JP7387288B2 - ピッキング装置 - Google Patents

Description

本発明は、ピッキング装置に関する。例えば搬送経路で搬送されてきた物品を保持して他の搬送経路へ移載するピッキング装置に関する。

特許文献１には、トラック荷室に積み込まれた多数の箱形の物品を一つずつ保持して荷降ろしする搬送装置が開示されている。搬送装置は、３Ｄカメラ等の画像処理手段を有する。多数の物品を撮影して画像処理手段で画像情報を処理する。これにより例えば物品の大きさや位置等の情報を得ることができる。

ピッキング装置は、例えば空港で使用される。空港では、飛行機への搭乗者が空港ターミナルビルの搭乗手続きカウンターに手荷物（物品）を預ける。手荷物がコンベヤによって搭乗手続きカウンターからバックヤードに設置されたループ形のコンベヤ（メイクコンベヤ）に搬送される。ピッキング装置によってメイクコンベヤから複数のサイズ別コンベヤへと手荷物が移載される。各サイズ別コンベヤに手荷物が大きさごとに分配される。移載サイズ別コンベヤから待機コンベヤを経てコンテナに手荷物が積み込まれる。コンテナが航空機へ運ばれて航空機の貨物室内に積み込まれる。

特開２０１７－２０６３１８号公報

各サイズ別コンベヤに手荷物を分配するために、手荷物の大きさを認識する必要がある。特許文献１記載の搬送装置のように、例えば３Ｄカメラやレーザを使って得た画像情報を処理することで手荷物の大きさを認識する手段がある。しかし手荷物の表面状態や作業現場の明るさ等によって画像情報に誤差が生じる場合がある。この場合、各サイズ別コンベヤのサイズと一致しない大きさの手荷物が移載される場合がある。その結果、搬送ラインが遅延したり停止したりする場合がある。

手荷物を移動するメイクコンベヤ上ではなく、手荷物を停止させて手荷物を測定することで正確に手荷物の形状を認識する手段も考えられる。しかし空港では、フライトの時間の都合上、比較的短時間で手荷物を航空機の貨物室内に積み込む必要がある。そのため搬送時間を長くすることを避けたい。そこでサイズ別搬送経路に移載される物品の大きさを正確かつ迅速に決定するサイズ決定手段が従来必要とされている。

本開示の一つの特徴によると物品を保持して移載するピッキング装置は、基部と吸着機構と一対のクランプ機構を有する。吸着機構は、基部に設けられかつ負圧を利用して物品を着脱可能に保持する。一対のクランプ機構は、吸着機構の両側において基部に移動可能に装着される。一対のクランプ機構は、移動機構によって基部に対して移動する。一対のクランプ機構の少なくとも１つに接触検知手段が設けられる。接触検知手段は物品と接触したことを検知する。一対のクランプ機構の位置を検知するクランプ位置検知手段が設けられる。一対のクランプ機構が物品をクランプして停止した際のクランプ位置検知手段からの検知信号に基づいて物品サイズ決定回路が物品の大きさを決定する。

したがって一対のクランプ機構は、２つの機能を兼ねている。第１に一対のクランプ機構の位置から物品の大きさが決定される。一対のクランプ機構は物品と直接接触しているため物品の大きさがより正確に算出される。第２に一対のクランプ機構は、吸着機構と協働で物品を保持する。一対のクランプ機構は、吸着機構の両側に位置するため、物品は、安定良く保持される。保持する動作と測定する動作がほぼ同時になされるため、物品の大きさが迅速に算出される。

本開示の他の一つの特徴によると一対のクランプ機構は、アームと落下防止片を有する。アームは、それぞれ基部に移動または回転可能に連結される。落下防止片は、アームの下部から延出して物品を下方から支持する。したがって物品は、一対のクランプ機構によって両側から挟まれるとともに落下防止片によって下方から支持される。これにより例えば移載する途中で吸着機構から物品が外れても、落下防止片が物品の落下を防止できる。

本開示の他の一つの特徴によると基部に対してアームが水平移動機構によって水平方向に移動する。水平移動機構に対してアームが上下回転機構によって上下方向に回転する。したがって物品を挟むようにアームを水平移動させることで、物品の水平方向の大きさが正確に算出される。さらに落下防止片が物品の下方に位置するようにアームを回転させる。これにより１対のアームに支持される物品を安定して保持できる。

本実施形態に係る搬送装置の全体の平面図である。 図１中矢印ＩＩ方向から見た搬送装置の後面図である。 ピッキング装置の前面図である。 図２中矢印ＩＶ方向から見たピッキング装置の平面図である。 図４中矢印Ｖ方向から見たピッキング装置の側面図である。 アームの平面図である。 アームの前面図である。 図７中ＶＩＩＩ部分のクランプ姿勢の際の拡大図である。 図８中ＩＸ－ＩＸ線断面矢視図である。 クランプ装置の制御部品のブロック図である。 上流搬送経路で搬送される手荷物のサイズを決定するまでのフローチャートである。 ピッキング装置による手荷物の移載のフローチャートである。

本実施形態を図１～図１２に基づいて説明する。図１，２に示すように搬送装置（物品搬送システム）１は、例えば空港で利用され、図示省略の搭乗手続きカウンターで預かった搭乗者の手荷物（物品）５を航空機４の貨物室４ａまで搬送する。搬送装置１は、上流搬送経路１ａと下流搬送経路１ｂを備える。上流搬送経路１ａは、メイクコンベヤとも称される長円形のループ状のコンベヤ２を含む。コンベヤ２は、図１中白抜き矢印で示す反時計回り方向に複数の手荷物５を搬送する複数の板と、複数の板を移動させるモータを有する。手荷物５は、例えばキャスタ付きのスーツケース（旅行鞄）である。

