JP2024027507A - 計量装置 - Google Patents

Abstract

【課題】特定条件下にて未選択把持部による物品の把持が維持される制御を実施する場合であっても、物品の排出能力の低下を抑制可能な計量装置を提供すること。【解決手段】計量装置は、物品からなる物品群が載置される載置部と、載置部に載置される物品群から一部の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、複数の把持部のうち、所定時間にわたり排出対象として選択されなかった、または、所定回数連続で前記排出対象として選択されなかった、長期未選択把持部に把持される物品を載置部に戻す。【選択図】図４

Description

本発明は、計量装置に関する。

計量装置の一種として、例えば下記特許文献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。下記特許文献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。下記特許文献１では、組合せ計算の計算結果によって選択されなかった把持器（物品の把持が解除されなかった未選択把持器）は、把持していた物品を物品群に戻すように制御される。

特開２０２１－１８０８号公報

上述したような物品排出システムなどの計量装置における上記未選択把持器のうち、特定の条件（例えば、計量される物品の重量値が所定範囲内であること）を満たす把持器（特定把持器）は、物品の把持を維持するように制御されてもよい。この場合、特定把持器に把持される物品の重量値は、次回以降の組合せ計算に利用できる。しかしながら、他の把持器が把持する物品の重量値、組合せ計算の計算結果など種々の理由に基づいて、一又は複数の特定把持器が、長期間にわたって存在することがある。この場合、組合せ計算の計算結果によっては、把持を解除する把持器の組み合わせ数が低減すること、もしくは、当該組み合わせが得られないことがある。これにより、計量装置による物品の排出能力が低下してしまうおそれがある。

本発明の一側面に係る目的は、特定条件下にて未選択把持部による物品の把持が維持される制御を実施する場合であっても、物品の排出能力の低下を抑制可能な計量装置の提供である。

本発明の一側面に係る計量装置は、物品を把持して計量する計量装置であって、物品からなる物品群が載置される載置部と、載置部に載置される物品群から一部の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、複数の把持部のうち、所定時間にわたり排出対象として選択されなかった、または、所定回数連続で排出対象として選択されなかった、長期未選択把持部に把持される物品を載置部に戻す。

この計量装置では、制御部は、複数の把持部のうち、所定時間にわたり排出対象として選択されなかった、または、所定回数連続で排出対象として選択されなかった、長期未選択把持部に把持される物品を載置部に戻す。これにより、長期間にわたって物品の把持を維持する未選択把持部が存在しなくなる。よって、当該未選択把持部の存在に起因する、把持を解除する把持部の組み合わせ数が低減すること、及び、当該組み合わせが得られないことが発生しにくくなる。したがって、上記計量装置によれば、未選択把持部による物品の把持が維持される制御を実施する場合であっても、物品の排出能力の低下を抑制可能である。

制御部は、複数の把持部のうち排出対象として選択されなかった未選択把持部の個数が所定数以上である場合、長期未選択把持部の有無にかかわらず、全ての未選択把持部に把持される物品を載置部に戻してもよい。この場合、複数の把持部のうち排出対象ではない把持部が多い場合、当該把持部による物品の把持を即時に解除できる。

本発明の一側面によれば、特定条件下にて未選択把持部による物品の把持が維持される制御を実施する場合であっても、物品の排出能力の低下を抑制可能な計量装置を提供できる。

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、ロボットハンド群の動作を示すフローチャートである。 図５は、第１ロボットハンド群及び第２ロボットハンド群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（計量装置）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から物品を把持して計量し、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（装置）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群１５と、各ロボットハンド群１５を支持する２つの支持部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、ロボットハンド群１５の各部、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。ロボットハンド群１５、支持部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群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群１５は第１ロボットハンド群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群１５は第２ロボットハンド群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群１５という名称が用いられる。

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、ロボットハンド群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、各ロボットハンド群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、ロボットハンド群１５における把持部３０の配列は適宜に変更されてよい。

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を有する。把持爪３０ａを閉じることで、各把持部３０は、物品群Ｘから一部の物品を把持する。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。

