(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
方向性を有する物品を載置状態で搬送し且つ前記物品の搬送方向に対して横断する方向に傾斜した搬送コンベヤ、前記搬送コンベヤに載置されている前記物品を撮影する撮影手段、前記搬送コンベヤの傾斜下方側に前記搬送コンベヤに沿って配設されており前記物品の側部に当接しつつ変速駆動されるサイドコンベヤ、前記撮影手段が撮影した前記物品の映像データに基づいて前記方向性で定まる前記物品の姿勢を目標姿勢に一致させるため前記サイドコンベヤの走行速度を制御するコントローラ、及び前記搬送コンベヤの流入側に先行して、搬送方向及び横断方向にランダムに流されている前記物品を前記搬送方向に一列に揃えると共に前記物品の姿勢を概略揃える前処理機構から成り、
前記前処理機構は、搬送方向に横断する方向に傾斜させた傾斜コンベヤと、当該傾斜コンベヤの傾斜下方から前記傾斜コンベヤの搬送面を途中まで斜めに這い上がりその後、斜めに下るガイドコンベヤとを備え、前記ガイドコンベヤのコンベヤ面は前記傾斜コンベヤの前記搬送面と略直交して配置されており、前記ガイドコンベヤは前記傾斜コンベヤと速度差をもって駆動されることから成る物品の姿勢変更装置。
【請求項２】
前記搬送コンベヤの傾斜下方側で且つ前記サイドコンベヤの上流側には、前記搬送コンベヤに沿って、前記搬送コンベヤと同速度で駆動されて前記物品の搬送経路を規制する規制サイドコンベヤが配設されており、前記撮影手段は前記規制サイドコンベヤで規制された状態の前記物品を撮影することから成る請求項１に記載の物品の姿勢変更装置。
【請求項３】
前記コントローラは、前記搬送コンベヤからの搬出時における前記物品の取るべき姿勢として設定される目標姿勢を記憶する目標姿勢記憶手段、前記撮影手段によって撮影された前記物品の映像データに基づいて前記物品の実姿勢を算出する実姿勢算出手段、前記搬送コンベヤによって搬送中の前記物品の前記実姿勢を前記目標姿勢に一致させるため前記実姿勢算出手段が算出した前記実姿勢と前記目標姿勢記憶手段に記憶されている前記目標姿勢との姿勢偏差に基づいて前記サイドコンベヤが駆動される際に従うべき速度パターンを演算する演算手段、及び前記速度パターンに基づいて前記サイドコンベヤを速度制御する制御信号を出力する出力手段を備えていることから成る請求項１又は２に記載の物品の姿勢変更装置。
【請求項４】
前記速度パターンは、前記姿勢偏差が大きいほど、前記搬送コンベヤの搬送速度に対する前記サイドコンベヤの速度差を大きくした、又は所定の速度差を継続する継続期間を長くした速度パターンであることから成る請求項３に記載の物品の姿勢変更装置。
【請求項５】
前記規制サイドコンベヤ、前記撮影手段、及び前記サイドコンベヤは、ユニットとして前記搬送コンベヤに前記搬送方向に沿って繰り返して配設されており、前記コントローラは、後続側に配設される前記ユニットについて、先行して配設される前記ユニットについてする制御と同様の制御を行うことから成る請求項１〜４のいずれか１項に記載の物品の姿勢変更装置。
【請求項６】
前記搬送コンベヤの搬出側に前記搬送コンベヤからの搬出時の前記物品を撮影する最終撮影手段及び前記物品を前記搬送コンベヤから排除する排除手段が設けられており、前記コントローラは、前記最終撮影手段が撮影した前記物品の最終映像データに基づいて求めた前記物品の最終実姿勢と前記目標姿勢との最終姿勢偏差が所定の値以上であることに応答して、前記物品を姿勢不良品として前記搬送コンベヤから排除するため前記排除手段を作動させる排除制御信号を出力する排除決定手段を備えていることから成る請求項１〜５のいずれか１項に記載の物品の姿勢変更装置。
【請求項７】
前記物品は、前記方向性を有する形としてハート形又はリーフ形をした板状のクッキー、ビスケット、又はチョコレート製菓子であることから成る請求項１〜６のいずれか１項に記載の物品の姿勢変更装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、クッキー、ビスケット、チョコレート等の菓子に代表される食品のように、輪郭形状や表面に描かれる絵柄等が非等方性であるものに見られるような方向性を備えた物品の姿勢を変更する姿勢変更装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、クッキー、ビスケット、チョコレート製の菓子に代表される食品に見られるような脆弱な物品は、通常、連続して大量に製造され、コンベヤ等の搬送装置によって個別に又は所定の数のグループに集められた集合状態で包装位置まで供給され、包装位置においてピロー包装機のような袋包装機、上包み包装機等の適宜の包装機によって包装されている。菓子等の物品が、平面で見て概略円形のような方向性が問題にされない形状を有している場合には、包装位置までの搬送中の物品の姿勢が特に問題になることはない。しかしながら、物品が円形以外の、例えば、ハート形、リーフ形等の方向性のある物品である場合には、複数の物品を積層する等のグループ化するときには、すべての物品を統一した所定の姿勢に揃えたり、幾つかの物品ごとに複数の姿勢のうちから選択した姿勢を採らせることがある。また、包装状態での包装材や容器内での物品の姿勢が問題になる場合には、包装位置に供給される物品の姿勢を特定の姿勢に揃える必要がある。
