JP7161256B1 - トラックへの積載方法及びその積載装置 - Google Patents

Abstract

【目的】工場で生産された製品の荷物を積載作業ロボットによってトラック荷台の所定位置に正確に配置することができるトラックへの積載方法及び積載装置とすること。【構成】荷物Ｎをコンベア１の搬送出発点Ｓ1の位置に載置し、コンベア１によって搬送終点Ｓ2に搬送されると共に停止位置合せユニット３は荷物Ｎを搬送終点Ｓ2に位置合せして停止状態とする。荷物Ｎをリフトユニット４にてコンベア１上に上昇させ、積載作業ロボットＡは、停止した荷物Ｎの下方にフォーク７を挿入しつつ吸引保持部６で保持し、待機状態のトラック荷台９に、荷物Ｎを配置すること。【選択図】 図１

Description

本発明は、工場にて箱詰めされた製品を、所定箇所に配置し、トラックの集積箇所まで効率よく搬送し、且つ積載作業ロボットによってトラック荷台の所定位置に正確に配置することができるトラックへの積載方法及びその積載装置に関する。

一般に、同一のものが大量生産される製品の製造工場では、出荷される製品が箱詰めされ、その箱をトラックによって、所定の場所まで運送できるようになっている。そのため、工場には運送用のトラックが出入りできるプラットホームが設けられている。このようなプラットホームは、トラック荷台の高さに合わせており、製品が詰め込まれた箱を作業員の人力によって、荷台に運び込まれていた。

そして、製造された製品が詰め込まれた箱の集積場所と、運送用のトラックが出入りするプラットホームの位置は、通常離れた位置にある。この間における多数の箱の運搬及びトラック荷台への箱の積み込を作業員による人力で行っていたが、近年ではこれを、ある程度自動化することも実現されている。

例えば、コンベアとロボットを箱の集積箇所からトラックが出入りするプラットホームの間の要所にコンベアを適宜配置し、箱の集積場所から箱をコンベア上に連続的に流し、コンベアの搬送終点でロボットによるトラック荷台への積荷を行うものである。コンベアは、ローラがモータで回転駆動するタイプのものとし、箱はコンベア上を自走する。ロボットは、多関節アームを備えており、アームの先端には真空吸盤で箱をも持ち運ぶアタッチメントが装着されている。

特開平７－２２８３５７号公報

特許文献１では、コンベア装置がトラックの荷台の中に入り込み、荷物を荷台に搬送する構造となっている。そして、荷台内では作業員が略人力で荷物である箱を積み重ねて行くものである。つまり、特許文献１では無人となる率が少なく、人力に頼る部分がまだ、多いといえる。

本発明が解決しようとする課題（技術的課題又は目的等）は、工場で製造された製品を詰め込んだ箱の集積場所からトラックの荷台まで、荷物である箱を略無人状態で搬送し、トラックの荷台に箱を整然とした状態で積み込むことができるトラックへの積載方法及び積載装置を提供することにある。

そこで、発明者は上記課題を解決すべく鋭意，研究を重ねた結果、請求項１の発明を、直方体状のダンボール箱等の箱詰めされた荷物を搬送コースの搬送出発点から設定された搬送終点まで搬送するコンベアと、前記コンベア上で前記荷物の搬送を前記搬送終点にて停止させる停止ユニットと、吸引保持部と該吸引保持部の下方に位置する並列のフォークとを備えたハンド部と、該ハンド部を移動自在に操作する多関節のアーム部と該アーム部を支持する本体部とを有する積載作業ロボットと、前記コンベアの前記搬送終点付近で停止した前記荷物を前記搬送終点まで搬送する停止位置合せユニットと、前記搬送終点にて前記荷物を前記コンベアから上方に持ち上げるリフトユニットとを備え、前記停止位置合せユニットは、前記荷物を押圧する押圧部を備え、常時は前記コンベアの前記搬送コースの外部に位置し、前記荷物を前記コンベアの前記搬送出発点の位置に載置し、前記荷物は前記コンベアによって前記搬送終点に搬送されると共に前記停止位置合せユニットは前記荷物を前記搬送終点に位置合せして停止状態とし、前記リフトユニットにて前記コンベア上に上昇させ、前記積載作業ロボットは、停止した前記荷物の下方に前記フォークを挿入しつつ該フォーク及び前記吸引保持部で保持し、待機状態のトラック荷台に、前記荷物を所定の状態に配置してなり、前記停止ユニット，前記停止位置合せユニット，前記リフトユニットは、前記コンベアの搬送方向に沿って所定間隔をおいて複数備えられ、前記搬送終点の変化に伴って当該位置に対応する前記停止ユニット，前記停止位置合せユニット，前記リフトユニットが作動してなることを特徴とするトラックへの積載方法としたことにより、上記課題を解決した。

請求項２の発明を請求項１に記載のトラックへの積載方法において、前記積載作業ロボットは、前記搬送終点の位置の変化に追従し、該搬送終点の変化した位置に移動する構成としてなることを特徴とするトラックへの積載方法としたことにより、上記課題を解決した。

請求項３の発明を、請求項１又は２に記載のトラックへの積載方法において、前記リフトユニットは、リフト機構部と複数のリフト片とが備えられ、各該リフト片は、前記コンベアの隣接するローラ間に配置されると共に、前記リフト片は前記リフト機構部によって前記ローラの頂部の上方と下方とを昇降する構成としてなることを特徴とするトラックへの積載方法としたことにより、上記課題を解決した。

