JP2020203350A - 荷役装置およびツール台 - Google Patents

Abstract

【課題】ロボットアームを高精度で動作させなくても、比較的単純で簡易にツールをロボットアームに着脱させる技術を提供する。【解決手段】ツール台は、台座部と、可動部とを備える。台座部は、物品を荷役するロボットアームの動作範囲内に配置される。可動部は、ロボットアームに着脱されるツールを保持する領域を有し、ロボットアームにツールを着脱させる際にかかる領域をロボットアームに離接させる方向へ台座部に対して変位する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、物品を荷役するロボットアームに着脱されるツールを保持するツール台に関する。

物品の物流センタなどでは、荷下ろしされた荷物、部品、製品などの様々な物品を荷役するための各種の荷役装置が用いられている。荷役装置は、例えば集積領域に集積された物品をマニピュレータ（ロボットアーム）でピッキングし、搬送装置などに移動させる。搬送装置は、物品を仕分けや組み立てなどの次工程に搬送する。
ロボットアームは、物品を荷役するためのツール（エンドエフェクタなどとも呼ばれる）をアーム先端部に備えている。ツールは、物品の形状、大きさ、重量、材質などに応じて各種のものが存在し、最適なものが適宜選択されて使用される。

特開平９−１７４４７４号公報

ロボットアームに対してツールを着脱させる場合、例えばロボットアームをツールに対して変位させることで、自動化を図ることが可能である。これにより、荷役作業を効率的かつ迅速に行うことができる。その一方で、自動化を図る場合であっても、ツールは、正しい姿勢で安全かつ確実にロボットアームに着脱させる必要がある。したがって、ツール着脱時にロボットアームをツールに対して変位させる際には、ロボットアームを高精度で動作させることが求められる。

しかしながら、ロボットアームは、動作パワーが大きく、ツールとの相対位置を高精度に制御することは必ずしも容易ではない。特に、多種多様なツールが着脱対象となるような場合には、ツール着脱時におけるロボットアームの動作制御はさらに複雑となり、より一層の精度が求められる。
このため、ロボットアームを高精度で動作させなくても、比較的単純で簡易にツールをロボットアームに着脱させる技術が望まれている。

実施形態のツール台は、台座部と、可動部とを備える。台座部は、物品を荷役するロボットアームの動作範囲内に配置される。可動部は、ロボットアームに着脱されるツールを保持する領域を有し、ロボットアームにツールを着脱させる際にかかる領域をロボットアームに離接させる方向へ台座部に対して変位する。

実施形態のツール台を備えた荷役装置を垂直方向の上方から示す模式図。 実施形態の荷役装置のブロック図。 実施形態の荷役装置が備えるロボットアームのアーム部にツール台の位置決め治具が取り付けられた状態の一例を模式的に示す斜視図。 実施形態のツールを保持したツール台の一態様を模式的に示す斜視図。 実施形態のロボットアームのアーム部に取り付けられていない状態でツールがツール台に保持されている状態の一例を示す斜視図。 実施形態のロボットアームのアーム部に取り付けられている状態でツールがツール台に保持されている状態の一例を示す斜視図。 実施形態のツール台の位置調整時における制御装置の制御フロー図。 実施形態のロボットアームのアーム部に対するツールの取り付け時（ツール取付処理）における制御装置の制御フロー図。 実施形態のロボットアームのアーム部が第１の位置に位置付けられた状態の一例を示す斜視図。 実施形態のロボットアームのアーム部が第２の位置に位置付けられた状態の一例を示す斜視図。 実施形態のロボットアームにツールが取り付けられた状態の一例を示す斜視図。 実施形態のツール台の可動部が起点位置まで下降した状態の一例を示す斜視図。 実施形態のアーム部が第１の位置を経由している状態の一例を示す斜視図。 実施形態のロボットアームのアーム部からのツールの取り外し時（ツール取外処理）における制御装置の制御フロー図。

以下、実施形態に係るツール台について、図１から図１４を参照して説明する。ツール台は、物品を荷役するロボットアームに着脱されるツールを管理する装置である。ツール台およびロボットアームは、例えば物流センタなどで稼働する荷役装置をそれぞれ構成する。物品は、宅配物、小包、郵便物等を含む荷物、各種の部品や製品など、荷役の対象となり得る有形物である。物品の態様（形状、大きさ、重量、材質など）は、一律ではなく多種多様である場合を想定するが、一律であってもよい。ツール台は、これらの多種多様な物品に対して最適な荷役作業を行うために必要な各種のツールを保持する。

図１および図２には、本実施形態のツール台３を備えた荷役装置１の構成をそれぞれ示す。図１は、荷役装置１を垂直方向の上方から模式的に示す図である。垂直方向は、水平面（一例として物流センタの建屋の床面）と直交する方向である。図２は、荷役装置１のブロック図である。

図１および図２に示すように、荷役装置１は、ロボットユニット２と、ツール台３と、制御装置４とを備える。
ロボットユニット２は、集積領域１１から所望領域１２に物品５を移動させる。集積領域１１および所望領域１２は、例えば物品５を収容する箱やケージ、ベルトコンベア、ローラコンベア並びに台車などの搬送装置、仕分けや組み立てなどの作業台である。ロボットユニット２は、ロボットアーム２１と、ツール２２と、ロボット通信部２３とを備える。

ロボットアーム２１は、基台部２１ａとアーム部２１ｂとを備え、アーム部２１ｂが基台部２１ａに対して変位するいわゆるピッキングロボットである。本実施形態では一例として、ロボットアーム２１は、物品５をピッキングして移動させるが、物品５の移動態様は特に問わない。例えば、物品５を引きずってもしくは押して、あるいはこれらの態様とピッキングとを適宜選択して物品５を移動させてもよい。

基台部２１ａは、例えば物流センタの建屋の床面に位置決め固定される。アーム部２１ｂは、基台部２１ａとの接続部位である基端から先端まで、複数の関節部で連結されて伸長している。アーム部２１ｂは、関節部によって複数に細分され、各部分が関節部において所定の軸まわりに回動する。これにより、アーム部２１ｂは、基台部２１ａに対して所望の姿勢とされ、所定範囲内において自由に変位（動作）する。所定範囲（つまり、可動範囲）には、物品５の集積領域１１、物品５の移動先である所望領域１２、およびツール台３が含まれる。したがって、アーム部２１ｂの各部分を軸まわりに回動させることで、アーム部２１ｂを集積領域１１、所望領域１２およびツール台３に対して変位させることが可能となる。なお、関節部および軸の数は、アーム部２１ｂに要求される動作精度や可動範囲などに応じて任意に設定すればよい。

アーム部２１ｂの先端には、ツールマスタ２４が備えられている。ツールマスタ２４は、ツール２２を着脱する機械要素である。アーム部２１ｂに対するツール２２の取り付けと取り外しは、ツールマスタ２４を介してなされる。例えば、ツール２２の交換時、ツールマスタ２４は、アーム部２１ｂに取り付けられているツール２２（現ツール）を取り外す。取り外された現ツールは、ツール台３に保持される。その後、ツールマスタ２４は、ツール台３に保持された別のツール２２（新ツール）をアーム部２１ｂに取り付ける。

本実施形態では一例として、ツールマスタ２４は、吸着体、真空発生器、コンプレッサ、バルブ、圧力センサ（いずれも図示省略）などを含み、略円柱状に構成されている。ツールマスタ２４は、エアによる吸着とその解放によってツール２２を着脱する。すなわち、ツールマスタ２４は、ツール２２を吸着体で吸着して取り付け、吸着体の吸着を解放してツール２２を取り外す。このようなエアによる方法の他、ツール２２の着脱方法は、例えば作業油（油圧）や機械的な結合などによるものであってもよい。

ツールマスタ２４は、ツール２２の姿勢（以下、ツール姿勢という）を検出する姿勢検出部２４１を備える。ツール姿勢は、ツールマスタ２４への取り付け前の状態においては、取り付け時におけるツール２２の姿勢である。ツールマスタ２４への取り付け後（ツールマスタ２４からの取り外し前）の状態においては、ツール２２が取り付けられている姿勢である。また、ツールマスタ２４からの取り外し後の状態においては、ツール２２がツール台３（区画領域３５ａ）に保持されている姿勢である。

本実施形態では一例として、姿勢検出部２４１は、ツール２２に設けられた金属板などからの光の反射の有無、強度、偏りなどを検出するセンサである。姿勢検出部２４１は、検出結果である光の反射状態を示す信号をロボット通信部２３に出力する。ただし、姿勢検出部２４１は、このような光の反射を検出するセンサに限られず、例えばツールマスタ２４とツール２２との接触有無を検出するセンサなどであってもよい。

