JP2021194744A - 薄板状小型ワークの把持装置、薄板状小型ワークの把時方法 - Google Patents

Abstract

【課題】薄板状に形成されている小型のワークを１つのハンドで所定の向きで把持することができる薄板状小型ワークの把時装置、薄板状小型ワークの把時方法を提供する。【解決手段】実施形態の把持装置１は、ワーク６を起立した起立状態にする複数の凹部１３が形成されていて振動可能に設けられているトレー９、トレー９に載置されたワーク６の配置を検出する検出器としてのカメラ３、ワーク６を把持するハンド１１が取り付けられるロボット４、ロボット４および振動機構１０を制御する制御装置５を備えており、トレー９を振動させることによってワーク６を凹部１３に移動および挿入させる処理と、トレー９をカメラ３で撮像することによって起立状態になっているワーク６を特定する処理と、特定したワーク６をハンド１１で所定の向きで把持するようにロボット４を制御する処理と、を実行する。【選択図】図１

Description

本発明は、薄板状に形成されている小型のワークを把持する薄板状小型ワークの把時装置、薄板状小型ワークの把時方法に関する。

ロボットを用いて作業を行う場合、作業対象のワークの向きを揃えることが必要になることがある。そのため、例えば特許文献１では、作業対象である錠剤を、案内溝を用いて整列させることが提案されている。

特開２００６−２３２３５７号公報

ところで、作業対象のワークとしては、上記した錠剤のように基本的にその向きが不問とされるものも想定されるが、例えば薄板状に形成されており、対象物に組み付ける際の向きが決まっているものも想定される。また、そのようなワークには、比較的小型のものも想定される。以下、薄板状に形成されている小型のワークを、便宜的に薄板状小型ワークとも称する。

しかしながら、このような薄板状小型ワークは、複数個がいわゆるバッチ式でトレーに供給された場合には、その厚みが薄いことから、基本的に厚み方向が概ね天地方向に向いた平置きの状態になると考えられる。

この場合、ワークを対象物に組み付ける際には、平置きの状態になっているワークを例えば吸引してピックアップすることが考えられるものの、吸引パッドの大きさや吸引力の大きさによっては、ワークを吸着する際の吸着力が弱く把持できないこと可能性があるなど、ワークを吸引してそのまま対象物に組み付けることが困難になる場合が想定される。

また、例えばワークを所定の向きで組付けたい場合には、平置きの状態になっているワークを一旦トレーからピックアップして仮置きし、その後、所定の向きに把持しなおすことも考えられるが、その場合には作業時間が長くなったり、複数のハンドを設ける必要があったり仮置き場所を設けることなどが必要になる。

そこで、薄板状に形成されている小型のワークを１つのハンドで所定の向きで把持することができる薄板状小型ワークの把時装置、薄板状小型ワークの把時方法を提供する。

請求項１に記載した発明では、把持装置は、複数のワークが載置される載置面にワークを載置面に対して起立した起立状態にする複数の凹部が形成されていて振動可能に設けられているトレーと、トレーに載置されたワークの配置を検出する検出器と、ワークを把持するハンドが取り付けられるロボットと、ロボットおよびトレーの振動を制御する制御装置と、を備えている。

そして、制御装置は、トレーを振動させることにより、ワークを凹部に移動および挿入させる処理と、検出器により起立状態になっているワークを特定する処理と、特定したワークをハンドで所定の向きで把持するようにロボットを制御する処理と、を実行する。

このような構成を備えることにより、把持装置は、トレーを振動させることによって、厚みが薄いことから基本的には平置きの状態になると考えられる薄板状小型ワークを、載置面に対して起立した起立状態に整列させることができ、その起立状態になっているワークを所定の向きで把持することができる。

したがって、薄板状小型ワークを、１つのハンドで、且つ、所定の向きで把持することができる。また、複数の凹部を設けているため、作業効率を改善することができる。

請求項２に記載した発明では、制御装置は、把持したワークを把持しなおすことなく対象物に組み付ける処理を実行する。これにより、ワークを把持しなおすことなく対象物に組み付けることができるようになるとともに、ワークを所定の向きに一旦仮置きする構成とは異なり、作業に要する工程数を削減でき、サイクルタイムが増加することを抑制できるとともに、複数のハンドを設ける必要がなく、また、仮置き場所を設けることも不要となる。そのため、作業効率を改善することができるとともに、必要となる設備や設置スペースを削減することができる。

請求項３に記載した発明では、トレーに設けられている凹部は、凹部は、ワークが起立状態で挿入可能な大きさに形成されている溝と、溝に向かって傾斜している傾斜面とにより構成されている。これにより、トレーを水平方向に振動させた際、傾斜面に沿ってワークが溝に案内されることから、溝への挿入が促進され、効率的にワークを起立状態にすることができる。

請求項４に記載した発明では、制御装置は、起立状態になっているワークの数に基づいて、トレーを振動させる際の振動量を変更する。これにより、例えばワークの数が所定数よりも少し足りないような場合には強く振動させ続けるとせっかく起立状態になっているワークが凹部から外れてしまうおそれがあるものの、振動量を少し弱くすることにより、起立状態になっているワークはそのままで、起立状態になっていないワークを起立状態になるように促すことができる。

