JP5774056B2 - ワーク移載装置およびケーサーシステム - Google Patents

Description

本発明は、ワーク移載装置およびケーサーシステムに関する。

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。

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、このような技術としては、所定の行および列に集積されたワークを、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、及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。

このようにワークをケースに箱詰めする方法として、複数個のワーク間のピッチを変換して移載する際に、簡単な機構でワークを移載するワーク移載装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載のワーク移載装置によっては、装置を小型化するとともに、ワークの増加等への対応を容易にできる。

また、ワークをケースに箱詰めする方法として、第１、第２の駆動源と、第１、第２のベルト・プーリと、移動プーリ部と、ガイド部とを備えるワーク移載装置が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
特許文献２に記載のワーク移載装置では、第１、第２の駆動源が独立して駆動する。第１、第２のベルト・プーリは、第１、第２のベルトが走行可能なように第１、第２の駆動源に連結されている。移動プーリ部は、第１のベルトと第２のベルトとの間に配置され且つ第１のベルトと第２のベルトが交差するように掛け回されている。ガイド部は、移動プーリ部を直線上に移動自在に案内する。
特許文献２に記載のワーク移載装置によっては、リンク部材機構を移動させる機構として移動機構を使用することにより、構造がシンプルになり、小型化及び低コスト化を図れる。

そして、ワークをケースに箱詰めする方法として、垂直多関節ロボットのリンク部材と部材ピッチ変換装置とを同時に動作させるワーク移載装置が開示されている（例えば、特許文献３参照）。
特許文献３に記載のワーク移載装置では、連結パンタグラフ機構を支持補強する支持部材をパンタグラフ機構の連結方向に平行に設けている。また、このワーク移載装置では、支持部材は、連結パンタグラフ機構の伸縮長さ内において連結パンタグラフ機構の伸縮に合わせて一体に伸縮する。
特許文献３に記載のワーク移載装置によっては、コンパクトなサイズにすることができる。

特開２０１２−１２１０９３号公報 特開２０１１−２４０４４４号公報 特開２０１０−２７４３８８号公報

しかし、特許文献１、特許文献２、特許文献３は、いずれも、ワークの配列変換と移載とを同時に行え且つワークの配列変換と移載とを同一の動力源で行うことができない。

本発明は、上記の問題を鑑みてなされたもので、ワークの配列変換と移載とを同時に行え且つワークの配列変換と移載とを同一の動力源で行うことができるワーク移載装置及びケーサーシステムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の一態様は、第一位置において第一方向に列置された第一形態をなす複数のワークを、前記第一形態よりも多列且つ前記複数のワークが互いに接し得る状態で配置された第二形態へと配列変換して前記第一位置とは異なる第二位置へ移載し、または、前記第二位置において前記第二形態に配列された前記ワークを前記第一形態に配列変換して前記第一位置へ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第一チャック部および前記ワークを把持する第二チャック部を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、前記第一形態から前記第二形態へ、または、前記第二形態から前記第一形態へ前記ワークの配列を変換する配列変換部と、前記配列変換部に接続され、前記チャックユニットを前記配列変換部ごと前記第一位置と前記第二位置との間で移動させるワーク搬送部と、を備え、前記配列変換部は、前記第一方向および前記第一方向に直交する第二方向によって規定される面を旋回面として前記旋回面に沿って前記第一チャック部を旋回動作させる旋回機構を有し、前記旋回機構は、前記第二チャック部が設けられた旋回本体と、前記旋回本体側に設けられた第一軸線、および前記第一軸線から離間した第二軸線を有し、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、前記第一軸線と同軸をなして前記スイングアームと一体に回動するように前記スイングアームに設けられたプーリと、前記旋回本体に対して前記スイングアームを前記第一軸線回りに回動させるための動力が前記ワーク搬送部から伝達される回動軸部材と、前記回動軸部材と前記プーリとに掛けられ前記回動軸部材の回転を前記プーリに伝達するベルトと、前記スイングアームに対して前記第二軸線回りに回動可能に接続され前記第一チャック部を有する移動子と、を有し、前記ワーク搬送部は、回転駆動力を発する動力源と、前記動力源に設けられ前記回転駆動力により回転動作するプーリと、前記第一方向及び前記第二方向に対して直交する第三方向から見たときに、前記第一位置と第二位置とを結ぶ直線方向に長く前記配列変換部が前記直線方向に自在に移動可能となるように前記配列変換部が取り付けられたガイドレールと、前記動力源に設けられたプーリと前記回動軸部材とに掛けられ且つ一部が前記ガイドレールに固定され、前記動力源からの駆動力を、前記回動軸部材の回動のための動力として前記回動軸部材に伝達し、且つ、前記ガイドレールに対する前記ワーク搬送部の移動のための動力として前記ワーク搬送部に伝達するベルトと、前記動力源の動作と同期して前記ガイドレールを前記第三方向へ進退動作させる昇降手段と、を有し、前記動力源が発する前記回転駆動力は、前記ワーク搬送部を前記ガイドレールに沿って直線移動させる動力と、前記回動軸部材を回動させ前記第一チャック部を旋回移動させる動力とになることを特徴とするワーク移載装置である。

