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技術 ワークピッキング装置

出願人 矢崎総業株式会社
発明者 小山広大坂本優
出願日 2019年12月19日 (1年10ヶ月経過) 出願番号 2019-229572
公開日 2021年6月24日 (3ヶ月経過) 公開番号 2021-094682
状態 未査定
技術分野 マニプレータ 特殊移送3
主要キーワード 追加配備 ワーク押し出し 取り出し移動 転回角度 四角棒状 前後進動作 姿勢転換 トレイ出口
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (20)

課題

ロボットの動作の無駄時間をできるだけ省き、全体の稼働効率の向上を図れるようにしたワークピッキング装置を提供する。

解決手段

ロボット1の左右両側にワーク供給装置11、12、前側に払い出し装置7が配置され、ワーク供給装置は、正逆搬送可能なコンベア23の両端にトレイ21、22を備え、2つのトレイ間でワークを移動させワークの状態をリセットする。制御装置100は、ロボットアーム2が一方のワーク供給装置からのピッキング動作中に、次にピッキングすべきワークが決まっていない場合、次にピッキングすべきターゲット探すべく、他のワーク供給装置にリセット動作を行わせ、コンベア上のワークを撮像カメラ5に撮影させて、次にピッキングすべきワークの位置・姿勢を決定する。

概要

背景

ワーク供給装置コンベア上にばらばらな状態で載るワーク(部品)の中から1つずつワークをロボットアームピッキングして、組立工程などへ向けて払い出すワークピッキング装置が広く用いられている。この種のワークピッキング装置では、カメラで取得した画像情報からワークの位置と姿勢を認識し、ロボットアームによりピッキング可能なワークを特定してピッキングしている(例えば、特許文献1参照)。

概要

ロボットの動作の無駄時間をできるだけ省き、全体の稼働効率の向上をれるようにしたワークピッキング装置を提供する。ロボット1の左右両側にワーク供給装置11、12、前側に払い出し装置7が配置され、ワーク供給装置は、正逆搬送可能なコンベア23の両端にトレイ21、22を備え、2つのトレイ間でワークを移動させワークの状態をリセットする。制御装置100は、ロボットアーム2が一方のワーク供給装置からのピッキング動作中に、次にピッキングすべきワークが決まっていない場合、次にピッキングすべきターゲット探すべく、他のワーク供給装置にリセット動作を行わせ、コンベア上のワークを撮像カメラ5に撮影させて、次にピッキングすべきワークの位置・姿勢を決定する。

目的

特開2012−41139号公報






ところで、多数のワークを効率よくピッキングして払い出しトレイ等に払い出すためには、ロボットのアームによってピッキングできるワークを、ロボットに待ち時間を与えずに、次々に提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

平面レイアウトの中心部に配置され、水平面内で旋回自在なロボットアームを有するロボットと、前記ロボットの少なくとも左右両側に配置され、正逆搬送可能なコンベアを有するワーク供給装置と、前記コンベアの上方に配置され、前記コンベア上に載る複数のワークの位置および姿勢画像情報を取得するカメラと、前記ロボットの前側に配置され、前記画像情報に基づいて特定され前記ロボットアームによりピッキングされたワークが受け渡される払い出し装置と、前記ロボット、前記ワーク供給装置、および前記払い出し装置の動作を制御する制御装置と、を備え、前記ワーク供給装置は、前記コンベアの搬送方向の一方および他方の端部に、それぞれ、搬送方向の上流側に位置するときに当該コンベアへ供給するワークを収容し、搬送方向の下流側に位置するとき当該コンベアから排出されるワークを収容する2つのワーク収容トレイを有するとともに、前記2つのワーク収容トレイの間で前記コンベアによってワークを移動させることにより、前記コンベア上に載るワークの位置や姿勢を変化させるリセット動作機能を備え、前記制御装置は、前記ロボットアームが、1つのワーク供給装置のコンベアからワークをピッキングして前記払い出し装置に受け渡すまでの動作期間中に、次にピッキングすべきターゲットが決まっていない場合は、前記1つのワーク供給装置の他のワーク供給装置に前記リセット動作を行わせ、当該ワーク供給装置のコンベア上のワークの画像情報を前記カメラに取得させ、当該画像情報に基づいて次にピッキングすべきワークを特定する、ことを特徴とするワークピッキング装置

請求項2

前記ワーク供給装置は、前記コンベアの正逆搬送の方向に応じて、搬送方向の上流側の前記ワーク収容トレイの底板を前記コンベアの搬送面以上の高さに上昇させると共に、搬送方向の下流側の前記ワーク収容トレイの底板を前記コンベアの搬送面より低い高さに下降させるトレイ昇降機構、を備える、ことを特徴とする請求項1に記載のワークピッキング装置。

請求項3

前記制御装置は、前記2つのワーク収容トレイのうち、上昇位置にある一方のワーク収容トレイが空になったことを知らせる信号に応答して、前記トレイ昇降機構を駆動制御し、空になった一方のワーク収容トレイを下降させると共に他方のワーク収容トレイを上昇させ、それに対応させて前記コンベアの搬送方向を逆転させる、ことを特徴とする請求項2に記載のワークピッキング装置。

請求項4

前記ワーク収容トレイの底板は、前記コンベアの搬送面の端部に向けて前進あるいは当該端部から後進可能であり、前記ワーク収容トレイは、当該底板を前進させることで当該ワーク収容トレイに収容されたワークを前記搬送面の上に送り出す底板駆動機構具備する、ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のワークピッキング装置。

技術分野

0001

本発明は、ワーク供給装置コンベア上からロボットアームによりワークを1つずつピッキングして払い出し装置に受け渡すワークピッキング装置に関する。

背景技術

0002

ワーク供給装置のコンベア上にばらばらな状態で載るワーク(部品)の中から1つずつワークをロボットアームでピッキングして、組立工程などへ向けて払い出すワークピッキング装置が広く用いられている。この種のワークピッキング装置では、カメラで取得した画像情報からワークの位置と姿勢を認識し、ロボットアームによりピッキング可能なワークを特定してピッキングしている(例えば、特許文献1参照)。

先行技術

0003

特開2012−41139号公報

発明が解決しようとする課題

0004

ところで、多数のワークを効率よくピッキングして払い出しトレイ等に払い出すためには、ロボットアームによってピッキングできるワークを、ロボットに待ち時間を与えずに、次々に提供する必要がある。

0005

ところが、特許文献1に記載のピッキング装置のように、ロボット1台に対しワーク供給装置が1台であると、ワーク供給装置の上に位置・姿勢がピッキング可能な状態になっているワークが無くなった場合に、当該ワーク供給装置でワークの位置・姿勢の状態がリセットされるまでロボットが待機する必要があり、その待ち時間だけ無駄な時間が増えて、結果的に作業時間が長くなるという問題があった。

0006

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ロボットの動作の無駄時間をできるだけ省き、全体の稼働効率の向上を図れるようにしたワークピッキング装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0007

前述した目的を達成するために、本発明に係るワークピッキング装置は、下記(1)〜(4)を特徴としている。
(1)平面レイアウトの中心部に配置され、水平面内で旋回自在なロボットアームを有するロボットと、
前記ロボットの少なくとも左右両側に配置され、正逆搬送可能なコンベアを有するワーク供給装置と、
前記コンベアの上方に配置され、前記コンベア上に載る複数のワークの位置および姿勢の画像情報を取得するカメラと、
前記ロボットの前側に配置され、前記画像情報に基づいて特定され前記ロボットアームによりピッキングされたワークが受け渡される払い出し装置と、
前記ロボット、前記ワーク供給装置、および前記払い出し装置の動作を制御する制御装置と、を備え、
前記ワーク供給装置は、前記コンベアの搬送方向の一方および他方の端部に、それぞれ、搬送方向の上流側に位置するときに当該コンベアへ供給するワークを収容し、搬送方向の下流側に位置するとき当該コンベアから排出されるワークを収容する2つのワーク収容トレイを有するとともに、前記2つのワーク収容トレイの間で前記コンベアによってワークを移動させることにより、前記コンベア上に載るワークの位置や姿勢を変化させるリセット動作機能を備え、
前記制御装置は、
前記ロボットアームが、1つのワーク供給装置のコンベアからワークをピッキングして前記払い出し装置に受け渡すまでの動作期間中に、次にピッキングすべきターゲットが決まっていない場合は、前記1つのワーク供給装置の他のワーク供給装置に前記リセット動作を行わせ、当該ワーク供給装置のコンベア上のワークの画像情報を前記カメラに取得させ、当該画像情報に基づいて次にピッキングすべきワークを特定する、
ことを特徴とするワークピッキング装置。

