JP6934490B2 - ピッキング機構、ロボットアーム - Google Patents

Description

本発明は、円柱状の対象物をピッキングするピッキング機構とロボットアームとに関する。

特許文献１には、走行レール上を走行し、巻上装置により昇降する昇降搬機によりワーク（ドラム缶）を吸着して搬送する搬送クレーンについての技術が開示されている。特許文献１に開示された昇降搬機は、昇降フレームの中央部で下方に向けて開口し、ワークを中央部で吸着保持する吸着パットと、昇降フレームの下面に取着され、ワーク吸着時にワークの天板と接合し、ワークの振れを防止するワーク用ストッパーと、昇降フレームから下方に向けて延設され、吸着パットによるワークの吸着時にワークの位置ずれを補正し、パットによるワークの昇降時にワークの振れを防止する複数のガイドシャフトを備えている。

特開２０００−１２８４７７号公報

本発明は、ピッキング機構において４本以上の円柱状の対象物をピッキングすることを目的とする。

本発明に係るピッキング機構は、それぞれが円柱状である４本以上の複数の対象物をピッキングするピッキング機構であって、ベース部材と、前記ベース部材に複数設けられ、それぞれが前記対象物の上面部または上面部近傍部分を保持する保持部材と、前記ベース部材に複数設けられ、それぞれが、前記対象物の側面に接することで、前記対象物を前記保持部材の位置にガイドするとともに前記対象物を支持するガイド部材と、を備え、前記複数の対象物がピッキングされているときは、前記ベース部材に対して複数列に並んだ状態で、各対象物が、前記保持部材に保持されるとともに前記ガイド部材に支持されるピッキング機構において、前記ベース部材において、ピッキングされた状態の前記複数の対象物をその軸方向に前記ベース部材に対して投影したときに、前記複数の対象物のうち２列に並んだ４本の対象物の投影図である４つの円の円周によって囲まれる領域を第１領域とし、前記ベース部材において、ピッキングされた状態の前記複数の対象物をその軸方向に前記ベース部材に対して投影したときに、前記複数の対象物全ての投影図である複数の円の円周に接しつつ前記複数の円全てを囲むように形成される仮想四角形のいずれか一辺または二辺と、前記複数の円のいずれか１つまたは２つの円の円周と、によって囲まれる領域を第２領域としたときに、前記ベース部材における前記第１領域および前記第２領域のいずれかに各ガイド部材が設けられており、１つの前記第１領域に設けられた前記ガイド部材の前記対象物の側面に接する部分の総断面積が、１つの前記第２領域に設けられた前記ガイド部材の前記対象物の側面に接する部分の総断面積よりも大きい。

本発明によれば、ピッキング機構において４本以上の円柱状の対象物をピッキングすることが可能となる。

第１実施形態に係るロボットアームの概略構成を示す図である。 第１実施形態におけるアーム機構の先端部とピッキング機構とを拡大した際の概要図である。 第１実施形態におけるピッキング機構の斜視図である。 第１実施形態におけるピッキング機構とピッキングされた６本の缶の斜視図である。 ベース部材における６つの吸着パッドと８本のガイドピンとの配置を図示している。 ピッキング機構によって６本の缶がピッキングされた状態のときの、ベース部材における８本のガイドピンと６本の缶との配置を図示している。 ベース部材に投影された６本の缶の投影図を図示している。 ガイドピンとピッキングされた６本の缶とにおける位置関係を示す図である。 ピッキング機構によって６本の缶がピッキングされた状態で、ピッキング機構が傾けられている様子を図示している。 ピッキング機構によるピッキング動作を図示している。 ピッキング機構によるピッキング動作を図示している。 ケース４内において該ケース４の角部近傍に載置されている６本の缶２を図示している。 ベース部材における６つの吸着パッドと１０本のガイドピンとの配置を図示している。 ピッキング機構によって６本の缶がピッキングされた状態のときの、ベース部材における１０本のガイドピンと６本の缶との配置を図示している。

本発明に係るピッキング機構は、円柱状の対象物をピッキングするピッキング機構である。また、本発明に係るピッキング機構は、４本以上の複数の対象物をピッキングする。

本発明に係るピッキング機構は、ベース部材と保持部材とガイド部材とを備えている。保持部材は、ベース部材に複数設けられている。ピッキング機構によって複数の対象物がピッキングされる際に、各保持部材は対象物の上面部または上面部近傍部分を保持する。また、ガイド部材も、ベース部材に複数設けられている。ピッキング機構によって複数の対象物がピッキングされる際に、各ガイド部材は、対象物の側面に接することで、各保持部材が対象物を保持することができる位置に該対象物をガイドする。また、各ガイド部材は、ピッキングされた対象物の側面に接することで該対象物を支持する。そして、本発明に係るピッキング機構によって複数の対象物がピッキングされると、複数の対象物が、ベース部材に対して複数列に並んだ状態となるように、複数のガイド部材がベース部材に設けられている。ベース部材において、各ガイド部材が設けられる位置の詳細については後述する。

ピッキング機構によってピッキングされる際に、複数の対象物は、ベース部材に対して複数列に並んだ状態となるように、複数のガイド部材によってガイドされる。そして、ピッキング機構において、複数の対象物がこのような状態となったときに、各対象物の上面部または上面部近傍部分が各保持部材によって保持される。