【０００３】
方向性を有する物品を撮像して得られた映像を画像処理して、その物品を所定の方向に揃えることは、例えば、特開平５−５１００１号公報や特開平１０−９５４０３号公報に開示されている。特開平５−５１００１号公報に開示されている装置は、エビフライ、ソーセージ等の横長形等の方向性を有する物品を容器に所定方向に揃えて充填する作業を機械化・自動化した物品の充填装置であり、この充填装置においては、横長形等の方向性を有する物品をカメラやＣＣＤ等の撮像手段によって撮像し、物品の長手方向の角度を撮像された映像を画像処理して識別し、容器への充填時に取るべき物品の長手方向の角度との角度差を基に物品を把持するハンドの角度を制御し、所定方向を向いたハンドによって物品を容器に充填している。また、特開平１０−９５４０３号公報には、表面に図柄が描かれたＣＤを、綴じ込まれる雑誌の見栄えを良くする等の目的で、不織布からなる袋に所定の向きに装入する板状物の包装装置が開示されている。板状物供給部からの板状物の取出作動前又は取出作動中に板状物を画像処理して向きのズレを判断し、板状物を移送させる作動中に板状物の向きを所定方向に矯正している。
【０００４】
これらの公報に開示されている物品揃え手法は、搬送手段によって搬送されてくる個々の物品をカメラやＣＣＤ等の撮像手段を用いて撮影し、得られた撮像結果を画像処理し、物品の長手方向、表面の模様、印刷、凹凸、符号等を検出して、容器への装填等に予め設定された方向と一致しているか否かを判断し、一致していなければそのズレ量を検出して物品の方向を所定の向き一致するように修正する手法である。上記公報に開示されている方向修正の手法では、把持手段として採用されている吸着具で個々の物品を把持し、その後、把持手段を回動せさることにより、物品の方向を所定の方向に修正している。
【０００５】
しかしながら、上記のような把持手段の回動によって方向性を有する物品の姿勢を変更する手法では、物品の姿勢変更の処理能力が把持手段による個々の物品の吸着、上昇、回動、下降及び吸着解除の各動作速度に依存しており、多量の物品を処理するのには限界がある。また、撮像手段と把持手段との処理ユニットを多数配置すれば物品の姿勢変更の処理能力の向上については期待できるが、処理ユニット数が増加するに従って設備コストが上昇する。また、物品がビスケット、クッキー、チョコレート等の脆弱な菓子である場合、把持手段が吸着具であるときには、物品の表面に生じやすい凹凸に起因して吸着具による吸着が困難であったり、ハンド等の把持具が脆弱な菓子に傷をつけたり、欠けを生じさせて、物品を不良品としてしまう虞がある。
【０００６】
【発明が解決しょうとする課題】
そこで、方向性のある物品が毎分２００個にも達する多数で連続して搬送される状況において、物品の搬送中の姿勢がランダムな方向を向いていても、また、物品がビスケット、クッキー、チョコレート等の脆弱な菓子である場合にも、搬送中の個々の物品の姿勢を検出し、検出した姿勢に応じて個々の物品に対して簡単な機構で且つ小さな力によって回転を与えることで、物品の姿勢を所定の姿勢に的確に変更する点で解決すべき課題がある。
【０００７】
この発明の目的は、上記の課題を解決することであり、姿勢がランダムな方向を向いて連続して搬送されてくる多数の物品の姿勢を、物品のグループ化や後流の包装機への一様な向きでの装入等を可能にするため、簡単な機構によって且つ高速で短時間で修正して、所定の姿勢に揃えることを可能にする物品の姿勢修正装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を解決するため次のように構成されている。即ち、この発明は、方向性を有する物品を載置状態で搬送し且つ前記物品の搬送方向に対して横断する方向に傾斜した搬送コンベヤ、前記搬送コンベヤに載置されている前記物品を撮影する撮影手段、前記搬送コンベヤの傾斜下方側に前記搬送コンベヤに沿って配設されており前記物品の側部に当接しつつ変速駆動されるサイドコンベヤ、前記撮影手段が撮影した前記物品の映像データに基づいて前記方向性で定まる前記物品の姿勢を目標姿勢に一致させるため前記サイドコンベヤの走行速度を制御するコントローラ、及び前記搬送コンベヤの流入側に先行して、搬送方向及び横断方向にランダムに流されている前記物品を前記搬送方向に一列に揃えると共に前記物品の姿勢を概略揃える前処理機構から成り、前記前処理機構は、搬送方向に横断する方向に傾斜させた傾斜コンベヤと、当該傾斜コンベヤの傾斜下方から前記傾斜コンベヤの搬送面を途中まで斜めに這い上がりその後、斜めに下るガイドコンベヤとを備え、前記ガイドコンベヤのコンベヤ面は前記傾斜コンベヤの前記搬送面と略直交して配置されており、前記ガイドコンベヤは前記傾斜コンベヤと速度差をもって駆動されることから成る物品の姿勢変更装置に関する。
