JP2023134979A - 物品計量移動システム - Google Patents

Abstract

【課題】排出する物品の計量精度の低下を抑制する。【解決手段】物品計量移動システム１は、物品群Ｘから一部の物品を把持、計量及び移動させる。物品計量移動システム１は、物品群Ｘが載置される容器５０と、物品を把持する複数の把持部３０と、複数の把持部３０で把持している複数の物品の重量値を複数の把持部３０毎に計量する複数の計量器４０と、計量器４０の計量結果を用いて組合せ計算を行い、複数の把持部３０の組合せパターンを排出対象として選択し、選択した当該組合せパターンに係る複数の把持部３０による物品の把持を解除させ、物品を排出させる制御部７０と、を備える。制御部７０は、把持している物品の重量値が所定時間内に所定値以上減少した把持部３０である特定把持部が存在する場合、特定把持部を含む組合せパターンを、排出対象として選択しない。【選択図】図４

Description

本発明は、物品計量移動システムに関する。

物品計量移動システムに関する技術として、例えば特許文献１には、物品群から一部の物品を取り出して排出する物品排出システムが記載されている。特許文献１に記載された物品排出システムでは、物品群の一部の物品を複数の把持器（把持部）により把持させ、重量取得部（計量部）により把持器のそれぞれが把持する物品の重量値を計量する。当該重量値を用いた組合せ計算の計算結果に基づき所定の把持器による把持を解除させ、物品を排出させる。

特開２０２１－１８０８号公報

上述した技術では、例えば麺類等の粘着性のある物品を把持部で把持する場合、組合せ計算を行った後において、把持している物品の状態が崩れることにより、当該物品の一部が意図せずに把持部から脱落し、当該物品の重量値が組合せ計算時よりも大きく減少するおそれがある。この場合、排出する物品の計量精度が低下してしまう。

そこで、本発明の一側面は、排出する物品の計量精度の低下を抑制することが可能な物品計量移動システムを提供することを目的とする。

本発明の一側面の物品計量移動システムは、物品群から一部の物品を把持、計量及び移動させる物品計量移動システムであって、物品群が載置される載置部と、物品を把持する複数の把持部と、複数の把持部により把持している複数の物品の重量値を、複数の把持部毎に計量する計量部と、計量部の計量結果を用いて組合せ計算を行い、組合せ計算の結果に基づき複数の把持部の組合せを排出対象として選択し、選択した当該組合せに係る複数の把持部による物品の把持を解除させ、物品を排出させる制御部と、を備え、制御部は、把持している物品の重量値が所定時間内に所定値以上減少した把持部である特定把持部が存在する場合、特定把持部を含む組合せを、排出対象として選択しない。

この物品計量移動システムでは、物品が脱落しやすい把持部を特定把持部とし、組合わせ計算の結果に基づく複数の把持部の組合せ（以下、単に「組合せ」ともいう）に特定把持部が含まれる場合、その組合せを排出対象として選択しない。これにより、組合わせ計算後において特定把持部で把持している物品の重量値が組合せ計算時よりも大きく減少したとしても、その悪影響が、排出する物品の計量精度に及ぶことを防ぐことができる。すなわち、本発明の一側面に係る物品計量移動システムによれば、排出する物品の計量精度の低下を抑制することが可能となる。

本発明の一側面の物品計量移動システムでは、制御部は、計量結果を取得する第１計量処理と、第１計量処理で取得した計量結果を用いて組合せ計算を行う組合せ計算処理と、組合せ計算処理の後、計量結果を取得する第２計量処理と、を実行し、所定時間は、第１計量処理時から第２計量処理時までの時間に対応してもよい。この場合、所定時間を具体的に定めることが可能となる。

本発明の一側面の物品計量移動システムでは、制御部は、特定把持部による物品の把持を解除させ、物品を載置部に戻す返戻処理を実行してもよい。この場合、物品が脱落しやすく且つ排出対象ではない把持部が把持している物品を、載置部へ戻すことが可能となる。

本発明の一側面に係る物品計量移動システムにおいて、返戻処理では、把持している物品の重量値が上限閾値よりも大きく又は下限閾値よりも小さく、且つ、選択した組合せに含まれていない把持部が存在する場合、当該把持部による物品の把持を解除させ、物品を載置部に戻してもよい。この場合、物品が脱落しやすく且つ排出対象ではない把持部が把持している物品を、載置部へ戻すことが可能となる。

本発明の一側面の物品計量移動システムは、複数の把持部の直下に配置され、上方から物品が投入される排出シュートと、載置部を移動させる移動機構と、を備え、制御部は、返戻処理を実行する場合、移動機構により載置部を把持部の直下に位置させ、選択された複数の把持部による物品の把持を解除させて物品を排出させる場合、移動機構により載置部を把持部の直下の位置から退避させてもよい。この場合、物品の排出と物品の載置部への返戻とを効率よく実現することが可能となる。

本発明の一側面の物品計量移動システムでは、複数の把持部は、第１領域に並置された複数の第１把持部と、第２領域に並置された複数の第２把持部と、を含み、制御部は、複数の第１把持部に載置部を接近させ、複数の第１把持部の少なくとも何れかにより物品を把持させる処理と同時並列的に、選択された複数の第２把持部による物品の把持を解除させ、物品を投下させて排出シュートに導入させてもよい。この場合、物品の把持と物品の排出とを効率よく実現することが可能となる。

