JP2016169032A - 食品箱詰め装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ベルトコンベアで運ばれてきた菓子パン等の食品を、変形させることなく自動的に番重等の箱に箱詰めすることができる食品箱詰め装置の提供。
【解決手段】ベルトコンベアのベルト６ａに載って搬送されてくる食品をその下流側の位置で待ち受けて、到来した食品をベルト上で掬い取る掬い取り部２と、食品を掬い取った掬い取り部を、食品の箱詰め用に準備された箱の近くに移動させる移動手段と、移動手段の動作により箱の近くに移動した掬い取り部から食品を押し出し、その押し出しにより掬い取り部から箱内に食品を移す押出手段４とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、食品箱詰め装置に関する。

従来より、菓子パン工場においては、製造ラインで袋詰めを終えた菓子パンが、ベルトコンベアによって番重への箱詰め作業エリアへ搬送され、そのエリアにおいて作業員による手作業で番重内に箱詰めされている。

しかしながら、番重への箱詰め作業は、ベルトコンベアによって運ばれてくる大量の菓子パンをベルトコンベア上から番重内に移し替える作業であり、作業員にとって重労働であるため、製パン業界では、この箱詰め作業を自動化することが望まれている。

この箱詰め作業を自動化する方法としては、例えば、ベルトコンベアで運ばれてきた菓子パンを、ロボットハンド（マニピュレータ）で掴んだり、或いは、真空吸着装置（例えば、特許文献１を参照）で吸着して、番重に箱詰めする方法が考えられる。

特開平４−１５２０８８号公報

しかしながら、クロワッサン等のように表面が脆い菓子パンをロボットハンドで掴んだ場合には、ロボットハンドによる把持力が強過ぎて菓子パンの表面が変形する虞がある。また、菓子パンの大きさに応じて、ロボットハンドの開き具合を調整することが必要となり、その調整作業に多くの時間が必要となる可能性がある。

トッピングによって飾り付けがなされた菓子パンを真空吸着装置で吸着した場合には、吸着力が強過ぎてそのトッピング部分が変形する虞がある。また、菓子パンの重さに応じて、吸着力を調節することが必要となり、その調整作業に多くの時間が必要となる可能性がある。

これらの問題は、菓子パンの箱詰めを自動化する場合に限ったものではなく、他の食品の箱詰めを自動化する場合でも生じ得る。

本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、ベルトコンベアで運ばれてきた菓子パン等の食品を、変形させることなく自動的に番重等の箱に箱詰めすることができる食品箱詰め装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、ベルトコンベアのベルトに載って搬送されてくる食品をその下流側の位置で待ち受けて、到来した食品を前記ベルト上で掬い取る掬い取り部と、食品を掬い取った前記掬い取り部を、食品の箱詰め用に準備された箱の近くに移動させる移動手段と、前記移動手段の動作により前記箱の近くに移動した前記掬い取り部から食品を押し出し、その押し出しにより前記掬い取り部から前記箱内に食品を移す押出手段と、を備えた食品箱詰め装置を提供する。

本発明によれば、掬い取り部でベルト上の食品を掬い取り、掬い取った食品を押出手段で掬い取り部から押し出して箱内に移動させる。食品を掬い取るときや、掬い取った食品を押し出すときには、ロボットハンドで食品を掴む場合とは異なり、食品に強い押圧力が作用せず、また、真空吸着装置で食品を吸着する場合とは異なり、食品に強い吸引力が作用しない。従って、ベルトコンベアで運ばれてきた菓子パン等の食品を、変形させることなく自動的に番重等の箱に箱詰めすることができる。

本発明においては、前記ベルトの上方に配置されて、前記ベルトに載っている食品が通過するベルト幅方向の位置を検出する検出手段を備え、前記移動手段は、前記検出手段で検出された食品のベルト幅方向の位置でかつ前記検出手段よりも下流側の位置に前記掬い取り部を移動させて、その移動先の位置で前記掬い取り部に食品を待ち受けさせた後に、食品を掬い取った前記掬い取り部を前記箱の近くに移動させることが好ましい。

この構成によれば、移動手段は、食品が通過するベルト幅方向の位置に掬い取り部を移動させて、その位置で掬い取り部に食品を待ち受けさせる。従って、食品がベルト幅方向のどの位置に載っていても、掬い取り部は食品を確実に掬い取ることができる。また、食品の位置を一次元的に検出すること（ベルト幅方向の位置の検出）は、食品の位置を二次元的または三次元的に検出する場合、具体的には、例えばカメラでベルトコンベアおよび食品を撮像して、その撮像画像をコンピュータで解析することにより食品の位置を二次元的または三次元的に求める場合と比べて、格段に簡素な構成で実現することができる。従って、食品の位置を二次元的または三次元的に検出する場合と比べて製造コストを大幅に低減することができる。

