JP6056708B2 - 物品移載装置 - Google Patents

Description

本発明は、移載対象の物品の上面を吸着して当該物品を吊り下げて移載先に移動させる物品移載装置に関する。

ロボットハンドの先端部に吸着ブロックを設け、この吸着ブロックで移載対象の物品を吸着把持して移載する移載装置が知られている。特開２００３−２３７９４３号公報（特許文献１）には、そのような移載を行う移載装置が開示されている。この移載装置の吸着ブロックには、相対的に吸着力が高い主吸着盤と、相対的に吸着力が低い副吸着盤とが設けられている。主吸着盤は、移載対象の物品に対向する面（対物品面）が矩形状の吸着ブロックの対角線に沿って２カ所に設けられている。副吸着盤は、矩形状の吸着ブロックの４カ所のコーナー部に２ケずつ設けられており、移載対象の物品の寸法、形状、重量等に応じて使い分けられる（特許文献１：第１６〜２０段落、図５〜６等）。

但し、例えば寸法の差が大きい多くの種類の物品に対応させるためには、吸着ブロックの対物品面の面積を最も大きい物品に合わせる必要があり、吸着ブロックが大型化する傾向がある。この際、吸着ブロックの全面に吸着盤（吸着パッド）を設置すると吸着ブロックのコストが増大する。特許文献１のように、主吸着盤と副吸着盤とが協働するように構成されている場合には、その配置のバランスも考慮する必要がある。

特開２００３−２３７９４３号公報

上記背景に鑑みて、寸法が異なる多くの種類の物品に適切に対応し、当該物品を吸着把持して移載することが可能な物品移載装置の提供が望まれる。

上記課題に鑑みた本発明に係る物品移載装置は、１つの好適な態様として、
移載対象の物品である対象物品の上面を吸着して当該対象物品を吊り下げて移載先に移動させる物品移載装置であって、
少なくとも１つの吸着パッドを有する吸着ブロックを複数備えると共に、水平方向に沿って前記吸着ブロックの少なくとも１つが移動可能に構成された吸着ユニットと、
前記対象物品の少なくとも前記上面の大きさに応じて前記吸着ブロックを移動させる制御装置と、を備え、
前記吸着ブロックのそれぞれは、吸着力の異なる少なくとも２種類の前記吸着パッドを備えて構成され、
全ての前記吸着ブロックは、前記吸着ユニットにおいて予め規定された水平位置基準点を基準として、水平方向に沿って互いに接近及び離間可能に構成されている。

この構成によれば、吸着ユニットの対象物品に対向する側の面において、吸着ユニットの外縁を結んで形成される平面内の面積が、対象物品の上面の大きさに応じて可変となる。従って、寸法が異なる多くの種類の物品を対象物品として適切に対応し、対象物品を吸着把持して移載することが可能となる。また、上述したように、前記吸着ブロックのそれぞれは、吸着力の異なる少なくとも２種類の前記吸着パッドを備えて構成され、全ての前記吸着ブロックが、前記吸着ユニットにおいて予め規定された水平位置基準点を基準として、水平方向に沿って互いに接近及び離間可能に構成されている。水平位置基準点を基準として吸着ブロックが移動することで、容易に、精度良く制御装置による吸着ブロックの制御が可能となる。さらに、吸着力の異なる少なくとも２種類の吸着パッドを備えることによって、対象物品の重さに応じた吸着力を適切に設定することが可能となる。

また、上記課題に鑑みた本発明に係る物品移載装置は、１つの好適な態様として、移載対象の物品である対象物品の上面を吸着して当該対象物品を吊り下げて移載先に移動させる物品移載装置であって、
少なくとも１つの吸着パッドを有する吸着ブロックを複数備えると共に、水平方向に沿って前記吸着ブロックの少なくとも１つが移動可能に構成された吸着ユニットと、
前記対象物品の少なくとも前記上面の大きさに応じて前記吸着ブロックを移動させる制御装置と、を備え、
前記複数の吸着ブロックのそれぞれは、複数の前記吸着パッドを備えて構成され、
前記制御装置は、各吸着パッドに吸引力を生じさせた際の負圧に基づいて前記対象物品に対する各吸着パッドの吸着状態であるパッド別吸着状態を個別に判定し、前記パッド別吸着状態に基づいて前記対象物品に対する各吸着ブロックの吸着状態であるブロック別吸着状態を個別に判定し、前記ブロック別吸着状態に基づいて前記対象物品に対する前記吸着ユニットの吸着状態である総吸着状態を判定する。
この構成によれば、吸着ユニットの対象物品に対向する側の面において、吸着ユニットの外縁を結んで形成される平面内の面積が、対象物品の上面の大きさに応じて可変となる。従って、寸法が異なる多くの種類の物品を対象物品として適切に対応し、対象物品を吸着把持して移載することが可能となる。また、吸着ブロックの個数よりも多くの吸着パッドを吸着ユニットに設けることができるので、充分な吸着力を備えることができる。また、例えば吸着パッドの稼働／非稼働を切り替えることで、対象物品の重さに応じた吸着力をバランス良く設定することも可能となる。また、吸着ユニットの吸引力が不足している場合、対象物品を吊り下げることができなかったり、吊り下げた後に移載先へと運んでいる途上に落下させたりする可能がある。従って、吊下げる前に吸引ユニットの吸引力を取得して、移載に充分であるか否かを判定することが好ましい。この際、より確実性を考慮して判定が行われると好適である。