なお、上記のワーク移載装置において、前記ベルト及び前記プーリは、歯付きであってもよい。

また、上記のワーク移載装置において、前記昇降手段は、水平方向の移動を担う動力源とは別の動力源により駆動されてもよい。

また、上記のワーク移載装置において、前記旋回機構の前記回動軸部材は、前記ベルトを介して回転してもよい。

また、前記動力源は、サーボモータであって当該サーボモータの加速度を制御する制御部をさらに備え、前記制御部は、前記ワークを移載するための前記ワークの軌跡の一部が半円弧状となるように前記ワークの移動を制御してもよい。

また、本発明の一態様は、前記ワーク移載装置と、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ケーサーシステムである。

また、上記のケーサーシステムにおいて、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てもよい。

また、上記のケーサーシステムにおいて、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してもよい。

また、上記のケーサーシステムにおいて、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してもよい。

本発明によれば、ワークの配列変換と移載とを同時に行え且つワークの配列変換と移載とを同一の動力源で行うことができるワーク移載装置及びケーサーシステムを提供できる。

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。 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である。 同ワーク移載装置を拡大して示す右側面図である。 同ワーク移載装置を拡大して示す平面図である。 同ワーク移載装置の要部の拡大正面図である。 同ワーク移載装置の要部の拡大平面図である。 同ワーク移載装置の工程を説明する要部の拡大平面図である。 同ワーク移載装置の工程を説明する要部の拡大平面図である。 同ワーク移載装置の速度制御を説明するワークの軌跡図である。 同ワーク移載装置の速度制御を説明するワークの移動チャートである。

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から図１０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。
図１に示すように、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。

本実施形態では、１２個で一列の配列を有する第一形態ＡのワークＷを、４個×３列の行列で配列する第二形態ＢにしてケースＣに収容する装置構成について説明する。

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２０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４０と、ワークＷをケースＣに移載するワーク移載装置６０と、を備えている。

本実施形態では、ワーク供給部２０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２０は、ワークＷをワーク移載装置６０へ搬送するためのワーク供給コンベア２１を備えている。ワーク供給コンベア２１には、周知のコンベア装置を適宜採用することができる。

ケース搬送部４０は、所定のケース保管位置Ｄと所定の製品保管庫Ｅ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る。また、ケース搬送部４０は、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。そして、軌道上にはワーク移載装置６０が配置されている。

ワーク移載装置６０には、ワーク供給コンベア２１が接続されてワークＷが供給される第一位置Ｆと、ケース搬送部４０の軌道上に位置してワークＷをケースＣに収容する位置である第二位置Ｇとが設定されている。

図２は、ケーサーシステム１におけるワーク移載装置６０を拡大して示す正面図である。図３は、ワーク移載装置６０を拡大して示す右側面図である。図４は、ワーク移載装置６０を拡大して示す平面図である。なお、以下の説明において、第一方向Ｈとは、ワークＷの搬送方向と同方向を意味し、第二方向Ｉとは、第一方向Ｈに直交する方向を意味し、第三方向Ｊとは、第一方向Ｈ及び第二方向Ｉに直交する方向を意味する。
図２、図３、図４に示すように、本実施形態のワーク移載装置６０は、フレーム６１と、制御部６２と、チャックユニット６３と、配列変換部６４と、ワーク搬送部６５とを備える。
フレーム６１は、ワーク移載装置６０の全体を支持する。制御部６２は、後述する動力源８２及び動力源９０に電気的に接続される。チャックユニット６３は、ワークＷを把持する第一チャック部６６と、ワークＷを把持する第二チャック部６７と、ワークＷを把持する第三チャック部６８とを有する。配列変換部６４は、チャックユニット６３に接続され、第一形態Ａから第二形態ＢへワークＷの配列を変換する。ワーク搬送部６５は、配列変換部６４に接続され、チャックユニット６３を配列変換部６４ごと第一位置Ｆと第二位置Ｇとの間で移動させる。

