JP7248364B2 - 箱体積付システム - Google Patents
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Description
無人搬送車を誘導ラインにより誘導して設備前の停止位置に停止させ、無人搬送車上のロボットアームにより設備の受渡台と荷台との間でのワークの受け渡し作業を行わせる技術が知られている。
ところで、現在、パレタイザーによる箱体積付システムでは、1ラインに1パレタイザーを配置する方式が一般的である。このような方式では、中身が多様な品種の箱体を多様な態様で仕分けして箱体載置手段に積み付けることが難しい。また、仕分けが容易となるように、箱体載置手段やロボットの数を増加させる方法があり得るが、かかる方法では、ロボットの設備稼働率が低くなりやすく、投資回収が困難となりやすい。
そこで、1つの側面では、本発明は、効率的な仕分けが可能な箱体積付システムを提供することを目的とする。
1つの側面では、第1種類の物体が複数梱包された第1の箱体を払い出す第1の箱体払出手段と、
前記第1種類とは異なる第2種類の物体が複数梱包された第2の箱体を払い出す第2の箱体払出手段と、
前記第1の箱体払出手段及び前記第2の箱体払出手段を含む複数の箱体払出手段から払い出される箱体を搬送する供給手段と、
ロボットと、
ロボットを制御する制御装置と、
物体が梱包される前の未梱包箱体を製函する製函装置と、を含み、
前記制御装置は、
梱包済みの箱体を複数載置可能な一の箱体載置手段に対して載置予定の複数の箱体の構成を表す載置計画情報を取得し、
前記載置計画情報に基づいて、前記供給手段により供給される箱体を1つずつピックアップして前記一の箱体載置手段に前記第1の箱体及び前記第2の箱体を含む複数の種類の箱体を載置する作業を、前記ロボットに行わせ、
当該箱体積付システムは、一の前記ロボットに対して前記供給手段及び前記一の箱体載置手段の少なくともいずれか一方が複数存在する状態において動作可能であり、
前記ロボットは、前記未梱包箱体が載置される未梱包箱体載置手段から、前記未梱包箱体をピックアップして前記第1の箱体払出手段及び前記第2の箱体払出手段のうちの少なくともいずれか一方に載置し、
前記第1の箱体払出手段及び前記第2の箱体払出手段のうちの少なくともいずれか一方は、物体を梱包する、箱体積付システムが提供される。
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態(以下、「実施形態」と称する)について詳細に説明する。実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ符号を付している。
図1は、本実施形態に係る箱体積付システム100の要部概略平面図である。箱体積付システム100は、箱詰め工程等を実現するシステム101の一部又は全部と、パレタイザー1とを含む。
箱詰め工程等を実現するシステム101は、物体供給装置1011(第1物体供給装置及び第2物体供給装置の一例)と、物体搬送部1012と、梱包装置1013(第1の箱体払出手段及び第2の箱体払出手段の一例)と、未梱包箱体載置手段1015とを含み、製函装置1014を更に含むことができる。なお、変形例では、製函装置1014は省略されてもよい。
物体供給装置1011は、箱詰めされる商品(物体の一例、図1では、符号500参照)を供給する。商品は、任意であるが、本実施形態では、2種類存在する。ただし、他の実施形態では、商品は、3種類以上あってよい。物体供給装置1011は、第1種類の商品を供給する装置と、第2種類の商品を供給する装置とが別々に存在してもよいし、1つの機械として実現されてもよい。また、物体供給装置1011は、商品を製造する装置を含んでもよい。
物体搬送部1012は、物体供給装置1011により供給される商品が載置される。本実施形態では、物体搬送部1012は、物体供給装置1011により供給される商品を物体載置部P1(第1物体載置手段及び第2物体載置手段の一例)まで搬送する。物体搬送部1012は、例えばコンベアの形態であってよく、この場合は、物体載置部P1は、コンベアの終端部である。本実施形態では、物体搬送部1012は、2種類存在する商品に対応して、種類ごとに存在してもよいし、2種類存在する商品を混合して搬送する1つの搬送部であってもよい。前者の場合は、物体載置部P1は、種類ごとに存在することになる。
梱包装置1013は、未梱包箱体載置手段1015上から供給される未梱包箱体内に、物体載置部P1の商品を入れて梱包する。なお、未梱包箱体は、梱包装置1013にコンベア等によって搬送される仕様であってもよい。なお、箱体の素材は、任意であり、段ボール等であってよい。あるいは、未梱包箱体は、プラスチックコンテナ、番重等の形態であってもよい。なお、物体載置部P1は、梱包装置1013内に位置するように形成されてもよい。
本実施形態では、一例として、梱包装置1013は、一の未梱包箱体内には同一種類の商品だけが梱包されるように動作する。この場合、梱包装置1013は、商品の種類ごとに設けられる。ただし、他の実施形態では、梱包装置1013は、一の未梱包箱体内に複数種類の商品を梱包するように動作してもよい。以下では、梱包装置1013により箱詰め(梱包)が終了した箱体を、「カートンB」と称する。
梱包装置1013は、カートンBを供給手段2(後述)に払い出す。ここで、本実施形態では、カートンBは、第1種類の商品のみが梱包された第1種類のカートンBと、第2種類の商品のみが梱包された第2種類のカートンBとがある。梱包装置1013は、梱包計画情報(図示せず)に応じて第1種類のカートンBと第2種類のカートンBとを生成し、供給手段2に払い出してよい。なお、本実施形態では、後述のように、第1種類のカートンBと第2種類のカートンBの2種類のカートンBに対応して、供給手段2が2つ存在する。本実施形態では、梱包装置1013は、第1種類のカートンBは、一方の供給手段2に払い出し、第2種類のカートンBは、一方の供給手段2に払い出す。ただし、他の実施形態では、供給手段2が1つであり、梱包装置1013は、第1種類のカートンBと第2種類のカートンBとが混合する態様で、1つの供給手段2に払い出してもよい。
