JP2013094938A - 部品供給方法、及び部品供給システム - Google Patents

Abstract

【課題】部品を取り出し所定の装置へ供給するための処理を簡易かつ効率的に実現する。
【解決手段】部品供給方法は、複数の部品がバラ積みされたバラ積みトレーから複数の部品を磁気吸着して一括して取り出す第１の吸着工程と、前記磁気吸着を解除して、平面上に枠体が載置された状態で前記複数の部品を一括して前記平面における前記枠体の内側に落下させ互いに分離させる分離工程と、前記分離された複数の部品を２次元ビジョンセンサで撮像し、撮像された画像に応じて前記複数の部品のうちロボットハンドで把持可能な部品を特定する特定工程と、前記特定された部品を前記ロボットハンドで把持する把持工程と、前記複数の部品のうち前記把持工程で把持されずに残った部品を前記バラ積みトレーに一括して返却する返却工程と、前記残った部品が返却された前記バラ積みトレーから、再び、複数の部品を磁気吸着して取り出す第２の吸着工程とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、部品供給方法、及び部品供給システムに関する。

一般的に、複数の部品を用いて所定の作業を行う自動機械は、その複数の部品が一定方向に整列されていなければ、複数の部品を利用することが困難である。複数の部品を整列させて供給するための装置としてパーツフィーダが知られている。パーツフィーダは、重なり合った複数の部品に振動を与えることで分離しアタッチメントで整列させてから、整列された部品を自動機械へ供給するものであるため、部品の形状や大きさによってはパーツフィーダ内での部品の詰まりや整列不良が発生しやすく、装置の稼働率が低下しやすい。

それに対して、特許文献１には、搬送箱内に山積みされた複数の板状のワークを取り出して、ワークを１枚ごとに分離する作業を段階的に行うことが記載されている。具体的には、分離供給装置において、搬送箱内に山積みされた複数の板状のワークを複数の電磁石が吸着し、各電磁石を個別にオフ動作させて、ワークを間欠的にバッファトレイ上に落下させる。そして、駆動機構によりバッファトレイ上のワークを間欠的に傾斜コンベアユニット上に排出させ、下流側が高くなるように傾斜した傾斜コンベアユニットによりワークを認識ステージへ搬送し、１枚のワークが認識ステージ上に存在するか否かを判断する。これにより、特許文献１によれば、各電磁石による間欠的な落下、駆動機構による間欠的な排出、傾斜コンベアユニットによる分離搬送により重なった板状のワークを段階的に個別に分離することができるので、板状のワークの並べ直しをスムーズに自動で行い次工程に供給することができるとされている。

一方、特許文献２には、部品用コンテナ内にバラ積みされた複数の部品からロボットにより個々の部品を順次に取り出すことが記載されている。具体的には、部品取り出し装置において、部品用コンテナ内のバラ積みされた複数の部品をビデオカメラで撮像し、撮像された画像を画像処理して教示モデルとの整合性等を計算して取り出し対象の部品を選定する。それとともに、予め取得された基準高さの部品のサイズと撮像された画像に写っている部品のサイズとから部品の高さを推定し、推定された高さへロボットハンドの先端部を近づける。センサによりロボットハンドの先端部と部品との接触を検知すると、ロボットハンドの先端部に設けられた電磁石、吸着パッド、又はチャック機構により先端部に部品を磁気吸着又は真空吸着させる。これにより、特許文献２によれば、安価かつ高速で、効率の良いバラ積み取出しが可能になるとされている。

特開平９−１４１３５６号公報 特許第４５６５０２３号公報

特許文献１に記載の技術では、ワークを移動させる過程でワークを１枚ごとに分離する作業を段階的に行っているため、処理内容が全体として複雑であるとともに処理時間が長いため、部品を取り出し自動機械（所定の装置）へ供給するための処理の効率が低下する傾向にある。

特許文献２に記載の技術では、部品用コンテナ内にバラ積みされた個々の部品の３次元的な位置を推定しており、処理内容が全体として複雑であるとともに処理時間が長いため、部品を取り出し自動機械（所定の装置）へ供給するための処理の効率が低下する傾向にある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、部品を取り出し所定の装置へ供給するための処理を簡易かつ効率的に実現できる部品供給方法、及び部品供給システムを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の１つの側面にかかる部品供給方法は、複数の部品がバラ積みされたバラ積みトレーから複数の部品を磁気吸着して一括して取り出す第１の吸着工程と、前記磁気吸着を解除して、平面上に枠体が載置された状態で前記複数の部品を一括して前記平面における前記枠体の内側に落下させ互いに分離させる分離工程と、前記分離された複数の部品を２次元ビジョンセンサで撮像し、撮像された画像に応じて前記複数の部品のうちロボットハンドで把持可能な部品を特定する特定工程と、前記特定された部品を前記ロボットハンドで把持する把持工程と、前記複数の部品のうち前記把持工程で把持されずに残った部品を前記バラ積みトレーに一括して返却する返却工程と、前記残った部品が返却された前記バラ積みトレーから、再び、複数の部品を磁気吸着して取り出す第２の吸着工程とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、複数の部品の取り出し・落下・返却をそれぞれ一括して行うので、部品を取り出し所定の装置へ供給するための処理を簡易かつ効率的に実現できる。

