特許 7405314 移載システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-18

(45)【発行日】2023-12-26

(54)【発明の名称】移載システム

(51)【国際特許分類】

   B66F 19/00 20060101AFI20231219BHJP

   B25J 19/00 20060101ALI20231219BHJP

【ＦＩ】

B66F19/00 D

B25J19/00 D

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2023547805

(86)(22)【出願日】2023-08-04

(86)【国際出願番号】 JP2023028570

【審査請求日】2023-08-18

(31)【優先権主張番号】P 2023057650

(32)【優先日】2023-03-31

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】110000394

【氏名又は名称】弁理士法人岡田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】石原 聡

【審査官】八板 直人

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－２１３４４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２２－０８９３１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１７２４４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２２－１３５４９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－００１４９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２６２３０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－２８２９９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０３－１１３４００（ＪＰ，Ｕ）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／００１３１０９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６６Ｆ １９／００

Ｂ２５Ｊ １３／００；１９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

移載システムであって、
荷役物が吊り下げられる吊具と、
前記吊具を変位可能に保持し且つ前記吊具を上昇させる上昇支援力を発生させるバランサと、
前記バランサと前記吊具との間に介装され、前記吊具の傾斜角度が変更可能となるように前記吊具を回転可能に保持する旋回機構と、
前記旋回機構の回転角度を制御して前記吊具を回転させる吊具回転力を発生させるロボットアームと、
前記吊具に前記荷役物が吊り下げられる際に前記ロボットアームに前記吊具回転力を発生させて前記回転角度を調整する制御部と、を有し、
前記旋回機構及び前記吊具の総重量の重心が、前記吊具の垂直回転軸の近傍にあり、
前記総重量の重心が、前記吊具の回転中心点と略一致している、移載システム。

【請求項2】

移載システムであって、
荷役物が吊り下げられる吊具と、
前記吊具を変位可能に保持し且つ前記吊具を上昇させる上昇支援力を発生させるバランサと、
前記バランサと前記吊具との間に介装され、前記吊具の傾斜角度が変更可能となるように前記吊具を回転可能に保持する旋回機構と、
前記旋回機構の回転角度を制御して前記吊具を回転させる吊具回転力を発生させるロボットアームと、
前記吊具に前記荷役物が吊り下げられる際に前記ロボットアームに前記吊具回転力を発生させて前記回転角度を調整する制御部と、を有し、
前記旋回機構及び前記吊具は、
前記旋回機構及び前記吊具の総重量の重心が前記吊具の回転中心点の近傍に位置しており、そのために前記ロボットアームが前記旋回機構に連結されておらず且つ前記吊具に前記荷役物が吊り下げられていない状態において前記回転角度が変更された場合には前記回転角度が重力によって特定の角度に戻らない、ように構成された移載システム。

【請求項3】

移載システムであって、
荷役物が吊り下げられる吊具と、
前記吊具を変位可能に保持し且つ前記吊具を上昇させる上昇支援力を発生させるバランサと、
前記バランサと前記吊具との間に介装され、前記吊具の傾斜角度が変更可能となるように前記吊具を回転可能に保持する旋回機構と、
前記旋回機構の回転角度を制御して前記吊具を回転させる吊具回転力を発生させるロボットアームと、
前記吊具に前記荷役物が吊り下げられる際に前記ロボットアームに前記吊具回転力を発生させて前記回転角度を調整する制御部と、を有し、
前記ロボットアームが発生させられる前記吊具回転力は、
前記荷役物が吊り下げられている状態において前記回転角度を調整するのに必要な力よりも小さく、
前記ロボットアームは、
前記旋回機構及び前記吊具の総重量の重心が前記吊具の垂直回転軸の近傍にあることに起因して、前記荷役物が吊り下げられていない状態において前記回転角度を調整することができる、移載システム。

【請求項4】

請求項１又は請求項２に記載の移載システムであって、
前記旋回機構及び前記吊具の少なくとも一方は、
前記総重量の重心を前記回転中心点に近づけるためのバランスウェイトを含む、移載システム。

【請求項5】

請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の移載システムであって、
前記旋回機構は、前記吊具に作用する、前記傾斜角度に応じて定まる特定方向の力を検出する荷重センサを含み、
前記バランサは、前記荷重センサが検出した力に応じて前記上昇支援力を発生させる、移載システム。

【請求項6】

請求項５に記載の移載システムであって、
前記制御部は、
前記荷役物が前記吊具に吊り下げられた後、前記ロボットアームに前記旋回機構を上昇させるアーム上昇力を発生させ、前記上昇支援力及び前記アーム上昇力の合力により前記荷役物を上昇させる、移載システム。

【請求項7】

請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の移載システムであって、
前記旋回機構は、
前記バランサに対して垂直回転軸周りに回転可能に連結されるＺ回転体と、
前記Ｚ回転体に水平第１回転軸周りに回転可能に連結されるＸ回転体と、
前記Ｘ回転体に水平第２回転軸周りに回転可能に連結され且つ前記吊具に対して連結されるＹ回転体と、を含む移載システム。

【請求項8】

請求項７に記載の移載システムであって、
前記Ｚ回転体を前記バランサに対して回転可能に保持するＺ関節は、
前記水平第１回転軸及び前記水平第２回転軸よりも上方にある、移載システム。

【請求項9】

請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の移載システムであって、
前記吊具は、
前記ロボットアームが前記吊具回転力を発生させておらず且つ前記吊具に前記荷役物が吊り下げられているとき、前記吊り下げられた前記荷役物の重心が前記吊具の回転中心点の鉛直下方に位置するように構成された移載システム。

【請求項10】

請求項９に記載の移載システムであって、
前記吊具は、
前記荷役物の端部が挿入される貫通孔が形成された保持部を含む、移載システム。

【請求項11】

請求項１０に記載の移載システムであって、
前記荷役物は、
内燃機関の部品であるクランクシャフトである、移載システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、移載システムに関する。具体的には、荷役物が吊り下げられた吊具の上昇を支援するバランサを含む移載システムに関する。

【背景技術】

【0002】

荷役物（重量物）の運搬を支援するバランサ（荷役装置）が知られている。バランサは、例えば、荷役物を吊り下げる吊具が下端に接続され且つ上下方向に延在するロッドを上昇させる力（上昇支援力）を発生させる。加えて、バランサは、荷役物の重量を検出する荷重センサを備え、荷重センサの検出値に基づいて上昇支援力を調整する（例えば、特開２０１８－１５０１７３号公報を参照）。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

ところで、運搬される荷役物がバケット上に積み重ねられている場合がある。この場合、荷役物のそれぞれが異なる角度で傾斜している可能性がある。そのため、吊具により荷役物を新たに吊り上げる際、荷役物の傾斜角度に応じて吊具の角度を調整する必要があり得る。しかしながら、上述したバランサにおいては荷役物に応じて吊具の角度を調整することは考慮されていなかった。

【0004】

本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、荷役物に応じて吊具の角度を調整することが可能であり且つバランサが発生させる上昇支援力を用いて荷役物を運搬することができる移載システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記課題を解決するため、本発明に係る移載システムは、荷役物が吊り下げられる吊具と、吊具を変位可能に保持し且つ吊具を上昇させる上昇支援力を発生させるバランサと、バランサと吊具との間に介装され、吊具の傾斜角度が変更可能となるように吊具を回転可能に保持する旋回機構と、旋回機構の回転角度を制御して吊具を回転させる吊具回転力を発生させるロボットアームと、吊具に荷役物が吊り下げられる際にロボットアームに吊具回転力を発生させて回転角度を調整する制御部と、を有する。更に、本移載システムは、前記吊具に吊り下げられる前記荷役物を撮影するカメラ装置を有していても良い。この場合、前記制御部は、前記吊具に前記荷役物が吊り下げられる際に前記カメラ装置によって撮影された前記荷役物の角度を取得し、前記取得された荷役物の角度に基づいて、前記ロボットアームに前記吊具回転力を発生させて前記回転角度を調整しても良い。

