JP2018125487A - 部品供給装置およびそれを備える部品供給ロボット - Google Patents
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Abstract
【課題】部品を一列に並べて収容する筒状のスティック内の部品を他のロボットを用いることなく所定位置に効率的に実装又は供給することを可能とする部品供給装置およびそれを用いた部品供給ロボットを提供する。
【解決手段】この部品供給装置１は、ロボットアーム１１０の先端部に装着されるロボット装着部材１０と、ロボット装着部材１０に支持された部品把持ツール２０と、ロボット装着部材１０に支持され、部品Ｐを収容するスティックＳを取付けるスティック取付部３０と、スティック取付部３０に取付けられたスティックＳ内の部品Ｐを１つずつ排出する部品排出機構４０と、部品排出機構４０により排出された部品Ｐを部品把持ツール２０の把持部材による把持位置まで案内する案内部材５０と、部品Ｐを把持部材により把持した状態で案内部材５０を移動させ、把持部材により把持された部品Ｐを所定位置に実装可能な状態にする相対移動装置とを備えている。
【選択図】図１
【解決手段】この部品供給装置１は、ロボットアーム１１０の先端部に装着されるロボット装着部材１０と、ロボット装着部材１０に支持された部品把持ツール２０と、ロボット装着部材１０に支持され、部品Ｐを収容するスティックＳを取付けるスティック取付部３０と、スティック取付部３０に取付けられたスティックＳ内の部品Ｐを１つずつ排出する部品排出機構４０と、部品排出機構４０により排出された部品Ｐを部品把持ツール２０の把持部材による把持位置まで案内する案内部材５０と、部品Ｐを把持部材により把持した状態で案内部材５０を移動させ、把持部材により把持された部品Ｐを所定位置に実装可能な状態にする相対移動装置とを備えている。
【選択図】図１
Description
本発明は、部品供給装置およびそれを備える部品供給ロボットに関する。
従来、部品を一列に並べて収容する筒状のスティックを複数段に重ね、一番下に配置されたスティック内の部品を部品押出機構により部品供給路に向かって押出し、一番下に配置されたスティック内に部品が無くなると、複数段に重ねられたスティックの束をスティック１本分だけ下方に移動させ、下から２番目に配置されたスティック内の部品を部品押出機構により部品供給路に向かって押出す部品供給装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
上記の部品供給装置は、部品押出機構により部品を部品供給路に向かって押出すだけなので、部品を所定位置に正確に実装又は供給するために作業者やロボットアームを必要とするものである。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、部品を一列に並べて収容する筒状のスティック内の部品を他のロボットを用いることなく所定位置に効率的に実装又は供給することを可能とする部品供給装置およびそれを備える部品供給ロボットの提供を目的とする。
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明の第１の態様の部品供給装置は、ロボットアームの先端部に装着可能に構成されたロボット装着部材と、該ロボット装着部材に支持され、部品を把持するための把持部材を有する部品把持ツールと、前記ロボット装着部材に支持され、前記部品を１列に並べて収容する筒状のスティックを少なくとも１つ取付け可能なスティック取付部と、該スティック取付部に取付けられた前記スティック内の前記部品を１つずつ排出する部品排出機構と、該部品排出機構により排出された前記部品を前記把持部材により把持可能な把持位置まで案内する案内部材と、前記把持位置まで案内された前記部品を前記把持部材により把持した状態で、前記案内部材および前記把持部材の少なくとも一方を移動させることにより、前記把持部材により把持された前記部品を所定位置に実装可能又は供給可能な状態にする相対移動装置とを備えている。
本発明の第１の態様の部品供給装置は、ロボットアームの先端部に装着可能に構成されたロボット装着部材と、該ロボット装着部材に支持され、部品を把持するための把持部材を有する部品把持ツールと、前記ロボット装着部材に支持され、前記部品を１列に並べて収容する筒状のスティックを少なくとも１つ取付け可能なスティック取付部と、該スティック取付部に取付けられた前記スティック内の前記部品を１つずつ排出する部品排出機構と、該部品排出機構により排出された前記部品を前記把持部材により把持可能な把持位置まで案内する案内部材と、前記把持位置まで案内された前記部品を前記把持部材により把持した状態で、前記案内部材および前記把持部材の少なくとも一方を移動させることにより、前記把持部材により把持された前記部品を所定位置に実装可能又は供給可能な状態にする相対移動装置とを備えている。
