(57)【要約】装置全体の処理能力をこれまで以上に向上させた新たな箱詰め装置を提供することを課題とする。次々と搬送されてくる物品を、コンベヤ上の移動する搬送面に移し替えて整列させるロボットと、前記搬送面に整列された物品を箱詰め位置まで移動させる前記コンベヤと、箱詰め位置に到達した物品群を段ボール箱に充填する箱詰め機構とを備える。そして、前記コンベヤ上で物品が整列される領域と前記箱詰め位置とを、それぞれに属する物品が接触しない最小の間隔を挟んで可及的に近接させる。これにより、ロボットと箱詰め機構とは、別々に、かつ、同時並行的に動作しながら、それらの動作サイクルのズレを、速度調整されたコンベヤで調整していく。
2016185862.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物品を搬送する上流側コンベヤと、
前記上流側コンベヤより搬送されてくる前記物品を、移動する搬送面に移し替えて整列させるロボットと、
前記搬送面を有し該搬送面に整列された前記物品を箱詰め位置まで移動させるコンベヤと、
前記箱詰め位置に到達した物品群を梱包箱に充填する箱詰め機構と、を備え、
前記コンベヤは、前記上流側コンベヤの終端部に横並びに配置され、
前記ロボットが前記物品を整列させる領域と該領域に隣接する前記箱詰め位置とを、それぞれに属する前記物品が接触しない最小の間隔まで離したことを特徴とする、箱詰め装置。
【請求項２】
前記ロボットは、前記箱詰め位置に到達した前記物品群の最上流端と次の前記物品群の最下流端とが接触しない最小の間隔となるように前記物品を整列させることを特徴とする、請求項１に記載の箱詰め装置。
【請求項３】
前記コンベヤの上において、前記箱詰め位置に進入した前記物品群の直後には、前記間隔を挟んで次の前記物品を整列させるための新たな前記領域が形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の箱詰め装置。
【請求項４】
前記箱詰め機構は、前記箱詰め位置と、空の梱包箱が送り込まれる待機位置との間を移動可能に配置され、前記待機位置は、前記上流側コンベヤの終端部より下流側であって、
かつ、前記箱詰め位置の側方位置であることを特徴とする、請求項１から３の何れかに記載の箱詰め装置。
【請求項５】
前記ロボットは、前記上流側コンベヤの終端部と、前記物品が整列される前記領域とを可動範囲内に収める位置に設けられていることを特徴とする、請求項１から４の何れかに記載の箱詰め装置。
【請求項６】
前記上流側コンベヤと前記コンベヤは、少なくとも一部が流れ方向に直交する方向に横並びに配置されていることを特徴とする、請求項１から５の何れかに記載の箱詰め装置。
【請求項７】
前記ロボットと前記箱詰め機構は、互いに干渉しないように設定されていることを特徴とする、請求項１から６の何れかに記載の箱詰め装置。
【請求項８】
前記箱詰め機構は、前記ロボットの可動範囲外に配置されていることを特徴とする、請求項７に記載の箱詰め装置。
【請求項９】
制御部をさらに有し、該制御部は、前記ロボットを動作制御して前記箱詰め機構と干渉させないようにすることを特徴とする、請求項７に記載の箱詰め装置。
【請求項１０】
前記ロボットは、パラレルリンクロボットであり、その可動下端部には、前記物品を吸着保持する吸着パッドが備えられていることを特徴とする、請求項１から９の何れかに記載の箱詰め装置。
【請求項１１】
前記コンベヤは、前記物品群が前記箱詰め位置に到達すると停止され、前記物品群が前記箱詰め機構によって持ち上げられると、再び駆動されることを特徴とする、請求項１から１０の何れかに記載の箱詰め装置。
【請求項１２】
前記コンベヤは、移動する前記搬送面への前記物品の移し替えが間に合わない場合は、一時的に停止することを特徴とする、請求項１から１１の何れかに記載の箱詰め装置。
【請求項１３】
