JP2022047822A - ワークを載置する載置装置の制御装置および載置装置を備える仮置き装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークの姿勢を短時間で変更できる載置装置の制御装置を提供する。【解決手段】載置部材を基準状態から回動させる駆動機構と、載置部材の回動を制止する制止部材とを備える載置装置２１を制御する載置制御装置６１である。載置制御装置６１は、基準状態から載置部材を回動させる第１の制御と、載置部材を制止部材から離れた状態から基準状態に戻す第２の制御とを実施する。第２の制御は、載置部材が制止部材に接触した時に生じる振動によりワークの姿勢が変化する速度にて、載置部材を基準状態に戻す制御を含む。【選択図】図２

Description

本発明は、ワークを載置する載置装置の制御装置および載置装置を備える仮置き装置に関する。

従来からロボットおよびワークを把持するハンドを備えるロボット装置にてワークを搬送することが知られている。例えば、容器からワークを取り出したり、ワークをコンベヤなどの搬送装置に配置したり、一つの部品を他の部品に取り付けたりする作業が知られている。ロボット装置は、ハンドにてワークを把持して、ロボットの位置および姿勢を変更することにより、ワークを目標位置まで移動することができる。また、ロボット装置は、目標位置において所望の姿勢にてワークを配置することができる。

ワークは、パレットまたは容器等に、姿勢が不均一な状態にて積まれている場合がある。すなわち、ワークがバラ積みされている場合がある。バラ積みされたワークをロボット装置にて搬送する時には、ワークの位置および姿勢は決まっていない。従来の技術のロボット装置では、バラ積みされたワークを撮像する３次元センサを配置することが知られている。３次元センサにてバラ積みされているワークの位置および姿勢を検出した後に、ロボット装置にて取り出すワークを選定する。そして、ロボット装置にて取り出すワークの位置および姿勢に基づいて、ロボットの位置および姿勢を定めることができる（例えば、特開２０１２－２４５６０２号公報および特開２０１７－８０８４６号公報）。

特開２０１２－２４５６０２号公報 特開２０１７－８０８４６号公報

ロボット装置にてワークを目標位置に配置する時に、ワークの向きを揃える場合がある。ところが、ロボット装置がバラ積みされたワークを把持する場合に、ワークの向きが所望の向きにならない場合がある。すなわち、ハンドにてワークを把持した時に、ハンドに対するワークの姿勢が一定にならない場合がある。例えば、長手方向を有するワークを把持した時に、ワークの長手方向が水平方向に平行になったり、水平方向に対して傾斜していたりする場合がある。

バラ積みされたワークを目標位置に整列して配置する作業では、ロボット装置にて把持したワークを仮置き台に配置することが知られている。仮置き台に配置されたワークの位置および姿勢は、センサにて検出する。仮置き台におけるワークの位置および姿勢に基づいて、ロボット装置がワークを把持して目標位置まで搬送することが知られている。

しかしながら、ワークを仮置き台に載置したときに、センサにてワークの位置および姿勢を検出できない場合がある。例えば、ロボット装置が容器から複数個のワークを取り出して、仮置き台にワークを載置した時に、ワークが重なってしまう場合がある。ワークを検出するセンサとして視覚センサを用いる場合に、上側のワークの姿勢を検出できない場合が有る。

また、仮置き台に載置されたワークの姿勢では、ロボット装置にてワークを把持することができない場合がある。または、ロボット装置が仮置き台に載置されたワークを把持しても、目標位置においてワークを所望の姿勢にて配置できない場合がある。

仮置き台に載置されたワークをセンサにて検出できない場合、または、仮置き台においてワークの姿勢が所望の姿勢でない場合に、ワークを容器等に戻すことができる。または、ロボットのハンドでワークの位置または姿勢を変化させることができる。しかしながら、ワークを容器に戻すと容器からワークを取り出す作業を再度行う必要があるために、作業時間が長くなってしまうという問題がある。また、ロボットのハンドにてワークの位置または姿勢を変化させる制御においても、ロボットの位置および姿勢を変更する必要が有るために、作業時間が長くなるという問題がある。

本開示の一態様は、ワークが載置される載置面を有する載置部材と、載置部材を回動軸の周りに回動させる駆動機構と、載置面が予め定められた方向に延びる基準状態にて載置部材の回動を制止する制止部材とを備える載置装置を制御する制御装置である。制御装置は、駆動機構を制御する動作制御部を備える。動作制御部は、基準状態から制止部材から離れる方向に載置部材を回動させる第１の制御と、載置部材を制止部材から離れた状態から基準状態に戻す第２の制御とを実施する。第２の制御は、載置部材が制止部材に接触した時に生じる振動によりワークの位置および姿勢のうち少なくとも一方が変化する速度にて、載置部材を基準状態に戻す制御を含む。

本開示の他の態様は、ワークが載置される載置装置と、載置装置を制御する制御装置とを備える仮置き装置である。載置装置は、ワークが載置される載置面を有する載置部材と、載置部材を回動軸の周りに回動させる駆動機構とを含む。載置装置は、載置面が予め定められた方向に延びる基準状態にて載置部材の回動を制止する制止部材を含む。制御装置は、駆動機構を制御する動作制御部を含む。動作制御部は、基準状態から制止部材から離れる方向に載置部材を回動させる第１の制御と、載置部材を制止部材から離れた状態から基準状態に戻す第２の制御とを実施する。第２の制御は、載置部材が制止部材に接触した時に生じる振動によりワークの位置および姿勢のうち少なくとも一方が変化する速度にて、載置部材を基準状態に戻す制御を含む。

本開示の態様によれば、載置部材に載置されたワークの位置および姿勢のうち少なくとも一方を短時間で変更できる載置装置の制御装置と、載置装置および制御装置を備える仮置き装置とを提供することができる。