当該態様では、ロボットアームの先端部にロボット装着部材を介して部品把持ツールとスティック取付部が支持され、部品排出機構によりスティック取付部に取付けられたスティック内の部品が１つずつ排出されると共に、排出された部品が案内部材により部品把持ツールの把持部材により把持可能な把持位置まで案内される。そして、部品が把持部材により把持された状態で、案内部材および把持部材の少なくとも一方を移動させることにより、把持部材に把持された部品をロボットアームを使って所定位置に実装又は供給することができる。
上記態様において、前記スティック取付部が、空気の吸引により前記スティックが取付けられる吸着部材を有することが好ましい。
この場合、吸着部材からの空気の吸引を止めることによりスティックをスティック取付部から取外すことでき、吸着部材から空気を吸引することによりスティックをスティック取付部に取付けることができる。このため、スティックの取付けおよび取外しを容易に行うことができ、取付け前や取外し後のスティックのための場所や機器等の設計の自由度も上がる。
この場合、吸着部材からの空気の吸引を止めることによりスティックをスティック取付部から取外すことでき、吸着部材から空気を吸引することによりスティックをスティック取付部に取付けることができる。このため、スティックの取付けおよび取外しを容易に行うことができ、取付け前や取外し後のスティックのための場所や機器等の設計の自由度も上がる。
上記態様において、好ましくは、前記スティック取付部が、前記ロボット装着部材に固定され、前記部品が通過する少なくとも１つの貫通孔を有するテーブル部材と、該テーブル部材の上側の面に垂直な回転軸線周りに回転可能な回転体と、該回転体を回転させる駆動装置とを備え、前記回転体が、前記スティックの長手方向の一端が前記テーブル部材の前記上側の面に接触又は近接すると共に前記回転軸線周りに並ぶように複数の前記スティックが取付けられるものであり、前記駆動装置による前記回転体の回転によって前記貫通孔の位置に配置された前記スティック内の部品が前記貫通孔および前記案内部材により前記把持位置まで案内されるように構成されている。
この場合、回転体には、スティックの長手方向の一端がテーブル部材の上側の面に接触又は近接するように取付けられるので、スティック取付部に取付けられ、貫通孔以外の位置に配置されているスティック内の部品が、テーブル部材の上側の面によりスティックから出ることはない。
また、回転体には回転軸線周りに並ぶように複数のスティックが取付けられるので、駆動装置によって回転体を回転させることにより、任意のスティックを貫通孔の位置に配置することができる。このため、貫通孔の位置に配置されているスティックが空になった場合に、部品が入ったスティックを短時間且つ確実に貫通孔の位置に配置することができる。
上記態様において、好ましくは、前記案内部材がその長手方向に並べられた複数の構成部材を有すると共に、前記部品が該複数の構成部材に沿って滑り落ちることにより前記把持位置まで案内されるように構成されており、前記相対移動装置が、前記把持位置に対応する少なくとも１つの前記構成部材を残りの前記構成部材に対し移動させ、これにより前記把持部材により把持された前記部品を前記所定位置に実装可能又は供給可能な状態にするように構成されている。
この場合、把持部材をロボットアームに対し移動させる必要がないので、部品を実装又は供給するためのロボットアームの動作教示を容易にする上で有利である。
この場合、把持部材をロボットアームに対し移動させる必要がないので、部品を実装又は供給するためのロボットアームの動作教示を容易にする上で有利である。
上記態様において、好ましくは、前記部品排出機構が、第１のストッパと、該第１のストッパを移動させることにより前記スティックから出て一列に並んでいる前記複数の部品のうち先頭の部品の前記把持位置側への移動を規制可能な第１のアクチュエータと、前記第１のストッパよりも前記把持位置から離れた位置に配置された第２のストッパと、該第２のストッパを移動させることにより先頭から２番目の部品の前記把持位置側への移動を規制可能な第２のアクチュエータとを有する。この場合、第１および第２のアクチュエータを制御することにより部品を１つずつ排出することができる。
本発明の第２の態様の部品供給ロボットは、ロボットアームと、該ロボットアームの先端部に装着された前記部品供給装置とを備えている。
本発明によれば、部品を一列に並べて収容する筒状のスティック内の部品を他のロボットを用いることなく所定位置に効率的に実装又は供給することが可能となる。
本発明の一実施形態に係る部品供給装置１およびそれを備える部品供給ロボット１００を図面を参照して以下に説明する。
