DE102020117016A1

DE102020117016A1 - Prüfvorrichtung, die den einsetzzustand eines steckverbinders bestimmt, und robotervorrichtung, die mit der prüfvorrichtung versehen ist

Info

Publication number: DE102020117016A1
Application number: DE102020117016.5A
Authority: DE
Inventors: Takahide MINE; Yoshitake Furuya
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2019-07-04
Filing date: 2020-06-29
Publication date: 2021-02-18
Also published as: JP7303051B2; US20210003535A1; CN112180300A; US11668679B2; JP2021012784A

Abstract

Eine Prüfvorrichtung umfasst einen Schwingungsoszillator, der Ultraschallwellen zu einem ersten Steckverbinder oszilliert; und einen Schwingungsempfänger, der an dem ersten Steckverbinder entstehende Schwingungen empfängt. Die Prüfvorrichtung umfasst eine Schwingungssteuervorrichtung, die die durch den Schwingungsempfänger empfangenen Schwingungen analysiert. Die Schwingungssteuervorrichtung erfasst durch eine Fourier-Transformation der durch den Schwingungsempfänger empfangenen Schwingungen eine Resonanzfrequenz. Die Schwingungssteuervorrichtung bestimmt auf Basis der erfassten Resonanzfrequenz das Einsetzausmaß des ersten Steckverbinders in Bezug auf einen zweiten Steckverbinder.

Description

Allgemeiner Stand der Technik
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Prüfvorrichtung, die den Einsetzzustand eines Steckverbinders bestimmt, und eine Robotervorrichtung, die mit der Prüfvorrichtung versehen ist.
Beschreibung des Stands der Technik
Im Prozess der Herstellung von Produkten kommt es vor, dass ein Steckverbinder in einen anderen Steckverbinder eingesetzt wird. Zum Beispiel wird ein Steckerverbinder in einen Buchsenverbinder eingesetzt. Wenn dabei die Tiefe, mit der der Steckerverbinder in den Buchsenverbinder eingesetzt wird, nicht passend ist, besteht die Gefahr, dass sich die Steckverbinder bei der Verwendung des Produkts lösen. Oder wenn an den Steckverbindern Klemmen, die Strom leiten, gebildet sind, besteht die Gefahr, dass es zu einem mangelhaften elektrischen Durchgang kommt.
Nach dem Stand der Technik ist eine Vorgangsweise bekannt, gemäß der an einem Steckverbinder eine Klaue ausgebildet wird, die mit dem anderen Steckverbinder eingreift. Durch den Eingriff der Klaue mit dem Eingreifbereich des anderen Steckverbinders wird der eine Steckverbinder an dem anderen Steckverbinder fixiert. Beim Eingriff der Klaue mit dem Eingreifbereich entsteht ein Geräusch oder eine Schwingung.
Es sind Vorrichtungen bekannt, die durch Erfassen dieses Geräuschs oder dieser Schwingung bestimmen, ob der eine Steckverbinder bis zu einer passenden Position in den anderen Steckverbinder eingesetzt ist oder nicht (siehe zum Beispiel die Patentoffenlegungsschrift 2010-199047 oder die Patentoffenlegungsschrift 2016-122568).
Nach dem Stand der Technik ist auch eine Vorrichtung bekannt, die beim Einsetzen eines Steckerstifts in ein Loch eines auf einem Substrat gebildeten Stegs Ultraschallwellen an den Steckerstift anlegt und den Steckerstift in Schwingungen versetzt (siehe zum Beispiel die Patentoffenlegungsschrift 2010-86868). Bei einer solchen Vorrichtung wird der Einsetzzustand des Steckerstifts in das Loch durch die Vornahme eines Vergleichs zwischen der Wellenform der von dem Steckerstift erhaltenen Reflexionswellen und der Wellenform der Reflexionswellen von dem Substrat bestimmt.
Kurzdarstellung der Erfindung
Die Tätigkeit des Verbindens eines Steckverbinders mit einem anderen Steckverbinder wird in dem Prozess des Anschließens einer elektrischen Schaltung vorgenommen. Beispielsweise wird ein Steckerverbinder in einen Buchsenverbinder, der an einer Leiterplatte fixiert ist, eingesetzt. Um den Einsetzzustand des Steckverbinders zu prüfen, kann ein Arbeiter eine Prüfung des Aussehens vornehmen oder eine Prüfung durch Tasten vornehmen. Oder es kann eine Prüfung des elektrischen Durchgangs zwischen dem einen Steckverbinder und dem anderen Steckverbinder vorgenommen werden.
Wenn der Arbeiter den Einsetzzustand des Steckverbinders bestimmt, kann es vorkommen, dass er sich bei der Bestimmung irrt. Oder bei der Prüfung des elektrischen Durchgangs kann das Einsetzausmaß des Steckverbinders trotz eines guten elektrischen Durchgangs zwischen den Steckverbindern gering sein.
Bei der herkömmlichen Technik besteht das Problem, dass beim Einsetzen eines Steckverbinders in einen anderen Steckverbinder eine quantitative Bestimmung des Einsetzzustands schwierig ist. Als Folge kommt es vor, dass sich die Steckverbinder trotz eines positiven Ergebnisses der Bestimmung, wenn der eine Steckverbinder in den anderen Steckverbinder eingesetzt wurde, bei einer Verwendung des Produkts lösen oder der elektrische Durchgang mangelhaft wird. Insbesondere besteht das Problem, dass es schwierig ist, das Einsetzausmaß des eingesetzten Steckverbinders richtig zu bestimmen.
Eine Prüfvorrichtung nach einer Form der vorliegenden Offenbarung prüft den Einsetzzustand eines ersten Steckverbinders, der eine mit einem zweiten Steckverbinder zusammenpassende Form aufweist, in den zweiten Steckverbinder. Die Prüfvorrichtung umfasst einen Schwingungsoszillator, der Ultraschallwellen zu dem ersten Steckverbinder oszilliert; und einen Schwingungsempfänger, der an dem ersten Steckverbinder entstehende Schwingungen empfängt. Die Prüfvorrichtung umfasst eine Schwingungssteuervorrichtung, die den Schwingungsoszillator antreibt und die durch den Schwingungsempfänger empfangenen Schwingungen analysiert. Die Schwingungssteuervorrichtung erfasst durch eine Fourier-Transformation der durch den Schwingungsempfänger empfangenen Schwingungen eine Resonanzfrequenz. Die Schwingungssteuervorrichtung bestimmt auf Basis der erfassten Resonanzfrequenz das Einsetzausmaß des ersten Steckverbinders in Bezug auf den zweiten Steckverbinder.
Eine Robotervorrichtung nach einer Form der vorliegenden Offenbarung umfasst die oben genannte Prüfvorrichtung; einen Roboter, der ein Arbeitswerkzeug bewegt; und eine Robotersteuervorrichtung, die den Roboter steuert. Die Prüfvorrichtung umfasst ein Arbeitswerkzeug, das den Schwingungsoszillator und den Schwingungsempfänger aufweist. Das Arbeitswerkzeug weist einen Greifmechanismus, der einen ersten Steckverbinder ergreift, und ein Basiselement, das den Greifmechanismus, den Schwingungsoszillator und den Schwingungsempfänger trägt, auf. Der Schwingungsoszillator ist so angeordnet, dass er in einem Zustand, in dem ein erster Steckverbinder durch den Greifmechanismus ergriffen wurde, Ultraschallwellen zu dem ersten Steckverbinder liefert. Der Schwingungsempfänger ist so angeordnet, dass er in einem Zustand, in dem der erste Steckverbinder durch den Greifmechanismus ergriffen wurde, die an dem ersten Steckverbinder entstehenden Schwingungen empfängt. Eine Referenzresonanzfrequenz, wenn der erste Steckverbinder mit einem passenden Einsetzausmaß in den zweiten Steckverbinder eingesetzt ist, ist vorab festgelegt. Die Schwingungssteuervorrichtung berechnet auf Basis der Resonanzfrequenz, die erfasst wird, wenn der erste Steckverbinder in den zweiten Steckverbinder eingesetzt wurde, und der Referenzresonanzfrequenz eine Position und eine Lage des Roboters, bei denen das Einsetzausmaß des ersten Steckverbinders passend wird, und gibt sie an die Robotersteuervorrichtung aus. Die Robotersteuervorrichtung treibt den Roboter so an, dass die von der Schwingungssteuervorrichtung erhaltene Position und Lage des Roboters erreicht wird.
Figurenliste

1 ist eine Schrägansicht einer Robotervorrichtung nach einer Ausführungsform.
2 ist ein Blockdiagramm der Robotervorrichtung nach der Ausführungsform.
3 ist eine Schrägansicht zur Erklärung des ersten Steckverbinders und des zweiten Steckverbinders bei der Ausführungsform.
4 ist eine von vorne her gesehene Schrägansicht eines ersten Arbeitswerkzeug bei der Ausführungsform.
5 ist eine von hinten her gesehene Schrägansicht des ersten Arbeitswerkzeugs.
6 ist eine schematische Schnittansicht der elektronischen Komponente eines Schwingungsdetektors bei der Ausführungsform.
7 ist eine vergrößerte Schrägansicht der Robotervorrichtung beim Anbringen des ersten Steckverbinders an dem zweiten Steckverbinder durch die Robotervorrichtung.
8 ist eine schematische Schnittansicht des ersten Steckverbinders und des zweiten Steckverbinders, wenn der erste Steckverbinder bis zu einer passenden Position in den zweiten Steckverbinder eingesetzt wurde.
9 ist ein Leistungsspektrum, wenn der erste Steckverbinder bis zu einer passenden Position in den zweiten Steckverbinder eingesetzt wurde.
10 ist eine schematische Schnittansicht des ersten Steckverbinders und des zweiten Steckverbinders, wenn das Einsetzausmaß des ersten Steckverbinders in Bezug auf den zweiten Steckverbinder äußerst gering ist.
11 ist ein Leistungsspektrum, wenn das Einsetzausmaß des ersten Steckverbinders in Bezug auf den zweiten Steckverbinder äußerst gering ist.
12 ist eine schematische Schnittansicht des ersten Steckverbinders und des zweiten Steckverbinders, wenn das Einsetzausmaß des ersten Steckverbinders in Bezug auf den zweiten Steckverbinder etwas gering ist.
13 ist ein Leistungsspektrum, wenn das Einsetzausmaß des ersten Steckverbinders in Bezug auf den zweiten Steckverbinder etwas gering ist.
14 ist eine schematische Schnittansicht des ersten Steckverbinders und des zweiten Steckverbinders, wenn das Einsetzausmaß des ersten Steckverbinders in Bezug auf den zweiten Steckverbinder groß ist.
15 ist ein Leistungsspektrum, wenn das Einsetzausmaß des ersten Steckverbinders in Bezug auf den zweiten Steckverbinder groß ist.
16 ist ein Ablaufdiagramm der Steuerung der Robotervorrichtung bei der Ausführungsform.
17 ist eine vergrößerte Schrägansicht der Robotervorrichtung, wenn durch die Robotervorrichtung eine Hilfsflüssigkeit auf die Oberfläche des ersten Steckverbinders aufgebracht wird.
