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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-10-30
(45)【発行日】2023-11-08
(54)【発明の名称】ワークピッキング装置
(51)【国際特許分類】
B25J 13/08 20060101AFI20231031BHJP
B65G 59/02 20060101ALI20231031BHJP
【ＦＩ】
B25J13/08 A
B65G59/02 Z
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2019199122
(22)【出願日】2019-10-31
(65)【公開番号】P2021070116
(43)【公開日】2021-05-06
【審査請求日】2022-09-15
(73)【特許権者】
【識別番号】000006895
【氏名又は名称】矢崎総業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002000
【氏名又は名称】弁理士法人栄光事務所
(72)【発明者】
【氏名】田中 孝拓
(72)【発明者】
【氏名】石澤 孝洋
【審査官】樋口 幸太郎
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１３－０８２０５４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－０５１０５６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１１－１８０５３８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１０４９４５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２５Ｊ １３／０８
Ｂ６５Ｇ ５９／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
水平面上の円弧に沿って配置され、それぞれ複数のワークをトレイ上にバラ積み状態で収容する複数のワーク供給装置と、前記円弧の中心を中心軸として水平面内で旋回可能に設置され、各前記ワーク供給装置の上方から前記トレイ上のワークを１つずつピッキングしてワーク払い出し部に払い出すロボットアームと、
前記ワーク供給装置の上方から各ワーク供給装置のトレイ上にバラ積みされたワークの位置と姿勢を計測する三次元計測器と、
前記三次元計測器で取得した情報から、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三次元姿勢認識装置と、
前記三次元計測器および前記三次元姿勢認識装置を制御し、前記三次元姿勢認識装置により認識した特定の１つのワークの位置と姿勢とに基いて、前記ロボットアームに当該ワークをピッキングさせてワーク払い出し部に払い出させる制御装置と、
を有し、
前記各ワーク供給装置は、トレイ上に搭載したワークのバラ積み状態を変化させるリセット動作機能を備え、
前記制御装置は、
前記ロボットアームが、特定の１つのワーク供給装置のトレイから１つのワークをピッキングして前記ワーク払い出し部に払い出すまでの動作期間中に、前記特定の１つのワーク供給装置にリセット動作を実行させ、前記特定の１つのワーク供給装置の他のワーク供給装置のトレイ上のバラ積み状態のワークを前記三次元計測器に計測させてその情報から前記三次元姿勢認識装置に次にピッキングすべき１つのワークの位置および姿勢を認識させ、
前記ワーク供給装置が、
複数のワークをバラ積み可能な上面開放の収容容器と、
前記収容容器の内部の上方位置に配置され、複数のワークをバラ積み状態で搭載可能な閉状態と、閉状態において搭載された複数のワークを落下させる開状態との間で開閉可能であり、ワークの搭載部が櫛歯状に形成された上部トレイと、
前記収容容器の内部に昇降可能に配置され、ワークの搭載部が前記上部トレイの櫛歯と交互となる櫛歯状に形成され、通常時は前記収容容器の内部の前記上部トレイより下方位置に位置して、前記上部トレイが閉状態から開状態とされることにより落下させられた複数のワークを受けると共に、その下方位置から上昇することで、前記搭載部上に受けた複数のワークを前記上部トレイが閉状態とされる高さにまで持ち上げる下部トレイと、
前記上部トレイを開閉させる上部トレイ開閉機構と、
前記下部トレイを昇降させる下部トレイ昇降機構と、
を備えており、
前記制御装置が、前記リセット動作機能として、
前記ワークのバラ積み状態の変更を要求する信号の入力により、前記上部トレイ開閉機構および前記下部トレイ昇降機構を制御して前記ワーク供給装置に前記ワークのバラ積み状態を崩す所定の動作をさせる、
ことを特徴とするワークピッキング装置。
【請求項2】
前記制御装置が、前記ワークのバラ積み状態の変更を要求する信号の入力により、
前記上部トレイを開き操作して、前記上部トレイの搭載部上のワークを前記下部トレイの搭載部上に落下させる工程と、次に前記下部トレイを前記上部トレイの閉状態となる高さまで上昇させる工程と、その状態で前記上部トレイを閉じ操作する工程と、前記上部トレイが閉じた状態で前記下部トレイを下降させることにより、前記下部トレイの搭載部上のワークを前記上部トレイの搭載部上に移らせる工程と、を順番に行わせる、
ことを特徴とする請求項１に記載のワークピッキング装置。
【請求項3】
前記ワーク払い出し部のピッキングしたワークを置く位置の高さと前記各ワーク供給装置のトレイの高さとを揃えた、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のワークピッキング装置。
【請求項4】
前記ワーク払い出し部は、前記ロボットアームにより払い出されたワークの上下を反転させる反転ユニットを備える、ことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のワークピッキング装置。
【請求項5】
前記複数のワーク供給装置は、水平面上の円弧に沿って配置され、前記ロボットアームは、前記円弧の中心を中心軸として水平面内で旋回可能に設置されている、
ことを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載のワークピッキング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、トレイ上にバラ積みされたワーク（部品）の中からワークをロボットアームでピッキングしてワーク払い出し部に払い出すワークピッキング装置に関する。
【背景技術】
【0002】
ワーク供給装置のトレイ上にバラ積みされたワーク（部品）の中から１つずつワークをロボットアームでピッキングして、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用いられている。この種のワークピッキング装置では、カメラやレーザセンサなどで取得したデータからワークの位置と姿勢を認識し、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ピッキングしている。
【0003】
図２２に、特許文献１に記載された従来のワーク収容容器（ワーク供給装置）にバラ積みされたワークをロボットによりピッキングするワークピッキング装置の概略構成図を示す。このワークピッキング装置は、ワーク９０１をバラ積み状態で収容する収容容器９１０、ピッキング用のアーム９２０ａを持つロボット９２０、ロボット制御装置９３０、三次元計測器９４０、三次元姿勢認識装置９５０から構成されている。
【0004】
このワークピッキング装置では、まず、三次元計測器９４０を用いて、収容容器９１０に乱雑に重なり合って置かれた複数のワーク９０１の三次元情報を取得し、その情報を三次元姿勢認識装置９５０に出力する。次に、三次元姿勢認識装置９５０は、入力された三次元情報からワーク９０１の位置と姿勢を認識し、ピッキング可能な１つのワーク９０１の位置および姿勢をロボット制御装置９３０に出力する。ロボット制御装置９３０は、入力されたピッキング可能な１つのワーク９０１の位置および姿勢と、予め定められたワーク９０１の搬送先位置および姿勢と、予め定められた経路生成における制約条件とから、ピッキング動作におけるロボット９２０の経路を生成し、ロボット９２０を制御することで、１つのワーク９０１を収容容器９１０から取り出す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２０１２－４１１３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ところで、複数種類のワークを種類毎に収容した複数のワーク供給装置から、１台のロボットのアームにより１つずつ取り出して、種類毎に用意されたワーク払い出しトレイに姿勢を揃えながら払い出すワークピッキングシステムを構築しようとする場合、ロボットを如何に効率よく運用するかが課題となる。