あるいは、例えば起立状態になっているワークが所定数よりも圧倒的に足りないと判定した場合には、起立状態になっている少数のワークが起立状態でなくなる可能性があるものの、振動量を大きくすることにより、より多くのワークが起立状態になるように促すことができる。

請求項５に記載した発明では、制御装置は、ワークが所定の方向とは逆向きで凹部に配置された場合、トレーを振動させることによりワークの配置をリセットする。これにより、所定の向きとは異なる向きに配置されているワークを把持可能な状態つまりは所定の向きに配置しなおすことが可能になる。

請求項６に記載した発明では、検出器としてカメラを用いている。これにより、ワークの向きを判定する際の正確性を向上させることができるとともに、トレー内を全体的に撮像することが可能となり、起立状態になっているワークの数や、トレー内に残存するワークの数を容易に把握することができる。

請求項７に記載した発明では、上記した把持装置を用いてワークを把持する把持方法は、振動機構によりトレーを振動させることにより、ワークを凹部に移動および挿入させる工程と、トレーをカメラ装置で撮像することにより起立状態になっているワークを特定する工程と、特定したワークをハンドにより所定の向きで把持するようにロボットを制御する工程とを含んでいる。このような把持方法によっても、薄板状小型ワークを１つのハンドで所定の向きで把持することができるなど、把持装置と同様の上記した効果を得ることができる。

実施形態の把持装置の構成を模式的に示す図 ハンドによるワークの把持態様および組み付ける態様を模式的に示す図 制御装置の電気的構成を模式的に示す図 ワークの形状の一例を模式的に示す図 フィーダの構成を模式的に示す図 トレーの構成を模式的に示す図 凹部の図６におけるＡ−Ａ線での断面を模式的に示す図 凹部の図６におけるＢ−Ｂ線での断面を模式的に示す図 把持処理の流れを示す図 ワークの移動態様を模式的に示す図その１ ワークの移動態様を模式的に示す図その２ 凹部の他の構成例を模式的に示す図その１ 凹部の他の構成例を模式的に示す図その２

以下、実施形態について図面を参照しながら説明する。図１に示すように、本実施形態の把持装置１は、フィーダ２、検出器としてのカメラ３、ロボット４、および制御装置５を備えている。この把持装置１は、フィーダ２から供給されるワークを、例えばライン７で搬送されてくる対象物８に組み付ける作業を行う。

フィーダ２は、トレー９と、そのトレー９を振動させる振動機構１０とにより構成されている。この振動機構１０は、制御装置５によって制御される。トレー９は、複数のワーク６を一度に載置可能であり、トレー９へのワーク６の供給は、例えば人手により行う構成とすることもできるし、図示しない供給装置から自動的に供給する構成とすることもできる。なお、図１では、説明のために、ワーク６にハッチングを付している。

カメラ３は、例えばＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどの撮像素子を有しており、トレー９に載置されたワーク６の画像を撮像して制御装置５に送信する。このカメラ３は、トレー９に載置されているワーク６を撮像可能なように、トレー９よりも上方の位置に設置されている。このようにカメラ３の位置を固定することにより、ロボット４がワーク６を組み付けている最中にワーク６を認識することが可能となり、サイクルタイムを短縮することが可能になる。ただし、カメラ３をロボット４に設置し、ロボット４の姿勢の変化に追従してカメラ３の位置も変化する構成とすることも可能である。

また、検出器としては、カメラ３に限らず、ワーク６が所定の向きに供給されていることが認識できれば図示しないレーザセンサなど、高低差を検知してワーク６の形状を認識可能なセンサを採用することも可能である。例えば、検出器としてレーザ距離計を用いてワーク６が起立状態であるか否かを検出する構成とすることができる。その場合、各凹部１３に対してレーザ光を照射し、反射光が返ってくるまでの時間を計測することにより起立状態であるか否かを判定することができる。なお、本実施形態であればワーク９の上端付近の複数個所にレーザ光を照射し、切り欠きに相当する位置で反射光が検出されず、切り欠きが無い側で反射光が検出されれば、ワーク９の向きを判定することができる。

ロボット４は、本実施形態では水平多関節型のいわゆる４軸ロボットを想定している。このロボット４は、設置面に設置されているベース４ａ、ベース４ａを中心に回転可能な第１アーム４ｂ、第１アーム４ｂに対して相対的に回転可能な第２アーム４ｃ、第２アーム４ｃの先端に設けられ、第２アーム４ｃに対して相対的に上下動可能および回転可能なシャフト４ｄを備えている。このシャフト４ｄの先端つまりは下端側には、図２に示すハンド１１が取り付けられる。なお、シャフト４ｄにフランジ等を介してハンド１１を取り付けることもできる。また、ロボット４としては、垂直多関節型のいわゆる６軸ロボットや７軸ロボットを採用することもできる。