図３に示すように、ツールマスタ２４は、ツール２２に代えて、位置決め治具２５を着脱可能に構成されている。すなわち、アーム部２１ｂには、ツールマスタ２４を介して位置決め治具２５が適宜取り付けられる。位置決め治具２５は、後述するように、ロボットアーム２１に対するツール台３の位置を調整する際に使用される部材である。図３は、ツールマスタ２４に位置決め治具２５が取り付けられた状態の一例を模式的に示す図である。図３に示す構成例では、位置決め治具２５は、後述するツール台３の保持部３５の二つの区画領域３５ａに亘る長さを持つ直方体状をなしている。位置決め治具２５は、垂直方向に貫通する位置決め孔２５１を有している。位置決め孔２５１は、後述する規定部（ボス）３５ｃを差し込み可能に配置される。位置決め孔２５１の孔径は、規定部３５ｃのボス径よりも僅かに大径に設定される。ツール台３は、位置決め孔２５１に規定部（ボス）３５ｃが適正に差し込まれた状態となるように配置される。これにより、ロボットアーム２１に対するツール台３の位置が調整される（詳細は後述）。

ツール２２は、ツールマスタ２４に着脱自在に取り付けられる機械要素である。本実施形態では、ツール２２とツールマスタ２４とはＮ対１の関係にあり、一つのツールマスタ２４に着脱可能なツール２２は複数存在する。

図４には、ツール２２の構成を示す。図４は、ツール台３に保持されたツール２２を模式的に示す斜視図である。図４に示すように、ツール２２は、本体部２２ａとチェンジャ部２２ｂを有する。
本体部２２ａは、物品５の荷役に寄与する部分である。本実施形態では物品５をピッキングするべく、本体部２２ａは、物品５を解放可能に把持する把持機構を備える。把持は、吸着や挟持など、物品５の保持態様全般を包含する概念として規定される。これにより、本体部２２ａは、アーム部２１ｂとともに基台部２１ａに対して変位し、集積領域１１に集積された物品５を把持機構で把持し、把持した物品５を所望領域１２の上で解放する。把持機構は、例えば物品５を吸着する吸盤や挟持する爪、真空発生器、コンプレッサ、バルブ、圧力センサ、これらを動作させるアクチュエータ（いずれも図示省略）などを備える。

チェンジャ部２２ｂは、ツールマスタ２４との接続部分である。ツール２２（本体部２２ａ）は、チェンジャ部２２ｂを介してツールマスタ２４に着脱される。チェンジャ部２２ｂは、略円柱状の外観形状をなしており、その外周から板状に張り出した支持片２２１を有している。支持片２２１は、ツール２２がツール台３に保持された際、後述する保持部３５に支持され、本体部２２ａを適正な姿勢に維持する部位である。

ツール２２は、ツール台３によって管理される。例えばロボットアーム２１の稼働時、ツール２２は、物品５の態様（形状、大きさ、重量、材質など）に応じて最適なものが選択される。選択されたツール２２は、ツールマスタ２４を介してアーム部２１ｂに取り付けられ、別のツール２２への交換時に取り外される。アーム部２１ｂに取り付けられておらず、現時点で不使用のツール２２は、ツール台３に保持（保管）されている。ツール交換時などにおける着脱の詳細については、後述する。

図２に示すように、ロボット通信部２３は、制御装置４（具体的には通信制御部４４）との間で、ロボットアーム２１、具体的にはアーム部２１ｂ、ツール２２およびツールマスタ２４の動作を制御する各種の信号を有線もしくは無線を介して送受信する。これらの動作には、ロボットアーム２１の荷役動作、およびツールマスタ２４に対するツール２２の着脱動作が含まれる。

図４から図６には、ツール台３の構成を示す。図４は、ツール台３の全体構成、図５および図６は、ツール台３の構成の一部をそれぞれ模式的に示す斜視図である。また、図５は、ツールマスタ２４に取り付けられていない状態でツール２２がツール台３に保持されている状態の一例を示す図である。図６は、ツールマスタ２４に取り付けられている状態でツール２２がツール台３に保持されている状態の一例を示す図である。図２、図４から図６に示すように、ツール台３は、台座部３１と、可動部３２と、検出部３３と、通信部（以下、ツール台通信部という）３４とを備える。

台座部３１は、ツール台３のベースとなる部分であり、ロボットアーム２１に対して位置決め配置されている。本実施形態において、台座部３１は、ロボットアーム２１と同様に物流センタの建屋の床面に位置決め固定され、ロボットアーム２１に対して静止している。台座部３１の配置エリアは、ロボットアーム２１の動作範囲、換言すれば基台部２１ａに対するアーム部２１ｂの可動範囲に含まれる。

台座部３１は、可動部３２を台座部３１に対して変位させる移動機構３１１を有する。本実施形態では、移動機構３１１としてエアシリンダが適用されている。エアシリンダは、ガイド３１ａ、スライダ３１ｂ、エアコンプレッサ３１ｃ、バルブ３１ｄなどを含んで構成されている。移動機構３１１には、エアシリンダの他、既知の各種機構を適用可能であり、例えばボールスプライン、チェーンやベルト、これらの組み合わせなどを適用してもよい。

ガイド３１ａは、シリンダと、シリンダ内を進退するピストンを備え、座面３１ｓの上に配置されて可動部３２の変位方向へ直線状に伸びている。可動部３２の変位方向は、可動部３２が台座部３１に対して変位する方向であり、ツール２２をツールマスタ２４に着脱させる際に、可動部３２（具体的には、後述する区画領域３５ａ）がツールマスタ２４に離接する方向（以下、ツール着脱方向という）として規定される。本実施形態のツール着脱方向は略垂直方向であり、ガイド３１ａは略垂直方向に起立している。

スライダ３１ｂは、ガイド３１ａに沿って移動する移動体である。したがって、スライダ３１ｂは、ツール着脱方向に移動する。本実施形態において、スライダ３１ｂは、ガイド３１ａのピストンに接続されており、シリンダ内を進退するピストンと同期して略垂直方向に昇降する。スライダ３１ｂの昇降範囲は、ピストンの最大進退距離である。ピストンの最大進退距離は、ガイド３１ａの長さ（起立高さ）の所定範囲内に規定される。

エアコンプレッサ３１ｃは、ガイド３１ａのシリンダにエアを送出する。バルブ３１ｄは、エアコンプレッサ３１ｃから送出されたエアをシリンダに対して給排する。バルブ３１ｄは、例えば吸気ポートおよび排気ポートを開閉させて、シリンダに対するエアの給排を切り換える。エアコンプレッサ３１ｃおよびバルブ３１ｄは、所定の配管でシリンダに接続されている。これにより、エアコンプレッサ３１ｃから送出されたエアがバルブ３１ｄでシリンダに給排されることで、シリンダ内をピストンが進退する。すなわち、かかるエアの給排により、スライダ３１ｂは、ガイド３１ａに沿って移動する。エアコンプレッサ３１ｃおよびバルブ３１ｄは、後述するようにツール台通信部３４が送受信した信号に基づいて、制御装置４（具体的には動作制御部４２）によって動作制御される。

可動部３２は、ツール台３の可動部分であり、台座部３１に対して変位する。可動部３２は、スライダ３１ｂに設けられ、スライダ３１ｂとともにガイド３１ａに沿って移動する。これにより、可動部３２はツール着脱方向、本実施形態では略垂直方向に昇降する。

図４から図６に示すように、可動部３２は、板状に構成され、水平面と略直交するようにスライダ３１ｂと一体化されている。可動部３２は、ツール２２を保持する保持部３５を有している。保持部３５は、可動部３２の上端から水平面と略平行に板状に張り出している。保持部３５は、ツール２２を保持するために区画され、ツール２２を保持する際にツール２２が進退（出入）する領域（以下、区画領域という）３５ａを有している。区画領域３５ａは、保持部３５を規定する板状体の一部に形成された切り欠きである。区画領域３５ａは、アーム部２１ｂに取り付けられたツール２２の保持部３５へのアクセス領域であり、保持されたツール２２と保持部３５との不要な干渉を防ぐための退避領域でもある。

