JP6845559B2 - 物品移載装置 - Google Patents

Description

本発明は、弁当や惣菜等の物品を配送用コンテナとしての番重に詰め込む物品移載装置に関する。

コンビニエンスストアで販売される弁当や惣菜等は、パックセンター等で製造され、それを配送センターに持ち込んで、店舗別に仕分けて配送するようになっている。
一方、パックセンターでは、製造した弁当等を短時間に処理するため、容器への食材の盛り付けが完了すると、番重と言われる運搬容器（以下、この容器をコンテナという。）に詰めて配送センターに移送する。

そのため、パックセンターでは、流れ作業的に容器に食材を盛り付ける盛り付けラインと、それに続くコンテナ詰め込みラインとが設けられ、それぞれに複数の作業者が配置される。

しかし、こうしたパックセンターでは、弁当等の製造が早朝や深夜に行われるため、日々の作業者の確保が難しいという問題がある。そのため、例えば、下記特許文献１に代表されるような「食品盛り付けロボット」や、特許文献２に代表されるような「積み込みシステム、容器移送装置」等が開発され、実用化されている。

特許第３６０２８１７号公報 特開２０１６−７８９９７号公報

しかし、自動化されていない盛り付けラインと、その盛り付けラインから送られてくる弁当等をロボットによってコンテナに収納する自動化ラインとを共存させようとすると、種々の問題が生ずる。例えば、自動化されていない盛り付けるラインでは、弁当等は、一定周期で送り出されることはなく、大半は、纏まって送り出されたり、不足分が後から少量送り出されたりする。そのため、下流の自動化ラインにおいて、特許文献２に開示されるように、コンテナを一列縦隊で搬送しながらそこへ弁当等を収納する場合は、一連の作業が終わるまでは、一列縦隊のコンテナは、搬送ライン上に留まるから、満杯になったコンテナの配送トラックへの積み込み作業が遅れるという問題がある。

また、上記特許文献に記載のシステムや装置では、コンテナを搬送するコンベヤが平面的に配置されるため、新設のパックセンターには導入し易いが、設備機器で手狭になった既存のラインには、導入が難しいという問題がある。

本発明は、こうした現状に鑑みて開発したもので、上流から弁当等がまとまって搬送されてきても、それらを効率的に処理することができ、しかも、コンテナが満杯になれば、ライン上に留めずに直ちに配送に回すことができ、加えて手狭な既設のラインでも導入することができるコンパクトな物品移載装置を提供することを課題とする。

本発明に係る物品移載装置は、
作業エリアに物品を送り込む搬送部と、
前記作業エリアにコンテナを供給する供給部と、
前記作業エリアに送り込まれた前記物品を、前記作業エリアに供給された前記コンテナに収納するロボットと、
前記ロボットによって前記物品が収納された前記コンテナを前記作業エリアから排出する排出部と、
前記供給部と前記排出部とを制御する制御部と、を備え、
前記作業エリアは、第一作業エリアと第二作業エリアとに分けられ、
前記制御部は、前記ロボットが前記第一作業エリア及び前記第二作業エリアのうちの一方の作業エリアで前記コンテナに前記物品を収納している間に、前記排出部を制御して、他方の作業エリアから前記物品の収納された前記コンテナを排出させるとともに、前記供給部を制御して、前記他方の作業エリアに新たな前記コンテナを供給させ、
前記供給部は、前記コンテナを前記第一作業エリアに供給する経路である第一経路と、前記コンテナを搬送部の下を通って前記第二作業エリア二供給する経路である第二経路と、を有するものである。

図１は、本発明の構成を説明するための配置図である。この図において、物品移載装置１００は、物品Ｍを作業エリアＥに送り込む搬送部１と、その作業エリアＥにコンテナＣを供給する供給部２と、その作業エリアＥに送り込まれた物品Ｍを、その作業エリアに供給されたコンテナＣに収納するロボット３と、ロボット３によって物品Ｍが収納されたコンテナＣｍを作業エリアＥから排出する排出部４と、前記供給部２と排出部４を制御する制御部５と、を備えている。なお、図１において、実線と矢印で示すラインは、コンテナＣが供給される経路を示し、破線とその矢印で示すラインは、物品Ｍが収納されたコンテナＣｍが排出される経路を示している。

ここで扱う物品Ｍは、例えば、容器に詰められた弁当や惣菜等であるが、これには限定されない。作業エリアＥ（ロボット３を含む一点鎖線で囲む領域）は、ロボット３が搬送部１上の物品Ｍを持ち上げ、それをコンテナＣに収納する領域である。したがって、作業エリアＥには、ロボット３が配置され、そこに向けて物品Ｍを送り込む搬送部１と、コンテナＣを送り込む供給部２と、そこから物品Ｍの収納されたコンテナＣｍを排出する排出部４とが接続されている。ここでの搬送部１、供給部２、排出部４は、それぞれコンベヤで構成されるもので、それらは平面的な配置でもよいし、後述するように、供給部２と排出部４を作業エリアＥの下段に配置して、空のコンテナＣは、下方から作業エリアＥに向けて供給するようにし、物品Ｍで満杯になったコンテナＣｍは、下方へ降ろしてから排出するように構成しても良い。

この作業エリアＥは、第一作業エリアＥ１と第二作業エリアＥ２に分けられ、制御部５は、ロボット３が一方の作業エリアＥ１（又はＥ２）でコンテナＣに物品Ｍを収納している間に、排出部４を制御して、他方の作業エリアＥ２（又はＥ１）から物品Ｍの収納されたコンテナＣｍを排出させる。続いて制御部５は、供給部２に指示して、その作業エリアＥ２（又はＥ１）に新たなコンテナＣを供給させる。

これにより、空のコンテナＣへ物品Ｍを収納する作業と、物品Ｍが収納されたコンテナＣｍと空コンテナＣとの入れ替え作業を、二つの作業エリアＥ１，Ｅ２で交互に切り替えて処理することができる。しかも、それらを同時並行的に行うことができるから、例え物品Ｍが大量に搬送されてきても、それを素早く処理することができる。また、物品Ｍの収納されたコンテナＣｍは、先行技術のように、ライン上に留めずに直ちに排出して配送に回すことができるから、上流側の作業の遅れを下流側で拡大させないメリットがある。