前記箱詰め機構は、前記物品群を吸着保持する吸着パッドと、その吸着パッドを支持して前記物品群の質量を検出する計量装置とを備え、前記計量装置は、前記吸着パッドで吸着された前記物品群が不足しているか否かを検出することを特徴とする、請求項１から１２の何れかに記載の箱詰め装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、袋詰めにされた商品を梱包箱等に自動的に充填する箱詰め装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポテトチップス等のスナック菓子類は、袋詰めにされた後、段ボール箱に詰められて出荷されるが、その箱詰めをロボットで行う装置としては、例えば、特開２０１３−１４５１６７号公報、特開２０１３−１７４５０３号公報、に記載のものが知られている。【０００３】
これらの文献に記載の装置は、コンベヤで搬送されてくる袋詰め商品（以下、この袋詰め商品を物品と称する。）をロボットで持ち上げては、段ボール箱に充填する動作を繰り返すものであるから、処理能力の点で限界がある。【０００４】
これに対し、特開平９−３０１３０５号公報に記載の箱詰め装置では、コンベヤで次々と送られてくる物品を間欠送りのベルトコンベヤ上で整列させた後、整列された物品群を吸着パッドで持ち上げて段ボール箱に充填するから、処理能力の点で優れている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１４５１６７号公報
【特許文献２】特開２０１３−１７４５０３号公報
【特許文献３】特開平９−３０１３０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、間欠送りのベルトコンベヤ上で物品を整列させる後者の箱詰め装置では、前段に物品の姿勢や方向を整える装置を必要とするから、コンベヤ長が相対的に長くなる問題がある。また、物品を整列させるときは、ベルトコンベヤ上で物品を一定ピッチで間欠的に送りながら整列させるため、物品サイズが別なものに切り替わったり、スタンドパウチのように、袋の天と地の形状が異なったりすると、それに対応できない問題がある。【０００７】
この問題に対しては、従来の間欠送りのベルトコンベヤに替えて、特許文献１、２に記載のロボットを使用すれば、物品のサイズや形状が種々に切り替わる場合でも、それに十分対応することができる。しかし、次々と送られてくる物品を箱詰め可能な状態に整列させるロボットの動作と、整列された物品群を箱詰め位置まで送るコンベヤの動作と、箱詰め位置に送られた物品群を梱包箱に詰める動作とを、別々に行うことになるから、それらの動作タイミングを整合させないと、却って処理能力が落ちるという問題がある。【０００８】
本発明は、この問題に取り組んで、装置全体の処理能力をこれまで以上に向上させた新たな箱詰め装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る箱詰め装置は、物品を搬送する上流側コンベヤと、上流側コンベヤより搬送されてくる物品を、移動する搬送面に移し替えて整列させるロボットと、前記搬送面を有し、該搬送面に整列された物品を箱詰め位置まで移動させるコンベヤと、前記箱詰め位置に到達した物品群を梱包箱に充填する箱詰め機構と、を備え、
前記コンベヤは、上流側コンベヤの終端部に横並びに配置され、
前記ロボットが物品を整列させる領域と、該領域に隣接する前記箱詰め位置とを、それぞれに属する物品が接触しない最小の間隔まで離したことを特徴とする。【００１０】
この箱詰め装置の上流には、物品を連続的に製造する包装機が配置され、その包装機から排出された物品は、上流側コンベヤを介して次々と箱詰め装置に送られてくる。本発明では、この上流側コンベヤの終端部にロボットを配置し、そのロボットで、次々と送られてくる物品を持ち上げては、それを併設されたコンベヤ上に移し替えていく。このコンベヤは、上流側コンベヤの下流側に横並びに配置される。そのコンベヤ上に物品を移し替えるときは、ロボットは、各物品を梱包箱に充填できる形態に整列させる。例えば、物品の向きを縦向きから横向きに変えたり、それを横並びに部分的に重複する姿勢や、それを２列や２段に整列させたりする。【００１１】
