JPH07102902B2

JPH07102902B2 - パレタイズ装置

Info

Publication number: JPH07102902B2
Application number: JP24666589A
Authority: JP
Inventors: 仁田島; 徹茂泉
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1989-09-22
Filing date: 1989-09-22
Publication date: 1995-11-08
Anticipated expiration: 2010-11-08
Also published as: JPH03111339A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、ロボットを用いたパレタイズ装置に関し、よ
り詳しくは、ロボットハンドが積載された物品に干渉す
ることなく最大数量積載することができるパレタイズ装
置に関する。

〔従来の技術〕

従来のこの種の装置は、１つのパレット等の受け具上に
同一寸法の物品（以下「貨物」という）のみを複数個積
み付けするものが殆んどであった。

しかしながら、需要者の多様化に伴い、多品種小量輸送
時代を迎えた現在では、パレタイズの対象となる貨物も
多種多様で１つのパレットに寸法を異にする複数種の貨
物を積載し得るパレタイズ装置の要求が富に高まってい
る。

このような要求に応えるものとして、各貨物の積み付け
位置等をパターン化してそれらのパターンを予めロボッ
トにティーチングする方式のものが提案されている（特
開昭61−26109号公報）。

〔発明が解決しようとする課題〕しかしながら、従来のティーチング方式のパレッタイズ
装置では、多品種の貨物を積載（混載）する際に、その
都度ティーチングする必要があって、多品種の貨物をパ
レタイズする上で柔軟性に劣るという課題があった。そ
こで、従来のティーチング方式を改め、多品種の貨物の
組み合わせに則して、その都度、荷姿を演算によって決
定することによって、多品種の貨物の混載に柔軟に対応
させたパレタイズ装置が考えられる。

しかし、このようなパレタイズ装置においては、１つの
パレットにできるだけ多くの貨物を積み付ける必要があ
り、その積み付けパターンを演算するに際し、貨物と貨
物との隙間を極力少なくして無駄なスペースを少なくす
る必要があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、
同種または異種の寸法の貨物の積み付け位置及び積み付
けパターンを自動的に決定し、且つ貨物とロボットハン
ドとの干渉を回避しつつ貨物間の隙間を最小限にして効
率よく貨物を混載することができるパレタイズ装置を提
供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のパレタイズ装置は、ロボットハンドによって同
種または異種の物品をパレット、箱体等の受け具上に複
数積載するパレタイズ装置において、積載する物品の組
み合わせに応じて上記受け具上での積載位置及び積載パ
ターンを演算する荷姿演算装置を備え、且つ該荷姿演算
装置が、その演算結果に基づいて上記ロボットハンドに
よって物品を積載するに際に、既に積載された物品と該
ロボットハンドとが干渉する範囲を演算する干渉演算装
置を備えて構成されている。

〔作用〕

本発明によれば、同種または異種の物品の混載要求があ
ると、荷姿演算装置で各種物品の積み付け装置及び積み
付けパターンを演算し、この演算結果に基づいて、干渉
演算装置で既に積載された物品と次の物品を積載する際
のロボットハンドとが干渉する範囲を演算することによ
って、ロボットハンドが物品に干渉することがないよう
に最小限の隙間を設けながら物品を混載することができ
る。

〔実施例〕

以下、第１図乃至第12図に示す実施例に基づいて本発明
を説明する。尚、各図中、第１図は本発明のパレタイズ
装置の一実施例の全体を示す平面図、第２図は第１図の
パレタイズ装置に用いられるロボットハンドを示す正面
図、第３図は異種の貨物を１つのパレット上に混載した
状態を示す斜視図、第４図は第３図の混載の荷姿を演算
する過程を示すフロー図、第５図（ａ），（ｂ）は４個
の貨物を積み付けるパターンの具体例を示す平面図、第
６図（ａ），（ｂ）はそれぞれ６個の貨物を積み付ける
パターンの具体例を示す平面図、第７図（ａ），（ｂ）
はそれぞれ８個の貨物を積み付けるパターンの具体例を
示す平面図、第８図はパレットを３次元化した座標、第
９図は異種の貨物の積み付けるスペースの概念を示す平
面図、第10図は寸法を異にする貨物を積み付ける際の貨
物とロボットハンドとが干渉する状態を示す正面図、第
11図は積み付ける貨物とロボットハンドとの関係を示す
平面図、第12図は複数個の貨物を積み付けた状態を示す
ロボットハンドと各貨物との関係を示す平面図である。

