JPS6069714A - 物体位置決めの装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、一般的には自動物体位置決め装置に関し、特
に、部品を所定区域内の特定位置に正イ１≦に位置決め
して、後に製品内に組込めるようζこする装置Ｉｃ関す
る。

自動製品組立装置は、例えば製造業において多年ｆこわ
たって使用されてきた。しかし最近は、そのような目的
に用いられる装置として、技術的ｒこ一層精巧な装置が
使用されるようになってきた。

これらの最近の装置は、通常産業用ロボットと呼ばれる
。産業用ロボットは、製品組立工程の一部として部品ま
たは工作物を１つの位置から他の位置へ移動させる作業
などのさ韮ざまな機械的作業を、１組のプログラムされ
た命令に応答して高速度力）つ高精度で繰返し実行する
ときができる。

代表的な産業用ロボットを自動組立工程のある部分に使
用するためには、まず部品をロボットに対してかなり正
確な位置に置いた後に、ロボットがその部品を移動する
ようにし、最初の位置決め誤差のために製品組立中にお
ける部品間の位置不整合が起こらないようにすることが
重要である。

産業用ロボットは、部品を１つの位置から他の位置へ移
動させる場合に、部品の方向を正確に保持したり、変化
させたりする十分な能力をもっているが、しかしまたロ
ボットは、部品の位置の最初の誤差を検出する能力をも
っていないために、最初、部品移動の前ｌこおいて、部
品が有すべき所望の位置と、笑際の部品の位置との闇ｔ
こ偏差すなわち誤差が存在すれば、それが部品移動の過
程を通じてロボットにより保持され続けるということも
事実である。従って、産業用ロボットを製品組立の目的
で使用する場合に、１部品を他部品に対し最小の位置整
合誤差をもって正しく係合せしめうるためには、部品を
、ロボットによって移動せしめられる前に、特定の最初
の位置にできるだけ正確ｌこ配置することが重要である
。部品がその特定の最初の位置に正確に置力）れるほど
、後の製品組立ｌこおける部品間の位置不整合は小さく
なる。

部品が産業用ロボットによって移動せしめられる前に、
その部品の位置決めを行なうための現在の技術は、通常
の部品のＸＸＹ、０方向決めターンテーブルと、部品像
検出ＴＶカメラと、後の部品認識および方向法めのため
に特定の部品の物理的特性を記憶しているディジタルコ
ンピュータとを、組合せて用いている。この技術は上記
の目的のためｔこは効果的であるが、コンピュータおよ
びＴＶカメラは比較的高価な装置であり、またコンピュ
ータは、特定の形式の部品の物理的特性が部品位置決め
装置によって明確に認識されうるように十分詳細なコン
ピュータ字語によって記述されるためには、比較的に多
くの経費がかかるコンピュータプログラマのサービスを
要する。さらに、コンピュータ式部品位置決め装置は、
多くの製品組立工程において部品を容認しうる連間で位
置決めするこさはできるが、同じ容認しうる速度で比較
的複雑な形状の部品を位置決めする能力、または高速度
でもつ（！：簡単な形状の部品を位置決めする能力は限
られている。

Ｗ、Ｊ’、５ｕｌｌｉｖａｎ　、　Ｊｒ、により１９８
６年７月２８日付で出願された米国特許出願第５１８，
０５３号には、自動製品組立装置に用いられる部品位置
決め装置が開示されているが、この位置決め装置は、部
品を明確に定められた区域すなわち所定区域内に置くこ
とによって、その部品を特定位置にかなり正確ｌこ位置
決めすることができる。この位置決め装置の性能ｔこは
限界があるが、それは、所定区域が位置決めされるべき
部品の平面図よりもやや大きくなくてはならないという
極めて本質的な要求があって、その要求がこの種の位置
決め装置によって達成されうる、極めて小さい公差レベ
ルの部品位置決め精度に対して必然的に限度を設けるこ
とになるからである。

従って、本発明は、改善された物体位置決め精度を有す
る物体位置決め装置を提供することを主要目的とする。

本発明のもう１つの目的は、比較的大きい公差の物体位
置決め装置と組合せて使用しプる、Ｍ密公差すなわち極
めて小さい公差の物体位置決め装置を提供することであ
る。

本発明のさらにもう１つの目的は、位置決めされるべき
部品を機械認識可能な形式で容易に記述しうる装置を備
えた、改善された物体位置決め精度を有する物体位置決
め装置を提供することである。

本発明のさらにもう１つの目的は、位置決めされるべき
１形式の物体についての機械認識可能な記述が、容易に
細形式の物体についてのそれと置換されうるような、改
善された位置決め精度を有する物体位置決め装置を提供
することである。

本発明のその他の諸口的、諸特徴、および諸利点につい
ては、添付図面を参照しつつ行なわれる本発明の実施例
についての以下の詳細な説明において明らかにする。

発明の要約 本発明においては、物体が所定区域内の特定位置から極
めて近い距離以内に移動せしめられた時、物体をその特
定位置ｌこ正確ｌこ位置決めするための、簡単な精密公
差の物体位置決め装置が開示される。