図５は、ワーク移載装置６０の要部の拡大正面図である。図６は、ワーク移載装置６０の要部の拡大平面図である。図５、図６に示すように、配列変換部６４は、第一方向Ｈ及び第二方向Ｉによって規定される面を旋回面として旋回面に沿って第一チャック部６６及び第三チャック部６８を旋回動作させるための旋回機構６９を有する。

旋回機構６９は、第二チャック部６７が設けられた旋回本体７０を有する。旋回機構６９は、旋回本体７０側に設けられた第一軸線Ｋ及び第一軸線Ｋから離間した第二軸線Ｌを有し、旋回本体７０に対して第一軸線Ｋ回りに相対回動自在に接続されたスイングアーム７１を有する。旋回機構６９は、スイングアーム７１とともに平行リンク機構を形成するリンク部材７２を有する。旋回機構６９は、第一軸線Ｋと同軸をなしてスイングアーム７１と一体に回動するようにスイングアーム７１に設けられたプーリ７３を有する。旋回機構６９は、旋回本体７０に対してスイングアーム７１を第一軸線Ｋ回りに回動させるための動力がワーク搬送部６５から伝達される回動軸部材７４を有する。旋回機構６９は、回動軸部材７４とプーリ７３とに掛けられ回動軸部材７４の回転をプーリ７３に伝達するベルト７５を有する。旋回機構６９は、スイングアーム７１に対して第二軸線Ｌ回りに回動可能に接続され第一チャック部６６を有する移動子７６を備える。ベルト７５は、歯付きである。プーリ７３は、ベルト７５と同様に歯付きである。

また、旋回機構６９は、旋回本体７０側に設けられた第一軸線Ｍ及び第一軸線Ｍから離間した第二軸線Ｐを有し、旋回本体７０に対して第一軸線Ｍ回りに相対回動自在に接続されたスイングアーム７７を有する。旋回機構６９は、スイングアーム７７とともに平行リンク機構を形成するリンク部材７８を有する。旋回機構６９は、第一軸線Ｍと同軸をなしてスイングアーム７７と一体に回動するようにスイングアーム７７に設けられたプーリ７９を有する。旋回機構６９は、回動軸部材７４とプーリ７９とに掛けられ回動軸部材７４の回転をプーリ７９に伝達するベルト８０を有する。ベルト８０は、歯付きである。旋回機構６９は、スイングアーム７７に対して第二軸線Ｐ回りに回動可能に接続され第三チャック部６８を有する移動子８１を有する。

図３に示すように、ワーク搬送部６５は、配列変換部６４に固定され回転駆動力を発する動力源８２を有する。動力源８２は、サーボモータである。動力源８２は、制御部６２によって加速度を制御される。この加速度制御については後述する。
図６に示すように、ワーク搬送部６５は、動力源８２に設けられ回転駆動力により回転動作するプーリ８３を有する。ワーク搬送部６５は、第三方向Ｊから見たときに第一位置Ｆと第二位置Ｇとを結ぶ直線方向に長く、配列変換部６４が直線方向に自在に移動可能となるように配列変換部６４を取り付けたガイドレール８４を有する。ワーク搬送部６５は、動力源８２に設けられたプーリ８３と回動軸部材７４とに掛けられ且つ固定部８５においてガイドレール８４に固定されたベルト８６を有する。ベルト８６は、プーリ８３と回動軸部材７４とを繋ぐ長円形の軌道を有する無端ベルトである。また、本実施形態では、ベルト８６は、歯付きである。
図２に示すように、ワーク搬送部６５は、動力源８２の動作と同期してガイドレール８４を第三方向Ｊへ進退動作させるための本発明の昇降手段としての昇降機構８７を有する。

