JP2011073128A

JP2011073128A - ロボットシステム

Info

Publication number: JP2011073128A
Application number: JP2009242842A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Maeda; 健一前田; Tatsuki Nakajima; 龍樹中嶌; Takahiro Taguchi; 隆浩田口; Takashi Miyanaga; 貴旨宮長
Original assignee: Almedio Inc
Current assignee: Almedio Inc
Priority date: 2009-09-30
Filing date: 2009-09-30
Publication date: 2011-04-14

Abstract

【課題】搬送手段より移動している上向き凸部を持つ部品と、厚み方向貫通孔を持つ部品との嵌合を確実に行うロボットシステムを提供すること。
【解決手段】厚み方向貫通孔３８を有する上記ワークＡを把持する把持手段１０と、上記把持手段１０を運行させる移動手段１２と、上記ワークＡの厚み方向貫通孔３８と嵌合する上向き凸部３６を持つワークＢを移動させる搬送手段２０と、上記ワークＢの移動と上記把持手段１０の移動を同速度同方向で並走させる同期制御部１４と、上記ワークＢの上向き凸部３６を撮影する撮像部２６と、上記撮像部が撮影した画像から上記ワークＡの厚み方向貫通孔３８と上記ワークＢの上向き凸部３６が嵌合する際に必要となる上記ワークＢの上向き凸部３６の中心座標４０を求める画像処理部２２と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、嵌合関係にある二つの部品を自動的に組立てるロボットシステムに関する。

嵌合関係にある二つの部品を自動的に組立てる自動組立装置が以前からある。例えば、特許文献１に示される自動組立装置においては、嵌合させる過程で上向き凸部を持つ部品が下向き凹部に対してこじり状態となることを防ぐために、上向き凸部を持つ部品を把持する把持手段に嵌合方向と反対方向に摺動するのを阻止するチャック機構を備えている。

しかし、上記の自動組立装置において、嵌合させる過程で上向き凸部を持つ部品が下向き凹部に対してこじり状態となることを防ぎ、より嵌合を確実に行わせるためには、上向き凸部を持つ部品の上向き凸部の中心座標を求め、下向き凹部を持つ部品の下向き凹部の中心を、上向き凸部を持つ部品の上向き凸部の中心座標に導くことが必要となるが、上記自動組立装置には、上向き凸部を持つ部品の上向き凸部の中心座標を求める手段、および、下向き凹部を持つ部品の下向き凹部の中心を、上向き凸部を持つ部品の上向き凸部の中心座標に導く移動手段を備えていないという問題がある。さらには、上記の自動組立装置は、二つの部品の嵌合を部品が静止した状態で一回ごとに行うので、効率を上げられないという問題もある。

特開平７−１８５９５９号公報

本発明は上記従来の問題を解決するためになされたものであり、搬送手段より運ばれている上向き凸部を持つ部品を、搬送手段を停止させることなく、厚み方向貫通孔もしくは下向き凹部を持つ部品との嵌合に必要な上記上向き凸部を持つ部品の上向き凸部の中心座標を求め、そして、上向き凸部を持つ部品と厚み方向貫通孔もしくは下向き凹部を持つ部品との嵌合を確実に行うロボットシステムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、厚み方向貫通孔を有するワークＡを、ワークＢが有する凸部に上から嵌合させるロボットシステムであって、上記ワークＢを所定方向に移動させる搬送手段と、上記搬送手段によって移動中のワークＢの凸部を撮影する撮像部と、上記撮像部が撮影した画像からワークＢの凸部の中心座標を求める画像処理部と、上記ワークＡを開放可能に把持する把持手段と、把持した上記ワークＡの中心と上記把持手段の中心座標とを一致させるセンタリング手段と、上記搬送手段の移動速度と上記把持手段の移動速度を同期させる同期制御部と、上記把持手段の運行を制御する移動手段と、を備え、上記移動手段は、移動中の上記ワークＢに対して、上記画像処理部から得られた上記ワークＢの凸部中心座標と予め上記移動部に記憶されている上記把持手段中心座標とを一致させるように制御するとともに、上記同期制御部より得られる情報に基づき移動中の上記ワークＢと同速度同方向に並走させるように構成され、上記把持手段は、移動中の上記ワークＢに対して、上記ワークＢの凸部中心座標と上記把持手段中心座標とが一致するとともに、移動中の上記ワークＢと同速度同方向に並走したときに上記ワークＡと上記ワークＢを嵌合させるように構成されていることを特徴とするものである。

