JP7431031B2 - ワークピッキング装置 - Google Patents

Description

本発明は、ワーク供給装置のコンベア上からロボットアームによりワークを１つずつピッキングして払い出し装置に受け渡すワークピッキング装置に関する。

ワーク供給装置のコンベア上にばらばらな状態で載るワーク（部品）の中から１つずつワークをロボットアームでピッキングして、組立工程などへ向けて払い出すワークピッキング装置が広く用いられている。この種のワークピッキング装置では、カメラで取得した画像情報からワークの位置と姿勢を認識し、ロボットアームによりピッキング可能なワークを特定してピッキングしている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２－４１１３９号公報

ところで、多数のワークを効率よくピッキングして払い出しトレイ等に払い出すためには、ロボットのアームによってピッキングできるワークを、ロボットに待ち時間を与えずに、次々に提供する必要がある。

ところが、特許文献１に記載のピッキング装置のように、ロボット１台に対しワーク供給装置が１台であると、ワーク供給装置の上に位置・姿勢がピッキング可能な状態になっているワークが無くなった場合に、当該ワーク供給装置でワークの位置・姿勢の状態がリセットされるまでロボットが待機する必要があり、その待ち時間だけ無駄な時間が増えて、結果的に作業時間が長くなるという問題があった。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ロボットの動作の無駄時間をできるだけ省き、全体の稼働効率の向上を図れるようにしたワークピッキング装置を提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明に係るワークピッキング装置は、下記（１）～（４）を特徴としている。
（１） 平面レイアウトの中心部に配置され、水平面内で旋回自在なロボットアームを有するロボットと、
前記ロボットの少なくとも左右両側に配置され、正逆搬送可能なコンベアを有するワーク供給装置と、
前記コンベアの上方に配置され、前記コンベア上に載る複数のワークの位置および姿勢の画像情報を取得するカメラと、
前記ロボットの前側に配置され、前記画像情報に基づいて特定され前記ロボットアームによりピッキングされたワークが受け渡される払い出し装置と、
前記ロボット、前記ワーク供給装置、および前記払い出し装置の動作を制御する制御装置と、を備え、
各前記ワーク供給装置は、前記コンベアの搬送方向の一方および他方の端部に、それぞれ、搬送方向の上流側に位置するときに収容しているワークを当該コンベアへ供給し、搬送方向の下流側に位置するときに当該コンベアから排出されるワークを収容する２つのワーク収容トレイを有するとともに、搬送方向の上流側に位置する前記ワーク収容トレイが空になったことを前記制御装置が検知する毎に前記コンベアの搬送方向を逆方向に切り換えて前記２つの前記ワーク収容トレイの間で前記コンベアによってワークを交互に行き来させることにより、前記コンベア上に載るワークの位置や姿勢を変化させ、
前記制御装置は、
左右の前記ワーク供給装置の何れか一つに対して、前記ロボットアームが前記コンベアからワークをピッキングして前記払い出し装置に受け渡す動作を、前記カメラから取得された前記画像情報に基づいて次にピッキングすべきワークが特定できる限りにおいて繰り返す、という作業を行うと共に、前記画像情報に基づいて次にピッキングすべきワークが特定できなくなったことを検知する毎に、前記作業を行う対象となる前記ワーク供給装置を、左右の前記ワーク供給装置のうちから交互に切り替える、
ことを特徴とするワークピッキング装置。

（２） 前記ワーク供給装置は、
前記コンベアの正逆搬送の方向に応じて、搬送方向の上流側の前記ワーク収容トレイの底板を前記コンベアの搬送面以上の高さに上昇させると共に、搬送方向の下流側の前記ワーク収容トレイの底板を前記コンベアの搬送面より低い高さに下降させるトレイ昇降機構、を備える、
ことを特徴とする上記（１）に記載のワークピッキング装置。

（３） 前記制御装置は、
前記２つのワーク収容トレイのうち、上昇位置にある一方のワーク収容トレイが空になったことを知らせる信号に応答して、前記トレイ昇降機構を駆動制御し、空になった一方のワーク収容トレイを下降させると共に他方のワーク収容トレイを上昇させ、それに対応させて前記コンベアの搬送方向を逆転させる、
ことを特徴とする上記（２）に記載のワークピッキング装置。

（４） 前記ワーク収容トレイの底板は、前記コンベアの搬送面の端部に向けて前進あるいは当該端部から後進可能であり、
前記ワーク収容トレイは、当該底板を前進させることで当該ワーク収容トレイに収容されたワークを前記搬送面の上に送り出す底板駆動機構を具備する、
ことを特徴とする上記（１）～（３）のいずれかに記載のワークピッキング装置。

上記（１）の構成のワークピッキング装置によれば、少なくとも２台のワーク供給装置を備えており、一方のワーク供給装置がロボットアームによるピッキング作業に使用中に、他方のワーク供給装置にて、次にピッキングすべきターゲットのワークをリセット動作により用意することができる。そのため、一方のワーク供給装置にピッキング可能なワークが無くなっても、即座に代わりにピッキングできるワークを他方のワーク供給装置にて余裕を持って提供することができる。その結果、ロボットの待ち時間を極力無くすことができて、無駄時間を少なくしながら、作業効率を高めることができる。
また、各ワーク供給装置においては、コンベアの搬送方向を切り換えることで、２つのトレイ間でワークを交互に行き来させることができ、その動作に伴って、コンベア上に展開する複数のワークの位置や姿勢を大幅に変更することができる。つまり、その切り換え動作（リセット動作）に伴って、ワークを新しい位置や姿勢でコンベア上に展開させることができる。そのため、ロボットアームによりピッキング可能なワークを見つけ出す確率をより高めることができ、ピッキング作業の効率向上が図れる。
また、ワークが無くなるまで、２つのトレイ間でワークを交互に行き来させることができるので、人がワークを集めて再投入する必要がなく、無駄な時間を少なくしながら、コンベア上にピッキング可能な状態でワークを自動的に展開させることができる。また、このような動作に携わるコンベアは、それぞれのワーク供給装置ごとに１台だけで済むので、設備構成が簡単になる。
また、平面レイアウトとして、中央にロボットを配置し、その左右両側にワーク供給装置、ロボットの前側に払い出し装置を配置しているので、ロボットアームを迅速で無駄なく動かすことができ、作業効率向上に寄与することができる。また、ロボットの後側の空きスペースに、必要に応じて更にワーク供給装置を配置することもできる。

上記（２）の構成のワークピッキング装置によれば、コンベアの両端のワーク収容トレイの上下の位置を切り換えながら、コンベアの搬送方向を切り換えることで、２つのトレイの間でワークを交互に行き来させることができる。つまり、コンベアでのワークの搬送の際に、供給側のトレイを上昇させ、排出側のトレイを下降させるので、コンベアの搬送面に対するワークの供給やコンベアの搬送面からのワークの排出をスムーズに行うことができる。

上記（３）の構成のワークピッキング装置によれば、ワークの供給側のトレイが空になった段階で、供給側のトレイと排出側のトレイの役割を交替するので、無駄な動きが少なく動作が安定して設備の信頼性が高まる。

上記（４）の構成のワークピッキング装置によれば、トレイ内のワークを残らず確実にコンベアの搬送面に送り出すことができる。

本発明によれば、ロボットの動作の無駄時間をできるだけ省き、全体の稼働効率の向上を図ることができる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

