パレタイザ
【課題】順次供給される複数品種のワークを品種毎にパレタイズするパレタイザにおいて、簡単な構成により、複数のパレットのパレット交換のタイミングの重なりを時間を抑制し、効率的なパレタイズを実現する。
【解決手段】パレタイザ１は、ワークＷを品種毎に仕分けして一時保管するバッファ部２と、バッファ部２からパレットＰにワークＷを移載するロボット３と、ロボット３を制御する制御部４とを備え、制御部４は、ロボット３による移載作業毎に、積載ワーク数Ｎと満杯ワーク数Ｍとから各パレットＰ毎に残ワーク数Ｒ＝（Ｍ−Ｎ）を求め、残ワーク数Ｒと１回当たりのワークの移載に要する移載時間Δｔとに基づいて各パレットＰ毎の積載完了までの残積載時間Ｔｒ＝Δｔ×Ｒを求め、うち少なくとも１つのパレットＰの残積載時間Ｔｒがパレット交換作業に要する既定のパレット交換時間Ｔよりも短くなることがないように移載作業を行うパレットＰを選択する。
【解決手段】パレタイザ１は、ワークＷを品種毎に仕分けして一時保管するバッファ部２と、バッファ部２からパレットＰにワークＷを移載するロボット３と、ロボット３を制御する制御部４とを備え、制御部４は、ロボット３による移載作業毎に、積載ワーク数Ｎと満杯ワーク数Ｍとから各パレットＰ毎に残ワーク数Ｒ＝（Ｍ−Ｎ）を求め、残ワーク数Ｒと１回当たりのワークの移載に要する移載時間Δｔとに基づいて各パレットＰ毎の積載完了までの残積載時間Ｔｒ＝Δｔ×Ｒを求め、うち少なくとも１つのパレットＰの残積載時間Ｔｒがパレット交換作業に要する既定のパレット交換時間Ｔよりも短くなることがないように移載作業を行うパレットＰを選択する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、順次供給される複数品種のワークを品種毎にパレタイズするパレタイザに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、パレット交換時においても移載ロボットが作業を中断することなく、ワークをパレットに移載する作業を継続できるように、パレットを２箇所に設けるようにしたパレタイザが知られている。このパレタイザは、一方のパレットを交換している間は、もう一方のパレットに対して移載作業をすることができるので、作業が中断されるのを防ぐことができる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２８２８４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したようなパレタイザにおいては、単一品種のワークを移載する場合には有効と考えられるが、例えば２品種のワークが互いにランダムに混流して供給される場合への適用が難しい。すなわち、２品種のワークに対して、各品種毎にパレットを２箇所づつ設けるようにすると、パレットの置き場所を広くすることなどへの対応が必要であり、現実的ではない。
【０００５】
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、順次供給される複数品種のワークを品種毎に効率的にパレタイズできるパレタイザ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】
【０００６】
上記課題を達成するために、本発明のパレタイザは、順次供給される複数品種のワークを品種毎にパレタイズするパレタイザにおいて、供給されるワークを品種毎に仕分けして品種毎に一時保管する複数のバッファ部と、複数のバッファ部から各バッファ部にそれぞれ対応して配置された交換自在なパレットにワークを移載するロボットと、ロボットを制御してワークを移載させる制御部と、を備え、ロボットは制御部により移載作業を行うパレットを選択して動作するものであり、制御部は、ロボットによる移載作業毎に、各パレットについて積載ワーク数と満杯ワーク数とから各パレット毎に満杯に至るまで積載可能な残ワーク数を求め、残ワーク数と１回当たりのワークの移載に要する移載時間とに基づいて各パレット毎の積載完了までの残積載時間を求め、各パレットのうち少なくとも１つのパレットの残積載時間がパレット交換作業に要する既定のパレット交換時間よりも短くなることがないように、移載作業を行うパレットを選択することを特徴とする。
【０００７】
このパレタイザにおいて、パレットのうち満杯に達することなくパレット交換がなされたパレットをパレタイザに再投入する際にパレットに積載されているワーク数を制御部に入力するための入力部を備えることが好ましい。
【０００８】
このパレタイザにおいて、制御部は、バッファ部のうち一時保管されているワーク数が各バッファ毎に設定された閾値を超えているバッファ部のワークの移載を優先することが好ましい。
【０００９】
このパレタイザにおいて、ロボットが移載を行う作業場所は、各バッファ部に対応する互いに異なる作業空間に設定されており、制御部は、バッファ部のうちパレットが交換されるバッファ部に対応する作業空間からロボットを排除することが好ましい。
【００１０】
このパレタイザにおいて、制御部は、バッファ部のいずれかに対するワークの品種を新たな他の品種に切り替える切替予定情報が与えられた場合に、バッファ部のうち品種切替対象のバッファ部に一時保管されているワークの移載を優先することが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のパレタイザによれば、あるパレットのパレット交換中においても他のパレットに対して移載作業を継続することができ、効率的なパレタイズを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係るパレタイザの構成を示す斜視図。
【図２】（ａ）（ｂ）（ｃ）は同パレタイザが対象としている２つのパレットにおけるワーク積載状況を時系列順に示す図。
【図３】同パレタイザによるパレタイジング動作のフローチャート。
【図４】（ａ）は同パレタイザが対象としている２４個積みのパレットへの積載例を示す側面図、（ｂ）は同１６個積みのパレットへの積載例を示す側面図。
【図５】同パレタイザが図４（ａ）（ｂ）に示した２つのパレットにワークを移載すす場合のパレットの状態を表す２次元パレット状態空間図。
【図６】同パレタイザによる、バッファ状態を考慮する場合のパレタイジング動作のフローチャート。
【図７】同パレタイザによるパレタイジング動作時のバッファ部におけるワークの一時保管状況の時間変化図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態に係るパレタイザについて、図面を参照して説明する。図１、図２、図３はパレタイザ１の構成と基本概念を示す。パレタイザ１は、図１に示すように、コンベア１０によって順次供給される２品種のワークＷを品種毎にパレタイズ（パレットに積載、パレットに移載）するパレタイザであって、供給されるワークＷを品種毎に仕分けして品種毎に一時保管する２つのバッファ部２と、各バッファ部２から各バッファ部２にそれぞれ対応して配置された交換自在なパレットＰにワークＷを移載する双腕型のロボット３と、ロボット３を制御してワークＷを移載させる制御部４とを備えている。コンベア１０は、図中の直交座標系ｘｙｚのｘ軸方向にワークＷ搬送する。異品種のワークは、互いに外形が異なることもあり、同じ（中味が異なる）こともある。ここで、ワークＷは、例えば、断面が同じで長さの異なるダンボールの梱包箱である。制御部４に接続された入力部４１は、ワークＷの品種切り替えの情報や、ワークＷを満杯途中まで積載したパレットＰを再投入する際のパレット情報などを入力するために用いられる。
