JP7488450B2 - 物品搬送装置 - Google Patents

Description

本発明は、扁平な物品を搬送する物品搬送装置に関し、より詳しくは、隣接する物品同士が重なり合わないように整列させる物品搬送装置に関する。

従来、カップみそ汁やカップ麺の製造ラインにおいて、具材やスープ材料を袋詰めして成る扁平な物品をロボットにより取り上げてカップへ投入する装置が知られている（特許文献１）。この装置では、ロボットが物品を１つずつ取り上げるため、物品搬送コンベヤにより搬送される物品の位置や姿勢が画像処理を用いて認識される。しかし物品搬送コンベヤ上において物品同士が重なっていると、画像処理では、ロボットが物品を取り上げることができないと判断され、その物品はリターンコンベヤによって物品搬送コンベヤよりも上流側へ戻される。このような、上流側へ戻される物品が多いと、生産効率が低くなり、好ましくない。したがって物品が極力重ならないようにバラバラな状態で物品搬送コンベヤに供給されることが好ましく、振動コンベヤを用いて、この問題の解決を試みた技術が特許文献２に開示されている。

特許第６３７３２２５号公報 特許第６２２６４００号公報

しかし、特許文献２により開示された装置でも、搬送方向に直交する方向に関しては、物品同士が重なることがあり、物品同士が完全にバラバラな状態で物品搬送コンベヤに供給されることは達成できていない。

本発明は、物品搬送コンベヤ上において、扁平な物品が極力重なることなく搬送される物品搬送装置を提供することを目的としている。

本発明に係る物品搬送装置は、偏平な物品を搬送する物品搬送コンベヤと、物品搬送コンベヤの上流に配置され、振動することによって物品を物品搬送コンベヤへ搬送する振動コンベヤとを備え、振動コンベヤは、物品を載置する傾斜面と、傾斜面に載置された物品の下端が係合して傾斜面とともに物品を支持する支持面とを有する複数の搬送路を備え、支持面の水平面に対する角度が物品を載置不能である程度に急峻であるとともに、１つの搬送路が、傾斜面の傾斜角度が相対的に大きい第１副搬送路と、傾斜面の傾斜角度が相対的に小さい第２副搬送路とを有し、第２副搬送路が第１副搬送路の下流側との間に段差を形成して接続されることを特徴としている。

隣り合う傾斜面の頂辺の間隔を物品が有する最大長さ以上とすることが好ましい。
また物品搬送装置は、物品搬送コンベヤ上における物品の位置を認識する位置認識手段と、位置認識手段により認識された位置に応じた位置信号に基づいて、物品を物品搬送コンベヤから取出すロボットとを備えていてもよい。

本発明によれば、物品搬送コンベヤ上において、扁平な物品が極力重なることなく搬送される物品搬送装置を得ることができる。

本発明の第１実施形態である物品搬送装置を示す平面図である。 図１に示す物品搬送装置の側面図である。 振動コンベヤを示す側面図である。 振動コンベヤを示す正面図である。 振動コンベヤにおける物品の載置状態を示す図である。 第２実施形態である物品搬送装置を示す斜視図である。 図６に示す物品搬送装置の平面図である。 図６に示す物品搬送装置における第１副搬送路と第２副搬送路と第３副搬送路の横断面図である。

図１、２を参照して、本発明の第１実施形態である物品搬送装置の全体の構成を説明する。
この物品搬送装置はカップ麺の製造ラインに設けられ、容器搬送コンベヤ１０の側方（図１において下方）に配設される。容器搬送コンベヤ１０の上流側（図１において左側）には容器供給装置１１が設けられる。容器供給装置１１には多数の容器Ｃを収容したマガジン（図示せず）が設けられており、容器Ｃが１つずつマガジンから取出され、起立状態で容器搬送コンベヤ１０上に供給される。容器搬送コンベヤ１０は図１において右方向へ容器Ｃを搬送し、容器コンベヤ１０の上方には、容器Ｃを検出する第１および第２の容器検出センサ１２、１３が設けられる。容器検出センサ１２、１３は共に、カメラと照明具を備え、画像処理によって容器Ｃの位置を認識する。

物品搬送装置は、容器搬送コンベヤ１０に平行に配設された物品搬送コンベヤ２０を有する。物品搬送コンベヤ２０の上流端は、容器搬送コンベヤ１０よりも上流側に位置し、物品搬送コンベヤ２０の下流端は容器搬送コンベヤ１０の途中に位置する。物品搬送コンベヤ２０の上流端から離間した位置にはホッパ２１が設けられ、ホッパ２１と物品搬送コンベヤ２０の間には、受け渡しコンベヤ２２と振動コンベヤ２３が設けられる。ホッパ２１には多数の偏平な袋状物品Ａが収容され、これらの物品Ａは桟付きコンベヤ２４によって受け渡しコンベヤ２２へ送られ、受け渡しコンベヤ２２から振動コンベヤ２３に受け渡される。振動コンベヤ２３は後述するように、振動することによって物品Ａを物品搬送コンベヤ２０まで搬送する。