【0007】
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、ロボットの動作の無駄時間をできるだけ省き、全体の稼働効率の向上を図れるようにしたワークピッキング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
前述した目的を達成するために、本発明に係るワークピッキング装置は、下記（１）～（５）を特徴としている。
（１） 複数のワークをトレイ上にバラ積み状態で収容する複数のワーク供給装置と、
水平面内で旋回可能に設置され、各前記ワーク供給装置の上方からトレイ上のワークを１つずつピッキングしてワーク払い出し部に払い出すロボットアームと、
前記ワーク供給装置の上方から各ワーク供給装置のトレイ上にバラ積みされたワークの位置と姿勢を計測する三次元計測器と、
前記三次元計測器で取得した情報から、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三次元姿勢認識装置と、
前記三次元計測器および前記三次元姿勢認識装置を制御し、前記三次元姿勢認識装置により認識した特定の１つのワークの位置と姿勢とに基いて、前記ロボットアームに当該ワークをピッキングさせてワーク払い出し部に払い出させる制御装置と、
を有し、
前記各ワーク供給装置は、トレイ上に搭載したワークのバラ積み状態を変化させるリセット動作機能を備え、
前記制御装置は、
前記ロボットアームが、特定の１つのワーク供給装置のトレイから１つのワークをピッキングして前記ワーク払い出し部に払い出すまでの動作期間中に、前記特定の１つのワーク供給装置にリセット動作を実行させ、前記特定の１つのワーク供給装置の他のワーク供給装置のトレイ上のバラ積み状態のワークを前記三次元計測器に計測させてその情報から前記三次元姿勢認識装置に次にピッキングすべき１つのワークの位置および姿勢を認識させ、
前記ワーク供給装置が、
複数のワークをバラ積み可能な上面開放の収容容器と、
前記収容容器の内部の上方位置に配置され、複数のワークをバラ積み状態で搭載可能な閉状態と、閉状態において搭載された複数のワークを落下させる開状態との間で開閉可能であり、ワークの搭載部が櫛歯状に形成された上部トレイと、
前記収容容器の内部に昇降可能に配置され、ワークの搭載部が前記上部トレイの櫛歯と交互となる櫛歯状に形成され、通常時は前記収容容器の内部の前記上部トレイより下方位置に位置して、前記上部トレイが閉状態から開状態とされることにより落下させられた複数のワークを受けると共に、その下方位置から上昇することで、前記搭載部上に受けた複数のワークを前記上部トレイが閉状態とされる高さにまで持ち上げる下部トレイと、
前記上部トレイを開閉させる上部トレイ開閉機構と、
前記下部トレイを昇降させる下部トレイ昇降機構と、
を備えており、
前記制御装置が、前記リセット動作機能として、
前記ワークのバラ積み状態の変更を要求する信号の入力により、前記上部トレイ開閉機構および前記下部トレイ昇降機構を制御して前記ワーク供給装置に前記ワークのバラ積み状態を崩す所定の動作をさせる、
ことを特徴とするワークピッキング装置。
（１） 複数のワークをトレイ上にバラ積み状態で収容する複数のワーク供給装置と、
水平面内で旋回可能に設置され、各前記ワーク供給装置の上方からトレイ上のワークを１つずつピッキングしてワーク払い出し部に払い出すロボットアームと、
前記ワーク供給装置の上方から各ワーク供給装置のトレイ上にバラ積みされたワークの位置と姿勢を計測する三次元計測器と、
前記三次元計測器で取得した情報から、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三次元姿勢認識装置と、
前記三次元計測器および前記三次元姿勢認識装置を制御し、前記三次元姿勢認識装置により認識した特定の１つのワークの位置と姿勢とに基いて、前記ロボットアームに当該ワークをピッキングさせてワーク払い出し部に払い出させる制御装置と、
を有し、
前記各ワーク供給装置は、トレイ上に搭載したワークのバラ積み状態を変化させるリセット動作機能を備え、
前記制御装置は、
前記ロボットアームが、特定の１つのワーク供給装置のトレイから１つのワークをピッキングして前記ワーク払い出し部に払い出すまでの動作期間中に、前記特定の１つのワーク供給装置にリセット動作を実行させ、前記特定の１つのワーク供給装置の他のワーク供給装置のトレイ上のバラ積み状態のワークを前記三次元計測器に計測させてその情報から前記三次元姿勢認識装置に次にピッキングすべき１つのワークの位置および姿勢を認識させ、
前記ワーク供給装置が、
複数のワークをバラ積み可能な上面開放の収容容器と、
前記収容容器の内部の上方位置に配置され、複数のワークをバラ積み状態で搭載可能な閉状態と、閉状態において搭載された複数のワークを落下させる開状態との間で開閉可能であり、ワークの搭載部が櫛歯状に形成された上部トレイと、
前記収容容器の内部に昇降可能に配置され、ワークの搭載部が前記上部トレイの櫛歯と交互となる櫛歯状に形成され、通常時は前記収容容器の内部の前記上部トレイより下方位置に位置して、前記上部トレイが閉状態から開状態とされることにより落下させられた複数のワークを受けると共に、その下方位置から上昇することで、前記搭載部上に受けた複数のワークを前記上部トレイが閉状態とされる高さにまで持ち上げる下部トレイと、
前記上部トレイを開閉させる上部トレイ開閉機構と、
前記下部トレイを昇降させる下部トレイ昇降機構と、
を備えており、
前記制御装置が、前記リセット動作機能として、
前記ワークのバラ積み状態の変更を要求する信号の入力により、前記上部トレイ開閉機構および前記下部トレイ昇降機構を制御して前記ワーク供給装置に前記ワークのバラ積み状態を崩す所定の動作をさせる、
ことを特徴とするワークピッキング装置。
【0010】
（２） 前記制御装置が、
前記ワークのバラ積み状態の変更を要求する信号の入力により、
前記上部トレイを開き操作して、前記上部トレイの搭載部上のワークを前記下部トレイの搭載部上に落下させる工程と、次に前記下部トレイを前記上部トレイの閉状態となる高さまで上昇させる工程と、その状態で前記上部トレイを閉じ操作する工程と、前記上部トレイが閉じた状態で前記下部トレイを下降させることにより、前記下部トレイの搭載部上のワークを上部トレイの搭載部上に移らせる工程と、を順番に行わせる、
ことを特徴とする上記（１）に記載のワークピッキング装置。
前記ワークのバラ積み状態の変更を要求する信号の入力により、
前記上部トレイを開き操作して、前記上部トレイの搭載部上のワークを前記下部トレイの搭載部上に落下させる工程と、次に前記下部トレイを前記上部トレイの閉状態となる高さまで上昇させる工程と、その状態で前記上部トレイを閉じ操作する工程と、前記上部トレイが閉じた状態で前記下部トレイを下降させることにより、前記下部トレイの搭載部上のワークを上部トレイの搭載部上に移らせる工程と、を順番に行わせる、
ことを特徴とする上記（１）に記載のワークピッキング装置。
【0011】
（３） 前記ワーク払い出し部のピッキングしたワークを置く位置の高さと前記各ワーク供給装置のトレイの高さとを揃えた、
ことを特徴とする上記（１）又は（２）に記載のワークピッキング装置。
ことを特徴とする上記（１）又は（２）に記載のワークピッキング装置。
【0012】
（４） 前記ワーク払い出し部は、前記ロボットアームにより払い出されたワークの上下を反転させる反転ユニットを備える、
ことを特徴とする上記（１）～（３）のいずれかに記載のワークピッキング装置。
ことを特徴とする上記（１）～（３）のいずれかに記載のワークピッキング装置。
【0013】
（５） 前記複数のワーク供給装置は、水平面上の円弧に沿って配置され、
前記ロボットアームは、前記円弧の中心を中心軸として水平面内で旋回可能に設置されている、
ことを特徴とする上記（１）～（４）のいずれかに記載のワークピッキング装置。
前記ロボットアームは、前記円弧の中心を中心軸として水平面内で旋回可能に設置されている、
