べられた撮像素子を有し、受入コンベア22に流れてくる物品101を撮像するラインセンサを設けてもよい。第1センサ24による物品101の検出情報は、認識部86で取得される。認識部86では、当該検出情報に基づいて物品101のサイズが算出される。
例えば、受入コンベア22は、重量測定器23と第1センサ24と一体に構成され、コンベア上の物品の検出と重さの測定とが可能な採寸計量コンベアであってよい。
姿勢変更コンベア25は、受入コンベア22の下流に配置されている。姿勢変更コンベア25は、図5に示されるように、物品101の縦横変換、例えばX方向及びY方向における物品101の向きを90°変更する機能を備える。つまり、姿勢変更コンベア25は、物品101の姿勢を変更させる機構を備えたコンベアである。姿勢変更コンベア25では、不図示の縦横変換機構、例えばターンテーブルにより、物品101の姿勢を変更させる。
あるいは、姿勢変更コンベア25は、図5に示されるように、物品101の転がしや天地変換、例えば姿勢変更コンベア25のコンベア面29と接触している物品101の面を変更させる機能を備えてよい。姿勢変更コンベア25では、不図示の転がし機構、例えばコンベア面29を傾斜させる機構により、物品101の姿勢を変更させる。例えば、倒れた物品を起こし直すことが可能である。
このように、姿勢変更コンベア25は、物品101の縦横変換や天地変換等、個別物品処理部20の物品101の姿勢を変更させる姿勢変更部を備えるコンベアである。
例えば、認識部86で算出されたサイズ情報に基づいて、機構制御部88が姿勢変更コンベア25の動作を制御する。認識部86は、第1センサ24からの検出情報に基づいてサイズ情報を算出してよい。また、姿勢変更コンベア25は、機構制御部88により搬送動作を制御される。姿勢変更コンベア25は、受入コンベア22から流れてきた物品101を下流の昇降/位相変更コンベア26に受け渡す。
なお、図1に示される荷役装置10では、簡略化のために受入コンベア22と姿勢変更コンベア25とを1つにまとめて図示している。実際においても、姿勢変更コンベア25を省略して、受入コンベア22が物品101を下流の昇降/位相変更コンベア26に受け渡してもよい。
昇降/位相変更コンベア26は、姿勢変更コンベア25の下流に配置されている。昇降/位相変更コンベア26には、昇降/位相変更コンベア移動機構27が設けられている。以下、昇降/位相変更コンベア移動機構27を単にコンベア移動機構27と称する。
昇降/位相変更コンベア26は、コンベア移動機構27の動作が機構制御部88で制御されることにより、位相を例えば90°変更可能である。すなわち、昇降/位相変更コンベア26は、搬送方向をX方向とY方向とに切り替えることが可能な方向転換コンベアである。昇降/位相変更コンベア26は、姿勢変更コンベア25から流れてきた物品101を受け取り、搬送方向を変更して、本体コア部40の第2コンベア部42に物品101を受け渡す。なお、コンベア移動機構27により変更される昇降/位相変更コンベア26の位相は、90°に限定されない。昇降/位相変更コンベア26は、その搬送方向を第2コンベア部42が物品101を受け取り可能なように転換するものであればよい。また、昇降/位相変更コンベア26は、コンベア移動機構27の動作が機構制御部88で制御されることにより、図4に矢印A2、A3で示される上方向又は下方向に移動可能、すなわち昇降可能な昇降コンベアである。昇降/位相変更コンベア26は、機構制御部88により搬送動作を制御される。
このように、昇降/位相変更コンベア26は、荷積み装置において本体コア部40の第2コンベア部42に物品101を受け渡す受渡しコンベアである。受渡しコンベアとしての昇降/位相変更コンベア26は、第2コンベア部42の高さに合わせるために昇降/位相変更コンベア26を昇降させる受渡しコンベア昇降機構としてのコンベア移動機構27を備える。
個別物品処理部20の受入コンベア22、姿勢変更コンベア25及び昇降/位相変更コンベア26は、例えばコンベア100に対して一直線状に配置されている。なお、昇降/位相変更コンベア26は、上述した通り、位相を変更することにより、コンベア100、受入コンベア22及び姿勢変更コンベア25に対して搬送方向を異ならせる、例えば搬送方向をX方向に略直交するY方向とすることが可能である。
荷役装置10が荷降し装置として用いられる場合には、個別物品処理部20は、集積部110から荷降しされた物品101の後段処理部となる。後段処理部として機能する場合、個別物品処理部20は、制御装置80による制御により、個別物品処理部20から物品101を送り出すコンベア100に対して、物品101の向き、姿勢、上下面等を揃えることができる。例えば物品101に表示されたラベルやコードに基づいて物品101の向きを変えたり、倒れやすい縦横比の物品101を横倒しにさせたりする。また、例えば堰き止め板21の動作を所望のタイミングで制御することにより、物品同士の間隔を自在に空けて送り出すことも可能である。
図3及び図6を参照して、本体コア部40について説明する。
本体コア部40は、個別物品処理部20の下流に、個別物品処理部20に隣接して配置されている。本体コア部40は、個別物品処理部20から搬送されてきた物品101を、集積物品処理部60に設置された集積部110に荷積みする。本体コア部40は、図3に示されるように、第2センサ41と、第2コンベア部42の第2コンベア42Aと、第2コンベア昇降機構43と、レーザーレンジファインダ(LRF)44と、アーム45と、把持部46と、整位板駆動ベルト47とを有している。これらは、第2センサ41を除いて、例えば図1に示される本体フレーム48内に取り付けられている。また、これらの各々は、制御装置80により動作を制御される。ここで、制御装置80は、図6に示されるように、認識部86と、計画処理部87と、機構制御部88とを含む。
第2センサ41は、図6に示されるように、例えばRBP111である集積部110の上方に配置されている。なお、本実施形態では第2センサ41は本体コア部40の一部であるとしているが、配置の関係上、集積物品処理部60の一部としてもよい。第2センサ41は、例えばカメラである。第2センサ41は、集積物品処理部60内に配置された集積部110内の物品群102を検出する。第2センサ41による物品群102の検出情報は、認識部86で取得される。認識部86では、当該検出情報に基づいて、集積部110内の物品の配置、物品を積める空間のサイズ等、集積部110の物品の配置状況を表す情報が積載情報として認識される。
第2コンベア42Aは、本体コア部40の搬送機構であって、個別物品処理部20の昇降/位相変更コンベア26から送られた物品101が到達するコンベアである。第2コンベア42Aには、第2コンベア昇降機構43が設けられている。第2コンベア42Aは、第2コンベア部42の第2コンベア42Aの高さを集積部110に物品101を配置する際の高さに合わせるために第2コンベア部42の第2コンベア42Aを昇降させる第2コンベア昇降機構43を備える。第2コンベア42Aは、第2コンベア昇降機構43の動作が機構制御部88で制御されることにより、図6に矢印A6、A7で示される上方向又は下方向に移動可能である。第2コンベア42Aは、機構制御部88により搬送動作を制御される。第2コンベア42Aは、昇降/位相変更コンベア26から流れてきた物品101を受け取る。
