JP6451286B2 - 物品搬送システム - Google Patents

Description

本発明は、上流側搬送装置から物品を取り上げて下流側搬送装置上へと物品を移載する物品搬送システムに関する。

回転ベース部の周縁に沿って配置される吸着パッドを円軌道に沿って移動し、上流側の供給コンベヤから吸着パッドで物品を取り上げ、供給コンベヤに直交する下流側の排出コンベヤに順次物品を移載する物品移載装置が知られている（特許文献１）。同構成において、吸着パッドは回転ベース部に対し自転可能とされ、移載時、物品が回転しないように吸着パッドを回転ベース部に対して自転させることができる。これにより、縦長の物品を取り扱う場合、供給コンベヤにおいて長手方向を搬送方向に向けて一列に整列された物品を、移載先の排出コンベヤでは搬送方向に短手方向（幅方向）を向けて一列に整列させることができる。

特許第５４３８８７３号公報

同構成において両コンベヤを吸着パッドの周速度に合わせて連続運転する場合、物品の載置ピッチ（物品同士の中心間距離）は両コンベヤにおいて等しくなる。そのため物品の短手方向を搬送方向に一致させる排出コンベヤ側では、物品同士の間の距離が開いてしまう。これにより排出コンベヤ下流側のカートニングマシンにおいて複数の物品をまとめて箱詰めするような場合、排出コンベヤ上の物品の載置ピッチを詰めるための機構を別途設ける必要がある。

一方、移載時に載置ピッチを詰めて物品を排出コンベヤに載置することも考えられる。同方法としては、例えば排出コンベヤ上に物品を一定間隔で整列させるための桟を設け、排出コンベヤの搬送速度を吸着パッドの周速度よりも遅く設定して桟同士の間に物品を載置する方法が考えられる。しかし、この方法では、吸着パッドと排出コンベヤの速度が異なるため、載置時に物品には速度差に起因する衝撃が加わる。衝撃を小さく抑えるには速度差を小さくする必要があり、物品のアスペクト比が大きい場合に採用することは困難である。

また、別の方法としては、排出コンベヤの搬送速度を供給コンベヤの搬送速度よりも遅く設定するとともに、回転ベース部の回転速度を可変とし、吸着パッドの周速度を供給コンベヤ側では、供給コンベヤの搬送速度に合わせ、排出コンベヤ側では排出コンベヤの搬送速度に合わせることが考えられる。しかし、同方法では回転ベース部の回転制御やその機構が複雑になる。また回転ベース部の加減速にも限界があるため必ずしも有効に利用できるとは限らない。

本発明は、物品移載装置を備えた物品搬送システムにおいて、簡単な構成で供給コンベヤと排出コンベヤにおける載置ピッチを異ならせることを課題としている。

本発明の物品搬送システムは、複数の物品を取り上げ位置に向けて順次搬送する第１搬送手段と、載置位置で順次に載置される複数の物品を前記第１搬送手段の搬送方向に交差する方向に向けて搬送する第２搬送手段と、所定間隔で設けられた複数の保持ヘッドを有し、当該各保持ヘッドを前記取り上げ位置と載置位置を含む循環移動経路に沿って移動させる移載手段とを備え、取り上げ位置で取り上げた物品を載置位置に載せ置くことにより、第１搬送手段から第２搬送手段へと物品を移載する物品搬送システムにおいて、第２搬送手段は、当該第２搬送手段の搬送方向と載置位置を通過する際の各保持ヘッドの移動方向とが所定角度だけ傾斜するように配置されていることを特徴としている。

また、物品は例えば長手方向を有する形状を呈し、物品は長手方向を第１搬送手段の搬送方向に向けた姿勢で第１搬送手段上を搬送され、移載手段は、保持ヘッドを鉛直軸周りに回転させる回転機構を有し、物品が長手方向を第２搬送手段の搬送方向に直交する方向に向けた姿勢で第２搬送手段上を搬送されるように物品を回転して移載する。

