JP7343382B2 - ワーク供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、ワークを１つずつロボットアームによりピッキングするワークピッキング装置において使用されるピッキング用ワーク供給装置に関する。

例えば、電気コネクタのハウジング等の部品やその他各種の物品を、ロボットアームで１つずつ取り出して向きを整えた状態で、組立工程などへ向けて払い出すワークピッキング装置が広く知られている。これらのピッキング装置では、テーブル面上にばらばらな状態で載る複数のワークの位置および姿勢を表す画像情報をカメラで取得し、その情報に基づいてロボットアームによりピッキング可能なワークを特定して、ワークを１つずつロボットアームによりピッキングする構成としている。この種のワークピッキング装置には、一般に、ワークをピッキングできる状態で供給するためのピッキング用ワーク供給装置（部品供給装置）が備えられている。

ところで、ロボットアームでワークをピッキングする際に、ワーク同士が重なっていると、カメラで取得した画像からワークを個別に認識することができなかったり、ワークをロボットアームで掴むことができなかったりすることがある。そこで、ロボットアームでピッキングする前に、予めピッキングが可能となる状態でワークをテーブル面上にばらばらに展開する必要がある。

そのための装置として、特許文献１には、物品送出部から受けた物品を載置して下流側に第１の速度で移送する第一移送装置と、第一移送装置の下流側に設けられ載置された物品を第１の速度よりも速い第２の速度で移送し得る第二移送装置と、を備えた物品移送装置が開示されている。

また、特許文献２には、画像認識しやすい量の部品を搬送コンベアにより搬送し、画像認識できなかった部品を回収コンベアにより移送して、搬送コンベアの前段に再度投入する装置が開示されている。

国際公開第２０１７／１５４７１９号 特開２０１０－２２８８１９号公報

しかし、特許文献１に記載の装置では、速度を違えた複数の移送装置を用いる必要があるため、設備が複雑になる。また、ロボットアームで掴むことができなかった部品は、後段の移送装置の下流側に集まるので、人が集めて再び上流側に再投入する必要があり、作業効率が悪くなる可能性がある。

また、特許文献２に記載の装置では、画像認識できなかった部品を回収コンベアにより移送して搬送コンベアの前段に再度投入するので、人が部品を集める必要はないが、複数のコンベアを用いる必要があるため、設備が複雑になる。また、部品を再投入するまでに時間がかかるため、搬送コンベアへ供給する部品が空になり、無駄な時間が生じて作業効率が悪くなる可能性がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単な構成で、人手を要せず、無駄時間を減らして作業効率を高めながら、ピッキング可能な状態でワークをロボットアームに供給することのできるピッキング用ワーク供給装置を提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明に係るワーク供給装置は、下記（１）～（４）を特徴としている。
（１） テーブル面上にばらばらな状態で載る複数のワークの位置および姿勢の情報を取得し、当該情報に基づいてロボットアームによりピッキング可能なワークを特定して、ワークを前記ロボットアームによりピッキングするワークピッキング装置に使用されるワーク供給装置であって、
水平方向に正逆搬送が可能な搬送面を有し、前記搬送面を前記テーブル面とするコンベアと、
前記コンベアの搬送方向の一方および他方の端部にそれぞれ配置され、搬送方向の上流側に位置するときには前記コンベアの搬送面へ供給するワークを収容し、搬送方向の下流側に位置するときには前記コンベアの搬送面から排出されるワークを収容する２つのワーク収容トレイと、
前記コンベアの正逆搬送の方向に応じて、搬送方向の上流側の前記ワーク収容トレイの底板を前記搬送面以上の高さに上昇させると共に、搬送方向の下流側の前記ワーク収容トレイの底板を前記搬送面より低い高さに下降させるトレイ昇降機構と、
を具備する、
ことを特徴とするワーク供給装置。

（２） 前記２つのワーク収容トレイのうち、上昇位置にある一方のワーク収容トレイが空になったことを知らせる信号に応答して、前記トレイ昇降機構を駆動制御し、当該一方のワーク収容トレイを下降させると共に、他方のワーク収容トレイを上昇させ、前記コンベアの搬送方向を逆転させる制御装置を備える、
ことを特徴とする上記（１）に記載のワーク供給装置。

（３） 前記ワーク収容トレイの底板は、前記コンベアの搬送面の端部に向けて前進あるいは当該端部から後進可能であり、
当該底板を前進させることで、当該ワーク収容トレイに収容されたワークを前記搬送面の上に送り出す底板駆動機構をさらに具備する、
ことを特徴とする上記（１）または（２）に記載のワーク供給装置。

