(57)【要約】【課題】順次供給される紙葉類の移載作業の自動化の支援を可能にすること。【解決手段】実施形態によれば、複数の紙葉類を特定の集積方向に重ねた状態で集積する紙葉類集積部から該紙葉類を移載する集積紙葉類移載機構は、第１〜第４アーム、制御部を備える。第１アームは、該紙葉類が集積される集積方向に対し平行に移動する直動機構、該集積方向に対して垂直な回転面を有する回転機構を有する。第２アームは、上記直動機構を有する。第３アームは、上記直動機構、上記回転機構、該回転面の径方向に伸縮する伸縮機構を有する。第４アームは、上記直動機構、上記回転機構、上記伸縮機構を有する。制御部は、第１〜第４アームを協調して駆動制御する。【選択図】図１
2014050787.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の紙葉類を特定の集積方向に重ねた状態で集積する紙葉類集積部から、該紙葉類集積部に集積されている紙葉類の全部又は一部を移載する集積紙葉類移載機構であって、
前記集積方向に対して平行に移動する直動機構と、前記集積方向に対して垂直な回転面を有する回転機構とを有する第１のアームと、
前記集積方向に対して平行に移動する直動機構を有する第２のアームと、
前記集積方向に対して平行に移動する直動機構と、前記集積方向に対して垂直な回転面を有する回転機構と、前記回転面の径方向に伸縮する伸縮機構とを有する第３のアームと、
前記集積方向に対して平行に移動する直動機構と、前記集積方向に対して垂直な回転面を有する回転機構と、前記回転面の径方向に伸縮する伸縮機構とを有する第４のアームと、
前記第１のアームと前記第２のアームと前記第３のアームと前記第４のアームとを協調して駆動制御する制御部とを具備することを特徴とする集積紙葉類移載機構。
【請求項２】
前記集積紙葉類移載機構は、前記紙葉類集積部に対応する構造及び位置寸法が設定された基底部を更に備え、
前記第１のアームの前記直動機構、前記第２のアームの前記直動機構、前記第３のアームの前記直動機構及び前記第４のアームの前記直動機構は、それぞれ、前記基底部に固定されることを特徴とする請求項１に記載の集積紙葉類移載機構。
【請求項３】
前記紙葉類集積部は、前記紙葉類が接地する紙葉類接地部と、前記集積方向に対して平行に配置した柱状支持部材と、前記紙葉類を押圧して支えながら前記紙葉類とともに前記集積方向に対して平行に移送され且つ前記柱状支持部材に対して受動回転可能な紙葉類正面接触部材とを備え、
前記制御部は、
前記第１のアームが、前記紙葉類正面接触部材と前記柱状支持部材との連結部を支持して、前記紙葉類正面接触部材を前記紙葉類の背面の方向へ移動する操作と、
前記第２のアームが、前記紙葉類の正面に接触する操作と、
前記第３のアーム及び前記４のアームが、前記紙葉類の束に進入する操作と、
前記第３のアーム及び前記４のアームが、前記紙葉類の束に隙間を生成する操作と、
前記第１のアームが、前記紙葉類正面接触部材を前記隙間へ挿入する操作と、
前記第２のアーム及び前記第３のアームが、前記紙葉類の束を引き寄せる操作とを実現することを特徴とする請求項１または２に記載の集積紙葉類移載機構。
【請求項４】
前記第３のアームは、一度に引き寄せる前記紙葉類の束に含まれるべき予め定められた紙葉類の数に応じて、前記集積方向に移動することを特徴とする請求項３に記載の集積紙葉類移載機構。
【請求項５】
前記第３のアームは、一度に引き寄せる前記紙葉類の束について予め定められた前記集積方向の長さに応じて、前記集積方向に移動することを特徴とする請求項３に記載の集積紙葉類移載機構。
【請求項６】
前記第１のアームは、前記紙葉類接地部において前記紙葉類が揃えられる側と同じ側に配置され、前記第２のアーム、前記第３のアーム及び前記第４のアームは、前記紙葉類接地部において前記紙葉類が揃えられる側とは反対側に配置されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の集積紙葉類移載機構。
【請求項７】
前記第２のアーム、前記第３のアーム及び前記第４のアームを、縦列に積み重ねて配置したことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の集積紙葉類移載機構。
【請求項８】
前記紙葉類接地部は、立位状態で前記集積方向に供給される前記紙葉類を、立位状態で前記集積方向に重ねて収納し、前記集積方向に移送することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の集積紙葉類移載機構。
【請求項９】
複数の紙葉類を特定の集積方向に重ねた状態で集積する紙葉類集積部から、該紙葉類集積部に集積されている紙葉類の全部又は一部を移載する集積紙葉類移載機構の制御方法であって、
前記集積方向に対して平行に移動する直動機構と、前記集積方向に対して垂直な回転面を有する回転機構とを有する第１のアームが、前記紙葉類正面接触部材と前記柱状支持部材との連結部を支持して前記紙葉類正面接触部材を前記紙葉類の背面の方向へ移動するステップと、
前記集積方向に対して平行に移動する直動機構を有する第２のアームが、前記紙葉類の正面に接触するステップと、
前記集積方向に対して平行に移動する直動機構と、前記集積方向に対して垂直な回転面を有する回転機構と、前記回転面の径方向に伸縮する伸縮機構とを有する第３のアーム及び前記集積方向に対して平行に移動する直動機構と、前記集積方向に対して垂直な回転面を有する回転機構と、前記回転面の径方向に伸縮する伸縮機構とを有する第４のアームが、前記紙葉類の束に進入するステップと、
前記第３のアーム及び前記４のアームが、前記紙葉類の束に隙間を生成するステップと、
前記第１のアームが、前記紙葉類正面接触部材を前記隙間へ挿入するステップと、