【0006】

本移載システムによれば、吊具が荷役物に吊り下げられる際、荷役物の傾斜角度に応じて旋回機構の傾斜角度がロボットアームによって調整（即ち、変更又は維持）される。吊具が荷役物に吊り下げられると、バランサの上昇支援力を用いて吊具が旋回機構と共に持ち上げられる。従って、傾斜角度が互いに異なる荷役物のそれぞれに応じて吊具の傾斜角度が調整され、以て、これらの荷役物を運搬することが可能となる。

【0007】

本移載システムにおいて、ロボットアームが発生させられる吊具回転力は、荷役物が吊り下げられている状態において回転角度を調整するのに必要な力よりも小さくても良い。

【0008】

この場合、本移載システムに係るロボットアームは、荷役物が吊り下げられていない状態において吊具の傾斜角度を変更できるが、荷役物が吊り下げられている状態においては吊具の傾斜角度を変更できない。一方、荷役物が吊り下げられている状態においてはバランサの上昇支援力を用いて吊具に吊り下げられた荷役物を運搬することができる。即ち、大きな力（具体的には、吊具回転力）を発生させることができないロボットアームであっても本移載システムに適用できる。

【0009】

本移載システムの一態様（第１態様）において、旋回機構及び吊具の総重量の重心は、吊具の垂直回転軸の近傍にある。

【0010】

仮に、旋回機構及び吊具の総重量の重心（総重量重心）から吊具の垂直回転軸までの距離が比較的大きければ、少なくとも荷役物が吊具に吊り下げられておらず且つロボットアームが吊具回転力を発生させていない状態において、吊具の傾斜角度が重力によって特定の角度に近づくこととなる。換言すれば、この場合、吊具の傾斜角度を変更するためにはロボットアームが比較的大きな吊具回転力を発生させる必要がある。一方、第１態様によれば、ロボットアームが大きな吊具回転力を発生させなくても吊具の傾斜角度が小さい状態に維持され得る。そのため、ロボットアームは吊具の旋回角度を容易に調整することが可能となる。

【0011】

第１態様において、総重量の重心は、吊具の回転中心点と略一致していても良い。

【0012】

この場合、旋回機構及び吊具の慣性モーメントが小さくなるので、ロボットアームは、吊具の傾斜角度を容易に調整することができる。

【0013】

更に、本移載システムにおいて、旋回機構及び吊具は、旋回機構及び吊具の総重量の重心が吊具の回転中心点の近傍に位置しており、そのためにロボットアームが旋回機構に連結されておらず且つ吊具に荷役物が吊り下げられていない状態において回転角度が変更された場合には回転角度が重力によって特定の角度に戻らない、ように構成されても良い。

【0014】

上述したように、総重量重心から吊具の回転中心点までの距離が比較的大きいと、吊具の回転角度が重力によって特定の回転角度に近づこうとする。一方、総重量重心から吊具の回転中心点までの距離が充分に小さければ、例えば、作業者によって吊具の回転角度が変更されたとき、吊具は特定の回転角度に戻らない。旋回機構及び吊具がこのように構成されている場合、ロボットアームは大きな吊具回転力を発生させなくても吊具の回転角度を変更することが可能となる。

【0015】

更に、本移載システムにおいて、ロボットアームは、旋回機構及び吊具の総重量の重心が吊具の垂直回転軸の近傍にあることに起因して、荷役物が吊り下げられていない状態において回転角度を調整することができるように構成されても良い。

【0016】

この場合、ロボットアームは、吊具に荷役物が吊り下げられる際に吊具の回転角度を容易に調整することが可能となる。

【0017】

上記第１態様において、旋回機構及び吊具の少なくとも一方は、総重量の重心を回転中心点に近づけるためのバランスウェイトを含んでいても良い。

【0018】

即ち、総重量重心を吊具の回転中心点に近づけるため、旋回機構及び／又は吊具にバランスウェイトが配設されていても良い。バランスウェイトが配設される位置及びバランスウェイトの重量は、旋回機構及び吊具の形状及び旋回機構に対する吊具の位置関係等に応じて適宜調整され得る。

【0019】

本移載システムの他の態様（第２態様）において、旋回機構は、吊具に作用する、傾斜角度に応じて定まる特定方向の力を検出する荷重センサを含み、バランサは、荷重センサが検出した力に応じて上昇支援力を発生させる。

【0020】

第２態様において、制御部は、荷役物が吊具に吊り下げられた後、ロボットアームに旋回機構を上昇させるアーム上昇力を発生させ、上昇支援力及びアーム上昇力の合力により荷役物を上昇させる、ように構成されても良い。

【0021】

第２態様における特定方向は、例えば、旋回機構が傾斜していないときの鉛直方向である。この場合、旋回機構が傾斜しているとき（即ち、特定方向が鉛直方向に対して平行でないとき）、荷重センサによって検出される荷役物の重量は実際の値と比較して小さくなる。そのため、バランサが発生させる上昇支援力は、特定方向が鉛直方向に対して平行である場合と比較して小さくなる。即ち、上昇支援力が不足する。しかし、本発明に係る移載システムはロボットアームを含んでおり、ロボットアームが以下の要領で重量補助が継続、完結されるのに必要な推力（上昇操作力）の不足を補うことによって、より少ない力で荷役物の運搬が可能となる。即ち、バランサの上昇支援力により荷重センサの角度（即ち、特定方向）が鉛直方向に近づいていき、その過程で荷重センサによって検出される荷役物の重量が徐々に実際の値に近づいていく。最終的には特定方向が鉛直方向に対して平行となり荷重センサによって検出される荷役物の重量は実際の値と等しくなる。

【0022】

本移載システムの他の態様（第３態様）において、旋回機構は、バランサに対して垂直回転軸周りに回転可能に連結されるＺ回転体と、Ｚ回転体に水平第１回転軸周りに回転可能に連結されるＸ回転体と、Ｘ回転体に水平第２回転軸周りに回転可能に連結され且つ吊具に対して連結されるＹ回転体と、を含む。

【0023】

第３態様では、垂直回転軸、水平第１回転軸及び水平第２回転軸のそれぞれの交点が旋回機構の回転中心となる。従って、第３態様によれば、旋回機構がバランサの端部に対して回転可能に連結される自在継手を構成することができる。

【0024】

第３態様において、Ｚ回転体をバランサに対して回転可能に保持するＺ関節は、水平第１回転軸及び水平第２回転軸よりも上方にあっても良い。

【0025】

例えば、Ｚ回転体は、上端がバランサに連結され且つ垂直に延びるバランサロッドであり、Ｘ回転体及びＹ回転体は、バランサロッドの下端に対して連結される。この場合、Ｚ関節は、バランサロッドを回転可能に保持する回転関節であり、水平第１回転軸及び水平第２回転軸は、この回転関節よりも下方に位置する。即ち、Ｘ回転体及びＹ回転体がＺ関節よりも下方に位置する。そのため、旋回機構の構造が複雑になることが回避され得る。

【0026】

本移載システムの他の態様（第４態様）において、吊具は、ロボットアームが吊具回転力を発生させておらず且つ吊具に荷役物が吊り下げられているとき、吊り下げられた荷役物の重心が吊具の回転中心点の鉛直下方に位置するように構成される。

【0027】

第４態様によれば、吊具に吊り下げられた荷役物に作用する重力によって吊具の傾斜角度が小さくなる。そのため、ロボットアームが荷役物を吊具と共に垂直回転軸周りに旋回させるために必要な力を低減することができる。

【0028】

第４態様において、吊具は、荷役物の端部が挿入される貫通孔が形成された保持部を含んでいても良い。

【0029】

この場合、吊具に荷役物が吊り下げられるとき、荷役物の端部の傾斜角度に応じて吊具の傾斜角度が調整される。次いで、吊具が上昇するとき、荷役物の重心が吊具の回転中心点の鉛直下方にあるので、吊具及び荷役物の傾斜角度が大きく変化して吊具から荷役物が脱落する可能性が低くなる。