請求項４の発明を、請求項１又は２に記載のトラックへの積載方法において構成されてなることを特徴とするトラックへの積載装置としたことにより、上記課題を解決した。

請求項１の発明では、トラック荷台への積荷作業を略無人化することができる。また、その無人化を比較的簡単で且つ低価格に実現できる。さらに、ロボット及びコンベアの配置に必要な面積を最小限にすることができる。搬送終点は、コンベアの搬送コース上で適宜に設定することにより、トラック荷台に沿って荷物を積載することができる。

搬送終点において、コンベアの隣接するローラ間より出没し前記荷物をコンベアの上方に持ち上げるリフトユニットを設けたことで、荷物を搬送コース上で強制停止させることができ、コンベアの搬送コース上において荷物同士の間隔を常時一定に保持でき、ロボットによるトラック荷台への積載作業を正確に行うことができる。

前記コンベアの前記搬送終点付近で停止した前記荷物を前記搬送終点まで搬送する停止位置合せユニットとを備えているので、コンベアの搬送コース上で搬送される荷物は搬送終点の位置に正確に停止され、ロボットによるコンベアからトラック荷台へ荷物の移送且つ積載を迅速且つ正確に行うことができる。また、停止位置合せユニットは、常時は搬送コースの外部に位置しているので、荷物の搬送動作に干渉することがなく、積載作業を円滑に行うことができる。以上のことにより、トラック荷台に、前記荷物を所定の状態に、正確に配置することができる。

さらに、前記ロボットの吸引保持部の下方には前記リフトによって前記コンベアから上昇した前記荷物の下方に挿入する並列のフォークが設けられてなる構成とし、前記積載作業ロボットは、停止した前記荷物の下方に前記フォークが挿入されつつ該フォーク及び前記吸引保持部で保持する構成としたことにより、コンベアの搬送終点にて前記吸引保持部によって保持した荷物の下方にフォークを配置することができ、該フォークと前記吸引保持部の吸引力とが相乗的に作用して荷物を強力に保持することができる。

さらに、請求項１の発明では、前記停止ユニット，前記停止位置合せユニット，前記リフトユニットは、前記コンベアの搬送方向に沿って、所定間隔をおいて複数備えられ、前記搬送終点の変更に伴って当該位置に対応する前記停止ユニット，前記停止位置合せユニット，前記リフトユニットが作動してなる構成により、コンベアの搬送コース上に搬送される荷物同士の間隔を常時等間隔となるように調整することができる。

なお、前記フォークは前記吸引保持部の下方で出没自在としてなる構成とすれば、ハンド部が荷物に近接するときに、フォークが荷物に誤って接触すること防止でき、荷物の保護ができる。さらに、前記停止位置合せユニットの前記押圧部は、前記コンベアの搬送方向に対して直角となる垂直面上を回動する構成とすれば、停止位置合せユニットを極めて簡単な構成にできる。

請求項２の発明では、前記積載作業ロボットは、前記搬送終点の変更に伴って当該位置に対応する位置に移動する構成としてなる構成としたことにより、トラック荷台の長さに合わせた荷物の積載作業を行うことができる。

請求項３の発明では、前記リフトユニットは、リフト機構部と複数のリフト片とが備えられ、各該リフト片は、前記コンベアの隣接するローラ間に配置されると共に、前記リフト片は前記リフト機構部によって前記ローラの頂部の上方と下方とを昇降する構成としたことにより、搬送終点においてリフトユニットが荷物を持ち上げて積載作業ロボットが荷物をトラック荷台に移動させる過程で、リフト片及びリフト機構部は他の機器(積載作業ロボット，停止ユニット又は停止位置合せユニット等)と動作干渉することなく、所定の動作を果たすことができる。このように他の機器と動作干渉を避ける構成として最も簡易な構成であり、また、コンベアに最も設置し易いものにできる。

請求項４の発明では、上記のトラックへの積載方法において構成されてなるトラックへの積載装置としたことにより、荷物のトラック荷台への積載作業を極めて迅速且つ効率的に行うことができ、最小限の人員にて作業を行うことができる。

本発明における積載装置の配置例を示す図である。 （Ａ）乃至（Ｈ）は本発明によるプラットホームからトラック荷台へ荷物の積載過程を示す要部の斜視図である。 （Ａ）は本発明における積載装置の要部平面略示図、(Ｂ)は積載装置の要部側面略示図、（Ｃ）は（Ｂ）のＹ1－Ｙ1矢視断面略示図である。 （Ａ）の(I)及び(II)はコンベアの搬送終点に到達した荷物が到達した状態の要部平面図及び要部側面図、（Ｂ）の(I)及び(II)はコンベアの搬送終点に到達した荷物を正確な位置に停止位置合せユニットにて設定する状態を示す要部平面図及び要部側面図、（Ｃ）の(I)及び(II)はコンベアの搬送終点の荷物を積載作業ロボットのハンド部が保持しようとする状態を示す要部平面図及び要部側面図、（Ｄ）の(I)及び(II)はコンベアの搬送終点に到達した荷物を積載作業ロボットのハンド部にてコンベアから移動させる状態を示す要部平面図及び要部側面図である。 （Ａ）は停止位置合せユニットの非作動時の状態を示す正面図、（Ｂ）は停止位置合せユニットの作動時の状態を示す正面図、（Ｃ）はリフトユニットの非作動時の状態を示す側面図、（Ｄ）はリフトユニットの作動時の状態を示す側面図、（Ｅ）は積載作業ロボットのハンド部を示す図、（Ｆ）は（Ｅ）のＹ2－Ｙ2矢視断面略示図である。 （Ａ）は停止ユニット，停止位置合せユニット及び非作動状態のリフトユニットを具備したコンベアの要部斜視図、（Ｂ）は停止ユニット，停止位置合せユニット及び作動状態のリフトユニットを具備したコンベアの要部斜視図である。 （Ａ）はコンベアに装着した停止ユニット及び停止位置合せユニットの非作動状態を示す積載装置の要部側面図、（Ｂ）は停止ユニットに荷物が近づいた状態を示す積載装置の要部側面図、（Ｃ）は停止ユニットに荷物が当接した状態を示す積載装置の要部側面図、（Ｄ）は停止ユニットに荷物がリフトユニットによって上昇した状態を示す積載装置の要部側面図である。 （Ａ）乃至（Ｆ）はコンベアの搬送終点に停止した荷物を積載作業ロボットのハンド部にて移動させるまでの工程を示す搬送終点側の正面から見た要部の図である。