図１は、本発明の実施形態に係るワークピッキング装置の全体構成を示す斜視図である。 図２は、ワークピッキング装置の全体構成を示す概略平面図である。 図３は、ワークピッキング装置に含まれるワーク供給装置の構成を示す斜視図である。 図４は、ワーク供給装置の構成を示す側面図である。 図５は、ワーク供給装置の一部の構成を取り出して示す斜視図である。 図６は、ワーク供給装置の運用形態を示す概略側面図で、図６（ａ）はトレイＡを上昇させて供給側とし、トレイＢを下降させて排出側とし、コンベアを正転搬送させているときの状態を示す図、図６（ｂ）はトレイＢを上昇させて供給側とし、トレイＡを下降させて排出側とし、コンベアを逆転搬送させているときの状態を示す図である。 図７は、ワークピッキング装置に含まれる払い出し装置の構成を示す斜視図である。 図８は、図７の要部拡大図である。 図９は、払い出し装置のテーブルに対してロボットアームが、掴んだワーク（横向き姿勢のワーク）を通常載置モードで受け渡すときの動作説明図で、図９（ａ）はロボットアームがテーブルの上方に位置決めされている状態を示す正面図、図９（ｂ）はロボットアームからテーブル上にワークを受け渡した後の状態を示す正面図、図９（ｃ）はテーブル上にワークが載置された後に左右のガイドの幅を狭めてワークの姿勢を整えている状態を示す正面図である。 図１０は、払い出し装置のテーブルに対してロボットアームが、掴んだワーク（縦向き姿勢のワーク）を姿勢変換載置モードで受け渡すときの動作説明図で、図１０（ａ）はロボットアームが、図中左側のガイドの縁部に、重心をガイドから外してワークを載せるように位置決めされている状態を示す正面図、図１０（ｂ）はロボットアームから離されたワークがガイドの縁部を支点にして図中右側に９０°転回してテーブル上に横向き姿勢で載る様子を示す正面図、図１０（ｃ）は縦向きから横向きに姿勢転換された状態でテーブル上にワークが載った状態を示す正面図、図１０（ｄ）は左右のガイドの幅を狭めてワークの姿勢を整えている状態を示す正面図である。 図１１は、ワーク供給装置のトレイの動作フローを示すフローチャートである。 図１２は、ワーク供給装置のコンベアの動作フローを示すフローチャートである。 図１３は、ワークピッキング装置のカメラの撮像動作フローを示すフローチャートである。 図１４は、ワークピッキング装置のロボットアームの動作フローを示すフローチャートである。 図１５は、払い出し装置の挿入ユニットの動作フローを示すフローチャートである。 図１６は、ワークピッキング装置の全体動作の一例を示すタイムチャートである。 図１７は、図１６の※印部分の拡大図である。 図１８は、ワーク供給装置のトレイとコンベアの間にガイド板を追加した例を示す側面図である。 図１９は、ワーク供給装置をもう１台追加した場合のワークピッキング装置の例を示す概略平面図である。

本発明に関する具体的な実施形態について、各図を参照しながら以下に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るワークピッキング装置の全体構成を示す斜視図、図２は、同ワークピッキング装置の全体構成を示す概略平面図である。

図１および図２に示すように、ワークピッキング装置Ｍは、平面レイアウトの中央にピッキング作業用のロボット１を備えており、そのロボット１の左右両側に２つのワーク供給装置１１、１２を備え、そのロボット１の前側に払い出し装置（ワーク払い出し装置）７を備え、更にその払い出し装置７の前側に払い出しトレイ装置（ワーク払い出しトレイ装置）８を備えている。なお、以下において、ワーク供給装置１１、１２を区別して説明する必要がない場合には、ワーク供給装置１０として説明する。

本実施形態では、ワークＷが、略六面体（直方体）の電気コネクタのハウジング（例えば、自動車用のコネクタハウジング）である場合を例にとって説明するが、ワークの例はそれに限らないし、形状や材種も問わない。

直方体ブロック状のワークＷは、前面、後面、上面、下面、左面、右面の６つの外面を有する。払い出し装置７による払い出しトレイ装置８に向けたワークＷの払い出し姿勢は、例えば、前面を前方、後面を後方に向けた姿勢とする（逆でもよい）。また、説明の便宜上、上下面を幅広面、左右面を幅狭面とし、幅広の上下面を上下方向に向け、幅狭の左右面を左右方向に向けた姿勢を横向き姿勢と呼ぶ。また、幅広の上下面を左右方向に向け、幅狭の左右面を上下方向に向けた姿勢を縦向き姿勢と呼ぶ。

ロボット１は、その本体部の中心を鉛直な中心軸として水平方向に旋回可能なアーム（ロボットアーム）２を備えている。ロボットアーム２の先端には、ワークＷを掴んだり掴んだワークＷを離したりする開閉自在なチャック３が設けられている。ロボットアーム２は、チャック３の三次元方向の位置やチャック３の掴んだり離したりするワークＷの向きを少なくとも水平面内で自由に変えられる機能を持つ。

ロボット１から見て左右のワーク供給装置１１、１２は、ロボット１の中心から等距離の位置に左右対称に配置されており、ロボット１は、ランダムに左右のワーク供給装置１１、１２からワークＷを１つずつ取り出すことができる。払い出し装置７は、ロボットアーム２からチャック３の掴んだワークＷを受け取り、そのワークＷを、払い出しトレイ装置８に配置された樋状の払い出しトレイ８９の一つに、一定の向きに揃えて払い出し（挿入）するようになっている。

左右のワーク供給装置１１、１２には、上方に、それぞれ三次元計測器としての撮像カメラ５が設置されている。これらの撮像カメラ５は、ワーク供給装置１１、１２のコンベア２３（後述）上に展開されたワークＷの上方から見た画像情報を取得する。ワークピッキング装置Ｍは、この撮像カメラ５の取得した情報から、ピッキングすべき特定の１つのワークＷの位置と姿勢を認識する機能を有する制御装置１００を備えている。この制御装置１００は、ロボット１は勿論、ワーク供給装置１１、１２や払い出し装置７を制御する機能など、ワークピッキング装置Ｍの全体を制御する機能を備えている。

このワークピッキング装置Ｍの特徴は、制御装置１００が、ロボット１を駆動制御して、特定の１つのワークＷをピッキングして払い出し装置７に払い出すまでの動作期間中に、並行して次のような作業を行うようにした点にある。例えば、ロボット１の動作と独立して、制御装置１００は、ワーク供給装置１１、１２や払い出し装置７に必要な動作をさせる。具体的には、次にピッキングすべきターゲットが決まっていない場合は、次にピッキングすべきターゲットを探索すべく、特定の１つのワーク供給装置１１（１２）の他のワーク供給装置１２（１１）にリセット動作を行わせる。そして、当該ワーク供給装置１２（１１）のコンベア２３上のワークＷをカメラ５に撮影させて、その画像情報から次にピッキングすべきワークの位置・姿勢を決定する。

次に、ワーク供給装置１０について詳しく説明する。
図３はワーク供給装置１０の構成を示す斜視図、図４は側面図、図５は、ワーク供給装置１０の一部の構成を取り出して示す斜視図、図６は、ワーク供給装置１０の運用形態を示す概略側面図である。

図１に示す左右のワーク供給装置１１、１２は、同じ構成のものであり、動作は独立に制御することができるようになっている。図２～図４に示すように、各ワーク供給装置１０は、ワークピッキング装置Ｍの前後方向に直線状に配置された２つのワーク収容トレイ（以下、単に「トレイ」ともいう）２１、２２と、それら２つのワーク収容トレイ２１、２２の間に配置された１台のベルト式のコンベア２３と、を有している。

コンベア２３は、搬送面（ベルトの上面）２３ａを上に向けて水平面内の前後方向に正逆搬送が可能なものであり、搬送面２３ａを、ロボットアーム２によるピッキング対象のワークＷの載るテーブル面としている。撮像カメラ５は、搬送面（テーブル面）２３ａ上にばらばらな状態で載せられた複数のワークＷの位置および姿勢の画像情報を取得する。制御装置１００は、その画像情報に基づいて、ロボットアーム２によりピッキング可能なワークＷを特定して、コンベア２３の搬送面２３ａ上のワークＷを１つずつロボットアーム２にピッキングさせる。

２つのトレイ２１、２２は、コンベア２３の搬送方向の一方の端部および他方の端部にそれぞれ配置されており、搬送の向き（正転搬送および逆転搬送の向き）に応じて、搬送方向の上流側に位置するときにはコンベア２３の搬送面２３ａへ供給するワークＷを収容し、搬送方向の下流側に位置するときにはコンベア２３の搬送面２３ａから排出されるワークＷを収容するようになっている。

２つのトレイ２１、２２を区別するために、ここでは、ワークピッキング装置Ｍにおいてコンベア２３の前側に位置するトレイ２１を「トレイＡ」と呼び、ワークピッキング装置Ｍにおいてコンベア２３の後側に位置するトレイ２２を「トレイＢ」と呼ぶ。運転初期状態においては、トレイＡにワークＷが投入される。そのため、トレイＡはホッパー状に形成されている。

トレイＡ、トレイＢには、コンベア２３の搬送方向と平行な方向に前後スライドする底板３５が設けられている。各トレイ２１、２２のスライドする底板３５の前後方向については、コンベア２３に近づく方向を「前方」と言い、コンベア２３から離れる方向を「後方」と言う。

トレイＡ、トレイＢには、少なくともこの底板３５を上下に昇降させる昇降機構３１が設けられている。本実施形態では、周壁を含めてトレイＡ、トレイＢ全体が上下に昇降するようになっている。また、各トレイ２１、２２は、該各トレイ２１、２２の底板３５を、コンベア２３の搬送面２３ａの端部に向けて前進させることで、トレイ２１、２２に収容されたワークＷを搬送面２３ａの上に送り出す底板駆動機構３２を備えている。

制御装置１００は、２つのトレイ２１、２２の昇降機構３１を制御して、コンベア２３の正逆搬送の方向に応じて、搬送方向の上流側のトレイ２１、２２の底板３５を搬送面２３ａ以上の高さに上昇させると共に、搬送方向の下流側のトレイ２１、２２の底板３５を搬送面２３ａより低い高さに下降させる。