製函装置1014は、未梱包箱体を製作し、製作した未梱包箱体を未梱包箱体載置手段1015上に載置する。
未梱包箱体載置手段1015は、製函装置1014により製作された未梱包箱体が載置される。未梱包箱体載置手段1015は、上述のようにコンベアの形態であってもよい。
箱詰め工程等を実現するシステム101は、生産ラインLの一部を形成し、パレタイザー1の供給手段2に接続される。箱詰め工程等を実現するシステム101は、上述のように得たカートンBを、供給手段2へと払い出す。
つぎに、生産ラインLの箱詰め工程の下流側に設置され、箱詰め工程を経て供給されるカートンBをパレットP上に積み上げるパレタイザー1について、図2から図5に基づいて説明する。
図2は、本実施形態に係るパレタイザー1の要部概略平面図、図3は、本実施形態に係るパレタイザー1の側面図、図4は、本実施形態に係るパレタイザー1の平面図、図5は、図4のA-A断面図である。
パレタイザー1は、図2に示されるように、供給手段2と、ロボット3と、パレット回転装置4と、コントローラ5と、を備えている。
供給手段2は、生産ラインLで製品などが箱詰めされたカートンBを、ロボット3に供給する手段であり、ローラコンベアなどが用いられる。この供給手段2は、ロボット3によるカートンBのピックアップ位置となる搬送終端部に、カートンBを係止するストッパ21と(図3参照)、ストッパ21で係止されたカートンBの有無や位置を検出する図示しないカートン検出手段(ラインセンサなど)と、を有している。なお、供給手段2の一端(搬送終端部とは逆側の端部)は、上述のように梱包装置1013に接続される。供給手段2の長さやルート等は任意である。
また、本実施形態では、供給手段2は、2つ設けられる。一方の供給手段2が供給するカートンBと、他方の供給手段2が供給するカートンBとは、同じであってもよいが、本実施形態では、一例として異なる。具体的には、一方の供給手段2が供給するカートンBと、他方の供給手段2が供給するカートンBとは、形状等は同じであるが、梱包である商品の種類(中身)が異なるものとする。具体的には、一方の供給手段2が供給するカートンBは、第1種類の商品が梱包されており、他方の供給手段2が供給するカートンBは、第2種類の商品が梱包されている。
以下の<ロボットの構成-1>から<カートン仕分け方法-1>までの説明においては、特に言及しない限り、供給手段2とは、2つの供給手段2のうちの、任意の一方を表し、カートンBとは、当該一方の供給手段2により供給されるカートンBを表す。
ロボット3は、産業用ロボットであり、出力が80W以上である。ロボット3は、カートンBを供給手段2からピックアップしてパレットP上に移送し、パレットPの所定位置に載置する多関節ロボットであり、4軸の水平多関節型のものが用いられるが、コストを考慮しない場合は、5軸以上のものでもよい。本実施形態では、ロボット3は、作業位置が固定である。
この4軸の水平多関節型のロボット3は、図3に示されるように、基台30と、基台30の上下方向(Z軸方向)に沿う第1軸3aを介して水平方向(XY軸方向)に回転可能に連結される第1アーム31と、第1アーム31の先端側に上下方向(Z軸方向)に沿う第2軸3bを介して水平方向(XY軸方向)に回転可能に連結される第2アーム32と、第2アーム32の先端側に上下方向(Z軸方向)に移動可能で、かつ第3軸3cの軸回り方向(Z軸回り方向)に回転可能に設けられるヘッド取付軸36と、ヘッド取付軸36の下端部に設けられ、カートンBを真空吸着する吸着ヘッド37と、を備える。なお、吸着ヘッド37に代えて、把持式(挟み込みタイプ)のハンドや、カートンBを下から掬い上げるタイプのヘッドが使用されてもよい。
図示を省略するが、ロボット3の内部には、第1アーム31を回転させる第1アーム回転用モータと、第2アーム32を回転させる第2アーム回転用モータと、ヘッド取付軸36を上下移動させるヘッド上下移動用モータと、ヘッド取付軸36を第3軸3cの軸回りの方向に回転させるヘッド回転用モータと、が設けられている。
また、本実施形態では、ロボット3全体(基台30)を昇降させる昇降装置33を更に備えているが、供給手段2からカートンB移送やパレットP上へのカートンBの積み上げ作業などが、ヘッド取付軸36の上下移動ストローク範囲内で行える場合は、昇降装置33を備えなくてもよく、つまり、基台30を床面11に固定された所定の高さの固定台座に設けられてもよく、あるいは基台30を床面11に直接設けられてもよい。あるいは、ヘッド取付軸36を上下移動させることなく、昇降装置33で、吸着ヘッド37を上下移動させてもよい。なお、ロボット3の動作範囲Mについては、後述する。
パレット回転装置4は、カートンBが載置されたパレットPを回転させる装置であり、電動式のターンテーブルなどが用いられる。このパレット回転装置4は、図5に示されるように、床部10に設置固定されるリング状の固定リング41と、固定リング41上にベアリング42を介して設けられ、中心C4を軸として水平方向に回転する回転リング43と、回転リング43上に設けられるパレット載置台44と、回転リング43の内周部(又はパレット載置台44の下部)に設けられるリングギヤ45と、リングギヤ45に噛み合うピニオンギヤ46と、ピニオンギヤ46を回転駆動させるモータ47と、を有している。
また、パレット回転装置4は、主要部が床部10に形成された凹部12に埋設されており、パレット載置台44の表面が、床面11よりも若干突出している。このように、パレット回転装置4を埋設すると、パレット載置台44上にパレットPが置かれたとしても、パレットPの底面が床面11に接触することがなく、また、パレットPをハンドリフトで取出す場合も、ハンドリフトが走行する床面11と、パレット載置台44に置かれたパレットPとの高さの差が小さくなり、ハンドリフトによるパレットPの取出しが容易になる。
