(57)【要約】【課題】  部品が一箇所に固まることを、効率的に防止し、且つ解消し得る部品供給装置を提供。【解決手段】  フィーダ２上で規定のポジションをとる部品Ｐを選択的に移送する移送手段１に部品Ｐを供給する部品供給装置であって、前記移送手段１が移送し得るポジションをとる部品Ｐを供給するフィーダ２と、フィーダ２上の部品Ｐを撮影し前記移送手段１が移送し得る部品Ｐを選別する撮像解析手段３を備え、前記フィーダ２は、前記部品Ｐを受ける平坦な旋回ステージ５と、前記旋回ステージ５にその表面に直角な軸を回転軸６とする回転力を与える回転手段７と、前記旋回ステージ５に振動を与える振動供給手段９を備えることを特徴とする部品供給装置。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィーダ上で規定のポジションをとる部品を選択的に移送する移送手段に部品を供給する部品供給装置であって、
前記移送手段が移送し得るポジションをとる部品を供給するフィーダと、
フィーダ上の部品を撮影し前記移送手段が移送し得る部品を選別する撮像解析手段を備え、
前記フィーダは、前記部品を受ける平坦な旋回ステージと、
前記旋回ステージにその表面に直角な軸を回転軸とする回転力を与える回転手段と、
前記旋回ステージに振動を与える振動供給手段を備え、
前記旋回ステージは、弾性を有する円盤状の板であって、
前記振動供給手段は、その打撃ヘッドで前記旋回ステージの一部にその裏側から振動を与え、前記旋回ステージに対し当該旋回ステージ上の部品の配置又はポジションを変更するに足る単発の振動及び連続する振動を及ぼすことを特徴とする部品供給装置。
【請求項２】
前記旋回ステージは、当該旋回ステージの表面にその平坦さを維持する程度の粗面処理が施されていることを特徴とする請求項１に記載の部品供給装置。
【請求項３】
前記旋回ステージは、光透過性を備え、
前記撮像解析手段は、前記旋回ステージ上の部品を撮影する撮像手段と、
当該撮像手段に対し前記旋回ステージを挟んで対向する照明手段を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の部品供給装置。
【請求項４】
前記振動供給手段は、前記照明手段が敷設された領域を避けて配置され、前記照明手段が敷設された領域へ振動を及ぼすことを特徴とする請求項３に記載の部品供給装置。
【請求項５】
部品を所定のポジションで保持する保持手段及び可動アームを備える移送手段と、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の部品供給装置を備える部品移送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、汎用ロボットや製造装置へ部品を供給する際に、様々な部品の向きや姿勢を調整する部品供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、企業におけるオートメーション化が進み、更に、製品やサービスの多様性により、様々な分野に適用し得る汎用ロボットその他のオートメーションシステムの需要が年々高まっている。
汎用ロボットその他のオートメーションシステムが採用される産業分野は、生産、製造及び運搬並びに医療及び調査・探索など様々である。
このような背景の下、異なる製品やサービスに対して速やかに適応させ、設備コストを最小化し、短命製品の少量化を図ることによって、生産プラントなどを労働がより安い国に移動させるインセンティブを下げることができるとも考えられている。
【０００３】
オートメーション化において最も問題となるのが、部品の摘み上げの便宜である。
部品の摘み上げが滞ることは、生産性の悪化に直結し、結果としてコスト増となるからである。
そこで、パーツフィーダにより、部品の向き又は姿勢（以下「ポジション」という）を適正化することが重要となる。
従来のパーツフィーダは、ホッパから周期的に部品が供給され、ベルトやディスクの循環又は振動でオートメーションシステムに供給すべき部品の向きを揃えて提供するもの（下記特許文献１参照）、カメラによって部品の向きを認識して適切な向きにあるものを移送するもの（下記特許文献２参照）、又は移送の間に向き揃える機能を有するものなどが挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平３−９７４１８号公報