この部品供給装置１は、図１〜図３に示すように、ロボットアーム１１０の先端部に装着されているロボット装着部材１０と、部品Ｐを把持するための部品把持ツール２０と、部品Ｐを一列に並べて収容する筒状のスティックＳを複数取付けるスティック取付部３０と、スティック取付部３０に取付けられた複数のスティックＳのうち所定の回転位置に配置されたスティックＳ内の部品Ｐを１つずつ排出する部品排出機構４０と、部品排出機構４０により排出された部品Ｐを案内する案内部材５０とを備えている。
この部品供給装置１は、図１〜図３に示すように、ロボットアーム１１０の先端部に装着されているロボット装着部材１０と、部品Ｐを把持するための部品把持ツール２０と、部品Ｐを一列に並べて収容する筒状のスティックＳを複数取付けるスティック取付部３０と、スティック取付部３０に取付けられた複数のスティックＳのうち所定の回転位置に配置されたスティックＳ内の部品Ｐを１つずつ排出する部品排出機構４０と、部品排出機構４０により排出された部品Ｐを案内する案内部材５０とを備えている。
本実施形態で用いられるスティックＳは透光性を有するプラスチック材料から成り、断面矩形状の筒状部材である。スティックＳの長手方向の一端は開口しており、他端は開口していても閉鎖されていてもよい。本実施形態では、他端は金属性の取外し可能なクリップが取付けられ閉鎖されている。スティックＳの中空部の形状および寸法は、収容された部品ＰがスティックＳの長手方向に移動可能であると共に、収容された部品ＰがスティックＳ内で回転しないようなものであればよい。本実施形態では部品ＰはＩＣ部品であり、その本体部から複数の端子が所定方向に向かって延びているものである。
ロボット装着部材１０は、ロボットアーム１１０の先端部に連結される円筒状の連結部１１と、連結部１１に固定されたフレーム１２とを有する。フレーム１２は、連結部１１の軸線に垂直な方向に延びるベース部材１２ａと、ベース部材１２ａの一端から連結部１１の軸線に沿って下方に延びる一端側部材１２ｂと、ベース部材１２ａの他端から下方に向かって一端側部材１２ｂに近づくように斜めに延びる他端側部材１２ｃとを有する。
部品把持ツール２０は、本実施形態では、一端側部材１２ｂに固定されたアクチュエータ２１と、アクチュエータ２１により閉じる方向（互いに近付く方向）および開く方向（互いから離れる方向）に移動可能な一対の爪部材（把持部材）２２とを有する。アクチュエータ２１により一対の爪部材２２を閉じる方向に移動することにより、一対の爪部材２２の間に部品Ｐが把持される。
本実施形態では、アクチュエータ２１はコンプレッサに接続され、コンプレッサからの圧縮空気によりアクチュエータ２１が一対の爪部材２２を移動させるが、アクチュエータ２１は電動モータを用いたものであってもよい。アクチュエータ２１は後述の制御装置１２０により制御される（図４参照）。
スティック取付部３０は、他端側部材１２ｃに対し垂直方向に延びる板状のテーブル部材３１と、テーブル部材３１における厚さ方向一方の面（本実施形態では図２における上側の面）に垂直な回転軸線ＣＬ周りに回転可能にテーブル部材３１に支持された回転体３２と、回転体３２を回転させる駆動装置であるモータ３７とを有する。モータ３７は他端側部材１２ｃに固定され、モータ３７の出力軸は減速機等を介して回転体３２に連結されている。
モータ３７はその作動位置を検出するエンコーダ等の作動位置検出装置を内蔵しており、作動位置検出装置の検出値が後述の制御装置１２０に送信され、当該検出値が制御装置１２０によるモータ３７の制御に用いられる。
回転体３２は、回転軸線ＣＬに沿う方向に間隔をおいて配置された一対のガイドプレート３３，３４と、ガイドプレート３３とガイドプレート３４とを連結する筒状部３５とを有する。
回転体３２は、回転軸線ＣＬに沿う方向に間隔をおいて配置された一対のガイドプレート３３，３４と、ガイドプレート３３とガイドプレート３４とを連結する筒状部３５とを有する。
本実施形態のスティック取付部３０は６つのスティックＳを取付け可能に構成されており、筒状部３５の外周面には取付数に応じた６つの平面部が設けられている。筒状部３５の外周面には複数の吸着部材３６が設けられると共に、各平面部に２つずつ吸着部材３６が配置されている。２つ吸着部材３６は回転軸線ＣＬに沿う方向に間隔をおいて配置されている。
各平面部の２つの吸着部材３６により１本のスティックＳが吸着され、これにより、スティック取付部３０は６本のスティックＳを吸着することができる。各吸着部材３６は筒状部３５内を通る配管を介して吸引制御ユニット３６ａに接続され、吸引制御ユニット３６ａは後述する制御装置１２０により制御されるようになっている（図４参照）。吸引制御ユニット３６ａは、複数の吸着部材３６の各々に設けられた電磁弁を有するものであってもよい。
吸引制御ユニット３６ａは図示しないコンプレッサに接続されており、複数の吸着部材３６をそれぞれ吸引状態および非吸引状態にすることができる。吸引制御ユニット３６ａは、吸引状態の時に各吸着部材３６にスティックＳが吸着されているか否かを判断する吸着判定のための圧力測定ユニット３６ｂを備えており、圧力測定ユニット３６ｂも後述の制御装置１２０に接続されている。圧力測定ユニット３６ｂは、複数の吸着部材３６の各々に設けられた圧力計を有するものであってもよい。