コントローラ5は、パレタイザー1全体の制御を行うものである。コントローラ5は、例えば、(a)カートン検出手段から入力される検出信号に基づいて、供給手段2のカートンBのピックアップ位置におけるカートンBの有無や位置を認識したり、(b)ロボット3の各種モータや吸着ヘッド37の電磁弁を制御することにより、ロボット3にカートンBのピックアップ、移送、載置などの動作を行わせたり、(c)パレット回転装置4のモータ47を制御することにより、パレット載置台44上に載置されたパレットPを水平方向に回転させたりする。
なお、コントローラ5は、図2では、供給手段2の近傍に配置されているが、配置場所は任意である。例えば、コントローラ5は、ロボット3内に内蔵されてもよい。また、コントローラ5は、複数のコンピュータにより協動して実現されてもよい。この場合、コントローラ5の一部の機能は、遠隔地に設けられるサーバ等と協動して実現されてもよい。この場合、コントローラ5は、サーバとネットワークを介して通信し、載置計画情報(後出の図7参照)等のような制御情報を取得してもよい。なお、ネットワークは、無線通信網や、インターネット、VPN(Virtual Private Network)、WAN(Wide Area Network)、有線ネットワーク、又はこれらの任意の組み合わせ等を含んでもよい。また、コントローラ5が施設内の複数のコンピュータにより協動して実現される場合、各コンピュータは、有線で接続されてもよいし、無線で通信可能であってよい。この場合、近距離無線通信や、ブルートゥース(Bluetooth、登録商標)、赤外線通信等が利用されてもよい。
また、コントローラ5は、カートンBの積み上げ作業を、カートンBの種類(寸法)に応じて、選択される所定の動作プログラム(後述する積み上げ手順)に従って、ロボット3及びパレット回転装置4を連動させて制御し、カートンBをパレットP上に載置する。ただし、カートンBの積み上げ作業は、カートンBの位置(供給位置及び載置位置)をカメラなどの認識手段で自動認識させて行ってもよい。
パーテーション6は、パレタイザー1の周囲(パレットPの取出方向Uを除く)に、作業者が立入ることがないように、パレタイザー1及びパレットPを囲っている(図4参照)。
カートンBは、立方体のダンボール箱状のもので、生産ラインLで容器状製品や袋状製品が複数個箱詰めされたものである。容器状製品や袋状製品は、飲食品や洗剤などであるが、特に限定されない。
パレットPは、1100mm×1100mm×144mmのプラスチック製のものであるが、これに限られず、木材製や金属製でもよいが、飲食品の生産ラインLの場合、プラスチック製又は金属製が好ましい。
ここで、供給手段2、ロボット3及びパレット回転装置4の配置について説明すると、パレタイザー1は、平面視において、供給手段2の延長方向にパレット回転装置4を配置し(図4参照)、側面視において、供給手段2とパレット回転装置4との間にロボット3を配置している(図3参照)。ロボット3によりカートンBが積み上げられたパレットPは、パレット回転装置4から供給手段2の延長方向の取出方向Uに、作業員によってハンドリフトで取出されるが、作業員とロボット3とが干渉しない条件であれば、パレットPの取出方向U以外の方向(例えば、図4の矢印V方向)であってもよい。
ロボット3の最大の動作範囲M(ヘッド取付軸36又は第3軸3cの移動範囲)は、図4に示すように平面視において、略ハート形状である。ただし、パーテーション6よりも外側で動作させることはない。
そして、ロボット3のパレットP上における動作範囲Mは、図4に示す平面視において、パレット回転装置4に載置されたパレットPの中心CPを含み、かつ、パレットPの載置面積の1/4以上パレットPの載置面積未満である。より望ましくは、パレットPの載置面積の1/4以上π/4以下であるとよい。このとき、動作範囲Mが円弧を描く場合、パレットPのいずれかの辺Hがロボット3の動作範囲Mから外れ、安全にパレットPを取出すことが可能となる。さらにより望ましくは、パレットPの載置面積の1/4以上1/2以下であるとよい。このとき、パレット回転装置4の動作を最低限に抑えることが可能となる。
なお、パレットPは、パレット回転装置4の中心C4と、パレットPの中心CPとが略一致するように、パレット回転装置4上に置かれるため、ロボット3のパレットP上における動作範囲Mは、パレット回転装置4の中心C4を含み、かつ、パレットPの載置面積の1/4以上パレットPの載置面積未満であると、言い換えることができる。
また、ロボット3のパレットPにおける動作範囲Mは、パレットPの載置面を、中心CPを通る2本の直交線で4つの矩形領域E1~E4に分割したとき、少なくとも1つの矩形領域E1~E4を含むように設定されている。このようなロボット3の動作範囲Mであっても、パレット回転装置4でパレットPを回転(例えば、90°ずつ回転)させれば、パレットPの載置面全域を、ロボット3の動作範囲Mに含めることができるので、パレットPの載置面全域に対するカートンBの載置が可能になる。
さらに、ロボット3のパレットP上における動作範囲M、及び、ロボット3で移送されるカートンBの移動範囲は、パレットPの取出方向U、V側の辺Hを含まないことが望ましい。このようなロボット3の動作範囲Mであると、ロボット3が最大の動作範囲Mで動作したとしても、ロボット3及びカートンBが、パレットPの取出方向U、Vの辺Hまでは到達することがない。
ここで、本実施形態に係るパレタイザー1によるカートンBの積み上げ手順について、図6を参照しつつ説明する。図6は、本実施形態に係るパレタイザー1によるカートンBの積み上げ手順の1例を示す平面図である。なお、図6は、パレットP上に1段目としてカートンBを9個載置する場合の手順を示している。また、カートンBは平面視長方形であるため、長手方向の向きを考慮して、吸着ヘッド37を回転させることでカートンBの向きを適宜変更し、パレットP上に順次載置されるが、カートンBの向きの変更動作については説明を省略する。
まず、ロボット3は、供給手段2からピックアップした1番目のカートンBをパレットPの中央位置に載置する。
