JP2018080060A - アセンブリラインへ構成要素を供給するためのフィーダおよび方法 - Google Patents

Abstract

【課題】単純にされ、高額でなく、且つ、容易に適応可能であり、さらに、限定的な調整を必要とし、掃除しやすく、且つ、扱いやすい、アセンブリラインへ構成要素を供給するためのフィーダおよび方法を提供する。
【解決手段】複数のサイクルにわたり、分離された構成要素をアセンブリラインに提供するためのシステムは、中央軸に向かって構成要素を方向付けるように構成されたコンテナを含む。コンテナ内の細長い台座は、平坦な上面および複数のチャンネルを規定するリブを有する。台座は、中心軸に沿って移動するように往復可能に搭載され、各サイクルの間、構成要素を分離させる。分離された構成要素はアセンブリラインに移送される。
【選択図】図２

Description

本開示は、構成要素アセンブリラインに関し、より詳細には、構成要素アセンブリラインへの構成要素の改良された供給に関する。

バルク包装された構成要素をアセンブリマシンに自動的に供給することが、効率的な製造プロセスの特徴である。振動ボウルフィーダ、カーペットフィーダ、ステップフィーダ、遠心フィーダ、および、多数のアクチュエータを使用するシステムが、バルク供給される構成要素を切り離し、方向付けるのに使用されている。

どんな種類の振動フィーダも、供給されるパーツの量、表面仕上げ、および、幾何形状に基づいて慎重に調整される必要があり、また、高額で騒々しい傾向がある。また、振動は、オートメーション機器の他のパーツに伝わることがあり、これらの振動を隔離するためのステップが取られない限り問題を生じさせるおそれがある。フィーダが汚れると、または、任意の種類の変化が、供給されるパーツに対して成されると、フィーダは、専門家によって再調整される必要がある。また、これらのタイプのフィーダは、最も前寄りのパーツを前方へ押すために、列を成す多数のパーツの背圧に依拠しており、これが、動作のためにフィーダに必要とされるパーツの数の下限を設定し、また、別のパーツが登場し得る前に最も前寄りのパーツが再移動されることを必要とする。これにより、列を成す全てのパーツが処分されなければならないので、ロット切替えの間に、パーツの大きな損失を生じることがある。それはまた、１つの詰まりがアセンブリプロセスを停止させることを意味する。

ステップフィーダなど、多数のアクチュエータを備えるフィーダは、追加のパーツと、それらの正常動作のために必要とされる制御システムとに起因して、本質的に一層複雑である。ステップフィーダは、バルク材料のホッパーからコンベヤー上へ、少数個のパーツを持ち上げ、その後コンベヤー上でパーツが分類され得る。ステップフィーダは、振動フィーダよりもあまり詰まりにくく、且つ、調整を必要としないが、ステップフィーダは、非常に小さなパーツの問題を抱える。というのも、小さなパーツは、分離して、ステップとコンベヤーベルトとの間を移送するのが一層困難であるからである。パーツと接触する数多くの表面と一体化した、これらのフィーダ上に存在する小さな裂け目および隅が、これらのフィーダを洗浄および浄化することを時間のかかるものにし、これが、アセンブリラインの設備コストを増加させる。また、それにより、パーツが損傷する場合、または、適切に供給されない場合、問題を特定するのが一層難しくなる。

さらに、視覚誘導ピックアンドプレース動作が、現代のアセンブリラインにおいてますます普及しており、また、商業的に利用可能な供給の解決策は、これらの動作の変化する需要に対処するように必ずしも最善に装備されていない。既存の供給オプションは高額であることがあり、精密な調整および調節を必要とし、また、構成要素の変化に容易に適応できない。

本開示は、単純にされ、高額でなく、且つ、容易に適応可能な、アセンブリラインへ構成要素を供給するためのフィーダおよび方法を提供することにより、従来技術の欠点を克服する。さらに、本開示は、限定的な調整を必要とし、掃除しやすく、且つ、扱いやすい、アセンブリラインへ構成要素を供給するためのフィーダおよび方法を提供する。

一実施形態において、本開示は、構成要素（構成部品）を提供するためのフィーダ（供給器）に関する。フィーダは、構成要素を保持するためのコンテナを含み、コンテナは、傾斜された内壁および通路を有する。細長い台座は、上面および複数のチャンネルを規定するリブを有する。台座は、通路を通って縦軸に沿って移動するために往復可能に搭載される。アクチュエータが、台座を、軸に沿って低い位置と高い位置との間で移動させる。台座が低い位置にあるとき、コンテナの内壁が、台座の上面上へ構成要素を方向付ける。台座が低い位置から高い位置へ移動すると、複数の余分な構成要素がチャンネルを通って分散される。台座が高い位置にあるとき、複数の選ばれた構成要素が上面上で構成要素から分離される。「選ばれた構成要素」とは、アセンブリラインまたは溶接ステーションなど、別の場所に移送するために、台座の上面上の頂部上で適切に方向付けられた構成要素を指す。

少なくとも１つの実施形態において、通路は、コンテナ内で中心に置かれてよい。チャンネルは、中央の横軸から台座の外側へ、少なくとも２０度の角度で傾斜されてよい。他の実施形態において、チャンネルは、中央の横軸から台座の外側へ、２５度から３０度の間の角度で傾斜する。内壁は、少なくとも３５度の傾斜を有してよい。他の実施形態において、内壁は、少なくとも５０度の傾斜を有する。

