KR102111924B1 - 워크 작업 장치, 워크 작업 시스템, 워크 배출 방법, 워크 공급 방법, 및 워크 스톡 방법 - Google Patents

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Abstract

공간 절약화 및 인력절감을 도모한다. 식품 트레이(14)를 반송하는 워크 반송 컨베이어(11)에 대하여 식품 트레이(14)의 공급 또는 배출 중 적어도 한쪽을 실행하는 워크 작업 장치(3)로서, 식품 트레이(14)를 수용하기 위한 용기(16)를 수용하는 제 1 수용부(21) 및 제 2 수용부(22)와, 용기(16)를 소정의 작업 위치(46)와 제 1 수용부(21) 및 제 2 수용부(22)의 사이에서 반송하는 반송 장치(48)와, 작업 위치(46)로 반송된 용기(16)와 워크 반송 컨베이어(11)의 사이에서 식품 트레이(14)를 이송하는 워크 이송 로봇(30)을 구비한다.

Description

워크 작업 장치, 워크 작업 시스템, 워크 배출 방법, 워크 공급 방법, 및 워크 스톡 방법{WORKPIECE OPERATING APPARATUS, WORKPIECE OPERATING SYSTEM, WORKPIECE DISCHARGING METHOD, WORKPIECE FEEDING METHOD, AND WORKPIECE STOCKING METHOD}
개시의 실시형태는 워크 작업 장치, 워크 작업 시스템, 워크 배출 방법, 워크 공급 방법, 및 워크 스톡 방법에 관한 것이다.
예를 들면 특허문헌 1에는, 친(親)상자를 반송하는 친상자용 컨베이어와, 자(子)상자를 반송하는 자상자용 컨베이어와, 친상자용 컨베이어와 자상자용 컨베이어가 합류되는 합류부를 갖고, 친상자에 자상자 내의 용기를 담은 후에, 친상자를 출하하고, 빈 자상자는 그대로 자상자용 컨베이어에서 반송되고 재이용되는 피킹(picking) 설비가 기재되어 있다.
일본 특허 공개 제 평7-172518 호 공보
상기 종래 기술에서는, 친상자(워크)를 자상자용 컨베이어에 공급하기 위해 친상자용 컨베이어와 합류부가 설치되어 있어서, 워크를 공급하는 설비의 설치 공간이 대형화되기 쉽다. 또한, 다 담은 친상자의 출하(배출)는 작업자에 의해 실행되므로, 일손이 필요하다는 과제가 있었다.
본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 공간 절약화 및 인력절감(省人化)이 가능한 워크 작업 장치, 워크 작업 시스템, 워크 배출 방법, 워크 공급 방법, 및 워크 스톡 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 하나의 관점에 의하면, 워크를 반송하는 제 1 반송 컨베이어에 대하여 상기 워크의 공급 또는 배출 중 적어도 한쪽을 실행하는 워크 작업 장치로서, 상기 워크를 수용하기 위한 용기를 수용하는 수용부와, 상기 용기를 소정의 작업 위치와 상기 수용부의 사이에서 반송하는 반송 장치와, 상기 작업 위치로 반송된 상기 용기와 상기 제 1 반송 컨베이어의 사이에서 상기 워크를 이송하는 워크 이송 로봇을 구비하는 워크 작업 장치가 적용된다.
또한, 본 발명의 다른 관점에 의하면, 워크를 반송하는 제 1 반송 컨베이어와, 상기 제 1 반송 컨베이어에 대하여 상기 워크의 공급 또는 배출 중 적어도 한쪽을 실행하는 워크 작업 장치를 갖고, 상기 워크 작업 장치는 상기 워크를 수용하기 위한 용기를 수용하는 수용부와, 상기 용기를 소정의 작업 위치와 상기 수용부의 사이에서 반송하는 반송 장치와, 상기 작업 위치로 반송된 상기 용기와 상기 제 1 반송 컨베이어의 사이에서 상기 워크를 이송하는 워크 이송 로봇을 구비하는 워크 작업 시스템이 적용된다.
또한, 본 발명의 다른 관점에 의하면, 워크를 반송하는 제 1 반송 컨베이어로부터 상기 워크를 배출하는, 워크 작업 장치에 의해 실행되는 워크 배출 방법으로서, 상기 워크를 수용하기 위한 빈 용기를 제 1 수용부에 수용하는 것과, 상기 제 1 수용부의 상기 용기를 작업 위치로 반송하는 것과, 상기 제 1 반송 컨베이어로부터 상기 용기에 상기 워크를 이송하는 것과, 상기 워크가 수용된 상기 용기를 상기 작업 위치로부터 제 2 수용부로 반송하는 것을 구비하는 워크 배출 방법이 적용된다.
또한, 본 발명의 다른 관점에 의하면, 워크를 반송하는 제 1 반송 컨베이어에 상기 워크를 공급하는, 워크 작업 장치에 의해 실행되는 워크 공급 방법으로서, 상기 워크가 수용된 용기를 제 2 수용부에 수용하는 것과, 상기 제 2 수용부의 상기 용기를 작업 위치로 반송하는 것과, 상기 용기로부터 상기 제 1 반송 컨베이어에 상기 워크를 이송하는 것과, 상기 워크가 취출된 상기 용기를 상기 작업 위치로부터 제 1 수용부로 반송하는 것을 구비하는 워크 공급 방법이 적용된다.
또한, 본 발명의 다른 관점에 의하면, 워크를 반송하는 제 1 반송 컨베이어의 상기 워크를 스톡하는, 워크 작업 장치에 의해 실행되는 워크 스톡 방법으로서, 상기 워크를 수용하기 위한 빈 용기를 제 1 수용부에 수용하는 것과, 상기 제 1 수용부의 상기 용기를 작업 위치로 반송하는 것과, 상기 제 1 반송 컨베이어로부터 상기 용기에 상기 워크를 이송하는 것과, 상기 워크가 수용된 상기 용기를 상기 작업 위치로부터 제 2 수용부로 반송하고 수용하는 것과, 상기 제 2 수용부의 상기 용기를 상기 작업 위치로 반송하는 것과, 상기 용기로부터 상기 제 1 반송 컨베이어에 상기 워크를 이송하는 것과, 상기 워크가 취출된 상기 용기를 상기 작업 위치로부터 상기 제 1 수용부로 반송하는 것을 구비하는 워크 스톡 방법이 적용된다.
본 발명에 의하면, 공간 절약화 및 인력절감이 가능한 워크 작업 장치, 워크 작업 시스템, 워크 배출 방법, 워크 공급 방법, 및 워크 스톡 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 제 1 실시형태에 따른 워크 작업 장치를 구비한 작업 라인의 전체 구성의 일 예를 도시하는 설명도이다.
도 2는 워크 작업 장치의 유닛 구성의 일 예를 도시하는 설명도이다.
도 3은 워크 작업 장치의 구성의 일 예를 도시하는 평면도이다.
도 4는 워크 작업 장치의 구성의 일 예를 도시하는 정면도이다.
도 5는 워크 작업 장치의 구성의 일 예를 도시하는 좌측면도이다.
도 6a는 용기의 구조의 일 예를 도시하는 평면도이다.
도 6b는 용기의 구조의 일 예를 도시하는 저면도이다.
도 7a는 복수의 용기를 적층 치수가 작아지는 방향으로 적층한 상태를 도시하는 설명도이다.
도 7b는 복수의 용기를 적층 치수가 작아지는 방향으로 적층한 상태를 도시하는 측면도이다.
도 8a는 복수의 용기를 적층 치수가 커지는 방향으로 적층한 상태를 도시하는 설명도이다.
도 8b는 복수의 용기를 적층 치수가 커지는 방향으로 적층한 상태를 도시하는 측면도이다.
도 9는 워크 작업 장치의 식품 트레이 공급 시의 동작의 일 예를 도시하는 설명도이다.
도 10은 워크 작업 장치의 식품 트레이 배출 시의 동작의 일 예를 도시하는 설명도이다.
도 11은 워크 작업 장치를 스톡 장치로서 사용하는 변형예에 있어서, 식품 트레이를 스톡하는 동작의 일 예를 도시하는 설명도이다.
도 12는 워크 작업 장치를 스톡 장치로서 사용하는 변형예에 있어서, 스톡한 식품 트레이를 워크 반송 컨베이어로 되돌리는 동작의 일 예를 도시하는 설명도이다.
도 13은 워크 반송 컨베이어로 2열의 식품 트레이를 반송하는 변형예의 작업 라인의 전체 구성의 일 예를 도시하는 설명도이다.
도 14는 제 2 실시형태에 따른 워크 작업 장치의 구성의 일 예를 도시하는 평면도이다.
도 15는 워크 작업 장치의 구성의 일 예를 도시하는 정면도이다.
도 16은 워크 작업 장치의 구성의 일 예를 도시하는 좌측면도이다.
도 17은 워크 작업 장치의 식품 트레이 배출 시의 동작의 일 예를 도시하는 설명도이다.
도 18은 워크 작업 장치의 식품 트레이 공급 시의 동작의 일 예를 도시하는 설명도이다.
이하, 실시형태에 대해 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 이하에 있어서, 워크 작업 장치 등의 구성의 설명의 편의상, 상하 좌우 전후 등의 방향을 적절히 사용하는 경우가 있지만, 워크 작업 장치 등의 각 구성의 위치 관계를 한정하는 것은 아니다.
<1. 제 1 실시형태>
우선, 제 1 실시형태에 대하여 설명한다.
(1-1. 작업 라인의 전체 구성)
도 1을 이용하여, 본 실시형태에 따른 워크 작업 장치(3)를 구비한 작업 라인(1)의 전체 구성의 일 예에 대하여 설명한다. 작업 라인(1)은, 예를 들면 식품 용기(12)에 식품(13)을 담는 담기작업을 실행하는 작업 라인이다.
작업 라인(1)은, 워크 반송 컨베이어(11)(제 1 반송 컨베이어의 일 예)와, 복수(이 예에서는 3대)의 작업 로봇(2)과, 복수(이 예에서는 2대)의 워크 작업 장치(3)를 구비한다. 작업 로봇(2) 및 워크 작업 장치(3)는 워크 반송 컨베이어(11)의 근방에 배치되어 있다. 또한, 도 1에 도시하는 예에서는, 워크 반송 컨베이어(11)의 근방에, 작업 로봇(2), 워크 작업 장치(3)와 함께, 복수(이 예에서는 2인)의 작업원(10)도 배치되어 있다. 또한, 작업원(10) 대신에 작업 로봇(2)을 배치하여도 좋다. 또한, 워크 반송 컨베이어(11)와 워크 작업 장치(3)는 워크 작업 시스템(8)을 구성한다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 이 작업 라인(1)에서는, 워크 반송 컨베이어(11)에 대하여, 상류측(도 1 중 좌측)으로부터 1번째에 워크 작업 장치(3), 2번째에 작업원(10), 3번째 내지 5번째에 작업 로봇(2), 6번째에 작업원(10), 7번째에 워크 작업 장치(3)가 대략 등간격 등의 적절한 간격으로 배치되어 있다. 이 중, 2대의 워크 작업 장치(3)와, 2인의 작업원(10)과, 1대의 작업 로봇(2)은 워크 반송 컨베이어(11)의 폭 방향 일방측(도 1 중 상측)에 배치되고, 나머지의 2대의 작업 로봇(2)은 워크 반송 컨베이어(11)의 폭 방향 타방측(도 1 중 하측)에 배치되어 있다. 또한, 도 1에 도시하는 배치는 일 예이며, 상기 이외의 배치로 하여도 좋다.
워크 반송 컨베이어(11)는 식품 용기(12)와 식품 트레이(14)(워크의 일 예)를 반송한다. 워크 작업 장치(3)는 워크 반송 컨베이어(11)에 대하여 식품 트레이(14)의 공급 또는 배출 중 적어도 한쪽을 실행한다. 작업 로봇(2) 및 작업원(10)은 식품 용기(12)에 대해 식품(13)의 담기를 실행한다.
워크 반송 컨베이어(11)에는, 상류측으로부터 1번째의 워크 작업 장치(3)보다 상류측에서, 도시하지 않은 공급 장치 또는 사람 손에 의해, 빈 식품 용기(12)가 적절한 타이밍에 공급된다. 또한, 워크 반송 컨베이어(11)에는, 상류측의 워크 작업 장치(3)로부터 식품(13)이 수용된 식품 트레이(14)가 공급된다. 이에 의해, 워크 반송 컨베이어(11)는 식품 용기(12)와 식품 트레이(14)를 혼재시켜 하류측(도 1 중 우측)을 향하여 순차 반송한다. 워크 작업 장치(3)의 상세에 대해서는 후술한다.
상류측으로부터 1번째의 워크 작업 장치(3)가 공급하는 식품 트레이(14)에는, 담기에 필요한 반찬 등의 식품(13)이 수용되어 있다. 1개의 식품 트레이(14)에는 1종류의 식품(13)이 복수 수용되어 있다. 식품(13)은 복수 종류 있으며, 그 종류마다 상이한 식품 트레이(14)에 수용되어 있다. 이 예에서는, 담겨진 식품(13)은 예를 들면 5종류이며, 각 작업 로봇(2)과 각 작업원(10)은 대응하는 종류의 식품(13)을 담는다. 각 작업원(10) 및 각 작업 로봇(2)의 워크 반송 컨베이어(11)에 근접한 위치에는, 각각 식품 트레이(14)를 보지하는 트레이 탑재대(15)가 배치되어 있다.
작업 로봇(2)은, 예를 들면 2개의 로봇 아암(18)을 갖는 2-아암 로봇이다. 단, 1-아암 로봇으로 하여도 좋다. 작업 로봇(2)에는, 예를 들면 수평 다관절형(스칼라식), 패럴렐 링크(parallel link)식, 직동식, 수직 다관절형 등의 로봇을 사용할 수 있다. 2개의 로봇 아암(18)은 서로 상류측과 하류측이 되도록 워크 반송 컨베이어(11) 상으로 돌출되어 있으며, 각각 독립되어 워크 반송 컨베이어(11)와 트레이 탑재대(15)의 사이에서 동작하면서 담기작업을 실행 가능하게 구성되어 있다.
3대의 작업 로봇(2)과 2인의 작업원(10)은 각각의 상류측으로부터의 차례대로 대응하는 종류의 식품(13)을 식품 용기(12)에 담는다.
구체적으로는, 상류측으로부터 2번째의 작업원(10)은, 워크 반송 컨베이어(11)에 의해 상류로부터 이동해오는 제 1 종류의 식품(13)을 수용한 식품 트레이(14)를 트레이 탑재대(15) 상으로 끌어들이고, 보지한다. 또한, 2번째의 작업원(10)은, 트레이 탑재대(15) 상에 보지되어 있는 식품 트레이(14)의 식품(13)을 파지하고, 해당 작업원(10)의 근방으로 이동해오는 빈 식품 용기(12)에 대하여, 소정의 제 1 담기 위치에 식품(13)을 옮겨 담는다. 또한, 도 1에서는 이 작업원(10)에 의한 식품(13)의 담기 동작을 검은색 화살표로 나타내고 있다(이하 동일함).