ハンド１１は、シャフト４ｄ側に取り付けられる取り付け部１１ａと、図示左右方向に移動可能であってワーク６を所定の向き、本実施形態ではワーク６の厚み方向から把持する２つの把持部１１ｂとにより構成されている。そして、後述するように、ロボット４は、トレー９からピックアップしたワーク６を、そのままの状態で、つまりは、把持しなおしたりすることなく、組み付け対象物８の例えばスリット８ａに挿入することで組み付ける。

このとき、ハンド１１はスリット８ａに挿入される逆側からワーク６を把持することになるため、ハンド１１が対象物８に干渉することなく、スリット８ａに組み付けることができる。また、ハンド１１は、一般的にシャフト４ｄと同軸で回転可能に取り付けられるため、ワーク６を水平回転させることができる。なお、垂直多関節型ロボットであれば、ワーク６を任意の向きにすることもできる。

このハンド１１を備えたロボット４の動作は、制御装置５によって制御される。制御装置５は、図３に示すように、図示しないＣＰＵやＲＯＭおよびＲＡＭなどを有するマイクロコンピュータで構成された制御部５ａ、半導体メモリなどで構成された記憶部５ｂなどを備えている。なお、図示は省略するが、制御装置５は、外部の装置との間でデータの送受信などを行う入出力回路なども備えている。

この制御装置５は、記憶部５ｂに記憶されているコンピュータプログラムを実行することにより、ロボット４および本実施形態ではカメラ３と振動機構１０を制御する。具体的には、制御部５ａには、指令値生成部５ｃ、特定部５ｄ、および振動制御部５ｅなどが設けられている。本実施形態では、これらの各部は、制御部５ａでコンピュータプログラムを実行することによりソフトウェアで実現されている。

指令値生成部５ｃは、ロボット４に設けられているモータへの駆動指令を生成して出力する。これにより、ロボット４の関節部分に設けられている図示しないモータが駆動され、ロボット４が任意の姿勢に制御される。

特定部５ｄは、詳細は後述するが、トレー９に載置されたワーク６を撮像した画像に対して画像処理を施すことにより、ハンド１１により把持可能な状態になっているワーク６、より厳密に言えば、ハンド１１により把持可能な状態であって対象物８に組み付けるための正しい向きになっているワーク６を特定する。

振動制御部５ｅは、詳細は後述するが、振動機構１０に対する指令値を生成して出力する。そして、振動機構１０は、出力された指令値に基づいてトレー９を２次元または３次元で振動させる。

この把持装置１の作業対象となるワーク６は、薄板状に形成されていて、比較的小型のものを想定している。このワーク６は、図４に示すように、例えば正面視において矩形状であって、外形が最大となる図示左右方向の長さがＷ、図示上下方向の長さがＨ、平面視における長さがＴに形成されている。以下、Ｗをワーク６の幅、Ｈをワーク６の高さ、Ｔをワーク６の厚みとも称する。

また、薄板状とは、ワーク６の幅や高さに対して厚みが相対的に小さい形状を想定している。平易に言えば、ワーク６がトレー９にバッチ式で供給された際やワーク６にちょっとした振動が与えられた際、ワーク６がその表面６ａまたは裏面６ｂが概ね天地方向に向く平置きの状態になるものを想定している。

また、小型とは、例えば外形の最大長ここでは幅（Ｗ）が概ね数ｃｍ程度のもの、あるいは、その幅よりも短い高さ（Ｈ）が概ね数ｃｍ程度のものを想定している。ただし、ワーク６は、４角形の矩形状に限らず、曲線を含む形状や三角形状あるいは５以上の多角形状のものであってもよい。このような形状のものを、本実施形態では薄板状小型ワークと称している。

また、本実施形態では、対象物８に組み付ける際のワーク６の向きが決まっていることを想定しており、そのワークの向きは、後述するようにワーク６に設けられている識別子１２により判定される。例えば図４に示すワーク６の場合、識別子１２として、ワーク６に貼り付けられているラベル１２ａやワーク６の図示上辺に形成されている切り欠き１２ｂを想定している。そして、ラベル１２ａや切り欠き１２ｂが上方となる向きが、ワーク６を把持したり対象物８に組み付けたりする際の正しい向きであるとしている。

ただし、識別子１２は、これら以外にも、例えばワーク６に印字された文字や記号あるいは配線パターンなどのように、ワーク６を組み付ける際の正しい向きを視覚的に判定できるものを採用することができる。その場合、１つあるいは３つ以上の識別子１２をワーク６に設けることができる。また、複数の識別子１２を設けた場合においては、１つの識別子１２の識別結果に基づいて正しい向きを判定することもできるし、例えばワーク６の物理的な形状と印字のような２つ以上の識別子１２の識別結果に基づいて正しい向きを判定する構成とこともできる。

以下、本実施形態においてワーク６を把持したり対象物８に組み付けたりする際の正しい向き、つまりは、ワーク６がトレー９の載置面９ａに対して起立しており、且つ、ラベル１２ａが上方に位置している状態を、起立状態とも称する。