図1に示されるように、本体コア部40の第2コンベア42Aにおける物品101の搬送方向A4は例えばY方向である。一方、コンベア100及び個別物品処理部20の搬送方向A1は例えばX方向である。つまり、第2コンベア42Aは、第2コンベア42Aの搬送方向がコンベア100及び個別物品処理部20の搬送方向に略直交するように、コンベア100、受入コンベア22及び姿勢変更コンベア25に対して略直交するように配置されてよい。
LRF44は、第2コンベア42Aの昇降移動と一緒に昇降移動するように設けられている。LRF44は、例えば第2コンベア42Aに取り付けられていてよい。LRF44は、第2コンベア42Aが第2コンベア昇降機構43により昇降された場合、第2コンベア42Aと一緒に昇降する。LRF44は、例えば半導体レーザーからレーザー光を発振して照射し、集積部110内の物品群102までの距離を測定する。測定された距離の情報は、認識部86で取得される。認識部86では、当該距離情報に基づいて集積部110内の物品の配置、物品を積める空間のサイズ等が積載情報として認識される。なお、LRF44から取得される情報は、例えば、第2センサ41から取得される情報を補助するものである。
アーム45は、本体フレーム48に取り付けられている。アーム45は、図1に示されるように、X方向に延びた可動式の部材である。アーム45は、3次元移動機構を備え、X方向とY方向とZ方向とにそれぞれ独立して移動可能である。アーム45は、機構制御部88により動作を制御される。例えば、第2センサ41及びLRF44から認識部86が取得した積載情報から計画処理部87が決定した配置情報に基づいて、アーム45が機構制御部88により動作を制御される。
アーム45は、産業用に普及している垂直多関節ロボットとは異なり、直交型のアーム機構である。アーム45は、例えば、第2コンベア42Aの搬送方向であるY方向に直交するX方向に延びた非多関節部材である。アーム45は、例えば集積部110に対して水平方向からアクセスし、図1に示されるような中間棚113を有するRBP111の中間棚下への荷積みが可能である。
把持部46は、アーム45の先端に設けられている。把持部46は、アーム45のX方向、Y方向及びZ方向の移動に伴って一緒に移動する。把持部46は、第2コンベア部42の第2コンベア42A上の物品101を把持する。把持部46は、例えば物品101を真空吸着する吸着部46A(図7参照)、あるいは挟持により把持するグリッパを含んでよい。なお、ここでの「把持」は、例えば物品101の側面、底面、上面の少なくとも1つを支持して物品101を移動可能に保持することを指す。把持部46は、機構制御部88により把持動作を制御される。また、把持部46は、後述するように、第2コンベア42Aの物品101を掬い上げる櫛歯部材、例えば物品101を第2コンベア42Aと接している底面から掬い上げて把持する櫛歯フォーク55を備える。
把持部46が集積部110にアクセスする基本方向はX方向である。当該基本方向は、把持部46での把持対象である物品101が置かれた第2コンベア42Aの搬送方向(Y方向)と略直交する。
アーム45及び把持部46の動作速度は、重量測定器23で測定した物品101の重さに基づいて決定されてよい。計画処理部87は、把持部46で把持する物品101の重さに応じてアーム45及び把持部46の動作速度を決定する。例えば、比較的重い物品101を把持する場合には、アーム45及び把持部46は比較的遅い速度で動作される。また、比較的軽い物品101を把持する場合には、アーム45及び把持部46は比較的速い速度で動作される。
図7を参照して、本体コア部40の第2コンベア部42周辺の構成の一例について説明する。本体コア部40では、コンベアフレーム49に、第2コンベア42Aと、整位板駆動ベルト47と、整位板50と、フラップ板51とが取り付けられている。第2コンベア42Aは、個別物品処理部20の昇降/位相変更コンベア26から搬送された物品101を受け取り例えばY方向に搬送するコンベアである。第2コンベア42Aは、例えばローラーコンベアであって、各々がX方向に延びY方向に所定間隔で並べられた複数のローラ52を有している。各ローラ52は、その両端をフレーム端部53に回転可能に取り付けられている。
整位板駆動ベルト47は、例えば第2コンベア42Aの長さに応じた長さを有する無端ベルトである。整位板駆動ベルト47は、コンベアフレーム49の長手方向であるY方向に沿って、コンベアフレーム49のY方向の両フレーム端部53にそれぞれ取り付けられている。整位板駆動ベルト47は、モータ等の駆動機構を備え、当該駆動機構の動作が機構制御部88により制御される。整位板駆動ベルト47は、機構制御部88の制御により駆動して回転する。
整位板50は、Z方向に直立している平板である。整位板50は、第2コンベア42Aに配置されている。整位板50の長手軸はX方向に延びている。また、整位板50は、Y方向に所定の厚みを有し、Z方向に所定の高さを有している。整位板50の両端は、それぞれ、整位板駆動ベルト47に取り付けられている。整位板50は、整位板駆動ベルト47が駆動されることにより、図7に矢印A8、A9に示される方向に移動可能である。整位板50は、把持部46で把持される物品101を把持に適した位置に位置決めするための部材である。すなわち、整位板50は、物品の姿勢を揃えた上で把持部46によって荷積みを行うために設けられている。整位板50の位置は、個別物品処理部20の第1センサ24から取得した、第2コンベア42Aの物品101のサイズの情報に基づいて決定されてよい。
整位板50と整位板駆動ベルト47とは、第2コンベア部42の第2コンベア42Aをその搬送方向に搬送されている物品101の位置を整える整位機構47Aを構成している。言い換えれば、整位機構47Aは、第2コンベア部42の第2コンベア42Aにおいて例えば図7に矢印A8、A9で示される方向(第2コンベア42Aによる物品101の搬送方向、例えば後述する第2の方向)に沿って物品101の位置を整える。
フラップ板51は、コンベアフレーム49のY方向のフレーム端部53(集積部110に近い側のフレーム端部53)に取り付けられている。フラップ板51は、フレーム端部53上で回動する板である。フラップ板51は、通常、バネによりZ方向に直立している。フラップ板51は、バネの力により、第2コンベア42Aによる物品101の搬送では倒れることはない。フラップ板51は、把持部46の吸着部46A(例えば真空パッド)を第2コンベア42A上の物品101の一方の側面(図7ではYZ平面にある一側面)に吸着させる際に、例えば物品101の前記一方の側面の反対側の他方の側面を支える役割をもつ。つまり、フラップ板51は、物品101への吸着部46Aの吸着を補助する。これにより、後述する櫛歯部材による掬い上げで起こりうる物品101の落下やずれを防ぐ。
把持部46が物品101を吸着により把持して図7に矢印A10で示される方向に移動された場合など、物品101が比較的強くフラップ板51と衝突した場合には、フラップ板51はフレーム端部53に取り付けられた端部を中心に矢印A11で示されるように回動して整位板駆動ベルト47のベルト面の上に倒れる。これにより、フラップ板51は第2コンベア42Aのコンベア面54と略同一の高さとなる。
フラップ板51は、例えば第2コンベア42Aに対して直立している第1状態と、第2コンベア42Aに対して倒れている第2状態とをとる。フラップ板51は、例えば第2コンベア42A上の物品101に把持部46の吸着部46Aが吸着される際に第1状態をとり、物品101に比較的強く押された場合に第2状態をとる。あるいは、フラップ板51は、第1状態から第2状態になるのではなく、第1状態から物品101に押圧されて傾く程度であってもよい。フラップ板51は、押圧状態(第2状態、あるいは傾いた状態)から解放されるとバネの弾性力により第1状態に戻る。このように、フラップ板51は、第2コンベア部42の第2コンベア42A上の物品101が把持部46で把持される場合に物品101を支える可動式のフラップ機構である。