本発明の一側面の物品計量移動システムでは、制御部は、選択した前記組合せに係る複数の把持部による物品の把持を解除させて物品を排出させた都度に、特定把持部に対応する計量結果を用いない組合せ計算を再び行い、選択する複数の把持部の組合せを更新してもよい。この場合、排出する物品の計量精度を高めることが可能となる。

本発明の一側面によれば、排出する物品の計量精度の低下を抑制することが可能な物品計量移動システムを提供できる。

図１は、一実施形態に係る物品計量移動システムを示す正面図である。 図２は、複数の把持部を示す概略斜視図である。 図３は、物品計量移動システムを示すブロック図である。 図４は、ロボットハンドの動作を示すフローチャートである。 図５は、第１ロボットハンド及び第２ロボットハンドの動作を示すフローチャートである。

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

まず図１及び図２を参照して、本実施形態に係る物品計量移動システム１について説明する。図１に示される物品計量移動システム１は、容器５０に収容された物品群Ｘから一部の物品を取り出して移動させるシステムである。物品計量移動システム１は、一部の物品の重量（質量）が目標重量の範囲内となるように、一部の物品を容器５０から取り出し、当該物品を外部に排出する。すなわち物品計量移動システム１は、物品群Ｘから所定の目標重量の物品を移動させる計量システムである。物品計量移動システム１は、物品群Ｘから一部の物品を把持、計量及び移動させるシステムである。

物品計量移動システム１によって排出される物品は、例えば、物品計量移動システム１の後工程で袋に包装されたり、或いは、別の容器に収容されたりして、商品として出荷される。物品は、例えば、スパゲティ等の麺類、糖類を多く含む食品等である。物品は、高い粘着性を有する食品でもよい。物品は、加熱された状態で容器５０に収容され、湯気等を生じている食品でもよい。或いは、物品は、軽量で且つ細かく、舞い上がりやすい食品でもよい。

物品計量移動システム１は、物品を計量するための計量装置１２０を備える。計量装置１２０は、それぞれ複数の把持部３０を有する２つのロボットハンド１５と、ロボットハンド１５を水平方向に移動させる２つのハンド駆動部１０と、物品群Ｘが載置される容器（載置部）５０と、容器５０を鉛直方向及び水平方向にそれぞれ移動させる容器駆動部（移動機構）５４とを備える。また物品計量移動システム１は、ロボットハンド１５の各部、ハンド駆動部１０、及び容器駆動部５４をそれぞれ制御する制御部７０を備える。ロボットハンド１５、ハンド駆動部１０、及び容器駆動部５４は、計量装置１２０の例えば直方体状の本体フレーム１２１に取り付けられている。

物品計量移動システム１では、例えば同一の構成を備える一対のロボットハンド１５が、左右に並設されている。以下の説明において、図１の正面視左側の領域（第１領域）に配置されたロボットハンド１５は第１ロボットハンド１５Ａと称されることがあり、正面視右側の領域（第２領域）に配置されたロボットハンド１５は第２ロボットハンド１５Ｂと称されることがある。ただし、共通する構成及び機能を説明するときには、単にロボットハンド１５という名称が用いられる。

ロボットハンド１５において、例えば、左右方向に並ぶ４つの把持部３０が、前後方向（図１の紙面垂直方向）に４列並べられている。このように、左右方向に並ぶ把持部３０の個数をＭ、前後方向に並ぶ把持部３０の個数をＮ（Ｍ，Ｎは何れも自然数）とすると、ロボットハンド１５は、（Ｍ×Ｎ）個の把持部３０が格子点の位置に配列された構成を有する。本実施形態では、各ロボットハンド１５は１６個の把持部３０を有する。容器５０の形状や物品の種類などに応じて、ロボットハンド１５における把持部３０の配列は適宜に変更されてよい。ＭとＮの両方又は何れか一方が４以外の自然数であってもよい。

図２に示されるように、各把持部３０は、例えば複数の把持爪３０ａを有しており、把持爪３０ａを閉じることで物品を把持する。各把持部３０は、複数の把持爪３０ａを駆動する把持部材駆動機構３０ｂを含む。把持部材駆動機構３０ｂは、例えば、モータ又は流体圧を駆動源として、把持爪３０ａを駆動する。把持爪３０ａの開閉による物品の把持の仕組みについては後述する。

ロボットハンド１５は、各把持部３０に把持された物品の重量値を計量する複数の計量器４０を有する。すなわち、１６個（（Ｍ×Ｎ）個）の把持部３０に対して、１６個（（Ｍ×Ｎ）個）の計量器４０が設けられている。ロボットハンド１５は、例えば１枚の板状の連結部材１６を有している。各把持部３０と、各計量器４０とは、連結部４０ａを介して一体的に組み立てられている。各計量器４０の天面は、取付金具４００を介して連結部材１６に固定されている。各計量器４０の底面には、各把持部３０が固定されている。

各計量器４０は、計量器４０の筐体内に収納されたセンサ部と、内部制御部とを含んでいる（何れも図示せず）。センサ部は、例えば、力センサと加速度センサとを含む。力センサとして、例えば、歪みゲージ式ロードセルが採用される。加速度センサは、例えば、歪みゲージ式ロードセルや、ＭＥＭＳ型の小型加速度センサが採用される。複数の計量器４０は、複数の把持部３０により把持している複数の物品の重量値を、複数の把持部３０毎に計量する計量部を構成する。