このワーク６は、図１および図４に示すように、振動機構１０に載置されているトレー９に載置された状態で把持装置１に供給される。このトレー９は、図５に示すように、振動機構１０に載置されており、全体的に振動可能に設けられている。具体的には、トレー９は、図５の平面視における図示左右方向をＸ方向、図示上下方向をＹ方向、正面視における図示上下方向をＺ方向とすると、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向のいずれか一方向、いずれか２方向、あるいは、３方向の全てに振動可能になっている。以下、Ｘ方向やＹ方向への振動を、水平方向への振動とも称する。

そのため、トレー９にワーク６が載置されている状態でトレー９を例えばＸ方向やＹ方向に振動させた場合には、その振動に伴って、載置面９ａに載置されているワーク６がトレー９内を移動する。また、トレー９をＺ方向に振動させた場合には、瞬間的にワーク６が載置面９ａから浮き上がった状態になる。このため、トレー９に複数個のワーク６が一括で供給された場合であっても、トレー９を振動させることによってそれぞれのワーク６の位置を変化させることができる。

このトレー９は、図６に示すように、ワーク６が載置される載置面９ａと、その載置面９ａの周囲に設けられている壁部９ｂとを有しており、振動機構１０に載置された状態において上方が開口している容器状に形成されている。載置面９ａには、ワーク６を起立状態で整列させるための凹部１３が複数設けられている。換言すると、凹部１３は、ワーク６をハンド１１によって把持可能な起立状態に整列させるために設けられている。ただし、図６に示したトレー９の形状や凹部１３の数あるいは凹部１３の配置は一例であり、これらに限定されない。

具体的には、凹部１３は、図７および図８に示すように、載置面９ａから窪んで形成されている溝１４と、載置面９ａから溝１４側に向かって傾斜して形成されている傾斜面１５とにより構成されている。この溝１４は、平面視において、ワーク６の厚み方向に対応した短手とワーク６の幅方向に対応した長手を有する矩形状に形成されており、起立状態のワーク６が１枚挿入可能な大きさに形成されている。

一方、傾斜面１５は、本実施形態の場合、溝１４の短手側に沿って形成されている短手側傾斜面１５ａと、溝１４の長手側に沿って形成されている長手側傾斜面１５ｂとが設けられている。ただし、傾斜面１５としては、短手側傾斜面１５ａまたは長手側傾斜面１５ｂのいずれか一方を設ける構成とすることもできる。

より詳細には、溝１４は、図７に示すように、ワーク６の幅（Ｗ）よりも若干大きめの幅（Ｗ１）、図８に示すようにワーク６の厚み（Ｔ）よりも若干大きめであって２×Ｔよりも小さい厚み（Ｔ１）、且つ、載置面９ａから下端までの高さ（Ｈ１）がワーク６の高さ（Ｈ）よりも短く形成されている。そのため、挿入状態として示すように、ワーク６の図示下端側を溝１４に挿入した状態において、ワーク６は、その上端側がＨ−Ｈ１だけ載置面９ａから上方に突出した状態になる。この載置面９ａから上方に突出した部分が、ハンド１１によって把持される部分になる。

短手側傾斜面１５ａは、図７に示すように、載置面９ａに対して概ね４５度の傾斜角（α）で傾斜して溝１４に繋がっている。このため、短手側傾斜面１５ａを含んだ凹部１３全体の幅（Ｗ２）は、ワーク６の幅（Ｗ）よりも大きくなっている。そのため、ワーク６が図示左右方向に移動した場合には、ワーク６は、その全体が凹部１３内に入る状態となる。ただし、傾斜角（α）は一例であり、４５度以外の角度を設定することができる。

長手側傾斜面１５ｂは、図８に示すように、載置面９ａに対して概ね４５度の傾斜角（β）で傾斜している第１傾斜面１５ｂ１と、第１傾斜面１５ｂ１の下端側から載置面９ａに対して概ね６０度の傾斜角（γ）で傾斜して溝１４に繋がっている第２傾斜面１５ｂ２とにより構成されている。ただし、傾斜角（β）および傾斜角（γ）は一例であり、他の角度を設定することができる。また、長手側傾斜面１５ｂは、β＞γとなる形状に形成することができるし、第２傾斜面１５ｂ２を設けない構成とすることもできる。

次に上記した構成の作用について説明する。
前述のように、薄板状小型ワークは、複数個をバッチ式でトレー９に供給された場合、その厚みが薄いことから基本的には平置きの状態になると考えられる。この場合、ワーク６を対象物８に組み付ける際には、平置きの状態になっているワーク６を例えば吸引してピックアップすることが考えられるものの、吸引パッドの大きさや吸引力の大きさによっては、吸引したワーク６をそのまま対象物８に組み付けることが困難になる場合が想定される。

また、本実施形態のように対象物８に組み付ける際の向きが決まっている場合には、平置きの状態になっているワーク６を一旦トレー９からピックアップして所定の向きに仮置きし、その後に正しい向きに把持しなおすことも考えられるが、その場合には作業時間が長くなったり、複数のハンド１１を設ける必要があったり仮置き場所を設けることなどが必要になる。