図8A及び図8Bは、把持部46による物品101の把持動作の一例を概略的に示す図である。把持部46は、櫛歯部材として例えばX方向に延びた櫛歯フォーク55を有している。櫛歯フォーク55は、第2コンベア42Aの各ローラ52の間に昇降可能に配置されている。櫛歯フォーク55は、把持部46による把持動作の際には、機構制御部88による制御によりX方向に移動(引き抜き/差し込み)可能である。櫛歯フォーク55は、物品101の底面と接触する把持面56を有している。把持面56は、物品101の非掬い上げ時にはコンベア面54の高さ以下に配置されている。
物品101は、第2コンベア42A上を図8Aに矢印A4で示される方向に搬送される。このとき、整位板50の位置は、物品101のサイズに応じて第2コンベア42Aで適宜設定されている。櫛歯フォーク55は、把持面56で物品101の底面と接触する。櫛歯フォーク55は、把持面56で物品101の底面を支持しながら物品101を把持する。櫛歯フォーク55は、機構制御部88によるアーム45の制御により、図8Bに矢印A12で示される方向に物品101を掬い上げる。整位板50の位置の設定により、物品101は、櫛歯フォーク55の把持面56により適切な把持位置で安定して掬い上げられる。
図9A及び図9Bは、図8A及び図8Bに示される把持部46による荷積み動作の一例を概略的に示す図である。把持部46は、櫛歯フォーク55で物品101の底面を支持しながら、アーム45が所望の3次元方向に移動されることにより、集積部110の所望の位置に物品101を荷積みする。例えば図9Aに示されるように、物品101が集積部110に、例えばRBP111の中間棚113上にもたらされる。そして、櫛歯フォーク55が、機構制御部88による把持部46の制御により、図9Bに矢印A13で示される方向に引き抜かれて、物品101が中間棚113上の所望の位置に降ろされる。
物品101が載置される位置は中間棚113に限定されない。把持された物品101は、集積部110に既に置かれた物品の上に載置されてもよい。
櫛歯フォーク55を有する把持部46は例示であり、把持部46はこれに限定されない。物品101を両側面から挟持する把持部であってよい。あるいは、把持部46は、櫛歯フォーク55に代わって、第2コンベア部42の第2コンベア42A上の物品101を押し上げるポップアップ部材57を有してもよい。
図10A及び図10Bは、把持部46による物品の把持動作の一例を概略的に示す図である。ポップアップ部材57は、第2コンベア42Aの各ローラ52の間に配置された1以上の押出部58を有している。ポップアップ部材57は、機構制御部88による制御によりZ方向に昇降可能、すなわちコンベア面54に対して突出/後退可能である。押出部58は、物品101の非把持時にはコンベア面54の高さ以下に配置されている。
把持部46は、図10Bに示されるように、物品101の底面を支持する底面支持部59Aと、物品101の側面を保持する側面保持部59Bとを有している。言い換えれば、把持部46は、物品101の少なくとも底面を把持する把持部材を備える。
物品101は、第2コンベア42A上を図10Aに矢印A4で示される方向に搬送される。ポップアップ部材57の押出部58は、物品101の底面を下から押圧して図10Bに矢印A12で示される方向に物品101を持ち上げて、第2コンベア42Aのコンベア面54と物品101の底面との間に隙間Gを作り出す。把持部46は、X方向から物品101の近傍に進入する。そして、把持部46の爪となる底面支持部59Aが、図10Bに矢印A4で示される方向からこの隙間Gに入り込むことにより、物品101の底面を支持して物品101を把持する。また、物品101の側面は、例えば側面保持部59Bに保持される。把持部46は、機構制御部88によるアーム45の制御により、Z方向に物品101を持ち上げる。なお、整位板50については、図8A及び図8Bを参照して説明したのと同様である。
このように、本体コア部40においては、アーム45は、集積部110に対して水平方向からアクセスするため、RBP111の中間棚113下への荷積みが可能である。また、本体コア部40の把持部46が集積部110にアクセスする基本方向であるX方向に直交するY方向に第2コンベア部42の第2コンベア42Aの搬送方向を設定しているため、荷積みの高速処理が可能となる。さらに、移動可能な整位板50で物品101の姿勢を揃えた上で荷積み動作を行うので、集積状態の水平垂直を揃えることができる。
荷役装置10が荷降し装置として用いられる場合には、本体コア部40は、制御装置80による制御により、第2センサ41で取得した積載情報に基づいて、集積物品処理部60に配置された集積部110の物品群102から把持部46で物品101を1つずつ把持して第2コンベア部42の第2コンベア42Aに移動させて、個別物品処理部20の昇降/位相変更コンベア26へと送り出すことが可能である。この場合、図7を参照して説明した整位板駆動ベルト47、整位板50、フラップ板51等は不要であってよい。
図3及び図11A乃至図11Cを参照して、集積物品処理部60について説明する。
集積物品処理部60は、本体コア部40の下流に、本体コア部40に隣接して配置されている。集積物品処理部60には、物品101が載置される集積部110が配置される。集積物品処理部60は、荷役装置10を荷積み装置として用いる場合には物品101が最終的に載置されるところであって、後段処理部にあたる。なお、集積物品処理部60自体は物品101を直接処理しない。集積物品処理部60は、主として、集積部110を荷役装置10に安全に設置するための機構を備える。
集積物品処理部60は、図3に示されるように、第3センサ61と、第4センサ62と、第5センサ63と、操作入力部64とを有している。各センサ61、62、63は、制御装置80により動作を制御される。
集積物品処理部60は、図11A乃至図11Cに示されるように、支柱65と、安全柵66と、突き当て部67と、セット機構68と、セット操作レバー69(以下、操作レバー69と称する)と、開始入力ボタン70、安全扉71とを有している。集積物品処理部60の領域は、四隅に配置された4本の支柱65と、支柱65に取り付けられ隣り合う二辺を囲う網状の安全柵66と、安全柵66が取り付けられたものとは異なる支柱65の1つに開閉可能に取り付けられた安全扉71とで規定されている。安全扉71もまた、網状の扉面を備える。なお、図11A乃至図11Cでは、YZ平面をなす手前の安全柵66を省略している。
集積物品処理部60において本体コア部40に向いている側は安全柵で覆われていない。本体コア部40から集積物品処理部60にある集積部110にアクセス可能であるように、本体コア部40に向いている側は開放されている。
第3センサ61は、集積物品処理部60において上方に延びるように配置された突き当て部67に設けられている。突き当て部67は、集積部110が配置される配置部である凹部72を規定している底枠部73に配置されている。突き当て部67は、例えば集積部110の角部114の形状に合わせられたL字型である。第3センサ61は、突き当て部67に集積部110が突き当てられたことを検出するセンサである。第3センサ61による検出情報は制御装置80で取得される。