少なくとも１つの実施形態において、台座リブは実質的に１／８”（インチ）幅であり、および／または、チャンネルは実質的に１／４”（インチ）幅である。台座の上面は、構成要素を保持するための窪みを有してもよい。いくつかの実施形態において、上面は、実質的に６５ｍｍの直径を有する。

フィーダは、フィーダの上方に縦軸に沿って置かれる光学デバイスを含んでよい。光学デバイスは、台座の上面に向かって着色光を方向付ける光源を有してよい。光学デバイスは、さらに、台座の上面上の構成要素への着色光の反射を検出する受光器を有してよい。

少なくとも１つの実施形態において、本開示は、選ばれた構成要素をアセンブリラインに提供するための方法を含む。方法の少なくとも１つの実施形態において複数の構成要素が、構成要素コンテナに提供される。細長い台座が、選ばれた構成要素を分離するために、構成要素コンテナ内で、低い位置と高い位置との間で繰返し作動される。選ばれた構成要素の量が、各サイクルで測定される。或る値が、各サイクルに関する選ばれた構成要素の測定された量に基づいて記憶される。記憶された値は、選ばれた構成要素の量の移動平均であってよい。選ばれた構成要素は、アセンブリラインに移送される。予め決められた閾値が、記憶された値のいくつかに基づいて算出される。記憶された値のうちの１つが予め決められた閾値よりも低いかどうかに基づいて、構成要素コンテナを再補充するかどうかの判定が成される。

いくつかの実施形態において、方法は、上面および複数のチャンネルを規定するリブを有する台座を使用して実施される。付加的に、または代替的に、方法は、選ばれた構成要素へ、および受光器へ着色光を反射させるステップを含んでよい。選ばれた構成要素の量は、受光器に入る着色光に基づいて測定されてよい。

少なくとも１つの実施形態において、本技術は、複数のサイクルにわたって、分離された構成要素をアセンブリラインに提供するためのシステムを含む。「分離された構成要素」とは、アセンブリラインまたは溶接ステーションなど、別の場所への移送のために、台座の上面の頂部上で適切に方向付けられた構成要素を指す。システムは、中心縦軸へ向かって構成要素を方向付けるように構成された通路を有するコンテナを含む。上面と複数のチャンネルとの両方を規定するリブを備える細長い台座は、通路を通って軸に沿って移動するために、往復可能に搭載される。台座は、複数のサイクルにわたって繰返し作動され、台座は、各サイクルの間、分離された構成要素の量を提供する。分離された構成要素の量の１つまたは複数は、アセンブリラインに係合および提供される。システムは、分離された構成要素の量に関する命令セットおよびデータを記憶するメモリを含む。プロセッサは命令セットを実行し、プロセッサはメモリと通信する。プロセッサは、各サイクルに関する、分離された構成要素の量を表す値を測定および記憶するように作用する。また、プロセッサは、記憶された値の１つまたは複数に基づいて、予め決められた閾値を算出することができる。さらに、プロセッサは、複数のサイクルのための分離された構成要素の量の移動平均に基づいて、平均を算出してよい。プロセッサは、この平均が予め決められた閾値よりも低いかどうかに基づいて、コンテナを再補充するかどうかを判定してよい。

開示されるシステムに関係する当業者が、当該システムの製造法および使用法を一層容易に理解するように、以下の図面に対する参照が成されてよい。

本開示に従った、アセンブリラインに構成要素を提供するためのワークステーションの斜視図である。

本開示に従った、構成要素フィーダの斜視図である。

低い位置で示される、図２の構成要素フィーダの部分的な断面図である。

高い位置で示される、図２の構成要素フィーダの部分的な断面図である。

本開示に従った、選ばれた構成要素をアセンブリラインに提供する方法を示すフローチャートである。

いくつかのサイクルにわたって、選択的に分離された構成要素の量に対して、コンテナ内の構成要素の既知量を表す量をプロットするグラフである。

サイクル毎に選択的に分離された構成要素対コンテナ内の構成要素の量の１００ポイント移動平均のグラフである。

本開示のいくつかの実施形態に従った、埋め込まれた光学デバイスを備える台座の斜視図である。

本開示の図８の実施形態に従った、台座リブの上面図である。

本技術は、構成要素アセンブリラインへ構成要素を供給することに関連した従来技術の課題の多くを克服する。本明細書において開示されるシステムおよび方法の利点およびその他の特徴は、本発明の代表的な実施形態を説明する図面と共に、一定の好ましい実施形態の以下の詳細な説明から、当業者に一層容易に明らかとなろう。

ここで図１を参照すると、本開示に従った構成要素アセンブリラインのためのワークステーションが、１００で全般的に示されている。ワークステーション１００は、アセンブリのための２つの構成要素（図示せず）を溶接によって接合するように働く。ワークステーション１００は、第１の構成要素フィーダ１０４を支持するための２つの部分のアセンブリラインプラットフォーム１０２を含む。第１の構成要素フィーダ１０４は、第１の構成要素のトレイ１０６を含む。第１のロボットアーム１０８は、トレイ１０６と溶接ステーション１１０との間で第１の構成要素を移送する。

