特開 2025-56490 段積みシステムおよび段積み方法

(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】P2025056490

(43)【公開日】2025-04-08

(54)【発明の名称】段積みシステムおよび段積み方法

(51)【国際特許分類】

   B25J 15/00 20060101AFI20250401BHJP

【ＦＩ】

B25J15/00 F

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023165994

(22)【出願日】2023-09-27

(71)【出願人】

【識別番号】501428545

【氏名又は名称】株式会社デンソーウェーブ

(74)【代理人】

【識別番号】110000567

【氏名又は名称】弁理士法人サトー

(72)【発明者】

【氏名】池田 竜司

【テーマコード（参考）】

3C707

【Ｆターム（参考）】

3C707AS04

3C707BS15

3C707DS01

3C707ES03

3C707ES17

3C707ET08

3C707LV09

3C707NS09

(57)【要約】

【課題】段積みに係るサイクルタイムを短くする。
【解決手段】段積みシステム１０は、互いに離れた取得場所に置かれた複数のワーク３０を所定の配置場所に段積みするものであり、ワーク３０を把持するためのハンド４０が先端に取り付けられたロボットアーム２０と、ロボットアーム２０の動作を制御する制御装置５０と、を備える。ハンド４０は、複数のワーク３０を多段に積み重ねた状態で同時に全てを把持することができる構造となっている。制御装置５０は、ロボットアーム２０の先端を取得場所の近傍に移動させて複数のワーク３０のそれぞれをハンド４０により１個ずつ把持する把持処理と、把持処理を繰り返し実行することにより複数のワーク３０の全てをハンド４０により把持した後、ロボットアーム２０の先端を配置場所の近傍に移動させて複数のワーク３０の全てを多段に積み重ねた状態を維持しつつ配置場所に置く配置処理と、を実行する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロボットアームを用いて互いに離れた取得場所に置かれた複数のワークを所定の配置場所に段積みするシステムであって、
前記ワークを把持するためのハンドが先端に取り付けられた前記ロボットアームと、
前記ロボットアームの動作を制御する制御装置と、
を備え、
前記ハンドは、前記複数のワークを多段に積み重ねた状態で同時に全てを把持することができる構造となっており、
前記制御装置は、
前記ロボットアームの先端を前記取得場所の近傍に移動させて前記複数のワークのそれぞれを前記ハンドにより１個ずつ把持する把持処理と、
前記把持処理を繰り返し実行することにより前記複数のワークの全てを前記ハンドにより把持した後、前記ロボットアームの先端を前記配置場所の近傍に移動させて前記複数のワークの全てを多段に積み重ねた状態を維持しつつ前記配置場所に置く配置処理と、
を実行する段積みシステム。

【請求項2】

前記ワークは、互いに対向する２つの主面を有する平板形状をなしており、
前記主面に沿う互いに直交する２方向のうちの一方を左右方向とするとともに、前記主面に直交する方向を上下方向とすると、
前記ハンドは、左右方向に平行移動して開閉する２つの爪部を備え、
前記２つの爪部の先端には、左右方向に沿って延びる形状の載置部が設けられており、
前記制御装置は、
前記把持処理において、
把持する対象となる前記ワークである対象ワークの上方向の位置に前記ハンドを移動させる処理と、
前記２つの爪部を左右方向に沿って開くとともに前記ハンドを下方向に移動させる処理と、
前記２つの爪部を左右方向に沿って閉じることにより前記載置部に前記対象ワークを載せる処理と、
を実行する請求項１に記載の段積みシステム。

【請求項3】

前記ワークは、互いに対向する２つの主面を有する平板形状をなしており、
前記主面に沿う互いに直交する２方向のうちの一方を左右方向とするとともに、前記主面に直交する方向を上下方向とすると、
前記ハンドは、左右方向に平行移動して開閉する２つの爪部を備え、
前記２つの爪部の先端には、左右方向に沿って延びる形状の載置部が設けられており、
前記載置部は、その基端部を中心として、その先端部が上方向に向けて回転可能に構成されており、
前記制御装置は、
前記把持処理において、
把持する対象となる前記ワークである対象ワークの上方向の位置に前記ハンドを移動させる処理と、
前記ハンドを下方向に移動させることにより前記載置部に前記対象ワークを載せる処理と、
を実行する請求項１に記載の段積みシステム。

