(57)【要約】      （修正有）【課題】食品の箱詰め作業において食品の配列状態に異常が発生した場合でも作業効率の低下を防ぐ。【解決手段】食品箱詰装置は、上面が開口した容器４１に食品４０を箱詰めする装置である。制御装置は、ハンド部１８により保持された食品４０を容器４１の上の所定の高さまで移動させる搬送動作、ハンド部１８により保持された食品を所定の高さから容器４１の底部４１ａまで下降させる下降動作、及び、容器４１内の所定の位置においてハンド部１８により保持された食品４０を解放する解放動作を実行するようハンド部１８及び移動部の動作を制御するとともに、異常検知部は、下降動作において、ハンド部１８に保持された食品４０の底部が、容器４１の底部４１ａに着地したか否かを検知する。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面が開口した容器に食品を箱詰めする装置であって、
前記食品を保持又は解放可能に構成されたハンド部と、
前記ハンド部を移動可能に構成された移動部と、
前記ハンド部及び前記移動部の動作を制御するように構成された制御装置と、
前記ハンド部及び前記移動部の動作中において異常を検知するよう構成された異常検知部と、
を備え、
前記制御装置は、前記ハンド部により保持された食品を前記容器の上の所定の高さまで移動させる搬送動作、前記ハンド部により保持された食品を前記所定の高さから前記容器の底部まで下降させる下降動作、及び、前記容器内の所定の位置において前記ハンド部により保持された食品を解放する解放動作を実行するよう前記ハンド部及び前記移動部の動作を制御するとともに、
前記異常検知部は、前記下降動作において、前記ハンド部に保持された食品の底部が、前記容器の底部に着地したか否かを検知する、食品箱詰装置。
【請求項２】
前記ハンド部は、
前記食品の両側を把持するように構成された一対の把持部材と、
上下方向に伸縮可能な弾性部材を有し、前記一対の把持部材を支持するように構成された支持部材と、
を有し、
前記異常検知部は、前記下降動作において、前記支持部材から前記弾性部材に作用する力を検出する力検出部を有し、
前記力検出部により検出された力に基づいて、前記一対の把持部材により保持された食品の底部が、前記容器の底部に着地したか否かを検知する、
請求項１に記載の食品箱詰装置。
【請求項３】
前記支持部材は、硬性部材を更に有し、前記硬性部材によって前記一対の把持部材を支持する第１の状態と、前記弾性部材によって前記一対の把持部材を支持する第２の状態との間に切り替え可能に構成され、
前記支持部材は、
前記搬送動作においては、前記第１の状態に切り換えられ、
前記下降動作においては、前記第２の状態に切り換えられるように構成される、
請求項２に記載の食品箱詰装置。
【請求項４】
前記移動部は、１以上の関節軸、その関節軸を駆動させるサーボモータ、及び、サーボモータの位置を検出する位置センサを有するロボットアームを備え、
前記制御装置は、位置指令に応じて前記サーボモータをフィードバック制御するように構成され、
前記異常検知部は、前記下降動作において、フィードバック制御における偏差量に基づいて、前記ハンド部により保持された食品の底部が、前記容器の底部に着地したか否かを検知する、請求項１に記載の食品箱詰装置。
【請求項５】
前記制御装置は、前記下降動作においては、制御ループゲインを下げる、請求項４に記載の食品箱詰装置。
【請求項６】
食品を保持又は解放可能に構成されたハンド部と、前記ハンド部を移動可能に構成された移動部と、前記ハンド部及び前記移動部の動作を制御するように構成された制御装置と、前記ハンド部及び前記移動部の動作中において異常を検知するよう構成された異常検知部と、を備える食品箱詰装置の動作方法であって、
前記制御装置により、前記ハンド部により保持された食品を上面が開口した容器の上の所定の高さまで移動させる搬送動作、前記ハンド部により保持された食品を前記所定の高さから前記容器の底部まで下降させる下降動作、及び、前記容器内の所定の位置において前記ハンド部により保持された食品を解放する解放動作を実行するよう前記ハンド部及び前記移動部の動作を実行するとともに、
