(57)【要約】【解決手段】ロボット２のアーム部６によって移動される支持手段７に樹脂箱４を支持させ、当該樹脂箱を台車５上に載置された樹脂箱上に載置して、さらに支持手段は所定量下降して樹脂箱の支持を解放する。さらに、アーム部は支持手段を水平方向に回転移動させて、支持手段によって上段に位置する樹脂箱を下方の樹脂箱に対して水平方向に移動させる。上段樹脂箱４Ａが下段樹脂箱４Ｂに対して移動することで、上段樹脂箱の凸部４ｄと下段樹脂箱の開口部４ｃとが嵌合し、上段樹脂箱が自重により落下することで、上下の樹脂箱が正常に段積みされる。【効果】位置決め手段や位置センサ等を必要としないシンプルな構成であるとともに、多種の物品に容易に対応可能な段積み装置を提供するものである。【選択図】    図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物品の上部と物品の下部とを嵌合させて段積みする段積み装置において、
物品を支持する支持手段と、該支持手段を移動させて支持された物品を他の物品の上方に載置させる載置手段と、当該物品を下方の物品に対して所定範囲内で水平方向に移動させる水平移動手段とを備え、
載置された物品の支持を解放した状態で、載置された物品を水平方向へ移動させて、物品の下部と下方の物品の上部とを嵌合させることを特徴とする段積み装置。
【請求項２】
上記支持手段は、物品の側方に形成された突出部を下方から支持し、また該物品の下部と下方の物品の上部とが嵌合する位置よりも所定量下降することで、該物品の支持を解放することを特徴とする請求項１に記載の段積み装置。
【請求項３】
上記水平移動手段は、上記支持手段を水平方向へ移動させて該支持手段を物品の側方に当接させて、当該物品を水平方向に移動させることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の段積み装置。
【請求項４】
上段側で段積みされる物品の水平方向への移動の範囲を、下段側で段積みされる物品の水平方向への移動の範囲よりも大きく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段積み装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は段積み装置に関し、詳しくは物品の上部と物品の下部とを嵌合させて段積みする段積み装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、物品の上部と下部を嵌合させて段積みする段積み装置が知られ、例えば以下に示す当該物品としての通い箱を段積みする段積み装置が知られている。
第１の段積み装置として、下方に位置する通い箱を位置決めする位置決め手段と、この位置決め手段の上方に位置するとともに、段積みする通い箱を昇降させるリフタ手段を備えたものが知られている。（特許文献１）
この特許文献１の段積み装置では、上記位置決め手段によって位置決めされた通い箱と、リフタ手段によって位置決めされた通い箱の位置と向きとを一致させた後にリフタ手段を下降させて通い箱を段積みするものとなっている。
第２の段積み装置として、通い箱を把持するハンドリング手段に、当該通い箱の位置及び向きを検出する位置センサを備えたものが知られている。（特許文献２）
この特許文献２の段積み装置では上記位置センサによってハンドリング手段に把持された通い箱の位置及び向きを検出し、その検出結果に基づいてハンドリング手段が当該通い箱の位置と向きを下方の通い箱の位置と向きに一致させ、さらにこの通い箱を下降させて段積みするものとなっている。
さらに、下方にテーパ形状を設けることで、下方に位置する通い箱の開口部との嵌合を容易にした通い箱を段積みする段積み装置も知られている。（特許文献３）
【０００３】
【特許文献１】
特許第２８５４５２８号公報
【特許文献２】
特許第３３８１４４８号公報
【特許文献３】
特開平５−１３９５４０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１や特許文献２の段積み装置の場合、それぞれ位置決め手段や位置センサが必要となるので段積み装置の構成が複雑となり、また通い箱の種類を変更する際には位置決め手段の設定や型替えが必要となるので、通い箱の種類を変更するには相当の時間が必要とされていた。