ことを特徴とする上記（１）～（４）のいずれかに記載のワークピッキング装置。
【0014】
上記（１）の構成のワークピッキング装置によれば、ロボットアームの動作期間中に並行して、次のピッキングターゲットを探す動作を実施するので、ロボットの待ち時間を無くしたり少なくしたりすることができて、装置全体の稼働効率の向上が図れる。
また、各ワーク供給装置がトレイ上に搭載したワークのバラ積み状態を変化させるリセット動作機能を備えているので、手作業によらず、ピッキング可能なワークを容易に生成することができる。また、このリセット動作は、ロボットアームが１つのワークをピッキングする瞬間以外の時間に行われるので、ロボットに無駄時間を与えることがない。
なお、このリセット動作は、ロボットアームによるピッキングの直後などの適当なタイミングに自動的に行われるように設定しておくこともできるが、三次元姿勢認識装置が、検索対象のワーク供給装置のトレイ上にピッキング可能である１つのワークも認識しない時に限って実行されるように設定することもできる。
また、各ワーク供給装置がトレイ上に搭載したワークのバラ積み状態を変化させるリセット動作機能を備えているので、手作業によらず、ピッキング可能なワークを容易に生成することができる。また、このリセット動作は、ロボットアームが１つのワークをピッキングする瞬間以外の時間に行われるので、ロボットに無駄時間を与えることがない。
なお、このリセット動作は、ロボットアームによるピッキングの直後などの適当なタイミングに自動的に行われるように設定しておくこともできるが、三次元姿勢認識装置が、検索対象のワーク供給装置のトレイ上にピッキング可能である１つのワークも認識しない時に限って実行されるように設定することもできる。
【0015】
更に、上記（１）の構成のワークピッキング装置によれば、ワークのバラ積み状態の変更を要求する信号の入力に応じて、上部トレイを開状態にすることで、ワークを上部トレイから下部トレイ上に落下させる。このある程度の高さの落下によって、ワークのバラ積み状態をリセットすることができる。つまり、ワークのバラ積み状態を落下によって大幅に変化させることができる。したがって、ピッキング可能なワークを１つも認識できない状態であっても、リセット動作によって、ピッキングできるワークを増やすことができ、ロスタイムを少なくしながら、ピッキング効率のアップを図ることができる。また、上部トレイから下部トレイにワークを落下させる操作を行うだけであるから、省スペースでの操作が可能である。
【0016】
上記（２）の構成のワークピッキング装置によれば、上部トレイを開いてワークを下部トレイに落下させた後に下部トレイを上昇させ、その状態で上部トレイを閉じて下部トレイを下降させることにより、落下によってリセットしたバラ積み状態のワークを上部トレイに乗り移らせることができる。したがって、バラ積み状態が大幅に変化したワークを上部トレイからピッキングすることができる。
【0017】
上記（３）の構成のワークピッキング装置によれば、ワーク払い出し部のピッキングしたワークを置く位置の高さと各ワーク供給装置のトレイの高さとを揃えたので、ロボットアームの高さ方向の移動時間を削減でき、稼働効率向上に寄与することができる。
【0018】
上記（４）の構成のワークピッキング装置によれば、ワーク払い出し部に、ワークの上下を反転させる反転ユニットが設けられているので、ロボットアームで上下の向きが逆のワークもピッキングすることができる。例えば、ロボットアームには、上方からワークを掴むので、前後左右の向きを整えて払い出すことはできるが、上下の向きが逆のワークを反転させながら払い出すことまではできないものがある。その場合においても、払い出し部に反転ユニットが設けられているので、この反転ユニットに、ロボットアームがワークを払い出すことにより、上下の向きが逆のワークを反転させて上下の向きを正常に戻すことができる。したがって、ピッキング対象のワークとして、上下の向きが逆のワークも加えることができ、ピッキング可能なワークの対象が広がることで、ピッキング効率が向上し、装置全体の稼働効率が向上する。なお、反転ユニットにワークを払い出した後にロボットアームは解放されるので、その後のロボットアームの動作と反転ユニットによるワークの反転動作は並行して行うことができ、ロボットに無駄時間を生じさせることがない。
【0019】
上記（５）の構成のワークピッキング装置によれば、複数のワーク供給装置が円弧状に配置されているので、ワーク供給装置が増えても、ロボットアームの伸縮動作時間の増加を抑制することができ、稼働効率の一層の向上に寄与することができる。また、複数のワーク供給装置が円弧状に配置されていることにより、ピッキング装置全体のコンパクト化が図れるので、設置スペースの減少が可能となる。
【発明の効果】
【0020】
本発明によれば、ロボットアームの動作期間中に並行して、次のピッキングターゲットを探す動作を実施するので、ロボットの待ち時間を無くしたり少なくしたりすることができて装置全体の稼働効率の向上が図れる。
【0021】
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。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図13】図１３は、実施形態に係るワークピッキング装置におけるワーク払い出し部の置きユニットと反転ユニットと払い出し機構の構成図で、置きユニットと反転ユニットのチャックを閉じた時の状態を示す斜視図である。
【図15】図１５は、実施形態に係るワークピッキング装置におけるワーク払い出し部の置きユニットと反転ユニットと払い出し機構の構成図で、反転ユニットを反転位置から元の位置に戻して、払い出し機構によりワークを払い出した後の状態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0023】
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。
【0024】
【0025】
図１および図２に示すように、ワークピッキング装置Ｍは、水平面上の円弧Ｋに沿って配置され、それぞれ複数のワークをトレイ上にバラ積み状態で収容する複数（本実施形態では４つ）のワーク供給装置１（１Ａ～１Ｄ）と、円弧Ｋの中心Ｌを中心軸として水平面内で旋回可能に設置され、各ワーク供給装置１（１Ａ～１Ｄ）の上方からトレイ上のワークを１つずつピッキングしてワーク払い出し部８に払い出すロボット２と、ワーク供給装置１（１Ａ～１Ｄ）の上方から各ワーク供給装置１（１Ａ～１Ｄ）のトレイ上にバラ積みされたワークの位置と姿勢を計測する三次元計測器としての撮像カメラ３と、撮像カメラ３で取得した情報から、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三次元姿勢認識装置と、撮像カメラ３および三次元姿勢認識装置を制御し、三次元姿勢認識装置により認識した特定の１つのワークの位置と姿勢とに基いて、ロボット２のアームに当該ワークをピッキングさせてワーク払い出し部８に払い出させる制御装置と、ロボット２を制御するロボット制御装置７と、を有している。ここでは、三次元姿勢認識装置、制御装置およびロボット制御装置は、システム制御装置５００（後述）に含まれている。
【0026】
このワークピッキング装置の主たる特徴は、ロボット２のアームが特定の１つのワーク供給装置１のトレイから１つのワークをピッキングしてワーク払い出し部８に払い出すまでの動作期間中に、制御装置（システム制御装置５００）が、次にピッキングすべきターゲットを探すべく、前記特定の１つのワーク供給装置１の他のワーク供給装置１のトレイ上のバラ積み状態のワークを撮像カメラ３に撮像させてその情報から三次元姿勢認識装置に次にピッキングすべき１つのワークの位置・姿勢を認識させることである。
【0027】
ワーク供給装置１（１Ａ～１Ｄ）は、トレイ上に搭載したワークのバラ積み状態を変化させるリセット動作機能を備えている。また、ワーク払い出し部８には、ロボット２のアームにより払い出されるワークを受け取る置きユニット３０と、ロボット２のアームにより払い出さるワークを受け取って、上下を反転させた上で置きユニット３０に移載する反転ユニット４０と、置きユニット３０に置かれたワークを払い出しトレイ８１Ａ～８１Ｄに向けて払い出す払い出し機構５０と、ワークの種類毎に用意された払い出しトレイ８１Ａ～８１Ｄを備える払い出しトレイユニット８０と、を有している。払い出しトレイユニット８０は、置きユニット３０からの払い出し位置Ｈに、必要なトレイ８１Ａ～８１Ｄを切り換える払い出しトレイ切替機構８５を備えている。
