JP2021037587A

JP2021037587A - 部品挿入装置および部品の挿入方法

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Publication number: JP2021037587A
Application number: JP2019160630A
Authority: JP
Inventors: 正男後藤; Masao Goto; 昂横山; Takashi Yokoyama
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2019-09-03
Filing date: 2019-09-03
Publication date: 2021-03-11

Abstract

【課題】筒状部材の穴と部品との隙間が比較的小さい場合であっても、部品を筒状部材に挿入することができる部品挿入装置および部品の挿入方法を提供する。【解決手段】カメラ７５に収容穴１１１を撮像させ、カメラ７５の画像に基づいて、カメラ７５の座標系におけるＸｃ、Ｙｃ方向の収容穴１１１の座標を計測し、カメラ７５の座標系におけるＸｃ、Ｙｃ方向の収容穴１１１の座標ｘｃ＿Ｏ、ｙｃ＿Ｏを、部品搬送部５０の座標系におけるＸｔ、Ｙｔ方向の収容穴１１１の座標ｘｔ＿Ｏ、ｙｔ＿Ｏに変換し、筒状部材１１と部品１２とが対向しつつ、変換された収容穴１１１の座標ｘｔ＿Ｏ、ｙｔ＿Ｏと、部品搬送部５０の座標系におけるＸｔ、Ｙｔ方向の部品１２の座標ｘｐ＿Ｏ、ｙｐ＿Ｏと、が一致するように部品１２が移動し、部品１２を収容穴１１１に挿入する。【選択図】図１

Description

本発明は、部品挿入装置および部品の挿入方法に関する。

従来、特許文献１に記載されているように、噴射ノズルのアクチュエータとして機能する電磁弁を備えるインジェクタが知られている。この電磁弁は、インジェクタのボディの収容穴に収容されている。

特許第５５０５３３８号公報

発明者等の検討によれば、インジェクタの軸に直交する方向におけるインジェクタの収容穴と電磁弁との隙間は、数十μｍ程度であるため、比較的小さい。このため、インジェクタの収容穴の軸と電磁弁の軸とのズレにより電磁弁をインジェクタの収容穴に挿入できないことがある。

本発明は、筒状部材の穴と部品との隙間が比較的小さい場合であっても、部品を筒状部材に挿入することができる部品挿入装置および部品の挿入方法を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、筒状部材（１１）の軸方向（Ｏｈ、Ｚｔ）および筒状部材の軸に直交する方向（Ｘｔ、Ｙｔ）に沿って、筒状部材の収容穴（１１１）の形状に対応する部品（１２）を移動させる部品搬送部（５０）と、収容穴を撮像するカメラ（７５）と、カメラの画像（Ｉｃ）に基づいて、カメラの座標系における筒状部材の軸に直交する方向（Ｘｃ、Ｙｃ）の収容穴の座標（ｘｃ＿Ｏ、ｙｃ＿Ｏ）を計測する計測部（Ｓ１０７）と、カメラの座標系における筒状部材の軸に直交する方向（Ｘｃ、Ｙｃ）の収容穴の座標（ｘｃ＿Ｏ、ｙｃ＿Ｏ）を、部品搬送部の座標系における筒状部材の軸に直交する方向（Ｘｔ、Ｙｔ）の収容穴の座標（ｘｔ＿Ｏ、ｙｔ＿Ｏ）に変換する座標変換部（Ｓ１０８）と、筒状部材と部品とが対向しつつ、座標変換部に変換された収容穴の座標（ｘｔ＿Ｏ、ｙｔ＿Ｏ）と、部品搬送部の座標系における筒状部材の軸に直交する方向（Ｘｔ、Ｙｔ）の部品の座標（ｘｐ＿Ｏ、ｙｐ＿Ｏ）とが一致するように、部品を、部品搬送部に移動させる移動制御部（Ｓ１０９）と、移動制御部により部品が移動した後に、部品を、筒状部材の軸方向に移動させることにより収容穴に挿入する挿入制御部（Ｓ１１０）と、を備える部品挿入装置である。

請求項４に記載の発明は、筒状部材（１１）の軸方向（Ｏｈ、Ｚｔ）および筒状部材の軸に直交する方向（Ｘｔ、Ｙｔ）に沿って、筒状部材の収容穴（１１１）の形状に対応する部品（１２）を移動させる部品搬送部（５０）と、収容穴を撮像するカメラ（７５）と、を準備し、カメラ（７５）に収容穴を撮像させ（Ｓ１０３）、カメラの画像（Ｉｃ）に基づいて、カメラの座標系における筒状部材の軸に直交する方向（Ｘｃ、Ｙｃ）の収容穴の座標（ｘｃ＿Ｏ、ｙｃ＿Ｏ）を計測し（Ｓ１０７）、カメラの座標系における筒状部材の軸に直交する方向（Ｘｃ、Ｙｃ）の収容穴の座標（ｘｃ＿Ｏ、ｙｃ＿Ｏ）を、部品搬送部の座標系における筒状部材の軸に直交する方向（Ｘｔ、Ｙｔ）の収容穴の座標（ｘｔ＿Ｏ、ｙｔ＿Ｏ）に変換し（Ｓ１０８）、筒状部材と部品とが対向しつつ、変換された収容穴の座標（ｘｔ＿Ｏ、ｙｔ＿Ｏ）と、部品搬送部の座標系における筒状部材の軸に直交する方向（Ｘｔ、Ｙｔ）の部品の座標（ｘｐ＿Ｏ、ｙｐ＿Ｏ）と、が一致するように、部品搬送部により部品が移動し（Ｓ１０９）、その後、部品搬送部により部品が筒状部材の軸方向に沿って移動することにより収容穴に挿入する（Ｓ１１０）部品の挿入方法である。