保持部３５は、区画領域３５ａの縁３５ｂに支持片２２１を引っ掛けてツール２２を保持する。この時、ツール２２は、縁３５ｂに引っ掛けた支持片２２１で自重を支え、略垂直方向に沿ってぶら下がった状態となる。区画領域３５ａは、上述した退避領域であり、このようにぶら下がった状態のツール２２の本体部２２ａと干渉しない大きさで切り欠かれている。本実施形態では一例として、垂直方向から見た区画領域３５ａの輪郭は、一辺が欠落した矩形状をなしている。欠落した一辺部分は、区画領域３５ａへのツール２２のアクセス口として外部に開放されており、該部分の間口は、本体部２２ａの差渡し寸法に比べて十分に広い。したがって、区画領域３５ａへの進退（アクセス）時に本体部２２ａが区画領域３５ａと干渉することが抑制される。

保持部３５は、ツール２２の保持位置、換言すれば支持片２２１の支持位置を規定する規定部３５ｃを有している。また、支持片２２１は、規定部３５ｃにその位置が規定される被規定部２２１ａを有している。本実施形態では、規定部３５ｃとして、区画領域３５ａの縁３５ｂに突起（以下、ボス３５ｃという）が設けられている。また、被規定部２２１ａとして、ボス３５ｃの外周に沿った曲率で支持片２２１に溝（以下、溝２２１ａという）が形成されている。区画領域３５ａの縁３５ｂには、区画領域（切り欠き）３５ａの対向辺の近傍に一つずつ、二つのボス３５ｃが配置されている。支持片２２１には、端辺に一つずつ、二つの溝２２１ａが配置されている。これらのボス３５ｃと溝２２１ａがそれぞれ嵌り合うことで、区画領域３５ａの縁３５ｂにおける支持片２２１の支持位置が規定される。この状態において、ツール２２は、略垂直方向に沿った適正な姿勢で保持部３５に保持される。

図４から図６に示す構成例では、保持部３５には区画領域３５ａが二箇所に形成されている。したがって、保持部３５は、各区画領域３５ａに一つずつツール２２を収め、二つのツール２２を同時に保持可能とされている。保持部３５に保持されるツール２２の数は任意であり、一つであってもよいし、三つ以上であってもよい。例えば、図４から図６に示す構成例に準じる場合、保持するツール２２の数に合わせて保持部３５に区画領域３５ａを形成する。これにより、区画領域３５ａの数と同数のツール２２を保持部３５に保持できる。

また、図４から図６に示す構成例では可動部３２および保持部３５を板状としているが、これらの形態は板状に限定されない。要するに、可動部３２および保持部３５は、台座部３１に対して可動部３２がツール着脱方向に変位し、保持部３５がツールマスタ２４へのツール着脱に支障を来さない形態であればよい。

図２に示すように、検出部３３は、制御装置４（具体的には動作制御部４２）がツール台３を動作制御するために必要な情報（データ）を検出する。検出部３３は、位置検出部３３１とツール検出部３３２を含んで構成されている。これらの検出部３３１，３３２は、光、電磁気、圧力などの検出素子を有する各種のセンサである。検出されたデータは、電気信号としてツール台通信部３４を介して制御装置４（具体的には通信制御部４４）に送信される。

位置検出部３３１は、可動部３２の変位状態を検出する。変位状態は、例えば台座部３１の座面３１ｓに対する可動部３２の変位前後の位置、変位距離などである。本実施形態において、変位前後の位置は座面３１ｓからの垂直方向の高さ、変位距離は垂直方向の高さ変動である。位置検出部３３１は、可動部３２の変位状態を直接検出すればよいが、スライダ３１ｂやガイド３１ａのピストンの変位状態を検出することで、可動部３２の変位状態を間接的に検出してもよい。位置検出部３３１は、これらの変位状態を検出可能に台座部３１に配置される。

ツール検出部３３２は、保持部３５にツール２２が保持されているか否か、換言すれば、区画領域３５ａにおけるツール２２の存否（有無）を検出する。以下の説明では、ツール検出部３３２の検出対象を単にツール有無という。ツール検出部３３２は、区画領域３５ａの縁３５ｂに設けられている。図５および図６に示す構成例では、一つの区画領域３５ａの縁３５ｂには、該区画領域３５ａの四隅の近傍に一つずつ、四つのツール検出部３３２が配置されている。これら四つのツール検出部３３２で、かかる区画領域３５ａにおけるツール有無が検出される。一つの区画領域３５ａ、換言すれば一つのツール２２に対応するツール検出部３３２の数は、四つに限定されず、三つ以下あるいは五つ以上であってもよい。要するに、ツール検出部３３２は、保持部３５に同時に保持可能な数のツール２２の存否（有無）を検出可能な最低限の数だけ配置されていればよい。

図２に示すように、ツール台通信部３４は、制御装置４（具体的には通信制御部４４）との間で、可動部３２および検出部３３、具体的にはエアコンプレッサ３１ｃ、バルブ３１ｄ、位置検出部３３１、およびツール検出部３３２の動作を制御する各種の信号を有線もしくは無線を介して送受信する。これらの動作には、可動部３２の変位動作、およびツールマスタ２４に対するツール２２の着脱動作が含まれる。また、ツール台通信部３４は、通信制御部４４から受信する上記信号に基づき、位置検出部３３１が検出した可動部３２の変位状態、およびツール検出部３３２が検出したツール有無を含む信号を有線もしくは無線を介して通信制御部４４に送信する。

例えば、ロボットアーム２１（ツールマスタ２４）へのツール２２の取り付けにあたって、ツール台通信部３４は、通信制御部４４との間で次のような信号を送受信する。ツール台通信部３４は、可動部３２（保持部３５の区画領域３５ａ）にツール２２が保持されている場合、それを示す信号を通信制御部４４に送信する。送信した信号の応答信号として、ツール台通信部３４は、ロボットアーム２１（ツールマスタ２４）に接近する方向へ可動部３２を変位させることを示す通知信号を通信制御部４４から受信する。そして、ツールマスタ２４にツール２２が取り付けられた際、それを示す信号を通信制御部４４に送信する。送信した信号の応答信号として、ツール台通信部３４は、ツールマスタ２４から離間する方向へ可動部３２を変位させることを示す通知信号を通信制御部４４から受信する。

一方、ロボットアーム２１（ツールマスタ２４）からのツール２２の取り外しにあたって、ツール台通信部３４は、通信制御部４４との間で次のような信号を送受信する。ツール台通信部３４は、可動部３２（保持部３５の区画領域３５ａ）にツール２２が保持されていない場合、それを示す信号を通信制御部４４に送信する。送信した信号の応答信号として、ツール台通信部３４は、ロボットアーム２１（ツールマスタ２４）に接近する方向へ可動部３２を変位させることを示す通知信号を通信制御部４４から受信する。そして、ツールマスタ２４からツール２２が取り外された際、それを示す信号を通信制御部４４に送信する。送信した信号の応答信号として、ツール台通信部３４は、ツールマスタ２４から離間する方向へ可動部３２を変位させることを示す通知信号を通信制御部４４から受信する。

制御装置４は、ロボットユニット２およびツール台３の動作を制御する。すなわち、制御装置４は、ロボットユニット２の制御部、およびツール台３の制御部として機能する。制御装置４は、ＣＰＵ、メモリ、記憶装置（不揮発メモリ）、入出力回路、タイマなどを含み、所定の演算処理を実行する。例えば、制御装置４は、各種データを入出力回路により読み込み、記憶装置からメモリに読み出したプログラムを用いてＣＰＵで演算処理し、処理結果に基づいてロボットユニット２およびツール台３の動作制御を行う。

図２に示すように、本実施形態では演算処理の具体的内容に応じ、制御装置４は、検出制御部４１と、動作制御部４２と、マップ格納部４３と、通信制御部４４と、管理部４５とを備える。

検出制御部４１は、集積領域１１における物品５の集積態様を検出する。物品５の集積態様は、集積された複数の物品５の輪郭、大きさ、向き、重なり、境界などの態様である。例えば、検出制御部４１は、物品５の集積態様や形態を撮像する３Ｄカメラや２Ｄカメラなどの撮像装置である。検出制御部４１は、検出結果である物品５の集積態様のデータ（例えば、物品５の集積領域１１の撮像画像データ）を動作制御部４２に与える。

動作制御部４２は、ロボットアーム２１、ツール２２、ツールマスタ２４、移動機構３１１、および検出部３３の動作をそれぞれ制御する。集積領域１１から所望領域１２に物品５を移動させる場合、動作制御部４２は、物品５を集積領域１１からピッキングさせ、所望領域１２で物品５を解放させる。物品５のピッキング時および解放時、動作制御部４２は、ツール２２の把持機構の動作を制御する。その際、ピッキングの前処理として、動作制御部４２は、検出制御部４１が検出した物品５の集積態様に基づいて、ツール２２が把持する物品５を選択し、その把持面を決定する。例えば、動作制御部４２は、検出制御部４１が撮像した画像データを解析する。物品５の移動時、動作制御部４２は、アーム部２１ｂの各部分を関節部の軸まわりにアクチュエータなどで回動させる。これにより、動作制御部４２は、アーム部２１ｂを基台部２１ａに対して所望姿勢とし、ツール２２の位置を集積領域１１から所望領域１２まで変位させる。

