JP7376349B2 - ワーク処理システム - Google Patents

Description

特許法第３０条第２項適用 令和１年７月９日～１２日に、２０１９国際食品工業展（ＦＯＯＭＡ ＪＡＰＡＮ ２０１９）にてワーク処理システムを公開。

開示の実施形態は、ワーク処理システムに関する。

特許文献１には、等級別・階級別に選別された青果物を搬送するプールコンベアの終端部に、青果物を箱詰めする自動箱詰め装置を設けた構成が開示されている。

特開平１－１８９３８０号公報

上記従来技術の自動箱詰め装置は、コンベアの傍らに立つ作業者が手作業で箱詰めする場合に比べれば省力化が可能であるものの、大型の専用設備となるため、広い設置面積が必要となる。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、大きな設置スペースを必要としない、ワーク処理システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、複数のワークを順次搬送する上コンベアと、前記ワークを収容する収容容器を順次搬送する、下コンベアと、多関節型ロボットを備え、前記上コンベアの上方に配置可能な移動体と、前記上コンベア上の前記複数のワークに対し画像検出を行う画像検出部と、前記画像検出部による画像検出結果に基づき、前記多関節型ロボットが前記ワークを把持して前記収容容器内に配列するように制御する制御部と、を有するワーク処理システムが適用される。

本発明によれば、大きな設置スペースを必要としない、ワーク処理システムを実現することができる。

一実施形態に係るワーク処理システムの全体構成の一例を表す外観斜視図である。 一実施形態に係るワーク処理システムの全体構成の一例を表す外観斜視図である。 移動体の構成の一例を表す斜視図である。 箱コンベアの詳細外観構成の一例を表す斜視図である。 箱コンベアにおける係合爪の動作挙動の一例を表す模式図である。 搬送コントローラ及びモーションコントローラの機能構成の一例を表すブロック図である。 箱詰めレイアウトの一例及び他の例を表す説明図である。 箱コンベアによる収容箱の搬送挙動の一例を表す説明図である。 箱コンベアによる収容箱の搬送挙動の一例を表す説明図である。 ロボット、第１ワークコンベア、第２ワークコンベア、及び箱コンベアの協働による箱詰め作業の一例を表す説明図である。 ロボット、第１ワークコンベア、第２ワークコンベア、及び箱コンベアの協働による箱詰め作業の一例を表す説明図である。 ロボット、第１ワークコンベア、第２ワークコンベア、及び箱コンベアの協働による箱詰め作業の一例を表す説明図である。 収容箱に収容される全ワークの重量オーバーを防止する変形例を表す説明図である。 異形のワークを姿勢変更させて収容箱内に配置する変形例を表す説明図である。

以下、一実施の形態について図面を参照しつつ説明する。

＜システムの全体構成＞
まず、図１及び図２を参照しつつ、実施形態に係るワーク処理システム１の全体構成の一例について説明する。

ワーク処理システム１は、図１及び図２に示すように、複数のワークＷをそれぞれ順次搬送する、第１ワークコンベア５０（第１上コンベアの一例）及び第２ワークコンベア６０（第２上コンベアの一例）と、ワークＷを収容する収容箱１００（収容容器の一例）を順次搬送する箱コンベア７０（下コンベアの一例）と、ロボット１０と、ロボット１０を搭載して移動する移動体２０と、カメラ３と、を有する。この例では、ワークＷは、例えば野菜（トマト等）若しくは果物（リンゴ等）の青果物である。第１ワークコンベア５０と第２ワークコンベア６０とが、上コンベアの一例に相当している。また上コンベアとして、３つ以上のワークコンベアを設けるようにしてもよい。なお、図２においては図示の煩雑を避けるために移動体２０の一部の図示を簡略化・省略して示している。

第１ワークコンベア５０は、ワークＷを載置して搬送するベルト５１と、このベルト５１が巻回される駆動ローラ（図示省略）及び被駆動ローラ（図示省略）を備えている。ベルト５１は、上記駆動ローラが、例えばサーボモータにより構成される第１コンベアモータＭＣ１（後述の図６参照）の駆動力によって回転することにより循環駆動される。第２ワークコンベア６０は、ワークＷを載置して搬送するベルト６１と、このベルト６１が巻回される駆動ローラ（図示省略）及び被駆動ローラ（図示省略）を備えている。ベルト６１は、上記駆動ローラが、例えばサーボモータにより構成される第２コンベアモータＭＣ２（後述）の駆動力によって回転することにより循環駆動される。これらの結果、第１ワークコンベア５０及び第２ワークコンベア６０は、ベルト５１，６１上に適宜の間隔で一列に並べられた複数のワークＷをそれぞれ搬送する。なお、ワークＷの上記間隔は必ずしも等間隔でなくてもよいし、上記のように一列に並べるのにも限られず、適宜の複数列に並べてあってもよい。要は、ロボット１０がカメラ３０の検出結果に基づき吸着部９０により把持可能な態様であれば足りる。図示しない選別装置（若しくは人力によって）大まかに大きさ別・重さ別等に選別され、かつ、第１ワークコンベア５０及び第２ワークコンベア６０に対し適宜に割り振られたワークＷは、上記ベルト５１及びベルト６１上に載せられ、ロボット１０側へと搬送される。なお、ワークＷが上記青果物である場合は、上記選別装置はいわゆる選果装置等である。

ロボット１０は、例えば６つの関節部を備えた垂直多関節型の６軸ロボットであり、その先端には、エンドエフェクタとして吸着部９０が取り付けられている。ロボット１０は、吸着部９０により、第１ワークコンベア５０及び第２ワークコンベア６０上のワークＷを把持し箱コンベア７０の収容箱１００内に移送する、ワークＷの移送作業を実行する（詳細は後述）。なお、ロボット１０は６軸以外（例えば５軸や７軸等）のロボットとしたり、水平多関節型やパラレルリンクロボット等、ロボット１０を垂直多関節型以外のロボットとしてもよい。

カメラ３は、ロボット１０が上記所定の作業をする際の、ワークＷの３次元位置をリアルタイムに検出するために、移動体２０に設置されている。カメラ３は、ロボット１０がワーク移送作業をする際に、第１ワークコンベア５０及び第２ワークコンベア６０で搬送されてくる複数のワークＷをそれぞれ撮像する。カメラ３は、移動体２０に設置されたモーションコントローラ３５（後述の図６参照）に接続されており、撮像した画像情報はモーションコントローラ３５に送信される。なお、カメラ３は、ロボット１０に取り付けられてもよい。また、カメラ３の設置台数は１台に限定されるものではなく、２台以上としてもよい。

＜移動体及びロボットの詳細構成＞
移動体２０は、図３に示すように、移動体２０は、台車部２２と、台車部２２の下部に設けられた複数の車輪２３と、台車部２２の幅方向（図３中右奥・手前側方向）の一方側（図３中右奥側）に立設された複数（この例では２本）の柱部２４と、柱部２４の上部に略水平に延設された天井壁２１と（支持部の一例）、天井壁２１の長さ方向（上記幅方向と直交する方向）の一方側（図３中左側）に設けられた収納部２５と、を備えている。

収納部２５には上記カメラ３が設けられている（上記図１参照。図２では煩雑化防止のため図示省略）。移動体２０は、上記のようにしてロボット１０によるワークＷの移送を行う際には、上記収納部２５、天井壁２１、ロボット１０が、第１ワークコンベア５０及び第２ワークコンベア６０の上方に位置するように、配置される。なお、移動体２０の適宜の箇所、例えば下方の台車部２２の上には、上記モーションコントローラ３５が設けられている（図示省略。後述の図６参照）。このモーションコントローラ３５は、移動体２０外の適宜の箇所（例えば電源盤）に設けた搬送コントローラ１５（後述の図６参照）と互いに連携して、ロボット１０、第１ワークコンベア５０、及び第２ワークコンベア６０の動作を制御する（詳細は後述）。

ロボット１０は、ベース部９６と、６つの可動部を備えたアーム部９７とを有しており、この例では６軸垂直多関節型の単腕ロボットとして構成されている。図示する例では、ベース部９６が移動体２０の天井壁２１に固定された、いわゆる天吊り状態で当該ロボット１０が設置されている。

アーム部９７は、ベース部９６に対し鉛直方向のＳ軸ＡｘＳ周りに旋回可能に連結されている。アーム部９７は、旋回ヘッド８６と、下腕部９９と、上腕部８１と、３つの可動部を備えた手首部８２とを有する。

旋回ヘッド８６は、ベース部９６に、上記Ｓ軸ＡｘＳ周りに旋回可能に支持されている。旋回ヘッド８６は、例えばベース部９６に設けられたＳ軸モータ６４（後述の図６参照）の駆動力が伝達されることにより、ベース部９６に対しＳ軸ＡｘＳ周りに旋回する。

