JP2012020398A - ロボットシステム並びに加工品の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1ハンド機構を有する第1アームと、第2ハンド機構を有する第2アームと、を含むロボットシステムを用いて、ステージに載置された対象物に供給材を取り付ける加工を行なう加工品の製造方法であって、第2アームを動作させて供給材を繰り出し可能に保持した第1ハンド機構から供給材を繰り出させる。
【選択図】図1
Description
特許文献1等に示されるような技術の他に、人手に頼っていた複雑で多様な作業を専用機械でなく汎用性の高いロボットを用いて自動化することにより、小ロット多品種の生産設備の効率化を図る需要が増えている。このため、ロボットにより自動化可能な作業を拡充していくことが求められている。
本願発明にかかるロボットシステムは、ステージに載置された対象物に供給材を取り付けるロボットシステムであって、供給材を繰り出し可能に保持した第1ハンド機構を有する第1アームと、第2ハンド機構を有する第2アームと、前記第1アーム及び前記第2アームの動作を制御する制御装置と、をそなえ、前記制御装置は、第2アームを動作させて前記第1ハンド機構から前記供給材を繰り出させることを特徴としている。
また、人をロボットに置き換えることで従来人手による作業用の生産設備を大幅に変更することなく、本装置を導入することができるという利点もある。
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
本実施形態では、ロボットシステムの一例として、対象物としての電子機器用の基板(以下、ワークWという)の予め設定された位置に供給材としてのマスキングテープTを貼り付ける加工を行なうものについて説明する。
なお、電子機器用の基板は、電子部品が実装される前のものであり、本ロボットシステムにより予め設定された位置にマスキングテープTが貼りつけられた後、後工程ではんだ付処理工程で、マスキングされていない部分にはんだを塗布されるようになっている。
図2に示すように、ロボット本体101は、基台1が図示しないアンカーボルトでフロアに固定され、この基台1の上には、アクチュエータを介して胴部2が基台1に対して旋回自在に設けられている。
この胴部2には、第1アーム3L及び第2アーム(本実施形態では、第2アームが搬入装置及び搬出装置の機能を兼ねている)3Rがそれぞれ左右に設けられている。
第2アーム3Rには、右肩部4Rが水平面(フロアと平行な面)に沿って旋回可能に設けてある。この右肩部4Rには右上腕A部5Rを揺動可能に設けている。この右上腕A部5R先端には右上腕B部6Rを設けている。なお、この右上腕B部6Rは旋回する捻り動作が付与されている。
なお、この右手首A部8Rは旋回する捻り動作、右手首B部9Rは曲げ動作を行う旋回動作が付与されている。
右手首B部9Rの先端には右フランジ10Rが設けてあり、右フランジ10Rには、右ハンドユニット(第2ハンド機構)11が取り付けられている。
左フランジ10Lには、左ハンドユニット(第1ハンド機構)12が取り付けられている。ロボット本体101の各関節部(旋回部,揺動部,ハンドユニット)には、それぞれサーボモータを有するアクチュエータ(図示省略)が内蔵されており、各可動部の回転位置は、アクチュエータに内蔵のエンコーダからの信号としてコントローラ107に入力されるようになっている。
なお、右ハンドユニット11及び左ハンドユニット12の詳細な構成については後述する。
にスライド移動する移動部材102B及びY−Y方向(以下、前後方向ともいう)にスライド移動する移動部材102Cが設けられている。
収納するスロットが複数設けられた収納ケースである。
また、加工後ワークカセット104は、加工後のワークWを収納するスロットが複数設けられた収納ケースである。
コントローラ107は、記憶装置,電子演算器及び入力装置(いずれも図示省略)を有するコンピュータにより構成されており、ロボット本体101と相互通信可能に接続されている。
コントローラ107には、予め、入力装置(例えば、プログラミングペンダント)を介して、ワークWに対する加工動作の態様(より具体的には、どの種類のマスキングテープをワークWのどの位置に貼り付けるかなどの情報等)が教示されており、コントローラ107は、動作実行時には教示された動作に従ってロボット本体101の各可動部に対して動作信号を与えるようになっている。
なお、本実施形態では説明を簡略化するために制御装置としてのコントローラ107を単体で表現し、説明するが、制御装置としては、例えば、ロボット本体101のみの駆動を制御するロボットコントローラと、ハンドユニット等の制御を行なうコンピュータとを別体として構成してもよい。
次に、右ハンドユニット11のより詳細な構成について説明する。
図3及び図4に示すように、右ハンドユニット11は、押し付け機構20,第2把持機構21,アクチュエータ22,加工前ワーク用把持機構(対象物把持機構)23,加工後ワーク用把持機構(対象物把持機構)24及びブラケット25を有して構成されている。
ブラケット25は右フランジ10Rに固定されており、押し付け機構20,第2把持機構21,アクチュエータ22,加工前ワーク用把持機構23,加工後ワーク用把持機構24がブラケット25に取り付けられている。
