JP7470305B2

JP7470305B2 - ピッキング装置

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Publication number: JP7470305B2
Application number: JP2021053224A
Authority: JP
Inventors: 修三西野; 秀昭山成; 宏嘉村田
Original assignee: Daifuku Co Ltd
Current assignee: Daifuku Co Ltd
Priority date: 2021-03-26
Filing date: 2021-03-26
Publication date: 2024-04-18
Anticipated expiration: 2041-03-26
Also published as: JP2022150567A

Description

本発明は、多数個の物品がばら積み状態に収納されている上側解放の搬送用コンテナ内から物品を取り出すためのピッキング用ロボット設備における終段可動体に取り付けられるピッキング装置に関するものである。

上記のようなピッキング装置としては、取り上げ対象の物品の上側平面に圧接吸着する吸着具を使用する吸着タイプや、取り上げ対象の物品を挟持するチャックを使用するチャックタイプがある。これら何れのタイプのピッキング装置であっても、取り上げ対象の物品を確実に且つ安定的に取り出すためには、取り上げ対象の物品のサイズに対応したサイズの物品取上げユニットが必要になる。特許文献１には、二次元平面上での直角２方向の水平移動と鉛直方向の昇降移動が可能な終段可動体に取り付けられるピッキング装置であって、前記終段可動体から下向きに延出する垂直軸体、この垂直軸体を自身の垂直軸心の周りに自転させる回転駆動手段、前記垂直軸体の下端横側部に水平軸心の周りに回転自在に軸支された回転体、この回転体の周方向２箇所に放射状に取り付けられた２種類の物品取上げユニット、及びこの２種類の物品取上げユニットを択一的に使用向きに切り換えるために前記回転体を一定角度範囲内で正逆回転駆動するモーターを備えたピッキング装置が開示されている。

特開2011-685号公報

特許文献１に開示されたピッキング装置では、物品の平面に圧接吸着する吸着部を備えた吸着ユニットと、物品を挟持する開閉自在なチャックを備えたチャックユニットを選択的に使用出来るように構成したものであって、小さな物品の取上げに適した小物品取上げユニットと、大きな物品の取上げに適した大物品取上げユニットとを使い分けることが出来るように構成されたものではない。勿論、特許文献１に開示されたピッキング装置に基づいて、吸着部を備えた吸着ユニットを小サイズの物品取上げユニットとし、チャックを備えたチャックユニットを大サイズの物品取上げユニットとして使い分ける程度のことは、当業者ならば容易に想到し得ると考えられないことも無いが、単純に大小２つの物品取上げユニットを選択的に使用出来るように組み合わせたのでは、次のような問題が生じる。

即ち、吸着具利用のピッキング装置とチャック利用のピッキング装置とに拘らず、小サイズの物品取上げユニットに対して大サイズの物品取上げユニットは、使用位置にあるときの平面視サイズが大きくなる。一方、小サイズの物品取上げユニットと大サイズの物品取上げユニットとは、それぞれの中心が共通の１つの垂直仮想面上で回動するように構成して、大小それぞれの物品取上げユニットが使用位置にあるときの平面視での中心位置が同一になるように構成していたため、コンテナの周囲壁、特にコンテナコーナー部に入り込むように位置する物品を対応する一方の物品取上げユニットによってピッキングしようとしたとき、上方に退避した位置にある他方の物品取上げユニットや、両ユニットを支持して回転する回転体を軸支する部材などがコンテナの周囲壁と干渉しないように、使用する物品取上げユニットの向きや位置を高精度に調整しなければならず、コンテナコーナー部に入り込んでいる物品のピッキングには多大の手間と時間を要し、作業を能率的に行うことが出来なかった。