つぎに、ロボット3は、供給手段2からピックアップした2番目のカートンBを1番目のカートンBの供給手段2側に隣接するように載置し、さらに、供給手段2からピックアップした3番目のカートンBを2番目のカートンBの手前側(ロボット3又は基台30側)に隣接するように載置する。その後、パレット回転装置4は、パレットPを矢印R方向に90°回転させる。
パレットPが90°回転すると、ロボット3は、供給手段2からピックアップした4番目のカートンBを1番目及び3番目のカートンBに隣接するように載置し、さらに、供給手段2からピックアップした5番目のカートンBを4番目のカートンBの手前側に隣接するように載置する。その後、パレット回転装置4は、パレットPを矢印R方向に更に90°回転させる。
再びパレットPが90°回転すると、ロボット3は、供給手段2からピックアップした6番目のカートンBを1番目及び5番目のカートンBに隣接するように載置し、さらに、供給手段2からピックアップした7番目のカートンBを6番目のカートンBの手前側に隣接するように載置する。その後、パレット回転装置4は、パレットPを矢印R方向に90°回転させる。
更に再びパレットPが90°回転すると、最後に、ロボット3は、供給手段2からピックアップした8番目のカートンBを1番目及び7番目のカートンBに隣接するように載置し、さらに、供給手段2からピックアップした9番目のカートンBを8番目のカートンBの手前側、かつ2番目のカートンBの供給手段2側に隣接するように載置する。
このようにして、9個のカートンBがパレットPに載置され、1段目が形成される。その後、パレット回転装置4は、パレットPを矢印R方向に更に90°回転させる。そして、2段目以降のカートンBは、同様の手順で、1段目(一つ前の段目)のカートンBの上に積み上げられていく。なお、上述したカートンBの積み上げ手順は、1例であって、これに限られず、種々の積み上げ手順が適用できることは言うまでもない。
つぎに、本実施形態によるカートン仕分け方法について説明する。本実施形態では、コントローラ5は、パレットP(梱包済みの箱体を複数載置可能な箱体載置手段の一例)に対して載置予定のカートンBの構成(以下、「カートン構成」とも称する)を表す載置計画情報を取得する。カートン構成は、一のパレットPに対して載置予定の複数のカートンBの構成(どの種類のカートンBをいくつ載置するか)を表す。なお、一のパレットPに対して載置予定のカートンBの数が固定である場合は、載置計画情報は、各種類のカートンBをどのような比率で載置するかを表してもよい。
図7は、載置計画情報の一例を示す図である。図7では、パレットIDごとに、対応するパレットPに対して、1段目と2段目とに載置される予定のカートンBの種類(第1種類又は第2種類)が規定されている。パレットIDは、パレットPごとに付与されるが、パレットP自体に識別番号等が付与されていなくてもよい。この場合も、パレットIDが異なれば、対応するパレットPも異なることになる。本実施形態では、上述のように、2つの供給手段2のうちの、一方の供給手段2が供給するカートンBは、第1種類のカートンBであり、第1種類の商品のみが梱包され、他方の供給手段2が供給するカートンBは、第2種類のカートンBであり、第2種類の商品のみが梱包されている。
例えば、パレットID“0001”に対しては、1段目に第1種類のカートンBが3個、第2種類のカートンBが6個載置される予定であることを示し、パレットID“0002”に対しては、1段目に第1種類のカートンBが2個、第2種類のカートンBが7個載置される予定であることを示し、以下、同様である。なお、図7はあくまで一例であり、多様な変更が可能である。例えば、3段以上積まれる構成の場合は、3段目以降の構成が定義されてもよい。また、ここでは、2種類のカートンBを扱っているが、3種類以上のカートンBが扱われてもよい。また、各段において2品種のカートンBが混合されているが、同じ段には同じ種類のカートンBが定義されてもよい。同様に、同じ種類のカートンBのみが定義されたパレットIDが存在してもよい。
コントローラ5は、載置計画情報に基づいて、2つの供給手段2により供給される第2種類のカートンBを1つずつピックアップして、パレットPに載置する作業を、ロボット3に行わせる。カートンBを1つずつピックアップしてパレットPに載置する作業自体は、<カートンの積み上げ手順-7>で説明したとおりである。
なお、図7に示す載置計画情報は、どの種類のカートンBをどの順序で積み上げるかを指定していないが、積み上げ順を指定するものが使用されてもよい。
図8は、本実施形態のコントローラ5により実行されるロボット3の制御処理のうちの、載置計画情報に基づく箱体積付処理に係る部分の一例を示す概略フローチャートである。
ステップS110では、コントローラ5は、載置中フラグが“0”であるか否かを判定する。載置中フラグが“0”であることは、あるパレットPに対するカートンの積み上げが開始されていない状態を表す。判定結果が“YES”の場合、ステップS112に進み、それ以外の場合は、ステップS120に進む。
ステップS112では、コントローラ5は、次のパレットIDに応じた載置計画情報(図7参照)を取得する。
ステップS114では、コントローラ5は、Nを“1”にセットする。
ステップS116では、コントローラ5は、1番目のカートンBに対する作業(パレットPにカートンBを載置する作業、以下同じ)をロボット3に開始させる。例えば、パレットID“0002”である場合は、第1種類のカートンBが2個、第2種類のカートンBが7個、それぞれ1段目に載置される予定であるので、1番目のカートンBは、第2種類のカートンBであってもよいし、第1種類のカートンBであってもよい。ただし、載置計画情報が上述のように積み上げ順を指定するものであれば、その順序に従う。
ステップS118では、コントローラ5は、載置中フラグを“1”にセットする。
ステップS120では、コントローラ5は、N番目のカートンBに対する作業が終了したか否かを判定する。判定結果が“YES”の場合、ステップS122に進み、それ以外の場合は、ステップS130に進む。