また特許文献３の通い箱を用いれば、上下の通い箱に多少の位置ずれがあっても段積みされるようになっているが、上記テーパ形状を有する通い箱を新たに用意する必要があり、汎用性に欠けるという問題がある。
以上の問題に鑑み、本発明による段積み装置は、上記位置決め手段や位置センサ等を必要とすることなく、また多種の物品に容易に対応可能な段積み装置を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
すなわち、請求項１における段積み装置は、物品の上部と物品の下部とを嵌合させて段積みする段積み装置において、
物品を支持する支持手段と、該支持手段を移動させて支持された物品を他の物品の上方に載置させる載置手段と、当該物品を下方の物品に対して所定範囲内で水平方向に移動させる水平移動手段とを備え、
載置された物品の支持を解放した状態で、載置された物品を水平方向へ移動させて、物品の下部と下方の物品の上部とを嵌合させることを特徴としている。
【０００６】
上記発明によれば、水平移動手段によって上方に載置した物品を下方の物品に対して所定範囲内で水平方向に移動させることで、この移動の間に上方の物品と下方の物品とが嵌合して上下の物品が段積みされるので、上記特許文献１や特許文献２のように位置決め手段や位置センサを必要としないシンプルな構成の段積み装置とすることができ、しかも特許文献３のように段積みする物品にテーパ形状等を設ける必要がないので、多種の物品に容易に対応することが可能となっている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下図示実施例について説明すると、図１は本実施例における段積み装置１を示し、当該段積み装置１は図示中央に設置されたロボット２によって左方の供給台３上に供給された物品としての樹脂箱４を右方に設置された台車５上に段積みするものとなっている。
ロボット２には従来公知の産業用ロボットが用いられるとともに、載置手段及び水平移動手段としてのアーム部６と、アーム部６の先端に設けられて樹脂箱４を支持する支持手段７とを備え、アーム部６は支持手段７に支持された樹脂箱４を上下方向、水平方向およびその複合方向に搬送させるようになっている。また支持手段７はアーム部６との間に設けられた回転機構６ａによって水平方向に回転するようになっている。
また図２には上記支持手段７に支持された樹脂箱４と、想像線で示した樹脂箱４とが段積みされた状態を示し、樹脂箱４には側方に突出して上記支持手段７に支持される突出部４ａと、段積みの際に下方の樹脂箱４の突出部４ａと重合する重合部４ｂと、下方の樹脂箱４の上方に形成された開口部４ｃに嵌合する凸部４ｄとが形成されている。
そして図２に示すように上方の樹脂箱４の凸部４ｄを下方の樹脂箱４の開口部４ｃに嵌合させるとともに、上方の樹脂箱４の重合部４ｂを下方の樹脂箱４の突出部４ａに重合させることで、樹脂箱４が正常に段積みされる。
【０００８】
次に、上記支持手段７は図２，図３に示すように回転機構６ａの先端に設けられた平板状の基部１１と、当該基部１１の両側に設けられて図示左右方向に進退動する２枚の開閉板１２とを備え、この開閉板１２はガイドレール１３に沿って左右に移動するとともに、上記制御装置の制御によって伸縮するエアシリンダ１４によって進退動する。
また図２に示すように、開閉板１２には上記樹脂箱４の突出部４ａを下方から支持する断面Ｌ字型の爪部１２ａを備え、図３の左側に示すようにエアシリンダ１４が縮退して開閉板１２閉じることで上記爪部１２ａが突出部４ａを下方から支持し、図示右側に示すようにエアシリンダ１４が伸長して開閉板１２が開くと上記爪部１２ａが突出部４ａから外れるようになっている。
そして上記台車５には一般的に使用されている台車を使用することが可能であり、当該台車５は人手によって移動された後、図１に示すストッパ２１によってロボット２の作動範囲内における所定の位置に位置決めされる。
また上記供給台３に供給される樹脂箱４は所定の位置に所定の角度で供給され、ロボット２は制御装置に記憶された動作に従ってこの供給台３上の樹脂箱４を保持するようになっている。
【０００９】
以上の構成から、本実施例の段積み装置１は以下のようにして樹脂箱４を段積みするようになっており、以下に示すロボット２の動作は予め制御装置に登録された設定動作に従って行われるようになっている。