第4センサ62は、セット機構68に設けられている。セット機構68は、上述の底枠部73と、底枠部73の上に配置されたバー74と、バー74の端部に取り付けられた係止部材75とを有している。
バー74は、これに取り付けられた操作レバー69により操作される。作業者200が集積部110を集積物品処理部60に設置する前には、バー74は、図11Aに示されるような、XY平面において斜めに位置する状態である。
突き当て部67に突き当てるようにして集積部110が集積物品処理部60に設置されると、作業者は操作レバー69を図11Bに矢印A14で示されるように操作する。バー74は、例えば図11Bに矢印A14で示される方向への操作レバー69の操作により、図11Bに破線で示されるように動かされる。操作後、バー74は、図11Bに実線で示されるようなY方向に平行に延びた状態になる。このとき、係止部材75が集積部110と係合されて、集積部110がロックされる。
第4センサ62は、集積部110が適所に設置された後にセット機構68が操作レバー69の動作によりロックされたことを検出するセンサである。第4センサ62による検出情報は制御装置80で取得される。集積部110は、セット機構68により本体コア部40に対して固定される。
このように、セット機構68と操作レバー69とにより、集積物品処理部60の凹部72に集積部110が配置された場合に集積部110をロックする、すなわち動かないように固定するロック機構が構成されている。また、第4センサ62は、当該ロック機構のロックを検出する検出部である。
第5センサ63は、安全扉71に設けられている。第5センサ63は、安全扉71の開閉を検出するセンサである。第5センサ63は、例えば安全扉71が閉じていることを検出する検出部である。安全扉71は、図11Cに矢印A15で示されるように回動されて閉じられる。第5センサ63による検出情報は制御装置80で取得される。
なお、図11Cでは、図示の都合上安全扉71が集積物品処理部60の周囲を完全に覆っていないが、実際には完全に覆う安全柵の一部である。安全扉71が閉められると、安全扉71は操作レバー69も覆うため、安全扉71の外側から操作レバー69にアクセスすることはできない。
開始入力ボタン70は、例えば支柱65に設けられている。開始入力ボタン70は、操作入力部64として制御装置80への荷積み開始の入力を受け付ける。
なお、集積物品処理部60に配置された集積部110への荷積みが完了すると、不図示の表示装置にその状態が表示される。作業者200は、集積部110の設置時と逆の手順で操作レバー69を解除して、集積部110の固定を解き、集積部110を運び去る。
集積部110の一連の設置/運び去る動作は、作業者200による人力ではなく、駆動源と制御部とを備えたシステムによる動作に置換可能である。
このように、集積物品処理部60においては、集積部110の種別(RBP111、平パレット112、天秤台車等)や大きさに対してフレキシブルに対応して、本体コア部40にドッキング及びリリースができる機構が備えられている。また、荷役装置10の動作中の安全を確保するための安全柵66、第3センサ61、第4センサ62及び第5センサ63、安全扉71が備えられている。
なお、上述の集積物品処理部60は例示にすぎない。集積物品処理部60は、例えば、セット機構68と操作レバー69とからなるロック機構を有するがロック機構のロックを検出する第4センサ62を備えない形態、あるいは、安全柵66及び安全扉71を有するが安全扉71が閉じていることを検出する第5センサを備えない形態などであってもよい。
荷役装置10が荷降し装置として用いられる場合には、集積物品処理部60は、集積部110から荷降しされる物品101の前段処理部となる。前段処理部として機能する場合、集積物品処理部60には、物品群102が載置された集積部110が上述のようにして配置される。
上述の集積物品処理部60は例示であり、集積物品処理部60における安全扉71の数及び位置、セット機構68への集積部110の搬入方向及び搬出方向はこれに限定されない。図11A乃至図11Cでは、一方の側面(XZ平面)に1つの安全扉71が設けられて集積部110がここから搬入及び搬出される(側面スイッチバック式)が、例えば、本体コア部40に対して開放している側と平行な一側面(YZ平面)に1つの安全扉が設けられ、集積部110がここから搬入及び搬出されてもよい(正面スイッチバック式)。あるいは、両側面に安全扉が設けられて集積部110がその一方の側から搬入されて他方の側から搬出されてもよい(側面ドライブスルー式)。また、セット機構68の凹部72内に集積部110が第2コンベア42Aに対して取り回し可能に配置されたり(キャスタ支点捩じり式)、正面スイッチバック式においてさらに凹部72内にターンテーブルが設けられたり(ターンテーブル式)してもよい。
上述のような種々の集積物品処理部60の形態は、特に、使用環境の荷物搬送レイアウトに応じて適宜選択される。集積物品処理部60を選択可能に設計することで、荷役装置10の形態をバリエーション展開することができる。
以上説明したように、本実施形態に係る荷役装置10は、既存の荷降し装置をベースにした、荷積み及び荷降しが可能な荷役装置である。荷役装置10は、使用環境や運用条件にフレキシブルに適合する装置である。
荷役装置10は、個別物品処理部20と、本体コア部40と、集積物品処理部60とのコンポーネントの組合せで構成されている。各コンポーネントは、荷降し/荷積みの両方に対応可能であるか、荷降し専用あるいは荷積み専用ではあるが、置換可能なように構成されている。荷役装置10は、適切なコンポーネントの組合せにより、荷降しと荷積みとの両方に対応可能である。
荷役装置10では、荷積み対象の物品101の把持に垂直多関節ロボットを用いることなく、装置の大きさや設置エリアが小さくできる。例えば、物品101の把持に垂直多関節ロボットを用いる構成とすると、動作中に荷役装置10の可動部に人間が接触できないように装置の周囲を安全柵で覆うために、安全柵を含めた設置エリアが大きくなる。すなわち、本実施形態に係る荷役装置10では、複数のコンベア22、25、26、42Aと3次元移動可能な直交型のアーム45とを組み合わせた搬送形態により、装置の大きさや設置エリアを小さくでき、省スペース化が実現される。
本実施形態に係る荷役装置10は、処理速度の点でも有利である。つまり、荷役装置10では、複数のコンベアと3次元移動可能な直交型のアームとを組み合わせた形態により、高速な荷積みを実現できる。また、荷役装置10は、第2コンベア42Aの搬送方向と把持部46が集積部110にアクセスする基本方向とが略直交することで、荷積みの高速化が可能となる。例えば第2コンベア42Aのコンベア搬送方向と把持部46の集積部110へのアクセス方向が、同一方向だと、第2コンベア42Aの動作と把持部46の動作が互いに干渉しないよう、待機時間が発生する。両者の方向が略直交すると、待機時間を削減することが可能である。
また、荷役装置10は、直交型のアーム45を用いることで、集積部110の上方に配置された第2センサ41の配置にも有利である。例えば、荷役装置10は、第2センサ41を集積部110の上方の適所に配置しやすく、それ故、集積部110内の物品群102を正しく認識しやすくできる。
また、荷役装置10では、サイズ、重量が違う不規則な物品101に個別に適切な処理を施して集積部110に積み上げることが可能である。例えば、荷役装置10は、個別物品処理部20による個別物品の大きさ、重さ等の認識により、充填率高く荷積みを行うことが可能となる。