本開示に従って設計された第２のフィーダ２００は、第２のロボットアーム１１２に第２の構成要素２３０、２３２を提供する。第２のロボットアーム１１２は、互いに溶接するための溶接ステーション１１０で、第１の構成要素上へ第２の構成要素２３０、２３２を移送する。異なるやり方において、フィーダ１０４、２００は、選ばれた構成要素２３０が、溶接ステーション１１０に提供され得るように、選ばれた構成要素２３０を分離するように働く。以下の説明において、第１の構成要素はセンサベースであり、第２の構成要素２３０、２３２は、センサベースに溶接されるハーフボールである。「選ばれた構成要素（ｓｅｌｅｃｔ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ）」、「分離された構成要素（ｉｓｏｌａｔｅｄ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ）」等の用語は、アセンブリラインまたは溶接ステーション１１０などの別の場所への移送のために、フィーダ２００の台座２０４の上面２１２上に適切に方向付けられた構成要素を指す。例えば、ハーフボール構成要素の場合は、適切に方向付けられた構成要素は、丸みのある面が台座２０４の上面２１２に抗し、一方で平坦な面が上向きであるように配置される。

再び図１を参照すると、図示される実施形態において、電気機械的アーム１１２は、視覚誘導ピックアンドプレース技術を使用して、選ばれた構成要素２３０を移送する。電気機械的アーム１１２は、キーパッドを介してユーザにより、プログラムまたはアルゴリズムモジュールからの命令により、または、それらのいくつかの組み合わせにより、動作されてよい。図示される実施形態において、光学デバイス１１４が、フィーダ２００の真上に配置される。光学デバイス１１４は、着色光（すなわち、赤）を放出する光源と、放出された色のついた光（着色光）（すなわち、赤い光のみ）と同じ色から成る光のみを検出する受光器とを含む。このやり方において、光学デバイス１１４は、本明細書においてより完全に説明されるように、フィーダ２００によって分離された構成要素２３０上へ着色光を放出する。分離された構成要素２３０の着色光の反射および検出により、ロボットアーム１１２が、バキュームを使用して所望の構成要素２３０をピックすることが可能となる。標準光ではなく着色光を使用することにより、光学デバイス１１４は、外部の光源からの干渉を減少させる。

電子機器キャビネット１１６は、ワークステーション１００の動作を促進するためにいくつかのアイテムを保持する。１１８で全般に図示されるように、例えば、処理モジュール、コンピュータ、サーバ等の形で、追加の処理および性能も提供される。当業者によって理解されるように、一般に、支持する電子機器は、アーム１０８、１１０、溶接ステーション１１２、光学デバイス１１４、フィーダ１０４、２００、ユーザインターフェース（図示せず）、および、その他の構成要素を実行するための特定用途向けハードウェアである。より詳細には、キャビネット１１６は、一般に、命令に応答しそれを処理する回路要素であるプロセッサを含んでよい。プロセッサは、これに限定されないが、中央処理ユニット、演算論理ユニット、特定用途向け集積回路、タスクエンジン、および／または、それらの任意の組合せ、配置または数を含んでよい。プロセッサはメモリと通信する。典型的なメモリは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、書換え可能なフラッシュメモリ、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、１／０動作を行うためのメカニズムおよび構造、ならびに、磁気ハードディスクドライブなどの記憶媒体を含む。メモリは、内臓および外部メモリの組合せであってよい。メモリは、本技術の機能を行うために必要に応じて、ソフトウェアおよび複数のモジュールを含む。

例えば、ソフトウェアは、プロセッサ上での実行のためのオペレーティングシステムを含んでよい。ソフトウェアまたはコードは、一般にコンピュータ命令を指し、こうしたコンピュータ命令は、１つまたは複数のデジタルデータ処理デバイス上で実行される場合、メモリにおける実行環境内で、操作パラメータ、シーケンスデータ／パラメータ、データベースエントリ、ネットワーク接続パラメータ／データ、変数、定数、ソフトウェアライブラリ、および／または、命令の適正な実行に必要とされる任意のその他の要素との対話を生じさせる。

モジュールは機能的態様であり、ソフトウェアおよび／またはハードウェアを含んでよい。典型的に、モジュールは、タスクを達成するため、必要な構成要素を包含する。同じハードウェア（例えば、メモリおよびプロセッサ）が、複数のモジュールと、タスクを達成するために必要に応じて利用可能なそのようなハードウェアの部分とを実施できることが想定される。例えば、データベースモジュールは本技術のいくつかの局面の適正な動作のために必要なデータおよび多数のデータベースを作成、記憶および保持する。オペレータがアセンブリラインの動作をプログラムすることを可能とするように、プログラムモジュールは命令セットを記憶する。プロセッサが、１つまたは複数のアルゴリズムをアセンブリラインの動作に適応させることを可能とするように、また、ユーザ入力に応じて実際のアルゴリズムを変更することを可能とするように、アルゴリズムモジュールは命令セットを記憶する。

キーパッドやタッチスクリーンディスプレイなどの入力および出力デバイスは、制御、動作、保守等のためのワークステーション１００の部分である。キーパッドは、本技術に従った動作を達成するために、必要に応じて、任意の数のボタン、ダイヤル、セレクタスイッチ等を有してよい。同じように、ディスプレイは、複数の異なるスクリーンを有してよい。各スクリーンは、本技術に従って動作を達成するために、必要に応じて、アイコン、グラフィクス、数字、文字等などの情報を表示する領域を有してよい。また、電源スイッチは一般に入力デバイスである。また、アセンブリラインは、適正な動作のために必要に応じて、様々な他の回路要素（明確に描かれていない）を含む。例えば、回路要素は、積分Ａ／Ｄ変換回路要素、積分ディスプレイドライバ、周辺ｅｅｐｒｏｍ（ユーザ設定等を記憶するための不揮発性書換え可能なメモリ）、または、外部フラッシュメモリチップ（インフィールドソフトウェア更新用）を含んでよい。図示されないが、ワークステーション１００は筐体を含み、こうした筐体は、適時にのみ構成要素２３２の手動の再補充が可能となるように、選択的にロックし得ることも想定される。

