(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022159887
(43)【公開日】2022-10-18
(54)【発明の名称】部品搬送システム
(51)【国際特許分類】
B65G 49/00 20060101AFI20221011BHJP
B65G 47/90 20060101ALI20221011BHJP
B25J 13/08 20060101ALI20221011BHJP
B25J 13/00 20060101ALI20221011BHJP
【ＦＩ】
B65G49/00 A
B65G47/90
B25J13/08 A
B25J13/00 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021064346
(22)【出願日】2021-04-05
(71)【出願人】
【識別番号】000141886
【氏名又は名称】株式会社京都製作所
(74)【代理人】
【識別番号】100101454
【弁理士】
【氏名又は名称】山田 卓二
(74)【代理人】
【識別番号】100132241
【弁理士】
【氏名又は名称】岡部 博史
(72)【発明者】
【氏名】東 裕晃
(72)【発明者】
【氏名】今井 友太
【テーマコード（参考）】
3C707
3F072
【Ｆターム（参考）】
3C707AS04
3C707BS12
3C707DS01
3C707JS02
3C707LV02
3F072AA06
3F072GA10
3F072GB03
3F072KD03
(57)【要約】
【課題】クリーンルームにおいて、空気の流れの乱れを抑制しつつ、複数のロボット間で部品を搬送する。
【解決手段】クリーンルームＣＲ内で部品Ｐを搬送する部品搬送システム１０は、複数の部品Ｐが載置されるトレイ１６と、トレイ１６を保持し、トレイ１６の位置および姿勢を変更する第１のロボット１２と、トレイ１６上の部品Ｐをピッキングするエンドエフェクタ２０を備える第２のロボット１４とを有する。第１のロボット１２が、トレイ１６を移動させて第２のロボット１４のエンドエフェクタ２０にピッキング対象の部品Ｐｔをあてがい、エンドエフェクタ２０が、あてがわられたピッキング対象の部品Ｐｔをピッキングする。
【選択図】図１
【解決手段】クリーンルームＣＲ内で部品Ｐを搬送する部品搬送システム１０は、複数の部品Ｐが載置されるトレイ１６と、トレイ１６を保持し、トレイ１６の位置および姿勢を変更する第１のロボット１２と、トレイ１６上の部品Ｐをピッキングするエンドエフェクタ２０を備える第２のロボット１４とを有する。第１のロボット１２が、トレイ１６を移動させて第２のロボット１４のエンドエフェクタ２０にピッキング対象の部品Ｐｔをあてがい、エンドエフェクタ２０が、あてがわられたピッキング対象の部品Ｐｔをピッキングする。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
クリーンルーム内で部品を搬送する部品搬送システムであって、
複数の部品が載置されるトレイと、
前記トレイを保持し、前記トレイの位置および姿勢を変更する第１のロボットと、
前記トレイ上の部品をピッキングするエンドエフェクタを備える第２のロボットと、を有し、
前記第１のロボットが、前記トレイを移動させて前記第２のロボットの前記エンドエフェクタにピッキング対象の部品をあてがい、
前記エンドエフェクタが、あてがわられた前記ピッキング対象の部品をピッキングする、部品搬送システム。
複数の部品が載置されるトレイと、
前記トレイを保持し、前記トレイの位置および姿勢を変更する第１のロボットと、
前記トレイ上の部品をピッキングするエンドエフェクタを備える第２のロボットと、を有し、
前記第１のロボットが、前記トレイを移動させて前記第２のロボットの前記エンドエフェクタにピッキング対象の部品をあてがい、
前記エンドエフェクタが、あてがわられた前記ピッキング対象の部品をピッキングする、部品搬送システム。
【請求項2】
前記第１のロボットと前記第２のロボットが、前記トレイの上方の領域に前記エンドエフェクタのみが進入するように動作する、請求項１に記載の部品搬送システム。
【請求項3】
前記第２のロボットが、前記エンドエフェクタを前記ピッキング対象の部品がピッキング可能なピッキング姿勢で維持した状態で停止し、
前記第１のロボットが、前記エンドエフェクタが位置および姿勢を変更することなく前記ピッキング対象の部品をピッキング可能なピッキング位置に、前記ピッキング対象の部品を配置する、請求項１または２に記載の部品搬送システム。
前記第１のロボットが、前記エンドエフェクタが位置および姿勢を変更することなく前記ピッキング対象の部品をピッキング可能なピッキング位置に、前記ピッキング対象の部品を配置する、請求項１または２に記載の部品搬送システム。
【請求項4】
前記複数の部品が前記トレイ上にランダムな位置およびランダムな姿勢で載置され、
前記トレイ上の前記複数の部品を撮影するカメラと、
前記カメラの撮影画像に基づいて、前記複数の部品それぞれについて位置および姿勢を検出する部品状態検出部と、
前記部品状態検出部によって検出された位置および姿勢に基づいて、前記ピッキング対象の部品を決定するピッキング対象決定部と、
前記ピッキング対象決定部によって決定された前記ピッキング対象の部品をピッキングすることが可能な前記ピッキング姿勢を算出するピッキング姿勢算出部とを、さらに有し、