【0030】

更に、第４態様において、荷役物は、内燃機関の部品であるクランクシャフトであっても良い。

【0031】

一般に、内燃機関のクランクシャフト（即ち、荷役物）は複雑な形状を有しているため、複数のクランクシャフトが積載された場合に傾斜角度が互いに異なる可能性が高い。第４態様では、クランクシャフトが吊具に吊り下げられとき、クランクシャフトの傾斜角度に応じて吊具の傾斜角度が調整され且つ吊具の貫通孔にクランクシャフトの一端が挿入される。従って、この態様によれば、クランクシャフトを１つずつ運搬することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】実施形態に係る移載システムの概略図である。

【図2】バランサ及びロボットアームと接続された旋回機構、及び旋回機構の吊具によって吊り下げられたワークを示した側面図である。

【図3】ロボットアーム及び操作ボックスが省略された旋回機構の斜視図である。

【図4】旋回機構の縦断面図である。

【図5】ロボットアームの概略図である。

【図6】制御装置による制御によって変化する吊具の高さ、旋回機構の回転角度、荷重センサの検出値、及びバランサの上昇支援力を示したタイムチャートである。

【図7】回転した旋回機構の吊具にワークが吊り下げられる様子を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0033】

本発明の実施形態を図１～７を参照しながら説明する。説明中の同じ符号（参照番号）は、重複する説明をしないが同じ機能を有する同じ要素を意味する。図１に実施形態に係る移載システム１が示される。移載システム１は、ワーク７１（運搬される荷役物であり、本実施形態において、多気筒エンジンのクランクシャフト）を可搬バケット８１から吊り上げ、次いで、ベルトコンベア８２上に載置する。移載システム１は、バランサ２、旋回機構３、ロボット５及び制御装置６１、６２を含んでいる。

【0034】

バランサ２は、ワーク７１を鉛直上方に持ち上げる力を発生させる荷役装置（重量補助装置、運搬補助装置）である。バランサ２は、基部２１、第１ロッド２２ａ～第３ロッド２２ｃ、並行ロッド２３、関節部２４及びピストン２５を含んでいる。

【0035】

基部２１は、床面から上方へ延在する支柱９１の上端部に設置されている。第１ロッド２２ａの一端は、基部２１に対して回転可能（回動可能）に支持（保持）されている。即ち、第１ロッド２２ａは、回転関節を介して基部２１に接続されている。この回転関節の回転軸は、水平方向に延在し且つ第１ロッド２２ａの軸線と直交している。従って、第１ロッド２２ａが回転すると、第１ロッド２２ａの他端の上下位置が変化する。並行ロッド２３は、一端が基部２１に対して回転可能に支持され且つ第１ロッド２２ａに並行して延在している。

【0036】

第１ロッド２２ａの他端及び並行ロッド２３の他端は、関節部２４によって回転可能に支持されている。第１ロッド２２ａ及び並行ロッド２３、並びに、第１ロッド２２ａと並行ロッド２３とを回転可能に支持する基部２１及び関節部２４によって平行リンク（平行四辺形リンク）が構成されている。そのため、第１ロッド２２ａの回転に伴って関節部２４の上下位置が変化しても、関節部２４の傾斜角度は変化しない。

【0037】

第２ロッド２２ｂの一端は、関節部２４に対して回転可能に支持されている。即ち、第２ロッド２２ｂは、回転関節を介して（傾斜角度が変化しない）関節部２４に接続されている。この回転関節の回転軸は、上下方向（鉛直方向）に延在し且つ第２ロッド２２ｂの軸線と直交している。従って、第２ロッド２２ｂが関節部２４に対して回転しても、第２ロッド２２ｂの他端の上下位置は変化しない。

【0038】

第３ロッド２２ｃの一端（上端）は、第２ロッド２２ｂの他端に対して回転可能に支持されている。具体的には、第３ロッド２２ｃの一端は、第２ロッド２２ｂに設けられた軸受２２ｂ１（図１を参照）に挿入され且つ軸受２２ｂ１によって回転可能に保持されている。即ち、第３ロッド２２ｃは、回転関節（「ヨー関節」又は「Ｚ関節」とも称呼される）を介して第２ロッド２２ｂに接続されている。この回転関節の回転軸は、上下方向に延在し且つ第３ロッド２２ｃの軸線と一致している。即ち、第３ロッド２２ｃは、上下方向に延在している。

【0039】

第３ロッド２２ｃの他端（下端）には、旋回機構３が締結されている。第３ロッド２２ｃの回転角度は、「旋回角度」又はヨー角度γとも称呼（表記）される。換言すれば、ヨー角度γの変化に伴って旋回機構３が第３ロッド２２ｃの軸線を中心に回転する。

【0040】

基部２１は、圧縮機から圧縮空気が供給されるエアシリンダを内蔵している（何れも不図示）。エアシリンダに供給される圧縮空気の圧力に応じてピストン２５が伸縮し、その結果として第１ロッド２２ａの回転角度が制御される。第１ロッド２２ａの回転角度に応じて第２ロッド２２ｂ及び第３ロッド２２ｃ（ひいては、旋回機構３）の上下位置が変化する。

【0041】

ピストン２５が伸縮することによってバランサ２が発生させる第３ロッド２２ｃを上昇させる力は、上昇支援力Ｆｗとも称呼される。バランサ２は、後述される荷重センサ４２ｅによって検出された荷重Ｗｓに上昇支援力Ｆｗを追随させる「オートバランス制御」を実行する。その反面、バランサ２は、第３ロッド２２ｃを水平方向に移動させる力は発生させず且つ第３ロッド２２ｃの水平方向における移動を妨げない。

【0042】

図１～４に示されるように、旋回機構３は、締結部３１、横枠３２、一対の縦枠３３、３４、回転枠３５、台座３６、バランスウェイト４１、操作ボックス４２、カメラ４３及び吊具４５を含んでいる。換言すれば、旋回機構３に含まれる吊具４５は、バランサ２の第３ロッド２２ｃ（即ち、バランサ２の端部）によって変位可能に保持されている。なお、第３ロッド２２ｃは、旋回機構３の一部として扱われても良い。

【0043】

締結部３１は、略円盤形状を有し、バランサ２の第３ロッド２２ｃの下端に締結されている。締結部３１の下面には、横枠３２の上面中央部が接合されている。横枠３２は、略直方体形状を有し、水平方向に延在している。横枠３２の一端及び他端の近傍部には、縦枠３３、３４の上端近傍部が締結されている。縦枠３３、３４は、略円柱形状を有し、上下方向に延在している。縦枠３３、３４の下端には、貫通孔（軸受け）を有する軸受部３３ａ、３４ａがそれぞれ締結されている。

【0044】

回転枠３５は、四角形形状を有し且つ四角形断面を有する枠材である。回転枠３５の外側面からは、一対の回転軸３５ａ、３５ｂ及び一対の回転軸３５ｃ、３５ｄが（回転枠３５の外周面に対して）垂直に延出している。回転軸３５ａ～回転軸３５ｄのそれぞれは、略円筒形状の突出部を有している。

【0045】

回転軸３５ａ、３５ｂ及び軸受部３３ａ、３４ａは、回転関節（「ロール関節」とも称呼される）をそれぞれ構成している。即ち、回転軸３５ａ、３５ｂの突出部が軸受部３３ａ、３４ａの貫通孔に挿通されることによって、回転枠３５が縦枠３３、３４に対して回転可能に支持されている。回転枠３５の縦枠３３、３４に対する回転角度は、ロール角度αとも称呼される。

【0046】

一方、回転軸３５ｃ、３５ｄは、台座３６の下面から下方へ延出した一対の軸受部３６ａ、３６ｂと共に回転関節（「ピッチ関節」とも称呼される）をそれぞれ構成している。具体的には、軸受部３６ａ、３６ｂのそれぞれの下端には貫通孔が設けられており、且つこれらの貫通孔に回転軸３５ｃ、３５ｄのそれぞれの突出部が挿通されている。即ち、台座３６は、回転枠３５に対して回転可能に支持されている。台座３６の回転枠３５に対する回転角度は、ピッチ角度βとも称呼される。ロール角度α及び／又はピッチ角度βの変化に伴って旋回機構３の第３ロッド２２ｃに対する姿勢（「傾斜角度」とも称呼される）が変化する。