一方、物品が整列されるコンベヤは常時駆動されており、その上に整列された物品は、低速で箱詰め位置に向けて搬送される。ロボットは、その間も、コンベヤ上に次々と物品を移し替えていく。そうした動作を繰り返すことにより、コンベヤ上には、箱詰め可能な複数個の物品が整列する。この箱詰め可能な複数個の物品を、ここでは物品群と称している。その物品群がコンベヤによって箱詰め位置に到達すると、箱詰め機構は、それを持ち上げて梱包箱に充填する。その際、コンベヤを一時的に停止させるのが好ましいが、停止させる場合は、物品群が箱詰め位置から持ち上げられた直後にコンベヤを駆動させる。これにより、ロボットは、引き続き次の物品を後続の整列領域に移し替えていくことができる。【００１２】
こうして、ロボットは、次々と送られてくる物品を、移動する搬送面上に移し替えていき、その間に完成された物品群が箱詰め位置に到達すると、箱詰め機構は、それを梱包箱に充填するから、ロボットと箱詰め機構とは、別々に、かつ、同時並行的に動作しながらそれらの動作サイクルのズレを、速度調整されたコンベヤで調整していく。【００１３】
また、ロボットが物品を整列させる領域と箱詰め位置とは、それぞれに属する物品が接触しない最小の間隔まで離していることが好ましい。そのように構成すれば、物品群が箱詰め位置に進入しても、その後方には、次の物品を整列させるための新たな領域が形成されるから、ロボットは、次々と送られてくる物品を、新たに現れる後方の領域に順次移し替えていくことができる。したがって、ロボットを休ませることなく、効率よく動作させることができる。【００１４】
ここで、物品の整列領域と箱詰め位置とを、それぞれに属する物品が接触しない最小の間隔まで離しているのは、両者の間隔がゼロであると、ロボットが物品を所定の整列領域に置くときに、あるいは、箱詰め機構が箱詰め位置の物品群を持ち上げるときに、隣接する領域の物品を引っ掛けてその姿勢を乱すおそれがある。そこで本発明では、物品の整列領域と箱詰め位置とを、それぞれに属する物品が接触しない最小の間隔まで離すことが好ましい。【００１５】
また、前記ロボットは、上流側コンベヤの終端部と、前記物品の整列領域とを可動範囲内に収める位置に設けられることが好ましい。
これにより、上流側コンベヤの終端部に到達した物品をコンベヤ上の物品整列領域へ最短距離で移し替えることができるから、ロボットの処理能力を向上させることができる。【００１６】
また、箱詰め機構は、前記箱詰め位置と、空の梱包箱が送り込まれる待機位置との間を移動可能に配置され、前記待機位置は、上流側コンベヤの終端部より下流側であって、かつ、前記箱詰め位置の側方位置であることが好ましい。【００１７】
これにより、箱詰め機構は、物品群を持ち上げ、それを下方の梱包箱に押し込む動作を繰り返すだけになるから、箱詰め機構を、例えば、水平移動機構と上下移動機構とを備えた簡単な構成とすることができる。【００１８】
勿論、こうした移動機構に代えて、多関節ロボットやパラレルリンクロボットで箱詰め機構を構成することもできる。その場合には、隣接する箱積め機構と前記ロボットとが互いに干渉しないように設定しておく必要がある。【００１９】
例えば、箱詰め機構をロボットの可動範囲外に配置して、物理的な干渉を避けておく。
あるいは、ロボットと箱詰め機構を動作制御する制御部を設け、その制御部でもって、例えば、ロボットの動きを箱詰め機構と干渉しないように制御する。【００２０】
また、本発明のロボットは、パラレルリンクロボットであり、その可動下端部には、物品を吸着保持する吸着パッドが備えられていることが好ましい。【００２１】
これにより、物品がスナック菓子のような柔軟な袋詰め商品であっても、また、その搬送姿勢が乱れていても、それを吸着パッドで確実に保持し、乱れた姿勢も正しい姿勢に戻して整列領域の所定の位置に移し替えることができる。【００２２】
さらに本発明の前記コンベヤは、物品群が箱詰め位置に到達すると停止され、その物品群が前記箱詰め機構によって持ち上げられると、再び駆動されることが好ましい。
これにより、コンベヤの停止時間を最短にして、ロボットによる物品の移し替え動作を連続させることができる。【００２３】
また、移動する搬送面への物品の移し替えが間に合わない場合は、前記コンベヤは、一時的に停止制御されることが好ましい。【００２４】