【請求項4】

前記載置部の上下方向の寸法は、前記ワークの上下方向の寸法に比べて小さくなっている請求項２に記載の段積みシステム。

【請求項5】

前記ワークは、互いに対向する２つの主面を有する平板形状をなしており、
前記主面に沿う互いに直交する２方向のうちの一方を左右方向とするとともに、前記主面に直交する方向を上下方向とすると、
前記ハンドは、１つの爪部を備え、
前記爪部の先端には、左右方向に沿って延びる形状の複数の載置部が上下方向に沿って積み重なるように設けられており、
前記複数の載置部は、いずれも上下方向および左右方向に沿って移動可能に構成されており、
前記制御装置は、
前記把持処理において、
把持する対象となる前記ワークである対象ワークの上方向の位置に前記ハンドを移動させる処理と、
前記ハンドを下方向に移動させるとともに左右方向に移動させることにより前記載置部に前記対象ワークを載せる処理と、
前記対象ワークを載せた前記載置部を上方向に移動させる処理と、
を実行し、
前記配置処理において、
前記ハンドを上下方向に対して傾ける処理、または、前記複数の載置部を左右方向に移動させることにより前記ハンド から引き抜く処理を実行する請求項１に記載の段積みシステム。

【請求項6】

前記ハンドは、前記ワークを把持した状態において前記ワークの前記主面を除く面である側面を支持する支持部を備えている請求項２から５のいずれか一項に記載の段積みシステム。

【請求項7】

ロボットアームを用いて互いに離れた取得場所に置かれた複数のワークを所定の配置場所に段積みする方法であって、
前記ロボットアームは、その先端に前記ワークを把持するためのハンドが取り付けられており、
前記ハンドは、前記複数のワークを多段に積み重ねた状態で同時に全てを把持することができる構造となっており、
前記ロボットアームの先端を前記取得場所の近傍に移動させて前記複数のワークのそれぞれを前記ハンドにより１個ずつ把持する把持処理と、
前記把持処理を繰り返し実行することにより前記複数のワークの全てを前記ハンドにより把持した後、前記ロボットアームの先端を前記配置場所の近傍に移動させて前記複数のワークの全てを多段に積み重ねた状態を維持しつつ前記配置場所に置く配置処理と、
を実行する段積み方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、ロボットアームを用いた段積みシステムおよび段積み方法に関する。

【背景技術】

【0002】

製品の生産ラインなどにおいて、互いに離れた場所にばらばらに置かれた平板形状をなす複数のワークを、所定の配置場所に段積みする、といった工程が存在する。段積みとは、縦方向に多段に積み重ねることを意味している。特許文献１には、このような段積みを行うための段積み装置が開示されている。特許文献１に開示された段積み装置は、段積みを行う位置に固定された複雑な構造のものである。そこで、従来、移動の自由度や構造の簡素化などを目的として、ロボットアームを用いて段積みを行うシステムが検討されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７－０８１７４１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

通常、ロボットアームを用いて段積みを行う場合、次のような動作の流れとなる。まず、ロボットアームの先端をワークが置かれた取得場所の近傍に移動させ、そのワークをロボットアームの先端に取り付けられたハンドで把持する。その後、ロボットアームの先端を配置場所の近傍に移動させ、そのワークを配置場所に仮置きする。これら把持および仮置きの動作を、全てのワークに対して実行することにより、配置場所に複数のワークが段積みされる。このような通常の動作の流れによる段積みでは、配置場所にワークを１個ずつ仮置きして積み重ねていくことから、ロボットアームの移動距離が長くなり、その結果、段積みに係るサイクルタイムの長期化を招くおそれがある。

【0005】

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、段積みに係るサイクルタイムを短くすることができる段積みシステムおよび段積み方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

実施形態の段積みシステムは、ロボットアームを用いて互いに離れた取得場所に置かれた複数のワークを所定の配置場所に段積みするシステムである。段積みシステムは、前記ワークを把持するためのハンドが先端に取り付けられた前記ロボットアームと、前記ロボットアームの動作を制御する制御装置と、を備える。前記ハンドは、前記複数のワークを多段に積み重ねた状態で同時に全てを把持することができる構造となっている。前記制御装置は、前記ロボットアームの先端を前記取得場所の近傍に移動させて前記複数のワークのそれぞれを前記ハンドにより１個ずつ把持する把持処理と、前記把持処理を繰り返し実行することにより前記複数のワークの全てを前記ハンドにより把持した後、前記ロボットアームの先端を前記配置場所の近傍に移動させて前記複数のワークの全てを多段に積み重ねた状態を維持しつつ前記配置場所に置く配置処理と、を実行する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】一実施形態に係る段積みシステムの構成を模式的に示すものであり、複数のワークが互いに異なる取得場所にある状態を示す図

