JP2010058978A - パレタイズ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パレタイズ装置において、簡単な構成により、ワークやパレットに寸法ばらつきがあっても、パレタイズ時のワーク間の干渉やパレタイズされたワーク間の隙間の発生を防止して柔軟に、且つ高速にパレタイズ可能とする。
【解決手段】本装置１は、ワークを把持するハンド部２と、ハンド部２を移動させるアーム部３と、積載したワークの位置情報を取得する計測部５と、前記情報を記憶する記憶部６と、各部の動作を制御する制御部１０と、を備えている。制御部１０は、ワークを把持したハンド部２を移動させてパレットにワークを積載した際に、計測部５によってそのワークの積載位置を取得して記憶部６に記憶させ、次のワークをパレットに積載する際に、記憶部６に記憶されている積載位置に基づいて、ワークの積載予定位置を決定する。既積載ワークの積載位置を基準にするので、ワークやパレットの寸法変動に対応でき干渉や隙間の発生を防止できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、ワークを順次搬送してパレット上に整列積載するパレタイズ装置に関する。

従来から、ワークの輸送やハンドリングのためにパレットにワークを積載する、いわゆるパレタイズのための装置、すなわちパレタイズ装置が生産工場や流通運送業界などで盛んに用いられている。このようなパレタイズ装置を自動運転する場合に、ワーク相互の干渉を防ぐと共に、ワークを相互間の隙間がないようにパレットに整列積載することが望まれる。そこで、パレット上での予め計算したワークの目的位置と、ワークの押し付け移動量とから計算したパレット上の位置にワークを載置し、その後、先にパレタイズされているワークに向けて、後のワークを押し付けるように移動する装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、パレタイズ装置がワークを位置ずれなく把持してパレット上に積載することにより、パレット上でのワーク相互の干渉や隙間の発生を防止するために、パレタイズする前にワークの姿勢や位置を補正するための位置決めステーションを設けたパレタイズ装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特許２５４９１３９号（特開平１−２２２８７９号公報） 特開平８−８５６２７号公報

しかしながら、上述した特許文献１や特許文献２に示されるようなパレタイズ装置においては、以下のような問題がある。すなわち、特許文献１のパレタイズ装置は、パレット上でのワークの目的位置をどのように計算するかについての開示がなく、不明である。もし、既定のパレットの位置と既定のワーク寸法とから目的位置を計算するのであれば、ワークの寸法ばらつきの累積により、ワーク同士の相互干渉やワーク間の隙間の発生などの問題が生じることになる。また、特許文献２のパレタイズ装置は、ワークを位置ずれなく把持するには効果があるものの、ワークの寸法変動には対処することができず、また、位置決めステーションにおける処理時間発生の問題もある。

本発明は、上記課題を解消するものであって、簡単な構成により、ワークやパレットに寸法ばらつきがあっても、パレタイズ時のワーク間の干渉やパレタイズされたワーク間の隙間の発生を防止して柔軟に、且つ高速にパレタイズできるパレタイズ装置を提供することを目的とする。

上記課題を達成するために、請求項１の発明は、ワークをその供給場所から順次搬送してパレット上に整列して積載するパレタイズ装置であって、ワークを把持するハンド部と、前記ハンド部を移動させるアーム部と、パレットにおけるワークの積載位置の情報を取得するための計測部と、前記積載位置を記憶するための記憶部と、前記各部の動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、ワークを把持した前記ハンド部を前記アーム部によって移動させてパレットにワークを積載した際に前記計測部によってそのワークの積載位置を取得して前記記憶部に記憶させ、次のワークをパレットに積載する際に、前記記憶部に記憶されている積載位置に基づいて、ワークの積載予定位置を決定するものである。

請求項２の発明は、請求項１に記載のパレタイズ装置において、ワーク寸法を測定するワーク測定部をさらに備え、多段に積載可能なワークをパレットに多段に積載する場合に、前記制御部は、前記ワーク測定部によって測定されたワーク寸法が、積載を予定している段におけるパレットの未積載部の寸法よりも大きいときに当該ワークを上の段に積載するように前記ハンド部を制御するものである。

請求項３の発明は、請求項２に記載のパレタイズ装置において、ワーク寸法が未積載部の寸法よりも大きい場合に、前記未積載部には当該未積載部の寸法よりも小さい寸法のワークを選択して積載するものである。

請求項４の発明は、請求項１または請求項２に記載のパレタイズ装置において、前記ハンド部はワークを把持するための少なくとも長短２種類の爪を有し、長い爪は、前記積載予定位置から所定のクリアランスを設けてパレットにワークを載置して短い爪を引き抜いた後、前記ワークを押して前記クリアランスを詰めるために用いられるものである。

請求項５の発明は、請求項４に記載のパレタイズ装置において、前記制御部は、前記クリアランスを詰める際に、ワークを押す爪に作用する反力を応力センサによって計測し、所定値以上の反力が計測された位置をワークの積載位置とするものである。

請求項６の発明は、請求項４または請求項５に記載のパレタイズ装置において、ワークはパレット上への積載時の底面形状が積載姿勢によって異なる直方体であり、前記制御部は、パレットの未積載部の寸法に応じて積載時のワークの底面の選択を行うものである。

請求項７の発明は、請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載のパレタイズ装置において、パレットは、ワーク整列方向両端部にワーク転倒防止部材を有し、前記制御部は、前記ワーク転倒防止部材の後端側付近に整列される最後のワークを、先に積載されているワーク側に傾けた状態で積載予定位置の上方から下降させ、前記先に積載されているワークの上方後端角部の回りに回転させることによりワークを正立させてパレットに積載するように前記ハンド部を制御するものである。

請求項８の発明は、請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載のパレタイズ装置において、パレットは、ワーク整列方向両端部にワーク転倒防止部材を有し、前記ワーク転倒防止部材の後端側付近に整列される最後のワークの積載を滑らかに行うための誘い込み板をパレット側に備えるものである。

請求項９の発明は、請求項１に記載のパレタイズ装置において、前記制御部は、ワークを前記積載予定位置までワーク整列方向に沿って移動させた後、所定の距離だけ戻した位置に載置するように前記ハンド部を制御するものである。

請求項１０の発明は、請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載のパレタイズ装置において、前記制御部は、パレット上でワークをワーク整列方向に沿って移動させる際に、前記ハンド部に備えたワークを押す側の爪に作用する反力を応力センサによって計測し、所定値以上の反力が計測された位置を前記移動の完了位置とし、前記完了位置を判断するための前記反力に対する所定値は、ワークの強度に応じて設定するものである。

請求項１１の発明は、請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載のパレタイズ装置において、ワーク寸法を測定するワーク測定部をさらに備え、前記制御部は、前記ワーク測定部によって測定されたワーク寸法と予め記憶している標準のワークの寸法とを比較することにより、ワークの品種の異同を判断するものである。

請求項１の発明によれば、現実のワークの積載位置を把握すると共に、その積載位置情報を次のワークの積載にフィードバックするので、既に積載されているワークの積載位置を基準にして、個々のワークやパレットの寸法ばらつきに対応でき、パレタイズ時のワーク間の干渉やパレタイズされたワーク間の隙間の発生を防止して柔軟に、且つ高速にパレタイズできる。

請求項２の発明によれば、事前に積載の可不可を判断して積載可能な寸法のワークを選択して積載するようにできるので、ワークに寸法ばらつきがあっても柔軟に対処して、パレットにおける未積載空間を発生することなくパレタイズでき、積載ミスを無くすことができる。また、装置が自律的に柔軟に対処するので、装置が立ち往生したり作業員を呼んだりすることなく、高速に対処できる。

請求項３の発明によれば、ワークの寸法ばらつきなどにも柔軟に対処して、パレットにおける未積載空間を発生することなくパレタイズでき、積載ミスを無くすことができる。

請求項４の発明によれば、ワーク間に短爪が挟まれないように短爪を逃がしてワークを移動させることができ、ワーク同士の密着整列が可能となる。また、爪を開閉する場合などにおいて、開閉のためのクリアランス確保を考慮する必要がなくなる。