下腕部９９は、旋回ヘッド８６の先端部に、Ｓ軸ＡｘＳに直交するＬ軸ＡｘＬ周りに回転可能に支持されている。下腕部９９は、例えば旋回ヘッド８６に設けられたＬ軸モータ６８（後述の図６参照）の駆動により、旋回ヘッド８６の先端部に対しＬ軸ＡｘＬ周りに回転する。

上腕部８１は、下腕部９９の先端部に、Ｌ軸ＡｘＬに平行なＵ軸ＡｘＵ周りに回転可能に支持されている。上腕部８１は、例えば下腕部９９に設けられたＵ軸モータ６９（後述の図６参照）の駆動により、下腕部９９の先端部に対しＵ軸ＡｘＵ周りに回転する。

手首部８２は、上腕部８１の先端部に連結されている。手首部８２は、第１手首可動部８３と、第２手首可動部８４と、第３手首可動部８５とを有する。

第１手首可動部８３は、上腕部８１の先端部に、Ｕ軸ＡｘＵに直交するＲ軸ＡｘＲ周りに回転可能に支持されている。第１手首可動部８３は、例えば上腕部８１との間に配置されたＲ軸モータ６７（後述の図６参照）の駆動により、上腕部８１の先端部に対しＲ軸ＡｘＲ周りに回転可能である。

第２手首可動部８４は、第１手首可動部８３の先端部に、Ｒ軸ＡｘＲに直交するＢ軸ＡｘＢ周りに回転可能に支持されている。第２手首可動部８４は、第１手首可動部８３に配置されたＢ軸モータ６６（後述の図６参照）の駆動により、第１手首可動部８３の先端部に対しＢ軸ＡｘＢ周りに回転する。

第３手首可動部８５は、第２手首可動部８４の先端部に、Ｂ軸ＡｘＢに直交するＴ軸ＡｘＴ周りに回転可能に支持されている。第３手首可動部８５は、上記第１手首可動部８３に配置されたＴ軸モータ６５（後述の図６参照）の駆動により、第２手首可動部８４の先端部に対しＴ軸ＡｘＴ周りに回転する。第３手首可動部８５の先端には、エンドエフェクタとしての吸着部９０（ハンドの一例）が取り付けられている。なお、ロボット１０のうち吸着部９０以外の全構成が、多関節ロボット本体に相当している。

なお、上記で説明したロボット１０の構成は一例であり、上記以外の構成であってもよい。例えば、アーム部９７の各可動部の回転軸方向は、上記方向に限定されるものではなく、他の方向であってもよい。また、手首部８２及びアーム部９７の可動部の数は、それぞれ３つ及び６つに限定されるものではなく、他の数であってもよい。また、ロボット１０は、アーム部９７を１つのみ有する単腕ロボットに限定されるものではなく、アーム部９７を複数有する複腕ロボットであってもよい。また、ロボット１０は、垂直多関節型のロボットに限定されるものではなく、水平多関節型等の他のタイプのロボットであってもよい。

＜箱コンベアの詳細構成＞
図４に示すように、箱コンベア７０は、筐体７２と、側面視において略コの字形状を横にした形状を備え、筐体７０Ａ内において上記収容箱１００に対し下方から係合可能な複数（この例では２つ）係合爪７１Ｌ，７１Ｒ（下搬送部材の一例）と、筐体７２において、収容箱１００を筐体７２の長手方向に沿って自由に移動可能に載置し支持する複数のコロ７３と、それら複数のコロ７３の上流側に設けられた導入ベルト７８Ｌ（前述の図１参照）と、複数のコロ７３の下流側に設けられた排出ベルト７８Ｒと、を有する。

係合爪７１Ｌ，７１Ｒのそれぞれは、収容箱１００に係合した状態で上記筐体７２の長手方向に沿って駆動されることにより、収容箱１００を上記長手方向に沿って搬送する。すなわち、図５に示すように、係合爪７１Ｌ，７１Ｒにそれぞれ対応して、ボールねじ７４Ｌ，７４Ｒと、ボールねじ７４Ｌ，７４Ｒを駆動するモータ７５Ｌ，７５Ｒと、ボールねじ７４Ｌ，７４Ｒに係合しボールねじ７４Ｌ，７４Ｒが回転することで筐体７２の上記長手方向に駆動される移動ブロック７６Ｌ，７６Ｒと、移動ブロック７６Ｌ，７６Ｒに搭載され、上下方向に伸縮可能なロッド７７ａを備えたシリンダ機構７７Ｌ，７７Ｒ（係脱具の一例）と、が設けられる。そして、シリンダ機構７７Ｌ，７７Ｒのロッド７７ａの上部には、上記係合爪７１Ｌ，７１Ｒが連結されている。なお、モータ７５Ｌ，７５Ｒは、例えばサーボモータにより構成される。

これにより、例えば、前述のようにコロ７３によって上記長手方向に自由移動可能に配置されている１つの収容箱１００に対して、一方のボールねじ７４Ｌに係合した移動ブロック７６Ｌ上のシリンダ機構７７Ｌのロッド７７ａが延ばされることで、係合爪７１Ｌを下方から係合させることができる。そしてその係合した状態で上記ボールねじ４１Ｌを回転駆動させることで、上記収容箱１００を例えば図５中の矢印アに示す方向へと搬送することができる。またこのとき、コロ７３によって上記収容箱１００とは異なる位置に配置されている別の収容箱１００に対しては、他方のボールねじ７４Ｒに係合した移動ブロック７６Ｒ上のシリンダ機構７７Ｒのロッド７７ａが延ばされることで、係合爪７１Ｒを下方から係合させることができる。そしてこの係合した状態で上記同様にボールねじ４１Ｒを回転駆動させることで、当該別の収容箱１００についても矢印アに示す方向へと搬送することができる。なお、上記モータ７５Ｌ，７５Ｒ、ボールねじ７４Ｌ，７４Ｒ、移動ブロック７６Ｌ，７６Ｒが、進退駆動機構の一例に相当している。
なお、導入ベルト７８Ｌは、駆動ローラ及び被駆動ローラの周囲に巻回されており、駆動ローラの回転で循環駆動されることにより、所定の収容箱投入設備（図示せず）から導入ベルト７８Ｌ上に投入された収容箱１００を搬送して下流側のコロ７３上へと導入する。排出ベルト７８Ｒは、駆動ローラ及び被駆動ローラの周囲に巻回されており、駆動ローラの回転で循環駆動されることにより、上流側のコロ７３から受け入れた収容箱１００を収容箱回収設備（図示せず）へと排出する。

なお、上記構成において、箱コンベア７０による収容箱１００の搬送経路（下側搬送経路の一例）は、図１及び図２等に示すように、第１ワークコンベア５０及び第２ワークコンベア６０の搬送経路（上側搬送経路の一例）の下方に位置するとともに、それらワークコンベア５０，６０の搬送経路と平行となっている。そして、移動体２０は、ロボット１０を、平面視において、上記第１ワークコンベア５０及び第２ワークコンベア６０の搬送経路に重畳するように、支持している。特に、移動体２０は、平面視において、上記天井壁２１が、箱コンベア７０による収容箱１００の搬送経路の幅方向中心線ＣＬ（図４、図１等参照）と重なるように配置されている。

＜モーションコントローラ、搬送コントローラの機能構成＞
次に、図６を参照しつつ、モーションコントローラ３５及び搬送コントローラ１５の機能構成の一例について説明する。

モーションコントローラ３５は、例えばプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）やパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等により構成される。モーションコントローラ３５は、画像取得部３６と、画像解析処理部３７と、座標情報取得部３４と、を有する。

画像取得部３６は、カメラ３が撮像したワークＷの画像を時間的に連続して取得する。すなわち、画像取得部３６はカメラ３により異なるタイミングで撮像された多数の画像を取得する。

画像解析処理部３７は、画像取得部３６で取得した画像に対して所定の画像解析処理を実行することで、移動体２０（ロボット１０）に対するワークＷの相対的な３次元位置及び姿勢をリアルタイムに測定する。なお、上述したカメラ３、画像取得部３６、及び画像解析処理部３７が、画像検出部の一例に相当する。

座標情報取得部３４は、画像解析処理部３７での測定結果に基づき、上記カメラ３で撮像したワークＷの座標情報を取得する。なお、この座標情報は、互いに一体的に構成されている、上記第１ワークコンベア５０、第２ワークコンベア６０、及び箱コンベア７０のうち所定の部位を原点とする、予め決められた座標系における座標情報である。

搬送コントローラ１５は、箱詰めレイアウト取得部３３と、教示データ決定部３８（データ決定部の一例）と、モーション制御部１６と、サーボアンプ１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄとを有する。