また、ピッキング機構が対象物をピッキングする際に、各ガイド部材は、対象物を上記のような位置にガイドするだけでなく、対象物を支持することもしている。つまり、ピッキング機構に複数の対象物がピッキングされた状態で、該ピッキング機構に振動が生じたり、該ピッキング機構が傾けられたりしたときに、各ガイド部材が各対象物の側面に接す
ることによって対象物を支持する。

このようにガイド部材が対象物を支持することによって、ピッキング機構が振動したり傾けられたりすることに伴って対象物に対して生じる保持部材を中心とするモーメントを小さくすることができる。そのため、対象物を保持した状態の保持部材にかかる負荷を軽減することができる。

ここで、仮に、ピッキング機構に複数の対象物がピッキングされた状態で、該複数の対象物をその軸方向にベース部材に対して投影したとすると、複数の対象物と同じ数の円であって複数の対象物の直径と同じ直径である円が、投影図としてベース部材に投影される。このとき、複数の対象物のうち２列に並んだ４本の対象物の投影図である４つの円の円周によって囲まれる領域を第１領域と定義する。また、上述の複数の円の円周に接しつつ該複数の円全てを囲むように形成される四角形を仮想四角形と定義する。そして、仮想四角形のいずれか一辺または二辺と、投影図である複数の円のいずれか１つまたは２つの円の円周と、によって囲まれる領域を第２領域と定義する。このとき、第２領域としては、仮想四辺形のいずれか一辺と２つの円の円周とによって囲まれる領域と、仮想四辺形のいずれか二辺と１つの円の円周とによって囲まれる領域と、の２種類の領域が生じる。そして、ベース部材において、第１領域および第２領域のいずれかに各ガイド部材が設けられる。なお、１つの第１領域または１つの第２領域には、１つのガイド部材が設けられてもよいし、複数のガイド部材が設けられてもよい。

上記のように、第１領域は、４本の対象物の投影図である４つの円の円周によって囲まれる領域として定義される。したがって、１つの第１領域の周辺には４本の対象物が存在する。そのため、１つの第１領域に設けられた１つまたは複数のガイド部材は４本の対象物を支持することになる。一方で、上記のように、第２領域は、仮想四角形のいずれか一辺または二辺と、１本の対象物の投影図である１つの円または２本の対象物の投影図である２つの円の円周と、によって囲まれる領域として定義される。したがって、１つの第２領域の周囲には１本または２本の対象物が存在する。そのため、１つの第２領域に設けられた１つまたは複数のガイド部材は１本または２本の対象物を支持することになる。

このように、１つの第１領域に設けられた１つまたは複数のガイド部材が支持する対象物の本数は、１つの第２領域に設けられた１つまたは複数のガイド部材が支持する対象物の本数よりも多くなる。したがって、１つの第１領域に設けられたガイド部材には、１つの第２領域に設けられたガイド部材よりも高い耐久性が要求される。

そこで、本発明に係るピッキング機構では、１つの第１領域に設けられたガイド部材の対象物の側面に接する部分の総断面積が１つの第２領域に設けられたガイド部材の対象物の側面に接する部分の総断面積よりも大きくなっている。ここで、「ガイド部材の対象物の側面に接する部分の総断面積」とは、ガイド部材の対象物の側面に接する部分における、その軸方向と垂直に交わる断面の面積の和を意味している。なお、１つの第１領域または１つの第２領域にガイド部材が１つのみ設けられているときには、１つのガイド部材の対象物の側面に接する部分の断面積が総断面積となる。このようにガイド部材が設けられることにより、１つの第１領域におけるガイド部材は１つの第２領域におけるガイド部材よりも高い耐久性を有することができる。したがって、ガイド部材の耐久性を確保することができる。

以上、説明したように、本発明に係るピッキング機構によれば、上記のような保持部材およびガイド部材を備えることで、４本以上の複数の対象物を安定的にピッキングすることができる。さらに、ピッキング機構におけるガイド部材の耐久性を確保することが可能となる。

以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

＜第１実施形態＞
ここでは、本発明に係るピッキング機構をロボットアームに適用した場合について説明する。図１は、本実施形態に係るロボットアーム３の概略構成を示す図である。ロボットアーム３は、ピッキング機構１と、アーム機構３１、台座部３２とを備えている。ピッキング機構１はアーム機構３１の先端部に接続されている。これにより、ロボットアーム３におけるアーム機構３１の動作によって、ピッキング機構１を移動させることができる。また、アーム機構３１の他端は台座部３２が接続されている。台座部３２には、アーム機構３１を制御するための制御装置が内蔵されている。図２は、本実施形態におけるアーム機構３１の先端部とピッキング機構１とを拡大した際の概要図である。本実施形態において、ピッキング機構１がピッキングする対象物は飲料缶や缶詰などの円柱状の物体である。本実施形態においては、対象物となる複数の缶２が、段ボールによって形成された直方体形状のケース４内に整列した状態で載置されている（図２では、２４本の缶２がケース４内に載置されている。）。なお、ケース４は、複数の缶２の上方部分が露出するように、その上部が開放されている。そのため、ロボットアーム３におけるアーム機構３１の動作によって、ケース４内に載置された複数の缶２に、その上方からアクセスすることが可能である。

