JP2014237195A - ピッキング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】、袋物のように外圧で容易に変形してしまう吸着対象物であっても、袋や内容物を損傷させないように下降させるピッキング装置を提供する。【解決手段】本発明のピッキング装置１は、吸着対象物５０を吸着する吸着面３１を有する吸着具３と、吸着具３と接続され、吸着面３１と連通する内部空間を有する昇降部材９と、昇降部材９を挿入して連結し、昇降部材９の内部空間を介して、吸着面３１に吸引空気を付与する吸引管路２と、吸引空気の付与を制御する吸引空気制御部２５と、昇降部材９の下降を、吸引空気以外に基づいて制御する、予備下降制御部８と、を備え、予備下降制御部８は、昇降部材９を、第１位置から第２位置まで下降させ、吸引空気制御部２５は、昇降部材を、第２位置から第３位置まで下降させる。【選択図】図３

Description

本発明は、工場や配送センターなどにおける製品や商品の運搬や分類において、製品や商品を搬送する際に商品を吸着して移動するピッキング装置に関する。

様々な事業分野、商品分野においては、それぞれに対応した工場において、種々の製品や商品が製造される。半完成状態の製品や商品は、製造工程における次の工程に運搬される必要がある。完成状態の製品や商品は、最終的にダンボールや専用のケースに詰められて出荷される。このため、工場や配送センターは、製造ライン以外に、製品や商品の分類や詰め込みを行って製品や商品を移動させる運搬ラインを必要とする。運搬ラインは、半完成の製品や商品を次の工程に移動させたり、完成した製品や商品を出荷状態に移動させたりする。

運搬ラインが、製品や商品を次の工程や出荷状態に移動させる際には、製品や商品の分類を行ったり、所定数の製品や商品を段ボール箱やケースに詰め込んだりする必要がある。このため、運搬ラインは、複数の製品や商品から、一つ一つの製品や商品をピッキングする必要を有している。ピッキングとは、ある場所にある製品や商品を吸着したり把持したりして持ち上げることをいい、ピッキングされた後で、ピッキングした製品や商品を、ある場所から別の場所に移動する。すなわち、ピッキング装置によるピッキングとは、製品や商品を種々の方式で掴むことであり、掴むのに合わせて、製品や商品を上昇させたり下降させたりすることを含むこともある。

ここで、製品や商品は、様々である。運搬ラインは、製品や商品の配送先、アイテム数、品種などのパラメータに基づいて、様々な製品や商品を効率的に分類する必要がある。一つのダンボール箱やケースには、異なる品種の製品や商品が詰め込まれる必要があることもあるからである。このような様々なパラメータに対応して、複数の製品や商品を正確に分類するには、人的作業が適しているが、人件費や効率の問題がある。

ここで、製品や商品の出荷のための運搬ラインの場合は、個々の製品や商品の分類、分類後の製品や商品の運搬、分類された製品や商品の箱詰め、箱の集積、パレットへの積載などの工程を含む。これらそれぞれの工程は、他の工程と独立しているが、運搬ラインの前半工程である製品や商品の分類においては、取り扱うべき製品や商品の個数が多い。これに対して、運搬ラインの後半工程である、製品や商品の箱詰めやパレットへの積載においては、取り扱うダンボール箱の個数は、前半工程で取り扱う製品や商品の個数より相対的に少なくなる。

運搬ラインでの全ての工程を含む流れ作業を、自動化して効率よく進めるためには、前半工程で取り扱う製品や商品の個数に対応した、分類や運搬作業が必要となる。すなわち、個々の製品や商品を、高速かつ高精度にピッキングする必要がある。前半工程でのピッキング作業が遅かったり、作業エラーが生じたりすると、運搬ラインの後半工程での作業速度を遅くしたり作業を止めたりする必要が生じるからである。

このように、製造工程の途中や、製造工程後の出荷前作業において必要となる運搬ラインでは、個々の製品や商品を、正確かつ高速にピッキングすることが求められる。個々の製品や商品が正確かつ高速にピッキングされることで、製造および出荷作業が高速化され、様々な製造現場や流通現場での生産性が向上する。

ここで、運搬ラインにおいては、ピッキング装置が、ケースに入った製品や商品、コンベアを流れる製品や商品のそれぞれを、ピッキングする。例えば、ピッキング装置は、あるケースに入った複数の製品や商品の中から一つをピッキングして、次の工程（場所）に移動させる。あるいは、ピッキング装置は、コンベアを流れる複数の製品や商品の中から一つをピッキングして、ケースや箱に詰め込む。

このように、ピッキング装置は、複数の製品や商品の中から、対象となる一つを選択して、確実かつ高速にピッキングする必要を有している。特に、ピッキング装置が掴む商品や製品は、形状、内容、外装物が様々であるので、掴みにくいことも多い。このため、ピッキング装置は、吸引空気を用いる吸着具を用いて、製品や商品を吸着してピッキングすることが多い。製品や商品の外周に吸着具を押し当てて、吸着具に付与される吸引空気によって、ピッキング装置は、製品や商品を取り出し可能とする。吸着具には、製品や商品を確実に吸着する能力が求められている。

ここで、製品や商品には様々なものがあるが、お菓子、パン、食品など、軟質性を有する（変形容易性を有する）内容物が、袋（やはり変形容易性を有する）に詰められている「袋物」も多くある。工場や配送センターなどでは、このような袋物を取り扱うことも多く、ピッキング装置には、このような袋物を取り扱うことも求められている。

このようなピッキング装置やピッキング装置に用いられる吸着具の技術が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

特開平６−１６３７８号公報 特開２０００−２９６４８９号公報

特許文献１は、空気吸引孔１を有する吸着具本体２の下部に、硬質弾性材料製環状体３を固定し、その硬質弾性材料製環状体３よりも下方に突出する軟質弾性材料製環状体４を、硬質弾性材料製環状体３の外側において吸着具本体２に直接または間接的に固定する吊上運搬用真空吸着具を開示する。

特許文献１は、硬質部材と軟質部材とをあわせた吸着具分によって、対象物を吸着する吸着具を開示する。このような吸着具によって、表面に凸凹がある対象物であっても、確実に吸着できることを目的としている。

しかしながら、硬質部材と軟質部材とをあわせた吸着具分を有しているとしても、対象物が袋物である場合には、特許文献１に開示される吸着具は、袋物の対象物を確実に吸着できない問題を有している。菓子、パン、食品、袋入り部品などは、その外形は袋である。袋は、内部に空気や不活性ガスを収容しているので、外圧によって容易に変形する。

このため、吸着具によって袋の表面が吸着される場合でも、袋表面にしわや折れ曲がりが生じてしまう。しわや折れ曲がりが、吸着具の吸着面から吸着具の外側にまで連通していると、吸着面の一部が、外気と連通してしまうことになる。吸着面の一部が、吸着対象物である袋物で覆われていない状態であると、吸引面積が減少したり、吸引方向に外気が入ったりして、吸着力が弱まる。吸着力が弱まった状態であると、何らかの要因で、吸着具は、吸着対象物を落下させてしまうこともある。吸着具が、吸着対象物を吸着した後で吸着対象物を装置の一部に衝突させたり、吸着対象物を移動させる勢いを与えたりすることで、吸着具は、吸着対象物を落下させてしまう。

吸着具（とこれを備えるピッキング装置）が、このように袋物である吸着対象物を落下させてしまえば、吸着対象物を移動させることができないだけでなく、袋物の内容物を損傷（変形なども含む）させてしまうこともありえる。内容物を損傷させることは、工場や配送センターにとっては当然に問題であり、このような損傷を生じさせないことが求められる。

逆に、落下を防止しようとして、吸着具による吸引力を増加させれば、袋物の袋が破れたり、内容物が吸着具の吸着面に強く押し付けられたりして、袋の破損や内容物の損傷がやはり生じてしまう。

特許文献２は、工作物を吸着するための真空グリッパー１０は、負圧ポート１４と弾性的な吸盤２０と吸盤ホルダー１２とを備え、吸盤２０は工作物寄りの側に、吸引室２６を画成するリップシール２２を備え、吸引室２６は負圧ポート１４に流体接続されている。吸引室２６はその中に突出するリブ３６，３８を備え、リブおよびまたはリップシール２２は吸引室２６寄りのその面３０に、少なくとも１つの溝２８を有する真空グリッパーを開示する。

特許文献２に開示される真空グリッパーは、リブや溝によって、滑り止め機能を発揮し、対象物を吸着する際のすべりを防止する。

しかしながら、一定形状を維持できる吸着対象物ではなく、袋物である場合には、リブや溝による滑り止めがあったとしても、特許文献１の場合と同様の問題を有する。すなわち、特許文献２に開示される真空グリッパーは、袋物を吸着する際に、表面にしわや折れ曲がりを生じさせて、吸着対象物を落下させてしまう可能性を有する。

この結果、特許文献１と同様に、袋の破損や内容物の損傷を生じさせてしまうことがある。

特許文献１、特許文献２に代表される従来技術は、袋物のように吸着時に容易に変形する吸着対象物を確実に吸着することが難しい問題を有していた。もし、吸着具が、吸着対象物を落下させてしまうと、運搬ラインを停止させる必要が生じ、製造工程や出荷工程での生産性を低下させる問題も生じてしまう。