図１は、実施の形態１にかかる部品供給システムの構成を示す図である。 図２は、実施の形態１における磁気吸着ユニット、枠体、返却ユニットの構成を示す図である。 図３は、実施の形態１にかかる部品供給システムの動作を示すシーケンス図である。 図４は、実施の形態１における部品特定処理の流れを示すシーケンス図である。 図５は、実施の形態１にかかる部品供給システムの動作を示す図である。 図６は、実施の形態１にかかる部品供給システムの動作を示す図である。 図７は、実施の形態１にかかる部品供給システムの動作を示す図である。 図８は、実施の形態１における部品の分離状態を示す図である。 図９は、実施の形態１にかかる部品供給システムの動作を示す図である。 図１０は、実施の形態１にかかる部品供給システムの動作を示す図である。 図１１は、実施の形態２にかかる部品供給システムの動作を示すシーケンス図である。 図１２は、実施の形態２にかかる部品供給システムの動作を示す図である。 図１３は、実施の形態３にかかる部品供給システムの動作を示すシーケンス図である。 図１４は、実施の形態３にかかる部品供給システムの動作を示す図である。 図１５は、実施の形態３にかかる部品供給システムの動作を示す図である。 図１６は、実施の形態４にかかる部品供給システムの動作を示すシーケンス図である。 図１７は、実施の形態４にかかる部品供給システムの動作を示す図である。 図１８は、実施の形態４にかかる部品供給システムの動作を示す図である。

以下に、本発明にかかる部品供給方法、及び部品供給システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
実施の形態１にかかる部品供給システム１について説明する。

部品供給システム１は、複数の部品がバラ積みされたバラ積みトレーから複数の部品を取り出し、取り出した複数の部品を互いに分離させ、分離された部品をロボットハンドで把持して所定の装置（図示せず）へ供給する。所定の装置は、例えば、複数の部品を用いて所定の作業を行う自動機械である。

具体的には、部品供給システム１は、図１、図２に示すように、バラ積みトレー１０、磁気吸着ユニット２０、ロボット３０、枠体４０、返却ユニット５０、支持部６０、及び制御部７０を備える。図１は、部品供給システム１の構成を示す図である。図２（ａ）は、磁気吸着ユニット２０、枠体４０、返却ユニット５０の構成を示す正面図である。図２（ｂ）は、磁気吸着ユニット２０、枠体４０、返却ユニット５０の構成を示す側面図である。図２（ｃ）は、枠体４０の構成を示す斜視図である。

バラ積みトレー１０は、複数の部品がバラ積みされている。各部品は、軽量・小型・薄型の部品であり、例えばその最小幅が磁気吸着ユニット２０の吸着ヘッド２１（図２（ａ）、（ｂ）参照）の先端寸法より小さい。各部品は、例えば板バネである。また、各部品は、磁化可能な部品であり、例えば鉄を主成分とする材料で形成されている。

磁気吸着ユニット２０は、複数の部品を一括して磁気吸着する。例えば、磁気吸着ユニット２０は、枠体４０の底面が開放された状態で下方に位置するバラ積みトレー１０から複数の部品を一括して磁気吸着することにより、複数の部品を一括して取り出す。例えば、磁気吸着ユニット２０は、上記のように一括して取り出した複数の部品を保持しておき、枠体４０の底面が塞がれた状態でその磁気吸着を解除することで、磁気吸着していた複数の部品を一括して枠体４０の内側に落下させる。

磁気吸着ユニット２０は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、吸着ヘッド２１、稼動部２２、マグネット２３、稼動部２４、及び移動機構２５を有する。稼動部２２は、例えばエアーシリンダを有し、エアーシリンダを用いて吸着ヘッド２１を上下に移動させる。稼動部２４は、例えばエアーシリンダを有し、エアーシリンダを用いてマグネット２３を上下に移動させる。マグネット２３は、例えば永久磁石を有する。例えば、稼動部２２が吸着ヘッド２１を部品の近傍まで移動させ、稼動部２４がマグネット２３を吸着ヘッド２１の内部空間２１ａの底面まで移動させることで、吸着ヘッド２１の外側底面に部品を磁気吸着できる。また、例えば、稼動部２４がマグネット２３を吸着ヘッド２１の内部空間２１ａの底面から上に離れるように移動させることで、吸着ヘッド２１の外側底面における磁気吸着を解除して部品を落下させることができる。移動機構２５は、吸着ヘッド２１、稼動部２２、マグネット２３、及び稼動部２４を水平方向に移動させる。

なお、図２（ａ）、（ｂ）及び他の図面では、図示の都合上、吸着ヘッド２１の内部空間２１ａを透視した状態を示している。

ロボット３０は、例えば、６自由度の多関節ロボットであり、複数のロボットアーム（図示せず）、複数の関節部（図示せず）、基部（図示せず）、フランジ３２、２次元ビジョンセンサ３３、及びロボットハンド３１を有する。複数のロボットアームは、複数の関節部を介して基部に接続されている。複数のロボットアームの先端には、フランジ３２が設けられている。フランジ３２には作業用のツールとして例えばロボットハンド３１等が装着される。そして、フランジ３２には、ロボットハンド３１等のツールと並んで２次元ビジョンセンサ３３が取り付けられている。ロボットハンド３１等及びフランジ３２の位置と姿勢はロボットコントローラ７１が制御している。これにより、ロボット３０は、所定の対象物に対して所定の作業を行う。

２次元ビジョンセンサ３３は、撮像部３３ａ及び画像処理部３３ｂを有する。撮像部３３ａは、被写界の２次元画像を取得する。例えば、撮像部３３ａは、枠体４０の内側に存在する複数の部品の２次元画像を取得する。画像処理部３３ｂは、撮像部３３ａにより取得された２次元画像に対して所定の画像処理を施す。画像処理部３３ｂは、画像処理の施された２次元画像データを制御部７０へ送信する。画像処理内容の詳細については後述する。

なお、ロボット３０は、汎用の産業用ロボットを用いることができる。すなわち、ロボット３０は、他のシステム用の動作も行いながら、その空き時間に部品供給システム１用の動作を行なうようにすることができる。これにより、部品供給システム１を構築するためのコストの増大を抑制できる。

枠体４０は、図２（ｃ）に示すように、上面４０ａ及び底面４０ｂが開放された略角筒状の部材である。枠体４０は、４つの側面部４０ｃ−１〜４０ｃ−４に加えて、例えば側面部４０ｃ−１〜４０ｃ−４の上端から外側にそれぞれ延びた４つの板状部４０ｄ−１〜４０ｄ−４を有していても良い。枠体４０は、返却ユニット５０のシャッタ５１の表面上に載置され、支持部６０により支持される。