（ピッキング機構）
次に、ピッキング機構１の詳細な構成について図３〜図８に基づいて説明する。図３は本実施形態におけるピッキング機構１の斜視図である。図４は本実施形態におけるピッキング機構１とピッキングされた６本の缶２の斜視図である。図４に示すように、ピッキング機構１は６本の缶２を同時にピッキングする。ピッキング機構１は、取り付け部材１３、ベース部材１２、６つの吸着パッド１０、および８本のガイドピン１１を備えている。取り付け部材１３は、ピッキング機構１がアーム機構３１の先端部に取り付けられた際に、該アーム機構３１に接続される部材である。また、ベース部材１２には、各吸着パッド１０および各ガイドピン１１が設けられている。

ピッキング機構１によって６本の缶２がピッキングされると、各缶２は、ベース部材１２に対して２行３列に並んだ状態となる。また、本実施形態では、ピッキング機構１において２行３列に並んだ６本の缶２は、隣り合う缶２の側面が互いに接した状態となる。ただし、必ずしも、隣り合う缶２の側面が互いに接した状態で並ぶ必要はない。図５は、ベース部材１２における６つの吸着パッド１０と８本のガイドピン１１との配置を図示している。また、図６は、ピッキング機構１によって６本の缶２がピッキングされた状態のときの、ベース部材１２における８本のガイドピン１１と６本の缶２との配置を図示している。図５に示すように、６つの吸着パッド１０は、各缶２の上面部を保持することができるように、ベース部材１２において２行３列に等間隔に設けられている。そして、各吸着パッド１０が対応する缶２の上面部に接触した状態で、吸着パッド１０の吸着面と缶２の上面によって形成される空間内が負圧機構によって負圧にされる（なお、負圧機構の図示は便宜上省略する。）。これにより、各吸着パッド１０が各缶２の上面部に吸着される。その結果、ピッキング対象である６本の缶２それぞれが、対応する吸着パッド１０によって保持される。このように６つの吸着パッド１０によって６本の缶２が保持されることによって、ピッキング機構１は６本の缶２を同時にピッキングすることができる。ここで、本実施形態における吸着パッド１０は本発明における保持部材に相当する。ただし、本発明において、保持部材は吸着パッドに限られるものではない。例えば、保持部材は、各缶２の上面部近傍部分をチャックすることによって保持するチャック装置や、磁力によって
各缶２の上面部を吸着して保持する保持装置などでもよい。

また、図６に示すように、ピッキング機構１によって６本の缶２がピッキングされた状態では、各ガイドピン１１は隣接する缶２の側面に接している。これにより、各ガイドピン１１は、各缶２を対応する吸着パッド１０の位置（すなわち、各缶２の上面部が各吸着パッド１０に対向する位置）にガイドする。また、各ガイドピン１１はピッキングされた各缶２の側面に接することで、隣接する缶２を支持している。ここで、本実施形態におけるガイドピン１１は本発明におけるガイド部材に相当する。

次に、ベース部材１２において、各ガイドピン１１が設けられる位置の詳細について説明する。なお、以下においては、ピッキング機構１によってピッキングされた６本の缶２それぞれを区別して説明する場合、各缶２を缶２ａ〜２ｆと称する。ここで、図６のように、ピッキング機構１において６本の缶２がピッキングされた状態で、該６本の缶２をその軸方向にベース部材１２に対して投影したとする。図７は、このときのベース部材１２に投影された６本の缶２の投影図を図示している。このとき、缶２ａ〜２ｆそれぞれの投影図を投影図２１ａ〜２１ｆとする。ここで、各缶２の直径と各投影図の円の直径は同じである。そして、図７に示すように、６本の缶２のうち２列に並んだ４本の缶２の投影図である４つの円の円周によって囲まれる領域を第１領域１２１と定義する。すなわち、投影図２１ａ、２１ｂ、２１ｄ、２１ｅによって囲まれる領域、および、投影図２１ｂ、２１ｃ、２１ｅ、２１ｆによって囲まれる領域のそれぞれを第１領域１２１と定義する。また、図７において破線で示すような、６本の缶２すべての投影図である６つの円の円周に接しつつ該６つの円全てを囲むように形成される四角形を仮想四角形１２０とする。ここで、仮想四角形１２０は四つの辺１２０ａ〜１２０ｄによって構成されている。そして、図７に示すように、仮想四角形１２０のいずれか一辺または二辺と、６つの円のいずれか１つまたは２つの円の円周と、によって囲まれる領域を第２領域１２２と定義する。このとき、第２領域１２２としては、仮想四角形１２０のいずれか一辺と６つの円のいずれか２つとによって囲まれる領域（第２領域１２２Ａ）と、仮想四角形１２０のいずれか二辺と６つの円のいずれか１つとによって囲まれる領域（第２領域１２２Ｂ）と、の２種類の領域が生じる。すなわち、仮想四角形１２０の辺１２０ａと投影図２１ａと投影図２１ｂとによって囲まれる領域、仮想四角形１２０の辺１２０ａと投影図２１ｂと投影図２１ｃとによって囲まれる領域、仮想四角形１２０の辺１２０ｂと投影図２１ａと投影図２１ｄとによって囲まれる領域、仮想四角形１２０の辺１２０ｃと投影図２１ｄと投影図２１ｅとによって囲まれる領域、仮想四角形１２０の辺１２０ｃと投影図２１ｅと投影図２１ｆとによって囲まれる領域、および、仮想四角形１２０の辺１２０ｄと投影図２１ｃと投影図２１ｆとによって囲まれる領域、のそれぞれを第２領域１２２Ａと定義する。また、仮想四角形１２０の辺１２０ａと仮想四角形１２０の辺１２０ｂと投影図２１ａとによって囲まれる領域、仮想四角形１２０の辺１２０ａと仮想四角形１２０の辺１２０ｄと投影図２１ｃとによって囲まれる領域、仮想四角形１２０の辺１２０ｂと仮想四角形１２０の辺１２０ｃと投影図２１ｄとによって囲まれる領域、および、仮想四角形１２０の辺１２０ｃと仮想四角形１２０の辺１２０ｄと投影図２１ｆとによって囲まれる領域、のそれぞれを第２領域１２２Ｂと定義する。