そこで、把持装置１は、薄板状小型ワークを１つのハンド１１で所定の向きで把持できるようにしている。具体的には、把持装置１は、図９に示す把持処理を実行している。この処理は制御装置５によって実行されるものであるが、説明の簡略化のために、以下では把持装置１を主体にして説明する。また、把持処理が実行される前の時点で、トレー９には複数のワーク６がバッチ式で供給されており、各ワーク６が概ね平置きの状態になっているものとする。

把持装置１は、まず、ステップＳ１において、ワーク６が供給されているトレー９を振動させる振動処理を実行する。このとき、把持装置１は、振動機構１０に対してトレー９を振動させる振動方向および振動時間を指令値として出力することによりトレー９を振動させる。ここで、振動処理が実行されている最中のワーク６の移動態様、つまりは、平置きの状態のワーク６が起立状態で整列される態様を、凹部１３の長手方向における断面を示す図１０と、短手方向における断面を示す図１１とを参照しながら説明する。

なお、現実的には図１０および図１１に示す移動態様の変化は同時進行で発生する可能性があるものの、ここでは説明の簡略化のために、図１０に示す正面視における移動態様と、図１１に示す側面視における移動態様とを個別に説明する。また、このステップは、ワーク６を起立状態にする工程に相当する。

さて、図１０に長手断面その１として示すように、凹部１３の図示右方側の載置面９ａにワーク６が平置きの状態で載置されている状態において振動処理を実行し、矢印Ｙにて示すＹ方向のような水平方向にトレー９を水平方向に振動させたとする。このとき、ワーク６は、長手断面その２として示すようにトレー９の振動に伴って凹部１３側に移動し、傾斜面１５により溝１４に向かって案内される。

そして、凹部１３の幅（Ｗ１）がワーク６の幅（Ｗ）よりも大きいことから、凹部１３の幅の範囲内に進入したワーク６は、長手断面その３として示すように、その位置が、傾斜面１５の下端に位置する溝１４に向かって収束する。その結果、長手断面その４として示すように、ワーク６の下端が溝１４に挿入される。

また、図１１に短手断面その１として示すように、凹部１３の図示右方側の載置面９ａにワーク６が平置きの状態で載置されている状態において振動処理を実行し、矢印Ｘにて示すＸ方向のような水平方向にトレー９を振動させたとする。このとき、ワーク６は、短手断面その２として示すようにトレー９の振動に伴って凹部１３側に移動し、傾斜面１５により溝１４に向かって案内される。

そして、凹部１３の厚み（Ｔ１）がワーク６の厚み（Ｔ）よりも大きいことから、凹部１３の厚みの範囲内に進入したワーク６は、短手断面その３として示すように、その位置が、傾斜面１５の下端に位置する溝１４に向かって収束する。その結果、短手断面その４として示すように、ワーク６の下端が溝１４に挿入される。

このように、トレー９を振動させる振動処理を実行することにより、ワーク６の下端が溝１４に挿入され、ワーク６は、その厚み方向が載置面９ａに沿った起立状態になる。なお、複数のワーク６が同じ凹部１３に向かって案内されることも想定されるが、溝１４そのものは１つのワーク６の厚み程度の大きさに形成されているため、１つの凹部１３には１つのワーク６が配置されることになる。

ただし、振動処理は、全てのワーク６が起立状態になることを必ずしも保証するものではなく、あくまでも、ある程度の数のワーク６が起立状態になることを期待して行われている。また、このようにある程度の結果を期待して何らかの処理を行うことは、結果的にサイクルタイムを早めることも期待できるため、振動により部品の向きを整列させる技術分野においては一般的な考え方である。

そのため、本実施形態では、予備実験を行うことにより、ある程度の数のワーク６が起立状態になると予想される振動方向および振動時間を設定して振動処理を実行している。そのため、振動処理が完了した時点においては、ある程度の数のワーク６が起立状態になっていると期待できる。

ただし、トレー９内をカメラ３で撮像しつつ振動処理を実行し、起立状態になったワーク６がある程度の数になった時点で振動処理を完了したり、ワーク６の向きに応じて振動方向を変化させたりするなど、振動時間および振動時間を動的に変化させる構成にすることもできる。

さて、振動処理が完了すると、把持装置１は、ステップＳ２において、カメラ３によりトレー９内を撮像する。続いて、把持装置１は、ステップＳ３において、撮像された画像に画像処理を施すことにより、起立状態のワーク６があるか否かを判定する。

このとき、把持装置１は、画像内に存在するワーク６を認識し、そのワーク６に設けられている識別子１２を用いてワーク６の向きを判定することで、起立状態になっているワーク６があるか否かを判定している。また、本実施形態の場合、ステップＳ２で撮像した画像を用いて、ステップＳ３において、画像中に存在する複数のワーク６について、起立状態にあるか否かを判定している。

