JP3039876B2 - 部品供給装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、自動搬送された部品を、ワークの自動組立
てステーションに対してロボットを介して供給する部品
供給装置に係わり、特に、姿勢が不安定でパーツフィー
ダ等による振動搬送が困難な形状の部品（単品および組
合せ部品を含む）を、正確かつ容易に供給するのに好適
な部品供給装置に関する。

［従来の技術］ 従来、自動組立て装置に部品を供給する技術として、
部品を整列させたトレイを自動供給手段によって供給
し、供給されたトレイをストックステーションにストッ
クしておき、複数のハンドを有するロボットによって前
記ストックステーションから所定のトレイを取り出すと
ともに部品取り出しステーションに載置し、このステー
ション内のトレイからロボットのハンドによって部品を
取り出し、取り出された部品を用いて前記１台のロボッ
トにより複数の部品の自動組立てを行なうようにしたも
の（例えば、特開昭62−277229号公報）があり、また、
部品を一定の向きに整列した状態でワーク組立て用ロボ
ットに供給する部品整列装置としては、振動部がほぼあ
らゆる方向へ振動されるように、該振動部に複数のアン
バランスウェイトの互いに異なる方向への円運動を複合
する複合円振動機構を設け、前記振動部に保持された部
品の所定部分の形状に形成された多数の凹部を有する部
品配列板上の部品を、ほぼあらゆる方向へ振動せしめて
前記整列用凹部に嵌合されるようにしたもの（例えば、
特開昭61−100326号公報）があり、また、ワーク組立て
用ロボットが取りやすいように部品を配列する部品配列
装置としては、部品配列用のトレイで扱う複数部品の整
列条件として設定された振動モードを予め選択し、選択
したモードにおいて振動を加えて前記トレイ上に部品を
配列するもの（例えば、特開昭62−275927号公報）等が
提案されている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来の１台のロボットにより複数の部品の自動組
立てを行なうようにしたロボットへの部品の供給は、部
品整列装置を介して行なわれており、該部品整列装置
は、上記したように部品の所定部分の形状に形成された
部品配列板に、部品を振動装置等により予め整列させる
構成になっていた。

このため、姿勢が不安定な部品および組合せ部品につ
いては、上記従来の部品の所定部分の形状に形成された
凹部を有する部品配列板を使用しても、部品の整列また
は配列が部品を振動させて行うものであることから、姿
勢の安定している部品（球とか円板等の単純な形状以外
の異形部品を含む）のように、一定の向きに、或いはワ
ーク組立て用ロボットが取りやすいように部品を整列ま
たは配列することができなかった。従って、かかるパー
ツフィーダ等による振動搬送が困難な姿勢の不安定な形
状の部品および組合せ部品については、ワークに部品を
所定の向きに正確に供給することができない問題点を有
していた。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、振動搬送が
困難な姿勢の不安定な形状の部品および組合せ部品であ
っても、ワークに対して正確かつ容易に供給することが
できる部品供給装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するため、本発明は、自動搬送され
た部品を、自動組立ステーションでロボットを介してワ
ークに供給する部品供給装置において、 （１）搭載する部品の形状・寸法に対応する複数の間仕
切りと、この間仕切りの深さより深い複数の絞り加工穴
とが形成され、前記間仕切り内にワークに組み付ける姿
勢とほぼ同姿勢で部品を収納するように透明なプラスチ
ック製のシートで成形され、供給ステーションに外形を
揃えて積み重ねられた平板状のマガジンと、 （２）前記供給ステーション内のマガジンを供給ステー
ションから押し出すプッシャーと、供給ステーションか
ら押し出されたマガジンを部品取り出し位置まで搬送す
るコンベアとから成る搬送手段と、 （３）テーパ状突起を備え、前記部品取り出し位置で、
前記マガジンに形成された絞り加工穴に前記テーパ状突
起を嵌合させてマガジンを部品取り出し位置に位置決め
する位置決め手段と、 （４）前記マガジンの間仕切りの寸法および配列に対応
して網目の大きさが変更可能な網目面を有し、該網目面
を上昇させて位置決めされたマガジンを支持し、下降さ
せてマガジンの支持を解除する昇降手段を備えた支え手
段と、 （５）上面に乳白色の板を有し、該板の下方に光源を設
け、かつ、前記光源の下面および周囲を遮光した箱状に
形成され、前記支え手段に支えられた前記マガジンの下
から部品に向けて光を照射し、マガジン内に収納された
部品の外形の影を造る照明手段と、 （６）前記照明手段によつて造られた影を認識し、前記
マガジン内における部品の位置および姿勢と、部品の基
準位置および姿勢とを比較して、影を認識した部品の位
置および姿勢のずれ量を出力する部品姿勢判定手段と、 （７）マガジンより部品を取り出し、取り出した部品の
位置および姿勢を、前記部品姿勢判定手段からの情報に
より前記基準位置および姿勢に修正する姿勢修正手段を
有し、姿勢修正された部品を前記ワーク上に搬送する部
品取り出し手段と、 （８）収納した全ての部品が取り出され、前記部品取り
出し位置より前記搬送手段により移動させられ、落し込
まれたマガジンを収納、排出するケースを設けた排出手
段と を備えた。

