段積み部品取出し装置

【課題】段積みされた部品を効率良く取出す装置を提供する。
【解決手段】平面上で位置決めできる本体と、本体に取り付けられたアクチュエータ６２と、該アクチュエータ６２により駆動されて上昇端位置α１と下降端位置の２ポイントの位置で上下動する上下本体６３と、該上下本体６３に自重で上下動できるように貫通状態で設置された自重上下軸４１と、該自重上下軸４１がその下降端位置にあることを検出するセンサＰＨ１とを具備する段積み部品取出し装置において、前記自重上下軸４１の上端部には、自重で下降することを停止させる自重軸ストッパ４５が設けられ、前記自重上下軸４１の下端部には、部品を把持するチャック２１と、前記自重上下軸４１を部品上面で停止させるためのストッパ５１が設けられていることを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、段積みされた部品等、特に、部品箱にマトリックス状かつ段積みされた部品を効率良く取出す装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、部品箱にマトリックス状かつ段積みされていて、その部品の数量が不明な部品を取出す場合には、特許文献１のようなロボットハンドを用いて、部品最大数のチャックポイントをプログラミングして、チャックヘッド先端が、各ポイントを順番に移動して、段積みされた最上部の部品を、その都度確認して取出していた。
部品箱に部品が満載して積層していない場合においても、部品のないポイントにも有無を確認しながら移動を繰り返すので、無駄な時間が発生していた。同様に、取出す部品が一部積層していない（歯抜け状態）場合でも、部品の有無にかかわらず順番に各ポイントへ移動することから、無駄時間が発生していた。
また、この様な段積み部品を取出すための上下動作においては、多点（段積み枚数に対応した位置）に位置決め停止できる高精度アクチュエータが必要であった。このため、装置が高コストとなってしまうという問題点が生じていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２−２１８５８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記問題に鑑み、段積みされた部品等、特に部品箱にマトリックス状かつ段積みされた部品を効率良く取出す装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の発明は、平面上で位置決めできる本体（１０）と、本体（１０）に取り付けられたアクチュエータ（６２）と、該アクチュエータ（６２）により駆動されて上昇端位置（α１）と下降端位置（α２）の２ポイントの位置で上下動する上下本体（６３）と、該上下本体（６３）に自重で上下動できるように貫通状態で設置された自重上下軸（４１）と、該自重上下軸（４１）がその下降端位置（β２）にあることを検出するセンサ（ＰＨ１）とを具備する段積み部品取出し装置において、前記自重上下軸（４１）の上端部には、自重で下降することを停止させる自重軸ストッパ（４５）が設けられ、前記自重上下軸（４１）の下端部には、部品を把持するチャック（２１）と、前記自重上下軸（４１）を部品上面で停止させるためのストッパ（５１）が設けられていることを特徴とする段積み部品取出し装置である。
【０００６】
これにより、いちいち、プログラミングされたロボットにて、段積みされた部品のチャックポイントを順番に移動して存在を確認してから取出す必要がなく、部品箱にマトリックス状かつ段積みされている部品の数量が不明であっても段積みされた部品を効率良く取出すことができる。また、上下本体の上下動作用のアクチュエータは、上昇端と下降端の２ポイントで済むので制御が容易になる。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記上下本体（６３）がその下降端位置（α２）にあるとき、前記自重上下軸（４１）がその下降端位置（β２）にあることを、前記センサ（ＰＨ１）が検出した場合、段積みされた部品が空であると判別するようにしたことを特徴とする。
これにより、上下本体の上下動作用のアクチュエータは、上昇端位置と下降端位置の２ポイントで済むので、部品が空の場合の検出時間が大幅に低減できる。また上下動作用アクチュエータはプログラミングも不要で簡素化できる。
【０００８】
