JPH0551001A - 方向性のある物品の充填装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 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ことができる方向性のある物品の
充填装置を提供することである。 【構成】 物品を撮像する撮像手段、上記撮像手段によ
って撮像された映像を画像処理することにより上記物品
の長手方向の角度を識別する角度識別手段、上記角度識
別手段により識別された上記物品の長手方向の角度を記
憶する第１記憶手段、容器を搬送するコンベアー、コン
ベアー上の容器に上記物品を所定方向に揃えて充填する
際の上記物品の長手方向の角度を記憶させる第２記憶手
段、第１記憶手段に記憶された長手方向の角度と上記第
２記憶手段に記憶された長手方向の角度との角度差を算
出する手段、上記角度差を算出する手段により算出され
た角度差を記憶する第３記憶手段、上記第３記憶手段に
記憶された角度差を基に、上記物品を把持したロボット
のハンドの角度を制御する手段を包含する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、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ことができ
る方向性のある物品の充填装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】方向性のあるエビフライ・魚フライ・ソ
ーセージ・チクワ等の横長の物品の方向を揃える従来技
術として、特公昭６０−２８２５号公報及び特開昭６３
−５６２４６号公報が魚体の頭尾を識別し一定方向に揃
える技術について開示している。

【０００３】しかしながら、魚体の頭尾を揃えても、こ
れを容器に所定方向に揃えて充填するには、人手により
行われており、充分な機械化・自動化がなされていない
のが現状であった。

【０００４】

【発明が解決しようとする問題点】本発明の目的は、方
向性のある物品を容器に所定方向に揃えて充填すること
ができる方向性のある物品の充填装置を提供することで
ある。

【０００５】

【問題点を解決するための手段】前記目的を達成するた
めの本発明の要旨は、(a) 方向性のある物品を個別に順
次繰り出す供給フィーダ、(b) 種々の向きで供給されて
くる上記物品を撮像する撮像手段、(c) 上記撮像手段に
よって撮像された映像を画像処理することにより上記物
品の長手方向の角度を識別する角度識別手段、(d) 上記
角度識別手段により識別された上記物品の長手方向の角
度を記憶する第１記憶手段、(e) 容器を搬送するコンベ
アー、(f) コンベアー上の容器に上記物品を所定方向に
揃えて充填する際の上記物品の長手方向の角度を記憶さ
せる第２記憶手段、(g) 上記第１記憶手段に記憶された
長手方向の角度と上記第２記憶手段に記憶された長手方
向の角度との角度差を算出する手段、(h) 上記角度差を
算出する手段により算出された角度差を記憶する第３記
憶手段、(i) 供給されてくる上記物品を把持、移送する
ロボット、(j) 上記第３記憶手段に記憶された角度差を
基に、上記物品を把持したロボットのハンドの角度を制
御する手段、を有することを特徴とする方向性のある物
品の充填装置にある。

【０００６】

【作用】供給フィーダにより順次繰り出された横長の物
品は、撮像手段によって撮像される。次に、撮像された
画像を画像処理して方向性のある物品の特定方向の角度
を識別する手段により該物品の特定方向の角度が識別さ
れ、その角度が第１記憶手段に記憶される。次いで、上
記第１記憶手段に記憶された特定方向の角度と第２記憶
手段に記憶されたコンベアー上の容器に上記物品を所定
方向に揃えて充填する際の上記物品の特定方向の角度と
の角度差を算出手段により算出し、得られた角度差を第
３記憶手段に記憶させる。次いで、ロボットのハンドル
により特定物品を把持すると共に、上記第３記憶手段に
記憶された角度差に基づいて上記物品を把持したロボッ
トのハンドの角度を制御し、その後所定方向を向いた該
ハンドによって上記物品を容器の所定箇所に所定方向を
向けて充填する。

【０００７】

【実施例】図１は本発明の方向性のある物品の充填装置
を略示する平面図である。図１において、充填装置１
は、横長の物品を供給するための直進フィーダ２０を有
している。該直進フィーダ２０の進行方向側の端部の下
方には、横長の物品を一旦滞留させるためのボールフィ
ーダ２１が設けられている。これにより横長の物品を個
別に供給することができる。該ボールフィーダ２１の進
行方向側の端部には物品搬送用コンベアー２３が連設さ
れている。

