JP6231094B2 - 電子機器組立機および類似の組立機 - Google Patents
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Description
以上は、電子機器組立機について述べたが、ベアリング,減速機などの小形機械装置の組立機やアナログ時計の歯車装置など、電子機器組立機と同程度のハンド位置決め精度が要求される組立機においても事情は同じである。
上記課題はまた、(a)本体フレームと、(b)その本体フレームに支持され、基材を搬送方向に搬送する基材搬送装置と、(c)本体フレームに前記搬送方向に平行な方向に並んで支持され、それぞれ1種類ずつの電子回路部品を供給する複数の部品供給装置と、(d)それら部品供給装置から電子回路部品を受け取り、基材搬送装置により作業領域に搬入された基材に装着する装着作業を少なくとも含む作業を行う作業装置と、(e)少なくともその作業装置を制御する制御装置とを含み、基材搬送装置により作業領域内へ搬入された基材に複数の部品供給装置から供給される複数の電子回路部品を装着して電子機器を組み立てる電子機器組立機を、前記作業装置が(1)複数の関節において互いに相対回動可能に連結された複数のリンク部材を含むアーム部と,(2)そのアーム部の自由端部に相対回動可能に取り付けられたハンドとを含む多関節型ロボットと、ハンドに下向きに固定された撮像装置とを備え、制御装置を、作業領域内に設けられた基準マークを撮像装置が撮像することによって取得されたハンドの水平面内の位置決め誤差である平面位置誤差を記憶するメモリを有し、そのメモリに記憶された平面位置誤差に基づく補正を行いつつ装着作業を行わせるように構成することにより解決される。
電子機器は、少なくとも回路基材とそれに装着された電子回路部品とを含む電子回路を含むものであり、さらに、操作装置,画像や音声による報知装置およびケーシングの少なくとも1つを含むものであってもよい。
多関節型ロボットのハンドは、「回路基材に装着するために部品供給装置から電子回路部品を受け取って保持する部品保持具」,「ねじ締め具」,「レーザ溶接具」,「はんだ付け具」,「クリーム状はんだ塗布具」,「接着剤塗布具」,「かしめ具」等種々の作業具の1つ以上を保持するものとすることができ、多関節型ロボットが複数設けられる場合には、それら複数の多関節型ロボットの複数のハンドに保持された作業具が互いに協調して組立作業を行うようにすることもできる。
上記構成の電子機器組立機においても、作業装置が多関節型ロボットを含むため、上記組立機に関して述べたのと同様の効果が得られる。
本装着機10による部品100の装着作業は、回転ヘッド80をそれの回転軸線を鉛直に保つ状態でロボット40により移動させて行う。まず、装着すべき部品100が供給される部品供給装置30の部品供給部、例えば、テープフィーダ32の部品供給部34の上方に吸着ノズル98の1つが位置するように回転ヘッド80を移動させて、その吸着ノズル98に部品100を保持させ、回転ヘッド80の移動と間欠回転とを繰り返して複数(望ましくはすべて)の吸着ノズル98に部品100を保持させる。次いで、回転ヘッド80を、基板搬送保持装置24によって保持された回路基板114における各部品100の装着位置の上方に各吸着ノズル98が位置するように移動させ、その位置において部品100を装着させる。この一連の装着動作を、装着すべき部品100の数だけ繰り返えすことで、1つのロボット40による1つの回路基板114に対する装着作業が終了する。本実施形態においては、基板搬送保持装置24の搬送方向に互いに隔たった2つの基板保持装置28によりそれぞれ固定されている2つの回路基板114に対して、3つのロボット40が互いに共同して装着作業を行う。この共同には種々の形態があり得るが、ここでは仮に、搬送方向における上流側に位置するロボット40(上流側ロボット40と略称する)が上流側の基板保持装置28により固定して保持された回路基板114(以下、上流側基板114と略称する)に対して装着作業を行い、下流側に位置するロボット40(下流側ロボット40と略称する)が下流側の基板保持装置28により保持された回路基板114(以下、下流側基板114と略称する)に対して装着作業を行い、中間に位置するロボット40(中間ロボット40と略称する)が上流側基板114と下流側基板114との両方に対して装着作業を行うものとする。
なお付言すれば、このハンド52の各目標位置における第1平面位置誤差データ(Δx1,Δy1)の演算が、実際の装着作業の開始前に実行され、第1平面位置誤差メモリに記憶され、実際の装着作業時に順次読み出されて補正部160に供給されるようにすることも可能である。
