JP2009220230A - ワーク整列システムおよびワーク移動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】整列するワークの種類を容易に変更できるワーク整列システムを提供すること。
【解決手段】ワーク整列システム１は、ナット１１が収容された収容装置１０と、ナット１１が載置される取り出し台３０と、この取り出し台３０からナット１１を把持して取り出して整列するロボット２０と、を備える。ロボット２０のロボットアーム２３の先端には、電磁石５３が設けられる。収容装置１０は、異なる種類のナット１１が収容された複数のバケット１３１〜１３４と、複数のバケット１３１〜１３４の中から選択された１つを取り出し台３０の近傍に移動する送りねじ機構１４と、を備える。取り出し台３０は、ナット１１が載置される載置部３１と、載置部３１上のナット１１を複数のバケット１３１〜１３４の中から選択された１つに排出する駆動装置３２と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ワーク整列システムおよびワーク移動方法に関する。詳しくは、ワークを把持して整列するワーク整列システムおよびワーク移動方法に関する。

従来より、自動車の製造ラインでは、ロボットにより、ワークに部品をボルトで取り付けることが行われる。このようなボルトは、パーツフィーダにより、ロボットに供給される。
パーツフィーダは、ホッパを備えており、このホッパに作業者がボルトを投入すると、この投入されたボルトを整列して排出するものである（特許文献１参照）。

しかしながら、１台のパーツフィーダで整列できるボルトは１種類であるため、製造ラインで複数種類のボルトを用いる場合には、複数台のパーツフィーダが必要になる。パーツフィーダは高価であるため、コストが上昇する、という問題があった。

そこで、ボルトが供給される取り出し台と、この取り出し台に供給されたボルトを把持して整列するロボットが提案されている。このロボットによれば、どのような種類のボルトが供給されても、このボルトを把持して整列できるので、コストを低減できる。
特開平６−１２６５５５号公報

しかしながら、このロボットでは、ボルトの種類を変更する場合、人手で取り出し台からボルトを除去するか、あるいは、ボルトの種類毎に取り出し台を設ける必要があった。そのため、整列するボルトの種類を変更することが困難であり、稼働率が低下する、という問題があった。

本発明は、整列するワークの種類を容易に変更できるワーク整列システムおよびワーク移動方法を提供することを目的とする。

本発明のワーク整列システム（例えば、後述のワーク整列システム１）は、ワーク（例えば、後述のナット１１）が収容された収容装置（例えば、後述の収容装置１０）と、前記ワークが載置される取り出し台（例えば、後述の取り出し台３０）と、当該取り出し台から前記ワークを把持して取り出して整列するロボット（例えば、後述のロボット２０）と、を備えるワーク整列システムであって、前記ロボットのロボットアーム（例えば、後述のロボットアーム２３）の先端には、電磁石（例えば、後述の電磁石５３）が設けられ、前記収容装置は、異なる種類のワークが収容された複数のバケット（例えば、後述のバケット１３１〜１３４）と、当該複数のバケットの中から選択された１つを前記取り出し台の近傍に位置させる移動装置（例えば、後述の送りねじ機構１４）と、を備え、前記取り出し台は、前記ワークが載置される載置部（例えば、後述の載置部３１）と、前記載置部上のワークを当該複数のバケットの中から選択された１つに排出する駆動装置（例えば、後述の駆動装置３２）と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、このワーク整列システムは、以下のように動作する。
まず、整列対象となるワークの種類を選択し、収容装置の移動装置を駆動して、この選択した種類のワークが収容されたバケットを、取り出し台の近傍に位置させる。
次に、この選択したワークが収容されたバケットに、ロボットアームの先端に設けられた電磁石を接近させ、ロボットアームの先端の電磁石によりバケット内部のワークを吸引する。そして、この状態でロボットアームを制御して、取り出し台の載置部の上にワークを搬送し、ロボットでワークを把持して整列する。その後、駆動装置を駆動して、載置部上の余ったワークをバケットに排出する。

したがって、ロボットアームを制御することにより、自動的に、ワークをバケットから取り出し台に供給して、この取り出し台上のワークを整列できる。
また、ワークの整列が完了するたびに、余ったワークをバケットに返却するので、種類の異なるワークが混入するのを防止して、整列するワークの種類を容易に変更できる。

