ワーク移載装置、ケーサーシステム、およびワーク移載方法
【課題】ワークにストレスをかけることなく、かつ高速で効率よくワークをケースに移載できるワーク移載装置、ケーサーシステム、およびワーク移載方法を提供すること。
【解決手段】フレームに組みつけられたワーク移載装置３００であって、チャックユニット１０と、チャックユニット１０に接続され、第一位置Ｐ３０１におけるワークＷの配置に対応する第一形態から第二位置Ｐ３０２におけるワークＷの配置に対応する第二形態へとワークＷの配列を変換する配列変換部２０と、配列変換部２０に取り付けられ、第一形態から第二形態へワークＷの配列を変換するための駆動力を発する動力源と、この動力源に接続された歯車部材と、フレームに少なくとも一部が固定され、第一位置から第二位置への配列変換部２０の移動軌跡を規定し、歯車部材に噛み合う歯が形成された歯付き部材と、を備える。
【解決手段】フレームに組みつけられたワーク移載装置３００であって、チャックユニット１０と、チャックユニット１０に接続され、第一位置Ｐ３０１におけるワークＷの配置に対応する第一形態から第二位置Ｐ３０２におけるワークＷの配置に対応する第二形態へとワークＷの配列を変換する配列変換部２０と、配列変換部２０に取り付けられ、第一形態から第二形態へワークＷの配列を変換するための駆動力を発する動力源と、この動力源に接続された歯車部材と、フレームに少なくとも一部が固定され、第一位置から第二位置への配列変換部２０の移動軌跡を規定し、歯車部材に噛み合う歯が形成された歯付き部材と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワーク移載装置、ケーサーシステム、およびワーク移載方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液体飲料を充填した紙パック容器やペットボトル、ビール壜、牛乳壜およびアイスクリームやヨーグルトなどを充填したカップ容器等（以下「ワーク」と称する。）は、所定個数ずつプラスチックやダンボール箱等の流通箱（以下「ケース」と称する。）に箱詰めされて出荷されている。
【０００３】
ワークをケースへ移載する技術としては、例えば、コンベア上に一列に流れてきたワークを所定個数ずつプッシャで押し出すことにより、ワークを整列・集積させてワークの配列をケースの形状に適した配列に変換することが知られている。また、所定の行および列に集積されたワークを、挟み込みまたは吸盤等を有するヘッドにより捕捉して持ち上げて、別のコンベアによって供給されたケース上に移動し、ワークをケースに箱詰めすることが知られている。この際、ワークを捕捉したヘッドを降下させる方法、およびワークに対してケースを上昇させる方法が知られている。
【０００４】
このようにワークをケースに箱詰めする方法として、特許文献１には、ゲーブルトップ型紙製容器の箱詰め方法が開示されている。この特許文献１に記載の方法では、液体充填後のカートンを複数個集積させた後にカートンをグリッパーによって吊り上げてケースに移載している。また、上述の集積は、コンベアによって直列状態で供給されるワークを、プッシャによって所定個数づつ押出して整列させることが記載されている。
【０００５】
また、特許文献２には、商品を整列・集積できる商品集積装置が開示されている。この特許文献２に記載の商品集積装置は、所定個数の商品が収容される櫛歯状の整列ガイドと、整列ガイドに収容された商品を載置しておくためのテーブルとを備えている。この商品集積装置によれば、整列ガイドを上述の櫛歯の１ピッチ分移動させるだけで、整列ガイドの溝内に商品を導入することができ、商品の流れを停滞させることなく商品を整列・集積できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−２３９３０５号公報 （図１）
【特許文献２】特開平８−１３３２２８号公報 （図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、プッシャによってワークの胴体部が押されながらワークが移動するため、ワークの胴体部にストレスがかかり、またワークの底が擦れたりするため、紙カートンに損傷を与える場合があった。さらに、ワークを所定の行および列に整列・集積させた後に、それらを捕捉してケースに移載するという２段階の動作を要するので、ワーク処理能力を向上させることが困難であった。
また、特許文献２に記載の装置では、商品がテーブルに対して摺動されるので、商品にストレスあるいは損傷を与える場合があった。
【０００８】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、ワークにストレスをかけることなく、かつ高速で効率よくワークをケースに移載できるワーク移載装置、ケーサーシステム、およびワーク移載方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のワーク移載装置は、フレームに組みつけられ、ワークを第一位置と第二位置との間で移載するワーク移載装置であって、前記ワークを把持するチャック部を２以上有するチャックユニットと、前記チャックユニットに接続され、前記第一位置における前記ワークの配置に対応する第一形態から前記第二位置における前記ワークの配置に対応する第二形態へと前記ワークの配列を変換する配列変換部と、前記配列変換部に取り付けられ、前記第一形態から前記第二形態へ前記ワークの配列を変換するための駆動力を発する動力源と、前記動力源に接続された歯車部材と、前記フレームに少なくとも一部が固定され、前記第一位置から前記第二位置への前記配列変換部の移動軌跡を規定し、前記歯車部材に噛み合う歯が形成された歯付き部材と、を備え、前記配列変換部は、前記動力源が前記歯車部材を介して前記歯付き部材へ伝達する駆動力によって、前記第一位置から前記第二位置へ、あるいは前記第二位置から前記第一位置へ移動することを特徴とする。
【００１０】
また、前記配列変換部は、前記動力源に接続されているとともに前記動力源が発する駆動力によって前記チャック部を所定の旋回面に沿って旋回動作させる旋回機構を有することが好ましい。
【００１１】
また、前記旋回機構は、旋回本体と、前記旋回面に直交し互いに離間する第一軸線および第二軸線を有し、前記旋回本体に対して前記第一軸線回りに相対回動自在に接続されたスイングアームと、前記動力源を有しているとともに前記スイングアームの少なくとも一つと前記旋回本体とを前記第一軸線回りに相対回動させる回動駆動部と、前記スイングアームに対して第二軸線回りに回動可能に接続され少なくとも一つの前記チャック部を有する移動子と、を有することが好ましい。
【００１２】
また、前記旋回本体は前記チャック部を少なくとも一つ有することが好ましい。
【００１３】
また、前記旋回本体と前記移動子との間に、前記第一軸線と前記第二軸線との距離と等しい長さを有して前記旋回本体と前記移動子とを接続するリンク部材をさらに備えることが好ましい。
【００１４】
本発明のケーサーシステムは、本発明のワーク移載装置と、前記ワークを前記第一形態で前記第一位置に配置するワーク供給部と、前記ワークを前記第二形態で収容するためのケースを前記第二位置に搬送するケース搬送部と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
また、前記ケース搬送部の軌道上に位置し前記ケースに梱包された前記ワークが格納される格納手段を備えることが好ましい。
【００１６】
また、前記格納手段は、前記ワークが要冷蔵の場合は、前記ワークを冷蔵する冷蔵庫を有することが好ましい。
【００１７】
また、前記格納手段は、前記ワークが要冷凍の場合は、前記ワークを冷凍する冷凍庫を有することが好ましい。
【００１８】