そして、図５および図６に示すように、ベース部材１２において、各第１領域１２１と、各第２領域１２２Ａと、には、ガイドピン１１が１本ずつ設けられる。また、ベース部材１２における４つの第２領域１２２Ｂ（仮想四角形１２０の四隅それぞれに形成される領域）にはガイドピン１１が設けられていない。なお、以下においては、第１領域１２１に設けられたガイドピン１１を第１ガイドピン１１ａと称する場合もある。また、第２領域１２２Ａに設けられたガイドピン１１を第２ガイドピン１１ｂと称する場合もある。また、各ガイドピン１１は、隣接する缶２と対向する側面が、缶２の側面に沿うように曲面状に形成されている。

図８は、ガイドピン１１とピッキングされた６本の缶２とにおける位置関係を示す図である。上記のように、各第１領域１２１および各第２領域１２２Ａにガイドピン１１が設けられることで、缶２ａ、２ｃ、２ｄ、２ｆは、それぞれ、１本の第１ガイドピン１１ａと、２本の第２ガイドピン１１ｂとに隣接し、缶２ｂ、２ｅは、それぞれ、２本の第１ガイドピン１１ａと、２本の第２ガイドピン１１ｂとに隣接することになる。そして、ベース部材１２においては、各缶２の中心軸と、隣接する各ガイドピン１１の側面との距離Ｌが、缶２の外径ｒの半分よりも僅かに大きくなっている。これにより、各缶２が、隣接するガイドピン１１により、対応する吸着パッド１０の位置にガイドされる。さらに、各缶２の側面が隣接するガイドピン１１の側面に接することで、各缶２が隣接するガイドピン１１によって支持される。そして、ピッキング機構１によって６本の缶２がピッキングされたときに、ベース部材１２に対して２行３列に並んだ状態で、且つ、隣り合う缶２の側面が互いに接した状態で、各缶２が、吸着パッド１０によって保持されるとともにガイドピン１１によって支持される。

また、ベース部材１２において、缶２ｂに隣接する２本の第２ガイドピン１１ｂ同士の最短距離ｄ１が缶２の外径ｒよりも小さくなっている。また、缶２ｅに隣接する２本の第２ガイドピン１１ｂについても同様である。また、ベース部材１２において、缶２ａに隣接する２本の第２ガイドピン１１ｂ同士の、缶２ａの中心軸よりも外側（図７における、缶２ａの投影図２１ａと仮想四角形１２０の辺１２０ａと仮想四角形１２０の辺１２０ｂとによって囲まれる第２領域１２２Ｂ側）における最短距離ｄ２が缶２の外径ｒよりも小さくなっている。また、缶２ｃ、２ｄ、２ｆそれぞれに隣接する２本の第２ガイドピン１１ｂについても同様である。各第２ガイドピン１１ｂをこのような構成および配置とすることで、各缶２が、隣接する２本の第２ガイドピン１１ｂの間を通り抜けてしまうことが抑制される。そのため、ピッキングされた缶２がピッキング機構１から脱落し難くなる。

さらに、各ガイドピン１１は缶２の側面に接することで、隣接する缶２を支持している。缶２がピッキング機構１によってピッキングされている際に、ピッキング機構１の振動により、缶２に缶２の軸方向とは異なる方向の力（慣性力）が働く場合がある。また、ピッキング機構１によって缶２がピッキングされた状態で、ピッキング機構１が傾けられる場合がある。図９はピッキング機構１によって６本の缶２がピッキングされた状態で、ピッキング機構１が傾けられている様子を図示している。図９中の白抜き矢印が鉛直方向を表している。また、図９中の矢印は缶２の軸方向を示している。ピッキング機構１によって缶２がピッキングされた状態で、ピッキング機構１が傾けられた場合、ピッキング機構１にピッキングされている缶２には缶２の軸方向とは異なる方向である鉛直方向に重力が働いている。なお、図２に示すようにピッキングの対象となる複数の缶２が載置されているケース４が傾斜面上に置かれている場合にも、後述するピッキング機構１によるピッキング動作によってケース４内から６本の缶２がピッキングされた際に、図９に示すようにピッキング機構１が傾けられた状態となる。

このように、ピッキング機構１によって６本の缶２がピッキングされた状態で、ピッキング機構１が振動したり、ピッキング機構１が傾けられたりしたとき、ピッキング機構１にピッキングされている各缶２には缶２の軸方向とは異なる方向の力が働く。このような場合、各缶２において、各缶２の上面部を保持している吸着パッド１０を中心としたモーメントが発生する。ただし、このときに、ガイドピン１１が各缶２の側面に接していることによって、各缶２は、その側面に接するガイドピン１１から反力を受ける。これにより、各缶２に生じる吸着パッド１０を中心とするモーメントを小さくすることができる。そのため、各缶２を保持する吸着パッド１０にかかる負荷を軽減することができる。したがって、各缶２に対して缶２の軸方向とは異なる方向の力が働いた場合であっても、各缶２が吸着パッド１０から外れてしまうことを抑制することができる。よって、ピッキング機
構１によって６本の缶２を安定的にピッキングすることが可能となる。

