JP2023175305A - 振動発生装置およびピックアップシステム - Google Patents

Abstract

【課題】低背化を図ることができる振動発生装置およびピックアップシステムを提供すること。【解決手段】振動発生装置は、基台と、ワークが載置される載置面を有しているトラフと、前記基台と前記トラフとを連結しているバネ部と、前記バネ部を弾性変形させながら前記トラフを振動させる振動発生部と、を有し、前記バネ部は、一方の端部である下端部と、他方の端部であり、前記下端部に対して鉛直方向上側に位置している上端部と、を有し、前記下端部が前記トラフに連結され、前記上端部が前記基台に連結されている。【選択図】図３

Description

本発明は、振動発生装置およびピックアップシステムに関する。

特許文献１に記載されている振動移送装置は、複数の基台１と、各基台１の上に立設している複数のバネ脚と、複数のバネ脚の上端に支持されているフレームと、フレームの上側に取り付けられている搬送トラフと、フレームの下側に取り付けられているモーターベースと、モーターベースに取り付けられている３台の振動モーターと、を有している。このような振動移送装置では、３台の振動モーターを個別に制御することにより、搬送トラフに一定方向の振動を付与することができる。

登録実用新案第３１７５５０１号公報

しかしながら、特許文献１の振動移送装置では、バネ脚の下端部が基台に連結され、上端部がフレームに連結されているため、基台と搬送トラフとが離間してしまい、装置の低背化を図ることが困難であるという課題がある。

本発明の振動発生装置は、基台と、
ワークが載置される載置面を有しているトラフと、
前記基台と前記トラフとを連結しているバネ部と、
前記バネ部を弾性変形させながら前記トラフを振動させる振動発生部と、を有し、
前記バネ部は、一方の端部である下端部と、他方の端部であり、前記下端部に対して鉛直方向上側に位置している上端部と、を有し、
前記下端部が前記トラフに連結され、前記上端部が前記基台に連結されている。

本発明のピックアップシステムは、ワークが載置される振動発生装置と、
前記振動発生装置に載置されている前記ワークを撮像するビジョンと、
前記ビジョンの撮像結果に基づいて、前記振動発生装置に載置されている前記ワークをピックアップするロボットと、を有し、
前記振動発生装置は、基台と、
ワークが載置される載置面を有しているトラフと、
前記基台と前記トラフとを連結しているバネ部と、
前記バネ部を弾性変形させながら前記トラフを振動させる振動発生部と、を有し、
前記バネ部は、一方の端部である下端部と、他方の端部であり、前記下端部に対して鉛直方向上側に位置している上端部と、を有し、
前記下端部が前記トラフに連結され、前記上端部が前記基台に連結されている。

第１実施形態に係るピックアップシステムの全体構成を示す正面図である。 ロボットを示す正面図である。 振動発生装置を示す正面図である。 振動発生装置を示す上面図である。 振動発生装置の駆動を説明するための正面図である。 振動発生装置の駆動を説明するための正面図である。 振動発生装置の駆動を説明するための正面図である。 振動発生装置の駆動を説明するための正面図である。 バネ部を示す正面図である。 バネ部を示す斜視図である。 ピックアップシステムの駆動方法を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る振動発生装置を示す正面図である。 第３実施形態に係る振動発生装置を示す正面図である。 第４実施形態に係る振動発生装置を示す正面図である。 第５実施形態に係る振動発生装置を示す正面図である。 振動発生装置を示す上面図である。

以下、振動発生装置およびピックアップシステムの好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係るピックアップシステムの全体構成を示す正面図である。図２は、ロボットを示す正面図である。図３は、振動発生装置を示す正面図である。図４は、振動発生装置を示す上面図である。図５ないし図８は、それぞれ、振動発生装置の駆動を説明するための正面図である。図９は、バネ部を示す正面図である。図１０は、バネ部を示す斜視図である。図１１は、ピックアップシステムの駆動方法を示すフローチャートである。

図１に示すピックアップシステム１００は、搬送対象であるワークＷが載置される振動発生装置２００と、ワークＷを搬送する搬送装置としてのコンベア３００と、振動発生装置２００に載置されたワークＷを撮像するビジョン４００と、振動発生装置２００に載置されたワークＷをピックアップし、ピックアップしたワークＷをコンベア３００上にリリースするロボット５００と、これら各部の駆動を制御する制御装置６００と、を有している。

［ロボット５００］
ロボット５００は、スカラロボット（水平多関節ロボット）である。図２に示すように、ロボット５００は、床面に固定されているベース５１０と、ベース５１０に接続されているロボットアーム５２０と、を有している。ロボットアーム５２０は、基端部がベース５１０に接続され、ベース５１０に対して鉛直方向に沿った第１回動軸Ｊ１まわりに回動する第１アーム５２１と、基端部が第１アーム５２１の先端部に接続され、第１アーム５２１に対して鉛直方向に沿った第２回動軸Ｊ２まわりに回動する第２アーム５２２と、を有している。

また、第２アーム５２２の先端部には作業ヘッド５３０が設けられている。作業ヘッド５３０は、第２アーム５２２の先端部に同軸的に配置されているスプラインナット５３１およびボールネジナット５３２と、スプラインナット５３１およびボールネジナット５３２に挿通されているスプラインシャフト５３３と、を有している。スプラインシャフト５３３は、第２アーム５２２に対して鉛直方向に沿った第３回動軸Ｊ３まわりに回転可能で、かつ、第３回動軸Ｊ３に沿って昇降可能である。

また、スプラインシャフト５３３の下端部にはエンドエフェクター５４０が装着されている。エンドエフェクター５４０は、着脱自在であり目的の作業に適したものが適宜選択される。本実施形態のエンドエフェクター５４０は、ワークＷを挟持して保持するハンドである。