上流から送られてくる物品は、運転中に途切れたり歯抜けになったりすることがある。そうした場合は、移動する整列領域への物品の移し替えが間に合わなくなるので、そのときは、コンベヤは、一時的に停止する。そうしている間に次の物品が送られてくると、ロボットは、停止中の整列領域へそれを移し替え、続いてコンベヤは、駆動される。こうして、ロボットで、移動中の整列領域に物品を移し替えて整列させる工程と、それを箱詰め位置へ移動させる工程と、その間に完成された物品群を梱包箱に充填する工程とを同時並行して行わせるから、箱詰め装置としての処理能力をこれまで以上に向上させることができる。【００２５】
さらに本発明の箱詰め機構は、物品群を吸着保持する吸着パッドと、その吸着パッドを支持して物品群の質量を検出する計量装置とを備え、前記計量装置は、前記吸着パッドで吸着された物品群が不足しているか否かを検出することが好ましい。【００２６】
計量した結果、物品群が不足していれば、吸着パッドによる吸着ミスが生じたと考えられるので、そのときは、物品群が不足する梱包箱をそのまま製造ラインから排除する。これにより、内容量の不足する梱包箱の出荷が防止される。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、次々と搬送されてくる物品を、コンベヤ上の移動する搬送面に移し替えながら、それらの物品が箱詰め位置に到達するまでに、箱詰め可能な物品群に整列されるから、装置全体としての処理能力を向上させることができる。【００２８】
さらに、コンベヤ上の物品整列領域と箱詰め位置とを、それぞれに属する物品が接触しない最小の間隔を挟んで可及的に近接させた場合には、物品群が箱詰め位置に進入しても、その後方には、新たな物品を載置できるスペースが形成されるから、そこへ次々と物品を移し替えていくことができる。したがって、ロボットを休ませることなく、その処理能力を最大限引き出して、稼働効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る箱詰め装置の一実施形態の外観斜視図。
【図２】上記実施形態のコンベヤの平面配置図。
【図３】上記実施形態の整列領域と箱詰め位置との位置関係を示す説明図。
【図４】上記実施形態の構成ブロック図。
【図５】制御部におけるメイン処理の一例を示すフローチャート。
【図６】図５の移し替え処理の一例を示すフローチャート。
【図７】図５のコンベヤ処理の一例を示すフローチャート。
【図８】図５の箱詰め処理の一例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明に係る箱詰め装置の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００３１】
＜装置の全体構成＞
図１は、本発明に係る箱詰め装置の一実施形態の外観斜視図を示し、図２は、その装置で使用されるコンベヤの平面配置図を示す。これらの図において、箱詰め装置１００は、上流側コンベヤ１と、その上流側コンベヤ１に横並びに並設された幅広のコンベヤ２と、上流側コンベヤ１から幅広のコンベヤ２に物品Ｍを移し替えるロボット３と、前記コンベヤ２上の物品群ＭＧを梱包箱Ｂに充填する箱詰め機構４と、これらを制御する後述の制御部５（図４参照）とを備えている。
【００３２】
＜上流側コンベヤ＞
上流側コンベヤ１は、上流の図示しない包装機から搬送されてくる物品Ｍをその終端部まで矢印方向Ｆに搬送するベルトコンベヤで構成されたもので、その終端部は、ロボット３が物品Ｍをピックアップするためのピックアップ領域とされている。また、上流側コンベヤ１の一方の回転軸には、該回転軸の回転数を検出し、その回転数に１回転当たりの移動量を積算して上流側コンベヤ１上の物品の移動量を算出する移動量算出手段１１（図４参照）が設けられている。
【００３３】
上流側コンベヤ１と、そこに物品Ｍを送り込むコンベヤ１２との僅かな隙間には、光電式のラインセンサ１３が上流側コンベヤ１を横断する方向に設けられている。このラインセンサ１３は、直線状に並べられた複数個のＬＥＤからなる投光器１３ａと、それと対向配置された同じく複数個の受光素子からなる受光器１３ｂとで構成されたもので、投光器１３ａから上下方向に照射された複数の光が物品Ｍによって遮られることにより、搬送されてきた物品Ｍと、その物品Ｍの搬送方向からの傾きとが検出されるようになっている。