上記目的を達成するために請求項２に記載の発明は、下向き凹部を有するワークＡを、ワークＢが有する凸部に上から嵌合させるロボットシステムであって、上記ワークＢを所定方向に移動させる搬送手段と、上記搬送手段によって移動中のワークＢの凸部を撮影する撮像部と、上記撮像部が撮影した画像からワークＢの凸部の中心座標を求める画像処理部と、上記ワークＡを開放可能に把持する把持手段と、把持した上記ワークＡの中心と上記把持手段の中心座標とを一致させるセンタリング手段と、上記搬送手段の移動速度と上記把持手段の移動速度を同期させる同期制御部と、上記把持手段の運行を制御する移動手段と、を備え、上記移動手段は、移動中の上記ワークＢに対して、上記画像処理部から得られた上記ワークＢの凸部中心座標と予め上記移動部に記憶されている上記把持手段中心座標とを一致させるように制御するとともに、上記同期制御部より得られる情報に基づき移動中の上記ワークＢと同速度同方向に並走させるように構成され、上記把持手段は、移動中の上記ワークＢに対して、上記ワークＢの凸部中心座標と上記把持手段中心座標とが一致するとともに、移動中の上記ワークＢと同速度同方向に並走したときに上記ワークＡと上記ワークＢを嵌合させるように構成されていることを特徴とするものである。

上記目的を達成するために請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のロボットシステムにおいて、ワークＡを把持していない状態で把持する直前の上記ワークＡを撮影し、上記ワークＡを把持した状態で上記ワークＡの厚み方向貫通孔から移動中のワークＢの上向き凸部を撮影し、上記ワークＡの厚み方向貫通孔と上記ワークＢの上向き凸部が嵌合する際に必要となる上記ワークＡ及び上記ワークＢの上向き凸部それぞれの中心座標を求める画像を撮影する撮像部を把持手段にも敷設する構成としたことを特徴とするものである。

請求項１の発明によれば、搬送手段により移動するワークＢを静止させることなく、移動中のワークＢに対して、ワークＡの厚み方向貫通孔と上記ワークＢの上向き凸部が嵌合する際に必要となるワークＢの上向き凸部の中心座標を求めることができ、さらには、移動中の上記ワークＢとワークＡとを嵌合することができる。また、搬送手段により移動する上記ワークＢを静止させることなく、作業が行われるので極めて効率が良い。

請求項２の発明によれば、搬送手段により移動するワークＢを静止させることなく、移動中のワークＢに対して、ワークＡの下向き凹部と上記ワークＢの上向き凸部が嵌合する際に必要となるワークＢの上向き凸部の中心座標を求めることができ、さらには、移動中の上記ワークＢとワークＡとを嵌合することができる。また、搬送手段により移動する上記ワークＢを静止させることなく、作業が行われるので極めて効率が良い。

請求項３の発明によれば、搬送手段により移動するワークＢを静止させることなく、移動中のワークＢに対して、ワークＡの厚み方向貫通孔と上記ワークＢの上向き凸部が嵌合する際に必要となるワークＢの上向き凸部の中心座標を求めることができ、さらには、移動中の上記ワークＢとワークＡとを嵌合することができる。加えて、ワークＡとワークＢを嵌合する直前においてもワークＢの円形凸部の中心座標を求めることができ、確実にワークＡとワークＢを嵌合することができる。

