JP6168298B2 - 物品受け渡し装置 - Google Patents

Description

本発明は物品受け渡し装置に関し、より詳しくは、物品を搬送する搬送コンベヤと、それぞれ保持した物品を上記搬送コンベヤに受け渡す複数のロボットとを備えた物品受け渡し装置に関する。

従来、物品を搬送する搬送コンベヤと、それぞれ保持した物品を上記搬送コンベヤに受け渡す複数のロボットとを備えた物品受け渡し装置は、既に周知である（特許文献１）。
１つの搬送コンベヤに対して複数のロボットを設けるのは、より多くの物品を搬送コンベヤに受け渡すためであって、ロボットの台数を多くすればする程、単位時間当たりの搬送コンベヤへの物品供給量を多くすることが可能となる。

特開平１０−１３８１８１号公報

しかしながら、実際にはロボットの台数を多くすることに一定の限界があった。
すなわち、例えば４台のロボットを設けて各ロボットから１つの搬送コンベヤに物品を供給する場合には、搬送コンベヤの物品搬送能力は各ロボットからの物品供給能力の４倍以上の高速に設定する必要がある。仮に搬送コンベヤの物品搬送能力が４倍未満だと、全ロボットから搬送コンベヤに物品を隙間なく供給しても、ロボットに搬送コンベヤへ物品を受け渡すことができない余剰の物品が発生してしまうからである。
ところで、各ロボットから搬送コンベヤへ物品を安定して受け渡すには、ロボットが保持した物品の移動速度を搬送コンベヤの移動速度にほぼ一致させてから受け渡す必要がある。しかるにロボットが保持した物品の移動速度はロボットの能力により一定の限界があるので、搬送コンベヤによる物品の搬送速度があまり高速となると各ロボットによる物品の移動速度が搬送コンベヤの搬送速度に追いつかなくなる。その結果、現状のロボットの能力では、１つの搬送コンベヤに４台のロボットを設置することは、搬送コンベヤの搬送速度が早くなりすぎるために困難となっていた。
本発明はそのような事情に鑑み、搬送コンベヤの物品搬送能力を高速に設定しても円滑に物品を該搬送コンベヤに受け渡すことができるようにした物品受け渡し装置を提供するものである。

すなわち本発明は、物品を搬送する搬送コンベヤと、それぞれ保持した物品を受け渡す複数のロボットと、上記各ロボットと搬送コンベヤとの間に設けたリニア搬送手段とを備え、各ロボットからの物品を各リニア搬送手段に受け渡すとともに、各リニア搬送手段から上記搬送コンベヤに物品を受け渡すように構成し、
各リニア搬送手段は、上記ロボットからの物品を受け取って搬送する物品供給手段と、各物品供給手段を案内する案内通路と、上記各物品供給手段に設けた永久磁石と電磁コイルとのいずれか一方と、上記案内通路に沿って配置した上記永久磁石と電磁コイルとのいずれか他方と、上記電磁コイルに電流を供給して各物品供給手段の移動を制御する制御装置と、上記搬送コンベヤによって搬送される物品の位置を検出する位置検出手段とを備え、
上記制御装置は、上記位置検出手段からの信号により物品を搬送していない搬送コンベヤの空位置が検出されたら、上記物品供給手段の移動を搬送コンベヤの移動に同期させて該物品供給手段の物品を上記空位置に供給することを特徴とするものである。

上記構成によれば、各ロボットからの物品はそれぞれのリニア搬送手段に受け渡されるようになる。
このとき、上記ロボットからの物品を受け取って搬送するリニア搬送手段の物品供給手段は、制御手段によってその移動が制御されるので、該制御手段により物品供給手段を停止させた状態でロボットから物品を受け渡したり、或は低速で移動させた状態でロボットからの物品を受け渡すことができる。したがって、ロボットの設置台数を多くしても、それぞれ安定した状態で各ロボットから各物品供給手段に物品を受け渡すことができる。
そして上記制御装置は、上記搬送コンベヤによって搬送される物品の位置を検出する位置検出手段からの信号により物品を搬送していない搬送コンベヤの空位置が検出されたら、上記物品供給手段の移動を搬送コンベヤの移動に同期させて該物品供給手段の物品を上記空位置に供給することができる。この際、リニア搬送手段による物品供給手段の移動速度は、ロボットによる物品の移動速度よりも遥かに高速に設定することができるので、例えばロボットを４台設置したとしても、物品供給手段から搬送コンベヤへ物品を安定して供給することができる。