0008

(2) 前記ワーク供給装置は、
前記コンベアの正逆搬送の方向に応じて、搬送方向の上流側の前記ワーク収容トレイの底板を前記コンベアの搬送面以上の高さに上昇させると共に、搬送方向の下流側の前記ワーク収容トレイの底板を前記コンベアの搬送面より低い高さに下降させるトレイ昇降機構、を備える、
ことを特徴とする上記(1)に記載のワークピッキング装置。

0009

(3) 前記制御装置は、
前記2つのワーク収容トレイのうち、上昇位置にある一方のワーク収容トレイが空になったことを知らせる信号に応答して、前記トレイ昇降機構を駆動制御し、空になった一方のワーク収容トレイを下降させると共に他方のワーク収容トレイを上昇させ、それに対応させて前記コンベアの搬送方向を逆転させる、
ことを特徴とする上記(2)に記載のワークピッキング装置。

0010

(4) 前記ワーク収容トレイの底板は、前記コンベアの搬送面の端部に向けて前進あるいは当該端部から後進可能であり、
前記ワーク収容トレイは、当該底板を前進させることで当該ワーク収容トレイに収容されたワークを前記搬送面の上に送り出す底板駆動機構具備する、
ことを特徴とする上記(1)〜(3)のいずれかに記載のワークピッキング装置。

0011

上記(1)の構成のワークピッキング装置によれば、少なくとも2台のワーク供給装置を備えており、一方のワーク供給装置がロボットアームによるピッキング作業に使用中に、他方のワーク供給装置にて、次にピッキングすべきターゲットのワークをリセット動作により用意することができる。そのため、一方のワーク供給装置にピッキング可能なワークが無くなっても、即座に代わりにピッキングできるワークを他方のワーク供給装置にて余裕を持って提供することができる。その結果、ロボットの待ち時間を極力無くすことができて、無駄時間を少なくしながら、作業効率を高めることができる。
また、各ワーク供給装置においては、コンベアの搬送方向を切り換えることで、2つのトレイ間でワークを交互に行き来させることができ、その動作に伴って、コンベア上に展開する複数のワークの位置や姿勢を大幅に変更することができる。つまり、その切り換え動作(リセット動作)に伴って、ワークを新しい位置や姿勢でコンベア上に展開させることができる。そのため、ロボットアームによりピッキング可能なワークを見つけ出す確率をより高めることができ、ピッキング作業の効率向上が図れる。
また、ワークが無くなるまで、2つのトレイ間でワークを交互に行き来させることができるので、人がワークを集めて再投入する必要がなく、無駄な時間を少なくしながら、コンベア上にピッキング可能な状態でワークを自動的に展開させることができる。また、このような動作に携わるコンベアは、それぞれのワーク供給装置ごとに1台だけで済むので、設備構成が簡単になる。
また、平面レイアウトとして、中央にロボットを配置し、その左右両側にワーク供給装置、ロボットの前側に払い出し装置を配置しているので、ロボットアームを迅速で無駄なく動かすことができ、作業効率向上に寄与することができる。また、ロボットの後側の空きスペースに、必要に応じて更にワーク供給装置を配置することもできる。

0012

上記(2)の構成のワークピッキング装置によれば、コンベアの両端のワーク収容トレイの上下の位置を切り換えながら、コンベアの搬送方向を切り換えることで、2つのトレイの間でワークを交互に行き来させることができる。つまり、コンベアでのワークの搬送の際に、供給側のトレイを上昇させ、排出側のトレイを下降させるので、コンベアの搬送面に対するワークの供給やコンベアの搬送面からのワークの排出をスムーズに行うことができる。

0013

上記(3)の構成のワークピッキング装置によれば、ワークの供給側のトレイが空になった段階で、供給側のトレイと排出側のトレイの役割交替するので、無駄な動きが少なく動作が安定して設備信頼性が高まる。

0014

上記(4)の構成のワークピッキング装置によれば、トレイ内のワークを残らず確実にコンベアの搬送面に送り出すことができる。

発明の効果

0015

本発明によれば、ロボットの動作の無駄時間をできるだけ省き、全体の稼働効率の向上を図ることができる。

0016

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態(以下、「実施形態」という。)を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

図面の簡単な説明

0017

図1は、本発明の実施形態に係るワークピッキング装置の全体構成を示す斜視図である。
図2は、ワークピッキング装置の全体構成を示す概略平面図である。
図3は、ワークピッキング装置に含まれるワーク供給装置の構成を示す斜視図である。
図4は、ワーク供給装置の構成を示す側面図である。
図5は、ワーク供給装置の一部の構成を取り出して示す斜視図である。
図6は、ワーク供給装置の運用形態を示す概略側面図で、図6(a)はトレイAを上昇させて供給側とし、トレイBを下降させて排出側とし、コンベアを正転搬送させているときの状態を示す図、図6(b)はトレイBを上昇させて供給側とし、トレイAを下降させて排出側とし、コンベアを逆転搬送させているときの状態を示す図である。
図7は、ワークピッキング装置に含まれる払い出し装置の構成を示す斜視図である。
図8は、図7の要部拡大図である。
図9は、払い出し装置のテーブルに対してロボットアームが、掴んだワーク(横向き姿勢のワーク)を通常載置モードで受け渡すときの動作説明図で、図9(a)はロボットアームがテーブルの上方に位置決めされている状態を示す正面図、図9(b)はロボットアームからテーブル上にワークを受け渡した後の状態を示す正面図、図9(c)はテーブル上にワークが載置された後に左右のガイドの幅を狭めてワークの姿勢を整えている状態を示す正面図である。
図10は、払い出し装置のテーブルに対してロボットアームが、掴んだワーク(縦向き姿勢のワーク)を姿勢変換載置モードで受け渡すときの動作説明図で、図10(a)はロボットアームが、図中左側のガイドの縁部に、重心をガイドから外してワークを載せるように位置決めされている状態を示す正面図、図10(b)はロボットアームから離されたワークがガイドの縁部を支点にして図中右側に90°転回してテーブル上に横向き姿勢で載る様子を示す正面図、図10(c)は縦向きから横向きに姿勢転換された状態でテーブル上にワークが載った状態を示す正面図、図10(d)は左右のガイドの幅を狭めてワークの姿勢を整えている状態を示す正面図である。
図11は、ワーク供給装置のトレイの動作フローを示すフローチャートである。
図12は、ワーク供給装置のコンベアの動作フローを示すフローチャートである。
図13は、ワークピッキング装置のカメラの撮像動作フローを示すフローチャートである。
図14は、ワークピッキング装置のロボットアームの動作フローを示すフローチャートである。
図15は、払い出し装置の挿入ユニットの動作フローを示すフローチャートである。
図16は、ワークピッキング装置の全体動作の一例を示すタイムチャートである。
図17は、図16の※印部分の拡大図である。
図18は、ワーク供給装置のトレイとコンベアの間にガイド板を追加した例を示す側面図である。
図19は、ワーク供給装置をもう1台追加した場合のワークピッキング装置の例を示す概略平面図である。

実施例

0018

本発明に関する具体的な実施形態について、各図を参照しながら以下に説明する。

0019

図1は、本発明の実施形態に係るワークピッキング装置の全体構成を示す斜視図、図2は、同ワークピッキング装置の全体構成を示す概略平面図である。

0020

図1および図2に示すように、ワークピッキング装置Mは、平面レイアウトの中央にピッキング作業用のロボット1を備えており、そのロボット1の左右両側に2つのワーク供給装置11、12を備え、そのロボット1の前側に払い出し装置(ワーク払い出し装置)7を備え、更にその払い出し装置7の前側に払い出しトレイ装置(ワーク払い出しトレイ装置)8を備えている。なお、以下において、ワーク供給装置11、12を区別して説明する必要がない場合には、ワーク供給装置10として説明する。

0021

本実施形態では、ワークWが、略六面体直方体)の電気コネクタハウジング(例えば、自動車用コネクタハウジング)である場合を例にとって説明するが、ワークの例はそれに限らないし、形状や材種も問わない。

0022

直方体ブロック状のワークWは、前面、後面、上面、下面、左面、右面の6つの外面を有する。払い出し装置7による払い出しトレイ装置8に向けたワークWの払い出し姿勢は、例えば、前面を前方、後面を後方に向けた姿勢とする(逆でもよい)。また、説明の便宜上、上下面を幅広面、左右面を幅狭面とし、幅広の上下面を上下方向に向け、幅狭の左右面を左右方向に向けた姿勢を横向き姿勢と呼ぶ。また、幅広の上下面を左右方向に向け、幅狭の左右面を上下方向に向けた姿勢を縦向き姿勢と呼ぶ。