【特許文献２】実開平１−１４０３３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の手法によれば、未だ、部品が一箇所に固まることによって部品のポジションを修正することが困難となり、カメラによってその形態を検出することが困難となるという問題は解決されず、依然として部品の摘み上げが滞るという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、部品が一箇所に固まることを、効率的に防止し、且つ解消し得る部品供給装置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】
【０００７】
上記課題を解決するためになされた本発明による部品供給装置は、フィーダ上で規定のポジションをとる部品を選択的に移送する移送手段に部品を供給する部品供給装置であって、前記移送手段が移送し得るポジションをとる部品を供給するフィーダと、フィーダ上の部品を撮影し前記移送手段が移送し得る部品を選別する撮像解析手段を備え、前記フィーダは、前記部品を受ける平坦な旋回ステージと、前記旋回ステージにその表面に直角な軸を回転軸とする回転力を与える回転手段と、前記旋回ステージに振動を与える振動供給手段を備えることを特徴とする。
【０００８】
前記旋回ステージは、当該旋回ステージの表面にその平坦さを維持する程度の粗面処理（溝群、突起群又は起毛群）が施すことができる。
また、前記旋回ステージに光透過性を備え、前記撮像解析手段は、前記旋回ステージ上の部品を撮影する撮像手段と、当該撮像手段に対し前記旋回ステージを挟んで対向し均一色の背景を創造する照明手段を備える構成を採ることができる。
【０００９】
一方、前記振動供給手段は、前記照明手段が敷設された領域を避けて配置され、前記照明手段が敷設された領域へ振動を及ぼす構成とすることができる。
また、前記振動供給手段は、前記旋回ステージに対し当該旋回ステージ上の部品の配置又はポジションを変更するに足る単発の振動及び連続する振動を及ぼす構成とすることができる。
更に、部品を所定のポジションで保持する保持手段及び可動アームを備える移送手段と、上記いずれかの部品供給装置を備える部品移送システムとして構成することもできる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明による部品供給装置によれば、旋回ステージの正転及び逆転と、振動供給手段で与えられる振動によって、当該旋回ステージ上の部品が好適に撹拌され、部品が一箇所に固まることが抑制され、個々の部品の周囲に適正な広さのスペースを提供することができる。
その結果、前記旋回ステージ上の部品の摘み上げを容易にすることができるので、移送すべき部品を選り分ける際に、他の繊細な部品や脆い部品に干渉することによる事故も抑制することができるのみならず、部品の配置又はポジションの修正が効率的に行われることとなり、カメラによってその形態を検出することも容易となる。
【００１１】
また、前記旋回ステージの表面にその平坦さを維持する程度の粗面処理が施されることによって、当該旋回ステージの旋回力が部品に効率よく伝わることとなり、部品の配置又はポジションの修正が効率よく行われることとなる。
【００１２】
更に、前記旋回ステージに光透過性を備え、前記旋回ステージ上の部品を撮影する撮像手段と、当該撮像手段に対し前記旋回ステージを挟んで対向し均一色の背景を創造する照明手段を備える構成を採ることによって、前記旋回ステージ上の部品の配置又はポジションの修正の要否が正確に認識できるため、部品のポジション修正及び部品の拡散が合理的に行われることとなる。
旋回ステージをむやみに旋回させることがなく、むやみに振動を与えることがなくなれば、部品の消耗も回避でき、生産される商品の品質を高め、歩留まりを高めることともなる。
【００１３】
更に、部品を所定のポジションで保持する保持手段及び可動アームを備える移送を備える部品移送システムとすれば、複数種類の部品を分別して各々に規定された位置へ部品を移送することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明による部品供給装置の一例を示す縦断面図である。
【図２】本発明による部品供給装置のフレームの一例を示す斜視図である。