図１，２に示すようにコンベヤ２の図示右側領域（下流搬送経路１ｂに近い領域）の上方に搬送状態認識手段（大きさ認識手段、姿勢認識手段）７が配置される。搬送状態認識手段７は、コンベヤ２を跨ぐ搬送フレーム６に取付けられ、コンベヤ２上の手荷物５を上方から認識する。搬送状態認識手段７は、例えば２Ｄカメラや３Ｄカメラと、カメラから得た画像データを処理する画像処理回路を有する。搬送状態認識手段７は、画像データからコンベヤ２上の手荷物５の位置、大きさ（幅、長さ、高さ）及び搬送方向に対する姿勢（傾き）等に関する視覚情報を得る。以下の説明においてコンベヤ２の図１，２で示す右側領域における進行方向を前方とし、進行方向前方を基準にして上下左右方向を規定する。

図１，２に示すように搬送状態認識手段７の搬送方向の下流側（図示上側）にピッキング装置５０が配置される。図３に示すようにピッキング装置５０は、基部５３と、吸着機構５５と、基部５３に対して移動または回転可能な一対のクランプ機構６０を有する。吸着機構５５は、基部５３の略中央の下部で支持される。一対のクランプ機構６０を構成する第１クランプ機構６１と第２クランプ機構７１は、吸着機構５５の両側に設けられる。第１クランプ機構６１と第２クランプ機構７１は、吸着機構５５の中央位置に対して略対称に配置されて互いに対向する。基部５３は、旋回機構５２を介して上方の支持部５１に支持される。基部５３は、旋回機構５２によって支持部５１に対して水平面上において旋回可能に連結される。

図３に示すように吸着機構５５の下部には吸着部５６が設けられる。吸着部５６は、下方が開口した略矩形の開口部５６ａと、弾性部材５６ｂと、配管５６ｃを有する。弾性部材５６ｂは、開口部５６ａの内周周りに設けられる。弾性部材５６ｂは、例えば気密性の高いスポンジ等で一体に形成される。そのため弾性部材５６ｂが手荷物５と接触した時、弾性部材５６ｂと手荷物５の隙間がほとんど生じず気密性が高い。配管５６ｃは、開口部５６ａの上部と連結されて上方へ延びる。配管５６ｃの上部は、支持部５１に配設された配管５１ａに連結される。配管５１ａは、負圧を調整する調整バルブ５１ｂを介して吸引機５７に連結される。吸引機５７が起動してエアを吸引することで開口部５６ａに負圧が発生する。吸着部５６は、開口部５６ａの負圧を利用して吸着部５６と当接した手荷物５の上面を吸着して手荷物５を保持する。吸着機構５５は、特に図では見えていないが開口部５６ａから下方に突出するように下方へ付勢された保持検知手段を有する。保持検知手段は、開口部５６ａから突出している場合オフの状態である。保持検知手段は、開口部５６ａに吸着された手荷物５によって上方へ押されることでオンの状態になる。

図３，４に示すように第１クランプ機構６１と第２クランプ機構７１は、アーム支持部６１ａ，７１ａとアーム６５，７５と移動機構６２，７２を有する。アーム６５，７５は、図示状態で前後に延出するアーム回転軸６５ａ，７５ａから延びる一対の並列した柱状部材で構成される。アーム６５，７５は、アーム支持部６１ａ，７１ａに回転可能に支持される。移動機構６２，７２は、第１クランプ機構６１と第２クランプ機構７１を移動させる機構として水平移動機構６３，７３と上下回転機構６４，７４を有する。アーム支持部６１ａ，７１ａは、水平移動機構６３，７３によって吸着機構５５に接近または離間する水平方向に移動可能に基部５３に連結される。水平移動機構６３，７３は、アーム支持部６１ａ，７１ａを移動させる駆動源としてサーボモータ６３ａ，７３ａを有する。

図３に示すようにアーム６５，７５は、アーム回転軸６５ａ，７５ａを中心に上下に回転可能にアーム支持部６１ａ，７１ａに連結される。上下回転機構６４，７４は、アーム６５，７５を略水平方向に延在する待機姿勢と上下方向に延在するクランプ姿勢の間で上下に回転させる駆動源としてエアシリンダ６４ａ，７４ａを有する。

図４に示すようにサーボモータ６３ａ，７３ａは、図示状態で基部５３の左方後部または右方後部に設けられる。サーボモータ６３ａ，７３ａの左方または右方に延出する駆動軸には、駆動側プーリ６３ｂ，７３ｂが連結される。駆動側プーリ６３ｂ，７３ｂの前方には、駆動側プーリ６３ｂ，７３ｂと並列して従動側プーリ６３ｄ，７３ｄが設けられる。駆動側プーリ６３ｂ，７３ｂと従動側プーリ６３ｄ，７３ｄのそれぞれの軸は平行である。図５に示すように駆動側プーリ６３ｂと従動側プーリ６３ｄに跨って回転力を伝達するタイミングベルト６３ｃが架けられる。同様にして図４に示すように駆動側プーリ７３ｂと従動側プーリ７３ｄに跨って回転力を伝達するタイミングベルト７３ｃが架けられる。

図４に示すように従動側プーリ６３ｄ，７３ｄは、図示状態で左右方向に延在するねじ軸６３ｅ，７３ｅに連結される。ねじ軸６３ｅ，７３ｅには、ナット６３ｆ，７３ｆが螺合される。ナット６３ｆ，７３ｆとねじ軸６３ｅ，７３ｅの螺合部分には、図では特に見えていないがボールが介在する。ねじ軸６３ｅ，７３ｅとナット６３ｆ，７３ｆとボールでいわゆるボールねじを構成する。ナット６３ｆ，７３ｆには、アーム支持部６１ａ，７１ａが一体に連結される。アーム支持部６１ａ，７１ａは、左右方向に延在するスライドベアリング６３ｇ，７３ｇを介して基部５３に対して左右方向に移動可能に支持される。