0023

ロボット1は、その本体部の中心を鉛直な中心軸として水平方向に旋回可能なアーム(ロボットアーム)2を備えている。ロボットアーム2の先端には、ワークWを掴んだり掴んだワークWを離したりする開閉自在なチャック3が設けられている。ロボットアーム2は、チャック3の三次元方向の位置やチャック3の掴んだり離したりするワークWの向きを少なくとも水平面内で自由に変えられる機能を持つ。

0024

ロボット1から見て左右のワーク供給装置11、12は、ロボット1の中心から等距離の位置に左右対称に配置されており、ロボット1は、ランダムに左右のワーク供給装置11、12からワークWを1つずつ取り出すことができる。払い出し装置7は、ロボットアーム2からチャック3の掴んだワークWを受け取り、そのワークWを、払い出しトレイ装置8に配置された状の払い出しトレイ89の一つに、一定の向きに揃えて払い出し(挿入)するようになっている。

0025

左右のワーク供給装置11、12には、上方に、それぞれ三次元計測器としての撮像カメラ5が設置されている。これらの撮像カメラ5は、ワーク供給装置11、12のコンベア23(後述)上に展開されたワークWの上方から見た画像情報を取得する。ワークピッキング装置Mは、この撮像カメラ5の取得した情報から、ピッキングすべき特定の1つのワークWの位置と姿勢を認識する機能を有する制御装置100を備えている。この制御装置100は、ロボット1は勿論、ワーク供給装置11、12や払い出し装置7を制御する機能など、ワークピッキング装置Mの全体を制御する機能を備えている。

0026

このワークピッキング装置Mの特徴は、制御装置100が、ロボット1を駆動制御して、特定の1つのワークWをピッキングして払い出し装置7に払い出すまでの動作期間中に、並行して次のような作業を行うようにした点にある。例えば、ロボット1の動作と独立して、制御装置100は、ワーク供給装置11、12や払い出し装置7に必要な動作をさせる。具体的には、次にピッキングすべきターゲットが決まっていない場合は、次にピッキングすべきターゲットを探索すべく、特定の1つのワーク供給装置11(12)の他のワーク供給装置12(11)にリセット動作を行わせる。そして、当該ワーク供給装置12(11)のコンベア23上のワークWをカメラ5に撮影させて、その画像情報から次にピッキングすべきワークの位置・姿勢を決定する。

0027

次に、ワーク供給装置10について詳しく説明する。
図3はワーク供給装置10の構成を示す斜視図、図4は側面図、図5は、ワーク供給装置10の一部の構成を取り出して示す斜視図、図6は、ワーク供給装置10の運用形態を示す概略側面図である。

0028

図1に示す左右のワーク供給装置11、12は、同じ構成のものであり、動作は独立に制御することができるようになっている。図2図4に示すように、各ワーク供給装置10は、ワークピッキング装置Mの前後方向に直線状に配置された2つのワーク収容トレイ(以下、単に「トレイ」ともいう)21、22と、それら2つのワーク収容トレイ21、22の間に配置された1台のベルト式のコンベア23と、を有している。

0029

コンベア23は、搬送面(ベルトの上面)23aを上に向けて水平面内の前後方向に正逆搬送が可能なものであり、搬送面23aを、ロボットアーム2によるピッキング対象のワークWの載るテーブル面としている。撮像カメラ5は、搬送面(テーブル面)23a上にばらばらな状態で載せられた複数のワークWの位置および姿勢の画像情報を取得する。制御装置100は、その画像情報に基づいて、ロボットアーム2によりピッキング可能なワークWを特定して、コンベア23の搬送面23a上のワークWを1つずつロボットアーム2にピッキングさせる。

0030

2つのトレイ21、22は、コンベア23の搬送方向の一方の端部および他方の端部にそれぞれ配置されており、搬送の向き(正転搬送および逆転搬送の向き)に応じて、搬送方向の上流側に位置するときにはコンベア23の搬送面23aへ供給するワークWを収容し、搬送方向の下流側に位置するときにはコンベア23の搬送面23aから排出されるワークWを収容するようになっている。

0031

2つのトレイ21、22を区別するために、ここでは、ワークピッキング装置Mにおいてコンベア23の前側に位置するトレイ21を「トレイA」と呼び、ワークピッキング装置Mにおいてコンベア23の後側に位置するトレイ22を「トレイB」と呼ぶ。運転初期状態においては、トレイAにワークWが投入される。そのため、トレイAはホッパー状に形成されている。

0032

トレイA、トレイBには、コンベア23の搬送方向と平行な方向に前後スライドする底板35が設けられている。各トレイ21、22のスライドする底板35の前後方向については、コンベア23に近づく方向を「前方」と言い、コンベア23から離れる方向を「後方」と言う。

0033

トレイA、トレイBには、少なくともこの底板35を上下に昇降させる昇降機構31が設けられている。本実施形態では、周壁を含めてトレイA、トレイB全体が上下に昇降するようになっている。また、各トレイ21、22は、該各トレイ21、22の底板35を、コンベア23の搬送面23aの端部に向けて前進させることで、トレイ21、22に収容されたワークWを搬送面23aの上に送り出す底板駆動機構32を備えている。

0034

制御装置100は、2つのトレイ21、22の昇降機構31を制御して、コンベア23の正逆搬送の方向に応じて、搬送方向の上流側のトレイ21、22の底板35を搬送面23a以上の高さに上昇させると共に、搬送方向の下流側のトレイ21、22の底板35を搬送面23aより低い高さに下降させる。

0035

ここでは、トレイA側からトレイB側にワークWを搬送するときのコンベア23の搬送方向(矢印HA方向)を「正転搬送方向」と言い、トレイB22側からトレイA側にワークWを搬送するときのコンベア23の搬送方向(矢印HB方向)を「逆転搬送方向」と言う。

0036

図6(a)はトレイAを上昇させて供給側とし、トレイBを下降させて排出側とし、コンベア23を正転搬送(矢印HA方向に搬送)させているときの状態を示す図、図6(b)はトレイB22を上昇させて供給側とし、トレイAを下降させて排出側とし、コンベア23を逆転搬送(矢印HB方向に搬送)させているときの状態を示す図である。

0037

各トレイ21、22は、図5に示すように、トレイ21、22内にワークがあるかないかを検出するトレイ内センサ37と、トレイ21、22の出口にワークがあるかないかを検出するトレイ出口センサ38と、を備えている。各センサ37、38の信号は制御装置100に入力され、制御装置100は、それらの信号に基づいて、トレイ21、22の昇降機構31や底板駆動機構32などの動作を制御する。

0038

制御装置100は、例えば、2つのトレイ21、22のうち、上昇位置にある一方(供給側)のトレイ21、22が空になったことを知らせる信号に応答して、トレイ昇降機構31を駆動制御し、空になった一方(供給側)のトレイ21、22を下降させると共に、他方(排出側)のトレイ21、22を上昇させて、供給側と排出側の役割を交替させる。またそれに対応させて、コンベア23の搬送方向を逆転させる。

0039

次に、払い出し装置7について詳しく説明する。
図7は、払い出し装置7の構成を示す斜視図、図8は、図7の要部拡大図である。

0040

払い出し装置7は、図2に示すように、ロボットアーム2が取り上げたワークWの移載予定箇所に配置されている。払い出し装置7は、ロボットアーム2から解放されるワークWを1つずつ受け取って、所定の向きでワークWを払い出しトレイ装置8に向けて払い出すようになっている。

0041

図7に示すように、払い出しトレイ装置8における払い出しトレイ89は、ワークピッキング装置Mの左右方向に並べて水平面内に複数配置されている。各払い出しトレイ89は、ワークピッキング装置Mの前後方向に延びており、払い出し装置7から払い出されるワークWは、次々に払い出しトレイ89の後端に挿入されていく。挿入されたワークは、後から挿入されたワークに押されて、払い出しトレイ89の内部を前方に移動して行き、次々にワークが払い出しトレイ89の内部に一定の姿勢で配列されて溜まって行く。

0042

払い出し装置7は、ワークを払い出しトレイ89に挿入する(払い出す)ための挿入ユニット70を備えている。挿入ユニット70は、スライド駆動機構71およびスライドレール72に支持されており、スライド駆動機構71によって、ワークピッキング装置Mの左右方向(図中矢印EA、EB方向)にスライドさせられ、任意の払い出しトレイ89に対応した位置に位置決めされるようになっている。