本装置は、駆動装置に連結された可動支持面を有し、該
駆動装置は、駆動装置位置決め信号に応答して該支持面
を一定平面に沿った任意の方向、および／または、該一
定平面に対する鉛直軸の回り、に移動せしめることがで
きる。本装置はまた、物体位置検出装置を備えており、
この物体位置検出装置は電気的に被数のグループに分割
されたほぼ平形の光電菓子の組を含み、該光電素子の組
は、前記可動面上に置かれた位置決めされるべき物体に
背後から照射された光源からの光を検出するように配置
されている。これらの光電素子は、背後から照明された
物体のシルエットすなわち影像と物体のやや拡大された
陰画との間の間隙の上に束ねられており、複数の相異な
る位置ζこおいて該間隙を通過した、該間隙の大きさを
示す光を検出し、該位置における間隙の大きさを表わす
電気信号を発生するようになっており、該信号は後に前
記駆動装置をして、前記陰画と物体のシルエットとの間
の間隙を所定の大きさになるように調節せしめることに
よって、該物体を前記所定区域内の前記特定位置に正確
に位置決めするようになっている。

実施例の説明 第１図には、本発明の実施例である物体位置決め装置１
２が示されている。この装置が物体すなわち部品の位置
決めに有効に使用されるためには、位置決めされるべき
部品を最初特定位置から極めて小さい距離以内に置かな
くてはならない。複雑でない、すなわち比較的簡単な形
状の部品をこのように置くためには、通常の選択的に動
作せしめうる、部品配置用機械的ホッパ（図示されてい
ない）を使用することができる。装置１２の主要要素は
、位置決めされるべき部品を供給送達する機械的振動器
１４と、部品を特定平面内における任意の方向、および
／茨たは、該平面に直角な軸の回り、に所定区域内の特
定位置まで移動させるＸ１Ｙ１　θテーブル１６と、１
対の電気的に作動せしめられるアクチュエータであって
１アクチユエータ１８は部品をテーブル１Ｇ上へ押し出
し、他のアクチュエータ２０は部品を該テーブルから容
器２２内へ排除部品を押し出すようになっている前記１
対のアクチュエータと、前記所定区域に対する部品位置
を検出して該相対位置を表わす信号を発生する観察モジ
ュール２４と、正しく位置決めされた部品をコンベヤベ
ルト２８上、またｉｔそれに類する位置に置〈産業用ロ
ボット２６と、装置１２０以上の主要要素の動作を制御
する制御装置３０と、である。

機械的振動器１４は、制御装置３０により線路３８を経
て作動せしめられると、部品を部品含有ホッパ３２から
シュート３４を経て受けテーブル３６上へ降下せしめる
。受はテーブル３Ｇ上に部品が存在することは通常の物
体検出装置４０によって検出され、その存在を示す１Ｈ
号が線路４２を経て制御装置３０へ供給される。第２図
の信号流ブロック図は、位置決め装置１２の全体的な動
作シーケンスを示している。第１図および第２図ｔこお
いて、装置が初期設定され、制御装置３０からの起動信
号が線路４４を経て供給されると、アクチュエータ１８
は検出装置４０によって侠出さｉｚた単一部品を、部品
の位置決めのため船こ、テーブル１６の背後から照明さ
れた面４６上へ押し出−リー。

アクチュエータ１８が最初の原位置へ弓（込められると
信号が発生して、その信号は部品の位置決めを開始せし
め、またタイマを始動させて、選択された時間（通常２
秒）内に部品力ζ正しく位１度決めされなかった場合に
は、その部品力ζ抄ト除されるようにする。面４６上の
この部品の最初の実際の位置は観察モジュール２４（後
に詳述される）によって検出され、その位置は、該モジ
ュール２４内に記述され、かつ／または、定められてい
る所望位置と比較される。その後モジュール２４は部品
位置信号を発生して、これを線路４８、制御装置３０、
および線路５０を経てテーブル１６へ供給し、テーブル
１６の位置決めを行なう。テーブル１６はこの誤差信号
を受けると、その上部部分が有する面４６をその上に置
かれた部品と共に、該面４６の平面に沿い、かつ／また
は、面４６に垂直な軸の回りに、該部品が観察モジュー
ル２４によって決定された所望位置をとる才で移動せし
める。部品が該所望位置才で移動せしめられるさ、テー
ブル１Ｇの上部部分およびその上にある部品の移動は終
了する。もし部品が上述の時間内に所望位１シ１こ位１
σ決めされなかった場合には、アクチュエータ２０が、
制御装置３０から線路５２を経て供給される排除信号に
応答して、部品を容器２２内へ押し出す。もし部品が割
当てられた時間内に所望位置に置かれた。１易合には、
その部品はその時の極めて明確に定められた位置力１ら
産業用ロボット２６により、観察モジュール２４から線
路４８を経て制御装置３０へ供給される部品位置・１δ
号および制御装置３０から線路５３を経てロボット２６
へ供給されるあらかじめプログラムされた産業用ロボッ
ト位置決め信号に応答して取上げられ、該ロボットによ
ってコンベヤベルト２８上などの同様に明確に定められ
た位置に置かれる。