ホッパ２１には供給コンベヤ２５によって物品Ａが供給される。物品Ａは桟付きコンベヤ２４によって掻き出され、ホッパ２１から受け渡しコンベヤ２２の上流端まで搬送される。桟付きコンベヤ２４の途中には回転ブラシ２６が設けられ、積層した物品Ａを下方へ落とし、受け渡しコンベヤ２２上において物品Ａができるだけ重ならないようにしている。受け渡しコンベヤ２２は水平に延び、桟付きコンベヤ２４から受け渡された物品Ａをそのまま振動コンベヤ２３へ受け渡す。

振動コンベヤ２３は複数の搬送路を有し、受け渡しコンベヤ２２から物品搬送コンベヤ２０へ向かって下方へ傾斜している。振動コンベヤ２３の上流端は受け渡しコンベヤ２２の下流端の下方に位置し、振動コンベヤ２３の下流端は物品搬送コンベヤ２０の上流端の上方に位置する。すなわち振動コンベヤ２３は、受け渡しコンベヤ２２から物品Ａを受け取り、振動によって整列しながら搬送し、物品搬送コンベヤ２０へ受け渡す。

物品搬送コンベヤ２０の上方には、第１および第２の物品検出センサ（位置認識手段）３０、３１と、第１および第２のロボット３２、３３とが配設される。これらは枠体３４に取付けられ、第１の物品検出センサ３０が最も上流側に位置し、その下流側に第１のロボット３２、第２の物品検出センサ３１、第２のロボット３３の順に設けられる。容器検出センサ１２、１３と同様に、第１の物品検出センサ３０はカメラ４４と照明具３５を備え、第２の物品検出センサ３１はカメラ３６と照明具３７を備える。すなわちこれらの物品検出センサ３０、３１は画像処理によって、物品搬送コンベヤ２０上における物品Ａの位置と姿勢を認識する。ロボット３２、３３は同じ構成を有し、吸盤３８、３９によって物品Ａを吸着し、容器搬送コンベヤ１０上の容器Ｃに投入する。

物品搬送コンベヤ２０上の物品Ａは、物品検出センサ３０、３１により認識された場合、ロボット３２、３３によって取出され、容器Ｃに投入されるが、重なり合っている場合、物品検出センサ３０、３１によって吸着できない物品Ａであると認識されるので、ロボット３２、３３によって取出されず、リターンコンベヤ４０によってホッパ２１へ環流される。このためリターンコンベヤ４０は物品搬送コンベヤ２０の下流端からホッパ２１まで延び、物品搬送コンベヤ２０に平行に延びる主コンベヤ４１と、物品搬送コンベヤ２０の下流端に設けられた上流端コンベヤ４２と、主コンベヤ４１とホッパ２１を接続する下流端コンベヤ４３とを有する。

図３、４を参照して振動コンベヤ２３の構成を説明する。
振動コンベヤ２３は、床面に固定されるベース５０と、ベース５０にスプリング５１を介して載置される振動部材５２と、振動部材５２に取付けられる２つの振動モータ５３とを備える。振動部材５２には後述するように、受け渡しコンベヤ２２から物品搬送コンベヤ２０に向かって物品を搬送するための複数の搬送路が形成され、搬送路は物品搬送コンベヤ２０側が低くなるように傾斜している。振動モータ５３は振動部材５２を振動させるために設けられ、その振動方向は、図３に矢印Ｄにより示されるように、搬送方向（すなわち搬送路の長手方向）に平行で、斜め上方を向いており、この振動により物品は傾斜面５４上を摺動して、搬送コンベヤ２０へ搬送される。

図４に示すように、振動部材５２は傾斜面５４と支持面５５を有し、傾斜面５４と支持面５５によって５つの搬送路５６が区画形成される。傾斜面５４は水平面に対して約３０°傾斜し、支持面５５は水平面に対して略垂直である。図５を参照して後述するように、物品は、傾斜面５４に載置された状態において、その下端が支持面５５の下部に係合し、支持面５５は傾斜面５４とともに物品を支持する。傾斜面５４の傾斜角は３０°に限定されず、物品の形状等に応じて適宜選択される。支持面５５の水平面に対する角度も９０°に限定されず、物品を載置不能である程度に急峻であることが必要で、例えば８０°から１１０°であってもよい。