18 ist eine von vorne her gesehene Schrägansicht eines zweiten Arbeitswerkzeugs bei der Ausführungsform.
19 ist eine von hinten her gesehene Schrägansicht des zweiten Arbeitswerkzeugs.
20 ist eine schematische Ansicht eines Prüfsystems bei der Ausführungsform.
21 ist ein Blockdiagramm des Prüfsystems.

Ausführliche Erklärung
Unter Bezugnahme auf 1 bis 21 werden eine Prüfvorrichtung und eine mit der Prüfvorrichtung versehene Robotervorrichtung bei einer Ausführungsform erklärt. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird eine Tätigkeit des Einsetzens eines ersten Steckverbinders in einen zweiten Steckverbinder vorgenommen. Die Prüfvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform prüft den Einsetzzustand des ersten Steckverbinders in den zweiten Steckverbinder. Zunächst wird die Robotervorrichtung, die mit einem Roboter und der Prüfvorrichtung versehen ist, erklärt.
1 ist eine schematische Schrägansicht der Robotervorrichtung bei der vorliegenden Ausführungsform. Die Robotervorrichtung 5 nimmt eine Tätigkeit zum Einsetzen eines ersten Steckverbinders 66 in einen an einem Substrat 65 fixierten zweiten Steckverbinder 67 und eine Prüfung des Einsetzzustands des ersten Steckverbinders 66 vor. Außerdem reguliert die Robotervorrichtung 5 auf Basis des Prüfergebnisses die Tiefe, mit der der erste Steckverbinder 65 in den zweiten Steckverbinder 67 eingesetzt ist.
Die Robotervorrichtung 5 umfasst ein erstes Arbeitswerkzeug 2, und einen Roboter 1 als Vorrichtung, die das erste Arbeitswerkzeug 2 bewegt. Die Robotervorrichtung 5 ist auf einer Werkbank 85 eingerichtet. Der Roboter 1 der vorliegenden Ausführungsform ist ein Knickarmroboter mit mehreren Gelenkabschnitten. Der Roboter 1 umfasst einen auf der Werkbank 85 fixierten Basisabschnitt 14 und eine auf dem Basisabschnitt 14 getragene Drehbasis 13. Die Drehbasis 13 ist so ausgeführt, dass sie in Bezug auf den Basisabschnitt 14 drehbar ist. Der Roboter 1 umfasst einen Oberarm 11 und einen Unterarm 12. Der Unterarm 12 wird über einen Gelenkabschnitt drehbar an der Drehbasis 13 gehalten. Der Oberarm 11 wird über einen Gelenkabschnitt drehbar an dem Unterarm 12 gehalten. Außerdem dreht sich der Oberarm 11 um eine zu der Verlaufsrichtung des Oberarms 11 parallele Achsenlinie.
Der Roboter 1 umfasst ein Handgelenk 15, das mit dem Ende des Oberarms 11 gekoppelt ist. Das Handgelenk 15 wird über einen Gelenkabschnitt drehbar an dem Oberarm 11 gehalten. Das Handgelenk 15 umfasst einen drehbar ausgeführten Flansch 16. Das Arbeitswerkzeug 2 ist an dem Flansch 16 fixiert. Der Roboter 1 der vorliegenden Ausführungsform weist sechs Gelenkabschnitte auf, doch besteht keine Beschränkung auf diese Form. Es kann ein beliebiger Roboter, der die Position und die Lage des Arbeitswerkzeugs verändern kann, eingesetzt werden.
Das Substrat 65 wird auf einem Tragelement 88, das auf der Werkbank 85 eingerichtet ist, getragen. Seitlich von dem Halteelement 88 sind mehrere erste Steckverbinder 66 zur Anbringung an dem Substrat 65 angeordnet. Die mehreren ersten Steckverbinder 66 sind in einer Aufnahme 87 untergebracht. Die Aufnahme 87 wird auf einem auf der Werkbank 85 fixierten Tragelement 86 getragen.
Das Werkzeug 2 der vorliegenden Ausführungsform ergreift die ersten Steckverbinder 66 durch Ansaugen. Die Robotervorrichtung 5 entnimmt durch Verändern der Position und der Lage des Roboters 1 einen in der Aufnahme 87 angeordneten ersten Steckverbinder 66. Dann setzt sie den ersten Steckverbinder 66 durch Verändern der Position und der Lage des Roboters 1 in einen an dem Substrat 65 fixierten zweiten Steckverbinder 67 ein.
2 zeigt ein Blockdiagramm der Robotervorrichtung bei der vorliegenden Ausführungsform. Unter Bezugnahme auf 1 und 2 umfasst der Roboter 1 eine Roboterantriebsvorrichtung, die die Position und die Lage des Roboters 1 verändert. Die Roboterantriebsvorrichtung umfasst mehrere Roboterantriebsmotoren 17, die die Aufbauelemente wie die Arme und das Handgelenk usw. antreiben. Durch den Antrieb mittels der Roboterantriebsmotoren 17 verändert sich die Ausrichtung der jeweiligen Aufbauelemente.
Die Robotervorrichtung 5 umfasst eine Robotersteuervorrichtung 4, die den Roboter 1 und das Arbeitswerkzeug 2 steuert. Die Robotersteuervorrichtung 4 umfasst eine Rechenverarbeitungsvorrichtung (einen Computer), die als Prozessor eine CPU (zentrale Verarbeitungseinheit) aufweist. Die Rechenverarbeitungsvorrichtung weist einen RAM (Direktzugriffsspeicher), einen ROM (Nurlesespeicher) usw. auf, die über einen Bus mit der CPU verbunden sind. In die Robotersteuervorrichtung 4 wird ein Betriebsprogramm 41 zur Vornahme der Steuerung des Roboters 1 und des Werkzeugs 2 eingegeben. Oder die Robotersteuervorrichtung 4 erzeugt das Betriebsprogramm 41 mittels einer Lehrbetätigung durch einen Betreiber.
Die Robotersteuervorrichtung 4 umfasst eine Speichereinheit 42, die Informationen im Zusammenhang mit der Steuerung der Robotervorrichtung 5 speichert. Die Speichereinheit 42 kann durch ein Speichermedium, das Informationen speichern kann, wie einen flüchtigen Speicher, einen nichtflüchtigen Speicher oder eine Festplatte oder dergleichen gebildet werden. Das Betriebsprogramm 41 wird in der Speichereinheit 42 gespeichert. Die Robotersteuervorrichtung 4 der vorliegenden Ausführungsform steuert den Roboter 1 und das Arbeitswerkzeug 2 auf Basis des Betriebsprogramms 41.
Die Robotersteuervorrichtung 4 umfasst eine Betriebssteuereinheit 43, die Betriebsbefehle ausgibt. Die Betriebssteuereinheit 43 entspricht dem gemäß dem Betriebsprogramm 41 betriebenen Prozessor. Die Betriebssteuereinheit 43 ist so ausgeführt, dass sie die in der Speichereinheit 42 gespeicherten Informationen auslesen kann. Der Prozessor wirkt durch Lesen des Betriebsprogramms 41 und Ausführen der in dem Betriebsprogramm 41 festgelegten Steuerung als Betriebssteuereinheit 43. Die Betriebssteuereinheit 43 gibt auf Basis des Betriebsprogramms 41 Betriebsbefehle zum Antrieb des Roboters 1 an eine Roboterantriebseinheit 45 aus. Die Roboterantriebseinheit 45 umfasst elektrische Schaltungen, die die Roboterantriebsmotoren 17 antreiben. Die Roboterantriebseinheit 45 versorgt die Roboterantriebsmotoren 17 auf Basis der Betriebsbefehle mit Strom.
Der Roboter 1 umfasst einen Zustandsdetektor, der die Position und die Lage des Roboters 1 erfasst. Der Zustandsdetektor bei der vorliegenden Ausführungsform umfasst Positionsdetektoren 18, die an den Roboterantriebsmotoren 17 angebracht sind. Die Positionsdetektoren 18 sind durch Codierer oder dergleichen gebildet. Die Robotersteuervorrichtung 4 erfasst die Position und die Lage des Roboters 1 auf Basis der Ausgänge der Positionsdetektoren 18.
Die Betriebssteuereinheit 43 gibt auf Basis des Betriebsprogramms 41 Betriebsbefehle zum Antrieb des Arbeitswerkzeugs 2 an eine Arbeitswerkzeugantriebseinheit 44 aus. Die Arbeitswerkzeugantriebseinheit 44 umfasst elektrische Schaltungen, die die Antriebsvorrichtung des Arbeitswerkzeugs 2 antreiben. Die Arbeitswerkzeugantriebseinheit 44 versorgt eine Luftzufuhrvorrichtung, die eine Luftpumpe und Ventile usw. zum Antrieb eines Zylinders 27 aufweist, auf Basis der Betriebsbefehle mit Strom. Die Arbeitswerkzeugantriebseinheit 44 versorgt eine Unterdruckvorrichtung, die eine Vakuumpumpe und Ventile usw. zum Antrieb einer Ansaugeinheit 22 aufweist, auf Basis der Betriebsbefehle mit Strom. Außerdem versorgt die Arbeitswerkzeugantriebseinheit 44 eine Hilfsflüssigkeitszufuhrvorrichtung, die eine Pumpe und Ventile usw. zur Zufuhr einer Hilfsflüssigkeit aufweist, auf Basis der Betriebsbefehle mit Strom.
3 ist eine Schrägansicht des ersten Steckverbinders, des zweiten Steckverbinders und des Substrats bei der vorliegenden Ausführungsform. Die Robotervorrichtung 5 der vorliegenden Ausführungsform ergreift den ersten Steckverbinder 66 und setzt ihn wie durch den Pfeil 91 gezeigt in den zweiten Steckverbinder 67 ein. Der zweite Steckverbinder 67 ist an dem Substrat 65 fixiert. Der erste Steckverbinder 66 weist eine in den zweiten Steckverbinder 67 passende Form auf. Der erste Steckverbinder 66 der vorliegenden Ausführungsform ist ein Steckerverbinder mit einem Vorsprungsbereich 66a. Der zweite Steckverbinder 67 ist ein Buchsenverbinder mit einem Vertiefungsbereich 67a. Der erste Steckverbinder 66 und der zweite Steckverbinder 67 sind so ausgeführt, dass der Vorsprungsbereich 66a in den Vertiefungsbereich 67a passt.
Außerdem sind an dem ersten Steckverbinder 66 und dem zweiten Steckverbinder 67 der vorliegenden Ausführungsform mehrere Elektroden gebildet. Die Elektroden des ersten Steckverbinders 66 und die Elektroden des zweiten Steckverbinders 67 gelangen durch Einsetzen des ersten Steckverbinders 66 in den zweiten Steckverbinder 67 miteinander in Kontakt wodurch ein elektrischer Durchgang erreicht wird.