ロボットハンド群１５は、複数の把持部３０により把持している物品の重量値を、複数の把持部３０毎に計量する計量部に相当する複数の計量器４０を有する。各計量器４０は、各把持部３０に対応して設けられる。このため、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。ロボットハンド群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、ロードセルを含む。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。

第１ロボットハンド群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ロボットハンド群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。

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（載置部）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ロボットハンド群１５Ａの下方に位置する第１位置Ｐ１と、第２ロボットハンド群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群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ロボットハンド群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ロボットハンド群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ロボットハンド群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ロボットハンド群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、ロボットハンド群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。

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ロボットハンド群１５Ａに近接した位置、第２位置Ｐ２、第２位置Ｐ２よりも第２ロボットハンド群１５Ｂに近接した位置に移動自在である。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。

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、ロボットハンド群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、ロボットハンド群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ロボットハンド群１５Ａ及び第２ロボットハンド群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、ロボットハンド群１５の下方に配置される。具体的には、第１ロボットハンド群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ロボットハンド群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ロボットハンド群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ロボットハンド群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ロボットハンド群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ロボットハンド群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ロボットハンド群１５Ａ及び第２ロボットハンド群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、各ロボットハンド群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ロボットハンド群１５Ａおよび第２ロボットハンド群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、ロボットハンド群１５から落下した物品を直接外部に排出してもよい。

図３は、物品計量移動システム１のブロック図である。図３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、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、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、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を排出対象として選択し、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から排出される。

目標重量値は、目標となる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。

上記組合せ計算の前、もしくは、上記組合せ計算の後、制御部７０は、複数の把持部３０のうち許容重量の範囲外である計量値を示す物品を把持している把持部３０（計量不良把持部）の把持を解除する制御を実施する。この制御は、当該計量不良把持部の直下に容器５０が存在しているときに実施される。これにより、許容重量の範囲外である計量値を示す物品は、容器５０に戻される（返戻処理）。上記組合せ計算の前に上記返戻処理が実施されることによって、上記組合せ計算の演算数を低減できる。許容重量とは、各把持部３０が把持する物品の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。許容重量が用いられることによって、上記組合せ計算にて、目標重量値となる重量値の組み合わせが成立しやすくなる。許容重量の下限は、例えば、理想重量値の７０％、８０％もしくは９０％である。許容重量の上限は、目標重量値以下であればよく、例えば、理想重量値の２００％、１５０％、１３０％、１２０％もしくは１１０％である。なお、理想重量値は、例えば、上記目標重量値の１／４以上１／２以下である。

上記組合せ計算を経て、複数の把持部３０のうち、許容重量の物品を把持している把持部３０の一部が、何らの組合せにも含まれないことがある。制御部７０は、複数の把持部３０のうち、組合せ計算にて排出対象として選択されなかった把持部３０（未選択把持部）の数が所定数以上である場合、当該未選択把持部の全ての把持を解除する制御を実施する。この制御は、上記未選択把持部の直下に容器５０が位置するときに実施される。これにより、未選択把持部に把持される物品が容器５０に戻される（第１返戻処理）。このような第１返戻処理が実施されることによって、次回の組合せ計算において排出対象とされる把持部３０の増加を図る。なお、所定数は、ロボットハンド群１５に含まれる把持部３０の数によって適宜調整されるが、例えば５個以上である。

制御部７０は、上記未選択把持部の数が所定数未満である場合、当該未選択把持部による物品の把持を維持する制御を実施する。これにより、物品の把持を維持する把持部３０は、次回の組合せ計算にて確実に用いられる。一方、制御部７０は、上記未選択把持部のうち、所定時間にわたり排出対象として選択されなかった、もしくは、所定回数連続で排出対象として選択されなかった未選択把持部（長期未選択把持部）の把持を解除する制御を実施する。この制御は、長期未選択把持部の直下に容器５０が位置するときに実施される。これにより、長期未選択把持部に把持される物品が容器５０に戻される（第２返戻処理）。このような第２返戻処理が実施されることによって、各把持部３０に物品が長時間把持されることを防止できる。所定時間は、容器５０の動作、把持部３０の動作（物品の把持動作、解除動作）、上記組合せ計算などによって適宜調整されるが、例えば１分以上５分以下である。所定回数は、例えば２回以上５回以内である。