【０００９】
この発明による物品の姿勢変更装置によれば、サイドコンベヤは、搬送コンベヤの傾斜下方側に搬送コンベヤに沿って配設されており、搬送コンベヤに載置状態の物品の側部に当接した状態で変速駆動される。コントローラは、撮影手段が撮影した物品の映像データによって得られた物品の姿勢に基づいてサイドコンベヤを速度制御し、搬送コンベヤの搬送速度に対してサイドコンベヤのコンベヤ速度を変化させる。その結果、物品は、その側部に作用するサイドコンベヤの摩擦力で回転され、その姿勢が目標姿勢に一致することになる。この物品の姿勢変更装置において、搬送コンベヤの流入側に先行して、搬送方向及び横断方向にランダムに流されている物品を搬送方向に一列に揃えると共に物品の姿勢を概略揃える前処理機構が配設されている。更に、前処理機構は、搬送方向に横断する方向に傾斜させた傾斜コンベヤと、当該傾斜コンベヤの傾斜下方から傾斜コンベヤの搬送面を途中まで斜めに這い上がりその後、斜めに下るガイドコンベヤとを備え、ガイドコンベヤのコンベヤ面は傾斜コンベヤの搬送面と略直交して配置されており、ガイドコンベヤは傾斜コンベヤと速度差をもって駆動される。したがって、多量に連続して搬入されてくる物品を、予め、前処理機構において、重力の作用を利用した二つのコンベヤによって、搬送方向に一列に揃えると共に物品の姿勢を概略揃えることにより、物品の姿勢変更装置は方向性のある多数の物品の姿勢変更を一層正確に且つ高速で処理することが可能となる。
【００１０】
この物品の姿勢変更装置において、前記搬送コンベヤの傾斜下方側で且つ前記サイドコンベヤの上流側には、前記搬送コンベヤに沿って、前記搬送コンベヤと同速度で駆動されて前記物品の搬送経路を規制する規制サイドコンベヤが配設されており、前記撮影手段は前記規制サイドコンベヤで規制された状態の前記物品を撮影する。搬送コンベヤは物品の搬送方向に対して横断する方向に傾斜しているが、搬送コンベヤの傾斜下方側に搬送コンベヤに沿って規制サイドコンベヤが配設されているので、物品は搬送コンベヤによって載置状態のまま規制サイドコンベヤによってそれ以上に滑り落ちないように傾斜方向に規制されつつ搬送される。規制サイドコンベヤは搬送コンベヤの搬送速度と同速度で駆動されているので、物品は規制サイドコンベヤによって回転されることがなく搬入時のままの姿勢で一定しており、撮影手段はこの一定の姿勢を保っている物品を撮影する。物品は、規制サイドコンベヤからサイドコンベヤに受け渡される。
【００１１】
この物品の姿勢変更装置において、前記コントローラは、前記搬送コンベヤからの搬出時における前記物品の取るべき姿勢として設定される目標姿勢を記憶する目標姿勢記憶手段、前記撮影手段によって撮影された前記物品の映像データに基づいて前記物品の実姿勢を算出する実姿勢算出手段、前記搬送コンベヤによって搬送中の前記物品の前記実姿勢を前記目標姿勢に一致させるため前記実姿勢算出手段が算出した前記実姿勢と前記目標姿勢記憶手段に記憶されている前記目標姿勢との姿勢偏差に基づいて前記サイドコンベヤが駆動される際に従うべき速度パターンを演算する演算手段、及び前記速度パターンに基づいて前記サイドコンベヤを速度制御する制御信号を出力する出力手段を備えている。このコントローラによれば、目標姿勢記憶手段は搬送コンベヤからの搬出時に物品の取るべき方向として設定された目標姿勢を記憶し、実姿勢算出手段は撮影手段によって撮影した物品の映像データに基づいて物品の実姿勢を算出し、演算手段は実姿勢算出手段が算出した物品の実姿勢と目標姿勢記憶手段に記憶されている目標姿勢との偏差に基づいてサイドコンベヤが駆動される際に従うべき速度パターンを演算し、出力手段は、その速度パターンに基づいてサイドコンベヤを速度制御する制御信号を出力する。
【００１２】
前記速度パターンは、前記姿勢偏差が大きいほど、前記搬送コンベヤの搬送速度と前記サイドコンベヤとの速度差を大きくした、又は所定の速度差を継続する継続期間を長くした速度パターンである。物品の実姿勢と目標姿勢との偏差の正負及び大きさに応じて物品の姿勢を変更する際の物品を回転させる方向と回転量とが対応しているので、姿勢偏差を解消するべく、搬送コンベヤに対して速度差を生じるようにサイドコンベヤの速度パターンが演算される。姿勢偏差が大きいほど物品を回転すべき回転量が大きくなるので、上記速度差を大きくし又は速度差を継続する継続期間が長く設定される。速度パターンは、コントローラにおいて姿勢偏差に応じて予め設定されている式又はマップに基づいて演算される。
【００１３】