【０００８】上記物品搬送用コンベアー２３の搬送路途
中には、発光素子２４ａと受光素子（図示せず）とから
構成される透過型光センサー２４が設けられている。横
長の物品が透過型光センサー２４の位置まで来ると、該
透過型光センサー２４により検知され、これにより直進
フィーダ２０、ボールフィーダ２１、物品搬送用コンベ
アー２３が停止するように制御される。

【０００９】上記透過型光センサー２４の上方には画像
処理装置２５が配設されている。該画像処理装置２５
は、テレビカメラ等である撮像手段２６と、光源２７
と、撮像手段２６からの映像を２値化処理する２値化回
路（図示せず）を有している。また、上記充填装置１に
は、上記２値化処理して得られた２値画像から横長の物
品の面積（投影図）を識別する手段、識別された面積を
記憶する手段、横長の物品の予想最大面積を記憶する手
段、上記識別された面積が上記予想最大面積を超えたか
否か判定する手段を有する。

【００１０】また、上記充填装置１は、２値化処理して
得られた２値画像から横長の物品の長手方向の角度を識
別する手段、上記識別手段により識別された横長の物品
の長手方向の角度を記憶する第１記憶手段、容器搬送用
コンベアー上の容器に横長の物品を充填する際の横長の
物品の長手方向の角度を記憶する第２記憶手段、上記第
１記憶手段に記憶された長手方向の角度と上記第２記憶
手段に記憶された長手方向の角度との角度差を算出する
手段、上記角度差を算出する手段により算出された角度
差を記憶する第３記憶手段が設けられている。

【００１１】また、上記充填装置１は、前記第３記憶手
段に記憶された角度差に基づいて下記に詳述する、横長
の物品を把持してロボットのハンドの方向を制御し得る
手段を有している。また、上記物品搬送用コンベアー２
３の進行方向側の端部の下方には、横長の物品が複数個
同時に供給されてきた場合、該複数個の物品を次工程に
送らず、滞留させるためのカゴ（図示せず）が設けられ
ている。

【００１２】また、上記充填装置１は容器搬送用コンベ
アー４０を有している。該容器搬送用コンベアー４０は
物品搬送用コンベアー２３と隣接する位置に直交するよ
うに配設されている。上記容器搬送用コンベアー４０の
搬送路の充填位置（容器を停止させる位置）には、発光
素子４１ａと受光素子４１ｂとから構成される透過型光
センサー４１が設けられており、容器が透過型光センサ
ー４１の位置まで来ると、該透過型光センサー４１によ
り検知され、これにより上記容器搬送用コンベアー４０
が停止するように制御される。

【００１３】物品搬送用コンベアー２３及び容器搬送用
コンベアー４０の近傍には横長の物品を把持、移送する
ことができるロボット５０が配設されている。ロボット
５０は横長の物品を把持、移送しえるものであれば特に
制限されないが、一例として吸着式ロボットハンドを具
備するものについて、以下詳細に説明する。吸着式ロボ
ットハンド３０１は、図２に示すように、ロボット本体
（図示せず）の先端に装着されており、吸着パッド３０
２とロボットハンド本体３０３とを有している。

【００１４】該吸着パッド３０２は、図３に示すように
下面の開孔部の形状が楕円形、長方形等といった横長の
形状のものを採用するか、又は図４に示すように、複数
個の開孔部を並列的に配置したものを採用することが横
長の物品をより確実に把持し得る点で好ましい。また、
横長の物品がエビフライ、チクワ、ソーセージといった
丸味を帯びた形状のものである場合には、図５に示すよ
うに、側面の下端の相対する位置に、開口部３０４を設
けた吸着パッドを採用することが望ましい。これによ
り、吸引時に上記開口部３０４の縁が該物品の上面とほ
ぼ合致することになり、多量の空気が吸着パッド３０２
内に流入することを防止することができる。その結果、
丸味をおびた物品を持ち上げることができる。この場
合、上記開口部３０４の形状としては、例えば半円状、
半楕円状等がある。

