部品供給装置および部品供給方法
【課題】トレー上に供給された軸状部品の重なりを簡単に解消してロボットのハンド部での把持を容易に実行するできる部品供給装置および部品供給方法を提供すること。
【解決手段】ワッシャ１３を貯留したホッパーと、ホッパーから供給される複数のワッシャ１３を並べるトレー３２とを備え、トレー３２上のワッシャ１３を撮像し、この撮像された２次元画像に基づいて、ロボット本体のハンド部により当該ワッシャ１３を把持して作業者用トレーに供給する部品供給装置において、トレー３２を略水平に移動させる第１スライダー３３及び第２スライダー３５を備え、トレー３２上にワッシャ１３が互いに重なって供給された状態で、第１スライダー３３及び第２スライダー３５を動作させた場合、トレー３２には、トレー３２の底板５１上面からワッシャ１３の厚みよりも低い高さで突出し、当該ワッシャ１３のトレー３２上の移動を規制する突起５６を備える。
【解決手段】ワッシャ１３を貯留したホッパーと、ホッパーから供給される複数のワッシャ１３を並べるトレー３２とを備え、トレー３２上のワッシャ１３を撮像し、この撮像された２次元画像に基づいて、ロボット本体のハンド部により当該ワッシャ１３を把持して作業者用トレーに供給する部品供給装置において、トレー３２を略水平に移動させる第１スライダー３３及び第２スライダー３５を備え、トレー３２上にワッシャ１３が互いに重なって供給された状態で、第１スライダー３３及び第２スライダー３５を動作させた場合、トレー３２には、トレー３２の底板５１上面からワッシャ１３の厚みよりも低い高さで突出し、当該ワッシャ１３のトレー３２上の移動を規制する突起５６を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マニピュレータを用いてトレー上の筒状部品または板状部品を当該トレー外に供給する部品供給装置および部品供給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車のエンジン等の組立ラインでは、作業員が組立作業を行う作業台または組立ロボット等の組立装置の周囲に部品供給装置が設置されている。この種の部品供給装置は、例えば、ナットやワッシャ等の部品を作業員または組立装置に供給するための装置であり、これら部品が山積みされたトレーを備え、このトレー上の部品を撮像し、この撮像された２次元画像に基づいて当該部品を把持してトレー外に供給するマニピュレータを備えるものが知られている（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】特許２５５５８４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、トレー上で重なり合った部品の中から一の部品を２次元画像で認識し、当該部品をマニピュレータで把持するためには、煩雑な画像処理を実行するとともに、この画像処理データと把持する部品形状に対応した照合モデルとのパターンマッチングを行い、最上部に位置する部品を認識して把持することを要し、構成が煩雑となるという問題がある。
一方、トレー上で部品が重なり合わずに並んで配置されている状態では、重なり合っているものに比べて簡易な構成で、部品を撮像した２次元画像に基づいて当該部品をマニピュレータで把持することが可能となる。このため、トレーに振動モータを取り付けることより当該トレーを振動させて部品の重なりを解くことが想定される。
しかし、例えば、ワッシャのような板状部品、もしくは、ナットのような板状部品は、部品同士が重なり合った場合に接触面積が大きいため、部品間の摩擦抵抗が大きく、単純にトレーを振動させるだけでは板状部品または板状部品同士の重なりを確実に解けないといった問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、トレー上に供給された筒状部品または板状部品の重なりを簡単に解消してマニピュレータでの把持を容易に実行するできる部品供給装置および部品供給方法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】
上述課題を解決するため、本発明は、筒状部品または板状部品を貯留したホッパーと、前記ホッパーから供給される複数の筒状部品または板状部品を並べるトレーとを備え、前記トレー上の前記筒状部品または板状部品を撮像し、この撮像された画像に基づいて、マニピュレータにより当該筒状部品または板状部品を把持して前記トレー外に供給する部品供給装置において、前記トレーを略水平に移動させる移動手段を備え、前記トレーは、当該トレー上に前記筒状部品または板状部品が互いに重なって供給された状態で、前記移動手段を動作させた場合に、前記筒状部品または板状部品の前記トレー上の移動を規制する移動規制手段を備えることを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、移動手段を動作させた場合に、筒状部品または板状部品のトレー上の移動を規制する移動規制手段を備えるため、この移動規制手段により、移動が規制された筒状部品または板状部品に重なった部品は、規制された反動で下段の筒状部品または板状部品から離脱することにより、筒状部品または板状部品の重なりを解消することができる。このため、筒状部品または板状部品をトレー上に重なり合わずに並んで配置できるため、この筒状部品または板状部品をマニピュレータで容易に把持してトレー外に供給することができる。
【０００８】
この構成において、前記移動規制手段は、前記トレーの供給面から前記筒状部品または板状部品の厚み以下の高さで突出した突起である構成としても良い。この構成によれば、互いに重なり合った最下段の筒状部品または板状部品のみが突起に衝突することにより、この衝突の衝撃で筒状部品または板状部品の重なりが崩れ、当該筒状部品または板状部品の重なりを容易に解消することができる。
【０００９】
また、前記移動手段は、前記トレーを一方向に往復移動する第１移動手段と、前記一方向に略直交する他方向に前記トレーと往復移動する第２移動手段とを含み、前記トレーには、前記一方向及び前記他方向に沿って、複数の前記移動規制手段がそれぞれ形成されている構成としても良い。この構成によれば、トレー上に供給された筒状部品または板状部品を移動規制手段に接触させやすくなり、筒状部品または板状部品同士の重なりを早期に解消することができる。
【００１０】
また、隣接する前記移動規制手段間の距離と前記筒状部品または板状部品の径との差以上の距離で、前記第１移動手段及び前記第２移動手段を、それぞれ前記一方向及び前記他方向に往復移動させる制御手段を備えても良い。この構成によれば、トレー上に供給された筒状部品または板状部品を確実に周囲の移動規制手段に接触させることができ、筒状部品または板状部品同士の重なりを早期に、かつ、確実に解消できる。
【００１１】
また、前記トレーが円運動するように、前記第１移動手段及び前記第２移動手段の動作を制御する制御手段を備えても良い。この構成によれば、トレーを円運動させることにより、このトレー上の筒状部品または板状部品に生じる加速度の向きを常時変化させることができるため、この筒状部品または板状部品を容易に移動規制手段に接触させることができ、筒状部品または板状部品同士の重なりを早期に解消することができる。
【００１２】
また、本発明は、筒状部品または板状部品が供給されるとともに、これら筒状部品または板状部品の移動を規制する移動規制手段が設けられたトレーを略水平に移動させる移動工程と、前記トレー上の筒状部品または板状部品をマニピュレータで把持して当該トレー外に供給する工程とを備えることを特徴とする。
【００１３】
この構成において、前記筒状部品または板状部品を貯留して当該筒状部品または板状部品を前記トレーに供給するホッパーと、トレーを略水平に移動させる制御を行う制御手段とを備え、この制御手段には、前記移動工程及び前記トレー外に供給する工程を含む生産管理を実行する上位コンピュータが接続され、この上位コンピュータに、前記筒状部品または板状部品が前記ホッパー内から無くなる予定時刻を報知する工程と、この予定時刻に合わせて前記無くなりそうな筒状部品または板状部品を前記ホッパーの近傍に配送する配送工程と、前記ホッパーに当該無くなりそうな筒状部品または板状部品を投入する投入工程とを備えることを特徴とする。
この構成によれば、筒状部品または板状部品がそれぞれホッパーから無くなることがないので、生産ラインが止まることが防止され、ワークに対して、筒状部品または板状部品を定められた順番に滞りなくスムーズに組み付けることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、移動手段を動作させた場合に、筒状部品または板状部品のトレー上の移動を規制する移動規制手段を備えるため、この移動規制手段により、移動が規制された筒状部品または板状部品に重なった部品は、規制された反動で下段の筒状部品または板状部品から離脱することにより、筒状部品または板状部品の重なりを解消することができる。このため、筒状部品または板状部品をトレー上に重なり合わずに並んで配置できるため、この筒状部品または板状部品をマニピュレータで容易に把持してトレー外に供給することができる。
