(57)【要約】【課題】人手を介することなく、大量のガラス瓶を効率良く選別可能なガラス瓶選別装置を提供する。【解決手段】ガラス瓶選別装置１００は、コンベア１と、カメラ２と、エンドエフェクタ５が先端に設けられた第１のロボットアーム（３０）と、制御装置４と、を備える。制御装置４が、コンベア１上のガラス瓶の位置及び形状を認識し、エンドエフェクタ５の二つの面（５ａ，５ｂ）により、ガラス瓶の長手方向をコンベア１の搬送方向に沿って整列させるよう第１のロボットアーム（３０）を制御し、コンベア１上のガラス瓶の色を認識し、エンドエフェクタ５の二つの面の少なくとも一方により、コンベア１の幅方向において色毎に区画された複数の領域のいずれか一に当該ガラス瓶を移動させるように第１のロボットアーム（３０）を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス瓶を搬送するコンベアと、
前記コンベア上のガラス瓶を撮影するカメラと、
互いに対向して配置された二つの面を有するエンドエフェクタが先端に設けられた第１のロボットアームと、
前記カメラにより撮影された画像に基づいて、前記第１のロボットアームの動作を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置が、
前記コンベア上のガラス瓶の位置及び形状を認識し、前記エンドエフェクタの前記二つの面により、前記ガラス瓶の長手方向を前記コンベアの搬送方向に沿って整列させるよう前記第１のロボットアームを制御し、
前記コンベア上のガラス瓶の色を認識し、前記エンドエフェクタの前記二つの面の少なくとも一方により、前記コンベアの幅方向において色毎に区画された複数の領域のいずれか一に当該ガラス瓶を移動させるように前記第１のロボットアームを制御する、ガラス瓶選別装置。
【請求項２】
前記エンドエフェクタが、Ｕ字型の形状を有する、請求項１に記載のガラス瓶選別装置。
【請求項３】
前記第１のロボットアームよりも前記コンベアの上流側に配置された第２のロボットアームを更に備え、
前記制御装置が、前記コンベア上の複数のガラス瓶の位置及び形状を認識し、密集又は重なった状態で搬送されている複数のガラス瓶の互いの位置を離すように第２のロボットアームを制御する、請求項１又は２に記載のガラス瓶選別装置。
【請求項４】
前記制御装置が、前記第１のロボットアームの先端が、コンベアの搬送速度に同期するように、前記第１のロボットアームを制御する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のガラス瓶選別装置。
【請求項５】
前記コンベアの終端に隣接して設けられた複数の排出口を更に備え、
前記複数の排出口は、前記コンベアの幅方向において色毎に区画された複数の領域の各々に応じて設けられる、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のガラス瓶選別装置。
【請求項６】
前記コンベアが、
当該コンベアの幅方向において色毎に区画された複数の領域の境界に設けられたガイド部材を備え、
前記ガイド部材が、当該コンベア上のガラス瓶を、前記複数の排出口のいずれか一つに導くように構成される、請求項５に記載のガラス瓶選別装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス瓶選別装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ごみ処理、リサイクルプラントにおける、ガラス瓶のリサイクル設備において、ガラス瓶に求められる引き取り態様は、無色、茶色、その他の３区分に色分けされていること、異物の混入許容値による品質が要求される。
【０００３】
従来から、この選別作業は、人手作業により行っているのが現状である。最近では、作業効率を向上する目的でガラス瓶を選別するための装置が開発されている。例えば特許文献１には、選別対象のガラス瓶を移送する移送手段と、移送されているガラス瓶を撮影するテレビカメラと、監視室内に設置されているモニタと、ガラス瓶を移送手段から摘出するための摘出手段と、その摘出手段を監視室から遠隔操作するためのコントローラとを備えるガラス瓶選別装置が開示されている。また、特許文献２のガラス瓶選別装置は、上面側がガラス瓶を保持可能なＶ字状の保持面とされかつ搬送方向へ向かう軸線に対して直角方向に回動可能に配列された、最小のガラス瓶の長さ寸法よりも小さな細幅の複数の搬送板を備えており、識別制御部により、カメラからの画像信号に基づいてガラス瓶の色を識別するとともに、識別した色に対応して搬送板を係止するフックを解除してガラス瓶を排出口へ排出させるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１１４３４３号公報