物品計量移動システム１では、例えば同一の構成を備える２つのハンド駆動部１０のそれぞれが、第１ロボットハンド１５Ａ及び第２ロボットハンド１５Ｂに対応して設けられている。以下の説明において、図１の正面視左側に配置されて第１ロボットハンド１５Ａを移動させるハンド駆動部１０は第１ハンド駆動部１０Ａと称されることがあり、正面視右側に配置されて第２ロボットハンド１５Ｂを移動させるハンド駆動部１０は第２ハンド駆動部１０Ｂと称されることがある。ただし、共通する構成及び機能を説明するときには、単にハンド駆動部１０という名称が用いられる。

第１ロボットハンド１５Ａ及び第２ロボットハンド１５Ｂを含めた全体において、左右方向に並ぶ８つの把持部３０が、前後方向に４列並べられている。すなわち、計量装置１２０は、４つ×２台（一対）×４列＝計３２個（一般化すると（Ｍ×２×Ｎ）個）の把持部３０を備える。第１ロボットハンド１５Ａにおいて並置された複数の把持部３０は複数の第１把持部に対応し、第２ロボットハンド１５Ｂにおいて並置された複数の把持部３０は複数の第２把持部に対応する。

ハンド駆動部１０は、２本の平行に延びるフレーム１２と、ロボットハンド１５をフレーム１２に沿って水平移動させる前後移動機構１１とを有している。ハンド駆動部１０は、前後移動機構１１によって、ロボットハンド１５を保持するブロック１１１を前方又は後方に移動させることができる。ハンド駆動部１０は、例えば、ブロック１１１を移動させるサーボモータ、エアシリンダ等を有する。上記した連結部材１６は、例えばネジ止めによってブロック１１１に連結されている。なお、計量装置１２０において、ハンド駆動部１０又は前後移動機構１１が省略されてもよい。

物品計量移動システム１では、第１ハンド駆動部１０Ａが、第１ロボットハンド１５Ａを前後方向に（水平方向に）移動させ、第２ハンド駆動部１０Ｂが、第２ロボットハンド１５Ｂを前後方向に（水平方向に）移動させる。これにより、容器５０内の物品群Ｘの位置と、各ロボットハンド１５において設定される物品把持位置とを合わせることができる。

計量器４０の内部制御部は、センサ部で計測される力に基づいて、把持部３０が把持している物品の重量を測定する。なお、計量器４０は、把持部３０の移動時に計測される力に基づいて物品の重量を計量する方式に限定されるものではない。計量器４０は、ロードセル等を用いて、静止状態の把持部３０が把持している物品の重量を計量するものであってもよい。各計量器４０は、各把持部３０の把持爪３０ａに把持された物品の重量を算出する重量算出部である。

容器５０は、物品群Ｘが載置される部材である。水平移動および鉛直移動する保持部５２に、容器５０が保持又は載置されている。容器５０は、例えば容器駆動部５４により、第１ロボットハンド１５Ａの下方に位置する第１位置Ｐ１と、第２ロボットハンド１５Ｂの下方に位置する第２位置Ｐ２との間を移動可能である。第１位置Ｐ１と第２位置Ｐ２とは左右方向に離れており、第１位置Ｐ１に位置する容器５０が占有する領域と第２位置Ｐ２に位置する容器５０が占有する領域とはオーバーラップしない。容器５０は、上方に向けて開放された直方体状の容器である。容器５０は、平面視において、複数の把持部３０が配列された領域よりも少し大きい大きさを有する。容器５０は、平面視において、複数の把持部３０を包囲できるような形状及び大きさを有する。容器５０は、１つのロボットハンド１５にちょうど対応する形状及び大きさを有する。

容器５０が第１位置Ｐ１に位置する場合、容器５０を上方に移動させて第１ロボットハンド１５Ａの把持部３０に近づけることで、当該把持部３０が容器５０内の物品群Ｘから物品を把持可能である。このとき、第２ロボットハンド１５Ｂの把持部３０は容器５０内の物品群Ｘから物品を把持することができない。また容器５０が第２位置Ｐ２に位置する場合、容器５０を上方に移動させて第２ロボットハンド１５Ｂの把持部３０に近づけることで、当該把持部３０が容器５０内の物品群Ｘから物品を把持可能である。このとき、第１ロボットハンド１５Ａの把持部３０は容器５０内の物品群Ｘから物品を把持することができない。

容器５０の内部に収容される物品群Ｘの量が減少すると、人又は機械によって、内部の物品群Ｘの量が減少した容器５０が、新たな（物品群Ｘが多く収容されている）容器５０と交換される。なお、容器５０が交換される代わりに、物品計量移動システム１が、容器５０に物品を供給するための物品供給機構を備えていてもよい。