【００１４】
バッファ部２は、コンベア１０からｙ軸方向に横滑りさせて受け取るように構成されている。各バッファ部２は、コンベア１０のライン上にラインを中断するように設けられたワーク仕分装置２１と、ワークＷをコンベア１０からｙ軸方向に横滑りさせて受け取ると共に複数個のワークＷを一時保管する２列の枝コンベア２２と、ワーク仕分装置２１の制御を行うバッファ制御部２０とを備えている。枝コンベア２２の端部には、ストッパ２３が設けられている。ワーク仕分装置２１は、コンベア１０の一部を構成してワークＷをｘ軸方向に搬送すると共に、下方（ｚ軸の反対方向）に移動することにより、ワークＷをコンベア１０から枝コンベア２２上に受け渡しを行う。バッファ制御部２０は、各バッファ部２に共通に設けられており、センサ（不図示）によってワークＷの品種を識別して、いずれのバッファ部に一次保管するかを決定してワーク仕分装置２１の制御を行う（バッファ切替）。例えば、各ワークＷに品種識別用のバーコードが印刷されている場合に、センサとしてバーコードリーダを備え、その読み取り結果によって品種毎に仕分け制御をすることができる。バッファ制御部２０による制御情報（仕分情報）は制御部４に送られる。各バッファ部２の枝コンベア２２の延長線方向の床面にはパレット載置部１１が設けられている。パレット載置部１１の所定位置にパレットＰが位置決めされて配置される。パレット載置部１１は、安全柵（不図示）で囲まれており、パレタイジング作業中における作業者の接近が防止されている。バッファ部２とパレット載置部１１は、例えば、短いワークＷをｘ軸方向の手前側のパレットＰに積載し、長いワークＷをｘ軸方向の前方側のパレットＰに積載するように配置されている。
【００１５】
ロボット３は、各バッファ部２とパレット載置部１１との間にｘ軸方向に配置されたレール３０に沿って移動可能である。ロボット３は、多関節の多軸回転自由度を有するアーム部３１とワークＷの一端部を把持するためのハンド部３２とを供えた２台の単体ロボットの一対で構成されている。各単体ロボットのハンド部３２は互いに左右勝手違いになってワークＷの両端を把持するものである。また、各単体ロボットはレール３０上を互いにぶつからない範囲で独立に移動でき、これにより、長さの異なるワークＷや異なるパレット載置部のパレットに対応することができる。また、ロボット３は、不図示のセンサや制御装置を備えており、それらによって、バッファ部２からパレットＰに移載したワークＷのパレットＰ上の位置および個数を把握している。ロボット３は、制御部４からの指示に基づいて、移載作業を行うパレットＰを選択して動作する。制御部４は、移載作業を行うパレットＰを選択するために必要な情報として、各パレットＰ毎に積載可能なワーク数（満杯ワーク数Ｍ）の情報の他、パレット交換に要する標準的な時間（パレット交換時間Ｔ）、ワークＷをバッファ部２からパレットに移載するために必要な標準的な時間（移載時間Δｔ）などの情報を取得しており、さらに、時間と共に変化するパレットＰ上の移載済みワーク数（積載ワーク数Ｎ）の情報を各パレット毎にロボット３から順次取得する。
【００１６】
パレットＰは、通常、ワークＷが所定数まで積載されて満杯となると、新たな空きパレットＰに交換される。また、ロボット３が移載を行う作業場所は、各バッファ部２に対応する互いに異なる作業空間に設定されている。パレット交換作業が行われる際に、制御部４は、バッファ部２のうちパレットＰが交換されるバッファ部２に対応するロボット３の作業空間からロボット３を排除する。これは、パレット交換を作業者が行う場合に、パレット載置部１１に設けられた前述の安全柵の中に入ることがあり、作業者の安全確保のために、ロボット３を他所に移動させるためである。別の言い方をすれば、パレット交換中にロボット３は、当然、他のパレットＰに対して移載を行っているはずであり、パレット交換中の作業空間からロボット３は排除される。また、パレット交換は、通常、安全の確保や、作業場所の確保のために、１つのパレット毎に行われる。なお、パレタイジング作業の終了時や、ワーク品種の切替時には、満杯ワークとなる前にパレット交換が行われることがある。
【００１７】
次に、制御部４によるパレット選択の動作を説明する。制御部４は、図２（ａ）に示すように、ロボット３による移載作業毎にパレット載置部１１に置かれた２つのパレットＰ（区別してＰ１，Ｐ２）について、積載ワーク数Ｎと満杯ワーク数Ｍとから各パレットＰ毎に満杯に至るまで積載可能な残ワーク数Ｒ＝（Ｍ−Ｎ）を求め、残ワーク数Ｒと１回当たりのワークの移載に要する移載時間Δｔとに基づいて各パレットＰ毎の積載完了までの残積載時間Ｔｒ＝Δｔ×Ｒを求め、各パレットＰのうち少なくとも１つのパレットＰの残積載時間Ｔｒがパレット交換作業に要する既定のパレット交換時間Ｔよりも短くなることがないように、移載作業を行うパレットＰを選択する。制御部４は、図２（ａ）の場合、パレットＰ１を、ロボット３が移載作業を行う対象として選択する。そこで、図２（ｂ）に示すように、パレットＰ２よりも先にパレットＰ１が満杯とされる。この満杯となった時点で、パレットＰ２の残ワーク数Ｒに相当する残積載時間Ｔｒはパレット交換時間Ｔよりも長い。従って、図２（ｃ）に示すように、パレットＰ１の交換中に、ロボット３は手待ち状態となることなく、つまり、パレット交換のタイミングが重なることなく、パレットＰ２への移載作業を継続することができる。
【００１８】
上述の制御部４およびロボット３の動作を、ワークＷが２品種と限らずｍ品種の一般的な場合について、図３のフローチャートによって説明する。なお、パレットＰには、異品種のワークを混載することはなく、ｍ品種のワークに対して、ｍ個のバッファ部２と、それらに対応するｍ個のパレット載置部１１とパレットＰが用いられ、１台のロボット３が移載を行う。パレタイズ作業が開始されると、制御部４はパレット選択を行い（＃１）、ロボット３は選択されたパレットＰに対してワークＷの移載を行う（＃２）。ロボット３は、移載したパレットＰについて１つのワークを移載完了した旨の情報を制御部４に出力する（＃３）。制御部４は、現在選択されているパレットＰについて積載ワーク数Ｎのインクリメント（プラス１）を行い、残積載時間Ｔｒを算出する（＃４）。続いて、制御部４は、全パレットについて残積載時間Ｔｒの大小比較を行い（ループＬＰ１，ＬＰ２）、最小の残積載時間を検出する（＃５）。この最小の残積載時間となっているパレットＰが移載対象として選択される。制御部４は、パレタイズ作業の継続か終了かを判断し（＃６）、終了でなければ（＃６でＮｏ）、検出された最短の残積載時間に基づいて、ステップ（＃１）のパレット選択からの処理を繰り返す。なお、パレット選択時に最小の残積載時間の他の情報を考慮するようにすることができる。
【００１９】
次に、図４、図５により、２つのパレットが、２４個積みのパレットＰ１と、１６個積みのパレットＰ２との場合について、より具体的に説明する。パレタイザ１の構成は、図１に示したものである。図４（ａ）は２４個積みのパレットＰ１に１４個のワークＷを積載した状態を示し、満杯ワーク数Ｍ＝２４、積載ワーク数Ｎ＝１４、残ワーク数Ｒ＝（Ｍ−Ｎ）＝１０である。同様に、図４（ａ）は１６個積みのパレットＰ２に６個のワークＷを積載した状態を示し、満杯ワーク数Ｍ＝１６、積載ワーク数Ｎ＝６、残ワーク数Ｒ＝１０である。両パレットのワークＷは異品種である。ここで、パレット交換時間ＴをＴ＝９０秒とし、１つのワークをパレタイズするのにかかるタクトタイム（移載時間Δｔ）をΔｔ＝９秒／個とする。すると、パレット交換時間Ｔに見合うワーク数を定義して換算ワーク数Ｎｔとすると、Ｎｔ＝Ｔ／Δｔ＝（９０秒）／（９秒／個）＝１０個と算出される。また、指標積載ワーク数Ｃｒを、Ｃｒ＝（Ｍ−Ｔ／Δｔ）によって定義する（整数とならない場合、例えば切捨てる）。すると、パレットＰ１の場合、Ｃｒ＝（２４−９０／１０）＝１４個であり、パレットＰ２の場合、Ｃｒ＝（１６−９０／１０）＝６個である。実は、図４（ａ）（ｂ）はこのようなパレット状態を示している。