以下、図12乃至図15を参照して、荷役システム1による荷積み動作の一例について説明する。
図12は、荷役システム1による荷積みの一例を示すフローチャートである。ステップS11において、集積部設置処理が実行される。
図13は、集積部設置の一例を示すフローチャートである。ステップS21において、制御装置80(プロセッサ82)は、第3センサ61が集積部110が突き当て部67に突き当てられたこと、すなわち集積部110がセット機構68の適所にセットされたことを検出したか否かを判定する。制御装置80は、検出したと判定されるまで待機し、検出したと判定された場合(ステップS21-Yes)、ステップS22に進む。
ステップS22において、制御装置80は、第4センサ62がセット機構68のロックを検出したか否かを判定する。制御装置80は、検出したと判定されるまで待機し、検出したと判定された場合(ステップS22-Yes)、ステップS23に進む。
ステップS23において、制御装置80は、第5センサ63が安全扉71のロックを検出したか否かを判定する。制御装置80は、検出したと判定されるまで待機し、検出したと判定された場合(ステップS23-Yes)、リターンする。
集積物品処理部60の第3センサ61、第4センサ62及び第5センサ63の全てがロックを検出した場合に、制御装置80は、集積部110が集積物品処理部60に設置されたものと判定する。ステップS11の後、制御装置80は、ステップS12に進む。
ステップS12において、制御装置80は、運転開始入力を受け付けたか否かを判定する。運転開始入力は、例えば集積部設置を行った作業者200が集積物品処理部60の操作入力部64の開始入力ボタン70を押すことにより行われる。制御装置80は、入力を受け付けるまで待機し、受け付けた場合(ステップS12-Yes)、荷積み処理を開始する。
制御装置80は、ステップS13の処理とステップS14の処理とを並列で実行する。すなわち、ステップS13において、制御装置80は、個別物品処理部20から本体コア部40への物品101の搬送を開始する。同時に、ステップS14において、制御装置80は、本体コア部40から集積物品処理部60への荷積みを開始する。
図14は、個別物品処理部20から本体コア部40への物品101の搬送の一例を示すフローチャートである。
ステップS31において、制御装置80は、堰き止め板21の動作を制御することにより、受入コンベア22上に1つの物品101を1つ取り込む。
次いで、ステップS32において、制御装置80は、個別処理を実行する。具体的には、受入コンベア22上では、重量測定器23による物品101の重さの測定、第1センサ24による物品101の検出(例えば撮像)が行われ、その後の姿勢変更コンベア25上では、物品101の姿勢変更などが行われる。姿勢変更は、例えば、第1センサ24からの検出情報に基づいて制御装置80の認識部86で算出されたサイズ情報に基づいて、機構制御部88が姿勢変更コンベア25の姿勢変更機構の動作を制御することにより行われる。
ステップS33において、制御装置80は、昇降/位相変更コンベア26の高さが姿勢変更コンベア25の高さと合っているか否かを判定する。高さが合っていなければ(ステップS33-No)、制御装置80は、ステップS34においてコンベア移動機構27の動作を制御して昇降/位相変更コンベア26の高さを姿勢変更コンベア25の高さに合わせる。これと同時に、制御装置80は、昇降/位相変更コンベア26の搬送方向がX方向となるように昇降/位相変更コンベア26の位相合わせもする。
ステップS34の後、あるいはステップS33において高さが合っていれば(ステップS35-Yes)、制御装置80は、ステップS35に進む。
ステップS35において、制御装置80は、姿勢変更コンベア25を駆動させる。これにより、姿勢変更コンベア25上の物品101が、姿勢変更コンベア25と高さ合わせ及び位相合わせされた昇降/位相変更コンベア26に搬送される。
ステップS35の後、制御装置80は、ステップS36からステップS40の処理とステップS41からステップS43の処理とを並列で実行する。
ステップS36からステップS40の処理は、個別物品処理部20の昇降/位相変更コンベア26上の物品101の、本体コア部40の第2コンベア42Aへの搬送に係わる処理である。
ステップS36において、制御装置80は、昇降/位相変更コンベア26上の物品101の有無を判定する。昇降/位相変更コンベア26上の物品101の有無は、例えば、昇降/位相変更コンベア26上の物品を検出可能な不図示のセンサによる検出情報に基づいて判定されてよい。制御装置80は、姿勢変更コンベア25から昇降/位相変更コンベア26に物品101が送られてくるまで待機し、昇降/位相変更コンベア26上に物品101があると判定された場合(ステップS36-Yes)、ステップS37に進む。
ステップS37において、制御装置80は、コンベア移動機構27の動作を制御して昇降/位相変更コンベア26の高さを第2コンベア42Aの高さに合わせる。これと同時に、制御装置80は、昇降/位相変更コンベア26の搬送方向がY方向となるように昇降/位相変更コンベア26の位相合わせもする。
ステップS38において、制御装置80は、昇降/位相変更コンベア26を駆動させる。これにより、昇降/位相変更コンベア26上の物品101が、本体コア部40の第2コンベア42Aへと搬送される。
ステップS39において、制御装置80は、ステップS36と同様に、昇降/位相変更コンベア26上の物品101の有無を判定する。制御装置80は、昇降/位相変更コンベア26から第2コンベア42Aに物品101が送られるまで待機し、物品101がないと認定された場合(ステップS39-No)、ステップS40に進む。
ステップS40において、制御装置80は、コンベア移動機構27の動作を制御して昇降/位相変更コンベア26の高さを姿勢変更コンベア25の高さに合わせる。これと同時に、制御装置80は、昇降/位相変更コンベア26の搬送方向がX方向となるように昇降/位相変更コンベア26の位相合わせもする。
ステップS41からステップS43の処理は、個別物品処理部20の受入コンベア22から姿勢変更コンベア25を経て昇降/位相変更コンベア26への物品101の搬送に係わる処理である。
ステップS41において、制御装置80は、ステップS31と同様に、堰き止め板21の動作を制御することにより、受入コンベア22上に1つの物品101を取り込む。
ステップS42において、制御装置80は、ステップS32と同様に、個別処理を実行する。
ステップS43において、制御装置80は、昇降/位相変更コンベア26の高さが姿勢変更コンベア25の高さと合っているか否かを判定する。制御装置80は、高さが合わせられるまで待機し、高さが合わせられたと判定された場合(ステップS43-Yes)、ステップS35に戻る。ステップS43は、ステップS40が完了したことを確認するステップ、言い換えれば、姿勢変更コンベア25から昇降/位相変更コンベア26への物品101の受け渡しの可否を確認するステップである。
図15は、本体コア部40から集積物品処理部60への荷積みの一例を示すフローチャートである。
ステップS51において、制御装置80は、第2センサ41により集積部110の状況を確認する。第2センサ41からの検出情報に基づいて、制御装置80の認識部86が、集積部110内の物品の配置、物品を積める空間のサイズ等を積載情報として認識する。
