JP7217023B2 - 荷捌き装置及び荷捌き方法 - Google Patents

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Description

本発明は荷捌き装置及び荷捌き方法に関するものである。より詳細には、上下に重なり合った部分がある物品群を投入し、物品どうしの重なりを解消し、物品群を個別の物品にばらばらに分け広げる装置及びその方法に関するものである。
工場や卸業者等から小物の物品を受け入れ、個別に包装したり発送して販売する場合がある。
この様な場合、工場等で雑多な種類の物品が一つの箱に投げ入れられた状態で運搬される場合がある。また同一種類の商品が多数、一つの箱に詰め込まれた状態で運搬される場合もある。
受け入れ先では、箱を開封し、包装ライン等に物品を投入して包装したり発送を行うこととなる。
ここで受け入れた箱には多数の物品が詰め込まれているから、単に箱を裏返しにして物品をコンベヤに投入すると、多くの場合、物品同士が上下に重なった状態で下流側に搬送され、ジャムが発生してしまう。
そこで受け入れ先では、物品の荷捌き作業が行われる。
実際には、作業台等の上で箱をひっくり返して中の物品を作業台上に広げる。その結果、作業台上には物品が山状に積み上がることとなる。そして作業者が積み上がった物品を個別に取り出し、一個ずつコンベヤ等の搬送装置に乗せ、下流側に搬送する。
本発明に関連する発明として特許文献1に開示された装置がある。
特許第3516343号公報
前記した様に、物品の積み重なりを解消するための荷捌きは、作業者の手作業によって行われていた。市場においては、この作業を自動的に行う方策が望まれているが、これを実現する装置はいまだ開発されていない。
そこで本発明は、物品の積み重なりを解消するための荷捌きを自動的に行うことができる装置及び方法を開発することを課題とするものである。
上記した課題を解決するための態様は、複数の物品を投入し、物品の重なりを解消する荷捌き装置であって、物品を載置する物品載置面を有し、当該物品載置面上で物品を旋回運動及び/又は回転運動させて物品同士の重なりを解消する荷捌き運転を行うことを特徴とする荷捌き装置である。
本態様の荷捌き装置によると、遠心力によって上下の物品が分離する。
上記した態様において、搬送セルが複数、面状に配置されて前記物品載置面が構成され、前記搬送セルには、物品を移動させる移動機能と、付勢方向を変更する付勢方向変更機能を有するものが含まれていることが望ましい。
本態様によると、物品を旋回運動させたり、回転運動させることができる。
上記した各態様において、荷捌き装置から排出された物品の数を検出する排出数検出手段を有し、排出数検出手段で検出された物品の数が、所定の数となったことを条件として荷捌き運転を停止することが望ましい。
上記した各態様において、物品の速度、回転速度、旋回速度、旋回半径を変更可能であることが望ましい。
本態様によると、物品の体積、重量、滑り易さ等に応じて適切な速度(物品の速度、回転速度、旋回速度)や旋回半径を選定することができる。
上記した各態様において、物品を一方方向に進行させつつ荷捌き運転を行うことが可能であることが望ましい。
本態様によると、物品を搬送しつつ荷捌きを行うことができる。
上記した各態様において、荷捌き運転を行う荷捌きエリアと荷捌きエリアの下流に物品整列エリアとを有し、荷捌きされた物品を想定された整列ライン上に並べることが可能であることが望ましい。
本態様によると、物品群を荷捌きし、さらに整列させることができる。
上記した各態様において、荷捌き運転を行う荷捌きエリアと荷捌きエリアの下流に物品分離エリアとを有し、物品分離エリアにおいては物品を一方方向に向かって搬送し、その際に物品の搬送速度に変化を付けて搬送し、物品同士を進行方向前後に引き離すことが可能であることが望ましい。
本態様によると、物品同士の間に隙間を作ることができる。
上記した各態様において、荷捌き運転を行う荷捌きエリアと荷捌きエリアの下流に物品分離エリアとを有し、物品分離エリアにおいては物品を一方方向に向かって搬送し、その際に物品を一時停止あるいは一時的に搬送速度を停止して物品同士を進行方向前後に引き離すことが可能であることが望ましい。
本態様によると、物品同士の間に隙間を作ることができる。
上記した各態様において、荷捌き運転を行う荷捌きエリアと荷捌きエリアの下流に揺動エリアとを有し、揺動エリアにおいては物品の進行方向を小刻みに変えて、前記物品を揺動させつつ一方方向に向かって搬送することが望ましい。
本態様によると、物品同士を一列に並べることができる。
同様の課題を解決するための荷捌き方法は、物品の重なりを解消する荷捌き方法であって、物品を所定の載置面におき、当該載置面上で物品を旋回運動及び/又は回転運動させて物品同士の重なりを解消することを特徴とする。
本発明の荷捌き装置及び荷捌き方法によると、物品の積み重なりを、自動的に解消することができる。
(a)は本発明の実施形態の搬送装置(荷捌き装置 物品整列装置)の平面図であり、(b)は搬送セルの姿勢が順方向姿勢である状態を示し、(c)は搬送セルの姿勢が右傾斜姿勢である状態を示し、(d)は搬送セルの姿勢が左傾斜姿勢である状態を示す。 図1の搬送装置の斜視図である。 搬送セルユニットの斜視図である。 図2の搬送装置から搬送セルユニットの表面板を除いた状態の斜視図である。 搬送セルの斜視図である。 搬送セルの動力系統を示すスケルトン図である。 図1の搬送装置の荷捌きエリアの作用を示す説明図であり、(a)は当該エリアにおける各搬送セルの搬送ローラの向きと物品の付勢方向を示し、(b)当該エリアにおいて付勢方向が同じ搬送ローラが集まった領域ごとにブロック分けした説明図である。 