また、本発明によれば、互いに重なり合った最下段の筒状部品または板状部品のみが突起に衝突することにより、この衝突の衝撃で筒状部品または板状部品の重なりが崩れ、当該筒状部品または板状部品の重なりを容易に解消することができる。
また、本発明によれば、トレー上に供給された筒状部品または板状部品を移動規制手段に接触させやすくなり、筒状部品または板状部品同士の重なりを早期に解消することができる。
また、本発明によれば、トレー上に供給された筒状部品または板状部品を確実に周囲の移動規制手段に接触させることができ、筒状部品または板状部品同士の重なりを早期に、かつ、確実に解消できる。
また、本発明によれば、トレーを円運動させることにより、このトレー上の筒状部品または板状部品に生じる加速度の向きを常時変化させることができるため、この筒状部品または板状部品を容易に移動規制手段に接触させることができ、筒状部品または板状部品同士の重なりを早期に解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態に係る部品供給装置を示す全体構成図である。
【図２】部品供給装置の部分側面図である。
【図３】トレーの上面図である。
【図４】トレーの側断面図である。
【図５】Ａは、互いに重なったワッシャが突起と衝突する状態を示す部分断面図であり、Ｂは、ワッシャの重なりが解消された状態を示す部分断面図である。
【図６】別の実施形態にかかるトレーの側断面図である。
【図７】別の実施形態にかかるトレーの上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態を添付した図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る部品供給装置を示す全体構成図である。
部品供給装置１０は、図１に示すように、エンジン等のワークＷの組立ライン（生産ライン）２０に設置され、この組立ライン２０の作業台２１でワークＷの組立作業を行う作業員Ｐにワッシャ（板状部材）やナット（筒状部材）を供給するものである。組立ライン２０には、複数の作業台２１、２１・・が設けられ、これら作業台２１は、それぞれ搬送コンベア２２によって連結されている。ワークＷは、この搬送コンベア２２で搬送されて各作業台２１を順次移動する。なお、図示はしないが、作業台２１には、作業員Ｐの代わりにワークＷの組立作業を行う作業装置（締付装置や多関節ロボット）が配置されていても良い。
部品供給装置１０は、作業台２１に隣接して配置されるロボット部１１と、このロボット部１１の周囲に配置される複数の部品供給部１２とを備える。これら部品供給部１２は、作業台２１にて使用されるワッシャやナットの種類（例えば、適合するねじ径等）ごとに設けられ、本実施形態では、種類の異なる２種類のワッシャ１３Ａ，１３Ｂに対応する２台の部品供給部１２と、ナット１４に対応する１台の部品供給部１２の合計３台が設置されている。なお、これらワッシャ１３Ａ、１３Ｂについて区分けが不要の場合には、単にワッシャ１３と記載する。
【００１７】
ロボット部１１は、図２に示すように、先端にワッシャ１３またはナット１４を把持するハンド部１５を有するロボット本体（マニピュレータ）１６を備え、このロボット本体１６は、ハンド部１５を用いて各部品供給部１２のトレー３２（後述する）からそれぞれ所定数のワッシャ１３Ａ，１３Ｂ及びナット１４を取得し、これらワッシャ１３Ａ，１３Ｂ及びナット１４を所定の組立の順番に作業者用トレー（トレー外）２３の上に並べる動作を行う。ロボット部１１は、ロボット本体１６のハンド部１５がトレー３２上のワッシャ１３またはナット１４に近遠接離できる位置に設けられていれば良い。
また、ロボット部１１は、各トレー３２の上方にそれぞれ配置されたカメラ（撮像手段）１７と、各カメラ１７により撮像された２次元画像に基づいて、ロボット本体１６の動作を制御するロボット制御部１８とを備える。このロボット制御部１８は、上記したトレー３２上に並べられたワッシャ１３またはナット１４の位置及び姿勢を認識し、この位置及び姿勢のワッシャ１３またはナット１４をハンド部１５で把持できるようにロボット本体１６の動作を制御する。
作業者用トレー２３は、作業台２１の近くで作業員Ｐの手元に設けられている。これにより、作業員Ｐは、作業者用トレー２３に並べられたワッシャ１３Ａ，１３Ｂ及びナット１４の順番に従うことにより、ワークＷに対して、ワッシャ１３Ａ，１３Ｂ及びナット１４を容易に定められた順番に組み付けることができる。
【００１８】
部品供給部１２は、図１に示すように、種類毎に分けられたワッシャ１３またはナット１４が貯留されるホッパー３１と、このホッパー３１から供給される複数のワッシャ１３またはナット１４を並べるトレー３２と、このトレー３２上に供給されたワッシャ１３またはナット１４同士の重なりを抑制するために、トレー３２を一方向に往復移動させる第１スライダー（第１移動手段）３３と、この第１スライダー３３と略直交する他方向に往復移動する第２スライダー（第２移動手段）３５と、これら第１及び第２スライダー３３，３５を含む部品供給部１２全体の動作を制御する供給部制御部（制御手段）３４とを備える。この供給部制御部３４には、赤外線や電波等、その他の無線通信手段や有線通信手段を利用して、上記したロボット本体１６の動作を制御するロボット制御部１８が接続されており、このロボット制御部１８は供給部制御部３４とともに制御手段を構成する。
【００１９】
ホッパー３１には、このホッパー３１内のワッシャ１３またはナット１４をトレー３２に供給するための供給口３１Ａが形成され、この供給口３１Ａには、図２に示すように、当該供給口３１Ａを開閉するシャッタ機構３６と、当該供給口３１Ａから排出されたワッシャ１３またはナット１４をトレー３２に案内するシューター３７とが設けられている。シャッタ機構３６は、不図示の駆動モータの動作により、供給口３１Ａを開閉し、この供給口３１Ａが開放された際に、シューター３７を介してワッシャ１３またはナット１４をトレー３２上に供給する。駆動モータの動作タイミング及び駆動時間（シャッタの開閉時間）は供給部制御部３４により制御されている。
また、ホッパー３１は、このホッパー３１の上方に図示しない変位センサを備え、ホッパー３１の上方から当該変位センサによりワッシャ１３やナット１４類の最上位レベルを検知し、その検知結果を供給部制御部３４に出力している。供給部制御部３４は、ホッパー３１内に貯留されるワッシャ１３やナット１４類の高さレベルの変化とシャッタ機構３６の開放時間とから、ホッパー３１内のワッシャ１３やナット１４類が、この後何分後に無くなるかを算出する。なお、ワッシャ１３やナット１４類が無くなる予定時刻を算出する方法は他の公知の算出方法を利用してもかまわない。
また、供給部制御部３４は、図２に示すように、ワークＷの組立ライン２０の生産管理を実行する上位コンピュータ９０に接続されており、供給部制御部３４は、各ホッパー３１内のワッシャ１３やナット１４類が無くなる予定時刻をそれぞれ算出し、これら各予定時刻を上位コンピュータ９０に報知する。これにより、上位コンピュータ９０は、各ホッパー３１内のワッシャ１３やナット１４類が無くなる予定時刻に応じて、図示しない自動倉庫等に通知し、必要なワッシャ１３Ａ，１３Ｂ及びナット１４をこの自動倉庫等から出荷する。本構成では、出荷されたワッシャ１３Ａ，１３Ｂ及びナット１４は、図示しない自動搬送車（ＡＧＶ）等により、当該ホッパー３１の近傍に配送され（配送工程）、作業員Ｐや産業用ロボット、人型ロボット等によりホッパー３１内に投入される（投入工程）。これにより、ワッシャ１３Ａ，１３Ｂ及びナット１４がそれぞれホッパー３１から無くなることがないので、組立ライン２０が止まることがないから、作業員Ｐは、ワークＷに対して、ワッシャ１３Ａ，１３Ｂ及びナット１４を定められた順番に、滞りなくスムーズに組み付けることができる。
なお、図示はしないが、場合によってはトレー３２の往復移動方向に複数のホッパー３１を設ける構成としても良い。
【００２０】
第１スライダー３３は、図１に示すように、モータ４０と、このモータ４０に取り付けられるケース体４１とを備え、このケース体４１には、図２に示すように、ケース体４１の上面から突出してトレー３２に固定されるテーブル４２が設けられる。このテーブル４２は、ケース体４１内に収容されてモータ４０に連結されるボールねじ（不図示）のナット（不図示）に取り付けられ、当該モータ４０の駆動により、ケース体４１の長手方向に往復移動する。また第２スライダー３５は、図１及び図２に示すように、上記した第１スライダー３３の下方に、当該第１スライダー３３の長手方向に略直交するように配置されている。この第２スライダー３５は、モータ４３と、このモータ４３に取り付けられるケース体４４とを備え、このケース体４４には、図２に示すように、ケース体４４の上面から突出して第１スライダー３３のケース体４１に固定されるテーブル４５が設けられる。このテーブル４５は、ケース体４４内に収容されてモータ４３に連結されるボールねじ（不図示）のナット（不図示）に取り付けられ、当該モータ４３の駆動により、ケース体４４の長手方向に往復移動する。