薄板状のワーク６の場合、例えば図１０に長手断面その５として示すように、切り欠き１２ｂが溝１４の下端側に位置して挿入されてしまう可能性、つまり、所定の向きとは上下逆向きになってしまう可能性がある。そのため、把持装置１は、ステップＳ３において、カメラ３でトレー９内を撮像することにより、起立状態になっているワーク６があるか否かを視覚的に判断している。このステップは、ワーク６が起立状態にあるかを判定する工程に相当する。

これにより、ワーク６の向きを判定する際の正確性を向上させることができるとともに、トレー９内を全体的に撮像することが可能となり、起立状態になっているワーク６の数や、トレー９内に残存するワーク６の数を容易に把握することができる。

そして、把持装置１は、起立状態になっているワーク６がある場合には、ステップＳ３においてＹＥＳとなることから、ステップＳ４において起立状態になっているワーク６の位置を特定し、ステップＳ５においてハンド１１を移動させ、ステップＳ６においてワーク６を把持する。これらのステップは、ワーク６を把持する工程に相当する。

その後、把持装置１は、ステップＳ７においてワーク６を対象物８に組み付ける。つまり、把持装置１は、ワーク６をトレー９からピックアップした後、１つのハンド１１で、且つ、ワーク６を把持しなおすことなく、対象物８への組み付けまでを行っている。このステップは、ワーク６を対象物８に組み付ける工程に相当する。

組み付けが完了すると、把持装置１は、ステップＳ８において、作業が完了したか否かを判定する。把持装置１は、例えば必要な数のワーク６を組み付けた場合などには作業が完了したと判定し、その場合にはステップＳ８においてＹＥＳとなることから、処理を終了する。

一方、把持装置１は、作業が完了していないと判定した場合には、ステップＳ８においてＮＯとなることから、ステップＳ９において、トレー９内に起立状態になっている他のワーク６があるか否かを判定する。そして、把持装置１は、起立状態になっている他のワーク６がある場合には、ステップＳ９においてＹＥＳとなることから、ステップＳ４に移行してワーク６の位置を特定し、ステップＳ５においてハンド１１を移動させ、ステップＳ６においてワーク６を把持し、ステップＳ７においてワーク６を対象物８に組み付ける処理を繰り返す。

なお、本実施形態ではステップＳ３において複数のワーク６について起立状態になっているか否かを判定しているため、ステップＳ９において他のワーク６があるかをそのまま判定する流れとなっている。ただし、ステップＳ８においてＮＯとなった場合にステップＳ２に移行してトレー９内を撮像し、ステップＳ３において起立状態のワーク６があるか否かの判定を行う流れとすることができる。

さて、把持装置１は、例えば起立状態になっている全てのワーク６を組み付けてステップＳ９においてＮＯとなった場合、あるいは、例えば振動処理を実行してもワーク６が起立状態にならずにステップＳ３においてＮＯとなった場合には、ステップＳ１０において、トレー９内に残存しているワーク６残存数が所定の基準数以上であるか否かを判定する。つまり、把持装置１は、ステップＳ１０では、起立状態になっていないもののトレー９に残っているワーク６の残存数を判定している。

これは、残存数が少なすぎる場合にはワーク６を追加して振動処理を実行するほうが効率的に起立状態のワーク６を確保できると考えられる一方で、残存数が多い場合にはワーク６を追加することなく振動処理を実行しても起立状態のワーク６をある程度確保できると考えられるためである。そのため、基準数は、例えば予備実験や経験則などに基づいて適宜設定することができるし、凹部１３の数と残存数とから起立状態になる確率を演算して設定することもできる。

また、起立状態のワーク６の数を判定し、一定数以上のワーク６が起立状態であることが振動終了の条件である場合に、一定数よりも少し足りないような場合には、強く振動させ続けるとせっかく起立状態になっているワーク６が溝１４から外れてしまうおそれがあるため、当初よりも少し弱い振動で振動させるという構成としても良い。また、一定数よりも圧倒的に起立状態のワーク６が足りないと判定した場合には、現在起立状態になっているワーク６が起立状態でなくなってしまうおそれはあるものの、当初よりも振動を強くする構成とすることができる。すなわち、振動量に強弱付けて変更可能な構成とすることができる。

そして、把持装置１は、ワーク６の残存数が基準値以上であれば、ステップＳ１０においてＹＥＳとなることからそのままステップＳ１に移行して振動処理を実行する一方、ワーク６の残存数が基準値未満であれば、ステップＳ１０においてＮＯとなることから、ステップＳ１１においてワーク６をトレー９に追加した後、ステップＳ１に移行して振動処理を実行する。

このとき、起立状態になっていないワーク６は、載置面９ａに平置き状態になっていることが想定されるものの、例えば図１０の長手断面その５に示すように、逆向きに溝１４に挿入されている可能性もある。そのため、把持装置１は、ステップＳ１に移行した場合には、図１０の長手断面その５、および図１１の短手断面その５に矢印Ｚにて示すように、トレー９をＺ方向に振動させることにより、ワーク６を溝１４から排出させている。つまり、ワーク６の挿入状態を一旦リセットする。