【0047】

ヨー関節、ピッチ関節及びロール関節のそれぞれの回転軸は、回転中心Ｇｃにて互いに直交している（図３を参照）。換言すれば、旋回機構３の台座３６は、回転中心Ｇｃに対して回転する自在継手（ユニバーサルジョイント）によって第３ロッド２２ｃに連結されている。従って、ロール角度α、ピッチ角度β及びヨー角度γの組合せ（α，β，γ）は、回転中心Ｇｃを原点とする相対座標系における旋回機構３（具体的には、台座３６）の回転角度を表している。

【0048】

第２ロッド２２ｂに対してＺ軸（垂直回転軸、即ち、ヨー関節の回転軸）周りに第３ロッド２２ｃと共に回転可能に連結された縦枠３３、３４は、便宜上、「Ｚ回転体」とも称呼される。縦枠３３、３４に対してロール関節の回転軸（水平第１回転軸）周りに回転可能に連結された回転枠３５は、便宜上、「Ｘ回転体」とも称呼される。回転枠３５に対してピッチ関節の回転軸（水平第２回転軸）周りに回転可能に連結された台座３６は、便宜上、「Ｙ回転体」とも称呼される。

【0049】

ロール角度α及びピッチ角度βのそれぞれは、後述される操作ボックス４２の本体部４２ａに対する上下方向が、縦枠３３、３４の延在方向に対して平行であるときに０°となる。本体部４２ａに対する上下方向は、「特定方向」とも称呼される。ロール角度α及びピッチ角度βが０°であるとき、特定方向は、鉛直方向に対して平行となる。換言すれば、特定方向は、傾斜角度に応じて定まる方向である。一方、ヨー角度γは、吊具４５に吊り下げられたワーク７１がベルトコンベア８２上に載置されるときに０°となる。

【0050】

ロール角度αは、図３の矢印Ａ１によって示される方向に回転したときに増加する。ピッチ角度βは、矢印Ａ２によって示される方向に回転したときに増加する。ヨー角度γは、矢印Ａ３によって示される方向に回転したときに増加する。

【0051】

台座３６には、バランスウェイト４１、操作ボックス４２、カメラ４３及び吊具４５が締結されている。バランスウェイト４１の重さ及び台座３６における位置が調整された結果として、旋回機構３（より具体的には、回転枠３５、及び、バランスウェイト４１、操作ボックス４２、カメラ４３及び吊具４５を含む台座３６）の重心は、回転中心Ｇｃに一致している。

【0052】

操作ボックス４２は、バランサ２の操作端末であり、本体部４２ａ、ディスプレイ４２ｂ、操作部４２ｃ、円柱部４２ｄ及び荷重センサ４２ｅを含んでいる。本体部４２ａの下面が台座３６に締結されている。ディスプレイ４２ｂは、液晶ディスプレイ装置であり、バランサ２の作動状況が表示される（図１を参照）。操作部４２ｃは、複数の押しボタンを含んでおり、バランサ２の作動状況を変更するために作業者によって操作される。本実施形態において、作業者は、移載システム１によるワーク７１の運搬に先立ち、操作部４２ｃを操作してバランサ２によるオートバランス制御を開始させる。

【0053】

円柱部４２ｄは、略円柱形状を有し、本体部４２ａの下面から、台座３６に形成された貫通孔３６ｃ（図３を参照）を貫通して下方（即ち、特定方向）に延在している。荷重センサ４２ｅは、本体部４２ａに内蔵された周知の１軸力覚センサである（図４を参照）。荷重センサ４２ｅは、円柱部４２ｄに対して特定方向に作用する荷重Ｗｓを検出し、荷重Ｗｓを表す信号をバランサ２の制御部（不図示）へ送信する。バランサ２の制御部は、オートバランス制御の実行時、荷重Ｗｓに基づいて上昇支援力Ｆｗを制御する。円柱部４２ｄの下端には、ワーク７１を吊り上げるために用いられる吊具４５が締結されている。即ち、バランサ２と吊具４５との間に旋回機構３が介装されている。換言すれば、回転中心Ｇｃは、吊具４５の回転中心でもある。加えて、上述した旋回機構３の回転角度（α，β，γ）は、吊具４５の回転角度でもある。

【0054】

本実施形態におけるワーク７１は、本体部７１ａ及び先端部７１ｂを含んでいる（図２を参照）。本体部７１ａには、エンジンの各気筒に対応するコンロッドが連結される複数のクランクピンが形成されている。先端部７１ｂは、略円柱形状を有し、本体部７１ａから同軸状に延在している。

【0055】

一方、吊具４５は、主軸部４５ａ、保持部４５ｂ及びハンドル部４５ｃを含んでいる（図２を参照）。主軸部４５ａの一端が操作ボックス４２の円柱部４２ｄに固定（締結）されている。主軸部４５ａの他端には、保持部４５ｂが連結されている。保持部４５ｂは、板状部材であり、ワーク７１の先端部７１ｂが挿通される貫通孔４５ｄが形成されている。

【0056】

先端部７１ｂが貫通孔４５ｄに挿通された状態にて吊具４５が上昇すると、ワーク７１も上昇する。即ち、ワーク７１が吊具４５によって吊り下げられた状態となる。ハンドル部４５ｃは作業者によって把持される棒状部材であり、ハンドル部４５ｃの把持部が主軸部４５ａに並行して延在している。なお、ハンドル部４５ｃは、省略されても良い。

【0057】

カメラ４３は、一対の光学カメラ（不図示）を内蔵した周知のステレオカメラ装置である。カメラ４３は、制御装置６１からの指示（要求）に応じて一対の前方画像を撮影する。次いで、カメラ４３は、前方画像及び光学カメラ間の距離（即ち、基線長）に基づいて、前方画像に含まれる領域の立体形状を表す点群データを取得する。更に、カメラ４３は、点群データを表すＰＬＹ（Polygon File Format）形式の電子ファイルを制御装置６１へ送信する。

【0058】

制御装置６１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ及び不揮発性メモリを備えた汎用マイクロコンピュータであり、カメラ４３及び制御装置６２とデータ通信可能に接続されている。ＣＰＵは、所定のプログラム（ルーチン）を逐次実行することによってデータの読み込み、数値演算、及び演算結果の出力等を行う。ＲＡＭは、ＣＰＵによって参照されるデータを一時的に記憶する。不揮発性メモリは、ＲＯＭ、及びデータの書き換え可能なフラッシュメモリ等により構成され、ＣＰＵが実行するプログラム（アプリケーション）及びプログラムの実行時に参照されるデータファイル等を記憶している。

【0059】

図５に示されるように、ロボット５は、基部５１及び第１アーム５２ａ～第６アーム５２ｆを含む多関節ロボットアーム（マニプレータ）である。基部５１は、床面から上方へ延在する支柱９２の上端部に設置されている（図１を参照）。基部５１及び第１アーム５２ａ～第６アーム５２ｆのそれぞれは、６つの回転関節によって互いに連結されている。即ち、ロボット５は、６軸（６自由度）ロボットアームである。第６アーム５２ｆの先端にある円形面５３（図５を参照）は、台座３６に締結されている（図２を参照）。

【0060】

ロボット５が備える回転関節のそれぞれの回転角度（関節変位）の組合せは、アーム変位角度Ｒａ（θ１，θ２，θ３，θ４，θ５，θ６）とも称呼される。ロボット５は６つの回転関節のそれぞれに対応する電動機（不図示）を内蔵しており、電動機のそれぞれの回転量（即ち、アーム変位角度Ｒａ）は制御装置６２によって制御される。第６アーム５２ｆの先端部（即ち、円形面５３）の位置及び姿勢（即ち、傾斜角度及び旋回角度）は、第１アーム５２ａ～第６アーム５２ｆのそれぞれの（長さを含む）形状及びアーム変位角度Ｒａに基づく周知のロボット順運動学の手法により取得（算出）することができる。

