JP6177255B2 - 作業機、および、位置ズレデータ取得方法 - Google Patents
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Description
実施例の作業機は、図1に示すように、部品Pを基材Sに組み付ける部品組付機10であり、この部品組付機10は、ベース12と、ベース12に取り付けられた基材コンベア装置14と、トレイ型の部品供給装置16と、支柱18によって上架された1対の固定ビーム20に支持されたXYロボット型のヘッド移動装置22と、ヘッド移動装置22によってベース12上方の作業空間を移動させられる作業ヘッド24とを備えている。
本部品組付機10は、基材Sの互いに高さが比較的大きく異なる組付面に部品Pを組み付けること、あるいは、互いに高さが比較的大きく異なる複数の基材Sの上面に部品を組み付けることが可能とされており、そのため、作業デバイスである吸着ノズル28の昇降範囲が比較的大きくされている。この昇降範囲を大きくするために、本部品組付機10では、先に説明したように、第1昇降装置であるノズル昇降装置30と第2昇降装置であるユニット昇降装置36との両者によって、吸着ノズル28を2段階的に昇降させるように構成されている。図2を参照しつつ説明すれば、部品組付機10は、吸着ノズル28が、ノズル昇降装置30によって、上下方向に延びる第1昇降軸線L1に沿って昇降させられるとともに、昇降ユニット34が、ユニット昇降装置36によって、上下方向に延びる第2昇降軸線L2に沿って昇降させられるように構成されているのである。
部品組付作業における制御に関し、制御装置40は、図4に示すような機能構成を有すると考えることができる。図に示すように、制御装置40は、上記位置ズレデータを記憶する位置ズレデータ記憶部50を有している。そして、部品組付作業において、部品Pの組付位置および組付面の高さに対応して、ヘッド移動位置(x,y)の目標である目標ヘッド目標移動位置(x*,y*)、ノズル昇降位置z1の目標である第1目標昇降位置としてのノズル目標昇降位置z1 *,ユニット昇降位置z2の目標である第2目標昇降位置としてのユニット目標昇降位置z2 *を、それぞれ決定する目標位置決定部52を有している。
xC *=x*−*.*** , yC *=y*−*.***
ちなみに、上記位置ズレデータでは、ノズル昇降位置z1, ユニット昇降位置z2が離散的に設定されており、ノズル目標昇降位置z1 *,ユニット目標昇降位置z2 *が設定されたノズル昇降位置z1, ユニット昇降位置z2でない場合には、近傍のノズル昇降位置z1, ユニット昇降位置z2に対応する複数の位置ズレの値*.***に基づいて補間処理を行い、近似的に、位置ズレの成分Δx,Δyが認定される。この補間処理は、公知の純粋な数学的手法に従うものであるため、ここでの説明は省略する。
上記位置ズレデータは、実施例の位置ズレデータ取得方法に従って、取得することができる。詳しく言えば、(A)ノズル昇降位置z1を設定され複数の位置で変更しつつ、かつ、ユニット昇降位置z2を設定された複数の位置で変更するようにして、吸着ノズル28を動作させ(デバイス動作工程)、(B)その際の吸着ノズル28の動作結果を基に、複数のノズル昇降位置z1の各々と、複数のユニット昇降位置z2の各々との両方に関連付けられた位置ズレ(Δx,Δy)を認定する(位置ズレ認定工程)ことで、取得することが可能である。言い換えれば、図3のテーブルに示されているノズル昇降位置z1とユニット昇降位置z2との種々の組み合わせの各々を実現した状態において、吸着ノズル28の上記直角方向における位置ズレ(Δx,Δy)を認定し、その認定した位置ズレ(Δx,Δy)に基づいて上記位置ズレデータを作成するのである。具体的には、例えば、それぞれが実施例である以下の2つの方法にて位置ズレデータ取得することができる。
