JP6649962B2

JP6649962B2 - ワーク移載装置及びワーク移載システム

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Publication number: JP6649962B2
Application number: JP2017553527A
Authority: JP
Inventors: 宏季横井
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Priority date: 2015-12-01
Filing date: 2015-12-01
Publication date: 2020-02-19
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Description

本発明は、ワーク移載装置及びワーク移載システムに関する。

従来、ワーク移載装置としては、例えば、ビレット材を容器から取り出し搬送コンベア上に供給する装置であって、複数の電磁石を電磁石フレーム上に縦列配置し、容器と搬送コンベアとの間を移動する電磁石移動手段を備え、各電磁石を搬送方向に沿って吸着解除することにより、ビレット材を搬送コンベア上に載置させるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、騒音の発生を抑制することができるとしている。また、ワーク移載装置としては、磁石により吸着されるチップ部品を整列状態で搬送経路を搬送し、搬送経路の終端に位置決め用の電磁石を配置し、ピックアップ装置によりチップ部品が採取される際には、電磁石をオフするものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。この装置では、例えば永久磁石を用いた場合に起きうるピックアップの不具合を抑制することができるとしている。

特開２００２−６８４７２号公報特開平１１−２６６０９８号公報

ところで、上記のビレット材や部品などのワークを吸着する場合において、電磁石やピックアップ装置などの採取部に採取されたワークの位置がばらつくことがあった。例えば、採取されたワークが採取部の先端面の端部（縁部）に位置する場合と先端面の中心付近に位置する場合とがあった。このように採取されたワークの位置がばらつくと、例えばその後のワークの載置位置が所望の位置からずれてしまう場合があった。

本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、採取部に採取されたワークの位置のばらつきを低減することを主目的とする。

本発明は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明のワーク移載装置は、
１以上のワークが載置された採取用載置部から作業用載置部へ該ワークを移動載置するワーク移載装置であって、
外縁から中央側に向かって傾斜して凹んでいる先端面を有し、前記ワークのうち該先端面よりも小さい部分である所定位置を該先端面に引き付けて採取する採取部と、
前記採取用載置部に載置された前記ワークを第１引付力で引き付けて上昇させる第１動作と、該第１動作後に該第１引付力よりも弱い第２引付力で該ワークを引き付けた状態且つ該ワークを前記採取用載置部から離した状態とする第２動作と、該第２動作後に該ワークを前記作業用載置部へ移動載置する第３動作と、を行うよう前記採取部を制御する移載制御部と、
を備えたものである。

このワーク移載装置では、採取部が、採取用載置部に載置されたワークを第１引付力で引き付けて上昇させる第１動作を行った後に、第１引付力よりも弱い第２引付力でワークを引き付けた状態且つワークを採取用載置部から離した状態とする第２動作を行う。こうすることで、この装置は、先端面に引き付けられたワークを第２動作によって揺らすことができる。そして、この装置は、採取部の先端面は外縁から中央側に向かって傾斜して凹んでおり、しかもワークの所定位置よりも大きい（広い）。そのため、この装置は、第１動作で先端面に引き付けられたワークが例えば先端面の外縁付近に位置していても、第２動作によってワークが揺れることでワークは先端面の中央側すなわち凹みの中心に向かって移動していく。したがって、第２動作後には先端面の凹みの中心付近にワークが位置しやすくなり、採取部に採取されたワークの位置のばらつきを低減できる。ここで、ワークとしては、例えば、ボルト、ナット、ワッシャ、ねじ、釘及びリベットなどのうち１以上の締結部材が挙げられる。

本発明のワーク移載システムは、
上述したいずれかの態様の本発明のワーク移載装置と、
複数の前記ワークを前記採取用載置部へ供給するワーク供給装置と、
を備えたものである。

このワーク移載システムは、上述したいずれかのワーク移載装置を備えるため、採用したワーク移載装置に応じた効果を得ることができる。また、このシステムは、ワーク供給装置によりワークを供給することができるため、移動載置の作業をより継続して行うことができる。

ワーク移載システム１０の概略説明図。ワーク移載装置２０の概略説明図。ワーク供給装置４０の概略説明図。ワーク収容部材６０の斜視図。ワーク処理ルーチンの一例を示すフローチャート。ワーク３７を載置、貯蔵したワーク収容部材６０の平面図。ワーク移載装置２０が実行するワーク処理の説明図。ワーク移動載置処理における第１動作〜第３動作の説明図。変形例の先端面２３ａの説明図。変形例の先端面２３ａの説明図。

本発明の実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１は、本発明の一例であるワーク移載システム１０の概略説明図である。図２は、ワーク移載装置２０の概略説明図である。図３は、ワーク供給装置４０の概略説明図である。図４は、ワーク収容部材６０の斜視図である。ワーク移載システム１０は、システム制御部１２と、ワーク移載装置２０と、ワーク供給装置４０と、搬送装置５２と、移動装置５４と、ワーク収容部材６０とを備えている。システム制御部１２は、システム全体を制御するものであり、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されている。このシステム制御部１２は、ワーク移載装置２０，ワーク供給装置４０，搬送装置５２及び移動装置５４と電気的に接続されており、これらの装置へ信号を出力し、これらの装置から信号を入力する。なお、ワーク移載システム１０における、左右方向（Ｘ軸）、前後方向（Ｙ軸）及び上下方向（Ｚ軸）は、図１，図４に示した通りとして以下説明する。