【0061】

（制御装置によるロボットアームの制御）
制御装置６２（制御部）は、ロボット５を制御して、可搬バケット８１に積載されたワーク７１を１つずつベルトコンベア８２上に運搬する。制御装置６２は、制御装置６１と同様の構造を有する汎用マイクロコンピュータである。即ち、制御装置６２はＣＰＵ、ＲＡＭ及び不揮発性メモリを備え、不揮発性メモリはＣＰＵが実行するロボット５の制御プログラムを記憶している。

【0062】

以下の説明において、絶対座標系（絶対座標値）が用いられる。絶対座標系の原点Ｏは、基部５１の上端面と、基部５１及び第１アーム５２ａの回転関節の回転軸と、の交点である（図１を参照）。絶対座標系のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、互いに直交し且つ左手系を構成する。Ｚ軸は、鉛直上方である。Ｘ軸は、ベルトコンベア８２によって運搬されるワーク７１の移動方向である。

【0063】

制御装置６２は、ワーク７１を運搬するため、吊具位置Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ，ｘｒ，ｙｒ，ｚｒ）として表される吊具４５の位置及び姿勢（角度）を制御する。吊具位置Ｐは、吊具座標値Ｐｐ（ｘ，ｙ，ｚ）と吊具角度値Ｐｒ（ｘｒ，ｙｒ，ｚｒ）との組合せである。吊具座標値Ｐｐは、貫通孔４５ｄの中心であり且つ保持部４５ｂの厚さ方向の中心の位置（本実施形態におけるツールセンターポイントＰｔ、図２を参照）の絶対座標値である。吊具角度値Ｐｒは、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸のそれぞれに対する回転量の組合せであり、吊具４５によって吊り下げられたワーク７１（具体的には、先端部７１ｂ）の軸線の延在方向に対応している。

【0064】

即ち、制御装置６２は、ツールセンターポイントＰｔの位置及び姿勢の目標値に対応するアーム変位角度Ｒａの目標値を算出し、且つアーム変位角度Ｒａの目標値に基づいて第１アーム５２ａ～第６アーム５２ｆに係る電動機を制御する。その結果、制御装置６２によって吊具位置Ｐが制御される。

【0065】

制御装置６２は、ベルトコンベア８２上のワーク７１（具体的には、先端部７１ｂ）の軸線がＹ軸方向に延在するように吊具位置Ｐを制御した後、ワーク７１をベルトコンベア８２に載置する。ワーク７１がベルトコンベア８２に載置されるとき（即ち、ワーク７１の下面がベルトコンベア８２接触するとき）の吊具位置Ｐは、載置位置Ｐ５とも称呼される。載置位置Ｐ５の吊具座標値Ｐｐは（ｘｂ，ｙｂ，ｚｂ）である。

【0066】

このとき、ロール角度α、ピッチ角度β及びヨー角度γのそれぞれは略０°となる（即ち、α≒０、β≒０°且つγ≒０°）。ロール角度α及びピッチ角度βが略０°となる（即ち、特定方向が鉛直方向に対して略平行となる）理由について説明する。上述したようにワーク７１を含まない旋回機構３の重心は回転中心Ｇｃに一致している。加えて、吊具４５に吊り下げられたワーク７１の重心Ｇｗは、第３ロッド２２ｃの直下に位置している（図２を参照）。そのため、吊具４５によってワーク７１が吊り下げられているとき、旋回機構３及びワーク７１の総重量の重心は、第３ロッド２２ｃの直下にあり、その結果、ロール角度α及びピッチ角度βが略０°となる。

【0067】

制御装置６２は、次に運搬するワーク７１の位置及び軸線の延在方向を取得するように要求（リクエスト）を制御装置６１へ送信する。この場合、制御装置６１は、カメラ４３にＰＬＹファイルを送信させ且つカメラ４３から受信したＰＬＹファイルに基づいて次に運搬するワーク７１の位置及び角度を取得する。より具体的に述べると、制御装置６１は、ワーク７１の立体形状が反映されたテンプレートデータを用いてＰＬＹファイルに含まれるワーク７１の形状を抽出する。即ち、制御装置６１は、周知のパターンマッチング処理によってＰＬＹファイルに含まれるワーク７１のそれぞれを抽出する。

【0068】

次いで、制御装置６１は、他のワーク７１よりも高い位置にあり且つそのワーク７１を吊り上げたことによって残りのワーク７１が移動してしまう可能性（即ち、積載されて形成されたワーク７１の集合体が崩れてしまう危険性）が低いワーク７１の１つを選択する。更に、制御装置６１は、選択されたワーク７１に係る先端部７１ｂの位置及び軸線の延在方向を取得して制御装置６２へ応答（レスポンス）として送信する。

【0069】

制御装置６２は、制御装置６１から応答を受信すると、次に運搬するワーク７１に係る吊具位置Ｐである挿通開始位置Ｐ１及び挿通完了位置Ｐ２を取得する。吊具位置Ｐが挿通開始位置Ｐ１にあるとき、吊具４５の貫通孔４５ｄが先端部７１ｂに到達し且つ吊具４５の保持部４５ｂにおける主軸部４５ａ側の表面（即ち、図２における保持部４５ｂの左側の表面）が先端部７１ｂの軸線と直交している。

【0070】

吊具位置Ｐが挿通完了位置Ｐ２にあるとき、貫通孔４５ｄに先端部７１ｂが充分に挿し込まれている。そのため、吊具位置Ｐが挿通完了位置Ｐ２にあれば、その後、吊具４５が上昇しても、ワーク７１が吊具４５から脱落する可能性は非常に低い。吊具位置Ｐが挿通開始位置Ｐ１から挿通完了位置Ｐ２まで移動すると、ツールセンターポイントＰｔが先端部７１ｂの軸線上を移動する。

【0071】

制御装置６２は、吊具位置Ｐを、挿通開始位置Ｐ１を経て挿通完了位置Ｐ２に移動させた後、吊具４５を上昇させる。即ち、吊具４５を用いてワーク７１を吊り上げる。その後、制御装置６２は、ワーク７１をベルトコンベア８２の上方に移動させてから、吊具４５を下降させてワーク７１をベルトコンベア８２に載置する。なお、ベルトコンベア８２は、ワーク７１が載置されるときには停止している。

【0072】

ここで、ロボット５によって吊具位置Ｐを挿通開始位置Ｐ１から挿通完了位置Ｐ２まで移動させることが可能である理由について説明する。上述したように、移載システム１によって順次移動させられるワーク７１のそれぞれは可搬バケット８１に積載されているので、互いに異なる角度にて傾斜している可能性が高い。そのため、貫通孔４５ｄに先端部７１ｂを挿通させるとき、ワーク７１の傾斜に応じてロール角度α及びピッチ角度βを調整する必要がある。即ち、吊具４５を含む旋回機構３を回転（揺動）させる力（「吊具回転力」とも称呼される）をロボット５が発生させる必要がある。

【0073】

上述したように、本実施形態においては旋回機構３の重心位置が回転中心Ｇｃと一致しているので、旋回機構３の慣性モーメントが比較的小さくなっている。そのため、ロボット５は、旋回機構３を比較的弱い力によって回転させることができる。

【0074】

仮に、旋回機構３の重心位置が回転中心Ｇｃよりも下方にあると、旋回機構３の慣性モーメントが増加し且つ吊具４５に作用する重力によってロール角度α及びピッチ角度βが０°に戻ろうとする。そのため、旋回機構３を回転させるために必要となる力が大きくなる。即ち、ロボット５として、より強力なロボットアームが必要となる。例えば、操作ボックス４２に対して台座３６がカメラ４３及び吊具４５等と共に固定され且つ第３ロッド２２ｃの下端に自在継手を介して操作ボックス４２が接続されると、旋回機構３の重心位置が（操作ボックス４２の上方にある）回転中心Ｇｃよりも下方となる。