【００１５】上記吸着パッドの形状はまた、図５に示す
ように、角柱状であっても良いし、或いは図６に示すよ
うに、円筒状であっても良く、更にカップ状等であって
も良く、特に制限されない。また、吸着パッド３０２の
下面の最大幅が、図６及び図７に示すように、開口部３
０４の横幅より広いものである場合には、両開口部３０
４の相対する端部３０５ａ、３０５ｂを結ぶ直線と下面
の縁端部３２０ａにより形成される面部分、並びに、も
う一方の両開口部３０４の相対する端部３０５ｃ、３０
５ｄを結ぶ直線と下面の縁３２０ｂにより形成される両
面部分とに、それぞれ邪魔板３２１を取り付ける。これ
により多量の空気が吸着パッド３０２内に流入すること
をより有効に防止することができる。

【００１６】また、該吸着パッド３０２の材質も特に制
限されないが、物品として崩れ易い食品等を使用する場
合には、吸引時の崩れを防止するために、ゴム・合成樹
脂等の柔軟性を有するものを採用することが好ましい。
上記吸着パッド３０２は、真空圧通路３０６が配設され
たロボットハンド本体３０３の先端に保持されており、
該真空圧通路３０６と吸着パッド３０２内部とは連通し
ている。

【００１７】上記真空圧通路３０６内部の吸着パッド３
０２よりやや上の位置には、吸着パッド３０２内部の減
圧度を検知するための圧力センサー３１３が設けられて
いる。 また、上記真空圧通路３０６の吸着パッド３０
２と連通していない側の端部は、第１真空圧流通管３０
７、第１連結用配管３０８を介してタンク３０９と連結
されており、上記タンク３０９は第２連結用配管３１
０、第２真空圧流通管３１１を介してポンプ３１２に連
結されている。

【００１８】上記タンク３０９は、ポンプ３１２により
吸引したエアー中の水・物品のかけら等をタンクの底部
に溜めることができ、それらがポンプ３１２に混入する
のを防止することができる。また、予めタンク３１２内
部の減圧度を充分に低下させておくことにより、吸着パ
ッド３０２による物品の吸着を短時間で行うことができ
る。

【００１９】上記第１真空圧流通管３０７は、ロボット
の動きに十分に対応できる程度の柔軟性及び長さを有す
るものである。また、第１連結用配管３０８には、第１
ボールバルブ３１４ａ及び第２ボールバルブ３１４ｂが
設けられている。また、上記第２連結用配管３１０には
圧力調整用のリークバルブ３１６が設けられている。上
記リークバルブ３１６及びポンプ３１２には、圧力セン
サー３１３により検知された減圧度に基づいて、吸引す
るエアーの流量を制御するための制御装置３１５が連結
れている。

【００２０】次に、横長の物品の充填装置の作用につい
て詳細に説明する。先ず、容器搬送用コンベアー４０を
作動させる。容器が所定の充填位置にくると発光素子４
１ａと受光素子４１ｂとから構成される透過型光センサ
ー４１により検知され、容器が充填位置に停止するよう
に容器搬送用コンベアー４０は停止するように制御され
る。

【００２１】一方、直進フィーダ２０により供給された
横長の物品は、ボールフィーダ２１により個別にされ、
物品搬送用コンベアー２３に供給される。次に、横長の
物品が物品搬送用コンベアー２３により搬送され、画像
処理装置２５の下方に来ると、透過型光センサー２４に
より検知され、直進フィーダ２０、ボールフィーダ２
１、物品搬送用コンベアー２３が停止するように制御さ
れる。

【００２２】次に、横長の物品は撮像手段２６であるテ
レビカメラにより撮像され、得られた映像は２値化回路
に送られ２値化処理に付される。該２値化処理により得
られた２値化画像に基づいて横長の物品の面積（投影
図）が識別される。次に、識別された面積は面積記憶手
段に記憶され、横長の物品の予想最大面積を記憶する手
段に記憶されている予想最大面積と比較判定される。そ
の結果、識別された面積が予想最大面積を越える場合に
は、複数個の物品が同時に供給されてきたと見做し、次
工程のロボットによる把持を行わない。その結果、横長
の物品は物品搬送用コンベアーの進行方向側の端部の下
方に設けられたカゴ（図示せず）に落下して滞積される
ことになる。滞積された横長の物品は所定量溜まると、
直進フィーダ２０に戻す。尚、カゴを設けるかわりに、
直進フィーダ２０又はボールフィーダ２１に返送するコ
ンベアーを設けることもできる。