4 zeigt eine von vorne her gesehene Schrägansicht des ersten Arbeitswerkzeugs bei der Ausführungsform. 5 zeigt eine von hinten her gesehene Schrägansicht des ersten Arbeitswerkzeugs bei der Ausführungsform. Unter Bezugnahme auf 4 und 5 wird das erste Arbeitswerkzeug 2 an dem Flansch 16 des Roboters 1 fixiert. Das Arbeitswerkzeug 2 umfasst ein Basiselement 21. Das Basiselement 21 weist einen Flanschabschnitt 21a, der an dem Flansch 16 des Handgelenks 15 fixiert wird, und einen hochstehenden Abschnitt 21b, der so ausgeführt ist, dass er sich von dem Flanschabschnitt 21a erstreckt, auf. Der hochstehende Abschnitt 21b ist so ausgeführt, dass er von dem Flanschabschnitt 21a vorsteht.
Das Arbeitswerkzeug 2 umfasst einen Greifmechanismus 81, der den ersten Steckverbinder 66 ergreift. Der Greifmechanismus 81 umfasst die Ansaugeinheit 22, die den ersten Steckverbinder 66 durch Ansaugen ergreift. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind mehrere Ansaugeinheiten 22 über ein Halteelement 26 an dem hochstehenden Abschnitt 21b fixiert. Die Ansaugeinheiten 22 sind so angeordnet, dass sie weiter als die Endfläche des hochstehenden Abschnitts 21b nach unten vorspringen. Es sind zwei Ansaugeinheiten 22 voneinander beabstandet angeordnet. Jede Ansaugeinheit 22 weist einen an dem Spitzenende angeordneten Saugnapf 23 auf. Der Saugnapf 23 ist aus einem verformbaren Material wie etwa Kautschuk oder dergleichen gebildet. An dem Ende, das zu jenem Ende, an dem der Saugnapf 23 angeordnet ist, entgegengesetzt ist, ist eine Luftleitung an die Ansaugeinheit 22 angeschlossen. Die Unterdruckvorrichtung umfasst ein Ventil zum Öffnen und Schließen der Fließwege der Vakuumpumpe und der Luftleitung.
Das Arbeitswerkzeug 2 umfasst einen Schwingungsdetektor 24 mit der Funktion zur Oszillation von Ultraschallwellen zu dem ersten Steckverbinder 66 und der Funktion zum Empfang der Schwingungen, die an dem ersten Steckverbinder 66 entstehen. Der Schwingungsdetektor 24 ist über das Haltelement 26 an dem hochstehenden Abschnitt 21b fixiert. Der Schwingungsdetektor 24 ist zwischen den Ansaugeinheiten 22 angeordnet. Der Schwingungsdetektor 24 weist eine an dem Spitzenende angeordnete elektronische Komponente 25 auf.
6 zeigt eine schematische Schnittansicht der elektronischen Komponente des Schwingungsdetektors. Die elektronische Komponente 25 weist einen Schwingungsoszillator 25a, der Ultraschallwellen zu dem ersten Steckverbinder 6 oszilliert, und einen Schwingungsempfänger 25b, der an dem ersten Steckverbinder 66 entstehende Schwingungen empfängt, auf. Der Schwingungsoszillator 25a und der Schwingungsempfänger 25b sind zum Beispiel durch Piezo-Elemente gebildet. Der Schwingungsoszillator 25a und der Schwingungsempfänger 25b sind im Inneren eines Gehäuses 25e angeordnet. Der Schwingungsoszillator 25a und der Schwingungsempfänger 25b sind an der Oberfläche eines Verzögerungselements 25c angeordnet. Zwischen dem Schwingungsoszillator 25a und dem Schwingungsempfänger 25b ist eine Trennplatte 25d zur Verhinderung einer Übertragung der Ultraschallwellen angeordnet. Die Trennplatte 25d ist so gebildet, dass sie das Verzögerungsmaterial 26c teilt.
Wenn ein Wechselstrom an den Schwingungsoszillator 25a angelegt wird, werden wie durch den Pfeil 94 gezeigt Ultraschallwellen zu dem ersten Steckverbinder 66 oszilliert. Schwingungen, die durch die Ultraschallwellen an dem ersten Steckverbinder 66 entstanden sind, breiten sich wie durch den Pfeil 95 gezeigt durch das Verzögerungsmaterial 25c aus. Dann werden die an dem ersten Steckverbinder 66 entstandenen Schwingungen durch den Schwingungsempfänger 25b erfasst. Ein Signal der durch den Schwingungsdetektor 24 erfassten Schwingungen wird über ein Kabel an die Schwingungssteuervorrichtung 7 ausgegeben.
Bei dem Schwingungsdetektor bei der vorliegenden Ausführungsform sind der Schwingungsoszillator und der Schwingungsempfänger im Inneren eines Gehäuses angeordnet, doch besteht keine Beschränkung auf diese Form. Der Schwingungsoszillator und der Schwingungsempfänger können auch gesondert angeordnet sein. Zum Beispiel kann der Schwingungsoszillator so angeordnet sein, dass er den ersten Steckverbinder berührt, und der Schwingungsempfänger so angeordnet sein, dass er den ersten Steckverbinder berührt.
Unter Bezugnahme auf 4 und 5 weist der Schwingungsdetektor 24 bei der vorliegenden Ausführungsform ein Gleitstück 24b, an dem die elektronische Komponente 25 fixiert ist, und einen Halteabschnitt 24a, das das Gleitstück 24b hält, auf. Das Gleitstück 24b ist so ausgeführt, dass es in Bezug auf den Halteabschnitt 24a wie durch den Pfeil 92 gezeigt gleitet. Im Inneren des Halteabschnitts 24a ist eine Feder angeordnet. Das Gleitstück 24b wird durch die Wirkung der Feder in die von dem Halteabschnitt 24a vorstehende Richtung vorgespannt. Die elektronische Komponente 25 ist so angeordnet, dass die Endfläche der elektronischen Komponente 25 durch die Wirkung der Feder über eine Ebene, die die Spitzenenden der Saugnäpfe 23 enthält, hinaus vorsteht. Wenn die elektronische Komponente 25 mit dem ersten Steckverbinder 66 in Kontakt gelangt ist, bewegt sie sich zum Inneren des Halteabschnitts 24a hin und wird sie mit einer passenden Presskraft gepresst.
Wenn der erste Steckverbinder 66 durch das Arbeitswerkzeug 2 ergriffen wird, gelangt zunächst die elektronische Komponente 25 mit der Oberfläche des ersten Steckverbinders 66 in Kontakt. Das Gleitstück 24b bewegt sich zum Inneren des Halteabschnitts 24a hin. Danach gelangen die Saugnäpfe 23 mit der Oberfläche des ersten Steckverbinders 66 in Kontakt und kann der erste Steckverbinder 66 durch Ansaugen ergriffen werden.
Das Arbeitswerkzeug 2 bei der vorliegenden Ausführungsform weist ein Zufuhrrohr 31 auf, das eine Hilfsflüssigkeit als Ausbreitungsförderungsmittel, das die Ausbreitung der Ultraschallwellen fördert, zu der Oberfläche des ersten Steckverbinders 66 liefert. Als Ausbreitungsförderungsmittel kann ein flüssiges Material, das die Ausbreitung der Ultraschallwellen fördert, eingesetzt werden. Das Ausbreitungsförderungsmittel kann auch ein Gel oder dergleichen, das über Viskosität verfügt, sein. Außerdem ist das Ausbreitungsförderungsmittel vorzugsweise eine flüchtige Flüssigkeit, damit sie nach dem Abschluss der Messung der Schwingungen verdampft. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird Ethanol als Ausbreitungsförderungsmittel verwendet. Das Zufuhrrohr 31 ist an die Hilfsflüssigkeitszufuhrvorrichtung, die einen Tank zur Lieferung der Hilfsflüssigkeit, eine Pumpe und ein Ventil usw. aufweist, angeschlossen.
Das Zufuhrrohr 31 wird über ein Rohrhalteelement 30 an dem hochstehenden Abschnitt 21b gehalten. Das Rohrhalteelement 30 hält das Zufuhrrohr 31 so, dass sich das Zufuhrrohr 31 in der Achsenrichtung bewegt. Das Zufuhrrohr 31 ist so angeordnet, dass es sich entlang der Verlaufsrichtung des hochstehenden Abschnitts 21b nach unten erstreckt. Das Arbeitswerkzeug 2 weist einen Mechanismus auf, der das Zufuhrrohr 31 zu dem ersten Steckverbinder 66 hin bewegt. Das Arbeitswerkzeug 2 weist den an dem hochstehenden Abschnitt 21b fixierten Zylinder 27 auf. Der Zylinder 27 weist einen Luftanschluss 27a und einen Kolben 27b auf. Der Luftanschluss 27a ist über eine Luftleitung an eine Luftzufuhrvorrichtung, die mit Druck beaufschlagte Luft zuführt, angeschlossen.
An dem Kolben 27b ist ein Rohrhalteelement 29 fixiert. Das Ende des Zufuhrrohrs 31 ist an dem Kolbenhalteelement 29 fixiert. Durch den Antrieb mittels des Zylinders 27 bewegen sich der Kolben 27b und das Rohrhalteelement 29 in die durch den Pfeil 93 gezeigten Richtungen. Durch die Bewegung des Kolbens 27b bewegt sich das Zufuhrrohr 31 in die Richtung, in der der erste Steckverbinder 66 angeordnet ist. Auf diese Weise ist das Zufuhrrohr 31, das sich in die Richtung zu dem ersten Steckverbinder 66 bewegt, an dem Arbeitswerkzeug 2 angeordnet.
Unter Bezugnahme auf 2, 4 und 5 umfasst die Robotervorrichtung 5 der vorliegenden Ausführungsform eine erste Prüfvorrichtung 8, die den Einsetzzustand des ersten Steckverbinders 66 in den zweiten Steckverbinder 67 prüft. Die Prüfvorrichtung 8 umfasst den Schwingungsdetektor 24, der den Schwingungsoszillator 25a und den Schwingungsempfänger 25b aufweist, und die Schwingungssteuervorrichtung 7. Die Schwingungssteuervorrichtung 7 weist eine Funktion zum Antrieb des Schwingungsoszillators 25a und eine Funktion zur Analyse der durch den Schwingungsempfänger 25b empfangenen Schwingungen auf.
Die Schwingungssteuervorrichtung 7 umfasst eine Rechenvorrichtung (einen Computer), die als Prozessor eine CPU aufweist. Die Schwingungssteuervorrichtung 7 ist so ausgeführt, dass sie mit der Robotersteuervorrichtung 4 kommuniziert. Die Schwingungssteuervorrichtung 7 weist eine Speichereinheit 77 auf, die Informationen im Zusammenhang mit den Schwingungen speichert. Die Speichereinheit 77 kann durch ein Speichermedium, das Informationen speichern kann, wie einen flüchtigen Speicher, einen nichtflüchtigen Speicher oder eine Festplatte oder dergleichen gebildet werden.
Die Schwingungssteuervorrichtung 7 erzeugt auf Basis des Betriebsprogramms 41 Ultraschallwellen und empfängt Schwingungen. Die Schwingungssteuervorrichtung 7 weist eine Oszillationssteuereinheit 75 auf, die den Schwingungsoszillator 25a steuert. Die Oszillationssteuereinheit 75 gibt auf Basis des Betriebsprogramms 41 einen Betriebsbefehl zum Antrieb des Schwingungsoszillators 25a an eine Oszillatorantriebseinheit 76 aus. Die Oszillatorantriebseinheit 76 weist elektrische Schaltungen zum Antrieb des Schwingungsoszillators 25a auf. Die Oszillatorantriebseinheit 76 versorgt den Schwingungsoszillator 25a auf Basis des Betriebsbefehls mit Strom.