以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。本発明は、主に、積載作業ロボットＡと、コンベア１と、停止ユニット２と、停止位置合せユニット３と、リフトユニット４とを備えたものであり、これらによってトラック荷台への積載方法及び積載装置が構成される（図１参照）。

コンベア１と積載作業ロボットＡからなる搬送設備は、プラットホームＰに設置される。該プラットホームＰは、工場内で製品運送用のトラックが出入りし荷物Ｎの積み降ろし作業をするための場所のことである。プラットホームＰはトラックが進入する通路と、作業員が搬送作業を行う搬送スペースが存在する。

本発明には、説明において方向を示すため、Ｘ方向，Ｙ方向及びＺ方向が存在する。Ｘ方向は、コンベア１の長手方向であり、また荷物Ｎを搬送する方向である。したがって、コンベア１上に配置された荷物Ｎは、Ｘ方向に沿って移動する。Ｙ方向は、Ｘ方向に対して水平面上で直交する方向である。

したがって、コンベア１の幅方向はＹ方向である。Ｚ方向は、Ｘ方向及びＹ方向に対して垂直面上を直交する方向であり、上下方向又は高さ方向である。また、積載作業ロボットＡ，停止ユニット２，停止位置合せユニット３及びリフトユニット４の方向についても、コンベア１を基準としてＸ方向，Ｙ方向及びＺ方向がそのまま適用されるものとする。

まず、コンベア１は、プラットホームＰに出荷待機状態に荷物Ｎを搬送する役目をなすものである。ここで、前記荷物Ｎとは、例えば、商品が詰められた立方体又は直方体状の積み重ね可能な段ボール箱である。また、荷物Ｎは、基本的には、同一サイズ又は略同一サイズのものである。

前記コンベア１は、フレーム１１と複数のローラ１２，１２，…と、スタンド１３を備えている〔図３（Ｂ），（Ｃ），図６等参照〕。フレーム１１は、２個備わり、相互に平行となるように配置され、両前記フレーム１１，１１間に、Ｘ方向に沿って等間隔にローラ１２，１２，…が回転自在に配列され両フレーム１１，１１に軸支されている（図１参照）。

コンベア１のそれぞれのローラ１２，１２，…は、図示しない電動モータ等の動力にて回転駆動するものであり、コンベア１上に載置された荷物はローラ１２，１２，…の回転駆動による自走にて所定の目的の位置に移動する。プラットホームＰにおいて、コンベア１の搬送方向と、プラットホームＰに進入するトラック荷台９の前後方向は平行又は略平行となるように設定される（図１参照）。

コンベア１には、搬送方向に沿って、搬送出発点Ｓ1と搬送終点Ｓ2とが存在する。搬送出発点Ｓ1は、前記荷物Ｎが搬送を開始する出発の位置であり、搬送終点Ｓ2は、コンベア１上において荷物Ｎが停止され、該荷物Ｎを積載作業ロボットＡによってコンベア１から外されるための荷物Ｎの停止位置である。

搬送出発点Ｓ1は、通常では固定されているが、作業状況に応じて位置が変更することもある。搬送終点Ｓ2は、固定されていない。前記搬送終点Ｓ2は、トラック荷台９への荷積みの状況に応じて位置が変化するものである。具体的には、図１に示すように、トラック荷台９の後方側をコンベア１の搬送出発点Ｓ1に合わせて停車した状態では、トラック荷台９の前方側から後方側に向かって積載を行う場合において、通常ではトラック荷台９への荷物Ｎの積載量の増加と共に、コンベア１上における荷物Ｎの搬送終点Ｓ2の位置は搬送出発点Ｓ1に次第に近づくことになる。

コンベア１における搬送終点Ｓ2及びその付近には、積載作業ロボットＡ，停止ユニット２，停止位置合せユニット３及びリフトユニット４が総合的且つ適正に配置されてシステムを構成し、配置される。したがって、このシステムは、コンベア１のＸ方向におけるお搬送終点Ｓ2となる複数個所に配置される。

ただし、上記システム(積載作業ロボットＡ，停止ユニット２，停止位置合せユニット３及びリフトユニット４)において、積載作業ロボットＡは、コンベア１の長手方向(Ｘ方向)に沿って移動自在の構成であるため、一台の積載作業ロボットＡは各搬送終点Ｓ2箇所の各システムに共有される単位ユニットとなる。