これにより、部品の軸が筒状部材の収容穴の軸上に位置するため、収容穴の軸と部品の軸とのズレが抑制される。このため、筒状部材の収容穴と部品との隙間が比較的小さい場合であっても、部品を筒状部材の収容穴に挿入することができる。

なお、各構成要素等に付される括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。

実施形態の部品挿入装置の構成図。図１のＩＩから見た部材チャックの矢視図。図１のＩＩＩから見た部品チャックの矢視図。制御部の処理のフローチャート。部品挿入装置の動作図。部材チャックの動作図。部品チャックの動作図。部品挿入装置の動作図。カメラ画像を示す図。カメラ画像を示す図。部品挿入装置の動作図。部品挿入装置の動作図。

以下、実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付し、その説明を省略する。

本実施形態の部品挿入装置１は、筒状部材１１の収容穴１１１に部品１２を挿入するために用いられる。ここでは、例えば、筒状部材１１は、エンジンに燃料を噴射するインジェクタのボディであって、有底の円筒形状に形成されている。また、筒状部材１１の収容穴１１１は、筒状部材１１の軸に直交する断面において円形形状に形成されている。さらに、部品１２は、例えば、インジェクタの噴射ノズルのアクチュエータとして機能する電磁弁であって、円柱形状に形成されている。

具体的には、図１に示すように、部品挿入装置１は、ワーク台１５、部材搬送部２０、部材駆動部３０、部材チャック４０、部品搬送部５０、部品チャック６０、カメラ搬送部７０、カメラ７５および制御部８０を備える。

ワーク台１５に形成される図示しない穴に筒状部材１１が挿入されている。また、ワーク台１５は、筒状部材１１の側面である筒側面１１２と接触することにより、筒状部材１１を支持する。さらに、ワーク台１５の一部には部品１２が配置されている。なお、図１において、部品１２を明確にするため、部品１２がドット柄で記載されている。

部材搬送部２０は、後述の部材駆動部３０に接続されており、部材駆動部３０および後述の部材チャック４０を筒状部材１１の軸方向に移動させる。例えば、部材搬送部２０は、直動案内機構であって、図示しない直動用モータ、ボールねじおよびレールを含む。このボールねじおよびレールの軸は、筒状部材１１の軸方向に延びている。また、部材搬送部２０のボールねじおよびレールには、図示しないブロックが取り付けられている。また、このブロックには、部材駆動部３０が取り付けられている。そして、部材搬送部２０の直動用モータが回転し、ボールねじが回転することによって、このブロックとともに部材駆動部３０が筒状部材１１の軸方向に移動する。これにより、部材駆動部３０および部材チャック４０は、筒状部材１１の軸方向に移動する。

部材駆動部３０は、後述の部材チャック４０に接続されており、部材チャック４０の第１部材支持部４１と第２部材支持部４２とが互いに近づく方向に、第１部材支持部４１および第２部材支持部４２を移動させる。例えば、部材駆動部３０は、直動案内機構であって、図示しない直動用モータ、ボールねじおよびレールをそれぞれ２つ含む。このボールねじおよびレールの軸は、第１部材支持部４１と第２部材支持部４２とが互いに近づく方向に延びている。一方のボールねじおよびレールには、図示しないブロックが取り付けられている。また、このブロックには、第１部材支持部４１が取り付けられている。そして、部材駆動部３０の一方の直動用モータが回転し、ボールねじが回転することによって、このブロックとともに、第１部材支持部４１は、第２部材支持部４２に近づく方向に移動する。また、他方のボールねじおよびレールには、図示しないブロックが取り付けられている。また、このブロックには、第２部材支持部４２が取り付けられている。そして、部材駆動部３０の他方の直動用モータが回転し、ボールねじが回転することによって、このブロックとともに、第２部材支持部４２は、第１部材支持部４１に近づく方向に移動する。これにより、第１部材支持部４１および第２部材支持部４２は、第１部材支持部４１と第２部材支持部４２とが互いに近づく方向に移動する。

図２に示すように、部材チャック４０は、第１部材支持部４１および第２部材支持部４２を有する。第１部材支持部４１および第２部材支持部４２は、筒状部材１１の軸に直交する方向に延びている。また、第１部材支持部４１および第２部材支持部４２は、筒側面１１２と接触しやすくなるように、部材凹部４３をそれぞれ含む。そして、部材搬送部２０により、部材駆動部３０および部材チャック４０が移動し、部材チャック４０が筒側面１１２に対向する。また、部材駆動部３０により、部材チャック４０の第１部材支持部４１および第２部材支持部４２が互いに近づく方向に移動する。これにより、第１部材支持部４１および第２部材支持部４２のそれぞれの部材凹部４３が筒側面１１２に接触する。この部材凹部４３が筒側面１１２に接触することにより、第１部材支持部４１および第２部材支持部４２は、筒状部材１１を支持する。

