JP2020082227A - パレタイズ装置 - Google Patents
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Abstract
Description
以上のことから、公知の安全対策をとってパレタイズ動作を行う施設には、ロボットが作業を行う範囲を内包する、比較的広いエリアが必要になる。
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、予め限定されているロボットの通過空間内への進入物を検出し、作業者がロボットの通過空間に近づいてもその安全性を担保することができると共に、進入が制限される範囲が比較的小さくてコンパクト化できるパレタイズ装置及びパレタイズ方法に関する。
ロボットと、前記ロボットの動作を制御するロボット制御部と、前記ロボット制御部に接続された境界検出部と、を備え、前記境界検出部は、前記パレタイズ動作または前記デパレタイズ動作中に前記ロボットが通過し得る通過空間を内包する進入禁止空間と、該進入禁止空間の外部に定められる外部空間との境界の少なくとも一部を検出区域とし、該検出区域を通過する物体を検出し、前記ロボット制御部は、前記境界検出部が前記検出区域を通過する物体を検出すると、前記ロボットを停止させ、または前記ロボットの移動速度を減少させる。
先ず、本発明の実施形態の説明に先立って、本発明のパレタイズ装置及びパレタイズ方法の概略を説明する。
図1は、パレタイズ装置1の概略を説明するための斜視図である。図1に示したパレタイズ装置1は、所定の空間Aにおいて作業するロボット2を用いている。空間A内には複数(2つ)のパレットP1、P2が設置されていて、パレットP1、P2は、予め設定されているパレット位置pp1、pp2に設置される。また、空間Aには搬送部Cにより物品(ワーク)Wが搬入または搬出される。ワークWは、ロボット2のパレタイズ、またはデパレタイズの対象となる物品である。パレット位置pp1、pp2は、パレットP1、P2の上面視における形状と略一致する形状を有する図示しない床面上の範囲である。
境界センサ11、12によれば、ロボット2に進入物が接触し、接触によってロボットが停止して作業の効率が低下することを防ぐことができる。また、他の安全対策としては、例えば、アーム25を柔軟な材料で覆うことや、ロボット2の可動範囲を内包する範囲を囲う柵を設けることが考えられる。
本発明ではこの制約された可動範囲をロボット2の通過空間と称す。ここで、ロボット2がその通過空間を超えることがないように、監視が行われる。速度、位置、停止状態等をリアルタイムで監視し、通過空間を超えそうな際は強制的に停止となる。また、反対に、可動範囲の外を監視範囲に設定し、この監視範囲にロボットが入ることを監視してもよい。ロボット2がその通過空間を超えることがないように監視する制御装置のプログラムは、ロボット2のパレタイズやデパレタイズを行うプログラムとは独立して作成すると、パレタイズやデパレタイズを行うプログラムの影響を受けることがないので信頼性が高まって好ましい。監視する制御装置のプログラムは特に限定されない。市販品の一例として、ロボットコントローラに追加するものとしては、ファナック株式会社製のデュアル・チェック・セイフティ(DCS)、安川電機製の機能安全基板DX200、三菱電機製の安全拡張ユニット等が挙げられる。また予めロボットコントローラに内蔵されているものとしては、株式会社デンソーウェーブ製のRC8Aコントローラ、ファナック株式会社製のロボットCR−7iA、CR−4iA、CR−15iA、CR−7iA、CR−35iA等が挙げられる。この中でも特にISO10218−1(JIS B 8433-1)に適合する協働ロボットであるファナック株式会社製のロボットCR−7iA、CR−4iA、CR−15iA、CR−7iA、CR−35iAが特に使用に適している。
本実施形態は、パレタイズ動作やデパレタイズ動作を行うメインプログラムと独立した信頼性の高い監視プログラムであるソフトウェア、さらに追加して、二重化した回路、2重化した回路の相互監視等、特別なハードウェアとソフトウェアの組み合わせによってロボット2がその通過範囲を超えることがないように監視することがより好ましい。このようにすれば、ロボット2の動作プログラムに誤りがあって予想外の動きをしても、ロボット2のいずれかの部位、またワークWが指定されている可動範囲の外部に出ることがない。