ステップS122では、コントローラ5は、Nを“1”だけインクリメントする。
ステップS124では、コントローラ5は、N=載置予定数+1であるか否かを判定する。載置予定数は、載置計画情報に基づいて導出できる。例えば、パレットID“0002”である場合は、第1種類のカートンBが2個、第2種類のカートンBが7個、それぞれ1段目と2段目に載置される予定であるので、載置予定数は、18個である。なお、載置予定数が固定である場合は、載置計画情報に基づくことなく、当該固定の値を利用される。判定結果が“YES”の場合、ステップS126に進み、それ以外の場合は、ステップS128に進む。
ステップS126では、載置中フラグを“0”にリセットする。
ステップS128では、コントローラ5は、N番目のカートンBに対する作業をロボット3に開始させる。例えば、パレットID“0002”である場合であって、N=3であり、かつ、すでに第1種類のカートンBを2個、載置済みである場合は、コントローラ5は、第2種類のカートンBをN番目のカートンBとして、作業をロボット3に開始させる。この際、コントローラ5は、N番目のカートンBに対する作業をロボット3に開始させる前に、必要に応じて上述のようにパレットPを回転させる。
ステップS130では、コントローラ5は、N番目のカートンBに対する作業をロボット3に継続させる。
このようにして図8に示す処理によれば、1つのロボット3を用いながら、載置計画情報に応じたカートン構成で第1種類のカートンBと第2種類のカートンBとをパレットPに載置できる。これにより、効率的な仕分けが可能となる。
以上、説明した実施形態の効果について述べる。
本実施形態によれば、上述のように、1つのロボット3に対して2つの供給手段2を備え、載置計画情報に基づいて1つのロボット3が2つの供給手段2からの2種類のカートンBをピックアップしながら、載置計画情報に応じたカートン構成で第1種類のカートンBと第2種類のカートンBとをパレットPに載置できる。これにより、効率的な仕分けが可能となる。
また、実施形態のパレタイザー1は、カートンBを供給する供給手段2と、カートンBを供給手段2からパレットPに移送し、載置するロボット3と、カートンBが載置されたパレットPを回転させるパレット回転装置4と、を備えるものである。これにより、小型のロボット3であっても、パレットPをパレット回転装置4で回転させることにより、パレットPの載置面全域にカートンBを載置することができる。その結果、ロボット3を小型化することができるとともに、パレタイザー1及びパレットPの設置スペースを小さくすることができる。また、パレタイザー1の製造コストも、安くすることができる。そして、パレタイザー1及びパレットPを囲うパーテーション6も小さくすることができる。
実施形態のパレタイザー1は、ロボット3のパレットP上における動作範囲Mが、パレットPの中心CP(パレット回転装置4の中心C4)を含み、かつ、パレットPの載置面積の1/4以上パレットPの載置面積未満である。これにより、パレットPの載置面全域に対するカートンBの載置を可能にしつつ、ロボット3を小型化することができる。
実施形態のパレタイザー1は、ロボット3のパレットP上における動作範囲M、及び、ロボット3で移送されるカートンBの移動範囲が、パレットPが取出される方向側の辺Hを含まないものである。これにより、ロボット3が最大の動作範囲Mで動作したとしても、ロボット3及びカートンBが、パレットPの取出方向U、Vの辺Hまでは到達しないから、作業員が安心してパレットPの取出作業を行えるパレット取出エリアを確保することができる。
実施形態では、パレット回転装置4が、パレットPを取出すハンドリフトが走行可能な走行面より下方に埋設されているものである。これにより、ハンドリフトが走行する床面11と、パレットPが載置されるパレット載置台44の上面との間の段差が小さくなり、ハンドリフトによるパレットPの取出しが容易になる。
実施形態では、ロボット3が、4軸以下の水平多関節型のものである。これにより、市販されている安価な4軸以下の水平多関節ロボットを用いて、パレタイザー1を構成することができる。
以下、各種の変形例の構成について説明する。以下で説明する各種の変形例の構成は、矛盾が生じない限り、任意の態様で組み合わせることができる。
上記実施形態では、パレット回転装置4を床部10に埋設したが、生産ラインLなどの設置階が二階以上などの理由で、床部10に凹部12を形成できない場合は、床面11上に設置してもよい。このような場合は、パレット回転装置4の周囲に、パレット載置台44の表面よりも低く、床面11よりも高いステージを設置し、床面11とステージとをスロープで接続し、ハンドリフトが走行できるように構成すればよい。
また、上記実施形態では、パレタイザー1によってカートンBが積み上げられたパレットPは、作業者が図示しないハンドリフトで取出したが、パレットPの取出に用いる搬送装置の種類は、これに限られず、また、自動搬送装置でパレットPを自動的に取出してもよい。
また、上記実施形態では、パレタイザー1によってパレットP上に積み上げられたカートンBは、積み上げられた状態のままハンドリフトで取出したが、パレット回転装置4の周囲にラッパーを設置することで、その場で積み上げられたカートンBをストレッチフィルムでラッピングすることも可能である。
また、上記実施形態では、パレタイザー1によってカートンBをパレットPに積み上げたが、同様の構成で、パレットPに積み上げられたカートンBを一つずつ降ろして排出するデパレタイザーとして用いることも可能である。