本発明のワーク移載方法は、ワークを第一位置と第二位置との間で移載するワーク移載方法であって、前記ワークを第一位置に第一形態で配列して供給するワーク供給工程と、前記ワークを所定個数だけ把持する把持工程と、前記把持工程に続いて前記所定個数の前記ワークが把持された状態で、前記ワークの配列を第一形態と異なる第二形態に変換しつつ、前記ワークを前記第一位置から前記第二位置まで搬送するワーク搬送工程と、前記第二形態に配列された前記ワークを前記第二位置で移載する移載工程と、を備え、前記ワーク搬送工程において、前記ワークの配列の変換タイミングと前記ワークの搬送タイミングとが同期していることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明のワーク移載装置は、前記ワークがゲーブルトップ型紙製容器であることが好ましい。
また、前記ワークはカップ容器であってもよい。
また、前記ワークはボトル容器であってもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のワーク移載装置、ケーサーシステム、およびワーク移載方法によれば、ワークの胴体を押したり、底部をこすったりする動作が抑制されているので、ワークにストレスあるいは損傷を与えることを抑制できる。
さらに、所定の配列で供給されるワークが、ケースに搬送される動作と同時にケースの形状に適した配列に変換されるので、ワークにストレスをかけることなく、かつ高速で効率よくワークをケースに移載できる。
また、従来は別工程として行われていたワークの整列・集積とケースへの移動とが同時に行われるため、ワーク集積スペースが不要となるとともにワーク処理能力を高めることができる。これにより、従来の方式に比べて工程が単純化され、機械装置の構成や構造も簡素化され、装置全体の外形寸法も大幅に小型化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態のワーク移載装置およびケーサーシステムのレイアウトを示す概略構成図である。
【図２】（Ａ）は同ケーサーシステムにおけるワーク移載装置を拡大して示す正面図、（Ｂ）は同ワーク移載装置の平面図である。
【図３】同ワーク移載装置の一部の構成を拡大して示す正面図である。
【図４】（Ａ）ないし（Ｃ）は同ワーク移載装置の使用時の動作を示す平面図である。
【図５】同ワーク移載装置の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の一実施形態のワーク移載装置およびワーク移載装置を搭載するケーサーシステムについて図１ないし図５を参照して説明する。
図１は、本実施形態のワーク移載装置を搭載するケーサーシステムのレイアウトを示す図である。また、図２は、本実施形態のワーク移載装置を示す図で、（Ａ）は本実施形態のワーク移載装置の正面図、（Ｂ）は同ワーク移載装置の平面図である。
図１に示すケーサーシステム１は、液体飲料等が充填された紙容器（カートン）がワークＷであり、所定個数のワークＷをまとめてケースＣに収容するための設備である。本実施形態では、ワークＷの形状として牛乳などの飲料を充填するために広く用いられているゲーブルトップ型の容器形状を示しているが、ワークＷの形状はこれに限られるものではない。
【００２３】
本実施形態では、ケースＣの形状として、ワークＷを第二形態（４×３の行列でワークＷが配列された形態）で収容可能な形状を例示し、ケースＣに対して最大１２個のワークＷを収容可能な装置構成について説明する。
【００２４】
ケーサーシステム１は、ワークＷを供給するワーク供給部１００と、ワークＷを収容するためのケースＣを搬送するケース搬送部２００と、ワークＷをケースＣに移載するワーク移載装置３００と、を備えている。
【００２５】
本実施形態では、ワーク供給部１００は、ワークＷに液体を充填する液体充填装置であり、周知の液体充填装置を適宜採用することができる。また、ワーク供給部１００は、ワークＷをワーク移載装置３００へ搬送するためのワーク供給コンベア１０１を備えている。
【００２６】
ワーク供給コンベア１０１には、周知のコンベア装置を適宜採用することができる。例えば本実施形態のワーク供給コンベア１０１は、ワークＷが載置される無端ベルト状のコンベアチェーン１０２と、コンベアチェーン１０２を駆動させるためのギヤードモーター１０３と、を有している（図２参照）。
【００２７】
ケース搬送部２００は、所定のケース保管位置Ｐ２０１と所定の製品保管庫Ｐ２０２との間に軌道を有する周知のコンベア装置を適宜採用することができ、新規なケースＣあるいは回収されたリサイクルケースＣ’（以下あわせてケースＣと称する。）などを搬送可能である。また、前記軌道上にはワーク移載装置３００が配置されている。製品保管庫Ｐ２０２は、ワークＷに適した特性を有する格納手段を採用することができる。具体的には、常温保管が好ましいワークに対しては常温保管庫、例えば飲料等であって冷蔵保管が好ましいワークに対しては冷蔵庫、さらに例えばアイスクリーム等であって冷凍保管が好ましいワークに対しては冷凍庫を備えることができる。
【００２８】
図２に示すように、ワーク移載装置３００には、ワーク供給コンベア１０１が接続されてワークＷが供給される第一位置Ｐ３０１と、ケース搬送部２００の軌道上に位置しておりワークＷをケースＣに収容する位置である第二位置Ｐ３０２と、が設定されている。
【００２９】
本実施形態のワーク移載装置３００は、ワークＷを第一位置Ｐ３０１と第二位置Ｐ３０２との間で移載する装置であって、ワークＷを把持するチャック部１１、１２、１３を有するチャックユニット１０と、チャックユニット１０に接続され、第一位置Ｐ３０１におけるワークＷの配置に対応する第一形態から第二位置Ｐ３０２におけるワークＷの配置に対応する第二形態へとワークＷの配列を変換する配列変換部２０と、配列変換部２０に接続され、チャックユニット１０を配列変換部２０ごと第一位置Ｐ３０１と第二位置Ｐ３０２との間で移動させるワーク搬送部３０と、を備えている。
【００３０】
また、第一位置Ｐ３０１には、ワーク供給コンベア１０１と接続され所定数量のワークＷを整列させて保持するマガジン部４０が設けられている。
【００３１】
本実施形態のマガジン部４０は、ワーク供給部１００によって供給されたワークＷを、第一形態で配置（直線上に１２個整列配置）することができる。また、必要に応じてマガジン部４０には、ワークＷに対してマガジン部４０を挟んで対向して配置され、ワークＷの側壁部（胴部）に接触してワークＷの姿勢を修正する図示しない姿勢修正機構を有していてもよい。
マガジン部４０には、ワーク供給コンベア１０１上を搬送されてきたワークＷの流れをせき止めるためのストッパ４３が設けられている。
【００３２】
図３は、図２（Ａ）におけるチャックユニット１０部分を拡大して示す正面図である。図３に示すように、チャックユニット１０は、ワークＷを所定数量（本実施形態では４個）まで把持可能な同形同大のチャック部１１、１２、１３を有して構成されており、チャック部１１、１２、１３の動作は同期するように設定されている。このため、３つのチャック部１１、１２、１３によって、マガジン部４０に供給された１２個のワークＷを一括して把持可能である。
【００３３】
本実施形態のチャック部１１、１２、１３は、ゲーブルトップ型のワークＷにおける頂部Ｗ１を把持可能な挟み込み（開閉動作）型のグリップ機構（詳細な図示は省略する）を有し、ワークＷの底部を空中に引き上げることができるようにワークＷを把持するものである。
【００３４】
配列変換部２０は、チャック部１２およびチャック部１３のそれぞれを、チャック部１１を旋回の中心として所定の旋回面Ｑ（本実施形態では図２（Ｂ）の紙面方向に延びる面）に沿って旋回動作させる旋回機構５０を有している。
【００３５】
旋回機構５０は、チャック部１１が接続された旋回本体５１と、旋回面Ｑに直交し互いに離間する第一軸線Ｏ１および第二軸線Ｏ２を有し、旋回本体５１に対して第一軸線Ｏ１回りに相対回動自在に接続されたスイングアーム５４と、スイングアーム５４と旋回本体５１とを第一軸線Ｏ１回りに相対回動させる回動駆動部５５と、スイングアーム５４に対して第二軸線Ｏ２回りに回動可能に接続されチャック部１２を有する移動子５２と、を有している。