また、機械的な制約は、ロボット2のアーム25の基部に最も近い回転軸に、回転を抑制するストッパを設置することによって実現することができる。機械的な制約は、プログラムやロボット2の制御とは別に、確実にロボットの可動範囲を制限することができる。さらに、このような機械的な制約は、ロボット2の可動範囲を最小限にすることが可能であるので、ロボット2の周辺に人が近づける安全な範囲を広くする、あるいはシステム全体を小さくすることが可能である。
また、協働ロボットは、三つの種類に大別されている。第1は、ロボットの駆動源の最大出力が80W以下のものである。80W以下のロボットは、労働安全衛生則にて産業用ロボットには含まれないとされているので、産業用ロボットに関する各種法令や規定の適用外となり、ユーザーやシステムインテグレータによるリスクアセスメントに基づく安全対策の実施で運用が可能となる。第2は、SIL2またはSIL3(IEC 62061、IEC 61508)、PLdまたはPle(ISO 13849-1にて)を満たす、高信頼度の制御装置を有し、ロボットの速度や停止状態を監視し、さらにロボットメーカー独自の追加安全装置を有すものでもある。また、ロボットを含むシステムを第三者認証機関が認証したロボットでもある。第3は、ISO10218−1(JIS B 8433-1)に適合する協働運転のために特別に設計された特性をもつロボットをいう。
シリアルリンクロボットには、垂直多関節型ロボット及びスカラ型ロボットがある。このうち、垂直多関節ロボットは、その自由度が4軸から7軸のものが公知であり、作業範囲が比較的広い本実施形態には最も好適である。また、スカラ型ロボットは、水平方向の高速動作が可能であり、4軸のものが公知である。動作範囲についても比較的広く、本実施形態に好適である。
以下、本実施形態のパレタイズ装置1を説明する。図2、図3は、図1に示したパレタイズ装置を上面から下方に見た図である。なお、ここで「上方」及び「下方」は、重力方向にしたがって決定される関係であって、パレットが設置される床面が最下面となる。図2は、パレットP1に対応する検出区域を説明するための図であり、図3は、パレットP2に対応する検出区域を説明するための図である。図4は、本実施形態のパレタイズ装置1の各センサが進入物を検出する検出区域を説明するための図である。
なお、本実施形態は、ロボット2がパレタイズ動作を行う場合について説明するものとするが、デパレタイズ動作についても同様に進入物を検出することができる。
図2、図3に示すように、ロボット2がパレタイズ動作をする領域の周囲には三方に柵Fが形成されていて、パレットP1、パレットP2は、柵Fが形成されていないパレット供給口g1、g2からそれぞれ搬入、搬出される。
ロボット2がパレットP1にパレタイズする場合、図2中に示す斜線の範囲内が通過空間At1になる。また、通過空間At1を内包する粗い斜線が付された範囲が進入禁止空間Ab1になり、進入禁止空間Ab1よりもさらに外側の範囲が外部空間Ao1になる。
上記構成のうち、ワークWは、例えば、製品が収容されている箱体であってもよいし、内容物がない箱体であってもよい。積み上げ、または積み下ろされるワークWは、全て同様の形状及び大きさを有するものであってもよいし、異なる形状のものであってもよい。ワークWの積み上げ方法としては、ブロック積み、交互積み、ピンホール積み及びそれらを応用または組み合わせたものであってもよい。パレタイズ装置1に適用されるワークWとしては、特に限定されないが、段ボール箱である場合が多い。段ボール箱の形状には、A式、ラップラウンド型等がある。段ボールの材質は限定されず、紙製、プラスチック製等のものであってもよい。なお、段ボール箱は、パッキングケースやPCケースと呼ばれる場合もあるが、本実施形態は、このようなケース体をいずれもパレタイズすることができる。さらに、本実施形態のワークWは、段ボールではない紙材や樹脂板により形成された箱体、樹脂成形された箱体、折り畳み式の樹脂箱、直方体の形状を有する部材であってもよく、これら直方体の物に限らずに規則的に積み上げることが可能なものであればどのようなものであってもよい。
パレットP1、P2は、ワークWが積載可能な板部分を有するものであればよく、その種別が限定されるものではない。このため、パレットP1、P2は、平パレット、ボックス型のカゴ車、シート材等であってもよいし、積載可能な板部分を牽引可能な車輪付の台などであってもよい。パレットP1、P2の材質は特に限定されず、例えば、木製、樹脂製、紙製のものが使用される。パレットP1、P2のサイズは、それぞれパレット位置pp1、pp2に設置可能なサイズであればよく、例えば、T11型のパレットは、縦×横×高さ(厚み)が1100×1100×144mmの板部分を有している。