また、上記課題に鑑みた本発明に係る物品移載装置は、１つの好適な態様として、移載対象の物品である対象物品の上面を吸着して当該対象物品を吊り下げて移載先に移動させる物品移載装置であって、
少なくとも１つの吸着パッドを有する吸着ブロックを複数備えると共に、水平方向に沿って前記吸着ブロックの少なくとも１つが移動可能に構成された吸着ユニットと、
前記対象物品の少なくとも前記上面の大きさに応じて前記吸着ブロックを移動させる制御装置と、を備え、
全ての前記吸着ブロックは、前記吸着ユニットにおいて予め規定された水平位置基準点を基準として、水平方向に沿って互いに接近及び離間可能に構成され、
互いに異なる前記吸着ブロックに備えられた２つ以上の前記吸着パッドにより吸着パッド群が形成され、
前記制御装置は、吸引力を生じさせる稼働状態と吸引力を生じさせない非稼働状態とを、前記上面の大きさに応じて前記吸着パッド群ごとに切り替える。
この構成によれば、吸着ユニットの対象物品に対向する側の面において、吸着ユニットの外縁を結んで形成される平面内の面積が、対象物品の上面の大きさに応じて可変となる。従って、寸法が異なる多くの種類の物品を対象物品として適切に対応し、対象物品を吸着把持して移載することが可能となる。また、水平位置基準点を基準として吸着ブロックが移動することで、容易に、精度良く制御装置による吸着ブロックの制御が可能となる。また、吸着パッドの稼働／非稼働を切り替える場合、各吸着パッドの稼働／非稼働を個別に制御すると、制御対象が多くなる。特に、１つの吸着ブロックに複数の吸着パッドが備えられている場合には、制御対象は、吸着ブロックの倍以上となり、制御装置の負荷が増大する。従って、複数の吸着パッドを集めてグループ化し、当該グループに属する吸着パッドの稼働／非稼働を一括制御すると、制御装置の負荷を抑制できて好適である。
また、上記課題に鑑みた本発明に係る物品移載装置は、１つの好適な態様として、移載対象の物品である対象物品の上面を吸着して当該対象物品を吊り下げて移載先に移動させる物品移載装置であって、
少なくとも１つの吸着パッドを有する吸着ブロックを複数備えると共に、水平方向に沿って前記吸着ブロックの少なくとも１つが移動可能に構成された吸着ユニットと、
前記対象物品の少なくとも前記上面の大きさに応じて前記吸着ブロックを移動させる制御装置と、を備え、
全ての前記吸着ブロックは、前記吸着ユニットにおいて予め規定された水平位置基準点を基準として、水平方向に沿って互いに接近及び離間可能に構成され、
前記制御装置は、各吸着パッドに吸引力を生じさせた際の負圧に基づいて前記対象物品に対する各吸着パッドの吸着状態であるパッド別吸着状態を個別に判定し、前記パッド別吸着状態に基づいて前記対象物品に対する各吸着ブロックの吸着状態であるブロック別吸着状態を個別に判定し、前記ブロック別吸着状態に基づいて前記対象物品に対する前記吸着ユニットの吸着状態である総吸着状態を判定する。
この構成によれば、吸着ユニットの対象物品に対向する側の面において、吸着ユニットの外縁を結んで形成される平面内の面積が、対象物品の上面の大きさに応じて可変となる。従って、寸法が異なる多くの種類の物品を対象物品として適切に対応し、対象物品を吸着把持して移載することが可能となる。また、水平位置基準点を基準として吸着ブロックが移動することで、容易に、精度良く制御装置による吸着ブロックの制御が可能となる。また、吸着ユニットの吸引力が不足している場合、対象物品を吊り下げることができなかったり、吊り下げた後に移載先へと運んでいる途上に落下させたりする可能がある。従って、吊下げる前に吸引ユニットの吸引力を取得して、移載に充分であるか否かを判定することが好ましい。この際、より確実性を考慮して判定が行われると好適である。

また、本発明に係る物品移載装置が、少なくとも１つの吸着パッドを有する吸着ブロックを複数備えると共に、水平方向に沿って前記吸着ブロックの少なくとも１つが移動可能に構成された吸着ユニットと、前記対象物品の少なくとも前記上面の大きさに応じて前記吸着ブロックを移動させる制御装置と、を備え、前記吸着ブロックのそれぞれが、吸着力の異なる少なくとも２種類の前記吸着パッドを備えて構成され、全ての前記吸着ブロックが、前記吸着ユニットにおいて予め規定された水平位置基準点を基準として、水平方向に沿って互いに接近及び離間可能に構成されている場合に、各吸着ブロックにおいて、前記水平位置基準点に近い側に相対的に吸着力の低い前記吸着パッドが配置されていると好適である。上述したように、水平位置基準点を基準として吸着ブロックが移動することで、容易に、精度良く制御装置による吸着ブロックの制御が可能となる。また、吸着ブロックの個数よりも多くの吸着パッドを吸着ユニットに設けることとなるので、充分な吸着力を備えることができる。また、例えば吸着パッドの稼働／非稼働を切り替えることで、対象物品の重さに応じた吸着力をバランス良く設定することも可能となる。さらに、吸着力の異なる少なくとも２種類の吸着パッドを備えることによって、対象物品の重さに応じた吸着力を適切に設定することが可能となる。また、水平位置基準点に近い側に相対的に吸着力の低い吸着パッドが配置され、遠い側に相対的に吸着力の高い吸着パッドが配置されることにより、対象物品の外縁付近は吸着力の高い吸着パッドにより把持される。これにより、吸着ユニット全体の吸引力が同程度であっても把持の信頼性が向上する。

ところで、吸着パッドの稼働／非稼働を切り替える場合、各吸着パッドの稼働／非稼働を個別に制御すると、制御対象が多くなる。特に、１つの吸着ブロックに複数の吸着パッドが備えられている場合には、制御対象は、吸着ブロックの倍以上となり、制御装置の負荷が増大する。従って、複数の吸着パッドを集めてグループ化し、当該グループに属する吸着パッドの稼働／非稼働を一括制御すると、制御装置の負荷を抑制できて好適である。１つの態様として、本発明に係る物品移載装置は、互いに異なる前記吸着ブロックに備えられた２つ以上の前記吸着パッドにより吸着パッド群が形成され、前記制御装置が、吸引力を生じさせる稼働状態と吸引力を生じさせない非稼働状態とを、前記上面の大きさに応じて前記吸着パッド群ごとに切り替えるとよい。

ここで、本発明に係る物品移載装置における前記吸着パッド群は、全ての前記吸着ブロックが前記水平位置基準点に最も接近した状態である基準状態において、前記水平位置基準点に対して点対称な位置、及び前記水平位置基準点を通り水平方向に沿った水平位置基準線に対して線対称な位置の少なくとも何れか一方を満足する状態で配置された前記吸着パッドによって形成されると好適である。吸着パッド群を形成する吸着パッドがバランス良く配置されることにより、安定した把持が可能となる。