本実施例のパレタイズ装置は、第１図に示す如く、ロボ
ット本体（１）と、該ロボット本体（１）から伸縮可能
に延設されたロボットハンド（２）とを備え、搬入コン
ベア（３）によって搬入された貨物をパレットコンベア
（４）に載置されたパレット（５）上にロボットハンド
（２）によって積み付けるように構成されている。そし
て、ロボットハンド（２）は、第１図に示す如く、搬入
コンベア（３）上の貨物の位置及びパレットコンベア
（４）上のパレット（５）に積み付ける貨物の位置によ
って仮想線で示す領域（Ｒ）を揺動伸縮動作するように
なされている。

また、本実施例におけるロボットハンド（２）は、第２
図に示す如く、エアー吸着パッド等からなる一対の把持
具（2a），（2a）を備え、該把持具（2a），（2a）によ
って貨物を吸着、把持して貨物をパレタイズするように
構成されている。

また、本実施例のパレタイズ装置は、第３図に示す如
く、異種の貨物（６）を１つのパレット（５）上に積み
付ける貨物間の隙間を極力少なくしてより多くの貨物を
混載し得るように構成されている。このように無駄なス
ペースを最大限抑制してより多くの貨物（６）を混載す
るために、本実施例のパレタイズ装置は、積み付ける貨
物の種類（特に寸法上における種類）に応じてパレット
（５）上での積み付け位置及び積み付けパターンを演算
する荷姿演算装置を備えている。勿論、荷姿演算装置で
演算するために、本実施例のパレタイズ装置は、演算デ
ータとなる貨物（６）の寸法等の入力手段、及びこれら
のデータを記憶するメモリを備え、更に、所定のパレッ
ト（５）上に積み付ける貨物（６）の種類及びそれらの
個数の入力手段を備えている。

本実施例のパレタイズ装置は、上記各入力手段によって
各種のデータが入力されると、上記荷姿演算装置によっ
て以下の処理がなされるように構成されている。

即ち、上記荷姿演算装置は、第４図に示す如く、所定の
パレット（５）上に混載すべき各貨物毎の積み付けパタ
ーンの組み合わせを演算すると（ステップ110）、それ
ぞれの積み付けパターンの組み合わせの優先順位を演算
によって決定する（ステップ120）。次いで、異種の各
貨物間の積み付けパターンの組み合わせを演算した後
（ステップ130）、最後に各貨物の積み付けパターンに
おける各貨物の端数の組み合わせを演算して（ステップ
140）、一連の処理を終了して最大混載量を確保するよ
うになされている。

次に、上記各ステップにおける演算処理内容を更に詳述
する。

例えば、Ａ貨物を11個、Ｂ貨物を12個共に１つのパレッ
ト（５）上に積み付ける場合について説明する。

ステップ110においては、各Ａ貨物,B貨物の積み付けパ
ターンの組み合わせを演算するが、その前にその積み付
けパターンとして、第５図乃至第７図に示す各種の積み
付けパターンを予め登録しておく。即ち、第５図は同一
貨物を４個積み付ける場合の２種類のパターン（P
4_a），（P4_b）を示し、第６図は６個の貨物を積み付け
る場合の２種類のパターン（P6_a），（P_6b）を示し、第
７図は８個の貨物を積み付ける場合の２種類のパターン
（P8_a），（P8_b）を示している。この場合、Ａ貨物を11
個積み付けることになるから、上記パターンを用いれば
次の積み付け態様として以下のパターンがある。

８個のパターンと端数３個６個及び４個のパターンと端数１個４個のパターン２つと端数３個便宜上、貨物８個のパターンをAP8、貨物６個のパター
ンをAP6、貨物４個のパターンをAP4及び端数をAHと定義
し、また上記，，の各組み合わせのパターンをA
1,A2及びA3と定義すると、上記，，は次のように
定義される。

A1＝AP8＋AH4 A2＝AP6＋AP4＋AH1 A3＝AP4＋AP4＋AH3 Ｂ貨物についても同様に定義すると次の各パターンがあ
る。

′B1＝BP8＋BP4 ′B2＝BP6＋BP4＋BH2 ′B3＝BP4＋BP4＋BP4 而して、上記AP8の場合には、第７図に示すパターン（P
8_a），（P8_b）のいずれのパターンを選択するかを判断
する必要がある。いずれのパターンを選択するかについ
ては、予め次の選択基準を設定しておく。