図1の搬送装置の荷捌きエリアの作用を示す説明図であり、(a)は当該エリアにおける搬送セルに掛けられる付勢方向を示し、(b)は荷捌き運転の際における荷捌きエリアにおける物品の移動を示し、(c)は荷捌き運転が終了した後における荷捌きエリアにおける物品の移動を示す。 (a)乃至(d)は、荷捌きエリアにおける物品の挙動と物品の重なり具合を示す説明図である。 (a)乃至(c)は、物品整列エリアの作用を示す説明図である。 (a)(b)は、物品整列エリアにおける搬送セルの動作を説明する説明図である。 (a)物品整列エリアにおける物品の位置を示す平面図であり、(b)は同図に対応して物品が搬送セルから受ける付勢方向を示す説明図である。 (a)乃至(d)は、物品整列エリアにおける物品の挙動を示す説明図である。 (a)乃至(c)は、物品整列エリアの整列ラインの近傍において、物品同士が衝突した場合の挙動を説明する説明図である。 物品整列エリアにおける物品の移動軌跡を示す説明図である。 (a)(b)は、分離エリアの作用を示す説明図である。 (a)乃至(c)は、分離エリアにおける物品の挙動を示す説明図である。 搬出エリアの作用を示す説明図である。 (a)(b)(c)は、搬出エリアにおける物品の挙動を示す説明図である。 (a)乃至(c)は、荷捌きエリアの他の動作例を示す説明図である。 他の実施形態の搬送装置の荷捌きエリアの作用を示す説明図であり、(a)は当該エリアにおける各搬送セルの搬送ローラの向きと物品の付勢方向を示し、(b)当該エリアにおいて付勢方向が同じ搬送ローラが集まった領域ごとにブロック分けした説明図である。 本発明の他の実施形態の搬送装置(荷捌き装置 物品整列装置)の平面図である。
以下さらに本発明の実施形態について説明する。図1は、本発明の実施形態の搬送装置2である。本実施形態の搬送装置2は、荷捌き装置30と、物品整列装置31が直接組み合わされたものである。搬送装置2は、物品Mを上流側から下流側に向かって搬送するものであるが、前段部分が荷捌き装置として機能し、後半部分は物品整列装置として機能する。
本実施形態の搬送装置2は、図2に示す構造の装置によって実現されている。なお作図の都合上、図2は搬送装置2の一部を図示しており、実際の搬送装置2は、図2のものよりも搬送セル1の数が多い。
搬送装置2は、物品Mを載置する物品載置面32を有している。物品載置面32は、図3の様に搬送セル1を面状に多数配列したものである。即ち多数の搬送セル1が面状に敷きつめられて物品載置面32を有する搬送装置2が構成されている。
後記する様に、搬送セル1は、搬送ローラ3と搬送ローラ3を旋回させる旋回台6を有している。搬送セル1は、物品Mを付勢する付勢手段として機能する。付勢手段たる搬送セル1は、物品Mの底と接触して物品Mを移動させる搬送ローラ3を有し、さらに旋回台6によつて搬送ローラ3の向きを変え、物品Mの付勢方向を変更することができる。
搬送セル1は、搬送ローラ3が物品Mを付勢して移動させる移動機能を発揮し、旋回台6は、付勢方向変更機能を発揮する。
本実施形態では、図3の様に、4個の搬送セル1が一枚の表面板33で組み合わされてユニット化されている。そして当該搬送セルユニット28が面状に敷きつめられて搬送装置2が構成されている。
搬送セルユニット28では、表面板33から各搬送セル1の旋回台6の先端部及び搬送ローラ3の一部が露出している。物品Mの底は搬送ローラ3と接触し、搬送ローラ3が回転することによって物品Mは搬送ローラ3から付勢力を受ける。また搬送セル1は、旋回用モータ8によって旋回台6を回転することによって物品Mの付勢方向を変更可能である。
搬送セル1の外観は図5の通りである。
搬送セル1は、搬送ローラ3によって物品Mを付勢して移動させる移動機能を有している。搬送セル1は、物品Mの付勢方向を変更する付勢方向変更手段を備えている。具体的には、搬送セル1は、搬送ローラ3を有しており、搬送ローラ3に物品Mが載置される。搬送ローラ3は、走行用モータ9によって回転し、搬送ローラ3が回転することによって搬送ローラ3上の物品Mの底が付勢されて物品Mを移動させる。
また搬送セル1は、旋回台6を有しており、搬送ローラ3の向きを変えることができ、物品Mの付勢方向を変更することができる。
搬送セル1は、図5に示す様に、上から順に、走行部5、旋回台6、筐体7、旋回用モータ8、走行用モータ9等を有している。
筐体7は、搬送装置2の図示しない固定用構造物に固定されている。
筐体7には旋回用モータ8が固定されている。さらに旋回用モータ8の下に走行用モータ9が固定されている。
走行部5は、旋回台6に装着されている。旋回台6は、旋回用モータ8に回転駆動可能に装着されている。
走行部5は、図5、図6に示す様に、2つの搬送ローラ3(回転体)を有している。2つの搬送ローラ3は、旋回台6に回転可能に支持されている。また搬送ローラ3は、駆動ローラ4と係合している。
駆動ローラ4は、走行用モータ9の駆動軸14から、傘歯車部15及び傘歯車部23を経由して動力伝導されて回転し、駆動ローラ4が回転することによって搬送ローラ3が回転する。
即ち走行部5の搬送ローラ3は、走行用モータ9から動力伝導を受けて回転する。
旋回台6は、筒状の部材であり、内部には、内歯車18が設けられている。旋回台6は、旋回用モータ8から歯車12、歯車13及び内歯車18を経由して回転力が伝導される。従って旋回台6は、旋回用モータ8によって回転する。
前記した様に走行部5は、旋回台6に装着されている。そのため旋回台6が回転すると走行部5の向きが変わり、物品Mを付勢する付勢方向が変化する。
この様に、搬送セル1は、走行用モータ9の回転力が搬送ローラ3に伝導され、搬送ローラ3が回転することによって搬送ローラ3上の物品Mを付勢し、物品Mを移動させることができる。
また旋回用モータ8を駆動することによって旋回台6が回転し、搬送ローラ3の向きが変化して物品Mの付勢方向を任意に変えることができる。
