JP2014100755A - ロボットシステム - Google Patents

Abstract

【課題】ワークへの負荷を軽減しながら高速な荷役作業を可能とするロボットシステムを提供する。
【解決手段】ロボットシステム１は、ロボット１０と、段ボール箱Ｗの保持及び保持の解除を行う爪部材５１Ｌ，５１Ｒが移動可能に設けられたハンド５０と、爪部材５１Ｌ，５１Ｒを移動させるためのサーボモータＳＭ７，ＳＭ８と、サーボモータＳＭ７，ＳＭ８の駆動を制御するコントローラ２０とを備える。コントローラ２０は、段ボール箱Ｗの寸法情報を取得する取得部２１１と、爪部材５１Ｌ，５１Ｒが寸法情報に基づいた第１位置に移動した後に第２位置に移動するようにサーボモータＳＭ７，ＳＭ８に対し位置制御を行う位置制御部２２１と、爪部材５１Ｌ，５１Ｒが第１位置に移動した際にサーボモータＳＭ７，ＳＭ８に対するトルク指令Ｔｒを所定のトルク制限値Ｔｌｉｍ以下に制限するトルク制限を開始するトルク制限部２２３とを有する。
【選択図】図７

Description

開示の実施形態は、ロボットシステムに関する。

特許文献１には、商品が梱包された段ボール箱をパレット上に順次載置して積層するパレタイズ装置が記載されている。このパレタイズ装置は、段ボール箱を挟んで把持する把持部と、把持部を先端部に有する回動可能なアームとを有する。

特開平１１−１９９０５２号公報

パレタイズ作業を自動化する際には、経済上の観点からタクトタイムを可能な限り短縮することが望まれる。そのためには、ワークを高速に移送する必要がある。

パレタイズ装置は、把持部でワークを把持し、アームを回動させて移送する。このため、移送を高速に行うと、遠心力により段ボール箱が把持部より落下するおそれがある。これを防止するためにワークを強く把持すると、ワークに対する負荷が過大となるおそれがあり、パレタイズ作業の高速化の阻害要因となっている。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、ワークへの負荷を軽減しながら高速な荷役作業を可能とするロボット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、本発明の一の観点によれば、ロボットと、前記ロボットに設けられたハンドと、前記ハンドに移動可能に設けられ、ワークの保持及び保持の解除を行う複数の爪部材と、前記爪部材を移動させるための１以上の第１サーボモータと、前記第１サーボモータの駆動を制御するコントローラと、を備え、前記コントローラは、前記ワークの寸法情報を取得する取得部と、前記爪部材が前記寸法情報に基づいた第１位置に移動した後に第２位置に移動するように前記第１サーボモータに対し位置制御を行う位置制御部と、前記爪部材が前記第１位置に移動した際に前記第１サーボモータに対するトルク指令を所定のトルク以下に制限するトルク制限を開始するトルク制限部と、を有するロボットシステムが適用される。

本発明のロボットシステムによれば、ワークの毀損を招くことなく安定して保持することができるので、高速な荷役作業が可能となる。

一実施の形態のロボットシステムの全体構成を模式的に表す右側面図である。 ロボットシステムの全体構成を模式的に表す上面図である。 ハンドの構成を模式的に表す前面図である。 ハンドの構成を模式的に表す上面図である。 図４中の矢印Ｂ方向から見た矢視図、及び、図４中の矢印Ｃ方向から見た矢視図である。 コントローラの構成を表すブロック図である。 爪部材を駆動するためのサーボモータに対応して設けられたモータ制御装置の機能的構成を表すブロック図である。 コントローラの制御によるロボット及びハンドの動作の一例を説明するための模式的な上面図である。 コントローラの制御によるロボット及びハンドの動作の一例を説明するための模式的な上面図である。 コントローラの制御によるロボット及びハンドの動作の一例を説明するための模式的な上面図である。 コントローラの制御によるロボット及びハンドの動作の一例を説明するための模式的な上面図である。 コントローラの制御によるロボット及びハンドの動作の一例を説明するための模式的な上面図である。 コントローラの制御によるロボット及びハンドの動作の一例を説明するための模式的な上面図である。 コントローラの制御によるロボット及びハンドの動作の一例を説明するための模式的な上面図である。 コントローラの制御によるロボット及びハンドの動作の一例を説明するための模式的な上面図である。 コントローラの制御によるロボット及びハンドの動作の一例を説明するための模式的な上面図である。 コントローラの制御によるロボット及びハンドの動作の一例を説明するための模式的な上面図である。 ハンドの回転中心の位置を段ボール箱の寸法に応じて設定する変形例における、コントローラの構成を表すブロック図である。

以下、一実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、図面中に「前」「後」「左」「右」「上」「下」の注記がある場合は、明細書中の説明における「前」「後」「左」「右」「上」「下」とは、その注記された方向を指す。

＜ロボットシステム＞
まず、図１及び図２を参照しつつ、本実施形態のロボットシステムの全体構成について説明する。

図１及び図２に示すように、本実施形態のロボットシステム１は、コンベア３０と、ロボット１０と、コントローラ２０とを有する。

コンベア３０は、複数の段ボール箱Ｗ（ワーク）を順次、所定の搬送経路（図１及び図２中の矢印Ａ１参照）に沿って搬送する。コンベア３０により搬送される段ボール箱Ｗは、柔軟性を有し、かつ、寸法及び内容物が多種多様である。コンベア３０により搬送される段ボール箱Ｗの寸法を表す寸法情報（幅、奥行き、高さを表す情報）は、コントローラ２０へ入力される。

このコンベア３０は、搬送経路下流側にリフト装置３１を有する。リフト装置３１は、突出部３２と、複数の昇降部３３とを備える。

突出部３２は、搬送経路下流部に上向きに突出するように設けられている。コンベア３０により搬送される段ボール箱Ｗは、後述する一対の爪部材５１Ｌ，５１Ｒによる保持が行われる保持位置に搬送されると、この突出部３２に突き当たって保持位置において搬送が停止される。

各昇降部３３は、図示しない適宜の駆動装置の駆動により、互いに同期して上下方向に移動される。詳細には、各昇降部３３は、互いに同期して上下方向に移動されることにより、上端部がコンベア３０の搬送面よりも下側となる下側位置（図１中の二点鎖線で示す位置）と、上端部が突出部３２の上端部よりも上側となる上側位置（図１中の実線で示す位置）とに、切り替え可能である。

このようなリフト装置３１は、段ボール箱Ｗが保持位置に搬送され突出部３２に突き当たるまでは、各昇降部３３を下側位置に位置させ、段ボール箱Ｗが保持位置に搬送され突出部３２に突き当たって、保持位置において段ボール箱Ｗの搬送が停止されたら、各昇降部３３を上側位置に切り替える。これにより、リフト装置３１は、突出部３２により保持位置において搬送を停止した段ボール箱Ｗを昇降部３３により持ち上げることが可能となっている。

ロボット１０は、基台１１と、回転体１２と、アーム１３とを有する。

基台１１は、ロボット１０の設置箇所（この例では図示しない床部）に対し、図示しないアンカーボルトにより直立して固定されている。なお、床部以外の箇所（例えば図示しない天井部や壁部等）に基台１１を固定してもよい。

回転体１２は、基台１１の上端部に対し、基台１１の固定面（この例では床部）に略垂直な回転軸心Ａｘ１周りに回転可能に連結されている。この回転体１２は、基台１１との間の関節（又はその近傍）に設けられたアクチュエータＡｃ１の駆動により、基台１１の上端部に対し回転軸心Ａｘ１周りに回転駆動される。

アーム１３は、基端側（回転体１２側）からその反対の先端側にかけて、第１構造体１４、第２構造体１５、第３構造体１６、第４構造体１７、及び第５構造体１８を有する。

第１構造体１４は、回転体１２の上端部に対し、回転軸心Ａｘ１に略垂直な回転軸心Ａｘ２周りに回転可能に連結されている。この第１構造体１４は、回転体１２との間の関節（又はその近傍）に設けられたアクチュエータＡｃ２の駆動により、回転体１２の上端部に対し回転軸心Ａｘ２周りに回転駆動される。