前記異常検知部により、前記下降動作において、前記ハンド部に保持された食品の底部が、前記容器の底部に着地したか否かを検知する、食品箱詰装置の動作方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、食品箱詰装置及びその動作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、トレー等の容器に食品を詰め込む装置が知られている。特許文献１には、吸着ユニットを介して複数の食品（おにぎり）を上方へ吊上げ、該吊上げた食品を所定の箱詰め位置に移動し、吸着を解除して箱に箱詰めを行う食品の箱詰め装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２５１７０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記特許文献１の従来技術では、複数の食品を所定の高さから落下させるため、箱の底面に着地した食品が転倒してしまう場合がある。その他、容器内に食品以外の意図しない物が存在する場合がある。このように、食品の配列状態に異常が発生した状態を放置したままでは作業の効率が低下してしまう。
【０００５】
本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、食品の箱詰め作業において食品の配列状態に異常が発生した場合でも作業効率の低下を防ぐことを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明のある形態に係る食品の箱詰め装置は、上面が開口した容器に食品を箱詰めする装置であって、前記食品を保持又は解放可能に構成されたハンド部と、前記ハンド部を移動可能に構成された移動部と、前記ハンド部及び前記移動部の動作を制御するように構成された制御装置と、前記ハンド部及び前記移動部の動作中において異常を検知するよう構成された異常検知部と、を備え、前記制御装置は、前記ハンド部により保持された食品を前記容器の上の所定の高さまで移動させる搬送動作、前記ハンド部により保持された食品を前記所定の高さから前記容器の底部まで下降させる下降動作、及び、前記容器内の所定の位置において前記ハンド部により保持された食品を解放する解放動作を実行するよう前記ハンド部及び前記移動部の動作を制御するとともに、前記異常検知部は、前記下降動作において、前記ハンド部に保持された食品の底部が、前記容器の底部に着地したか否かを検知するものである。
【０００７】
上記構成によれば、例えば容器内の詰め込み位置に意図しない障害物が存在していた場合や他の位置に存在するべき食品が転倒していた場合は、ハンド部に保持された食品の底部が、障害物や転倒した食品に接触するため、容器の底部に着地しない。これにより、食品の箱詰め動作における異常を検知することができる。
【０００８】
前記ハンド部は、前記食品の両側を把持するように構成された一対の把持部材と、上下方向に伸縮可能な弾性部材を有し、前記一対の把持部材を支持するように構成された支持部材と、を有し、前記異常検知部は、前記下降動作において、前記支持部材から前記弾性部材に作用する力を検出する力検出部を有し、前記力検出部により検出された力に基づいて、前記一対の把持部材により保持された食品の底部が、前記容器の底部に着地したか否かを検知するようにしてもよい。
【０００９】
上記構成によれば、一対の把持部材が弾性部材を有する支持部材によって支持されているので、例えば一対の把持部材により把持された食品の底部が、転倒した他の食品や意図しない障害物に触れた場合でも、弾性部材（例えばばね）が変形するので、食品を傷つけることはない。
【００１０】
尚、前記支持部材は、硬性部材を更に有し、前記硬性部材によって前記一対の把持部材を支持する第１の状態と、前記弾性部材によって前記一対の把持部材を支持する第２の状態との間に切り替え可能に構成され、前記支持部材は、前記搬送動作においては、前記第１の状態に切り換えられ、前記下降動作においては、前記第２の状態に切り換えられるように構成されてもよい。
【００１１】
上記構成によれば、搬送動作においては、一対の把持部材が硬性部材によって支持されるので、弾性部材の弾性力が減殺され、安定した状態で食品が搬送される。一方、下降動作においては、一対の把持部材が弾性部材によって支持されるので、支持部材から弾性部材に作用する力を検出することにより容器の底部の障害物を検知することができる。
【００１２】