次に、図１に示すように、部品搬送部５０は、後述の部品チャック６０の支持部６６に接続されており、部品１２の軸方向および部品１２の軸に直交する方向に部品チャック６０を移動させる。例えば、部品搬送部５０は、３軸の直動案内機構であって、Ｘ軸モータ５１、Ｙ軸モータ５２およびＺ軸モータ５３を含む。また、部品搬送部５０は、図示しないＸ軸ボールねじ、Ｘ軸レール、Ｙ軸ボールねじ、Ｙ軸レール、Ｚ軸ボールねじおよびＺ軸レールを含む。Ｘ軸ボールねじおよびＸ軸レールの軸は、部品１２の軸に直交する方向に延びている。また、このＸ軸ボールねじおよびＸ軸レールには、図示しないＸ軸用ブロックが取り付けられている。このＸ軸用ブロックには、Ｙ軸ボールねじおよびＹ軸レールが取り付けられている。さらに、Ｙ軸ボールねじおよびＹ軸レールの軸は、部品１２の軸およびＸ軸レールの軸に直交する方向に延びている。また、このＹ軸ボールねじおよびＹ軸レールには、図示しないＹ軸用ブロックが取り付けられている。このＹ軸用ブロックには、Ｚ軸ボールねじおよびＺ軸レールが取り付けられている。さらに、Ｚ軸ボールねじおよびＺ軸レールの軸は、部品１２の軸方向に延びている。また、このＺ軸ボールねじおよびＺ軸レールには、図示しないＺ軸用ブロックが取り付けられている。このＺ軸用ブロックには、部品チャック６０が取り付けられている。

そして、部品搬送部５０では、Ｘ軸モータ５１が回転することにより、Ｘ軸ボールねじが回転する。これにより、Ｘ軸用ブロックが部品１２の軸に直交する方向に移動することによって、Ｙ軸ボールねじ、Ｙ軸レール、Ｚ軸ボールねじ、Ｚ軸レールおよび部品チャック６０が部品１２の軸に直交する方向に移動する。また、Ｙ軸モータ５２が回転することにより、Ｙ軸ボールねじが回転する。これにより、Ｙ軸用ブロックが部品１２の軸およびＸ軸レールの軸に直交する方向に移動することによって、Ｚ軸ボールねじ、Ｚ軸レールおよび部品チャック６０が部品１２の軸およびＸ軸レールの軸に直交する方向に移動する。さらに、Ｚ軸モータ５３が回転することにより、Ｚ軸ボールねじが回転する。これにより、Ｚ軸用ブロックが部品１２の軸方向に移動することによって、部品チャック６０が部品１２の軸方向に移動する。

部品チャック６０は、部品１２を支持する。具体的には、部品チャック６０は、支持部６６、エジェクタ移動部６３、エジェクタ６４、部品支持移動部６５、第１部品支持部６１および第２部品支持部６２を有する。

支持部６６は、部品搬送部５０に接続されている。また、支持部６６には、エジェクタ移動部６３、エジェクタ６４、部品支持移動部６５、第１部品支持部６１および第２部品支持部６２が取り付けられており、支持部６６は、これらを支持している。

エジェクタ移動部６３は、後述のエジェクタ６４に接続されており、エジェクタ６４を部品１２の軸方向に移動させる。例えば、エジェクタ移動部６３は、エアシリンダであって、図示しないガイドおよびシリンダを有する。エジェクタ移動部６３のガイドおよびシリンダは、部品１２の軸方向に延びている。そして、エジェクタ移動部６３は、圧縮空気による推力をエジェクタ６４に付与することによって、エジェクタ６４を部品１２の軸方向に移動させる。

エジェクタ６４は、部品１２に接触している状態のときに内部を真空にすることにより、部品１２を吸引する。

部品支持移動部６５は、後述の第１部品支持部６１および第２部品支持部６２に接続されており、第１部品支持部６１と第２部品支持部６２とが互いに近づく方向に第１部品支持部６１および第２部品支持部６２を移動させる。例えば、部品支持移動部６５は、直動案内機構であって、図示しない直動用モータ、ボールねじおよびレールをそれぞれ２つ含む。このボールねじおよびレールの軸は、第１部品支持部６１と第２部品支持部６２とが互いに近づく方向に延びている。一方のボールねじおよびレールには、図示しないブロックが取り付けられている。また、このブロックには、第１部品支持部６１が取り付けられている。そして、部品支持移動部６５の一方の直動用モータが回転し、ボールねじが回転することによって、このブロックとともに、第１部品支持部６１は、第２部品支持部６２に近づく方向に移動する。また、他方のボールねじおよびレールには、図示しないブロックが取り付けられている。さらに、このブロックには、第２部品支持部６２が取り付けられている。さらに、このブロックには、そして、部品支持移動部６５の他方の直動用モータが回転し、ボールねじが回転することによって、このブロックとともに、第２部品支持部６２は、第１部品支持部６１に近づく方向に移動する。これにより、第１部品支持部６１および第２部品支持部６２は、第１部品支持部６１と第２部品支持部６２とが互いに近づく方向に移動する。

また、図３に示すように、第１部品支持部６１および第２部品支持部６２は、部品１２の軸に直交する方向に延びている。さらに、第１部品支持部６１は、部品１２の側面である部品側面１２１と接触しやすくなるように、部品凹部６１１を含む。そして、部品搬送部５０により、部品チャック６０が移動し、第１部品支持部６１および第２部品支持部６２が部品側面１２１に対向する位置に移動する。また、部品支持移動部６５により、第１部品支持部６１および第２部品支持部６２が互いに近づく方向に移動する。これにより、第１部品支持部６１の部品凹部６１１および第２部品支持部６２の端面である支持端面６２１と、部品側面１２１とが接触する。この部品凹部６１１および支持端面６２１と部品側面１２１とが接触することにより、第１部品支持部６１および第２部品支持部６２は、部品１２を支持する。なお、図３において、部品１２を明確にするため、部品１２がドット柄で記載されている。

