(57)【要約】【課題】複数のワークをバラ積みして収容でき、ロボットでワークをピッキングする際に、その姿勢や動作をワーク以外（例えば容器の外周壁）を考慮することなく制御でき、ワーク以外（例えば外周壁）と干渉することなくワークを取り出すことができ、かつ構造がシンプルで電力消費が少ないバラ積みピッキング用ワーク供給装置を提供する。【解決手段】取り出されるワーク１が位置するワーク取出領域Ａと、取り出しの際にロボットハンドが位置するハンドワーキング領域Ｂとを隙間を隔てて囲み、その上方に複数のワークをバラ積み可能な上方が開いた容器本体１２と、ハンドワーキング領域Ｂの下方に隙間を隔てて位置しワークをワーク取出領域Ａに移動させるワーク移動装置１４（傾斜部材１５）とを備える。【選択図】図２
2010005722.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットに取り付けられたロボットハンドでワークを１つずつ取り出すためのバラ積みピッキング用ワーク供給装置であって、
取り出されるワークが位置するワーク取出領域と、取り出しの際にロボットハンドが位置するハンドワーキング領域とを隙間を隔てて囲み、その上方に複数のワークをバラ積み可能な上方が開いた容器本体と、
前記ハンドワーキング領域の下方に隙間を隔てて位置しワークを前記ワーク取出領域に移動させるワーク移動装置と、を備えたことを特徴とするバラ積みピッキング用ワーク供給装置。
【請求項２】
前記ワーク移動装置は、ハンドワーキング領域の下方に位置しワーク取出領域側が低く形成された傾斜部材からなり、
該傾斜部材はワークが自重で下降する滑り易い勾配を有する、ことを特徴とする請求項１に記載のバラ積みピッキング用ワーク供給装置。
【請求項３】
前記傾斜部材は、逆ピラミッド形又は逆接頭円錐形である、ことを特徴とする請求項２に記載のバラ積みピッキング用ワーク供給装置。
【請求項４】
前記傾斜部材に振動を与える加振装置を備える、ことを特徴とする請求項２に記載のバラ積みピッキング用ワーク供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バラ積みピッキング装置において、整列されていないワークを供給する際に用いるワーク供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
バラ積みピッキング装置とは、乱雑に重なり合って置かれたバラ積み部品等から個別にワークの位置・姿勢を認識し、ロボットにより１つずつワークを取出す装置をいう。
かかるバラ積みピッキング装置に適用するための部品供給装置として、例えば特許文献１、２が提案されている。
【０００３】
特許文献１は、認識手段が部品の姿勢を効率よく認識することができるともに、組み込みロボットを効率よく作動させることができる部品供給装置を目的とする。
そのため、この装置は、図４に示すように、多数の組み込み部品を収納する部品ホッパ５０を水平な支軸５１の回りに揺動させて、部品ホッパ５０の底部に凹設されている収納凹部５２内に部品を取り込んだ後、排出手段５４を用いて収納凹部５２内の部品を取り出す。これにより、常に最適な量の部品を部品ホッパ５０から取り出して、認識手段５５の認識テーブル５６上に供給することができるから、部品同士が重なり合って認識手段５５が部品の姿勢を認識することができなくなることを防止することができるばかりでなく、組み込みロボット５７による部品のピッキングを効率よく行うことができる。
【０００４】
特許文献２は、部品をばらで供給でき、１台のロボットに何種類もの部品をピッキングさせることが可能な部品供給装置を目的とする。
そのため、この装置は、図５に示すように、認識容器６３の中にホッパ６５から部品を供給し、散乱させる。視覚認識装置６４が認識容器６３の中の部品の姿勢を認識し、その結果に基づきロボット６６が部品をピッキングする。認識容器６３には駆動手段６７が付属しており、部品の認識が困難な時は認識容器６３を揺り動かして部品の姿勢を変え、また部品が入り過ぎたと視覚認識装置６４が認定したときには、認識容器６３を傾けて部品をホッパ６５に戻すものである。
【０００５】
【特許文献２】特開平９−１０８９５７号明細書、「部品供給装置」
