特許 7507612 双腕ロボット及び整列方法

(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】2024-06-20

(45)【発行日】2024-06-28

(54)【発明の名称】双腕ロボット及び整列方法

(51)【国際特許分類】

   B65G 47/14 20060101AFI20240621BHJP

   B25J 9/06 20060101ALI20240621BHJP

【ＦＩ】

B65G47/14 A

B25J9/06 Z

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2020099930

(22)【出願日】2020-06-09

(65)【公開番号】P2021195182

(43)【公開日】2021-12-27

【審査請求日】2023-05-22

(73)【特許権者】

【識別番号】000000974

【氏名又は名称】川崎重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100118784

【弁理士】

【氏名又は名称】桂川 直己

(72)【発明者】

【氏名】平田 和範

【審査官】森林 宏和

(56)【参考文献】

【文献】特開平０８－１５７０４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－０８７５２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－３２６６５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－１０６３２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１８１１２６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６５Ｇ ４７／１４

Ｂ２５Ｊ ９／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

同じ形状の複数のワークを整列するための双腕ロボットであって、
第１アームと、
第２アームと、
を備え、
前記第１アームは、少なくとも１本の整列溝が形成された整列工具を保持し、
前記第２アームは、前記整列工具に載せられ、前記整列溝に入っていない前記ワークに力を加えて、当該ワークが前記整列溝に入るのを促す整列補助工具を保持し、
前記整列溝の幅は、ワークの幅の２倍未満であり、
前記整列溝の長手方向の長さは、前記ワークの長手方向の長さの２倍より大きく、
前記整列溝に入った複数の前記ワークを、前記整列溝に沿ってスライド移動させることを特徴とする双腕ロボット。

【請求項2】

請求項１に記載の双腕ロボットであって、
前記整列工具を、前記整列溝が水平な状態と、前記整列溝の長手方向一端よりも他端が高くなるように傾斜した状態と、の間で切換可能であることを特徴とする双腕ロボット。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の双腕ロボットであって、
前記ワークを個別に取り出して搬送する搬送工具を備え、
前記搬送工具は、前記整列溝において前記ワークのスライド移動先と反対側に形成された空き部分に、別のワークを入れることを特徴とする双腕ロボット。

【請求項4】

請求項１から３までの何れか一項に記載の双腕ロボットであって、
前記ワークを前記整列工具から移し替えることが可能な移し替え工具を備え、
前記移し替え工具は、前記整列溝に入った状態で整列された前記ワークを取り出して、向きが揃った状態で搬送先トレイに配置することを特徴とする双腕ロボット。

【請求項5】

請求項４に記載の双腕ロボットであって、
前記整列工具において整列させることが可能なワークの総数が、前記搬送先トレイの収容可能総数よりも多いことを特徴とする双腕ロボット。

【請求項6】

同じ形状の複数のワークを双腕ロボットを用いて整列するための整列方法であって、
前記双腕ロボットは、
第１アームと、
第２アームと、
を備え、
前記第１アームは、少なくとも１本の整列溝が形成された整列工具を保持し、
前記第２アームは、整列補助工具を保持し、
前記整列方法は、
前記第１アームに保持されている前記整列工具であって、前記整列溝の幅は前記ワークの幅の２倍未満であり、前記整列溝の長手方向の長さは前記ワークの長手方向の長さの２倍より大きい整列工具に、前記ワークを積載する積載工程と、
前記整列工具に載せられ、前記整列溝に入っていない前記ワークに、前記第２アームに保持されている前記整列補助工具により力を加えて、当該ワークが前記整列溝に入るのを促す溝入れ工程と、
前記双腕ロボットにより、前記整列溝の内部の複数の前記ワークを前記整列溝の長手方向一方側にスライド移動させるスライド工程と、
を含むことを特徴とする整列方法。

【請求項7】

請求項６に記載の整列方法であって、
前記双腕ロボットにより、前記整列工具において整列された前記ワークを搬送先トレイに並べて配置する移し替え工程を含むことを特徴とする整列方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数のワークを整列させる双腕ロボット及び整列方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、ワークを容器の所定位置に自動的に配置するロボットが普及している。特許文献１は、この種のロボットを用いるワークのピックアップ方法を開示する。

【0003】

特許文献１においては、互いに重なって堆積されたワークに対して撮影した画像データを処理して、特定されたワークの位置情報に基づいて、ワークをピックアップして容器に移動している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１８－１１１１４０公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記特許文献１の構成では、画像処理により得られたワークの位置情報に基づいて、ロボットがワークを容器へ移動している。従って、ワークの位置が乱雑である場合、位置情報のデータ処理が複雑である。ロボットがワークを取り出す位置も不規則に変化するため、ロボットの取出し動作を効率的に行うことができない。

【0006】

また、あるワークの上に別のワークが重なっている場合、上側のワークの取出しに伴って、下側のワークの位置が動いてしまう可能性がある。これは、ロボットの取出し動作が失敗する原因になる。

