(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ランダムに搬送される物品を検出する物品検出手段と、上記物品検出手段で検出された物品を保持する複数の物品保持手段を有するロボットと、上記物品検出手段から入力されるデータに基づいて上記ロボットを制御して上記物品保持手段で物品を保持させる制御装置とを備えた物品処理システムにおいて、
上記各物品保持手段の少なくともいずれかを移動させて各物品保持手段の間隔を拡縮させる間隔調節機構を設け、
上記制御装置は、上記物品検出手段から入力されるデータに基づいて先頭に位置する１番目と２番目の物品から順に物品の間隔を求め、求めた間隔が上記間隔調整機構の調整範囲内であるときには、各物品保持手段の間隔が求めた間隔に一致するように上記間隔調節機構を制御して、上記１番目の物品と２番目の物品とを同時に保持させることを特徴とする物品処理システム。
【請求項２】
上記制御装置は、求めた物品の間隔が上記間隔調整機構の調整範囲外であったときには、各複数の物品保持手段により物品を順次１つずつ保持させることを特徴とする請求項１に記載の物品処理システム。
【請求項３】
上記制御装置は、求めた間隔が上記間隔調整機構の調整範囲外であったときには、１番目の物品を保持させないことを特徴とする請求項１に記載の物品処理システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は物品処理システムに関し、より詳しくは物品を保持する複数の保持手段を備える物品処理システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、物品処理システムとして、ランダムに搬送される物品を検出する物品検出手段と、上記検出手段で検出された物品を保持する複数の物品保持手段を有するロボットと、このロボットを制御して上記物品保持手段で物品を保持させる制御装置とを備えたものは知られている。
この種の物品処理システムでは、複数の保持手段で保持した複数の物品を１度に処理、例えばケース等に移し替え処理することができるので、物品保持手段を一つしか備えていないものに比較して処理能力を向上させることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したように複数の物品保持手段を備えていても物品を保持する際には、各物品保持手段を順次一つずつ作動させて一つずつ物品を保持するようにしているため、具体的には保持する物品に応じてその都度保持位置を移動しなければならないため時間をロスしていた。
本発明はそのような事情に鑑み、従来に比較して処理能力の高い物品処理システムを提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
すなわち、上述した物品処理システムと同一の構成を有する物品処理システムにおいて、
上記各物品保持手段の少なくともいずれかを移動させて各物品保持手段の間隔を拡縮させる間隔調節機構を設け、
上記制御装置は、上記物品検出手段から入力されるデータに基づいて先頭に位置する１番目と２番目の物品から順に物品の間隔を求め、求めた間隔が上記間隔調整機構の調整範囲内であるときには、各物品保持手段の間隔が求めた間隔に一致するように上記間隔調節機構を制御して、上記１番目の物品と２番目の物品とを同時に保持させるようにしたものである。
【０００５】
上述した構成によれば、上記間隔調節機構により物品を保持する前に各保持手段の間隔を保持すべき物品の間隔に調節して一致させておけば、物品の間隔がランダムであったとしても各物品保持手段により同時に複数の物品を保持することができる。