【特許文献１】特開平６−１７０６５７号明細書、「部品供給装置」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の部品供給装置は、以下の２つに大別することができる。
（１）  整列されていないワークの認識ができない場合（例えば、特許文献１）。
ピッキング動作を行う前に、ワークを何らかの方法で整列させる作業が行われていた。この場合、ピッキング動作ができるようにワークを整列させる作業を行うための機構が必要であり、かつ整列させるための時間を必要とするという問題があった。
【０００７】
（２）  整列されていないワークの位置認識ができる場合（例えば、特許文献２）。
ワークが、特定の位置からこぼれないように外周部を壁で囲んでいるだけであった。この場合、外周部の壁沿いにあるワークを取るときに、その壁が邪魔をしてワークが取れず、その壁が邪魔にならないようにロボットの姿勢や動作を考慮しなければならなかった。
【０００８】
本発明は上述した従来の問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、複数のワークをバラ積みして収容でき、ロボットでワークをピッキングする際に、その姿勢や動作をワーク以外（例えば容器の外周壁）を考慮することなく制御でき、ワーク以外（例えば外周壁）と干渉することなくワークを取り出すことができ、かつ構造がシンプルで電力消費が少ないバラ積みピッキング用ワーク供給装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、ロボットに取り付けられたロボットハンドでワークを１つずつ取り出すためのバラ積みピッキング用ワーク供給装置であって、
取り出されるワークが位置するワーク取出領域と、取り出しの際にロボットハンドが位置するハンドワーキング領域とを隙間を隔てて囲み、その上方に複数のワークをバラ積み可能な上方が開いた容器本体と、
前記ハンドワーキング領域の下方に隙間を隔てて位置しワークを前記ワーク取出領域に移動させるワーク移動装置と、を備えたことを特徴とするバラ積みピッキング用ワーク供給装置が提供される。
【００１０】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記ワーク移動装置は、ハンドワーキング領域の下方に位置しワーク取出領域側が低く形成された傾斜部材からなり、該傾斜部材はワークが自重で下降する滑り易い勾配を有する。
【００１１】
前記傾斜部材は、逆ピラミッド形又は逆接頭円錐形である、ことが好ましい。
【００１２】
また、前記傾斜部材を振動を与える加振装置を備える、ことが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
上記本発明の構成によれば、上方が開いた容器本体がその上方に複数のワークをバラ積み可能に構成されているので、複数のワークをバラ積みして収容できる。
また、容器本体とワーク移動装置は、ワーク取出領域とハンドワーキング領域から隙間を隔てており、ワーク移動装置によりバラ積みされたワークをワーク取出領域に移動させるので、ロボットでワークをピッキングする際に、その姿勢や動作をワーク以外（容器本体とワーク移動装置）を考慮することなく制御でき、ワーク以外（容器本体とワーク移動装置）と干渉することなくワーク取出領域からワークを取り出すことができる。
【００１４】
また、上述した構成により、傾斜部材の上に載ったワークには、自重により容器の中心部（ワーク取出領域）へ移動する作用が働くので、ワーク移動装置の構造をシンプルにでき、かつ電力消費を皆無にできる。
【００１５】
また、傾斜部材に振動を与える加振装置を備えることにより、少ない電力消費でバラ積みされたワークをワーク取出領域にスムースに移動させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照して説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００１７】
図１は、本発明のワーク供給装置を備えたバラ積みピッキング装置の全体構成図である。
【００１８】
このバラ積みピッキング装置は、距離センサ２０、ロボット２２、ロボットハンド２４、および３次元物体認識装置２６を備える。
【００１９】
距離センサ２０は、距離センサ制御装置２１により制御され、本発明のワーク供給装置１０内にバラ積みされたワーク１の３次元形状を計測する。