本発明によれば、物品移載装置を備えた物品搬送システムにおいて、簡便な構成で供給コンベヤと排出コンベヤにおける載置ピッチを異ならせることができる。

本発明の第１実施形態の物品搬送システムのレイアウトを示す平面図である。 保持ヘッドが移載位置にあるときの図１の物品移載装置のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 本発明の第２実施形態の物品搬送システムのレイアウトを示す平面図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１は、物品移載装置を備えた本発明の第１実施形態の物品搬送システムのレイアウトを示す部分的な平面図である。

第１実施形態の物品搬送システム１０は、物品移載装置１１、供給コンベヤ１２（第１搬送手段）、排出コンベヤ（第２搬送手段）１４を備える。物品移載装置１１は、供給コンベヤ１２上を搬送される物品Ｓを排出コンベヤ１４上に移載する装置であり、物品Ｓを保持するための所定数（例えば１２個）の保持ヘッドＨ１〜Ｈ１２を備える。第１実施形態において、保持ヘッドＨ１〜Ｈ１２は、円形の循環移動経路ＣＰ１に沿って略等間隔で配置され、所定の速度で循環移動される。

図１に例示されるレイアウトでは、供給コンベヤ１２と排出コンベヤ１４は、その搬送方向が互いに略直交するように配置される。供給コンベヤ１２は、循環移動経路ＣＰ１の１本の接線に沿って配置され、この接線と循環移動経路ＣＰ１の接点において、保持ヘッドＨ１〜Ｈ１２により物品Ｓが供給コンベヤ１２から取り上げられる（取り上げ位置Ｐ１）。なお、保持ヘッドＨ１〜Ｈ１２の周速度（接線方向速度）Ｖｔと供給コンベヤ１２の搬送速度Ｖ１は、取り上げ位置Ｐ１において略等しくなるように設定される。

一方、排出コンベヤ１４は、その搬送方向が保持ヘッドＨ１〜Ｈ１２の進行方向、すなわち循環移動経路ＣＰ１の接線方向に対して所定角度θ（０°＜θ＜９０°）をなすように配置され、排出コンベヤ１４の上流部は循環移動経路ＣＰ１の下に配置される。すなわち、排出コンベヤ１４の搬送方向の中心線と循環移動経路ＣＰ１の交点近傍において、保持ヘッドＨ１〜Ｈ１２から物品Ｓが排出コンベヤ１４へと受け渡される（載置位置Ｐ２）。なお角度θは、約３５°〜５５°の範囲が好ましいが、本実施形態ではθ＝６０°の場合を例示する。

供給コンベヤ１２の上流側には例えば横ピロー包装機（図示せず）が接続される。物品Ｓは、横ピロー包装機において個包装された後、長手方向を搬送方向に向けて供給コンベヤ１２に供給され、供給コンベヤ１２上において所定の載置ピッチＰｔ１で１列に整列される。供給コンベヤ１２は一定の搬送速度Ｖ１で連続運転され、物品Ｓは載置ピッチＰｔ１で取り上げ位置Ｐ１に向けて順次搬送される。物品Ｓは、取り上げ位置Ｐ１において保持ヘッドＨ１〜Ｈ１２により供給コンベヤ１２から順次取り上げられ、循環移動経路ＣＰ１に沿って図中反時計回りに排出コンベヤ１４に向けて移送される。このとき保持ヘッドＨ１〜Ｈ１２は自転され、例えば物品Ｓの向きが取り上げ位置Ｐ１における向きに維持される。

載置位置Ｐ２は、保持ヘッド（Ｈ１〜Ｈ１２）が循環移動経路ＣＰ１に沿って取り上げ位置Ｐ１から角度φ反時計回りに回転された位置にあり、θ＝６０°のとき、φ＝１５０°（＝θ＋９０°）となる。排出コンベヤ１４は、供給コンベヤ１２の搬送速度Ｖ１よりも遅い一定の搬送速度Ｖ２で連続運転される。物品Ｓは、供給コンベヤ１２の載置ピッチＰｔ１よりも狭い載置ピッチＰｔ２で短手方向を搬送方向に向け一列に整列されて下流のカートニングマシン（不図示）へと搬送される。