ステップS52において、制御装置80は、ステップS51で確認した集積部110の積載情報に基づいて、第2コンベア42Aの高さ合わせをする。制御装置80は、例えば、制御装置80は、第2コンベア昇降機構43の動作を制御して第2コンベア42Aの高さを集積部110において次に荷積みを行う高さ(例えば、物品群102において最も高い位置にある物品の上面の高さ)に合わせる。RBP111の中間棚113に荷積みする場合には、中間棚113の高さに合わせてよい。
ステップS53において、制御装置80は、第2コンベア42A上の物品101の有無を判定する。第2コンベア42A上の物品101の有無は、例えば、第2コンベア42A上の物品を検出可能な不図示のセンサ、あるいはLRF44による検出情報に基づいて判定されてよい。制御装置80は、物品101があると判定されるまで待機し、第2コンベア42A上に物品101があると判定された場合(ステップS53-Yes)、ステップS54に進む。
ステップS54において、制御装置80は、第2コンベア42A上の物品情報と集積部110の積載情報とから物品を配置する位置を決定する。第2コンベア42A上の物品情報は、個別物品処理部20の第1センサ24による検出情報から取得される。例えば図6に示されるように、制御装置80の計画処理部87が、第2センサ41及びLRF44から認識部86が取得した集積部110内の物品群102の積載情報と上記物品情報とから集積部110への配置情報を算出して決定する。
ステップS55において、制御装置80は、アーム45及び把持部46の動作を制御することにより、第2コンベア42A上の物品101の把持、持ち上げ、及び集積部110への配置を実行する。機構制御部88は、上述のようにして計画処理部87が算出した配置情報に基づいて、アーム45及び把持部46の動作を制御する。ステップS55の後、ステップS51以後の処理が繰り返される。
以上説明したように、第1の実施形態に係る荷役装置10は、コンベア100から流れてきた順番に物品101の大きさ、向きを認識して、その順番を守る範囲で、すなわち搬送順を変更することなく、できるだけ充填率が高くなるような荷積み計画を制御装置80で決定し、当該決定に基づいた制御により集積部110に荷積みを行う。
なお、以上の説明では、第1コンベア部30による物品101の搬送方向をX方向、第2コンベア部42による物品101の搬送方向をY方向、把持部46による物品101の搬送方向をX方向として説明したが、これに限定されない。第2コンベア部42により物品101が搬送される第2の方向は、第1コンベア部30により物品101が搬送される第1の方向と交差する方向であってよい。把持部46により物品101が搬送される第3の方向は、第2コンベア部42により物品101が搬送される第2の方向と交差する方向であってよい。それ故、第1の方向と第3の方向とが異なってもよい。
例えば、荷役装置10は、荷役対象の物品101を第1の方向(例えばX方向)に搬送する第1コンベア部30と、第1コンベア部30を搬送されている物品101に関する物品情報を検出する第1検出部(例えば重量測定器23と第1センサ24)とを備える個別物品処理部20を有する。ここで、物品情報は、物品101のサイズと重さと向きとの少なくとも一つを含む。荷役装置10は、第1コンベア部30を搬送された物品101を受け取り、物品101を前記第1の方向と交差する第2の方向(例えばY方向)に搬送する第2コンベア部42と、第2コンベア部42の物品101を把持して前記第2の方向に交差する第3の方向(例えばX方向)に移動させ、物品101を集積部110に配置する把持部46とを備える本体コア部40を有する。荷役装置10は、集積部110の物品の配置状況を表す積載情報を検出する第2検出部(例えば第2センサ41)を有する。荷役装置10は、物品情報と積載情報とに基づいて、把持部46の動作を制御する制御装置80、例えば機構制御部88を有する。
本実施形態に係る荷役装置10では、高速化のために、アーム45の荷積みアクセス主方向と荷役装置10内の第2コンベア部42の搬送方向とを交差、例えば直交させている。例えば荷役装置10を荷降し装置として用いる場合、荷降しした物品を第2コンベア部42から外部に吐き出すので、すぐに次の物品の荷降し動作を行うことができる。すなわち、第2コンベア部42とアーム45との両方が、速やかに次の適切な位置に移動することができる。荷役装置10を荷積み装置として用いる場合でも、昇降/位相変更コンベア26の高さを第2コンベア部42に合わせ、積むべき高さ位置にいる第2コンベア部42に即座に物品101を送り込むことができるため、荷役の高速化につながる。
荷役装置10では、第2センサ41、LRF44等のセンサで、集積部110内の荷積み状況を検出し、第2コンベア部42を適切なコンベア高さにリフト動作をした上で、コンベア上の物品を把持部46で掬い上げ、計画された荷積み予定位置に物品101を運搬して降ろす。このような一連の検出、昇降、把持及び運搬動作により、荷役装置10による荷役、特に荷積みの高速化を図ることができる。
例えば、従来の荷役装置、特に荷積み装置では、ティーチングで指定荷物を処理しており、不定形の物品の荷積みには非対応であった。これに対して、本実施形態に係る荷役装置10では、不定形の種々の物品の荷積みを効率よく行うことが可能となる。
第1の実施形態の変形例について説明する。
変形例では、個別物品処理部20は、第1センサ24によって、物品101に貼付された、宛名などが記されたラベルを検出する。第1センサ24による物品101のラベル検出情報は、認識部86で取得される。機構制御部88は、認識部86が取得したラベル検出情報に基づいて、姿勢変更コンベア25の動作を制御する。例えば、機構制御部88は、ラベルの向きが揃うように、姿勢変更コンベア25に設けられた姿勢変更部により、物品101の縦横変換、又は転がしや天地変換をする。
本変形例によれば、姿勢変更コンベア25で物品101の姿勢変更を行ってラベルの向きを揃えることにより、集積部110の物品群102のラベルの向きを揃えることができる。
以下、第2及び第3の実施形態について説明する。
以下では、第1の実施形態に関して説明した荷役システム1と同様の構成及び動作はその説明を省略する。また、以下の説明及び図16乃至図20において、第1の実施形態に係る荷役システム1と同じ参照符号が付されたものは、第1の実施形態と同様の構成であって同様の動作をすると理解してよい。
図16を参照して、第2の実施形態に係る荷役装置における個別物品処理部20aについて説明する。
第2の実施形態では、個別物品処理部20aは、昇降/位相変更コンベア26に隣接して配置されたバッファ部31aを有している。バッファ部31aは、個別物品処理部20の第1コンベア部30から本体コア部40の第2コンベア部42に物品101を搬送する前に、個別物品処理部20の下流において1以上の物品101を待機させる。言い換えれば、バッファ部31aは、第1コンベア部30を搬送された物品101を受け取り、受け取った物品101を第2コンベア部42に搬送する前に一時的に待機させる。
バッファ部31aは、1以上のコンベアと、当該コンベアの入れ替え、昇降、位相変更のためのコンベア移動機構とを有している。図16では、バッファ部31aには、4つのコンベア32a、34a、36a、38aと、これらのそれぞれに対応したコンベア移動機構33a、35a、37a、39aとが設けられている。各コンベア32a、34a、36a、38aは、図16に矢印A16、A17で示されるように、昇降/位相変更コンベア26又はコンベア32a、34a、36a、38aの他のコンベアと入れ替え可能である。バッファ部31aに含まれるコンベア及びコンベア移動機構の数はこれに限定されず、いくつでもよい。バッファ部31aの各部は、機構制御部88により動作を制御される。