各ガイドプレート３３，３４は、周方向に間隔をおいて６つの径方向突出部３３ａ，３４ａを備え、隣接する一対の径方向突出部３３ａと隣接する一対の径方向突出部３４ａにより、スティックＳが吸着部材３６に吸着される位置に案内される。例えば、一対の径方向突出部３３ａの基端側の間隔および一対の径方向突出部３４ａの基端側の間隔はスティックＳの幅寸法と同等であり、隣接する一対の径方向突出部３３ａと隣接する一対の径方向突出部３４ａの間隔は径方向外側に向かって徐々に広くなっている。
筒状部３５の内部にはスティックＳ内の部品の有無を判定する部品有無判定ユニット３８が設けられ、部品有無判定ユニット３８は後述する制御装置１２０に接続されている（図４参照）。例えば、部品有無判定ユニット３８は６つの平面部の各々に配置されてスティックＳ内の部品の有無を検出するセンサを備えている。
テーブル部材３１の厚さ方向一方の面は回転体３２のガイドプレート３３と平行に配置されている。また、スティックＳは、その長手方向の一端がテーブル部材３１に接触又は近接するように、回転体３２の吸着部材３６により吸着される。つまり、スティックＳの長手方向の一端側への部品Ｐの移動がテーブル部材３１により規制される。一方、回転体３２がモータ３７により回転した時に６本のスティックＳの一端が接触する円形軌道の１箇所にテーブル部材３１を貫通する貫通孔３１ａが設けられている。貫通孔３１ａは、当該位置に配置されたスティックＳ内の部品Ｐが自重により貫通孔３１ａを下方に向って通過するように形成されている。
貫通孔３１ａを通過した部品Ｐは案内部材５０に沿って滑り落ちる。具体的には、案内部材５０はＩＣ部品である部品Ｐの幅方向一方の端子と他方の端子との間隔よりも若干小さい幅寸法を有し、部品Ｐの本体部が案内部材５０の上面に接触すると共に、部品Ｐの幅方向両側の端子の間に案内部材５０が配置される。これにより、貫通孔３１ａを通過した部品Ｐが自重により案内部材５０上を滑り落ちる。
また、案内部材５０は基端側構成部材５１と先端側構成部材５２とを有する。基端側構成部材５１は他端側部材１２ｃ又はテーブル部材３１に固定され、その一端が貫通孔３１ａの近傍又は貫通孔３１ａ内に配置されている。先端側構成部材５２は一端側部材１２ｂに傾動軸線５２ａ周りに傾動可能に取付けられている。また、先端側構成部材５２を傾動させる相対移動装置としてアクチュエータ５２ｂも備える。
本実施形態ではアクチュエータ５２ｂはコンプレッサに接続され、コンプレッサからの圧縮空気によりアクチュエータ５２ｂが先端側構成部材５２を傾動させるが、アクチュエータ５２ｂは電動モータであってもよい。先端側構成部材５２が一方に傾動すると、先端側構成部材５２の一端が基端側構成部材５１の他端の近傍に配置され、基端側構成部材５１を滑り落ちてきた部品Ｐがスムーズに先端側構成部材５２に乗り移り、先端側構成部材５２上を滑り落ちる。先端側構成部材５２には滑り落ちてきた部品Ｐを所定の位置で止めるストッパ５２ｃが設けられている。一方、先端側構成部材５２が他方に傾動すると、先端側構成部材５２の一端が基端側構成部材５１から離れる。
部品排出機構４０は、図５〜図７に示すように、スティックＳからの部品Ｐが１つずつ案内部材５０に沿って滑り落ちるように、案内部材５０上で部品Ｐを止める第１のストッパ機構４１と、第１のストッパ機構４１よりも部品Ｐの滑り落ちの上流側に配置されて部品Ｐを止める第２のストッパ機構４２とを有する。
第１のストッパ機構４１は、他端側部材１２ｃに固定された第１のアクチュエータ４１ａと、第１のアクチュエータ４１ａにより案内部材５０に近づくように移動する第１のストッパ４１ｂとを有する。本実施形態では第１のアクチュエータ４１ａはコンプレッサに接続され、コンプレッサからの圧縮空気により第１のアクチュエータ４１ａが第１のストッパ４１ｂを移動させるが、第１のアクチュエータ４１ａは電動モータであってもよい。
第２のストッパ機構４２は、他端側部材１２ｃに固定された第２のアクチュエータ４２ａと、第２のアクチュエータ４２ａにより貫通孔３１ａ内に突出する第２のストッパ４２ｂとを有する。本実施形態では第２のアクチュエータ４２ａはコンプレッサに接続され、コンプレッサからの圧縮空気により第２のアクチュエータ４２ａが第２のストッパ４２ｂを移動させるが、第２のアクチュエータ４２ａは電動モータを用いたものであってもよい。第１のストッパ４１ｂと第２のストッパ４２ｂとの間隔は、その間に１個以上２個未満の部品Ｐを配置可能な間隔である。また、アクチュエータ４１ａ，４２ａは後述の制御装置１２０により制御される（図４参照）。