供給部２が供給するコンテナＣは、物品Ｍが収納されていない空コンテナと、他の物品が一部収納されているが、未だ物品Ｍが収納できる余地のあるコンテナである。したがって、以下の説明では、これらのコンテナを空コンテナと言う場合がある。また、搬送部１が、弁当や惣菜等を搬送するときは、その搬送部１の上流側には、弁当等の盛り付けラインが接続される。

図１では、第一作業エリアＥ１と第二作業エリアＥ２を搬送部１の両側に配置しているが、これは一例であって、これには限定されない。例えば、各作業エリアＥ１、Ｅ２を横並びに配置し、搬送部１をそれらに横づけにする配置であっても良い。また、図１では、分岐させた一つの供給部２から各作業エリアＥ１、Ｅ２にコンテナＣを供給するようにしているが、これも一例であって、作業エリアＥ１，Ｅ２毎に別個の供給部２を設ける構成であっても良い。排出部４も同様である。

さらに、前記供給部が、前記第一作業エリアに前記コンテナを供給する第一経路と、前記第二作業エリアに前記コンテナを供給する第二経路とを有しており、前記第二経路と前記第一経路は、経路の一部を共用している。

図１において、各作業エリアＥ１、Ｅ２に別個の供給部を設けると、装置１００の占有面積が拡大するから、第二発明では、一つの供給部から各作業エリアＥ１，Ｅ２にコンテナＣを供給するようにしている。これを図１で説明すると、供給部２は、第一作業エリアＥ１にコンテナＣを供給する第一経路Ｒ１と、第二作業エリアＥ２にコンテナＣを供給する第二経路Ｒ２とを有しており、それらの経路の一部を共用することによって、コンパクト化を図っているのである。

具体的には、第一経路Ｒ１は、装置１００内に送り込まれた空コンテナＣを第一作業エリアＥ１に送り込むコンベヤ２０で構成され、第二経路Ｒ２は、そのコンベヤ２０と、そこから分岐して第二作業エリアＥ２に至るコンベヤ２１で構成されている。これにより、コンベヤ２０に供給されたコンテナＣが第一作業エリアＥ１と第二作業エリアＥ２のどちらにも送り込めるようになっている。

同様に、排出部４を作業エリアＥ１，Ｅ２毎に設けることは、占有面積が増えることになるから、本発明において、第一作業エリアＥ１から物品Ｍの収納されたコンテナＣｍを排出する排出部４が、第一作業エリアＥ１の隣接位置から第二作業エリアＥ２の隣接位置に至るまでの第二経路Ｒ２と共用されている。

具体的には、図１において、第一作業エリアＥ１で満杯になったコンテナＣｍは、コンベヤ２０と、コンベヤ２１を介して装置外へ排出されるが、これらのコンベヤ２０、２１は、前述の第二経路Ｒ２を構成しており、空コンテナＣの供給路であるこの第二経路Ｒ２が、満杯になったコンテナＣｍの排出路となることで、さらに装置のコンパクト化を図っているのである。

本発明のロボット３は、搬送部１から物品Ｍを持ち上げ、それをコンテナＣに移し替えるだけであるから、ロボット３は、基本点にどこに配置されていても構わない。しかし、ロボット３を効率良く動作させるには、ロボットアームの可動範囲を最小限に抑えて、素早く次の行動に移れるようにしておく必要がある。
そこで、本発明では、さらに搬送部１が第一作業エリアＥ１と第二作業エリアＥ２との間に配置され、ロボット３は、その搬送部１の上方に配置されている。

これにより、第一作業エリアＥ１と第二作業エリアＥ２を、搬送部１を挟んで面対称に配置することができるから、ロボット３が搬送部１から物品Ｍを持ち上げ、それをコンテナＣの所定位置に収納する動作も面対称に構成することができる。したがって、ロボット３は、反転するだけで、どちらの作業エリアＥ１，Ｅ２でも最小限の動きで物品Ｍの詰め込み作業を行うことができるから、ロボット３に素早い動きをさせることができる。

以上の本発明では、各作業エリアと、供給部、排出部の配置構成を限定していないので、これらを同一レベルに配置することもできるが、同一レベルに配置すると装置の占有面積が拡大する。
そこで、本発明では、さらに第一経路Ｒ１が、コンテナＣを第一作業エリアＥ１に下方から供給する経路であり、第二経路Ｒ２が、第一作業エリアＥ１と搬送部１の下を通って、下方からコンテナＣを第二作業エリアＥ２に供給する経路としている。

図２は、ロボット３の作業エリアＥと、そこにコンテナＣを供給する供給部２並びにそこからコンテナＣｍを排出する排出部４とを立体的な配置構成とした一例である。この図２において、搬送部１は、第一作業エリアＥ１と第二作業エリアＥ２との間に配置され、ロボット３は、第一作業エリアＥ１と第二作業エリアＥ２とに挟まれた搬送部１の上方位置に配置されている。そして、第一経路Ｒ１は、コンテナＣを第一作業エリアＥ１の下方に侵入させるコンベヤ２０と、そこから第一作業エリアＥ１までコンテナＣを上昇させるリフト２２で構成され、第二経路Ｒ２は、前記コンベヤ２０と、そこから搬送部１の下を通って第二作業エリアＥ２の下方まで伸びるコンベヤ２１と、コンベヤ２１の終端部から第二作業エリアＥ２までコンテナＣを上昇させるリフト２３とで構成されている。

以上の構成に加えて、さらに第一作業エリアＥ１からコンテナＣｍを排出する排出部４は、第一作業エリアＥ１の隣接位置から第二作業エリアＥ２の隣接位置に至るまでの第二経路Ｒ２と共用されていることを特徴としている。

このような構成において、空コンテナＣがコンベヤ２０上に送り込まれると、図示しない制御部５は、コンベヤ２０を動作させて、空コンテナＣを第一作業エリアＥ１の下方まで搬送させ、続いてリフト２２を動作させて空コンテナＣを第一作業エリアＥ１まで上昇させる。続いて、段積みされた空コンテナから新たな空コンテナＣが送り込まれると、制御部５は、コンベヤ２０とコンベヤ２１を動作させて、送り込まれた空コンテナＣを第二作業エリアＥ２の下方まで搬送させ、続いてリフト２３を動作させて空コンテナＣを第二作業エリアＥ２まで上昇させる。