なお、上記に付した符号は、後述する実施形態に記載の具体的実施形態との対応関係を示す一例である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一例として挙げた部品を示す図であり、（ａ）は部品の平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は正面図である。
【図２】部品をマトリックス状かつ段積みするための部品箱の一例を示す図であり、（ａ）は部品箱の平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は正面図である。
【図３】本発明の基礎となった比較技術を示す正面図である。
【図４】図３の側面図である。
【図５】図５（ａ）は、図４の一部詳細であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図６】本発明の一実施形態を示す正面図である。
【図７】図６の側面図である。
【図８】図６の平面図である。
【図９】本発明の一実施形態において、部品無しの状態を示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態において、部品有りの状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態を説明する。各実施形態について、同一構成の部分には、同一の符号を付してその説明を省略する。本発明の各実施形態が、本発明の基礎となった比較技術に対しても同一構成の部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００１１】
図１は、一例として挙げた部品を示す図であり、（ａ）は部品の平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は正面図である。図２は、部品をマトリックス状かつ段積みするための部品箱の一例を示す図であり、（ａ）は部品箱の平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は正面図である。部品としては、リードフレームや電子部品のみならず、積層状に配置できるものであればこれらに限られるものではなく何であっても良い。部品箱は、一例としてリードフレームをマトリックス状かつ段積みする部品箱を例示したが、これに限定されるものではない。積層状に収納して上部から取出すための部品箱であれば、何であっても良く、マトリックス状に収納していない場合であっても良い。また、部品箱を用いず部品供給部に部品が積層された場合であっても良い。
【００１２】
図３は、本発明の基礎となった比較技術を示す正面図である。図４は、図３の側面図である。図５（ａ）は、図３の一部詳細であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
図３から図５を参照して、本発明の基礎となった比較技術としての部品取出し装置を説明する。ロボット本体１０は、ロボット本体Ｘ軸１２とロボット本体Ｙ軸１３から構成されるＸ−Ｙの２軸方向に移動するロボットである。ロボット本体Ｙ軸１３には上下用サーボモータ１５が設置されており、上下本体１１をボールねじ式スライドテーブル１４に取り付けて、上下用サーボモータ１５により、上下本体１１は上下方向のＺ軸に移動するものである。結果的には直交３軸に移動するロボットとなっている。
【００１３】
図５（ａ）に見られるように、上下本体１１には、エア平行チャック２３が取り付けられており、二股状のチャック爪２１を開閉することで、部品１をチャックする。エア平行チャック２３には、センサ取付けステー２２が設けられている。図５（ｂ）に見られるように、両側のチャック爪２１の間に部品１が存在するか否かを検出する部品検出用光電式センサ２０が、センサ取付けステー２２に取付けられている。
【００１４】
この場合の部品箱２に段積みされている部品１を取出す作業について、図５（ａ）を参照して説明する。チャック爪２１は開の状態で下降してきて、ポイントＰ１に至ると、その位置に部品１が存在すれば部品検出用光電式センサ２０の光軸２４を遮断するので、その信号で上下本体１１は下降を停止する。その後、両側のチャック爪２１の間に部品１を把持し、把持後部品箱２から部品１を取出す。一方、ポイントＰ１において、部品１を部品検出用光電式センサ２０が検出しなければ、チャック爪２１は次のポイントに順次移動する。
このように上下本体１１はプログラム（ティーチング等）された図５（ａ）のＰ１からＰｎのポイントへ順番に移動し、部品１を検出すればチャック爪２１は閉となり、取出し作業を行う。縦１列に部品１が空の場合においても各ポイントに位置決めされないと部品の有無が検出できないので取り出し作業に時間がかかっていた。
