部品整列装置及び部品整列方法
【課題】専用のマニピュレータを用いることなく短時間で部品を整列させることができる部品整列装置及び部品整列方法を提供すること。
【解決手段】部品整列方法は、パレット上の部品の整列率に応じてパレットの振動及び揺動の態様を変化させる。より具体的には、この部品整列方法は、複数のボルトがパレット上に散らばるように設定された態様で、このパレットを振動及び揺動する発散工程と、パレット上のボルトがそれぞれの近傍にとどまるように設定された態様でパレットを振動する粗整列工程と、パレット上のボルトをそれぞれの近傍の整列孔に係合させるように設定された態様でパレットを振動する細整列工程と、整列孔に係合しているボルトを外さずに、整列孔に係合していないボルトを、ボルトが係合していない整列孔へ誘導するように設定された態様でパレットを振動及び揺動する誘導整列工程と、を含む。
【解決手段】部品整列方法は、パレット上の部品の整列率に応じてパレットの振動及び揺動の態様を変化させる。より具体的には、この部品整列方法は、複数のボルトがパレット上に散らばるように設定された態様で、このパレットを振動及び揺動する発散工程と、パレット上のボルトがそれぞれの近傍にとどまるように設定された態様でパレットを振動する粗整列工程と、パレット上のボルトをそれぞれの近傍の整列孔に係合させるように設定された態様でパレットを振動する細整列工程と、整列孔に係合しているボルトを外さずに、整列孔に係合していないボルトを、ボルトが係合していない整列孔へ誘導するように設定された態様でパレットを振動及び揺動する誘導整列工程と、を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部品整列装置及び部品整列方法に関する。詳しくは、ボルトやねじなどの複数の部品をパレット上に整列させる部品整列装置及び部品整列方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動車の製造工程では、締付装置を用いて、部品をねじやボルトでワークに複数箇所で固定することが行われている。
例えば、この締付装置は、ロボットアームと、このロボットアームの先端に設けられたナットランナと、このナットランナの近傍に設けられたマガジンと、を備える（特許文献１参照）。この締付装置によれば、マガジンにボルトを装填しておき、ナットランナにより、マガジンからボルトを順次受け取って、この受け取ったボルトをワークの所定箇所に差し込む。その後、ソケットを回転させて、ボルトを締め付ける。
【０００３】
ところで、１つのラインで複数種類の車種を製造するためには、締付装置は、それ１台で複数種類のボルトを締め付けることができるように構成されていることが好ましい。しかしながら、上述の構成では、マガジンに装填されるボルトは一種類であるため、複数種類のボルトを締め付けることはできない。
【０００４】
そこで近年では、複数種類のボルトを締め付けられるように、ボルトが係合するヘッドをマガジンから切り離すことができるように構成された締付装置が提案されている。この締付装置では、ヘッドをマガジンから切り離し、切り離したヘッドにボルトを装填した後に再びマガジンに戻す。ここで、複数のヘッドにボルトを順次装填するためには、パレット上にボルトを整列させておく必要がある。このようなパレットに部品を整列させる部品整列装置は、以下に示すように、従来においても提案されている。
【０００５】
例えば特許文献１には、パレット上に複数の部品を配置した上で、このパレットに振動と揺動を同時に加えることで、各部品を各係合穴に落とし込むことにより、部品をパレット上に整列させる部品整列装置が示されている。また、このような部品整列装置と関連して、特許文献２には、パレット上に部品が正しく整列されたか否かを、カメラで撮影した画像に基づいて判定する装置が示されている。
【０００６】
また、特許文献３には、パレット上の各整列穴に部品が正しく整列されているか否かを判定し、部品が正しく整列されていない場合には、マニピュレータで部品を直に操作し、部品を所定の整列穴に整列させる装置が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実開平７−１５２３３号公報
【特許文献２】特開平９−５７５４３号公報
【特許文献３】特開平３−１２１７２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、例えば、上述の特許文献１に示された装置では、振動や揺動を利用することにより簡易な構成にできるものの、整列成功率を向上するためには時間がかかってしまう。
一方、特許文献３に示された装置では、部品の整列成功率を向上させることができるものの、マニピュレータにより部品を１つずつ操作し、各整列穴に落とし込む必要があるため、整列させるために時間がかかるおそれがある。また、このような細かな操作を行う専用のマニピュレータを設ける必要があるため、装置にかかるコストが増加するおそれもある。
【０００９】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、専用のマニピュレータを用いることなく短時間で部品を整列させることができる部品整列装置及び部品整列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】
【００１０】
本発明の部品整列装置は、複数の部品（例えば、後述のボルトＢ）をパレット（例えば、後述のパレット３０）上の所定の位置に整列させる部品整列装置（例えば、後述の部品整列装置１）であって、前記パレットを振動する振動装置（例えば、後述の加振器２２）と、前記パレットを揺動する揺動装置（例えば、後述の搬送ロボット１０）と、前記パレット上の複数の部品を検出する検出手段（例えば、後述の検査カメラ２３）と、前記振動装置及び前記揺動装置を制御する制御装置（例えば、後述の制御盤５０、ロボットコントローラ５１、カメラコントローラ５２、及び加振器コントローラ５３）と、を備え、前記制御装置は、前記検出手段の出力に基づいて、前記パレット上の部品の整列率を算出し、当該整列率に応じてパレットの振動及び揺動の態様を変化させることを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、複数の部品が設けられたパレットを、振動装置で振動し、かつ揺動装置で揺動することにより、パレット上に複数の部品を整列する。特にここで、パレット上の部品の整列率を算出し、この整列率に応じてパレットの振動及び揺動の態様を変化させる。このように、整列率に応じてパレットの振動及び揺動の態様を変化させることにより、短時間で部品を整列させることができる。また、この構成によれば、パレットの振動及び揺動させるだけでよいので、振動装置及び揺動装置として加振器やロボットなど汎用のものを用いることができる。すなわち、上述の従来の部品整列装置と異なり、専用のマニピュレータを用いる必要がない。
【００１２】
この場合、前記制御装置は、前記パレット上に複数の領域（例えば、後述の領域１〜８）を設定するとともに、当該領域ごとの部品の整列率を算出し、整列率の低い領域から順に部品が整列するようにパレットの振動及び揺動の態様を変化させることが好ましい。
【００１３】
この発明によれば、パレットの複数の領域ごとの部品の整列率を算出し、整列率の低い領域から順に部品が整列するようにパレットの振動及び揺動の態様を変化させる。これにより、より短時間で効率的に部品を整列させることができる。
【００１４】
本発明の部品整列方法は、パレット（例えば、後述のパレット３０）を振動及び揺動することで、複数の部品をパレット上の所定の位置に整列させる部品整列方法であって、前記パレット上の部品の整列率に応じてパレットの振動及び揺動の態様を変化させることを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、複数の部品が設けられたパレットを、振動装置で振動しかつ揺動装置で揺動することにより、パレット上に複数の部品を整列する。特にここで、パレット上の部品の整列率を算出し、この整列率に応じてパレットの振動及び揺動の態様を変化させる。このように、整列率に応じてパレットの振動及び揺動の態様を変化させることにより、短時間で部品を整列させることができる。また、この方法によれば、パレットの振動及び揺動させるだけでよいので、加振器やロボットなど汎用のものを用いることができる。すなわち、上述の従来の部品整列装置と異なり、専用のマニピュレータを用いる必要がない。
【００１６】