搬送コントローラ１５の教示データ決定部３８は、適宜の箇所に配置されたロボットコントローラ３２に備えられた格納部３９内の教示データを読み出して取得する。すなわち、格納部３９には、ロボット１０がワークＷに対し所定の作業を行うための教示データが格納されている。すなわち、この例では、ロボット１０が第１ワークコンベア５０（又は第２ワークコンベア６０）からワークＷを把持し持ち上げて収容箱１００側へと移送し、その移送したワークＷを収容箱１００内で所定のレイアウト（後述）に沿って配置する作業（以下適宜、単に「箱詰め作業」といいう）を行うための教示データが格納されている。この教示データは、例えば、第１ワークコンベア５０、第２ワークコンベア６０、及び箱コンベア７０の一体物に対して移動体２０が所定の相対位置関係にある状態での教示データとなっている。

箱詰めレイアウト取得部３３（レイアウト取得部の一例）には、上記のようにしてロボット１０がワークＷの箱詰め作業を行う前に、例えば図示しない外部装置からの適宜の操作に基づき、ワークＷが収容箱１００内に配置されるときのレイアウト（配列レイアウトの一例。以下適宜、「箱詰めレイアウト」という）が上記外部装置から事前に取得され、記憶されている。このときの箱詰めレイアウトの一例を図７（ａ）に示す。

図７（ａ）は、収容箱１００内に２０個のワークＷを配置するための箱詰めレイアウトの例である。すなわち、上記外部装置において、作業者の操作入力により、例えば、収容箱１００の長手方向（言い換えれば搬送方向）の寸法ａ及び短手方向（言い換えれば幅方向）の寸法ｂと、ワークＷの直径ｃ（前述の選別の態様に応じて決定される）と、１つの収容箱１００に収容したいワークＷの個数が入力（自由入力又は予め用意された選択枝からの選択入力）されると、その入力結果に基づき、最適な箱詰めレイアウトが自動生成される。

図示の例では、作業者によりワークＷの個数として「２０個」が入力された場合を示しており、千鳥配列により配列される２０個の各ワークの配置順序も併せて設定されている（図中の各ワークＷに付されている数字「１」～「２０」参照）。この例では、作業者が入力した上記収容箱１００の寸法ａ，ｂとワークＷの直径ｃとに応じて、収容される各ワークＷの箱詰めピッチｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈが上記外部装置において自動的に決定されている。このとき、箱詰めピッチｆは、ロボット１０により順次配置される２０個のワークＷのうち１，５，９，１３，１７番目に配置される、上記長手方向に沿って一列に並ぶ５個のワークＷの上記幅方向の中心線までの、収容箱１００の幅方向中心線Ｃｃからの距離である。箱詰めピッチｇは、ロボット１０により順次配置される２０個のワークＷのうち、４，８，１２，１６，２０番目に配置される、上記長手方向に沿って一列に並ぶ５個のワークＷの上記幅方向の中心線までの、収容箱１００の幅方向中心線Ｃｃからの距離である。箱詰めピッチｄは、ロボット１０により順次配置される２０個のワークＷのうち３，７，１１，１５，１９番目に配置される、上記長手方向に沿って一列に並ぶ５個のワークＷの上記幅方向の中心線までの、収容箱１００の幅方向中心線Ｃｃからの距離である。箱詰めピッチｅは、ロボット１０により順次配置される２０個のワークＷのうち、２，６，１０，１４，１８番目に配置される、上記長手方向に沿って一列に並ぶ５個のワークＷの上記幅方向の中心線までの、収容箱１００の幅方向中心線Ｃｃからの距離である。箱詰めピッチｈは、ロボット１０によりワークＷが千鳥配列されるとき、隣接して配置される２つのワーク列の間の、上記長手方向におけるピッチずれ分の距離である。

また、箱詰めレイアウトの別の例を図７（ｂ）に示す。この例は、作業者によりワークＷの個数として「１５個」が入力された場合を示しており、上記同様、作業者が入力した上記収容箱１００の寸法ａ，ｂとワークＷの直径ｃとに応じて、収容される各ワークＷの箱詰めピッチｄ，ｅ，ｈが上記外部装置において自動的に決定されている。箱詰めピッチｄは、ロボット１０により順次配置される１５個のワークＷのうち２，５，８，１１，１４番目に配置される、上記長手方向に沿って一列に並ぶ５個のワークＷの上記幅方向の中心線までの、収容箱１００の幅方向中心線Ｃｃからの距離である。箱詰めピッチｅは、ロボット１０により順次配置される１５個のワークＷのうち、３，６，９，１２，１５番目に配置される、上記長手方向に沿って一列に並ぶ５個のワークＷの上記幅方向の中心線までの、収容箱１００の幅方向中心線Ｃｃからの距離である。箱詰めピッチｈは、上記同様、ロボット１０によりワークＷが千鳥配列されるとき、隣接して配置される２つのワーク列の間の、上記長手方向におけるピッチずれ分の距離である。なお、この箱詰めレイアウトにおいては、ロボット１０により順次配置される１５個のワークＷのうち１，４，７，１０，１３番目に配置される、上記長手方向に沿って一列に並ぶ５個のワークＷの上記幅方向の中心線は、収容箱１００の幅方向中心線Ｃｃに一致する。

なお、上記のように、収容箱１００の寸法ａ，ｂ（収容容器の大きさの一例）とワークＷの直径ｃ（ワークの大きさの一例）とワークＷの個数との入力に応じて箱詰めピッチｄ，ｅ，ｈ等が決定されるのに限られない。例えば、作業者による、収容箱１００の寸法ａ，ｂとワークＷの直径ｃと箱詰めピッチｄ，ｅ，ｈ等との入力に応じて、ワークＷの個数が決定されるようにしてもよい。また、上記のような千鳥配列に限られず、隣接して配置される２つのワーク列の間のピッチずれのない、いわゆる格子状配列としてもよい。

また、以上のような、作業者の操作入力に基づき箱詰めレイアウトを生成する機能を、上記外部装置ではなく、搬送コントローラ１５の内部に備えていてもよい。

なお、各収容箱１００の中には、上記のようにして決定された箱詰めレイアウトに対応して各ワークＷをそれぞれ収納するための複数の凹部１０１ａを備えた、ワーク受け部材１０１が、少なくともロボット１０による箱詰め作業が行われるより前に、配置されている。

図６に戻り、教示データ決定部３８は、格納部３９から読み出した前述の教示データを、モーションコントローラ３５の座標情報取得部３４によって取得された上記ワークＷの座標情報と、箱詰めレイアウト取得部３３によって取得された上記箱詰めレイアウトと、に対応させて補正することにより、最終的な教示データを決定する。こうして補正された後の最終的な教示データは、モーション制御部１６に出力される。

モーション制御部１６は、上記教示データ決定部３８から入力された教示データに基づいて、ロボット１０の吸着部９０を当該教示データが指示する位置に移動させるために必要となるロボット１０の上記Ｓ軸モータ６４、Ｌ軸モータ６８、Ｕ軸モータ６９、Ｒ軸モータ６７、Ｂ軸モータ６６、Ｔ軸モータ６５（以下適宜、これらを総称して単に「モータ６４等」と称する）それぞれの目標回転角度等を演算し、対応するモータ位置指令を出力する。サーボアンプ１７Ａは、上記モーション制御部１６から入力されたモータ位置指令に基づいて、モータ６４等に供給する駆動電力の制御を行い、ロボット１０の動作を制御する。

またモーション制御部１６は、上記サーボアンプ１７Ａを介した上記モータ６４等の駆動により実現されるロボット１０の吸着部９０の動きに同期して上記箱詰めレイアウトに沿った箱詰め作業を実現するために必要となる、第１ワークコンベア５０の第１コンベアモータＭＣ１、第２ワークコンベア６０の第２コンベアモータＭＣ２、及び、箱コンベア７０のモータ７５Ｌ，７５Ｒ、それぞれの目標回転角度等を演算し、対応するモータ位置指令を出力する。サーボアンプ１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄは、上記モーション制御部１６から入力されたモータ位置指令に基づいて、モータＭＣ１，ＭＣ２，７５Ｌ，７５Ｒに供給する駆動電力の制御を行い、第１ワークコンベア５０、第２ワークコンベア６０、箱コンベア７０の動作を制御する。