また、前記移動部は、１以上の関節軸、その関節軸を駆動させるサーボモータ、及び、サーボモータの位置を検出する位置センサを有するロボットアームを備え、前記制御装置は、位置指令に応じて前記サーボモータをフィードバック制御するように構成され、前記異常検知部は、前記下降動作において、フィードバック制御における偏差量に基づいて、前記ハンド部により保持された食品の底部が、前記容器の底部に着地したか否かを検知するようにしてもよい。
【００１３】
上記構成によれば、異常検知機能をフィードバック制御ループに組み込むことができるので、特別なセンサを設ける必要が無い。尚、位置偏差、速度偏差及び電流偏差のうちいずれか一つの変化率を監視して異常を検知してもよい。
【００１４】
前記制御装置は、前記下降動作においては、制御ループゲインを下げるようにしてもよい。
【００１５】
上記構成によれば、搬送動作においては、フィードバック制御によってハンド部により保持された食品を容器上空の所定の高さまで正確に移動させる。一方、下降動作においては、制御ループゲインを下げるので、偏差量が大きくなり、異常検出し易くなる。検知感度を高めることができる。
【００１６】
本発明のその他の形態に係る食品箱詰装置の動作方法は、食品を保持又は解放可能に構成されたハンド部と、前記ハンド部を移動可能に構成された移動部と、前記ハンド部及び前記移動部の動作を制御するように構成された制御装置と、前記ハンド部及び前記移動部の動作中において異常を検知するよう構成された異常検知部と、を備える食品箱詰装置の動作方法であって、前記制御装置により、前記ハンド部により保持された食品を上面が開口した容器の上の所定の高さまで移動させる搬送動作、前記ハンド部により保持された食品を前記所定の高さから前記容器の底部まで下降させる下降動作、及び、前記容器内の所定の位置において前記ハンド部により保持された食品を解放する解放動作を実行するよう前記ハンド部及び前記移動部の動作を実行するとともに、
前記異常検知部により、前記下降動作において、前記ハンド部に保持された食品の底部が、前記容器の底部に着地したか否かを検知するものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、以上に説明した構成を有し、食品の箱詰め作業において食品の配列状態に異常が発生した場合でも作業効率の低下を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る食品箱詰装置を示す図である。
【図２】図２は、エンドエフェクタ（ハンド部）の構成の一例を示した図である。
【図３】図３は、ロボットの制御装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図４】図４は、食品の配置順序を示した容器の平面図である。
【図５】図５は、箱詰め作業におけるロボットの動作の手順を示すフローチャートである。
【図６】図６は、箱詰め作業におけるロボットの動作を説明するための図である。
【図７】図７は、箱詰め作業における異常発生時の容器の平面図である。
【図８】図８は、異常発生時のロボットの動作を説明するための図である。
【図９】図９は、本発明の第２実施形態に係る食品箱詰装置の構成を示した図である。
【図１０】図１０は、制御装置の構成の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、好ましい実施形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図面を通じて同一または相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。また、図面は理解しやすくするために、それぞれの構成要素を模式的に示したものである。
【００２０】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る食品箱詰装置の構成を示す図である。図１に示すように、食品箱詰装置１は、例えば食品の製造現場に導入される。本実施形態の食品箱詰装置１は、ロボット１１により構成される。本実施形態のロボット１１は、食品４０を容器４１に箱詰めする作業（以下、単に「箱詰め作業」ともいう）を行う。ロボット１１は、ベース１２に支持された一対のロボットアーム（以下、単に「アーム」ともいう）１３，１３を備えた双腕ロボットである。なお、このロボット１１について、水平多関節型の双腕ロボットを説明するが、垂直多関節型の双腕ロボットを採用することができる。ロボット１１は、人一人分に相当する限られたスペース（例えば６１０ｍｍ×６２０ｍｍ）に設置することができる。以下では、一対のアーム１３，１３を広げた方向を左右方向と称し、基軸の軸心に平行な方向を上下方向と称し、左右方向および上下方向に直交する方向を前後方向と称する。
