(57)【要約】【課題】収納部内で部品を部品搬送機構によって搬送するように構成された部品供給装置において、薄くて軽い部品でも精度良く定位置に供給可能な構成を得る。【解決手段】内部に部品Ｒが収納される収納容器２と、該部品Ｒを収納容器２の所定位置（取り出し位置）まで搬送する部品搬送機構３と、上記所定位置での部品Ｒの有無をレーザー光を用いて検出する部品検出機構４と、該部品検出機構４によって上記所定位置に部品Ｒがないと検出されたときに、上記部品搬送機構３を駆動動作させる制御部６と、を備えた構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に供給部品が収納される収納部と、該供給部品を収納部の取り出し位置まで搬送する部品搬送機構と、を備えた部品供給装置であって、
上記取り出し位置での供給部品の有無を光を用いて検出する部品検出機構と、
上記部品検出機構によって上記取り出し位置に供給部品がないと検出されたときに、上記部品搬送機構を駆動させる制御部と、を備えていることを特徴とする部品供給装置。
【請求項２】
請求項１に記載の部品供給装置において、
上記部品検出機構は、
所定の周波数の光を出力する光出力部と、
上記取り出し位置に供給部品が位置していない場合に上記光出力部から出力された光を反射するように配置される光反射部と、
上記光出力部から出力された光の反射光を検出する反射光検出部と、
を備えていて、
上記制御部は、上記反射光検出部によって上記光反射部で反射した光が検出されているときに、上記部品搬送機構を駆動させるように構成されていることを特徴とする部品供給装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の部品供給装置において、
上記収納部は、上方に向かって開口する筒状に形成されていて、
上記部品搬送機構は、上記収納部内で供給部品を上方へ搬送するように構成されていて、
上記取り出し位置は、上記収納部の上端部であることを特徴とする部品供給装置。
【請求項４】
請求項３に記載の部品供給装置において、
上記収納部の上端部には、上記部品検出機構から出力される光が上記取り出し位置に位置する供給部品に直接、照射されるように、貫通穴部が形成されていることを特徴とする部品供給装置。
【請求項５】
請求項３または４に記載の部品供給装置において、
上記供給部品は、板状の部品であり、上記収納部内に積層状態で収納されていることを特徴とする部品供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、供給部品を取り出し位置まで自動的に供給するための部品供給装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、供給部品を取り出し位置まで自動的に供給する部品供給装置として、例えば特許文献１、２に開示されるような構成が知られている。例えば、特許文献１に開示されているドーナツ状部品供給装置では、内面がすり鉢状に形成され且つその中央部に貫通孔が形成された部品ストック用ボウルと、該貫通孔内に摺動可能に設けられた円筒状のガイドピンと、該ガイドピンの内部に摺動可能に設けられたセンタピンと、を備えている。そして、このドーナツ状部品供給装置は、ガイドピン及びセンタピンを上記部品ストック用ボウルに対して往復運動させることにより、該センタピンでドーナツ状部品の中央部に空いている孔を貫いて位置決めするとともに、上記ガイドピンでドーナツ部品を上方へ持ち上げるように構成されている。
【０００３】
また、特許文献２に開示されている部品供給装置では、リング状部品を保持するための保持部と、該保持部を加振するための駆動部と、該リング状部品を案内するための芯金部と、を備えている。そして、この部品供給装置は、上記駆動部によって保持部を加振することにより芯金部及びリング状部品を振動させて、この振動とリング状部品自体の重力との協働作用によって、該リング状部品を一方へ移動させるように構成されている。
【特許文献１】特開平２−２３９０１７号公報