この物品の姿勢変更装置において、前記規制サイドコンベヤ、前記撮影手段、及び前記サイドコンベヤは、ユニットとして前記搬送コンベヤに前記搬送方向に沿って繰り返して配設されており、前記コントローラは、後続側に配設される前記ユニットについて、先行して配設される前記ユニットについてする制御と同様の制御を行う。規制サイドコンベヤ、撮影手段、及びサイドコンベヤから成るユニットを搬送コンベヤにその搬送方向に沿って繰り返して配設することにより、物品の姿勢を変更する機会が少なくとも二度与えられることになり、多数の物品の姿勢をより精度良く目標姿勢に一致させることが可能となる。コントローラは、上流側に配設されるユニットに関して備える各手段と同様、撮影手段によって撮影した物品の映像データに基づいて物品の実姿勢を算出する実姿勢算出手段、搬送コンベヤによって搬送中の物品の実姿勢を目標姿勢に一致させるため実姿勢算出手段が算出した物品の実姿勢と目標姿勢記憶手段に記憶されている目標姿勢との姿勢偏差に基づいてサイドコンベヤが従うべき速度パターンを演算する演算手段、及び前記速度パターンに基づいてサイドコンベヤへの制御信号を出力する出力手段を、後続側に配設されているユニット用として備えており、前記撮影手段が撮影した前記物品の映像データに基づいて前記物品の姿勢を前記目標姿勢に一致させるため前記サイドコンベヤのコンベヤ速度を制御する。
【００１５】
この物品の姿勢変更装置において、前記搬送コンベヤの搬出側に前記搬送コンベヤからの搬出時の前記物品を撮影する最終撮影手段及び前記物品を前記搬送コンベヤから排除する排除手段が設けられており、前記コントローラは、前記最終撮影手段が撮影した前記物品の映像データに基づいて求めた前記物品の最終実姿勢と前記目標姿勢との最終姿勢偏差が所定の値以上であることに応答して、前記物品を姿勢不良品として前記搬送コンベヤから排除するため前記排除手段を作動させる排除制御信号を出力する排除決定手段を備えている。姿勢不良品と成る物品は、グループ化する際にも、包装機への導入姿勢としても不適であるので、最終撮影手段が撮影した物品の映像データに基づいて求めた物品の最終実姿勢が目標姿勢と所定の値以上にズレたときに、排除決定手段はその物品を姿勢不良品として排除するよう排除手段に排除制御信号を出力し、それによって姿勢不良品を搬送コンベヤから排除する。
【００１６】
前記物品は、前記方向性を有する形としてハート形又はリーフ形をした板状のクッキー、ビスケット、又はチョコレート製菓子である。これらの食品は、個々に又はグループ化された状態で、袋、トレー、包みフィルム等によって包装機で包装される。包装位置における個々の物品の姿勢が問題となるときには、そうした物品は、その輪郭形状や物品の表面に描かれる絵柄等によって方向性を識別できるものである。そのような輪郭や絵柄は撮影装置で検出可能であり、画像データを演算処理することで、物品の方向性を識別することが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、この発明による物品の姿勢変更装置の実施例を説明する。図１はこの発明による物品の姿勢変更装置の全体を示す概略図、図２は図１に示す物品の姿勢変更装置の要部を示す断面図、図３は図１に示す物品の姿勢変更装置に先行して配設される前処理機構の平面図、図４は図３に示す前処理機構の断面図である。
【００１８】
図１に示すように、この発明による物品の姿勢変更装置１は、姿勢を変更される物品Ａを菓子とした場合の実施例であり、物品Ａは、菓子製造ラインから次々とランダムな間隔と姿勢で供給される。姿勢変更装置１の上流側には、搬送方向に沿う方向と横断する方向の双方にランダムに搬送されて来る物品Ａを一列に且つ姿勢を略一定の方向に揃える前処理をするため、前処理機構３０（詳細は後述）が配設されている。前処理機構３０によって一列に且つ姿勢が略一定の方向に揃えられた物品Ａは、次々と、搬送コンベヤ２によって搬入される。搬送コンベヤ２は、搬送方向Ｂに対して横断する方向に所定の角度θで傾斜して配設されており、複数のロ−ラ４に支持され且つ変速制御可能なインバータモータ３によって設定された一定速度で駆動用ローラ４ａを介して駆動される。物品Ａは、搬送コンベヤ２の傾斜した搬送面５上に載置された状態で搬送される。インバータモータ３の出力速度は、物品Ａの単位時間当たりの処理個数に応じて変更可能であるが、その処理が継続される間は一定に設定される。物品Ａは、搬送面５の傾斜によって次第に低い側に滑り落ちる傾向を有するので、物品Ａの滑落ちを規制するため、搬送方向Ｂに沿って、規制サイドコンベヤ６と、規制サイドコンベヤ６に隙間なく接続した姿勢変更用のサイドコンベヤ１１とが配設されている。
【００１９】
規制サイドコンベヤ６は、ローラ８，８を介してインバータモータ７によって駆動される。インバータモータ７は、搬送コンベヤ２のためのインバータモータ３による搬送コンベヤ２の搬送速度Ｖと等速のコンベヤ速度Ｖ1 となるように規制サイドコンベヤ６を駆動する。規制サイドコンベヤ６のコンベヤ面９は、搬送コンベヤ３の搬送面５と直交した状態に配置されている。搬送面５上に載置された方向性のある物品Ａは、コンベヤ面９に当接することで規制されても、回転されることはなく、搬入されたときの姿勢のまま搬送される。撮影手段であるカメラ１０は、規制サイドコンベヤ６によって規制されて姿勢が一定している物品Ａを撮影し、その映像データＤ1 をコントローラ５０に出力する。