【００１５】
これに対して、本発明の一実施形態は次のようなものである。
図６は、本発明の本発明の一実施形態を示す正面図である。図７は、図６の側面図である。図８は、図６の平面図である。図９は、本発明の一実施形態において、部品無しの状態を示す図である。図１０は、本発明の一実施形態において、部品有りの状態を示す図である。
【００１６】
図６から図８を参照して、本発明の一実施形態である部品取出し装置を説明する。
ロボット本体１０は前記比較技術と同じものであり、ロボット本体Ｘ軸１２とロボット本体Ｙ軸１３に移動するものである。ロボット本体Ｙ軸１３には中間プレート６１が取り付けられており、市販品のスイッチ付きツインロッド式エアシリンダ６２が中間プレート６１に固定されている。ロッドの上昇端位置を検出するための上昇端検出スイッチＳＷ１と下降端位置を検出するための下降端検出スイッチＳＷ２がエアシリンダ６２に設けられている。
エアシリンダ６２の２本のロッドの先端部には上下本体６３が連結しており、上下本体６３にねじ留めされた断面Ｌ字ブラケット６３’には自重上下軸４１と回り止め軸４３がそれぞれボール軸受け４２、４４を介して上下方向に貫通している。自重上下軸４１と回り止め軸４３の先端部にはチャック支持部４７が設置されている。
【００１７】
図７において、エアシリンダ６２のロッドの上昇端位置と下降端位置を、仮にエアシリンダ６２のロッドに連結する上下本体６３の下方端部を基準として図示すれば、上昇端位置はα１であり、下降端位置は図９、１０のα２である。
【００１８】
チャック支持部４７には、エア平行チャック２３が取り付けられており、二股状のチャック爪２１を両側から開閉することで、部品１をチャックする。チャック爪２１の間には、自重で降下した自重上下軸４１を部品上面で停止させるためのストッパ５１が、チャック支持部４７から、チャック爪２１の把持を邪魔しないように垂下している。
【００１９】
自重上下軸４１の上端部には、自重上下軸４１が自重で下に抜けないように自重軸ストッパ４５が設けられている。自重軸ストッパ４５がボール軸受け４２上面に当接したときを、自重上下軸４１が下降端位置にあると呼ぶ。このとき、光電式センサＰＨ１の光軸４６が自重軸ストッパ４５で遮られて、光電式センサＰＨ１がＯＮとなるように配置されている。したがって、自重上下軸４１が下降端位置になければ、光電式センサＰＨ１はＯＦＦとなる。自重軸ストッパ４５に光軸４６が通光する貫通孔を設けても良い。また、光電式センサＰＨ１の設置位置は本一実施形態の場合に限定されるものではなく、自重上下軸４１の下降端位置を検出できればよく、さらに、光電式センサに限定されるものではなく、周知のセンサーが適用可能である。
図１０において、自重上下軸４１の上昇端位置と下降端位置を、自重軸ストッパ４５の下面を基準として図示すれば、上昇端位置はβ１であり、下降端位置はβ２である（図９、１０）。上昇端位置β１と下降端位置β２の距離Ｌは、部品箱の最大段積み高さである。下降端位置β２から自重軸ストッパ４５の下面までの距離Ｌをリニアスケール等で検出して、把持の有無と連動させれば、部品数をカウントできる。
図９に示したように、ツインロッド式エアシリンダ６２のロッドが下降端位置α２まで延出して、下降端検出スイッチＳＷ２をＯＮにしたときに、自重軸ストッパ４５が下降端位置β２にあれば、光電式センサＰＨ１はＯＮとなる。それ以外の場合には、図１０に示したように光電式センサＰＨ１がＯＦＦとなっている。なお、図７のように、自重上下軸４１が自重で垂下して部品に当接していなければ光電式センサＰＨ１はＯＮとなっている。
【００２０】
次に、図７、図９、図１０を参照して、本発明の一実施形態である部品取出し装置の作動を説明する。
部品箱２には部品がマトリックス状かつ段積みされており、そのうちのどの１列から部品を取出すか制御部から指示されると、ロボット本体１０のロボット本体Ｘ軸１２とロボット本体Ｙ軸１３を制御して自重上下軸４１の位置を移動させる。このとき図７に示す状態になっている。すなわち、光電式センサＰＨ１はＯＮであり、ツインロッド式エアシリンダ６２のロッドは上昇端にあり、上昇端検出スイッチＳＷ１はＯＮとなっている。その一列に位置決めされると、ツインロッド式エアシリンダ６２のロッドが下降端位置α２まで延出し始め、チャック爪２１が開の状態で下降を開始する。
【００２１】