決定基準１）横方向の寸法（第７図中P_W）がパレットの横寸法以
内であり、且つパレットを配列した場合に該横寸法で最
も長くなること２）縦方向の寸法（第７図中P_L）が最も短く、且つパレ
ットの縦寸法以内になること３）更に、１つの貨物の積み付けパターンが２種以上の
積み付けパターンの組み合わせである場合には、２番目
以降の積み付けパターンをその前の積み付けパターンの
上に形成すること（上記′のB2を例に挙げれば、BP6
の上にBP4を形成する）上記１）〜３）の決定基準に従ってＡ貨物の積み付けパ
ターンA1〜A3及びB1〜B3を決定する。

以上の如くして、Ａ貨物及びＢ貨物の積み付けパターン
A1〜A3、B1〜B3の組み合わせが決定されると、各積み付
けパターンA1〜A3,B1〜B3のいずれの積み付けパターン
を優先するかを決定するステップ120へ移る。

ステップ120においては、次の各重み付けをして加算し
た評価式を優先順位決定の基準にする。

優先順位基準１）積み付け段数積み付け段数は、積み付けパターンを定義する式の工数
で表される（上記′のB1では２段、′では３段）２）最大パターンの縦寸法（第７図中P_L）の短かさ３）端数の少なさ上記１）〜３）の優先順位基準に基づいて所定の評価式
から演算し、優先順位を決定する。

以上の如くしてＡ貨物及びＢ貨物の積み付けパターンの
優先順位が決定がされると、Ａ貨物,B貨物間のパターン
の組み合わせを演算するステップ130へ移る。

ステップ130においては、上記積み付けパターンに従っ
て積み付けられる貨物の占める矩形のスペースをベース
と定義し、このベースを基準に積み付けパターンの組み
合わせを上記優先順位との関係から演算する。即ち、一
のベース上に貨物を積み付けた場合、残りのスペース及
び積み付けられた貨物の上面に形成されるスペースがそ
れぞれ新たなベースとなる。即ち、ベースは、その縦横
寸法、高さ及びスタート位置をもった座標として定義さ
れる（第８図参照）。具体的には、パレット（５）がベ
ースになり、貨物を積み付ける前では、パレット（５）
の縦横寸法がベースの縦横寸法になり、高さが0mmにな
る。そして、スタート位置の座標は座標点（0,0）であ
る。このような条件にあるベースを初期ベース１とす
る。而して、初期ベース１となるパレット（５）に、第
９図に示す如く、スタート座標（71）を含むベース２上
に貨物を積み付けると、ベース１は、積み付けられた貨
物の上面に形成される新たなベース２と、貨物のないベ
ース３及びベース４に分割された矩形のスペースが形成
される。このとき、ベース３及びベース４それぞれは、
ベース高さが０、スタート座標が（72），（73）とな
る。一方、ベース２は、貨物の上面に形成されているた
め、ベース高が貨物の高さに等しく、スタート座標が
（71）である。このように、パレット（５）に貨物を積
み付けると、ベースが順次分割されて新たなベースを形
成することになる。

このとき、既に積み付けられた貨物と、これから積み付
けようとする貨物の高さの関係によっては、ロボットハ
ンド（２）が既に積み付けられた貨物と干渉することが
ある。このようにロボットハンド（２）が積み付けられ
た貨物と干渉する場合には、これから積み付ける貨物を
隙間なく密着させて積み付けられるとは限らない。例え
ば、第10図に示す如く、高さを異にする貨物（6a），
（6b）を密着させて積み付けようとするロボットハンド
（２）が貨物（6b）と干渉するから、干渉せぬように一
定の隙間をもたせて積み付ける必要がある。そのため
に、本実施例装置では、干渉演算装置によって干渉の有
無を演算によって算出しチェックするように構成されて
いる。これを第11図，第12図を参照しつつ説明する。即
ち、積み付けられる貨物（６）の大きさは、ロボットハ
ンド（２）よりも大きいものもあれば、小さいものもあ
り、ロボットハンド（２）の方が大きい場合に上述の如
き干渉が生じる。ロボットハンド（２）が第11図に示す
如く、部分的に貨物（６）よりも大きく、この貨物
（６）をより高い寸法の貨物に隣接させて積み付けよう
とすると第10図に示す関係になって隙間を予め演算して
隙間を形成するように積み付けるようにしている。つま
り、同一種の貨物（6c），（6d），（6e）を第12図に示
す如く積み付けようとすると、これら３個の貨物（6
c），（6d），（6e）は同一高さであるため密着させて
積み付けられるが、高さを異にする他の貨物を積み付け
ようとすると、各貨物（6c），（6d），（6e）における
ロボットハンド（２）の位置を一括した一点鎖線で示す
包絡線の範囲が、この積み付けパターンの干渉領域
（７）になる。この積み付けパターンで第７図に示すベ
ース２に貨物（6c），（6d），（6e）を積み付け、次の
貨物（６）をベース４に積み付ける際に、ベース２に積
み付けられた貨物（6c），（6d），（6e）の高さとベー
ス４に積み付ける貨物（６）の高さとの差が第10図に示
すＨ寸法以上あればロボットハンド（２）が干渉するた
め、貨物（６）を密着させて積み付けることができず、
第12図に示す干渉領域（７）を回避して積み付ける。こ
の干渉領域（７）の有無は次のようにして行われる。