0043

挿入ユニット70は、スライド駆動機構71およびスライドレール72によって、図中矢印EA、EB方向にスライド自在に支持されたスライドベース73を有している。スライドベース73には、ロボットアーム2の掴んだワークWが載置されるテーブル74と、テーブル74上に配されてテーブル74上に載置されたワークWの位置や姿勢を整える一対のガイド75A、75Bと、テーブル74上に載置されたワークWを払い出しトレイ89に向けて押し出す(挿入する)押し出し機構ワーク押し出し手段)77とが装備されている。

0044

テーブル74はスライドベース73に固定的に設けられており、そのテーブル74の上面に、図8に示すように、左右方向に対向するように一対のガイド75A、75Bが配置されている。これらの各ガイド75A、75Bは、それぞれ四角棒状の部材からなり、前後方向(ワークWの押し出し方向)に延びている。これら一対のガイド75A、75Bは、テーブル74の上面からガイド上面までの高さが、ワークWのサイズに応じた高さに設定されている。つまり、後述するように、ワークWが転回してテーブル74上に載るときに、ちょうど転回角度が90°に(縦向きのものが横向きに、あるいは、横向きのものが縦向きに)なるような高さに設定され、高さが小さ過ぎず大き過ぎずの値に設定されている。また、ワークWを転回させる際には、一対のガイド75A、75Bの間隔は、ワークWが90°転回するのに十分であり、かつ転がり過ぎないようになっている。

0045

テーブル74は、左右幅方向中央領域がワーク載置予定部とされており、一対のガイド75A、75Bは、中央のワーク載置予定部を挟むようにワーク載置予定部に対して隣接配置されている。また、これら左右一対のガイド75A、75Bは、互いの間隔を広げたり狭めたり(つまり開閉)できるようにテーブル74上にスライド自在に配置されている。即ち、左右一対のガイド75A、75Bは、テーブル74の左右幅方向の中心線に対して左右対称に、互いに同期して幅方向外側(図8中矢印GA方向)または内側(図8中矢印GA方向)にスライドするように、スライドベース73上に設けられた開閉機構78のスライド可動体に連結されている。

0046

このように、ガイド75A、75Bが開閉自在に設けられていることにより、テーブル74上に載置されたワークWの位置や姿勢を整えることができる。即ち、ガイド75A、75Bを適当な間隔に閉じることによって、ワークWの位置がテーブル74の幅方向中央からずれている場合であっても、ワークWの位置を中央に寄せることができる。また同時に、ワークWの向きが前後方向に対して多少斜めになっている場合であっても、ワークWの前面の向きを真っ直ぐ前方に向け直すことができる。

0047

また、押し出し機構77の駆動源として、スライドベース73には押し出し駆動機構79が設けられている。押し出し駆動機構79のスライド可動体には、押し出し駆動機構79によって前後進させられる前後進ブラケット76が連結され、その前後進ブラケット76に挿入スティック77Aの後端が連結支持されている。挿入スティック77Aは、ワーク押し出し手段77の主要素であり、一対のガイド75A、75B間の中間位置、即ち、テーブル74の幅方向中間位置に配置されており、前後方向に延びている。そして、挿入スティック77Aは、一対のガイド75A、75BによりワークWの位置や姿勢が整えられた段階で前進操作されることによって、テーブル74上のワークWを払い出しトレイ89の後端に挿入するようになっている。

0048

次に、図9および図10を用いて、この払い出し装置7を用いてロボット1が実行するワークWの姿勢変換処理について説明する。

0049

この実施形態の説明では、ワークWの姿勢変換とは、ロボットアーム2が縦向きに掴んだワークWを、払い出し装置7のテーブル74上に横向きに姿勢を変えて載置すること、あるいは、ロボットアーム2が横向きに掴んだワークを、払い出し装置7のテーブル74上に縦向きに姿勢を変えて載置することを意味する。

0050

具体的なワークの形状サンプルを例に挙げて説明する。
ここでは、ワークWが直方体ブロック状のものであるから、外面として、前面および後面と、上面および下面と、左右の側面と、の六面を持つ。ロボットアーム2は、前面および後面を前方および後方(逆でもよい)に向けた姿勢でワークWを掴み、水平方向の方向性については、そのままの方向性を持ってワークWを払い出し装置7に受け渡す。このとき、ロボットアーム2の掴むワークWの姿勢は、上下面を上下方向に向けた姿勢(横向き姿勢)と、左右面を上下方向に向けた姿勢(縦向き姿勢)のいずれかである。

0051

制御装置100は、ロボットアーム2が掴んだワークWを払い出し装置7に受け渡すときに、ロボットアーム2が掴んだワークWの向きに応じて、通常載置モードと姿勢変換載置モードとのいずれか一方の載置モードを選択する。そして、その選択した載置モードで動作するようにロボットアーム2を制御して、ワークWを払い出し装置7に受け渡しさせる。

0052

図9は、払い出し装置7のテーブル74に対してロボットアーム2が、掴んだワークW(横向き姿勢のワークW)を通常載置モードで受け渡すときの動作説明図で、図9(a)はロボットアーム2がテーブル74の上方に位置決めされている状態を示す正面図、図9(b)はロボットアーム2からテーブル74上にワークWを受け渡した後の状態を示す正面図、図9(c)はテーブル74上にワークWが載置された後に左右のガイド75A、75Bの幅を狭めてワークWの姿勢を整えている状態を示す正面図である。

0053

また、図10は、払い出し装置7のテーブル74に対してロボットアーム2が、掴んだワークW(縦向き姿勢のワークW)を姿勢変換載置モードで受け渡すときの動作説明図で、図10(a)はロボットアーム2が図中左側のガイド75Bの縁部に重心を外してワークWを載せるように位置決めされている状態を示す正面図、図10(b)はロボットアーム2から離されたワークWがガイド75Bの縁部を支点にして図中右側に90°転回してテーブル74上に横向き姿勢で載る様子を示す正面図、図10(c)は縦向きから横向きに姿勢転換された状態でテーブル74上にワークWが載った状態を示す正面図、図10(d)は左右のガイド75A、75Bの幅を狭めてワークWの姿勢を整えている状態を示す正面図である。

0054

通常載置モードとは、図9(a)、(b)に示すように、テーブル74上のワーク載置予定部に直接ワークWを載せてロボットアーム2からワークWを離す載置モードのことである。この載置モードを選択した場合は、姿勢変換が行われないで、ロボットアーム2の中心がテーブル74上のワーク載置予定部の中心に位置決めされ、その状態でワークWがテーブル74上に載置される。載置された後は、図9(c)に示すように、左右のガイド75A、75Bが適当な開度まで閉じることで(図9(c)中矢印GB方向)、ワークWの姿勢が整えられる。

0055

一方、姿勢変換載置モードとは、図10(a)、(b)に示すように、左右のガイド75A、75Bのうち、いずれか一方のガイド(図示例では、前方から見て左側のガイド75B)のワーク載置予定部に隣接する側の縁部(内側の縁部)に、該縁部よりもワーク載置予定部側に重心が位置するように位置決めしてワークWを載せる載置モードのことである。つまり、この載置モードでは、ガイド75Bの縁部を通る鉛直線Lよりも、ワーク載置予定部側(テーブル74の幅方向中心側)にワークWの重心(略図形中心)が位置するように、ワークWをガイド75Bのテーブル74の幅方向中心側の縁部に載せる。そして、図10(b)に示すように、その状態でロボットアーム2からワークWを離す。そうすることにより、ワークWを、ガイド75Bの縁部を支点にして、テーブル74の幅方向中心側、つまり、図の右側に矢印Rで示すように倒れさせて姿勢を90°転回させ、それにより、向きを縦向きから横向きに変えながらワークWをテーブル74上に載せる(図10(c))。

0056

この載置モードを選択した場合も、図10(d)に示すように、テーブル74上にワークWが載置された後は、左右のガイド75A、75Bが適当な開度まで閉じることで(図10(d)中矢印GB方向)、ワークWの姿勢が整えられる。

0057

ところで、ワークWの姿勢を縦向きから横向きに姿勢変換する際に、上面を上に向けた横向きか、上面を下に向けた横向きか、の二通りある。例えば、図10(a)では、図中ワークWの左側の側面を上に向けるために、図10(b)のようにワークWを右側に矢印Rのように転がす必要がある。それゆえ、図10(a)に示すように、ワークWを載せるガイドを図中左側のガイド75Bに設定している。

0058

反対に、図中ワークWの右側の側面を上に向ける必要がある場合は、ワークWを図中左側に転がす必要がある。それゆえ、ワークWを載せるガイドは、図中右側のガイド75Aを選択することになる。