【特許文献２】特開２００６−２７７５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記特許文献１のような構成を有する部品供給装置では、すり鉢状の部品ストック用ボウルの底部に集まる部品しか搬送できないため、多くの部品を搬送するのには不向きであるうえ、該部品ストック用ボウルの底部にセンタピンで孔を貫けるような位置にドーナツ状部品が必ず集まるわけではないので、搬送の確実性という観点からはあまり精度の高い装置とはいえない。しかも、当然のことながら、上記特許文献１の構成で搬送可能な部品は、ドーナツ状の部品であり、部品の形状に大きな制約を受けることになる。
【０００５】
また、上記特許文献２のような構成を有する部品供給装置では、多くの部品を搬送するのには適しているものの、部品自体の重量を利用して搬送するため、部品自体の重量が軽いものにはあまり適さない。しかも、駆動部による振動と部品自体の重量とを利用して搬送することから、上記特許文献２の構成も搬送の確実性という観点からはあまり精度の高い装置とはいえない。
【０００６】
さらに、作業時間の短縮や製造コストの低減のために組立作業にロボットを導入する場合には、該ロボットが部品を把持できるように部品を精度良く定位置に供給する必要があるが、上述のような構成では、多くの部品を順に精度良く定位置に搬送することは難しい。特に、薄くて軽い部品の場合には、部品の厚みの誤差や歪み等の影響を受けやすいため、定位置に１個ずつ搬送するのは難しい。
【０００７】
本発明は、斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、収納部内で部品を部品搬送機構によって搬送するように構成された部品供給装置において、薄くて軽い部品でも精度良く定位置に供給可能な構成を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係る部品供給装置では、収納部の取り出し位置での供給部品の有無を光を用いて検出するようにして、該供給部品が取り出し位置にないと検出されたときには、供給部品を搬送する部品搬送機構を駆動させるようにした。
【０００９】
具体的には、第１の発明では、内部に供給部品が収納される収納部と、該供給部品を収納部の取り出し位置まで搬送する部品搬送機構と、を備えた部品供給装置を対象とする。そして、上記取り出し位置での供給部品の有無を光を用いて検出する部品検出機構と、該部品検出機構によって上記取り出し位置に供給部品がないと検出されたときに、上記部品搬送機構を駆動させる制御部と、を備えているものとする。
【００１０】
以上の構成により、供給部品が取り出し位置にあるかどうかを部品検出機構によって精度良く検出することができる。しかも、制御部は、上記部品検出機構によって供給部品が取り出し位置にないと検出されたときに部品搬送機構を駆動させるため、収納部内の供給部品を取り出し位置まで確実に搬送することができる。すなわち、上記部品搬送機構は、上記部品検出機構によって供給部品が取り出し位置にあると検出されるまで駆動するため、供給部品を取り出し位置に確実に位置付けることができる。
【００１１】
また、上記部品検出機構は、光を用いて取り出し位置での供給部品の有無を検出するように構成されているため、軽くて薄いものであっても、供給部品の検出を確実に行うことができるとともに、取り出し位置で組立用のロボット等が供給部品を把持する際に、該ロボット等と上記部品検出機構とが干渉するのを防止できる。
【００１２】
上述の構成において、上記部品検出機構は、所定の周波数の光を出力する光出力部と、上記取り出し位置に供給部品が位置していない場合に上記光出力部から出力された光を反射するように配置される光反射部と、上記光出力部から出力された光の反射光を検出する反射光検出部と、を備えていて、上記制御部は、上記反射光検出部によって上記光反射部で反射した光が検出されているときに、上記部品搬送機構を駆動させるように構成されているものとする（第２の発明）。
【００１３】
これにより、反射光検出部において、光反射部で反射された光と、該光反射部で反射されていない光とを区別して検出することが可能になる。すなわち、光出力部から出力された光が光反射部で反射されれば、強い光として反射光検出部で検出される一方、該光反射部で反射されなければ、該光反射部で反射される場合よりも弱い光として反射光検出部で検出される。
【００１４】
