【実施例1】
【0012】
以下、図面に示す実施例により本発明を説明する。本発明に係る物品供給装置は、
図1に示すように、物品2を供給する供給コンベヤ4、5と、この供給コンベヤ4、5の側部に配置された物品供給手段6、7、8、9と、前記供給コンベヤ4、5によって搬送されてきた物品2を取り出して前記物品供給手段6、7、8、9に受け渡す物品受け渡し手段10、11、12、13と、前記供給コンベヤ4、5と平行に配置され、物品2を収容する収容部14を有する製品コンベヤ16とを備えている。前記物品供給手段6、7、8、9は、受け渡し手段10、11、12、13から受け取った物品2の姿勢を変更し、集積した後に、製品コンベヤ16の収容部14内に挿入する。なお、物品受け渡し手段10、11、12、13は、
図2および
図3に示すようにロボットであり、
図1中に符号を付した円はこれらロボットの可動範囲を示している。また、この実施例では、処理能力を向上させるために、製品コンベヤ16を中央に配置して、その両側に供給コンベヤ4、5を配置し、さらに、各供給コンベヤ4、5の側部にそれぞれ2箇所の物品供給手段6、8および7、9を設け、これら各物品供給手段6、7、8、9に対応して、4台の物品受け渡し手段10、11、12、13を配置している。但し、前記供給コンベヤ4、5、物品供給手段6、7、8、9、物品受け渡し手段10、11、12、13等の数はこの実施例に限定されないことはいうまでもない。
【0013】
各供給コンベヤ4、5は、物品2をランダムな状態で一列で連続的に搬送する。平行して配置された2本の供給コンベヤ4、5の中間に、これら供給コンベヤ4、5と平行して製品コンベヤ16が配置されている。この製品コンベヤ16は、一定の間隔で仕切り板18が設けられており、各仕切板18の間の空間が、所定個数の物品2を収容する収容部14になっている。前記物品受け渡し手段10、11、12、13としてのロボットは、そのハンド20に複数個(この実施例では7個)の物品2を保持する保持部22が一列で設けられている(
図3参照)。各保持部22はエアシリンダ24のピストンロッド24aに取り付けられ、エアシリンダ24の作動によって伸縮できるようになっており、各ロボット10、11、12、13に対応して設けられているカメラ25、27、29、31(
図1参照)によって物品2の位置、方向等を検出し、同一の方向を向けて1個ずつ物品2を保持する。このロボット10、11、12、13が供給コンベヤ4、5によって搬送されてきた物品2を保持して、物品供給手段6、7、8、9に受け渡す。なお、供給コンベヤ4、5、ロボット10、11、12、13および物品供給手段6、7、8、9は、それぞれ同一の構成なので、そのうちの一つ(供給コンベヤ4、物品供給手段6およびロボット10)についてだけ説明する。
【0014】
物品供給手段6は、
図4ないし
図6に示すように、前記供給コンベヤ4および製品コンベヤ16の搬送方向に対して直交する方向を向けた複数枚(この実施例では7枚)の細長い載置プレート26(26A、26B、26C、26D、26E、26F、26G)と、これら載置プレート26を、その長手方向の軸線(後に説明する回転軸の軸線)を中心にほぼ90度回転させて物品2の姿勢を変更する姿勢変更手段28(
図8、
図9および
図10参照)と、これら7枚の載置プレート26の間隔を縮小しまたは拡張する拡縮手段30(
図7、
図8、
図9および
図10参照)と、載置プレート26上の物品2を押し出して、その前方側(
図4の上方側)に位置する製品コンベヤ16の収容部14内に挿入するプッシャ32(
図10、
図11および
図12参照)を備えている。これら載置プレート26、姿勢変更手段28、拡縮手段30およびプッシャ32等はベースプレート34上に載せられて、製品コンベヤ16の搬送方向Aに沿って一体として進退動するようになっている。製品コンベヤ16と平行してアクチュエータ36(
図4、
図5、
図6および
図10参照)が配置されている。前記ベースプレート34はこのアクチュエータ36に連結されており、往復移動用サーボモータ38の駆動によって、製品コンベヤ16の搬送方向Aに往復移動する。このベースプレート34が前進(製品コンベヤ16の搬送方向Aに移動)する際には、製品コンベヤ16に追従して等速で移動する。
【0015】
各載置プレート26は、横断面がほぼL字状をしており(
図4および
