JP2015066667A - Assembly device and control method thereof - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make it possible to handle various soft objects with a robot in plural work processes of an assembly device and its control method.SOLUTION: An assembly device includes: a stage 4 which can adjust the posture of a workpiece W; a robot 5 provided with a holding part 6 which holds a soft object S; a normal direction calculation part 23 which calculates a first normal direction n1 of the soft object S; a posture calculation part 25 which calculates a change amount of the posture of the workpiece W needed for coinciding a second normal direction n2 of the workpiece W with the first normal direction n1; a stage control part 29 which changes the posture of the workpiece W by the change amount by controlling the stage 4; and a robot control part 30 which assembles the soft object S to the workpiece W by controlling the robot 5 after the posture of the workpiece W is changed by the change amount.

Description

本発明は、組立装置とその制御方法に関する。   The present invention relates to an assembling apparatus and a control method thereof.

スマートフォン等の電子機器は、様々な部品を組み立てることにより製造される。その部品にはケーブルや粘着シート等のような柔軟物も含まれるが、柔軟物の物理特性は部品ごとに異なり、また組立の作業内容も多岐にわたる。そのため、全ての作業において全ての柔軟物をロボットで扱うのは難しい。   Electronic devices such as smartphones are manufactured by assembling various components. The parts include flexible objects such as cables and adhesive sheets, but the physical characteristics of the flexible objects vary from part to part, and the contents of assembly work are diverse. Therefore, it is difficult to handle all flexible objects with robots in all operations.

仮にロボットを用いる場合には、特定の作業工程において特定の柔軟物を扱うための専用のツールで柔軟物を吸引することが考えられる。但し、そのツールは専用の作業工程に特化したものであるため、他の作業工程でそのツールを使用すると、ツールと電子機器とが干渉し、作業性が悪くなるおそれがある。   If a robot is used, it is conceivable to suck the flexible object with a dedicated tool for handling a specific flexible object in a specific work process. However, since the tool is specialized for a dedicated work process, if the tool is used in another work process, the tool and the electronic device may interfere with each other and workability may be deteriorated.

また、この方法では作業工程や部品ごとにツールを用意しなければならないため、ツールの設計に手間がかかる。   In addition, in this method, since a tool must be prepared for each work process and each part, it takes time to design the tool.

特開平8−174457号公報JP-A-8-174457 特開2005−306187号公報JP-A-2005-306187

組立装置とその制御方法において、複数の作業工程において様々な柔軟物をロボットで扱えるようにすることを目的とする。   An object of the assembly apparatus and its control method is to allow a robot to handle various flexible objects in a plurality of work processes.

以下の開示の一観点によれば、ワークの姿勢を調節可能なステージと、柔軟物を把持する把持部を備えたロボットと、前記柔軟物の第1の法線方向を計算する法線方向計算部と、前記第1の法線方向に前記ワークの第2の法線方向が一致するのに要する前記ワークの前記姿勢の変更量を計算する姿勢計算部と、前記ステージを制御することにより、前記ワークの前記姿勢を前記変更量だけ変更するステージ制御部と、前記ワークの前記姿勢が前記変更量だけ変更された後、前記ロボットを制御することにより、前記ワークに前記柔軟物を組み付けるロボット制御部とを有する組立装置が提供される。   According to an aspect of the disclosure below, a stage that can adjust the posture of a workpiece, a robot that includes a gripping unit that grips a flexible object, and a normal direction calculation that calculates a first normal direction of the flexible object A posture calculating unit that calculates a change amount of the posture of the workpiece required for the second normal direction of the workpiece to coincide with the first normal direction, and the stage. A stage control unit that changes the posture of the work by the change amount, and a robot control that assembles the flexible object to the work by controlling the robot after the posture of the work is changed by the change amount. An assembly apparatus having a portion is provided.

また、その開示の他の観点によれば、ロボットの把持部で把持された柔軟物の第1の法線方向を計算する処理と、ステージに保持されたワークの第2の法線方向が第1の法線方向に一致するのに要する前記ワークの姿勢の変更量を計算する処理と、前記ステージを制御することにより、前記ワークの前記姿勢を前記変更量だけ変更する処理と、前記ワークの前記姿勢を前記変更量だけ変更した後、前記ロボットを制御することにより、前記ワークに前記柔軟物を組み付ける処理とを有する組立装置の制御方法が提供される。   According to another aspect of the disclosure, the process of calculating the first normal direction of the flexible object gripped by the gripping portion of the robot and the second normal direction of the workpiece held on the stage are A process for calculating a change amount of the posture of the work required to match one normal direction, a process for changing the posture of the work by the change amount by controlling the stage, After the posture is changed by the change amount, a control method for an assembly apparatus is provided that includes a process of assembling the flexible object to the workpiece by controlling the robot.

以下の開示によれば、ワークの姿勢を変更してその法線方向を柔軟物のそれに一致させるので、把持部とワークとが干渉する可能性が減り、汎用の把持部を用いて様々な柔軟物を複数の作業工程で扱えるようになる。   According to the following disclosure, the posture of the workpiece is changed so that the normal direction matches that of the flexible object, so that the possibility that the gripping portion and the workpiece interfere with each other is reduced, and various types of flexible using the general-purpose gripping portion. Things can be handled in multiple work processes.

図1は、本実施形態に係る組立装置の機能ブロック図である。FIG. 1 is a functional block diagram of the assembling apparatus according to the present embodiment. 図2は、本実施形態に係る組立装置の制御方法について示すフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart showing a method for controlling the assembling apparatus according to the present embodiment. 図3は、本実施形態に係る組立装置の制御方法の各ステップを説明するための模式図(その1)である。FIG. 3 is a schematic diagram (No. 1) for explaining each step of the control method of the assembling apparatus according to the present embodiment. 図4は、本実施形態に係る組立装置の制御方法の各ステップを説明するための模式図(その2)である。FIG. 4 is a schematic diagram (No. 2) for explaining each step of the control method of the assembling apparatus according to the present embodiment. 図5は、本実施形態に係る組立装置の制御方法の各ステップを説明するための模式図(その3)である。FIG. 5 is a schematic diagram (No. 3) for explaining each step of the control method of the assembling apparatus according to the present embodiment. 図6は、本実施形態に係る組立装置の制御方法の各ステップを説明するための模式図(その4)である。FIG. 6 is a schematic diagram (part 4) for explaining each step of the control method of the assembling apparatus according to the present embodiment. 図7は、本実施形態に係る組立装置の制御方法の各ステップを説明するための模式図(その5)である。FIG. 7 is a schematic diagram (No. 5) for explaining each step of the control method of the assembling apparatus according to the present embodiment. 図8は、本実施形態に係る組立装置の制御方法の各ステップを説明するための模式図(その6)である。FIG. 8 is a schematic diagram (No. 6) for explaining each step of the control method of the assembling apparatus according to the present embodiment.