加えて、アーム部２１ｂ（ツールマスタ２４）に対するツール２２の着脱時、動作制御部４２は、アーム部２１ｂの各部分を関節部の軸まわりにアクチュエータなどで回動させる。これにより、動作制御部４２は、アーム部２１ｂを基台部２１ａに対して所望姿勢とし、ツール台３との間で変位させる。また、動作制御部４２は、エアコンプレッサ３１ｃおよびバルブ３１ｄを動作させ、ガイド３１ａのシリンダにエアを給排させる。これにより、ツール台３の可動部３２をツール着脱方向に変位させる。そして、動作制御部４２は、ツール２２をツールマスタ２４に着脱させる。その際、動作制御部４２は、位置検出部３３１が検出した可動部３２の変位状態、およびツール検出部３３２が検出したツール有無に基づいて、ツールマスタ２４に対するツール２２の着脱を制御する（詳細は後述）。

マップ格納部４３は、ツール台３とツール２２との対応関係をマップ（マスタテーブル）として蓄積して管理する。マップは、ツール台３におけるツール２２の管理位置（以下、アドレスという）と、そのアドレスで管理されるツール２２の識別子（以下、ＩＤもしくはツールＩＤという）との対応関係を示すレコードの集合（データベース）である。ツール台３のアドレスおよびツール２２のＩＤには、それぞれ固有値が予め割り振られている。ツール台３のアドレスは、保持部３５の区画領域３５ａごとに設定されている。マップのレコード（ツール台３のアドレスとツール２２のツールＩＤとの対応関係を示すデータ）は、適宜登録、更新（追加、変更、削除）される。これにより、ツール台３（区画領域３５ａ）のアドレスとツール２２のＩＤとの対応関係は、常に最新の情報に維持される。マップのレコードは、ツール着脱（交換）時などに管理部４５によって読み出される。なお、マップ格納部４３は省略可能である。例えば、ツール着脱（交換）時などには、ツール台３のアドレスと該アドレスに対応するツールＩＤをオペレータがその都度入力し、管理部４５に付与してもよい。

通信制御部４４は、検出制御部４１、動作制御部４２、マップ格納部４３、および管理部４５と、ロボット通信部２３およびツール台通信部３４との間で、ロボットアーム２１による物品５のピッキングとロボットアーム２１に対するツール２２の着脱（交換）をそれぞれ制御するための各種の信号を有線もしくは無線を介して送受信する。

管理部４５は、検出制御部４１、動作制御部４２、マップ格納部４３、および通信制御部４４を一元管理する。本実施形態では、管理部４５を検出制御部４１、動作制御部４２、マップ格納部４３、および通信制御部４４とは別の構成とするが、管理部４５を含むこれら各部は、それぞれの機能を果たすアプリケーションプログラムとして一つのマスタ装置（筐体）に搭載し、共通の演算処理部で実行される構成であってもよい。

ここで、ロボットアーム２１に対するツール２２の着脱（交換）時における荷役装置１の動作と作用について、ロボットユニット２およびツール台３に対する制御装置４の制御フローに従って説明する。

なお、以下の各説明においてその都度言及しないが、制御装置４は、通信制御部４４とロボット通信部２３およびツール台通信部３４との間で、制御のために必要な所定の信号をそれぞれ送受信することで、ロボットユニット２およびツール台３に対して所望の制御を実行する。すなわち、ロボット通信部２３およびツール台通信部３４は、姿勢検出部２４１、位置検出部３３１、およびツール検出部３３２によって検出されたツール姿勢、可動部３２の変位状態、およびツール有無に基づいて、ロボットアーム２１および可動部３２の動作可否の信号を通信制御部４４に送信する。通信制御部４４は、ロボットアーム２１および可動部３２の動作指示信号をロボット通信部２３およびツール台通信部３４に送信する。

本実施形態では、ツール台３を用いてロボットアーム２１に対してツール２２の着脱が行われる。このため、ツール着脱の前提作業として、ロボットアーム２１に対するツール台３の位置調整をまず行う。ツール台３の位置調整は、例えば物流センタの建屋の床面上の直交する二つの方向、およびこれらと直交する方向（図４に矢印Ｘ，Ｙ，Ｚでそれぞれ示す方向）に対するツール台３の座標位置（Ｘ座標、Ｙ座標およびＺ座標）を決定する作業である。ツール台３の位置は、例えば荷役装置１を物流センタなどに導入する際に調整され、必要に応じて再調整される。これにより、ロボットアーム２１に対してツール台３が正しく配置され、ロボットアーム２１にツール２２を適正に着脱させることが可能となる。

図３に示すように、ツール台３の位置調整にあたっては、ツールマスタ２４に位置決め治具２５を取り付ける。図７には、位置決め治具２５を用いたツール台３の位置調整時における制御装置４の制御フローを示す。

ツール台３の位置を調整するにあたって、動作制御部４２は、ロボットアーム２１のアーム部２１ｂを初期位置に位置付ける（Ｓ１０１）。その際、例えば荷役作業後など、アーム部２１ｂの位置が初期位置でない場合、動作制御部４２は、アーム部２１ｂを初期位置に戻す。初期位置は、例えばツールマスタ２４に対してツール２２を着脱させる際に基準となるとともに、物品５をピッキングする際に基準となる位置である。

次いで、動作制御部４２は、アーム部２１ｂを第１の調整位置に変位させる（Ｓ１０２）。第１の調整位置は、ツールマスタ２４に位置決め治具２５が取り付けられたアーム部２１ｂをツール台３と干渉させることなく、安全にツール台３の位置調整を開始もしくは完了可能な位置として規定されている。

続けて、動作制御部４２は、アーム部２１ｂを第２の調整位置に変位させる（Ｓ１０３）。第２の調整位置は、ツール台３の可動部３２を位置決め治具２５に向けて変位（上昇）させることが可能な位置として規定されている。端的には、第２の調整位置は、位置決め治具２５が区画領域３５ａと正対する位置である。

このようにアーム部２１ｂが第２の調整位置に変位した状態で、ツール台３の位置調整が図られる（Ｓ１０４）。具体的には、位置決め治具２５の位置決め孔２５１が保持部３５の規定部（ボス）３５ｃに適正に差し込まれた状態（以下、適正状態という）となるように、ツール台３を移動させる。適正状態は、例えば位置決め孔２５１とボス３５ｃとが同芯状に位置付けられた状態である。Ｓ１０４では、適正状態となるまで、可動部３２の昇降とツール台３の移動が繰り返される。したがって、動作制御部４２は、位置決め治具２５に対して可動部３２を適宜昇降させる。ツール台３の移動は、適正状態となることを目視で確認しながら人手で行えばよい。ただし、人手を介さずに自動でツール台３を移動させても構わない。

その間、動作制御部４２は、位置決め治具２５が適正状態で区画領域３５ａに存在しているか否かを判定する（Ｓ１０５）。判定にあたって、動作制御部４２は、ツール検出部３３２からツール有無を示す信号を取得する。この場合、ツールマスタ２４に取り付けられているのは位置決め治具２５であり、ツール有無を示す信号は、位置決め治具２５の有無を示す信号として出力されている。動作制御部４２は、取得した信号を解析し、ツール台３が適正配置されているか否かを判定する。解析した結果、例えば、すべての区画領域３５ａの縁３５ｂと位置決め治具２５とが適正に接触している場合、動作制御部４２は、位置決め治具２５が適正状態であると判定する。この場合、位置決め治具２５の位置決め孔２５１が保持部３５のボス３５ｃに適正に差し込まれた状態となっているため、ツール台３は適正配置されている。一方、これらが適正に接触していない場合、動作制御部４２は、位置決め治具２５が適正状態ではないと判定する。この場合、位置決め治具２５の位置決め孔２５１が保持部３５のボス３５ｃに適正に差し込まれた状態となっていないため、ツール台３は適正配置されていない。

位置決め治具２５が適正状態となり、ツール台３が適正配置されている場合、動作制御部４２は、位置調整制御を終了させる。一方、位置決め治具２５が適正状態ではなく、ツール台３が適正配置されていない場合、動作制御部４２は、ツール台３が適正配置されるまで、Ｓ１０４およびＳ１０５を繰り返す。