상류측으로부터 3번째의 작업 로봇(2)은, 워크 반송 컨베이어(11)에 의해 상류로부터 이동해오는 제 2 종류의 식품(13)을 수용한 식품 트레이(14)를 로봇 아암(18)으로 트레이 탑재대(15) 상으로 끌어들이고, 보지한다. 또한, 도 1에서는 이 로봇 아암(18)에 의한 식품 트레이(14)의 끌어들임 동작을 흰색 화살표로 나타내고 있다(이하 동일함). 또한, 3번째의 작업 로봇(2)은, 로봇 아암(18)으로 트레이 탑재대(15) 상에 보지되어 있는 식품 트레이(14)의 식품(13)을 파지하고, 해당 작업 로봇(2)의 근방으로 이동해오는 제 1 종류의 식품(13)이 담긴 식품 용기(12)에 대하여, 소정의 제 2 담기 위치에 식품(13)을 옮겨 담는다. 또한, 도 1에서는 이 로봇 아암(18)에 의한 식품(13)의 담는 동작도 검은색 화살표로 나타내고 있다(이하 동일함).
상류측으로부터 4번째의 작업 로봇(2)은, 워크 반송 컨베이어(11)에 의해 상류로부터 이동해오는 제 3 종류의 식품(13)을 수용한 식품 트레이(14)를 로봇 아암(18)으로 트레이 탑재대(15) 상으로 끌어들이고, 보지한다. 또한, 4번째의 작업 로봇(2)은, 로봇 아암(18)으로 트레이 탑재대(15) 상에 보지되어 있는 식품 트레이(14)의 식품(13)을 파지하고, 해당 작업 로봇(2)의 근방으로 이동해오는 제 1 및 제 2 종류의 식품(13)이 담긴 식품 용기(12)에 대하여, 소정의 제 3 담기 위치에 식품(13)을 옮겨 담는다.
상류측으로부터 5번째의 작업 로봇(2)은, 워크 반송 컨베이어(11)에 의해 상류로부터 이동해오는 제 4 종류의 식품(13)을 수용한 식품 트레이(14)를 로봇 아암(18)으로 트레이 탑재대(15) 상으로 끌어들이고, 보지한다. 또한, 5번째의 작업 로봇(2)은, 로봇 아암(18)으로 트레이 탑재대(15) 상에 보지되어 있는 식품 트레이(14)의 식품(13)을 파지하고, 해당 작업 로봇(2)의 근방으로 이동해오는 제 1 내지 제 3 종류의 식품(13)이 담긴 식품 용기(12)에 대하여, 소정의 제 4 담기 위치에 식품(13)을 옮겨 담는다.
상류측으로부터 6번째의 작업원(10)은, 워크 반송 컨베이어(11)에 의해 상류로부터 이동해오는 제 5 종류의 식품(13)을 수용한 식품 트레이(14)를 트레이 탑재대(15) 상으로 끌어들이고, 보지한다. 또한, 5번째의 작업원(10)은, 트레이 탑재대(15) 상에 보지되어 있는 식품 트레이(14)의 식품(13)을 파지하고, 해당 작업원(10)의 근방으로 이동해오는 제 1 내지 제 4 종류 식품(13)이 담긴 식품 용기(12)에 대하여, 소정의 제 5 담기 위치에 식품(13)을 옮겨 담는다.
식품 용기(12)에 제 1 내지 제 5 종류의 식품(13)이 담겨지면, 식품(13)의 담기작업이 완료된다. 식품(13)의 담기작업이 완료된 식품 용기(12)는 워크 반송 컨베이어(11)에 의해 하류측에 설치된 도시하지 않은 후 공정 설비로 이동되며, 예를 들면 식품 용기(12)에 뚜껑을 씌우는 등의 후 공정 처리가 실행된다. 또한, 각 작업원(10) 및 각 작업 로봇(2)은, 트레이 탑재대(15) 상의 식품 트레이(14)의 식품(13)이 소비되어 비게 되면, 해당 빈 식품 트레이(14)를 트레이 탑재대(15) 상으로부터 워크 반송 컨베이어(11) 상으로 되돌린다. 되돌려진 빈 식품 트레이(14)는 반송되고, 하류측의 워크 작업 장치(3)에 의해 워크 반송 컨베이어(11)로부터 배출(회수라고도 함)된다.
(1-2. 워크 작업 장치의 구성)
다음에, 워크 작업 장치(3)의 구성의 일 예에 대하여 도 2 내지 도 5를 이용하여 설명한다. 또한, 각 부(部)의 구조의 이해를 용이하게 하기 위해, 도 3 내지 도 5에서는, 후술하는 커버(56), 슬라이더(63), 리니어 부싱(64) 등을 적절히 투시하여 도시하고 있다.
(1-2-1. 전체 구성)
도 2에 도시하는 바와 같이, 워크 작업 장치(3)는, 크게 나누어, 제 1 용기 이송 유닛(5), 제 2 용기 이송 유닛(6), 워크 이송 유닛(7), 용기 반송 컨베이어(40)(제 2 반송 컨베이어의 일 예)의 4개의 유닛으로 구성되어 있다. 각 유닛은, 예를 들면 볼트 등의 연결 부재에 의해 분리 가능하게 연결되어 있다.
제 1 용기 이송 유닛(5)은, 워크 반송 컨베이어(11)의 반송 방향에 있어서 워크 이송 유닛(7)의 예를 들면 하류측(도 2 중의 우측)에, 제 2 용기 이송 유닛(6)은, 워크 이송 유닛(7)의 예를 들면 상류측(도 2 중의 좌측)에 배치된다. 워크 이송 유닛(7)은, 제 1 용기 이송 유닛(5)과 제 2 용기 이송 유닛(6)의 사이에 있어서, 후술하는 워크 이송 로봇(30)이 워크 반송 컨베이어(11) 상으로 돌출되도록 배치된다. 용기 반송 컨베이어(40)는, 워크 이송 유닛(7)에 삽입 관통되면서 제 1 용기 이송 유닛(5)과 제 2 용기 이송 유닛(6)에 걸치도록, 반송 경로가 워크 반송 컨베이어(11)의 반송 방향(이 예에서는 좌우 방향, X축 방향이라고도 함)을 따르도록 배치된다. 용기 반송 컨베이어(40)는, 하단에 어저스터(47a)를 갖는 지주(47)로 반송 방향 양단을 지지하며, 마루(FL)에 설치되어 있다. 제 1 용기 이송 유닛(5) 및 제 2 용기 이송 유닛(6)은, 후술하는 수평 이동 기구(60)에 의한 이동 방향이 상기 워크 반송 컨베이어(11)의 반송 방향과 대략 수직인 방향(이 예에서는 전후 방향)이 되도록 배치된다.
제 1 용기 이송 유닛(5) 및 제 2 용기 이송 유닛(6)은, 예를 들면 서로 경상(鏡像) 관계가 되도록 구성되어 있다. 단, 이들 유닛을 동일한 구성으로 하여도 좋다. 제 1 용기 이송 유닛(5) 및 제 2 용기 이송 유닛(6)은, 각각 대략 직방체 형상의 프레임 형상의 지지 프레임(70R) 및 지지 프레임(70L)을 갖는다. 제 1 용기 이송 유닛(5)은, 지지 프레임(70R)에 마련된, 식품 트레이(14)가 수용되어 있지 않은 용기(16)를 수용하는 제 1 수용부(21)와, 제 1 용기 이송 로봇(41)을 구비한다. 제 2 용기 이송 유닛(6)은, 지지 프레임(70L)에 마련된, 식품 트레이(14)가 수용된 용기(16)를 수용하는 제 2 수용부(22)와, 제 2 용기 이송 로봇(42)을 구비한다. 지지 프레임(70R, 70L)의 네 모서리의 하단에는, 각각 캐스터를 갖는 어저스터(71)가 마련되어 있다.
또한, 제 1 수용부(21) 및 제 2 수용부(22)는, 지지 프레임(70R, 70L)에 바닥판 등이 마련되고 그 위에 용기(16)가 탑재되는 구성으로 하여도 좋고, 바닥판 등은 마련되지 않으며, 예를 들면 용기(16)가 탑재된 대차 등이 삽입되는 공간으로 하여도 좋다.
워크 이송 유닛(7)은 대략 직방체 형상의 프레임 형상의 지지 프레임(31)을 갖고 있다. 지지 프레임(31)에는, 워크 이송 로봇(30)이 마련되어 있다. 워크 이송 로봇(30)은, 워크 반송 컨베이어(11)로부터 식품 트레이(14)를 배출하는 경우에는, 제 1 수용부(21)로부터 취출된 용기(16)에 워크 반송 컨베이어(11)로부터 식품 트레이(14)를 이송한다. 한편, 워크 이송 로봇(30)은, 워크 반송 컨베이어(11)에 식품 트레이(14)를 공급하는 경우에는, 제 2 수용부(22)로부터 취출된 용기(16)로부터 식품 트레이(14)를 워크 반송 컨베이어(11)로 이송한다.
용기 반송 컨베이어(40)와, 제 1 용기 이송 로봇(41)과, 제 2 용기 이송 로봇(42)은 반송 장치(48)를 구성한다. 용기 반송 컨베이어(40)는, 용기(16)를 워크 이송 로봇(30)의 작업 위치(46)(도 3에 도시하는 워크 이송 로봇(30)의 하방의 위치)를 포함하는 반송 경로를 따라서 반송한다. 제 1 용기 이송 로봇(41)은 제 1 수용부(21)와 용기 반송 컨베이어(40)의 사이에서 식품 트레이(14)가 수용되어 있지 않은 용기(16)를 이송한다. 제 2 용기 이송 로봇(42)은 제 2 수용부(22)와 용기 반송 컨베이어(40)의 사이에서 식품 트레이(14)가 수용된 용기(16)를 이송한다.
(1-2-2. 제 1 용기 이송 유닛, 제 2 용기 이송 유닛)
도 4 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 제 1 용기 이송 유닛(5)이 구비하는 제 1 용기 이송 로봇(41) 및 제 2 용기 이송 유닛(6)이 구비하는 제 2 용기 이송 로봇(42)은, 용기(16)를 보지하는 로봇 핸드(43)와, 로봇 핸드(43)를 상하 방향(Z축 방향이라고도 함)으로 이동시키는 상하 이동 기구(50)와, 로봇 핸드(43)를 상하 방향으로 수직인 수평 방향(이 예에서는 전후 방향, Y축 방향이라고도 함)으로 이동시키는 수평 이동 기구(60)를 구비한다. 상하 이동 기구(50)는 수평 이동 기구(60)에 의해 로봇 핸드(43)와 함께 전후 방향으로 이동된다.
도 5에 도시하는 바와 같이, 상하 이동 기구(50)는 Z축 모터(51)와, 벨트(52)와, 구동 풀리(53)와, 복수의 종동 풀리(54)를 갖는다. 또한, 상하 이동 기구(50)는, 상하 단부 사이에 2개의 가이드 부재로서의 중공 샤프트(55)가 장착된 커버(56)를 갖는다. 2개의 중공 샤프트(55)는 전후 방향으로 소정의 간격을 두고 배치되며, 벨트(52), 구동 풀리(53), 종동 풀리(54)와 함께 커버(56)에 의해 덮여 있다. 커버(56)는 워크 이송 유닛(7)측이 개구되어 있다. 각 중공 샤프트(55)는, 수평 이동 기구(60)의 슬라이더(63)에 마련된 상하 2개의 리니어 부싱(64)에 각각 삽입 관통되고, 슬라이더(63)에 대하여 상하 방향으로 이동 가능하게 마련되어 있다. Z축 모터(51)는 슬라이더(63)에 장착되고, Z축 모터(51)의 출력축에 고정한 구동 풀리(53)를 구동한다. 벨트(52)는 구동 풀리(53)와, 커버(56)의 내측의 상부, 하부의 2개소에 장착된 종동 풀리(54) 등을 따라가게 된다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 수평 이동 기구(60)는 Y축 모터(61)와, 가이드 레일(62)과, 슬라이더(63)를 구비한다. 가이드 레일(62)은 지지 프레임(70R, 70L)의 상부에 마련된 베이스(65) 상에 마련되어 있다. Y축 모터(61)는 예를 들면 회전형 모터이며, 예를 들면 볼 나사 기구 등에 의해 슬라이더(63)를 가이드 레일(62)을 따라서 전후 방향으로 이동시킨다. 또한, Y축 모터(61)로서 리니어 모터나 에어 실린더(전후의 정지 위치가 정해져 있는 경우) 등을 이용하여도 좋다. 또한, 도 4에 도시하는 바와 같이, 베이스(65) 상의 가이드 레일(62)의 옆에는, Y축 모터(61)에 의한 슬라이더(63)의 이동량을 검출하는 리니어 인코더(66)(도 3 및 도 5에서는 도시 생략)가 가이드 레일(62)과 대략 평행하게 마련되어 있다. 또한, 베이스(65) 상의, 가이드 레일(62)에 대하여 리니어 인코더(66)와 반대가 되는 측에는, Z축 모터(51) 등의 배선 케이블을 부설하는 케이블 랙(67)(도 3에서는 도시 생략)이 마련되어 있다. 상기 슬라이더(63)의 일부, 가이드 레일(62), 및 케이블 랙(67) 등은 커버(68)(도 3 및 도 5에서는 도시 생략)에 의해 덮여 있다.
상하 이동 기구(50)가 Z축 모터(51)에 의해 벨트(52)를 구동하는 것에 의해, 커버(56)가 슬라이더(63)에 대하여 중공 샤프트(55)에 의해 안내되면서 상하 방향으로 이동하고, 이에 의해 로봇 핸드(43)가 상하 방향으로 이동한다. 또한, 상하 이동 기구(50)의 구동 방법은 벨트 구동 방식에 한정되는 것이 아니며, 예를 들면 랙 앤드 피니언이나 볼 나사 방식이어도 좋다. 또한, 수평 이동 기구(60)가 Y축 모터(61)를 구동하는 것에 의해, 슬라이더(63)가 가이드 레일(62)로 안내되면서 전후 방향으로 이동하며, 커버(56)가 전후 방향으로 이동한다. 이에 의해, 로봇 핸드(43)가 전후 방향으로 이동한다.
도 4 및 도 5에 도시하는 바와 같이 로봇 핸드(43)는 커버(56)의 하단의 전후 방향 대략 중앙부에 연결 부재(49) 및 에어 척(45)을 거쳐서 장착된다. 에어 척(45)의 하단에는, θ축 모터(44) 등에 의해 생기는 오일이나 쓰레기의 낙하를 방지하는 에어 척 커버(46a)가 장착되어 있다. 에어 척(45)은 공기압에 의해 로봇 핸드(43)를 개폐 구동시켜, 용기(16)를 양측으로부터 파지하고 보지한다. θ축 모터(44)(회전 기구의 일 예)는 에어 척(45) 및 로봇 핸드(43)를 상하 방향으로 평행한 축(Z축) 둘레로 회전시킨다. 이에 의해, 제 1 용기 이송 로봇(41) 및 제 2 용기 이송 로봇(42)은 로봇 핸드(43)에 보지된 용기(16)를 Z축 둘레로 회전시키는 것이 가능하다. 또한, 상기의 로봇 핸드(43)는 에어 구동식에 한정되지 않으며 전동 구동식 핸드 등으로 하는 것도 가능하며, 회전시키는 θ축 모터(44)도 에어식 로터리 액추에이터 등으로 대용하는 것은 가능하다.