前記第２のアーム及び前記第３のアームが、前記紙葉類の束を前記基底部側に引き寄せるステップとを有することを特徴とする制御方法。
【請求項１０】
複数の紙葉類を特定の集積方向に重ねた状態で集積する紙葉類集積部から、該紙葉類集積部に集積されている紙葉類の全部又は一部を移載する集積紙葉類移載機構が備える、前記集積方向に対して平行に移動する直動機構と、前記集積方向に対して垂直な回転面を有する回転機構とを有する第１のアームと、前記集積方向に対して平行に移動する直動機構を有する第２のアームと、前記集積方向に対して平行に移動する直動機構と、前記集積方向に対して垂直な回転面を有する回転機構と、前記回転面の径方向に伸縮する伸縮機構とを有する第３のアームと、前記集積方向に対して平行に移動する直動機構と、前記集積方向に対して垂直な回転面を有する回転機構と、前記回転面の径方向に伸縮する伸縮機構とを有する第４のアームとを協調して駆動制御する制御部として、コンピュータを機能させるためのプログラムであって、
前記第１のアームが、前記紙葉類正面接触部材と前記柱状支持部材との連結部を支持して前記紙葉類正面接触部材を前記紙葉類の背面の方向へ移動するステップと、
前記第２のアームが、前記紙葉類の正面に接触するステップと、
前記第３のアーム及び前記４のアームが、前記紙葉類の束に進入するステップと、
前記第３のアーム及び前記４のアームが、前記紙葉類の束に隙間を生成するステップと、
前記第１のアームが、前記紙葉類正面接触部材を前記隙間へ挿入するステップと、
前記第２のアーム及び前記第３のアームが、前記紙葉類の束を前記基底部側に引き寄せるステップとをコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、集積紙葉類移載機構及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
紙葉類を扱う装置の一つに、郵便区分機がある。郵便区分機は、例えば、各宛先区分に対応する複数の集積部（取り出し部とも呼ばれる）を含む区分集積装置を備えており、個々の書状類について、住所認識装置でその宛先情報を読み取って、対応する集積部に排出する。各集積部は、例えば、上記のように宛先情報に応じて振り分けられて１枚ずつ排出される書状類を、積層された状態で収納する。
【０００３】
現在、上記の工程は自動化されているが、各集積部に排出された各種書状の取り出し作業は人手で行われている。作業者は、例えば、書状が順次供給されて積層した書状束が所定の長さに達したとき、書状束を抜き取り、運搬用ボックスへ移し変える。
【０００４】
しかし、書状束の最大質量は例えば１０ｋｇに達することがあり、また、区分集積装置の取り出し口の数（集積部の数）は例えば２４０〜３００に及び得ることから、作業者は、重量物を持ち上げたり、取り出し口の間を走り回ったりする必要があり、作業者への肉体的な負担は非常に大きい。しかも、作業者の負担を軽減するためには、作業者を増員することも考えられるが、経営上の観点からは、むしろ、必要な人員をより少なくすることが望まれることも多い。
【０００５】
それゆえ、区分集積装置から運搬用ボックスへ書状束を移載する作業の自動化が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１７６３８３号公報
【特許文献２】特開２００１−１２２４５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
順次供給される紙葉類を移載する作業を自動化する技術は知られていなかった。
【０００８】
本実施形態は、順次供給される紙葉類を移載する作業の自動化を支援することを可能にする集積紙葉類移載機構、その制御方法及びプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
実施形態によれば、複数の紙葉類を特定の集積方向に重ねた状態で集積する紙葉類集積部から、該紙葉類集積部に集積されている紙葉類の全部又は一部を移載する集積紙葉類移載機構は、第１のアームと、第２のアームと、第３のアームと、第４のアームと、制御部とを具備する。第１のアームは、前記集積方向に対して平行に移動する直動機構と、前記集積方向に対して垂直な回転面を有する回転機構とを有する。第２のアームは、前記集積方向に対して平行に移動する直動機構を有する。第３のアームは、前記集積方向に対して平行に移動する直動機構と、前記集積方向に対して垂直な回転面を有する回転機構と、前記回転面の径方向に伸縮する伸縮機構とを有する。第４のアームは、前記集積方向に対して平行に移動する直動機構と、前記集積方向に対して垂直な回転面を有する回転機構と、前記回転面の径方向に伸縮する伸縮機構とを有する。制御部は、前記第１のアームと前記第２のアームと前記第３のアームと前記第４のアームとを協調して駆動制御する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態に係る集積紙葉類移載機構の基本構成例及び区分集積装置の各集積部の基本構成例を示す概略図である。
【図２】本実施形態に係る集積紙葉類移載機構の動作シーケンス例の概略図である。
【図３】図２の続きの動作シーケンス例の概略図である。
【図４】本実施形態に係る集積紙葉類移載機構の三次元モデル例の概略図である。
【図５】本実施形態に係る集積紙葉類移載機構の三次元モデルによる動作シーケンス例の概略図である。
【図６】図５の続きの動作シーケンス例の概略図である。
【図７】本実施形態に係る集積紙葉類移載機構の制御システムの基本構成例を示す概略図である。
【図８】紙葉類正面押さえ用アーム及び紙葉類背面押さえ用アームを利用して書状束を手前に引き寄せる際の制御処理の信号の流れの一例を示す図である。