図４に示すようにエアシリンダ６４ａ，７４ａは、アーム支持部６１ａ，７１ａのシリンダ支持部６４ｄ，７４ｄに取り付けられる。エアシリンダ６４ａ，７４ａは、アーム６５，７５より上方に配置される。シリンダ支持部６４ｄ，７４ｄは、アーム支持部６１ａ，７１ａに対して上下にわずかに回転可能に支持される。図３に示すようにエアシリンダ６４ａ，７４ａから延出するピストン軸６４ｂ，７４ｂの先端は、エアシリンダ６４ａ，７４ａのエア圧によって付勢可能にアーム連結部６４ｃ，７４ｃに連結される。アーム連結部６４ｃ，７４ｃは、アーム回転軸６５ａ，７５ａよりもアーム６５，７５の先端側（図示状態で吸着機構５５から遠い側）でアーム６５，７５に連結される。

図３，４に示すようにアーム６５，７５の先端には、図示状態で前後方向に延在しかつアーム６５，７５の延在方向と略垂直に張り出した板状の落下防止片６５ｂ，７５ｂが設けられる。落下防止片６５ｂ，７５ｂの張り出し方向は、アーム６５，７５がクランプ姿勢の場合に手荷物５側となる右方または左方である。クランプ姿勢の場合における落下防止片６５ｂ，７５ｂの上面は、手荷物５を保持する際の滑り止めとして例えばゴム等の弾性部材６５ｃ，７５ｃで覆われる。

図３，４に示すようにアーム６５，７５は、接触検知手段６６，７６を有する。接触検知手段６６，７６の検知プレート６６ａ，７６ａは、アーム６５，７５の延在方向に沿って延在しかつ図示状態で前後方向に延在する。検知プレート６６ａ，７６ａは、プレート回転軸６６ｃ，７６ｃを中心に回転可能にアーム６５，７５に支持される。図６に示すようにプレート回転軸６６ｃは、アーム回転軸６５ａと平行である。図３に示すプレート回転軸７６ｃも同様にしてアーム回転軸７５ａと平行である。検知プレート６６ａ，７６ａは、アーム６５，７５がクランプ姿勢の場合にアーム６５，７５より手荷物５側となる右方または左方に位置する。クランプ姿勢の場合における検知プレート６６ａの右側面と検知プレート７６ａの左側面は、手荷物５をクランプする際の滑り止めとして例えばゴム等の弾性部材６６ｂ，７６ｂで覆われる。

図７，８に示すようにアーム６５と検知プレート６６ａの間には、圧縮コイルばね６６ｄが設けられる。図示状態で検知プレート６６ａは、圧縮コイルばね６６ｄによってアーム６５から離間する右方に付勢される。アーム６５は、図示状態で圧縮コイルばね６６ｄより上方にフォトセンサ６６ｅを有する。図９に示すようにフォトセンサ６６ｅは、図示状態で左右方向に貫通する溝を有する。フォトセンサ６６ｅの溝の両側面には、発光部６６ｆと受光部６６ｇが互いに対向して設けられる。発光部６６ｆが例えば赤外線を発光し、受光部６６ｇがその赤外線を受光する。図８，９に示すように検知プレート６６ａは、アーム６５に向けて延びるセンサドグ６６ｈを有する。センサドグ６６ｈは、フォトセンサ６６ｅの溝に進入可能かつ離脱可能に配置される。

図３，４に示す接触検知手段７６は、圧縮コイルばね６６ｄとフォトセンサ６６ｅとセンサドグ６６ｈ（図７，８参照）と同様の構成を有する。検知プレート７６ａとアーム７５の間には、検知プレート７６ａをアーム７５から離間する方向に付勢する圧縮コイルばねが設けられる。アーム７５に設けられたフォトセンサは、互いに対向する発光部と受光部を有する。検知プレート７６ａは、発光部と受光部の間に進入可能かつ離脱可能なセンサドグを有する。

図１に示すように搬送フレーム６は、ピッキング装置５０を前後左右方向に移動させるために前後フレーム６ａ，６ｂと左右フレーム６ｄ，６ｅを有する。前後フレーム６ａ，６ｂは、左右方向に沿って延びる。後フレーム６ａは、ループ形状のコンベヤ２の略中央に収まるように配置される。前フレーム６ｂは、コンベヤ２の前側、すなわち下流搬送経路１ｂ側に配置される。前後フレーム６ａ，６ｂを架橋するように左右方向移動機構６ｃが設けられる。左右方向移動機構６ｃは、例えばモータを具備し、モータの駆動によって前後フレーム６ａ，６ｂに沿って左右方向に移動可能である。左右方向移動機構６ｃは、前後フレーム６ａ，６ｂを架橋する左右フレーム６ｄ，６ｅを有する。左右フレーム６ｄ，６ｅは、左右方向に並設される。左右フレーム６ｄ，６ｅを架橋するように前後方向移動機構６ｆが設けられる。前後方向移動機構６ｆは、例えばモータを具備し、モータの駆動によって左右フレーム６ｄ，６ｅに沿って前後方向に移動可能である。