【００２１】
各アーム１３，１３は、アーム部１５とリスト部１７とを備えている。また、２つのアーム部１５，１５を構成する基端側リンクの回転軸線は同一直線上にあり、左のアーム１３と右のアーム１３とは上下に高低差を設けて配置されている。なお、左右のアーム１３，１３は、実質的に同じ構造であってもよい。各アーム１３，１３は、４つの関節を有し、各関節に対応付けられるように、駆動用のサーボモータ（図示せず）、および、そのサーボモータの回転角を検出する位置センサであるエンコーダ（図示せず）等が設けられている。左右のアーム１３，１３は、独立して動作したり、互いに関連して動作したりすることができる。各アーム１３，１３の先端には食品４０を保持又は解放するためのエンドエフェクタ１８，１８が取り付けられている。
【００２２】
ロボット１１の前方には搬送装置５０が配置される。搬送装置５０は搬送経路５１上の食品４０をロボット１１の手前まで順次搬送するための装置である。搬送装置５０は左右方向に延びている。食品４０は、一定の形状を有する食料品であって、例えば、おにぎりおよびサンドイッチが例示される。本実施形態の食品４０は、フィルムで包装された三角形状のおにぎりである。食品４０の外側表面は、互いに平行な２つの三角形状平面と、三角形状平面の外周を囲む三辺に設けられた３つの矩形状平面とで構成される。また、通常、フィルムで包装されたおにぎりは、開封し易いように上部にフィルムを突出させているが、ここでは上部のフィルムは図示していない。食品４０は、搬送装置５０により、２つの三角形状平面が鉛直方向を向き、且つ、一の矩形状平面を下にした起立状態で順次搬送される。
【００２３】
また、ロボット１１のベース１２の左側近傍には作業テーブル５２が設置される。作業テーブル５２の上には容器４１が配置されている。容器４１は上面が開口しているので、ロボット１１は、上方から食品４０の箱詰め作業を行うことができる。本実施形態では、容器４１は、矩形の底部４１ａを有し、矩形の底部４１ａの縁に沿って、底部４１ａと略垂直方向に設けられた側部４１ｂを有する。容器４１は、４０個（５×８）の食品４０を収納可能な空間を有する。本実施形態では、ロボット１１は、アーム１３の先端に設けられたエンドエフェクタ１８により、搬送装置５０によって搬送されてきた４つの食品４０を保持し、４つの食品４０群毎に一単位として、食品４０を容器４１内の所定の位置に配置する動作を繰り返して箱詰め作業を行うように構成されている。本実施形態では、ロボット１１は、２本のアーム１３，１３で同様な作業を行う。ここでは、作業テーブル５２の上には、複数の容器４１が隣接して配置されている。箱詰め作業が終了した容器４１は例えば作業者（図示せず）によって出荷される。
【００２４】
本実施形態のロボット１１は、箱詰め作業中において異常を検知する異常検知機能を左右のエンドエフェクタ１８に備えている。尚、「箱詰め作業中における異常」とは、食品４０を配置すべき領域に障害物が存在している状況をいう。この状況でロボット１１の動作を継続した場合、食品４０の配列状態が崩れてしまい、作業効率が低下する。
【００２５】
次に、エンドエフェクタ１８の構成の一例について説明する。尚、左右のエンドエフェクタ１８、１８の構成は同じであるので、ここでは一方の構成についてのみ説明する。図２は、エンドエフェクタ（ハンド部）１８の構成を示した正面図及び側面図である。図２に示すように、エンドエフェクタ１８は、起立状態で所定の方向に並べられた４つの食品４０を保持又は解放可能に構成される。４つの食品４０は、隣接する食品４０の三角形状平面同士が接触した状態で保持される。
【００２６】
エンドエフェクタ１８は、回転関節である手首関節２５を介してリスト部１７に連結されている基部２０と、基部２０に取り付けられた支持部材２１と、支持部材２１によって支持される一対の把持部材２２とを有する。
【００２７】