(1-2-3. 워크 이송 유닛)
도 4 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 워크 이송 유닛(7)은 지지 프레임(31)과, 워크 이송 로봇(30)과, 제어 박스(32)를 구비한다. 제어 박스(32)는 워크 이송 로봇(30)의 동작을 제어하는 도시하지 않은 컨트롤러를 수용한다. 도 5에 도시하는 바와 같이, 지지 프레임(31)은, 워크 이송 로봇(30)과 제어 박스(32)의 사이에 용기 반송 컨베이어(40)가 삽입 관통되는 간극(S)이 마련되도록, 워크 이송 로봇(30)과 제어 박스(32)를 지지한다. 이에 의해, 제어 박스(32)가 용기 반송 컨베이어(40)의 하방에 배치되는 동시에, 워크 이송 로봇(30)이 용기 반송 컨베이어(40)의 상방에 배치된다. 또한, 도 5에 도시하는 바와 같이, 지지 프레임(31)의 상부의 전방부 하면에는, 워크 반송 컨베이어(11) 상의 식품 트레이(14) 등을 검출하는 워크 검출 카메라(33)가 설치되어 있다.
워크 이송 로봇(30)은 패럴렐 링크 로봇이다. 지지 프레임(31)의 상부에 장착된 기초부(38)와 하방의 가동 플레이트(34)가 3조의 링크부(35)에 의해 연결되어 있으며, 가동 플레이트(34)의 하단에 워크 파지용 핸드(36)가 마련되어 있다. 이들 3조의 링크부(35)를 기초부(38)의 도시하지 않은 액추에이터로 개별적으로 제어하는 것에 의해, 가동 플레이트(34)를 3축 방향으로 자유롭게 이동시켜, 소망의 위치에 위치 결정할 수 있다. 지지 프레임(31)의 네 모서리의 하단에는, 마루(FL)로의 설치용의 캐스터를 갖는 어저스터(37)가 각각 마련되어 있다. 또한, 워크 이송 로봇(30)은 패럴렐 링크 로봇에 한정되는 것이 아니며, 예를 들면 수평 다관절형(스칼라식), 직동식, 수직 다관절형 등의 로봇을 사용할 수 있다.
(1-3. 식품 트레이를 수용하는 용기의 구조)
다음에, 용기(16)의 구조의 일 예에 대하여 도 6 내지 도 8을 이용하여 설명한다.
용기(16)는, 워크로서의 식품 트레이(14)를 수용하기 위한 용기이며, 컨테이너, 번중(番重 : food tray) 등으로도 불린다. 용기(16)는, 제 1 수용부(21) 및 제 2 수용부(22)에 있어서, 상하 방향으로 적층하여 수용된다. 도 6a는 개구측으로부터 본 용기(16)의 평면도이며, 도 6b는 바닥부측으로부터 본 용기(16)의 저면도이다. 도 6a 및 도 6b에 도시하는 바와 같이, 용기(16)는 대략 장방형상의 상자체이며, 식품 트레이(14)가 수용되는 수용부(81)와, 수용부(81)의 개구부의 주위에 형성된 칼라부(80)를 구비한다. 수용부(81)는 바닥부(83)를 구비한다. 수용부(81)의 내벽면 중 한쪽의 단변측(도 6a 중 좌측)에는, 홈의 길이 방향에 직교하는 단면적이 비교적 큰 2개의 절결 홈(82a)이 마련되고, 다른쪽의 단변측(도 6a 중 우측)에는, 홈의 길이 방향에 직교하는 단면적이 비교적 작은 2개의 절결 홈(82b)이 마련되어 있다. 2개의 절결 홈(82a) 및 2개의 절결 홈(82b)은 각각 용기(16)의 길이 방향을 따르는 중심선(h)에 대하여 대략 선대칭인 위치에 배치되어 있다. 또한, 2개의 절결 홈(82a)의 간격은 2개의 절결 홈(82b)의 간격보다 길게 되도록 배치되어 있다.
도 6b에 도시하는 바와 같이, 수용부(81)의 외벽면 중 한쪽의 단변측(도 6b 중 좌측)에는, 상기 절결 홈(82a)에 대응한 위치 및 크기에 형성된 2개의 돌조부(84a)가 마련되고, 다른쪽의 단변측(도 6b 중 우측)에는, 상기 절결 홈(82b)에 대응한 위치 및 크기로 형성된 2개의 돌조부(84b)가 마련되어 있다.
도 7a에 도시하는 바와 같이, 복수의 용기(16)를, 절결 홈(82a)과 돌조부(84a), 절결 홈(82b)과 돌조부(84b)가 대응하는 방향으로 상하로 적층되면, 상하로 인접하는 용기(16) 중 아래의 용기(16)(실선으로 나타냄)의 2개의 절결 홈(82a)에 위의 용기(16)(파선으로 나타냄)의 2개의 돌조부(84a)가 끼워지는 동시에, 아래의 용기(16)의 2개의 절결 홈(82b)에 위의 용기(16)의 2개의 돌조부(84b)가 끼워진다. 이에 의해, 도 7b에 도시하는 바와 같이, 아래의 용기(16)의 수용부(81)에 위의 용기(16)의 수용부(81)가 깊게 삽입된 상태가 되고, 적층된 복수의 용기(16)의 적층 치수(H)를 작게 할 수 있다. 이러한 적층은, 식품 트레이(14)가 수용되어 있지 않은 복수의 용기(16)가 제 1 수용부(21)에 수용될 때에 실행된다.
한편, 도 8a에 도시하는 바와 같이, 복수 용기(16)를, 절결 홈(82a)과 돌조부(84b), 절결 홈(82b)과 돌조부(84a)가 대응하는 방향, 환언하면, 도 7a에 도시하는 상태로부터 위의 용기(16)를 지면에 수직인 방향(Z축 방향)의 둘레로 180° 회전시킨 방향으로 적층하면, 다음과 같이 된다. 즉, 상하에 인접하는 용기(16) 중 아래의 용기(16)(실선으로 나타냄)의 2개의 절결 홈(82a)에 위의 용기(16)(파선으로 나타냄)의 2개의 돌조부(84b)가 위치 및 크기가 상이하므로 끼워맞춰지지 않는 동시에, 아래 용기(16)의 2개의 절결 홈(82b)에 위의 용기(16)의 2개의 돌조부(84a)가 위치 및 크기가 상이하므로 끼워맞춰지지 않는다. 이에 의해, 도 8b에 도시하는 바와 같이, 아래의 용기(16)의 수용부(81)에 위의 용기(16)의 수용부(81)가 얕게 삽입된 상태가 되어, 적층된 복수의 용기(16)의 적층 치수(H)는 커진다. 따라서, 각 용기(16)의 수용부(81)에 식품 트레이(14)의 수용 공간을 확보할 수 있다. 이러한 적층은, 식품 트레이(14)가 수용된 복수의 용기(16)가 제 2 수용부(22)에 수용될 때에 실행된다.
또한, 용기(16)의 상기 구조는 일 예이며, 적층할 때의 방향을 따라서 적층 치수가 상이한 구조이면, 용기(16)를 다른 구조로 하여도 좋다. 예를 들면, 상기에서는 용기(16)의 단변측에 절결 홈 및 돌조부를 마련했지만, 이것을 대신하여 또는 부가하여, 용기(16)의 장변측에 동일한 구조의 절결 홈 및 돌조부를 마련하여도 좋다.
(1-4. 워크 작업 장치의 공급 동작)
다음에, 도 9를 이용하여, 상류측에 배치된 워크 작업 장치(3)의 공급 동작의 일 예에 대하여 설명한다. 또한, 공급 동작의 이해를 용이하게 하기 위해, 도 9에서는, 용기(16) 및 식품 트레이(14) 등을 파선으로 도시하고 있다.
도 9에 도시하는 바와 같이, 워크 작업 장치(3)에 의해 식품 트레이(14)를 워크 반송 컨베이어(11)에 공급할 때에는, 우선, 제 2 용기 이송 유닛(6)의 제 2 수용부(22)에, 식품(13)이 충전된 식품 트레이(14)가 수용된 복수의 용기(16)가 상하 방향으로 적층되어 수용된다. 이 때, 상술한 바와 같이, 복수의 용기(16)는 절결 홈(82a)과 돌조부(84b), 절결 홈(82b)과 돌조부(84a)가 대응하는 방향으로 적층된다. 또한, 이 수용 작업은, 예를 들면 제 2 용기 이송 로봇(42)이나 다른 로봇에 의해 실행되어도 좋고, 작업자에 의해 실행되어도 좋다. 다음에, 제 2 용기 이송 로봇(42)의 Y축 모터(61) 및 Z축 모터(51)가 구동되고 수평 이동 기구(60) 및 상하 이동 기구(50)를 동작시켜, 로봇 핸드(43)가 제 2 수용부(22)의 최상단의 용기(16)의 상방으로 이동하여 용기(16)를 보지한다. 다음에, 용기(16)를 보지한 로봇 핸드(43)가 전방으로 이동하고, 용기(16)를 제 2 수용부(22)로부터 용기 반송 컨베이어(40)의 일단부(도 9 중 좌단부) 근방으로 이송하고, 보지를 해제하여 용기(16)를 용기 반송 컨베이어(40) 상에 탑재한다. 이와 같이 하여, 제 2 용기 이송 로봇(42)은 제 2 수용부(22)의 용기(16)를 적절한 타이밍에 용기 반송 컨베이어(40)로 이송한다.
용기 반송 컨베이어(40)는, 용기(16)가 탑재되면, 용기(16)를 워크 이송 유닛(7)의 워크 이송 로봇(30)의 작업 위치(46)로 반송한다. 워크 이송 로봇(30)은 링크부(35) 및 워크 파지용 핸드(36)의 동작을 제어하고, 작업 위치(46)로 반송된 용기(16) 내의 식품 트레이(14)를 워크 파지용 핸드(36)로 파지하고, 용기(16)로부터 취출한다. 그리고, 워크 이송 로봇(30)은 취출한 식품 트레이(14)를 워크 반송 컨베이어(11)로 이동하고, 파지를 해제하여 식품 트레이(14)를 워크 반송 컨베이어(11)에 공급한다. 용기(16)로부터의 식품 트레이(14)의 공급이 반복되어 용기(16)가 비면, 용기 반송 컨베이어(40)는 빈 용기(16)를 작업 위치(46)로부터 제 1 용기 이송 유닛(5)으로 반송하고, 용기(16)를 용기 반송 컨베이어(40)의 타단부(도 9 중 우단부) 근방에 위치시킨다.
제 1 용기 이송 유닛(5)에서는, 제 1 용기 이송 로봇(41)의 Y축 모터(61) 및 Z축 모터(51)가 구동되고 수평 이동 기구(60) 및 상하 이동 기구(50)를 동작시켜, 로봇 핸드(43)가 용기 반송 컨베이어(40) 상의 용기(16)의 상방으로 이동하여 용기(16)를 보지한다. 다음에, 용기(16)를 보지한 로봇 핸드(43)가 후방으로 이동하여, 용기(16)를 용기 반송 컨베이어(40)로부터 제 1 수용부(21)로 이송하고, 보지를 해제하고 용기(16)를 제 1 수용부(21)에 수용한다. 제 1 용기 이송 로봇(41)은, 빈 용기(16)가 제 1 용기 이송 유닛(5)으로 반송되어 올 때마다 제 1 수용부(21)로 이송하고, 제 1 수용부(21)에 복수의 용기(16)를 상하 방향으로 적층하고 수용한다. 이 제 1 수용부(21)로의 용기(16)의 이송 시에, 제 1 용기 이송 로봇(41)은, θ축 모터(44)에 의해 용기(16)를 번갈아가면서 Z축 둘레로 180° 회전시켜, 상술한 절결 홈(82a)과 돌조부(84a), 절결 홈(82b)과 돌조부(84b)가 대응하는 방향으로 한다. 이에 의해, 제 1 수용부(21)에 빈 용기(16)를 적층 치수를 작게 하여 수용할 수 있다.
또한, 상기에서는 용기(16)의 회전을 제 1 용기 이송 유닛(5)측에서 실행했지만, 제 2 용기 이송 유닛(6)측에서 실행하여도 좋다. 즉, 제 2 수용부(22)로부터 용기 반송 컨베이어(40)로의 용기(16)의 이송 시에, 제 2 용기 이송 로봇(42)이 θ축 모터(44)에 의해 용기(16)를 번갈아가면서 Z축 둘레로 180° 회전시켜도 좋다. 이 경우, 제 1 용기 이송 유닛(5)측에서의 회전은 불필요해진다.
(1-5. 워크 작업 장치의 배출 동작)
다음에, 도 10을 이용하여, 하류측에 배치된 워크 작업 장치(3)의 배출 동작의 일 예에 대하여 설명한다. 또한, 배출 동작의 이해를 용이하게 하기 위해, 도 10에서는, 용기(16) 및 식품 트레이(14) 등을 파선으로 도시하고 있다.
도 10에 도시하는 바와 같이, 워크 작업 장치(3)에 의해 워크 반송 컨베이어(11)로부터 식품 트레이(14)를 배출할 때에는, 우선, 제 1 용기 이송 유닛(5)의 제 1 수용부(21)에, 식품 트레이(14)가 수용되어 있지 않은 빈 복수의 용기(16)가 상하 방향으로 적층되어 수용된다. 이 때, 상술한 바와 같이, 복수의 용기(16)는 절결 홈(82a)과 돌조부(84a), 절결 홈(82b)과 돌조부(84b)가 대응하는 방향으로 적층된다. 또한, 이 수용 작업은, 예를 들면 제 1 용기 이송 로봇(41)이나 다른 로봇에 의해 실행되어도 좋고, 작업자에 의해 실행되어도 좋다. 다음에, 제 1 용기 이송 로봇(41)의 Y축 모터(61) 및 Z축 모터(51)가 구동되고 수평 이동 기구(60) 및 상하 이동 기구(50)를 동작시켜, 로봇 핸드(43)가 제 1 수용부(21)의 최상단의 용기(16)의 상방으로 이동하고 용기(16)를 보지한다. 다음에, 용기(16)를 보지한 로봇 핸드(43)가 전방으로 이동하고, 용기(16)를 제 1 수용부(21)로부터 용기 반송 컨베이어(40)의 일단부(도 10 중 우단부) 근방으로 이송하고, 보지를 해제하여 용기(16)를 용기 반송 컨베이어(40) 상에 탑재한다. 이와 같이 하여, 제 1 용기 이송 로봇(41)은 제 1 수용부(21)의 용기(16)를 적절한 타이밍에 용기 반송 컨베이어(40)로 이송한다.