実施の形態におけるワーク供給システムの概略平面図である。 ワーク供給システムのブロック図である。 第１のロボット装置にてワークを載置装置まで搬送する制御のフローチャートである。 実施の形態における第１の載置装置および第２の視覚センサの斜視図である。 第１の載置装置の部分断面図である。 第１の載置装置を駆動した時の斜視図である。 第１の載置装置にてワークの状態を変更する振動制御と、第２のロボット装置がワークを搬送する制御とを説明するフローチャートである。 振動制御の第１の工程を説明する載置装置の部分断面図である。 振動制御の第２の工程を説明する載置装置の部分断面図である。 振動制御の第３の工程を説明する載置装置の部分断面図である。 ワークを払い出す制御を説明する載置装置の部分断面図である。 比較例の制御の第１の工程を説明する載置装置の部分断面図である。 比較例の制御の第２の工程を説明する載置装置の部分断面図である。 実施の形態における第２の載置装置の部分断面図である。 実施の形態における第３の載置装置の部分断面図である。 傾斜制御において載置部材を傾けた時の第３の載置装置の部分断面図である。 傾斜制御において載置部材を基準状態に戻した時の第３の載置装置の部分断面図である。 第３の載置装置の制御のフローチャートである。

図１から図１８を参照して、実施の形態における載置装置、載置装置の制御装置、仮置き装置、およびワーク供給システムについて説明する。本実施の形態の仮置き装置は、載置装置に載置されたワークの姿勢および位置のうち少なくとも一方を調整する。本実施の形態の仮置き装置は、パレットまたはコンテナなどの搬送部材にバラ積みされたワークを整列するワーク供給システムに用いられている。

図１に、本実施の形態のワーク供給システムの概略平面図を示す。ワーク供給システム１０は、第１のロボット１を含む第１のロボット装置および第２のロボット２を含む第２のロボット装置を備える。本実施の形態における第１のロボット１および第２のロボット２は、多関節ロボットである。ワーク供給システム１０は、ワーク８０を一時的に載置する仮置き装置９を備える。仮置き装置９は、ワーク８０を載置した後にワーク８０の位置および姿勢のうち少なくとも一方を変更することができる載置装置２１を含む。なお、本実施の形態では、ワークの位置および姿勢のうち少なくとも一方をワークの状態と称する場合が有る。

ワーク供給システム１０は、ワーク８０の向きが一定になるように作業台８２の上にワーク８０を積み直す作業を実施する。第１のロボット装置は、パレット８１に積まれたワーク８０を、矢印１０１に示す様に載置装置２１に搬送する。そして、載置装置２１は、第２のロボット２にてワーク８０を搬送できるように、ワーク８０の位置および姿勢のうち少なくとも一方を調整する。この後に、第２のロボット装置は、矢印１０２に示す様に、ワーク８０を作業台８２まで搬送する。第２のロボット装置は、ワーク８０が予め定められた向きにて配置されるように作業台８２に載置する。本実施の形態では、作業台８２において、ワーク８０の長手方向が予め定められた方向と平行になるようにワーク８０が整列される。

ワーク８０を搬送する搬送部材としてのパレット８１には、複数のワーク８０がバラ積みされている。すなわち、パレット８１には、ワーク８０の位置および姿勢が不均一な状態にて複数のワーク８０が積まれている。本実施の形態のワーク８０は、直方体の形状を有するが、任意の形状のワークを採用することができる。また、本実施の形態では、全てのワーク８０は同一の形状を有するが、複数の種類の形状のワークが配置されていても構わない。

図２に、本実施の形態におけるワーク供給システムのブロック図を示す。図１および図２を参照して、ワーク供給システム１０は、第１のロボット１、第２のロボット２、マグネットホルダ３、ハンド４、および載置装置２１を制御する制御装置を含む。

本実施の形態のワーク８０は、磁性体にて形成されている。第１のロボット１のアーム１１には、リストを介してエンドエフェクタとしてのマグネットホルダ３が取り付けられている。マグネットホルダ３は、電磁石を含む。マグネットホルダ３は、電磁石に通電すると、磁力によりワーク８０を把持することができる。また、マグネットホルダ３は、電磁石の通電を停止することにより、ワーク８０を解放することができる。

第２のロボット２のアーム１２には、リストを介してエンドエフェクタとして、複数の爪部を含むハンド４が取り付けられている。ハンド４は、爪部が閉じることによりワーク８０を把持することができる。また、ハンド４は、爪部を開くことによりワーク８０を解放することができる。

なお、第１のロボット１に取り付けられるエンドエフェクタおよび第２のロボット２に取り付けられるエンドエフェクタは、ワーク８０を把持したり解放したりすることができる任意の装置を採用することができる。

本実施の形態におけるワーク供給システム１０の制御装置は、第１のロボット１およびマグネットホルダ３を制御する第１のロボット制御装置５と、第２のロボット２およびハンド４を制御する第２のロボット制御装置６とを含む。また、制御装置は、載置装置２１を制御する載置制御装置６１を含む。載置制御装置６１は、プロセッサとしてのＣＰＵ（Central Processing Unit）を有する演算処理装置（コンピュータ）を含む。演算処理装置は、ＣＰＵにバスを介して接続されたＲＡＭ（Random Access Memory）およびＲＯＭ（Read Only Memory）等を有する。ロボット制御装置５，６も、プロセッサとしてのＣＰＵを有する演算処理装置を含む。

第１のロボット制御装置５には、第１のロボット１およびマグネットホルダ３の動作に関する動作プログラムが予め記憶されている。第１のロボット制御装置５は、第１のロボット１およびマグネットホルダ３の動作を制御する動作制御部５１を含む。第２のロボット制御装置６には、第２のロボット２およびハンド４の動作に関する動作プログラムが予め記憶されている。第２のロボット制御装置６は、第２のロボット２およびハンド４の動作を制御する動作制御部５４を含む。ロボット制御装置５，６におけるそれぞれの動作制御部５１，５４は、動作プログラムに従って駆動するプロセッサに相当する。

載置制御装置６１は、載置装置２１の動作に関する動作プログラムに基づいて、載置装置２１を制御する動作制御部６２を含む。動作制御部６２は、載置装置２１の動作プログラムに従って駆動するプロセッサに相当する。載置制御装置６１は、載置装置２１の制御に関する情報を記憶する記憶部６５を含む。記憶部６５は、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、またはハードディスク等の情報を記憶可能な記憶媒体にて構成されることができる。載置装置２１の動作プログラムは、記憶部６５に記憶されている。