図12(a)、(b)、(c)参照)、幅の広い第1載置面26aと幅の狭い第2載置面26bの2つの載置面を有している。前記ロボット10から物品2を受け渡される際には、
図12(a)に示すように、第1載置面26aを水平にし、第2載置面26bを直立した状態にしている。また、
図12(b)、(c)に示すように、第1載置面26aを直立した状態にし、第2載置面26bを水平な状態にして、載置している物品2の姿勢を変更し、載置プレート26の間隔を縮めた後、プッシャ32によってその物品2を製品コンベヤ16上に押し出すようにしている。なお、この実施例で扱われる物品2は、例えば、ピロー包装されたアイスバーのように、全体がほぼ直方体の形状で幅の広い面(物品の第1の面)と幅の狭い面(物品の第2の面)とを有している。
【0016】
細長い載置プレート26は、ベースプレート34の上方から製品コンベヤ16の方向に伸びており、その基部26c側が、ベースプレート34の上方に配置された支持筒体40にボールベアリングを介して回転自在に支持された回転軸42に連結されている(
図10参照)。この回転軸42を回転させることにより、前記載置プレート26を回転させてその第1載置面26aと第2載置面26bの位置を変えることができる。回転軸42の後端部に、この回転軸42の軸線から偏芯させてカムローラ44が連結されている(
図8、
図9および
図10参照)。このカムローラ44は、ベースプレート34に直立して取り付けられた姿勢変更用サーボモータ46によって作動するアクチュエータ48に連結された水平カム50のカム溝に係合している。この水平カム50が下降しているときには(
図8および
図10参照)、第1載置部26aが水平な状態で、第2載置部26bは直立している(
図12(a)に示す状態)。また、水平カム50を上昇させ、カムローラ44を回転させつつ押し上げて(
図9参照)回転軸42を回転させたときには(この実施例では90度回転させる)、第1載置部26aが直立した状態で、第2載置部26bが水平な状態になる(
図12(b)、(c)に示す状態)。
【0017】
さらに、前記ベースプレート34上には、載置プレート26の間隔を縮め、あるいは拡開する拡縮手段30が設けられている。各載置プレート26に連結されている回転軸42を支持している支持筒体40は、直立した取付部材52の上端に連結されている(
図10参照)。ベースプレート34の製品コンベヤ16側の端部(
図10の左側の端部)上に直立した壁面54が固定されており、この直立した壁面54の内側に2本の水平なガイドレール56が平行して固定されている。前記支持筒体40が取り付けられている各取付部材52の、製品コンベヤ16側の側面に1箇所のスライダ58が固定され、前記上下のガイドレール56のいずれか一方に係合している。なお、後に説明するように、中央に位置する載置プレート26(26D)は拡縮する際に移動しないので、スライダ58は設けられていない。
【0018】
ベースプレート34上には、大中小3組のベルトによる拡縮用の駆動機構が設けられている。
図4ないし
図7に示すように、前面側の直立した壁面54とこの壁面54の一部に対向して固定された後方側の直立板部60との間に、駆動軸62が回転自在に支持され、この駆動軸62に、大径の駆動プーリ64、中径の駆動プーリ66および小径の駆動プーリ68が連結されて一体的に回転するようになっている(
図4、
図6および
図7参照)。この駆動軸62は、拡縮用サーボモータ70の駆動を減速機72を介して伝達されて回転される。一方、大中小3個の従動プーリ74、76、78が前記大中小3個の駆動プーリ64、66、68に対応して設置されている。これら従動プーリ74、76、78は、ベースプレート34上にそれぞれ支柱80、82、84を介して(
図5参照)、対応する駆動プーリ64、66、68と同一の高さに支持されている。大中小3組の駆動プーリ64、66、68および従動プーリ74、76、78間に、それぞれ載置プレート26の間隔調整用の無端ベルト88、90、92が掛け回されている(
図5および
図7参照)。
【0019】