ここで排出コンベヤ１４の搬送速度Ｖ２は、保持ヘッドＨ１〜Ｈ１２に保持される物品Ｓの載置位置Ｐ２における搬送速度Ｖ２方向への速度成分に等しくなるように設定される。ここで載置位置Ｐ２における保持ヘッドＨ１〜Ｈ１２（物品Ｓ）の搬送速度Ｖ２方向への速度成分はＶｔ・ｃｏｓθなので、Ｖ２＝Ｖｔ・ｃｏｓθとされる。前述したように保持ヘッドＨ１〜Ｈ１２の周速度Ｖｔは、供給コンベヤ１２の搬送速度Ｖ１に等しく設定されるので、搬送速度Ｖ１、Ｖ２、保持ヘッドＨ１〜Ｈ１２の周速度（接線方向速度）Ｖｔ、角度θの間には、Ｖ１＝Ｖｔ、かつＶ２＝Ｖ１・ｃｏｓθの関係が成立する。

また、載置位置Ｐ２において、保持ヘッドＨ１〜Ｈ１２（物品Ｓ）は、排出コンベヤ１４の幅方向（搬送方向に垂直な方向）に速度成分Ｖｔ・ｓｉｎθを有する。そのため物品Ｓを排出コンベヤ１４に受け渡すとき、物品Ｓが排出コンベヤ１４の幅方向へずれ、排出コンベヤ１４から飛び出す可能性がある。そのため本実施形態では、排出コンベヤ１４の載置位置Ｐ２周辺において、循環移動経路ＣＰ１に対し載置位置Ｐ２よりも下流側に位置する排出コンベヤ１４の側辺（図１では排出コンベヤ１４の下側の側辺）に、飛び出し防止ガイド１６を設ける。これにより保持ヘッドＨ１〜Ｈ１２から受け渡される物品Ｓが、載置位置Ｐ２において排出コンベヤ１４の幅方向へずれるのが防止される。

次に図２を参照して、本実施形態の物品移載装置（移載手段）１１の構成について説明する。図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った物品移載装置１１の断面図である。

物品移載装置１１は、基台などの固定部にベアリング２０を介して略鉛直に軸支され、回転軸Ｘの周りに回転するシャフト２２を備える。シャフト２２はギヤトレーン２４を介してモータ２６に接続され、モータ２６によって所望の回転速度で回転駆動される。シャフト２２の上端には円盤状の回転プレート２８が設けられ、シャフト２２とともに一体的に回転される。回転プレート２８の外周部には、保持ヘッドＨ１〜Ｈ１２の各々に対応する外軸３０が、ブッシュ３２を介して略直立して軸支され、その上下方向への移動はブッシュ３２により規制される。

外軸３０には、例えばスプライン加工などが施された内軸３４が外軸３０の各々の下端から嵌挿され、内軸３４は、外軸３０に対して昇降自在、かつ共まわりするように接続される。そして内軸３４の下端には、保持ヘッドＨ１〜Ｈ１２がそれぞれ設けられる。

内軸３４は、所定の高さにおいて、ブッシュ３６により回転自在に軸支されるとともにブッシュ３６に対する上下方向の移動が規制される。内軸３４の各々に係合するブッシュ３６は、それぞれアーム３８を介してカムフォロワ４０に連結される。カムフォロワ４０は、基台等に固定されるステイ４２に固定された固定プレート４４に保持される昇降カム４６にそれぞれ係合する。なお、固定プレート４４とシャフト２２の間にはブッシュ４５が介装される。

昇降カム４６は、回転軸Ｘの周りに同心的にその全周に亘り設けられ、昇降カム４６は、保持ヘッドＨ１〜Ｈ１２の上下動を制御する。すなわち、モータ２６により回転プレート２８が回転されると、外軸３０、内軸３４、保持ヘッドＨ１〜Ｈ１２、カムフォロワ４０が、一体的に回転軸Ｘの周りに回転される。そして、外軸３０、内軸３４およびその先端に設けられた保持ヘッドＨ１〜Ｈ１２は、後述する自転機構により自転し、内軸３４および保持ヘッドＨ１〜Ｈ１２は、更に昇降カム４６の形状に沿って上下動される。