【0007】

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、乱雑に配置されたワークを効率的に整列させることにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。

【0009】

本発明の第１の観点によれば、以下の構成の双腕ロボットが提供される。即ち、この双腕ロボットは、同じ形状の複数のワークを整列するために用いられる。前記双腕ロボットは、第１アームと、第２アームと、を備える。前記第１アームは、少なくとも１本の整列溝が形成された整列工具を保持する。前記第２アームは、前記整列工具に載せられ、前記整列溝に入っていない前記ワークに力を加えて、当該ワークが前記整列溝に入るのを促す整列補助工具を保持する。前記整列溝の幅は、前記ワークの幅の２倍未満である。前記整列溝の長手方向の長さは、前記ワークの長手方向の長さの２倍より大きい。前記双腕ロボットは、前記整列溝に入った複数の前記ワークを、前記整列溝に沿ってスライド移動させる。

【0010】

ここで、整列とは、複数のワークを、その向きを揃えて、少なくとも整列溝の長手方向で等ピッチで並べることをいう。

【0011】

これにより、整列工具を用いて複数のワークを一度に整列することが可能になる。従って、整列作業の効率を向上することができる。整列補助工具により、整列工具の整列溝に効率良くワークを入れることができる。双腕ロボットが備える第１アーム及び第２アームの連携動作によって、効率の良い整列作業を実現できる。

【0012】

本発明の第２の観点によれば、以下の工程を含む、双腕ロボットを用いた整列方法が提供される。即ち、この双腕ロボットは、第１アームと、第２アームと、を備える。前記第１アームは、少なくとも１本の整列溝が形成された整列工具を保持する。前記第２アームは、整列補助工具を保持する。前記整列方法は、積載工程と、溝入れ工程と、スライド工程と、を含む。前記積載工程では、前記第１アームに保持されている整列工具に前記ワークを積載する。前記整列工具は、少なくとも１本の整列溝を有する。前記整列溝の幅は前記ワークの幅の２倍未満である。前記整列溝の長手方向の長さは前記ワークの長手方向の長さの２倍より大きい。前記溝入れ工程では、前記整列工具に載せられて前記整列溝に入っていない前記ワークに、前記第２アームに保持されている前記整列補助工具により力を加えて、当該ワークが前記整列溝に入るのを促す。前記スライド工程では、前記双腕ロボットにより、前記整列溝の内部の複数の前記ワークを前記整列溝の長手方向一方側にスライド移動させる。

【0013】

これにより、複数のワークを素早く整列させることができる。整列補助工具により、整列工具の整列溝に効率良くワークを入れることができる。双腕ロボットが備える第１アーム及び第２アームの連携動作によって、効率の良い整列作業を実現できる。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、乱雑に配置されたワークを効率的に整列させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の第１実施形態に係る整列装置の概略な構成を示す斜視図。

【図2】ワークが整列工具に積載される様子を示す部分拡大図。

【図3】整列工具の上のワークが整列溝に入るように整列補助工具によって促される様子を示す部分拡大図。

【図4】ワークが整列溝に入った様子を示す部分拡大図。

【図5】ワークが整列溝の一方にスライド移動した様子を示す部分拡大図。

【図6】第２実施形態において、整列工具の整列溝の空き部分にワークが搬送される様子を示す部分拡大図。

【発明を実施するための形態】

【0016】

次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る整列装置１００の概略な構成を示す斜視図である。図２は、ワーク９が整列工具４に積載される様子を示す部分拡大図である。図３は、整列工具４の上のワーク９が整列溝４２ａに入るように促される様子を示す部分拡大図である。図４は、ワーク９が整列溝４２ａに入った様子を示す部分拡大図である。図５は、ワーク９が整列溝４２ａの一方にスライド移動した様子を示す部分拡大図である。

【0017】

図１に示す整列装置１００は、乱雑に配置された多数のワーク９の向きを揃えて、パッケージトレイ（搬送先トレイ）８の所定の位置に並べて配置するために用いられる。整列装置１００は、特に、図１に示すように細長く形成された小さな部品の整列に好適である。ワーク９の断面形状は任意であるが、本実施形態では、ワーク９は丸棒状である。

【0018】

整列装置１００は、双腕ロボット（自動装置）１を用いて、ワーク９の整列作業、及び、ワーク９のパッケージトレイ８へのセット作業を行う。整列装置１００は、水平多関節型の双腕ロボット１を備える。ただし、これに限定されず、双腕ロボット１は、垂直多関節型の双腕ロボットを採用することもできる。

【0019】

双腕ロボット１は、基台１１と、２本のアーム１２，１２と、各アーム１２の先端に設けられた手首１３と、各手首１３に設けられたエンドリスト部１４と、を備える。

【0020】

基台１１は、双腕ロボット１が備える上記２本のアーム、２つの手首１３及びエンドリスト部１４を支持するベース部材として機能する。基台１１の内部には、例えば、アーム１２、エンドリスト部１４等の動作を制御する図略のロボット制御部が配置される。