【００２３】次に、該識別された横長の物品の面積が上
記した予想最大面積と同じかそれより小さい場合には、
上記２値化画像より横長物品の長手方向の角度を識別す
る手段により横長物品の長手方向の角度を識別する。す
なわち、例えば慣性モーメントを求める数学的方法を利
用して、横長物品の長軸の方向を求め、これを物品の長
手方向と見做し、その角度を識別して記憶手段に記憶さ
せる。

【００２４】横長の物品として、エビフライ等の頭尾の
あるものを採用し頭尾を揃える場合には、長手方向に加
えて頭尾も識別する。頭尾を識別する具体的な方法とし
ては、例えば上記した２値化画像より重心点を求め、更
に該重心点からの最遠点を求め、該最遠点のある側を尾
側と見做す方法等がある。次に、第１記憶手段に記憶さ
れている横長の物品の長手方向の角度と第２記憶手段に
記憶されているコンベアー上の容器に横長の物品を所定
方向に揃えて充填する際の横長の物品の長手方向の角度
との角度差を算出する。この場合、上記したように頭尾
を揃える場合には、頭側又は尾側が所定の向きになるよ
うに角度差を算出する。このように得られた角度差を第
３記憶手段に記憶させる。

【００２５】一方、ロボット５０はボールバルブ３１４
ｂを閉状態にし、ポンプ３１２を作動させ、タンク３０
９内部を例えば−１５〜−３００mmHg程度の十分に低い
減圧度に調整する。次に、ロボット５０を作動させ、横
長の物品の長手方向に合せて吸着パッド３０２の水平方
向の角度を変える。図３及び図４に示すように例えば吸
着パッド３０２の下面の開孔部の形状が楕円形、長方形
等といった横長の形状のものを採用する場合又は複数個
の開孔部を並列的に配置したものを採用する場合には、
横長の形状の開孔部の長手方向又は並列的に配置した複
数個の開口部の長手方向に合うように、吸着パッド３０
２の水平方向の角度を変える。

【００２６】次に、吸着パッド３０２の先端が横長の物
品に接する位置まで移動させる。また、吸着パッド３０
２として図５ないし図７に示すような側面の下端の相対
する位置に、開口部を設けた吸着パッドを採用する場合
には、吸着パッド３０２を開口部３０４の先端が物品の
上面にほぼ合致するように方向を変え、横長の物品に接
する位置まで移動させる。

【００２７】次に、引き続き上記ポンプ３１２を作動さ
せつつボールバルブ３１４ｂを開状態にする。これによ
り、真空圧は、タンク３０９から第１連結用配管３０
８、第１真空圧流通管３０７及びロボットハンド本体３
０３の真空圧通路３０６を通って吸着パッド３０２の内
部まで到達する。これにより、吸着パッド３０２に横長
の物品が吸着される。

【００２８】併せて、圧力センサー３１３により吸着パ
ッド３０２内部の減圧度を検知し、その値を制御装置３
１５に送る。その値に基づいて該制御装置３１５は、減
圧度が下記の式を満足し得るように、リークバルブ３１
６及び／又はポンプ３１２を制御しエアーの吸引量を調
整する。 （吸着パッド内部の減圧度）×（吸着パッドの開口面
積）＝（物品の持ち上げる力）＞（対象となる物品の予
想最大重量） ＊上記式中開口面積とは上方向からの投影図における開
口面積を意味する。

【００２９】エアーの吸引量を調整するためお具体的な
制御方法としては、例えばＰＩＤ制御等の所定値を維持
し得る公知の制御方法を採用すれば良い。上記したよう
に、吸着パッド３０２内部の減圧度を検知しつつエアー
の吸引量を制御することにより、吸着パッド内部の減圧
度（吸着パッド３０２による物品を持ち上げる力）を安
定的に所定値にすることができ、例えばフライ製品等の
表面に凹凸が多く、吸着パッドの開口部と物品との間に
大きな間隙が生じるようなものであっても確実に持ち上
げることができる。