ところで、吸着ユニットの吸引力が不足している場合、対象物品を吊り下げることができなかったり、吊り下げた後に移載先へと運んでいる途上に落下させたりする可能がある。従って、吊下げる前に吸引ユニットの吸引力を取得して、移載に充分であるか否かを判定することが好ましい。この際、より確実性を考慮して判定が行われると好適である。１つの態様として、本発明に係る物品移載装置は、前記制御装置が、各吸着パッドに吸引力を生じさせた際の負圧に基づいて前記対象物品に対する各吸着パッドの吸着状態であるパッド別吸着状態を個別に判定し、前記パッド別吸着状態に基づいて前記対象物品に対する各吸着ブロックの吸着状態であるブロック別吸着状態を個別に判定し、前記ブロック別吸着状態に基づいて前記対象物品に対する前記吸着ユニットの吸着状態である総吸着状態を判定すると好適である。

ここで、本発明に係る物品移載装置は、前記制御装置が、前記総吸着状態に基づいて前記対象物品を吊り下げて移載先に移動させる移動速度を設定すると好適である。移載の際には、対象物品に慣性力（遠心力など）が作用する。従って、吸着ユニットの吸引力は、対象物品の重さと慣性力とを合わせた力に対応できる必要がある。当然ながら、慣性力は対象物品を吊り下げて移載先に移動させる移動速度が速いほど強くなる。従って、吸着ユニットの吸引力に余裕がない場合でも、慣性力が大きくならない条件下であれば、移載を行うことができる。例えば、吸着状態が充分ではない場合でも、移動速度を低下させることによって安全に移載を行うことができる可能性がある。従って、総吸着状態に基づいて移動速度が設定されると好適である。

物品移載装置の概略構成図 制御装置の模式的ブロック図 吸着ユニットの構成例を模式的に示す図 接近及び離間する吸着ブロックと吸着ユニットの有効面積を示す図 パッドパターンの一例を示す図 パッドパターンと対象物品との関係の一例を示す図 吸着状態を判定する手順の一例を示す図 対象物品を移載する手順の一例を示すフローチャート 吸着ユニットの他の構成例を模式的に示す図 吸着ユニットの他の構成例を模式的に示す図 吸着ユニットの他の構成例を模式的に示す図

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、図１に示すように、物品移載装置９は、移載ロボット１０と制御装置７とを備えて構成されている。移載ロボット１０は、基台１１とアーム１２とを備えて構成されている。基台１１は、アーム１２を支持しており、アーム１２は水平面に対して直交する回転軸（旋回軸）を中心として、不図示の旋回用アクチュエータによって水平方向に旋回可能に構成されている。また、アーム１２は、旋回軸に沿って鉛直方向に伸びる本体部１３と、本体部１３からほぼ直角に突出して水平方向に伸びるハンド部１４とを備えて構成されている。本体部１３は、不図示の昇降用アクチュエータによって鉛直方向に昇降可能に構成されている。旋回用アクチュエータ及び昇降用アクチュエータは、制御装置７によって駆動制御される。

アーム１２のハンド部１４の先端には吸着パッド１を有する吸着ユニット５が備えられている。旋回用アクチュエータと昇降用アクチュエータとによって、ハンド部１４の先端に設けられた吸着ユニット５を３次元空間に設定された可動範囲内の任意の位置に移動させることができる。吸着ユニット５は、ハンド部１４から鉛直方向に沿って下方に吊り下がる形態でハンド部１４の先端に設置されている。そして、吸着ユニット５は、ハンド部１４の先端において鉛直方向に沿った軸を回動軸として不図示の回動用アクチュエータによって回動可能に構成されている。即ち、３次元空間に設定された可動範囲内に配置された移載対象の物品（対象物品２）の向きに応じて、吸着ユニット５の姿勢を合わせることができるように構成されている。回動用アクチュエータの駆動制御も制御装置７によって実行される。

制御装置７は、マイクロコンピュータなどの論理演算プロセッサを中核として構成され、制御装置７の有する各種機能は、ハードウェアとソフトウェアとの協働によって実現される。図２の模式的なブロックに示すように、制御装置７は、移動制御部６０及び吸着制御部７０を有して構成されている。上述した旋回用アクチュエータ、昇降用アクチュエータ、回動用アクチュエータの駆動制御は、それぞれ移動制御部６０の旋回制御部６１、昇降制御部６２、回動制御部６３によって実行される。

移動制御部６０は、制御装置７よりも上位のコントローラなどから取得する移載情報Ｆ１に基づいて、移載ロボット１０を駆動制御する。具体的には、吸着ユニット５が移載元へ到達するように移載ロボット１０を制御し、移載元において吸着ユニット５が対象物品２を把持した後（吸着した後）、吸着ユニット５が移載先へ到達するように移載ロボット１０を制御する。移載情報Ｆ１は、例えば、移載元の３次元座標データ、移載先の３次元座標データ、移載する対象物品２の個数などである。図１に示した例では、パレットＰに積載された対象物品２のそれぞれの上面の位置が移載元であり、ベルトコンベヤＭの指定された位置が移載先である。尚、ここでは３次元座標データを例示したが、水平方向に沿った２次元平面の座標データを用いることも可能である。その場合には、例えば画像認識など、センサ１９による検出結果を用いた演算等によって高さ方向の座標データを取得すると好適である。

吸着制御部７０は、吸着ユニット５に設置された吸着パッド１に吸引力を生じさせる稼働状態と、吸引力を生じさせない非稼働状態とを切り替える制御など、吸着ユニット５によって対象物品２を把持する（吸着する）制御を実行する機能部である。吸着制御部７０は、制御装置７よりも上位のコントローラや、対象物品２に備えられた不図示の情報タグなどから取得する物品情報Ｆ２に基づいて、吸着ユニット５を制御する。物品情報Ｆ２は、例えば、対象物品２の寸法情報（対象物品２が直方体状の場合は縦・横・高さの長さ情報）、対象物品２の重量情報、対象物品２の重心や重心の水平面への投影点の座標データなどである。以下、本実施形態においては、対象物品２が直方体状である場合を例として説明する。縦の長さ“Ｌａ”及び横の長さ“Ｗａ”は、対象物品２が積載される状態において、水平面に投影された長方形の２辺の長さである。また、高さ“Ｈａ”は、対象物品２が積載される状態において、鉛直方向の長さである。