容器駆動部５４は、モータ、流体圧を駆動源として、容器５０を上下方向（鉛直方向）及び左右方向（水平方向）に移動させる。容器駆動部５４は、計量装置１２０に隣接する図示しないフレームに固定された駆動ボックス５５と、駆動ボックス５５に設けられた平行な２本の第１軸Ｌ１及び第２軸Ｌ２を中心にそれぞれ揺動可能な第１メインアーム部５６Ａ及び第２メインアーム部５６Ｂと、第１メインアーム部５６Ａの先端及び第２メインアーム部５６Ｂの先端にそれぞれ回動可能に連結された第１サブアーム部５７Ａ及び第２サブアーム部５７Ｂとを有する。駆動ボックス５５は、例えば、ロボットハンド１５が取り付けられたフレームの後方に隣接する別のフレーム上に固定される。第１軸Ｌ１及び第２軸Ｌ２は、前後方向（図１の紙面垂直方向且つ水平方向）に延びる。第１サブアーム部５７Ａの先端及び第２サブアーム部５７Ｂの先端はそれぞれ保持部５２の後端に回動可能に連結されている。これらのリンク機構により、保持部５２が支持されている。

第１メインアーム部５６Ａ及び第２メインアーム部５６Ｂは、それぞれ、駆動ボックス５５に収容された別個のモータによって任意の方向を向くように揺動する。第１メインアーム部５６Ａ及び第２メインアーム部５６Ｂに対する第１サブアーム部５７Ａ及び第２サブアーム部５７Ｂの各回動軸は、第１軸Ｌ１及び第２軸Ｌ２に平行である。例えば、第２メインアーム部５６Ｂに対する第２サブアーム部５７Ｂの回動角度は調整可能となっている。保持部５２に対する第１サブアーム部５７Ａ及び第２サブアーム部５７Ｂの各回動軸も、第１軸Ｌ１及び第２軸Ｌ２に平行である。第１軸Ｌ１及び第２軸Ｌ２の位置を固定点として、第１メインアーム部５６Ａ、第１サブアーム部５７Ａ、第２メインアーム部５６Ｂ、第２サブアーム部５７Ｂ、及び保持部５２が六角形のうちの五辺を構成している。容器駆動部５４は、これらの構成により２軸パラレルリンク機構を有している。容器駆動部５４は、制御部７０によって制御されて各アーム部を回動させることで、保持部５２を上下方向及び左右方向に移動させる。保持部５２の姿勢は、ロッド５８によって水平に維持される。

制御部７０の制御により、保持部５２は水平な姿勢を維持しつつ、第１位置Ｐ１、第１位置Ｐ１よりも第１ロボットハンド１５Ａに近接した位置、第２位置Ｐ２、第２位置Ｐ２よりも第２ロボットハンド１５Ｂに近接した位置に移動自在である。これにより、第１ロボットハンド１５Ａに対する容器５０の相対位置、第２ロボットハンド１５Ｂに対する容器５０の相対位置が調整自在となっている。なお、上記構成に限られず、容器駆動部５４が、保持部５２を左右方向に移動させる左右移動機構と、保持部５２を鉛直方向に移動させる鉛直移動機構とを有してもよい。そのような２軸駆動機構によっても、容器５０の位置を調整自在である。

容器駆動部５４は、保持部５２及び容器５０を上昇させることで、ロボットハンド１５に容器５０及び物品群Ｘを近接させる。保持部５２及び容器５０を下降させることで、ロボットハンド１５から容器５０及び物品群Ｘを離隔させる。容器駆動部５４は、容器５０に収容された（載置された）物品群Ｘに把持爪３０ａを挿入させ、物品を把持した把持爪３０ａを容器５０から離す。言い換えれば、第１ロボットハンド１５Ａ及び第２ロボットハンド１５Ｂは、容器５０内の物品群Ｘに各把持部３０の把持爪３０ａを差し込んで物品の一部を把持する。

物品計量移動システム１は、２つの排出シュート６０を備えている。例えば同一の大きさ及び形状を有する２つの排出シュート６０が、左右に並設されている。以下の説明において、図１の正面視左側に配置された排出シュート６０は第１排出シュート６０Ａと称されることがあり、正面視右側に配置された排出シュート６０は第２排出シュート６０Ｂと称されることがある。ただし、共通する構成及び機能を説明するときには、単に、排出シュート６０という名称が用いられる。

排出シュート６０は、漏斗状の部材である。排出シュート６０は、上方から物品が投入される。排出シュート６０は、ロボットハンド１５の下方に配置される。具体的には、第１ロボットハンド１５Ａの複数の把持部３０の直下に第１排出シュート６０Ａが配置され、第２ロボットハンド１５Ｂの複数の把持部３０の直下に第２排出シュート６０Ｂが配置される。第１ロボットハンド１５Ａと第１排出シュート６０Ａとの間に容器５０の第１位置Ｐ１が位置し、第２ロボットハンド１５Ｂと第２排出シュート６０Ｂとの間に容器５０の第２位置Ｐ２が位置する。

第１排出シュート６０Ａは、容器５０が第２位置Ｐ２に位置する時に、第１ロボットハンド１５Ａの把持部３０が把持を解除して落下させる物品を受けて物品計量移動システム１の外部に排出する。同様に、第２排出シュート６０Ｂは、容器５０が第１位置Ｐ１に位置する時に、第２ロボットハンド１５Ｂの把持部３０が把持を解除して落下させる物品を受けて物品計量移動システム１の外部に排出する。このようにして、第１ロボットハンド１５Ａ及び第２ロボットハンド１５Ｂは、各把持部３０により把持した物品を移載先の位置に移載する。すなわち、本明細書において、各ロボットハンド１５による「把持の解除」とそれに伴う「物品の落下」は、排出シュート６０への物品の移載を意味する。