したがって、複数備える物品保持手段を順次一つずつ作動させて物品を一つずつ保持するようにしていた従来に比較して同時に複数の物品を保持することができるので、処理能力を向上させることができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下図示実施例について本発明を説明すると、図１において、１は物品Ｗを図面上における左方から右方に搬送する第１搬送コンベヤであり、またこの第１搬送コンベヤ１に平行させてケースＣを図面上における左方から右方に向けて搬送する第２搬送コンベヤ３を並設している。
上記第１搬送コンベヤ１上をランダムな状態で搬送される各物品Ｗは、後述する物品処理システム４によって第２搬送コンベヤ３上を搬送される上記ケースＣ内に同一状態に揃えられて収容されるようになっている。
本実施例の物品Ｗは、断面が長方形となる扁平な四角柱のプラスチック容器であり、上記物品処理システム４は、この物品Ｗを所定の保持領域内において一度に２個保持し、かつその保持した物品Ｗを搬送中において向きを揃えて長手方向に従列させるとともに、この従列させた２つの物品ＷをケースＣ内の図面上における上半分と下半分の２回に分けて載置するようになっている。
【０００７】
上記物品処理システム４は、第１搬送コンベヤ１の上流側に配置された物品検出手段としてのカメラ７と、第１搬送コンベヤ１の下流部分と第２搬送コンベヤ３の上流部分がオーバーラップする位置に配置したロボット８と、上記カメラ７で撮影された映像データを入力されるとともに、その映像データに基づいてロボット８を制御する制御装置３３を備えている。
図２に示すように上記ロボット８は、鉛直方向に向けた第１駆動軸１０を備えるとともに、この第１駆動軸１０の上端に水平方向に向けた第１アーム１１の基部を連結している。第１アーム１１の先端部には、鉛直方向に向けた第２駆動軸１２を回転自在に設けてあり、この第２駆動軸１２に水平方向に向けた第２アーム１３の基部を連結している。そして、この第２アーム１３の先端部には、小径の第３駆動軸１４を回転可能、かつ昇降可能に設けてあり、この第３駆動軸１４の下端部に処理ヘッド１５を取付けている。
【０００８】
上記処理ヘッド１５は、図３に示すように長方形をしたハウジング１７を備えており、このハウジング１７は、その長手方向中央部を上記第３駆動軸１４の下端部に連結されて水平に支持されている。したがって、第３駆動軸１４が回転するとハウジング１７は水平方向で正逆に回転されるとともに、第３駆動軸１４が昇降するとハウジング１７は鉛直方向に昇降される。
上記ハウジング１７の長手方向の一端と他端には、後に詳述する間隔調節機構１８の一部を構成する第１ラック２０と第２ラック２１が所定の間隔を開けて摺動可能に支持されており、この第１ラック２０の右端部に鉛直方向下方に向けて伸縮する第１エアシリンダ２２を回転可能に軸支する一方、第２ラック２１の左端部に鉛直方向下方に向けて伸縮する第２エアシリンダ２３を回転可能に軸支している。
上記第１エアシリンダ２２のピストンロッド２２ａと第２エアシリンダ２３のピストンロッド２３ａには、それぞれ保持手段としての第１バキュームパッドＢ１と第２バキュームパッドＢ２を取付けており、これら第１バキュームパッドＢ１と第２バキュームパッドＢ２とで物品Ｗの上面の所定位置を吸着保持するようにしている。
また第１エアシリンダ２２のハウジング２２ｂと第２エアシリンダ２３のハウジング２３ｂには、それぞれ第１回転機構２４と第２回転機構２５の一部を構成する大ギヤ２６、２７が取付けられており、これら両大ギヤ２６、２７は、それぞれ別の駆動モータ２８、２９に連動する駆動ギヤ３０、３１に噛合させてある。したがって、第１回転機構２４の駆動モータ２８を正逆回転させると該第１エアシリンダ２２および第１バキュームパッドＢ１が正逆回転されるとともに、第２回転機構２５の駆動モータ２９を正逆回転させると第２エアシリンダ２３および第２バキュームパッドＢ２が正逆回転されるようになっている。
さらに上記第１ラック２０と第２ラック２１とは、共にハウジング１７の中央部に設けたラック用駆動モータ３２の駆動ギヤ（図示せず）に噛合させてある。したがって、該ラック用駆動モータ３２を正逆回転させると第１ラック２０と第２ラック２１に取付けられた第１バキュームパッドＢ１と第２バキュームパッドＢ２との間の間隔Ｌを拡縮することができる。