第２構造体１５は、第１構造体１４の先端部に対し、回転軸心Ａｘ２に略沿った回転軸心Ａｘ３周りに回転可能に連結されている。この第２構造体１５は、第１構造体１４との間の関節（又はその近傍）に設けられたアクチュエータＡｃ３の駆動により、第１構造体１４の先端部に対し回転軸心Ａｘ３周りに回転駆動される。

第３構造体１６は、第２構造体１５の先端部に対し、回転軸心Ａｘ３に略垂直な回転軸心Ａｘ４周りに回転可能に連結されている。この第３構造体１６は、第２構造体１５との間の関節（又はその近傍）に設けられたアクチュエータＡｃ４の駆動により、第２構造体１５の先端部に対し回転軸心Ａｘ４周りに回転駆動される。

第４構造体１７は、第３構造体１６の先端部に対し、回転軸心Ａｘ４に略垂直な回転軸心Ａｘ５周りに回転可能に連結されている。この第４構造体１７は、第３構造体１６との間の関節（又はその近傍）に設けられたアクチュエータＡｃ５の駆動により、第３構造体１６の先端部に対し回転軸心Ａｘ５周りに回転駆動される。

第５構造体１８は、第４構造体１７の先端部に対し、回転軸心Ａｘ５に略垂直な回転軸心Ａｘ６（第１回転軸心）周りに回転可能に連結されている。この第５構造体１８は、第４構造体１７との間の関節（又はその近傍）に設けられたアクチュエータＡｃ６の駆動により、第４構造体１７の先端部に対し回転軸心Ａｘ６周りに回転駆動される。

ロボット１０に設けられた上記アクチュエータＡｃ１〜Ａｃ６にはそれぞれ、サーボモータＳＭ１，ＳＭ２，ＳＭ３，ＳＭ４，ＳＭ５，ＳＭ６（後述の図６参照）が含まれている。サーボモータＳＭ１〜ＳＭ６にはそれぞれ、モータＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５，Ｍ６及び位置検出器ＰＳ１，ＰＳ２，ＰＳ３，ＰＳ４，ＰＳ５，ＰＳ６（いずれも後述の図６参照）が含まれている。各モータＭ１〜Ｍ６の回転位置を表す回転位置情報は、各位置検出器ＰＳ１〜ＰＳ６からの信号として、所定の演算周期毎にコントローラ２０へ出力される。

また、第５構造体１８の先端部（つまりロボット１０の先端）には、ハンド５０が取り付けられている。ハンド５０は、上記アクチュエータＡｃ６の駆動による第５構造体１８の回転軸心Ａｘ６周りの回転駆動により、回転軸心Ａｘ６周りに回転される。このハンド５０は、回転軸心Ａｘ６に対し垂直方向にオフセットした位置（以下では、適宜「オフセット位置」という）で段ボール箱Ｗを保持可能である。すなわち、ハンド５０には、上記オフセット位置で段ボール箱Ｗの保持及び当該保持の解除を行う一対の爪部材５１Ｌ，５１Ｒ（保持部材）が設けられている。本実施形態では、ハンド５０の位置制御における制御点Ｐは、爪部材５１Ｌ、５１Ｒの先端の中間位置に設定されている。なお、制御点Ｐを、これ以外の位置に設定してもよい。また、ハンド５０及びそれに設けられた爪部材５１Ｌ，５１Ｒについては、後でより詳しく説明する。

上記構成のロボット１０は、荷役作業の一種であるパレタイズを行う。すなわち、ロボット１０は、コンベア３０により保持位置に搬送されリフト装置３１により保持位置において搬送が停止されて持ち上げられた段ボール箱Ｗを、ハンド５０の爪部材５１Ｌ，５１Ｒにより、オフセット位置で保持する（詳細は後述）。そして、ロボット１０は、ハンド５０の爪部材５１Ｌ，５１Ｒにより保持した段ボール箱Ｗを、コントローラ２０により指定された載置位置に移送して、載置位置において保持を解除して載置する（詳細は後述）。

コントローラ２０は、例えば演算器、記憶装置、入力装置等を有する１以上のコンピュータで構成されている。このコントローラ２０は、ロボット１０に設けられた上記アクチュエータＡｃ１〜Ａｃ６、及び、ハンド５０に設けられた後述するサーボモータＳＭ７，ＳＭ８，ＳＭ９の駆動を制御することにより、ロボット１０（詳細には、回転体１２、及び、アーム１３の第１〜第５構造体１４〜１８）及びハンド５０（詳細には、爪部材５１Ｌ，５１Ｒ、及び、後述するプッシャ５６Ｌ，５６Ｒ）の動作を制御する。なお、コントローラ２０の構成・機能、及び、コントローラ２０の制御によるロボット１０及びハンド５０の動作については、後で詳しく説明する。

また、ロボットシステム１には、上記ハンド５０の爪部材５１Ｌ，５１Ｒによる保持が解除されて段ボール箱Ｗが載置されるカーゴ４０（搬送容器）が２つ備えられている。各カーゴ４０は、底板部４１と、周囲３方向に配置された側壁部４２，４２，４２とを備える。これらカーゴ４０，４０はそれぞれ、保持位置に対しハンド５０の回転動作が必要となる位置（この例では保持位置の左後側及び右後側となる位置）に配置されている。すなわち、各カーゴ４０（言い換えれば段ボール箱Ｗが載置される載置位置）と保持位置とは、ハンド５０の回転動作が必要な位置関係となっている。なお、保持位置の左後側及び右後側となる位置以外の位置、さらには保持位置に対しハンド５０の回転動作が必要となる位置以外の位置に、カーゴ４０を配置してもよい。

このように構成・配置された各カーゴ４０に対しては、ロボット１０は、ハンド５０の爪部材５１Ｌ，５１Ｒにより、横方向のみからアクセス可能である。具体的には、保持位置の左後側に配置されたカーゴ４０に対しては、ロボット１０は、ハンド５０の爪部材５１Ｌ，５１Ｒにより、左方向（図２中の矢印Ａ２の方向）のみからアクセス可能である。また、保持位置の右後側に配置されたカーゴ４０に対しては、ロボット１０は、ハンド５０の爪部材５１Ｌ，５１Ｒにより、右方向（図２中の矢印Ａ３の方向）のみからアクセス可能である。

＜ハンド＞
次に、図３〜図５を参照しつつ、ハンド５０の構成について説明する。

図３〜図５に示すように、ハンド５０は、略直方体状の筐体５２と、２つのスライド機構５３Ｌ，５３Ｒとを有する。

筐体５２は、上記第５構造体１８の先端部に固定されており、第５構造体１８の回転軸心Ａｘ６周りの回転により、回転軸心Ａｘ６周りに回転する。なお、以下では、回転軸心Ａｘ６に略垂直な筐体５２の幅方向（図３及び図４中では左右方向）を、適宜「ハンド幅方向」という。また、以下では、回転軸心Ａｘ６に略垂直な筐体５２の奥行き方向（図３中では紙面手前−奥方向に相当する前後方向、図４中では前後方向）を、適宜「ハンド奥行き方向」という。

スライド機構５３Ｌ，５３Ｒはそれぞれ、筐体５３のハンド奥行き方向一方側（図３中では紙面手前側に相当する前側、図４中では前側）の面５２ａ（以下では、適宜「前面５２ａ」という）における、ハンド幅方向一方側（図３及び図４中では左側）及び他方側（図３及び図４中では右側）に設けられている。

スライド機構５３Ｌは、ガイドレール５４Ｌと、スライダ５５Ｌとを備える。

ガイドレール５４Ｌは、筐体５２の前面５２ａのハンド幅方向一方側に、ハンド幅方向に延びるように固定されている。

スライダ５５Ｌは、ガイドレール５４Ｌに対し、ハンド幅方向に移動可能に係合されている。このスライダ５５Ｌは、筐体５２の前面５２ａのハンド幅方向一方側に設けられたサーボモータＳＭ７（第１サーボモータ）の駆動により、ガイドレール５４Ｌに沿って移動される。

サーボモータＳＭ７には、モータＭ７及び位置検出器ＰＳ７（いずれも後述の図６参照）が含まれている。モータＭ７の回転位置情報は、位置検出器ＰＳ７からの信号として、所定の演算周期毎にコントローラ２０へ出力される。

