JP2951168B2 - 部品供給装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、物品の組立装置におい
て使用される部品供給装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】部品をロボットでピッキングする際、視
覚認識装置の助けをかりて部品を常に正しく把握するよ
うにした装置がある。特開昭５６−３９８３９号公報、
特開昭６４−５７４２号公報にこのような装置の例があ
る。特開平２−１９０２２５号公報、特開平３−２４５
９２６号公報に記載された装置も光学的手段で部品をチ
ェックするのであるが、こちらは部品の残量監視に重点
を置いている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】特開昭５６−３９３８
９号公報記載の装置は、部品をマガジンフィ−ダから送
り出すようになっており、マガジンに入れられる部品と
いうことで部品の種類が限定され、また部品をマガジン
にきちんと詰め込む手間も要る。特開昭６４−５７４２
号公報記載の装置は、ボウルフィ−ダを用いているため
部品の整列には気を使う必要がないが、ボウルフィ−ダ
はそれ自身でかなりのスペ−スを占拠するため、１台の
ピッキング用ロボットに何台ものボウルフィ−ダを組み
合わせる、すなわち１台のロボットに何種類もの部品を
ピッキングさせることは困難である。本発明はこのよう
な問題を考慮してなされたもので、部品をばらで供給で
き、しかもボウルフィ−ダほどスペ−スをとらず、１台
のロボットに何種類もの部品をピッキングさせることが
可能な部品供給装置を提供しようとするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明では、認識テーブ
ル上に部品ホッパから部品を供給し、認識テーブルの認
識エリア内に存在する部品の姿勢を視覚認識装置で認識
して、その結果に基づき部品をロボットでピッキングす
るものとした。部品ホッパには傾斜状態で支持されたド
ラム形のものを用い、これを回転させることにより部品
を落とす構成にすると共に、落ちた部品を認識エリア上
に順次移動させ、ロボットにピッキングされなかった部
品については、認識テーブルから落として回収し、部品
ホッパに返すようにした。

【０００５】

【作用】部品ホッパの回転により認識テーブルに適当量
の部品が落とされ、部品を受け取った認識テーブルはそ
れを自身の認識エリア上に順次移動させる。認識エリア
に適当量の部品が散乱したところで、視覚認識装置が部
品を認識し、ロボットがその部品をピッキングする。ピ
ッキングされなかった部品は、回収され部品ホッパに戻
される。

【０００６】

【実施例】図に基づき一実施例を説明する。図１におい
て、１０はロボットで、ハンド部のみ図示してある。１
は部品供給装置で、ハウジング１１の中に、部品ホッパ
２、認識テーブル３、視覚認識部４、部品誘導手段５と
部品返却手段６等からなる部品回収部を有し、それら要
素の駆動手段をも備えている。

【０００７】部品ホッパ２はドラム形であって、図５に
見られるように、２個の回転伝達ロ−ラ２０により回転
自在に支持される。その回転軸線は水平ではなく傾斜し
ており、部品供給口２１が斜め上を向く。２２はプーリ
やベルト、モータ等からなる第１駆動手段であって、部
品ホッパの傾斜に合わせてハウジング１１の内壁間に固
定された支持板２２０に支持される。支持板２２０は、
上側に各ローラ２０の軸２０１を回転自在に支持し、下
側にモータ２２１を取り付けており、モータの駆動軸に
固定された２枚のプーリ２２２の内、１枚が一方の軸２
０１に固定されたプーリ２０２とベルトで結ばれ、もう
１枚が他方の軸２０１のプーリ２０２とベルトで結ばれ
ている。こうして、モータ２２１が回転すると、各ロー
ラ２０に回転が伝達され、これに支持される部品ホッパ
１２が軸線まわりに回転することになる。