この場合、前記パレットのうち前記複数の部品を整列させる位置には、それぞれ部品が係合する整列部（例えば、後述の整列孔３３）が形成され、所定の条件が満たされるまでの間、複数の部品が前記パレット上に散らばるように設定された態様で、前記パレットを振動及び揺動する第１工程（例えば、後述の発散工程）と、前記条件が満たされてから、前記整列率が所定の第２判定値に達するまでの間、前記パレット上の複数の部品がそれぞれの近傍にとどまるように設定された態様で前記パレットを振動する第２工程（例えば、後述の粗整列工程）と、前記整列率が前記第２判定値を超えてから、所定の第３判定値に達するまでの間、前記パレット上の複数の部品をそれぞれの近傍の整列部に係合させるように設定された態様で前記パレットを振動する第３工程（例えば、後述の細整列工程）と、前記整列率が前記第３判定値を超えてからは、整列部に係合している部品を外さずに、整列部に係合していない部品を、部品が係合していない整列部へ誘導するように設定された態様で前記パレットを振動及び揺動する第４工程（例えば、後述の誘導整列工程）と、を含むことが好ましい。
【００１７】
この発明によれば、第１工程では、複数の部品がパレット上に散らばるように、パレットを振動及び揺動する。第２工程では、散らばった部品がその近傍にとどまるようにパレットを振動し、第３工程では、パレット上の複数の部品をそれぞれの近傍の整列部に係合させるようにパレットを振動する。すなわち、これら工程では、パレットの全領域に偏りなく部品を散りばめたのち、これら領域において部品を整列させる。これにより、より短時間で効率的に部品を整列させることができる。
また、第４工程では、部品が整列していない領域に部品を誘導し、部品を整列させる。これにより、パレットの全領域の整列率を効率的に高くすることができる。
【００１８】
この場合、前記パレットのうち前記複数の部品を整列させる位置には、それぞれ部品が係合する整列部が形成され、所定の条件が満たされるまでの間、前記パレットを所定の第１振動数及び第１振幅で振動し、かつ、所定の態様で揺動する第１工程（例えば、後述の発散工程）と、前記条件が満たされてから、前記整列率が所定の第２判定値に達するまでの間、前記パレットを前記第１振動数よりも大きな第２振動数及び前記第１振幅よりも小さな第２振幅で振動する第２工程（例えば、後述の粗整列工程）と、前記整列率が前記第２判定値を超えてから、所定の第３判定値に達するまでの間、前記パレットを前記第２振動数よりも小さな第３振動数及び前記第２振幅よりも大きな第３振幅で振動する第３工程（例えば、後述の細整列工程）と、前記整列率が前記第３判定値を超えてからは、前記パレットを前記第３振動数よりも大きな第４振動数及び前記第３振幅よりも小さな第４振幅で振動し、かつ、整列部に係合していない部品を、部品が係合していない整列部へ誘導するように設定された態様で揺動する第４工程（例えば、後述の誘導整列工程）と、を含むことが好ましい。
【００１９】
この発明によれば、第１工程では第１振動数及び第１振幅で振動し、かつ、所定の態様で揺動する、第２工程では、第１振動数よりも大きな第２振動数及び第１振幅よりも小さな第２振幅でパレットを振動し、第３工程では、第２振動数よりも小さな第３振動数及び第２振幅よりも大きな第３振幅でパレットを振動する。また、第４工程では、第３振動数よりも大きな第４振動数及び第３振幅よりも小さな第４振幅でパレットを振動し、かつ、整列部に係合していない部品を、部品が係合していない整列部へ誘導するように設定された態様でパレットを揺動する。これにより。上述の部品整列方法とほぼ等しい効果を奏すると期待できる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、整列率に応じてパレットの振動及び揺動の態様を変化させることにより、短時間で部品を整列させることができる。また、パレットの振動及び揺動させるだけでよいので、振動装置及び揺動装置として加振器やロボットなど汎用のものを用いることができる。すなわち、専用のマニピュレータを用いる必要がない。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係る部品整列装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】上記実施形態に係るパレットの構成を示す斜視図である。
【図３】上記実施形態に係るパレットの構成を示す上面図である。
【図４】上記実施形態に係る検査カメラにより撮影されたパレットの上面の画像の一部を示す図である。
【図５】上記実施形態に係る複数のボルトをパレット上に整列させる手順を示すフローチャートである。
【図６】上記実施形態の変形例に係る部品整列装置の概略構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態に係る部品整列装置１の概略構成を示す模式図である。
部品整列装置１は、搬送ロボット１０と、搬送ロボット１０に取り付けられた把持ツールユニット２０と、システム全体を制御する制御盤５０と、を含んで構成される。この部品整列装置１は、複数のボルトが散りばめられたパレット３０を把持ツールユニット２０で把持し、このパレット３０を振動及び揺動することで、複数のボルトをパレット３０上の所定の位置に整列させる。
【００２３】
図２は、パレット３０の構成を示す斜視図である。
図３は、パレット３０の構成を示す上面図である。
パレット３０は、略箱状であり、正方形状の底部３１と、この底部３１を四方から囲う壁部３２とを含んで構成される。
【００２４】
略平らに形成された底部３１のうち、複数のボルトＢを整列させる位置には、これら複数のボルトＢが係合する整列孔３３が形成されている。図３に示すように、正方形状の底部３１には、２５個の整列孔３３が等間隔で設けられている。これら整列孔３３の内径は、ボルトＢのねじ溝が形成された円柱状の軸部ＢＲの外径よりもやや大きく形成されている。すなわち、これら複数の整列孔３３にそれぞれボルトＢの軸部ＢＲを嵌めることにより、パレット３０上にボルトＢを整列させることができる。以下では、その軸部ＢＲが整列孔３３に嵌った状態にあるボルトを、整列されたボルトという。
【００２５】
また、本実施形態では、下記式（１）に示すように、整列孔３３の数に対する、整列されたボルトの数の割合を整列率として定義する。
整列率（％）＝（整列されたボルト数／整列孔数）×１００ ・・・ （１）
【００２６】
また、下記式（２）に示すように、パレット３０のうち所定の領域のみを対象とする場合、その領域に対する整列率は、対象とする領域内の整列孔３３の数に対する、この対象とする領域内における整列されたボルトの数の割合として定義される。
領域の整列率（％）＝（領域内の整列されたボルト数／領域内の整列孔数）×１００
・・・ （２）
【００２７】
図１に戻って、搬送ロボット１０は、床面に取り付けられたロボット本体１１と、このロボット本体１１に軸支された多関節アーム１３とを備える。この多関節アーム１３の先端側には、把持ツールユニット２０が軸支されている。
【００２８】
多関節アーム１３は、ロボット本体１１側から順に、第１腕部１３１、第２腕部１３２、第３腕部１３３、第４腕部１３４を備える。
第１腕部１３１は、略直線状に延出しており、ロボット本体１１に軸支される。ロボット本体１１は、略垂直方向に延びる軸を回転中心として、第１腕部１３１を回転させる。
第２腕部１３２は、略直線状に延出しており、第１腕部１３１に軸支される。第１腕部１３１は、図示しない駆動機構により、第１腕部１３１の延出方向に交差する方向を回転中心として、第２腕部１３２を回転させる。これにより、第１腕部１３１の延出方向と第２腕部１３２の延出方向との成す角度が変化する。
第３腕部１３３は、略直線状に延出しており、第２腕部１３２に軸支される。第２腕部１３２は、図示しない駆動機構により、第２腕部１３２の延出方向に交差する方向を回転中心として、第３腕部１３３を回転させる。これにより、第２腕部１３２の延出方向と第３腕部１３３の延出方向との成す角度が変化する。
【００２９】
第４腕部１３４は、略直線状に延出しており、第３腕部１３３に軸支される。第３腕部１３３は、図示しない駆動機構により、第３腕部１３３の延出方向に交差する方向を回転中心として、第４腕部１３４を回転させる。これにより、第３腕部１３３の延出方向と第４腕部１３４の延出方向との成す角度が変化する。
また、第４腕部１３４の先端側には、把持ツールユニット２０が軸支されている。この第４腕部１３４は、図示しない駆動機構により、第４腕部１３４の延出方向に延びる軸を回転中心として、把持ツールユニット２０を回転させる。
【００３０】
搬送ロボット１０は、以上のような複数の腕部１３１〜１３４で構成された多関節アーム１３により、パレット３０の三次元空間内における位置を変更したり、パレット３０を様々な態様で揺動したりすることができる。このような搬送ロボット１０の動作は、制御盤５０に接続されたロボットコントローラ５１により制御される。
【００３１】
把持ツールユニット２０は、多関節アーム１３の先端部に取り付けられたブラケット２１と、このブラケット２１に固定された加振器２２、エアチャック２４、及び検査カメラ２３とを備える。
【００３２】
加振器２２は、制御盤５０に接続された加振器コントローラ５３により設定された態様で振動する。加振器２２で発生した振動は、ブラケット２１を介してエアチャック２４に伝達し、このエアチャック２４により把持されたパレット３０を振動させる。
【００３３】