また、スライダ５５Ｌには、上記爪部材５１Ｌが固定されている。爪部材５１Ｌは、上記サーボモータＳＭ７の駆動によるスライダ５５Ｌのガイドレール５４Ｌに沿った移動により、ハンド幅方向に移動される。この爪部材５１Ｌは、回転軸心Ａｘ６に略垂直な面方向（この例ではハンド奥行き方向）に、上記各カーゴ４０の奥行きよりも長く延びている。すなわち、爪部材５１Ｌの長手方向寸法Ｌは、各カーゴ４０の奥行き方向寸法Ｄ（図２参照）よりも大きくなっている。また、爪部材５１Ｌは、底板部５１ａＬと、底板部５１ａＬとは異なる角度（この例では底板部５１ａＬに対し略直角）に形成された側板部５１ｂＬとを有する。底板部５１ａＬの先端における回転軸心Ａｘ６方向一方側（図３中では下側、図４中では紙面奥側に相当する下側）の面５１０Ｌ（以下では、適宜「下面５１０Ｌ」という）には、当該先端が尖った形状となるようにテーパを付けたテーパ部ＴＬが設けられている（図５（ａ）参照）。

このようなスライド機構５３Ｌでは、サーボモータＳＭ７が駆動すると、その駆動力が図示しない適宜の伝達機構（例えばボールねじを含む伝達機構等）を介してスライダ５５Ｌに伝達され、スライダ５５Ｌがガイドレール５４Ｌに沿って移動する。すると、スライダ５５Ｌのガイドレール５４Ｌに沿った移動により、爪部材５１Ｌがハンド幅方向に移動される。

一方、スライド機構５３Ｒは、ガイドレール５４Ｒと、スライダ５５Ｒとを備える。

ガイドレール５４Ｒは、筐体５２の前面５２ａのハンド幅方向他方側に、ハンド幅方向に延びるように固定されている。

スライダ５５Ｒは、ガイドレール５４Ｒに対し、ハンド幅方向に移動可能に係合されている。このスライダ５５Ｒは、筐体５２の前面５２ａのハンド幅方向他方側に設けられたサーボモータＳＭ８（第１サーボモータ）の駆動により、ガイドレール５４Ｒに沿って移動される。

サーボモータＳＭ８には、モータＭ８及び位置検出器ＰＳ８（いずれも後述の図６参照）が含まれている。モータＭ８の回転位置情報は、位置検出器ＰＳ８からの信号として、所定の演算周期毎にコントローラ２０へ出力される。

また、スライダ５５Ｒには、上記スライダ５５Ｌに固定された爪部材５１Ｌとハンド幅方向に対称な上記爪部材５１Ｒが固定されている。爪部材５１Ｒは、上記サーボモータＳＭ８の駆動によるスライダ５５Ｒのガイドレール５４Ｒに沿った移動により、ハンド幅方向に移動される。この爪部材５１Ｒは、回転軸心Ａｘ６に略垂直な面方向（この例ではハンド奥行き方向）に、上記各カーゴ４０の奥行きよりも長く延びている。すなわち、爪部材５１Ｒの長手方向寸法Ｌは、各カーゴ４０の奥行き方向寸法Ｄ（図２参照）よりも大きくなっている。また、爪部材５１Ｒは、底板部５１ａＲと、底板部５１ａＲとは異なる角度（この例では底板部５１ａＲに対し略直角）に形成されて上記爪部材５１Ｌの側板部５１ｂＬとハンド幅方向に対向するように配置された側板部５１ｂＲとを有する。底板部５１ａＲの先端における回転軸心Ａｘ６方向一方側の面５１０Ｒ（以下では、適宜「下面５１０Ｒ」という）には、当該先端が尖った形状となるようにテーパを付けたテーパ部ＴＲが設けられている（図５（ｂ）参照）。

このようなスライド機構５３Ｒでは、サーボモータＳＭ８が駆動すると、その駆動力が図示しない適宜の伝達機構（例えばボールねじを含む伝達機構等）を介してスライダ５５Ｒに伝達され、スライダ５５Ｒがガイドレール５４Ｒに沿って移動する。すると、スライダ５５Ｒのガイドレール５４Ｒに沿った移動により、爪部材５１Ｒがハンド幅方向に移動される。

したがって、爪部材５１Ｌ，５１Ｒは、上記のようにしてハンド幅方向に沿って移動されることにより、段ボール箱Ｗの保持、及び、当該保持の解除を行うことが可能となっている。すなわち、爪部材５１Ｌ，５１Ｒは、両方が互いに近接する方向（ハンド幅方向中央側）に移動されることにより、上述のようにして保持位置において搬送が停止されて持ち上げられた段ボール箱Ｗを、底板部５１ａＬ，５１ａＲの回転軸心Ａｘ６方向他方側（図３中では上側、図４中では紙面手前側に相当する上側）の面５１１Ｌ，５１１Ｒ（以下では、適宜「上面５１１Ｌ，５１１Ｒ」という）にそれぞれ載置して、側板部５１ｂＬ、５１ｂＲにより挟むことにより、上記オフセット位置で保持することが可能となっている。また、爪部材５１Ｌ，５１Ｒは、段ボール箱Ｗを保持している際に、一方（例えば爪部材５１Ｌ）が固定され他方（例えば爪部材５１Ｒ）がハンド幅方向中央側とは反対側に移動されることにより、段ボール箱Ｗの保持を解除することが可能となっている。

また、筐体５２内には、サーボモータＳＭ９（第２サーボモータ）と、ハンド幅方向に略沿った回転軸心Ａｘａ周りに回転可能なシャフトＳＨと、ラック・ピニオン機構５７とが設けられている。

サーボモータＳＭ９には、モータＭ９及び位置検出器ＰＳ９（いずれも後述の図６参照）が含まれている。モータＭ９の回転位置情報は、位置検出器ＰＳ９からの信号として、所定の演算周期毎にコントローラ２０へ出力される。

シャフトＳＨは、図示しない適宜のギア機構を介して上記モータＭ９の図示しない出力軸と連結されており、サーボモータＳＭ９の駆動により、回転軸心Ａｘａ周りに回転駆動される。

ラック・ピニオン機構５７は、２つのピニオンギア５７ａＬ，５７ａＲと、２つのラックギア５７ｂＬ，５７ｂＲとを備える。

ピニオンギア５７ａＬ，５７ａＲはそれぞれ、シャフトＳＨのハンド幅方向一端側及び他端側に、回転軸心Ａｘａ周りに回転可能に固定されている。これらピニオンギア５７ａＬ，５７ａＲは、サーボモータＳＭ９の駆動によるシャフトＳＨの回転軸心Ａｘａ周りの回転と共に、互いに同期して回転軸心Ａｘａ周りに回転する。

ラックギア５７ｂＬ，５７ｂＲはそれぞれ、ハンド幅方向一方側及び他方側においてハンド奥行き方向に延び、ピニオンギア５７ａＬ，５７ａＲに、ハンド奥行き方向に移動可能に噛合されている。これらラックギア５７ｂＬ，５７ｂＲは、ピニオンギア５７ａＬ，５７ａＲの回転軸心Ａｘａ周りの回転に従動して、互いに同期してハンド奥行き方向に移動する。このとき、筐体５２のハンド奥行き方向他方側（図３中では紙面奥側に相当する後側、図４中では後側）には、ラックギア５７ｂＬ，５７ｂＲのハンド奥行き方向他方側を覆うカバー５８が設けられている。

また、ラックギア５７ｂＬ，５７ｂＲのハンド奥行き方向一端側にはそれぞれ、プッシャ５６Ｌ，５６Ｒが連結されている。プッシャ５６Ｌ，５６Ｒは、上記サーボモータＳＭ９の駆動に基づくラックギア５７ｂＬ，５７ｂＲの互いに同期したハンド奥行き方向への移動により、互いに同期してハンド奥行き方向に移動される。