返却ユニット５０は、シャッタ５１の表面上に存在する部品をバラ積みトレー１０に返却する。例えば、返却ユニット５０は、枠体４０の底面をシャッタ５１で塞ぐことで枠体４０の内側に部品が落下されるべき平面を形成し、その平面における枠体４０の内側に複数の部品が落下された後において枠体４０の底面（＝シャッタ５１の表面）を開放することで枠体４０の内側に存在する部品をバラ積みトレー１０に返却する。

返却ユニット５０は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、シャッタ５１、及び稼動部５２を有する。稼動部５２は、正面視（図２（ａ）参照）において、枠体４０の側方に位置し、枠体４０の側方側からシャッタ５１を支持している。稼動部５２は、枠体４０の底面４０ｂに沿った方向にシャッタ５１を移動させる。シャッタ５１は、稼動部５２により挿入位置にあるとき、枠体４０の底面４０ｂを塞ぎ（図１０（ａ）参照）、稼動部５２により退避位置に移動したとき、枠体４０の底面４０ｂを開放する（図１０（ｂ）参照）。

支持部６０は、枠体４０を支持している。例えば、支持部６０は、側面視（図２（ｂ）参照）において、枠体４０の側方から１つの板状部４０ｄ−１〜４０ｄ−４を保持している。これにより、支持部６０は、シャッタ５１が挿入位置にあるときに、枠体４０がシャッタ５１上に載置された状態になるように、枠体４０を支持する。

制御部７０は、部品供給システム１における各部を全体的に制御する。制御部７０は、ロボットコントローラ７１及びシーケンサ（ＰＬＣ：プログラマブルロジックコントローラ）７２を有する。ロボットコントローラ７１は、ロボットプログラムに従って、ロボット３０を制御するとともに、シーケンサ（ＰＬＣ）７２との間で所定の制御信号を送受信する。シーケンサ（ＰＬＣ）７２は、例えば、ロボットコントローラ７１から受信した制御信号に応じて、磁気吸着ユニット２０及び返却ユニット５０を制御する。

例えば、制御部７０は、まず、返却ユニット５０のシャッタ５１が枠体４０の底面４０ｂを開放するように、返却ユニット５０を制御する。制御部７０は、第１の期間において、磁気吸着ユニット２０がバラ積みトレーから複数の部品を磁気吸着して取り出すように、磁気吸着ユニット２０を制御する。

制御部７０は、第２の期間において、返却ユニット５０のシャッタ５１が枠体４０の底面４０ｂを塞ぐように、返却ユニット５０を制御する。第２の期間は、第１の期間に続く期間である。制御部７０は、第２の期間において、磁気吸着ユニット２０による磁気吸着を解除するように、磁気吸着ユニット２０を制御する。これにより、シャッタ５１の表面上に枠体４０が載置された状態で複数の部品を一括してシャッタ５１と枠体４０とで囲まれた空間に落下させ互いに分離させるようにする。

制御部７０は、第３の期間において、分離された複数の部品を２次元ビジョンセンサ３３で撮像し、撮像された画像に応じて複数の部品のうちロボットハンドで把持可能な部品を特定するように、ロボット３０を制御する。第３の期間は、第２の期間に続く期間である。

制御部７０は、第４の期間において、その特定された部品をロボットハンド３１で把持して所定の装置（例えば、自動機械）へ供給するように、ロボット３０を制御する。第４の期間は、第３の期間に続く期間である。

制御部７０は、第５の期間において、複数の部品のうちロボットハンド３１で把持されずに残った部品を返却ユニット５０がバラ積みトレー１０に一括して返却するように、返却ユニット５０を制御する。第５の期間は、第４の期間に続く期間である。

制御部７０は、第６の期間において、部品が返却されたバラ積みトレー１０から、再び、磁気吸着ユニット２０が複数の部品を磁気吸着して取り出すように、磁気吸着ユニット２０を制御する。第６の期間は、第５の期間に続く期間である。

次に、部品供給システム１の動作について図３を用いて説明する。図３は、部品供給システム１の動作を示すシーケンス図である。

ステップＳ１では、ロボットコントローラ７１が、部品を取り出すことを指令する取り出し指令をシーケンサ７２へ送信する。

シーケンサ７２は、取り出し指令を受信すると、ステップＳ２〜Ｓ５の処理が行なわれるように制御する。

ステップＳ２では、シーケンサ７２が、返却ユニット５０を制御して、シャッタ５１を退避位置まで移動させ、枠体４０の底面４０ｂを開放する（図５（ａ）参照）。

ステップＳ３では、シーケンサ７２が、磁気吸着ユニット２０を制御して、吸着ヘッド２１が枠体４０の内側を通過しバラ積みトレー１０内の部品の近傍に位置するまで吸着ヘッド２１を下降させる（図５（ｂ）参照）。

ステップＳ４では、シーケンサ７２が、磁気吸着ユニット２０を制御して、マグネット２３を吸着ヘッド２１の内部空間２１ａの底面まで下降させる（図５（ｂ）参照）。これにより、バラ積みトレー１０内の複数の部品を一括して磁気吸着できる。

ステップＳ５では、シーケンサ７２が、磁気吸着ユニット２０を制御して、マグネット２３が吸着ヘッド２１の内部空間２１ａの底面に当接した状態を維持しながら、吸着ヘッド２１が枠体４０の内側を通過し枠体４０の上方に位置するまで吸着ヘッド２１を上昇させる（図６（ａ）参照）。これにより、バラ積みトレー１０から複数の部品を一括して取り出すことができる。シーケンサ７２は、吸着ヘッド２１の上昇が完了したら、取り出し完了通知をロボットコントローラ７１に送信する。

ステップ６では、ロボットコントローラ７１が、取り出し完了通知を受信していなければ、部品の取り出しが完了していない（ステップＳ６でＮｏ）と判断して処理をステップＳ６へ進め、取り出し完了通知を受信すると、部品の取り出しが完了した（ステップＳ６でＹｅｓ）と判断して処理をステップＳ７へ進める。