パレット位置pp1、pp2の位置決めは、例えば、機械的なストッパによって行われる。具体的には、例えば、位置決めは、「コ」の字状や「L」字状の部材をストッパとしてパレット位置pp1、pp2の角に設置することによって実現できる。パレットP1、P2に対するパレタイズの制御は、パレット位置pp1、pp2を基準にして行われる。また、本実施形態は、パレットP1、P2を位置決めせずに設置し、パレットP1、P2をセンサで検出するものであってもよい。パレットP1、P2をセンサで検出する場合、ロボット2の制御は、検出されたパレットP1、P2の位置に基づいて行われる。このような場合、パレット位置pp1、pp2にパレットを搬出、搬入する際の作業が容易になる。
また、本実施形態においてパレットの自動出し入れ装置を用いてもよく、自動出し入れ装置を用いた場合には、ロボット2の状況を考慮する必要が低下するので、パレットP1、P2を扱う作業に係る作業タイミングの制約が小さくなる。
パレットP1、P2の搬出、搬入方向は特に限定されないが、搬出、搬入の方向を定めることによって低コストのストッパにより確実に位置決めすることができる。また、パレットP1、P2の向きと位置が定まっているために、ロボット2の制御が容易になって、設備導入時のロボットプログラミングが容易になる。
図1に示すように、ロボット2は、土台26上に設置された基部27、基部27上にあって鉛直方向の回転軸を中心に回転する回転部28、回転部28に軸止されて水平方向の軸周りに回転するアーム24、25を備えている。このような構成により、ロボット2は、ロボット2を中心にして両端に配置されるパレットP1、P2のいずれに対しても搬送部Cからエンドエフェクタ251が取り上げたワークWを積み上げることができる。
ここで、エンドエフェクタ251について説明する。本実施形態のエンドエフェクタ251は、アーム25の先端に取り付けられた、ワークWを把持するハンドとして機能する部材である。
さらに、本実施形態は、エンドエフェクタ251にワークWとの距離測定センサを設け、ワークWの積み上げ高さの変化に応じてアーム24、25の動きを制御するようにしてもよい。
図2に示すように、ロボット2がパレットP1にパレタイズする場合、パレット位置pp1に応じて通過空間At1、進入禁止空間Ab1、外部空間Ao1が設定される。通過空間At1は、ロボット2の制約を受けた可動範囲であり、パレタイズ中のロボット2やワークWが通過し得る空間である。進入禁止空間Ab1は、通過空間At1よりも外部であって、仮にここに人が居た場合には、手を伸ばすなどの動作で安全でない通過空間At1に進入する可能性が高い空間である。外部空間Ao1は、進入禁止空間Ab1よりもさらに外側の空間である。したがって、進入禁止空間Ab1及び通過空間At1は、ロボット2の稼動中に人が進入することが禁止される空間であって、外部空間Ao1は、ロボット2の稼動、停止に関わらず人が立ち入ることが許容される空間である。
図2に示すように、境界センサ11は、進入禁止空間Ab1と外部空間Ao1との間に規定され、かつ鉛直方向に向かって延びる平面を第一検出区域As11とする。また、図3に示すように、境界センサ12は、進入禁止空間Ab2と外部空間Ao2との間に規定され、かつ鉛直方向に向かって延びる平面を第二検出区域As12とする。
ここで、鉛直方向は、図示しない床面に垂直な方向であって、面である以上、鉛直方向と共に鉛直方向と直交する方向にも広がりを持っている。また、第一検出区域As11及び第二検出区域As12は、境界センサ11、12が検出する範囲を指し、ここでいう「平面」は、検出区域を規定するための仮想的な面である。平面は、図2、図3のようにパレットP1、P2の辺と平行な面に限定されるものでなく、その延長線がパレットP1、P2の辺と角度を持って交わるものであってもよい。
また、トグルスイッチの中立やプッシュスイッチの長押しで第一検出区域As11、第二検出区域As12のいずれもが無効になるように構成することもできる。第一検出区域As11、第二検出区域As12をいずれも無効にするときは、ロボット2の動作が完全停止するように構成するのが好ましい。
セーフティライトカーテンでは、例えば受光側ユニットが信号を出力する機構を備え、信号のオン、オフによって進入物の検出、非検出を外部に通知するようにしてもよい。ロボット2は、進入物が検出された場合に停止、または減速するように制御される。このようなセーフティライトカーテンは、比較的狭い検出区域において設置に係るコストが低いために好ましい。