最初に、樹脂箱４の載置されていない台車５を上記ストッパ２１によって位置決めしておき、この状態でロボット２を作動させると、アーム部６は支持手段７を供給台３上の樹脂箱４まで移動させ、上記爪部１２ａの位置を樹脂箱４の突出部４ａの高さにあわせた後、開閉板１２を閉じて樹脂箱４を支持する。
樹脂箱４が保持されると、アーム部６はこの樹脂箱４を台車５上の所定位置にまで搬送し、支持手段７の開閉板１２が開いて樹脂箱４が台車５上に載置される。
ここで、本実施例の台車５には樹脂箱４を位置決めするためのガイド等を設けていないが、この台車５はストッパ２１によって位置決めされるとともに、この位置は予め制御装置に登録されているので、ガイド等を使用せずとも樹脂箱４を台車５上の所定位置に載置することができる。
【００１０】
次に、供給台３に新たな樹脂箱４が準備されると、ロボット２は再び供給台３上から当該樹脂箱４を保持してこれを台車５上の樹脂箱４の上方に搬送して下降させ、ハンド部の高さを保持している樹脂箱（以下上段樹脂箱４Ａとする）の凸部４ｄの下面と、台車５上の樹脂箱（以下下段樹脂箱４Ｂとする）の突出部４ａの上面とが一致する高さで停止させる。
このとき、制御装置は設定動作に従って上段樹脂箱４Ａを搬送するので、ロボット２は高さや水平方向位置を検出するセンサ等の検出手段を使用せずとも決められた動作により上段樹脂箱４Ａを台車５上の下段樹脂箱４Ｂの上部に載置することができるようになっている。
そして、支持手段７は開閉板１２を閉じた状態のまま、現在の位置からさらに下降して、上記爪部１２ａの位置が下段樹脂箱４Ｂの開口部４ｃと上段樹脂箱４Ａの凸部４ｄとが嵌合したときの位置よりも若干低い位置まで下降し、上段樹脂箱４Ａが支持手段７より支持を解放される。（図４の状態）
このとき、上段樹脂箱４Ａの凸部４ｄと下段樹脂箱４Ｂの開口部４ｃと水平方向でのの位置が一致している場合には、支持手段７の下降とともに当該凸部４ｄと開口部４ｃとが嵌合して正常に段積みが行われるが、凸部４ｄと開口部４ｃとの位置がずれている場合には、図４に示すように上段樹脂箱４Ａの凸部４ｄと下段樹脂箱４Ｂの開口部４ｃとが嵌合せず、正常に段積みされないこととなる。
【００１１】
そこで本実施例では、ロボット２はアーム部６が回転機構６ａにより支持手段７の回転角度を一定に保ったまま、当該支持手段７全体を上段樹脂箱４Ａの載置された位置を中心とする所定半径の円を描くように水平方向に移動させ、爪部１２ａを突出部４ａの側面もしくは突出部４ａの下方となる樹脂箱４の本体側面に当接させて押圧することで、上段樹脂箱４Ａを下段樹脂箱４Ｂに対して水平方向に移動させる。
これにより、上下の樹脂箱４が正常に段積みされていない場合には、上段樹脂箱４Ａが下段樹脂箱４Ｂに対して移動することで、上段樹脂箱４Ａの凸部４ｄと下段樹脂箱４Ｂの開口部４ｃとが嵌合し、上段樹脂箱４Ａが自重により落下することで、上段樹脂箱４Ａの重合部４ｂと下段樹脂箱４Ｂの突出部４ａとが重合し、正常に段積みがなされる。
さらにロボット２は支持手段７を所定の回数回転させた後、当該回転の中心位置に移動させ、支持手段７は当該位置で開閉板１２を開くとともに上段樹脂箱４Ａの上方へと離脱する。
このとき、下段樹脂箱４Ｂ上に上段樹脂箱４Ａを載置した際に、上記凸部４ｄと開口部４ｃとが嵌合して正常に段積みが行われた場合であっても、上記動作は制御装置に記憶された設定動作であるので、ロボット２は支持手段７を水平方向に移動させて爪部１２ａによって上段樹脂箱４Ａを側方から押圧するよう動作することとなる。
これに対し、ロボット２の設定動作は支持手段の水平方向への移動範囲が上段樹脂箱４Ａと下段樹脂箱４Ｂの嵌合が外れたり、段積みされた樹脂箱４の位置がずれたり、倒れたりすることの無い程度に設定されており、特に望ましくは、ロボット２の設定動作としては、上下の樹脂箱４が正しく嵌合された状態にあっては、爪部１２ａが上段樹脂箱４Ａを側方からほとんど押圧しない程度に支持手段７の水平方向の移動量、即ち支持手段７の描く円の半径を所定範囲内に設定すればよい。
【００１２】
このようにして２段の樹脂箱４が段積みされたら、これまで同様、ロボット２は３段目以降の樹脂箱４を台車５上の樹脂箱４に段積みしてゆく。
このとき、上記凸部４ｄと開口部４ｃとの間には若干のクリアランスが存在しているため、段積みした際に上下の樹脂箱４の位置が当該クリアランス分だけずれることがあり、またこのずれ量は段数の増加に伴って加算されてゆくので、最下段の樹脂箱４に対する最上段の樹脂箱４の位置が、最大でクリアランスの合計分だけずれることとなる。