【0021】

以下の説明では、アーム１２、又は、アーム１２を構成する各部に関して、基台１１に近い側の端部を「基端部」と称し、基台１１から離れた側の端部を「先端部」と称することがある。

【0022】

双腕ロボット１が備える２本のアーム１２は、同一の構成である。本実施形態では、それぞれのアーム１２は、ベース腕１５と、リンク腕１６と、から構成される。アーム１２の基端側にベース腕１５が配置され、先端側にリンク腕１６が配置されている。ベース腕１５とリンク腕１６は、互いに連結されている。

【0023】

以下の説明においては、２本のアーム１２のそれぞれを、第１アーム１２ａ及び第２アーム１２ｂと称することがある。また、第１アーム１２ａが備えるベース腕１５及びリンク腕１６を、第１ベース腕１５ａ及び第１リンク腕１６ａと称し、第２アーム１２ｂが備えるベース腕１５及びリンク腕１６を、第２ベース腕１５ｂ及び第２リンク腕１６ｂと称することがある。更に、第１アーム１２ａに設けられたエンドリスト部１４を第１エンドリスト部１４ａと称し、第２アーム１２ｂに設けられたエンドリスト部１４を第２エンドリスト部１４ｂと称することがある。

【0024】

それぞれのベース腕１５は、水平な直線状に延びる細長い部材として構成される。基台１１の上面には、基軸１０が固定されている。それぞれのベース腕１５の長手方向の一端（基端）が、基軸１０に対して回転可能に設けられている。ベース腕１５は、基軸１０の軸線回りに回転する。第１ベース腕１５ａ及び第２ベース腕１５ｂは、上下方向で位置を異ならせて配置されている。具体的には、第１ベース腕１５ａ及び第２ベース腕１５ｂは、上から順に基軸１０に取り付けられている。

【0025】

それぞれのリンク腕１６は、水平な直線状に延びる細長い部材として構成される。リンク腕１６の長手方向の一端（基端）が、ベース腕１５の先端に取り付けられている。リンク腕１６は、基軸１０と平行な軸線を中心として回転可能に支持されている。リンク腕１６の長手方向の他端（先端）には、手首１３が取り付けられている。

【0026】

第１リンク腕１６ａは、第１ベース腕１５ａの下側から当該第１ベース腕１５ａに連結されている。第２リンク腕１６ｂは、第２ベース腕１５ｂの上側から当該第２ベース腕１５ｂに連結されている。これにより、２本のベース腕１５の基端部に生じている高低差を相殺することが容易になる。言い換えれば、簡素な構成で、２つの手首１３を実質的に同一の高さに配置することができる。

【0027】

手首１３は、リンク腕１６の先端に固定されている。具体的には、手首１３は、リンク腕１６の先端から長手方向に突出するように設けられている。手首１３には、エンドリスト部１４が上下にスライド移動可能に取り付けられている。

【0028】

エンドリスト部１４は、手首１３に対して昇降することができる。エンドリスト部１４は、上下方向に延びる細長い部材として構成される。エンドリスト部１４の下端には、回転関節１７が設けられている。

【0029】

回転関節１７は、エンドリスト部１４に対して回転可能に取り付けられている。回転関節１７は、エンドリスト部１４に対して回転可能である。回転関節１７には、エンドエフェクタ２が装着される。それぞれのアーム１２に取り付けられるエンドエフェクタ２としては、様々なものを選択することができる。回転関節１７により、エンドエフェクタ２は、エンドリスト部１４に対して回転可能である。

【0030】

アーム１２の各部には、適宜のアクチュエータが配置される。アクチュエータは、例えば電動モータであり、前述のロボット制御部によって制御される。これらのアクチュエータにより、アーム１２の各部を駆動することができる。

【0031】

エンドエフェクタ２は、後述の工具等を把持するために用いられる。エンドエフェクタ２は、例えば図２に示すように、対称的に配置された１対の挟持部２ａを備える。

【0032】

１対の挟持部２ａは、互いに近づく又は離れる方向にスライド可能である。それぞれの挟持部２ａにおいて、互いに対向する面には半円状の凹部が形成されている。これにより、挟持部２ａは、丸棒状の部分を備える工具を容易に把持することができる。ただし、挟持部２ａとは別の構成で、工具をエンドエフェクタ２に着脱できるようにしても良い。

【0033】

続いて、整列装置１００がワーク９の整列に用いる工具について詳細に説明する。本実施形態の整列装置１００は、主として、図１に示す整列補助工具３、整列工具４、及び移し替え工具５を用いて作業を行う。

【0034】

整列補助工具３は、整列工具４とともに、ワーク９を整列させるために用いられる。整列補助工具３は、例えば図２等に示すように、ワーク案内部３１と、レバー３２と、を備える。

【0035】

ワーク案内部３１は、ブラシ状に構成された部分である。ワーク案内部３１は、ある程度広い範囲にわたって複数のワーク９に接触し、掃くようにして一度に動かすことができる。ブラシ毛の部分は、例えば、化繊、シリコン等から構成される。