ステップＳ７では、ロボットコントローラ７１が、部品を落下させることを指令する落下指令をシーケンサ７２へ送信する。

シーケンサ７２は、落下指令を受信すると、ステップＳ８〜Ｓ１１の処理が行なわれるように制御する。

ステップＳ８では、シーケンサ７２が、返却ユニット５０を制御して、シャッタ５１を挿入位置まで移動させ、枠体４０の底面４０ｂを塞ぐ（図６（ａ）参照）。これにより、枠体４０がシャッタ５１の表面上に載置された状態になる。

ステップＳ９では、シーケンサ７２が、マグネット２３を吸着ヘッド２１の内部空間２１ａの底面から離れるように上昇させる（図６（ｂ）参照）。

ステップＳ１０では、吸着ヘッド２１の外側底面における磁気吸着が解除され、磁気吸着されていた複数の部品がシャッタ５１の表面における枠体４０の内側の領域に一括して落下する。このとき、落下の衝撃で複数の部品を互いに分離できる。また、枠体４０の側面部４０ｃ−１〜４０ｃ−４が枠体４０の内側を囲んでいるので、分離された部品が枠体４０の外側に飛び出すことを抑制できる。シーケンサ７２は、例えば、所定時間が経過したことに応じて、部品の落下が完了したものとして、落下完了通知をロボットコントローラ７１へ送信する準備を行う。

ステップＳ１１では、シーケンサ７２が、磁気吸着ユニット２０を制御して、移動機構２５により吸着ヘッド２１、稼動部２２、マグネット２３、及び稼動部２４を枠体４０の上方から退避させるように移動させる。シーケンサ７２は、この退避動作が完了したら、落下完了通知をロボットコントローラ７１へ送信する。

ステップＳ１２では、ロボットコントローラ７１が、落下完了通知を受信していなければ、部品の落下が完了していない（ステップＳ１２でＮｏ）と判断して処理をステップＳ１２へ進め、落下完了通知を受信すると、部品の落下が完了した（ステップＳ１２でＹｅｓ）と判断して処理をステップＳ１３へ進める。

ステップＳ１３では、ロボットコントローラ７１が、ロボット３０を制御して、枠体４０の内側の領域を撮像可能な位置へ２次元ビジョンセンサ３３を移動する（図７参照）。２次元ビジョンセンサ３３の撮像部３３ａ（図１参照）は、枠体４０の内側における互いに分離された複数の部品を撮像する（図８（ａ）〜（ｃ）参照）。すなわち、撮像部３３ａは、枠体４０の内側における互いに分離された複数の部品の２次元画像を取得して画像処理部３３ｂへ渡す。

ステップＳ１４では、ロボットコントローラ７１が、ロボット３０を制御して、撮像された画像に応じて複数の部品のうちロボットハンド３１で把持可能な部品を特定する部品特定処理を行う。すなわち、２次元ビジョンセンサ３３の画像処理部３３ｂは、撮像部３３ａにより取得された２次元画像に対して所定の画像処理を施す。画像処理部３３ｂは、画像処理の施された２次元画像データを制御部７０へ送信する。ロボットコントローラ７１は、２次元画像データを用いて、複数の部品のうちロボットハンド３１で把持可能な部品を特定する。なお、部品特定処理の詳細は後述する。

ステップＳ１５では、ロボットコントローラ７１が、ロボット３０を制御して、ステップＳ１４で特定された部品をロボットハンド３１で把持し（図９（ａ）参照）、ロボットハンド３１で把持した部品を所定の装置（例えば、自動機械）へ供給する（図９（ｂ）参照）。

なお、ステップＳ１４で特定された部品が複数ある場合、ロボットコントローラ７１は、ロボット３０を制御して、ステップＳ１４で特定された複数の部品をロボットハンド３１で順次に把持し所定の装置へ供給する。

ステップＳ１６では、ロボットコントローラ７１が、部品を返却することを指令する返却指令をシーケンサ７２へ送信する。

シーケンサ７２は、返却指令を受信すると、ステップＳ１７〜Ｓ１９の処理が行なわれるように制御する。

ステップＳ１７では、シーケンサ７２が、返却ユニット５０を制御して、シャッタ５１を挿入位置（図１０（ａ）参照）から退避位置（図１０（ｂ）参照）まで移動させる。

ステップＳ１８では、シャッタ５１の退避により枠体４０の底面４０ｂが開放され、ステップＳ１５で把持されずにシャッタ５１の表面上に残っていた複数の部品が一括してバラ積みトレー１０に落下する（図１０（ｂ）参照）。これにより、シャッタ５１の表面上に残っていた複数の部品を一括してバラ積みトレー１０内に返却できる。シーケンサ７２は、例えば、所定時間が経過したことに応じて、部品の返却が完了したものとして、返却完了通知をロボットコントローラ７１へ送信する準備を行う。

ステップＳ１９では、シーケンサ７２が、磁気吸着ユニット２０を制御して、移動機構２５により吸着ヘッド２１、稼動部２２、マグネット２３、及び稼動部２４を枠体４０の上方に再び復帰するように移動させる。シーケンサ７２は、この復帰移動動作が完了したら、返却完了通知をロボットコントローラ７１へ送信する。

ステップＳ２０では、ロボットコントローラ７１が、返却完了通知を受信していなければ、部品の返却が完了していない（ステップＳ２０でＮｏ）と判断して処理をステップＳ２０へ進め、返却完了通知を受信すると、部品の返却が完了した（ステップＳ２０でＹｅｓ）と判断して処理をステップＳ１へ進める。

そして、ステップＳ１以降の処理を再び行う。このとき、ステップＳ１７で既にシャッタ５１を退避位置に移動させているので、シーケンサ７２は、ステップＳ２（シャッタ退避）の処理をスキップさせることができる。