【００３６】
さらに、旋回本体５１と移動子５２との間に、第一軸線Ｏ１と第二軸線Ｏ２との距離と等しい長さを有して旋回本体５１と移動子５２とを接続するリンク部材５４ａが接続されており、旋回本体５１と移動子５２との間には平行リンク機構が構成されている。
【００３７】
また、旋回機構５０は、移動子５２と同様の構成を有しチャック部１３が接続された移動子５３を有し、上述の平行リンク機構と同様の効果を奏するスイングアーム５４’、リンク部材５４ａ’が接続されている。
【００３８】
回動駆動部５５は、第一軸線Ｏ１に平行な軸回りの回転力を発生させるサーボモータ５６と、サーボモータ５６によって回動される駆動プーリ５７と、駆動プーリ５７に掛け回されたタイミングベルト５８と、タイミングベルト５８が掛け回されるとともにリンク部材５４ａ、５４ａ’、およびスイングアーム５４’にそれぞれ固定された複数の従動プーリ５９とを有している。
【００３９】
本実施形態ではリンク部材５４ａ、５４ａ’にも従動プーリ５９が設けられており、すべての従動プーリ５９に同一のタイミングベルト５８が掛け回されている。このため、サーボモータ５６によって生じる回転駆動力はスイングアーム５４、５４’、およびリンク部材５４ａ、５４ａ’のそれぞれに等しく伝達される。
【００４０】
図２に示すワーク搬送部３０としては、フレームＦに設置可能な構成を有する周知の産業用ロボットを採用することができ、特に水平多関節ロボットを好適に採用することができる。本実施形態では、ワーク搬送部３０として汎用ロボット（ヤマハ発動機株式会社製の4軸スカラロボットＹＫ１２００Ｘ）を採用した。また、ワーク搬送部３０の作用軸３１には、上述の配列変換部２０が接続されており、ワーク搬送部３０に設けられた図示しない制御部によって旋回機構５０の動作が制御されている。
【００４１】
以上に説明する構成の、本実施形態のケーサーシステム１全体の使用時の動作及びワーク移載装置３００の作用について説明する。
まず、図１に示すワーク供給部１００においてワークＷに適宜の加工（液体の充填、開口部の封止など）が施され、図２に示すようにワークＷがワーク供給コンベア１０１を通じてワーク移載装置３００のマガジン部４０に搬送される。マガジン部４０では、ストッパ４３によってワークＷの流れが止められ、マガジン部４０にはワークＷが上述の第一形態で配列される（ワーク供給工程Ｓ１）。必要に応じて、図示しない姿勢修正機構によってワークＷが直列状態となるように整列されてもよい。
【００４２】
続いて、図３に示すチャック部１１、１２、１３のそれぞれが開動作されるとともに、図２（Ｂ）に示すようにチャックユニット１０がワーク搬送部３０によってマガジン部４０における所定のチャック位置まで搬送される。所定のチャック位置は、ワークＷの形状の差異（例えば容器の容量の違いによる形状の差異など）によって予め設定されており、ワークＷの種類によって切り換えて動作可能である。
【００４３】
続いて、上述のチャック部１１、１２、１３のそれぞれが閉動作され、チャック部１１、１２、１３のそれぞれによってワークＷの頂部Ｗ１が把持される（ワーク把持工程Ｓ２）。さらに、ワーク搬送部３０によってチャックユニット１０が鉛直上方に移動されて、ワークＷはチャック部１１、１２、１３によって空中に引き上げられる。このとき、ワークＷの底部および胴体部はマガジン部４０等の部材から離間している。
【００４４】
図４（Ａ）ないし図４（Ｃ）は、ワークＷが第一位置Ｐ３０１から第二位置Ｐ３０２まで搬送される工程（ワーク搬送工程Ｓ３）におけるチャック部１１、１２、１３の相対位置の移動を示した図である。図４（Ａ）は第一位置Ｐ３０１におけるチャック部１１、１２、１３の位置関係を示し、図４（Ｂ）は第一位置Ｐ３０１と第二位置Ｐ３０２との間のある位置でのチャック部１１、１２、１３の位置関係を示し、図４（Ｃ）は第二位置Ｐ３０２におけるチャック部１１、１２、１３の位置関係を示している。
【００４５】
図４（Ａ）に示すように、第一位置Ｐ３０１では、チャック部１１、１２、１３はワークＷの直列方向に一列に配置されている。ワーク搬送部３０がチャックユニット１０を第一位置Ｐ３０１から第二位置Ｐ３０２まで搬送する間に、上述のサーボモータ５６が駆動されて、図４に示す平面視でスイングアーム５４、５４’が第一軸線Ｏ１、Ｏ１’（図３参照）回りにＡからＢ方向に回動される。
【００４６】
すると、図４（Ｂ）に示すように、移動子５２、５３は上述の平行リンク機構によって旋回本体５１に対して平行状態を保ちつつ旋回する。その結果、ワーク搬送部３０によってチャックユニット１０が第一位置Ｐ３０１から第二位置Ｐ３０２に搬送される間に、チャック部１１、１２、１３は互いに平行な３列に配列変換される。この時、チャック部１１、１２、１３に把持されたワークＷは４個×３列すなわち第二形態に整列、集積されている（図４（Ｃ）参照）。
【００４７】
図５は、ワーク移載装置３００の側面図で、ワーク移載装置３００によってワークＷが移載される軌道を示している。図５に示すように、第二位置Ｐ３０２において、３列化されたチャックユニット１０はワーク搬送部３０によってケースＣまで搬送され、ワークＷがケースＣの内部に挿入される。続いて、ワークＷがケースＣに収容された状態でチャック部１１、１２、１３（図３参照）のそれぞれが開動作され、ケースＣへのワークＷの移載が完了する（ワーク移載工程Ｓ４）。
【００４８】
ワークＷの移載が完了した後、ワーク搬送部３０は、チャックユニット１０を第二位置Ｐ３０２から第一位置Ｐ３０１まで搬送する。この時、チャックユニット１０における旋回機構５０は、上述と逆の旋回動作を行って移動子５２、５３を旋回本体５１に対して旋回させてチャック部１１、１２、１３を再び直列状態に配置する。
【００４９】
ワークＷおよびケースＣが供給されている間は上述の一連の工程を繰り返し、ケース搬送部２００によって搬送されるケースＣのそれぞれに対して順次ワークを収容してゆく。ワークＷが収納されたケースＣは、図１に示すようにケース搬送部２００によって製品保管庫Ｐ２０２の所定の位置まで搬送される。製品保管庫Ｐ２０２は、ワークＷに適した特性を有する格納手段を採用することができる。具体的には、常温保管が好ましいワークに対しては常温保管庫、例えば飲料等であって冷蔵保管が好ましいワークに対しては冷蔵庫、さらに例えばアイスクリーム等であって冷凍保管が好ましいワークに対しては冷凍庫を備えることができる。
【００５０】
以上説明したように、本実施形態のワーク移載装置３００、ケーサーシステム１、およびワーク移載方法によれば、チャック部１１、１２、１３によってワークＷの頂部Ｗ１を把持し、ワークＷを空中に引き上げた後にワークＷを第一位置Ｐ３０１から第二位置Ｐ３０２へと搬送できる。このため、ワークＷの胴体を押したり、底部をこすったりする動作が抑制されている。その結果、ワークをケースに収容する工程の間でワークにストレスあるいは損傷を与えることを抑制できる。
【００５１】
さらに、直列状態である第一形態で供給されるワークが、ケースに搬送される動作と同時にケースの形状に適した第二形態に変換されるので、ワークにストレスをかけることなく、かつ高速で効率よくワークをケースに移載できる。
一例を挙げると、ワークとして市販の牛乳・乳飲料用の１０００ｃｃ紙容器（一般的に紙カートンと呼ばれている。）に水１０００ｃｃを充填・シールしたものを用意し、本実施形態の移載装置３００に供給し、１２本のワークを第二形態（４本×３列）としてプラスティックケースに収容する運転を行った。その結果、１０００ｃｃの上記紙容器１２本を安定して、９０００個／ｈ（７５０ケース／ｈ）の高速で処理可能であった。ワークを集積する集積装置を有する従来型移載装置では、処理速度が６０００個／ｈ（５００ケース／ｈ）程度であったことに比べて、約１．５倍の高速処理が可能であり、かつ、紙容器の胴部外面（サイド）や底部のこすれも殆ど無く、ワークにやさしい移載が可能であった。