なお、複数の光線を平行して照射する構成や、単一の光線をスキャンする構成では、人の掌や腕が光線と光線との間隔に入って検出できないことを防ぐため、光線の軸の間隔を40mm以内にすることが好ましい。
さらに、本実施形態では、外部空間Ao1と進入禁止空間Ab1との境界を撮影して二次元または三次元の映像を作成し、この映像により進入物を検出してもよい。
境界センサ11、12のように、第一検出区域As11,第二検出区域As12を鉛直方向に延びる平面とすると、検出能力が40mm以下の能動的光電保護装置では、検出からロボットの停止までの時間、すなわち応答時間と停止時間の合計がT(秒)のとき、検出区域から危険区域までの最小距離S(mm)が式(1)を使用して計算した値未満であってはならない。つまり最小距離S(mm)とは、動いている危険源に人が接近する際に、危険源と人が接触する前に危険源が停止できる最小距離である。
S=(K×T)+C ・・・(1)
なお、式(1)において、K=2000mm/sec、C=8(d−14)、ただし、dが14mm未満であっても0mm未満としてはならないという規定がある。dは保護装置の検出能力(mm)である。
S=2000T+8(d−14) ・・・(2)
上記の式(2)は、500mm以下の全ての最小距離Sに適用される。Sの最小値は、100mmでなければならない。また、式(2)により計算したSが500mmを超える場合、式(3)が適用される。この場合、Sの最小値は500mmでなければならない。
S=(K×T)+C ・・・ (3)
ここで、K=1600mm/s、C=8(d−14)とする。ただし、d(保護装置の検出能力(mm))が14mm未満であっても、Cは0mm未満としてはならない。
以上のことから、以下の式(4)が成立する。
S=1600T+8(d−14) ・・・(4)
S=2000×(0.1+0.06)+8(40−14)=528mm
Sが500mmを超えているので、式(3)を適用すると、
S=1600×(0.1+0.06)+8(40−14)=464mm
Sの最小値は500mmでなければならないので、最小距離Sは500mmとなる。
なお、境界センサ11の第一検出区域As11、境界センサ12の第二検出区域As12の向きは、床面に対して90°の鉛直方向が基本であるが、周囲の状況によってはやや傾いていてもよい。
また、本実施形態のパレタイズ装置1は、図1から図3に示すように、パレット位置pp1に対応する通過空間At1及びパレット位置pp2に対応する通過空間At2のそれぞれにおいて物体を検出する処理(検出処理)を行う空間検出部である空間センサ21、22をさらに備えている。そして、切替スイッチ50は、空間センサ21、22の検出処理により物体が検出されていないことを条件に、第一検出区域As11と第二検出区域As12とを切り替える。
上記制御は、第一検出区域As11と第二検出区域As12とを切り替えるに先立って、パレット位置pp1、パレット位置pp2に人がいるか否かを検出するために行われる。このように構成することにより、本実施形態は、空間センサ21、22が動作開始前に既にパレット位置pp1、pp2にいる(残留している)物を検出する処理を実行し、この処理でパレット位置pp1、pp2に何もないことを確認した上でロボット2の動作を開始することができる。
本実施形態では、空間センサ21、22のそれぞれが、パレットの物品が積み上げられる積上げ板面Sよりも上方にあって、かつ鉛直方向と交差する平面を第三検出区域As21、第四検出区域As22とする。
第三検出区域As21、第四検出区域As22を積上げ板面Sよりも高い位置に設定することにより、本実施形態は、パレット位置pp1、pp2に置かれたパレットP1、P2を進入物として検出することがなく、また、積上げ板面Sよりも高さが高い場所に存在していると考えられる人等の残留物を確実に検出することができる。また、第三検出区域As21、第四検出区域As22を鉛直方向と交差する平面とすることにより、本実施形態では、パレット位置pp1、pp2の全範囲を検出しやすくなる。
上記のように構成することにより、本実施形態は、パレットP1、P2にワークWが積載されていても、パレットP1、P2の周囲にいる作業者を積載されたワークWと区別して検知することが可能である。なおこの場合、空間センサ21、22の設置位置は、パレット供給口g1、g2の付近で、ロボット2からできるだけ離れた位置が好ましい。