本実施形態では、第１スライダー３３は、図２に示すように、ホッパー３１からシューター３７を通じてトレー３２にワッシャ１３またはナット１４が供給される方向に対して略直交する方向に設けられ、第２スライダー３５は、上記したワッシャ１３またはナット１４の供給方向に沿って設けられている。このため、ワッシャ１３またはナット１４が供給される方向、及び、この方向に対して略直交する方向にそれぞれトレー３２を往復移動させることにより、トレー３２上に供給されたワッシャ１３またはナット１４を素早く当該トレー３２全面に分散させることができる。
【００２１】
次に、トレー３２について説明する。
図３は、トレー３２、第１スライダー３３、第２スライダー３５及びシューター３７を上方から見た上面図であり、図４は、トレー３２の側断面図である。これら図３及び図４では、ワッシャ１３が供給されたトレー３２を例示して説明しているが、ナット１４が供給されるトレー３２でも同様である。
本構成では、ホッパー３１からトレー３２上に供給されたワッシャ１３またはナット１４を、カメラ１７で撮像された２次元画像で認識し、ロボット本体１６のハンド部１５で把持して作業者用トレー２３に供給するようになっている。このような構成では、トレー３２上でワッシャ１３またはナット１４同士が重なり合わずに並んでいる方が容易に２次元画像に基づいて把持することができるため、ワッシャ１３またはナット１４同士の重なりを極力解消することが望ましい。一方、ワッシャ１３のような板状の部品、もしくは、ナット１４のような筒状の部品は、部品同士が重なり合った場合に接触面積が大きいため、部品間の摩擦抵抗が大きく、バイブレータ等で単純にトレー３２を振動させるだけではワッシャ１３またはナット１４同士の重なりを確実に解くことができない。
【００２２】
このため、本実施形態では、トレー３２は、図３に示すように、底板５１の周囲に立設された壁部５２〜５５を備え、トレー３２内にワッシャ１３が供給される領域３２Ａを形成するとともに、この領域３２Ａには、底板５１の上面（供給面）から突出した複数の突起（移動規制手段）５６が形成されている。トレー３２は、例えば、ＭＣナイロンなどの表面摩擦係数の低い樹脂性材料で一体に形成されている。このため、第１スライダー３３および第２スライダー３５の動作によりトレー３２を移動させた場合に、このトレー３２上に供給されたワッシャ１３がトレー３２の移動に基づいて当該トレー３２上を容易に移動するようになっている。
また、突起５６は、トレー３２の移動に基づいて当該トレー３２上を移動するワッシャ１３と衝突して、当該ワッシャ１３のそれ以上の移動を規制するものであり、本実施形態では、突起５６は、第１スライダー３３が往復移動する方向（図３中Ｘ方向）及び第２スライダー３５が往復移動する方向（図３中Ｙ方向）に沿って複数形成されている。これによれば、トレー３２の移動方向に沿って複数の突起５６が形成されているため、このトレー３２上に供給されたワッシャ１３が突起５６に衝突しやすくなっている。
【００２３】
具体的には、図３に示すように、突起５６は、隣接する突起間の距離を距離Ｌ１、突起５６と壁部５２〜５５との距離を距離Ｌ１よりも短い距離Ｌ２とする升目状に配置されており、これら距離Ｌ１、Ｌ２は、トレー３２に供給される最大径のワッシャ１３の直径Ｄ１よりも大きく形成されている。これにより、トレー３２上に供給されたワッシャ１３が隣接する突起５６間、及び、突起５６と各壁部５２〜５５との間に進入可能となり、トレー３２の全面にワッシャ１３を分散して配置できる。
また、突起５６の直径Ｄ２は、トレー３２に供給される最小径のワッシャ１３の直径Ｄ１よりも小さく形成され、突起５６の高さＨ１は、図４に示すように、トレー３２に供給される最も高さの低いワッシャ１３の厚みＨ２よりも低く形成されている。これにより、ワッシャ１３が突起５６上に乗り上げたままになることが防止されるとともに、互いに重なり合ったワッシャ１３は、トレー３２の底板５１上を移動するワッシャ１３のみを確実に突起５６に衝突させることができる。
【００２４】
第１スライダー３３及び第２スライダー３５は、それぞれ隣接する突起５６間の距離Ｌ１とワッシャ１３の直径Ｄ１との差（Ｌ１−Ｄ１）以上の移動距離Ｌ３で、トレー３２を略水平に往復移動する。この移動距離Ｌ３は、トレー３２に供給されるワッシャ１３の直径Ｄ１が予め分かっているため、このワッシャ１３の直径に応じて供給部制御部３４により変更自在となっている。
【００２５】
次に、動作について説明する。
供給部制御部３４は、シャッタ機構３６の駆動モータを駆動し、供給口３１Ａを開放して当該供給口３１Ａを通じてワッシャ１３を排出する。このシャッタ機構３６の開放される時間は、トレー３２上に供給されるワッシャ１３数がロボット本体１６により一工程で取得されるワッシャ１３数と同数もしくは若干多い数となる時間に設定されている。供給されるワッシャ数が一工程で取得されるワッシャ数よりも少ないと、トレー３２上に一工程で取得されるワッシャ１３が存在しないため、ホッパー３１からトレー３２に新たにワッシャ１３が供給されるまでロボット本体１６の動作が停止するため、その分、ワークＷの組立作業が遅れてしまう。また、供給されるワッシャ数が一工程で取得されるワッシャ数よりも明らかに多いと、トレー３２上のワッシャ１３の重なりを解消できなくなるため、ロボット本体１６のハンド部１５でのワッシャ１３の把持が困難となり、ワッシャ１３を把持して作業者用トレー２３に供給するまでの時間が多くかかり、ワークＷの組立作業が遅れてしまう。
このため、本実施形態では、シャッタ機構３６の開放される時間をトレー３２上に供給されるワッシャ１３数がロボット本体１６により一工程で取得されるワッシャ１３数と同数もしくは若干多い数となる時間に設定することにより、トレー３２上には、常時、ワッシャ１３同士の重なりを解消できるとともに必要最低限のワッシャ１３を供給できるため、このトレー３２上のワッシャ１３をロボット本体１６のハンド部１５で把持して作業者用トレー２３に迅速に供給することができる。なお、トレー３２上に配置されるカメラ１７により、トレー３２上に配置されるワッシャ数を定期的に計数し、この計数した結果に応じて、シャッタ機構３６の開放時間を調整しても良い。
【００２６】
続いて、供給部制御部３４は、図３に示すように、第１スライダー３３及び第２スライダー３５をそれぞれ駆動して、当該トレー３２が移動する方向に隣接する突起５６間の距離Ｌ１とワッシャ１３の直径Ｄ１との差（Ｌ１−Ｄ１）以上の移動距離Ｌ３となるようにトレー３２を略水平に往復移動する。本実施形態では、供給部制御部３４は、第１スライダー３３及び第２スライダー３５を、それぞれ所定回数（例えば１０回）ずつ往復移動する動作を交互に実行し、この往復移動が移動工程を構成する。
すると、図５Ａに示すように、互いに重なり合ったワッシャ１３は、底板５１上を滑り、底板５１上に設けられた突起５６に衝突する。この際、突起５６の高さＨ１は、ワッシャ１３の厚みＨ２よりも低く形成されているため、底板５１上を滑る最下段のワッシャ１３のみが突起５６に衝突する。このため、この衝突の衝撃により、上段のワッシャ１３は、図５Ｂに示すように、最下段のワッシャ１３上から移動し、ワッシャ１３同士の重なりが解消される。
この往復移動の制御は、ホッパー３１からトレー３２にワッシャ１３が供給されるたびに実行される。これにより、トレー３２に供給されたワッシャ１３は、その都度、重なりが解消した状態でトレー３２上に並べられるため、後述するロボット本体１６のハンド部１５での把持動作を容易に行うことができる。
【００２７】
続いて、ロボット制御部１８は、ロボット本体１６をトレー３２上に移動させるとともに、このトレー３２上に並べられたワッシャ１３の位置及び姿勢を当該トレー３２の上方に配置されたカメラ１７により認識する。そして、ロボット制御部１８は、認識したワッシャ１３の位置及び姿勢に基づいて、ロボット本体１６のハンド部１５の動作を制御して、このワッシャ１３を把持し、当該ワッシャ１３を作業者用トレー２３に供給する。ここで、ロボット制御部１８は、一工程で必要なワッシャ数に達するまで、トレー３２上のワッシャ１３を把持して作業者用トレー２３に供給する動作を繰り返し実行する。
【００２８】
以上、説明したように、本実施形態によれば、ワッシャ１３を貯留したホッパー３１と、ホッパー３１から供給される複数のワッシャ１３を並べるトレー３２とを備え、トレー３２上のワッシャ１３を撮像し、この撮像された２次元画像に基づいて、ロボット本体１６のハンド部１５により当該ワッシャ１３を把持して作業者用トレー２３に供給する部品供給装置１０において、トレー３２を略水平に移動させる第１スライダー３３及び第２スライダー３５を備え、トレー３２上にワッシャ１３が互いに重なって供給された状態で、第１スライダー３３及び第２スライダー３５を動作させた場合、トレー３２には、トレー３２の底板５１上面からワッシャ１３の厚みＨ２よりも低い高さＨ１で突出し、当該ワッシャ１３のトレー３２上の移動を規制する突起５６が形成されているため、底板５１上を滑る最下段のワッシャ１３のみが突起５６に衝突する。このため、この衝突の衝撃により、上段のワッシャ１３が最下段のワッシャ１３上から移動し、ワッシャ１３同士の重なりを解消することができる。これにより、ワッシャ１３をトレー３２上に重なり合わずに並んで配置できるため、このワッシャ１３をロボット本体１６のハンド部１５で容易に把持して作業者用トレー２３に供給することができる。