本発明は、上記のような従来の問題点を解消することのできるピッキング装置を提案するものであって、本発明に係るピッキング装置は、後述する実施例との関係を理解し易くするために、当該実施例の説明において使用した参照符号を括弧付きで付して示すと、二次元平面上での直角２方向(X,Y)の水平移動と鉛直方向(Z)の昇降移動が可能な終段可動体(13)を備えたロボットの前記終段可動体(13)に取り付けられるピッキング装置(1)であって、前記終段可動体(13)から下向きに延出する垂直軸体(14)、この垂直軸体(14)を自身の垂直軸心(14a)の周りに自転させる回転駆動手段(15)、前記垂直軸体(14)の下端横側部に水平軸(21a)の周りに回転自在に軸支された回転体(18)、この回転体(18)の周方向２箇所に放射状に取り付けられた大小２つの物品取上げユニット(19,20)、及びこの大小２つの物品取上げユニット(19,20)を択一的に使用位置に位置させるために前記回転体(18)を一定角度範囲内で正逆回転駆動するモーター(21)を備えたピッキング装置(1)において、
前記垂直軸体(14)の下端には、自身の垂直軸心(14a)に対して外側に離れて位置する板状垂直アーム(23)が設けられ、前記回転体(18)には、前記板状垂直アーム(23)の、前記垂直軸体(14)の垂直軸心(14a)のある側に隣接して、前記水平軸(21a)の周りに回転自在に軸支される板状軸受け部(24)が設けられ、前記モーター(21)は、その出力水平軸が前記水平軸(21a)を兼ねるように前記板状軸受け部(24)の、前記板状垂直アーム(23)が隣接する側とは反対側に取り付けられて、前記大小２つの物品取上げユニット(19,20)の回動経路で囲まれた空間内に位置し、前記大小２つの物品取上げユニット(19,20)の内、大物品取上げユニット(20)は、前記一定角度範囲内での正逆回転時における当該ユニット(20)の最大径部(28)の回動経路が、前記板状垂直アーム(23)の、前記垂直軸体(14)の垂直軸心(14a)のある側とは反対側の外側面(23a)を含む仮想垂直面(30)に沿うように位置し、小物品取上げユニット(19)は、前記大物品取上げユニット(20)よりも前記仮想垂直面(30)側に接近して、一定角度範囲内での正逆回転時における当該小物品取上げユニット(19)の最大径部(26)（大物品取上げユニット(20)の最大径部(28)よりも小径）の回動経路が、前記仮想垂直面(30)に沿うように位置する構成になっている。

上記本発明の構成によれば、コンテナ内に収納されている取上げ対象の物品が小物品であるときは、前記終段可動体を取上げ対象の小物品の上方所定位置に位置させると共に、前記モーターにより回転体を回転させて、その取上げ対象の小物品の上方所定位置に小物品取上げユニットを下向きに位置させた状態で、前記終段可動体を取上げ対象の小物品に向かって降下移動させることにより、小物品取上げユニットで取上げ対象の小物品を吸着又は把持させることが出来る。この後は、前記終段可動体の上昇と二次元平面上での直角２方向の水平移動とによって、小物品取上げユニットで取り上げた小物品を目的の降し位置の真上迄搬送し、最後に前記終段可動体の降下と、小物品取上げユニットからの小物品の開放を実行することによって、取り上げた小物品を目的の降し位置に降ろすことが出来る。

又、取上げ対象の物品が大物品であるときは、前記終段可動体を取上げ対象の大物品の上方所定位置に位置させると共に、前記モーターにより回転体を逆回転させて、その取上げ対象の大物品の上方所定位置に大物品取上げユニットを下向きに位置させた状態で、前記終段可動体を取上げ対象の大物品に向かって降下移動させることにより、大物品取上げユニットで取上げ対象の大物品を吸着又は把持させることが出来る。この後の行程は、小物品取上げ時の行程と同様に行われる。

取上げ対象の物品が正立状態ではなく傾いているときは、前記モーターにより前記回転体を回転させて、対応する物品取上げユニットを取上げ対象の物品の傾斜上面に対する法線の傾斜角度に合わせて傾斜させると共に、当該物品取上げユニットを前記法線上に一致させるように前記終段可動体を三次元方向に移動させ、最後に前記終段可動体と共に前記物品取上げユニットを前記法線上に沿って降下させることにより、取上げ対象の物品の傾斜している上面に対し直角向きに吸着動作又はチャッキング動作を行わせることが出来る。

特に上記の本発明の構成によれば、垂直軸体から外側に離れて位置する板状垂直アームの内側、即ち、前記垂直軸体の真下側に、前記回転体と当該回転体を回転駆動するモーター、及び前記回転体に取り付けられた大小２つの物品取上げユニットの回動経路が配置された構成となっているので、ピッキング装置を構成する全ての部材を、例えば大物品取上げユニットの回動経路の巾内に収まるようにコンパクトに構成することが出来る。

しかも、大物品取上げユニットの回動経路に対して小物品取上げユニットの回動経路が、平面視において前記板状垂直アームに接近して、大小物品取上げユニットそれぞれの最大径部の回動経路が、前記板状垂直アームの外側面を含む仮想垂直面に沿うように位置しているので、取上げ対象の物品がコンテナのコーナーに嵌まり込むように位置している場合であっても、使用されない方の物品取上げユニットの最大径部と前記板状垂直アームの外側面とがコンテナの周囲壁に隣接する状態にするだけで、使用する側の物品取上げユニットを、コンテナのコーナーに嵌まり込むように位置している取上げ対象の物品に真上から降下移動させて、当該取上げ対象の物品を問題なく取り上げることが出来る。