【図９】書状束を取り出す際のアームの動作の流れの一例を示すフローチャートである。
【図１０】本実施形態に係る集積紙葉類移載機構の具体的な全体の機構構成の一例を示す三次元モデル図である。
【図１１】紙葉類正面押さえ用アームの直動機構の詳細な機構構成の一例を示す平面図である。
【図１２】紙葉類背面押さえ用アーム及び紙葉類隙間生成用アームの先端伸縮機構の詳細な機構構成の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態に係る集積紙葉類移載機構について詳細に説明する。なお、以下の実施形態では、同一の番号を付した部分については同様の動作を行うものとして、重ねての説明を省略する。
【００１２】
本明細書において、「紙葉類」とは、例えば紙又は樹脂などを材料とする枚葉状のあらゆるメディア（媒体）を示している。紙葉類の厚み、形状、材質及び用途などについて特に制限はない。具体的には、例えば、郵便物、有価証券、磁気カード又はその他の類似する物などを指す（ただし、これらに制限されるものではない）。
【００１３】
以下では、紙葉類として郵便物を、紙葉類を扱う装置として郵便区分機の区分集積装置及び集積紙葉類移載機構を例にとって説明する。
【００１４】
本実施形態の集積紙葉類移載機構が対象とする区分集積装置（紙葉類収納装置）は、例えば、宛先区分ごとに設けられた複数の紙葉類集積部（紙葉類収納部）を備えている（例えば図５，６参照）。
【００１５】
ここで、郵便区分機の紙葉類集積部（以下、集積部とも呼ぶ）では、大きさ・形・厚みが異なる書状が混在して随時排出され、書状束として特定の集積方向に重ねた状態で（例えば、立位状態で水平方向に重ねた状態で）積層（集積）されて溜まっている。それらの書状を取り出す際には、書状の順序や天地方向を崩すことなく、また書状の転倒に留意して作業を行う必要がある。さらに、一定量の書状束を取り出す際に、取り出す書状束の背面には順次新たな書状が排出されてくるため、書状束の正面を押さえているパドルを、排出されてくる新たな書状が転倒しないように、書状束の背面に移動する必要がある。
【００１６】
本実施形態の集積紙葉類移載機構は、集積部に蓄積した書状束を取り出し、当該集積紙葉類移載機構側に引き寄せる機構である。
【００１７】
本実施形態では、例えば、郵便区分機の集積部に溜まった書状類（紙葉類）の自動取り出し処理に関し、郵便区分機が稼働状態であっても、総合計モータ軸が９軸である合計４本のアームを協調連動することにより、集積された書状束（紙葉類束）に、パドルを再利用可能にする（パドルを書状束の背面に再び挿入することを可能にする）ための割り込み空間を設け、安定した書状束取り出し処理を可能にする。
【００１８】
なお、本実施形態では、複数の紙葉類を立位状態で集積する場合を例にとって説明する。また、本実施形態では、複数の紙葉類を集積する集積方向と、紙葉類を移送する移送方向とが、いずれも、集積される紙葉類が接地するための面に水平の方向である場合を例にとって説明する。
【００１９】
図１は、本実施形態に係る集積紙葉類移載機構の構成例と、それが対象とする区分集積装置の一つの集積部の構成例とを示す概略平面図である。図１において集積紙葉類移載機構は自由度配置図で示している。
【００２０】
集積紙葉類移載機構は、例えば、自動的に又はオペレータなどにより選択された、複数の集積部のうちの移載対象となる集積部２０に対して自動的に位置決めされ（例えば図５（ａ）参照）、その集積部に蓄積されている書状束の全部又は一部を運搬用ボックスへ移載する。なお、その際、例えば、書状束の蓄積量（例えば、書状束の蓄積枚数又は書状束の積層方向又は移送方向の全長など）が予め定められた基準に達した集積部が、自動的に又はオペレータなどにより選択されても良い。自動的に選択する場合には、例えば、書状束の蓄積量を検出するセンサを使用しても良い。
【００２１】
図１は、選択された集積部に対して集積紙葉類移載機構が位置決めされた状態を概略的に示している。
【００２２】
まず、区分集積装置の集積部について説明する。
【００２３】
図１において、参照番号２０が示す部分が、一つの集積部に対応する。なお、複数の集積部は同様の構成で良い。図１に示されるように集積部２０の各々は、紙葉類接地面（紙葉類接地部）１０６と、紙葉類支持部材（パドル）１０７と、円柱状支持部材１０８とを備えている。すなわち、図１は一つの紙葉類接地面１０６についての構成及び紙葉類の収納状態を拡大して示した図である。
【００２４】
紙葉類接地面１０６は、図示しない区分集積装置の書状類排出口から、ほぼ水平方向に通路上に延びており、紙葉類接地面１０６には、宛先情報に応じて振り分けられた紙葉類が該書状類排出口から順次供給され、それら紙葉類がほぼ水平方向に積層された状態で収容される。図１中、１０９は供給された複数の紙葉類が束となった書状束１０９を表している。書状束１０９の正面は、紙葉類支持部材１０７で押さえられている。なお、個々の紙葉類の形状は、様々であって構わない。
【００２５】
紙葉類支持部材（パドル）１０７は、紙葉類接地面１０６の中で紙葉類の供給にともなってできる紙葉類の積層体１０９を、積層方向（集積方向）とは反対方向へ押圧して支えながら、それら書状類とともに移動し支持する。
【００２６】
紙葉類支持部材１０７は、例えば、コンストンバネとワイヤによって構成され、そのワイヤ部材が紙葉類支持部材１０７に結合されて当該紙葉類支持部材を常に一定の力で上記書状類排出口方向へ引っ張っている。コンストンバネの弾性力は、紙葉類が紙葉類接地面１０６へ供給されて順次押し出される圧力よりも、小さい値に設定されるのが望ましい。そのようにすることによって、紙葉類が順次押し出されると、紙葉類支持部材１０７は図１の下方に移動していくようになる。
【００２７】
