JP6955027B2 - ワーク供給装置及びワーク供給方法 - Google Patents

Description

本明細書は、振動プレート上に搬入されたワークを振動により分散及び／又は反転させて該ワークをロボット等にピックアップさせるワーク供給装置及びワーク供給方法に関する技術を開示したものである。

特許文献１（特表２０１５−５２２４９４号公報）に記載されているように、２つのローラ間にコンベアベルトを水平に掛け渡し、コンベアベルトを回転運動させながら該コンベアベルト上にワークを連続的に搬入すると共に、２つのローラ間の中間に配置した振動アクチュエータによってコンベアベルトの中間部分を下方から上下方向（搬送面に対して垂直方向）に振動させて、その振動により該コンベアベルト上のワークを分散させながら搬送し、そのワークをコンベアベルトの端付近のピックアップ位置で上方からロボット等のピックアップツールでピックアップするようにしたものがある。

特表２０１５−５２２４９４号公報

ところで、コンベアベルトの端付近のピックアップ位置でワークを安定してピックアップするには、コンベアベルト上でワークを十分に分散させる必要がある。また、ワークの種類によっては、コンベアベルト上でワークの表裏が振動により反転する可能性があるが、ワークのピックアップ方向が表裏のどちらか一方に決められている場合は、ワークの表裏が反転するとピックアップできない。

しかし、上記特許文献１の構成では、２つのローラ間に水平に掛け渡されたコンベアベルトを、２つのローラ間の中間に配置した振動アクチュエータによって上下方向に振動させるだけであるため、コンベアベルト上のワークを分散させる振動を確保できるエリアが２つのローラ間の中間付近の狭いエリアに限られてしまう。このため、コンベアベルト上のワークが２つのローラ間の中間付近を通り過ぎると、そのワークに十分な振動が加えられなくなり、ワークの分散が不十分なままコンベアベルトの端付近のピックアップ位置へ搬送されてしまう。このような分散が不十分なワークや、表裏が反転したワークは、ピックアップできない。その結果、コンベアベルト上に搬入したワークがピックアップされる割合が低くなってしまい、ワークを効率良くピックアップできない。

上記課題を解決するために、本発明のワーク供給装置は、搬入されるワークを載置する振動プレートと、前記振動プレートの周縁を下方から受け支える下枠と、前記下枠の上側に固定されて前記振動プレートの突き上げ量を規制する上枠とを備え、前記振動プレートを下枠に対して自由に上方に離間できるように支持する支持装置と、前記振動プレートを下方から周期的に突き上げることで該振動プレート全体を周期的に上下に振動させることで該振動プレート上の前記ワークを分散及び／又は反転させる加振装置とを備えた構成としたものである。

ところで、上記構成とは異なり、振動プレートの周縁を固定して、該振動プレートをたわみ変形させて振動させる構成にすると、振動プレート全体の振動振幅が均一にならず、振動プレートの中央で振動振幅が最大となり、振動プレートの中央から離れるに従って振動振幅が小さくなる。このため、振動プレートの振動振幅が最大となる中央付近で、ワークを分散及び／又は反転させる振動を確保できたとしても、振動プレートの中央から離れて振動振幅が小さくなるに従ってワークを分散及び／又は反転させる効果が低下していく。このため、ワークを分散及び／又は反転させる効果を十分に確保できるエリアが振動プレートの中央付近の狭いエリアに限られてしまい、振動プレートの全面を有効に利用してワークを効率良く分散及び／又は反転させることができない。

これに対し、本発明のワーク供給装置は、振動プレートを下枠に対して自由に上方に離間できるように支持し、振動プレートを下方から周期的に突き上げることで該振動プレート全体を周期的に上下運動させて該振動プレート上のワークを分散及び／又は反転させるように構成しているため、振動プレート全体を均一に振動（周期的に上下運動）させることができて、振動プレートの周縁付近でも中央付近と同様の振動振幅でワークを分散及び／又は反転させることができる。これにより、振動プレートの全面を有効に利用してワークを効率良く分散及び／又は反転させることができる。