本発明を実施する場合、前記大小２つの物品取上げユニット(19,20)は、それぞれの前記最大径部(26,28)の、前記回転体(18)に取り付けられる内側とは反対の外側に、物品の平面に圧接吸着する吸着具(27,29)を突設して構成し、前記大物品取上げユニット(20)は、その最大径部(28)の前記外側に複数の吸着具(29)が円周に沿って配列され、前記小物品取上げユニット(19)は、その最大径部(26)の前記外側の中心に１つの吸着具(27)が突設されたものとすることが出来る。

又、前記モーター(21)は、その出力水平軸である水平軸(21a)側を前記板状軸受け部(23)の内側に固着して片持ち支持させ、その水平軸(21a)は、前記板状軸受け部(24)を貫通させて外側の板状垂直アーム(23)に固着し、前記回転体(18)を正逆回転駆動するときには、前記水平軸(21a)に対して前記モーター(21)が前記回転体(18)と一体に回動するように構成することが出来る。特にこの構成によれば、モーターを両持ち構造で支持させる場合と比較して、ピッキング装置全体の横巾を狭めることが出来るだけでなく、回転しない板状垂直アームを外側に位置させ、その内側に大小各物品取上げユニットを支持して回動させる回転体を配置させることが出来るので、回転する回転体が前記板状垂直アームの外側に配置される場合と比較して、コンテナの周囲壁に回転する回転体が摺接する恐れもなくなる。

図１は、本発明に係るピッキング装置を使用したピッキング用ロボット設備全体を説明する平面図である。図２は、同上ピッキング用ロボット設備全体を説明する側面図である。図３Ａは、本発明に係るピッキング装置の一使用状態を示す正面図、図３Ｂはその横断平面図である。図４は、図３Ａの右側面図である。図５は、図４に示される大物品取上げユニットの底面図である。図６は、本発明に係るピッキング装置の異なる使用状態を示す正面図である。図７は、図６の横断平面図である。図８は、図６の右側面図である。図９は、正立状態の小物品を小物品取上げユニットで取り上げるときの様子を説明する正面図である。図１０は、右側へ２５°傾いた状態の小物品を小物品取上げユニットで取り上げるときの様子を説明する正面図である。図１１は、左側へ２０°傾いた状態の小物品を小物品取上げユニットで取り上げるときの様子を説明する正面図である。図１２は、左側へ５５°傾いた状態の小物品を小物品取上げユニットで取り上げるときの様子を説明する正面図である。図１３は、正立状態の大物品を大物品取上げユニットで取り上げるときの様子を説明する正面図である。図１４は、左側へ２５°傾いた状態の大物品を大物品取上げユニットで取り上げるときの様子を説明する正面図である。図１５は、右側へ２０°傾いた状態の大物品を大物品取上げユニットで取り上げるときの様子を説明する正面図である。図１６は、右側へ５５°傾いた状態の大物品を大物品取上げユニットで取り上げるときの様子を説明する正面図である。図１７Ａ及び図１７Ｂは、一般的な構成のピッキング装置の小物品取上げユニットでコンテナのコーナー部に位置する小物品を取り上げるときの様子を説明する平面図である。図１８Ａ及び図１８Ｂは、一般的な構成のピッキング装置の大物品取上げユニットでコンテナのコーナー部に位置する大物品を取り上げるときの様子を説明する平面図である。図１９は、本発明の一実施例に係るピッキング装置の小物品取上げユニットでコンテナのコーナー部に位置する小物品を取り上げるときの様子を説明する平面図である。図２０は、本発明の一実施例に係るピッキング装置の大物品取上げユニットでコンテナのコーナー部に位置する大物品を取り上げるときの様子を説明する平面図である。

以下、本発明の好適実施例を添付図に基づいて説明すると、図１及び図２は、本発明に係るピッキング装置１を使用するためのピッキング用ロボット設備の一例を示すものであって、基本的に従来周知のものであるから、駆動系の図示と説明は省略している。この図示のピッキング用ロボット設備では、物品取上げ対象のコンテナ２の定停止位置と物品収納対象のコンテナ３の定停止位置が並設され、それぞれの定停止位置に対してコンテナ搬入径路４，５とコンテナ搬出径路６，７が併設されている。これら両コンテナ２，３の定停止位置の並列エリアの外側で両コンテナ２，３の上端レベルより上方位置に、両コンテナ２，３の定停止位置並列方向と平行にＸ方向水平ガイドレール８が架台によって敷設されている。このＸ方向水平ガイドレール８上にＸ方向水平に往復移動自在なＸ方向可動台９が支持され、このＸ方向可動台９にＺ方向垂直ガイドレール１０の下端部が固着されている。そしてＺ方向垂直ガイドレール１０にＺ方向垂直に昇降自在なＺ方向可動台１１が支持され、このＺ方向可動台１１に、前記Ｘ方向水平ガイドレール８に対して直角水平向きのＹ方向水平ガイドレール１２の基部が取り付けられている。このＹ方向水平ガイドレール１２には、Ｙ方向水平に往復移動自在にＹ方向可動台、即ち、終段可動体１３が支持されている。