実施例の1つの方法は、吸着ノズル28を、図1に示すカメラ38の上方にて動作させて、吸着ノズル28を撮像し、その撮像によって得られた撮像データに基づいて、位置ズレ(Δx,Δy)を取得する方法である。具体的には、図5(a)に示すようにして、カメラ38の上方にて、先に説明したノズル昇降位置z1とユニット昇降位置z2との複数の組み合わせの各々を実現した状態において、吸着ノズル28の先端を撮像する。撮像によって得られた撮影像は、図5(b)に示すようなものであり、位置ズレがないと仮定した場合の基準点Oからの吸着ノズル28の先端の変位を、位置ズレ(Δx,Δy)として認定する。
実施例のもう1つの方法は、基材Sに代えて、基準治具を基材コンベア装置14にセットし、吸着ノズル28の動作として、吸着ノズル28によってその治具に実際に部品Pを組み付ける動作を行わせ、その動作結果としての組み付けられた部品の位置ズレを、検査機等によって検出し、その検出された位置ズレを基に、吸着ノズル28の直角方向の位置ズレ(Δx,Δy)を認定するのである。
上記実施例の部品組付機10は、作業ヘッド24に部品保持デバイスとしての吸着ノズル28を有しているが、作業デバイス若しくは作業ヘッドを交換することによって、例えば、クランプ型の部品保持デバイス、接着剤等の塗布を行うためのアプリケーションデバイス、レーザ加工等を行う加工デバイス、表面改質等の処理を行う処理デバイス等を有する各種の作業ヘッドを備えることができる汎用の作業機として機能させることが可能である。
Claims (7)
- (a)作業デバイスと、その作業デバイスをボールねじ機構によって上下方向に延びる第1昇降軸線に沿って昇降させる第1昇降装置とを有する昇降ユニットと、(b)その昇降ユニットをボールねじ機構によって上下方向に延びる第2昇降軸線に沿って昇降させる第2昇降装置とを有する作業ヘッドと、
その作業ヘッドを上下方向に直角な直角方向に移動させるヘッド移動装置と、
前記第1昇降装置、前記第2昇降装置、および、前記ヘッド移動装置を制御する制御装置と
を備えた作業機であって、
前記制御装置が、
前記作業デバイスによる作業に際し、前記作業デバイスの昇降位置の目標である第1目標昇降位置、前記昇降ユニットの昇降位置の目標である第2目標昇降位置、および、前記直角方向における前記作業ヘッドの移動位置の目標であるヘッド目標移動位置を、それぞれ決定する目標位置決定部と、
少なくとも前記第1昇降軸線の傾斜と前記第2昇降軸線の傾斜とに起因する前記作業デバイスの前記直角方向の位置ズレが、前記作業デバイスの昇降位置および前記昇降ユニットの昇降位置との両方に関連付けられた位置ズレデータを記憶する位置ズレデータ記憶部と、
前記記憶されている位置ズレデータを参照しつつ、前記決定された第1目標昇降位置および第2目標昇降位置に基づいて、前記決定されたヘッド目標移動位置を補正するヘッド目標移動位置補正部と、
前記決定された第1目標昇降位置、前記決定された第2目標昇降位置、および、前記補正されたヘッド目標移動位置に基づいて、前記第1昇降装置、前記第2昇降装置、および、前記ヘッド移動装置を制御することで、前記作業デバイスによる作業を実行する作業実行部と
を有し、
前記位置ズレデータ記憶部が、前記位置ズレデータとして、
前記第1昇降装置による前記作業デバイスの昇降範囲に応じて離散的に設定された前記作業デバイスの複数の昇降位置と、前記第2昇降装置による前記昇降ユニットの昇降範囲に応じて離散的に設定された前記昇降ユニットの複数の昇降位置とに対応して設定され、それぞれが、前記作業デバイスの複数の昇降位置のうちの1つと、前記昇降ユニットの複数の昇降位置のうちの1つとの組み合わせに関連付けられた複数の位置ズレデータを記憶していることを特徴とする作業機。 - 前記ヘッド目標移動位置補正部が、