加振器コントローラ５３は、加振器２２で発生させる振動の波形を生成するファンクションジェネレータや、生成した波形を増幅し加振器２２に供給する電力増幅器などを含んで構成される。加振器コントローラ５３は、制御盤５０から送信された制御信号に基づいて動作し、設定された態様の振動を加振器２２に発生させる。
【００３４】
エアチャック２４は、開閉自在に設けられた２つの爪部２４１，２４２を備える。このエアチャック２４は、これら２つの爪部２４１，２４２でパレット３０の壁部３２を挟持することにより、パレット３０を把持する。
【００３５】
検査カメラ２３は、その撮影レンズをパレット３０の上面に向けた上体でブラケット２１に固定され、パレット３０上の複数のボルトＢを撮影する。また、この撮影レンズとパレット３０との間の距離は、この検査カメラ２３によりパレット３０上に散りばめられた全てのボルトＢを撮影できるように設定されることが好ましい。検査カメラ２３は、制御盤５０に接続されたカメラコントローラ５２により制御される。カメラコントローラ５２は、検査カメラ２３により撮影されたパレット３０の上面の画像の画像信号を制御盤５０に送信する。
【００３６】
制御盤５０は、各種信号が入力される入力回路と、後述の図５に示すフローチャートの実行に係る各種プログラムなどが記憶される記憶装置と、上記各種プログラム及び各種信号に基づいて演算を実行するＣＰＵと、を含むコンピュータにより構成される。この他、制御盤５０は、上記コントローラ５１〜５３に制御信号を出力する出力回路や、検査カメラ２３から出力された画像信号に画像処理を施す画像処理ユニットなどを備える。
【００３７】
制御盤５０は、検査カメラ２３の出力に基づいてパレット３０上のボルトの整列率を算出する。そして、制御盤５０は、後に図５を参照して詳述するように、算出した整列率に応じて加振器２２によるパレット３０の振動及び搬送ロボット１０によるパレット３０の揺動の態様を変化させることにより、パレット３０上に複数のボルトを整列させる。
【００３８】
制御盤５０では、以下のようにして整列率を算出する。
図４は、検査カメラにより撮影されたパレット３０の上面の画像の一部を示す図である。図４には、４つのボルトＢのうち３つがパレット３０に整列された状態を示す。
【００３９】
整列されたボルトＢは、その軸部ＢＲが整列孔３３に嵌ることにより、頭部ＢＨが検査カメラ側に向けられた状態となる。これに対して、整列されていないボルトＢは、その軸部ＢＲが整列孔３３に嵌っていないので、頭部ＢＨが検査カメラ２３側へ向けられた状態にはならない。
そこで、本実施形態では、検査カメラにより撮影されたパレットの上面の画像から、整列されたボルトが存在することを示す頭部ＢＨの六角形状の輪郭を、画像処理ユニットにより抽出する。これにより、パレット上に整列されたボルトの数を算出することができる。整列率は、以上のようにして算出した整列されたボルトの数を用いて、上記式（１）及び（２）に基づいて算出される。
【００４０】
次に、図５を参照して、ボルトをパレット上に整列させる手順について説明する。
【００４１】
図５は、ボルトをパレット上に整列させる手順を示すフローチャートである。以下詳しく説明するように部品整列装置１では、パレット上のボルトＢの整列率に応じてパレットの振動及び揺動の態様を変化させる。そこで、このボルトを整列させる手順は、パレットの振動及び揺動の態様に応じて、発散工程（ステップＳ１，Ｓ２）と、粗整列工程（ステップＳ３，Ｓ４）と、細整列工程（ステップＳ５，Ｓ６）と、誘導整列工程（ステップＳ７）と、に分けられる。
【００４２】
ステップＳ１では、周波数ｆ１及び振幅ｒ１の振動を加振器で発生することによりパレットを振動するとともに、搬送ロボットによりパレットを所定の態様で揺動する。
ステップＳ２では、パレット全体におけるボルトの整列率を算出し、この整列率が所定の第１閾値より大きいか否かを判別する。本実施形態では、この第１閾値を例えば１０％とする。この判別がＹＥＳの場合にはステップＳ３に移り、ＮＯの場合にはステップＳ１に移る。
【００４３】
この発散工程（Ｓ１，Ｓ２）におけるパレットの振動の態様、すなわち周波数ｆ１及び振幅ｒ１や、パレットの揺動の態様は、具体的には、パレットに載せられた複数のボルトが、パレットの全面にわたって散らばるように設定される。本実施形態では、例えば、周波数ｆ１を３５Ｈｚに設定し、振幅ｒ１を１．５ｍｍに設定する。また、複数のボルトが偏らずにパレットの全面に散らばるように、多方向に揺動することが好ましい。
【００４４】
ステップＳ３では、周波数ｆ２及び振幅ｒ２の振動を加振器で発生することによりパレットを振動する。
ステップＳ４では、パレット全体におけるボルトの整列率を算出し、この整列率が所定の第２閾値より大きいか否かを判別する。本実施形態では、第２閾値を例えば４５％に設定する。この判別がＹＥＳの場合にはステップＳ５に移り、ＮＯの場合にはステップＳ３に移る。
【００４５】
この粗整列工程（Ｓ３，Ｓ４）におけるパレットの振動の態様、すなわち周波数ｆ２及び振幅ｒ２は、具体的には、パレットの全面に亘って散りばめられた複数のボルトが、それぞれの近傍にとどまるように設定される。本実施形態では、例えば、周波数ｆ２をｆ１よりも大きな５０Ｈｚに設定し、振幅ｒ２をｒ１よりも小さな１．０ｍｍに設定する。また、この粗整列工程では、パレット上でボルトが散らばらないように、基本的にはパレットを揺動しない。すなわち、パレットを水平に保った状態で振動する。
【００４６】
ステップＳ５では、周波数ｆ３及び振幅ｒ３の振動を加振器で発生することによりパレットを振動する。
ステップＳ６では、パレット全体におけるボルトの整列率を算出し、この整列率が所定の第３閾値より大きいか否かを判別する。本実施形態では、第３閾値を例えば８０％に設定する。この判別がＹＥＳの場合にはステップＳ７に移り、ＮＯの場合にはステップＳ５に移る。
【００４７】
この細整列工程（Ｓ５，Ｓ６）におけるパレットの振動の態様、すなわち周波数ｆ３及び振幅ｒ３は、具体的には、パレット上の複数のボルトを、それぞれの近傍の整列孔に係合させるように設定する。本実施形態では、例えば、周波数ｆ３をｆ２よりも小さな４０Ｈｚに設定し、振幅ｒ３をｒ２よりも大きな１．４ｍｍに設定する。また、これらステップＳ５，Ｓ６では、パレット上でボルトが散らばらないように、基本的にはパレットを揺動しない。すなわち、パレットを水平に保った状態で振動する。
【００４８】
ステップＳ７では、周波数ｆ４及び振幅ｒ４の振動を加振器で発生することによりパレットを振動するとともに、後述の手順でパレットを揺動する。
【００４９】
この誘導整列工程（Ｓ７）におけるパレットの振動の態様、すなわち周波数ｆ４及び振幅ｒ４や、センシング揺動処理の実行時におけるパレットの揺動の態様は、整列しているボルトを外さずに、かつ、整列していないボルトを、ボルトが係合していない整列孔に誘導するように設定する。本実施形態では、例えば、周波数ｆ４をｆ３よりも大きな５５Ｈｚに設定し、振幅ｒ４をｒ３よりも小さな１．０ｍｍに設定する。
【００５０】
図３を参照して、上述の誘導整列工程においてパレットを揺動する手順について説明する。
先ず、整列孔３３が形成された領域を、図３に示すように８つの領域（領域１〜領域８）に分ける。誘導整列工程における揺動の手順は、主に以下に示す４つの工程で構成される。
【００５１】
［第１工程］
第１工程では、８つの領域のうち、整列孔の数が比較的多い領域１〜４へ重点的にボルトを誘導する。
具体的には、先ず領域１〜４の整列率を算出し、各領域の整列率を比較する。次に、整列率の低い領域からボルトが整列するように、整列率の低い領域から順に下方に傾け、整列されていないボルトを整列率の低い領域に順に誘導する。なお、整列率が１００％の領域へは傾けず、また、整列率の等しい領域があった場合には番号の小さい領域へ先に誘導する。
この第１工程は、上記領域１〜４へボルトを誘導する手順を所定の回数（例えば３回）繰り返した場合、対象とする全ての領域１〜４の整列率が１００％になった場合、又は、対象とする領域１〜４のうち整列率が１００％未満の領域が１つだけになった場合には、次の第２工程に移る。
【００５２】
［第２工程］
第２工程では、８つの領域のうち、整列孔の数が比較的少ない領域５〜８へ重点的にボルトを誘導する。
具体的には、先ず領域５〜８の整列率を算出し、各領域の整列率を比較する。次に、整列率の低い領域からボルトが整列するように、整列率の低い領域から順に下方へ傾け、整列されていないボルトを整列率の低い領域に順に誘導する。なお、整列率が１００％の領域へは傾けず、また、整列率の等しい領域があった場合には番号の小さい領域へ先に誘導する。
この第２工程は、上記領域５〜８へボルトを誘導する手順を所定の回数（例えば３回）繰り返した場合、対象とする全ての領域５〜８の整列率が１００％になった場合、又は、対象とする領域５〜８のうち整列率が１００％未満の領域が１つだけになった場合には、次の第３工程に移る。
【００５３】
［第３工程］
第３工程では、８つの領域全てを対象として、整列率の低い領域へボルトを誘導する。