【0036】

ワーク案内部３１において、複数本のブラシ毛は、ブロック状の部材である本体部から下方へ延びている。本体部の上面に、円柱状の被挟持部６が固定されている。ワーク案内部３１は、当該被挟持部６を介して、エンドエフェクタ２により把持される。

【0037】

ワーク案内部３１は上記の構成に限定されず、複数のワーク９に何らかの形で作用して移動させることができれば良い。ワーク案内部３１は、例えば、圧縮空気を複数のワーク９に吹き付けて、非接触で移動させる構成にすることもできる。

【0038】

レバー３２は、Ｌ字状に折り曲げられた板状部材から構成される。レバー３２は、ワーク案内部３１の本体部の側面に固定される。レバー３２は、ワーク案内部３１の本体部から水平に突出する小さな板状部分を有している。この突出部分は、後述する溝プレート４２の一端を持ち上げるために用いられる。

【0039】

整列工具４は、ワーク９を整列するための過渡的な容器として用いられる。整列工具４は、図１等に示すように、ブラケット４１と、溝プレート（溝部材）４２と、を備える。

【0040】

ブラケット４１は、Ｌ字状に折り曲げられた板状部材から構成される。ブラケット４１の水平部分の上面に、円柱状の被挟持部６が固定されている。ブラケット４１は、当該被挟持部６を介して、エンドエフェクタ２に把持される。ブラケット４１は、水平部分から下に折り曲げられた垂直部分を備える。垂直部分の下端には、溝プレート４２が回転可能に取り付けられている。

【0041】

溝プレート４２は、細長い板状に形成される。溝プレート４２の長手方向一端側が、ブラケット４１に取り付けられている。これにより、溝プレート４２は、ブラケット４１によって片持ち支持される。溝プレート４２とブラケット４１の連結部分には、例えばヒンジ等が設けられている。これにより、溝プレート４２は、水平な軸を中心として回転することができる。

【0042】

ブラケット４１の垂直部分には、溝プレート４２の回転角度範囲を規制する図示しないストッパが配置されている。このストッパにより、溝プレート４２は、外力が加えられていない状態において、水平姿勢を保持する。

【0043】

溝プレート４２の上面には、複数の整列溝４２ａが形成されている。複数の整列溝４２ａは、溝プレート４２の幅方向に等間隔で並んでいる。それぞれの整列溝４２ａは、上側を開放させている。それぞれの整列溝４２ａは、溝プレート４２の長手方向に直線状に延びている。複数の整列溝４２ａにおいて、ブラケット４１に近い側の端部は、幅方向に並んでいる。複数の整列溝４２ａは、互いに平行である。

【0044】

複数の整列溝４２ａは、溝プレート４２に一体的に形成されている。従って、溝プレート４２の姿勢が水平であるときは、整列溝４２ａの姿勢も水平である。溝プレート４２の姿勢が傾斜したときは、整列溝４２ａは、その長手方向一端よりも他端が高くなるように傾斜する。

【0045】

それぞれの整列溝４２ａの幅は、ワーク９の直径（幅）より若干大きい。ただし、整列溝４２ａの幅はワーク９の直径（幅）の２倍よりは小さいので、１本の整列溝４２ａに複数本のワーク９が幅方向に並んで入ることはない。整列溝４２ａの深さは、ワーク９の直径（厚み）より若干小さい。従って、１本の整列溝４２ａに複数本のワーク９が上下方向に重なって入ることはない。整列溝４２ａにワーク９が入ったとき、整列溝４２ａの開口からワーク９が上方に少し突出した状態となる。

【0046】

整列溝４２ａの長手方向の長さは、ワーク９の長手方向の長さの２倍以上であり、例えば９倍程度である。従って、整列溝４２ａには、複数のワーク９を、それぞれのワーク９の長手方向を整列溝４２ａの長手方向に沿わせるように向けた状態で、並べて入れることができる。

【0047】

この構成では、ワーク９の長手方向が整列溝４２ａの長手方向と一致していないと、整列溝４２ａに入ることができない。逆に言えば、ワーク９を整列溝４２ａに入れることで、ワーク９の向きを拘束することができる。整列溝４２ａが長いので、ワーク９を整列溝４２ａに入れることは容易である。また、整列溝４２ａに入ったワーク９は開口から上方に少し突出しているので、ワーク９を、後述の移し替え工具５によって整列溝４２ａから容易に取り出すことができる。

【0048】

本実施形態の溝プレート４２において、複数の整列溝４２ａにより収容可能なワーク９の総数は、パッケージトレイ８により収容可能なワーク９の総数より大きい。例えば、パッケージトレイ８によるワーク９の収容総数が、溝プレート４２によるワーク９の収容最大数の８０％となるように、整列溝４２ａの数及び長さを定めることができる。