傾斜面５４の幅、すなわち隣り合う２つの傾斜面５４の頂辺５７の間隔は、物品の長手方向と直交する短手方向の長さ、または物品が有する最小長さ以上に設定される。例えば、扱う物品が生みそを収容した長手方向の長さが短手方向の長さよりも大幅に長い、平面視で長方形の形状である場合、物品が仮に隣り合う２つの傾斜面５４の頂辺５７に跨った状態になったとしても、物品が比較的重量を有しているので搬送される過程で長手方向に整列されて傾斜面５４に載置されることになる。しかし例えば、扱う物品が粉末スープや乾燥具材を収容した、平面視でほぼ正方形の形状である場合は、物品が隣り合う傾斜面５４の頂辺５７に跨った状態になると物品が軽量でありそのまま搬送されることがある。したがって、そのようなことがないように隣り合う２つの傾斜面５４の頂辺５７の間隔は、物品が有する最大長さ（対角線の長さ）以上であることが好ましく、本実施形態の隣り合う２つの傾斜面５４の頂辺５７の間隔も図５に示すように物品Ａの対角線よりも長い間隔に設定されている。また傾斜面５４と支持面５５の断面形状は直線に限らず、湾曲していてもよい。

図５は振動コンベヤ２３における物品Ａの載置状態の例を示し、符号（ａ）は振動部材５２の搬送方向から見た物品Ａを示し、符号（ｂ）は振動部材５２から物品搬送コンベヤ２０上に排出された物品Ａを上から見た状態を示している。この図示例において、中央に位置する搬送路５６では、２つの物品Ａ１、Ａ２が重なっており、物品搬送コンベヤ２０へ受け渡された直後では、まだ重なっている。この重なり方向は物品搬送コンベヤ２０の搬送方向（図５（ｂ）の上下方向）に一致しており、また物品搬送コンベヤ２０の搬送速度は振動コンベヤ２３の搬送速度よりも速く定められている。したがって先に物品搬送コンベヤ２０に受け渡された物品Ａ１がまず物品搬送コンベヤ２０によって加速されるので、後から物品搬送コンベヤ２０に受け渡される物品Ａ２から分離されやすく、重なり状態が解消されやすい。

次に本実施形態の物品搬送装置の作用を説明する。
ホッパ２１内に収容された物品Ａは桟付きコンベヤ２４によって掻き出され、受け渡しコンベヤ２２を経由して振動コンベヤ２３に受け渡される。振動コンベヤ２３では、振動部材５２が振動することにより、全ての物品Ａは搬送される間に下端が支持面５５に係合するようになり、また隣り合う２つの頂辺５７の間隔は物品Ａが有する最大長さである対角線よりも長い間隔に設定されている。したがって物品Ａは隣り合う２つの頂辺５７に跨って搬送されることはなく、１つの搬送路５６に保持されつつ搬送される。

すなわち１つの搬送路５６に保持される物品Ａは１列のみであり、２つの物品Ａが搬送路５６の幅方向に重なることはないが、１つの搬送路５６において、２つの物品Ａが搬送路５６の搬送方向に重なることがある。しかし物品搬送コンベヤ２０のほうが振動コンベヤ２３よりも速く物品Ａを搬送するので、重なった物品Ａは物品搬送コンベヤ２０に受け渡された直後に分離されて、重なり状態が解消されやすい。したがって物品搬送コンベヤ２０上において、重なった状態で搬送される物品Ａは極めて少ない。

物品搬送コンベヤ２０では、第１および第２の物品検出センサ３０、３１により物品Ａが所定のタイミング（例えば０．２秒毎）で撮影され、画像処理によって物品Ａの位置と姿勢が認識される。物品搬送コンベヤ２０にはエンコーダ（図示せず）が接続されており、このエンコーダから、物品検出センサ３０、３１により認識された位置に応じた位置信号が制御装置（図示せず）に送信される。制御装置では、位置信号に基づいて物品Ａが進んだ量が把握され、この進み量に応じて第１および第２のロボット３２、３３が駆動される。これらのロボット３２、３３は、その作業範囲内に存在する物品Ａを吸盤３８、３９によって取出し、容器搬送コンベヤ１０上の所定の容器Ｃに投入する。

容器搬送コンベヤ１０において、第１の容器検出センサ１２は第１のロボット３２に対応し、第２の容器検出センサ１３は第２のロボット３３に対応している。第１および第２の容器検出センサ１２、１３では、物品検出センサ３０、３１と同様に容器Ｃが撮影され、容器搬送コンベヤ１０に接続されたエンコーダ（図示せず）から出力される位置信号に基づいて容器Ｃの位置が把握される。ロボット３２、３３は位置信号に基づいて、吸着した物品Ａを所定の容器Ｃに投入する。すなわち、第１のロボット３２は容器搬送コンベヤ１０上の容器Ｃに対して、１つおきに物品Ａを投入し、第２のロボット３３は、第１のロボット３２によって物品Ａが投入されなかった容器Ｃに対して物品Ａを投入する。