本発明の第１の実施形態に係わるロボットシステム１の全体構成図ロボットシステム１での嵌合関係にある二つの部品の位置関係構成図本発明の第２の実施形態に係わるロボットシステム２の全体構成図ロボットシステム２での嵌合関係にある二つの部品の位置関係構成図

以下、本発明の第１の実施形態に係わるロボットシステム１を図１〜図２に基づいて説明する。なお、図１は、本実施形態に係わるロボットシステム１の全体構成図を示す。図２は、本構成図のロボットシステム１においての、嵌合関係にある二つの部品の位置関係構成図を示す。嵌合関係にある二つの部品は、ワークＡの光ディスク（以下、ディスク３２と呼ぶ）とワークＢのディスク収納トレイ（以下、トレイ３４と呼ぶ）であり、トレイ３４中央の上向き円形凸部３６にディスク３２の円形貫通孔３８が嵌合される。もちろん、本発明における嵌合関係にある二つの部品は、ここでのディスク３２とトレイ３４に限定されるものでない。例えば、円形状のディスク３２は、多角形であってもよいし、トレイ３４中央の上向き円形凸部及びディスク３２の円形貫通孔が多角形であってもよい。また、図２では、本発明の第１の実施形態に係わるロボットシステムが、実際にディスク３２を把持した状態及び、ディスク３２と搬送手段により移動してきたトレイ３４とが嵌合する直前の状態をも示している。

把持手段１０は、搬送手段２０の作動をトリガとして、ホームポジションからディスクが積み重なっているディスク供給部２４上部に移動して、上記把持手段１０に取り付けられている吸着パッド３０と繋がっているディスク吸着用小型真空ポンプ２８の吸引力７００によりディスク３２を把持する。このとき、上記ディスク３２は、上記ディスク３２の円形貫通孔３８がセンタリング手段３１により導かれ上記ディスク３２の中心４２と上記把持手段１０の中心座標４２が一致するように把持される。

トレイ検出用センサ１８は、搬送手段２０による搬送中のトレイ３４を検出し、画像処理部２２にトレイ検出信号１００を送信する。上記トレイ検出信号１００をトリガとして撮像部２６が上記搬送手段２０上の上記トレイ３４中央上向き円形凸部３６を撮影し、撮影した上記画像５００を画像処理部２２に送信する。上記画像処理部２２は、上記撮像部２６により撮影された上記画像５００から上記トレイ３４中央上向き円形凸部３６の中心座標４０を求める。上記画像処理部２２は、上記トレイ３４中央上向き円形凸部３６の中心座標４０に基づいた中心座標信号４００を移動手段１２に送信する。上記移動手段１２は、上記中心座標信号４００に基づいた移動信号６００を把持手段１０に送信し、上記移動手段１２にあらかじめ記憶されていた把持手段１０の中心座標４２、すなわちディスク３２の中心４２と上記トレイ３４中央上向き円形凸部３６の中心座標４０が重なるように、上記ディスク３２を把持した上記把持手段１０を上記搬送手段２０上の上記トレイ３４上に移動させる。

トレイ検出用センサ１８は、搬送手段２０による搬送中のトレイ３４を検出し、同期制御部１４にもトレイ検出信号１００を送信する。上記トレイ検出信号１００をトリガとして同期制御部エンコーダ１６が上記搬送手段２０での上記トレイ３４の搬送速度を計数し、上記搬送速度に基づいたエンコーダ信号２００を上記同期制御部１４に送信する。上記同期制御部１４は、上記エンコーダ信号２００に基づいた速度同期制御信号３００を移動手段１２に送信し、ディスク３２を把持した把持手段１０を搬送手段２０上のトレイ３４と同速度同方向で並走させるように移動させる。