【０００８】部品ホッパ２の部品排出口２３は、部品供
給口２１の反対側にあって斜め下を向いており、図６に
示すようにシャッタ２４が設けられている。シャッタ２
４は部品排出口２３の中央部に差し渡した十文字形の固
定板２５と、それぞれボルト２６で固定された台形のシ
ャッタ板２７、２８からなる。シャッタ板２７、２８の
ボルト通し穴は長穴になっており、各ボルト２６を緩め
てシャッタ板２７、２８をずらすことにより部品ホッパ
２の内壁とシャッタ板２７、２８との間隔を加減し、部
品の流出量を調整することができる。

【０００９】認識テーブル３は、部品ホッパ２の部品排
出口２３と向かい合う位置に配置され、部品排出口２３
から落ちてくる部品を受け取り、受け取った部品を順次
前方（図１において左側を前方、右側を後方、手前側を
右方、奥側を左方とする）へ徐々に移動させる。認識テ
ーブル３は前後方向に往復運動可能であり、そのメカニ
ズムは次のようになっている。３０はハウジング１１の
内壁にアングル３０１、３０２を介して固定された水平
なスライドガイド、３１と３２はスライドガイド３０に
沿ってスライドするスライダ、３３はスライダ３１と３
２をつなぐ連結プレート、３４はスライダ３２を往復運
動させて連結プレート３３を水平方向に往復させるエア
シリンダ（第２駆動手段）である。エアシリンダ３４
は、アングル３０２に、水平前向きに取り付けられ、そ
のロッド３４１がジョイントを介してスライダ３２に連
結される。連結プレート３３は、図２に示すように、長
方形の透光板３５の一辺を支持固定し、これと対向する
辺は同形のプレート３６が支持する。プレート３６は、
ハウジング１１の内壁に取り付けられた複数のガイドロ
ーラ上に転がり接触しており、透光板３５が水平状態を
保ちながら前後方向に往復移動可能となる。尚、認識テ
ーブル３は、透光板３５上において、後述する視覚認識
部４が撮像できる視野内を認識エリアとしている。

【００１０】視覚認識部４は、透光板３５の下に４５°
の角度をもって固定されたハーフミラー４１、その真下
に拡散板４２１を介して配置される照明装置４２、ハー
フミラー４１の後方に４５°の角度をもって対面し、ハ
ーフミラー４１が反射する画像を垂直下向きに反射させ
るミラー４３、ミラー４３の真下に４５°の角度をもっ
て対面し、ミラー４３が反射する画像を水平前向きに反
射させるミラー４４、ミラー４４が反射する画像を撮像
するカメラ４５からなる。カメラ４５は、ハウジング１
１の内壁間に固定された取り付け板４０上に据え付けら
れ、認識テーブル３からカメラ４５に至る撮像経路に外
部の光が入らないように、取り付け板４０を底部として
遮光板４０１、４０２、４０３を、ハウジング１１の内
壁間に配置する。カメラ４５が取り込んだ画像は、図示
しない部品供給装置１の制御装置の中の画像認識回路へ
送られ、その認識情報がロボット１０のコントロ−ラに
伝えられる。

【００１１】部品回収部は、認識テーブル３から落下し
てくる部品を所定の場所に誘導する部品誘導手段５、誘
導されてきた部品を受け取って部品ホッパ２へ返す部品
返却手段６、部品返却手段６の動作中、部品誘導手段の
部品の進路を一時塞いで部品を滞留させる一時滞留手段
７からなる。部品誘導手段５は、ハウジング１１の前面
板と遮光板４０１に挟まれた空間を通って、認識テーブ
ル３から落ちてきた部品を可動ガイド板５０上に受け、
これを前後方向に往復運動させて部品を斜め下方に誘導
するものである。そのメカニズムは認識テーブル３の往
復運動メカニズムとほぼ同じである。すなわち、ハウジ
ング１１の内壁にアングル５１１、５１２を介して固定
された水平なスライドガイド５１、スライドガイド５１
に沿ってスライドするスライダ５２と５３、スライダ５
２を往復運動させるエアシリンダ５４を設ける。エアシ
リンダ５４は、アングル５１１に、水平後向きに取り付
けられ、そのロッド５４１がジョイントを介してスライ
ダ５２に連結される。可動ガイド板５０は、後下がりの
傾斜を持つように台座５０１に固定され、この台座５０
１の左側の辺縁にスライダ５２と５３を所定の間隔を置
いて取り付け、右側の辺縁部は、ハウジング１１の内壁
に取り付けられた図示しない複数のガイドローラ上に転
がり接触させる。こうして、エアシリンダ５４の駆動に
より、可動ガイド板５０が後下がり傾斜を保ちながら前
後方向に往復移動することになる。