本発明の第１実施例を示す平面図。 図１の要部の拡大平面図。 図２の断面図。 本発明の第２実施例を示す要部の平面図。

以下図示実施例について本発明を説明すると、図１において、物品としての容器１は転倒したランダムの状態で供給コンベヤ２によって連続的に搬送されるようになっている。図実施例では２つの供給コンベヤ２、２が所要の間隔をあけて平行に設けられており、各供給コンベヤ２、２にそれぞれ２台の従来公知のパラレルリンク型ロボット３が設けられている。
各２台のロボット３の上流側には供給コンベヤ２によって搬送されてきた容器１を撮影するカメラ４が設けられており、カメラ４によって撮影された各容器１の画像は制御装置５に入力されるようになっている。この制御装置５は図示しないセンサからの信号により各供給コンベヤ２、２の移動速度（移動位置）を検出しており、該センサからの信号と上記カメラ４からの各容器１の画像とから、各容器１の姿勢と位置とを監視することができるようになっている。
上記各２台のロボット３は、１つの供給コンベヤ２の上流側と下流側とに配置され、それぞれ制御装置５によって制御されて、供給コンベヤ２によって搬送されてきた転倒状態の容器１の胴部を吸着保持することができるようになっている。このとき制御装置５は、例えば、上流側のロボット３が供給コンベヤ２によって搬送されてきた容器１の約半分を吸着保持し、下流側のロボット３が残りの約半分の容器１を吸着保持するように制御するようになっている。

上記２つの供給コンベヤ２、２の中央位置には、それらと平行に１つのバケット式の搬送コンベヤ６が設けてあり、また上記各ロボット３と搬送コンベヤ６との間にそれぞれリニア搬送手段７を設けてある。
上記各ロボット３は、供給コンベヤ２によって搬送されてきた転倒状態の容器１の胴部を吸着保持したら、後に詳述するように容器１を正立させてからリニア搬送手段７に受け渡すようになっており、さらに各リニア搬送手段７は、受け取った容器１を上記搬送コンベヤ６の空のバケット６’（空位置）に供給するようになっている。
そして本実施例では、搬送コンベヤ６の単位時間当たりの容器搬送能力は、各ロボット３の容器処理能力の合計の能力よりも大きくなるように設定してある。

上記リニア搬送手段７は、図２に拡大して示すように楕円形状の案内通路１１と、後述するリニアモータにより該案内通路１１に沿って走行される複数の物品供給手段１２と、さらに各物品供給手段１２によって搬送される容器１の外周側を案内する円弧状のガイド部材１３とを備えている。本実施例では、上記案内通路１１は各物品供給手段１２を無端状の移動軌跡に沿って循環案内する循環通路として構成してある。
上記各物品供給手段１２は、図２、図３に示すように、断面楕円状の容器１の胴部の半分を内側から囲む楕円状の保持部材１４を備えており、この楕円状の保持部材１４と上記円弧状のガイド部材１３との間に挿入された容器１をガイド部材１３に沿って搬送することができるようになっている。
このとき、上記保持部材１４とガイド部材１３との間に挿入された容器１の底部は、上記案内通路１１の外側に設けた楕円状の支持プレート１５によって支持されるようになっている。
上記物品供給手段１２は、本実施例では案内通路１１上の第１受け渡し位置Ａでは停止するように制御され、この第１受け渡し位置Ａにおいて、ロボット３からの容器１を正立状態で受け入れるようになっている。この第１受け渡し位置Ａにはロボット３によって転倒状態で保持された容器１を正立状態に起立させる起立手段１８を設けてある。