図５に示すように、部品排出機構４０は、第２のストッパ機構４２により部品Ｐの滑り落ちを止めない状態で、第１のストッパ機構４１により部品Ｐの滑り落ちを止め、その状態で図６に示すように第２のストッパ機構４２により部品Ｐの滑り落ちを止める。これにより、先頭の部品Ｐの滑り落ちが第１のストッパ機構４１により止められ、先頭から２番目の部品Ｐの滑り落ちが第２のストッパ機構４２により止められる。本実施形態では第２のストッパ機構４２は部品Ｐを貫通孔３１ａ内に配置された案内部材５０に押し付ける。
この状態で、図７に示すように、第１のストッパ機構４１の第１のストッパ４１ｂを案内部材５０から離れる方向に移動させると、先頭の部品Ｐだけが案内部材５０に沿って滑り落ち、スティックＳから部品Ｐを１つずつ排出することができる。次に、第１のストッパ４１ｂを案内部材５０に近付く方向に移動させた後、第２のストッパ４２ｂを部品Ｐから離れる方向に移動させることにより、スティックＳ内の部品Ｐが自重で下方に移動して図５の状態となり、上記動作が繰り返される。
部品排出機構４０により部品Ｐが１つずつ排出され、スティックＳにおけるテーブル部材３１の近傍に部品Ｐが無くなったことが部品有無判定ユニット３８のセンサによって検出されると、部品有無判定ユニット３８が当該スティックＳには部品Ｐが入っていないと判定する。
案内部材５０に沿って滑り落ちた部品Ｐは、図７に示すようにストッパ５２ｃにより所定の位置（把持位置）で止められ、この状態において部品Ｐの一部が部品把持ツール２０の一対の爪部材２２の間に配置されている。このため、部品把持ツール２０により一対の爪部材２２を閉じる方向に移動させると、案内部材５０上の所定の位置の部品Ｐが爪部材２２により把持される。
ロボットアーム１１０は複数の可動部を備えると共に、複数の可動部をそれぞれ駆動する複数のサーボモータ１１１を備えており、サーボモータ１１１は後述する制御装置１２０によって制御される（図４参照）。各サーボモータ１１１として、回転モータ、直動モータ等の各種のサーボモータを用いることが可能である。
各サーボモータ１１１はその作動位置を検出するエンコーダ等の作動位置検出装置を内蔵しており、作動位置検出装置の検出値が制御装置１２０に送信され、当該検出値は制御装置１２０による各サーボモータ１１１の制御に用いられる。
各サーボモータ１１１はその作動位置を検出するエンコーダ等の作動位置検出装置を内蔵しており、作動位置検出装置の検出値が制御装置１２０に送信され、当該検出値は制御装置１２０による各サーボモータ１１１の制御に用いられる。
制御装置１２０は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ等を有する制御部１２１と、表示装置１２２と、不揮発性メモリ、ＲＯＭ等を有する記憶装置１２３と、ロボットアーム１１０の動作プログラムを作成する際等に操作する教示操作盤１２４と、ロボットアーム１１０のサーボモータ１１１にそれぞれ対応するように設けられた複数のサーボ制御器１２５とを備えている（図４参照）。
記憶装置１２３にはシステムプログラム１２３ａが格納されており、システムプログラム１２３ａが制御装置１２０の基本機能を担っている。また、記憶装置１２３には例えば教示操作盤１２４を用いて作成された部品供給プログラム１２３ｂが少なくとも１つ格納されている。
例えば、制御部１２１はシステムプログラム１２３ａにより動作し、記憶装置１２３に格納されている部品供給プログラム１２３ｂを読み出してＲＡＭに一時的に格納し、読み出した部品供給プログラム１２３ｂに沿って各サーボ制御器１２５に制御信号を送り、これにより各サーボモータ１１１のサーボアンプを制御してロボットアーム１１０を作動させると共に、吸引制御ユニット３６ａ、モータ３７、およびアクチュエータ２１，４１ａ，４２ａ，５２ｂに制御信号を送ってこれらを制御する。
上記のように構成された部品供給ロボット１００において、部品供給プログラム１２３ｂに基づく制御部１２１の動作の一例を、図８を参照しながら以下説明する。
先ず、制御部１２１は、全ての吸着部材３６にスティックＳが取付けられているか否かを圧力測定ユニット３６ｂの検出結果に基づき判定し、スティックＳが取付けられていない吸着部材３６があれば、部品入りスティックＳの保管場所の上方にスティック取付部３０が配置されると共に、スティックＳが吸着されていない吸着部材３６にスティックＳが吸着されるように、各サーボモータ１１１、吸引制御ユニット３６ａ、およびモータ３７を制御する（ステップＳ１）。
先ず、制御部１２１は、全ての吸着部材３６にスティックＳが取付けられているか否かを圧力測定ユニット３６ｂの検出結果に基づき判定し、スティックＳが取付けられていない吸着部材３６があれば、部品入りスティックＳの保管場所の上方にスティック取付部３０が配置されると共に、スティックＳが吸着されていない吸着部材３６にスティックＳが吸着されるように、各サーボモータ１１１、吸引制御ユニット３６ａ、およびモータ３７を制御する（ステップＳ１）。