請求項５の発明によれば、クリアランスのばらつきに左右されることなく適切にワークを押して整列させることができる。また、ワークに加えた過度の力によってワークやハンド部を損傷させてしまう、ということを防止できる。

請求項６の発明によれば、個々のワークやパレットの寸法ばらつきに柔軟に対処して、ワークを適切に、すなわち隙間を生じさせることなく、パレット上に積載できる。

請求項７の発明によれば、ワーク積載のためのクリアランスが小さい場合に、ワークの角部との干渉を回避して確実に積載できる。

請求項８の発明によれば、ワーク積載のためのクリアランスが小さい場合に、ワークとワーク転倒防止部材の角部との干渉を回避して確実に積載できる。

請求項９の発明によれば、多段積みの場合に、ワーク寸法のばらつきなどによって発生する前方ワークの下部近傍における下段ワークの角部の出っ張りなどを避けてワークを載置できるので、ワークが斜め置きされて転倒するなどという不具合を防止できる。所定距離戻すことによって生じた隙間は、次のワークによる詰め動作によって順次詰めることができるので、ワークやパレットに寸法ばらつきがあっても稠密に積載することができる。

請求項１０の発明によれば、ワークやハンド部を破損することなく、適切に移動させることができ、ワーク間の隙間の発生を防止して稠密に積載することができる。

請求項１１の発明によれば、ワークの品種の異同を判断するので、１つのパレットに異品種のワークが混載されるのを防止するようにできる。

本発明の第１の実施形態に係るパレタイズ装置の斜視図。 同上装置のブロック構成図。 （ａ）は同上装置のハンド部の斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡＡ線断面図。 同上装置によるワークの移動を示す斜視図。 同上装置によるワークの移動を示す側面図。 同上装置によるワークのパレット積載を段階的に示す斜視図であり、（ａ）はコンベアからワークを取り出した状態の斜視図、（ｂ）はパレットにワークを降ろす状態の斜視図、（ｃ）はハンド部の短爪を引き抜いた状態の斜視図、（ｄ）はハンド部の長爪でワークを整列させた状態の斜視図、（ｅ）はワーク積載が終わってハンド部を引き抜いた状態の斜視図。 （ａ）は同上装置により整列させるパレット直上の最初のワークをその軌跡と共に示す側面図、（ｂ）は同じく２番目のワークをその軌跡と共に示す側面図。 図７（ａ）（ｂ）の変形例を示し、（ａ）は同上装置により整列させるパレット直上の最初のワークをその軌跡と共に示す側面図、（ｂ）は同じく２番目のワークをその軌跡と共に示す側面図。 （ａ）は第２の実施形態に係るパレタイズ装置のハンド部分とコンベア上のワークの斜視図、（ｂ）は同ハンド部によりワークをパレットに載置する様子を示す斜視図。 （ａ）は第３の実施形態に係るパレタイズ装置のハンド部分とコンベア上のワークの斜視図、（ｂ）は同ハンド部によりワークを水平に把持した状態の斜視図、（ｃ）は同ハンド部により把持したワークを回転した状態の斜視図。 同上装置によるワークのパレット積載を段階的に示す斜視図であり、（ａ）はパレットにワークを降ろす状態の斜視図、（ｂ）はワークを下ろした状態の斜視図、（ｃ）はハンド部の短爪を引き抜いた状態の斜視図、（ｄ）はハンド部の長爪でワークを整列させた状態の斜視図、（ｅ）はワーク積載が終わってハンド部を引き抜いた状態の斜視図。 （ａ）は第４の実施形態に係るパレタイズ装置のハンド部分の斜視図、（ｂ）は同ハンド部によりワークを把持してコンベアから取り出した状態の斜視図。 同上装置によるワークのパレット積載を段階的に示す斜視図であり、（ａ）はパレットにワークを降ろす状態の斜視図、（ｂ）はワークを下ろしてハンド部の短爪を引き抜いた状態の斜視図、（ｃ）はハンド部の長爪でワークを整列させた状態の斜視図、（ｄ）はワーク積載が終わってハンド部を引き抜いた状態の斜視図。 第５の実施形態に係るパレタイズ装置によるワークのパレットへの積載を段階的に示す側面図であり、（ａ）はパレット上方からワークを傾けて降ろす状態の側面図、（ｂ）は既積載のワークの横でワークを回転する様子を示す側面図、（ｃ）は正立させたワークをさらに下降させた状態の側面図、（ｄ）はワーク積載が終わった状態の側面図。 図１４（ｂ）に示した状態におけるワーク相互の位置関係を説明する側面図。 第６の実施形態に係るパレタイズ装置によるワークのパレットへの積載を示す側面図。 第７の実施形態に係るパレタイズ装置によるワークのパレットへの積載を示す側面図であり、（ａ）は積載前の側面図、（ｂ）は積載後の側面図。 同上装置によるワーク積載の他の例を示す積載されたワークとパレットの側面図。 第８の実施形態に係るパレタイズ装置によるワークのパレットへの積載を示す側面図であり、（ａ）は積載前の側面図、（ｂ）は積載後の側面図。 第９の実施形態に係るパレタイズ装置のハンド部によるワークの把持とパレットに載置されるときのワークの姿勢の例を示す側面図であり、（ａ）はワークが回転されない場合の側面図、（ｂ）はワークが９０゜回転される場合の側面図、（ｃ）はワークが１８０゜回転される場合の側面図、（ｄ）はワークが２７０゜回転される場合の側面図。 同上装置によって整列積載されたワークとパレットの側面図。 （ａ）は図２１における隙間に載置するワークの積載の様子を説明する側面図、（ｂ）は他のワークについての側面図。 第１０の実施形態に係るパレタイズ装置による処理のフローチャート。 （ａ）〜（ｄ）は同上装置によるワークの積載手順を時系列的に示す側面図、（ａ１）（ｂ１）（ｄ１）は（ａ）（ｂ）（ｄ）に対応する不具合例を示す側面図。 （ａ）（ｂ）（ｃ）は同上装置によるワークの押し込み動作を時系列的に示す側面図。 （ａ）〜（ｅ）は同上装置によるワークの積載手順を時系列的に示す斜視図。 第１，３，４，１０の実施形態における応力センサの使用方法に係る長爪の押し込み量と反力の関係図。 第１１の実施形態に係るパレタイズ装置のブロック構成図。 （ａ）は同上装置による処理のフローチャート、（ｂ）はその変形例のフローチャート。

以下、本発明の実施形態に係るパレタイズ装置について、図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態に係るパレタイズ装置１の外観を示し、図２は同装置のブロック構成を示し、図３（ａ）（ｂ）は同装置のハンド部２の構造を示す。これらの図により装置の構成を説明し、その後、図４〜図８を参照して装置の動作を詳細に説明する。なお、図１、図２は、他の実施形態においても基本的な装置構成が同様であるので、他の実施形態においても随時参照される。

パレタイズ装置１は、ワークＷを供給場所から順次搬送して、予め所定位置に設置された可搬式のパレット７上に隙間なく整列させて積載する装置、すなわちパレタイズする装置である。ワークＷは、長尺の箱、例えばダンボール箱であり、コンベア９によって供給され、そのストッパ９１によって位置決めされて静止している。パレタイズ装置１は、コンベア９上に位置決めされているワークＷの長手方向の両端を把持して搬送する。そのため、パレタイズ装置１はコンベア９に向かって左右に一対の構成とされている。パレット７は、左右一対で構成されたパレタイズ装置１の中央線上の床面に配置されている。

パレタイズ装置１は、ワークＷを把持するハンド部２と、回転部２３を介してハンド部２を保持すると共に移動させるアーム部３と、アーム部３を走行移動させる搬送部４と、パレット７におけるワークＷの積載位置の情報を取得するための計測部５と、前記積載位置の情報を記憶するための記憶部６と、各部の動作を制御する制御部１０と、を備えている。これらは、記憶部６と制御部１０とを除いて、各部がそれぞれ左右２対構成とされている。

