JP2002046865A - ワークピッキング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ワークのピッキング成功率が高く、ワークピ
ッキングの所要時間を短縮することができ、また特別な
検出機器が不要で、簡単な構成で済むピッキング装置と
する。 【解決手段】 ワークＷを把持してピッキングする把持
ヘッド２と、この把持ヘッド２を鉛直方向および水平方
向に移動させるヘッド移動手段４とを備える。その制御
系としては、ヘッド制御手段４０と、高さ記憶手段４１
とを備える。ヘッド制御手段４０は、複数のワークＷが
収納されるワークピッキング領域Ｒ内で把持ヘッド２が
ヘッド移動手段４により動作するように制御する。高さ
記憶手段４１は、ワークピッキング領域Ｒ内の各平面位
置に対応した過去複数回のピッキング高さ位置を記憶す
る。また、ヘッド制御手段４０は、高さ記憶手段４１の
記憶値からわかるピッキング高さ位置が最も高い平面位
置に把持ヘッド２を移動させてピッキングするように制
御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、バケット内等か
らワークを１個ずつ順次ピッキングするワークピッキン
グ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、旋盤等の加工素材となる多数のワ
ークを、バケット内に雑然と収納しておき、バケット内
からワークを１個ずつピッキングして供給することが行
われている。このようなピッキングを行う装置として、
磁石などからなる把持ヘッドでワークを１個ずつ把持し
て持ち上げ、旋盤等の工作機械が待つ次の工程へ搬送す
るものがある。この場合、バケット内の１つの隅部から
バケット内の全域を一巡するように、前記把持ヘッドを
順次移動させて、把持ヘッドによるワークのピッキング
を繰り返す。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記構成によるワーク
のピッキングにおいて、ワークがバケット内に均等に収
納されている場合には特に問題がない。しかし、バケッ
ト内でワークは不均一に収納されているのが一般的であ
る。ワークの密集した山部でピッキングするときと、ワ
ークの少ない谷部でピッキングするときとでは、ピッキ
ング成功率に差が生じる。すなわち、谷部でピッキング
するときにはピッキング成功率が低く、次の工程へのワ
ークの搬送に手間取るので、このような構成のワークピ
ッキング装置を自動運転の加工設備に用いると自動運転
の効率が悪くなる。この対策として、例えばモニタカメ
ラを設け、バケット内のワークの状況を撮像して適切な
ピッキング位置を求めることは可能である。しかし、モ
ニタカメラやその撮像データを処理する画像処理手段が
必要となり、装置が高価なものとなる。

【０００４】この発明の目的は、ワークのピッキング成
功率を向上させることができて、ピッキング所要時間を
短縮することができ、かつ簡単な構成で済むワークピッ
キング装置を提供することである。この発明の他の目的
は、ワークの高さを効率良く認識できるようにすること
である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明のワークピッキ
ング装置は、ワークを把持してピッキングする把持ヘッ
ドと、この把持ヘッドを鉛直方向および水平方向に移動
させるヘッド移動手段と、複数のワークが収納されるワ
ークピッキング領域内で前記把持ヘッドが前記ヘッド移
動手段により動作するように制御するヘッド制御手段
と、前記ワークピッキング領域内の各平面位置にそれぞ
れ対応した過去複数回のピッキング高さ位置を記憶する
高さ記憶手段とを備える。前記ヘッド制御手段は、前記
高さ記憶手段の記憶値からわかるピッキング高さ位置が
最も高い平面位置に把持ヘッドを移動させてピッキング
するように制御するものとする。この構成によると、ワ
ークピッキング動作を繰り返す過程で、間接的にワーク
の積み重なった高い山部を検知し、その高い山部からピ
ッキングを行う。そのため、ワークのピッキング成功率
が向上し、ワークピッキングの所要時間を短縮すること
ができる。また、ワークの山の検知には、把持ヘッドを
移動させる機構に付設された位置検出器等を利用でき
る。そのため、検知に特別な機器が不要で、制御も簡単
な制御で済む。