加えて、生産性の低下だけでなく、袋物における袋の破損や内容物の損傷を生じさせる可能性も高い。袋の破損は当然のこと、袋が破損しないまでも内容物に変形などの損傷が生じてしまえば、当該商品は販売ができなくなってしまう。特に、お菓子、パン、インスタント食品などの食品の購入においては、購入者は、内容物の見た目も重視するので、内容物が変形等していれば、購入者が購入をためらう。食品などの袋物においては、内容物を確認できるように袋の一部もしくは全部が透明もしくは半透明であることが多いので、購入者は購入時に内容物の状態を確認できるからである。

また、ピッキング装置は、吸着対象物を吸着して、上昇、移動、下降を行う。この下降によって、ある場所から別の場所への吸着対象物の移動を完了できる。この下降の際に、下降が乱雑であると、吸着対象物である商品を傷つけてしまう問題もある。従来技術のピッキング装置などは、確実な吸着が不十分であるだけでなく、吸着対象物の下降における吸着対象物の保護が不十分である問題も有していた。

以上のように、従来技術の吸着具やこれを備えるピッキング装置は、袋物を確実にピッキングできないとの問題に加え、袋物の袋や内容物の損傷を生じさせてしまう問題を有していた。

このような問題に鑑み、袋物のように外圧で容易に変形してしまう吸着対象物であっても、袋や内容物を損傷させないように下降させるピッキング装置を提供することを目的とする。

上記課題に鑑み、本発明のピッキング装置は、吸着対象物を吸着する吸着面を有する吸着具と、吸着具と接続され、吸着面と連通する内部空間を有する昇降部材と、昇降部材を挿入して連結し、昇降部材の内部空間を介して、吸着面に吸引空気を付与する吸引管路と、吸引空気の付与を制御する吸引空気制御部と、昇降部材の下降を、吸引空気以外に基づいて制御する、予備下降制御部と、を備え、予備下降制御部は、昇降部材を、第１位置から第２位置まで下降させ、吸引空気制御部は、昇降部材を、第２位置から第３位置まで下降させる。

本発明のピッキング装置は、空気吸引空気のみで、吸着対象物を吸着すると共に一定の高さまで上昇させることができる。このため、ピッキングにおける工程数およびこれに対応する部材の削減が実現できる。更に、確実にピッキングを行うことができる。

また、吸着している吸着対象物を、移動先において下降させる際に、自由落下期間を短くすることで、より柔らかく優しく吸着対象物を下降させる。この下降によって、下降および移動先への設置において、吸着対象物を損傷させることが防止できる。特に、吸着対象物が、袋物である場合でも、袋内部の内容物を損傷させないで済ませることができる。

また、ピッキングにおける損傷可能性を低減できることでピッキング装置によるピッキング速度を上げることができ、商品の移動効率を向上させることもできる。

本発明の搬送装置の全体斜視図である。 本発明の実施の形態１におけるピッキング装置の斜視図である。 本発明の実施の形態１におけるピッキング装置の動作手順の説明図である。 本発明の実施の形態１におけるピッキング装置の動作手順の説明図である。 本発明の実施の形態１におけるピッキング装置の動作手順の説明図である。 本発明の実施の形態１におけるピッキング装置の動作手順の説明図である。 本発明の実施の形態１におけるピッキング装置の動作手順の説明図である。 本発明の実施の形態１におけるピッキング装置の動作手順の説明図である。 本発明の実施の形態１におけるピッキング装置の動作手順の説明図である。 従来技術による下降状態を、速度から示した模式グラフである。 本発明の実施の形態１における下降状態を、速度から示した模式グラフである。 本発明の実施の形態１における下降状態を、速度から示した模式グラフである。 本発明の実施の形態２におけるピッキング装置の斜視図である。 本発明の実施の形態２におけるピッキング装置の側面図である。 本発明の実施の形態３における吸着具の吸着面から見た斜視図である。 本発明の実施の形態３における吸着具３の断面斜視図である。 本発明の実施の形態３における吸着具の側面図である。 実施の形態３における下降完了時の袋物の外形を示す模式図である。 本発明の実施の形態３における吸着具の底面図である。

本発明の第１の発明に係るピッキング装置は、吸着対象物を吸着する吸着面を有する吸着具と、吸着具と接続され、吸着面と連通する内部空間を有する昇降部材と、昇降部材を挿入して連結し、昇降部材の内部空間を介して、吸着面に吸引空気を付与する吸引管路と、吸引空気の付与を制御する吸引空気制御部と、昇降部材の下降を、吸引空気以外に基づいて制御する、予備下降制御部と、を備え、予備下降制御部は、昇降部材を、第１位置から第２位置まで下降させ、吸引空気制御部は、昇降部材を、第２位置から第３位置まで下降させる。

この構成により、ピッキング装置は、吸着対象物を優しくスムーズに下降させることができる。

本発明の第２の発明に係るピッキング装置では、第１の発明に加えて、吸着具吸引空気を発生させる吸引空気発生器を更に備え、吸着具吸着面は、外部と連通する開口部を有し、吸着具吸引管路は、吸着具昇降部材を挿入可能であると共に吸着具吸引空気を通す連通空間を有し、吸着具吸引空気発生器から、吸着具連通空間および吸着具内部空間を介して、吸着具開口部まで連通している。

この構成により、吸引空気のみで、吸着対象物の吸着と上昇を行える。

本発明の第３の発明に係るピッキング装置では、第１又は第２の発明に加えて、吸着具吸着面に吸着具吸着対象物が接触し、吸着具吸引空気発生器から吸着具開口部までの連通空間において、吸着具吸引空気が吸着具開口部に付与されることで、吸着具吸着面は吸着具吸着対象物を吸着し、吸着具吸引空気発生器から吸着具開口部までの連通空間において、吸着具吸引空気の付与が消失することで、吸着具吸着面は吸着具吸着対象物を開放する。

この構成により、ピッキング装置は、吸引空気の制御によって、吸着対象物の吸着と開放を行える。

本発明の第４の発明に係るピッキング装置では、第３の発明に加えて、吸着具吸着面に吸着具吸着対象物が吸着している状態で、吸着具吸引空気発生器から吸着具開口部に吸引空気が付与されることで、吸着具吸引空気発生器から吸着具吸着面までが密閉状態となって、吸着具昇降部材が、吸着具吸引管路内部を上昇および上昇位置の位置維持の少なくとも一方が可能である。

この構成により、吸引空気の付与によって、吸着及び上昇が可能である。

本発明の第５の発明に係るピッキング装置では、第１から第４のいずれかの発明に加えて、吸着具は、吸着具吸着面に外周に沿って吸着対象物側に突出する接触部を、更に備え、接触部は、吸着面との間に空隙を有し、吸着具空隙は、吸着対象物の変形部分の少なくとも一部を、その内部に収容する。

この構成により、吸着具は、より確実に袋物のような吸着対象物を吸着できる。

本発明の第６の発明に係るピッキング装置では、第１から第５のいずれかの発明に加えて、吸着具第１位置は、吸着具昇降部材が、吸着具予備下降制御部によって下降を開始する高さに相当し、吸着具第３位置は、吸着具吸着対象物の設置面の高さに相当する。

この構成により、ピッキング装置は、従来は吸引空気で下降可能な位置から設置面までを、２段階の下降によって、吸着対象物を下降させることができる。

本発明の第７の発明に係るピッキング装置では、第１から第６のいずれかの発明に加えて、吸着具昇降部材が、吸着具第１位置から吸着具第３位置まで下降する下降期間において、吸着具予備下降制御部は、吸着具第１位置から吸着具第２位置までにおいて、吸着具吸引空気の付与を残した状態で、吸着具昇降部材を下降させ、吸着具吸引空気発生器は、吸着具第２位置から吸着具第３位置までにおいて、吸着具吸引空気を消失させて、吸着具昇降部材を下降させる。

この構成により、第１段階として吸引空気の制御以外で第１位置から第２位置まで下降させ、第２段階として吸引空気の制御で、第２位置から第３位置まで下降させる。

本発明の第８の発明に係るピッキング装置では、第７の発明に加えて、吸着具第２位置から吸着具第３位置までの下降においては、吸着具予備下降制御部は動作しない。

この構成により、第２位置から第３位置までの下降においては、吸引空気の制御のみで下降する。この結果、下降のスムーズ性と下降完了時の吸着開放が実現される。

本発明の第９の発明に係るピッキング装置では、第１から第８のいずれかの発明に加えて、吸着具予備下降制御部は、吸着具吸着具の上部に接触可能な先端部を有するピストンと、吸着具ピストンを収容可能であって吸着具ピストンと対になるシリンダと、を有し、吸着具ピストンは、吸着具シリンダの内部空間の横断面を仕切る仕切り板を有し、吸着具シリンダは、吸着具仕切り板より上方に位置する上部開口部と、吸着具仕切り板より下方に位置する下部開口部と、を有する。

この構成により、予備下降制御部は、上部開口部からの圧力で、吸着具を下降させることができる。

本発明の第１０の発明に係るピッキング装置では、第９の発明に加えて、吸着具ピストンは、吸着具シリンダから下向きに突出可能であり、吸着具上部開口部に気体および液体の少なくとも一方が注入されることで、吸着具ピストンが吸着具シリンダから突出して下降して、吸着具先端部が吸着具を押し下げる。

この構成により、ピストンによる押し下げで、第１位置から第２位置までの下降が実現できる。

本発明の第１１の発明に係るピッキング装置では、第１０の発明に加えて、吸着具ピストンが、吸着具シリンダから突出する突出量は、吸着具第１位置から吸着具第２位置までの距離に対応する。