以下に、本実施形態について図面を参照しながら説明する。   The present embodiment will be described below with reference to the drawings.

図1は、本実施形態に係る組立装置の機能ブロック図である。   FIG. 1 is a functional block diagram of the assembling apparatus according to the present embodiment.

この組立装置1は、スマートフォン等の電子機器の組み立てに使用されるものであって、ロボット部2とそれを制御する制御部3とを有する。   The assembling apparatus 1 is used for assembling an electronic device such as a smartphone, and includes a robot unit 2 and a control unit 3 that controls the robot unit 2.

ロボット部2は、ロボット5とその先端に設けられた把持部6とを備え、その把持部6に柔軟物Sが把持される。柔軟物Sは特に限定されないが、以下では電子機器に組み付けられる柔軟性のあるシート状の部品を柔軟物Sとして用いる。そのような柔軟物Sとしては、例えば、電子機器に貼り付けられる粘着テープ等がある。   The robot unit 2 includes a robot 5 and a gripping unit 6 provided at the tip thereof, and the flexible object S is gripped by the gripping unit 6. Although the flexible material S is not specifically limited, the flexible sheet-like component assembled | attached to an electronic device is used as the flexible material S below. Examples of such a flexible material S include an adhesive tape that is attached to an electronic device.

また、把持部6には二つのツール6aが設けられる。ツール6aは、柔軟物Sをその両主面から挟むようにして把持する。なお、二つのツール6aのうちの一方を省いて一つのツール6aのみで柔軟物Sを把持してもよい。   In addition, the grip portion 6 is provided with two tools 6a. The tool 6a grips the flexible object S so as to be sandwiched from both main surfaces. Note that one of the two tools 6a may be omitted and the flexible object S may be gripped by only one tool 6a.

更に、ロボット部2には、ワークWを吸着して保持するステージ4が設けられる。ワークWは、組立途中の電子機器であり、上記の柔軟物Sが組み付けられる対象となる。   Further, the robot unit 2 is provided with a stage 4 that sucks and holds the workpiece W. The workpiece W is an electronic device being assembled, and is a target on which the flexible object S is assembled.

ステージ4は、水平面内に設定されたX-Y直交座標系内において並進移動可能であると共に、ワークWを保持する治具8を有する。治具8は、固定片9、第1のスライド片10、及び第2のスライド片11を備え、固定片9と第1のスライド片10にはそれぞれ円弧状の第1のガイド縁9aと第2のガイド縁10aが設けられる。   The stage 4 has a jig 8 that holds the workpiece W and is capable of translational movement in an XY orthogonal coordinate system set in a horizontal plane. The jig 8 includes a fixed piece 9, a first slide piece 10, and a second slide piece 11. The fixed piece 9 and the first slide piece 10 have an arcuate first guide edge 9 a and a first guide edge 9 a, respectively. Two guide edges 10a are provided.

これらのガイド縁9a、10aに第1のスライド片10や第2のスライド片11が倣い動作をすることで、ワークWの姿勢を任意に制御することができる。   The posture of the workpiece W can be arbitrarily controlled by the first slide piece 10 and the second slide piece 11 following the guide edges 9a and 10a.

更に、第2のスライド片11には回転台12が設けられる。回転台12は、第2のスライド片11の主面11aに平行な面内でワークWを回転させる機能を有する。   Further, the second slide piece 11 is provided with a turntable 12. The turntable 12 has a function of rotating the workpiece W in a plane parallel to the main surface 11 a of the second slide piece 11.

このロボット部2には視覚センサ33が設けられる。視覚センサ33は、上記のワークWと柔軟物Sを観察するのに使用され、例えばCCD(Charge Coupled Device)カメラを視覚センサ33として使用し得る。   This robot unit 2 is provided with a visual sensor 33. The visual sensor 33 is used to observe the workpiece W and the flexible object S. For example, a CCD (Charge Coupled Device) camera can be used as the visual sensor 33.

ワークWや柔軟物Sを観察し易い位置に視覚センサ33を移動させるため、視覚センサ33にはセンサ移動部34が設けられる。   In order to move the visual sensor 33 to a position where it is easy to observe the workpiece W and the flexible object S, the visual sensor 33 is provided with a sensor moving unit 34.

センサ移動部34は、水平面内で視覚センサ33を並進移動させることが可能であると共に、視覚センサ33の観察方向Dを調節できる。   The sensor moving unit 34 can translate the visual sensor 33 in a horizontal plane and can adjust the observation direction D of the visual sensor 33.

一方、制御部3は、物性値入力部21、把持位置入力部22、法線方向計算部23、位置ずれ計算部24、姿勢計算部25、移動量計算部26、及び動作計算部35を有する。これらの各部は、パーソナルコンピュータ等の計算機にアプリケーションソフトウエアをインストールし、その計算機におけるCPUやメインメモリ等が協働してそのアプリケーションソフトウエアを実行することでより実現できる。更に、制御部3には、センサ制御部28、ステージ制御部29、及びロボット制御部30も設けられる。   On the other hand, the control unit 3 includes a physical property value input unit 21, a gripping position input unit 22, a normal direction calculation unit 23, a positional deviation calculation unit 24, a posture calculation unit 25, a movement amount calculation unit 26, and a motion calculation unit 35. . Each of these units can be realized by installing application software in a computer such as a personal computer and executing the application software in cooperation with the CPU, main memory, and the like in the computer. Further, the control unit 3 is also provided with a sensor control unit 28, a stage control unit 29, and a robot control unit 30.

