JP7409192B2 - 積層体の移載装置及び移載方法 - Google Patents
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Description
製本現場では、パレタイズ作業は、現状、人手によって実行されているが、パレタイズ作業用の移載装置も開示されている。
そのパレタイズ作業を実行する従来の移載装置としては、例えば、機械式パレタイザーとロボットパレタイザーとが挙げられる。
また、ロボットパレタイザーは、1束の最下面にフォークのツメを入れ、束の4角を板材でガイドした後、ツメを引き抜き、積み付ける束の自重による自然落下で積付けを実行する構成となっている(特許文献1)。
しかしながら、週刊誌を例とする中綴じ冊子は、背側がホッチキス止めされている。このため、中綴じ冊子は、次のような特徴を有する。
・ホッチキス止めされているので、背側と小口の厚みが異なる。このため、束の上面が平坦ではなく傾斜していることから、滑り落ちやすい。
・紙を折込/丁合しているので、背側(折込部)にふくらみが発生し、冊子毎に形状が一定ではない。
・無線綴じ冊子と比較すると、中綴じ冊子はページ数が少なく重量が軽い。
しかしながら、結束されていない中綴じ冊子の束を、特許文献1に記載のようなパレタイズ装置で積付けを実行する場合、下記のような課題がある。
すなわち、パレットに直接積み付ける、1段目の積付けの場合には、フォークの引き抜き時に、束の最下面の冊子がフォークに引き連れてズレやすい。これによって、積付けの精度が悪くなる可能がある。
本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、未結束であっても、より確実に中綴じ冊子の束を積付け可能な技術を提供することを目的としている。なお、本発明は、結束状態の品目であっても適用可能である。
本実施形態は、積層体からなる移載体1をパレット上に積み付けるパレタイズ作業に適用した場合を例に挙げて説明する。
以下の説明では、積層体が中綴じ冊子の束からなる場合を例に挙げて説明する。積層体は、中綴じ冊子の束に限定されない。
本実施形態で移載する移載体1は、図1に示すような、複数の中綴じ冊子を積層してなる移載体(以下、中綴じ冊子の束、又は、単に束とも記載する)である。各中綴じ冊子は、背側1Bがホッチキス止めされることで背側1Bが小口側1Aよりも厚くなっている。このため、中綴じ冊子の束1は、図1に示すように、小口側1Aに比べ背側1Bが厚くなっており、上面が背側1Bから小口側1Aに向けて傾斜した面となっている。
小口側1Aと背側1Bでは高さ差は、例えば5mm~60mm程度有する。
ここで、本実施形態の移載体1は、未結束状態であるとする。本実施形態は、移載体1が結束状態でも使用可能である。束1を未結束とする場合には、帯紐での結束作業や、結束した帯紐を解く作業が不要となると共に、帯紐の消費も不要となる。
本実施形態の移載装置は、図2に示すように、多関節型ロボット2のロボットアーム3に取り付けられたハンド部4と、ハンド部4を制御する制御部15と、を備える。
なお、多関節型ロボット2を採用することで、ハンド部4自体は、略3次元方向に自在に姿勢変化や移動が可能となっている。
ハンド部4は、躯体部5と、下側把持部6と、上側把持部8と、一対の支持部12と、前側押え部10とを備える。
躯体部5は、ロボットアーム3の先端部に連結され、ロボットアーム3によって姿勢変化と移動が可能となっている。
本実施形態の躯体部5は、図2に示すように、側面視矩形の躯体本体部5Aと、躯体本体部5Aの上部から先方に延びる張出部5Bとを備え。張出部5Bにロボットアーム3の先端部に連結する。
そして、躯体本体部5Aの前側かつ張出部5Bの下方の位置の領域が、束1の把持空間を形成する。
下側把持部6は、躯体部5に対し、前進位置と後退位置とに進退可能に支持されている。
本実施形態の下側把持部6は、躯体本体部5Aの下部に設けられた下側把持部進退機構7の前後に進退可能な可動部の先端に設けられる。下側把持部進退機構7は、例えば軸を前後方向に向けたシリンダ装置で構成され、可動部を構成するピストンロッドの先端部に下側把持部6が固定されている。
