JP6260133B2 - パーツフィーダ - Google Patents

Description

本発明は、不適切な外観や姿勢のワークを搬送路から排除若しくは搬送路上で姿勢矯正するタイミングをワークの搬送速度に合わせて制御でき、不適切な外観や姿勢のワークに対して適切に排除又は姿勢矯正のための力を作用させることが可能なパーツフィーダに関する。

従来より、パーツフィーダとしては電子部品等の搬送対象物であるワークを搬送路に沿って所定の供給先まで搬送するものが一般的であり、特許文献１にはワークの姿勢を判別して不適切な姿勢（不正姿勢）のワークを途中で搬送路上から排除可能なパーツフィーダが開示されている。特許文献１に開示のパーツフィーダは、より具体的には、搬送路上を所定の間隔を空けて搬送される複数のワークを撮像装置により撮像して画像データを取得し、この画像データを処理してワークの姿勢を判別して、不適切な姿勢（不正姿勢）のワークを空気噴出装置から噴出された圧縮空気により搬送路上から排除するように構成されている。

特開平６−１９７３４９号公報

しかしながら、特許文献１に開示されているこの種のパーツフィーダでは、通常、エリアカメラのシャッタータイミングは撮像エリアとワーク位置をレーザセンサにより同期するため、複数のワークを所定の間隔を空けて搬送する必要があり、単位時間あたりのワークの搬送数が少なく、供給先へのワークの排出能力が低いという問題がある。

この問題を解決するために、図８に示すような構成のパーツフィーダ２５０とすることが考えられる。パーツフィーダ２５０では、複数のワーク３を搬送方向に沿って密接した状態で搬送するとともに、エリアカメラ２０２による撮像を連続して行う。そして、エリアカメラ２０２による撮像で得られた画像データを画像取込手段２５４ａを介して取り込み、取り込んだ画像データに対して前処理手段２５４ｂによって２値化等の前処理を行う。その後、姿勢判別手段２５４ｃにより前処理後の画像データに基づいてワークの姿勢の判別を行う。また、パーツフィーダ２５０は、所定の排除位置に向けて圧縮空気を噴射する空気噴射ノズル５０を有する排除手段５を備えており、撮像エリアに対するワーク３の位置を検出する位置検出手段２５４ｄにより撮像エリア内の所定位置にワーク３があると判断された場合、それから所定時間経過後に空気噴射ノズル５０から圧縮空気を噴射するように構成されている。なお、排除対象であるワーク３の隣に存在するワーク３にまで圧縮空気が噴射されないようにするため、空気噴射ノズル５０の噴射範囲が狭く絞られているとともに、前記所定時間は設定された搬送速度でワークが搬送されている場合にワーク３側面の搬送方向中央に向けて圧縮空気が噴射されるような時間に設定されている。

ところで、上記パーツフィーダ２５０をはじめとするこの種のパーツフィーダでは、ワークの搬送速度は、パーツフィーダ本体の振幅や振動角、駆動周波数によりおおよそ決まるが、現実は異ワーク、同一ワーク製造プロセスでのばらつき、搬送路１０の形状、搬送路１０の表面処理等に起因するワーク３と搬送路１０との摩擦係数や、湿度、静電気等、様々な要因に依存するものであり、これらの要因に加えて、さらに搬送路１０上でワーク３同士が衝突する等の理由によりワーク３の搬送速度が設定値からずれてくることがあり、その場合、ワーク３側面の搬送方向中央ではなく端部に向けて圧縮空気が噴射されて、排除対象であるワーク３が水平回転しながら搬送路１０上から排除されるようになる。そのため、排除対象であるワーク３によってそれと隣接するワーク３と干渉して当該隣接するワーク３の姿勢が変わり、不適切な姿勢のワーク３が供給先まで搬送されるおそれがある。これを防止するためにワーク３同士の間隔を空けて搬送し、排除対象であるワーク３が水平回転したとしても隣接するワーク３に回転モーメントが付与されないようにすることが考えられるが、その場合には前述のように単位時間あたりのワーク３の搬送数が減少して、ワークの供給先への排出効率が低下するという問題がある。

また、従来のパーツフィーダには不適切な姿勢と判別されたワークを排除せず姿勢の矯正を行うことで不適切な姿勢のワークに対処するものがあり、例えば圧縮空気を下方から噴射してワークを反転させること等により姿勢を矯正する。このようなパーツフィーダでは、ワークの搬送速度が設定値からずれてくると、ワーク上の所望の位置に圧縮空気を噴射することができず、安定して姿勢の矯正を行うことができないおそれがある。

本発明は、このような課題を有効に解決することを目的としており、ワークの搬送速度が設定値から変化した場合でも、ワークの搬送方向における所望の位置に対して適切に排除又は姿勢矯正のための力を作用させることが可能なパーツフィーダを提供することを目的としている。