上記起立手段１８は、楕円形状の案内通路１１の内側と外側とにそれぞれ回転部材１９Ａ、１９Ｂを備えており、図３に示すように、ロボット３の吸着ヘッド３ａによって吸着保持された容器１の口部が楕円形状の案内通路１１の内側に向いた状態では、当該ロボット３は容器１の口部側が内側の回転部材１９Ａに当接するようにして容器１の吸着を解放するようになっている。これにより、容器１は内側の回転部材１９Ａに当接して図３における時計方向に回転され、それによって容器１は正立状態で保持部材１４とガイド部材１３との間に挿入されるようになる。
他方、ロボット３の吸着ヘッド３ａによって吸着保持された容器１の口部が楕円形状の案内通路１１の外側に向いた状態では、当該ロボット３は容器１の口部側が外側の回転部材１９Ｂに当接するようにして容器１の吸着を解放し、それによって容器１は外側の回転部材１９Ｂに当接して図３における反時計方向に回転されて正立状態で保持部材１４とガイド部材１３との間に挿入されるようになる。
このように、案内通路１１の内側と外側とに回転部材１９Ａ、１９Ｂを設ければ、ロボット３は吸着ヘッド３ａによって吸着保持した容器１を９０度以下の範囲で回転させるだけで容器１の口部を案内通路１１の内側と外側とのいずれかに向けた状態とすることができ、いずれか一方の回転部材１９Ａ又は１９Ｂのみを設けた場合に比較して、迅速に容器１の口部を所要の方向に向けることができる。

上記各物品供給手段１２の保持部材１４は、図２、図３に示すように、それぞれ案内通路１１の外側に向かって突き出すように台車２３に設けられており、各台車２３は案内通路１１に沿って移動されるようになっている。
上記各台車２３にはそれぞれ上述したリニアモータを構成する永久磁石２４を設けてあり、他方、上記案内通路１１に沿って、各永久磁石２４に対向する位置に、多数の電磁コイル２５を無端状に配置固定してある。
各電磁コイル２５はそれぞれ概略長方形状となっており、その長手方向が案内通路１１の長手方向と直交する方向となるように配置してある。他方、各台車２３に設けた永久磁石２４は、その長手方向が各電磁コイル２５の長手方向に一致するように配置してある。

上記各電磁コイル２５への電流の供給は上述した制御装置５によって制御されるようになっており、この制御装置５は所要の電磁コイル２５へ電流を供給することによって、所要の物品供給手段１２の移動をそれぞれ制御することができるようになっている。
また上記案内通路１１の所要等間隔位置に、各物品供給手段１２の位置を検出するために図示しない位置センサを配設固定してあり、この位置センサからの信号も上記制御装置５に入力されるようになっている。
各物品供給手段１２の保持部材１４によって保持された容器１を上述した搬送コンベヤ６の空のバケット６’（空位置）に供給するために、案内通路１１上の第２受け渡し位置Ｂにガイド部材２６を設けてある。このガイド部材２６は、保持部材１４によって保持された容器１の内側に当接してこれを搬送コンベヤ６上に押し出すことができるように形成されており、この押し出し部分では容器１の外側をガイドする上記ガイド部材１３はその押し出しを阻害することがないように省略されている。
他方、搬送コンベヤ６には、上記ガイド部材２６を設けた範囲に亘ってガイド部材２６とは反対側位置にガイド部材２７を設け、高速度で空バケット６’に容器１が供給された際に、上記ガイド部材２７によって容器１が搬送コンベヤ６を飛び越えることがないようにしてある。

さらに、上記搬送コンベヤ６の空のバケット６’を検出するために、搬送コンベヤ４によって搬送される容器１の位置を検出する位置検出手段を設けている。本実施例では、上記搬送コンベヤの６の移動速度（移動位置）を検出するエンコーダ３１を設けてあり、このエンコーダ３１からの信号を上記制御装置５に入力させている。
本実施例では、上記搬送コンベヤ６はバケットコンベヤであるため、制御装置５はエンコーダ３１からの信号を入力することによりバケットコンベヤの全てのバケットがどの位置に位置しているかを演算検出することができ、また各リニア搬送手段７の物品供給手段１２がどの位置のバケットに容器１を供給したかを監視することができる。その結果、バケットコンベヤのどのバケットに容器１が供給され、どのバケットに容器が供給されていないかを監視することができるので、それによって空のバケット６’の位置を検出することができる。