下側把持部6は、側面視L字状の部材であって、束1の下面に当接可能な水平板部6Aと、束1の前面に当接可能な縦壁部6Bとを有する。
ここで、本実施形態では、図2に示すように、束1の小口側1Aを躯体本体部5Aの前側に対向させた状態において、当該束1の小口側1Aを上下から把持する構成の場合で例示する。
上側把持部8は、躯体部5に対し、前進位置の下側把持部6と上下で対向し上下に移動可能に支持されている。
本実施形態の上側把持部8は、前進位置の下側把持部6と上下で対向な位置で、張出部5Bに設けられた上側把持部昇降機構9の上下に可動可能な可動部の先端部に設けられる。上側把持部昇降機構9は、例えば軸を上下に向けたシリンダ装置で構成され、そのシリンダ装置の可動部を構成するピストンロッドの先端部に上側把持部8が設けられている。
上側把持部8は、例えば、平板から構成される。上側把持部8は、下面が平坦であれば特に限定されない。
前側押え部10は、躯体部5に対し、上側把持部8よりも前側に配置されて上下に移動可能に支持されている。
本実施形態の前側押え部10は、張出部5Bに設けられた前側押え部昇降機構11の上下に昇降可能な可動部の先端部に設けられる。前側押え部昇降機構11は、例えば軸を上下に向けたシリンダ装置で構成され、そのシリンダ装置の可動部を構成するピストンロッドの先端部に前側押え部10が設けられている。
前側押え部10の下面は、図3に示すように、側面視、下側に凸の円弧状の面となっている。すなわち、前側押え部10の下面は、前後方向に沿って下側に凸の円弧状のプロフィール形状を有する。
一対の支持部12は、躯体部5に対し、下側把持部6の左右両側にそれぞれ配置されると共に下側把持部6よりも前方に延在し、下側把持部6に対して接近離隔する方向に移動可能に支持されている。
本実施形態の支持部12は、張出部5Bに設けられた支持部開閉機構13の左右に可動可能な可動部の先端部に設けられる。その可動部に連結したアーム部14が下方に延び、そのアーム部14の下端部に各支持部12の端部が固定されている。
支持部12は、例えば、軸を前後方向に向けた棒体から構成される。支持部12の先端部が、把持する束1の背面側下面と当接可能な長さがあることが好ましい。少なくとも束1の前後方向の長さの半分以上の長さを有することが好ましい。
支持部12は、断面円形形状が好ましい。また幅が狭い方がよい。
制御部15は、図4に示すように、把持処理部15Aと、積付け処理部15Bとを備える。
把持処理部15Aは、移載体1を把持する処理を実行する。
把持処理部15Aは、移載元に存在する移載体1に対し、図2に示すように、一対の支持部12を、移載する移載体1の幅方向両側の下面に当接させると共に、下側把持部6を前進位置に移動させ且つ上側把持部8を下降させて当該下側把持部6と上側把持部8で、移載体1の手前側(小口側)を上下から把持される処理を実行する。
例えば、把持処理部15Aは、支持部支持位置設定部と上下把持処理部とを備える。
支持部支持位置設定部は、一対の支持部12を、移載する移載体1の幅方向両側の下面と上下で対向可能な位置に、支持部開閉機構13を介して左右方向に移動させる処理を実行する。上下把持処理部は、下側把持部進退機構7を介して下側把持部6を前進位置に移動させると共に躯体部5を移動させて、当該下側把持部6が束1の小口側1A下面に当接可能な位置に移動させたら、上側把持部昇降機構9を介して、上側把持部8を下降させる処理を実行する。
積付け処理部15Bは、把持処理部15Aの処理でハンド部4が把持した移載体1を積付け位置に積み付ける処理を実行する。
積付け処理部15Bは、移載処理部15Ba、支持部解除処理部15Bb、前側押え処理部15Bc、把持解除処理部15Bd、及び前側押え解除部15Beを備える。
移載処理部15Baは、躯体部5得を移動させることで、把持処理部15Aが把持した移載体1を、予め設定した積付け位置の上方であって積付け位置と予め設定した隙間を空けた積付け前位置に移載する処理を実行する。
支持部解除処理部15Bbは、移載体1が積付け前位置に移載したと判定すると、一対の支持部12を、支持部開閉機構13を介して、下側把持部6から離隔する方向であって、把持している移載体1の幅方向端部よりも外側の位置に移動させて支持部12による移動体の支持を解除する処理を実行する。