ここでは、トレイＡ側からトレイＢ側にワークＷを搬送するときのコンベア２３の搬送方向（矢印ＨＡ方向）を「正転搬送方向」と言い、トレイＢ２２側からトレイＡ側にワークＷを搬送するときのコンベア２３の搬送方向（矢印ＨＢ方向）を「逆転搬送方向」と言う。

図６（ａ）はトレイＡを上昇させて供給側とし、トレイＢを下降させて排出側とし、コンベア２３を正転搬送（矢印ＨＡ方向に搬送）させているときの状態を示す図、図６（ｂ）はトレイＢ２２を上昇させて供給側とし、トレイＡを下降させて排出側とし、コンベア２３を逆転搬送（矢印ＨＢ方向に搬送）させているときの状態を示す図である。

各トレイ２１、２２は、図５に示すように、トレイ２１、２２内にワークがあるかないかを検出するトレイ内センサ３７と、トレイ２１、２２の出口にワークがあるかないかを検出するトレイ出口センサ３８と、を備えている。各センサ３７、３８の信号は制御装置１００に入力され、制御装置１００は、それらの信号に基づいて、トレイ２１、２２の昇降機構３１や底板駆動機構３２などの動作を制御する。

制御装置１００は、例えば、２つのトレイ２１、２２のうち、上昇位置にある一方（供給側）のトレイ２１、２２が空になったことを知らせる信号に応答して、トレイ昇降機構３１を駆動制御し、空になった一方（供給側）のトレイ２１、２２を下降させると共に、他方（排出側）のトレイ２１、２２を上昇させて、供給側と排出側の役割を交替させる。またそれに対応させて、コンベア２３の搬送方向を逆転させる。

次に、払い出し装置７について詳しく説明する。
図７は、払い出し装置７の構成を示す斜視図、図８は、図７の要部拡大図である。

払い出し装置７は、図２に示すように、ロボットアーム２が取り上げたワークＷの移載予定箇所に配置されている。払い出し装置７は、ロボットアーム２から解放されるワークＷを１つずつ受け取って、所定の向きでワークＷを払い出しトレイ装置８に向けて払い出すようになっている。

図７に示すように、払い出しトレイ装置８における払い出しトレイ８９は、ワークピッキング装置Ｍの左右方向に並べて水平面内に複数配置されている。各払い出しトレイ８９は、ワークピッキング装置Ｍの前後方向に延びており、払い出し装置７から払い出されるワークＷは、次々に払い出しトレイ８９の後端に挿入されていく。挿入されたワークは、後から挿入されたワークに押されて、払い出しトレイ８９の内部を前方に移動して行き、次々にワークが払い出しトレイ８９の内部に一定の姿勢で配列されて溜まって行く。

払い出し装置７は、ワークを払い出しトレイ８９に挿入する（払い出す）ための挿入ユニット７０を備えている。挿入ユニット７０は、スライド駆動機構７１およびスライドレール７２に支持されており、スライド駆動機構７１によって、ワークピッキング装置Ｍの左右方向（図中矢印ＥＡ、ＥＢ方向）にスライドさせられ、任意の払い出しトレイ８９に対応した位置に位置決めされるようになっている。

挿入ユニット７０は、スライド駆動機構７１およびスライドレール７２によって、図中矢印ＥＡ、ＥＢ方向にスライド自在に支持されたスライドベース７３を有している。スライドベース７３には、ロボットアーム２の掴んだワークＷが載置されるテーブル７４と、テーブル７４上に配されてテーブル７４上に載置されたワークＷの位置や姿勢を整える一対のガイド７５Ａ、７５Ｂと、テーブル７４上に載置されたワークＷを払い出しトレイ８９に向けて押し出す（挿入する）押し出し機構（ワーク押し出し手段）７７とが装備されている。

テーブル７４はスライドベース７３に固定的に設けられており、そのテーブル７４の上面に、図８に示すように、左右方向に対向するように一対のガイド７５Ａ、７５Ｂが配置されている。これらの各ガイド７５Ａ、７５Ｂは、それぞれ四角棒状の部材からなり、前後方向（ワークＷの押し出し方向）に延びている。これら一対のガイド７５Ａ、７５Ｂは、テーブル７４の上面からガイド上面までの高さが、ワークＷのサイズに応じた高さに設定されている。つまり、後述するように、ワークＷが転回してテーブル７４上に載るときに、ちょうど転回角度が９０°に（縦向きのものが横向きに、あるいは、横向きのものが縦向きに）なるような高さに設定され、高さが小さ過ぎず大き過ぎずの値に設定されている。また、ワークＷを転回させる際には、一対のガイド７５Ａ、７５Ｂの間隔は、ワークＷが９０°転回するのに十分であり、かつ転がり過ぎないようになっている。

テーブル７４は、左右幅方向の中央領域がワーク載置予定部とされており、一対のガイド７５Ａ、７５Ｂは、中央のワーク載置予定部を挟むようにワーク載置予定部に対して隣接配置されている。また、これら左右一対のガイド７５Ａ、７５Ｂは、互いの間隔を広げたり狭めたり（つまり開閉）できるようにテーブル７４上にスライド自在に配置されている。即ち、左右一対のガイド７５Ａ、７５Ｂは、テーブル７４の左右幅方向の中心線に対して左右対称に、互いに同期して幅方向外側（図８中矢印ＧＡ方向）または内側（図８中矢印ＧＡ方向）にスライドするように、スライドベース７３上に設けられた開閉機構７８のスライド可動体に連結されている。

このように、ガイド７５Ａ、７５Ｂが開閉自在に設けられていることにより、テーブル７４上に載置されたワークＷの位置や姿勢を整えることができる。即ち、ガイド７５Ａ、７５Ｂを適当な間隔に閉じることによって、ワークＷの位置がテーブル７４の幅方向中央からずれている場合であっても、ワークＷの位置を中央に寄せることができる。また同時に、ワークＷの向きが前後方向に対して多少斜めになっている場合であっても、ワークＷの前面の向きを真っ直ぐ前方に向け直すことができる。

また、押し出し機構７７の駆動源として、スライドベース７３には押し出し駆動機構７９が設けられている。押し出し駆動機構７９のスライド可動体には、押し出し駆動機構７９によって前後進させられる前後進ブラケット７６が連結され、その前後進ブラケット７６に挿入スティック７７Ａの後端が連結支持されている。挿入スティック７７Ａは、ワーク押し出し手段７７の主要素であり、一対のガイド７５Ａ、７５Ｂ間の中間位置、即ち、テーブル７４の幅方向中間位置に配置されており、前後方向に延びている。そして、挿入スティック７７Ａは、一対のガイド７５Ａ、７５ＢによりワークＷの位置や姿勢が整えられた段階で前進操作されることによって、テーブル７４上のワークＷを払い出しトレイ８９の後端に挿入するようになっている。

次に、図９および図１０を用いて、この払い出し装置７を用いてロボット１が実行するワークＷの姿勢変換処理について説明する。

この実施形態の説明では、ワークＷの姿勢変換とは、ロボットアーム２が縦向きに掴んだワークＷを、払い出し装置７のテーブル７４上に横向きに姿勢を変えて載置すること、あるいは、ロボットアーム２が横向きに掴んだワークを、払い出し装置７のテーブル７４上に縦向きに姿勢を変えて載置することを意味する。

具体的なワークの形状サンプルを例に挙げて説明する。
ここでは、ワークＷが直方体ブロック状のものであるから、外面として、前面および後面と、上面および下面と、左右の側面と、の六面を持つ。ロボットアーム２は、前面および後面を前方および後方（逆でもよい）に向けた姿勢でワークＷを掴み、水平方向の方向性については、そのままの方向性を持ってワークＷを払い出し装置７に受け渡す。このとき、ロボットアーム２の掴むワークＷの姿勢は、上下面を上下方向に向けた姿勢（横向き姿勢）と、左右面を上下方向に向けた姿勢（縦向き姿勢）のいずれかである。

制御装置１００は、ロボットアーム２が掴んだワークＷを払い出し装置７に受け渡すときに、ロボットアーム２が掴んだワークＷの向きに応じて、通常載置モードと姿勢変換載置モードとのいずれか一方の載置モードを選択する。そして、その選択した載置モードで動作するようにロボットアーム２を制御して、ワークＷを払い出し装置７に受け渡しさせる。

図９は、払い出し装置７のテーブル７４に対してロボットアーム２が、掴んだワークＷ（横向き姿勢のワークＷ）を通常載置モードで受け渡すときの動作説明図で、図９（ａ）はロボットアーム２がテーブル７４の上方に位置決めされている状態を示す正面図、図９（ｂ）はロボットアーム２からテーブル７４上にワークＷを受け渡した後の状態を示す正面図、図９（ｃ）はテーブル７４上にワークＷが載置された後に左右のガイド７５Ａ、７５Ｂの幅を狭めてワークＷの姿勢を整えている状態を示す正面図である。