こうして、第一作業エリアＥ１又は第二作業エリアＥ２にコンテナＣが供給され、そこへ搬送部１から物品Ｍが送られてくると、ロボット３は、搬送部１上の物品Ｍを持ち上げてはそれをコンテナＣに収納していく。そうして、コンテナＣが満杯になると、第一作業エリアＥ１において満杯になったコンテナＣｍは、リフト２２を介してコンベヤ２０上に降ろされ、そこからコンベヤ２１を介して搬送部１の下と第二作業エリアＥ２の下を通って装置外に排出される。

このように、ロボット３の作業エリアＥ１，Ｅ２と、そこにコンテナＣを供給したり、そこからコンテナＣｍを排出したりする経路を立体的な配置とすることにより、ロボット３が第一作業エリアＥ１で作業をしている間に、第一作業エリアＥ１の下を通って、新たな空コンテナＣを第二作業エリアＥ２に供給することができ、また、ロボット３が第二作業エリアＥ２で作業している間に、その第二作業エリアＥ２の下を通って、第一作業エリアＥ１で満杯になったコンテナＣｍを装置外へ排出することができるから、装置１００の占有面積を小さくして、手狭な既設ラインへの導入が可能になる。

さらに、以上の構成に加えて、供給部２には、段積みされたコンテナＣから一箱ずつコンテナＣを取り出す段ばらし装置６が接続され、排出部４には、物品Ｍの収納されたコンテナＣｍを一段ずつ積み上げる段積み装置７が接続されていることを特徴とする。

これにより、段ばらし装置６を物品移載装置１００に接続するだけで、そこから取り出された空コンテナＣを装置１００内に次々と供給することができ、物品Ｍの収納されたコンテナＣｍは、装置１００に接続された段積み装置７で積み重ねることができるから、装置１００と、それに接続される段ばらし装置６や段積み装置７の設置面積を最小限に抑えて、既設設備によって手狭になった場所でも装置１００の導入が可能になる。

なお、図２では、物品Ｍが装置１００内に搬入される側を正面とすると、向かって左側に二点鎖線で示す段ばらし装置６を接続し、そこから取り出したコンテナＣを装置１００内に搬入するように第一経路Ｒ１を描いているが、これは一例であって、この装置１００が設置される工場のレイアウトに応じて、例えば、装置の裏面や正面に段ばらし装置６を接続し、そこからコンテナＣを一箱ずつ装置内に搬入するように構成することもできる。同様に、段積み装置７も工場のレイアウトに応じて装置１００の裏面や正面に接続することができる。もちろん、図１においても、同様である。

なお、ここで使用するコンテナＣは、例えば、樹脂や段ボール等で成形された定型容器であって、そこに複数個の物品Ｍが並べた状態で収納できるようになっている。また、各コンテナＣの向きを一致させれば、コンテナＣを密に積み重ねることができ、向きを交互に違えて重ねれば、物品が収納できるスペースを残して積み上げることができるようになっている。そのため、段ばらし装置６では、空コンテナＣが密に積層された状態を示しており、段積み装置７では、物品Ｍの収納された空間を残して積み上げられている状態を示している。また、コンテナＣへの物品Ｍの詰め込み位置は、物品ＭのサイズとコンテナＣのサイズによって予め決められ、その情報がロボット３に記憶されている。

ロボット３は、物品Ｍを持ち上げながら、それを三次元的に移動させてコンテナＣの所定位置で物品を開放するようになっている。物品Ｍを掴む把持部３０は、物品Ｍの性状に応じて適宜なものが使用される。例えば、物品Ｍが吸盤で吸着できるときは、図２に示すように、複数の吸盤を備えた吸着装置が使用され、吸盤が使用できないときは、指で把持するフィンガータイプが使用される。

加えて、このロボット３は、物品Ｍを持ち上げながらその質量を検出する質量測定装置３１（図２参照）を備え、その質量測定装置３１の出力が異常である場合は、持ち上げた或いは持ち上げ損ねた物品を不良品として搬送部１に戻すことを特徴としている。

この質量測定装置３１は、特開２０１３−０７９９３１号に記載された技術を実用化したもので、その質量測定装置３１の出力に基づいて、ロボット３は、持ち上げた物品Ｍに過不足があるか否かを判定し、過不足があれば、それを不良品として搬送部１に戻すようにプログラムされている。また、質量測定装置３１の出力から、物品Ｍを持ち上げることができなかったと判断したときは、物品Ｍの容器に蓋が完全に被せられていないとして、ロボット３は、掴み損ねた物品Ｍを搬送部１に戻すようにプログラムされている。

また、容器に詰められた弁当等に蓋が被せられていない場合は、吸着装置を備えたロボット３では、それを持ち上げることができないので、質量測定装置３１は、それを把持ミスとして検出する。その場合は、ロボット３は、後続の物品Ｍを持ち上げてコンテナＣに収納する。これによりコンテナＣには、所定数の正常な物品Ｍが詰め込まれることになる。
なお、不良品として、ロボット３が持ち上げなかった物品Ｍ、あるいは、不良品として搬送部１に戻された物品Ｍは、搬送部１の下流側に接続される図示しないストックエリアで蓄えられるようになっている。

次に、図２の装置１００の動作を説明する。
使用に際しては、まず段ばらし装置６と供給部２を作動させて、第一作業エリアＥ１に空コンテナＣを供給し、続いて第二作業エリアＥ２にも空コンテナＣを供給して待機状態に入る。このとき、リフト２２、２３は、コンテナＣを持ち上げた状態で各作業エリアＥ１、Ｅ２で待機する。そのため、リフト２２、２３で持ち上げられたコンテナ下方の第一経路Ｒ１や第二経路Ｒ２には、後続のコンテナＣを通過させることができる。搬送部１が作動し、物品Ｍが作業エリアＥに順次送られてくると、物品Ｍが搬送部１上の所定位置に到達したタイミングで、ロボット３がそれを持ち上げて空コンテナＣの所定位置に収納していく。その場合において、次々と送られてくる物品Ｍを複数個把持してからコンテナＣに収納しても良いし、物品Ｍを一個ずつ把持してはコンテナＣに収納しても良い。また、搬送部１上の作業エリアＥの入り口には、図示しない物品検出センサが設けられ、その検出信号に基づいて、ロボット３は、作動するようになっている。