（４） 前記ワーク収容トレイと前記コンベアとの間に、当該ワーク収容トレイと当該コンベアとの間を移動するワークが前記コンベアのベルトに巻き込まれるのを防止するガイド板が設けられている、
ことを特徴とする上記（１）～（３）のいずれかに記載のワーク供給装置。

上記（１）の構成のワーク供給装置によれば、コンベアの両端のワーク収容トレイの上下の位置を切り換えながら、コンベアの搬送方向を切り換えることで、２つのトレイ間でワークを交互に行き来させることができる。したがって、その動作に伴って、搬送面上に展開する複数のワークの位置や姿勢を大幅に変えることができる。つまり、切り換え動作に伴って、次々に新しい位置や姿勢でワークを搬送面の上に展開させることができる。そのため、ロボットアームによりピッキング可能なワークを見つけ出す確率を高めることができ、ピッキング作業の効率向上が図れる。
また、ワークが無くなるまで、２つのトレイ間でワークを交互に行き来させるので、人がワークを集めて再投入する必要がなく、無駄な時間を少なくしながら、搬送面上にピッキング可能な状態でワークを自動的に展開させることができる。しかも、コンベアでの搬送の際に供給側のトレイを上昇させ、排出側のトレイを下降させるので、コンベアの搬送面に対するワークの供給や搬送面からのワークの排出をスムーズに行うことができる。また、このような動作に携わるコンベアは１台だけで済むので、設備構成が簡単になる。

上記（２）の構成のワーク供給装置によれば、ワークの供給側のトレイが空になった段階で、供給側のトレイと排出側のトレイの役割を交替するので、無駄な動きが少なく動作が安定して設備の信頼性が高まる。

上記（３）の構成のワーク供給装置によれば、トレイ内のワークを適量ずつ、残らず確実にコンベアの搬送面に送り出すことができる。

上記（４）の構成のワーク供給装置によれば、小さなワークに対しても、コンベアのベルトに対するワークの巻き込まれ防止を果たすことができる。

本発明によれば、簡単な構成で、人手を要せず、無駄な時間を減らして作業効率を高めながら、ピッキング可能な状態でワークをロボットアームに供給することができる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

図１は、本発明の実施形態に係るピッキング用ワーク供給装置を備えたワークピッキング装置の斜視図である。 図２は、ワークピッキング装置の概略平面図である。 図３は、実施形態に係るワーク供給装置の構成を示す斜視図である。 図４は、ワーク供給装置の構成を示す側面図である。 図５は、ワーク供給装置の一部の構成を取り出して示す斜視図である。 図６は、ワーク供給装置の運用形態を示す概略側面図で、図６（ａ）はトレイＡを上昇させて供給側とし、トレイＢを下降させて排出側とし、コンベアを正転搬送させているときの状態を示す図、図６（ｂ）はトレイＢを上昇させて供給側とし、トレイＡを下降させて排出側とし、コンベアを逆転搬送させているときの状態を示す図である。 図７は、ワーク供給装置のトレイの動作フローを示すフローチャートである。 図８は、ワーク供給装置のコンベアの動作フローを示すフローチャートである。 図９は、ピッキング装置のカメラの撮像動作フローを示すフローチャートである。 図１０は、ピッキング装置のロボットアームの動作フローを示すフローチャートである。 図１１は、ワーク供給装置のトレイとコンベアの間にガイド板を追加した例を示す側面図である。 図１２は、ワーク供給装置をもう１台追加した場合のワークピッキング装置の例を示す概略平面図である。

本発明に関する具体的な実施形態について、各図を参照しながら以下に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るピッキング用ワーク供給装置を備えたワークピッキング装置の斜視図、図２は、ワークピッキング装置の概略平面図である。

図１および図２に示すように、このワークピッキング装置Ｍは、平面レイアウトの中央にピッキング作業用のロボット１を備えており、そのロボット１の左右両側に２つのピッキング用ワーク供給装置（以下、単に「ワーク供給装置」ともいう）１１、１２、そのロボット１の前側に払い出し装置７、更にその払い出し装置７の前側に払い出しトレイ装置８を備えている。ここでは、ワークＷを、例えば、略六面体（直方体）の電気コネクタのハウジングとして説明する。また、２つのピッキング用ワーク供給装置１１、１２を区別して説明する必要がない場合には、ワーク供給装置１０として説明する。

ロボット１は、その本体部の中心を鉛直な中心軸として水平方向に旋回可能なロボットアーム２を備えている。ロボットアーム２の先端には、ワークＷを掴んだり掴んだワークＷを離したりする開閉自在なチャック３が設けられている。ロボットアーム２は、チャック３の三次元方向の位置や、チャック３により掴まれたり離されたりするワークＷの向きを少なくとも水平面内で自由に変えられる機能を有する。

