JP2012516822A - 構成部品を供給するためのシステム - Google Patents

Abstract

本発明は、構成部品を供給するための、特に小型構成部品を輸送するためのシステムに関する。供給システム（１）は、ロボットによって構成部品を把持できるようにするための表面を形成するプレート（３）、並びに空間の３つの方向の内の１つで前記プレート（３）を振動できるように、及び前記３つの方向ｘ、ｙ、及びｚのどのような組み合わせにも対応する方向で前記プレート（３）を振動できるように配置される振動手段（１２）を具備する振動装置（２）を含む。この目的のため、前記振動手段は、それぞれ、少なくとも５自由度で移動するように配置される振動要素を含む振動アクチュエータ（１２）を含む。
【選択図】図４

Description

本発明は、ロボットによって構成部品を把持できるようにするための面を形成するプレート、及び前記プレートを振動できるように配置される振動手段を具備する振動装置を備える、構成部品を供給するためのシステムに関する。

かかるシステムは、プレート上で構成部品を把持するハンドリングアームを備えるロボットに構成部品を輸送するために使用できる。電子機器又は時計製作法等の多くの分野では、構成部品はアセンブリライン上をまとめて運ばれる。自動化プロセスで構成部品を使用できるようにするためには、供給システムを提供することが必要である。供給システムは、振動ボール又は遠心分離機等の、平均サイズから大型サイズ（＞３ｍｍ^２）までの構成部品にはすでに存在している。しかしながら、３ｍｍ^２よりも小さい、小型構成部品を供給するプロセスの習熟は依然として不十分であり、大部分は成り行きに任されている。これは、毛管現象及び静電気等の、小型の構成部品に存在している応力及び力が作用し始め、より大きな構成部品用の前記に引用された従来の技法で使用されている重力と競い合うという事実から来る。これらの「寄生」により、構成部品は、互いに又は周囲の表面に対して「付着」し、したがって、平均サイズ又は大型サイズの構成部品に従来使用されている供給システムは、小型構成部品の分野では使用できない。

小型供給システムが開発され、大部分は、その上で構成部品を可能な限りよく互いから分離させなければならない把持表面を形成する振動プレートを備え、ロボットによる把持に最も好ましい向きを有している。

このようなシステムは、例えば、米国特許第７，０２８，８２９号、及び米国特許第６，５９８，７３０号に説明されている。これらのシステムは、垂直方向だけで振動するように配置されたプレートを備える。ただし、これらのシステムは効率を欠き、小型構成部品を輸送することを伴うときにはロボットを適切に供給することを可能にしない。

さらに、一般的に、供給システムには振動プレートから落下した構成部品を回収し、それらを循環流に戻すための要素が備えられている。かかる１つの要素は、例えば米国特許第６，５９８，７３０号に説明されている。それは、保管容器と振動プレートの間に差し込まれる垂直可動要素から構成され、構成部品が、重力により容器から振動プレートに落下できるようにする。ただし、保管容器及び再循環要素は下方に傾いた壁を有しており、保管容器、再循環要素、及び振動プレートの間の構成部品の移動は重力だけに起因している。したがって、かかる装置は、傾いた保管容器によって占められる場所のため、大きな嵩を必要とする。さらに、構成部品は、コンベヤと再循環要素間で重力によって移動することはできないので、構成部品の輸送がリニアコンベヤを使用して行われるときにこの装置を使用することはできない。

出願第ＷＯ２００７／１０９１０９号は、１つ又は複数の品目に移動を適用するための装置及び方法を説明しており、この装置及び方法は、特に、サポート部材の表面上にこの品目又はこれらの品目を載置すること、及びサポート部材に接続されているアクチュエータを振動させることによってサポート部材に振動移動を適用することから成り、振動移動は、表面上に有効な力場を生じさせるために、重力ベクタに対してずれている１本又は複数本の軸の回りを回転する少なくとも１つの振動構成部品を備える。より詳細には、サポート部材は、つねに任意の方向でプレートに力及びトルクをかけるように配置された８つのリニアアクチュエータの作用を受けて、６自由度で振動するプレートである。このシステムは、複雑且つ持て余すほど大きいという欠点を有する。さらに、システムは、全てのケースにおいて、サポート部材の表面の少なくとも１回の回転を生じさせるという欠点を有する。この回転は、回転軸に対するその位置に応じて、構成部品に異なる加速を生じさせる。構成部品が回転軸上にある場合、構成部品はほとんど移動しない。他方、構成部品が遠く離れている場合、構成部品は大きな加速を受ける。この影響は、構成部品の一様な挙動を有するように同じ振動効果で表面全体に作用することが求められる構成部品の供給に関しては有害である。