また、図１０は、払い出し装置７のテーブル７４に対してロボットアーム２が、掴んだワークＷ（縦向き姿勢のワークＷ）を姿勢変換載置モードで受け渡すときの動作説明図で、図１０（ａ）はロボットアーム２が図中左側のガイド７５Ｂの縁部に重心を外してワークＷを載せるように位置決めされている状態を示す正面図、図１０（ｂ）はロボットアーム２から離されたワークＷがガイド７５Ｂの縁部を支点にして図中右側に９０°転回してテーブル７４上に横向き姿勢で載る様子を示す正面図、図１０（ｃ）は縦向きから横向きに姿勢転換された状態でテーブル７４上にワークＷが載った状態を示す正面図、図１０（ｄ）は左右のガイド７５Ａ、７５Ｂの幅を狭めてワークＷの姿勢を整えている状態を示す正面図である。

通常載置モードとは、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、テーブル７４上のワーク載置予定部に直接ワークＷを載せてロボットアーム２からワークＷを離す載置モードのことである。この載置モードを選択した場合は、姿勢変換が行われないで、ロボットアーム２の中心がテーブル７４上のワーク載置予定部の中心に位置決めされ、その状態でワークＷがテーブル７４上に載置される。載置された後は、図９（ｃ）に示すように、左右のガイド７５Ａ、７５Ｂが適当な開度まで閉じることで（図９（ｃ）中矢印ＧＢ方向）、ワークＷの姿勢が整えられる。

一方、姿勢変換載置モードとは、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、左右のガイド７５Ａ、７５Ｂのうち、いずれか一方のガイド（図示例では、前方から見て左側のガイド７５Ｂ）のワーク載置予定部に隣接する側の縁部（内側の縁部）に、該縁部よりもワーク載置予定部側に重心が位置するように位置決めしてワークＷを載せる載置モードのことである。つまり、この載置モードでは、ガイド７５Ｂの縁部を通る鉛直線Ｌよりも、ワーク載置予定部側（テーブル７４の幅方向中心側）にワークＷの重心（略図形中心）が位置するように、ワークＷをガイド７５Ｂのテーブル７４の幅方向中心側の縁部に載せる。そして、図１０（ｂ）に示すように、その状態でロボットアーム２からワークＷを離す。そうすることにより、ワークＷを、ガイド７５Ｂの縁部を支点にして、テーブル７４の幅方向中心側、つまり、図の右側に矢印Ｒで示すように倒れさせて姿勢を９０°転回させ、それにより、向きを縦向きから横向きに変えながらワークＷをテーブル７４上に載せる（図１０（ｃ））。

この載置モードを選択した場合も、図１０（ｄ）に示すように、テーブル７４上にワークＷが載置された後は、左右のガイド７５Ａ、７５Ｂが適当な開度まで閉じることで（図１０（ｄ）中矢印ＧＢ方向）、ワークＷの姿勢が整えられる。

ところで、ワークＷの姿勢を縦向きから横向きに姿勢変換する際に、上面を上に向けた横向きか、上面を下に向けた横向きか、の二通りある。例えば、図１０（ａ）では、図中ワークＷの左側の側面を上に向けるために、図１０（ｂ）のようにワークＷを右側に矢印Ｒのように転がす必要がある。それゆえ、図１０（ａ）に示すように、ワークＷを載せるガイドを図中左側のガイド７５Ｂに設定している。

反対に、図中ワークＷの右側の側面を上に向ける必要がある場合は、ワークＷを図中左側に転がす必要がある。それゆえ、ワークＷを載せるガイドは、図中右側のガイド７５Ａを選択することになる。

したがって、制御装置１００は、姿勢変換載置モードを選択するときに、ロボットアーム２が掴んだワークＷの向きに応じて、姿勢変換のためにワークＷを転回させる向きを決定し、その決定内容に応じて、一対のガイド７５Ａ、７５Ｂのうちのどちらのガイド７５Ａ、７５Ｂの縁部にワークＷを載せるかを選択して、その選択したガイド７５Ａ、７５Ｂの縁部にワークＷを載せるようにロボットアーム２の動作を制御する。

通常載置モードを選択してワークＷをテーブル７４上に載置する場合、および姿勢変換載置モードを選択してワークＷをテーブル７４上に載置する場合、のいずれの場合も、制御装置１００は、ワークＷがテーブル７４上のワーク載置予定部に載置された段階で、一対のガイド７５Ａ、７５Ｂのスライド位置を制御して、一対のガイド７５Ａ、７５Ｂの間隔を狭めることでワークＷの向きを整える。

以上の内容を整理すると、横向きあるいは縦向きの二種類の姿勢のいずれかでロボットアーム２がワークＷを掴んだ場合に、掴んだ向きのまま払い出し装置７がワークＷを受け取って、それぞれの向きに対応した払い出しトレイ８９にワークＷを払い出せる場合は問題ない。しかし、払い出しトレイ８９が、例えば、横向きのワークＷしか受け入れないものである場合、縦向きのワークＷはそのままでは払い出せない。同様に、払い出しトレイ８９が、縦向きのワークＷしか受け入れないものである場合、横向きのワークＷはそのままでは払い出せない。

そこで、横向きのワークＷしか受け入れない払い出しトレイ８９に対し横向きにワークＷを払い出す必要がある場合は、ロボットアーム２が横向きに掴んだワークＷについては、制御装置１００が通常載置モードを選択して、ロボットアーム２に、そのままの姿勢で払い出し装置７のテーブル７４にワークＷを載置させる。また、ロボットアーム２が縦向きに掴んだワークＷについては、そのままの姿勢では払い出せないので、制御装置１００が、姿勢変換載置モードを選択して、ワークＷの縦向きを横向きに姿勢変換させる。つまり、ロボットアーム２が縦向きに掴んだワークＷを、重心をずらして払い出し装置７のガイド７５Ａ、７５Ｂの縁部に載置させる。そうすることで、ワークを９０°転回させて、テーブル７４上に転がった状態で横向きにすることができる。

同様に、縦向きのワークＷしか受け入れない払い出しトレイ８９に対し縦向きにワークＷを払い出す必要がある場合は、ロボットアーム２が縦向きに掴んだワークＷについては、制御装置１００が通常載置モードを選択して、ロボットアーム２に、そのままの姿勢で払い出し装置７のテーブル７４にワークＷを載置させる。また、ロボットアーム２が横向きに掴んだワークＷについては、そのままの姿勢では払い出せないので、制御装置１００が、姿勢変換載置モードを選択して、ワークＷの横向きを縦向きに姿勢変換させる。つまり、ロボットアーム２が横向きに掴んだワークＷを、重心をずらして払い出し装置７のガイド７５Ａ、７５Ｂの縁部に載置させる。そうすることで、ワークＷを９０°転回させて、テーブル７４上に転がった状態で縦向きにすることができる。

ワークの姿勢変換は、ロボットアーム２が、チャック３の掴んだワークＷを、払い出し装置７のテーブル７４のどこに置いて離すかによって実行される。したがって、ロボット１の動作を制御する制御装置１００にその実現機能が備わっている。この制御装置１００は、また、払い出し装置７の各駆動機構に指令を出すことによって、挿入ユニット７０のスライド動作や位置決め、ガイド７５Ａ、７５Ｂの開閉動作や位置決め、挿入スティック７７Ａの前後進動作を制御する機能も備えている。

次に、ワークピッキング装置Ｍの動作の流れについて、フローチャートを参照しながら説明する。
図１１は、ワーク供給装置１０のトレイ２１、２２の動作フローを示すフローチャートである。

図１１に示すように、トレイの動作制御がスタートすると、ステップＳ１０１で、トレイＡ内にワークが有るか否かをチェックする。トレイＡ内にワークが有る場合（ＹＥＳの場合）は、ステップＳ１０２に進み、トレイＡの底板３５が中間位置（前端でも後端でもない位置）に有るか否かをチェックする。トレイＡの底板３５が中間位置に有る場合（ＹＥＳの場合）はステップＳ１０３に進み、トレイＡの底板を後端位置へ移動して、スタートにリターンする。

ステップＳ１０２で、トレイＡの底板３５が中間位置にないと判断（ＮＯと判断）した場合は、ステップＳ１０４に進み、トレイＡの出口にワークが有るか否かをチェックする。トレイＡの出口にワークが有る（ＹＥＳ）なら、出口側へワークを押し出すために底板３５を動かす必要がないので、そのままスタートにリターンする。