本発明は以上のような問題点を鑑み、次のような手段を講じたものである。

すなわち、本発明に係るパーツフィーダは、振動によってワークが搬送される搬送路を有するパーツフィーダ本体と、
搬送路に設定されたワーク処理位置を通過する前記ワークに対して、前記ワークを搬送路から排除若しくは搬送路上で姿勢矯正する処理を行うワーク処理手段と、
前記ワーク処理位置の上流側で前記ワークの良否判別処理を行うワークの良否判別手段と、
前記ワークの良否判別手段が所定の外観若しくは姿勢のものでないと判別すると、前記ワーク処理手段に前記処理を行わせるための指令を出力する指令出力手段と、
搬送路上を搬送されている前記ワークの搬送速度を検出する速度検出手段と、
前記速度検出手段の検出結果に基づいて、前記搬送速度に応じて変化する遅れ要素を考慮して前記指令出力手段が前記指令を出力するタイミングを制御するタイミング制御手段と、を備えることを特徴とする。

ここでワークの良否の判別とは、ワークの外観や姿勢が所定のものか否か判別することを示す。

このように構成することで、パーツフィーダ本体の搬送路上を搬送するワークは、ワーク処理手段により所定の外観若しくは姿勢かどうか判別されるとともに速度検出手段により搬送速度が検出される。そして、ワーク処理手段が所定の外観若しくは姿勢のものでないと判別すると、速度検出手段により検出されたワークの搬送速度に基づいてタイミング制御手段によって制御されたタイミングで、指令出力手段より前記処理を行わせる指令が出力される。このように、ワーク処理手段よりも上流側で搬送されているワークの搬送速度に合わせて指令が出力されるタイミングを制御できることから、ワークの搬送速度が設定値からずれていたとしてもワークの所望の位置に対してワーク処理手段からの力を作用させることができる。したがって、複数のワークを密接した状態で搬送している場合でも、排除対象であるワークをその隣にあるワークの姿勢に影響を与えることなく排除や姿勢矯正に関する前記処理を行うことができる。

具体的な実施の態様としては、前記ワーク処理手段は、前記ワーク処理位置で前記ワークに向けて付勢力を付与する付勢力付与手段を有し、この付勢力を作用させる目標位置を前記ワーク上に予め設定し、前記ワークの搬送方向に直交して配列された複数の撮像素子を有し、前記搬送路上に設定された撮像位置を通過する前記ワークを所定の間隔で撮像するラインカメラと、当該ラインカメラが前記ワークの前端から後端に亘る領域を間欠的に撮像した画像を即時に取り込む画像取込手段と、をさらに備え、前記遅れ要素は、前記ワークが前記撮像位置を通過した時点で当該ワークの後端までの取り込みが完了したとみなして、前記画像取込手段による取り込みの完了から前記良否判別手段による前記良否判別処理の完了までに要する画像処理時間と、前記良否判別手段が所定の外観若しくは姿勢のものでないと判別してから指令出力手段が前記指令を出力するまでの待機時間と、前記指令を受けた前記ワーク処理手段が前記処理を通じて当該ワークに付勢力を作用させるまでの機械的な伝達時間とを少なくとも含む遅れ時間であり、前記遅れ時間を経過する間に前記ワークが前記撮像位置から前記速度検出手段により検出される速度で移動した結果ワーク上に設定した前記目標位置に付勢力が作用するタイミングとなるように、前記タイミング制御手段が前記待機時間を設定する構成が挙げられる。

タイミング制御手段に係るより具体的な構成としては、前記画像処理時間をｔｐ（ｓｅｃ）、前記待機時間をｔα（ｓｅｃ）、前記伝達時間をｔｄ（ｓｅｃ）、前記速度検出手段により検出されたワークの搬送速度をＶｗ（ｍ／ｓ）、前記撮像位置から前記ワーク処理位置までの距離をＬ（ｍ）、ワークの後端から前記目標位置までの距離をＬｗ（ｍ）とした場合に、前記タイミング制御手段は下記式
ｔα＝｛（Ｌ−Ｌｗ）／Ｖｗ｝−ｔｐ−ｔｄ
に基づいて前記待機時間ｔαを設定する構成が挙げられる。

速度検出手段がラインカメラを利用して搬送速度の算出を行う構成とするためには、前記ラインカメラが前記ワークの前端側から後端側まで撮像した撮像回数を取得する撮像回数取得手段をさらに備え、前記速度検出手段が、前記ワークの搬送方向長さおよび前記ラインカメラの撮像間隔が与えられ、かつ前記撮像回数取得手段が取得した前記撮像回数が与えられることにより、当該撮像回数と前記ラインカメラの撮像間隔とに基づいて得られる撮像所要時間を当該ワークが撮像位置を通過するに要した時間とみなして、その撮像所要時間と前記ワークの搬送方向長さとに基づいて当該ワークの搬送速度を算出するように構成されることが好ましい。

特に、速度検出手段とワークの良否判別手段とで用いるデータを共用して、ラインカメラによる撮像が開始されてから待機時間ｔαが設定されるまでの時間を短縮するためには、前記画像取込手段が取り込んだ画像データを撮像順につなぎ合わせて、単体のワークの略全体が現れた合成画像データを生成する前処理手段と、をさらに備え、前記撮像回数取得手段は、この合成画像データの画素数と１回の前記撮像により取得される画像データの画素数とに基づいて前記撮像回数を取得し、前記ワークの良否判別手段は、合成画像データに基づいて前記良否判別処理を行う構成とすることが望ましい。

以上、説明した本発明によれば、ワークの搬送速度に合わせて、ワークの排除や姿勢矯正に関する処理を行わせるための指令が出力されるタイミングを制御することができ、ワークの搬送速度が設定値から変化したとしてもワークの所望の位置に排除手段又は姿勢矯正手段からの付勢力を作用させることができるパーツフィーダを提供することが可能となる。