【0049】

図１に示す移し替え工具５は、ワーク９を１つずつ取り出して搬送することができる。移し替え工具５は、整列工具４に整列されたワーク９をパッケージトレイ８の所定の位置に１つずつ配置するために用いられる。移し替え工具５は、ベース部５１と、吸着部５２と、を備える。

【0050】

ベース部５１は、細長い板状に形成されている。ベース部５１の長手方向一端部の上面には、円柱状の被挟持部６が固定されている。移し替え工具５は、当該被挟持部６を介して、エンドエフェクタ２に把持される。ベース部５１の長手方向他端側には、吸着部５２が配置されている。

【0051】

吸着部５２は、ベース部５１の下面から下方に突出するように設けられている。吸着部５２は、例えば負圧を発生させることにより、ワーク９を吸着することができる。ただし、ワーク９を保持する方法は限定されない。

【0052】

続いて、本実施形態の整列装置１００が行う一連の作業について図１から図５を参照して説明する。

【0053】

本実施形態の整列装置１００は、２台の双腕ロボット１を用いて、整列作業及び移し替え作業のそれぞれを行う。なお、以下の説明においては、整列作業を行う双腕ロボット１を整列ロボット１ａと称し、移し替え作業を行う双腕ロボット１を移し替えロボット１ｂと称することがある。

【0054】

整列ロボット１ａは、整列補助工具３及び整列工具４を用いて、作業トレイ８０に無造作に撒かれたワーク９を整列させる。整列ロボット１ａは、第１アーム１２ａのエンドエフェクタ２によって整列補助工具３を把持し、第２アーム１２ｂのエンドエフェクタ２によって整列工具４を把持する。

【0055】

作業トレイ８０は、図１に示すように、平面視で矩形の板状に形成されている。作業トレイ８０は、整列ロボット１ａの基台１１の近傍に配置される。矩形状の作業トレイ８０が有する４つの辺のうち、基台１１に近い辺を除く３つの辺には、上方に突出したリブが形成されている。これにより、作業トレイ８０からのワーク９の落下を防止することができる。以下では、作業トレイ８０においてリブが形成されていない側を、作業トレイ８０の開放側と呼ぶことがある。

【0056】

整列ロボット１ａは、図１に示すように、整列工具４が作業トレイ８０の開放側に隣接するように、第２アーム１２ｂ及び第２エンドリスト部１４ｂ等を動かす。このとき、整列工具４の上面の高さが、作業トレイ８０の上面の高さよりも若干低くなっている。整列工具４の一部が、作業トレイ８０の下方に少し差し込まれても良い。

【0057】

上記の第２アーム１２ｂ等の動作と殆ど同時に、整列ロボット１ａは、整列補助工具３が平面視で作業トレイ８０の開放側と反対側に近い適宜の位置となるように、第１アーム１２ａを動かし、その後に、整列補助工具３を下降させるように、第２エンドリスト部１４ｂを動かす。この結果、図１に示すように、整列補助工具３（ワーク案内部３１）の下端のブラシ毛が作業トレイ８０の上面に接触する。

【0058】

その後、整列ロボット１ａは、第１アーム１２ａを動かして、整列補助工具３を作業トレイ８０の開放側に向かって移動させる。これにより、図２に示すように、作業トレイ８０の上の複数のワーク９がブラシ毛に押されて、作業トレイ８０の開放部から整列工具４の上に落下する（積載工程）。これにより、ワーク９を整列工具４に積載することができる。ワーク９のうち、向き及び位置が整列溝４２ａと一致しているワーク９は、整列溝４２ａに落下する。

【0059】

続いて、整列ロボット１ａは、整列補助工具３が作業トレイ８０から上方に離れた適宜の位置となるように、第１アーム１２ａ及び第１エンドリスト部１４ａ等を動かす。更に、整列ロボット１ａは、整列工具４が平面視で作業トレイ８０のほぼ中央に位置し、かつ、整列工具４が作業トレイ８０よりも少し高い位置となるように、第２アーム１２ｂ及び第２エンドリスト部１４ｂ等を動かす。このとき、整列工具４の溝プレート４２の高さは、整列補助工具３の下端付近となるように調整される。従って、図３に示すように、整列補助工具３の下端のブラシ毛が溝プレート４２の上面に接触する。

【0060】

次に、整列ロボット１ａは、第１アーム１２ａを動かして、整列補助工具３を図３の太線矢印で示すように水平面内で適宜動かす（溝入れ工程）。平面視での整列補助工具３の移動軌跡は任意であるが、溝プレート４２の上面の大部分をカバーするように定められることが好ましい。

【0061】

これにより、溝プレート４２の上の複数のワーク９のうち、整列溝４２ａに入っていないものが、整列補助工具３のブラシ毛に押される。このときに位置及び向きの少なくとも何れかが変化し、整列溝４２ａと一致するようになったワーク９は、整列溝４２ａに自重で落下する。整列溝４２ａに入っているワーク９が開口から上側に突出する量は小さいので、当該ワーク９にブラシ毛が接触して押されても整列溝４２ａから出ることはない。このようにして、整列補助工具３の作用によって、整列溝４２ａに入るワーク９の数が次々と増加していく。