円柱状支持部材１０８は、紙葉類支持部材１０７の積層方向への移動の補助（ガイド）となる部材である。紙葉類支持部材１０７は、例えば、円柱状支持部材１０８に対して受動回転可能なように連結されている。
【００２８】
なお、紙葉類接地面１０６は、例えば板状又は台状の部材などによる現実の面を有するものであっても良いし、その代わりに、例えば平行に設けた複数のレール状態の部材などによる仮想的な面を有するものであっても良い。
【００２９】
次に、本実施形態の集積紙葉類移載機構について説明する。
【００３０】
図１において、参照番号１０が示す部分が、本実施形態の集積紙葉類移載機構に対応する。図１に示されるように本実施形態の集積紙葉類移載機構１０は、基底部１０１と、紙葉類支持部材（パドル）操作用アーム（第１のアーム）１０２と、紙葉類（郵便物）正面押さえ用アーム（第２のアーム）１０３と、紙葉類（郵便物）背面押さえ用アーム（第３のアーム）１０４と、隙間生成用アーム（第４のアーム）１０５とを備える。
【００３１】
基底部１０１は、集積部２０の紙葉類接地面１０６に対応する構造及び位置寸法が設定される。なお、位置寸法の設定には、既知の方法を用いることができる。
【００３２】
紙葉類支持部材操作用アーム（（Ａ）アームとも記述する）１０２は、基底部１０１に固定され紙葉類の移送方向（集積方向）に対して平行に移動する直動機構１０２ａと、紙葉類の移送方向に対して垂直な回転面を有する回転機構１０２ｂとを有する。
【００３３】
紙葉類正面押さえ用アーム（（Ｂ）アームとも記述する）１０３は、基底部１０１に固定され紙葉類の移送方向に対して平行に移動する直動機構１０３ａを有する。
【００３４】
紙葉類背面押さえ用アーム（（Ｃ）アームとも記述する）１０４は、基底部１０１に固定され紙葉類の移送方向に対して平行に移動する直動機構１０４ａと、紙葉類の移送方向に対して垂直な回転面を有する回転機構１０４ｂと、該回転面の中心部から円周方向に伸縮する伸縮機構１０４ｃを有する。
【００３５】
隙間生成用アーム１０５（（Ｄ）アームとも記述する）は、基底部１０１に固定され紙葉類の移送方向に対して平行に移動する直動機構１０５ａと、紙葉類の移送方向に対して垂直な回転面を有する回転機構１０５ｂと、該回転面の中心部から円周方向に伸縮する伸縮機構１０５ｃを有する。
【００３６】
紙葉類正面接触部材操作用アーム１０２の先端部（接触部）１０２ｃは、紙葉類支持部材１０７と円柱状支持部材１０８との連結部（パドル根元部）の区分集積装置本体側（書状束側）に接触可能な形状をしており、（接触した状態で）該連結部を操作する。
【００３７】
紙葉類正面押さえ用アーム１０３の先端部（接触部）１０３ｂは、紙葉類接地面１０６に対して垂直であり、紙葉類支持部材１０７と機械的に干渉しない形状をしている。
【００３８】
紙葉類背面押さえ用アーム１０４の先端部（接触部）１０４ｄは、移載される書状束の背面と接触する。隙間生成用アーム１０５の先端部（接触部）１０５ｄは、移載されないで残る書状束の前面と接触する（ただし、書状束の全部が移載される場合には、その時点では書状束と接触せず、次に排出される書状束の前面と接触する）。先端部１０４ｄ及び先端部１０５ｄによって、書状束の間にパドル１０７を挿入する隙間が生成される。紙葉類背面押さえ用アーム１０４の先端部１０４ｄ及び隙間生成用アーム１０５の先端部１０５ｄは、いずれも、紙葉類に対して十分に強度がある薄い平面形状である。
【００３９】
次に、図２の（ａ），（ｂ）及び図３の（ａ），（ｂ）の順に各平面図を参照しながら、本実施形態に係る集積紙葉類移載機構の動作シーケンス例の概要について説明する。なお、図２，３では平面図が煩雑にならないように参照番号の省略を行っている（参照番号は図１を参照）。
【００４０】
図２（ａ）：区分集積装置の複数の集積部のうちの移載対象となる集積部２０に、集積紙葉類移載機構１０が位置決めされる。
【００４１】
図２（ｂ）：紙葉類正面接触部材操作用アーム１０２の先端部１０２ｃが紙葉類支持部材１０７と円柱状支持部材１０８との連結部に接触し、回転及び直動操作を実施することにより、紙葉類支持部材１０７を紙葉類背面の方向へ移動する。その際、紙葉類正面押さえ用アーム１０３の先端部１０３ｂは、紙葉類の積層体１０９の先頭の紙葉類に当接して支持し、紙葉類の転倒を防止する。また、紙葉類背面押さえ用アーム１０４の先端部１０４ｄ及び隙間生成用アーム１０５の先端部１０５ｄが紙葉類背面の方向に移動し、先端部１０４ｄ，１０５ｄが回転機構１０４ｂ，１０５ｂにより回転し、取り出す紙葉類の背面側に先端部１０４ｄ，１０５ｄが挿入される。
【００４２】
図３（ａ）：挿入された先端部１０４ｄ，１０５ｄは、直動機構１０４ａ，１０５ａにより各々反対方向へ直線移動し、紙葉類束に隙間を生成する。先端部１０４ｄ，１０５ｄの伸縮機構１０４ｃ，１０５ｃが前進移動することにより、より確実に紙葉類を支持する。生成された隙間に、紙葉類正面接触部材操作用アーム１０２が支持している紙葉類支持部材１０７を挿入する。
【００４３】
図３（ｂ）：最後に、紙葉類正面押さえ用アーム１０３及び紙葉類背面押さえ用アーム１０４が協調連動して紙葉類接地面１０６に沿って直線移動し、紙葉束１０９の全部又は一部を基底部１０１側に引き寄せる。移動する紙葉類は、紙葉類正面押さえ用アーム１０３の先端部１０３ｂ及び紙葉類背面押さえ用アーム１０４の先端部１０４ｄに当接することにより、紙葉類の転倒を防止する。その際に、紙葉類正面接触部材操作用アーム１０２及び隙間生成用アーム１０５は、他の部材に干渉することなく、任意の軌道で初期姿勢に戻ることが可能である。
【００４４】
各アームの先端部１０２ｃ，１０３ｂ，１０４ｄ，１０５ｄには、それぞれ、所定位置に接触センサが貼付され、接触状態がチェックされる。先端部１０２ｃ，１０３ｂ，１０４ｄ，１０５ｄの部材材質は、接触する紙葉類の種類に応じて適宜に選択され得る。