【００２０】
物品Ａは、搬送コンベヤ２の搬送面５に載置状態のまま、規制サイドコンベヤ６から後続の姿勢変更用のサイドコンベヤに１１に受け渡される。サイドコンベヤに１１は、規制サイドコンベヤ６と同様に、搬送コンベヤ２の傾斜下方側に搬送方向Ｂに沿って配設され、搬送面５と直交するコンベヤ面１４を有している。コンベヤ面１４は、物品Ａの側部ａ（図２参照）と摩擦係合を確かにするため、多少の凹凸面としておくのが好ましい。サイドコンベヤ１１は、駆動部として応答性が良いサーボモータ１２によってローラ１３を介して駆動される。コントローラ５０は、カメラ１０が撮影した物品の映像データＤ1 に基づいてサーボモータ１２の回転速度を制御し、搬送コンベヤ２の搬送速度Ｖに対してサイドコンベヤ１１のコンベヤ速度Ｖ2 を変化させる。その結果、物品Ａは、その側部ａに作用するコンベヤ面１４の摩擦力で回転され、物品Ａの姿勢はその方向性によって定まる目標姿勢（詳細は後述する）に一致させるように制御される。
【００２１】
規制サイドコンベヤ６、カメラ１０及びサイドコンベヤ１１は第一ユニットＵ１を構成しており、第一ユニットＵ１の下流には、第一ユニットＵ１と同等の構成を有する第二ユニットＵ２が設けられている。即ち、第二ユニットＵ２は、規制サイドコンベヤ１６、撮影手段としてのカメラ２０及びサイドコンベヤ２１から成り、搬送コンベヤ２の搬送方向Ｂの下流側に第一ユニットＵ１に接続されている。コンベヤ面１９を持つ規制サイドコンベヤ１６は、インバータモータ１７によってローラ１８を介して搬送コンベヤ２の搬送速度Ｖと同速度で駆動され、コンベヤ面２４を持つサイドコンベヤ２１は、サーボモータ２２によってローラ２３を介して駆動される。第二ユニットＵ２は第一ユニットＵ１で目標姿勢に変更し切れなかった物品Ａの姿勢を再度変更する機会を与え、物品Ａの姿勢をより精度良く目標姿勢に合わせることができる。コントローラ５０は、第二ユニットＵ２について、カメラ２０が撮影した物品Ａの映像データＤ2 に基づいて物品Ａの姿勢を目標姿勢に一致させるため、第一ユニットＵ１の場合と同様の制御態様で、姿勢変更用のサイドコンベヤ２１のコンベヤ速度Ｖ3 を制御する。
【００２２】
搬送コンベヤ２は、搬出端２５に近づくにつれて傾斜が次第に緩やかになり、搬出端２５の近傍では略平坦となっている。搬出端２５に対応して、搬送コンベヤ２から搬出される物品Ａを撮影する最終撮影手段としてのカメラ２７が配設されている。カメラ２７が撮影した物品Ａの映像データＤｆはコントローラ５０に送られる。物品Ａの最終姿勢が目標姿勢と許容値以上にズレている場合、当該物品Ａを姿勢不良品として搬送経路から排除するため、搬出端２５には、コントローラ５０からの作動信号によって作動して物品Ａを搬送コンベヤ２から排除する排除手段２６が設けられている。排除手段２６は、例えば、搬送面５に沿ってエアを吹き出して物品Ａを吹き飛ばすエアジェットや搬送面５上を横断方向に作動して物品Ａを押し出すプッシャとすることができる。
【００２３】
前処理機構３０は、図３及び図４に示すように、菓子製造ラインのコンベヤ３１の後流に接続配置されて、搬送方向Ｂに横断する方向に傾斜させた傾斜コンベヤ３２と、傾斜コンベヤ３２の傾斜下方から傾斜コンベヤ３２の搬送面３３を途中まで斜めに這い上がりその後、斜めに下るガイドコンベヤ４０とから成っている。傾斜コンベヤ３２は、コンベヤ３１との接続端３４では接続が滑らかになるように横断方向の傾斜率はゼロであるが、搬送方向Ｂに沿って傾斜率が次第に増加している。ガイドコンベヤ４０のコンベヤ面４１は、搬送面３３と略直交して配置されている。傾斜コンベヤ３２はインバータモータ３７によってローラ３８を介して駆動され、ガイドコンベヤ４０はインバータモータ４２によってローラ４３を介して傾斜コンベヤ３２の搬送速度より所定の速度差をもって駆動されている。傾斜コンベヤ３２に移載された物品Ａは、搬送方向Ｂ及び横断方向にランダムに分散して供給されても、傾斜コンベヤ３２と速度差をもって駆動されるガイドコンベヤ４０に当接し、ガイドコンベヤ４０によって回転を与えられる。物品Ａはその方向性により、続けて回転力が与えられても、ガイドコンベヤ４０によって略安定した姿勢に規制された状態で搬送される。ガイドコンベヤ４０のコンベヤ面４１に沿って密に並んだ一連の物品Ａは、搬出端３５から高速で駆動される分離コンベヤ４４に移載されるとき、個別に分離される。
【００２４】