【図３】本発明による部品供給装置の構成要素の配置例を示す斜視図である。
【図４】本発明による部品供給装置の旋回ステージの一例を示す斜視図である。
【図５】本発明による部品供給装置の旋回ステージの一例を示す斜視図である。
【図６】本発明による部品供給装置の旋回ステージの一例を示す要部拡大斜視図である。
【図７】本発明による部品供給装置の一例を示す斜視図である。
【図８】本発明による部品供給装置の一例を示す平面図である。
【図９】本発明による部品供給装置の一例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明による部品供給装置の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
図７に示す例は、部品Ｐを摘み規定の位置へ移送する移送手段（以下「移送ロボット」という）１を備えた部品移送システムに付設される部品供給装置であって、規定の箇所へ移送ロボット１が移送する部品Ｐを、好ましい配置及びポジションで供給するフィーダ２と、旋回ステージ５に供給される部品Ｐを撮影し前記移送ロボット１が摘み挙げ得る部品Ｐを選別するための撮像解析手段３と、前記移送ロボット１、フィーダ２及び撮像解析手段３を制御するコントローラ（図示せず）と、それら及びそれらに関連する装備を支持するためのフレーム４を備えている。
【００１６】
前記フレーム４は、水平な基面上に支持された基板４ａ、前記旋回ステージ５や当該旋回ステージ５に供給される部品Ｐに対し様々な措置を施す要素を保持するための固定ステージ４ｂ、当該固定ステージ４ｂを取り巻く環状の支持リング４ｃ、前記固定ステージ４ｂ及び前記支持リング４ｃを、収納空間を介在して前記基板４ａに対して平行に支持する支持柱４ｄを備える（図１参照）。
前記旋回ステージ５は、支持リング４ｃの内側において前記固定ステージ４ｂの上に配置され、供給される部品Ｐの座面となる円盤状の部材である。
前記旋回ステージ５は、牽引フランジとロックフランジによって前記固定ステージ４ｂと直角な回転軸６に固定され、当該回転軸６の回転と共に回転する。
【００１７】
この例において、前記固定ステージ４ｂは、前記旋回ステージ５及びその上に供給される部品Ｐを支持するに足る強度を備え、前記移送ロボット１が部品Ｐを摘み上げる領域（以下「クランプ領域」という）の全域を貫通する窓孔４ｅを備える円盤状の板である。
尚、前記窓孔４ｅを備えることに替えて、当該固定ステージ４ｂを光透過性を持った素材で成形する手法を採ってもよい。
【００１８】
この例において、前記旋回ステージ５は、弾性と光透過性を有する円盤状の板であって、その表面は、部品Ｐの座面と一致する平坦面を呈し、その平坦面を損なわずに部品Ｐに対する摩擦力を与えるべく、その表面に、部品Ｐに傾斜を与えない大きさや密度に設定された、溝５ａ、突起５ｂ若しくは起毛の植設などによる粗面処理が適宜施される（図４乃至図６参照）。
また、前記旋回ステージ５の表面に粗面処理を施すことは、裏面側からの照明によって光の乱反射を発生させ、照度及び色彩が均一な背景を創造する効果を奏する。
【００１９】
尚、前記旋回ステージ５の表面を覆う素材は、シリコンゴムなどの摩擦係数の高い素材であることが望ましい。
この様に、ゴムなどの柔軟素材を選択し、又は微細な起毛を高密度で植設するなどの粗面処理を施すことによって、当該旋回ステージ５の表面の平坦さを損なうことなく、当該旋回ステージ５上の部品Ｐに対して効率的に姿勢や向きの変更を惹起させることができる。
【００２０】
この例において、前記回転軸６に駆動力を与える回転手段７は、例えば、サーボモーターなどが挙げられる。前記回転手段（以下「モーター」という）７は、フレーム４の基板４ａに固定される。
この例において、前記モーター７は、前記コントローラから駆動信号を受けて制御される。
【００２１】
前記コントローラは、前記モーター７の動作を制御し、正逆転及びそれらのスピード調整並びに制動からなる動作を無作為に又は周期的に行わせ、前記旋回ステージ５の上に供給された部品Ｐに対し、加速度の変化や遠心力などを及ぼすことによって、様々な方向への応力を与える。
【００２２】
更に、この例のフィーダ２は、前記旋回ステージ５に裏側から衝撃を与える振動供給手段９を備える。