具体的には、先ず領域１〜８の整列率を算出し、各領域の整列率を比較する。次に、整列率の低い領域からボルトが整列するように、整列率の低い領域から順に下方へ傾け、整列されていないボルトを整列率の低い領域に順に誘導する。なお、整列率が１００％の領域へは傾けず、また、整列率の等しい領域があった場合には番号の小さい領域へ先に誘導する。
この第３工程は、上記領域１〜８へボルトを誘導する手順を所定の回数（例えば３回）繰り返した場合、対象とする全ての領域１〜８の整列率が１００％になった場合、又は、対象とする領域１〜８のうち整列率が１００％未満の領域が１つだけになった場合には、次の第４工程に移る。
【００５４】
［第４工程］
第４工程では、８つの領域のうち整列率が１００％未満の領域のみを対象として、この領域へボルトを誘導する。
具体的には、先ず領域１〜８の整列率を算出し、整列率が１００％未満の領域を抽出する。次に、抽出した領域と、この領域と対称の位置にある領域とを交互に傾ける。すなわち、例えば領域８の整列率が１００％未満であった場合には、この領域８と、対称の位置にある領域６とを交互に傾ける。
この第４工程は、上記整列率が１００％未満の領域へボルトを誘導する手順を所定の回数（例えば３回）繰り返した場合、又は、全ての領域１〜８の整列率が１００％になった場合には、終了する。
【００５５】
なお、上述した周波数及び振幅の値は、整列させるボルトとして８ｇのものを用いた場合における設定例を示すものである。したがって、上述の周波数（ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４）及び振幅（ｒ１、ｒ２、ｒ３、ｒ４）の具体的な値は、ボルトの大きさや重さなどに応じて適宜変更してもよい。しかしながら、この場合であっても、これら周波数（ｆ１〜ｆ４）及び振幅（ｒ１〜ｒ４）は、下記式（３）及び（４）、あるいは、下記式（５）及び（６）を満たしていることが好ましい。
ｆ１＜ｆ２，ｆ２＞ｆ３，ｆ３＜ｆ４ （３）
ｒ１＞ｒ２，ｒ２＜ｒ３，ｒ３＞ｒ４ （４）
ｆ１＜ｆ３＜ｆ２＜ｆ４ （５）
ｒ４＜ｒ２＜ｒ３＜ｒ１ （６）
【００５６】
本実施形態によれば、以下のような作用効果がある。
（１）本実施形態によれば、複数のボルトが設けられたパレット３０を、加振器２２で振動しかつ搬送ロボット１０で揺動することにより、パレット３０上に複数のボルトを整列する。特にここで、パレット３０上のボルトの整列率を算出し、この整列率に応じてパレット３０の振動及び揺動の態様を変化させる。このように、整列率に応じてパレット３０の振動及び揺動の態様を変化させることにより、短時間でボルトを整列させることができる。また、本実施形態によれば、パレット３０の振動及び揺動させるだけでよいので、加振器２２や搬送ロボット１０など汎用のものを用いることができる。すなわち、専用のマニピュレータを用いる必要がない。
【００５７】
（２）本実施形態によれば、パレット３０の複数の領域ごとのボルトの整列率を算出し、整列率の低い領域から順にボルトが整列するようにパレット３０の振動及び揺動の態様を変化させる。これにより、より短時間で効率的にボルトを整列させることができる。
【００５８】
（３）本実施形態によれば、発散工程では、複数のボルトがパレット３０上に散らばるように、パレット３０を振動及び揺動する。粗整列工程では、散らばったボルトがその近傍にとどまるようにパレット３０を振動し、細整列工程では、パレット３０上の複数のボルトをそれぞれの近傍の整列孔３３に係合させるようにパレット３０を振動する。すなわち、これら工程では、パレット３０の全領域に偏りなくボルトを散りばめたのち、これら領域においてボルトを整列させる。これにより、より短時間で効率的にボルトを整列させることができる。
また、誘導整列工程では、ボルトが整列していない領域に重点的にボルトを誘導し、このボルトを整列させる。これにより、パレット３０の全領域の整列率を効率的に高くすることができる。
【００５９】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良などは本発明に含まれるものである。
【００６０】
上記実施形態では、検査カメラ２３を把持ツールユニット２０のブラケット２１に取り付けたが、これに限らない。検査カメラ２３は、把持ツールユニット２０及び搬送ロボット１０とは別体で設けてもよい。これにより、整列率の算出精度が向上する場合がある。
【００６１】
上記実施形態では、検査カメラ２３により、ボルトを含むパレット３０上面の画像を撮影し、この撮影された画像に基づいて整列されたボルトを検出したが、これに限るものではない。例えば、図６に示すように、パレット３０の裏面側に、複数の近接センサ２６を設け、これら近接センサ２６により、パレット３０上の整列されたボルトを検出してもよい。あるいは、このような近接センサ２６と、上記実施形態の検査カメラ２３とを組み合わせてパレット３０上の整列されたボルトを検出してもよい。
【００６２】
上記実施形態では、把持ツールユニット２０に加振器２２を設け、把持ツールユニット２０自体を振動させることによりパレット３０を振動させたが、これに限らない。例えば、加振器を把持ツールユニット及び搬送ロボットとは別体で設けてもよい。この場合、別体で設けられた加振器に、搬送ロボットによりパレットを接触させることにより、パレットを振動することができる。
【００６３】
上記実施形態において、発散工程では、パレット全体におけるボルトの整列率を算出し、この整列率が所定の第１閾値よりも大きい場合に、次の粗整列工程に移ったが、これに限らない。例えば、発散工程を実行してから所定の時間が経過したことを条件に、発散工程から粗整列工程へ移ってもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１…部品整列装置
１０…搬送ロボット（揺動装置）
２０…把持ツールユニット
２２…加振器（振動装置）
２３…検査カメラ（検出手段）
２６…近接センサ（検出手段）
３０…パレット
３３…整列孔（整列部）
Ｂ…ボルト（部品）
５０…制御盤（制御装置）
５１…ロボットコントローラ（制御装置）
５２…カメラコントローラ（制御装置）
５３…加振器コントローラ（制御装置）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部品整列装置及び部品整列方法に関する。詳しくは、ボルトやねじなどの複数の部品をパレット上に整列させる部品整列装置及び部品整列方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動車の製造工程では、締付装置を用いて、部品をねじやボルトでワークに複数箇所で固定することが行われている。
例えば、この締付装置は、ロボットアームと、このロボットアームの先端に設けられたナットランナと、このナットランナの近傍に設けられたマガジンと、を備える（特許文献１参照）。この締付装置によれば、マガジンにボルトを装填しておき、ナットランナにより、マガジンからボルトを順次受け取って、この受け取ったボルトをワークの所定箇所に差し込む。その後、ソケットを回転させて、ボルトを締め付ける。
【０００３】
ところで、１つのラインで複数種類の車種を製造するためには、締付装置は、それ１台で複数種類のボルトを締め付けることができるように構成されていることが好ましい。しかしながら、上述の構成では、マガジンに装填されるボルトは一種類であるため、複数種類のボルトを締め付けることはできない。
【０００４】
そこで近年では、複数種類のボルトを締め付けられるように、ボルトが係合するヘッドをマガジンから切り離すことができるように構成された締付装置が提案されている。この締付装置では、ヘッドをマガジンから切り離し、切り離したヘッドにボルトを装填した後に再びマガジンに戻す。ここで、複数のヘッドにボルトを順次装填するためには、パレット上にボルトを整列させておく必要がある。このようなパレットに部品を整列させる部品整列装置は、以下に示すように、従来においても提案されている。
【０００５】
例えば特許文献１には、パレット上に複数の部品を配置した上で、このパレットに振動と揺動を同時に加えることで、各部品を各係合穴に落とし込むことにより、部品をパレット上に整列させる部品整列装置が示されている。また、このような部品整列装置と関連して、特許文献２には、パレット上に部品が正しく整列されたか否かを、カメラで撮影した画像に基づいて判定する装置が示されている。
【０００６】
また、特許文献３には、パレット上の各整列穴に部品が正しく整列されているか否かを判定し、部品が正しく整列されていない場合には、マニピュレータで部品を直に操作し、部品を所定の整列穴に整列させる装置が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実開平７−１５２３３号公報
【特許文献２】特開平９−５７５４３号公報
【特許文献３】特開平３−１２１７２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、例えば、上述の特許文献１に示された装置では、振動や揺動を利用することにより簡易な構成にできるものの、整列成功率を向上するためには時間がかかってしまう。