本発明の一実施形態に係るパーツフィーダを示す側面図。 同パーツフィーダに備わる計測手段を示す平面図。 同パーツフィーダが行うタイミング制御処理を説明するための説明図。 同パーツフィーダの動作を説明するためのタイミングチャート。 本発明の変形例を示す側面図。 本発明の変形例を示す側面図。 本発明の変形例を示す側面図。 従来のパーツフィーダの問題点を解決するパーツフィーダを示す側面図。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。

図１に示すように、本発明の一実施形態であるパーツフィーダ１００は、パーツフィーダ本体１の搬送路１０に沿って搬送物である複数のワーク３を図示しない供給先に向けて比較的高速で搬送するものであり、ワーク３は図１における左から右へ密接した状態で搬送される。

パーツフィーダ本体１は、前記搬送路１０と駆動手段１１とを含んで構成され、駆動手段１１によって搬送路１０を振動させることで搬送路１０上にある複数のワーク３を搬送するものである。ワーク３は、その長手方向又は短手方向がワーク３の搬送方向と平行に搬送される。

搬送路１０上に設定された撮像位置（撮影点）Ｐ１の上方にはラインカメラ２が設けられている。このラインカメラ２は、ワーク３の搬送方向（搬送路１０の延在方向）に直交して１列に並ぶ複数の感度の高い撮像素子を有し、搬送路１０上を搬送されるワーク３の撮像を行う。ラインカメラ２の撮像範囲（撮像エリア）は、ワーク３の長手方向が搬送方向と平行である場合、ワーク３の搬送方向においてはワーク３の長手方向の一部を撮像する範囲、ワーク３の搬送方向に直交する方向においてはワーク３の短手方向全体を撮像する範囲に設定され、ワーク３の短手方向が搬送方向と平行である場合、ワーク３の搬送方向においてはワーク３の短手方向の一部を撮像する範囲、ワーク３の搬送方向に直交する方向においてはワーク３の長手方向全体を撮像する範囲に設定されている。

このようなラインカメラ２を設置する位置は不適正な姿勢のワーク３を排除するタイミングをとる上で重要であり、ラインカメラ２を所望の位置に精度良く設置するために、搬送路１０には図２に示す計測手段（ラインカメラ用メジャー）１０ａが設けられている。計測手段１０ａは、ワーク３の搬送方向と直交する方向に延びる第１目盛１０ａｂと、一定距離毎の２進数のドット表示である第２目盛１０ａｃとが付与されたものであり、第１目盛１０ａｂを後述する排除位置（排除作用点）Ｐ２にあて、ラインカメラ２により取得された画像データにおいて排除位置Ｐ２近傍からラインカメラ２の下方に向かって延びる第２目盛１０ａｃを確認することで、排除位置Ｐ２から所望の距離に撮像位置Ｐ１を設定することができる。

図１に示すラインカメラ２により取得される画像データは、撮像素子が網の目状に複数配置されて１つのワーク３全体を撮像範囲とするエリアカメラよりも画素数が少なく、データ量が少なくなっている。ラインカメラ２はワーク３が撮像位置Ｐ１に到達する前から一定間隔で連続して撮像を行うように動作するものであり、下流側へ向けて搬送されているワーク３が撮像位置Ｐ１を通過する間に複数回撮像を行ない、そのワーク３の前端３ａ（搬送方向下流側のワーク端部、図３参照）から後端３ｂ（搬送方向上流側のワーク端部、図３参照）にわたって当該ワーク３の異なる位置がそれぞれ現れた複数の画像データを取得する。取得された画像データは、１回の撮像が行われるたびに後述する制御装置（コントローラ）４に転送される。

なおラインカメラ２は、通常、撮像対象物の搬送速度が一定のものを撮像する場合、若しくは搬送速度が一定でなくてもエンコーダ等を使用して撮像対象物の速度若しくは位置との同期をとり、撮像する場合に使用されるものであり、搬送路１０の振動によって搬送されるために撮像対象物であるワーク３の搬送速度が安定しにくいパーツフィーダでは一般的に使用し難いものであるが、本実施形態ではワーク３の前端３ａおよび後端３ｂを捉えることで搬送速度ムラに起因したラインカメラ２の使いづらさを解消している。これについては後述する。

図１に示す制御装置４は、図示しないＣＰＵやメモリ、インターフェース等を備えた通常のマイクロコンピュータユニットにより構成されるもので、メモリ内に適宜のプログラムが格納されており、ＣＰＵは逐次そのプログラムを読み込み、周辺ハードリソースと協働して画像取込手段４０と、前処理手段４１と、姿勢判別手段４４と、速度算出手段４２と、指令出力手段４５と、タイミング制御手段４６としての役割を担う。