【００５２】
また、旋回機構５０によって、旋回本体５１に対して移動子５２、５３を旋回させるので、旋回軸（第一軸線Ｏ１、Ｏ１’）回りの一動作によって短時間で効率よくワークＷの配列変換を行うことができる。
【００５３】
また、旋回機構５０においてスイングアーム５４、５４’とリンク部材５４ａ、５４ａ’によって平行リンク機構が構成されているので、チャック部１１に対してチャック部１２、１３を平行状態を保ちつつ旋回動作させることができる。このため、ワークＷの向きを揃えた状態でワークＷの配列を変換することができる。
【００５４】
また、ワーク搬送部３０が水平多関節ロボットであるので、チャックユニット１０を搬送する軌道の設定の自由度が高く、ワークＷあるいはケースＣの搬送軌道の設計変更に柔軟に対応してワーク移載装置を構成することができる。
【００５５】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
一例を挙げると、チャックユニット１０の移動手段は上述の水平多関節ロボット（汎用ロボット）に限られるものではない。例えば、２軸のサーボモータを用いてチャックユニット１０を移動させることも可能である。
【００５６】
また、スイングアーム５４を旋回させるための回動駆動部５５にラック・ピニオン等の機構を付加して、スイングアーム５４を旋回させるための動力とチャックユニット１０を水平移動させるための動力とを兼用させることも可能である。すなわち、回動駆動部５５における駆動プーリ５７を軸回りに回転させるピニオンと、フレームＦに対して相対位置関係が固定されたラックとを備えることで、チャックユニット１０の搬送動作の一部を駆動プーリ５７の回転動作として伝達することができる。この場合、他にチャックユニットを移動させるために必要な動力はワークＷを上げ下げする鉛直方向のみとなる。
【００５７】
また、チャックユニットの水平および垂直方向の移動にエアーシリンダを用いることも可能である。
【００５８】
また、本発明のワーク移載装置は、上述の実施形態において説明したゲーブルトップ型の容器以外のワークを移載する装置にも適用することができる。例えば、アイスクリームやヨーグルト等を充填したカップ容器をケースに移載する装置に本発明を適用する場合には、チャックユニット１０におけるチャック部１１、１２、１３に代えて、上記カップ容器の一部に吸着可能な吸着ヘッドを備えればよい。このような吸着ヘッドは、例えば真空エゼクタ（ＳＭＣ ＺＨ１０ＢＳ−０６−０１）あるいはバキュームパット（妙徳 ＰＪＧ−４０−Ｓ）などの部品で構成することができる。また、チャック部１１、１２、１３に代えてワークを把持する二つ割のチャックを採用することで、牛乳壜をケースに移載するワーク移載装置にも本発明を適用することができる。
【００５９】
また、上述の実施形態においてワークＷの配列の第一形態はワークＷが１列に計１２個配列された形態を示し、ワークＷの配列の第二形態はワークＷが４×３の行列に計１２個配列された形態を示したが、第一形態と第二形態とのそれぞれにおけるワークＷの数量及び配列は適宜選択することができる。例えば、上述の平行リンク機構の数を増やすことで１列から４列、あるいは１列から５列のような配列変換や、２列から３列、あるいは２列から４列のような配列変換も一動作で行うことができる。
【符号の説明】
【００６０】
１ ケーサーシステム
１０ チャックユニット
１１、１２、１３ チャック部
２０ 配列変換部
３０ ワーク搬送部
５０ 旋回機構
５１ 旋回本体
５２、５３ 移動子
５４、５４’ スイングアーム
５４ａ、５４ａ’ リンク部材
５５ 回動駆動部
１００ ワーク供給部
１０１ ワーク供給コンベア
２００ ケース搬送部
３００ ワーク移載装置
Ｃ ケース
Ｏ１、Ｏ１’ 第一軸線
Ｏ２、Ｏ２’ 第二軸線
Ｑ 旋回面
Ｗ ワーク
Ｓ１ 供給工程
Ｓ２ 把持工程
Ｓ３ 搬送工程
Ｓ４ 移載工程
Ｐ３０１ 第一位置
Ｐ３０２ 第二位置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワーク移載装置、ケーサーシステム、およびワーク移載方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液体飲料を充填した紙パック容器やペットボトル、ビール壜、牛乳壜およびアイスクリームやヨーグルトなどを充填したカップ容器等（以下「ワーク」と称する。）は、所定個数ずつプラスチックやダンボール箱等の流通箱（以下「ケース」と称する。）に箱詰めされて出荷されている。
【０００３】
ワークをケースへ移載する技術としては、例えば、コンベア上に一列に流れてきたワークを所定個数ずつプッシャで押し出すことにより、ワークを整列・集積させてワークの配列をケースの形状に適した配列に変換することが知られている。また、所定の行および列に集積されたワークを、挟み込みまたは吸盤等を有するヘッドにより捕捉して持ち上げて、別のコンベアによって供給されたケース上に移動し、ワークをケースに箱詰めすることが知られている。この際、ワークを捕捉したヘッドを降下させる方法、およびワークに対してケースを上昇させる方法が知られている。
【０００４】
このようにワークをケースに箱詰めする方法として、特許文献１には、ゲーブルトップ型紙製容器の箱詰め方法が開示されている。この特許文献１に記載の方法では、液体充填後のカートンを複数個集積させた後にカートンをグリッパーによって吊り上げてケースに移載している。また、上述の集積は、コンベアによって直列状態で供給されるワークを、プッシャによって所定個数づつ押出して整列させることが記載されている。
【０００５】
また、特許文献２には、商品を整列・集積できる商品集積装置が開示されている。この特許文献２に記載の商品集積装置は、所定個数の商品が収容される櫛歯状の整列ガイドと、整列ガイドに収容された商品を載置しておくためのテーブルとを備えている。この商品集積装置によれば、整列ガイドを上述の櫛歯の１ピッチ分移動させるだけで、整列ガイドの溝内に商品を導入することができ、商品の流れを停滞させることなく商品を整列・集積できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−２３９３０５号公報 （図１）
【特許文献２】特開平８−１３３２２８号公報 （図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、プッシャによってワークの胴体部が押されながらワークが移動するため、ワークの胴体部にストレスがかかり、またワークの底が擦れたりするため、紙カートンに損傷を与える場合があった。さらに、ワークを所定の行および列に整列・集積させた後に、それらを捕捉してケースに移載するという２段階の動作を要するので、ワーク処理能力を向上させることが困難であった。
また、特許文献２に記載の装置では、商品がテーブルに対して摺動されるので、商品にストレスあるいは損傷を与える場合があった。
【０００８】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、ワークにストレスをかけることなく、かつ高速で効率よくワークをケースに移載できるワーク移載装置、ケーサーシステム、およびワーク移載方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のワーク移載装置は、フレームに組みつけられ、ワークを第一位置と第二位置との間で移載するワーク移載装置であって、前記ワークを把持するチャック部を２以上有するチャックユニットと、前記チャックユニットに接続され、前記第一位置における前記ワークの配置に対応する第一形態から前記第二位置における前記ワークの配置に対応する第二形態へと前記ワークの配列を変換する配列変換部と、前記配列変換部に取り付けられ、前記第一形態から前記第二形態へ前記ワークの配列を変換するための駆動力を発する動力源と、前記動力源に接続された歯車部材と、前記フレームに少なくとも一部が固定され、前記第一位置から前記第二位置への前記配列変換部の移動軌跡を規定し、前記歯車部材に噛み合う歯が形成された歯付き部材と、を備え、前記配列変換部は、前記動力源が前記歯車部材を介して前記歯付き部材へ伝達する駆動力によって、前記第一位置から前記第二位置へ、あるいは前記第二位置から前記第一位置へ移動することを特徴とする。