【図2】一実施形態に係る段積みシステムの構成を模式的に示すものであり、複数のワークが配置場所において段積みされた状態を示す図

【図3】一実施形態に係るハンドの具体的な第１構成例を示す図

【図4】一実施形態に係るハンドの具体的な第２構成例を示す図

【図5】一実施形態に係るハンドの具体的な第３構成例を示す図

【図6】一実施形態に係るハンドの具体的な第４構成例を示す図

【図7】一実施形態に係るハンドの具体的な第４構成例を示すものであり、載置部が上方向に倒れる様子を表す図

【図8】一実施形態に係るハンドの具体的な第５構成例を示すものであり、ワークを把持していない状態を示す図

【図9】一実施形態に係るハンドの具体的な第５構成例を示すものであり、１つのワークを把持している状態を示す図

【図10】一実施形態に係る制御装置が実行する第１処理の内容の一例を示す図

【図11】一実施形態に係る制御装置が第１処理を実行する場合における一連の動作の流れを説明するための図

【図12】一実施形態に係る制御装置が実行する第２処理の内容の一例を示す図

【図13】一実施形態に係る制御装置が第２処理を実行する場合における一連の動作の流れを説明するための図

【図14】一実施形態に係る制御装置が実行する第３処理の内容の一例を示す図

【図15】一実施形態に係る制御装置が第３処理を実行する場合における一連の動作の流れを説明するための図

【図16】比較例に係る段積みにおけるアーム先端の移動距離を説明するための図

【図17】一実施形態に係る段積みにおけるアーム先端の移動距離を説明するための図

【図18】一実施形態に係る第２構成例のハンドを採用した場合の２個目以降のワークを把持する際の動作を説明するための図

【図19】一実施形態に係る第１構成例のハンドを採用した場合の２個目以降のワークを把持する際の動作を説明するための図

【図20】一実施形態に係るハンドの変形例の構成を示す斜視図であり、ワークを把持していない状態を示す図

【図21】一実施形態に係るハンドの変形例の構成を示す斜視図であり、ワークを把持している状態を示す図

【図22】一実施形態に係る段積みされた複数のワーク同士が多少ずれた状態と段積みされた複数のワークを揃えた状態とを示す図

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、一実施形態による段積みシステムについて、図面を参照しながら説明する。図１および図２に示すように、段積みシステム１０は、ロボットアーム２０を用いて複数のワーク３０ａ、３０ｂ、３０ｃを段積みするシステムである。具体的には、段積みシステム１０は、ロボットアーム２０を用いて、図１に示すように、ばらばらに置かれた複数のワーク３０ａ～３０ｃ、つまり互いに離れた取得場所に置かれた複数のワーク３０ａ～３０ｃを、図２に示すように、所定の配置場所に段積みするシステムである。取得場所および配置場所は、平面を有する台、容器などの任意の場所に設定される。段積みとは、配置場所の平面に垂直の方向に多段に積み重ねることを意味している。なお、以下の説明では、ワーク３０ａ～３０ｃについて区別する必要が無い場合、ワーク３０と総称することとする。

【0009】

本実施形態では、３つのワーク３０ａ～３０ｃを段積みする場合を例示しているが、段積みの対象とするワーク３０の数は３つに限らずともよく、２つでもよいし、４つ以上でもよい。ただし、段済みの対象とするワークの数は、ロボットアーム２０が把持可能な数に限られる。ロボットアーム２０は、例えば４軸のアームを有する水平多関節型ロボットとして構成されている。ワーク３０は、例えば食品などであり、いわゆる平べったい形状をなしている。具体的には、ワーク３０は、互いに対向する２つの主面３１、３２を有する平板形状をなしている。本明細書では、ワーク３０の主面３１、３２に沿う互いに直交する２方向のうちの一方を左右方向とするとともに、主面３１、３２に直交する方向を上下方向とする。

【0010】

ロボットアーム２０の先端には、ワーク３０を把持するためのハンド４０が取り付けられている。ハンド４０は、複数のワーク３０を多段に積み重ねた状態で同時に全てを把持することができる構造となっている。図１および図２では、このような構造を有するハンド４０の一構成例を示しているが、ハンド４０の構造は、これに限らずともよく、後述するような各種の構造を含め、様々な構造を採用することができる。

【0011】

ハンド４０を含めたロボットアーム２０の動作は、制御装置５０により制御される。制御装置５０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどで構成されたコンピュータからなる制御手段においてコンピュータプログラムを実行することで、ロボットアーム２０の動作を制御している。制御装置５０は、把持処理部５１および配置処理部５２などの機能ブロックを備えている。これら各機能ブロックは、制御装置５０が備えるＣＰＵがＲＯＭなどに格納されているコンピュータプログラムを実行してコンピュータプログラムに対応する処理を実行することにより実現されている、つまりソフトウェアにより実現されている。なお、各機能ブロックのうち少なくとも一部をハードウェアにより実現する構成としてもよい。

【0012】

把持処理部５１は、ロボットアーム２０の先端であるアーム先端２１を、取得場所の近傍に移動させて複数のワーク３０のそれぞれをハンド４０により１個ずつ把持する把持処理を実行する。配置処理部５２は、把持処理部５１が把持処理を繰り返し実行することにより複数のワーク３０の全てをハンド４０により把持した後、アーム先端２１を配置場所の近傍に移動させて複数のワーク３０の全てを多段に積み重ねた状態を維持しつつ配置場所に置く配置処理を実行する。