図２に示すように前後方向移動機構６ｆの下部にピッキング装置５０を昇降させる昇降機構６ｇが設けられる。昇降機構６ｇは、前後方向移動機構６ｆから下方に伸びる保持部６ｈと、保持部６ｈに沿って昇降可能なスライダ６ｉを有する。保持部６ｈは、図３に示す支持部５１と連結される。図２に示すようにスライダ６ｉが保持部６ｈの下部に位置する時、ピッキング装置５０がコンベヤ２上の手荷物５と略平行になる上下角度で支持される。スライダ６ｉが上昇して保持部６ｈの上部に位置する時、ピッキング装置５０が略水平になり、サイズ別コンベヤ３０と略水平な姿勢になる。これによりピッキング装置５０からサイズ別コンベヤ３０に手荷物５が円滑に搬送される。

図１，２に示すようにサイズ別コンベヤ３０は、コンベヤ２の図示右側上方に配置される。サイズ別コンベヤ３０は、並列配置された４つの分配コンベヤ３１～３４を有する。各分配コンベヤ３１～３４の搬送方向上流側の端部には、各分配コンベヤ３１～３４が手荷物５で一杯であることを検知する検知センサ３０ｂが設けられる。検知センサ３０ｂは、各分配コンベヤ３１～３４の進行方向と交差する水平方向に配置された一対のフォトセンサである。一方の検知センサ３０ｂが例えば赤外線を発光し、他方の検知センサ３０ｂがその赤外線を受光する。一対の検知センサ３０ｂ間が遮断されない場合または遮断が所定時間（例えば５秒）以内である場合、検知センサ３０ｂはオフの状態である。検知センサ３０ｂ間が遮断された状態で所定時間経過すると、検知センサ３０ｂはオンの状態になる。

図１，２に示すように各分配コンベヤ３１～３４の搬送方向下流側の端部には、手荷物５の移動を規制する可動式のストッパ３０ａが設けられる。ストッパ３０ａは、回転可能に分配コンベヤ３１～３４に連結される。ストッパ３０ａは、例えばモータ等の回転機構によって上方の閉じ位置と下方の開放位置の間で回転する。

図１，２に示すように分配コンベヤ３１～３４の前方には、待機コンベヤ（トラバーサ）３６が配置される。待機コンベヤ３６は、図１中白抜き矢印で示すように分配コンベヤ３１～３４の搬送方向と交差する左右方向に移動可能に左右に延在するレール上に設置される。待機コンベヤ３６の前部には、前方に移動する手荷物５を停止させるストッパ３６ａが連結される。ストッパ３６ａは、例えばモータ等の回転機構によって上方の閉じ位置と下方の開放位置の間で回転する。

図２に示すように待機コンベヤ３６の上方には、待機状態認識手段８が配置される。待機状態認識手段８には、２Ｄカメラや３Ｄカメラが用いられる。待機状態認識手段８によって待機コンベヤ３６上の手荷物５の大きさや姿勢に関する視覚情報が再度得られる。図１，２に示すようにサイズ別コンベヤ３０と待機コンベヤ３６の下方には、コンテナ３を搬出入する下流搬送経路１ｂが設けられる。待機コンベヤ３６の前方には、待機コンベヤ３６からコンテナ３内に手荷物５を積み込む積み込みロボット（積み込み装置）４０が設けられる。積み込みロボット４０は、多関節のロボットアームと、ロボットアームの先端で手荷物５を保持するロボットハンドを有する。積み込みロボット４０は、テーブル４５上に水平移動可能に載置される。

図１０に示すようにピッキング装置５０の各制御部品を制御する制御基板２０は、図１，２に示す搬送状態認識手段７と検知センサ３０ｂからの信号を受ける。制御基板２０は、移動制御回路２２と保持決定回路２１と旋回制御回路２３を有する。移動制御回路２２が図１，２に示す左右方向移動機構６ｃと前後方向移動機構６ｆを駆動することでピッキング装置５０がコンベヤ２上の手荷物５に同期するように移動する。保持決定回路２１が図３に示す吸着機構５５と一対のクランプ機構６０を制御することで吸着機構５５と一対のクランプ機構６０がコンベヤ２上の手荷物５を保持する。旋回制御回路２３が図３に示す旋回機構５２を制御することで基部５３が水平面上において向きが変わる。

図１０に示すように制御基板２０は、シリンダ制御回路２４とモータ制御回路（クランプ位置検知手段）２５と物品サイズ決定回路２６を有する。シリンダ制御回路２４が切換弁６４ｅ，７４ｅを制御することで図３に示すピストン軸６４ｂ、７４ｂがエアシリンダ６４ａ，７４ａから張り出しまたは引込む。モータ制御回路２５がサーボモータ６３ａ，７３ａを駆動することで図４に示すアーム支持部６１ａ、７１ａが基部５３に対して移動する。物品サイズ決定回路２６は、サーボモータ６３ａ，７３ａの制御値に基づいて第１クランプ機構６１と第２クランプ機構７１の移動距離を算出する。物品サイズ決定回路２６は、フォトセンサ６６ｅ，７６ｅがオンになることで第１クランプ機構６１と第２クランプ機構７１にクランプされた手荷物５の水平方向の大きさを決定する。

図１０に示すように制御基板２０は、コンベヤ決定回路２７と移載先決定回路２８を有する。物品サイズ決定回路２６が手荷物５の大きさの決定し、コンベヤ決定回路２７が図１，２に示す分配コンベヤ３１～３４のいずれか１つを選択コンベヤとして決定する。図１，２に示す検知センサ３０ｂがオフの状態の場合、移載先決定回路２８が図１，２に示す搬送フレーム６を制御してピッキング装置５０を選択コンベヤへ移動させる。そしてピッキング装置５０が手荷物５を選択コンベヤに移載する。一方、図１，２に示す検知センサ３０ｂがオンの状態の場合は、移載先決定回路２８が搬送フレーム６とピッキング装置５０を制御し、手荷物５がリターンコンベヤ９に移載される。