なお本実施形態では、２つの排出シュートを用いているが、これに限定されるものではなく、第１ロボットハンド１５Ａおよび第２ロボットハンド１５Ｂが１つの排出シュートを共有してもよい。その場合、１つの排出シュートの上部開口は、平面視において第１位置Ｐ１及び第２位置Ｐ２の全体を包含する大きさ及び位置に設定される。また、排出シュートを使用せず、ロボットハンド１５から落下した物品を直接外部に排出してもよい。

図２は、物品計量移動システム１のブロック図である。図２において、制御部７０は、把持部材駆動機構３０ｂ、容器駆動部５４などの物品計量移動システム１の各種構成の動作の制御を実施する。制御部７０は、計量器４０が計量した物品の重量値（計量値）を利用した組合せ計算等を実施する。制御部７０は、ＣＰＵ等のプロセッサ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等のメモリ、ストレージ及び通信デバイス等を含むコンピュータ装置として構成されている。制御部７０は、ハンド駆動部１０、把持部材駆動機構３０ｂ、計量器４０、容器駆動部５４と電気的に（又は通信可能に）接続されている。制御部７０には、理想重量値等が操作パネル１００を介して入力される。

制御部７０は、ＣＰＵがメモリに記憶されているプログラムを実行することで、ハンド駆動部１０、把持部材駆動機構３０ｂ、容器駆動部５４等の物品計量移動システム１の各種構成の動作の制御や、計量器４０が計量した物品の重量値を利用した組合せ計算等を行う。制御部７０の各種機能は、ソフトウェアで実現されなくてもよく、ハードウェアで実現されても、ハードウェアとソフトウェアとが協働することで実現されてもよい。

制御部７０は、ハンド駆動部１０および容器５０を移動させ、把持部３０と、容器５０とを近づける。制御部７０は、把持部材駆動機構３０ｂを制御して、容器５０に載置された物品群Ｘの物品の一部を、各把持部３０の把持爪３０ａに把持させる。

各計量器４０は、その計量器４０に対応する把持部３０が把持する物品の重量値を計量する。各把持部３０によって把持された物品の重量値は、制御部７０によって取得される。制御部７０は、把持部３０の把持する物品の重量値に基づいて組合せ計算を行う。組合せ計算は、把持部３０のそれぞれが把持する物品の重量値を足し合わせた結果、その合計値が目標重量値となる重量値の組合せを見つける処理である。制御部７０は、まず、各重量値を取得する。続いて、制御部７０は、組合せ計算の結果に基づいて、目標重量値となる重量値の組合せに対応する把持部３０の把持爪３０ａを選択し、選択した把持部３０の把持を解除する制御を実施する。このとき、制御部７０は、排出シュート６０の上方で把持部３０による物品の把持を解除することによって、物品を排出シュート６０内に落下させる。そして目標重量値の物品が、排出シュート６０から排出させる。目標重量値となる重量値の組合せが不可能である場合であって、目標重量値の近傍となる重量値の組合せに対応する把持部３０の把持爪３０ａを見つけた場合、制御部７０は、当該組み合わせに対応する把持部３０を選択し、選択した把持部３０の把持を解除する制御を実施する。当該制御は、例えば、目標重量値となる重量値の組合せに対応する把持部３０以外の把持部３０の重量値を用いて実施される。

目標重量値は、目標となる重量値（目標重量値、又は理想重量値）を含む一定の重量範囲であり、予め設定される。例えば、目標重量値の下限は目標重量値の９０％、もしくは９５％であり、目標重量値の上限は目標重量値の１１０％、もしくは１０５％である。また、目標重量値の近傍は、例えば、上記下限の９０％以上１００％未満、もしくは上記下限の９５％以上１００％未満でもよいし、上記上限の１００％より大きく１１０％以下、もしくは上記上限の１００％より大きく１０５％以下でもよい。

以上のとおり、本実施形態の物品計量移動システム１において、制御部７０は、把持部材駆動機構３０ｂ（把持部３０）及び容器駆動部５４を制御し、計量器４０における算出結果に基づいて組合せ計算を行い、予め設定された目標重量値となる把持部３０の組合せを選択する。制御部７０は、選択された複数の把持部３０に物品を排出させる。

図１及び図３に示されるように、保持部５２の可動領域の上方には、前後方向（図１の紙面垂直方向）に並べられた複数のセンサ９が設けられている。本実施形態では、把持部３０の当該方向における列数（上記Ｎ。具体的には４列）に対応させて、４つのセンサ９が取り付けられている。４つのセンサ９は、例えば本体フレーム１２１に固定されており、鉛直下方に向けて光を照射すると共に物品群Ｘの表面で反射した反射光を検知する。これにより、各センサ９は、容器５０内の物品群Ｘにおける把持爪３０ａの差し込み方向（上下方向）の物品高さ（物品群Ｘの高さ）を検知する。

各センサ９は、第１ロボットハンド１５Ａ及び第２ロボットハンド１５Ｂの間の中央位置において投受光を行う。各センサ９は、容器駆動部５４によって保持部５２及び容器５０が第１位置Ｐ１と第２位置Ｐ２との間を移動させられる途中において、左右方向における把持部３０の位置及び個数（上記Ｍ。具体的には４つ）に対応する回数、物品の高さを検知する。検知のタイミングは、容器駆動部５４の左右方向の移動速度を考慮して、（例えば容器駆動部５４の移動と同期するように）制御部７０によって調整されてもよい。これにより、第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２へ、又は第２位置Ｐ２から第１位置Ｐ１へと容器５０が移動する（通過する）毎に、容器５０内の左右方向（移動方向）及び前後方向に格子状に分布する１６点（複数の把持部３０の平面的な配容易機置に対応する複数点）についての高さ検知信号が出力される。