ここで、説明の便のために、地上に固定されたｘｙｚ直交座標系を設定する。ｘ方向はハンド部２から見てコンベア９に向かう水平方向、ｙ方向はハンド部２から見てパレット７に向かう水平方向、ｚ方向は垂直上方とする。すると、左側のハンド部２については、左手系のｘｙｚ座標系となり、右側のハンド部２については、右手系のｘｙｚ座標系となる。ハンド部２についても、同様に、左右のＸＹＺ座標系が設定される。また、左右一対のハンド部２は、互いに左右勝手違い関係になっている。

ハンド部２は、人の手のひらに相当する平板状のハンドベース部２０と、ハンドベース部２０から立設するそれぞれ板状の長爪２１と、短爪２２と、を備えている。長爪２１と短爪２２とは、それぞれ２個ずつが互いに直交して、直方形の対向する隅部をそれぞれ挟む態様で配置されている。すなわち、ハンド部２は、ワークＷを把持するための４本の爪を有し、長い爪と短い爪が２本ずつ隣り合う位置に取り付けられている。

上述の２つの長爪２１は共にハンドベース部２０に固定されている。２つの短爪２２は、共に可動爪であり、例えばエアシリンダや油圧シリンダから成る開閉駆動部２ａによってハンドベース部２０に平行に移動することができる（図２、図３（ａ））。短爪２２を、開閉駆動部２ａによって、矢印Ｘ１，Ｚ１で示すように、移動することにより、長爪２１と短爪２２間の距離を変えてハンド部２を開閉でき、ワークＷを把持したり、解放したりできる。短爪２２の移動距離、すなわちストロークは、把持するワーク寸法の最小から最大までをカバーできるストロークであり、品種により寸法が異なるワークＷに対応できるようになっている。本実施形態では、４本の爪のうち、長爪２１を固定し短爪２２を可変としたが、４本の爪を全て可動とすることもできる。

また、ハンド部２は、上述の短爪２２の移動位置を検出するための距離センサ２ｂを備えている（図２、図３（ｂ））。短爪２２の肉厚ａ、および距離センサ２ｂと長爪２１との距離ｂを既知とし、距離センサ２ｂと短爪２２の距離ｄを測定値として、長爪２１と短爪２２との間の距離Ｌが、Ｌ＝ｂ−ａ−ｄと求められる。従って、ハンド部２がワークＷを把持しているときの距離Ｌを求めると、ワークＷの断面寸法（図１のワークＷについて示したＬａ，Ｌｂ）を測定することができる。つまり、距離センサ２ｂを用いて、ワークＷの寸法を測定するワーク測定部が構成される。

また、上述の長爪２１の少なくとも一方には、長爪２１に作用する外力を測定するための応力センサ１ａが設けられている。応力センサ１ａは、歪ゲージなどを用いて構成することができる。また、応力センサ１ａとして、市販されている６軸力センサやロードセルを使用することができる。

アーム部３は、床面近くから垂直に設けられた支柱部材３１と、支柱部材３１から片持ち梁のように張り出した水平部材３２と、水平部材３２から垂下保持されている垂直部材３３とを備えている（これらを総称してアームベース部３０）。水平部材３２は、上下駆動部３ａ（図２）によって、支柱部材３１に沿って上下動される。垂直部材３３は、接離駆動部３ｂによって、水平部材３２に沿って水平動される。

回転部２３は、垂直部材３３に対してハンド部２のハンドベース部２０を、矢印Ｒ，Ｒ１で示すように、ｙ軸（Ｙ軸）回りに回転自在に保持している。また、回転部２３は、不図示の回転駆動部によって、ハンド部２を所定の回転角度に保持することができる。

搬送部４は、床面に配設された２本のレール４１上を搬送駆動部４ａによって移動する搬送ベース部４０を備えている。搬送ベース部４０は、上述の支柱部材３１、従って、アーム部３、回転部２３、ハンド部２の全体をその上部に保持している。従って、搬送部４がレール４１に沿って移動することにより、ハンド部２がレール４１に沿って移動する。

上記の構成から、ハンド部２は、４軸について移動または回転することができる。これらの軸は、回転部２３によるワークＷを回転させるためにハンド部２を回転させる軸、アーム部３によるワークＷを上下に移動させる軸、ワークＷの長さ寸法に対応できるように左右のハンド部２の間隔を変える軸、および、搬送部４によるワークＷをコンベア９とパレット７との間で移動する軸の４軸で構成されている。

計測部５は、ハンド部２の長爪２１の位置を、ｘｙｚ座標系による３次元空間における座標値として把握できるように構成されている。座標値の取得は、各駆動部、つまり、上下駆動部３ａ、接離駆動部３ｂ、搬送駆動部４ａ、および回転部２３の回転駆動部による各部の平行移動量や回転移動量を計測し、積算することによって行われる。例えば、各駆動部がモータ駆動の場合、モータの回転数をロータリエンコーダで取得したり、パルスモータの制御パルスを計数したりして、対応する移動量を算出することができる。

パレット７は、長尺のワークＷを多段積みできるように、パレット本体７０に、ワーク転倒防止部材７１を備えて構成されている。パレット本体７０の長さは、ワークＷの長さに合わせてあり、パレット本体７０の幅は、空き空間を生じることなく複数個のワークＷを効率的に整列可能な寸法に合わせてある。また、ワーク転倒防止部材７１は、パレット本体７０に積載されたワークＷの転倒を防止するものであり、折り畳み式のポールなどで構成される。このワーク転倒防止部材７１は、必要に応じて設けることができる。

制御部１０は、ＣＰＵやメモリや外部記憶装置や表示装置や入力装置などを備えた一般的な構成を備えた電子計算機、組込用の制御コンピュータ、シーケンサなどを用いて構成することができる。また、記憶部６は、制御部１０に内蔵した記憶装置を用いるようにしてもよい。

上述のような構成を有するパレタイズ装置１は、その制御部１０が、各部のセンサや計測部５からの信号や情報を受け取り、各駆動部を制御することにより、自律的にパレタイズ動作を行う。制御部１０は、自律的なパレタイズ動作のために、計測部５、応力センサ１ａ、距離センサ２ｂからの出力情報をリアルタイムで取得する。例えば、後で詳述するが、距離センサ２ｂでワークＷの寸法Ｌａを取得し、応力センサ１ａによるワークＷの整列情報、計測部５からの移動情報から、図１に示すパレット本体７０上のワーク積載位置である点ｐ１の位置を取得することができる。

また、制御部１０は、寸法Ｌａからパレットの端部点ｐ０の位置を逆算することもできる。パレットの両端部点ｐ０，ｐ２間の距離、すなわちパレット本体７０の幅は、予め既定値として制御部１０に入力して記憶部６に記憶させておくことができる。従って、制御部１０は、点ｐ０，ｐ１，ｐ２の位置情報から、パレット本体７０における未積載空間、つまり点ｐ１，ｐ２間の距離を取得することができる。

上記のことから、制御部１０は、ワークＷを把持したハンド部２をアーム部３と搬送部４とよって移動させてパレット７にワークＷを積載した際に、計測部５によってそのワークＷの積載位置（点ｐ１）を取得して記憶部６に記憶させ、次のワークＷをパレット７に積載する際に、記憶部６に記憶されている積載位置に基づいて、ワークＷの積載予定位置を決定することができる。

本実施形態のパレタイズ装置１によれば、現実のワークＷの積載位置、すなわち点ｐ１の位置を把握すると共に、その積載位置情報を次のワークＷの積載にフィードバックするので、既に積載されているワークＷの積載位置を基準にして、個々のワークＷやパレット７の寸法ばらつきに対応でき、パレタイズ時のワーク間の干渉やパレタイズされたワーク間の隙間の発生を防止して自律的に、柔軟に、且つ高速にパレタイズすることができる。

次に、図４〜図８を参照して、パレタイズ装置１によるワークＷの移動とパレタイズ動作を詳細に説明する。前出の図１〜図３も適宜参照する。

図４は、パレット７に積載されたワークＷ０、パレット７への移動中のワークＷ、およびコンベア９のストッパ９１側に静止した待ち状態のワークＷを、ワークに注目して示している。この図に示す例では、各ワークＷ０，Ｗ，Ｗは、略同じ姿勢を保った状態で、平行移動されてパレタイズされる。