ワーク移載システム１０は、ワーク収容部材６０に収容された作業対象のワーク３７をその後の作業に用いられる作業用載置部３６へ移動、載置させる装置として構成されている（図１参照）。ワーク移載システム１０は、例えば、不定姿勢でワーク収容部材６０の採取用載置部６３に載置されたワーク３７を、後工程で作業者が作業しやすいように、所定の姿勢で整列させた状態で作業用載置部３６へ載置させるものとしてもよい。ここで、「不定姿勢」とは、ワーク３７の位置、方向などが統一されていない状態をいうものとする。ワーク３７は、特に限定されないが、例えば、機械部品、電気部品、電子部品、化学部品などが挙げられ、例えば、ボルト、ナット、ワッシャ、ねじ、釘及びリベットなどのうち１以上の締結部材としてもよい。このワーク３７は、少なくとも一部（所定位置３８）が磁性体により形成されているものとしてもよい。このワーク３７は、磁性体により形成された所定位置３８が、ワーク移載装置２０やワーク供給装置４０が備える電磁石により引き付けられて、移動する。作業用載置部３６は、ワーク３７を配列載置する部材である。この作業用載置部３６は、磁力を帯びており、磁性体であるワーク３７を磁力で固定するパレットとして構成されている。この作業用載置部３６は、ワーク３７の種別に応じて定められた位置にそのワーク３７が配設固定される。作業者は、ワーク移載システム１０によりワーク３７が配設固定された作業用載置部３６を用い、配設固定された位置に基づいてワーク３７を特定しながらワーク３７の組付けなどを行う。ワーク移載システム１０は、例えば、ワーク３７としてのボルトを作業用載置部３６に配列させる工程や、ワーク３７としてのワッシャを配列されたボルトに組付ける工程などを実行するものとしてもよい。ここでは、ワーク３７が全体を磁性体とするボルトであり、所定位置３８がネジ軸の先端部であり、ボルトの頭部を下方にして所定間隔で作業用載置部３６に配列させる場合を具体例として説明する。

ワーク移載装置２０は、１以上のワーク３７が載置されたワーク収容部材６０から採取用載置部６３へワーク３７を移動載置する装置である。図２に示すように、ワーク移載装置２０は、移動機構２１と、採取部２２と、撮像部２５と、移載制御部３１とを備えている。移動機構２１は、採取部２２及び撮像部２５を前後左右及び上下に移動させる機構であり、複数のアーム２８と複数の駆動部２９とを備えた多軸ロボットアームとして構成されている。駆動部２９は、内部に図示しない歯車機構とモータとを備えている。移動機構２１は、複数の駆動部２９の各駆動軸が回転することで図２に示す矢印方向に旋回や上下動が可能となっている。

採取部２２は、ワーク３７の所定位置３８を引き付けて採取する部材であり、移動機構２１の先端に駆動部２９により回動可能に装着されている。採取部２２は、引付部２３と、挟持部２４と、２枚のプレート７０と、固定部材７１と、挟持ピン７２とを備えている。引付部２３、挟持部２４及び固定部材７１は、２枚のプレート７０の間に配設されている。プレート７０は、移動機構２１の先端に配設された板状部材である。このプレート７０には、挟持ピン７２を導くガイドとしての溝部７３が形成されている。引付部２３は、電磁石と電磁石に接続された軸部材とを有し、軸部材の先端に磁性体のワーク３７を引き付けて採取するものである。この引付部２３は、プレート７０の下方に固定されている。引付部２３は、供給される電力に応じて、複数段階（例えば３段階）の磁力（引付力）を生じるよう構成されている。挟持部２４は、引付部２３が引き付けたあとの姿勢でワーク３７を挟み込んで支持する部材である。この採取部２２では、２つの挟持部２４によりワーク３７を挟持するが、３以上の挟持部によりワーク３７を挟持するものとしてもよい。挟持部２４は、固定部材７１の両端に回動可能に軸支されている。また、挟持部２４のプレート７０側の面には、挟持ピン７２が固定されている。この挟持ピン７２は、プレート７０に形成された溝部７３に挿入されている。固定部材７１は、上下動可能にプレート７０に配設されており、エアシリンダにより上下動する。固定部材７１は、初期位置がプレート７０の上方であり、ワーク３７を挟持する際に下方に移動する。挟持部２４は、固定部材７１が初期位置にあるときは（図２の吹出しの左図）、プレート７０の内部に収納されている。また、挟持部２４は、固定部材７１が下方に移動すると、溝部７３により挟持ピン７２が所定の軌道に導かれながらプレート７０から露出する。挟持部２４は、固定部材７１が最下部に位置すると（挟持位置）、その先端が当接しワーク３７を挟持する（図２の吹出しの右図）。

なお、図２の下段の断面図に示すように、引付部２３の軸部材の先端面（下端面）２３ａは、外縁から中央側に向かって傾斜して凹んでいる。先端面２３ａは円錐面（円錐の側面）の形状をしており、先端面２３ａの凹みによって形成される引付部２３の軸部材の下端の空間は円錐形状をしている。円錐の頂点である先端面２３ａの凹みの中心２３ｂは、引付部２３の中心軸上に位置している。この先端面２３ａの少なくとも一部が、ワーク３７の長手方向の端部である所定位置３８（ボルトのネジ軸の先端部）を引き付けることで、引付部２３はワーク３７を採取する。なお、先端面２３ａは、中心２３ｂを通り且つ引付部２３の軸方向（上下方向）に沿った断面視（図２の下段の断面図）で、引付部２３の外縁と中心２３ｂとを結ぶ２本の直線の形状をしている。この２本の直線のなす角θは、採取する可能性のあるワーク３７の種類，形状，及び大きさに応じて適宜定めればよいが、例えば９０°〜１５０°としてもよい。なす角は１１０°以上としてもよいし、１３０°以下としてもよい。本実施形態では、なす角θは１２０°とした。また、先端面２３ａの寸法（例えば先端面２３ａの外縁の直径など）は、先端面２３ａがワーク３７の所定位置３８よりも大きく（広く）なるように、予め定められている。言い換えると、所定位置３８はワーク３７のうち先端面２３ａよりも小さい部分であり、引付部２３の軸方向に沿って見たときに先端面２３ａの外縁から外側に所定位置３８がはみ出さないような位置関係で引付部２３がワーク３７を採取可能になっている。例えば、所定位置３８が円形である場合には、所定位置３８の直径よりも先端面２３ａの直径が大きければよい。例として、図２の下段右側の断面図では、比較的大きなボルト（例えばネジ軸の直径が８ｍｍ）を引付部２３が採取した様子（破線）と、比較的小さなボルト（例えばネジ軸の直径が３ｍｍ）を引付部２３が採取した様子（一点鎖線）とを図示した。引付部２３に採取されるワーク３７は、長さが先端面２３ａの直径の５０％前後（例えば３０％〜６０％）としてもよい。