次に、図１に示すように、カメラ搬送部７０は、カメラ７５に接続されており、カメラ７５を筒状部材１１の軸方向に移動させる。例えば、カメラ搬送部７０は、直動案内機構であって、図示しない直動用モータ、ボールねじおよびレールを含む。このボールねじおよびレールの軸は、筒状部材１１の軸方向に延びている。また、ボールねじおよびレールには、図示しないブロックが取り付けられている。また、このブロックには、カメラ７５が取り付けられている。そして、カメラ搬送部７０の直動用モータが回転し、ボールねじが回転することによって、ブロックとともに、カメラ７５は、筒状部材１１の軸方向に移動する。

カメラ７５は、筒状部材１１および筒状部材１１の収容穴１１１を撮像する。このカメラ画像Ｉｃは、制御部８０に送信される。

制御部８０は、計測部、座標変換部、変換算出部、移動制御部および挿入制御部に対応しており、マイコン等を主体として構成されており、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏおよびこれらの構成を接続するバスライン等を備えている。また、制御部８０は、部材搬送部２０の直動用モータ、部材駆動部３０の直動用モータ、エジェクタ６４、部品支持移動部６５の直動用モータ、カメラ搬送部７０の直動用モータおよびカメラ７５を制御する。さらに、制御部８０は、カメラ画像Ｉｃに基づいて、部品搬送部５０のＸ軸モータ５１、Ｙ軸モータ５２およびＺ軸モータ５３を制御する。そして、制御部８０は、ＲＯＭに記憶されているプログラムを実行すると、筒状部材１１の収容穴１１１に部品１２が挿入されるように、上記の各モータおよびカメラ７５を制御する。

以上のように、部品挿入装置１は構成されている。このように構成されている部品挿入装置１では、制御部８０による処理によって筒状部材１１の収容穴１１１に部品１２が挿入される。そして、この制御部８０による処理では、後述するように、部品搬送部５０の座標系とのカメラ７５の座標系とキャリブレーションが行われる。このキャリブレーションを説明するために、以下のように用語を定義する。

図１に示すように、部品１２の中心軸を部品中心軸Ｏｐとする。部品搬送部５０のＸ軸ボールねじおよびＸ軸レールの軸、すなわち、部品中心軸Ｏｐに直交する軸をＸｔ軸とする。部品搬送部５０のＹ軸ボールねじおよびＹ軸レールの軸、すなわち、Ｘｔ軸および部品中心軸Ｏｐに直交する軸をＹｔ軸とする。部品搬送部５０のＺ軸ボールねじおよびＺ軸レールの軸、すなわち、部品中心軸Ｏｐに平行な軸をＺｔ軸とする。したがって、部品搬送部５０の座標系は、Ｘｔ軸、Ｙｔ軸およびＺｔ軸の直交座標系とされている。よって、第１部品支持部６１および第２部品支持部６２に支持された部品１２は、Ｘｔ軸、Ｙｔ軸およびＺｔ軸に沿って移動する。また、収容穴１１１の中心軸を穴中心軸Ｏｈとする。さらに、カメラ搬送部７０のボールねじおよびレールの軸、すなわち、穴中心軸Ｏｈに平行する軸をＺｃ軸とする。また、ここでは、Ｚｃ軸は、Ｚｔ軸と平行になっている。Ｚｃ軸に直交する軸をＸｃ軸とする。さらに、Ｚｃ軸およびＸｃ軸に直交する軸をＹｃ軸とする。したがって、カメラ７５の座標系は、Ｘｃ軸、Ｙｃ軸およびＺｃ軸の直交座標系とされている。

次に、図４のフローチャートおよび図５−図１１を参照して、制御部８０がプログラムを実行したときの処理により、筒状部材１１の収容穴１１１に部品１２が挿入されることについて説明する。なお、図５−図１１において、部品１２を明確にするため、部品１２がドット柄で記載されている。

ステップＳ１０１において、制御部８０は、部材搬送部２０を制御する。これにより、図５に示すように、部材駆動部３０、第１部材支持部４１および第２部材支持部４２が移動することにより、第１部材支持部４１および第２部材支持部４２は、筒側面１１２に対向する。そして、制御部８０は、部材駆動部３０を制御する。これにより、図６に示すように、第１部材支持部４１および第２部材支持部４２が筒側面１１２に向かって移動する。そして、第１部材支持部４１および第２部材支持部４２と筒側面１１２とが接触する。これにより、筒状部材１１は、第１部材支持部４１および第２部材支持部４２に支持される。

また、このとき、制御部８０は、部品搬送部５０を制御する。これにより、図５に示すように、部品チャック６０が移動することにより、第１部品支持部６１および第２部品支持部６２は、部品側面１２１に対向する。さらに、制御部８０は、エジェクタ移動部６３を制御する。これにより、エジェクタ６４が部品１２に向かって移動する。そして、制御部８０は、エジェクタ６４を制御する。これにより、エジェクタ６４が部品１２を吸引する。このエジェクタ６４の吸引により、部品１２は、エジェクタ６４に支持される。また、制御部８０は、部品支持移動部６５を制御する。これにより、図７に示すように、第１部品支持部６１および第２部品支持部６２は、部品１２に向かって移動する。そして、第１部品支持部６１および第２部品支持部６２と部品側面１２１とが接触する。これにより、部品１２は、第１部品支持部６１および第２部品支持部６２に支持される。