【００２０】
ここで、図５に示すように、２つのパレットＰ１，Ｐ２の状態を表現する２次元のパレット状態空間を定義する。この状態空間において、右向き軸と下向き軸は、それぞれパレットＰ１，Ｐ２の状態を示し、積載中の状態を満杯ワーク数Ｍに至るまでの積載済みワーク数Ｎで示し、パレット交換中の時間経過状態を換算ワーク数Ｎｔに至るまでの時間経過によって示す。この状態空間の升目は、移載時間Δｔ単位または１ワーク単位で形成されている。パレット状態空間は、領域ａ、ｂ１、ｂ２、ｃ１，ｃ２，ｄ１，ｄ２，ｅ２，ｅ２，ｆの１０の領域に分類される。各領域を区分する境界は、指標積載ワーク数Ｃｒ＝１４，６、満杯ワーク数Ｍ＝２４，１６、斜め下方（時間経過方向）の対角線などである。
【００２１】
領域ａのパレット状態は、両パレット共に指標積載ワーク数Ｃｒまで余裕があり、ロボット３はどちらのパレットに対して作業をしても、一方のパレットでパレット交換が開始された場合、もう一方のパレットには作業が中断することを回避できる量の作業（仕事）が残っている状態である。また、領域ａにおける状態から、一方のパレットで指標積載ワーク数Ｃｒとなったとき、もう一方のパレットが指標積載ワーク数Ｃｒ以上であれば、状態は領域ｂ１，ｂ２のいずれかにある。この領域では、指標積載ワーク数Ｃｒ以上のパレットに対してパレタイズを進めることで、パレット交換開始時にロボット３がもう一方のパレットに対してパレタイズ作業を中断することなく作業を継続することができる。
【００２２】
領域ｄ１，ｄ２のパレット状態は、両方のパレットＰ１，Ｐ２において積載が完了していないが、両パレットとも指標積載ワーク数Ｃｒより積載数が多い状態である。このような状態になるのは、トラブル時や途中まで積載されたパレットがパレット交換時に挿入された場合である。この場合、一方のパレットについてパレット交換が開始された時点で、もう一方のパレットには作業を中断しないだけの仕事がない状態となる。つまり、ロボット３が作業を中断し、パレット交換が終了するのを待たなければならない事態が発生する。このパレット状態の場合、少しでもロボット３が作業を中断する時間が短くなるよう、パレット交換に時間的により近いパレットを優先して移載作業を進める。
【００２３】
領域ｅ１，ｅ２のパレット状態は、一方のパレットを交換開始した時点で、もう一方のパレットの積載数が指標積載ワーク数Ｃｒより多い状態である。この状態になるのは、トラブル時や途中まで積載されたパレットがパレット交換時に挿入された場合である。これは、一方のパレットでパレットが交換中で、もう一方のパレットには作業を中断しないだけの仕事がない状態である。この状態において、ロボット３はパレット積載数までパレタイズを行い、作業が完了したら、もう一方のラインでのパレット交換が終了するまで作業を中断せざるを得ない。領域ｆは、両方のパレットＰ１，Ｐ２がパレット交換中またはパレット交換待ちの状態である。
【００２４】
パレット状態図を用いて、ロボット３が手待ちとならないための状態変化の方向について説明する。手待ちとならない状態変化の方向、つまり、制御部４が行うパレット選択の方向は、各領域ａ〜ｆ毎に限定される。領域ａにおける点（状態、１つの升目）は、状態変化の方向として、右または下のいずれかの方向に変化できる。領域ｂ１，ｄ１では右方向だけ、領域ｂ２，ｄ２では下方向だけ変化することができる。領域ｃ１，ｃ２，ｅ１，ｅ２では斜め下方だけ変化することができる。領域ｄ１，ｄ２の状態は、通常のパレタイジング作業では入り込まない領域である。つまり、指標積載ワーク数Ｃｒ＝１４，６は、このような領域ｄ１，ｄ２への侵入を制限する指標となっている。また、パレット状態空間の右上隅、または左下隅の３角領域は、通常のパレット状態からは進めない領域である。このような領域には、例えば、なんらかの作業の都合により、満杯ワーク数に達しない状態でパレット交換されたパレットを再投入する場合の状態が現れる。いずれにしても、再投入されたパレットＰの状態は、ロボット３や制御部４が把握できないので、入力部４１を用いて再投入するパレットＰに積載されている、少なくともワーク数の情報が制御部４に入力される。
【００２５】
次に、図６のフローチャートを参照して、図１に示したパレタイザ１による、バッファ状態を考慮する場合のパレタイジング動作を説明する。上述した図５における領域ａの状態では、どちらのパレットに対して作業をしてもよい旨、説明したが、パレタイズするワーク品種の切替（バッファ切替という）を頻繁に行うと、ロボット３が２つのパレット間（バッファ間）を移動する時間が増加するので効率的でない。そこで、ロボット３のバッファ切替の回数を抑えつつ、バッファオーバ（バッファ部２に保管されるワーク数が保管容量数を超えること）を引き起こさないという条件を、ロボット３を制御するアルゴリズムに付加する。これにより、ロボット３がなるべく移動しない状態で効率的にパレタイズすることができる。
【００２６】
制御部４は、図６に示すように、バッファ部２が使用可能か否かを判断し（Ｓ１）、バッファ部２が使用可能でないならば（Ｓ１でＮｏ）、バッファ部２を一定時間停止する（Ｓ２）。バッファ部２が使用可能（停止ボタンが押されていない、バッファオーバしていない）であり（Ｓ１でＹｅｓ）、ワークＷの品種切替がなく（Ｓ３でＮｏ）、両パレットが定常状態であり（Ｓ４でＹｅｓ）、現バッファが空でなければ（Ｓ５でＮｏ）、パレット交換に、時間的により近い状態のバッファ側で移載作業を行う（Ｓ６）。また、ステップ（Ｓ４）において、両パレットが定常状態でなく（Ｓ４でＮｏ）、相手バッファにおけるワーク保管数が閾値を超えていなければ（Ｓ９でＮｏ）、ロボット３の移動なし（バッファ切替なし）で移載作業を行い（Ｓ１０）、相手バッファが閾値を超えていれば（Ｓ９でＹｅｓ）、ロボット３を移動して（バッファ切替）で移載作業を行う（Ｓ１１）。また、ステップ（Ｓ５）において、現バッファが空であり（Ｓ５でＹｅｓ）、相手バッファが空でなければ（Ｓ１２でＮｏ）、ロボット３を移動して（バッファ切替）で移載作業を行う（Ｓ１３）。
【００２７】
上述のステップ（Ｓ６，Ｓ１０，Ｓ１１，Ｓ１３）のいずれかの後、制御部４は、現パレットが交換されるべきか否かを調べ（Ｓ７）、パレット交換が必要であれば（Ｓ７でＹｅｓ）、ロボット３をそのパレット側から他のパレット側に移動させてパレット交換を開始し（Ｓ１５）、現パレットが交換要でなければ（Ｓ７でＮｏ）、そのままで、作業続行か否かを判断する（Ｓ８）。また、ステップ（Ｓ１２）において、相手バッファが空であれば（Ｓ１２でＹｅｓ）、ロボット３を一時待機させ（Ｓ１４）、作業続行か否かを判断する（Ｓ８）。また、ステップ（Ｓ３）において、ワークＷの品種切替がある場合（Ｓ３でＹｅｓ）、品種切り替えのあるバッファ側で、そのバッファが空になるまで移載作業を行い（Ｓ１６）、作業続行か否かを判断する（Ｓ８）。制御部４は、ステップ（Ｓ３、Ｓ１６）における処理のように、バッファ部２のいずれかに対するワークＷの品種を新たな他の品種に切り替える切替予定情報が与えられた場合に、バッファ部２のうち品種切替対象のバッファ部２に一時保管されているワークＷの移載を優先する。ステップ（Ｓ８）において、作業続行であれば（Ｓ８でＹｅｓ）、ステップ（Ｓ１）からの作業を繰り返し、作業続行でなければ（Ｓ８でＮｏ）、処理を終了する。