ステップＳ１０４で、トレイＡの出口にワークが無い（ＮＯ）と判断した場合は、出口側へワークを押し出すために底板３５を動かす。即ち、ステップＳ１０５に進み、トレイＡの底板３５を１ピッチだけ前進させ、ワークを出口側に押し出す。そうすることで、ワークをコンベア２３に供給することができる。なお、この底板３５の前進動作は１ピッチずつ行ってもよいし、連続して行ってもよい。ステップＳ１０５の処理が終了したら、スタートにリターンする。

次に、トレイＡ内のワークが無くなると、ステップＳ１０１の判断がＮＯとなり、ステップＳ１０６に進む。ステップＳ１０６では、トレイＡの底板３５が前端位置に有るか否かをチェックし、前端位置にない場合（ＮＯの場合）、ステップＳ１０４に進む。つまり、トレイＡ内にワークがない場合でも、底板３５が前端まで進んでない場合は、トレイＡの出口にワークがあるかどうかを確かめ（ステップＳ１０４）、出口にもない場合にはトレイＡの底板３５を前端へ向けて移動させる（ステップＳ１０５）。

トレイＡ内のワークが無くなり、トレイＡの底板３５も前端位置まで移動している場合（ステップＳ１０１の判断がＮＯでしかもステップＳ１０６の判断がＹＥＳの場合）、初めてトレイＡが空になったと判断して、ステップＳ１０７に進み、トレイＡとトレイＢの底板３５を後端位置へ移動し、次いでステップＳ１０８に進んで、トレイＡを下降させると共にトレイＢを上昇させる。つまり、供給側と排出側のトレイの役割を交替させるために、トレイＡとトレイＢの上下関係を逆転する。

次に、トレイＢが供給側となるので、ステップＳ１０９に進んで、トレイＢの底板が前端位置に有るか否かをチェックする。前端位置にない場合は、ステップＳ１０９からステップＳ１１０に進んで、トレイＢの出口にワークが有るか否かをチェックする。トレイＢの出口にワークが有る場合（ステップＳ１１０の判断がＹＥＳの場合）は、底板３５を動かす必要がないので、ステップＳ１０９に戻る。トレイＢの出口にワークがない場合（ステップＳ１１０の判断がＮＯの場合）は、出口側へワークを押し出すために底板３５を動かす。即ち、ステップＳ１１１に進み、トレイＢの底板３５を１ピッチだけ前進させ、ワークを出口側に押し出す。そうすることで、ワークをコンベア２３に供給することができる。ステップＳ１１１の処理が終了したら、ステップＳ１０９に戻る。

ステップＳ１０９で、トレイＢの底板３５が前端位置まで移動していると判断（ＹＥＳと判断）した場合は、ステップＳ１１２に進み、トレイＢの底板３５を後端位置へ移動し、次いでステップＳ１１３に進んで、トレイＢを上方させると共にトレイＢを下降させる。つまり、供給側と排出側のトレイの役割を交替させるために、トレイＡとトレイＢの上下関係を逆転する。ステップＳ１１３の処理が終了したら、スタートにリターンする。

以上のようなトレイＡ、Ｂの動作に対応してコンベア２３の動作制御も行われる。
図１２は、ワーク供給装置１０のコンベア２３の動作フローを示すフローチャートである。

図１２に示すように、コンベア２３の動作制御がスタートすると、ステップＳ２０１で、トレイＡとトレイＢはどちらが上昇位置にあるかチェックする。つまり、供給側のトレイがどちらか確認する。トレイＡが上（供給側）の場合は、ステップＳ２０２に進んで、トレイＡの出口にワークが有るか否かをチェックする。トレイＡの出口にワークが有る場合（ＹＥＳの場合）は、ステップＳ２０３に進んで、コンベア２３を所定ピッチ分だけ正転搬送させる。ここで、コンベア２３は、必要に応じて適当なピッチ分（搬送距離）だけ搬送するものとされ、ピッチ数は任意に設定される。

トレイＡの出口にワークがない場合（ステップＳ２０２の判断がＮＯの場合）は、ステップＳ２０４で、トレイＡの底板３５が前端位置に有るか否かを確かめ、トレイＡの底板３５が前端位置にない場合は、ステップＳ２０２、２０４を繰り返し、トレイＡの出口にワークが有りとなるまで待つ。あるいは、トレイＡの底板３５が前端位置に移動するまで待つ。ただし、トレイＡの出口にワークが無い状態が続くときは、トレイ側の動作制御が優先する。

トレイＡの出口にワークがある場合（ステップＳ２０２の判断がＹＥＳの場合）、あるいは、トレイＡの出口にワークが無い場合（ステップＳ２０２の判断がＮＯの場合）でもトレイＡの底板３５が前端位置にある場合（ステップＳ２０４の判断がＹＥＳの場合）は、ステップＳ２０３に進んで、コンベア２３を所定ピッチ分だけ正転搬送させる。

コンベア２３を正転搬送（あるいは逆転搬送）させると、トレイＡ（またはトレイＢ）からワークが送り出されて来たワークが、搬送面２３ａに載りながら、撮像カメラ５の撮像領域つまりピッキング領域に運ばれる。そして、ステップＳ２０５でカメラ５による撮像データを確認した後、ステップＳ２０６でピッキング可能なワークがある（取出ワークあり）かどうかを判断し、ピッキング可能なワークが無い場合は、スタートにリターンする。また、ピッキング可能なワークが有る場合は、ロボット１へピッキング要求（搬送要求）を出してから、スタートにリターンする。なお、ピッキング可能なワークが有る場合は、コンベア２３はロボット１がピッキングできる状態を維持することになる。

トレイＡが上（供給側）である場合は、以上のように処理が進むが、トレイＢが上（供給側）である場合も同様に処理が進められる。つまり、トレイＢが上（供給側）の場合は、ステップＳ２０１からステップＳ２０８に進んで、トレイＢの出口にワークが有るか否かをチェックする。トレイＢの出口にワークが有る場合（ＹＥＳの場合）は、ステップＳ２０９に進んで、コンベア２３を所定ピッチ分だけ逆転搬送させる。

トレイＢの出口にワークがない場合（ステップＳ２０８の判断がＮＯの場合）は、ステップＳ２１０で、トレイＢの底板３５が前端位置に有るか否かを確かめ、トレイＢの底板３５が前端位置にない場合は、ステップＳ２０８、２１０を繰り返し、トレイＢの出口にワークが有りとなるまで待つ。あるいは、トレイＢの底板３５が前端位置に移動するまで待つ。ただし、トレイＢの出口にワークが無い状態が続くときは、コンベア２３側の動作制御より図１１のトレイ側の動作制御が優先する。

トレイＢの出口にワークがある場合（ステップＳ２１０の判断がＹＥＳの場合）、あるいは、トレイＢの出口にワークが無い場合（ステップＳ２０８の判断がＮＯの場合）であってもトレイＢの底板３５が前端位置にある場合（ステップＳ２１０の判断がＹＥＳの場合）は、ステップＳ２０９に進んで、コンベア２３を所定ピッチ分だけ逆転搬送させる。その後は、ステップＳ２０５に進み、トレイＡの場合と同じ処理となる。

上述したコンベア２３の動きに対応した撮像カメラ５の動作制御の内容を次に述べる。
図１３は、撮像カメラ５の撮像動作フローを示すフローチャートである。

この撮像カメラ５の撮像動作フローでは、コンベア２３の搬送面２３ａ上に載る複数のワークのうち、ピッキング可能なワークがあるかどうかを判定する。ピッキング可能なワークであるか否かは、上方からロボットアーム２のチャック３で掴み上げることができるワーク姿勢であること、チャッキングする際に対象ワークの周囲に邪魔になるもの（他のワークや壁等）がないこと、などが少なくとも判定条件として挙げられる。ピッキング可能なワークであるかどうかの画像判定は、撮像カメラ５で取得した画像の中の１つのワークの画像が、予め登録してある幾つかの取出面の画像（ピッキング可能なワークの画像）と一致するか否かで行う。

ここでは、制御装置１００には、予め、ピッキング対象のワークについての、ピッキング可能な状態に相当する画像（取出面の画像）が登録されているものとする。

図１３に示すように、撮像カメラ５の動作制御がスタートすると、ステップＳ３０１で、コンベア２３上のワークを撮像カメラ５で撮影する。このとき、必要な画像処理を行うこともある。次にステップＳ３０２で、ピッキング可能なワークを検索する。ここでは、取出面１の画像１と撮影画像を対比する。取出面１に合致したワークが有る場合は、ステップＳ３０３、３０４に進み、横向き姿勢または縦向き姿勢でワークをロボットアーム２が掴むときに、周囲にチャック可能なエリアが確保されているかどうか、つまり、周囲にアームの掴み作業を邪魔するワークや壁があるかないかを確認する。ここで、「横向き姿勢」とは、ワークの幅広面を上にした姿勢、「縦向き姿勢」とは、ワークの幅狭面を上にした姿勢のことである。