一対の把持部材２２は、所定方向に並べられた４つの食品４０をその両側から挟むように構成される。把持部材２２は、所定方向において４つの食品４０の側面に亘って延びている。つまり、把持部材２２は、４つの食品４０の先頭に位置する食品４０と、最後尾に位置する食品４０との間の範囲に及ぶ寸法である。把持部材２２は、食品４０の側面の傾斜に応じた形状を有し、且つ、食品４０に当接する当接面２２ａを有する。一対の把持部材２２は、例えば矩形の平板形状であって、対向する二つの平らな主面を有する。これらの主面が食品４０の両側に当接する当接面２２ａである。一対の把持部材２２は、その互いの間隔が接続部分に向かって狭くなるように、ハの字形状に配置され、下方に拡がる山形形状（逆Ｖ字形状）に形成される。また、一対の把持部材２２の基端側に接続された駆動部材２３により、一対の把持部材２２は互いの間隔を縮めて４つの食品４０を挟んで保持する。
【００２８】
支持部材２１は、弾性部材２１ａ及び硬性部材２１ｂを有する。弾性部材３０は上下方向に伸縮可能に構成されている。本実施形態では、弾性部材３０は一端が基部２０に接続され、他端が支持部材２１に接続されたバネである。硬性部材２１ｂは、内部にアクチュエータ（図示せず）を有し、上下方向に移動可能に構成された長手部材である。
【００２９】
支持部材２１は、硬性部材２１ｂによって一対の把持部材２２を支持する第１の状態と、弾性部材２１ａによって一対の把持部材２２を支持する第２の状態との間に切り替え可能に構成される。硬性部材２１ｂは、第１の状態では、上端が上方向に移動することにより基部２０に接続され、下端が支持部材２１に接続される。一方、硬性部材２１ｂは、第２の状態では、上端が下方向に移動することにより基部２０との接続から解放され、下端が支持部材２１に接続される。基部２０は、第２の状態において、支持部材２１から弾性部材２１ａに作用する力を検出する力検出部３２を内部に備える。尚、力検出部３２の具体的な構成はバネに作用する力を検出できれば、特に限定されない。
【００３０】
図３は、ロボット１１の制御装置の構成を概略的に示す機能ブロック図である。図３に示すように、制御装置１４は、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶部１４０と、ＣＰＵ等の演算部１４１と、サーボ制御部１４２と、を備える。制御装置１４は、例えばマイクロコントローラ等のコンピュータを備えたロボットコントローラである。なお、制御装置１４は、集中制御する単独の制御装置１４によって構成されていてもよいし、互いに協働して分散制御する複数の制御装置１４によって構成されていてもよい。制御装置１４は力検出部３２と通信可能に接続されている。
【００３１】
記憶部１４０には、ロボットコントローラとしての基本プログラム、各種固定データ等の情報が記憶されている。演算部１４１は、記憶部１４０に記憶された基本プログラム等のソフトウェアを読み出して実行することにより、ロボット１１の各種動作を制御する。すなわち、演算部１４１は、ロボット１１の制御指令を生成し、これをサーボ制御部１４２に出力する。サーボ制御部１４２は、演算部１４１により生成された制御指令に基づいて、ロボット１１の各アーム１３の関節に対応するサーボモータ等のアクチュエータの駆動を制御するように構成されている。また、制御装置１４は、エンドエフェクタ１８のアクチュエータの駆動制御も行う。よって、制御装置１４は、ロボット１１全体の動作の制御を行う。
【００３２】
また、演算部１４１は、箱詰め作業中における異常を検知する異常検知部１４１ａを備えている。力検出部３２によって第２の状態において検出されたデータは制御装置１４に送出される。異常検知部１４１ａは、力検出部３２により検出された力に基づいて、箱詰め作業中に異常が発生したか否かを判定するように構成される。異常検知部１４１ａは、演算部１４１において、所定のプログラムが実行されることによって、実現される機能ブロックである。
【００３３】
次に、以上のように構成された食品箱詰装置１の動作について図面を用いて説明する。
【００３４】
図４は、食品４０の配置順序を示した容器４１の平面図である。図４に示すように、容器４１の底部４１ａに設けられた配置エリアは８つのサブエリアに分割されている。各配置エリアに付された番号（１〜１０）は、食品４０の配置順序を示している。本実施形態では、ロボット１１のエンドエフェクタ１８は４つの食品４０群を起立状態で保持又は解放可能な構成である。ロボット１１は、４つの食品４０群毎に一単位として、食品４０を容器４１内の所定の位置に配置する動作を繰り返し、４０個の食品４０の箱詰め作業を行うように構成されている（図１参照）。このため、各配置エリアの形状は平面視で矩形状であり、各配置エリアの面積は４つの食品４０の底部の面積に相当する。尚、食品４０の配置順序その他の情報は、動作に先立って、制御装置１４の記憶部１４０に予め記憶されている。制御装置１４は、配置順序に従って、箱詰め作業を実行するようにアーム１３の動作を制御する。