物性値入力部21と把持位置入力部22はいずれもGUI(Graphical User Interface)で実現され、物性値入力部21にはユーザから柔軟物Sの物性値や形状が入力される。その物性値としては例えば柔軟物Sの曲げ剛性がある。また、形状としては例えば柔軟物Sの厚さや各辺の長さがある。   Both the physical property value input unit 21 and the gripping position input unit 22 are realized by a GUI (Graphical User Interface), and the physical property value input unit 21 receives the physical property value and shape of the flexible object S from the user. The physical property value includes, for example, the bending rigidity of the flexible material S. The shape includes, for example, the thickness of the flexible object S and the length of each side.

一方、把持位置入力部22には、ツール6aによって拘束されている柔軟物Sの拘束点Pの位置と、当該拘束点Pにおける柔軟物Sの姿勢とが入力されている。   On the other hand, the position of the restraint point P of the flexible object S restrained by the tool 6a and the posture of the flexible object S at the restraint point P are input to the gripping position input unit 22.

このうち、拘束点Pの位置としては、その拘束点Pの空間座標(X, Y, Z)が採用される。また、拘束点Pにおける柔軟物Sの姿勢としては、例えば、拘束点Pにおける柔軟物Sの接平面や法線方向がある。   Among these, as the position of the restraint point P, the spatial coordinates (X, Y, Z) of the restraint point P are employed. Further, the posture of the flexible object S at the restraint point P includes, for example, the tangential plane and normal direction of the flexible object S at the restraint point P.

法線方向計算部23は、後述のように有限要素法を用いて柔軟物Sの法線方向n1を計算する。その有限要素法の入力値としては、物性値入力部21から入力された柔軟物Sの物性値と変形前の形状、及び把持位置入力部22から入力された拘束点Pの位置と柔軟物Sの姿勢がある。   The normal direction calculation unit 23 calculates the normal direction n1 of the flexible object S using a finite element method as described later. As the input values of the finite element method, the physical property value of the flexible material S input from the physical property value input unit 21 and the shape before deformation, the position of the constraint point P input from the gripping position input unit 22 and the flexible material S There is a posture.

また、姿勢計算部25は、ワークWの法線方向n2が柔軟物Sの法線方向n1に一致するのに要するワークWの姿勢の変更量ΔRを計算する。その変更量ΔRとしては、例えば、各法線方向n1、n2の間の角度αを採用し得る。   Further, the posture calculation unit 25 calculates the change amount ΔR of the posture of the workpiece W required for the normal direction n2 of the workpiece W to coincide with the normal direction n1 of the flexible object S. As the change amount ΔR, for example, an angle α between the normal directions n1 and n2 can be adopted.

姿勢計算部25は、移動量計算部26に対して法線方向計算部23から受けた柔軟物Sの法線方向n1を出力すると共に、動作計算部35に対して上記の変更量ΔRを出力する。   The posture calculation unit 25 outputs the normal direction n1 of the flexible object S received from the normal direction calculation unit 23 to the movement amount calculation unit 26, and outputs the change amount ΔR to the motion calculation unit 35. To do.

移動量計算部26は、姿勢計算部25から受けた法線方向n1に基づいて、視覚センサ33の観察方向Dがその法線方向n1と平行になるのに要する視覚センサ33の移動量を計算する。その移動量には、移動前を基準とした視覚センサ33のX方向とY方向のそれぞれの移動量(ΔX、ΔY)と、移動前を基準とした観察方向Dの角度の変更量Δθが含まれる。   The movement amount calculation unit 26 calculates the movement amount of the visual sensor 33 required for the observation direction D of the visual sensor 33 to be parallel to the normal direction n1 based on the normal direction n1 received from the posture calculation unit 25. To do. The amount of movement includes the amount of movement (ΔX, ΔY) of the visual sensor 33 in the X direction and Y direction with respect to the position before the movement, and the amount of change Δθ in the angle of the observation direction D with respect to the position before the movement. It is.

これらの移動量ΔX、ΔY、Δθはセンサ制御部28に出力される。そして、センサ移動部28の制御下において、前述のセンサ移動部34が、各移動量ΔX、ΔY、Δθだけ視覚センサ33を移動させる。   These movement amounts ΔX, ΔY, Δθ are output to the sensor control unit 28. Then, under the control of the sensor moving unit 28, the sensor moving unit 34 described above moves the visual sensor 33 by the respective movement amounts ΔX, ΔY, Δθ.

一方、位置ずれ計算部24は、上記のようにして視覚センサ33が各移動量ΔX、ΔY、Δθだけ動いた後、視覚センサ33で観察したワークWと柔軟物Sのそれぞれの観察像に基づいて、ワークSと柔軟物Wとの位置ずれ量ΔLを計算する。   On the other hand, the position deviation calculation unit 24 is based on the observation images of the workpiece W and the flexible object S observed by the visual sensor 33 after the visual sensor 33 has moved by the movement amounts ΔX, ΔY, Δθ as described above. Then, the positional deviation amount ΔL between the workpiece S and the flexible object W is calculated.

この位置ずれ量ΔLは、位置ずれ信号として動作計算部35に出力される。   This positional deviation amount ΔL is output to the motion calculation unit 35 as a positional deviation signal.

動作計算部35は、ワークWに柔軟物Sを組み付ける前におけるこれらの距離を最短にするのに要するステージ4と把持部6との移動量を計算する機能を有する。この計算は、上記の位置ずれ量ΔL、前述の拘束点Pの空間座標(X, Y, Z)、及びワークWの姿勢の変更量ΔRに基づいて行われる。   The motion calculation unit 35 has a function of calculating the amount of movement of the stage 4 and the gripping unit 6 required to minimize these distances before the flexible object S is assembled to the workpiece W. This calculation is performed based on the positional deviation amount ΔL, the spatial coordinates (X, Y, Z) of the restraint point P, and the change amount ΔR of the posture of the workpiece W.

なお、場合によってはこの機能を動作計算部35から省いてもよい。この場合は、前述の変更量ΔRと位置ずれ量ΔLが動作計算部35からステージ制御部29に出力される。   In some cases, this function may be omitted from the motion calculation unit 35. In this case, the change amount ΔR and the positional deviation amount ΔL described above are output from the motion calculation unit 35 to the stage control unit 29.