なお、モーションコントローラ３５に備えられる座標情報取得部３４と、搬送コントローラ１５とが、制御部の一例に相当する。また、上述した画像取得部３６、画像解析処理部３７、座標情報取得部３４、箱詰めレイアウト取得部３３、教示データ決定部３８、モーション制御部１６等における処理等は、これらの処理の分担の例に限定されるものではなく、例えば、更に少ない数の処理部（例えば１つの処理部）で処理されてもよく、また、更に細分化された処理部により処理されてもよい。また、各コントローラ３５，１５の各処理部は、モータに駆動電力を給電する部分（サーボアンプ等）のみ実際の装置により実装され、その他の機能はＣＰＵが実行するプログラムにより実装されてもよいし、その一部又は全部がＡＳＩＣやＦＰＧＡ、その他の電気回路等の実際の装置により実装されてもよい。

＜箱コンベアによる収容箱の搬送例＞
次に、図８及び図９を用いて、上記箱詰め作業時における箱コンベア７０による収容箱１００の搬送動作の一例について説明する。なお、図示の煩雑を防止するために、これら図８及び図９においては、シリンダ機構７７Ｌ，７７Ｒ等の図示を省略している。

図示の例では、例えばまず、２つの係合爪７１Ｒ，７１Ｌのうち一方の係合爪７１Ｒ（以下適宜、「第１係合爪７１Ｒ」という）が最も上流側に位置する状態で、１番目の収容箱１００（以下適宜、「第１収容箱１００ａ」という）が、前述の収容箱投入設備から導入ベルト７８Ｌへ投入され（図８（ａ））、さらに導入ベルト７８Ｌから上記コロ７３上に導入開始される（図８（ｂ））。この時点では第１係合爪７１Ｒの下方の上記シリンダ機構７７Ｒのロッド７７ａが縮短した状態であり、第１係合爪７１Ｒはコロ７３の高さ方向位置よりも下方に位置している状態（以下適宜、「非係合状態」という）である。

その後、第１収容箱１００ａが第１係合爪７１Ｒの直上位置まで来たときに、上記ロッド７７ａが伸長することで、コロ７３に載置されている第１収容箱１００ａに対し第１係合爪７１Ｒが下方から係合する（図８（ｃ））。この状態（以下適宜、「係合状態」という）でモータ７５Ｒによりボールねじ７４Ｒが駆動されることで、移動ブロック７６Ｒが搬送方向下流側（言い換えればロボット１０側。図示右側）に移動し、第１収容箱１００ａが下流側に搬送される。

その後、例えば上記第１収容箱１００ａが、概ねその長手方向寸法ａ（前述の図７参照）だけ搬送されるまでの間に、次の順番の収容箱１００（以下適宜、「第２収容箱１００ｂ」という）が上記同様に導入ベルト７８Ｌからコロ７３上に導入される（図８（ｄ）、図８（ｅ））。この時点で、上記同様、２つの係合爪７１Ｒ，７１Ｌのうち他方の係合爪７１Ｌ（以下適宜、「第２係合爪７１Ｌ」という）が上記最上流側に位置しており（図８（ａ）～（ｃ）では図示省略）、前述と同様にロッド７７ａが縮短した非係合状態となっている。第１収容箱１００ａが下流側へと搬送されるとともに上記導入された第２収容箱１００ｂが第２係合爪７１Ｌの直上位置まで来ると（図８（ｅ））、上記ロッド７７ａが伸長することで前述と同様に上記第２収容箱１００ｂに対し第２係合爪７１Ｌが下方から係合する。

こうして第１係合爪７１Ｒ及び第２係合爪７１Ｌがともに第１収容箱１００ａ及び第２収容箱１００ｂへの係合状態となり、その後ボールねじ７４Ｒ，７４Ｌがともに駆動されることで移動ブロック７６Ｒ，７６Ｌがともに搬送方向下流側（図示右側）へと連動して移動し、第１収容箱１００ａ及び第２収容箱１００ｂがそろって下流側に搬送される（図８（ｆ））。

その後、先行して搬送される上記第１収容箱１００ａが、予め定められている上記ロボット１０によるワークＷの把持ポジションまで到達すると、上記第１収容箱１００ａ及び第２収容箱１００ｂの搬送が一旦停止され、第１収容箱１００ａに対する上記箱詰め作業が実行開始され、第１収容箱１００ａ内へのワークＷの配置が開始される（図８（ｇ））。そして、前述の箱詰めレイアウトで定められる順番で複数個のワークＷが順次第１収容箱１００ａ内に配列されていき、当該箱詰めレイアウトで定められる上記箱詰めピッチｈずつ、第１収容箱１００ａ及び第２収容箱１００ｂが下流側へ搬送されていく。なお、図７に示した千鳥配列ではなく前述の格子状配列の場合は、収容箱１００は、上記図７（ａ）及び図７（ｂ）に示す上記箱詰めピッチｈの２倍に相当する箱詰めピッチｈ′（搬送方向に沿って収容箱１００内で一列に配置される複数のワークＷのうち隣接するワークＷどうしの中心間距離）ずつ、下流側へ搬送されることとなる。すなわち、収容箱１００が下流側へ間欠的に搬送される時のピッチは、箱詰めレイアウトに応じて可変に設定されている。
第１収容箱１００ａ内がワークＷで一杯になると、第１収容箱１００ａはコロ７３から排出ベルト７８Ｒ上に載せ替えられ、排出ベルト７８Ｒによって下流側へと排出される（図８（ｈ）、図９（ａ））。このとき、適宜のタイミングで、先行する第１係合爪７１Ｒのロッド７７ａが縮短して第１収容箱１００ａに対する係合が解除され非係合状態となる。一方、後続の第２係合爪７１Ｌによる第２収容箱１００ｂの下流側への搬送は引き続き継続される。なお、さらに次の収容箱１００（以下適宜、「第３収容箱１００ｃ」という）が上記収容箱投入設備から導入ベルト７８Ｌへ投入され（図８（ｇ））、さらに導入ベルト７８Ｌから上記コロ７３上に導入開始されている（図８（ｈ））。

上記のように第１係合爪７１Ｒが非係合状態となった後、モータ７５Ｒによりボールねじ７４Ｒが上記とは逆方向に駆動されることで、移動ブロック７６Ｒが搬送方向上流側（言い換えれば反ロボット１０側。図示左側）に移動する（図９（ａ））。また前述のように排出ベルト７８Ｒにより排出された第１収容箱１００ａには、収容箱回収設備において出荷までの後工程が行われる。その後、後続する第２収容箱１００ｂに対し、ロボット１０が順次ワークＷの配列を開始する（図９（ｂ））。

その後、上記のように導入された第３収容箱１００ｃに対し、この時点でその直下まで移動してきていた第１係合爪７１Ｒの下方の上記ロッド７７ａが伸長することで、第１係合爪７１Ｒが係合する（図９（ｃ））。この係合状態で前述と同様にボールねじ７４Ｒが駆動されて第１係合爪７１Ｒが下流側に搬送されることで、前述のようにしてワークＷが順次配列されている第２収容箱１００ｂの後部まで第３収容箱１００ｃが搬送される（図９（ｄ））。

その後、前述と同様、ワークＷで一杯になった第２収容箱１００ｂがコロ７３から排出ベルト７８Ｒ上に載せ替えられて下流側へと排出される（図９（ｅ））一方、先行する第２係合爪７１Ｌのロッド７７ａが縮短して第２収容箱１００ｂが非係合状態となり、上記同様、ボールねじ７４Ｒが逆方向に駆動され移動ブロック７６Ｌが搬送方向上流側へ移動する。このとき、さらに次の収容箱１００（以下適宜、「第４収容箱１００ｄ」という）が上記収容箱投入設備から導入ベルト７８Ｌへ投入され、さらに導入ベルト７８Ｌから上記コロ７３上に導入開始されている（図９（ｄ）、図９（ｅ））。そして、後続する第３収容箱１００ｃに対し、ロボット１０が順次ワークＷの配列を開始する（図９（ｆ））。

その後、上記同様、直下まで移動してきていた第２係合爪７１Ｌが第４収容箱１００ｄに対し係合し（図９（ｇ））、ボールねじ７４Ｌが駆動されて第４収容箱１００ｄが下流側に搬送される。そして、前述のようにしてワークＷが順次配列されている第３収容箱１００ｃの後部まで第４収容箱１００ｄが搬送される（図９（ｈ））。なおこのタイミングで、さらに次の収容箱１００（以下適宜、「第５収容箱１００ｅ」という）が上記同様にコロ７３上に導入開始されている。

以降、上記同様にして、第１係合爪７１Ｒ及び第２係合爪７１Ｌの駆動及び停止が間欠的に繰り返される。これにより、収容箱投入設備から導入ベルト７８Ｌを経て順次導入される収容箱１００を、第１係合爪７１Ｒ及び第２係合爪７１Ｌが交互に下流側へと搬送するとともに、その搬送と同期してロボット１０によるワークＷの箱詰め作業が行われる（後述の図１０～図１２も参照）。