【００４５】
次に、図４に、本実施形態に係る集積紙葉類移載機構の三次元モデル例を示す。
【００４６】
紙葉類支持部材操作用アーム１０２は、回転動作の際に、隣接する集積部２０に干渉しない形状をしている。本具体例では、集積部２０の仕様上、紙葉類は紙葉類接地面１０６に対して右揃えで整列していることから、左側に隙間が生じる。よって、紙葉類背面押さえ用アーム１０４及び隙間生成用アーム１０５は、紙葉類に対して左側からの進入を想定している。
【００４７】
次に、図５の（ａ）〜（ｄ）及び図６の（ａ）〜（ｄ）の順に各三次元モデル例を参照しながら、本実施形態に係る集積紙葉類移載機構の動作シーケンス例について説明する。
【００４８】
図５（ａ）：区分集積装置２の複数の集積部２０のうちの移載対象となる集積部に、集積紙葉類移載機構１０が位置決めされる。
【００４９】
図５（ｂ）：紙葉類正面押さえ用アーム１０３で紙葉束（郵便物）１０９を抑える。
【００５０】
図５（ｃ）：紙葉類支持部材操作用アーム１０２で紙葉類支持部材（パドル）１０７を回転させる。
【００５１】
図５（ｄ）：紙葉類背面押さえ用アーム１０４及び隙間生成用アーム１０５を紙葉類の背面の方向へ移動させる。
【００５２】
図６（ａ）：紙葉類背面押さえ用アーム１０４及び隙間生成用アーム１０５を回転させる。
【００５３】
図６（ｂ）：紙葉類正面押さえ用アーム１０３及び紙葉類背面押さえ用アーム１０４により紙葉束を手前に移動させる。紙葉類支持部材操作用アーム１０２で紙葉類支持部材１０７を奥へ移動させる。
【００５４】
図６（ｃ）：紙葉類支持部材操作用アーム１０２で紙葉類支持部材１０７を回転させ、紙葉類背面押さえ用アーム１０４及び隙間生成用アーム１０５により生成された隙間へ紙葉類支持部材１０７を入れる。
【００５５】
図６（ｄ）：紙葉類支持部材操作用アーム１０２及び隙間生成用アーム１０５を収納する。
【００５６】
次に、図７、図８及び図９を参照しながら、本実施形態に係る集積紙葉類移載機構の動作シーケンス及びそれを実現するための制御システムの一例について説明する。
【００５７】
図７は、本実施形態に係る集積紙葉類移載機構の制御システム（制御コントローラ部）の基本構成の一例であり、図８は、紙葉類正面押さえ用アーム１０３及び紙葉類背面押さえ用アーム１０４を利用して書状束を手前に引き寄せる際の制御処理の信号の流れの一例を示し、図９は、集積紙葉類移載機構の書状束を取り出す際の４つのアーム１０３，１０４，１０５，１０６の動作の流れの一例を示す。
【００５８】
集積紙葉類移載機構は、例えば図７に示されるような制御コントローラ部を備えている。ここで、各アームの先端部１０２ｃ，１０３ｂ，１０４ｄ，１０５ｄにはそれぞれ接触センサ５０７が組み込まれており、各接触センサ５０７の出力は、アンプやフィルタ処理を含めた信号処理回路（図示せず）を介してコントローラ部５０１にセンサ信号（ディジタルの検出値）として取り込まれる。また、駆動関節部の可動限界を検出するために、各アームの駆動関節部にはそれぞれ光電センサ５０８が組み込まれており、各光電センサ５０８の出力は、アンプやフィルタ処理を含めた信号処理回路を介してコントローラ部５０１にセンサ信号（ディジタルの検出値）として取り込まれる。接触センサ５０７としては、例えば、抵抗膜方式又は表面弾性波方式などが用いられても良い。光電センサ５０８としては、例えば、透過型又は回帰反射型などが用いられても良い。なお、これらのセンサは、公知であるので、図示及び説明を省略する。
【００５９】
図７は、制御コントローラ部の概略構成を示すブロック図の一例であり、集積紙葉類移載機構の動作時の作業命令に対する動作処理の流れの一例も示している。
【００６０】
集積紙葉類移載機構への一連動作の作業命令が入力されると、コントローラ部５０１は、該作業命令を、各作業プロセスに必要となる動作コマンドレベルの命令列に展開する。そして、動作コマンドに応じて、モータ制御部５０２に対する各目標軌道及び目標値を算出し、目標指令値を出力する。
【００６１】
なお、作業命令は、例えば、プログラムとして与えられても良いし、あるいは、オペレータにより与えられても良い。また、作業命令は、例えば、パネル表示されたものから入力しても良いし、あるいは、音声で指示しても良い。ただし、これらに制限されない。
【００６２】
作業命令の入力装置は、例えば、集積紙葉類移載機構と一体型になっていても良いし、あるいは、集積紙葉類移載機構から独立していて、有線又は無線で集積紙葉類移載機構と通信可能になっていても良い。
【００６３】
モータ駆動部５０３は、モータ制御部５０２からのモータ駆動命令に従って、モータが作業に応じた動作を実行するように制御する。また、適宜必要に応じて各駆動部５０３のエンコーダ信号５０５はコントローラ部５０１に取り込まれる。
【００６４】
図８の紙葉類背面押さえ用アームコントローラ部６０１、比較部６０２及び紙葉類正面押さえ用アームコントローラ部６０３は、図７のコントローラ部５０１内部に含まれても良い。
【００６５】
図８に示されるように、紙葉類正面押さえ用アーム１０３及び紙葉類背面押さえ用アーム１０４が連動して紙葉類を集積紙葉類移載機構側に引き寄せる際に、紙葉類背面押さえ用アーム１０４の移動量についてはエンコーダ信号出力を紙葉類背面押さえ用アームコントローラ部６０１で計測し、紙葉類正面押さえ用アーム１０３の移動量についてはエンコーダ信号出力を紙葉類正面押さえ用アームコントローラ部６０３で計測し、両計測値を比較部６０２で逐次比較することにより、滑らかな引き寄せ動作を実現している。
【００６６】
次に、図９に示すシーケンス図を参照しながら、本実施形態に係る集積紙葉類移載機構の動作について説明する。
【００６７】
集積紙葉類移載機構のコントローラ部５０１は、シーケンス的な動作により手前引き寄せ動作の信頼性・確実性を確保するように駆動制御を行う。