物品搬送コンベヤ２０上において重なった物品Ａが存在している場合、これらの物品Ａは物品検出センサ３０、３１によって認識されないので、ロボット３２、３３によって取出されず、リターンコンベヤ４０に受け渡されてホッパ２１へ環流される。しかし、上述したように振動コンベヤ２３の作用により、搬送方向に直交する方向に重なる物品Ａは存在しない。また、振動コンベヤ２３上において２つの物品Ａが重なっていたとしても物品搬送コンベヤ２０に受け渡された直後に分離しやすい。したがって物品搬送コンベヤ２０に上において重なっている物品Ａはほとんどなく、本実施形態による物品Ａを容器Ｃへ投入する作業効率は非常に高い。

図６～８を参照して第２実施形態を説明する。この実施形態と第１実施形態との差異は、１つの搬送路５６において傾斜面５４の傾斜角度が搬送方向に沿って変化することである。すなわち１つの搬送路５６は、傾斜面５４の傾斜角度が最も大きい第１副搬送路５６ａ（図８（ａ））と、傾斜面５４の傾斜角度が２番目に大きい第２副搬送路５６ｂ（図８（ｂ））と、傾斜面５４の傾斜角度が最も小さい第３副搬送路５６ｃ（図８（ｃ））とに区分けされる。図７に明示されるように、第１副搬送路５６ａは最も上流側に位置し、第２副搬送路５６ｂは第１副搬送路５６ａの下流側に接続され、第３副搬送路５６ｃは第２副搬送路５６ｂの下流側に接続される。

各副搬送路５６ａ、５６ｂ、５６ｃにおいて、傾斜面５４の水平面に対する角度はそれぞれ、例えば３０°、２０°、１０°であるが、４０°、２０°、１０°としてもよい。また角度の種類を２つとし、すなわち副搬送路の数を２つに減らして、傾斜面５４の角度を３０°と１０°または３０°と１５°に定めてもよい。

また各副搬送路５６ａ、５６ｂ、５６ｃの搬送方向の長さは異なり、図７から理解されるように、第１副搬送路５６ａの搬送方向長さは第２副搬送路５６ｂの搬送方向長さよりも長く、第２副搬送路５６ｂの搬送方向長さは第３副搬送路５６ｃの搬送方向長さよりも長い。副搬送路の数が２の場合であっても、上流側の副搬送路の搬送方向長さは下流側の副搬送路の搬送方向長さよりも長い。

このように本実施形態では、１つの搬送路が、傾斜面の傾斜角度が相対的に大きい第１副搬送路と、傾斜面の傾斜角度が相対的に小さい第２副搬送路とに区分けされ、上流側から下流側へ向けて傾斜面の角度が段階的に小さく定められて、２つの副搬送路の間に段差が設けられている。この構成によれば、物品Ａが異なる角度の傾斜面５４に乗り移る際にバラバラになり易くなる。また、物品Ａが異なる角度の傾斜面５４に乗り移る際の落下距離が小さくなるため、物品Ａが跳ねて隣の搬送路の物品と重なり合う可能性が小さくなる。

なお上記各実施形態において処理される物品Ａは偏平であれば袋状物品に限定されず、例えばせんべい、プラスチック製品、木片であってもよい。また物品Ａの形状も矩形に限らず、三角形や円形であってもよい。

２０ 物品搬送コンベヤ
２３ 振動コンベヤ
５４ 傾斜面
５５ 支持面
５６ 搬送路
５７ 頂辺
Ａ 物品

Claims (3)

1. 偏平な物品を搬送する物品搬送コンベヤと、
   前記物品搬送コンベヤの上流に配置され、振動することによって前記物品を前記物品搬送コンベヤへ搬送する振動コンベヤとを備え、
   前記振動コンベヤは、前記物品を載置する傾斜面と、傾斜面に載置された前記物品の下端が係合して前記傾斜面とともに前記物品を支持する支持面とを有する複数の搬送路を備え、前記支持面の水平面に対する角度が前記物品を載置不能である程度に急峻であるとともに、１つの前記搬送路が、傾斜面の傾斜角度が相対的に大きい第１副搬送路と、傾斜面の傾斜角度が相対的に小さい第２副搬送路とを有し、前記第２副搬送路が前記第１副搬送路の下流側との間に段差を形成して接続されることを特徴とする物品搬送装置。
2. 隣り合う前記傾斜面の頂辺の間隔を前記物品が有する最大長さ以上とすることを特徴とする請求項１に記載の物品搬送装置。
3. 前記物品搬送コンベヤ上における前記物品の位置を認識する位置認識手段と、
   前記位置認識手段により認識された位置に応じた位置信号に基づいて、前記物品を前記物品搬送コンベヤから取出すロボットとを備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の物品搬送装置。

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