搬送終点Ｓ2における荷物Ｎの停止は、後述する停止ユニット２により行われる。コンベア１における搬送出発点Ｓ1から搬送終点Ｓ2までの搬送路を搬送コースと称する。また、搬送終点Ｓ2は、前述したように、荷物Ｎのトラック荷台９への積載作業の状況によって、コンベア１の搬送方向における位置は変化する。本発明では、原則としてトラック荷台９の前方側つまり運転台側寄りから積載が行われるものであり、その積載作業によって、原則として荷物Ｎはトラック荷台９の前方側から後方側に向かって積載されてゆくものである。

したがって、前述したように、コンベア１上で搬送される荷物Ｎの搬送終点Ｓ2も段階的にトラック荷台９の後方側へ移動することになる。換言すると搬送終点Ｓ2は、搬送作業時間の経過とともに、次第に搬送出発点Ｓ1に近づいてゆくことになる。搬送出発点Ｓ1は、待機状態にある荷物Ｎの集積場所付近に位置しており、この集積場所における待機状態の荷物Ｎは、搬送出発点Ｓ1付近に設置されたコンベア移送ロボットＢによってコンベア１の搬送出発点Ｓ1の位置に搬送且つ適正に載置される。

コンベア１のスタンド１３は、フレーム１１及びローラ１２，１２，…をプラットホームＰの搬送スペースの床上からＺ方向(高さ方向)において所定高さに設定する役目をなす。スタンド１３によって設定されたフレーム１１及びローラ１２，１２，…の高さは、作業員が作動状態を監視，管理し易い高さとすることが好ましい。コンベア１の各搬送終点Ｓ2の箇所には、システムとして停止ユニット２と、停止位置合せユニット３と、リフトユニット４とが備えられている（図３，図５等参照）。

システムにおいて、前記停止ユニット２は、コンベア１の搬送終点Ｓ2となる位置で荷物Ｎの移動動作を停止させる役目をなすものである〔図２，図３（Ｂ）参照〕。また、コンベア１の搬送コース上において、トラック荷台９への荷物Ｎの積載作業の状況に応じて搬送終点Ｓ2の変化する位置を決定する役目もなす（図７参照）。さらに、コンベア１の搬送コース上において、搬送される複数の荷物Ｎ同士が衝突しないように、一定の間隔を保つようにする役目も有する。

停止ユニット２は、停止板部２１と機構部２２とを備え、停止板部２１は機構部２２によってＺ方向つまり上下方向に移動する構造を有する（図７参照）。停止板部２１は、平板状の板であり、その板面２１ａはＸ方向に対して垂直状に直交すると共に面方向はＹ方向に沿うものである（図６参照）。停止板部２１の板面２１ａの下端には水平状の基片２１ｂが形成されている。

機構部２２は、空圧シリンダ等の動力部２２ａと取付部２２ｂとを備えている。前記停止板部２１の基片２１ｂが機構部２２の動力部２２ａに取り付けられている。機構部２２の取付部２２ｂがコンベア１のフレーム１１又はスタンド１３等に取り付けられ、停止ユニット２がコンベア１に装着される（図７参照）。停止ユニット２は、コンベア１の搬送方向（Ｘ方向）に沿って複数台が所定間隔又は等間隔をおいて設置されている〔図１，図３（Ｂ），図７等参照〕。

停止ユニット２は、前述したように、コンベア１のフレーム１１又はスタンド１３等に装着され、停止板部２１はコンベア１のＸ方向に隣接するローラ１２，１２間の隙間より上下方向（Ｚ方向）に移動(昇降)して出没動作を行うようになっている〔図５（Ｃ），（Ｄ）参照〕。そして、コンベア１の搬送方向において任意の停止ユニット２に搬送終点Ｓ2としての役目となったときに、停止板部２１が隣接するローラ１２，１２間より上方(Ｚ方向)に突出して、停止板部２１の板面２１ａがコンベア１によって搬送された荷物Ｎを停止させる役目をなす(図７参照)。

また、何れか１つの停止ユニット２の停止板部２１がコンベア１上の荷物Ｎを停止させているときには、その他の全ての停止ユニット２の停止板部２１もその他の荷物Ｎを停止させる。さらに具体的に述べると、コンベア１の搬送コース上には通常複数の荷物Ｎが所定間隔をおいて配列され搬送される。

そして、例えば、搬送終点Ｓ2がコンベア１のＸ方向(搬送方向)において終端に位置しているときには、コンベア１の終端に位置する搬送終点Ｓ2の停止ユニット２が荷物Ｎを停止させるだけでなく、他のコンベア１のＸ方向中間位置に設けられた全ての搬送終点Ｓ2の停止ユニット２の停止板部２１もローラ１２，１２，…上から突出して各停止ユニット２に直近する搬送コース上の荷物Ｎを停止させる。

これによって、全ての停止ユニット２の停止板部２１は、先行する荷物Ｎと次位にある荷物Ｎ同士が衝突しないようにする役目もなすものである。このようにして、複数の停止ユニット２の停止板部２１は、同時にそれぞれに直近する荷物Ｎを停止させることで搬送コース上に搬送される複数の荷物Ｎが常時所定間隔を維持することができるようになっている。