機械的振動器１４、アクチュエータ１８および２０、お
よび産業用ロボット２６などの、位置決め装置１２のい
くつかの要素はかなり通常用いられている装置であるが
、収察モジュール２４、制御装置３０、およびＸ、Ｙ、
θテーブル１６の諸部分などの他の要素はそうではない
。本発明の原理を具体的に実現しているのは、これら後
者の６要素のみｔこ限られるわけではないが、主として
後者の６要素の設計および相互作用であり、これらの要
素およびこれらの要素の相互関係および装ｄ１２の他の
諸要素に対する関係について以下に詳述する。

観察モジュール２４は、前述のように、所定区域に対す
る部品５４の位置のような部品位置を検出して、その相
対位置を表わす電気信号を発生する。第４Ａ図および第
４Ｂ図には、それぞ′れ部品５４の拡大された平面図お
よび側面図が示されている。第３図において、モジュー
ル２４は、部品移動テーブル１６０面４６の上方の固定
位置に取付けられた、はぼ長方形断面をもったハウジン
グ５６を有する。ハウジング５６の１端部は、その１端
部を閉鎖する６つの隣接した部品位置検出層を有する。

最も内側の層５８はガラスの光拡散層であり、その機能
は、その一方の側に入射した光を一様に分布させること
である。中間層６０は、位置決めされるべき部品のやや
拡大された透明陰画である。最も外側の光電層６２は光
電素子の組６４を有し、この光電層は、陰画層６０およ
び部品５４のシルエットすなわち影像と協働して、後に
詳述されるようにして、陰画層６０上の部品陰画によっ
て囲まれた区域に対する部品５４の位置を示す電気信号
を発生する。モジュール２４のハウジング５６はまた、
端部層５８．６０、および６２とは反対側のハウジング
５６の端部に、部品５４の像を集束するための光集束レ
ンズ６６を備えている。テーブル１６の上部の可動部分
（第１図）内の光源６８は、該テーブル１６の半透明な
頂部面４６を照明し、才だ同時に、その上に置かれた複
雑な部品５４を背後から照明する。動作に際し、背後方
）ら照明された部品５４のレンズ６６による影像すなわ
ちシルエット７０は、光拡散層５８土またはその付近に
菓来せしめられる。光電素子の組６４０光電素子が発生
する部品位置決め信号は、部品５４の像７０と、該部品
５４の層６０上にあるやや拡大された陰画とが、相互に
所定の位置整合状態にない時に生じる。この位置不整合
によって、部品位置決め信号がどのようにして発生せし
められるかＩこついて次に詳述する。

第５図には、物体すなわち部品の位置決めのために、光
電素子の組６４および実際の部品像７０と協働する透明
陰画層６０の拡大底面図が示されている。陰画層６０は
、自動部品位置決め装置１２（第１図）によって位置決
めされるべき部品５４（第６図、第４Ａ図、第４Ｂ図）
のやや拡大された透明陰画７２から成る。このやや拡大
された陰画γ２は比較的不透明であり、それぞれの異な
った形式の位置決めされるべき部品に対し、通常の標準
的写真技術によって作成され、部品が内部に置かれるべ
き実際の所定区域を取囲む。第６図は、第６図に示され
ている層６２上の光電素子の組の拡大底面図である。光
電素子の組６４内の個々の光電素子は所定位置にあり、
該ｍ６４は５個の９．５朋平方の通常の光電素子７４．
７６．７８．８０．８２から成っていて、これらの光電
素子は、部品の位置決めのために利用される３ｉの光応
答信号を発生ずるための６グループに電気的Ｃど分割さ
れている。これらの通常の光電素子は、十分な強度の適
宜の光源によって照明されれば、照明された光電区域の
大きさに対してかなり直線的な関係をもった電気信号を
発生する。

拡大陰画７２（第５図）を含む層６０と、透明層６２上
１ｃ取付けられた光電素子の組６４（第６図）とが、第
６図に示されている観察モジュール２４内の関連位置に
置かれるき、第７図ｆこ示されているように、陰画７２
は光電素子の組６４のある部分上に重なる。位置決めさ
れるべき部品が自動位置決め装置１２によって、部品の
拡大陰画によって取囲才れた区域に対応した前記所定区
域内の前記特定位置に移動せしめられた時は、第６図に
おける部品５４の像のような、観察モジュールのレンズ
６６によって層６０上またはその付近に集束せしめられ
る、背後から照明された部品の実際の影像は、部品の前
記陰画７２内における所定の、はぼ対称的整合位置をと
り、そのようになると装置１２は部品５４の移動を終了
する。第７図においでは、部品５４の影像γ０の輪郭が
、部品の輪郭８３によって示されている。この位置にお
いては、光電素子の組６４０光″亀素子は、５つの相異
なる箇所において、レンズ６Ｇによって形成された部品
５４の実際の影像と、該部品５４のやや拡大された陰画
との間のｌ１ｊ３隙上に重なる。部品の拡大陰画７２と
、部品の実際の影像７０との間の間隙は、該部品像が部
品陰画γ２１ζよって取囲まれた区域内の前記対称的整
合位置をとった時、好ましくは約１．６ｒｎｍの平均幅
をもつようにされえ。