載置制御装置６１と第１のロボット制御装置５とは、通信線６８ａにて接続されて、互いに通信可能に形成されている。また、載置制御装置６１と第２のロボット制御装置６とは、通信線６８ｂにて接続されて、互いに通信可能に形成されている。

なお、ワーク供給システム１０の制御装置は、ワーク供給システム１０を制御可能な任意の個数の制御装置にて構成することができる。たとえば、第２のロボット制御装置６が、載置装置２１を制御する載置制御装置６１の機能を有していても構わない。

ワーク供給システム１０は、パレット８１に積まれたワーク８０の位置および姿勢を検出するセンサとしての第１の視覚センサ７を備える。第１の視覚センサ７は、パレット８１を平面視したときの中央部の上方に配置されている。第１の視覚センサ７は、架台７１に支持されている。本実施の形態の第１の視覚センサ７は、三次元カメラである。三次元カメラとしては、２台のカメラの画像における視差に基づいて物体までの距離を測定するステレオカメラ、または、光の飛行時間に基づいて物体までの距離を測定するＴＯＦ（Time of Flight）カメラ等を採用することができる。

第１のロボット制御装置５は、第１の視覚センサ７にて撮像した画像を処理する第１の画像処理部５２を含む。第１の画像処理部５２は、動作プログラムに基づいて駆動するプロセッサに相当する。第１の画像処理部５２は、第１の視覚センサ７の出力に基づいて、ワーク８０の位置および姿勢を検出する。

第１のロボット装置では、マグネットホルダ３にてワーク８０を把持する。この場合に、ワーク８０は、様々な向きにてマグネットホルダ３に保持される。例えば、マグネットホルダ３は、ワーク８０の表面のうち面積が最大の側面を吸着する場合、または、ワーク８０の端面を吸着する場合がある。更に、複数個のワーク８０がマグネットホルダ３に吸着される場合がある。第１のロボット装置では、作業台８２にワーク８０を整列して配置することができない。このために、仮置き装置９にて、載置部材２３に載置されているワーク８０の状態を調整した後に、第２のロボット装置にてワーク８０を作業台８２まで搬送する。

図３に、第１のロボット装置がワークを仮置き装置の載置装置に搬送する制御のフローチャートを示す。図１から図３を参照して、ステップ１２１において、第１の視覚センサ７は、パレット８１に積まれたワーク８０を撮像する。第１の画像処理部５２は、第１の視覚センサ７にて撮像された画像に基づいて、ワーク８０の位置および姿勢を検出する。第１の画像処理部５２は、第１のロボット装置にて取り出すワークを選定する。そして、第１の画像処理部５２は、取り出すワークの位置および姿勢に基づいて、第１のロボット１の位置および姿勢を算出する。

ステップ１２２において、動作制御部５１は、第１の画像処理部５２にて算出された位置および姿勢になるように第１のロボット１を制御する。そして、マグネットホルダ３にてワーク８０を吸着する。

ステップ１２３において、第１のロボット装置は、ワーク８０を載置装置２１に搬送する。マグネットホルダ３がワーク８０を解放するときの第１のロボット１の位置および姿勢は予め定められている。例えば、載置装置２１の載置部材２３の中央部にワーク８０が配置されるように、第１のロボット１の位置および姿勢が定められている。第１のロボット制御装置５の動作制御部５１は、予め定められた第１のロボット１の位置および姿勢になったときに、マグネットホルダ３の通電を停止してワーク８０を解放する。ワーク８０は、載置部材２３に配置される。

図４に、本実施の形態における第１の載置装置および第２の視覚センサの斜視図を示す。図５に、本実施の形態における載置装置の部分断面図を示す。図４および図５を参照して、第１の載置装置２１は、ワークが載置される載置面２３ａを有する載置部材２３を含む。載置面２３ａは、平面状に形成されている。載置部材２３の底面には、支持部材２９が固定されている。

載置装置２１は、枠体２２と枠体２２の上部に配置された天板３１とを備える。載置装置２１は、載置部材２３を回動させる駆動機構を備える。天板３１は、駆動機構を配置するための切欠き部３１ａを有する。駆動機構は、天板３１に支持されている。

本実施の形態における駆動機構は、空気圧にて作動するシリンダー２４を含む。シリンダー２４は、内部のピストンに接続されたシャフト２４ａと、シャフト２４ａに固定された接続部材２４ｆとを有する。接続部材２４ｆは、矢印１０４に示すように、支持部材２９に対して回動軸９２の周りに回動するように支持部材２９に連結されている。シャフト２４ａは、載置部材２３の回動軸９３から離れた位置で載置部材２３に連結されている。

天板３１には、支持部材２７が固定されている。載置部材２３に固定された支持部材２９は、矢印１０３に示すように、支持部材２７に対して回動軸９３の周りに回動するように形成されている。すなわち、載置部材２３は、予め定められた回動軸９３の周りに回動する。また、天板３１には、支持部材２８が固定されている。シリンダー２４は、矢印１０５に示すように、回動軸９１の周りに回転するように支持部材２８に支持されている。

シリンダー２４の本体部の両側の端部には、空気を供給するポート２４ｂ，２４ｃが形成されている。載置装置２１は、シリンダー２４に空気を供給したり、シリンダー２４から空気を抜いたりする空気供給装置３６を備える。空気供給装置３６は、それぞれのポート２４ｂ，２４ｃに接続されている。

ポート２４ｂに加圧された空気が供給されることにより、シリンダー２４の内部に配置されたピストンが上側に移動して、シャフト２４ａが飛び出す方向に移動する。接続部材２４ｆが支持部材２９を介して載置部材２３を押圧することにより載置部材２３が傾く。

これに対して、ポート２４ｃに空気を供給することにより、シリンダー２４の内部に配置されたピストンが下側に移動して、シャフト２４ａがシリンダー２４の本体部の内部に戻る向きに移動する。接続部材２４ｆが支持部材２９を介して載置部材２３を引くことにより、載置部材２３が元の状態に戻る。