【0028】
ここでは、図２の右側の２つのワーク供給装置１Ａ、１Ｂと左側の２つのワーク供給装置１Ｃ、１Ｄとがグループ分けされ、右側のグループと左側のグループ毎に、置きユニット３０と反転ユニット４０と払い出しトレイユニット８０Ａ、８０Ｂとが設けられている。置きユニット３０と反転ユニット４０の、ピッキングしたワークを置く位置の高さ（即ち、後述するテーブル３１、４１の高さ）と各ワーク供給装置１（１Ａ～１Ｄ）の後述する上部トレイ１０の高さは、ロボット２の動作効率を考慮してなるべく同じ高さになるように揃えられている。
【0029】
なお、ワーク供給装置１（１Ａ～１Ｄ）、ロボット２、ワーク払い出し部８は、互いに連結されたメインフレーム４、払い出し部用フレーム５、６に設置されている。また、撮像カメラ（ビジョン）３は、メインフレームの天板４ａの円弧孔４ｂに仕組まれており、円弧孔４ｂの円弧Ｋ（図２参照）の中心Ｌを中心軸とした回動バー３ａに保持されている。そして、回動バー３ａを回動させることにより、検索対象のワーク供給装置１（１Ａ～１Ｄ）の上方位置に位置決めされる。
【0030】
次にワーク供給装置１について詳しく説明する。
図３は、同ワークピッキング装置におけるロボットとワーク供給装置との関係を示す概略構成図、図４は、ワーク供給装置の動作説明図で、図４（ａ）～（ｅ）はワークのバラ積み状態を変化させるためのリセット動作の工程を示す図である。また、図５は、同ワーク供給装置の外観斜視図、図６は、同ワーク供給装置の図５と反対方向から見た外観斜視図である。
図３は、同ワークピッキング装置におけるロボットとワーク供給装置との関係を示す概略構成図、図４は、ワーク供給装置の動作説明図で、図４（ａ）～（ｅ）はワークのバラ積み状態を変化させるためのリセット動作の工程を示す図である。また、図５は、同ワーク供給装置の外観斜視図、図６は、同ワーク供給装置の図５と反対方向から見た外観斜視図である。
【0031】
図３に示すように、このワークピッキング装置Ｍは、収容容器６０の内部上方に上部トレイ１０、内部下方に下部トレイ２０を持つワーク供給装置１と、ピッキング用のロボットアーム２ａを持つロボット２と、ワーク供給装置１の上部トレイ１０の搭載部にバラ積みされたワークＷの位置と姿勢を計測する撮像カメラ（三次元計測器）３と、撮像カメラで取得したバラ積みされた複数のワークＷの三次元情報から、ピッキングすべき１つのワークの位置・姿勢を認識する三次元姿勢認識装置を含むシステム制御装置５００と、を備えている。ロボット２は、三次元姿勢認識装置の認識した１つのワークの位置と姿勢とに基いて、当該ワークをロボットアーム２ａによりピッキングしてワーク払い出し部８（図１および図２参照）に払い出すまでの所定の動作を行う。
【0032】
ワーク供給装置１には、上部トレイ１０と下部トレイ２０の駆動機構（後述する上部トレイ開閉機構１１０と下部トレイ昇降機構１２０）を制御して所定のシーケンス動作を行わせる制御手段が設けられている。この制御手段はシステム制御装置５００に含まれている。制御手段は、ワークのバラ積み状態の変更を要求する信号が入力された際に、上部トレイ１０および下部トレイ２０を制御してワークのバラ積み状態を崩す所定の動作をさせる。図４（ａ）～（ｅ）は、この動作を順番に示している。
【0033】
図４を用いて簡単に説明すると、通常時は、図４（ａ）に示すように、上部トレイ１０が閉状態に保持され、上部トレイ１０の上に複数のワークＷがバラ積み状態で搭載されており、この状態でロボットアーム２ａによるピッキングが行われている。そして、ワークのバラ積み状態の変更を要求する信号が、制御手段に入力されると、上部トレイ１０と下部トレイ２０が次の工程順に動作する。
【0034】
なお、ワークのバラ積み状態の変更を要求する信号は、ロボットアーム２ａによるピッキングが行われた直後など、任意のタイミングで出すことができるが、ピッキング可能なワークＷが上部トレイ１０上に無くなったことを三次元姿勢認識装置が認識した際に出すようにしてもよい。
【0035】
まず、図４（ｂ）に示すように、上部トレイ１０を開き操作（矢印Ａ２の動作）して、上部トレイ１０の搭載部上のワークＷを下部トレイ２０の搭載部上に落下させる。次に図４（ｃ）に示すように、下部トレイ２０を上部トレイ１０の閉状態となる高さまで上昇させる（矢印Ｂ２の動作）。そして図４（ｄ）に示すように、その状態で上部トレイ１０を閉じ操作する（矢印Ａ１の動作）。次いで図４（ｅ）に示すように、上部トレイ１０が閉じた状態で下部トレイ２０を下降させる（矢印Ｂ１の動作）、下部トレイ２０の搭載部上のワークＷを上部トレイ１０の搭載部上に乗り移らせる。これにより、図４（ａ）のように、上部トレイ１０上に生成された新たなバラ積み状態のワークＷに対してピッキングを行うことができる。
【0036】
次に、より具体的な構成および作用を説明する。
図５および図６に示すように、ピッキング用ワーク供給装置１は、複数のワークＷをバラ積み可能な上面開放の矩形筒状の収容容器６０を有している。収容容器６０は、水平方向において互いに直交するＸ方向およびＹ方向のうち、Ｘ方向一方側Ｘ１と他方側Ｘ２に対向配置された一対の側壁６０ａ、６０ｂと、Ｙ方向一方側Ｙ１と他方側Ｙ２に対向配置された一対の側壁６０ｃ、６０ｄと、を有しており、下端がベースプレート６５に連結されている。
図５および図６に示すように、ピッキング用ワーク供給装置１は、複数のワークＷをバラ積み可能な上面開放の矩形筒状の収容容器６０を有している。収容容器６０は、水平方向において互いに直交するＸ方向およびＹ方向のうち、Ｘ方向一方側Ｘ１と他方側Ｘ２に対向配置された一対の側壁６０ａ、６０ｂと、Ｙ方向一方側Ｙ１と他方側Ｙ２に対向配置された一対の側壁６０ｃ、６０ｄと、を有しており、下端がベースプレート６５に連結されている。
【0037】
収容容器６０の内部の上方位置には上部トレイ１０が配置され、収容容器６０の内部の上部トレイ１０の下方位置には下部トレイ２０が配置されている。上部トレイ１０は、複数のワークＷをバラ積み状態で搭載可能な閉状態と、閉状態において搭載された複数のワークＷを落下させる開状態との間で開閉可能とされている。また、下部トレイ２０は昇降自在に配置されている。上部トレイ１０には上部トレイ開閉機構１１０が連結され、下部トレイ２０には下部トレイ昇降機構１２０が連結されている。
【0038】
なお、上部トレイ開閉機構１１０は、図５に示すように、Ｙ方向に対向する一対の側壁６０ｃ、６０ｄのうち一方側Ｙ１の側壁６０ｃの外面に配置されている。また、下部トレイ昇降機構１２０は、図６に示すように、Ｙ方向に対向する側壁６０ｃ、６０ｄのうち他方側Ｙ２の側壁６０ｄの外面に配置されている。
【0039】
図７は、図４（ａ）の工程時のワーク供給装置の詳細な状態を示す斜視図、図８は、図４（ｂ）の工程時のワーク供給装置の詳細な状態を示す斜視図、図９は、図４（ｃ）の工程時のワーク供給装置の詳細な状態を示す斜視図、図１０は、図４（ｄ）の工程時のワーク供給装置の詳細な状態を示す斜視図、図１１は、図４（ｅ）の工程時のワーク供給装置の詳細な状態を示す斜視図である。なお、収容容器６０の内部構造の理解を容易にするために、図７～図１１においては収容容器６０の側壁の一部を適宜省略して示している。
【0040】
図５～図１１を用いて上部トレイ１０の構成および上部トレイ開閉機構１１０の構成を説明する。上部トレイ１０は、ワークＷの搭載部が櫛歯１１とスリット１２とを交互に配列した櫛歯状に形成されている。この上部トレイ１０は、収容容器６０の一対の対向側壁６０ａ、６０ｂに軸受ブロック１１６を介して軸支された回動軸１５にそれぞれ基端側側縁部１３が回動可能に連結され、図７に示すように水平位置にあるときに閉じ状態となり、図８に示すように水平位置より下方に約９０°回動したときに開き状態となる、両開き扉状の一対の回動トレイ１０Ａにより構成されている。なお、各回動トレイ１０Ａの基端側側縁部１３は、図５および図６に示すように、一対の対向側壁６０ａ、６０ｂの開口部６２を通して収容容器６０外の回動軸１５に連結されている。
【0041】
そして、上部トレイ開閉機構１１０は、各回動軸１５に固定された一対のピニオン１１５と、該各ピニオン１１５に噛合する上下方向に延びる一対のラックギヤ１１４と、これら一対のラックギヤ１１４を連動動作するように連結する連結バー１１２と、連結バー１１２の安定した上下移動を案内するガイドレール１１３と、連結バーにロッド１１１ａの先端が連結されたエアシリンダ（直動駆動源）１１１と、で構成されている。エアシリンダ１１１が動作すると、連結バー１１２が上下移動し、一対のラックギヤ１１４を介して一対のピニオン１１５が回転し、それにより、回動トレイ１０Ａが上下方向に回動して、上部トレイ１０が開閉動作する。