【0013】

＜ハンドの具体的な構成例＞
ロボットアーム２０のアーム先端２１に取り付けられるハンド４０の具体的な構成としては、以下で説明する５つの構成例などを採用することができる。

【0014】

［１］第１構成例
図３に示すように、第１構成例のハンド４０Ａは、左右方向に平行移動して開閉する２つの爪部４１Ａ、４２Ａを備えている。２つの爪部４１Ａ、４２Ａの先端には、左右方向に沿って延びる形状の載置部４３Ａ、４４Ａが設けられている。載置部４３Ａは、図３中の左側の端部である基端部から図３中の右側の端部である先端部にかけて、上下方向の寸法である厚みが均一になっている。載置部４４Ａは、図３中の右側の端部である基端部から図３中の左側の端部である先端部にかけて、厚みが均一になっている。また、載置部４３Ａ、４４Ａの厚みは、ワーク３０の厚みに比べて小さくなっている。

【0015】

［２］第２構成例
図４に示すように、第２構成例のハンド４０Ｂは、左右方向に平行移動して開閉する２つの爪部４１Ｂ、４２Ｂを備えている。２つの爪部４１Ｂ、４２Ｂの先端には、左右方向に沿って延びる形状の載置部４３Ｂ、４４Ｂが設けられている。載置部４３Ｂは、図４中の左側の端部である基端部から図３中の右側の端部である先端部にかけて厚みが漸減する形状、つまり基端部から先端部にかけて下向きに傾斜する形状になっている。載置部４４Ｂは、図４中の右側の端部である基端部から図４中の左側の端部である先端部にかけて厚みが漸減する形状、つまり基端部から先端部にかけて下向きに傾斜する形状になっている。また、載置部４３Ｂ、４４Ｂの基端部における厚みは、ワーク３０の厚みと同程度またはワーク３０の厚みに比べて大きくなっている。

【0016】

［３］第３構成例
図５に示すように、第３構成例のハンド４０Ｃは、左右方向に平行移動して開閉する２つの爪部４１Ｃ、４２Ｃを備えている。２つの爪部４１Ｃ、４２Ｃの先端には、左右方向に沿って延びる形状の載置部４３Ｃ、４４Ｃが設けられている。載置部４３Ｃは、図５中の左側の端部である基端部から図５中の右側の端部である先端部にかけて上下方向の寸法である厚みが均一になっている。載置部４４Ｃは、図５中の右側の端部である基端部から図５中の左側の端部である先端部にかけて厚みが均一になっている。また、載置部４３Ｃ、４４Ｃの厚みは、ワーク３０の厚みと同程度またはワーク３０の厚みに比べて大きくなっている。

【0017】

［４］第４構成例
図６に示すように、第４構成例のハンド４０Ｄは、左右方向に平行移動して開閉する２つの爪部４１Ｄ、４２Ｄを備えている。２つの爪部４１Ｄ、４２Ｄの先端には、左右方向に沿って延びる形状の載置部４３Ｄ、４４Ｄが設けられている。載置部４３Ｄは、図６中の左側の端部である基端部から図６中の右側の端部である先端部にかけて上下方向の寸法である厚みが均一になっている。載置部４４Ｄは、図６中の右側の端部である基端部から図６中の左側の端部である先端部にかけて厚みが均一になっている。また、載置部４３Ｄ、４４Ｄの厚みは、ワーク３０の厚みに比べて小さくなっている。

【0018】

図７に示すように、載置部４３Ｄは、その基端部を中心として、その先端部が上方向に向けて回転可能に構成されている。図示は省略しているが、載置部４４Ｄも、載置部４３Ｄと同様、その基端部を中心として、その先端部が上方向に向けて回転可能に構成されている。つまり、載置部４３Ｄ、４４Ｄは、その先端が上方向にだけ倒れる構造となっている。

【0019】

［５］第５構成例
図８および図９に示すように、第５構成例のハンド４０Ｅは、１つの爪部４１Ｅを備えている。爪部４１Ｅの先端には、左右方向に沿って延びる形状の３つの載置部４３Ｅ、４４Ｅ、４５Ｅが上下方向に沿って積み重なるように設けられている。載置部の数は、３つに限らずともよく、段積みの対象とするワーク３０の数以上の数であればよい。載置部４３Ｅ～４５Ｅは、それぞれが個別に上下方向に沿って移動可能に構成されている。また、載置部４３Ｅ～４５Ｅは、それぞれが個別にまたは一括して左右方向に沿ってハンド４０Ｅの外側に向けて移動可能に構成されている。つまり、載置部４３Ｅ～４５Ｅは、ハンド４０Ｅから引き抜くことができるように構成されている。