正確な部品の位置決めのために、光電素子の組６４、位
置決めされるべき部品の拡大陰画７２、および部品５４
のような部品の実際の影像が、どのように協働するかを
次に説明する。

第８図には、物体すなわち部品の位置決めを行なうため
の、上述の光電素子の組６４と、やや拡大された陰画７
２と、レンズ６Ｇによって形成された部品５４の影像と
、の協働に基づく本発明の物体位置決め装置の、制御系
部分における信号流に関するブロック図が示されている
。第８図に記号的に示されている光電素子７４．７６．
７８１．８０．８２は、第６図および第７図に示されて
いる同じ参照番号の光電素子と同じものである。引続き
第８図において、これらのそれぞれの光電素子の出力は
、可変利得増幅器８４に接続されている。特に、十Ｙ光
電素子７４および−Ｙ光電素子７６の出力が接続されて
いる可変利得増幅器の出力は、差動増幅器８Ｇの入力に
接続されている。

同様にして、十Ｘ光電素子７８および−Ｘ光電素子８０
の増幅された出力は、差動増幅器８８の入力に接続され
ている。−Ｘ１＋θ光電素子８０の増幅された出力は、
差動増幅器８８へ供給されるほかに、−〇光電素子８２
の増幅された出力とともに、差動増幅器９０の入力へも
供給される。それぞれの差動増幅器８６．８８．９０の
出力は１対の不感帯（ｄｅａｄｂａｎｄ　）を有する比
較器ｔζ接続されているが、それらの機能は、位置決め
されるべき部品が特定の目標位置から極めて小さい位置
公差（通常±０．０２５ｍ１ｌＬ）以内の所へ移動せし
められた時、物体位置決め装置が２つの移動方向のいず
れへも作動しないようにすることである。差動増幅器８
６の出力は＋Ｙ比較器９２Ａおよび−Ｙ比較器９２Ｂの
入力に接続され、差動増幅器８８の出力は＋Ｘ比較器９
４Ａおよび−Ｘ比較器９４Ｂの入力に接続され、差動増
幅器９０の出力は＋θ比較器９６Ａおよび−θ比較器９
６Ｂの入力に接続されている。これらの比較器の出力は
、参照番号１００で集団的に示された有効化デートの組
を経て、テーブル制御装置９８に供給された後ＸＸＹ、
θ部品位置決めテーブル１６に供給され、テーブル１６
０面４６の直線的および７丈たは回転的運動によって部
品の位置決めを制御する。

部品位置決め装置１２（第１図）の部品位置決め制御計
画の一郡として、該装置１２のある可動要素はそれぞれ
の部品位置決めサイクルにおいて最初の所定原位置に復
帰せしめられる。そのような諸要素の状態を表わす語信
号は、タイミングおよび制御電子装置１０２へ供給され
て、前記制御計画に従って装置１２を制御する。第１図
をも参照すると、Ｘ原位置およびＹ原位置信号１０４お
よび１０６はそれぞれ、テーブル１６の上部可動部分の
面４６が最初の装置へ復帰したことを指示する。同様に
して、抑圧機構原位置信号１０８および排除機構原位置
信号１１０は、それぞれ部品導入アクチュエータ１８お
よび部品排除アクチュエータ２０が最初の位置に復帰し
たことを指示する。受入機構原位置信号１１２は産業用
ロボット２６が最初の位置へ復帰したことを指示し、ア
ンドデート１１４からタイミングおよび制御電子装置１
０２への入力は、いずれの不感帯を有する比較器および
それらに関連する差動増幅器からも出力が生じていない
ことを指示するものであり、それは、位置決めされるべ
き部品が前述の所望位置すなわち目標位置へ移動せしめ
られたことを意味する。抑圧機構始動信号１１６はアク
チュエータ１８をして、部品を受けテーブル３６か゛ら
テーブル１Ｇの面４Ｇ上へ押し出さしめ、排除機構始動
信号１１８はアクチュエータ２０をして、排除すべき部
品を容器２２内へ排除せしめ、部品受入信号１２０は産
業用ロボット２６をして、正しく位置決めされた部品を
テーブル１６０面４Ｇ上からコンベヤ２８上、または類
似の位置、へ移動せしめるが、この時部品は正確に定め
られた位置を与えられている。タイミングおよび制御電
子装置１０２はまた、それぞれの部品位置決めサイクル
ｌこおいて１回、線路１２２を経て有効化デート１００
へ、チーゾル１６制御装置の有効化信号を供給する。