本発明においては、前記検出手段は、前記ベルトの幅方向に沿って並ぶ複数の光電センサを有し、当該複数の光電センサにより、食品のベルト幅方向の位置を検出することが好ましい。

この構成によれば、光電センサによって簡単に検出手段を構成することができる。

本発明においては、前記掬い取り部は、前記ベルトの走行方向に沿って延びて、食品を掬い取る底板部と、前記底板部における前記走行方向と直交する方向の両端部から立ち上がる側壁部とを有し、前記押出手段は、前記掬い取り部の前記底板部と各前記側壁部とで囲まれる空間内に配置される押出部と、前記移動手段の動作により前記掬い取り部が前記箱の上方に到達したときに、前記掬い取り部および前記押出部の少なくとも一方を前記底板部の長手方向に沿って相対的に移動させるアクチュエータとを備え、前記アクチュエータは、前記底板部におけるその長手方向の一端部と前記押出部との間の部分に食品が載った状態で、その食品を前記底板部の前記一端部から押し出すように、前記掬い取り部および前記押出部の少なくとも一方を移動させることが好ましい。

この構成によれば、ベルトの走行方向に延びる底板部で、ベルト上の食品を掬い取ることができる。すなわち、走行するベルト上の食品には、ベルトの走行方向下流側に向かって移動しようとする慣性力が作用しているため、掬い取り部による掬い取り動作の際に、ベルト上の食品はその慣性力によってスムーズに底板部の上に乗り移ることができる。また、食品を掬い取った掬い取り部が箱の近くへ移動する際には、各側壁部により、底板部からの食品の落下が防止される。従って、食品の掬い取りおよび箱への移動を確実に行うことができる。また、掬い取り部および押出部の少なくとも一方をアクチュエータによって移動させることにより、食品を底板部の一端部から箱内に押し出すことができる。

本発明においては、前記アクチュエータは、前記押出部を移動させずに、前記底板部の前記一端部が前記押出部に近づくように前記掬い取り部を移動させることが好ましい。

この構成によれば、アクチュエータの動作による掬い取り部の移動に伴い、食品は底板部と共に押出部に向かって移動して押出部に接触する。この接触状態で底板部がさらに移動すると、食品は押出部によって底板部の移動方向とは反対方向に押されるため、食品は掬い取り部の移動方向への移動が阻止される。従って、底板部の長手方向の一端部（食品が載っている側の端部）が押出部の近傍に近づくと、食品は、掬い取り部の移動速度に影響を受けることなく、底板部の一端部から箱内にほぼ垂直に落下する。ところで、本構成とは異なり、アクチュエータによって押出部を移動させた場合には、食品は押出部の移動速度で底板部から横方向へ飛び出すため、食品を箱内に精度良く配置することが難しい。これに対し、本構成のように、アクチュエータによって掬い取り部のみを移動させた場合には、食品は掬い取り部の移動速度に影響を受けることなく掬い取り部から箱内にほぼ垂直に落下するため、食品を箱内に精度良く配置することができる。

本発明においては、前記食品は、袋詰めのパンであることは好ましい。

この構成によれば、ベルトコンベアで搬送されてきたパンを、変形させることなく箱詰めすることができる。

以上説明したように、本発明によれば、ベルトコンベアで運ばれてきた菓子パン等の食品を、変形させることなく自動的に番重等の箱に箱詰めすることができる。

本発明の実施形態に係る食品箱詰め装置を示す正面図であり、掬い取り部がベルトコンベア上の食品を掬い取る直前の状態を示す図である。 本発明の実施形態に係る食品箱詰め装置を示す平面図であり、掬い取り部がベルトコンベア上の食品を掬い取る直前の状態を示す図である。 本発明の実施形態における掬い取り部を示す図であり、掬い取り部がベルトコンベア上の食品を掬い取る直前の状態を示す図である。 本発明の実施形態における掬い取り部を示す図であり、掬い取り部が番重内に菓子パンを押し出すときの様子を示す図である。 （ａ）は、本発明の実施形態におけるアレイセンサを示す図であり、（ｂ）および（ｃ）は、（ａ）に示すアレイセンサの検出結果に応じて掬い取り部が位置決めされる様子を示す図である。 本発明の実施形態に係る食品箱詰め装置を示す正面図であり、掬い取り部が番重の上方に移動した状態を示す図である。 本発明の実施形態に係る食品箱詰め装置を示す正面図であり、掬い取り部が番重内に食品を押し出すときの様子を示す図である。 本発明の実施形態における制御部の制御動作を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態について詳述する。

本発明の実施形態に係る食品箱詰め装置１によって箱詰めされる食品は、特に限定されるものではないが、ここでは、当該食品が「袋詰めされた菓子パン」である場合について説明する。また、本実施形態では、袋詰めされた菓子パンを、「番重」と称される薄型で蓋のない箱に箱詰めする場合について説明する。

食品箱詰め装置１は、製パン工場に設置される。図１，２に示されるように、本実施形態に係る食品箱詰め装置１は、掬い取り部２と、移動機構３と、押出機構４と、アレイセンサ５と、番重移動装置９と、制御部８とを備えている。