【００１０】
また、前記配列変換部は、前記動力源に接続されているとともに前記動力源が発する駆動力によって前記チャック部を所定の旋回面に沿って旋回動作させる旋回機構を有することが好ましい。
【００１１】
また、前記旋回機構は、旋回本体と、前記旋回面に直交し互いに離間する第一軸線および第二軸線を有し、前記旋回本体に対して前記第一軸線回りに相対回動自在に接続されたスイングアームと、前記動力源を有しているとともに前記スイングアームの少なくとも一つと前記旋回本体とを前記第一軸線回りに相対回動させる回動駆動部と、前記スイングアームに対して第二軸線回りに回動可能に接続され少なくとも一つの前記チャック部を有する移動子と、を有することが好ましい。
【００１２】
また、前記旋回本体は前記チャック部を少なくとも一つ有することが好ましい。
【００１３】
また、前記旋回本体と前記移動子との間に、前記第一軸線と前記第二軸線との距離と等しい長さを有して前記旋回本体と前記移動子とを接続するリンク部材をさらに備えることが好ましい。
【００１４】
本発明のケーサーシステムは、本発明のワーク移載装置と、前記ワークを前記第一形態で前記第一位置に配置するワーク供給部と、前記ワークを前記第二形態で収容するためのケースを前記第二位置に搬送するケース搬送部と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
また、前記ケース搬送部の軌道上に位置し前記ケースに梱包された前記ワークが格納される格納手段を備えることが好ましい。
【００１６】
また、前記格納手段は、前記ワークが要冷蔵の場合は、前記ワークを冷蔵する冷蔵庫を有することが好ましい。
【００１７】
また、前記格納手段は、前記ワークが要冷凍の場合は、前記ワークを冷凍する冷凍庫を有することが好ましい。
【００１８】
本発明のワーク移載方法は、ワークを第一位置と第二位置との間で移載するワーク移載方法であって、前記ワークを第一位置に第一形態で配列して供給するワーク供給工程と、前記ワークを所定個数だけ把持する把持工程と、前記把持工程に続いて前記所定個数の前記ワークが把持された状態で、前記ワークの配列を第一形態と異なる第二形態に変換しつつ、前記ワークを前記第一位置から前記第二位置まで搬送するワーク搬送工程と、前記第二形態に配列された前記ワークを前記第二位置で移載する移載工程と、を備え、前記ワーク搬送工程において、前記ワークの配列の変換タイミングと前記ワークの搬送タイミングとが同期していることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明のワーク移載装置は、前記ワークがゲーブルトップ型紙製容器であることが好ましい。
また、前記ワークはカップ容器であってもよい。
また、前記ワークはボトル容器であってもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のワーク移載装置、ケーサーシステム、およびワーク移載方法によれば、ワークの胴体を押したり、底部をこすったりする動作が抑制されているので、ワークにストレスあるいは損傷を与えることを抑制できる。
さらに、所定の配列で供給されるワークが、ケースに搬送される動作と同時にケースの形状に適した配列に変換されるので、ワークにストレスをかけることなく、かつ高速で効率よくワークをケースに移載できる。
また、従来は別工程として行われていたワークの整列・集積とケースへの移動とが同時に行われるため、ワーク集積スペースが不要となるとともにワーク処理能力を高めることができる。これにより、従来の方式に比べて工程が単純化され、機械装置の構成や構造も簡素化され、装置全体の外形寸法も大幅に小型化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態のワーク移載装置およびケーサーシステムのレイアウトを示す概略構成図である。
【図２】（Ａ）は同ケーサーシステムにおけるワーク移載装置を拡大して示す正面図、（Ｂ）は同ワーク移載装置の平面図である。
【図３】同ワーク移載装置の一部の構成を拡大して示す正面図である。
【図４】（Ａ）ないし（Ｃ）は同ワーク移載装置の使用時の動作を示す平面図である。
【図５】同ワーク移載装置の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の一実施形態のワーク移載装置およびワーク移載装置を搭載するケーサーシステムについて図１ないし図５を参照して説明する。
図１は、本実施形態のワーク移載装置を搭載するケーサーシステムのレイアウトを示す図である。また、図２は、本実施形態のワーク移載装置を示す図で、（Ａ）は本実施形態のワーク移載装置の正面図、（Ｂ）は同ワーク移載装置の平面図である。
図１に示すケーサーシステム１は、液体飲料等が充填された紙容器（カートン）がワークＷであり、所定個数のワークＷをまとめてケースＣに収容するための設備である。本実施形態では、ワークＷの形状として牛乳などの飲料を充填するために広く用いられているゲーブルトップ型の容器形状を示しているが、ワークＷの形状はこれに限られるものではない。
【００２３】
本実施形態では、ケースＣの形状として、ワークＷを第二形態（４×３の行列でワークＷが配列された形態）で収容可能な形状を例示し、ケースＣに対して最大１２個のワークＷを収容可能な装置構成について説明する。
【００２４】
ケーサーシステム１は、ワークＷを供給するワーク供給部１００と、ワークＷを収容するためのケースＣを搬送するケース搬送部２００と、ワークＷをケースＣに移載するワーク移載装置３００と、を備えている。
【００２５】
本実施形態では、ワーク供給部１００は、ワークＷに液体を充填する液体充填装置であり、周知の液体充填装置を適宜採用することができる。また、ワーク供給部１００は、ワークＷをワーク移載装置３００へ搬送するためのワーク供給コンベア１０１を備えている。
【００２６】
ワーク供給コンベア１０１には、周知のコンベア装置を適宜採用することができる。例えば本実施形態のワーク供給コンベア１０１は、ワークＷが載置される無端ベルト状のコンベアチェーン１０２と、コンベアチェーン１０２を駆動させるためのギヤードモーター１０３と、を有している（図２参照）。
【００２７】
ケース搬送部２００は、所定のケース保管位置Ｐ２０１と所定の製品保管庫Ｐ２０２との間に軌道を有する周知のコンベア装置を適宜採用することができ、新規なケースＣあるいは回収されたリサイクルケースＣ’（以下あわせてケースＣと称する。）などを搬送可能である。また、前記軌道上にはワーク移載装置３００が配置されている。製品保管庫Ｐ２０２は、ワークＷに適した特性を有する格納手段を採用することができる。具体的には、常温保管が好ましいワークに対しては常温保管庫、例えば飲料等であって冷蔵保管が好ましいワークに対しては冷蔵庫、さらに例えばアイスクリーム等であって冷凍保管が好ましいワークに対しては冷凍庫を備えることができる。
【００２８】
図２に示すように、ワーク移載装置３００には、ワーク供給コンベア１０１が接続されてワークＷが供給される第一位置Ｐ３０１と、ケース搬送部２００の軌道上に位置しておりワークＷをケースＣに収容する位置である第二位置Ｐ３０２と、が設定されている。
【００２９】