ロボット１から見て左右のワーク供給装置１１、１２は、ロボット１の中心から等距離の位置に左右対称に配置されており、ロボット１は、ランダムに左右のワーク供給装置１１、１２からワークＷを１つずつ取り出すことができる。払い出し装置７は、ロボットアーム２からチャック３が掴んだワークＷを受け取り、そのワークＷを、払い出しトレイ装置８に配置された樋状のトレイの一つに、一定の向きに揃えて挿入する機能を有する。

左右のワーク供給装置１１、１２には、上方に、それぞれ三次元計測器としての撮像カメラ５が設置されている。これらの撮像カメラ５は、ワーク供給装置１１、１２のコンベア２３（後述）上に展開されたワークＷの上方から見た画像情報を取得する。ワークピッキング装置Ｍには、この撮像カメラ５の取得した情報から、ピッキングすべき特定の１つのワークの位置と姿勢を認識する機能を有した制御装置１００を備えている。この制御装置１００は、ロボット１は勿論、ワーク供給装置１１、１２や払い出し装置７を制御する機能など、ワークピッキング装置Ｍの全体を制御する機能を備えている。

このワークピッキング装置Ｍの特徴は、制御装置１００が、ロボット１を駆動制御して、特定の１つのワークＷをピッキングして払い出し装置７に払い出すまでの動作期間中に、並行して次のような作業を行えるようにした点にある。例えば、ロボット１の動作と独立して、制御装置１００は、ワーク供給装置１１、１２や払い出し装置７を動作させる。また、次にピッキングすべきターゲットを探すべく、いずれかのワーク供給装置１１、１２のコンベア２３上のワークＷを撮像カメラ５に撮像させ、その情報から次にピッキングすべき１つのワークの位置や姿勢を認識する。

次に、ワーク供給装置１０（１１、１２）について詳しく説明する。
図３はワーク供給装置１０の構成を示す斜視図、図４は側面図、図５は、ワーク供給装置１０の一部の構成を取り出して示す斜視図、図６は、ワーク供給装置１０の運用形態を示す概略側面図である。

左右のワーク供給装置１１、１２は同じ構成のものであり、それぞれの動作を独立に制御することができるようになっている。図２～図４に示すように、各ワーク供給装置１０は、ワークピッキング装置Ｍの前後方向に直線状に配置された２つのワーク収容トレイ（以下、単にトレイともいう）２１、２２と、これら２つのトレイ２１、２２の間に配置された１台のベルト式のコンベア２３と、を有している。

コンベア２３は、搬送面（ベルトの上面）２３ａを上に向けて水平面内のワークピッキング装置Ｍの前後方向に正逆搬送が可能なものであり、搬送面２３ａを、ロボットアーム２によるピッキング対象のワークＷの載るテーブル面としている。撮像カメラ５は、搬送面（テーブル面）２３ａ上にばらばらな状態で載せられた複数のワークＷの位置および姿勢の画像情報を取得する。制御装置１００は、その画像情報に基づいて、ロボットアーム２によりピッキング可能なワークＷを特定して、ワークＷを１つずつロボットアーム２にピッキングさせる。

２つのトレイ２１、２２は、コンベア２３の搬送方向の一方の端部および他方の端部にそれぞれ配置されており、搬送方向の向き（正転搬送および逆転搬送の向き）に応じて、搬送方向の上流側に位置するときにはコンベア２３の搬送面２３ａへ供給するワークＷを収容し、搬送方向の下流側に位置するときにはコンベア２３の搬送面２３ａから排出されるワークＷを収容する機能を果たす。

２つのトレイ２１、２２を区別するために、ワークピッキング装置Ｍにおいてコンベア２３の前側に位置するトレイ２１を「トレイＡ」と呼び、ワークピッキング装置Ｍにおいてコンベア２３の後側に位置するトレイ２２を「トレイＢ」と呼ぶ。運転初期状態においては、トレイＡにワークＷが投入される。そのため、トレイＡはホッパー状に形成されている。

トレイＡ、トレイＢは、コンベア２３の搬送方向と平行な方向に前後スライドする底板３５が設けられている。トレイＡ、トレイＢには、少なくともこの底板３５を上下に昇降させる昇降機構３１が設けられている。本実施形態では、周壁を含めてトレイＡ、トレイＢ全体が上下に昇降するようになっている。また、各トレイ２１、２２には、該各トレイ２１、２２の底板３５を、コンベア２３の搬送面の端部に向けて前進させることで、トレイ２１、２２に収容されたワークを搬送面２３ａの上に送り出す底板駆動機構３２が備わっている。