【００６８】
パドル操作用アーム（Ａアーム）１０２は、駆動軸２軸（直線、回転）であり、接触検知センサを有する。
【００６９】
郵便物正面押さえ用アーム（Ｂアーム）１０３は、駆動軸１軸（直線）であり、接触検知センサを有する。
【００７０】
郵便物背面押さえ用アーム（Ｃアーム）１０４は、駆動軸３軸（直線×２、回転）であり、接触検知センサを有する。
【００７１】
隙間生成用アーム（Ｄアーム）１０５は、駆動軸３軸（直線×２、回転）であり、接触検知センサを有する。
【００７２】
図９において、「前進」は、区分集積装置本体の方向（集積紙葉類移載機構とは反対の方向）を意味し、「後進」は、集積紙葉類移載機構の方向を意味する。
【００７３】
また、「正回転」は、対象となる集積部の方向を意味し、「逆回転」は、対象となる集積部とは反対の方向を意味する。従って、本具体例では、パドル操作用アーム（Ａアーム）１０２と、郵便物背面押さえ用アーム（Ｃアーム）１０４及び隙間生成用アーム（Ｄアーム）１０５とでは、アーム取り付け位置が反対のため、正回転の方向が異なることになる。
【００７４】
また、図９において、点線で囲った説明は、動作に関連する説明であり、それ以外の説明は、センサ信号に関連する説明である。
【００７５】
以下、紙葉類を手前に引き寄せる動作の流れの一例について説明する。
【００７６】
まず、紙葉類正面押さえ用アーム１０３の先端部１０３ｂが紙葉類正面に接触するように、直動機構１０３ａが前進動作を行う（Ｓ２０）。この際、作業時間短縮のために、紙葉類背面押さえ用アーム１０４の先端部１０４ｄと隙間生成用アーム１０５の先端部１０５ｄが紙葉類背面方向へ移動するように、直動機構１０４ａ，１０５ａが前進動作を行う（Ｓ２２，Ｓ２６）。
【００７７】
紙葉類正面押さえ用アーム１０３の先端部１０３ｂが紙葉類に接触すると、その位置情報を紙葉類正面接触部材操作用アーム１０２へ伝達し、紙葉類正面と紙葉類正面接触部材１０７との幾何学的な位置関係により、紙葉類正面接触部材１０７と円柱状支持部材１０８との連結部の位置を算出し、紙葉類正面接触部材操作用アーム１０２の先端部１０２ｃが連結部の集積部側に接触するような位置に、先端部１０２ｃを直動機構で前進移動する（Ｓ１１）。
【００７８】
紙葉類正面接触部材操作用アーム１０２の先端部１０２ｃが（対象となる集積部の方向へ）正回転し（Ｓ１２）、直動機構１０２ａで後進移動することにより、先端部１０２ｃが連結部の区分集積装置本体側（書状束のある側）の面と接触する（Ｓ１３）。
【００７９】
紙葉類正面接触部材操作用アーム１０２の先端部１０２ｃが逆回転すると（Ｓ１４）、紙葉類正面接触部材１０７が連動して回転し、紙葉類正面接触部材１０７が紙葉類と非接触状態となり、直動機構１０２ａが前進移動することにより、紙葉類正面接触部材１０７は紙葉類背面方向へ移動される（Ｓ１５）。このとき、紙葉類は、紙葉類正面押さえ用アーム１０３の先端部１０３ｂで押さえられているので、転倒しない。
【００８０】
紙葉類背面へ移動した紙葉類背面押さえ用アーム１０４の先端部１０４ｄと隙間生成用アーム１０５の先端部１０５ｄは、回転機構１０４ｂ，１０５ｂが（対象となる集積部の方向へ）正回転することにより（Ｓ２３，Ｓ２７）、紙葉類束へ挿入され、伸縮機構１０４ｃ，１０５ｃを前進移動する（Ｓ２４，Ｓ２８）ことにより、引き寄せる際に確実に紙葉類を捉えることができるようになる。
【００８１】
次に、紙葉類背面押さえ用アーム１０４の先端部１０４ｄと隙間生成用アーム１０５の先端部１０５ｄは、直動機構１０４ａが後進移動（Ｓ２５）し、直動機構１０５ａが前進移動（Ｓ２９）することにより、紙葉類束に隙間を生成する。
【００８２】
回転機構１０２ｂが正回転することにより、生成した隙間へ、紙葉類正面接触部材操作用アーム１０２により保持されている紙葉類正面接触部材１０７を挿入する（Ｓ１６）。
【００８３】
紙葉類は、紙葉類正面押さえ用アーム１０３の先端部１０３ｂと紙葉類背面押さえ用アーム１０４の先端部１０４ｄとで挟み込み、協調連動して紙葉類接地面１０６に沿って直線移動し、紙葉類１０９を基底部１０１側に引き寄せる（Ｓ２１，Ｓ２５）。その際に、紙葉類正面接触部材操作用アーム１０２と隙間生成用アーム１０５は、他の部材に干渉することなく、任意の軌道で初期姿勢に戻ることが可能である。
【００８４】
動作手順の一例を説明すると、まず、紙葉類正面接触部材操作用アーム１０２は、直動機構１０２ａが前進移動することによって（Ｓ１７）、書状束に挿入された状態で保持している紙葉類正面接触部材１０７が紙葉類の正面と接触し、直動機構１０２ａの前進移動と連動しなくなる。その後、紙葉類正面接触部材操作用アーム１０２の回転機構１０２ｂが逆回転し（Ｓ１８）、直動機構１０２ａが後進移動することにより初期位置へ復帰する（Ｓ１９）。
【００８５】
次に、隙間生成用アーム１０５に関しては、初期位置への復帰動作の最中に、紙葉類の巻き込みを防止するために、先端部１０５ｄの接触状態が紙葉類と密にならないように、直動機構１０５ａが後進移動する（Ｓ３０）。このとき、隙間生成用アーム１０５の先端部１０５ｄの集積紙葉類移載機構側は、紙葉類正面接触部材１０７と接触している。
【００８６】
次に、隙間生成用アーム１０５の回転機構１０５ｂが逆回転する（Ｓ３１）と同時に、伸縮機構１０５ｃが後進移動し（Ｓ３２）、紙葉類正面接触部材１０７との接触状態を解除する。その後、直動機構１０５ａが後進移動し（Ｓ３３）、初期位置へ復帰する。
【００８７】
ところで、紙葉類正面押さえ用アーム１０３及び紙葉類背面押さえ用アーム１０４により一度に移載する書状束の量の決定方法には、種々の方法が考えられる。
【００８８】