チャック可能なエリアが確保されている場合は、ステップＳ３０３またはステップＳ３０４の判定がＹＥＳとなって、ステップＳ３０５に進む。ステップＳ３０５では、ピッキングすべきワークの位置および姿勢の情報、取出面（掴む際に上面となる面）の情報、ピッキングするロボットアーム２のチャック３の姿勢に関する情報、などを主にロボットの制御部に出力し、一連の処理を終える。

ステップＳ３０３、３０４で、チャック可能なエリアが確保されていないと判定された場合は、ステップＳ３０６に進んで、その他の取出面２～６について、ピッキング可能なワークがあるかどうかの検索を繰り返す。いずれかの取出面２～６に合致したワークが有る場合は、ステップＳ３０５に進む。また、全部の取出面についてピッキング可能なワークに一致するものがない場合は、ステップＳ３０７に進んで、「ピッキング可能なワークの該当なし」の信号を出力して一連の処理を終える。ワーク供給装置では、この「ピッキング可能なワークの該当なし」の信号に応じて、コンベア２３の搬送面２３ａ上にピッキング可能なワークが展開されるように動作を行う。

上述したワーク供給装置１０（トレイＡ、Ｂ、コンベア）や撮像カメラ５の動作と並行して行われるロボット１の動作制御について次に述べる。図１４は、ワークピッキング装置Ｍのロボットアーム２の動作フローを示すフローチャートである。

図１４に示すように、ロボット１のピッキング動作の制御がスタートすると、ステップＳ４０１～４０３で、コンベア２３上のワークを掴みに行く。即ち、コンベア２３の上方にロボットアーム２を移動してチャック３を開き、次にワークの掴み位置にロボットアーム２を移動し、チャック３を閉じてワークを掴む。

次に、ステップＳ４０４～４０８で、掴んだワークを払い出し装置７に置きに行く。即ち、コンベア２３上のワークを掴んだロボットアーム２を上方へ移動し、ワークの払出位置の上方にロボットアーム２を移動し、ワークの払出許可信号が出るのを待って、ワークの払出位置にロボットアーム２を移動し、チャック３を開いて払い出し装置７にワークを預ける。

このとき、制御装置１００は、予めチャック３の掴んだワークの姿勢（横向きか縦向きか）を認識しているので、前述した通常載置モードでワークを払い出し装置７に受け渡すのか、姿勢変換載置モードでワークを払い出し装置７に受け渡すのかのいずれかを選択する。そして、その選択した内容に従ってワークを払い出し装置７に受け渡す位置を決定し、決定した位置にワークを預ける。

なお、ステップＳ４０５の段階で、コンベア２３上方のカメラ撮像エリア外にロボットアーム２が移動したら、ロボット１にワーク払出許可信号を出す（ステップＳ４３０）。

ロボットアーム２が払い出し装置７にワークを預けたら、ステップＳ４０９でロボットアーム２を上昇させ退避する。そして、ステップＳ４１０、４１１で、アーム２を原位置に戻すと共にロボット１を原位置に戻して、処理を終了する。なお、ステップＳ４０９の段階で、ロボットアーム２が干渉範囲外まで上昇したら、払い出し装置７に動作指令信号を出す（ステップＳ４４０）。

次に、ロボットアーム２の動きに対応した払い出し装置７の挿入ユニット７０の動作制御の内容を述べる。図１５は、挿入ユニット７０の動作フローを示すフローチャートである。

図１５に示すように、処理がスタートすると、ステップＳ５０１で、挿入ユニット７０をワーク受け取り位置に移動する。また、ガイド７５Ａ、７５Ｂを、受け取るワークの幅に応じた開度まで閉じる。これらの動作は、ロボットアーム２がコンベア２３上のワークをピッキングしに行く動作に連動して行うことができる。

次のステップＳ５０２では、挿入ユニット７０の移動完了に応じて、ロボット１に排出可能信号を送出する。次に、ステップＳ５０３で、ロボットアーム２が挿入ユニット７０にワークを置いて上方に退避したかをチェックする。この動作の完了を待ってステップＳ５０４に進み、挿入ユニット７０をワーク挿入位置（払い出し位置）に移動する。ワークの受取位置と挿入位置が同じ場合はこのステップＳ５０４はジャンプする（省略する）。次にステップＳ５０５で挿入許可が出ているかどうかをチェックし、ＹＥＳならステップＳ５０６で、ワークを払い出しトレイ８９に挿入する。つまり、挿入スティック７７Ａを前進させて、ワークを払い出しトレイ８９に向けて押し出す。

その後は、ステップＳ５０７で、挿入スティック７７Ａを原位置に後退させ、ステップＳ５０８で、挿入ユニット７０を原位置に戻して、スタートにリターンする。

次に実施形態のワークピッキング装置Ｍの全体の動作の流れについて、タイムチャートを参照して説明する。図１６は、実施形態のワークピッキング装置の全体動作の一例を示すタイムチャート、図１７は、図１６の※印部分の拡大図である。

図１６および図１７において、左側、右側の区別は、ロボット１から見ての左側、右側のことである。以下は、タイムチャート内の項目の表記と図２の平面レイアウトの装置の対応関係を示す。
トレイ１（Ａ）＝左側のワーク供給装置１１のトレイ２１（トレイＡ）
トレイ２（Ｂ）＝左側のワーク供給装置１１のトレイ２２（トレイＢ）
トレイ３（Ａ）＝右側のワーク供給装置１２のトレイ２１（トレイＡ）
トレイ４（Ｂ）＝右側のワーク供給装置１２のトレイ２２（トレイＢ）
コンベア１ ＝左側のワーク供給装置１１のコンベア２３
カメラ１ ＝左側のワーク供給装置１１のコンベア２３上のカメラ５
コンベア２ ＝右側のワーク供給装置１２のコンベア２３
カメラ２ ＝右側のワーク供給装置１２のコンベア２３上のカメラ５

図１６、１７のタイムチャートから、上述したワークピッキング装置Ｍは、次のように動作することが分かる。以下の（ａ）～（ｌ）の説明は、タイムチャート中の同符号で示す部分に該当する。

（ａ）初期動作において、左右のワーク供給装置１１、１２のトレイＡの上昇と下降を全て同時に行う。最初は、トレイＡを上昇させ、トレイＢを下降させる。また、左右のワーク供給装置１１、１２へのワークの供給も同時に行う（左右のワーク供給は２回目と同様に時間をずらして行ってもよい）。
（ｂ）左右のワーク供給後、左右のワーク供給装置１１、１２のコンベア２３が所定ピッチだけ前進動作（正転搬送）させ、コンベア２３を停止させた状態でカメラ５によりワークの撮影（画像認識とピッキングすべきワークの特定も含む）を行う。カメラで撮影した情報を検索した結果、ピッキング可能なワークが無い場合は、コンベア動作と撮影を繰り返す。
（ｃ）その後、ロボット１が左側と右側のワーク供給装置１１、１２のコンベア２３上のワークの取り出し（ロボット取り出し移動、チャック閉）から払い出し装置への受け渡しおよびホーム位置への戻り（スティック挿入位置へ移動、チャック開・ホーム戻り）までを順番に行う。
（ｄ）上記（ｃ）の払い出し装置７へのワークの受け渡しが終わりロボット１がホーム位置へ戻ったタイミングで、払い出し装置７は、払い出しトレイへ向けて挿入スティック７７Ａを前進させて、ワークの払い出しを行い、挿入スティックを原点位置に戻す。挿入スティックの動作は、ロボットと干渉しない限り独立して行うことができる。
（ｅ）上記（ｃ）のロボット１の動作中に、左側のワーク供給装置１１へのワークの供給を行い、コンベア２３を動かしてカメラ５による撮影を行う。
（ｆ）上記（ｅ）の動作が終えるタイミングで、カメラ５の画像情報を用いた解析結果に基づいて、ロボット１が、左側のワーク供給装置１１のワークの取り出しから払い出しおよびホーム位置への戻りまでを行う。
（ｇ）また、そのロボット１の動作中に、右側のワーク供給装置１２へのワークの供給を行い、コンベア２３を動かしてカメラ５による撮影を行う。
（ｈ）上記（ｆ）の動作が終えるタイミングで、カメラ５の画像情報を用いた解析結果に基づいて、ロボット１が、右側のワーク供給装置１２のワークの取り出しから払い出しおよびホーム位置への戻りまでを行う。
なお、（ｆ）と（ｈ）の動作の後の払い出し装置７の動作については、（ｄ）と同じである。