前記7枚の載置プレート26(26A、26B、26C、26D、26E、26F、26G)は、中央の第4載置プレート26Dを中心にして、左右両側に3枚ずつ配置されており、これら各プレート26A、26B、26Cと26E、26F、26Gが中央の第4プレート26Dに向かって接近し、また離隔して間隔の調整を行う。従って、最も外側の第1載置プレート26Aと第7載置プレート26Gが最も大きく移動し、第2載置プレート26Bと第6載置プレート26Fが中間の移動量で移動し、最も内側の第3載置プレート26Cと第5載置プレート26Eが最も小さい移動量で移動する。このような動作をさせるために、最も外側の載置プレート26A、26Gが大径プーリ64、74間に掛け回されているベルト88に連結され、最も内側の載置プレート26C、26Eが小径のプーリ68、78に掛け回されているベルト92に連結され、中間の載置プレート26B、26Fが中径のプーリ66、76に掛け回されたベルト90に連結されている。なお、第7番目の載置プレート26Gに隣接して、載置プレート26とほぼ同一形状のガイドプレート93が配置されている(
図4および
図8の左端のプレート参照)。このガイドプレート93は、プッシャ32で物品2を移送する際に、第7番目の載置プレート26G上の物品2が落下しないようにガイドするものであり、その他の載置プレート26A、26B、26C、26D、26E、26Fでは隣接する載置プレートがそれぞれガイドするために設けられていない(
図12(c)参照)。
【0020】
前記各載置プレート26(26A、26B、26C、26D、26E、26F、26G)に連結されている回転軸42を支持する支持筒体40は、前述のようにそれぞれ直立した取付部材52に支持されており、この直立部材52に、前記ガイドレール56に嵌合するスライダ58が固定されるとともに、L字状の取り付けプレート94を介して、前記大中小の各プーリ64、74、66、76、68、78に掛け回されている前記ベルト88、90、92のいずれかに連結されている(
図13ないし
図18参照)。
【0021】
7枚の載置プレート26(26A、26B、26C、26D、26E、26F、26G)のうち、物品搬送方向Aの最も上流側に位置する第1載置プレート26A(
図4の一番右側に位置する載置プレートおよびこの載置プレート26Aに連結されている
図8の一番右側に位置するスライダ58A参照)は、大径プーリ64、74に掛け回されているベルト88の上部側に連結されている(
図13参照)。なお、
図8および
図9には、ガイドレール56に嵌合しているスライダ58が示されているので、各載置プレート26(26A、26B、26C、26E、26F、26G)に対応するスライダ58(58A、58B、58C、58E、58F、58G)によってその位置を説明する。また、物品搬送方向Aの最も下流側に位置する第7載置プレート26G(
図4の一番左側に位置する載置プレートおよび
図8の一番左側に位置するスライダ58G参照)は、大径プーリ64、74に掛け回されているベルト88の下部側に連結されている(
図14参照)。
【0022】
物品搬送方向Aの上流側から2番目に位置する第2載置プレート26B(
図4の右から2番目に位置する載置プレートおよび
図8の右から2番目に位置するスライダ58B参照)は、中径プーリ66、76に掛け回されているベルト90の上部側に連結されている(
図15参照)。また、物品搬送方向Aの下流側から2番目に位置する第6載置プレート26F(
図4の左から2番目に位置する載置プレートおよび
図8の左から2番目に位置するスライダ58B参照)は、中径プーリ66、76に掛け回されているベルト90の下部側に連結されている(
図16参照)。
【0023】
物品搬送方向Aの上流側から3番目に位置する第3載置プレート26C(
図4の右から3番目に位置する載置プレートおよび
図8の右から3番目に位置するスライダ58C参照)は、小径プーリ68、78に掛け回されているベルト92の上部側に連結されている(
図17参照)。また、物品搬送方向Aの下流側から3番目に位置する第5載置プレート26E(
図4の左から3番目に位置する載置プレートおよび
図8の左から3番目に位置するスライダ58E参照)は、小径プーリ68、78に掛け回されているベルト92の下部側に連結されている(
図18参照)。なお、前記各載置プレート26(26A、26B、26C、26E、26F、26G)とスライダ58(58A、58B、58C、58E、58F、58G)とを連結する直立した取付部材52は、他のスライダ58と干渉しないように隙間が形成されている。
【0024】
ロボット10から物品供給手段6の載置プレート26上に受け渡された物品2は、載置プレート26をほぼ90度回転させて姿勢を変更された後、拡縮手段30によって互いの間隔を縮められてから、プッシャ32によって載置プレート26上から押し出されて製品コンベヤ16の収容部14内に挿入される。この物品押し出し用のプッシャ32は、前記ベースプレート34の上方に配置されたプッシャ用プレート96上に設置されている(