保持ヘッドＨ１〜Ｈ１２には、その先端に物品Ｓの頂面に当接して物品Ｓを負圧により吸着する吸着パッド４８が設けられる。外軸３０の各々の上端は、エア配管５０を介して負圧源（図示せず）に接続され、保持ヘッドＨ１〜Ｈ１２における吸引は、エア配管５０に連通される外軸３０、内軸３４内に設けられた吸引経路（図示せず）を通して行われる。なおエア配管５０は、ロータリジョイント５２を介して外軸３０に接続され、外軸３０の自転によりエア配管５０が捩じられるのが防止される。

なお、外軸３０の自転は、例えばシャフト２２の上端に、シャフト２２と一体的に回転するセンタープーリ５４を設けるとともに、外軸３０の各々にセンタープーリ５４と同じ歯数を有する上下一対のプーリ５６、５８を一体的に設け、これらをタイミングベルトで連結することにより行われる。例えば、センタープーリ５４と１２本の外軸３０の中の１本の外軸の下側プーリ５６とをタイミングベルトでまず連結する。そして、当該外軸の上側プーリ５８を隣（例えば搬送方向上流側）の外軸の上側プーリ５８に別のタイミングベルトで連結し、同様に下側プーリ、上側プーリと順次交互に次の外軸の上下プーリにそれぞれタイミングベルトを掛け回す。本実施形態のようにセンタープーリ５４と、外軸３０の上下プーリ５６、５８の歯数を同じにする場合、保持ヘッドの方向は常に同じ方向を向くため、物品は供給コンベヤ１２上を搬送されたままの姿勢を維持したまま排出コンベヤ１４へと移送される。

以上のように、第１実施形態によれば、等速回転される物品移載装置に対する排出コンベヤの配置および搬送速度を調整するだけで、供給コンベヤと排出コンベヤにおける載置ピッチを異ならせることができる。これにより移載装置の回転速度の設定幅も広く取ることができ、排出コンベヤへの物品載置時の衝撃も緩和できる。

次に図３を参照して、本発明の第２実施形態の物品搬送システム６０について説明する。第１実施形態の物品移載装置１１では、保持ヘッドＨ１〜Ｈ１２の循環移動経路が円形軌道であったが、第２実施形態では、この循環移動経路の形状が第１実施形態とは異なる。なお、その他の構成に関しては、第１実施形態と略同様であり、同一の構成に関しては同一参照符号を用いその説明を省略する。

図３は、第２実施形態の物品搬送システム６０のレイアウトを示す部分的な平面図である。図３に示されるように、第２実施形態の物品搬送システム６０も第１実施形態と同様に、供給コンベヤ１２と排出コンベヤ１４を備え、物品は第２実施形態の物品移載装置（移載手段）６１により、供給コンベヤ１２から排出コンベヤ１４へと移載される。

物品移載装置６１の循環移動経路ＣＰ２は、例えばトラックフィールド形状（角丸長方形）であり、第１、第２半円移動経路Ｃ１、Ｃ２と、両半円移動経路Ｃ１、Ｃ２を結ぶ第１、第２直線移動経路Ｌ１、Ｌ２から構成される。循環移動経路ＣＰ２は、例えば無端ベルトやチェーンなどで構成され、同径路ＣＰ２に沿って所定間隔で配置される例えば１４個の保持ヘッドＨ１〜Ｈ１４を備える。

図３において、循環移動経路ＣＰ２の第１半円移動経路Ｃ１は、図面右上に配置され、第２半円移動経路Ｃ２は左下に配置される。すなわち循環移動経路ＣＰ２の長辺は供給コンベヤ１２の搬送方向に対して角度α傾けて配置される。また供給コンベヤ１２は、循環移動経路ＣＰ２の長辺（第１、第２直線移動経路Ｌ１、Ｌ２）と約αの角度をなす第１半円移動経路Ｃ１の接線に沿って配置される。供給コンベヤ１２上を搬送される物品Ｓは、この接線と第１半円移動経路Ｃ１の接点において保持ヘッドＨ１〜Ｈ１４により取り上げられる（取り上げ位置Ｐ３）。