0059

したがって、制御装置100は、姿勢変換載置モードを選択するときに、ロボットアーム2が掴んだワークWの向きに応じて、姿勢変換のためにワークWを転回させる向きを決定し、その決定内容に応じて、一対のガイド75A、75Bのうちのどちらのガイド75A、75Bの縁部にワークWを載せるかを選択して、その選択したガイド75A、75Bの縁部にワークWを載せるようにロボットアーム2の動作を制御する。

0060

通常載置モードを選択してワークWをテーブル74上に載置する場合、および姿勢変換載置モードを選択してワークWをテーブル74上に載置する場合、のいずれの場合も、制御装置100は、ワークWがテーブル74上のワーク載置予定部に載置された段階で、一対のガイド75A、75Bのスライド位置を制御して、一対のガイド75A、75Bの間隔を狭めることでワークWの向きを整える。

0061

以上の内容を整理すると、横向きあるいは縦向きの二種類の姿勢のいずれかでロボットアーム2がワークWを掴んだ場合に、掴んだ向きのまま払い出し装置7がワークWを受け取って、それぞれの向きに対応した払い出しトレイ89にワークWを払い出せる場合は問題ない。しかし、払い出しトレイ89が、例えば、横向きのワークWしか受け入れないものである場合、縦向きのワークWはそのままでは払い出せない。同様に、払い出しトレイ89が、縦向きのワークWしか受け入れないものである場合、横向きのワークWはそのままでは払い出せない。

0062

そこで、横向きのワークWしか受け入れない払い出しトレイ89に対し横向きにワークWを払い出す必要がある場合は、ロボットアーム2が横向きに掴んだワークWについては、制御装置100が通常載置モードを選択して、ロボットアーム2に、そのままの姿勢で払い出し装置7のテーブル74にワークWを載置させる。また、ロボットアーム2が縦向きに掴んだワークWについては、そのままの姿勢では払い出せないので、制御装置100が、姿勢変換載置モードを選択して、ワークWの縦向きを横向きに姿勢変換させる。つまり、ロボットアーム2が縦向きに掴んだワークWを、重心をずらして払い出し装置7のガイド75A、75Bの縁部に載置させる。そうすることで、ワークを90°転回させて、テーブル74上に転がった状態で横向きにすることができる。

0063

同様に、縦向きのワークWしか受け入れない払い出しトレイ89に対し縦向きにワークWを払い出す必要がある場合は、ロボットアーム2が縦向きに掴んだワークWについては、制御装置100が通常載置モードを選択して、ロボットアーム2に、そのままの姿勢で払い出し装置7のテーブル74にワークWを載置させる。また、ロボットアーム2が横向きに掴んだワークWについては、そのままの姿勢では払い出せないので、制御装置100が、姿勢変換載置モードを選択して、ワークWの横向きを縦向きに姿勢変換させる。つまり、ロボットアーム2が横向きに掴んだワークWを、重心をずらして払い出し装置7のガイド75A、75Bの縁部に載置させる。そうすることで、ワークWを90°転回させて、テーブル74上に転がった状態で縦向きにすることができる。

0064

ワークの姿勢変換は、ロボットアーム2が、チャック3の掴んだワークWを、払い出し装置7のテーブル74のどこに置いて離すかによって実行される。したがって、ロボット1の動作を制御する制御装置100にその実現機能が備わっている。この制御装置100は、また、払い出し装置7の各駆動機構指令を出すことによって、挿入ユニット70のスライド動作や位置決め、ガイド75A、75Bの開閉動作や位置決め、挿入スティック77Aの前後進動作を制御する機能も備えている。

0065

次に、ワークピッキング装置Mの動作の流れについて、フローチャートを参照しながら説明する。
図11は、ワーク供給装置10のトレイ21、22の動作フローを示すフローチャートである。

0066

図11に示すように、トレイの動作制御スタートすると、ステップS101で、トレイA内にワークが有るか否かをチェックする。トレイA内にワークが有る場合(YESの場合)は、ステップS102に進み、トレイAの底板35が中間位置(前端でも後端でもない位置)に有るか否かをチェックする。トレイAの底板35が中間位置に有る場合(YESの場合)はステップS103に進み、トレイAの底板を後端位置へ移動して、スタートにリターンする。

0067

ステップS102で、トレイAの底板35が中間位置にないと判断(NOと判断)した場合は、ステップS104に進み、トレイAの出口にワークが有るか否かをチェックする。トレイAの出口にワークが有る(YES)なら、出口側へワークを押し出すために底板35を動かす必要がないので、そのままスタートにリターンする。

0068

ステップS104で、トレイAの出口にワークが無い(NO)と判断した場合は、出口側へワークを押し出すために底板35を動かす。即ち、ステップS105に進み、トレイAの底板35を1ピッチだけ前進させ、ワークを出口側に押し出す。そうすることで、ワークをコンベア23に供給することができる。なお、この底板35の前進動作は1ピッチずつ行ってもよいし、連続して行ってもよい。ステップS105の処理が終了したら、スタートにリターンする。

0069

次に、トレイA内のワークが無くなると、ステップS101の判断がNOとなり、ステップS106に進む。ステップS106では、トレイAの底板35が前端位置に有るか否かをチェックし、前端位置にない場合(NOの場合)、ステップS104に進む。つまり、トレイA内にワークがない場合でも、底板35が前端まで進んでない場合は、トレイAの出口にワークがあるかどうかを確かめ(ステップS104)、出口にもない場合にはトレイAの底板35を前端へ向けて移動させる(ステップS105)。

0070

トレイA内のワークが無くなり、トレイAの底板35も前端位置まで移動している場合(ステップS101の判断がNOでしかもステップS106の判断がYESの場合)、初めてトレイAが空になったと判断して、ステップS107に進み、トレイAとトレイBの底板35を後端位置へ移動し、次いでステップS108に進んで、トレイAを下降させると共にトレイBを上昇させる。つまり、供給側と排出側のトレイの役割を交替させるために、トレイAとトレイBの上下関係を逆転する。

0071

次に、トレイBが供給側となるので、ステップS109に進んで、トレイBの底板が前端位置に有るか否かをチェックする。前端位置にない場合は、ステップS109からステップS110に進んで、トレイBの出口にワークが有るか否かをチェックする。トレイBの出口にワークが有る場合(ステップS110の判断がYESの場合)は、底板35を動かす必要がないので、ステップS109に戻る。トレイBの出口にワークがない場合(ステップS110の判断がNOの場合)は、出口側へワークを押し出すために底板35を動かす。即ち、ステップS111に進み、トレイBの底板35を1ピッチだけ前進させ、ワークを出口側に押し出す。そうすることで、ワークをコンベア23に供給することができる。ステップS111の処理が終了したら、ステップS109に戻る。

0072

ステップS109で、トレイBの底板35が前端位置まで移動していると判断(YESと判断)した場合は、ステップS112に進み、トレイBの底板35を後端位置へ移動し、次いでステップS113に進んで、トレイBを上方させると共にトレイBを下降させる。つまり、供給側と排出側のトレイの役割を交替させるために、トレイAとトレイBの上下関係を逆転する。ステップS113の処理が終了したら、スタートにリターンする。

0073

以上のようなトレイA、Bの動作に対応してコンベア23の動作制御も行われる。
図12は、ワーク供給装置10のコンベア23の動作フローを示すフローチャートである。

0074

図12に示すように、コンベア23の動作制御がスタートすると、ステップS201で、トレイAとトレイBはどちらが上昇位置にあるかチェックする。つまり、供給側のトレイがどちらか確認する。トレイAが上(供給側)の場合は、ステップS202に進んで、トレイAの出口にワークが有るか否かをチェックする。トレイAの出口にワークが有る場合(YESの場合)は、ステップS203に進んで、コンベア23を所定ピッチ分だけ正転搬送させる。ここで、コンベア23は、必要に応じて適当なピッチ分(搬送距離)だけ搬送するものとされ、ピッチ数は任意に設定される。

0075

トレイAの出口にワークがない場合(ステップS202の判断がNOの場合)は、ステップS204で、トレイAの底板35が前端位置に有るか否かを確かめ、トレイAの底板35が前端位置にない場合は、ステップS202、204を繰り返し、トレイAの出口にワークが有りとなるまで待つ。あるいは、トレイAの底板35が前端位置に移動するまで待つ。ただし、トレイAの出口にワークが無い状態が続くときは、トレイ側の動作制御が優先する。