【００２８】
また、上述のステップ（Ｓ８）における判断のように、制御部４は、バッファ部のうち一時保管されているワーク数が各バッファ毎に設定された閾値を超えているバッファ部のワークの移載を優先する。これは、同じ作業を人が行う際、バッファに一定の長さ以上、ワークが溜まっていたら作業するバッファ部を切替える、という知能的な作業を、理論値を用いて模倣するものである。ここで、バッファ部の長さＬｂ、ワーク幅Ｄ、パレット交換時間Ｔ、バッファ切替時間Ｘｂ、ワーク供給時間間隔ｔｗ、バッファ部の数Ｎｂを定義する。長さＬｂはワークを並べて保管する際の並べる方向（バッファ方向、図１のｙ軸方向）の保管に使用可能な、バッファ部の長さであり、幅ＤはワークＷを並べて保管する際のバッファ方向のワークの幅である。そこで、Ｌｂ／Ｄは、バッファ部に保管可能なワーク数となる。バッファ切替時間Ｘｂはロボット３がバッファ部間（パレット載置部間）を移動するために必要な時間である。
【００２９】
上述のバッファ部毎に設定する、ワーク保管数に対する閾値（ステップＳ９参照）を距離によって表現した閾値ＬＴの設定例を示す。簡単のため、次に示す各数値は、２つのバッファ部２、および２品種のワークＷにおいて同じであるとする。例えば、バッファ部の長さ（Ｌｂ＝７３００ｍｍ）、ワーク幅（Ｄ＝最大３３０ｍｍ）、パレット交換時間（Ｔ＝９０秒）、バッファ切替時間（Ｘｂ＝１０秒）、ワーク供給の時間間隔（ｔｗ＝２０秒）、２つのバッファ部（Ｎｂ＝２）の数値を設定する。また、閾値ＬＴに対する安全幅αを、α＝１０００ｍｍに設定する。この安全幅αは、例えば、ワークＷの品種切替などのイレギュラな場合に対処することを想定したものである。
【００３０】
ＬＴ＝Ｌｂ−Ｄ×（Ｔ＋Ｘｂ）／ｔｗ×Ｎｂ−α
＝７３００−３３０×（９０秒＋１０秒）／（２０秒）×２−１０００
＝４０００−１０００
＝３０００（ｍｍ）。
【００３１】
上述の閾値ＬＴ＝３０００（ｍｍ）によって、図６のステップ（Ｓ９）における判断が行われる。パレット積載が完了して（満杯ワーク数となって）からパレット交換が完了されるまで、Ｔ＋Ｘｂ＝９０秒＋１０秒＝１００秒、かかる。その１００秒の間に２０秒に１箱（ワーク）が運ばれてくるので、５箱が一方のバッファ部に運ばれてくる。パレット交換が重なった場合、そのバッファ部に、バッファ数Ｎｂ倍分の箱が溜まることになり、それに箱幅Ｄをかけた長さ分が、バッファ部に保管できる長さの最大となる。バッファ部の全長からバッファ部が埋まる長さの最大を引いた長さが、箱を溜めておいてよいスペースとなる。こうすることにより、バッファオーバを回避しつつ、バッファ切替にかかる時間を抑えることができる。
【００３２】
（実施例）
次に、図７を参照して、パレタイジング動作時のバッファ部におけるワークの一時保管について説明する。図７において縦軸の距離は、２つのバッファ部（バッファ部２ａ、バッファ部２ｂ）における最後尾のワークＷの端部位置を検証実験によって記録したものである。この検証実験は、図６に示したアルゴリズムに従って行われたものである。ここで、パレット交換時間Ｔ＝９０秒、移載時間（パレタイズタクトタイム）Δｔ＝９秒、バッファ部の長さＬｂ＝７３００ｍｍである。ワークの供給、ワークの幅、パレットの満杯ワーク数は、それぞれバッファ部２ａ，２ｂに対して、下記の表１、表２の諸元で示されている。表中の流通時間から分かるように、ワークの品種は品番切替時間５分で切り替えられている。
【００３３】
【表１】
【００３４】
【表２】
【００３５】
各バッファ部２ａ，２ｂにおけるワークの最後尾までの距離の最大値は、図７に示すように、バッファ部２ａで５０５８ｍｍであり、バッファ部２ｂで５３１３ｍｍである。これらの値は、バッファ部２の長さＬｂ＝７３００ｍｍに対して十分余裕のある距離となっている。このようにパレット状態（領域ａ，ｂ１，ｂ２，ｄ１，ｄ２）は、それぞれのバッファ部２ａ，２ｂにおいて、パレット積載数、パレット交換時間、ロボットタクトタイムにより設定することができる。そこで、パレット状態が領域ｅ１，ｅ２や領域ｄ１，ｄ２に陥ることがないように、領域ａの状態になった時点で、ロボット３が作業するバッファ部を固定する。このようにパレットＰ上の残り積載数を管理することにより、ロボット３が、パレット交換待ち状態となるのを回避できる。すなわち、本パレタイザによれば、簡単な構成により、順次供給される複数品種のワークを品種毎にパレタイズする際に、複数のパレットのパレット交換のタイミングの重なりを抑制でき、効率的なパレタイズを実現できる。
【００３６】
なお、本発明は、上記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、ロボット３は、図１に示したような２台の単体ロボットの一対からなる構成に限らず、ワークＷの形状に適したロボットであればよく、移動しないロボットでもよい。例えば、単腕ロボットでもよい。また、ワークの形状やパレットへのワークの荷姿などは、図１に示したような、長尺のワークをパレットにひと並べにするのではなく、パレット上に２次元的に並べるものでもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１ パレタイザ
２，２ａ，２ｂ バッファ部、バッファ
３ ロボット
４ 制御部
４１ 入力部
Ｐ，Ｐ１，Ｐ２ パレット
Ｗ ワーク
【技術分野】
【０００１】
本発明は、順次供給される複数品種のワークを品種毎にパレタイズするパレタイザに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、パレット交換時においても移載ロボットが作業を中断することなく、ワークをパレットに移載する作業を継続できるように、パレットを２箇所に設けるようにしたパレタイザが知られている。このパレタイザは、一方のパレットを交換している間は、もう一方のパレットに対して移載作業をすることができるので、作業が中断されるのを防ぐことができる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２８２８４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したようなパレタイザにおいては、単一品種のワークを移載する場合には有効と考えられるが、例えば２品種のワークが互いにランダムに混流して供給される場合への適用が難しい。すなわち、２品種のワークに対して、各品種毎にパレットを２箇所づつ設けるようにすると、パレットの置き場所を広くすることなどへの対応が必要であり、現実的ではない。
【０００５】
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、順次供給される複数品種のワークを品種毎に効率的にパレタイズできるパレタイザ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】
【０００６】