【0020】

＜把持処理および配置処理の具体例＞
制御装置５０により実行される把持処理および配置処理の具体的な内容としては、次のような内容を採用することができる。以下では、ハンド４０の第１～第５構成例のそれぞれに対応する具体的な処理内容の一例について図１０～図１５を参照して説明する。

【0021】

［１］第１～第３構成例に対応する第１処理の内容
ハンド４０として第１構成例のハンド４０Ａ、第２構成例のハンド４０Ｂまたは第３構成例のハンド４０Ｃを採用した場合、制御装置５０は、図１０に示すような内容の第１処理を実行することができる。第１処理は、ハンド４０を開閉させることによりハンド４０が把持するワーク３０を追加していく方法を実現する処理である。この場合、ステップＳ１０２、Ｓ１０３、Ｓ１０４およびＳ１０５が把持処理に対応する処理であり、ステップＳ１０７、Ｓ１０８およびＳ１０９が配置処理に対応する処理である。

【0022】

ステップＳ１０１では、３つのワーク３０のうち未だハンド４０により把持されていないものの中からいずれか１つが、把持する対象となるワークである対象ワークとして設定される。ステップＳ１０２では、対象ワークの上方向の位置、つまり対象ワークの上空の位置にハンド４０を移動させる処理が実行される。ステップＳ１０３では、２つの爪部４１Ａ、４２Ａなどを左右方向に沿って開く、つまりハンド４０を開く処理が実行される。ステップＳ１０２およびＳ１０３は、実行順を逆にしたり、同時に実行したり、することができる。

【0023】

ステップＳ１０４では、ハンド４０を下方向に移動させる、つまりハンド４０を対象ワークに向けて下降させる処理が実行される。ステップＳ１０５では、２つの爪部４１Ａ、４２Ａなどを左右方向に沿って閉じる、つまりハンド４０を閉じることにより載置部４３Ａ、４４Ａなどに対象ワークを載せる処理が実行される。ステップＳ１０６では、３つのワーク３０の全てをハンド４０により把持したか否かが判断される。ここで、３つのワーク３０の全てをハンド４０により把持していない場合、ステップＳ１０６で「ＮＯ」となり、ステップＳ１０１に戻る。一方、３つのワーク３０の全てをハンド４０により把持している場合、ステップＳ１０６で「ＹＥＳ」となり、ステップＳ１０７に進む。

【0024】

ステップＳ１０７では、配置場所の上空の位置にハンド４０を移動させる処理が実行される。ステップＳ１０８では、ハンド４０を下方向に移動させる、つまりハンド４０を配置場所に向けて下降させる処理が実行される。ステップＳ１０９では、２つの爪部４１Ａ、４２Ａなどを左右方向に沿って開く、つまりハンド４０を開くことにより配置場所に対象ワークを置く処理が実行される。ステップＳ１０９の実行後、本処理が終了となる。

【0025】

制御装置５０により第１処理がされる場合、図１１に示すような一連の動作によりワーク３０の段積みが行われる。なお、図１１では、ハンド４０として第１構成例のハンド４０Ａを採用した場合を例示しているが、ハンド４０として第２構成例のハンド４０Ｂまたは第３構成例のハンド４０Ｃを採用した場合についても同様の一連の動作によりワーク３０の段積みが行われる。まず、図１１の１段目に示すように、１個目のワーク３０ａを把持する動作が行われる。ワーク３０を把持する動作としては、図１１の左側から順に、「（１）対象ワークの上空にハンド４０Ａを移動」→「（２）ハンド４０Ａを開く」→「（３）ハンド４０Ａを対象ワークに向けて下降」→「（４）ハンド４０Ａを閉じることにより対象ワークを載置部４３Ａ、４４Ａに載せる」となる。

【0026】

続いて、図１１の２段目に示すように、２個目のワーク３０ｂを把持する動作が行われる。その後、図１１の３段目に示すように、３個目のワーク３０ｃを把持する動作が行われ、最後に、３個のワーク３０を配置場所に置く動作が行われる。３個のワーク３０を配置場所に置く動作としては、図示は省略しているが、「配置場所の上空の位置にハンド４０Ａを移動」→「ハンド４０Ａを配置場所に向けて下降」→「ハンド４０Ａを開く」となる。これにより、３つのワーク３０が段積みの状態で配置場所に配置される。

【0027】

［２］第４構成例に対応する第２処理の内容
ハンド４０として第４構成例のハンド４０Ｄを採用した場合、制御装置５０は、図１２に示すような内容の第２処理を実行することができる。第２処理は、載置部４３Ｄ、４４Ｄの先端が上方向にだけ倒れる構造であることを利用してハンド４０Ｄが把持するワーク３０を追加していく方法を実現する処理である。第２処理は、図１０に示した第１処理に対し、ステップＳ１０３、Ｓ１０５が省かれている点が異なっている。この場合、ステップＳ１０２およびＳ１０４が把持処理に対応する処理であり、ステップＳ１０７、Ｓ１０８およびＳ１０９が配置処理に対応する処理である。