次に、部品特定処理の詳細について図４を用いて説明する。図４は、部品特定処理（ステップＳ１４）の流れを示すシーケンス図である。

ステップＳ３１では、２次元ビジョンセンサ３３の画像処理部３３ｂが、撮像部３３ａにより取得された２次元画像に対してエッジ検出を行う。エッジ検出の方法は、公知の方法を用いることができる。例えば、１次微分で勾配を計算することでエッジの強さを計算し、勾配の方向からエッジの局所的方向を予測し、その方向の勾配が局所的に極大となる箇所を探す方法を用いても良い。あるいは、対象の画像から計算した２次微分式でのゼロ交差を探す方法を用いても良い。

ステップＳ３２では、２次元ビジョンセンサ３３の画像処理部３３ｂが、エッジ検出の結果を用いてパターンマッチングを行う。すなわち、画像処理部３３ｂは、予め登録された部品の形状データとエッジ検出されたパターンとを比較し、両者の一致度を計算する。そして、枠体４０の内側の領域の２次元画像に含まれる複数の部品の画像を認識する。画像処理部３３ｂは、この認識結果を枠体４０の内側の領域の２次元画像に含めた２次元画像データを生成してロボットコントローラ７１へ送信する。

ステップＳ３３では、ロボットコントローラ７１が、２次元画像データを用いて、枠体４０の内側の複数の部品のうち未選択の部品から判断対象の部品を選択する。

ステップＳ３４では、ロボットコントローラ７１が、撮像された２次元画像のうちシャッタ５１の表面が露出された領域であって判断対象の部品を囲む環状領域を認識し、その認識処理の結果、判断対象の部品に対する環状領域が存在するか否かを判断する。

例えば、判断対象の部品が部品ＷＫ１であり、撮像された２次元画像が図８（ａ）に示す画像である場合、部品ＷＫ１が部品ＷＫ３とは重なっていないが部品ＷＫ２と重なっている。このため、部品ＷＫ１に対する環状領域が存在しないと判断される。

例えば、判断対象の部品が部品ＷＫ１であり、撮像された２次元画像が図８（ｂ）に示す画像である場合、部品ＷＫ１が部品ＷＫ２及び部品ＷＫ３のいずれとも重なっていない。このため、部品ＷＫ１に対する環状領域ＲＲ１が存在すると判断される。

例えば、判断対象の部品が部品ＷＫ１であり、撮像された２次元画像が図８（ｃ）に示す画像である場合、部品ＷＫ１が部品ＷＫ２及び部品ＷＫ３のいずれとも重なっていない。このため、部品ＷＫ１に対する環状領域ＲＲ２が存在すると判断される。

ロボットコントローラ７１は、判断対象の部品に対する環状領域が存在する場合（ステップＳ３４でＹｅｓ）、処理をステップＳ３５へ進め、判断対象の部品に対する環状領域が存在しない場合（ステップＳ３４でＮｏ）、処理をステップＳ３７へ進める。

ステップＳ３５では、ロボットコントローラ７１が、環状領域を内側から外側へ横切る幅の最小値が閾値Ｗｔｈより大きいか否かを判断する。閾値Ｗｔｈは、ロボットハンド３１の先端幅Ｗ３１ａ、Ｗ３１ｂ（図１参照）に応じた閾値であり、例えば、ロボットハンド３１の先端幅Ｗ３１ａ、Ｗ３１ｂに、ロボットハンド３１の最小稼動制御幅を考慮したマージンを加えた値である。

例えば、判断対象の部品が部品ＷＫ１であり、撮像された２次元画像が図８（ｂ）に示す画像である場合、部品ＷＫ１に対する環状領域ＲＲ１の最小幅Ｗ１が閾値Ｗｔｈ以下であると判断される。

例えば、判断対象の部品が部品ＷＫ１であり、撮像された２次元画像が図８（ｃ）に示す画像である場合、部品ＷＫ１に対する環状領域ＲＲ２の最小幅Ｗ２が閾値Ｗｔｈより大きいと判断される。

ロボットコントローラ７１は、環状領域の最小幅が閾値Ｗｔｈより大きい場合（ステップＳ３５でＹｅｓ）、処理をステップＳ３６へ進め、環状領域の最小幅が閾値Ｗｔｈ以下である場合（ステップＳ３５でＮｏ）、処理をステップＳ３７へ進める。

ステップＳ３６では、ロボットコントローラ７１が、判断対象の部品をロボットハンド３１で把持可能な部品として特定する。

ステップＳ３７では、ロボットコントローラ７１が、枠体４０の内側の複数の部品の全てに対してステップＳ３３〜ステップＳ３６の処理を行ったか否かを判断する。ロボットコントローラ７１は、全ての部品に対してステップＳ３３〜ステップＳ３６の処理を行った場合（ステップＳ３７でＹｅｓ）、処理を終了し、未選択の部品がある場合（ステップＳ３７でＮｏ）、処理をステップＳ３３へ進める。

以上のように、実施の形態１では、複数の部品がバラ積みされたバラ積みトレー１０から複数の部品を磁気吸着して一括して取り出した後、その磁気吸着を解除して、シャッタ５１の表面上に枠体４０が載置された状態で複数の部品を一括してシャッタ５１の表面における枠体４０の内側に落下させ互いに分離させる。そして、分離された複数の部品を２次元ビジョンセンサ３３で撮像し、撮像された画像に応じて複数の部品のうちロボットハンド３１で把持可能な部品を特定し、その特定された部品をロボットハンド３１で把持して所定の装置へ供給する。さらに、複数の部品のうちロボットハンド３１で把持されずにシャッタ５１の表面上に残った部品をバラ積みトレー１０に一括して返却し、残った部品が返却されたバラ積みトレー１０から、再び、複数の部品を磁気吸着して取り出す。すなわち、複数の部品の取り出し・落下・返却をそれぞれ一括して行うので、部品を取り出し所定の装置へ供給するための処理を簡易かつ効率的に繰り返し実現できる。