図２に示すように、吸着制御部７０は、パッドパターン設定部７１、スライド量設定部７２、スライド制御部７３、吸着制御部７４、吸着状態判定部７５を備えて構成されている。本実施形態に係る物品移載装置９は、特に吸着ユニット５の構成に特徴を有する。従って、各機能部の詳細については、吸着ユニット５の詳細な説明に合わせて後述する。

物品移載装置９は、移載対象の物品である対象物品２の上面を吸着して当該対象物品２を吊り下げて移載先に移動させる。上述したように、物品移載装置９を構成する移載ロボット１０は、対象物品２の上面を吸着して吊り下げる（把持する）吸着ユニット５を備えて構成されている。図３は、吸着ユニット５を、吸着される対象物品２の側から見た面（対物品面）を模式的に示している。つまり、垂直方向に沿った方向から見た吸着ユニット５の下面側（対象物品２に対する対向面側）を模式的に表している。吸着ユニット５は、少なくとも１つの吸着パッド１を有する吸着ブロック３を複数備えて構成されている。また、これらの吸着ブロック３の少なくとも１つは、水平方向に沿って移動可能に構成されている。吸着ブロック３は、不図示のスライドアクチュエータによって水平方向に移動する。制御装置７は、対象物品２の少なくとも上面の大きさに応じて吸着ブロック３を移動させる。つまり、スライドアクチュエータは、制御装置７によって駆動制御される。

図４は、図３のように４つの吸着ブロック３を有して構成された吸着ユニット５において吸着ブロック３が移動することによって変化する有効面積を例示している。図４に示す例においては、全ての（ここでは４つの）吸着ブロック３が、吸着ユニット５において予め規定された水平位置基準点Ｑを基準として、水平方向に沿って互いに接近及び離間可能に構成されている。図４において一点鎖線で示す吸着ユニット５は、全ての吸着ブロック３（第１吸着ブロック３１、第２吸着ブロック３２、第３吸着ブロック３３、第４吸着ブロック３４）が、水平位置基準点Ｑに最も接近した状態である基準状態（最近接状態）を示している。この基準状態は、上面の面積が最も狭い対象物品２を吸着する場合に適用される。

図４において実線で示す吸着ユニット５は、全ての吸着ブロック３（３１，３２，３３，３４）が、水平位置基準点Ｑから最も離間した状態である最大離間状態を示している。この最大離間状態の際、吸着ユニット５の有効面積は最も広くなる。尚、有効面積とは、吸着ユニット５において最も外縁側の各吸着ブロック３の外縁を結んで得られる長方形状の面積である。最大離間状態は、上面の面積が最も広い対象物品２を吸着する場合に適用される。

制御装置７は、対象物品２の上面の大きさに応じて、より詳しくは、対象物品２の縦の長さ“Ｌａ”及び横の長さ“Ｗａ”に応じて、吸着ブロック３を縦方向“Ｌ”、横方向“Ｗ”に沿った方向に移動させて対象物品２に応じて吸着ブロック３の配置を設定する。

また、本実施形態においては、図３に示すように複数の吸着ブロック３のそれぞれが、複数の吸着パッド１を備えて構成されている。また、本実施形態では、各吸着ブロック３は、吸着力の異なる少なくとも２種類の吸着パッド１（１Ｈ，１Ｌ）を備えて構成されている。具体的には、３つのハイパワー吸着パッド１Ｈと、２つのローパワー吸着パッド１Ｌとの５つの吸着パッド１を備えて１つの吸着ブロック３が構成されている。図１に示すように、水平位置基準点Ｑに近い側にローパワー吸着パッド１Ｌが配置され、水平位置基準点Ｑから遠い側にハイパワー吸着パッド１Ｈが配置されている。つまり、水平位置基準点Ｑに近い側に相対的に吸着力の低い吸着パッド１が配置されている。これにより、対象物品２の外縁側に相対的に吸着力の高い吸着パッド１が配置されることになる。

また、本実施形態では、第１吸着ブロック３１の吸着パッド１と、第３吸着ブロック３３の吸着パッド１とが、水平位置基準点Ｑを対称点として点対称の関係を満たすように配置されている。同様に、第２吸着ブロック３２の吸着パッド１と、第４吸着ブロック３４の吸着パッド１とが、水平位置基準点Ｑを対称点として点対称の関係を満たすように配置されている。或いは、第１吸着ブロック３１の吸着パッド１と、第２吸着ブロック３２の吸着パッド１とが、水平位置基準点Ｑを通り水平方向に沿った水平位置基準線“Ｓ１（Ｓ）”を対称軸として線対称の関係を満たすように配置されている。同様に、第１吸着ブロック３１の吸着パッド１と、第４吸着ブロック３４の吸着パッド１とは、水平位置基準点Ｑを通り水平方向に沿った水平位置基準線“Ｓ２（Ｓ）”を対称軸として線対称の関係を満たすように配置されている。隣合う吸着ブロック３は同様に線対称の関係を満足するが、その他の組み合わせについては、明らかであるから例示は省略する。

上述したように、制御装置７は、対象物品２の上面の縦の長さ“Ｌａ”及び横の長さ“Ｗａ”に応じて、吸着ブロック３を縦方向“Ｌ”、横方向“Ｗ”に沿った方向に移動させて対象物品２に応じて吸着ブロック３の配置を設定する。この設定は、制御装置７に格納された不図示のパッドパターンマップ（パッドパターンテーブル）に基づいて行われる。図５及び図６は、パッドパターンマップの仕様の一例を示している。図５は、５種類のパッドパターン（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５）を示しており、図６は、対象物品２の上面の縦の長さ“Ｌａ”及び横の長さ“Ｗａ”と、各パッドパターンとの関係を示している。

図５に示すように、第１パッドパターンＰ１は、第１吸着ブロック３１のローパワー吸着パッド１Ｌ（Ａ１）、第２吸着ブロック３２のローパワー吸着パッド１Ｌ（Ａ２）、第３吸着ブロック３３のローパワー吸着パッド１Ｌ（Ａ３）、第４吸着ブロック３４のローパワー吸着パッド１Ｌ（Ａ４）により構成されるパッドパターンである。即ち、第１パッドパターンＰ１は、“Ａ”系統の４つのローパワー吸着パッド１Ｌにより構成されるパッドパターンである。以下、同様であるので簡略化して説明する。