前記ピッキング姿勢算出部によって算出された前記ピッキング姿勢で前記エンドエフェクタを維持した状態で前記第２のロボットが停止した後、前記第１のロボットが、前記ピッキング対象決定部によって決定された前記ピッキング対象の部品を前記ピッキング位置に配置する、請求項３に記載の部品搬送システム。
前記トレイ上の前記複数の部品を撮影するカメラと、
前記カメラの撮影画像に基づいて、前記複数の部品それぞれについて位置および姿勢を検出する部品状態検出部と、
前記部品状態検出部によって検出された位置および姿勢に基づいて、前記ピッキング対象の部品を決定するピッキング対象決定部と、
前記ピッキング対象決定部によって決定された前記ピッキング対象の部品をピッキングすることが可能な前記ピッキング姿勢を算出するピッキング姿勢算出部とを、さらに有し、
前記ピッキング姿勢算出部によって算出された前記ピッキング姿勢で前記エンドエフェクタを維持した状態で前記第２のロボットが停止した後、前記第１のロボットが、前記ピッキング対象決定部によって決定された前記ピッキング対象の部品を前記ピッキング位置に配置する、請求項３に記載の部品搬送システム。
【請求項5】
前記ピッキング姿勢が、予め決められた所定のピッキング姿勢であって、
前記複数の部品が前記トレイ上にランダムな位置およびランダムな姿勢で載置され、
前記トレイ上の前記複数の部品を撮影するカメラと、
前記カメラの撮影画像に基づいて、前記複数の部品それぞれについて位置および姿勢を検出する部品状態検出部と、
部品状態検出部によって検出された位置および姿勢に基づいて、前記所定のピッキング姿勢の前記エンドエフェクタがピッキング可能な部品を前記ピッキング対象の部品として決定するピッキング対象決定部と、を有し、
前記所定のピッキング姿勢で前記エンドエフェクタを維持した状態で前記第２のロボットが停止した後、前記第１のロボットが、前記ピッキング対象決定部によって決定された前記ピッキング対象の部品を前記ピッキング位置に配置する、請求項３に記載の部品搬送システム。
前記複数の部品が前記トレイ上にランダムな位置およびランダムな姿勢で載置され、
前記トレイ上の前記複数の部品を撮影するカメラと、
前記カメラの撮影画像に基づいて、前記複数の部品それぞれについて位置および姿勢を検出する部品状態検出部と、
部品状態検出部によって検出された位置および姿勢に基づいて、前記所定のピッキング姿勢の前記エンドエフェクタがピッキング可能な部品を前記ピッキング対象の部品として決定するピッキング対象決定部と、を有し、
前記所定のピッキング姿勢で前記エンドエフェクタを維持した状態で前記第２のロボットが停止した後、前記第１のロボットが、前記ピッキング対象決定部によって決定された前記ピッキング対象の部品を前記ピッキング位置に配置する、請求項３に記載の部品搬送システム。
【請求項6】
前記ピッキング対象決定部が、前記トレイの外側部分上に載置されている部品を前記ピッキング対象の部品として決定する、請求項４または５に記載の部品搬送システム。
【請求項7】
前記エンドエフェクタが、前記部品を吸引してピッキングする吸着ノズルであって、
前記ピッキング姿勢が、前記吸着ノズルが、そのノズル先端が前記トレイの上方に位置してその根元が前記トレイの上方から外れている姿勢である、請求項３から６のいずれか一項に記載の部品搬送システム。
前記ピッキング姿勢が、前記吸着ノズルが、そのノズル先端が前記トレイの上方に位置してその根元が前記トレイの上方から外れている姿勢である、請求項３から６のいずれか一項に記載の部品搬送システム。
【請求項8】
前記エンドエフェクタが前記ピッキング対象の部品をピッキングした後、前記第１のロボットが、前記第２のロボットおよび前記エンドエフェクタに対して鉛直方向にオーバーラップしないトレイ退避位置に前記トレイを移動させ、
前記トレイが前記トレイ退避位置に移動した後、前記第２のロボットが前記エンドエフェクタにピッキングされている前記ピッキング対象の部品を移動させる、請求項１から７のいずれか一項に記載の部品搬送システム。
前記トレイが前記トレイ退避位置に移動した後、前記第２のロボットが前記エンドエフェクタにピッキングされている前記ピッキング対象の部品を移動させる、請求項１から７のいずれか一項に記載の部品搬送システム。
【請求項9】
前記クリーンルームが、空気が鉛直方向に下に向かって流れるラミナーフローが発生しているクリーンルームである、請求項１から８のいずれか一項に記載の部品搬送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、クリーンルーム内で部品を搬送する部品搬送システムに関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、特許文献１には、複数のロボット間で部品の搬送を行う部品搬送システムが開示されている。具体的には、一方のロボットが複数の部品を収納するカゴを把持し、他方のロボットがカゴの中の部品をピッキングする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００４－１９６５４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、クリーンルーム内で複数のロボット間で部品を搬送する場合、ロボットの動作によってクリーンルーム内の空気の流れが大きく乱れる可能性がある。例えば、清浄度を一定に維持するために一定の方向に流れ続ける空気のラミナーフローが大きく乱れる可能性がある。その結果、部品に対する清浄度などの品質の保証ができなくなる可能性がある。