制御部７０は、複数のセンサ９と電気的に（又は通信可能に）接続されている。制御部７０は、各センサ９の検知結果に基づいて、各把持部３０における物品群Ｘに対する把持爪３０ａの挿入量及び開き角を算出する。容器５０内の各部において、物品の高さはまちまちである。一方で、容器５０（保持部５２）は水平な姿勢を維持してロボットハンド１５に近接させられる。したがって、ある高さに位置する容器５０に対し、各把持部３０における把持爪３０ａの挿入量は一定（均一）ではない。

制御部７０は、例えば、所望の把持量の物品を把持させるための挿入量及び開き角の対応関係を記憶している。制御部７０は、各センサ９からの高さ検知信号を入力すると、容器５０及び物品群Ｘの上下方向の位置を設定し、それに応じた各把持部３０における挿入量を算出する。制御部７０は、更に、記憶している対応関係を参照し、各把持部３０における挿入量に対応した把持爪３０ａの開き角を算出する。制御部７０は、第１ロボットハンド１５Ａ及び第２ロボットハンド１５Ｂの何れか（物品を把持すべき何れか一方）に対し、算出した挿入量及び開き角が実現されるよう、把持動作を制御する。

本実施形態の物品計量移動システム１では、制御部７０は、第１ロボットハンド１５Ａ及び第２ロボットハンド１５Ｂのそれぞれにおいて、把持部３０により容器５０内の物品を把持させた後、計量器４０の計量結果を用いて組合せ計算を行う。制御部７０は、第１ロボットハンド１５Ａ及び第２ロボットハンド１５Ｂのそれぞれにおいて、組合せ計算の結果に基づき複数の把持部３０の組合せを排出対象として選択し、選択した当該組合せに係る複数の把持部３０の当該把持を解除させ、目標重量値の物品を排出シュート６０に投下させる。

このとき、制御部７０は、把持している物品の重量値が所定時間内に所定値以上減少した把持部３０である特定把持部が存在する場合、特定把持部を含む組合せパターンを排出対象として選択しない。このような制御部７０による処理の一例について、図４を用いて以下に具体的に説明する。

まず、容器駆動部５４により、容器５０がロボットハンド１５の直下に進入するように移動させ、当該ロボットハンド１５の複数の把持部３０の直下に容器５０を位置させる（ステップＳ１）。容器５０と複数の把持部３０との距離が設定距離になるまで、容器駆動部５４により容器５０を上昇させ、複数の把持部３０に容器５０を接近させる。これと共に、把持部材駆動機構３０ｂにより把持部３０の把持爪３０ａを閉じ、複数の把持部３０の少なくとも何れかにより物品を把持させる（ステップＳ２）。

容器駆動部５４により容器５０を下降させ、複数の把持部３０により把持した物品を容器５０内の物品群から分離させる。この状態において、複数の計量器４０の計量結果を取得する（初期計量処理（第１計量処理）：ステップＳ３）。上記ステップＳ３の初期計量処理で取得した計量結果を用いて、組合せ計算を行う（初期組合せ計算処理（組合せ計算処理）：ステップＳ４）。上記ステップＳ４では、計量値の合計値が目標重量値又はその近傍値となる複数の計量器４０を特定し、これら複数の計量器４０に対応する複数の把持部３０からなる組合せ（以下、「組合せパターン」ともいう）を、１つ又は複数選択する。

上記ステップＳ４の初期組合せ計算処理の後、複数の計量器４０の計量結果を再度に取得する（計算完了後計量処理（第２計量処理）：ステップＳ５）。排出対象として選択しない特定把持部を算出する（ステップＳ６）。上記ステップＳ６では、上記ステップＳ３の初期計量処理の計量結果と上記ステップＳ５の計算完了後計量処理の計量結果とに基づいて、重量値が所定時間内に所定値以上減少した把持部３０を特定把持部として算出する。

特定把持部は、計量誤差が生じている可能性が高い把持部３０であって、把持している物品が減少し続けている（把持状態が崩れている）把持部３０である。所定時間は、初期計量処理時から計算完了後計量処理時までの時間に対応する。所定値は、物品に応じて予め定められた値である。所定値は、特に限定されず、固定値であってもよいし、可変値であってもよい。

上記ステップＳ４で選択した複数の組合せパターンの中から、特定把持部を含まない組合せパターンを、排出対象の組合せパターンとして選択する（ステップＳ７）。つまり、上記ステップＳ７では、特定把持部を含む組合せパターンを、排出対象として選択しない。

特定把持部による物品の把持を解除させ、当該物品を投下して容器５０に戻す返戻処理を実行する（ステップＳ８）。上記ステップＳ８では、把持している物品の重量値が上限閾値よりも大きく又は下限閾値よりも小さく、且つ、上記ステップＳ７で選択した組合せパターンに含まれていない把持部３０が存在する場合、この把持部３０による物品の把持も解除させ、当該物品を投下して容器５０に戻す。