続いて、ステップＳ１０２において、制御部８０は、部品搬送部５０を制御する。これにより、図８に示すように、部品チャック６０が所定の位置まで移動する。また、このとき、制御部８０は、カメラ搬送部７０を制御する。これにより、カメラ７５は、筒状部材１１の軸方向、すなわち、Ｚｃ方向に移動する。そして、カメラ７５は、筒状部材１１および筒状部材１１の収容穴１１１を撮像可能な位置に移動する。

続いて、ステップＳ１０３において、制御部８０は、カメラ７５を制御する。これにより、カメラ７５は、筒状部材１１を撮像する。このカメラ７５の撮像後、制御部８０は、カメラ搬送部７０を制御する。これにより、カメラ７５は、筒状部材１１の軸方向に移動することで、初期位置に戻る。

続いて、ステップＳ１０４において、制御部８０は、ステップＳ１０３にてカメラ７５により撮像された画像をカメラ７５から取得する。このカメラ画像Ｉｃでは、筒状部材１１の軸に直交する端面である筒端面１１３および収容穴１１１が示される。

続いて、ステップＳ１０５からステップＳ１０８までの処理において、制御部８０は、カメラ画像Ｉｃに基づいて、カメラ７５の座標系の収容穴１１１の座標を部品搬送部５０の座標系の収容穴１１１の座標に変換する。

具体的には、ステップＳ１０５において、制御部８０は、カメラ画像Ｉｃ内の筒状部材１１の収容穴１１１を検出する。例えば、制御部８０は、カメラ画像Ｉｃを２値化する。この２値化されたカメラ画像Ｉｃでは、図９に示すように、カメラ７５からの光が筒状部材１１で反射されるため、筒端面１１３は、例えば、白色で表される。また、カメラ７５からの光が収容穴１１１では反射されないため、カメラ画像Ｉｃにおいて、収容穴１１１は、例えば、黒色で表される。さらに、カメラ７５からの光が筒状部材１１の外側の空間では反射されないため、カメラ画像Ｉｃにおいて、筒状部材１１の外側の空間は、収容穴１１１と収容穴１１１と同様の色で表される。なお、図９では、各部位を明確にするため、筒状部材１１の外側の空間がドット柄で記載されている。

そして、制御部８０は、所定の大きさの仮想円Ｃ内の範囲に収まる黒色部分を検出することにより、カメラ画像Ｉｃ内の収容穴１１１を検出する。なお、この仮想円Ｃの大きさは、カメラ画像Ｉｃ内において、収容穴１１１の大きさよりも大きく、筒端面１１３の大きさよりも小さくなっている。

続いて、ステップＳ１０６において、制御部８０は、ステップＳ１０５にて検出した収容穴１１１のエッジＥを検出する。例えば、制御部８０は、あるピクセルとそれに隣接するピクセルとの画素値の差を算出する。そして、制御部８０は、この画素値の差が所定値となる点を算出することにより、カメラ画像Ｉｃ内の収容穴１１１のエッジＥを検出する。

続いて、ステップＳ１０７において、制御部８０は、カメラ画像Ｉｃ内の収容穴１１１のエッジＥの座標に基づいて、カメラ画像Ｉｃ内の穴中心軸Ｏｈの座標を計測する。具体的には、制御部８０は、このエッジＥのうち３つ以上の多数の点の座標を計測する。また、制御部８０は、この計測した多数の点の座標を用いた最小二乗法により、エッジＥの近似円を算出する。さらに、制御部８０は、この算出した近似円およびこの近似円の中心の座標を算出する。そして、制御部８０は、この近似円の中心の座標を、カメラ７５の座標系における穴中心軸Ｏｈの座標にする。

続いて、ステップＳ１０８において、制御部８０は、カメラ７５の座標系における穴中心軸Ｏｈの座標を、部品搬送部５０の座標系における穴中心軸Ｏｈの座標に変換する。例えば、制御部８０は、以下関係式（１）を用いて、この変換を行う。ここで、関係式（１）において、ｘｃ＿Ｏは、カメラ７５の座標系のＸｃ軸における穴中心軸Ｏｈの座標である。ｙｃ＿Ｏは、カメラ７５の座標系のＹｃ軸における穴中心軸Ｏｈの座標である。また、ｘｔ＿Ｏは、部品搬送部５０の座標系のＸｔ軸における穴中心軸Ｏｈの座標である。ｙｔ＿Ｏは、部品搬送部５０の座標系のＹｔ軸における穴中心軸Ｏｈの座標である。Ｔは、カメラ７５の座標系から部品搬送部５０の座標系に変換する行列であって、制御部８０のＲＯＭに記憶されている。また、この変換行列におけるｐ１１、ｐ１２、ｐ２１、ｐ２２は、回転成分である。さらに、この変換行列におけるｐ１３、ｐ２３は、並進成分である。

この変換行列におけるｐ１１、ｐ１２、ｐ１３、ｐ２１、ｐ２２、ｐ２３は、カメラ７５の座標系と部品搬送部５０の座標系の関係等により設定される。例えば、図１０に示すように、カメラ７５により、筒端面１１３とともに、第１部品支持部６１および第２部品支持部６２に支持された部品１２が予め撮像される。これにより、制御部８０は、カメラ７５の座標系における部品１２の座標と、部品搬送部５０の座標系における部品１２の座標とを取得することができる。ここでは、図１０に示すように、カメラ７５の座標系における部品１２の座標が９点取得される。