Der Schwingungsempfänger 25b kann die Größe der Schwingungen in Bezug auf die Zeit erfassen. Die Schwingungssteuervorrichtung 7 weist eine Analyseeinheit 70 zum Analysieren der durch den Schwingungsempfänger 25b empfangenen Schwingungen auf. Die Analyseeinheit 70 weist eine Umwandlungseinheit 71 auf, die durch Vornehmen einer Fourier-Transformation an den durch den Schwingungsempfänger 25b erfassten Schwingungen ein Leistungsspektrum berechnet. Die Analyseeinheit 70 weist eine Resonanzfrequenzerfassungseinheit 72 auf, die auf Basis des durch die Umwandlungseinheit 76 berechneten Leistungsspektrums die Resonanzfrequenz der Schwingungen erfasst.
Die Analyseeinheit 70 weist eine Bestimmungseinheit 73 auf, die auf Basis der durch die Resonanzfrequenzerfassungseinheit 72 erfassten Resonanzfrequenz eine Bestimmung vornimmt. Die Bestimmungseinheit 73 bestimmt die Tiefe, mit der der erste Steckverbinder 66 in Bezug auf den zweiten Steckverbinder 67 eingesetzt ist. Das heißt, die Bestimmungseinheit 73 nimmt eine Bestimmung des Einsetzausmaßes des ersten Steckverbinders 66 in Bezug auf den zweiten Steckverbinder 67 vor. Die Analyseeinheit 70 weist eine Betriebsbefehlseinheit 74 auf, die auf Basis des Bestimmungsergebnisses durch die Bestimmungseinheit 73 einen Betriebsbefehl zum Antrieb des Roboters 1 ausgibt. Die Betriebsbefehlseinheit 74 gibt einen Befehl zur Veränderung der Position und der Lage des Roboters 1 an die Robotersteuereinheit 4 aus.
Die Einheiten wie die Schwingungssteuereinheit 75, die Analyseeinheit 70 und die in der Analyseeinheit 70 enthaltene Umwandlungseinheit 71 entsprechen dem gemäß dem Betriebsprogramm 41 betriebenen Prozessor. Der Prozessor liest das Betriebsprogramm 41 und wirkt durch Vornehmen der in dem Betriebsprogramm 41 festgelegten Steuerungen als die jeweilige Einheit.
7 zeigt eine vergrößerte Schrägansicht des Bereichs des Arbeitswerkzeugs beim Einsetzen des ersten Steckverbinders in den zweiten Steckverbinder durch die Robotervorrichtung. Das Arbeitswerkzeug 2 kann den ersten Steckverbinder 66 durch die Ansaugeinheiten 22 ergreifen. Dann kann der erste Steckverbinder 66 durch Verändern der Position und der Lage des Roboters 1 in den zweiten Steckverbinder 67 eingesetzt werden. Dabei steht die elektronische Komponente 25 des Schwingungsdetektors 24 mit der Oberfläche des ersten Steckverbinders 66 in Kontakt.
Der Schwingungsoszillator 25a der vorliegenden Ausführungsform ist so angeordnet, dass er dem ersten Steckverbinder 66 in einem Zustand, in dem der erste Steckverbinder 66 durch die Ansaugeinheiten 55 ergriffen wurde, Ultraschallwellen liefern kann. Und der Schwingungsempfänger 25b ist so angeordnet, dass er dann, wenn der erste Steckverbinder 66 durch die Ansaugeinheiten 22 ergriffen wurde, die an dem ersten Steckverbinder 66 entstehenden Schwingungen empfängt. Durch Einsetzen dieses Aufbaus ist es in dem Zustand, in dem der erste Steckverbinder 66 ergriffen wurde, möglich, den Einsetzzustand des ersten Steckverbinders 66 in den zweiten Steckverbinder 67 zu bestimmen.
8 zeigt eine schematische Schnittansicht des ersten Steckverbinders und des zweiten Steckverbinders, wenn der erste Steckverbinder mit einem passenden Einsetzausmaß in den zweiten Steckverbinder eingesetzt wurde. Der erste Steckverbinder 66 wird durch die Robotervorrichtung 5 in der durch den Pfeil 96 gezeigten Richtung eingesetzt. Bei der vorliegenden Ausführungsform steht die Bodenfläche des Vorsprungsbereichs 66a des ersten Steckverbinders 66 mit der Bodenfläche des Vertiefungsbereichs 67a des zweiten Steckverbinders 67 in Kontakt, wenn der erste Steckverbinder 66 in Bezug auf den zweiten Steckverbinder 67 bis zu der passenden Tiefe eingesetzt wurde.
9 zeigt ein Diagramm nach der Fourier-Transformation, das erhalten wird, wenn der erste Steckverbinder passend tief eingesetzt wurde. 9 ist ein durch die Umwandlungseinheit 71 erlangtes Leistungsspektrum. Unter Bezugnahme auf 2 und 9 gibt die Oszillationssteuereinheit 75 einen Befehl zur Oszillation von Ultraschallwellen an den Schwingungsoszillator 25 aus, nachdem die Robotervorrichtung 5 den ersten Steckverbinder 66 in den zweiten Steckverbinder 67 eingesetzt hat. Bei der vorliegenden Ausführungsform steuert die Oszillationssteuereinheit 75 den Schwingungsoszillator 25a so, dass dieser Ultraschallwellen unter fortlaufender Veränderung der Frequenz oszilliert. Zum Beispiel steuert die Oszillationssteuereinheit 75 den Schwingungsoszillator 25 so, dass die Frequenz der Ultraschallwellen fortlaufend von einer niedrigen Frequenz zu einer hohen Frequenz hin verändert wird, damit sie ein Band von Resonanzfrequenzen, deren Entstehung durch Resonanz erwartet wird, umfassen.
Durch die Vornahme der Steuerung der Oszillation von Ultraschallwellen mit unterschiedlichen Frequenzen unter fortlaufender Veränderung der Frequenz kann sicher eine Resonanz, die abhängig von dem Aufbau und dem Material usw. des ersten Steckverbinders 66, des zweiten Steckverbinders 67 und des Substrats 65 bestimmt wird, hervorgebracht werden. Als Folge kann die Resonanzfrequenz sicher erfasst werden.
Die Steuerung der Oszillation von Ultraschallwellen durch die Oszillationssteuereinheit ist nicht auf diese Form beschränkt. Die Oszillationssteuereinheit kann den Schwingungsoszillator auch so steuern, dass er Ultraschallwellen unter geringfügiger Veränderung der Frequenz diskret oszilliert. Oder die Oszillationssteuereinheit kann die Steuerung auch so vornehmen, dass Ultraschallwellen mit einer Frequenz oszilliert werden, und bei Nichtaufreten einer Resonanz Ultraschallwellen mit einer anderen Frequenz oszilliert werden.
Die Umwandlungseinheit 71 der vorliegenden Ausführungsform nimmt eine Fourier-Transformation der Stärke der Schwingungen, die eine Funktion der Zeit ist, vor und erlangt ein Leistungsspektrum. Wie in 9 gezeigt ist, gibt bei dem Leistungsspektrum die Querachse die Frequenz f der Schwingungen und die Längsachse die Stärke I der Schwingungen, die der Amplitude der Schwingungen entspricht, an. Die Resonanzfrequenzerfassungseinheit 72 erfasst auf Basis der Stärke I des Leistungsspektrums die Resonanzfrequenz. Die Resonanzfrequenzerfassungseinheit 72 bei der vorliegenden Ausführungsform erfasst eine Frequenz, bei der die Stärke I größer als ein vorab festgelegter Bestimmungswert Ix ist, als Resonanzfrequenz. Dieser Bestimmungswert Ix wurde vorab in der Speichereinheit 77 gespeichert. Bei dem Beispiel, das in 9 gezeigt ist, wird durch die Resonanzfrequenzerfassungseinheit 72 die Resonanzfrequenz fc erfasst.
Wenn der erste Steckverbinder 66 im passenden Ausmaß eingesetzt ist, schwingen der erste Steckverbinder 66 und der zweite Steckverbinder 67 mit der Resonanzfrequenz fc. Bei der vorliegenden Ausführungsformen wird diese Resonanzfrequenz als Referenzresonanzfrequenz fc bezeichnet. Außerdem ist bei der vorliegenden Ausführungsform vorab ein Entscheidungsbereich für die Resonanzfrequenz festgelegt, um zu bestimmen, ob das Einsetzausmaß des ersten Steckverbinders 66 in einem zulässigen Bereich liegt oder nicht. Der Entscheidungsbereich wird so festgelegt, dass er die Referenzresonanzfrequenz fc enthält. Der Entscheidungsbereich der Resonanzfrequenz ist in der Speichereinheit 77 gespeichert.
Bei der vorliegenden Ausführungsform werden an dem ersten Steckverbinder 66 und dem zweiten Steckverbinder 67 Schwingungen hervorgerufen, wenn wenigstens ein Teil des ersten Steckverbinders 66 in den zweiten Steckverbinder 67 eingesetzt ist. Die Resonanzfrequenz verändert sich abhängig von der Tiefe, mit der der erste Steckverbinder 66 in den zweiten Steckverbinder 67 eingesetzt ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform werden der erste Steckverbinder 66 und der zweite Steckverbinder 67 absichtlich in Schwingungen versetzt und wird die Resonanzfrequenz erfasst. Dann wird auf Basis dieser Resonanzfrequenz bestimmt, ob das Einsetzausmaß des ersten Steckverbinders 66 passend ist oder nicht.
Wenn die Resonanzfrequenz f, die durch die Resonanzfrequenzerfassungseinheit 72 erfasst wurde, innerhalb des Entscheidungsbereichs liegt, bestimmt die Bestimmungseinheit 73 der Analyseeinheit 70, dass das Einsetzausmaß des ersten Steckverbinders 66 passend ist. Andererseits bestimmt die Bestimmungseinheit 72, dass das Einsetzausmaß nicht passend ist, wenn die Resonanzfrequenz f, die durch die Resonanzfrequenzerfassungseinheit 72 erfasst wurde, von dem Entscheidungsbereich abweicht.
10 zeigt eine schematische Schnittansicht des ersten Steckverbinders und des zweiten Steckverbinders, wenn das Einsetzausmaß des ersten Steckverbinders äußerst gering ist. 11 zeigt ein Diagramm nach der Fourier-Transformation, wenn das Einsetzausmaß des ersten Steckverbinders äußerst gering ist. Unter Bezugnahme auf 10 und 11 schwingt der erste Steckverbinder 66 bei der Anlegung von Ultraschallwellen im Fall einer äußerst seichten Einsetztiefe des ersten Steckverbinders 66 in Bezug auf den zweiten Steckverbinder 67 mit einer kleinen Frequenz. Die durch die Resonanzfrequenzerfassungseinheit erfasste Resonanzfrequenz f1 wird kleiner als die Referenzresonanzfrequenz fc. Bei dem Beispiel, das in 11 gezeigt ist, wird die Resonanzfrequenz f1 kleiner als der Entscheidungsbereich. Die Bestimmungseinheit 73 kann bestimmen, dass das Einsetzausmaß des ersten Steckverbinders 66 gering ist.