図4、
図10、
図11および
図12(a)参照)。ベースプレート34は、その長手方向を製品コンベヤ16の搬送方向Aに向けてアクチュエータ36に連結され、製品コンベヤ16の搬送方向Aに進退動するようになっており、プッシャ用プレート96は、その長手方向を製品コンベヤ16の搬送方向Aと直交する方向を向けて、ベースプレート34上に固定されている(
図4および
図10参照)。
【0025】
プッシャ用プレート96上の先端部寄り(製品コンベヤ16寄り)に二組のガイドブロック98が固定され、これらガイドブロック98に2本の平行なスライドロッド100が進退動可能に支持されている。さらにこれらスライドロッド100の下方に配置された取付ロッド102が、前記各ガイドブロック98の下方に進退動可能に支持されている。これらスライドロッド100と取り付けロッド102の先端にプッシャ32が固定されている。このプッシャ32は、前記各ロッド100、102の先端面に下方を向けて垂直に固定されている。プッシャ32は、前記載置プレート26上に載せられた物品2が、90度回転されて立てた状態になり、かつ、間隔を縮めた状態の時に、各載置プレート26上の物品2を押し出せるようになっている。従って、載置プレート26の第2載置面26bを水平にして接近させた状態の時に、直立している第1載置面26aの間を通過できるような幅の櫛歯状になっている(
図12(c)参照)。
【0026】
平行な2本のスライドロッド100の中間に、プッシャ32を進退動させる無端状のベルト104が配置されている。プッシャ用プレート96の後端(供給コンベヤ4側の端部)に設置されたプッシャ駆動用サーボモータ106の出力軸108に駆動プーリ110が連結され、この駆動プーリ110とプッシャ用プレート96の先端部上に設置された従動プーリ112との間に前記無端状ベルト104が掛け回されている。このベルト104に連結部材116を介して前記スライドロッド100が連結されている。前記サーボモータ106の駆動によりベルト104が走行し、スライドロッド100および取り付けロッド102を介してプッシャ32が進退動する。このプッシャ32は、前記載置プレート26上の物品2を載置する第1および第2載置部26a、26bよりも後方側の位置から(
図10に示す位置)、載置プレート26の先端よりも前方の、物品2を製品コンベヤ16上に押し出すことができる位置(
図11に示す位置)の間で往復動するようになっている。
【0027】
以上の構成に係る物品供給装置の作動について説明する。供給コンベヤ4によって物品2がランダムな状態で連続的に搬送される。物品供給手段6および物品受け渡し手段としてのロボット10が設置されている位置のやや上流側に、物品2の位置、方向等を検出するカメラ25が設置されており、搬送されてくる物品2を1個ずつ撮影する。このカメラ25からの情報に応じて7個の保持部22を有するロボットハンド20が、各物品2を同じ方向に揃えながら順次保持する。保持部22に7個の物品2を保持したロボット10が、これらの物品2を物品供給手段6の各載置プレート26上に載置する。このとき載置プレート26は、幅の広い第1載置部26aを水平にし、幅の狭い第2載置部26bを直立した状態にしており、物品2は幅の広い面(第1の面)を上下に位置させて第1載置部26a上に載せられる。
【0028】
載置プレート26上に載せられた物品2は、姿勢変更手段28によってその姿勢を変更される。載置プレート26は、その基部側に連結されている回転軸42が支持筒40内で回転できるようになっており、回転軸42の後端部にこの回転軸42の軸線から偏芯して連結されているカムローラ44を上昇させることにより、載置プレート26をほぼ90度回転させることができる。カムローラ44は、水平カム50のカム溝内に嵌合しており、姿勢変更用サーボモータ46によってアクチュエータ48が作動して水平カム50を上昇させることによりカムローラ44を所定高さまで上昇させつつ回転させる。カムローラ44の上昇に伴って回転軸42が回転し、さらにこの回転軸42に連結されている載置プレート26が回転する。載置プレート26は、ロボット10の保持部22から物品2が載置される時点では、
図12(a)に示すように、幅の広い第1載置部26aが水平な状態で、幅の狭い第2載置部26bが直立した状態になっている。載置プレート26が90度回転されると、