パレタイズ装置１に供給されるワークＷは、コンベア９上を移動し、コンベア９の端面のストッパ９１位置で水平に停止している。ストッパ９１で位置決めされた長尺のワークＷ、例えば、製品を梱包したダンボール箱は、不図示の左右２箇所のハンド部２でピッキングされる。ワークＷ２の把持（チャッキング）は、不図示の４本の爪で行われる。

図５は、パレタイズ動作に伴うハンド部２の軌跡を示す。装置の左右対称性により、軌跡は、ｘｚ面内で考えれば十分である。図中の点Ｐ１〜Ｐ５の位置は、ハンド部２の特定部位が通過すべき点、すなわちティーチングポイントを示す。本例では、２本の長爪２１側のワークＷのコーナ部がハンド部２の特定部位とされている。ティーチングポイントは、パレタイズ装置１、従ってハンド部２の標準の動作を維持するための空間基準位置である。点Ｐ１〜Ｐ５の各位置は、既定値の場合もあり、設定値の場合もあり、また、測定値の場合もある。通常、ワークＷを順次パレタイズする作業の進行と共に、点Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５の位置は、当然変化する。

ハンド部２は、ストッパ９１で位置決めされた点Ｐ１におけるワークＷを把持する際に、既知のコンベア９の傾き角度に合わせて、回転部２３（図１）によって所定角度回転される。また、ハンド部２が、ワークＷを把持して点Ｐ２まで持ち上げる間に、または持ち上げた後に、ワークＷの姿勢が水平に戻される。制御部１０は、標準的なワークの場合、ハンド部２従ってワークＷを、点Ｐ３、さらに点Ｐ４まで移動させる。点Ｐ３，Ｐ４のｘ座標値は、同じｘ４である。

次に、制御部１０は、各駆動部を制御して応力センサ１ａが装備されている長爪２１によって、点Ｐ４から点Ｐ５（座標値ｘ５）に向けてワークＷを押す。距離Δｘ＝ｘ４−ｘ５が、押し代（または、クリアランス）である。このとき、先に積載されているワークＷ０から長爪２１への反力が応力センサ１ａによって計測される。制御部１０は、その計測値が所定の値を超えた段階でワークＷを移動させる隙間が無くなったと判断してハンド部２の移動を停止し、そのときの点Ｐ５の座標を記憶部６に記憶させる。各点の位置座標は、計測部５によって取得される。

以上の動作をまとめると、次のようになる。すなわち、パレタイズ装置１において、ハンド部２はワークＷを把持するための少なくとも長短２種類の爪を有し、長爪２１は、積載予定位置（点Ｐ５の位置）から所定のクリアランスΔｘを設けてパレット７にワークＷを載置して短爪２２を引き抜いた後、ワークＷを押してクリアランスΔｘを詰めるために用いられる。

また、制御部１０は、クリアランスΔｘを詰める際に、ワークＷを押す爪（長爪２１）に作用する反力を応力センサ１ａによって計測し、所定値以上の反力が計測された位置をワークＷの積載位置とする。反力判定に用いる所定値は、ワークＷの重量、強度、ハンド部２の強度などを考慮して、実測値に基づいて決めることができる。

上述のハンド部２の動作を、より具体的に説明する。ハンド部２は、図６（ａ）に示すように、ワークＷを把持してコンベア９からパレット上に移動する。その移動位置は、図６（ｂ）に示すように、パレット７上のワークＷ０から所定のクリアランスΔｘだけ離れた位置である。ワークＷを把持したハンド部２は、矢印ｚ１で示すように下降される。

次に、図６（ｃ）に示すように、ハンド部２は、その短爪２２を広げた後（開閉駆動部２ａ等は図示省略）、短爪２２がワークＷから外れて長爪２１だけがワークＷに懸かった状態とされる。すなわち、ハンド部２は、矢印ｙ１の方向に引き抜かれ、短爪２２が逃がされる。このとき、ワークＷは下側の長爪２１によって支えられた状態にある。

次に、図６（ｄ）に示すように、ハンド部２は、矢印ｘ１の方向に移動され、ワークＷは、応力センサ１ａを備えた長爪２１によってワークＷ０に向けて押されて、上述のクリアランスΔｘが詰められる。ハンド部２による押し動作は、応力センサ１ａからの計測値に基づいて制御され、停止される。その後、図６（ｅ）に示すように、ハンド部２が矢印ｙ２方向に引き抜かれ、ワークＷがワークＷ０の横に、隙間なく、パレタイズされた状態となる。

次に、ワーク寸法のばらつきへの対応について説明する。標準的な寸法のワークの場合、図７（ａ）に示すように、最初にパレット７に積載するワークＷ０は、パレット本体７０上の点Ｐ４の位置に下降され、点Ｐ５の位置まで横押しされてパレタイズされる。パレット本体７０の端部の点Ｐ０の位置（ｘ座標値ｘ０、以下同様）は既知とされ、点Ｐ４のｘ座標値ｘ４は、点Ｐ０を基準点として、点Ｐ０のｘ座標値ｘ０から十分余裕を設けた位置に設定される。つまり、距離ＤをＤ＝ｘ４−ｘ０とすると、距離ＤはワークＷ０の幅寸法の変動の上限値よりも大きく取ればよい。

最初のワークＷ０を積載した後は、点Ｐ５の位置が点Ｐ０に代わって基準点となる。点Ｐ５の位置は、計測部５によって計測された座標値によって知られる。そこで、図７（ｂ）に示すように、２番目のワークＷを下降させる点Ｐ７の位置は、点Ｐ５から十分余裕を設けた位置に設定される。つまり、ｘ７＝ｘ５＋Ｄとされる。以下、同様である。

上記において、ワークＷが、パレット本体７０の表面に整列される例を示したが、パレット７にワークＷを多段に積載することもできる。そこで、各段毎に、上記手順が繰り返される。

図８（ａ）に示すワークＷ０は、非標準的な寸法のワークであり、上述した標準的なワークの寸法よりも、ｘ方向寸法がΔＬ０大きいワークである。ワークの寸法は、ハンド部２に設けた距離センサ２ｂによって、短爪２２の移動量を測定して取得される。そして、最初のワークＷ０に対する点Ｐ４の設定は、ΔＬ０分補正して設定される。例えば、上述の距離Ｄを補正して、ｘ４＝ｘ０＋（Ｄ＋ΔＬ０）とすればよい。

また、図８（ｂ）に示すように、次のワークＷのｘ方向寸法がΔＬ大きい場合には、点Ｐ７の設定は、ΔＬ分補正して設定される。例えば、上述の距離Ｄを補正して、ｘ７＝ｘ５＋（Ｄ＋ΔＬ）とすればよい。以下、同様である。また、ワークが標準か非標準かは、ΔＬ０やΔＬと距離Ｄとを比較して決めることができ、補正するかどうかも所定の判断基準に基づいて行うことができる。

本実施形態のパレタイズ装置１によれば、パレット上の現実のワークの積載位置を計測部５によって把握すると共に、その積載位置情報を次のワークの積載にフィードバックするので、ワーク寸法変動の累積による影響を受けずにパレタイズできる。つまり、既に積載されているワークの積載位置を基準にして、個々のワークやパレットの寸法ばらつきに対応でき、パレタイズ時のワーク間の干渉やパレタイズされたワーク間の隙間の発生を防止して柔軟に、且つ高速にパレタイズできる。

また、アーム部３によるハンド部２の移動機能を備えたパレタイズ装置１によれば、短爪を逃がしてワークを移動させることができるので、ワーク同士の密着整列が可能となる。また、爪を開閉する場合などにおいて、開閉のためのクリアランス確保を考慮する必要がなくなる。

また、ハンド部２に応力センサ１ａを備えたパレタイズ装置１によれば、クリアランスのばらつきに左右されることなく適切にワークを押して整列させることができる。また、ワークに加えた過度の力によってワークやハンド部を損傷させてしまう、ということを防止できる。