この様に搬送セル1は、物品Mを移動させる移動機能と、付勢方向を変更する付勢方向変更機能を有している。
また搬送装置2は、搬送セルユニットの表面板33及び搬送セル1の旋回台6の先端によって構成される物品載置面32を有し、当該物品載置面32に搬送セル1の搬送ローラ3が露出している。そのため搬送ローラ3を回転することによって物品載置面32上の物品Mを移動させることができ、且つ旋回台6が回転することによってその付勢方向を任意に変更することができる。
また搬送セル1には、在荷センサー16が設けられている。在荷センサー16は、物品Mの存在又は通過を検出する機能を有する。さらに搬送セル1は図示しない相互通信手段を有し、在荷センサー16の信号及び走行モータの駆動状況が隣接する搬送セル1に送信される。
本実施形態では、搬送装置2を構成する搬送セル1を間欠運転モードで運転することができる。間欠運転モードでは、物品Mの載置状態と周囲の搬送セル1の駆動状態に応じて自己の搬送セル1の搬送ローラ3が起動・停止する。
間欠運転モードでは、自己の搬送セル1上に物品Mがあり、且つ進行方向前方の搬送セル1に物品Mが無い場合に自己の搬送セル1の走行用モータ9が駆動して自己の搬送セル1上の物品Mを移動させる。また進行方向前方の搬送セル1が物品Mを搬送する状況にある場合であって、進行方向前方の搬送セル1が動かない時は、自己の搬送セル1は停止し、進行方向前方の搬送セル1が動く時には、自己の搬送セル1は駆動して自己の搬送セル1上の物品Mを移動させる。
また本実施形態では、搬送装置2を構成する搬送セル1を連続運転モードで運転することもできる。連続運転モードでは、物品Mの載置状態等に関係なく、搬送ローラ3が駆動する。
本実施形態の搬送装置2は、前記した搬送セル1が多数敷きつめられ構成されている。本実施形態では、幅方向に搬送セル1が8台設置されており、長手方向にはより多数の搬送セル1が並べられている。
本実施形態の搬送装置2は、長手方向に荷捌き装置30として機能する荷捌きエリア35と、物品整列装置31として機能する物品整列エリア36を有し、その先に搬出エリア37がある。
物品整列エリア36は揺動エリアでもある。
また物品整列エリアの一部は、物品分離エリア38としても機能する。
以下、各エリアの動作及び機能について説明する。
なお搬送装置2では、物品Mは図1(a)の大きい矢印の様に概ね荷捌きエリア35から搬出エリア37側に向かって進む。説明の都合上、搬送装置2の中心線上を荷捌きエリア35から搬出エリア37に向かって真っ直ぐに進む方向(図1(a)の大きい矢印の方向)を主進行方向又はY方向と称する。これに直交する方向をX方向と称する。
各図において、搬送セル1内の小矢印は、物品Mを付勢する方向を示している。なお物品Mを付勢する方向は、搬送ローラ3に対して垂直方向である。
図1(b)の様に、搬送ローラ3の回転軸が主進行方向に対して垂直方向に向き、搬送ローラ3の回転による物品Mの付勢方向が主進行方向に対して順方向となる姿勢を順方向姿勢と称する。
これに対して、図1(c)(d)の様に、搬送ローラ3の回転軸が主進行方向に対して傾斜し、搬送ローラ3の回転による物品Mの付勢方向が主進行方向に対して斜め方向となる姿勢を傾斜姿勢と称する。さらに図1(c)の様に、主進行方向に対して搬送ローラ3の付勢方向(小矢印)が右方向に傾斜する姿勢を右傾斜姿勢と称し、図1(d)の様に、主進行方向に対して付勢方向(小矢印)が左方向に傾斜する姿勢を左傾斜姿勢と称する。
〔荷捌きエリア〕
荷捌きエリア35には、荷捌き装置30が配されている。荷捌きエリア35の荷捌き装置30は、山状に積み上げられた物品Mをさばき、各物品Mの重なりを解消して個々に分離する機能を発揮するエリアである。即ち荷捌きエリア35では荷捌き装置30によって荷捌き運転が行われる。
荷捌き運転が行われる際における、各搬送セル1の搬送ローラ3の姿勢及び付勢方向は、図7の通りである。
図7(a)の様に、各搬送セル1の搬送ローラ3は、物品が荷捌きエリア35の中心を取り巻いて旋回する様に、物品Mを付勢する姿勢となっている。また最も外側の周の搬送セル1の搬送ローラ3は、物品Mを荷捌きエリア35の中心に向かう方向に付勢する姿勢となっている。
荷捌きエリア35を各搬送セル1の姿勢(付勢方向)別にブロック分けすると、図7(b)の通りである。
荷捌きエリア35は、図7(b)の様に、動作上、中央部分が4ブロック40,41,42,43に区分される。中央の4ブロック40,41,42,43は、図7(b)の矢印の様に付勢方向が90度ずつ異なっている。
即ちブロック40は搬送セル1の付勢方向は、Y方向の正方向を向き、ブロック41はX方向(図面下向き)を向き、ブロック42はY方向の負方向を向き、ブロック41はX方向(図面上向き)を向く。
そのため中央部分に置かれた物品Mは、4ブロック40,41,42,43を順に移動し、旋回する。本実施形態では、中央部の4ブロック40,41,42,43で旋回領域が構成されている。
旋回領域の周囲に中寄せエリア45がある。中寄せエリア45では、搬送セル1の搬送ローラ3は、物品Mを荷捌きエリア35の中心に向かう方向に付勢する姿勢となっており、物品Mが荷捌きエリア35の外に飛び出すことを防いでいる。
図8(a)の様に、各搬送セル1が物品Mを移動させる方向(小矢印)は、全体的に多重円を描く。本実施形態では、荷捌きエリア35内の一点を中心として物品Mが旋回する様に、各搬送セル1の搬送ローラ3の姿勢が決められる。
本実施形態では、荷捌きエリア35のセル群は、物品MをX方向とY方向に付勢するものの組み合わせであるが、搬送セル1の搬送ローラ3を傾斜姿勢にして物品Mを旋回してもよい。
荷捌き運転の際には、搬送セル1は連続運転モードで運転され、物品Mの載置状態等に関係なく、搬送ローラ3が常時駆動する。
荷捌きエリア35に投入された物品Mは、図8(b)の様に一点を中心として旋回する。また中心に置かれた物品Mはその場で回転することとなる。