前側押え処理部15Bcは、支持部12による支持が解除されたと判定したら、前側押え部昇降機構11を介して前側押え部10を下降して当該前側押え部10で移載体1の前側(背側1B)を上側から押さえる処理を実行する。
把持解除処理部15Bdは、前側押え部10で移載体1の前側を上側から押さえたと判定したら、下側把持部進退機構7を介して下側把持部6を後退位置に移動(後退)させると共に、上側把持部昇降機構9を介して上側把持部8を上昇させる処理を実行する。
前側押え解除部15Beは、下側把持部6と上側把持部8とによる把持が解除されたと判定すると、前側押え部10を上昇させる。
そして、次の束1の移載のためにハンド部4を移動させる。
集荷装置20は、ハンド部4で移載体1を移載させる移載元を構成する。
ここで、中綴じ冊子はスタッカー(不図示)によって積層されて中綴じ冊子の束が形成される。本実施形態では、この中綴じ冊子の束は未結束状態であるとする。
形成された束1は、図5に示すように、集荷装置20の搬送コンベア21によって集荷装置本体20Aに向けて搬送される。
集荷装置本体20Aは、図5及び図6に示すように、正面ストッパ用の壁体23、一対のベルトコンベア22、左右一対の可動式の側壁部24、及び、束1をリフトアップする複数のシリンダ装置25を備える。
束1が正面ストッパ用の壁体23に当接して前側が揃えられたと判定すると、左右の一対の側壁部24が同期をとって左右から束1に接近して束1に当接することで、束1の左右の端面も揃えられる。
そして、図7のように、正面ストッパ用の壁体23が下降することで、図7中、左側からこの状態を束1の移載可能な状態となる。
<束1の把持処理について>
把持処理部15Aの処理によって、ハンド部4は、集荷装置本体20Aの左側(上昇時の正面ストッパ用の壁体23)と対向可能な位置に移動する。
そして、把持処理部15Aは、図8及び図2に示すように、移載元に位置する束1の下面よりも下方位置において、下側把持部6を前進位置に前進させると共に、左右一対の支持部12を、下側把持部6側に移動して、それぞれ束1の幅方向両側の下面と上下で対向可能な位置に設定する。次に、把持処理部15Aは、ハンド部4を上昇させて、下側把持部6の水平板部6Aを束1の小口側1Aに当接させると共に、束1の幅方向両側をそれぞれ支持部12で支持させる。支持部12で支持させることで、ピストンロッド25Aでの支持がなくなっても、束1の左右両側が垂れることが防止される。
その後、上側把持部8を下降させることで、束1の小口側1A(移載体1の手前側)を、下側把持部6と上側把持部8で上下から把持する。
次に、移載処理部15Baが作動することで、束1を把持したハンド部4を移動させることで、把持した移載体1を、予め設定した積付け位置の上方であって積付け位置と予め設定した隙間を空けた積付け前位置に配置する(図10(a))。
予め設定した隙間は、支持部による支持が解除されて、束1の両側が垂れた時に、その束1の両側部分が積付け位置に接触可能な大きさとする。束1の可撓性や大きさなどにもよるが、例えば、隙間は5cm以下、好ましくは2cm以下に設定する。
次に、移載処理部15Baは、支持部12による支持が解除されたと判定する、前側押え部10を下降して、束1の背側1Bを上側から押さえる(図10(c))。この前側押え部10の処理は、支持部12の支持解除前に実行してもよい。
次に、移載処理部15Baは、下側把持部6を後退位置に後退させると共に、上側把持部8を上方に移動させる(図10(d))。
次に、移載処理部15Baは、前側押え部を上昇させる(図10(e))。これによって、1つの束1の積付けが完了する。
以上説明してきたように、本実施形態の積層体の移載装置は、チャック方式のロボットのハンド部で構成される。
そして、本実施形態では、ハンド部4によって、冊子の厚みが一定な小口側1Aの中央部を上下から把持する。このため、把持が安定して実行でき、把持の精度が向上する。
また、冊子の小口側1Aの角は垂れやすいので、冊子の天地をそれぞれ支持部12で支持した状態で搬送する。