一方、特許文献３に示された装置では、部品の整列成功率を向上させることができるものの、マニピュレータにより部品を１つずつ操作し、各整列穴に落とし込む必要があるため、整列させるために時間がかかるおそれがある。また、このような細かな操作を行う専用のマニピュレータを設ける必要があるため、装置にかかるコストが増加するおそれもある。
【０００９】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、専用のマニピュレータを用いることなく短時間で部品を整列させることができる部品整列装置及び部品整列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】
【００１０】
本発明の部品整列装置は、複数の部品（例えば、後述のボルトＢ）をパレット（例えば、後述のパレット３０）上の所定の位置に整列させる部品整列装置（例えば、後述の部品整列装置１）であって、前記パレットを振動する振動装置（例えば、後述の加振器２２）と、前記パレットを揺動する揺動装置（例えば、後述の搬送ロボット１０）と、前記パレット上の複数の部品を検出する検出手段（例えば、後述の検査カメラ２３）と、前記振動装置及び前記揺動装置を制御する制御装置（例えば、後述の制御盤５０、ロボットコントローラ５１、カメラコントローラ５２、及び加振器コントローラ５３）と、を備え、前記制御装置は、前記検出手段の出力に基づいて、前記パレット上の部品の整列率を算出し、当該整列率に応じてパレットの振動及び揺動の態様を変化させることを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、複数の部品が設けられたパレットを、振動装置で振動し、かつ揺動装置で揺動することにより、パレット上に複数の部品を整列する。特にここで、パレット上の部品の整列率を算出し、この整列率に応じてパレットの振動及び揺動の態様を変化させる。このように、整列率に応じてパレットの振動及び揺動の態様を変化させることにより、短時間で部品を整列させることができる。また、この構成によれば、パレットの振動及び揺動させるだけでよいので、振動装置及び揺動装置として加振器やロボットなど汎用のものを用いることができる。すなわち、上述の従来の部品整列装置と異なり、専用のマニピュレータを用いる必要がない。
【００１２】
この場合、前記制御装置は、前記パレット上に複数の領域（例えば、後述の領域１〜８）を設定するとともに、当該領域ごとの部品の整列率を算出し、整列率の低い領域から順に部品が整列するようにパレットの振動及び揺動の態様を変化させることが好ましい。
【００１３】
この発明によれば、パレットの複数の領域ごとの部品の整列率を算出し、整列率の低い領域から順に部品が整列するようにパレットの振動及び揺動の態様を変化させる。これにより、より短時間で効率的に部品を整列させることができる。
【００１４】
本発明の部品整列方法は、パレット（例えば、後述のパレット３０）を振動及び揺動することで、複数の部品をパレット上の所定の位置に整列させる部品整列方法であって、前記パレット上の部品の整列率に応じてパレットの振動及び揺動の態様を変化させることを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、複数の部品が設けられたパレットを、振動装置で振動しかつ揺動装置で揺動することにより、パレット上に複数の部品を整列する。特にここで、パレット上の部品の整列率を算出し、この整列率に応じてパレットの振動及び揺動の態様を変化させる。このように、整列率に応じてパレットの振動及び揺動の態様を変化させることにより、短時間で部品を整列させることができる。また、この方法によれば、パレットの振動及び揺動させるだけでよいので、加振器やロボットなど汎用のものを用いることができる。すなわち、上述の従来の部品整列装置と異なり、専用のマニピュレータを用いる必要がない。
【００１６】
この場合、前記パレットのうち前記複数の部品を整列させる位置には、それぞれ部品が係合する整列部（例えば、後述の整列孔３３）が形成され、所定の条件が満たされるまでの間、複数の部品が前記パレット上に散らばるように設定された態様で、前記パレットを振動及び揺動する第１工程（例えば、後述の発散工程）と、前記条件が満たされてから、前記整列率が所定の第２判定値に達するまでの間、前記パレット上の複数の部品がそれぞれの近傍にとどまるように設定された態様で前記パレットを振動する第２工程（例えば、後述の粗整列工程）と、前記整列率が前記第２判定値を超えてから、所定の第３判定値に達するまでの間、前記パレット上の複数の部品をそれぞれの近傍の整列部に係合させるように設定された態様で前記パレットを振動する第３工程（例えば、後述の細整列工程）と、前記整列率が前記第３判定値を超えてからは、整列部に係合している部品を外さずに、整列部に係合していない部品を、部品が係合していない整列部へ誘導するように設定された態様で前記パレットを振動及び揺動する第４工程（例えば、後述の誘導整列工程）と、を含むことが好ましい。
【００１７】
この発明によれば、第１工程では、複数の部品がパレット上に散らばるように、パレットを振動及び揺動する。第２工程では、散らばった部品がその近傍にとどまるようにパレットを振動し、第３工程では、パレット上の複数の部品をそれぞれの近傍の整列部に係合させるようにパレットを振動する。すなわち、これら工程では、パレットの全領域に偏りなく部品を散りばめたのち、これら領域において部品を整列させる。これにより、より短時間で効率的に部品を整列させることができる。
また、第４工程では、部品が整列していない領域に部品を誘導し、部品を整列させる。これにより、パレットの全領域の整列率を効率的に高くすることができる。
【００１８】
この場合、前記パレットのうち前記複数の部品を整列させる位置には、それぞれ部品が係合する整列部が形成され、所定の条件が満たされるまでの間、前記パレットを所定の第１振動数及び第１振幅で振動し、かつ、所定の態様で揺動する第１工程（例えば、後述の発散工程）と、前記条件が満たされてから、前記整列率が所定の第２判定値に達するまでの間、前記パレットを前記第１振動数よりも大きな第２振動数及び前記第１振幅よりも小さな第２振幅で振動する第２工程（例えば、後述の粗整列工程）と、前記整列率が前記第２判定値を超えてから、所定の第３判定値に達するまでの間、前記パレットを前記第２振動数よりも小さな第３振動数及び前記第２振幅よりも大きな第３振幅で振動する第３工程（例えば、後述の細整列工程）と、前記整列率が前記第３判定値を超えてからは、前記パレットを前記第３振動数よりも大きな第４振動数及び前記第３振幅よりも小さな第４振幅で振動し、かつ、整列部に係合していない部品を、部品が係合していない整列部へ誘導するように設定された態様で揺動する第４工程（例えば、後述の誘導整列工程）と、を含むことが好ましい。
【００１９】
この発明によれば、第１工程では第１振動数及び第１振幅で振動し、かつ、所定の態様で揺動する、第２工程では、第１振動数よりも大きな第２振動数及び第１振幅よりも小さな第２振幅でパレットを振動し、第３工程では、第２振動数よりも小さな第３振動数及び第２振幅よりも大きな第３振幅でパレットを振動する。また、第４工程では、第３振動数よりも大きな第４振動数及び第３振幅よりも小さな第４振幅でパレットを振動し、かつ、整列部に係合していない部品を、部品が係合していない整列部へ誘導するように設定された態様でパレットを揺動する。これにより。上述の部品整列方法とほぼ等しい効果を奏すると期待できる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、整列率に応じてパレットの振動及び揺動の態様を変化させることにより、短時間で部品を整列させることができる。また、パレットの振動及び揺動させるだけでよいので、振動装置及び揺動装置として加振器やロボットなど汎用のものを用いることができる。すなわち、専用のマニピュレータを用いる必要がない。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係る部品整列装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】上記実施形態に係るパレットの構成を示す斜視図である。
【図３】上記実施形態に係るパレットの構成を示す上面図である。
【図４】上記実施形態に係る検査カメラにより撮影されたパレットの上面の画像の一部を示す図である。
【図５】上記実施形態に係る複数のボルトをパレット上に整列させる手順を示すフローチャートである。
【図６】上記実施形態の変形例に係る部品整列装置の概略構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態に係る部品整列装置１の概略構成を示す模式図である。