制御装置１００は、２つのトレイ２１、２２の昇降機構３１を制御して、コンベア２３の正逆搬送の方向に応じて、搬送方向の上流側のトレイ２１、２２の底板３５を搬送面２３ａ以上の高さに上昇させると共に、搬送方向の下流側のトレイ２１、２２の底板３５を搬送面２３ａより低い高さに下降させる。

ここでは、トレイＡ側からトレイＢ側にワークＷを搬送するときのコンベア２３の搬送方向（矢印ＨＡ方向）を正転搬送方向と言い、トレイＢ側からトレイＡ側にワークＷを搬送するときのコンベア２３の搬送方向（矢印ＨＢ方向を逆転搬送方向）と言う。

図６（ａ）はトレイＡを上昇させて供給側とし、トレイＢを下降させて排出側とし、コンベア２３を正転搬送（矢印ＨＡ方向に搬送）させているときの状態を示す図、図６（ｂ）はトレイＢを上昇させて供給側とし、トレイＡを下降させて排出側とし、コンベア２３を逆転搬送（矢印ＨＢ方向に搬送）させているときの状態を示す図である。

各トレイ２１、２２は、図５に示すように、トレイ２１、２２内にワークがあるかないかを検出するトレイ内センサ３７と、トレイ２１、２２の出口にワークがあるかないかを検出するトレイ出口センサ３８と、を備えている。各センサ３７、３８の信号は制御装置１００に入力され、制御装置１００は、その信号に基づいてトレイ２１、２２の昇降機構３１や底板駆動機構３２などを制御する。

例えば、制御装置１００は、２つのトレイ２１、２２のうち、上昇位置にある一方（供給側）のトレイ２１、２２が空になったことを知らせる信号に応答して、トレイ昇降機構３１を駆動制御し、空になった一方（供給側）のトレイ２１、２２を下降させると共に、他方（排出側）のトレイ２１、２２を上昇させて、供給側と排出側の役割を交替させる。またそれに対応させて、コンベア２３の搬送方向を逆転させる。

次に、ワークピッキング装置Ｍの動作の流れについて、フローチャートを参照しながら説明する。
図７は、ワーク供給装置１０のトレイ２１、２２の動作フローを示すフローチャートである。

図７に示すように、トレイの動作制御がスタートすると、ステップＳ１０１で、トレイＡ内にワークが有るか否かをチェックする。トレイＡ内にワークが有る場合（ＹＥＳの場合）は、ステップＳ１０２に進み、トレイＡの底板３５が中間位置（前端でも後端でもない位置）に有るか否かをチェックする。トレイＡの底板３５が中間位置に有る場合（ＹＥＳの場合）はステップＳ１０３に進み、トレイＡの底板を後端位置へ移動して、スタートにリターンする。

ステップＳ１０２で、トレイＡの底板３５が中間位置にないと判断（ＮＯと判断）した場合は、ステップＳ１０４に進み、トレイＡの出口にワークが有るか否かをチェックする。トレイＡの出口にワークが有る（ＹＥＳ）なら、出口側へワークを押し出すために底板を動かす必要がないので、そのままスタートにリターンする。

ステップＳ１０４で、トレイＡの出口にワークが無い（ＮＯ）と判断した場合は、出口側へワークを押し出すために底板を動かす。即ち、ステップＳ１０５に進み、トレイＡの底板を１ピッチだけ前進させ、ワークを出口側に押し出す。そうすることで、ワークをコンベア２３に供給することができる。なお、この底板の前進動作は１ピッチずつ行ってもよいし、連続して行ってもよい。ステップＳ１０５の処理が終了したら、スタートにリターンする。

次に、トレイＡ内のワークが無くなると、ステップＳ１０１の判断がＮＯとなり、ステップＳ１０６に進む。ステップＳ１０６では、トレイＡの底板が前端位置に有るか否かをチェックし、前端位置にない場合（ＮＯの場合）、ステップＳ１０４に進む。つまり、トレイＡ内にワークがない場合でも、底板が前端まで進んでない場合は、トレイＡの出口にワークがあるかどうかを確かめ（ステップＳ１０４）、出口にもない場合にはトレイＡの底板を前端へ向けて移動させる（ステップＳ１０５）。

トレイＡ内のワークが無くなり、トレイＡの底板も前端位置まで移動している場合（ステップＳ１０１の判断がＮＯでしかもステップＳ１０６の判断がＹＥＳの場合）、初めてトレイＡが空になったと判断して、ステップＳ１０７に進み、トレイＡとトレイＢの底板を後端位置へ移動し、次いでステップＳ１０８に進んで、トレイＡを下降させると共にトレイＢを上昇させる。つまり、供給側と排出側のトレイの役割を交替させるために、トレイＡとトレイＢの上下関係を逆転する。