そして上記第１エアシリンダ２２と第２エアシリンダ２３、また第１バキュームパッドＢ１と第２バキュームパッドＢ２および第１回転機構２４と第２回転機構２５、さらに上記間隔調整機構１８は、制御装置３３によってそれぞれ制御されるようになっている。
上記制御装置３３は、カメラ７から第１搬送コンベヤ１上を搬送される物品Ｗの映像を入力されるようになっており、この映像を画像処理してその外形から各物品Ｗごとの向きを認識するとともに、物品Ｗの所定の保持位置を、例えばロボット８前方の第１搬送コンベヤ１上の適宜な位置を原点（０，０）とする水平方向のＸ・Ｙ座標として認識する一方、すでに通過した各物品Ｗの座標位置を演算して書き換えるようになっている。
これにより求めた各物品Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３……の位置座標に基づいて、先頭に位置する１番目と２番目の物品Ｗ１、Ｗ２から順に、Ｘ軸もしくはＹ軸を基準とした（ｘ１,ｙ１）座標に対する（ｘ２,ｙ２）座標の傾きθを求めるとともに、下記に示す式によって２つの物品Ｗ間の保持位置の間隔Ｐを演算するようになっている（図４参照）。
Ｐ2＝（ｘ１−ｘ２）２＋（ｙ１−ｙ２）２
【０００９】
以上の構成を有する物品処理システム４の作動について、図５に示すフローチャートに基づいて説明する。
先ず図１に示すように、上流側の装置から第１コンベヤ１上に横転した状態でランダムに供給された各物品Ｗは、該第１搬送コンベヤ１によって図面上の左側から右側に向けて移動されるようになっており、この移動途中でカメラ７によって断続的に撮影されるようになっている。
このカメラ７で撮影される映像は制御装置３３に入力されるようになっており、該制御装置３３は、処理Ｓ１において上述した画像処理を行なって物品Ｗｎについて所定の保持位置を位置座標（ｘｎ，ｙｎ）として認識するとともに、１番目の物品Ｗ１と２番目の物品Ｗ２との間隔Ｐを求める。すなわち、物品Ｗ１の位置座標を（ｘ１，ｙ１）とし、また物品Ｗ２の位置座標を（ｘ２，ｙ２）とすると、これらをそれぞれ処理Ｓ１の式に代入して１番目の物品Ｗ１と２番目の物品Ｗ２の間隔Ｐを求める。
上記処理Ｓ１において保持位置の間隔Ｐが求まったら、次に処理Ｓ２に移行し、この処理Ｓ２において間隔Ｐが間隔調整機構１８の調節範囲Ｌ１〜Ｌ２の範囲内か否かを判定する。
このとき、上記間隔Ｐが調節範囲Ｌ１〜Ｌ２の下限Ｌ１と上限Ｌ２との範囲内にあるときには、次に処理Ｓ３に移行する。
【００１０】
この処理Ｓ３では、１番目の物品Ｗ１の位置座標（ｘ１，ｙ１）と２番目の物品Ｗ２の位置座標（ｘ２，ｙ２）とに基づいて、上記第１アーム１１および第２アーム２３を水平面内で移動させる一方、傾きθに基づいて第３駆動軸１４を回転させて処理ヘッド１５を水平面内で回転させるとともに該第３駆動軸１４を伸長させて処理ヘッド１５を下降させ、つまり第１バキュームパッドＢ１と第２バキュームパッドＢ２とで同時に２つの物品Ｗ１，Ｗ２を保持することができるように位置合わせする。
上記処理Ｓ３に続く処理Ｓ４では、ラック用駆動モータ３２を作動させてこれに連動する第１ラック２０と第２ラック２１を介して第１バーキュームパッドＢ１と第２バキュームパッドＢ２とを移動させて両者の間隔を上記間隔Ｐに一致するように拡縮して調整する。
これにより、第１バキュームパッドＢ１および第２バキュームパッドＢ２で物品Ｗ１および物品Ｗ２を同時に保持することができる状態が整ったことになる。
【００１１】
そして、上記処理Ｓ４が終了したら物品Ｗ１，Ｗ２を実際に処理する処理Ｓ５に移行し、制御装置３３は第１搬送コンベヤ１に連動する図示しないエンコーダから入力されるパルス信号に基づいて物品Ｗ１，Ｗ２の移動を監視しており、このとき物品Ｗ１、Ｗ２が予め決定された保持位置に到達したら第１、第２エアシリンダ２２、２３の各ピストンロッド２２ａ、２３ａを同時に必要なだけ伸長させる一方、これと同期して第1、第２バキュームパッドＢ１、Ｂ２を図示しない負圧源に連通させる。