初期位置、第１の調整位置、第２の調整位置は、例えば建屋の床面にロボットアーム２１が設置されると、ツール台３やツール２２の形態などに応じて、管理部４５によって予め演算される。演算された各座標位置（Ｘ座標、Ｙ座標およびＺ座標）の値は、例えば制御装置４の記憶装置に格納され、ツール台３の位置決め調整時にパラメータとして動作制御部４２に読み出される。また、第１の調整位置および第２の調整位置は、後述するように、ツールマスタ２４にツール２２を着脱させるべく可動部３２をツールマスタ２４に向けて変位（昇降）させる際のアーム部２１ｂの位置を演算するための基準位置として規定されている。すなわち、ツール着脱時、動作制御部４２は、第１の調整位置および第２の調整位置からＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向にそれぞれ所定距離だけアーム部２１ｂを変位させる。

位置調整が完了すると、動作制御部４２は、アーム部２１ｂを第２の調整位置、第１の調整位置を経由して、初期位置まで戻す（Ｓ１０６）。これにより、動作制御部４２は、ツール２２の着脱制御に備える。

位置調整が完了してツール台３が適正配置され、アーム部２１ｂが初期位置に戻された後、動作制御部４２は、ツール２２の着脱制御を行う。例えば、現時点においてアーム部２１ｂにツール２２が取り付けられていない状態においては、ツール取付処理が実行される。これに対し、現時点においてアーム部２１ｂにツール２２が取り付けられている状態においては、ツール取外処理が実行される。

図８には、アーム部２１ｂに対するツール２２の取り付け時（ツール取付処理）における制御装置４の制御フローを示す。ツール取付処理は、例えば後述するツール取外フラグがＯＮである場合に実行される。ツール取外フラグがＯＮであれば、アーム部２１ｂにツール２２が取り付けられていない状態であり、ツール２２の取り付けが可能な状態であることを意味する。

図８に示すように、ツール取付処理において、管理部４５は、動作制御部４２にツール２２（取付対象ツール）の取り付けを指示する（Ｓ２０１）。その際、管理部４５は、例えばマップ格納部４３が管理するマップからレコードを読み出し、取付対象ツールのＩＤ（ツールＩＤ）および該ＩＤに対応するツール台３（区画領域３５ａ）のアドレスを含む信号（トリガー）を動作制御部４２に送信する。動作制御部４２は、送信されたツールＩＤおよびアドレスの値をメモリに保持する。

取付指示を受けると、動作制御部４２は、ツール台３における可動部３２の現在位置を確認する（Ｓ２０２）。このため、動作制御部４２は、起点条件を判定する。起点条件は、可動部３２がツール２２の着脱作業の起点となる位置（以下、起点位置という）以下に位置しているか否かの判定条件である。起点位置は、通常のツール管理状態にある場合の台座部３１に対する可動部３２の位置（端的には座面３１ｓからの高さ）として規定されている。通常のツール管理状態は、ツール２２の着脱作業時以外において、ツール台３の保持部３５がツール２２を保持（保管）している状態である。起点位置の座標データは、例えば制御装置４の記憶装置に格納され、起点条件の判定時にパラメータとして動作制御部４２に読み出される。起点条件の判定にあたって、動作制御部４２は、位置検出部３３１から可動部３２の現在位置を取得し、起点位置と比較する。例えば、可動部３２の現在位置が起点位置以下である場合、動作制御部４２は、起点条件を満たすと判定する。一方、可動部３２の現在位置が起点位置よりも上方である場合、動作制御部４２は、起点条件を満たさないと判定する。

起点条件を満たす場合、動作制御部４２は、取付対象ツールがツール台３に保持されていることを確認する（Ｓ２０３）。このため、動作制御部４２は、取付対象ツールのＩＤに対応するアドレスの区画領域３５ａ（所定区画領域）にツール２２が存在しているか否かを判定する。判定にあたって、動作制御部４２は、所定区画領域において、ツール２２の存在がツール検出部３３２によって検出されているかを解析する。例えば、ツール検出部３３２からツール２２の保持（所定区画領域におけるツール２２の存在）を示す信号が送信されている場合、動作制御部４２は、所定区画領域にツール２２が保持されていると判定する。一方、かかる信号が送信されていない場合、動作制御部４２は、所定区画領域にツール２２が保持されていないと判定する。

ツール２２が保持されている場合、動作制御部４２は、ツールマスタ２４をツール取付可能状態とする（Ｓ２０４）。ツール取付可能状態は、ツールマスタ２４にツール２２が取り付けられていない状態であり、ツール２２を取り付けることが可能な状態である。ツール取付可能状態とするべく、動作制御部４２は、ツールマスタ２４を動作させる。ツールマスタ２４は、例えば真空発生器およびコンプレッサを稼働させるとともに、バルブを開き、吸着体を吸着解放状態とする。

次いで、動作制御部４２は、ツールマスタ２４にツール２２を取り付けるべく、ロボットアーム２１を動作させる（Ｓ２０５）。例えば、動作制御部４２は、ツール２２を保持するツール台３の所定区画領域に向けてアーム部２１ｂを変位させる。その際、動作制御部４２は、初期位置から第１の位置を経由して、第２の位置にアーム部２１ｂを位置付ける。初期位置、第１の位置、第２の位置は、アーム部２１ｂの先端、つまりツールマスタ２４のツール２２との取付部分の中心点の変位位置を示す。

第１の位置は、ツールマスタ２４にツール２２を着脱させる際、アーム部２１ｂをツール台３と干渉させることなく、安全にツール２２の着脱を開始もしくは終了可能な位置として規定されている。第１の位置は、上述した第１の調整位置から例えばＸ方向にＸ１だけ変位させ、Ｙ座標およびＺ座標はそのままとした座標位置である。第１の調整位置からのＸ方向への変位距離（Ｘ１）は、所定区画領域のアドレスに基づいて管理部４５によって演算され、動作制御部４２に付与されている。図９には、アーム部２１ｂが第１の位置に位置付けられた状態の一例を示す。

第２の位置は、ツールマスタ２４にツール２２を着脱させるべく可動部３２をツールマスタ２４に向けて変位（昇降）させる際のアーム部２１ｂの位置として規定されている。第２の位置は、第１の位置から例えばＹ方向にＹ２だけ変位させ、Ｘ座標およびＺ座標はそのままとした座標位置である。第１の位置からのＹ方向への変位距離（Ｙ２）は、所定区画領域のアドレスに基づいて管理部４５によって演算され、動作制御部４２に付与されている。図１０には、アーム部２１ｂが第２の位置に位置付けられた状態の一例を示す。

動作制御部４２は、第２の位置において、ツールマスタ２４のツール２２との取付部分を下方に臨ませ、ツール２２のチェンジャ部２２ｂと正対させるように、アーム部２１ｂを変位させる。

続けて、動作制御部４２は、可動部３２を変位（上昇）させる（Ｓ２０６）。例えば、動作制御部４２は、所定時間にわたり、バルブ３１ｄの給気ポートを開いてエアコンプレッサ３１ｃからエアを送出させ、ガイド３１ａのシリンダに供給する。所定時間経過後、動作制御部４２は、エアコンプレッサ３１ｃからのエアの送出を停止させ、バルブ３１ｄの給気ポートを閉じる。これにより、可動部３２がスライダ３１ｂとともにガイド３１ａに沿って上昇して静止する。すなわち、動作制御部４２は、区画領域３５ａに保持されたツール２２をツールマスタ２４に向けて所定高さ（後述する着脱位置）まで上昇させる。

動作制御部４２は、ツール台３における可動部３２の現在位置を確認する（Ｓ２０７）。このため、動作制御部４２は、着脱点条件を判定する。着脱点条件は、ツールマスタ２４に対してツール２２を着脱させる位置（以下、着脱位置という）に可動部３２が位置しているか否かの判定条件である。着脱位置は、所定区画領域に保持されたツール２２を取り付けるべく、ツールマスタ２４に対する動作制御を開始可能な可動部３２の位置として規定されている。着脱位置の値は、例えば制御装置４の記憶装置に格納され、着脱点条件の判定時にパラメータとして動作制御部４２に読み出される。着脱点条件の判定にあたって、動作制御部４２は、位置検出部３３１から可動部３２の現在位置を取得し、着脱位置と比較する。例えば、可動部３２の現在位置が着脱位置とほぼ一致している場合、動作制御部４２は、着脱点条件を満たすと判定する。一方、可動部３２の現在位置が着脱位置と一致していない場合、動作制御部４２は、着脱点条件を満たさないと判定する。