【0075】

要約すれば、移載システム１においては旋回機構３の重心位置が回転中心Ｇｃと一致しているので、ロボット５が発生可能な力が比較的小さいにも拘らず、ロボット５は旋回機構３を回転させることができる。その結果、運搬される前のワーク７１が傾斜していても、ロボット５は、その傾斜に基づいて取得された挿通開始位置Ｐ１及び挿通完了位置Ｐ２に応じて吊具位置Ｐを制御することができる。換言すれば、ロボット５は、ワーク７１の傾斜に基づいてロール角度α及びピッチ角度βを変更することができる。

【0076】

本実施形態においてはロール角度α及びピッチ角度βのそれぞれを－１５°から１５°までの範囲で調整することによって、可搬バケット８１に積載されたワーク７１のそれぞれを吊具４５によって吊り上げることができる。旋回機構３は、ロール角度αを角度αｍｉｎから角度αｍａｘまでの範囲で変化（回転、回動）させることができる（ただし、αｍｉｎ＜－１５°且つ１５°＜αｍａｘ）。同様に、旋回機構３は、ピッチ角度βを角度βｍｉｎから角度βｍａｘまでの範囲で変化させることができる（ただし、βｍｉｎ＜－１５°且つ１５°＜βｍａｘ）。

【0077】

吊具４５及び操作ボックス４２等を含む旋回機構３の合計重量は約１３ｋｇであり、ワーク７１の重量は約２６ｋｇである。一方、ロボット５の可搬重量は１２．５ｋｇである。従って、ロボット５が発生させる力のみによっては旋回機構３及びワーク７１を運搬することができない。そのため、移載システム１においては荷重Ｗｓに対応する上昇支援力Ｆｗをバランサ２が発生させている状態にて制御装置６２がロボット５を制御して旋回機構３の位置（ひいては、ワーク７１の位置）を制御する。なお、ロボット５は、旋回機構３を上下方向に移動させるとき、吊具４５によってワーク７１が吊り下げられているか否かに依らず、約４０Ｎの力を上方又は下方へ発生させる。ロボット５が発生させる、旋回機構３を上昇させる力は、「アーム上昇力」とも称呼される。

【0078】

（制御装置の具体的作動）
制御装置６１、６２の具体的作動について図６のタイムチャートを参照しながら説明する。上述したように、制御装置６２は、可搬バケット８１に積載されたワーク７１をベルトコンベア８２上へ１つずつ運搬する。具体的には、制御装置６２は、吊具位置Ｐが、探索位置Ｐｓ→挿通開始位置Ｐ１→挿通完了位置Ｐ２→上昇完了位置Ｐ３→下降開始位置Ｐ４→載置位置Ｐ５→挿通解放位置Ｐ６→探索位置Ｐｓの順に繰り返し移動するようにロボット５を制御する。なお、探索位置Ｐｓ、上昇完了位置Ｐ３、下降開始位置Ｐ４及び挿通解放位置Ｐ６については順を追って説明される。

【0079】

吊具位置Ｐが探索位置Ｐｓにあるとき、制御装置６２は、挿通開始位置Ｐ１及び挿通完了位置Ｐ２を取得する。より具体的に述べると、制御装置６２は、制御装置６１に対して次に運搬するワーク７１の位置及び角度（軸線の延在方向）の送信を要求する。これを受けて制御装置６１は、カメラ４３を制御してＰＬＹファイルを送信させる。加えて、制御装置６１は、カメラ４３から受信したＰＬＹファイルに基づいて次に運搬するワーク７１を選択する。更に、制御装置６１は、選択されたワーク７１の先端部７１ｂの位置及び姿勢を取得して制御装置６２へ応答として送信する。制御装置６２は、制御装置６１から受信した応答に基づいて挿通開始位置Ｐ１及び挿通完了位置Ｐ２を取得する。

【0080】

そのため、探索位置Ｐｓは、可搬バケット８１に積載されたワーク７１がカメラ４３の撮影範囲（即ち、前方画像に含まれる領域）に含まれるように予め適合されている。探索位置ＰｓのＺ座標値は座標値ｚｓである。本実施形態における探索位置Ｐｓは固定値であるが、制御装置６２は、可搬バケット８１の位置及び可搬バケット８１に積載されたワーク７１の状態等に応じて探索位置Ｐｓを変化させても良い。本例において、制御装置６２は、時刻ｔ０にて制御装置６１に対して情報取得の要求を送信し、その後、制御装置６１から受信した応答に基づいて挿通開始位置Ｐ１及び挿通完了位置Ｐ２を取得（算出）している。

【0081】

次いで、制御装置６２は、吊具位置Ｐを、挿通開始位置Ｐ１を経て挿通完了位置Ｐ２まで移動させる。本例において、時刻ｔ０ａにて吊具位置Ｐが挿通開始位置Ｐ１への移動を開始し、時刻ｔ１にて吊具位置Ｐが挿通開始位置Ｐ１に到達している。更に、時刻ｔ２にて吊具位置Ｐが挿通完了位置Ｐ２に到達している。

【0082】

本例において、探索位置Ｐｓに係るロール角度α及びピッチ角度βは０°であり且つヨー角度γは角度γｓである（ただし、γｓ＞０）。挿通開始位置Ｐ１及び挿通完了位置Ｐ２に係るロール角度α、ピッチ角度β及びヨー角度γのそれぞれは、角度α１、角度β１及び角度γ１である（ただし、α１＜０、角度β１＞０且つ角度γ１＜０）。加えて、挿通開始位置Ｐ１及び挿通完了位置Ｐ２のそれぞれに係るＺ座標値は、座標値ｚ１及び座標値ｚ２である（ただし、ｚ１＜ｚ２）。

【0083】

換言すれば、図７に示されるように、運搬されるワーク７１の先端部７１ｂは、根元部分（即ち、本体部７１ａとの境界部分）が先端部分（即ち、本体部７１ａとは反対側の部分）よりも上方となるように傾斜している。そのため、制御装置６２は、吊具位置Ｐを挿通開始位置Ｐ１まで移動させるとき、ロール角度αが負の値（具体的には、角度α１）となるように旋回機構３を回転させる。加えて、制御装置６２は、吊具４５の貫通孔４５ｄに先端部７１ｂを挿通するとき（即ち、吊具位置Ｐを挿通開始位置Ｐ１から挿通完了位置Ｐ２まで移動させるとき）、ロール角度αを角度α１に維持する。

【0084】

図７では、吊具位置Ｐが挿通開始位置Ｐ１にあるときの吊具４５及びワーク７１等が実線により示されている。加えて、吊具位置Ｐが挿通完了位置Ｐ２にあるときの吊具４５が二点鎖線により示されている。なお、図７には、ロール関節の回転軸に対して平行な方向から見た旋回機構３及びワーク７１等が示されている。

【0085】

ピッチ角度β及びヨー角度γも同様に、制御装置６２によって制御される。即ち、制御装置６２は、運搬されるワーク７１の姿勢（傾斜）に応じて取得された挿通開始位置Ｐ１及び挿通完了位置Ｐ２に基づいて吊具位置Ｐを制御し（即ち、ロボット５を制御し）、その結果、旋回機構３のピッチ角度β及びヨー角度γも制御される。

【0086】

上昇完了位置Ｐ３は、挿通完了位置Ｐ２に対して上方にある吊具位置Ｐである。時刻ｔ２ａにて吊具位置Ｐの挿通完了位置Ｐ２から上昇完了位置Ｐ３への移動が開始された後、時刻ｔ２ｂにて吊具４５に吊り下げられたワーク７１が浮き上がっている。それに伴って、ロール角度α及びピッチ角度βが０°となっている。即ち、可搬バケット８１に積まれていたワーク７１が時刻ｔ２ｂにて吊具４５によって吊り下げられた状態となり、その結果、（図２に示されるように）ワーク７１の軸線が水平方向に延在する状態となっている。