ロボット２２は、ロボット制御装置２８により制御され、対象となるワーク１をワーク供給装置１０から取り出し、図示しない整列トレイ内に整列させて配置する。
ロボットハンド２４は、ワーク１を把持するためにロボット２２の手先に取り付けられ、ハンド制御装置２５により制御される。
３次元物体認識装置２６は、距離センサ制御装置２１及びロボット制御装置２８と距離情報及び位置情報を通信し、対象となるワーク１の３次元位置と姿勢を認識する。
さらにロボット制御装置２８は、ハンド制御装置２５から把持状態を受信し、把持指令を送信するようになっている。
【００２０】
この例において、ロボット２２は多関節型ロボットである。しかし、本発明はこれに限定されず、ワーク供給装置１０の上方からワークを取り出せる限りでその他の形式であってもよい。
距離センサ２０は、この例ではレーザ光を用いて三角測量の原理で計測するレーザレーダである。この距離センサ２０はレーザ光を２次元的にスキャンすることで、対象物の３次元形状情報を得ることができる。
【００２１】
上述したバラ積みピッキング装置は、バラ積みされたワーク１を距離センサ２０で３次元計測し、得られた計測結果とワークの３ＤＣＡＤモデルとを照合することによって、個別のワークの３次元位置と姿勢を認識する。
【００２２】
このバラ積みピッキング装置は、カメラを用いた画像処理方式のバラ積みピッキング装置と比較して、（１）ワークとして複雑な形状を取り扱うことができ、（２）ワークが傾いている場合、重なりあっている場合、異物が混入した場合でも安定して取り出しができる、という特徴がある。
【００２３】
図２は、本発明のワーク供給装置の構成図であり、図３は、本発明のワーク供給装置とロボットハンドとの関係を示す図である。
【００２４】
本発明のワーク供給装置１０は、ロボット２２に取り付けられたロボットハンド２４でワーク１を１つずつ取り出すためのバラ積みピッキング用ワーク供給装置である。
【００２５】
ワーク１は、例えばプラスチック製の小型ファンであり、複雑な形状であってもよい。
ロボットハンド２４は、この例では下端に吸着パッドを有するエアー吸着式であり、ワーク１の中央の平面部分を吸着してワークを取り出すようになっている。なおロボットハンド２４は、この例に限定されず、ワーク１を１つずつ取り出せる限りで、電磁石式でも、機械的な挟持装置でもよい。
【００２６】
図３において、Ａはワーク取出領域、Ｂはハンドワーキング領域である。
ワーク取出領域Ａは、ロボットハンド２４でワーク１を取り出す際に、取り出されるワーク１が位置する空間領域である。また、ハンドワーキング領域Ｂは、この取り出しの際にロボットハンド２４が位置する空間領域である。この図には両方の領域Ａ，Ｂの下端と外周位置を模式的に示している。これらの領域Ａ，Ｂは、バラ積みピッキング装置のロボット２２およびロボットハンド２４の構成と機能に基づき予めロボット制御装置２８の記憶装置に設定する。
【００２７】
本発明のワーク供給装置１０は、容器本体１２とワーク移動装置１４を備える。
【００２８】
容器本体１２は、ワーク取出領域Ａとハンドワーキング領域Ｂの両方を隙間を隔てて囲む上方が開いた容器であり、その上方に複数のワーク１をバラ積みするようになっている。
容器本体１２の外壁１２ａは、ハンドワーキング領域Ｂから隙間を隔てている限りで、多量のワークをバラ積みできる高さに設定する。
容器本体１２はこの例では角形容器であるが、円筒形容器であってもよ。また、容器上方はこの例では全面が開口しているが、必要によりハンドワーキング領域Ｂの外周部のみに蓋を設けてもよい。
さらに、図示しないコンベア装置により、ワーク取出領域Ａとハンドワーキング領域Ｂの両方と干渉しない範囲から、ワークを連続的又は間欠的に内部に供給してもよい。
【００２９】
ワーク移動装置１４は、ハンドワーキング領域Ｂの下方に隙間を隔てて位置し、その上方にバラ積みされたワーク１をワーク取出領域Ａに向けて移動させる機能を有する。
【００３０】
ワーク移動装置１４は、この例では、ハンドワーキング領域Ｂの下方に位置しワーク取出領域Ａ（内側）が低く形成された傾斜部材１５を有する。
傾斜部材１５は、ワーク１が滑りやすい材質、例えば摩擦係数の低い樹脂（テフロン(登録商標）、ナイロン等）からなる。またこの傾斜部材１５はワーク１が自重で下降する滑り易い勾配を有する。この勾配は、傾斜部材１５の摩擦係数に応じて設定するのがよい。