次に、トレイＢが供給側となるので、ステップＳ１０９に進んで、トレイＢの底板が前端位置に有るか否かをチェックする。前端位置にない場合は、ステップＳ１０９からステップＳ１１０に進んで、トレイＢの出口にワークが有るか否かをチェックする。トレイＢの出口にワークが有る場合（ステップＳ１１０の判断がＹＥＳの場合）は、底板を動かす必要がないので、ステップＳ１０９に戻る。トレイＢの出口にワークがない場合（ステップＳ１１０の判断がＮＯの場合）は、出口側へワークを押し出すために底板を動かす。即ち、ステップＳ１１１に進み、トレイＢの底板を１ピッチだけ前進させ、ワークを出口側に押し出す。そうすることで、ワークをコンベア２３に供給することができる。ステップＳ１１１の処理が終了したら、ステップＳ１０９に戻る。

ステップＳ１０９で、トレイＢの底板が前端位置まで移動していると判断（ＹＥＳと判断）した場合は、ステップＳ１１２に進み、トレイＢの底板を後端位置へ移動し、次いでステップＳ１１３に進んで、トレイＢを上方させると共にトレイＢを下降させる。つまり、供給側と排出側のトレイの役割を交替させるために、トレイＡとトレイＢの上下関係を逆転する。ステップＳ１１３の処理が終了したら、スタートにリターンする。

以上のようなトレイＡ、Ｂの動作に対応してコンベア２３の動作制御も行われる。
図８は、ワーク供給装置のコンベア２３の動作フローを示すフローチャートである。

図８に示すように、コンベア２３の動作制御がスタートすると、ステップＳ２０１で、トレイＡとトレイＢはどちらが上昇位置にあるかチェックする。つまり、供給側のトレイがどちらか確認する。トレイＡが上（供給側）の場合は、ステップＳ２０２に進んで、トレイＡの出口にワークが有るか否かをチェックする。トレイＡの出口にワークが有る場合（ＹＥＳの場合）は、ステップＳ２０３に進んで、コンベア２３を所定ピッチ分だけ正転搬送させる。ここで、コンベア２３は、必要に応じて適当なピッチ分（搬送距離）だけ搬送するものとされ、ピッチ数は任意に設定される。

トレイＡの出口にワークがない場合（ステップＳ２０２の判断がＮＯの場合）は、ステップＳ２０４で、トレイＡの底板が前端位置に有るか否かを確かめ、トレイＡの底板が前端位置にない場合は、ステップＳ２０２、２０４を繰り返し、トレイＡの出口にワークが有りとなるまで待つ。あるいは、トレイＡの底板が前端位置に移動するまで待つ。ただし、トレイＡの出口にワークが無い状態が続くときは、トレイ側の動作制御が優先する。

トレイＡの出口にワークがある場合（ステップＳ２０２の判断がＹＥＳの場合）、あるいは、トレイＡの出口にワークが無い場合（ステップＳ２０２の判断がＮＯの場合）でもトレイＡの底板が前端位置にある場合（ステップＳ２０４の判断がＹＥＳの場合）は、ステップＳ２０３に進んで、コンベア２３を所定ピッチ分だけ正転搬送させる。

コンベア２３を正転搬送（あるいは逆転搬送）させると、トレイＡ（またはトレイＢ）からワークが送り出されて来たワークが、搬送面２３ａに載りながら、撮像カメラ５の撮像領域つまりピッキング領域に運ばれる。そして、ステップＳ２０５で撮像カメラ５による撮像データを確認した後、ステップＳ２０６でピッキング可能なワークがある（取出ワークあり）かどうかを判断し、ピッキング可能なワークが無い場合は、スタートにリターンする。また、ピッキング可能なワークが有る場合は、ロボットへピッキング要求（搬送要求）を出してから、スタートにリターンする。なお、ピッキング可能なワークが有る場合は、コンベア２３はロボットがピッキングできる状態を維持することになる。

トレイＡが上（供給側）である場合は、以上のように処理が進むが、トレイＢが上（供給側）である場合も同様に処理が進められる。つまり、トレイＢが上（供給側）の場合は、ステップＳ２０１からステップＳ２０８に進んで、トレイＢの出口にワークが有るか否かをチェックする。トレイＢの出口にワークが有る場合（ＹＥＳの場合）は、ステップＳ２０９に進んで、コンベアを所定ピッチ分だけ逆転搬送させる。