荷捌きエリア35には、物品Mが無造作に投入される。投入された初期においては、物品Mの多くは高さ方向に重なっている。しかしながら、荷捌きエリア35に投入された物品Mは、旋回、又は回転するうちに、重なりが崩れ落ち、平面状に並ぶ。
この様な現象が起こる理由はいくつか考えられる。
一つは、上下に重なった物品Mに掛かる遠心力が異なるからである。
即ち図9(a)の様に回転初期は、例えば二つの物品Mh,Mlが上下に重なっている。ただし両者はわずかに重心がずれている。
この状態で回転すると、上下のいずれか物品Mが旋回中心に対して外側となる。ここで物品Mh,Mlに掛かる遠心力は、回転中心からの距離に比例する。従って旋回中心に対して外側にある物品Mhは、他方の物品Mlよりも強い遠心力を受ける。そのため外側の物品Mhが内側の物品Mlに対して相対移動し、重なりが崩れる。
もう一つの理由は、摩擦力の相違である。即ち物品Mh,Mlは、旋回や回転によって遠心力を受け、外側にずれ動こうとする。ここで下の物品Mlは、物品載置面32と接している。これに対して上の物品Mhは、下の物品Mlと接している。
そのため物品Mh,Mlに掛かる遠心力が例え同じであっても、両者の移動を阻止しようとする摩擦力が相違する。そのため外側の物品Mhが内側の物品Mlに対して相対移動し、重なりが崩れる。
いずれの理由にせよ、現実問題として、外側の物品Mhが内側の物品Mlに対して相対移動し、重なりが崩れて荷捌きが行われる。
荷捌きエリア35においては、一定時間の間、物品Mが旋回又は回転させられ、物品Mh,Mlの積み重なりが解消される。一定時間が経過すると、旋回台6が回転し、図8(c)の様に搬送ローラ3が順方向姿勢に変更される。その結果、各物品Mが下流側の物品整列エリア36に搬出される。
本実施形態では、荷捌き運転時においては、荷捌きエリア35内の一点を中心として物品Mが旋回する様に旋回台6の角度を決定し、搬送ローラ3の姿勢を所定の姿勢としたが、図20(a)の様に複数の点を中心に旋回させてもよい。さらに図20(b)の様に、物品Mがその場で回転する様にしてもよい。
また図20(c)の様に、旋回中心を移動させ、物品Mを螺旋状に旋回させてもよい。この方策によると、物品Mは、bに進行させつつ荷捌き運転を行うこととなる。
また荷捌き運転を行う際の物品Mの速度、回転速度、旋回速度、旋回半径等は、物品Mの性質や量に応じて変更することが望ましい。物品Mの適切な速度、回転速度、旋回速度、旋回半径等は、予備実験によって予め決定しておき、荷捌きエリア35に投入された物品Mの種類や量に応じて選択する。
また荷捌き運転の最中に物品Mの速度等を変更する場合もある。例えば投入される物品Mの数が多い場合には、当初、高速で搬送ローラ3を回転して物品Mの山をあらかた崩し、その後で、搬送ローラ3の回転速度を落として物品Mh,Mlの重なりを解消する。
或いは、物品Mが投入された当初は、小さい旋回半径で回転し、荷捌きエリア35内に盛り上げられた物品Mの山を崩して物品群を周囲に広げ、その後に旋回半径を広げて周囲に散らばった物品Mの重なりを解消する。
荷捌き運転の最中に物品Mの速度、回転速度、旋回速度、旋回半径等を周期的に変更し、物品群を揺することも考えられる。
搬送セル1の搬送ローラ3の回転速度は、一定である必要はなく、場所によって異なっていてもよい。また上記した実施形態では、一定の時間を区切って荷捌き運転を行うが、が画像分析等によって、物品Mの重なりが解消されたか否かを検知し、重なりが解消された段階で荷捌き運転を停止してもよい。
他の方策としては、遠心力によって荷捌きエリアから飛び出した物品の数を検知し、その数が一定の数に達したところで荷捌き運転を停止してもよい。
図21は、この構成を採用した搬送装置50を示している。
図21に示す搬送装置50では、物品整列エリア36に隣接する領域51は、やや傾斜しているものの物品整列エリア36側に向いている。
即ち図21に示す搬送装置50についても、中央部に旋回領域があり、その周囲に中寄せエリア45があるが、中寄せエリア45として機能するのは、旋回領域を囲む3辺であり、物品整列エリア36に隣接する領域51は、搬送ローラ3の付勢方向が物品整列エリア36側に向いている。
また旋回領域内の搬送ローラ3の回転速度は一様ではなく、物品整列エリア36に近く、物品整列エリア36に向かう領域は、搬送ローラ3の回転速度が早い。
例えば中央部分を4ブロック40,41,42,43に区分すると、プロック41の速度が対向するブロック43よりも早い。
また本実施形態では、荷捌きエリア35と物品整列エリア36の境界近傍に、排出数検出手段52が設けられている。排出数検出手段52は、透過光型の光電センサーであり、一対の投光部52aと、受光部52bを有している。投光部52aと受光部52bの間を物品Mが通過すると、投光部52aの光が瞬間的に遮られ、荷捌きエリア35から物品整列エリア36に物品Mが移動したことが検知される。
本実施形態では、排出数検出手段52によって荷捌きエリア35から排出された物品Mの数を検出している。
本実施形態では、例えばN個の物品Mが、荷捌きエリア35に搬入される。荷捌きエリア35内では、物品Mは旋回運動して、重なりが解消される。また本実施形態では、物品整列エリア36に向かう領域は搬送ローラ3の回転速度が早いので、物品Mは荷捌きエリア35の排出側でより強い遠心力を受け、物品は遠心力で振り回されて荷捌きエリア35から飛び出す。
ここで仮に、投入した個数と同じN個の物品Mが、荷捌きエリア35から飛び出したことが排出数検出手段52で確認されれば、それ以上荷捌き運転を継続する必要はない。
また投入した個数より一個だけ少ない数の物品Mが排出された場合、残る一個は重なりが無いことが明らかであるから、それ以上荷捌き運転を継続する必要はない。