また、上記実施形態では、ロボット3の基台30が床面11に固定された昇降装置33に設けられた構成(あるいは、代替例として、基台30が床面11に直接固定された構成)で説明したが、同様の構成で、基台30又は昇降装置33がAGV機構を備えてもよいし、AGV上に載置されてもよい。AGV機構の走行手段としては、車輪や、キャタピラ、ボール、脚アクチュエータ等であってよい。またこの場合、パレットPが取出される方向とは反対側の辺H側近を、パレットPが取出される方向とは反対側の辺Hに水平に、ロボット3がAGV走行可能となり、ロボット3のAGV走行がロボット3の第1アーム31の1軸分を担うため、基台30より上の軸数は3軸でもよい。ロボット3のパレットP上における動作範囲Mが、パレットPの載置面積の1/4以上パレットPの載置面積未満であるロボット3であれば、動作範囲がパレットPの載置面積以上のロボットを用いるのと比較してロボット3が軽量となり、転倒防止の観点で最適である。このように、ロボット3の動作軸の一部を、AGV機構や昇降装置33に代替させることも可能である。また、AGV機構に代えて、レールで移動軌跡が規定されるRGV機構が利用されてもよい。なお、上記実施形態では、パレット回転装置4を有することでロボット3の小型化及び軽量化を図ることができる。このため、ロボット3をAGV機構と容易に組み合わせることができる。
また、本変形例のように、ロボット3がAGV機構を備える場合又はAGV上に載置される場合、載置計画情報に基づいて、ロボット3の作業位置を効率的に変化(ロボット3を移動)させることができる。例えば、ロボット3は、一方の供給手段2からカートンBをピックアップしてパレットPに載置する作業を、第1作業位置で行い、他方の供給手段2からカートンBをピックアップしてパレットPに載置する作業を、第1作業位置とは異なる第2作業位置で行うことができる。本変形例では、コントローラ5は、載置計画情報に基づいて、一方の供給手段2からカートンBをピックアップしてパレットPに載置する作業をロボット3に実行させる際は、第1作業位置に、他方の供給手段2からカートンBをピックアップしてパレットPに載置する作業をロボット3に実行させる際は、第2作業位置に、それぞれロボット3が位置するように、ロボット3を移動させる。なお、更なる変形例では、供給手段2からカートンBをピックアップする際の作業位置と、当該ピックアップしたカートンBをパレットPに載置する際の作業位置とが異なる場合があってもよい。
また、本変形例のように、ロボット3がAGV機構を備える場合又はAGV上に載置される場合、ロボット3は、床面11を撮像する向きのカメラ(図示せず)を備え、床面11にはロボット3の移動予定軌道がビニールテープ等を床面11に貼り付けることにより規定されてもよい。本変形例では、コントローラ5は、カメラで撮像した画像に基づく画像処理結果と、載置計画情報とに基づいて、ロボット3を移動させてよい。具体的には、コントローラ5は、ビニールテープ又は特定の塗装等の画像認識結果(コントラストによるエッジ)に基づいて、ロボット3の走行軌跡(走行位置)を制御できる。この際、コントローラ5は、ある作業位置での作業が終了すると、載置計画情報に応じて決まる次の作業位置(目標位置)へとロボット3を移動させることができる。なお、床面11を撮像する向きのカメラは、走行用の専用のカメラであってもよいし、作業用のカメラ、すなわちアーム(第1アーム31若しくは第2アーム32)に取り付けられるカメラが共用されてもよい。
また、本変形例のように、ロボット3がAGV機構を備える場合又はAGV上に載置される場合、コントローラ5は、作業位置(目標位置)の近傍まではロボット3を比較的高速に移動させ、作業位置近傍に至るとロボット3を比較的低速に移動させることとしてもよい。この場合、作業位置間の移動時間の最小化を図りつつ、精度良くロボット3を作業位置に至らせることができる。また、床面11における作業位置又は作業位置近傍には2次元バーコードのような標識が付与されてもよい。この場合、コントローラ5は、2次元バーコードの画像認識結果に基づいて、ロボット3の位置を把握できる。コントローラ5は、2次元バーコードの画像認識結果に基づいて、作業位置に対するずれを認識した場合、ロボット3を移動させることで当該ずれを無くしてもよいし、ロボット3の第1アーム31のようなアームや吸着ヘッド37等の動きの目標値を補正することで、当該ずれを補償してもよい。
また、本変形例のように、ロボット3がAGV機構を備える場合又はAGV上に載置される場合、ロボット3は、バッテリで駆動される方式であってよい。ロボット3は、インバータを更に含み、インバータを介してバッテリが充電可能であってよい。本変形例では、箱体積付システム100は、ロボット3のバッテリを充電する充電ステーションST1(図11参照)を備えてよく、コントローラ5は、ロボット3を充電ステーションST1に移動させてもよい。例えば、ロボット3の休止時や、バッテリの充電状態が基準以下に低下した場合等に、コントローラ5は、ロボット3を充電ステーションST1に移動させてもよい。ロボット3と充電ステーションST1との間の充電は、好ましくは、床面11に埋設され、非接触式で実現される。なお、充電ステーションST1は、好ましくは、ロボット3の作業位置間の移動経路中に設けられてもよい。
また、本変形例のように、ロボット3がAGV機構を備える場合又はAGV上に載置される場合、ロボット3は、未梱包箱体載置手段1015上の未梱包箱体をピックアップして、梱包装置1013に載置する作業(以下、「未梱包箱体載置作業」と称する)を更に実行してもよい。この場合、未梱包箱体を梱包装置1013に供給するための別の手段を無くすことも可能となる。なお、梱包装置1013が商品の種類ごとに設けられる場合は、ロボット3は、複数の梱包装置1013のうちの、任意の1つ又は複数の一部若しくはすべてに対して、上記の未梱包箱体載置作業を実行してもよい。
また、本変形例のように、ロボット3がAGV機構を備える場合又はAGV上に載置される場合、ロボット3は、物体載置部P1から商品をピックアップして、梱包装置1013に載置する作業(以下、「商品載置作業」と称する)を更に実行してもよい。この場合、商品を梱包装置1013に供給するための別の手段を無くすことも可能となる。なお、梱包装置1013が商品の種類ごとに設けられる場合は、ロボット3は、複数の梱包装置1013のうちの、任意の1つ又は複数の一部若しくはすべてに対して、上記の商品載置作業を実行してもよい。