本発明のワーク移動方法は、ワークが収容された収容装置と、前記ワークが載置される取り出し台と、当該取り出し台から前記ワークを把持して取り出して整列するロボットと、を備えるワーク整列システムについて、前記収容装置と前記取り出し台との間で前記ワークを移動するワーク移動方法であって、前記収容装置に異なる種類のワークが収容される複数のバケットを設け、前記ロボットのロボットアームの先端に電磁石を設けて、前記バケットに収容されたワークを前記電磁石で吸引することにより、前記収容装置から前記取り出し台に前記ワークを移動し、前記複数のバケットの中から選択された１つを取り出し台の近傍に位置させて、この状態で、当該選択されたバケットに前記取り出し台から前記ワークを排出することにより、前記取り出し台から前記収容装置に前記ワークを移動することを特徴とする。

この発明によれば、上述の効果と同様の効果がある。

本発明によれば、ロボットアームを制御することにより、自動的に、ワークをバケットから取り出し台に供給して、この取り出し台上のワークを整列できる。また、ワークの整列が完了するたびに、余ったワークをバケットに返却するので、種類の異なるワークが混入するのを防止して、整列するワークの種類を容易に変更できる。

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、本発明の一実施形態に係るワーク整列システム１の斜視図である。
ワーク整列システム１は、ワークとしての車輪締め付け用のナット１１が収容された収容装置１０と、ナット１１が載置される取り出し台３０と、プリセット台４０と、取り出し台３０からナット１１を把持して取り出して、プリセット台に整列するロボット２０と、カメラ６０と、を備える。

ロボット２０は、床面上に設けられたロボット本体２１と、このロボット本体２１に設けられたマニピュレータ２２と、を備える。
マニピュレータ２２は、７軸であり、ロボット本体２１に軸支されるロボットアーム２３と、これらロボットアーム２３の先端フランジ面２４に軸支されたハンド５０と、を備える。

ロボットアーム２３は、ロボット本体２１側から順に、第１腕部２３１、第２腕部２３２、第３腕部２３３、第４腕部２３４、第５腕部２３５、および、第６腕部２３６を備える。

第１腕部２３１は、略直線状に延出しており、ロボット本体２１に軸支される。ロボット本体２１は、略垂直方向を回転中心として、第１腕部２３１を回転させる。

第２腕部２３２は、略直線状に延出しており、第１腕部２３１に軸支される。第１腕部２３１は、図示しない駆動機構により、第１腕部２３１の延出方向に交差する方向を回転中心として、第２腕部２３２を回転させる。これにより、第１腕部２３１の延出方向と第２腕部２３２の延出方向との成す角度が変化する。
第３腕部２３３は、略直線状に延出しており、第２腕部２３２に軸支される。第２腕部２３２は、図示しない駆動機構により、第２腕部２３２の延出方向を回転中心として、第３腕部２３３を回転させる。

第４腕部２３４は、略直線状に延出しており、第３腕部２３３に軸支される。第３腕部２３３は、図示しない駆動機構により、第３腕部２３３の延出方向に交差する方向を回転中心として、第４腕部２３４を回転させる。これにより、第３腕部２３３の延出方向と第４腕部２３４の延出方向との成す角度が変化する。
第５腕部２３５は、略直線状に延出しており、第４腕部２３４に軸支される。第４腕部２３４は、図示しない駆動機構により、第４腕部２３４の延出方向を回転中心として、第５腕部２３５を回転させる。

第６腕部２３６は、略直線状に延出しており、第５腕部２３５に軸支される。第５腕部２３５は、図示しない駆動機構により、第５腕部２３５の延出方向に交差する方向を回転中心として、第６腕部２３６を回転させる。これにより、第５腕部２３５の延出方向と第６腕部２３６の延出方向との成す角度が変化する。

ハンド５０は、ロボットアーム２３の先端フランジ面２４に軸支された基部５１と、この基部５１に設けられてナット１１を挟持可能な一対の挟持部５２と、基部５１に設けられた電磁石５３と、を備える。

収容装置１０は、床面に配置されて略水平に延びるスライドレール１２と、このスライドレール１２上に移動可能に設けられたスライダ１３と、このスライダをスライドレール１２に沿って移動させる移動装置としての送りねじ機構１４と、このスライダ１３に並んで設けられた４つのバケット１３１〜１３４と、を備える。