以上の構成において、各供給コンベヤ２、２によって容器１が搬送されてくると、４台のロボット３はそれぞれ制御装置５によって制御されて転倒状態の各容器１の胴部を吸着保持するようになる。
各ロボット３が容器１の胴部を吸着保持すると、各ロボット３は吸着した際の容器１の向きに応じて、該容器１の口部を案内通路１１の内側又は外側に向いた状態に回転させ、その状態で回転部材１９Ａ又は１９Ｂに当接するようにその吸着保持を解放する。この時までには、各リニア搬送手段７の物品供給手段１２は第1受け渡し位置Ａに位置して停止しており、吸着保持が解放された容器１は回転部材１９Ａ又は１９Ｂに当接して、物品供給手段１２の保持部材１４とガイド部材１３との間に正立状態で落下収容されるようになる。この際には、物品供給手段１２は第1受け渡し位置Ａで停止しているので、ロボット３は円滑かつ確実に物品供給手段１２に容器１を受け渡すことができる。
上記ロボット３による吸着保持が解放されてから所要時間経過することにより容器１が物品供給手段１２の保持部材１４とガイド部材１３との間に収容保持されたことが確認されたら、或は別途設けた図示しないセンサにより容器１が物品供給手段１２の保持部材１４とガイド部材１３との間に収容保持されたことが確認されたら、制御装置５は上記物品受け渡し位置Ａで停止している物品供給手段１２の永久磁石２４に対応する電磁コイル２５へ電流を供給して、該物品供給手段１２を前進させるようになる。

上述したように制御装置５は搬送コンベヤ６における空のバケット６’の位置を検出しているので、該制御装置５は空のバケット６’の移動位置と速度とに同期させて物品供給手段１２を前進させるようになり、それによって容器１は保持部材１４とガイド部材１３との間でガイドされながら、さらに第２受け渡し位置Ｂにおいてはガイド部材２６にガイドされて上記空のバケット６’に受け渡されるようになる。
このとき、搬送コンベヤ６は全ロボット３の容器処理能力の合計の能力よりも大きな容器搬送能力で運転されているが、各リニア搬送手段７は各ロボット３の能力に比較して遥かに高速で容器１を搬送することができる能力を有しているので、各リニア搬送手段７の物品供給手段１２は高速で運転されている搬送コンベヤ６における空のバケット６’に円滑に容器１を供給することができる。
上記物品供給手段１２は各リニア搬送手段に複数設けられているので、１つの物品供給手段１２が上述した第1受け渡し位置Ａで容器１を受け取って前進されたら、後続の空の物品供給手段１２が直ちに第1受け渡し位置Ａに移動されてそこで待機されるようになる。

図４は本発明の第２実施例を示したもので、上記第１実施例では案内通路１１を無端状の循環通路として構成しているが、本実施例では案内通路１１を無端状とはせずに１本の概略Ｓ字状の通路から構成し、１つの物品供給手段１２をその案内通路１１の一方の端部と他方の端部との間で往復作動させるようにしたものである。その他の構成は第１実施例と同様に構成してあり、本実施例でも複数のロボット３を設けてあることは勿論である。
上記案内通路１１の一方の端部となる第１受け渡し位置Ａには、第１実施例と同様に起立手段１８が設けられており、ロボット３からの容器１は、この起立手段１８によって正立されながら、その第１受け渡し位置Ａで停止している物品供給手段１２に受け渡されるようになる。
そして容器１が物品供給手段１２の保持部材１４とガイド部材１３との間に収容保持されると、制御装置５は上記物品受け渡し位置Ａで停止している物品供給手段１２の永久磁石２４に対応する電磁コイル２５へ電流を供給して、該物品供給手段１２を前進させるようになる。
本実施例においても、制御装置５は搬送コンベヤ６における空のバケット６’の位置を検出しているので、該制御装置５は空のバケット６’の移動位置と速度とに同期させて物品供給手段１２を前進させるようになり、それによって容器１は保持部材１４とガイド部材１３との間でガイドされながら、さらに第２受け渡し位置Ｂにおいてはガイド部材２６にガイドされて上記空のバケット６’に受け渡されるようになる。
このような構成においても、第１実施例と同様な作用効果を得ることができる。