ここで、上記により撮像されたカメラ画像Ｉｃにおける部品中心軸Ｏｐの９点を、Ｏｐ１、Ｏｐ２、Ｏｐ３、Ｏｐ４、Ｏｐ５、Ｏｐ６、Ｏｐ７、Ｏｐ８、Ｏｐ９とする。また、Ｏｐ１〜Ｏｐ９のそれぞれのカメラ７５の座標系におけるＸｃ軸の座標を、Ｘｃ１、Ｘｃ２、Ｘｃ３、Ｘｃ４、Ｘｃ５、Ｘｃ６、Ｘｃ７、Ｘｃ８、Ｘｃ９とする。さらに、Ｏｐ１〜Ｏｐ９のそれぞれのカメラ７５の座標系におけるＹｃ軸の座標を、Ｙｃ１、Ｙｃ２、Ｙｃ３、Ｙｃ４、Ｙｃ５、Ｙｃ６、Ｙｃ７、Ｙｃ８、Ｙｃ９とする。部品中心軸ＯｐがＯｐ１〜Ｏｐ９にそれぞれ位置するときの、部品搬送部５０の座標系における部品１２のＸｔ軸の座標を、Ｘｔ１、Ｘｔ２、Ｘｔ３、Ｘｔ４、Ｘｔ５、Ｘｔ６、Ｘｔ７、Ｘｔ８、Ｘｔ９とそれぞれする。部品中心軸ＯｐがＯｐ１〜Ｏｐ９にそれぞれ位置するときの、部品搬送部５０の座標系における部品１２のＹｔ軸の座標を、Ｙｔ１、Ｙｔ２、Ｙｔ３、Ｙｔ４、Ｙｔ５、Ｙｔ６、Ｙｔ７、Ｙｔ８、Ｙｔ９とする。

そして、制御部８０は、Ｏｐ１〜Ｏｐ９の順に、部品１２を移動させつつ、Ｘｃ１〜Ｘｃ９と、Ｙｃ１〜Ｙｃ９と、Ｘｔ１〜Ｘｔ９と、Ｙｔ１〜Ｙｔ９とを順に取得する。その後、制御部８０は、Ｘｃ１〜Ｘｃ９とＹｃ１〜Ｙｃ９とＸｔ１〜Ｘｔ９とから、部品搬送部５０の座標系における部品１２のＸｔ軸の座標を、カメラ７５の座標系におけるＸｃ軸の座標と、カメラ７５の座標系におけるＹｃ軸の座標とで示す近似式を算出する。また、制御部８０は、Ｘｃ１〜Ｘｃ９とＹｃ１〜Ｙｃ９とＹｔ１〜Ｙｔ９とから、部品搬送部５０の座標系における部品１２のＹｔ軸の座標を、カメラ７５の座標系におけるＸｃ軸の座標と、カメラ７５の座標系におけるＹｃ軸の座標とで示す近似式を算出する。そして、これらの近似式が制御部８０のＲＯＭに記憶される。

また、制御部８０は、これらの近似式に基づいて、カメラ７５の座標系における穴中心軸Ｏｈの座標に対応するｐ１１、ｐ１２、ｐ１３、ｐ２１、ｐ２２、ｐ２３を算出する。このようにして、ｐ１１、ｐ１２、ｐ１３、ｐ２１、ｐ２２、ｐ２３は、設定されることにより、カメラ７５の座標系と部品搬送部５０の座標系とのキャリブレーションが行わえる。

続いて、ステップＳ１０９において、制御部８０は、部品搬送部５０を制御する。これにより、エジェクタ６４、第１部品支持部６１および第２部品支持部６２に支持されている部品１２が移動する。そして、図１１に示すように、部品１２は、Ｚｔ軸方向に筒状部材１１と対向する。また、このとき、制御部８０は、部品中心軸Ｏｐが筒状部材１１の穴中心軸Ｏｈと同一線上に位置するように、部品搬送部５０を制御する。

具体的には、制御部８０は、部品搬送部５０のＸ軸モータ５１を制御することにより、部品搬送部５０の座標系のＸｔ軸における部品中心軸Ｏｐの座標であるｘｐ＿Ｏを上記のｘｔ＿Ｏに一致させる。また、このとき、制御部８０は、部品搬送部５０のＸ軸モータ５１を一方向のみに回転させることにより、ｘｐ＿Ｏをｘｔ＿Ｏに一致させる。また、制御部８０は、部品搬送部５０のＹ軸モータ５２を制御することにより、部品搬送部５０の座標系のＹｔ軸における部品中心軸Ｏｐの座標であるｙｐ＿Ｏを上記のｙｔ＿Ｏに一致させる。また、制御部８０は、部品搬送部５０のＹ軸モータ５２を一方向のみに回転させることにより、ｙｐ＿Ｏをｙｔ＿Ｏに一致させる。さらに、制御部８０は、部品搬送部５０のＺ軸モータ５３を制御することにより、部品１２と筒状部材１１とがＺｔ軸方向に対向するように、部品１２を移動させる。これにより、部品１２は、Ｚｔ軸方向に筒状部材１１と対向しつつ、部品中心軸Ｏｐが筒状部材１１の穴中心軸Ｏｈと同一線上に位置する。

続いて、ステップＳ１１０において、制御部８０は、部品搬送部５０のＺ軸モータ５３を制御する。これにより、第１部品支持部６１、第２部品支持部６２およびエジェクタ６４に支持されている部品１２は、Ｚｔ軸方向に移動する。そして、部品１２は、筒状部材１１の収容穴１１１に近づく。次に、制御部８０は、部品支持移動部６５を制御する。これにより、図１２に示すように、第１部品支持部６１および第２部品支持部６２が部品１２から離れる。そして、制御部８０は、エジェクタ移動部６３を制御する。これにより、エジェクタ６４に吸引された部品１２が、Ｚｔ軸方向に移動する。したがって、部品１２が筒状部材１１の収容穴１１１に挿入される。