（ｉ）トレイ内のワークが無くなると、トレイＡとトレイＢの役割を交替する。即ち、トレイＡを下降させ、トレイＢを上昇させる。
（ｊ）そして、コンベア２３を逆転搬送させて、以降は、上記と同様な動作を行わせる。

（ｋ）また、その後さらにトレイ内のワークが無くなると、トレイＡとトレイＢの役割を交替し前の状態に戻す。即ち、トレイＡを上昇させ、トレイＢを下降させる。
（ｌ）そして、コンベア２３を正転搬送させて、以降は、上記と同様な動作を行わせる。

以上のように、ロボットが左側のワーク供給装置１１のコンベアからワークを取り出して払い出しを行っている間に、もう一方の右側のコンベアにワークを取りに行く。実際には、一方のコンベアで取れるワークが無くなるまで、一方のコンベアからのピックアップを繰り返す。一方のコンベアに取れるワークが無くなったら、他方のコンベアのワークを取りに行く。通常はこのような動作になるが、このタイムチャートでは、説明を容易にするため、左右のコンベアから１個ずつ取る場合を例にしている。

以上の説明のように、実施形態のワークピッキング装置Ｍによれば、少なくとも２台のワーク供給装置１１、１２を備えており、一方のワーク供給装置１１（１２）がロボットアーム２によるピッキング作業に使用中に、他方のワーク供給装置１２（１１）にて、次にピッキングすべきターゲットのワークをリセット動作により用意することができる。そのため、一方のワーク供給装置１１（１２）にピッキング可能なワークが無くなっても、即座に代わりにピッキングできるワークを他方のワーク供給装置１２（１１）にて余裕を持って提供することができる。その結果、ロボット１の待ち時間を極力無くすことができて、無駄時間を少なくしながら、作業効率を高めることができる。つまり、ロボットアーム２の動作期間中に並行して、次のピッキングターゲットを探す動作を実施するので、ロボット１の待ち時間を無くしたり少なくしたりすることができて、装置全体の稼働効率の向上が図れる。

また、各ワーク供給装置１１、１２においては、コンベア２３の搬送方向を切り換えることで、２つのトレイ２１（トレイＡ）、トレイ２２（トレイＢ）間でワークを交互に行き来させることができ、その動作に伴って、コンベア２３上に展開する複数のワークの位置や姿勢を大幅に変更することができる。つまり、その切り換え動作（リセット動作）に伴って、次々に新しい位置や姿勢でワークをコンベア２３上に展開させることができる。そのため、ロボットアーム２によりピッキング可能なワークを見つけ出す確率をより高めることができ、ピッキング作業の効率向上が図れる。

また、ワークが無くなるまで、２つのトレイ２１、２２間でワークを交互に行き来させることができるので、人がワークを集めて再投入する必要がなく、無駄な時間を少なくしながら、コンベア２３上にピッキング可能な状態でワークを自動的に展開させることができる。また、このような動作に携わるコンベア２３は、それぞれのワーク供給装置１１、１２ごとに１台だけで済むので、設備構成が簡単になる。

また、平面レイアウトとして、中央にロボット１を配置し、その左右両側にワーク供給装置１１、１２、ロボット１の前側に払い出し装置７を配置しているので、ロボットアーム２を迅速で無駄なく動かすことができ、作業効率向上に寄与することができる。特に、ロボット１から左右のワーク供給装置１１、１２までの距離が同じであるから、ロボットアーム２の伸縮動作時間の増加を抑制することができ、この点でも稼働効率の向上に寄与することができる。

また、実施形態のワークピッキング装置Ｍによれば、コンベア２３の両端のワーク収容トレイ２１、２２の上下の位置を切り換えながら、コンベア２３の搬送方向を切り換えることで、２つのトレイ２１、２２の間でワークを交互に行き来させることができる。つまり、コンベア２３でのワークの搬送の際に、供給側のトレイ２１（２２）を上昇させ、排出側のトレイ２２（２１）を下降させるので、コンベア２３の搬送面２３ａに対するワークの供給やコンベア２３の搬送面２３ａからのワークの排出をスムーズに行うことができる。

また、ワークの供給側のトレイ２１（２２）が空になった段階で、供給側のトレイ２１（２２）と排出側のトレイ２２（２１）の役割を交替するので、無駄な動きが少なく動作が安定して設備の信頼性が高まる。

また、トレイ２１、２２の底板３５を前進させる機構を設けたことにより、トレイ２１、２２内のワークＷを残らず確実にコンベア２３の搬送面２３ａに送り出すことができる。

また、実施形態のワークピッキング装置Ｍによれば、ロボットアーム２が掴んだワークＷを払い出し装置７に受け渡すときに、制御装置１００が、ロボットアーム２が掴んだワークＷの向きに応じて、通常載置モードまたは姿勢変換載置モードのいずれか一方を選択する。

例えば、払い出しトレイ８９に対して横向きにワークＷを払い出す必要がある場合は、ロボットアーム２が掴んだワークＷの向きが横向きならば、制御装置１００が通常載置モードを選択し、ワークＷを横向きのままロボットアーム２から払い出し装置７のテーブル７４上に受け渡す。一方、ロボットアーム２が掴んだワークＷの向きが縦向きならば、制御装置１００が姿勢変換載置モードを選択し、ワークＷをガイド７５Ａ、７５Ｂの縁部に重心をずらして載せる。そうすると、ロボットアーム２から解放された段階でワークＷがガイド７５Ａ、７５Ｂの縁部を支点にして９０°転回してテーブル７４上に載る。それにより、ワークＷの向きが縦向きから横向きに変換される。したがって、全てのワークＷを横向き姿勢でテーブル７４から払い出しトレイ８９に払い出すことができる。

これと反対に、例えば、払い出しトレイ８９に対して縦向きにワークＷを払い出す必要がある場合は、ロボットアーム２が掴んだワークＷの向きが縦向きならば、制御装置が通常載置モードを選択し、ワークＷを縦向きのままロボットアーム２から払い出し装置７のテーブル７４上に受け渡す。一方、ロボットアーム２が掴んだワークＷの向きが横向きならば、制御装置１００が姿勢変換載置モードを選択し、ワークＷをガイド７５Ａ、７５Ｂの縁部に重心をずらして載せる。そうすると、ロボットアーム２から解放された段階で、ワークＷがガイド７５Ａ、７５Ｂの縁部を支点にして９０°転回してテーブル７４上に載る。それにより、ワークＷの向きが横向きから縦向きに変換される。したがって、全てのワークＷを縦向き姿勢で、テーブル７４から払い出しトレイ８９に払い出すことができる。

このように必要に応じてワークＷの姿勢を転換をさせることで、払い出し装置７によるワークＷの払い出し姿勢を揃えることができる。そのため、ロボットアーム２で掴む際のワークＷの向きを、横向きと縦向きの両方に設定することができる。つまり、ピッキング可能なワークＷの姿勢を増やすことができ（ピッキングチャンスを増やすことができ）、ロボットアーム２の待ち時間を減らして作業時間を短縮することができる。

また、ワークＷの姿勢転換は、ロボットアーム２から払い出し装置７へのワークＷの置き位置を変化させるだけで行うことができるため、磁性体などにワークＷの材種を問わない。しかも、特別な姿勢転換装置を設けるわけではないので、機械的な設備の簡素化を図ることができる。

また、実施形態のワークピッキング装置Ｍによれば、一対のガイド７５Ａ、７５Ｂのうちどちらのガイド７５Ａ、７５Ｂの縁部にワークＷを重心をずらしながら載せるかによって、テーブル７４上に転がらせる際のワークＷの転回方向を異ならせることができる。例えば、左側のガイド７５Ａの右側の縁部にワークＷを重心をずらしながら載せると、ワークＷを右側に転回させることができる。したがって、ワークＷの左面を上方に向けることができる。また、右側のガイド７５Ｂの左側の縁部にワークＷを重心をずらしながら載せると、ワークＷを左側に転回させることができる。したがって、ワークＷの右面を上方に向けることができる。

また、実施形態のワークピッキング装置Ｍによれば、テーブル７４上にワークＷが載った後にガイド７５Ａ、７５Ｂの幅を狭めることで、たとえワークＷの向きが斜めになっていたとしても、真っ直ぐに向き直らせることができる。そのため、払い出しトレイ８９に対しての押し出し機構７７によるワークＷの払い出しをスムーズに行うことができる。

また、実施形態のワークピッキング装置Ｍによれば、挿入ユニット７０を、ワークＷを払い出す対象の払い出しトレイ８９に位置決めすることにより、任意の払い出しトレイ８９に対してワークＷを払い出すことができる。