したがって、本発明の１つの目的は、構成部品の効果的な分離及び配向を可能にする、前記構成部品を供給するためのシステムを提供することによってこれらの欠点を相殺することである。

本発明の別の目的は、前記に定められるように、小型構成部品を輸送するために特に適している構成部品を供給するためのシステムを提案することである。

本発明の別の目的は、特に構成部品を輸送するために使用されるコンベヤがリニアコンベヤであるときに、構成部品を循環流に容易に戻すことを可能にする、構成部品を供給するためのシステムを提供することである。

その目的のため、及び本発明に従って、ロボットによって構成部品を把持できるようにするための面を形成するプレート、並びに前記プレートを３つの方向ｘ、ｙ、ｚの内の１つで振動できるように、及び前記プレートをこれらの３つの方向ｘ、ｙ、及びｚの任意の組み合わせに対応する方向で振動できるように配置される振動手段を具備する振動装置を備える、構成部品を供給するためのシステムが提案されている。

本発明に従って、前記振動手段は、それぞれ、少なくとも５自由度で移動するように配置される振動要素を備える振動アクチュエータを備える。

この３つの方向でのプレートの振動によって、プレートの表面での構成部品の分配をよりうまく制御し、正しく配向される構成部品の割合を増加することが可能になる。

好ましくは、振動手段は、５Ｈｚと５００Ｈｚの間、好ましくは５０Ｈｚと３００Ｈｚの間の周波数で前記プレートを振動させるように配置される。

有利なことに、振動装置は、フレーム、プレートを支持する振動サポートを備えることもでき、振動サポートは、それぞれ一方では前記振動サポートに接続され、他方では前記フレームに接続されるアクチュエータによって維持される。

一代替実施形態に従って、振動サポートは、平行パイプ化することができ、振動手段は、プレートを支持する面という例外はあるが、それぞれ前記振動サポートの表面上の方向ｘ、ｙ、及びｚで配置されている少なくとも３つのアクチュエータから構成できる。

特に好ましくは、振動アクチュエータのそれぞれは、フレーム上に取り付けられた静止要素、その静止要素に対して可動で取り付けられ、振動サポートに接続される振動要素、静止要素と振動要素を接続するベローズの形をとり、振動要素が並進で３自由度、及び回転で少なくとも２自由度で移動できるように配置されたガイド、及びそれぞれ方向ｘ、ｙ、及びｚでの並進移動に続き、振動要素を移動させ、それが静止要素に対して振動するように配置された振動発生装置を備えることがある。

振動発生装置は、圧電タイプ、電磁タイプ、空気圧タイプ、又は油圧タイプである場合がある。

有利なことに、各振動アクチュエータは、周波数、振幅、及び位相に関して独立して制御することが可能であり、任意の波動を生じさせることができる。

有利なことに、供給システムは、振動装置のプレート上で構成部品を運搬するように配置されるコンベヤも備えることがある。

好ましくは、コンベヤは、リニアバイブレータによって動かされるリニアコンベヤである場合がある。

有利なことに、供給システムは、コンベヤが振動装置の上方に配置される上部位置と、前記コンベヤが振動装置の下方に配置される下部位置の間で前記コンベヤに円形の並進移動を与えるように配置される前記コンベヤを駆動するための手段も備える。コンベヤの前記駆動手段は、２つの変形可能な平行四辺形を形成するように、脚部の他端によって回転で駆動される４つの脚部の一端で関節接合され、それぞれ取り付けられた４本の足を備えるコンベヤサポートプレート、及び回転で前記脚部を駆動するための機構を備えることがある。

有利なことに、コンベヤは、振動装置の側のその一端で、横断方向のリムを有することがあり、振動装置のプレートは、前記コンベヤが下部位置にあるときに、コンベヤの横断方向リムを受け入れるように配置されるショルダを備える。

有利なことに、コンベヤは取外し自在に取り付けることが可能であり、したがってコンベヤは保管容器として分解し、働くことができる。

さらに、供給システムは、振動装置のプレート上の構成部品の位置を特定し、構成部品の分配及び配向の関数として振動装置及びロボットを作動するように配置される表示システムを備えることがある。また、システムがコンベヤを備えるとき、その表示システムは、構成部品の分配及び配向の関数としてコンベヤを作動するように配置することもできる。