【００３５】
図５は、ロボット１１の動作の手順を説明するためのフローチャートである。図６は、ロボット１１の動作を説明するための図である。本実施形態では、２本のアーム１３は同様な作業を行うので、１本のアーム１３の動作を中心に説明する。
【００３６】
まず、制御装置１４は、図６（Ａ）に示すように、アーム１３の動作を制御して、エンドエフェクタ１８により４つの食品４０を保持し、空の容器４１の上の所定の高さまで搬送する（図５のステップＳ１）。このとき、制御装置１４は、搬送動作においては、エンドエフェクタ１８の一対の把持部材２２を、硬性部材２１ｂによって支持する第１の状態に切り換える（図２参照）。
【００３７】
次に、制御装置１４は、配置順序（図４参照）に従って、図６（Ｂ）に示すように、アーム１３の動作を制御して、エンドエフェクタ１８により保持された４つの食品４０群を所定の高さから容器４１の底部４１ａまで下降させる（図５のステップＳ２）。このとき、制御装置１４は、下降動作においては、エンドエフェクタ１８の一対の把持部材２２を、弾性部材２１ａによって支持する第２の状態に切り換える（図２参照）。
【００３８】
次に力検出部３２は、第２の状態において、支持部材２１から弾性部材２１ａに作用する力を検出し（図２参照）、その検出データを制御装置１４に送出する。制御装置１４は、その検出データを受信し、異常検知部１４１ａは、力検出部３２により検出された力に基づいて、箱詰め作業中に異常が発生したか否かを判定する（図５のステップＳ３）。図６（Ｃ）に示すように、例えば容器４１の１番目の配置エリアに何も障害物が存在しなければ、エンドエフェクタ１８によって保持された食品４０の底部は容器４１の底部４１ａに着地する。力検出部３２において検出される力は微弱（例えば所定の閾値よりも小さい）であるので、制御装置１４において異常検知部１４１ａは、第１配置エリアには障害物が存在しない（つまり、正常である）と判定する（図５のステップＳ３でＮＯ）。
【００３９】
この場合は、制御装置１４は、図６（Ｄ）に示すように、アーム１３の動作を制御して、容器４１内の第１配置エリアにおいてエンドエフェクタ１８により保持された食品４０を解放する（図５のステップＳ４）。そして、作業終了まで上記の動作を繰り返す（ステップＳ６）。具体的には、ステップＳ１に戻り、次の配置エリアに箱詰め作業を行う。
【００４０】
次に、箱詰め作業において異常が発生した場合の動作について説明する。図７は、箱詰め作業における異常発生時の容器４１の平面図である。図８は、異常発生時のロボットの動作を説明するための図である。図７に示すように、３番目の配置エリアに配置した４つの食品４０群のうちの端に位置する食品４０が転倒し、４番目の配置エリアに障害物として存在している。
【００４１】
制御装置１４は、図８（Ａ）に示すように、アーム１３の動作を制御して、エンドエフェクタ１８により搬送装置５０上の４つの食品４０を保持し、作業テーブル５２の上に配置された空の容器４１の上の所定の高さまで搬送する（図５のステップＳ１）。このとき、制御装置１４は、搬送動作においては、エンドエフェクタ１８の一対の把持部材２２を、硬性部材２１ｂによって支持する第１の状態に切り換える（図２参照）。
【００４２】
次に、制御装置１４は、配置順序（図４参照）に従って、図８（Ｂ）に示すように、アーム１３の動作を制御して、エンドエフェクタ１８により保持された４つの食品４０群を所定の高さから容器４１の底部４１ａまで下降させる（図５のステップＳ２）。このとき、制御装置１４は、下降動作においては、エンドエフェクタ１８の一対の把持部材２２を、弾性部材２１ａによって支持する第２の状態に切り換える（図２参照）。
【００４３】
次に、力検出部３２は、支持部材２１から弾性部材２１ａに作用する力を検出し（図２参照）、その検出データを制御装置１４に送出する。制御装置１４は、その検出データを受信し、異常検知部１４１ａは、力検出部３２により検出された力に基づいて、箱詰め作業中に異常が発生したか否かを判定する（図５のステップＳ３）。図８（Ｃ）に示すように、容器４１の第４配置エリアには第３配置エリアで転倒した食品４０が障害物として存在しているので、エンドエフェクタ１８によって保持された食品４０の底部は障害物の上に位置し、容器４１の底部４１ａに着地しない。この場合は、力検出部３２において検出される反力は強い（例えば所定の閾値よりも大きい）ので、制御装置１４において異常検知部１４１ａは、第４配置エリアには障害物が存在する（つまり、箱詰め作業中に異常が発生した）と判定する（図５のステップＳ３でＹＥＳ）。このとき、制御装置１４は、図８（Ｄ）に示すように、アーム１３の動作を停止させる（図５のステップＳ５）。周囲の作業者は容器４１内の障害物の除去作業を行い、その後、手動により、ロボット１１の動作を再開させてもよい。