［作用］ 上記のように構成したことにより、不安定形状の部品
を搭載した供給ステーション内に積み重ねられた複数の
マガジンは、搬送手段により前記供給ステーションから
マガジン内の部品を取り出す位置まで一枚ずつ順次移動
させられる。そして、前記位置にて位置決め手段により
位置を固定され、位置固定されたマガジンは、その下方
を支え手段により支持されて所定距離上昇させられ、下
方から照射手段により光を照射される。この照射により
マガジン内の部品の外形の影が造られ、造られた影が部
品姿勢判定手段により撮影されて部品の基準の位置およ
び姿勢との差が認識され、該影の認識によりマガジン内
の部品の位置および姿勢の正否が判定される。該判定さ
れた部品は部品取り出し手段によりマガジン内より順次
取り出され、前記部品姿勢判定手段からの情報に基づき
前記基準位置および姿勢に修正されてワーク上に搬送さ
れる。マガジン内より全部品が取り出されると、マガジ
ンは前記部品取り出し位置より前記搬送手段により移動
させられ、排出手段のケースに落し込まれて収納され
る。そして、この作用を繰り返すことにより、振動搬送
が困難な姿勢の不安定な形状の部品および組合せ部品で
あっても、ワークに対して正確かつ容易に自動供給する
ことが可能になる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を第１図ないし第９図を参照
して説明する。第１図は部品供給装置の全体斜視図、第
２図はマガジンの構成説明図で、第２図（ａ）はマガジ
ンの斜視図、第２図（ｂ）はマガジンに設けた絞り加工
穴の詳細図、第３図はマガジン供給ステーションの構成
を示す斜視図、第４図はマガジンの位置決め手段の構成
を示す斜視図、第５図はマガジンの支え手段の構成説明
図で、第５図（ａ）は支え手段の斜視図、第５図（ｂ）
は第５図（ａ）のVb−Vb断面図、第６図はマガジンの照
明手段の構成を示す斜視図、第７図は部品姿勢判定手段
の説明図で、第７図（ａ）はその構成を示す図、第７図
（ｂ）は部品の姿勢判定方法説明図、第８図はマガジン
の向きを判定する判定手段の構成説明図、第９図は部品
取り出し手段の構成および作用の説明図である。