検出された物品Ｍの傾きは、傾いた物品Ｍを後述の吸着パッド３１が吸着するときの回転角度の調整に利用される。
【００３４】
＜コンベヤ＞
幅広のコンベヤ２は、ベルトコンベヤで構成され、隣接の上流側コンベヤ１から移し替えられた物品Ｍを箱詰め可能な状態に整列させるための十分な幅と長さを有している。このコンベヤ２の一方の回転軸にも、そのコンベヤ２で搬送される物品Ｍの移動量を算出する移動量算出手段２１（図４参照）が設けられている。
【００３５】
上流側コンベヤ１の搬送速度は、そこに投入された物品同士が十分な間隔を保つ速い速度に設定されているが、それと隣接する幅広のコンベヤ２は、例えば、図３（ａ）に示すように、先頭の物品Ｍが後述の箱詰め位置Ｌとの境界ライン（ポイントＰ１）を通過し終わるまでに、次の物品Ｍが先頭の物品Ｍの後に続けて載置できるような遅い速度に設定されている。
【００３６】
また、幅広のコンベヤ２上には、図２、図３に示すように、物品Ｍが載置される整列領域Ａと、その下流に隣接する箱詰め位置Ｌとが設けられている。箱詰め位置Ｌは、そこに送られてきた物品群ＭＧを箱詰め機構４が把持するための場所となっている。そのため、物品群ＭＧが箱詰め位置Ｌに到達すると、コンベヤ２は停止制御される。これに対し、整列領域Ａは、箱詰め可能な状態に物品Ｍを載置するための領域として定められており、図３（ｂ）に示すように、整列領域Ａ１の先頭物品Ｍが箱詰め位置Ｌ内に進入すると、その整列領域Ａ１の後方には、次の物品Ｍを載置するための新たな整列領域Ａ２が現れ、先行の整列領域Ａ１への物品Ｍの載置が済むと、続く新たな整列領域Ａ２へ続けて物品Ｍが載置できるようになっている（図３（ｃ）参照）。
【００３７】
また、この整列領域Ａ１と箱詰め位置Ｌとの間には、それぞれに属する物品Ｍが接触しない程度の僅かな隙間（間隔）Ｃが設けられている。後述する箱詰め機構４の吸着パッド４１が物品群ＭＧを吸着するときは、それらを押さえて持ち上げるから、各物品Ｍは、若干扁平になって横へ拡がる。また、ロボット３が物品Ｍを載置するときも載置誤差が発生する。また、その物品も僅かに動く。前記隙間Ｃは、そうした物品Ｍの広がりや載置誤差等を考慮して、整列領域Ａ１の物品と箱詰め位置Ｌの物品とが接触しないように離間させている。同様に、先行する整列領域Ａ１とそれに続く後続の整列領域Ａ２との間にも、同様な隙間（間隔）Ｃが設けられている。これにより、コンベヤ２上には、最小の間隔Ｃを置いて整列領域Ａ１、Ａ２が連続するから、ロボット３は、次々と送られてくる物品Ｍを、それらの領域Ａ１、Ａ２へ間断なく移し替えることができる。
整列領域Ａ１と箱詰め位置Ｌとの間の隙間Ｃ（最小の間隔）は、上述のように、物品Ｍの広がりや載置誤差等を考慮して決められている。より詳細には、物品Ｍが軟包材で包装された袋である場合には、ロボット３の吸着パッド３１による物品Ｍの吸着位置のばらつきも考慮して、隙間Ｃが決められる。物品Ｍが軟包材で包装された袋である場合、物品Ｍの吸着位置のばらつき及び載置誤差等を考慮すると、平面視において正方形あるいは長方形の物品Ｍの短辺の寸法の１／８〜１／２を隙間Ｃとして定めている。例えば、短辺の寸法が２０ｃｍの軟包材で包装された袋の場合、整列領域Ａ１と箱詰め位置Ｌとの間の最小の間隔（隙間Ｃ）は、２．５ｃｍ（短辺の寸法の１／８）〜１０ｃｍ（短辺の寸法の１／２）の範囲から、ロボット３の性能等に基づいて決められる。
【００３８】
＜ロボット＞
ロボット３は、周知のパラレルリンクロボットで構成され、この実施形態では、３軸のパラレルリンクロボットを使用している。しかし、これに限定されるものではなく、必要に応じて、複数の関節を備えた多軸ロボットを使用することもできる。このパラレルリンクロボット３は、上流側コンベヤ１の終端部と、それと隣接するコンベヤ２の整列領域Ａ１とを可動範囲Ｒ内（図２参照）とする位置に設けられている。また、ロボット３の下端部には、物品Ｍを吸着する吸着パッド３１が設けられている。この吸着パッド３１は、ベース部材３２に対しては、水平面内で旋回可能に構成され、その下端部には、ゴム製のベローズ３３が複数個配置され、それらのベローズ３３で単体物品Ｍを吸引保持するようになっている。これにより、物品Ｍがスナック菓子のような柔軟な袋詰め商品でも、また上流側コンベヤ１上の物品Ｍの搬送姿勢が乱れていてもそれを吸着パッド３１で保持し、乱れた姿勢も吸着パッド３１の旋回で修正しながら、縦向き姿勢で搬送されてきた物品Ｍを横向き姿勢に旋回させて、コンベヤ２上に載置できるようになっている。