また、ロボット５００は、ベース５１０に対して第１アーム５２１を第１回動軸Ｊ１まわりに回動させる第１駆動装置５７１と、第１アーム５２１に対して第２アーム５２２を第２回動軸Ｊ２まわりに回動させる第２駆動装置５７２と、スプラインナット５３１を回転させてスプラインシャフト５３３を第３回動軸Ｊ３まわりに回転させる第３駆動装置５７３と、ボールネジナット５３２を回転させてスプラインシャフト５３３を第３回動軸Ｊ３に沿った方向に昇降させる第４駆動装置５７４と、を有している。

また、図示しないが、第１、第２、第３、第４駆動装置５７１、５７２、５７３、５７４には、それぞれ、駆動源としてのモーターと、モーターの回転量を検出するエンコーダーと、が設置されている。制御装置６００は、ピックアップシステム１００の運転中、各エンコーダーの出力が示すロボットアーム５２０の位置と制御目標である目標位置とを一致させるフィードバック制御を実行する。

以上、ロボット５００について説明したが、ロボット５００としては、特に限定されず、例えば、回転軸を６つ有するロボットアームを備えた６軸ロボットであってもよい。

［コンベア３００］
図１に示すように、コンベア３００は、ワークＷが載置されるベルト３１０と、ベルト３１０を送る搬送ローラー３２０と、搬送ローラー３２０を駆動する図示しないモーターと、搬送ローラー３２０の回転量に応じた信号を制御装置６００に出力する搬送量センサー３３０と、を有する。制御装置６００は、ピックアップシステム１００の運転中、搬送量センサー３３０の出力が示すワークＷの搬送速度と制御目標である目標搬送速度とを一致させるフィードバック制御を実行する。これにより、ワークＷを所望の速度で安定して搬送することができる。

［ビジョン４００］
図１に示すように、ビジョン４００は、振動発生装置２００の上方から振動発生装置２００上のワークＷを撮像し、撮像した画像に基づいてワークＷの位置姿勢を検出する。このようなビジョン４００は、カメラ４１０と、カメラ４１０が撮像した画像データに基づいて振動発生装置２００上の少なくとも１つのワークＷの位置姿勢を検出する検出部４２０と、を有している。なお、本実施形態では、検出部４２０は、制御装置６００に組み込まれている。言い換えると、制御装置６００が検出部４２０を兼ねている。

また、カメラ４１０は、各画素が深度情報（奥行き情報）を持つ距離画像を撮像することができる３Ｄカメラ（ステレオカメラ）である。カメラ４１０の各画素は、検出部４２０によって世界座標と関連付けられており、カメラ４１０の画角（視野）内にワークＷが存在する場合、画像データ内におけるワークＷの位置に基づいてワークＷの座標を特定することができる。ただし、ビジョン４００の構成としては、特に限定されず、例えば、２Ｄカメラと深度センサーとを組み合わせた構成であってもよいし、位相シフト法により三次元形状を計測する計測装置を用いた構成であってもよい。

［振動発生装置２００］
振動発生装置２００は、図３および図４に示すように、板状の基台２１０と、トラフ２２０と、基台２１０とトラフ２２０とを連結している４つのバネ部２３０、２４０、２５０、２６０と、トラフ２２０を振動させる振動発生部２７０と、を有している。このような構成の振動発生装置２００では、制御装置６００によって振動発生部２７０の駆動を制御することにより、バネ部２３０、２４０、２５０、２６０を弾性変形させつつトラフ２２０に所望の振動を付与し、トラフ２２０に載置されたワークＷの位置姿勢を変化させることができる。

なお、以下では、説明の便宜上、互いに直交する３軸をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸とし、Ｘ軸に沿う方向を「Ｘ軸方向」とも言い、Ｙ軸に沿う方向を「Ｙ軸方向」とも言い、Ｚ軸に沿う方向を「Ｚ軸方向」とも言う。また、各軸の矢印側を「プラス側」とも言い、反対側を「マイナス側」とも言う。また、Ｚ軸方向が鉛直方向に沿っており、Ｚ軸方向プラス側が鉛直方向上側、Ｚ軸方向マイナス側が鉛直方向下側である。なお、本願明細書中の鉛直は、鉛直の場合のみならず、技術常識上鉛直と同視できる程度に鉛直に対して傾いている場合も含む意味である。同様に、本願明細書中の水平は、水平の場合のみならず、技術常識上水平と同視できる程度に水平に対して傾いている場合も含む意味である。

基台２１０は、板状の基体２１１と、基体２１１から上方に立設している２つの柱部２１２、２１３と、を有している。また、柱部２１２は、Ｙ軸方向に並んで配置され、鉛直方向に延びる一対の柱２１２ａと、一対の柱２１２ａに架け渡されている梁２１２ｂと、を有している。同様に、柱部２１３は、Ｙ軸方向に並んで配置され、鉛直方向に延びる一対の柱２１３ａと、一対の柱２１３ａに架け渡されている梁２１３ｂと、を有している。そして、柱部２１２の梁２１２ｂにバネ部２３０、２４０の上端部Ｑ１が連結し、柱部２１３の梁２１３ｂにバネ部２５０、２６０の上端部Ｑ１が連結している。このように、柱部２１２、２１３を設けることにより、基体２１１の上方にトラフ２２０を吊り下げ支持することができる。ただし、基台２１０の構成は、特に限定されない。