基部20Cの先端には、押し付け爪20Aが基部の延在方向の延長方向に配設されている。押し付け爪20Aは三角柱状に形成されており、先端が鋭角になるとともに基端は基部と接続されている。
押し付け爪20Bも押し付け爪20Aと同様に三角柱状に形成されており、先端が鋭角に形成されて基端は基部20Cと接続されているが、押し付け爪20Bは、押し付け爪20Aと略直交する方向に延在している。
なお、基部20Cは金属により形成されており、各押し付け爪20A,20Bは樹脂等の柔軟素材により形成されている。
図5に示すように各押し付け爪20A,20BのマスキングテープTと接触する側の面には、それぞれ、従動ローラ20Dが枢支されており、後述するようにマスキングテープTをワークに押し付けて移動する際に従動ローラ20Dが押し付け爪20A,20BとワークW(あるいはマスキングテープT)との相対位置の変化に応じて従動回転するようになっている。
加工後ワーク用把持機構24は、ブラケット25に固定された平板上の部材であり、先端部に曲げ加工された係合部24Aが形成されている。
ワークWには、図示省略の穴部が設けられており、第2アーム3Rを動作して加工後ワーク用把持機構24の係合部24にワークWの穴部を係合させることでワークWを保持可能となっている。これにより、マスキングテープが取り付けられたワークWの表面に接触することなくワークWが保持され、加工後のワークWの搬送時に表面に貼りつけられたマスキングテープT等の汚損等が防止される。
次に、左ハンドユニット12のより詳細な構成について説明する。
図3及び図4に示すように、左ハンドユニット12は、切断機構32,ブラケット35,着脱機構37,巻ローラ機構38,カセット把持部39を有している。
カセット把持部39は、ブラケット35に固定された平板上の部材であり、先端部に曲げ加工された係合部39Aが形成されている。
切断機構32は、先端部にカッター刃32Aが取り付けられており、切断機構32を上下スライド移動させることで、後述する第1把持機構31よりも下流側(マスキングテープTの繰り出し側)でカッター刃32AをマスキングテープTに進入させることでマスキングテープTを切断するように形成されている。
巻ローラ機構38は、図6(B)に示すように、本体に回転可能に装着された巻ローラ36と一対の従動ローラ(ガイドローラ)33,34及び第1把持機構31からなっている。
作業開始時には、図示省略の搬送装置にゲート100Bに搬入された加工前ワークカセット103及び加工後ワークカセット104を右ハンドユニット11の係合部24Aと左ハンドユニット12の係合部39Aとで把持して図1に示す位置にセットする。
そして、第2アーム3Rが駆動されて加工前ワークカセット103の最上部に積載されているワークWの表面に吸盤部材23Aを押しつけて1つのワークWを保持し、保持したワークWを被加工面が上向きになるようにステージ102に置き、吸盤部材23Aによる吸着を解除する。
ワークWがステージ102に置かれた後、移動部材102B,102Cが作動してワークWを位置決め壁102Aに押しつけることにより、ステージ102の上でのワークWの位置決め動作が完了する。
そして、図4に示すように、第1アーム3Lと第2アーム3Rとを予め設定された位置(以下、待機位置という)及び姿勢に動作される。初期位置は、右ハンドユニット11と左ハンドユニット12とが互いに干渉しないように、右ハンドユニット11が左ハンドユニット12よりも十分に前方(胴部2から離れる方向を前方とし、胴部2に近づく方向を後方とする)側にオフセットした位置が設定される。
そして、第2アーム3Rが動作され、第2把持機構21を開いた状態で、待機位置から図7に示すように第1把持機構31と従動ローラ33との間に把持部21Aを進入させた後、第2把持機構21を閉じてマスキングテープTを把持部21Aで挟み込んで把持する。
把持部21Aによる把持動作が完了すると、第1把持機構31を開き、第1把持機構31によるマスキングテープTの把持を解除する。
第1アーム3Lが移動しないように固定した状態で第2アーム3RをマスキングテープTの先端側に移動させてマスキングテープTを予め設定された長さ(貼り付け代分の長さ)だけ繰り出させる。このとき、第2把持機構21の把持部21Aは、第1把持機構31の開いた把持部の間を接触することなく通過することとなる。
そして、図3に示すように、第1アーム3Lを予め設定されたマスキング開始位置に移動させ、続いて図8に示すように、第2アーム3Rを動作させて繰り出されたマスキングテープTの先端部分の粘着面側を押し付け爪20AでワークWの予め設定された位置に押し付ける。
これにより、マスキングテープTの貼付け方向が左右方向であっても前後方向であっても右ハンドユニット11の方向をほぼ同じ方向としながら、貼付け作業を行なうことができる。
これにより、第1アーム3L及び第2アーム3Rの両方をスペース的な余裕の少ない前後方向に位置させることなく、第1アーム3Lのみを前方に位置させるだけで前後方向へのマスキングテープTが可能となり、第1アーム3L及び第2アーム3Rが互いに干渉する領域が小さく抑制される。