また、上述のように図７に示す第１領域１２１は、６本の缶２のうち２列に並んだ４本の缶２の投影図である４つの円の円周によって囲まれる領域として定義されている。したがって、６本の缶２がピッキング機構１によってピッキングされているとき、第１領域１２１に設けられている第１ガイドピン１１ａは４本の缶２に隣接している。すなわち、２つの第１領域１２１それぞれに設けられている各第１ガイドピン１１ａは缶２ａ、２ｂ、２ｄ、２ｅまたは缶２ｂ、２ｃ、２ｅ、２ｆに隣接している。したがって、６本の缶２がピッキング機構１によってピッキングされると、２つの第１領域１２１に設けられている第１ガイドピン１１ａは、それぞれ、４本の缶２を支持する必要がある。一方で、上述のように図７に示す第２領域１２２Ａは、仮想四角形１２０のいずれか一辺と６本の缶２の投影図である６つの円のいずれか２つとによって囲まれる領域にとして定義される。したがって、６本の缶２がピッキング機構１によってピッキングされているとき、６つの第２領域１２２Ａそれぞれに設けられている第２ガイドピン１１ｂは２本の缶２に隣接している。すなわち、６つの第２領域１２２Ａそれぞれに設けられている各第２ガイドピン１１ｂは缶２ａ、２ｂ、または、缶２ｂ、２ｃ、または、缶２ａ、２ｄ、または、缶２ｄ、２ｅ、または、缶２ｅ、２ｆ、または、缶２ｃ、２ｆに隣接している。そのため、６本の缶２がピッキング機構１によってピッキングされると、６つの第２領域１２２Ａに設けられている第２ガイドピン１１ｂは、それぞれ、２本の缶２を支持する必要がある。

したがって、各第１領域１２１に設けられている第１ガイドピン１１ａ（１本の第１ガイドピン１１ａ）が支持する缶２の本数は、各第２領域１２２Ａに設けられている第２ガイドピン１１ｂ（１本の第２ガイドピン１１ｂ）が支持する缶２の本数よりも多くなる。そのため、第１領域１２１に設けられる第１ガイドピン１１ａには、第２領域１２２Ａに設けられる第２ガイドピン１１ｂよりも高い耐久性が要求される。

そこで、本実施形態におけるピッキング機構１においては、図５、図６および図８に示すように、各第１領域１２１に設けられる第１ガイドピン１１ａそれぞれの缶２の側面に接する部分の断面積を、各第２領域１２２Ａに設けられる第２ガイドピン１１ｂそれぞれの缶２の側面に接する部分の断面積よりも大きくする。つまり、４本の缶２を支持する第１ガイドピン１１ａの缶２の側面に接する部分の断面積を、２本の缶２を支持する第２ガイドピン１１ｂの缶２の側面に接する部分の断面積よりも大きくする。ここで、「ガイドピン１１の缶２の側面に接する部分の断面積」とは、ガイドピン１１の缶２の側面に接する部分における、その軸方向と垂直に交わる断面の面積のことを意味している。第１ガイドピン１１ａおよび第２ガイドピン１１ｂをこのような構成とすることで、第１ガイドピン１１ａの耐久性を第２ガイドピン１１ｂの耐久性よりも高くすることができる。これにより、各ガイドピン１１の耐久性を確保することができる。

（ピッキング動作）
上述の通り、本実施形態においては、ピッキング機構１における取り付け部材１３がアーム機構３１の先端部に接続されている。また、台座部３２における制御装置によって、アーム機構３１は制御されている。そのため、台座部３２における制御装置によってアーム機構３１を移動させることができる。これにより、ピッキング機構１を移動させることができる。図１０、図１１はピッキング機構１によるピッキング動作を図示している。ピッキング動作においては、まず、アーム機構３１を制御することによって、図１０に示すように、ピッキング機構１をピッキング対象となる６本の缶２の上方に移動させる。その後、アーム機構３１を制御することで、ピッキング機構１を缶２の軸方向に沿って下方（図１０中白抜き矢印）に移動させる。このとき、各ガイドピン１１は、ピッキング対象となる６本の缶２、および、その周囲に位置する他の缶またはケース４の内壁によって形成される隙間に挿入される。このとき、各ガイドピン１１が隣接する缶２の側面と接するこ
とで、各缶２が、対応する吸着パッド１０の位置にガイドされる。その結果、６本の缶２が、２行３列に並んだ状態で、且つ、隣り合う缶２の側面が互いに接した状態となる。そして、図１１に示すように各吸着パッド１０が対応する缶２の上面部に接触すると、上述したように、吸着パッド１０の吸着面と缶２の上面とによって形成される空間内が負圧機構によって負圧にされる。これにより、各吸着パッド１０が各缶２の上面部に吸着される。その結果、ピッキング対象である６本の缶２それぞれが、対応する吸着パッド１０によって保持される。このような一連のピッキング動作によって、ケース４内に載置された複数の缶２の中から６本の缶をピッキング機構１によって同時にピッキングすることができる。