上記課題を達成するために、本発明のパレタイザは、順次供給される複数品種のワークを品種毎にパレタイズするパレタイザにおいて、供給されるワークを品種毎に仕分けして品種毎に一時保管する複数のバッファ部と、複数のバッファ部から各バッファ部にそれぞれ対応して配置された交換自在なパレットにワークを移載するロボットと、ロボットを制御してワークを移載させる制御部と、を備え、ロボットは制御部により移載作業を行うパレットを選択して動作するものであり、制御部は、ロボットによる移載作業毎に、各パレットについて積載ワーク数と満杯ワーク数とから各パレット毎に満杯に至るまで積載可能な残ワーク数を求め、残ワーク数と１回当たりのワークの移載に要する移載時間とに基づいて各パレット毎の積載完了までの残積載時間を求め、各パレットのうち少なくとも１つのパレットの残積載時間がパレット交換作業に要する既定のパレット交換時間よりも短くなることがないように、移載作業を行うパレットを選択することを特徴とする。
【０００７】
このパレタイザにおいて、パレットのうち満杯に達することなくパレット交換がなされたパレットをパレタイザに再投入する際にパレットに積載されているワーク数を制御部に入力するための入力部を備えることが好ましい。
【０００８】
このパレタイザにおいて、制御部は、バッファ部のうち一時保管されているワーク数が各バッファ毎に設定された閾値を超えているバッファ部のワークの移載を優先することが好ましい。
【０００９】
このパレタイザにおいて、ロボットが移載を行う作業場所は、各バッファ部に対応する互いに異なる作業空間に設定されており、制御部は、バッファ部のうちパレットが交換されるバッファ部に対応する作業空間からロボットを排除することが好ましい。
【００１０】
このパレタイザにおいて、制御部は、バッファ部のいずれかに対するワークの品種を新たな他の品種に切り替える切替予定情報が与えられた場合に、バッファ部のうち品種切替対象のバッファ部に一時保管されているワークの移載を優先することが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のパレタイザによれば、あるパレットのパレット交換中においても他のパレットに対して移載作業を継続することができ、効率的なパレタイズを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係るパレタイザの構成を示す斜視図。
【図２】（ａ）（ｂ）（ｃ）は同パレタイザが対象としている２つのパレットにおけるワーク積載状況を時系列順に示す図。
【図３】同パレタイザによるパレタイジング動作のフローチャート。
【図４】（ａ）は同パレタイザが対象としている２４個積みのパレットへの積載例を示す側面図、（ｂ）は同１６個積みのパレットへの積載例を示す側面図。
【図５】同パレタイザが図４（ａ）（ｂ）に示した２つのパレットにワークを移載すす場合のパレットの状態を表す２次元パレット状態空間図。
【図６】同パレタイザによる、バッファ状態を考慮する場合のパレタイジング動作のフローチャート。
【図７】同パレタイザによるパレタイジング動作時のバッファ部におけるワークの一時保管状況の時間変化図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態に係るパレタイザについて、図面を参照して説明する。図１、図２、図３はパレタイザ１の構成と基本概念を示す。パレタイザ１は、図１に示すように、コンベア１０によって順次供給される２品種のワークＷを品種毎にパレタイズ（パレットに積載、パレットに移載）するパレタイザであって、供給されるワークＷを品種毎に仕分けして品種毎に一時保管する２つのバッファ部２と、各バッファ部２から各バッファ部２にそれぞれ対応して配置された交換自在なパレットＰにワークＷを移載する双腕型のロボット３と、ロボット３を制御してワークＷを移載させる制御部４とを備えている。コンベア１０は、図中の直交座標系ｘｙｚのｘ軸方向にワークＷ搬送する。異品種のワークは、互いに外形が異なることもあり、同じ（中味が異なる）こともある。ここで、ワークＷは、例えば、断面が同じで長さの異なるダンボールの梱包箱である。制御部４に接続された入力部４１は、ワークＷの品種切り替えの情報や、ワークＷを満杯途中まで積載したパレットＰを再投入する際のパレット情報などを入力するために用いられる。
【００１４】
バッファ部２は、コンベア１０からｙ軸方向に横滑りさせて受け取るように構成されている。各バッファ部２は、コンベア１０のライン上にラインを中断するように設けられたワーク仕分装置２１と、ワークＷをコンベア１０からｙ軸方向に横滑りさせて受け取ると共に複数個のワークＷを一時保管する２列の枝コンベア２２と、ワーク仕分装置２１の制御を行うバッファ制御部２０とを備えている。枝コンベア２２の端部には、ストッパ２３が設けられている。ワーク仕分装置２１は、コンベア１０の一部を構成してワークＷをｘ軸方向に搬送すると共に、下方（ｚ軸の反対方向）に移動することにより、ワークＷをコンベア１０から枝コンベア２２上に受け渡しを行う。バッファ制御部２０は、各バッファ部２に共通に設けられており、センサ（不図示）によってワークＷの品種を識別して、いずれのバッファ部に一次保管するかを決定してワーク仕分装置２１の制御を行う（バッファ切替）。例えば、各ワークＷに品種識別用のバーコードが印刷されている場合に、センサとしてバーコードリーダを備え、その読み取り結果によって品種毎に仕分け制御をすることができる。バッファ制御部２０による制御情報（仕分情報）は制御部４に送られる。各バッファ部２の枝コンベア２２の延長線方向の床面にはパレット載置部１１が設けられている。パレット載置部１１の所定位置にパレットＰが位置決めされて配置される。パレット載置部１１は、安全柵（不図示）で囲まれており、パレタイジング作業中における作業者の接近が防止されている。バッファ部２とパレット載置部１１は、例えば、短いワークＷをｘ軸方向の手前側のパレットＰに積載し、長いワークＷをｘ軸方向の前方側のパレットＰに積載するように配置されている。
【００１５】
ロボット３は、各バッファ部２とパレット載置部１１との間にｘ軸方向に配置されたレール３０に沿って移動可能である。ロボット３は、多関節の多軸回転自由度を有するアーム部３１とワークＷの一端部を把持するためのハンド部３２とを供えた２台の単体ロボットの一対で構成されている。各単体ロボットのハンド部３２は互いに左右勝手違いになってワークＷの両端を把持するものである。また、各単体ロボットはレール３０上を互いにぶつからない範囲で独立に移動でき、これにより、長さの異なるワークＷや異なるパレット載置部のパレットに対応することができる。また、ロボット３は、不図示のセンサや制御装置を備えており、それらによって、バッファ部２からパレットＰに移載したワークＷのパレットＰ上の位置および個数を把握している。ロボット３は、制御部４からの指示に基づいて、移載作業を行うパレットＰを選択して動作する。制御部４は、移載作業を行うパレットＰを選択するために必要な情報として、各パレットＰ毎に積載可能なワーク数（満杯ワーク数Ｍ）の情報の他、パレット交換に要する標準的な時間（パレット交換時間Ｔ）、ワークＷをバッファ部２からパレットに移載するために必要な標準的な時間（移載時間Δｔ）などの情報を取得しており、さらに、時間と共に変化するパレットＰ上の移載済みワーク数（積載ワーク数Ｎ）の情報を各パレット毎にロボット３から順次取得する。
【００１６】
パレットＰは、通常、ワークＷが所定数まで積載されて満杯となると、新たな空きパレットＰに交換される。また、ロボット３が移載を行う作業場所は、各バッファ部２に対応する互いに異なる作業空間に設定されている。パレット交換作業が行われる際に、制御部４は、バッファ部２のうちパレットＰが交換されるバッファ部２に対応するロボット３の作業空間からロボット３を排除する。これは、パレット交換を作業者が行う場合に、パレット載置部１１に設けられた前述の安全柵の中に入ることがあり、作業者の安全確保のために、ロボット３を他所に移動させるためである。別の言い方をすれば、パレット交換中にロボット３は、当然、他のパレットＰに対して移載を行っているはずであり、パレット交換中の作業空間からロボット３は排除される。また、パレット交換は、通常、安全の確保や、作業場所の確保のために、１つのパレット毎に行われる。なお、パレタイジング作業の終了時や、ワーク品種の切替時には、満杯ワークとなる前にパレット交換が行われることがある。