また、上記実施形態では、パレタイザー1がパレット回転装置4を備え、パレットPが回転可能であったが、これに限られない。例えば図9に示すパレタイザー1Aは、パレット回転装置4を備えておらず、パレットPが回転可能でない。本変形例では、ロボット3Bは、上述したロボット3よりも動作範囲(M-Bで指示)が広くなるものの、1つのロボット3Bに対して2つの供給手段2を備えるので、上述した実施形態と同様の効果が得られる。すなわち、載置計画情報に基づいて1つのロボット3が2つの供給手段2からの2種類のカートンBをピックアップしながら、載置計画情報に応じたカートン構成で第1種類のカートンBと第2種類のカートンBとをパレットPに載置できる。これにより、効率的な仕分けが可能となる。
また、上記実施形態では、Y方向で2つの供給手段2の中心とパレットPの中心C4とはオフセットしているが、例えば図10に示す変形例のパレタイザー1Bのように、Y方向で2つの供給手段2の中心とパレットPの中心C4とが一致してもよい。本変形例では、図10に示すように、Y方向で2つの供給手段2の間に、ロボット3が設置されてもよい。このようにして、複数の供給手段2とロボット3とパレットPの位置関係は、上述したロボット3の作業が可能である限り、任意である。
また、上記実施形態では、1つのロボット3がカバーする供給手段2は、2つであったが、3つ以上であってもよい。この場合、第3種類のカートンBを載置可能となるので、より多品種の仕分けに対応できる。
また、上記実施形態では、1つのロボット3がカバーするパレットPの数は1つであったが、3つ以上であってもよい。例えば図11及び図12に示す変形例のパレタイザー1Cでは、パレットPが2つY方向に並んで配置可能である。本変形例では、パレット回転装置4も2つY方向に並んで配置されてよい。また、本変形例では、ロボット3Cは、好ましくは、AGV機構を備え、走行手段39を有する。この場合、コントローラ5は、ロボット3Cの作業位置を変化させながら、ロボット3Cに、2つのパレットPに対して同時並行的又は交互に作業を行わせることができる。なお、他の変形例では、走行可能でないロボットが使用されてもよい。この場合でも、コントローラ5は、ロボットの動作範囲を拡大することで、ロボットに、2つのパレットPに対して同時並行的又は交互に作業を行わせることができる。ここで、“同時並行的に”とは、一方のパレットPに対するカートンの積み上げが完了するまでの間に、他方のパレットPに対するカートンの積み上げ作業が実行される態様であり、“交互”とは、一方のパレットPに対するカートンの積み上げが完了した後に、他方のパレットPに対するカートンの積み上げ作業を開始する態様である。いずれの態様であっても、2つの供給手段2に対して1つのパレットPの場合に比べて、作業効率を高めることができる。また、この場合も、パレット回転装置4を備えることで、パレットPに対して片側走行(パレットPに対してX方向の負側でY方向に走行する走行態様)のみで全体の作業が可能となり、ロボット3Cの移動範囲の最小化(及びそれに伴う省電力化)を図ることできる。なお、本変形例では、2つのパレット回転装置4は、ロボット3Cの走行経路に対してX方向正側に、Y方向に並んで配置されるが、パレット回転装置4の個数及び配置態様は任意である。例えば、複数のパレット回転装置4は、ロボット3Cが複数のパレットP(パレット回転装置4上のパレットP)の間を走行できるように配置されてもよい。この場合、カバーするパレットPの単位個数あたりのロボット3Cの走行経路長を効率的に短くできる。
本変形例では、例えば、ロボット3は、Y方向負側の供給手段2からカートンBをピックアップする作業を、Y方向負側の供給手段2の近傍の作業位置PS1(図示せず)で行い、ピックアップしたカートンBをY方向負側のパレットPに載置する作業を、Y方向負側のパレットPの近傍の作業位置PS2(図示せず)で行い、Y方向正側の供給手段2からカートンBをピックアップする作業を、Y方向正側の供給手段2の近傍の作業位置PS3(図示せず)で行い、ピックアップしたカートンBをY方向正側のパレットPに載置する作業を、Y方向正側のパレットPの近傍の作業位置PS4(図示せず)で行うことができる。なお、本変形例では、作業位置PS1と作業位置PS2とは同じであってもよいし、異なってもよく、同様に、作業位置PS3と作業位置PS4とは同じであってもよいし、異なってもよい。
本変形例のように、1つのロボット3がカバーするパレットPの数が1つ以上である場合は、図13に示すような載置計画情報が利用されてもよい。図13では、パレットIDごとに、対応するパレットPに対して、1段目と2段目とに載置される予定のカートンBの種類(第1種類又は第2種類)と、載置対象のパレットPの配置位置(載置先)とが規定されている。図13において、第1パレット位置とは、2つのパレット回転装置4のうちの一方に対応し、第2パレット位置とは、2つのパレット回転装置4のうちの他方に対応する。本変形例では、コントローラ5は、図13に示すような載置計画情報に基づいて、2つの供給手段2からのカートンBを1つずつピックアップしながら、Y方向に並んで配置される2つのパレットPのうちの、対応するいずれか一方に載置していくことで、載置計画情報に応じた作業を実現できる。なお、載置計画情報は、載置対象のパレットPの配置位置に代えて、カートンBごとに、作業位置(例えば、上述したPS1~PS4)が規定されてもよい。