スライドレール１２は、取り出し台３０の近傍を通過するように延びている。
４つのバケット１３１〜１３４は、第１バケット１３１、第２バケット１３２、第３バケット１３３、および第４バケット１３４で構成され、それぞれ、上面が開口された箱状である。これら４つのバケット１３１〜１３４には、それぞれ、異なる種類のナット１１が収容されている。

送りねじ機構１４は、スライダ１３の底面に螺合する送りねじ１４１と、この送りねじ１４１を回転させるモータ１４２と、を備える。この送りねじ機構１４によれば、モータ１４２を駆動することにより、送りねじ１４１を回転させて、スライダ１３を移動させ、４つのバケット１３１〜１３４の中の任意の１つを取り出し台３０の近傍に位置させることができる。

取り出し台３０は、ナット１１が載置される載置部３１と、この載置部３１の位置や姿勢を変化させる駆動装置３２と、を備える。
載置部３１は、円盤形状の載置部本体３１１と、この載置部本体３１１の周縁に立設された壁部３１２と、を備える。この載置部本体３１１の周縁部分の収容装置１０側には、ナット１１が通過可能な大きさの切り欠き３１３が形成されている。

駆動装置３２は、床面に設けられた平板状の支持部３５と、この支持部３５に設けられて載置部３１を支持する第１シリンダ機構３３および第２シリンダ機構３４と、を備える。

図２は、駆動装置３２の側面図である。
第１シリンダ機構３３は、支持部３５の収容装置１０側に固定されて略鉛直方向に延びるシリンダ３３１と、このシリンダ３３１に摺動可能に収容されたピストン３３２と、を備える。このピストン３３２の先端には、ピン３３３が設けられ、このピン３３３は、載置部３１の底面に形成された貫通孔３１４に回動可能に連結されている。

第２シリンダ機構３４は、支持部３５の収容装置１０側とは反対側に固定されて略鉛直方向に延びるシリンダ３４１と、このシリンダ３４１に摺動可能に収容されたピストン３４２と、を備える。このピストン３４２の先端には、ピン３４３が設けられ、このピン３４３は、載置部３１の底面に形成された長孔３１５にスライド可能に連結されている。

駆動装置３２は、第１シリンダ機構３３のピストン３３２を下降させるとともに、第２シリンダ機構３４のピストン３４２を上昇させる。すると、第２シリンダ機構３４のピン３４３が長孔３１５に対してスライドし、第１シリンダ機構３３のピン３３３を中心として載置部３１が回動して、載置部３１が傾斜する。
また、駆動装置３２は、第１シリンダ機構３３のピストン３３２と第２シリンダ機構３４のピストン３４２とを同期させて昇降させることで、載置部３１を上下に振動させる。

図１に戻って、プリセット台４０は、床面に設けられたプリセット台本体４１と、このプリセット台本体４１の上に設けられた円盤状の載置部４２と、を備える。
載置部４２には、ナット１１が挿入される挿入穴４２１が周縁部に沿って複数形成されている。

カメラ６０は、ロボット２０を上方から撮影するカメラ本体６１と、床面に設けられてこのカメラ本体６１を支持する固定台６２と、を備える。

以上のワーク整列システム１は、以下のように動作する。
まず、整列対象となるナット１１の種類を選択し、収容装置１０の送りねじ機構１４を駆動して、この選択した種類のナット１１が収容された収容装置１０のバケットここでは第３バケット１３３を、取り出し台３０の近傍に移動する。
次に、カメラ６０の撮影映像に基づいて、この第３バケット１３３に、ロボットアーム２３の先端に設けられた電磁石５３を接近させる。

次に、図３に示すように、ロボットアーム２３の先端の電磁石５３により、第３バケット１３３の内部のナット１１を吸引する。そして、この状態でロボットアーム２３を制御して、取り出し台３０の載置部３１の上にナット１１を搬送する。
この状態では、ナット１１同士が重なり合っており、カメラ６０で各ナット１１の位置および姿勢をセンシングすることが困難である。