第２パッドパターンＰ２は、第１パッドパターンＰ１に加え、“Ｂ”系統のローパワー吸着パッド１Ｌにより構成されるパッドパターンである。即ち、第２パッドパターンＰ２は、“Ａ”系統及び“Ｂ”系統の８つのローパワー吸着パッド１Ｌにより構成されるパッドパターンである。

第３パッドパターンＰ３は、第２パッドパターンＰ２に加え、“Ｃ”系統のハイパワー吸着パッド１Ｈにより構成されるパッドパターンである。即ち、第３パッドパターンＰ３は、“Ａ”系統及び“Ｂ”系統の８つのローパワー吸着パッド１Ｌ、及び“Ｃ”系統の４つのハイパワー吸着パッド１Ｈの合計１２の吸着パッド１により構成されるパッドパターンである。

第４パッドパターンＰ４は、第２パッドパターンＰ２に加え、“Ｄ”系統のハイパワー吸着パッド１Ｈにより構成されるパッドパターンである。即ち、第４パッドパターンＰ４は、“Ａ”系統及び“Ｂ”系統の８つのローパワー吸着パッド１Ｌ、及び“Ｄ”系統の４つのハイパワー吸着パッド１Ｈの合計１２の吸着パッド１により構成されるパッドパターンである。或いは、第４パッドパターンＰ４は、“Ｃ”系統に代えて“Ｄ”系統を用いる点において第３パッドパターンＰ３と異なるパッドパターンである。

第５パッドパターンＰ５は、第３パッドパターンＰ３に加え、“Ｄ”系統及び“Ｅ”系統のハイパワー吸着パッド１Ｈにより構成されるパッドパターンである。或いは、第５パッドパターンＰ５は、第４パッドパターンＰ４に加え、“Ｃ”系統及び“Ｅ”系統のハイパワー吸着パッド１Ｈにより構成されるパッドパターンである。即ち、第５パッドパターンＰ５は、“Ａ”系統及び“Ｂ”系統の８つのローパワー吸着パッド１Ｌ、及び“Ｃ”系統、“Ｄ”系統、及び“Ｅ”系統の１２のハイパワー吸着パッド１Ｈの合計２０の吸着パッド１（全ての吸着パッド１）により構成されるパッドパターンである。

各パッドパターンは、図６に示すように、対象物品２の上面の縦の長さ“Ｌａ”及び横の長さ“Ｗａ”によって規定された各寸法領域（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５）に割り当てられている。第１パッドパターンＰ１は第１寸法領域Ｒ１に割り当てられ、第２パッドパターンＰ２は第２寸法領域Ｒ２に割り当てられ、第３パッドパターンＰ３は第３寸法領域Ｒ３に割り当てられ、第４パッドパターンＰ４は第４寸法領域Ｒ４に割り当てられ、第５パッドパターンＰ５は第５寸法領域Ｒ５に割り当てられる。尚、第１寸法領域Ｒ１に割り当てられる第１パッドパターンＰ１は、対象物品２の上面と吸着ユニット５の下面（有効面積）とが、鉛直方向に沿った方向から見て充分に重複していない場合、つまり、対象物品２の上面と吸着ユニット５の下面とがずれている場合でも吸着（把持）を行わせる場合に適用されるパッドパターンである（ずらし処理）。

このように、各パッドパターンにより、稼働しない吸着パッド１が出現する。例えば、“Ａ”系統の吸着パッド１は全てのパッドパターンにおいて稼働するが、“Ｅ”系統の吸着パッド１は、第５パッドパターンＰ５でのみ稼働する。各吸着パッド１の稼働又は非稼働を個別に制御するとすれば、２０個の制御指令を発しなければならないなど、制御形態が複雑化する。しかし、“Ａ”から“Ｅ”の系統ごとに、当該系統に属する全ての吸着パッド１の稼働又は非稼働を一括制御すれば、５個の制御命令で足り、制御形態を簡素化することができる。即ち、互いに異なる吸着ブロック３に備えられた２つ以上の吸着パッド１により吸着パッド群が形成されると好適である。

本実施形態では、例えば、“Ａ”から“Ｅ”の系統をそれぞれ構成する４つずつの吸着パッド１により、５つの吸着パッド群が構成される。本実施形態では、制御装置７は、吸引力を生じさせる稼働状態と吸引力を生じさせない非稼働状態とを、上面の大きさに応じて（パッドパターンに応じて）吸着パッド群ごとに切り替える。上述したように、本実施形態では、各吸着ブロック３に配置される吸着パッド１は、他の吸着ブロック３に配置される吸着パッド１と点対称或いは線対称の関係を満足している。異なる吸着ブロック３に配置された吸着パッド１を組み合わせて形成された“Ａ”から“Ｅ”の各系統に含まれる吸着パッド１は、互いに点対称或いは線対称の関係を満足している。換言すれば、各系統に含まれる吸着パッド１は、水平位置基準点Ｑを中心として１つの円上に存在する。従って、系統ごとに（吸着パッド群ごとに）吸着パッド１の稼働／非稼働を制御してもバランスのよい吸着力を生じさせることができる。

尚、各吸着パッド群は、吸着ブロック３と同数（ここでは“４”）の吸着パッド１により構成される必要はない。例えば、水平位置基準点Ｑに対して互いに点対称の関係にある２つの吸着パッド１によって吸着パッド群が構成されてもよい。或いは、水平位置基準点Ｑを通り水平方向に沿った水平位置基準線Ｓに対して互いに線対称の関係にある２つの吸着パッド１によって吸着パッド群が構成されてもよい。当然ながら、そのような点対称の関係及び線対称の関係を満足する３つ以上の吸着パッド１によって吸着パッド群が構成されてもよい。即ち、吸着パッド群は、全ての吸着ブロック３が水平位置基準点Ｑに最も接近した状態である基準状態において、水平位置基準点Ｑに対して点対称な位置、及び水平位置基準点Ｑを通り水平方向に沿った水平位置基準線Ｓに対して線対称な位置の少なくとも何れか一方を満足する状態で配置された吸着パッド１によって形成されると好適である。