【０００６】前記ヘッド制御手段は、初期サイクルにお
いて、ワークピッキング領域内にピッキング位置として
設定された全平面位置に把持ヘッドを順次移動させてピ
ッキングを行わせるものとし、前記高さ記憶手段は、こ
の初期サイクルでピッキングする前記平面位置の高さを
記憶するものとしても良い。この構成の場合、ワーク高
さ情報の無いワークピッキング動作の初期サイクルでワ
ークピッキング領域内のワーク高さ情報の全てを収集
し、その情報を以後のサイクルに役立てることになる。
そのためワークの山の高さ検知のための動作を別に行う
ことが不要で、ワークの山の高さを効率良く認識するこ
とができる。また、この発明のワークピッキング装置に
おいて、前記ワークピッキング領域を複数のエリアに区
画し、前記ヘッド制御手段は、前記高さ記憶手段の記憶
値からわかるピッキング高さ位置が最も高い平面位置を
含むエリア内において、各平面位置のピッキングを行わ
せるものとしても良い。この構成の場合、最も高いワー
クの山部を含む所定の限定エリア内でワークピッキング
サイクルを行うので、そのサイクルではある程度ワーク
が密集した狭い範囲内でワークピッキングが行われるこ
とになる。そのため、一定レベル以上のピッキング成功
率が得られると共に、把持ヘッドの移動量も少なくて済
み、ワークピッキングの所要時間をさらに短縮すること
ができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】この発明の一実施形態を図面に基
づいて説明する。図１はこの実施形態に係るワークピッ
キング装置の平面図とその制御系のブロック図とを組み
合わせて示す説明図、図２はそのワークピッキング装置
の正面断面図である。このワークピッキング装置は、多
数のワークＷ（図３）が雑然と収納されたバケット１か
ら１個ずつ順次ワークＷをピッキングする装置であっ
て、直交３軸方向に移動してワークＷを把持する把持ヘ
ッド２を備えている。把持ヘッド２は、電磁石によりワ
ークＷを吸着把持するものである。ワークＷは、例えば
旋削の素材となるものであり、円板状である。

【０００８】把持ヘッド２は、ワークピッキング装置の
本体となるフレーム３に設けられたヘッド移動手段４に
より、水平２軸方向（Ｘ，Ｚ方向）および鉛直方向（Ｙ
方向）に移動させられる。このヘッド移動手段４は、バ
ケット１の上方に跨がって前後方向（Ｘ方向）に移動す
る走行体５と、この走行体５に沿って左右方向（Ｚ方
向）に移動する横行体６と、この横行体６に設置されて
把持ヘッド２を上下方向（Ｙ方向）に昇降させるヘッド
昇降手段７とで構成される。ヘッド移動手段４には、後
に詳細を説明するように、走行体５の走行、横行体６の
横行、およびヘッド昇降手段７の昇降を各々行う駆動手
段が各々設けられ、各駆動手段の駆動源としてモータ１
２，２７，３６が用いられている。

【０００９】走行体５は、フレーム３の前後方向（Ｘ方
向）に延びる左右１対の上フレーム部３ａ，３ａに架け
渡されており、両端に設けられた１対の支持台８を介し
て上フレーム部３ａに設置されている。各支持台８は、
上フレーム部３ａに沿って設けられたレール９に対し、
リニアベアリング１０（図２）を介して走行自在に設置
されている。左右１対の上フレーム部３ａには、それぞ
れ巻掛伝達機構１１が設けられ、これらの巻掛伝達機構
１１をサーボモータ１２で駆動することにより、走行体
５が前後方向（Ｘ方向）に移動させられる。

【００１０】各巻掛伝達機構１１は、前後のプーリ１
３，１４にタイミングベルト等の無端ベルト１５を掛装
したものであり、ベルト１５の一部は対応する支持台８
に連結されている。サーボモータ１２の回転出力は、ギ
ヤ１６，１７を介して一方の巻掛伝達機構１１のプーリ
１４に伝達される。また、左右１対の上フレーム部３
ａ，３ａ間には駆動軸１８が架け渡されており、プーリ
１４の回転が、チェーン１９を介して駆動軸１８に伝達
され、駆動軸１８の回転が、チェーン２０を介して他方
の巻掛伝達機構１１のプーリ１４に伝達される。横行体
６は、走行体５上に設けられたレール２１に、リニアベ
アリング２２（図３）を介して走行可能に設置されてい
る。