次に図２を参照すると、本技術に従ったフィーダ２００の斜視図が示される。フィーダ２００の動作において、ユーザは、いくつかの構成要素２３２をコンテナ２０２へ流し込む。アクチュエータ２０６が、台座２０４をコンテナ２０２における通路２０８（図３）を通って中心縦軸「ａ」に沿って移動させるように、台座２０４はコンテナ２０２内に往復可能に搭載され、台座２０４は、コンテナ２０２に対して低い位置（図３）と高い位置（図４）との間を移動する。図示されるアクチュエータ２０６は空気圧シリンダであるが、任意のタイプのリニアアクチュエータが使用されてよいことを当業者は理解するであろう。

コンテナ２０２は、傾斜された内壁２１０を含み、台座２０４が低い位置にあるとき、コンテナ２０２の内壁２１０が台座２０４の上面２１２上へ構成要素２３２を方向付ける。それゆえ、低い位置において、少なくともいくつかの実施形態において、台座２０４の上面は、実質的にコンテナ２０２のリム２１４の下にある。例えば、低い位置において、台座２０４の上面は、縦軸「ａ」に沿って、コンテナ２０２の底面２１６の下、コンテナ２０２の底面２１６（すなわち、図３参照）と同等、または、コンテナリム２１４と底面との途中の、或る地点にあってよい。

この実施例において、構成要素２３２はハーフボールである。これらの特定の構成要素２３２は説明目的のために使用されており、本発明は種々の製造構成要素と共に使用されてよいことが当業者によって理解される。少なくとも３５度の内壁２１０の傾斜が、台座が低い位置にあるとき、上面２１２上へいくつかの構成要素を方向付けるのに効果的である。例示的な実施形態は、４０度から５０度の間の傾斜を使用しており、これは、構成要素２３２がハーフボールである場合に効果的である。

他方、高い位置において、図２および図４におけるように、台座２０４の上面２１２は、構成要素２３０を分離しようとし、それゆえ、コンテナ２０２のリム２１４の付近または上方など、コンテナ２０２内の構成要素２３２の高さ（ｌｅｖｅｌ）の上方の場所にあってよい。上面２１２は、複数の平行に離間されたリブ２２０によって規定される。一連のチャンネル２２２がリブ２２０間に形成される。チャンネル２２２がシュートとしての働きをして、ハーフボール２３２がそこを通って摺動できるように、台座２０４の本体２２４は対向する傾斜された上面２２６を有する。

動作において、コンテナ２０２は、ハーフボール２３２で部分的に補充される。台座２０４が低い位置から高い位置に移動すると、ハーフボール２３２は、上面２１２上で分離される。いくつかのハーフボール２３２が平坦な側を下にし、その他のハーフボール２３２が平坦な側を上にするように、上面２１２は平坦である。以下でより詳細に説明するように、チャンネル２２２により、効果的に、ハーフボール２３２がコンテナ２０２へ逆流することを可能とするので、ハーフボール２３２は積み重ならない。

台座２０４は、異なる構成要素のタイプと、または、様々なアセンブリライン装置と効果的に作動するように構成されてよい。一実施形態において、台座２０４の上面２１２は、おおよそ６５ｍｍの直径を有する。他の実施形態において、上面２１２は、少なくとも５０ｍｍの直径を有する。台座２０４はまた、実質的に１／８インチ幅（ｗｉｄｅ）のリブ２２０と、実質的に１／４インチ幅（ａｃｒｏｓｓ）のチャンネル２２２とを有する。例示的な台座のすべての寸法は、ハーフボールなどの様々な構成要素を分離するのに効果的である。描写される実施形態に対するわずかな変更により、台座は、本明細書において開示される方法および装置から逸脱することなく、さらに種々の製造構成要素と共に使用されることが可能となる。例えば、いくつかの実施形態において、フィーダは、平坦な金属リングである構成要素と作動するように構成されてよい。

次に図３および図４を参照すると、フィーダ２００の断面図が、それぞれ低い位置および高い位置において図示されている。フィーダ２００は、台座２０４を、図３の低い位置と図４の高い位置との間で縦軸「ａ」に沿って動かすアクチュエータ２０６を有する。台座２０４が低い位置から高い位置に上昇すると、リブ２２０の上面２１２上に固定して置かれていない構成要素２３２は、チャンネル２２２を通って分散される。チャンネル２２２は概して、隆起先端２２８から下方へ傾斜する。

構成要素２３２によれば、チャンネル２２２は少なくとも２０度の傾斜で効果的であり得る。示される実施形態において、チャンネルは２５度から３５度の間の角度で傾斜する。効果的なチャンネルの傾斜により、余分な構成要素２３２が、台座上面２１２から離れて方向付けられ、また、台座２０４が上昇すると、コンテナ２０２内へ戻ることが可能となる。余分な構成要素２３２は、例えば、他の構成要素２３２の上部上に積み重ねられて一塊にされた構成要素２３２、または、台座２０４が上がるとき、台座リブ２２０のうちの１つによって直接的に支持されない構成要素２３２を含んでよい。それゆえ、台座２０４が高い位置に達するとき、複数の選ばれた構成要素２３０が、その他の構成要素２３２から分離され、上面２１２上に残る。その他の実施形態において、窪みがリブ２２０の上面２１２上に形成されて構成要素２３２を保持し、選ばれた分離された構成要素２３０がチャンネル２２２を通って摺動することを防ぐのを助ける。いったん分離された構成要素２３０が、高い位置における台座２０４により、上面２１２上にあると、分離された構成要素２３０は構成要素アセンブリラインへ供給され得る。