したがって、上記光出力部から出力されて上記光反射部で反射された光が上記反射光検出部で検出されれば、取り出し位置に供給部品が位置していないと検出できる一方、上記反射光検出部で検出される光が上記光反射部で反射される反射光よりも弱いと検出されれば、取り出し位置に供給部品が位置していると検出することが可能となる。すなわち、上述の構成によって、光を用いて取り出し位置に供給部品が位置しているかどうかの検出をおこなう部品検出機構を実現することができる。
【００１５】
そして、上記部品検出機構の反射光検出部によって光反射部で反射した光が検出されているとき、すなわち、取り出し位置に供給部品が位置していないと検出されているときに、制御部によって部品搬送機構を駆動させることで、供給部品を取り出し位置に確実に位置付けることができる。
【００１６】
また、上記収納部は、上方に向かって開口する筒状に形成されていて、上記部品搬送機構は、上記収納部内で供給部品を上方へ搬送するように構成されていて、上記取り出し位置は、上記収納部の上端部であるのが好ましい（第３の発明）。
【００１７】
こうすることで、筒状の収納部がガイドとして機能するため、該収納部内を搬送される供給部品は、該収納部の上端部の取り出し位置に精度良く位置付けられる。したがって、上述の構成により、供給部品をより精度良く定位置に位置付けることが可能となる。
【００１８】
また、上記収納部の上端部には、上記部品検出機構から出力される光が上記取り出し位置に位置する供給部品に直接、照射されるように、貫通穴部が形成されているのが好ましい（第４の発明）。これにより、部品検出機構から出力される光が、筒状の収納部の上端部に収納された部品に直接、照射されるため、該上端部の取り出し位置に位置する部品の有無を上記部品検出機構によってより確実に検出することができる。
【００１９】
上記供給部品は、板状の部品であり、上記収納部内に積層状態で収納されているのが好ましい（第５の発明）。このように板状の部品が筒状の収納部内に積層状態で収納されている場合であっても、光を用いた部品検出機構によって供給部品の有無を精度良く検出することができ、該供給部品を収納部の上端部の取り出し位置に確実に位置付けることができる。
【発明の効果】
【００２０】
以上より、本発明によれば、部品供給装置において、供給部品が収納部の取り出し位置に位置しているかどうかを光によって検出して、供給部品が上記取り出し位置に位置付けられるように該供給部品の搬送を行うようにしたため、多くの供給部品を順に定位置に精度良く搬送することができる。しかも、上記収納部を上方に開口する筒状に形成して、その上端部を上記取り出し位置とすることで、供給部品をより精度良く定位置に搬送することができる。また、上記収納部の上端部に、貫通穴部を設けることで、部品検出機構の光を収納部の上端部に位置する供給部品に直接、照射することができ、供給部品の位置検出のさらなる精度向上を図れる。また、上記供給部品が板状の部品であっても、上述の構成により、多くの部品を順に定位置に精度良く搬送することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
【００２２】
−全体構成−
図１に、本発明の実施形態に係る部品供給装置１の構成を示す。この部品供給装置１は、図示しない部品保持装置（例えばロボットアームなど）の保持位置まで部品Ｒ（供給部品）を自動的に供給するように構成されている。具体的には、上記部品供給装置１は、部品Ｒを内部に収納するための収納容器２（収納部）と、該収納容器２内で部品Ｒを部品保持装置によって保持される所定位置（取り出し位置）まで搬送するための部品搬送機構３と、上記収納容器２内の所定位置に部品が位置しているかどうかを検出するための部品検出機構４と、これらの容器２や機構３、４が取り付けられるベース板５と、上記部品搬送機構３や部品検出機構４との間で信号の授受を行って該部品搬送機構３を制御する制御部６と、を備えている。なお、本実施形態では、図１に示すように、上記ベース板５は、例えば部品Ｒの取り付け作業等を行うワークテーブルＴに取り付け固定されている。
【００２３】
上記収納容器２は、例えば円筒状の金属製の部材からなり、その内部に、リング状の部品Ｒを積層状態で収納可能に構成されている。また、上記収納容器２は、上記ベース板５上に立設されていて、その基端部側とは反対側の端部には、互いに対向する位置に該端部から筒軸方向に延びる一対のスリット部２ａ，２ａ（貫通穴部）が形成されている。これらのスリット部２ａ，２ａは、後述するように、部品検出機構４によって収納容器２内の所定位置に部品Ｒが位置しているかどうかを検出する際に、該部品Ｒに対して部品検出機構４のレーザー光を直接、照射させることができるように形成されている。なお、本実施形態では、上記部品Ｒをリング状の部品としているが、この限りではなく、板状やブロック状の部品であってもよい。また、上記部品Ｒの形状をリング状以外の形状にする場合には、その形状に合わせて上記収納容器２の形状を変更すればよい。