そして、実際の装着作業の実施時には、ハンド52の各目標位置に対する高さ位置誤差を前記平面位置誤差と同様の方法で取得し、その高さ位置誤差と前記平面位置誤差との両方が共に補正されるように、ハンド52を各目標位置へ移動させるための制御プログラム(三次元直交座標系の座標値の集合として作成されている)が補正されるようにするのである。
なお、部品100の底面の高さ位置と回転姿勢誤差とデータの利用については後述する。
例えば、上記実施形態においては、装着機10の環境温度がエアコンディショニングにより一定に保たれており、かつ、装着機10が一定時間作動させられてそれの温度が定常状態に達した後に準備作業が行われる等により、準備作業の実行後はロボット40,装着機本体20,基板搬送保持装置24等の温度がほぼ一定に保たれることを前提に、準備作業は装着作業の開始前に1回実行されるのみとしたが、装着作業の継続に伴ってロボット40等に無視し得ない温度変化が生じる場合には、装着作業の実行途中に準備作業と同じ作業が実行され、平面位置誤差メモリ142の記憶データが更新されるようにすればよい。例えば、設定時間経過毎,設定数の電子回路組立完了毎,あるいは比較的温度変化の大きい箇所の温度が設定値変化する毎等に、平面位置誤差メモリ142の記憶データが更新されるようにするのである。
なお、ノズル保持部材96を3つ以上設ける場合、それらを一直線に沿って設けることも、一円弧に沿って設けることも可能である。
また、部品供給装置30の部品供給部と吸着ノズル98との相対位置誤差は、部品100の取出しに悪影響を及ぼすほど大きくなく、かつ、吸着ノズル98による部品100の保持位置誤差は、装着時のロボット40の制御の補正により除去されるため無視されるようにされていたが、無視し得ない場合には、部品供給部34が撮像装置120により撮像され、撮像結果に基づいて部品受取時のロボット40の制御が補正されるようにすればよい。
ロボット位置変更装置が、独自の駆動装置を備え、その駆動装置による多関節ロボットのロボットガイドレール上の位置変更が、前記回路基材搬送装置による回路基材の搬送に電気的手段(光学的手段を含ませることも可能である)により同期させて行われるようにすることも、ロボット位置変更装置と回路基材搬送装置との一方のみが駆動装置を備え、その駆動装置を備えた側のものに、駆動装置を備えない側のものが機械的に接続されて、両者が同期して移動させられるようにすることも可能である。具体的には、例えば、多関節ロボットの基端部に係合部を設け、回路基材搬送装置に被係合部を設け、制御装置が係合部を被係合部に係合させた後、多関節型ロボットを移動自在な状態として回路基材搬送装置の移動に機械的に追従させるのである。
以上、電子回路部品を回路基材に装着する電子回路部品装着機を例として説明したが、広く電子機器組立機は勿論、ベアリング,減速機,アナログ時計の歯車装置などの小形機械装置の組立機など一般的な組立機に本願の請求可能発明を適用することも可能である。
Claims (18)
- 本体フレームと、
その本体フレームに支持され、基材を搬送方向に搬送する基材搬送装置と、
前記本体フレームに前記搬送方向に平行な方向に並んで支持され、それぞれ1種類ずつの部品を供給する複数の部品供給装置と、
それら部品供給装置から部品を受け取り、前記基材搬送装置により作業領域に搬入された基材に装着する装着作業を少なくとも含む作業を行う作業装置と、
少なくともその作業装置を制御する制御装置と
を含み、前記基材搬送装置により前記作業領域内へ搬入された基材に前記複数の部品供給装置から供給される複数の部品を装着して目的装置を組み立てる組立機であって、
前記作業装置が、
複数の関節において互いに相対回動可能に連結された複数のリンク部材を含むアーム部と、そのアーム部の自由端部に相対回動可能に取り付けられたハンドとを含む多関節型ロボットと、
前記ハンドに下向きに固定された撮像装置と
を備え、
前記制御装置が、
前記作業領域内に設けられた基準マークを前記撮像装置が撮像することによって取得された前記ハンドの水平面内の位置決め誤差である平面位置誤差を記憶するメモリを有し、
そのメモリに記憶された前記平面位置誤差に基づく補正を行いつつ前記装着作業を行わせるように構成されたことを特徴とする組立機。 - 前記多関節型ロボットを複数含むとともに、それら複数の多関節型ロボットの基端部を前記搬送方向に平行な方向に移動可能に支持するロボットガイドレールを含み、それら複数の多関節型ロボットのロボットガイドレール上における間隔が変更可能である請求項1に記載の組立機。
- 前記多関節型ロボットの前記ハンドの位置が、前記基材搬送装置による基材の搬送に追従して変わり、前記基材搬送装置により基材が移動させられている状態で、その基材に対して前記作業装置が作業可能である請求項1または2に記載の組立機。
- 本体フレームと、
その本体フレームに支持され、基材を搬送方向に搬送する基材搬送装置と、