【００３９】
また、このロボット３は、コンベヤ２の整列領域Ａ１、Ａ２に物品Ｍを載置するときにそれを箱詰め可能な状態に整列させる。図１、図２では、横並びに３個並べ、それを２列に配列する例を示している。こうした箱詰め形態は、ユーザーによって千差万別である。例えば、複数の物品Ｍを横並びに部分的にオーバーラップさせながら１列に整列させる、所謂、刺身状の整列形態や、図示するように、それを２列に並べる形態、さらには、２列の横並びの列に縦向きの１列を加える形態等もある。これらは、ロボットに予め登録されたパターンを読み出すことによって設定される。また、物品サイズと配置構成をプログラムすることによって変更することもできる。こうした形態に整列された物品群ＭＧは、通常、梱包箱Ｂ内に複数段積み重ねられるから、コンベヤ２上では、一段分の箱詰め形態に整列され、それが複数回繰り返されることにより、梱包箱Ｂへの充填が完了する。
【００４０】
＜箱詰め機構＞
箱詰め機構４は、箱詰め位置Ｌに到達した物品群ＭＧを持ち上げて梱包箱Ｂに充填するもので、上流側コンベヤ１の終端部下流位置にあって、幅広のコンベヤ２の側方位置に横並びに配置されている。また、その下方には、空の梱包箱Ｂが送り込まれる待機位置Ｓが設けられている。
【００４１】
この箱詰め機構４は、吸着パッド４１と、その吸着パッド４１を上下に移動させる上下移動機構４２と、上下移動機構４２を水平方向に往復移動させる水平移動機構４３とを備えている。吸着パッド４１は、ロボット３の吸着パッド３１と同じ構成で、下端部に複数のベローズ４４を備え、平面サイズは、物品群ＭＧを一括して吸着できる大きさに設計されている。また、それぞれの移動機構４２、４３は、例えば、直線往復運動として周知のラックとピニオンで構成され、これらを駆動制御することにより、吸着パッド４１は、箱詰め位置Ｌの直上待機位置からそのまま下降して物品群ＭＧを吸着し、続いて上昇しながら梱包箱Ｂの直上まで水平移動し、そこから鉛直下方に降下して梱包箱Ｂに物品群ＭＧを押しこむ。続いて、吸着パッド４１から物品群ＭＧを開放した後、同じ経路を辿って元の待機位置まで戻る。また、梱包箱Ｂ内に詰められる物品群ＭＧの段数は、予め決められており、その段数に応じて、吸着パッド４１が物品群ＭＧを押し込むときの下降ストロークが制御される。
【００４２】
なお、図１では図示していないが、吸着パッド３１、４１には、電磁バルブの切り替えによって内圧がコントロールされる伸縮自在なチューブが接続される。そして、各ベローズ３３、４４が、物品Ｍや物品群ＭＧを吸着するときは、このチューブを介して各ベローズ３３、４４内が負圧に設定され、それらを開放するときは、加圧されるようになっている。これにより、物品Ｍや物品群ＭＧは、各ベローズ３３、４４に瞬時に吸着されたり、そこから瞬時に開放されたりする。
【００４３】
＜計量装置＞
また、吸着パッド４１と、それを支持する上下移動機構４２との間には、計量装置４５が設けられている。この計量装置４５は、吸着パッド４１が物品群ＭＧを持ち上げたタイミングでその質量を測定し、その測定値から、吸着された物品群ＭＧが不足しているかどうかをチェックする。不足していれば、吸着ミスが生じたと考えられるので、物品が不足する梱包箱Ｂを出荷ラインから排除する。
【００４４】
この計量装置４５は、静止状態の物品の質量を測定するものではなく、物品の速度が変化している間に、即ち、物品群ＭＧが持ち上げられている間にその質量を測定する。その測定原理は、本出願人が出願した特開2013-079931号公報に詳細に開示されている。
【００４５】