図12(b)に示すように、第1載置部26aが直立した状態になるとともに第2載置部26bが水平になる。従って、幅の広い面(第1の面)を上下に位置させて第1載置部26aに載っていた物品2は、幅の広い面が両サイドに位置し、第2載置面26b上に幅の狭い面(第2の面)が上下に位置した状態になる。
【0029】
続いて、各第2載置部26b上で幅の狭い面(第2の面)を上下にして立ち上げた状態になっている物品2を、拡縮手段30によって互いに接近させる。7枚の載置プレート26(26A、26B、26C、26D、26E、26F、26G)のうち、中央の載置プレート26Dはその位置で移動しないように固定されており、その他の6本の載置プレート26A、26B、26C、26E、26F、26Gは、それぞれ大径プーリ64、74、中径プーリ66、76および小径プーリ68、78に掛け回されたベルト88、90、92の所定の位置に連結されている(
図13〜
図18参照)。従って、拡縮用サーボモータ70によって駆動軸62に連結されている大中小の駆動プーリ64、66、68を回転させることにより、最も外側の載置プレート26A、26G(
図8および
図9の対応するスライダ58A、58G参照)が最も大きく内側へ向かって移動し、その内側の載置プレート26B、26F(
図8および
図9のスライダ58B、58F参照)が外側の載置プレート26A、26Gよりも少ない距離だけ移動し、最も内側の載置プレート26C、26E(
図8および
図9のスライダ58C、58E参照)は最も少ない距離だけ移動し、すべての載置プレート26(26A、26B、26C、26D、26E、26F、26G)がほぼ等距離で接近した状態になる(
図12(c)の状態)。
【0030】
拡縮手段30によって載置プレート26(26A、26B、26C、26D、26E、26F、26G)を接近させることにより、各載置プレート26上に載置されている物品2を接近させて集積した状態にした後、これら物品2をプッシャ32によって押し出して製品コンベヤ16の収容部14へ移動させる。製品コンベヤ16は連続的に走行しており、ベースプレート34上に設置されている物品供給手段6全体を製品コンベヤ16の走行に追従させて搬送方向Aへ移動させつつ、プッシャ32によって各物品2を押し出すようにしている。
【0031】
ベースプレート34は、往復移動用サーボモータ38によって作動するアクチュエータ36に連結されて移動する。また、このベースプレート34の移動中に、プッシャ32が作動して物品2を製品コンベヤ16の収容部14内に挿入する。プッシャ32は、作動開始時には物品2が載置されている載置プレート26よりも後方に位置しており(
図10参照)、プッシャ駆動用サーボモータ106の駆動によって製品コンベヤ16方向へ前進し各載置プレート26(26A、26B、26C、26D、26E、26F、26G)上の物品2を収容部14内に押し込む(プッシャ32は
図11の位置まで移動する)。プッシャ32は、7枚の載置プレート26(26A、26B、26C、26D、26E、26F、26G)が姿勢を変更され、かつ、間隔を収縮された状態で、各載置プレート26(26A、26B、26C、26D、26E、26F、26G)の間を通過できるような形状の櫛歯状をしており(
図12(a)、(c)参照)、載置プレート26に干渉することなくスムーズに前進することができる。製品コンベヤ16に設けられている収容部14は、搬送方向の前後を仕切り板18によって区画されており、収容された物品2は、幅の狭い面(第2の面)を上下にした状態でも安定して搬送することができる。
【0032】
物品2を製品コンベヤ16の収容部14内に挿入した後、プッシャ32は載置プレート26の後方側へ後退し、ベースプレート34は製品コンベヤ16の上流側に後退して、次の物品2がロボット10により受け渡されるまで待機する。なお、前記実施例では、載置プレート26を90度回転させて物品2の姿勢を変更したが、必ずしも90度回転させて物品2を立ち上げた状態にするものに限らず、その他の回転量で姿勢を変更することもできる。例えば、各物品2を斜めにして順次重ね合わせるようにしてもよい。この場合には、プッシャ32等のアタッチメント部品を変更する必要がある。また、前記実施例では、製品コンベヤ16に仕切り板18を設けて、等間隔で複数の収容部14を有する構成としたが、カートンコンベヤによって搬送される起函されたカートン内に物品を押し込む構成であってもよい。