まず、第１図および第２図において、１はワークへ供
給する部品で、本発明においては姿勢が不安定でパーツ
フィーダ等による振動搬送が困難な形状の単品または組
合せ部品を対象としている。２は複数の部品１を搭載可
能に、多数の間仕切り2aが整然と形成されている平板状
のマガジンで、マガジン２は例えばポリスチレン等の透
明な板厚1mm以下の薄いシート状の材料から、同一の寸
法・形状に真空成形される。そして、間仕切り2aは、搭
載する部品１の外形形状・寸法にほぼ一致する大きさ
（面積および深さ）に形成されており、その内部には、
部品１をワークに組付ける姿勢とほぼ同姿勢で収納可能
なプラスチック製の卵パックのような透明のシートが形
成されている。2b,2cはマガジン２の周辺部に下面側へ
突出するように形成されている直径約10mm程度の円形状
の絞り加工穴で、突出量は間仕切り2aの深さより約3mm
程度深く形成されており、いずれも第２図（ｂ）に示す
ように下方側が先細りの円錐形をしている。絞り加工穴
2bは、マガジン２の位置決め時に使用されるもので、第
２図（ａ）に示すようにマガジン２の左右および前後に
対称の位置に設けられており、絞り加工穴2cは、マガジ
ン２を積み重ねた時（１枚ずつ左右勝手違いに、すなわ
ち向きを180゜変えて積み重ねた時）の上下間隔および
水平を保持するもので、マガジン２の左右および前後に
非対称の位置、すなわち第２図（ａ）におけるl₂≠l₃≠
l₄≠l₅に設けられている。2dはマガジン２のコーナー部
の切欠きで、マガジン２の搬送方向を決めるために１ヶ
所にのみ設けられている。

マガジン２は、第３図に示すように一枚ずつ切欠き2d
が左右交互になるように複数枚が積み重ねられ、絞り加
工穴2cによりマガジン２の上下の間隔および水平が保持
されて第１図に示す供給ステーション３に収納されてい
る。これらマガジン２はその最下面が、供給ステーショ
ン３の下部に設けられているマガジン２の外形寸法より
小さい板4,板４と螺合しているねじ５およびねじ５を回
動させるモータ６からなるリフター７により支持されて
おり、上下移動可能になっている。第１図に示す７は、
マガジン２を供給ステーション３からマガジン２内の部
品１を取り出す位置まで移動させる搬送手段で、搬送手
段８は、供給ステーション３内のマガジン２を後方より
押圧するプッシャー９と、プッシャー９により押し出さ
れたマガジン２を部品１を取り出す位置まで搬送するコ
ンベア10とからなっている。11はマガジン２の搬送中の
方向を案内する搬送手段８にもうけられた案内板であ
る。搬送手段８には搬送されたマガジン２を部品１に取
り出す位置にて位置固定させる位置決め手段12が設けら
れている。位置決め手段12は、第４図に示すように前記
マガジン２の片側２個所の絞り加工穴2bにそれぞれ嵌入
されるテーパーピン13,13と、テーパーピン13,13を支持
するバーの一端側を固着したた回動可能な軸14と、軸14
を回動させるシリンダ15とからなっていて、マガジン２
が所定の位置（部品１を取り出す位置）まで搬送される
と、シリンダ15が駆動されてテーパーピン13,13を絞り
加工穴2bに嵌入し、マガジン２の位置決めを行なう。

16は前記部品１を取り出す位置にてマガジン２を下方
より支持する支え手段で、支え手段16は、第５図（ａ）
に示すようにマガジン２に搭載された部品１の外形寸法
に応じた寸法の網目面17と、網目面17を取り付けた板18
と、板18を支持する枠18aと、網目面17,板18および枠18
aを昇降させる昇降手段19とからなっている。網目面17
は、透明な薄板17aに直径が約0.5mmのワイヤ17bを網目
状に貼着して形成され、各ワイヤ17bはその両端末部を
ピン20により板18の周囲に固定されている。ピン20は板
18の周囲に設けられた溝を自由に移動可能になってお
り、このため、網目寸法をマガジン２の間仕切り2aの寸
法および配列に対応して任意に変更可能になっている。
昇降手段19は、支え手段16を載置した後述する照明手段
21に固着されたブラケットに螺合しているねじ19aと、
ねじ19aを回動させるモータ19bからなっており、ねじ19
aを回動して支え手段16を上昇させることによりマガジ
ン２を支持し、反対に下降することにより該支持を解除
するようになっている。