図１～１２に基づいて搭乗手続きカウンターで預かった手荷物５を航空機４の貨物室４ａ内に積み込むまでの一連の流れを説明する。図１１に示すステップ（以下、ＳＴと略記する）０１で搭乗手続きカウンターにおいて搭乗者から預かった手荷物５が、図１に示すようにコンベヤ２へ順次搬送される（ＳＴ０２）。搬送状態認識手段７と画像処理回路によって、コンベヤ上の手荷物５の位置、大きさ及び搬送方向に対する傾き（姿勢）等に関する視覚情報が得られる（ＳＴ０３）。搬送状態認識手段７によって得られた手荷物５に関する情報は図１０に示す制御基板２０に提供される。

図１０に示す保持決定回路２１は、図１，２に示す搬送状態認識手段７によって得られた手荷物５の大きさと検知センサ３０ｂによって得られた分配コンベヤ３１～３４の空き情報に基づいて手荷物５の保持を決定する。（ＳＴ０４）。各分配コンベヤ３１～３４には、手荷物５がサイズ毎に分配される。例えば、手荷物５は、Ｓサイズ、Ｍ１サイズ、Ｍ２サイズ、Ｌサイズの４種類に分配して各分配コンベヤ３１～３４に分配される。図１，２に示すようにピッキング装置５０は、コンベヤ２上で移動する手荷物５の上方に同期するように左右方向移動機構６ｃと前後方向移動機構６ｆによって移動する（ＳＴ０５）。搬送状態認識手段７によって得られた手荷物５の姿勢または角度に基づいて、図３に示す旋回機構５２によって基部５３を旋回させる。これにより一対のクランプ機構６０を手荷物５の両端に対応して位置させることができる。

図２に示す昇降機構６ｇでピッキング装置５０を下降させて手荷物５の上面に図３に示す吸着部５６を当てる。吸引機５７で負圧を発生させることによって吸着部５６は、手荷物５の上面に吸着し、昇降機構６ｇでピッキング装置５０を上昇させることで手荷物５が持ち上げられる（ＳＴ０６）。図１０に示すシリンダ制御回路２４の制御によって図３に示すピストン軸６４ｂ，７４ｂがそれぞれエアシリンダ６４ａ，７４ａから張り出す。アーム６５，７５がピストン軸６４ｂ，７４ｂに付勢されて下方のクランプ姿勢へ回転する。検知プレート６６ａ，７６ａが手荷物５の両側面と略平行になる（ＳＴ０７）。

図１０に示すようにモータ制御回路２５によってサーボモータ６３ａ，７３ａを起動させる（ＳＴ０８）。図４に示すようにサーボモータ６３ａ，７３ａが回転すると駆動側プーリ６３ｂとタイミングベルト６３ｃと従動側プーリ６３ｄを介してねじ軸６３ｅが軸回りに回転する。ねじ軸６３ｅの回転によってナット６３ｆがねじ軸６３ｅの延在方向に移動する。そのため図３に示すようにアーム６５，７５が吸着部５６に保持された手荷物５に向かって互いに接近する。アーム６５が手荷物５と接触していない状態では、図８に示すように圧縮コイルばね６６ｄによって検知プレート６６ａがアーム６５から離間して位置する。この場合にセンサドグ６６ｈは、フォトセンサ６６ｅの溝から離脱している。そのため発光部６６ｆの発光が受光部６６ｇで受光されてフォトセンサ６６ｅがオフの状態である。アーム７５に設けられたフォトセンサについてもアーム６５と同様にオフの状態である。

図３に示すように検知プレート６６ａが手荷物５の側面に当たった状態でさらにアーム６５が手荷物５に向けて回転すると、図８に示すようにセンサドグ６６ｈが発光部６６ｆと受光部６６ｇの間に進入して遮断する。これによりフォトセンサ６６ｅがオンの状態になる（ＳＴ０９）。図３に示すサーボモータ６３ａは、フォトセンサ６６ｅがオフの状態なら駆動し続け、フォトセンサ６６ｅがオンの状態になった際に停止する（ＳＴ１０）。図３に示すサーボモータ７３ａは、サーボモータ６３ａと同様に、アーム７５に設けられたフォトセンサがオフの状態なら駆動し続け、検知プレート７６ａがアーム７５に接近してフォトセンサがオンの状態になった際に停止する（ＳＴ１１，１２）。サーボモータ６３ａ，７３ａが両方停止した際（ＳＴ１３）、図１０に示す物品サイズ決定回路２６によって手荷物５の大きさが決定される（ＳＴ１４）。

図１０に示すようにコンベヤ決定回路２７は、物品サイズ決定回路２６で決定された手荷物５の大きさの決定に基づいて手荷物５の移載先のコンベヤを選択する。移載先の選択コンベヤは、分配コンベヤ３１～３４のいずれか１つが選ばれる（図１２に示すＳＴ１５）。検知センサ３０ｂからの信号で選択コンベヤが一杯であることを検知した場合（ＳＴ１６）、図１０に示す移載先決定回路２８は、搬送フレーム６とピッキング装置５０を制御して手荷物５がリターンコンベヤ９に移載される（ＳＴ１９）。検知センサ３０ｂからの信号で選択コンベヤに空きがあることを検知した場合は、移載先決定回路２８が搬送フレーム６を制御してピッキング装置５０を選択コンベヤへ向けて移動させ、ピッキング装置５０が手荷物５選択コンベヤに移載する（ＳＴ１７）。