図６に、載置部材を回動したときの載置装置の斜視図を示す。図４から図６を参照して、本実施の形態における載置装置２１は、ワーク８０を回収するための容器３５を含む。容器３５は、天板３１に載置されている。容器３５は、載置部材２３の側方に配置されている。載置制御装置６１は、第２のロボット装置にてワーク８０を搬送することが不可能であると判断する場合がある。この場合に、載置制御装置６１は、図６に示すように載置部材２３を傾けることにより、載置部材２３に載置されたワーク８０を容器３５に落とす制御を実施する。

本実施の形態における載置装置２１は、載置部材２３が回動する動作を制止する制止部材３２を有する。本実施の形態の制止部材３２は、棒状に形成されている。制止部材３２は、天板３１に固定されている。制止部材３２は、載置部材２３の載置面２３ａが水平方向に延びる状態の時に載置部材２３の回動を制止する長さを有する。制止部材３２は載置部材２３の底面に接触するように配置されている。本実施の形態においては、載置面２３ａが予め定められた方向と平行に延びるように載置部材２３が配置されている状態を基準状態と称する。本実施の形態では、基準状態において載置面２３ａが延びる方向は水平方向である。図４に示す載置装置２１においては、載置部材２３が基準状態に配置されている。

なお、制止部材３２としては、棒状の形状に限られず、載置部材２３の回動を制止する任意の形状を採用することができる。例えば、制止部材３２は、板状に形成されていても構わない。

本実施の形態のシリンダー２４は、ピストンの移動範囲のうち一方の端部に配置されたピストンを検出するピストン検出センサとしてのオートスイッチ２４ｄを有する。シリンダー２４は、ピストンの移動範囲のうち他方の端部に配置されたピストンを検出するピストン検出センサとしてのオートスイッチ２４ｅを有する。例えば、ピストンが下側の端部に配置された時に、オートスイッチ２４ｄはピストンを検出する。本実施の形態のピストンには磁石が配置されている。オートスイッチ２４ｄ，２４ｅは、磁力を検出することによりピストンを検出することができる。

多くの種類のシリンダーでは、ピストンの動きを検出するために、オートスイッチが配置されている。本実施の形態の制御では、オートスイッチ２４ｄの出力を利用して制御を行うことができる。なお、オートスイッチは、ピストンを移動させる範囲に応じてシリンダーの軸方向の任意の位置に配置することができる。

図１、図２、および図４を参照して、仮置き装置９は、載置装置２１の載置面２３ａに配置されたワーク８０の位置および姿勢を検出するワーク検出センサとしての第２の視覚センサ８を備える。第２の視覚センサ８は、載置装置２１を平面視した時の載置部材２３の中央部の上方に配置されている。第２の視覚センサ８は、架台７２に支持されている。

本実施の形態の第２の視覚センサ８は、２次元の画像を撮像する２次元カメラである。第２の視覚センサ８は、載置装置２１に載置されたワーク８０を撮像する。本実施の形態では、第２の視覚センサ８は、載置面２３ａの全体を撮像可能な位置に配置されている。

載置制御装置６１は、第２の視覚センサ８にて撮像した画像を処理する第２の画像処理部６３と、第２の画像処理部６３にて検出した情報を判定する判定部６４を有する。第２の画像処理部６３および判定部６４は、載置装置２１の動作プログラムに従って駆動するプロセッサに相当する。

第２の視覚センサ８にてワーク８０を撮像するときには、載置面２３ａが予め定められた方向に延びるように載置部材２３が配置される。本実施の形態では、載置面２３ａが水平方向と平行になるように載置部材２３が基準状態に配置される。

第２の画像処理部６３は、ワーク８０の表面の輪郭を取得する。記憶部６５には、ワーク８０を撮像した時の基準画像が保存されている。第２の画像処理部６３は、テンプレートマッチング等の方法により、２次元の画像におけるワーク８０の位置および姿勢を検出する。

本実施の形態の第２のロボット２には、第２のロボット２の位置および姿勢が変化しても、不動のワールド座標系が設定されている。基準状態における載置面２３ａの位置は予め測定されている。第２の画像処理部６３は、画像におけるワーク８０の位置および姿勢からワールド座標系におけるワーク８０の位置および姿勢が算出できるように較正されている。このために、第２の画像処理部６３は、２次元の画像におけるワーク８０の位置および姿勢に基づいて、ワールド座標系におけるワーク８０の位置および姿勢を検出することができる。第２の画像処理部６３は、ワーク８０の位置および姿勢に基づいて、ハンド４にてワーク８０を把持する第２のロボット２の位置および姿勢を算出する。第２のロボット制御装置６の動作制御部５４は、第２のロボット２の位置および姿勢を変更する。そして、ハンド４は、ワーク８０を把持することができる。

なお、載置装置２１に配置されたワーク８０の位置および姿勢を検出するセンサは、２次元の画像を撮像するカメラに限られず、載置部材２３に配置されたワーク８０の位置および姿勢を検出できる任意のセンサを採用することができる。例えば、ステレオカメラ等の３次元の視覚センサを採用しても構わない。または、レーザスリット光を走査するセンサ、またはレーザスポット光を走査するセンサなどの３次元測定機を採用しても構わない。

図５を参照して、ワーク８０が載置部材２３に載置された時に、ワーク８０は長手方向が載置面２３ａに平行になることが好ましい。すなわち、ワーク８０が倒れた状態で載置部材２３に載置されることが好ましい。この状態で、ハンド４がワーク８０の側面を爪部にて挟むことにより、第２のロボット装置は、作業台８２にワーク８０を整列して配置することができる。

ところが、本実施の形態の第１のロボット装置のマグネットホルダ３は、磁力にてワーク８０を吸着する。このために、ワーク８０は、マグネットホルダ３に様々な向きにて吸着される。長手方向が載置面２３ａに対して垂直になるようにワーク８０が配置される場合がある。すなわち、ワーク８０が立った状態にて載置面２３ａに載置される場合がある。この場合に、第２のロボット装置のハンド４にてワーク８０を把持しても、作業台８２において、所望の向きにワーク８０を配列することは困難である。すなわち、ワーク８０が立った状態で把持されても、ワーク８０が倒れた状態で作業台８２に配置することは困難である。または、複数のワーク８０が重ねて載置部材２３に載置される場合がある。この場合には、第２の視覚センサ８にてワーク８０の位置および姿勢を検出できない場合がある。