12 zeigt eine schematische Schnittansicht des ersten Steckverbinders und des zweiten Steckverbinders, wenn das Einsetzausmaß des ersten Steckverbinders etwas gering ist. 13 zeigt ein Diagramm nach der Fourier-Transformation, wenn das Einsetzausmaß des ersten Steckverbinders etwas gering ist. Unter Bezugnahme auf 12 und 13 wird die durch die Resonanzfrequenzerfassungseinheit 72 erfasste Resonanzfrequenz f2 kleiner als die Referenzresonanzfrequenz fc, da die Einsetztiefe des ersten Steckverbinders 66 seicht ist. Bei dem Beispiel, das in 13 gezeigt ist, ist die Resonanzfrequenz f2 kleiner als der Entscheidungsbereich. Daher kann die Bestimmungseinheit 73 bestimmen, dass das Einsetzausmaß des ersten Steckverbinders 66 gering ist. Da der erste Steckverbinder 66 bei dem in 12 gezeigten Zustand tiefer als bei dem in 10 gezeigten Zustand eingesetzt ist, liegt die Resonanzfrequenz f2 näher an der Referenzresonanzfrequenz fc als die Resonanzfrequenz f1.
14 zeigt eine schematische Schnittansicht des ersten Steckverbinders und des zweiten Steckverbinders, wenn das Einsetzausmaß des ersten Steckverbinders größer als das passende Einsetzausmaß ist. 15 zeigt ein Diagramm nach der Fourier-Transformation, wenn das Einsetzausmaß des ersten Steckverbinders größer als das passende Einsetzausmaß ist. Unter Bezugnahme auf 14 und 15 kann es vorkommen, dass die Robotervorrichtung 5 den ersten Steckverbinder 66 wie durch den Pfeil 96 gezeigt mit einem größeren Einsetzausmaß als dem passenden Einsetzausmaß einsetzt. Bei dem Beispiel, das in 14 gezeigt ist, ist das Substrat 65, an dem der zweite Steckverbinder 67 fixiert ist, geringfügig gebogen, da der erste Steckverbinder 66 tief eingesetzt ist. Hier wird die Resonanzfrequenz f3, die durch die Resonanzfrequenzerfassungseinheit 72 erfasst wird, größer als die Referenzresonanzfrequenz fc. Bei dem Beispiel, das in 15 gezeigt ist, ist die Resonanzfrequenz f3 größer als der Entscheidungsbereich. In diesem Fall kann die Bestimmungseinheit 73 bestimmen, dass das Einsetzausmaß des ersten Steckverbinders 66 größer als das passende Einsetzausmaß ist.
Auf diese Weise kann die Bestimmungseinheit 73 der Analyseeinheit 70 bei der vorliegenden Ausführungsform bestimmen, ob das Einsetzausmaß des ersten Steckverbinders 66 passend ist oder nicht.
Unter Bezugnahme auf 10 bis 13 entfernt sich die durch die Resonanzfrequenzerfassungseinheit 72 erfasste Resonanzfrequenz f umso weiter von der Referenzresonanzfrequenz fc, je mehr das Einsetzausmaß des ersten Steckverbinders 66 von dem passenden Einsetzausmaß abweicht. Auf Basis des Unterschieds Δf zwischen der Referenzresonanzfrequenz fc und der erfassten Resonanzfrequenz f kann das Einsetzausmaß des ersten Steckverbinders 66 (seine Einsetztiefe) geschätzt werden. Die Schwingungssteuervorrichtung 7 der vorliegenden Ausführungsform nimmt auf Basis der durch die Resonanzfrequenzerfassungseinheit 72 erfassten Resonanzfrequenz f und der Referenzresonanzfrequenz fc eine Korrektursteuerung zur Korrektur der Position und der Lage des Roboters 1 vor. Insbesondere kann die Schwingungssteuervorrichtung 7 die Korrektursteuerung vornehmen, wenn die durch die Resonanzfrequenzerfassungseinheit 72 erfasste Resonanzfrequenz von dem Entscheidungsbereich abweicht.
Die Analyseeinheit 70 weist die Betriebsbefehlseinheit 74 auf, die auf Basis der durch die Resonanzfrequenzerfassungseinheit 72 erfassten Resonanzfrequenz einen Befehl zur Korrektur der Position und der Lage des Roboters 1 ausgibt. Die Betriebsbefehlseinheit 74 berechnet auf Basis der erfassten Resonanzfrequenz f1, f2, f3 und der Referenzresonanzfrequenz fc die Position und die Lage des Roboters 1, wenn das Einsetzausmaß des ersten Steckverbinders 66 passend ist. Die Betriebsbefehlseinheit 74 gibt die korrigierte Position und Lage des Roboters 1 an die Robotersteuervorrichtung 4 aus. Die Betriebssteuereinheit 43 der Robotersteuervorrichtung 4 treibt den Roboter 1 so an, dass er die von der Schwingungssteuervorrichtung 7 erhaltene Position und Lage des Roboters 1 erreicht.
Zum Beispiel berechnet die Betriebsbefehlseinheit 74 bei dem Beispiel, das in 10 und 11 gezeigt ist, den Unterschied Δf zwischen der Referenzresonanzfrequenz fc und der durch die Resonanzfrequenzerfassungseinheit 72 erfassten Resonanzfrequenz f1. Bewegungsausmaße der Position und der Lage des Roboters 1 (Bewegungsausmaße des ersten Steckverbinders 66) in Bezug auf Unterschiede Δf der Resonanzfrequenzen wurde vorab in der Speichereinheit 77 gespeichert. Das Bewegungsausmaß wird umso größer, je größer der Unterschied Δf der Resonanzfrequenzen wird. Die Betriebsbefehlseinheit 74 berechnet auf Basis des Unterschieds Δf der Resonanzfrequenzen das Bewegungsausmaß der Position und der Lage des Roboters 1.
Die Betriebsbefehlseinheit 74 berechnet die Position und die Lage des Roboters 1, wenn der erste Steckverbinder 66 bis zu der passenden Position eingesetzt wird, auf Basis der gegenwärtigen Position und Lage des Roboters 1 und des Bewegungsausmaßes des Roboters 1. Bei dem vorliegenden Beispiel berechnet die Betriebsbefehlseinheit 74 die Position und die Lage des Roboters nach einem erneuten Einsetzen des ersten Steckverbinders 66. Die Betriebsbefehlseinheit 74 gibt die korrigierte Position und Lage des Roboters 1 an die Robotersteuervorrichtung 4 aus. Die Betriebssteuereinheit 43 der Robotersteuervorrichtung 4 korrigiert die Position und die Lage des Roboters 1.
Auch bei dem Beispiel, das in 14 und 15 gezeigt ist, kann die Betriebsbefehlseinheit 74 auf Basis des Unterschieds Δf zwischen der durch die Resonanzfrequenzerfassungseinheit 72 erfassten Resonanzfrequenz f3 und der Referenzresonanzfrequenz fc das Bewegungsausmaß (das Ausmaß des Zurückziehens) des ersten Steckverbinders 6 berechnen. Die Betriebsbefehlseinheit 74 berechnet die Position und die Lage des Roboters 1, wenn der erste Steckverbinder 66 an der passenden Position angeordnet wird, auf Basis des Ausmaßes des Zurückziehens des ersten Steckverbinders 66 und der gegenwärtigen Position und Lage des Roboters 1. Die Betriebsbefehlseinheit 74 gibt die Position und die Lage des Roboters 1 nach dem Bewegen an die Robotersteuervorrichtung 4 aus. Die Betriebssteuereinheit 43 der Robotersteuervorrichtung 4 korrigiert die Position und die Lage des Roboters 1.
16 ist ein Ablaufdiagramm der Steuerung der Robotervorrichtung bei der vorliegenden Ausführungsform. Die Steuerung, die in 16 gezeigt ist, kann mit jedem Einsetzen eines ersten Steckverbinders 66 ausgeführt werden. Unter Bezugnahme auf 1 und 2 ist der erste Steckverbinder 66, der an einem an dem Substrat 65 fixierten zweiten Steckverbinder 67 angebracht wird, in einer Aufnahme 87 angeordnet. In Schritt 101 wird Ethanol als Hilfsflüssigkeit auf die Oberfläche des in der Aufnahme 87 angeordneten ersten Steckverbinders 66 aufgebracht.
17 zeigt eine vergrößerte Schrägansicht des Arbeitswerkzeugs bei der Aufbringung der Hilfsflüssigkeit auf den ersten Steckverbinder. Unter Bezugnahme auf 5 und 17 verändert die Betriebssteuereinheit 43 der Robotersteuervorrichtung 4 die Position und die Lage des Roboters 1 so, dass das Zufuhrrohr 31 des Arbeitswerkzeugs 2 direkt über dem in der Aufnahme 87 angeordneten ersten Steckverbinder 66 eingerichtet wird. Die Betriebssteuereinheit 43 bewegt das Zufuhrrohr 31 durch Antreiben des Zylinders 27. Das Zufuhrrohr 31 wird abwärts bewegt. Das Spitzenende des Zufuhrrohrs 31 ragt weiter als das untere Ende des Schwingungsdetektors 24 und die unteren Enden der Ansaugeinheiten 22 nach unten vor. Das Spitzenende des Zufuhrrohrs 31 wird geringfügig über der Oberfläche des ersten Steckverbinders 66 angeordnet. Durch das derartige Versehen des Arbeitswerkzeugs 2 mit einem Mechanismus, der das Zufuhrrohr 31 bewegt, kann bei der Lieferung der Hilfsflüssigkeit durch das Zufuhrrohr 31 vermieden werden, dass die Ansaugeinheiten 22 oder der Schwingungsdetektor 24 mit dem in der Aufnahme 87 angeordneten ersten Steckverbinder 66 in Kontakt gelangen.
Das Zufuhrrohr 31 wird direkt über jener Stelle der Oberfläche des ersten Steckverbinders 66, die mit der elektronischen Komponente 25 in Kontakt gelangt, angeordnet. Die Betriebssteuereinheit 43 tropft durch Antreiben der Hilfsflüssigkeitszufuhrvorrichtung die Hilfsflüssigkeit auf die Stelle, mit der die elektronische Komponente 25 des Schwingungsdetektors 24 in Kontakt gelangt. Danach bringt die Betriebssteuereinheit 43 das Zufuhrrohr 31 durch Antreiben des Zylinders 27 an seine ursprüngliche Position zurück.