ところで、各吸着パッド１が吸引する対象物品２の表面は、様々な状態である可能性がある。例えば、対象物品２が段ボール箱であり、当該段ボール箱に開封用のミシン目等が施されるような場合、当該ミシン目により吸着パッド１と対象物品２の表面との気密性が損なわれる可能性がある。このようなミシン目は、吸着パッド群を構成する吸着パッド１の配置に応じて設けられてはいないから、吸着パッド群を構成する吸着パッド１の中でも、気密性が異なり、各吸着パッド１による吸引力が異なる可能性がある。従って、吸着パッド１の吸引力（負圧）を測定するセンサ（例えば真空スイッチ）は、各吸着パッド１に設けられていると好適である。

制御装置７の吸着状態判定部７５は、各吸着パッド１に吸引力を生じさせた際の負圧に基づいて対象物品２に対する各吸着パッド１の吸着状態であるパッド別吸着状態を個別に判定する。さらに、吸着状態判定部７５は、これらパッド別吸着状態に基づいて対象物品２に対する各吸着ブロック３の吸着状態であるブロック別吸着状態を個別に判定する。そして、これらブロック別吸着状態に基づいて対象物品２に対する吸着ユニット５の吸着状態である総吸着状態を判定する。

図７は、吸着状態判定部７５による判定手順を数値を用いて例示したものである。本実施形態においては、圧力センサ１５として真空スイッチを利用した例を示している。真空スイッチは、負圧が“−６０［Ｐａ］”以下の場合、及び“−５０［Ｐａ］”以下の場合に、何れの条件を満たしているかを識別可能な状態でオン状態となる。吸着状態判定部７５は、真空スイッチの状態に基づいて各吸着パッド１の吸着状態を個別に判定する。

図７に示すように、第１吸着ブロック３１の系統“Ａ”の吸着パッド１（ローパワー吸着パッド１Ｌ）は、充分な負圧が出ておらず、真空スイッチはオフ状態である。従って、当該吸着パッド１のパッド別吸着状態は、“０［ｋｇｆ］”と判定される。一方、第１吸着ブロック３１の系統“Ｂ”の吸着パッド１（ローパワー吸着パッド１Ｌ）は、充分に負圧が出ており、真空スイッチは、負圧が“−６０［Ｐａ］”以下であることを示してオン状態となっている。従って、当該系統“Ｂ”の吸着パッド１のパッド別吸着状態は、例えば“７．６［ｋｇｆ］”と判定される。尚、ローパワー吸着パッド１Ｌが、“−５０［Ｐａ］”以下で“−６０［Ｐａ］”に達しない範囲の負圧の場合には、パッド別吸着状態は、例えば“６．４［ｋｇｆ］”と判定される（図７の第４吸着ブロック３４を参照。）。

第１吸着ブロック３１のハイパワー吸着パッド１Ｈは、系統“Ｃ”と系統“Ｅ”とに充分な負圧が出ておらず、パッド別吸着状態は、“０［ｋｇｆ］”と判定される。一方、系統“Ｄ”の吸着パッド１は、充分に負圧が出ており、真空スイッチは、負圧が“−６０［Ｐａ］”以下であることを示してオン状態となっている。従って、当該系統“Ｄ”の吸着パッド１のパッド別吸着状態は、例えば“１７．３［ｋｇｆ］”と判定される。尚、ハイパワー吸着パッド１Ｈが、“−５０［Ｐａ］”以下で“−６０［Ｐａ］”に達しない範囲の負圧の場合には、パッド別吸着状態は、例えば“１４．４［ｋｇｆ］”と判定される（図７の第４吸着ブロック３４を参照。）。

吸着状態判定部７５は、これらパッド別吸着状態を合算して、ブロック別吸着状態を求める。上述した５つのパッド別吸着状態に基づき、第１吸着ブロック３１のブロック別吸着状態は、“２４．９［ｋｇｆ］”となる。吸着状態判定部７５は、同様に、第２吸着ブロック３２、第３吸着ブロック３３、第４吸着ブロック３４のブロック別吸着状態を演算する。図７に例示するように、第２吸着ブロック３２のブロック別吸着状態は“１５．２［ｋｇｆ］”となり、第３吸着ブロック３３のブロック別吸着状態は“３２．５［ｋｇｆ］”となり、第４吸着ブロック３４のブロック別吸着状態は“２８．４［ｋｇｆ］”となる。

次に、吸着状態判定部７５は、全ての吸着ブロックのブロック別吸着状態の内、最も吸着力の小さい値を選択し、当該値が全てのブロック別吸着状態の値であると見なして、当該値に吸着ブロック数を乗じ、総吸着状態を演算する。本実施形態では、吸着ブロック数は“４”であるから、最も小さいブロック別吸着状態の値が４倍される。ここでは、第２吸着ブロックのブロック別吸着状態の値“１５．２”が４倍されて、“６０．８［ｋｇｆ］”となる。

制御装置７は、この総吸着状態に基づいて対象物品２を吊り下げて移載先に移動させる移動速度を設定する。より詳しくは、制御装置７は、総吸着状態と対象物品２の重量とに基づいて対象物品２を吊り下げて移載先に移動させる移動速度を設定する。具体的には、吸着状態判定部７５は、総吸着状態を対象物品２の重量で除し、安全率を演算する。ここで、対象物品２の重量を“１１［ｋｇｆ］”とすると、安全率は、“５．５３”となる。制御装置７は、この安全率に基づいて対象物品２を吊り下げて移載先に移動させる移動速度を設定する。例えば、制御装置７は、安全率が、第１安全しきい値以上の場合には、第１移動速度でアーム１２を旋回させ、第１安全しきい値未満第２安全しきい値以上の場合には、第１移動速度よりも低速の第２移動速度でアーム１２を旋回させ、第２安全しきい値未満の場合には吸着エラーとしてアーム１２の旋回を制限する。例えば、第１安全しきい値は“８”、第２安全しきい値は“５”と設定することができる。本実施形態では、安全率が“５．５３”であったので、制御装置７は、第１移動速度よりも低速の第２移動速度でアーム１２を旋回させる。