前記本体フレームに前記搬送方向に平行な方向に並んで支持され、それぞれ1種類ずつの電子回路部品を供給する複数の部品供給装置と、
それら部品供給装置から電子回路部品を受け取り、前記基材搬送装置により作業領域に搬入された基材に装着する装着作業を少なくとも含む作業を行う作業装置と、
少なくともその作業装置を制御する制御装置と
を含み、基材搬送装置により作業領域内へ搬入された基材に前記複数の部品供給装置から供給される複数の電子回路部品を装着して電子機器を組み立てる電子機器組立機であって、
前記作業装置が、
複数の関節において互いに相対回動可能に連結された複数のリンク部材を含むアーム部と、そのアーム部の自由端部に相対回動可能に取り付けられたハンドとを含む多関節型ロボットと、
前記ハンドに下向きに固定された撮像装置と
を備え、
前記制御装置が、
前記作業領域内に設けられた基準マークを前記撮像装置が撮像することによって取得された前記ハンドの水平面内の位置決め誤差である平面位置誤差を記憶するメモリを有し、
そのメモリに記憶された前記平面位置誤差に基づく補正を行いつつ前記装着作業を行わせるように構成されたことを特徴とする電子機器組立機。 - さらに、前記多関節型ロボットの基端部を、前記搬送方向に平行な方向に移動可能に支持するロボットガイドレールを含む請求項4に記載の電子機器組立機。
- 前記作業装置が、前記多関節型ロボットを複数含み、それら複数の多関節型ロボットの前記ロボットガイドレール上における間隔が変更可能である請求項5に記載の電子機器組立機。
- 前記複数の多関節型ロボットのうちの少なくとも2つの、前記ロボットガイドレール上における間隔が、それら2つの多関節型ロボットの作業可能領域の少なくとも一部が互いに重複する状態に変更可能である請求項6に記載の電子機器組立機。
- 前記多関節型ロボットの前記ロボットガイドレール上の位置が連続的に変更可能である請求項5ないし7のいずれかに記載の電子機器組立機。
- 前記多関節型ロボットの前記ロボットガイドレール上の位置が、予め定められた複数の離散的な位置のいずれかに変更可能である請求項5ないし7のいずれかに記載の電子機器組立機。
- さらに、駆動装置を備えて前記多関節型ロボットの前記ロボットガイドレール上の位置を動力により変更可能なロボット位置変更装置を含む請求項5ないし9のいずれかに記載の電子機器組立機。
- 前記ロボット位置変更装置が、前記基材搬送装置による基材の搬送と同期して前記多関節型ロボットの前記ロボットガイドレール上の位置を変更するものであり、前記基材搬送装置により基材が移動させられている状態で、その基材に対して前記作業装置が作業可能である請求項10に記載の電子機器組立機。
- 前記ロボットガイドレールが、前記本体フレームの上部に、前記搬送方向と平行に設けられ、そのロボットガイドレールに前記多関節型ロボットが天吊りの状態で支持された請求項5ないし11のいずれかに記載の電子機器組立機。
- 前記ロボットガイドレールが、前記本体フレームのベッドの上面に前記搬送方向と平行に設けられ、そのロボットガイドレールに前記多関節型ロボットが支持された請求項5ないし12のいずれかに記載の電子機器組立機。
- 前記多関節型ロボットの前記ハンドの位置が、前記基材搬送装置による基材の搬送に追従して変わり、前記基材搬送装置により基材が移動させられている状態で、その基材に対して前記作業装置が作業可能である請求項4ないし13のいずれかに記載の電子機器組立機。
- 前記多関節型ロボットが、前記ハンドに、互いに交差して3次元空間の位置を規定可能な3軸に平行な方向の移動と、それら3軸まわりの回動との6自由度の運動を付与可能なものである請求項4ないし14のいずれかに記載の電子機器組立機。
- 前記多関節型ロボットが、前記ハンドに保持した電子回路部品を、その電子回路部品の直線的な突部と直線的な凹部との一方に平行な方向に移動させ、その一方を前記基材に設けられた前記直線的な突部と凹部との他方に嵌合させ得るものである請求項4ないし15のいずれかに記載の電子機器組立機。
- 前記多関節型ロボットの前記ハンドが複数の部品保持具を備え、それら複数の部品保持具の各々により電子回路部品を保持可能なものである請求項4ないし16のいずれかに記載の電子機器組立機。
- 前記ハンドが、ハンド本体と、そのハンド本体に回転軸線まわりに回転可能に保持された回転体と、その回転体を前記回転軸線まわりに回転させる回転体回転装置と、前記回転体の前記回転軸線を中心とする一円周上に、各々回転可能に配設された複数の部品保持具と、それら複数の部品保持具をそれら部品保持具の軸線まわりに回転させる保持具回転装置とを含む請求項4ないし17のいずれかに記載の電子機器組立機。
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