画像取込手段４０はラインカメラ２が取得した画像データを撮像が行われるたびに即時に制御装置４に取り込むものである。前処理手段４１は、２値化処理手段としての２値化処理部４１ａと端部検出手段としての端部検出部４１ｂと合成画像データ生成手段としての合成画像データ生成部４１ｃとを有し、画像データが画像取込手段４０を介して取り込まれると、２値化処理部４１ａはその画像データ毎に即時に２値化処理等の所定の前処理を行う。また、端部検出部４１ｂは画像データにおいてワーク３の前端３ａ及び後端３ｂ（図３参照）を適宜の画像処理を通じて判別する。例えば、画像データではワーク３が現れている部分とワーク３以外のものが現れている部分（具体的には搬送路１０）とでは色合い等が異なり、またワーク３を搬送方向に沿って密接に搬送している場合でもワーク３同士の間にはわずかに隙間ができていることから、ワーク３の前端３ａまたは後端３ｂを撮像した画像データには、ワーク３の搬送方向に直交する方向に亘って色の濃さの異なる部分が現れる。端部検出部４１ｂはこのような色の濃さの違い等から、画像データに現れたワーク３の前端３ａ及び後端３ｂを検出（画像判別）する。或いは、端部検出部４１ｂが画像データにおいてワーク３の隅にあるＲ形状を判別することで前端３ａ及び後端３ｂを検出するように構成されてもよい。さらに合成画像データ生成部４１ｃは、ワーク３の前端３ａが現れた画像データから当該ワーク３の後端３ｂが現れた画像データまでを撮像順につなぎ合わせて、１つのワーク３の略全体が現れた２次元の画像データとして合成画像データを生成する。

ワークの良否判別手段としての姿勢判別手段４４は、このような合成画像データに基づいてワーク３の姿勢を判別（画像判別）する良否判別処理としての姿勢判別処理を行う。例えば、前述のメモリに適切な姿勢のワーク３の画像データを予め記憶しておき、合成画像データとメモリに記憶された画像データとをパターンマッチングにより比較することでワーク３の姿勢を判別する。なお、所定の姿勢以外の姿勢としては、例えば表裏が反転していたり、前後方向の向きが逆になっていることが挙げられる。このように画像取込手段４０、前処理手段４１及び姿勢判別手段４４はワーク３の姿勢を判別する本発明のパーツフィーダ用画像処理装置８を構成するものである。本実施形態は、上記のように画像データにおいてワーク３の前端３ａと後端３ｂとを検出する構成であることから、ワーク３の搬送速度が変化したとしてもワーク３の前端３ａが現れた画像データから当該ワーク３の後端３ｂが現れた画像データまでを撮像順につなぎ合わせて１つのワーク３の略全体が現れた合成画像データを得ることができ、前述の理由から従来のパーツフィーダでは一般的に使用されないラインカメラ２を用いてワーク３の姿勢を判別することができる。

速度算出手段４２は、このように姿勢判別で利用する合成画像データを用いてワーク３の搬送速度を算出する速度算出処理を行うものであり、具体的には、下記式（１）に基づいてワーク３の搬送速度Ｖｗ（ｍ／ｓ）を算出する。
Ｖｗ＝Ｌｗ１／Ｓ・Ａ・・・（１）

ここで、Ｓはラインカメラ２のスキャンレートすなわちラインカメラ２の撮像間隔（ｓｅｃ）であり、Ａはラインカメラ２が単体のワーク３の略全体すなわちワーク３の前端側から後端側までを撮像するのに要する撮像回数（回）であり、Ｌｗ１はワーク３の搬送方向長さ（ｍ）である。速度算出手段４２は、ラインカメラ２の撮像間隔Ｓと撮像回数Ａとの積である撮像所要時間をワーク３が撮像位置Ｐ１を通過するに要した時間とみなし、その撮像所要時間とワーク３の搬送方向長さＬｗ１とに基づいてワーク３の搬送速度を算出している。ワーク３の搬送方向長さＬｗ１は実物のワーク３のものが予め設定されている。なお、ワーク３の搬送方向長さＬｗ１やラインカメラ２の撮像間隔Ｓは入力手段４８を介して入力される。また、速度算出手段４２は撮像回数取得手段としての撮像回数取得部４２ａを有し、撮像回数取得部４２ａは１回の撮像で得られる画像データの画素数と合成画像データの画素数とから撮像回数Ａを算出する。

このように画像取込手段４０、前処理手段４１及び速度算出手段４２はワーク３の搬送速度を検出する本発明のパーツフィーダ用速度検出装置７を構成するものである。このパーツフィーダ用速度検出装置７により算出されたワーク３の搬送速度は、次に述べる不正姿勢にあるワーク３を排除するタイミング制御に用いられるほか、図１に示す表示手段４７に表示される。また、このようにして算出されたワーク３の搬送速度を、ワーク３が搬送されているか或いは停止しているかの判断材料として用いてもよい。

指令出力手段４５は、姿勢判定手段４４が不適切な姿勢（不正姿勢）であると判定すると、図１に示すワーク処理手段としての排除手段５に、搬送路１０に設定されたワーク処理位置としての排除位置Ｐ２にあるワーク３を搬送路１０上から排除する排除処理（排除動作）を行わせるための指令を出力する。排除手段５は、前記撮像位置Ｐ１よりもワーク３の搬送方向下流側において設定された排除位置Ｐ２に向けて圧縮空気を噴射する付勢力付与手段としての空気噴射ノズル５０を有し、この空気噴射ノズル５０から噴射された圧縮空気によりワーク３に付勢力を付与してワーク３を搬送路１０上から排除する。空気噴射ノズル５０は前記指令としての通電指令が入力されることで圧縮空気が噴射される。ワーク３上にはこの付勢力を作用させる目標位置Ｐｗ（図３参照）が予め設定されており、本実施形態では排除手段５と対向するワーク３側面の搬送方向中央が目標位置Ｐｗとして設定されている。この目標位置Ｐｗに付勢力を作用させることで、搬送路１０上から排除する際に排除対象であるワーク３が水平回転しながら移動することを抑制できる。なお、本発明における排除処理には、ワーク３を搬送路１０上から搬送路１０の下方にあるワーク受容部等に落下させる処理や、ワーク３を排除位置Ｐ２より枝分かれした何れかの搬送路１０等に振り分ける処理等が含まれる。