【特許文献２】特開平８−２４７９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の人手による作業は、手の保護のため多重の手袋をしての作業となり、色選別作業と異物の除去作業は作業員に大きな負荷がかかっている。
【０００６】
また、特許文献１の従来技術は、監視室内にいる作業員がモニタを見て判断するため、作業員の負担があり、作業効率に改善の余地があった。特許文献２の従来技術は、複数の搬送板の各々の上面側がガラス瓶を保持可能なＶ字状の保持面になっているため、ガラス瓶を１本ずつしか搬送することができない。このため、作業効率に改善の余地があった。
【０００７】
そこで、本発明は、人手を介することなく、大量のガラス瓶を効率良く選別可能なガラス瓶選別装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明のある態様に係るガラス瓶選別装置は、ガラス瓶を搬送するコンベアと、前記コンベア上のガラス瓶を撮影するカメラと、互いに対向して配置された二つの面を有するエンドエフェクタが先端に設けられた第１のロボットアームと、前記カメラにより撮影された画像に基づいて、前記第１のロボットアームの動作を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置が、前記コンベア上のガラス瓶の位置及び形状を認識し、前記エンドエフェクタの前記二つの面により、前記ガラス瓶の長手方向を前記コンベアの搬送方向に沿って整列させるよう前記第１のロボットアームを制御し、前記コンベア上のガラス瓶の色を認識し、前記エンドエフェクタの前記二つの面の少なくとも一方により、前記コンベアの幅方向において色毎に区画された複数の領域のいずれか一に当該ガラス瓶を移動させるように前記第１のロボットアームを制御するものである。
【０００９】
上記構成によれば、制御装置が、コンベア上のガラス瓶の画像に基づいて、第１のロボットアームの動作を制御する。具体的には、まず、コンベア上のガラス瓶の位置及び形状を認識する。そして、エンドエフェクタの前記二つの面により、前記ガラス瓶の長手方向を前記コンベアの搬送方向に沿って整列させるよう第１のロボットアームを制御する。次に、コンベア上のガラス瓶の色を認識する。尚、ガラス瓶の色の認識は、ガラス瓶の位置及び形状の認識と同時に行ってもよい。また、ガラス瓶の色の認識、又は、ガラス瓶の位置及び形状の認識は、別のカメラ又はセンサー（例えばエンドエフェクタに取り付けられた）によって認識されるように構成されてもよい。そして、前記エンドエフェクタの前記二つの面の少なくとも一方により、前記コンベアの幅方向において色毎に区画された領域に当該ガラス瓶を移動させるように第１のロボットアームを制御する。これにより、人手を介することなく、大量のガラス瓶を効率良く選別することができる。
【００１０】
前記エンドエフェクタが、Ｕ字型の形状を有するものであってもよい。上記構成によれば、Ｕ字型の形状を有するエンドエフェクタにより、ガラス瓶を把持することなく、ガラス瓶の整列作業及び移動作業を行うことができる。ロボットアームの先端にアクチュエータを備える必要がない。簡単な構成で実現できる。
【００１１】
上記ガラス瓶選別装置が、前記第１のロボットアームよりも前記コンベアの上流側に配置された第２のロボットアームを更に備えてもよい。そして、前記制御装置が、前記コンベア上の複数のガラス瓶の位置及び形状を認識し、密集又は重なった状態で搬送されている複数のガラス瓶の互いの位置を離すように第２のロボットアームを制御するものでであってもよい。
【００１２】
上記構成によれば、コンベア上を多数のガラス瓶が密集又は重なった状態で搬送される場合であっても、上流のロボットアームにより、複数のガラス瓶の互いの位置が離されるので、下流のロボットアームによるガラス瓶の整列及び移動作業がし易くなる。
【００１３】
前記制御装置が、前記第１のロボットアームの先端が、コンベアの搬送速度に同期するように、前記第１のロボットアームを制御するものであってもよい。
【００１４】
上記構成によれば、コンベアの搬送速度に同期して第１のロボットアームが制御されるので、ガラス瓶の整列及び移動作業がし易くなる。
【００１５】
上記ガラス瓶選別装置が、前記コンベアの終端に隣接して設けられた複数の排出口を更に備えてもよい。前記複数の排出口が、前記コンベアの幅方向において色毎に区画された複数の領域の各々に応じて設けられてもよい。
【００１６】
前記コンベアが、当該コンベアの幅方向において色毎に区画された複数の領域の境界に設けられたガイド部材を備え、前記ガイド部材が、当該コンベア上のガラス瓶を、前記複数の排出口のいずれか一つに導くように構成されていてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、人手を介することなく、大量のガラス瓶を効率良く選別可能なガラス瓶選別装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態に係るガラス瓶選別装置を示す図である。