実際上は、投入した個数に対して何割かの割合で物品Mが排出された場合は、全ての物品Mの重なりが解消したと判断してもよく、その段階で、荷捌き運転を停止することが望ましい。
また重なった状態の複数物品Mを一物品と認識し、荷捌きエリア35上の見かけ上の個数をカメラ等の画像から検知し、その数が所定の数となった場合に、荷捌き運転を停止してもよい。さらに荷捌きエリア35上の見かけ上の個数と、排出数検出手段52の検知数を勘案して荷捌き運転を停止してもよい。
排出数検出手段52は、透過光型の光電センサーに限定されるものではなく、画像解析を利用したものや、搬送セル1の在荷センサー16を利用したものであってもよい。
以上説明した実施形態では、荷捌き運転を停止した後は、図8(c)の様に荷捌きエリア35内の搬送ローラ3を順方向姿勢に変更して下流側の物品整列エリア36に搬出したが、後記する物品整列エリア36と同じ様に、付勢方向を変更しつつ物品Mを下流側に送りだしてもよい。
即ち搬送装置2の前半部分を含めて後記する物品整列エリア36の機能を持たせ、搬送装置2の一部を旋回させて物品Mの重なりを解消してもよい。
〔物品整列エリア〕
物品整列エリア36には、物品整列装置31が配されている。物品整列エリア36は、物品Mを主進行方向(Y方向)に直線的に並べる機能を発揮するエリアである。また物品整列エリア36では、物品Mの進行方向が小刻みに変わり、物品Mを揺動させつつ所定方向(Y方向)に向かって搬送する機能を有する揺動エリアであるとも言える。
物品整列エリア36内では、整列動作が行われる。本実施形態では、物品Mを主進行方向に沿って二列に整列させる。
本実施形態では、幅方向に搬送セル1が8台設置されているので、搬送セル1の縦列は8列ある。物品Mの進行方向の縦列を図11(a)様にa列乃至h列と称する。本実施形態では、b列とc列の間を第1整列ラインL1とし、f列とg列の間を第2整列ラインL2としている。各図において、第1整列ラインL1、第2整列ラインL2は、一点鎖線で示している。また各図において、物品Mは概ね左側から右側に向かって進行する。物品Mの進行方向(主進行方向)は、Y方向であり、各図に矢印を付している。
第1整列ラインL1と第2整列ラインL2は、共に主進行方向(Y方向)に沿った方向に延びている。
第1整列ラインL1及び第2整列ラインL2は、共に搬送装置2の中程にあり、搬送セル1(付勢手段)1は第1整列ラインL1及び第2整列ラインL2を跨いで分布している。
本実施形態では図11(a)に示すように、物品整列エリア36内が、実質的にd列とe列の間で第1エリアと第2エリアに区分けされる。
第1エリアにはa,b,c,dの4列の搬送セル1群が含まれ、b列とc列の間の第1整列ラインL1上に物品Mが並べられる。第2エリアにはe,f,g,hの4列の搬送セル1群が含まれ、f列とg列の間の第2整列ラインL2上に物品Mが並べられる。
第1エリアと第2エリアに含まれる搬送セル1群は、同一の動作を行うので主として第1エリアの搬送セル1群の動作について説明する。
前記した様に、第1エリアでは、b列とc列の間の第1整列ラインL1上に物品Mが並べられる。図11(a)の様に、第1整列ラインL1を挟んで両側の列(b列とc列)を内側列ILと称し、その外側の二列を(a列とd列)外側列OLと称する。また第1エリア内において、第1整列ラインL1の左側の領域(a列とb列)を左エリアLAと称し、第1整列ラインL1の右側の領域(c列とd列)を右エリアRAと称する。
外側列OLに属するa列とd列は、図11(a)(b)の様に、旋回台6が傾斜姿勢となっており、搬送ローラ3の付勢方向(小矢印)は、主進行方向であって且つ第1整列ラインL1に向かって傾斜している。即ち搬送ローラ3の付勢方向(小矢印)は、第1整列ラインL1に沿う方向のベクトル成分(Y方向ベクトル)を含み、かつ第1整列ラインL1に向かう方向のベクトル成分(X方向ベクトル)も含む。即ち搬送ローラ3の付勢方向は、搬送方向に沿う方向のベクトル成分(Y方向ベクトル)を含み、且つ搬送方向に対して交差する方向のベクトル成分(X方向ベクトル)も含む。
図11(a)と図11(b)を比較して明らかな様に、外側列OLに属するa列とd列は、整列動作時には原則的に旋回台6を旋回させず、搬送ローラ3による物品Mへの付勢方向は、一定である。
具体的には、第1整列ラインL1に対して左側にあるa列は、物品Mが斜め方向から第1整列ラインL1に近づく様に、付勢方向(小矢印)が右傾斜方向となっている。第1整列ラインL1に対して右側にあるd列についても物品Mが斜め方向から第1整列ラインL1に近づく様に、付勢方向(小矢印)が左傾斜方向をとる。
外側列OLに属するa列とd列の搬送ローラ3による付勢方向の傾斜角度は、搬送ローラ3の付勢方向(小矢印)が荷捌きエリア35から物品整列エリア36側に向かう方向に対して概ね20度から40度程度に固定されている。本実施形態では、付勢方向の傾斜角度は30度に固定されている。
外側列OLに属するa列とd列の搬送ローラ3の付勢方向のベクトルは、主進行方向に対して30度の傾斜角度があり、第1整列ラインL1に沿った主進行方向のベクトル成分(Y方向ベクトル)と第1整列ラインL1に向かう方向のベクトル成分(X方向ベクトル)に分解される。
これに対して内側列ILに属するb列とc列は、図11(a)と図11(b)を比較して明らかな様に、旋回台6を回動し、旋回台6の傾斜角度が頻繁に変わる。従って内側列ILに属するb列とc列は搬送ローラ3の姿勢が変わり、物品Mの付勢方向が変わる。
内側列ILに属する搬送ローラ3の付勢方向についても、第1整列ラインL1に沿う方向のベクトル成分を含み、かつ第1整列ラインL1に向かう方向のベクトル成分も含む。言い換えれば搬送ローラ3の付勢方向(小矢印)は、第1整列ラインL1に沿う方向のベクトル成分(Y方向ベクトル)を含み、かつ第1整列ラインL1に向かう方向のベクトル成分(X方向ベクトル)も含む。