また、実施の形態１では、取り出された複数の部品を一括して落下させる際にシャッタ５１が枠体４０の底面を塞いでおり、残った部品をバラ積みトレー１０に一括して返却させる際にシャッタ５１が枠体４０の底面を開放する。これにより、複数の部品を一括してバラ積みトレー１０に返却するための構成を簡易に実現できる。

また、実施の形態１では、２次元ビジョンセンサ３３で撮像された画像に応じて複数の部品のうちロボットハンド３１で把持可能な部品を特定している。これにより、３次元ビジョンセンサを用いたピッキング方式に比較して、安価で処理速度の速いシステムを実現できる。

また、実施の形態１では、２次元ビジョンセンサ３３で撮像された画像に応じて、部品の３次元位置を推定することなく、エッジ検出等により演算量を低減しながらロボットハンド３１で把持可能な部品を特定している。これにより、部品の３次元位置を推定する場合に比べて、処理内容を簡略化でき、安価で処理速度の速いシステムを実現できる。

また、実施の形態１では、１回の磁気吸着で取り出した部品からロボットハンド３１で把持可能な部品が無くなった場合は、部品をバラ積みトレー１０に回収し再度磁気吸着の操作を行うので、バラ積みトレー１０内にある部品から効率的に部品の供給を行う事が可能である。

なお、画像処理部３３ｂは、２次元ビジョンセンサ３３の外部に設けられていても良い。

実施の形態２．
実施の形態２にかかる部品供給システム１について説明する。以下では、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。

実施の形態１では、返却ユニット５０のシャッタ５１が枠体４０の底面４０ｂを塞いだ状態から、枠体４０の底面４０ｂに沿ってシャッタ５１を退避位置に移動させることで、枠体４０の底面４０ｂを開放する。

実施の形態２では、返却ユニット１５０のテーブル１５１が枠体４０の底面４０ｂを塞いだ状態から、枠体４０の底面４０ｂよりテーブル１５１の先端１５１ａが低くなるように回動することで、枠体４０の底面４０ｂを開放する。

具体的には、実施の形態２にかかる部品供給システム１は、返却ユニット１５０及び移動機構１８０を備える。返却ユニット１５０は、図１２（ａ）に示すように、テーブル１５１、回動軸１５２、及び回動機構１５３を有する。回動機構１５３は、回動軸１５２を中心にテーブル１５１を回動させる。例えば、回動機構１５３は、枠体４０の底面４０ｂよりテーブル１５１の先端１５１ａが低くなるように回動させたり、テーブル１５１の先端１５１ａが枠体４０の底面４０ｂと均等な高さに復帰するように回動させたりする。移動機構１８０は、バラ積みトレー１０を水平方向に移動させる。

また、部品供給システム１の動作が、図１１に示すように、次の点で実施の形態１と異なる。

シーケンサ７２は、返却指令を受信すると、ステップＳ４１〜Ｓ１９の処理が行なわれるように制御する。

ステップＳ４１では、シーケンサ７２が、移動機構１８０を制御して、バラ積みトレー１０をテーブル１５１の先端１５１ａ側へ移動させる。すなわち、上から見た場合に、テーブル１５１の先端１５１ａ近傍がバラ積みトレー１０に若干重なるような位置に、バラ積みトレー１０を移動させる（図１２（ａ）参照）。

ステップＳ４２では、シーケンサ７２が、返却ユニット１５０を制御して、回動機構１５３によりテーブル１５１を枠体４０の底面４０ｂよりテーブル１５１の先端１５１ａが低くなるように回動する（図１２（ｂ）参照）。

ステップＳ４３では、枠体４０の底面４０ｂが開放されるとともに、テーブル１５１の表面がバラ積みトレー１０に向かって低くなる傾斜面となるため、その傾斜面に沿って、テーブル１５１の表面上に残っていた複数の部品が一括してバラ積みトレー１０に落下する。

このように、実施の形態２では、取り出された複数の部品を一括して落下させる際にテーブル１５１が枠体４０の底面を塞いでおり、残った部品をバラ積みトレー１０に一括して返却させる際にテーブル１５１が枠体４０の底面を開放するとともにバラ積みトレー１０に向かって低くなる傾斜面を形成する。これにより、複数の部品を一括してバラ積みトレー１０に返却するための構成を簡易に実現できる。

実施の形態３．
実施の形態３にかかる部品供給システム１について説明する。以下では、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。

実施の形態１では、返却ユニット５０のシャッタ５１が枠体４０の底面４０ｂを開放することで、部品の返却を行っている。

実施の形態３では、返却ユニット２５０のベルトコンベア２５１がベルト２５２を移動させることで、部品の返却を行う。

具体的には、実施の形態３にかかる部品供給システム１は、返却ユニット２５０、移動機構１８０、及び移動機構２９０を備える。返却ユニット２５０は、図１４（ａ）に示すように、ベルトコンベア２５１を有する。ベルトコンベア２５１は、ベルト２５２、及び搬送ローラ２５３、２５４を有する。搬送ローラ２５３、２５４は、回転してベルト２５２を移動させる。移動機構１８０は、バラ積みトレー１０を水平方向に移動させる。移動機構２９０は、支持部６０を介して枠体４０を鉛直方向に移動させる。

また、部品供給システム１の動作が、図１３に示すように、次の点で実施の形態１と異なる。

シーケンサ７２は、返却指令を受信すると、ステップＳ５１〜Ｓ１９の処理が行なわれるように制御する。

ステップＳ５１では、シーケンサ７２が、移動機構１８０を制御して、バラ積みトレー１０をベルトコンベア２５１の下流側へ移動させる。すなわち、上から見た場合に、ベルトコンベア２５１の搬送ローラ２５３近傍がバラ積みトレー１０に若干重なるような位置に、バラ積みトレー１０を移動させる（図１４（ａ）参照）。

ステップＳ５２では、シーケンサ７２が、移動機構２９０を制御して、枠体４０をベルト２５２から離れるように上昇させる。これにより、ベルト２５２上から枠体４０が取り除かれた状態になる（図１４（ｂ）参照）。