このような場合に、本実施の形態では、駆動機構が載置部材２３を駆動することにより、ワーク８０の位置および姿勢のうち少なくとも一方を変更する制御を実施する。本実施の形態では、載置部材２３に衝撃を加えることにより載置部材２３の振動を生じさせる振動制御および載置部材２３を傾ける傾斜制御について説明する。

図７に、載置部材の振動を生じさせる振動制御を含む制御のフローチャートを示す。図２、図５、および図７を参照して、第１のロボット装置により、１つ以上のワーク８０が載置部材２３の載置面２３ａに配置されている。ステップ１２５において、第２の視覚センサ８は、載置面２３ａに配置されたワーク８０を撮像する。第２の画像処理部６３は、ワーク８０の検出を実施する。本実施の形態の載置制御装置６１は、ワーク８０が倒れている状態と、ワーク８０が立っている状態の両方の基準画像を記憶している。このために、第２の画像処理部６３は、立っているワーク８０および倒れているワーク８０の両方のワーク８０を検出することができる。また、第２の画像処理部６３は、複数のワーク８０を検出することができる。

ステップ１２６において、判定部６４は、第２の画像処理部６３がワーク８０を検出したか否かを判定する。例えば、ワーク８０が２段に重なっている場合に、第２の画像処理部６３は、下側に配置されたワーク８０および上側に配置されたワーク８０を検出できない場合がある。

ステップ１２６において、第２の画像処理部６３が全てのワークを検出できた場合に、制御は、ステップ１２７に移行する。ステップ１２７において、判定部６４は、全てのワークが倒れているか否かを判定する。すなわち、図５に示すように、ワーク８０の長手方向が水平方向に平行になっているか否かを判定する。ステップ１２７において、全てのワークが倒れている場合に、制御は、ステップ１２８に移行する。

ステップ１２８において、第２の画像処理部６３は、ワーク８０の位置および姿勢を検出する。そして、動作制御部５４は、第２のロボット２の位置および姿勢を変更して、第２のロボット２に取り付けられたハンド４にてワークを把持する。次の、ステップ１２９において、第２のロボット装置は、ワーク８０を作業台８２まで搬送する。

ステップ１２６において、第２の画像処理部６３にて少なくとも一つのワーク８０が検出できない場合に、制御は、ステップ１３１に移行する。また、ステップ１２７において、少なくとも一つのワーク８０が立っている場合には、制御は、ステップ１３１に移行する。

ステップ１３１において、判定部６４は、シリンダー２４にて載置部材２３を駆動した回数を判定する。ここでは、載置部材２３を駆動することにより、全てのワーク８０を倒れた状態にすることを目的としている。しかしながら、複数回にて載置部材２３を駆動してもワーク８０の位置および姿勢が所望の位置および姿勢にならない場合が有る。ここでは、載置部材２３を駆動する回数の上限値が定められている。載置部材２３の駆動回数が、予め定められた判定値未満である場合には、制御は、ステップ１３２に移行する。判定値としては、例えば３回を採用することができる。

次に、ステップ１３２からステップ１３４において、載置制御装置６１は、載置部材２３の振動を生じさせる振動制御を実施する。図８に、振動制御の第１の工程を説明する載置装置の部分断面図を示す。図９に、振動制御の第２の行程を説明する載置装置の部分断面図を示す。図１０に、振動制御の第３の行程を説明する載置装置の概略断面図を示す。

図２、図７、および図８を参照して、ワーク８０は、長手方向が載置面２３ａに垂直な方向と平行になっている状態である。すなわち、ワーク８０は、載置面２３ａにおいて立っている状態である。ステップ１３２において、載置制御装置６１の動作制御部６２は、基準状態から載置部材２３の端部が上昇するようにシリンダー２４を駆動する第１の制御を実施する。動作制御部６２は、矢印１０６に示すように、回動軸９３の周りに載置部材２３を回動する。載置部材２３は、制止部材３２から離れる方向に回動する。

図２、図７、および図９を参照して、ステップ１３３において、動作制御部６２は、載置部材２３が予め定められた回動位置まで回動したときに、シリンダー２４を停止する。動作制御部６２は、ワーク８０が載置部材２３から落ちない程度にて載置部材２３を傾ける。ここでの例では、載置部材２３が基準状態である時に、オートスイッチ２４ｄはピストンを検出している。そして、動作制御部６２は、オートスイッチ２４ｄがピストンを検出しなくなった時に、シリンダー２４の駆動を停止する。すなわち、動作制御部６２は、オートスイッチ２４ｄがピストンを検出する状態からピストンを検出しなくなる状態まで第１の制御を実施する。ワーク８０は、載置面２３ａにおいて立っている状態である。

次に、ステップ１３４において、動作制御部６２は、載置部材２３の載置面２３ａが傾斜する状態から基準状態に戻す第２の制御を実施する。第２の制御では、載置部材２３が制止部材３２から離れた状態から基準状態に戻される。動作制御部６２は、シリンダー２４を駆動することにより、矢印１０７に示すように、載置部材２３を回動する。載置部材２３は、制止部材３２に接触して振動が生じる。

図１０を参照して、載置部材２３が基準状態に戻った時の振動により、ワーク８０が倒れる。第２の制御では、載置部材２３が制止部材３２に接触した時に生じる衝撃にて、載置部材２３に振動を生じさせる。この振動により、ワーク８０の位置および姿勢のうち少なくとも一方を変化させることができる。例えば、ワーク８０を立った状態から倒れた状態にすることができる。または、一つのワーク８０の上側に他のワーク８０が重なっている時に、他のワーク８０の位置をずらして１つのワーク８０の側方まで移動することができる。