また、本実施形態のパレタイズ装置1は、図3、図4に示すように、通過空間At2内であって、かつ入出位置Cpの近傍を含む範囲を第五検出区域As4とする、搬送周り検出部である搬送周りセンサ4をさらに備えている。本実施形態でいう入出位置Cpは、搬送部Cよる搬送中にロボット2のアーム25が届く範囲内の位置であってもよい。搬送周りセンサ4によれば、搬送部Cの周りで作業をする作業者が通過空間At1内に立ち入ることを検出することができる。さらに、パレットP1、P2のパレット供給口g1、g2周辺に空間センサ21、22を設置した場合には、パレットに積上げたワークWによって搬送部Cの周りが死角になることがあるが、搬送周りセンサ4によってその死角への進入物を検出することも行える。さらに搬送周りセンサ4は、搬送部Cによる境界センサ11、12の死角への進入物を検出することも行える。第五検出区域As4は、床面に対して水平な平面として規定されている。
また、搬送周りセンサ4によって進入物が検知された場合、例えば第五検出区域As4に作業者がいた場合には、ロボットがワークWを取り出す際にエンドエフェクタ251とワークWとの間で作業者が伸ばした手が挟まれることが想定されるので、本実施形態では、境界センサ11、12によって進入物が検知された場合と同様に、ロボット2を停止、または減速するようにする。
さらに、本実施形態のパレタイズ装置1は、図2、図3に示すように、パレットP1が外部からパレット位置pp1に搬入される、またはパレット位置pp1から外部に搬出される際に通過する領域を第六検出区域As31とする出入口検出部である出入口センサ31をさらに備えている。また、パレタイズ装置1は、図2、図3に示すように、パレットP2が外部からパレット位置pp2に搬入される、またはパレット位置pp2から外部に搬出される際に通過する領域を第七検出区域As32とする出入口検出部である出入口センサ32をさらに備えている。出入口センサ31、32は、パレットP1、P2のパレット供給口g1、g2から進入物がロボット2に近づくことを検出する。本実施形態は、進入禁止空間Ab1、進入禁止空間Ab2のうち、ロボット2がパレタイズ動作を行っている側において出入口センサ31または出入口センサ32が進入物を検出した場合、ロボット2を停止または減速させるようにしている。このことにより、本実施形態は、パレタイズが行われていない側の進入禁止空間Ab1または進入禁止空間Ab2で作業者がパレットP1、P2の出し入れやワークWの手直し等の作業を安全に行うことができる。
図2、図3に示すように、パレタイズ装置1は、進入禁止空間の外側に設けられる柵Fをさらに備えている。本実施形態では、柵Fを第六検出区域As31、第七検出区域As32と重なる位置に形成せず、パレット供給口g1、g2からの進入物を出入口センサ31、32により監視するものとした。しかし、本実施形態は、このような構成に限定されるものでなく、第六検出区域As31,第七検出区域As32と隣接してあるいはその縁に重なるようにこれらの内部または外側に柵Fを形成してもよい。このようにすれば、ロボット2の動作中に柵Fが開いた場合、出入口センサ31、32によりパレット供給口g1、g2への進入物を監視することができる。
図5は、本実施形態のパレタイズ装置1のロボット制御部5を説明するための図である。パレタイズ装置1のロボット制御部5は、操作盤51、PLC(Programmable Logic Controller)52、ロボットコントローラ55、セーフティコントローラ56及びこれらのハードウェア上で実行されてロボット2を停止または減速させるように制御するプログラムを含んでいる。
操作盤51は、作業者がパレタイズ装置1を含むシステム全体に指示を送るためのスイッチやタッチパネル、さらにはシステムに与える電流や電圧の大きさをモニタするためのメータ等を有している。操作盤51からは運転開始、運転停止、動作条件変更等の指示を表す信号i1がPLC52へ送出され、さらにPLC52からロボットコントローラへ運転開始、運転停止、動作条件変更等の指示を表す信号i3が送出される。また、PLC52は、操作盤51から送られた信号i1によりリレー回路53を介して搬送部Cに信号i10を送出する。信号i10により、搬送部Cは、ワークWの停止、移動及びワークWの貯留等を繰り返す。このようなPLC52は、小型のコンピュータにより実現することができる。
また、他のプログラムとしては、例えば、ロボットのパレタイズ動作またはデパレタイズ動作を制御するパレタイズプログラムであってもよい。パレタイズプログラムは、上記ハードウェアの少なくとも一部と共にパレタイズ制御手段を構成する。パレタイズ制御手段と監視制御手段は、各々独立したプログラムにより実現され、ロボット2を制御している。