前記振動供給手段９は、例えば、前記固定ステージ４ｂに固定され、前記旋回ステージ５に直接働きかける打撃ヘッド９ａと、当該打撃ヘッド９ａを進退させ又は振動させるアクチュエータ又はジェネレータ（以下「駆動手段９ｂ」という）を備える。
【００２３】
この例の前記振動供給手段９は、前記固定ステージ４ｂの一部にスリット４ｆを設け、当該スリット４ｆ内の一部に前記打撃ヘッド９ａを移動可能に配置し、前記駆動手段９ｂは、当該固定ステージ４ｂにおける当該スリット４ｆの近傍に定着されている（図１及び図２参照）。
その衝撃を顕著にうける範囲の上方には、前記旋回ステージ５から部品Ｐが零れ落ちないように跳ね規制カバー１０を設置する。
前記打撃ヘッド９ａは、前記旋回ステージ５のセンターに配置することもできる。
【００２４】
前記撮像解析手段３は、前記旋回ステージ５の、部品Ｐの供給量を検出すると共に、部品Ｐの姿勢及び向きを検出する。
この例の前記撮像解析手段３は、前記基板４ａに支持した専用フレーム１１に固定される光学式のカメラ１２と、前記旋回ステージ５の裏側において、前記基板４ａに固定される照明手段１３と、前記カメラ１２で撮影した画像を解析する画像解析手段（図示省略）を備える。
【００２５】
前記照明手段１３は、前記固定ステージ４ｂを挟んで前記カメラ１２に対向する配置で、サポートフレーム４ｈを介して前記基板４ａに固定する。
部品Ｐを載せた前記旋回ステージ５の下からバックライトを創造する照明手段１３で照らすと、例えば、前記窓孔４ｅの穿設領域などの光透過性を持つ領域（この例では前記クランプ領域を含む）において、前記旋回ステージ５の表面に、前記旋回ステージ５を背景とする部品Ｐの外縁（影）が映し出される。
【００２６】
この例の移送ロボット１は、前後左右上下の６軸方向に変位可能な複数の関節を備える可動アーム（以下「アーム」という）８を採用する。
この例の前記アーム８は、前記旋回ステージ５に載る少なくとも一個の部品Ｐを摘むクランプ（保持手段）１５を備え、当該クランプ１５は、当該クランプ１５の軸を中心として回転するように連結される。
一方、前記アーム８は、前記コントローラで制御され、前記旋回ステージ５の前記クランプ領域又は全域を中継点として、前記クランプ１５を移送の目的となる位置へ導くために必要な関節を備える。
前記移送ロボット１は、フレーム４や基面に、支柱等を介して固定される。
【００２７】
以上の如く構成された部品供給装置は、ホッパ１４からフィーダ２の前記旋回ステージ５へ部品Ｐを供給する部品供給過程と、供給された部品Ｐの塊を解き解して満遍なく散在させ、部品Ｐの向き及び座面（姿勢）を変更させる拡散転がし過程と、前記移送ロボット１が摘み上げられる最低１個の部品Ｐを選択し、摘み上げる順序を決定し、当該順序に副って摘み上げ、規定の位置へ移送する保持移送過程を繰り返し行う。
【００２８】
前記部品供給過程において、一定の移送方向への微小な連続振幅を与える振動型のパーツフィーダ（図示省略）に均等に載った部品Ｐは、フィーダ２内の部品Ｐの減少に応じて前記コントローラに制御された当該パーツフィーダの定量的な間欠駆動によって、前記ホッパ１４を介して定量ずつ前記旋回ステージ５の上に落下する。
前記フィーダ２は、外から手動またはベルトコンベアその他の既知の手段により、定期的に又は規定の量に満たなくなった際に供給する手法を採ることもできる。
【００２９】
前記拡散転がし過程において、前記モーター７の回転力を受けた前記旋回ステージ５は、当該旋回ステージ５の上のランダムな配置に部品Ｐを分散させ、前記移送ロボット１がクランプ１５で摘み上げ得るポジションとなる確率を増大させるように、正転及び逆転急並びに発進及び急停止などを繰り返す。
前記旋回ステージ５の動作に伴う遠心力は、部品Ｐ相互の分散を促す（展開ステップ）と共に、個々の部品Ｐ及び塊のポジションの変更を促し（転向ステップ）、同旋回ステージ５の旋回に伴う推進力及び慣性は、部品Ｐ相互の分散を促すと共に、前記旋回ステージ５のなかの前記移送ロボット１に最も近いクランプ領域へ部品Ｐを導く（誘導ステップ）などの作用を奏する。
【００３０】
前記旋回ステージ５上の部品Ｐは、正転又は逆転のいずれかの量を多くとることによって、当該旋回ステージ５から、その回転軸６の回りを回る推進力を受けることとなる。
その結果、回転の間に前記旋回ステージ５の部品Ｐの配置又はポジションを修正し、移送ロボットによってつかむことを容易にすることが可能である。