撮像部２５は、画像を撮像するユニットであり、プレート７０の先端側に固定されている。撮像部２５は、照明部２６と、撮像素子２７とを備えている。照明部２６は、撮像素子２７の外周側に円状に配設された照明であり、下方にある撮像対象に対して光を照射する。照明部２６は、撮像対象である採取用載置部６３の全体に光を照射するよう撮像部２５に配設されている。撮像素子２７は、受光により電荷を発生させ発生した電荷を出力する素子である。撮像素子２７は、ＣＭＯＳイメージセンサとしてもよい。撮像部２５は、撮像素子２７から出力された電荷に基づいて画像データを生成し、生成した画像データを移載制御部３１へ出力する。

移載制御部３１は、ワーク移載装置２０の全体を制御するものであり、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されている。この移載制御部３１は、移動機構２１，採取部２２，及び撮像部２５へ信号を出力する。また、移載制御部３１は、撮像部２５からの信号を入力する。なお、移動機構２１の各駆動部２９には図示しない位置センサが装備されており、移載制御部３１は、それらの位置センサからの位置情報を入力しつつ、各駆動部２９のモータを制御して採取部２２及び撮像部２５を移動させる。

ワーク供給装置４０は、ワーク移載装置２０がワーク３７を採取可能となるよう、複数のワーク３７をワーク収容部材６０の採取用載置部６３へ供給する装置である。図３に示すように、ワーク供給装置４０は、移動機構４１と、採取部４２と、供給制御部５１とを備えている。移動機構４１は、採取部４２を前後左右及び上下に移動させる機構であり、移動機構２１と同様に複数のアーム４８及び複数の駆動部４９を備えた多軸ロボットアームとして構成されている。移動機構４１は、複数の駆動部４９の各駆動軸が回転することで図３に示す矢印方向に旋回や上下動が可能となっている。

採取部４２は、多数のワーク３７を引き付けて採取する部材であり、移動機構４１の先端に駆動部４９により回動可能に装着されている。採取部４２は、引付部４３と、支持軸４４とを備えている。引付部４３は、支持軸４４の下端に固定された比較的強力な電磁石であり、複数のワーク３７を一度にできるだけ多く引き付けて採取するものである。支持軸４４は、上下方向に自由に移動可能な状態で移動機構４１の先端に支持されている（図３の吹出図）。

供給制御部５１は、ワーク供給装置４０の全体を制御する。この供給制御部５１は、移動機構４１及び採取部４２へ信号を出力する。なお、供給制御部５１は、移載制御部３１と同様に、移動機構４１の各駆動部４９に装備された図示しない位置センサからの位置情報を入力しつつ、各駆動部４９のモータを制御して採取部４２を移動させる。

搬送装置５２は、作業用載置部３６の搬入、搬送、ワーク３７の移載位置での固定、搬出を行う装置である。搬送装置５２は、図１の前後に間隔を開けて設けられ左右方向に架け渡された１対のコンベアベルトを有している。作業用載置部３６は、このコンベアベルトにより搬送される。

移動装置５４は、図１に示すように、１以上のワーク収容部材６０を載せる収容台５６と、収容台５６を退避位置（図１の点線参照）と処理位置（図１の実線参照）との間で移動させるレール５７と、収容台５６を移動させる図示しない駆動部とを備えている。作業者は、収容台５６を退避位置に移動させたのち、ワーク収容部材６０へ新たなワーク３７を追加する。

ワーク収容部材６０は、図４に示すように、上方が開放された箱体であり、底面の一部が傾斜している。ワーク収容部材６０の底面と開口との間には、採取用載置部６３が水平に支持されている。採取用載置部６３は、矩形板状体であり、ワーク収容部材６０の底面のうち傾斜している部分を覆っている。ワーク収容部材６０のうち採取用載置部６３よりも下方の空間は、多数のワーク３７を貯蔵可能な貯蔵部６２となっている。ワーク収容箱６０は、複数個（ここでは６個）が１つの収容台５６に載せられている。