ステップＳ５３では、シーケンサ７２が、返却ユニット２５０を制御して、ベルトコンベア２５１を稼動させる。すなわち、搬送ローラ２５３、２５４によりベルト２５２を移動させる（図１５参照）。

ステップＳ５４では、上側のベルト２５２がバラ積みトレー１０に向かって移動するため、ベルト２５２の表面上に残っていた複数の部品が一括してバラ積みトレー１０に落下する。

このように、実施の形態３では、取り出された複数の部品を一括して落下させる際にベルトコンベア２５１が停止した状態でベルト２５２が枠体４０の底面４０ｂを塞いでおり、残った部品をバラ積みトレー１０に一括して返却させる際にベルトコンベア２５１が稼動して上側のベルト２５２がバラ積みトレー１０に向かって移動する。これにより、複数の部品を一括してバラ積みトレー１０に返却するための構成を簡易に実現できる。

実施の形態４．
実施の形態４にかかる部品供給システム１について説明する。以下では、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。

実施の形態１では、返却ユニット５０のシャッタ５１が枠体４０の底面４０ｂを開放することで、部品の返却を行っている。

実施の形態４では、返却ユニット３５０のアクチュエータ３５１が先端部３５２を移動させることで、部品の返却を行う。

具体的には、実施の形態４にかかる部品供給システム１は、返却ユニット３５０、移動機構１８０、及び移動機構２９０を備える。返却ユニット３５０は、図１７（ａ）に示すように、アクチュエータ３５１及びテーブル３５４を有する。アクチュエータ３５１は、先端部３５２、及び本体部３５３を有する。アクチュエータ３５１は、テーブル３５４の表面の延長面上に配されている。アクチュエータ３５１は、テーブル３５４の表面に沿って先端部３５２を移動させる。移動機構１８０は、バラ積みトレー１０を水平方向に移動させる。移動機構２９０は、支持部６０を介して枠体４０を鉛直方向に移動させる。

また、部品供給システム１の動作が、図１６に示すように、次の点で実施の形態１と異なる。

シーケンサ７２は、返却指令を受信すると、ステップＳ６１〜Ｓ１９の処理が行なわれるように制御する。

ステップＳ６１では、シーケンサ７２が、移動機構１８０を制御して、バラ積みトレー１０をテーブル３５４の先端３５４ａ側へ移動させる。すなわち、上から見た場合に、テーブル３５４の先端３５４ａ近傍がバラ積みトレー１０に若干重なるような位置に、バラ積みトレー１０を移動させる（図１７（ａ）参照）。

ステップＳ６２では、シーケンサ７２が、移動機構２９０を制御して、枠体４０をテーブル３５４から離れるように上昇させる。これにより、テーブル３５４上から枠体４０が取り除かれた状態になる（図１７（ｂ）参照）。

ステップＳ６３では、シーケンサ７２が、返却ユニット３５０を制御して、アクチュエータ３５１を動作させる。すなわち、先端部３５２を退避位置からテーブル３５４の先端３５４ａ側まで移動させる（図１８参照）。

ステップＳ６４では、テーブル３５４の表面上に残った部品がバラ積みトレー１０に向かって押し出されるため、テーブル３５４の表面上に残っていた複数の部品が一括してバラ積みトレー１０に落下する。

このように、実施の形態４では、取り出された複数の部品を一括して落下させる際にアクチュエータ３５１の先端部３５２が退避した状態でテーブル３５４が枠体４０の底面４０ｂを塞いでおり、残った部品をバラ積みトレー１０に一括して返却させる際にアクチュエータ３５１の先端部３５２がテーブル３５４の表面上をバラ積みトレー１０に向かって移動する。これにより、複数の部品を一括してバラ積みトレー１０に返却するための構成を簡易に実現できる。

以上のように、本発明にかかる部品供給方法、及び部品供給システムは、軽量・小型・薄型の部品の供給に有用である。

１ 部品供給システム
１０ バラ積みトレー
２０ 磁気吸着ユニット
２１ 吸着ヘッド
２２ 稼動部
２３ マグネット
２４ 稼動部
２５ 移動機構
３０ ロボット
３１ ロボットハンド
３２ フランジ
３３ ２次元ビジョンセンサ
３３ａ 撮像部
３３ｂ 画像処理部
４０ 枠体
４０ａ 上面
４０ｂ 底面
４０ｃ−１〜４０ｃ−４ 側面部
４０ｄ−１〜４０ｄ−４ 板状部
５０ 返却ユニット
５１ シャッタ
５２ 稼動部
６０ 支持部
７０ 制御部
７１ ロボットコントローラ
７２ シーケンサ（ＰＬＣ）
１５０ 返却ユニット
１５１ テーブル
１５２ 回動軸
１５３ 回動機構
１８０ 移動機構
２５０ 返却ユニット
２５１ ベルトコンベア
２５２ ベルト
２５３、２５４ 搬送ローラ
２９０ 移動機構
３５０ 返却ユニット
３５１ アクチュエータ
３５２ 先端部
３５３ 本体部
３５４ テーブル

Claims (11)