0076

トレイAの出口にワークがある場合(ステップS202の判断がYESの場合)、あるいは、トレイAの出口にワークが無い場合(ステップS202の判断がNOの場合)でもトレイAの底板35が前端位置にある場合(ステップS204の判断がYESの場合)は、ステップS203に進んで、コンベア23を所定ピッチ分だけ正転搬送させる。

0077

コンベア23を正転搬送(あるいは逆転搬送)させると、トレイA(またはトレイB)からワークが送り出されて来たワークが、搬送面23aに載りながら、撮像カメラ5の撮像領域つまりピッキング領域に運ばれる。そして、ステップS205でカメラ5による撮像データを確認した後、ステップS206でピッキング可能なワークがある(取出ワークあり)かどうかを判断し、ピッキング可能なワークが無い場合は、スタートにリターンする。また、ピッキング可能なワークが有る場合は、ロボット1へピッキング要求(搬送要求)を出してから、スタートにリターンする。なお、ピッキング可能なワークが有る場合は、コンベア23はロボット1がピッキングできる状態を維持することになる。

0078

トレイAが上(供給側)である場合は、以上のように処理が進むが、トレイBが上(供給側)である場合も同様に処理が進められる。つまり、トレイBが上(供給側)の場合は、ステップS201からステップS208に進んで、トレイBの出口にワークが有るか否かをチェックする。トレイBの出口にワークが有る場合(YESの場合)は、ステップS209に進んで、コンベア23を所定ピッチ分だけ逆転搬送させる。

0079

トレイBの出口にワークがない場合(ステップS208の判断がNOの場合)は、ステップS210で、トレイBの底板35が前端位置に有るか否かを確かめ、トレイBの底板35が前端位置にない場合は、ステップS208、210を繰り返し、トレイBの出口にワークが有りとなるまで待つ。あるいは、トレイBの底板35が前端位置に移動するまで待つ。ただし、トレイBの出口にワークが無い状態が続くときは、コンベア23側の動作制御より図11のトレイ側の動作制御が優先する。

0080

トレイBの出口にワークがある場合(ステップS210の判断がYESの場合)、あるいは、トレイBの出口にワークが無い場合(ステップS208の判断がNOの場合)であってもトレイBの底板35が前端位置にある場合(ステップS210の判断がYESの場合)は、ステップS209に進んで、コンベア23を所定ピッチ分だけ逆転搬送させる。その後は、ステップS205に進み、トレイAの場合と同じ処理となる。

0081

上述したコンベア23の動きに対応した撮像カメラ5の動作制御の内容を次に述べる。
図13は、撮像カメラ5の撮像動作フローを示すフローチャートである。

0082

この撮像カメラ5の撮像動作フローでは、コンベア23の搬送面23a上に載る複数のワークのうち、ピッキング可能なワークがあるかどうかを判定する。ピッキング可能なワークであるか否かは、上方からロボットアーム2のチャック3で掴み上げることができるワーク姿勢であること、チャッキングする際に対象ワークの周囲に邪魔になるもの(他のワークや壁等)がないこと、などが少なくとも判定条件として挙げられる。ピッキング可能なワークであるかどうかの画像判定は、撮像カメラ5で取得した画像の中の1つのワークの画像が、予め登録してある幾つかの取出面の画像(ピッキング可能なワークの画像)と一致するか否かで行う。

0083

ここでは、制御装置100には、予め、ピッキング対象のワークについての、ピッキング可能な状態に相当する画像(取出面の画像)が登録されているものとする。

0084

図13に示すように、撮像カメラ5の動作制御がスタートすると、ステップS301で、コンベア23上のワークを撮像カメラ5で撮影する。このとき、必要な画像処理を行うこともある。次にステップS302で、ピッキング可能なワークを検索する。ここでは、取出面1の画像1と撮影画像を対比する。取出面1に合致したワークが有る場合は、ステップS303、304に進み、横向き姿勢または縦向き姿勢でワークをロボットアーム2が掴むときに、周囲にチャック可能なエリアが確保されているかどうか、つまり、周囲にアームの掴み作業を邪魔するワークや壁があるかないかを確認する。ここで、「横向き姿勢」とは、ワークの幅広面を上にした姿勢、「縦向き姿勢」とは、ワークの幅狭面を上にした姿勢のことである。

0085

チャック可能なエリアが確保されている場合は、ステップS303またはステップS304の判定がYESとなって、ステップS305に進む。ステップS305では、ピッキングすべきワークの位置および姿勢の情報、取出面(掴む際に上面となる面)の情報、ピッキングするロボットアーム2のチャック3の姿勢に関する情報、などを主にロボットの制御部に出力し、一連の処理を終える。

0086

ステップS303、304で、チャック可能なエリアが確保されていないと判定された場合は、ステップS306に進んで、その他の取出面2〜6について、ピッキング可能なワークがあるかどうかの検索を繰り返す。いずれかの取出面2〜6に合致したワークが有る場合は、ステップS305に進む。また、全部の取出面についてピッキング可能なワークに一致するものがない場合は、ステップS307に進んで、「ピッキング可能なワークの該当なし」の信号を出力して一連の処理を終える。ワーク供給装置では、この「ピッキング可能なワークの該当なし」の信号に応じて、コンベア23の搬送面23a上にピッキング可能なワークが展開されるように動作を行う。

0087

上述したワーク供給装置10(トレイA、B、コンベア)や撮像カメラ5の動作と並行して行われるロボット1の動作制御について次に述べる。図14は、ワークピッキング装置Mのロボットアーム2の動作フローを示すフローチャートである。

0088

図14に示すように、ロボット1のピッキング動作の制御がスタートすると、ステップS401〜403で、コンベア23上のワークを掴みに行く。即ち、コンベア23の上方にロボットアーム2を移動してチャック3を開き、次にワークの掴み位置にロボットアーム2を移動し、チャック3を閉じてワークを掴む。

0089

次に、ステップS404〜408で、掴んだワークを払い出し装置7に置きに行く。即ち、コンベア23上のワークを掴んだロボットアーム2を上方へ移動し、ワークの払出位置の上方にロボットアーム2を移動し、ワークの払出許可信号が出るのを待って、ワークの払出位置にロボットアーム2を移動し、チャック3を開いて払い出し装置7にワークを預ける。

0090

このとき、制御装置100は、予めチャック3の掴んだワークの姿勢(横向きか縦向きか)を認識しているので、前述した通常載置モードでワークを払い出し装置7に受け渡すのか、姿勢変換載置モードでワークを払い出し装置7に受け渡すのかのいずれかを選択する。そして、その選択した内容に従ってワークを払い出し装置7に受け渡す位置を決定し、決定した位置にワークを預ける。

0091

なお、ステップS405の段階で、コンベア23上方のカメラ撮像エリア外にロボットアーム2が移動したら、ロボット1にワーク払出許可信号を出す(ステップS430)。

0092

ロボットアーム2が払い出し装置7にワークを預けたら、ステップS409でロボットアーム2を上昇させ退避する。そして、ステップS410、411で、アーム2を原位置に戻すと共にロボット1を原位置に戻して、処理を終了する。なお、ステップS409の段階で、ロボットアーム2が干渉範囲外まで上昇したら、払い出し装置7に動作指令信号を出す(ステップS440)。

0093

次に、ロボットアーム2の動きに対応した払い出し装置7の挿入ユニット70の動作制御の内容を述べる。図15は、挿入ユニット70の動作フローを示すフローチャートである。

0094

図15に示すように、処理がスタートすると、ステップS501で、挿入ユニット70をワーク受け取り位置に移動する。また、ガイド75A、75Bを、受け取るワークの幅に応じた開度まで閉じる。これらの動作は、ロボットアーム2がコンベア23上のワークをピッキングしに行く動作に連動して行うことができる。

0095

次のステップS502では、挿入ユニット70の移動完了に応じて、ロボット1に排出可能信号を送出する。次に、ステップS503で、ロボットアーム2が挿入ユニット70にワークを置いて上方に退避したかをチェックする。この動作の完了を待ってステップS504に進み、挿入ユニット70をワーク挿入位置払い出し位置)に移動する。ワークの受取位置と挿入位置が同じ場合はこのステップS504はジャンプする(省略する)。次にステップS505で挿入許可が出ているかどうかをチェックし、YESならステップS506で、ワークを払い出しトレイ89に挿入する。つまり、挿入スティック77Aを前進させて、ワークを払い出しトレイ89に向けて押し出す。