本実施形態のワーク移載装置３００は、ワークＷを第一位置Ｐ３０１と第二位置Ｐ３０２との間で移載する装置であって、ワークＷを把持するチャック部１１、１２、１３を有するチャックユニット１０と、チャックユニット１０に接続され、第一位置Ｐ３０１におけるワークＷの配置に対応する第一形態から第二位置Ｐ３０２におけるワークＷの配置に対応する第二形態へとワークＷの配列を変換する配列変換部２０と、配列変換部２０に接続され、チャックユニット１０を配列変換部２０ごと第一位置Ｐ３０１と第二位置Ｐ３０２との間で移動させるワーク搬送部３０と、を備えている。
【００３０】
また、第一位置Ｐ３０１には、ワーク供給コンベア１０１と接続され所定数量のワークＷを整列させて保持するマガジン部４０が設けられている。
【００３１】
本実施形態のマガジン部４０は、ワーク供給部１００によって供給されたワークＷを、第一形態で配置（直線上に１２個整列配置）することができる。また、必要に応じてマガジン部４０には、ワークＷに対してマガジン部４０を挟んで対向して配置され、ワークＷの側壁部（胴部）に接触してワークＷの姿勢を修正する図示しない姿勢修正機構を有していてもよい。
マガジン部４０には、ワーク供給コンベア１０１上を搬送されてきたワークＷの流れをせき止めるためのストッパ４３が設けられている。
【００３２】
図３は、図２（Ａ）におけるチャックユニット１０部分を拡大して示す正面図である。図３に示すように、チャックユニット１０は、ワークＷを所定数量（本実施形態では４個）まで把持可能な同形同大のチャック部１１、１２、１３を有して構成されており、チャック部１１、１２、１３の動作は同期するように設定されている。このため、３つのチャック部１１、１２、１３によって、マガジン部４０に供給された１２個のワークＷを一括して把持可能である。
【００３３】
本実施形態のチャック部１１、１２、１３は、ゲーブルトップ型のワークＷにおける頂部Ｗ１を把持可能な挟み込み（開閉動作）型のグリップ機構（詳細な図示は省略する）を有し、ワークＷの底部を空中に引き上げることができるようにワークＷを把持するものである。
【００３４】
配列変換部２０は、チャック部１２およびチャック部１３のそれぞれを、チャック部１１を旋回の中心として所定の旋回面Ｑ（本実施形態では図２（Ｂ）の紙面方向に延びる面）に沿って旋回動作させる旋回機構５０を有している。
【００３５】
旋回機構５０は、チャック部１１が接続された旋回本体５１と、旋回面Ｑに直交し互いに離間する第一軸線Ｏ１および第二軸線Ｏ２を有し、旋回本体５１に対して第一軸線Ｏ１回りに相対回動自在に接続されたスイングアーム５４と、スイングアーム５４と旋回本体５１とを第一軸線Ｏ１回りに相対回動させる回動駆動部５５と、スイングアーム５４に対して第二軸線Ｏ２回りに回動可能に接続されチャック部１２を有する移動子５２と、を有している。
【００３６】
さらに、旋回本体５１と移動子５２との間に、第一軸線Ｏ１と第二軸線Ｏ２との距離と等しい長さを有して旋回本体５１と移動子５２とを接続するリンク部材５４ａが接続されており、旋回本体５１と移動子５２との間には平行リンク機構が構成されている。
【００３７】
また、旋回機構５０は、移動子５２と同様の構成を有しチャック部１３が接続された移動子５３を有し、上述の平行リンク機構と同様の効果を奏するスイングアーム５４’、リンク部材５４ａ’が接続されている。
【００３８】
回動駆動部５５は、第一軸線Ｏ１に平行な軸回りの回転力を発生させるサーボモータ５６と、サーボモータ５６によって回動される駆動プーリ５７と、駆動プーリ５７に掛け回されたタイミングベルト５８と、タイミングベルト５８が掛け回されるとともにリンク部材５４ａ、５４ａ’、およびスイングアーム５４’にそれぞれ固定された複数の従動プーリ５９とを有している。
【００３９】
本実施形態ではリンク部材５４ａ、５４ａ’にも従動プーリ５９が設けられており、すべての従動プーリ５９に同一のタイミングベルト５８が掛け回されている。このため、サーボモータ５６によって生じる回転駆動力はスイングアーム５４、５４’、およびリンク部材５４ａ、５４ａ’のそれぞれに等しく伝達される。
【００４０】
図２に示すワーク搬送部３０としては、フレームＦに設置可能な構成を有する周知の産業用ロボットを採用することができ、特に水平多関節ロボットを好適に採用することができる。本実施形態では、ワーク搬送部３０として汎用ロボット（ヤマハ発動機株式会社製の4軸スカラロボットＹＫ１２００Ｘ）を採用した。また、ワーク搬送部３０の作用軸３１には、上述の配列変換部２０が接続されており、ワーク搬送部３０に設けられた図示しない制御部によって旋回機構５０の動作が制御されている。
【００４１】
以上に説明する構成の、本実施形態のケーサーシステム１全体の使用時の動作及びワーク移載装置３００の作用について説明する。
まず、図１に示すワーク供給部１００においてワークＷに適宜の加工（液体の充填、開口部の封止など）が施され、図２に示すようにワークＷがワーク供給コンベア１０１を通じてワーク移載装置３００のマガジン部４０に搬送される。マガジン部４０では、ストッパ４３によってワークＷの流れが止められ、マガジン部４０にはワークＷが上述の第一形態で配列される（ワーク供給工程Ｓ１）。必要に応じて、図示しない姿勢修正機構によってワークＷが直列状態となるように整列されてもよい。
【００４２】
続いて、図３に示すチャック部１１、１２、１３のそれぞれが開動作されるとともに、図２（Ｂ）に示すようにチャックユニット１０がワーク搬送部３０によってマガジン部４０における所定のチャック位置まで搬送される。所定のチャック位置は、ワークＷの形状の差異（例えば容器の容量の違いによる形状の差異など）によって予め設定されており、ワークＷの種類によって切り換えて動作可能である。
【００４３】
続いて、上述のチャック部１１、１２、１３のそれぞれが閉動作され、チャック部１１、１２、１３のそれぞれによってワークＷの頂部Ｗ１が把持される（ワーク把持工程Ｓ２）。さらに、ワーク搬送部３０によってチャックユニット１０が鉛直上方に移動されて、ワークＷはチャック部１１、１２、１３によって空中に引き上げられる。このとき、ワークＷの底部および胴体部はマガジン部４０等の部材から離間している。
【００４４】
図４（Ａ）ないし図４（Ｃ）は、ワークＷが第一位置Ｐ３０１から第二位置Ｐ３０２まで搬送される工程（ワーク搬送工程Ｓ３）におけるチャック部１１、１２、１３の相対位置の移動を示した図である。図４（Ａ）は第一位置Ｐ３０１におけるチャック部１１、１２、１３の位置関係を示し、図４（Ｂ）は第一位置Ｐ３０１と第二位置Ｐ３０２との間のある位置でのチャック部１１、１２、１３の位置関係を示し、図４（Ｃ）は第二位置Ｐ３０２におけるチャック部１１、１２、１３の位置関係を示している。
【００４５】
図４（Ａ）に示すように、第一位置Ｐ３０１では、チャック部１１、１２、１３はワークＷの直列方向に一列に配置されている。ワーク搬送部３０がチャックユニット１０を第一位置Ｐ３０１から第二位置Ｐ３０２まで搬送する間に、上述のサーボモータ５６が駆動されて、図４に示す平面視でスイングアーム５４、５４’が第一軸線Ｏ１、Ｏ１’（図３参照）回りにＡからＢ方向に回動される。
【００４６】
すると、図４（Ｂ）に示すように、移動子５２、５３は上述の平行リンク機構によって旋回本体５１に対して平行状態を保ちつつ旋回する。その結果、ワーク搬送部３０によってチャックユニット１０が第一位置Ｐ３０１から第二位置Ｐ３０２に搬送される間に、チャック部１１、１２、１３は互いに平行な３列に配列変換される。この時、チャック部１１、１２、１３に把持されたワークＷは４個×３列すなわち第二形態に整列、集積されている（図４（Ｃ）参照）。
【００４７】