図２に示すように選択コンベヤへの移載時に吸着機構５５から手荷物５が万一外れて、吸着機構５５が手荷物５を保持していない場合（ＳＴ１８）、吸着機構５５の保持検知手段がオンの状態になる。保持検知手段のオン信号を図１０に示す移載先決定回路２８が受信することでピッキング装置５０に保持された手荷物５はリターンコンベヤ９に移載される（ＳＴ１９）。吸着機構５５が選択コンベヤまで手荷物５を保持し続ける場合（ＳＴ２０）、選択コンベヤの上流端で吸着機構５５による手荷物５の保持を解除する。これにより手荷物５が選択コンベヤに移載される（ＳＴ２１）。

図３に示すようにＳＴ１９，２１において手荷物５の保持を解除する際、サーボモータ６３ａ，７３ａを起動させてアーム６５，７５を互いに離間させる。さらにピストン軸６４ｂ，７４ｂをエアシリンダ６４ａ、７４ａ内にそれぞれ引込ませてアーム６５，７５を上方の待機位置に回転させる。これによりアーム６５，７５が初期位置に戻る（ＳＴ２２）。図１に示すピッキング装置５０が手荷物５を保持するために移動する前の待機位置に戻り（ＳＴ２３）、上流搬送経路１ａにおける手荷物５の搬送が終了する（ＳＴ２４）。

図１，２に示すように下流搬送経路１ｂの各サイズ別コンベヤ３０は、移載された手荷物５を順次右方に搬送する。手荷物５は、ストッパ３０ａに接触することで停止する。あるいはサイズ別コンベヤ３０が停止することによって手荷物５がサイズ別コンベヤ３０上で滞留する。待機コンベヤ３６は、コンテナ３への積み込みに好適な搬送対象サイズの手荷物５が載置された分配コンベヤ３１～３４の前方に移動する。前方に待機コンベヤ３６が移動しているサイズ別コンベヤ３０に備えられたストッパ３０ａは、閉じ位置から開放位置に回転する。ストッパ３０ａが開放位置に回転した後、サイズ別コンベヤ３０と待機コンベヤ３６が駆動して、待機コンベヤ３６に手荷物５が搬送される。

図２に示すように待機コンベヤ３６に載せられた手荷物５は、閉じ位置にあるストッパ３６ａに接触するまで移動して停止して待機状態になる。図１に示すように待機コンベヤ３６は、手荷物５を積み込みロボット４０に送り出す積み込み待機位置へと左右方向に平行移動する。待機コンベヤ３６が積み込み待機位置に移動すると、図２に示すストッパ３６ａが閉じ位置から下方の開放位置に回転する。待機コンベヤ３６上の手荷物５は、積み込みロボット４０によって保持されてコンテナ３内に積み込まれる。

積み込み動作は分配コンベヤ３１～３４ごとに繰り返されて大小全ての手荷物５がコンテナ３内に積み込まれる。この間にも、ピッキング装置５０によりコンベヤ２から手荷物５がサイズ別コンベヤ３０へ分配される。コンテナ３への手荷物５の積み込みが完了すると、コンテナ３が牽引車により航空機４へ搬送され、コンテナ３が航空機４の貨物室４ａに搬入される。以上により搭乗手続きカウンターから航空機４の貨物室４ａ内への手荷物５の搬送が終了する。

上述するようにピッキング装置５０は、図３に示すように基部５３と吸着機構５５と一対のクランプ機構６０を有する。吸着機構５５は、基部５３に設けられかつ負圧を利用して手荷物５を着脱可能に保持する。一対のクランプ機構６０は、吸着機構５５の両側において基部５３に移動可能に装着される。一対のクランプ機構６０は、移動機構６２，７２によって基部５３に対して移動する。一対のクランプ機構６０に接触検知手段６６，７６が設けられる。接触検知手段６６，７６は手荷物５と接触したことを検知する。一対のクランプ機構６０の位置をサーボモータ６３ａ，７３ａの制御値に基づいて検知するモータ制御回路２５が設けられる。一対のクランプ機構６０が手荷物５をクランプして停止した際のモータ制御回路２５からの検知信号に基づいて物品サイズ決定回路２６が手荷物５の大きさを決定する。

したがって一対のクランプ機構６０は、２つの機能を兼ねている。第１に一対のクランプ機構６０の位置から手荷物５の大きさが決定される。一対のクランプ機構６０は手荷物５の両側部と直接接触しているため手荷物５の大きさがより正確に算出される。第２に一対のクランプ機構６０は、吸着機構５５と協働で手荷物５を保持する。一対のクランプ機構６０は、吸着機構５５の両側に位置するため、手荷物５は安定良く保持される。一対のクランプ機構６０が手荷物５を保持する動作と測定する動作がほぼ同時になされるため、手荷物５の大きさが迅速に算出される。

図３に示すように一対のクランプ機構６０は、アーム６５，７５と落下防止片６５ｂ，７５ｂを有する。アーム６５，７５は、それぞれ基部５３に移動または回転可能に連結される。落下防止片６５ｂ，７５ｂは、アーム６５，７５の下部から延出して手荷物５を下方から支持する。したがって手荷物５は、一対のクランプ機構６０によって両側から挟まれるとともに落下防止片６５ｂ，７５ｂによって下方から支持される。これにより例えば移載する途中で吸着機構５５から手荷物５が外れても、落下防止片６５ｂ，７５ｂが手荷物５の落下を防止できる。

図３に示すように基部５３に対してアーム６５，７５が水平移動機構６３，７３によって水平方向に移動する。水平移動機構６３，７３に対してアーム６５，７５が上下回転機構６４，７４によって上下方向に回転する。したがって手荷物５を挟むようにアーム６５，７５を水平移動させることで、手荷物５の水平方向の大きさが正確に算出される。さらに落下防止片６５ｂ，７５ｂが手荷物５の下方に位置するようにアーム６５，７５を回転させる。これによりアーム６５，７５に支持される手荷物５を安定して保持できる。