把持手段１０が、上記把持手段１０の中心座標４２、すなわちディスク３２の中心４２とトレイ３４中央上向き円形凸部３６の中心座標４０が重なるように、上記ディスク３２を把持した上記把持手段１０を搬送手段２０上の上記トレイ３４上に移動し、搬送手段２０上の上記トレイ３４と同速度同方向で並走し始めたら、上記把持手段１０を下降させ、上記ディスク３２と上記トレイ３４を嵌合させる。なお、上記把持手段１０は、嵌合する際に発生する微小な機械的誤差を吸収するためにＲＣＣ（ＲＥＭＯＴＥＣＥＮＴＥＲＣＯＭＰＬＩＡＮＣＥ）と呼ばれる芯ずれ吸収機構を備えることが望ましい。

ディスク３２とトレイ３４を嵌合させた後、把持手段１０は、上記把持手段１０に取り付けられている吸着パッド３０からの吸引力が止められて、上記ディスク３２を離す。他のトレイ３４が続いて搬送されているときは、上述したとおり、再度他のディスク３２を把持し、上記把持手段１０の中心座標４２、すなわちディスク３２の中心４２と上記トレイ３４中央上向き円形凸部３６の中心座標４０が重なるように移動する。トレイ３４が搬送されていないときは、ホームポジションに戻る。

なお、搬送手段２０で搬送されているトレイ３４は、搬送手段２０が停止することなく断続的に移動している。

次に、本発明の第２の実施形態に係わるロボットシステム２を図３〜図４に基づいて説明する。ここで、第１の実施形態と同じものは同じ番号で示されている。なお、図３は、本実施形態に係わるロボットシステム２の全体構成図を示す。図４は、本構成図のロボットシステム２においての、嵌合関係にある二つの部品の位置関係構成図を示す。嵌合関係にある二つの部品は、ワークＡの光ディスク（以下、ディスク３２と呼ぶ）とワークＢのディスク収納トレイ（以下、トレイ３４と呼ぶ）であり、トレイ３４中央の上向き円形凸部３６にディスク３２の円形貫通孔３８が嵌合される。もちろん、本発明における嵌合関係にある二つの部品は、ここでのディスク３２とトレイ３４に限定されるものでない。例えば、円形状のディスク３２は、多角形であってもよいし、トレイ３４中央の上向き円形凸部及びディスク３２の円形貫通孔が多角形であってもよい。また、図４では、本発明の第２の実施形態に係わるロボットシステムが、実際にディスク３２を把持した状態及び、ディスク３２と搬送手段により移動してきたトレイ３４とが嵌合する直前の状態をも示している。

把持手段１０は、搬送手段２０の作動をトリガとして、ホームポジションからディスクが積み重なっているディスク供給部２４上部に移動して、上記把持手段１０に取り付けられている吸着パッド３０と繋がっているディスク吸着用小型真空ポンプ２８の吸引力７００によりディスク３２を把持する。このとき、上記把持手段１０は上記ディスク３２を把持するまえに、上記把持手段１０に敷設された撮像部２７が、ディスク３２を撮影し、撮影した画像１５０を画像処理部２２に送信する。上記画像処理部２２は、上記撮像部２７により撮影された上記画像１５０から上記ディスク３２の中心座標４２を求める。上記画像処理部２２は、上記ディスク３２の中心座標４２に基づいた中心座標信号３５０を移動手段１２に送信する。

上記移動手段１２は、上記中心座標信号３５０に基づいた移動信号６００を上記把持手段１０に送信し、上記移動手段１２にあらかじめ記憶されていた把持手段１０の中心座標４２と上記ディスク３２の中心座標４２とが重なるように上記把持手段１０を移動させ、上記ディスク３２の中心座標４２と把持手段１０の中心座標４２が一致するように把持される。