保持ヘッドＨ１〜Ｈ１４により取り上げられた物品は、第１半円移動経路Ｃ１に沿って反時計回りに移送され、その後、第１直線経路Ｌ１に沿って第２半円移動経路Ｃ２に向けて移送される。第１直線経路Ｌ１は、途中排出コンベヤ１４上を横切り、このとき移送中の物品Ｓを排出コンベヤ１４に順次受け渡す（載置位置Ｐ４）。その後保持ヘッドＨ１〜Ｈ１４は、第２半円移動経路Ｃ２に沿って反時計回りに移送され、第２直線移動経路Ｌ２を経て再び第１半円移動経路Ｃ１へと至り、取り上げ位置Ｐ３において物品Ｓを供給コンベヤ１２から取り上げる。なお、第２実施形態において、排出コンベヤ１４の搬送方向は、例えば供給コンベヤ１２の搬送方向に直交するように配置され、排出コンベヤ１４は、その搬送方向が循環移動経路ＣＰ２の進行方向（第１直線移動経路Ｌ１に沿った方向）に対して角度θ（＝９０°−α）をなすように配置される。

供給コンベヤ１２は、搬送速度Ｖ１で連続運転され、物品Ｓは供給コンベヤ１２上を載置ピッチＰｔ１で搬送される。搬送速度Ｖ１は、第１、第２半円移動経路Ｃ１、Ｃ２における保持ヘッドＨ１〜Ｈ１４の周速度Ｖｔに等しく設定される。一方、排出コンベヤ１４は、搬送速度Ｖ１よりも遅い搬送速度Ｖ２で連続運転され、排出コンベヤ１４上において、物品Ｓは載置ピッチＰｔ１よりも狭い載置ピッチＰｔ２で搬送される。なお、保持ヘッドＨ１〜Ｈ１４が第１半円移動経路Ｃ１を移動する間、保持ヘッドＨ１〜Ｈ１４は、例えばモータ等により各々自転され保持ヘッドＨ１〜Ｈ１４に保持された物品Ｓは供給コンベヤ１２上における向きを維持したまま第１直線移動経路Ｌ１へと移送される。

ここで搬送速度Ｖ２は、載置位置Ｐ４における保持ヘッドＨ１〜Ｈ１４（物品Ｓ）の排出コンベヤ１４の搬送方向への速度成分に等しく設定されるが、第１、第２直線経路Ｌ１、Ｌ２における保持ヘッドＨ１〜Ｈ１４の進行方向への速さは、周速度Ｖｔの絶対値に等しいので、排出コンベヤ１４の搬送速度Ｖ２＝Ｖｔ・ｃｏｓθとされる。すなわち、第１実施形態と同様に、搬送速度Ｖ１、Ｖ２、保持ヘッドＨ１〜Ｈ１４の周速度（接線方向速度）Ｖｔ、角度θの間には、Ｖ１＝Ｖｔ、かつＶ２＝Ｖ１・ｃｏｓθの関係が成立する。

また、載置位置Ｐ４において、保持ヘッドＨ１〜Ｈ１４（物品Ｓ）は、排出コンベヤ１４の幅方向（搬送方向に垂直な方向）に速度成分Ｖｔ・ｓｉｎθを有する。そのため第１実施形態と同様に、物品Ｓを排出コンベヤ１４に受け渡すときに、物品Ｓが排出コンベヤ１４から飛び出さないように、排出コンベヤ１４の載置位置Ｐ４周辺において、循環移動経路ＣＰ２に対し載置位置Ｐ４よりも下流側に位置する排出コンベヤ１４の側辺（図１では排出コンベヤ１４の下側の側辺）に飛び出し防止ガイド１６を設ける。これにより保持ヘッドＨ１〜Ｈ１４から受け渡される物品Ｓが、載置位置Ｐ４において排出コンベヤ１４の幅方向へずれるのが防止される。