【0005】
そこで、本開示は、クリーンルームにおいて、空気の流れの乱れを抑制しつつ、複数のロボット間で部品を搬送することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記技術的課題を解決するために、本開示の一態様によれば、
クリーンルーム内で部品を搬送する部品搬送システムであって、
複数の部品が載置されるトレイと、
前記トレイを保持し、前記トレイの位置および姿勢を変更する第１のロボットと、
前記トレイ上の部品をピッキングするエンドエフェクタを備える第２のロボットと、を有し、
前記第１のロボットが、前記トレイを移動させて前記第２のロボットの前記エンドエフェクタにピッキング対象の部品をあてがい、
前記エンドエフェクタが、あてがわられた前記ピッキング対象の部品をピッキングする、部品搬送システムが提供される。
クリーンルーム内で部品を搬送する部品搬送システムであって、
複数の部品が載置されるトレイと、
前記トレイを保持し、前記トレイの位置および姿勢を変更する第１のロボットと、
前記トレイ上の部品をピッキングするエンドエフェクタを備える第２のロボットと、を有し、
前記第１のロボットが、前記トレイを移動させて前記第２のロボットの前記エンドエフェクタにピッキング対象の部品をあてがい、
前記エンドエフェクタが、あてがわられた前記ピッキング対象の部品をピッキングする、部品搬送システムが提供される。
【発明の効果】
【0007】
本開示によれば、クリーンルームにおいて、空気の流れの乱れを抑制しつつ、複数のロボット間で部品を搬送することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】クリーンルームに設置された本開示の一実施の形態に係る部品搬送システムの概略図
【図2】部品搬送システムの制御系を示すブロック図
【図3】ピッキング対象の部品を決定するために設定されるトレイの上方の領域を示す図
【図4A】第１のロボットから第２のロボットへの部品搬送の一工程を示す図
【図5】部品ピッキング動作の別例を示す図
【発明を実施するための形態】
【0009】
本開示の一態様の部品搬送システムは、クリーンルーム内で部品を搬送する部品搬送システムであって、複数の部品が載置されるトレイと、前記トレイを保持し、前記トレイの位置および姿勢を変更する第１のロボットと、前記トレイ上の部品をピッキングするエンドエフェクタを備える第２のロボットと、を有し、前記第１のロボットが、前記トレイを移動させて前記第２のロボットの前記エンドエフェクタにピッキング対象の部品をあてがい、前記エンドエフェクタが、あてがわられた前記ピッキング対象の部品をピッキングする。
【0010】
このような態様によれば、クリーンルームにおいて、空気の流れの乱れを抑制しつつ、複数のロボット間で部品を搬送することができる。
【0011】
例えば、前記第１のロボットと前記第２のロボットが、前記トレイの上方の領域に前記エンドエフェクタのみが進入するように動作してもよい。
【0012】
例えば、前記第２のロボットが、前記エンドエフェクタを前記ピッキング対象の部品がピッキング可能なピッキング姿勢で維持した状態で停止し、前記第１のロボットが、前記エンドエフェクタが位置および姿勢を変更することなく前記ピッキング対象の部品をピッキング可能なピッキング位置に、前記ピッキング対象の部品を配置してもよい。
【0013】
例えば、前記複数の部品が前記トレイ上にランダムな位置およびランダムな姿勢で載置される場合、部品搬送システムが、前記トレイ上の前記複数の部品を撮影するカメラと、
前記カメラの撮影画像に基づいて、前記複数の部品それぞれについて位置および姿勢を検出する部品状態検出部と、前記部品状態検出部によって検出された位置および姿勢に基づいて、前記ピッキング対象の部品を決定するピッキング対象決定部と、前記ピッキング対象決定部によって決定された前記ピッキング対象の部品をピッキングすることが可能な前記ピッキング姿勢を算出するピッキング姿勢算出部とを、さらに有してもよい。この場合、前記ピッキング姿勢算出部によって算出された前記ピッキング姿勢で前記エンドエフェクタを維持した状態で前記第２のロボットが停止した後、前記第１のロボットが、前記ピッキング対象決定部によって決定された前記ピッキング対象の部品を前記ピッキング位置に配置する。
前記カメラの撮影画像に基づいて、前記複数の部品それぞれについて位置および姿勢を検出する部品状態検出部と、前記部品状態検出部によって検出された位置および姿勢に基づいて、前記ピッキング対象の部品を決定するピッキング対象決定部と、前記ピッキング対象決定部によって決定された前記ピッキング対象の部品をピッキングすることが可能な前記ピッキング姿勢を算出するピッキング姿勢算出部とを、さらに有してもよい。この場合、前記ピッキング姿勢算出部によって算出された前記ピッキング姿勢で前記エンドエフェクタを維持した状態で前記第２のロボットが停止した後、前記第１のロボットが、前記ピッキング対象決定部によって決定された前記ピッキング対象の部品を前記ピッキング位置に配置する。
【0014】