部品整列装置１は、搬送ロボット１０と、搬送ロボット１０に取り付けられた把持ツールユニット２０と、システム全体を制御する制御盤５０と、を含んで構成される。この部品整列装置１は、複数のボルトが散りばめられたパレット３０を把持ツールユニット２０で把持し、このパレット３０を振動及び揺動することで、複数のボルトをパレット３０上の所定の位置に整列させる。
【００２３】
図２は、パレット３０の構成を示す斜視図である。
図３は、パレット３０の構成を示す上面図である。
パレット３０は、略箱状であり、正方形状の底部３１と、この底部３１を四方から囲う壁部３２とを含んで構成される。
【００２４】
略平らに形成された底部３１のうち、複数のボルトＢを整列させる位置には、これら複数のボルトＢが係合する整列孔３３が形成されている。図３に示すように、正方形状の底部３１には、２５個の整列孔３３が等間隔で設けられている。これら整列孔３３の内径は、ボルトＢのねじ溝が形成された円柱状の軸部ＢＲの外径よりもやや大きく形成されている。すなわち、これら複数の整列孔３３にそれぞれボルトＢの軸部ＢＲを嵌めることにより、パレット３０上にボルトＢを整列させることができる。以下では、その軸部ＢＲが整列孔３３に嵌った状態にあるボルトを、整列されたボルトという。
【００２５】
また、本実施形態では、下記式（１）に示すように、整列孔３３の数に対する、整列されたボルトの数の割合を整列率として定義する。
整列率（％）＝（整列されたボルト数／整列孔数）×１００ ・・・ （１）
【００２６】
また、下記式（２）に示すように、パレット３０のうち所定の領域のみを対象とする場合、その領域に対する整列率は、対象とする領域内の整列孔３３の数に対する、この対象とする領域内における整列されたボルトの数の割合として定義される。
領域の整列率（％）＝（領域内の整列されたボルト数／領域内の整列孔数）×１００
・・・ （２）
【００２７】
図１に戻って、搬送ロボット１０は、床面に取り付けられたロボット本体１１と、このロボット本体１１に軸支された多関節アーム１３とを備える。この多関節アーム１３の先端側には、把持ツールユニット２０が軸支されている。
【００２８】
多関節アーム１３は、ロボット本体１１側から順に、第１腕部１３１、第２腕部１３２、第３腕部１３３、第４腕部１３４を備える。
第１腕部１３１は、略直線状に延出しており、ロボット本体１１に軸支される。ロボット本体１１は、略垂直方向に延びる軸を回転中心として、第１腕部１３１を回転させる。
第２腕部１３２は、略直線状に延出しており、第１腕部１３１に軸支される。第１腕部１３１は、図示しない駆動機構により、第１腕部１３１の延出方向に交差する方向を回転中心として、第２腕部１３２を回転させる。これにより、第１腕部１３１の延出方向と第２腕部１３２の延出方向との成す角度が変化する。
第３腕部１３３は、略直線状に延出しており、第２腕部１３２に軸支される。第２腕部１３２は、図示しない駆動機構により、第２腕部１３２の延出方向に交差する方向を回転中心として、第３腕部１３３を回転させる。これにより、第２腕部１３２の延出方向と第３腕部１３３の延出方向との成す角度が変化する。
【００２９】
第４腕部１３４は、略直線状に延出しており、第３腕部１３３に軸支される。第３腕部１３３は、図示しない駆動機構により、第３腕部１３３の延出方向に交差する方向を回転中心として、第４腕部１３４を回転させる。これにより、第３腕部１３３の延出方向と第４腕部１３４の延出方向との成す角度が変化する。
また、第４腕部１３４の先端側には、把持ツールユニット２０が軸支されている。この第４腕部１３４は、図示しない駆動機構により、第４腕部１３４の延出方向に延びる軸を回転中心として、把持ツールユニット２０を回転させる。
【００３０】
搬送ロボット１０は、以上のような複数の腕部１３１〜１３４で構成された多関節アーム１３により、パレット３０の三次元空間内における位置を変更したり、パレット３０を様々な態様で揺動したりすることができる。このような搬送ロボット１０の動作は、制御盤５０に接続されたロボットコントローラ５１により制御される。
【００３１】
把持ツールユニット２０は、多関節アーム１３の先端部に取り付けられたブラケット２１と、このブラケット２１に固定された加振器２２、エアチャック２４、及び検査カメラ２３とを備える。
【００３２】
加振器２２は、制御盤５０に接続された加振器コントローラ５３により設定された態様で振動する。加振器２２で発生した振動は、ブラケット２１を介してエアチャック２４に伝達し、このエアチャック２４により把持されたパレット３０を振動させる。
【００３３】
加振器コントローラ５３は、加振器２２で発生させる振動の波形を生成するファンクションジェネレータや、生成した波形を増幅し加振器２２に供給する電力増幅器などを含んで構成される。加振器コントローラ５３は、制御盤５０から送信された制御信号に基づいて動作し、設定された態様の振動を加振器２２に発生させる。
【００３４】
エアチャック２４は、開閉自在に設けられた２つの爪部２４１，２４２を備える。このエアチャック２４は、これら２つの爪部２４１，２４２でパレット３０の壁部３２を挟持することにより、パレット３０を把持する。
【００３５】
検査カメラ２３は、その撮影レンズをパレット３０の上面に向けた上体でブラケット２１に固定され、パレット３０上の複数のボルトＢを撮影する。また、この撮影レンズとパレット３０との間の距離は、この検査カメラ２３によりパレット３０上に散りばめられた全てのボルトＢを撮影できるように設定されることが好ましい。検査カメラ２３は、制御盤５０に接続されたカメラコントローラ５２により制御される。カメラコントローラ５２は、検査カメラ２３により撮影されたパレット３０の上面の画像の画像信号を制御盤５０に送信する。
【００３６】
制御盤５０は、各種信号が入力される入力回路と、後述の図５に示すフローチャートの実行に係る各種プログラムなどが記憶される記憶装置と、上記各種プログラム及び各種信号に基づいて演算を実行するＣＰＵと、を含むコンピュータにより構成される。この他、制御盤５０は、上記コントローラ５１〜５３に制御信号を出力する出力回路や、検査カメラ２３から出力された画像信号に画像処理を施す画像処理ユニットなどを備える。
【００３７】
制御盤５０は、検査カメラ２３の出力に基づいてパレット３０上のボルトの整列率を算出する。そして、制御盤５０は、後に図５を参照して詳述するように、算出した整列率に応じて加振器２２によるパレット３０の振動及び搬送ロボット１０によるパレット３０の揺動の態様を変化させることにより、パレット３０上に複数のボルトを整列させる。
【００３８】
制御盤５０では、以下のようにして整列率を算出する。
図４は、検査カメラにより撮影されたパレット３０の上面の画像の一部を示す図である。図４には、４つのボルトＢのうち３つがパレット３０に整列された状態を示す。
【００３９】
整列されたボルトＢは、その軸部ＢＲが整列孔３３に嵌ることにより、頭部ＢＨが検査カメラ側に向けられた状態となる。これに対して、整列されていないボルトＢは、その軸部ＢＲが整列孔３３に嵌っていないので、頭部ＢＨが検査カメラ２３側へ向けられた状態にはならない。
そこで、本実施形態では、検査カメラにより撮影されたパレットの上面の画像から、整列されたボルトが存在することを示す頭部ＢＨの六角形状の輪郭を、画像処理ユニットにより抽出する。これにより、パレット上に整列されたボルトの数を算出することができる。整列率は、以上のようにして算出した整列されたボルトの数を用いて、上記式（１）及び（２）に基づいて算出される。
【００４０】
次に、図５を参照して、ボルトをパレット上に整列させる手順について説明する。
【００４１】
図５は、ボルトをパレット上に整列させる手順を示すフローチャートである。以下詳しく説明するように部品整列装置１では、パレット上のボルトＢの整列率に応じてパレットの振動及び揺動の態様を変化させる。そこで、このボルトを整列させる手順は、パレットの振動及び揺動の態様に応じて、発散工程（ステップＳ１，Ｓ２）と、粗整列工程（ステップＳ３，Ｓ４）と、細整列工程（ステップＳ５，Ｓ６）と、誘導整列工程（ステップＳ７）と、に分けられる。
【００４２】
ステップＳ１では、周波数ｆ１及び振幅ｒ１の振動を加振器で発生することによりパレットを振動するとともに、搬送ロボットによりパレットを所定の態様で揺動する。
ステップＳ２では、パレット全体におけるボルトの整列率を算出し、この整列率が所定の第１閾値より大きいか否かを判別する。本実施形態では、この第１閾値を例えば１０％とする。この判別がＹＥＳの場合にはステップＳ３に移り、ＮＯの場合にはステップＳ１に移る。
【００４３】
この発散工程（Ｓ１，Ｓ２）におけるパレットの振動の態様、すなわち周波数ｆ１及び振幅ｒ１や、パレットの揺動の態様は、具体的には、パレットに載せられた複数のボルトが、パレットの全面にわたって散らばるように設定される。本実施形態では、例えば、周波数ｆ１を３５Ｈｚに設定し、振幅ｒ１を１．５ｍｍに設定する。また、複数のボルトが偏らずにパレットの全面に散らばるように、多方向に揺動することが好ましい。
【００４４】
ステップＳ３では、周波数ｆ２及び振幅ｒ２の振動を加振器で発生することによりパレットを振動する。