【0042】
次に、下部トレイ２０の構成および下部トレイ昇降機構１２０の構成を説明する。下部トレイ２０は、上部トレイ１０に対し非干渉に昇降できるようにワークの搭載部が上部トレイ１０の櫛歯１１と交互となる櫛歯状に形成されている。即ち、下部トレイ２０は、ワークＷの搭載部が櫛歯２１とスリット２２とを交互に配列した櫛歯状に形成されているが、下部トレイ２０の櫛歯２１は、上部トレイ１０のスリット１２の位置に配置され、下部トレイ２０のスリット２２は、上部トレイ１０の櫛歯１１の位置に配置されている。これにより、下部トレイ２０が昇降動作する際に、下部トレイ２０と上部トレイ１０とが干渉しないようになっている。なお、下部トレイ２０の櫛歯２１は受皿状に屈曲している。また、櫛歯２１とスリット２２の配列方向の両端には端面板２３が設けられており、不用意に下部トレイ２０上のワークが収容容器６０の側壁６０ｃ、６０ｄとの間に挟まらないようになっている。
【0043】
下部トレイ２０は、通常時は収容容器６０の内部の上部トレイ１０より下方位置に位置しており、上部トレイ１０が閉状態から開状態とされることにより落下させられた複数のワークＷを受ける。そして下方位置から上昇することで、搭載部上に受けた複数のワークＷを上部トレイ１０が閉状態とされる高さにまで持ち上げることができるようになっている。
【0044】
下部トレイ２０は、下部トレイ２０の下面を横断し収容容器６０の側壁６０ｄに対して上下方向スライド自在に支持された水平バー２５に固定されている。そして、下部トレイ昇降機構１２０は、水平バー２５に固定された上下方向に延びる可動ラックギヤ１２７と、この可動ラックギヤ１２７と平行に対向配置された上下方向に延びる固定ラックギヤ１２６と、上下方向に可動ブロック（可動部）１２２を変位させるエアシリンダ（直動駆動源）１２１と、可動ブロック１２２に回転自在に軸支され、回転中心を挟んで一方側の周面を可動ラックギヤ１２７に噛合させ、回転中心を挟んで他方側の周面を固定ラックギヤ１２６に噛合させたピニオン１２４と、で構成されている。可動ラックギヤ１２７は、スライドレール１２３に案内されて上下スライドするようになっており、固定ラックギヤ１２６は固定ブロック１２５に固定されている。なお、水平バー２５の片端は、収容容器６０のＹ方向他方側Ｙ２の側壁６０ｄに形成された上下方向に延びるスリット６１（図７参照）を通して、側壁６０ｄ外部の可動ラックギヤ１２７に連結されている。また、可動ブロック１２２は、エアシリンダ１２１のロッド１２１ａの先端に連結されている。
【0045】
次に上部トレイ１０および下部トレイ２０の動作について説明する。
図７に示すように、上部トレイ１０を閉状態にする場合は、図６に示す直動駆動源であるエアシリンダ１１１のロッド１１１ａを伸ばす。すると、連結バー１１２を介してラックギヤ１１４が上昇し、ラックギヤ１１４に噛合するピニオン１１５が回転し、回動トレイ１０Ａが上方の水平位置まで回動して、上部トレイ１０が閉状態になる。
図７に示すように、上部トレイ１０を閉状態にする場合は、図６に示す直動駆動源であるエアシリンダ１１１のロッド１１１ａを伸ばす。すると、連結バー１１２を介してラックギヤ１１４が上昇し、ラックギヤ１１４に噛合するピニオン１１５が回転し、回動トレイ１０Ａが上方の水平位置まで回動して、上部トレイ１０が閉状態になる。
【0046】
また、図８に示すように、上部トレイ１０を開状態にする場合は、直動駆動源であるエアシリンダ１１１のロッド１１１ａを縮める。すると、連結バー１１２を介してラックギヤ１１４が下降し、ラックギヤ１１４に噛合するピニオン１１５が回転し、回動トレイ１０Ａ、１０Ａが下方の垂直位置まで回動して、上部トレイ１０が開状態になる。以上のように、簡単な機構で、一対の回動トレイ１０Ａを連動的に回動操作して、上部トレイ１０を開状態あるいは閉状態にすることができる。
【0047】
また、図７および図８に示すように、下部トレイ２０を下方位置に動作させる場合は、直動駆動源であるエアシリンダ１２１のロッド１２１ａを縮める。すると、可動ブロック１２２に軸支されて固定ラックギヤ１２６に噛合するピニオン１２４が回転し、それにより、可動ラックギヤ１２７が下降して、水平バー２５に固定された下部トレイ２０が下降する。
【0048】
また、図９および図１０に示すように、下部トレイ２０を上方位置に動作させる場合は、直動駆動源であるエアシリンダ１２１のロッド１２１ａに示すように伸ばす。すると、可動ブロック１２２に軸支されて固定ラックギヤ１２６に噛合するピニオン１２４が回転し、それにより、可動ラックギヤ１２７が上昇して、水平バー２５に固定された下部トレイ２０が矢印Ｂ２のように上昇する。
【0049】
以上のように、簡単な機構で下部トレイ２０を昇降させることができる。この場合、エアシリンダ１２１のストロークの２倍のストロークで可動ラックギヤ１２７を介して下部トレイ２０を昇降させることができるので、コンパクトな構成の実現に寄与することができる。
【0050】
図８～図１１に示すように、通常時は、図８に示すように、上部トレイ１０が閉状態に保持され、上部トレイ１０の上に複数のワークＷがバラ積み状態で搭載されており、この状態でロボットアーム２ａによるピッキングが行われている。そして、ワークのバラ積み状態の変更を要求する信号が制御手段に入力されると、制御手段が、上部トレイ１０と下部トレイ２０を次の工程順に動作制御する。
【0051】
まず、図８に示すように、上部トレイ１０を開き操作（矢印Ａ２の動作）して、上部トレイ１０の搭載部上のワークＷ（図示省略）を下部トレイ２０の搭載部上に落下させる。次に図９に示すように、下部トレイ２０を上部トレイ１０の閉状態となる高さまで上昇させる（矢印Ｂ２の動作）。そして図１０に示すように、その状態で上部トレイ１０を閉じ操作する（矢印Ａ１の動作）。次いで図１１に示すように、上部トレイ１０が閉じた状態で下部トレイ２０を下降させる（矢印Ｂ１の動作）、下部トレイ２０の搭載部上のワークＷを上部トレイ１０の搭載部上に乗り移らせる。これにより、上部トレイ１０上に新たなバラ積み状態が生成される。したがって、ピッキング対象のワークＷを容易に探し出すことができる。
【0052】
以上説明したように、このワーク供給装置１によれば、上部トレイ１０を開状態にすることで、ワークＷを上部トレイ１０から下部トレイ上に落下させ、このある程度の高さの落下によって、ワークＷのバラ積み状態をリセットすることができる。つまり、ワークＷバラ積み状態を落下によって大幅に変化させることができる。したがって、ピッキングできるワークを増やすことができ、ロスタイムを少なくしながらピッキング効率のアップを図ることができる。また、上部トレイ１０から下部トレイ２０にワークＷを落下させる操作を行うだけであるから、省スペースでの操作が可能である。
【0053】
次に払い出し部における、置きユニット３０、反転ユニット４０、払い出し機構５０について詳しく説明する。
【0054】
図１２～図１６は、実施形態に係るワークピッキング装置におけるワーク払い出し部の置きユニットと反転ユニットと払い出し機構の構成図であり、図１２は、待ち受け時の状態を示す斜視図、図１３は、置きユニットと反転ユニットのチャックを閉じた時の状態を示す斜視図、図１４は、反転ユニットを反転動作させた時の状態を示す斜視図、図１５は、反転ユニットを反転位置から元の位置に戻して、払い出し機構によりワークを払い出した後の状態を示す斜視図、図１６は、払い出し機構の払い出しピンを元の位置に戻した時の状態を示す斜視図である。
【0055】
図１２～図１６に示すように、置きユニット３０や反転ユニット４０や払い出し機構５０は、払い出し部用フレーム５の天板５ａ上に設置されている。置きユニット３０は、ロボットアームからワークが載置されるテーブル３１と、テーブル３１上に載置されたワークの姿勢（例えば左右方向の姿勢）を調整する開閉チャック３５と、開閉チャック３５を駆動する駆動機構３４と、を備える。
【0056】
また、反転ユニット４０は、ロボットアームからワークが載置されるテーブル４１と、テーブル４１上に載置されたワークを挟む開閉チャック４５と、開閉チャック４５を駆動する駆動機構４４と、テーブル４１および開閉チャック４５、駆動機構４４を保持する回動フレーム４２と、回動フレーム４２を回動させる回動機構４３と、を備えている。回動機構４３により、テーブル４１を反転位置に回動させることにより、テーブル４１上に保持したワークを置きユニット３０のテーブル３１上に上下反転した上で乗り移らせることができる。