第２の制御において、動作制御部６２は、載置部材２３が制止部材３２に接触した時の振動によりワークの位置および姿勢のうち少なくとも一方が変化する速度にて載置部材２３を回動する。例えば、動作制御部６２は、第１の制御における載置部材２３の回動速度よりも第２の制御における載置部材２３の回動速度を速くする。すなわち、載置部材２３が傾く時のピストンが動く速度よりも載置部材２３が基準状態に戻る時のピストンが動く速度を速くする。

図２および図７を参照して、ステップ１３５において、判定部６４は、載置部材２３の駆動回数に１を加算する。そして、制御は、ステップ１２５に戻る。このように、全てのワーク８０が倒れた状態であることを検出するまで、載置部材２３に振動を生じさせる振動制御を繰り返すことができる。

ステップ１３１において、載置部材２３の駆動回数が、予め定められた判定値以上である場合に、制御は、ステップ１３６に移行する。振動制御を実施しても第２の視覚センサ８にて検出できないワーク８０がある場合、または、所望の姿勢とは異なる姿勢のワーク８０が存在する場合に、第２のロボット装置にてワーク８０を搬送する制御を中止する。動作制御部６２は、ワーク８０を容器に回収する制御を実施する。

図１１に、ワークを払い出すときの載置装置の部分断面図を示す。図２、図７および図１１を参照して、ステップ１３６において、動作制御部６２は、シリンダー２４を駆動することにより、矢印１０８に示すように載置部材２３を回動する。本実施の形態においては、載置面２３ａが鉛直方向に延びる状態になるまで載置部材２３を回動する。

ここでの例では、載置面２３ａにおいて２つのワーク８０が重なっていた状態を示している。振動制御を実施しても、２つのワーク８０が重なる状態を解消できなかった場合を示している。この状態では、第２の画像処理部６３は、ワーク８０を検出することができない。動作制御部６２は、ワーク８０を払い出すようにシリンダー２４を駆動する。ワーク８０は、矢印１０９に示すように容器３５の内部に落下する。容器３５にてワーク８０を回収することができる。容器３５にて回収されたワーク８０は、パレット８１に戻される。例えば、容器３５に所定の個数のワーク８０が回収された後に、作業者がワーク８０をパレット８１に戻すことができる。

このように、載置部材に振動を生じさせる振動制御を実施することにより、ワークが所望の姿勢とは異なる姿勢にて載置部材に載置されているときに、ワークの姿勢を変更することができる。または、複数のワークが重なっている場合に、上側のワークの位置を下側のワークの側方にずらすことができる。この結果、第２のロボット装置は、所望の状態でワークを把持することができる。

図１２に、比較例の制御を行うときの第１の工程を説明する載置装置およびハンドの部分断面図を示す。図１３に、比較例の制御を行うときの第２の行程を説明する載置装置およびハンドの部分断面図を示す。図１２を参照して、比較例の制御では、第２の画像処理部６３が立っている状態のワーク８０を検出した場合に、第２のロボット２に取り付けられたハンド４によりワーク８０を倒す制御を実施する。

動作制御部６２は、矢印１１０に示すように、ハンド４の先端部がワーク８０の上部に接触するように第２のロボット２を駆動する。ハンド４の先端部は、ワーク８０の上部を押圧する。ワーク８０は、矢印１１１に示す向きに倒れる。図１３を参照して、ハンド４が移動することにより、ワーク８０が倒れた状態になる。

比較例の制御では、第２のロボット２の位置および姿勢を変更することにより、ハンド４にてワーク８０の姿勢を変更している。しかしながら、この制御においては、第２のロボット２を駆動してハンド４を移動しなければならないために時間がかかるという問題がある。

これに対して、本実施の形態における振動制御では、載置部材２３を傾斜させた後に、元の基準状態に戻す制御を実施すれば良く、短時間にてワーク８０の位置および姿勢のうち少なくとも一方を変更することができる。

図１４に、本実施の形態における第２の載置装置の部分断面図を示す。第２の載置装置４２の駆動機構は、第１の制御の終了時期を検出するために、載置部材２３の回動位置を検出する回動検出センサ２５を含む。ここでの例では、回動検出センサ２５がシリンダー２４に取り付けられている。回動検出センサ２５は、オートスイッチ２４ｄ，２４ｅと同様に、磁力にてシリンダー２４の内部に配置されたピストンを検出する。回動検出センサ２５は、オートスイッチ２４ｄとオートスイッチ２４ｅとの間に配置されている。

回動検出センサ２５は、載置部材２３が予め定められた角度まで傾斜した時に、ピストンを検出できる位置に配置されている。回動検出センサ２５は、載置部材２３が予め定められた回動位置まで回動したときに、ピストンを検出できるように配置されている。載置制御装置６１の動作制御部６２は、回動検出センサ２５にてピストンを検出した時に第１の制御を終了する。

第２の制御を開始する時に載置部材２３の傾斜角度が大きいほど、載置部材２３の回動速度を速くすることができる。載置部材２３が制止部材３２に衝突したときの振動を大きくすることができる。すなわち、制止部材３２から大きな距離にて離れた位置から第２の制御を実施することにより、振動を大きくすることができる。

ワークの位置および姿勢のうち少なくとも一方を変化させるための振動の大きさは、ワークの重量、ワークの形状、およびワークの大きさなどに依存する。第２の載置装置４２では、ワーク８０の状態が変化するために適切な振動の大きさになるように、第１の制御を終了する回動位置を設定することができる。このために、振動制御にて、より確実にワークの状態を変更することができる。

第２の載置装置４２では、シリンダー２４に取り付けられる回動検出センサ２５の位置を変更することにより、第１の制御を終了する回動位置を変更することができる。シリンダー２４における回動検出センサ２５の位置は、実験等により予め定めておくことができる。

本実施の形態の回動検出センサ２５は、シリンダー２４に取り付けられているが、この形態に限られない。回動検出センサ２５は、載置部材２３の回動位置を検出可能な任意のセンサを採用することができる。例えば、載置部材２３を回動する回動軸９３の周りの回動位置を検出するために、回動軸９３を含むシャフトにエンコーダーが接続されていても構わない。