ステップＳ４では、パレット全体におけるボルトの整列率を算出し、この整列率が所定の第２閾値より大きいか否かを判別する。本実施形態では、第２閾値を例えば４５％に設定する。この判別がＹＥＳの場合にはステップＳ５に移り、ＮＯの場合にはステップＳ３に移る。
【００４５】
この粗整列工程（Ｓ３，Ｓ４）におけるパレットの振動の態様、すなわち周波数ｆ２及び振幅ｒ２は、具体的には、パレットの全面に亘って散りばめられた複数のボルトが、それぞれの近傍にとどまるように設定される。本実施形態では、例えば、周波数ｆ２をｆ１よりも大きな５０Ｈｚに設定し、振幅ｒ２をｒ１よりも小さな１．０ｍｍに設定する。また、この粗整列工程では、パレット上でボルトが散らばらないように、基本的にはパレットを揺動しない。すなわち、パレットを水平に保った状態で振動する。
【００４６】
ステップＳ５では、周波数ｆ３及び振幅ｒ３の振動を加振器で発生することによりパレットを振動する。
ステップＳ６では、パレット全体におけるボルトの整列率を算出し、この整列率が所定の第３閾値より大きいか否かを判別する。本実施形態では、第３閾値を例えば８０％に設定する。この判別がＹＥＳの場合にはステップＳ７に移り、ＮＯの場合にはステップＳ５に移る。
【００４７】
この細整列工程（Ｓ５，Ｓ６）におけるパレットの振動の態様、すなわち周波数ｆ３及び振幅ｒ３は、具体的には、パレット上の複数のボルトを、それぞれの近傍の整列孔に係合させるように設定する。本実施形態では、例えば、周波数ｆ３をｆ２よりも小さな４０Ｈｚに設定し、振幅ｒ３をｒ２よりも大きな１．４ｍｍに設定する。また、これらステップＳ５，Ｓ６では、パレット上でボルトが散らばらないように、基本的にはパレットを揺動しない。すなわち、パレットを水平に保った状態で振動する。
【００４８】
ステップＳ７では、周波数ｆ４及び振幅ｒ４の振動を加振器で発生することによりパレットを振動するとともに、後述の手順でパレットを揺動する。
【００４９】
この誘導整列工程（Ｓ７）におけるパレットの振動の態様、すなわち周波数ｆ４及び振幅ｒ４や、センシング揺動処理の実行時におけるパレットの揺動の態様は、整列しているボルトを外さずに、かつ、整列していないボルトを、ボルトが係合していない整列孔に誘導するように設定する。本実施形態では、例えば、周波数ｆ４をｆ３よりも大きな５５Ｈｚに設定し、振幅ｒ４をｒ３よりも小さな１．０ｍｍに設定する。
【００５０】
図３を参照して、上述の誘導整列工程においてパレットを揺動する手順について説明する。
先ず、整列孔３３が形成された領域を、図３に示すように８つの領域（領域１〜領域８）に分ける。誘導整列工程における揺動の手順は、主に以下に示す４つの工程で構成される。
【００５１】
［第１工程］
第１工程では、８つの領域のうち、整列孔の数が比較的多い領域１〜４へ重点的にボルトを誘導する。
具体的には、先ず領域１〜４の整列率を算出し、各領域の整列率を比較する。次に、整列率の低い領域からボルトが整列するように、整列率の低い領域から順に下方に傾け、整列されていないボルトを整列率の低い領域に順に誘導する。なお、整列率が１００％の領域へは傾けず、また、整列率の等しい領域があった場合には番号の小さい領域へ先に誘導する。
この第１工程は、上記領域１〜４へボルトを誘導する手順を所定の回数（例えば３回）繰り返した場合、対象とする全ての領域１〜４の整列率が１００％になった場合、又は、対象とする領域１〜４のうち整列率が１００％未満の領域が１つだけになった場合には、次の第２工程に移る。
【００５２】
［第２工程］
第２工程では、８つの領域のうち、整列孔の数が比較的少ない領域５〜８へ重点的にボルトを誘導する。
具体的には、先ず領域５〜８の整列率を算出し、各領域の整列率を比較する。次に、整列率の低い領域からボルトが整列するように、整列率の低い領域から順に下方へ傾け、整列されていないボルトを整列率の低い領域に順に誘導する。なお、整列率が１００％の領域へは傾けず、また、整列率の等しい領域があった場合には番号の小さい領域へ先に誘導する。
この第２工程は、上記領域５〜８へボルトを誘導する手順を所定の回数（例えば３回）繰り返した場合、対象とする全ての領域５〜８の整列率が１００％になった場合、又は、対象とする領域５〜８のうち整列率が１００％未満の領域が１つだけになった場合には、次の第３工程に移る。
【００５３】
［第３工程］
第３工程では、８つの領域全てを対象として、整列率の低い領域へボルトを誘導する。
具体的には、先ず領域１〜８の整列率を算出し、各領域の整列率を比較する。次に、整列率の低い領域からボルトが整列するように、整列率の低い領域から順に下方へ傾け、整列されていないボルトを整列率の低い領域に順に誘導する。なお、整列率が１００％の領域へは傾けず、また、整列率の等しい領域があった場合には番号の小さい領域へ先に誘導する。
この第３工程は、上記領域１〜８へボルトを誘導する手順を所定の回数（例えば３回）繰り返した場合、対象とする全ての領域１〜８の整列率が１００％になった場合、又は、対象とする領域１〜８のうち整列率が１００％未満の領域が１つだけになった場合には、次の第４工程に移る。
【００５４】
［第４工程］
第４工程では、８つの領域のうち整列率が１００％未満の領域のみを対象として、この領域へボルトを誘導する。
具体的には、先ず領域１〜８の整列率を算出し、整列率が１００％未満の領域を抽出する。次に、抽出した領域と、この領域と対称の位置にある領域とを交互に傾ける。すなわち、例えば領域８の整列率が１００％未満であった場合には、この領域８と、対称の位置にある領域６とを交互に傾ける。
この第４工程は、上記整列率が１００％未満の領域へボルトを誘導する手順を所定の回数（例えば３回）繰り返した場合、又は、全ての領域１〜８の整列率が１００％になった場合には、終了する。
【００５５】
なお、上述した周波数及び振幅の値は、整列させるボルトとして８ｇのものを用いた場合における設定例を示すものである。したがって、上述の周波数（ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４）及び振幅（ｒ１、ｒ２、ｒ３、ｒ４）の具体的な値は、ボルトの大きさや重さなどに応じて適宜変更してもよい。しかしながら、この場合であっても、これら周波数（ｆ１〜ｆ４）及び振幅（ｒ１〜ｒ４）は、下記式（３）及び（４）、あるいは、下記式（５）及び（６）を満たしていることが好ましい。
ｆ１＜ｆ２，ｆ２＞ｆ３，ｆ３＜ｆ４ （３）
ｒ１＞ｒ２，ｒ２＜ｒ３，ｒ３＞ｒ４ （４）
ｆ１＜ｆ３＜ｆ２＜ｆ４ （５）
ｒ４＜ｒ２＜ｒ３＜ｒ１ （６）
【００５６】
本実施形態によれば、以下のような作用効果がある。
（１）本実施形態によれば、複数のボルトが設けられたパレット３０を、加振器２２で振動しかつ搬送ロボット１０で揺動することにより、パレット３０上に複数のボルトを整列する。特にここで、パレット３０上のボルトの整列率を算出し、この整列率に応じてパレット３０の振動及び揺動の態様を変化させる。このように、整列率に応じてパレット３０の振動及び揺動の態様を変化させることにより、短時間でボルトを整列させることができる。また、本実施形態によれば、パレット３０の振動及び揺動させるだけでよいので、加振器２２や搬送ロボット１０など汎用のものを用いることができる。すなわち、専用のマニピュレータを用いる必要がない。
【００５７】
（２）本実施形態によれば、パレット３０の複数の領域ごとのボルトの整列率を算出し、整列率の低い領域から順にボルトが整列するようにパレット３０の振動及び揺動の態様を変化させる。これにより、より短時間で効率的にボルトを整列させることができる。
【００５８】
（３）本実施形態によれば、発散工程では、複数のボルトがパレット３０上に散らばるように、パレット３０を振動及び揺動する。粗整列工程では、散らばったボルトがその近傍にとどまるようにパレット３０を振動し、細整列工程では、パレット３０上の複数のボルトをそれぞれの近傍の整列孔３３に係合させるようにパレット３０を振動する。すなわち、これら工程では、パレット３０の全領域に偏りなくボルトを散りばめたのち、これら領域においてボルトを整列させる。これにより、より短時間で効率的にボルトを整列させることができる。
また、誘導整列工程では、ボルトが整列していない領域に重点的にボルトを誘導し、このボルトを整列させる。これにより、パレット３０の全領域の整列率を効率的に高くすることができる。
【００５９】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良などは本発明に含まれるものである。
【００６０】
上記実施形態では、検査カメラ２３を把持ツールユニット２０のブラケット２１に取り付けたが、これに限らない。検査カメラ２３は、把持ツールユニット２０及び搬送ロボット１０とは別体で設けてもよい。これにより、整列率の算出精度が向上する場合がある。
【００６１】