図１は一実施例のワーク供給装置全体の外観を示す斜視図である。 図２は振動プレート、支持装置及び加振装置の組付構造を示す側面図である。 図３は図２に示した部分を上方から見た平面図である。 図４は図３のIV−IV線に沿って破断して示す縦断側面図である。 図５は振動プレート及び支持装置の外観を示す斜視図である。 図６は振動プレート及び支持装置の分解斜視図である。 図７は振動プレート及び支持装置の部分拡大側面図である。 図８はワーク供給装置の制御系の構成を説明するブロック図である。

以下、一実施例を説明する。

まず、ワーク供給装置１１全体の構成を説明する。

本実施例のワーク供給装置１１は、ロボット等のピックアップツール（図示せず）でピックアップするワークを供給する装置である。供給するワークは、電子部品等の電気系部品や、ナット等の機械系部品のどちらであっても良く、ロボット等のピックアップツールでピックアップ可能なサイズ、重量、形状、材質であれば、どの様な種類のワークであっても良い。

このワーク供給装置１１は、ワークを搬入する搬入装置１７と、この搬入装置１７で搬入したワークを載置する振動プレート１２と、この振動プレート１２の周縁を支持する支持装置１４（図２乃至図７参照）と、振動プレート１２を振動（周期的に上下運動）させることで該振動プレート１２上に搬入されたワークを分散及び／又は反転させる加振装置１３（図２及び図４参照）と、この加振装置１３の動作を制御する制御装置１６（図８参照）とを備えた構成となっている。

搬入装置１７は、複数のワークを連続的又は断続的に振動プレート１２上に搬入するものであればどのような構成のものであっても良く、振動プレート１２上に搬入するワークの向きや表裏を揃える必要もなく、複数のワークを向きや表裏がばらばらの状態で振動プレート１２上に搬入するようにすれば良い。また、複数のワークが重なり合って塊の状態で振動プレート１２上に搬入されても良い。

次に、振動プレート１２の周縁を支持する支持装置１４の構成を図２乃至図７を用いて説明する。

振動プレート１２は、例えばポリプロピレン板等の樹脂板や金属板により四角形状に形成されている。この振動プレート１２の周縁を支持する支持装置１４は、振動プレート１２の周縁を受け支える四角枠状の下枠１８と、この下枠１８の上側に固定される四角枠状の上枠１９と、下枠１８と上枠１９との間隔を保持するスペーサ２０とを備え、下枠１８と上枠１９との間の４隅に４個のスペーサ２０を挟み込んでこれらをねじ２１で固定することで、下枠１８と上枠１９との間に振動プレート１２の周縁を収容する隙間が形成されている。図６に示すように、上枠１９の４隅と各スペーサ２０には、それぞれねじ２１を挿通するねじ挿通孔２２，２３が形成され、下枠１８の４隅には、それぞれねじ２１を締め付けるねじ孔２４が形成されている。

下枠１８と上枠１９は水平に固定され、下枠１８上に振動プレート１２の周縁が水平に受け支えられている。そして、図７に示すように、スペーサ２０の厚み寸法を振動プレート１２の厚み寸法よりも大きくすることで、下枠１８と上枠１９との間の隙間寸法を振動プレート１２の厚み寸法よりも大きくして、下枠１８と上枠１９との間に振動プレート１２の周縁を固定せずに自由に上下運動できるように支持する構成となっている。上枠１９は、振動プレート１２の突き上げ量を規制する役割を果たすと共に、振動プレート１２上のワークの飛び出しを防ぐ役割も果たす。スペーサ２０は、厚みの異なるスペーサと交換可能であり、スペーサ２０を厚みの異なるスペーサに交換することで振動プレート１２の突き上げ量を調整できるようになっている。