【0062】

溝プレート４２の上で整列補助工具３をある程度移動させた後、整列ロボット１ａは、整列補助工具３を更に水平面内で動かす。ただし、このときの整列補助工具３の軌跡は、整列溝４２ａに入らずに溝プレート４２の上に残っているワーク９を、整列補助工具３のブラシ毛で外へ掃き出すように定められる。これにより、向き又は位置が整列溝４２ａと一致しなかったワーク９は、溝プレート４２から作業トレイ８０の上に落下する。この結果、図４に示すように、溝プレート４２に載っているワーク９の全てが整列溝４２ａに入った状態となる。この状態は、ワーク９の向きを全て揃えた状態ということもできる。

【0063】

その後、整列ロボット１ａは、図４に示すように、整列補助工具３のレバー３２が溝プレート４２の自由端の下方に差し込まれるように、第１アーム１２ａ及び第１エンドリスト部１４ａ等を動かす。続いて、整列ロボット１ａは、整列補助工具３を上昇させるように第１エンドリスト部１４ａを動かす。これにより、図５に示すように、溝プレート４２の自由端がレバー３２によって持ち上げられる。これに伴って、全ての整列溝４２ａが、長手方向でブラケット４１に近い側が低く、ブラケット４１から遠い側が高くなるように傾斜する。この結果、それぞれの整列溝４２ａに入っているワーク９は、整列溝４２ａに沿って自重で滑り、ブラケット４１に近づくようにスライド移動する（スライド工程）。

【0064】

溝プレート４２を傾斜させる前の図４の状態では、整列溝４２ａにワーク９が入っている位置は不定である。しかし、整列溝４２ａを傾斜させて自重によってワーク９を寄せることで、最もブラケット４１に近いワーク９は整列溝４２ａの端部で静止し、当該ワーク９に、２番目にブラケット４１に近いワーク９が当たって静止する。３番目以降のワーク９も同様である。このようにして、ワーク９とワーク９の隙間をなくして、互いに接触させることができる。

【0065】

ワーク９の長手方向の長さは全て等しい。従って、整列溝４２ａにおいてそれぞれのワーク９が当該整列溝４２ａの長手方向一方側へスライド移動することで、複数のワーク９を、その向きを揃えて、整列溝４２ａの長手方向で等ピッチで並べることができる。更に言えば、複数の整列溝４２ａは、互いに等しい間隔で並べて配置されるとともに、その向きは互いに平行である。従って、スライド移動の結果、ワーク９はマトリクス状に並んだ状態になる。

【0066】

少しして、整列装置１００は、レバー３２による溝プレート４２の持上げを解除して水平姿勢に戻す。

【0067】

その後、整列装置１００は、図略のカメラ（撮像部）を用いて、溝プレート４２の上面を撮影する。整列装置１００は、カメラから得られた画像に対して公知の画像認識処理を行うことによって、溝プレート４２内に収容されたワーク９の数を取得する。ワーク９がマトリクス状に並んでいるので、画像認識処理は容易である。

【0068】

溝プレート４２内に整列されたワーク９の数が所定の閾値より少ない場合、整列ロボット１ａは、上述した積載工程、溝入れ工程、及びスライド工程を再び行う。この閾値は、パッケージトレイ８に配置する必要があるワーク９の総数と等しいか、それより大きい数とすることが好ましい。

【0069】

溝プレート４２内に整列されたワーク９の数が閾値以上である場合、整列ロボット１ａは、整列工具４を、図１に示すパス作業台８１の上に載せる。

【0070】

パス作業台８１は、整列ロボット１ａ及び移し替えロボット１ｂの何れもアクセスできるように、整列ロボット１ａと移し替えロボット１ｂとの間に設けられている。

【0071】

移し替えロボット１ｂは、整列ロボット１ａにより準備された整列工具４内のワーク９を１つずつピックアップしてパッケージトレイ８に配置する。パッケージトレイ８は、図１に示すように、マトリクス状に配置された複数の収容部８ａを備える。それぞれの収容部８ａには、１つのワーク９を収容することができる。後の工程のために、複数の収容部８ａに対し、ワーク９は所定の（同一の）向きで配置する必要がある。

【0072】

以下、作業を具体的に説明する。移し替えロボット１ｂは、第１アーム１２ａのエンドエフェクタ２によって整列工具４を把持し、第２アーム１２ｂのエンドエフェクタ２によって移し替え工具５を把持する。整列工具４は、前述の整列ロボット１ａによってパス作業台８１に置かれたものである。

【0073】

移し替えロボット１ｂは、整列工具４がパッケージトレイ８の近傍に位置するように、第１アーム１２ａ等を動かす。この状態で、移し替えロボット１ｂは、移し替え工具５の吸着部５２を用いて、溝プレート４２の整列溝４２ａに入っているワーク９を１つずつ取り出して、パッケージトレイ８の収容部８ａに配置するように、第２アーム１２ｂ及び第２エンドリスト部１４ｂ等を動かす（移し替え工程）。