すなわち、把持している小口側1Aを支点に冊子が下方に撓み、把持している冊子の背側1Bが先に積付け面に接触する。この結果、既に積み付けた冊子と今回積み付ける冊子とが、先に接触することで、摩擦が発生するため、更に崩れ難い状態となる。これは、冊子の変形しやすさを利用したものである。
更に、本実施形態では、上下の把持を解除する前に、背側1Bを前側押え部で押さえることで、積み付ける束1の落下時の衝撃で、束1の崩れを防止する。
押え部材の下面を曲面形状とすることで、押え部材の下面が、押さえつける束1の背側1Bの曲面に倣った形状となって、束1の荷崩れを押さえつつ背側1Bを拘束することが可能となる。
ここで、本実施形態の移載装置は、変形しやすい冊子ほど効果を発揮する。
本実施形態は、次のような効果を奏する。
(1)本実施形態は、多関節型ロボット2のロボットアーム3に取り付けられたハンド部4を備え、複数の中綴じ冊子を積層した積層体からなる移載体1を移載して積み付けるための積層体の移載装置であって、上記ハンド部4は、躯体部5と、上記躯体部5に対し、前進位置と後退位置とに進退可能に支持された下側把持部6と、上記躯体部5に対し、前進位置の上記下側把持部6と上下で対向し上下に移動可能に支持された上側把持部8と、上記躯体部5に対し、上記下側把持部6の左右両側にそれぞれ配置されると共に上記下側把持部6よりも前方に延在し、上記下側把持部6に対して接近離隔する方向に移動可能に支持された一対の支持部12と、を備える。
この構成によれば、一対の支持部12を有することで、束1の移載時に幅方向両側が垂れることが抑えることが可能となって、移載時の束1の把持安定性が良くなると共に、積付けの際に、荷崩れを抑えつつ積付けが可能となる。すなわち、この構成によれば、より確実に精度良く、中綴じ冊子の束1を積付け可能となる。
この構成によれば、支持部12を束1の両側に逃がした際に、隣りの束1との干渉を小さく抑えることが可能となる。この結果、左右方向に可動の支持部12を設けても、隣りの束1との間の間隔が必要以上に大きくなることが防止される。
この構成によれば、束1の落下時の衝撃による荷崩れを防止可能となる。
この構成によれば、傾斜した背側1Bを、前側押え部10でより確実に抑えることができる結果、より確実に、束1の落下時の衝撃による荷崩れを防止可能となる。
この構成によれば、より確実に精度良く、中綴じ冊子の束1を積付け可能となる。
本実施形態の移載装置を用いることで、未結束の中綴じ冊子の束1をより確実に積み付けることが可能となる。
この構成によれば、安定して束1の移載が実行できると共に、束1の落下時の衝撃による荷崩れを防止可能となる。
この構成によれば、束1の落下時の衝撃による荷崩れをより安定して防止可能となる。
1A 小口側
1B 背側
2 多関節型ロボット
3 ロボットアーム
4 ハンド部
5 躯体部
5A 躯体本体部
5B 張出部
6 下側把持部
6A 水平板部
6B 縦壁部
7 下側把持部進退機構
8 上側把持部
9 上側把持部昇降機構
10 前側押え部
11 前側押え部昇降機構
12 支持部
13 支持部開閉機構
14 アーム部
15 制御部
15A 把持処理部
15B 処理部
15Ba 移載処理部
15Bb 支持部解除処理部
15Bc 処理部
15Bd 把持解除処理部
15Be 解除部
20 集荷装置
20A 集荷装置本体
21 搬送コンベア
22 ベルトコンベア
23 壁体
24 側壁部
25 シリンダ装置
25A ピストンロッド
Claims (11)
- 多関節型ロボットのロボットアームに取り付けられたハンド部を備え、積層体からなる移載体を移載して積み付けるための中綴じ冊子の移載装置であって、
上記ハンド部は、
躯体部と、
上記躯体部に対し、前進位置と後退位置とに進退可能に支持された下側把持部と、
上記躯体部に対し、前進位置の上記下側把持部と上下で対向し上下に移動可能に支持された上側把持部と、
上記躯体部に対し、上記下側把持部の左右両側にそれぞれ配置されると共に上記下側把持部よりも前方に延在し、上記下側把持部に対して接近離隔する方向に移動可能に支持された一対の支持部と、
を備えて、