Unter Bezugnahme auf 16 wird in Schritt 102 der erste Steckverbinder 66 durch Verändern der Position und der Lage des Roboters 1 durch die Robotersteuervorrichtung 4 mittels der Ansaugeinheiten 22 ergriffen. Dabei steht die elektronische Komponente 25 des Schwingungsdetektors 24 mit der Oberfläche des ersten Steckverbinders 66 in Kontakt. In den Bereich, in dem die elektronische Komponente 25 und die Oberfläche des ersten Steckverbinders 66 in Kontakt stehen, wurde die Hilfsflüssigkeit geliefert. Selbst wenn die elektronische Komponente 25 und die Oberfläche des ersten Steckverbinders 66 in Kontakt stehen, ist es möglich, dass zwischen der elektronischen Komponente 25 und der Oberfläche des ersten Steckverbinders 66 ein winziger Zwischenraum gebildet wird. Die Hilfsflüssigkeit füllt diesen Zwischenraum aus. Daher können sich die Ultraschallwellen, die von der elektronischen Komponente 25 oszilliert werden, wirksam über die Hilfsflüssigkeit zu dem ersten Steckverbinder 66 ausbreiten.
Die Robotervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ist mit einem Zufuhrrohr und einer Hilfsflüssigkeitszufuhrvorrichtung zur Zufuhr einer Hilfsflüssigkeit versehen, doch besteht keine Beschränkung auf diese Form. Das Arbeitswerkzeug braucht nicht mit einem Zufuhrrohr und einer Hilfsflüssigkeitszufuhrvorrichtung versehen zu sein.
Als nächstes wird in Schritt 103 der erste Steckverbinder 66 in den zweiten Steckverbinder 67 eingesetzt. Unter Bezugnahme auf 3 und 7 wird der Vorsprungsbereich 66a des ersten Steckverbinders 66 durch Verändern der Position und der Lage des Roboters 1 durch die Robotersteuervorrichtung 4 in den Vertiefungsbereich 67a des zweiten Steckverbinders 67 eingesetzt. Danach hält der Roboter 1 an und behält er die Position und die Lage bei.
Als nächstes steuert die Oszillationssteuereinheit 75 der Schwingungssteuervorrichtung 7 in Schritt 104 den Schwingungsoszillator 25a in dem Zustand, in dem die Ansaugeinheiten 22 den ersten Steckverbinder 66 ergriffen haben, so, dass er Ultraschallwellen oszilliert. Der Schwingungsempfänger 25b empfängt die an dem ersten Steckverbinder 66 und dem zweiten Steckverbinder 67 entstehenden Schwingungen.
Dann nimmt die Umwandlungseinheit 71 der Analyseeinheit 70 in Schritt 105 eine Fourier-Transformation der als Funktion der Zeit erlangten Stärke der Schwingungen vor. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird eine FFT(Fast-Fourier-Transform)-Analyse vorgenommen. Als Folge kann wie in 11, 13 und 15 gezeigt ein Diagramm (Leistungsspektrum) der Stärke der Schwingungen in Bezug auf die Frequenz erhalten werden.
Als nächstes erfasst die Resonanzfrequenzerfassungseinheit 72 der Analyseeinheit 70 in Schritt 106 die Resonanzfrequenz in dem Zustand, in dem der erste Steckverbinder 66 in den zweiten Steckverbinder 67 eingesetzt ist.
Dann bestimmt die Bestimmungseinheit 73 der Analyseeinheit 70 in Schritt 107, ob die durch die Resonanzfrequenzerfassungseinheit 72 erfasste Resonanzfrequenz kleiner als der Entscheidungsbereich ist oder nicht. Wenn die Resonanzfrequenz in Schritt 107 kleiner als der Entscheidungsbereich ist, geht die Steuerung zu Schritt 108 über. Beispielsweise geht die Steuerung bei dem in 11 oder in 13 gezeigten Zustand der Resonanzfrequenz zu Schritt 108 über.
In Schritt 108 berechnet die Betriebsbefehlseinheit 74 auf Basis der durch die Resonanzfrequenzerfassungseinheit 72 erfassten Resonanzfrequenz und der Referenzresonanzfrequenz ein Einpressausmaß für den ersten Steckverbinder 66 (das Bewegungsausmaß des Roboters 1). Die Betriebsbefehlseinheit 74 berechnet die Position und die Lage des Roboters 1 nach dem Einpressen des ersten Steckverbinders 66.
Dann gibt die Betriebsbefehlseinheit 74 in Schritt 109 die Position und die Lage des Roboters 1 nach der Korrektur an die Robotersteuervorrichtung 4 aus. Die Betriebssteuereinheit 43 der Robotersteuereinheit 4 treibt den Roboter 1 so an, dass die erlangte Position und Lage des Roboters 1 erreicht wird. Die Betriebsbefehlseinheit 74 kann auch das Bewegungsausmaß des Roboters 1 an die Robotersteuervorrichtung 4 ausgeben. Die Betriebssteuereinheit 43 der Robotersteuervorrichtung 4 kann den Roboter 1 auf Basis des Bewegungsausmaßes des Roboters 1 antreiben. Danach kehrt die Steuerung zu Schritt 104 zurück.
Wenn die Resonanzfrequenz in Schritt 107 innerhalb des Entscheidungsbereichs liegt, oder wenn sie größer als der Entscheidungsbereich ist, geht die Steuerung zu Schritt 110 über. In Schritt 110 bestimmt die Bestimmungseinheit 73, ob die durch die Resonanzfrequenzerfassungseinheit 72 erfasste Resonanzfrequenz größer als der Entscheidungsbereich ist oder nicht. Wenn die Resonanzfrequenz in Schritt 110 größer als der Entscheidungsbereich ist, geht die Steuerung zu Schritt 111 über. Beispielsweise geht die Steuerung bei dem in 15 gezeigten Zustand der Resonanzfrequenz zu Schritt 111 über.
In Schritt 111 berechnet die Betriebsbefehlseinheit 74 auf Basis der durch die Resonanzfrequenzerfassungseinheit 72 erfassten Resonanzfrequenz und der Referenzresonanzfrequenz ein Rückzugsausmaß des ersten Steckverbinders 66 (ein Bewegungsausmaß des Roboters 1). Die Betriebsbefehlseinheit 74 berechnet die Position und die Lage des Roboters 1 nach dem Zurückziehen des ersten Steckverbinders 66. Die Betriebsbefehlseinheit 74 gibt die Position und Lage des Roboters 1 nach der Korrektur an die Robotersteuervorrichtung 4 aus. Die Robotersteuervorrichtung 4 steuert den Roboter 1 so, dass die erlangte Position und Lage des Roboters 1 erreicht wird. Dann kehrt die Steuerung zu Schritt 104 zurück. Auf diese Weise wird der Betrieb des Roboters 1 bei der Korrektursteuerung der vorliegenden Ausführungsform wiederholt, bis die dem Einsetzzustand des ersten Steckverbinders 66 entsprechend erfasste Resonanzfrequenz in den Entscheidungsbereich gelangt.
Wenn die Resonanzfrequenz in Schritt 110 nicht größer als der Entscheidungsbereich ist, liegt die durch die Resonanzfrequenzerfassungseinheit 72 erfasste Resonanzfrequenz innerhalb des Entscheidungsbereichs. Das heißt, es kann bestimmt werden, dass das Einsetzausmaß des ersten Steckverbinders 66 passend ist. In diesem Fall endet die Steuerung. Das Substrat 65, an dem ein erster Steckverbinder 66 angebracht wird, wird ausgetauscht und eine Tätigkeit zur Anbringung eines ersten Steckverbinders 66 an dem neuen Substrat 65 vorgenommen.
Bei der Robotervorrichtung 5 der vorliegenden Ausführungsform kann nach dem Einsetzen des ersten Steckverbinders 66 in den zweiten Steckverbinder 67 bestimmt werden, ob das Einsetzausmaß des ersten Steckverbinders 66 passend ist oder nicht. Und wenn das Einsetzausmaß nicht passend ist, wird das Bewegungsausmaß des Roboters 1 berechnet und der Roboter 1 automatisch angetrieben, bis das Einsetzausmaß des ersten Steckverbinders 66 ein passendes Einsetzausmaß erreicht. Daher kann der erste Steckverbinder 66 mit der Robotervorrichtung 5 der vorliegenden Ausführungsform mit der passenden Tiefe an dem zweiten Steckverbinder 67 angebracht werden.
Insbesondere ist die Prüfvorrichtung 8 der vorliegenden Ausführungsform so ausgeführt, dass die Prüfung des Einsetzausmaßes des ersten Steckverbinders 66 in einem Zustand vorgenommen werden kann, in dem die Ansaugeinheiten 22 den ersten Steckverbinder 66 ergriffen haben. Daher können die Tätigkeit des Einsetzens des ersten Steckverbinders 66, die Prüfung des Einsetzausmaßes des ersten Steckverbinders 66 und der Antrieb des Roboters zur Regulierung des Einsetzausmaßes fortlaufend vorgenommen werden. Als Folge kann der erste Steckverbinder 66 innerhalb einer kurzen Zeit bis zu der gewünschten Position eingesetzt werden.
18 zeigt eine von vorne her gesehene Schrägansicht eines zweiten Arbeitswerkzeug bei der vorliegenden Ausführungsform. 19 zeigt eine von hinten her gesehene Schrägansicht des zweiten Arbeitswerkzeugs bei der vorliegenden Ausführungsform. Unter Bezugnahme auf 18 und 19 ergreift bei dem zweiten Arbeitswerkzeug 3 der vorliegenden Ausführungsform ein Greifmechanismus 82, der den ersten Steckverbinder 66 ergreift, den ersten Steckverbinder 66 durch Einklemmen. Das Arbeitswerkzeug 3 weist einen Zylinder 34 auf, der an dem hochstehenden Abschnitt 21b des Basiselements 21 fixiert ist. Der Zylinder 34 weist einen Luftanschluss 34a auf, an den eine Luftleitung, die mit Druck beaufschlagte Luft zuführt, angeschlossen ist. Die Luftleitung ist an eine Luftzufuhrvorrichtung angeschlossen. Diese Luftzufuhrvorrichtung wird durch die Arbeitswerkzeugantriebseinheit 44 gesteuert.
An den Zylinder 34 sind zwei einander gegenüberliegende Klauenelemente 33 angeschlossen. Durch das Antreiben des Zylinders 34 bewegen sich die Klauenelemente 33 wie durch die Pfeile 97 gezeigt in Richtungen, in denen sie einander gegenüberliegen bzw. sich voneinander entfernen. Durch die Bewegung der Klauenelemente 33 kann ein erster Steckverbinder 66 ergriffen bzw. freigegeben werden.
Der Schwingungsdetektor 24 zur Erfassung der Schwingungen des ersten Steckverbinders 66 ist zwischen den beiden Klauenelementen 33 angeordnet. Der Schwingungsdetektor 24 ist über ein Halteelement 35 an dem hochstehenden Abschnitt 21b des Basiselements 21 fixiert. Auch bei dem zweiten Arbeitswerkzeug 3 kann der erste Steckverbinder 66 in einem Zustand ergriffen werden, in dem die elektronische Komponente 25 des Schwingungsdetektors 24 mit dem ersten Steckverbinder 66 in Kontakt steht.
Bei dem ersten Arbeitswerkzeug 2, das in 4 und 5 gezeigt ist, wird der erste Steckverbinder 66 an Saugnäpfen 23 fixiert. Da die Saugnäpfe 23 aus einem verformbaren Material gebildet sind, werden an dem Roboter 1 auftretende Schwingungen durch die Saugnäpfe 23 absorbiert.