タイミング制御手段４６は、速度算出手段４２が算出したワーク３の搬送速度に基づいて指令出力手段４５が噴射ノズル５０に通電指令を出力するタイミングを制御する。具体的には、下記式（２）に基づいて、姿勢判別手段４４が不正姿勢であると判別してから指令出力手段４５が前記通電指令を出力するまでの待機時間ｔα（ｓｅｃ）（図４参照）を算出し、この待機時間ｔαに基づいて指令出力手段４５が空気噴射ノズル５０に通電指令を出力するタイミングを制御することで、ワーク３の搬送速度が設定値から変化した場合でも前記目標位置Ｐｗに付勢力を作用させることができるようにしている。
ｔα＝｛（Ｌ−Ｌｗ２）／Ｖｗ｝−ｔｐ−ｔｄ・・・（２）

ここで、Ｖｗは搬送路１０上を搬送されるワーク３の搬送速度（ｍ／ｓ）（図３参照）であり、Ｌは撮像位置Ｐ１から排除位置Ｐ２までの距離（ｍ）（図３参照）であり、Ｌｗ２はワーク３の後端３ｂから目標位置Ｐｗまでの距離（ｍ）（図３参照）であり、ｔｐは前記画像取込手段４０による取り込みの完了から前記姿勢判別手段４４による姿勢判別の完了までに要する画像処理時間（ｓｅｃ）（図４参照）である。画像処理時間ｔｐは、前処理、姿勢判別処理及び速度算出処理にかかる時間が常に一定となるように構成されている場合には、固定値又は設定値となる。一方、搬送速度の変化を原因とする合成画像データの画素数の増減に応じて画像処理時間ｔｐが変化するように構成されている場合には制御装置４内で画像処理時間ｔｐのカウントを行う。ｔｄは、前記通電指令を受けた排除手段５が排除処理を通じてワーク３に付勢力を作用させるまでの機械的な伝達時間（ｓｅｃ）（図４参照）であり、排除手段５毎のパラメータ設定である。上記距離Ｌや伝達時間ｔｄ等は入力手段４８を介して入力される。なお、本実施形態では前記計測手段を用いて撮像位置Ｐ１から排除位置Ｐ２までの距離Ｌを求めているが、現物合わせで求めてもよい。

以上のような構成のパーツフィーダ１００における動作を、図４に示すタイミングチャートを参照して説明する。なお、以下では不適切な姿勢の１つのワーク３がラインカメラ２により撮像されてから排除手段５により排除されるまでの動作を記載している。

搬送路１０上を搬送されるワーク３を時刻ｔ０１で撮像すると、それによって取得された画像データは即時に画像取込手段４０を介して取り込まれ（転送され）、その画像データに対して２値化処理部４１ａが２値化等の前処理を行う。また端部検出部４１ｂがワーク３の前端３ａ及び後端３ｂの検出を行い、時刻ｔ０１に取得された画像データにおいてはワーク３の前端３ａが検出される。時刻ｔ０１における撮像後も所定の間隔で順次撮像が行われ、そのたびに画像データの取り込み及び前処理が即時に行われていく。そして、時刻ｔ０２の撮像で取得された画像データにおいて端部検出部４１ｂによりワーク３の後端３ｂが認識されると、時刻ｔ０３で合成画像データ生成部４１ｃが合成画像データの生成を開始するとともに、この合成画像データに基づいて姿勢判別手段４４による姿勢判別処理及び速度算出手段４２による速度算出処理を行う。なお、時刻ｔ０３までの処理はハードウエア（例えばＦＰＧＡ（field-programmable gate array））により行われ、時刻ｔ０３以後の処理はメモリに記憶させたプログラムを実行することによりソフト的に行われる。その後、タイミング制御手段４６が待機時間ｔαを算出し、タイミング制御手段４６は時刻ｔ０４から待機時間ｔαが経過した時刻ｔ０５に通電指令が出力されるように指令出力手段４５を制御する。そして、これにより排除手段５の空気噴射ノズル５０から圧縮空気が噴射され、時刻ｔ０５から伝達時間ｔｄが経過した時刻ｔ０６でワーク３に空気による付勢力が実際に作用する。なお、仮に姿勢判別処理が行われたワーク３が適切な姿勢であり、姿勢判別処理により所定の姿勢であると判別された場合には、そのワーク３を搬送路１０上から排除するための処理（通電指令の出力及び空気噴射ノズル５０からの噴射）は行われない。なお、本解説では分かりやすく１つ分のワーク３で動作を説明したが、実際にはワーク３は密接した状態で連続して搬送されるため、撮像、画像データの取り込み、前処理までは常時連続して行われる一方、時刻ｔ０３以降の処理は１つ分のワーク３の画像データ取得後に１回ずつ行われる（間欠動作）。