용기 반송 컨베이어(40)는, 용기(16)가 탑재되면, 용기(16)를 워크 이송 유닛(7)의 워크 이송 로봇(30)의 작업 위치(46)로 반송한다. 워크 이송 로봇(30)은, 워크 반송 컨베이어(11)에 의해 반송된 식품(13)이 수용되어 있지 않은 빈 식품 트레이(14)를 워크 파지용 핸드(36)로 파지하고, 작업 위치(46)의 용기(16)로 이동하여 수용한다. 이와 같이 하여, 워크 반송 컨베이어(11)로부터 빈 식품 트레이(14)가 회수, 배출된다. 용기(16)로의 식품 트레이(14)의 수용이 반복되어 용기(16)가 식품 트레이(14)에 채워지면, 용기 반송 컨베이어(40)는 식품 트레이(14)가 수용된 용기(16)를 작업 위치(46)로부터 제 2 용기 이송 유닛(6)으로 반송하고, 용기(16)를 용기 반송 컨베이어(40)의 타단부(도 10 중 좌단부)에 위치시킨다.
제 2 용기 이송 유닛(6)에서는, 제 2 용기 이송 로봇(42)의 Y축 모터(61) 및 Z축 모터(51)가 구동되고 수평 이동 기구(60) 및 상하 이동 기구(50)를 동작시켜, 로봇 핸드(43)가 용기 반송 컨베이어(40) 상의 용기(16)의 상방으로 이동하여 용기(16)를 보지한다. 다음에, 용기(16)를 보지한 로봇 핸드(43)가 후방으로 이동하고, 용기(16)를 용기 반송 컨베이어(40)로부터 제 2 수용부(22)로 이송하고, 보지를 해제하여 용기(16)를 제 2 수용부(22)에 수용한다. 제 2 용기 이송 로봇(42)은, 빈 식품 트레이(14)가 수용된 용기(16)가 제 2 용기 이송 유닛(6)으로 반송되어 올 때마다 제 2 수용부(22)로 이송되고, 제 2 수용부(22)에 복수의 용기(16)를 상하 방향으로 적층하여 수용한다. 이 제 2 수용부(22)로의 용기(16)의 이송 시에, 제 2 용기 이송 로봇(42)은 θ축 모터(44)에 의해 용기(16)를 번갈아가면서 Z축 둘레로 180° 회전시켜, 상술한 절결 홈(82a)과 돌조부(84b), 절결 홈(82b)과 돌조부(84a)가 대응하는 방향으로 한다. 이에 의해, 제 2 수용부(22)에 있어서의 복수의 용기(16)의 적층 치수를 크게 하여, 식품 트레이(14)를 가압하는 일 없이 용기(16)를 적층할 수 있다.
또한, 상기에서는 용기(16)의 회전을 제 2 용기 이송 유닛(6)측에서 실행했지만, 제 1 용기 이송 유닛(5)측에서 실행하여도 좋다. 즉, 제 1 수용부(21)로부터 용기 반송 컨베이어(40)로의 용기(16)의 이송 시에, 제 1 용기 이송 로봇(41)이 θ축 모터(44)에 의해 용기(16)를 번갈아가면서 Z축 둘레로 180° 회전시켜도 좋다. 이 경우, 제 2 용기 이송 유닛(6)측에서의 회전은 불필요해진다.
(1-6. 제 1 실시형태의 효과)
이상 설명한 바와 같이, 식품 트레이(14)를 반송하는 워크 반송 컨베이어(11)에 대하여 식품 트레이(14)의 공급 또는 배출 중 적어도 한쪽을 실행하는 워크 작업 장치(3)로서, 식품 트레이(14)를 수용하기 위한 용기(16)를 수용하는 수용부(상기 실시형태에서는 제 1 수용부(21), 제 2 수용부(22))와, 용기(16)를 소정의 작업 위치(46)와 상기 수용부의 사이에서 반송하는 반송 장치(48)와, 작업 위치(46)로 반송된 용기(16)와 워크 반송 컨베이어(11)의 사이에서 식품 트레이(14)를 이송하는 워크 이송 로봇(30)을 구비한다.
본 실시형태의 워크 작업 장치(3)에서는, 워크 반송 컨베이어(11)로부터 식품 트레이(14)를 배출하는 경우에는, 반송 장치(48)에 의해 수용부(상기 실시형태에서는 제 1 수용부(21))로부터 작업 위치(46)로 반송된 빈 용기(16)에, 워크 이송 로봇(30)에 의해 워크 반송 컨베이어(11)로부터 식품 트레이(14)를 이송한다. 또한, 워크 반송 컨베이어(11)에 식품 트레이(14)를 공급하는 경우에는, 반송 장치(48)에 의해 수용부(상기 실시형태에서는 제 2 수용부(22))로부터 작업 위치(46)로 반송된, 식품 트레이(14)가 수용된 용기(16)로부터, 워크 이송 로봇(30)에 의해 워크 반송 컨베이어(11)에 식품 트레이(14)를 이송한다. 이와 같이 하여, 워크 반송 컨베이어(11)에 대한 식품 트레이(14)의 공급 및 배출을 자동화 할 수 있으므로, 작업 효율을 향상시킬 수 있는 동시에 인력절감할 수 있다. 또한, 워크 작업 장치(3)가 수용부, 반송 장치(48), 및 워크 이송 로봇(30)을 구비하고 있으며, 그들을 단일의 장치로 하여 집약 배치할 수 있으므로, 공간 절약화가 가능해진다. 또한, 워크 작업 장치(3)를 공급 장치 및 배출 장치로서 기능시킬 수 있으므로, 1대의 워크 작업 장치(3)를 각 장치로 하여 겸용할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는 특히, 상기 수용부가 제 1 수용부(21)와 제 2 수용부(22)로 구성되어 있으며, 반송 장치(48)는, 식품 트레이(14)를 배출하는 경우에는, 제 1 수용부(21)의 용기(16)를 작업 위치(46)로 반송하는 동시에 작업 위치(46)로부터 제 2 수용부(22)로 반송하고, 식품 트레이(14)를 공급하는 경우에는, 제 2 수용부(22)의 용기(16)를 상기 작업 위치(46)로 반송하는 동시에 작업 위치(46)로부터 제 1 수용부(21)로 반송한다.
본 실시형태에 있어서는, 워크 작업 장치(3)는 제 1 수용부(21)와 제 2 수용부(22)를 구비한다. 이에 의해, 제 1 수용부(21)에는 빈 용기(16)를 수용하고, 제 2 수용부(22)에는 식품 트레이(14)가 충전된 용기(16)를 수용할 수 있다. 그 결과, 식품 트레이(14)를 배출하는 경우에는, 제 1 수용부(21)로부터 작업 위치(46)로 반송된 빈 용기(16)에 식품 트레이(14)를 회수하고, 해당 용기(16)를 제 2 수용부(22)로 반송하여 수용해 둘 수 있다. 또한, 식품 트레이(14)를 공급하는 경우에는, 제 2 수용부(22)로부터 작업 위치(46)로 반송된 식품 트레이(14)가 충전된 용기(16)로부터 워크 반송 컨베이어(11)에 식품 트레이(14)를 공급하고, 식품 트레이(14)가 취출된 빈 용기(16)를 제 1 수용부(21)로 반송하고 수용해 둘 수 있다. 이와 같이 하는 것에 의해, 예를 들면 수용부가 1개 밖에 없는 경우에 비하여, 식품 트레이(14)의 배출 및 공급의 작업 효율을 대폭 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는 특히, 반송 장치(48)는, 용기(16)를 상기 작업 위치(46)를 포함하는 반송 경로를 따라서 반송하는 용기 반송 컨베이어(40)와, 제 1 수용부(21)와 용기 반송 컨베이어(40)의 사이에서 용기(16)를 이송하는 제 1 용기 이송 로봇(41)과, 제 2 수용부(22)와 용기 반송 컨베이어(40)의 사이에서 용기(16)를 이송하는 제 2 용기 이송 로봇(42)을 구비한다.
이와 같이, 제 1 수용부(21) 및 제 2 수용부(22)로의 용기(16)의 출납에 로봇을 이용하는 것에 의해, 예를 들면 용기(16)를 복수 축 방향(Z축 방향, Y축 방향)으로 이송하거나 회전시키거나 하면서, 수용부(21, 22)에 대해서 출납하는 것이 가능해진다. 이에 의해, 제 1 수용부(21) 및 제 2 수용부(22)에 의한 용기(16)의 수용의 태양을 확대할 수 있는 동시에, 각 수용부(21, 22)의 설계의 자유도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는 특히, 제 1 수용부(21)와 제 1 용기 이송 로봇(41)은 제 1 용기 이송 유닛(5)으로서 유닛화되어 있으며, 제 2 수용부(22)와 제 2 용기 이송 로봇(42)은 제 2 용기 이송 유닛(6)으로서 유닛화되어 있다.
이에 의해, 워크 작업 장치(3)를, 크게 나누어 제 1 용기 이송 유닛(5), 제 2 용기 이송 유닛(6), 및 용기 반송 컨베이어(40) 등의 복수의 유닛으로 구성할 수 있다. 그 결과, 워크 작업 장치(3)의 설치나 이설(移設) 시의 작업성을 향상시킬 수 있다. 또한, 수용부(21, 22)와 용기 이송 로봇을 단일의 유닛으로 하여 컴팩트화 할 수 있으므로, 더욱 공간 절약화가 가능해진다.
또한, 본 실시형태에서는 특히, 제 1 용기 이송 로봇(41) 및 제 2 용기 이송 로봇(42)은 용기(16)를 보지하는 로봇 핸드(43)와, 로봇 핸드(43)를 상하 방향으로 이동시키는 상하 이동 기구(50)와, 로봇 핸드(43)를 상하 방향으로 수직인 수평 방향(상기 실시형태에서는 전후 방향)으로 이동시키는 수평 이동 기구(60)를 구비한다.
이에 의해, 제 1 수용부(21) 및 제 2 수용부(22)에 있어서 용기(16)를 상하 방향으로 적층하여 수용하는 것이 가능해진다. 또한, 각 수용부(21, 22)의 상하 방향 치수 및 상하 이동 기구(50)의 스트로크 길이를 크게 하는 것에 의해, 제 1 수용부(21) 및 제 2 수용부(22)의 수용 능력을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는 특히, 용기 반송 컨베이어(40)는 상기 반송 경로가 워크 반송 컨베이어(11)의 반송 방향을 따르도록 배치되며, 제 1 용기 이송 유닛(5) 및 제 2 용기 이송 유닛(6)은, 수평 이동 기구(60)에 의한 이동 방향이 워크 반송 컨베이어(11)의 반송 방향과 대략 수직이 되도록 배치된다.
이에 의해, 반송 방향으로 장척인 형상의 용기 반송 컨베이어(40)를 워크 반송 컨베이어(11)에 대략 평행하게 배치할 수 있으므로, 워크 작업 장치(3)의 깊이 치수(전후 방향의 치수)를 억제할 수 있다. 또한, 수평 이동 기구(60)에 의한 이동 방향으로 긴 대략 장방형의 제 1 용기 이송 유닛(5) 및 제 2 용기 이송 유닛(6)을 장변이 워크 반송 컨베이어(11)에 대략 수직이 되도록 배치할 수 있으므로, 워크 작업 장치(3)의 폭 치수(좌우 방향의 치수)를 억제할 수 있다. 따라서, 더욱 공간 절약화가 가능해진다.
또한, 본 실시형태에서는 특히, 제 1 수용부(21) 및 제 2 수용부(22)는 용기(16)를 상하 방향으로 적층하여 수용하고, 용기(16)는 적층할 때의 방향을 따라서 적층 치수가 상이하도록 구성되어 있으며, 제 1 용기 이송 로봇(41) 및 제 2 용기 이송 로봇(42)은 로봇 핸드(43)를 상하 방향으로 평행한 Z축 둘레로 회전시키는 θ축 모터(44)(또는 에어식 회전 기구라도 좋음)를 갖는다.
이에 의해, 빈 용기(16)가 수용되는 제 1 수용부(21)에 있어서는, 적층 치수가 작아지는 방향으로 용기(16)를 적층하여 수용하는 것이 가능해지므로, 제 1 수용부(21)의 용기(16)의 수용 수를 증대할 수 있다. 한편, 식품 트레이(14)가 수용된 용기(16)가 수용되는 제 2 수용부(22)에 있어서는, 적층 치수가 커지는 방향으로 적층하여 수용하는 것에 의해, 식품 트레이(14)의 탑재 공간을 확보하면서(누르는 일 없이) 용기(16)를 적층할 수 있다. 그리고, 각 수용부(21, 22)에 대한 출납 시에, 제 1 용기 이송 로봇(41) 또는 제 2 용기 이송 로봇(42)의 θ축 모터(44)(또는 에어식 회전 기구라도 좋음)에 의해 용기(16)의 방향을 상기에 대응한 방향으로 할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는 특히, 워크 이송 로봇(30)은 워크 이송 유닛(7)으로서 유닛화되어 있으며, 워크 이송 유닛(7)은 워크 이송 로봇(30)의 동작을 제어하는 컨트롤러를 수용하는 제어 박스(32)와, 워크 이송 로봇(30)과 제어 박스(32)의 사이에 용기 반송 컨베이어(40)가 삽입 관통되는 간극(S)이 마련되도록, 워크 이송 로봇(30)과 제어 박스(32)를 지지하는 지지 프레임(31)을 구비한다.
이에 의해, 워크 이송 유닛(7)에서는, 제어 박스(32)가 용기 반송 컨베이어(40)의 하방에 배치되는 동시에, 워크 이송 로봇(30)이 용기 반송 컨베이어(40)의 상방에 배치된다. 이에 의해, 상면에서 보아 워크 이송 로봇(30)이나 제어 박스(32)를 용기 반송 컨베이어(40)에 대하여 중첩되도록 배치할 수 있으므로, 워크 작업 장치(3)의 설치 공간을 축소할 수 있어서, 더욱 공간 절약화가 가능해진다.
또한, 본 실시형태에서는 특히, 워크 이송 로봇(30)은 패럴렐 링크 로봇이다. 이에 의해, 식품 트레이(14)를 고속, 고정밀도, 광범위하게 이송할 수 있으므로, 워크 작업 장치(3)의 작업 효율을 향상시킬 수 있다.
(1-7. 변형예)
또한, 개시된 실시형태는, 상기에 한정되는 것이 아니며, 그 취지 및 기술적 사상을 일탈하지 않는 범위 내에서 여러 가지의 변형이 가능하다. 이하, 그러한 변형예를 설명한다.
(1-7-1. 스톡 장치(4)로서 사용하는 경우)
상기 실시형태에서는, 워크 작업 장치(3)를 공급 장치, 배출 장치로서 사용하는 경우에 대하여 설명했지만, 워크를 스톡하는 스톡 장치(4)로서 사용하여도 좋다. 도 11 및 도 12를 이용하여, 본 변형예의 작업 라인(1A)에 대하여 설명한다. 또한, 스톡 동작의 이해를 용이하게 하기 위해, 도 11 및 도 12에서는, 용기(16) 및 식품 용기(12) 등을 파선으로 도시하고 있다.
도 11 및 도 12에 도시하는 바와 같이, 본 변형예의 작업 라인(1A)은 전 공정 장치(8a)와, 후 공정 장치(9)와, 워크 반송 컨베이어(11)와, 워크 작업 장치(3)를 구비하고 있다. 전 공정 장치(8a)는, 예를 들면 식품 용기(12)로의 식품(13)의 담기 등의 공정에 관한 장치이며, 예를 들면 전술의 실시형태의 작업 라인(1) 등에 상당한다. 또한, 후 공정 장치(9)는, 전 공정 장치(8a)에 의해 식품(13)의 담기가 완료된 식품 용기(12)에 대하여 덮개의 장착 등의 공정을 실행하는 장치이다.