選ばれた構成要素２３０が台座２０４から再移動された後、台座２０４は、低い位置に戻ってよく、台座２０４を作動させて構成要素２３０、２３２をアセンブリラインに供給するプロセスが繰り返される。いくつかの繰返しの後、コンテナ２０２に残された構成要素２３２の総数が減少し始める。或る一定の地点の後、低い位置から高い位置に台座２０４を作動させる各サイクルは、構成要素２３２の減少に起因して、分離された構成要素２３０を一層少なくする結果となる。この境界で、コンテナ２０２内の構成要素２３２の総数がゼロに近づくと、フィーダ２００は効率的でなくなる。それゆえ、いったん構成要素２３２の総数が予め決められた閾値を下回ると、コンテナ２０２を再補充し、より多くの構成要素２３２をコンテナ２０２に加えることが有利であり得る。

次に図５を参照すると、コンテナ２０２における少な過ぎる構成要素２３２の非効率性の少なくともいくつかを防止する、選ばれた構成要素２３０をアセンブリラインに提供する方法のためのフローチャート５００が示してある。まずステップ５０２で、複数の構成要素２３２がコンテナ２０２内へ置かれる。次にステップ５０４でロボットアーム１１２への提供のために、選ばれた構成要素２３０を分離させるため、台座５０４が、低い位置から高い位置に移動する。

ステップ５０６で、光学デバイス１１４は、適切に方向付けられた、選ばれた構成要素２３０を画像表示する。構成要素２３０、２３２は金属性のハーフボールなので、構成要素２３０、２３２は、平坦な側または丸みのある側のいずれかが上の状態で、概ね上面２１２上に置かれる。ワークステーション１００において、平坦な側が上向きの状態で方向付けられた構成要素２３０のみが、「選ばれた構成要素」と見なされる。その理由は、それらが適切に方向付けられており、電気機械的アーム１１２による溶接ステーション１１０への移送の準備が整っているからである。

適切に方向付けられた、または、選ばれた構成要素２３０は、光学デバイス１１４からの赤い光に垂直に方向付けられた、光沢のある平坦な側を有するので、選ばれた構成要素２３０は、容易に検出される円形のディスクを光学デバイス１１４に反射させる。不適切に方向付けられた構成要素２３２は光を散乱し、光学デバイス１１４の処理ソフトウェアにおいて簡単に無視される。光学デバイス１１４は、光学情報を処理し、光学情報をロボットアーム１１２のための位置に変換する。

ステップ５０８で、ロボットアーム１１２は、光学デバイス１１４により受け取られた反射した着色光の場所および強さに基づいて、選ばれた構成要素２３０を単に移送するように指示される。選ばれた構成要素２３０が、溶接ステーション１１０に、準備のできたセンサベース上へいったん移送されると、ステップ５１０で、溶接ステーション１１０は溶接動作を行う。その後、完成部品が、他のアーム１０８によりトレイ１０６内へ再配置され、その他の場合は、アセンブリラインを通過される。ロボットアーム１０８は、溶接ステーション１１０で別のセンサベースを準備する。上面２１２上で利用可能である場合、ロボットアーム１１２は、別のハーフボール２３０を、溶接ステーション１１０の位置へ移送し、上面２１２および／またはトレイに溶接を必要とする構成要素がなくなるまで動作が繰り返される。

ステップ５１２で、より多くのセンサベースが溶接を必要とする場合、より多くの選ばれた構成要素２３０を提供するために、台座２０４は循環し、低い位置に下がり、その後高い位置に戻る。好ましくは、空気シリンダ２０６は、ダンパーを含み平滑な動作を有し、それにより、選ばれた構成要素２３０の最大数が台座２０４の各サイクルにおいて提供される。選ばれた構成要素２３０がもはや必要とされないか、または、コンテナ２０２の再補充が適正であるまで、台座２０４のサイクル（循環）が繰り返される。追加のハーフボール２３０、２３２が必要とされない場合、フローチャート５００は、ステップ５１６に進み、フローチャート５００は終了する。追加のハーフボール２３０、２３２が必要とされる場合、フローチャート５００はステップ５１４に進む。

ステップ５１４で、フローチャート５００は、コンテナ２０２がハーフボール２３２で再補充されるべきかどうかを判定する。ハーフボール２３２の供給が十分であり、その結果、十分な選ばれた構成要素２３０が効率的な動作のために提供される場合、フローチャート５００はステップ５１２に進んで、台座のサイクルおよび選ばれた構成要素２３０の提供を継続する。プロセスがコンテナ２０２における追加のハーフボールから利益を受ける場合、フローチャート５００はステップ５１８に進む。ステップ５１８で、コンテナ２０２を手動で載せるため、台座２０４は低い位置へ移動し、ハーフボールの予め測定されたバッグがコンテナ２０２内へ注がれる。