【００２９】
また、本実施形態によれば、トレー３２を一方向に往復移動する第１スライダー３３と、この第１スライダー３３の移動方向に略直交する他方向にトレー３２と往復移動する第２スライダー３５とを備え、トレー３２には、一方向及び他方向に沿って、複数の突起５６がそれぞれ形成されているため、このトレー３２上に供給されたワッシャ１３を突起５６に衝突させやすくなり、ワッシャ１３同士の重なりを早期に解消することができる。
【００３０】
また、本実施形態によれば、隣接する突起５６間の距離Ｌ１とワッシャ１３の直径Ｄ１との差（Ｌ１−Ｄ１）以上の移動距離Ｌ３で、第１スライダー３３及び第２スライダー３５を、それぞれ往復移動させるため、トレー３２上に供給されたワッシャ１３を確実に周囲の突起５６と衝突させることができ、ワッシャ１３同士の重なりを早期に、かつ、確実に解消できる。
【００３１】
また、本実施形態によれば、第１スライダー３３及び第２スライダー３５は、ホッパー３１からトレー３２上にワッシャ１３が供給されるごとに駆動されるため、トレー３２に供給されたワッシャ１３は、その都度、重なりが解消した状態でトレー３２上に並べられるためロボット本体１６のハンド部１５での把持動作を容易に行うことができる。
【００３２】
次に、別の実施形態について説明する。
図６は、別の実施形態にかかるトレー３２の側断面図であり、図４に相当する。この別の実施形態では、上記した実施形態と図１〜図３について同一の構成を有するため説明を省略する。
上記した実施形態では、ワッシャ１３の移動を規制する移動規制手段として、トレー３２に形成された突起５６を備える構成について説明したが、この別の実施形態では、突起の代わりに、トレー３２の底板５１に穴部５７が形成され、この穴部５７に磁石（移動規制手段）６０が埋設されている。この磁石６０は、底板５１の上面と面一に埋設されており、この磁石６０にワッシャ１３が衝突するものではない。
ワッシャ１３は、例えば、鉄等の磁性体により形成されており、磁石６０の磁力により引きつけられる性質を有する。このため、トレー３２上に供給されたワッシャ１３は、第１スライダー３３及び第２スライダー３５の動作により、トレー３２上を移動するが、このトレー３２に埋設された磁石６０上を通過した際に、この磁石６０の磁力に引きつけられ、ワッシャ１３のトレー３２上の移動が規制される。
このため、上段のワッシャ１３が磁石６０に引きつけられた最下段のワッシャ１３上からから移動し、ワッシャ１３同士の重なりを解消することができる。これにより、ワッシャ１３をトレー３２上に重なり合わずに並んで配置できるため、このワッシャ１３をロボット本体１６のハンド部１５で容易に把持して作業者用トレー２３に供給することができる。
また、この別の実施形態では、トレー３２の底板５１に磁石６０を埋設した構成としたが、この磁石６０の代わりに、着脱可能な程度の粘着性を有する粘着シート（移動規制手段）を底板５１の上面に貼付しても良い。
【００３３】
また、別の実施形態について説明する。
図７は、別の実施形態にかかるトレー３２の動作を説明するための上面図である。この実施形態においても、上記した実施形態と図１、図２、図４、図５について同一の構成を有するため説明を省略する。
上記した実施形態では、供給部制御部３４は、第１スライダー３３及び第２スライダー３５をそれぞれ所定の移動方向に往復移動させるように制御していたが、この別の実施形態では、第１スライダー３３及び第２スライダー３５を同時に動作させて、トレー３２が円運動するように制御している。
具体的には、４つの突起５６に囲まれたエリア内で、各突起５６から最も離間した位置、すなわち４つの突起５６を対角に結んだ線の交点Ａと突起５６との距離Ｌ４と、ワッシャ１３の半径Ｄ１／２との差以上の距離となる半径でトレー３２を円運動させればよい。
この実施形態によれば、トレー３２を円運動させることにより、このトレー３２上のワッシャ１３に生じる加速度の向きを常時変化させることができるため、このワッシャ１３を容易に突起５６と衝突させることができ、ワッシャ１３同士の重なりを早期に解消することができる。
【００３４】
なお、本発明は、上記実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることは勿論である。本実施形態では、板状部品としてワッシャを例示して説明したが、これに限るものではなく、薄板状に形成されているものであれば他の部品であっても良い。また、本実施形態では、筒状部品としてナットを例示して説明したが、これに限るものではなく、例えば、カラー等に適用することもできる。
また、本実施形態では、トレー外の一例として、作業者用トレー２３に供給する構成を説明したが、これに限るものではない。
また、本実施形態では、１つの作業台２１に対して、ロボット本体１６が１台配置した構成としているが、このロボット本体１６を複数の作業台２１に対して設けても良い。なお、トレー３２上のワッシャ１３の位置や姿勢を認識するカメラ１７は、ホッパー３１から供給を受けるトレー３２の上方に配置されるものを例示したが、当該カメラ１７は、ロボット本体１６の腕に１台以上取り付けてもかまわない。
【符号の説明】
【００３５】
１０ 部品供給装置
１１ ロボット部
１２ 部品供給部
１３、１３Ａ、１３Ｂ ワッシャ（板状部品）
１４ ナット（筒状部品）
１５ ハンド部
１６ ロボット本体（マニピュレータ）
１７ カメラ（撮像手段）
１８ ロボット制御部
２０ 組立ライン
２１ 作業台
２２ 搬送コンベア
２３ 作業者用トレー（トレー外）
３１ ホッパー
３２ トレー
３３ 第１スライダー（第１移動手段、移動手段）
３４ 供給部制御部（制御手段）
３５ 第２スライダー（第２移動手段、移動手段）
５２〜５５ 壁部
５６ 突起（移動規制手段）
６０ 磁石（移動規制手段）
９０ 上位コンピュータ
Ｐ 作業員
Ｗ ワーク
Ｌ１ 突起間の距離
Ｌ３ 移動距離
Ｄ１ ワッシャの直径
Ｈ１ 突起の高さ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マニピュレータを用いてトレー上の筒状部品または板状部品を当該トレー外に供給する部品供給装置および部品供給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車のエンジン等の組立ラインでは、作業員が組立作業を行う作業台または組立ロボット等の組立装置の周囲に部品供給装置が設置されている。この種の部品供給装置は、例えば、ナットやワッシャ等の部品を作業員または組立装置に供給するための装置であり、これら部品が山積みされたトレーを備え、このトレー上の部品を撮像し、この撮像された２次元画像に基づいて当該部品を把持してトレー外に供給するマニピュレータを備えるものが知られている（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】特許２５５５８４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、トレー上で重なり合った部品の中から一の部品を２次元画像で認識し、当該部品をマニピュレータで把持するためには、煩雑な画像処理を実行するとともに、この画像処理データと把持する部品形状に対応した照合モデルとのパターンマッチングを行い、最上部に位置する部品を認識して把持することを要し、構成が煩雑となるという問題がある。
一方、トレー上で部品が重なり合わずに並んで配置されている状態では、重なり合っているものに比べて簡易な構成で、部品を撮像した２次元画像に基づいて当該部品をマニピュレータで把持することが可能となる。このため、トレーに振動モータを取り付けることより当該トレーを振動させて部品の重なりを解くことが想定される。
しかし、例えば、ワッシャのような板状部品、もしくは、ナットのような板状部品は、部品同士が重なり合った場合に接触面積が大きいため、部品間の摩擦抵抗が大きく、単純にトレーを振動させるだけでは板状部品または板状部品同士の重なりを確実に解けないといった問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、トレー上に供給された筒状部品または板状部品の重なりを簡単に解消してマニピュレータでの把持を容易に実行するできる部品供給装置および部品供給方法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】