これにより、ワーク６が逆向きに溝１４に挿入されていたとしても、ワーク６を溝１４から排出することができ、その後にＸ方向やＹ方向に振動させることによって、前述のように凹部１３にワーク６が案内されて溝１４に挿入されるようになる。なお、ワーク６をトレー９に供給あるいは追加した場合にも、ワーク６が偶然逆向きに溝１４に挿入されている可能性もある。そのため、ステップＳ１においては、まず、挿入状態がリセットされるようにＺ方向に振動させた後、Ｘ方向やＹ方向に振動させるようにすることができる。

このように、把持装置１は、薄板状に形成されている小型のワーク６を把持する際、一旦ワーク６を起立状態に整列させてから厚み方向から把持することにより、組み付けに適した所定の向きでワーク６を把持できるとともに、把持しなおすことなくワーク６を対象物８に組み付けることができる。

以上説明した実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。
把持装置１は、複数のワーク６が載置される載置面９ａにワーク６を載置面９ａに対して起立した起立状態にする複数の凹部１３が形成されているトレー９、およびトレー９を振動させる振動機構１０を有するフィーダ２と、トレー９に載置されたワーク６を撮像するカメラ３と、ワーク６を把持するハンド１１が取り付けられるロボット４と、ロボット４および振動機構１０を制御する制御装置５と、を備えている。

そして、制御装置５は、振動機構１０によりトレー９を振動させることにより、ワーク６を凹部１３に移動および挿入させる処理と、トレー９をカメラ３で撮像することにより起立状態になっているワーク６を特定する処理と、特定したワーク６をハンド１１で厚み方向から把持するようにロボット４を制御する処理と、を実行する。

このような構成を備えることにより、把持装置１は、トレー９を振動させることによって、厚みが薄いことから基本的には平置きの状態になると考えられる薄板状小型ワークを、載置面９ａに対して起立した起立状態に整列させることができ、その起立状態になっているワーク６を厚み方向から把持することができる。

したがって、薄板状小型ワークを、１つのハンド１１で、且つ、所定の向きで把持することができる。また、複数の凹部１３を設けているため、作業効率を改善することができる。

また、制御装置５は、把持したワーク６を把持しなおすことなく対象物８に組み付ける処理を実行する。これにより、ワーク６を把持しなおすことなく対象物８に組み付けることができるようになるとともに、ワーク６を所定の向きに一旦仮置きする構成とは異なり、作業に要する工程数を削減でき、サイクルタイムが増加することを抑制でき、複数のハンド１１を設ける必要がなく、また、仮置き場所を設けることも不要となる。そのため、作業効率を改善することができるとともに、必要となる設備や設置スペースを削減することができる。

トレー９に設けられている凹部１３は、凹部１３は、ワーク６が起立状態で挿入可能な大きさに形成されている溝１４と、溝１４に向かって傾斜している傾斜面１５とにより構成されている。これにより、トレー９をＸ方向やＹ方向に振動させた際、傾斜面１５に沿ってワーク６が溝１４に案内されることから、溝１４への挿入が促進され、効率的にワーク６を起立状態にすることができる。

また、制御装置５は、起立状態になっているワーク６の数に基づいて、トレー９を振動させる際の振動量を変更する。これにより、例えばワーク６の数が所定数つまりは上記した基準値に少し足りないような場合には強く振動させ続けるとせっかく起立状態になっているワーク６が凹部１３から外れてしまうおそれがあるものの、振動量を少し弱くすることにより、起立状態になっているワーク６はそのままで、起立状態になっていないワーク６を起立状態になるように促すことができる。

あるいは、例えば起立状態になっているワーク６が基準値に圧倒的に足りないと判定した場合には、起立状態になっている少数のワーク６が起立状態でなくなる可能性があるものの、振動量を大きくすることにより、より多くのワーク６が起立状態になるように促すことができる。

制御装置５は、ワーク６が逆向きで凹部１３に配置された場合、トレー９を振動させることによりワーク６の配置をリセットする。これにより、所定の向きとは異なる向きに配置されているワーク６を把持可能な状態つまりは所定の向きに配置しなおすことが可能になる。

また、本実施形態では検出器としてカメラ３を用いている。これにより、ワーク６の向きを判定する際の正確性を向上させることができるとともに、トレー９内を全体的に撮像することが可能となり、起立状態になっているワーク６の数や、トレー９内に残存するワーク６の数を容易に把握することができ、上記した振動量の変化や配置のリセットなどの制御をし易くなる。

また、このような把持装置１を用いて、振動機構１０によりトレー９を振動させることにより、ワーク６を凹部１３に移動および挿入させる工程と、トレー９をカメラ３で撮像することにより起立状態になっているワーク６を特定する工程と、特定したワーク６をハンド１１で厚み方向から把持するようにロボット４を制御する工程と、を含む薄板状小型ワークの把持方法によっても、薄板状小型ワークを１つのハンド１１で所定の向きで把持することができるなど、把持装置１と同様の上記した効果を得ることができる。