続いて、ステップＳ１１１において、制御部８０は、エジェクタ６４を制御する。これにより、エジェクタ６４の吸引が解除される。また、制御部８０は、エジェクタ移動部６３を制御する。これにより、エジェクタ６４は、Ｚｔ軸方向に移動することで初期位置に戻る。さらに、制御部８０は、部品搬送部５０を制御する。これにより、部品チャック６０は、Ｘｔ軸、Ｙｔ軸およびＺｔ軸方向に移動することで初期位置に戻る。また、このとき、制御部８０は、部材駆動部３０を制御する。これにより、第１部材支持部４１および第２部材支持部４２が筒状部材１１から離れる。そして、制御部８０は、部材搬送部２０を制御する。これにより、部材駆動部３０、第１部材支持部４１および第２部材支持部４２が筒状部材１１の軸方向に移動することで初期位置に戻る。その後、処理は、ステップＳ１０１に戻り、組立後の筒状部材１１および部品１２と、次の筒状部材１１および部品１２とが交換される。そして、上記と同様に、次の筒状部材１１および部品１２が組み立てられる。

このように制御部８０が処理を行うことにより、部品１２が筒状部材１１の収容穴１１１に挿入される。そして、この部品挿入装置１では、筒状部材１１の収容穴１１１と部品１２との隙間が比較的小さい場合であっても、部品１２を筒状部材１１の収容穴１１１に挿入することができる。

部品挿入装置１では、カメラ７５の座標系のＸｃ軸における穴中心軸Ｏｈの座標が、部品搬送部５０の座標系のＸｔ軸における穴中心軸Ｏｈの座標に変換される。また、カメラ７５の座標系のＹｃ軸における穴中心軸Ｏｈの座標が、部品搬送部５０の座標系のＹｔ軸における穴中心軸Ｏｈの座標に変換される。そして、制御部８０は、部品搬送部５０を制御する。これにより、部品１２がＺｔ軸方向に筒状部材１１と対向するように移動する。また、このとき、部品搬送部５０の座標系のＸｔ軸における部品中心軸Ｏｐの座標であるｘｔ＿Ｏと、部品搬送部５０の座標系のＸｔ軸における穴中心軸Ｏｈの座標であるｘｐ＿Ｏとが同じになる。さらに、部品搬送部５０の座標系のＹｔ軸における部品中心軸Ｏｐの座標であるｙｐ＿Ｏと、部品搬送部５０の座標系のＹｔ軸における穴中心軸Ｏｈの座標であるｙｔ＿Ｏとが同じになる。

これにより、図１２に示すように、部品１２の軸が筒状部材１１の収容穴１１１の軸上に位置するため、収容穴１１１の軸と部品１２の軸とのズレが抑制される。このため、筒状部材１１の収容穴１１１と部品１２との隙間が比較的小さい場合であっても、部品１２を筒状部材１１の収容穴１１１に挿入することができる。

また、部品挿入装置１では、以下［１］に説明するような効果も奏する。

［１］部品搬送部５０は、Ｘ軸モータ５１、Ｘ軸ボールねじ、Ｘ軸レール、Ｙ軸モータ５２、Ｙ軸ボールねじおよびＹ軸レールを含む。そして、制御部８０は、部品１２を筒状部材１１と対向する位置に移動させるとき、部品搬送部５０のＸ軸モータ５１およびＹ軸モータ５２をそれぞれ一方向のみに回転させることにより、部品１２を移動させる。これにより、部品１２が移動するときに、部品搬送部５０のＸ軸ボールねじおよびＹ軸ボールねじのそれぞれにおけるバックラッシの影響が緩和される。これにより、変換された部品搬送部５０の座標系のＸｔ軸における穴中心軸Ｏｈの座標と、部品搬送部５０の座標系のＸｔ軸における部品中心軸Ｏｐの座標とが一致しやすくなる。また、変換された部品搬送部５０の座標系のＹｔ軸における穴中心軸Ｏｈの座標と、部品搬送部５０の座標系のＹｔ軸における部品中心軸Ｏｐの座標とが一致しやすくなる。

（他の実施形態）
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、上記実施形態に対して、適宜変更が可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。

本開示に記載の制御部等およびその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサおよびメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部等およびその手法は、一つ以上の専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部等およびその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサおよびメモリと一つ以上のハードウエア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。

（１）上記実施形態では、収容穴１１１は、筒状部材１１の軸に直交する断面において円形形状に形成されている。これに対して、収容穴１１１は、筒状部材１１の軸に直交する断面において円形形状に形成されることに限定されない。例えば、収容穴１１１は、楕円形形状および多角形形状に形成されてもよい。この場合、部品１２は、収容穴１１１の形状に対応し、楕円柱形状および多角柱形状に形成される。

（２）上記実施形態では、制御部８０の処理において、穴中心軸Ｏｈおよび部品中心軸Ｏｐの位置座標が用いられている。これに対して、制御部８０の処理において、穴中心軸Ｏｈおよび部品中心軸Ｏｐの位置座標が用いられることに限定されない。制御部８０の処理において、収容穴１１１と部品１２とが互いに対応する箇所の位置座標が用いられてもよい。例えば、収容穴１１１と部品１２とが互いに対応する収容穴１１１の端部および部品１２の端部の位置座標が用いられてもよい。