上述課題を解決するため、本発明は、筒状部品または板状部品を貯留したホッパーと、前記ホッパーから供給される複数の筒状部品または板状部品を並べるトレーとを備え、前記トレー上の前記筒状部品または板状部品を撮像し、この撮像された画像に基づいて、マニピュレータにより当該筒状部品または板状部品を把持して前記トレー外に供給する部品供給装置において、前記トレーを略水平に移動させる移動手段を備え、前記トレーは、当該トレー上に前記筒状部品または板状部品が互いに重なって供給された状態で、前記移動手段を動作させた場合に、前記筒状部品または板状部品の前記トレー上の移動を規制する移動規制手段を備えることを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、移動手段を動作させた場合に、筒状部品または板状部品のトレー上の移動を規制する移動規制手段を備えるため、この移動規制手段により、移動が規制された筒状部品または板状部品に重なった部品は、規制された反動で下段の筒状部品または板状部品から離脱することにより、筒状部品または板状部品の重なりを解消することができる。このため、筒状部品または板状部品をトレー上に重なり合わずに並んで配置できるため、この筒状部品または板状部品をマニピュレータで容易に把持してトレー外に供給することができる。
【０００８】
この構成において、前記移動規制手段は、前記トレーの供給面から前記筒状部品または板状部品の厚み以下の高さで突出した突起である構成としても良い。この構成によれば、互いに重なり合った最下段の筒状部品または板状部品のみが突起に衝突することにより、この衝突の衝撃で筒状部品または板状部品の重なりが崩れ、当該筒状部品または板状部品の重なりを容易に解消することができる。
【０００９】
また、前記移動手段は、前記トレーを一方向に往復移動する第１移動手段と、前記一方向に略直交する他方向に前記トレーと往復移動する第２移動手段とを含み、前記トレーには、前記一方向及び前記他方向に沿って、複数の前記移動規制手段がそれぞれ形成されている構成としても良い。この構成によれば、トレー上に供給された筒状部品または板状部品を移動規制手段に接触させやすくなり、筒状部品または板状部品同士の重なりを早期に解消することができる。
【００１０】
また、隣接する前記移動規制手段間の距離と前記筒状部品または板状部品の径との差以上の距離で、前記第１移動手段及び前記第２移動手段を、それぞれ前記一方向及び前記他方向に往復移動させる制御手段を備えても良い。この構成によれば、トレー上に供給された筒状部品または板状部品を確実に周囲の移動規制手段に接触させることができ、筒状部品または板状部品同士の重なりを早期に、かつ、確実に解消できる。
【００１１】
また、前記トレーが円運動するように、前記第１移動手段及び前記第２移動手段の動作を制御する制御手段を備えても良い。この構成によれば、トレーを円運動させることにより、このトレー上の筒状部品または板状部品に生じる加速度の向きを常時変化させることができるため、この筒状部品または板状部品を容易に移動規制手段に接触させることができ、筒状部品または板状部品同士の重なりを早期に解消することができる。
【００１２】
また、本発明は、筒状部品または板状部品が供給されるとともに、これら筒状部品または板状部品の移動を規制する移動規制手段が設けられたトレーを略水平に移動させる移動工程と、前記トレー上の筒状部品または板状部品をマニピュレータで把持して当該トレー外に供給する工程とを備えることを特徴とする。
【００１３】
この構成において、前記筒状部品または板状部品を貯留して当該筒状部品または板状部品を前記トレーに供給するホッパーと、トレーを略水平に移動させる制御を行う制御手段とを備え、この制御手段には、前記移動工程及び前記トレー外に供給する工程を含む生産管理を実行する上位コンピュータが接続され、この上位コンピュータに、前記筒状部品または板状部品が前記ホッパー内から無くなる予定時刻を報知する工程と、この予定時刻に合わせて前記無くなりそうな筒状部品または板状部品を前記ホッパーの近傍に配送する配送工程と、前記ホッパーに当該無くなりそうな筒状部品または板状部品を投入する投入工程とを備えることを特徴とする。
この構成によれば、筒状部品または板状部品がそれぞれホッパーから無くなることがないので、生産ラインが止まることが防止され、ワークに対して、筒状部品または板状部品を定められた順番に滞りなくスムーズに組み付けることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、移動手段を動作させた場合に、筒状部品または板状部品のトレー上の移動を規制する移動規制手段を備えるため、この移動規制手段により、移動が規制された筒状部品または板状部品に重なった部品は、規制された反動で下段の筒状部品または板状部品から離脱することにより、筒状部品または板状部品の重なりを解消することができる。このため、筒状部品または板状部品をトレー上に重なり合わずに並んで配置できるため、この筒状部品または板状部品をマニピュレータで容易に把持してトレー外に供給することができる。
また、本発明によれば、互いに重なり合った最下段の筒状部品または板状部品のみが突起に衝突することにより、この衝突の衝撃で筒状部品または板状部品の重なりが崩れ、当該筒状部品または板状部品の重なりを容易に解消することができる。
また、本発明によれば、トレー上に供給された筒状部品または板状部品を移動規制手段に接触させやすくなり、筒状部品または板状部品同士の重なりを早期に解消することができる。
また、本発明によれば、トレー上に供給された筒状部品または板状部品を確実に周囲の移動規制手段に接触させることができ、筒状部品または板状部品同士の重なりを早期に、かつ、確実に解消できる。
また、本発明によれば、トレーを円運動させることにより、このトレー上の筒状部品または板状部品に生じる加速度の向きを常時変化させることができるため、この筒状部品または板状部品を容易に移動規制手段に接触させることができ、筒状部品または板状部品同士の重なりを早期に解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態に係る部品供給装置を示す全体構成図である。
【図２】部品供給装置の部分側面図である。
【図３】トレーの上面図である。
【図４】トレーの側断面図である。
【図５】Ａは、互いに重なったワッシャが突起と衝突する状態を示す部分断面図であり、Ｂは、ワッシャの重なりが解消された状態を示す部分断面図である。
【図６】別の実施形態にかかるトレーの側断面図である。
【図７】別の実施形態にかかるトレーの上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態を添付した図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る部品供給装置を示す全体構成図である。
部品供給装置１０は、図１に示すように、エンジン等のワークＷの組立ライン（生産ライン）２０に設置され、この組立ライン２０の作業台２１でワークＷの組立作業を行う作業員Ｐにワッシャ（板状部材）やナット（筒状部材）を供給するものである。組立ライン２０には、複数の作業台２１、２１・・が設けられ、これら作業台２１は、それぞれ搬送コンベア２２によって連結されている。ワークＷは、この搬送コンベア２２で搬送されて各作業台２１を順次移動する。なお、図示はしないが、作業台２１には、作業員Ｐの代わりにワークＷの組立作業を行う作業装置（締付装置や多関節ロボット）が配置されていても良い。
部品供給装置１０は、作業台２１に隣接して配置されるロボット部１１と、このロボット部１１の周囲に配置される複数の部品供給部１２とを備える。これら部品供給部１２は、作業台２１にて使用されるワッシャやナットの種類（例えば、適合するねじ径等）ごとに設けられ、本実施形態では、種類の異なる２種類のワッシャ１３Ａ，１３Ｂに対応する２台の部品供給部１２と、ナット１４に対応する１台の部品供給部１２の合計３台が設置されている。なお、これらワッシャ１３Ａ、１３Ｂについて区分けが不要の場合には、単にワッシャ１３と記載する。
【００１７】
ロボット部１１は、図２に示すように、先端にワッシャ１３またはナット１４を把持するハンド部１５を有するロボット本体（マニピュレータ）１６を備え、このロボット本体１６は、ハンド部１５を用いて各部品供給部１２のトレー３２（後述する）からそれぞれ所定数のワッシャ１３Ａ，１３Ｂ及びナット１４を取得し、これらワッシャ１３Ａ，１３Ｂ及びナット１４を所定の組立の順番に作業者用トレー（トレー外）２３の上に並べる動作を行う。ロボット部１１は、ロボット本体１６のハンド部１５がトレー３２上のワッシャ１３またはナット１４に近遠接離できる位置に設けられていれば良い。
また、ロボット部１１は、各トレー３２の上方にそれぞれ配置されたカメラ（撮像手段）１７と、各カメラ１７により撮像された２次元画像に基づいて、ロボット本体１６の動作を制御するロボット制御部１８とを備える。このロボット制御部１８は、上記したトレー３２上に並べられたワッシャ１３またはナット１４の位置及び姿勢を認識し、この位置及び姿勢のワッシャ１３またはナット１４をハンド部１５で把持できるようにロボット本体１６の動作を制御する。