例えば、本実施形態に係る集積紙葉類移載機構が、対象となる集積部２０に蓄積されている紙葉類の枚数を計測するセンサを更に備え、一度に予め定められた枚数の紙葉類を取出すようにしても良い。このセンサは、正確な枚数を計測するタイプであっても良いし、大体の枚数を把握できるものであっても良い。これにより、取出しする枚数を、所望の数（或いは、概ね所望の数）にすることができる。なお、この場合には、制御コントローラ部は、上記センサを利用して、紙葉類背面押さえ用アーム１０４が、所望の数の紙葉類を取り出せる位置になるように、制御すれば良い。
【００８９】
また、例えば、一度に予め定められた長さに相当する長さ（書状束の積層方向の長さ）に相当する紙葉類を取出すようにしても良い。なお、この場合には、制御コントローラ部は、例えば、紙葉類正面押さえ用アーム１０３の先端部１０３ｂの基底部１０１からの距離をｄ１とし、予め定められた長さをｄ２とした場合に、紙葉類背面押さえ用アーム１０４の先端部１０４ｄの基底部１０１からの距離がｄ１＋ｄ２になるように、制御すれば良い（図２の（ｂ）参照）。
【００９０】
次に、図１０〜図１２を参照しながら、本実施形態に係る集積紙葉類移載機構の具体的な機構構成例について説明する。
【００９１】
図１０は、本実施形態に係る集積紙葉類移載機構の具体的な全体の機構構成の一例を示す三次元モデル図である。
【００９２】
図１０に示されるように、集積紙葉類移載機構の中央に、コントローラ類搭載部８０１と、引き寄せた紙葉類の保管場所（郵便物を集積紙葉類移載機構側に引き寄せた際に一時的に書状を保管する平面）８０２とを配置している。また、図１０の例では、集積紙葉類移載機構のコンパクト化のために、紙葉類正面押さえ用アーム１０３と紙葉類背面押さえ用アーム１０４と隙間生成用アーム１０５は縦列に積み重ねて配置している。紙葉類正面接触部材操作用アーム１０２は、隣接する集積部に干渉しないような形状をしている。
【００９３】
図１１に、紙葉類正面押さえ用アーム１０３の機構構成の一例を示す。
【００９４】
図１１は、紙葉類正面押さえ用アーム１０３に電動スライダを利用したものである。紙葉類正面押さえ用アーム１０３の先端部１０３ｂの移動量は、他のアーム１０２，１０４，１０５と比較して長くなる可能性がある。集積紙葉類移載機構のコンパクト化のために、紙葉類正面押さえ用アーム１０３の移動機構１０３ａに他のアーム１０２，１０４，１０５と同じ直動機構を使用する場合は、先端部１０３ｂと直動機構１０３ａとの間に、両端に例えばローラなどの回転部材（プーリ）９０１を配置した直動可動部を直動機構に対して平行に配置し、例えばベルトなどの紐状部材９０３で先端部１０３ｂの紐状部材固定部９０２と直動機構１０３ａを連結して、直動機構１０３ａの前進移動に同期することにより、通常の移動量より大きい移動量が得られる構成が考えられる。
【００９５】
図１２に、紙葉類背面押さえ用アーム１０４と隙間生成用アーム１０５の伸縮機構１０４ｃ，１０５ｃの機構構成の一例を示す。図１２は、回転機構１０４ｂ，１０５ｂに回転用アクシュエータを利用し、伸縮機構１０４ｃ，１０５ｃに直動用アクシュエータを利用し、先端部１０４ｄ，１０５ｄを薄型スライド機構としたものである。
【００９６】
伸縮機構１０４ｃの機構構成は、例えば、図１２に示すように、ボールネジの可動部１００１と先端部を、例えば板バネなどのバネ要素１００２で連結することにより、先端部伸縮動作にコンプライアンス性能を持たせる方法が考えられる。これにより、例えば、先端部１０４ｄが書状類に接触したとしても、コンプライアンス性を生かし、書状類が傷つくのを防止することが可能である。なお、バネ要素１００２として、例えば、コイルバネ、板バネ、ゴム、ウレタン、シリコン等の各種の弾性体を用いることができる。なお、郵便物の間に先端部１０４ｄを挿入するために、図１２中のｄ３で示す部分の厚さは、極力薄くするのが望ましい。
【００９７】
なお、図１２では、紙葉類背面押さえ用アーム１０４を例にとって説明したが、隙間生成用アーム１０５についても上記と同様である。
【００９８】
ところで、これまでの説明では、紙葉類正面接触部材操作用アーム１０２、紙葉類正面押さえ用アーム１０３、紙葉類背面押さえ用アーム１０４及び隙間生成用アーム１０５は、一つの基底部１０１で連結されている場合について説明したが、その代わりに、それらが分離して構成されても良い。また、分離して構成される形態にも種々のバリエーションが可能である。
【００９９】
また、これまでの説明では、直動機構１０２ａ，１０３ａ，１０４ａ，１０５ａの駆動手段として、例えば電動のモータを備えたものとして説明したが、駆動手段はこれに制限されるものではない。駆動手段として、例えば、エアシリンダや油圧シリンダ等を利用することも可能である。ただし、停止位置を任意に変更したい場合には、進退量を調整し得るアクチュエータを使用するのが望ましい。
【０１００】
また、これまでの説明では、図１等に示すように紙葉類接地面１０６において複数の紙葉類が右揃えにして蓄積される場合を例にとっているが、左揃えにして蓄積される場合も同様に可能である。左揃えの場合には、これまで説明した構成において、例えば、紙葉類支持部材１０７及び円柱状支持部材１０８並びに４つのアーム１０２〜１０４及びそれらの動作を左右逆にすれば良い。
【０１０１】
また、所定の検出要素を利用して、紙葉類の処理具合も検知し、紙葉類の折れ曲りや動作失敗が確認されたときは、動作停止、再動作、人手による調整などを行うことができるようにしても良い。
【０１０２】
以上のように、本実施形態の集積紙葉類移載機構は、総合計モータ軸が９軸である４本のアームを操作することにより、パドルによる書状の押さえつけを解除し、書状束が転倒することなく集積紙葉類移載機構側に引き寄せ可能であり、また、順次排出されてくる書状類に対応するために、書状束の背面にパドルを確実に挿入することが可能である。
【０１０３】