その際、前記旋回ステージ５の上に存在する部品Ｐは、前記旋回ステージ５の回転で生じる遠心力のため、回転の中心から離隔させられる力を受けるが、前記支持リング４ｃが存在することによって当該旋回ステージ５から外へ飛び出すことはない。
【００３１】
例えば、複雑な形態を持つ部品Ｐは、互いに引っ掛かり合って固まる傾向があるが、その様に複数の部品Ｐが組み合った塊が前記旋回ステージ５の上に長く滞留すると、前記移送ロボット１による供給効率が低下する結果となる。そこで、それを再び個々に分離させ、前記旋回ステージ５の上に満遍なく分散させる必要がある。
【００３２】
この例は、部品Ｐの様々な面を前記移送ロボット１に向けるために、前記振動供給手段９の動作を加えることができる。
当該振動供給手段９は、その打撃ヘッド９ａで前記旋回ステージ５に与える衝撃や振動によって、該当部分に存在する部品Ｐの塊を解いて個々の部品Ｐを分離させると共に、前記旋回ステージ５の上に分離した部品Ｐを分散させ、個々のポジションを変更させる。
その際、前記衝撃や振動を受けた部品Ｐは、前記跳ね規制カバー１０が存在することによって当該旋回ステージ５から外へ飛び出すことはない。
【００３３】
この例の前記振動供給手段９の機能は、前記展開ステップの間に、前記移送ロボット１に摘み上げられる部品Ｐを、前記旋回ステージ５の上で継続的に又は完結的に分散させポジション変更を行わせることである。
前記転向ステップは、前記旋回ステージ５の一部においても可能であり、その間、当該衝撃の伝導が少ない領域で、同時に適正なポジションを採る部品Ｐを摘むことができる。
【００３４】
前記拡散転がし過程における前記旋回ステージ５の停止時において、前記撮像解析手段３は、前記フィーダ２に供給された部品Ｐから前記移送ロボット１によって掴み挙げられる最低１個の部品Ｐを選択する。
前記モーター７及び前記振動供給手段９は、前記移送ロボット１がつかむことができる部品Ｐが生じるまでは、前記拡散転がし過程を継続的に又は間欠的に実施する。
【００３５】
前記コントローラは、前記移送ロボット１が、前記クランプ領域に適正なポジションで存在する部品Ｐの全てを摘み上げたことを検出すると、更に、前記撮像解析手段３を稼動させつつ、前記拡散転がし過程を、前記モーター７及び前記振動供給手段９に対して促す指令を与える。
これまで示した部品供給装置は、オートメーションのラインに組み込まれる前記移送ロボット１に適用する本発明の一例であり、さらに、容易に入手できる既成技術を採用することにより、同様の動作を行う部品供給装置を実現することも可能である。
【００３６】
この様に、部品Ｐを所定のポジションで保持するクランプ１５及び可動アーム８を備える移送を備える部品移送システムとすれば、複数種類のＰを分別して各々に規定された位置へ部品Ｐを移送することができる。
【００３７】
図９は、前記部品移送システムの一例である。
この例は、投入される部品Ｐがそれぞれ異なる複数のホッパ１４を一個のフィーダ２に付設し、その旋回ステージ５上に多品種の部品Ｐを同時に投入し、前記のごとく撮像解析手段３によって、各部品Ｐを分別しつつ、前記移送ロボット１により、それぞれ規定の移送位置へ部品Ｐを供給するものである。
このような構成を採ることによって、前記撮像解析手段３で前記旋回ステージ５上に存在する部品Ｐそれぞれの投入量を、各ホッパ１４の起動・停止を制御することで管理しつつ、単数又は少数のフィーダ２で多数の部品Ｐを要する製品の組み立てに寄与することができ、設備コストや運用コストを大幅に削減することができる。
【符号の説明】
【００３８】
Ｐ  部品
１  移送ロボット（移送手段），２  フィーダ，
３  撮像解析手段，
４  フレーム，４ａ  基板、４ｂ  固定ステージ，４ｃ  支持リング，
４ｄ  支持柱，４ｅ  窓孔，４ｆ  スリット，４ｈ  サポートフレーム，
５  旋回ステージ，５ａ  溝，５ｂ  突起，
６  回転軸，
７  回転手段，８  可動アーム，
９  振動供給手段，９ａ  打撃ヘッド，９ｂ  駆動手段，
１０  跳ね規制カバー，１１  専用フレーム，１２  カメラ，
１３  照明手段，１４  ホッパ，１５  クランプ（保持手段），
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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