【0074】

前述のとおり、複数のワーク９は、溝プレート４２によって事前に向きが揃えられ、マトリクス状に配置されている。従って、移し替えロボット１ｂによるワーク９のピックアップ動作を素早く行うことができる。

【0075】

ワーク９の数は、溝プレート４２が収容可能な最大数より少ないことが殆どである。言い換えれば、整列溝４２ａの一部にワーク９が配置されていない場合もある。しかし、ワーク９が溝プレート４２のどの位置にあるかは、前述のカメラによる画像に対して適宜の画像処理を行うことで取得することができる。この情報を利用することで、移し替え工程の作業効率を高めることができる。

【0076】

上述のように、本実施形態の整列装置１００においては、２台の双腕ロボット１が連携することで、ワーク９をパッケージトレイ８に整列して配置する作業を効率的に行うことができる。

【0077】

以上に説明したように、本実施形態の整列装置１００は、同じ形状の複数のワーク９を整列するために用いられる。整列装置１００は、少なくとも１本の整列溝４２ａが形成された整列工具４を備える。整列溝４２ａの幅は、ワーク９の幅の２倍未満である。整列溝４２ａの長手方向の長さは、ワーク９の長手方向の長さの２倍より大きい。整列溝４２ａに入った複数のワーク９が、整列溝４２ａに沿ってスライド移動することによって整列される。

【0078】

これにより、整列工具４を用いて複数のワーク９を一度に整列させることが可能になる。従って、整列作業の効率を向上することができる。

【0079】

また、本実施形態の整列装置１００は、整列工具４を、図４に示すように整列溝４２ａが水平な状態と、図５に示すように整列溝４２ａの長手方向一端よりも他端が高くなるように傾斜した状態と、の間で切換可能である。

【0080】

これにより、単純な構成で、複数のワーク９を整列溝４２ａの一端側に自重によってスライド移動させることができる。

【0081】

また、本実施形態の整列装置１００は、ワーク９を整列工具４から移し替えることが可能な移し替え工具５を備える。移し替え工具５は、整列溝４２ａに入った状態で整列されたワーク９を取り出して、向きが揃った状態でパッケージトレイ８に配置する。

【0082】

これにより、整列工具によりワーク９が予め整列されているので、向きを揃った状態の複数のワーク９をパッケージトレイ８に容易に配置することができる。

【0083】

また、本実施形態の整列装置１００では、整列工具４において整列させることが可能なワーク９の総数が、搬送先トレイの収容可能総数よりも多い。

【0084】

これにより、整列溝４２ａに厳密に隙間なくワーク９を配置する必要がない。言い換えれば、整列溝４２ａに多少大雑把にワーク９を入れても、１つのパッケージトレイ８に配置すべきワーク９の数を確保できる可能性が高い。従って、ワーク９の整列作業をより素早く行うことができる。

【0085】

また、本実施形態の整列装置１００は、整列補助工具３を備える。整列補助工具３は、整列工具４に載せられ整列溝４２ａに入っていないワーク９にブラシ毛を介して力を加えて、ワーク９が整列溝４２ａに入るのを促す。

【0086】

これにより、整列溝４２ａに効率良くワーク９を入れることができる。

【0087】

また、本実施形態の整列装置１００に用いられる整列ロボット１ａは、整列補助工具３を保持する第１アーム１２ａと、整列工具４を保持する第２アーム１２ｂと、を備える。

【0088】

これにより、第１アーム１２ａ及び第２アーム１２ｂの連携動作によって、効率の良い整列作業を実現できる。

【0089】

次に、第２実施形態を説明する。図６は、第２実施形態において、整列工具４の整列溝４２ａの空き部分にワーク９が搬送される様子を示す部分拡大図である。なお、本実施形態の説明においては、前述の実施形態と同一又は類似の部材には図面に同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。

【0090】

本実施形態の溝プレート４２の構成は、上述の第１実施形態の溝プレート４２と実質的に同様である。ただし、溝プレート４２が収容可能なワーク９の総数は、パッケージトレイ８が備える収容部８ａの数と等しい。従って、整列工具４とパッケージトレイ８とを１対１で対応させるためには、整列溝４２ａの全部にワーク９を入れる必要がある。

【0091】

上述のスライド工程の後、整列装置１００は、カメラで撮影した画像を処理することで、整列溝４２ａに入っているワーク９の数を取得する。この数が溝プレート４２の収容可能総数よりも少ない場合、整列装置１００は、整列溝４２ａにおいてワーク９が入っていない空き部分の位置情報を取得する。

【0092】

上述のように、溝プレート４２が傾斜するのに伴って、整列溝４２ａにおいてワーク９が一端側にスライド移動している。従って、空き部分は、整列溝４２ａのうち、ワーク９のスライド移動先と反対側の端部に位置する。