この構成により、ピストンは、第１位置から第２位置まで確実に下降させることができる。

本発明の第１２の発明に係るピッキング装置では、第１から第８のいずれかの発明に加えて、吸着具下降制御部は、吸着具の上部に接触可能な先端部を有するシャフトと、吸着具シャフトを上下移動させるモーターと、を有し、吸着具モーターは、吸着具シャフトを下降させることで、吸着具を押し下げる。

この構成により、予備下降制御部は、シャフトモーターやソレノイドなどの電動部材を用いて、第１位置から第２位置までの下降を実現できる。

本発明の第１３の発明に係るピッキング装置では、第１から第１２のいずれかの発明に加えて、吸着具吸引空気発生器は、吸着具昇降部材の基準位置が、吸着具第２位置となるところで、吸着具吸引空気を消失させる。

この構成により、吸引空気発生器は、予備下降制御部での下降が完了してから、次の下降を開始できる。

本発明の第１４の発明に係るピッキング装置では、第１から第１２のいずれかの発明に加えて、吸引空気発生器は、昇降部材の基準位置が、吸着具第２位置に到達する前に、吸着具吸引空気を消失させる。

この構成により、吸引空気発生器は、予備下降制御部での下降の完了前に、次の下降の準備を整えることができる。結果として、全体に渡ってスムーズな下降を実現できる。

本発明の第１５の発明に係るピッキング装置では、第１から第１４のいずれかの発明に加えて、吸引空気発生器は、昇降部材の基準位置が、第３位置に到達したところで、吸引管路に押圧空気を付与する。

この構成により、下降完了時に、袋物の袋の表面に、凸部を生じさせることを低減できる。

本発明の第１６の発明に係るピッキング装置では、第５から第１５のいずれかの発明に加えて、吸着具の接触部の外周に、押さえ部材を更に備える。

この構成により、下降完了時に、袋物の袋の表面に、凸部を生じさせることを低減できる。

本発明の第１７の発明に係るピッキング装置では、第１から第１６のいずれかの発明に加えて、吸着対象物は、内容物を袋に収容する袋物である。

この構成により、ピッキング装置は、袋物でもピッキングできる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。

（実施の形態１）

（空気吸引式のピッキング装置の説明）
まず、実施の形態１におけるピッキング装置の全体概要を説明する。図１は、本発明の搬送装置の全体斜視図である。図１は、実施の形態１におけるピッキング装置１を含んで実際の製造ラインや箱詰めラインに設置される搬送装置全体を示している。

ピッキング装置１は、搬送装置３００の一部に用いられる。搬送装置３００は、製造ラインや箱詰めラインにおいて、吸着対象物をある場所から別の場所に移動させる。図１では、製造ライン１００における第１ライン１０１に設置された箱１０２に詰められている吸着対象物５０が、第２ライン１０４に設置された箱１０３に搬送される。ピッキング装置１には、制御ロボット２００が備わっている。制御ロボット２００は、筐体２１０と、ピッキング装置１の姿勢を制御する姿勢制御部材２０１、２０２を備えている。また、図１には図示していないが、ピッキング装置１は、吸引空気発生器に接続されている。

このように、搬送装置３００は、ピッキング装置１とこれを制御する制御ロボット２００を備え、製造ライン１００に備わる吸着対象物５０を掴んで所定の位置に搬送する。ピッキング装置１が搬送装置３００の一部として取り付けられて、ピッキング装置１の動作によって、箱１０２に入れられている吸着対象物５０が、別の箱１０３に搬送される。ピッキング装置１は、搬送装置３００の一部として製造ラインや箱詰めラインに設置されて使用される。

ここで、図１では、ピッキング装置１は、吸着対象物５０を実際に掴んで搬送する部分を示しており、ピッキング装置１を含んだ全体を搬送装置３００として示している。しかしながら、ピッキング装置１と搬送装置３００とを、特段に区別する必要があるものではない。例えば、図１で搬送装置３００として示されている制御ロボット２００（筐体２１０なども）までを含めた構成を、ピッキング装置として把握しても良い。あるいは、ピッキング装置１は、図１に示されるように、吸着対象物５０と直接的に対峙する部分だけで把握されても良い。

制御ロボット２００は、姿勢制御部材２０１、２０２を用いてピッキング装置１の姿勢を制御したりすることで、ピッキング装置１の実動作を制御する。制御ロボット２００による制御によって、ピッキング装置１が、吸着対象物５０を掴んで搬送でき、製造ライン１００に設置された搬送装置３００は、その機能を発揮する。

姿勢制御部２０１、２０２は、ピッキング装置１の平面方向および垂直方向の少なくとも一方を移動させる。すなわち、ピッキング装置１が実際に吸着対象物５０を吸着させる吸着具１の位置を、平面方向および垂直方向の少なくとも一方を移動させる。

（ピッキング装置の概要）
ピッキング装置１の概要について説明する。図２は、本発明の実施の形態１におけるピッキング装置の斜視図である。図２に示されるピッキング装置１は、図１で説明された搬送装置３００の一部として用いられる。ピッキング装置１は、吸着具３、昇降部材９、吸引管路２、第１支持部材４、第２支持部材５を備える。ここで、第１支持部材４および第２支持部材５は、必須の要素ではなく、作業性や作業能率を向上させるために設けられる。

更に、ピッキング装置１は、吸引空気の付与を制御する吸引空気制御部２５と、昇降部材９の下降を、吸引空気以外に基づいて制御する、予備下降制御部８と、を備える。昇降部材９は、この予備下降制御部８と吸引空気制御部２５とのそれぞれの動作によって、下降する。また、吸引管路２に吸引空気を付与する吸引空気発生器２６を備える。

ピッキング装置１の先端であって実際に吸着対象物５０を吸着する吸着具３は、制御ロボット２００による垂直方向の移動によって、所定の上位位置まで下降したり、この上位位置より上の位置に上昇したりする。この制御ロボット２００による吸着具３の上昇と下降は、吸着具３が吸着している吸着対象物５０を、移動元から移動先に移動させる際に必要な高さへの上昇と下降を実現する。

制御ロボット２００は、この移動元から移動先に必要な高さへの上昇を行った後で、ピッキング装置１を（すなわち吸着具３を）平面方向に移動する。ここで、平面方向の移動に必要な高さは、移動元や移動先の環境によって様々である。ピッキング装置１は、吸引空気による昇降部材９の負圧によって上昇（あるいは気圧上昇によって下降）するが、この上昇で不足する上昇を、制御ロボット２００が補う。

このように、ピッキング装置１は、制御ロボット２００によって受ける垂直方向の移動と、自身の備える構成要素による吸引空気による垂直方向の移動との２つの垂直方向の移動を行う。また、ピッキング装置１は、制御ロボット２００によって、平面方向の移動を受ける。この垂直方向と平面方向の組み合わせによって、搬送装置３００は、ピッキング装置１を利用して、吸着対象物５０を移動元から移動先に搬送できる。

制御ロボット２００による制御も含めて、ピッキング装置１による吸着対象物５０の移動の手順概要は次の通りである。

（手順１）制御ロボット２００が、ピッキング装置１（吸着具３）を平面方向の移動に用いられる移動用高さ（例えば、移動元や移動先のコンベアや箱に、吸着具３が接触しない高さ）にセットする。

（手順２）制御ロボット２００は、吸着具３が、移動元の吸着対象物５０に対向する位置に、ピッキング装置１を平面方向に移動させる。このとき、制御ロボット２００は、移動用高さを維持している。

（手順３）制御ロボット２００は、吸着具３が吸着対象物５０に接触可能な高さとなるように、ピッキング装置１を下降させる。

（手順４）ピッキング装置１は、吸引空気発生器２６からの吸引空気によって、吸着具３により吸着対象物５０を吸着する。

（手順５）ピッキング装置１は、吸引空気により昇降部材９を上昇させることで、吸着対象物５０を上昇させる。この上昇においては、吸引空気で上昇可能な上位位置までの上昇である。

（手順６）上位位置が、移動用高さに不足する高さである場合には、制御ロボット２００は、ピッキング装置１を上昇させる。この上昇は、吸引空気による上昇ではなく、機械的な上昇である。

（手順７）制御ロボット２００は、吸着具３が吸着対象物５０を吸着したままの状態で、ピッキング装置１を、平面方向に移動する。平面方向の移動においては、移動元から移動先に移動される。

（手順８）平面方向において移動先の位置まで移動が終わると、制御ロボット２００は、ピッキング装置１を上位位置まで下降させる。この上位位置は、吸引空気を基礎とするピッキング装置１が下降を開始させることのできる開始高さである。この上位位置は、後述する第１位置である。

（手順９）制御ロボット２００によるピッキング装置１の下降によって第１位置まで到達したピッキング装置１は、予備下降制御部と吸引空気の開放（低減と消失）により、吸着具３を下降させる（昇降部材９を下降させる）。この下降においては、第１位置から第２位置の第１段階の下降と第２位置から第３位置までの第２段階の下降とがある。第３位置は、吸着対象物５０が設置される設置面の高さに対応する。

（手順１０）吸着対象物５０が、移動先の設置面に到達すると、ピッキング装置１は、吸引空気を消失させており、吸着を終了している。この状態になることで、ピッキング装置１を用いた搬送装置３００による物品の移動が完了する。