本発明の他の特徴は、添付図面に関してなされた以下の説明を読むとより明らかになるだろう。

本発明による供給システムの概略図である。 振動装置の図である。 振動アクチュエータの断面図である。 振動装置及びリニアコンベヤの斜視図であり、カバーは取り外されている。 下部位置での振動装置及びリニアコンベヤの断面図である。 上部位置での振動装置及びリニアコンベヤの断面図である。

図１及び図４を参照すると、サイロ（不図示）内にまとめて保管される構成部品を供給するための供給システム１が示されている。前記供給システム１は、ヒンジ付きハンドリングアーム５を具備したロボット４によって構成部品を把持できるようにするための表面に印を付けるプレート３を具備した振動装置２を備える。サイロに保管されている構成部品をプレート３の上に運搬するために、供給システム１は、振動装置２とは独立してコンベヤ７を備える。より詳細には、コンベヤ７はプレート３から分離されている。

示されている代替例では、コンベヤ７は、リニアバイブレータ８によって動かされるリニアコンベヤである。かかるリニアバイブレータは、それ自体既知であり、追加の説明を必要としない。言うまでもなく、振動装置から独立し、且つプレートから分離された、任意の他のタイプのコンベヤが、構成部品をプレート３の上に運搬するために使用できる。コンベヤ７は、取り外し自在に取り付けることが可能であり、したがってコンベヤ７は分解し、保管容器として働くことができる。

より詳細に図４を参照すると、振動装置２はフレーム９、振動サポート１１、及びそのプレート３を振動させるように配置された振動手段を備える。ここでは、振動サポート１１は立方体形状であり、その上面が前記プレート３を支えている。プレート３は、例えば、プレート３を輸送された構成部品に適応できるようにするために、プレート３を容易に交換できることが所望される場合に固定される、又は取り外し可能となるように振動サポート１１の上に取り付けることができる。プレート３は、構成部品を見易くするためにバックライト付きにすることができる。

本発明に従って、前記振動手段は、３つの方向ｘ、ｙ、ｚの内の１つでプレート３を振動させることができるように、及び５Ｈｚと５００Ｈｚの間、好ましくは５０Ｈｚと３００Ｈｚの間の周波数で、これらの３つの方向ｘ、ｙ、及びｚの任意の組み合わせに対応する方向でプレート３を振動させることができるように配置される。

その目的のため、振動手段は、３つの方向ｘ、ｙ、ｚの内の１つ、及びその組み合わせでの振動を達成するように、互いに対して配置、及び配向された３つの振動アクチュエータ１２から構成される。好ましくは、振動アクチュエータ１２は、図３によって示されるように、プレート３を支えるその上面という例外はあるが、振動サポート１１の表面上で、それぞれ方向ｘ、ｙ、及びｚで配置される。各振動アクチュエータ１２は、一方で、振動サポート１１の面の内の１つに、他方でフレーム９に対向する面の内の１つに接続され、したがって振動サポート１１は振動アクチュエータ１２だけによって維持される。

図３を参照すると、振動アクチュエータ１２は、フレーム９及び中空本体１６の上に取り付けられる基部１５を備える静止要素１４、並びに振動サポート１１の対応する面上に取り付けられる基部１８及びそれを静止要素１４の中空本体１６の中で並進できるように取り付けられた本体１９を備える振動要素１７を備える。振動要素１７の基部１８は、振動要素１７が並進で３自由度、回転で少なくとも２自由度で移動できるように配置されたベローズ２０の形をとるガイドによって、静止要素１４の基部１５に接続されている。対称軸２１の回りの回転だけが、ベローズ２０の端部を作る材料の剛性の関数として妨げられ得る。したがって、各振動アクチュエータ１２は、５又は６自由道で移動するように配置された振動要素１７を備える。ベローズ２０は、金属材料から作ることができる。

３つの振動アクチュエータ１２のそれぞれも、方向ｘ、ｙ及びｚそれぞれでの並進移動に続き、振動要素１７を移動し、振動要素１７を静止要素１４に対して振動させるように配置された振動発生装置２３を備える。

振動発生装置１４は、圧電タイプ、電磁タイプ、空気圧タイプ、又は油圧タイプである。

３つの振動アクチュエータ１２は、それぞれ方向ｘ、ｙ、及びｚの並進での振動移動を生じさせるように配置される。ただし、３つのアクチュエータ１２による各振動要素１８に与えられる５自由度（並進で３、及び回転で２）が、３つの方向ｘ、ｙ、及びｚ、並びにその全ての組み合わせでの振動サポート１１の移動を達成することを可能にする。