【００３０】次に、該吸着パッド３０２により物品を吸
着させた状態で前記した第３記憶手段に記憶された角度
差を基に吸着パッド３０２の方向を変える。次に、ロボ
ットを作動させ、物品を容器の所定箇所まで移送する。
次いで、ボールバルブ３１４ｂを閉状態にすると共にボ
ールバルブ３１４ａを開状態にする。これにより、大気
圧が第１連結用配管３０８、第１真空圧流通管３０７及
びロボットハンド本体３０３の真空圧通路３０６を通っ
て吸着パッド３０２の内部まで到達する。その結果、横
長の物品を持ち上げる力が解除されることになり、横長
の物品は吸着パッド３０２より離脱し、容器に所定方向
に揃えて横長の物品を充填することができる。この場
合、上記ボールバルブ３１４ａに加圧空気の供給源を連
結することにより、物品を吸着パッド３０２から、より
短時間で離脱させることができる。

【００３１】本発明の他の実施例としては、２値化回路
に代えて、撮像された画像を濃淡画像処理する濃淡画像
処理回路を採用するものものである。また、本発明の更
に他の実施例としては、２値化回路に代えて、撮像され
たカラー画像を処理するカラー画像処理回路を採用する
ことができる。該カラー画像処理回路は、撮像されたカ
ラー画像のＲ成分、Ｇ成分、Ｂ成分を処理することによ
って上記物品の長手方向の角度を識別する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の横長の物品の充填装置の説明
図、

【図２】吸着式ロボットハンドの説明図、

【図３】吸着パッドの下面の平面図、

【図４】他の吸着パッドの下面の平面図、

【図５】他の吸着パッドの斜視図、

【図６】他の吸着パッドの正面図、

【図７】図６の吸着パッドの下面の平面図である。

【符号の説明】

１ 充填装置 ２０ 直進フィーダ ２１ ボールフィーダ ２５ 画像処理装置 ２６ 撮像手段 ２７ 光源 ５０ ロボット ３０２ 吸着パッド ３０４ 開口部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｂ２５Ｊ 13/08 Ａ 9147−3Ｆ Ｂ６５Ｇ 47/14 １０１ Ｚ 8819−3Ｆ 47/90 Ａ 8010−3Ｆ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）方向性のある物品を個別に順次繰り
   出す供給フィーダ、（ｂ）上記物品を撮像する撮像手
   段、（ｃ）上記撮像手段によって撮像された映像を画像
   処理することにより上記物品の長手方向の角度を識別す
   る角度識別手段、（ｄ）上記角度識別手段により識別さ
   れた上記物品の長手方向の角度を記憶する第１記憶手
   段、（ｅ）容器を搬送するコンベアー、（ｆ）コンベア
   ー上の容器に上記物品を所定方向に揃えて充填する際の
   上記物品の長手方向の角度を記憶させる第２記憶手段、
   （ｇ）上記第１記憶手段に記憶された長手方向の角度と
   上記第２記憶手段に記憶された長手方向の角度との角度
   差を算出する手段、（ｈ）上記角度差を算出する手段に
   より算出された角度差を記憶する第３記憶手段、（ｉ）
   供給されてくる上記物品を把持、移送するロボット、
   （ｊ）上記第３記憶手段に記憶された角度差を基に、上
   記物品を把持したロボットのハンドの角度を制御する手
   段、を有することを特徴とする方向性のある物品の充填
   装置。
2. 【請求項２】 上記角度識別手段が２値化回路を包含す
   る請求項１記載の方向性ある物品の充填装置。
3. 【請求項３】 上記角度識別手段が濃淡画像処理回路を
   包含する請求項１記載の方向性ある物品の充填装置。
4. 【請求項４】 上記角度識別手段がカラー画像のＲ成
   分、Ｇ成分、Ｂ成分を検出するカラー画像処理回路を包
   含する請求項１記載の方向性ある物品の充填装置。