なお、上述したように、本実施形態では、ベース部材１２における６つの第２領域１２２Ａにはガイドピン１１が設けられているが、ベース部材１２における４つの第２領域１２２Ｂにはガイドピン１１が設けられていない。ただし、ベース部材１２における第２領域１２２Ｂにも、隣接する缶２の側面に接することで該缶２を対応する吸着パッド１０の位置にガイドし、且つ、該缶２を支持するようなガイドピンを設けることもできる。

しかしながら、本実施形態においては、図２に示すように、段ボールによって形成された直方体形状のケース４内に複数の缶２が整列した状態で載置されている。このとき、ケース４内において該ケース４の角部近傍に載置されている６本の缶２をピッキング機構１によってピッキングする場合がある。図１２は、このように、ケース４内において該ケース４の角部近傍に載置されている６本の缶２を図示している。この図１２に示すようなケース４の角部近傍に載置されている６本の缶２をピッキングしようとした場合、仮にピッキング機構１のベース部材１２における第２領域１２２Ｂにもガイドピンが設けられていると、上述したピッキング動作を実行した際に、該第２領域１２２Ｂに設けられたガイドピンがケース４の角部と缶２ａとによって形成される隙間に挿入されることになる。ただし、図１２に示すように、ケース４においては、運搬の際の衝撃等によってその角部が該ケース４の内側に食い込むように変形している場合がある。このようにケース４の角部が変形している状態では、ピッキング機構１によるピッキング動作の際に、ケース４の角部と缶２ａとによって形成される隙間へのガイドピンの挿入が阻害されることになる。そうなると、第２領域１２２Ｂに設けられているガイドピンだけでなく、上述したような、第１領域１２１および第２領域１２２Ａそれぞれに設けられている８本のガイドピン１１の、６本の缶２、および、その周囲に位置する他の缶またはケース４の内壁によって形成される隙間への挿入も阻害されることになる。そのため、ケース４の角部が変形している場合に、ピッキング機構１によるピッキング動作の実行が困難となる虞がある。

そこで、本実施形態に係るピッキング機構１においては、上述したように、ベース部材１２における４つの第２領域１２２Ｂにはガイドピンが設けられていない構成を採用した。これによれば、上記のように、ケース４の角部近傍に載置されている６本の缶２をピッキングする際に、そもそも、ピッキング動作において、ケース４の角部と缶２ａとによって形成される隙間にはガイドピンは挿入されない。そのため、ケース４の角部が変形していたとしても、該変形部分が、ピッキング動作における、第１領域１２１および第２領域１２２Ａそれぞれに設けられている８本のガイドピン１１の各隙間への挿入を阻害する要因となることを抑制することができる。

また、ピッキング機構１において、仮にピッキング機構１のベース部材１２における第２領域１２２Ｂにもガイドピンが設けられていた場合、該ガイドピンによっても、それに隣接する缶２が支持されることになる。そのため、第２領域１２２Ｂに設けられたガイドピンによっても、ピッキングされた缶２の脱落が抑制されることになる。ただし、本実施形態においては、図８に示すように、缶２ａに隣接する２本の第２ガイドピン１１ｂ同士の、缶２ａの中心軸よりも外側における最短距離ｄ２が缶２の外径ｒよりも小さくなって
いる。このように缶２ａに隣接する２本の第２ガイドピン１１ｂを設けることによって、第２領域１２２Ｂにガイドピンを設けなくても、缶２ａがピッキング機構１から脱落することを抑制することができる。なお、缶２ｃ、２ｄ、２ｆそれぞれに隣接する２本の第２ガイドピン１１ｂについても同様である。

さらに、本実施形態においては、図３、図４に示すように、各ガイドピン１１の先端部近傍部分の形状は、先端部側から基端部側に向かって断面積が徐々に大きくなるように錘状となっている。ここで、ガイドピン１１の基端部とは、ガイドピン１１におけるベース部材１２との接続部分のことである。また、ガイドピン１１の先端部とは、ガイドピン１１における基端部とは反対側の端部のことである。図１０に示すように、ピッキング機構１によるピッキング動作において、まず各ガイドピン１１が、６本の缶２、および、その周囲に位置する他の缶またはケース４の内壁によって形成される隙間に挿入されていく。このとき、各ガイドピン１１の先端部近傍部分が上記のような錘状となっていることで、各ガイドピン１１が各隙間に挿入されていくにつれて、各ガイドピン１１が、それぞれに隣接する缶２の側面に接するようになる。その結果、各ガイドピン１１によって、それぞれに隣接する缶２が位置決めされる。つまり、ベース部材１２において、各缶２が対応する吸着パッド１０の位置にガイドされるとともに、６本の缶２が２行３列に並んだ状態となる。また、各ガイドピン１１の先端部近傍部分の形状が上記のようになっていることで、ピッキング機構１によるピッキング動作の際に、各ガイドピン１１の先端部が各隙間に挿入されやすくなる。このことにより、ピッキング機構１によるピッキング動作の際に各ガイドピン１１によって各缶２がガイドされやすくなる。