トレイ検出用センサ１８は、搬送手段２０による搬送中のトレイ３４を検出し、画像処理部２２にトレイ検出信号１００を送信する。上記トレイ検出信号１００をトリガとして撮像部２６が上記搬送手段２０上の上記トレイ３４中央上向き円形凸部３６を撮影し、撮影した上記画像５００を画像処理部２２に送信する。上記画像処理部２２は、上記撮像部２６により撮影された上記画像５００から上記トレイ３４中央上向き円形凸部３６の中心座標４０を求める。上記画像処理部２２は、上記トレイ３４中央上向き円形凸部３６の中心座標４０に基づいた中心座標信号３５０を移動手段１２に送信する。上記移動手段１２は、上記中心座標信号３５０に基づいた移動信号６００を把持手段１０に送信し、上記移動手段１２にあらかじめ記憶されていた把持手段１０の中心座標４２、すなわちディスク３２の中心座標４２と上記トレイ３４中央上向き円形凸部３６の中心座標４０が重なるように、上記ディスク３２を把持した上記把持手段１０を上記搬送手段２０上の上記トレイ３４上に移動させる。

上述した把持手段１０の動作後に何等かの要因で搬送手段２０上のトレイ３４が移動した場合でも、上記把持手段１０に敷設された撮像部２７が、ディスク３２を把持した上記把持手段１０が搬送手段２０上の上記トレイ３４上方に移動し終わったタイミングをトリガとして、上記把持手段１０がディスク３２を把持したまま、上記ディスク３２の円形貫通孔を通して、上記搬送手段２０上のトレイ３４中央上向き円形凸部３６を撮影し、撮影した画像２５０を画像処理部２２に送信する。上記画像処理部２２は、上記撮像部２７により撮影された上記画像２５０から上記トレイ３４中央上向き円形凸部３６の中心座標４０を求める。上記画像処理部２２は、上記トレイ３４中央上向き円形凸部３６の中心座標４０に基づいた中心座標信号４５０を移動手段１２に送信する。移動手段１２は、上記中心座標信号４５０に基づいた移動信号６００を把持手段１０に送信し、ディスク３２の中心座標４２と上記トレイ３４中央上向き円形凸部３６の中心座標４０が重なるように、上記ディスク３２を把持した上記把持手段１０を上記搬送手段２０上の上記トレイ３４上に移動させる。

トレイ検出用センサ１８は、搬送手段２０による搬送中のトレイ３４を検出し、同期制御部１４にもトレイ検出信号１００を送信する。上記トレイ検出信号１００をトリガとして同期制御部エンコーダ１６が上記搬送手段２０での上記トレイ３４の搬送速度を計数し、搬送速度に基づいたエンコーダ信号２００を上記同期制御部１４に送信する。上記同期制御部１４は、上記エンコーダ信号２００に基づいた速度同期制御信号３００を移動手段１２に送信し、ディスク３２を把持した把持手段１０を搬送手段２０上のトレイ３４と同速度同方向で並走させるように移動させる。

把持手段１０が、ディスク３２の中心座標４２とトレイ３４中央上向き円形凸部３６の中心座標４０が重なるように、上記ディスク３２を把持した上記把持手段１０を搬送手段２０上の上記トレイ３４上に移動し、搬送手段２０上の上記トレイ３４と同速度同方向で並走し始めたら、上記把持手段１０を下降させ、ディスク３２とトレイ３４を嵌合させる。なお、上記把持手段１０は、嵌合する際に発生する微小な機械的誤差を吸収するためにＲＣＣ（ＲＥＭＯＴＥＣＥＮＴＥＲＣＯＭＰＬＩＡＮＣＥ）と呼ばれる芯ずれ吸収機構を備えることが望ましい。

ディスク３２とトレイ３４を嵌合させた後、把持手段１０は、上記把持手段１０に取り付けられている吸着パッド３０からの吸引力が止められて、上記ディスク３２を離す。他のトレイ３４が続いて搬送されているときは、上述したとおり、再度他のディスク３２を把持し、上記把持手段１０の中心座標４２、すなわちディスク３２の中心４２と上記トレイ３４中央上向き円形凸部の中心座標４０が重なるように移動する。トレイ３４が搬送されていないときは、ホームポジションに戻る。