（手順１１）制御ロボット２００は、ピッキング装置１を上昇させて、次の吸着対象物５０の移動に備える。

以上のような手順によって、制御ロボット２００と吸引空気発生器２６による吸引空気との組み合わせで、搬送装置３００は、ピッキング装置１を用いて、吸着対象物５０を吸着、上昇、平面移動、下降、設置、を行って搬送できる。

本発明は、この手順において、特に吸着対象物５０の下降に関している。

（従来技術での下降における問題点）
従来技術のピッキング装置は、吸引空気のみで下降させることで、特に袋物である吸着対象物５０を、下降の際に損傷させていた。自由落下や落下速度の変化などによって、袋物である吸着対象物５０が、設置面でバウンドしたり、設置面と強く衝突したりする。

例えば、従来技術のピッキング装置は、制御ロボットによる下降が終わって設置面から一定の高さである位置に到達したところで（吸着対象物と設置面は一定の離隔距離を有している。後述の第１位置である）、吸引空気を消失させる。吸引空気が消失すれば、吸着具の吸着能力が無くなり、昇降部材の下降と共に吸着面から吸着対象物が外れて、吸着対象物は自由落下に近い落下で下降する。もちろん、昇降部材と共に自由落下するので、吸着対象物がそれだけで自由落下するわけではないが、自由落下の期間も生じるので、吸着対象物が設置面に到達すると強い衝撃が吸着対象物に付与される。

あるいは、従来技術のピッキング装置は、制御ロボットによる下降が終わって設置面から一定の高さである位置に到達したところで（吸着対象物と設置面は一定の離隔距離を有している。後述の第１位置である）、吸引空気の付与を消失させるのに合わせて、付与空気を与える。すなわち、積極的に吸着対象物の吸着を外す。この場合には、ピッキング装置は、吸着対象物を高速に設置面に設置することができる。しかしながら、当然に長い距離を自由落下することになり、強い衝撃を、吸着対象物は受ける。この衝撃によって、当然に、吸着対象物に損傷が生じる可能性もある。
（本発明の下降での対応の概要）

実施の形態１におけるピッキング装置１は、ピッキング装置１における下降を優しく下降させることを目的としている。特に、下降においては、吸引空気の消失を必要とするが（最終的には、吸着対象物５０の吸着具３での吸着の開放も必要であるので）、この吸引空気の消失のみでは、従来技術のような問題が生じてしまう。

そこで、実施の形態１におけるピッキング装置１は、予備下降制御部８を備えることで、それなりの高さから設置面までの吸着対象物５０の下降において、吸引空気の消失のみだけでない下降を実現する。特に、２段階での下降を実現することで、下降全体に渡っての下降加速度を一定範囲に収めるような優しい下降を実現できる。

予備下降制御部８は、昇降部材９を第１位置から第２位置まで下降させる。この予備下降制御部８による下降に続いて、吸引空気制御部２５は、吸引空気の制御によって（付与量の変化や付与の消失などによって）、第２位置から第３位置まで、昇降部材９を下降させる。

このように、昇降部材９の下降は、予備下降制御部８と吸引空気制御部２５との２段階で完了される。なお、第１位置は、制御ロボット２００がピッキング装置１を下降させた位置であり（吸着対象物５０と移動先の設置面とはまだ離隔している）、第２位置は、予備下降制御部８が下降可能な距離だけ、第１位置から設置面に近づいた位置であり、第３位置は、吸着対象物５０が、設置面に設置される位置である。

このような２段階での下降によって、ピッキング装置１が下降を開始する第１位置から下降が完了する第３位置までの下降が、一定加速度に収束されやすくなる。この結果、ピッキング装置１は、丁寧に吸着対象物５０を下降させることができる。丁寧な下降であることで、吸着対象物５０が設置面でバウンドしたり強い衝突を受けたりしない。すなわち、実施の形態１のピッキング装置１は、吸着対象物５０の下降において、従来技術のような問題を解消している。

但し、第１位置をロボット２００の下降ストローク端と考え、第２位置を予備下降制御部の下降ストローク端と考えた場合には、ロボット２００の下降ストローク動作と、予備下降制御部の下降動作は、同時に行う事も出来るため、第１位置と第２位置は同じ高さ位置となる場合もあり得る。

（動作手順の詳細説明）
実施の形態１のピッキング装置１が行う手順１〜手順１１で説明した動作手順を、それぞれに係る構成要素と合わせて説明する。

図３〜図９は、本発明の実施の形態１におけるピッキング装置の動作手順の説明図である。これら図のそれぞれは、ピッキング装置１の動作手順を、段階的かつ離散的に示したものである。すなわち、ピッキング装置１の動作が進む順序に対応して、図３〜図９は、それぞれのタイミングでのピッキング装置１の正面を示している。なお、図３〜図９では、吸着具３の両側面のそれぞれに設けられる第１支持部材４および第２支持部材５が示されている。

また、ピッキング装置１は、吸着具３、第１支持部材４および第２支持部材の位置、姿勢などを動作させて制御する駆動部６を有している。駆動部６は、図３に示される構造部分に設けられてもよいし、図１における制御部２００に設けられてもよい。駆動部６は、第１支持部材４、第２支持部材を駆動したり、昇降部材９を吸引空気とは別に昇降させたりする。

（手順１）
制御ロボット２００は、ピッキング装置１を、平面方向に移動できる高さにセットする。この高さにセットされることで、ピッキング装置１は、平面方向に移動できるようになる。平面方向に移動できる高さとは、移動元や移動先に設置されている吸着対象物５０を収容している箱よりも高い高さであったり、平面方向の移動において障害物が無い高さであったりする。

（手順２）
制御ロボット２００は、吸着具３が移動元の吸着対象物５０に対向する位置に、ピッキング装置１を移動する。このときの移動は、平面方向の移動である。移動においては、画像処理や座標処理を用いて、制御ロボット２００は、吸着対象物５０に対向する位置に、ピッキング装置１を移動させる。

図３は、このピッキング装置１が、吸着対象物５０に対向する位置に到達した状態を示している。

（手順３）
制御ロボット２００は、吸着具３と吸着対象物５０が対向する平面方向の位置にセットした後で、吸着具３が吸着対象物５０に接触可能な高さとなるように下降させる。図４は、この下降によって、吸着具３が吸着対象物５０に接触可能な高さとなった状態を示している。

ここでは、制御ロボット２００が、この接触可能な位置までピッキング装置１を下降させてもよいし、駆動部６が、ピッキング装置１を下降させてもよい。ピッキング装置１は、制御ロボット２００や駆動部６が備える画像処理によって、吸着対象物５０が吸着具３の下に位置していることを把握できる。あるいは、予めプログラミングされた座標指示に合わせて、ピッキング装置１は、吸着対象物５０の位置を判別して、吸着具３を吸着対象物５０に向けて下降させる。

なお、吸着具３は、昇降部材９と共に（あるいは吸引管路２と共に）下降すればよい。駆動部が吸着具３を下降させる。

なお、一般的に吸着対象物５０は、箱１０２などに入れられているので、吸着具３が下降することを手順３として説明した。しかしながら、吸着対象物５０を収容している箱１０２が上昇可能であれば、吸着具３が下降するのではなく、吸着対象物５０が吸着具３に上昇してくることでもよい。

吸着具３が下降することで、吸着具３は、第１支持部材４および第２支持部材５の先端よりも、下側（吸着対象物５０側）に、その先端（吸着具３において吸着対象物５０と接触する接触部）を位置させるようになる。

（手順４）
次に、吸引空気発生器２６は、吸引空気を吸引管路２に付与する。吸引空気の付与とはいわゆるバキュームを行うことである。

吸着具３は、吸着対象物５０を吸着する吸着面３１を有する。吸着面３１は、外部と連通する状態であり、例えばメッシュ状の開口部を有している。この開口部によって、吸引管路２から付与される吸引空気が、外部へ到達して、吸着具３は、吸着面３１に接触する吸着対象物５０を吸着できる。吸引空気が開口部を介して吸着面３１に接触している吸着対象物５０に付与されることで、吸着面３１は、吸着対象物５０をしっかりと吸着できる。

（手順５）
吸引空気発生器２６は、吸引空気を吸引管路２に付与し続ける。

吸引管路２は、昇降部材９を内部で昇降させるために、連通空間を有している。この連通空間を介して、吸引管路２は、吸引空気を吸着具３（同様に昇降部材９に）に付与する。吸引管路２には、吸引空気発生器２６が接続されており、吸引空気発生器２６からの吸引空気（吸引空気）は、吸引管路２の連通空間に到達する。すなわち、吸引管路２の連通空間、昇降部材９の内部空間、吸着具３の内部が全て連通して、最終的には、吸引空気発生器２６から吸着面３１までが連通する構造となる。この連通する経路を、吸引空気が移動して、吸着面３１に接触する吸着対象物５０を吸着する。

ここで、吸着対象物５０は、内容物を袋に収容する袋物を想定している。たとえば、菓子、パン、惣菜製品、加工食品など、変形性がある内容物を収容している袋物である。このような袋物は、内容物も袋そのものも変形性を有しているので、吸着具３によって吸着されると、外形（特に袋）が、変形する。もちろん、本発明のピッキング装置１は、ピッキングがより困難である袋物をピッキングすることを想定しているが、もちろん袋物以外の吸着対象物５０をピッキングすることを除外しているものではない。