次に、こうして構成された本実施形態のワーク移載システム１０の動作、特に、作業用載置部３６へワーク３７を配列固定させる処理について説明する。図５は、ワーク移載システム１０のシステム制御部１２，移載制御部３１，及び供給制御部５１により実行されるワーク処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。また、図６は、ワーク３７を載置、貯蔵したワーク収容部材６０の平面図である。図７は、ワーク移載装置２０が実行するワーク処理の説明図であり、図７（ａ）が採取用載置部６３上を撮像する図、図７（ｂ）がワーク３７を採取する図、図７（ｃ）が挟持部２４でワーク３７を固定した図である。また、図７（ｄ）が引付部２３にワーク３７を引き付けた図、図７（ｅ）が挟持部２４を移動する図、図７（ｆ）が挟持部２４でワーク３７を固定した図、図７（ｇ）が作業用載置部３６へワーク３７を配列載置する図である。図８は、ワーク移動載置処理における第１動作〜第３動作の説明図であり、図８（ａ）が第１動作におけるワーク３７の引き付け前（採取前）の図、図８（ｂ）が第１動作において引付部２３がワーク３７を引き付けた図、図８（ｃ）が第１動作におけるワーク３７の上昇後の図である。また、図８（ｄ）が第２動作によってワーク３７を揺らす図、図８（ｅ）が第２動作によってワーク３７を揺らした後の図、図８（ｆ）が第３動作において挟持部２４でワーク３７を挟持した図である。なお、図８では、説明の便宜上、採取対象のワーク３７以外のワーク３７の図示を省略し、引付部２３を断面図で示している。また、図８（ｅ）の破線枠内は、破線枠外の図のＡ−Ａ断面図である。なお、ここでは、説明の便宜のため詳細は省略するが、ワーク収容部材６０が複数あり、複数の種別のワーク３７を作業用載置部３６上へ配列載置する場合は、以下説明するステップＳ１００〜２００の処理をワーク収容部材６０ごとに行うものとすればよい。

ワーク処理ルーチンは、システム制御部１２に記憶され、作業者による開始指示により実行される。このルーチンを開始すると、システム制御部１２は、搬送装置５２により作業用載置部３６を搬入、搬送させ、作業用載置部３６を移載位置で固定させる（ステップＳ１００）。次に、システム制御部１２は、ワーク供給処理をワーク供給装置４０に実行させる（ステップＳ１１０）。ワーク供給装置４０の供給制御部５１は、ワーク供給処理において、例えば、採取部４２の引付部４３を貯蔵部６２へ移動させて多数のワーク３７を引付部４３に採取させる。次に、供給制御部５１は、引付部４３を採取用載置部６３の中央上方へ移動させ、電磁石を消磁させて採取用載置部６３上にワーク３７を撒く処理を実行する。ワーク供給処理において、ワーク供給装置４０は、例えば予め定められた軌道で採取部４２を移動させる。

ステップＳ１１０のあと、システム制御部１２は、採取用載置部６３を撮像部２５に撮像させ（ステップＳ１２０）、載置されているワーク３７のうち採取可能なものを認識すると共に、ワーク３７の所定位置３８を認識する（ステップＳ１３０）。ワーク移載装置２０の移載制御部３１は、撮像部２５を採取用載置部６３の中央上方に移動させ、撮像処理を行う（図７（ａ）参照）。撮像した画像は、システム制御部１２へ送られ、ワーク３７の認識処理がなされる。ワーク３７の認識処理は、例えば、二値化処理やパターンマッチング処理などにより、撮像画像中の採取用載置部６３の領域とそれ以外の領域（ワーク３７の領域）とを区別し、予め用意されたワーク３７の基準形状データに適合するワーク領域を識別することにより行う。基準形状データは、例えば、ワーク３７を複数の角度から見たときの形状を含むものとしてもよい。採取可能なワーク３７は、より確実にワーク３７を採取する観点から、例えば、複雑に重なり合っていないものや、採取用載置部６３の縁部に載置されていないものなどとすることができる。所定位置３８の認識処理は、採取可能なワーク３７を認識したのち、採取可能なワーク３７の先端部分を認識することで行う（図６参照）。

次に、システム制御部１２は、採取可能なワークがあるか否かをステップＳ１３０の結果に基づいて判定する（ステップＳ１５０）。採取可能なワーク３７があるときには、システム制御部１２は、採取するワーク３７を設定する（ステップＳ１６０）。採取するワーク３７の設定は、採取していないワーク３７を任意の順、例えば画像の左から右に向かう順、画像の上から下に向かう順などにすることができる。次に、システム制御部１２は、ワーク３７を採取し移動させて作業用載置部３６に載置するワーク移動載置処理をワーク移載装置２０に実行させる。ワーク移動載置処理を実行するためのプログラムは、移載制御部３１に記憶されている。

ワーク移動載置処理が実行されると、移載制御部３１は、まず、採取用載置部６３に載置された採取対象のワーク３７を第１引付力Ｆ１で引き付けて上昇させる第１動作を行うよう採取部２２を制御する（ステップＳ１７１）。なお、第１引付力Ｆ１は、ワーク３７を１つだけ引き付ける値として、例えばワーク３７の種別に応じて予め定められている。これにより、ワーク移載装置２０は、重なり合ったワーク３７からでも１つのワーク３７を引き付けて採取することができる。第１動作では、移載制御部３１は、まず、ステップＳ１３０で認識された採取対象のワーク３７の所定位置３８の位置へ引付部２３を移動（前後左右の移動及び下降）させる（図８（ａ））。続いて、移載制御部３１は、採取対象のワーク３７を引付部２３の先端面２３ａに引き付けさせる（図７（ｂ），図８（ｂ））。次に、移載制御部３１は、引付部２３を第１高さＨ１まで上昇させる（図８（ｃ））。なお、第１高さＨ１は、ワーク３７が採取用載置部６３から離れない高さとして、例えばワーク３７の種別に応じて予め定められている。第１高さＨ１は、例えばワーク３７の長さＬ未満の高さとして定めておけばよく、長さＬから所定のマージンを差し引いた値としてもよい。なお、本実施形態では、第１高さＨ１は採取用載置部６３から先端面２３ａの下端（外縁部分）までの高さとしたが、第１高さＨ１は採取用載置部６３から中心２３ｂまでの高さとしてもよい。また、本実施形態では、ワーク３７の長さＬはボルトの軸方向長さとしたが、所望の姿勢でワーク３７が引付部２３に引き付けられたときのワーク３７の上下方向の長さを長さＬとしてもよい。以上の第１動作を行うことにより、採取対象のワーク３７は、所定位置３８を上側にしてワーク３７の長手方向が上下方向から傾斜した状態、且つ採取用載置部６３に少なくとも一部が接触している状態（図８（ｃ））になる。