ここで、「各々独立したプログラム」とは、二つのプログラムの一方の処理が他方の処理の少なくとも一部を含まないことをいい、一方のプログラムにより得られた結果を他方のプログラムが使用するものであってもよい。
このようにすることにより、本実施形態は、ロボット2が通過空間At1、At2の外部に出ないように監視する処理とパレタイズ動作とが互いに影響されることがなく、パレタイズ動作を適正に行いながらロボット2の可動範囲を監視することができる。
本実施形態は、搬送部Cについて特に限定するものではない。搬送部Cであるコンベヤの場合、コンベヤ上でワークWの底が傷つくことを最小にするため、このコンベヤにはスリップ機能のあるローラコンベヤを使用することが好ましい。ローラコンベヤによれば、先行するワークWが停止してもローラ自身がその軸に対してスリップすることで回転が停止して、ワークWの底の傷みを防止することができる。ローラコンベヤは、一つの駆動装置からベルトで駆動力を伝達して複数のローラを回転させる、あるいは自身が自転するモーターローラを使用するものであってもよい。また、コンベヤは、ベルトコンベヤであってもよい。ベルトコンベヤの場合、各所にワークWを検出するセンサを設置してベルトコンベヤを制御することで、ワークWがベルト面で滑ってワークWの底が傷むことを防止できる。
また、搬送部CへのワークWの供給は、ワークWを搬送用パレット等に複数個並べて行ってもよい。
また、各種ワークWの扱いを可能とするため、前述したワーク位置決め機構を容易に調整できるものにしておくことが好ましく、このためにはハンドルとポジショナーを組み合わせて再現性のある型替え装置を使用することが好ましい。画像処理装置を使用すると、各種ワークを画像の登録、変更が可能になり、形状の異なる複数種類のワークWへの対応が簡易に行えるようになる。
次に、以上説明した構成のパレタイズ装置1を使ったパレタイズ方法について説明する。本実施形態のパレタイズ方法は、ワークWを搬送部Cから受け入れる、または搬送部Cに送出する入出位置Cpと、ワークWを積み上げる、または積み下ろされるパレットP1、P2が設置されるパレット位置pp1、pp2との間であって、かつ制約を受けた可動範囲内においてロボット2がパレタイズ動作またはデパレタイズ動作を行うパレタイズ方法である。このパレタイズ方法は、パレタイズ動作またはデパレタイズ動作中にロボット2が通過し得る通過空間At1、At2を内包する進入禁止空間Ab1、Ab2と、この進入禁止空間Ab1、Ab2の外部に定められる外部空間Ao1、Ao2との境界の少なくとも一部を第一検出区域As11及び第二検出区域As12とし、この第一検出区域As11及び第二検出区域As12を通過して外部空間Ao1、Ao2から進入禁止空間Ab1、Ab2へ進入する進入物を検出する境界検出工程と、境界検出工程によって進入物が検出された場合、ロボット2を停止またはロボット2の移動速度を減少させるロボット制御工程と、を含んでいる。
また、セーフティコントローラ56は、エリア1への立ち入りを検出する境界(1)、つまり境界センサ11の信号を使用し、エリア2への立ち入りを検出する境界(2)、つまり境界センサ12の信号を使用しない。境界センサ12の信号は、エリア2における作業者の動作により間欠的に進入物を検出している状態になっている。
残留物が検知されなかった場合、ロボット2はエリア2における積上げを開始する。セーフティコントローラ56は、出入口センサ31、32の信号を使用し、境界センサ11、12の信号を使用しない。つまり、切替スイッチ50をエリア2、エリア1共に積上げの際は、進入禁止空間Ab1、Ab2共に進入物が進入してくることを検出すると共に、積上げを行っているロボット2自身を検出して、ロボット2を停止または減速させないためである。
積上げの完了後、作業者は、切替スイッチ50をエリア2、エリア1で共に積上げに切り替える。セーフティコントローラ56は、空間センサ21の信号からエリア1に残留物があるか否かを判定し、残留物が検出されない場合にはエリア2の監視からエリア1の監視へと制御を切り替える。以下、同様に、エリア1とエリア2で積上げ、交換の動作が繰り返される。
図7、図8は、先に説明した実施形態のパレタイズ装置1の変形例を説明するための図であって、柵Fを用いない構成例を示している。図7、図8に示す構成は、パレタイズ装置1と、パレタイズ装置が備えるロボット2の通過空間At1の外縁と予め設定されている一定の距離Xを隔てた領域を少なくとも含む検出範囲Ap1(図8では範囲Ap2)への進入物を検出する検出装置と、により構成されている。図7は、パレット位置pp1、パレット位置pp2の二箇所でパレタイズを行う構成例を示し、図8は、パレット位置pp1、パレット位置pp2、パレット位置pp3の三箇所でパレタイズを行う構成例を示している。