【００１１】走行体５には巻掛伝達機構２６が設けら
れ、この巻掛伝達機構２６をサーボモータ２７で駆動す
ることにより、横行体６が左右方向（Ｚ方向）に移動さ
せられる。巻掛伝達機構２６は、左右のプーリ２８，２
９にタイミングベルト等の無端ベルト３０を掛装して構
成され、その無端ベルト３０の一部が横行体６に連結さ
れている。サーボモータ２７の回転出力は、ギヤ３１，
３２を介して巻掛伝達機構２６のプーリ２９に伝達され
る。

【００１２】横行体６に設置されるヘッド昇降手段７
は、昇降ロッド３５と、その駆動用のサーボモータ３６
とを備える。昇降ロッド３５は、横行体６に設けられた
角ガイド３３に、ローラ３４を介して昇降自在に支持さ
れている。サーボモータ３６は、横行体６に設置され、
その出力軸に固定されたピニオン３７が、昇降ロッド３
５に沿って設けられたラック３８に噛み合っている。昇
降ロッド３５の下端に、把持ヘッド２が設けられてい
る。

【００１３】図１のコントローラ３９は、ワークピッキ
ング装置の全動作を制御するものであり、ヘッド制御手
段４０およびピッキング高さ記憶手段４１を備える。ヘ
ッド制御手段４０は、把持ヘッド２がバケット１のワー
クピッキング領域Ｒ（図６）内でヘッド移動手段４によ
り動作するように制御する手段である。ピッキング高さ
記憶手段４１は、ワークピッキング領域Ｒ内の各平面位
置（Ｘ，Ｚ）に対応した過去複数回のピッキング高さ位
置（Ｙ）を記憶する手段である。この場合のピッキング
高さ位置（Ｙ）は、例えばバケット１の底面をＹ軸の原
点位置とした場合に、そのバケット底面から把持ヘッド
２の上昇待機位置までの高さＹｍａｘから、把持ヘッド
２がワークＷを吸着把持するときの下降高さＹｍｉｎを
差しい引いた値（Ｙ＝Ｙｍａｎ−Ｙｍｉｎ）として求め
られる。ピッキング高さ記憶手段４１に記憶させるため
のピッキング高さ位置（Ｙ）を検出する手段としては、
把持ヘッド２を昇降させるヘッド昇降手段７に設けられ
た位置検出器、例えばサーボモータ３６に付設されたパ
ルスコーダやエンコーダ等の位置検出器が用いられる。

【００１４】上記構成の動作を、図４に示すフロー図
と、図５および図６の説明図を参照して以下に説明す
る。ワークピッキング動作の初期サイクルでは、バケッ
ト１におけるワークピッキング領域Ｒ内にピッキング位
置として設定された全平面位置（１）〜（２４）に、図
６に矢印で示す順序で把持ヘッド２を順次移動させ、そ
れぞれの位置でピッキングする（ステップＳ１）。すな
わち、先ず、ワークピッキング領域Ｒの１つの隅部であ
る（１）の平面位置でピッキングし、ついで（２）〜
（６）の平面位置へと順次移動して、各位置でワークピ
ッキングを行。次に（７）位置から（１２）位置へ、そ
の次に（１３）位置から（１８）位置へ、さらに（１
９）位置から（２４）位置へと移動して各平面位置でワ
ークピッキングを行う。このようにして、ワークピッキ
ング領域Ｒ内の全域にわたって、ワークピッキング動作
を一巡させる。

【００１５】各ワークピッキング動作では、ヘッド昇降
手段７の駆動により、図５（Ａ）のように把持ヘッド２
を下降させ、バケット１内のワークＷに把持ヘッド２が
当接したところで下降を停止させて、把持ヘッド２でワ
ークＷを吸着把持する。把持ヘッド２がワークＷに当接
したことは、例えば把持ヘッド２に近接スイッチを付設
して、その近接スイッチにより検知してもよく、或いは
ヘッド昇降手段７の駆動源であるサーボモータ３６の電
流変化から検知してもよい。ワークＷを吸着把持した把
持ヘッド２は、ヘッド昇降手段７の駆動により図５
（Ｂ）のように上昇させた後、搬送部４２の上まで水平
移動させ、ヘッド昇降手段７の駆動で再下降させ搬送部
４２の上にワークＷを移載する。

