JP2009040564A

JP2009040564A - 部品供給装置及びその方法

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Publication number: JP2009040564A
Application number: JP2007208386A
Authority: JP
Inventors: Minoru Kobayashi; 小林　　実; Tsutomu Miyamoto; 勉宮本; Kazuyoshi Akiike; 一吉秋池; Ken Komomozawa; 健胡桃沢
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2007-08-09
Filing date: 2007-08-09
Publication date: 2009-02-26
Anticipated expiration: 2027-08-09
Also published as: CN101362332B; US20090041562A1; CN101362332A; JP5151306B2; US8425175B2

Abstract

【課題】簡単な構造でヘッドの位置を修正する機能を実現することによりフィーダからの整列した部品を所望の部品供給位置まで自動的に搬送することができる部品供給装置を提供する。
【解決手段】所定の部品吸着位置にてヘッド２０に部品１０を吸着して所定の部品供給位置まで搬送し、該部品供給位置にて吸着を停止して該部品を解放する部品供給装置が、該ヘッドの水平面上の運動を可能にするコンプライアンス機構２２と、該ヘッドの上昇に応じて該ヘッドを該部品吸着位置に位置決めする上側位置決めユニット４２と、該ヘッドの下降に応じて該ヘッドを該部品供給位置に位置決めする下側位置決めユニット５２と、を含むように構成される。
【選択図】図６

Description

本発明は、部品をヘッドに吸着して所定の位置まで搬送することにより部品の供給（delivery）を行う装置及び方法に関する。

部品パレットなどへ部品を供給する場合に、空気圧を利用した装置が利用されている。かかる部品供給装置は、エジェクタによりエアーを吸引することにより部品をヘッド先端部に吸着固定して搬送し、パレット等の所定位置にて吸引を停止することにより、パレット等に部品を配置する。

また、部品を整列して連続的に送り込む（feed）装置としてフィーダが用いられている。フィーダからの部品は、作業者によって、一つずつ取り出され、製品形状に合わせてトレーに配列された後、部品供給装置のヘッドによって吸着固定され搬送される。

作業者によるトレーへの配列作業を排除すべく、フィーダから整列して連続的に取り出される部品をその取り出し位置にてヘッドで吸着して整列した状態で搬送する場合、部品パレット等への部品配置が整列状態にないため、ヘッドによる部品供給位置を修正する必要がある。かかる場合には、ヘッド部に供給位置を修正するための複雑で高コストの機構を設ける必要がある。

また、ヘッド先端部に吸着された部品の有り／無し（即ち、ヘッドの部品吸着状態／部品解放状態）の判別は、吸引のための配管経路に圧力センサを設置し、圧力値の変化を検知することによって行われている。しかし、部品を吸着すべくエジェクタを起動させたとき実際にヘッドが部品を吸着したにもかかわらずエアー漏れにより圧力センサがＯＮ（吸着状態を示す）しない、また、部品を解放すべくエジェクタを停止させたとき圧力センサがＯＦＦ（解放状態を示す）したにもかかわらず実際には部品が吸着したまま離れていない、など部品の状態の検知が正しく行われないことがある。かくして、部品を切り離すことができたか否か、正確に検知することができないため、切り離し用押し出し機構が取付けられている。

なお、本発明に関連する先行技術文献として、下記特許文献１は、下降したドライバが雌ネジ（製品側）のテーパに当たることによって位置決めを行う、磁気ヘッドの製造方法及び装置について開示している。また、下記特許文献２は、搭載ヘッドの着脱可能な吸着ノズルに光ファイバー束を取り付け、光ファイバー束からなる光導波路を介して伝送される撮像画像により部品搭載位置を認識する部品搭載装置について開示している。

また、下記特許文献３は、ネジを保持したネジチャックが下降しネジの面取り部とネジ穴の面取り部とが接触して位置ずれを補正し、ネジ締め後、上昇してバネの復元力によって元の位置にもどる自動ネジ締め装置について開示している。また、下記特許文献４は、搬送アーム内に受光センサ、ステージ下に発光センサを取り付けて、吸着物の検知を行う吸着物検知装置について開示している。