更に、振動プレート１２の運動方向を上下方向のみとするために、図６に示すように、振動プレート１２の４隅に、それぞれスペーサ２０を逃げる切欠部２５が形成され、各切欠部２５に各スペーサ２０が位置することで、振動プレート１２が水平方向に移動しないように規制されている。これにより、スペーサ２０は、下枠１８と上枠１９との間隔を保持する役割を果たすと共に、振動プレート１２の運動方向を上下方向にガイドするガイド部材としての役割も果たす。

次に、振動プレート１２全体を周期的に上下運動（振動）させる加振装置１３の構成を説明する。

図２及び図４に示すように、加振装置１３は、駆動源（アクチュエータ）としてエアシリンダ４１を備え、そのピストンロッド４２を上向きにした状態で支持プレート３４上に取付ベース４８を介して取り付けられている。図４に示すように、エアシリンダ４１は、そのピストンロッド４２の上下運動をガイドする２本のガイド４３を設けたガイド付きのエアシリンダであり、そのピストンロッド４２の上端面には、加振板４４がボルト４５によって振動プレート１２と平行となるように取り付けられている。

加振板４４は、金属板等により振動プレート１２よりも少し小さい四角形状に形成され、該加振板４４には、振動プレート１２を突き上げる突起部（加振点）となる複数本のボルト４６を上方から締め込む複数のねじ孔４７が形成され、各ねじ孔４７に各ボルト４６を上方から締め込むことで、該加振板４４の複数箇所に振動プレート１２を突き上げる突起部（加振点）を設けた構成となっている。ピストンロッド４２の上端面に加振板４４を固定したボルト４５も突起部（加振点）となっている。本実施例では、加振板４４のほぼ全域に複数のねじ孔４７が分散して形成され、作業者がボルト４６を締め込むねじ孔４７を選択することで、振動プレート１２を突き上げるボルト４６の位置及び／又は加振板４４に取り付けるボルト４６の本数を変更して、振動プレート１２の振動状態を調整できるようになっている。

加振装置１３の加振点であるボルト４５，４６の上端と振動プレート１２との間隔は、エアシリンダ４１のピストンロッド４２の上下運動ストロークよりも狭くなるように設定されている。これにより、加振装置１３は、エアシリンダ４１のピストンロッド４２を所定の周期で上下運動させることで、振動プレート１２を複数の加振点である複数のボルト４５，４６の上端で所定の周期で突き上げて振動プレート１２全体を所定の周期で上下運動させるように構成されている。

本実施例では、ワーク供給装置１１の制御装置１６（図８参照）は、エアシリンダ４１のピストンロッド４２の上下運動のスピード（周期）を調整するスピードコントローラとしても機能し、振動プレート１２上のワークの振動（飛び跳ね）の周期に応じて、エアシリンダ４１のピストンロッド４２の上下運動のスピードを調整することで、加振板４４のボルト４５，４６の上端で振動プレート１２を突き上げる周期を調整して、振動プレート１２上のワークの分散／反転性能を高めるように振動プレート１２の振動状態を調整できるようになっている。

振動プレート１２上のワークの振動（飛び跳ね）の周期に対して加振板４４のボルト４５，４６の上端で振動プレート１２を突き上げる周期がずれていると、振動プレート１２上のワークの分散／反転性能が低下して、後述する単位時間当たりのピックアップ数が減少して、生産性が低下する傾向がある。

そこで、後述する停止モードで振動プレート１２上のワークをロボット等のピックアップツールでピックアップする際に、ワーク供給装置１１の制御装置１６が単位時間当たりのピックアップ数を監視して、単位時間当たりのピックアップ数が目標範囲を下回ったときに、エアシリンダ４１のピストンロッド４２の上下運動のスピードを自動調整して、振動プレート１２を突き上げる周期を自動調整するようにしても良い。或は、作業者がキーボード、マウス、タッチパネル等の入力装置６５（図８参照）を操作して調整信号を制御装置１６に入力することで、振動プレート１２を突き上げる周期の調整を作業者が操作できるようにしても良い。