＜ロボット１０による箱詰め作業の例＞
次に、図１０～図１２を用いて、上述の箱コンベア７０による収容箱１００の搬送と、これに同期した第１ワークコンベア５０及び第２ワークコンベア６０によるワークＷの搬送と、に同期してロボット１０により行われる、箱詰め作業の一例について説明する。

まず、前述のように、選別装置により選別された複数のワークＷが、第１ワークコンベア５０及び第２ワークコンベア６０に対し適宜に割り振られて上記ベルト５１及びベルト６１上に載せられ、ロボット１０側へと搬送される（図１０（ａ））。図示の例では、例えば第１ワークコンベア５０では１個のワークＷが搬送され、第２ワークコンベア６０では５個のワークＷが（一列に並んで）搬送されてくる（図１０（ｂ））。このとき、第１ワークコンベア５０で搬送される１個のワークＷは、予め定められたロボット１０による上記把持ポジション（後述の図１０（ｃ）に示す位置）よりも１搬送ピッチだけ手前の位置で停止する。また、第２ワークコンベア６０で搬送される５個のワークＷについては、最も下流側（つまり先頭）に位置する１つのワークＷが、上記把持ポジション（後述の図１０（ｃ）に示す位置）よりも１搬送ピッチだけ手前の位置となったときに、停止する。このときの上記搬送ピッチの大きさは、例えば第１ワークコンベア５０のベルト５１及び第２ワークコンベア６０のベルト６１上において複数のワークＷが並べられるときのワークＷの配置間隔に等しくすることができる。あるいは、ベルト５１，６１上にワークＷがほぼ隙間なく並べられるときには、上記ピッチはワークＷの外径寸法にほぼ等しい距離とすることもできる。なお、図１０～図１２においては、便宜的に、ワークＷが隙間なく並べられた状態で図示を行っている。

上記のようにベルト５１，６１上のワークＷが一旦搬送停止された状態の後、ロボット１０による把持動作に備え、第１ワークコンベア５０及び第２ワークコンベア６０の両方が、そろって１搬送ピッチだけワークＷを下流側に搬送し、停止する（図１０（ｃ））。これにより、第１ワークコンベア５０では、前述の１個のワークＷが上記把持ポジションで停止し、ロボット１０による把持・移送待ちの状態となる。また、第２ワークコンベア６０では、５個のワークＷのうち最下流側の１つのワークＷが、上記把持ポジションで停止し、ロボット１０による把持・移送待ちの状態となる。なお、箱コンベア７０では、少なくともこの時点までの間に、前述のワーク受け部材１０１の凹部１０１ａが、ロボット１０によるワーク移送を実行可能な位置まで到達するように、収容箱１００が搬送されている。

上記図１０（ｃ）に示す把持・移送待ちの状態の後、この例では、ロボット１０が、吸着部９０により、第１ワークコンベア５０のベルト５１上のワークＷを把持し（図１０（ｄ））、ベルト５１外へと持ち上げて移送（図１０（ｅ））した後、第１ワークコンベア５０の下方に位置する箱コンベア７０により上記のように搬送・位置決め済みの収容箱１００内に、当該ワークＷを配置する（図１１（ａ））。このとき、図１０～図１２では、図７（ｂ）を用いて前述した、ワークＷを搬送方向に沿った３列にて千鳥配列する箱詰めレイアウトにより箱詰め作業を行う場合を例にとって示している。したがって、上記１個のワークＷの配置により、図７（ｂ）に「１」で示したワークＷ（すなわち搬送方向に沿って最下流の１段目のワーク）の配列が完了したことになる。なお、第２ワークコンベア６０における上記５個のワークＷの１搬送ピッチ分の搬送（最下流側の１つのワークＷを把持ポジションに位置決めするための搬送）は、前述のように第１ワークコンベア５０と揃えたタイミングとせず、ロボット１０が第１ワークコンベア５０から収容箱１００へワークＷを移送している、上記タイミングで行ってもよい。

その後、ロボット１０は、次のワークＷを把持するために、吸着部９０を上記図１１（ａ）に示した状態から第２ワークコンベア６０側へと戻す。そしてこの例では、このように吸着部９０が戻されているその間に、箱コンベア７０において収容箱１００が所定量だけ下流側に搬送される。このときの所定量は、上記１段目のワークとこの後に配列される搬送方向に沿って２段目のワーク（図７（ｂ）に「２」「３」で示したワーク）との間のワーク中心間距離に相当する、上記箱詰めピッチｈに等しい。

その後、ロボット１０は、前述したように吸着部９０を戻して、上記把持ポジションに位置している第２ワークコンベア６０のベルト６１上のワークＷを把持し（図１１（ｃ））、ベルト６１外へと持ち上げて移送（図１１（ｄ））した後、箱コンベア７０により上記のように箱詰めピッチｈだけ搬送され位置決め済みの収容箱１００内に、当該ワークＷを配置する（図１１（ｅ））。この結果、第２ワークコンベア６０上では、残りの４個のワークＷのうち最下流側の１個のワークＷが上記把持ポジションよりも１搬送ピッチ手前にほぼ位置決めされた状態となる。

なお、本実施形態では、上記吸着部９０による移送の最中に、第１ワークコンベア５０において、選別装置により選別された追加の複数（図示の例では２個）のワークＷが搬送されてくる（図１１（ｄ））。そして、上記のように第２ワークコンベア６０からのワークＷを収容箱１００内に配置したタイミングとほぼ等しいタイミングで、上記２個のワークＷのうち最下流側の１個のワークＷが、（第２ワークコンベア６０と揃うように）上記把持ポジションよりも１搬送ピッチ手前で停止され、位置決めされる（図１１（ｅ））。

上記のようにベルト５１，６１上の最下流側のワークＷの位置がそろってそれぞれ搬送停止された状態の後、ロボット１０による把持動作に備え、第１ワークコンベア５０及び第２ワークコンベア６０の両方が、そろって１搬送ピッチだけワークＷを下流側に搬送し、停止する（図１２（ａ））。これにより、第１ワークコンベア５０及び第２ワークコンベア６０ともに、最下流側のワークＷが上記把持ポジションで停止し、ロボット１０による把持・移送待ちの状態となる。

上記図１２（ａ）に示す把持・移送待ちの状態の後、この例では、ロボット１０が、吸着部９０により、引き続き第２ワークコンベア６０のベルト６１上のワークＷを把持し（図１２（ｂ））、ベルト６１外へと持ち上げて移送（図１２（ｃ））した後、第２ワークコンベア６０の下方に位置する箱コンベア７０の上記収容箱１００内に、当該ワークＷを配置する（図１２（ｄ））。これにより、図７（ｂ）に「２」「３」で示した２つのワークＷ（すなわち搬送方向に沿って２段目のワーク）の配列が完了したことになる。またこの結果、第２ワークコンベア６０上では、残りの３個のワークＷのうち最下流側の１個のワークＷが上記把持ポジションよりも１搬送ピッチ手前にほぼ位置決めされた状態となる。なお、第１ワークコンベア５０における上記２個のワークＷの１搬送ピッチ分の搬送（最下流側の１つのワークＷを把持ポジションに位置決めするための搬送）は、前述のように第２ワークコンベア６０と揃えたタイミングとせず、ロボット１０が第２ワークコンベア６０から収容箱１００へワークＷを移送している、上記タイミングで行ってもよい。

その後、ロボット１０は、さらに次のワークＷを把持するために、吸着部９０を上記図１２（ｄ）に示した状態から第２ワークコンベア６０側へと戻す。そしてこの例では、このように吸着部９０が戻されているその間に、第２ワークコンベア６０が１搬送ピッチだけワークＷを下流側に搬送し、停止する（図１２（ｅ））。これにより、再び、第１ワークコンベア５０及び第２ワークコンベア６０ともに、最下流側のワークＷが上記把持ポジションで停止し、ロボット１０による把持・移送待ちの状態となる。またこのタイミングで、前述と同様、箱コンベア７０において収容箱１００がさらに上記箱詰めピッチｈだけ下流側に搬送され、図７（ｂ）に「４」で示した１つのワークＷ（すなわち搬送方向に沿って３段目のワーク）の配列に備える。

以降は、上記同様にして、第１ワークコンベア５０のベルト５１及び第２ワークコンベア６０のベルト６１の駆動及び停止が間欠的に繰り返される。これにより、ベルト５１又はベルト６１上のワークＷが上記把持ポジションへ順次搬送され、ロボット１０の吸着部９０によりその把持ポジションに位置決めされたワークＷが順次移送されて、適宜に上記箱詰めピッチｈだけ間欠的に搬送され位置決めされた収容箱１００内に、配列されていく。１つの収容箱１００内がワークＷにより一杯となったら、前述したように当該収容箱１００は排出ベルト７８Ｒを介し収容箱回収設備へと取り出され、後続する次の収容箱１００に対し同様にワークＷが順次配列される。