トラフ２２０は、基体２１１の上方に位置しており、基台２１０に吊り下げ支持されている。また、トラフ２２０は、水平に配置されている。また、トラフ２２０は、４つのバネ部２３０、２４０、２５０、２６０を介して基台２１０に連結されている板状のベース２２１と、ベース２２１に配置されている箱型のトラフ本体２２２と、を有している。そして、トラフ本体２２２にワークＷが投入される。なお、基体２１１とトラフ本体２２２とは、本実施形態のように一体で形成されていてもよいし、別体で構成されていてもよい。

トラフ本体２２２は、箱状であり、内底面で構成され、ワークＷが載置される載置面２２２ａと、載置面２２２ａの外縁部から鉛直方向に立設する枠状の壁部２２２ｂと、を有している。このような構成によれば、壁部２２２ｂによって、載置面２２２ａからのワークＷの離脱が抑制され、トラフ本体２２２内においてワークＷの位置や姿勢を変化させることができる。

振動発生部２７０は、ベース２２１に配置されている。また、振動発生部２７０は、第１振動モーター２７１と、第２振動モーター２７２と、を有している。

図４に示すように、第１振動モーター２７１は、図示しないステーターおよびローターを収容する本体部２７１Ａと、本体部２７１Ａに軸受けされている回転軸２７１Ｂと、回転軸２７１Ｂの両端部に配置されている一対の偏心錘２７１Ｃと、を有している。一対の偏心錘２７１Ｃは、向きを揃えて配置されている。第１振動モーター２７１を駆動すると、回転軸２７１Ｂが回転し、一対の偏心錘２７１Ｃの作用によって遠心力振動が発生する。

同様に、第２振動モーター２７２は、図示しないステーターおよびローターを収容する本体部２７２Ａと、本体部２７２Ａに軸受けされている回転軸２７２Ｂと、回転軸２７２Ｂの両端部に配置されている一対の偏心錘２７２Ｃと、を有している。一対の偏心錘２７２Ｃは、向きを揃えて配置されている。第２振動モーター２７２を駆動すると、回転軸２７２Ｂが回転し、一対の偏心錘２７２Ｃの作用によって遠心力振動が発生する。

ただし、第１、第２振動モーター２７１、２７２の構成は、振動を発生させることができれば、特に限定されない。

第１、第２振動モーター２７１、２７２は、トラフ本体２２２のＸ軸方向両側に分かれて配置されている。本実施形態では、トラフ本体２２２のＸ軸方向マイナス側に第１振動モーター２７１が配置され、トラフ本体２２２のＸ軸方向プラス側に第２振動モーター２７２が配置されている。また、回転軸２７１Ｂ、２７２Ｂは、それぞれ、水平であり、かつ、互いに平行に配置されている。特に、本実施形態では、回転軸２７１Ｂ、２７２Ｂは、Ｙ軸方向に延在し、Ｙ軸まわりに回転する。また、回転軸２７１Ｂ、２７２Ｂは、同一水平面上に位置している。第１、第２振動モーター２７１、２７２をこのように配置することにより、後述する複数の振動を容易に発生させることができる。

また、振動発生部２７０は、第１振動モーター２７１の回転を検出する図示しない第１センサーと、第２振動モーター２７２の回転を検出する図示しない第２センサーと、を有している。第１センサーは、回転軸２７１Ｂの偏心方向Ｈ１を検出することができる。同様に、第２センサーは、回転軸２７２Ｂの偏心方向Ｈ２を検出することができる。

例えば、図５に示すように、偏心方向Ｈ１、Ｈ２が共に鉛直方向下側を向く状態で第１、第２振動モーター２７１、２７２を互いに逆方向に回転駆動させると、第１振動モーター２７１の振動と第２振動モーター２７２の振動との相殺および重畳によりバネ部２３０、２４０、２５０、２６０を弾性変形させながらトラフ２２０に上下方向の振動Ａ１が付与される。これにより、トラフ２２０内のワークＷが上下に跳ねるように振動する。これにより、ワークＷを反転させることができる。

また、例えば、図６に示すように、偏心方向Ｈ１、Ｈ２が共に左斜め下側を向く状態で第１、第２振動モーター２７１、２７２を互いに逆方向に回転駆動させると、第１振動モーター２７１の振動と第２振動モーター２７２の振動との相殺および重畳によりバネ部２３０、２４０、２５０、２６０を弾性変形させながらトラフ２２０に斜め方向の振動Ａ２が付与される。これにより、トラフ２２０内のワークＷがＸ軸方向マイナス側に移動する。

また、例えば、図７に示すように、偏心方向Ｈ１、Ｈ２が共に右斜め下側を向く状態で第１、第２振動モーター２７１、２７２を互いに逆方向に回転駆動させると、第１振動モーター２７１の振動と第２振動モーター２７２の振動との相殺および重畳によりバネ部２３０、２４０、２５０、２６０を弾性変形させながらトラフ２２０に斜め方向の振動Ａ３が付与される。これにより、トラフ２２０内のワークＷがＸ軸方向プラス側に移動する。

また、例えば、図８に示すように、偏心方向Ｈ１が鉛直方向下側を向き、偏心方向Ｈ２が鉛直方向上側を向いた状態で第１、第２振動モーター２７１、２７２を互いに同じ方向に回転駆動させると、第１振動モーター２７１の振動と第２振動モーター２７２の振動との相殺および重畳によりバネ部２３０、２４０、２５０、２６０を弾性変形させながらトラフ２２０に振動Ａ４が付与される。これにより、トラフ２２０内のワークＷが中央に寄るようにＸ軸方向に移動する。