図7、図8に示した構成例では、図示しないレーザスキャナ等のセンサによって検出範囲Ap1(図8では範囲Ap2)への進入物が検出されている。そして、検出範囲Ap1において進入物が検出された場合、セーフティコントローラ56は、ロボット2を停止させるようにロボットコントローラ55に指示を出す。なお、先の実施形態のように、ロボット2が協働ロボットである場合、他の条件の下にロボット2を減速させながら稼動させるようにしてもよい。また、このようなパレタイズ装置1を含むシステムでは、進入物が検出範囲Ap1、Ap2において検出されなくなることによりロボット2を自動的に再稼動させるようにしてもよい。検出範囲Ap1、Ap2は、床面より上方にあって床面と略平行な平面形状を有している。なお、当然のことながら、検出範囲Ap1、Ap2は、距離Xを隔てた領域を少なくとも含む範囲であるから、ロボット2の通過空間At1から距離X以上離れた範囲であってもよい。
X=1600×T+(1200−0.4H)・・式(5)
また、接近方向を含む面と平行な面上で光をスキャンする検出装置では、Hの高さが1000mmを超えてはならない。また、本変形例にあっても、ロボットの停止時間が0.1sec、最小検出能力が40mmの光学的センサ等の安全装置の応答時間を0.06secとする。
C=1200−0.4×875=850mmとなる。
H=900の場合、
C=1200−0.4×900=820となるが、規定により本変形例ではC=850mmとする。
したがって、本変形例のXは、以下のように求められる。
X=1600×(0.1+0.06)+850=1106mm
また、水平方向の検出高さを、前述のように1000mm以下、875mm以上とすることでCの値は最小の850mmとなって、Xを小さくできる。さらに、水平方向の検出高さを300mm以下とすれば、リスクアセスメントやそれに基づく保護方策を簡易にできる。検出範囲Ap1、Ap2の設置方向は水平が基本であるが、周囲の状況によってはやや傾けてもよい。
鉛直方向に光をスキャンする検出装置は、水平方向にスキャンするよりも最小距離Xが短くなるので好ましい。ただし、水平方向スキャンは鉛直方向スキャンよりも広範囲の検知が可能なので、検出装置の個数を少なくでき、コスト面や、制御を単純にできるので好ましい。さらに複数の検出の機構を組み合わせることによって、パレットの自動搬送部を不要とし、コンパクト、シンプル、安価なロボット式パレタイズ装置を提供することができる。また、パレタイズ作業完了や作業途中のパレットに人が近づいて、積み状態を修正する等の手作業も容易に行うことができるようになる。
2・・・ロボット
4・・・搬送周りセンサ
5・・・ロボット制御部
11、12・・・境界センサ
21、22・・・空間センサ
24、25・・・アーム
26・・・土台
27・・・基部
28・・・回転部
31、32・・・出入口センサ
50・・・切替スイッチ
51・・・操作盤
52・・・PLC
53・・・リレー回路
55・・・ロボットコントローラ
56・・・セーフティコントローラ
251・・・エンドエフェクタ
Ab1、Ab2・・・進入禁止空間
Ao1、Ao2・・・外部空間
As11・・・第一検出区域
As12・・・第二検出区域
As21・・・第三検出区域
As22・・・第四検出区域
As4・・・第五検出区域
As31・・・第六検出区域
As32・・・第七検出区域
At1、At2・・・通過空間
A・・・空間
C・・・搬送部
Cp・・・入出位置
F・・・柵
P1、P2・・・パレット
Sr1、Sr2・・・範囲
S・・・積上げ板面
W・・・ワーク
pp1、pp2、pp3・・・パレット位置
Claims (14)
- 物品を搬送部から受け入れる、または搬送部に送出する入出位置と、前記物品が積み上げられる、または積み下ろされるパレットが設置されるパレット位置と、の間で、前記物品を前記パレット上に積み上げるパレタイズ動作または前記物品を前記パレットより積み下ろすデパレタイズ動作を行うパレタイズ装置であって、
ロボットと、
前記ロボットの動作を制御するロボット制御部と、
前記ロボット制御部に接続された境界検出部と、を備え、
前記境界検出部は、前記パレタイズ動作または前記デパレタイズ動作中に前記ロボットが通過し得る通過空間を内包する進入禁止空間と、該進入禁止空間の外部に定められる外部空間との境界の少なくとも一部を検出区域とし、該検出区域を通過する物体を検出し、