この時、例えば図９に示すように、保管場所にはスティックＳがその短手方向に重なるように積まれている。また、図９に示すようにモータ３７によって取付けを行う２つの吸着部材３６が取付用の回転位置まで回転され、当該２つの吸着部材３６が取付けようとするスティックＳの外周面に接触又は近接するようにスティック取付部３０の移動および姿勢変更が行われ、この状態で当該２つの吸着部材３６から空気の吸引が行われる。
ステップＳ１で全ての吸着部材３６にスティックＳが吸着されると、制御部１２１は、部品Ｐの実装又は供給を行う所定位置の上方に部品供給装置１が配置されるように各サーボモータ１１１を制御する（ステップＳ２）。
続いて、部品Ｐの実装数又は供給数、実装又は供給のタイミング、実装又は供給の位置等の情報を含む部品供給指示情報の受付け又は読出しを行い（ステップＳ３）、受付けた部品供給指示情報に基づき下記処理を行う。本実施形態では、コンベヤにより次々に流れて来る基板上にＩＣ部品である部品Ｐを５つずつ実装する場合について説明する。
続いて、部品Ｐの実装数又は供給数、実装又は供給のタイミング、実装又は供給の位置等の情報を含む部品供給指示情報の受付け又は読出しを行い（ステップＳ３）、受付けた部品供給指示情報に基づき下記処理を行う。本実施形態では、コンベヤにより次々に流れて来る基板上にＩＣ部品である部品Ｐを５つずつ実装する場合について説明する。
先ず、制御部１２１は、部品Ｐが入っていないスティックＳの有無およびその位置を部品有無判定ユニット３８のセンサの検出結果に基づきチェックし（ステップＳ４）、念のため全てのスティックＳに部品Ｐが入っていない状態か否かを判定し（ステップＳ５）、全てのスティックＳが空の場合はスティック交換制御を行う（ステップＳ６）。
ステップＳ５で“ＮＯ”と判定されると、制御部１２１は、空のスティックＳが全数ではないが所定の数以上であるか否かを判定すると共に（ステップＳ７）、実装のタイミングの情報に基づいてスティックＳの交換時間が取れるか否かを判断し（ステップＳ８）、交換時間が取れる場合はスティック交換制御を行う（ステップＳ６）。
ステップＳ６のスティック交換作業は、空スティック保管場所の上方にスティック取付部３０を移動すると共に、交換対象の空のスティックＳの吸着部材３６による吸着を解除して当該空スティックＳを空スティック保管場所に落下させた後、部品入りスティックＳの保管場所の上方にスティック取付部３０を移動させ、前述のように吸着部材３６にスティックＳを吸着させる。スティック交換制御は、スティックＳを全て交換する場合もあり、１本のスティックＳだけ交換する場合もある。
続いて、貫通孔３１ａに対応した位置のスティックＳに部品Ｐが入っているか否かを部品有無判定ユニット３８のセンサの検出結果に基づき判定し（ステップＳ９）、当該スティックＳに部品Ｐが入っていない場合は、回転体３２が回転して部品Ｐが入っている別のスティックＳが貫通孔３１ａに対応した位置に配置されるようにモータ３７を制御する（ステップＳ１０）。
ステップＳ９で“ＮＯ”と判定されている状態で、制御部１２１は、部品Ｐが１つ排出されるように部品排出機構４０のアクチュエータ４１ａ，４２ａを制御すると共に（ステップＳ１１）、爪部材２２により部品Ｐが把持されるように部品把持ツール２０のアクチュエータ２１を制御する（ステップＳ１２）。また、制御部１２１は、アクチュエータ５２ｂを制御して先端側構成部材５２を基端側構成部材５１から離れる方向に傾動さる（ステップＳ１３）。これにより、部品把持ツール２０により把持された部品Ｐの下方に案内部材５０が存在しない状態となる（図１０参照）。つまり、アクチュエータ５２ｂは爪部材２２により把持された部品を基板上に実装可能な状態にする相対移動装置として機能する。
続いて、部品供給指示情報に沿って部品Ｐが基板上に実装されるように各サーボモータ１１１を制御する（ステップＳ１４）。そして、部品供給指示情報に基づく実装作業が完了しているか否かを判定し（ステップＳ１５）、完了していなければ再びステップＳ４から制御を行う。
このように、本実施形態によれば、ロボットアーム１１０の先端部にロボット装着部材１０を介して部品把持ツール２０とスティック取付部３０が支持され、部品排出機構４０によりスティック取付部３０に取付けられたスティックＳ内の部品Ｐが１つずつ排出されると共に、排出された部品Ｐが案内部材５０により部品把持ツール２０の一対の爪部材２２により把持可能な位置まで案内される。そして、部品Ｐが一対の爪部材２２により把持された状態で、案内部材５０および一対の爪部材２２の少なくとも一方を移動させることにより、一対の爪部材２２に把持された部品をロボットアーム１１０を使って所定位置に実装又は供給することができる。
また、スティック取付部３０は、空気の吸引によりスティックＳが取付けられる吸着部材３６を有する。このため、吸着部材３６からの空気の吸引を止めることによりスティックＳをスティック取付部３０から取外すことができ、吸着部材３６から空気を吸引することによりスティックＳをスティック取付部３０に取付けることができる。このため、スティックＳの取付けおよび取外しを容易に行うことができ、取付け前や取外し後のスティックＳのための場所や機器等の設計の自由度も上がる。