1. 複数の部品がバラ積みされたバラ積みトレーから複数の部品を磁気吸着して一括して取り出す第１の吸着工程と、
   前記磁気吸着を解除して、平面上に枠体が載置された状態で前記複数の部品を一括して前記平面における前記枠体の内側に落下させ互いに分離させる分離工程と、
   前記分離された複数の部品を２次元ビジョンセンサで撮像し、撮像された画像に応じて前記複数の部品のうちロボットハンドで把持可能な部品を特定する特定工程と、
   前記特定された部品を前記ロボットハンドで把持する把持工程と、
   前記複数の部品のうち前記把持工程で把持されずに残った部品を前記バラ積みトレーに一括して返却する返却工程と、
   前記残った部品が返却された前記バラ積みトレーから、再び、複数の部品を磁気吸着して取り出す第２の吸着工程と、
   を備えたことを特徴とする部品供給方法。
2. 前記平面は、前記枠体の底面に沿った方向に移動するシャッタの上面であり、
   前記分離工程、前記特定工程、及び前記把持工程では、前記シャッタが前記枠体の底面を塞いでおり、
   前記返却工程では、前記バラ積みトレーが前記枠体の下方に位置した状態で、前記シャッタが前記枠体の底面を開放するように移動する
   ことを特徴とする請求項１に記載の部品供給方法。
3. 前記平面は、先端が前記枠体の底面より低くなるように回動するテーブルの上面であり、
   前記分離工程、前記特定工程、及び前記把持工程では、前記テーブルが前記枠体の底面を塞いでおり、
   前記返却工程では、前記バラ積みトレーが前記テーブルの前記先端側に位置した状態で、前記テーブルが前記枠体の底面を開放するように回動する
   ことを特徴とする請求項１に記載の部品供給方法。
4. 前記平面は、前記枠体の底面に沿った方向にベルトが移動するベルトコンベアのベルトの上面であり、
   前記分離工程、前記特定工程、及び前記把持工程では、前記ベルトコンベアが停止した状態で前記ベルトが前記枠体の底面を塞いでおり、
   前記返却工程では、前記バラ積みトレーが前記ベルトコンベアの下流側に位置した状態で、前記ベルト上の前記枠体が取り除かれた後に、前記ベルトコンベアが前記ベルトを移動させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の部品供給方法。
5. 前記平面上には、前記平面に沿って先端部を移動させるアクチュエータが配されており、
   前記分離工程、前記特定工程、及び前記把持工程では、前記アクチュエータが前記先端部を前記枠体から退避しており、
   前記返却工程では、前記バラ積みトレーが前記平面の一端側に位置した状態で、前記平面上の前記枠体が取り除かれた後に、前記アクチュエータが前記退避された位置から前記残った部品を押し出すように前記先端部を移動させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の部品供給方法。
6. 前記特定工程は、
   前記撮像された画像のうち前記平面が露出された領域であって前記部品を囲む環状領域を認識する認識工程と、
   前記認識された環状領域を内側から外側へ横切る幅の最小値が前記ロボットハンドの先端幅に応じた閾値より大きいか否かを判断する判断工程と、
   前記最小値が前記閾値より大きいと判断された前記部品を前記ロボットハンドで把持可能な部品として特定する部品特定工程と、
   を有する
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の部品供給方法。
7. 複数の部品が収容されたバラ積みトレーと、
   複数の部品を磁気吸着する磁気吸着ユニットと、
   平面上に載置される枠体と、
   前記平面上における前記枠体の内側の領域を撮像する２次元ビジョンセンサと前記枠体の内側に存在する部品を把持して取り出すロボットハンドとを有するロボットと、
   前記平面上に存在する部品を前記バラ積みトレーに返却する返却ユニットと、
   前記磁気吸着ユニット、前記ロボット、及び前記返却ユニットを制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、第１の期間において、前記磁気吸着ユニットが前記バラ積みトレーから複数の部品を磁気吸着して一括して取り出し、前記第１の期間に続く第２の期間において、前記磁気吸着ユニットによる前記磁気吸着を解除して、前記平面上に前記枠体が載置された状態で前記複数の部品を一括して前記平面における前記枠体の内側に落下させ互いに分離させ、前記第２の期間に続く第３の期間において、前記分離された複数の部品を前記２次元ビジョンセンサで撮像し、撮像された画像に応じて前記複数の部品のうち前記ロボットハンドで把持可能な部品を特定し、前記第３の期間に続く第４の期間において、前記特定された部品を前記ロボットハンドで把持し、前記第４の期間に続く第５の期間において、前記複数の部品のうち前記ロボットハンドで把持されずに残った部品を前記返却ユニットが前記バラ積みトレーに一括して返却し、前記第５の期間に続く第６の期間において、前記残った部品が返却された前記バラ積みトレーから、再び、前記磁気吸着ユニットが複数の部品を磁気吸着して取り出すように制御する
   ことを特徴とする部品供給システム。
8. 前記返却ユニットは、前記枠体の底面に沿った方向に移動するシャッタを含み、
   前記シャッタは、前記第２の期間、前記第３の期間、及び前記第４の期間において、前記枠体の底面を塞いでおり、前記第５の期間において、前記バラ積みトレーが前記枠体の下方に位置した状態で、前記枠体の底面を開放するように移動する
   ことを特徴とする請求項７に記載の部品供給システム。
9. 前記返却ユニットは、先端が前記枠体の底面より低くなるように回動するテーブルを含み、
   前記テーブルは、前記第２の期間、前記第３の期間、及び前記第４の期間において、前記枠体の底面を塞いでおり、前記第５の期間において、前記バラ積みトレーが前記テーブルの前記先端側に位置した状態で、前記テーブルが前記枠体の底面を開放するように回動する
   ことを特徴とする請求項７に記載の部品供給システム。
10. 前記返却ユニットは、前記枠体の底面に沿った方向にベルトが移動するベルトコンベアを含み、
    前記ベルトコンベアは、前記第２の期間、前記第３の期間、及び前記第４の期間において、停止した状態で前記ベルトが前記枠体の底面を塞いでおり、前記第５の期間において、前記バラ積みトレーが前記ベルトコンベアの下流側に位置した状態で、前記ベルト上の前記枠体が取り除かれた後に、前記ベルトを移動させる
    ことを特徴とする請求項７に記載の部品供給システム。
11. 前記返却ユニットは、前記平面に沿って先端部を移動させるアクチュエータを含み、
    前記アクチュエータは、前記第２の期間、前記第３の期間、及び前記第４の期間において、前記先端部を前記枠体から退避しており、前記第５の期間において、前記バラ積みトレーが前記平面の一端側に位置した状態で、前記平面上の前記枠体が取り除かれた後に、前記退避された位置から前記残った部品を押し出すように前記先端部を移動させる
    ことを特徴とする請求項７に記載の部品供給システム。

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