0096

その後は、ステップS507で、挿入スティック77Aを原位置に後退させ、ステップS508で、挿入ユニット70を原位置に戻して、スタートにリターンする。

0097

次に実施形態のワークピッキング装置Mの全体の動作の流れについて、タイムチャートを参照して説明する。図16は、実施形態のワークピッキング装置の全体動作の一例を示すタイムチャート、図17は、図16の※印部分の拡大図である。

0098

図16および図17において、左側、右側の区別は、ロボット1から見ての左側、右側のことである。以下は、タイムチャート内の項目表記図2の平面レイアウトの装置の対応関係を示す。
トレイ1(A)=左側のワーク供給装置11のトレイ21(トレイA)
トレイ2(B)=左側のワーク供給装置11のトレイ22(トレイB)
トレイ3(A)=右側のワーク供給装置12のトレイ21(トレイA)
トレイ4(B)=右側のワーク供給装置12のトレイ22(トレイB)
コンベア1 =左側のワーク供給装置11のコンベア23
カメラ1 =左側のワーク供給装置11のコンベア23上のカメラ5
コンベア2 =右側のワーク供給装置12のコンベア23
カメラ2 =右側のワーク供給装置12のコンベア23上のカメラ5

0099

図16、17のタイムチャートから、上述したワークピッキング装置Mは、次のように動作することが分かる。以下の(a)〜(l)の説明は、タイムチャート中の同符号で示す部分に該当する。

0100

(a)初期動作において、左右のワーク供給装置11、12のトレイAの上昇と下降を全て同時に行う。最初は、トレイAを上昇させ、トレイBを下降させる。また、左右のワーク供給装置11、12へのワークの供給も同時に行う(左右のワーク供給は2回目と同様に時間をずらして行ってもよい)。
(b)左右のワーク供給後、左右のワーク供給装置11、12のコンベア23が所定ピッチだけ前進動作(正転搬送)させ、コンベア23を停止させた状態でカメラ5によりワークの撮影(画像認識とピッキングすべきワークの特定も含む)を行う。カメラで撮影した情報を検索した結果、ピッキング可能なワークが無い場合は、コンベア動作と撮影を繰り返す。
(c)その後、ロボット1が左側と右側のワーク供給装置11、12のコンベア23上のワークの取り出し(ロボット取り出し移動、チャック閉)から払い出し装置への受け渡しおよびホーム位置への戻りスティック挿入位置へ移動、チャック開・ホーム戻り)までを順番に行う。
(d)上記(c)の払い出し装置7へのワークの受け渡しが終わりロボット1がホーム位置へ戻ったタイミングで、払い出し装置7は、払い出しトレイへ向けて挿入スティック77Aを前進させて、ワークの払い出しを行い、挿入スティックを原点位置に戻す。挿入スティックの動作は、ロボットと干渉しない限り独立して行うことができる。
(e)上記(c)のロボット1の動作中に、左側のワーク供給装置11へのワークの供給を行い、コンベア23を動かしてカメラ5による撮影を行う。
(f)上記(e)の動作が終えるタイミングで、カメラ5の画像情報を用いた解析結果に基づいて、ロボット1が、左側のワーク供給装置11のワークの取り出しから払い出しおよびホーム位置への戻りまでを行う。
(g)また、そのロボット1の動作中に、右側のワーク供給装置12へのワークの供給を行い、コンベア23を動かしてカメラ5による撮影を行う。
(h)上記(f)の動作が終えるタイミングで、カメラ5の画像情報を用いた解析結果に基づいて、ロボット1が、右側のワーク供給装置12のワークの取り出しから払い出しおよびホーム位置への戻りまでを行う。
なお、(f)と(h)の動作の後の払い出し装置7の動作については、(d)と同じである。

0101

(i)トレイ内のワークが無くなると、トレイAとトレイBの役割を交替する。即ち、トレイAを下降させ、トレイBを上昇させる。
(j)そして、コンベア23を逆転搬送させて、以降は、上記と同様な動作を行わせる。

0102

(k)また、その後さらにトレイ内のワークが無くなると、トレイAとトレイBの役割を交替し前の状態に戻す。即ち、トレイAを上昇させ、トレイBを下降させる。
(l)そして、コンベア23を正転搬送させて、以降は、上記と同様な動作を行わせる。

0103

以上のように、ロボットが左側のワーク供給装置11のコンベアからワークを取り出して払い出しを行っている間に、もう一方の右側のコンベアにワークを取りに行く。実際には、一方のコンベアで取れるワークが無くなるまで、一方のコンベアからのピックアップを繰り返す。一方のコンベアに取れるワークが無くなったら、他方のコンベアのワークを取りに行く。通常はこのような動作になるが、このタイムチャートでは、説明を容易にするため、左右のコンベアから1個ずつ取る場合を例にしている。

0104

以上の説明のように、実施形態のワークピッキング装置Mによれば、少なくとも2台のワーク供給装置11、12を備えており、一方のワーク供給装置11(12)がロボットアーム2によるピッキング作業に使用中に、他方のワーク供給装置12(11)にて、次にピッキングすべきターゲットのワークをリセット動作により用意することができる。そのため、一方のワーク供給装置11(12)にピッキング可能なワークが無くなっても、即座に代わりにピッキングできるワークを他方のワーク供給装置12(11)にて余裕を持って提供することができる。その結果、ロボット1の待ち時間を極力無くすことができて、無駄時間を少なくしながら、作業効率を高めることができる。つまり、ロボットアーム2の動作期間中に並行して、次のピッキングターゲットを探す動作を実施するので、ロボット1の待ち時間を無くしたり少なくしたりすることができて、装置全体の稼働効率の向上が図れる。

0105

また、各ワーク供給装置11、12においては、コンベア23の搬送方向を切り換えることで、2つのトレイ21(トレイA)、トレイ22(トレイB)間でワークを交互に行き来させることができ、その動作に伴って、コンベア23上に展開する複数のワークの位置や姿勢を大幅に変更することができる。つまり、その切り換え動作(リセット動作)に伴って、次々に新しい位置や姿勢でワークをコンベア23上に展開させることができる。そのため、ロボットアーム2によりピッキング可能なワークを見つけ出す確率をより高めることができ、ピッキング作業の効率向上が図れる。

0106

また、ワークが無くなるまで、2つのトレイ21、22間でワークを交互に行き来させることができるので、人がワークを集めて再投入する必要がなく、無駄な時間を少なくしながら、コンベア23上にピッキング可能な状態でワークを自動的に展開させることができる。また、このような動作に携わるコンベア23は、それぞれのワーク供給装置11、12ごとに1台だけで済むので、設備構成が簡単になる。

0107

また、平面レイアウトとして、中央にロボット1を配置し、その左右両側にワーク供給装置11、12、ロボット1の前側に払い出し装置7を配置しているので、ロボットアーム2を迅速で無駄なく動かすことができ、作業効率向上に寄与することができる。特に、ロボット1から左右のワーク供給装置11、12までの距離が同じであるから、ロボットアーム2の伸縮動作時間の増加を抑制することができ、この点でも稼働効率の向上に寄与することができる。

0108

また、実施形態のワークピッキング装置Mによれば、コンベア23の両端のワーク収容トレイ21、22の上下の位置を切り換えながら、コンベア23の搬送方向を切り換えることで、2つのトレイ21、22の間でワークを交互に行き来させることができる。つまり、コンベア23でのワークの搬送の際に、供給側のトレイ21(22)を上昇させ、排出側のトレイ22(21)を下降させるので、コンベア23の搬送面23aに対するワークの供給やコンベア23の搬送面23aからのワークの排出をスムーズに行うことができる。

0109

また、ワークの供給側のトレイ21(22)が空になった段階で、供給側のトレイ21(22)と排出側のトレイ22(21)の役割を交替するので、無駄な動きが少なく動作が安定して設備の信頼性が高まる。

0110

また、トレイ21、22の底板35を前進させる機構を設けたことにより、トレイ21、22内のワークWを残らず確実にコンベア23の搬送面23aに送り出すことができる。

0111

また、実施形態のワークピッキング装置Mによれば、ロボットアーム2が掴んだワークWを払い出し装置7に受け渡すときに、制御装置100が、ロボットアーム2が掴んだワークWの向きに応じて、通常載置モードまたは姿勢変換載置モードのいずれか一方を選択する。

0112

例えば、払い出しトレイ89に対して横向きにワークWを払い出す必要がある場合は、ロボットアーム2が掴んだワークWの向きが横向きならば、制御装置100が通常載置モードを選択し、ワークWを横向きのままロボットアーム2から払い出し装置7のテーブル74上に受け渡す。一方、ロボットアーム2が掴んだワークWの向きが縦向きならば、制御装置100が姿勢変換載置モードを選択し、ワークWをガイド75A、75Bの縁部に重心をずらして載せる。そうすると、ロボットアーム2から解放された段階でワークWがガイド75A、75Bの縁部を支点にして90°転回してテーブル74上に載る。それにより、ワークWの向きが縦向きから横向きに変換される。したがって、全てのワークWを横向き姿勢でテーブル74から払い出しトレイ89に払い出すことができる。