吸着面３１に吸着対象物５０が吸着すると、吸引管路２、昇降部材９および吸着具３を連通する経路の先端がこの吸着対象物５０によってふさがれることになる。こうなると、吸引管路２が付与する吸引空気は、吸着面３１の外部に出ることができなくなる。この結果、吸引管路２から吸着具３に至る内部空間で吸引空気が留まる。すなわち、吸引管路２から吸着面３１に至る内部の圧力が低下する。この圧力低下により、吸引管路２に挿入されている昇降部材９が上昇できる。

図５は、吸引空気によって、昇降部材９が吸引管路２内部に挿入されつつ上昇して、結果的に吸着具３が吸着対象物５０を上昇させている状態を示している。

吸引管路２は、昇降部材９を挿入して連結する。このとき、昇降部材９が吸引管路２内部に挿入されて連結されることで、昇降部材９は、吸引管路２内部で上下移動が自由にできる。なお、昇降部材９が、吸引管路２から外れて落下することのないように、吸引管路２の下端には、昇降部材９を止める部材が備わっていることもよい。

このように、ピッキング装置１は、吸引管路２からの吸引空気のみで、（１）吸着面３１に吸着対象物５０を吸着させる、（２）吸着面が塞がれたことで、内部圧力が低下し、吸引管路２内部で昇降部材９を上昇させる、（３）昇降部材９に接続される吸着具３も同時に上昇する、（４）当然ながら吸着対象物５０も上昇する、とのステップで、吸着対象物５０を上昇させる。

逆に言えば、吸引空気を消滅させると、昇降部材９が下降すると共に、吸着面３１から吸着対象物５０が外れる。この結果、ピッキング装置１は、吸着対象物５０を、ある場所に置くことができる。

また、手順５における上昇途中において、第１支持部材４と第２支持部材５によって、吸着対象物５０が、側面から挟まれる。図６は、この第１支持部材４と第２支持部材５による吸着対象物５０を挟んで固定した状態を示している。駆動部６が、第１支持部材４と第２支持部材５を駆動して、吸着対象物５０に近づける。この近づける駆動によって、第１支持部材４と第２支持部材５とは、吸着対象物５０を挟むことができる。

第１支持部材４および第２支持部材５のそれぞれは、吸着具３の側面に設けられる。好ましくは、第１支持部材４と第２支持部材５とは、相互に対向する。更に、第１支持部材４および第２支持部材５のそれぞれは、相互の距離（対向距離）を変動可能であり、吸着面３１が吸着対象物５０を吸着する前後のいずれかにおいて、対向距離を縮めて、吸着対象物５０の側面に接触して把持する。

吸着面３１での吸着対象物５０の吸着の後で、駆動部６が、第１支持部材４および第２支持部材５の対向距離を縮める。こうして、第１支持部材４は吸着された吸着対象物５０の一方の側面を押さえ、第２支持部材５は吸着された吸着対象物５０の他方の側面を押さえる。この両側面からの押さえによって、吸着具３による吸着だけでなく、第１支持部材４および第２支持部材５のそれぞれによる把持によって、吸着対象物５０の上昇時あるいは水平方向での移動時の落下や、袋内部での内容物の移動や振動が低減できる。

ここで、第１支持部材４および第２支持部材５のそれぞれは、吸着対象物５０の搬送方向に沿って、接触面４１、５１を接触させる。言い換えれば、接触面４１、５１のそれぞれは、搬送方向に略垂直である。接触面４１、５１が、このように吸着対象物５０に接触させられることで、平面方向での移動時に、搬送方向に加わる圧力に対応できる。

なお、接触面４１、５１のそれぞれは、吸着対象物５０の姿勢を維持できるように接触させられれば良く、非常に強い圧力で接触する必要は無い。吸着対象物５０である袋物の袋や内容物を破壊しないためである。

第１支持部材４および第２支持部材５のそれぞれは、両サイドから、吸着対象物５０に近づくようにスライド動作することで、接触面４１、５１を、吸着対象物５０に接触させる。このとき、第１支持部材４および第２支持部材５は、相互に連動してスライド動作しても良いし、それぞれが独立してスライド動作しても良い。例えば、第１支持部材４がより大きくスライド動作して、接触面４１を吸着対象物５０に接触させてもよいし、逆でも良い。

なお、このときには、第１支持部材４および第２支持部材５の先端は、吸着具３の先端よりも上方に位置することが適当である。こうすることで、吸着具３がステップ１によって接触可能な位置まで下降した場合に、第１支持部材４および第２支持部材５が、邪魔になることは無いからである。

このようにピッキング装置１は、吸引空気による昇降部材９の上昇に合わせて、第１支持部材４および第２支持部材５の把持をもって、第１位置から第２位置（昇降部材９の上限位置）にまで、昇降部材９を上昇させる。

なお、手順５で説明した第１支持部材４と第２支持部材５による把持と、昇降部材９の上昇とは、完全に切り分けられるものではなく、前後したりミックスで動作したりすることでもよい。

この手順４、５によって、ピッキング装置１は、吸引空気のみで、吸着対象物５０を吸着および上昇させることができる。すなわち、余分な機構を設けずに、容易に吸着と上昇を行える。

（手順６）
ピッキング装置１は、手順４，５で説明した通り、吸引空気発生器２６の吸引空気によって吸着対象物５０を吸着して上昇させることができる。

しかし、移動元、移動先および移動経路の構造によっては、この吸引空気による上昇だけでは、その高さが不足することもある。例えば、吸引空気で上昇した高さで、移動元から移動先に平面方向で移動する場合に、障害物があるなどの場合である。このような状況に対応するために、平面方向の移動前に、ピッキング装置１はその高さを（吸着している吸着対象物５０の高さを）、上げることが適当である。

このように上昇が不足している場合には、制御ロボット２００が、ピッキング装置１を上昇させる。これは機械的な上昇であり、吸引空気による上昇ではない。

（手順７）
制御ロボット２００は、吸着具３が吸着し、第１支持部材４および第２支持部材５が側面を支持している吸着対象物５０を、ピッキング装置１と合わせて平面方向に移動する。移動先は、吸着対象物５０を搬送する先であり、例えば図１に示されるような箱が置いてある。制御ロボット２００は、ピッキング装置１を平面方向に移動することで、吸着対象物５０を、目的の位置まで平面移動させる。

なお、このとき、第１支持部材４と第２支持部材５とによって吸着対象物５０が挟まれていることで、平面方向の移動時に加わる加速度に対しても、ピッキング装置１は、吸着対象物５０を落下させることを防止できる。

（手順８）
制御ロボット２００が、所定位置まで平面方向移動を終えると、制御ロボット２００は、ピッキング装置１を所定の上位位置まで下降させる。この上位位置は、ピッキング装置１が、予備下降制御部８や吸引空気制御部２５を用いて下降を開始させる第１位置である。すなわち、制御ロボット２００で下降させることのできる位置である。

この第１位置が、吸引空気を中心としてピッキング装置１が吸着対象物５０を下降開始する位置である。この第１位置から、ピッキング装置１は、予備下降制御部８と吸引空気制御部２５を用いて、吸着対象物５０を下降させる。

図７は、この手順８の下降開始の状態を示している。図７においては、下降開始の位置を第１位置、途中を第２位置、下降が完了する位置を第３位置として示している。

ここで、第１位置、第２位置、第３位置は、設置面５１を基準にしているが、下降の対象となる吸着対象物５０、吸着具３、昇降部材９のいずれかを基準にしてもよい。

このため、第１位置は、予備下降制御部８および吸引空気制御部２５の少なくとも一方による下降を開始する高さに相当する位置である。実際の位置は、吸着対象物５０がこの下降開始高さに相当する位置としてもよいし、吸着具３（あるいは吸着面３１）がこの下降開始高さに相当する位置としてもよいし、昇降部材９がこの下降開始高さに相当する位置としてもよい。図７では、第１位置の概念が分かる一例として示している。

手順８では、制御ロボット２００が、この第１位置に相当する位置まで、ピッキング装置１を下降させる。

（手順９）
ピッキング装置１は、第１位置から第２位置まで、予備下降制御部８を用いて、昇降部材９を下降させる。図８は、この第１位置から第２位置までの下降を示している。予備下降制御部８は、吸引管路２に付与される吸引空気の制御を行わずに昇降部材９を下降させる。例えば、予備下降制御部８は、吸引管路２とは別に設けられた動作部材によって、昇降部材９を強制的に第１位置から第２位置まで下降させる。例えば、昇降部材９を直接下降させる機械的、物理的、電気的な部材によって、下降させる。

ピッキング装置１は、吸着している吸着対象物５０を吸着したままの状態で、第１位置から第２位置まで下降させることが重要である。吸着状態を消失してしまうと、設置面に相当する第３位置からかなりの離隔距離がある時点で、吸着対象物５０が、吸着面３１から落下してしまうからである。この落下は、自由落下に近く、設置面での衝突衝撃が大きくなるからである。このため、下降中に吸引空気を消失させることは好ましくない。

一方、吸引空気を消失させないままであると、吸着対象物５０が設置面に到達しても、吸着が解消されない。吸着されたままであると、ピッキング装置１は、次の吸着対象物５０の搬送に戻れないからである。あるいは、ピッキング装置１が上昇に戻る際に、搬送と設置面への設置が終わった吸着対象物５０を、上方にバウンドさせてしまうこともありえる。