１１筒状部材
１１１収容穴
１２部品
５０部品搬送部
７５カメラ

Claims

筒状部材（１１）の軸方向（Ｏｈ、Ｚｔ）および前記筒状部材の軸に直交する方向（Ｘｔ、Ｙｔ）に沿って、前記筒状部材の収容穴（１１１）の形状に対応する部品（１２）を移動させる部品搬送部（５０）と、
前記収容穴を撮像するカメラ（７５）と、
前記カメラの画像（Ｉｃ）に基づいて、前記カメラの座標系における前記筒状部材の軸に直交する方向（Ｘｃ、Ｙｃ）の前記収容穴の座標（ｘｃ＿Ｏ、ｙｃ＿Ｏ）を計測する計測部（Ｓ１０７）と、
前記カメラの座標系における前記筒状部材の軸に直交する方向（Ｘｃ、Ｙｃ）の前記収容穴の座標（ｘｃ＿Ｏ、ｙｃ＿Ｏ）を、前記部品搬送部の座標系における前記筒状部材の軸に直交する方向（Ｘｔ、Ｙｔ）の前記収容穴の座標（ｘｔ＿Ｏ、ｙｔ＿Ｏ）に変換する座標変換部（Ｓ１０８）と、
前記筒状部材と前記部品とが対向しつつ、前記座標変換部に変換された前記収容穴の座標（ｘｔ＿Ｏ、ｙｔ＿Ｏ）と、前記部品搬送部の座標系における前記筒状部材の軸に直交する方向（Ｘｔ、Ｙｔ）の前記部品の座標（ｘｐ＿Ｏ、ｙｐ＿Ｏ）とが一致するように、前記部品を、前記部品搬送部に移動させる移動制御部（Ｓ１０９）と、
前記移動制御部により前記部品が移動した後に、前記部品を、前記筒状部材の軸方向に移動させることにより前記収容穴に挿入する挿入制御部（Ｓ１１０）と、
を備える部品挿入装置。
前記カメラにより撮像された前記部品の画像に基づいて、前記カメラの座標系における前記筒状部材の軸に直交する方向（Ｘｃ、Ｙｃ）の前記収容穴の座標（ｘｃ＿Ｏ、ｙｃ＿Ｏ）を、前記部品搬送部の座標系における前記筒状部材の軸に直交する方向（Ｘｔ、Ｙｔ）の前記収容穴の座標（ｘｔ＿Ｏ、ｙｔ＿Ｏ）に変換する値（ｐ１１、ｐ１２、ｐ１３、ｐ２１、ｐ２２、ｐ２３）を予め算出する変換算出部（８０）をさらに備え、
前記座標変換部は、前記変換算出部により算出された値に基づいて、前記カメラの座標系における前記筒状部材の軸に直交する方向（Ｘｃ、Ｙｃ）の前記収容穴の座標（ｘｃ＿Ｏ、ｙｃ＿Ｏ）を、前記部品搬送部の座標系における前記筒状部材の軸に直交する方向（Ｘｔ、Ｙｔ）の前記収容穴の座標（ｘｔ＿Ｏ、ｙｔ＿Ｏ）に変換する請求項１に記載の部品挿入装置。
前記部品搬送部は、モータ（５１、５２）、ボールねじおよびレールを有し、
前記移動制御部は、前記モータを一方向にのみ回転させ、前記ボールねじを一方向にのみ回転させることにより、前記レールが延びる一方向にのみ前記部品を前記部品搬送部に移動させる請求項１または２に記載の部品挿入装置。
筒状部材（１１）の軸方向（Ｏｈ、Ｚｔ）および前記筒状部材の軸に直交する方向（Ｘｔ、Ｙｔ）に沿って、前記筒状部材の収容穴（１１１）の形状に対応する部品（１２）を移動させる部品搬送部（５０）と、前記収容穴を撮像するカメラ（７５）と、を準備し、
前記カメラ（７５）に前記収容穴を撮像させ（Ｓ１０３）、
前記カメラの画像（Ｉｃ）に基づいて、前記カメラの座標系における前記筒状部材の軸に直交する方向（Ｘｃ、Ｙｃ）の前記収容穴の座標（ｘｃ＿Ｏ、ｙｃ＿Ｏ）を計測し（Ｓ１０７）、
前記カメラの座標系における前記筒状部材の軸に直交する方向（Ｘｃ、Ｙｃ）の前記収容穴の座標（ｘｃ＿Ｏ、ｙｃ＿Ｏ）を、前記部品搬送部の座標系における前記筒状部材の軸に直交する方向（Ｘｔ、Ｙｔ）の前記収容穴の座標（ｘｔ＿Ｏ、ｙｔ＿Ｏ）に変換し（Ｓ１０８）、
前記筒状部材と前記部品とが対向しつつ、変換された前記収容穴の座標（ｘｔ＿Ｏ、ｙｔ＿Ｏ）と、前記部品搬送部の座標系における前記筒状部材の軸に直交する方向（Ｘｔ、Ｙｔ）の前記部品の座標（ｘｐ＿Ｏ、ｙｐ＿Ｏ）と、が一致するように、前記部品搬送部により前記部品が移動し（Ｓ１０９）、その後、前記部品搬送部により前記部品が前記筒状部材の軸方向に沿って移動することにより前記収容穴に挿入する（Ｓ１１０）部品の挿入方法。