その変更量ΔRを受けて、ステージ制御部29は、ステージ4を制御することにより変更量ΔRだけワークWの姿勢を変更し、柔軟物SとワークWの各々の法線方向n1、n2を平行にする。   In response to the change amount ΔR, the stage control unit 29 controls the stage 4 to change the posture of the workpiece W by the change amount ΔR, and parallels the normal directions n1 and n2 of the flexible object S and the workpiece W, respectively. To.

なお、変更後に前述の位置ずれ量ΔLがある場合には、その位置ずれがなくなるようにステージ制御部29がステージ4を並進移動させる。   If there is the above-described positional deviation amount ΔL after the change, the stage control unit 29 translates the stage 4 so that the positional deviation is eliminated.

そして、ロボット制御部30は、ワークWの姿勢が上記の変更量ΔRだけ変更された後、ロボット5を制御することにより、ワークWに柔軟物Sを組み付ける。   Then, after the posture of the workpiece W is changed by the change amount ΔR, the robot control unit 30 controls the robot 5 to assemble the flexible object S to the workpiece W.

次に、この組立装置1の制御方法について説明する。   Next, a control method of the assembling apparatus 1 will be described.

図2は、本実施形態に係る組立装置の制御方法について示すフローチャートである。   FIG. 2 is a flowchart showing a method for controlling the assembling apparatus according to the present embodiment.

また、図3〜図8は、その制御方法の各ステップを説明するための模式図である。   3 to 8 are schematic diagrams for explaining each step of the control method.

以下では、ワークWに柔軟物Sを組み付ける作業の一例として、ワークWに粘着テープ等の柔軟物Sを貼り付ける作業について説明する。   Hereinafter, as an example of an operation for assembling the flexible object S to the workpiece W, an operation for attaching the flexible object S such as an adhesive tape to the workpiece W will be described.

図2の最初のステップP1では、図3に示すように、ロボット制御部30の制御下において、部品供給台40の上の柔軟物Sをツール6aが把持する。   In the first step P1 of FIG. 2, the tool 6a grips the flexible object S on the component supply base 40 under the control of the robot control unit 30, as shown in FIG.

次に、ステップP2に移行する。   Next, the process proceeds to step P2.

ステップP2では、図4のようにツール6aから垂れ下がった柔軟物Sの形状を法線方向計算部23が有限要素法により求める。その有限要素法の入力値は、前述のように、柔軟物Sの物性値と変形前の形状、拘束点Pの位置、及び当該拘束点Pにおける柔軟物Sの姿勢である。   In step P2, the normal direction calculation unit 23 obtains the shape of the flexible object S hanging from the tool 6a as shown in FIG. 4 by the finite element method. The input values of the finite element method are the physical property value of the flexible object S, the shape before deformation, the position of the constraint point P, and the posture of the flexible object S at the constraint point P as described above.

ここで、図4に示されるように、ワークWには柔軟物Sが組み付けられる予定の領域Rが設けられる。その領域Rの輪郭は柔軟物Sのそれと同一であり、最終的には領域Rと柔軟物Sの各々の輪郭が一致するように後のステップにおいてワークWに柔軟物Sが貼り付けられることになる。   Here, as shown in FIG. 4, the work W is provided with a region R where the flexible object S is to be assembled. The contour of the region R is the same as that of the flexible object S. Finally, the flexible object S is attached to the workpiece W in a later step so that the contours of the region R and the flexible object S coincide with each other. Become.

その領域Rと柔軟物Sとの位置合わせをし易くするために、この例では柔軟物Sの表面と領域Rの各々に第1の点Q1と第2の点Q2とを仮想的に設定する。これらの点Q1、Q2は互いに対応しており、後でワークWに柔軟物Sを張り付ける際には各点Q2、Q2が互いに重ね合わされる。   In order to facilitate the alignment between the region R and the flexible object S, in this example, a first point Q1 and a second point Q2 are set virtually on the surface of the flexible object S and the region R, respectively. . These points Q1 and Q2 correspond to each other, and when the flexible object S is attached to the workpiece W later, the points Q2 and Q2 are overlapped with each other.

第1の点Q1の位置は特に限定されない。但し、拘束点Pにおける柔軟物Sの法線方向の向きとの相違が最も大きくなる柔軟物Sの下端に第1の点Q1を設定するのが好ましい。   The position of the first point Q1 is not particularly limited. However, it is preferable to set the first point Q1 at the lower end of the flexible object S where the difference between the direction of the normal direction of the flexible object S at the restraint point P is the largest.

続いて、ステップP3に移り、図4のように柔軟物Sの第1の点Q1での接平面Fを計算し、更にその接平面Fの法線方向を柔軟物Sの点Q1での法線方向n1と同定する。本ステップは、上記の有限要素法を引き続き用いることで法線方向計算部23が実行する。   Subsequently, the process moves to step P3, where the tangent plane F at the first point Q1 of the flexible object S is calculated as shown in FIG. 4, and the normal direction of the tangent plane F is calculated at the point Q1 of the flexible object S. Identified as line direction n1. This step is executed by the normal direction calculation unit 23 by continuously using the finite element method.

次に、ステップP4に移る。   Next, the process proceeds to step P4.

ステップP4においては、姿勢計算部25が、ワークWの第2の法線方向n2(図4参照)が第1の法線方向n1に一致するのに要するワークWの姿勢の変更量ΔRを計算する。   In step P4, the posture calculation unit 25 calculates the change amount ΔR of the posture of the workpiece W required for the second normal direction n2 (see FIG. 4) of the workpiece W to coincide with the first normal direction n1. To do.

その変更量ΔRは、前述のように、例えば各法線方向n1、n2の間の角度α(図4参照)である。   As described above, the change amount ΔR is, for example, the angle α (see FIG. 4) between the normal directions n1 and n2.

次に、ステップP5に移り、ステージ制御部29の制御下でステージ4の治具8を制御することにより、ワークWの姿勢を上記の変更量ΔRだけ変更する。これにより、図5に示されるように、ワークWの姿勢が矢印Aのように調節され、柔軟物SとワークWの各々の法線方向n1、n2が互いに平行となる。   Next, the process proceeds to Step P5, and the posture of the workpiece W is changed by the change amount ΔR by controlling the jig 8 of the stage 4 under the control of the stage control unit 29. As a result, as shown in FIG. 5, the posture of the workpiece W is adjusted as indicated by an arrow A, and the normal directions n1 and n2 of the flexible object S and the workpiece W are parallel to each other.