例えば、前記ピッキング姿勢が、予め決められた所定のピッキング姿勢であって、前記複数の部品が前記トレイ上にランダムな位置およびランダムな姿勢で載置される場合、部品搬送システムが、前記トレイ上の前記複数の部品を撮影するカメラと、前記カメラの撮影画像に基づいて、前記複数の部品それぞれについて位置および姿勢を検出する部品状態検出部と、部品状態検出部によって検出された位置および姿勢に基づいて、前記所定のピッキング姿勢の前記エンドエフェクタがピッキング可能な部品を前記ピッキング対象の部品として決定するピッキング対象決定部と、を有してもよい。この場合、前記所定のピッキング姿勢で前記エンドエフェクタを維持した状態で前記第２のロボットが停止した後、前記第１のロボットが、前記ピッキング対象決定部によって決定された前記ピッキング対象の部品を前記ピッキング位置に配置する。
【0015】
例えば、前記ピッキング対象決定部が、前記トレイの外側部分上に載置されている部品を前記ピッキング対象の部品として決定してもよい。
【0016】
例えば、前記エンドエフェクタが、前記部品を吸引してピッキングする吸着ノズルであってもよい。この場合、前記ピッキング姿勢が、前記吸着ノズルが、そのノズル先端が前記トレイの上方に位置してその根元が前記トレイの上方から外れている姿勢である。
【0017】
例えば、前記エンドエフェクタが前記ピッキング対象の部品をピッキングした後、前記第１のロボットが、前記第２のロボットおよび前記エンドエフェクタに対して鉛直方向にオーバーラップしないトレイ退避位置に前記トレイを移動させてもよい。この場合、前記トレイが前記トレイ退避位置に移動した後、前記第２のロボットが前記エンドエフェクタにピッキングされている前記ピッキング対象の部品を移動させる。
【0018】
例えば、前記クリーンルームが、空気が鉛直方向に下に向かって流れるラミナーフローが発生しているクリーンルームであってもよい。
【0019】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【0020】
【0021】
なお、図面に示すＸ－Ｙ－Ｚ直交座標系は、本開示の理解を容易にするためのものであって、本開示の実施の形態を限定するものではない。このＸ－Ｙ－Ｚ直交座標系において、Ｘ軸方向およびＹ軸方向は水平方向を示し、Ｚ軸方向は鉛直方向を示している。また、本実施の形態においては、Ｘ－Ｙ－Ｚ直交座標系は、クリーンルーム内の空間に対して設定された基準座標系である。
【0022】
図１に示すように、本実施の形態に係る部品搬送システム１０は、部品Ｐを搬送するためのシステムであって、クリーンルームＣＲ内で部品Ｐを搬送するシステムである。
【0023】
クリーンルームＣＲ内を一様な且つ一定の清浄度で維持するために、クリーンルームＣＲには、一様な空気のラミナーフローＬＦが発生されている。本実施の形態の場合、鉛直方向（Ｚ軸方向）に下に向かって空気が流れるラミナーフローＬＦ（破線矢印）が発生されている。なお、クリーンルームの清浄度は、例えばＩＳＯ規格では、単位体積あたりの粒子の数によって定義される。
【0024】
図１および図２に示すように、部品搬送システム１０は、第１のロボット１２と、第２のロボット１４と、これらを制御する制御装置５０とを有する。本実施の形態の場合、部品Ｐは、第１のロボット１２から第２のロボット１４に搬送される。
【0025】
第１のロボット１２は、いわゆる多関節ロボットであって、例えば６つの間接軸Ｃ１～Ｃ６を備える。また、第１のロボット１２は、複数の部品Ｐが載置されたトレイ１６を保持する。本実施の形態の場合、第１のロボット１２は、その先端のメカニカルインターフェース１２ａに装着されたエンドエフェクタであるチャック１８を介して、着脱可能にトレイ１６を保持する。なお、本実施の形態の場合、トレイ１６の載置面１６ａに対して直交する方向に延在し、その載置面１６ａの中心を通過するトレイ１６の中心線が、間接軸Ｃ６と一致するように、トレイ１６はチャック１８を介してメカニカルインターフェース１２ａに保持されている。第１のロボット１２は、６つの間接軸Ｃ１～Ｃ６を用いて、後述するように、基準座標系（Ｘ－Ｙ－Ｚ直交座標系）におけるトレイ１６の位置（Ｘ座標、Ｙ座標、Ｚ座標）および姿勢（Ｘ軸まわりの回転角度、Ｙ軸まわりの回転角度、Ｚ軸まわりの回転角度）を変更する。
【0026】
なお、本実施の形態の場合、チャック１８を介することにより、第１のロボット１２は、着脱可能にトレイ１６を保持する。複数の部品Ｐが載置面１６ａ上に載置されたトレイ１６が、図示しないトレイ搬送装置によって第１のロボット１２に供給される。これに代わって、トレイ１６が第１のロボット１２のメカニカルインターフェース１２ａに直接的に固定され、そのトレイ１６の載置面１６ａ上に複数の部品Ｐが供給されてもよい。
【0027】
第２のロボット１４は、いわゆる多関節ロボットであって、例えば６つの間接軸Ｃ７～Ｃ１２を備える。また、第２のロボット１４は、その先端のメカニカルインターフェース１４ａに装着されたエンドエフェクタ２０を介してトレイ１６上の部品Ｐをピッキングする。本実施の形態の場合、エンドエフェクタ２０は、部品Ｐを吸引してピッキングする吸着ノズルである。第２のロボット１４は、６つの間接軸Ｃ７～Ｃ１２を用いて、後述するように、基準座標系（Ｘ－Ｙ－Ｚ直交座標系）における吸着ノズル２０の位置（Ｘ座標、Ｙ座標、Ｚ座標）および姿勢（Ｘ軸まわりの回転角度、Ｙ軸まわりの回転角度、Ｚ軸まわりの回転角度）を変更する。それにより、第２のロボット１４は、第１のロボット１２のトレイ１６上の複数の部品Ｐをピッキングし、後工程の作業場所に搬送する。なお、第２のロボット１４は、第１のロボット１２と同一であってもよいし、異なってもよい。