【００１２】部品返却手段６は、バケット６０と、これ
を昇降及び部品を排出させる動作を行わせる駆動機構か
らなる。その駆動メカニズムを図１と図３（図１の部品
返却手段を後側から見た図）によって説明する。６１は
ハウジング１１の内壁にアングル６１１を介して垂直に
支持されるロッドレスシリンダ、６２はロッドレスシリ
ンダ６１に沿ってスライドするスライダ、６２１はスラ
イダ６２に取り付けた断面Ｌ字型のブラケット、６０１
はブラケット６２１の下面に固定された断面コの字型の
支持金具である。バケット６０は、ブラケット６２１の
水平面の左右方向幅よりやや小さい幅を持ち、前後方向
の幅はブラケット６２１の前後方向幅より大きく、図１
に示すように前側に突出している。これに伴い支持金具
６０１も、ブラケット６２１の端面より前側に突出し、
バケット６０の端面下まで延びており、その左右の垂直
面に水平にピン６０２をそれぞれ固着している。そし
て、バケット６０の左右側面の前側にそれぞれ固定され
たステー６０３が、ピン６０２に回転自在に係合し、そ
の結果、バケット６０がピン６０２のまわりを旋回する
形になる。６０４は、バケット６０の右側面の後方上部
に固着したボルトと、ブラケット６２１の水平面先端部
間に掛け渡された引っ張りコイルバネで、バケット６０
をピン６０２を支点としてブラケット６２１に押し付け
る働きをする。６３は、支持金具６０１の右側の垂直面
後方に取り付けたローラで、ハウジング１１の右側内壁
に垂直に固定された、断面コの字型のガイドレール６４
の凹部にはまり込んで、ブラケット６２１の昇降を案内
する。

【００１３】６５は左側のレバー６０３の上部に取り付
けたローラ、６６はローラ６５の上昇空間に出現し、ス
ライダ６２が所定の位置へ上昇したときローラ６５が当
接する姿勢変更板である。姿勢変更板６６は、ハウジン
グ１１の左側内壁に前上がりの傾斜をつけて固定されて
おり、ローラ６５が当接してからさらにスライダ６２を
上昇させることにより、その傾斜に沿ってローラ６５を
押さえ付け、結果としてピン６０２を支点としてレバー
６０３が前方へ旋回させられ、バケット６０を前下がり
に傾ける働きをする。このバケット６０が傾く位置が、
部品ホッパ２の部品供給口２１に対応するように、姿勢
変更板６６を位置させる。