＜実施形態の効果＞
以上説明したように、本実施形態のワーク処理システムでは、複数のワークＷが、第１ワークコンベア５０及び第２ワークコンベア６０により順次搬送される。搬送されてきたそれら複数のワークＷは、カメラ３での検出結果に基づくモーションコントローラ３５及び搬送コントローラ１５の制御によりロボット１０で把持されて、箱コンベア７０により搬送される収容箱１００内へと移され、収容箱１００内において適宜に配列される。ワークＷが配列された収容箱１００は、箱コンベア７０によって、出荷までの後工程を行う収容箱回収設備へと搬送される。

このとき、ロボット１０は、移動体２０によって第１ワークコンベア５０及び第２ワークコンベア６０の上方に配置されている。すなわち、ロボット１０が、上記の第１ワークコンベア５０及び第２ワークコンベア６０と箱コンベア７０とに対し上下に重なるように配置されている（図１、図２参照）。このように、ロボット１０、第１ワークコンベア５０及び第２ワークコンベア６０、箱コンベア７０が上下方向に重なるように配置されていることにより、大幅な省スペース化を図ることができる。

さらに、本実施形態では、ロボット１０を移動体２０ごと容易に移動させることができる。これにより、例えばワークＷの処理を行う時期（ワークＷが青果物等である場合における収穫時期等）にはロボット１０を上記第１ワークコンベア５０及び第２ワークコンベア６０の上方に位置させて稼働させる一方、それ以外の時期にはロボット１０の場所を移動させ、別の用途に使用することができる。この結果、ロボット１０に対して汎用性を持たせることができ、コストを低減できる。

また、本実施形態では特に、第１ワークコンベア５０、第２ワークコンベア６０、箱コンベア７０の動作とロボット１０の動作とが互いに同期制御される。これにより、搬送されてくるワークＷを収容箱１００に配列するときのロボット１０のハンドリング移動距離を最小として処理を高速化し、処理能力の向上（サイクルタイムの短縮）を図ることができる。また、例えば第１ワークコンベア５０、第２ワークコンベア６０、箱コンベア７０を、サーボモータである第１コンベアモータＭＣ１、第２コンベアモータＭＣ２、モータ７５Ｌ，７５Ｒを用いた駆動制御とすることで、高精度な加速度制御等が可能となり、ワークＷの多品種・形状ばらつき等に対応可能となり、ワークＷの転動防止を図ることができる。この結果、上記サイクルタイムの短縮による把持時間の縮小と相まって、処理時におけるワークＷの損傷を低減することもできる。

また、本実施形態では特に、第１ワークコンベア５０、第２ワークコンベア６０、箱コンベア７０、ロボット１０それぞれの動作が同期して制御される。詳細には、第１ワークコンベア５０のベルト５１、第２ワークコンベア６０のベルト６１、箱コンベア７０の係合爪７１Ｌ，７１Ｒがともに駆動及び停止を間欠的に繰り返す。そしてその際、第１ワークコンベア５０、第２ワークコンベア６０、箱コンベア７０が搬送を停止したときにロボット１０がベルト５１，６１上のワークＷを把持し、把持したワークＷを係合爪７１Ｌ，７１Ｒ上の収容箱１００内に配列する。このような同期動作とすることで、ワークＷの処理速度を向上し、単位時間当たりの処理個数の増大を図ることができる。

このとき、本実施形態では、前述の上コンベアとして、第１ワークコンベア５０及び第２ワークコンベア６０の複数（この例では２個）が設けられる。そして、前述のようにして第１ワークコンベア５０及び第２ワークコンベア６０が前述のように駆動及び停止を間欠的に繰り返すとき、特に、第１ワークコンベア５０のベルト５１及び第２ワークコンベア６０のベルト６１を交互に駆動することも可能である。そしてこれに対応して、ロボット１０は、第１ワークコンベア５０のベルト５１が駆動されているとき（言い替えれば第２ワークコンベア６０のベルト６１が停止しているとき）には当該停止した第２ワークコンベア６０のベルト６１上のワークＷを把持して移送し、第２ワークコンベア６０のベルト６１が駆動されているとき（言い替えれば第１ワークコンベア５０のベルト５１が停止しているとき）には、当該停止した第１ワークコンベア５０のベルト５１上のワークＷを把持して移送することも可能である（図１０（ｅ）及び図１２（ｃ）を用いて行った前述の説明を参照）。このように、交互に停止する第１ワークコンベア５０及び第２ワークコンベア６０の動作に合わせて、ロボット１０が交互に第１ワークコンベア５０のベルト５１及び第２ワークコンベア６０のベルト６１からワークＷを移送する制御とすることにより、ロボット１０による移送動作をなるべく短い経路で円滑に行うことができ、確実に処理速度の向上及び処理個数の増大を図ることができる。

また、本実施形態では特に、予めベルト５１，６１上に複数のワークＷが一列に並べられ、並んだ各ワークＷに対してロボット１０が順次移送を行う。これにより、ロボット１０による処理の円滑化を図ることができ、さらに確実な処理速度の向上及び処理個数の増大を図ることができる。

また、本実施形態では特に、箱コンベア７０は、係合爪７１Ｌ，７１Ｒを収容箱１００に対し係合・離脱可能とするシリンダ機構７７Ｌ，７７Ｒと、そのシリンダ機構７７Ｌ，７７Ｒを、箱コンベア７０の搬送経路に沿って進退可能に駆動する、モータ７５Ｌ，７５Ｒ、ボールねじ７４Ｌ，７４Ｒ、移動ブロック７６Ｌ，７６Ｒと、を有する。そして、収容箱１００の搬送時には、シリンダ機構７７Ｌ，７７Ｒが係合爪７１Ｌ，７１Ｒを収容箱１００に係合させ（図８（ｃ）、図８（ｅ）、図９（ｃ）、図９（ｇ）等参照）、その係合爪７１Ｌ，７１Ｒをモータ７５Ｌ，７５Ｒの駆動力で進行方向に駆動することで、係合爪７１Ｌ，７１Ｒと一体になった収容箱１００を搬送経路に沿って下流側へと搬送することができる。その後、例えば収容箱１００が所定の位置まで搬送されたら、シリンダ機構７７Ｌ，７７Ｒが係合爪７１Ｌ，７１Ｒを収容箱１００から離脱させる。これにより、モータ７５Ｌ，７５Ｒの駆動力でシリンダ機構７７Ｌ，７７Ｒを退行方向に駆動することで、収容箱１００から離れて単独となった係合爪７１Ｌ，７１Ｒを上流側の元の位置まで戻し、次の収容箱１００への係合準備状態とすることができる（図９（ｂ）、図９（ｆ）参照）。本実施形態では、以上のようにして係合爪７１Ｌ，７１Ｒを円滑かつ確実に進退させることにより、箱コンベア７０により収容箱１００を円滑に搬送することができる。

また、本実施形態では特に、前述のようにしてロボット１０がワークＷを収容箱１００内に配列するときの箱詰めレイアウトが箱詰めレイアウト取得部３３によって取得されると、教示データ決定部３８によって当該箱詰めレイアウトに応じてロボット１０への教示データが決定される。モーション制御部１６は、その教示データに基づいて、ロボット１０の動作を制御する。これにより、本実施形態によれば、例えば、収容箱１００の大きさ、ワークＷの大きさ、収容するワークＷの数、等に応じ箱詰めレイアウトをあらかじめ決めておけば、それ以降のロボット１０への特別な教示を行わなくても、当該箱詰めレイアウトに沿って円滑に収容箱１００内にワークＷを順次配列することができる。

また、本実施形態では特に、箱コンベア７０の係合爪７１Ｌ，７１Ｒが所定ピッチにて間欠駆動される。そのときの上記所定ピッチ（前述の箱詰めピッチｈ又は箱詰めピッチｈ′。図７（ａ）及び図７（ｂ）参照）は、前述のようにして取得された箱詰めレイアウトに応じて可変に設定される。すなわち、例えば箱詰めレイアウトが格子状配列のときのピッチｈ′を、千鳥配列のときのピッチｈの約２倍にする等、箱詰めレイアウトの態様に応じて、ロボット１０によるワークＷの収容箱１００への移送動作が最短経路で行われるように箱コンベア７０による収容箱１００の搬送動作が最適化される。