21は網目面17よりマガジン２に向けて下方より光を照
射する照明手段で、照明手段21は、第６図に示すように
下面および周面を遮光した箱状のケース22と、ケース22
の上面を覆う乳白色のガラス板23と、ケース22内に配置
された蛍光灯24とにより構成されている。

25はマガジン２内の部品１の姿勢および位置を判定す
る部品姿勢判定手段で、部品姿勢判定手段25は、第７図
（ａ）に示すように前記照明手段21の照射により造られ
るマガジン２内の部品１の外形形状の影を撮影するTVカ
メラ26と、アナログ回路28、撮像をAD変換するAD変換器
29、ビデオメモリ30、マガジン２内における部品１の基
準位置および姿勢と撮像した部品１の位置および姿勢と
のずれ量を算出する制御手段31、DA変換器32からなる制
御装置本体27およびモニター33とからなっていて、前記
ずれ量の算出情報を出力するようになっている。なお、
前記した如くマガジン２は、供給ステーション３におい
て第８図に示すように１枚ずつ向きを左右勝手違いに積
み重ねられており、該勝手違いの状態で搬送手段８に供
給されてくるから、マガジン２の切欠き2dの有無を一定
個所に設けた近接センサー34により検出してマガジン２
の向きを判定している。

35は位置決め手段12にて位置決めされたマガジン２よ
り順次部品を取り出す部品取り出し手段で、部品取り出
し手段35は第１図および第９図に示すように、搬送手段
８を跨ぐように配置された直交形のロボット36と、ロボ
ット36に取り付けられた部品取り出し機構37、部品１を
把持するハンド38、ハンド38を回動させるモータ39、部
品姿勢判定手段25からの情報により部品１の位置および
姿勢を基準の位置および姿勢に修正する姿勢修正機構40
とからなっている。41はハンド38により把持された部品
１がワーク43上に組付けられる前に位置および姿勢を修
正される修正ステーション、42は修正ステーション41の
上面に設けられた位置および姿勢の矯正機構で、矯正機
構42は、例えば部品１の外周３個所に矯正機構42に固定
したピンを接触させて位置矯正する構成や、部品１に一
つの穴が穿設されているような場合は、該穴に嵌入した
ピンと部品１の外周２個所にピンを接触させて位置矯正
する構成等が採用される。44はワーク43を位置決めする
プラテン、45は所定位置に位置決めされたプラテン44上
で部品１の組付けを完了したワーク43を搬送するコンベ
アである。46はコンベア10で搬送されたマガジン２を前
部が斜めに下方へ落し込まれる状態にして収納し、かつ
収納したマガジン２を順に排出するケース46aを有する
排出手段である。

つぎに、上記実施例の場合の作用について説明する。
予め、不安定形状の部品１をワーク43に組付ける際の姿
勢にできるだけ近い姿勢で搭載し、供給ステーション３
内に積み重ねられた複数のマガジン２は、その外形およ
び寸法が部品の種類によらず一定のため、プッシャー９
により順次一枚ずつ一定寸法だけ押し出され、さらにコ
ンベア10により一定距離だけ移動させられて、マガジン
２内の部品１を取り出す位置まで搬送される。そして、
第４図に示す位置決め手段12により位置を固定される
が、前記プッシャー９による押出しの際、マガジン２が
押出し方向に多少たわみ、所定寸法だけ押し出しても押
出し量の不足する場合が発生することがある。しかし、
押出し量不足による位置ずれは、マガジン２の絞り加工
穴2bと位置決め手段12のテーパーピン13,13との嵌合に
より、容易かつ確実に自動的に矯正することができる。