フローチャート５００のステップ５１４で、ワークステーション１００は、追加のハーフボール２３２がコンテナ２０２において必要とされるかどうかを判定する。ハーフボール２３２が少なすぎる場合、選ばれた構成要素２３０の最小数がロボットアーム１１２に提供される。１つのアプローチにおいて、５，０００個など、ハーフボール２３２の予め決められた量がコンテナ２０２に乗せられる。使用されるハーフボール２３２の数は追跡できるので、１，５００個がコンテナ２０２に残っているなど、より低い閾値に達した際、オペレータは、再補充するように、また、与えられた筐体にアクセスするように促されてよい。ワークステーション１００が、ハーフボール２３２の数を再補充するように知らされるように、ハーフボール２３２の追加のバッグは、スキャンされる必要のあるバーコードを有してもよい。

別の実施形態において、ワークステーション１００は、コンテナ２０２が再補充を必要とするかどうかを判定するために、台座２０４の各サイクルに関する、選ばれた構成要素２３０の量を追跡する。複数のサイクルの間、選ばれた構成要素２３０の量の移動平均と等しい値が記憶される。予め決められた閾値は、記憶された値のいくつかに基づいて計算されてよい。その後、最新の記憶された値が予め決められた閾値よりも低いかどうかに基づいて、構成要素コンテナ２０２をいつ再補充するかに関して判定が成される。

例えば、次に図６および図７を参照すると、予め決められた閾値を計算するために使用され得るデータをプロットするグラフ６００、７００が示してある。これらのグラフは、コンテナ内のハーフボール構成要素に関連するデータを反映するが、本技術が幅広い製造構成要素に適用されてよいことを当業者は理解する。

図６を参照すると、天井取り付けカメラ１１４が、台座２０４の各サイクルの間、適切に方向付けられたハーフボールまたは選ばれた構成要素２３０の数をカウントするために使用されてよい。図６の各グラフの線は、コンテナ２０２内のハーフボール２３２の既知量を反映する。台座２０４が低い位置と高い位置との間で作動されると、選ばれた構成要素２３０は分離される。コンテナ２０２内の構成要素２３２の特定量を表すグラフの線は、おおよそ１，１００回のサイクルにわたる、選ばれた構成要素２３０の数の１００ポイントの移動平均を示すようにプロットされる。それゆえ、図６のグラフは、様々な既知のコンテナ２０２の補充レベルでの、構成要素２３０が選択される期待数を示す。例えば、２，０００個の補充レベルでの、選ばれた構成要素２３０の典型的な１００ポイント平均は、１サイクルにつき約１７個の構成要素２３０である。７５０個のボールの補充レベルで、選ばれた構成要素２３０の１００ポイント平均は、１サイクルにつきおよそ２個である。

図７は、構成要素２３２でコンテナ２０２を再補充するための好適な時間を判定するために、図６のデータをプロットするグラフ７００である。より低い構成要素補充レベル（すなわち、１，２５０個より下）で、台座２０４を循環させることは、サイクル毎に、より少ない数の選ばれた構成要素２３０を分離させ、従って非効率的になる。それゆえ、様々な補充レベルで、サイクル毎に、選ばれた構成要素２３０の平均数をプロットすることは、ユーザが、最新のサイクルにおける選ばれた構成要素２３０の数に基づいて再補充が必要かどうかを判定するのを助けることができる。これにより、ユーザは、残っている構成要素２３２がほとんどないときに台座２０４を循環させることの非効率性を防止できる。

さらに図７を参照すると、垂直軸上に、グラフ７００は、コンテナ２０２内の構成要素２３２の様々な数のための１００ポイント移動平均の平均を有する。水平軸上に、コンテナ２０２における構成要素２３２の補充レベルまたは数が示されている。１００ポイント移動平均の平均が実線７０２によって表されており、点線７０４は、プラスマイナス３の標準偏差を表す。グラフ７００は、選ばれた構成要素の量の１００ポイント移動平均の平均が、７．５など、或る一定のレベルを下回るとき、各サイクルの間、ますます少ない構成要素２３２が分離されることを示す。それゆえ、予め決められた閾値は、７．５に設定されてよい。このように、選ばれた構成要素２３０の１００ポイント移動平均がいったん７．５を下回ると、オペレータは、構成要素２３２でコンテナ２０２を再補充するように判定してよく、または、促されてよい。

あるいは、各サイクルで４個またはそれ以上の選ばれた構成要素２３０を分離することが依然としてかなり効率的であると、オペレータが判定することがあり、または制御システムが設定することもあり、４個の選ばれた構成要素２３０の移動平均で、予め決められた閾値を設定するように決定することもある。いずれにせよ、選ばれた構成要素２３０の数が８個またはそれ以上のとき、方法は、各サイクルでますます少ない構成要素２３２が、分離される地点に必ずしも到達していないことをユーザは理解する。例えば、選ばれた構成要素２３０の平均が１０個であった場合、コンテナ２０２には３，０００個の構成要素２３２が残されており、この場合、１，５００個以上の追加の構成要素２３２がコンテナ２０２から再移動されるまでは、効率は、現在のレベルよりも著しく下がらない。その他の予め決められた閾値は、構成要素のタイプ、１００ポイント移動平均の形、および、サイクル毎の選ばれた構成要素２３０の所望の量に従って使用されてよい。この結果、サイクルに費やされる時間が減少することにより、ワークステーション１００は非常に効率的に稼働する。