容器駆動部５４により、容器５０がロボットハンド１５の直下から離れるように移動させ、当該ロボットハンド１５の複数の把持部３０の直下の位置から容器５０を退避させる（ステップＳ９）。上記ステップＳ７で排出対象として選択した１つ又は複数の組合せパターンの何れかについて、その組合せに含まれる把持部３０の把持を解除させ、当該把持部３０が把持していた物品を投下させて排出シュート６０に導入する（ステップＳ１０）。これにより、目標重量値の物品を排出する。

複数の計量器４０の計量結果を取得する（計量処理：ステップＳ１１）。上記ステップＳ１１の計量処理で取得した計量結果を用いて、組合せ計算を行う（組合せ計算処理：ステップＳ１２）。上記ステップＳ１２では、計量値の合計値が目標重量値又はその近傍値となる複数の計量器４０を特定し、これら複数の計量器４０に対応する複数の把持部３０からなる組合せを、排出対象の組合せパターンとして１つ又は複数選択する。つまり、上記ステップＳ１２では、物品を排出させた上記ステップＳ１０の都度に、特定把持部に対応する計量結果を用いない組合せ計算を再び行って、選択する組合せパターンを更新する。

上記ステップＳ１２の組合せ計算処理の結果、１又は複数の組合せパターンがまだある場合（ステップＳ１３でＹＥＳ）、上記ステップＳ１０の処理に戻る。上記ステップＳ１２の組合せ計算処理の結果、組合せパターンが１つも存在しない場合（ステップ１３でＮＯ）、本周期の一連の処理Ｓ１００を終了し、次の周期にて上記ステップＳ１から再度処理が繰り返される。

図５に示されるように、本実施形態の物品計量移動システム１では、第１ロボットハンド１５Ａ及び第２ロボットハンド１５Ｂのそれぞれにおいて、上記ステップＳ１～上記ステップＳ１３から成る一連の処理Ｓ１００が、時間的にずらしながら制御部７０により繰り返し実行される。このとき、制御部７０は、容器駆動部５４を制御し、第１ロボットハンド１５Ａ及び第２ロボットハンド１５Ｂの何れか一方から退避させた容器５０を、何れか他方の複数の把持部３０の直下に進入させる。

また、制御部７０は、第１ロボットハンド１５Ａ及び第２ロボットハンド１５Ｂの何れか一方で複数の把持部３０により物品を把持させるのと同時並列的に、第１ロボットハンド１５Ａ及び第２ロボットハンド１５Ｂの何れか他方で複数の把持部３０の把持を解除させ、物品を投下させる（上記ステップＳ１０）。

以上、物品計量移動システム１では、物品が脱落しやすい把持部３０を特定把持部とし、組合わせ計算の結果に基づく複数の把持部３０の組合せパターンに特定把持部が含まれる場合、その組合せパターンを排出対象として選択しない。これにより、例えば麺類等の粘着性のある物品を把持部３０で把持する場合、組合わせ計算後において把持している物品の状態が崩れ、物品の多くが意図せずに纏まって把持部３０から脱落し、当該物品の重量値が組合せ計算時よりも大きく減少したとしても、その悪影響が、排出する物品の計量精度に及ぶことを防ぐことができる。すなわち、物品計量移動システム１によれば、排出する物品の計量精度の低下を抑制することが可能となる。

物品計量移動システム１では、制御部７０は、初期計量処理（上記ステップＳ３）、初期組合せ計算処理（上記ステップＳ４）及び計算完了後計量処理（上記ステップＳ５）を実行する。所定時間は、初期計量処理から計算完了後計量処理までの時間に対応する。この場合、所定時間を具体的に定めることが可能となる。

物品計量移動システム１では、制御部７０は、特定把持部による物品の把持を解除させて、物品を容器５０に戻す返戻処理を実行する。この場合、物品が脱落しやすく且つ排出対象ではない把持部３０が把持している物品を、容器５０へ戻すことが可能となる。

物品計量移動システム１において、返戻処理では、把持している物品の重量値が上限閾値よりも大きく又は下限閾値よりも小さく、且つ、選択した組合せに含まれていない把持部３０が存在する場合、当該把持部３０による物品の把持を解除させ、物品を容器５０に戻す。この場合、物品が脱落しやすく且つ排出対象ではない把持部３０が把持している物品を、容器５０へ戻すことが可能となる。

物品計量移動システム１は、制御部７０は、返戻処理を実行する場合、容器駆動部５４により容器５０を把持部３０の直下に位置させる。制御部７０は、複数の把持部３０による物品の把持を解除させて物品を排出させる場合、容器駆動部５４により容器５０を把持部３０の直下の位置から退避させる。この場合、物品の排出と物品の容器５０への返戻とを、効率よく実現することが可能となる。

物品計量移動システム１では、制御部７０は、第１ロボットハンド１５Ａの複数の把持部３０により物品を把持させる処理（ステップＳ２）と同時並列的に、第２ロボットハンド１５Ｂの複数の把持部３０による物品の把持を解除させ、物品を排出シュート６０に導入させる。この場合、物品の把持と物品の排出とを、効率よく実現することが可能となる。

物品計量移動システム１では、制御部７０は、複数の把持部３０による物品の把持を解除させて物品を排出させた都度（上記ステップＳ１０の処理の都度）に、特定把持部に対応する計量結果を用いない組合せ計算を再び行い、選択する複数の把持部の組合せの更新（上記ステップＳ１２）を行う。この場合、排出する物品の計量精度を高めることが可能となる。