【0028】
詳細は後述するが、制御装置５０によって制御されることにより、第１のロボット１２がトレイ１６を移動させて第２のロボット１４の吸着ノズル２０にピッキング対象の部品Ｐｔをあてがい、第２のロボット１４の吸着ノズル２０が、あてがわられたピッキング対象の部品Ｐｔをピッキングする。
【0029】
本実施の形態の場合、図１に示すように、複数の部品Ｐは、トレイ１６上にランダムな位置およびランダムな姿勢で載置されている。そのような複数の部品Ｐからピッキング対象の部品Ｐｔを決定するために、部品搬送システム１０は、トレイ１６上の複数の部品Ｐを撮影するカメラ２２を有する。
【0030】
カメラ２２は、トレイ１６の載置面１６ａ上の複数の部品Ｐを撮影する。カメラ２２は、複数の部品Ｐが写る撮影画像（データ）を制御装置５０に送信する。
【0031】
図２に示すように、制御装置５０は、第１のロボット１２（を制御する第１のロボット制御部５２と、第２のロボット１４を制御する第２のロボット制御部５４と、カメラ２２の撮影画像に基づいて複数の部品Ｐの状態を検出する部品状態検出部５６と、部品状態検出部５６の検出結果に基づいてピッキング対象の部品Ｐｔを決定するピッキング対象決定部５８と、ピッキング対象決定部５８によって決定されたピッキング対象の部品Ｐｔをピッキングすることが可能な吸着ノズル２０のピッキング姿勢を算出するピッキング姿勢算出部６０と、吸着ノズル２０の吸着の開始／停止を制御する吸着ノズル制御部６２とを含んでいる。
【0032】
制御装置５０は、例えば、ＣＰＵと、ＣＰＵを動作させるプログラムを記録するハードディスクなどの記憶装置とから構成されている。プログラムにしたがって動作することにより、ＣＰＵが、少なくとも、第１のロボット制御部５２、第２のロボット制御部５４、部品状態検出部５６、ピッキング対象決定部５８、ピッキング姿勢算出部６０、および吸着ノズル制御部６２として機能する。
【0033】
制御装置５０の部品状態検出部５６は、カメラ２２から送信されて複数の部品Ｐが写る撮影画像に基づいて、複数の部品Ｐそれぞれについて、トレイ１６上での位置および姿勢を検出する。例えば、予め部品Ｐの形状データ（例えば三次元形状データ）が制御装置５０の記憶装置に記憶されており、その形状データに基づいて、部品状態検出部５６は、撮影画像上の複数の部品Ｐそれぞれの位置および姿勢を検出する。その撮影画像上の部品Ｐの位置および姿勢に基づいて、部品状態検出部５６は、トレイ１６に対する複数の部品Ｐそれぞれの位置および姿勢を特定する。そして、部品状態検出部５６は、第１のロボット１２の間接軸Ｃ１～Ｃ６それぞれのアクチュエータの状態から基準座標系（Ｘ－Ｙ－Ｚ直交座標系）におけるトレイ１６の位置および姿勢を算出し、その算出したトレイ１６の位置および姿勢に基づいて、複数の部品Ｐそれぞれの基準座標系における位置および姿勢を算出する。
【0034】
制御装置５０のピッキング対象決定部５８は、部品状態検出部５６によって検出されたトレイ１６上の複数の部品Ｐそれぞれの位置および姿勢に基づいて、第２のロボット１４の吸着ノズル２０がピッキング可能な部品Ｐをピッキング対象の部品Ｐｔとして決定する。例えば、他の部品Ｐに埋もれている部品は、ピッキング可能な部品に該当しない。また例えば、吸着ノズル２０がどのような姿勢であってもピッキング不可能な部品も、ピッキング可能な部品に該当しない。さらには、ピッキング対象の部品Ｐｔを決定するために、以下の前提条件が設定されている。
【0035】
図３は、ピッキング対象の部品を決定するために設定されるトレイの上方の領域を示す図である。
【0036】
図３に示すように、まず、前提条件として、トレイ１６上方の領域ＲでのラミナーフローＬＦの乱れの発生を可能な限り最小限に抑えた状態で、第２のロボット１４の吸着ノズル２０がピッキング可能な部品Ｐが、ピッキング対象の部品Ｐｔとして決定される。
【0037】
トレイ１６上方の領域ＲでラミナーフローＬＦの乱れが発生すると、トレイ１６上の複数の部品Ｐ周辺の空間の清浄度が変化する。その結果、部品Ｐに対する清浄度などの品質の保証ができなくなる可能性がある。そこで、トレイ１６上方の領域Ｒでの第２のロボット１４の動作が制限されている。
【0038】
本実施の形態の場合、領域Ｒ内には吸着ノズル２０のみが進入可能であって、メカニカルインターフェース１４ａなどの第２のロボット１４の一部分の領域Ｒ内の進入は制限されている。すなわち、部品Ｐのピッキングに必要な吸着ノズル２０はトレイ１６の上方に移動することが許可されている。その一方、トレイ１６の載置面１６ａへの投影面積が吸着ノズル２０に比べて大きいメカニカルインターフェース１４ａのトレイ１６の上方への移動は、許可されていない。これにより、トレイ１６の上方の領域ＲでのラミナーフローＬＦの乱れを抑制する。ここで、吸着ノズル２０は、ラミナーフローＬＦの乱れの発生を最小限に抑えることができる形状・寸法（径など）とすることが好ましい。
【0039】