このようなラック・ピニオン機構５７では、サーボモータＳＭ９が駆動すると、その駆動力が適宜のギア機構を介してシャフトＳＨに伝達され、シャフトＳＨが回転軸心Ａｘａ周りに回転すると共に、ピニオンギア５７ａＬ，５７ａＲが互いに同期して回転軸心Ａｘａ周りに回転する。これにより、ピニオンギア５７ａＬ，５７ａＲの互いに同期した回転軸心Ａｘａ周りに回転に従動して、ラックギア５７ｂＬ，５７ｂＲが互いに同期してハンド奥行き方向に移動される。すると、ラックギア５７ｂＬ，５７ｂＲの互いに同期したハンド奥行き方向への移動により、プッシャ５６Ｌ，５６Ｒが互いに同期してハンド奥行き方向に移動される。

したがって、プッシャ５６Ｌ，５６Ｒは、上記のようにして互いに同期してハンド奥行き方向に移動されることにより、上記爪部材５１Ｌ，５１Ｒの底板部５１ａＬ，５１ａＲに載置された段ボール箱Ｗを、爪部材５１Ｌ，５１Ｒに対して相対的に移動可能となっている。

＜コントローラ＞
次に、図６を参照しつつ、コントローラ２０の構成・機能について説明する。

図６に示すように、コントローラ２０は、上位制御装置２１と、上記サーボモータＳＭ１〜ＳＭ９にそれぞれ対応して設けられたモータ制御装置２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅ，２２ｆ，２２ｇ，２２ｈ，２２ｉとを有する。

上位制御装置２１は、例えば汎用パーソナルコンピュータ、ＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、モーションコントローラ等のコンピュータで構成されており、取得部２１１と、位置指令生成部２１２とを有する。

取得部２１１は、図示しない外部装置（又は上位制御装置２１に備えられたメモリ）から、上記ハンド５０の爪部材５１Ｌ，５１Ｒによる保持対象となる段ボール箱Ｗの寸法情報及び載置位置情報（載置位置の座標）を取得する。

位置指令生成部２１２は、取得部２１１により取得された段ボール箱Ｗの寸法情報及び載置位置情報に基づいて、モータＭ１〜Ｍ９のそれぞれに対する位置指令Ｐｒを生成する。生成されたモータＭ１〜Ｍ９のそれぞれに対する位置指令Ｐｒは、対応するモータ制御装置２２ａ〜２２ｉのそれぞれへ出力され、対応するモータＭ１〜Ｍ９の回転位置が制御される。

モータ制御装置２２ａ〜２２ｉは、上位制御装置２１から入力された位置指令Ｐｒと、対応する位置検出器ＰＳ１〜ＰＳ９から入力された、対応するモータＭ１〜Ｍ９の回転位置を表すモータ位置情報Ｐｆｂと基づいて、対応するモータＭ１〜Ｍ９の回転駆動を制御する。

次に、図７を参照しつつ、モータ制御装置２２ｇの機能的構成について説明する。

図７に示すように、モータ制御装置２２ｇは、位置制御部２２１と、速度変換部２２５と、速度制御部２２２と、トルク制限部２２３と、機能有効無効処理部２２４とを有する。

位置制御部２２１は、上位制御装置２１から入力された位置指令Ｐｒと、位置検出器ＰＳ７からフィードバックされたモータ位置情報Ｐｆｂとの位置偏差Ｐｅに基づいて、この位置偏差Ｐｅを少なくするように、速度制御部２２２に対して速度指令Ｖｒを出力する。これにより、位置制御部２２１は、サーボモータＳＭ７に対し位置制御を行うことにより、上記爪部材５１Ｌの移動位置を制御する。

速度変換部２２５は、位置検出器ＰＳ７からフィードバックされたモータ位置情報Ｐｆｂの変化に基づいて、モータＭ７の回転速度を表すモータ速度情報Ｖｆｂを演算して速度制御部２２２に対して出力する。具体的に、この速度変換部２２５には微分器を用いればよい。

速度制御部２２２は、位置制御部２２１から入力された速度指令Ｖｒと、速度変換部２２５から入力されたモータ速度情報Ｖｆｂとの速度偏差Ｖｅに基づいて、この速度偏差Ｖｅを少なくするように、トルク制限部２２３に対してトルク指令Ｔｒを出力する。これにより、速度制御部２２２は、サーボモータＳＭ７に対し速度制御を行うことにより、上記爪部材５１Ｌの移動速度を制御する。

トルク制限部２２３は、速度制御部２２２から入力されたトルク指令Ｔｒによる指令トルク（以下では、適宜「指令トルクＴｒ」という）を所定のトルク制限値以下に制限する機能（トルク制限機能）を有しており、例えばＰＷＭ制御による駆動電流をモータＭ７に対して出力する。なお、トルク制限値は、パラメータとして任意の値に設定される。このトルク制限部２２３によるトルク制限機能は、爪部材５１Ｌの位置に応じて、機能有効無効処理部２２４により有効・無効が切り替えられる。トルク制限部２２３は、トルク制限機能の有効期間内に、指令トルクＴｒがトルク制限値以上となった場合に実際にトルク制限を行って、指令トルクＴｒがトルク制限値未満となった場合にトルク制限を解除する。

なお、モータ制御装置２２ｈの機能的構成は、上記モータ制御装置２２ｇの機能的構成におけるサーボモータＳＭ７（モータ７及び位置検出器ＰＳ７）及び爪部材５１Ｌに関する記載を、サーボモータＳＭ８（モータ８及び位置検出器ＰＳ８）及び爪部材５１Ｒに関する記載に置き換えたものと同様であるので、図示及び説明を省略する。以下では、モータ制御装置２２ｈの各部（位置制御部、速度変換部、速度制御部、トルク制限部、機能有効無効処理部）を、モータ制御装置２２ｇの対応する部と同符号を用いて記載する。

また、モータ制御装置２２ｉの機能的構成は、上記モータ制御装置２２ｇの機能的構成におけるトルク制限部２２３及び機能有効無効処理部２２４を省略すると共に、上記モータ制御装置２２ｇの機能的構成におけるサーボモータＳＭ７（モータ７及び位置検出器ＰＳ７）及び爪部材５１Ｌに関する記載を、サーボモータＳＭ９（モータ９及び位置検出器ＰＳ９）及びプッシャ５６Ｌ，５６Ｒに関する記載に置き換えたものとほぼ同様であるので、図示及び説明を省略する。以下では、モータ制御装置２２ｉの各部（位置制御部、速度変換部、速度制御部）を、モータ制御装置２２ｇの対応する部と同符号を用いて記載する。但し、モータ制御装置２２ｉの速度制御部２２２は、位置制御部２２１から入力された速度指令Ｖｒと、速度変換部２２５から入力されたモータ速度情報Ｖｆｂとの速度偏差Ｖｅに基づいて、この速度偏差Ｖｅを少なくするように、モータＭ９に対してトルク指令Ｔｒを例えばＰＷＭ制御による駆動電流として出力する。

＜ロボット及びハンドの動作の一例＞
次に、図８〜図１７を参照しつつ、コントローラ２０の制御によるロボット１０及びハンド５０の動作の一例について説明する。これら図８〜図１７では、コントローラ２０の制御によるロボット１０及びハンド５０の動作の一例を、図８、図９、図１０、図１１、図１２、図１３、図１４、図１５、図１６、図１７に向かっての時系列変化で示している。

図８に示すように、コンベア３０により搬送される段ボール箱Ｗは、保持位置においてリフト装置３１の突出部３２により搬送が停止されて昇降部３３により持ち上げられる。

すると、モータ制御装置２２ａ〜２２ｆが、上位制御装置２１からの位置指令Ｐｒに基づいて、ハンド５０が第１指定位置に移動するように、サーボモータＳＭ１〜ＳＭ６に対し位置制御を行う。

第１指定位置は、制御点Ｐが、保持位置に位置する段ボール箱Ｗの奥行き方向一端部（図８中では前端部）で、かつ幅方向（図８中では左右方向）略中央部で、かつ高さ方向一端部（図８中では紙面奥側に相当する下端部）となる位置、つまり、爪部材５１Ｌ，５１Ｒのそれぞれが、保持位置に位置する段ボール箱Ｗの幅方向両側に位置する位置である。

これにより、図９に示すように、回転体１２及びアーム１３の第１〜第５構造体１４〜１８が適宜駆動されることによって、ロボット１０がハンド５０を第１指定位置に移動させる。