【００１７】
次に、制御部４によるパレット選択の動作を説明する。制御部４は、図２（ａ）に示すように、ロボット３による移載作業毎にパレット載置部１１に置かれた２つのパレットＰ（区別してＰ１，Ｐ２）について、積載ワーク数Ｎと満杯ワーク数Ｍとから各パレットＰ毎に満杯に至るまで積載可能な残ワーク数Ｒ＝（Ｍ−Ｎ）を求め、残ワーク数Ｒと１回当たりのワークの移載に要する移載時間Δｔとに基づいて各パレットＰ毎の積載完了までの残積載時間Ｔｒ＝Δｔ×Ｒを求め、各パレットＰのうち少なくとも１つのパレットＰの残積載時間Ｔｒがパレット交換作業に要する既定のパレット交換時間Ｔよりも短くなることがないように、移載作業を行うパレットＰを選択する。制御部４は、図２（ａ）の場合、パレットＰ１を、ロボット３が移載作業を行う対象として選択する。そこで、図２（ｂ）に示すように、パレットＰ２よりも先にパレットＰ１が満杯とされる。この満杯となった時点で、パレットＰ２の残ワーク数Ｒに相当する残積載時間Ｔｒはパレット交換時間Ｔよりも長い。従って、図２（ｃ）に示すように、パレットＰ１の交換中に、ロボット３は手待ち状態となることなく、つまり、パレット交換のタイミングが重なることなく、パレットＰ２への移載作業を継続することができる。
【００１８】
上述の制御部４およびロボット３の動作を、ワークＷが２品種と限らずｍ品種の一般的な場合について、図３のフローチャートによって説明する。なお、パレットＰには、異品種のワークを混載することはなく、ｍ品種のワークに対して、ｍ個のバッファ部２と、それらに対応するｍ個のパレット載置部１１とパレットＰが用いられ、１台のロボット３が移載を行う。パレタイズ作業が開始されると、制御部４はパレット選択を行い（＃１）、ロボット３は選択されたパレットＰに対してワークＷの移載を行う（＃２）。ロボット３は、移載したパレットＰについて１つのワークを移載完了した旨の情報を制御部４に出力する（＃３）。制御部４は、現在選択されているパレットＰについて積載ワーク数Ｎのインクリメント（プラス１）を行い、残積載時間Ｔｒを算出する（＃４）。続いて、制御部４は、全パレットについて残積載時間Ｔｒの大小比較を行い（ループＬＰ１，ＬＰ２）、最小の残積載時間を検出する（＃５）。この最小の残積載時間となっているパレットＰが移載対象として選択される。制御部４は、パレタイズ作業の継続か終了かを判断し（＃６）、終了でなければ（＃６でＮｏ）、検出された最短の残積載時間に基づいて、ステップ（＃１）のパレット選択からの処理を繰り返す。なお、パレット選択時に最小の残積載時間の他の情報を考慮するようにすることができる。
【００１９】
次に、図４、図５により、２つのパレットが、２４個積みのパレットＰ１と、１６個積みのパレットＰ２との場合について、より具体的に説明する。パレタイザ１の構成は、図１に示したものである。図４（ａ）は２４個積みのパレットＰ１に１４個のワークＷを積載した状態を示し、満杯ワーク数Ｍ＝２４、積載ワーク数Ｎ＝１４、残ワーク数Ｒ＝（Ｍ−Ｎ）＝１０である。同様に、図４（ａ）は１６個積みのパレットＰ２に６個のワークＷを積載した状態を示し、満杯ワーク数Ｍ＝１６、積載ワーク数Ｎ＝６、残ワーク数Ｒ＝１０である。両パレットのワークＷは異品種である。ここで、パレット交換時間ＴをＴ＝９０秒とし、１つのワークをパレタイズするのにかかるタクトタイム（移載時間Δｔ）をΔｔ＝９秒／個とする。すると、パレット交換時間Ｔに見合うワーク数を定義して換算ワーク数Ｎｔとすると、Ｎｔ＝Ｔ／Δｔ＝（９０秒）／（９秒／個）＝１０個と算出される。また、指標積載ワーク数Ｃｒを、Ｃｒ＝（Ｍ−Ｔ／Δｔ）によって定義する（整数とならない場合、例えば切捨てる）。すると、パレットＰ１の場合、Ｃｒ＝（２４−９０／１０）＝１４個であり、パレットＰ２の場合、Ｃｒ＝（１６−９０／１０）＝６個である。実は、図４（ａ）（ｂ）はこのようなパレット状態を示している。
【００２０】
ここで、図５に示すように、２つのパレットＰ１，Ｐ２の状態を表現する２次元のパレット状態空間を定義する。この状態空間において、右向き軸と下向き軸は、それぞれパレットＰ１，Ｐ２の状態を示し、積載中の状態を満杯ワーク数Ｍに至るまでの積載済みワーク数Ｎで示し、パレット交換中の時間経過状態を換算ワーク数Ｎｔに至るまでの時間経過によって示す。この状態空間の升目は、移載時間Δｔ単位または１ワーク単位で形成されている。パレット状態空間は、領域ａ、ｂ１、ｂ２、ｃ１，ｃ２，ｄ１，ｄ２，ｅ２，ｅ２，ｆの１０の領域に分類される。各領域を区分する境界は、指標積載ワーク数Ｃｒ＝１４，６、満杯ワーク数Ｍ＝２４，１６、斜め下方（時間経過方向）の対角線などである。
【００２１】
領域ａのパレット状態は、両パレット共に指標積載ワーク数Ｃｒまで余裕があり、ロボット３はどちらのパレットに対して作業をしても、一方のパレットでパレット交換が開始された場合、もう一方のパレットには作業が中断することを回避できる量の作業（仕事）が残っている状態である。また、領域ａにおける状態から、一方のパレットで指標積載ワーク数Ｃｒとなったとき、もう一方のパレットが指標積載ワーク数Ｃｒ以上であれば、状態は領域ｂ１，ｂ２のいずれかにある。この領域では、指標積載ワーク数Ｃｒ以上のパレットに対してパレタイズを進めることで、パレット交換開始時にロボット３がもう一方のパレットに対してパレタイズ作業を中断することなく作業を継続することができる。
【００２２】
領域ｄ１，ｄ２のパレット状態は、両方のパレットＰ１，Ｐ２において積載が完了していないが、両パレットとも指標積載ワーク数Ｃｒより積載数が多い状態である。このような状態になるのは、トラブル時や途中まで積載されたパレットがパレット交換時に挿入された場合である。この場合、一方のパレットについてパレット交換が開始された時点で、もう一方のパレットには作業を中断しないだけの仕事がない状態となる。つまり、ロボット３が作業を中断し、パレット交換が終了するのを待たなければならない事態が発生する。このパレット状態の場合、少しでもロボット３が作業を中断する時間が短くなるよう、パレット交換に時間的により近いパレットを優先して移載作業を進める。
【００２３】
領域ｅ１，ｅ２のパレット状態は、一方のパレットを交換開始した時点で、もう一方のパレットの積載数が指標積載ワーク数Ｃｒより多い状態である。この状態になるのは、トラブル時や途中まで積載されたパレットがパレット交換時に挿入された場合である。これは、一方のパレットでパレットが交換中で、もう一方のパレットには作業を中断しないだけの仕事がない状態である。この状態において、ロボット３はパレット積載数までパレタイズを行い、作業が完了したら、もう一方のラインでのパレット交換が終了するまで作業を中断せざるを得ない。領域ｆは、両方のパレットＰ１，Ｐ２がパレット交換中またはパレット交換待ちの状態である。
【００２４】