前記位置固定されたマガジン２は、支え手段16により
支持され、昇降手段19により所定距離上昇させられて下
方から照明手段21により光を照射される。この場合、マ
ガジン２は透明なため部品１の部分のみ光が透過せず他
は透過する。従って、部品１は光を照射した場合に光を
反射するか、しないかに関係なく、プレス部品、機械加
工部品、プラスチック部品等のどのような部品であって
も、その外形形状を影として取り出すことが可能であ
る。部品１の外形と一致した影が造られ、造られた影が
部品姿勢判定手段25のTVカメラ26により撮影されて、部
品１の位置および姿勢の正否が第７図（ｂ）に示す方法
により判定される。

すなわち、第７図（ｂ）の（１）はTVカメラ26により
撮影された部品１の影の映像、（２）はマガジン２の間
仕切り2a内に正確に設置された部品１の基準位置の姿勢
を予めTVカメラ26により撮影し記録させた映像、（３）
は（１）と（２）の映像を重ね合わせた映像、をそれぞ
れ示しており、重ね合わせた各映像が一致するかどうか
を判定する。そして、一致しない場合は、映像（１）を
ｘおよびｙ方向と、回転方向であるθ方向へずらし、前
記映像（２）と一致するまでのずれ量を第７図（ａ）に
示す制御装置本体27にて算出し、算出したずれ量に基づ
き前記映像（２）の姿勢に一致するまで部品取り出し手
段35のハンド38の位置を自動修正し、マガジン２内より
部品１を前記映像（２）の姿勢を保持して取り出す。こ
の取り出しの際、マガジン２に上方より押圧力がかかる
が、マガジン２を網目面17により支持しているため、前
記押圧力をマガジン２を撓ませることなく支えることが
できる。なお、本実施例においては、姿勢修正機構40に
よりTVカメラ26を使用してワーク43の部品組付け位置を
撮影し、上記と同じ方法で前記映像（２）とのずれ量を
判定することも可能である。

ハンド38により把持された部品１は、第９図に示すよ
うにロボット36により修正ステーション41まで搬送さ
れ、修正ステーション41に設けた矯正機構42上に載置さ
れて最終的に正確な姿勢に矯正される。本実施例の場合
は、前述のように矯正機構42上に固定された３本のピン
による機械的な構成で矯正している。前記矯正が終了す
ると、部品１はハンド38により正確な位置および姿勢で
把持され、ロボット36によりワーク43上の組付け位置
に、正確かつ容易に自動供給される。なお、部品姿勢判
定手段25はワーク43の位置ずれも判定することができる
から、該ワーク43の位置ずれがあってもその都度部品１
の組付け位置を判定し、正確な位置に供給することが可
能である。