続いて、移載制御部３１は、第１引付力Ｆ１よりも弱い第２引付力Ｆ２でワーク３７を引き付けた状態且つワーク３７を採取用載置部６３から離した状態とする第２動作を行うよう採取部２２を制御する（ステップＳ１７２）。第２動作では、移載制御部３１は、例えば引付部２３の引付力を第２引付力Ｆ２に設定してから、引付部２３をワーク３７の長さＬを超える第２高さＨ２まで上昇させる。この第２動作により、先端面２３ａに引き付けられたワーク３７を揺らすことができる（図８（ｄ））。ここで、上述したように引付部２３の先端面２３ａは外縁から中央側に向かって傾斜して凹んでおり、しかもワーク３７の所定位置３８よりも大きい（広い）。そのため、第１動作で先端面２３ａに引き付けられたワーク３７が例えば先端面２３ａの外縁付近に位置していても、第２動作によってワーク３７が揺れることでワーク３７は先端面２３ａの傾斜に沿って凹みの中心２３ｂに向かって移動していく。これにより、第２動作後（ワーク３７の揺れが収まった後）には、先端面２３ａの凹みの中心２３ｂ付近にワーク３７の所定位置３８の中心が位置する状態（図８（ｅ），図７（ｄ））になりやすい。言い換えると、ワーク３７の長手方向の中心軸上や中心軸付近に先端面２３ａの中心２３ｂが位置する状態になりやすい、すなわちワーク３７と引付部２３とが同軸になりやすい。そのため、複数のワーク３７を１つずつ採取する際に、採取部２２に採取されたワーク３７の位置のばらつきが低減される。すなわち、第１動作において先端面２３ａに所定位置３８を引き付ける際には、先端面２３ａとワーク３７との位置関係が所望の状態（例えばワーク３７と引付部２３とが同軸になる状態）からずれる場合があるが、第２動作でワーク３７を揺らすことで、位置関係をなるべく所望の状態に近づけることができる。

なお、第２引付力Ｆ２は、第１引付力Ｆ１よりは弱い値であり、且つ、ワーク３７が揺れても先端面２３ａからワーク３７が落下しない程度には強い値として、ワーク３７の種別に応じて予め定められている。第２引付力Ｆ２は、例えば第１引付力Ｆ１の７０％〜９０％の値としてもよい。また、ワーク３７の揺れの程度は、第２動作において引付部２３を上昇させる速度、ワーク３７が離れるまでに引付部２３を上昇させる距離（例えば長さＬと第１高さＨ１との差）、及び第２引付力Ｆ２などによって変化する。そのため、これらを経験的に定めておくことで、ワーク３７を適切に揺らすことができる。例えば、第１高さＨ１は、ワーク３７の長さＬの７０％以上９０％以下としてもよい。また、ワーク３７すなわちボルトのネジ軸の長さをＬ１、ボルトの頭部の長さをＬ２としたときに（図８（ｃ）参照）、第１高さＨ１をＬ１＋０．５Ｌ２前後（例えばＬ１＋０．５Ｌ２の９０％〜１１０％）としてもよい。また、第２高さＨ２は、ワーク３７が揺れる際に採取用載置部６３上の他のワーク３７に衝突しないような高さとして、経験的に定めておくことができる。

次に、移載制御部３１は、挟持部２４によりワーク３７を挟持して作業用載置部６３へ移動載置する第３動作を行うよう採取部２２を制御して（ステップＳ１７３）、ワーク移動載置処理を終了する。第３動作では、移載制御部３１は、まず、先端面２３ａにワーク３７がぶら下がった状態（図８（ｅ），図７（ｄ））から、固定部材７１を下方に移動させ（図７（ｅ））、挟持部２４によりワーク３７を挟持させる（図８（ｆ），図７（ｃ），（ｆ））。なお、第３動作において挟持部２４がワーク３７を挟持するまでの間、移載制御部３１は、引付部２３が第２高さＨ２まで上昇した状態で引付部２３を一旦停止させておく。挟持部２４にワーク３７を挟持させると、移載制御部３１は、採取部２２を作業用載置部３６上へ移動させ、電磁石を消磁させ、挟持部２４を開放し、ワーク３７を載置するべき位置に配列載置させる（図７（ｇ））。なお、移載制御部３１は、第３動作中の引付部２３の引付力を、第１引付力Ｆ１及び第２引付力Ｆ２よりも強い第３引付力Ｆ３に設定する。こうすれば、ワーク３７の姿勢をより安定させてワーク３７をより確実に保持できる。引付力を第２引付力Ｆ２から第３引付力Ｆ３に変化させるタイミングは、挟持部２４がワーク３７を挟持するタイミングの前，同時，後のいずれとしてもよい。ただし、挟持部２４がワーク３７を挟持する前に引付力を第２引付力Ｆ２よりも強くしておくことで、挟持の際にワーク３７が挟持部２４に弾かれて落下することを抑制できる。

このように、ワーク移動載置処理では、第１動作で１つのワーク３７を先端面２３ａに引き付けた後、第３動作でワーク３７を採取用載置部６３に移動載置する前に、第２動作でワーク３７を揺らすことでワーク３７が先端面２３ａの所望の位置に近づくように調整するのである。