移動機構３は本発明の「移動手段」に相当し、押出機構４は本発明の「押出手段」に相当し、アレイセンサ５は本発明の「検出手段」に相当する。

製パン工場では、製造ライン（図示略）で袋詰めを終えた菓子パンＰ（図１参照）が、ベルトコンベア６によって番重７への箱詰めエリアへ搬送される。箱詰めエリアに搬送された菓子パンＰは、掬い取り部２により掬い取られる。掬い取られた菓子パンＰは、移動機構４により番重７の上方に運ばれる。番重７の上方に運ばれた菓子パンＰは、押出機構４により番重７内に押し出される。食品箱詰め装置１のこの一連の動作により、ベルト６ａ上の菓子パンＰは、自動的に番重７内に箱詰めされる。

以下の説明では、ベルトコンベア６のベルト６ａの走行方向を「ベルト走行方向Ａ」と称し（図１〜３参照）、ベルト６ａの幅方向（ベルト走行方向Ａと直交する方向）を「ベルト幅方向Ｂ」と称する（図２，３参照）。

また、ベルト６ａの上流端に近い側を「上流側」と称し、ベルト６ａの下流端に近い側を「下流側」と称する。

また、番重７の長手方向を「番重長手方向Ｘ」と称し（図４参照）、番重７の幅方向（長手方向と直角をなす方向）を「番重幅方向Ｙ」と称する（図４参照）。

以下、食品箱詰め装置１の各構成要素について、詳細に説明する。

＜番重移動装置９の構成＞
番重移動装置９（図１において二点鎖線で示す）は、台車移動機構、番重吊り上げ機構、番重スライド機構、および番重降下機構（いずれも図示略）を備えている。番重移動装置９の動作は、制御部８により制御される。

台車移動機構は、台車９ａ（図１参照）を移動させるものである。台車移動機構は、複数の空の番重（空番重）７が積載面に積み重ねられた台車９ａを、箱詰めエリア内に搬入する（図１の矢印３０を参照）。搬入時に台車９ａ上に積み重ねられている空番重７の数（段数）は、例えば１１段である。図１において二点鎖線で示される番重７は、台車９ａに載って箱詰めエリアに搬入されたものである。また、台車移動機構は、食品箱詰め装置１により所定数（図２に示される例では１５個）の菓子パンＰが箱詰めされて、菓子パンＰが充填された番重（充番重）７を、箱詰めエリアから搬出する（図７の矢印３１を参照）。具体的には、台車移動機構は、番重降下機構により所定の段数（図７に示される例では１１段）の充番重７が積み重ねられた台車９ａを箱詰めエリアから搬出する。

番重吊り上げ機構は、積み重ねられた複数の空番重７を、台車９ａから吊り上げる（図１の矢印３２を参照）。

番重スライド機構は、番重吊り上げ機構により吊り上げられた複数の空番重７のうち、最上段の空番重７を、下流側へスライドさせる（図６の矢印３３を参照）。

後述するように、食品箱詰め装置１により、上記最上段に位置する番重７（図４参照）内に菓子パンＰが押し出される。そして、その番重７内で、番重長手方向Ｘおよび番重幅方向Ｙに各々複数の菓子パンＰが配列されるように、食品箱詰め装置１により菓子パンＰの押出動作が繰り返される。番重スライド機構は、番重幅方向Ｙに菓子パンＰが一列分配列される毎に（図４に示される例では一列に３個）、菓子パンＰの幅に相当する距離分、最上段の番重７を下流側へスライドさせる（図６の矢印３３を参照）。

番重スライド機構がこのスライド動作を行うことにより、食品箱詰め装置１は、番重長手方向Ｘの同じ位置で菓子パンＰの押出動作を繰り返すことができる。番重スライド機構によるスライド動作は、スライドの回数が所定の回数（図２に示される例では５回）に到達するまで繰り返される。番重スライド機構によるスライド動作が所定の回数繰り返され、各スライド動作毎に番重箱詰め装置１により番重幅方向Ｙに菓子パンＰが配列されることにより、番重７内に菓子パンＰが充填される。

番重降下機構は、食品箱詰め装置１により菓子パンＰが充填された番重（充番重）７を、台車９ａ上に降下させる（図７の矢印３４を参照）。そして、番重７に菓子パンＰの充填が行われる毎に、その充番重７を順次、前回降下させた充番重７の上に積み重ねる。充番重７の積み重ねは、積み重ねの段数が所定の段数（図７に示される例では１１段）に到達するまで繰り返される。