図４に示すように、バネ部２３０、２４０とバネ部２５０、２６０とは、Ｚ軸方向からの平面視で、トラフ本体２２２のＸ軸方向両側に分かれて配置されている。本実施形態では、トラフ本体２２２のＸ軸方向マイナス側にバネ部２３０、２４０が配置され、トラフ本体２２２のＸ軸方向プラス側にバネ部２５０、２６０が配置されている。また、バネ部２３０、２４０は、Ｙ軸方向に並んで配置され、これらの間に第１振動モーター２７１が配置されている。同様に、バネ部２５０、２６０は、Ｙ軸方向に並んで配置され、これらの間に第２振動モーター２７２が配置されている。さらに、バネ部２３０、２４０とバネ部２５０、２６０とは、トラフ２２０の中心と交わるＹ－Ｚ平面に対して対称的に配置されている。

このような配置とすることにより、トラフ２２０の四隅を４本のバネ部２３０、２４０、２５０、２６０で支持することができ、トラフ２２０の姿勢が安定する。また、第１振動モーター２７１の回転軸２７１Ｂの両側がバネ部２３０、２４０により支持され、第２振動モーター２７２の回転軸２７２Ｂの両側がバネ部２５０、２６０により支持されるため、第１、第２振動モーター２７１、２７２の駆動によりトラフ２２０に付与される振動がより安定する。ただし、バネ部２３０、２４０、２５０、２６０の配置は、特に限定されない。

また、各バネ部２３０、２４０、２５０、２６０は、板バネで構成されている。これにより、バネ部２３０、２４０、２５０、２６０の構成が簡単となる。また、図３に示すように、各バネ部２３０、２４０、２５０、２６０は、その一端である上端部Ｑ１と、他端である下端部Ｑ２と、がＺ軸方向に並び、中央部で折れ曲がった略Ｌ字形状となっている。そして、各バネ部２３０、２４０、２５０、２６０の上端部Ｑ１が柱部２１２、２１３の梁２１２ｂ、２１３ｂに連結され、下端部Ｑ２がトラフ２２０のベース２２１に連結されている。そのため、トラフ２２０は、４本のバネ部２３０、２４０、２５０、２６０によって基台２１０に吊り下げ支持される。

このように、トラフ２２０を吊り下げ支持することにより、例えば、本実施形態とは逆に各バネ部２３０、２４０、２５０、２６０の下端部が基台２１０に連結され、上端部がトラフ２２０に連結されている場合と比べてトラフ２２０の姿勢が安定する。また、基台２１０とトラフ２２０との隙間を小さくすることができ、振動発生装置２００の低背化を図ることができる。

以下、各バネ部２３０、２４０、２５０、２６０の構成について説明するが、これらは互いに同様の構成であるため、以下では、説明の便宜上、バネ部２３０について代表して説明し、他のバネ部２４０、２５０、２６０については、その説明を省略する。

図９および図１０に示すように、バネ部２３０は、Ｚ軸方向の中央部で屈曲し、Ｘ軸方向マイナス側に突出している曲がり部２３９を有している。また、バネ部２３０は、下側半分を構成する第１部材２３１と、上側半分を構成する第２部材２３２と、を有している。これら第１部材２３１と第２部材２３２とは、Ｘ－Ｙ平面に対して対称的に配置されている。なお、第１、第２部材２３１、２３２の構成材料としては、特に限定されず、例えば、アルミニウム、銅、ステンレス鋼等の各種金属材料を用いることができる。

また、第１部材２３１は、平板を両端部で折り曲げて構成され、共に水平な上端部２３１ａおよび下端部２３１ｂと、上端部２３１ａと下端部２３１ｂとの間に位置し、上面がＸ軸方向プラス側を向くように傾いている第１傾斜部としての傾斜部２３１ｃと、を有している。同様に、第２部材２３２は、平板を両端部で折り曲げて構成され、共に水平な上端部２３２ａおよび下端部２３２ｂと、上端部２３２ａと下端部２３２ｂとの間に位置し、上面がＸ軸方向マイナス側を向くように傾いている第２傾斜部としての傾斜部２３２ｃと、を有している。そして、第１部材２３１の下端部２３１ｂがバネ部２３０の下端部Ｑ２を構成し、第２部材２３２の上端部２３２ａがバネ部２３０の上端部Ｑ１を構成している。

このように、逆向きに傾斜している傾斜部２３１ｃ、２３２ｃを備えることにより、バネ部２３０は、振動Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４の方向にそれぞれスムーズに弾性変形することができる。そのため、振動Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４をそれぞれ容易かつ安定して発生させることができる。そのため、容易に、ワークＷの位置や姿勢を変化させることができる。

また、図１０に示すように、第１部材２３１の上端部２３１ａおよび下端部２３１ｂには、それぞれ、ボルトを挿通する挿通孔がＹ軸方向に並んで複数形成されている。同様に、第２部材２３２の上端部２３２ａおよび下端部２３２ｂには、それぞれ、ボルトを挿通する挿通孔がＹ軸方向に並んで複数形成されている。そして、第１部材２３１の上端部２３１ａと第２部材２３２の下端部２３２ｂとは、ボルトＢとナットＮの締結によって連結されている。これにより、第１部材２３１と第２部材２３２の連結部分が曲がり部２３９となるバネ部２３０が得られる。

例えば、後述する実施形態のように、一枚の平板を折り曲げてバネ部２３０を形成してもよいが、この場合、曲がり部２３９の部分で平板を大きく折り曲げる必要があり、塑性変形によるバネ部２３０の強度低下を招くおそれがある。これに対して、本実施形態のように、別体の第１、第２部材２３１、２３２を連結する構成によれば、曲がり部２３９で大きく折り曲げる必要がなくなり、塑性変形によるバネ部２３０の強度低下を抑制することができる。なお、第１部材２３１と第２部材２３２との連結方法は、特に限定されず、例えば、リベットを用いてもよいし、溶接してもよいし、接着剤を用いてもよい。