Ｘ方向可動台９、Ｚ方向可動台１１、及び終段可動体１３の駆動手段は、先に説明したように従来周知のものであって、図示と説明は省略しているが、移動経路の両端部間にわたって回動自在に張設された駆動ベルトを使用するベルト方式や、移動経路と平行に支承された駆動スクリューと当該駆動スクリューに螺嵌する雌ネジ体を使用するスクリュー方式などが一般的に知られている。これらの駆動手段によって、Ｘ方向可動台９のＸ方向水平移動、Ｚ方向可動台１１のＺ方向昇降移動、及び終段可動体１３のＹ方向水平移動を適宜組み合わせて実行することにより、終段可動体１３を垂直姿勢のままで、物品取上げ対象のコンテナ２内又は物品収納対象のコンテナ３内の任意の位置の上方任意の高さに位置させることが出来る。

終段可動体１３には、垂直軸体１４の上端部が自身の軸心の周りに自転可能に支持されており、終段可動体１３の上端には、垂直軸体１４を回転駆動するための回転駆動手段（例えば減速機内蔵モーター）１５が設置され、前記垂直軸体１４の下端に本発明のピッキング装置１が取り付けられている。このピッキング装置１は、図３～図８に示すように、垂直軸体１４の下端部に結合するための取付け部１６を上端に備えた支持本体１７、回転体１８、小物品取上げユニット１９、大物品取上げユニット２０、及び回転体１８を正逆回転駆動する減速機内蔵モーター２１から構成されている。以下、詳細に説明する。

支持本体１７は、垂直軸体１４の軸心１４ａに対して直径方向両側に張り出す偏平状部２２を取付け部１６の直下に備え、この偏平状部２２の張出し一端部から垂直軸体１４の軸心ａと平行に下向きに延出する板状垂直アーム２３を備えている。この板状垂直アーム２３の外側面２３ａは、偏平状部２２の張出し一端面２２ａと面一であり、下端には円形板部２３ｂを備えている。回転体１８は、板状垂直アーム２３の下端円形板部２３ｂの内側に同心状に重なる板状軸受け部２４を備え、減速機内蔵モーター２１の出力水平軸２１ａが突出する側が板状軸受け部２４の内側面に固着され、出力水平軸２１ａは、板状軸受け部２４を貫通した先端部が板状垂直アーム２３の円形板部２３ｂに外側から固着されている。従って、減速機内蔵モーター２１の出力水平軸２１ａを回動させると、その反力で減速機内蔵モーター２１自体が回転体１８と一体に出力水平軸２１ａの周りを回動することになる。換言すれば、減速機内蔵モーター２１の出力水平軸２１ａが支持本体１７に対して回転体１８を回転可能に軸支する水平軸となっている。

回転体１８は、板状軸受け部２４から連設されて、減速機内蔵モーター２１の外側に沿って円弧形に延出する二股部２５を備え、この二股部２５の一端に小物品取上げユニット１９が取り付けられ、二股部２５の他端に大物品取上げユニット２０が取り付けられている。小物品取上げユニット１９は、円盤状最大径部２６の外側中央に１本の吸着具２７が突設され、大物品取上げユニット２０は、前記円盤状最大径部２６よりも大径の円盤状最大径部２８の外側に３本の吸着具２９が、円盤状最大径部２８の軸心の周りに等間隔おきに突設されている。小物品取上げユニット１９と大物品取上げユニット２０は、図３及び図６に示す正面視では、両物品取上げユニット１９，２０の円盤状最大径部２６，２８の軸心２６ａ，２８ａが回転体１８の回転軸心（減速機内蔵モーター２１の出力水平軸２１ａの軸心）上で交差し、そして両者間の挟角が１１０度となるように構成されている。従って、図３Ａに示すように、大物品取上げユニット２０が回転体１８の回転軸心の真下で下向きに位置するとき、小物品取上げユニット１９は、回転体１８の回転軸心の周りで１１０度右上方向に回転した斜め右上向きの状態になる。又、図６に示すように、小物品取上げユニット１９が回転体１８の回転軸心の真下で下向きに位置するとき、大物品取上げユニット２０は、回転体１８の回転軸心の周りで１１０度左上方向に回転した斜め左上向きの状態になる。尚、周方向複数本の吸着具２９を備える円盤状最大径部２８は、各頂部に吸着具２９を備える多角形状とすることも出来る。