0113

これと反対に、例えば、払い出しトレイ89に対して縦向きにワークWを払い出す必要がある場合は、ロボットアーム2が掴んだワークWの向きが縦向きならば、制御装置が通常載置モードを選択し、ワークWを縦向きのままロボットアーム2から払い出し装置7のテーブル74上に受け渡す。一方、ロボットアーム2が掴んだワークWの向きが横向きならば、制御装置100が姿勢変換載置モードを選択し、ワークWをガイド75A、75Bの縁部に重心をずらして載せる。そうすると、ロボットアーム2から解放された段階で、ワークWがガイド75A、75Bの縁部を支点にして90°転回してテーブル74上に載る。それにより、ワークWの向きが横向きから縦向きに変換される。したがって、全てのワークWを縦向き姿勢で、テーブル74から払い出しトレイ89に払い出すことができる。

0114

このように必要に応じてワークWの姿勢を転換をさせることで、払い出し装置7によるワークWの払い出し姿勢を揃えることができる。そのため、ロボットアーム2で掴む際のワークWの向きを、横向きと縦向きの両方に設定することができる。つまり、ピッキング可能なワークWの姿勢を増やすことができ(ピッキングチャンスを増やすことができ)、ロボットアーム2の待ち時間を減らして作業時間を短縮することができる。

0115

また、ワークWの姿勢転換は、ロボットアーム2から払い出し装置7へのワークWの置き位置を変化させるだけで行うことができるため、磁性体などにワークWの材種を問わない。しかも、特別な姿勢転換装置を設けるわけではないので、機械的な設備の簡素化を図ることができる。

0116

また、実施形態のワークピッキング装置Mによれば、一対のガイド75A、75Bのうちどちらのガイド75A、75Bの縁部にワークWを重心をずらしながら載せるかによって、テーブル74上に転がらせる際のワークWの転回方向を異ならせることができる。例えば、左側のガイド75Aの右側の縁部にワークWを重心をずらしながら載せると、ワークWを右側に転回させることができる。したがって、ワークWの左面を上方に向けることができる。また、右側のガイド75Bの左側の縁部にワークWを重心をずらしながら載せると、ワークWを左側に転回させることができる。したがって、ワークWの右面を上方に向けることができる。

0117

また、実施形態のワークピッキング装置Mによれば、テーブル74上にワークWが載った後にガイド75A、75Bの幅を狭めることで、たとえワークWの向きが斜めになっていたとしても、真っ直ぐに向き直らせることができる。そのため、払い出しトレイ89に対しての押し出し機構77によるワークWの払い出しをスムーズに行うことができる。

0118

また、実施形態のワークピッキング装置Mによれば、挿入ユニット70を、ワークWを払い出す対象の払い出しトレイ89に位置決めすることにより、任意の払い出しトレイ89に対してワークWを払い出すことができる。

0119

なお、ワークの種類は問わないし、ワークの種類は1種類でも複数種類にしてもよい。

0120

また、図18に示す例のように、ワーク供給装置におけるトレイ21、22とコンベア23との間に、トレイ21、22とコンベア23との間を移動するワークWがコンベア23のベルトに巻き込まれるのを防止するガイド板39を設ければ、小さなワークWに対しても、ベルトに対するワークWの巻き込まれ防止を果たすことができる。

0121

また、上述の実施形態におけるワークピッキング装置Mでは、ワーク供給装置10をロボット1の左右に一対配置した場合を示したが、ワーク供給装置10をさらに追加配備してもよい。例えば、図19に示すワークピッキング装置Mのように、もう一つのワーク供給装置13を追加配備することも可能である。この場合は、レイアウトの関係上、ロボット1からの距離が離れる可能性もあるが、ロボットのアームが届く範囲であれば実施可能である。

0122

また、左右に一対配置されているワーク供給装置10のそれぞれの外側に、これらのワーク供給装置10と平行になるようにワーク供給装置10を一つずつ、あるいはそれ以上追加配備してもよい。この場合、すべてのワーク供給装置10の長手方向が揃うので、ワークピッキング装置M全体の設置に必要とされる大きさを最小限にすることができる。

0123

ここで、上述した本発明の実施形態に係るワークピッキング装置の特徴をそれぞれ以下[1]〜[4]に簡潔に纏めて列記する。
[1]平面レイアウトの中心部に配置され、水平面内で旋回自在なロボットアーム(2)を有するロボット(1)と、
前記ロボット(1)の少なくとも左右両側に配置され、正逆搬送可能なコンベア(23)を有するワーク供給装置(10、11、12、13)と、
前記コンベア(23)の上方に配置され、前記コンベア(23)上に載る複数のワーク(W)の位置および姿勢の画像情報を取得するカメラ(5)と、
前記ロボットの前側に配置され、前記画像情報に基づいて特定され前記ロボットアーム(2)によりピッキングされたワーク(W)が受け渡される払い出し装置(7)と、
前記ロボット(1)、前記ワーク供給装置(10、11、12、13)、および前記払い出し装置(7)の動作を制御する制御装置(100)と、を備え、
前記ワーク供給装置(10、11、12、13)は、前記コンベア(23)の搬送方向の一方および他方の端部に、それぞれ、搬送方向の上流側に位置するときに当該コンベア(23)へ供給するワーク(W)を収容し、搬送方向の下流側に位置するとき当該コンベア(23)から排出されるワーク(W)を収容する2つのワーク収容トレイ(21、22)を有するとともに、前記2つのワーク収容トレイ(21、22)の間で前記コンベア(23)によってワーク(W)を移動させることにより、前記コンベア(23)上に載るワーク(W)の位置や姿勢を変化させるリセット動作機能を備え、
前記制御装置(100)は、
前記ロボットアーム(2)が、1つのワーク供給装置(10、11、12、13)のコンベア(23)からワーク(W)をピッキングして前記払い出し装置(7)に受け渡すまでの動作期間中に、次にピッキングすべきターゲットが決まっていない場合は、前記1つのワーク供給装置(10、11、12、13)の他のワーク供給装置(10、11、12、13)に前記リセット動作を行わせ、当該ワーク供給装置(10、11、12、13)のコンベア(23)上のワーク(W)の画像情報を前記カメラ(5)に取得させ、当該画像情報に基づいて次にピッキングすべきワーク(W)を特定する、
ことを特徴とするワークピッキング装置(M)。

0124

[2] 前記ワーク供給装置(11、12)は、
前記コンベア(23)の正逆搬送の方向に応じて、搬送方向の上流側の前記ワーク収容トレイ(21、22)の底板(35)を前記コンベア(23)の搬送面(23a)以上の高さに上昇させると共に、搬送方向の下流側の前記ワーク収容トレイ(21、22)の底板(35)を前記コンベア(23)の搬送面(23a)より低い高さに下降させるトレイ昇降機構(31)、を備える、
ことを特徴とする上記[1]に記載のワークピッキング装置(M)。

0125

[3] 前記制御装置(100)は、
前記2つのワーク収容トレイ(21、22)のうち、上昇位置にある一方のワーク収容トレイ(21、22)が空になったことを知らせる信号に応答して、前記トレイ昇降機構(31)を駆動制御し、空になった一方のワーク収容トレイ(21、22)を下降させると共に他方のワーク収容トレイ(21、22)を上昇させ、それに対応させて前記コンベア(23)の搬送方向を逆転させる、
ことを特徴とする上記[2]に記載のワークピッキング装置(M)。

0126

[4] 前記ワーク収容トレイ(21、22)の底板(35)は、前記コンベア(23)の搬送面(23a)の端部に向けて前進あるいは当該端部から後進可能であり、
前記ワーク収容トレイ(21、22)は、当該底板(35)を前進させることで当該ワーク収容トレイ(21、22)に収容されたワークを前記搬送面(23a)の上に送り出す底板駆動機構(32)を具備する、
ことを特徴とする上記[1]〜[3]のいずれかに記載のワークピッキング装置(M)。

0127

Mワークピッキング装置
W ワーク
1ロボット
2ロボットアーム
7払い出し装置
10、11、12、13ワーク供給装置
21、22 ワーク収容トレイ
23コンベア
23a 搬送面
31トレイ昇降機構
32底板駆動機構
35底板
100 制御装置

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