内側列ILであって、第1整列ラインL1に対して左側(左エリアLA)にあるb列は、物品Mが斜め方向から第1整列ラインL1に近づく様に、右傾斜姿勢をとるが、右傾斜の角度が変わる。即ち左エリアLAにあるb列は、左傾斜になることはないが、右傾斜の範囲で角度が変わる。
内側列ILであって、第1整列ラインL1に対して右側(右エリアRA)にあるc列は、物品Mが斜め方向から第1整列ラインL1に近づく様に、左傾斜姿勢をとるが、左傾斜の角度が変わる。即ち右エリアRAにあるc列は、右傾斜になることはないが、左傾斜の範囲で角度が変わる。
本実施形態では、内側列ILに属するb列、c列の搬送セル1は、あるタイミングでは物品Mを20度の傾斜角度で付勢し(図11(a))、次のタイミングでは物品Mを45度の傾斜角度で付勢する(図11(b))。
なお本実施形態では、c列の搬送ローラ3は、付勢方向が主進行方向に対して20度又は45度の傾斜角度であるから、常に第1整列ラインL1に沿う方向のベクトル成分と第1整列ラインL1に向かう方向のベクトル成分も含んでいる。即ち常に主進行方向に対して付勢方向のベクトルには傾斜角度があり、第1整列ラインL1に沿った主進行方向のベクトル成分(Y方向ベクトル)と第1整列ラインL1に向かう方向のベクトル成分(X方向ベクトル)に分解される。
しかしながら、付勢方向の変化量は任意であり、例えば付勢方向が主進行方向に対して0度と40度の傾斜角度であるならば、付勢手段の付勢方向は、第1整列ラインL1の沿う方向のベクトル成分を常に含み、且つ一時的に第1整列ラインL1に向かう方向のベクトルを含む構成となる。
図11(a)と図11(b)を比較して明らかな様に、本実施形態では、内側列ILの搬送ローラ3は、外側列OLに属するa列及びd列の傾斜角度よりも強い角度と弱い角度で物品Mを付勢する。
即ち内側列ILの搬送ローラ3は、図11(a)の様な傾斜が緩い状態から外側列OLに属するa列及びd列と同じ傾斜角度の状態を通過し、図11(b)の様なより強い傾斜角度に変化する。また強い傾斜角度から緩い傾斜角度に戻る。
内側列ILの搬送セル1は、あたかも首を振るが如くに運動する。搬送セル1からの物品Mへの付勢方向は、第1整列ラインL1に対して「ハ」の字状であり、その開き角度が変化する。
本実施形態では、第1整列ラインL1の近傍となる内側列ILに配された搬送セル1(付勢手段)は付勢方向が変化し、第1整列ラインL1から遠い位置となる外側列OLに配された搬送セル1は、付勢方向が一定である。
整列動作においては、搬送セル1は間欠運転モードで運転される。従って整列動作においては、自己の搬送セル1上に物品Mがあり、且つ進行方向前方の搬送セル1に物品Mが無い場合に自己の搬送セル1の走行モータが駆動して自己の搬送セル1上の物品Mを移動させる。また進行方向前方の搬送セル1が物品Mを搬送する状況にある場合にもに自己の搬送セル1が駆動して自己の搬送セル1上の物品Mを移動させる。
物品整列エリア36には、前段の荷捌きエリア35から物品群が搬入される。前段の荷捌きエリア35においては、物品Mの重なりは解消されているものの、物品Mは荷捌きエリア35の全域にランダムに散らばっている。そのため物品群は、図10(a)の様に広く散らばった状態のままで物品整列エリア36に搬入されることとなる。
物品整列エリア36に入った物品Mは、全体的に搬出エリア37側(主進行方向 Y方向)に向かって前進するが、その移動軌跡は、直線移動ではなく図12、図15の様に進行方向を小刻みに変えてジグザグ状に移動する。
より具体的には、図12、図15の様に、物品整列エリア36に入った物品Mは、巨視的には第1整列ラインL1に向かって斜め方向に進行し、微視的には細かく進行方向を変えてジグザク走行する。
例えば図12(a)の物品Mの様に、当初内側列ILに属するa列上であって、Y方向には第1位置にある物品Mは、a列の搬送ローラ3から傾斜角度30度の方向に付勢力を受ける。その結果、物品Mは傾斜角度30度の斜め前方に移動する。
仮に物品MがY方向第2位置に移動し、a列の搬送ローラ3とb列の搬送ローラ3に跨がると仮定する。a列の搬送ローラ3は物品Mを傾斜角度30度の方向に付勢するが、b列の搬送ローラ3は、物品Mを20度又は45度の傾斜角度で付勢する。仮にb列の搬送ローラ3が、物品Mを20度の角度で付勢するタイミングであるならば、物品Mはa列とb列の搬送ローラ3の付勢方向の合成ベクトル方向に付勢されるから、30度よりも小さい角度で斜め方向に付勢される。従って物品Mは、Y方向第1位置からY方向第2位置に進んだときの進行方向とは異なる方向に移動する。
仮に物品MがY方向第3位置に移動し、b列の搬送ローラ3に載置されたと仮定する。b列の搬送ローラ3は、物品Mを20度又は45度の傾斜角度で付勢する。仮にb列の搬送ローラ3が、物品Mを45度の角度で付勢するタイミングであるならば、物品Mはb列の搬送ローラ3の付勢方向たる45度の傾斜角度で付勢される。従って物品Mは、第2位置から第3位置に進んだときの進行方向とは異なる方向に移動する。
こうして物品Mは小刻みに進行方向を変え、揺動状態でY方向第4位置、Y方向第5位置と進行し、遂には第1整列ラインL1上に載る。
物品Mの移動軌跡は、例えば図15の様であり、細かく進行方向を変更しつつ第1整列ラインL1に向かって斜め方向に進行し、遂には第1整列ラインL1上に載ってそのまま主進行方向に進む。
本実施形態では、第1整列ラインL1を境として搬送ローラ3の付勢方向が第1整列ラインL1に対して正逆方向に反転している。即ち搬送ローラ3の付勢方向は、第1整列ラインL1またはその近傍を境として主進行方向(Y方向)に対する傾斜角度が異なっている。即ち左エリアLAでは、図10、図11、図12の様に搬送ローラ3の付勢方向は右傾斜方向であり、右エリアRAでは、搬送ローラ3の付勢方向は左傾斜方向であって主進行方向に対する傾斜角度が線対照的に違っている。