その他の第２の載置装置の構成、作用、および効果は、第１の載置装置と同様であるので、ここでは説明を繰り返さない。

図１５に、本実施の形態における第３の載置装置の部分断面図を示す。第３の載置装置４３は、制止部材３３を含む。制止部材３３は、載置部材２３に押圧される方向に移動可能に形成されている。制止部材３３は、側方に張り出す形状を有する張り出し部３３ａを有する。張り出し部３３ａと天板３１との間には、ばね３３ｃが配置されている。ばね３３ｃは、制止部材３３が上側に移動する向きに制止部材３３を付勢している。

制止部材３３は、張り出し部３３ｂを有する。天板３１には、貫通穴３１ｂが形成されている。張り出し部３３ｂは、貫通穴３１ｂに係止するように形成されている。第３の載置装置４３のシリンダー２４は、矢印１１２に示すように、載置部材２３を基準状態から引く向きにシャフト２４ａが移動するように形成されている。空気供給装置３６がポート２４ｃに空気を供給することにより、シャフト２４ａを引き込める動作を実施する。載置部材２３は、矢印１１３に示すように、載置面２３ａが水平方向と平行になる基準状態から傾く。

載置部材２３にワーク８０を載置したときに、ワーク８０が立っている場合がある。載置部材２３に振動を生じさせる振動制御では、ワーク８０が配置されている部分に大きな振動が生じることが好ましい。しかしながら、載置部材２３の回動軸９３の近傍の領域では、載置部材２３を制止部材３３に衝突させる制御を実施しても振動が小さくなる。

第３の載置装置４３では、載置面２３ａにおいて振動が生じにくい領域を特定領域ＳＲとして予め定めておくことができる。特定領域ＳＲは、回動軸９３の近傍に設定することができる。また、特定領域ＳＲは、回動軸９３に沿って延びるように設定することができる。

ワーク８０が特定領域ＳＲ以外の領域に配置されている場合に、載置制御装置６１は振動制御を実施する。一方で、ワーク８０が特定領域ＳＲに配置されている場合に、載置制御装置６１は振動制御を実施せずに、載置部材２３を傾ける傾斜制御を実施する。この制御により、ワーク８０の状態を変更する。本実施の形態の傾斜制御では、載置部材２３を第１の制御とは反対側に傾けることにより、ワーク８０の位置および姿勢のうち少なくとも一方を変更する。

図１５は、傾斜制御の第１の工程を示している。載置制御装置６１の動作制御部６２は、シャフト２４ａが引き込むようにシリンダー２４を駆動する。矢印１１３に示すように、載置部材２３が基準状態から傾斜する。載置部材２３は、制止部材３３を押圧する。制止部材３３は、矢印１１４に示す方向に移動する。

図１６に、傾斜制御の第２の工程を説明する載置部材の部分断面図を示す。図１６は、シリンダーを駆動した後の状態を示している。載置部材２３が傾くことにより、矢印１１５に示すようにワーク８０が倒れて、ワーク８０の姿勢を変更することができる。または、ワークが重なっている場合に、上側のワークを下側のワークの側方に移動することができる。この後に、動作制御部６２は、矢印１１６に示すように載置部材２３を駆動する。

載置部材２３は、予め定められた回転角度まで傾斜させることができる。例えば、オートスイッチ２４ｄによるピストンの検出がされなくなる位置までシャフト２４ａを引き込める制御を実施することができる。または、載置部材２３を傾斜させる制御の終了を検出するための回動検出センサが配置されていても構わない。載置部材２３を傾ける時の回転角度は、実験等により設定することができる。

図１７に、傾斜制御の第３の工程を説明する載置部材の部分断面図を示す。動作制御部６２は、載置部材２３を基準状態まで戻す。制止部材３３も元の位置に戻る。このように、第３の載置装置４３は、載置部材２３を傾けることにより、ワーク８０の位置および姿勢のうち少なくとも一方を変更する制御を実施することができる。傾斜制御では、載置部材２３を基準状態から傾けた後に元に戻す制御を実施すれば良く、短時間にてワークの状態を変更することができる。

図１８に、第３の載置装置の制御のフローチャートを示す。第３の載置装置４３では、載置部材に振動を生じさせる振動制御と、載置部材を傾ける傾斜制御との両方の制御を実施することができる。ステップ１２５からステップ１２９までの制御、ステップ１３１からステップ１３５までの制御、およびステップ１３６の制御は、第１の載置装置２１の制御と同様である（図７を参照）。

第３の載置装置４３では、ステップ１２７において、第２の画像処理部６３により処理された画像に基づいて、判定部６４が少なくとも一つのワーク８０が倒れていないと判定した場合に、制御は、ステップ１４１に移行する。

ステップ１４１において、判定部６４は、ワーク８０の位置が特定領域ＳＲの内部であるか否かを判定する。本実施の形態では、１つのワーク８０の少なくとも一部が、特定領域ＳＲに配置にされている場合に、判定部６４は、ワーク８０が特定領域ＳＲの内部に配置されていると判定している。なお、判定部６４は、１つのワーク８０の全てが特定領域ＳＲの内部に配置されている場合に、ワーク８０が特定領域ＳＲの内部に配置されていると判定しても構わない。

ステップ１４１において、ワーク８０が特定領域ＳＲの内部に配置されていない場合には、制御は、ステップ１３１に移行する。このワーク８０の位置では、載置部材２３のワーク８０を配置している部分に大きな振動が生じると判定することができる。そして、ステップ１３１からステップ１３５において振動制御を実施する。または、ステップ１３６において、ワークを払い出す制御を実施する。

ステップ１４１において、ワークが特定領域ＳＲの内部に配置されている場合に、制御は、ステップ１４２に移行する。ステップ１４２においては、動作制御部６２は、載置部材２３の端部が下降するようにシリンダー２４を駆動する（図１６を参照）。次に、ステップ１４３において、動作制御部６２は、予め定められた回転角度まで載置部材２３が回動した時にシリンダー２４を停止する。ワークの位置および姿勢のうち少なくとも一方が変化する。次に、ステップ１４４において、動作制御部６２は、載置部材２３を基準状態に戻すようにシリンダー２４を駆動する（図１７を参照）。