特開平２−１５６４８８号公報特開平１１−２８５９２５号公報特開昭５９−１３４６２８号公報特開平１０−６８７５９号公報

本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単な構造でヘッドの位置を修正する機能を実現することによりフィーダからの整列した部品を所望の部品供給位置まで自動的に搬送することができる部品供給装置及びその方法を提供することにある。また、本発明は、ヘッドにおける部品の状態を正確に検知することができる部品供給装置及びその方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明によれば、所定の部品吸着位置にてヘッドに部品を吸着して所定の部品供給位置まで搬送し、該部品供給位置にて吸着を停止して該部品を解放する部品供給装置であって、該ヘッドの水平面上の運動を可能にするコンプライアンス機構と、該ヘッドの上昇又は下降のいずれか一方に応じて該ヘッドを該部品吸着位置に位置決めする第一の位置決めユニットと、該ヘッドの上昇又は下降の他方に応じて該ヘッドを該部品供給位置に位置決めする第二の位置決めユニットと、を具備する部品供給装置が提供される。

一つの好適な態様では、フィーダから整列して連続的に送り込まれる部品を取り込み該部品吸着位置まで自動搬送するカートリッジが更に具備される。

一つの好適な態様では、該ヘッドの内部に設けられ部品が該ヘッドに吸着されているか否かを反射光によって検知する光ファイバセンサが更に具備される。

その際、好ましくは、該光ファイバセンサ用のセンサアンプの出力に対する閾値が該部品吸着位置と該部品供給位置とで切り替えられる。

さらに、本発明によれば、上述の部品供給装置の技術的特徴と同一の技術的特徴を有する部品供給方法が提供される。

本発明によれば、コンプライアンス機構並びに第一及び第二の位置決めユニットが設けられ、ヘッドの上昇又は下降に応じてヘッドが部品吸着位置又は部品供給位置に位置決めされるため、簡単な構造でヘッドの位置を修正する機能が実現される。そのため、部品の適用される製品形状や機種が変更になっても、位置決めユニットの設定を変更するだけでそれらの変更に対応することができ、大幅なコストダウンを図ることができる。また、カートリッジが設けられることで、フィーダからの部品をトレーに配置する作業が排除される。さらに、光ファイバセンサを設け、センサアンプの閾値を部品吸着位置と部品供給位置とで切り替えることで、部品の状態を正確に検知することが可能となる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は本発明の一実施形態に係る部品供給装置の全体構成を示す斜視図、図２はヘッドの周辺の構成を示す斜視図、図３はヘッドがフィーダの位置へと移動したときのヘッド周辺を示す斜視図である。この部品供給装置は、２台のフィーダ１２（それぞれを１２Ａ，１２Ｂで示す）から送り出される部品としてのネジを、６本のヘッド２０（それぞれを２０Ａ，２０Ｂ，・・・，２０Ｆで示す）で部品パレット６０まで６個ずつ吸着固定して搬送し、部品パレット６０における所定の各部品供給位置に各ネジを供給する装置である。

ヘッド２０は、図１に示されるＸ軸方向に２列、Ｙ軸方向に３列、配列されている。ヘッド２０を含む機構は、Ｙ軸方向に移動可能に構成されている。また、ヘッド２０は、６本が一体的にＺ軸方向に沿って上昇及び下降することができるように構成されている。また、ヘッド２０を含む機構には、図２に示されるように、６本のヘッド２０に対応して、６個の上側位置決めユニット４２（それぞれを４２Ａ，４２Ｂ，・・・，４２Ｆで示す）及び６個の下側位置決めユニット５２（それぞれを５２Ａ，５２Ｂ，・・・，５２Ｆで示す）が設けられている。

図４は、フィーダ１２Ａ及び１２Ｂから部品パレット６０までの部品供給経路を示す平面図（即ち、図１におけるＺ軸の逆方向から見た図）である。フィーダ１２Ａから整列して送り出される部品（ネジ）１０は、部品取出位置Ｐ１Ａにおいて、直接切り出し機構としてのカートリッジ１４Ａに取り込まれる。次いで、部品１０を取り込んだカートリッジ１４Ａは、１８０度回転することにより、ヘッド２０が部品１０を吸着することができる位置すなわち部品吸着位置Ｐ２Ａまで自動搬送する。フィーダ１２Ｂからの部品１０も同様に、部品取出位置Ｐ１Ｂにおいてカートリッジ１４Ｂに取り込まれ、部品吸着位置Ｐ２Ｂまで搬送される。