＜第２実施形態＞
本実施形態においては、ピッキング機構１におけるガイドピン１１の構成が第１実施形態と異なっている。図１３は、ベース部材１２における６つの吸着パッド１０と１０本のガイドピン１１との配置を図示している。また、図１４は、ピッキング機構１によって６本の缶２がピッキングされた状態のときの、ベース部材１２における１０本のガイドピン１１と６本の缶２との配置を図示している。図１３に示すように、６つの吸着パッド１０は、第１実施形態と同様に、ベース部材１２において２行３列に等間隔に設けられている。また、本実施形態においても、ベース部材１２における第１領域１２１、第２領域１２２Ａ、１２２Ｂが第１実施形態と同様に定義される。つまり、ベース部材１２における第１領域１２１、第２領域１２２Ａ、１２２Ｂは、図７に示すような領域として定義される。

そして、図１３、図１４に示すように、本実施形態においても、ベース部材１２において、各第２領域１２２Ａには、第１実施形態と同様に、第２ガイドピン１１ｂが１本ずつ設けられている。これらの第２ガイドピン１１ｂの構成および配置は、第１実施形態における第２ガイドピン１１ｂの構成および配置と同様である。また、本実施形態においても、ベース部材１２において、図７における各第２領域１２２Ｂにはガイドピンは設けられていない。一方で、本実施形態においては、ベース部材１２において、各第１領域１２１には、ガイドピン１１が２本ずつ設けられている点が、第１実施形態に係る構成と異なっている。以下においては、第１領域１２１に設けられたガイドピン１１を第１ガイドピン１１ｃと称する場合もある。この第１ガイドピン１１ｃの形状は第２ガイドピン１１ｂの形状と同一である。そして、第１領域１２１において、第１ガイドピン１１ｃにおける、缶２の側面に沿うように曲面状に形成された側面が、隣接する缶２と対向するように、各第１ガイドピン１１ｃが配置されている。

ここで、本実施形態における第１ガイドピン１１ｃの構成および配置の詳細について説明する。本実施形態においては、図１４に示すように、６本の缶２がピッキング機構１にピッキングされたとき、ベース部材１２において、各第１ガイドピン１１ｃが２本の缶２
と隣接するように設けられる。なお、本実施形態においても、第１実施形態と同様に、ベース部材１２においては、各缶２の中心軸と、隣接する各ガイドピン１１の側面との距離Ｌが、缶２の外径ｒの半分よりも僅かに大きくなっている（なお、図１４では、距離Ｌおよび外径ｒの図示は省略する。）。これにより、本実施形態に係る構成によっても、第１実施形態と同様、各缶２が、隣接するガイドピン１１により、対応する吸着パッド１０の位置にガイドされる。そして、ピッキング機構１によって６本の缶２がピッキングされたときに、ベース部材１２に対して２行３列に並んだ状態で、且つ、隣り合う缶２の側面が互いに接した状態で、各缶２が、吸着パッド１０によって保持されるとともにガイドピン１１によって支持される。

さらに、各缶２は、ガイドピン１１の側面に接することで、ガイドピン１１によって支持される。そのため、第１実施形態と同様に、各缶２に対して缶２の軸方向とは異なる方向の力が働いた場合であっても、各ガイドピン１１が缶２の側面に接することで、各缶２が吸着パッド１０から外れてしまうことを抑制することができる。よって、本実施形態に係る構成によっても、第１実施形態と同様、ピッキング機構１によって６本の缶２を安定的にピッキングすることが可能となる。

また、上述のように、各第１ガイドピン１１ｃはベース部材１２において２本の缶２と隣接するように設けられる。したがって、６本の缶２がピッキング機構１によってピッキングされていると、各第１領域１２１に設けられている２本の第１ガイドピン１１ｃはそれぞれ２本の缶２に接することになる。つまり、各第１領域１２１に設けられている２本の第１ガイドピン１１ｃは、それぞれ、２本の缶２を支持対象とする。また、第１実施形態と同様に、６本の缶２がピッキング機構１によってピッキングされていると、各第２領域１２２Ａに設けられている第２ガイドピン１１ｂはそれぞれ２本の缶２に接することになる。つまり、各第２ガイドピン１１ｂも２本の缶２を支持対象とする。

ここで、６本の缶２がピッキング機構１によってピッキングされた状態では、第１領域１２１は４本の缶２によって囲まれることになる。そのため、第１領域１２１に設けられるガイドピン１１は全体として４本の缶２を支持する必要がある。そこで、本実施形態では、第１領域１２１に、それぞれ２本の缶２を支持対象とする２本の第１ガイドピン１１ｃを設ける構成を採用した。このような構成によれば、２本の第１ガイドピン１１ｃによって４本の缶２を支持することができる。また、第１領域１２１に設けられる２本の第１ガイドピン１１ｃが全体として支持する缶２の本数（４本）は、第２領域１２２Ａに設けられる１本の第２ガイドピン１１ｂが支持する缶２の本数（２本）よりも多くなる。そのため、第１領域１２１に設けられる２本の第１ガイドピン１１ｃ全体としては、第２領域に設けられる１本の第２ガイドピン１１ｂよりも高い耐久性が要求される。

これに対し、本実施形態においては、各第１ガイドピン１１ｃと各第２ガイドピン１１ｂとが同一の形状となっている。したがって、各第１領域１２１に設けられている２本の第１ガイドピン１１ｃの缶２の側面に接する部分の総断面積は、各第２領域１２２Ａに設けられている１本の第２ガイドピン１１ｂの缶２の側面に接する部分の断面積の２倍となっている。つまり、各第１領域１２１に設けられた２本の第１ガイドピン１１ｃの缶２の側面に接する部分の総断面積は、各第２領域１２２Ａに設けられた１本の第２ガイドピン１１ｂの缶２の側面に接する部分の断面積よりも大きくなっている。なお、「２本の第１ガイドピン１１ｃの缶２の側面に接する部分の総断面積」とは、２本の第１ガイドピン１１ｃの缶２の側面に接する部分における、その軸方向と垂直に交わる断面の面積の和を意味している。