また、スティック取付部３０は、貫通孔３１ａを有するテーブル部材３１と、テーブル部材３１の上側の面に垂直な回転軸線ＣＬ周りに回転可能な回転体３２と、回転体３２を回転させるモータ３７とを備え、回転体３２には、スティックＳの長手方向の一端がテーブル部材３１の上側の面に接触又は近接するように取付けられる。このため、スティック取付部３０に取付けられ、貫通孔３１ａ以外の位置に配置されているスティックＳ内の部品Ｐは、テーブル部材３１の上側の面によってスティックＳから出ることはない。
また、回転体３２には回転軸線ＣＬ周りに並ぶように複数のスティックＳが取付けられるので、モータ３７によって回転体３２を回転させることにより、任意のスティックＳを貫通孔３１ａの位置に配置することができる。このため、貫通孔３１ａの位置に配置されているスティックＳが空になった場合に、部品Ｐが入ったスティックＳを短時間且つ確実に貫通孔３１ａの位置に配置することができる。
また、案内部材５０が複数の構成部材５１，５２を有し、アクチュエータ５２ｂが先端側構成部材５２を基端側構成部材５１に対して移動させ、これにより一対の爪部材２２により把持された部品Ｐがロボットアーム１１０を使って所定位置に実装又は供給することができる状態となる。このように、爪部材２２をロボットアーム１１０に対し移動させる必要がないので、部品Ｐを実装又は供給するためのロボットアーム１１０の動作教示を容易にする上で有利である。
また、部品排出機構４０は、第１のストッパ４１ｂと、第１のストッパ４１ｂを移動させることによりスティックＳから出て一列に並んでいる複数の部品Ｐのうち先頭の部品Ｐの把持位置側への移動を規制する第１のアクチュエータ４１ａと、第１のストッパ４１ｂよりも把持位置から離れた位置に配置された第２のストッパ４２ｂと、第２のストッパ４２ｂを移動させることにより先頭から２番目の部品Ｐの把持位置側への移動を規制する第２のアクチュエータ４２ａとを有する。このため、第１および第２のアクチュエータ４１ａ，４２ａを制御することにより部品Ｐを１つずつ排出することができる。
本実施形態ではレール状の案内部材５０を示したが、案内部材５０は樋状であってもよく、案内部材５０はそれに沿って部品Ｐが滑り落ちるその他の態様であってもよい。また、部品ＰはＩＣ部品以外であってもよく、案内部材５０に沿って滑り落ちるものであればよい。
また、各吸着部材３６を電磁石から構成し、各吸着部材３６が磁力によりスティックＳを吸着するように構成してもよい。この場合、スティックＳの吸着される位置に鉄製の被吸着部材が固定される。さらに、各吸着部材３６の代わりにスティックＳを把持する把持機構を設けてもよく、スティックＳを保持するその他の機構を設けることも可能である。
また、スティック取付部３０をスティックＳが１本ずつ取付けられるように構成してもよい。
また、スティック取付部３０をスティックＳが１本ずつ取付けられるように構成してもよい。
なお、本実施形態では、案内部材５０の一部がアクチュエータ５２ｂにより爪部材２２に対して退避するものを示した。これに対し、爪部材２２を案内部材５０に対して移動させ、これにより爪部材２２に把持された部品Ｐをロボットアーム１１０により所定位置に実装又は供給可能な状態としてもよい。
例えば、部品把持ツール２０のアクチュエータ２１を一端側部材１２ｂに対し上方に移動させる移動機構と、アクチュエータ２１を一端側部材１２ｂに垂直な軸線周りに回転させる回転機構とを用い、爪部材２２を案内部材５０に対し移動させると、爪部材２２に把持された部品Ｐをロボットアーム１１０により所定位置に実装又は供給することができる。
また、案内部材５０の先端側構成部材５２が傾動軸線５２ａ周りに傾動させる代わりに、先端側構成部材５２のその長手方向への移動や、先端側構成部材５２のその他の方向への移動により、爪部材２２に把持された部品Ｐをロボットアーム１１０により所定位置に実装又は供給することができる状態にすることもできる。さらに、案内部材５０全体を移動することにより、爪部材２２に把持された部品Ｐをロボットアーム１１０により所定位置に実装又は供給することができる状態にすることもできる。
また、部品排出機構４０は、案内部材５０の把持位置に部品Ｐが１つずつ到達すればよく、例えば、図１１に示すように、ゴム状弾性を有する軟らかい一対のローラ４３により案内部材５０上の先頭および２番目の部品Ｐを同時に挟み、一方又は両方のローラ４３を図示しない駆動装置により回転させることにより、部品Ｐを１つずつ排出することも可能である。
１ 部品供給装置
１０ ロボット装着部材
２０ 部品把持ツール
２１ アクチュエータ
２２ 爪部材（把持部材）
３０ スティック取付部
３１ テーブル部材
３１ａ 貫通孔
３２ 回転体
３３ ガイドプレート
３３ａ 径方向突出部
３４ ガイドプレート