以上のように第２実施形態においても、第１実施形態と略同様の効果が得られる。また第２実施形態の構成では、第１実施形態に比べ、所望の条件（例えば、Ｖ１＝Ｖｔ、かつＶ２＝Ｖ１・ｃｏｓθ）が成立するレイアウトの選択肢が増え、設計の自由度が高くなる。

なお、本実施形態の保持ヘッドの数は一例であり、保持ヘッドの数は本実施形態よりも多くても少なくてもよい。また、循環移動経路の形状は第１、第２実施形態の形状に限定されるものではなく、任意の曲線および直線の組み合わせから構成されてもよい。

本実施形態では、供給コンベヤの搬送方向と排出コンベヤの搬出方向を略垂直に配置したが、供給コンベヤの搬送方向と循環経路の接線方向がなす角と、排出コンベヤの搬送方向が循環経路の接線方向となす角が異なればよく、両コンベヤの搬送方向は必ずしも直交している必要はない。また、各保持ヘッドの自転の割合も本実施形態に限定されるものではなく、供給側コンベヤ、排出側コンベヤにおいて物品の載置ピッチが変更されていれば、各コンベヤにおける物品の向き（長手方向の向き）は本実施形態に限定されるものではない。

本実施形態では、排出コンベヤにおける載置ピッチを、供給コンベヤの載置ピッチよりも縮小したが、本実施形態における排出コンベヤ、物品移載装置、供給コンベヤの運転を各々逆転させ、載置ピッチを拡大させる構成とすることもできる。なお、第２実施形態では、無端ベルトあるいはチェーンなどの無端搬送体を用いて保持ヘッドを循環移動経路上を移動させたが、無端搬送体は、これらに限定されるものではない。

１０、６０ 物品搬送システム
１１、６１ 物品移載装置（移載手段）
１２ 供給コンベヤ（第１搬送手段）
１４ 排出コンベヤ（第２搬送手段）
１６ 飛び出し防止ガイド
２０ ベアリング
２２ シャフト
２４ ギヤトレーン
２６ モータ
２８ 回転プレート
３０ 外軸
３２、３６ ブッシュ
３４ 内軸
３８ アーム
４０ カムフォロワ
４２ ステイ
４４ 固定プレート
４５ ブッシュ
４６ 昇降カム
４８ 吸着パッド
５０ エア配管
５２ ロータリジョイント
ＣＰ１、ＣＰ２ 循環移動経路
Ｈ１〜Ｈ１４ 保持ヘッド
Ｐ１、Ｐ３ 取り上げ位置
Ｐ２、Ｐ４ 載置位置
Ｓ 物品

Claims (2)

1. 複数の物品を取り上げ位置に向けて順次搬送する第１搬送手段と、
   載置位置で順次に載置される前記複数の物品を前記第１搬送手段の搬送方向に交差する方向に向けて搬送する第２搬送手段と、
   所定間隔で設けられた複数の保持ヘッドを有し、当該各保持ヘッドを前記取り上げ位置と前記載置位置を含む循環移動経路に沿って移動させる移載手段とを備え、
   前記取り上げ位置で取り上げた物品を前記載置位置に載せ置くことにより、前記第１搬送手段から前記第２搬送手段へと物品を移載する物品搬送システムにおいて、
   前記第２搬送手段は、当該第２搬送手段の搬送方向と前記載置位置を通過する際の前記各保持ヘッドの移動方向とが所定角度だけ傾斜するように配置されている
   ことを特徴とする物品搬送システム。
2. 前記物品は長手方向を有する形状を呈し、前記物品は前記長手方向を前記第１搬送手段の搬送方向に向けた姿勢で前記第１搬送手段上を搬送され、
   前記移載手段は、前記保持ヘッドを鉛直軸周りに回転させる回転機構を有し、前記物品が前記長手方向を前記第２搬送手段の搬送方向に直交する方向に向けた姿勢で前記第２搬送手段上を搬送されるように前記物品を回転して移載する
   ことを特徴とする請求項１に記載の物品搬送システム。

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