以下、図８のフローチャートも参照して、物品移載装置９を用いた対象物品２の移載の手順を説明する。始めに、初期化処理が実行され、後述するリトライカウンタやリトライ回数を含む種々のパラメータが初期化される（＃０１：初期化ステップ）。次に、移載対象の対象物品２の寸法や重量などの情報を含む物品情報Ｆ２、及び移載元や移載先の座標情報などを含む移載情報Ｆ１が取得される（＃０３：物品情報・移載情報取得ステップ）。そして、取得された物品情報Ｆ２に基づいてパッドパターン設定部７１により、吸着ユニット５のパッドパターンが決定され、当該パッドパターンに対応する吸着パッド１の駆動パラメータとして当該パッドパターンが設定される（＃０５：パッドパターン決定ステップ）。また、物品情報Ｆ２に基づいて、スライド量設定部７２により、吸着ブロック３をＷ方向及びＬ方向にスライドさせるスライド量が決定され、スライドアクチュエータの駆動パラメータとして当該スライド量が設定される（＃０７：スライド量決定ステップ）。

パッドパターン及びスライド量が定まると、スライド制御部７３は、設定されたスライドアクチュエータの駆動パラメータに基づいて吸着ブロック３を移動させ、移動制御部６０は、移載情報Ｆ１に基づいて設定された移載ロボット１０のアクチュエータ（旋回用アクチュエータ、昇降用アクチュエータ、回動用アクチュエータ）の駆動パラメータに基づいて、移載ロボット１０の移動制御を実行する（＃１１：掴み制御ステップ）。移載ロボット１０（吸着ユニット５）が掴み位置（移載元）に達すると、吸着制御部７４は、設定されたパッドパターンによって規定された吸着パッド１に負圧を生じさせるように不図示のポンプやバルブの駆動制御を実行する（＃１３：吸着制御ステップ）。

吸着制御が実行されると、図７を参照して上述したように、吸着状態判定部７５により吸着状態が判定される（＃１５：吸着状態判定ステップ）。ここで上述した安全率が、第２安全しきい値（例えば“５”）以上であれば、移動速度判定ステップ（＃１７）に移行する。一方、ステップ＃１５において、安全率が第２安全しきい値未満の場合には、吸着ＮＧと判定され、リトライ処理が実行される（＃５０：リトライ処理実行ステップ）。

ここで、リトライ処理について説明する。本実施形態では、リトライ処理は２サイクル行われる。ステップ＃１５において吸着ＮＧと判定されると、リトライカウンタ（ｊ；初期値“０”）が上限リトライ数（ｎ；ここでは“２”）に達しているか否かが判定される（＃５１：リトライ可否判定ステップ）。ステップ＃１５において吸着ＮＧと判定された回数が、上限リトライ数（ｎ）に達している場合には、リトライによっても吸着ＮＧが解消しないので根本的な問題があると判定して、吸着エラーとして移載処理を終了する。

吸着ＮＧと判定された回数が、上限リトライ数（ｎ）に達していない場合には、リトライ制御条件を設定し（＃５３：リトライ制御条件設定ステップ）、リトライカウンタ（ｊ）をインクリメントする（＃５５：リトライカウントステップ）。ここで、リトライ制御条件とは、例えば、吸着ユニット５を予め規定された調整量（例えば５［ｍｍ］）だけ下降させる条件であり、昇降アクチュエータの駆動パラメータの調整量によって設定することができる。リトライ制御条件が設定されると、通常の移載処理と同様に、掴み制御ステップ（＃１１）、吸着制御ステップ（＃１３）、吸着状態判定ステップ（＃１５）が実行される。

上述したように、吸着状態判定ステップ（＃１５）において安全率が第２安全しきい値（“５”）以上であれば、移動速度判定ステップ（＃１７）に移行する。移動速度判定ステップ（＃１７）において、安全率が第１安全しきい値（例えば“８”）以上であれば、高速動作条件を満たすと判定され、例えば初期化ステップ（＃０１）などによって設定された設定移動速度（例えば“第１移動速度”）で、移載ロボット１０を卸し位置（移載先）へ移動させる制御が実行される（＃２１：卸し制御ステップ）。一方、移動速度判定ステップ（＃１７）において、安全率が第１安全しきい値未満であれば、高速動作条件を満たしていないと判定され、移動速度を設定移動速度よりも低い速度（例えば“第２移動速度”）に設定する（＃１９：移動速度変更ステップ）。卸し制御ステップ（＃２１）では、設定移動速度よりも低速で卸し制御が実行される。

尚、卸し制御が実行されている際には、並行して吸着状態監視ステップ（＃２３）が実行される。具体的には、吸着状態判定ステップ（＃１５）、移動速度判定ステップ（＃１７）と同じような判定（しきい値や判定条件は異なっていてもよい）が実施され、例えば吸着状態が悪化した場合には移動速度を低速に変更する。また、全ての吸着パッド１が非吸着状態であると判定されたような場合（全ての真空スイッチ（圧力センサ１５）がオフ状態となったような場合）には、移載途中で対象物品２を落下させたと判定して移載処理を終了する。当然ながら、エラー情報や、警告情報を出力するように構成されていてもよい。

また、卸し制御が実行されている際には、並行して到着判定ステップ（＃２５）も実行される。対象物品２が卸し位置（移載先）に到着すると、吸着解除ステップ（＃２７）が実行される。つまり、吸着制御部７４により、不図示のポンプやバルブを制御して、吸着が解除される。

〔その他の実施形態〕
以下、本発明のその他の実施形態について説明する。尚、以下に説明する各実施形態の構成は、それぞれ単独で適用されるものに限られず、矛盾が生じない限り、他の実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。

（１）上記の説明においては、全ての吸着ブロック３が、水平方向に沿って互いに接近及び離間する構成を例示した。しかし、図９や図１０に例示するように、固定吸着ブロック３Ｆと、可動吸着ブロック３Ｍとを備えて吸着ユニット５が構成される形態であってもよい。

（２）上記の説明においては、４つの吸着ブロック３が、水平方向に沿って互いに接近及び離間する構成を例示した。しかし、吸着ブロック３の個数は“４”に限定されるものではない。例えば、図１１に例示するように、８つの吸着ブロック３（可動吸着ブロック３Ｍ）により吸着ユニット５が構成されてもよい。