なお、上記実施例では搬送コンベヤ６はバケットコンベヤであるが、これに限定されるものではない。制御装置５は搬送コンベヤ６上に供給された容器１の位置を監視することができるので、一般的なフラットコンベヤを用いた場合であっても、隣接する容器１の間隔が１本の容器の間隔以上ある場合に、その間隔を空位置として検出することができる。
また上記実施例では各ロボット３は供給コンベヤ２、２上の容器１を保持するようになっているが、これに限定されるものではない。アンケーサのように箱内に収容された容器を保持してもよいし、或はホッパ内にランダムに集積された物品を保持してもよい。
さらに上記実施例では容器１を正立状態に起立させる起立手段１８を設けているが、起立手段１８を省略して各ロボット３によって転倒状態で保持された容器１を正立状態に起立させるようにしてもよい。また、上記実施例では制御手段５により物品供給手段１２を停止させた状態でロボット３から物品を受け渡しているが、物品供給手段１２を低速で移動させた状態でロボット３からの物品を受け渡すことも可能である。

１ 容器（物品） ３ ロボット
５ 制御装置 ６ 搬送コンベヤ
６’ 空位置 ７ リニア搬送手段
１１ 案内通路 １２ 物品供給手段
１３ ガイド部材 １４ 保持部材
１８ 起立手段 ２３ 台車
２４ 永久磁石 ２５ 電磁コイル
２６ ガイド部材

Claims (4)

1. 物品を搬送する搬送コンベヤと、それぞれ保持した物品を受け渡す複数のロボットと、上記各ロボットと搬送コンベヤとの間に設けたリニア搬送手段とを備え、各ロボットからの物品を各リニア搬送手段に受け渡すとともに、各リニア搬送手段から上記搬送コンベヤに物品を受け渡すように構成し、
   各リニア搬送手段は、上記ロボットからの物品を受け取って搬送する物品供給手段と、各物品供給手段を案内する案内通路と、上記各物品供給手段に設けた永久磁石と電磁コイルとのいずれか一方と、上記案内通路に沿って配置した上記永久磁石と電磁コイルとのいずれか他方と、上記電磁コイルに電流を供給して各物品供給手段の移動を制御する制御装置と、上記搬送コンベヤによって搬送される物品の位置を検出する位置検出手段とを備え、
   上記制御装置は、上記位置検出手段からの信号により物品を搬送していない搬送コンベヤの空位置が検出されたら、上記物品供給手段の移動を搬送コンベヤの移動に同期させて該物品供給手段の物品を上記空位置に供給することを特徴とする物品受け渡し装置。
2. 上記案内通路は、上記物品供給手段を無端状の移動軌跡に沿って循環案内する循環通路であることを特徴とする請求項１に記載の物品受け渡し装置。
3. それぞれ平行に配置した２台の供給コンベヤが設けられるとともに、上記物品を搬送する搬送コンベヤは２台の供給コンベヤの中間位置に設けられ、上記各供給コンベヤ毎に上記複数のロボットが設けられるとともに、各ロボットと搬送コンベヤとの間にそれぞれリニア搬送手段が設けられ、
   各ロボットは各供給コンベヤによって搬送されてきた物品をそれぞれ保持するとともに、それぞれ保持した物品を各リニア搬送手段に受け渡すように構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の物品受け渡し装置。
4. 上記搬送コンベヤはバケットコンベヤであって、上記制御装置はバケットコンベヤの各バケットに物品が存在するか否かによって上記空位置を検出することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の物品受け渡し装置。

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