梱包箱Ｂは、組み立て式の段ボール箱である。また、上流側コンベヤ１の下方には、梱包箱Ｂを待機位置Ｓまで搬送するローラコンベヤ６が設けられている。このローラコンベヤ６は、上流側コンベヤ１の下方を有効利用するために、上流側コンベヤ１の側方から該コンベヤ１の下方に進入し、そこからＬ字状に方向転換して待機位置Ｓに至るまでのコンベヤラインとなっている。そして、ローラコンベヤ６の上流側には、梱包箱Ｂを自動的に組み立てる図示しない製函機が設けられ、その製函機で組み立てられた梱包箱Ｂがローラコンベヤ６に送り込まれるようになっている。
【００４６】
また、箱詰めを終えた梱包箱Ｂは、図２に示すように、上流側コンベヤ１の長手方向Ｆ１に押し出されて出荷ラインへ送り出されるが、計量装置４５で物品が不足していると判定された梱包箱Ｂは、例えば、長手方向Ｆ１と直交する方向Ｆ２に排出されて、出荷ラインから排除されるようになっている。
【００４７】
図４は、上記実施形態の制御系の構成ブロック図を示す。この図４において、制御部５は、コンピュータで構成され、上流側コンベヤ１による物品Ｍの移動量算出手段１１、ラインセンサ１３、ロボット３、箱詰め機構４、計量装置４５、コンベヤ２で搬送される物品Ｍの移動量算出手段２１と電気的に接続されている。そして、内蔵のプログラムを実行することにより、ロボット３を制御して、上流側コンベヤ１上の物品Ｍをコンベヤ２上に移し替えて箱詰め可能な状態に整列させる。また、コンベヤ２を制御して、コンベヤ２上の整列領域Ａ１、Ａ２の物品Ｍを箱詰め位置Ｌまで移動させる。さらに箱詰め機構４を制御して、箱詰め位置Ｌの物品群ＭＧを梱包箱Ｂに充填させる。
【００４８】
図５のフローチャートは、制御部５のメイン処理の一例を示し、図６から図８のフローチャートは、そのメイン処理の中で実行される「移し替え処理」、「コンベヤ処理」、「箱詰め処理」の一例を示す。
次にこれらのフローチャートを参照しながら、箱詰め装置１００の基本動作について説明する。
【００４９】
＜基本動作＞
箱詰め装置１００を起動すると、上流側コンベヤ１とコンベヤ２はそれぞれ駆動され、ロボット３と箱詰め機構４の各吸着パッド３１、４１は、それぞれ初期位置で待機する。そして、ラインセンサ１３が物品Ｍを検出するまでは、図６のステップＳ２からステップＳ５、Ｓ７の処理を経て図７のコンベヤ処理に移行し、そこからさらに図８の箱詰め処理に移行して図６の移し替え処理に戻る。
【００５０】
図６の移し替え処理に戻って、物品Ｍがラインセンサ１３で検出されると（図６のステップＳ１、Ｓ２）、その物品Ｍに番号が付与され、その番号の下でその物品Ｍの検出時点からの移動量が算出される（ステップＳ３、Ｓ４）。この移動量は、ローラ回転数に１回転当たりの移動量を積算することによって求められる。その移動量から１番目の物品がロボット３のピックアップ領域に達したと判断されると（ステップＳ５）、次のステップＳ６において、ロボット３の吸着パッド３１がピックアップ位置に移動し、そこで出会う物品Ｍを吸着してそれをコンベヤ２の整列領域Ａ１に移し替える。
【００５１】
なお、ラインセンサ１３で検出された物品Ｍに番号を付与するのは、その物品がロボット３のピックアップ領域に到達するまでに複数の物品Ｍが次々と上流側コンベヤ１に進入してくるから、それらを区別するためである。したがって、ラインセンサ１３とピックアップ領域との間隔が物品の搬送ピッチより短い場合は、そうした番号付与は不要となる。
【００５２】
ピックアップした物品Ｍをコンベヤ２に移し替えるときに、整列領域Ａ１に物品Ｍが載置されていなければ、図３（ａ）のポイントＰ１が物品Ｍの載置位置となる。しかし、整列領域Ａ１に既に物品Ｍが載置されているときは、載置された物品Ｍの位置が動くから、次の物品の載置位置も移動する。そのため、ロボット３は、後述のステップＳ１３で取得したコンベヤ２上の物品Ｍの移動量から現在位置を計算して次の物品を載置する。
【００５３】
こうして物品Ｍの移し替えが終わると、コンベヤ２上の物品Ｍは、移動し続けているから、次のステップＳ１０を経て、図７のコンベヤ処理に移行する。コンベヤ処理では、ステップＳ１２において、コンベヤ２が停止しているか否かをチェックし、停止していれば図８の箱詰め処理に移行するが、この時点では、まだ停止していないから、次のステップＳ１３において、コンベヤ２上の物品の移動量を算出し、その移動量からコンベヤ２上の物品群ＭＧが箱詰め位置Ｌに到達したと判断されるときは、コンベヤ２を停止させる（ステップＳ１４、Ｓ１５）。そうでない場合は、ステップＳ１４から図８の箱詰め処理に移行する。