カッター刃32AによりマスキングテープTが切断されると、図10に示すように、第2アーム3Rが予め設定された長さ分だけ左右方向に移動して、マスキングテープTの切断された端部までをワークWに押し付ける。その後、第2アーム3Rは、押し付け爪20AによりマスキングテープTに所定の押圧力を付与した状態で、少なくともマスキングテープTの貼付け開始まで移動して、マスキングテープTをワークWに十分に固定する。
そして、巻ローラ機構38の取替が必要である場合には、巻ローラストッカ105に現在装着されている巻ローラ機構38を載置して予め設定された巻ローラ機構38を装着する。そして、再び予め設定された位置にマスキングテープTを貼付け動作を実行する。
そして、再び、加工前ワークカセット103から新たなワーク(加工前ワーク)Wを取り出し、マスキングテープTの貼付け作業が実行される。
また、ロボット本体101が基台1及び胴部2を人間の胴体とし、胴体の両端に一対のアーム(腕)を有するという人間の上半身と同様の形態をとっているので、人手による作業用の既存の作業スペースにロボット本体101を配置することで既存の設備を流用して適用することができ、作業の自動化にかかる設備費用を低減することができる。
本発明にかかる対象物は、電子製品用の基板に限定されることなく種々の対象物について適用可能である。また、供給物についてもマスキングテープ等の粘着テープに限らず、紐状のワイヤやファブリック等によるスペーサ等、第1アームから繰り出し可能なものであれば適宜のものに本発明を適用することができる。
また、実施形態では搬入装置及び搬出装置をロボット本体が兼ねるように構成しているが、対象物をステージに搬入/搬出する搬入装置及び搬出装置を独立に設けてもよい。
2 胴部
3R 第2アーム(第1アーム)
3L 第1アーム(第2アーム)
4R 右肩部
4L 左肩部
5R 右上腕A部
5L 左上腕A部
6R 右上腕B部
6L 左上腕B部
7R 右下腕A部
7L 左下腕A部
8R 右手首A部
8L 左手首A部
9R 右手首B部
9L 左手首B部
10R 右フランジ部
10L 左フランジ部
11 右ハンドユニット(第2ハンド機構)
12 左ハンドユニット(第1ハンド機構)
20 押し付け機構
20A,20B 押し付け爪
20C 基部
21 第2把持機構
22 アクチュエータ
23 加工前ワーク用把持機構
24 加工後ワーク用把持機構
25 ブラケット
31 第1把持機構
32 切断機構
32A カッター刃
33,34 従動ローラ(ガイドローラ)
35 ブラケット
36 巻ローラ
37 着脱機構
38 巻ローラ機構(繰り出し機構)
39 カセット把持部
100 ロボットシステム
100A 仕切り壁
100B ゲート
101 ロボット本体
102 ステージ
102A 位置決め壁
102B,102C 移動部材
103 加工前ワークカセット
104 加工後ワークカセット
105 巻ローラストッカ
Claims (4)
- ステージに載置された対象物に供給材を取り付けるロボットシステムであって、
供給材を繰り出し可能に保持した第1ハンド機構を有する第1アームと、
第2ハンド機構を有する第2アームと、
前記第1アーム及び前記第2アームの動作を制御する制御装置と、をそなえ、
前記制御装置は、
第2アームを動作させて前記第1ハンド機構から前記供給材を繰り出させる
ことを特徴とする、ロボットシステム。 - 前記ロボットシステムの近傍に設けられたステージと、
前記ステージに加工前の前記対象物を搬入する搬入装置と、
前記ステージに搬入された前記対象物を予め設定された位置に固定する位置決め装置と、
加工後の前記対象物を前記ステージから搬出する搬出装置と、を有している
ことを特徴とする、請求項1記載のロボットシステム。 - 前記対象物は、はんだ付け加工前の電子機器用の基板であって、
前記供給材は、前記基板の表面に貼り付けられる粘着テープである
ことを特徴とする、請求項2記載のロボットシステム。 - 第1ハンド機構を有する第1アームと、第2ハンド機構を有する第2アームと、を含むロボットシステムを用いて、ステージに載置された対象物に供給材を取り付ける加工を行なう加工品の製造方法であって、
第2アームを動作させて供給材を繰り出し可能に保持した前記第1ハンド機構から前記供給材を繰り出させる
ことを特徴とする、加工品の製造方法。
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JP2011240359A JP2012020398A (ja) | 2011-11-01 | 2011-11-01 | ロボットシステム並びに加工品の製造方法 |
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JP2018052605A (ja) * | 2016-09-30 | 2018-04-05 | 株式会社フジキカイ | 製函装置 |
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JP2007530336A (ja) * | 2004-03-23 | 2007-11-01 | ダイムラークライスラー・アクチェンゲゼルシャフト | 自己接着性保護フィルムを車体に自動的に貼り付けるためのシステム |
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