このようにして、姿勢が不適切なワーク３は排除され、適切な姿勢のワーク３のみが供給先に供給されることになる。

以上のように本実施形態のパーツフィーダ１００は、ワーク３が搬送される搬送路１０を有するパーツフィーダ本体１と、搬送路１０に設定されたワーク処理位置としての排除位置Ｐ２を通過するワーク３に対して、当該ワーク３を搬送路１０から排除する排除処理を行うワーク処理手段としての排除手段５と、前記排除位置Ｐ２の上流側で良否判別処理としてワーク３の姿勢判別処理を行うワーク３の良否判別手段としての姿勢判別手段４４と、前記姿勢判別手段４４が所定の姿勢以外の不正姿勢であると判別すると、前記排除手段５に前記排除処理を行わせるための指令としての通電指令を出力する指令出力手段４５と、搬送路１０上を搬送されているワーク３の搬送速度を検出する速度検出手段としてのパーツフィーダ用速度検出装置７と、パーツフィーダ用速度検出装置７の検出結果に基づいて、前記指令出力手段４５が前記通電指令を出力するタイミングを制御するタイミング制御手段４６と、を備えるように構成したものである。

このように構成することで、パーツフィーダ本体の搬送路１０上を搬送するワーク３は、排除手段５により姿勢が判別されるとともにパーツフィーダ用速度検出装置７により搬送速度が算出される。そして、排除手段５が不正姿勢であると判別すると、パーツフィーダ用速度検出装置７により検出されたワーク３の搬送速度に基づいてタイミング制御手段４６によって制御されたタイミングで、指令出力手段４５より排除処理を行わせる通電指令が出力される。このように、排除手段５よりも上流側で搬送されているワーク３の搬送速度に合わせて通電指令が出力されるタイミングを制御できることから、ワーク３の搬送速度が設定値からずれていたとしてもワーク３の所望の位置に対して排除手段５からの付勢力を作用させることができる。したがって、複数のワーク３を密接した状態で搬送している場合でも、排除対象であるワーク３をその隣にあるワーク３の姿勢に影響を与えることなく排除処理を行うことができる。

具体的には、前記排除手段５は、前記排除位置Ｐ２でワーク３に向けて付勢力を付与する付勢力付与手段としての空気噴射ノズル５０を有し、この付勢力を作用させる目標位置Ｐｗを前記ワーク上に予め設定し、前記ワーク３の搬送方向に直交して配列された複数の撮像素子を有し、前記搬送路１０上に設定された撮像位置Ｐ１を通過する前記ワーク３を所定の間隔で撮像するラインカメラ２と、当該ラインカメラ２がワーク３の前端３ａから後端３ｂに亘る領域を間欠的に撮像した画像を即時に取り込む画像取込手段４０と、をさらに備え、前記ワーク３が前記撮像位置Ｐ１を通過した時点で当該ワーク３の後端３ｂまでの取り込みが完了したとみなして、前記画像取込手段４０による取り込みの完了から前記姿勢判別手段４４による姿勢判別処理の完了までに要する画像処理時間ｔｐ（ｓｅｃ）と、前記姿勢判別手段４４が不正姿勢であると判別してから前記指令出力手段４５が前記通電指令を出力するまでの待機時間ｔα（ｓｅｃ）と、前記通電指令を受けた前記排除手段５が前記排除処理を通じて当該ワーク３に付勢力を作用させるまでの機械的な伝達時間ｔｄ（ｓｅｃ）とを少なくとも含む遅れ時間を経過する間にワーク３が前記撮像位置Ｐ１からパーツフィーダ用速度検出装置７により算出される速度で移動した結果ワーク３上に設定した目標位置Ｐｗに付勢力が作用するタイミングとなるように、前記タイミング制御手段４６が前記待機時間ｔαを設定しているので、遅れ要素を考慮した適切な対応が可能となる。

より具体的には、パーツフィーダ用速度検出装置７により算出されたワーク３の搬送速度をＶｗ（ｍ／ｓ）、前記撮像位置Ｐ１から前記排除位置Ｐ２までの距離をＬ（ｍ）、ワーク３の後端から前記目標位置Ｐｗまでの距離をＬｗ２（ｍ）とした場合に、前記タイミング制御手段４６は下記式
ｔα＝｛（Ｌ−Ｌｗ２）／Ｖｗ｝−ｔｐ−ｔｄ
に基づいて前記待機時間ｔαを設定しているので、簡単な演算を通じて個々のワーク３の搬送速度のバラつきに瞬時に対応することができる。

前記ラインカメラ２が前記ワーク３の前端側から後端側まで撮像した撮像回数を取得する撮像回数取得手段としての撮像回数取得部４２ａをさらに備え、パーツフィーダ用速度検出装置７が、前記ワーク３の搬送方向長さおよび前記ラインカメラ２の撮像間隔が与えられ、かつ前記撮像回数取得部４２ａが取得した撮像回数が与えられることにより、当該撮像回数と前記ラインカメラ２の撮像間隔とに基づいて得られる撮像所要時間を当該ワーク３が撮像位置Ｐ１を通過するに要した時間とみなして、その撮像所要時間と前記ワーク３の搬送方向長さとに基づいて当該ワーク３の搬送速度Ｖｗを算出するように構成したことから、ワーク３の搬送速度を検出するための装置を別途に設ける必要がなく、搬送速度を検出可能な構成としつつそれに伴うコストの上昇を抑制することができる。