【0028】

第２処理では、ステップＳ１０２の実行後にステップＳ１０４が実行される。この場合、ステップＳ１０４が実行されることにより、ハンド４０Ｄの先端が取得場所の平面に到達するまで下降すると、ハンド４０Ｄの先端の載置部４３Ｄ、４４Ｄが上方向に倒れることによりハンド４０Ｄの内側に対象ワークが入る。その後、ハンド４０Ｄの先端の載置部４３Ｄ、４４Ｄが元の状態に戻ることにより載置部４３Ｄ、４４Ｄに対象ワークが載せられた状態となる。この場合、ステップＳ１０４は、ハンド４０Ｄを下方向に移動させることにより載置部４３Ｄ、４４Ｄに対象ワークを載せる処理に相当する。

【0029】

ハンド４０として第４構成例のハンド４０Ｄを採用するとともに制御装置５０により第２処理が実行される場合、図１３に示すような一連の動作によりワーク３０の段積みが行われる。まず、図１３の１段目に示すように、１個目のワーク３０ａを把持する動作が行われる。ワーク３０を把持する動作としては、図１３の左側から順に、「（１）対象ワークの上空にハンド４０Ｄを移動」→「（２）ハンド４０Ｄを対象ワークに向けて下降させてハンド４０Ｄの内側に対象ワークを入れる」→「（３）載置部４３Ｄ、４４Ｄが元の状態に戻ることにより載置部４３Ｄ、４４Ｄに対象ワークを載せる」となる。

【0030】

続いて、図１３の２段目に示すように、２個目のワーク３０ｂを把持する動作が行われる。その後、図１３の３段目に示すように、３個目のワーク３０ｃを把持する動作が行われ、最後に、３個のワーク３０を配置場所に置く動作が行われる。ワーク３０を配置場所に置く動作としては、図示は省略しているが、「配置場所の上空の位置にハンド４０Ｄを移動」→「ハンド４０Ｄを配置場所に向けて下降」→「ハンド４０Ｄを開く」となる。これにより、３つのワーク３０が段積みの状態で配置場所に配置される。

【0031】

［３］第５構成例に対応する第３処理の内容
ハンド４０として第５構成例のハンド４０Ｅを採用した場合、制御装置５０は、図１４に示すような内容の第３処理を実行することができる。第３処理は、載置部４３Ｅ～４５Ｅにワークを載せるとともにその載置部４３Ｅ～４５Ｅを上昇させることによりハンド４０Ｅが把持するワーク３０を追加していく方法を実現する処理である。

【0032】

第３処理は、図１０に示した第１処理に対し、ステップＳ１０３が省かれている点、ステップＳ１０５に代えてステップＳ２０１、Ｓ２０２が設けられている点、ステップＳ１０９に代えてステップＳ２０３が設けられている点などが異なっている。この場合、ステップＳ１０２、Ｓ１０４、Ｓ２０１およびＳ２０２が把持処理に対応する処理であり、ステップＳ１０７、Ｓ１０８およびＳ２０３が配置処理に対応する処理である。

【0033】

ステップＳ２０１は、ステップＳ１０４の後に実行される。ステップＳ２０１では、ハンド４０Ｅを左右方向のうち対象ワークに向かう方向である右方向に移動させる処理が実行されることにより、対象ワークの下に載置部４３Ｅなどが入れられる、つまり対象ワークが載置部４３Ｅなどに載せられる。この場合、ステップＳ１０４およびＳ２０１は、ハンド４０Ｅを下方向に移動させるとともに左右方向に移動させることにより載置部４３Ｅ～４５Ｅのいずれかに対象ワークを載せる処理に相当する。

【0034】

続くステップＳ２０２では、対象ワークを載せた載置部４３Ｅ～４５Ｅのいずれかを上方向に移動させる、つまり対象ワークを載せた載置部４３Ｅ～４５Ｅのいずれかを上昇させる処理が実行される。ステップＳ２０２の実行後にはステップＳ１０６が実行される。ステップＳ２０３は、ステップＳ１０８の後に実行される。ステップＳ２０３では、配置場所に対象ワークを置くための処理、具体的には、ハンド４０Ｅを上下方向に対して傾ける処理、または、載置部４３Ｅ～４５Ｅを左右方向に移動させることによりハンド４０Ｅから引き抜く処理が実行される。ステップＳ２０３の実行後、本処理が終了となる。

【0035】

ハンド４０として第５構成例のハンド４０Ｅを採用するとともに制御装置５０により第３処理が実行される場合、図１５に示すような一連の動作によりワーク３０の段積みが行われる。まず、図１５の１段目に示すように、１個目のワーク３０ａを把持する動作が行われる。ワーク３０を把持する動作としては、図１５の左側から順に、「（１）対象ワークの上空にハンド４０Ｅを移動」→「（２）ハンド４０Ｅを対象ワークに向けて下降」→「（３）ハンド４０Ｅを右方向に移動させて対象ワークの下に載置部４３Ｅ～４５Ｅのいずれかを入れる」→「対象ワークを載せた載置部４３Ｅ～４５Ｅのいずれかを上昇」となる。