図３に示すように吸着機構５５は、手荷物５の上面を支持するように下方に向く吸着部５６を有する。したがって手荷物５は、吸着機構５５によって上面が吸着され、一対のクランプ機構６０によって下から支持される。これにより手荷物５を確実に保持できる。例えば吸着機構５５によって手荷物５を持ち上げた状態で手荷物５の下方に形成された隙間にアーム６５，７５の先端の落下防止片６５ｂ，７５ｂを手荷物５の下側に差し入れることができる。

図３に示すように吸着機構５５は、手荷物５に向けて開口する開口部５６ａが形成された吸着部５６を有する。開口部５６ａが配管５６ｃによって空気を吸引する吸引機５７と連結される。開口部５６ａの周りに弾性部材５６ｂが設けられる。したがって吸着部５６は、弾性部材５６ｂを介して手荷物５を吸着する。弾性部材５６ｂは、吸着部５６と手荷物５の間の隙間を埋めることで吸引力を保持する。これにより開口部５６ａにおける負圧が保たれ、吸着機構５５による吸引性が高められる。

図３に示すようにピッキング装置５０は、一対のクランプ機構６０をそれぞれ独立に移動させる移動機構６２，７２と、一対のクランプ機構６０それぞれに設けられた接触検知手段６６，７６を有する。したがって吸着機構５５に保持された手荷物５に対して、一対のクランプ機構６０がそれぞれ独立に移動して接触する。そして一対のクランプ機構６０が手荷物５と接触した時の位置がそれぞれ個別にモータ制御回路２５によって検知される。そのため吸着機構５５の中央位置と手荷物５の中央位置のずれがあった場合でも、そのずれに応じた位置で一対のクランプ機構６０がそれぞれ検知される。これにより手荷物５の大きさを正確に算出できる。

図１，２に示すように搬送装置１は、ピッキング装置５０を備える。手荷物５がコンベヤ２によってループ状に搬送される。コンベヤ２上の手荷物５は、搬送状態認識手段７によって画像データが取得される。画像データに基づいて搬送状態認識手段７によって物品の大きさが認識される。コンベヤ２上の手荷物５は、ピッキング装置５０によって複数列のサイズ別コンベヤ３０の何れかに移載されて保留される。各サイズ別コンベヤ３０は、手荷物で一杯であることを検知するためにそれぞれの上流端にて手荷物５を検知する検知センサ３０ｂを有する。図２，１０に示すようにピッキング装置５０は、移載先決定回路２８によって決定された移載先に手荷物５を移載する。ピッキング装置５０は、保持決定回路２１の決定に基づいてコンベヤ２上の手荷物５を保持する。保持決定回路２１の決定は、搬送状態認識手段７によって得られた手荷物５の大きさと検知センサ３０ｂによって得られたサイズ別コンベヤ３０の空き情報に基づく。ピッキング装置５０は、コンベヤ決定回路２７の決定に基づいて複数列のサイズ別コンベヤ３０のいずれか１つの選択コンベヤに手荷物５を移載する。コンベヤ決定回路２７の決定は、物品サイズ決定回路２６で決定された手荷物５の大きさに基づく。移載先決定回路２８は、選択コンベヤが一杯であることを検知センサ３０ｂによって検知すると、手荷物５をピッキング装置５０によってリターンコンベヤ９に移載するよう決定する。移載先決定回路２８は、選択コンベヤが一杯でない場合は手荷物５を選択コンベヤに移載することを決定する。

したがって選択コンベヤが一杯でない場合、ピッキング装置５０は手荷物５を選択コンベヤに移載する。この場合において物品サイズ決定回路２６で決定された手荷物５の正確な大きさに基づいて選択コンベヤとは別のサイズ別コンベヤ３０であると決定される場合がある。さらにその別のサイズ別コンベヤ３０が一杯である場合がある。ピッキング装置５０からリターンコンベヤ９を経てコンベヤ２に手荷物５を戻すことで、ピッキング装置５０がサイズ別コンベヤ３０に手荷物５を移載できずに保持したまま停止することを防止できる。これにより移載作業がスムーズになる。移載する途中で吸着機構５５から手荷物５が外れてしまい、サイズ別コンベヤ３０まで安定して移載できない場合もある。この場合にピッキング装置５０からリターンコンベヤ９を経てコンベヤ２に手荷物５を戻すことで、手荷物５の落下による破損等を防止できる。

以上説明した搬送装置１には種々変更を加えることができる。例えば、搬送対象の物品として航空機搭乗者のキャスタ付きのスーツケース（手荷物５）を例示した。スーツケースに代えて、物品から延びたタグが取付けられた段ボール箱、プラスチックケース等を搬送対象とすることもできる。空港ターミナルビルにおいて搭乗客の手荷物５をコンテナ３に密着させて積み込んで航空機４の貨物室４ａに載せるまでの搬送経路を例示した。これに代えて、例えば宅配荷物の集荷場等における搬送経路において搬送装置を適用しても良い。

上方から手荷物５を吸着する吸着機構５５を例示した。これに代えて例えば側方から物品を吸着する吸着機構でも良い。ピッキング装置５０は、一対のクランプ機構６０の上下回転機構６４，７４を有する。これに代えてピッキング装置５０は、一対のクランプ機構を基台に対して前後または左右方向に回転させる回転機構を有していても良い。ピッキング装置５０は、一対のクランプ機構６０を有する。これに代えてピッキング装置５０は、例えば二対のクランプ機構を有していても良く、例えば３つのクランプ機構を有しても良い。