図５は、この発明による物品の姿勢変更装置の制御システム図、即ち、コントローラ５０の構成を示す図である。図５に示すにように、コントローラ５０は、搬送コンベヤ２からの搬出時に製品としての物品Ａの取るべき方向として設定された目標姿勢α0 を記憶する目標姿勢記憶手段５１を備えている。目標姿勢α0 は、例えば、方向性のある物品Ａの方向が基準方向（搬送方向）から所定の方向を向いた角度として目標姿勢設定手段４５によって設定される。搬送コンベヤ２の上流側に配設されている第一ユニットＵ１に関して、規制サイドコンベヤ６によって規制された状態で搬送コンベヤ２によって搬送されている物品Ａを撮影したカメラ１０からの映像データＤ1 は、コントローラ５０において第一ユニットＵ１用として配設されている実姿勢算出手段５２に入力される。実姿勢算出手段５２は、物品Ａの映像データＤ1 に基づいて物品Ａの実姿勢α1 を算出する。
【００２５】
搬送コンベヤ２の下流側に配設されている第二ユニットＵ２に関して、撮影手段としてのカメラ２０が規制サイドコンベヤ１６によって規制されつつ搬送コンベヤ２によって搬送されている物品Ａを撮影し、コントローラ５０においては、カメラ２０からの映像データＤ2 が実姿勢算出手段５６に入力される。実姿勢算出手段５６は、物品Ａの映像データＤ2 に基づいて物品Ａの実姿勢α2 を算出する。更に、搬送コンベヤ２の搬出側に配設され且つ搬送コンベヤ２から搬出されようとしている物品Ａを撮影した最終撮影手段としてのカメラ２７からの映像データＤｆが、最終実姿勢算出手段６０に入力され、最終実姿勢算出手段６０は、物品Ａの映像データＤｆに基づいて物品Ａの最終実姿勢αｆを算出する。
【００２６】
図６及び図７は、照明手段としての白色ＬＥＤによって照らされた物品Ａの映像を撮影手段であるカメラ１０，２０，２７で撮影した映像を示す図である。ここでは、方向性がある物品Ａは平面形状がハート形である平板状の菓子である。カメラ１０，２０，２７の視野は、物品Ａ全体が写るように調整され、映像データＤ（Ｄ1 ，Ｄ2 ，Ｄｆ）は、背景を白画像に、物品を黒画像（ハッチングで示す）に設定されている。図６に示すように、搬送コンベヤ２から搬出された時点で取るべき姿勢に対応して、物品Ａの形状についてモデル登録を行っておき、撮影された映像データＤに基づいてモデル登録された形状についてのデータとの比較によって物品Ａの実姿勢α（α1 ，α2 ，αｆ）が算出される。この例では、目標姿勢α0 は、基準方向である搬送方向Ｂと同じ方向を向いた角度として設定される（α0 ＝０°）。図７は、図６に示す目標姿勢α0 に揃えた状態から物品Ａの姿勢がズレている状態を示している。図７において、物品Ａの実姿勢αを算出する具体的な手法としては、例えば、物品Ａの画像の重心Ｇを計算し、その重心Ｇを中心として例えば４つの画面ＳA 〜ＳD に分割し、分割された各画面ＳA 〜ＳD に占める物品Ａの面積Ｓ1 〜Ｓ4 に基づいて求める方法や、物品Ａの形状を特徴付けるラインＬ（図６）等を参照することで求める方法がある。また、カメラは、カラーカメラとして、物品Ａの表面の絵柄や模様を認識できるようにして、絵柄や模様から物品Ａの実姿勢αを算出してもよいことは、勿論である。
【００２７】
第一ユニットＵ１に関して、目標姿勢記憶手段５１に記憶されている目標姿勢α0 と実姿勢算出手段５２が算出した実姿勢α1 とは比較器５３によって比較され、両者の差が姿勢偏差Δα1 （＝α1 −α0 ）として計算される。姿勢偏差Δα1 の入力を受けて、演算手段５４は、予め保存されている速度パターンを参照して、実際にサイドコンベヤ１１を駆動する速度パターンＰ1 を演算する。出力手段５５は、演算された速度パターンＰ1 に基づいた所定のタイミングで、サイドコンベヤ１１の駆動部であるサーボモータ１２に制御信号Ｃ1 を演算する。
【００２８】
物品Ａを姿勢変更させる回転方向と回転量とは、姿勢偏差Δα1 の値（正負とその絶対値の大きさ）に対応しているので、搬送コンベヤ２で搬送中の物品Ａを回転させて実姿勢α1 が目標姿勢α0 に一致するように、サイドコンベヤ１１と搬送コンベヤ２との間に速度差ΔＶを生じさせる速度パターンＰ1 が演算される。速度パターンＰ1 は、図８に例示されているように、サイドコンベヤ１１の速度がステップ状（階段状、又は滑らかに変化してもよい）に変化し、一定の継続期間Ｔ、搬送コンベヤ２の搬送速度Ｖと速度差ΔＶを保った後、再び搬送コンベヤ２の搬送速度Ｖと同じ速度に戻るパターンに設定されている。搬送コンベヤ２とサイドコンベヤ１１との間に速度差ΔＶがある期間、物品Ａは、速度差ΔＶの正負及び大きさに応じてサイドコンベヤ１１のコンベヤ面１４との摩擦係合によって回転し、姿勢を変更する。姿勢変更は、サイドコンベヤ１１と係合している間に終了するように実行される。物品Ａは、その方向性の故に安定となる姿勢（例えば、図６に示すラインＬがサイドコンベヤのコンベヤ面１４に当接する姿勢）があり、その安定方向を目標姿勢α0 に設定することにより、目標姿勢α0 からの僅かな姿勢のズレは、搬送中の振動等により自動的に修正される。
【００２９】