【0093】

整列ロボット１ａは、第１アーム１２ａのエンドエフェクタ２が、スライド工程で用いた整列補助工具３の把持を解除し、代わりに搬送工具５ｘを把持するように制御する。搬送工具５ｘは、移し替えロボット１ｂで説明した移し替え工具５と同様の構成であり、ベース部５１及び吸着部５２を備える。

【0094】

整列ロボット１ａは、搬送工具５ｘの吸着部５２を用いて、作業トレイ８０のワーク９を１つ取り出すように、第１アーム１２ａ等を動かす。作業トレイ８０におけるワーク９の位置及び向きは、カメラによって作業トレイ８０を予め撮影し、得られた画像に対して適宜の画像認識処理を行うことで取得することができる。

【0095】

続いて、整列ロボット１ａは、搬送工具５ｘによって取り出したワーク９の向きを適宜調整した上で整列溝４２ａの空き部分に入れるように、第１アーム１２ａ等を動かす。この搬送作業が、整列溝４２ａの空き部分が無くなるまで反復される。

【0096】

このように搬送工具５ｘによってワーク９を整列溝４２ａに入れる個別搬送作業は、比較的に長い時間が掛かる。従って、上述の画像処理で得たワーク９の数が適宜の閾値より少ない場合は、再び、上述の積載工程、溝入れ工程及びスライド工程を行うことが好ましい。積載工程、溝入れ工程及びスライド工程を行うことで、整列溝４２ａの空き部分の多くにワーク９を一度に入れることができる可能性が高い。従って、その後に個別搬送作業を行ったとしても、空き部分の全部にワーク９を入れるまでの総時間が短くなることが期待できる。

【0097】

以上に説明したように、本実施形態の整列装置１００は、ワーク９を個別に取り出して搬送する搬送工具５ｘを備える。搬送工具５ｘは、整列溝４２ａにおいてワーク９のスライド移動先と反対側に形成された空き部分に、別のワーク９を入れる。

【0098】

これにより、整列溝４２ａを全部埋めるようにワーク９を入れることができるので、後の工程での取扱いが容易である。

【0099】

以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。

【0100】

溝プレート４２における整列溝４２ａの数は任意である。整列溝４２ａは１本でも良い。

【0101】

図３の溝入れ工程では、整列工具４を静止させて整列補助工具３を動かす代わりに、整列補助工具３を静止させて整列工具４を動かしても良い。整列補助工具３と整列工具４の両方を同時に動かしても良い。

【0102】

整列補助工具３（ワーク案内部３１）のブラシ毛の接触に代えて、整列工具４を単に振動させることで、整列工具４の上のワーク９に力を加えて整列溝４２ａに入るように促しても良い。振動は、第２アーム１２ｂ及び第２エンドリスト部１４ｂ等の動きで実現することができる。整列工具４の振動は水平面内で行われても良いし、上下方向で行われても良い。

【0103】

整列溝４２ａにおけるワーク９のスライド移動は、ワーク案内部３１のブラシ毛を整列溝４２ａに入れた状態で整列溝４２ａに沿って動かすことで実現しても良い。この場合、図５のように溝プレート４２を傾斜させる作業が不要になる。

【0104】

溝プレート４２は、その長手方向一側の端部に位置し、整列溝４２ａを構成する壁部が、長手方向他端に向けて移動可能に構成されても良い。この場合、当該壁部の移動により、ワーク９を整列溝４２ａに沿ってスライド移動させることができる。この構成によっても、溝プレート４２を傾斜させる作業が不要になる。

【0105】

整列溝４２ａに沿う向きでワーク９に圧縮空気を吹き付けることで、ワーク９を整列溝４２ａに沿ってスライド移動させることもできる。

【0106】

移し替え工具５は、一度に複数個のワーク９を搬送できるように構成しても良い。

【0107】

溝プレート４２の整列溝４２ａは、少なくとも２つのワーク９を、当該ワーク９の長手方向ではなく幅方向に並んで整列させるために形成されても良い。この場合、整列溝４２ａは矩形状に形成され、この矩形において隣り合う２辺のうち第１辺の長さは、ワーク９の長さの２倍未満、好ましくは、ワーク９の長さより若干大きい程度に形成される。整列溝４２ａの矩形のうち第２辺の長さは、ワーク９の幅の２倍より大きくなるように形成される。複数のワーク９が整列溝４２ａ内にある状態で、溝プレート４２（整列溝４２ａ）を、前記第２辺の一端が他端よりも高くなるように傾斜させる。この結果、整列溝４２ａ内のワーク９は、当該ワーク９の幅方向に整列される。

【0108】

双腕ロボット１の代わりに、２台のロボットの組合せが用いられても良い。また、ロボットの代わりに、他の機構により整列補助工具３、整列工具４、移し替え工具５、搬送工具５ｘが保持されても良い。

【符号の説明】

【0109】

３ 整列補助工具
４ 整列工具
４２ａ 整列溝
５ 移し替え工具
５ｘ 搬送工具
９ ワーク
１００ 整列装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】