そのため第1整列ラインL1上の物品Mは、左エリアLAの搬送ローラ3からは左側から第1整列ラインL1に向かって付勢され、同時に右エリアRAの搬送ローラ3からは右側から第1整列ラインL1に向かって付勢される。
その結果、図10、図13の様に物品Mは第1整列ラインL1の両側から同時に第1整列ラインL1に向かって付勢され、第1整列ラインL1から外れることなく前進する。
なお物品Mが載置されている内側列ILの搬送セル1は、付勢方向が変化するが、そのタイミングは左エリアLAと右エリアRAで相違する。そのため物品Mは、揺れ動きながら前進して行くこととなる。
前記した様に物品整列エリア36には、複数の物品Mが広く散らばった状態で搬入される。各物品Mは、図13、図15に示す様に、それぞれ揺動しつつ第1整列ラインL1と、第2整列ラインL2に向かって進む。
ランダムに分散していた物品群は、左エリアLAと右エリアRAの双方から第1整列ラインL1に接近するので、図14(a)の様に第1整列ラインL1の近傍で衝突する場合がある。
ここで本実施形態では、物品Mは揺れ動きながら第1整列ラインL1に近づく。さらに第1整列ラインL1上を移動する物品Mについても揺れ動いている。また物品Mが揺れ動くタイミングは個々に相違する。
そのため第1整列ラインL1の近傍で物品Mが衝突すると、物品Mの揺れ動きと、揺動のタイミングのずれによって、図14(b)(c)の様に一方の物品Mが先に進行し、他方はその後に続く。あるいは列の中に物品Mが割り込んで行く。
また第1整列ラインL1の近傍以外でも物品M同士が衝突する場合があるが、この場合であっても物品Mの揺れ動きと、揺動のタイミングのずれによって、図14(b)(c)の様に一方の物品Mが先に進行し、他方はその後に続くので、ジャムが発生することは少ない。
その結果、図10(c)の様に、全ての物品Mが第1整列ラインL1上に並ぶ。
本実施形態の物品整列装置31では、物品Mの底面を付勢手段で付勢して物品Mを移動させる。付勢手段の付勢方向は、整列ラインL1、L2に沿う方向のベクトル成分(Y方向)を含み、且つ常時または一時的に整列ラインに向かう方向のベクトル成分(X方向)を含む方向とし、前記付勢手段の付勢方向を、物品Mが搬送されている間に変化させ、前記物品Mを揺動しつつ特定の進行方向に向かって移動させて行く。
本実施形態の物品整列装置31では、物品載置面32に埋め込まれた搬送セル1の動作によって物品Mを所定の整列ラインの沿って並べることができる。本実施形態の物品整列装置31では、搬送路上に障害物や移動するガイドが無いので、安全である。
また本実施形態の物品整列装置31では、整列させる物品の大きさや形状を選ばず、物品の大きさや形状が不揃いであっても所定の整列ライン上に整列させることができる。
物品整列エリア36は、物品Mを所定方向に搬送する搬送装置2であり、物品Mの底面を付勢して物品Mを移動させる付勢手段(搬送ローラ3)を複数有し、搬送ローラ3は物品Mの付勢方向を変更可能である。搬送ローラ3の付勢方向は、搬送方向たるY方向に沿う方向のベクトル成分を含み、且つ常時または一時的に搬送方向に対して交差する方向のベクトル成分を含んでいる。そして付勢方向を変化させて物品Mを揺動させつつ物品を所定方向に移動させて行くものである。
〔物品分離エリア〕
本実施形態では、物品整列エリア36の前半部分が物品分離エリア38としても機能する。
物品整列エリア36では、前記した様に搬送セル1を間欠運転モードで運転するが、前半部分の物品分離エリアでは、図16(a)の様に進行方向前側の搬送セル1と、進行方向後ろ側の搬送セル1の搬送ローラ3の回転速度が相違し、後ろ側の搬送セル1は搬送ローラ3の回転速度が僅かに遅い。
そのため、図17(a)の様に物品Mが平面的に接触している場合、先頭側の物品Mが早く進み、図17(b)(c)の様に物品M同士の間隔がしだいに広がって行く。
また他の方策として、図16(b)の様に後ろ側の搬送セル1の駆動を少しだけ遅らせてもよい。本方策によると、進行方向前側の搬送セル1が移動して先頭側の物品Mが移動しても、後ろ側の物品Mはしばらくの間、その位置に止まる。そのため図16(a)の様に物品M同士の間隔がしだいに広がって行く。
上記した実施形態では、搬送装置2上に二列に物品Mを並べることができるが、物品Mの列数は任意であり、一列であっても三列以上であってもよい。
上記した実施形態では、物品整列エリア36内が、第1エリアと第2エリアに区分けされ、各エリアにはぞれぞれ4列の搬送セル1群が含まれる。そして整列ラインL1,L2を跨いで搬送セル1が分布し、整列ラインL1,L2の片側にそれぞれ2列の搬送セル群がある。
しかしながら本発明は、この構成に限定されるものではなく、物品整列エリア36内が、3以上のエリアに分かれていてもよい。各エリアに属する搬送セル1の列は任意であり、2列でもよく、5列以上であってもよい。第1エリアと第2エリアの間で属する列の数が異なっていてもよい。
上記した実施形態では、内側列ILと外側列OLはそれぞれ2列であるが、内側列IL及び外側列OLに含まれる列の数は任意である。
上記した実施形態では、内側列ILは物品Mの付勢方向が変化し、外側列OLでは付勢方向が一定であるが、全ての領域で付勢方向が変わるものであってもよい。また付勢方向の変化量が場所によって違っていてもよい。
〔搬出エリア〕
搬出エリア37では、図19の様に前詰め動作が行われる。
搬出エリア37は、物品整列エリア36の下流側のエリアであり、物品Mは整列ラインL1,L2上に並んでいる。
搬出エリア37の最先端は、搬送装置2の最先端でもある。最先端またはその近傍の搬送セル1は、通常は停止状態であり、他の機器の信号や手動による入力信号によって動作する。また先端部分以外の搬送セル1は、間欠運転モードで運転されている。そのため搬出エリア37においては、物品Mは直列的に密に並んでおり、図18、図19(b)の様に先頭の物品Mが排出されると、図19(c)の様にその後に後の物品Mが進入する。