各振動アクチュエータ１２は、周波数、振幅、及び位相において独立して制御され、可能な限りよく構成部品の移動を制御するように任意の波動を生じさせることがある。

供給システム１は、カメラを具備し、振動装置２のプレート３上での構成部品の位置を特定し、構成部品の分配及び配向の関数として、コンベヤ７、振動装置２、及びロボット４を作動するように配置される表示システム２５を備える。表示システム２５は、特に、構成部品のどのような蓄積も特定し、プレート３を振動させ、これらの構成部品の蓄積を破壊するように振動アクチュエータ１２を作動させ、プレート３を振動させ、これらの蓄積を破壊し、構成部品を均一に分配するように振動アクチュエータ１２を作動させるように配置される。

示されている例では、供給システム１は、コンベヤ７に、前記コンベヤ７が振動装置２の上方に配置される上部位置（図１のａ）と、前記コンベヤ７が振動装置２の下方に配置される下部位置（図１のｂ）の間の円形並進移動を与えるように配置された前記コンベヤ７を駆動する手段も備える。

図４を参照すると、コンベヤ７の前記駆動手段は、リニアコンベヤ７及びそのリニアバイブレータ８が静止しているように取り付けられるサポートプレート３０を備える。

サポートプレート３０は矩形であり、４つの脚部３２の一端３２ａで自由に回転してそれぞれ取り付けられ、その４つの角に分散される４本の足を備える。さらに、前記脚部３２のそれぞれは、下部位置と上部位置の間の円形並進移動をサポートプレート３０に、したがってコンベヤ７及びそのリニアバイブレータ８に与えるために、足３１とともに、２つの変形可能な平行四辺形を形成するようにその他端３２ｂによって回転で駆動される。

さらに、コンベヤ７を駆動するための手段は、前記脚部３２を回転で駆動するための機構を備える。

示されている代替策では、回転で脚部３２を駆動するための機構は、歯車３６が取り付けられた軸３５を回転させるモータ３４を備える。前記歯車３６は、図４に対して前部及び背部の２対の脚部３２の間で長手方向に、供給システムのフレーム３９上に自由に回転して取り付けられる軸３８上で静止して取り付けられる歯車３７とかみ合う。脚部３２の各対は、軸４０の回転を駆動するように歯車４１に対向して軸３８上に設けられるウォーム４２と協調する歯車４１を備える軸４０によって接続される。軸４０の各端に取り付けられるのは、脚部３２の端部３２ｂである。

コンベヤ７は、振動装置２側のその端部に平坦な横断方向リム４３を有する。振動装置２のプレート３は、前記コンベヤ７が下部位置にあるときにコンベヤ７の横断方向リム４３を受け入れるように配置されるショルダ４４を備える。

構成部品がコンベヤ７上の保管サイロから持ち出されると、後者は図５ｂに示される上部位置にある。リニアコンベヤ７は、振動装置２上の構成部品を運搬する。振動アクチュエータ１２は、プレート３を振動させるように作動され、したがって構成部品はプレート３上で移動する。表示システム２５のカメラは構成部品を観察し、表示システム２５は、ロボット４のハンドリングアーム５によって次に把持される構成部品を正しく配向させるように、振動アクチュエータ１２に、プレート３を全ての方向ｘ、ｙ、ｚ、及びその組み合わせで振動させるように命令する。このようにして、構成部品は、たとえ小さな構成部品も、ロボットによる把持に最適な位置に達するように、考えられる全ての方向で配向、分散、及び移動することができる。振動−観察−把持のサイクルは、連続的に繰り返される。

構成部品の移送動作が終了したとき、未使用の構成部品はプレート３の上に留まってよい。

モータ３４及びサポートプレート３０の駆動手段を作動することによって、コンベヤ７は、図５ａに示される下部位置にもたらされる。このようにして、コンベヤ７は、プレート３の下に配置され、したがって振動アクチュエータ１２を適切に作動することによって、プレート３上の構成部品は、プレート３の背部に向かって容易に移動され、コンベヤ７に返され、再循環される。プレート３の背部は、下部位置のコンベヤ７に向けたプレート３の構成部品の移動を容易にするバッフルを有することがある。

本発明によるシステムは、特に小型構成部品に適応しているが、システムがより大型の構成部品に使用できることは言うまでもない。

Claims (14)