第2の実施形態では、例えば、重量測定器23が測定した重さの情報と第1センサ24が検出した検出情報とが制御装置80の認識部86で取得される。認識部86は、第1センサ24の検出情報に基づいて、受入コンベア22上の物品101のサイズを算出する。認識部86が取得した物品101のサイズ及び重さを含む物品情報は、計画処理部87で取得される。当該物品情報に係る物品は、一旦バッファ部31aのいずれかのコンベアに送られてバッファ部31aに蓄えられる。計画処理部87は、取得した物品情報に基づいて集積部110への最適な荷積み順番を計画する。計画処理部87は、バッファ部31aに蓄えられた物品の物品情報に基づいて荷積み計画を決定し、当該決定に基づいて本体コア部40の第2コンベア部42に物品101が搬送される。
このように、第2の実施形態に係る荷役装置では、個別物品処理部20にバッファリング機能を備えたバッファ部31aを設ける。計画処理部87は、バッファ部31aのバッファ容量(バッファ部31aに含まれるコンベアの数など)内において最適な荷積み順番を計画し、その順番に沿って本体コア部40への物品の搬送及び本体コア部40から集積物品処理部60にある集積部110への荷積みが行われる。
第1の実施形態では、荷役装置10は、コンベア100から搬送されてきた順番にしたがって物品101をできるだけ充填率が高くなるように集積部110に荷積みする。これに対して、第2の実施形態では、個別物品処理部20において受入コンベア22及び姿勢変更コンベア25を搬送されてきた物品101を一旦バッファ部31aに配置することで、搬送順にしたがうよりも最適な計画に基づいた荷積みを行うことができる。
図17を参照して、第3の実施形態に係る荷役装置における個別物品処理部20bについて説明する。
第3の実施形態では、個別物品処理部20bには、昇降/位相変更コンベア26及びコンベア移動機構27は設けられていない。個別物品処理部20bは、第2の実施形態と同様にバッファ部31bを有している。第3実施形態におけるバッファ部31bは、立体駐車場式のロータリーバッファ部である。図17では、バッファ部31bには、6つのコンベア32b、33b、34b、35b、36b、37bと、これらコンベアを例えば矢印A18で示される方向に回転させる不図示のコンベア移動機構とが設けられている。バッファ部31bの各部は、機構制御部88により動作を制御される。バッファ部31bは、例えば一定速度で時計回りに回転しているバッファリングロータリータワーである。
本実施形態では、物品101は、姿勢変更コンベア25を経て、バッファ部31bのコンベア32b、33b、34b、35b、36b、37bのいずれかに搬送される。そして、物品101は、バッファ部31bのコンベア32b、33b、34b、35b、36b、37bのいずれかから本体コア部40の第2コンベア部42に直接搬送される。例えば、各コンベア32b、33b、34b、35b、36b、37bは、その高さが第2コンベア部42の高さと合ったときに、第2コンベア部42にそのコンベア上の物品101を搬送する。これにより、例えば第2の実施形態において昇降/位相変更コンベア26と第2コンベア部42との間にバッファ部31bを介することで生じるタクトタイムを短縮することが可能である。
第3の実施形態においても、第2の実施形態と同様に、計画処理部87が、バッファ部31bに蓄えられた物品の物品情報に基づいて荷積み計画を決定し、当該決定に基づいて本体コア部40の第2コンベア部42に物品101が搬送される。これにより、搬送順にしたがうよりも最適な計画に基づいた荷積みを行うことができる。
以下、各実施形態に適用可能な、集積物品処理部の種々の形態について、図18乃至図20を参照して説明する。なお、図18乃至図20には、本体コア部40及び集積物品処理部60c、60d、60eを示しているが、本体コア部40に関しては外形のみを簡略化して示しており、また、集積物品処理部60c、60d、60eについても一部を省略している。
図18乃至図20は、集積物品処理部の種々の形態を例示する図である。ここまで、荷積みされる集積部110として主に作業者200が人力で移動させるRBP111を説明してきたが、集積部110は、例えばフォークリフトで運ばれる平パレット112であってよい。集積物品処理部60は、このような平パレット112にも適用可能である。
例えば、図18では、集積物品処理部60cには、平パレット搬送レーン76が設けられている。平パレット搬送レーン76は、例えばY方向に延びている。平パレット搬送レーン76上には空の平パレット112が配置されている。平パレット112は、平パレット搬送レーン76上をY方向に搬送可能である。
集積物品処理部60cには、平パレット搬送レーン76の両端に、安全扉71に代わるシャッター77がXZ平面に配置されている。シャッター77は、それぞれ、シャッター収納部78に自動又は手動で収納可能である。また、シャッター収納部78には表示灯79が設けられている。表示灯79は、例えば青色、黄色及び赤色の3つのランプを含む。表示灯79は、ランプの点灯又は点滅により、搬入又は搬出の可否、作業中、エラーで停止中などの種々の情報を表示する。なお、図示しないが、集積物品処理部60cの本体コア部40とは異なる側の側面(YZ平面)は、安全柵で覆われている。
例えば、図19では、集積物品処理部60dには、2つの第1搬送レーン76Aと、第2搬送レーン76Bと、第3搬送レーン76Cを含むターンテーブル76Dとが設けられている。第1搬送レーン76Aは、例えばY方向に延びている。第2搬送レーン76Bは、例えばX方向に延びている。第3搬送レーン76Cは、第1搬送レーン76A間に配置されている。また、第3搬送レーン76Cは、第2搬送レーン76Bに隣接して配置されている。第3搬送レーン76Cは、ターンテーブル76Dの回転により、搬送方向を例えばX方向とY方向とに切替え可能である。第3搬送レーン76Cは、ターンテーブル76Dの回転により、第1搬送レーン76Aと搬送方向を揃える、又は第2搬送レーン76Bと搬送方向を揃える。第2搬送レーン76B上には空の平パレット112が配置されている。
集積物品処理部60dには、第2搬送レーン76Bと第3搬送レーン76Cとの間に、安全扉71に代わるシャッター77がYZ平面に配置されている。シャッター77は、シャッター収納部78に自動又は手動で収納可能である。また、シャッター収納部78には表示灯79が設けられている。なお、図示しないが、集積物品処理部60dの両側面(XZ平面)は、安全柵で覆われている。
例えば、図20に示される集積物品処理部60eは、RBP111が設置されるタイプであって、正面スイッチバック式である。第1の実施形態について説明したようなセット機構68及び操作レバー69が図示されている。このようなタイプの集積物品処理部60eにおいても、安全扉71に代わって上述のようなシャッター77、シャッター収納部78及び表示灯79が設けられてよい。なお、図示しないが、集積物品処理部60eの両側面(XZ平面)は、安全柵で覆われている。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
以下に、本願の出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[C1]