このように、部品１０は、フィーダ１２からカートリッジ１４（１４Ａ又は１４Ｂを示す）に取り込まれ、ヘッド２０が部品１０を吸着することができる位置まで自動搬送されるため、トレーへ配列し直していた作業者の負荷やそのトレーを排除することができる。また、カートリッジ１４が部品吸着位置まで自動搬送している間にフィーダ１２が次の部品１０を整列して送り出すことができるため、タクトタイムを短縮することができる。

そして、ヘッド２０Ａは、部品１０を部品吸着位置Ｐ２Ａにて吸着してＹ軸方向に搬送し、パレット６０の部品供給位置Ｐ３Ａに供給する。同様に、ヘッド２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅ、２０Ｆは、それぞれ、対応する部品供給位置Ｐ３Ｂ、Ｐ３Ｃ、Ｐ３Ｄ、Ｐ３Ｅ、Ｐ３Ｆに部品１０を供給する。

６本のヘッド２０は、Ｘ軸方向には図４に示される間隔“ａ”で、Ｙ軸方向には図４に示される間隔“ｂ”で、部品１０を整列させて搬送する。しかし、パレット６０上では製品上での部品位置に対応させるために、これらの間隔に対して、部品供給位置Ｐ３ＣはＸ軸方向のズレを有し、部品供給位置Ｐ３ＦはＹ軸方向のズレを有している。そのため、本発明に係る部品供給装置は、ヘッド２０を固定せず、ヘッド２０が位置決めユニット４２及び５２を通過するようにヘッド２０を上下方向に駆動することによりヘッド２０の位置決めを行うことで、部品吸着位置と部品供給位置とのズレに自動的に対応する機構を備えている。

図５は部品吸着位置におけるヘッド２０の位置決めについて説明するための図、図６は部品供給位置におけるヘッド２０の位置決めについて説明するための図であって、ともにＹ軸逆方向から見た図である。ヘッド２０は、中央部に、ヘッド２０の水平面上の運動を可能にするコンプライアンス機構２２を持っている。このコンプライアンス機構２２は、２枚のプレートの間に挟まれた複数の鋼球２２２が回転することにより、一定範囲内でＸ軸方向及びＹ軸方向へヘッド２０が動くことを許容するものである。

カートリッジ１４から部品１０を吸着するときには、図５に示されるように、ヘッド２０が上昇し上側位置決めユニット４２を通過する際に当接してその作用を受けることで、部品吸着位置への位置決めが行われる。その後、部品吸着用継ぎ手２６に接続されたエジェクタ（図示せず）からの吸引がＯＮされ、ヘッド２０による部品１０の吸着が行われる。

部品１０を吸着したヘッド２０は、パレット６０の上まで移動する。すると、図６に示されるように、ヘッド２０は、下降し、下側位置決めユニット５２を通過する際に当接してその作用を受けることで、部品供給位置への位置決めが行われる。その後、部品吸着用継ぎ手２６に接続されたエジェクタ（図示せず）からの吸引がＯＦＦされ、パレット６０へ部品１０が供給される。

このように、ヘッド２０が上下に動いて位置決めユニットを通過する際に、位置決めユニットに当接することでヘッド２０が所定の位置に固定されてヘッド２０の位置決めが行われる。ここで当接の仕方としては、ヘッド２０を所定の位置に固定できればよく、位置決めユニットをヘッド２０に四方から当接させてもよいし複数点で当接させてもよい。なお、ヘッド２０並びに位置決めユニット４２及び５２は、上側位置決めユニット４２と下側位置決めユニット５２とが同時にヘッド２０に作用することがないように構成されている。