＜掬い取り部２の構成＞
掬い取り部２は、図３に示されるように、１つの底板部２ａと、２つの側壁部２ｂと、掬い取り検出センサ２ｇとを有する。

図３に示されるように、底板部２ａは、ベルト走行方向Ａに沿って長方形状に延びる平板部分である。底板部２ａとベルト６ａとは、互いに平行である。底板部２ａは、移動機構３によってベルト６ａの上面近傍に下されて、ベルト６ａ上の菓子パンＰを掬い取る。菓子パンＰを掬い取るために底板部２ａが下される位置は、ベルト６ａに載って搬送されてくる菓子パンＰの下流側の位置である。すなわち、底板部２ａは、ベルト６ａに載って搬送されてくる菓子パンＰをその下流側の位置で待ち受けて、到来した菓子パンＰをベルト６ａ上で掬い取る。

走行するベルト６ａ上の菓子パンＰには、ベルト走行方向Ａの下流側に向かって移動しようとする慣性力が作用しているため、掬い取り部２による掬い取り動作の際に、ベルト６ａ上の菓子パンＰはその慣性力によってスムーズに底板部２ａの上に乗り移ることができる。

図３に示されるように、側壁部２ｂは、底板部２ａにおけるベルト幅方向Ｂの両端部から立ち上がっている。側壁部２ｂは、底板部２ａに沿って、その全長に亘って延びている。

側壁部２ｂは、下側部２ｃと、上側部２ｄとを有している。下側部２ｃは、底板部２ａにおけるベルト幅方向Ｂの端部から外側斜め方向に立ち上がる横長長方形状の部分である。上側部２ｄは、下側部２ｃの上端から垂直方向に立ち上がる横長長方形状の部分である。側壁部２ｂは、底板部２ａ上に載った菓子パンＰが、底板部２ａの移動中に底板部２ａから落下するのを防止する。

各側壁部２ｂの上側部２ｄは、その上流側部分に、台形状に上側へ迫り出す台形状部２ｅを有している。各台形状部２ｅの上端は、ベルト幅方向Ｂに延びる長方形状の支持板２ｆによって連結されている。

支持板２ｆの上面には、後述する押出機構４の固定板４０ｄが固定されている。

掬い取り検出センサ２ｇは、底板部２ａが菓子パンＰを掬い取ったことを検出する。掬い取り検出センサ２ｇは、側壁部２ｂにおける上流側端部に設けられる。掬い取り検出センサ２ｇは、光電センサで構成される。掬い取り検出センサ２ｇによって菓子パンＰが検出された直後に、菓子パンＰが検出されなくなくなった場合に、掬い取り検出センサ２ｇは、菓子パンＰが掬い取り部２によって掬い取られたことを示す信号を制御部８に送信する。

＜アレイセンサ５の構成＞
図１に示されるように、アレイセンサ５は、ベルト６ａの上方に配置される。図５に示されるように、アレイセンサ５は、ベルト幅方向Ｂに沿って並ぶ複数の光電センサ５ａと、複数の光電センサ５ａを収容するケース５ｂとを有する。各光電センサ５ａは、投光部および受光部（いずれも図示略）を有している。光電センサ５ａの真下に菓子パンＰが存在する場合には、投光部から出された光が菓子パンＰの包装袋により高い反射率で反射され、閾値を超える量の反射光が受光部で受光される。閾値を超える量の反射光が受光部で受光された場合には、光電センサ５ａは菓子パンＰを検出する。一方、光電センサ５ａの真下に菓子パンＰが存在しない場合には、投光部から出された光はベルト６ａにより低い反射率で反射されるため、閾値以下の量の反射光が受光部で受光される。閾値以下の量の反射光が受光部で受光された場合には、光電センサ５ａは菓子パンＰを検出しない。

アレイセンサ５は、複数の光電センサ５ａのうち、いずれの光電センサ５ａが菓子パンＰを検出したのかを示す信号を制御部８に送信する。この信号は、菓子パンＰのベルト幅方向Ｂの位置（ベルト幅方向Ｂにおける存在領域）を示す信号である。

例えば、図５（ｂ）に示されるように、下流側から見て右端（図５（ｂ）における上端）から２、３、および４番目の光電センサ５ａの真下を菓子パンＰが通過した場合には、これら３つの光電センサ５ａが菓子パンＰを検出するため、これらの３つの光電センサ５ａの配置領域が、菓子パンＰのベルト幅方向Ｂの位置（菓子パンＰのベルト幅方向Ｂの存在領域）となる。

同様に、図５（ｃ）に示されるように、下流側から見て左端（図５（ｂ）における下端）から２、３、および４番目の光電センサ５ａの真下を菓子パンＰが通過した場合には、これら３つの光電センサ５ａが菓子パンＰを検出するため、これらの３つの光電センサ５ａの配置領域が、菓子パンＰのベルト幅方向Ｂの位置となる。このようにして、アレイセンサ５は、菓子パンＰのベルト幅方向Ｂの位置（菓子パンＰのベルト幅方向Ｂの存在領域）を検出する。