【0057】
払い出し機構５０は、駆動機構５２によって図１２中の矢印Ｎ１、Ｎ２方向にスライドする払い出し部材５３を備えている。払い出し部材５３の先端には、払い出しピン５３ａが設けられており、払い出し部材５３を矢印Ｎ１方向に前進させることで、置きユニット３０のテーブル３１上に載置されたワークを払い出しピン５３ａによって、図１および図２に示した樋状の払い出しトレイ８１Ａ～８１Ｄに、前後左右の向きを整えた整列状態で払い出すことができる。
【0058】
簡単に作用を説明すると、反転の必要なワークの場合、そのワークはロボットアームによって、図１２に示すように待ち受ける反転ユニット４０のテーブル４１上に、前後左右の向きをある程度整えた状態で載置される（ロボットアームからの払い出し）。次に反転ユニット４０は、開閉チャック４５を図１３に示すように閉じてワークを把持し姿勢を整える。同時に置きユニット３０の開閉チャック３５をワークを受け取れる位置まで閉じておく。次に、図１４に示すように、反転ユニット４０のテーブル４１を反転させる（矢印Ｒ）。そして、反転ユニット４０の開閉チャック４５を少し開く。そうすると、反転ユニット４０からワークが上下反転した状態で置きユニット３０のテーブル３１に移載される。
【0059】
この状態で、図１５に示すように、反転ユニット４０のテーブル４１を反転位置から元の位置に戻す。次いで、払い出し機構５０の払い出し部材５３を矢印Ｎ１方向に前進させる。すると、置きユニット３０のテーブル３１上のワークが、予め払い出し位置Ｈ（図２参照）に位置決めされた樋状の払い出しトレイ８１Ａ～８１Ｄの上に整列状態で払い出される。払い出し後は、図１６に示すように、払い出し機構５０の払い出し部材５３を矢印Ｎ２方向に後退させ待機位置に戻す。その後、図１３に示すように、置きユニット３０および反転ユニット４０の開閉チャック３５、４５を再び待ち受け位置まで開く。以上で反転動作の１サイクルを終了する。
【0060】
次に実施形態のワークピッキング装置Ｍの制御系および動作の内容について簡単に説明する。
図１７は、実施形態のワークピッキング装置の制御系統の構成を示すブロック図である。
図１７は、実施形態のワークピッキング装置の制御系統の構成を示すブロック図である。
【0061】
図１７に示すように、制御系の中心にシステム制御装置５００が設けられている。このシステム制御装置５００は、前述したように、撮像カメラ３の取得データによりワークの位置や姿勢を分析しピッキングすべきターゲットワークを認識する三次元姿勢認識装置やワーク供給装置の制御装置やロボット２の制御装置を全て含んでいる。また、置きユニット３０、反転ユニット４０、払い出し機構５０、払い出しトレイユニット８０を制御する機能も備えている。
【0062】
図１８は、実施形態のワークピッキング装置のピックアップから払い出しまでの動作フローを示すフローチャートである。
【0063】
図１８に示すように、制御動作がスタートすると、ステップＳ１０１で、ピッキング対象のワーク（部品の種類）を決定する。この段階で、ピッキング対象のワーク供給装置１Ａ～１Ｄが決まり、ピッキング対象のワークを払い出す払い出しトレイ８１Ａ～８１Ｄも決まる。そこで、ステップＳ１０２で、決定した払い出しトレイ８１Ａ～８１Ｄを置きユニット３０の払い出し位置Ｈ（図２参照）にセットする。
【0064】
次にステップＳ１０３で、ピッキング対象のワーク供給装置のトレイを撮像カメラ３で撮影し、３Ｄデータを取得する。そして、次のステップＳ１０４で、ピッキングすべきワークを特定する。次に、ステップＳ１０５で、そのピッキング対象とした特定ワークの上下の向きが正方向か逆方向かを判断する。つまり、ロボットアームによる払い出し後にワークを反転させるか否かを判断する。
【0065】
正方向にピッキングできるワークであれば、ステップＳ１０６に進んで、正方向にロボットアームがワークをピッキングし、ロボットが置きユニット３０のテーブル３１にワークを載置し（ステップＳ１０７）、その状態で置きユニット３０のチャックを閉じる（ステップＳ１０８）。
【0066】
一方、逆方向にピッキングすべきワークであれば、ステップＳ１０５からステップＳ１０９に進んで、逆方向にロボットアームがワークをピッキングし、ロボットが反転ユニット４０のテーブル４１にワークを載置し、その状態で置きユニット３０のチャックをワーク受け開度まで閉じる（ステップＳ１１１）。次に、ステップＳ１１２に進み、反転ユニット４０のテーブル４１を反転させ、ステップＳ１１３にて反転状態で反転ユニット４０のチャックを僅かに開いて、反転ユニット４０から置きユニット３０にワークを移載し、ステップＳ１１４にて反転ユニット４０のテーブル４１が元の位置に戻る。
【0067】
なお、ロボットがワークを置きユニット３０のテーブル３１または反転ユニット４０のテーブル４１に載置したら（ステップＳ１０７、ステップＳ１１０）、ロボットはそのワークについての作業から解放されるので、ステップＳ１２０のように他のターゲットのピッキング指令に従う。
【0068】
反転しない場合はステップＳ１０８、反転する場合はステップＳ１１４の処理が終了すると、ステップＳ１１５に進んで置きユニット３０からのワークの払い出しを行う。そして、ステップＳ１１６で置きユニット３０と反転ユニット４０のチャックを元の待機位置に開いて、一連の処理を終える。
【0069】
図１９は、実施形態に係るワークピッキング装置のワーク反転時のピックアップから払い出しまでの動作フローを各要素毎に示すフローチャートである。この図１９のフローは、図１８のフローにおける点線囲みＰで示す範囲の処理の詳細に相当する。
【0070】
この図１９に示す動作フローでは、ステップＳ２０１でロボットがワークをピッキングし、ステップＳ２０２でピッキングしたワークを置き位置へ移動し、ロボットアームのピッキングチャックを開いて（ステップＳ２０３）、ワークを反転ユニット４０のテーブル４１に載置する。したがって、ステップＳ２０４で反転ユニット４０はワークを受け取る。反転ユニット４０にワークを受け渡したロボットは、ステップＳ２０５で元の待機位置へ移動する（戻る）。
【0071】
次に、ステップＳ２０６で反転ユニット４０はチャックを閉じる。また、ステップＳ２０７で置きユニット３０もチャックを閉じる。但し、このときは、反転ユニット４０からワークを受け取れる開度まで閉じる。次に、ステップＳ２０８で反転ユニット４０が反転動作する。反転したらステップ２０９で、反転ユニット４０のチャックを置きユニット３０への受け渡し開度まで開く。すると、ステップＳ２１０で置きユニット３０がワークを受け取る。その状態で、ステップＳ２１１にて反転ユニット４０が反転位置から元の待機位置まで戻る。
【0072】
次にステップＳ２１２にて置きユニット３０がチャックを払い出し開度まで開く。その後、ステップＳ２１３にて、払い出し機構５０の払い出しピン５３ａが前進して、置きユニット３０のテーブル３１上のワークを所定の払い出しトレイに払い出す。払い出した後は、ステップＳ２１４にて、払い出しピン５３ａが元の待機位置まで後退する。次に、ステップＳ２１５、２１６にて、反転ユニット４０のチャックおよび置きユニット３０のチャックが開いて、一連の反転処理の動作フローが終了する。
【0073】
次に反転時の動作のタイムチャートについて説明する。
図２０は、ワークピッキング装置の概略平面図であり、全体動作のタイムチャートを説明するために４つのワーク供給装置に区別番号（１）～（４）を振って示す図である。図２１は、実施形態のワークピッキング装置の全体動作の一例を示すタイムチャートである。
図２０は、ワークピッキング装置の概略平面図であり、全体動作のタイムチャートを説明するために４つのワーク供給装置に区別番号（１）～（４）を振って示す図である。図２１は、実施形態のワークピッキング装置の全体動作の一例を示すタイムチャートである。
【0074】
図２０に示すように、ワーク供給装置１（１Ａ～１Ｄ）には、区別のための符号（１）～（４）が付けられている。１Ａ＝（１）、１Ｂ＝（２）、１Ｃ＝（３）、１Ｄ＝（４）である。図２１のタイムチャートでは、ワーク供給装置を供給トレイと称している。反転ユニット４０も２つある。ここでは、図２０の左側のワーク供給装置（１）、（２）に左側の反転ユニットが対応し、図２の右側のワーク供給装置（３）、（４）に右側の反転ユニットが対応している。
【0075】
図２１のタイムチャートに表れている特徴（１）～（３）について説明する。
【0076】