ハンド５０が第１指定位置に移動されると、モータ制御装置２２ｇ，２２ｈの位置制御部２２１，２２１が、上位制御装置２１からの位置指令Ｐｒに基づいて、爪部材５１Ｌ，５１Ｒの両方が段ボール箱Ｗの寸法情報に基づいた第１位置に移動するように、サーボモータＳＭ７，ＳＭ８に対し位置制御を行う。

第１位置は、側板部５１ｂＬ，５１ｂＲのそれぞれが、保持位置に位置する段ボール箱Ｗの幅方向一方側（図９中では左側）の面及び他方側（図９中では右側）の面のそれぞれに接触する直前の位置である。

また、モータ制御装置２２ｇ，２２ｈの速度制御部２２２，２２２が、位置制御部２２１，２２１からの速度指令Ｖｒに基づいて、爪部材５１Ｌ，５１Ｒが第１位置に移動するまでの速度が比較的高速である第１速度となるように、サーボモータＳＭ７，ＳＭ８に対し速度制御を行う。

これにより、図１０に示すように、爪部材５１Ｌ，５１Ｒが第１速度で互いに近接する方向に駆動され第１位置に移動される。

爪部材５１Ｌ，５１Ｒが第１位置に移動されると、モータ制御装置２２ｇ，２２ｈの機能有効無効処理部２２４，２２４が、トルク制限部２２３，２２３によるトルク制限機能を有効にする。これにより、トルク制限部２２３，２２３が、トルク制限を開始する。

これと共に、モータ制御装置２２ｇ，２２ｈの位置制御部２２１，２２１が、上位制御装置２１からの位置指令Ｐｒに基づいて、爪部材５１Ｌ，５１Ｒの両方が第１位置から第２位置に移動するように、サーボモータＳＭ７，ＳＭ８に対し位置制御を行う。

第２位置は、側板部５１ｂＬ，５１ｂＲのそれぞれが、保持位置に位置する段ボール箱Ｗの幅方向一方側の面及び他方側の面のそれぞれよりも幅方向中央側となる位置（この例では、可能な限り幅方向中央側に近接する位置）である。

また、モータ制御装置２２ｇ，２２ｈの速度制御部２２２，２２２が、位置制御部２２１，２２１からの速度指令Ｖｒに基づいて、爪部材５１Ｌ，５１Ｒが第１位置から第２位置に移動するまでの速度を上記第１速度よりも低速である第２速度となるように、サーボモータＳＭ７，ＳＭ８に対し速度制御を行う。

これにより、図１１に示すように、爪部材５１Ｌ，５１Ｒが第２速度で互いに近接する方向に駆動され第２位置に向けて移動される。爪部材５１Ｌ，５１Ｒが第２位置に向けて移動されているときに、側板部５１ｂＬ，５１ｂＲのそれぞれが保持位置に位置する段ボール箱Ｗの幅方向一方側の面及び他方側の面のそれぞれに接触すると、指令トルクＴｒの値が上昇する。その後、爪部材５１Ｌ，５１Ｒが第２位置に向けてさらに移動され、側板部５１ｂＬ，５１ｂＲのそれぞれが保持位置に位置する段ボール箱Ｗの幅方向一方側の面及び他方側の面のそれぞれにある程度まで押し付けられると、指令トルクＴｒの値がトルク制限値に到達して、モータ制御装置２２ｇ，２２ｈのトルク制限部２２３，２２３によるトルク制限が実際に行われる。これにより、爪部材５１Ｌ，５１Ｒの第２位置に向けての移動が当該位置で停止され、爪部材５１Ｌ，５１Ｒの位置が当該位置に保持されることにより、段ボール箱Ｗが底板部５１ａＬ，５１ａＲにそれぞれ載置されると共に側板部５１ｂＬ，５１ｂＲに挟まれて保持される。

また、爪部材５１Ｌ，５１Ｒが段ボール箱Ｗを保持する際に、モータ制御装置２２ｉが、上位制御装置２１からの位置指令Ｐｒに基づいて、プッシャ５６Ｌ，５６Ｒが、それらの先端部が段ボール箱Ｗの奥行き方向他端部（図１１中では後端部）となる位置に、移動するように、サーボモータＳＭ９に対し位置制御を行う。これにより、爪部材５１Ｌ，５１Ｒが段ボール箱Ｗを保持する際に、プッシャ５６Ｌ，５６Ｒが、それらの先端部が段ボール箱Ｗの奥行き方向他端部となる位置に、移動されることにより、段ボール箱Ｗがプッシャ５６Ｌ，５６Ｒの先端部によって支持されることにより位置決めされる。

爪部材５１Ｌ，５１Ｒにより段ボール箱Ｗが保持されると、モータ制御装置２２ａ〜２２ｆが、上位制御装置２１からの位置指令Ｐｒに基づいて、ハンド５０が第２指定位置に平行移動（ハンド５０の向きを変えないように移動）するように、サーボモータＳＭ１〜ＳＭ６に対し位置制御を行う。

第２指定位置は、上記回転軸心Ａｘ６（図２等参照）よりも段ボール箱Ｗ側に位置して当該回転軸心Ａｘ６と略平行な回転軸心Ａｘｂ（第２回転軸心）が、上記保持位置よりも後側の所定の位置となる位置である。

回転軸心Ａｘｂの位置は、詳細には制御点Ｐのハンド奥行き方向位置と略一致する位置に設定されている。なお、回転軸心Ａｘｂの位置を、制御点Ｐのハンド奥行き方向位置と略一致する位置以外の位置に設定してもよい。

これにより、図１２に示すように、回転体１２及びアーム１３の第１〜第５構造体１４〜１８が適宜駆動されることによって、ロボット１０がハンド５０を第２指定位置に平行移動させる。

ハンド５０が第２指定位置に移動されると、モータ制御装置２２ａ〜２２ｆが、上位制御装置２１からの位置指令Ｐｒに基づいて、ハンド５０が回転軸心Ａｘｂを回転中心として回転し、爪部材５１Ｌ，５１Ｒの先端が、載置位置が指定されたカーゴ４０（この例では保持位置の右後側のカーゴ４０）にアクセス可能な方向（この例では右方向）を向くように、サーボモータＳＭ１〜ＳＭ６に対し位置制御を行う。

これにより、図１３及び図１４に示すように、回転体１２及びアーム１３の第１〜第５構造体１４〜１８が適宜駆動されることによって、ロボット１０が、ハンド５０を回転軸心Ａｘｂを回転中心として回転させ、爪部材５１Ｌ，５１Ｒの先端を右方向に向ける。

爪部材５１Ｌ，５１Ｒの先端が右方向に向けられると、モータ制御装置２２ａ〜２２ｆが、上位制御装置２１からの位置指令Ｐｒに基づいて、ハンド５０が第３指定位置に移動するように、サーボモータＳＭ１〜ＳＭ６に対し位置制御を行う。

第３指定位置は、爪部材５１Ｌ，５１Ｒにより保持された段ボール箱Ｗが載置位置となる位置である。

これにより、図１５に示すように、回転体１２及びアーム１３の第１〜第５構造体１４〜１８が適宜駆動されることによって、ロボット１０がハンド５０を右方向に駆動させ第３指定位置に移動させることにより、爪部材５１Ｌ，５１Ｒを保持位置の右後側のカーゴ４０内へ差し込む。

ハンド５０が第３指定位置に移動されると、モータ制御装置２２ｇ，２２ｈの機能有効無効処理部２２４，２２４が、トルク制限部２２３，２２３によるトルク制限機能を無効にする。これにより、トルク制限部２２３，２２３が、トルク制限を解除する。

これと共に、モータ制御装置２２ｇ，２２ｈの位置制御部２２１，２２１が、上位制御装置２１からの位置指令Ｐｒに基づいて、爪部材５１Ｌ，５１Ｒの一方（この例では爪部材５１Ｌ）が固定され他方（この例では爪部材５１Ｒ）がハンド幅方向中央側とは反対側に移動するように、サーボモータＳＭ７，ＳＭ８に対し位置制御を行う。なお、モータ制御装置２２ｇ，２２ｈの位置制御部２２１，２２１は、爪部材５１Ｒが固定され爪部材５１Ｌがハンド幅方向中央側とは反対側に移動するように、サーボモータＳＭ７，ＳＭ８に対し位置制御を行ってもよい。