つまり、コンベア１の終端位置を除く搬送方向（Ｘ方向）中間の位置に設置された停止ユニット２は、コンベア１に搬送される荷物が常時等間隔となるように規制する役目もなす。そして前後に隣接する荷物同士の設定された間隔が規定よりも狭くなった場合(間隔が縮まった場合)に後方に位置する荷物Ｎを一時的に停止させる役目もなす(図１参照)。

停止ユニット２におけるこれらの動作は、例えばコンベア１等に備えられた図示されないセンサによって制御される。また、コンベア１の搬送方向（Ｘ方向）の終端位置に位置する停止ユニット２の停止板部２１は常時突出した状態に固定されたものであっても構わない。このコンベア１の終端位置において、停止ユニット２は機構部２２を有しないものであってもかまわない。

次に、システムにおける停止位置合せユニット３は、コンベア１にて搬送される荷物を搬送終点Ｓ2の位置に正確に停止させる役目をなすものである〔図２，図４（Ａ）乃至（Ｃ），図７等参照〕。停止位置合せユニット３は、押圧部３１と位置合せ機構部３２とを備えている〔図５（Ａ），（Ｂ），図６参照〕。停止位置合せユニット３の押圧部３１は、位置合せ機構部３２によって制御される。

位置合せ機構部３２による押圧部３１の制御は、押圧部３１をコンベア１の搬送コースの内外に移動させる役目と、押圧部３１を荷物Ｎの後方に当接させて押圧するようにコンベア１のＸ方向(搬送方向)に移動させ、荷物Ｎの搬送移動方向（Ｘ方向）の前方側面を搬送終点Ｓ2に対応する停止板部２１に当接させ、荷物Ｎを搬送終点Ｓ2に正確に停止させる役目をなす。

停止位置合せユニット３において、押圧部３１は位置合せ機構部３２によって、コンベア１の搬送方向（Ｘ方向）に対して直角となる垂直面（Ｚ方向の面）上を回動する構成としたものである。押圧部３１は、回動軸３１ａに押圧片３１ｂが形成されたものである。該押圧片３１ｂは略方形状の枠状部材として形成されている〔図５（Ａ），（Ｂ），図６参照〕。

回動軸３１ａは、位置合せ機構部３２に備えられた枢支連結部３ｐに回動自在に連結され、同様に位置合せ機構部３２に備えられた空圧シリンダ又はリンク機構等の回動アクチュエータ３２ｂを備えており、該回動アクチュエータ３２ｂにより踏切のような回動動作を行うように制御される〔図２，図５（Ａ），（Ｂ），図６参照〕。

押圧部３１の回動動作は、押圧部３１がコンベア１の搬送コース内に踏み切り状態で回動して出没するものであり、押圧部３１の回動軸３１ａがコンベア１の搬送コース内でコンベア１の幅方向(Ｙ方向)に沿って水平状となった状態で、回動軸３１ａの上方側に押圧片３１ｂが位置する。この状態で、押圧片３１ｂは、搬送コース内を直交且つ垂直面上に配置された状態となり、該押圧片３１ｂがコンベア１上の荷物ＮをＸ方向に沿って移動させ、停止ユニット２の停止板部２１に押圧させる状態となる。

位置合せ機構部３２は、押圧部３１をコンベア１の搬送方向に沿って往復移動させる空圧シリンダ等の往復アクチュエータ３２ａを有している〔図５(Ａ)，（Ｂ）参照〕。該往復アクチュエータ３２ａにより、押圧部３１は、コンベア１の搬送方向（Ｘ方向）に往復移動することができる。停止位置合せユニット３の押圧部３１と、前記停止ユニット２の停止板部２１とにより荷物Ｎを前後方向に挟持状態とし、該荷物Ｎを搬送終点Ｓ2に正確に停止状態とさせることができる〔図２（Ｄ），図４（Ｂ），図５(Ｃ)，（Ｄ）参照〕。また、特に図示しないが、停止位置合せユニット３の押圧部３１は、コンベア１の搬送方向に対して水平面上を回動する構成とする実施形態も存在する。

次に、リフトユニット４について説明する。該リフトユニット４は、コンベア１で搬送される荷物Ｎが搬送終点Ｓ2に到達し、前記停止ユニット２と前記停止位置合せユニット３によって、正確な位置に停止した状態で、荷物Ｎをコンベア１のローラ１２，１２，…上方に移動させる役目をなす〔図５（Ｃ），（Ｄ），図６，図７参照〕。荷物Ｎをコンベア１のローラ１２，１２，…から上昇させ、荷物Ｎの下面と、ローラ１２の頂部とを離間させる隙間を設けることにより、後述する積載作業ロボットＡに備えられたフォークを荷物Ｎの下面側に配置することができるようにしている。

リフトユニット４は、リフト片４１とリフト機構部４２とを備え、該リフト機構部４２によってリフト片４１を昇降(又は上下動)させる。そして、複数のリフト片４１，４１，…の各リフト片４１は、前記コンベア１の隣接するローラ１２，１２間に配置されると共に、前記リフト片４１は前記リフト機構部４２によって前記ローラ１２の頂部の上方と下方とを昇降する構成である。リフト片４１は垂直板状で且つその上端には水平面状の端片が形成されており、荷物Ｎの下面との接触を面接触状態とし、荷物Ｎに集中荷重がかからないようにしている。

さらに、詳しく以下に述べると、前記リフト機構部４２は、空圧シリンダ又はリンク機構等の昇降アクチュエータ４２ａを備えており、リフト機構部４２がフレーム１１又はスタンド１３等に装着されている（図３，図７等参照）。リフトユニット４は、コンベア１の搬送方向（Ｘ方向）において所定の間隔で複数箇所に設置される。