次に図８を参照すると、本開示のいくつかの実施形態に従った、埋め込まれた光学デバイス８１４を備える台座８０４の斜視図が示されている。台座８０４は、本明細書において述べられる違いを除いて、台座２０４と同じように機能し、同様に、フィーダ２００などのフィーダの部分も含まれる。台座２０４のように、台座８０４は平坦な上面８１２を規定するリブ８１２と、その間にチャンネル８２２とを含む。埋め込まれた光学デバイス８１４が見えるように、台座８０４の外面８４８はここでは破線で示されている。光学デバイス８１４は、縦軸を基準にして、リブ８２２の平坦な上面８１２の下に置かれ、また、台座８０４内の光源８５０を固定する、より小さな内部取付け台座８５２を含む。注意すべきは、内部取付け台座８５２は、台座８０４内の光源８５０を固定する１つのやり方に過ぎず、当業者に知られているように、その他の取付け構造が異なる実施形態において使用されてもよい。

台座８０４の内部は少なくとも光源８５０とリブ８２２の上面８１２との間で透明である。これにより、光源８５０が、台座８０４を通って上面８１２の外に光を投射することが可能となる。投射された光は、着色または非着色の光であってよい。第２の光学デバイス（本明細書において図示せず）が、光源８５０からの光を受け取るように、縦軸「ａ」に対して上面８１２の上方に位置決めされてよい。例えば、レシーバとして働く光学デバイスは、図１に示すように光学デバイス１１４であってよく、同じように、台座８０４を搭載するフィーダの上方に位置決めされてよい。

図９に目を向けると、図８の実施形態に従った、台座リブ８１２の上面図が示されている。特に、リブ８１２は、台座８０４が高い位置へ作動された後の高い位置において示されている。いくつかの構成要素８３０ａ〜８３０ｅ（概して８３０）がリブ８２０の上面８１２上に残り、他方、その他の構成要素は、チャンネル８２２を通ってコンテナ（図示せず）内へ戻って分散されている。図８に関して述べたように、光源８５０を備える光学デバイス８１４が、上面８１２の下に置かれ、受光器を備える光学デバイス（例えば、光学デバイス１１４）が、上面８１２の上方に置かれる。示される実施例において、受光器は、光源８５０からの光を、光が透明の台座８０４を通過した後に受け取る。構成要素８３０が光源８５０と受光器との間にある場合、光は遮られ、シルエットが受光器の視野に現れる。このシルエットに基づいて、受光器は、所望の環境の下で理想的な選ばれた構成要素８３０を識別できる。ワークステーション１００は、選ばれた構成要素８３０を、例えば、ロボットアーム１０８、１１０の１つによりそれらをピックアップすることにより、アセンブリラインに組み込んでよい。

さらに図９を参照すると、異なる環境においてパラメータが設定されて、シルエットのどのタイプおよび／または形状が、アセンブリラインに含むのに望ましい、選ばれた構成要素８３０と関連するかを、ワークステーション１００に伝えてよい。例えば、図９において、構成要素８３０ｂは、構成要素８３０ａの頂部上に部分的に乗っている。ほとんどの場合、この構成は、ロボットアーム１０８、１１０が単一の構成要素を引くのを困難にし、アセンブリエラー（例えば、１つのみが所望される場合に、２つの構成要素が同時にピックされること）、または、非効率（例えば、ロボットアーム１０８、１１０が１つの構成要素のみを慎重にピックアップしようとして時間を消費すること）という結果となるおそれがある。それゆえ多くの場合、ユーザは、積み重ねられた構成要素８３０ａ、８３０ｂをシステムが完全に監督することを所望することがある。シルエットではなく反射光が信頼される場合、構成要素８３０ｂがいくらかの光をレシーバから単に逸らしており、また、構成要素８３０ａは、単一の分離された構成要素であるように見えることがあるので、受光器にとって、そのような構成を識別するのが困難なことがある。

同様に、シルエットを信頼することは、構成要素８３０ｃ、８３０ｄなど、互いに近接する構成要素を識別する効果的なやり方である。構成要素８３０ａ、８３０ｂのように、ユーザは、エラーおよび非効率性を避けるため、互いに近接した構成要素８３０ｃ、８３０ｄをピックアップするのを避けるように所望するであろう。それゆえ、構成要素８３０のシルエットを識別するために、上面８１２の下の光源８５０と上面の上方の受光器とを使用することにより、ワークステーションは、構成要素８３０ｅといった、積み重ねられても、その他の構成要素に近接してもいない構成要素８３０を抽出することのみを必要とする。

いくつかの要素の機能が、代替的な実施形態において、より少ない要素、または単一の要素により実施されてもよいことが当業者によって理解される。同じように、いくつかの実施形態において、任意の機能要素が、示された実施形態に関して説明されたものよりも少ない、または異なる動作を行ってもよい。また、説明目的のために別個に示された機能要素（例えば、ロボット、トレイ、電子機器モジュール等）は、特定の実施において、その他の構成要素内に組み込まれてもよい。

本技術が、好ましい実施形態に関連して説明されたが、本技術から逸脱することなく、様々な変更および／または修正が本技術に対して成されてよいことを、当業者は即座に理解する。例えば、各請求項は、それらが当初請求されたものでなくとも、多数の従属的なやり方で、任意または全ての請求項に従属し得る。

Claims (15)