【0087】

ロール角度α及びピッチ角度βが共に０°ではない場合、特定方向（即ち、荷重センサ４２ｅが荷重Ｗｓを検出する方向）が鉛直上方に対して平行となっていない。そのため、荷重センサ４２ｅによって検出される荷重Ｗｓは、吊具４５及びワーク７１等の実際の総重量よりも小さくなる。その結果、バランサ２が発生させる上昇支援力Ｆｗは、ロール角度α及びピッチ角度βが共に０°である場合と比較して小さくなる。

【0088】

具体的には、時刻ｔ０から時刻ｔ０ａまでの期間においては特定方向が鉛直上方と平行であるので（即ち、ロール角度α及びピッチ角度βが共に０°であるので）、荷重Ｗｓは、荷重センサ４２ｅよりも下位にある円柱部４２ｄ及び吊具４５の合計重量に対応する荷重ｗ１となっている。そのため、バランサ２は、吊具４５を含む旋回機構３の重量と等しい大きさの力ｆ１を上昇支援力Ｆｗとして発生させる。

【0089】

一方、時刻ｔ０ａから時刻ｔ２ａまでの期間においては特定方向が鉛直上方に対して平行となっていないので、荷重Ｗｓの大きさは、荷重ｗ１よりも僅かに小さくなる。即ち、図６における荷重Ｗｓの変化を示す実線は、荷重ｗ１を表す位置よりも上側に現れる。その結果、上昇支援力Ｆｗの大きさは、力ｆ１よりも僅かに小さくなる。このとき、吊具位置ＰのＺ座標値を維持するために必要な力の不足分（即ち、力ｆ１と、実際の上昇支援力Ｆｗと、の差分）はロボット５が発生させるアーム上昇力によって補われる。

【0090】

同様に、時刻ｔ２ａ以降（吊具４５に吊り下げられたワーク７１がベルトコンベア８２に載置されるまで）、荷重Ｗｓの大きさは、円柱部４２ｄ、吊具４５及びワーク７１の合計重量に対応する荷重ｗ２よりも若干小さくなっている。そのため、上昇支援力Ｆｗは、旋回機構３及びワーク７１の合計重量に等しい力ｆ２よりも若干小さくなる。

【0091】

このとき（即ち、ワーク７１が吊具４５によって吊り下げられているとき）、ロボット５は、ワーク７１を含む旋回機構３を回転させるために必要な力（即ち、ロール角度α及び／又はピッチ角度βを制御するために必要な力）を発生させることができない。換言すれば、制御装置６２は、ワーク７１が吊具４５によって吊り下げられていない場合に限り、ロボット５を介してロール角度α及び／又はピッチ角度βを制御することができる。

【0092】

次いで、制御装置６２は、吊具位置Ｐを、上昇完了位置Ｐ３を経て下降開始位置Ｐ４まで移動させる。本例において、時刻ｔ３にて吊具位置Ｐが上昇完了位置Ｐ３に到達し、時刻ｔ４にて吊具位置Ｐが下降開始位置Ｐ４に到達している。

【0093】

下降開始位置Ｐ４は、載置位置Ｐ５に対して上方にある吊具位置Ｐである。上昇完了位置Ｐ３及び下降開始位置Ｐ４のＺ座標値は、何れもＺ座標値ｚｕ（固定値）である。換言すれば、吊具位置Ｐが上昇完了位置Ｐ３から下降開始位置Ｐ４へ移動するとき、吊具４５及び吊具４５に吊り下げられたワーク７１は、水平方向に移動する。そのため、Ｚ座標値ｚｕは、吊具４５及びワーク７１が移動時に可搬バケット８１及び支柱９１、９２等に衝突しないように予め適合されている。

【0094】

加えて、吊具位置Ｐが下降開始位置Ｐ４に接近するに従って、ヨー角度γが０°に近づいている。即ち、吊具４５によって吊り下げられたワーク７１の姿勢（具体的には、ＸＹ平面に投影されたワーク７１の軸線方向）が載置位置Ｐ５に近づいている。吊具位置Ｐが載置位置Ｐ５に近づいた結果としてワーク７１の下面がベルトコンベア８２に接するようになると、荷重センサ４２ｅによって検出される荷重Ｗｓの大きさが減少し始める。

【0095】

次いで、制御装置６２は、吊具位置Ｐを、載置位置Ｐ５を経て挿通解放位置Ｐ６まで移動させる。本例において、時刻ｔ５にて吊具位置Ｐが載置位置Ｐ５に到達し、時刻ｔ６にて吊具位置Ｐが挿通解放位置Ｐ６に到達している。吊具位置Ｐが載置位置Ｐ５から挿通解放位置Ｐ６に移動すると、ベルトコンベア８２に載置されたワーク７１の先端部７１ｂが吊具４５の貫通孔４５ｄに挿通された状態が解消される。即ち、吊具位置Ｐが挿通解放位置Ｐ６に到達した後、吊具４５が上方へ移動しても、吊具４５はベルトコンベア８２上のワーク７１とは接触（衝突）しない。

【0096】

加えて、時刻ｔ５以降の期間においてはワーク７１がベルトコンベア８２に載置されているので、吊具４５にワーク７１が吊り下げられた状態が解消している。そのため、荷重Ｗｓの大きさが既に小さくなっている。その結果、バランサ２が発生させる上昇支援力Ｆｗの大きさも減少している。なお、吊具位置Ｐが載置位置Ｐ５から挿通解放位置Ｐ６まで移動するときに吊具４５の貫通孔４５ｄの内周面がワーク７１の先端部７１ｂと衝突することを回避するため、制御装置６２は、吊具４５がワーク７１から離間するまでの期間においてロール角度αを０°に維持する。

【0097】

その後、制御装置６２は、吊具４５が可搬バケット８１及び支柱９１、９２等に衝突しないように適合された経路を経て吊具位置Ｐを探索位置Ｐｓまで移動させる。図６では、吊具位置Ｐが挿通解放位置Ｐ６から探索位置Ｐｓまで移動する期間に係る図示が省略されている。上述したように、ワーク７１がベルトコンベア８２に載置されるとき、ベルトコンベア８２の作動は停止している。吊具位置Ｐが挿通解放位置Ｐ６まで移動した後、ベルトコンベア８２が作動してベルトコンベア８２上のワーク７１が所定の距離（長さ）だけ移動する。

【0098】

以上、説明したように、移載システム１によれば、ワーク７１（即ち、荷役物）の位置及び姿勢（傾斜角度を含む回転角度）に応じて旋回機構３の回転角度（即ち、ロール角度α、ピッチ角度β及びヨー角度γ）が制御される。その結果、種々の姿勢にて載置されていたワーク７１を吊具４５によって吊り下げることが可能となる。可搬バケット８１に積載されたワーク７１が吊り下げられる際に制御装置６２によって制御されるロボット５は、ワーク７１を吊り下げていない吊具４５を含む旋回機構３の回転角度を制御できる程度に強い力を発生させられれば良い。換言すれば、ロボット５は、ワーク７１を吊り下げている吊具４５を含む旋回機構３の傾斜角度を制御する必要は無い。そのため、ロボット５が発生させることができる吊具回転力（具体的には、旋回機構３の傾斜角度を調整する力）は、ワーク７１を吊り下げている吊具４５を含む旋回機構３の傾斜角度を変更するために必要となる力よりも小さい。

【0099】

更に、旋回機構３の回転中心Ｇｃは、（ワーク７１を吊り下げていない）吊具４５を含む旋回機構３の重心位置と一致しているので、旋回機構３の慣性モーメントが小さくなっている。そのため、ロボット５は、比較的弱い力によってワーク７１が吊り下げられる際にロール角度α及びピッチ角度βを制御することができる。即ち、ロボット５は、ワーク７１が吊具４５に吊り下げられていない状態において、旋回機構３の回転角度を調整することができる。従って、制御装置６２は、ロボット５を制御して旋回機構３を挿通開始位置Ｐ１に応じて回転させ且つ旋回機構３の回転角度を維持しながら吊具位置Ｐを挿通開始位置Ｐ１から挿通完了位置Ｐ２まで移動させることができる。