＜移動機構３の構成＞
図２に示されるように、移動機構３は、円盤状の基部３ａと、基部３ａの周縁部から延出して先端部が互いに連結された３本のアーム３ｂと、３本のアーム３ｂの先端部を連結するとともに掬い取り部２を支持する連結部３ｃと、各アーム３ｂを駆動する駆動部（図示略）とを備えたパラレルリンクロボットである。３本のアーム３ｂは互いに同じ長さを有している。

図１、６、７に示されるように、各アーム３ｂの上端部は基部３ａに揺動可能に接続され、各アーム３ｂの下端部は連結部３ｃに揺動可能に接続されている。図２に示されるように、３本のアーム３ｂと基部３ａとの接続位置は、基部３ａの中心角を３等分する位置となっている。つまり、３本のアーム３ｂは、互いに等間隔で離間する位置で基部３ａに接続されている。

また、図１、６、７に示されるように、各アーム３ｂは、１つの関節部３ｄを有している。各アーム３ｂが駆動部によって駆動されることにより、各アーム３ｂがその上端部、関節部３ｄ、および下端部で揺動する。これに伴い、連結部３ｃは、ベルト６ａおよび番重７を含む平面視で円形状の領域Ｒ（図２参照）内を移動することができる。この円形状の移動可能領域Ｒ内では、連結部３ｃは、ベルト６ａの上面近傍へ降下することや、番重７の上方へ上昇することができる。

図３、４に示されるように、連結部３ｃは、後述する押出機構４のボールねじ収容ケース４０ｃを介して、掬い取り部２を支持している。連結部３ｃの下端部は、ボールねじ収容ケース４０ｃの上面に固定されている。

移動機構３は、掬い取り部２を菓子パンＰの待ち受け位置へ移動させる動作と、菓子パンＰを掬い取った掬い取り部２を番重７の上方へ移動させる動作とを行う。移動機構３の動作は、制御部８により制御される。

（待ち受け位置への移動動作）
図１に示されるように、移動機構３は、掬い取り部２を菓子パンＰの待ち受け位置へ移動させる際には、図１、３に示されるように、掬い取り部２をベルト６ａの上面近傍まで降下させるとともに、図５（ｂ）（ｃ）に示されるように、アレイセンサ５で検出された菓子パンＰのベルト幅方向Ｂの位置で、かつアレイセンサ５よりも下流側の位置（待ち受け位置）に掬い取り部２を移動させて、その待ち受け位置で掬い取り部２に菓子パンＰを待ち受けさせる。

具体的には、例えば、図５（ｂ）に示される例においては、移動機構３は、アレイセンサ５よりも下流側の位置において、掬い取り部２のベルト幅方向Ｂの中心位置Ｃ１が、下流側から見て右から３番目の光電センサ５ａのベルト幅方向Ｂの位置と一致するように、掬い取り部２を移動させる。

（番重７上方への移動動作）
図４、７に示されるように、移動機構３は、菓子パンＰを掬い取った掬い取り部２を、番重７の上方に移動させる。後述するように、掬い取り部２に掬い取られた菓子パンＰは、押出機構４の動作により掬い取り部２から番重７内に落下する。移動機構３は、番重７内の菓子パンＰが落下するべき所定の位置Ｑ（図４参照）に菓子パンＰを落下させることが可能な位置に、掬い取り部２を移動させる。

＜押出機構４の構成＞
図３、４に示されるように、押出機構４は、押出部４１と、アクチュエータ４０と、連結板４２とを備えている。

図３、４に示されるように、押出部４１は、掬い取り部２の底板部２ａと各側壁部２ｂとで囲まれる空間Ｓ内に配置される部材である。押出部４１は、押圧板４１ａと、２つの延出板４１ｂと、支持板４１ｃとを有する。

押圧板４１ａは、底板部２ａおよび各側壁部２ｂと直角をなす平板状の部材である。押圧板４１ａは、底板部２ａに対向する辺と、側壁部２ｂの下側部２ｃに対向する辺と、側壁部２ｂの上側部２ｄに対向する辺とを有する。図３、４に示されるように、押圧板４１ａは、後述するアクチュエータ４０のハウジング４０ｃの下流側端部に近い位置に設けられている。

延出板４１ｂは、押圧板４１ａにおける上側部２ｄに対向する辺から下流側に延びる平板状の部材である。支持板４１ｃは、２つの延出板４１ｂの下流側端部同士を連結する平板状部材である。

図３、４に示されるアクチュエータ４０は、ボールねじ部４０ａと、ボールねじ部４０ａを駆動するモータ４０ｂとを備える。ボールねじ部４０ａは、雄ねじ軸、ナット、および雄ねじ軸とナットとの間に設けられたボールを有するボールねじ機構（図示略）と、ボールねじ機構を収容するハウジング４０ｃと、固定板４０ｄとを有する。

ハウジング４０ｃは、その長手方向全体に亘って、下側部分がスリット状に開口している。ナットの下面には、固定板４０ｄが取り付けられている。図３，４に示されるように、固定板４０ｄは、ハウジング４０ｃのスリット状開口部（図示略）の外側（下側）に位置している。ナットと掬い取り部２の支持板２ｆとは、固定板４０ｄを介して連結されている。