【図２】ロボットの制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】ロボットの動作を説明するための説明図である。
【図４】制御装置の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図５】ロボットの動作の様子を示す模式図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係るガラス瓶選別装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。以下では、全ての図面を通じて同一又は相当する要素には同じ符号を付して、重複する説明は省略する。
【００２０】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るガラス瓶選別装置を示す図である。本実施形態のガラス瓶選別装置は、ガラス瓶のリサイクル設備において、大量のガラス瓶を、無色、茶色、その他の３区分に色分けして選別するための装置である。図１に示すように、ガラス瓶選別装置１００は、ガラス瓶を搬送するコンベア１と、コンベア１上のガラス瓶を撮影するカメラ２と、コンベア１の周囲に配置された３台のロボット３と、を備える。
【００２１】
コンベア１は、ガラス瓶を所定方向（図では右側から左側）に搬送する無端状のベルトコンベアである。本実施形態では、コンベア１の搬送経路は直線状に設けられているが、これに限られない。コンベア１の終端では、コンベア１の幅方向において色毎に３つの領域１ａ，１ｂ，１ｃ区画されている。本実施形態では、領域１ａが無色、領域１ｃが茶色、領域１ｂがその他の色に対応する。コンベア１の終端に設けられたコンベアシュート１０に隣接して３つの排出口６ａ，６ｂ，６ｃが設けられる。３つの排出口６ａ，６ｂ，６ｃは、コンベア１上に区画された３つの領域１ａ，１ｂ，１ｃの各々に応じて設けられる。また、本実施形態では、コンベア１の終端付近には作業者が配置され、ガラス瓶が３つの色の区分に応じて３つの排出口６ａ，６ｂ，６ｃに排出されたかを目視で確認し、修正作業などを行う。
【００２２】
カメラ２は、コンベア１上のガラス瓶を撮影するための装置である。本実施形態では、３台のカメラ２が、上流側と下流側に設置される。本実施形態では、各カメラ２は、床に設置された保持アームの先端に取り付けられるが、コンベア１上のガラス瓶を撮影することができれば、天井等のその他の場所に設置されてもよい。
【００２３】
ロボット３は、例えば６軸の垂直多関節型のロボットアーム３０を備えているが、水平多関節型のロボットアームを備えていてもよい。また、ロボット３は、パラレルリンクロボットや協働ロボットでもよい。下流側に配置された２台のロボット３のロボットアーム３０の先端にはエンドエフェクタ５が取り付けられている。本実施形態では、エンドエフェクタ５は、Ｕ字型の形状を有する。エンドエフェクタ５は、互いに対向して配置された二つの面５ａ，５ｂを有する。エンドエフェクタ５を備えたロボットアーム３０は、本発明の「第１ロボットアーム」に相当する。下流側の２台のロボット３は、各ロボットの上流側のカメラ２の画像に基づいて、エンドエフェクタ５により、ガラス瓶の整列及び移動作業を行う。
【００２４】
上流側に配置された１台のロボット３のロボットアーム３０の先端にはエンドエフェクタ５Ａが取り付けられている。エンドエフェクタ５Ａは、ヘラ状に形成されている。エンドエフェクタ５Ａを備えたロボットアーム３０は、本発明の「第２ロボットアーム」に相当する。上流側のロボット３は、上流側のカメラ２の画像に基づいて、エンドエフェクタ５Ａにより、密集又は重なった状態で搬送されている複数のガラス瓶の互いの位置を離す作業（以下、「ならし作業」ともいう）を行う。
【００２５】
図２は、ロボット３の制御装置４の構成を示すブロック図である。制御装置４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。図２に示すように、制御装置４は、ＣＰＵ等の演算部４ａと、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶部４ｂと、サーボ制御部４ｃと、入出力インタフェース及び通信インタフェース（図示せず）を備える。
【００２６】
制御装置４はカメラ２により撮影された画像に基づいて、ロボット３（ロボットアーム３０の動作）を制御するように構成されている。本実施形態では、制御装置４は、インターフェース（図示せず）を介して、ロボット３、及び、カメラ２と接続される。
【００２７】