特に、本実施形態では、上端部２３１ａと下端部２３２ｂとを重ね合わせ、さらに、当該部分を上下両側からプレート２３３ａ、２３３ｂで挟み込んだ状態でネジ締めしている。そのため、第１部材２３１と第２部材２３２との連結部分を補強することができる。また、ボルトＢとナットＮとの締結によって生じる応力がプレート２３３ａ、２３３ｂによって分散されるため、ボルトＢ周辺への応力集中を抑制することもできる。そのため、バネ部２３０の機械的強度が高まる。

また、第１部材２３１の下端部２３１ｂは、ボルトＢ１によってトラフ２２０のベース２２１に連結されている。特に、本実施形態では、下端部２３１ｂの上方にプレート２３３ｃを重ねた状態で上方からネジ締めしている。そのため、第１部材２３１とベース２２１との連結部分を補強することができる。また、ボルトＢ１の締結によって生じる応力がプレート２３３ｃによって分散されるため、ボルトＢ１周辺への応力集中を抑制することもできる。そのため、バネ部２３０の機械的強度が高まる。ただし、第１部材２３１とベース２２１との連結方法は、特に限定されず、例えば、リベットを用いてもよいし、溶接してもよいし、接着剤を用いてもよい。

また、第２部材２３２の上端部２３２ａは、ボルトＢ２によって基台２１０の梁２１２ｂに連結されている。特に、本実施形態では、上端部２３２ａの下方にプレート２３３ｄを重ねた状態で下方からネジ締めしている。これにより、第２部材２３２と基台２１０との連結部分を補強することができる。また、ボルトＢ２の締結によって生じる応力がプレート２３３ｄによって分散されるため、ボルトＢ２周辺への応力集中を抑制することもできる。そのため、バネ部２３０の機械的強度が高まる。ただし、第２部材２３２と基台２１０との連結方法は、特に限定されず、例えば、リベットを用いてもよいし、溶接してもよいし、接着剤を用いてもよい。

ここで、図９に示すように、傾斜部２３１ｃの長さＬ１と傾斜部２３２ｃの長さＬ２との誤差は、特に限定されないが、±２０％以内であることが好ましく、±１０％以内であることがより好ましく、±５％以内であることがさらに好ましい。つまり、０．８≦Ｌ１／Ｌ２≦１．２であることが好ましく、０．９≦Ｌ１／Ｌ２≦１．１であることがより好ましく、０．９５≦Ｌ１／Ｌ２≦１．０５であることがさらに好ましい。これにより、バネ部２３０の上下対称性が増し、応力を上下にバランスよく分散することができる。そのため、バネ部２３０の耐久性が向上する。

また、特に限定されないが、水平面に対する傾斜部２３１ｃの角度θ１と水平面に対する傾斜部２３２ｃの角度θ２との誤差は、±２０％以内であることが好ましく、±１０％以内であることがより好ましく、±５％以内であることがさらに好ましい。つまり、０．８≦θ１／θ２≦１．２であることが好ましく、０．９≦θ１／θ２≦１．１であることがより好ましく、０．９５≦θ１／θ２≦１．０５であることがさらに好ましい。これにより、バネ部２３０の上下対称性が増し、応力を上下にバランスよく分散することができる。そのため、バネ部２３０の耐久性が向上する。

特に、本実施形態では、第１、第２部材２３１、２３２がＸ－Ｙ平面に対して対称であるため、Ｌ１＝Ｌ２かつθ１＝θ２である。そのため、上述の効果がより顕著となる。

また、特に限定されないが、バネ部２３０のＸ軸方向のバネ定数ｋｘとＺ軸方向のバネ定数ｋｚとの誤差は、±５０％以内であることが好ましく、±２５％以内であることがより好ましく、±５％以内であることがさらに好ましい。つまり、０．５≦ｋｘ／ｋｚ≦１．５であることが好ましく、０．２５≦ｋｘ／ｋｚ≦１．２５であることがより好ましく、０．９５≦ｋｘ／ｋｚ≦１．０５であることがさらに好ましい。

このように、バネ定数ｋｘ、ｋｚを同程度に設定すると、Ｘ軸方向およびＺ軸方向に対して傾斜した斜め方向のバネ定数ｋｘｚもこれらと同等となる。そのため、振動Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４をそれぞれ共振で発生させることができる。その結果、トラフ２２０をより大きく振動させることができ、ワークＷの位置や姿勢をよりスムーズに変化させることができる。特に、本実施形態では、ｋｘ＝ｋｚである。そのため、上述の効果がより顕著となる。なお、バネ部２３０の材質、長さＬ１、Ｌ２、厚さ等によって異なるが、角度θ１、θ２を４０°以上７０°以下とすることで、バネ定数ｋｘ、ｋｚを同程度にし易くなる。

以上、バネ部２３０、２４０、２５０、２６０についてバネ部２３０を代表して説明した。ここで、図３に示すように、バネ部２３０、２４０、２５０、２６０に支持されている部分であって基台２１０に対して可動である可動部２９０、本実施形態では、トラフ２２０と振動発生部２７０との集合体の重心Ｇは、バネ部２３０、２４０とバネ部２５０、２６０の間に位置している。このように、重心Ｇがバネ部２３０、２４０とバネ部２５０、２６０との間に位置することにより、振動時の載置面２２２ａを水平に保ち易くなる。そのため、載置面２２２ａが並進振動すなわち水平を保ちながら振動し、載置面２２４ａの各部に加わる振動の大きさを均一にすることができる。その結果、載置面２２２ａ上での位置によらず、ワークＷの位置や姿勢を容易に変化させることができる。ただし、これに限定されず、可動部２９０の重心Ｇは、バネ部２３０、２４０とバネ部２５０、２６０の間に位置していなくてもよい。