第８図の制御系は、陰画層６０および層６２上の光電素
子の組６４が観察モジュール２４内に正しく配置された
後に、自動部品位置決めにおけるそれぞれの異なる形式
の部品に対して調節および／または校正される。再び第
６図および第７図において、部品５４の陰画７２を含む
層６０は、第６図に示されている観察モジュール２４の
部分断面図に示された該モジュール２４内の位置に配置
される。光電素子の組６４は外側Ｎ６２上ｌこ配置され
た光電素子７４、γ６．７８．８０．８２を含み、これ
らの光電素子のそれぞれは９．５ｍｍ平方の表面積の約
１／２が、第６図のテーブル１６０面４６から見える層
６０の透明な、すなわち不透明でない、中央部分内へ突
出しており、その状態は第７図の層６０の底面図に概略
的に示されている。

この位置にあれば、テーブル１６の上部可動部分内ｔこ
取付けられた光源６８からの光線は、陰画７２によって
取囲才れた陰画層６０の中央部分内へ突出したそれぞれ
の光電素子部分へ入射することｌこなる。この状態にお
いては、それぞれの光電素子は、光源６８によって照明
されている光ｉ４！素子面積の大きさに比例した電圧を
発生する。光電素子７４．７６．７８．８０．８２、が
光源６８によりそのように照明された場合、差動増幅器
８６．８８．９０の出力電圧レベルは、これらの差動増
幅器のそれぞれの入力に電気的に結合せしめられた増幅
器のいずれか、または双方、の利得を調節することによ
って等化される。この校正過程が完了した後の自動製品
組立て中に、部品が装置１２によって置かれる位置が、
部品対部品の位置不整合を生ぜしめるような位置である
場合には、１つ咳たけそれ以上の増幅器８４を調節する
こ♂によって、その位置を変化さぜるこきができる。

このような位置変化を実現するための、もつと好ましく
ない方法としては、観察モジュール２４と部品位置決め
テーブル１６との間の相対位置を変える方法がある。

位置決め装置１２０制御系の光検出部分を校正するだけ
ではなく、該制御系の不感帯を有する部分の校正も行な
う必要がある。これは、それぞれの比較器９２Ａ、９２
Ｂ％　９４Ａ％　９４Ｂ％５ｔ３ＡＮ９６Ｂの２つの入
力の一方に対して、正負いずれかの直流電圧を供給する
連続可変１０ｍｖ電源によって行なわれる。この連続可
変電源は調節自在基準電圧源１２３によって構成され、
その電圧は線路１２４または１２６を経て供給される。

それぞれの差動増幅器８６．８８．９０の出力は正負い
ずれにもなることができ、前記比較器が差動増幅器から
の入力に応答するためには、それぞれの差動増幅器の出
力は＋１０ｍＶまたは一１０ｍＶを超えなければならな
い。差動増幅器８６．８８、および／または９０からの
１０　ｍＶを超える入力は、特定の差動増幅器の１入力
端子に出方を供給する１九電素子上に入射する照明レベ
ルが、同じ差動増幅器の個入力端子に出力を供給する他
の光電素子上の照明レベルよりも十分に減少した時に発
生する。このような照明の差のついた減少は通常、部品
位置決めの際に、部品が部品位置決めのためＸ、　Ｙ、
θテーブル１６（第１図）の面４６上へ移動せしめられ
る時に起こる。部品位置決めサイクル内の適宜の時点に
おいて、差動増幅器８６．８８、および７才たは９０か
ら生じる十分な大きさの出力は、Ｘ％　ＹＮ　θテーブ
ル１６をして、部品を、所定区域すなわち位置決めされ
るべき部品の拡大陰画によって取囲才れた区域内の特定
位置に移動せしめる。

動　作 物体すなわち部品を正確に定められた位置に置く動作を
する部品位置決め装置１２の動作を以下に詳述する。部
品位置決め装置の動作の前に、位置決めされるべき部品
の陰画を含む陰画層６０が準備されて観察モジュール２
４（第６図）内に正しく配置され、かつ、光電素子の組
６４がモジュール２４内の光電層６０上に、テーブル１
６に取付けられた光源６８からの照明を適正に検出しう
るように配置されているものとする。また、不感帯レベ
ルを有する位置決め装置１２の制御系が完全に校正され
ており、部品がホッパ３２内に入れられており、１部品
が受けチーゾル３６上において物体検出装置４０によっ
て検出されており、前述の全ての可動機構が最初の原位
置にあるものとする。第１図、第３図、第７図、および
第８図において、部品位置決めシーケンスは、タイミン
グおよび制御電子装置１０２がデート１００を有効化し
、談た抑圧機構始動信号１１６を発生すると開始され、
抑圧機構始動信号１１６はアクチュエータ１８をして、
部品をテーブル１６の背後から照明された面４６上の目
標位置すなイっち所望位置にかなり近い位置丈で移動せ
しめた後、アクチュエータ１８を最初の原位置へ復帰せ
しめる。これが行なわれると、光電素子の組６４の光電
素子γ４．７６．７８．８０、および／または８２の一
部分を照明していた光の一部は、アクチュエータ１８に
より背後から照明されたテーブル面４６上へ移動せしめ
られた部品の実際の影像によって部分的に遮蔽され、そ
のため１つまたはそれ以上の光電素子に入射する照明が
減少するので、光源６８の照明に応答して１つ韮たはそ
れ以上の光電素子から発生する出力電圧は減少すること
になる。