前記ステップ120においてＡ貨物とＢ貨物との積み付け
パターンがA3,B3を最優先する旨演算されたとすると、
混載されるＡ貨物の積み付けパターンは、A3＝AP4＋AP4
＋AH3、Ｂ貨物の積み付けパターンはＢ＝BP4＋BP4＋BP4
である。これらの各パターンを上述したベースの概念に
基づいて組み合わせる場合には次のようにする。

組み合わせ基準１）それぞれの貨物の最大パターンの最も寸法の大きい
ものを選択し、全パターンが終了するまで以下の演算を
繰り返す。

２）選択されたパターンに載せられる最小のスペースを
選択し、上述のベース分割を行う。このとき、貨物の上
下段でできるだけ同一種の貨物となるように同一種の場
合にはできるだけ同一貨物上に形成されるベースを優先
して選択する。

以上の繰り返しによって全てのパターンが積み付けられ
ると、次に端数の組み合わせを演算するステップ140へ
移る。

ステップ140においては、貨物間における積み付けパタ
ーンの組み合わせ演算を上述の如くした後、端数の積み
付け処理の演算を行う端数の積み付けは、基本的には上
記ステップ130の積み付け処理と同様に、ベースの分割
演算によって端数貨物を積み付け、その積み付け順位は
貨物の平面寸法の大きさの順になり、ロボットハンドの
干渉の有無についてもチェックする。

以上説明した如く、本実施例によれば、異種の貨物の寸
法等のデータが入力されるとメモリに記憶しておき、ま
た、パレット（５）に混載する貨物（６）の種類及び個
数を入力しておくと、荷姿演算装置によってステップ11
0からステップ140の一連の積み付けパターンの演算を行
うと共に、干渉演算装置によってロボットハンド（２）
が貨物（６）に干渉しないように干渉領域（７）を演算
して異種貨物間の必要とされる隙間を自動的に設けて最
大量の貨物（６）をパレット（５）上に混載する。

〔発明の効果〕

以上本説明によれば、同種または異種の寸法の貨物の混
載要求に基づいて各種の貨物の積み付け位置及び積み付
けパターンを自動的に決定し、且つ貨物とロボットハン
ドとの干渉を回避しつつ貨物間の隙間を最小限にして効
率よく貨物を混載することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のパレタイズ装置の一実施例の全体を示
す平面図、第２図は第１図のパレタイズ装置に用いられ
るロボットハンドを示す正面図、第３図は異種の貨物を
１つのパレット上に混載した状態を示す斜視図、第４図
は第３図の混載の荷姿を演算する過程を示すフロー図、
第５図（ａ），（ｂ）はそれぞれパレットに４個の貨物
を積み付けるパターンの具体例を示す平面図、第６図
（ａ），（ｂ）はそれぞれ６個の貨物を積み付けるパタ
ーンの具体例を示す平面図、第７図（ａ），（ｂ）はそ
れぞれ８個の貨物を積み付けるパターンの具体例を示す
平面図、第８図はパレットを３次元化して表す座標を示
す図、第９図は異種の貨物の積み付けスペースの概念を
示す平面図、第10図は寸法を異にする貨物を積み付ける
際の貨物とロボットハンドとが干渉する状態を示す正面
図、第11図は積み付ける貨物とロボットハンドとの関係
を示す平面図、第12図は複数個の貨物を積み付けた状態
を示すロボットハンドと各貨物との関係を示す平面図で
ある。各図において、（１）はロボット本体、（２）はロボッ
トハンド、（５）はパレット（受け具）、（６）は貨物
（物品）、（７）は干渉領域である。尚、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ロボットハンドによって同種または異種の
物品をパレット、箱体等の受け具上に複数積載するパレ
タイズ装置において、積載する物品の組み合わせに応じ
て上記受け具上での積載位置及び積載パターンを演算す
る荷姿演算装置を備え、且つ該荷姿演算装置が、その演
算結果に基づいて上記ロボットハンドによって物品を積
載する際に、既に積載された物品と該ロボットハンドと
が干渉する範囲を演算する干渉演算装置を備えたことを
特徴とするパレタイズ装置。