また、本ステップではステージ4の治具8のみを動かし、ロボット5とツール6aは移動させずに空間の一点に固定した状態とする。これにより、ツール6aの移動に起因してツール6aがワークWと干渉する可能性が減るため、ワークWと干渉しない専用のツール6aを用意せずに、柔軟物Sの形状等に特化していない汎用のツール6aを用いることが可能となる。   In this step, only the jig 8 of the stage 4 is moved, and the robot 5 and the tool 6a are not moved, but are fixed at one point in space. As a result, the possibility that the tool 6a interferes with the workpiece W due to the movement of the tool 6a is reduced. Therefore, a special tool 6a that does not interfere with the workpiece W is not prepared, and the shape of the flexible object S is specialized. It is possible to use a general-purpose tool 6a that is not present.

ステップP5を終了した後は、ステップP6とステップP9の両方に移行する。   After step P5 is completed, the process proceeds to both step P6 and step P9.

このうち、ステップP6においては、移動量計算部26が、現状の視覚センサ33の観察方向D(図1参照)を計算する。   Among these, in step P6, the movement amount calculation unit 26 calculates the current observation direction D (see FIG. 1) of the visual sensor 33.

そして、ステップP7に移り、移動量計算部26が、観察方向Dが柔軟物Sの第1の法線方向n1(図5参照)と平行になるのに要する視覚センサ33の移動量ΔX、ΔY、Δθを計算する。前述のように、(ΔX、ΔY)は、移動前を基準とした視覚センサ33のX方向とY方向のそれぞれの移動量である。そして、Δθは、移動前を基準とした観察方向Dの角度の変更量である。   Then, the process proceeds to Step P7, where the movement amount calculation unit 26 moves the movement amounts ΔX and ΔY of the visual sensor 33 required for the observation direction D to be parallel to the first normal direction n1 (see FIG. 5) of the flexible object S. , Δθ is calculated. As described above, (ΔX, ΔY) is the amount of movement of the visual sensor 33 in the X direction and the Y direction with respect to the position before the movement. Δθ is a change amount of the angle in the observation direction D with respect to the position before the movement.

次に、ステップP8に移り、センサ制御部28の制御下において、センサ移動部34が上記の移動量ΔX、ΔY、Δθだけ視覚センサ33を移動させる。これにより、視覚センサ33の観察方向Dが、柔軟物Sの第1の法線方向n1と平行になる。   Next, the process moves to step P8, and under the control of the sensor control unit 28, the sensor moving unit 34 moves the visual sensor 33 by the movement amounts ΔX, ΔY, Δθ. Thereby, the observation direction D of the visual sensor 33 becomes parallel to the first normal direction n1 of the flexible object S.

一方、ステップP9においては、柔軟物SとワークWの各々の点Q1、Q2(図5参照)同士を重ねるのに要するステージ4の並進移動量ΔMを計算する。この計算は、例えば、動作計算部35が行う。   On the other hand, in step P9, the translational movement amount ΔM of the stage 4 required to overlap each point Q1, Q2 (see FIG. 5) of the flexible object S and the workpiece W is calculated. This calculation is performed by, for example, the operation calculation unit 35.

次に、ステップP10に移り、ステップP9で計算した移動量ΔMだけステージ4を並進移動させることにより、図6のように柔軟物SとワークWの各々の点Q1、Q2同士を重ね合わせる。   Next, the process moves to step P10, and the stage 4 is translated by the movement amount ΔM calculated in step P9, so that the points Q1, Q2 of the flexible object S and the workpiece W are overlapped as shown in FIG.

このとき、ステップP5において各法線方向n1、n2を予め平行にしてあるため、柔軟物SとワークWの各々の表面がなす角βは略0°となる。特に、この例のように柔軟物Sの下端に第1の点Q1を設定し、第1の法線方向n1の始点が柔軟物Sの下端になるようにすることで、当該下端とワークWの表面とが実質的に平行となり、上記の角βを限りなく0°に近づけることができる。   At this time, since the normal directions n1 and n2 are made parallel in advance in Step P5, the angle β formed by the surfaces of the flexible object S and the workpiece W is approximately 0 °. In particular, as shown in this example, the first point Q1 is set at the lower end of the flexible object S, and the starting point in the first normal direction n1 is the lower end of the flexible object S. Is substantially parallel to the surface, and the angle β can be made as close to 0 ° as possible.

また、このようにステージ4を並進移動させることで、各点Q1、Q2同士を重ね合わせるためにツール6aやロボット5を動かす必要がなくなり、ツール6aを空間の一点に固定したままにすることができる。よって、各点Q1、Q2同士を重ねやすくするためにツール6aが柔軟物Sを持ち替える必要がなく、持ち替えのための作業時間を省くことができる。   Further, by moving the stage 4 in this way, it is not necessary to move the tool 6a or the robot 5 in order to superimpose the points Q1 and Q2, and the tool 6a can be fixed at one point in space. it can. Therefore, it is not necessary for the tool 6a to change the flexible object S so that the points Q1 and Q2 can be easily overlapped with each other, and the work time for changing can be saved.

上記のようにしてステップP8とステップP10を行った後はステップP11に移る。   After performing Step P8 and Step P10 as described above, the process proceeds to Step P11.

ステップP11では、図7に示すように、視覚センサ33でワークWと柔軟物Sのそれぞれを観察し、それらの観察像に基づいて、ワークWと柔軟物Sとの位置ずれ量ΔLを計算する。   In step P11, as shown in FIG. 7, each of the workpiece W and the flexible object S is observed by the visual sensor 33, and the positional deviation amount ΔL between the workpiece W and the flexible object S is calculated based on the observed images. .

位置ずれ量ΔLの計算は、位置ずれ計算部24が画像処理により行う。例えば、位置ずれ計算部24がワークWと柔軟物Sの各々の縁部を認識し、これらの縁部同士の間隔に基づいて位置ずれ量ΔLを計算し得る。   The misregistration amount ΔL is calculated by the misregistration calculation unit 24 by image processing. For example, the misregistration calculation unit 24 can recognize each edge of the workpiece W and the flexible object S, and can calculate the misregistration amount ΔL based on the interval between these edges.