1. 構成要素を提供するためのフィーダであって、
   前記構成要素を保持するためのコンテナであって、傾斜された内壁および通路を有する、前記コンテナと、
   平坦な上面と複数のチャンネルとの両方を規定するリブを有する細長い台座であって、前記通路を通って長手方向の軸に沿って移動するために往復可能に搭載される、前記細長い台座と、
   前記長手方向の軸に沿って、前記台座を低い位置と高い位置との間を移動させるためのアクチュエータとを含み、
   
   前記台座が前記低い位置にあるとき、前記コンテナの内壁が前記台座の平坦な上面上へ前記構成要素を向かわせ、
   前記台座が前記低い位置から前記高い位置へ移動すると、複数の余分な構成要素が前記チャンネルを通って分散され、
   前記台座が前記高い位置にあるとき、複数の選ばれた構成要素が前記平坦な上面上で他の構成要素から分離され、前記選ばれた構成要素は、分離されたときに地面に対して上向きになる平坦な側を有する、
   フィーダ。
2. 請求項１に記載のフィーダであって、前記通路が前記コンテナ内の中央に置かれる、フィーダ。
3. 請求項１に記載のフィーダであって、前記チャンネルが、前記台座の中央の横方向の軸から外側へ、２５度から３０度の間の角度で傾斜する、フィーダ。
4. 請求項１に記載のフィーダであって、前記リブの各々が実質的に１／８”（インチ）幅であり、前記チャンネルの各々が実質的に１／４”（インチ）幅であり、前記平坦な上面が実質的に６５ｍｍの直径を有する、フィーダ。
5. 請求項１に記載のフィーダであって、前記リブが、構成要素を保持するための窪み（ディンプル）を有する、フィーダ。
6. 請求項１に記載のフィーダであって、フィーダはさらに、前記台座の上方に前記長手方向の軸に沿って置かれる光学デバイスを含み、前記光学デバイスが、前記平坦な上面に向かって着色光を向かわせる光源、および、前記構成要素からの着色光の反射を検出するための受光器を含む、フィーダ。
7. 請求項６に記載のフィーダであって、フィーダはさらに、前記受光器により受け取られた前記着色光の反射に基づいて、選ばれた構成要素をピックアップするように構成されるロボットアームを含む、フィーダ。
8. 請求項１に記載のフィーダであって、前記台座が透明であり、フィーダはさらに、
   前記平坦な上面の下の前記台座内に、前記長手方向の軸に沿って埋め込まれた第１の光学デバイスであって、当該第１の光学デバイスが前記平坦な上面へ向かって光を向かわせる光源を含む、前記第１の光学デバイスと、
   前記台座の上方に前記長手方向の軸に沿って置かれる第２の光学デバイスであって、当該第２の光学デバイスが前記光源からの光によって生成された構成要素の周りのシルエットに基づいて、選ばれた構成要素を特定するように構成される、前記第２の光学デバイスと、
   を含む、フィーダ。
9. 構成要素を提供するための方法であって、
   前記構成要素を保持するためのコンテナであって、傾斜された内壁および通路を有する前記コンテナを提供し、
   平坦な上面と複数のチャンネルとの両方を規定するリブを有する細長い台座を設計し、
   前記通路を通って長手方向の軸に沿って移動するため、前記台座を往復可能に取り付け、
   前記長手方向の軸に沿って、前記台座を低い位置と高い位置との間を移動させるようにアクチュエータを構成し、
   前記台座を前記低い位置へ作動させて、前記コンテナの前記内壁が前記構成要素を前記台座の前記平坦な上面上へ向かわせ、
   前記低い位置から前記高い位置へ前記台座を作動させて、前記チャンネルが複数の余分な構成要素を分散させ、
   前記台座を前記高い位置へ作動させて、複数の選ばれた構成要素が前記平坦な上面上で他の構成要素から分離され、前記選ばれた構成要素は、分離されたときに地面に対して上向きな平坦な側を有する
   ことを含む、方法。
10. 請求項９に記載の方法であって、前記チャンネルが、中央の横軸から前記台座の外側へ、２５度から３０度の間の角度で傾斜する、方法。
11. 請求項９に記載の方法であって、前記リブの各々が実質的に１／８”（インチ）幅であり、前記チャンネルの各々が実質的に１／４”（インチ）幅であり、前記平坦な上面が、実質的に６５ｍｍの直径を有する、方法。
12. 請求項９に記載の方法であって、前記リブが、構成要素を保持するための窪みを有する、方法。
13. 請求項９に記載の方法であって、さらに
    前記台座の上方に前記長手方向の軸に沿って光学デバイスを提供することを含み、前記光学デバイスが、前記平坦な上面へ向かって着色光を向かわせる光源、および、前記構成要素からの前記着色光の反射を検出するための受光器を含む、方法。
14. 請求項１３に記載の方法であって、さらに、前記受光器により受け取られた前記着色光の反射に基づいて、選ばれた構成要素をロボットアームによりピックアップする
    ことを含む、方法。
15. 請求項９に記載の方法であって、前記台座が透明であり、さらに、
    前記平坦な上面の下の前記台座内に前記長手方向の軸に沿って第１の光学デバイスを埋め込み、前記第１の光学デバイスが、前記平坦な上面に向かって光を方向付ける光源を含み、
    前記台座の上方に前記長手方向の軸に沿って第２の光学デバイスを提供し、
    前記光源からの前記光により作られた前記構成要素の周りのシルエットに基づいて、前記第２の光学デバイスを使用して、選ばれた構成要素を特定する
    ことを含む、方法。

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