特に、前記画像取込手段４０が取り込んだ画像データを撮像順につなぎ合わせて、単体のワーク３の略全体が現れた合成画像データを生成する前処理手段４１と、をさらに備え、前記撮像回数取得部４２ａは、この合成画像データの画素数と１回の前記撮像により取得される画像データの画素数とに基づいて前記撮像回数を取得し、前記姿勢判別手段４４は、合成画像データに基づいて前記ワーク３の姿勢を判別する構成としたことから、パーツフィーダ用速度検出装置７と姿勢判別手段４４とで用いるデータを共用して、ラインカメラ２による撮像が開始されてから待機時間ｔαが設定されるまでの時間を短縮することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではない。

例えば、本実施形態では、不適切な姿勢であると判別されたワーク３に対して搬送路１０上から排除する排除処理を行っているが、図５に示すようにワーク処理手段として排除手段５の代わりに姿勢矯正手段６を設けて、不適切な姿勢であると判別されたワーク３の姿勢を搬送路１０上に設定された矯正位置Ｐ３で矯正する構成としてもよい。姿勢矯正手段６は、搬送路１０の姿勢矯正位置Ｐ３に設けられた図示しない孔を介してワーク３に向けて圧縮空気を噴射する空気噴射ノズル６０を備え、空気噴射ノズル６０から圧縮空気を噴射して、矯正位置Ｐ３にあるワーク３を反転又は回転させることにより姿勢を矯正する。なお、姿勢矯正手段６としてはワークの姿勢を矯正可能なものであればこの構成に限定されない。姿勢矯正手段６は、指令出力手段４５から通電指令が出力されると空気噴射ノズル６０から圧縮空気を噴射するように構成されており、通電指令が出力されるタイミングはパーツフィーダ用画像処理装置８及びパーツフィーダ用速度検出装置７の検出結果に基づいてタイミング制御手段４６により制御される。

また本実施形態では、パーツフィーダ用画像処理装置８をワーク３の姿勢を判別するために用いているが、ワーク３の形状や色、ワーク３上のシルク文字等、ワーク３の外観を検査するために用いてもよい。この場合のパーツフィーダ用画像処理装置は、ワーク３の姿勢の判別を行う姿勢判別手段４４の代わりに、ワーク３の外観を検査する手段を適宜有する構成となる。

また図６に示すように、制御装置１５４が、速度算出手段４２で算出されたワーク３の搬送速度に基づいて駆動手段１１の制御を行う駆動制御手段４３を備える構成としてもよい。駆動制御手段４３は、算出されたワーク３の搬送速度と設定値とを比較し、駆動手段１１の振幅及び周波数を調整することでワーク３の搬送速度をフィードバック制御する。このような構成のパーツフィーダ１５１であれば、ワーク３の搬送速度が変化したとしても設定値に調整することができ、ワークの搬送速度を安定させることができる。

さらに、本実施形態において前記撮像回数取得手段４２ａは、上記式（１）に適用する撮像回数Ａの算出に合成画像データの画素数を用いているが、合成画像データの画素数の代わりに、ワーク３の前端３ａが現れた画像データから当該ワーク３の後端３ｂが現れた画像データまでの複数の画像データにおける画素数の合計値を用いてもよい。また、撮像回数Ａを取得するためにラインカメラ２が撮像する回数を直接カウントする構成であってもよい。具体的には、図７に示すように制御装置１６１が前記ラインカメラ２による撮像の回数をカウントするカウンタ手段１６２を備える構成とし、前記撮像回数取得手段１４２ａが前記端部検出手段４１ａの検出結果に基づいて、前記ワーク３の前端３ａが検出された画像データに対応する前記カウンタ手段１６２のカウント値と、当該ワーク３の後端３ｂが検出された画像データに対応する前記カウンタ手段１６２のカウント値とを取得し、これらのカウント値より前記撮像回数Ａを取得する構成であってもよい。このような構成のパーツフィーダ１６０であっても、前述のパーツフィーダ１００と同様の効果を発揮することができる。

さらに本実施形態では複数のワーク３が密接した状態で搬送路３を搬送される構成となっているが、所定の間隔を空けて搬送される構成であってもよい。また、ラインカメラ２として撮像素子が１列に配列したものを用いているが、本発明の効果が発揮される範囲内において撮像素子が２列以上配列したものを用いてもよい。

また本実施形態では、ワーク３を撮像するためにラインカメラ２を用いているがこれの代わりにエリアカメラを用いてもよい。ラインカメラ２を用いる場合、ラインカメラ２でワーク３を撮像することで当該ワーク３の排除位置Ｐ２までの距離を把握することが可能であるが、エリアカメラを用いる場合、撮像範囲に対するワーク３の位置を検出する位置検出手段を別途に設けて、この位置検出手段により撮像範囲内でのワーク３の位置を検出することでワーク３の排除位置Ｐ２までの距離を把握するように構成することが好適である。そしてこの構成の場合には、位置検出手段により検出されたワーク３の位置とパーツフィーダ用速度検出装置７の検出結果とに基づいて、指令出力手段４５が通電指令を出力するタイミングを制御するように構成することが好ましい。