そして、１つのリフトユニット４には、複数のリフト片４１，４１，…が備わっており、複数のリフト片４１，４１，…がベースにまとめられて構成されており、複数のリフト片４１，４１，…がリフト機構部４２の昇降アクチュエータ４２ａによって上下方向（Ｚ方向）に昇降する構成となっている。それぞれのリフト片４１は、コンベア１のＸ方向に隣接するローラ１２，１２間に上下方向に出没自在に配置されている〔図５（Ｃ），（Ｄ），図６等参照〕。

１つのリフトユニット４においてリフト片４１は、約２個乃至約８個程度が設けられている。リフト片４１が非作動状態のときには、リフト片４１の頂部はコンベア１のローラ１２の頂部を越えない位置にあり、具体的には、リフト片４１の頂部はローラ１２の頂部よりも下方に位置している。そして、リフトユニット４によって荷物Ｎを上方に持ち上げる上昇作動時には、リフト片４１の頂部がローラ１２の頂部から上方（Ｚ方向）に突出する〔図５（Ｃ），（Ｄ）参照〕。

これによって荷物Ｎは、コンベア１の搬送終点Ｓ2にて、リフトユニット４によりローラ１２の頂部より上方に持ち上げられ、荷物Ｎの下面とローラ１２の頂部との間が離間し、隙間が生じ、後述するように、積載作業ロボットＡのフォーク７が荷物Ｎの下方に生じた隙間に挿入することができる。

リフトユニット４は、その作動時において、他の機器(積載作業ロボットＡ，停止ユニット２，停止位置合わせユニット３等)と相互に動作干渉しないものであれば上述した構成以外の装置であっても構わない。その他の構成としたリフトユニット４は、特に図示しないが、コンベア１の上方又は横側からクレーン機構や掴持機構等で荷物Ｎを持ち上げるものや、吸盤機構によって荷物Ｎを持ち上げるもの等が存在する。

次に、積載作業ロボットＡは、ハンド部Ａ1と本体部５１とアーム部５２と吸引保持部６とを有している（図３，図４参照）。ハンド部Ａ1は、主に、コンベア１上の荷物Ｎを受けて保持する役目を有している。本体部５１は、プラットホームＰに設置されており、水平面上を電動にて回動する。また、アーム部５２は多関節となる構造で、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向に電動により移動する。積載作業ロボットＡは、コンベア１の搬送方向つまりＸ方向と同一方向に延在するガイドレール８が具備されている（図１参照）。該ガイドレール８は、積載作業ロボットＡをコンベア１の搬送方向（Ｘ方向）に沿って移動させる役目をなすものである。

該アーム部５２の先端には、ハンド部Ａ1が備わっており、該ハンド部Ａ1には、アタッチメントとしての吸引保持部６とフォーク７とが備わっている(図１，図３，図４等参照)。吸引保持部６は、保持板６１と多数の吸盤６２，６２，…とを備えたものであり、前記保持板６１はとＸＹ平面上において略Ｌ字形状に形成されており〔図１，図２，図４等参照）、該保持板６１には多数の吸盤６２，６２，…装着されたものである。該吸盤６２は、空気圧によって荷物Ｎの外面に吸い付いて吸引しつつ荷物Ｎを保持する。

吸引保持部６は、保持板６１を大きなサイズとすることにより、２つの荷物Ｎが２段積みされたものを一度に吸引保持することができるようになっている。実際には、保持板６１を大きなサイズとする場合とは、２つの保持板６１を上下２個とする構成である〔図３，図４，図５（Ｅ）等参照〕。また、吸引保持部６を小型にして１個の荷物Ｎに対応したり、或いは吸引保持部６をさらに、大型にして３個以上の荷物Ｎを同時に保持できるようにすることも可能である。

ハンド部Ａ1の吸引保持部６の下方位置には、フォーク７が備わっている。該フォーク７は、２本設けられており、両該フォーク７，７が平行に並列状態の構成でハンド部Ａ1に組み込まれる。フォーク７は、吸引保持部６の吸引方向との平行状態を維持しながら、該吸引保持部６の下方位置から出没するように構成されている。

前記フォーク７には、フォーク機構部７１が設けられ空気圧シリンダ等のフォークアクチュエータが具備され、フォーク７が出没するように構成されている。フォーク７は突出した状態で、コンベア１で搬送終点Ｓ2に到達した荷物Ｎの下面側に挿入される。

フォーク７は、前記リフトユニット４の動作に伴って作動し、コンベア１の搬送終点Ｓ2で正確に停止した荷物Ｎがリフトユニット４によってコンベア１の搬送コースから上昇し、荷物Ｎの下面が搬送コースから上昇して浮き上がる状態となる。この浮き上がった状態の荷物Ｎと、コンベア１の搬送コースのローラ１２，１２，…の頂部との隙間にフォーク７が挿入され、該フォーク７にて荷物Ｎを下面より支持しつつ、吸引保持部６によって荷物Ｎを吸引保持し、荷物Ｎがコンベア１からトラック荷台９側に搬送される。