これにより第１バキュームパッドＢ１と第２バキュームパッドＢ２に接触した１番目の物品Ｗ１と２番目の物品Ｗ２が吸着され、この状態で第１、第２エアシリンダ２２、２３の各ピストンロッド２２ａ、２３ａを収縮させて第１、第２バキュームパッドＢ１、Ｂ２とこれに吸着保持された両物品Ｗ１、Ｗ２を上昇させる。
そして、第１、第２バキュームパッドＢ１、Ｂ２の収縮中または収縮が終了するの待って第１アーム１１および第２アーム２３を水平面内で移動させる一方、第３駆動軸１４を回転させて処理ヘッド１５を水平面内で回転させるとともに該第３駆動軸１４を収縮させて処理ヘッド１５を上昇端に位置させ、つまりケースＣ２の空き部分に両第１、第２バキュームパッドＢ１，Ｂ２で保持した両物品Ｗ１，Ｗ２を同時に解放することができるように位置合わせする。
またこの位置合せの最中に、制御装置３３は、適宜に第１、第２回転機構２４、２５を作動させて第１バキュームパッドＢ１の保持した物品Ｗ１と第２バキュームパッドＢ２に保持した物品Ｗ２とがそれぞれ長手方向に従列するように揃えるようになっている。そして、物品Ｗ１，Ｗ２を従列させたら図１におけるケースＣ２の上方側の空き部分に載置するとともに、第１、第２バキュームパッドＢ１、Ｂ２と負圧源の連通を遮断して物品Ｗ１，Ｗ２を同時に解放するようになっている。
上記処理Ｓ５において、保持指令を出力したら処理Ｓ６に移行して物品Ｗ１，Ｗ２のデータを消去するとともに次の物品Ｗ３，Ｗ４のデータをそれぞれ繰り上げ、この繰り上げたデータについて上述した処理Ｓ１〜Ｓ６を繰り返し行なうようになっている。
【００１２】
ところで、物品Ｗの間隔Ｐが調節範囲Ｌ１〜Ｌ２の範囲外であれば、処理Ｓ３´に移行し、この処理Ｓ３´において物品Ｗ１と物品Ｗ２を一つずつ保持するようになっている。
すなわち、先ず第１バキュームバッドＢ１で物品Ｗ１だけを保持することができるように、上記第１アーム１１および第２アーム２３を水平面内で移動させる一方、傾きθに基づいて第３駆動軸１４を回転させて処理ヘッド１５を水平面内で回転させるとともに該第３駆動軸１４を伸長させて処理ヘッド１５を下降させて位置合わせする。
このように位置合わせが終了したら、第１エアシリンダ２２を伸長させて第１バキュームパッドＢ１により物品Ｗ１を吸着保持させるとともに、第１バキュームパッドＢ１が物品Ｗ１を保持したら、第１エアシリンダ２２を収縮させて第１バキュームパッドＢ１および物品Ｗ１を上昇させる。
上述したように物品Ｗ１を保持したら、次に第２バキュームパッドＢ２で物品Ｗ２を保持することができるように、上記第１アーム１１および第２アーム２３を水平面内で移動させて位置合わせする。
このように位置合わせが終了したら、第２エアシリンダ２３を伸長させて第２バキュームパッドＢ２により物品Ｗ２を吸着保持させるとともに、第２バキュームパッドＢ２が物品Ｗ２を保持したら、第２エアシリンダ２３を収縮させて第２バキュームパッドＢ２および物品Ｗ２を上昇させるようになっており、この後は上述したように物品Ｗ１と物品Ｗ２の向きを揃えてＣ２に載置する。また上記保持指令を出力したら通常の処理Ｓ６へと移行する。
【００１３】
したがって、以上の説明より理解されるように本実施例の物品処理システム４によれば、物品Ｗの間隔がランダムであっても、その間隔に応じて第１、第２バキュームパッドＢ１、Ｂ２の間隔Ｌを事前に調節することで同時に処理することができるので、２つのバキュームパッドを備えていてもこれらを順次１つずつ作動させて一つずつ物品を保持していた従来に比較して処理能力を約２倍に向上させることができる。
【００１４】
なお上記実施例では、双方の第１バキュームパッドＢ１と第２バキュームパッドＢ２とを移動可能に構成していたがこれに限定されるものではなく、いずれか一方のバキュームパッドをハウジングに固定し、他方のバキュームパッドだけを移動させるようにしてもよい。
【００１５】