またさらに、本実施形態では速度検出手段としてパーツフィーダ用速度検出装置７を用いているが、これの代わりに速度センサ等の従来の速度検出装置を用いてもよい。

その他の構成も、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

１・・・パーツフィーダ本体
２・・・ラインカメラ
３・・・ワーク
３ａ・・・ワークの前端
３ｂ・・・ワークの後端
５・・・ワーク処理手段（排除手段）
７・・・速度検出手段（パーツフィーダ用速度検出装置）
１０・・・搬送路
４０・・・画像取込手段
４１・・・前処理手段
４２ａ・・・合成画像データ生成手段（合成画像データ生成部）
４２ｂ・・・撮像回数取得手段（撮像回数取得部）
４４・・・ワークの良否判別手段
４５・・・指令出力手段
４６・・・タイミング制御手段
５０・・・付勢力付与手段（空気噴射ノズル）
１００・・・パーツフィーダ
Ｐ１・・・撮像位置
Ｐ２・・・ワーク処理位置（排除位置）
Ｐｗ・・・目標位置

Claims (5)

1. 振動によってワークが搬送される搬送路を有するパーツフィーダ本体と、
   搬送路に設定されたワーク処理位置を通過する前記ワークに対して、前記ワークを搬送路から排除若しくは搬送路上で姿勢矯正する処理を行うワーク処理手段と、
   前記ワーク処理位置の上流側で前記ワークの良否判別処理を行うワークの良否判別手段と、
   前記ワークの良否判別手段が所定の外観若しくは姿勢のものでないと判別すると、前記ワーク処理手段に前記処理を行わせるための指令を出力する指令出力手段と、
   搬送路上を搬送されている前記ワークの搬送速度を検出する速度検出手段と、
   前記速度検出手段の検出結果に基づいて、前記搬送速度に応じて変化する遅れ要素を考慮して前記指令出力手段が前記指令を出力するタイミングを制御するタイミング制御手段と、を備えることを特徴とするパーツフィーダ。
2. 前記ワーク処理手段は、前記ワーク処理位置で前記ワークに向けて付勢力を付与する付勢力付与手段を有し、
   この付勢力を作用させる目標位置を前記ワーク上に予め設定し、
   前記ワークの搬送方向に直交して配列された複数の撮像素子を有し、前記搬送路上に設定された撮像位置を通過する前記ワークを所定の間隔で撮像するラインカメラと、
   当該ラインカメラが前記ワークの前端から後端に亘る領域を間欠的に撮像した画像を即時に取り込む画像取込手段と、をさらに備え、
   前記遅れ要素は、前記ワークが前記撮像位置を通過した時点で当該ワークの後端までの取り込みが完了したとみなして、前記画像取込手段による取り込みの完了から前記良否判別手段による前記良否判別処理の完了までに要する画像処理時間と、前記良否判別手段が所定の外観若しくは姿勢のものでないと判別してから指令出力手段が前記指令を出力するまでの待機時間と、前記指令を受けた前記ワーク処理手段が前記処理を通じて当該ワークに付勢力を作用させるまでの機械的な伝達時間とを少なくとも含む遅れ時間であり、前記遅れ時間を経過する間に前記ワークが前記撮像位置から前記速度検出手段により検出される速度で移動した結果ワーク上に設定した前記目標位置に付勢力が作用するタイミングとなるように、前記タイミング制御手段が前記待機時間を設定している請求項１記載のパーツフィーダ。
3. 前記画像処理時間をｔｐ（ｓｅｃ）、
   前記待機時間をｔα（ｓｅｃ）、
   前記伝達時間をｔｄ（ｓｅｃ）、
   前記速度検出手段により検出されたワークの搬送速度をＶｗ（ｍ／ｓ）、
   前記撮像位置から前記ワーク処理位置までの距離をＬ（ｍ）、
   前記ワークの後端から前記目標位置までの距離をＬｗ（ｍ）とした場合に、前記タイミング制御手段は下記式
   ｔα＝｛（Ｌ−Ｌｗ）／Ｖｗ｝−ｔｐ−ｔｄ
   に基づいて前記待機時間ｔαを設定していることを特徴とする請求項２記載のパーツフィーダ。
4. 前記ラインカメラが前記ワークの前端側から後端側まで撮像した撮像回数を取得する撮像回数取得手段をさらに備え、
   前記速度検出手段は、前記ワークの搬送方向長さおよび前記ラインカメラの撮像間隔が与えられ、かつ前記撮像回数取得手段が取得した前記撮像回数が与えられることにより、当該撮像回数と前記ラインカメラの撮像間隔とに基づいて得られる撮像所要時間を当該ワークが撮像位置を通過するに要した時間とみなして、その撮像所要時間と前記ワークの搬送方向長さとに基づいて当該ワークの搬送速度を算出するものであることを特徴とする請求項２又は３記載のパーツフィーダ。
5. 前記画像取込手段が取り込んだ画像データを撮像順につなぎ合わせて、単体のワークの略全体が現れた合成画像データを生成する前処理手段と、をさらに備え、
   前記撮像回数取得手段は、この合成画像データの画素数と１回の前記撮像により取得される画像データの画素数とに基づいて前記撮像回数を取得し、
   前記ワークの良否判別手段は、前記合成画像データに基づいて前記良否判別処理を行うことを特徴とする請求項４記載のパーツフィーダ。
   
   

Images