また、上記実施形態では、1つのロボット3に対して2つの供給手段2が設けられるが、図14に示すパレタイザー1Dのように、1つのロボット3Dに対して1つの供給手段2のみが設けられてもよい。本変形例では、1つの供給手段2には、梱包装置1013から第1種類のカートンBと第2種類のカートンBとが払い出される。なお、1つの供給手段2は、梱包装置1013から第1種類のカートンBと第2種類のカートンBとがそれぞれ個別に払い出される2つのコンベアが合流することで実現されてもよい。本変形例では、ロボット3Dのカメラにより第1種類のカートンBと第2種類のカートンBとを識別できるように、第1種類のカートンBと第2種類のカートンBに2次元バーコード等により識別子が付与されてよい。なお、上記実施形態のように、本変形例とは異なり、一の供給手段2を介して同一種類のカートンBが連続して供給される構成の場合は、ロボット3Dのカメラにより第1種類のカートンBと第2種類のカートンBとを識別する必要性が低いことから、カートンBに識別子を付与する必要性が低い。他方、本変形例は、供給手段2の数を減らして供給手段2のためのスペースを低減できる点で有利となる。
本変形例では、パレタイザー1Dは、予備のカートンBを載置するためのバッファエリアBFを有してもよい。この場合、ロボット3Dは、第1種類のカートンBと第2種類のカートンBのうちの、載置計画情報に適合しないカートンBを、パレットPに代えて、バッファエリアBFに載置できる。また、逆に、供給手段2を介して載置計画情報に適合するカートンBが供給されない場合は、ロボット3Dは、バッファエリアBF上の、載置計画情報に適合するカートンBをピックアップして、パレットPに載置できる。なお、本変形例でも、ロボット3Dは、AGV機構を備える。この場合、AGV機構を利用してバッファエリアBFへのアクセス等が実現される。なお、本変形例では、供給手段2に供給されるカートンBの種類を、載置計画情報に応じて制御しないため、バッファエリアBFが設けられるが、供給手段2に供給されるカートンBの種類を、載置計画情報に応じて制御することで、バッファエリアBFを無くすことも可能である。
また、上記実施形態では、1つのロボット3に対して2つの供給手段2が設けられ、かつ、それぞれの供給手段2を介して同一種類のカートンBが連続して供給されるが、これに限られない。例えば、1つのロボット3に対して2つの供給手段2が設けられ、かつ、それぞれの供給手段2を介して複数種類のカートンBが連続して供給されてもよい。この場合も、<変形例の構成-10>と同様、ロボットのカメラにより第1種類のカートンBと第2種類のカートンBとを識別できるように、第1種類のカートンBと第2種類のカートンBに2次元バーコード等により識別子が付与されてよい。また、本変形例においても、<変形例の構成-10>と同様、各供給手段2に供給されるカートンBの種類が載置計画情報に応じて制御されてもよい。
2 供給手段
3、3B、3C ロボット、30 基台、31 第1アーム、32 第2アーム、33 昇降装置、36 ヘッド取付軸、37 吸着ヘッド、3a 第1軸、3b 第2軸、3c 第3軸
4 パレット回転装置、41 固定リング、42 ベアリング、43 回転リング、44 パレット載置台、45 リングギヤ、46 ピニオンギヤ、47 モータ、C4 中心
5 コントローラ
10 床部、11 床面、12 凹部
B カートン
P パレット、CP 中心、M 動作範囲、E 矩形領域、H 取出し方向側の辺 U、V 取出方向
Claims (2)
- 第1種類の物体が複数梱包された第1の箱体を払い出す第1の箱体払出手段と、
前記第1種類とは異なる第2種類の物体が複数梱包された第2の箱体を払い出す第2の箱体払出手段と、
前記第1の箱体払出手段及び前記第2の箱体払出手段を含む複数の箱体払出手段から払い出される箱体を搬送する供給手段と、
ロボットと、
ロボットを制御する制御装置と、
物体が梱包される前の未梱包箱体を製函する製函装置と、を含み、
前記制御装置は、
梱包済みの箱体を複数載置可能な一の箱体載置手段に対して載置予定の複数の箱体の構成を表す載置計画情報を取得し、
前記載置計画情報に基づいて、前記供給手段により供給される箱体を1つずつピックアップして前記一の箱体載置手段に前記第1の箱体及び前記第2の箱体を含む複数の種類の箱体を載置する作業を、前記ロボットに行わせ、
当該箱体積付システムは、一の前記ロボットに対して前記供給手段及び前記一の箱体載置手段の少なくともいずれか一方が複数存在する状態において動作可能であり、
前記ロボットは、前記未梱包箱体が載置される未梱包箱体載置手段から、前記未梱包箱体をピックアップして前記第1の箱体払出手段及び前記第2の箱体払出手段のうちの少なくともいずれか一方に載置し、
前記第1の箱体払出手段及び前記第2の箱体払出手段のうちの少なくともいずれか一方は、物体を梱包する、箱体積付システム。 - 第1種類の物体を供給する第1物体供給装置と、
前記第1種類とは異なる第2種類の物体を供給する第2物体供給装置と、
前記第1種類の物体が複数梱包された第1の箱体を払い出す第1の箱体払出手段と、
前記第2種類の物体が複数梱包された第2の箱体を払い出す第2の箱体払出手段と、
前記第1の箱体払出手段及び前記第2の箱体払出手段を含む複数の箱体払出手段から払い出される箱体を搬送する供給手段と、
ロボットと、
ロボットを制御する制御装置とを含み、
前記制御装置は、
梱包済みの箱体を複数載置可能な一の箱体載置手段に対して載置予定の複数の箱体の構成を表す載置計画情報を取得し、
前記載置計画情報に基づいて、前記供給手段により供給される箱体を1つずつピックアップして前記一の箱体載置手段に前記第1の箱体及び前記第2の箱体を含む複数の種類の箱体を載置する作業を、前記ロボットに行わせ、
前記ロボットは、
前記第1物体供給装置からの前記第1種類の物体が載置される第1物体載置手段から、前記第1種類の物体をピックアップして前記第1の箱体払出手段に載置し、
前記第2物体供給装置からの前記第2種類の物体が載置される第2物体載置手段から、前記第2種類の物体をピックアップして前記第2の箱体払出手段に載置し、
前記ロボットの前記箱体載置手段上における動作範囲は、前記箱体載置手段の中心を含み、かつ、前記箱体載置手段の載置面積の1/4以上π/4以下であり、
当該箱体積付システムは、一の前記ロボットに対して前記供給手段及び前記一の箱体載置手段の少なくともいずれか一方が複数存在する状態において動作可能である、箱体積付システム。
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