【0036】

続いて、図１５の２段目に示すように、２個目のワーク３０ｂを把持する動作が行われる。その後、図１５の３段目に示すように、３個目のワーク３０ｃを把持する動作が行われ、最後に、３個のワーク３０を配置場所に置く動作が行われる。ワーク３０を配置場所に置く動作としては、一部の図示は省略しているが、「配置場所の上空の位置にハンド４０Ｅを移動」→「ハンド４０Ｅを配置場所に向けて下降」→「（Ｘ）ハンド４０Ｅを傾ける」または「（Ｙ）載置部４３Ｅ～４５Ｅを引き抜く」となる。これにより、３つのワーク３０が段積みの状態で配置場所に配置される。

【0037】

以上説明した本実施形態によれば、次のような効果が得られる。
本実施形態の段積みシステム１０は、ロボットアーム２０を用いて互いに離れた取得場所に置かれた複数のワーク３０を所定の配置場所に段積みするシステムである。段積みシステム１０は、ワーク３０を把持するためのハンド４０が先端に取り付けられたロボットアーム２０と、ロボットアーム２０の動作を制御する制御装置５０と、を備える。ハンド４０は、複数のワーク３０を多段に積み重ねた状態で同時に全てを把持することができる構造となっている。制御装置５０は、ロボットアーム２０の先端を取得場所の近傍に移動させて複数のワーク３０のそれぞれをハンド４０により１個ずつ把持する把持処理と、把持処理を繰り返し実行することにより複数のワーク３０の全てをハンド４０により把持した後、ロボットアーム２０の先端を配置場所の近傍に移動させて複数のワーク３０の全てを多段に積み重ねた状態を維持しつつ配置場所に置く配置処理と、を実行する。

【0038】

このようにすれば、ワーク３０を１個ずつ仮置きする通常の動作の流れによる段積みに比べ、ロボットアーム２０のアーム先端２１の移動距離が短く抑えられることから、段積みに係るサイクルタイムを大幅に短縮することができる。以下、このような本実施形態により得られる効果について、図１６および図１７を参照して詳細に説明する。なお、以下では、ワーク３０を１個ずつ仮置きする通常の動作の流れによる段積みのことを比較例による段積みと称することがある。図１６および図１７では、ロボットアーム２０のアーム先端２１の初期位置を白抜きの丸印で表すとともに、アーム先端２１のおおまかな動作軌跡を矢印で表している。

【0039】

比較例による段積みでは、図１６に示すように、ロボットアーム２０のアーム先端２１は、「初期位置」→「１個目のワーク３０ａの取得場所」→「配置場所」→「２個目のワーク３０ｂの取得場所」→「配置場所」→「３個目のワーク３０ｃの取得場所」→「配置場所」という順で移動する。これに対し、本実施形態の段積みでは、図１７に示すように、ロボットアーム２０のアーム先端２１は、「初期位置」→「１個目のワーク３０ａの取得場所」→「２個目のワーク３０ｂの取得場所」→「３個目のワーク３０ｃの取得場所」→「配置場所」という順で移動する。

【0040】

図１６および図１７に示すように、本実施形態の段積みによれば、比較例による段積みに比べ、ロボットアーム２０のアーム先端２１の移動距離が短く抑えられる。具体的には、本実施形態による段積みによれば、比較例による段積みに比べ、主に配置場所から取得場所へと戻るための移動距離に相当する距離だけアーム先端２１の移動距離が短く抑えられ、その結果、そのような移動に係る時間だけサイクルタイムの短縮を図ることができる。

【0041】

ハンド４０として第１～第３構成例のうちいずれかを採用するとともに制御装置５０により第１処理が実行されるようにすれば、ハンド４０は、開閉動作だけを実行可能な構成であればよいことから、その構造が簡単なものでよく、ハンド４０として比較的安価なものを採用することができ、コスト低減の効果が得られる。

【0042】

ハンド４０として第４構成例を採用するとともに制御装置５０により第２処理が実行されるようにすれば、ワーク３０を把持するときにハンド４０の開閉動作が不要となることから、段積みに係るサイクルタイムの更なる短縮が可能となる。

【0043】

ハンド４０として第１構成例のハンド４０Ａまたは第４構成例のハンド４０Ｄを採用する場合、ハンド４０として第２構成例のハンド４０Ｂまたは第３構成例のハンド４０Ｃを採用する場合に対し、次のような利点がある。すなわち、図１８に示すように、ハンド４０Ｂは、載置部４３Ｂ、４４Ｂの厚みがワーク３０の厚みと同程度またはワーク３０の厚みに比べて大きくなっている。なお、図示は省略するが、ハンド４０Ｃについても、ハンド４０Ｂと同様である。