このようにして、第一作業エリアＥ１のコンテナＣが満杯になると、ロボット３は、引き続き反対側の第二作業エリアＥ２のコンテナＣに物品Ｍを収納していく。その間に、満杯になったコンテナＣｍは、第一作業エリアＥ１から降ろされ、それと入れ替わるように新たな空コンテナＣが第一作業エリアＥ１に供給される。また、第一作業エリアＥ１から降ろされた満杯のコンテナＣｍは、搬送部１の下を通り、さらに第二作業エリアＥ２の下を通って排出コンベヤ４０によって排出されていく。このとき、第二作業エリアＥ２のコンテナＣは、リフト２３によって持ち上げられているから、満杯のコンテナＣｍは、第二作業エリアＥ２の下方を通り抜けることができる。

また第二作業エリアＥ２のコンテナＣが満杯になると、満杯になったコンテナＣｍは、そこから降ろされて排出され、それと入れ替わるように、空コンテナＣが第一作業エリアＥ１の下を通り、さらに搬送部１の下を通って第二作業エリアＥ２に供給される。このときも第一作業エリアＥ１のコンテナＣは、リフト２２によって持ち上げられているから、後続の空コンテナＣは、その下を通り抜けることができる。その間に、ロボット３は、第一作業エリアＥ１の空コンテナＣに物品Ｍを収納していく。

このようにして、ロボット３が、一方の作業エリアＥ１（又はＥ２）で詰め込み作業をしている間に、他方の作業エリアＥ２（又はＥ１）では、物品Ｍが収納されたコンテナＣｍの排出と、空コンテナＣの供給とが行われる。したがって、搬送部１から物品Ｍが次々と送られてきても、ロボット３は、余裕をもってそれを処理することができる。

本発明によれば、ロボットによる物品の詰め込み作業と、物品が収納されたコンテナと空コンテナとの入れ替え作業を、二つの作業エリアで交互に同時並行的に行うことができるから、例え物品が大量に搬送されてきても、それを素早く処理することができる。また、物品が収納されたコンテナを作業エリアに留めずに、それを直ちに装置外に排出して配送トラック等に積み込むことができるから、上流側で生じた作業遅れを下流側で拡大させないメリットがある。

また、一つの供給部から各作業エリアにコンテナを供給するから、装置の設置面積を小さくすることができる。さらに、ロボットの作業エリアと、そこにコンテナを供給したり、そこからコンテナを排出したりする経路を立体的な配置構成としたから、ロボットが作業をしている第一作業エリアの下を通って、新たな空コンテナを第二作業エリアに供給することができるし、ロボットが作業している第二作業エリアの下を通って、第一作業エリアで満杯になったコンテナを排出することができる。したがって、コンベヤが平面的に配置される従来装置に比べて、装置の設置面積をコンパクトにすることができるから、手狭な既設ラインへの導入が可能になる。

本発明の構成を説明するための説明図。 本発明の構成を説明するためのイラスト図。 本発明の特徴的要素を備えた物品移載装置を正面から見た外観斜視図。 上記物品移載装置を裏側から見た部分外観斜視図。 図３の装置フレームを省略して、主要部を裏側から見た斜視図。 図５を装置の正面斜め左側から見た斜視図。 図５を装置の正面斜め右側から見た斜視図。 各作業エリアに供給されたコンテナを下方から覗いた状態の斜視図。 図７の各作業エリアの下方の構造を示した斜視図。 図３の物品移載装置の制御系のブロック線図。

以下、本発明の特徴的要素を備えた物品移載装置の一実施形態を、図３〜図９に基づいて説明する。なお、この実施形態は一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。また、以下の説明において、図１、図２と同じ構成要素には、同じ符号を付している。

図３は、一実施形態に係る物品移載装置１００を正面側から見た外観斜視図であり、図４は、それを裏側から見た外観斜視図である。これらの図において、装置１００の正面側には、盛り付けラインから搬送されてくる弁当等の物品Ｍを装置１００内に搬入する入口１０が設けられ、その入口１０に、図１、図２の搬送部１としてのベルトコンベヤ１１が接続されている。この入口１０から所定距離内側のベルトコンベヤ１１の両側には、物品Ｍを検出するセンサＳが設けられている。このセンサＳは、例えば、ベルトコンベヤ１１の両側に対向配置された投光器と受光器で構成されるもので、投光器から照射された光が物品Ｍによって遮断されると、受光器がそれを検出するようになっている。その物品検出信号は、後述の制御部５に入力され、制御部５は、その信号に基づいてロボット３を作動させる。

ベルトコンベヤ１１の、向かって左側には第一作業エリアＥ１が設けられ、右側には第二作業エリアＥ２が設けられている。各作業エリアＥ１、Ｅ２は、ベルトコンベヤ１１によって搬送されてきた物品Ｍをロボット３によって各作業エリアＥ１，Ｅ２のコンテナＣに収納する領域である。そのため、図５〜図７に示すように、各作業エリアＥ１，Ｅ２の中間位置には、ベルトコンベヤ１１を跨いだ状態で支持台３２が設置され、その上にロボット３が取り付けられている。

ロボット３は、図５〜図７に示すように、四軸構成の水平多関節ロボットであって、水平面内で回転する第一アーム３３と、第一アーム３３の回転端部において、同じく水平面内で回転する第二アーム３４と、第二アーム３４の回転端部において、上下に昇降する第三アーム３５と、第三アーム３５を鉛直軸回りに回転させる図示しないサーボモータと、第三アーム３５の下端部に取り付けられ、前記サーボモータによって水平面内で回動する吸着部３６とを備えている。そして、第一アーム３３と第二アーム３４が一直線上に伸びれば、吸着部３６が第一作業エリアＥ１から第二作業エリアＥ２の隅々まで届くように設計されている。また、この吸着部３６を昇降させる第三アーム３５は、前記サーボモータによってベルトコンベヤ１１から物品Ｍを持ち上げ、それをコンテナＣ内で降ろし、物品Ｍの底がコンテナＣに着いたタイミングで上昇に転じるようにプログラムされている。