接触検知手段６６，７６は、フォトセンサとセンサドグを備えている。これに代えて接触検知手段は、例えばリードスイッチと磁石を備える機構であっても良い。ピッキング装置５０は、クランプ位置検知手段としてサーボモータ６３ａ，７３ａを制御するモータ制御回路２５を有する。これに代えてピッキング装置５０は、クランプ位置検知手段として例えば一対のクランプ機構６０と基部５３の間に移動距離を測長するワイヤエンコーダを有していても良い。

１…搬送装置（物品搬送システム）、１ａ…上流搬送経路、１ｂ…下流搬送経路
２…コンベヤ（メイクコンベヤ）
３…コンテナ
４…航空機、４ａ…貨物室
５…手荷物（物品）、５ａ…（手荷物の）重心
６…搬送フレーム、６ａ…後フレーム、６ｂ…前フレーム、６ｃ…左右方向移動機構
６ｄ，６ｅ…左右フレーム、６ｆ…前後方向移動機構
６ｇ…昇降機構、６ｈ…保持部、６ｉ…スライダ
７…搬送状態認識手段（カメラ、大きさ認識手段、姿勢認識手段）
８…待機状態認識手段
９…リターンコンベヤ
２０…制御基板、２１…保持決定回路、２２…移動制御回路、２３…旋回制御回路
２４…シリンダ制御回路、２５…モータ制御回路（クランプ位置検知手段）
２６…物品サイズ決定回路、２７…コンベヤ決定回路、２８…移載先決定回路
３０…サイズ別コンベヤ（サイズ別搬送経路）、３０ａ…ストッパ、３０ｂ…検知センサ
３１～３４…分配コンベヤ
３６…待機コンベヤ（トラバーサ）
４０…積み込みロボット（積み込み装置）、４５…テーブル
５０…ピッキング装置
５１…支持部、５１ａ…配管、５１ｂ…調整バルブ
５２…旋回機構
５３…基部
５５…吸着機構
５６…吸着部、５６ａ…開口部、５６ｂ…弾性部材、５６ｃ…配管
５７…吸引機
６０…クランプ機構
６１…第１クランプ機構、６１ａ…アーム支持部
６２…移動機構
６３…水平移動機構、６３ａ…サーボモータ、６３ｂ…駆動側プーリ
６３ｃ…タイミングベルト、６３ｄ…従動側プーリ、６３ｅ…ねじ軸、６３ｆ…ナット
６３ｇ…スライドベアリング
６４…上下回転機構、６４ａ…エアシリンダ、６４ｂ…ピストン軸
６４ｃ…アーム連結部、６４ｄ…シリンダ支持部、６４ｅ…切換弁
６５…アーム、６５ａ…アーム回転軸、６５ｂ…落下防止片、６５ｃ…弾性部材
６６…接触検知手段、６６ａ…検知プレート、６６ｂ…弾性部材
６６ｃ…プレート回転軸、６６ｄ…圧縮コイルばね
６６ｅ…フォトセンサ、６６ｆ…発光部、６６ｇ…受光部、６６ｈ…センサドグ
７１…第２クランプ機構、７１ａ…アーム支持部
７２…移動機構
７３…水平移動機構、７３ａ…サーボモータ、７３ｂ…駆動側プーリ
７３ｃ…タイミングベルト、７３ｄ…従動側プーリ、７３ｅ…ねじ軸、７３ｆ…ナット
７３ｇ…スライドベアリング
７４…上下回転機構、７４ａ…エアシリンダ、７４ｂ…ピストン軸
７４ｃ…アーム連結部、７４ｄ…シリンダ支持部、７４ｅ…切換弁
７５…アーム、７５ａ…アーム回転軸、７５ｂ…落下防止片、７５ｃ…弾性部材
７６…接触検知手段
７６ａ…検知プレート、７６ｂ…弾性部材、７６ｃ…プレート回転軸

Claims (3)

1. 物品を保持して移載するピッキング装置であって、
   基部と、
   前記基部に設けられかつ負圧を利用して前記物品を着脱可能に保持する吸着機構と、
   前記吸着機構の両側において前記基部に移動可能に装着される一対のクランプ機構と、
   前記一対のクランプ機構を前記基部に対して移動させる移動機構と、
   前記一対のクランプ機構それぞれに設けられ、前記基部に移動または回転可能に連結されたアームと、
   前記一対のクランプ機構の少なくとも１つに設けられて前記物品と接触したことを検知する接触検知手段と、
   前記一対のクランプ機構の位置を検知するクランプ位置検知手段と、
   前記接触検知手段が前記物品との接触を検知しかつ前記一対のクランプ機構が前記物品をクランプして停止した際の前記クランプ位置検知手段からの検知信号に基づいて前記物品の大きさを決定する物品サイズ決定回路を有し、
   前記接触検知手段は、前記アームに対して移動可能に設けられかつ前記物品に接触する接触部材と、前記接触部材に設けられる被検知部と、前記アームに設けられかつ前記アームに対する前記接触部材の移動を前記被検知部と非接触で検知することで前記接触部材と前記物品の接触を検知するセンサを有するピッキング装置。
2. 請求項１に記載のピッキング装置であって、
   前記一対のクランプ機構は、前記アームの下部から延出して前記物品を下方から支持する落下防止片を有するピッキング装置。
3. 請求項２に記載のピッキング装置であって、
   前記移動機構は、前記基部に対して前記アームを水平方向に移動させる水平移動機構と、前記水平移動機構に対して前記アームを上下方向に回転させる上下回転機構を有するピッキング装置。
   

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