次に、ツインロッド式エアシリンダ６２のロッドが下降する途中で、部品箱２に部品があれば、自重上下軸４１はストッパ５１が部品上面に当接して停止する。さらに、その後もツインロッド式エアシリンダ６２のロッドが下降を続け、下降端検出スイッチＳＷ２をＯＮにするとロッドの下降は停止する。このとき光電式センサＰＨ１の状態を確認して、ＯＮでなければ（通光状態）部品があると判定して、チャック爪２１を閉じて部品を把持する。ツインロッド式エアシリンダ６２のロッドを上昇させて取出し、上昇端検出スイッチＳＷ１がＯＮとなれば、ロボット本体１０を移動させて、所定の位置に部品を搬送する。
【００２２】
この場合、ツインロッド式エアシリンダ６２のロッドが下降端α２にあるときで（下降端検出スイッチＳＷ２をＯＮにするとき）、かつ、自重軸ストッパ４５がボール軸受け４２の上面に当接したとき（自重上下軸４１が下降端位置β２にあるとき）において、部品箱２に部品１が１個でもあれば取出せることができるように、下降端検出スイッチＳＷ２の位置が調整されている。その他、自重上下軸４１に対して自重軸ストッパ４５の位置が調整できるようにしても良い。
【００２３】
部品箱２に部品がない場合、図９に示すように、ツインロッド式エアシリンダ６２のロッドが下降し、下降端検出スイッチＳＷ２をＯＮにしてロッドの下降は停止する。すなわち、部品が無いので、下降端位置β２においてもストッパ５１が部品に当たらない。
したがって、光電式センサＰＨ１がＯＮ（遮光状態）となるので、部品無しと判定することができる。その後、直ちにツインロッド式エアシリンダ６２のロッドは上昇し、次の平面ポイントに移動するので、きわめて作業が効率的である。
【００２４】
チャック支持部４７を自重で上下動する自重上下軸４１に取り付け、上下本体６３はアクチュエータ（ツインロッド式エアシリンダ６２等）により、上昇端位置と下降端位置の２ポイントで上下動する。自重上下軸４１が下降端位置にあるときの確認センサであるＰＨ１は、いわば、ワーク検出（ワークが空）を兼ねるセンサとなっている。つまり、下降端での位置と、下降端でないはずれた位置を検出できる構成にしておくだけで、部品が空の場合の検出が行え、作業時間が大幅に低減できる。さらに、上下動作用アクチュエータのプログラミングも不要であって、装置の制御を簡素化することできる。
【００２５】
本発明の別の実施形態として、次のような変形形態が考えられる。
上下動作用アクチュエータは、本発明の一実施形態ではツインロッド式エアシリンダ６２であったが、上下本体６３を移動するアクチュエータはサーボ式であっても良く、この場合でも上下動作は２ポイントである。エアシリンダや油圧シリンダを用いることなく電動モータとねじ軸により上下動させても良い。
また、本発明の一実施形態では、部品箱２にマトリックス状かつ段積みされた部品を取出す場合としたが、これに限らず、部品供給部に段積みされた部品を取出して供給する供給部に適用しても良い。
ロボット本体１０は２軸の直交型ロボットであったが、これに限らずスカラー型ロボットであってもよく、その他周知のロボットに適用できる。
【符号の説明】
【００２６】
１部品
２部品箱
１０ロボット本体
１２ロボット本体Ｘ軸
１３ロボット本体Ｙ軸
２１チャック爪
２３エア平行チャック
４１自重上下軸
４３回り止め軸
４２、４３ボール軸受け
４５自重軸ストッパ
４７チャック支持部
５１ストッパ
６１中間プレート
６２ツインロッド式エアシリンダ
６３上下本体
６３’ 断面Ｌ字ブラケット
ＰＨ１光電式センサ
ＳＷ１上昇端検出スイッチ
ＳＷ２下降端検出スイッチ

【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面上で位置決めできる本体（１０）と、本体（１０）に取り付けられたアクチュエータ（６２）と、該アクチュエータ（６２）により駆動されて上昇端位置（α１）と下降端位置（α２）の２ポイントの位置で上下動する上下本体（６３）と、該上下本体（６３）に自重で上下動できるように貫通状態で設置された自重上下軸（４１）と、該自重上下軸（４１）がその下降端位置（β２）にあることを検出するセンサ（ＰＨ１）とを具備する段積み部品取出し装置において、
前記自重上下軸（４１）の上端部には、自重で下降することを停止させる自重軸ストッパ（４５）が設けられ、前記自重上下軸（４１）の下端部には、部品を把持するチャック（２１）と、前記自重上下軸（４１）を部品上面で停止させるためのストッパ（５１）が設けられていることを特徴とする段積み部品取出し装置。
【請求項２】
前記上下本体（６３）がその下降端位置（α２）にあるとき、前記自重上下軸（４１）がその下降端位置（β２）にあることを、前記センサ（ＰＨ１）が検出した場合、段積みされた部品が空であると判別するようにした請求項１に記載の段積み部品取出し装置。

【図１】