これにより、図１６に示すように、爪部材５１Ｌが固定され、爪部材５１Ｒがハンド幅方向中央側とは反対側（図１６中では後側）に移動されることにより、爪部材５１Ｌ，５１Ｒによる段ボール箱Ｗの保持が解除される。

その後、モータ制御装置２２ａ〜２２ｆが、上位制御装置２１からの位置指令Ｐｒに基づいて、ハンド５０が左方向に移動するように、サーボモータＳＭ１〜ＳＭ６に対し位置制御を行う。

これにより、図１７に示すように、回転体１２及びアーム１３の第１〜第５構造体１４〜１８が適宜駆動されることによって、ロボット１０がハンド５０を左方向に移動させることにより、爪部材５１Ｌ，５１Ｒを段ボール箱Ｗから引き抜く。

また、爪部材５１Ｌ，５１Ｒを段ボール箱Ｗから引く抜く際に、モータ制御装置２２ｉが、上位制御装置２１からの位置指令Ｐｒに基づいて、プッシャ５６Ｌ，５６Ｒが、それらの先端部が段ボール箱Ｗの奥行き方向他端部（図１７中では左端部）となる位置に保持されるように、ハンド奥行き方向一方側に移動されるように、サーボモータＳＭ９に対し位置制御を行う。これにより、爪部材５１Ｌ，５１Ｒを段ボール箱Ｗから引く抜く際に、プッシャ５６Ｌ，５６Ｒが、それらの先端部が段ボール箱Ｗの奥行き方向他端部となる位置に保持されるように、ハンド奥行き方向一方側に移動されることにより、爪部材５１Ｌ，５１Ｒによる保持が解除された段ボール箱Ｗがプッシャ５６Ｌ，５６Ｒの先端部によって支持されることにより載置位置に位置するように位置決めされ、当該段ボール箱Ｗが載置位置に載置される。その後は上記と同様の動作を繰り返す。

以上説明したように、本実施形態においては、ハンド５０の爪部材５１Ｌ，５１Ｒで段ボール箱Ｗの保持及び当該保持の解除を行い、パレタイズを行う。このとき、上位制御装置２１が、取得部２１１で、段ボール箱Ｗの寸法情報を取得し、モータ制御装置２２ｇ、２２ｈが、位置制御部２２１，２２１で、爪部材５１Ｌ，５１Ｒが寸法情報に基づいた第１位置に移動した後に第２位置に移動するように、サーボモータＳＭ７，ＳＭ８に対し位置制御を行い、トルク制限部２２３で、爪部材５１Ｌ，５１Ｒが第１位置に移動した際にトルク制限を開始する。

このように、取得した段ボール箱Ｗの寸法情報に基づいて位置制御を行うことにより、多種多様な寸法の段ボール箱Ｗに対応することができる。また、段ボール箱Ｗを保持する際にトルク制限を行うので、適正な大きさに精度良く制御された力で段ボール箱Ｗを挟んで保持することができる。したがって、ロボット１０及びハンド５０等を相対的に高速で動作させても段ボール箱Ｗへの過負荷を招くことなく良質のパレタイズ作業を行うことができる。この結果、段ボール箱Ｗへの負荷を軽減しながら高速なパレタイズを行うことができる。

また、本実施形態では特に、モータ制御装置２２ｇ、２２ｈが、速度制御部２２２，２２２で、爪部材５１Ｌ，５１Ｒが第１位置に移動するまでの速度を、第１位置から第２位置に移動するまでの速度よりも高速となるように制御する。これにより、爪部材５１Ｌ，５１Ｒが段ボール箱Ｗに接触する直前までは高速移動させ、その後に低速移動に切り替えて段ボール箱Ｗの保持を行うことができるので、タクトタイムを短縮しつつ、接触による段ボール箱Ｗへの過負荷を防止できる。

また、本実施形態では特に、段ボール箱Ｗは柔軟性を有し、且つ、寸法及び内容物が多種多様であることから、その重心は必ずしも箱の中心に位置するとは限らず、偏って位置することが考えられる。このような場合に、例えば一対の爪部材で段ボール箱Ｗを上から挟み込む構成では、段ボール箱Ｗが変形して保持力が弱まったり、重心の偏心によって段ボール箱Ｗがぐらつく等により、段ボール箱Ｗが落下するおそれがある。これに対し本実施形態では、爪部材５１Ｌ，５１Ｒがそれぞれ底板部５１ａＬ，５１ａＲ及び側板部５１ｂＬ，５１ｂＲを有しており、段ボール箱Ｗは底板部５１ａＬ，５１ａＲにそれぞれ載置され、側板部５１ｂＬ，５１ｂＲに挟まれて保持される。これにより、爪部材５１Ｌ，５１Ｒは段ボール箱Ｗの底部と側部の両方を支持しつつ保持することができるので、柔軟性を有すると共に重心が偏心する段ボール箱Ｗを安定して保持することができる。

また、本実施形態では特に、爪部材５１Ｌ，５１Ｒが、底板部５１ａＬ，５１ａＲの先端における段ボール箱Ｗが載置される上面５１１Ｌ，５１１Ｒとは反対側の下面５１０Ｌ，５１０Ｒに、テーパ部ＴＬ、ＴＲを有する。これにより、底板部５１ａＬ，５１ａＲの先端を尖った形状とすることができるので、段ボール箱Ｗを載置する際の爪部材５１Ｌ，５１Ｒのカーゴ４０内への差し込み、引き抜きを円滑に行うことができる。

また、本実施形態では特に、次のような効果を得ることができる。すなわち、段ボール箱Ｗの保持を解除する際に、爪部材５１Ｌ，５１Ｒの両方を移動させた場合、載置した段ボール箱Ｗの両側に隙間が生じてしまい、段ボール箱Ｗを詰めて載置することができない。これに対し本実施形態では、段ボール箱Ｗの保持を解除する際に、爪部材５１Ｌが固定され爪部材５１Ｒが移動されるように、モータ制御装置２２ｇ、２２ｈが、位置制御部２２１，２２１で、サーボモータＳＭ７，ＳＭ８に対して位置制御を行う。これにより、移送した段ボール箱Ｗを固定側の爪部材５１Ｌで位置決めしつつハンド幅方向一方側から順に詰めて載置することでき、段ボール箱Ｗ間の隙間の発生を防止することができる。

また、本実施形態では特に、爪部材５１Ｌ，５１Ｒの底板部５１ａＬ，５１ａＲに段ボール箱Ｗが載置されて保持される。この場合、段ボール箱Ｗを載置位置に移送し、段ボール箱Ｗの保持を解除して爪部材５１Ｌ，５１Ｒを引き抜く際に、段ボール箱Ｗが爪部材５１Ｌ，５１Ｒとの摩擦により載置位置から移動してしまう。本実施形態では、底板部５１ａＬ，５１ａＲに載置された段ボール箱Ｗを爪部材５１Ｌ，５１Ｒに対して相対的に移動可能なプッシャ５６Ｌ、５６Ｒがハンド５０に設けられている。また、上位制御装置２１が、取得部２１１で、段ボール箱Ｗの載置位置情報を取得し、モータ制御装置２２ｉが、位置制御部２２１で、段ボール箱Ｗが載置位置に位置するように、サーボモータＳＭ９に対し位置制御を行う。これにより、爪部材５１Ｌ，５１Ｒを段ボール箱Ｗより引き抜く際に段ボール箱Ｗが移動するのを防止することができるので、段ボール箱Ｗを載置位置に精度良く位置決めすることができる。

また、本実施形態では特に、ロボット１０は、コンベア３０により保持位置に搬送された段ボール箱Ｗを爪部材５１Ｌ，５１Ｒを用いて保持し、カーゴ４０に移送して保持を解除して載置する。カーゴ４０は、横方向からアクセス可能な構造となっている。このようなカーゴ４０へのパレタイズにおいて、ロボット１０は、爪部材５１Ｌ，５１Ｒの底板部５１ａＬ，５１ａＲに段ボール箱Ｗを載置し、プッシャ５６Ｌ、５６Ｒを用いて段ボール箱Ｗが載置位置に位置するようにしつつ爪部材５１Ｌ，５１Ｒを段ボール箱Ｗより引き抜くように動作するので、カーゴ４０の横方向からのアクセスがし易くなり、作業効率を向上できる。