連結板４２は、押出部４１の支持板４１ｃと、アクチュエータ４０のハウジング４０ｃの下流側端部とを連結する。

モータ４０ｂが回転することにより、ボールねじ部４０ａの固定板４０ｄがベルト走行方向Ａに沿って移動する。具体的には、モータ４０ｂが正方向に回転することで、固定板４０ｄが上流側から下流側に向かって移動し、モータ４０ｂが逆方向に回転することで、固定板４０ｄが下流側から上流側に向かって移動する。

固定板４０ｄの下面には掬い取り部２が固定されているため、モータ４０ｂの回転に伴い、固定板４０ｄおよび掬い取り部２が、底板部２ａの長手方向に沿って直線的に移動する。

具体的には、掬い取り部２が菓子パンＰを掬い取る際には、図３に示されるように、固定板４０ｄがハウジング４０ｃの上流側端部に移動する。その移動後の状態で、掬い取り部２が菓子パンＰを待ち受ける。固定板４０ｄがハウジング４０ｃの上流側端部に移動することにより、押圧板４１ａは空間Ｓの下流側端部に位置する。その結果、空間Ｓの上流側端部が開放されるので、掬い取り部２は菓子パンＰを掬い取ることができる。

掬い取り部２から菓子パンＰを押し出す（落下させる）際には、図６に示されるように、底板部２ａにおけるその上流側端部と押圧板４１ａとの間の部分に菓子パンＰが載った状態で、図４，７に示されるように、固定板４０ｄがハウジング４０ｃの下流側端部に移動する。これにより、底板部２ａの上流側端部が、押圧板４１ａの位置へ移動する。その結果、空間Ｓの上流側端部が押圧板４１ａにより閉鎖されるので、菓子パンＰは掬い取り部２から落下する。

押出機構４の動作は、制御部８により制御される。

＜制御部８の構成＞
制御部８は、ＣＰＵ、記憶装置等により構成されている。制御部８は、記憶装置に予め記憶された所定のプログラムに従って、移動機構３、押出機構４、および番重移動装置９の動作を制御する。

以下、制御部８による制御動作について、図８に示すフローチャート等を参照しつつ説明する。

まず、図１の矢印３０に示されるように、制御部８は、積載面上に複数の空番重７が積み重ねられた台車９ａを、番重移動装置９によって箱詰めエリア内に搬入する制御を行う（ステップＳ１）。

次いで、図１の矢印３２に示されるように、制御部８は、複数の空番重７を番重移動装置９によって台車９ａから吊り上げる制御を行う（ステップＳ２）。

次いで、制御部８は、図６の矢印３３に示されるように、吊り上げられた複数の番重７のうち最上段に位置する空番重７を、番重移動装置９により、下流側に菓子パンＰの１つ分の幅程度、スライドさせる制御を行う（ステップＳ３）。

次いで、制御部８は、図５（ｂ）（ｃ）に示されるように菓子パンＰがアレイセンサ５を通過して、菓子パンＰのベルト幅方向Ｂの位置（菓子パンＰのベルト幅方向Ｂの存在領域）が検出された場合に、その位置を示す信号をアレイセンサ５から入力する（ステップＳ４）。

次いで、制御部８は、図５（ｂ）（ｃ）に示されるように、アレイセンサ５の下流側の位置において、菓子パンＰのベルト幅方向Ｂの中心線Ｃ１上に掬い取り部２のベルト幅方向Ｂの中心が位置するように、移動機構３によって掬い取り部２を移動させる制御を行う（ステップＳ５）。この制御において、制御部８は、掬い取り部２の底板部２ａをベルト６ａの上面近傍まで降下させる。

次いで、掬い取り部２が菓子パンＰを掬い取った場合に、制御部８は、菓子パンＰが掬い取られたことを示す信号を掬い取り検出センサ２ｇから入力する（ステップＳ６）。

次いで、制御部８は、図６に示されるように、移動機構３により掬い取り部２および押出機構４を番重７の上方に移動させる制御を行う（ステップＳ７）。移動先の具体的な位置は、番重７内の菓子パンＰが落下するべき所定の位置Ｑ（図４参照）に菓子パンＰを落下させることが可能な位置である。

次いで、制御部８は、図４、７に示されるように、押出機構４により掬い取り部２を下流側へ移動させることにより（図４の矢印３５を参照）、底板部２ａの上流側端部から菓子パンＰを押し出す（落下させる）制御を行う（ステップＳ８）。