【００１４】一時滞留手段７は、ストッパ７０とこれを
上下移動可能に支持する機構からなり、上下動作はバケ
ット６０によって与えられる。図４は図３と同じく後方
から一時滞留手段を見た図であるが、部品返却手段６を
取り除いて示してあり、これに基づいて説明する。７１
はハウジング１１の右側内壁にアングル７１１を介して
垂直に支持されたガイドシャフト、７２はガイドシャフ
ト７１に沿って上下スライドするスライダ、７３はスラ
イダ７２と上側のアングル７１１間に掛け渡された引っ
張りコイルバネである。ストッパ７０は、断面が図１の
ような形状で、上面が後下がりの傾斜面と、底面から後
方に延びる突出面７０１を有しており、後面右側がスラ
イダ７２に固定されている。突出面７０１は、バケット
６０が下降しているとき、その下面に係合し、引っ張り
コイルバネに逆らってストッパ７０を下降させる働きを
する。バケット６０及びストッパ７０が下降端に位置し
ているとき、ストッパの傾斜面が前述した可動ガイド板
５０の後端とバケット６０間に位置し、可動ガイド板５
０から落ちる部品を、バケット６０へと導くことにな
る。７４はストッパ７０の左側に固着されたローラで、
ハウジング１１の左側内壁に垂直に固定された、断面コ
の字型のガイドレール７５の凹部にはまり込んで、スト
ッパ７０の昇降を案内する。５０２は、可動ガイド板５
０の上面に左右一対取り付け、部品の進路をバケット６
０の左右幅に応じて狭める進路矯正板である。

【００１５】このような部品供給装置１からの部品の取
り出し動作は次のようになる。まず、部品ホッパ２を回
転させ、部品を認識テーブル３上に落とす。認識テーブ
ル３は、エアシリンダ３４のロッド進退動作により水平
方向に振動し、落ちてきた部品を徐々に自身の認識エリ
アに送り込んで一旦停止する。（このエアシリンダ３４
は、部品の送り方向である押し出し時にロッドを比較的
ゆっくりと動かし、戻り方向である引き込み時には急速
に動かすように制御され、認識テーブル３を直進型のパ
ーツフィーダのように機能させるものである）そして、
部品ピッキングの指令が発せられると、視覚認識部４
が、認識エリア内の部品を撮像し、部品シルエット画像
から部品の位置と姿勢を割り出し、ピッキング可能な部
品をロボットコントロ−ラに教える。その情報に基づき
ロボット１０は部品を取り上げ、組付け個所へ運ぶ。他
方、第１駆動手段２２は部品ホッパ２を回し、適当量の
部品を認識テーブル３上へ落とす。回転量は、ピッキン
グ頻度（組立てシステムの部品供給サイクル）や、認識
エリアに対する部品の大きさに応じて部品毎に適当な値
を決め、あらかじめ図示しない制御装置に入力して、部
品を指定することにより自動的に回転量も変更可能とし
ておく。

【００１６】認識エリア内にピッキング可能な部品がな
くなれば、またエアシリンダ３４を駆動して認識テーブ
ル３を水平方向に振動させ、認識エリアに新たな部品を
送り込む。この時、ピッキングするのに適当でないと判
断された部品は、認識エリアから送り出され、認識テー
ブル３の前方へ落下する。ロボット１０、部品ホッパ
２、認識テーブル３、視覚認識部４が前述の動作を繰り
返して部品の移送を行う一方で、認識テーブル３から継
続して落下してくる部品群は、次のように回収される。

【００１７】認識テーブル３から落ちてきた部品は、可
動ガイド板５０に受け止められ、その傾斜に沿って後方
に転がり落ちる。転がりにくい部品であれば、エアシリ
ンダ５４を駆動してロッド５４１を進退させることによ
り、可動ガイド板５０を水平方向に振動させ、部品を滑
り落としてもよい。（このエアシリンダ５４は、エアシ
リンダ３４と同様に、部品の送り方向である押し出し時
にロッドを比較的ゆっくりと動かし、戻り方向である引
き込み時には急速に動かすように制御され、可動ガイド
板５０を直進型のパーツフィーダのように機能させる）
可動ガイド板５０から落下した部品は、ストッパ７０の
傾斜面上を通ってバケット６０内に収まり、積み重なっ
ていく。バケット内に部品が溜ってくると、可動ガイド
板５０を停止させ、ロッドレスシリンダ６１を駆動して
スライダ６２を上昇させ、バケット６０を上昇させる。
これに伴って、バケット６０に係合していたストッパ７
０は、引っ張りコイルバネ７３に引っ張られて上昇し、
その前面が、可動ガイド板５０の後端部の直後に出現す
ることになる。従って、バケット６０が下降端から離れ
ている間、可動ガイド板５０からの部品落下進路が塞が
れ、バケット外に部品がこぼれることがない。