そこで、図４（ａ）に示すように、取り出し台３０の駆動装置３２を駆動して、載置部３１を上下に昇降させる。これにより、ナット１１に振動を加えて、図４（ｂ）に示すように、載置部３１の上のナット１１の位置を分散させる。よって、載置部３１上のナット１１を重ならないように適度にばらけさせて、カメラ６０により、ナット１１の位置および姿勢を容易にセンシングできる。

次に、カメラ６０の撮影映像に基づいて、ロボット２０の挟持部５２でナット１１を把持してプリセット台４０に整列する。具体的には、カメラ６０によりセンシングしたナット１１の位置および姿勢の情報に基づいて、把持しやすいナット１１から順番に順位を付けて、この順位に従って、ナット１１を把持してプリセット台４０の複数の挿入穴４２１に整列してゆく。
その後、図５に示すように、取り出し台３０の駆動装置３２を駆動して、載置部３１を第３バケット１３３に向かって傾斜させる。これにより、載置部３１の上の余ったナット１１を載置部３１の切り欠き３１３に向かって移動させて、この切り欠き３１３を通して第３バケット１３３に返却する。

本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）ロボットアーム２３を制御することにより、自動的に、ナット１１を第３バケット１３３から取り出し台３０に供給して、この取り出し台３０上のナット１１をプリセット台４０に整列できる。
また、ナット１１の整列が完了するたびに、余ったナット１１をバケット１３１〜１３４に返却するので、種類の異なるナット１１が混入するのを防止して、ナット１１の種類を容易に変更できる。
また、載置部３１の上のナット１１の量を一定にできるので、カメラ６０のナット１１の認識率を向上でき、ワーク整列システム１の稼働率を向上できる。

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、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、本実施形態では、ワークとしてナット１１を用いたが、これに限らず、ボルトでもよい。
また、本実施形態では、載置部３１を傾斜させることにより、ワークを切り欠きに向かって移動させたが、これに限らず、取り出し台の載置部にワイパー機構を設け、このワイパー機構を駆動することにより、ワークを切り欠き側に移動させてもよい。

本発明の一実施形態に係るワーク整列システムの斜視図である。 前記実施形態に係るワーク整列システムの駆動装置の側面図である。 前記実施形態に係るワーク整列システムの取り出し台上にワークを搬送する手順を説明するための斜視図である。 前記実施形態に係るワーク整列システムのワークの位置を分散させる手順を説明するための斜視図である。 前記実施形態に係るワーク整列システムの余ったワークを返却する手順を説明するための斜視図である。

符号の説明

１ ワーク整列システム
１０ 収容装置
１１ ナット（ワーク）
１４ 送りねじ機構（移動装置）
２０ ロボット
２３ ロボットアーム
３０ 取り出し台
３１ 載置部
３２ 駆動装置
５３ 電磁石
１３１ 第１バケット
１３２ 第２バケット
１３３ 第３バケット
１３４ 第４バケット

Claims (2)

1. ワークが収容された収容装置と、前記ワークが載置される取り出し台と、当該取り出し台から前記ワークを把持して取り出して整列するロボットと、を備えるワーク整列システムであって、
   前記ロボットのロボットアームの先端には、電磁石が設けられ、
   前記収容装置は、異なる種類のワークが収容された複数のバケットと、当該複数のバケットの中から選択された１つを前記取り出し台の近傍に位置させる移動装置と、を備え、
   前記取り出し台は、前記ワークが載置される載置部と、前記載置部上のワークを当該複数のバケットの中から選択された１つに排出する駆動装置と、を備えることを特徴とするワーク整列システム。
2. ワークが収容された収容装置と、前記ワークが載置される取り出し台と、当該取り出し台から前記ワークを把持して取り出して整列するロボットと、を備えるワーク整列システムについて、前記収容装置と前記取り出し台との間で前記ワークを移動するワーク移動方法であって、
   前記収容装置に異なる種類のワークが収容される複数のバケットを設け、前記ロボットのロボットアームの先端に電磁石を設けて、前記バケットに収容されたワークを前記電磁石で吸引することにより、前記収容装置から前記取り出し台に前記ワークを移動し、
   前記複数のバケットの中から選択された１つを取り出し台の近傍に位置させて、この状態で、当該選択されたバケットに前記取り出し台から前記ワークを排出することにより、前記取り出し台から前記収容装置に前記ワークを移動することを特徴とするワーク移動方法。
   

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