（第２の実施形態）
図９（ａ）（ｂ）は第２の実施形態に係るパレタイズ装置のハンド部分によるパレタイズの様子を示す。本実施形態は、図９（ａ）に示すように、第１の実施形態における長尺のワークと比較して短いワークをパレタイズ対象のワークとするパレタイズ装置に関する。すなわち、ワークＷをその長さ方向の両端で把持する必要がなく、本実施形態のパレタイズ装置１は、ハンド部２を片側だけ用いるものである。この場合、パレット７の寸法形状も、図９（ｂ）に示すように、第１の実施形態におけるパレット７とは異なっている。

他の点については、第１の実施形態と同様である。このような短尺のワークＷをパレタイズするパレタイズ装置１は、第１の実施形態におけるパレタイズ装置１の左右いずれかのハンド部２等を用いて実現することができる。また、初めから片側のハンド部２等だけを備えた、短尺ワークＷ専用のパレタイズ装置１とすることもできる。

（第３の実施形態）
図１０（ａ）〜（ｃ）、図１１（ａ）〜（ｅ）は第３の実施形態に係るパレタイズ装置のハンド部分によるパレタイズの様子を示す。本実施形態のパレタイズ装置は、ハンド部２の長爪２１がワークＷの長さ程度に長く、また、ハンド部２を水平方向から下向き垂直方向に傾動する上下回動部（不図示）を備える点が、第２の実施形態と異なり、他の点は同様である。

このパレタイズ装置は、図１０（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、コンベア９上のワークＷをハンド部２で把持して下向きに回転した後、図１１（ａ）〜（ｅ）に示すように、パレット（不図示）上に、ワークＷを２次元配列することができる。

図１１（ａ）（ｂ）に示すように、ハンド部２に把持されたワークＷは、既にパレタイズされているワークＷ０に隣接する破線で示すワークＷ１の位置に向けて、矢印ｚ１方向に下降され、載置される。次に、図１１（ｃ）に示すように、ハンド部２の短爪２２が開かれて把持が解放され、ハンド部２が矢印ｚ２方向に引き上げられて、短爪２２がワークＷよりも上方に逃がされる。その後、図１１（ｄ）に示すように、ハンド部２を矢印ｘ１方向、ｙ１方向に移動することにより、ワークＷを２つの長爪２１で水平方向に押して移動する。

上述のハンド部２の動作により、ワークＷが、既にパレタイズされているワークＷ０に密着するようにパレタイズされる。２つの長爪２１には、それぞれ応力センサ１ａが備えられており、その出力信号により、ハンド部２の移動停止制御が行われる。ワークＷがパレタイズされた後、図１１（ｅ）に示すように、ハンド部２が矢印ｚ３方向に引き上げられ、次のワークのパレタイズが行われる。

ワーク積載位置情報の取得やクリアランスの設定方法などは、第１および第２の実施形態と同様である。また、計測部５は、ワーク積載位置情報として、ｘ座標値だけでなく、ｙ座標値も取得し、これらの情報は、記憶部６に記憶され、制御部１０によって、ワークを２次元整列するために用いられる。

本実施形態のパレタイズ装置によれば、現実のワークの積載位置を把握すると共に、その積載位置情報を次のワークの積載にフィードバックでき、既に積載されているワークの積載位置を基準にして、ワークを２次元整列させてパレタイズできる。また、個々のワークやパレットの寸法ばらつきに対応できるので、パレタイズ時のワーク間の干渉やパレタイズされたワーク間の隙間の発生を防止して柔軟にパレタイズできる。

（第４の実施形態）
図１２（ａ）（ｂ）は第４の実施形態に係るパレタイズ装置のハンド部分を示し、図１３（ａ）〜（ｄ）は同装置によるパレタイズ動作を示す。本実施形態のパレタイズ装置は、第１の実施形態におけるパレタイズ装置１のハンド部２における長爪２１の１つが固定の短爪２２とされている点が、第１の実施形態と異なり、他の点は同様である。

図１３（ａ）は、ワークＷを把持したハンド部２がパレット７に向けて矢印ｚ１方向に下降中の状態を示し、図１３（ｂ）は、ワークＷを下ろしてハンド部２の短爪２２を矢印ｙ１方向に引き抜いた状態を示す。この状態で、ワークＷは、その底面をパレット７のパレット本体面に接触させて載置した状態となっている。

また、図１３（ｃ）は、応力センサ１ａを備えた長爪２１によってワークＷを横押しして整列させた状態を示し、図１３（ｄ）はワーク積載が終わってハンド部２を引き抜いた状態を示す。

（第５の実施形態）
図１４（ａ）〜（ｄ）は第５の実施形態に係るパレタイズ装置によるワークのパレットへの積載を段階的に示す。本実施形態は、第１の実施形態におけるパレタイズ装置１を用いて、パレット上の狭い空間、例えばダンボール箱から成るワークＷが変形しながら隙間に積載されるような空間（未積載部）に、ワークを積載する際の動作を説明するものである。この狭い空間とは、図１４（ａ）に示すように、パレット７における先に積載されたワークＷ０と、ワーク整列方向後端部におけるワーク転倒防止部材７１との間の空間Ｓである。

このような空間ＳにワークＷを変形させることなく、滑らかに積載するために、制御部１０は、ワークＷを傾けて下降させる。すなわち、制御部１０は、ワーク転倒防止部材７１の後端側付近に整列される最後のワークＷを、先に積載されているワークＷ０側に角度θだけ傾けた状態で積載予定位置の上方から、矢印ｚ１方向に下降させる。角度θとワークＷ０，Ｗの位置関係については、後述する（図１５参照）。

制御部１０は、図１４（ｂ）に示すように、ワークＷの下部が、ワークＷ０とワーク転倒防止部材７１との間に進入した時点で、下降を止め、先に積載されているワークＷ０の上方後端角部の回りに角度θだけ戻し回転してワークＷを正立させる。この戻し回転の前または後に、短爪２２を逃がすために、ハンド部が、短爪２２の長さに所定の余裕を持たせた距離だけ、引き抜かれる。

その後、図１４（ｃ）に示すように、ワークＷは正立された状態で矢印ｚ２方向に下降され、ハンド部が引き抜かれる。すると、図１４（ｄ）に示すように、ワークＷが自重で落下して、ワークＷのパレタイズが終了する。

次に、図１５によって、ワークＷ０の上方後端角部Ｑの位置と、ワークＷの中心位置Ｇとの関係を説明する。これは、ワークＷをどの位置Ｐ３から下降させればよいか、また、どの位置で下降を停止して回転を始めればよいかを決めるものである。すなわち、ワークＷ０の整列方向後端から中心位置Ｇまでのｘ方向距離Ｄｘ、および、積載面の位置から中心位置Ｇまでのｚ方向距離Ｄｚが求められる。

ここで、ワークＷの幅寸法Ｌａ、高さ寸法Ｌｂ、ワークＷ０の高さ寸法Ｌｃ、ワークＷの回転角度θ、ワークＷが上方後端角部Ｑに接触したときのワークＷの底面から接触点間での距離δが、それぞれ測定値、または設定値であって既知であるとする。例えば、δやθは設定値（設計値）であり、Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃはハンド部の距離センサ２ｂによって測定される測定値である。

上述の既知の値を用いて、Ｄｘ，Ｄｚが下式のように求められる。
Ｄｘ＝（Ｌａ／２）ｃｏｓθ−（Ｌｂ／２）ｓｉｎθ＋δｓｉｎθ、
Ｄｚ＝（Ｌａ／２）ｓｉｎθ＋（Ｌｂ／２）ｃｏｓθ＋δｃｏｓθ＋Ｌｃ。

本実施形態のパレタイズ動作によれば、ワーク積載のためのクリアランスが小さい場合（ワークを積載できるが積載のための余裕が少ない場合）に、ワークの角部との干渉を回避して確実に積載できる。