【0044】

これに対し、図１９に示すように、ハンド４０Ａは、載置部４３Ａ、４４Ａの厚みがワーク３０の厚みに比べて小さくなっている。なお、図示は省略するが、ハンド４０Ｄについても、ハンド４０Ａと同様である。このように、ハンド４０Ａの載置部４３Ａ、４４Ａの厚みは、ハンド４０Ｂの載置部４３Ｂ、４４Ｂの厚みに比べて薄くなっている。

【0045】

載置部４３Ｂ、４４Ｂの厚みが相対的に厚いハンド４０Ｂなどによれば、図１８に示すように、２個目以降のワーク３０を把持するためにハンド４０Ｂを開くとき、既に保持していたワーク３０のうち最も下側のワーク３０ｂの下側の主面３２と、これから把持するワーク３０ｃの上側の主面３１とが大きく離間した状態となることから、既に把持していたワーク３０が比較的高い位置から落下してワーク３０に衝撃が加わってしまう。

【0046】

これに対し、載置部４３Ａ、４４Ａの厚みが相対的に薄いハンド４０Ａによれば、図１９に示すように、２個目以降のワーク３０を把持するためにハンド４０Ａを開くとき、既に保持していたワーク３０のうち最も下側のワーク３０ｂの下側の主面３２と、これから把持するワーク３０ｃの上側の主面３１とが接近した状態となることから、既に把持していたワーク３０が比較的高い位置から落下することがなく、ワーク３０に衝撃が加わることはない。このように、ハンド４０として第１構成例のハンド４０Ａまたは第４構成例のハンド４０Ｄを採用すれば、２個目以降のワーク３０を把持するときに既に把持していたワーク３０が落下してワーク３０に衝撃を与えることが防止される。

【0047】

＜ハンドの構成に関する変形例＞
ハンド４０の構成については、ワーク３０を把持した状態でロボットアーム２０の先端を移動させる際、つまりワーク３０の搬送中におけるワーク３０の落下を防止するための機構を追加するといった変形が可能である。このような変形の一例について、図２０～図２２を参照して説明する。図２０および図２１に示すように、本変形例のハンド４０Ｆは、第１構成例のハンド４０Ａに対し、４つの支持部４６、４７、４８、４９が追加されている。

【0048】

支持部４６～４９は、いずれも矩形の板状の部材により構成されている。図２１に示すように、支持部４６～４９は、ワーク３０を把持した状態においてワーク３０の主面の除く面である４つの側面３３のうちの２つを支持するように設けられている。なお、側面３３のうち残りの２つはハンド４０Ｆの爪部４１Ａ、４２Ａにより支持される。本変形例のハンド４０Ｆによれば、ワーク３０を把持した状態において支持部４６～４９を含めたハンド４０Ｆの構成部材によりワーク３０の四方が覆われるため、ワーク３０の搬送中にワーク３０が落下することが防止される。

【0049】

また、本変形例のハンド４０Ｆによれば、ハンド４０Ｆの構造によってワーク３０を把持するだけでワーク３０が四方から押さえつけられるため、３つのワーク３０を均一に整えることが可能となり、その結果、３つのワーク３０を揃えた状態で段積みすることができる。さらに、本変形例のハンド４０Ｆによれば、全てのワーク３０を把持したとき、図２２の左側に示すようにワーク３０同士が多少ずれた状態になっていたとしても、その状態でロボットアーム２０の先端を配置場所の上空の位置まで移動させるときに配置場所の上空の位置で急停止させることにより、ワーク３０に慣性力が働くことで、図２２の右側に示すように３つのワーク３０を確実に揃えた状態として段積みすることができる。

【0050】

（その他の実施形態）
なお、本発明は上記し且つ図面に記載した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で任意に変形、組み合わせ、あるいは拡張することができる。
上記実施形態で示した数値などは例示であり、それに限定されるものではない。

【0051】

ロボットアーム２０としては、水平多関節型ロボットとして構成されたものに限らずともよく、例えば６軸または７軸のアームを有する垂直多関節型ロボットとして構成されたものなど、各種のロボットアームを用いることができる。

【0052】

本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

【符号の説明】

【0053】

１０…段積みシステム、２０…ロボットアーム、３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ…ワーク、３１、３２…主面、３３…側面、４０、４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ、４０Ｅ、４０Ｆ…ハンド、４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄ、４１Ｅ、４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄ…爪部、４３Ａ、４３Ｂ、４３Ｃ、４３Ｄ、４３Ｅ、４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃ、４４Ｄ、４４Ｅ、４５Ｅ…載置部、４６、４７、４８、４９…支持部、５０…制御装置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】