본 변형예의 워크 작업 장치(3)는 반송 컨베이어(11)의 근방에 배치되며, 워크 반송 컨베이어(11)에 의해 반송되는 식품 용기(12)를 회수하여 일시적으로 스톡(버퍼링이라고도 함)하고, 스톡한 식품 용기(12)를 반송 컨베이어(11)에 공급한다. 워크 작업 장치(3)의 구성은 전술의 도 2 내지 도 5에 도시하는 워크 작업 장치(3)와 동일하므로 설명을 생략한다.
도 11에 도시하는 바와 같이, 예를 들면 후 공정 장치(9)에 문제점 등이 생겨, 워크 반송 컨베이어(11) 상에 식품 용기(12)(워크의 일 예)가 체류한 경우, 워크 작업 장치(3)는 다음과 같이 동작한다. 우선, 제 1 용기 이송 유닛(5)의 제 1 수용부(21)에, 식품 용기(12)가 수용되어 있지 않은 빈 복수의 용기(16)가 상하 방향으로 적층되어 수용된다. 이 때, 상술한 바와 같이, 복수의 용기(16)는 절결 홈(82a)과 돌조부(84a), 절결 홈(82b)과 돌조부(84b)가 대응하는 방향으로 적층된다. 또한, 이 수용 작업은, 예를 들면 제 1 용기 이송 로봇(41)이나 다른 로봇에 의해 실행되어도 좋고, 작업자에 의해 실행되어도 좋다.
다음에, 제 1 용기 이송 로봇(41)의 로봇 핸드(43)가, 제 1 수용부(21)의 식품 용기(12)가 수용되어 있지 않은 빈 용기(16)를 파지하고 용기 반송 컨베이어(40)로 이송한다. 용기 반송 컨베이어(40)는 용기(16)를 워크 이송 유닛(7)의 워크 이송 로봇(30)의 작업 위치(46)로 반송한다. 워크 이송 로봇(30)은 워크 반송 컨베이어(11)에 의해 반송되는 식품 용기(12)를 워크 파지용 핸드(36)로 회수하고, 작업 위치(46)의 용기(16)로 이동하여 수용한다. 용기(16)가 식품 용기(12)로 채워지면, 용기 반송 컨베이어(40)는 용기(16)를 작업 위치(46)로부터 제 2 용기 이송 유닛(6)으로 반송한다.
제 2 용기 이송 유닛(6)에서는, 제 2 용기 이송 로봇(42)의 로봇 핸드(43)가 용기(16)를 용기 반송 컨베이어(40)로부터 제 2 수용부(22)로 이송하고, 수용한다. 이 이송 시에, 제 2 용기 이송 로봇(42)은 θ축 모터(44)(또는 에어식 회전 기구라도 좋음)에 의해 용기(16)를 번갈아가면서 Z축 둘레로 180° 회전시켜, 상술한 절결 홈(82a)과 돌조부(84b), 절결 홈(82b)과 돌조부(84a)가 대응하는 방향으로 한다. 또한, 이 용기(16)의 회전은 제 1 용기 이송 유닛(5)측에서 실행되어도 좋다. 이와 같이 하여, 워크 작업 장치(3)는 후 공정 장치(9)의 문제점 등이 해소될 때까지, 식품 용기(12)를 제 2 수용부(22)에 일시적으로 스톡한다. 또한, 제 2 수용부(22)가 용기(16)에 의해 가득 찬 경우에는, 용기(16)가 제 2 수용부(22)로부터 적절히 취출된다.
그 후, 도 12에 도시하는 바와 같이, 후 공정 장치(9)의 문제점 등이 해소되어, 워크 반송 컨베이어(11) 상의 식품 용기(12)의 체류가 해소된 경우에는, 워크 작업 장치(3)는 다음과 같이 동작한다. 즉, 제 2 용기 이송 유닛(6)에 있어서, 제 2 용기 이송 로봇(42)의 로봇 핸드(43)가 제 2 수용부(22)로부터 식품 용기(12)가 수용된 용기(16)를 용기 반송 컨베이어(40)로 이송한다.
용기 반송 컨베이어(40)는 용기(16)를 워크 이송 유닛(7)의 워크 이송 로봇(30)의 작업 위치(46)로 반송한다. 워크 이송 로봇(30)은, 반송된 용기(16)로부터 워크 파지용 핸드(36)에 의해 식품 용기(12)를 취출하여 워크 반송 컨베이어(11)로 이동하고, 식품 용기(12)를 워크 반송 컨베이어(11)로 재공급한다. 용기 반송 컨베이어(40)는, 작업 위치(46)의 용기(16)가 비면, 해당 빈 용기(16)를 제 1 용기 이송 유닛(5)으로 반송한다.
제 1 용기 이송 유닛(5)에서는, 제 1 용기 이송 로봇(41)의 로봇 핸드(43)가 용기(16)를 용기 반송 컨베이어(40)로부터 제 1 수용부(22)로 이송하고, 수용한다. 이 이송 시에, 제 1 용기 이송 로봇(41)은, θ축 모터(44)(또는 에어식 회전 기구라도 좋음)에 의해 용기(16)를 번갈아가면서 Z축 둘레로 180° 회전시켜, 상술한 절결 홈(82a)과 돌조부(84a), 절결 홈(82b)과 돌조부(84b)가 대응하는 방향으로 되돌려진다. 또한, 이 용기(16)의 회전은 제 2 용기 이송 유닛(6)측에서 실행되어도 좋다.
본 변형예에 의하면, 다음의 효과를 발휘한다. 즉, 일반적으로, 공정 라인은 워크 반송 컨베이어(11)를 따라서 각 공정에 따른 장치가 배치되어 구축되지만, 일부의 장치에 문제점 등이 생긴 경우, 그 장치에 대한 식품 용기(12)의 공급을 정지하는 것이 바람직하다. 이 때문에, 공정 라인을 정지할 수 없는 경우에는, 예를 들면 작업원(10)이 수작업으로 식품 용기(12)를 회수하여 컨테이너 등에 일시적으로 스톡하고, 장치의 수복(修復) 후에는 스톡된 식품 용기(12)를 워크 반송 컨베이어(11)로 되돌린다는 긴급 대응이 실행된다.
본 변형예에 의하면, 워크 작업 장치(3)에 의해 식품 용기(12)의 일시적인 스톡 및 워크 반송 컨베이어(11)로의 공급을 자동적으로 실행할 수 있다. 이에 의해, 상기 긴급 대응을 위한 인원의 확보가 불필요해지므로, 더욱 인력절감이 가능해진다. 또한, 워크 작업 장치(3)를 공급 장치, 배출 장치 뿐만 아니라, 스톡 장치(4)(버퍼링 장치라고도 함)로 하여도 기능시킬 수 있으므로, 1대의 워크 작업 장치(3)를 각 장치로 하여 겸용할 수 있다.
(1-7-2. 워크 반송 컨베이어로 2열의 식품 트레이를 반송하는 경우)
상기 실시형태에서는, 워크 작업 장치(3)에 의해 식품 트레이(14)를 워크 반송 컨베이어(11) 상에 1열로 배치하고 반송했지만, 폭이 넓은 워크 반송 컨베이어를 사용하여 식품 트레이(14)를 워크 반송 컨베이어 상에 2열로 배치하여 반송하여도 좋다. 도 13에 해당 변형예의 작업 라인(1B)의 구성의 일 예를 도시한다.
도 13에 도시하는 바와 같이, 본 변형예의 작업 라인(1B)에서는, 워크 반송 컨베이어(11A)가 상기 실시형태의 워크 반송 컨베이어(11)보다 큰 폭 방향 치수를 갖고 있다. 워크 반송 컨베이어(11A) 상의 폭 방향 한쪽측(도 13의 상측) 부근의 위치와, 폭 방향 다른쪽측(도 13의 하측) 부근의 위치에, 식품 용기(12)와 식품 트레이(14)가 각각 혼재되고 2열로 배치되어, 반송된다.
도 13에 도시하는 예에서는, 워크 반송 컨베이어(11A)의 폭 방향 한쪽측(도 13의 상측)에 2대의 워크 작업 장치(3)와 3대의 작업 로봇(2)과 2인의 작업원(10)이, 폭 방향 다른쪽측(도 13의 하측)에 2대의 워크 작업 장치(3)와 2대의 작업 로봇(2)과 3명의 작업원(10)이 각각 배치되어 있다. 폭 방향 한쪽측의 2대의 워크 작업 장치(3)와 3대의 작업 로봇(2)과 2인의 작업원(10)은, 상류측(도 13 중 좌측)으로부터 하류측(도 13 중 우측)을 향하여, 워크 작업 장치(3), 작업 로봇(2), 작업원(10), 작업 로봇(2), 작업원(10), 작업 로봇(2), 워크 작업 장치(3)의 순서대로 배치되어 있다. 폭 방향 다른쪽측의 2대의 워크 작업 장치(3)와 2대의 작업 로봇(2)과 3명의 작업원(10)은, 상류측으로부터 하류측을 향하여, 워크 작업 장치(3), 작업원(10), 작업 로봇(2), 작업원(10), 작업 로봇(2), 작업원(10), 워크 작업 장치(3)의 순서대로 배치되어 있다. 각 작업 로봇(2)과 각 작업원(10)은 반송 컨베이어(11A)의 폭 방향으로 대향하도록 배치되며, 각 워크 작업 장치(3)는 폭 방향으로 대향하도록 배치되어 있다.
워크 반송 컨베이어(11A)의 상류측의 폭 방향 한쪽측의 워크 작업 장치(3)와 폭 방향 다른쪽측의 워크 작업 장치(3)는, 식품(13)이 수용된 식품 트레이(14)를 워크 반송 컨베이어(11A)의 폭 방향 한쪽측(도 13의 상측) 부근의 위치와 폭 방향 다른쪽측(도 13의 하측) 부근의 위치에, 2열로 배치되도록 공급한다. 워크 반송 컨베이어(11A)의 폭 방향 한쪽측의 3대의 작업 로봇(2)과 2인의 작업원(10)의 각각은, 워크 반송 컨베이어(11A) 상의 폭 방향 한쪽측에 있어서 상류측으로부터 이동해오는 식품 트레이(14)를 끌어들이는 동시에, 식품 트레이(14)와 혼재되어 이동해오는 식품 용기(12)에 대하여, 식품 트레이(14)로부터 대응하는 종류의 식품(13)을 대응하는 위치에 담는다. 폭 방향 다른쪽측의 2대의 작업 로봇(2)과 3명의 작업원(10)의 각각은, 반송 컨베이어(11A)상의 폭 방향 다른쪽측에 있어서 상류측으로부터 이동해오는 식품 트레이(14)를 끌어들이는 동시에, 식품 트레이(14)와 혼재되어 이동해오는 식품 용기(12)에 대하여, 식품 트레이(14)로부터 대응하는 종류의 식품(13)을 대응하는 위치에 담는다. 워크 반송 컨베이어(11A)의 하류측의 폭 방향 한쪽측의 워크 작업 장치(3)와 폭 방향 다른쪽측의 워크 작업 장치(3)는 각 작업원(10) 및 각 작업 로봇(2)에 의해 워크 반송 컨베이어(11A)로 되돌려진 빈 식품 트레이(14)를 회수하고, 반송 컨베이어(11A)로부터 배출한다. 본 변형예의 그 이외의 구성은 도 1과 마찬가지이다.
본 변형예에서는, 상기 실시형태와 비교하여, 반송 컨베이어(11A)에 의해 반송하는 식품 용기(12)의 수를 2배로 늘릴 수 있어서, 반송 컨베이어(11A)를 길게 하는 일 없이 공정수를 늘릴 수 있다. 따라서, 생산성을 2배로 향상시키는 것이 가능해진다. 또한, 작업 로봇(2)과 작업원(10)을 대향하여 배치하므로, 작업 로봇(2)에 문제점 등이 생긴 경우에, 예를 들면 대향하는 작업원(10)이 일시적으로 2열분의 담기작업을 실행하는 등의 긴급 대응이 가능해져, 공정 라인의 정지를 회피할 수 있다.
(1-7-3. 그 이외)
이상에서는, 제 1 수용부(21)에 식품 트레이(14)가 수용되어 있지 않은 빈 용기(16)를 수용하고, 제 2 수용부(22)에 식품 트레이(14)가 수용된 용기(16)를 수용하는 경우에 대하여 설명했지만, 반대로, 제 2 수용부(22)에 빈 용기(16)를 수용하고, 제 1 수용부(21)에 식품 트레이(14)가 수용된 용기(16)를 수용하는 구성으로 하여도 좋다. 이 경우, 전술의 도 9 및 도 10에서 설명한 공급 시 및 배출 시의 용기(16)의 흐름을 반대 방향으로 하면 좋다.
또한, 이상에서는, 제 1 용기 이송 로봇(41) 및 제 2 용기 이송 로봇(42)의 양쪽이 θ축 모터(44)(또는 에어식 회전 기구라도 좋음)를 갖는 구성으로 했지만, 어느 한쪽만이 θ축 모터(44)(또는 에어식 회전 기구라도 좋음)를 갖는 구성으로 하여도 좋다.
또한, 이상에서는, 워크 작업 장치(3)가 2개의 수용부(21, 22)를 갖는 경우를 설명했지만, 수용부의 수는 2개로 한정되는 것이 아니며, 1개 또는 3개 이상이어도 좋다. 예를 들면 수용부가 1개인 경우, 식품 트레이(14)를 배출할 때는, 빈 용기(16)를 수용부로부터 작업 위치(46)로 반송하고, 워크 이송 로봇(30)에 의해 식품 트레이(14)가 수용된 용기(16)를 재차 수용부로 되돌리면 좋다. 또한, 식품 트레이(14)를 공급할 때에는, 식품 트레이(14)가 수용된 용기(16)를 수용부로부터 작업 위치(46)로 반송하고, 워크 이송 로봇(30)에 의해 식품 트레이(14)가 취출된 빈 용기(16)를 재차 수용부로 되돌리면 좋다.
또한, 이상에서는, 작업 라인(1)에서 실행되는 작업이 식품의 담기작업인 경우를 일 예로 하여 설명했지만, 이에 한정되는 것이 아니며, 예를 들면 공업 제품의 하우징에 대한 기계 부품이나 전기 부품의 조립 작업 등이 실행되는 작업 라인 등에 대해서도 본 발명은 적용 가능하다. 또한, 이상에서는, 워크 작업 장치(3)가 취급하는 워크가 식품 트레이(14)나 식품 용기(12)인 경우에 대하여 설명했지만, 워크는 식품 그 자체(예를 들면 주먹밥이나 샌드위치 등)라도 좋고, 상기 조립 작업 등이 실행되는 경우에는 기계 부품이나 전기 부품 등이어도 좋다.
<2. 제 2 실시형태>
다음에, 제 2 실시형태에 대하여 설명한다. 최근, 품종의 다양화 등에 대응하기 위해서, 공장에 있어서의 작업 라인의 라인 공간은 새로운 공간 절약화가 요망되고 있다. 본 실시형태는 이러한 요망에 대응하기 위해서, 워크 작업 장치의 구조를 간소화하여 소형화한 것이다.