【００２４】
また、上記収納容器２は、上記ベース板５に対し、該ベース板５を貫通する貫通穴（図示省略）を囲むように取り付けられている。すなわち、上記収納容器２のベース板５に取り付け固定されている基端部側は、該ベース板５の貫通穴に対して連通している。また、図３に示すように、上記収納容器２内には、円盤状の底板１１が該収納容器２の内部を筒軸方向に摺動可能に設けられている。この底板１１には、上記ベース板５の貫通穴を一部が挿通するように該ベース板５の下側に取り付けられる上記部品搬送機構３のロッド２２の先端部分が接続されている。これにより、上記底板１１は、上記収納容器２内を部品搬送機構３のロッド２２の進退に伴い移動する。
【００２５】
上記部品搬送機構３は、上記収納容器２内で部品Ｒを該収納容器２の筒軸方向に搬送するためのものであり、図１に示すように、概略有底円筒状のケーシング２１内に、ボールねじの回転によって軸方向へ移動するロッド２２と、該ボールねじを回転させるためのモータ２３と、を備える、いわゆるシリンダタイプの電動アクチュエータである。すなわち、上記部品搬送機構３は、ケーシング２１内のモータ２３を回転駆動させることにより、該ケーシング２１内のボールねじを回転させて、該ボールねじに螺合するロッド２２を軸方向に進退させるように構成されている。
【００２６】
上記部品検出機構４は、上記収納容器２内の所定位置に部品Ｒが位置付けられているかどうかを検出するためのものであり、レーザー光を出力するとともに反射して戻ってくる反射光を検出するための本体部３１と、該本体部３１から出力されるレーザー光を反射するための反射部３２（光反射部）と、を備えている。これらの本体部３１及び反射部３２は、いずれも、上下方向に移動可能なように、上記ベース板５上に立設された丸棒３３，３４に対してスライド移動可能に取り付けられている。詳しくは、上記本体部３１及び反射部３２は、上記丸棒３３，３４に対してスライド移動可能に取り付けられたスライド部３５，３６に接続されている。
【００２７】
上記本体部３１は、赤色半導体レーザーを光源とし且つ例えば発光波長が６５０ｎｍで出力されるビームの直径が０．８ｍｍ以下となる投光部３１ａ（光出力部）と、レーザー光を受光する受光部３１ｂ（反射光検出部）とがケーシング内に一体に設けられたものであり、該投光部３１ａから出力したレーザー光の反射光を受光部３１ｂで検出するように構成されている。すなわち、上記本体部３１は、いわゆる回帰反射型のセンサを構成している。なお、光源の種類や、波長、ビームの直径などは、上述の種類や値に限らず、後述するように収納容器２の所定位置で部品Ｒの有無を検出できれば、該部品Ｒのサイズや部品検出機構４の取り付け位置などに応じて適宜、選択すればよい。
【００２８】
上記本体部３１は、その投光部３１ａ及び受光部３１ｂが上記収納容器２のスリット部２ａの上端部に対応する位置に位置付けられるように配置されている。すなわち、上記本体部３１の投光部３１ａは、出力されるレーザー光が上記収納容器２のスリット部２ａの上端部を通過するような位置に配置されている一方、上記受光部３１ｂは、該スリット部２ａの上端部を通過して戻ってくるレーザー光を検出可能な位置に配置されている。また、上記本体部３１は、受光部３１ｂで検出する反射光の強弱に応じて所定の信号を出力するように構成されている。つまり、上記本体部３１では、受光部３１ｂで反射光の強弱を検出できるように構成されている。
【００２９】
一方、上記反射部３２は、上記収納容器２を挟んで上記本体部３１と対向する位置で且つ該収納容器２のスリット部２ａの上端部に対応する位置に配置されている。すなわち、上記反射部３２は、上記本体部３１の投光部３１ａから出力されるレーザー光が、上記収納容器２のスリット部２ａを通過した後、当たるような位置に配置されている。
【００３０】