また、本実施形態では特に、コンベア３０が有するリフト装置３１が、保持位置において段ボール箱Ｗの搬送を停止して当該段ボール箱Ｗを持ち上げる。これにより、爪部材５１Ｌ，５１Ｒによる保持作業がし易くなり、作業効率を向上できる。

また、本実施形態においては、ハンド５０は、回転軸心Ａｘ６に対し垂直方向にオフセットしたオフセット位置で段ボール箱Ｗを保持する。そして、モータ制御装置２２ａ〜２２ｆが、回転軸心Ａｘ６よりも段ボール箱Ｗ側に位置し、回転軸心Ａｘ６と略平行な回転軸心Ａｘｂを回転中心としてハンド５０が回転するように、サーボモータＳＭ１〜ＳＭ６を制御する。

これにより、回転軸心Ａｘ６を回転中心として段ボール箱Ｗを回転させる場合よりも、回転中心から段ボール箱Ｗまでの距離を短くすることができるので、段ボール箱Ｗに作用する遠心力を低減できる。したがって、段ボール箱Ｗへの過負荷を防止できる。また、段ボール箱Ｗに作用する遠心力を低減できる結果、段ボール箱Ｗを強く保持する必要がなくなるので、これによっても段ボール箱Ｗへの過負荷を防止できる。さらに、遠心力を低減できる結果、段ボール箱Ｗをより高速に移送することできる。したがって、段ボール箱Ｗへの負荷を軽減しながら高速なパレタイズを行うことができる。

また、本実施形態では特に、モータ制御装置２２ａ〜２２ｆは、爪部材５１Ｌ，５１Ｒの先端に位置する回転軸心Ａｘｂを回転中心としてハンド５０が回転するように、サーボモータＳＭ１〜ＳＭ６を制御する。これにより、回転中心から段ボール箱Ｗまでの距離を大幅に短縮できるので遠心力をさらに低減できると共に、ハンド５０は段ボール箱Ｗよりも先端側を中心に回転することになるので、段ボール箱Ｗに作用する遠心力の方向はハンド５０の先端側ではなくその反対方向となる。したがって、段ボール箱Ｗへの過負荷をより確実に防止できる。また、ハンド５０の位置制御はハンド５０の先端（爪部材５１Ｌ，５１Ｒの先端）を制御点Ｐとして行われるので、回転中心と制御点Ｐを一致させることで、制御が容易となる。

また、本実施形態では特に、モータ制御装置２２ａ〜２２ｆは、ハンド５０を平行移動させつつ回転軸心Ａｘｂが所定の位置に移動するように、サーボモータＳＭ１〜ＳＭ６を制御する。これにより、ロボット１０に用意された可動スペースが狭く、回転軸心Ａｘｂを回転中心としてハンド５０を回転させようとしても回転スペースを確保できないような場合に、ハンド５０の向きを変えないように平行移動させて回転軸心Ａｘ７を所定の位置に移動させることで、回転スペースを確保することができる。したがって、ハンド５０の回転に必要な可動スペースを最低限に抑えることができる。

また、本実施形態では特に、カーゴ４０が保持位置に対しハンド５０の回転動作が必要な位置関係となるように配置されている。このような配置とすることにより、段ボール箱Ｗを保持位置からカーゴ４０に移送する際に段ボール箱Ｗには遠心力が作用することになるので、その遠心力を低減して段ボール箱Ｗへの過負荷を防止できるという効果を顕著に発揮させることができる。

また、本実施形態では特に、ハンド５０に設けられた段ボール箱Ｗを保持する爪部材５１Ｌ，５１Ｒが、カーゴ４０の奥行きより長い。これにより、爪部材５１Ｌ，５１Ｒはカーゴ４０の最も奥側まで届くことができ、段ボール箱Ｗを隙間なく載置することができる。また、このように爪部材５１Ｌ，５１Ｒが長い構成となるので、保持された段ボール箱Ｗに作用する遠心力は比較的大きくなる傾向にある。したがって、その遠心力を低減して段ボール箱Ｗへの過負荷を防止できるという効果を顕著に発揮させることができる。

＜変形例等＞
なお、実施の形態は、上記内容に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。以下、そのような変形例を順次説明する。

（１）ハンドの回転中心の位置を段ボール箱の寸法に応じて設定する場合
上記実施形態においては、ハンド５０の回転中心となる回転軸心Ａｘｂの位置を、爪部材５１Ｌ，５１Ｒの先端位置としていたが、これに限定されるものではなく、回転軸心Ａｘｂの位置を、段ボール箱Ｗの寸法に応じて設定してもよい。

図１８に示すように、本変形例のコントローラ２０の上位制御装置２１は、前述の取得部２１１と、設定部２１３と、前述の位置指令生成部２１２とを有する。

取得部２１１は、上記実施形態と同様である。

設定部２１３は、取得部２１１により取得された段ボール箱Ｗの寸法情報及び載置位置情報に基づいて、前述の回転軸心Ａｘｂの位置を設定する。詳細には、設定部２１３は、回転軸心Ａｘｂの位置を、段ボール箱Ｗの中心位置に設定する。なお、設定部２１３は、回転軸心Ａｘｂの位置を、段ボール箱Ｗの中心位置以外の位置に設定してもよい。

位置指令生成部２１２は、取得部２１１により取得された段ボール箱Ｗの寸法情報及び載置位置情報と、設定部２１３により設定された回転軸心Ａｘｂの位置の情報とに基づいて、モータＭ１〜Ｍ９のそれぞれに対する位置指令Ｐｒを生成する。生成されたモータＭ１〜Ｍ９のそれぞれに対する位置指令Ｐｒは、対応するモータ制御装置２２ａ〜２２ｉのそれぞれへ出力されて、対応するモータＭ１〜Ｍ９の回転位置が制御される。

上記以外のロボットシステム１の構成は、上記実施形態と同様であるので、説明を省略する。

したがって、特に図示はしないが、本変形例では、前述のようにしてハンド５０が第２指定位置に移動されると、モータ制御装置２２ａ〜２２ｆが、上位制御装置２１からの位置指令Ｐｒに基づいて、ハンド５０が段ボール箱Ｗの中心位置に設定された回転軸心Ａｘｂを回転中心として回転し、爪部材５１Ｌ，５１Ｒの先端が、載置位置が指定されたカーゴ４０にアクセス可能な方向を向くように、サーボモータＳＭ１〜ＳＭ６に対し位置制御を行う。

これにより、回転体１２及びアーム１３の第１〜第５構造体１４〜１８が適宜駆動されることによって、ロボット１０が、ハンド５０を段ボール箱Ｗの中心位置に設定された回転軸心Ａｘｂを回転中心として回転させ、爪部材５１Ｌ，５１Ｒの先端を、載置位置が指定されたカーゴ４０にアクセス可能な方向に向ける。

本変形例によれば、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。また、本変形例では、上位制御装置２１が、設定部２１３で、段ボール箱Ｗの寸法情報に基づいて、回転軸心Ａｘｂの位置を、段ボール箱Ｗの中心位置に設定する。これにより、多種多様な寸法の段ボール箱Ｗに対して回転軸心Ａｘｂを最適な位置に設定することができる。したがって、段ボール箱Ｗへの過負荷の防止効果をより一層高めることができる。

（２）その他
上記実施形態においては、一対の爪部材５１Ｌ，５１Ｒを別々のサーボモータＳＭ７，ＳＭ８により移動させていたが、これに限定されるものではなく、一対の爪部材５１Ｌ，５１Ｒを１つのサーボモータにより移動させてもよい。

また、上記実施形態においては、２つのプッシャ５６Ｌ，５６Ｒを１つのサーボモータＳＭ９により移動させていたが、これに限定されるものではなく、２つのプッシャ５６Ｌ，５６Ｒを別々のサーボモータにより移動させてもよい。