フォーク７は、コンベア１の搬送コース上でリフトユニット４によって上昇した荷物Ｎの下面に挿入されるときには、荷物Ｎの下面と僅かな隙間を有して非接触状態であり、荷物Ｎの下面がフォーク７とこすれないようにして、荷物Ｎの損傷を防止する。ハンド部Ａ1を上昇させることによりフォーク７が荷物Ｎの下面に当接し、フォーク７によって荷物Ｎを保持し、次に、略同時に吸引保持部６の吸盤６２，６２，…が空気圧を下げる動作を行い荷物Ｎを吸引する。

本発明において、停止ユニット２，停止位置合せユニット３，リフトユニット４及び吸引保持部６を備えた積載作業ロボットＡのシステムのコンベア１によってトラック荷台９への積載装置が構成される（図１参照）。この積載装置は、工場において段ボール箱等に生産された製品が箱詰めされた直方体状の荷物Ｎを出荷待機所に貯蔵しておき、上記積載装置によってトラック荷台９に荷物Ｎを搬送積載するものである。

コンベア１には、停止ユニット２，停止位置合せユニット３及びリフトユニット４が一組となっては、所定間隔をおいて複数組が設置される。また、搬送出発点Ｓ1には出荷待機状態にある多数の荷物Ｎ,Ｎ，…をコンベア１の搬送コース上に載置するためのコンベア移送ロボットＢが設置されている。該コンベア移送ロボットＢは、積載作業ロボットＡと略同等の構造をなし、本体部，アーム部及び吸引保持部を有している。

本発明による荷物Ｎの積載方法の過程を図１乃至図８に基づいて説明する。まず、プラットホームＰにおいて、出荷待機状態の多数の荷物Ｎ，Ｎ，…がコンベア１の搬送出発点Ｓ1付近に配置される(図１参照)。該搬送出発点Ｓ1の付近に設置されたコンベア移送ロボットＢにより、出荷待機状態の荷物Ｎがコンベア１の搬送出発点Ｓ1に移送載置される。

このとき、荷物Ｎは上下方向（Ｚ方向）に２段積みされたものがコンベア１の搬送コース上に載置されることが搬送作業の効率を良好にすることができる。また、作業状況に応じて荷物Ｎは単体としても良い。コンベア１はローラ１２，１２，…が電動機等によって自転しており、荷物Ｎはコンベア１の搬送コース上を搬送出発点Ｓ1から搬送終点Ｓ2に向かって自走する〔図２（Ａ），（Ｂ），図７等参照〕。

次に、荷物Ｎがコンベア１のＸ方向に沿って搬送され、搬送終点Ｓ2に到達すると、停止ユニット２の停止板部２１に荷物Ｎが当接する。該荷物Ｎが停止板部２１に当接した衝撃・反動で僅かながら後戻りするようなことも有り得る〔図２（Ｃ）及び図４（Ａの（I），（II） ）参照〕。このような状況に応じるために、停止位置合せユニット３が作動して、押圧部３１が荷物Ｎを停止板部２１に当接させて、荷物Ｎが搬送終点Ｓ2の位置に正確に停止するように設定する〔図２（Ｄ），図４（Ｂの（I），（II） ），図７（Ｃ），（Ｄ）等参照〕。なお、荷物Ｎが搬送終点Ｓ2の位置に正確に停止すると、種々の図示しないセンサが作用して停止ユニット３の作動は完了し終了する。

次いで、コンベア１の搬送終点Ｓ2に設置されたリフトユニット４のリフト片４１の上昇によって、荷物Ｎがコンベア１の搬送コースのローラ１２，１２，…上から上昇させられ、該荷物Ｎの下面とローラ１２，１２，…とはＺ方向（上下方向）において離間し、荷物Ｎの下面とローラ１２，１２，…との間に隙間が生じる〔図２（Ｅ），図４（Ｃの（II）），図５（Ｄ），図７（Ｄ），図８（Ｂ）等参照〕。

次に、積載作業ロボットＡのハンド部Ａ1の吸引保持部６が、本体部５１とアーム部５２との動作によって、コンベア１の搬送終点Ｓ2に停止している荷物Ｎに近接し、保持板６１が荷物Ｎを包持するように設定する〔図２（Ｅ），（Ｆ），図４（Ｃの（I）），図８（Ｂ），（Ｃ）等参照〕。

次いで、ハンド部Ａ1のフォーク７が、荷物Ｎの下面側と、コンベア１のローラ１２の頂部との間の隙間に挿入する〔図２（Ｆ），図４（Ｃの（II）），図８（Ｃ），（Ｄ），（Ｅ）参照〕。このとき、フォーク７とリフトユニット４のリフト片４１とは相互に干渉しないように設定されている〔図４（Ｃ），図７（Ｄ）参照〕。

また、フォーク７が前記隙間に挿入する時点では、荷物Ｎの下面と、フォーク７との間には僅かな隙間が存在する。つまり、荷物Ｎの下面と、フォーク７とは挿入動作時には非接触であり、フォーク７が荷物Ｎの下面とこすれ合うことがないようにして、荷物Ｎに傷を付けることを防止するものである〔図８(Ｄ)参照〕。

次いで、ハンド部Ａ1がＺ方向に上昇し、フォーク７がリフトユニット４のリフト片４１の頂部を超える位置まで僅かに上昇し、フォーク７と荷物Ｎの下面とが接触することになり、フォーク７が荷物Ｎを下面より保持する状態となる〔図８（Ｅ）参照〕。次に、ハンド部Ａ1の吸引保持部６の吸盤６２，６２，…が荷物Ｎの外側面部分を吸引保持し、吸引保持部６の吸盤６２，６２，…と、フォーク７とにより荷物Ｎは下面と外側面とが保持される状態となる〔図２（Ｆ），（Ｇ），（Ｈ），図４（Ｄ），図８（Ｆ）参照〕。