以上のように移載制御部３１がステップＳ１７１〜Ｓ１７３を含むワーク移動載置処理を行うと、システム制御部１２は、現在の作業用載置部３６へのワーク３７の移載が完了したか否かを作業の進行状況に基づいて判定し（ステップＳ１８０）、作業用載置部３６への移載が完了していないときには、ステップＳ１５０以降の処理を実行させる。一方、ステップＳ１５０で、採取可能なワークが採取用載置部６３上にないときには、システム制御部１２は、ワーク回収処理をワーク供給装置４０に実行させ（ステップＳ１９０）、ステップＳ１１０以降の処理を実行させる。ワーク供給装置４０の供給制御部５１は、ワーク回収処理において、例えば、採取部４２の引付部４３を移動させ、採取用載置部６３上に残っているワーク３７を引付部４３に採取させる。次に、供給制御部５１は、引付部４３を貯蔵部６２の上方へ移動させ、電磁石を消磁させてワーク３７を貯蔵部６２に落下させる一方、ステップＳ１８０で作業用載置部３６への移載が完了したときには、システム制御部１２は、搬送装置５２により作業用載置部３６を排出させ、新たな作業用載置部３６を搬送、固定させ（ステップＳ２００）、ステップＳ１５０以降の処理を実行させる。このようにして、ワーク移載システム１０では、ワーク移載装置２０、ワーク供給装置４０により、ワーク３７を作業用載置部３６へ配列載置することができる。なお、ワーク移載システム１０の下流にて、作業用載置部３６上に配列されたボルトにワッシャを組み付けるワーク移載システムが存在してもよい。作業者は、作業用載置部３６に配列載置されたワーク３７を用いて、製品の生産を行うものとする。

ここで、本実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施形態の採取用載置部６３が採取用載置部に相当し、作業用載置部３６が作業用載置部に相当し、採取部２２が採取部に相当し、移載制御部３１が移載制御部に相当する。また、撮像部２５が撮像部に相当し、引付部２３が引付部に相当し、挟持部２４が挟持部に相当し、ワーク供給装置４０がワーク供給装置に相当する。

以上説明した本実施形態のワーク移載装置２０では、採取部２２が、第１引付力Ｆ１で採取用載置部６３に載置されたワーク３７を引き付けて上昇させる第１動作を行った後に、第１引付力Ｆ１よりも弱い第２引付力Ｆ２でワーク３７を引き付けた状態且つワーク３７を採取用載置部６３から離した状態とする第２動作を行う。こうすることで、ワーク移載装置２０は、先端面２３ａに引き付けられたワーク３７を第２動作によって揺らすことができる。これにより、第２動作後には先端面２３ａの中心２３ｂ付近にワーク３７が位置しやすくなり、採取部２２に採取されたワーク３７の位置のばらつきを低減できる。ここで、引付部２３に採取されたワーク３７の位置、すなわち先端面２３ａとワーク３７との位置関係が、所望の状態からずれていると、例えば第３動作において作業用載置部３６上の載置すべき位置からずれた位置にワーク３７を載置してしまう場合がある。また、例えば先端面２３ａの外縁側に偏った位置に所定位置３８が引きつけられていると、挟持部２４でワーク３７を挟持する際に２つの挟持部２４の一方が先にワーク３７に当たりワーク３７が落下してしまう場合がある。採取部２２に採取されたワーク３７の位置のばらつきを低減することで、先端面２３ａとワーク３７との位置関係が所望の状態になりやすくなり、これらの不具合の発生を低減することができる。

また、移載制御部３１は、第３動作において第２引付力Ｆ２よりも強い第３引付力Ｆ３でワーク３７を引き付けた状態でワーク３７を移動させるよう採取部２２を制御する。したがって、第２動作でワーク３７の位置を調整した後に、その位置でワーク３７の姿勢を安定させつつワーク３７を移動できる。さらに、第３引付力Ｆ３を第１引付力Ｆ１よりも強い値に設定することで、第２動作後にワーク３７の姿勢をより安定させることができる。

また、所定位置３８はボルトのネジ軸の先端、すなわちワーク３７の長手方向の端部である。そのため、第２動作においてワーク３７を揺らしやすく、ワーク３７を先端面２３ａの凹みの中心２３ｂに向かって移動させやすい。

また、ワーク３７は、少なくとも所定位置３８が磁性体により形成されており、採取部２２は、磁力によりワーク３７の所定位置３８を引き付けて採取する。そのため、ワーク移載装置２０は磁力を用いてより簡便にワークを採取することができる。また、作業用載置部３６は磁力を有するパレットであるため、ワーク移載装置２０は作業用載置部３６の磁力を用いて簡便にワーク３７を固定配置することができる。

また、第１引付力Ｆ１は、１つのワーク３７を引き付ける引付力であるため、採取用載置部６３に複数のワーク３７が存在する場合でも、より確実に１つのワーク３７を引き付けることができる。したがって、第２動作でワーク３７を適切な位置に調整しやすくなる。

また、ワーク移載装置２０は、画像を撮像する撮像部２５を備えている。そして、移載制御部３１は、第１動作において、撮像部２５により撮像された採取用載置部６３の撮像画像に基づいて認識したワーク３７の所定位置３８へ採取部２２を移動させる。このワーク移載装置２０では、採取用載置部６３の撮像画像に基づいて採取可能なワーク３７やそのワーク３７の所定位置３８を認識するため、より確実にワーク３７の１つ１つを移動載置することができる。

また、採取部２２は、先端面２３ａを有しワーク３７を引き付ける引付部２３と、引付部２３がワーク３７を引き付けたあとの姿勢でワーク３７を挟み込んで支持する挟持部２４と、を有している。そして、移載制御部３１は、第２動作後に挟持部２４がワーク３７を挟み込んで支持するよう採取部２２を制御する。これにより、第２動作でワーク３７の位置を調整した後に、挟持部２４によりその位置でワーク３７を確実に保持しつつワークを移動できる。

また、ワーク移載システム１０は、ワーク移載装置２０と、複数のワーク３７を採取用載置部６３へ供給するワーク供給装置４０と、を備えている。したがって、ワーク移載システム１０は、ワーク供給装置４０によりワーク３７を供給することができるため移動載置の作業をより継続して行うことができる。また、ワーク供給装置４０は、引付部４３により磁力を用いて複数のワーク３７を容易に供給することができる。