【００１６】上記の初期サイクルにおける各ワークピッ
キング動作では、その時のピッキング高さ位置（Ｙ）
を、そのときの平面位置（Ｘ，Ｚ）と対応付けて高さ記
憶手段４１に記憶させる（ステップＳ２）。これによ
り、ワークピッキング領域Ｒ内全体のワークＷの山部や
谷部の状態が把握される。

【００１７】ワークピッキング領域Ｒは、図７に破線で
示すように予め複数のエリアＲ１〜Ｒ４（ここでは４つ
のエリア）に区画されており、前記初期サイクルが終了
すると（ステップＳ１〜Ｓ３）、前記の複数エリアＲ１
〜Ｒ４のうちから、記憶したピッキング高さ位置（Ｙ）
が最も高いものに対応する平面位置（Ｘ，Ｚ）の含まれ
るエリアを選択して、そのエリアに把持ヘッド２を移動
させる（ステップＳ４）。

【００１８】ステップＳ４でエリアＲ４が選択されたも
のとすると、把持ヘッド２はそのエリアＲ４に移動し
て、そのエリアの１つの隅部である（１６）の平面位置
から（２４）の平面位置へと順次移動して、各平面位置
でワークピッキングを行う（ステップＳ５）。このよう
にして、エリアＲ４の全域にわたって、ワークピッキン
グ動作を一巡させる。このように、最も高いワークＷの
山部を含む所定の限定エリアＲ４内でワークピッキング
サイクルを行うと、そのサイクルではある程度ワークが
密集した狭い範囲内でワークピッキングが行われること
になる。そのため、一定レベル以上のピッキング成功率
が得られると共に、把持ヘッドの移動量も少なくて済む
ので、ワークピッキングの所要時間を短縮することがで
きる。また、このサイクルにおける各ピッキング動作で
も、その時のピッキング高さ位置（Ｙ）を、そのときの
平面位置（Ｘ，Ｚ）と対応付けて高さ記憶手段４１に記
憶させる（ステップＳ６）。

【００１９】前記エリアＲ４におけるピッキングサイク
ルが終了すると（ステップＳ５〜Ｓ７）、ワークピッキ
ング作業を終了しない限り（ステップＳ８）、再度、複
数エリアＲ１〜Ｒ４のうちから、記憶したピッキング高
さ位置（Ｙ）が最も高いものに対応する平面位置（Ｘ，
Ｚ）の含まれるエリアを選択して、そのエリアで同様の
ピッキングサイクルを行い、並行してピッキング高さ位
置（Ｙ）の記憶値を更新する（ステップＳ４〜Ｓ７）。
このような動作を繰り返すことにより、ワークＷのピッ
キング成功率が向上し、ワークピッキングの所要時間を
短縮することができる。

【００２０】なお、前記実施形態では、ワークピッキン
グ領域Ｒを複数の固定のエリアＲ１〜Ｒ４に分割した
が、前記ヘッド制御手段４０は、固定のエリアＲ１〜Ｒ
４を設ける代わりに、記憶された最も高いピッキング高
さ位置となる平面位置を中心して、周囲に所定のエリア
を設定し、そのエリア内でピッキング動作を行うように
しても良い。例えば、最も高い位置が図６の（９）の位
置であるとすると、その周囲を含む（２），（３），
（４），（８），（９），（１０），（１４），（１
５），（１６）の位置が含まれるエリアを設定し、その
エリア内でピッキング動作を行うようにしても良い。ま
た、ヘッド制御手段４０は、前記の各例のようなエリア
を設定せずに、最も高い位置で設定回数だけ繰り返して
ピッキングを行い、その後、次に高い位置でピッキング
を行うようにしても良い。