更に、本実施例では、図２に示すように、加振装置１３には、振動プレート１２を突き上げる量（振動強度）を調整する振動強度調整機構５０が設けられている。この振動強度調整機構５０は、加振装置１３の加振点であるボルト４５，４６の上端と振動プレート１２との間隔を調整する複数の偏心カム５１を用いて構成されている。各偏心カム５１は、加振装置１３のエアシリンダ４１の複数箇所（例えば前後左右の４箇所）に回転可能に設けられ、各偏心カム５１の外周面が取付ベース４８の上面に当接している。各偏心カム５１には、その回転中心と同心となるように六角穴等の非円形の工具穴５２が形成され、作業者が各工具穴５２にレンチ等の工具を嵌め込んで各偏心カム５１を適宜回転させることで、エアシリンダ４１とその取付ベース４８との間隔を調整して、加振点であるボルト４５，４６の上端と振動プレート１２との間隔を調整することで、振動プレート１２を突き上げる量（振動強度）を調整できるようになっている。また、各偏心カム５１の回転角度を個別に調整することで、ボルト４５，４６が取り付けられた加振板４４が振動プレート１２と平行となるように該加振板４４の角度を調整できるようになっている。

図８に示すように、ワーク供給装置１１の制御装置１６は、搬入装置１７と加振装置１３の動作を制御し、搬入装置１７によってワークを振動プレート１２上に搬入しながら加振装置１３によって振動プレート１２全体を周期的に上下運動させて該振動プレート１２上のワークを分散及び／又は反転させる振動モードと、搬入装置１７のワーク搬入動作及び振動プレート１２の上下運動（振動）を停止して該振動プレート１２上のワークをロボット等のピックアップツールがピックアップするのを待つ停止モードとを所定の時間間隔で交互に繰り返す。つまり、振動モードで振動プレート１２上に搬入したワークを十分に分散及び／又は反転させた時点で、停止モードに切り替えて振動プレート１２上のワークをピックアップツールがピックアップするのを待ち、所定時間経過後（ワークのピックアップ動作終了後）に振動モードに切り替えるという一連の動作を繰り返す。

図示はしないが、ピックアップツールには、これと一定の位置関係でカメラが下向きに設けられ、停止モードに切り替えられたときに、振動プレート１２の少なくとも一部のエリアをカメラで撮像して、その画像を処理することで、その画像に写ったワークの表裏、色又は輝度値、ワークの重なりの有無等を認識してピックアップ可能なワークを判別すると共に、ピックアップ可能なワークの位置をカメラの位置（画像の基準位置）を基準にして計測して、ピックアップ可能なワークのみをピックアップツールがピックアップする。ピックアップされなかったワークは、振動プレート１２上に残して、その後の振動モードで、再度、分散及び／又は反転させる。

ところで、上記構成とは異なり、振動プレートの周縁を固定して、該振動プレートをたわみ変形させて振動させる構成にすると、振動プレート全体の振動振幅が均一にならず、振動プレートの中央で振動振幅が最大となり、振動プレートの中央から離れるに従って振動振幅が小さくなる。このため、振動プレートの振動振幅が最大となる中央付近で、ワークを分散及び／又は反転させる振動を確保できたとしても、振動プレートの中央から離れて振動振幅が小さくなるに従ってワークを分散及び／又は反転させる効果が低下していく。このため、ワークを分散及び／又は反転させる効果を十分に確保できるエリアが振動プレートの中央付近の狭いエリアに限られてしまい、振動プレートの全面を有効に利用してワークを効率良く分散及び／又は反転させることができない。

そこで、本実施例では、振動プレート１２の周縁を固定せずに自由に上下運動できるように支持し、振動プレート１２を下方から周期的に突き上げることで該振動プレート１２全体を周期的に上下運動させて該振動プレート１２上のワークを分散及び／又は反転させるように構成している。この構成により、振動プレート１２全体を均一に振動（周期的に上下運動）させることができて、振動プレート１２の周縁付近でも中央付近と同様の振動振幅でワークを分散及び／又は反転させることができる。これにより、振動プレート１２の全面を有効に利用してワークを効率良く分散及び／又は反転させることができて、ワークを効率良くピックアップすることができ、生産性を向上させることができる。