小物品取上げユニット１９と大物品取上げユニット２０は、両者が回転体１８を介して一体に減速機内蔵モーター２１の出力水平軸２１ａの周りに回動するとき、図３Ｂ、図４、図７、及び図８に示すように、小径の円盤状最大径部２６の回動経路と大径の円盤状最大径部２８の回動経路とが、板状垂直アーム２３の外側面２３ａを含む仮想垂直面３０に接するように構成されている。即ち、図４及び図８に示す方向からピッキング装置１を見たとき、小物品取上げユニット１９の小径の円盤状最大径部２６の軸心２６ａが、垂直軸体１４の軸心１４ａよりも板状垂直アーム２３のある側にずれていることにより、小径の円盤状最大径部２６の回動経路が前記仮想垂直面３０に接し、大物品取上げユニット２０の大径の円盤状最大径部２８の軸心２８ａが、垂直軸体１４の軸心１４ａよりも板状垂直アーム２３のある側とは反対側にずれていることにより、大径の円盤状最大径部２８の回動経路が前記仮想垂直面３０に接することになる。尚、図４及び図８に示す方向からピッキング装置１を見たときの垂直軸体１４の軸心１４ａ、小物品取上げユニット１９の小径の円盤状最大径部２６の軸心２６ａ、及び大物品取上げユニット２０の大径の円盤状最大径部２８の軸心２８ａは、互いに平行である。

以上のように構成されたピッキング装置１の使用方法について説明すると、図９に示すように、小物品取上げユニット１９の１本の吸着具２７によってピッキング出来る正立状態の小物品Ｓを物品取上げ対象のコンテナ２内から取り上げるときは、小物品取上げユニット１９を垂直軸体１４の真下で垂直下向きになる基準姿勢（０°）に切り換えると共に、先に説明したように、ピッキング用ロボット設備における終段可動体（Ｙ方向可動台）１３を、Ｘ方向可動台９のＸ方向水平移動と終段可動体１３のＹ方向水平移動、及びＺ方向可動台１１のＺ方向垂直昇降移動によって、取上げ対象の小物品Ｓの上方所定高さまで移動させ、続いてＺ方向可動台１１をＺ方向に降下させることにより、終段可動体（Ｙ方向可動台）１３の下側のピッキング装置１における小物品取上げユニット１９の吸着具２７を取上げ対象の小物品Ｓの水平上端面に当接させると共に、当該吸着具２７を働かせて取上げ対象の小物品Ｓに吸着具２７を吸着させる。この後は、吸着具２７を働かせたまま、ピッキング用ロボット設備における終段可動体１３を３次元移動させて、小物品取上げユニット１９の吸着具２７が吸着している小物品Ｓを、物品取上げ対象のコンテナ２内から取り上げると共に、物品収納対象のコンテナ３内の所定箇所上方位置まで搬送し、最後に小物品取上げユニット１９を降下させて、この小物品取上げユニット１９が吸着している小物品Ｓを物品収納対象のコンテナ３内の所定箇所に降し、吸着具２７の吸着作用を解除した後に終段可動体１３の３次元移動により、ピッキング装置１を物品取上げ対象のコンテナ２の上方のホームポジションに戻す。

ピッキング装置１の小物品取上げユニット１９は、図９に示す基準姿勢（０°）から図１０に示すように、大物品取上げユニット２０が板状垂直アーム２３と干渉する直前の上向き限界位置に達したときの、左へ２５度回転した左限界姿勢（－２５°）と、前記基準姿勢（０°）から図１２に示すように右へ５５度回転した右限界姿勢（＋５５°）との間の８０度の範囲内で、減速機内蔵モーター２１により回転体１８を正逆回転させることで任意に姿勢を変えることが出来る。従って、図１０に示すように、右側へ２５度の角度で傾斜している小物品Ｓから、図１２に示すように左側へ５５度の角度で傾斜している小物品Ｓまでの範囲で、傾斜している小物品Ｓも取り上げることが出来る。これら傾斜している小物品Ｓをピッキングする場合は、図１０～図１２に示すように、取上げ対象の小物品Ｓの傾斜している上端面に対する法線Ｎ上で当該小物品Ｓから所定距離だけ離れた位置まで、当該法線Ｎと平行になる角度に傾斜させた小物品取上げユニット１９を移動させて、小物品取上げユニット１９の吸着具２７を前記法線Ｎと同心状態で停止させる。この後は、吸着具２７が法線Ｎに沿って降下するように、ピッキング用ロボット設備の終段可動体１３を３次元移動させることにより、吸着具２７を取上げ対象の小物品Ｓの傾斜している上端面に当接吸着させることが出来る。このように傾斜姿勢のままで吸着した小物品Ｓは、必要に応じて搬送途中に垂直姿勢に矯正した後に、物品収納対象のコンテナ３内の所定位置に降ろすことが出来る。勿論、物品収納対象のコンテナ３内に対して小物品Ｓをばら積みすることも出来る。