1. ロボット（４）によって構成部品を把持できるようにするための表面を形成するプレート（３）、並びに３つの方向ｘ、ｙ、ｚの内の１つで前記プレート（３）を振動できるように、及びこれらの３つの方向ｘ、ｙ、及びｚの任意の組み合わせに対応する方向で前記プレート（３）を振動できるように配置される振動手段を具備する振動装置（２）を備え、前記振動手段が、少なくとも５自由度で移動するように配置される振動要素（１７）をそれぞれ備える振動アクチュエータ（１２）を備えることを特徴とする、構成部品を供給するためのシステム（１）。
2. 前記振動手段（１２）が、５Ｈｚと５００Ｈｚの間、好ましくは５０Ｈｚと３００Ｈｚの間の周波数で前記プレート（３）を振動させるように配置されることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
3. 前記振動装置（２）が、フレーム（９）、前記プレート（３）を支持する振動サポート（１１）も備え、前記振動サポート（１１）が、それぞれ、一方で前記振動サポート（１１）に接続され、他方で前記フレーム（９）に接続される前記振動アクチュエータ（１２）によって維持されることを特徴とする、請求項１及び請求項２のいずれか１つに記載のシステム。
4. 前記振動サポート（１１）が平行パイプ化されること、及び前記振動手段が、前記プレート（３）を支持する前記面という例外はあるが、前記振動サポート（１１）の前記表面で、前記方向ｘ、ｙ、及びｚにそれぞれ配置される少なくとも３つのバイブレータアクチュエータ（１２）から構成されることを特徴とする、請求項３に記載のシステム。
5. 前記振動アクチュエータ（１２）のそれぞれが、前記フレーム（９）上に取り付けられる静止要素（１４）と、前記静止要素（１４）に対して可動で取り付けられ、前記振動サポート（１１）に接続される前記振動要素（１７）と、前記静止（１４）要素及び前記振動（１７）要素を接続するベローズ（２０）の形をとり、前記振動要素（１７）が並進で３自由度、回転で少なくとも２自由度で移動できるように配置されたガイドと、それぞれ方向ｘ、ｙ、及びｚでの並進移動に続いて、前記振動要素（１７）を移動させ、前記振動要素（１７）を前記静止要素（１４）に対して振動させるように配置された振動発生装置（２３）とを備えることを特徴とする、請求項３及び請求項４のどれか１つに記載のシステム。
6. 前記振動発生装置（２３）が、圧電タイプ、電磁タイプ、空気圧タイプ、又は油圧タイプであることを特徴とする、請求項５に記載のシステム。
7. 各振動アクチュエータ（１２）が、周波数、振幅、及び位相の点で独立して制御され、任意の波動を生じさせることができることを特徴とする、請求項１から６のどれか１つに記載のシステム。
8. 前記システムが、前記振動装置（２）の前記プレート（３）上で構成部品を運搬するように配置されたコンベヤ（７）も備えることを特徴とする、前記請求項のどれか１つに記載のシステム。
9. 前記コンベヤ（７）が、リニアバイブレータ（８）によって動かされるリニアコンベヤであることを特徴とする、請求項８に記載のシステム。
10. 前記システムが、前記コンベヤ（７）が前記振動装置（２）の上方に配置される上部位置と、前記コンベヤ（７）が前記振動装置（２）の下方に配置される下部位置の間の前記コンベヤ（７）に円形並進移動を与えるように配置された前記コンベヤ（７）を駆動するための手段（３０、３１、３２）も備えることを特徴とする、請求項８及び９のどれか１つに記載のシステム。
11. 前記コンベヤ（７）の前記駆動手段が、２つの変形可能な平行四辺形を形成するように、脚部（３２）の他端（３２ｂ）によって回転で駆動される４つの脚部（３２）の一端（３２ａ）で関節接合され、それぞれ取り付けられた４本の足（３１）を備えるコンベヤ（７）サポートプレート、及び回転する前記脚部（３２）を駆動するための機構（３４、３５、３６、３７、３８、４０、４１）を備えることを特徴とする、請求項１０に記載のシステム。
12. 前記コンベヤ（７）は、前記振動装置（２）の側のその端部において、横断方向リム（４３）を有することと、前記振動装置（２）の前記プレート（３）が、前記コンベヤ（７）が前記下部位置にあるときに前記コンベヤ（７）の前記横断方向リム（４３）を受け入れるように配置されるショルダ（４４）を備えることを特徴とする、請求項１０及び請求項１１のどれか１つに記載のシステム。
13. 前記コンベヤ（７）が取り外し自在に取り付けられ、したがって前記コンベヤ（７）は分解し、保管要素として働くことができることを特徴とする、請求項８から１２のどれか１つに記載のシステム。
14. 前記システムが、前記振動装置（２）の前記プレート（３）上の前記構成部品の位置を特定し、前記構成部品の分布及び配向の関数として前記振動装置（２）及び前記ロボット（４）を作動するように配置される表示システム（２５）も備えることを特徴とする、前記請求項のどれか１つに記載のシステム。

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