【００４４】
本実施形態によれば、容器４１内の配置エリアに意図しない障害物が存在していた場合や他の位置に存在するべき食品が転倒していた場合は、エンドエフェクタ１８に保持された食品４０の底部が、障害物に接触するため、容器の底部に着地しない。これにより、食品の箱詰め動作における異常を検知することができ、作業効率の低下を防止できる。
【００４５】
また、本実施形態では、一対の把持部材２２が弾性部材２１ａを有する支持部材２１によって支持されているので、一対の把持部材２２により把持された食品４０の底部が、障害物に触れた場合でも、弾性部材２１ａ（ばね）が変形するので、食品４０を傷つけることはない。
【００４６】
また、本実施形態では、搬送動作においては、一対の把持部材２２が硬性部材２１ｂによって支持されるので、弾性部材２１ａの弾性力が減殺され、安定した状態で食品４０を搬送することができる。一方、下降動作においては、一対の把持部材２２が弾性部材２１ａによって支持されるので、支持部材２１から弾性部材２１ａに作用する力を検出することにより、容器４１の底部４１ａの障害物を検知することができる。
【００４７】
尚、本実施形態では、下降動作においては、一対の把持部材２２が弾性部材２１ａによって支持されるように構成されたが、弾性部材は、例えば上下方向に伸縮可能に構成されたシリンダであってもよい。このような構成であっても、支持部材２１からシリンダに作用する力を検出することにより、容器４１の底部４１ａの障害物を検知することができる。
【００４８】
尚、本実施形態では、制御装置１４は、箱詰め作業中に発生した異常を検知した場合はアーム１３の動作を停止させるように制御したが（図５のステップＳ５）、上空へ退避するようにアーム１３の動作を制御してもよいし、一旦上空に退避した後にアーム１３の動作を停止させてもよい。
【００４９】
（第２実施形態）
以下、第２実施形態について説明する。本実施形態の食品箱詰装置１の基本的な構成は、第１実施形態と同様である。以下では、第１実施形態と共通する構成の説明は省略し、相違する構成についてのみ説明する。
【００５０】
第１実施形態のロボット１１は、箱詰め作業中において異常を検知する異常検知機能は左右のエンドエフェクタ１８に組み込まれていたが、本実施形態では異常検知機能が制御装置のフィードバック制御ループに組み込まれている点が第１実施形態と異なる。
【００５１】
図９は、本実施形態に係る食品箱詰装置の構成を示した図である。図９に示すように、本実施形態のエンドエフェクタ１８Ａは、第１実施形態のエンドエフェクタ１８（図２）と比較すると、弾性部材２１ａおよび硬性部材２１ｂを有する支持部材２１を備えていない点が異なる。
【００５２】
図１０は、制御装置の詳細な構成を示すブロック図である。図１０に示すように、本実施形態の制御装置１４Ａは、第１実施形態の制御装置１４（図３）と比較すると、異常検知部１５４が、位置指令に応じてサーボモータＭをフィードバック制御するように構成された制御ループに組み込まれている点が異なる。異常検知部１５４は、下降動作において、フィードバック制御における偏差量に基づいて、エンドエフェクタ１８Ａにより保持された食品４０の底部が、容器４１の底部４１ａに着地したか否かを検知するように構成されている。
【００５３】
制御装置１４Ａは、記憶部１４０と、演算部１４１と、制御部１５０と、を備えている。制御部１５０は、位置制御部１５１と、速度制御部１５２と、電流制御部１５３と、異常検知部１５４と、ゲイン調整部１５５とを備えている。位置制御部１５１は、演算部１４１からの位置指令とサーボモータＭの位置センサＥにより検出された回転位置との偏差に応じた速度指令を出力する。速度制御部１５２は、位置制御部１５１から出力された速度指令と位置センサＥにより検出された回転位置の微分値（回転速度）との偏差に応じた電流指令（トルク指令）を出力する。電流制御部１５３は、速度制御部１５２から出力された電流指令と電流検出器Ｃにより検出されたコイル電流との偏差に応じた電圧指令を出力する。尚、本実施形態の制御装置１４Ａは、フィードバック制御において電流検出器Ｃを用いて電流を検出し、速度制御部１５２から出力された電流指令との偏差を算出するように構成したが、このような構成に限定されない。