記憶部４ｂ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。画像処理部４ｄは、カメラ２により撮影された画像信号（又は映像信号）を取得し、画像処理を行う。本実施形態では、画像処理部４ｄは、画像信号に基づいて、コンベア１上のガラス瓶の位置、形状および色を識別し、ガラス瓶に関するデータを演算部４ａに出力する。尚、ガラス瓶の位置、形状、及び色の識別には、公知の画像認識技術を用いることができる。演算部４ａは、記憶部４ｂ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３の各種動作を制御する。尚、記憶部４ｂには、ガラス瓶のならし作業用のロボットの基本プログラム、及び、整列・移動作業用のロボットの基本プログラムが記憶されている。本実施形態では、演算部４ａは、画像処理部４ｄからのコンベア１上のガラス瓶に関するデータに基づいて、ロボット３の制御指令を生成し、これをサーボ制御部４ｃに出力する。サーボ制御部４ｃは、演算部４ａにより生成された制御指令に基づいて、ロボットアーム３０の関節等に対応するサーボモータの駆動を制御するように構成されている。
【００２８】
次に、本実施形態のガラス瓶選別装置１００の動作について、図３〜図５を用いて説明する。ここでは、図３に示すように、上流側のカメラ２の画像に基づいて、エンドエフェクタ５により、ガラス瓶Ｇの整列・移動作業を行うロボット３の動作の一例を説明する。尚、図３に示すように、コンベアシュート１０は、その一部が網状部材１０ａで形成されている。網状部材１０ａには、パンチングメタルが使用されてもよい。コンベアシュート１０の下には容器１１が配置され、コンベアシュート１０上のガラス粉等の小片が網状部材１０ａの隙間から容器１１内に落下するようになっている。図４は、ロボット３の制御装置４の処理手順の一例を示すフローチャートである。図５は、ロボット３の動作の様子を示す模式図である。図５は、コンベア１の上から見た平面図である。尚、図５では、簡単のため、ロボット３のエンドエフェクタ５のみ示している。
【００２９】
まず、カメラ２により、コンベア１上を搬送されているガラス瓶Ｇが撮影される。このとき、コンベア１上のガラス瓶Ｇの色は、例えば茶色（図５（Ａ）では斜線）である。茶色のガラス瓶Ｇは、コンベア１上の領域１ｃに移動され、排出口６ｃに排出されるものである。
【００３０】
一方、制御装置４は、カメラ２により撮影された画像データを取得する（図４のステップＳ１０）。次に、制御装置４は、画像データに基づいて、コンベア１上のガラス瓶Ｇの位置及び形状を認識する（図４のステップＳ１１）。そして、制御装置４は、図５（Ｂ）に示すように、コンベア１上のガラス瓶Ｇが、エンドエフェクタ５の対向する二つの面（５ａ，５ｂ）の間に収容されるようロボットアーム３０を制御する。このとき、制御装置４は、ロボットアーム３０の先端のエンドエフェクタ５が、コンベア１の搬送速度に同期するように、ロボットアーム３０を制御する。つまり、エンドエフェクタ５はコンベア１の搬送方向（図５では左方向）に移動しながら、ガラス瓶の収容動作が実行される。
【００３１】
次に、制御装置４は、図５（Ｃ）に示すように、エンドエフェクタ５の対向する二つの面（５ａ，５ｂ）により、ガラス瓶Ｇの長手方向がコンベア１の搬送方向（図中の白矢印）に沿って整列するようロボットアーム３０を制御する（図４のステップＳ１２）。ここでも、制御装置４は、ロボットアーム３０の先端のエンドエフェクタ５が、コンベア１の搬送速度に同期するように、ロボットアーム３０を制御する。つまり、エンドエフェクタ５はコンベア１の搬送方向（図５では左方向）に移動しながら、ガラス瓶の整列動作が実行される。
【００３２】
さらに、制御装置４は、画像データに基づいて、コンベア１上のガラス瓶の色を認識する（図４のステップＳ１３）。そして、制御装置４は、エンドエフェクタ５の対向する二つの面（５ａ，５ｂ）のうち、一方の面５ａにより、コンベア１の幅方向において色毎に区画された領域（茶色）１ｃに当該ガラス瓶Ｇを移動させるようにロボットアーム３０を制御する（図４のステップＳ１４）。ここでも、制御装置４は、ロボットアーム３０の先端のエンドエフェクタ５が、コンベア１の搬送速度に同期するように、ロボットアーム３０を制御する。つまり、エンドエフェクタ５はコンベア１の搬送方向（図５では左方向）に移動しながら、ガラス瓶の移動動作が実行される。コンベア１上の領域１ｃに移動したガラス瓶Ｇは、その後、コンベア１の終端に隣接して設けられた排出口６ｃに排出される。制御装置４は、上記ステップＳ１０〜Ｓ１４を繰り返し実行し、ロボット３によるガラス瓶の整列・移動作業が実行される。尚、図４のフローチャートでは、ガラス瓶の位置及び形状を認識するステップ（Ｓ１１）と、ガラス瓶の色を認識するステップ（Ｓ１３）とは、別々に行われるようにしたが、同時に（例えばステップＳ１１において）ガラス瓶の位置形状の認識と色の認識とを行うようにしてもよい。