そのために、ピッキング対象決定部５８は、メカニカルインターフェース１４ａなどの第２のロボット１４の一部分が領域Ｒ内に進入することなく、吸着ノズル２０がピッキング可能な部品Ｐをピッキング対象の部品Ｐｔとして決定する。例えば、ピッキング対象決定部５８は、ノズル先端２０ａがトレイ１６の上方に位置して根元２０ｂ（すなわちメカニカルインターフェース１４ａに接続する部分）がトレイ１６の上方から外れる姿勢で吸着ノズル２０がピッキングすることが可能な部品Ｐｔをピッキング対象の部品Ｐとして決定する。なお、複数のピッキング可能な部品Ｐｔが存在する場合、ノズル先端の領域Ｒ内への進入距離が最も小さくなる部品Ｐｔを、優先的にピッキング対象の部品Ｐｔとして決定してもよい。また、吸着ノズル２０が下方向に延在する姿勢でしかピッキングできない部品Ｐは、そのピッキング時にメカニカルインターフェース１４ａなどの第２のロボット１４の一部分がトレイ１６の上方に存在することになるので、ピッキング対象の部品に該当しないと判断する。
【0040】
トレイ１６の載置面１６ａの中央部分に載置されている部品Ｐをピッキングすることを考慮すると、吸着ノズル２０の長さ（メカニカルインターフェース１４ａからノズル先端２０ａまでの距離）は長い方が好ましい。なお、吸着ノズル２０の長さが制限されている場合、例えば第２のロボット１４が部品Ｐを搬送した先の後工程の作業内容によって吸着ノズル２０の長さが制限されている場合、ピッキング対象決定部５８は、トレイ１６の外側部分に載置されている部品Ｐをピッキング対象の部品Ｐｔとして決定してもよい。
【0041】
制御装置５０のピッキング姿勢算出部６０は、ピッキング対象決定部５８によって決定されたピッキング対象の部品Ｐｔをピッキング可能な吸着ノズル２０のピッキング姿勢を算出する。このとき、ピッキング姿勢算出部６０は、図３に示すように、ピッキング対象の部品Ｐｔをピッキングするときにノズル先端２０ａがトレイ１６の上方に位置して根元２０ｂがトレイ１６の上方から外れることが可能なピッキング姿勢を算出する。ピッキング姿勢算出部６０は、例えば、吸着ノズル２０がトレイ１６の上方に向かって斜め下方向または水平方向に延在するピッキング姿勢を算出する。
【0042】
なお、制御装置５０のピッキング姿勢算出部６０は、１枚の撮影画像から検出された複数の部品Ｐそれぞれの位置および姿勢に基づいて、複数のピッキング対象の部品Ｐｔそれぞれのピッキング姿勢を算出してもよい。
【0043】
制御装置５０の吸着ノズル制御部６２は、吸着ノズル２０の吸着開始／吸着停止を制御する。これにより、吸着ノズル２０がピッキング対象の部品Ｐｔをピッキングするまたはピッキングしている部品Ｐｔをリリースする。
【0044】
ここからは、部品搬送システム１０の動作、すなわち第１のロボット１２から第２のロボット１４への部品Ｐの搬送にについて一例を挙げて説明する。
【0045】
図４Ａは、第１のロボットから第２のロボットへの部品搬送の一工程を示す図である。また、図４Ｂは、図４Ａに示す工程に続く工程を示す図である。さらに、図４Ｃは、図４Ｂに示す工程に続く工程を示す図である。そして、図４Ｄは、図４Ｃに示す工程に続く工程を示す図である。
【0046】
まず、第１のロボット１２は、複数の部品Ｐが載置されたトレイ１６を把持している。そして、図４Ａに示すように、制御装置５０の第１のロボット制御部５２の制御により、第１のロボット１２がトレイ１６をカメラ２２の撮影範囲に入るように移動させる。そして、カメラ２２がトレイ１６上の複数の部品Ｐを撮影する（部品撮影動作）。
【0047】
カメラ２２が複数の部品Ｐを撮影すると、その撮影画像に基づいて、制御装置５０の部品状態検出部５６が、複数の部品Ｐそれぞれの位置および姿勢を検出する。
【0048】
次に、図４Ｂに示すように、検出された複数の部品Ｐそれぞれの位置および姿勢に基づいて、制御装置５０のピッキング対象決定部５８が、トレイ１６上の複数の部品Ｐの中からピッキング対象の部品Ｐｔを決定する（ピッキング対象決定動作）。また、第２のロボット制御部５４の制御により、第２のロボット１４が、吸着ノズル２０の姿勢を、ピッキング姿勢算出部６０によって算出されたピッキング姿勢に変更する（ピッキング姿勢変更動作）。すなわち、吸着ノズル２０の姿勢が、ピッキング対象の部品Ｐｔをピッキング可能であって且つノズル先端２０ａがトレイ１６の上方に位置して根元２０ｂがトレイ１６の上方から外れているピッキング姿勢に変更される。その姿勢の変更後、第２のロボット１４は停止する。
【0049】
続いて、図４Ｃに示すように、制御装置５０の第１のロボット制御部５２の制御により、第１のロボット１２が、トレイ１６を移動させて、停止中の第２のロボット１４の吸着ノズル２０にピッキング対象の部品Ｐｔをあてがう（トレイ移動動作）。具体的には、第１のロボット１２は、ピッキング姿勢算出部６０によって算出されたピッキング姿勢で停止している吸着ノズル２０がその位置および姿勢を変更することなくピッキング可能なピッキング位置Ｌｐに、ピッキング対象の部品Ｐｔを配置する。本実施の形態の場合、ピッキング位置Ｌｐは、吸着ノズル２０のノズル先端２０ａの前方に位置する。このピッキング位置Ｌｐは、吸着ノズル２０のノズル先端２０ａの位置に基づいて算出することができる。また、ピッキング対象の部品Ｐｔをピッキング位置Ｌｐに配置するとき、第１のロボット１２は、メカニカルインターフェース１４ａなどの第２のロボット１４の一部分の下方をトレイ１６が通過しないように、トレイ１６を移動させる。トレイ１６の移動が完了した後、制御装置５０の吸着ノズル制御部６２の制御により、吸着ノズル２０がピッキング位置Ｌｐの部品Ｐｔを吸引してピッキングする（部品ピッキング動作）。
【0050】