［制御装置６００］
図１に示すように、制御装置６００は、振動発生装置２００、コンベア３００、ビジョン４００およびロボット５００の駆動をそれぞれ制御する。このような制御装置６００は、例えば、コンピューターから構成され、情報を処理するプロセッサー（ＣＰＵ）と、プロセッサーに通信可能に接続されたメモリーと、外部装置との接続を行う外部インターフェースと、を有する。メモリーにはプロセッサーにより実行可能な各種プログラムが保存され、プロセッサーは、メモリーに記憶された各種プログラム等を読み込んで実行することができる。制御装置６００の構成要素の一部または全部は、ロボット５００の筐体の内側に配置されてもよい。また、制御装置６００は、複数のプロセッサーにより構成されてもよい。

以上、ピックアップシステム１００の構成について説明した。次に、ピックアップシステム１００の駆動方法について、図１１に基づいて説明する。まず、制御装置６００は、ステップＳ１として、ロボット５００を撮像の妨げとならない姿勢とした状態で、カメラ４１０でトラフ２２０内のワークＷを撮像し画像データＤを取得する。次に、制御装置６００は、ステップＳ２として、画像データＤに基づいて少なくとも１つのワークＷの位置および姿勢を検出する。なお、ワークＷの姿勢の検出には、例えば、テンプレートマッチングを用いることができる。

次に、ステップＳ３として、制御装置６００は、位置姿勢を検出したワークＷの中からロボット５００により把持可能な位置姿勢のワークＷの有無を検出する。ロボット５００により把持可能な位置姿勢のワークＷが存在する場合、制御装置６００は、ステップＳ４として、ロボット５００によりそのワークＷを把持し、コンベア３００のベルト３１０上にリリースする。これにより、ワークＷがコンベア３００によって所定の場所まで搬送される。

一方、ステップＳ３において、ロボット５００により把持可能な位置姿勢のワークＷが無かった場合、制御装置６００は、ステップＳ５として、振動発生装置２００を駆動させてトラフ２２０内のワークＷの位置姿勢をリセットし、ステップＳ１からやり直す。このような駆動方法によれば、ロボット５００によってワークＷをより確実に把持することができる。

以上、ピックアップシステム１００について説明した。このようなピックアップシステム１００が有する振動発生装置２００は、基台２１０と、ワークＷが載置される載置面２２２ａを有しているトラフ２２０と、基台２１０とトラフ２２０とを連結しているバネ部２３０、２４０、２５０、２６０と、バネ部２３０、２４０、２５０、２６０を弾性変形させながらトラフ２２０を振動させる振動発生部２７０と、を有している。また、バネ部２３０、２４０、２５０、２６０は、一方の端部である下端部Ｑ２と、他方の端部であり、下端部Ｑ２に対して鉛直方向上側に位置している上端部Ｑ１と、を有している。そして、下端部Ｑ２がトラフ２２０に連結され、上端部Ｑ１が基台２１０に連結されている。このような構成によれば、トラフ２２０を吊り下げ支持することができ、トラフ２２０の姿勢が安定する。さらには、基台２１０とトラフ２２０との隙間を小さくすることができ、振動発生装置２００の低背化を図ることができる。

また、前述したように、バネ部２３０、２４０、２５０、２６０は、板バネである。これにより、バネ部２３０、２４０、２５０、２６０の構成が簡単となる。

また、前述したように、バネ部２３０は、載置面２２２ａに対して傾斜していて、互いに傾斜の向きが逆である第１傾斜部としての傾斜部２３１ｃおよび第２傾斜部としての傾斜部２３２ｃを有している。他のバネ部２４０、２５０、２６０についても同様である。これにより、バネ部２３０、２４０、２５０、２６０が種々の方向にスムーズに弾性変形することができる。そのため、振動Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４をそれぞれ容易かつ安定して発生させることができる。そのため、容易に、ワークＷの位置や姿勢を変化させることができる。

また、前述したように、バネ部２３０の傾斜部２３１ｃおよび傾斜部２３２ｃは、それぞれ、平坦な板状をなしている。他のバネ部２４０、２５０、２６０についても同様である。これにより、バネ部２３０、２４０、２５０、２６０の構成が簡単となる。

また、前述したように、複数のバネ部２３０、２４０、２５０、２６０は、水平方向に沿って配置されている。これにより、複数のバネ部２３０、２４０、２５０、２６０によってトラフ２２０を安定した姿勢で支持することができる。

また、前述したように、トラフ２２０は、載置面２２２ａと、載置面２２２ａを囲むように載置面２２２ａの端部から立設する枠状の壁部２２２ｂと、を有するトラフ本体２２２を有している。これにより、ワークＷの載置面２２２ａからの離脱を抑制することができ、トラフ本体２２２内においてワークＷの位置や姿勢を変化させることができる。

また、前述したように、ピックアップシステム１００は、ワークＷが載置される振動発生装置２００と、振動発生装置２００に載置されているワークＷを撮像するビジョン４００と、ビジョン４００の撮像結果に基づいて、振動発生装置２００に載置されているワークＷをピックアップするロボット５００と、を有している。また、振動発生装置２００は、基台２１０と、ワークＷが載置される載置面２２２ａを有しているトラフ２２０と、基台２１０とトラフ２２０とを連結しているバネ部２３０、２４０、２５０、２６０と、バネ部２３０、２４０、２５０、２６０を弾性変形させながらトラフ２２０を振動させる振動発生部２７０と、を有している。また、バネ部２３０、２４０、２５０、２６０は、一方の端部である下端部Ｑ２と、他方の端部であり、下端部Ｑ２に対して鉛直方向上側に位置している上端部Ｑ１と、を有している。そして、下端部Ｑ２がトラフ２２０に連結され、上端部Ｑ１が基台２１０に連結されている。このような構成によれば、トラフ２２０を吊り下げ支持することができ、トラフ２２０の姿勢が安定する。さらには、基台２１０とトラフ２２０との隙間を小さくすることができ、振動発生装置２００の低背化を図ることができる。