ステップＳ８において、押圧板４１ａを移動させずに、掬い取り部２を移動させるので、菓子パンＰは底板部２ａの移動速度の影響を受けずに、ほぼ垂直方向に落下する。これは、以下の理由による。アクチュエータ４０の動作による掬い取り部２の移動に伴い、菓子パンＰは底板部２ａと共に押圧板４１ａに向かって移動して押圧板４１ａに接触する。この接触状態で底板部２ａがさらに移動すると、菓子パンＰは押圧板４１ａによって底板部２ａの移動方向とは反対方向に押されるため、菓子パンＰは押圧板４１ａにより掬い取り部２の移動方向への移動が阻止された状態となる。このため、底板部２ａの上流側端部が押圧板４１ａの近傍に近づくと、菓子パンＰは、底板部２ａの上流側端部から番重７内にほぼ垂直に落下するのである。従って、菓子パンＰを番重７内の適切な位置Ｑ（図４参照）に落下させ、菓子パンＰを適切に配列させることができる。

次に、制御部８は直前のステップＳ８で菓子パンＰが落下した番重幅方向Ｙの列が菓子パンＰで充填されたかどうかを、押出機構４が押出動作を行った回数（菓子パンＰを押し出した回数）に基づいて判断する（ステップＳ９）。図４に示される例では、押出機構４による押出動作は４回行われている。図４に示されるように、番重幅方向Ｙには３個の菓子パンＰが配列されるので、直前のステップＳ８で菓子パンＰが落下した番重幅方向Ｙの列には、１つの菓子パンＰのみが配置されており、当該列は充填されていない。

ステップＳ９においてＹＥＳと判断された場合には、制御部８は、番重７の全ての番重幅方向Ｙの列が菓子パンＰで充填されたかどうかを、押出機構４が押出動作を行った回数（菓子パンＰを押し出した回数）に基づいて判断する（ステップＳ１０）。本実施形態では、図２に示されるように、１つの番重７に１５個（一列毎に３つで５列）の菓子パンＰが箱詰めされることで、番重７が充填される。

ステップＳ１０においてＹＥＳと判断された場合、具体的には、押出回数が１５回に達したと判断された場合には、図７の矢印３４で示すように、全ての列が菓子パンＰで充填された番重７（充番重）を台車９ａ上に降下させる（ステップＳ１１）。既に台車９ａ上に１段以上の充番重７が積載されている場合には、その充番重７の上に充番重７を積み重ねる。

次いで、制御部８は、台車９ａに積載された充番重７の段数が、所定の段数に到達したか否かを判断する（ステップＳ１２）。図７に示される例では、１０段に到達したかどうかが判断される。

ステップＳ１２でＹＥＳと判断された場合には、制御部８は、充番重７が積載された台車９ａを、番重移動装置９により箱詰めエリアから搬出させる制御を行う（ステップＳ１３）。ステップＳ１３の後、制御部８は、処理をステップＳ１に戻す。

ステップＳ９においてＮＯと判断された場合には、制御部８は、処理をステップＳ４に戻す。ステップＳ１０においてＮＯと判断された場合には、制御部８は、処理をステップＳ３に戻す。ステップＳ１２においてＮＯと判断された場合には、制御部８は、処理をステップＳ３に戻す。

以上説明したように、本実施形態によれば、掬い取り部２でベルト６ａ上の菓子パンＰを掬い取り、掬い取った菓子パンＰを押出機構４で掬い取り部２から押し出して番重７内に落下させる。菓子パンＰを掬い取るときや、掬い取った菓子パンＰを押し出すときには、ロボットハンドで菓子パンを掴む場合とは異なり、菓子パンＰに強い押圧力が作用せず、また、真空吸着装置で菓子パンを吸着する場合とは異なり、菓子パンＰに強い吸引力が作用しない。従って、ベルトコンベア６で運ばれてきた菓子パンＰを、変形させることなく自動的に番重７に箱詰めすることができる。

また、本実施形態によれば、移動機構３は、菓子パンＰが通過するベルト幅方向Ｂの位置に掬い取り部２を移動させて、その位置で掬い取り部２に菓子パンＰを待ち受けさせる。従って、ベルト６ａ上において菓子パンＰがベルト幅方向Ｂのどの位置に載っていても、掬い取り部２は菓子パンＰを確実に掬い取ることができる。

また、本実施形態によれば、アレイセンサ５は、菓子パンＰの一次元的な位置（ベルト幅方向Ｂの位置）を検出する。アレイセンサ５により菓子パンＰの位置を一次元的に検出することは、菓子パンＰの位置を二次元的または三次元的に検出する場合と比べて、格段に簡素な構成で実現することができる。従って、菓子パンＰの位置を二次元的または三次元的に検出する場合と比べて製造コストを大幅に低減することができる。