サーボモータ１２を変速させる速度差ΔＶ及び所定の速度差ΔＶが継続される継続時間Ｔは、予め、幾つかの姿勢偏差Δα1 の値に応じて実験等に基づいて式又はマップとして求められており、適宜の補完を施すことで任意の姿勢偏差Δα1 に対して速度パターンＰ1 が求められる。速度パターンＰ1 は、姿勢偏差Δα1 の絶対値が大きいほど物品Ａを回転すべき回転量が大きくなる。ここでは、姿勢変更のための物品Ａの回転量は、継続期間Ｔを変更することにより調節されているが、必要な回転量が過大であるときには、速度差ΔＶを大きく設定したり、速度差ΔＶと継続期間Ｔとの両方を変えて設定してもよいよい。速度パターンＰ1 の例として、図８には、時刻ｔ0 〜ｔ1 までの期間Ｔ1 の間に速度差ΔＶ1 を与えたもの、時刻ｔ0 〜ｔ2 までの期間Ｔ2 の間に速度差ΔＶ1 を与えたもの、時刻ｔ0 〜ｔ3 までの期間Ｔ3 の間に速度差−ΔＶ1 を与えたものがある。
【００３０】
第二ユニットＵ２に関しても、第一ユニットＵ１の場合と同様に、目標姿勢記憶手段５１に記憶されている目標姿勢α0 と、カメラ２０が撮影した物品Ａの映像データＤ2 に基づいて実姿勢算出手段５６が算出した実姿勢α2 とが比較器５７によって比較され、姿勢偏差Δα2 （＝α2 −α0 ）が計算される。姿勢偏差Δα2 の入力を受けて、演算手段５８は物品Ａの実姿勢α2 を目標姿勢α0 に一致させるためのサイドコンベヤ２１の速度パターンＰ2 を演算し、出力手段５９は速度パターンＰ2 に基づいてサイドコンベヤ２１の駆動部であるサーボモータ２２へ制御信号Ｃ2 を出力する。速度パターンＰ2 は、第一ユニットＵ１に関しての速度パターンＰ1 と同様（又はより高精細度）であってよいのでその詳細な説明を省略する。第二ユニットＵ２によって、第一ユニットＵ１で変更し切れなかった物品Ａの姿勢をより精度良く目標姿勢α0 に一致させることができる。
【００３１】
コントローラ５０による物品Ａの姿勢制御フローが、図９に示されている。先ず、搬送コンベヤ２からの搬出時において基準方向に対する所定の角度として入力された物品Ａの取るべき目標姿勢α0 が目標姿勢設定手段４５によって入力され、その目標姿勢α0 は目標姿勢記憶手段５１に記憶されることで設定される（ステップ１）。第一ユニットＵ１において、規制サイドコンベヤ６に規制された状態で物品Ａが搬送コンベヤ２で次々に搬送されてくるとき、カメラ１０が各物品Ａを撮影し、その映像データＤ1 が実姿勢算出手段５２に入力される（ステップ２）。実姿勢算出手段５２が、映像データＤ1 に基づいて物品Ａの実姿勢α1 を算出する（ステップ３）。比較器５３において、目標姿勢記憶手段５１に記憶されている目標姿勢α0 と実姿勢算出手段５２が算出した実姿勢α1 との姿勢偏差Δα1 （＝α1 −α0 ）が算出される（ステップ４）。姿勢偏差Δα1 の絶対値が予め定められた値δ1 以下であるか否かが判定される（ステップ５）。姿勢偏差Δα1 の絶対値がδ1 以下である場合には、物品Ａの姿勢は充分目標姿勢α0 に近く物品Ａの姿勢変更は必要ないと判断されるので、サイドコンベヤ１１のコンベヤ速度Ｖ2 を搬送コンベヤ２の搬送速度Ｖに設定し（ステップ６）、物品Ａはそのままの姿勢で第二ユニットＵ２に移行される。姿勢偏差Δα1 の絶対値がδ1 を超える場合には、演算手段５４は、姿勢偏差Δα1 に基づいて、物品Ａの実姿勢α1 を目標姿勢α0 に一致させるようなサイドコンベヤ１１のコンベヤ速度Ｖ2 についての速度パターンＰ1 を演算する（ステップ７）。出力手段５５は、演算手段５４が演算した速度パターンＰ1 に基づいてサイドコンベヤ１１のサーボモータ１２を制御する制御信号Ｃ1 を出力する（ステップ８）。
【００３２】
第二ユニットＵ２において、規制サイドコンベヤ１６による規制状態で物品Ａが搬送コンベヤ２で搬送されているとき、カメラ２０が物品Ａを撮影し、その映像データＤ2 が実姿勢算出手段５６に入力される（ステップ９）。実姿勢算出手段５６は、映像データＤ2 に基づいて物品Ａの実姿勢α2 を算出する（ステップ１０）。比較器５７において、目標姿勢記憶手段５１に記憶されている目標姿勢α0 と実姿勢算出手段５６が算出した実姿勢α2 との姿勢偏差Δα2 が求められる（ステップ１１）。姿勢偏差Δα2 の絶対値が、予め定められた値δ2 以下であるか否かが判定される（ステップ１２）。姿勢偏差Δα2 の絶対値がδ2 以下である場合には、第一ユニットＵ１における物品Ａの姿勢変更で物品Ａの実姿勢と目標姿勢α0 との姿勢偏差が充分解消されており第二ユニットＵ２において物品Ａの姿勢変更は必要ないと判断されるので、サイドコンベヤ２１のコンベヤ速度Ｖ3 を搬送コンベヤ２の搬送速度Ｖに設定し（ステップ１３）、物品Ａは最終姿勢判定に移行する。姿勢偏差Δα2 の絶対値がδ2 を超える場合、即ち、第一ユニットＵ１において物品Ａの姿勢偏差Δα1 が充分解消されていない場合には、演算手段５８は、姿勢偏差Δα2 に基づいて、物品Ａの実姿勢α2 を目標姿勢α0 に一致させるようなサイドコンベヤ２１のコンベヤ速度Ｖ3 の速度パターンＰ2 を演算する（ステップ１４）。出力手段５９は、演算手段５８が演算した速度パターンＰ2 に基づいてサイドコンベヤ２１の駆動部としてのサーボモータ２２を制御する制御信号Ｃ2 を出力する（ステップ１５）。