【００２１】

【発明の効果】この発明のワークピッキング装置は、ワ
ークを把持してピッキングする把持ヘッドと、この把持
ヘッドを鉛直方向および水平方向に移動させるヘッド移
動手段と、複数のワークが収納されるワークピッキング
領域内で前記把持ヘッドが前記ヘッド移動手段により動
作するように制御するヘッド制御手段と、前記ワークピ
ッキング領域内の各平面位置に対応した過去複数回のピ
ッキング高さ位置を記憶する高さ記憶手段とを備え、前
記ヘッド制御手段は、前記高さ記憶手段の記憶値からわ
かるピッキング高さ位置が最も高い平面位置に把持ヘッ
ドを移動させてピッキングするように制御するものとし
たため、ワークのピッキング成功率を向上させることが
できて、ピッキング所要時間を短縮することができ、ま
た専用の高さ検出手段が不要で、簡単な構成で済む。前
記ヘッド制御手段を、初期サイクルにおいて、前記ワー
クピッキング領域内にピッキング位置として設定された
全平面位置に把持ヘッドを順次移動させてピッキングを
行わせるものとし、前記高さ記憶手段はこの初期サイク
ルでピッキングする前記平面位置の高さを記憶するもの
とした場合は、ワーク高さ情報の無いピッキング動作の
初期サイクルでワークピッキング領域内のワーク高さ情
報の全てを収集し、その情報を以後のサイクルに役立て
るので、高さ検出のために別の動作を行う必要がなく、
効率良く高さ検出が行える。前記ワークピッキング領域
を複数のエリアに区画し、前記ヘッド制御手段は、前記
高さ記憶手段の記憶値からわかるピッキング高さ位置が
最も高い平面位置を含むエリア内において、各平面位置
のピッキングを行わせるものとした場合は、最も高いワ
ークの山部を含む所定の限定エリア内でワークピッキン
グサイクルを行うので、一定レベル以上のピッキング成
功率が得られると共に、把持ヘッドの移動量も少なくて
済み、ワークピッキングの所要時間をさらに短縮するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態にかかるワークピッキン
グ装置の平面図とその制御系のブロック図とを組み合わ
せて示す説明図である。

【図２】同ワークピッキング装置の正面断面図である。

【図３】同ワークピッキング装置の要部斜視図である。

【図４】同ワークピッキング装置のピッキング動作のフ
ロー図である。

【図５】同ピッキング動作を示す説明図である。

【図６】同ピッキング動作における初期サイクルの説明
図である。

【図７】初期サイクル以降のピッキング動作の説明図で
ある。

【符号の説明】

２…把持ヘッド ４…ヘッド移動手段 ４０…ヘッド制御手段 ４１…高さ記憶手段 Ｗ…ワーク Ｒ…ワークピッキング領域 Ｒ１〜Ｒ４…エリア

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークを把持してピッキングする把持ヘ
   ッドと、この把持ヘッドを鉛直方向および水平方向に移
   動させるヘッド移動手段と、複数のワークが収納される
   ワークピッキング領域内で前記把持ヘッドが前記ヘッド
   移動手段により動作するように制御するヘッド制御手段
   と、前記ワークピッキング領域内の各平面位置に対応し
   た過去複数回のピッキング高さ位置を記憶する高さ記憶
   手段とを備え、前記ヘッド制御手段は、前記高さ記憶手
   段の記憶値からわかるピッキング高さ位置が最も高い平
   面位置に把持ヘッドを移動させてピッキングするように
   制御するワークピッキング装置。
2. 【請求項２】 前記ヘッド制御手段は、初期サイクルに
   おいて、前記ワークピッキング領域内にピッキング位置
   として設定された全平面位置に把持ヘッドを順次移動さ
   せてピッキングを行わせるものとし、前記高さ記憶手段
   はこの初期サイクルでピッキングする前記平面位置の高
   さを記憶するものとした請求項１記載のワークピッキン
   グ装置。
3. 【請求項３】 前記ワークピッキング領域を複数のエリ
   アに区画し、前記ヘッド制御手段は、前記高さ記憶手段
   の記憶値からわかるピッキング高さ位置が最も高い平面
   位置を含むエリア内において、各平面位置のピッキング
   を行わせるものとした請求項１または請求項２記載のワ
   ークピッキング装置。