吸着部３６は、図２の物品把持部３０に相当するもので、この実施形態では、物品Ｍを吸着する吸着盤３７が１２個配置されている。この吸着盤３７は、物品Ｍを吸引保持するベローズタイプの吸着パッドで構成され、隣接する四つの吸着盤３７が一組となって一つの物品Ｍを吸引保持するようになっている。したがって、吸着部３６には、都合三つの物品Ｍが横並びに吸引保持される。また一つの物品Ｍを吸引保持する四つの吸着盤３７は、一つの電磁バルブを介して真空チャンバに接続され、物品Ｍを持ち上げるときは、一組の四つの吸着盤３７が負圧に切り替えられ、物品Ｍを開放するときは、それらが大気に開放されるようになっている。

ベルトコンベヤ１１には、上流の盛り付けラインから物品Ｍが略一定間隔で一個ずつ送り込まれるので、ロボット３は、端の四つの吸着盤３７で物品Ｍを持ち上げ、次の物品Ｍが到達すると、真ん中の四つの吸着盤３７でそれを持ち上げ、次の物品Ｍが到達すると、残った四つの吸着盤３７でそれを持ち上げるようにプログラムされている。そのため、例えば、図５〜図７に示すように、コンテナＣに物品Ｍを三列四行で収納する場合は、ロボット３は、物品Ｍを三個吸引保持する度に、それをコンテナＣまで運んで所定位置で降ろし、そこで吸着盤３７の負圧を大気に開放して、物品ＭをコンテナＣに収納する。この動作を４回繰り返して、一つのコンテナＣに都合１２個の物品Ｍを収納するようになっている。

第三アーム３５と吸着部３６との間には、移動中の吸着部３６に作用する力と、加速度から、持ち上げた物品Ｍの質量を求める図２の質量測定装置３１が取り付けられている。この質量測定装置３１の出力に基づいて、ロボット３は、持ち上げた物品Ｍに過不足があるか否かを判定し、過不足があれば、それを不良品としてベルトコンベヤ１１に戻す。また、質量測定装置３１の出力から、物品Ｍを持ち上げることができなかったと判断したときは、物品Ｍの容器に蓋が完全に被せられていないとして、ロボット３は、掴み損ねた物品Ｍをベルトコンベヤ１１に戻した後、次に送られてくる物品Ｍを持ち上げるようにプログラムされている。なお、ベルトコンベヤ１１に戻された物品Ｍは、支持台３２の下を潜って下流の図示しないストックエリアに搬送され、そこで回収される。

また、この装置１００の裏側には、図４に示すように、段積みされた空コンテナＣを置く段ばらしエリア２ａと、物品Ｍが収納されたコンテナＣｍを積み重ねた状態でストックする段積みエリア４ａとが設けられている。段ばらしエリア２ａには、段積みされた空コンテナＣを最下段から一箱ずつ取り出す段ばらし装置６が設けられ、段積みエリア４ａには、物品Ｍが収納されたコンテナＣｍを、積層されたコンベアＣｍの最下段に挿入する段積み装置７が設けられている。したがって、作業者は、最初に、段ばらしエリア２ａに段積みされた空コンテナを置き、それが無くなる前に、新たな空コンテナを補充していく。
なお、段ばらしエリア２ａには、そこに空コンテナＣが供給されたことを検知する、図１０のコンテナセンサ５０が備えられ、そのセンサ５０がコンテナＣを検出していることを条件に、段ばらし装置６が動作するようになっている、また、図５〜図７に示す段積み装置７には、一段高い位置で段積みされたコンテナＣｍを、図示しない台車レベルまで下げるためのリフト９が接続されている。

段ばらし装置６は、上下動する一対の平行なコロコンベヤ２０と、上方に持ち上げられた段積みコンテナＣの二段目のコンテナＣを両サイドから保持する一対の保持器６１と、最下段のコンテナＣを押し出すプッシャー２４とを備えている。そして、最下段のコンテナＣを取り出すときは、コロコンベヤ２０を上昇させて、そこに載置された段積みコンテナＣを所定位置まで持ち上げ、続いて、保持器６１が二段目のコンテナＣを保持した状態でコロコンベヤ２０が下降する。すると、二段目以上の段積みコンテナＣが保持器６１に保持された状態で、最下段のコンテナＣだけがコロコンベヤ２０に残って下降する。そして、コロコンベヤ２０が下限位置まで降りると、プッシャー２４が作動して、コロコンベヤ２０に載った最下段のコンテナＣを段ばらし装置６から押し出していく。こうした動作を繰り返すことにより、段積みされた空コンテナＣは、最下段から一箱ずつ取り出されていく。

また、段ばらし装置６には、空コンテナＣの向きを１８０度変える回転板６２が組み込まれている。物品を収納するコンテナＣは、同じ向きに重ねると、図４の空コンテナＣのように密に積層することができ、交互に向きを変えると、図４のコンテナＣｍのように、内部に物品が収納できる空間を残して積層できるようになっている。そのため、この段ばらし装置６には、コロコンベヤ２０上のコンテナＣの向きを検知する図示しないセンサが設けられ、その検知信号からコンテナＣの向きを変える必要があるときは、回転板６２がコンテナＣを持ち上げて１８０度回転した後、それをコロコンベヤ２０上に降ろすようになっている。この動作を一つ置きに繰り返すことにより、前後するコンテナＣの向きは、交互に入れ替わった状態になる。したがって、交互に向きを変えられたコンテナＣは、その状態で段積み装置７に排出されると、図４に示すように、コンテナＣ内に物品Ｍが収納できる空間を残して段積みされることになる。