部品Ｐｔのピッキングが完了すると、図４Ｄに示すように、制御装置５０の第１のロボット制御部５２の制御により、第１のロボット１２が、トレイ１６を吸着ノズル２０および第２のロボット１４に対して鉛直方向（Ｚ軸方向）にオーバーラップしない位置（トレイ退避位置）に退避させる（トレイ退避動作）。その後、第２のロボット制御部５４により、第２のロボット１４が吸着ノズル２０にピッキングされている部品Ｐｔを、後工程の作業場所に移動させる（部品搬送動作）。
【0051】
このような図４Ａ～図４Ｄによれば、第１のロボット１２から第２のロボット１４への部品Ｐの搬送において、吸着ノズル２０のみがトレイ１６の上方の領域Ｒに進入する。それにより、トレイ１６の上方の空気のラミナーフローＬＦの乱れを最小限に抑制することができる。その結果、トレイ１６上の複数の部品Ｐについて清浄度などの品質を保証することができる。
【0052】
また、吸着ノズル２０は、図４Ｂに示すように、トレイ１６の上方に配置される前に、ピッキング対象の部品Ｐｔを吸着することが可能なピッキング姿勢に変更される。それにより、図４Ｃに示すように、吸着ノズル２０は、トレイ１６の上方で姿勢を変更することなく、ピッキング位置Ｌｐに配置されたピッキング対象の部品Ｐｔをピッキングすることができる。すなわち、吸着ノズル２０は、トレイ１６の上方で位置および姿勢を変更しないので、トレイ１６の上方の空気のラミナーフローＬＦを実質的に乱すことなく、部品Ｐｔをピッキングすることができる。その結果、トレイ１６上の複数の部品Ｐについて清浄度などの品質を保証することができる。
【0053】
さらに、図４Ｂおよび図４Ｃに示すように、トレイ１６が移動し、停止中の第２のロボット１４の吸着ノズル２０にトレイ１６上のピッキング対象の部品Ｐｔがあてがわれる。第２のロボット１４が停止中であるので、吸着ノズル２０周辺のラミナーフローＬＦは乱れることなく流れている。したがって、トレイ１６は、乱れていないラミナーフローＬＦの中を、吸着ノズル２０まで移動することができる。その結果、トレイ１６上の複数の部品Ｐについて清浄度などの品質を保証することができる。
【0054】
図４Ｂに示すピッキング対象決定動作およびピッキング姿勢変更動作、図４Ｃに示すトレイ移動動作および部品ピッキング動作、および図４Ｄに示すトレイ退避動作および部品搬送動作を繰り返すことにより、トレイ１６上の複数の部品Ｐを、第２のロボット１４は、後工程の作業場所に搬送することができる。
【0055】
なお、最終的に、トレイ１６上方の領域ＲでのラミナーフローＬＦの乱れの発生を可能な限り最小限に抑えた状態でのピッキング姿勢、すなわち、ノズル先端２０ａがトレイ１６の上方に位置して根元２０ｂがトレイ１６の上方から外れているピッキング姿勢では、吸着ノズル２０がピッキングできない部品Ｐがトレイ１６上に残ってしまう場合がある。この場合、第１のロボット１２はトレイ１６に対し、揺動による往復動をさせたり、加振により振動を加える、等といった、トレイ１６上の部品Ｐの位置および姿勢を変更させるための動作を行う。その後、カメラ２２が再びトレイ１６上の部品Ｐを撮影する。そして、その撮影画像に基づいて、ピッキング対象の部品Ｐｔが新たに決定され、ピッキングは継続される。そして、上述した動作を繰り返した結果、ピッキング対象として十分な数の部品Ｐがトレイ１６上からなくなってしまった場合、第１のロボット１２は図示しない部品供給装置の所定の位置までトレイ１６を移動させ、そこで部品Ｐの補充が行われ、その後、再び上述の動作が行われる。
【0056】
以上のような本実施の形態によれば、クリーンルームにおいて、空気の流れの乱れを抑制しつつ、複数のロボット間で部品を搬送することができる。
【0057】
以上、上述の実施の形態を挙げて本開示を説明したが、本開示の実施の形態はこれらに限らない。
【0058】
例えば、上述の実施の形態の場合、図４Ａ～図４Ｄに示すように、トレイ１６は、その載置面１６ａが鉛直方向（Ｚ軸方向）に向いた状態（水平姿勢）で平行移動されている。しかしながら、本開示の実施の形態はこれに限らない。
【0059】
図５は、部品ピッキング動作の別例を示す図である。
【0060】
図５に示すように、第１のロボット１２は、トレイ１６が水平姿勢から傾いた状態で、トレイ１６上のピッキング対象の部品Ｐｔを、第２のロボット１４の吸着ノズル２０にあてがってもよい。なお、この場合、傾いたトレイ１６上の部品Ｐが移動しないように、滑り止めとして、トレイ１６の載置面１６ａに溝などの凹凸面を形成するのが好ましい。あるいは、トレイ１６が、空気を吸引する複数の吸引孔が載置面に形成され、それにより部品Ｐを吸着する吸着トレイであってもよい。
【0061】
また、上述の実施の形態の場合、部品Ｐをピッキングする第２のロボット１４のエンドエフェクタは吸着ノズル２０であるが、本開示の実施の形態はこれに限らない。部品Ｐをピッキングする第２のロボット１４のエンドエフェクタは、例えば、複数の爪を備え、複数の爪で部品Ｐを挟むことによってその部品Ｐをピッキングするグリッパーであってもよい。
【0062】
さらに、上述の実施の形態の場合、図１に示すように、複数の部品Ｐは、ランダムな位置およびランダムな姿勢でトレイ１６上に載置されている。しかしながら、本開示の実施の形態は、これに限らない。例えば、トレイ１６の載置面１６ａに所定のピッチで形成された複数の凹部に１つずつ部品Ｐが収容されることにより、複数の部品Ｐが所定の位置に且つ所定の姿勢でトレイ１６に載置されてもよい。