トレイＢの出口にワークがない場合（ステップＳ２０８の判断がＮＯの場合）は、ステップＳ２１０で、トレイＢの底板が前端位置に有るか否かを確かめ、トレイＢの底板が前端位置にない場合は、ステップＳ２０８、２１０を繰り返し、トレイＢの出口にワークが有りとなるまで待つ。あるいは、トレイＢの底板が前端位置に移動するまで待つ。ただし、トレイＢの出口にワークが無い状態が続くときは、トレイ側の動作制御が優先する。

トレイＢの出口にワークがある場合（ステップＳ２１０の判断がＹＥＳの場合）、あるいは、トレイＢの出口にワークが無い場合（ステップＳ２０８の判断がＮＯの場合）でもトレイＢの底板が前端位置にある場合（ステップＳ２１０の判断がＹＥＳの場合）は、ステップＳ２０９に進んで、コンベア２３を所定ピッチ分だけ逆転搬送させる。その後は、ステップＳ２０５に進み、トレイＡの場合と同じ処理となる。

上述したコンベア２３の動きに対応した撮像カメラ５の動作制御の内容を次に述べる。
図９は、撮像カメラ５の撮像動作フローを示すフローチャートである。

この撮像カメラ５の撮像動作フローでは、コンベア２３の搬送面２３ａ上に載る複数のワークのうち、ピッキング可能なワークがあるかどうかを判定する。ピッキング可能なワークであるか否かは、上方からロボットアーム２のチャック３で掴み上げることができるワーク姿勢であること、チャッキングする際に対象ワークの周囲に邪魔になるもの（他のワークや壁等）がないこと、などが少なくとも判定条件として挙げられる。ピッキング可能なワークであるかどうかの画像判定は、撮像カメラ５で取得した画像の中の１つのワークの画像が、予め登録してある幾つかの取出面の画像（ピッキング可能なワークの画像）と一致するか否かで行う。

ここでは、制御装置１００には、予め、ピッキング対象のワークについての、ピッキング可能な状態に相当する画像（取出面の画像）が登録されているものとする。

図９に示すように、撮像カメラ５の動作制御がスタートすると、ステップＳ３０１で、コンベア上のワークを撮像カメラ５で撮影する。このとき、必要な画像処理を行うこともある。次にステップＳ３０２で、ピッキング可能なワークを検索する。ここでは、取出面１の画像１と撮影画像を対比する。取出面１に合致したワークが有る場合は、ステップＳ３０３、３０４に進み、横向き姿勢または縦向き姿勢でワークをロボットアームが掴むときに、周囲にチャック可能なエリアが確保されているかどうか、つまり、周囲にアームの掴み作業を邪魔するワークや壁があるかないかを確認する。ここで、「横向き姿勢」とは、ワークの幅広面を上にした姿勢、「縦向き姿勢」とは、ワークの幅狭面を上にした姿勢のことである。

チャック可能なエリアが確保されている場合は、ステップＳ３０３またはステップＳ３０４の判定がＹＥＳとなって、ステップＳ３０５に進む。ステップＳ３０５では、ピッキングすべきワークの位置および姿勢の情報、取出面（掴む際に上面となる面）の情報、ピッキングするロボットアームのチャックの姿勢に関する情報、などを主にロボットの制御部に出力し、一連の処理を終える。

ステップＳ３０３、３０４で、チャック可能なエリアが確保されていないと判定された場合は、ステップＳ３０６に進んで、その他の取出面２～６について、ピッキング可能なワークがあるかどうかの検索を繰り返す。いずれかの取出面２～６に合致したワークが有る場合は、ステップＳ３０５に進む。また、全部の取出面についてピッキング可能なワークに一致するものがない場合は、ステップＳ３０７に進んで、「ピッキング可能なワークの該当なし」の信号を出力して一連の処理を終える。ワーク供給装置では、この「ピッキング可能なワークの該当なし」の信号に応じて、コンベア２３の搬送面２３ａ上にピッキング可能なワークが展開されるように動作を行う。

上述したワーク供給装置１０（トレイＡ、Ｂ、コンベア）や撮像カメラ５の動作と並行して行われるロボット１の動作制御について次に述べる。図１０は、同ピッキング装置のロボットアーム２の動作フローを示すフローチャートである。

図１０に示すように、ロボットのピッキング動作の制御がスタートすると、ステップＳ４０１～４０３で、コンベア上のワークを掴みに行く。即ち、コンベアの上方にロボットアーム２を移動してチャック３を開き、次にワークの掴み位置にロボットアーム２を移動し、チャックを閉じてワークを掴む。