段積み装置７は、基本的には、段ばらし装置６と同じ構造のもので、その動作制御を変えることによってコンテナＣを一段ずつ積み上げるようになっている。例えば、コンテナＣが段積み装置７の終段のコロコンベヤ２０に搬入されると、そのコロコンベヤ２０は、それを所定位置まで持ち上げ、それを左右一対の同様な保持器でもって保持する。その状態でコロコンベヤ２０が下降して、新たに送り込まれるコンテナＣｍを待つ。次のコンテナＣｍがコロコンベヤ２０に送り込まれると、コロコンベヤ２０は、再び上昇してコンテナＣｍを持ち上げる。その際、コロコンベヤ２０は、持ち上げたコンテナＣｍの上面が、保持器で保持されたコンテナＣｍの底面に到達するタイミングで停止する。続いて保持器が保持位置から退避することにより、上方のコンテナＣｍは、下方のコンテナＣｍの上に重なる。続いて、コロコンベヤ２０は、再び上昇して、保持器のある所定の保持位置で停止する。すると、後退していた保持器が飛び出して、段積みされた全てのコンテナＣｍを保持する。こうした動作を繰り返して、段積みされたコンテナＣｍの下に、新たなコンテナＣｍを挿入して積み重ねていく。したがって、段積みされたコンテナＣｍの最下段の底面は、一段高い位置にあるから、これを台車レベルまで降ろすために、前述のリフト９が用意されている。

図５〜図７に戻り、第一作業エリアＥ１には、空コンテナＣを下方から供給するための開口部Ｈが設けられ、そこに物品Ｍを下方から供給する第一経路Ｒ１が形成されている。この第一経路Ｒ１は、装置裏面の段ばらし装置６から送り込まれた空コンテナＣを受け取る第一支持台２５ａと、第一支持台２５ａに載置されたコンテナＣを、第一作業エリアＥ１まで上昇させる第一リフト２２ａで構成されている。第一支持台２５ａへの空コンテナＣの供給は、段ばらし装置６が、コロコンベヤ２０に載った空コンテナＣをプッシャー２４で押し出すことによって行われる。したがって、プッシャー２４がストロークエンドまで移動すると、空コンテナＣは、第一支持台２５ａの所定位置にあり、そこでプッシャー２４が後退することにより、空コンテナＣは、第一支持台２５ａの所定位置で停止するようになっている。

第一支持台２５ａは、コンテナＣの第二経路Ｒ２の方向に沿って延びる門形フレームをそれと直交する方向に複数個並べたもので、これらの門形フレームに挟まれた中央の隙間には、第一経路Ｒ１に対し直交する方向に移動する第一プッシャー２４ａと、それを第二支持台２５ｂの手前まで往復移動させるアクチュエータ２４Ｃとが挿入配置されている。また、その両サイドの門形フレームで形成される隙間には、図８に示す第一リフト２２の一対の片持ちブラケット２２Ｂが上下方向に出没可能に収納されている。また、この第一プッシャー２４ａがストロークエンドまで移動すると、第一支持台２５ａ上の空コンテナＣが第二支持台２５ｂ上の所定位置で停止するようになっている。また、この第一プッシャー２４ａを駆動するアクチュエータ２４Ｃは、段ばらし装置６のプッシャー２４を駆動させるアクチュエータ２４Ｃと同じ構成であるから、ここでは同じ符号を付している。

第一リフト２２は、下から覗いた状態を示す図８に示すように、コンテナＣの底面を支持する一対の片持ちブラケット２２Ｂと、そのブラケット２２Ｂを昇降させるアクチュエータ２２Ｃと、片持ちブラケット２２Ｂを一定の姿勢に保持しながら上下方向に案内するリニアガイド２２Ｄで構成されている。片持ちブラケット２２Ｂは、初期位置では、第一支持台２５ａの門形フレームの間に埋没しており、アクチュエータ２２Ｃが作動して上昇すると、第一支持台２５ａに載置された空コンテナＣを下から支えながら持ち上げる。こうして、空コンテナＣを第一作業エリアＥ１まで持ち上げた後は、そこで物品Ｍが収納されるのを待ち、コンテナＣが満杯になると下降するようになっている。したがって、コンテナＣが第一作業エリアＥ１に持ち上げられている間は、下方が開放されているため、段ばらし装置６から押し出された後続の空コンテナＣは、第一支持台２５ａを通過して次の第二作業エリアＥ２の下方まで移動することができる。

図５、図６に戻って、段ばらし装置６のプッシャー２４は、アクチュエータ２４Ｃの駆動によってコンテナＣの側面下部を押しながら第一支持台２５ａの手前まで直線往復運動するようになっている。このアクチュエータ２４Ｃは、第一リフト２２のアクチュエータ２２Ｃと同じ構造のロッドレスエアシリンダで構成されている。また、ロッドレスエアシリンダに代えて、例えば、ボールネジ機構やリニアモータ等を使用することもできる。

第一作業エリアＥ１で満杯になったコンテナＣｍを排出するときは、それを第一リフト２２で第一支持台２５ａまで降ろし、それをベルトコンベヤ１１の下方と第二作業エリアＥ２の下方を通過させて、装置裏面の段積み装置７に至る平面視Ｌ字形の第二経路Ｒ２を介して排出するようになっている。

この第二経路Ｒ２は、図５〜図７、図９に示すように、第一作業エリアＥ１の下方に配置された第一支持台２５ａと、そこに降ろされたコンテナＣをベルトコンベヤ１１の下方を通って第二支持台２５ｂまで押していく第一プッシャー２４ａと、ベルトコンベヤ１１の下方に配置され、そこに押し出されたコンテナＣを支持する第一コロコンベヤ２０と、第二作業エリアＥ２の下方に設けられた第二支持台２５ｂと、第二支持台２５ｂに載置されたコンテナＣを装置裏面の段積み装置７に押し出す第二プッシャー２４ｂとで構成されている。

ここで使用される第一支持台２５ａと第二支持台２５ｂ、第一プッシャー２４ａと第二プッシャー２４ｂ、段ばらし装置６と段積み装置７の各コロコンベヤ２０は、それぞれ同じ構成である。また、コロコンベヤ２０から第一支持台２５ａ、それに続くコロコンベヤ２１から第二支持台２５ｂ、それに続く段積み装置７のコロコンベヤ２０の各搬送面は、同じレベルに設定されている。これにより、コンテナＣを第一経路Ｒ１から第二経路Ｒ２へと円滑に搬送することができる。