（第６の実施形態）
図１６は第６の実施形態に係るパレタイズ装置によるパレタイズ動作を示す。本実施形態のパレタイズ装置は、第１の実施形態におけるパレタイズ装置１を用いてワークを積載する際に、積載を滑らかに行うために用いる誘い込み板８をパレット７側に備えるものである。すなわち、先に積載されたワークＷ０とワーク整列方向後端部におけるワーク転倒防止部材７１との間のワーク積載のためのクリアランスが小さい空間にワークを積載する際に、誘い込み板８が有効に用いられる。

本実施形態のパレタイズ装置によれば、ワーク積載のためのクリアランスが小さい場合に、ワークＷとワーク転倒防止部材７１の角部（エッジ）との干渉を回避して確実に積載できる。本実施形態の誘い込み板８は、上述の第５の実施形態におけるパレタイズ動作時により効果的に、併用することができる。

（第７の実施形態）
図１７（ａ）（ｂ）は第７の実施形態に係るパレタイズ装置によるパレタイズ動作を示す。本実施形態のパレタイズ装置は、第１の実施形態におけるパレタイズ装置１を用いてワークを積載するものであり、多段に積載可能なワークを、パレットに多段に積載する場合に関する。

すなわち、制御部１０は、図１７（ａ）に示すように、距離センサ２ｂなどを用いて構成されるワーク測定部によって測定されたワークＷの寸法Ｌａが、積載を予定している段におけるパレット７の１段目の未積載部の寸法αよりも大きいときに（α≦Ｌａ）、図１７（ｂ）に示すように、そのワークＷを上の段、つまり２段目に、積載するようにハンド部２を制御する。この寸法Ｌａ，αの大小比較の判断は、ワークＷの種類によって変更することができる。例えば、ダンボール箱のワークであって、少々の変形が許容されるワークの場合は、ある許容値βを導入して、α＋β≦Ｌａなどの式によって判断することができる。ここで、例えば、β＝５ｍｍの場合、この寸法βが、各ワークの変形や移動によって吸収されることになる。

上述のようなパレタイズ動作は、多段積載の場合にも適用できる。すなわち、図１８に示す例の場合、２段目の最後に積載予定のワークＷを２段目には積載せずに、３段目に積載している。また、図１７（ａ）（ｂ）における１段目の最後や、図１８における２段目の最後の未積載空間には、この空間に積載可能な寸法のワークＷが得られたときに、すなわち、未積載部の寸法よりも小さい寸法のワークが選択されて積載される。それまでは、ワークＷは、上の段に順次整列積載される。

本実施形態のパレタイズ動作によれば、事前に積載の可不可を判断して積載可能な寸法のワークを選択して積載するようにできるので、ワークに寸法ばらつきがあっても柔軟に対処して、パレットにおける未積載空間を発生することなく、また、パレタイズ動作を停止することなく、パレタイズ動作を続行でき、積載ミスを無くして効率的にワークを積載することができる。

（第８の実施形態）
図１９（ａ）（ｂ）第８の実施形態に係るパレタイズ装置によるパレタイズ動作を示す。本実施形態のパレタイズ装置は、第１の実施形態におけるパレタイズ装置１と同様のものであり、形状寸法と姿勢に融通性を有するワークを効率的に積載するものである。すなわち、ワークＷが、パレットに積載可能となる底面を複数有し、その底面形状が積載姿勢によって異なる場合に、制御部１０は、パレットの未積載部の寸法に応じて積載時のワークの底面の選択を行ってワークを積載する。

図１９（ａ）において、積載予定のワークＷの寸法が、横寸法Ｌａ、縦寸法Ｌｂであり、パレット７における未積載部の寸法αに対して、Ｌｂ＜α＜Ｌａの関係があるとする。寸法Ｌａ，Ｌｂはハンド部２の距離センサ２ｂによって測定される。また、寸法αは、既知のパレット寸法と、計測部５により計測されたワークの積載位置とから求められる。ワークＷは、正立した姿勢では、パレタイズできないが、横にするとパレタイズできる。そこで、制御部１０は、図１９（ｂ）に示すように、ワークＷを横に回転した状態でパレタイズする。

本実施形態のパレタイズ動作によれば、個々のワークやパレットの寸法ばらつきに柔軟に対処して、ワークを適切に、すなわち隙間を生じさせることなく、パレット上に積載できる。

（第９の実施形態）
図２０（ａ）〜（ｄ）は第９の実施形態に係るパレタイズ装置のハンド部によるワークの把持とパレットに載置されるときのワークの姿勢の例を示す。本実施形態は、第１の実施形態におけるパレタイズ装置１のハンド部２の使用方法に関する。すなわち、ワークＷの選択可能な積載向きが複数存在する場合に、制御部１０は、パレット上でワークＷを横押しする時点で、ハンド部２の長爪２１の位置が押す側の位置となるように、予めハンド部２を回転させてからワークＷを把持させる。この場合、特定の長爪２１で常にワークを横押し移動させるようにできるので、必要最小限、すなわち１つの長爪２１について応力センサ１ａを備えればよく、コストダウンができる。

そこで、ハンド部２は、ワークＷが回転されない場合には、図２０（ａ）に示すように把持し、ワークが９０゜回転される場合には、図２０（ｂ）に示すように把持して回転し、ワークが１８０゜回転される場合には、図２０（ｃ）に示すように把持して回転し、ワークが２７０゜回転される場合には、図２０（ｄ）に示すように把持して回転する。

上述のハンド部２の使用法によると、図２１に示すような、パレット７へのワークＷ１〜Ｗ１０の積載が実現される。この積載例では、積載効率を高くするために縦置きと横置きを混在させ、また、ワークの重量バランスを考慮して１８０゜向きを反転させて積載されている。

上述のワーク積載例において、ワークＷ１〜Ｗ４、Ｗ６，Ｗ８，Ｗ９は、長爪２１によって横押しされて積載される。また、ワークＷ５，Ｗ７，Ｗ１０は、第５の実施形態における積載方法、またはその応用によって積載される。例えば、ワークＷ７は、図２２（ａ）に示すように傾けられて積載され、ワークＷ１０は、図２２（ｂ）に示すように傾けられて積載される。

図２１に示した積載例は、ワークの縦横の寸法が大きく異なる例を示している。もし、縦横の寸法の差がわずかの場合には、第８の実施形態における積載方法を応用した積載を実現できる。例えば、ある積載段において、ワークを順番に整列積載する際に、リアルタイムで取得されるワーク寸法と、パレット上の未積載空間と、の関係から、残りの幾つかのワークを横倒しにすることにより、稠密に積載できる、ということを予測できる。

そこで、制御部１０は、第８の実施形態のように最後のワークだけを横倒しにするのではなく、複数のワークを横倒しにして積載する。途中のワークを横倒しにして積載する場合には、上述のように、長爪２１で横押しできるように、予めハンド部２を回転させた上で、ワークを把持すればよい。

本実施形態のように、ワークの向きを自在に選択して、稠密積載を実現したり、パレット上のワーク全体の重心位置を考慮して積載できるのは、パレタイズ装置１が、計測部５を備え、距離センサ２ｂによるワーク測定部を備えて、パレットにおけるワーク積載位置や、未積載部の寸法や、ワーク寸法を測定して把握できることによる。このような寸法を把握することにより、これらの情報を以降の積載にフィードバックすることができ、次ワークのみならず、次々ワーク等の積載位置や積載方法を前もって設定できるようになる。