この照明の減少と、それに対応する１つまたはそれ以上
の光電素子の出力電圧レベルの減少とｌこよって、差動
増幅器８Ｇ１８８、および／または９０の入力に電圧差
を生じ、さらｌこそれによって、１つまたはそれ以上の
該差動増幅器は出力端子に％足極性の増幅された直流電
圧差信号を発生することになる。差動増幅器８６または
８８からの比較器不感帯レベル＋１０　ｍＶまたは一１
０ｍＶを超える出力電圧はそれぞれ、比較器９２Ａまた
は９２Ｂをして＋Ｙ軸または−Ｙ＠物体位置決め信号を
発生せしめるか、または、比較器９４Ａまたは９４Ｂを
して＋Ｘ軸または−Ｘ軸物体位置決め信号を発生せしめ
、これらの信号は、有効化ケ９−ト１００を経てテーブ
ル１６の制御装置９８へ供給されて部品の位置決めのた
めに用いられる。制御装置９８が＋ｘｌたは−Ｘまたは
＋Ｙまたは−Ｙの部品位置決め信号を受けると、チーゾ
ル１６０面４６はその上に置かれた部品を、破面４６を
含む平面に沿って、標準的直交座標系ｌこおける＋Ｘ才
たは−Ｘおよび／または＋Ｙまたは−Ｙ方向へ移動せし
める。同様にして、差動増幅器９０からの比較器不感帯
レベル＋１０ｍＶ７たけ一１０ｍＶを超える出力が差動
増幅器９０から発生すると、比較器９６Ａまたは９６Ｂ
は十〇または一部部品位置決め信号を発生し、この信号
も有効化デート１００を経てテーブル１６の制御装置９
８に供給されて部品の位置決めのために用いられる。制
御装置９８が＋０才たけ−θ部品位置決め信号を受ける
と、テーブル１６０而４６は、その上に置かれた部品を
、面４６を含む平面に垂直な軸の回りに標準的極座標系
における十〇または一部のいずれかの方向へ移動せしめ
る。部品がテーブル１６Ｉこよって移動せしめられて、
部品のシルエットすなわち実際の影像γ０が、位置決め
されるべき部品すなわちこの場合は部品５４の第７図に
概略的に示されている拡大陰画によって取囲まれた区域
と所定の位置整合をし、実際の影像７０と拡大陰画７２
との間の間隙が全体的（ζかなり一様になると、それぞ
れの光電素子が該影像と陰画との位置整合の場所におい
て受ける照明が、物体支持面４Ｇ上に光を阻止する部品
が存在しない校正時ｌこ受けていた照明よりも少なくな
っても、全ての光電素子上に入射する照明から生じる増
幅された電気信号は等化状態になる。実際の影像７０の
陰画７２内への位置整合が割当てられた時間（通常２秒
）内に行なわれれば、それぞれの光電素子の増幅された
出力電圧レベルは前述のように等化されるので、差動増
幅器８６．８８、および／または９０からの差をもった
入力電圧はなくなり、それによってテーブル１６の部品
位置決め移動は終了せしめられる。もし、抑圧機構すな
わちアクチュエータ１８が部品をテーブル１６上へ押し
出した後原位置へ復帰した時から、割当てられた時間内
に部品の位置決めが終了しなかった場合には、その部品
はアクチュエータ２０によって容器２２内へ排除すなわ
ち押し出され、その後部品位置決め装置全体は再始動せ
しめられる。比較器９２　Ａ、　９２　Ｂ％　９４　Ａ
、　９４　Ｂ％　９６１％および９６Ｂの全ての出力を
検出するアンドテート１１４は、該比較器のいずれから
の出力信号もなくなることによって示される部品の目標
位置への位置決めの終了を検出し、このゼロ状態が起こ
った時それをタイミングおよび制御電子装置１０２へ知
らぜる。この状態が起こる出、タイミングおよび制御電
子装置１０２は部品受入信号１２０を発生し、産業用ロ
ボット２６をして部品５４をコンベヤベルト２８上の正
確に定められた位置に配置せしめる。位置決め装置１２
の諸機構が最初の原位置をとると、上述のシーケンスは
、機械的振動器１４のホッパ３６内ｌこ残っている位置
決めされるべき部品の全てに対して繰返されることにな
る。

前述のように、本発明の部品配置装置は、好ましくは、
Ｗ、Ｊ”、８ｕｌｌｉｖａｎによる前述の米国重訂出願
に開示されている形式の比較的粗い部品位置決め装置出
兵に使用される。この部品位置決め装置においては、位
置決めされるべき部分を背後から照明する光源からの光
が検出されるが、その技術は本発明の部品位置決め装置
において用いられているもので、第６図に概略的に示さ
れている。もし、部品を背後から照明する光源からの光
を、上述の５ｕｌｌｉｖａｎ出顧に開示されているよう
な光検出装置によって検出することにし、その光検出装
置を本発明の部品位置決め装置の観察モジュール内に含
ませようとするならば、一方の部品位置決め装置内の光
検出装置が他方の部品位置決め装置の光検出装置への光
を阻止しないようにする必要がある。これを実現するた
めには、第５図に示されている部品の拡大１古画γ２の
選択された部分を切取るか、または透明にすればよい。