【００３３】
物品Ａが第二ユニットＵ２を通過して搬送コンベヤ２の搬出端２５に接近すると、最終撮影手段としてのカメラ２７が撮影した搬出時の物品Ａの映像データＤｆが最終実姿勢算出手段６０に入力される（ステップ１６）。最終実姿勢算出手段６０は、映像データＤｆに基づいて物品Ａの最終実姿勢αｆを算出する（ステップ１７）。最終実姿勢αｆと目標姿勢記憶手段５１に記憶されている目標姿勢α0 との最終姿勢偏差Δαｆ（＝αｆ−α0 ）が算出される（ステップ１８）。最終姿勢偏差Δαｆの絶対値が予め定められた値δｆ以上であるか否かが判定される（ステップ１９）。ステップ１９の判定が肯である場合、排除決定手段６２は当該物品Ａは姿勢が良好であるとして排除手段２６を非作動とし（ステップ２０）、ステップ１９の判定が否である場合、当該物品Ａを姿勢不良品として搬送コンベヤ２から排除させるため、排出制御信号Ｃｆが排除手段２６に出力される（ステップ２１）。上記フローの制御が、各物品Ａに対して順次行われる。
【００３４】
【発明の効果】
この発明は、上記のように構成されているので、次のような効果を奏する。即ち、輪郭形状や表面の絵柄等、撮影装置で検出可能な方向性を備えている物品であれば、毎分２００個にも達する多数の物品がランダムな方向を向いて連続して搬送されてきても、それらの物品の姿勢を、従来のように把持手段の回動によって得るのではなく、搬送コンベヤとサイドコンベヤとの速度差を利用した簡単な機構によって且つ短時間で変更して、目標姿勢に揃えることができる。従って、複数の物品を所定の向きに揃えた状態でグループ化させることや、後流に配設されている包装機へ物品を一様な向きで装入することも可能になる。また、物品がビスケット、クッキー、チョコレート等の脆弱な菓子である場合にも、個々の物品を姿勢変更をさせるための回転力は、サイドコンベヤのコンベヤ面が物品の周縁に作用する摩擦力によって得られるので、従来の把持手段による物品の把持に見られるような把持の失敗や過大な力が作用することによる物品の損傷を回避して、所定の姿勢に高速で簡単に且つ的確に変更することができる。特に、本発明においては、多量に連続して搬入されてくる物品を、予め、前処理機構において、重力の作用を利用した二つのコンベヤという簡単な構成によって効果的に、搬送方向に一列に揃えると共に物品の姿勢を概略揃えることができるので、物品の姿勢変更装置は方向性のある多数の物品の姿勢変更を一層正確に且つ高速で処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による物品の姿勢変更装置の全体を示す概略図である。
【図２】図１に示す物品の姿勢変更装置の要部を示す断面図である。
【図３】図１に示す物品の姿勢変更装置に先行して配設される前処理機構の平面図である。
【図４】図３に示す前処理機構の断面図である。
【図５】この発明による物品の姿勢変更装置の制御システム図である。
【図６】目標姿勢にある物品Ａを撮影手段で撮影した映像を示す図である。
【図７】目標姿勢から姿勢変化した物品Ａの映像を撮影手段で撮影した映像を示す図である。
【図８】コントローラの演算手段が演算して得る速度パターンの一例を示す図である。
【図９】コントローラによる物品の姿勢制御の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
Ａ  物品
Ｂ  搬送方向
Ｃ（Ｃ1 ，Ｃ2 ，Ｃｆ）  制御信号、排除制御信号
Ｄ（Ｄ1 ，Ｄ2 ，Ｄｆ）  映像データ
Ｐ（Ｐ1 ，Ｐ2 ）        速度パターン
Ｔ（Ｔ1 ，Ｔ2 ，Ｔ3 ）  継続時間
Ｕ１，Ｕ２      ユニット（第一ユニット、第二ユニット）
Ｖ              搬送速度（搬送コンベヤ）
ΔＶ            速度差
α0             目標姿勢
α（α1 ，α2 ，αｆ）          実姿勢、最終実姿勢
Δα（Δα1 ，Δα2 ，Δαｆ）  姿勢偏差、最終姿勢偏差
ａ    物品の側部
１    姿勢変更装置
２    搬送コンベヤ
６，１６    規制サイドコンベヤ
１０，２０  カメラ（撮影手段）
１１，２１  サイドコンベヤ
２６    排除手段
２７    カメラ（最終撮影手段）
３０    前処理機構
５０    コントローラ
５１    目標姿勢記憶手段
５２，５６  実姿勢算出手段
５４，５８  演算手段
５５，５９  出力手段
６０        最終実姿勢算出手段
６２        排除決定手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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