【００３３】
このように、本実施形態では、エンドエフェクタ５が、Ｕ字型の形状を有するので、ガラス瓶Ｇを把持することなく、ガラス瓶Ｇの整列作業及び移動作業を行うことができる。ロボットアーム３０の先端にアクチュエータを備える必要がないので、簡単な構成でガラス瓶選別装置１００を実現できる。
【００３４】
また、本実施形態のガラス瓶選別装置１００では、２台のロボット３よりもコンベア１の上流側に、ならし作業用のロボット３０が配置されている（図１参照）。このロボット３０は、ロボットアーム３０の先端にヘラ状に形成されたエンドエフェクタ５Ａを備えている。制御装置４は、コンベア１上の複数のガラス瓶の位置及び形状を認識し、密集又は重なった状態で搬送されている複数のガラス瓶の互いの位置を離すようにロボットアーム３０を制御する。これにより、コンベア１上を多数のガラス瓶が密集又は重なった状態で搬送される場合であっても、上流のロボットアームにより、複数のガラス瓶の互いの位置が離されるので、下流のロボットアームによるガラス瓶の整列及び移動作業がし易くなる。本実施形態のガラス瓶選別装置１００により、大量のガラス瓶を効率良く選別することができる。
【００３５】
また、本実施形態では、コンベア１の終端に設けられたコンベアシュート１０の一部を網状部材１０ａで形成しているので（図３参照）、コンベアシュート１０上のガラス粉等の小片が網状部材１０ａの隙間から容器１１内に落下し、これらを分別することができる。
【００３６】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。本実施形態のガラス瓶選別装置の基本的な構成は、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。
【００３７】
図６は、本発明の第２の実施形態に係るガラス瓶選別装置１００Ａの構成を示す図である。図６に示すように、本実施形態のガラス瓶選別装置１００Ａは、コンベア１Ａが、当該コンベアの幅方向において色毎に区画された複数の領域の境界に設けられたガイド部材７を備える点が第１実施形態（図１）の構成と異なる。コンベア１Ａ上の領域１ａ，１ｂの境界に設けられたガイド部材７により、コンベア１Ａ上のガラス瓶が、排出口６ａ，６ｂのいずれか一つに導かれる。コンベア１Ａ上の領域１ｂ，１ｃの境界に設けられたガイド部材７により、コンベア１Ａ上のガラス瓶が、排出口６ｂ，６ｃのいずれか一つに導かれる。
【００３８】
本実施形態では、ガイド部材７により、ガラス瓶が３つの色の区分に応じて排出口６ａ，６ｂ，６ｃに確実に排出される。尚、図６に示すように、コンベア１の終端付近に作業者が配置され、確認作業などを行う。つまり、作業者と共存して作業を行うようにしてもよい。
【００３９】
尚、上記実施形態では、ロボットの種類は限定されない。例えば、本実施形態では、２台のガラス瓶の整列・移動作業用ロボットのうち、１台が水平多関節型のロボットアーム３０Ａを備えた協調型の双腕型のロボット３Ａであるが、その他パラレルリンク型のロボットを含んでもよい。
【００４０】
また、上記実施形態では、ガラス瓶の整列・移動作業用のロボットは、下流側に２台配置されているが、１台又は３台以上でもよい。ならし作業用ロボットは、上流側に１台配置されているが、２台以上でもよい。
【００４１】
尚、上記実施形態では、コンベア１は、無端状のベルトコンベアであったが、ガラス瓶を搬送する機能を有していれば、ローラコンベアからなる回転テーブルであってもよい。
【００４２】
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、その構造及び／又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】
【００４３】
本発明は、大量のガラス瓶を選別するガラス瓶のリサイクル設備に有用である。
【符号の説明】
【００４４】
１  コンベア
２  カメラ
３，３Ａ  ロボット
４  制御装置
５，５Ａ  エンドエフェクタ
５ａ  第１の面部
５ｂ  第２の面部
６ａ，６ｂ，６ｃ  排出口
７  ガイド部材
１０  コンベアシュート
１０ａ  網状部材
１１  容器
３０，３０Ａ  ロボットアーム
１００，１００Ａ  ガラス瓶選別装置
Ｇ  ガラス瓶
【図１】
2020093204.tif 000003
【図２】
2020093204.tif 000004
【図３】
2020093204.tif 000005
【図４】
2020093204.tif 000006
【図５】
2020093204.tif 000007
【図６】
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