次に、荷物Ｎは、積載作業ロボットＡのハンド部Ａ1の吸引保持部６とフォーク７とによって、コンベア１の搬送コースの搬送終点Ｓ2上から離間され、トラック荷台９の所定位置に所定の状態で移動され、トラック荷台９の適正位置に配置される。この動作が順次繰り返されて、トラック荷台９に荷物Ｎが積載されてゆく。

上記積載作業において、積載装置による荷物Ｎのトラック荷台９への積載作業が進むにしたがって、搬送終点Ｓ2の位置が変化することになる。まず、トラック荷台９とコンベア1とを略平行状態に配置し、トラック荷台９の前方側と、コンベア１のＸ方向の終端の搬送終点Ｓ2とが略一致するようにした場合において、トラック荷台９の前方側から積載を開始し、後方側に向かって荷物Ｎの積載を行うものとする（図１参照）。

そして、積載作業が進むにしたがって、トラック荷台９の前方側の荷物Ｎの積載が満杯になるに従い、トラック荷台９の荷物Ｎの積載スペースは後方側に移動してゆく。これに伴って、コンベア１の搬送終点Ｓ2も、Ｘ方向に沿って荷物Ｎの搬送方向とは反対側、つまり、搬送出発点Ｓ1側に移動することになる。そのために、積載作業ロボットＡの位置も搬送終点Ｓ2と共に変化する。積載作業ロボットＡは、搬送終点Ｓ2の位置の変化に従って、ガイドレール８に沿って新たな搬送終点Ｓ2の位置に移動する。

また、搬送終点Ｓ2は、搬送出発点Ｓ1に向かって位置を変化させるが、変化する位置は予め設定されている。トラック荷台９の大きさ又はコンベア１のＸ方向の長さによって、変化する搬送終点Ｓ2の位置は複数箇所設定される。その位置に、停止ユニット２，停止位置合せユニット３及びリフトユニット４を含めたシステムも設置されている。

そしてトラック荷台９への荷物Ｎの積載が進むにしたがって、搬送終点Ｓ2の位置が適宜に段階的に変化し、積載作業ロボットＡもその変化した搬送終点Ｓ2の位置に追従するようにガイドレール８に沿って移動し、新たな搬送終点Ｓ2にて停止ユニット２，停止位置合せユニット３及びリフトユニット４及び積載作業ロボットＡが動作することになる。

１…コンベア、１２…ローラ、２…停止ユニット、３…停止位置合せユニット、
３１…押圧部、４…リフトユニット、４１…リフト片、４２…リフト機構部、
Ａ…積載作業ロボット、５１…本体部、５２…アーム部、Ａ1…ハンド部、
６…吸引保持部、７…フォーク、７…フォーク、９…トラック荷台、Ｎ…荷物、
Ｓ1…搬送出発点、Ｓ2…搬送終点。

Claims (4)

1. 直方体状のダンボール箱等の箱詰めされた荷物を搬送コースの搬送出発点から設定された搬送終点まで搬送するコンベアと、前記コンベア上で前記荷物の搬送を前記搬送終点にて停止させる停止ユニットと、吸引保持部と該吸引保持部の下方に位置する並列のフォークとを備えたハンド部と、該ハンド部を移動自在に操作する多関節のアーム部と該アーム部を支持する本体部とを有する積載作業ロボットと、前記コンベアの前記搬送終点付近で停止した前記荷物を前記搬送終点まで搬送する停止位置合せユニットと、前記搬送終点にて前記荷物を前記コンベアから上方に持ち上げるリフトユニットとを備え、前記停止位置合せユニットは、前記荷物を押圧する押圧部を備え、常時は前記コンベアの前記搬送コースの外部に位置し、前記荷物を前記コンベアの前記搬送出発点の位置に載置し、前記荷物は前記コンベアによって前記搬送終点に搬送されると共に前記停止位置合せユニットは前記荷物を前記搬送終点に位置合せして停止状態とし、前記リフトユニットにて前記コンベア上に上昇させ、前記積載作業ロボットは、停止した前記荷物の下方に前記フォークを挿入しつつ該フォーク及び前記吸引保持部で保持し、待機状態のトラック荷台に、前記荷物を所定の状態に配置してなり、前記停止ユニット，前記停止位置合せユニット，前記リフトユニットは、前記コンベアの搬送方向に沿って所定間隔をおいて複数備えられ、前記搬送終点の変化に伴って当該位置に対応する前記停止ユニット，前記停止位置合せユニット，前記リフトユニットが作動してなることを特徴とするトラックへの積載方法。
2. 請求項１に記載のトラックへの積載方法において、前記積載作業ロボットは、前記搬送終点の位置の変化に追従し、該搬送終点の変化した位置に移動する構成としてなることを特徴とするトラックへの積載方法。
3. 請求項１又は２に記載のトラックへの積載方法において、前記リフトユニットは、リフト機構部と複数のリフト片とが備えられ、各該リフト片は、前記コンベアの隣接するローラ間に配置されると共に、前記リフト片は前記リフト機構部によって前記ローラの頂部の上方と下方とを昇降する構成としてなることを特徴とするトラックへの積載方法。
4. 請求項１又は２に記載のトラックへの積載方法において構成されてなることを特徴とするトラックへの積載装置。

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