（第１０の実施形態）
図２３乃至図２６は第１０の実施形態を示す。本実施形態は、ワークを積載予定位置までワーク整列方向に沿って移動させた後、所定の距離だけ戻した位置に載置する点が、上述した他の実施形態と異なっている。すなわち、図２３のフローチャートに示すように、制御部１０は、パレット上の所定位置にワークを搬送し（Ｓ１）、既に積載済みのワークまたは転倒防止部材７１にワークを押しつけ（Ｓ２）、その後、ワークとハンド部とを所定距離だけ後退させて（Ｓ３）、パレット上にワークを載置し（Ｓ４）、処理続行または終了する（Ｓ５）。具体的に、図２４（ａ）に示すように、パレット７上にワークＷ１〜Ｗ７が既に積載されており、ワークＷ３の上面であってワークＷ６，Ｗ７の手前にワークＷ８を載置する場合を説明する。制御部１０は、図２４（ｂ）に示すように、短爪２２を広げて引き抜いた後、ワークＷ８をワークＷ６，Ｗ７に押し付けて積載予定位置まで移動させる。すると、本図のように、ワークＷ２の上面がワークＷ３の上面よりも高い場合、ワークＷ２の角部Ｑが突出した状態となる。次に、制御部１０は、図２４（ｃ）に示すように、ワークＷ８を所定の距離δだけ後退させ、図２４（ｄ）に示すように、長爪２１を引き抜いてワークＷ８をワークＷ３の上に載置する。このとき、ワークＷ８は、ワークＷ２の突出した角部Ｑを避けて、ワークＷ３上に正立した状態で載置されている。

ところが、図２４（ａ１）（ｂ１）に示すように、ワークＷ８を後退させることなく積載予定位置に載置すると、図２４（ｄ１）に示すように、ワークＷ８は、ワークＷ２の突出した角部Ｑに乗り上げてしまって、傾いた状態で載置される。このような角部Ｑへの乗り上げが発生すると、最悪の場合、傾いたワークが落下したり、転倒したりして、その後の作業を正常に継続できなくなる虞がある。本実施形態は、このような不具合発生を回避することができる。

所定の距離δの隙間は、図２５（ａ）（ｂ）に示すように、次に載置されるワークＷ９による押し込み動作によって詰められる。このときワークＷ２の突出した角部Ｑによる障害は、ワークＷ２，Ｗ８の変形によって解消される。後からのワークＷ９は、図２５（ｃ）に示すように、ワークＷ８から距離δ離れたところに載置される。各整列方向における最後のワークは隣のワークが無いため隙間が残るので、問題になる場合は、ワークを載置（落下）した後で、さらにハンド部２で押すようにすることもできる。

上述のパレタイズ処理に対する例外処理とワーク積載の他の例について説明する。図２６（ａ）〜（ｄ）に示すように、既にパレット７上に積載されているワークは全て互いに、隙間なく詰められた状態にある。これは、パレット本体７０に直接ワークを載置する場合や、ワーク転倒防止部材７１に接して載置する場合には、上述のワークＷ２の突出した角部Ｑがないので、所定の距離δだけ後退させる処理を省略する例外処理がなされたことによる。２段目のワークＷ０に続く２個目としてワークＷを積載する場合、ハンド部２が順次、矢印ｚ１，ｙ１，ｘ１，ｘ２に示すように移動され、最後に、図２６（ｅ）に示すように、矢印ｙ２方向に移動されてワークＷがワークＷ０から距離δ離れた位置に積載される。矢印ｙ１方向にハンド部２を移動する前には、短爪２２が広げられている。また、ハンド部２の２つの長爪２１のうち、ワークを押す側の長爪には、ワークを押したときの反力を計測する応力センサ１ａが設けられている。この応力センサ１ａは、図２６（ｂ）（ｃ）に示すように、矢印ｘ１方向にワークＷを移動させてワークＷ０との隙間を詰める際に、隙間Δｘが詰められた（Δｘ＝０）ことを判断するために用いられる。ワークＷを押す長爪２１に作用する反力を応力センサ１ａによって計測し、所定値以上の反力が計測された位置がΔｘ＝０とされ、その位置から所定の距離δだけ戻した位置がワークＷの積載位置とされる。

本実施形態によれば、上段積みの場合に下段のワークの角部の出っ張りなどを避けてワークを載置できるので、ワークが斜め置きされて転倒するなどという不具合を防止できる。所定距離戻すことによって生じた隙間は、次のワークによる詰め動作によって順次詰めることができるので、ワークＷやパレット７に寸法ばらつきがあっても、パレタイズされたワーク間の隙間の発生を防止して稠密に積載することができる。ワーク整列方向における最後のワークは隣のワークが無いため隙間が残るが、問題になる場合には、ワークを載置した（落下させた）後で、さらにハンド部２で押すようにすることもできる。

（第１，３，４，１０の実施形態における応力センサについて）
図２７を参照して、応力センサ１ａによって計測した反力と比較する閾値（所定の値）について説明する。長爪２１によってワークＷを他の物体に押し当てる場合に、他の物体に接触後の押し込み量（反力Ｆがゼロから上昇し始めてからの移動量）と、応力センサ１ａによって計測される反力との関係は、押し当てられる他の物体が何か、また、どのように分布しているかなどによって異なる特性を示す。例えば、相手がポール状の転倒防止部材の場合、転倒防止部材が存在しないワークの左右端ではワークが曲がりやすく、反力が小さく測定されると考えられる。実測結果によると、他のワークに対してワークＷを押し当てる場合は直線ａのような特性を示し、転倒防止部材７１にワークＷを押し当てる場合は直線ｂのような特性を示す。また、ワークＷの強度が異なると、当然、異なる特性のデータが得られる。従って、反力の測定値から、ワークＷが何に押し当てられているか、また、どのような強度のワークＷかなどを判別できることが分かる。

そこで、押し込み完了の判断、つまり、ワークＷを押し込んで移動させて隙間やクリアランスが詰められたかどうかの判断を、反力の測定値と所定値（閾値）とを比較して判断することができる。より一般的には、制御部１０は、パレット上でワークをワーク整列方向に沿って移動させる際に、ハンド部２に備えたワークを押す側の爪に作用する反力を応力センサによって計測し、所定値以上の反力が計測された位置を移動の完了位置（押し込み完了位置）とし、完了位置を判断するための反力に対する所定値は、ワークの強度に応じて設定する。この判断を効果的に行うために、品種の違いによるワークＷの強度の違いや、ワークＷを押し当てる相手の違いに応じて閾値を設定したり、切り替えたりする。ワークＷの強度は、ワークＷの品種によって剛体に近いものや柔軟なものがあるが、品種毎に一定と考えられる。そこで、品種毎に、所定の押し込み量ｄについて閾値Ｆａ，Ｆｂを設定しておき、パレタイズ時に閾値Ｆａと閾値Ｆｂとを適宜切り替えればよい。閾値Ｆａと閾値Ｆｂとを設定する押し込み量ｄは異ならせてもよい。制御部１０は、ワークＷを押し付ける相手がワークであるか転倒防止部材であるかを常に把握しているので、閾値Ｆａ，Ｆｂの切り替えを確実に行うことができる。このような閾値Ｆａ，Ｆｂの切り替えと、押し込み完了の判断により、パレタイズ装置１がパレタイズするワークＷを、変形させたり、傷つけたりすることなく、適切に押し込み完了点を把握して、ワーク間の隙間の発生を防止してパレット上に稠密にワークＷを積載することができる。

（第１１の実施形態）
図２８、図２９（ａ）（ｂ）は第１１の実施形態を示す。本実施形態は、図２８に示すように、ワーク寸法を測定するワーク測定部５０をさらに備えており、制御部１０は、ワーク測定部５０によって測定されたワーク寸法と、予め記憶部６に記憶している標準のワークの寸法とを比較することにより、ワークの品種の異同を判断する。他の点については、上述した第１乃至第１０の実施形態と同様である。ワーク測定部５０は、上述した第１の実施形態におけるワーク測定部と実質的に同じであり、短爪２２の距離センサ２ｂからの情報に基づいて、ワークＷの縦横の寸法を取得、すなわち測定する。第１の実施形態においては、ワーク寸法は、ワークＷの寸法にばらつきがあるか否かを計測するために用いられている。本実施形態では、ワークの品種の異同を判断する。これは、品種の異同が不明の場合などに効果を発揮するものであり、逆に、どのような寸法のワークＷが、現在把持されるのか不明の場合と考えられる。そこで、ワークＷを把持する場合には、短爪２２を最も広げた位置である、最大ストロークの位置から把持を開始し、ハンド部２がワークＷを把持しているときの距離センサ２ｂからの情報に基づいてワークＷの断面寸法を測定する。