(2-1. 워크 작업 장치의 구성)
제 2 실시형태에 있어서의 워크 작업 장치(90)의 구성의 일 예에 대하여 도 14 내지 도 16을 이용하여 설명한다. 또한, 번잡 방지를 위해, 이들 도 14 내지 도 16에서는, 용기(16)를 파선으로 도시하고 있다.
도 16에 도시하는 바와 같이, 워크 작업 장치(90)는, 식품 트레이(14)(워크의 일 예)를 수용하기 위한 용기(16)를 수용하는 제 1 수용부(141)(수용부의 일 예) 및 제 2 수용부(142)(수용부의 일 예)와, 용기(16)를 소정의 작업 위치(93)와 제 1 수용부(141) 및 제 2 수용부(142)의 사이에서 반송하는 반송 장치(100)와, 작업 위치(93)로 반송된 용기(16)와 워크 반송 컨베이어(11)의 사이에서 식품 트레이(14)를 이송하는 워크 이송 로봇(30)을 갖는다.
반송 장치(100)는, 식품 트레이(14)를 워크 반송 컨베이어(11)로부터 배출하는 경우에는, 제 1 수용부(141)에 탑재된 빈 상태의 용기(16)를 작업 위치(93)로 반송하는 동시에, 워크 이송 로봇(30)에 의해 식품 트레이(14)가 충전된 용기(16)를 작업 위치(93)로부터 제 2 수용부(142)로 반송한다. 또한, 반송 장치(100)는, 식품 트레이(14)를 워크 반송 컨베이어(11)에 공급하는 경우에는, 제 2 수용부(142)에 탑재된 식품 트레이(14)가 충전된 상태의 용기(16)를 작업 위치(93)로 반송하는 동시에, 워크 이송 로봇(30)에 의해 빈 상태가 된 용기(16)를 작업 위치(93)로부터 제 1 수용부(141)로 반송한다.
반송 장치(100)는, 용기(16)를 작업 위치(93)를 포함하는 상하 방향의 반송 경로를 따라서 반송하는 제 1 용기 반송 기구(110)와, 제 1 수용부(141)와 제 1 용기 반송 기구(110)의 사이에서 용기(16)를 대략 수평 방향의 반송 경로를 따라서 반송하는 제 2 용기 반송 기구(120)와, 제 2 용기 반송 기구(120)의 상방에 배치되고, 제 2 수용부(142)와 제 1 용기 반송 기구(110)의 사이에서 용기(16)를 대략 수평 방향의 반송 경로를 따라서 반송하는 제 3 용기 반송 기구(130)를 구비한다. 또한, 제 2 용기 반송 기구(120)와 제 3 용기 반송 기구(130)의 배치 관계를 반대로 하고, 제 2 용기 반송 기구(120)를 제 3 용기 반송 기구(130)의 상방에 배치하여도 좋다.
작업 위치(93)는, 제 1 용기 반송 기구(110)에 의한 상하 방향의 반송 경로의 하단, 또한 제 2 용기 반송 기구(120)에 의한 전후 방향의 반송 경로의 전단에 위치하고 있다. 제 1 수용부(141)는 제 2 용기 반송 기구(120)에 의한 전후 방향의 반송 경로의 후단에 위치하며, 제 2 수용부(142)는 제 3 용기 반송 기구(130)에 의한 전후 방향의 반송 경로의 후단에 위치한다.
상기 워크 이송 로봇(30), 제 1 용기 반송 기구(110), 제 2 용기 반송 기구(120), 및 제 3 용기 반송 기구(130)는 워크 작업 유닛(95)으로서 유닛화되어 있다.
도 14 및 도 16에 도시하는 바와 같이, 워크 작업 유닛(95)은 상부 프레임부(91a), 메인 프레임부(91b)는, 하부 프레임부(91c)를 구비한 지지 프레임(91)을 갖는다. 메인 프레임부(91b)는, 제 2 용기 반송 기구(120)와 제 3 용기 반송 기구(130)의 설치 위치가 상하 방향에서 보아 중복되도록(본 예에서는, 제 2 용기 반송 기구(120)가 하측, 제 3 용기 반송 기구(130)가 상측이 됨), 제 2 용기 반송 기구(120)와 제 3 용기 반송 기구(130)를 지지한다.
상부 프레임부(91a)는 메인 프레임부(91b)의 상부에 있어서 전방측으로 돌출된 프레임 형상의 프레임이며, 이 상부 프레임부(91a)에 워크 이송 로봇(30)의 기초부(38)가 장착되어 있다. 기초부(38)에는, 하단에 워크 파지용 핸드(36)를 갖는 가동 플레이트(34)가 3조(組)의 링크부(35)에 의해 연결된다.
또한, 도 15 및 도 16에 도시하는 바와 같이, 하부 프레임부(91c)는 메인 프레임부(91b)의 하부에 있어서 전방측으로 돌출된 프레임 형상의 프레임이며, 이 하부 프레임부(91c)에 제어 박스(32)가 설치되어 있다. 지지 프레임(91)은, 워크 이송 로봇(30)과 제어 박스(32)의 사이에, 용기 반송 컨베이어(121)의 일단이 삽입되는 간극(S1)이 마련되도록, 워크 이송 로봇(30)과 제어 박스(32)를 지지한다. 이에 의해, 제어 박스(32)가 용기 반송 컨베이어(121)의 하방에 배치되는 동시에, 워크 이송 로봇(30)이 용기 반송 컨베이어(121)의 상방에 배치된다. 또한, 지지 프레임(91) 상부 프레임부(91a)에는, 워크 반송 컨베이어(11) 상의 식품 트레이(14) 등을 검출하는 도시하지 않은 워크 검출 카메라가 설치되어 있다. 또한, 하부 프레임(91c)의 하단에는, 마루(FL)로의 설치용의 복수의 캐스터를 갖는 어저스터(92)가 마련되어 있다.
도 15 및 도 16에 도시하는 바와 같이, 제 1 용기 반송 기구(110)는 용기 지지대(112)와, Z축 모터(113)와, 볼 나사 기구를 구성하는 나사 축(111)을 구비한다. 나사 축(111)은 지지 프레임(91)의 좌우 양측의 메인 프레임부(91b)의 각각에 상하 방향을 따라서 마련되어 있다. 용기 지지대(112)는 용기(16)의 바닥면을 지지하는 프레임 형상의 지지 부재이며, 좌우 양측의 나사 축(111)의 각각에 도시하지 않은 너트를 거쳐서 상하 방향으로 이동 가능하게 장착되어 있다. Z축 모터(113)는 각 나사 축(111)의 하단부에 마련된 회전형 모터이며, 나사 축(111)을 회전시키는 것에 의해 용기 지지대(112)를 상하 방향으로 구동한다. 이에 의해, 제 1 용기 반송 기구(110)는 용기 지지대(112)에 지지된 용기(16)를 작업 위치(93)를 포함하는 상하 방향의 반송 경로를 따라서 반송한다.
또한, 제 1 용기 반송 기구(110)는, 볼 나사에 의한 구동 기구 이외에도, 예를 들면 벨트 구동, 랙·앤드·피니언에 의한 구동 기구로 하여도 좋다.
도 16에 도시하는 바와 같이, 제 2 용기 반송 기구(120)는 용기 반송 컨베이어(121)(제 3 반송 컨베이어의 일 예)와, 컨베이어 모터(123)와, 한쌍의 가이드 레일(122)을 구비한다.
용기 반송 컨베이어(121)는, 제 1 수용부(141)와 제 1 용기 반송 기구(110)(작업 위치(93))에 걸치도록, 워크 반송 컨베이어(11)의 반송 방향과 대략 직각의 반송 경로(이 예에서는 전후 방향)를 따르도록 배치되어 있다. 도 16에 도시하는 바와 같이, 용기 반송 컨베이어(121) 상의 후방측의 공간이 제 1 수용부(141)를 구성한다. 또한, 용기 반송 컨베이어(121)의 전방측 단부는 워크 이송 로봇(30)과 제어 박스(32)의 사이에 배치된다. 용기 반송 컨베이어(121)는, 전후 방향의 중간부가 지지 프레임(91)의 메인 프레임부(91b)에 지지되며, 후단부가 컨베이어 프레임(124)에 지지되어 있다. 컨베이어 프레임(124)의 하단에는, 마루(FL) 설치용의 캐스터를 갖는 어저스터(124a)가 설치되어 있다.
도 15 및 도 16에 도시하는 바와 같이, 가이드 레일(122)은, 용기(16)의 좌우 양측의 측면으로 접촉하도록, 제 1 수용부(141)의 좌우 양측에 전후 방향을 따라서 마련된 레일 부재이다. 가이드 레일(122)의 전단부는 지지 프레임(91)의 좌우 양측의 메인 프레임부(91b)의 내측에 장착되어 있다. 가이드 레일(122)은 용기 반송 컨베이어(121)에 의해 반송되는 용기(16)의 좌우 양측면의 상하 방향 중간부에 접촉하며, 용기(16)의 제 1 수용부(141)와 제 1 용기 반송 기구(110)(작업 위치(93))의 사이의 이동 방향을 가이드한다.
컨베이어 모터(123)는 용기 반송 컨베이어(121)의 하부에 설치된 회전형 모터이다. 제 2 용기 반송 기구(120)는, 컨베이어 모터(123)에 의해 용기 반송 컨베이어(121)를 구동시키는 것에 의해, 용기(16)를 가이드 레일(122)로 안내하면서, 용기(16)를 제 1 수용부(141)와 제 1 용기 반송 기구(110)(작업 위치(93))의 사이의 대략 수평인 반송 경로를 따라서 전후 방향으로 반송한다.
도 16에 도시하는 바와 같이, 제 3 용기 반송 기구(130)는 후크 부재(131)와, 액추에이터(132)와, 한쌍의 가이드 레일(133)을 구비한다.
후크 부재(131)는 액추에이터(132)의 가동부(132b)의 예를 들면 선단부(전단부)에 장착되어 있다. 후크 부재(131)는 용기(16)의 개구부 주위의 칼라부(80)에 결합 가능하게 구성되어 있다. 가동부(132b)가 전단 위치(작업 위치(93)의 상방 위치)로 이동된 경우에는, 후크 부재(131)와 칼라부(80)는 제 1 용기 반송 기구(110)에 의한 용기(16)의 상하 이동에 의해 자동적으로 결합 또는 결합 해제된다. 또한, 가동부(132b)가 후단 위치로 이동된 경우(환언하면, 용기(16)가 제 2 수용부(142)로 이동된 경우)에는, 후크 부재(131)와 칼라부(80)는 작업자의 적절한 조작에 의해 결합 또는 결합 해제된다.
액추에이터(132)는 제 2 수용부(142)의 상방에서 전후 방향으로 연장되도록 메인 프레임부(91b)에 장착된 베이스부(132a)와, 해당 베이스부(132a)를 따라서 전후 방향으로 소정의 스트로크로 이동하는 가동부(132b)를 구비한다. 액추에이터(132)는, 가동부(132b)를 전후 방향으로 이동시키는 것에 의해, 후크 부재(131)에 결합된 용기(16)를 전후 방향으로 이동할 수 있다. 액추에이터(132)는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 에어 실린더나, 볼 나사에 의한 구동 기구, 벨트 구동 기구, 랙·앤드·피니언에 의한 구동 기구 등으로 구성된다.
도 14 내지 도 16에 도시하는 바와 같이, 가이드 레일(133)은 용기(16)의 바닥면의 좌우 양측의 모서리부를 지지하는 레일 부재이며, 제 2 용기 반송 기구(120)의 가이드 레일(122)의 상방에 전후 방향을 따라서 마련되어 있다. 가이드 레일(133)의 전단부는 지지 프레임(91)의 좌우 양측의 메인 프레임부(91b)의 내측에 장착되어 있다. 가이드 레일(133)은 후크 부재(131)에 의해 반송되는 용기(16)의 바닥면의 좌우 양측의 모서리부에 접촉하고, 용기(16)의 제 2 수용부(142)와 제 1 용기 반송 기구(110)(작업 위치(93)의 상방 위치)의 사이의 이동 방향을 가이드한다.
제 3 용기 반송 기구(130)는, 액추에이터(132)에 의해 가동부(132b)를 구동시키는 것에 의해, 용기(16)를 가이드 레일(133)로 안내하면서, 후크 부재(131)에 의해 용기(16)를 제 2 수용부(142)와 제 1 용기 반송 기구(110)(작업 위치(93)의 소정의 상방 위치)의 사이의 대략 수평인 반송 경로를 따라서 전후 방향으로 반송한다. 도 16에 도시하는 바와 같이, 가이드 레일(133) 상의 후방측의 공간이 제 2 수용부(142)를 구성한다.
(2-2. 워크 작업 장치의 배출 동작)
다음에, 도 17을 이용하여, 워크 작업 장치(90)의 배출 동작의 일 예에 대하여 설명한다. 또한, 배출 동작의 이해를 용이하게 하기 위해, 도 17에서는, 용기(16)를 파선으로 도시하고 있다.
도 17에 도시하는 바와 같이, 워크 작업 장치(90)에 의해 워크 반송 컨베이어(11)로부터 식품 트레이(14)를 배출할 때에는, 우선 작업자가, 식품 트레이(14)가 수용되어 있지 않은 빈 용기(16)를 용기 반송 컨베이어(121) 상의 후방측의 소정의 위치, 즉 제 1 수용부(141)에 탑재한다. 또한, 이 탑재 작업은, 예를 들면 로봇에 의해 실행되어도 좋다.
다음에, 제 2 용기 반송 기구(120)의 컨베이어 모터(123)가 구동되고, 용기 반송 컨베이어(121)가 용기(16)를 제 1 수용부(141)로부터 워크 이송 로봇(30)에 의한 작업 위치(93)로 반송한다. 이 때, 작업 위치(93)로 반송된 용기(16)의 바닥면은 제 1 용기 반송 기구(110)의 용기 지지대(112)에 의해 지지된다.
또한, 작업자는, 용기(16)가 용기 반송 컨베이어(121)에 의해 작업 위치(93)로 반송된 후에는, 용기(16)가 제 2 수용부(142)까지 반송되는 것을 기다리지 않고(예를 들면, 워크 이송 로봇(30)에 의한 배출 작업 중에), 빈 용기(16)를 제 1 수용부(141)에 탑재하여도 좋다. 이 경우, 용기(16)는 작업 위치(93)가 빌 때까지 제 1 수용부(141)에 수용된 상태가 된다.
워크 이송 로봇(30)은, 워크 반송 컨베이어(11)에 의해 반송된 식품(13)이 수용되어 있지 않은 빈 식품 트레이(14)를 워크 파지용 핸드(36)로 파지하고, 작업 위치(93)의 용기(16)로 이동하여 수용한다. 이와 같이 하여, 워크 반송 컨베이어(11)로부터 빈 식품 트레이(14)가 회수, 배출된다. 이 배출 작업은 용기(16)가 식품 트레이(14)로 채워질 때까지 반복된다.