このような構成により、上記部品検出機構４は、投光部３１ａから出力されたレーザー光が反射部３２に反射すれば、受光部３１ｂで強い光を検出する一方、上記収納容器２のスリット部２ａの上端部まで部品Ｒが積層されている場合には該部品Ｒでレーザー光の一部が反射されるだけなので、受光部３１ｂで弱い光のみを検出する。このように、上記部品検出機構４では、レーザー光が反射部３２で反射したかどうかを検出することにより、上記収納容器２のスリット部２ａの上端部に部品Ｒが位置しているかどうかを検出することができる。なお、上記スリット部２ａの上端部が、上記所定位置であり、本発明における取り出し位置に対応する。
【００３１】
上記制御部６は、上記部品検出機構４の検出結果に基づいて、上記部品搬送機構３のモータ２３を駆動させるように構成されている。具体的には、上記制御部６は、上記部品検出機構４の本体部３１が受光部３１ｂでレーザー光の強弱を検出して対応する所定の信号を出力すると、該信号に応じて、上記部品搬送機構３のモータ２３を駆動させるように構成されている。すなわち、上記制御部６は、上記部品検出機構４の本体部３１の受光部３１ｂで強い反射光が検出された場合には、該本体部３１から出力される信号に基づいて上記部品搬送機構３のモータ２３を駆動させて収納容器２内の底板１１を上昇させる一方、上記部品検出機構４の本体部３１の受光部３１ｂで弱い反射光しか検出されない場合には、上記部品搬送機構３のモータ２３を停止させたままの状態とする。
【００３２】
また、上記制御部６は、手動操作されるスイッチＳＷからの出力信号に基づいて上記モータ２３を駆動若しくは停止させるように構成されている。これにより、上記スイッチＳＷを操作することにより、部品供給装置１が動作する初期において、部品Ｒを収納容器２内の所定位置まで迅速に移動させることができる。
【００３３】
なお、特に図示しないが、上記部品供給装置１には、部品Ｒを収納容器２内の所定位置まで自動的に搬送する自動運転へ切り換えるための自動運転ボタン（図示省略）が設けられていて、該自動運転ボタンがオン状態になると、上記制御部６には、自動運転信号が入力されるように構成されている。
【００３４】
−運転動作−
次に、上述のような構成を有する部品供給装置１の運転動作について、図３及び図４に基づいて以下で説明する。
【００３５】
図４のフローに示すように、上記部品供給装置１を起動した後、まず、ステップＳ１において、スイッチＳＷの操作により手動で部品搬送機構３のモータ２３を駆動させて収納容器２内の底板１１を上昇させる。このとき、部品検出機構４の本体部３１の受光部３１ｂでレーザー光の反射光を所定タイミングで検出しつつ、該反射光の減少を検出したかどうかの判定を行う（ステップＳ２）。レーザー光の反射光の減少を検出した場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳ３で自動停止する。上記ステップＳ２の判定は、レーザー光の反射光の減少を検出するまで繰り返し行われる。
【００３６】
次に、ステップＳ４で、自動運転ボタンがオン状態になっているかどうかの判定を行う。このステップＳ４で自動運転ボタンがオン状態でなければ（ＮＯの場合）、部品供給装置１が自動運転の状態ではなく、これ以降のステップに進む必要がないため、上記ステップＳ４でＹＥＳと判定されるまで該ステップＳ４の判定を繰り返す。
【００３７】
上記ステップＳ４で、自動運転ボタンがオン状態であると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、続くステップＳ５で、部品検出機構４の本体部３１の受光部３１ｂでレーザー光の反射光の減少が検出されたかどうかを判定する。反射光の減少が検出されない場合（ＮＯの場合）には、レーザー光が反射部３２で反射していて、収納容器２の所定位置に部品Ｒがない（図３（Ｂ）の状態）ため、続くステップＳ６でモータ２３を駆動させて収納容器２内の底板１１を上昇させつつ（図３（Ｂ）における白抜き矢印参照）、再び上記ステップＳ５の判定を行う。
【００３８】
一方、上記ステップＳ５で、本体部３１の受光部３１ｂでレーザー光の反射光の減少が検出された場合（ＹＥＳの場合）には、収納容器２の所定位置に部品Ｒが位置している（図３（Ａ）の状態）ため、ステップＳ７へ進んで、モータ２３を停止状態にした後、自動運転中かどうかの判定を行う（ステップＳ８）。自動運転中であれば（ＹＥＳの場合）、上記ステップＳ５へ戻って部品検出機構４の本体部３１の受光部３１ｂでレーザー光の反射光の減少が検出されたかどうかを判定する一方、自動運転中でなければ（ＮＯの場合）、このフローを終了する（エンド）。