本実施形態では、ヘッドを固定せず、位置決めユニットを通過する際に当接させることによりヘッド位置を決めることによって、カートリッジから部品を吸着する位置とパレットへ部品を供給する位置とにズレがあっても、ヘッド位置を修正するためのアクチュエータを必要としない。また、一つの軸方向（Ｚ軸方向）にヘッドを動かすだけで、他の二つの軸方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）の位置決めを行うことができるため、制御の負荷が低減する。

また、別の場所で、供給位置と同じ間隔に部品の配列を修正する必要もないため、タクトタイムを短縮することができる。さらに、製品の機種が変更になっても、位置決めユニットの取付け位置を変更するだけで機種変更に対応することができ、大幅なコストダウンを図ることができる。

図７（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、部品吸着位置及び部品供給位置における部品の状態の検知について説明するための図である。部品１０の状態の検知は、図７（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように、部品１０を吸着するヘッド２０の内部先端に光ファイバセンサ２４を取り付け、反射光によって部品１０がヘッド先端部にあるか否かを検知することで行われる。

その際、部品吸着位置と部品供給位置とでセンサアンプの出力に対する閾値を変更して、それぞれの位置で部品の状態の検知を行う。すなわち、部品吸着位置にあっては、図７（Ａ）に示されるようにヘッド２０が部品１０を吸着したにもかかわらず吸着していないと誤判定することがないように、センサアンプの出力に対する閾値を設定する。一方、部品供給位置にあっては、図７（Ｂ）に示されるようにヘッド２０が部品１０を解放し、部品１０がパレット６０に供給されたにもかかわらず未だ部品１０がヘッド２０に吸着されていると誤判定することがないように、センサアンプの出力に対する閾値を設定する。

また、部品供給位置にあっては、部品１０がヘッド２０に吸着されたままの状態と、部品１０がパレット６０に搭載された状態と、部品１０がヘッド２０の先端にもパレット６０上にも存在しない状態と、の三つの状態を判別するために二つの閾値を設定することも可能である。

このように光ファイバセンサ２４で部品１０の状態の検知を行うことにより、ヘッド２０内部の圧力のバラツキによる誤検知を防止することができ、吸着した部品が離れていない状態の検知も正確に行うことができる。また、センサアンプの出力に対する閾値を切り替えることにより、部品吸着位置、部品供給位置など別の位置での部品状態検知を正確に行うことができる。このように部品の切り離しを正確に検知することができるため、部品切り離し用押し出し機構を削除してコストダウンを図ることができる。

以上、本発明を特にその好ましい実施の形態を参照して詳細に説明した。本発明の容易な理解のため、本発明の具体的な形態を以下に付記する。

（付記１）所定の部品吸着位置にてヘッドに部品を吸着して所定の部品供給位置まで搬送し、該部品供給位置にて吸着を停止して該部品を解放する部品供給装置であって、
該ヘッドの水平面上の運動を可能にするコンプライアンス機構と、
該ヘッドの上昇又は下降のいずれか一方に応じて該ヘッドを該部品吸着位置に位置決めする第一の位置決めユニットと、
該ヘッドの上昇又は下降の他方に応じて該ヘッドを該部品供給位置に位置決めする第二の位置決めユニットと、
を具備する部品供給装置。

（付記２）フィーダから整列して連続的に送り込まれる部品を取り込み該部品吸着位置まで自動搬送するカートリッジを更に具備する、付記１に記載の部品供給装置。

（付記３）該ヘッドの内部に設けられ部品が該ヘッドに吸着されているか否かを反射光によって検知する光ファイバセンサを更に具備する、請求項１に記載の部品供給装置。

（付記４）該光ファイバセンサ用のセンサアンプの出力に対する閾値が該部品吸着位置と該部品供給位置とで切り替えられる、付記３に記載の部品供給装置。

（付記５）部品を吸着して部品吸着位置から部品供給位置まで搬送するヘッドと、該ヘッドの水平面上の運動を可能にするコンプライアンス機構と、を備える部品供給装置における部品供給方法であって、
該ヘッドの上昇又は下降のいずれか一方を駆動して第一の位置決めユニットを作用させることにより該ヘッドを該部品吸着位置に位置決めするステップと、
該ヘッドの上昇又は下降の他方を駆動して第二の位置決めユニットを作用させることにより該ヘッドを該部品供給位置に位置決めするステップと、
を具備する部品供給方法。