＜第１１実施形態＞
図１２は、第２実施形態に係る振動発生装置を示す正面図である。

本実施形態に係る振動発生装置２００は、バネ部２３０、２４０、２５０、２６０の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態の振動発生装置２００と同様である。なお、以下の説明では、本実施形態の振動発生装置２００に関し、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、本実施形態の図では、前述した実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。

図１２に示すように、本実施形態の振動発生装置２００では、各バネ部２３０、２４０、２５０、２６０は、鉛直方向に伸縮するコイルバネで構成されている。各バネ部２３０、２４０、２５０、２６０をコイルバネとすることにより、各バネ部２３０、２４０、２５０、２６０の構成が簡単となる。

このような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

＜第３実施形態＞
図１３は、第３実施形態に係る振動発生装置を示す正面図である。

本実施形態に係る振動発生装置２００は、バネ部２３０、２４０、２５０、２６０および振動発生部２７０の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態の振動発生装置２００と同様である。なお、以下の説明では、本実施形態の振動発生装置２００に関し、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、本実施形態の図では、前述した実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。

図１３に示すように、本実施形態の振動発生装置２００では、各バネ部２３０、２４０、２５０、２６０は、ボイスコイルモーター９００で構成されている。また、バネ部２３０、２４０、２５０、２６０は、振動発生部２７０を兼ねている。各ボイスコイルモーター９００は、本体９１０と、本体９１０の上側に位置し、通電により本体９１０に対して鉛直方向に振動する振動軸９２０と、を有している。そして、本体９１０の下端部がトラフ２２０に固定されており、振動軸９２０の上端部が基台２１０に固定されている。ただし、これに限定されず、ボイスコイルモーター９００を上下逆向きに配置し、本体９１０の上端部を基台２１０に固定し、振動軸９２０の下端部をトラフ２２０に固定してもよい。なお、ボイスコイルモーター９００は、固定側と振動側の一方がコイルで他方がマグネットである場合や、一方が電磁石で他方が磁性体金属である場合であってもよい。言い換えれば電磁式振動発生器とも言うことができる。

このような構成によれば、各ボイスコイルモーター９００の振動の大きさやタイミングを制御することにより、前述した振動Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４をトラフ２２０に付与することができる。また、バネ部２３０、２４０、２５０、２６０が振動発生部２７０を兼ねるため、振動発生装置２００の部品点数を削減することができ、振動発生装置２００の構成が簡単となる。

以上のように、本実施形態の振動発生装置２００では、バネ部２３０、２４０、２５０、２６０は、トラフ２２０および基台２１０の一方に固定されている本体９１０と、他方に固定され、本体９１０への通電により本体９１０に対して鉛直方向に振動する振動軸９２０と、を有している。このような構成によれば、各ボイスコイルモーター９００の振動の大きさやタイミングを制御することにより、前述した振動Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４をトラフ２２０に付与することができる。

このような第３実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

＜第４実施形態＞
図１４は、第４実施形態に係る振動発生装置を示す正面図である。

本実施形態に係る振動発生装置２００は、基台２１０の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態の振動発生装置２００と同様である。なお、以下の説明では、本実施形態の振動発生装置２００に関し、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、本実施形態の図では、前述した実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。

図１４に示すように、本実施形態の振動発生装置２００では、基台２１０は、中央部に開口を有する枠状となっている。これにより、例えば、前述した第１実施形態と比べて、基台２１０の構成がシンプルになる。また、基台２１０は、その外周部にフレーム等の対象物に固定される被固定部２１９を有しており、被固定部２１９において対象物に固定されている。

また、基台２１０の被固定部２１９は、載置面２２２ａよりも上側に位置している。そして、Ｚ軸方向からの平面視で、開口内にトラフ本体２２２が配置されている。これにより、基台２１０の上方へのトラフ２２０の突出が抑制され、ロボット５００の作業エリアを広く確保することができる。特に、本実施形態では、基台２１０の上面とトラフ２２０の上面とが面一であり、トラフ２２０が基台２１０の下方に退避した構成となっている。これにより、上述の効果がより顕著となる。

このように、本実施形態の振動発生装置２００では、基台２１０は、対象物に固定される被固定部２１９を有し、被固定部２１９は、載置面２２２ａよりも鉛直方向上側に位置している。これにより、基台２１０の上方へのトラフ２２０の突出が抑制され、ロボット５００の作業エリアを広く確保することができる。

このような第４実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

＜第５実施形態＞
図１５は、第５実施形態に係る振動発生装置を示す正面図である。図１６は、振動発生装置を示す上面図である。

本実施形態に係る振動発生装置２００は、バネ部２３０、２４０、２５０、２６０および振動発生部２７０の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態の振動発生装置２００と同様である。なお、以下の説明では、本実施形態の振動発生装置２００に関し、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、本実施形態の図では、前述した実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。

図１５に示すように、本実施形態の振動発生装置２００では、各バネ部２３０、２４０、２５０、２６０は、前述した第１実施形態のような曲がり部を有しておらず、上面がＸ軸方向プラス側を向くように傾斜している傾斜部２３０ｃを有している。また、振動発生部２７０は、ボイスコイルモーター９００で構成され、本体９１０が基台２１０に固定され、振動軸９２０がトラフ２２０に固定されている。そのため、ボイスコイルモーター９００を駆動すると振動Ａ５がトラフ２２０に生じ、トラフ本体２２２内のワークＷがＸ軸方向プラス側に向けて移動する。