パレタイズの処理は、図２９（ａ）に示すように行われる。制御部１０は、ハンド部２を制御してワークＷを把持させ（Ｓ１１）、ワークＷの寸法を取得し（Ｓ１２）、寸法比較を行い（Ｓ１３）、所定の許容範囲内で寸法が同じで有れば品種が前回のワークと同じと判断し（Ｓ１４でＹｅｓ）、パレットに積載する（Ｓ１６）。寸法が異なっていて、品種が前回のワークと同じでないと判断された場合には（Ｓ１４でＮｏ）、制御部１０は、パレット交換の指示を外部に出力し、交換されたパレットにワークを積載する（Ｓ１６）。その後、作業終了でなければ（Ｓ１７でＮｏ）、ステップ（Ｓ１１）からの処理を繰り返し、作業終了であれば（Ｓ１７でＹｅｓ）、処理を終了する。

上述のフローチャートにおける寸法測定と比較を含む処理は、全てのワークについて行っているが、通常、ワークの品種切替は、予めパレタイズ装置１に通知または入力されるので、必ずしも、毎回行う必要はない。品種異同の判断が必要になるのは、品種切替の通知や入力がなされた時点に対して、例えば工程間の距離が長く、品種切替の通知や入力がなされた後に、品種切替前の最終ワークが到着するといったタイムラグが発生する場合などである。そこで、図２９（ｂ）に示すように、まず品種変更ありか否かを判断し（＃１）、品種変更があれば（＃１でＹｅｓ）、パレット交換を含む上記同様の処理を行い（Ｓ１２〜Ｓ１７）、品種変更がなければ（＃１でＮｏ）、ワークＷを把持し（＃２）、そのままパレットに積載すればよい（Ｓ１６）。この場合、短爪２２を最大ストロークまで広げて行う寸法測定と判断処理のための時間を短縮でき、パレタイズの効率を上げることができる。本実施形態によれば、ワークＷの品種の異同を判断するので、１つのパレット７に異品種のワークＷが混載されるのを防止することができる。

なお、本発明は、上記した各実施形態の構成に限られることなく種々の変形が可能である。例えば、各実施形態の構成を互いに組み合わせた構成とすることができる。また、短爪２２の開閉機構として、シリンダを用いて短爪２２を平行移動させる例を示したが、これに限らず、ヒンジを用いて短爪２２を回動開閉したり、また、これらの開閉を組み合わせたりすることができる。また、爪の数は、互いに対向する少なくとも１つの固定長爪２１と１つの可動短爪２２の２つとすることもできる。ハンド部２の他の構成例として、把持用の上下２つの爪と押し動作のための側方の１つの爪とを備え、上側の爪が可動爪という構成とすることもできる。この場合、３つの爪の長さは同じ長さとすることができ、押される側には爪を備えていないので、押し動作の前の短爪の引き抜きなどの途中動作は行う必要がない。

また、ワークを整列方向に沿って移動させて、押して、詰め込む動作の完了位置の判断は、必ずしも応力センサによる反力の計測値に基づかなくてもよく、記憶部に記憶されている積載位置に基づいて判断するだけでもよい。また、ワーク形状は箱形状に限らず、少なくとも底面と左右面とを有して整列積載できれば良く、また、多段積みするワークの場合には、さらに上下に重ねるための上面を有するワークであれば、パレタイズの対象とすることができる。

また、パレットの長さは、例えば、第１の実施形態において、ワークＷの長手方向の長さと同じ例を示したが、必ずしも同じである必要はない。また、ワーク測定部は、距離センサ２ｂによって構成する例を示したが、これに限らず、画像処理によってワーク寸法を取得したり、遮光型センサを複数並べて光の透過具合から段階的にワーク寸法を測定したりするようにしてもよい。

また、計測部５は、ロータリエンコーダや制御パルスを計数によらずに、レーザ距離計によって各移動部の移動位置を測定したり、レーザレーダや画像処理によって位置情報を取得してハンド部２の長爪２１の位置を計測するようにしてもよい。

１ パレタイズ装置
１０ 制御部
１ａ 応力センサ
２ ハンド部
２１ 長爪
２２ 短爪
２ｂ ワーク測定部（距離センサ）
３ アーム部
５ 計測部
５０ ワーク測定部
６ 記憶部
７ パレット
７１ ワーク転倒防止部材
８ 誘い込み板
Ｗ，Ｗ０〜Ｗ１０ ワーク
Ｑ 角部

Claims (11)

1. ワークをその供給場所から順次搬送してパレット上に整列して積載するパレタイズ装置であって、
   ワークを把持するハンド部と、
   前記ハンド部を移動させるアーム部と、
   パレットにおけるワークの積載位置の情報を取得するための計測部と、
   前記積載位置を記憶するための記憶部と、
   前記各部の動作を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、ワークを把持した前記ハンド部を前記アーム部によって移動させてパレットにワークを積載した際に前記計測部によってそのワークの積載位置を取得して前記記憶部に記憶させ、次のワークをパレットに積載する際に、前記記憶部に記憶されている積載位置に基づいて、ワークの積載予定位置を決定することを特徴とするパレタイズ装置。
2. ワーク寸法を測定するワーク測定部をさらに備え、
   多段に積載可能なワークをパレットに多段に積載する場合に、
   前記制御部は、前記ワーク測定部によって測定されたワーク寸法が、積載を予定している段におけるパレットの未積載部の寸法よりも大きいときに当該ワークを上の段に積載するように前記ハンド部を制御することを特徴とする請求項１に記載のパレタイズ装置。
3. ワーク寸法が未積載部の寸法よりも大きい場合に、前記未積載部には当該未積載部の寸法よりも小さい寸法のワークを選択して積載することを特徴とする請求項２に記載のパレタイズ装置。
4. 前記ハンド部はワークを把持するための少なくとも長短２種類の爪を有し、
   長い爪は、前記積載予定位置から所定のクリアランスを設けてパレットにワークを載置して短い爪を引き抜いた後、前記ワークを押して前記クリアランスを詰めるために用いられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のパレタイズ装置。
5. 前記制御部は、前記クリアランスを詰める際に、ワークを押す爪に作用する反力を応力センサによって計測し、所定値以上の反力が計測された位置をワークの積載位置とすることを特徴とする請求項４に記載のパレタイズ装置。
6. ワークはパレット上への積載時の底面形状が積載姿勢によって異なる直方体であり、
   前記制御部は、パレットの未積載部の寸法に応じて積載時のワークの底面の選択を行うことを特徴とする請求項４または請求項５に記載のパレタイズ装置。
7. パレットは、ワーク整列方向両端部にワーク転倒防止部材を有し、
   前記制御部は、前記ワーク転倒防止部材の後端側付近に整列される最後のワークを、先に積載されているワーク側に傾けた状態で積載予定位置の上方から下降させ、前記先に積載されているワークの上方後端角部の回りに回転させることによりワークを正立させてパレットに積載するように前記ハンド部を制御することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載のパレタイズ装置。
8. パレットは、ワーク整列方向両端部にワーク転倒防止部材を有し、
   前記ワーク転倒防止部材の後端側付近に整列される最後のワークの積載を滑らかに行うための誘い込み板をパレット側に備えることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載のパレタイズ装置。
9. 前記制御部は、ワークを前記積載予定位置までワーク整列方向に沿って移動させた後、所定の距離だけ戻した位置に載置するように前記ハンド部を制御することを特徴とする請求項１に記載のパレタイズ装置。
10. 前記制御部は、パレット上でワークをワーク整列方向に沿って移動させる際に、前記ハンド部に備えたワークを押す側の爪に作用する反力を応力センサによって計測し、所定値以上の反力が計測された位置を前記移動の完了位置とし、
    前記完了位置を判断するための前記反力に対する所定値は、ワークの強度に応じて設定することを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載のパレタイズ装置。
11. ワーク寸法を測定するワーク測定部をさらに備え、
    前記制御部は、前記ワーク測定部によって測定されたワーク寸法と予め記憶している標準のワークの寸法とを比較することにより、ワークの品種の異同を判断することを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載のパレタイズ装置。

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