一枚のマガジン２内の部品１がワーク43へすべて供給
されると、該マガジン２は搬送手段８のコンベア10によ
り移動させられ、排出手段46のケース46a内にマガジン
２の前部から斜めに下方へ落し込まれて収納される。こ
の落し込みの際、マガジン２は前述のようにプラスチッ
クシートを真空成形した柔軟な構成のため、マガジン２
同志が衝突しても変形することがなく、落し込むだけで
収納および排出をすることが可能である。以下、前記作
用を繰り返して積み重ねられた全マガジン２内の部品１
をワーク43へ供給するが、前述のようにマガジン２は一
枚ごとに向きが180゜異なっているので、第８図に示す
近接センサー34により切欠き2dの有無を検出し、切欠き
2dの有無により第９図に示すモータ39を駆動し、ハンド
38を180゜回動させて部品１を把持し、正しい向きで供
給することができるようになっている。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明は、安定した姿勢の部品は
勿論、パーツフィーダ等の振動搬送が困難な姿勢の不安
定な部品および組合せ部品であっても、正確かつ容易に
ワーク上に供給することができる顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の部品供給装置の一実施例を示す全体斜
視図、第２図はマガジンの構成説明図で、第２図（ａ）
はマガジンの斜視図、第２図（ｂ）はマガジンに設けた
絞り加工穴の詳細図、第３図はマガジン供給ステーショ
ンの構成を示す斜視図、第４図はマガジンの位置決め手
段の構成を示す斜視図、第５図はマガジンの支え手段の
構成説明図で、第５図（ａ）は支え手段の斜視図、第５
図（ｂ）は第５図（ａ）のVb−Vb断面図、第６図はマガ
ジンの照明手段の構成を示す斜視図、第７図は部品姿勢
判定手段の説明図で、第７図（ａ）はその構成を示す
図、第７図（ｂ）は部品の姿勢判定方法説明図、第８図
はマガジンの向きを判定する判定手段の構成説明図、第
９図は部品取り出し手段の構成および作用の説明図であ
る。 １……部品、２……マガジン、2a……間仕切り、2b,2c
……絞り加工穴、2d……切欠き、３……供給ステーショ
ン、８……搬送手段、９……プッシャー、10……コンベ
ア、12……位置決め手段、13,13……テーパーピン、16
……支え手段、17……網目面、17b……ワイヤ、21……
照明手段、24……蛍光灯、25……部品姿勢判定手段、26
……TVカメラ、27……制御装置本体、33……モニター、
34……近接センサー、35……部品取り出し手段、36……
ロボット、38……ハンド、42……矯正機構、43……ワー
ク、46……排出手段、46a……ケース。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05K 13/02 H05K 13/08 B23P 19/00 301

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】自動搬送された部品を、自動組立ステーシ
   ョンでロボットを介してワークに供給する部品供給装置
   において、 （１）搭載する部品の形状・寸法に対応する複数の間仕
   切りと、この間仕切りの深さより深い複数の絞り加工穴
   とが形成され、前記間仕切り内にワークに組み付ける姿
   勢とほぼ同姿勢で部品を収納するように透明なプラスチ
   ック製のシートで成形され、供給ステーションに外形を
   揃えて積み重ねられた平板状のマガジンと、 （２）前記供給ステーション内のマガジンを供給ステー
   ションから押し出すプッシャーと、供給ステーションか
   ら押し出されたマガジンを部品取り出し位置まで搬送す
   るコンベアとから成る搬送手段と、 （３）テーパ状突起を備え、前記部品取り出し位置で、
   前記マガジンに形成された絞り加工穴に前記テーパ状突
   起を嵌合させてマガジンを部品取り出し位置に位置決め
   する位置決め手段と、 （４）前記マガジンの間仕切りの寸法および配列に対応
   して網目の大きさが変更可能な網目面を有し、該網目面
   を上昇させて位置決めされたマガジンを支持し、下降さ
   せてマガジンの支持を解除する昇降手段を備えた支え手
   段と、 （５）上面に乳白色の板を有し、該板の下方に光源を設
   け、かつ、前記光源の下面および周囲を遮光した箱状に
   形成され、前記支え手段に支えられた前記マガジンの下
   から部品に向けて光を照射し、マガジン内に収納された
   部品の外形の影を造る照明手段と、 （６）前記照明手段によつて造られた影を認識し、前記
   マガジン内における部品の位置および姿勢と、部品の基
   準位置および姿勢とを比較して、影を認識した部品の位
   置および姿勢のずれ量を出力する部品姿勢判定手段と、 （７）マガジンより部品を取り出し、取り出した部品の
   位置および姿勢を、前記部品姿勢判定手段からの情報に
   より前記基準位置および姿勢に修正する姿勢修正手段を
   有し、姿勢修正された部品を前記ワーク上に搬送する部
   品取り出し手段と、 （８）収納した全ての部品が取り出され、前記部品取り
   出し位置より前記搬送手段により移動させられ、落し込
   まれたマガジンを収納、排出するケースを設けた排出手
   段と を備えたことを特徴とする部品供給装置。