パレット状態図を用いて、ロボット３が手待ちとならないための状態変化の方向について説明する。手待ちとならない状態変化の方向、つまり、制御部４が行うパレット選択の方向は、各領域ａ〜ｆ毎に限定される。領域ａにおける点（状態、１つの升目）は、状態変化の方向として、右または下のいずれかの方向に変化できる。領域ｂ１，ｄ１では右方向だけ、領域ｂ２，ｄ２では下方向だけ変化することができる。領域ｃ１，ｃ２，ｅ１，ｅ２では斜め下方だけ変化することができる。領域ｄ１，ｄ２の状態は、通常のパレタイジング作業では入り込まない領域である。つまり、指標積載ワーク数Ｃｒ＝１４，６は、このような領域ｄ１，ｄ２への侵入を制限する指標となっている。また、パレット状態空間の右上隅、または左下隅の３角領域は、通常のパレット状態からは進めない領域である。このような領域には、例えば、なんらかの作業の都合により、満杯ワーク数に達しない状態でパレット交換されたパレットを再投入する場合の状態が現れる。いずれにしても、再投入されたパレットＰの状態は、ロボット３や制御部４が把握できないので、入力部４１を用いて再投入するパレットＰに積載されている、少なくともワーク数の情報が制御部４に入力される。
【００２５】
次に、図６のフローチャートを参照して、図１に示したパレタイザ１による、バッファ状態を考慮する場合のパレタイジング動作を説明する。上述した図５における領域ａの状態では、どちらのパレットに対して作業をしてもよい旨、説明したが、パレタイズするワーク品種の切替（バッファ切替という）を頻繁に行うと、ロボット３が２つのパレット間（バッファ間）を移動する時間が増加するので効率的でない。そこで、ロボット３のバッファ切替の回数を抑えつつ、バッファオーバ（バッファ部２に保管されるワーク数が保管容量数を超えること）を引き起こさないという条件を、ロボット３を制御するアルゴリズムに付加する。これにより、ロボット３がなるべく移動しない状態で効率的にパレタイズすることができる。
【００２６】
制御部４は、図６に示すように、バッファ部２が使用可能か否かを判断し（Ｓ１）、バッファ部２が使用可能でないならば（Ｓ１でＮｏ）、バッファ部２を一定時間停止する（Ｓ２）。バッファ部２が使用可能（停止ボタンが押されていない、バッファオーバしていない）であり（Ｓ１でＹｅｓ）、ワークＷの品種切替がなく（Ｓ３でＮｏ）、両パレットが定常状態であり（Ｓ４でＹｅｓ）、現バッファが空でなければ（Ｓ５でＮｏ）、パレット交換に、時間的により近い状態のバッファ側で移載作業を行う（Ｓ６）。また、ステップ（Ｓ４）において、両パレットが定常状態でなく（Ｓ４でＮｏ）、相手バッファにおけるワーク保管数が閾値を超えていなければ（Ｓ９でＮｏ）、ロボット３の移動なし（バッファ切替なし）で移載作業を行い（Ｓ１０）、相手バッファが閾値を超えていれば（Ｓ９でＹｅｓ）、ロボット３を移動して（バッファ切替）で移載作業を行う（Ｓ１１）。また、ステップ（Ｓ５）において、現バッファが空であり（Ｓ５でＹｅｓ）、相手バッファが空でなければ（Ｓ１２でＮｏ）、ロボット３を移動して（バッファ切替）で移載作業を行う（Ｓ１３）。
【００２７】
上述のステップ（Ｓ６，Ｓ１０，Ｓ１１，Ｓ１３）のいずれかの後、制御部４は、現パレットが交換されるべきか否かを調べ（Ｓ７）、パレット交換が必要であれば（Ｓ７でＹｅｓ）、ロボット３をそのパレット側から他のパレット側に移動させてパレット交換を開始し（Ｓ１５）、現パレットが交換要でなければ（Ｓ７でＮｏ）、そのままで、作業続行か否かを判断する（Ｓ８）。また、ステップ（Ｓ１２）において、相手バッファが空であれば（Ｓ１２でＹｅｓ）、ロボット３を一時待機させ（Ｓ１４）、作業続行か否かを判断する（Ｓ８）。また、ステップ（Ｓ３）において、ワークＷの品種切替がある場合（Ｓ３でＹｅｓ）、品種切り替えのあるバッファ側で、そのバッファが空になるまで移載作業を行い（Ｓ１６）、作業続行か否かを判断する（Ｓ８）。制御部４は、ステップ（Ｓ３、Ｓ１６）における処理のように、バッファ部２のいずれかに対するワークＷの品種を新たな他の品種に切り替える切替予定情報が与えられた場合に、バッファ部２のうち品種切替対象のバッファ部２に一時保管されているワークＷの移載を優先する。ステップ（Ｓ８）において、作業続行であれば（Ｓ８でＹｅｓ）、ステップ（Ｓ１）からの作業を繰り返し、作業続行でなければ（Ｓ８でＮｏ）、処理を終了する。
【００２８】
また、上述のステップ（Ｓ８）における判断のように、制御部４は、バッファ部のうち一時保管されているワーク数が各バッファ毎に設定された閾値を超えているバッファ部のワークの移載を優先する。これは、同じ作業を人が行う際、バッファに一定の長さ以上、ワークが溜まっていたら作業するバッファ部を切替える、という知能的な作業を、理論値を用いて模倣するものである。ここで、バッファ部の長さＬｂ、ワーク幅Ｄ、パレット交換時間Ｔ、バッファ切替時間Ｘｂ、ワーク供給時間間隔ｔｗ、バッファ部の数Ｎｂを定義する。長さＬｂはワークを並べて保管する際の並べる方向（バッファ方向、図１のｙ軸方向）の保管に使用可能な、バッファ部の長さであり、幅ＤはワークＷを並べて保管する際のバッファ方向のワークの幅である。そこで、Ｌｂ／Ｄは、バッファ部に保管可能なワーク数となる。バッファ切替時間Ｘｂはロボット３がバッファ部間（パレット載置部間）を移動するために必要な時間である。
【００２９】
上述のバッファ部毎に設定する、ワーク保管数に対する閾値（ステップＳ９参照）を距離によって表現した閾値ＬＴの設定例を示す。簡単のため、次に示す各数値は、２つのバッファ部２、および２品種のワークＷにおいて同じであるとする。例えば、バッファ部の長さ（Ｌｂ＝７３００ｍｍ）、ワーク幅（Ｄ＝最大３３０ｍｍ）、パレット交換時間（Ｔ＝９０秒）、バッファ切替時間（Ｘｂ＝１０秒）、ワーク供給の時間間隔（ｔｗ＝２０秒）、２つのバッファ部（Ｎｂ＝２）の数値を設定する。また、閾値ＬＴに対する安全幅αを、α＝１０００ｍｍに設定する。この安全幅αは、例えば、ワークＷの品種切替などのイレギュラな場合に対処することを想定したものである。
【００３０】
ＬＴ＝Ｌｂ−Ｄ×（Ｔ＋Ｘｂ）／ｔｗ×Ｎｂ−α
＝７３００−３３０×（９０秒＋１０秒）／（２０秒）×２−１０００
＝４０００−１０００
＝３０００（ｍｍ）。
【００３１】
上述の閾値ＬＴ＝３０００（ｍｍ）によって、図６のステップ（Ｓ９）における判断が行われる。パレット積載が完了して（満杯ワーク数となって）からパレット交換が完了されるまで、Ｔ＋Ｘｂ＝９０秒＋１０秒＝１００秒、かかる。その１００秒の間に２０秒に１箱（ワーク）が運ばれてくるので、５箱が一方のバッファ部に運ばれてくる。パレット交換が重なった場合、そのバッファ部に、バッファ数Ｎｂ倍分の箱が溜まることになり、それに箱幅Ｄをかけた長さ分が、バッファ部に保管できる長さの最大となる。バッファ部の全長からバッファ部が埋まる長さの最大を引いた長さが、箱を溜めておいてよいスペースとなる。こうすることにより、バッファオーバを回避しつつ、バッファ切替にかかる時間を抑えることができる。
【００３２】
（実施例）
次に、図７を参照して、パレタイジング動作時のバッファ部におけるワークの一時保管について説明する。図７において縦軸の距離は、２つのバッファ部（バッファ部２ａ、バッファ部２ｂ）における最後尾のワークＷの端部位置を検証実験によって記録したものである。この検証実験は、図６に示したアルゴリズムに従って行われたものである。ここで、パレット交換時間Ｔ＝９０秒、移載時間（パレタイズタクトタイム）Δｔ＝９秒、バッファ部の長さＬｂ＝７３００ｍｍである。ワークの供給、ワークの幅、パレットの満杯ワーク数は、それぞれバッファ部２ａ，２ｂに対して、下記の表１、表２の諸元で示されている。表中の流通時間から分かるように、ワークの品種は品番切替時間５分で切り替えられている。
【００３３】
【表１】
【００３４】
【表２】
【００３５】