また、本実施形態ではステップP8において予め視覚センサ33の観察方向Dを柔軟物Sの第1の法線方向n1に平行にしたので、視覚センサ33によって柔軟物Sをその正面から捉えることができ、位置ずれ量ΔLを認識し易くなる。   In this embodiment, since the observation direction D of the visual sensor 33 is set in advance to be parallel to the first normal direction n1 of the flexible object S in step P8, the flexible object S can be captured from the front by the visual sensor 33. This makes it easy to recognize the positional deviation amount ΔL.

なお、位置ずれ量ΔLを更に認識し易くするために、観察方向Dを変えずに、視覚センサ33の視野中心に柔軟物Sの第1の点Q1が位置するように視覚センサ33を移動させるのが好ましい。   In order to make it easier to recognize the displacement ΔL, the visual sensor 33 is moved so that the first point Q1 of the flexible object S is located at the center of the visual field of the visual sensor 33 without changing the observation direction D. Is preferred.

そして、ステップP12に移り、上記の位置ずれ量ΔLがなくなるように、ステージ制御部29がステージ4を並進移動させる。   Then, the process proceeds to Step P12, and the stage control unit 29 translates the stage 4 so that the positional deviation amount ΔL is eliminated.

このように視覚センサ33の観察に基づいてワークWと柔軟物Sとの位置ずれを解消させることで、後のステップにおいてワークWに柔軟物Sを精度よく組み付けることができる。   In this way, by eliminating the positional shift between the workpiece W and the flexible object S based on the observation of the visual sensor 33, the flexible object S can be assembled to the workpiece W with high accuracy in a later step.

なお、ワークWと柔軟物Sとの位置ずれをなるべく低減するために、ステップP11とステップP12とを繰り返し行うフィードバック制御を行い、ステージ4の位置を微調整するのが好ましい。   In order to reduce the positional deviation between the workpiece W and the flexible object S as much as possible, it is preferable to finely adjust the position of the stage 4 by performing feedback control in which steps P11 and P12 are repeated.

その後、ステップP13に移り、ロボット制御部30の制御下でロボット5を制御することにより、図8のようにワークWに柔軟物Sを貼り付ける。   Thereafter, the process proceeds to step P13, where the robot 5 is controlled under the control of the robot control unit 30, thereby attaching the flexible object S to the workpiece W as shown in FIG.

前述のように貼り付け前の柔軟物SとワークWの各々の間の角βは略0°であるため、ワークWとの接触が原因で貼り付け時に柔軟物Sが変形することは殆どない。よって、本ステップでは柔軟物Sの変形に起因したワークWと柔軟物Sとの位置ずれを抑制することができる。   As described above, since the angle β between the flexible object S and the workpiece W before pasting is approximately 0 °, the flexible article S hardly deforms when pasting due to contact with the workpiece W. . Therefore, in this step, it is possible to suppress the positional deviation between the workpiece W and the flexible object S due to the deformation of the flexible object S.

なお、図8のような押さえ部材50をロボット部2に設け、その押さえ部材50で柔軟物Sを上から押さえ付けることにより、ワークWに柔軟物Sが確実に貼り付けられるようにしてもよい。   8 may be provided in the robot section 2 and the flexible object S may be securely attached to the workpiece W by pressing the flexible object S from above with the pressing member 50. .

以上により、本実施形態に係る組立装置の制御方法の基本ステップを終了する。   Thus, the basic steps of the assembly apparatus control method according to the present embodiment are completed.

上記した本実施形態では、ステップP5において各法線方向n1、n2を平行にするために、ツール6aを固定した状態でステージ4のみを移動させるので、汎用のツール6aを用いても当該ツール6aとワークWとが干渉する可能性が少なくなる。   In the above-described embodiment, since only the stage 4 is moved in a state where the tool 6a is fixed in order to make the normal directions n1 and n2 parallel in Step P5, the tool 6a can be used even if a general-purpose tool 6a is used. And the work W are less likely to interfere.

そのため、電子機器を製造する複数の工程や異種の電子機器において一つのツール6aを共通に使用することが可能となり、工程や柔軟物Sの種類ごとに専用のツール6aを用いる必要がなく、ツール6aを交換する手間や時間を省くことができる。   Therefore, it is possible to use one tool 6a in common in a plurality of processes for manufacturing electronic devices and different types of electronic devices, and it is not necessary to use a dedicated tool 6a for each type of process or flexible object S. Time and effort for exchanging 6a can be saved.

以上説明した各実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。   The following additional notes are disclosed for each embodiment described above.

(付記1) ワークの姿勢を調節可能なステージと、
柔軟物を把持する把持部を備えたロボットと、
前記柔軟物の第1の法線方向を計算する法線方向計算部と、
前記第1の法線方向に前記ワークの第2の法線方向が一致するのに要する前記ワークの前記姿勢の変更量を計算する姿勢計算部と、
前記ステージを制御することにより、前記ワークの前記姿勢を前記変更量だけ変更するステージ制御部と、
前記ワークの前記姿勢が前記変更量だけ変更された後、前記ロボットを制御することにより、前記ワークに前記柔軟物を組み付けるロボット制御部と、
を有する組立装置。
(Appendix 1) A stage that can adjust the posture of the workpiece,
A robot having a gripping part for gripping a flexible object;
A normal direction calculation unit for calculating a first normal direction of the flexible object;
A posture calculation unit for calculating a change amount of the posture of the workpiece required for the second normal direction of the workpiece to coincide with the first normal direction;
A stage control unit that changes the posture of the workpiece by the change amount by controlling the stage;
After the posture of the workpiece is changed by the change amount, a robot controller that assembles the flexible object to the workpiece by controlling the robot;
An assembling apparatus.

(付記2) 前記第1の法線方向は、前記柔軟物の表面の第1の点における法線方向であり、
前記第2の法線方向は、前記ワークの表面において前記第1の点と重ね合わせられる第2の点における法線方向であることを特徴とする付記1に記載の組立装置。
(Supplementary Note 2) The first normal direction is a normal direction at a first point on the surface of the flexible object,
The assembly apparatus according to appendix 1, wherein the second normal direction is a normal direction at a second point superimposed on the first point on the surface of the workpiece.