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ロボットハンド群１５Ａ及び第２ロボットハンド群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群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ロボットハンド群１５Ａ及び第２ロボットハンド群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ロボットハンド群１５Ａ及び第２ロボットハンド群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ロボットハンド群１５Ａ及び第２ロボットハンド群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、複数の把持部３０のうち、許容重量の物品を把持している把持部３０であって、何らの組合せパターンにも含まれない把持部３０（未選択把持部）の数が所定数未満である場合、所定条件下にて、当該未選択把持部による物品の把持を維持する。このような制御部７０による一周期の処理の例について、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がロボットハンド群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群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（ステップＳ３：計量処理）。

次に、上記ステップＳ３にて許容重量の物品を把持していない把持部３０（計量不良把持部）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Ｓ４）。

次に、上記ステップＳ３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Ｓ５）。上記ステップＳ５では、許容重量を計量している全ての計量器４０の中から、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（ステップＳ６）。上記ステップＳ６では、上記組合せパターンに含まれる全ての把持部３０が排出対象として選択され、１または複数の組合せパターンが生成される。

次に、上記ステップＳ６後、物品を把持している把持部３０のうち、排出対象として選択されなかった把持部３０（未選択把持部）の数が所定数以上であるか否かを判断する（ステップＳ７）。未選択把持部の数が所定数以上である場合（ステップＳ７：ＹＥＳ）、下記長期未選択把持部の有無にかかわらず、当該未選択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に戻す第１返戻処理を実行する（ステップＳ８）。

一方、未選択把持部の数が所定数未満である場合（ステップＳ７：ＮＯ）、所定時間にわたって、もしくは、所定回数以上連続して排出対象外の未選択把持部（長期未選択把持部）があるか否かを判断する（ステップＳ９）。上記長期未選択把持部が存在する場合（ステップＳ９：ＹＥＳ）、当該長期未選択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に戻す第２返戻処理を実行する（ステップＳ１０）。このとき、所定回数未満排出対象外である未選択把持部による物品の把持は、維持される。

上記ステップＳ８後、上記ステップＳ１０後、もしくは、上記長期未選択把持部が存在しない場合（ステップＳ９：ＮＯ）、容器駆動部５４により、容器５０がロボットハンド群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群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Ｓ１１）。続いて、排出対象の組合せパターンに含まれる把持部３０の把持を解除する（ステップＳ１２）。上記ステップＳ１２では、１回または複数回、複数の把持部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。これにより、１回または複数回、目標重量値の物品を排出する。

上記ステップＳ１２後、未選択把持部を特定する（ステップＳ１３）。上記ステップＳ１３では、本周期にて、排出対象として選択されなかった把持部３０が未選択把持部であるとカウントされる。各把持部３０においてカウントされた回数は、排出対象として選択されるまで、もしくは、物品の把持が解除されるまで累積される。換言すると、各把持部３０においてカウントされた回数は、排出対象として選択されるまで、もしくは、物品の把持が解除されるまで累積される。以上により、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ロボットハンド群１５Ａ及び第２ロボットハンド群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ロボットハンド群１５Ａ及び第２ロボットハンド群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。

例えば、制御部７０は、第１ロボットハンド群１５Ａ及び第２ロボットハンド群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ロボットハンド群１５Ａ及び第２ロボットハンド群１５Ｂの何れか他方で複数の把持部３０の把持を解除させ、物品を投下させてもよい。

以上に説明した本実施形態に係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のうち、所定時間にわたり排出対象として選択されなかった、または、所定回数連続で排出対象として選択されなかった、長期未選択把持部に把持される物品を容器５０に戻す。これにより、長期間にわたって物品の把持を維持する長期未選択把持部が存在しなくなる。よって、長期未選択把持部の存在に起因する、把持を解除する把持部３０の組み合わせ数が低減すること、及び、当該組み合わせが得られないことが発生しにくくなる。したがって、物品計量移動システム１によれば、未選択把持部による物品の把持が維持される制御を実施する場合であっても、物品の排出能力の低下を抑制可能である。