上記構成によれば、全体として４本の缶２を支持する２本の第１ガイドピン１１ｃの缶２の側面に接する部分の総断面積は、２本の缶２を支持する第２ガイドピン１１ｂの缶２
の側面に接する部分の断面積よりも大きくなっている。これにより第１領域１２１に設けられる２本の第１ガイドピン１１ｃの耐久性を、第２領域に設けられる１本の第２ガイドピン１１ｂの耐久性よりも高くすることができる。したがって、各ガイドピン１１の耐久性を確保することができる。

また、上述の通り、６本の缶２がピッキング機構１によってピッキングされた状態において、各第１領域１２１に設けられている２本の第１ガイドピン１１ｃは、それぞれ、２本の缶２を支持する。また、各第２領域１２２Ａに設けられている第２ガイドピン１１ｂは２本の缶２を支持する。したがって、１本の第１ガイドピン１１ｃと１本の第２ガイドピン１１ｂとで、要求される耐久性は同じである。そのため、本実施形態においては、各第１ガイドピン１１ｃと各第２ガイドピン１１ｂとで同一形状のガイドピンを採用した。そうすることで、ピッキング機構１の部品の共通化を図ることが可能となる。しかしながら、第１領域１２１と第２領域１２２Ａとに設けられるガイドピンはそれぞれ異なる形状であってもよい。また、本実施形態においては、各第１領域１２１と各第２領域１２２Ａとにおいて、それぞれ２本のガイドピン１１と１本のガイドピン１１とが設けられるが、ガイドピンの数はこれに限られるものではない。例えば、各第１領域１２１において、４本のガイドピンが設けられていてもよい。また、各第２領域１２２Ａにおいて２本のガイドピンが設けられていてもよい。ただし、このような場合であっても、各第１領域１２１に設けられるガイドピンの缶２の側面に接する部分の総断面積が、各第２領域１２２Ａに設けられるガイドピンの缶２の側面に接する部分の総断面積よりも大きくなるように各ガイドピンを設ける。これによって、各ガイドピンの耐久性を確保することができる。

また、第１実施形態と第２実施形態とにおいてピッキング機構１は６本の缶２を同時にピッキングしたが、同時にピッキングされる缶２の本数は、必ずしも６本である必要はなく、４本以上であればよい。例えば、ピッキングされる缶２の本数は８本または９本であってもよい。

１・・・ピッキング機構、１０・・・吸着パッド、１１・・・ガイドピン、１２・・・ベース部材、１２０・・・仮想四角形、１２１・・・第１領域、１２２・・・第２領域、２・・・缶、２１・・・投影図、３・・・ロボットアーム、３１・・・アーム機構、３２・・・台座部、４・・・ケース

Claims (3)

1. それぞれが円柱状である４本以上の複数の対象物をピッキングするピッキング機構であって、
   ベース部材と、
   前記ベース部材に複数設けられ、それぞれが前記対象物の上面部または上面部近傍部分を保持する保持部材と、
   前記ベース部材に複数設けられ、それぞれが、前記対象物の側面に接することで、前記対象物を前記保持部材の位置にガイドするとともに前記対象物を支持するガイド部材と、を備え、
   前記複数の対象物がピッキングされているときは、前記ベース部材に対して複数列に並んだ状態で、各対象物が、前記保持部材に保持されるとともに前記ガイド部材に支持されるピッキング機構において、
   前記ベース部材において、ピッキングされた状態の前記複数の対象物をその軸方向に前記ベース部材に対して投影したときに、前記複数の対象物のうち２列に並んだ４本の対象物の投影図である４つの円の円周によって囲まれる領域を第１領域とし、
   前記ベース部材において、ピッキングされた状態の前記複数の対象物をその軸方向に前記ベース部材に対して投影したときに、前記複数の対象物全ての投影図である複数の円の円周に接しつつ前記複数の円全てを囲むように形成される仮想四角形のいずれか一辺または二辺と、前記複数の円のいずれか１つまたは２つの円の円周と、によって囲まれる領域を第２領域としたときに、
   前記ベース部材における前記第１領域と、前記ベース部材における前記第２領域のうち、前記仮想四角形のいずれか二辺と前記複数の円のいずれか１つの円の円周とによって囲まれる領域を除いた領域と、に各ガイド部材が設けられており、
   １つの前記第１領域に設けられた前記ガイド部材の前記対象物の側面に接する部分の総断面積が、１つの前記第２領域に設けられた前記ガイド部材の前記対象物の側面に接する部分の総断面積よりも大きく、
   前記ベース部材における前記第２領域のうち、前記仮想四角形のいずれか二辺と前記複数の円のいずれか１つの円の円周とによって囲まれる領域には、前記ガイド部材が設けられていない、ピッキング機構。
2. 前記ガイド部材の少なくとも先端部近傍部分の形状は、先端部側から基端部側に向かっ
   て断面積が徐々に大きくなるように錘状となっている、
   請求項１に記載のピッキング機構。
3. 請求項１または２に記載のピッキング機構と、
   前記ピッキング機構が先端部に接続されたアーム機構と、
   を備えたロボットアーム。

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