前記決定された第1目標昇降位置と前記決定された第2目標昇降位置との少なくとも一方が、前記位置ズレデータにおいて設定されていない前記作業デバイスの昇降位置若しくは前記昇降ユニットの昇降位置である場合に、前記位置ズレデータにおいて設定されている前記作業デバイスの昇降位置および前記昇降ユニットの昇降位置に関連付けられた位置ズレを基に補間処理を行い、その補間処理によって得られた位置ズレに基づいて前記決定されたヘッド目標移動位置を補正するように構成された請求項1に記載の作業機。 - 前記位置ズレデータが、
前記作業デバイスの前記直角方向の位置ズレが、さらに、前記作業ヘッドの前記直角方向における移動位置にも関連付けられたものである請求項1または請求項2に記載の作業機。 - 請求項1ないし請求項3のいずれか1つに記載の作業機の前記位置ズレデータ記憶部に記憶される位置ズレデータを取得する位置ズレデータ取得方法であって、
前記作業デバイスの昇降位置を設定された複数の位置の間で変更しつつ、かつ、前記昇降ユニットの昇降位置を設定された複数の位置の間で変更するようにして、前記作業デバイスを動作させるデバイス動作工程と、
前記デバイス動作工程における前記作業デバイスの動作結果を基に、前記作業デバイスの複数の昇降位置の各々と前記昇降ユニットの複数の昇降位置との各々との両方に関連付けられた前記作業デバイスの前記直角方向の位置ズレを認定する位置ズレ認定工程と
を含む位置ズレデータ取得方法。 - 前記昇降ユニットが、前記作業デバイスを上下方向に平行なそれの軸線回りに回転させるデバイス回転装置を有しており、
前記デバイス動作工程が、前記作業デバイスの回転位置をも変更するようにして行われ工程であり、
前記位置ズレ認定工程が、前記作業デバイスの複数の回転位置の各々における前記作業デバイスの前記直角方向の位置ズレに基づいて、前記作業デバイスの複数の昇降位置の各々と前記昇降ユニットの複数の昇降位置との各々との両方に関連付けられた前記作業デバイスの前記直角方向の位置ズレを認定する工程である請求項4に記載の位置ズレデータ取得方法。 - 前記作業機が、前記作業デバイスを上方若しくは下方から撮像する撮像装置を備えており、
前記デバイス動作工程が、前記撮像装置の下方方若しくは上方において行われるとともに、前記作業デバイスを、互いに異なる前記作業デバイスの複数の昇降位置および前記昇降ユニットの複数の昇降位置において、前記撮像装置によって撮像する工程を含み、
前記位置ズレ認定工程が、前記作業デバイスの動作結果としての、前記撮像装置によって撮像された前記作業デバイスの撮像データを基に、前記作業デバイスの複数の昇降位置の各々と前記昇降ユニットの複数の昇降位置との各々との両方に関連付けられた前記作業デバイスの前記直角方向の位置ズレを認定する工程を含む請求項4または請求項5に記載の位置ズレデータ取得方法。 - 前記作業デバイスが、部品を保持する部品保持デバイスであり、かつ、前記作業機が、その部品保持デバイスによって保持された部品を基材に組み付ける部品組付機であり、
前記デバイス動作工程が、上下方向において互いに異なる位置に部品を組み付ける工程を含み、
前記位置ズレ認定工程が、前記作業デバイスの動作結果としての、組み付けられた部品の前記直角方向の位置ズレを基に、前記作業デバイスの複数の昇降位置の各々と前記昇降ユニットの複数の昇降位置との各々との両方に関連付けられた前記作業デバイスの前記直角方向の位置ズレを認定する工程を含む請求項4または請求項5に記載の位置ズレデータ取得方法。
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