もちろん、本発明は、上記各実施形態の構成に限られず、発明の要旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。

１ロボットシステム１
２ロボットシステム２
１０把持手段
１２移動手段
１４同期制御部
２０搬送手段
２２画像処理部
２６撮像部
２７撮像部
３１センタリング手段
３２ディスク：ワークＡ
３４トレイ：ワークＢ
３６上向き凸部
３８厚み方向貫通孔

Claims

厚み方向貫通孔を有するワークＡを、ワークＢが有する凸部に上から嵌合させるロボットシステムであって、
上記ワークＢを所定方向に移動させる搬送手段と、
上記搬送手段によって移動中のワークＢの凸部を撮影する撮像部と、
上記撮像部が撮影した画像からワークＢの凸部の中心座標を求める画像処理部と、
上記ワークＡを開放可能に把持する把持手段と、
把持した上記ワークＡの中心と上記把持手段の中心座標とを一致させるセンタリング手段と、
上記搬送手段の移動速度と上記把持手段の移動速度を同期させる同期制御部と、
上記把持手段の運行を制御する移動手段と、を備え、
上記移動手段は、移動中の上記ワークＢに対して、上記画像処理部から得られた上記ワークＢの凸部中心座標と予め上記移動部に記憶されている上記把持手段中心座標とを一致させるように制御するとともに、上記同期制御部より得られる情報に基づき移動中の上記ワークＢと同速度同方向に並走させるように構成され、
上記把持手段は、移動中の上記ワークＢに対して、上記ワークＢの凸部中心座標と上記把持手段中心座標とが一致するとともに、移動中の上記ワークＢと同速度同方向に並走したときに上記ワークＡと上記ワークＢを嵌合させるように構成されている
ことを特徴とするロボットシステム。
下向き凹部を有するワークＡを、ワークＢが有する凸部に上から嵌合させるロボットシステムであって、
上記ワークＢを所定方向に移動させる搬送手段と、
上記搬送手段によって移動中のワークＢの凸部を撮影する撮像部と、
上記撮像部が撮影した画像からワークＢの凸部の中心座標を求める画像処理部と、
上記ワークＡを開放可能に把持する把持手段と、
把持した上記ワークＡの中心と上記把持手段の中心座標とを一致させるセンタリング手段と、
上記搬送手段の移動速度と上記把持手段の移動速度を同期させる同期制御部と、
上記把持手段の運行を制御する移動手段と、を備え、
上記移動手段は、移動中の上記ワークＢに対して、上記画像処理部から得られた上記ワークＢの凸部中心座標と予め上記移動部に記憶されている上記把持手段中心座標とを一致させるように制御するとともに、上記同期制御部より得られる情報に基づき移動中の上記ワークＢと同速度同方向に並走させるように構成され、
上記把持手段は、移動中の上記ワークＢに対して、上記ワークＢの凸部中心座標と上記把持手段中心座標とが一致するとともに、移動中の上記ワークＢと同速度同方向に並走したときに上記ワークＡと上記ワークＢを嵌合させるように構成されている
ことを特徴とするロボットシステム。
ワークＡを把持していない状態で把持する直前の上記ワークＡを撮影し、上記ワークＡを把持した状態で上記ワークＡの厚み方向貫通孔から移動中のワークＢの上向き凸部を撮影し、上記ワークＡの厚み方向貫通孔と上記ワークＢの上向き凸部が嵌合する際に必要となる上記ワークＡ及び上記ワークＢの上向き凸部それぞれの中心座標を求める画像を撮影する撮像部を把持手段にも敷設する構成としたことを特徴とした請求項１記載のロボットシステム。