この切取り、または陰画部分の透明化が可能なのは、そ
れぞれの光電素子７４．７６．７８．８０、および８２
の一部を前述のように被媛するために十分な大きさをも
った、陰画γ２により取囲才れた部品形区域ｌこ隣接し
た陰画７２０部分吉しては、小さい部分だけが部品位置
検出のために必要とされるからである。一般に不透明な
陰画γ２の残った部分は、部品位置決め装置１２（第１
図）の部品検出機能はもたない。第５図において、参照
番号１２８は陰画７２のそのような取切り部分を示し、
参照番号１３０．１３２、および１３４は層６０の陰画
７２の透明部分を示している。これらの切取り部分また
は透明部分は、光源６日からの照明光を妨害することな
く、上述の５ｕｌｌｉｖａｎ出願に述べられているよう
な、もう１つの位置検出用の光電素子の組へ通過させる
のに適した大きさ、形状、および位置をもっている。こ
のもう１つの光電素子の組は、観察モジュール２４内の
層６０および６２の真上で、層６０および６２よりも光
源６８か′ら遠い位置に配置され、光源６８からの光が
層６０上の陰画７２の上述の切取り部分または透明部分
を通過した後、前記８ｕｌｌｉｖａｎ出願に述べられて
いるような光検出式部品位置決め装置の物体位置センサ
ｌこよって検出されるようになっている。もし、このよ
うな組合せが用いられる場合には、これら２種類の部品
位置決め装置は通常の手段ｌこよって逐次作動せしめら
れ、前記５ｕｌｌｉｖａｎ出願に開示されている粗い部
品位置決め装置による比較的粗い位置決めが完了した後
に、本発明の部品位置決め装置による部品位置決めが続
いて行なわれる。

本技術分野に精通した者ならば、本発明の実施例につい
ての以上の説明から、本発明の真の範囲を逸脱すること
なく、これに対してさ才さまな改良および改変を施しう
ろことがわかるはずである。