図１３～図１６は、大物品取上げユニット２０の３本の吸着具２９で吸着してピッキングしなければならない大物品Ｌのピッキング方法を説明している。具体的には、先の小物品取上げユニット１９によって小物品Ｓをピッキングする方法との違いは、小物品取上げユニット１９に代えて大物品取上げユニット２０を使用する点のみである。即ち、大物品取上げユニット２０は、図１３に示すように、垂直軸体１４の真下で垂直下向きになる基準姿勢（０°）から、図１４に示すように、小物品取上げユニット１９が板状垂直アーム２３と干渉する直前の上向き限界位置に達したときの、右に２５度回転した右限界姿勢（＋２５°）と、前記基準姿勢（０°）から図１６に示すように左へ５５度回転した左限界姿勢（－５５°）との間の８０度の範囲内で、減速機内蔵モーター２１により回転体１８を正逆回転させることで任意に姿勢を変えることが出来る。従って、図１４に示すように、左側へ２５度の角度で傾斜している大物品Ｌから、図１６に示すように右側へ５５度の角度で傾斜している大物品Ｌまでの範囲で、傾斜している大物品Ｌも大物品取上げユニット２０を使用して取り上げることが出来る。この傾斜している大物品Ｌのピッキング方法も、先に説明した小物品取上げユニット１９による小物品Ｓのピッキング方法と同様に行える。

尚、上記のピッキング動作を自動的に行わせるためには、従来周知のように、物品取上げ対象のコンテナ２の上方から当該コンテナ２内の物品Ｓ／Ｌの収納状態を撮像装置で撮影して得られた画像データの解析により、物品Ｓ／Ｌの位置座標と各物品Ｓ／Ｌ毎の吸着対象の上面の法線Ｎの傾斜角度と傾斜方向のデータベースを作成し、このデータベースに基づいて、終段可動体１３の３次元移動経路、ピッキング装置１の小物品取上げユニット１９と大物品取上げユニット２０の選択、回転体１８の回転方向と回転角度、前記法線Ｎに沿って物品取上げユニット１９／２０を移動させるための終段可動体１３の３次元移動制御、及び物品取上げユニット１９／２０の吸着具２７／２９の吸気開始閉止制御などが行われる。

物品取上げ対象のコンテナ２内の物品Ｓ／Ｌの取り上げは、基本的に上記のように行うことが出来るが、平面積が許容限度に近いサイズの取上げ対象の物品Ｓ／Ｌがコンテナ２内のコーナー部に嵌まり込むように正立している場合、図９に示す基準姿勢（０°）にある小物品取上げユニット１９又は、図１３に示す基準姿勢（０°）にある大物品取上げユニット２０を、取上げ対象の物品Ｓ／Ｌが位置しているコンテナコーナー部に可能な限り入り込ませた状態で降下させて、取上げ対象の物品Ｓ／Ｌの取り上げを行うことになる。このような状況において使用される小物品取上げユニット１９及び大物品取上げユニット２０が、先に説明した本発明の構成ではなく、一般的に考えられる構成、即ち、図１７Ａ及び図１７Ｂに示される小物品取上げユニット１９及び、図１８Ａ及び図１８Ｂに示される大物品取上げユニット２０のように、基準姿勢（０°）にある物品取上げユニット１９／２０の垂直軸心と１１０度斜め上向きに位置する物品取上げユニット２０／１９の１１０度傾斜軸心とが、回転体１８の回転軸心（減速機内蔵モーター２１の出力水平軸２１ａの軸心）上で交差する構成である場合は、次のように物品取上げユニット１９／２０の降下前の位置と姿勢に多大な制限を伴うことになる。