（１）カメラがある供給トレイをセンシングしたら（ピッキングすべきワークが決定したら）、僅かの待ち時間で、今センシングした供給トレイのワークをピッキングする（タイムチャート中の（イ）で示す箇所）。
【0077】
（２）ロボットがワークを払い出し部に置いたら、ロボットアームのピッキングチャックが開となって待機位置に戻り始めるタイミングで、供給トレイをリセット動作させ、バラ積み状態を変更させる（タイムチャート中の（ロ）で示す箇所）。
【0078】
（３）ロボットアームの待機位置への戻り動作の終了のタイミングで、反転ユニットが動作を始める（タイムチャート中の（ハ）で示す箇所）。
【0079】
以上の説明のように、本実施形態のワークピッキング装置Ｍによれば、ロボットアーム２ａの動作期間中に並行して、次のピッキングターゲットを探す動作を実施するので、ロボット２の待ち時間を無くしたり少なくしたりすることができて、装置全体の稼働効率の向上が図れる。
【0080】
また、複数のワーク供給装置１（１Ａ～１Ｄ）が円弧状に配置されているので、ワーク供給装置が増えても、ロボットアーム２ａの伸縮動作時間の増加を抑制することができ、この点でも稼働効率の向上に寄与することができる。
【0081】
また、複数のワーク供給装置１（１Ａ～１Ｄ）が円弧状に配置されていることにより、ピッキング装置Ｍ全体のコンパクト化が図れるので、設置スペースの減少が可能となる。
【0082】
また、本実施形態のワークピッキング装置Ｍによれば、各ワーク供給装置１（１Ａ～１Ｄ）がトレイ上に搭載したワークのバラ積み状態を変化させるリセット動作機能を備えているので、手作業によらず、ピッキング可能なワークを容易に生成することができる。また、このリセット動作は、ロボットアームが１つのワークをピッキングする瞬間以外の任意の時間に、例えばピッキング以外のロボットの動作中であっても行うことができるので、ロボットに無駄時間を与えることがない。
【0083】
なお、このリセット動作は、ロボットアームによるピッキングの直後などの適当なタイミング（図２１のタイムチャート参照）に自動的に行われるように設定しておくこともできるが、三次元姿勢認識装置が、検索対象のワーク供給装置のトレイ上にピッキング可能である１つのワークも認識しない時に限って実行されるように設定することもできる。
【0084】
また、本実施形態のワークピッキング装置Ｍにおけるワーク供給装置１（１Ａ～１Ｄ）によれば、ワークのバラ積み状態の変更を要求する信号の入力に応じて、上部トレイ１０を開状態にすることで、ワークを上部トレイ１０から下部トレイ２０上に落下させる。このある程度の高さの落下によって、ワークのバラ積み状態をリセットすることができる。つまり、ワークのバラ積み状態を落下によって大幅に変化させることができる。したがって、ピッキング可能なワークを１つも認識できない状態であっても、リセット動作によって、ピッキングできるワークを増やすことができ、ロスタイムを少なくしながら、ピッキング効率のアップを図ることができる。また、上部トレイ１０から下部トレイ２０にワークを落下させる操作を行うだけであるから、省スペースでの操作が可能である。
【0085】
また、本実施形態のワークピッキング装置Ｍにおけるワーク供給装置１（１Ａ～１Ｄ）によれば、上部トレイ１０を開いてワークを下部トレイ２０に落下させた後に下部トレイ２０を上昇させ、その状態で上部トレイ１０を閉じて下部トレイ２０を下降させることにより、落下によってリセットしたバラ積み状態のワークを上部トレイ１０に乗り移らせることができる。したがって、バラ積み状態が大幅に変化したワークを上部トレイ１０からピッキングすることができる。
【0086】
また、本実施形態のワークピッキング装置Ｍにおけるワーク供給装置１（１Ａ～１Ｄ）によれば、直動駆動源１１１を動作させることにより、ラックギヤ１１４やピニオン１１５を介して、回動トレイ１０Ａを上下方向に回動させて、上部トレイ１０を開閉することができる。そのため、簡単な機構で回動トレイ１０Ａを回動操作して、上部トレイ１０を開状態あるいは閉状態にすることができる。
【0087】
また、本実施形態のワークピッキング装置Ｍにおけるワーク供給装置１（１Ａ～１Ｄ）によれば、直動駆動源１２１を動作させることにより、直動駆動源１２１の可動部に軸支されて固定ラックギヤ１２６に噛合するピニオン１２４を回転させることができ、それにより、可動ラックギヤ１２７を上下に動かして、水平バー２５に固定された下部トレイ２０を昇降させることができる。そのため、簡単な機構で下部トレイ２０を昇降させることができる。この場合、直動駆動源１２１のストロークの２倍のストロークで可動ラックギヤ１２７を介して下部トレイ２０を昇降させることができるので、コンパクトな構成を採用することができる。
【0088】
また、本実施形態のワークピッキング装置Ｍによれば、ワーク払い出し部８のピッキングしたワークを置く位置の高さ（置きユニット３０のテーブル３１や反転ユニット４０のテーブル４１）と各ワーク供給装置１（１Ａ～１Ｄ）のトレイ（上部トレイ１０）の高さとを揃えたので、ロボットアーム２ａの高さ方向の移動時間を削減でき、稼働効率向上に寄与することができる。
【0089】
また、本実施形態のワークピッキング装置Ｍによれば、ワーク払い出し部８に、ワークの上下を反転させる反転ユニット４０が設けられているので、ロボットアーム２ａで上下の向きが逆のワークもピッキングすることができる。ロボットアーム２ａは、上方からワークを掴むので、前後左右の向きを整えて払い出すことはできるが、上下の向きが逆のワークを反転させながら払い出すことができないものもある。そこで、ワーク払い出し部８に反転ユニットが設けられているので、この反転ユニット４０に、ロボットアーム２ａがワークを払い出すことにより、上下の向きが逆のワークを反転させて上下の向きを正常に戻すことができる。したがって、ピッキング対象のワークとして、上下の向きが逆のワークも加えることができ、ピッキング可能なワークの対象が広がることで、ピッキング効率が向上し、装置全体の稼働効率が向上する。
【0090】
なお、反転ユニット４０にワークを払い出した後にロボットアーム２ａは解放されるので、その後のロボットアーム２ａの動作と反転ユニット４０によるワークの反転動作は並行して行うことができ、ロボット２に無駄時間を生じさせることがない。
【0091】
ここで、上述した本発明の実施形態に係るワークピッキング装置の特徴をそれぞれ以下［１］～［６］に簡潔に纏めて列記する。
［１］ 複数のワーク（Ｗ）をトレイ上にバラ積み状態で収容する複数のワーク供給装置（１、１Ａ～１Ｄ）と、
水平面内で旋回可能に設置され、各前記ワーク供給装置（１、１Ａ～１Ｄ）の上方からトレイ上のワークを１つずつピッキングしてワーク払い出し部（８）に払い出すロボットアーム（２ａ）と、
前記ワーク供給装置（１、１Ａ～１Ｄ）の上方から各ワーク供給装置（１、１Ａ～１Ｄ）のトレイ上にバラ積みされたワークの位置と姿勢を計測する三次元計測器（３）と、
前記三次元計測器で取得した情報から、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三次元姿勢認識装置と、
前記三次元計測器および前記三次元姿勢認識装置を制御し、前記三次元姿勢認識装置により認識した特定の１つのワークの位置と姿勢とに基いて、前記ロボットアームに当該ワークをピッキングさせてワーク払い出し部に払い出させる制御装置（５００）と、
を有し、
前記各ワーク供給装置（１、１Ａ～１Ｄ）は、トレイ（１０）上に搭載したワークのバラ積み状態を変化させるリセット動作機能を備え、
前記制御装置（５００）は、
前記ロボットアーム（２ａ）が、特定の１つのワーク供給装置（１、１Ａ～１Ｄ）のトレイから１つのワークをピッキングして前記ワーク払い出し部（８）に払い出すまでの動作期間中に、前記特定の１つのワーク供給装置（１、１Ａ～１Ｄ）にリセット動作を実行させ、前記特定の１つのワーク供給装置（１、１Ａ～１Ｄ）の他のワーク供給装置（１、１Ａ～１Ｄ）のトレイ上のバラ積み状態のワークを前記三次元計測器に計測させてその情報から前記三次元姿勢認識装置に次にピッキングすべき１つのワークの位置および姿勢を認識させる、
ことを特徴とするワークピッキング装置（Ｍ）。
［１］ 複数のワーク（Ｗ）をトレイ上にバラ積み状態で収容する複数のワーク供給装置（１、１Ａ～１Ｄ）と、
水平面内で旋回可能に設置され、各前記ワーク供給装置（１、１Ａ～１Ｄ）の上方からトレイ上のワークを１つずつピッキングしてワーク払い出し部（８）に払い出すロボットアーム（２ａ）と、