【００５４】
異常検知部１５４は、下降動作において、フィードバック制御における偏差量に基づいて、エンドエフェクタ１８Ａにより保持された食品４０の底部が、容器４１の底部４１ａに着地したか否かを検知するように構成されている。本実施形態では、異常検知部１５４は、電流偏差に基づいて異常を検知するように構成されているが、位置偏差、速度偏差及び電流偏差のうちいずれか一つの変化率を監視して異常を検知してもよい。これにより、異常検知機能をフィードバック制御ループに組み込むことができるので、第１実施形態の構成と比べて、特別なセンサを設ける必要が無い。
【００５５】
ゲイン調整部１５５は、演算部１４１からの指示に従って、制御ループゲインを調整するように構成されている。演算部１４１は異常検知部１５４によって異常が検知された場合に、ゲイン調整部１５５に指令を与える。本実施形態では、ゲイン調整部１５５は、演算部１４１からの指示に従って、下降動作においては、制御ループゲインを下げるようゲイン調整指令を電流制御部１５３に与える。これにより、搬送動作においては、フィードバック制御によってエンドエフェクタ１８により保持された食品４０を容器４１上空の所定の高さまで正確に移動させる。一方、下降動作においては、制御ループゲインを下げるので、偏差量が大きくなり、異常検出し易くなる。検知感度を高めることができる。
【００５６】
尚、ロボット１１は、第１実施形態の異常検知機能と、本実施形態の異常検知機能とを組み合わせた構成を備えていてもよい。
【００５７】
（その他の実施形態）
尚、上記実施形態の食品の箱詰め装置は、水平多関節型の双腕ロボットで構成されたが、垂直多関節型の双腕ロボットを採用してもよい。
【００５８】
尚、上記実施形態では、エンドエフェクタ１８は、所定の方向に並べられた４つの食品４０を保持又は解放可能に構成されたが、容器４１の収納容積に応じて食品４０の保持数は異なってもよい。例えば、１個乃至３個の食品４０を保持してもよいし、５個以上の食品４０を保持してもよい。また、容器４１は上面が開口している容器であればよい。容器４１は、４０個の食品４０が収納可能であったが、収納容積はこれに限られない。
【００５９】
尚、上記実施形態の異常検知機能は、エンドエフェクタ１８又は制御装置１４の制御系に組み込まれるように構成されたが、エンドエフェクタ１８及び制御装置１４の制御系の双方に組み込まれていてもよい。また、エンドエフェクタ１８は、容器４１内に収容された隣接する食品４０の隙間に挿入可能に構成された平板部を備え、弾性部材２１ａを備えた異常検知機能が平板部に組み込まれていてもよい。また、これに加えて、ビジョンセンサ（例えばカメラによる）で作業現場を撮像し、画像処理技術によって非接触で異常判定（転倒判定）を行ってもよい。これにより異常判定精度が向上する。
【００６０】
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造および／または機能の詳細を実質的に変更できる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、食品の箱詰め装置として有用である。
【符号の説明】
【００６２】
１  食品箱詰装置
１１  ロボット
１２  ベース
１３  アーム
１４  制御装置
１７  リスト部
１８，１８Ａ  エンドエフェクタ
２０  基部
２１  支持部材
２１ａ  弾性部材
２１ｂ  硬性部材
２２  把持部材
２３  駆動部材
２５  手首関節
３２  力検出部
４０  食品（おにぎり）
４１  容器
４１ａ  底部（容器）
４１ｂ  側部（容器）
５０  搬送装置
５１  搬送経路
５２  作業テーブル
１４０  記憶部
１４１  演算部
１４１ａ  異常検知部
１５０  制御部
１５１  位置制御部
１５２  速度制御部
１５３  電流制御部
１５４  異常検知部
１５５  ゲイン調整部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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