第二作業エリアＥ２への空コンテナＣの供給は、前述の第一経路Ｒ１と第二経路Ｒ２の一部を使って行われる。すなわち、段ばらし装置６から押し出された空コンテナＣは、第一経路Ｒ１の第一支持台２５ａ上に送り込まれ、続く第二経路Ｒ２の第一プッシャー２４ａと、コロコンベヤ２１とを介して第二支持台２５ｂに送り込まれる。続いて、第二リフト２３が第二支持台２５ｂに載置された空コンテナＣを上昇させて第二作業エリアＥ２に供給する。なお、ここで使用される第二リフト２３も第一リフト２２と同じ構成である。

また、第二作業エリアＥ２で満杯になったコンテナＣｍは、第二リフト２３で第二支持台２５ｂまで降ろされ、続いて、第二プッシャー２４ｂがコンテナＣｍを押して、段積み装置７のコロコンベヤ２０まで押していく。段積み装置７では、前述のように、物品Ｍが収納されたコンテナＣｍを段積みされたコンテナＣｍの下段に挿入していく。

なお、この段積み装置７には、段積みされたコンテナＣｍを下流のリフト９に向けて押し出す押出しパネル７０が設けられている。このパネル７０は、ロッドレスエアシリンダ７１に連結されて水平方向に移動するとともに、上下左右三本のリニアガイド７２に支持されて、平行移動するようになっている。この押出しパネル７０により、物品Ｍの収納されたコンテナＣｍが複数段積層されていても、スムースにリフト９上に押し出されるようになっている。

また、段積みされたコンテナＣｍをリフト９に載せるときは、リフト９の載置台９０を段積みコンテナＣｍの排出レベルまで上昇させてから、押出しパネル７０を移動させて、段積みされたコンテナＣｍをリフト９の載置台９０に押し出すようになっている。なお、載置台９０の背面パネル９１の上端が前述の排出レベルになる。したがって、載置台９０の両サイドには、その載置台９０を排出レベルまで昇降させるエアシリンダ９２が設けられている。

図１０は、物品移載装置１００の制御系の構成ブロック図を示す。この図において、制御部５は、物品移載装置１００を制御するもので、コンピュータで構成されている。この制御部５には、前述のロボット３、ベルトコンベヤ１１、ベルトコンベヤ１１上の物品Ｍを検出するセンサＳ、段ばらし装置６、段積み装置７、コンテナセンサ５０、第一リフト２２、第二リフト２３、第一プッシャー２４ａ、第二プッシャー２４ｂがそれぞれ電気的に接続されて、内蔵のプログラムを読み出して実行することにより、後述の各動作を実行するようになっている。

次に、この制御部５による物品移載装置１００の各動作について説明する。
まず、初期設定として、ロボット３には、コンテナサイズと物品サイズに基づいて決定された物品詰め込み手順が記憶されている。また、上流の盛り付けラインの運転速度に合わせて、ベルトコンベヤ１１の搬送速度が設定されている。この状態において、作業者は、まず、段積みされた複数個の空コンテナＣを段ばらしエリア２ａに集積する。

その状態で、図１の操作部５１の運転開始キーを操作して、運転を開始させると、制御部５は、まずコンテナセンサ５０をチェックして、段ばらしエリア２ａにコンテナＣがセットされているか否かを確認する。コンテナＣがセットされていれば、段ばらし装置６に動作指令を出力する。段ばらし装置６は、動作指令を受けると、コロコンベヤ２０を上昇させて段積みされた空コンテナＣを所定位置まで持ち上げ、続いて保持器６１が作動して２段目以上の段積みコンテナＣを保持する。続いてコロコンベヤ２０が下降して下限位置で停止すると、制御部５は、段積み装置６から取り出されたコンテナＣの向きを調べる。その向きは、図示しないセンサの検出出力によってチェックされる。

コンテナＣの向きが逆であれば、制御部５は、回転板６２を上昇させ、それを１８０度回転させてから元の位置に戻す。これにより、持ち上げられたコンテナＣは、向きが反対向きになる。こうして、コンテナＣの向きが整えられると、制御部５は、プッシャー２４を作動させて、コロコンベヤ２０の空コンテナＣを第一支持台２５ａに向けて押し出す。

プッシャー２４のストロークエンドには、センサが組み込まれており、それによってプッシャー２４がストロークエンドに到達したことが制御部５に出力されると、第一支持台２５ａには、空コンテナＣが到達しているから、制御部５は、第一リフト２２に動作指令を出力する。すると、第一リフト２２のアクチュエータ２２Ｃが作動して、片持ちブラケット２２Ｂをストロークエンドまで上昇させる。これにより、第一支持台２５ａ上の空コンテナＣは、第一作業エリアＥ１に供給され、そこで待機状態に入る。

第一リフト２２のアクチュエータ２２Ｃには、前述同様にセンサが組み込まれており、第一リフト２２がストロークエンドまで上昇して到達信号を出力すると、制御部５は、ベルトコンベヤ１１を作動させるとともに、段ばらし装置６に次の動作指令を出力する。すると、段ばらし装置６は、前述と同様な動作を繰り返して、二段目の空コンテナＣを第一作業台２５ａに向けて押し出す。

そうしている間に、ベルトコンベヤ１１によって物品Ｍが作業エリアに到達し、前述のセンサＳがそれを検出すると、制御部５は、第一作業エリアＥ１にコンテナＣがセットされている情報と、動作開始指令をロボット３に出力する。すると、ロボット３は、動作を開始して、まず、端の四つの吸着盤３７でもって物品Ｍを吸引して持ち上げ、それを所定高さで保持したまま、次の動作指令を待つ。

一方、二段目の空コンテナＣが第一作業台２５ａまで送り出されると、プッシャー２４から到達信号が制御部５に出力される。制御部５は、それに基づいて第一プッシャー２４ａを作動させる。すると、第一作業台２５ａ上の空コンテナＣは、第二支持台２５ｂへ向けて送り出される。

第一プッシャー２４ａがストロークエンドまで移動して到達信号が制御部５に入力されると、制御部５は、次に第二リフト２３を動作させる。このとき、第二支持台２５ｂ上には、二段目の空コンテナＣが送り込まれているから、第二リフト２３は、それを第二作業エリアＥ２まで上昇させて停止する。こうして、二段目の空コンテナＣは、第二作業エリアＥ２にセットされる。