そこで、本実施例では台車５上の樹脂箱４が増加するのに伴い、上記支持手段７全体の水平方向への移動量すなわち支持手段７を回転させる回転半径を、上記クリアランス量によって上下の樹脂箱４の位置がずれる範囲よりも大きくしている。
このように上段側で段積みされる樹脂箱４の水平方向への移動の範囲を、下段側で段積みされる樹脂箱４の移動の範囲よりも大きくすることで、段積みされた樹脂箱４の段数が増加して上記クリアランスによる樹脂箱４のずれが増大しても、正常に嵌合させて段積みが行えるようになっている。
【００１３】
そして、本実施例の段積み装置１によれば、上記樹脂箱４の寸法が変化しても、上記エアシリンダ１４の伸縮量を変化させて開閉板１２の開度を変化させるなど、制御装置の設定動作のデータを変更すればよいので、型替えをせずとも多様な寸法の樹脂箱４を段積みすることが可能となっている。
また、下方に位置する樹脂箱４の位置決めをしなくても段積みを行うことができるので、当該下方に位置する樹脂箱４のための位置決め手段や位置センサ等を設ける必要がなく、段積み装置全体をシンプルに構成することができる。
さらに、本実施例の段積み装置１によれば、特許文献３で使用されている通い箱であっても段積みできるのはもちろんのこと、本実施例のように別段テーパ形状が設けられていなくとも、段積みを行うことができる。
【００１４】
次に本発明に係る第２の実施例について、図１を用いて説明すると、本実施例における段積み装置１は、上記アーム部６を載置手段とし、上記回転機構６ａを水平移動手段として備え、当該回転機構６ａは支持手段７の向きを一定に保ちながら、当該支持手段７をアーム部６の先端を中心とする所定の半径で水平方向に回転させる機構を備えている。
本実施例による段積み装置によれば、上記アーム部６は支持手段７によって支持された樹脂箱４を台車５上の樹脂箱４に載置するとともに、支持手段７を下降させて当該樹脂箱４の支持を解放するまでを行い、その後回転機構６ａが支持手段７の向きを一定に保ちながら、載置された樹脂箱４を所定の半径で水平方向に回転させ、上下の樹脂箱を嵌合させるようになっている。
また、上記回転機構６ａによる支持手段７の回転半径を、台車５上の樹脂箱４が増加するのに伴って大きくすることにより、上記第１実施例と同様、段積みされた樹脂箱４の段数が増加してクリアランスによる樹脂箱４のずれが増大しても、正常に段積みを行うことが可能である。
【００１５】
なお、上記第１、第２実施例においては、水平移動手段にロボット２のアーム部６やロボット２に備えられた回転機構６ａを使用していたが、この他にも段積み装置に２台のロボットを設け、第１のロボットを載置手段とし、第２のロボットを水平移動手段としてもよい。
具体的には、第１のロボットに上記支持手段を備えて、当該支持手段に支持された樹脂箱を台車上の樹脂箱に載置し、さらに当該樹脂箱の支持が解放されたら、第２のロボットによって当該樹脂箱を水平方向に移動させることで、上下の樹脂箱を段積みすることができる。
また、上記実施例では樹脂箱４の段積みを行っているが、本発明によればこの他にも互いに嵌合する事で組み立てられる物品の組立に用いても良い。
さらに、上記台車５の代わりに、樹脂箱４を直接地面に段積みすることも、コンベヤベルト等の搬送手段上に段積みすることも可能であり、この場合であっても上記実施例と同様、樹脂箱４の載置される場所に位置決め手段や位置センサ等を設ける必要はない。
【００１６】
【発明の効果】
上下の物品を嵌合させて段積みする装置において、その構成を位置決め手段や位置センサ等を必要としないシンプルなものとするとともに、多種の物品に容易に対応可能な段積み装置を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例における段積み装置を示す該略図。
【図２】支持手段及び樹脂箱を示す正面図。
【図３】支持手段についての平面図。
【図４】台車及び段積みされる樹脂箱を示す側面図。
【符号の説明】
１  段積み装置            ２  ロボット
４  樹脂箱                ４ａ  突出部
４ｃ  凸部                ４ｄ  開口部
５  台車                  ６  アーム部
７  支持手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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