その結果、搬出エリア37の最先端には、図19(c)の様に物品Mが待機状態で載置されており、搬出の機会を待っている状態となる。
〔その他〕
以上説明した実施形態は、搬送セル1が面状に多数配列されて物品載置面32が構成されており、各搬送セル1は、いずれも物品Mを移動させる移動機能と、付勢方向を変更する付勢方向変更機能を備えているが、必ずしも全てのセルがこの機能を備えている必要はなく、移動機能だけを有するセルや、付勢方向変更機能だけを有するセルが含まれていてもよい。
以上説明した実施形態は、物品Mの全てを主進行方向たるY方向に搬送させたが、図22の搬送装置60の様に、複数の方向に物品を振り分ける場合もある。
この構成によると、主進行方向は途中で分岐し、2方向に分かれる。
搬送装置60では、物品整列エリア36に導入された物品は、搬送方向が90度変換されてX方向となり、且つ図面上下方向に分離して進行する。
従って物品整列エリア36では、主進行方向が正のX方向と、負のX方向の二方向となる。
図面上側の領域の搬送ローラ3の付勢方向は、搬送方向たる正のX方向に沿う方向のベクトル成分を含み、且つ常時または一時的に搬送方向に対して交差するY方向のベクトル成分を含んでいる。そして付勢方向を変化させて物品Mを揺動させつつ物品を正のX方向に移動させて行く。
これに対して図面下側の領域の搬送ローラ3の付勢方向は、搬送方向たる負のX方向に沿う方向のベクトル成分を含み、且つ常時または一時的に搬送方向に対して交差するY方向のベクトル成分を含んでいる。そして付勢方向を変化させて物品Mを揺動させつつ物品を負のX方向に移動させて行く。
以上説明した実施形態では、搬送装置2は物品載置面32を有し、物品Mを、縦横、或いは斜め方向に任意に進めることができる。そのため物品載置面32における物品Mの進行方向は任意であり、あらゆる方向に物品を進めることができる。従って、物品Mの主進行方向は、用途に応じて任意に設定することができる。
1 搬送セル
2,60 搬送装置
3 搬送ローラ
6 旋回台
30 荷捌き装置
31 物品整列装置
32 物品載置面
35 荷捌きエリア
36 物品整列エリア
37 搬出エリア
38 物品分離エリア
M 物品
L1 第1整列ライン
L2 第2整列ライン
IL 内側列
OL 外側列
LA 左エリア
RA 右エリア

Claims (9)

  1. 複数の物品を投入し、物品の重なりを解消する荷捌き装置であって、
    物品を載置する物品載置面を有し、当該物品載置面上で物品を旋回運動及び/又は回転運動させて物品同士の重なりを解消する荷捌き運転を荷捌きエリア内で行い、
    搬送セルが複数、面状に配置されて前記物品載置面が構成され、前記搬送セルには、搬送ローラと、搬送ローラを旋回させる旋回台が含まれていて、
    搬送ローラは、物品の底に接触して物品を移動させることができ、
    旋回台は、搬送ローラの向きを変えて、物品の付勢方向を変更することができ、
    旋回台の角度を、物品が一点を中心として又は複数の点を中心として旋回するように、あるいは物品がその場を回転するように、あるいは物品がらせん状に旋回するように決めることができることを特徴とする荷捌き装置。
  2. 荷捌き装置から排出された物品の数を検出する排出数検出手段を有し、排出数検出手段で検出された物品の数が、所定の数となったことを条件として荷捌き運転を停止することを特徴とする請求項1記載の荷捌き装置。
  3. 物品の速度、回転速度、旋回速度、旋回半径が変更可能であることを特徴とする請求項1又は2に記載の荷捌き装置。
  4. 物品を一方方向に進行させつつ荷捌き運転を行うことが可能であることを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載の荷捌き装置。
  5. 荷捌き運転を行う荷捌きエリアと荷捌きエリアの下流に物品整列エリアとを有し、荷捌きされた物品を想定された整列ライン上に並べることが可能であることを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載の荷捌き装置。
  6. 荷捌き運転を行う荷捌きエリアと荷捌きエリアの下流に物品分離エリアとを有し、物品分離エリアにおいては物品を一方方向に向かって搬送し、その際に物品の搬送速度に変化を付けて搬送し、物品同士を進行方向前後に引き離すことが可能であることを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載の荷捌き装置。
  7. 荷捌き運転を行う荷捌きエリアと荷捌きエリアの下流に物品分離エリアとを有し、物品分離エリアにおいては物品を一方方向に向かって搬送し、その際に物品を一時停止あるいは一時的に搬送速度を停止して物品同士を進行方向前後に引き離すことが可能であることを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載の荷捌き装置。
  8. 荷捌き運転を行う荷捌きエリアと荷捌きエリアの下流に揺動エリアとを有し、揺動エリアにおいては物品の進行方向を小刻みに変えて、前記物品を揺動させつつ一方方向に向かって搬送することを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載の荷捌き装置。
  9. 請求項1乃至8のいずれかに記載の荷捌き装置を用いて物品の重なりを解消する荷捌き方法であって、物品を前記物品載置面にき、当該物品載置面上で物品を旋回運動及び/又は回転運動させて物品同士の重なりを解消することを特徴とする荷捌き方法。
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