着脱点条件を満たす場合、動作制御部４２は、所定区画領域に保持されたツール２２がツールマスタ２４に対して適正なツール姿勢であることを確認する（Ｓ２０８）。このため、動作制御部４２は、所定区画領域に保持されたツール２２のツールマスタ２４に対するツール姿勢が適正であるか否かを判定する。判定にあたって、動作制御部４２は、ツールマスタ２４の姿勢検出部２４１から光の反射を示す信号を取得する。動作制御部４２は、取得した信号を解析し、例えば反射強度に偏りがない場合、ツール姿勢が適正であると判定する。一方、反射強度に偏りがある、あるいは反射を示す信号がない場合、動作制御部４２は、ツール姿勢が適正でないと判定する。

ツール姿勢が適正である場合、動作制御部４２は、ツールマスタ２４にツール２２を取り付ける（Ｓ２０９）。取り付けにあたって、動作制御部４２は、ツールマスタ２４を動作させる。ツールマスタ２４は、例えば真空発生器およびコンプレッサを稼働させるとともに、バルブを閉じ、ツール２２を吸着体で吸着させる。図１１には、ツールマスタ２４にツール２２（取付対象ツール）が取り付けられた状態の一例を示す。

動作制御部４２は、取り付けられたツール２２のＩＤを確認する（Ｓ２１０）。このため、動作制御部４２は、メモリに保持したツールＩＤの値とツールマスタ２４に取り付けられたツール２２のＩＤの値を比較する。両者の値が一致する場合、動作制御部４２は、取り付けられたツール２２が取付対象ツールである、つまり正しいツール２が取り付けられていると判定する。一方、両者の値が一致しない場合、動作制御部４２は、取り付けられたツール２２が取付対象ツールではない、つまり誤ったツール２２が取り付けられていると判定する。ツールマスタ２４に取り付けられたツール２２のＩＤは、例えばツール２２に示されたＩＤの読み取りやツールマスタ２４とツール２２との電気的な接続状態（接続端子同士の通電有無）などによって、動作制御部４２に付与される。

取付対象ツールが取り付けられている場合、動作制御部４２は、取付対象ツールの電源をＯＦＦからＯＮに切り替える（Ｓ２１１）。その際、動作制御部４２は、ツールマスタ２４を動作させる。例えば、ツールマスタ２４と取付対象ツール間の電源系統のリレーをＯＮとすることで、ツールマスタ２４と取付対象ツールのチェンジャ部２２ｂとを電気的に接続させる。これにより、取付対象ツールのアクチュエータなどが作動可能な状態となる。

動作制御部４２は、ツールマスタ２４とチェンジャ部２２ｂとの電気的な接続状態を確認する（Ｓ２１２）。例えば、両者の接続端子同士が適正に通電されている場合、動作制御部４２は、これらが電気的に接続されている、つまり取付対象ツールが電気的に動作可能な状態であると判定する。一方、両者の接続端子同士が適正に通電されていない場合、動作制御部４２は、これらが電気的に接続されていない、つまり取付対象ツールが電気的に動作不能な状態であると判定する。

ツールマスタ２４とチェンジャ部２２ｂとが電気的に接続されている場合、動作制御部４２は、可動部３２を変位（下降）させる（Ｓ２１３）。例えば、動作制御部４２は、所定時間にわたり、バルブ３１ｄの排気ポートを開き、エアコンプレッサ３１ｃから送出されたエアをガイド３１ａのシリンダから排出させる。所定時間経過後、動作制御部４２は、バルブ３１ｄの排気ポートを閉じる。これにより、可動部３２がスライダ３１ｂとともにガイド３１ａに沿って下降して静止する。すなわち、動作制御部４２は、所定区画領域に保持された取付対象ツールを着脱位置から所定高さまで下降させる。この場合、所定高さは起点位置である。図１２には、可動部３２が起点位置まで下降した状態の一例を示す。この状態においては、被規定部（溝）２２１ａに対して規定部（ボス）３５ｃが下降し、ボス３５ｃと溝２２１ａとの嵌合が解かれた状態となっている。したがって、取付対象ツールを所定区画領域から移動可能となり、取付対象ツールは、可動部３２とともに下降することなく、ツールマスタ２４に取り付けられた位置でそのまま静止する。

動作制御部４２は、ツール台３における可動部３２の現在位置を確認する（Ｓ２１４）。このため、動作制御部４２は、起点条件を判定する。起点条件の判定方法は、Ｓ２０２と同様である。

起点条件を満たす場合、動作制御部４２は、ツールマスタ２４に取り付けられた取付対象ツールが適正なツール姿勢であることを確認する（Ｓ２１５）。このため、動作制御部４２は、ツールマスタ２４に取り付けられた取付対象ツールのツール姿勢が適正であるか否かを判定する。ツール姿勢の判定方法は、Ｓ２０８と同様である。

ツール姿勢が適正である場合、動作制御部４２は、取付対象ツールがツール台３に保持されていないことを確認する（Ｓ２１６）。取付対象ツールがツール台３に保持されていない状態は、所定区画領域に保持されていた取付対象ツールがツールマスタ２４に取り付けられ、可動部３２の下降により、所定区画領域の縁３５ｂから支持片２２１が離れた状態であることを意味する。このため、動作制御部４２は、所定区画領域に取付対象ツールが存在しているか否かを判定する。ツール有無の判定方法は、Ｓ２０３と同様である。

取付対象ツールが保持されていない場合、動作制御部４２は、ツール取付処理を終了させるべく、ロボットアーム２１を動作させる（Ｓ２１７）。例えば、動作制御部４２は、初期位置に向けてアーム部２１ｂを変位させる。この場合、アーム部２１ｂは、第２の位置に位置付けられており（Ｓ２０５）、動作制御部４２は、第２の位置から第１の位置を経由して、初期位置にアーム部２１ｂを位置付ける。これにより、ロボットアーム２１は、例えば取付対象ツールによる物品５のピッキングなど、荷役作業に備える。図１３には、アーム部２１ｂが第１の位置を経由している状態の一例を示す。

アーム部２１ｂが初期位置に変位されると、動作制御部４２は、ツール取付処理が正常終了したことを示す信号を管理部４５に送信する（Ｓ２１８）。かかる信号が管理部４５に送信されると、ツール取付処理は終了（正常終了）する。その際、管理部４５は、ツール取付処理が正常終了していることを示すフラグ（以下、ツール取付フラグという）をＯＮに設定する。ツール取付フラグの初期値はＯＦＦであり、ツール取付処理が異常終了した場合、管理部４５は、ツール取付フラグを異常値に設定する。

また、ツール取付処理が正常終了すると、管理部４５は、後述するツール２２を取り外すための処理で使用するツール取外フラグをいずれも初期値（ＯＦＦ）に戻す。これにより、管理部４５は、ツール２２の取り付け後の取り外し（交換）に備える。

なお、Ｓ２０２，Ｓ２１４において起点条件を満たさない場合、Ｓ２０３においてツール２２が保持されていない場合、Ｓ２０７において着脱点条件を満たさない場合、Ｓ２０８，Ｓ２１５においてツール姿勢が適正でない場合、Ｓ２１０において取付対象ツールが取り付けられていない（誤ったツール２２が取り付けられている）場合、Ｓ２１２においてツールマスタ２４とチェンジャ部２２ｂとが電気的に接続されていない場合、Ｓ２１６において取付対象ツールが保持されている場合、動作制御部４２は、ツール取付処理が正常でない（異常である）ことを示す信号を管理部４５に送信する。ツール取付処理の異常信号が管理部４５に送信されることによっても、ツール取付処理は終了（異常終了）する。その際、動作制御部４２は、所定の異常処理を実行してもよい。例えば、異常処理として、警告灯の点灯（点滅）、警告音の鳴動、警告メッセージの表示などの警告を行い、取付対象ツールの取り付け時に生じたエラーの周知徹底を図る。各ステップの異常処理の内容は、同一でもよいし、異なっていてもよい。

次に、ツール２２の取り外し時（ツール取外処理）における制御装置４の動作と作用について説明する。
図１４には、ツール取外処理における制御装置４の制御フローを示す。ツール取外処理は、例えば上述したツール取付フラグがＯＮである場合に実行される。ツール取付フラグがＯＮであれば、アーム部２１ｂにツール２２が取り付けられている状態であり、該ツール２２の取り外しが可能な状態であることを意味する。