以上、本発明を上記実施形態及び変形例に基づいて詳細に説明した。しかし、本発明は上記実施形態及び上記変形例に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲でさらなる変形が可能である。

上記実施形態では、容器５０（保持部５２）を移動させてロボットハンド１５に近接させることで、ロボットハンド１５が物品を把持する構成について例示した。しかしこの構成とは違って、ロボットハンド１５又は把持部３０を移動（例えば下降）させて容器５０に近接させることで、ロボットハンド１５又は把持部３０が物品を把持する構成としており、その場合、ロボットハンド１５又は把持部３０に、適宜の公知の移動機構が設けられる。ロボットハンド１５又は把持部３０を移動（例えば上昇）させることで、物品を把持した把持爪３０ａを容器５０から離すことができる。

上記実施形態及び上記変形例では、把持部３０による物品の移載は、「把持の解除」とそれに伴う「排出シュート６０への物品の投下」に限られない。物品を把持した把持部３０が、水平方向又は鉛直方向に移動して別の容器、別のホッパ又はコンベア等の搬送装置に物品を移載してもよい。上記実施形態及び上記変形例では、ロボットハンド１５が１つの把持部３０のみを有してもよい。上記実施形態及び上記変形例では、初期計量処理の実行時から計算完了後計量処理の実行時までの時間を所定時間としたが、所定時間は特に限定されず、種々の時間であってもよい。所定時間は、固定時間であってもよいし、変動する時間であってもよい。

上記において「把持する」とは、互いに離れた位置にある複数の把持爪３０ａ（図２参照）が径方向内向きに動き、互いに近づいた位置に移動することであってもよく、「把持を解除する」とは、把持した後に再び互いに離れた位置に戻ることであってもよい。

１…物品計量移動システム、９…センサ、１０…ハンド駆動部、１５…ロボットハンド、１５Ａ…第１ロボットハンド、１５Ｂ…第２ロボットハンド、３０…把持部（第１把持部，第２把持部）、３０ａ…把持爪、４０…計量器（計量部）、５０…容器（載置部）、５２…保持部、５４…容器駆動部（移動機構）、６０…排出シュート、７０…制御部、１００…操作パネル、１２０…計量装置、Ｘ…物品群。

Claims (7)

1. 物品群から一部の物品を把持、計量及び移動させる物品計量移動システムであって、
   前記物品群が載置される載置部と、
   前記物品を把持する複数の把持部と、
   複数の前記把持部により把持している複数の前記物品の重量値を、複数の前記把持部毎に計量する計量部と、
   前記計量部の計量結果を用いて組合せ計算を行い、前記組合せ計算の結果に基づき複数の前記把持部の組合せを排出対象として選択し、選択した当該組合せに係る複数の前記把持部による前記物品の把持を解除させ、前記物品を排出させる制御部と、を備え、
   前記制御部は、把持している前記物品の重量値が所定時間内に所定値以上減少した前記把持部である特定把持部が存在する場合、前記特定把持部を含む前記組合せを、排出対象として選択しない、物品計量移動システム。
2. 前記制御部は、
   前記計量結果を取得する第１計量処理と、
   前記第１計量処理で取得した前記計量結果を用いて前記組合せ計算を行う組合せ計算処理と、
   前記組合せ計算処理の後、前記計量結果を取得する第２計量処理と、を実行し、
   前記所定時間は、前記第１計量処理時から前記第２計量処理時までの時間に対応する、請求項１に記載の物品計量移動システム。
3. 前記制御部は、前記特定把持部による前記物品の把持を解除させ、前記物品を前記載置部に戻す返戻処理を実行する、請求項１又は２に記載の物品計量移動システム。
4. 前記返戻処理では、把持している前記物品の重量値が上限閾値よりも大きく又は下限閾値よりも小さく、且つ、選択した前記組合せに含まれていない前記把持部が存在する場合、当該把持部による前記物品の把持を解除させ、前記物品を前記載置部に戻す、請求項３に記載の物品計量移動システム。
5. 複数の前記把持部の直下に配置され、上方から前記物品が投入される排出シュートと、
   前記載置部を移動させる移動機構と、を備え、
   前記制御部は、
   前記返戻処理を実行する場合、前記移動機構により前記載置部を前記把持部の直下に位置させ、
   選択した前記組合せに係る複数の前記把持部による前記物品の把持を解除させて前記物品を排出させる場合、前記移動機構により前記載置部を前記把持部の直下の位置から退避させる、請求項３又は４に記載の物品計量移動システム。
6. 複数の前記把持部は、第１領域に並置された複数の第１把持部と、第２領域に並置された複数の第２把持部と、を含み、
   前記制御部は、
   複数の前記第１把持部に前記載置部を接近させ、複数の前記第１把持部の少なくとも何れかにより前記物品を把持させる処理と同時並列的に、選択した前記組合せに係る複数の前記第２把持部による前記物品の把持を解除させ、前記物品を投下させて前記排出シュートに導入させる、請求項５に記載の物品計量移動システム。
7. 前記制御部は、選択した前記組合せに係る複数の前記把持部による前記物品の把持を解除させて前記物品を排出させた都度に、前記特定把持部に対応する前記計量結果を用いない前記組合せ計算を再び行い、選択する複数の前記把持部の組合せを更新する、請求項１～６の何れか一項に記載の物品計量移動システム。

Images