加えて、下降完了後に吸引空気を消失させたとしても、吸引空気の完全な消失には時間差がある。吸引空気は、吸引空気発生器２６から吸引管路２などを経て、吸着面３１までの体積分、溜まっているからである。この体積分の吸引空気が消失するまでの時間差によって、下降完了時に吸引空気を消失させても、この時間差に対応する時間において、吸着対象物５０には、吸着圧力が残ってしまう。

この場合には、ピッキング装置１が次の吸着対象物５０のピッキングのために上昇する際に、やはり設置面に設置した吸着対象物５０をバウンドさせてしまう。吸着対象物５０には悪影響が生じる。

このため、下降開始位置である第１位置から下降完了位置である第３位置までにおいては、前半において吸引空気と関連しない下降期間と、吸引空気に関連する下降期間の２段階であることが好ましい。

手順９では、この前半の下降期間が実行される。手順９で、ピッキング装置１は、第１位置から第２位置まで、予備下降制御部８によって下降させられる。この第１位置から第２位置までの期間では、吸引空気の付与が残った状態で、予備下降制御部８が、昇降部材９を（結局は吸着具３を）下降させる。予備下降制御部８は、機械的動作や電気的動作などによって、昇降部材９（吸着具３）を、第１位置から第２位置まで下降させる。

（手順１０）
手順１０では、第２位置から第３位置まで、吸引空気制御部２５の動作によって、吸着対象物５０を、下降させる。吸引空気制御部２５は、吸引空気発生器２６から付与される吸引空気を低下および消失させる。この低下および消失によって、吸引管路２から吸着面３１に至る連通する空間で低下していた気圧が元に戻る。もちろん、この連通する空間全体から吸引空気が消失するまでには時間差があるので、その時間差に相当する時間をかけて、連通する空間の気圧が元に戻る。

気圧が元に戻れば、吸着面３１は、吸着対象物５０の吸着能力を消失する。すなわち、吸引空気制御部２５が、吸引空気発生器２６を制御して、吸引空気を消失させると、吸着面３１は、上述の時間差に相当する時間をかけて、吸着力を弱めていく。同じ時間において、吸引管路２は、昇降部材９の上昇位置を維持する力を消失させていく。

この吸引空気の消失に合わせて、昇降部材９は下降し、加えて吸着面３１は吸着力を失う。こうして、吸着対象物５０は、第２位置から第３位置まで下降する。この期間は、自由落下に近い。但し、吸引空気が消失するまでの時間差によって、自由落下よりも緩やかな速度で下降する。第３位置は、設置面に相当する位置であるので、第３位置まで下降すると、吸着対象物５０は、設置面に設置される。これにより、ピッキング装置１は、吸着対象物５０の移動先への搬送を終える。

図９は、この第３位置への下降した状態を示している。この第２位置から第３位置までの下降においては、予備下降制御部８は、動作しない。

（手順１１）
手順１０の終了時には、吸着面３１は、搬送した吸着対象物５０の吸着を終えている。その後、手順１１において、制御ロボット２００は、ピッキング装置１を上昇させて、次の吸着対象物の搬送である手順１に戻る。

以上の手順１〜１１により、ピッキング装置１は、吸着対象物５０を移動元から移動先まで搬送できる。加えて、移動先において優しくかつなるべく一定加速度の範囲内に収まるように、吸着対象物５０を下降させることができる。この結果、下降時に生じていた吸着対象物５０のバウンドや強い衝撃を低減でき、吸着対象物５０への悪影響を低減できる。特に、吸着対象物５０が袋物である場合には、袋内部での内容物のバウンドも防止できるので、内容物の保護（当然に袋の保護）が可能である。

（下降時の速度状態の説明）
実施の形態１におけるピッキング装置１による下降が、吸着対象物５０の保護を実現していることを、下降時の速度の面から説明する。図１０は、従来技術による下降状態を、速度から示した模式グラフである。図１０のグラフは、横軸が下降に関る時間を示しており、縦軸が下降する吸着対象物５０の速度を示している。図１０のグラフに示される下降動作では、制御ロボット２００による垂直方向の降下を初期段階として、実施の形態１で説明したピッキング装置１による動作で、第１段階と第２段階の動作により、吸着対象物５０の下降を完了する。

初期段階は、制御ロボット２００による下降動作であるので、機械的な下降である。機械的な動作によって、吸引管路２や吸着具３は、吸引力を維持したまま、全体として一体に下降する。第１段階は、予備下降制御部８による強制的な下降であり、第２段階は、吸引空気の低減による物理的下降である。初期段階と第１段階は、吸引空気による吸引圧力は維持されている。第２段階では、吸引圧力は低減しながら消失していく。

従来技術では、制御ロボット２００による降下高さの第１位置から第３位置まで、吸引空気の消失によって下降させるか、付与空気の付与によって下降させるかしていた。このため、吸着対象物５０には、ほぼ自由落下に近い下降であったので、吸着対象物が、設置面に衝突して速度がゼロになった後で、上下にバウンドする。このため、速度が上下に大きくふれている。

このような速度変化では、当然に設置面に到達したときに、吸着対象物５０には、強い衝撃が加わり、柔軟物においては、変形や分裂などの原因になっていた。

図１１、図１２は、本発明の実施の形態１における下降状態を、速度から示した模式グラフである。横軸および縦軸ならびに動作開始点は、図１０と同じである。図１１、図１２は、手順１０で説明したように、吸着対象物５０は、第１位置から第２位置までは、予備下降制御部８により下降する。第２位置から第３位置までは、吸引空気の消失によって下降する。なお、いずれの場合も、第１位置から第２位置までの第１段階の下降の前に、制御ロボット２００による初期段階での下降が行われている。

図１１では、吸引空気の消失段階の下降の切り替わりが、第２位置に到達したところで行なわれるかもしくは第２位置に到達した後で、行なわれる場合の吸着対象物５０の速度変化を示している。

ロボットの降下開始点から第２位置までは、ロボットの降下と予備下降制御部８のクロスオーバー動作により、吸着対象物５０は下降する。この間の速度変化は、図１１に示されるとおりである。第１位置と第２位置は同じ高さ位置となる。第２位置に到達すると、瞬間的に速度がゼロに近似した状態となるため、大きな減速加速度が働く。その瞬間もしくはその後で、吸引空気制御部２５が、吸引空気の消失を開始する。そうなると、一定の時間後に、吸引管路２から昇降部材９の下降が始まる。図１１では、このために、第２位置に到達して速度がゼロ近似した後で、速度変化が始まっている。第２段階の下降は、吸引空気の低減と消失に合わせてゆっくりとした速度変化を有する。

第３位置到達直前のようなゆっくりとした速度変化により、図１０にしめされるようなバウンドは、ほとんど生じない。生じたとしても非常に小さい。しかしながら、第２位置に到達した時点で受ける急激な減速加速度によって、吸着されている外袋部は、内容物の慣性質量を受け止めるため、ハンド部吸着面との間に多くのシワを強く刻むことになる。このシワやシワによって発生した凸凹は、第３位置に置かれた後も、簡単な処置では、修復できず搬送作業中の品質悪化と判定される場合が多い。

図１２では、予備降下制御部８の下降の終わりが、第１位置に到達後となる場合である。すなわち、第１位置到達後第２位置に到達する様に、予備降下制御部の降下動作がロボットの降下動作とクロスオーバする部分を減らしている。この下降途中（第１位置に到達した時）に、吸引空気制御部２５が、吸引空気を止める指示を出す。

この結果、図１２のグラフのように、ロボット２００の降下速度が減速域に入ってから第３位置まで、急激な加減速を避けて速度を落としていって、降下を終了させることが出来ている。図１１との第２位置での違いは、急激な減速が起こっていない事が上げられる。これは、第１位置に達した時点で吸引空気ＯＦＦの指令を出しているので、タイムラグはあるが吸引空気の供給を停止する動作が第１段階と第２段階をオーバーラップする状態となる。予備降下制御部の動作を受け持っているピストンは、そのストロークエンドにぶつかって動作を止めるが、吸着具３は吸引空気の供給が無くなるとシリンダーロッドからの減速方向の力は受け取れないので、慣性を維持したまま落下を続ける事となる。

図１２のような速度変化であれば、第１位置から第３位置までの下降が、スムーズに行われている。極端な速度変化が、降下開始時においても降下中においても生じにくい。すなわち、ピッキング装置１が、優しく吸着対象物５０を設置面まで下降させている。こうして、ピッキング装置１は、吸着対象物５０の下降において、設置面でのバウンドや強い衝撃を防止できる。
なお、図１０〜１２では、第１位置ないしは第１位置と第２位置の間で、吸引空気発生器２６による吸引空気の低減もしくは停止を開始する場合を中心に説明している。このタイミングで吸引空気の低減もしくは停止が開始されることで、実際の吸引空気が吸引管路２などの内部空間から消失するまでの時間差を活用して、吸着対象物５０の下降が柔らかくスムーズになるからである。

もちろん、第１位置、第２位置、第３位置は、特段に限定される位置ではなく、動作の切り替えを示す位置であるので、予備下降制御部８による下降が第１位置から第２位置までであり（この区間が、予備下降制御部８による下降を主とすると考えても良い）吸引空気の消失による下降が第２位置から第３位置までであると、概念的に把握されればよい。