【0063】
さらに上述の実施の形態の場合、図４Ｂに示すように、ピッキング対象の部品Ｐｔを決定した後、吸着ノズル２０は、そのピッキング対象の部品Ｐｔが吸着可能なピッキング姿勢に変更される。しかしながら、本開示の実施の形態はこれに限らない。例えば、部品Ｐをピッキングするときのピッキング姿勢が、予め決められた所定のピッキング姿勢であってもよい。
【0064】
まず、吸着ノズル２０の所定のピッキング姿勢として、図３に示すように、ノズル先端２０ａがトレイ１６の上方に位置して根元２０ｂがトレイ１６の上方から外れるピッキング姿勢が予め決められる。
【0065】
次に、カメラ２２の撮影画像に基づいて、制御装置５０の部品状態検出部５６が、トレイ１６上の複数の部品Ｐそれぞれの位置および姿勢を検出する。その検出した複数の部品Ｐそれぞれの位置および姿勢に基づいて、制御装置５０のピッキング対象決定部５８が、所定のピッキング姿勢の吸着ノズル２０がピッキング可能な部品Ｐをピッキング対象の部品Ｐｔとして決定する。そして、所定のピッキング姿勢で吸着ノズル２０を維持した状態で第２のロボット１４が停止した後、第１のロボット１２がピッキング対象の部品Ｐｔを、所定のピッキング姿勢の吸着ノズル２０が吸着可能なピッキング位置に配置する。この場合、図２に示す制御装置５０のピッキング姿勢算出部６０を省略することができる。
【0066】
また、上述の実施の形態の場合、図４Ｂおよび図４Ｃに示すように、吸着ノズル２０は、その位置および姿勢を変更することなく、ピッキング位置Ｌｐに配置されたピッキング対象の部品Ｐｔをピッキングする。しかしながら、本開示の実施の形態はこれに限らない。例えば、第１のロボット１２によって配置されたピッキング対象の部品Ｐｔの位置と、吸着ノズル２０のノズル先端２０ａの前方に設定されたピッキング位置Ｌｐとの間に誤差が生じる場合がある。この場合、その誤差を解消するために、第２のロボット１４が、トレイ１６の上方に位置する吸着ノズル２０の位置および姿勢を変更してもよい。誤差は微少であるので、吸着ノズル２０の位置および姿勢の変更によるトレイ１６上方のラミナーフローＬＦへの影響は実質的にゼロである。なお、誤差は、例えば、吸着ノズル２０のノズル先端２０ａと吸着対象の部品Ｐｔとが写る、すなわちこれらの間の隙間が写るカメラの撮影画像に基づいて算出することができる。
【0067】
さらに、上述の実施の形態の場合、図３に示すように、吸着ノズル２０のみがトレイ１６の上方の領域Ｒに進入することが許可され、メカニカルインターフェース１４ａなどの第２のロボット１４の一部分の領域Ｒへの進入は許可されていない。しかしながら、本開示の実施の形態はこれに限らない。ピッキング対象の部品Ｐのピッキングのためにメカニカルインターフェース１４ａなどの第２のロボット１４の一部分の領域Ｒへの進入が必要な場合、吸着ノズル２０に加えて第２のロボット１４の一部分がトレイ１６の上方の領域Ｒに進入してもよい。この場合、第２のロボット１４の一部分がトレイ１６の上方の領域Ｒに進入する進入速度、すなわちトレイ１６の移動速度は、トレイ１６の上方のラミナーフローＬＦの乱れを最小限にするために低速が好ましい。
【0068】
さらにまた、上述の実施の形態の場合、第１のロボット１２が、停止中の第２のロボット１４の吸着ノズル２０に対してトレイ１６上のピッキング対象の部品Ｐｔをあてがう。しかしながら、本開示の実施の形態はこれに限らない。基準座標系上に固定されたピッキング位置でピッキング対象の部品Ｐｔと吸着ノズル２０のノズル先端２０ａとがランデブーするように、第１のロボット１２と第２のロボット１４とが動作してもよい。この場合、吸着ノズル２０の移動速度は、トレイ１６の上方のラミナーフローの乱れを最小限にするために、トレイ１６の移動速度に比べて低速であるのが好ましい。
【0069】
なお、上述の実施形態におけるクリーンルームとは、狭義のクリーンブース、クリーンルーム以外にも、その他防塵、防菌、除菌、清浄化処理等がなされ、外界と隔絶された空間区画（例：アイソレータ、等）、及び環境等を含むものである。
【0070】
すなわち、本開示の一実施の形態に係る部品搬送システムは、広義には、クリーンルーム内で部品を搬送する部品搬送システムであって、複数の部品が載置されるトレイと、前記トレイを保持し、前記トレイの位置および姿勢を変更する第１のロボットと、前記トレイ上の部品をピッキングするエンドエフェクタを備える第２のロボットと、を有し、前記第１のロボットが、前記トレイを移動させて前記第２のロボットの前記エンドエフェクタにピッキング対象の部品をあてがい、前記エンドエフェクタが、あてがわられた前記ピッキング対象の部品をピッキングするシステムである。
【産業上の利用可能性】
【0071】
本開示は、クリーンルームにおいて複数のロボット間で部品の搬送を行う部品搬送において適用可能である。
【符号の説明】
【0072】
１０ 部品搬送システム
１２ 第１のロボット
１４ 第２のロボット
１６ トレイ
２０ エンドエフェクタ（吸着ノズル）
ＣＲ クリーンルーム
Ｐ 部品
Ｐｔ ピッキング対象の部品
１２ 第１のロボット
１４ 第２のロボット
１６ トレイ
２０ エンドエフェクタ（吸着ノズル）
ＣＲ クリーンルーム
Ｐ 部品
Ｐｔ ピッキング対象の部品
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図5】