【００３１】
この例において、傾斜部材１５は、逆ピラミッド形であるが、逆接頭円錐形であってもよい。また、容器本体１２と傾斜部材１５を一体に形成し、その一部に滑りやすい板材（例えば摩擦係数の低い樹脂）を貼り付けてもよい。
【００３２】
図２、図３において、本発明のワーク供給装置１０は、さらに傾斜部材１５に振動を与える加振装置１６を備え、バラ積みされたワーク１をワーク取出領域Ａにスムースに移動させるようになっている。
この例で加振装置１６は、容器本体１２の底板１２ｂに取り付けているが、傾斜部材１５又は容器本体１２の外面に取り付けてもよい。
【００３３】
なお容器の外周部から、エアーを吹き付けて、ワークを容器の中心部に集めてもよい。さらに、容器の外周部から、容器の中心部へ流体物を流し、それによってワークを容器の中心部に集めてもよい。またワークが磁気を帯びているならば、磁力を用いてワークを容器の中心部に集めてもよい。
【００３４】
上述した本発明の構成によれば、上方が開いた容器本体１２がその上方に複数のワーク１をバラ積み可能に構成されているので、複数のワークをバラ積みして収容できる。
また、容器本体１２とワーク移動装置１４は、ワーク取出領域Ａとハンドワーキング領域Ｂから隙間を隔てており、ワーク移動装置１４によりバラ積みされたワークをワーク取出領域Ａに移動させるので、ロボット２２でワークをピッキングする際に、その姿勢や動作をワーク以外（容器本体とワーク移動装置）を考慮することなく制御でき、ワーク以外（容器本体とワーク移動装置）と干渉することなくワーク取出領域Ａからワークを取り出すことができる。
【００３５】
また、上述した構成により、傾斜部材１５の上に載ったワーク１には、自重により容器の中心部（ワーク取出領域Ａ）へ移動する作用が働くので、ワーク移動装置１４の構造をシンプルにでき、かつ電力消費を皆無にできる。
【００３６】
また、傾斜部材１５に振動を与える加振装置１６を備えることにより、少ない電力消費でバラ積みされたワークをワーク取出領域Ａにスムースに移動させることができる。
【００３７】
従って、本発明は以下の効果を有する。
（１）  容器本体内のワークをピッキングするときに、容器本体の外周壁に邪魔されること無く、ワークを取り出すことができる。
（２）  ロボットハンドの姿勢やピッキング動作を、容器本体の外周壁を考慮することなく決めることができ、ロボット動作の複雑な制御が必要なく、開発時間を短縮することができる。
（３）  ロボットが無駄な動作をする必要が無く、ピッキング時間の短縮を図ることができる。
（４）  ロボットが無駄な動作をする必要が無く、機構の電力消費を抑制することができる。
（５）  ワークの位置を計測する必要がある場合に計測範囲を限定することができ、計測時間を短縮することができる。
（６）  ワークの位置を算出する範囲を限定することができ、ワーク位置算出の処理時間を短縮することができる。
（７）  電力を使う必要が無く、或いは大幅に低減でき、省エネ効果が得られる。
【００３８】
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明のワーク供給装置を備えたバラ積みピッキング装置の全体構成図である。
【図２】本発明のワーク供給装置の構成図である。
【図３】本発明のワーク供給装置とロボットハンドとの関係を示す図である。
【図４】特許文献１の装置の模式図である。
【図５】特許文献２の装置の模式図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  ワーク、１０  ワーク供給装置、
１２  容器本体、１２ａ  外壁、１２ｂ  底板、
１４  ワーク移動装置、１５  傾斜部材、１６  加振装置、
２０  距離センサ、２１  距離センサ制御装置、
２２  ロボット、２４  ロボットハンド、２５  ハンド制御装置、
２６  ３次元物体認識装置、２８  ロボット制御装置
【図１】
2010005722.tif 000003
【図２】
2010005722.tif 000004
【図３】
2010005722.tif 000005
【図４】
2010005722.tif 000006
【図５】
2010005722.tif 000007