(付記3) 前記法線方向計算部は、前記第1の点における前記柔軟物の接平面を求め、該接平面の法線方向を前記第1の法線方向と同定することを特徴とする付記2に記載の組立装置。   (Supplementary Note 3) The normal direction calculation unit obtains a tangent plane of the flexible object at the first point, and identifies the normal direction of the tangent plane as the first normal direction. The assembly apparatus according to Appendix 2.

(付記4) 前記法線方向計算部は、有限要素法により前記第1の法線方向を計算することを特徴とする付記1乃至付記3のいずれかに記載の組立装置。   (Supplementary note 4) The assembly apparatus according to any one of Supplementary notes 1 to 3, wherein the normal direction calculation unit calculates the first normal direction by a finite element method.

(付記5) 前記ワークと前記柔軟物とを観察する視覚センサと、
前記視覚センサを移動させるセンサ移動部と、
前記視覚センサの観察方向が前記第1の法線方向と平行になるのに要する前記視覚センサの移動量を計算する移動量計算部と、
前記センサ移動部を制御することにより、前記視覚センサを前記移動量だけ移動させるセンサ制御部と、
前記視覚センサを前記移動量だけ移動させた後、前記視覚センサで観察した前記ワークと前記柔軟物のそれぞれの観察像に基づいて、前記ワークと前記柔軟物との位置ずれ量を計算する位置ずれ計算部とを更に有し、
前記ステージ制御部が、前記位置ずれがなくなるように、前記ステージを移動させることを特徴とする付記1乃至付記4のいずれかに記載の組立装置。
(Supplementary Note 5) A visual sensor for observing the workpiece and the flexible object;
A sensor moving unit for moving the visual sensor;
A movement amount calculation unit for calculating a movement amount of the visual sensor required for the observation direction of the visual sensor to be parallel to the first normal direction;
A sensor controller that moves the visual sensor by the amount of movement by controlling the sensor moving unit;
A positional deviation for calculating a positional deviation amount between the workpiece and the flexible object based on respective observation images of the workpiece and the flexible object observed by the visual sensor after the visual sensor is moved by the movement amount. A calculation unit,
The assembly apparatus according to any one of appendix 1 to appendix 4, wherein the stage control unit moves the stage so that the positional deviation is eliminated.

(付記6) ロボットの把持部で把持された柔軟物の第1の法線方向を計算する処理と、
ステージに保持されたワークの第2の法線方向が第1の法線方向に一致するのに要する前記ワークの姿勢の変更量を計算する処理と、
前記ステージを制御することにより、前記ワークの前記姿勢を前記変更量だけ変更する処理と、
前記ワークの前記姿勢を前記変更量だけ変更した後、前記ロボットを制御することにより、前記ワークに前記柔軟物を組み付ける処理と、
を有する組立装置の制御方法。
(Additional remark 6) The process which calculates the 1st normal line direction of the flexible object hold | gripped by the holding part of the robot,
Processing for calculating a change amount of the posture of the work required for the second normal direction of the work held on the stage to coincide with the first normal direction;
By changing the posture of the workpiece by the change amount by controlling the stage,
After changing the posture of the work by the change amount, the robot is controlled to assemble the flexible object to the work;
A method for controlling an assembling apparatus.

(付記7) 前記第1の法線方向として、前記柔軟物の表面の第1の点における法線方向を採用し、
前記第2の法線方向として、前記ワークの表面において前記第1の点と重ね合わせられる第2の点における法線方向を採用することを特徴とする付記6に記載の組立装置の制御方法。
(Supplementary Note 7) As the first normal direction, the normal direction at the first point on the surface of the flexible object is adopted,
7. The method of controlling an assembling apparatus according to appendix 6, wherein a normal direction at a second point superimposed on the first point on the surface of the workpiece is adopted as the second normal direction.

(付記8) 前記第1の法線方向を計算する処理において、前記第1の点における前記柔軟物の接平面を求め、該接平面の法線方向を前記第1の法線方向と同定することを特徴とする付記7に記載の組立装置の制御方法。   (Supplementary Note 8) In the process of calculating the first normal direction, the tangent plane of the flexible object at the first point is obtained, and the normal direction of the tangent plane is identified as the first normal direction. The method of controlling an assembling apparatus according to appendix 7, wherein

(付記9) 前記第1の法線方向を計算する処理において、有限要素法により前記第1の法線方向を計算することを特徴とする付記6乃至付記8のいずれかに記載の組立装置の制御方法。   (Supplementary note 9) In the process of calculating the first normal direction, the first normal direction is calculated by a finite element method. The assembly apparatus according to any one of supplementary notes 6 to 8, Control method.

(付記10) 前記ワークと前記柔軟物とを観察する視覚センサの観察方向が前記第1の法線方向と平行になるのに要する前記視覚センサの移動量を計算する処理と、
前記視覚センサを前記移動量だけ移動させる処理と、
前記視覚センサを前記移動量だけ移動させた後、前記視覚センサで観察した前記ワークと前記柔軟物のそれぞれの観察像に基づいて、前記ワークと前記柔軟物との位置ずれ量を計算する処理と、
前記位置ずれがなくなるように、前記ステージを移動させる処理とを更に有することを特徴とする付記6乃至付記9のいずれかに記載の組立装置の制御方法。
(Additional remark 10) The process which calculates the moving amount | distance of the said visual sensor required for the observation direction of the visual sensor which observes the said workpiece | work and the said flexible material to become parallel to the said 1st normal line direction,
A process of moving the visual sensor by the amount of movement;
A process of calculating a positional deviation amount between the workpiece and the flexible object based on respective observation images of the workpiece and the flexible object observed by the visual sensor after moving the visual sensor by the movement amount; ,
The method of controlling an assembling apparatus according to any one of appendix 6 to appendix 9, further comprising a process of moving the stage so as to eliminate the displacement.