尚、本実施例では、下枠１８と上枠１９との間の隙間寸法を決めるスペーサ２０を別体に設けたが、スペーサ２０に相当する部分を下枠１８又は上枠１９に一体に形成した構成としても良い。

また、本実施例の支持装置１４は、振動プレート１２を水平に支持するようにしたが、振動プレート１２を水平面に対して少し傾斜させて支持する構成としても良い。ワークの種類によっては、振動プレート１２を少し傾斜させて周期的に上下運動させることで、ワークを分散及び／又は反転させる性能を高めることができる可能性がある。

その他、本発明は、例えば、支持装置１４、加振装置１３、搬入装置１７等の構成を適宜変更しても良い等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できることは言うまでもない。

１１…ワーク供給装置、１２…振動プレート、１３…加振装置、１４…支持装置、１６…制御装置、１７…搬入装置、１８…下枠、１９…上枠、２０…スペーサ、４１…エアシリンダ（アクチュエータ）、４４…加振板、４５，４６…ボルト（突起部）、５０…振動強度調整機構、５１…偏心カム

Claims (8)

1. 搬入されるワークを載置する振動プレートと、
   前記振動プレートの周縁を下方から受け支える下枠と、前記下枠の上側に固定されて前記振動プレートの突き上げ量を規制する上枠とを備え、前記振動プレートを下枠に対して自由に上方に離間できるように支持する支持装置と、
   前記振動プレートを下方から周期的に突き上げることで該振動プレート全体を周期的に上下に振動させることで該振動プレート上の前記ワークを分散及び／又は反転させる加振装置と、
   を備えたワーク供給装置。
2. 前記下枠と前記上枠は、それぞれ四角枠状に形成され、
   前記振動プレートは、四角形状に形成され、
   前記下枠と前記上枠との間に、前記振動プレートの厚みよりも厚い４個のスペーサが前記振動プレートの４隅に形成された切欠部に位置するように設けられることで、前記下枠と前記上枠との間に前記振動プレートが固定されずに自由に上下運動できるように支持されている、請求項１に記載のワーク供給装置。
3. 前記スペーサは交換可能に設けられ、前記スペーサを厚みの異なるスペーサに交換することで前記振動プレートの突き上げ量を調整する、請求項２に記載のワーク供給装置。
4. 前記加振装置は、前記振動プレートの下方に該振動プレートと平行に配置された加振板と、前記加振板に設けられた複数の突起部と、前記加振板を周期的に上下運動させることで前記複数の突起部で前記振動プレートを周期的に突き上げて該振動プレート全体を周期的に上下運動させるアクチュエータとを備える、請求項１乃至３のいずれかに記載のワーク供給装置。
5. 前記複数の突起部を前記加振板に取り付ける位置及び／又は前記加振板に取り付ける前記突起部の個数を変更可能に構成されている、請求項４に記載のワーク供給装置。
6. 前記振動プレートと前記加振板との間隔を調整することで前記複数の突起部で前記振動プレートを突き上げる量を調整する振動強度調整機構を備える、請求項４又は５に記載のワーク供給装置。
7. 前記加振装置は、前記振動プレートを突き上げる周期を調整可能に構成されている、請求項１乃至６のいずれかに記載のワーク供給装置。
8. 請求項１乃至７のいずれかに記載のワーク供給装置を使用してワークを供給するワーク供給方法であって、
   前記支持装置により自由に上下運動できるように支持された前記振動プレート上にワークを搬入する工程と、
   前記振動プレートを下方から前記加振装置により周期的に突き上げることで該振動プレート全体を周期的に上下運動させて該振動プレート上のワークを分散及び／又は反転させる工程と、
   前記加振装置による前記振動プレートの上下運動を停止して該振動プレート上のワークがピックアップされるのを待つ工程と
   を含むワーク供給方法。

Images