図１４に示すように、ツール取外処理において、管理部４５は、動作制御部４２にツール２２の取り外しを指示する（Ｓ３０１）。その際、管理部４５は、例えば取外対象ツールのＩＤ（ツールＩＤ）および該ＩＤに対応するツール台３（区画領域３５ａ）のアドレスを含む信号（トリガー）を動作制御部４２に送信する。動作制御部４２は、送信されたツールＩＤおよびアドレスの値をメモリに保持する。

取外指示を受けると、動作制御部４２は、ツール台３における可動部３２の現在位置を確認する（Ｓ３０２）。このため、動作制御部４２は、起点条件を判定する。起点条件の判定方法は、Ｓ２０２，Ｓ２１４と同様である。

起点条件を満たす場合、動作制御部４２は、取外対象ツールがツール台３に保持されていないことを確認する（Ｓ３０３）。取外対象ツールがツール台３に保持されていない状態は、取外対象ツールのＩＤに対応するアドレスの区画領域３５ａ（所定区画領域）が空いていることを意味する。すなわち、取外対象ツールをツールマスタ２４から取り外し、所定区画領域に保持させることが可能であることを意味する。このため、動作制御部４２は、所定区画領域にツール２２が存在しているか否かを判定する。ツール有無の判定方法は、Ｓ２０３，Ｓ２１６と同様である。

ツール２２が保持されていない場合、動作制御部４２は、取外対象ツールの電源をＯＮからＯＦＦに切り替える（Ｓ３０４）。その際、動作制御部４２は、ツールマスタ２４を動作させる。例えば、ツールマスタ２４と取外対象ツール間の電源系統のリレーをＯＦＦとすることで、ツールマスタ２４と取外対象ツールのチェンジャ部２２ｂとを電気的に切断させる。これにより、取外対象ツールのアクチュエータなどが作動不能な状態となる。

動作制御部４２は、ツールマスタ２４とチェンジャ部２２ｂとの接続状態を確認する（Ｓ３０５）。例えば、両者の接続端子同士が適正に切断されている場合、動作制御部４２は、これらが電気的に切断されている（通電していない）、つまり取外対象ツールが電気的に動作不能な状態であると判定する。一方、両者の接続端子同士が適正に切断されていない場合、動作制御部４２は、これらが電気的に切断されていない、つまり取外対象ツールが電気的に動作不能な状態でないと判定する。取外対象ツールが電気的に動作不能な状態には、取外対象ツールが電気的に動作可能な状態のみならず、不安定であっても電気的に動作可能な状態も含む。

ツールマスタ２４とチェンジャ部２２ｂとが電気的に切断されている場合、動作制御部４２は、ツールマスタ２４から取外対象ツールを取り外すべく、ロボットアーム２１を動作させる（Ｓ３０６）。例えば、動作制御部４２は、取外対象ツールを保持させるツール台３の所定区画領域に向けてアーム部２１ｂを変位させる。その際、動作制御部４２は、初期位置から第１の位置を経由して（図１３参照）、第２の位置にアーム部２１ｂを位置付ける（図１２参照）。

次いで、動作制御部４２は、可動部３２を変位（上昇）させる（Ｓ３０７）。例えば、動作制御部４２は、エアコンプレッサ３１ｃおよびバルブ３１ｄをＳ２０６と同様に動作制御する。これにより、動作制御部４２は、取外対象ツールの支持片２２１に向けて、可動部３２を所定高さ（着脱位置）まで上昇させる（図１１参照）。

動作制御部４２は、ツール台３における可動部３２の現在位置を確認する（Ｓ３０８）。このため、動作制御部４２は、着脱点条件を判定する。着脱点条件の判定は、Ｓ２０７と同様である。

着脱点条件を満たす場合、動作制御部４２は、ツールマスタ２４から取外対象ツールを取り外す（Ｓ３０９）。取り外しにあたって、動作制御部４２は、ツールマスタ２４を動作させる。ツールマスタ２４は、例えば真空発生器およびコンプレッサを稼働させるとともに、バルブを開き、取外対象ツールに吸着している吸着体の吸着を解放する。

続けて、動作制御部４２は、可動部３２を変位（下降）させる（Ｓ３１０）。例えば、動作制御部４２は、エアコンプレッサ３１ｃおよびバルブ３１ｄをＳ２１３と同様に動作制御する。これにより、可動部３２がスライダ３１ｂとともにガイド３１ａに沿って下降して静止する。この時、取外対象ツールは、可動部３２とともに下降し、支持片２２１が所定区画領域の縁３５ｂで支持されて略垂直方向に沿ってぶら下がった状態となる。すなわち、支持片２２１を縁３５ｂに引っ掛けた状態で取外対象ツールが所定区画領域に保持される（図１０参照）。また、規定部（ボス）３５ｃと被規定部（溝）２２１ａとが嵌合した状態となる。したがって、取外対象ツールは、所定区画領域に位置決めされて保持される。

動作制御部４２は、ツール台３における可動部３２の現在位置を確認する（Ｓ３１１）。このため、動作制御部４２は、起点条件を判定する。起点条件の判定方法は、Ｓ２０２，Ｓ２１４，Ｓ３０６と同様である。

起点条件を満たす場合、動作制御部４２は、取外対象ツールがツール台３に保持されていることを確認する（Ｓ３１２）。このため、動作制御部４２は、所定区画領域に取外対象ツールが存在しているか否かを判定する。ツール有無の判定方法は、Ｓ２０３，Ｓ２１６，Ｓ３０３と同様である。

取外対象ツールが保持されている場合、動作制御部４２は、所定区画領域に保持されている取外対象ツールが適正なツール姿勢であることを確認する（Ｓ３１３）。このため、動作制御部４２は、所定区画領域に保持されている取外対象ツールのツール姿勢が適正であるか否かを判定する。ツール姿勢の判定方法は、Ｓ２０８，Ｓ２１５と同様である。

ツール姿勢が適正である場合、動作制御部４２は、ツールマスタ２４をツール取付状態とする（Ｓ３１４）。ツール取付状態は、ツールマスタ２４からツール２２（取外対象ツール）が取り外されているが、疑似的にツール２２が取り付けられている状態である。この場合、動作制御部４２は、ツールマスタ２４を動作させ、例えば真空発生器およびコンプレッサを稼働させるとともに、バルブを閉じる。これにより、疑似的に吸着体にツール２２が吸着された状態とする。

そして、動作制御部４２は、ツール取外処理を終了させるべく、ロボットアーム２１を動作させる（Ｓ３１５）。例えば、動作制御部４２は、初期位置に向けてアーム部２１ｂを変位させる。この場合、アーム部２１ｂは、第２の位置に位置付けられており（Ｓ３０６）、動作制御部４２は、第２の位置から第１の位置を経由して（図９参照）、初期位置にアーム部２１ｂを位置付ける。これにより、ロボットアーム２１は、例えばツール交換（ツールマスタ２４に対する取付対象ツールの取り付け）に備える。

アーム部２１ｂが初期位置に変位されると、動作制御部４２は、ツール取外処理が正常終了したことを示す信号を管理部４５に送信する（Ｓ３１６）。かかる信号が管理部４５に送信されると、ツール取外処理は終了（正常終了）する。その際、管理部４５は、ツール取外処理が正常終了していることを示すフラグ（以下、ツール取外フラグという）をＯＮに設定する。ツール取外フラグの初期値はＯＦＦであり、ツール取外処理が異常終了した場合、管理部４５は、ツール取外フラグを異常値に設定する。

また、ツール取外処理が正常終了すると、管理部４５は、上述したツール取付処理で使用するツール取付フラグをいずれも初期値（ＯＦＦ）に戻す。これにより、管理部４５は、ツール２２の取り外し後の取り付け（交換）に備える。

なお、Ｓ３０２，Ｓ３０６，Ｓ３１１において起点条件を満たさない場合、Ｓ３０３においてツール２２が保持されている場合、Ｓ３０５においてツールマスタ２４とチェンジャ部２２ｂとが電気的に切断されていない場合、Ｓ３０８において着脱点条件を満たさない場合、Ｓ３１２において取外対象ツールが保持されていない場合、Ｓ３１３においてツール姿勢が適正でない場合、動作制御部４２は、ツール取外処理が正常でない（異常である）ことを示す信号を管理部４５に送信する。ツール取外処理の異常信号が管理部４５に送信されることによっても、ツール取外処理は終了（異常終了）する。その際、動作制御部４２は、所定の異常処理を実行してもよい。例えば、異常処理として、警告灯の点灯（点滅）、警告音の鳴動、警告メッセージの表示などの警告を行い、取外対象ツールの取り外し時に生じたエラーの周知徹底を図る。各ステップの異常処理の内容は、同一でもよいし、異なっていてもよい。