また上記実施例では、物品Ｗの間隔Ｐが調節範囲Ｌ１〜Ｌ２の範囲外であったときには、処理Ｓ３において物品Ｗを一つずつ保持するようにしていたがこれに限定されるものではなく、例えば以下に記載するような処理であってもよい。
すなわち、上記間隔Ｐが調節範囲Ｌ１〜Ｌ２の範囲外であったら、物品Ｗ１のデータを消去するとともに、次の物品Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４……のデータの順位を一つずつ繰り上げ、そして処理Ｓ１に戻ってこの繰り上げたデータについて上述した処理Ｓ１および処理Ｓ２を行なうようにする。
【００１６】
さらに上記第１実施例では、第１、第２バキュームパッドＢ１、Ｂ２を回転させる第１、第２回転機構２４、２５を備えていたがこれに限定されるものではなく、例えば円形のように方向性のない物品Ｗを処理する場合や一列の状態で一定方向に揃えられてランダムな間隔で搬送される物品Ｗを処理する場合には回転機構を省略してもよい。そして、このように物品Ｗが一列で搬送される場合には、Ｐ＝ｘ１−ｘ２の式でよい。
【００１７】
次に、図６は本発明の第２実施例を示すものであり、上記第１実施例では処理ヘッド１５は第１、第２バキュームパッドＢ１、Ｂ２の２つしか備えていなかったが、本実施例ではバキュームパッドを３つ設けたものであり、特に一列で物品Ｗの間隔Ｐがランダムな場合、或は物品Ｗの間隔Ｐおよび向きがランダムな場合に有効である。
すなわち、第１実施例では第１ラック２０と第２ラック２１を同一のラック用駆動モータ３２で駆動させるようにしていたのに対し、本実施例では第１ラック１２０を専用の第１ラック用駆動モータ１３２´で駆動し、また第２ラック１２１を専用の第２ラック用駆動モータ１３２″で駆動させるようにしている。そして、上記第１ラック１２０に取付けた第１バキュームパッドＢ１と第２ラック１２１に取付けた第２バキュームパッドＢ２との間にハウジング１１７に直接取付けた第３バキュームパッドＢ３を配設している。
なおそれ以外の構成は第１実施例と同一に構成されており、該第１実施例と同一の部材には第１実施例で用いた符号に「１００」を加えた符号を付している。
このような構成を有する本実施例によれば、物品Ｗ１と物品Ｗ２の間隔を求めて第１バキュームパッドＢ１と第２バキュームパッドＢ２の間隔を上記間隔に一致するように拡縮するとともに、物品Ｗ２と物品Ｗ３の間隔を求めて第２バキュームパッドＢ２と第３バキュームパッドＢ３の間隔を上記間隔に一致するように拡縮することにより、物品Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３をバキュームパッドＢ１、Ｂ２、Ｂ３により同時に保持することができるので、バキュームパッドを３つ備えていてもそれらを順次一つずつ作動させて一つずつ物品Ｗを保持するようにしていた従来に比較して処理能力を約３倍に向上させることができる。
【００１８】
ところで、本実施例でも第１実施例と同様に１番目と２番目の物品Ｗ間の間隔が間隔調節機構１１８の調節範囲Ｌ１〜Ｌ２の範囲外であったら、第１バキュームパッドＢ１により先に物品Ｗ１をだけを保持し、この後に第２、第３バキュームパッドＢ２、Ｂ３により同時に保持して処理するか、または先頭の物品Ｗ１を保持せずに見送り、後に物品Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４を各バキュームパッドＢ１、Ｂ２、Ｂ３により同時に保持するか、さらには各バキュームパッドＢ１、Ｂ２、Ｂ３で一つずつ物品Ｗを保持するようにすればよい。また２番目と３番目の物品Ｗ間の間隔が間隔調節機構１１８の調節範囲Ｌ１〜Ｌ２の範囲外である場合も、上述した処理と同様の処理を行なえばよい。
なお、本実施例では各バキュームパッドＢ１〜Ｂ３を回転させる各回転機構の図示は省略してある。
【００１９】