また、前述のように作業者の手作業でワークＷを詰める場合には、第１ワークコンベア５０、第２ワークコンベア６０、箱コンベア７０の側方に作業者の身体分のスペースが必要となる。あるいは、その作業者に代えてロボットを設置し、そのロボットに箱詰め作業を行わせることも考えられるが、この場合も、第１ワークコンベア５０、第２ワークコンベア６０、箱コンベア７０の側方に、ロボットの大きさに相当する比較的大きな設置スペースが必要となる。これに対して、本実施形態では特に、ロボット１０が全体として移動体２０の天井壁２１に天吊り状態で支持されることで、第１ワークコンベア５０、第２ワークコンベア６０、箱コンベア７０とロボット１０とが上下に重なる構造を確実に実現することができる。この結果、上記作業者身体分のスペースすらも必要としないので、前述の省スペース化の効果を確実に得ることができる。

また、本実施形態では特に、箱コンベア７０は、その搬送経路が第１ワークコンベア５０及び第２ワークコンベア６０の搬送経路の下方でかつ平行となるように（言い換えれば第１ワークコンベア５０及び第２ワークコンベア６０と上下に重なるように）、配置される。また、ロボット１０は、平面視において第１ワークコンベア５０及び第２ワークコンベア６０の搬送経路及び箱コンベア７０の搬送経路に重畳するように移動体２０によって支持されている。これにより、ロボット１０と、第１ワークコンベア５０、第２ワークコンベア６０、及び箱コンベア７０とが上下に重なる構造を確実に実現し、前述の省スペース化の効果を確実に得ることができる。

また、本実施形態では特に、箱コンベア７０の搬送経路の中心線ＣＬと平面視で重畳するように、ロボット１０を支持する天井壁２１が位置する（図２等参照）。この結果、ロボット１０は、第１ワークコンベア５０及び第２ワークコンベア６０と上下に重なるように配置される箱コンベア７０の幅方向中心の直上に位置することとなる。これにより、さらに確実な省スペース化を図ることができる。

＜変形例＞
なお、開示の実施形態は、上記の例に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。以下、そのような変形例を順を追って説明する。

＜重量オーバーを防止する例＞
すなわち、ロボット１０が箱詰め作業するとき、収容箱１００内の全ワークＷの合計重量が予め定めた範囲内になるように、ロボット１０の動作が調整される場合である。この場合、収容箱１００は、あらかじめ固定的に定められたＮ個（Ｎは自然数）のワークＷを収容するように、事前に設定（決定）されている。そして、第１ワークコンベア５０又は第２ワークコンベア６０若しくは前述の選別装置に設けた適宜の重量測定装置により、第１ワークコンベア５０及び第２ワークコンベア６０により運ばれてくる各ワークＷの重量が検出される。その検出結果は、例えばモーションコントローラ３５内に設けた重量取得部（図示省略）によって取得される。そして、その重量取得部で取得した各ワークＷの重量検出結果に基づき、収容箱１００に配列される上記Ｎ個のワークＷの合計重量が、予め定められた重量範囲内となるように、ロボット１０の動作が制御される。

例えば図１３に示す例では、上記Ｎ＝１５、すなわち収容箱１００内に１５個のワークＷが収納される箱詰めレイアウトで、かつ、その１５個のワークＷの合計重量が３０００グラム以内で商品設定されている場合の例である。例えば、前述と同様にして１番目のワークＷ（図中「１」で示す。以下同様）、２番目のワークＷ、３番目のワークＷ、・・の順序で１４番目のワークＷまで収容箱１００内に配列したとき、図１３（ａ）に示す例では、上記重量取得部で取得された、ここまでの全１４個のワークＷの合計重量が、２８００グラムとなっている。このとき、次の１５番目のワークＷの重量がたまたま２１０グラムであったとすると、そのままそのワークＷを収容箱１００内に配置すると、全１５個のワークＷの合計重量が３０１０グラムとなり、上記「３０００グラム」の重量範囲をオーバーしてしまうことになる。

このような場合に、次の順番の１６番目のワークＷの重量が例えば２００グラムであったとすると、当該ワークＷを（上記１５番目のワークＷに代えて）先に収容箱１００に配置すれば１５個のワークＷの合計重量が３０００グラムとなる。したがって、ロボット１０は、図１３（ｂ）に示すように、上記１５番目のワークＷはベルト５１又は６１上に残したまま、１６番目のワークＷをベルト５１又は６１から移送し、収容箱１００に配置することで、上記重量オーバーを回避する。

このように、本変形例においては、ロボット１０は、収容箱１００に配列されるＮ個のワークＷの合計重量が予め定められた重量範囲内となるように、動作が調整される。これにより、１つの収容箱１００内のワークＷの総重量が予め定めた上限値をオーバーすることによる、ワーク販売時の経済的損失を防止することができる。

＜ワークを回転させて姿勢変更し配置する例＞
すなわち、ワークＷにおいて各個体ごとに外観形状に差異が存在する場合、例えば平面視でみて均一な円形ではなく、略楕円形、略紡錘形等の異形のものが存在する場合があり得る。このような異形のワークＷをロボット１０で移送して収容箱１００内に配列する場合、そのまま配置したのでは収容箱１００内で隣接する別のワークＷに接触・干渉し、傷を与えたり、当該異形のワークＷを収容容器内に配置できない可能性があり得る。そこで、本変形例では、ロボット１０が箱詰め作業するとき、上記のような（異形の）特定のワークＷについては、把持した後に回転させて姿勢を変更した後に、収容箱１００内に配置する。

すなわちこの場合、上記モーションコントローラ３５の画像取得部３６がカメラ３から取得した画像に基づき、画像解析処理部３７がワークＷの外観形状を認識する。そして、搬送コントローラ１５の教示データ決定部３８が、その認識された外観形状と、箱詰めレイアウト取得部３３によって取得された箱詰めレイアウトとに応じて教示データを決定する。これにより、ロボット１０は、当該ワークＷについては吸着部９０により把持した後に回転させて姿勢を変更し、他のワークＷとは異なる向きとして収容箱１００内に配置するように、動作が制御される。

例えば図１４に示す例では、上述と同様、収容箱１００内に１５個のワークＷが収納される箱詰めレイアウトの場合の例である。図１４（ａ）に示すように、この例では、前述と同様にして１番目のワークＷ（図中「１」で示す。以下同様）、２番目のワークＷ、・・の順序で３番目のワークＷまで収容箱１００内に配列した後、４番目のワークＷが、平面視でみて図示左右方向を長軸とする楕円形形状となっている。この４番目のワークＷを（姿勢変更することなく）そのまま配置したのでは、既に配置されている１番目のワークＷ、及び、この後に配置される７番目のワークＷとの距離が非常に近くなり、それらのうちいずれかに接触・干渉する可能性がある。

そこでこの場合には、図１４（ｂ）に示すように、ロボット１０は、当該４番目のワークＷを把持した後、収容箱１００内に配置するまでの間のどこかのタイミングで、図示する平面視において約４５°程度右側に回転させるような、姿勢変更を行う。そして、当該ワークＷは、その姿勢変更後の状態で、収容箱１００内に配置される（図１４（ｃ））。

以上のように、本変形例においては、カメラ３を用いた画像検出結果に基づき認識されるワークＷの外観形状と、前述のようにして取得された箱詰めレイアウトと、に応じた制御により、ロボット１０は、把持したワークＷを適宜に回転して姿勢変更し、収容箱１００内に配置することができる。これにより、上記のように異形のワークＷがあった場合でも、配列する際に前述のような隣接する他のワークＷへの接触・干渉が起こらないような向きで、収容箱１００内に配置することができる。

＜その他＞
なお、以上の説明において、「垂直」「平行」「平面」等の記載がある場合には、当該記載は厳密な意味ではない。すなわち、それら「垂直」「平行」「平面」とは、設計上、製造上の公差、誤差が許容され、「実質的に垂直」「実質的に平行」「実質的に平面」という意味である。

また、以上の説明において、外観上の寸法や大きさ、形状、位置等が「同一」「同じ」「等しい」「異なる」等の記載がある場合は、当該記載は厳密な意味ではない。すなわち、それら「同一」「同じ」「等しい」「異なる」とは、設計上、製造上の公差、誤差が許容され、「実質的に同一」「実質的に同じ」「実質的に等しい」「実質的に異なる」という意味である。

また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。その他、一々例示はしないが、上記実施形態は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。