このように本実施形態のツール台３によれば、区画領域３５ａにツール２２を保持した状態で、可動部３２を台座部３１に対してツール着脱方向に変位（昇降）させることができる。したがって、ツールマスタ２４を静止させた状態であっても、可動部３２を昇降させることで、これと同期してツール２２をツールマスタ２４に対して離接させることができる。すなわち、ツールマスタ２４に対してツール２２を変位させることで、ツール２２をツールマスタ２４に着脱させることができる。

このため、ツール着脱時点において、ロボットアーム２１のアーム部２１ｂを動作させずに済む。結果として、ロボットアーム２１の動作パワーやツール２２との相対位置を制御することなく、ツールマスタ２４に対してツール２２を着脱可能となる。可動部３２の昇降に要する動作パワーは、ロボットアーム２１の動作パワーと比べて小さい、また、可動部３２の昇降には、アーム部２１ｂを変位させる場合ほど高精度の制御を要しない。例えば、従来のようなティーチペンダントによる高精度の動作計画などは不要となる。したがって、ツール台３の可動部３２の昇降という比較的単純で簡易な手段で、ロボットアーム２１に対するツール２２の着脱を自動化させることができる。加えて、多種多様なツール２２が着脱対象となるような場合には、ツール着脱時にアーム部２１ｂを変位させるための制御はさらに複雑となり、より一層の精度が求められる。このため、このような場合、可動部３２の昇降によってツール２２の着脱を自動化させる効果はより顕著となる。

ツールマスタ２４に対してツール２２が着脱されると、アーム部２１ｂは、第２の位置から初期位置に戻される。その際、アーム部２１ｂは、可動部３２が起点位置まで下降した後、第１の位置を経由して変位する。起点位置は、ツール台３の保持部３５がツール２２を保持し、通常のツール管理状態にある場合の台座部３１に対する可動部３２の位置である。第１の位置は、ツールマスタ２４にツール２２を着脱させる際、アーム部２１ｂをツール台３に対して干渉させることなく、安全にツール２２の着脱を開始もしくは終了可能な位置である。

垂直方向から見た区画領域３５ａの輪郭は、一辺が欠落した矩形状をなしており、欠落した一辺部分は、区画領域３５ａへのツール２２のアクセス口として外部に開放されている。このため、このアクセス口からツール２２を区画領域３５ａに進退（出入）させることができ、アーム部２１ｂを第１の位置を経由させて初期位置まで戻すことができる。

第１の位置を経由させることで、ツール２２が取り付けられたアーム部２１ｂ、もしくはツール２２が取り外されたアーム部２１ｂをツール台３と干渉させることなく、より安全に初期位置まで戻すことができる。したがって、ツール２２の着脱時において、アーム部２１ｂ、端的にはツールマスタ２４およびツール２２と、ツール台３との接触を確実に回避することができる。また、区画領域３５ａの欠落した一辺部分（アクセス口）の間口は、本体部２２ａの差渡し寸法に比べて十分に広いため、区画領域３５ａへの進退（アクセス）時にツール２２と区画領域３５ａとの接触を抑制できる。このため、例えばツールマスタ２４、ツール２２、およびツール台３の接触による損傷や不具合などを抑制することができ、耐久性の向上を図ることが可能となる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、上述した実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

本実施形態において、可動部３２は、保持部３５として複数（二つ）の区画領域３５ａを有しており、これらの区画領域３５ａを同時に昇降させる。このため、可動部３２は、各区画領域３５ａに一つずつツール２２を収め、複数のツール２２を同時に保持することができる。複数のツール２２が同時に保持されている場合、これらのツール２２は、可動部３２の昇降によって、可動部３２とともに同時に昇降する。

例えばツール２２の重量が増すと、複数のツール２２を同時に昇降させる動力も増大する。このため、複数のツール２２を同時に保持する場合、台座部に複数の可動部を設け、これらがそれぞれ個別に台座部に対して昇降（変位）するツール台としてもよい。この場合、ツール台は、各可動部が一つずつ区画領域を有し、例えば可動部（区画領域）の数だけ移動機構を備えていてもよいし、一つの移動機構が複数の可動部を個別に変位させるような構成であってもよい。

１…荷役装置、２…ロボットユニット、３…ツール台、４…制御装置、５…物品、１１…集積領域、１２…所望領域、２１…ロボットアーム、２１ａ…基台部、２１ｂ…アーム部、２２…ツール、２２ａ…本体部、２２ｂ…チェンジャ部、２３…ロボット通信部、２４…ツールマスタ、２５…位置決め治具、３１…台座部、３１ａ…ガイド、３１ｂ…スライダ、３１ｃ…エアコンプレッサ、３１ｄ…バルブ、３１ｓ…座面、３２…可動部、３３…検出部、３４…ツール台通信部、３５…保持部、３５ａ…区画領域（切り欠き）、３５ｂ…縁、３５ｃ…規定部（ボス）、４１…検出制御部、４２…動作制御部、４３…マップ格納部、４４…通信制御部、４５…管理部、２２１…支持片、２２１ａ…被規定部（溝）、２４１…姿勢検出部、２５１…位置決め孔、３１１…移動機構、３３１…位置検出部、３３２…ツール検出部。

Claims (10)

1. 物品を荷役するロボットアームの動作範囲内に配置された台座部と、
   前記ロボットアームに着脱されるツールを保持する領域を有し、前記ロボットアームに前記ツールを着脱させる際に、前記領域を前記ロボットアームに離接させる方向へ前記台座部に対して変位する可動部と、を備える
   ツール台。
2. 前記可動部の変位状態および前記可動部に保持されている前記ツールの有無を検出する検出部を備える
   請求項１に記載のツール台。
3. 前記ロボットアーム、前記可動部および前記検出部の動作を制御する制御装置との間で、前記動作を制御するための信号を送受信する通信部を備え、
   前記通信部は、前記制御装置から受信する信号に基づき、前記検出部によって検出された前記可動部の変位状態および前記ツールの有無を含む信号を前記制御装置に送信する
   請求項２に記載のツール台。
4. 前記通信部は、
   前記可動部に前記ツールが保持されている場合、それを示す信号を前記制御装置に送信し、送信した信号の応答信号として前記ロボットアームに接近する方向へ前記可動部を変位させることを示す通知信号を前記制御装置から受信し、
   前記ロボットアームに前記ツールが取り付けられた際、それを示す信号を前記制御装置に送信し、送信した信号の応答信号として前記ロボットアームから離間する方向へ前記可動部を変位させることを示す通知信号を前記制御装置から受信する
   請求項３に記載のツール台。
5. 前記通信部は、
   前記可動部に前記ツールが保持されていない場合、それを示す信号を前記制御装置に送信し、送信した信号の応答信号として前記ロボットアームに接近する方向へ前記可動部を変位させることを示す通知信号を前記制御装置から受信し、
   前記ロボットアームから前記ツールが取り外された際、それを示す信号を前記制御装置に送信し、送信した信号の応答信号として前記ロボットアームから離間する方向へ前記可動部を変位させることを示す通知信号を前記制御装置から受信する
   請求項３に記載のツール台。
6. 前記可動部は、前記ツールの保持位置を規定する規定部を有する
   請求項１から５のいずれか一項に記載のツール台。
7. それぞれ個別に前記台座部に対して変位する複数の前記可動部を備える
   請求項６に記載のツール台。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載のツール台と、
   前記ツール台を介して着脱された前記ツールで物品を荷役する前記ロボットアームと、
   前記ツール台および前記ロボットアームの動作を制御する制御装置と、を備える
   荷役装置。
9. 前記制御装置は、前記ロボットアームに前記ツールが取り付けられていない場合、
   前記可動部に前記ツールが保持されていることを示す信号を前記ツール台から受信すると、前記ロボットアームに接近する方向へ前記可動部を変位させて、前記ロボットアームに前記ツールを取り付け、
   前記ロボットアームに前記ツールが取り付けられたことを示す信号を前記ツール台から受信すると、前記ロボットアームから離間する方向へ前記可動部を変位させる
   請求項８に記載の荷役装置。
10. 前記制御装置は、前記ロボットアームに前記ツールが取り付けられている場合、
    前記可動部に前記ツールが保持されていないことを示す信号を前記ツール台から受信すると、前記ロボットアームに接近する方向へ前記可動部を変位させて、前記ロボットアームから前記ツールを取り外し、
    前記ロボットアームから前記ツールが取り外されたことを示す信号を前記ツール台から受信すると、前記ロボットアームから離間する方向へ前記可動部を変位させる
    請求項８に記載の荷役装置。

Images