【００５４】
上流側コンベヤ１によって物品Ｍが次々と送られている間は、以上の処理を実行することによって、各物品は、コンベヤ２上に次々と移し替えられていくが、上流側コンベヤ１上の物品が途切れたり、歯抜けになったりすると、移動する整列領域Ａ１への移し替えが間に合わなくなる。そのときは、制御部５は、図６のステップＳ７からステップＳ８に移行して、コンベヤ２を一時的に停止させる（ステップＳ９）。そうしている間に、上流側コンベヤ１によって次の物品Ｍが送られてくると、制御部５は、ステップＳ６においてそれを整列領域Ａ１へ移し替えた後、ステップＳ１０でコンベヤ２が停止していれば、次のステップＳ１１でそれを駆動させてから、図７のコンベヤ処理に移行する。
【００５５】
図７のコンベヤ処理において、物品Ｍの移動量からコンベヤ２上の物品群ＭＧが箱詰め位置Ｌに到達していれば（ステップＳ１４）、次のステップＳ１５でコンベヤ２を停止させた後、図８の箱詰め処理に移行する。箱詰め処理では、コンベヤ２が停止中であれば、梱包箱Ｂが待機位置Ｓにあるか否かをチェックする（ステップＳ１６、Ｓ１７）。待機位置Ｓにあれば、箱詰め機構４を動作させて箱詰め位置Ｌの物品群ＭＧを梱包箱Ｂに充填してからコンベヤ２を駆動させる（ステップＳ１８、Ｓ１９）。
【００５６】
そうしている間に、計量装置４５によって持ち上げられた物品群ＭＧの質量が検出されるから、次のステップＳ２０において、その質量が正常であるか否かをチェックし、正常であれば、ステップＳ２１で、さらに設定段数の充填が完了したか否かをチェックする。完了していれば、梱包箱Ｂは、満杯になっているから、それを出荷ラインに送り出すとともに、空箱を待機位置Ｓに送り込んだ後（ステップＳ２３）、図６の移し替え処理に移行する。
【００５７】
一方、ステップＳ２０において、検出された物品の質量が不足していれば、吸着パッド４１の吸着ミスが考えられるので、物品Ｍが不足する物品群ＭＧを梱包箱Ｂ内に押し込まずに、その直上で開放して梱包箱Ｂ内に自然落下させる。そして、その梱包箱Ｂを出荷ラインから排除するため、それを図２の矢印方向Ｆ２に押し出す。なお、吸着パッド４１に吸着されなかった物品Ｍは、コンベヤ２上に残ったままであるから、ステップＳ１９の駆動によってそのままコンベヤ２の下流側へと排出される。したがって、排出された物品Ｍを回収するための図示しないコンベヤが、コンベヤ２の下流端に配置されることもある。
【００５８】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、その他の実施形態も採用可能である。例えば、上記実施形態では、箱詰め機構４として、上下方向と水平方向に往復運動する移動機構４２、４３を用いたが、これに代えて多軸のロボットハンドを用いても良い。
【００５９】
また、以上の実施形態では、コンベヤ２上に、物品群を箱詰めする箱詰め位置Ｌと、物品を整列させて物品群とする整列領域Ａ１とを設けたが、この整列領域Ａ１をコンベヤ２上に複数設け、それに合わせて、ロボット３も複数基設けても良い。そうすれば、処理能力の高い、種々の箱詰め形態に対応できる箱詰め装置とすることができる。
【符号の説明】
【００６０】
１      上流側コンベヤ
２      コンベヤ
３      ロボット
４      箱詰め機構
３１      吸着パッド
４１      吸着パッド
４５      計量装置
Ｍ      物品
ＭＧ      物品群
Ａ１      物品が整列される領域（整列領域）
Ｌ      箱詰め位置
Ｃ      間隔
Ｂ      梱包箱
Ｓ      待機位置
Ｒ      可動範囲
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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