１ ワーク処理システム
３ カメラ（画像検出部の一例）
１０ ロボット
１５ 搬送コントローラ（制御部の一例）
２０ 移動体
２１ 天井壁（支持部の一例）
３３ 箱詰めレイアウト取得部（レイアウト取得部の一例）
３４ 座標情報取得部（制御部の一例）
３５ モーションコントローラ
３６ 画像取得部（画像検出部の一例）
３７ 画像解析処理部（画像検出部の一例）
３８ 教示データ決定部
５０ 第１ワークコンベア（第１上コンベア、上コンベアの一例）
６０ 第２ワークコンベア（第２上コンベア、上コンベアの一例）
７０ 箱コンベア（下コンベアの一例）
７１Ｌ，Ｒ 係合爪（下搬送部材の一例）
７４Ｌ，Ｒ ボールねじ（進退駆動機構の一例）
７５Ｌ，Ｒ モータ（進退駆動機構の一例）
７６Ｌ，Ｒ 移動ブロック（進退駆動機構の一例）
７７Ｌ，Ｒ シリンダ機構（係脱具の一例）
９０ 吸着部
１００ 収容箱（収容容器の一例）
ａ 収容箱の寸法（収容容器の大きさの一例）
ｂ 収容箱の寸法（収容容器の大きさの一例）
ｃ ワークの直径（ワークの大きさの一例）
ＣＬ 収容箱の搬送経路の幅方向中心線
Ｗ ワーク

Claims (13)

1. 複数のワークを順次搬送する上コンベアと、
   前記ワークを収容する収容容器を順次搬送する、下コンベアと、
   多関節型ロボットを備え、前記上コンベアの上方に配置可能な移動体と、
   前記上コンベア上の前記複数のワークに対し画像検出を行う画像検出部と、
   前記画像検出部による画像検出結果に基づき、前記多関節型ロボットが前記ワークを把持して前記収容容器内に配列するように制御する制御部と、
   を有し、
   前記多関節型ロボットは、
   多関節型ロボット本体と、
   前記多関節型ロボット本体に取り付けられたハンドと、
   を備えており、
   前記移動体は、
   天吊り状態で前記多関節型ロボット本体を支持する支持部と、
   車輪と、を備える
   ことを特徴とするワーク処理システム。
2. 前記制御部は、
   前記画像検出結果に基づき、前記多関節型ロボットが前記ワークを把持して前記収容容器内に配列するよう、前記上コンベア、前記下コンベア、及び前記多関節型ロボット、それぞれの動作を互いに同期させて制御する
   ことを特徴とする請求項１記載のワーク処理システム。
3. 前記制御部は、
   前記上コンベアに備えられた上搬送部材の駆動及び停止を間欠的に繰り返すように当該上コンベアを制御し、
   前記下コンベアに備えられた下搬送部材の駆動及び停止を間欠的に繰り返すように当該下コンベアを制御し、
   かつ、
   前記上コンベア及び前記下コンベアによる搬送が停止された状態において、前記上コンベアの前記上搬送部材上に位置する前記ワークを把持した後に、把持した前記ワークを前記下コンベアの前記下搬送部材上に配置されている前記収容容器内に配列するように、前記上コンベア、前記下コンベア、及び前記多関節型ロボットを制御する
   ことを特徴とする請求項２記載のワーク処理システム。
4. 前記上コンベアは、第１上コンベア、第２上コンベアを含む複数が設けられており、
   前記制御部は、
   前記複数の前記上コンベアのうち前記第１上コンベアの前記上搬送部材を停止しているときに前記第２上コンベアの前記上搬送部材を駆動し、前記第２上コンベアの前記上搬送部材を停止しているときに前記第１上コンベアの前記上搬送部材を駆動するように、当該複数の上コンベアを制御し、
   前記第１上コンベアの前記上搬送部材が停止しているときには当該上搬送部材上の前記ワークを把持し、前記第２上コンベアの前記上搬送部材が停止しているときには当該上搬送部材上の前記ワークを把持するように、前記第１上コンベア、前記第２上コンベア、及び前記多関節型ロボットを制御する
   ことを特徴とする請求項３記載のワーク処理システム。
5. 前記複数の上コンベアのそれぞれは、
   前記上搬送部材上に適宜の間隔で一列に並んだ、複数の前記ワークを搬送する
   ことを特徴とする請求項４記載のワーク処理システム。
6. 前記下コンベアは、
   前記下搬送部材を前記収容容器に対し係合・離脱可能とする係脱具と、
   前記係脱具を、前記下コンベアの下側搬送経路に沿って進退可能に駆動する進退駆動機構と、
   を有する
   ことを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれか１項記載のワーク処理システム。
7. 前記制御部は、
   前記収容容器の大きさ、想定される前記ワークの大きさ、及び、前記収容容器に収容するワークの数に応じて予め設定された、前記収容容器内における前記ワークの配列レイアウトを取得するレイアウト取得部と、
   前記レイアウト取得部により取得された前記配列レイアウトに応じて、前記多関節型ロボットに対する教示データを決定するデータ決定部と、
   を有し、
   前記教示データに基づき、前記多関節型ロボットの動作を制御する
   ことを特徴とする請求項３乃至請求項６のいずれか１項記載のワーク処理システム。
8. 前記制御部は、
   前記下搬送部材を間欠的に所定ピッチで駆動するように前記下コンベアを制御し、かつ、前記レイアウト取得部により取得された前記配列レイアウトに応じて、前記所定ピッチの値を可変に設定する
   ことを特徴とする請求項７記載のワーク処理システム。
9. 前記制御部は、
   前記画像検出結果に基づき認識された前記ワークの外観形状と、前記取得された配列レイアウトと、に応じて、前記把持した前記ワークを回転させて姿勢を変更し、変更後の姿勢で前記収容容器内に配列するように、前記多関節型ロボットを制御する
   ことを特徴とする請求項７又は請求項８記載のワーク処理システム。
10. 前記収容容器は、
    あらかじめ固定的に定められたＮ個（Ｎは自然数）の前記ワークを収容するように構成されており、
    前記制御部は、
    前記上コンベアにより順次搬送される前記複数のワークそれぞれの重量検出結果を取得する重量取得部を有し、
    前記重量取得部で取得した前記重量検出結果に基づき、前記収容容器に配列されるＮ個の前記ワークの合計重量が予め定められた重量範囲内となるように、前記多関節型ロボットの動作を調整する
    ことを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項記載のワーク処理システム。
11. 前記上コンベアは、
    前記複数のワークを上側搬送経路に沿って順次搬送し、
    前記下コンベアは、
    前記収容容器を、前記上側搬送経路の下方に位置し当該上側搬送経路と平行な下側搬送経路に沿って順次搬送し、
    前記移動体は、
    前記多関節型ロボットを、平面視において前記上側搬送経路及び前記下側搬送経路に重畳するように支持する
    ことを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１項記載のワーク処理システム。
12. 前記移動体は、
    平面視において、前記支持部が、前記下側搬送経路の幅方向の中心線と重畳するように、配置されている
    ことを特徴とする請求項１１記載のワーク処理システム。
13. 複数のワークを順次搬送する上コンベアと、
    前記ワークを収容する収容容器を順次搬送する、下コンベアと、
    多関節型ロボットを備え、前記上コンベアの上方に配置可能な移動体と、
    前記上コンベア上の前記複数のワークに対し画像検出を行う画像検出部と、
    前記画像検出部による画像検出結果に基づき、前記多関節型ロボットが前記ワークを把持して前記収容容器内に配列するように制御する制御部と、
    を有し、
    前記制御部は、
    前記画像検出結果に基づき、前記多関節型ロボットが前記ワークを把持して前記収容容器内に配列するよう、前記上コンベア、前記下コンベア、及び前記多関節型ロボット、それぞれの動作を互いに同期させて制御し、
    前記上コンベアに備えられた上搬送部材の駆動及び停止を間欠的に繰り返すように当該上コンベアを制御し、
    前記下コンベアに備えられた下搬送部材の駆動及び停止を間欠的に繰り返すように当該下コンベアを制御し、
    かつ、
    前記上コンベア及び前記下コンベアによる搬送が停止された状態において、前記上コンベアの前記上搬送部材上に位置する前記ワークを把持した後に、把持した前記ワークを前記下コンベアの前記下搬送部材上に配置されている前記収容容器内に配列するように、前記上コンベア、前記下コンベア、及び前記多関節型ロボットを制御し、
    前記上コンベアは、第１上コンベア、第２上コンベアを含む複数が設けられており、
    前記制御部は、
    前記複数の前記上コンベアのうち前記第１上コンベアの前記上搬送部材を停止しているときに前記第２上コンベアの前記上搬送部材を駆動し、前記第２上コンベアの前記上搬送部材を停止しているときに前記第１上コンベアの前記上搬送部材を駆動するように、当該複数の上コンベアを制御し、
    前記第１上コンベアの前記上搬送部材が停止しているときには当該上搬送部材上の前記ワークを把持し、前記第２上コンベアの前記上搬送部材が停止しているときには当該上搬送部材上の前記ワークを把持するように、前記第１上コンベア、前記第２上コンベア、及び前記多関節型ロボットを制御する
    ことを特徴とするワーク処理システム。
    

Images