実際の予備下降制御部８による下降の前には、初期段階として制御ロボット２００による下降が行われるが、これが、第１位置を越えるところまで行われることも、制御の種類によってはありえる。同様に、第１位置から第２位置までの間に、吸引空気の消失指示が開始されることがあってもよい。要は、実施の形態１におけるピッキング装置１は、制御ロボット２００による初期段階と、予備下降制御部８による機械的な下降が行われる第１段階と、吸引空気の消失による物理的な下降が行われる第２段階とを、含む。このときのそれぞれの基準位置が第１位置、第２位置、第３位置であり、実際の外見上の動作を基準とした場合のこれらの物理的な位置と、初期段階、第１段階、第２段階のそれぞれの動作指示が生じる位置とが、完全同一であることが求められるものではない。

（実施の形態２）

次に、実施の形態２について説明する。実施の形態２では、予備下降制御部８の一例として、ピストンとシリンダによる構造を有する部材を用いる場合を説明する。

図１３は、本発明の実施の形態２におけるピッキング装置の斜視図である。ピッキング装置１は、吸引管路２の側面に、予備下降制御部８１を有する。予備下降制御部８１は、実施の形態１で説明した予備下降制御部８の一具現例である。

予備下降制御部８１は、吸着具３の上部に接触可能な先端部８９を有するピストン８４と、このピストン８４と対になるシリンダ８５と、を備える。シリンダ８５は、ピストン８４を収容可能であると同時に、ピストン８４を突出可能である。すなわち、シリンダ８５は、ピストン８４を挿入および突出可能な（すなわち、収容可能な）内部空間８８を備えている。ピストン８４は、この内部空間８８に収容されている場合には当然ながらシリンダ８５から突出しておらず、内部空間８８から出ている場合には、ピストン８４は、シリンダ８５から突出している。すなわち、ピストン８４は、シリンダ８５から出ることも、シリンダ８５に収まることも可能である。

シリンダ８５は、上方に、この内部空間８８と外部とを連通可能とする上部開口部８７と、下方に、内部空間８８と外部とを連通可能とする下部開口部８６とを有する。ピストン８４は、上方であってシリンダ８５の内部空間８８に収まる部分に、内部空間８８の横断面を仕切る仕切り板（図１３では図示せず。シリンダ８５内部に隠れている）を有している。ピストン８４の昇降（挿入と突出）に合わせて、仕切り板は内部空間８８における位置を変化させる。仕切り板は、内部空間８８の横断面を仕切る（横断面に適合した形状と大きさを有している）ので、内部空間８８は、仕切り板の位置変化によって、下方の体積が大きくなったり上方の体積が大きくなったりする。

上部開口部８７は、この仕切り板の上方に位置しており（仕切り板が移動した場合でも）、下部開口部８６は、この仕切り板の下方に位置している（仕切り板が移動した場合でも）。

予備下降制御部８１は、このような構成を有しているので、上部開口部８７から空気が注入されることで（空気に限定されず、気体や液体）が注入されることで、仕切り板を下方に押し下げる。仕切り板は、ピストン８４と一体であるので、仕切り板が下方に下がると、ピストン８４も下方に下がる。

ピストン８４が下がると、その先端である先端部８９も下がる。先端部８９は、吸着具３の上部に接触可能であるので、先端部８９は、自身の下降に合わせて、吸着具３を押し下げる（すなわち、吸着具３と接続している昇降部材９も押し下げられる）。このような押し下げによって、予備下降制御部８１は、第１位置から第２位置まで、吸引空気の制御と関係なく、昇降部材９を下降させることができる。

図１４は、本発明の実施の形態２におけるピッキング装置の側面図である。図１４は、ピッキング装置１が、予備下降制御部８１を用いて、第１位置から第２位置に向けて、昇降部材９を下降させ始めている状態を示している。上部開口部８７に気体や液体が注入されて、ピストン８４が下方に向けてシリンダ８５から突出する。この突出により、ピストン８４の先端部８９が吸着具３の上部に接触する。この接触によって、吸着具３が下降を開始して、併せて昇降部材９も下降を開始する。

このような、予備下降制御部８１のピストン８４による押し下げは、第１位置から第２位置まで行なわれる。この結果、予備下降制御部８１は、第１位置から第２位置まで、吸引空気の制御と無関係に、吸着対象物５０を下降させることができる。ロボットの動作と予備降下制御部の動作は同時に行う事や、単独で行うことや、任意の位置で同期を取ることも出来る。

このため、ピストン８４がシリンダ８５から突出する突出量は、第１位置から第２位置までの距離に対応することが好ましい。こうして、上部開口部８７への圧力付与で、ピストン８４がシリンダ８５から突出して、吸着具３（昇降部材９）を、第１位置から第２位置まで下降させることができる。

この予備下降制御部８１が、第１位置から第２位置まで、吸着対象物５０を下降させて、実施の形態１で説明したように、吸引空気制御部２５が、吸引空気の低減・消失を行い、ピッキング装置１は、第２位置から第３位置まで、吸着対象物５０を下降させる。

この第２段階の吸引空気制御部２５による下降によって、第２位置から第３位置まで吸着対象物５０が下降すると、図９に示されるような状態となる。すなわち、設置面に吸着対象物５０が設置される。

このように、ピストン８４とシリンダ８５を備える予備下降制御部８１が用いられる場合には、吸引管路２に吸引空気が付与されたままで、ピストン８４が強制的に吸着具３（昇降部材９）を下降させる。第２段階として、吸引空気の制御によって下降させられる。これらの２段階の下降によって、近似的な自由落下や強制落下などによる落下期間が短縮されると共に、吸着を行う吸引空気による吸引圧力も、設置面への設置時に開放される。このため、乱雑な下降による吸着対象物５０への衝撃やバウンドが生じない。加えて、下降が完了したときには、吸引空気による吸引圧力が消失しているので（吸引空気の低減・消失による第２段階の下降による）、吸引圧力に引きずられて（吸着力に引きずられて）吸着対象物５０が設置後に僅かに上昇してバウンドしたりすることもない。

また、下降制御部８は、吸着具３の上部に接触可能な先端部を有するシャフトと、このシャフトを上下移動させるモーターと、を有する構成でも良い。このモーターは、シャフトを下降させることで、吸着具３を押し下げる。このように、予備下降制御部８１のように、ピストン８４を圧力で押し下げるのではなく、電気的なモーターの力によって、シャフトを押し下げることでも、第１段階である第１位置から第２位置までの下降を実現できる。このようなシャフトとモーターの組み合わせには、シャフトモーターが用いられればよい。あるいはソレノイドが用いられてもよい。

このように、予備下降制御部８には、圧力によるピストン、シャフトモーター、ソレノイドなど、直線方向に上下移動できる機構を備える要素が用いられてもよい。

また、吸引空気制御部２５による吸引空気の消失は、第１位置から第２位置までの下降の途中（例えば、昇降部材９の基準位置を基準として第１位置と第２位置を設定する場合に、この基準位置が第１位置から第２位置の間となる場合）で、吸引空気制御部２５は、吸引空気の消失を開始してもよい。

あるいは、吸引空気制御部２５による吸引空気の消失は、第２位置まで下降したところで（例えば、昇降部材９の基準位置を基準として第１位置と第２位置を設定する場合に、この基準位置が第２位置となる場合）で、吸引空気制御部２５は、吸引空気の消失を開始してもよい。これらは、図１１、図１２で説明したのと同様である。

いずれにしても、第１段階の下降から第２段階の下降への移行をスムーズにしつつ、下降全体をスムーズにすることで、ピッキング装置１は、吸着対象物５０を優しく下降させることができる。

以上のように、実施の形態１、２におけるピッキング装置１は、吸引空気による吸引圧力を、吸着対象物５０が設置面に到達する際に消失するための吸引空気の制御による第２段階の下降（第２位置から第３位置）と、その前段階であり、擬似的な自由落下とならないように予備下降制御部８による第１段階の下降（第１位置から第２位置まで）と、を組み合わせる。この組み合わせにより、強制的な下降（第１段階の下降に相当する）のみによる吸引圧力が残ることの影響、吸引空気制御による下降（第２段階の下降に相当する）のみによる自由落下での乱雑な落下による影響、のいずれも解消できる。

（実施の形態３）

次に、実施の形態３について説明する。実施の形態３では、吸着対象物の吸着や設置面への設置における更なる工夫について説明する。

（吸着具の工夫１）
吸着具３が、吸着対象物５０の変形に合わせて吸着する態様を説明する。図１５は、本発明の実施の形態３における吸着具の吸着面から見た斜視図である。実施の形態３の吸着具３は、吸着面３１の外周に沿って吸着対象物５０側に突出する接触部３２を更に備える。接触部３２は、吸着面３１との間に空隙３３を有する。空隙３３は、袋物などの柔軟性を有する吸着対象物５０の、吸着によって変形する変形部分の少なくとも一部を、その内部に収容する。

吸着具３が、このように吸着面３１との間に空隙３３を有する接触部３２を有することで、袋物などの柔軟性と変形性を有する吸着対象物５０を吸着する場合でも、変形部分を空隙３３に収容できる。このため、変形によってできるしわなどが吸着面３１と連通して、吸引空気が外部に抜けてしまうことが防止できる。この防止によって、吸着具３が、吸着対象物５０を落下させてしまうなどの問題が減少する。

図１６は、本発明の実施の形態３における吸着具３の断面斜視図である。断面斜視図からわかる通り、吸着具３の吸着面３１と接触部３２との間の空隙３３が、吸着対象物５０の変形部分５１を収容していることが分かる。加えて、空隙３３は、吸着面３１の外周に向けて形成されるので、変形部分５１は、吸着面３１の中央部から外周に向けて広がりつつ空隙３３に収容される。