【0100】

別の観点から述べると、回転中心Ｇｃが旋回機構３の重心位置に近接しているので、ロボット５が旋回機構３に連結されておらず且つ吊具４５にワーク７１が吊り下げられていない状態において作業者が旋回機構３に触れて回転角度を変更させると、作業者が旋回機構３から手を放しても旋回機構３の回転角度が変化しない。仮に、回転中心Ｇｃが旋回機構３の重心位置から離間していれば、作業者が旋回機構３から手を離すと、旋回機構３の重心位置が回転中心Ｇｃの鉛直下方となるように旋回機構３が回転する。即ち、作業者が旋回機構３から手を放すと、旋回機構３の回転角度が特定の角度に戻る。

【0101】

加えて、バランサ２は荷重センサ４２ｅによって検出された特定方向の荷重Ｗｓに基づいて上昇支援力Ｆｗを発生させるため、特定方向と鉛直方法とのなす角度に応じて上昇支援力Ｆｗが不足する場合がある。しかし、上昇支援力Ｆｗの不足は、ロボット５が発生させるアーム上昇力によって補われる。換言すれば、バランサ２は、旋回機構３の回転角度に依らずに吊具４５及びワーク７１等の荷重を検出することを可能とする３軸力覚センサを備えていなくても良い。

【0102】

更に、Ｘ回転体、Ｙ回転体及びＺ回転体を含む旋回機構３によれば、回転中心Ｇｃが操作ボックス４２（具体的には、本体部４２ａ）の下方に位置した状態にて吊具４５を含む旋回機構３をバランサ２の端部（即ち、第３ロッド２２ｃの下端）に回転可能に連結することが可能となる。そのため、本体部４２ａが回転中心Ｇｃよりも上方に位置し且つ吊具４５が回転中心Ｇｃよりも下方に位置することとなり、比較的軽量なバランスウェイト４１によって旋回機構３の重心位置を回転中心Ｇｃに一致させることが可能となる。換言すれば、回転中心Ｇｃが本体部４２ａの下方に位置する旋回機構３の構造は、旋回機構３の慣性モーメントをより小さくすることに寄与している。

【0103】

以上、本発明の実施形態を上記の構造を参照して説明したが、本発明の目的を逸脱せずに多くの交代、改良、変更が可能である。従って本発明の形態は、添付された請求項の精神と目的を逸脱しない全ての交代、改良、変更を含み得る。本発明の形態は、前記特別な構造に限定されず、例えば下記のような変更が可能である。

【0104】

移載システム１において、吊具４５に形成された貫通孔４５ｄにワーク７１（荷役物）の先端部７１ｂ（即ち、円筒部）を挿通することによってワーク７１が吊り下げられていた。これに代わり、荷役物に形成された貫通孔に吊具が有する円筒部を挿通することによって荷役物が吊り下げられても良い。或いは、吊具の下端部が荷役物に吸着することによって、荷役物が吊り下げられても良い。何れの場合であっても、吊具の形状は、吊り下げられた荷役物の重心が回転中心Ｇｃの鉛直下方（鉛直下方の近傍を含む）となるように適合されても良い。

【0105】

ワーク７１（即ち、荷役物）は、内燃機関のクランクシャフトであった。これに代わり、クランクシャフトとは異なる荷役物が移載システム１によって運搬されても良い。移載システム１によって運搬される荷役物は、例えば、内燃機関の部品であって複雑な形状を有するシリンダブロック及びシリンダヘッド等であっても良い。或いは、荷役物は、内燃機関の部品とは異なる重量物（例えば、金型）であっても良い。荷役物の形状に依らず、荷役物が吊具によって吊り下げられるとき、荷役物の傾斜角度に応じて吊具の回転角度（即ち、旋回機構３の傾斜角度及び旋回角度）が調整され得る。加えて、荷役物の重心が荷役物の形状の幾何学的中心点から離間していても良く、この場合であっても、吊り下げられた荷役物の重心が吊具の回転中心の鉛直下方（鉛直下方の近傍を含む）に位置するように吊具の形状が適合され得る。

【0106】

吊具４５を含む旋回機構３の重心位置は、回転中心Ｇｃと一致していた。これに代わり、旋回機構３の重心位置は、ワーク７１が吊り下げられていない吊具４５を含む旋回機構３のロール角度α及びピッチ角度βをロボット５によって制御可能な範囲において、回転中心Ｇｃから離間していても良い。例えば、ワーク７１が吊り下げられていない吊具４５を含む旋回機構３の重心位置は、第３ロッド２２ｃの軸線（即ち、垂直回転軸）の近傍にあっても良い。或いは、吊具４５にワーク７１が吊り下げられておらず且つロール角度α及びピッチ角度βが共に０°である場合における吊具４５を含む旋回機構３の重心位置は、回転中心Ｇｃよりも鉛直下方（鉛直下方の近傍を含む）に位置していても良い。

【0107】

旋回機構３のヨー関節（即ち、Ｚ関節、より具体的には、軸受２２ｂ１）は、ピッチ関節及びロール関節（即ち、回転枠３５）よりも上方にあった。これに代わり、吊具４５を回転可能に保持する旋回機構は、ボールジョイントを用いて構成されても良い。吊具４５を回転可能に保持するボールジョイントは、例えば、第２ロッド２２ｂの先端から下方に延在するバランサロッドの下端に配設された球状部と、操作ボックス４２の上面から上方へ突出し且つバランサロッドの球状部を覆い且つ球状部を保持する凹部と、によって構成される。この場合、ヨー関節、ピッチ関節及びロール関節のそれぞれが互いに同じ位置にあるともいえる。

【0108】

バランスウェイト４１は、台座３６に締結されていた。これに代わり、吊具４５にバランスウェイトが固定されても良い。この場合であっても、吊具４５を含む旋回機構３の重心位置が回転中心Ｇｃに近づくようにバランスウェイトの固定位置及び重量が適合され得る。或いは、バランスウェイト４１が固定されていない場合であっても吊具４５を含む旋回機構３の重心位置が回転中心Ｇｃの近傍にあれば、バランスウェイト４１は割愛されても良い。

【0109】

カメラ４３は、旋回機構３に対して固定されていた。これに代わり、カメラ４３は、床面に対して固定されていても良い。

【0110】

制御装置６１、６２のそれぞれによって実行されていた処理は、単一の制御装置（制御部）によって実行されても良い。加えて、制御装置６１、６２の両方又は一方は、汎用マイクロコンピュータではなく、専用のコントローラによって構成されても良い。

【0111】

バランサ２は、荷重センサ４２ｅによって検出された荷重Ｗｓに上昇支援力Ｆｗを追随させるオートバランス制御を実行していた。これに代わり、バランサ２は、荷重センサ４２ｅの検出値に依らずに決定された大きさの上昇支援力Ｆｗを発生させても良い。例えば、制御装置６２が、ワーク７１が吊具４５に吊り下げられているとき（図６における時刻ｔ２ａから時刻ｔ５までの期間において）、上昇支援力Ｆｗの大きさが力ｆ２となるようにバランサ２を制御しても良い。同様に、ワーク７１が吊具４５に吊り下げられていないとき、上昇支援力Ｆｗの大きさが力ｆ１となるように制御装置６２がバランサ２を制御しても良い。

【要約】

本願に係る移載システムは、荷役物が吊り下げられた吊具を上昇させる力を発生させるバランサを利用し、且つ吊り下げられる荷役物の傾斜角度に応じて吊具の角度を調整することができる。この移載システムは、バランサと吊具との間に介装され、吊具の傾斜角度が変更可能となるように吊具を回転可能に保持する旋回機構と、旋回機構の回転角度を制御して吊具を回転させる吊具回転力を発生させるロボットアームと、吊具に荷役物が吊り下げられる際にロボットアームに吊具回転力を発生させて回転角度を調整する制御部と、を有している。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】