1…組立装置、2…ロボット部、3…制御部、4…ステージ、5…ロボット、6…把持部、6a…ツール、8…治具、9…固定片、9a…第1のガイド縁、10…第1のスライド片、10a…第2のガイド縁、11…第2のスライド片、11a…主面、12…回転台、21…物性値入力部、22…把持位置入力部、23…法線方向計算部、24…位置ずれ計算部、25…姿勢計算部、26…移動量計算部、28…センサ制御部、29…ステージ制御部、30…ロボット制御部、40…部品供給台、50…押さえ部材、S…柔軟物、W…ワーク、n1、n2…第1及び第2の法線方向、Q1、Q2…第1及び第2の点、F…接平面、D…観察方向。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Assembly apparatus, 2 ... Robot part, 3 ... Control part, 4 ... Stage, 5 ... Robot, 6 ... Holding part, 6a ... Tool, 8 ... Jig, 9 ... Fixed piece, 9a ... 1st guide edge, DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... 1st slide piece, 10a ... 2nd guide edge, 11 ... 2nd slide piece, 11a ... Main surface, 12 ... Turntable, 21 ... Physical property value input part, 22 ... Gripping position input part, 23 ... Normal direction calculation unit, 24 ... Position displacement calculation unit, 25 ... Posture calculation unit, 26 ... Movement amount calculation unit, 28 ... Sensor control unit, 29 ... Stage control unit, 30 ... Robot control unit, 40 ... Component supply table, 50: pressing member, S: flexible object, W: work, n1, n2: first and second normal directions, Q1, Q2: first and second points, F: tangential plane, D: observation direction.

Claims (5)

  1. ワークの姿勢を調節可能なステージと、
    柔軟物を把持する把持部を備えたロボットと、
    前記柔軟物の第1の法線方向を計算する法線方向計算部と、
    前記第1の法線方向に前記ワークの第2の法線方向が一致するのに要する前記ワークの前記姿勢の変更量を計算する姿勢計算部と、
    前記ステージを制御することにより、前記ワークの前記姿勢を前記変更量だけ変更するステージ制御部と、
    前記ワークの前記姿勢が前記変更量だけ変更された後、前記ロボットを制御することにより、前記ワークに前記柔軟物を組み付けるロボット制御部と、
    を有する組立装置。
    A stage that can adjust the posture of the workpiece,
    A robot having a gripping part for gripping a flexible object;
    A normal direction calculation unit for calculating a first normal direction of the flexible object;
    A posture calculation unit for calculating a change amount of the posture of the workpiece required for the second normal direction of the workpiece to coincide with the first normal direction;
    A stage control unit that changes the posture of the workpiece by the change amount by controlling the stage;
    After the posture of the workpiece is changed by the change amount, a robot controller that assembles the flexible object to the workpiece by controlling the robot;
    An assembly apparatus.
  2. 前記法線方向計算部は、有限要素法により前記第1の法線方向を計算することを特徴とする請求項1に記載の組立装置。   The assembly apparatus according to claim 1, wherein the normal direction calculation unit calculates the first normal direction by a finite element method.
  3. 前記ワークと前記柔軟物とを観察する視覚センサと、
    前記視覚センサを移動させるセンサ移動部と、
    前記視覚センサの観察方向が前記第1の法線方向と平行になるのに要する前記視覚センサの移動量を計算する移動量計算部と、
    前記センサ移動部を制御することにより、前記視覚センサを前記移動量だけ移動させるセンサ制御部と、
    前記視覚センサを前記移動量だけ移動させた後、前記視覚センサで観察した前記ワークと前記柔軟物のそれぞれの観察像に基づいて、前記ワークと前記柔軟物との位置ずれ量を計算する位置ずれ計算部とを更に有し、
    前記ステージ制御部が、前記位置ずれがなくなるように、前記ステージを移動させることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の組立装置。
    A visual sensor for observing the workpiece and the flexible object;
    A sensor moving unit for moving the visual sensor;
    A movement amount calculation unit for calculating a movement amount of the visual sensor required for the observation direction of the visual sensor to be parallel to the first normal direction;
    A sensor controller that moves the visual sensor by the amount of movement by controlling the sensor moving unit;
    A positional deviation for calculating a positional deviation amount between the workpiece and the flexible object based on respective observation images of the workpiece and the flexible object observed by the visual sensor after the visual sensor is moved by the movement amount. A calculation unit,
    The assembly apparatus according to claim 1, wherein the stage control unit moves the stage so that the positional deviation is eliminated.
  4. ロボットの把持部で把持された柔軟物の第1の法線方向を計算する処理と、
    ステージに保持されたワークの第2の法線方向が第1の法線方向に一致するのに要する前記ワークの姿勢の変更量を計算する処理と、
    前記ステージを制御することにより、前記ワークの前記姿勢を前記変更量だけ変更する処理と、
    前記ワークの前記姿勢を前記変更量だけ変更した後、前記ロボットを制御することにより、前記ワークに前記柔軟物を組み付ける処理と、
    を有する組立装置の制御方法。
    Processing to calculate a first normal direction of the flexible object gripped by the gripping portion of the robot;
    Processing for calculating a change amount of the posture of the work required for the second normal direction of the work held on the stage to coincide with the first normal direction;
    By changing the posture of the workpiece by the change amount by controlling the stage,
    After changing the posture of the work by the change amount, the robot is controlled to assemble the flexible object to the work;
    A method for controlling an assembling apparatus.
  5. 前記ワークと前記柔軟物とを観察する視覚センサの観察方向が前記第1の法線方向と平行になるのに要する前記視覚センサの移動量を計算する処理と、
    前記視覚センサを前記移動量だけ移動させる処理と、
    前記視覚センサを前記移動量だけ移動させた後、前記視覚センサで観察した前記ワークと前記柔軟物のそれぞれの観察像に基づいて、前記ワークと前記柔軟物との位置ずれ量を計算する処理と、
    前記位置ずれがなくなるように、前記ステージを移動させる処理とを更に有することを特徴とする請求項4に記載の組立装置の制御方法。
    A process of calculating the amount of movement of the visual sensor required for the observation direction of the visual sensor observing the workpiece and the flexible object to be parallel to the first normal direction;
    A process of moving the visual sensor by the amount of movement;
    A process of calculating a positional deviation amount between the workpiece and the flexible object based on respective observation images of the workpiece and the flexible object observed by the visual sensor after moving the visual sensor by the movement amount; ,
    The method of controlling an assembling apparatus according to claim 4, further comprising a process of moving the stage so that the displacement is eliminated.
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