ここに説明した実施例は単に例示的なものであって、限
定的な意味をもつものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の物体位置決め装置を示している。 第２図は、本発明の物体位置決め装置の制御系部分の動
作シーケンスにおける信号の流れを示すブロック図であ
る。 第６図は、第１図内の物体検出用の観察モジュールと、
該モジュールによって位置を検出されている被雑な形状
の部品との、部分断面拡大正面図である。 第４Ａ図は、第６図に示されている復雑な形状の部品の
拡大平面図である。 第４Ｂ図は、第４Ａ図に示されている複雑な部品の側面
図である。 第５図は、Ｍ４八へに示されている位置決めされるべき
複雑な部品の、比較的不透明な、やや拡大された輪郭す
なわち陰画を示す。 第６図は、第４Ａ図および第４Ｂ図の部品を検出しうる
よ５に配置された第６図の観察モジュール内に組込まれ
た光検出用光電素子の組を示す。 第７図は、第６図の光電素子の組の上に重ねられた第５
図の部品陰画を示す。 第８図は、本発明の物体位置決め装置における制御系の
電気的ブロック図である。 １２・・・部品位置決め装置、３０・・・制御装置、４
６・・・部品移動テーブルの面、５４・・・部品、６０
・・・陰画層、６４・・・光電素子の組、６８・・・光
源、７０・・・部品のシルエット、７２・・・拡大陰画
。 代理人　浅　村　晧 Ｆｉｇ、２ Ｆｉｇ、　４Ａ　Ｆｉｇ、　４Ｂ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）物体を一定平面上において正確に位置決めする装
   置であって照明源さ、該物体を該照明源からの照明内に
   ある支持平面に沿って移動自在に支持することｔこよっ
   て該支持平面ｌこほぼ平行な第２平面上ｔこ該物体の一
   定の大きさのシルエットが投射されるようにする支持装
   置と、該第２平面上に該シルエットの周と実質的に相似
   で該層よりもやや拡大された光減衰輪郭を形成すること
   ｌこよって該輪郭内に該シルエットが位置せしめられた
   時該輪郭の内端縁と該シルエットの外端縁との間に前記
   照明源からの光を透過させる間隙が形成されるようにす
   るための像形成装置と、該間隙に沿って間隔をおいた複
   数の位置において該間隙を透過する光量を評価するため
   の光検出装置と、それぞれの該位置における光量評価に
   応答して前記第１平面上の前記物体を並進および回転せ
   しめることにより前記シルエットを前記輪郭内に所定の
   位置整合状態で位置せしめ、それによって該物体を該第
   １平面上において対応した位置整合状態ｔこするための
   制御装置と、を備えている物体位置決め装置。 （２、特許請求の範囲第１項において、前記シルエット
   が前記位置整合状態になった時前記光透過間隙が実質的
   に一様な幅を有するようになっており、前記光検出装置
   がそれぞれの前記位置に、前記間隙の少なくきもわずか
   内側およびわずか外側まで広がった区域における光透過
   を検出するための装置を含んでおり、前記制御装置が相
   異なる前記位置において評価された光量を平衡させるよ
   うに前記物体を移動させるようになっている、物体位置
   決め装置。 （３）％許請求の範囲第２項ことおいて、前記像形成装
   置が前記第２平面内子こ取付けられた前記物体の拡大さ
   れた陰画の少なくとも中央部分を言んでおり、該拡大陰
   画の内周が前記輪郭の内周をなしている、物体位置決め
   装置。 （４）物体を所定区域内の特定位置に１．１　＜ための
   位置決め装置において、該物体のやや拡大された光減衰
   用陰画であって該陰画によって取囲まれた区域の形状が
   前記所定区域を形成している該光減衰用陰画と、はぼ平
   面的方向に配列された光電素子の組であってそれぞれの
   該光電素子が相異なるあらかじめ選択された位置におい
   て前記陰画および該陰画ｌこよって取囲まれた区域に重
   ねられており、また該光電素子の組が照明に応答して複
   数の別個の物体位置決め電気信号を発生するための複数
   の光電素子グループに電気的に分割されている前記光電
   素子の組と、前記陰画によって取囲まれた区域に重ねら
   れたそれぞれの前記光電素子の部分を照明するための光
   源き、前記物体を該光源さ前記光電素子の組との間に移
   動自在ζこ支持する装置と、該物体支持装置に連結され
   た装置であって前記物体位置決め信号に応答して照明さ
   れた該物体によって形成された影像を前記所定区域内の
   前記所定位置ｌζ向かつて移動せしめ、前記陰画と前記
   物体の影像との間の間隙を全体的にかなり一様にし、そ
   の結果該間隙を通過して前記光電素子の組内のそれぞれ
   の光電素子の部分上に入射する光源から発生した照明が
   所定量になったことが該光電素子の組によって検出され
   るようにするための前記移動装置と、を備えている物体
   位置決め装置。 （５）特許請求の範囲第４項において、前記光減衰陰画
   が他部分においては透明なシート上に形成されている物
   体位置決め装置５゜ （６）特許請求の範囲第５項において、前記他部分にお
   いては透明なシートが写真フィルムのシートである、物
   体位置決め装置。 （力　特許請求の範囲第４項において、前記光電装置が
   複数の差動増幅器を含んでおり、該増幅器の入力が光電
   素子対に電気的に接続されていて、該光電素子対の画素
   子が互いにほぼ反対側にあるように前記所定区域の端縁
   上に配置されている、物体位置決め装置０ （８）特許請求の範囲第４項において、前記光電素子を
   照明するための前記光源が光および像を集束する光学レ
   ンズを含んでいる、物体位置決め装置。 （９）物体を所定区域内Ｉこ置くための位置決装置であ
   って、照明源と、該物体を該照明源からの照明内にある
   支持平面に沿って移動自在に支持することによって該支
   持平面にほぼ平行な第２平面上に該物体の一定の大きさ
   のシルエットが投射されるようにする支持装置と、前記
   第２平面内に配置された該物体のやや拡大された光減衰
   用陰画であって該陰画によって取囲まれた区域の形状が
   前記所定区域を形成している該光減衰用陰画と、該陰画
   と前記シルエットとの間の間隙を通過した照明を受けて
   該照明を光電素子によって評価し、複数の相異なるあら
   かじめ選択された位置における該間隙の大きさを表わす
   電気信号を発生する光電装置と、前記物体支持装置に連
   結された制御装置であって該電気信号に応答して前記物
   体を前記支持面に沿って移動せしめ前記物体のシルエッ
   トを前記陰画によって取囲丈れた前記拡大された物体形
   区域内の特定位置に対し所定の位置整合状態にする前記
   制御装置と、を備えている物体位置決め装置。 ００）物体を所定区域内の特定位置に置くための位置決
   め方法において、該物体のやや拡大された陰画であって
   該所定区域を取囲む該陰画を形成する段階と、移動自在
   の光透過性物体支持装置を通して照明を送り該陰画によ
   って取囲まれた所定区域内において完全に移動しうる大
   きさを有する前記物体のシルエットを投射する段階と、
   複数のあらかじめ選択された相異なる位置において前記
   陰画と該物体のシルエットとの間の間隙を通過した照明
   を検出して該相異なる位置ｔこおける該間隙の大きさを
   表わす複数の′電気信号を発生する段階と、該複数の電
   気信号に応答して前記物体支持装置およびその上に置か
   れた前記物体を移動せしめて前記物体のシルエットを前
   記陰画によって取囲まれた前記拡大された物体形区域内
   の特定位置に対して所定の位置整合状態にする段階と、
   を含む物体位置決め方法。