次に、ステップ１４５において、第２の視覚センサ８はワーク８０を撮像する。ステップ１４６において、第２の画像処理部６３は、ワーク８０の位置および姿勢を検出する。

ステップ１４７において、判定部６４は、第２の画像処理部６３にて検出した全てのワーク８０が倒れているか否かを判定する。全てのワーク８０が倒れている場合に、制御は、ステップ１２８に移行する。そして、第２のロボット装置にてワーク８０を把持して搬送する。

一方で、ステップ１４７において、少なくとも一つのワーク８０が倒れていない場合に、制御はステップ１３６に移行する。ステップ１３６では、ワーク８０を容器３５にて回収するようにシリンダー２４を駆動する（図１１を参照）。

本実施の形態の第３の載置装置を備える仮置き装置では、振動制御にてワークの状態を変更することが難しい場合に、傾斜制御を実施することができる。本実施の形態においては、ワークが載置部材の特定領域の内部に配置されている場合に傾斜制御を実施しているが、この形態に限られない。任意の形態にて振動制御と傾斜制御とを組み合わせることができる。例えば、振動制御を複数回にて実施してもワークが所望の姿勢にならない場合に、傾斜制御を実施しても構わない。

その他の第３の載置装置の構成、作用、および効果は、第１の載置装置および第２の載置装置と同様であるので、ここでは説明を繰り返さない。

載置部材を駆動する駆動機構としては、上記の空気圧により作動するエアシリンダーに限られず、載置部材を駆動する任意の機構を採用することができる。例えば、油圧にて作動するシリンダーを採用することができる。または、電動機にて駆動するラックアンドピニオン機構を採用しても構わない。

本実施の形態のワーク供給システムでは、第１のロボット装置にてワークを仮置き装置の載置装置に搬送しているが、この形態に限られない。コンベヤ等の任意の装置にてワークを載置装置に搬送することができる。または、作業者が載置装置にワークを載置しても構わない。

本実施の形態では、第２のロボット装置にてワークを把持できるように、仮置き装置を使用しているが、この形態に限られない。載置装置におけるワークの位置および姿勢を調整することが必要な任意のシステムに、本実施の形態の仮置き装置を適用することができる。

上記の実施の形態は、適宜組み合わせることができる。上述のそれぞれの制御においては、機能および作用が変更されない範囲において適宜ステップの順序を変更することができる。

上述のそれぞれの図において、同一または相等する部分には同一の符号を付している。なお、上記の実施の形態は例示であり発明を限定するものではない。また、実施の形態においては、特許請求の範囲に示される実施の形態の変更が含まれている。

８ 第２の視覚センサ
９ 仮置き装置
２１，４２，４３ 載置装置
２３ 載置部材
２３ａ 載置面
２４ シリンダー
２４ｄ，２４ｅ オートスイッチ
２５ 回動検出センサ
３２，３３ 制止部材
３５ 容器
６１ 載置制御装置
６２ 動作制御部
６３ 第２の画像処理部
６４ 判定部
８０ ワーク
８１ パレット
９３ 回動軸

Claims (5)

1. ワークが載置される載置面を有する載置部材と、前記載置部材を回動軸の周りに回動させる駆動機構と、載置面が予め定められた方向に延びる基準状態にて前記載置部材の回動を制止する制止部材とを備える載置装置を制御する制御装置であって、
   前記駆動機構を制御する動作制御部を備え、
   前記動作制御部は、基準状態から前記制止部材から離れる方向に前記載置部材を回動させる第１の制御と、前記載置部材を前記制止部材から離れた状態から基準状態に戻す第２の制御とを実施し、
   前記第２の制御は、前記載置部材が前記制止部材に接触した時に生じる振動によりワークの位置および姿勢のうち少なくとも一方が変化する速度にて、前記載置部材を基準状態に戻す制御を含む、載置装置の制御装置。
2. 前記駆動機構は、前記載置部材の回動軸が配置された部分から離れた位置で連結されたシリンダーを含み、
   前記シリンダーは、ピストンの移動範囲のうち一方の端部に配置されたピストンを検出するためのピストン検出センサを含み、
   前記動作制御部は、ピストン検出センサがピストンを検出する状態からピストンを検出しなくなる状態まで第１の制御を実施する、請求項１に記載の載置装置の制御装置。
3. 前記駆動機構は、前記載置部材の回動位置を検出する回動検出センサを含み、
   前記動作制御部は、前記回動検出センサの出力に基づいて、前記載置部材が予め定められた回動位置まで回動したことを検出した時に第１の制御を終了する、請求項１に記載の載置装置の制御装置。
4. ワークの位置を検出するワーク検出センサの出力に基づいて、載置面におけるワークの位置を判定する判定部を備え、
   前記制止部材は、前記載置部材に押圧される方向に移動するように形成されており、
   前記第２の制御を実施した場合に振動が小さくなる特定領域が載置面に予め定められており、
   前記判定部が前記特定領域にワークが配置されていると判定した場合に、前記動作制御部は、基準状態から前記載置部材にて前記制止部材を押圧する方向に前記載置部材を回動させて、ワークの位置および姿勢のうち少なくとも一方を変更する制御を実施する、請求項１から３のいずれか一項に記載の載置装置の制御装置。
5. ワークが載置される載置装置と、
   前記載置装置を制御する制御装置とを備え、
   前記載置装置は、ワークが載置される載置面を有する載置部材と、前記載置部材を回動軸の周りに回動させる駆動機構と、載置面が予め定められた方向に延びる基準状態にて前記載置部材の回動を制止する制止部材とを含み、
   前記制御装置は、前記駆動機構を制御する動作制御部を含み、
   前記動作制御部は、基準状態から前記制止部材から離れる方向に前記載置部材を回動させる第１の制御と、前記載置部材を前記制止部材から離れた状態から基準状態に戻す第２の制御とを実施し、
   前記第２の制御は、前記載置部材が前記制止部材に接触した時に生じる振動によりワークの位置および姿勢のうち少なくとも一方が変化する速度にて、前記載置部材を基準状態に戻す制御を含む、仮置き装置。

Images