上記実施形態では、検査カメラ２３により、ボルトを含むパレット３０上面の画像を撮影し、この撮影された画像に基づいて整列されたボルトを検出したが、これに限るものではない。例えば、図６に示すように、パレット３０の裏面側に、複数の近接センサ２６を設け、これら近接センサ２６により、パレット３０上の整列されたボルトを検出してもよい。あるいは、このような近接センサ２６と、上記実施形態の検査カメラ２３とを組み合わせてパレット３０上の整列されたボルトを検出してもよい。
【００６２】
上記実施形態では、把持ツールユニット２０に加振器２２を設け、把持ツールユニット２０自体を振動させることによりパレット３０を振動させたが、これに限らない。例えば、加振器を把持ツールユニット及び搬送ロボットとは別体で設けてもよい。この場合、別体で設けられた加振器に、搬送ロボットによりパレットを接触させることにより、パレットを振動することができる。
【００６３】
上記実施形態において、発散工程では、パレット全体におけるボルトの整列率を算出し、この整列率が所定の第１閾値よりも大きい場合に、次の粗整列工程に移ったが、これに限らない。例えば、発散工程を実行してから所定の時間が経過したことを条件に、発散工程から粗整列工程へ移ってもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１…部品整列装置
１０…搬送ロボット（揺動装置）
２０…把持ツールユニット
２２…加振器（振動装置）
２３…検査カメラ（検出手段）
２６…近接センサ（検出手段）
３０…パレット
３３…整列孔（整列部）
Ｂ…ボルト（部品）
５０…制御盤（制御装置）
５１…ロボットコントローラ（制御装置）
５２…カメラコントローラ（制御装置）
５３…加振器コントローラ（制御装置）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の部品をパレット上の所定の位置に整列させる部品整列装置であって、
前記パレットを振動する振動装置と、
前記パレットを揺動する揺動装置と、
前記パレット上の複数の部品を検出する検出手段と、
前記振動装置及び前記揺動装置を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記検出手段の出力に基づいて、前記パレット上の部品の整列率を算出し、当該整列率に応じてパレットの振動及び揺動の態様を変化させることを特徴とする部品整列装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記パレット上に複数の領域を設定するとともに、当該領域ごとの部品の整列率を算出し、整列率の低い領域から順に部品が整列するようにパレットの振動及び揺動の態様を変化させることを特徴とする請求項１に記載の部品整列装置。
【請求項３】
パレットを振動及び揺動することで、複数の部品をパレット上の所定の位置に整列させる部品整列方法であって、
前記パレット上の部品の整列率に応じてパレットの振動及び揺動の態様を変化させることを特徴とする部品整列方法。
【請求項４】
前記パレットのうち前記複数の部品を整列させる位置には、それぞれ部品が係合する整列部が形成され、
所定の条件が満たされるまでの間、複数の部品が前記パレット上に散らばるように設定された態様で、前記パレットを振動及び揺動する第１工程と、
前記条件が満たされてから、前記整列率が所定の第２判定値に達するまでの間、前記パレット上の複数の部品がそれぞれの近傍にとどまるように設定された態様で前記パレットを振動する第２工程と、
前記整列率が前記第２判定値を超えてから、所定の第３判定値に達するまでの間、前記パレット上の複数の部品をそれぞれの近傍の整列部に係合させるように設定された態様で前記パレットを振動する第３工程と、
前記整列率が前記第３判定値を超えてからは、整列部に係合している部品を外さずに、整列部に係合していない部品を、部品が係合していない整列部へ誘導するように設定された態様で前記パレットを振動及び揺動する第４工程と、を含むことを特徴とする請求項３に記載の部品整列方法。
【請求項５】
前記パレットのうち前記複数の部品を整列させる位置には、それぞれ部品が係合する整列部が形成され、
所定の条件が満たされるまでの間、前記パレットを所定の第１振動数及び第１振幅で振動し、かつ、所定の態様で揺動する第１工程と、
前記条件が満たされてから、前記整列率が所定の第２判定値に達するまでの間、前記パレットを前記第１振動数よりも大きな第２振動数及び前記第１振幅よりも小さな第２振幅で振動する第２工程と、
前記整列率が前記第２判定値を超えてから、所定の第３判定値に達するまでの間、前記パレットを前記第２振動数よりも小さな第３振動数及び前記第２振幅よりも大きな第３振幅で振動する第３工程と、
前記整列率が前記第３判定値を超えてからは、前記パレットを前記第３振動数よりも大きな第４振動数及び前記第３振幅よりも小さな第４振幅で振動し、かつ、整列部に係合していない部品を、部品が係合していない整列部へ誘導するように設定された態様で揺動する第４工程と、を含むことを特徴とする請求項３に記載の部品整列方法。
【請求項１】
複数の部品をパレット上の所定の位置に整列させる部品整列装置であって、
前記パレットを振動する振動装置と、
前記パレットを揺動する揺動装置と、
前記パレット上の複数の部品を検出する検出手段と、
前記振動装置及び前記揺動装置を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記検出手段の出力に基づいて、前記パレット上の部品の整列率を算出し、当該整列率に応じてパレットの振動及び揺動の態様を変化させることを特徴とする部品整列装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記パレット上に複数の領域を設定するとともに、当該領域ごとの部品の整列率を算出し、整列率の低い領域から順に部品が整列するようにパレットの振動及び揺動の態様を変化させることを特徴とする請求項１に記載の部品整列装置。
【請求項３】
パレットを振動及び揺動することで、複数の部品をパレット上の所定の位置に整列させる部品整列方法であって、
前記パレット上の部品の整列率に応じてパレットの振動及び揺動の態様を変化させることを特徴とする部品整列方法。
【請求項４】
前記パレットのうち前記複数の部品を整列させる位置には、それぞれ部品が係合する整列部が形成され、
所定の条件が満たされるまでの間、複数の部品が前記パレット上に散らばるように設定された態様で、前記パレットを振動及び揺動する第１工程と、
前記条件が満たされてから、前記整列率が所定の第２判定値に達するまでの間、前記パレット上の複数の部品がそれぞれの近傍にとどまるように設定された態様で前記パレットを振動する第２工程と、
前記整列率が前記第２判定値を超えてから、所定の第３判定値に達するまでの間、前記パレット上の複数の部品をそれぞれの近傍の整列部に係合させるように設定された態様で前記パレットを振動する第３工程と、
前記整列率が前記第３判定値を超えてからは、整列部に係合している部品を外さずに、整列部に係合していない部品を、部品が係合していない整列部へ誘導するように設定された態様で前記パレットを振動及び揺動する第４工程と、を含むことを特徴とする請求項３に記載の部品整列方法。
【請求項５】
前記パレットのうち前記複数の部品を整列させる位置には、それぞれ部品が係合する整列部が形成され、
所定の条件が満たされるまでの間、前記パレットを所定の第１振動数及び第１振幅で振動し、かつ、所定の態様で揺動する第１工程と、
前記条件が満たされてから、前記整列率が所定の第２判定値に達するまでの間、前記パレットを前記第１振動数よりも大きな第２振動数及び前記第１振幅よりも小さな第２振幅で振動する第２工程と、
前記整列率が前記第２判定値を超えてから、所定の第３判定値に達するまでの間、前記パレットを前記第２振動数よりも小さな第３振動数及び前記第２振幅よりも大きな第３振幅で振動する第３工程と、
前記整列率が前記第３判定値を超えてからは、前記パレットを前記第３振動数よりも大きな第４振動数及び前記第３振幅よりも小さな第４振幅で振動し、かつ、整列部に係合していない部品を、部品が係合していない整列部へ誘導するように設定された態様で揺動する第４工程と、を含むことを特徴とする請求項３に記載の部品整列方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−１８９０７８（Ｐ２０１０−１８９０７８Ａ）
【公開日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−３２６１０（Ｐ２００９−３２６１０）
【出願日】平成２１年２月１６日（２００９．２．１６）
【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２２年９月２日（２０１０．９．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月１６日（２００９．２．１６）
【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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