荷役対象の物品を第1の方向に搬送する第1コンベア部と、
前記第1コンベア部を搬送されている前記物品に関する物品情報を検出する第1検出部と、
前記第1コンベア部を搬送された前記物品を受け取り、前記物品を前記第1の方向と交差する第2の方向に搬送する第2コンベア部と、
前記第2コンベア部の前記物品を把持して前記第2の方向に交差する第3の方向に移動させ、前記物品を集積部に配置する把持部と、
前記集積部の物品の配置状況を表す積載情報を検出する第2検出部と、
前記物品情報と前記積載情報とに基づいて、前記把持部の動作を制御する制御部と、 を具備する荷役装置。
[C2]
前記把持部は、前記第2コンベア部の前記物品を掬い上げる櫛歯部材と、前記物品を吸着する吸着部とを備える、C1に記載の荷役装置。
[C3]
前記第2コンベア部は、複数のローラからなるローラーコンベアを含み、
前記櫛歯部材は、複数の前記ローラ間を昇降可能に配置されている、C2に記載の荷役装置。
[C4]
前記第1コンベア部は、前記第2コンベア部に前記物品を受け渡す受渡しコンベアを含み、
前記受渡しコンベアは、前記第2コンベア部の高さに合わせるために前記受渡しコンベアを昇降させる受渡しコンベア昇降機構を備える、C1乃至3のいずれか1項に記載の荷役装置。
[C5]
前記第1コンベア部は、前記第2コンベア部で前記物品を受け取り可能なように、前記物品の搬送方向を前記第1の方向から転換する方向転換コンベアを含む、C1乃至4のいずれか1項に記載の荷役装置。
[C6]
前記第1コンベア部を搬送された前記物品を受け取り、前記物品を前記第2コンベア部に搬送する前に一時的に待機させるバッファ部をさらに具備する、C1乃至5のいずれか1項に記載の荷役装置。
[C7]
前記第1コンベア部は、前記物品の姿勢を変更させる姿勢変更部を含む、C1乃至6のいずれか1項に記載の荷役装置。
[C8]
前記第2コンベア部は、前記第1コンベア部から前記物品を受け取る第2コンベアを含み、
前記第2コンベアは、前記第2コンベアの高さを前記集積部に前記物品を配置する際の高さに合わせるために前記第2コンベアを昇降させる第2コンベア昇降機構を備える、C1乃至7のいずれか1項に記載の荷役装置。
[C9]
前記第2コンベア部において、前記第2の方向に沿って前記物品の位置を整える整位機構をさらに具備する、C1乃至8のいずれか1項に記載の荷役装置。
[C10]
前記第2コンベア部において、前記第2コンベア部の前記物品が前記把持部で把持される場合に前記物品を支える可動式のフラップ機構をさらに具備する、C1乃至9のいずれか1項に記載の荷役装置。
[C11]
前記集積部は可動式であり、前記集積部が配置された場合に前記集積部をロックするロック機構を備える、C1乃至10のいずれか1項に記載の荷役装置。
[C12]
配置された前記集積部を取り囲む安全柵と、前記安全柵の一部を開閉する安全扉を備える、C11に記載の荷役装置。
1…荷役システム、10…荷役装置、20…個別物品処理部、21…堰き止め板、22…受入コンベア、23…重量測定器、24…第1センサ、25…姿勢変更コンベア、26…昇降/位相変更コンベア、27…昇降/位相変更コンベア移動機構、30…第1コンベア部、40…本体コア部、41…第2センサ、42…第2コンベア部、43…第2コンベア昇降機構、44…レーザーレンジファインダ(LRF)、45…アーム、46…把持部、46A…吸着部、47…整位板駆動ベルト、47A…整位機構、50…整位板、51…フラップ板(フラップ機構)、52…ローラ、55…櫛歯フォーク(櫛歯部材)、57…ポップアップ部材、60…集積物品処理部、61…第3センサ、62…第4センサ、63…第5センサ、64…操作入力部、80…制御装置、81…通信インタフェース、82…プロセッサ、83…メモリ、84…ストレージ、85…バス、86…認識部、87…計画処理部、88…機構制御部、90…ネットワーク、100…コンベア、101…物品、110…集積部。

Claims (11)

  1. 荷役対象の物品を第1の方向に搬送する第1コンベア部と、
    前記第1コンベア部を搬送されている前記物品に関する物品情報を検出する第1検出部と、
    前記第1コンベア部を搬送された前記物品を受け取り、前記物品を前記第1の方向と交差する第2の方向に搬送する第2コンベア部と、
    前記第2コンベア部の前記物品を把持して前記第2の方向に交差する第3の方向に移動させ、前記物品を集積部に配置する把持部と、
    前記集積部の物品の配置状況を表す積載情報を検出する第2検出部と、
    前記物品情報と前記積載情報とに基づいて、前記把持部の動作を制御する制御部と、
    前記第2コンベア部において、前記第2コンベア部の前記物品が前記把持部で把持される場合に前記物品を支える可動式のフラップ機構と、
    を具備する荷役装置。
  2. 前記把持部は、前記第2コンベア部の前記物品を掬い上げる櫛歯部材と、前記物品を吸着する吸着部とを備える、請求項1に記載の荷役装置。
  3. 前記第2コンベア部は、複数のローラからなるローラーコンベアを含み、
    前記櫛歯部材は、複数の前記ローラ間を昇降可能に配置されている、請求項2に記載の荷役装置。
  4. 前記第1コンベア部は、前記第2コンベア部に前記物品を受け渡す受渡しコンベアを含み、
    前記受渡しコンベアは、前記第2コンベア部の高さに合わせるために前記受渡しコンベアを昇降させる受渡しコンベア昇降機構を備える、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の荷役装置。
  5. 前記第1コンベア部は、前記第2コンベア部で前記物品を受け取り可能なように、前記物品の搬送方向を前記第1の方向から転換する方向転換コンベアを含む、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の荷役装置。
  6. 前記第1コンベア部を搬送された前記物品を受け取り、前記物品を前記第2コンベア部に搬送する前に一時的に待機させるバッファ部をさらに具備する、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の荷役装置。
  7. 前記第1コンベア部は、前記物品の姿勢を変更させる姿勢変更部を含む、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の荷役装置。
  8. 前記第2コンベア部は、前記第1コンベア部から前記物品を受け取る第2コンベアを含み、
    前記第2コンベアは、前記第2コンベアの高さを前記集積部に前記物品を配置する際の高さに合わせるために前記第2コンベアを昇降させる第2コンベア昇降機構を備える、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の荷役装置。
  9. 前記第2コンベア部において、前記第2の方向に沿って前記物品の位置を整える整位機構をさらに具備する、請求項1乃至8のいずれか1項に記載の荷役装置。
  10. 前記集積部は可動式であり、前記集積部が配置された場合に前記集積部をロックするロック機構を備える、請求項1乃至のいずれか1項に記載の荷役装置。
  11. 配置された前記集積部を取り囲む安全柵と、前記安全柵の一部を開閉する安全扉を備える、請求項10に記載の荷役装置。
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