【００１８】バケット６０を部品ホッパ２の付近まで上
昇させ、ローラ６５を姿勢変更板６６に当接させる。さ
らに上昇させ、ピン６０２を支点としてステー６０３を
旋回させて、部品ホッパの部品供給口２１に向け、バケ
ット６０を前下がりに傾ける。そして、バケット６０内
の部品の大部分を部品ホッパ２内に戻し、ピッキングさ
れなかった部品に再度ピッキングの機会を与える。こう
して、部品は自動的に循環させられ、ロボットに取り出
されていく。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば、部品供給に細長いドラ
ム形のホッパを使うことができ、そのホッパと、認識テ
ーブル、部品回収手段を同一の垂直平面に並べて、部品
の循環経路を形成させため、横幅方向の占有面積が少な
くて済み、１台のロボットに何台もの部品供給装置を組
み合わせることが可能になる。また、ホッパを回転させ
て部品をこぼす際、その回転数を、部品や部品供給サイ
クルに応じて制御するため、部品の画像認識がしやすい
密度に散乱させたり、組立てシステムのマシンサイクル
に合わせた部品供給サイクルとすることができる。従っ
て、本発明によれば、多数の部品を組み付ける製品を少
量生産するような場合、ロボット台数を少なくでき、効
率的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】部品供給装置の内部を示す側面図である。

【図２】部品供給装置の平面図である。

【図３】部品供給装置の部品返却手段を説明する背面図
である。

【図４】部品供給装置の一時滞留手段を説明する背面図
である。

【図５】部品ホッパの駆動機構を説明する背面図であ
る。

【図６】部品ホッパの正面図である。

【符号の説明】

１ 部品供給装置 ２ 部品ホッパ ２２ 第１駆動手段 ２４ シャッタ ３ 認識テーブル ３４ エアシリンダ（第２駆動手段） ４ 視覚認識部 ５ 部品誘導手段（部品回収部） ５０ 可動ガイド板 ６ 部品返却手段（部品回収部） ６０ バケット ７ 一時滞留手段（部品回収部） ７０ ストッパ １０ ロボット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B23P 19/00 301

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 次の構成を備えた部品供給装置。 ａ．部品排出口を斜め下に、部品供給口を斜め上に向け
   て傾斜状態で支持されたドラム型部品ホッパ。 ｂ．前記部品ホッパに回転を与えることにより、その部
   品排出口から部品を落とさせる第１駆動手段。 ｃ．前記部品ホッパから落ちた部品を、散乱状態で受け
   取る認識テーブル。 ｄ．前記認識テーブルを変位させ、受け取った部品を、
   認識テーブル内に設ける認識エリア上へ順次移動させる
   第２駆動手段。 ｅ．前記認識エリア上の部品の姿勢を認識する視覚認識
   装置。 ｆ．前記視覚認識装置からの情報に基づき部品をピッキ
   ングするロボット。 ｇ．前記ロボットにピッキングされず、認識テーブルか
   ら落下した部品を回収し、前記部品ホッパの部品供給口
   へ返却する部品回収手段。
2. 【請求項２】 部品ホッパの部品排出口に、部品流出量
   を調整するためのシャッタを設けたことを特徴とする請
   求項１記載の部品供給装置。
3. 【請求項３】 前記部品ホッパ、認識テーブル、部品回
   収手段を同一の垂直平面に並べて、部品の循環経路を形
   成させることを特徴とする請求項１、請求項２記載の部
   品供給装置。
4. 【請求項４】 前記第１駆動手段が部品ホッパに与える
   回転数を、部品または部品供給サイクルに応じて変化さ
   せることを特徴とする請求項１、２または３記載の部品
   供給装置。