（３）上記の説明においては、吸着状態判定部７５が、全ての吸着ブロックのブロック別吸着状態の内、最も吸着力の小さい値を選択し、当該値が全てのブロック別吸着状態の値であると見なして、当該値に吸着ブロック数を乗じ、総吸着状態を演算する形態を例示した。しかし、最も吸着力の小さい値を選択することなく、各ブロック別吸着状態を合算して、総吸着状態を演算してもよい。

（４）上記説明においては、対象物品２として直方体状の物品を例示したが、上面が平面状であれば直方体状に限らず、種々の形状の物品を対象物品２とすることができる。例えば、円柱状の物品を対象物品２とすることができる。

１ ：吸着パッド
２ ：対象物品
３ ：吸着ブロック
５ ：吸着ユニット
７ ：制御装置
９ ：物品移載装置
Ｑ ：水平位置基準点
Ｓ ：水平位置基準線

Claims (9)

1. 移載対象の物品である対象物品の上面を吸着して当該対象物品を吊り下げて移載先に移動させる物品移載装置であって、
   少なくとも１つの吸着パッドを有する吸着ブロックを複数備えると共に、水平方向に沿って前記吸着ブロックの少なくとも１つが移動可能に構成された吸着ユニットと、
   前記対象物品の少なくとも前記上面の大きさに応じて前記吸着ブロックを移動させる制御装置と、を備え、
   前記吸着ブロックのそれぞれは、吸着力の異なる少なくとも２種類の前記吸着パッドを備えて構成され、
   全ての前記吸着ブロックは、前記吸着ユニットにおいて予め規定された水平位置基準点を基準として、水平方向に沿って互いに接近及び離間可能に構成されている、
   物品移載装置。
2. 各吸着ブロックは、前記水平位置基準点に近い側に相対的に吸着力の低い前記吸着パッドが配置されている請求項１に記載の物品移載装置。
3. 互いに異なる前記吸着ブロックに備えられた２つ以上の前記吸着パッドにより吸着パッド群が形成され、
   前記制御装置は、吸引力を生じさせる稼働状態と吸引力を生じさせない非稼働状態とを、前記上面の大きさに応じて前記吸着パッド群ごとに切り替える請求項１又は２に記載の物品移載装置。
4. 前記吸着パッド群は、全ての前記吸着ブロックが前記水平位置基準点に最も接近した状態である基準状態において、前記水平位置基準点に対して点対称な位置、及び前記水平位置基準点を通り水平方向に沿った水平位置基準線に対して線対称な位置の少なくとも何れか一方を満足する状態で配置された前記吸着パッドによって形成される請求項３に記載の物品移載装置。
5. 前記制御装置は、各吸着パッドに吸引力を生じさせた際の負圧に基づいて前記対象物品に対する各吸着パッドの吸着状態であるパッド別吸着状態を個別に判定し、前記パッド別吸着状態に基づいて前記対象物品に対する各吸着ブロックの吸着状態であるブロック別吸着状態を個別に判定し、前記ブロック別吸着状態に基づいて前記対象物品に対する前記吸着ユニットの吸着状態である総吸着状態を判定する請求項１から４の何れか一項に記載の物品移載装置。
6. 前記制御装置は、前記総吸着状態に基づいて前記対象物品を吊り下げて移載先に移動させる移動速度を設定する請求項５に記載の物品移載装置。
7. 移載対象の物品である対象物品の上面を吸着して当該対象物品を吊り下げて移載先に移動させる物品移載装置であって、
   少なくとも１つの吸着パッドを有する吸着ブロックを複数備えると共に、水平方向に沿って前記吸着ブロックの少なくとも１つが移動可能に構成された吸着ユニットと、
   前記対象物品の少なくとも前記上面の大きさに応じて前記吸着ブロックを移動させる制御装置と、を備え、
   全ての前記吸着ブロックは、前記吸着ユニットにおいて予め規定された水平位置基準点を基準として、水平方向に沿って互いに接近及び離間可能に構成され、
   互いに異なる前記吸着ブロックに備えられた２つ以上の前記吸着パッドにより吸着パッド群が形成され、
   前記制御装置は、吸引力を生じさせる稼働状態と吸引力を生じさせない非稼働状態とを、前記上面の大きさに応じて前記吸着パッド群ごとに切り替える、物品移載装置。
8. 移載対象の物品である対象物品の上面を吸着して当該対象物品を吊り下げて移載先に移動させる物品移載装置であって、
   少なくとも１つの吸着パッドを有する吸着ブロックを複数備えると共に、水平方向に沿って前記吸着ブロックの少なくとも１つが移動可能に構成された吸着ユニットと、
   前記対象物品の少なくとも前記上面の大きさに応じて前記吸着ブロックを移動させる制御装置と、を備え、
   前記複数の吸着ブロックのそれぞれは、複数の前記吸着パッドを備えて構成され、
   前記制御装置は、各吸着パッドに吸引力を生じさせた際の負圧に基づいて前記対象物品に対する各吸着パッドの吸着状態であるパッド別吸着状態を個別に判定し、前記パッド別吸着状態に基づいて前記対象物品に対する各吸着ブロックの吸着状態であるブロック別吸着状態を個別に判定し、前記ブロック別吸着状態に基づいて前記対象物品に対する前記吸着ユニットの吸着状態である総吸着状態を判定する、物品移載装置。
9. 移載対象の物品である対象物品の上面を吸着して当該対象物品を吊り下げて移載先に移動させる物品移載装置であって、
   少なくとも１つの吸着パッドを有する吸着ブロックを複数備えると共に、水平方向に沿って前記吸着ブロックの少なくとも１つが移動可能に構成された吸着ユニットと、
   前記対象物品の少なくとも前記上面の大きさに応じて前記吸着ブロックを移動させる制御装置と、を備え、
   全ての前記吸着ブロックは、前記吸着ユニットにおいて予め規定された水平位置基準点を基準として、水平方向に沿って互いに接近及び離間可能に構成され、
   前記制御装置は、各吸着パッドに吸引力を生じさせた際の負圧に基づいて前記対象物品に対する各吸着パッドの吸着状態であるパッド別吸着状態を個別に判定し、前記パッド別吸着状態に基づいて前記対象物品に対する各吸着ブロックの吸着状態であるブロック別吸着状態を個別に判定し、前記ブロック別吸着状態に基づいて前記対象物品に対する前記吸着ユニットの吸着状態である総吸着状態を判定する、物品移載装置。

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