図１６に示すように、トラフ本体２２２は、Ｙ軸方向両側に壁部２２２ｂを有し、ワークＷをＸ軸方向に導くように構成されている。このような構成によれば、振動発生装置２００を、ワークＷをＸ軸方向プラス側に搬送するパーツフィーダーとして好適に利用することができる。

このような第５実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

以上、本発明の振動発生装置およびピックアップシステムを図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、各実施形態を適宜組み合わせてもよい。

１００…ピックアップシステム、２００…振動発生装置、２１０…基台、２１１…基体、２１２…柱部、２１２ａ…柱、２１２ｂ…梁、２１３…柱部、２１３ａ…柱、２１３ｂ…梁、２１９…被固定部、２２０…トラフ、２２１…ベース、２２２…トラフ本体、２２２ａ…載置面、２２２ｂ…壁部、２３０…バネ部、２３０ｃ…傾斜部、２３１…第１部材、２３１ａ…上端部、２３１ｂ…下端部、２３１ｃ…傾斜部、２３２…第２部材、２３２ａ…上端部、２３２ｂ…下端部、２３２ｃ…傾斜部、２３３ａ…プレート、２３３ｂ…プレート、２３３ｃ…プレート、２３３ｄ…プレート、２３９…曲がり部、２４０…バネ部、２５０…バネ部、２６０…バネ部、２７０…振動発生部、２７１…第１振動モーター、２７１Ａ…本体部、２７１Ｂ…回転軸、２７１Ｃ…偏心錘、２７２…第２振動モーター、２７２Ａ…本体部、２７２Ｂ…回転軸、２７２Ｃ…偏心錘、２９０…可動部、３００…コンベア、３１０…ベルト、３２０…搬送ローラー、３３０…搬送量センサー、４００…ビジョン、４１０…カメラ、４２０…検出部、５００…ロボット、５１０…ベース、５２０…ロボットアーム、５２１…第１アーム、５２２…第２アーム、５３０…作業ヘッド、５３１…スプラインナット、５３２…ボールネジナット、５３３…スプラインシャフト、５４０…エンドエフェクター、５７１…第１駆動装置、５７２…第２駆動装置、５７３…第３駆動装置、５７４…第４駆動装置、６００…制御装置、９００…ボイスコイルモーター、９１０…本体、９２０…振動軸、Ａ１…振動、Ａ２…振動、Ａ３…振動、Ａ４…振動、Ａ５…振動、Ｂ…ボルト、Ｂ１…ボルト、Ｂ２…ボルト、Ｄ…画像データ、Ｇ…重心、Ｈ１…偏心方向、Ｈ２…偏心方向、Ｊ１…第１回動軸、Ｊ２…第２回動軸、Ｊ３…第３回動軸、Ｎ…ナット、Ｌ１…長さ、Ｌ２…長さ、Ｑ１…上端部、Ｑ２…下端部、Ｓ１…ステップ、Ｓ２…ステップ、Ｓ３…ステップ、Ｓ４…ステップ、Ｓ５…ステップ、Ｗ…ワーク、θ１…角度、θ２…角度

Claims (9)

1. 基台と、
   ワークが載置される載置面を有しているトラフと、
   前記基台と前記トラフとを連結しているバネ部と、
   前記バネ部を弾性変形させながら前記トラフを振動させる振動発生部と、を有し、
   前記バネ部は、一方の端部である下端部と、他方の端部であり、前記下端部に対して鉛直方向上側に位置している上端部と、を有し、
   前記下端部が前記トラフに連結され、前記上端部が前記基台に連結されていることを特徴とする振動発生装置。
2. 前記バネ部は、板バネである請求項１に記載の振動発生装置。
3. 前記バネ部は、前記載置面に対して傾斜していて、互いに傾斜の向きが逆である第１傾斜部および第２傾斜部を有している請求項２に記載の振動発生装置。
4. 前記第１傾斜部および前記第２傾斜部は、それぞれ、平坦な板状をなしている請求項３に記載の振動発生装置。
5. 前記バネ部は、前記トラフおよび前記基台の一方に固定されている本体と、他方に固定され、前記本体への通電により前記本体に対して鉛直方向に振動する振動軸と、を有している請求項１に記載の振動発生装置。
6. 前記バネ部は、水平方向に沿って複数配置されている請求項１ないし５のいずれか１項に記載の振動発生装置。
7. 前記トラフは、前記載置面と、前記載置面を囲むように前記載置面の端部から立設する枠状の壁部と、を有するトラフ本体を有している請求項１に記載の振動発生装置。
8. 前記基台は、対象物に固定される被固定部を有し、
   前記被固定部は、前記載置面よりも鉛直方向上側に位置している請求項１に記載の振動発生装置。
9. ワークが載置される振動発生装置と、
   前記振動発生装置に載置されている前記ワークを撮像するビジョンと、
   前記ビジョンの撮像結果に基づいて、前記振動発生装置に載置されている前記ワークをピックアップするロボットと、を有し、
   前記振動発生装置は、基台と、
   ワークが載置される載置面を有しているトラフと、
   前記基台と前記トラフとを連結しているバネ部と、
   前記バネ部を弾性変形させながら前記トラフを振動させる振動発生部と、を有し、
   前記バネ部は、一方の端部である下端部と、他方の端部であり、前記下端部に対して鉛直方向上側に位置している上端部と、を有し、
   前記下端部が前記トラフに連結され、前記上端部が前記基台に連結されていることを特徴とするピックアップシステム。

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