また、本実施形態によれば、アクチュエータ４０は押圧板４１ａを移動させずに掬い取り部２を移動させるので、菓子パンＰは、掬い取り部２の移動速度に影響を受けることなく、底板部２ａの上流側端部から番重７内にほぼ垂直に落下する。ところで、本実施形態とは異なり、アクチュエータ４０によって押圧板４１ａを移動させた場合には、菓子パンＰは押圧板４１ａの移動速度で底板部２ａから横方向へ飛び出すため、菓子パンＰを番重７に精度良く配置することが難しい。これに対し、本実施形態のように、アクチュエータ４０によって掬い取り部２のみを移動させた場合には、菓子パンＰは掬い取り部２の移動速度に影響を受けることなく、掬い取り部２から番重７内にほぼ垂直に落下するため、菓子パンＰを番重７内に精度良く配置することができる。

なお、上記実施形態においては、押圧板４１ａを移動させずに掬い取り部２を移動させることで、菓子パンＰを番重７内に落下させたが、これに限定されない。例えば、掬い取り部２を移動させずに押圧板４１ａを移動させることにより、菓子パンＰを番重７内に落下させてもよい。あるいは、掬い取り部２および押圧板４１ａを移動させることにより、菓子パンＰを番重７内に落下させてもよい。

また、上記実施形態においては、菓子パンＰを番重７に箱詰めする場合について説明したが、これに限定されない。食品箱詰め装置１により、他の種類の食品を番重７あるいは他の種類の箱に箱詰めしてもよい。

また、上記実施形態においては、１５個の菓子パンＰを番重７に箱詰めすることで、番重７を充填しているが、これに限定されない。制御部８に格納されている制御プログラムを変更することにより、番重長手方向Ｘおよび番重幅方向Ｙに配列される菓子パンＰの数を任意に変更してもよい。

また、番重長手方向Ｘに配列される菓子パンＰの数および番重幅方向Ｙに配列される菓子パンＰの数の少なくとも一方が異なる複数の配列パターンを制御プログラムに設定しておき、その複数の配列パターンの中から所望の配列パターンをユーザが選択することにより、番重７に箱詰めされる菓子パンＰの数を変更するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、移動機構３がパラレルリンクロボットである例を示したが、これに限られない。例えば、パラレルリンクロボットに代えて、スカラー型ロボット、或いはアーム型ロボットなどを採用してもよい。

１ 食品箱詰め装置
２ 掬い取り部
２ａ 底板部
２ｂ 側壁部
３ 移動機構（移動手段）
４ 押出機構（押出手段）
５ アレイセンサ（検出手段）
５ａ 光電センサ
６ ベルトコンベア
６ａ ベルト
７ 番重（箱）
４０ アクチュエータ
４１ 押出部
Ａ ベルト走行方向
Ｂ ベルト幅方向
Ｐ 菓子パン（食品）
Ｓ 空間

Claims (6)

1. ベルトコンベアのベルトに載って搬送されてくる食品をその下流側の位置で待ち受けて、到来した食品を前記ベルト上で掬い取る掬い取り部と、
   食品を掬い取った前記掬い取り部を、食品の箱詰め用に準備された箱の近くに移動させる移動手段と、
   前記移動手段の動作により前記箱の近くに移動した前記掬い取り部から食品を押し出し、その押し出しにより前記掬い取り部から前記箱内に食品を移す押出手段と、を備えた食品箱詰め装置。
2. 前記ベルトの上方に配置されて、前記ベルトに載っている食品が通過するベルト幅方向の位置を検出する検出手段を備え、
   前記移動手段は、前記検出手段で検出された食品のベルト幅方向の位置でかつ前記検出手段よりも下流側の位置に前記掬い取り部を移動させて、その移動先の位置で前記掬い取り部に食品を待ち受けさせた後に、食品を掬い取った前記掬い取り部を前記箱の近くに移動させることを特徴とする、請求項１に記載の食品箱詰め装置。
3. 前記検出手段は、前記ベルトの幅方向に沿って並ぶ複数の光電センサを有し、当該複数の光電センサにより、食品のベルト幅方向の位置を検出することを特徴とする、請求項２に記載の食品箱詰め装置。
4. 前記掬い取り部は、前記ベルトの走行方向に沿って延びて、食品を掬い取る底板部と、前記底板部における前記走行方向と直交する方向の両端部から立ち上がる側壁部とを有し、
   前記押出手段は、前記掬い取り部の前記底板部と各前記側壁部とで囲まれる空間内に配置される押出部と、前記移動手段の動作により前記掬い取り部が前記箱の上方に到達したときに、前記掬い取り部および前記押出部の少なくとも一方を前記底板部の長手方向に沿って相対的に移動させるアクチュエータとを備え、
   前記アクチュエータは、前記底板部におけるその長手方向の一端部と前記押出部との間の部分に食品が載った状態で、その食品を前記底板部の前記一端部から押し出すように、前記掬い取り部および前記押出部の少なくとも一方を移動させることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の食品箱詰め装置。
5. 前記アクチュエータは、前記押出部を移動させずに、前記底板部の前記一端部が前記押出部に近づくように前記掬い取り部を移動させることを特徴とする、請求項４に記載の食品箱詰め装置。
6. 前記食品は、袋詰めのパンであることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載の食品箱詰め装置。

Images