３４ａ 径方向突出部
３５ 筒状部
３６ 吸着部材
３６ａ 吸引制御ユニット
３６ｂ 圧力測定ユニット
３７ モータ（駆動装置）
３８ 部品有無判定ユニット
４０ 部品排出機構
４１ 第１のストッパ機構
４２ 第２のストッパ機構
５０ 案内部材
５１ 基端側構成部材
５２ 先端側構成部材
５２ｂ アクチュエータ
５２ｃ ストッパ
１００ 部品供給ロボット
１１０ ロボットアーム
１１１ サーボモータ
１２０ 制御装置
１２１ 制御部
１０ ロボット装着部材
２０ 部品把持ツール
２１ アクチュエータ
２２ 爪部材（把持部材）
３０ スティック取付部
３１ テーブル部材
３１ａ 貫通孔
３２ 回転体
３３ ガイドプレート
３３ａ 径方向突出部
３４ ガイドプレート
３４ａ 径方向突出部
３５ 筒状部
３６ 吸着部材
３６ａ 吸引制御ユニット
３６ｂ 圧力測定ユニット
３７ モータ（駆動装置）
３８ 部品有無判定ユニット
４０ 部品排出機構
４１ 第１のストッパ機構
４２ 第２のストッパ機構
５０ 案内部材
５１ 基端側構成部材
５２ 先端側構成部材
５２ｂ アクチュエータ
５２ｃ ストッパ
１００ 部品供給ロボット
１１０ ロボットアーム
１１１ サーボモータ
１２０ 制御装置
１２１ 制御部
Claims (6)
- ロボットアームの先端部に装着可能に構成されたロボット装着部材と、
該ロボット装着部材に支持され、部品を把持するための把持部材を有する部品把持ツールと、
前記ロボット装着部材に支持され、前記部品を１列に並べて収容する筒状のスティックを少なくとも１つ取付け可能なスティック取付部と、
該スティック取付部に取付けられた前記スティック内の前記部品を１つずつ排出する部品排出機構と、
該部品排出機構により排出された前記部品を前記把持部材により把持可能な把持位置まで案内する案内部材と、
前記把持位置まで案内された前記部品を前記把持部材により把持した状態で、前記案内部材および前記把持部材の少なくとも一方を移動させることにより、前記把持部材により把持された前記部品を所定位置に実装可能又は供給可能な状態にする相対移動装置とを備える部品供給装置。 - 前記スティック取付部が、空気の吸引により前記スティックが取付けられる吸着部材を有する請求項１に記載の部品供給装置。
- 前記スティック取付部が、
前記ロボット装着部材に固定され、前記部品が通過する少なくとも１つの貫通孔を有するテーブル部材と、
該テーブル部材の上側の面に垂直な回転軸線周りに回転可能な回転体と、
該回転体を回転させる駆動装置とを備え、
前記回転体が、前記スティックの長手方向の一端が前記テーブル部材の前記上側の面に接触又は近接すると共に前記回転軸線周りに並ぶように複数の前記スティックが取付けられるものであり、
前記駆動装置による前記回転体の回転によって前記貫通孔の位置に配置された前記スティック内の前記部品が前記貫通孔および前記案内部材により前記把持位置まで案内されるように構成されている請求項１又は２に記載の部品供給装置。 - 前記案内部材がその長手方向に並べられた複数の構成部材を有すると共に、前記部品が該複数の構成部材に沿って滑り落ちることにより前記把持位置まで案内されるように構成されており、
前記相対移動装置が、前記把持位置に対応する少なくとも１つの前記構成部材を残りの前記構成部材に対し移動させ、これにより前記把持部材により把持された前記部品を前記所定位置に実装可能又は供給可能な状態にするように構成されている請求項１〜３の何れかに記載の部品供給装置。 - 前記部品排出機構が、第１のストッパと、該第１のストッパを移動させることにより前記スティックから出て一列に並んでいる前記複数の部品のうち先頭の部品の前記把持位置側への移動を規制可能な第１のアクチュエータと、前記第１のストッパよりも前記把持位置から離れた位置に配置された第２のストッパと、該第２のストッパを移動させることにより先頭から２番目の部品の前記把持位置側への移動を規制可能な第２のアクチュエータとを有する請求項１〜４の何れかに記載の部品供給装置。
- ロボットアームと、
該ロボットアームの先端部に装着された請求項１〜５の何れかに記載の部品供給装置とを備える部品供給ロボット。
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|---|---|---|---|
| JP2017018531A JP6438503B2 (ja) | 2017-02-03 | 2017-02-03 | 部品供給装置およびそれを備える部品供給ロボット |
| US15/867,383 US10455749B2 (en) | 2017-02-03 | 2018-01-10 | Parts supply device and parts supply robot having the same |
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