Andererseits wird der erste Steckverbinder 66 bei dem zweiten Arbeitswerkzeug 3, das in 18 und 19 gezeigt ist, durch die Klauenelemente 33 ergriffen. Da die Klauenelemente 33 aus einem starren Material wie etwa einem Metall oder dergleichen gebildet sind, besteht die Gefahr, dass Schwingungen, die an dem Roboter 1 auftreten, über die Klauenelemente 33 zu dem ersten Steckverbinder 66 übertragen werden. Bei dem zweiten Arbeitswerkzeug 3 ist ein Mechanismus zur Absorption von Schwingungen des Roboters 1 vorhanden. Das zweite Arbeitswerkzeug 3 umfasst ein festes Element 36, das an dem Flansch 16 des Roboters 1 fixiert ist, und einen Kopplungsmechanismus 83, der das feste Element 36 und das Basiselement 21 koppelt. Der Kopplungsmechanismus 83 bei der vorliegenden Ausführungsform umfasst einen Schwebemechanismus, der die Funktion aufweist, für eine freie Bewegung des Greifmechanismus 82 in Bezug auf den Roboter 1 zu sorgen.
Das feste Element 36 ist von dem Flanschabschnitt 21a des Basiselements 21 entfernt angeordnet. Der Kopplungsmechanismus 83 weist mehrere Bolzen 37 auf, die durch den Flanschabschnitt 21a verlaufen. Die Spitzenenden der Bolzen 37 sind an dem festen Element 36 fixiert. Der Flanschabschnitt 21a ist so ausgeführt, dass er sich in Bezug auf die Bolzen 37 bewegt. Löcher des Flanschabschnitts 21a, durch die die Bolzen 37 verlaufen, sind etwas größer als der Durchmesser der Bolzen 37 ausgeführt. Der Kopplungsmechanismus 83 weist Federn 38 auf, die um die Bolzen 37 herum angeordnet sind. Die Federn 38 sind zwischen dem festen Element 36 und dem Flanschabschnitt 21a angeordnet. Die Federn 38 sind so ausgeführt, dass sie den Flanschabschnitt 21a von dem festen Element 36 weg gerichtet vorspannen. Durch das Anordnen der Federn 38 kann ein Wackeln des Basiselements 21, wenn die Fixierung des Basiselements 21 in Bezug auf das feste Element 36 gelöst wurde, unterdrückt werden.
Der Kopplungsmechanismus 83 umfasst einen Zylinder 39 und ein Zwischenelement 40, das sich durch den Zylinder 39 bewegt. Ein an dem Zylinder 39 fixiertes plattenförmiges Element 32 ist an dem festen Element 36 fixiert. Andererseits ist das plattenförmige Element 32 nicht an dem Flanschabschnitt 21a fixiert. Der Zylinder 39 weist einen Luftanschluss 39a, zu dem mit Druck beaufschlagte Luft geführt wird, und einen Kolben 39b auf. Eine Luftzufuhrvorrichtung ist über eine Luftleitung an den Luftanschluss 39a angeschlossen. Diese Luftzufuhrvorrichtung wird durch die Arbeitswerkzeugsteuereinheit 44 gesteuert.
Das Zwischenelement 40 ist an dem Kolben 39b fixiert. Das Zwischenelement 40 ist so ausgeführt, dass es in einem Zustand, in dem das feste Element 36 und der Flanschabschnitt 21a am weitesten voneinander beabstandet sind, zwischen das feste Element 36 und den Flanschabschnitt 21a gesetzt wird. Durch Antreiben des Zylinders 39 bewegen sich der Kolben 39b und das Zwischenelement 40 in die durch den Pfeil 131 gezeigten Richtungen. Wenn sich das Zwischenelement 40 von dem festen Element 36 und dem Flanschabschnitt 21a entfernt, wird die Fixierung des Basiselements 21 in Bezug auf das feste Element 36 aufgehoben und kann es sich in die durch den Pfeil 132 gezeigten Richtungen bewegen. Das Basiselement 21 bewegt sich frei in einer zu der Oberfläche des ersten Steckverbinders 66 senkrechten Richtung. Im Gegensatz dazu wird durch das Einsetzen des Zwischenelements 40 zwischen das feste Element 36 und das Basiselement 21 eine Bewegung des Basiselements 21 in Bezug auf das feste Element 36 verhindert. Das heißt, das Basiselement 21 wird in Bezug auf das feste Element 36 fixiert.
Auf diese Weise ist der Kopplungsmechanismus 83 des zweiten Arbeitswerkzeugs 3 so ausgeführt, dass er zwischen einem Zustand, in dem er die relative Position des Basiselements 21 in Bezug auf das feste Element 36 fixiert, und einem Zustand, in dem sich das Basiselement 21 in Bezug auf das feste Element 36 frei bewegt, wechselt. Wenn ein erster Steckverbinder 66 ergriffen wird und der erste Steckverbinder 66 transportiert wird, setzt der Zylinder 39 das Zwischenelement 40 zwischen das feste Element 36 und den Flanschabschnitt 21a ein. Das Basiselement 21 wird in Bezug auf das feste Element 36 fixiert. Daher kann der erste Steckverbinder 66 stabil ergriffen und transportiert werden.
Wenn andererseits durch den Schwingungsdetektor 24 die Schwingungen des ersten Steckverbinders 66 erfasst werden, ordnet der Zylinder 39 das Zwischenelement 40 an einer von dem festen Element 36 und dem Flanschabschnitt 21a entfernten Position an. Da der Basisabschnitt 21 nicht an dem festen Abschnitt 36 fixiert wird, kann verhindert werden, dass an dem Roboter 1 auftretende Schwingungen zu dem Basiselement 21 übertragen werden. Dadurch kann eine Übertragung von an dem Roboter 1 auftretenden Schwingungen zu dem ersten Steckverbinder 66 unterdrückt werden. Als Folge kann die Resonanzfrequenz des ersten Steckverbinders 66 genau gemessen werden, während ein Einfluss durch Schwingungen, die an dem Roboter 1 auftreten, verhindert wird.
Der Kopplungsmechanismus 83 der vorliegenden Ausführungsform ist so ausgeführt, dass das Zwischenelement 40 zwischen das feste Element 36 und den Basisabschnitt 21 eingesetzt wird, doch besteht keine Beschränkung auf diese Form. Für den Kopplungsmechanismus 83 kann ein beliebiger Mechanismus, der zwischen dem Zustand, in dem sich das Basiselement, an dem der Greifmechanismus und der Schwingungsdetektor fixiert sind, frei bewegt, und dem Zustand, in dem das Basiselement fixiert ist, wechseln kann, eingesetzt werden.
Da der sonstige Aufbau, die Wirkungen und die Resultate des zweiten Arbeitswerkzeugs 3 jenen bei dem ersten Arbeitswerkzeug 2 gleich sind, wird die Erklärung hier nicht wiederholt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform weist der Greifmechanismus 81, 82, der den Steckverbinder ergreift, Ansaugeinheiten 22 oder Klauenelemente 33 auf, doch besteht keine Beschränkung auf diese Form. Für den Greifmechanismus kann ein beliebiger Mechanismus, der den Steckverbinder ergreifen kann, eingesetzt werden. Zum Beispiel kann der Greifmechanismus auch so ausgeführt sein, dass er den Steckverbinder durch Magnetkraft ergreift.
Bei der Robotervorrichtung 5 der vorliegenden Ausführungsform sind die Robotersteuervorrichtung 4 und die Schwingungssteuervorrichtung 7 eingerichtet, doch besteht keine Beschränkung auf diese Form. Die Robotersteuervorrichtung kann auch über eine Funktion als Schwingungssteuervorrichtung verfügen. Zum Beispiel kann die Robotersteuervorrichtung so ausgeführt sein, dass sie den Schwingungsoszillator steuert und die durch den Schwingungsempfänger empfangenen Schwingungen analysiert.
20 zeigt eine schematische Ansicht eine Prüfsystems nach der vorliegenden Ausführungsform. 21 zeigt ein Blockdiagramm des Prüfsystems der vorliegenden Ausführungsform. Bei der oben beschriebenen Ausführungsform ist die Prüfvorrichtung, die den Greifmechanismus zum Ergreifen eines Steckverbinders aufweist, an der Robotervorrichtung eingerichtet, doch besteht keine Beschränkung auf diese Form. Die Prüfvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform kann an verschiedenen Vorrichtungen oder Systemen eingerichtet werden. 20 und 21 zeigen ein Prüfsystem, das bei einem Prozess zur Herstellung eines Produkts eingerichtet ist.
Unter Bezugnahme auf 20 und 21 umfasst ein Prüfsystem 84 eine Positionseinstellvorrichtung 10, die die relative Position des Substrats 65 in Bezug auf den Schwingungsdetektor 24 einstellt. Bei dem Prüfsystem 84 wird der erste Steckverbinder 66 in einem in den zweiten Steckverbinder 67 eingesetzten Zustand zu der Positionseinstellvorrichtung 10 transportiert. Das Prüfsystem 84 nimmt kein Einsetzen des ersten Steckverbinders 66 vor, sondern nimmt die Bestimmung des Einsetzausmaßes nach dem Einsetzen des ersten Steckverbinders 66 in den zweiten Steckverbinder 67 vor.
Die Positionseinstellvorrichtung 10 umfasst ein Bett 51 als Sockel und eine von dem Bett 51 hochstehende Säule 52. An der oberen Fläche des Betts 51 sind X-Achsen-Führungsschienen 56, die in der Richtung der X-Achse verlaufen, angeordnet. Auf den X-Achsen-Führungsschienen 56 ist ein Schlitten 53 angeordnet. Der Schlitten 53 ist so ausgeführt, dass er sich wie durch den Pfeil 98 gezeigt entlang der X-Achsen-Führungsschienen 56 bewegt. An der oberen Fläche des Schlittens 53 sind Y-Achsen-Führungsschienen 57, die in der Richtung der Y-Achse verlaufen, angeordnet. Auf den Y-Achsen-Führungsschienen ist ein Tisch 54 angeordnet. Der Tisch ist so ausgeführt, dass er sich entlang der Y-Achsen-Führungsschienen 57 bewegt. Das Substrat 65 ist über ein Substrathalteelement 61 an dem Tisch 54 fixiert.
An der Säule 52 sind Z-Achsen-Führungsschienen 58, die in der Richtung der Z-Achse verlaufen, angeordnet. Ein Bewegungselement 59 steht mit den Z-Achsen-Führungsschienen 58 in Eingriff. An dem Bewegungselement 59 ist der Schwingungsdetektor 24 über einen Arm 60 fixiert. Das Bewegungselement 59 ist so ausgeführt, dass es sich wie durch den Pfeil 99 gezeigt entlang der Z-Achsen-Führungsschienen 58 bewegt.