本実施形態では、制御部７０は、複数の把持部３０のうち排出対象として選択されなかった未選択把持部の個数が所定数以上である場合、長期未選択把持部の有無にかかわらず、全ての未選択把持部に把持される物品を容器５０に戻す。このため、複数の把持部３０のうち排出対象ではない把持部３０が多い場合、当該把持部３０による物品の把持を即時に解除できる。

以上、本発明の一側面を上記実施形態に基づいて詳細に説明した。しかし、本発明の一側面は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の一側面は、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、計量不良把持部の返戻処理（上記ステップＳ４）は、組合せ計算処理（上記ステップＳ５）の前に実施されるが、これに限られない。例えば、上記ステップＳ４は、上記ステップＳ５の後に実施されてもよいし、上記ステップＳ６の後に実施されてもよい。もしくは、計量不良把持部の返戻処理は、実施されなくてもよい。

上記実施形態では、各処理Ｓ１００において、上記ステップＳ７～Ｓ１０はステップＳ６の後に実施されるが、これに限られない。例えば、物品計量移動システム１の駆動後、１周期目以外（例えば、２周期目以降）の各処理Ｓ１００にて、上記ステップＳ７～Ｓ１０は、ステップＳ３，Ｓ４の間に実施されてもよいし、ステップＳ４，Ｓ５の間に実施されてもよいし、ステップＳ４と同時に実施されてもよい。このとき、返戻処理は、まとめて実施されてもよい。例えば、ステップＳ４による計量不良把持部の特定、ステップＳ７による未選択把持部の数が所定以上であるか否かの判断、ならびに、ステップＳ９による長期未選択把持部の存在の有無の判断がなされた後、特定の把持部による物品の把持を解除する返戻処理が実施されてもよい。これにより、返戻処理の実施に伴う把持部３０などの待機時間を低減できると共に組合せ計算の負担を軽減できる。よって、物品計量移動システム１の機能をより十全に発揮できる。

上記実施形態では、各ロボットハンド群１５は支持部１０によって支持及び固定されているが、これに限られない。例えば、支持部１０は、ロボットハンド群１５を水平方向（例えば、前後方向）に移動させる駆動部でもよい。この場合、支持部１０は、例えば、２本の平行に延びるフレームと、当該フレームに沿ってロボットハンド群１５を水平移動させる前後移動機構とを有してもよい。上記駆動部は、例えば、サーボモータ、エアシリンダ等を有する。

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群１５に近接させることで、ロボットハンド群１５が物品を把持する構成について例示したが、これに限られない。例えば、ロボットハンド群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、ロボットハンド群１５又は把持部３０が物品を把持する構成としてもよい。この場合、支持部１０、ロボットハンド群１５又は把持部３０に、適宜の公知の移動機構が設けられる。ロボットハンド群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。上記実施形態では、ロボットハンド群１５が１つの把持部３０のみを有してもよい。

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（計量装置）、９…センサ、１０…支持部、１５…ロボットハンド群、１５Ａ…第１ロボットハンド群、１５Ｂ…第２ロボットハンド群、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 (2)

1. 物品を把持して計量する計量装置であって、
   前記物品からなる物品群が載置される載置部と、
   前記載置部に載置された前記物品群から一部の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、複数の前記把持部のうち、所定時間にわたり前記排出対象として選択されなかった、または、所定回数連続で前記排出対象として選択されなかった、長期未選択把持部に把持される前記物品を前記載置部に戻す、
   計量装置。
2. 前記制御部は、複数の前記把持部のうち前記排出対象として選択されなかった未選択把持部の個数が所定数以上である場合、前記長期未選択把持部の有無にかかわらず、全ての前記未選択把持部に把持される前記物品を前記載置部に戻す、請求項１に記載の計量装置。

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