다음에, 제 1 용기 반송 기구(110)의 Z축 모터(113)가 구동되고 나사 축(111)을 회전시켜, 용기 지지대(112)가 용기(16)를 작업 위치(93)로부터 상방으로 반송한다. 용기(16)가 소정의 상방 위치에 도달하면, 제 3 용기 반송 기구(130)의 후크 부재(131)가 용기(16)의 칼라부(80)에 결합한다.
다음에, 제 3 용기 반송 기구(130)의 액추에이터(132)가 구동되고, 후크 부재(131)가 용기(16)를 후방으로 이동시켜 가이드 레일(133) 상의 후방측의 소정의 위치, 즉 제 2 수용부(142)로 반송한다. 용기(16)가 제 2 수용부(142)로 반송되면, 작업자가 후크 부재(131)의 결합을 해제하여 분리하고, 식품 트레이(14)가 충전된 용기(16)를 제 2 수용부(142)로부터 반출한다.
(2-3. 워크 작업 장치의 공급 동작)
다음에, 도 18을 이용하여, 워크 작업 장치(90)의 공급 동작의 일 예에 대하여 설명한다. 또한, 공급 동작의 이해를 용이하게 하기 위해, 도 18에서는, 용기(16)를 파선으로 도시하고 있다.
도 18에 도시하는 바와 같이, 워크 작업 장치(90)에 의해 식품 트레이(14)를 워크 반송 컨베이어(11)에 공급할 때에는, 우선 작업자가, 식품(13)이 충전된 식품 트레이(14)가 수용된 용기(16)를 가이드 레일(133) 상의 후방측의 소정의 위치, 즉 제 2 수용부(142)에 탑재한다. 그리고, 작업자는 용기(16)의 칼라부(80)에 제 3 용기 반송 기구(130)의 후크 부재(131)를 결합시킨다. 또한, 이 탑재 작업이나 결합 작업은, 예를 들면 로봇에 의해 실행되어도 좋다.
다음에, 제 3 용기 반송 기구(130)의 액추에이터(132)가 구동되고, 후크 부재(131)가 용기(16)를 전방으로 이동시켜 제 2 수용부(142)로부터 작업 위치(93)의 상방 위치로 반송한다. 이 때, 용기(16)의 바닥면은 제 1 용기 반송 기구(110)의 용기 지지대(112)에 의해 지지된다.
또한, 작업자는, 용기(16)가 액추에이터(132)에 의해 전방 위치로 반송된 후에는, 용기(16)가 제 1 수용부(141)까지 반송되는 것을 기다리지 않고(예를 들면, 워크 이송 로봇(30)에 의한 공급 작업 중에), 식품 트레이(14)가 충전된 용기(16)를 제 2 수용부(142)에 탑재하여도 좋다. 이 경우, 용기(16)는 작업 위치(93)가 빌 때까지 제 2 수용부(142)에 수용된 상태가 된다.
다음에, 제 1 용기 반송 기구(110)의 Z축 모터(113)가 구동되고, 용기 지지대(112)가 용기(16)를 하방으로 이동시켜 작업 위치(93)로 반송한다. 이 때, 후크 부재(131)의 결합은 자동적으로 해제되고 용기(16)로부터 분리된다. 작업 위치(93)로 반송된 용기(16)는 제 2 용기 반송 기구(120)의 용기 반송 컨베이어(121) 상에 탑재된다.
워크 이송 로봇(30)은 작업 위치(93)로 반송된 용기(16) 내의 식품 트레이(14)를 워크 파지용 핸드(36)로 파지하고, 용기(16)로부터 취출하고 워크 반송 컨베이어(11)로 이송한다. 이와 같이 하여, 용기(16)로부터 워크 반송 컨베이어(11)에 식품(13)이 충전된 식품 트레이(14)가 공급된다. 이 공급 작업은 용기(16)가 빌 때까지 반복된다.
용기(16)가 비면, 제 2 용기 반송 기구(120)의 컨베이어 모터(123)가 구동되고, 용기 반송 컨베이어(121)가 빈 용기(16)를 작업 위치(93)로부터 제 1 수용부(141)로 반송한다. 작업자는 제 1 수용부(141)로 반송된 빈 용기(16)를 반출한다.
(2-4. 워크 작업 장치의 스톡 동작)
전술의 제 1 실시형태와 마찬가지로, 워크 작업 장치(90)는, 워크 반송 컨베이어(11)에 의해 반송되는 식품 용기(12)를 회수하고 일시적으로 스톡(버퍼링)하고, 스톡된 식품 용기(12)를 워크 반송 컨베이어(11)에 공급하는 스톡 장치(4)로서 사용되어도 좋다.
전술의 도 11에 도시하는 바와 같이, 예를 들면 후 공정 장치(9)에 문제점 등이 생겨, 워크 반송 컨베이어(11) 상에 식품 용기(12)(워크의 일 예)가 체류된 경우, 우선 작업자가 식품 용기(12)가 수용되어 있지 않은 빈 용기(16)를 용기 반송 컨베이어(121) 상의 제 1 수용부(141)에 탑재한다.
다음에, 제 2 용기 반송 기구(120)의 컨베이어 모터(123)가 구동되고, 용기 반송 컨베이어(121)가 용기(16)를 제 1 수용부(141)로부터 작업 위치(93)로 반송한다. 워크 이송 로봇(30)은 워크 반송 컨베이어(11)에 의해 반송되는 식품 용기(12)를 워크 파지용 핸드(36)로 회수하고, 작업 위치(93)의 용기(16)로 이동하고 수용한다.
용기(16)가 식품 용기(12)로 채워지면, 제 1 용기 반송 기구(110)는 Z축 모터(113)를 구동시켜 용기 지지대(112)에 의해 용기(16)를 작업 위치(93)의 상방 위치로 반송한다. 이 때, 제 3 용기 반송 기구(130)의 후크 부재(131)가 용기(16)의 칼라부(80)에 결합된다.
그리고, 제 3 용기 반송 기구(130)의 액추에이터(132)가 구동되고, 후크 부재(131)가 용기(16)를 후방으로 이동시켜 제 2 수용부(142)로 반송한다. 작업자는, 제 2 수용부(142)로 반송된 용기(16)로부터 후크 부재(131)를 분리하고, 식품 용기(12)가 수용된 용기(16)를 제 2 수용부(142)로부터 반출하고, 적절한 대기 장소(컨테이너 등)에 수용하고 대기시킨다.
그 후, 전술의 도 12에 도시하는 바와 같이, 후 공정 장치(9)의 문제점 등이 해소되고, 워크 반송 컨베이어(11) 상의 식품 용기(12)의 체류가 해소된 경우에는, 우선 작업자가, 상기의 대기 장소에 수용된 용기(16)를 컨테이너 등으로부터 취출하고 제 2 수용부(142)에 탑재하고, 용기(16)의 칼라부(80)에 제 3 용기 반송 기구(130)의 후크 부재(131)를 결합시킨다. 다음에, 제 3 용기 반송 기구(130)의 액추에이터(132)가 구동되고, 후크 부재(131)가 용기(16)를 전방으로 이동시켜 제 2 수용부(142)로부터 작업 위치(93)의 상방 위치로 반송한다.
다음에, 제 1 용기 반송 기구(110)의 Z축 모터(113)가 구동되고, 용기 지지대(112)가 용기(16)를 하방으로 이동시켜 작업 위치(93)로 반송하고, 제 2 용기 반송 기구(120)의 용기 반송 컨베이어(121) 상에 탑재한다. 워크 이송 로봇(30)은, 작업 위치(93)로 반송된 용기(16)로부터 식품 용기(12)를 취출하고 워크 반송 컨베이어(11)로 이동하고, 식품 용기(12)를 워크 반송 컨베이어(11)에 재공급한다.
용기(16)로부터 워크 반송 컨베이어(11)로의 식품 용기(12)의 공급이 반복되어 작업 위치(93)의 용기(16)가 비면, 제 2 용기 반송 기구(120)의 컨베이어 모터(123)가 구동되고, 용기 반송 컨베이어(121)가 빈 용기(16)를 작업 위치(93)로부터 제 1 수용부(141)로 반송한다. 제 1 수용부(141)로 반송된 용기(16)는 작업자에 의해 반출된다.
(2-5. 제 2 실시형태의 효과)
이상 설명한 본 실시형태의 워크 작업 장치(90)에 의하면, 전술의 제 1 실시형태와 마찬가지로, 자동화에 의한 작업 효율의 향상 및 인력절감 등의 효과를 발휘하는 동시에, 이하와 같은 효과를 얻는다.
즉, 본 실시형태의 워크 작업 장치(90)에서는, 반송 장치(100)는, 용기(16)를 작업 위치(93)를 포함하는 상하 방향의 반송 경로를 따라서 반송하는 제 1 용기 반송 기구(110)와, 제 1 수용부(141)와 제 1 용기 반송 기구(110)의 사이에서 용기(16)를 반송하는 제 2 용기 반송 기구(120)와, 제 2 용기 반송 기구(120)의 상방에 배치되며, 제 2 수용부(142)와 제 1 용기 반송 기구(110)의 사이에서 용기(16)를 반송하는 제 3 용기 반송 기구(130)를 구비한다.
이와 같이, 제 2 용기 반송 기구(120)와 제 3 용기 반송 기구(130)를 상하 방향으로 병설하고, 제 1 용기 반송 기구(110)에 의해 작업 위치(93) 근방에서 용기(16)를 상하 방향으로 반송하는 구성으로 하는 것에 의해, 워크 작업 유닛(95)의 폭 방향 양측에 이송 유닛(제 1 실시형태의 용기 이송 유닛(5, 6) 등)을 설치할 필요가 없어진다. 그 결과, 워크 작업 장치(90)의 폭 방향 치수를 큰 폭으로 단축할 수 있어서, 설치 공간의 대폭적인 축소가 가능해진다.
또한, 본 실시형태에서는 특히, 워크 이송 로봇(30), 제 1 용기 반송 기구(110), 제 2 용기 반송 기구(120), 및 제 3 용기 반송 기구(130)는 워크 작업 유닛(95)으로서 유닛화되어 있다.
이에 의해, 워크 작업 장치(90)를 단일의 유닛으로서 구성할 수 있으므로, 워크 작업 장치(90)의 설치나 이설 시의 작업성을 향상시킬 수 있다. 또한, 워크 이송 로봇(30)과 제 1 내지 제 3 용기 반송 기구(110 내지 130)를 단일의 유닛으로서 컴팩트화 할 수 있으므로, 더욱 공간 절약화가 가능해진다.
또한, 본 실시형태에서는 특히, 워크 작업 유닛(95)은, 제 2 용기 반송 기구(120)와 제 3 용기 반송 기구(130)의 설치 위치가 상하 방향에서 보아서 중복되도록, 제 2 용기 반송 기구(120)와 제 3 용기 반송 기구(130)를 지지하는 지지 프레임(91)을 구비한다.
이에 의해, 워크 작업 장치(90)의 설치 공간을 축소할 수 있어서, 더욱 공간 절약화가 가능해진다.
또한, 본 실시형태에서는 특히, 제 2 용기 반송 기구(120)는, 용기(16)를 제 1 수용부(141)와 작업 위치(93)의 사이에서 반송하는 용기 반송 컨베이어(121)를 구비하고, 지지 프레임(91)은, 워크 이송 로봇(30)과, 해당 워크 이송 로봇(30)의 동작을 제어하는 컨트롤러를 수용하는 제어 박스(32)의 사이에 용기 반송 컨베이어(121)가 삽입되는 간극(S1)이 마련되도록, 워크 이송 로봇(30)과 제어 박스(32)를 지지한다. 이에 의해, 다음의 효과를 발휘한다.
즉, 본 실시형태에서는, 워크 작업 장치(90)에 있어서, 제어 박스(32)가 용기 반송 컨베이어(121)의 하방에 배치되는 동시에, 워크 이송 로봇(30)이 용기 반송 컨베이어(121)의 상방에 배치된다. 이에 의해, 상면에서 보아 워크 이송 로봇(30)이나 제어 박스(32)를 용기 반송 컨베이어(121)에 대하여 중첩되도록 배치할 수 있으므로, 워크 작업 장치(90)의 설치 공간을 축소할 수 있어서, 더욱 공간 절약화가 가능해진다.
(2-6. 변형예)
또한, 개시된 실시형태는, 상기에 한정되는 것이 아니며, 그 취지 및 기술적 사상을 일탈하지 않는 범위 내에서 여러 가지의 변형이 가능하다. 이하, 그러한 변형예를 설명한다.
(2-6-1. 제 3 용기 반송 기구로 반송 컨베이어를 이용하는 경우)
상기 제 2 실시형태에서는, 제 2 용기 반송 기구(120)에 용기 반송 컨베이어(121)를 사용하고, 제 3 용기 반송 기구(130)에는 액추에이터(132)와 후크 부재(131)를 사용했지만, 이에 한정되는 것이 아니며, 제 3 용기 반송 기구(130)에도 반송 컨베이어를 사용하여도 좋다.
(2-6-2. 제 2 또는 제 3 용기 반송 기구에 장척의 반송 컨베이어를 이용하는 경우)
상기 제 2 실시형태에서는, 제 2 용기 반송 기구(120)의 용기 반송 컨베이어(121)는 제 1 수용부(141)와 작업 위치(93)의 사이에서 용기(16)를 반송 가능한 길이의 단척의 반송 컨베이어로서 구성되어 있었지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 예를 들면 용기 반송 컨베이어(121)를 제 1 수용부(141)보다 더욱 후방으로 길게 한 장척의 반송 컨베이어로서, 용기(16)에 식품 트레이(14)를 충전하는 라인 등, 작업 라인(1)과는 상이한 다른 라인을 구성하여도 좋다. 또한, 상기와 같이 제 3 용기 반송 기구(130)에도 장척의 반송 컨베이어를 사용하는 것에 의해, 작업 라인(1)과는 상이한 다른 순환하는 라인을 구성하여도 좋다.
(2-6-3. 작업 위치를 상이한 위치로 하는 경우)
상기 제 2 실시형태에서는, 워크 이송 로봇(30)에 의한 작업 위치(93)를, 제 1 용기 반송 기구(110)에 의한 상하 방향의 반송 경로의 하단, 또한 제 2 용기 반송 기구(120)에 의한 전후 방향의 반송 경로의 전단의 위치로 했지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 작업 위치(93)는, 제 1 용기 반송 기구(110)에 의한 상하 방향의 반송 경로의 상단, 또한 제 3 용기 반송 기구(130)에 의한 전후 방향의 반송 경로의 전단의 위치로 하여도 좋고, 제 1 용기 반송 기구(110)에 의한 상하 방향의 반송 경로의 도중 위치로 하여도 좋다.
(2-6-4. 그 이외)
이상에서는, 제 1 수용부(141)에 식품 트레이(14)가 수용되어 있지 않은 빈 용기(16)를 수용하고, 제 2 수용부(142)에 식품 트레이(14)가 수용된 용기(16)를 수용하는 경우에 대하여 설명했지만, 반대로 제 2 수용부(142)에 빈 용기(16)를 수용하고, 제 1 수용부(141)에 식품 트레이(14)가 수용된 용기(16)를 수용하는 구성으로 하여도 좋다. 이 경우, 전술의 도 17 및 도 18에서 설명한 배출 시 및 공급 시의 용기(16)의 흐름을 반대 방향으로 하면 좋다.