図３に示すように、昇降機構８７は、タワー８８と、タイミングベルト８９と、動力源９０とを有する。動力源９０は、制御部６２に電気的に接続されている。昇降機構８７は、制御部６２から送られてきた電流により動力源９０が駆動され、ガイドレール８４を第三方向Ｊへ進退させる。昇降機構８７の動力源９０は、水平方向の移動を担う動力源８２とは別体である。

次に、本実施形態のケーサーシステム１及びワーク移載装置６０の工程について説明する。図７は、ワーク移載装置６０の工程を説明する要部の拡大平面図である。図８は、ワーク移載装置６０の工程を説明する要部の拡大平面図である。
まず、図１に示すワーク供給部２０においてワークＷに適宜の加工（液体の充填、開口部の封止等）が施され、ワークＷがワーク供給コンベア２１によってワーク移載装置６０に搬送される。ワークＷは、ワーク移載装置６０において流れを止められ、ワークＷが第一形態Ａで配列されるワーク供給工程を行う。このとき、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。

図６に示すように、続いて、各チャック部６６、６７、６８のそれぞれが開状態で、チャックユニット６３がワーク搬送部６５の昇降によって所定のチャック位置まで搬送される。このとき、ワークＷは、第一形態Ａになっている。なお、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。

続いて、各チャック部６６、６７、６８のそれぞれが閉動作され、各チャック部６６、６７、６８のそれぞれによってワークＷの頂部が把持されるワーク把持工程を行う。

図７に示すように、次に、ワーク搬送部６５は、動力源８２の駆動によりプーリ８３を回転させ、ベルト８６を介して回動軸部材７４を回動させることにより、ワークＷの配列変換を行う。回動軸部材７４の回動に伴い、各スイングアーム７１、７７は、第一軸線Ｋ、Ｍ回りに回動を開始する。各スイングアーム７１、７７は、リンク部材７２、７８とともに回動する。ここで、各移動子７６、８１は、平行リンク機構によって旋回本体７０に対して平行状態を保ちつつ旋回する。
動力源８２が発する回動駆動力によってプーリ８３が回転すると、プーリ８３が歯付きのベルト８６に噛み合うことにより、プーリ８３はベルト８６の軌道方向へとベルト８６を移動させようとする。しかしながら、本実施形態では、ベルト８６はガイドレール８４に固定されているので、プーリ８３がベルト８６を回転させる力は、ワーク搬送部６５を、ガイドレール８４に対して、ガイドレール８４に沿って進退移動させるように作用する。すなわち、本実施形態において、動力源８２は、プーリ８３及びベルト８６並びにワーク搬送部６５に駆動力を伝達することにより、ワーク搬送部６５をガイドレール８４に沿って移動させる作用を有する。

このとき、ワーク搬送部６５は、昇降機構８７の動力源９０の駆動によってチャックユニット６３及びガイドレール８４を第三方向Ｊへ上昇させる。そのため、各チャック部６６、６７、６８によって把持されている第一形態ＡのワークＷは、空中に引き上げられる。そして、ワークＷの底部および胴体部は、ワーク供給コンベア２１から離間する。これにより、チャックユニット６３は、第一位置Ｆから第二位置Ｇまで搬送される。

図８に示すように、ワーク搬送部６５によってチャックユニット６３が第一位置Ｆから第二位置Ｇに搬送される間に、各チャック部６６、６７、６８は、互いに平行な３列に配列変換される。これにより、各チャック部６６、６７、６８に把持されているワークＷは、４個×３列の第二形態Ｂに整列、集積される。
各チャック部６６、６７、６８の配列変換は、ベルト８６を介してプーリ８３から回動軸部材７４へ伝達された駆動力がスイングアーム７１，７７を回動させることによって行なわれる。そして、本実施形態において、プーリ８３を回転させるのは、ワーク搬送部６５をガイドレール８４に沿って移動させる作用を有する上述の動力源８２である。
このように、本実施形態では、ワークＷの配列変換は、ワーク搬送部６５の移動のための駆動力を発する動力源８２からの駆動力の一部を利用して行なわれている。
そして、ワーク搬送部６５は、４個×３列の第二形態Ｂに整列、集積されたワークＷをケースＣに収容するワーク移載工程を行う。
すなわち、本実施形態では、ワークＷを第一位置Ｆから第二位置Ｇまで搬送するワーク搬送工程中に、ワークＷの配列を変化する配列変換工程が行なわれる。