その間にも、ベルトコンベヤ１１によって後続の物品Ｍが搬送されてくると、センサＳの検出信号をトリガーとして、制御部５は、ロボット３に動作指令を出力する。すると、ロボット３は、次の四つの吸着盤３７でもって次の物品Ｍを吸着しながら持ち上げる。これにより、ロボット３には、都合、二つの物品Ｍが保持されていることになる。

続いて、後続の物品ＭがセンサＳで検出されると、前述と同様にロボット３は、残りの四つの吸着盤３７でもってそれを吸着しながら持ち上げる。ロボット３は、物品Ｍを持ち上げる回数をカウントしており、そのカウント値が３になると、持ち上げた三つの物品Ｍを第一作業エリアＥ１の空コンテナＣの所定位置まで移送して下降する。その際、吸着盤３７は、大気に開放される。続いて、ロボット３は、カウント値をクリアして初期位置に戻り、次の物品Ｍの到来を待つ。

こうして、物品ＭがセンサＳで検出される度に、ロボット３は、それを持ち上げて待機し、物品Ｍが三つ揃うと、それらをコンテナＣに収納していく。こうして、コンテナＣが物品Ｍで満杯になると、ロボット３は、第二作業エリアＥ２に空コンテナＣがセットされていることを確認してから、次に送られてくる物品Ｍを第二作業エリアＥ２のコンテナＣに収納していく。

また、第一作業エリアＥ１のコンテナＣが満杯になると、ロボット３は、それを制御部５に出力する。すると、制御部５は、第一リフト２２を作動させて、第一作業エリアＥ１で満杯になったコンテナＣｍを第一支持台２５ａまで降ろし、続いて第一プッシャー２４ａを作動させて、第一支持台２５ａに降ろされたコンテナＣｍを第二支持台２５ｂに向けて送り出す。

作動した第一プッシャー２４ａがストロークエンドに到達し、その到達信号が制御部５に出力されると、制御部５は、第二プシャー２４ｂを作動させて、第二支持台２５ｂ上のコンテナＣｍを段積み装置７のコロコンベア２０に送り出す。こうして、満杯になったコンテナＣｍがコロコンベヤ２０に送り出されると、段積み装置７は、コロコンベヤ２０を所定位置まで上昇させてから、図示しない一対の保持器を作動させる。これにより、満杯になったコンテナＣｍは、段積み装置７の所定位置で保持される。続いてコロコンベヤ２０は、初期位置まで下降して次の満杯コンテナＣｍを待つ。

一方、第一作業エリアＥ１から満杯になったコンテナＣｍが降ろされると、降ろしたアクチュエータ２２Ｃから到達信号が出力されるから、制御部５は、それをトリガーとして段ばらし装置６を作動させる。すると、段ばらし装置６は、前述の動作を繰り返して、次の空コンテナＣを第一支持台２５ａに押し出す。それが押し出されると、段ばらし装置６のプッシャー２４が作動し、アクチュエータ２４Ｃから到達信号が出力される。すると、制御部５は、第一リフト２２を作動させて、第一支持台２５ａ上の空コンテナＣを第一作業エリアＥ１に供給する。

そうしている間も、ロボット３は、次々と送られてくる物品Ｍを吸着盤３７で吸引しながら持ち上げ、持ち上げた物品Ｍが三つ揃うと、それらを第二作業エリアＥ２のコンテナＣに収納していく。

そして、第二作業エリアＥ２のコンテナＣｍが満杯になると、ロボット３は、それを制御部５に報知する。制御部５は、それに基づいて第二リフト２３を作動させる。すると、第二作業エリアＥ２に保持されていたコンテナＣｍは、第二支持台２５ｂ上に降ろされ、続いて、第二プッシャー２４ｂが作動して、そこから段積み装置７のコロコンベヤ２０へ向けて押し出される。

このようにして、空コンテナＣと、満杯になったコンテナＣｍとの入れ替え作業が、第一作業エリアＥ１と第二作業エリアＥ２で交互に繰り返され、その間に、物品Ｍが間断なく作業エリアに送られてきても、ロボット３は、作業エリアＥ１（Ｅ２）を切り替えながら、次々と搬送されてくる物品ＭをコンテナＣに収納していく。

以上、一実施形態について説明したが、これに限定されるものではなく、その他の態様も採用可能である。例えば、この実施形態では、四軸構成の水平多関節ロボットを使用したが、これに代えて、例えば、パラレルリンクロボットを使用することもできる。また、この実施形態では、主に、パックセンターにおいて、弁当等をコンテナに収納する場合について説明したが、例えば、配送センターにおいて、店舗別のコンテナに弁当等を仕分ける場合にも適用可能である。その場合には、供給部に供給されるコンテナには、物品が一部収納されている場合もある。また、コンテナが段ボールケースで成形されるときは、段ばらし装置６に代えて、折り畳まれた段ボールを箱状に組み立てる製函機が設置される。

１００ 物品移載装置
１ 搬送部
２ 供給部
３ ロボット
４ 排出部
５ 制御部
６ 段ばらし装置
７ 段積み装置
３１ 質量測定装置
Ｍ 物品
Ｃ コンテナ
Ｅ 作業エリア
Ｅ１ 第一作業エリア
Ｅ２ 第一作業エリア
Ｒ１ 第一経路
Ｒ２ 第二経路

Claims (1)

1. 作業エリアに物品を送り込む搬送部と、
   前記作業エリアにコンテナを供給する供給部と、
   前記作業エリアに送り込まれた前記物品を、前記作業エリアに供給された前記コンテナに収納するロボットと、
   前記ロボットによって前記物品が収納された前記コンテナを前記作業エリアから排出する排出部と、
   前記供給部と前記排出部とを制御する制御部と、を備え、
   前記作業エリアは、第一作業エリアと第二作業エリアとに分けられ、
   前記制御部は、前記ロボットが前記第一作業エリア及び前記第二作業エリアのうちの一方の作業エリアで前記コンテナに前記物品を収納している間に、前記排出部を制御して、他方の作業エリアから前記物品の収納された前記コンテナを排出させるとともに、前記供給部を制御して、前記他方の作業エリアに新たな前記コンテナを供給させ、
   前記供給部は、前記コンテナを前記第一作業エリアに供給する経路である第一経路と、前記コンテナを搬送部の下を通って前記第二作業エリアに供給する経路である第二経路と、を有する物品移載装置。