この結果、本実施形態によれば、人手によらず、紙葉類の分離及び取出し作業を、自動的に行うことが可能である。
【０１０４】
また、稼働中の区分機でも対応可能である、書状束の大きさや形のバラツキをある程度まで許容する、取り出す書状束の順番や方向を変更しない、書状束が転倒せずに取り出し可能などの利点がある。
【０１０５】
更に本実施形態によれば、下記の利益を期待できる。
【０１０６】
・作業者の肉体的負荷を低減することができる。
【０１０７】
・自動化による人件費抑制が期待できる。
【０１０８】
・既存の郵便区分機に対応可能なオプション機器として提供することもできる。
【０１０９】
以上説明してきたように、本実施形態によれば、順次供給されて積層されていく紙葉類の束を移載する作業の自動化を支援することが可能になる。
【０１１０】
なお、上述の実施形態の中で示した集積紙葉類移載機構の動作シーケンスは、例えば、ハードウェアにより実現することも可能であり、又は、ソフトウェアであるプログラムに基づいて実行されることが可能である。後者の場合に、汎用の計算機システムが、このプログラムを予め記憶しておき、このプログラムを読み込むことにより、上述した実施形態の集積紙葉類移載機構の動作シーケンスによる効果と同様な効果を得ることも可能である。上述の実施形態で記述された指示は、コンピュータに実行させることのできるプログラムとして、磁気ディスク（フレキシブルディスク、ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ±Ｒ、ＤＶＤ±ＲＷなど）、半導体メモリ、またはこれに類する記録媒体に記録される。コンピュータまたは組み込みシステムが読み取り可能な記録媒体であれば、その記憶形式は何れの形態であってもよい。コンピュータは、この記録媒体からプログラムを読み込み、このプログラムに基づいてプログラムに記述されている指示をＣＰＵで実行させれば、上述した実施形態の集積紙葉類移載機構の動作シーケンスと同様な動作を実現することができる。もちろん、コンピュータがプログラムを取得する場合または読み込む場合はネットワークを通じて取得または読み込んでもよい。  
また、記録媒体からコンピュータや組み込みシステムにインストールされたプログラムの指示に基づきコンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）や、データベース管理ソフト、ネットワーク等のＭＷ（ミドルウェア）等が本実施形態を実現するための各処理の一部を実行してもよい。  
さらに、本実施形態における記録媒体は、コンピュータあるいは組み込みシステムと独立した媒体に限らず、ＬＡＮやインターネット等により伝達されたプログラムをダウンロードして記憶または一時記憶した記録媒体も含まれる。  
また、記録媒体は１つに限られず、複数の媒体から本実施形態における処理が実行される場合も、本実施形態における記録媒体に含まれ、媒体の構成は何れの構成であってもよい。
【０１１１】
なお、本実施形態におけるコンピュータまたは組み込みシステムは、記録媒体に記憶されたプログラムに基づき、本実施形態における各処理を実行するためのものであって、パソコン、マイコン等の１つからなる装置、複数の装置がネットワーク接続されたシステム等の何れの構成であってもよい。  
また、本実施形態におけるコンピュータとは、パソコンに限らず、情報処理機器に含まれる演算処理装置、マイコン等も含み、プログラムによって本実施形態における機能を実現することが可能な機器、装置を総称している。
【０１１２】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１１３】
２…区分集積装置、１０…集積紙葉類移載機構、２０…集積部、１０１…基底部、１０２…紙葉類正面接触部材操作用（Ａ）アーム、１０２ａ…（Ａ）アームの直動機構、１０２ｂ…（Ａ）アームの回転機構、１０２ｃ…（Ａ）アームの先端部、１０３…紙葉類正面押さえ用（Ｂ）アーム、１０３ａ…（Ｂ）アームの直動機構、１０３ｂ…（Ｂ）アームの先端部、１０４…紙葉類背面押さえ用（Ｃ）アーム、１０４ａ…（Ｃ）アームの直動機構、１０４ｂ…（Ｃ）アームの回転機構、１０４ｃ…（Ｃ）アームの先端伸縮機構、１０４ｄ…（Ｃ）アームの先端部、１０５…隙間生成用（Ｄ）アーム、１０５ａ…（Ｄ）アームの直動機構、１０５ｂ…（Ｄ）アームの回転機構、１０５ｃ…（Ｄ）アームの先端伸縮機構、１０５ｄ…（Ｄ）アームの先端部、１０６…紙葉類接地面、１０７…紙葉類正面接触部材、１０８…円柱状支持部材、１０９…書状束、５０１…コントローラ部、５０２…モータ制御部、５０３…各駆動部、５０４…モータ、５０５…エンコーダ、５０６…各センサ、５０７…接触センサ、５０８…光電センサ、６０１…郵便物背面押さえ用アームのコントローラ部、６０２…比較部、６０３…郵便物正面押さえ用アームのコントローラ部、８０１…コントローラ類搭載部、８０２…保管場所、９０１…回転部材、９０２…紐状部材固定部、９０３…紐状部材、１００１…ボールネジ可動部、１００２…バネ要素。
【図１】
2014050787.tif 000003
【図２】
2014050787.tif 000004
【図３】
2014050787.tif 000005
【図４】
2014050787.tif 000006
【図５】
2014050787.tif 000007
【図６】
2014050787.tif 000008
【図７】
2014050787.tif 000009
【図８】
2014050787.tif 000010
【図９】
2014050787.tif 000011
【図１０】
2014050787.tif 000012
【図１１】
2014050787.tif 000013
【図１２】
2014050787.tif 000014