即ち、小物品取上げユニット１９を使用するときは、図１７Ａ及び図１７Ｂに示すように、基準姿勢（０°）にある小物品取上げユニット１９の平面視において、板状垂直アーム２４や減速機内蔵モーター２１が小物品取上げユニット１９の円盤状最大径部２６の外側に張り出すことになるので、これら板状垂直アーム２４や減速機内蔵モーター２１、及び斜め上方に退避している大物品取上げユニット２０が、コンテナ２の周囲壁２ａ，２ｂと干渉しないように、小物品取上げユニット１９に対して大物品取上げユニット２０が延出している方向を図示の角度θＳ範囲内に収めるようにピッキング装置１の姿勢を定めなければならない。しかもこのようにピッキング装置１の姿勢を定めたとしても、小物品取上げユニット１９の円盤状最大径部２６、延いては小物品取上げユニット１９の吸着具２７を、コンテナ２の直角を成す両周囲壁２ａ，２ｂに十分に接近させることが出来ない。大物品取上げユニット２０を使用するときは、図１８Ａ及び図１８Ｂに示すように、基準姿勢（０°）にある大物品取上げユニット２０の平面視において、板状垂直アーム２４が大物品取上げユニット２０の円盤状最大径部２８の外側に若干張り出す程度であるが、この板状垂直アーム２４や斜め上方に退避している小物品取上げユニット１９が、コンテナ２の周囲壁２ａ，２ｂと干渉しないように、大物品取上げユニット２０に対して小物品取上げユニット１９が延出している方向を図示の角度θＬ範囲内に収めるようにピッキング装置１の姿勢を定めなければならない。

本発明の構成によれば、先に説明したように、小物品取上げユニット１９と大物品取上げユニット２０は、両者が回転体１８を介して一体に減速機内蔵モーター２１の出力水平軸２１ａの周りに回動するとき、図３Ｂ、図４、図７、及び図８に示すように、小径の円盤状最大径部２６の回動経路と大径の円盤状最大径部２８の回動経路とが、板状垂直アーム２３の外側面２３ａを含む仮想垂直面３０に接するように構成されている。従って、取上げ対象の小物品Ｓがコンテナ２内のコーナー部に嵌まり込むように正立している場合は、図９に示す基準姿勢（０°）にある小物品取上げユニット１９を、図１９に示すように、取上げ対象の小物品Ｓの真上に位置させるとき、板状垂直アーム２３の外側面２３ａと、退避姿勢にある大物品取上げユニット２０の円盤状最大径部２８の周面とを、コンテナ２の直角を成す両周囲壁２ａ，２ｂの内の板状垂直アーム２３に近い側の周囲壁２ａに隣接させる。又、取上げ対象の大物品Ｌがコンテナ２内のコーナー部に嵌まり込むように正立している場合は、図１３に示す基準姿勢（０°）にある大物品取上げユニット２０を、図２０に示すように、取上げ対象の大物品Ｌの真上に位置させるとき、板状垂直アーム２３の外側面２３ａと、退避姿勢にある小物品取上げユニット１９の円盤状最大径部２６の周面とを、コンテナ２の直角を成す両周囲壁２ａ，２ｂの内の板状垂直アーム２３に近い側の周囲壁２ｂに隣接させる。

上記のように基準姿勢（０°）にある小物品取上げユニット１９又は大物品取上げユニット２０を、コンテナ２内のコーナー部に嵌まり込むように正立している物品Ｓ／Ｌの真上に位置させることにより、当該物品取上げユニット１９／２０の円盤状最大径部２６／２８をコンテナコーナー部の直角両周壁２ａ，２ｂの両方に隣接させた状態で垂直真下に降下させることが出来る。この降下によって吸着具２７／２９を物品Ｓ／Ｌの上端面に当接させて吸着させ、上方にピッキングすることが出来るが、上記の物品取上げユニット１９／２０を垂直真下に降下させて吸着具２７／２９を物品Ｓ／Ｌの上端面に当接させる最終段階は、物品取上げユニット１９／２０の円盤状最大径部２６／２８を取上げ対象の物品Ｓ／Ｌの真上に位置させる行程と、板状垂直アーム２３の外側面２３ａと、退避姿勢にある物品取上げユニット１９／２０の円盤状最大径部２６／２８の周面とを、コンテナ２の周囲壁２ａ／２ｂに隣接させる行程との両方が完了した後に行われるが、前記２つの行程の何れか一方を先に終了させた後に他方の行程を開始させても良いし、両行程を同時に開始させても良い。又、上記の２つの行程をコーナー部から離れた位置で終了させた後に、物品Ｓ／Ｌの真上位置へ物品取上げユニット１９／２０を水平平行移動させることも可能である。