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

例えば、上述した実施形態では、先端面２３ａは円錐面の形状をしているが、先端面は外縁から中央側に向かって傾斜して凹んでいる形状であればよい。例えば、上述した実施形態では先端面２３ａの傾斜は直線状としたが、図９に示すように先端面２３ａの傾斜が曲線状であってもよい。あるいは、図１０に示すように先端面２３ａの中央部分に軸方向に垂直な平面（傾斜していない面）があってもよい。なお、図１０に示した先端面２３ａは円錐台の表面（側面及び上面）の形状をしており、図１０の下段は先端面２３ａの下面図である。なお、先端面２３ａは、引付部２３の中心軸を回転軸として、直線，曲線又はこれらの組み合わせからなる線を回転させて得られる回転面になっていることが好ましい。言い換えると、先端面２３ａは、引付部２３の軸方向（上下方向）に垂直ないずれの断面で見ても円形であることが好ましい。図２，９，１０に示した先端面２３ａは、いずれもそのような形状になっている。

上述した実施形態では、移載制御部３１は、第２動作において引付部２３の引付力を第２引付力Ｆ２に設定してから引付部２３を第２高さＨ２まで上昇させたが、特にこれに限定されない。移載制御部３１は、第２動作において第２引付力Ｆ２でワーク３７を引き付けた状態且つワーク３７を採取用載置部６３から離した状態とするよう引付部２３を制御すればよい。例えば、引付部２３の引付力が第２引付力Ｆ２になるタイミングが、ワーク３７が採取用載置部６３から離れるタイミングと同時または離れた後であってもよい。こうしても、第２動作においてワーク３７を揺らすことはできる。なお、第２動作においてワーク３７が採取用載置部６３から離れる前に引付部２３の引付力を第２引付力Ｆ２に設定する場合には、引付部２３の引付力が第１引付力Ｆ１から第２引付力Ｆ２に変化するタイミングにおける引付部２３の高さを第１高さＨ１とする。また、引付部２３の引付力が第２引付力Ｆ２になるタイミングが、ワーク３７が採取用載置部６３から離れるタイミングと同時または離れた後である場合には、第１高さＨ１はワーク３７が採取用載置部６３から離れる寸前の高さ（例えば長さＬよりわずかに小さい値）とする。なお、移載制御部３１は、第１動作において引付部２３が第１高さＨ１まで上昇した状態で引付部２３を一旦停止させてもよいし、引付部２３を停止させずにそのまま第２動作を行ってもよい。また、移載制御部３１は、第１動作において引付部２３が第１高さＨ１まで上昇した後、第２動作では引付部２３の上昇速度を加速してもよいし、減速してもよいし、同じ速度のままとしてもよい。

上述した実施形態では、挟持部２４がワーク３７を挟持するまでの間、移載制御部３１は、引付部２３が第２高さＨ２まで上昇した状態で引付部２３を停止させておいたが、特にこれに限られない。例えば、移載制御部３１は、引付部２３の移動中（例えば上昇中）に挟持部２４にワーク３７を挟持させてもよい。この場合、第２動作中の引付部２３の上昇と第３動作中の引付部２３の上昇とが連続した動作であってもよく、そのような場合には第２高さＨ２が明確に定まらなくてもよい。なお、第３動作において挟持部２４によるワーク３７の挟持と引付部２３の引付力の第３引付力Ｆ３への変更との少なくとも一方を行う場合には、両者のうち先に行った方のタイミングを第３動作の開始タイミングとみなして、この時の引付部２３の高さを第２高さＨ２とする。また、移載制御部３１は、第２動作において引付部２３が第２高さＨ２まで上昇した状態で、ワーク３７の揺れが収まるまでの時間として定められた待機時間が経過するまで待ち、待機時間の経過後に第３動作を行うように採取部２２を制御してもよい。待機時間は例えばワーク３７の種類に応じて予め定めておいてもよい。
上述した実施形態では、移載制御部３１は、第３動作中の引付部２３の引付力を、第１引付力Ｆ１及び第２引付力Ｆ２よりも強い第３引付力Ｆ３に設定したが、特にこれに限られない。第３動作中の引付部２３の引付力である第３引付力Ｆ３は、第１引付力Ｆ１と同じとしてもよいし、第１引付力Ｆ１より弱く且つ第２引付力Ｆ２より強くしてもよいし、第２引付力Ｆ２と同じ（第２動作で設定した第２引付力Ｆ２から変化させない）としてもよい。

上述した実施形態では、所定位置３８はボルトのネジ軸の先端部としたが、所定位置３８はワーク３７の長手方向の端部であればよく、例えばボルトの頭部の先端部を所定位置３８としてもよい。また、第２動作においてワーク３７を揺らして位置を調整できれば、所定位置３８はワーク３７の長手方向の端部でなくてもよい。

上述した実施形態では、第１引付力Ｆ１は１つのワーク３７を引き付ける引付力としたが、特にこれに限定されない。例えば、採取用載置部６３上に単独で載置されているワーク３７を採取可能なワーク３７と識別するものとすれば、第１引付力Ｆ１が２以上のワーク３７を引き付ける引付力であっても、１つのワーク３７のみを採取することができる。

上述した実施形態では、ワーク３７が磁性体で形成されており、採取部２２，４２が磁力により引き付けてワーク３７を採取するものとして説明したが、採取部２２，４２がワークを引き付けて採取するものであれば、特にこれに限定されない。例えば、採取部は、電気により粘着性を制御することができるＥＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ）ゲルを用いてワーク３７を引き付けるものとしてもよい。ＥＲゲルは、例えば、ＥＲ粒子を含むシリコーンゲルとしてもよい。この装置においても、採取部に採取されたワーク３７の位置のばらつきを低減することができる。なお、作業用載置部３６もＥＲゲルを用いてワーク３７を固定するものとしてもよい。