（付記６）カートリッジを用いて、フィーダから整列して連続的に送り込まれる部品を取り込み該部品吸着位置まで自動搬送するステップ、を更に具備する、付記５に記載の部品供給方法。

（付記７）該ヘッドの内部に設けられた光ファイバセンサを用いて、部品が該ヘッドに吸着されているか否かを反射光によって検知するステップ、を更に具備する、付記５に記載の部品供給方法。

（付記８）該光ファイバセンサ用のセンサアンプの出力に対する閾値が該部品吸着位置と該部品供給位置とで切り替えられる、付記７に記載の部品供給方法。

本発明の一実施形態に係る部品供給装置の全体構成を示す斜視図である。ヘッドの周辺の構成を示す斜視図である。ヘッドがフィーダの位置へと移動したときのヘッド周辺を示す斜視図である。フィーダから部品パレットまでの部品供給経路を示す平面図である。部品吸着位置におけるヘッドの位置決めについて説明するための図である。部品供給位置におけるヘッドの位置決めについて説明するための図である。（Ａ）は部品吸着位置における部品の状態の検出について説明するための図、（Ｂ）は部品供給位置における部品の状態の検出について説明するための図である。

符号の説明

１０部品としてのネジ
１２（１２Ａ，１２Ｂ）フィーダ
１４（１４Ａ，１４Ｂ）カートリッジ
２０（２０Ａ，２０Ｂ，・・・，２０Ｆ）ヘッド
２２コンプライアンス機構
２２２鋼球
２４光ファイバセンサ
２６部品吸着用継ぎ手
４２（４２Ａ，４２Ｂ，・・・，４２Ｆ）上側位置決めユニット
５２（５２Ａ，５２Ｂ，・・・，５２Ｆ）下側位置決めユニット
６０部品パレット

Claims

所定の部品吸着位置にてヘッドに部品を吸着して所定の部品供給位置まで搬送し、該部品供給位置にて吸着を停止して該部品を解放する部品供給装置であって、
該ヘッドの水平面上の運動を可能にするコンプライアンス機構と、
該ヘッドの上昇又は下降のいずれか一方に応じて該ヘッドを該部品吸着位置に位置決めする第一の位置決めユニットと、
該ヘッドの上昇又は下降の他方に応じて該ヘッドを該部品供給位置に位置決めする第二の位置決めユニットと、
を具備する部品供給装置。
フィーダから整列して連続的に送り込まれる部品を取り込み該部品吸着位置まで自動搬送するカートリッジを更に具備する、請求項１に記載の部品供給装置。
該ヘッドの内部に設けられ部品が該ヘッドに吸着されているか否かを反射光によって検知する光ファイバセンサを更に具備する、請求項１に記載の部品供給装置。
該光ファイバセンサ用のセンサアンプの出力に対する閾値が該部品吸着位置と該部品供給位置とで切り替えられる、請求項３に記載の部品供給装置。
部品を吸着して部品吸着位置から部品供給位置まで搬送するヘッドと、該ヘッドの水平面上の運動を可能にするコンプライアンス機構と、を備える部品供給装置における部品供給方法であって、
該ヘッドの上昇又は下降のいずれか一方を駆動して第一の位置決めユニットを作用させることにより該ヘッドを該部品吸着位置に位置決めするステップと、
該ヘッドの上昇又は下降の他方を駆動して第二の位置決めユニットを作用させることにより該ヘッドを該部品供給位置に位置決めするステップと、
を具備する部品供給方法。
カートリッジを用いて、フィーダから整列して連続的に送り込まれる部品を取り込み該部品吸着位置まで自動搬送するステップ、を更に具備する、請求項５に記載の部品供給方法。
該ヘッドの内部に設けられた光ファイバセンサを用いて、部品が該ヘッドに吸着されているか否かを反射光によって検知するステップ、を更に具備する、請求項５に記載の部品供給方法。
該光ファイバセンサ用のセンサアンプの出力に対する閾値が該部品吸着位置と該部品供給位置とで切り替えられる、請求項７に記載の部品供給方法。