図５は、ワーク移載装置３００の側面図で、ワーク移載装置３００によってワークＷが移載される軌道を示している。図５に示すように、第二位置Ｐ３０２において、３列化されたチャックユニット１０はワーク搬送部３０によってケースＣまで搬送され、ワークＷがケースＣの内部に挿入される。続いて、ワークＷがケースＣに収容された状態でチャック部１１、１２、１３（図３参照）のそれぞれが開動作され、ケースＣへのワークＷの移載が完了する（ワーク移載工程Ｓ４）。
【００４８】
ワークＷの移載が完了した後、ワーク搬送部３０は、チャックユニット１０を第二位置Ｐ３０２から第一位置Ｐ３０１まで搬送する。この時、チャックユニット１０における旋回機構５０は、上述と逆の旋回動作を行って移動子５２、５３を旋回本体５１に対して旋回させてチャック部１１、１２、１３を再び直列状態に配置する。
【００４９】
ワークＷおよびケースＣが供給されている間は上述の一連の工程を繰り返し、ケース搬送部２００によって搬送されるケースＣのそれぞれに対して順次ワークを収容してゆく。ワークＷが収納されたケースＣは、図１に示すようにケース搬送部２００によって製品保管庫Ｐ２０２の所定の位置まで搬送される。製品保管庫Ｐ２０２は、ワークＷに適した特性を有する格納手段を採用することができる。具体的には、常温保管が好ましいワークに対しては常温保管庫、例えば飲料等であって冷蔵保管が好ましいワークに対しては冷蔵庫、さらに例えばアイスクリーム等であって冷凍保管が好ましいワークに対しては冷凍庫を備えることができる。
【００５０】
以上説明したように、本実施形態のワーク移載装置３００、ケーサーシステム１、およびワーク移載方法によれば、チャック部１１、１２、１３によってワークＷの頂部Ｗ１を把持し、ワークＷを空中に引き上げた後にワークＷを第一位置Ｐ３０１から第二位置Ｐ３０２へと搬送できる。このため、ワークＷの胴体を押したり、底部をこすったりする動作が抑制されている。その結果、ワークをケースに収容する工程の間でワークにストレスあるいは損傷を与えることを抑制できる。
【００５１】
さらに、直列状態である第一形態で供給されるワークが、ケースに搬送される動作と同時にケースの形状に適した第二形態に変換されるので、ワークにストレスをかけることなく、かつ高速で効率よくワークをケースに移載できる。
一例を挙げると、ワークとして市販の牛乳・乳飲料用の１０００ｃｃ紙容器（一般的に紙カートンと呼ばれている。）に水１０００ｃｃを充填・シールしたものを用意し、本実施形態の移載装置３００に供給し、１２本のワークを第二形態（４本×３列）としてプラスティックケースに収容する運転を行った。その結果、１０００ｃｃの上記紙容器１２本を安定して、９０００個／ｈ（７５０ケース／ｈ）の高速で処理可能であった。ワークを集積する集積装置を有する従来型移載装置では、処理速度が６０００個／ｈ（５００ケース／ｈ）程度であったことに比べて、約１．５倍の高速処理が可能であり、かつ、紙容器の胴部外面（サイド）や底部のこすれも殆ど無く、ワークにやさしい移載が可能であった。
【００５２】
また、旋回機構５０によって、旋回本体５１に対して移動子５２、５３を旋回させるので、旋回軸（第一軸線Ｏ１、Ｏ１’）回りの一動作によって短時間で効率よくワークＷの配列変換を行うことができる。
【００５３】
また、旋回機構５０においてスイングアーム５４、５４’とリンク部材５４ａ、５４ａ’によって平行リンク機構が構成されているので、チャック部１１に対してチャック部１２、１３を平行状態を保ちつつ旋回動作させることができる。このため、ワークＷの向きを揃えた状態でワークＷの配列を変換することができる。
【００５４】
また、ワーク搬送部３０が水平多関節ロボットであるので、チャックユニット１０を搬送する軌道の設定の自由度が高く、ワークＷあるいはケースＣの搬送軌道の設計変更に柔軟に対応してワーク移載装置を構成することができる。
【００５５】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
一例を挙げると、チャックユニット１０の移動手段は上述の水平多関節ロボット（汎用ロボット）に限られるものではない。例えば、２軸のサーボモータを用いてチャックユニット１０を移動させることも可能である。
【００５６】
また、スイングアーム５４を旋回させるための回動駆動部５５にラック・ピニオン等の機構を付加して、スイングアーム５４を旋回させるための動力とチャックユニット１０を水平移動させるための動力とを兼用させることも可能である。すなわち、回動駆動部５５における駆動プーリ５７を軸回りに回転させるピニオンと、フレームＦに対して相対位置関係が固定されたラックとを備えることで、チャックユニット１０の搬送動作の一部を駆動プーリ５７の回転動作として伝達することができる。この場合、他にチャックユニットを移動させるために必要な動力はワークＷを上げ下げする鉛直方向のみとなる。
【００５７】
また、チャックユニットの水平および垂直方向の移動にエアーシリンダを用いることも可能である。
【００５８】
また、本発明のワーク移載装置は、上述の実施形態において説明したゲーブルトップ型の容器以外のワークを移載する装置にも適用することができる。例えば、アイスクリームやヨーグルト等を充填したカップ容器をケースに移載する装置に本発明を適用する場合には、チャックユニット１０におけるチャック部１１、１２、１３に代えて、上記カップ容器の一部に吸着可能な吸着ヘッドを備えればよい。このような吸着ヘッドは、例えば真空エゼクタ（ＳＭＣ ＺＨ１０ＢＳ−０６−０１）あるいはバキュームパット（妙徳 ＰＪＧ−４０−Ｓ）などの部品で構成することができる。また、チャック部１１、１２、１３に代えてワークを把持する二つ割のチャックを採用することで、牛乳壜をケースに移載するワーク移載装置にも本発明を適用することができる。
【００５９】
また、上述の実施形態においてワークＷの配列の第一形態はワークＷが１列に計１２個配列された形態を示し、ワークＷの配列の第二形態はワークＷが４×３の行列に計１２個配列された形態を示したが、第一形態と第二形態とのそれぞれにおけるワークＷの数量及び配列は適宜選択することができる。例えば、上述の平行リンク機構の数を増やすことで１列から４列、あるいは１列から５列のような配列変換や、２列から３列、あるいは２列から４列のような配列変換も一動作で行うことができる。
【符号の説明】
【００６０】
１ ケーサーシステム
１０ チャックユニット
１１、１２、１３ チャック部
２０ 配列変換部
３０ ワーク搬送部
５０ 旋回機構
５１ 旋回本体
５２、５３ 移動子
５４、５４’ スイングアーム
５４ａ、５４ａ’ リンク部材
５５ 回動駆動部
１００ ワーク供給部
１０１ ワーク供給コンベア
２００ ケース搬送部
３００ ワーク移載装置
Ｃ ケース
Ｏ１、Ｏ１’ 第一軸線
Ｏ２、Ｏ２’ 第二軸線
Ｑ 旋回面
Ｗ ワーク
Ｓ１ 供給工程
Ｓ２ 把持工程
Ｓ３ 搬送工程
Ｓ４ 移載工程
Ｐ３０１ 第一位置
Ｐ３０２ 第二位置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレームに組みつけられ、ワークを第一位置と第二位置との間で移載するワーク移載装置であって、
前記ワークを把持するチャック部を２以上有するチャックユニットと、
前記チャックユニットに接続され、前記第一位置における前記ワークの配置に対応する第一形態から前記第二位置における前記ワークの配置に対応する第二形態へと前記ワークの配列を変換する配列変換部と、
前記配列変換部に取り付けられ、前記第一形態から前記第二形態へ前記ワークの配列を変換するための駆動力を発する動力源と、
前記動力源に接続された歯車部材と、
前記フレームに少なくとも一部が固定され、前記第一位置から前記第二位置への前記配列変換部の移動軌跡を規定し、前記歯車部材に噛み合う歯が形成された歯付き部材と、
を備え、
前記配列変換部は、前記動力源が前記歯車部材を介して前記歯付き部材へ伝達する駆動力によって、前記第一位置から前記第二位置へ、あるいは前記第二位置から前記第一位置へ移動する
ことを特徴とするワーク移載装置。
【請求項２】