なお、ワークの種類は問わないし、ワークの種類は１種類でも複数種類にしてもよい。

また、図１８に示す例のように、ワーク供給装置におけるトレイ２１、２２とコンベア２３との間に、トレイ２１、２２とコンベア２３との間を移動するワークＷがコンベア２３のベルトに巻き込まれるのを防止するガイド板３９を設ければ、小さなワークＷに対しても、ベルトに対するワークＷの巻き込まれ防止を果たすことができる。

また、上述の実施形態におけるワークピッキング装置Ｍでは、ワーク供給装置１０をロボット１の左右に一対配置した場合を示したが、ワーク供給装置１０をさらに追加配備してもよい。例えば、図１９に示すワークピッキング装置Ｍのように、もう一つのワーク供給装置１３を追加配備することも可能である。この場合は、レイアウトの関係上、ロボット１からの距離が離れる可能性もあるが、ロボットのアームが届く範囲であれば実施可能である。

また、左右に一対配置されているワーク供給装置１０のそれぞれの外側に、これらのワーク供給装置１０と平行になるようにワーク供給装置１０を一つずつ、あるいはそれ以上追加配備してもよい。この場合、すべてのワーク供給装置１０の長手方向が揃うので、ワークピッキング装置Ｍ全体の設置に必要とされる大きさを最小限にすることができる。

ここで、上述した本発明の実施形態に係るワークピッキング装置の特徴をそれぞれ以下［１］～［４］に簡潔に纏めて列記する。
［１］ 平面レイアウトの中心部に配置され、水平面内で旋回自在なロボットアーム（２）を有するロボット（１）と、
前記ロボット（１）の少なくとも左右両側に配置され、正逆搬送可能なコンベア（２３）を有するワーク供給装置（１０、１１、１２、１３）と、
前記コンベア（２３）の上方に配置され、前記コンベア（２３）上に載る複数のワーク（Ｗ）の位置および姿勢の画像情報を取得するカメラ（５）と、
前記ロボットの前側に配置され、前記画像情報に基づいて特定され前記ロボットアーム（２）によりピッキングされたワーク（Ｗ）が受け渡される払い出し装置（７）と、
前記ロボット（１）、前記ワーク供給装置（１０、１１、１２、１３）、および前記払い出し装置（７）の動作を制御する制御装置（１００）と、を備え、
前記ワーク供給装置（１０、１１、１２、１３）は、前記コンベア（２３）の搬送方向の一方および他方の端部に、それぞれ、搬送方向の上流側に位置するときに当該コンベア（２３）へ供給するワーク（Ｗ）を収容し、搬送方向の下流側に位置するとき当該コンベア（２３）から排出されるワーク（Ｗ）を収容する２つのワーク収容トレイ（２１、２２）を有するとともに、前記２つのワーク収容トレイ（２１、２２）の間で前記コンベア（２３）によってワーク（Ｗ）を移動させることにより、前記コンベア（２３）上に載るワーク（Ｗ）の位置や姿勢を変化させるリセット動作機能を備え、
前記制御装置（１００）は、
前記ロボットアーム（２）が、１つのワーク供給装置（１０、１１、１２、１３）のコンベア（２３）からワーク（Ｗ）をピッキングして前記払い出し装置（７）に受け渡すまでの動作期間中に、次にピッキングすべきターゲットが決まっていない場合は、前記１つのワーク供給装置（１０、１１、１２、１３）の他のワーク供給装置（１０、１１、１２、１３）に前記リセット動作を行わせ、当該ワーク供給装置（１０、１１、１２、１３）のコンベア（２３）上のワーク（Ｗ）の画像情報を前記カメラ（５）に取得させ、当該画像情報に基づいて次にピッキングすべきワーク（Ｗ）を特定する、
ことを特徴とするワークピッキング装置（Ｍ）。

［２］ 前記ワーク供給装置（１１、１２）は、
前記コンベア（２３）の正逆搬送の方向に応じて、搬送方向の上流側の前記ワーク収容トレイ（２１、２２）の底板（３５）を前記コンベア（２３）の搬送面（２３ａ）以上の高さに上昇させると共に、搬送方向の下流側の前記ワーク収容トレイ（２１、２２）の底板（３５）を前記コンベア（２３）の搬送面（２３ａ）より低い高さに下降させるトレイ昇降機構（３１）、を備える、
ことを特徴とする上記［１］に記載のワークピッキング装置（Ｍ）。

［３］ 前記制御装置（１００）は、
前記２つのワーク収容トレイ（２１、２２）のうち、上昇位置にある一方のワーク収容トレイ（２１、２２）が空になったことを知らせる信号に応答して、前記トレイ昇降機構（３１）を駆動制御し、空になった一方のワーク収容トレイ（２１、２２）を下降させると共に他方のワーク収容トレイ（２１、２２）を上昇させ、それに対応させて前記コンベア（２３）の搬送方向を逆転させる、
ことを特徴とする上記［２］に記載のワークピッキング装置（Ｍ）。

［４］ 前記ワーク収容トレイ（２１、２２）の底板（３５）は、前記コンベア（２３）の搬送面（２３ａ）の端部に向けて前進あるいは当該端部から後進可能であり、
前記ワーク収容トレイ（２１、２２）は、当該底板（３５）を前進させることで当該ワーク収容トレイ（２１、２２）に収容されたワークを前記搬送面（２３ａ）の上に送り出す底板駆動機構（３２）を具備する、
ことを特徴とする上記［１］～［３］のいずれかに記載のワークピッキング装置（Ｍ）。

Ｍ ワークピッキング装置
Ｗ ワーク
１ ロボット
２ ロボットアーム
７ 払い出し装置
１０、１１、１２、１３ ワーク供給装置
２１、２２ ワーク収容トレイ
２３ コンベア
２３ａ 搬送面
３１ トレイ昇降機構
３２ 底板駆動機構
３５ 底板
１００ 制御装置

Claims (4)

1. 平面レイアウトの中心部に配置され、水平面内で旋回自在なロボットアームを有するロボットと、
   前記ロボットの少なくとも左右両側に配置され、正逆搬送可能なコンベアを有するワーク供給装置と、
   前記コンベアの上方に配置され、前記コンベア上に載る複数のワークの位置および姿勢の画像情報を取得するカメラと、
   前記ロボットの前側に配置され、前記画像情報に基づいて特定され前記ロボットアームによりピッキングされたワークが受け渡される払い出し装置と、
   前記ロボット、前記ワーク供給装置、および前記払い出し装置の動作を制御する制御装置と、を備え、
   各前記ワーク供給装置は、前記コンベアの搬送方向の一方および他方の端部に、それぞれ、搬送方向の上流側に位置するときに収容しているワークを当該コンベアへ供給し、搬送方向の下流側に位置するときに当該コンベアから排出されるワークを収容する２つのワーク収容トレイを有するとともに、搬送方向の上流側に位置する前記ワーク収容トレイが空になったことを前記制御装置が検知する毎に前記コンベアの搬送方向を逆方向に切り換えて前記２つの前記ワーク収容トレイの間で前記コンベアによってワークを交互に行き来させることにより、前記コンベア上に載るワークの位置や姿勢を変化させ、
   前記制御装置は、
   左右の前記ワーク供給装置の何れか一つに対して、前記ロボットアームが前記コンベアからワークをピッキングして前記払い出し装置に受け渡す動作を、前記カメラから取得された前記画像情報に基づいて次にピッキングすべきワークが特定できる限りにおいて繰り返す、という作業を行うと共に、前記画像情報に基づいて次にピッキングすべきワークが特定できなくなったことを検知する毎に、前記作業を行う対象となる前記ワーク供給装置を、左右の前記ワーク供給装置のうちから交互に切り替える、
   ことを特徴とするワークピッキング装置。
2. 前記ワーク供給装置は、
   前記コンベアの正逆搬送の方向に応じて、搬送方向の上流側の前記ワーク収容トレイの底板を前記コンベアの搬送面以上の高さに上昇させると共に、搬送方向の下流側の前記ワーク収容トレイの底板を前記コンベアの搬送面より低い高さに下降させるトレイ昇降機構、を備える、
   ことを特徴とする請求項１に記載のワークピッキング装置。
3. 前記制御装置は、
   前記２つのワーク収容トレイのうち、上昇位置にある一方のワーク収容トレイが空になったことを知らせる信号に応答して、前記トレイ昇降機構を駆動制御し、空になった一方のワーク収容トレイを下降させると共に他方のワーク収容トレイを上昇させ、それに対応させて前記コンベアの搬送方向を逆転させる、
   ことを特徴とする請求項２に記載のワークピッキング装置。
4. 前記ワーク収容トレイの底板は、前記コンベアの搬送面の端部に向けて前進あるいは当該端部から後進可能であり、
   前記ワーク収容トレイは、当該底板を前進させることで当該ワーク収容トレイに収容されたワークを前記搬送面の上に送り出す底板駆動機構を具備する、
   ことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のワークピッキング装置。

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