前記ロボット制御部は、前記境界検出部が前記検出区域を通過する物体を検出すると、前記ロボットを停止させ、または前記ロボットの移動速度を減少させる、
パレタイズ装置。 - 前記ロボット制御部は、
前記ロボットの少なくとも一部及び前記ロボットに把持されている前記物品が前記パレタイズ動作または前記デパレタイズ動作中に前記通過空間外へ出ることがないように監視する監視制御手段を備える、請求項1に記載のパレタイズ装置。 - 前記ロボット制御部は、
前記パレタイズ動作または前記デパレタイズ動作を制御するパレタイズ制御手段を備え、前記パレタイズ制御手段と前記監視制御手段は、各々が独立したプログラムである、請求項2に記載のパレタイズ装置。 - 前記境界検出部は、前記進入禁止空間と前記外部空間との間に規定され、かつ鉛直方向に向かって延びる平面を検出区域とする、請求項1から3のいずれか一項に記載のパレタイズ装置。
- 前記パレット位置が複数設定されると共に、複数の前記パレット位置の各々に応じて前記通過空間、前記進入禁止空間及び前記外部空間が設定されて、
前記ロボットは、前記複数の前記パレット位置のうちのいずれか一つである第一パレット位置におけるパレタイズ動作またはデパレタイズ動作と、他の一つである第二パレット位置におけるパレタイズ動作またはデパレタイズ動作とを交互に行い、
前記境界検出部による前記検出区域を、前記第一パレット位置に応じた前記検出区域である第一検出区域と前記第二パレット位置に応じた前記検出区域である第二検出区域とに交互に切替る切替部をさらに備える、請求項1から4のいずれか一項に記載のパレタイズ装置。 - 前記切替部は、手動操作可能な切替スイッチを備え、該切替スイッチにより前記第一検出区域と前記第二検出区域とに切替える、請求項5に記載のパレタイズ装置。
- 前記境界検出部は、前記第一検出区域と前記第二検出区域とのうち、前記パレタイズ動作または前記デパレタイズ動作が行われている側の前記パレット位置に応じた検出区域を検出する、請求項5または6に記載のパレタイズ装置。
- 前記第一パレット位置に対応する前記通過空間及び前記第二パレット位置に対応する前記通過空間のそれぞれにおいて物体を検出する処理を行う空間検出部をさらに備え、
前記切替部は、前記空間検出部の前記処理により前記物体が検出されていないことを条件に、前記第一検出区域と前記第二検出区域とを切替る、
請求項7に記載のパレタイズ装置。 - 前記空間検出部は、前記パレットの前記物品が積み上げられる積み上げ板面よりも上方にあって、かつ鉛直方向と交差する平面を検出区域とする、請求項8に記載のパレタイズ装置。
- 前記通過空間内であって、かつ前記入出位置の近傍を含む範囲を検出区域とする、搬送周り検出部をさらに備える、請求項1から9のいずれか一項に記載のパレタイズ装置。
- 前記パレットが外部から前記パレット位置に搬入される、または前記パレット位置から外部に搬出される際に通過する区域を検出区域とする、出入口検出部をさらに備える、請求項1から10のいずれか一項に記載のパレタイズ装置。
- 前記ロボットと、前記ロボットの通過空間及び前記進入禁止空間を囲むように設けられる柵をさらに備える、請求項1から11のいずれか一項に記載のパレタイズ装置。
- 物品を搬送部から受け入れる、または搬送部に送出する入出位置と、前記物品が積み上げられる、または積み下ろされるパレットが設置されるパレット位置との間で、前記物品を前記パレット上に積み上げるパレタイズ動作または前記物品を前記パレットより積み下ろすデパレタイズ動作を行うパレタイズ方法であって、
前記パレタイズ動作または前記デパレタイズ動作中にロボットが通過し得る通過空間を内包する進入禁止空間と、該進入禁止空間の外部に定められる外部空間との境界の少なくとも一部を検出区域とし、該検出区域を通過する物体を検出する境界検出工程と、
前記境界検出工程によって前記検出区域を通過する物体が検出されると、前記ロボットを停止させ、または前記ロボットの移動速度を減少させるロボット制御工程と、
を含むパレタイズ方法。 - 前記パレット位置が複数あって、前記ロボットは、複数の前記パレット位置のうちの少なくとも二つで交互にパレタイズ動作またはデパレタイズ動作を行い、
前記境界検出工程は、パレタイズ動作またはデパレタイズ動作が行われている前記パレット位置に対応する検出区域で行われ、
パレタイズ動作またはデパレタイズ動作が行われていない前記パレット位置に、前記物品が乗せられていない前記パレットを搬入する工程をさらに含む、請求項13に記載のパレタイズ方法。
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