次に、ステップＳ４０４～４０８で、掴んだワークを払い出し装置７に置きに行く。即ち、コンベア上のワークを掴んだロボットアーム２を上方へ移動し、ワークの払出位置の上方にロボットアーム２を移動し、ワークの払出許可信号が出るのを待って、ワークの払出位置にロボットアーム２を移動し、チャック３を開いて払い出し装置７にワークを預ける。なお、ステップＳ４０５の段階で、コンベア上方のカメラ撮像エリア外にロボットアーム２が移動したら、ロボットにワーク払出許可信号を出す。

ロボットアーム２が払い出し装置７にワークを預けたら、ステップＳ４０９でロボットアーム２を上昇させ対比する。そして、ステップＳ４１０、４１１で、ロボットアーム２を原位置に戻すと共にロボットを原位置に戻して、処理を終了する。なお、ステップＳ４０９の段階で、ロボットアーム２が干渉範囲外まで上昇したら、払い出し装置７に動作指令信号を出す。

以上の説明のように、実施形態のワーク供給装置１０（１１、１２）によれば、コンベア２３の両端のワーク収容トレイ２１、２２の上下の位置を切り換えながら、コンベア２３の搬送方向を切り換えることで、２つのトレイ２１、２２間でワークＷを交互に行き来させることができる。したがって、その動作に伴って、搬送面２３ａ上に展開する複数のワークＷの位置や姿勢を大幅に変えることができる。つまり、その切り換え動作に伴って、次々に新しい位置や姿勢でワークＷを搬送面２３ａの上に展開させることができる。そのため、ロボットアーム２によりピッキング可能なワークＷを見つけ出す確率を高めることができ、ピッキング作業の効率向上が図れる。

また、ワークＷが無くなるまで、２つのトレイ２１、２２間でワークＷを交互に行き来させるので、人がワークＷを集めて再投入する必要がなく、無駄な時間を少なくしながら、搬送面２３ａ上にピッキング可能な状態でワークＷを自動的に展開させることができる。しかも、コンベア２３での搬送の際に供給側のトレイ２１、２２を上昇させ、排出側のトレイ２１、２２を下降させるので、コンベア２３の搬送面２３ａに対するワークＷの供給や搬送面２３ａからのワークＷの排出をスムーズに行うことができる。また、このような動作に携わるコンベア２３は１台だけで済むので、設備構成が簡単になる。

また、実施形態のワーク供給装置１０（１１、１２）によれば、ワークＷの供給側のトレイ２１、２２が空になった段階で、供給側のトレイ２１、２２と排出側のトレイ２１、２２の役割を交替するので、無駄な動きが少なく動作が安定して設備の信頼性が高まる。

また、トレイ２１、２２の底板３５を前進させる機構を設けたことにより、トレイ２１、２２内のワークＷを残らず確実にコンベア２３の搬送面２３ａに送り出すことができる。

なお、ワークは横向き姿勢（幅広面を上に向けた姿勢）で払い出してもよいし、縦向き姿勢（幅狭面を上に向けた姿勢）で払い出してもよい。また、ワークの種類は問わないし、ワークの種類は１種類でも複数種類にしてもよい。

また、図１１に示す例のように、ワーク供給装置におけるトレイ２１、２２とコンベア２３との間に、トレイ２１、２２とコンベア２３との間を移動するワークＷがコンベア２３のベルトに巻き込まれるのを防止するガイド板３９を設ければ、小さなワークＷに対しても、ベルトに対するワークＷの巻き込まれ防止を果たすことができる。

また、上述の実施形態におけるワークピッキング装置Ｍでは、ワーク供給装置１０をロボット１の左右だけに配置した場合を示したが、図１２に示すピッキング装置のように、更にもう一つのワーク供給装置１３を追加配備することも可能である。この場合は、レイアウトの関係上、ロボット１からの距離が離れる可能性もあるが、ロボットのアームが届く範囲であれば実施可能である。

ここで、上述した本発明の実施形態に係るワーク供給装置の特徴をそれぞれ以下［１］～［４］に簡潔に纏めて列記する。
［１］ テーブル面上にばらばらな状態で載る複数のワーク（Ｗ）の位置および姿勢の情報を取得し、当該情報に基づいてロボットアーム（２）によりピッキング可能なワーク（Ｗ）を特定して、ワーク（Ｗ）を前記ロボットアーム（２）によりピッキングするワークピッキング装置（Ｍ）に使用されるワーク供給装置（１０、１１、１２、１３）であって、
水平方向に正逆搬送が可能な搬送面（２３ａ）を有し、前記搬送面（２３ａ）を前記テーブル面とするコンベア（２３）と、
前記コンベア（２３）の搬送方向の一方および他方の端部にそれぞれ配置され、搬送方向の上流側に位置するときには前記コンベア（２３）の搬送面（２３ａ）へ供給するワークを収容し、搬送方向の下流側に位置するときには前記コンベア（２３）の搬送面（２３ａ）から排出されるワーク（Ｗ）を収容する２つのワーク収容トレイ（２１、２２）と、
前記コンベア（２３）の正逆搬送の方向に応じて、搬送方向の上流側の前記ワーク収容トレイ（２１、２２）の底板（３５）を前記搬送面（２３ａ）以上の高さに上昇させると共に、搬送方向の下流側の前記ワーク収容トレイ（２１、２２）の底板（３５）を前記搬送面（２３ａ）より低い高さに下降させるトレイ昇降機構（３１）と、
を具備する、
ことを特徴とするワーク供給装置（１０、１１、１２、１３）。