また、上記実施形態においては、ロボット１０は、段ボール箱Ｗを保持していたが、これに限定されるものではなく、段ボール箱Ｗ以外のワークを保持してもよい。

また、上記実施形態においては、ハンド６０に設けた一対の爪部材５１Ｌ，５１Ｒにより、ワーク（上記の例では段ボール箱Ｗ）を挟んで保持していた。しかしながら、ハンド６０に設ける爪部材の数・形状・構成・保持態様等は、特に限定されるものではない。さらには、ハンド６０に爪部材以外の構成（例えば吸着装置等）を設けて、当該構成によりワークを保持してもよい。

また、上記実施形態においては、ロボット１０は、保持したワーク（上記の例では段ボール箱Ｗ）をカーゴ４０に載置していたが、これに限定されるものではなく、保持したワークをカーゴ以外の搬送容器に載置してもよい。さらには、ロボット１０は、保持したワークを搬送容器以外（例えばコンベアや床部等）に載置してもよい。

また、上記実施形態においては、ワーク（上記の例では段ボール箱Ｗ）が、コンベア３０により保持位置に搬送されていたが、これに限定されるものではなく、ワークが、予め保持位置に載置されていてもよい。

また、上記実施形態においては、ロボット１０を、６つの関節を有するロボットで構成していたが、これに限定されるものではなく、ロボットを、５つ以下の関節を有するロボットで構成してもよいし、７つ以上の関節を有するロボットで構成してもよい。また、上記実施形態においては、ロボット１０を、いわゆる単腕ロボットで構成していたが、これに限定されるものではなく、ロボットを、いわゆる多腕ロボットで構成してもよい。

また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用してもよい。

その他、一々例示はしないが、上記実施形態や各変形例は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。

１ ロボットシステム
１０ ロボット
２０ コントローラ
２１ 上位制御装置
２２ａ〜２２ｉ モータ制御装置
３０ コンベア
３１ リフト装置
４０ カーゴ（搬送容器）
５０ ハンド
５１Ｌ，５１Ｒ 爪部材（保持部材）
５１ａＬ，５１ａＲ 底板部
５１ｂＬ，５１ｂＲ 側板部
５６Ｌ，５６Ｒ プッシャ
２１１ 取得部
２１３ 設定部
２２１ 位置制御部
２２２ 速度制御部
２２３ トルク制限部
Ａｃ１〜Ａｃ６ アクチュエータ
Ａｘ６ 回転軸心（第１回転軸心）
Ａｘｂ 回転軸心（第２回転軸心）
ＳＭ７，ＳＭ８ サーボモータ（第１サーボモータ）
ＳＭ９ サーボモータ（第２サーボモータ）
ＴＬ，ＴＲ テーパ部
Ｔｒ 指令トルク（トルク指令）
Ｗ 段ボール箱（ワーク）

上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、ロボットと、前記ロボットに設けられたハンドと、前記ハンドに移動可能に設けられ、ワークの保持及び保持の解除を行う一対の爪部材と、前記爪部材を移動させるための１以上の第１サーボモータと、前記第１サーボモータの駆動を制御するコントローラと、を備え、前記コントローラは、前記ワークの寸法情報を取得する取得部と、前記爪部材が前記寸法情報に基づいた第１位置に移動した後に第２位置に移動するように前記第１サーボモータに対し位置制御を行う位置制御部と、前記爪部材が前記第１位置に移動した際に前記第１サーボモータに対するトルク指令を所定のトルク以下に制限するトルク制限を開始するトルク制限部と、を有し、前記爪部材は、前記ワークが載置される底板部、及び、前記ワークを挟んで保持するための側板部、を有し、前記底板部は、先端における前記ワークが載置される面と反対側の面にテーパ部を有するロボットシステムが適用される。
また、本発明の別の観点によれば、ロボットと、前記ロボットに設けられたハンドと、前記ハンドに移動可能に設けられ、ワークの保持及び保持の解除を行う一対の爪部材と、前記爪部材を移動させるための１以上の第１サーボモータと、前記ハンドに設けられ、前記爪部材の底板部に載置された前記ワークを前記爪部材に対して相対的に移動可能なプッシャと、前記プッシャを駆動するための第２サーボモータと、前記第１サーボモータ及び前記第２サーボモータの駆動を制御するコントローラと、を備え、前記コントローラは、前記ワークの寸法情報及び載置位置情報を取得する取得部と、前記爪部材が前記寸法情報に基づいた第１位置に移動した後に第２位置に移動するように前記第１サーボモータに対し位置制御を行い、前記ワークの保持を解除して前記爪部材を前記ワークより引き抜く際に、前記ワークが前記載置位置情報に基づいた載置位置に位置するように前記第２サーボモータに対して位置制御を行う位置制御部と、前記爪部材が前記第１位置に移動した際に前記第１サーボモータに対するトルク指令を所定のトルク以下に制限するトルク制限を開始するトルク制限部と、を有するロボットシステムが適用される。

Claims (9)

1. ロボットと、
   前記ロボットに設けられたハンドと、
   前記ハンドに移動可能に設けられ、ワークの保持及び保持の解除を行う複数の爪部材と、
   前記爪部材を移動させるための１以上の第１サーボモータと、
   前記第１サーボモータの駆動を制御するコントローラと、を備え、
   前記コントローラは、
   前記ワークの寸法情報を取得する取得部と、
   前記爪部材が前記寸法情報に基づいた第１位置に移動した後に第２位置に移動するように前記第１サーボモータに対し位置制御を行う位置制御部と、
   前記爪部材が前記第１位置に移動した際に前記第１サーボモータに対するトルク指令を所定のトルク以下に制限するトルク制限を開始するトルク制限部と、を有する
   ことを特徴とする、ロボットシステム。
2. 前記コントローラは、
   前記爪部材が前記第１位置に移動するまでの速度を、前記第１位置から前記第２位置に移動するまでの速度よりも高速となるように制御する速度制御部を有する
   ことを特徴とする、請求項１に記載のロボットシステム。
3. 前記爪部材は、
   底板部、及び、前記底板部とは異なる角度に形成された側板部、を有し、
   前記ハンドは、
   前記側板部が対向するように前記爪部材が一対配置され、
   前記ワークは、
   各爪部材の前記底板部にそれぞれ載置され、各爪部材の前記側板部に挟まれて保持される
   ことを特徴とする、請求項２に記載のロボットシステム。
4. 前記爪部材は、
   前記底板部の先端における前記ワークが載置される面と反対側の面にテーパ部を有する
   ことを特徴とする、請求項３に記載のロボットシステム。
5. 前記第１サーボモータは、
   前記一対の爪部材の各々に対応して２つ設けられ、
   前記位置制御部は、
   前記ワークを保持する際には、前記一対の爪部材の両方が移動されるように、前記ワークの保持を解除する際には、前記一対の爪部材の一方が固定され他方が移動されるように、前記２つの第１サーボモータに対して位置制御を行う
   ことを特徴とする、請求項３又は４に記載のロボットシステム。
6. 前記ハンドに設けられ、前記底板部に載置された前記ワークを前記爪部材に対して相対的に移動可能なプッシャと、
   前記プッシャを駆動するための第２サーボモータと、をさらに備え、
   前記取得部は、
   前記ワークの載置位置情報を取得し、
   前記位置制御部は、
   前記ワークの保持を解除して前記爪部材を前記ワークより引き抜く際に、前記ワークが載置位置に位置するように、前記第２サーボモータに対して位置制御を行う
   ことを特徴とする、請求項３乃至５のいずれか１項に記載のロボットシステム。
7. 前記爪部材による保持が行われる保持位置に前記ワークを搬送するコンベアと、
   前記爪部材による保持が解除されて前記ワークが載置される、横方向からアクセス可能な搬送容器と、をさらに備える
   ことを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のロボットシステム。
8. 前記コンベアは、
   前記保持位置において前記ワークの搬送を停止して当該ワークを持ち上げ可能なリフト装置を有する
   ことを特徴とする、請求項７に記載のロボットシステム。
9. 前記ワークは、
   段ボール箱である
   ことを特徴とする、請求項１乃至８のいずれか１項に記載のロボットシステム。

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