Die Positionseinstellvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform wird numerisch gesteuert. Die Positionseinstellvorrichtung 10 umfasst eine Antriebsvorrichtung, die wenigstens eines aus dem Bewegungselement 59, das den Schwingungsdetektor 24 trägt, und dem Tisch 54, der das Substrat 65 trägt, entlang einer Vorschubachse bewegt. Das Prüfsystem 84 umfasst eine Maschinensteuervorrichtung 6, die die Positionseinstellvorrichtung 10 steuert. Die Maschinensteuervorrichtung 6 steuert die Antriebsvorrichtung. Die Maschinensteuervorrichtung 6 weist eine Rechenverarbeitungsvorrichtung (einen Computer) mit einer CPU, einem RAM usw. auf. Die Positionseinstellvorrichtung 10 weist Antriebsachsenmotoren 47 auf, die den jeweiligen Vorschubachsen entsprechend eingerichtet sind. Bei der Positionseinstellvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform werden das Bewegungselement 59, der Schlitten 53 und der Tisch 54 durch die Antriebsachsenmotoren 47 bewegt. Die Maschinensteuervorrichtung 6 treibt die Antriebsachsenmotoren 47, die den Vorschubachsen entsprechen, auf Basis eines Betriebsprogramms 46 an.
Die Positionseinstellvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform ist so ausgeführt, dass sie das Substrat in die Richtung der X-Achse und in die Richtung der Y-Achse bewegt und den Schwingungsdetektor 24 in die Richtung der Z-Achse bewegt, doch besteht keine Beschränkung auf diese Form. Die relative Position des Schwingungsdetektors in Bezug auf den ersten Steckverbinder kann durch einen beliebigen Mechanismus verändert werden.
Das Prüfsystem 84 umfasst eine zweite Prüfvorrichtung 9. Die zweite Prüfvorrichtung 9 weist ein Arbeitswerkzeug, das den ersten Steckverbinder 66 ergreift, und keine Vorrichtung, die ein Ausbreitungsförderungsmittel zuführt, auf. Die zweite Prüfvorrichtung 9 umfasst den Schwingungsdetektor 24, der den Schwingungsoszillator 25a und den Schwingungsempfänger 25b aufweist. Der Schwingungsdetektor 24 wird an dem Arm 60 gehalten und bewegt sich zusammen mit dem Arm 60. Die zweite Prüfvorrichtung 9 umfasst die Schwingungssteuervorrichtung 7, die über ein Kabel 62 an den Schwingungsdetektor 24 angeschlossen ist. Die Schwingungssteuervorrichtung 7 umfasst eine Anzeigeeinheit 78, die Informationen im Zusammenhang mit dem Einsetzen des Steckverbinders anzeigt. In der Analyseeinheit 70 der Schwingungssteuervorrichtung 7 ist eine Betriebsbefehlseinheit, die Befehle für den Betrieb des Roboters ausgibt, eingerichtet. Der weitere Aufbau der zweiten Prüfvorrichtung 9 entsprecht dem Aufbau der ersten Prüfvorrichtung 8 (siehe 2).
Durch die Positionseinstellvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform kann die relative Position des Schwingungsdetektors 24 in Bezug auf das Substrat 65 verändert werden. Die Maschinensteuervorrichtung 6 bewegt den Tisch 54 in die Richtung der X-Achse und die Richtung der Y-Achse, damit der erste Steckverbinder 66 direkt unter dem Schwingungsdetektor 24 angeordnet wird. Außerdem bewegt die Maschinensteuervorrichtung 6 das Bewegungselement 59 in die Richtung der Z-Achse, damit der Schwingungsdetektor 24 mit dem ersten Steckverbinder 66 in Kontakt gelangt. Die Größe der Presskraft, wenn der Schwingungsdetektor 24 mit dem ersten Steckverbinder 66 in Kontakt gebracht wird, kann zum Beispiel auf Basis des Stroms, der dem Antriebsachsenmotor 47 für die Z-Achse geliefert wird, und der Position des Bewegungselements 59 reguliert werden. Die Maschinensteuervorrichtung 6 kann die Position des Bewegungselements 59 so einstellen, dass es den Positionsdetektor 24 geringfügig gegen den ersten Steckverbinder 66 presst.
Die zweite Prüfvorrichtung 9 des Prüfsystems 84 der vorliegenden Ausführungsform kann so wie die erste Prüfvorrichtung 8 bestimmen, ob der erste Steckverbinder 66 mit dem passenden Einsetzausmaß in den zweiten Steckverbinder 67 eingesetzt ist oder nicht.
Oder die Bestimmungseinheit 73 der Analyseeinheit kann dann, wenn die durch die Resonanzfrequenzerfassungseinheit 72 erfasste Resonanzfrequenz von dem Entscheidungsbereich abweicht, die beim Einsetzen fehlende Länge oder die beim Einsetzen übermäßige Länge berechnen. Zum Beispiel berechnet die Bestimmungseinheit 73 den Unterschied Δf zwischen der Referenzresonanzfrequenz fc und der durch die Resonanzfrequenzerfassungseinheit 72 erfassten Resonanzfrequenz. Einsetzpositionen (Einsetztiefen) des ersten Steckverbinders 66 in Bezug auf Unterschiede Δf der Resonanzfrequenzen wurden vorab festgelegt und in der Speichereinheit 77 gespeichert. Die Bestimmungseinheit 73 kann auf Basis des Unterschieds Δf der Resonanzfrequenzen die Einsetzposition des ersten Steckverbinders 66 berechnen. Oder die Bestimmungseinheit 73 kann auf Basis der Einsetzposition des ersten Steckverbinders 66 die beim Einsetzen fehlende Länge oder die beim Einsetzen übermäßige Länge berechnen.
Das Bestimmungsergebnis durch die Bestimmungseinheit 73 kann an der Anzeigeeinheit 78 angezeigt werden. Oder das Bestimmungsergebnis durch die Bestimmungseinheit 73 kann an eine andere Vorrichtung ausgegeben werden. Da die weiteren Wirkungen und Resultate der zweiten Prüfvorrichtung jenen der ersten Prüfvorrichtung entsprechen, wird die Erklärung hier nicht wiederholt.
Nach den Formen der vorliegenden Offenbarung können eine Prüfvorrichtung, die beim Einsetzen eines Steckverbinders in einen anderen Steckverbinder das Einsetzausmaß des einen Steckverbinders bestimmt, und eine mit der Prüfvorrichtung versehene Robotervorrichtung bereitgestellt werden.
Bei den einzelnen oben beschriebenen Steuerungen kann die Reihenfolge der Schritte beliebig geändert werden, solange die Funktionen und Wirkungen nicht verändert werden.
Die oben beschriebenen Formen können passend kombiniert werden. In den einzelnen Figuren, die oben beschrieben wurden, sind gleiche oder entsprechende Abschnitte mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die oben beschriebene Ausführungsform ist beispielhaft und beschränkt die Erfindung nicht. In der Ausführungsform sind Änderungen der in den Ansprüchen gezeigten Formen enthalten.

Claims

Prüfvorrichtung (8, 9), die den Einsetzzustand eines ersten Steckverbinders (66), der eine mit einem zweiten Steckverbinder (67) zusammenpassende Form aufweist, in den zweiten Steckverbinder prüft, umfassend einen Schwingungsoszillator (25a), der Ultraschallwellen zu dem ersten Steckverbinder oszilliert; einen Schwingungsempfänger (25b), der an dem ersten Steckverbinder entstehende Schwingungen empfängt; und eine Schwingungssteuervorrichtung (7), die den Schwingungsoszillator antreibt und die durch den Schwingungsempfänger empfangenen Schwingungen analysiert, wobei die Schwingungssteuervorrichtung durch eine Fourier-Transformation der durch den Schwingungsempfänger empfangenen Schwingungen eine Resonanzfrequenz (f, f2, f2, 3) erfasst und auf Basis der erfassten Resonanzfrequenz das Einsetzausmaß des ersten Steckverbinders in Bezug auf den zweiten Steckverbinder bestimmt.
Prüfvorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Entscheidungsbereich, wenn der erste Steckverbinder in Bezug auf den zweiten Steckverbinder mit einem passenden Einsetzausmaß eingesetzt ist, vorab festgelegt ist, und die Schwingungssteuervorrichtung bestimmt, dass das Einsetzausmaß des ersten Steckverbinders gering ist, wenn die erfasste Resonanzfrequenz kleiner als der Entscheidungsbereich ist.
Prüfvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Schwingungssteuervorrichtung den Schwingungsoszillator so steuert, dass dieser Ultraschallwellen unter fortlaufender Veränderung der Frequenz oszilliert.
Prüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, umfassend ein Arbeitswerkzeug (2, 3), das den Schwingungsoszillator und den Schwingungsempfänger umfasst, wobei das Arbeitswerkzeug einen Greifmechanismus (81, 82), der den ersten Steckverbinder ergreift, und ein Basiselement (21), das den Greifmechanismus, den Schwingungsoszillator und den Schwingungsempfänger trägt, umfasst, wobei der Schwingungsoszillator so angeordnet ist, dass er in einem Zustand, in dem ein erster Steckverbinder durch den Greifmechanismus ergriffen wurde, Ultraschallwellen zu dem ersten Steckverbinder liefert, wobei der Schwingungsempfänger so angeordnet ist, dass er in einem Zustand, in dem der erste Steckverbinder durch den Greifmechanismus ergriffen wurde, die an dem ersten Steckverbinder entstehenden Schwingungen empfängt.
Prüfvorrichtung nach Anspruch 4, wobei das Arbeitswerkzeug ein Zufuhrrohr (31) umfasst, das an dem Basiselement gehalten wird und ein flüssiges Ausbreitungsförderungsmittel, das die Ausbreitung der Schwingungen zu der Oberfläche des ersten Steckverbinders fördert, zuführt.
Prüfvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei das Arbeitswerkzeug ein festes Element, das an der Vorrichtung, die das Arbeitswerkzeug bewegt, fixiert wird, und einen Kopplungsmechanismus (83), der das feste Element und das Basiselement koppelt, umfasst, und der Kopplungsmechanismus so ausgeführt ist, dass er zwischen einem Zustand, in dem er die relative Position des Basiselements in Bezug auf das feste Element fixiert, und einem Zustand, in dem sich das Basiselement in Bezug auf das feste Element in einer zu der Oberfläche des ersten Steckverbinders senkrechten Richtung frei bewegt, wechselt.
Robotervorrichtung (5), umfassend eine Prüfvorrichtung nach Anspruch 4; einen Roboter (1), der das Arbeitswerkzeug bewegt; und eine Robotersteuervorrichtung (4), die den Roboter steuert, wobei eine Referenzresonanzfrequenz (fc), wenn der erste Steckverbinder mit einem passenden Einsetzausmaß in den zweiten Steckverbinder eingesetzt ist, vorab festgelegt ist, wobei die Schwingungssteuervorrichtung auf Basis einer Resonanzfrequenz, die erfasst wird, wenn der erste Steckverbinder in den zweiten Steckverbinder eingesetzt wurde, und der Referenzresonanzfrequenz eine Position und eine Lage des Roboters, bei denen das Einsetzausmaß des ersten Steckverbinders passend wird, berechnet und an die Robotersteuervorrichtung ausgibt, und die Robotersteuervorrichtung den Roboter so antreibt, dass die von der Schwingungssteuervorrichtung erhaltene Position und Lage des Roboters erreicht wird.