上述した実施形態では、ワーク移載装置２０の移動機構２１は複数のアーム２８を備えた多軸アームロボット装置として説明したが、特にこれに限定されない。例えば、移動機構は、採取部２２が配設された採取ヘッドを前後左右方向に移動させるＸＹロボットであってもよい。

上述した実施形態では、採取部２２は、引付部２３と挟持部２４とを備えたものとしたが、引き付けてワーク３７を採取するものとすれば、特にこれに限定されず、挟持部２４を省略してもよい。

上述した実施形態では、ワーク３７は、ワーク収容部材６０に配設された採取用載置部６３に載置されるものとしたが、採取用載置部に載置されればよく、ワーク収容部材６０ではないものに載置されてもよい。

上述した実施形態では、システム制御部１２，移載制御部３１及び供給制御部５１が協働してワーク処理ルーチンを実行するものとしたが、特にこれに限定されない。例えば、ワーク処理ルーチンの全てをシステム制御部１２が実行してもよいし、移載制御部３１と供給制御部５１とが分担してワーク処理ルーチンを実行してもよい。

上述した実施形態では、ワーク移載システム１０は、ワーク移載装置２０とワーク供給装置４０とを１つずつ備えたものとしたが、特にこれに限定されず、それぞれの装置を１以上備えるものとしてもよい。

上述した実施形態では、ワーク移載装置２０とワーク供給装置４０とを備えたワーク移載システム１０として説明したが、ワーク移載装置２０のみとしてもよい。

本発明は、ワークを採取、配置などの処理を行う装置の技術分野に利用可能である。

１０ワーク移載システム、１２システム制御部、２０ワーク移載装置、２１移動機構、２２採取部、２３引付部、２３ａ先端面、２３ｂ中心、２４挟持部、２５撮像部、２６照明部、２７撮像素子、２８アーム、２９駆動部、３１移載制御部、３６作業用載置部、３７ワーク、３８所定位置、４０ワーク供給装置、４１移動機構、４２採取部、４３引付部、４４支持軸、４８アーム、４９駆動部、５１供給制御部、５２搬送装置、５４移動装置、５６収容台、５７レール、６０ワーク収容部材、６２貯蔵部、６３採取用載置部、７０プレート、７１固定部材、７２挟持ピン、７３溝部。

Claims

１以上のワークが載置された採取用載置部から作業用載置部へ該ワークを移動載置するワーク移載装置であって、
外縁から中央側に向かって傾斜して凹んでいる先端面を有し、前記ワークのうち該先端面よりも小さい部分である所定位置を該先端面に引き付けて採取する採取部と、
前記採取用載置部に載置された前記ワークを第１引付力で引き付けて前記ワークを前記採取用載置部から離れない高さまで上昇させる第１動作と、該第１動作後に該第１引付力よりも弱い第２引付力で該ワークを引き付けた状態且つ該ワークを前記採取用載置部から離した状態とする第２動作と、該第２動作後に該ワークを前記作業用載置部へ移動載置する第３動作と、を行うよう前記採取部を制御する移載制御部と、
を備えたワーク移載装置。
１以上のボルト形状ワークが載置された採取用載置部から作業用載置部へ該ワークを移動載置するワーク移載装置であって、
外縁から中央側に向かって傾斜して凹んでいる先端面を有し、前記ワークのうち該先端面よりも小さい部分である所定位置を該先端面に引き付けて採取する採取部と、
前記採取用載置部に載置された前記ワークを第１引付力で引き付けて上昇させる第１動作と、該第１動作後に該第１引付力よりも弱い第２引付力で該ワークを引き付けた状態且つ該ワークを前記採取用載置部から離した状態とする第２動作と、該第２動作後に該ワークを前記作業用載置部へ移動載置する第３動作と、を行うよう前記採取部を制御する移載制御部と、を備え、
前記所定位置は、前記ボルト形状ワークのネジ軸の先端部であるワーク移載装置。
前記移載制御部は、前記第３動作において前記第２引付力よりも強い第３引付力で前記ワークを引き付けた状態で該ワークを移動させるよう前記採取部を制御する、
請求項１又は２に記載のワーク移載装置。
前記第３引付力は、前記第１引付力よりも強い、
請求項３に記載のワーク移載装置。
前記ワークは、少なくとも前記所定位置が磁性体により形成されており、
前記採取部は、磁力により前記ワークの所定位置を引き付けて採取する、
請求項１〜４のいずれか１項に記載のワーク移載装置。
前記第１引付力は、１つの前記ワークを引き付ける引付力である、
請求項１〜５のいずれか１項に記載のワーク移載装置。
請求項１〜６のいずれか１項に記載のワーク移載装置であって、
画像を撮像する撮像部、
を備え、
前記移載制御部は、前記第１動作において、前記撮像部により撮像された前記採取用載置部の撮像画像に基づいて認識したワークの前記所定位置へ前記採取部を移動させる、
ワーク移載装置。
前記採取部は、前記先端面を有し前記ワークを引き付ける引付部と、前記引付部が前記ワークを引き付けたあとの姿勢で該ワークを挟み込んで支持する挟持部と、を有しており、
前記移載制御部は、前記第２動作後に前記挟持部が前記ワークを挟み込んで支持するよう前記採取部を制御する、
請求項１〜７のいずれか１項に記載のワーク移載装置。
請求項１〜８のいずれか１項に記載のワーク移載装置と、
複数の前記ワークを前記採取用載置部へ供給するワーク供給装置と、
を備えたワーク移載システム。