各バッファ部２ａ，２ｂにおけるワークの最後尾までの距離の最大値は、図７に示すように、バッファ部２ａで５０５８ｍｍであり、バッファ部２ｂで５３１３ｍｍである。これらの値は、バッファ部２の長さＬｂ＝７３００ｍｍに対して十分余裕のある距離となっている。このようにパレット状態（領域ａ，ｂ１，ｂ２，ｄ１，ｄ２）は、それぞれのバッファ部２ａ，２ｂにおいて、パレット積載数、パレット交換時間、ロボットタクトタイムにより設定することができる。そこで、パレット状態が領域ｅ１，ｅ２や領域ｄ１，ｄ２に陥ることがないように、領域ａの状態になった時点で、ロボット３が作業するバッファ部を固定する。このようにパレットＰ上の残り積載数を管理することにより、ロボット３が、パレット交換待ち状態となるのを回避できる。すなわち、本パレタイザによれば、簡単な構成により、順次供給される複数品種のワークを品種毎にパレタイズする際に、複数のパレットのパレット交換のタイミングの重なりを抑制でき、効率的なパレタイズを実現できる。
【００３６】
なお、本発明は、上記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、ロボット３は、図１に示したような２台の単体ロボットの一対からなる構成に限らず、ワークＷの形状に適したロボットであればよく、移動しないロボットでもよい。例えば、単腕ロボットでもよい。また、ワークの形状やパレットへのワークの荷姿などは、図１に示したような、長尺のワークをパレットにひと並べにするのではなく、パレット上に２次元的に並べるものでもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１ パレタイザ
２，２ａ，２ｂ バッファ部、バッファ
３ ロボット
４ 制御部
４１ 入力部
Ｐ，Ｐ１，Ｐ２ パレット
Ｗ ワーク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
順次供給される複数品種のワークを品種毎にパレタイズするパレタイザにおいて、
供給されるワークを品種毎に仕分けして品種毎に一時保管する複数のバッファ部と、
前記複数のバッファ部から当該各バッファ部にそれぞれ対応して配置された交換自在なパレットにワークを移載するロボットと、
前記ロボットを制御してワークを移載させる制御部と、を備え、
前記ロボットは前記制御部により移載作業を行うパレットを選択して動作するものであり、
前記制御部は、前記ロボットによる移載作業毎に、前記各パレットについて積載ワーク数と満杯ワーク数とから前記各パレット毎に満杯に至るまで積載可能な残ワーク数を求め、前記残ワーク数と１回当たりのワークの移載に要する移載時間とに基づいて前記各パレット毎の積載完了までの残積載時間を求め、前記各パレットのうち少なくとも１つのパレットの残積載時間が当該パレット交換作業に要する既定のパレット交換時間よりも短くなることがないように、移載作業を行うパレットを選択することを特徴とするパレタイザ。
【請求項２】
前記パレットのうち満杯に達することなくパレット交換がなされたパレットをパレタイザに再投入する際に当該パレットに積載されているワーク数を前記制御部に入力するための入力部を備えることを特徴とする請求項１に記載のパレタイザ。
【請求項３】
前記制御部は、前記バッファ部のうち一時保管されているワーク数が前記各バッファ毎に設定された閾値を超えているバッファ部のワークの移載を優先することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のパレタイザ。
【請求項４】
前記ロボットが移載を行う作業場所は、前記各バッファ部に対応する互いに異なる作業空間に設定されており、
前記制御部は、前記バッファ部のうち前記パレットが交換されるバッファ部に対応する前記作業空間から前記ロボットを排除することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のパレタイザ。
【請求項５】
前記制御部は、前記バッファ部のいずれかに対するワークの品種を新たな他の品種に切り替える切替予定情報が与えられた場合に、前記バッファ部のうち品種切替対象のバッファ部に一時保管されているワークの移載を優先することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のパレタイザ。
【請求項１】
順次供給される複数品種のワークを品種毎にパレタイズするパレタイザにおいて、
供給されるワークを品種毎に仕分けして品種毎に一時保管する複数のバッファ部と、
前記複数のバッファ部から当該各バッファ部にそれぞれ対応して配置された交換自在なパレットにワークを移載するロボットと、
前記ロボットを制御してワークを移載させる制御部と、を備え、
前記ロボットは前記制御部により移載作業を行うパレットを選択して動作するものであり、
前記制御部は、前記ロボットによる移載作業毎に、前記各パレットについて積載ワーク数と満杯ワーク数とから前記各パレット毎に満杯に至るまで積載可能な残ワーク数を求め、前記残ワーク数と１回当たりのワークの移載に要する移載時間とに基づいて前記各パレット毎の積載完了までの残積載時間を求め、前記各パレットのうち少なくとも１つのパレットの残積載時間が当該パレット交換作業に要する既定のパレット交換時間よりも短くなることがないように、移載作業を行うパレットを選択することを特徴とするパレタイザ。
【請求項２】
前記パレットのうち満杯に達することなくパレット交換がなされたパレットをパレタイザに再投入する際に当該パレットに積載されているワーク数を前記制御部に入力するための入力部を備えることを特徴とする請求項１に記載のパレタイザ。
【請求項３】
前記制御部は、前記バッファ部のうち一時保管されているワーク数が前記各バッファ毎に設定された閾値を超えているバッファ部のワークの移載を優先することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のパレタイザ。
【請求項４】
前記ロボットが移載を行う作業場所は、前記各バッファ部に対応する互いに異なる作業空間に設定されており、
前記制御部は、前記バッファ部のうち前記パレットが交換されるバッファ部に対応する前記作業空間から前記ロボットを排除することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のパレタイザ。
【請求項５】
前記制御部は、前記バッファ部のいずれかに対するワークの品種を新たな他の品種に切り替える切替予定情報が与えられた場合に、前記バッファ部のうち品種切替対象のバッファ部に一時保管されているワークの移載を優先することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のパレタイザ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−２２５３４８（Ｐ２０１１−２２５３４８Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９８１４６（Ｐ２０１０−９８１４６）
【出願日】平成２２年４月２１日（２０１０．４．２１）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２１日（２０１０．４．２１）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
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