作業者用トレー２３は、作業台２１の近くで作業員Ｐの手元に設けられている。これにより、作業員Ｐは、作業者用トレー２３に並べられたワッシャ１３Ａ，１３Ｂ及びナット１４の順番に従うことにより、ワークＷに対して、ワッシャ１３Ａ，１３Ｂ及びナット１４を容易に定められた順番に組み付けることができる。
【００１８】
部品供給部１２は、図１に示すように、種類毎に分けられたワッシャ１３またはナット１４が貯留されるホッパー３１と、このホッパー３１から供給される複数のワッシャ１３またはナット１４を並べるトレー３２と、このトレー３２上に供給されたワッシャ１３またはナット１４同士の重なりを抑制するために、トレー３２を一方向に往復移動させる第１スライダー（第１移動手段）３３と、この第１スライダー３３と略直交する他方向に往復移動する第２スライダー（第２移動手段）３５と、これら第１及び第２スライダー３３，３５を含む部品供給部１２全体の動作を制御する供給部制御部（制御手段）３４とを備える。この供給部制御部３４には、赤外線や電波等、その他の無線通信手段や有線通信手段を利用して、上記したロボット本体１６の動作を制御するロボット制御部１８が接続されており、このロボット制御部１８は供給部制御部３４とともに制御手段を構成する。
【００１９】
ホッパー３１には、このホッパー３１内のワッシャ１３またはナット１４をトレー３２に供給するための供給口３１Ａが形成され、この供給口３１Ａには、図２に示すように、当該供給口３１Ａを開閉するシャッタ機構３６と、当該供給口３１Ａから排出されたワッシャ１３またはナット１４をトレー３２に案内するシューター３７とが設けられている。シャッタ機構３６は、不図示の駆動モータの動作により、供給口３１Ａを開閉し、この供給口３１Ａが開放された際に、シューター３７を介してワッシャ１３またはナット１４をトレー３２上に供給する。駆動モータの動作タイミング及び駆動時間（シャッタの開閉時間）は供給部制御部３４により制御されている。
また、ホッパー３１は、このホッパー３１の上方に図示しない変位センサを備え、ホッパー３１の上方から当該変位センサによりワッシャ１３やナット１４類の最上位レベルを検知し、その検知結果を供給部制御部３４に出力している。供給部制御部３４は、ホッパー３１内に貯留されるワッシャ１３やナット１４類の高さレベルの変化とシャッタ機構３６の開放時間とから、ホッパー３１内のワッシャ１３やナット１４類が、この後何分後に無くなるかを算出する。なお、ワッシャ１３やナット１４類が無くなる予定時刻を算出する方法は他の公知の算出方法を利用してもかまわない。
また、供給部制御部３４は、図２に示すように、ワークＷの組立ライン２０の生産管理を実行する上位コンピュータ９０に接続されており、供給部制御部３４は、各ホッパー３１内のワッシャ１３やナット１４類が無くなる予定時刻をそれぞれ算出し、これら各予定時刻を上位コンピュータ９０に報知する。これにより、上位コンピュータ９０は、各ホッパー３１内のワッシャ１３やナット１４類が無くなる予定時刻に応じて、図示しない自動倉庫等に通知し、必要なワッシャ１３Ａ，１３Ｂ及びナット１４をこの自動倉庫等から出荷する。本構成では、出荷されたワッシャ１３Ａ，１３Ｂ及びナット１４は、図示しない自動搬送車（ＡＧＶ）等により、当該ホッパー３１の近傍に配送され（配送工程）、作業員Ｐや産業用ロボット、人型ロボット等によりホッパー３１内に投入される（投入工程）。これにより、ワッシャ１３Ａ，１３Ｂ及びナット１４がそれぞれホッパー３１から無くなることがないので、組立ライン２０が止まることがないから、作業員Ｐは、ワークＷに対して、ワッシャ１３Ａ，１３Ｂ及びナット１４を定められた順番に、滞りなくスムーズに組み付けることができる。
なお、図示はしないが、場合によってはトレー３２の往復移動方向に複数のホッパー３１を設ける構成としても良い。
【００２０】
第１スライダー３３は、図１に示すように、モータ４０と、このモータ４０に取り付けられるケース体４１とを備え、このケース体４１には、図２に示すように、ケース体４１の上面から突出してトレー３２に固定されるテーブル４２が設けられる。このテーブル４２は、ケース体４１内に収容されてモータ４０に連結されるボールねじ（不図示）のナット（不図示）に取り付けられ、当該モータ４０の駆動により、ケース体４１の長手方向に往復移動する。また第２スライダー３５は、図１及び図２に示すように、上記した第１スライダー３３の下方に、当該第１スライダー３３の長手方向に略直交するように配置されている。この第２スライダー３５は、モータ４３と、このモータ４３に取り付けられるケース体４４とを備え、このケース体４４には、図２に示すように、ケース体４４の上面から突出して第１スライダー３３のケース体４１に固定されるテーブル４５が設けられる。このテーブル４５は、ケース体４４内に収容されてモータ４３に連結されるボールねじ（不図示）のナット（不図示）に取り付けられ、当該モータ４３の駆動により、ケース体４４の長手方向に往復移動する。
本実施形態では、第１スライダー３３は、図２に示すように、ホッパー３１からシューター３７を通じてトレー３２にワッシャ１３またはナット１４が供給される方向に対して略直交する方向に設けられ、第２スライダー３５は、上記したワッシャ１３またはナット１４の供給方向に沿って設けられている。このため、ワッシャ１３またはナット１４が供給される方向、及び、この方向に対して略直交する方向にそれぞれトレー３２を往復移動させることにより、トレー３２上に供給されたワッシャ１３またはナット１４を素早く当該トレー３２全面に分散させることができる。
【００２１】
次に、トレー３２について説明する。
図３は、トレー３２、第１スライダー３３、第２スライダー３５及びシューター３７を上方から見た上面図であり、図４は、トレー３２の側断面図である。これら図３及び図４では、ワッシャ１３が供給されたトレー３２を例示して説明しているが、ナット１４が供給されるトレー３２でも同様である。
本構成では、ホッパー３１からトレー３２上に供給されたワッシャ１３またはナット１４を、カメラ１７で撮像された２次元画像で認識し、ロボット本体１６のハンド部１５で把持して作業者用トレー２３に供給するようになっている。このような構成では、トレー３２上でワッシャ１３またはナット１４同士が重なり合わずに並んでいる方が容易に２次元画像に基づいて把持することができるため、ワッシャ１３またはナット１４同士の重なりを極力解消することが望ましい。一方、ワッシャ１３のような板状の部品、もしくは、ナット１４のような筒状の部品は、部品同士が重なり合った場合に接触面積が大きいため、部品間の摩擦抵抗が大きく、バイブレータ等で単純にトレー３２を振動させるだけではワッシャ１３またはナット１４同士の重なりを確実に解くことができない。
【００２２】
このため、本実施形態では、トレー３２は、図３に示すように、底板５１の周囲に立設された壁部５２〜５５を備え、トレー３２内にワッシャ１３が供給される領域３２Ａを形成するとともに、この領域３２Ａには、底板５１の上面（供給面）から突出した複数の突起（移動規制手段）５６が形成されている。トレー３２は、例えば、ＭＣナイロンなどの表面摩擦係数の低い樹脂性材料で一体に形成されている。このため、第１スライダー３３および第２スライダー３５の動作によりトレー３２を移動させた場合に、このトレー３２上に供給されたワッシャ１３がトレー３２の移動に基づいて当該トレー３２上を容易に移動するようになっている。
また、突起５６は、トレー３２の移動に基づいて当該トレー３２上を移動するワッシャ１３と衝突して、当該ワッシャ１３のそれ以上の移動を規制するものであり、本実施形態では、突起５６は、第１スライダー３３が往復移動する方向（図３中Ｘ方向）及び第２スライダー３５が往復移動する方向（図３中Ｙ方向）に沿って複数形成されている。これによれば、トレー３２の移動方向に沿って複数の突起５６が形成されているため、このトレー３２上に供給されたワッシャ１３が突起５６に衝突しやすくなっている。
【００２３】
具体的には、図３に示すように、突起５６は、隣接する突起間の距離を距離Ｌ１、突起５６と壁部５２〜５５との距離を距離Ｌ１よりも短い距離Ｌ２とする升目状に配置されており、これら距離Ｌ１、Ｌ２は、トレー３２に供給される最大径のワッシャ１３の直径Ｄ１よりも大きく形成されている。これにより、トレー３２上に供給されたワッシャ１３が隣接する突起５６間、及び、突起５６と各壁部５２〜５５との間に進入可能となり、トレー３２の全面にワッシャ１３を分散して配置できる。
また、突起５６の直径Ｄ２は、トレー３２に供給される最小径のワッシャ１３の直径Ｄ１よりも小さく形成され、突起５６の高さＨ１は、図４に示すように、トレー３２に供給される最も高さの低いワッシャ１３の厚みＨ２よりも低く形成されている。これにより、ワッシャ１３が突起５６上に乗り上げたままになることが防止されるとともに、互いに重なり合ったワッシャ１３は、トレー３２の底板５１上を移動するワッシャ１３のみを確実に突起５６に衝突させることができる。