【００３９】
−停止精度−
上述のような構成を有する部品供給装置１の部品Ｒの停止精度についての検証を行った。部品Ｒの送り速度を１ｍｍ／ｓ、１５０ｍｍ／ｓとした場合の停止位置の位置精度を求めた。なお、以下の検証において、部品Ｒとして、オートテンショナに用いられる樹脂製のスラストワッシャを用いた。
【００４０】
図５に示すように、部品Ｒの送り速度が速いと、停止位置の位置精度は悪くなるが、部品Ｒをロボットアームで把持する際の位置精度としては十分な精度を有している。
【００４１】
したがって、上述のような構成を有する部品供給装置１によって、多数の部品Ｒを、ロボットアームによって把持される所定の取り出し位置に順に供給することができる。
【００４２】
−実施形態の効果−
以上より、円筒状の収納容器２内に積層されて収納される部品Ｒが、該収納容器２の上端部に位置しているかどうかを、レーザー光の反射光を用いた部品検出機構４によって検出するため、該部品Ｒの検出を精度良く行うことができる。しかも、上記部品Ｒの検出と連動して、部品搬送機構３によって部品Ｒを上記収納容器２内で所定位置まで自動的に搬送することで、多数の部品Ｒを順に所定位置に精度良く位置付けることが可能になる。したがって、例えばロボットアームなどによって部品Ｒを把持する場合、多数の部品Ｒを順に精度良く所定位置に位置付けてロボットアームによって確実に把持することができる。
【００４３】
《その他の実施形態》
上記実施形態では、収納容器２内で部品Ｒを搬送する手段として、ボールねじの回転によってロッド２２を軸方向に進退させる、いわゆるシリンダタイプの電動アクチュエータを用いているが、この限りではなく、空気を用いたエアシリンダなど、収納容器２内で部品Ｒを搬送可能な構成であれば、どのような構成を用いてもよい。
【００４４】
また、上記実施形態では、円筒状の収納容器２の開口側に一対のスリット部２ａ，２ａを形成しているが、この限りではなく、上記収納容器２に貫通穴を設けるなど、部品検出機構４のレーザー光が部品Ｒに直接、照射されるような構成であれば、どのような構成であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
以上説明したように、本発明は、多数の部品を自動的に定位置に供給することができるので、ロボットアームの保持部などに多数の部品を順に供給する部品供給装置に特に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る部品供給装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】図２は、部品の収納容器の概略構成を示す、（Ａ）上面図、（Ｂ）側面図である。
【図３】図３は、（Ａ）部品が所定位置（取り出し位置）に位置している場合、（Ｂ）部品が所定位置（取り出し位置）に位置していない場合の部品検出機構の動作を模式的に示す図である。
【図４】図４は、部品供給装置の部品供給動作を示すフローである。
【図５】図５は、送り速度と停止位置の位置精度との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１        部品供給装置
２        収納容器（収納部）
２ａ      スリット部（貫通穴部）
３        部品搬送機構
４        部品検出機構
５        ベース板
６        制御部
１１      底板
２１      ケーシング
２２      ロッド
２３      モータ
３１      本体部
３１ａ    投光部（光出力部）
３１ｂ    受光部（反射光検出部）
３２      反射部（光反射部）
３３、３４      丸棒
３５、３６      スライド部
Ｒ        部品（供給部品）
Ｔ        ワークテーブル
ＳＷ      スイッチ
【図１】
2010189187.tif 000003
【図２】
2010189187.tif 000004
【図３】
2010189187.tif 000005
【図４】
2010189187.tif 000006
【図５】
2010189187.tif 000007