또한, 이상에서는, 워크 작업 장치(90)가 2개의 수용부(141, 142)를 갖는 경우를 설명했지만, 수용부의 수는 2개로 한정되는 것이 아니며, 1개 또는 3개 이상이어도 좋다. 예를 들면, 수용부가 1개인 경우, 식품 트레이(14)를 배출할 때에는, 빈 용기(16)를 수용부로부터 작업 위치(93)로 반송하고, 워크 이송 로봇(30)에 의해 식품 트레이(14)가 수용된 용기(16)를 재차 수용부에 되돌리면 좋다. 또한, 식품 트레이(14)를 공급할 때에는, 식품 트레이(14)가 수용된 용기(16)를 수용부로부터 작업 위치(93)로 반송하고, 워크 이송 로봇(30)에 의해 식품 트레이(14)가 취출된 빈 용기(16)를 재차 수용부에 되돌리면 좋다.
또한, 이상에서는, 워크 작업 장치(90)가 취급하는 워크가 식품 트레이(14)인 경우에 대하여 설명했지만, 워크는 식품 그 자체(예를 들면, 주먹밥이나 샌드위치 등)라도 좋고, 예를 들면 공업 제품의 하우징에 대한 기계 부품이나 전기 부품의 조립 작업 등이 실행되는 경우에는 기계 부품이나 전기 부품 등이라도 좋다.
또한, 이상의 설명에 있어서, "수직", "평행", "평면" 등의 기재가 있는 경우에는 해당 기재는 엄밀한 의미는 아니다. 즉, 그들 "수직", "평행", "평면"이란, 설계 상 제조상의 공차, 오차가 허용되며, "실질적으로 수직", "실질적으로 평행", "실질적으로 평면"이라는 의미이다.
또한, 이상의 설명에 있어서, 외관상의 치수나 크기, 형상, 위치 등이 "동일", "동일하다", "동등하다", "상이하다" 등의 기재가 있는 경우는 해당 기재는 엄밀한 의미는 아니다. 즉, 그들 "동일", "동일하다", "동등하다", "상이하다"란, 설계상, 제조상의 공차, 오차가 허용되며, "실질적으로 동일", "실질적으로 동일하다", "실질적으로 동등하다", "실질적으로 상이하다"라는 의미이다.
또한, 이상 이미 설명한 이외에도, 상기 실시형태나 각 변형예에 의한 수법을 적절히 조합하여 이용하여도 좋다. 그 이외, 하나 하나 예시는 하지 않지만, 상기 실시형태나 각 변형예는, 그 취지를 일탈하지 않는 범위 내에 있어서, 여러 가지의 변경이 가해져 실시되는 것이다
2: 작업 로봇
3: 워크 작업 장치
4: 스톡 장치
5: 제 1 용기 이송 유닛
6: 제 2 용기 이송 유닛
7: 워크 이송 유닛
8: 워크 작업 시스템
11: 워크 반송 컨베이어(제 1 반송 컨베이어의 일 예)
12: 식품 용기(워크의 일 예)
14: 식품 트레이(워크의 일 예)
16: 용기(용기의 일 예)
21: 제 1 수용부(수용부의 일 예)
22: 제 2 수용부(수용부의 일 예)
30: 워크 이송 로봇
31: 지지 프레임
32: 제어 박스
40: 용기 반송 컨베이어(제 2 반송 컨베이어의 일 예)
41: 제 1 용기 이송 로봇
42: 제 2 용기 이송 로봇
43: 로봇 핸드
44: θ축 모터(회전 기구의 일 예)
46: 작업 위치
48: 반송 장치
50: 상하 이동 기구
60: 수평 이동 기구
90: 워크 작업 장치
91: 지지 프레임
93: 작업 위치
95: 워크 작업 유닛
100: 반송 장치
110: 제 1 용기 반송 기구
120: 제 2 용기 반송 기구
121: 용기 반송 컨베이어(제 3 반송 컨베이어의 일 예)
130: 제 3 용기 반송 기구
141: 제 1 수용부(수용부의 일 예)
142: 제 2 수용부(수용부의 일 예)
S: 간극
S1: 간극

Claims (16)

  1. 워크를 반송하는 제 1 반송 컨베이어에 대하여 상기 워크의 공급 또는 배출 중 적어도 한쪽을 실행하는 워크 작업 장치에 있어서,
    상기 워크를 수용하기 위한 용기를 수용하는 수용부와,
    상기 용기를 소정의 작업 위치와 상기 수용부의 사이에서 반송하는 반송 장치와,
    상기 작업 위치로 반송된 상기 용기와 상기 제 1 반송 컨베이어의 사이에서 상기 워크를 이송하는 워크 이송 로봇을 구비하고,
    상기 수용부는 제 1 수용부와 제 2 수용부를 갖고 있으며,
    상기 반송 장치는, 상기 워크를 배출하는 경우에는, 상기 제 1 수용부의 상기 용기를 상기 작업 위치로 반송하는 동시에 상기 작업 위치로부터 상기 제 2 수용부로 반송하고, 상기 워크를 공급하는 경우에는, 상기 제 2 수용부의 상기 용기를 상기 작업 위치로 반송하는 동시에 상기 작업 위치로부터 상기 제 1 수용부로 반송하고,
    상기 제 1 수용부 및 상기 제 2 수용부는 상기 용기를 상하 방향으로 적층하여 수용하고,
    상기 용기는 적층할 때의 방향을 따라서 적층 치수가 상이하도록 구성되어 있으며,
    상기 워크 작업 장치는 상기 용기를 보지하는 로봇 핸드와, 상기 로봇 핸드를 상기 상하 방향에 평행한 축 둘레로 회전시키는 회전 기구를 갖는 것을 특징으로 하는
    워크 작업 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 반송 장치는,
    상기 용기를 상기 작업 위치를 포함하는 반송 경로를 따라서 반송하는 제 2 반송 컨베이어와,
    상기 제 1 수용부와 상기 제 2 반송 컨베이어의 사이에서 상기 용기를 이송하는 제 1 용기 이송 로봇과,
    상기 제 2 수용부와 상기 제 2 반송 컨베이어의 사이에서 상기 용기를 이송하는 제 2 용기 이송 로봇을 구비하는 것을 특징으로 하는
    워크 작업 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 수용부와 상기 제 1 용기 이송 로봇은 제 1 용기 이송 유닛으로서 유닛화되어 있으며,
    상기 제 2 수용부와 상기 제 2 용기 이송 로봇은 제 2 용기 이송 유닛으로서 유닛화되어 있는 것을 특징으로 하는
    워크 작업 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 용기 이송 로봇 및 상기 제 2 용기 이송 로봇은,
    상기 로봇 핸드와,
    상기 로봇 핸드를 상기 상하 방향으로 이동시키는 상하 이동 기구와,
    상기 로봇 핸드를 상기 상하 방향에 수직인 수평 방향으로 이동시키는 수평 이동 기구를 구비하는 것을 특징으로 하는
    워크 작업 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 반송 컨베이어는 상기 반송 경로가 상기 제 1 반송 컨베이어의 반송 방향을 따르도록 배치되며,
    상기 제 1 용기 이송 유닛 및 상기 제 2 용기 이송 유닛은, 상기 수평 이동 기구에 의한 이동 방향이 상기 제 1 반송 컨베이어의 반송 방향과 수직이 되도록 배치되는 것을 특징으로 하는
    워크 작업 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 용기 이송 로봇 및 상기 제 2 용기 이송 로봇 중 적어도 한쪽은, 상기 회전 기구를 갖는 것을 특징으로 하는
    워크 작업 장치.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 워크 이송 로봇은 워크 이송 유닛으로서 유닛화되어 있으며,
    상기 워크 이송 유닛은 상기 워크 이송 로봇의 동작을 제어하는 컨트롤러를 수용하는 제어 박스와, 상기 워크 이송 로봇과 상기 제어 박스의 사이에 상기 제 2 반송 컨베이어가 삽입 관통되는 간극이 마련되도록, 상기 워크 이송 로봇과 상기 제어 박스를 지지하는 지지 프레임을 구비하는 것을 특징으로 하는
    워크 작업 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 반송 장치는,
    상기 용기를 상기 작업 위치를 포함하는 상하 방향의 반송 경로를 따라서 반송하는 제 1 용기 반송 기구와,
    상기 제 1 수용부와 상기 제 1 용기 반송 기구의 사이에서 상기 용기를 반송하는 제 2 용기 반송 기구와,
    상기 제 2 용기 반송 기구의 상방 또는 하방에 배치되며, 상기 제 2 수용부와 상기 제 1 용기 반송 기구의 사이에서 상기 용기를 반송하는 제 3 용기 반송 기구를 구비하는 것을 특징으로 하는
    워크 작업 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 워크 이송 로봇, 상기 제 1 용기 반송 기구, 상기 제 2 용기 반송 기구, 및 상기 제 3 용기 반송 기구는 워크 작업 유닛으로서 유닛화되어 있는 것을 특징으로 하는
    워크 작업 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 워크 작업 유닛은, 상기 제 2 용기 반송 기구와 상기 제 3 용기 반송 기구의 설치 위치가 상기 상하 방향에서 보아 중복되도록, 상기 제 2 용기 반송 기구와 상기 제 3 용기 반송 기구를 지지하는 지지 프레임을 구비하는 것을 특징으로 하는
    워크 작업 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 2 용기 반송 기구는 상기 용기를 상기 제 1 수용부와 상기 작업 위치의 사이에서 반송하는 제 3 반송 컨베이어이며,
    상기 지지 프레임은, 상기 워크 이송 로봇과, 상기 워크 이송 로봇의 동작을 제어하는 컨트롤러를 수용하는 제어 박스와의 사이에 상기 제 3 반송 컨베이어가 삽입되는 간극이 마련되도록, 상기 워크 이송 로봇과 상기 제어 박스를 지지하는 것을 특징으로 하는
    워크 작업 장치.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 워크 이송 로봇은 패럴렐 링크 로봇인 것을 특징으로 하는
    워크 작업 장치.
  13. 워크를 반송하는 제 1 반송 컨베이어와,
    상기 제 1 반송 컨베이어에 대하여 상기 워크의 공급 또는 배출 중 적어도 한쪽을 실행하는 워크 작업 장치를 포함하고,
    상기 워크 작업 장치는,
    상기 워크를 수용하기 위한 용기를 수용하는 수용부와,
    상기 용기를 소정의 작업 위치와 상기 수용부의 사이에서 반송하는 반송 장치와,
    상기 작업 위치로 반송된 상기 용기와 상기 제 1 반송 컨베이어의 사이에서 상기 워크를 이송하는 워크 이송 로봇을 구비하고,
    상기 수용부는 제 1 수용부와 제 2 수용부를 갖고 있으며,
    상기 반송 장치는, 상기 워크를 배출하는 경우에는, 상기 제 1 수용부의 상기 용기를 상기 작업 위치로 반송하는 동시에 상기 작업 위치로부터 상기 제 2 수용부로 반송하고, 상기 워크를 공급하는 경우에는, 상기 제 2 수용부의 상기 용기를 상기 작업 위치로 반송하는 동시에 상기 작업 위치로부터 상기 제 1 수용부로 반송하고,
    상기 제 1 수용부 및 상기 제 2 수용부는 상기 용기를 상하 방향으로 적층하여 수용하고,
    상기 용기는 적층할 때의 방향을 따라서 적층 치수가 상이하도록 구성되어 있으며,
    상기 워크 작업 장치는 상기 용기를 보지하는 로봇 핸드와, 상기 로봇 핸드를 상기 상하 방향에 평행한 축 둘레로 회전시키는 회전 기구를 갖는 것을 특징으로 하는
    워크 작업 시스템.
  14. 워크를 반송하는 제 1 반송 컨베이어로부터 상기 워크를 배출하는, 워크 작업 장치에 의해 실행되는 워크 배출 방법에 있어서,
    제 1 수용부에 수용된, 상기 워크를 수용하기 위한 빈 용기를, 상기 제 1 수용부로부터 작업 위치로 반송하는 것과,
    상기 제 1 반송 컨베이어로부터 상기 용기로 상기 워크를 이송하는 것과,
    상기 워크가 수용된 상기 용기를 상기 작업 위치로부터 제 2 수용부로 반송하는 것을 포함하고,
    상기 제 1 수용부 및 상기 제 2 수용부는 상기 용기를 상하 방향으로 적층하여 수용하고,
    상기 용기는 적층할 때의 방향을 따라서 적층 치수가 상이하도록 구성되어 있으며,
    상기 워크 작업 장치는 상기 용기를 보지하는 로봇 핸드와, 상기 로봇 핸드를 상기 상하 방향에 평행한 축 둘레로 회전시키는 회전 기구를 갖는 것을 특징으로 하는
    워크 배출 방법.
  15. 워크를 반송하는 제 1 반송 컨베이어에 상기 워크를 공급하는, 워크 작업 장치에 의해 실행되는 워크 공급 방법에 있어서,
    제 2 수용부에 수용된, 상기 워크가 수용된 용기를, 상기 제 2 수용부로부터 작업 위치로 반송하는 것과,
    상기 용기로부터 상기 제 1 반송 컨베이어에 상기 워크를 이송하는 것과,
    상기 워크가 취출된 상기 용기를 상기 작업 위치로부터 제 1 수용부로 반송하는 것을 포함하고,
    상기 제 1 수용부 및 상기 제 2 수용부는 상기 용기를 상하 방향으로 적층하여 수용하고,
    상기 용기는 적층할 때의 방향을 따라서 적층 치수가 상이하도록 구성되어 있으며,
    상기 워크 작업 장치는 상기 용기를 보지하는 로봇 핸드와, 상기 로봇 핸드를 상기 상하 방향에 평행한 축 둘레로 회전시키는 회전 기구를 갖는 것을 특징으로 하는
    워크 공급 방법.
  16. 워크를 반송하는 제 1 반송 컨베이어의 상기 워크를 스톡하는, 워크 작업 장치에 의해 실행되는 워크 스톡 방법에 있어서,
    제 1 수용부에 수용된, 상기 워크를 수용하기 위한 빈 용기를, 상기 제 1 수용부로부터 작업 위치로 반송하는 것과,
    상기 제 1 반송 컨베이어로부터 상기 용기에 상기 워크를 이송하는 것과,
    상기 워크가 수용된 상기 용기를 상기 작업 위치로부터 제 2 수용부로 반송하는 것과,
    상기 제 2 수용부의 상기 용기를 상기 작업 위치로 반송하는 것과,
    상기 용기로부터 상기 제 1 반송 컨베이어에 상기 워크를 이송하는 것과,
    상기 워크가 취출된 상기 용기를 상기 작업 위치로부터 상기 제 1 수용부로 반송하는 것을 포함하고,
    상기 제 1 수용부 및 상기 제 2 수용부는 상기 용기를 상하 방향으로 적층하여 수용하고,
    상기 용기는 적층할 때의 방향을 따라서 적층 치수가 상이하도록 구성되어 있으며,
    상기 워크 작업 장치는 상기 용기를 보지하는 로봇 핸드와, 상기 로봇 핸드를 상기 상하 방향에 평행한 축 둘레로 회전시키는 회전 기구를 갖는 것을 특징으로 하는
    워크 스톡 방법.
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