前記配列変換部は、前記動力源に接続されているとともに前記動力源が発する駆動力によって前記チャック部を所定の旋回面に沿って旋回動作させる旋回機構を有する請求項１に記載のワーク移載装置。
【請求項３】
前記旋回機構は、
旋回本体と、
前記旋回面に直交し互いに離間する第一軸線および第二軸線を有し、前記旋回本体に対して前記第一軸線回りに相対回動自在に接続されたスイングアームと、
前記動力源を有しているとともに前記スイングアームの少なくとも一つと前記旋回本体とを前記第一軸線回りに相対回動させる回動駆動部と、
前記スイングアームに対して第二軸線回りに回動可能に接続され少なくとも一つの前記チャック部を有する移動子と、
を有する請求項２に記載のワーク移載装置。
【請求項４】
前記旋回本体は前記チャック部を少なくとも一つ有することを特徴とする請求項３に記載のワーク移載装置。
【請求項５】
前記旋回本体と前記移動子との間に、前記第一軸線と前記第二軸線との距離と等しい長さを有して前記旋回本体と前記移動子とを接続するリンク部材をさらに備える請求項３または４に記載のワーク移載装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載のワーク移載装置と、
前記ワークを前記第一形態で前記第一位置に配置するワーク供給部と、
前記ワークを前記第二形態で収容するためのケースを前記第二位置に搬送するケース搬送部と、
を備えるケーサーシステム。
【請求項７】
前記ケース搬送部の軌道上に位置し前記ケースに梱包された前記ワークが格納される格納手段を備える請求項６に記載のケーサーシステム。
【請求項８】
前記格納手段は、前記ワークが要冷蔵の場合は、前記ワークを冷蔵する冷蔵庫を有する請求項７に記載のケーサーシステム。
【請求項９】
前記格納手段は、前記ワークが要冷凍の場合は、前記ワークを冷凍する冷凍庫を有する請求項７に記載のケーサーシステム。
【請求項１０】
ワークを第一位置と第二位置との間で移載するワーク移載方法であって、
前記ワークを第一位置に第一形態で配列して供給するワーク供給工程と、
前記ワークを所定個数だけ把持する把持工程と、
前記把持工程に続いて前記所定個数の前記ワークが把持された状態で、前記ワークの配列を第一形態と異なる第二形態に変換しつつ、前記ワークを前記第一位置から前記第二位置まで搬送するワーク搬送工程と、
前記第二形態に配列された前記ワークを前記第二位置で移載する移載工程と、
を備え、
前記ワーク搬送工程において、前記ワークの配列の変換タイミングと前記ワークの搬送タイミングとが同期していることを特徴とするワーク移載方法。
【請求項１１】
前記ワークがゲーブルトップ型紙製容器である請求項１に記載のワーク移載装置。
【請求項１２】
前記ワークがカップ容器である請求項１に記載のワーク移載装置。
【請求項１３】
前記ワークがボトル容器である請求項１に記載のワーク移載装置。
【請求項１】
フレームに組みつけられ、ワークを第一位置と第二位置との間で移載するワーク移載装置であって、
前記ワークを把持するチャック部を２以上有するチャックユニットと、
前記チャックユニットに接続され、前記第一位置における前記ワークの配置に対応する第一形態から前記第二位置における前記ワークの配置に対応する第二形態へと前記ワークの配列を変換する配列変換部と、
前記配列変換部に取り付けられ、前記第一形態から前記第二形態へ前記ワークの配列を変換するための駆動力を発する動力源と、
前記動力源に接続された歯車部材と、
前記フレームに少なくとも一部が固定され、前記第一位置から前記第二位置への前記配列変換部の移動軌跡を規定し、前記歯車部材に噛み合う歯が形成された歯付き部材と、
を備え、
前記配列変換部は、前記動力源が前記歯車部材を介して前記歯付き部材へ伝達する駆動力によって、前記第一位置から前記第二位置へ、あるいは前記第二位置から前記第一位置へ移動する
ことを特徴とするワーク移載装置。
【請求項２】
前記配列変換部は、前記動力源に接続されているとともに前記動力源が発する駆動力によって前記チャック部を所定の旋回面に沿って旋回動作させる旋回機構を有する請求項１に記載のワーク移載装置。
【請求項３】
前記旋回機構は、
旋回本体と、
前記旋回面に直交し互いに離間する第一軸線および第二軸線を有し、前記旋回本体に対して前記第一軸線回りに相対回動自在に接続されたスイングアームと、
前記動力源を有しているとともに前記スイングアームの少なくとも一つと前記旋回本体とを前記第一軸線回りに相対回動させる回動駆動部と、
前記スイングアームに対して第二軸線回りに回動可能に接続され少なくとも一つの前記チャック部を有する移動子と、
を有する請求項２に記載のワーク移載装置。
【請求項４】
前記旋回本体は前記チャック部を少なくとも一つ有することを特徴とする請求項３に記載のワーク移載装置。
【請求項５】
前記旋回本体と前記移動子との間に、前記第一軸線と前記第二軸線との距離と等しい長さを有して前記旋回本体と前記移動子とを接続するリンク部材をさらに備える請求項３または４に記載のワーク移載装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載のワーク移載装置と、
前記ワークを前記第一形態で前記第一位置に配置するワーク供給部と、
前記ワークを前記第二形態で収容するためのケースを前記第二位置に搬送するケース搬送部と、
を備えるケーサーシステム。
【請求項７】
前記ケース搬送部の軌道上に位置し前記ケースに梱包された前記ワークが格納される格納手段を備える請求項６に記載のケーサーシステム。
【請求項８】
前記格納手段は、前記ワークが要冷蔵の場合は、前記ワークを冷蔵する冷蔵庫を有する請求項７に記載のケーサーシステム。
【請求項９】
前記格納手段は、前記ワークが要冷凍の場合は、前記ワークを冷凍する冷凍庫を有する請求項７に記載のケーサーシステム。
【請求項１０】
ワークを第一位置と第二位置との間で移載するワーク移載方法であって、
前記ワークを第一位置に第一形態で配列して供給するワーク供給工程と、
前記ワークを所定個数だけ把持する把持工程と、
前記把持工程に続いて前記所定個数の前記ワークが把持された状態で、前記ワークの配列を第一形態と異なる第二形態に変換しつつ、前記ワークを前記第一位置から前記第二位置まで搬送するワーク搬送工程と、
前記第二形態に配列された前記ワークを前記第二位置で移載する移載工程と、
を備え、
前記ワーク搬送工程において、前記ワークの配列の変換タイミングと前記ワークの搬送タイミングとが同期していることを特徴とするワーク移載方法。
【請求項１１】
前記ワークがゲーブルトップ型紙製容器である請求項１に記載のワーク移載装置。
【請求項１２】
前記ワークがカップ容器である請求項１に記載のワーク移載装置。
【請求項１３】
前記ワークがボトル容器である請求項１に記載のワーク移載装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−６１５５（Ｐ２０１１−６１５５Ａ）
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２５１１２（Ｐ２０１０−２２５１１２）
【出願日】平成２２年１０月４日（２０１０．１０．４）
【分割の表示】特願２００９−１４０２１６（Ｐ２００９−１４０２１６）の分割
【原出願日】平成２１年６月１１日（２００９．６．１１）
【出願人】（０００２２３１４８）株式会社トーワテクノ (10)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月４日（２０１０．１０．４）
【分割の表示】特願２００９−１４０２１６（Ｐ２００９−１４０２１６）の分割
【原出願日】平成２１年６月１１日（２００９．６．１１）
【出願人】（０００２２３１４８）株式会社トーワテクノ (10)
【Ｆターム（参考）】
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