次に、図７は本発明の第３実施例を示すものであり、本実施例の処理ヘッド２１５ではラック２２０をＴ字状に形成するとともに、このラック２２０の一方の端部２２０ａに第１バキュームパッドＢ１を取付けるとともに、他方の端部２２０ｂに第３バキュームパッドＢ３を取付けている。またハウジング２１７の一方のコーナー部分には上記第１バキュームパッドＢ１と一直線になるように第２バキュームパッドＢ２（図示せず）が取付けられるとともに、ハウジング２１７の他方のコーナーには上記第３バキュームパッドＢ３と一直線になるように第４バキュームパッドＢ４が取付けられており、そして第１バキュームパッドＢ１と第３バキュームパッドＢ３の間隔と第２バキュームパッドＢ２と第４バキュームパッドＢ４との間隔は同一となっている。
なおそれ以外の構成は第１実施例と同一に構成されており、第１実施例と同一の部材には第１実施例で用いた符号に「２００」を加えた符号を付している。
このような構成を有する本実施例によれは、例えば一直線上に配置した第１バキュームパッドＢ１と第３バキュームパッドとで同時に２つの物品Ｗを保持し、次に同様に一直線上に配置した第２バキュームパッドＢ２と第４バキュームパッドＢ４とで同時に２つの物品Ｗを保持してからこれら４つの物品Ｗを同時にケースＣに移し替えることができる。
したがって、４つのバキュームパッドを備えてこれらを１つずつ順次作動させて物品Ｗを１つずつ保持してから４つまとめて処理するようにしていた従来に比較して処理能力を向上させることができる。
【００２０】
ところで、本実施例でも第１実施例と同様に１番目と２番目の物品Ｗ間の間隔が間隔調節機構２１８の調節範囲Ｌ１〜Ｌ２の範囲外であったら、第１バキュームパッドＢ１により１番目の物品Ｗ１だけを先に保持してから後に第２バキュームパッドＢ２により２番目の物品Ｗ２を保持し、この後に第３、第４バキュームパッドＢ３、Ｂ４により３、４番目の物品Ｗ３、４を同時に保持するか、或は１番目の物品Ｗ１を保持せずに見送って第１、第２バキュームパッドＢ１、Ｂ２により同時に２つの物品Ｗ２、３を保持するともに、第３、第４バキュームパッドＢ４により同時に２つの物品Ｗ４、５を保持するようにしてもよい。また３番目と４番目の物品Ｗ間の間隔が間隔調節機構１１８の調節範囲Ｌ１〜Ｌ２の範囲外であったら、第１バキュームパッドＢ１、Ｂ２で１、２番目の物品Ｗ１、２を同時に保持し、次に第３バキュームパッドＢ３で３番目の物品Ｗ３だけを先に保持してから第４バキュームパッドＢ４により４番目の物品Ｗ４を保持するようにすればよい。
なお本実施例でも各バキュームパッドＢ１〜Ｂ４を回転させる各回転機構の図示を省略している。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、複数の物品保持手段を備えていてもこれらを順次一つずつ作動させて一つずつ物品を保持するようにしていた従来に比較して処理能力を向上させることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す物品処理システム４の概略平面図。
【図２】ロボット８の側面図。
【図３】処理ヘッド１５の斜視図。
【図４】間隔Ｐを求める画像を示した図。
【図５】物品処理システム４の作動を示すフローチャート。
【図６】本発明の第２実施例を示す処理ヘッド１１５の斜視図。
【図７】本発明の第３実施例を示す処理ヘッド２１５の斜視図。
【符号の説明】
４…物品処理システム
７…カメラ（物品検出手段）
８…ロボット
１８、１１８、２１８…間隔調節機構
Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４…バキュームパッド（物品保持手段）
【図１】
0004192384.tif 000002
【図２】
0004192384.tif 000003
【図３】
0004192384.tif 000004
【図４】
0004192384.tif 000005
【図５】
0004192384.tif 000006
【図６】
0004192384.tif 000007
【図７】
0004192384.tif 000008