前記ワーク供給装置（１、１Ａ～１Ｄ）の上方から各ワーク供給装置（１、１Ａ～１Ｄ）のトレイ上にバラ積みされたワークの位置と姿勢を計測する三次元計測器（３）と、
前記三次元計測器で取得した情報から、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三次元姿勢認識装置と、
前記三次元計測器および前記三次元姿勢認識装置を制御し、前記三次元姿勢認識装置により認識した特定の１つのワークの位置と姿勢とに基いて、前記ロボットアームに当該ワークをピッキングさせてワーク払い出し部に払い出させる制御装置（５００）と、
を有し、
前記各ワーク供給装置（１、１Ａ～１Ｄ）は、トレイ（１０）上に搭載したワークのバラ積み状態を変化させるリセット動作機能を備え、
前記制御装置（５００）は、
前記ロボットアーム（２ａ）が、特定の１つのワーク供給装置（１、１Ａ～１Ｄ）のトレイから１つのワークをピッキングして前記ワーク払い出し部（８）に払い出すまでの動作期間中に、前記特定の１つのワーク供給装置（１、１Ａ～１Ｄ）にリセット動作を実行させ、前記特定の１つのワーク供給装置（１、１Ａ～１Ｄ）の他のワーク供給装置（１、１Ａ～１Ｄ）のトレイ上のバラ積み状態のワークを前記三次元計測器に計測させてその情報から前記三次元姿勢認識装置に次にピッキングすべき１つのワークの位置および姿勢を認識させる、
ことを特徴とするワークピッキング装置（Ｍ）。
【0092】
［２］ 前記ワーク供給装置（１、１Ａ～１Ｄ）が、
複数のワークをバラ積み可能な上面開放の収容容器（６０）と、
前記収容容器の内部の上方位置に配置され、複数のワークをバラ積み状態で搭載可能な閉状態と、閉状態において搭載された複数のワークを落下させる開状態との間で開閉可能であり、ワークの搭載部が櫛歯状に形成された上部トレイ（１０）と、
前記収容容器の内部に昇降可能に配置され、ワークの搭載部が前記上部トレイ（１０）の櫛歯（１１）と交互となる櫛歯状に形成され、通常時は前記収容容器の内部の前記上部トレイ（１０）より下方位置に位置して、前記上部トレイ（１０）が閉状態から開状態とされることにより落下させられた複数のワークを受けると共に、その下方位置から上昇することで、前記搭載部上に受けた複数のワークを前記上部トレイ（１０）が閉状態とされる高さにまで持ち上げる下部トレイ（２０）と、
前記上部トレイを開閉させる上部トレイ開閉機構（１１０）と、
前記下部トレイを昇降させる下部トレイ昇降機構（１２０）と、
を備えており、
前記制御装置が、前記リセット動作機能として、
前記ワークのバラ積み状態の変更を要求する信号の入力により、前記上部トレイ開閉機構および前記下部トレイ昇降機構を制御して前記ワーク供給装置に前記ワークのバラ積み状態を崩す所定の動作をさせる、
ことを特徴とする上記［１］に記載のワークピッキング装置（Ｍ）。
複数のワークをバラ積み可能な上面開放の収容容器（６０）と、
前記収容容器の内部の上方位置に配置され、複数のワークをバラ積み状態で搭載可能な閉状態と、閉状態において搭載された複数のワークを落下させる開状態との間で開閉可能であり、ワークの搭載部が櫛歯状に形成された上部トレイ（１０）と、
前記収容容器の内部に昇降可能に配置され、ワークの搭載部が前記上部トレイ（１０）の櫛歯（１１）と交互となる櫛歯状に形成され、通常時は前記収容容器の内部の前記上部トレイ（１０）より下方位置に位置して、前記上部トレイ（１０）が閉状態から開状態とされることにより落下させられた複数のワークを受けると共に、その下方位置から上昇することで、前記搭載部上に受けた複数のワークを前記上部トレイ（１０）が閉状態とされる高さにまで持ち上げる下部トレイ（２０）と、
前記上部トレイを開閉させる上部トレイ開閉機構（１１０）と、
前記下部トレイを昇降させる下部トレイ昇降機構（１２０）と、
を備えており、
前記制御装置が、前記リセット動作機能として、
前記ワークのバラ積み状態の変更を要求する信号の入力により、前記上部トレイ開閉機構および前記下部トレイ昇降機構を制御して前記ワーク供給装置に前記ワークのバラ積み状態を崩す所定の動作をさせる、
ことを特徴とする上記［１］に記載のワークピッキング装置（Ｍ）。
【0093】
［３］ 前記制御装置（５００）が、
前記ワークのバラ積み状態の変更を要求する信号の入力により、
前記上部トレイ（１０）を開き操作して、前記上部トレイ（１０）の搭載部上のワークを前記下部トレイ（２０）の搭載部上に落下させる工程と、次に前記下部トレイ（２０）を前記上部トレイ（１０）の閉状態となる高さまで上昇させる工程と、その状態で前記上部トレイ（１０）を閉じ操作する工程と、前記上部トレイ（１０）が閉じた状態で前記下部トレイ（２０）を下降させることにより、前記下部トレイ（２０）の搭載部上のワークを前記上部トレイ（１０）の搭載部上に移らせる工程と、を順番に行わせる、
ことを特徴とする上記［２］に記載のワークピッキング装置（Ｍ）。
前記ワークのバラ積み状態の変更を要求する信号の入力により、
前記上部トレイ（１０）を開き操作して、前記上部トレイ（１０）の搭載部上のワークを前記下部トレイ（２０）の搭載部上に落下させる工程と、次に前記下部トレイ（２０）を前記上部トレイ（１０）の閉状態となる高さまで上昇させる工程と、その状態で前記上部トレイ（１０）を閉じ操作する工程と、前記上部トレイ（１０）が閉じた状態で前記下部トレイ（２０）を下降させることにより、前記下部トレイ（２０）の搭載部上のワークを前記上部トレイ（１０）の搭載部上に移らせる工程と、を順番に行わせる、
ことを特徴とする上記［２］に記載のワークピッキング装置（Ｍ）。
【0094】
［４］ 前記ワーク払い出し部（８）のピッキングしたワークを置く位置の高さと前記各ワーク供給装置（１、１Ａ～１Ｄ）のトレイ（１０）の高さとを揃えた、
ことを特徴とする上記［１］～［３］のいずれかに記載のワークピッキング装置（Ｍ）。
ことを特徴とする上記［１］～［３］のいずれかに記載のワークピッキング装置（Ｍ）。
【0095】
［５］ 前記ワーク払い出し部（８）は、前記ロボットアーム（２ａ）により払い出されたワークの上下を反転させる反転ユニット（４０）を備える、
ことを特徴とする上記［１］～［４］のいずれかに記載のワークピッキング装置（Ｍ）。
ことを特徴とする上記［１］～［４］のいずれかに記載のワークピッキング装置（Ｍ）。
【0096】
［６］ 前記複数のワーク供給装置（１、１Ａ～１Ｄ）は、水平面上の円弧（Ｋ）に沿って配置され、
前記ロボットアーム（２ａ）は、前記円弧（Ｋ）の中心を中心軸として水平面内で旋回可能に設置されている、
ことを特徴とする上記［１］～［５］のいずれかに記載のワークピッキング装置。
前記ロボットアーム（２ａ）は、前記円弧（Ｋ）の中心を中心軸として水平面内で旋回可能に設置されている、
ことを特徴とする上記［１］～［５］のいずれかに記載のワークピッキング装置。
【符号の説明】
【0097】
１、１Ａ～１Ｄ ワーク供給装置
２ ロボット
２ａ ロボットアーム
３ 撮像カメラ（三次元計測器）
８ ワーク払い出し部
１０ 上部トレイ
１０Ａ 回動トレイ
１１ 櫛歯
１２ スリット
１３ 基端側側縁部
１５ 回動軸
２０ 下部トレイ
２１ 櫛歯
２２ スリット
２５ 水平バー
３０ 置きユニット
４０ 反転ユニット
６０ 収容容器
６０ａ～６０ｄ 収容容器側壁
１１０ 上部トレイ開閉機構
１１１ エアシリンダ（直動駆動源）
１１２ 連結バー
１１４ ラックギヤ
１１５ ピニオン
１２０ 下部トレイ昇降機構
１２１ エアシリンダ（直動駆動源）
１２２ 可動ブロック（直動駆動源の可動部）
１２４ ピニオン
１２６ 固定ラックギヤ
１２７ 可動ラックギヤ
５００ システム制御装置
Ｍ ワークピッキング装置
Ｗ ワーク
Ｋ 円弧
Ｌ 中心
２ ロボット
２ａ ロボットアーム
３ 撮像カメラ（三次元計測器）
８ ワーク払い出し部
１０ 上部トレイ
１０Ａ 回動トレイ
１１ 櫛歯
１２ スリット
１３ 基端側側縁部
１５ 回動軸
２０ 下部トレイ
２１ 櫛歯
２２ スリット
２５ 水平バー
３０ 置きユニット
４０ 反転ユニット
６０ 収容容器
６０ａ～６０ｄ 収容容器側壁
１１０ 上部トレイ開閉機構
１１１ エアシリンダ（直動駆動源）
１１２ 連結バー
１１４ ラックギヤ
１１５ ピニオン
１２０ 下部トレイ昇降機構
１２１ エアシリンダ（直動駆動源）
１２２ 可動ブロック（直動駆動源の可動部）
１２４ ピニオン
１２６ 固定ラックギヤ
１２７ 可動ラックギヤ
５００ システム制御装置
Ｍ ワークピッキング装置
Ｗ ワーク
Ｋ 円弧
Ｌ 中心
【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】