尚、以上の本発明の実施例では、物品取上げユニット１９，２０の両方が吸着具２７，２９によって物品Ｓ／Ｌの上端面を吸着保持する吸着タイプのものを使用しているが、物品取上げユニット１９，２０の内、例えば小物品Ｓを取り上げる方の物品取上げユニットは吸着タイプのものとし、他方の物品取上げユニットは、物品を把持して取り上げるチャックタイプのものとすることが出来る。勿論、物品取上げユニット１９，２０の両方を着タイプのものとすることも可能である。吸着タイプ、チャックタイプの何れであっても、その具体構造は限定されない。例えば吸着タイプの場合、小物品Ｓを吸着する吸着具２７の中に更に小径の吸着具を内蔵した構造とし、小物品Ｓよりも更に小型の極小物品の場合は、内蔵の小径吸着具で吸着出来るように構成することも出来る。

本発明のピッキング装置は、搬送用コンテナ内にばら積み状態で収納されている物品を吸着やチャックによって取り上げるピッキング用ロボット設備において、当該ロボットの終端可動体（ハンド部）に取り付けて活用出来る。

１ピッキング装置
２物品取上げ対象のコンテナ
３物品収納対象のコンテナ
４，５コンテナ搬入径路
６，７コンテナ搬出径路
８Ｘ方向水平ガイドレール
９Ｘ方向可動台
１０Ｚ方向垂直ガイドレール
１１Ｚ方向可動台
１２Ｙ方向水平ガイドレール
１３終段可動体（Ｙ方向可動台）
１４垂直軸体
１４ａ垂直軸体の軸心
１５回転駆動手段（例えば減速機内蔵モーター）
１６取付け部
１７支持本体
１８回転体
１９小物品取上げユニット
２０大物品取上げユニット
２１減速機内蔵モーター
２１ａ減速機内蔵モーターの出力水平軸
２２支持本体の偏平状部
２２ａ偏平状部の張出し一端面
２３板状垂直アーム
２３ａ板状垂直アームの外側面
２３ｂ板状垂直アームの下端円形板部
２４板状軸受け部
２５二股部
２６，２８円盤状最大径部
２６ａ，２８ａ円盤状最大径部の軸心
２７，２９吸着具
３０仮想垂直面
Ｓ小物品
Ｌ大物品
Ｎ法線

Claims

二次元平面上での直角２方向の水平移動と鉛直方向の昇降移動が可能な終段可動体を備えたロボットの前記終段可動体に取り付けられるピッキング装置であって、前記終段可動体から下向きに延出する垂直軸体、この垂直軸体を自身の垂直軸心の周りに自転させる回転駆動手段、前記垂直軸体の下端横側部に水平軸の周りに回転自在に軸支された回転体、この回転体の周方向２箇所に放射状に取り付けられた大小２つの物品取上げユニット、及びこの大小２つの物品取上げユニットを択一的に使用位置に位置させるために前記回転体を一定角度範囲内で正逆回転駆動するモーターを備えたピッキング装置において、
前記垂直軸体の下端には、自身の垂直軸心に対して外側に離れて位置する板状垂直アームが設けられ、前記回転体には、前記板状垂直アームの、前記垂直軸体の垂直軸心のある側に隣接して、前記水平軸の周りに回転自在に軸支される板状軸受け部が設けられ、前記モーターは、その出力水平軸が前記水平軸を兼ねるように前記板状軸受け部の、前記板状垂直アームが隣接する側とは反対側に取り付けられて、前記大小２つの物品取上げユニットの回動経路で囲まれた空間内に位置し、前記大小２つの物品取上げユニットの内、大物品取上げユニットは、前記一定角度範囲内での正逆回転時における当該ユニットの最大径部の回動経路が、前記板状垂直アームの、前記垂直軸体の垂直軸心のある側とは反対側の外側面を含む仮想垂直面に沿うように位置し、小物品取上げユニットは、前記大物品取上げユニットよりも前記仮想垂直面側に接近して、一定角度範囲内での正逆回転時における当該小物品取上げユニットの、前記大物品取上げユニットの最大径部よりも小径の最大径部の回動経路が、前記仮想垂直面に沿うように位置している、ピッキング装置。
前記大小２つの物品取上げユニットは、それぞれの前記最大径部の、前記回転体に取り付けられる内側とは反対の外側に、物品の平面に圧接吸着する吸着具を突設して構成し、前記大物品取上げユニットは、その最大径部の前記外側に複数の吸着具が円周に沿って配列され、前記小物品取上げユニットは、その最大径部の前記外側の中心に１つの吸着具が突設されたものである、請求項１に記載のピッキング装置。
前記モーターは、その出力水平軸側が前記板状軸受け部の内側に固着されて片持ち支持され、前記出力水平軸は、前記板状軸受け部を貫通して外側の板状垂直アームに固着されて、前記回転体を正逆回転駆動するときには、その出力水平軸に対して前記モーターが前記回転体と一体に回動するように構成されている、請求項１又は２に記載のピッキング装置。