［２］ 前記２つのワーク収容トレイ（２１、２２）のうち、上昇位置にある一方のワーク収容トレイ（２１、２２）が空になったことを知らせる信号に応答して、前記トレイ昇降機構（３１）を駆動制御し、当該一方のワーク収容トレイ（２１、２２）を下降させると共に、他方のワーク収容トレイ（２１、２２）を上昇させ、前記コンベア（２３）の搬送方向を逆転させる制御装置（１００）を備える、
ことを特徴とする上記［１］に記載のワーク供給装置。

［３］ 前記ワーク収容トレイ（２１、２２）の底板（３５）は、前記コンベア（２３）の搬送面（２３ａ）の端部に向けて前進あるいは当該端部から後進可能であり、
当該底板（３５）を前進させることで、当該ワーク収容トレイ（２１、２２）に収容されたワーク（Ｗ）を前記搬送面（２３ａ）の上に送り出す底板駆動機構（３２）をさらに具備する、
ことを特徴とする上記［１］または［２］に記載のワーク供給装置（１０、１１、１２、１３）。

［４］ 前記ワーク収容トレイ（２１、２２）と前記コンベア（２３）との間に、当該ワーク収容トレイ（２１、２２）と当該コンベア（２３）との間を移動するワーク（Ｗ）が前記コンベア（２３）のベルトに巻き込まれるのを防止するガイド板（３９）が設けられている、
ことを特徴とする上記［１］～［３］のいずれかに記載のワーク供給装置（１０、１１、１２、１３）。

Ｍ ワークピッキング装置
Ｗ ワーク
２ ロボットアーム
１０、１１、１２、１３ ワーク供給装置
２１、２２ ワーク収容トレイ
２３ コンベア
２３ａ 搬送面
３１ トレイ昇降機構
３２ 底板駆動機構
３５ 底板
３９ ガイド板
１００ 制御装置

Claims (4)

1. テーブル面上にばらばらな状態で載る複数のワークの位置および姿勢の情報を取得し、当該情報に基づいてロボットアームによりピッキング可能なワークを特定して、ワークを前記ロボットアームによりピッキングするワークピッキング装置に使用されるワーク供給装置であって、
   水平方向に正逆搬送が可能な搬送面を有し、前記搬送面を前記テーブル面とするコンベアと、
   前記コンベアの搬送方向の一方および他方の端部にそれぞれ配置され、搬送方向の上流側に位置するときには前記コンベアの搬送面へ供給するワークを収容し、搬送方向の下流側に位置するときには前記コンベアの搬送面から排出されるワークを収容する２つのワーク収容トレイと、
   前記コンベアの正逆搬送の方向に応じて、搬送方向の上流側の前記ワーク収容トレイの底板を前記搬送面以上の高さに上昇させると共に、搬送方向の下流側の前記ワーク収容トレイの底板を前記搬送面より低い高さに下降させるトレイ昇降機構と、
   を具備する、
   ことを特徴とするワーク供給装置。
2. 前記２つのワーク収容トレイのうち、上昇位置にある一方のワーク収容トレイが空になったことを知らせる信号に応答して、前記トレイ昇降機構を駆動制御し、当該一方のワーク収容トレイを下降させると共に、他方のワーク収容トレイを上昇させ、前記コンベアの搬送方向を逆転させる制御装置を備える、
   ことを特徴とする請求項１に記載のワーク供給装置。
3. 前記ワーク収容トレイの底板は、前記コンベアの搬送面の端部に向けて前進あるいは当該端部から後進可能であり、
   当該底板を前進させることで、当該ワーク収容トレイに収容されたワークを前記搬送面の上に送り出す底板駆動機構をさらに具備する、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のワーク供給装置。
4. 前記ワーク収容トレイと前記コンベアとの間に、当該ワーク収容トレイと当該コンベアとの間を移動するワークが前記コンベアのベルトに巻き込まれるのを防止するガイド板が設けられている、
   ことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のワーク供給装置。

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