相対的に上記躯体部の前側に位置した移載体の手前側を、上下で対向する下側把持部と上側把持部で上下から把持可能となっていると共に、上記一対の支持部を、上記移載体の幅方向両側の下面に当接可能となっている、
ことを特徴とする積層体の移載装置。 - 上記移載体は、複数の中綴じ冊子を積層してなることを特徴とする請求項1に記載した積層体の移載装置。
- 上記支持部は、棒体からなることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載した積層体の移載装置。
- 上記躯体部に対し、上記上側把持部よりも前側に配置されて上下に移動可能な前側押え部を備えることを特徴とする請求項1~請求項3のいずれか1項に記載した積層体の移載装置。
- 上記前側押え部の下面は、側面視、下側に凸の円弧状の面となっていることを特徴とする請求項4に記載した積層体の移載装置。
- 上記ハンド部の作動を制御する制御部を備え、
上記制御部は、移載体を把持する把持処理部と、上記把持処理部の処理で上記ハンド部が把持した移載体を積付け位置に積み付ける積付け処理部とを備え、
上記把持処理部は、上記一対の支持部を、移載する移載体の幅方向両側の下面に当接させると共に、上記下側把持部を前進位置に移動させ且つ上記上側把持部を下降させて当該下側把持部と上側把持部で、移載体の手前側を上下から把持される処理を実行し、
上記積付け処理部は、
上記把持処理部が把持した移載体を、積付け位置の上方であって積付け位置と予め設定した隙間を空けた積付け前位置に移載する移載処理部と、
移載体が上記積付け前位置に移載したと判定すると、上記一対の支持部を、下側把持部から離隔する方向であって、把持している移載体の幅方向端部よりも外側の位置に移動させて上記支持部による移動体の支持を解除する支持部解除処理部と、
上記支持部による支持が解除されたと判定したら、上記前側押え部を下降して当該前側押え部で移載体の前側を上側から押さえる前側押さえ処理部と、
上記前側押え部で移載体の前側を上側から押さえたと判定したら、上記下側把持部を後退位置に移動させると共に、上記上側把持部を上昇させる把持解除処理部と、
を備えることを特徴とする請求項4又は請求項5に記載した積層体の移載装置。 - 上記移載体は、未結束状態であることを特徴とする請求項1~請求項6のいずれか1項に記載した積層体の移載装置。
- 積層体からなる移載体をハンド部で把持して積付け位置に移載して積付けを実行する積層体の移載方法であって、
上記ハンド部は、躯体部と、上記躯体部に対し、前進位置と後退位置とに進退可能に支持された下側把持部と、上記躯体部に対し、前進位置の上記下側把持部と上下で対向し上下に移動可能に支持された上側把持部と、上記躯体部に対し、上記下側把持部の左右両側に配置されると共に上記下側把持部よりも前方に延在し、上記下側把持部に対して接近離隔する方向に移動可能に支持された一対の支持部と、を備え、
移載する移載体の小口側の下面に上記下側把持部を当接させると共にその移載体の幅方向両側の下面に上記一対の支持部をそれぞれ当接させ、上記下側把持部と上側把持部とによって移載体の小口側を上下から把持して、把持した移載体を積付け位置の上方まで移載し、
上記把持した移載体を、積付け位置の上方であって積付け位置と予め設定した隙間を空けた積付け前位置に設定した後、上記一対の支持部による上記移載体の幅方向両側下面の支持を解除した後に、上記下側把持部と上側把持部とによる移載体の把持を解除することを特徴とする積層体の移載方法。 - 上記移載体は、複数の中綴じ冊子を積層してなることを特徴とする請求項8に記載した積層体の移載方法。
- 上記ハンド部は、把持した移載体の背側の上面を上側から抑える前側押え部を有し、
上記下側把持部と上側把持部とによる移載体の把持を解除する前に、上記前側押え部で把持した移載体の背側の上面を上側から抑えることを特徴とする請求項8又は請求項9に記載した積層体の移載方法。 - 上記移載体は、未結束状態であることを特徴とする請求項8~請求項10のいずれか1項に記載した積層体の移載方法。
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