【００２４】
第１スライダー３３及び第２スライダー３５は、それぞれ隣接する突起５６間の距離Ｌ１とワッシャ１３の直径Ｄ１との差（Ｌ１−Ｄ１）以上の移動距離Ｌ３で、トレー３２を略水平に往復移動する。この移動距離Ｌ３は、トレー３２に供給されるワッシャ１３の直径Ｄ１が予め分かっているため、このワッシャ１３の直径に応じて供給部制御部３４により変更自在となっている。
【００２５】
次に、動作について説明する。
供給部制御部３４は、シャッタ機構３６の駆動モータを駆動し、供給口３１Ａを開放して当該供給口３１Ａを通じてワッシャ１３を排出する。このシャッタ機構３６の開放される時間は、トレー３２上に供給されるワッシャ１３数がロボット本体１６により一工程で取得されるワッシャ１３数と同数もしくは若干多い数となる時間に設定されている。供給されるワッシャ数が一工程で取得されるワッシャ数よりも少ないと、トレー３２上に一工程で取得されるワッシャ１３が存在しないため、ホッパー３１からトレー３２に新たにワッシャ１３が供給されるまでロボット本体１６の動作が停止するため、その分、ワークＷの組立作業が遅れてしまう。また、供給されるワッシャ数が一工程で取得されるワッシャ数よりも明らかに多いと、トレー３２上のワッシャ１３の重なりを解消できなくなるため、ロボット本体１６のハンド部１５でのワッシャ１３の把持が困難となり、ワッシャ１３を把持して作業者用トレー２３に供給するまでの時間が多くかかり、ワークＷの組立作業が遅れてしまう。
このため、本実施形態では、シャッタ機構３６の開放される時間をトレー３２上に供給されるワッシャ１３数がロボット本体１６により一工程で取得されるワッシャ１３数と同数もしくは若干多い数となる時間に設定することにより、トレー３２上には、常時、ワッシャ１３同士の重なりを解消できるとともに必要最低限のワッシャ１３を供給できるため、このトレー３２上のワッシャ１３をロボット本体１６のハンド部１５で把持して作業者用トレー２３に迅速に供給することができる。なお、トレー３２上に配置されるカメラ１７により、トレー３２上に配置されるワッシャ数を定期的に計数し、この計数した結果に応じて、シャッタ機構３６の開放時間を調整しても良い。
【００２６】
続いて、供給部制御部３４は、図３に示すように、第１スライダー３３及び第２スライダー３５をそれぞれ駆動して、当該トレー３２が移動する方向に隣接する突起５６間の距離Ｌ１とワッシャ１３の直径Ｄ１との差（Ｌ１−Ｄ１）以上の移動距離Ｌ３となるようにトレー３２を略水平に往復移動する。本実施形態では、供給部制御部３４は、第１スライダー３３及び第２スライダー３５を、それぞれ所定回数（例えば１０回）ずつ往復移動する動作を交互に実行し、この往復移動が移動工程を構成する。
すると、図５Ａに示すように、互いに重なり合ったワッシャ１３は、底板５１上を滑り、底板５１上に設けられた突起５６に衝突する。この際、突起５６の高さＨ１は、ワッシャ１３の厚みＨ２よりも低く形成されているため、底板５１上を滑る最下段のワッシャ１３のみが突起５６に衝突する。このため、この衝突の衝撃により、上段のワッシャ１３は、図５Ｂに示すように、最下段のワッシャ１３上から移動し、ワッシャ１３同士の重なりが解消される。
この往復移動の制御は、ホッパー３１からトレー３２にワッシャ１３が供給されるたびに実行される。これにより、トレー３２に供給されたワッシャ１３は、その都度、重なりが解消した状態でトレー３２上に並べられるため、後述するロボット本体１６のハンド部１５での把持動作を容易に行うことができる。
【００２７】
続いて、ロボット制御部１８は、ロボット本体１６をトレー３２上に移動させるとともに、このトレー３２上に並べられたワッシャ１３の位置及び姿勢を当該トレー３２の上方に配置されたカメラ１７により認識する。そして、ロボット制御部１８は、認識したワッシャ１３の位置及び姿勢に基づいて、ロボット本体１６のハンド部１５の動作を制御して、このワッシャ１３を把持し、当該ワッシャ１３を作業者用トレー２３に供給する。ここで、ロボット制御部１８は、一工程で必要なワッシャ数に達するまで、トレー３２上のワッシャ１３を把持して作業者用トレー２３に供給する動作を繰り返し実行する。
【００２８】
以上、説明したように、本実施形態によれば、ワッシャ１３を貯留したホッパー３１と、ホッパー３１から供給される複数のワッシャ１３を並べるトレー３２とを備え、トレー３２上のワッシャ１３を撮像し、この撮像された２次元画像に基づいて、ロボット本体１６のハンド部１５により当該ワッシャ１３を把持して作業者用トレー２３に供給する部品供給装置１０において、トレー３２を略水平に移動させる第１スライダー３３及び第２スライダー３５を備え、トレー３２上にワッシャ１３が互いに重なって供給された状態で、第１スライダー３３及び第２スライダー３５を動作させた場合、トレー３２には、トレー３２の底板５１上面からワッシャ１３の厚みＨ２よりも低い高さＨ１で突出し、当該ワッシャ１３のトレー３２上の移動を規制する突起５６が形成されているため、底板５１上を滑る最下段のワッシャ１３のみが突起５６に衝突する。このため、この衝突の衝撃により、上段のワッシャ１３が最下段のワッシャ１３上から移動し、ワッシャ１３同士の重なりを解消することができる。これにより、ワッシャ１３をトレー３２上に重なり合わずに並んで配置できるため、このワッシャ１３をロボット本体１６のハンド部１５で容易に把持して作業者用トレー２３に供給することができる。
【００２９】
また、本実施形態によれば、トレー３２を一方向に往復移動する第１スライダー３３と、この第１スライダー３３の移動方向に略直交する他方向にトレー３２と往復移動する第２スライダー３５とを備え、トレー３２には、一方向及び他方向に沿って、複数の突起５６がそれぞれ形成されているため、このトレー３２上に供給されたワッシャ１３を突起５６に衝突させやすくなり、ワッシャ１３同士の重なりを早期に解消することができる。
【００３０】
また、本実施形態によれば、隣接する突起５６間の距離Ｌ１とワッシャ１３の直径Ｄ１との差（Ｌ１−Ｄ１）以上の移動距離Ｌ３で、第１スライダー３３及び第２スライダー３５を、それぞれ往復移動させるため、トレー３２上に供給されたワッシャ１３を確実に周囲の突起５６と衝突させることができ、ワッシャ１３同士の重なりを早期に、かつ、確実に解消できる。
【００３１】
また、本実施形態によれば、第１スライダー３３及び第２スライダー３５は、ホッパー３１からトレー３２上にワッシャ１３が供給されるごとに駆動されるため、トレー３２に供給されたワッシャ１３は、その都度、重なりが解消した状態でトレー３２上に並べられるためロボット本体１６のハンド部１５での把持動作を容易に行うことができる。
【００３２】
次に、別の実施形態について説明する。
図６は、別の実施形態にかかるトレー３２の側断面図であり、図４に相当する。この別の実施形態では、上記した実施形態と図１〜図３について同一の構成を有するため説明を省略する。
上記した実施形態では、ワッシャ１３の移動を規制する移動規制手段として、トレー３２に形成された突起５６を備える構成について説明したが、この別の実施形態では、突起の代わりに、トレー３２の底板５１に穴部５７が形成され、この穴部５７に磁石（移動規制手段）６０が埋設されている。この磁石６０は、底板５１の上面と面一に埋設されており、この磁石６０にワッシャ１３が衝突するものではない。
ワッシャ１３は、例えば、鉄等の磁性体により形成されており、磁石６０の磁力により引きつけられる性質を有する。このため、トレー３２上に供給されたワッシャ１３は、第１スライダー３３及び第２スライダー３５の動作により、トレー３２上を移動するが、このトレー３２に埋設された磁石６０上を通過した際に、この磁石６０の磁力に引きつけられ、ワッシャ１３のトレー３２上の移動が規制される。
このため、上段のワッシャ１３が磁石６０に引きつけられた最下段のワッシャ１３上からから移動し、ワッシャ１３同士の重なりを解消することができる。これにより、ワッシャ１３をトレー３２上に重なり合わずに並んで配置できるため、このワッシャ１３をロボット本体１６のハンド部１５で容易に把持して作業者用トレー２３に供給することができる。
また、この別の実施形態では、トレー３２の底板５１に磁石６０を埋設した構成としたが、この磁石６０の代わりに、着脱可能な程度の粘着性を有する粘着シート（移動規制手段）を底板５１の上面に貼付しても良い。
【００３３】
また、別の実施形態について説明する。
図７は、別の実施形態にかかるトレー３２の動作を説明するための上面図である。この実施形態においても、上記した実施形態と図１、図２、図４、図５について同一の構成を有するため説明を省略する。
上記した実施形態では、供給部制御部３４は、第１スライダー３３及び第２スライダー３５をそれぞれ所定の移動方向に往復移動させるように制御していたが、この別の実施形態では、第１スライダー３３及び第２スライダー３５を同時に動作させて、トレー３２が円運動するように制御している。
具体的には、４つの突起５６に囲まれたエリア内で、各突起５６から最も離間した位置、すなわち４つの突起５６を対角に結んだ線の交点Ａと突起５６との距離Ｌ４と、ワッシャ１３の半径Ｄ１／２との差以上の距離となる半径でトレー３２を円運動させればよい。