このように、袋物などの柔軟性を有する吸着対象物５０は、吸着面３１での吸着において、空隙３３も活用されて確実に吸着される。

図１７は、本発明の実施の形態３における吸着具の側面図である。図１７は、吸着具３が、吸着対象物５０を空隙３３に一部を収容しながら吸着している状態を示している。吸着具３は、吸着対象物５０を確実に吸着できる。

以上のように、実施の形態３におけるピッキング装置１は、吸着具３によって、確実に吸着対象物５０を吸着できる。

（下降完了時の袋の整え）
ピッキング装置１は、第１位置から第２位置までの第１段階の下降において、予備下降制御部８を用い、第２位置から第３位置までの第２段階の下降において、吸引空気制御部２５を用いる。すなわち、下降が完了した際には、吸引空気が消失している。しかしながら、第２段階の下降においては、吸引空気による吸引圧力が残った状態である。このため、設置面にまで下降された吸着対象物５０が袋物である場合には、その袋の表面に凸部が生じることがある。

図１８は、実施の形態３における下降完了時の袋物の外形を示す模式図である。図１８は、下降完了後の吸着対象物５０の状態を示している。ここでは、吸着対象物５０は、袋物である。袋物の袋５１は、吸着具３の吸着面３１に吸着されていたために、下降完了時に、吸着面３１に対応して凸部５２が生じてしまうことがある。

このような凸部５２が生じても、袋物の内容物には影響はない。また袋５１が破れるなどの問題も生じない（破れるのであれば、吸着時もしくは平面方向の移動時に破れるので）。しかしながら、ピッキング装置１による移動後に、箱に詰められた袋物の見た目が気にされることもある。

このような凸部５２をなるべく生じさせないような対応がピッキング装置１に求められることもある。

（対応１）
対応の一つとして、吸引空気制御部２５は、吸引空気発生器２６を制御して、吸着対象物５０が第３位置に到達したところで、押圧空気を吸引管路２に付与させる。もちろん、吸着対象物５０ではなく昇降部材９を下降位置の基準とする場合には、昇降部材９の基準位置が、第３位置に到達したところで、同様の押圧空気の付与が行われる。

吸引空気制御部２５は、第２位置から第３位置までの下降において、吸引空気を消失させていく。この消失によって、昇降部材９が下降すると共に吸着対象物５０を開放する。この下降の完了のタイミングに合わせて、押圧空気が付与されることで、凸部５２が生じにくくなる。凸部５２は、袋５１の表面の変形に過ぎないので、押圧空気による圧力で、この凸部５２が生じるのを防止できる。

（対応２）
対応の２つ目として、吸着具３は、接触部３２の外周に押さえ部材が設けられる。吸着具３は、図１６などに示されるとおり、袋物を確実に吸着できるように、接触部３２を有している。この接触部３２の周囲に押さえ部材が設けられることで、袋物の袋５１の表面を広く押さえることができるので、凸部５２を生じさせにくくなる。

例えば、図１９のように、リング形状の押さえ部材３６が設けられることでもよい。図１９は、本発明の実施の形態３における吸着具の底面図である。図１９は、吸着具３を底面側から見た状態を示している。押さえ部材３６は、接触部３２の外周に設けられる。ここでは、図１６のような吸着具３であるので、接触部３もリング状である。このため、接触部３の外周に設けられる押さえ部材３６もリング形状となる。

このような押さえ部材３６により、広い面積で、袋５１の表面を押さえることができるので、凸部５２を生じにくくさせる。

なお、実施の形態１〜３で説明されたピッキング装置は、本発明の趣旨を説明する一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲での変形や改造を含む。

１ ピッキング装置
２ 吸引管路
３ 吸着具
３１ 吸着面
３２ 接触部
３３ 空隙
８ 予備下降制御部
８１ 予備下降制御部
８４ ピストン
８５ シリンダ
８６ 下部開口部
８７ 上部開口部
８９ 先端部
９ 昇降部材
２５ 吸引空気制御部
２６ 吸引空気発生器
５０ 吸着対象物
５１ 袋
５２ 凸部

Claims (18)

1. 吸着対象物を吸着する吸着面を有する吸着具と、
   前記吸着具と接続され、前記吸着面と連通する内部空間を有する昇降部材と、
   前記昇降部材を挿入して連結し、前記昇降部材の前記内部空間を介して、前記吸着面に吸引空気を付与する吸引管路と、
   前記吸引空気の付与を制御する吸引空気制御部と、
   前記昇降部材の下降を、前記吸引空気以外に基づいて制御する、予備下降制御部と、を備え、
   前記予備下降制御部は、前記昇降部材を、第１位置から第２位置まで下降させ、
   前記吸引空気制御部は、前記昇降部材を、前記第２位置から第３位置まで下降させるピッキング装置。
2. 前記吸引空気を発生させる吸引空気発生器を更に備え、
   前記吸着面は、外部と連通する開口部を有し、
   前記吸引管路は、前記昇降部材を挿入可能であると共に前記吸引空気を通す連通空間を有し、
   前記吸引空気発生器から、前記連通空間および前記内部空間を介して、前記開口部まで連通している、請求項１記載のピッキング装置。
3. 前記吸着面に前記吸着対象物が接触し、前記吸引空気発生器から前記開口部までの連通空間において、前記吸引空気が前記開口部に付与されることで、前記吸着面は前記吸着対象物を吸着し、
   前記吸引空気発生器から前記開口部までの連通空間において、前記吸引空気の付与が消失することで、前記吸着面は前記吸着対象物を開放する、請求項１又は２記載のピッキング装置。
4. 前記吸着面に前記吸着対象物が吸着している状態で、前記吸引空気発生器から前記開口部に吸引空気が付与されることで、前記吸引空気発生器から前記吸着面までが密閉状態となって、前記昇降部材が、前記吸引管路内部を上昇および上昇位置の位置維持の少なくとも一方が可能である、請求項３記載のピッキング装置。
5. 前記吸着具は、前記吸着面に外周に沿って前記吸着対象物側に突出する接触部を、更に備え、
   前記接触部は、前記吸着面との間に空隙を有し、
   前記空隙は、前記吸着対象物の変形部分の少なくとも一部を、その内部に収容する、請求項１から４のいずれか記載のピッキング装置。
6. 前記第２位置は、前記昇降部材が、前記予備下降制御部によって下降を完了する位置に相当し、
   前記第３位置は、前記吸着対象物の設置面の高さに相当する、請求項１から５のいずれか記載のピッキング装置。
7. 前記昇降部材が、前記第１位置から前記第３位置まで下降する下降期間において、
   前記予備下降制御部は、前記第１位置から前記第２位置までにおいて、前記吸引空気の付与を残した状態で、前記昇降部材を下降させ、
   前記吸引空気発生器は、前記第２位置から前記第３位置までにおいて、前記吸引空気を消失させて、前記昇降部材を下降させる、請求項１から６のいずれか記載のピッキング装置。
8. 前記第２位置から前記第３位置までの下降においては、前記予備下降制御部は動作しない、請求項７記載のピッキング装置。
9. 前記予備下降制御部は、
   前記吸着具の上部に接触可能な先端部を有するピストンと、
   前記ピストンを収容可能であって前記ピストンと対になるシリンダと、を有し、
   前記ピストンは、前記シリンダの内部空間の横断面を仕切る仕切り板を有し、
   前記シリンダは、前記仕切り板より上方に位置する上部開口部と、前記仕切り板より下方に位置する下部開口部と、を有する、請求項１から８のいずれか記載のピッキング装置。
10. 前記ピストンは、前記シリンダから下向きに突出可能であり、
    前記上部開口部に気体および液体の少なくとも一方が注入されることで、前記ピストンが前記シリンダから突出して下降して、前記先端部が前記吸着具を押し下げる、請求項９記載のピッキング装置。
11. 前記ピストンが、前記シリンダから突出する突出量は、前記第１位置から前記第２位置までの距離に対応する、請求項１０記載のピッキング装置。
12. 前記下降制御部は、
    前記吸着具の上部に接触可能な先端部を有するシャフトと、
    前記シャフトを上下移動させるモーターと、を有し、
    前記モーターは、前記シャフトを下降させることで、前記吸着具を押し下げる、請求項１から８のいずれか記載のピッキング装置。
13. 前記吸引空気発生器は、前記昇降部材の基準位置が、前記第１位置となるところで、前記吸引空気を消失させる、請求項１から１２のいずれか記載のピッキング装置。
14. 前記吸引空気発生器は、前記昇降部材の基準位置が、前記第１位置に到達する前に、前記吸引空気を消失させる、請求項１から１２のいずれか記載のピッキング装置。
15. 前記吸引空気発生器は、前記昇降部材の基準位置が、前記第３位置に到達したところで、前記吸引管路に押圧空気を付与する、請求項１から１４のいずれか記載のピッキング装置。
16. 前記吸着具の前記接触部の外周に、押さえ部材を更に備える、請求項５から１５のいずれか記載のピッキング装置。
17. 前記吸着対象物は、内容物を袋に収容する袋物である、請求項１から１６のいずれか記載のピッキング装置。
18. 請求項１から１７のいずれかのピッキング装置と、
    前記吸着具の平面方向および垂直方向の少なくとも一方の位置を移動させる移動装置と、
    前記ピッキング装置および前記移動装置の少なくとも一部を制御する制御装置と、を備える搬送装置。