このように、ワーク移載装置６０では、動力源８２の発生する回転駆動力は、ワーク搬送部６５をガイドレール８４に沿って直線移動させる動力と、回動軸部材７４を回動させて第一チャック部６６及び第三チャック部６８を旋回移動させる動力とになる。

ワーク移載装置６０は、ワークＷ及びケースＣの供給されている間に上述の一連の工程を繰り返し、ワークＷをケースＣのそれぞれに対して順次収容する。ワークＷが収納されたケースＣは、図１に示すケース搬送部４０によって製品保管庫Ｅの所定の位置まで搬送される。製品保管庫Ｅは、ワークＷに適した特性を有する格納方法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Ｗに対しては常温保管庫を、例えば、飲料等であって冷蔵保管が好ましいワークＷに対しては冷蔵庫をそれぞれ備えることができる。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Ｗに対しては冷凍庫を備えることができる。

次に、ワーク移載装置６０における制御部６２の制御動作について説明する。図９はワーク移載装置６０の速度制御を説明するワークＷの軌跡図である。図１０は、ワーク移載装置６０の速度制御を説明するワークＷの移動チャートである。
図９、図１０に示すように、各チャック部６６、６７、６８が加減速する際に、ワークＷには、移載の方向Ｑとは反対方向に慣性力が作用する。従って、ワークＷには、水平方向（ｘ軸，本実施形態における第一方向Ｈあるいは第二方向Ｉ）の加減速に対して横揺れが生じる。また、水平方向（ｘ軸，本実施形態における第一方向Ｈあるいは第二方向Ｉ）もしくは上下方向（ｚ軸，本実施形態における第三方向Ｊ）の加減速に対してフレーム６１を揺らす力が生じる。これらの揺れを軽減する目的で、ワーク移載装置６０では、水平方向（ｘ軸）と上下方向（ｚ軸，本実施形態における第三方向Ｊ）との動きを同期させて、円弧の軌跡を描いて各チャック部６６、６７、６８を移動させている。
ここで、移載の速度制御としては、Ｐ０、Ｐ１間が等加速直線運動となり、Ｐ１、Ｐ２間が等加速円運動となり、Ｐ２、Ｐ３間が等速円運動となり、Ｐ３、Ｐ４間が等速直線運動となり、Ｐ４、Ｐ５間が等減速直線運動となる。このように、本実施形態のワーク移載装置６０によれば、ワークＷを第一位置Ｆから第二位置Ｇへと移動させる工程におけるワークＷの移動軌跡がＰ１からＰ３の間で半円弧を描き、第一位置Ｆと第二位置Ｇとの間において、ワークＷを停止させる必要がない。このため、本実施形態では、第一位置ＦからワークＷの移動を開始するタイミングと、第二位置ＧにおいてワークＷが停止するタイミングとの２度のみ、ワークＷ及びフレーム６１が揺れるような負荷がかかる。
すなわち、ワークＷの垂直上昇、ワークＷの水平移動、そしてワークＷの垂直下降という軌跡を描く従来の移載装置が、ワークＷの移動方向が変化するたびにワークＷ及びフレームに揺れを与えることと比較して、本実施形態のワーク移載装置６０は、ワークＷおよびフレーム６１への負荷を減らすことができるという効果を奏する。
さらに、上記の各軌跡を描いてワークＷが移動した場合、ワークＷの垂直上昇、ワークＷの水平移動、そしてワークＷの垂直下降という軌跡を描く従来の移載装置と比較して、ワークＷの水平方向の加速度成分を小さくすることができるため、移載中のワークＷの横揺れを軽減することができる。

ここで、等加速円運動を行う角度θは、下記の要素で決定される。
要素１は、等加速運動における加速度である。
要素２は、等速運動における速度（等加速度運動を行う時間）である。
処理能力を増加させるためには、加速度、最大速度を増加させればよいが、これらを増加させると、移載中のワークＷの横揺れが起こりやすくなる。そのため、ワーク移載装置６０では、処理能力と移載中のワークＷの横揺れの程度のバランスを考えて、これらのパラメータを決定している。
すなわち、７１ｍｍ角の１Ｌゲーブルトップ型紙容器を例に挙げると、処理能力＝３６００秒／時÷５．１０秒×１２個＝８４７０個／時となる。従って、ワーク移載装置６０では、移載中のワークＷの横揺れを極力抑えながら、約８５００個／時の高い処理能力を得ることができた。なお、現在、市販されている充填機の最大能力が、８０００個／時／列であるため、上記の能力は、必要十分であると考察する。