さて、実施形態では長手側傾斜面１５ｂと短手側傾斜面１５ａとを設ける構成を例示したが、例えば図１２に他の構成例その１として示すように、長手側傾斜面１５ｂを設ける一方、短手側傾斜面１５ａを設けない構成とすることができる。このような構成によっても、ワーク６を溝１４に案内することができるため、薄板状小型ワークを１つのハンド１１で所定の向きで把持することができるなどの効果を得ることができる。

この場合、図１２に他の構成例その２として示すように、短手側傾斜面１５ａを曲面状に形成することができる。また、長手側傾斜面１５ｂについても、曲面状に形成することができる。このような構成によっても、ワーク６を溝１４に案内することができるため、薄板状小型ワークを１つのハンド１１で所定の向きで把持することができるなどの効果を得ることができる。

また、実施形態では長手側傾斜面１５ｂに第１傾斜面１５ｂ１と第２傾斜面１５ｂ２とを設ける構成を例示したが、例えば図１３に他の構成例その３として示すように、傾斜が１つの長手側傾斜面１５ｂを設ける構成とすることができる。また、溝１４についても、下端に向かって先細りになるテーパーを設ける構成とすることができる。このような構成によっても、ワーク６を溝１４に案内することができるため、薄板状小型ワークを１つのハンド１１で所定の向きで把持することができるなどの効果を得ることができる。

また、図１３に他の構成例その４として示すように、溝１４に、相対的に幅広な部位１４ａと相対的に幅狭な部位１４ｂとを設ける構成とすることができる。このような構成により、ワーク６を溝１４に案内する際に溝１４への挿入を促すことができるようになる。もちろん、薄板状小型ワークを１つのハンド１１で所定の向きで把持することができるなどの効果を得ることができる。

また、これらの構成例は、実施形態の構成や他の構成例と組み合わせることができる。例えば、図１３に他の構成例その５として示すように、長手側傾斜面１５ｂを曲面状にし、相対的に幅広な部位と相対的に幅狭な部位とを設け、幅広な部位の下端にテーパーを設けるといった構成が考えられる。このような構成によっても、ワーク６を溝１４に案内する際に溝１４への挿入を促すことができるようになるとともに、薄板状小型ワークを１つのハンド１１で所定の向きで把持することができるなどの効果を得ることができる。

上記記載はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で、種々の変形や組み合わせが可能であり、それらも均等の範囲に含まれる。

図面中、１は把持装置、２はフィーダ、３はカメラ（検出器）、４はロボット、５は制御装置、６はワーク、９はトレー、１１はハンド、１３は凹部、１５は傾斜面を示す。

Claims (7)

1. 薄板状に形成されている小型のワークを把持するための把持装置であって、
   複数の前記ワークが載置される載置面に前記ワークを当該載置面に対して起立した起立状態にする複数の凹部が形成されており、振動可能に設けられているトレーと、
   前記トレーに載置された前記ワークの配置を検出する検出器と、
   前記ワークを把持するハンドが取り付けられるロボットと、
   前記ロボットおよび前記振動機構を制御する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、前記振動機構により前記トレーを振動させることにより、前記ワークを前記凹部に移動および挿入させる処理と、前記検出器により起立状態になっている前記ワークを特定する処理と、特定した前記ワークを前記ハンドで所定の向きで把持するように前記ロボットを制御する処理と、を実行する薄板状小型ワークの把持装置。
2. 前記制御装置は、把持したワークを把持しなおすことなく対象物に組み付ける処理を実行する請求項１記載の薄板状小型ワークの把持装置。
3. 前記凹部は、前記ワークが起立状態で挿入可能な大きさに形成されている溝と、前記溝に向かって傾斜している傾斜面とにより構成されている請求項１または２記載の薄板状小型ワークの把持装置。
4. 前記制御装置は、起立状態になっている前記ワークの数に基づいて、前記トレーを振動させる際の振動量を変更する請求項１から３のいずれか一項記載の薄板状小型ワークの把持装置。
5. 前記制御装置は、前記ワークが所定の方向とは逆向きで前記凹部に配置された場合、前記トレーを振動させることにより前記ワークの配置をリセットする請求項１から４のいずれか一項記載の薄板状小型ワークの把持装置。
6. 前記検出器は、カメラである請求項１から５のいずれか一項記載の薄板
   状小型ワークの把持装置。
7. 薄板状に形成されている小型のワークを把持するための把持方法であって、
   複数の前記ワークが載置される載置面に前記ワークを前記載置面に対して起立した起立状態にするための凹部が形成されていて振動可能に設けられているトレーと、前記トレーに載置された前記ワークの配置を検出する検出器と、前記ワークを把持するハンドが取り付けられるロボットと、前記ロボットおよび前記トレーの振動を制御する制御装置と、を備える把持装置を用い、
   前記トレーを振動させることにより、前記ワークを前記凹部に移動および挿入させる工程と、
   前記検出器で前記ワークの配置を検出することにより起立状態になっている前記ワークを特定する工程と、
   特定した前記ワークを前記ハンドで所定の向きで把持するように前記ロボットを制御する工程と、
   を含む薄板状小型ワークの把持方法。

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