この実施形態によれば、トレー３２を円運動させることにより、このトレー３２上のワッシャ１３に生じる加速度の向きを常時変化させることができるため、このワッシャ１３を容易に突起５６と衝突させることができ、ワッシャ１３同士の重なりを早期に解消することができる。
【００３４】
なお、本発明は、上記実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることは勿論である。本実施形態では、板状部品としてワッシャを例示して説明したが、これに限るものではなく、薄板状に形成されているものであれば他の部品であっても良い。また、本実施形態では、筒状部品としてナットを例示して説明したが、これに限るものではなく、例えば、カラー等に適用することもできる。
また、本実施形態では、トレー外の一例として、作業者用トレー２３に供給する構成を説明したが、これに限るものではない。
また、本実施形態では、１つの作業台２１に対して、ロボット本体１６が１台配置した構成としているが、このロボット本体１６を複数の作業台２１に対して設けても良い。なお、トレー３２上のワッシャ１３の位置や姿勢を認識するカメラ１７は、ホッパー３１から供給を受けるトレー３２の上方に配置されるものを例示したが、当該カメラ１７は、ロボット本体１６の腕に１台以上取り付けてもかまわない。
【符号の説明】
【００３５】
１０ 部品供給装置
１１ ロボット部
１２ 部品供給部
１３、１３Ａ、１３Ｂ ワッシャ（板状部品）
１４ ナット（筒状部品）
１５ ハンド部
１６ ロボット本体（マニピュレータ）
１７ カメラ（撮像手段）
１８ ロボット制御部
２０ 組立ライン
２１ 作業台
２２ 搬送コンベア
２３ 作業者用トレー（トレー外）
３１ ホッパー
３２ トレー
３３ 第１スライダー（第１移動手段、移動手段）
３４ 供給部制御部（制御手段）
３５ 第２スライダー（第２移動手段、移動手段）
５２〜５５ 壁部
５６ 突起（移動規制手段）
６０ 磁石（移動規制手段）
９０ 上位コンピュータ
Ｐ 作業員
Ｗ ワーク
Ｌ１ 突起間の距離
Ｌ３ 移動距離
Ｄ１ ワッシャの直径
Ｈ１ 突起の高さ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状部品または板状部品を貯留したホッパーと、前記ホッパーから供給される複数の筒状部品または板状部品を並べるトレーとを備え、前記トレー上の前記筒状部品または板状部品を撮像し、この撮像された画像に基づいて、マニピュレータにより当該筒状部品または板状部品を把持して前記トレー外に供給する部品供給装置において、
前記トレーを略水平に移動させる移動手段を備え、
前記トレーは、当該トレー上に前記筒状部品または板状部品が互いに重なって供給された状態で、前記移動手段を動作させた場合に、前記筒状部品または板状部品の前記トレー上の移動を規制する移動規制手段を備えることを特徴とする部品供給装置。
【請求項２】
前記移動規制手段は、前記トレーの供給面から前記筒状部品または板状部品の厚み以下の高さで突出した突起であ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】
前記移動手段は、前記トレーを一方向に往復移動する第１移動手段と、前記一方向に略直交する他方向に前記トレーと往復移動する第２移動手段とを含み、前記トレーには、前記一方向及び前記他方向に沿って、複数の前記移動規制手段がそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の部品供給装置。
【請求項４】
隣接する前記移動規制手段間の距離と前記筒状部品または板状部品の径との差以上の距離で、前記第１移動手段及び前記第２移動手段を、それぞれ前記一方向及び前記他方向に往復移動させる制御手段を備える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】
前記トレーが円運動するように、前記第１移動手段及び前記第２移動手段の動作を制御する制御手段を備える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６】
筒状部品または板状部品が供給されるとともに、これら筒状部品または板状部品の移動を規制する移動規制手段が設けられたトレーを略水平に移動させる移動工程と、前記トレー上の筒状部品または板状部品をマニピュレータで把持して当該トレー外に供給する工程とを備えることを特徴とする部品供給方法。
【請求項７】
前記筒状部品または板状部品を貯留して当該筒状部品または板状部品を前記トレーに供給するホッパーと、トレーを略水平に移動させる制御を行う制御手段とを備え、この制御手段には、前記移動工程及び前記トレー外に供給する工程を含む生産管理を実行する上位コンピュータが接続され、
この上位コンピュータに、前記筒状部品または板状部品が前記ホッパー内から無くなる予定時刻を報知する工程と、この予定時刻に合わせて前記無くなりそうな筒状部品または板状部品を前記ホッパーの近傍に配送する配送工程と、前記ホッパーに当該無くなりそうな筒状部品または板状部品を投入する投入工程とを備えることを特徴とする請求項６に記載の部品供給方法。
【請求項１】
筒状部品または板状部品を貯留したホッパーと、前記ホッパーから供給される複数の筒状部品または板状部品を並べるトレーとを備え、前記トレー上の前記筒状部品または板状部品を撮像し、この撮像された画像に基づいて、マニピュレータにより当該筒状部品または板状部品を把持して前記トレー外に供給する部品供給装置において、
前記トレーを略水平に移動させる移動手段を備え、
前記トレーは、当該トレー上に前記筒状部品または板状部品が互いに重なって供給された状態で、前記移動手段を動作させた場合に、前記筒状部品または板状部品の前記トレー上の移動を規制する移動規制手段を備えることを特徴とする部品供給装置。
【請求項２】
前記移動規制手段は、前記トレーの供給面から前記筒状部品または板状部品の厚み以下の高さで突出した突起であ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】
前記移動手段は、前記トレーを一方向に往復移動する第１移動手段と、前記一方向に略直交する他方向に前記トレーと往復移動する第２移動手段とを含み、前記トレーには、前記一方向及び前記他方向に沿って、複数の前記移動規制手段がそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の部品供給装置。
【請求項４】
隣接する前記移動規制手段間の距離と前記筒状部品または板状部品の径との差以上の距離で、前記第１移動手段及び前記第２移動手段を、それぞれ前記一方向及び前記他方向に往復移動させる制御手段を備える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】
前記トレーが円運動するように、前記第１移動手段及び前記第２移動手段の動作を制御する制御手段を備える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６】
筒状部品または板状部品が供給されるとともに、これら筒状部品または板状部品の移動を規制する移動規制手段が設けられたトレーを略水平に移動させる移動工程と、前記トレー上の筒状部品または板状部品をマニピュレータで把持して当該トレー外に供給する工程とを備えることを特徴とする部品供給方法。
【請求項７】
前記筒状部品または板状部品を貯留して当該筒状部品または板状部品を前記トレーに供給するホッパーと、トレーを略水平に移動させる制御を行う制御手段とを備え、この制御手段には、前記移動工程及び前記トレー外に供給する工程を含む生産管理を実行する上位コンピュータが接続され、
この上位コンピュータに、前記筒状部品または板状部品が前記ホッパー内から無くなる予定時刻を報知する工程と、この予定時刻に合わせて前記無くなりそうな筒状部品または板状部品を前記ホッパーの近傍に配送する配送工程と、前記ホッパーに当該無くなりそうな筒状部品または板状部品を投入する投入工程とを備えることを特徴とする請求項６に記載の部品供給方法。
【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２０１１−２３６０１０（Ｐ２０１１−２３６０１０Ａ）
【公開日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１０９２２１（Ｐ２０１０−１０９２２１）
【出願日】平成２２年５月１１日（２０１０．５．１１）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月１１日（２０１０．５．１１）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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