以上説明したように、本実施形態のワーク移載装置６０によれば、ワークＷの配列変換と移載とを同時に行え且つワークＷの配列変換と移載とを同一の動力源８２で行うことができる。

また、ワーク移載装置６０によれば、ベルト７５、８０、８６にタイミングベルトが採用され、プーリ７３、７９、８３にタイミングプーリが採用されているので、バックラッシュがなく、位置ずれを起こすことがない。

そして、ワーク移載装置６０によれば、ワークの配列変換と移載を同一の動力源で行っており、ワーク搬送部および配列変換部に載せる動力源が一つで済むため、水平移動するユニットの全体重量を軽量化できる。

また、従来、ワークの配列を変換することとワークを移動させることとが組み合わされた移載装置が知られているが、このような従来の移載装置では、例えばワークの配列を変換するための動力が故障した状態でワークを移動させることもできてしまう。この場合、例えば、ワークの配列変換が完了していないのにワークがケースに無理に押し込まれてしまうなど、ワークを損傷させたりワークに負荷がかかったりするリスクがある。これに対して、本実施形態では、ワークの配列変換とワークの移動とを、同一の動力源から駆動力を機械的に分配することによって賄っているので、ワークの配列変換の状態とワークの移動時の位置とが一対一に対応した状態が常に維持され、常に一定の軌跡でワークが移載されることになり、故障時におけるワークとケースとの衝突、移載装置の構造物に対するワークの衝突、あるいはその他ワークに対するリスクを予防できる。

さらにまた、ワーク移載装置６０によれば、制御部６２によって、ワークＷの揺れを最小限に抑え且つ高速に移載できる速度制御を行うことができる。

加えて、ワーク移載装置６０によれば、制御部６２によって、ワークＷの揺れを抑える運転軌跡及び速度制御を行うことにより、ワークＷを保護することができる。

また、本実施形態のケーサーシステム１によれば、ワークＷの配列変換と移載とを同時に行え且つワークＷの配列変換と移載とを同一の動力源８２で行うことができる。

そして、本実施形態のワーク移載方法によれば、ワークＷの配列変換と移載とを同時に行え且つワークＷの配列変換と移載とを同一の動力源８２で行うことができる。

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、上述の実施形態では各スイングアーム７１、７７と各リンク部材７２、７８とが四節平行リンク機構である場合を挙げたが、本発明は四節平行リンク機構を備えた構造には限定されない。例えば、旋回本体７０と各チャック部６６、６８との間に一対の収縮ロッドを取り付けて伸縮ロッドの長さを調整することにより第１形態ＡにあるワークＷを第２形態Ｂに配列変換することもできる。また、本発明のワーク移載装置は、四節平行リンクに限らず、他の複数対のリンク機構を有していてもよい。

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６３における各チャック部６６、６７、６８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、各チャック部６６、６７、６８に代えてワークＷ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Ｃ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。

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Ａ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Ｂ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。しかし、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。

また、上述の実施形態では、コンベア上を流れてきたワークの配列を変換しつつワークをケースへと移載する例を説明したが、逆に、ケース内に収納されたワークを取り出して、コンベア上に移動しつつワークの配列を変換することもできる。

また、ワークを移載するためのワークの軌跡は、垂直上昇を開始してから最高の位置まで到達するまでの１／４円弧状の軌跡と、前記最高の位置からワークを水平に移動させる直線状の軌跡と、ワークの水平移動からワークの垂直下降に変化する１／４円弧状の軌跡との組み合わせであってもよい。
また、ワークを移載するためのワークの軌跡は、ワークの進行方向が屈曲することなくなめらかな曲線状につながる一連の自由曲線であってもよい。

１ ケーサーシステム
２０ ワーク供給部
２１ ワーク供給コンベア
４０ ケース搬送部
６０ ワーク移載装置
６１ フレーム
６２ 制御部
６３ チャックユニット
６４ 配列変換部
６５ ワーク搬送部
６６ 第一チャック部
６７ 第二チャック部
６８ 第三チャック部
６９ 旋回機構
７０ 旋回本体
７１、７７ スイングアーム
７２、７８ リンク部材
７３、７９、８３ プーリ
７４ 回動軸部材
７５、８０、８６ ベルト
７６、８１ 移動子
８２ 動力源
８４ ガイドレール
８５ 固定部
８７ 昇降機構(昇降手段)
８８ タワー
８９ タイミングベルト
９０ 動力源
Ａ 第一形態
Ｂ 第二形態
Ｃ ケース
Ｄ ケース保管位置
Ｅ 製品保管庫
Ｆ 第一位置
Ｇ 第二位置
Ｈ 第一方向
Ｉ 第二方向
Ｊ 第三方向
Ｋ 第一軸線
Ｌ 第二軸線
Ｍ 第一軸線
Ｐ 第二軸線
Ｑ 移載の方向
Ｗ ワーク

Claims (6)

1. 第一位置において第一方向に列置された第一形態をなす複数のワークを、前記第一形態よりも多列且つ前記複数のワークが互いに接し得る状態で配置された第二形態へと配列変換して前記第一位置とは異なる第二位置へ移載し、または、前記第二位置において前記第二形態に配列された前記ワークを前記第一形態に配列変換して前記第一位置へ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第一チャック部および前記ワークを把持する第二チャック部を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、前記第一形態から前記第二形態へ、または、前記第二形態から前記第一形態へ前記ワークの配列を変換する配列変換部と、
   前記配列変換部に接続され、前記チャックユニットを前記配列変換部ごと前記第一位置と前記第二位置との間で移動させるワーク搬送部と、
   を備え、
   前記配列変換部は、前記第一方向および前記第一方向に直交する第二方向によって規定される面を旋回面として前記旋回面に沿って前記第一チャック部を旋回動作させる旋回機構を有し、
   前記旋回機構は、
   前記第二チャック部が設けられた旋回本体と、
   前記旋回本体側に設けられた第一軸線、および前記第一軸線から離間した第二軸線を有し、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、
   前記第一軸線と同軸をなして前記スイングアームと一体に回動するように前記スイングアームに設けられたプーリと、
   前記旋回本体に対して前記スイングアームを前記第一軸線回りに回動させるための動力が前記ワーク搬送部から伝達される回動軸部材と、
   前記回動軸部材と前記プーリとに掛けられ前記回動軸部材の回転を前記プーリに伝達するベルトと、
   前記スイングアームに対して前記第二軸線回りに回動可能に接続され前記第一チャック部を有する移動子と、
   を有し、
   前記ワーク搬送部は、
   回転駆動力を発する動力源と、
   前記動力源に設けられ前記回転駆動力により回転動作するプーリと、
   前記第一方向及び前記第二方向に対して直交する第三方向から見たときに、前記第一位置と第二位置とを結ぶ直線方向に長く前記配列変換部が前記直線方向に自在に移動可能となるように前記配列変換部が取り付けられたガイドレールと、
   前記動力源に設けられたプーリと前記回動軸部材とに掛けられ且つ一部が前記ガイドレールに固定され、前記動力源からの駆動力を、前記回動軸部材の回動のための動力として前記回動軸部材に伝達し、且つ、前記ガイドレールに対する前記ワーク搬送部の移動のための動力として前記ワーク搬送部に伝達するベルトと、
   前記動力源の動作と同期して前記ガイドレールを前記第三方向へ進退動作させる昇降手段と、
   を有し、
   前記動力源が発する前記回転駆動力は、前記ワーク搬送部を前記ガイドレールに沿って直線移動させる動力と、前記回動軸部材を回動させ前記第一チャック部を旋回移動させる動力とになることを特徴とするワーク移載装置。
2. 前記ベルト及び前記プーリは、歯付きである請求項１に記載のワーク移載装置。
3. 前記昇降手段は、水平方向の移動を担う動力源とは別の動力源により駆動されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のワーク移載装置。
4. 前記旋回機構の前記回動軸部材は、前記ベルトを介して回転することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のワーク移載装置。
5. 前記動力源は、サーボモータであって当該サーボモータの加速度を制御する制御部をさらに備え、前記制御部は、前記ワークを移載するための前記ワークの軌跡の一部が半円弧状となるように前記ワークの移動を制御することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のワーク移載装置。
6. 請求項１から請求項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、
   を備えることを特徴とするケーサーシステム。

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