JP6836069B2

JP6836069B2 - Assembly equipment and assembly method

Info

Publication number: JP6836069B2
Application number: JP2017080478A
Authority: JP
Inventors: 雄一朗北川; 山西　宏和; 宏和山西
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2017-04-14
Filing date: 2017-04-14
Publication date: 2021-02-24
Anticipated expiration: 2037-04-14
Also published as: JP2018176364A

Description

本明細書開示の発明は、組立装置及び組立方法に関する。 The invention disclosed herein relates to an assembly apparatus and an assembly method.

昨今、組立ロボット（組立装置）を用いて組立作業の自動化が図られている。このような組立ロボットは、組立ロボットの状態や組立対象物の組み付け状態を把握すべく、力検出部（力検出手段、力覚センサ）を備え、この力検出部の検出値を組立動作に反映させている（例えば、特許文献１参照）。また、組立対象物によっては、穴にピンを挿入する工程を伴うことも想定されるが、このようなピンの挿入工程において、穴に対するピンの位置合わせを行い、ピンを穴に挿入係合させる提案もされている（例えば、特許文献２参照）。 Recently, assembly work has been automated by using an assembly robot (assembly device). Such an assembly robot is provided with a force detection unit (force detection means, force sensor) in order to grasp the state of the assembly robot and the assembly state of the assembly object, and the detection value of this force detection unit is reflected in the assembly operation. (For example, see Patent Document 1). Further, depending on the object to be assembled, it is assumed that a step of inserting a pin into the hole is involved, but in such a process of inserting the pin, the pin is aligned with respect to the hole and the pin is inserted and engaged with the hole. Proposals have also been made (see, for example, Patent Document 2).

特開平７−２９９６７２号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-299672 特開平５−３０８１８０号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-308180

ところで、組立対象物の形状は様々であり、その形状によっては、各種の組立工程において、撓みが生じることがある。組立対象物に撓みが生じると、力検出部が正確な検出値を取得することができず、組立作業に支障をきたすことが想定される。 By the way, the shape of the assembly object is various, and depending on the shape, bending may occur in various assembly steps. If the object to be assembled is bent, the force detection unit cannot acquire an accurate detection value, and it is assumed that the assembly work will be hindered.

１つの側面では、本明細書開示の組立装置及び組立方法は、力検出部が検出値を取得するときに、組立対象物の撓みの影響を排除することを課題とする。 On one side, the assembling apparatus and assembling method disclosed herein is an object of eliminating the effect of deflection of the assembly object when the force detector acquires the detected value.

本明細書開示の組立装置は、フレーム部を備え、組立対象物を保持するハンド部と、前記ハンド部を移動及び回転させるアームロボットと、前記フレーム部に搭載され、前記組立対象物を把持する際における前記組立対象物の撓みが許容範囲内となる寸法にて、前記組立対象物を把持するアクチュエータと、前記フレーム部に搭載され、前記ハンド部に保持された前記組立対象物の組み立て動作を行うときに、前記フレーム部に作用する力及びモーメントを検出する力検出部と、前記フレーム部の前記アクチュエータとは異なる位置であって、前記組立対象物の組み立て動作を行うときに、前記組立対象物と当該組立対象物が組み付けられる組付部とが接触する位置の近傍に、前記ハンド部が保持した前記組立対象物に接触可能に設けられた検出ピンと、前記力検出部の検出値に基づいて前記ハンド部に保持された前記組立対象物の状態を判定し、当該判定の結果に基づいて前記ハンド部を制御する制御部と、を備える。 The assembly device disclosed in the present specification includes a frame portion, a hand portion that holds the assembly object, an arm robot that moves and rotates the hand portion, and is mounted on the frame portion to grip the assembly object. An actuator that grips the assembly object and an assembly operation of the assembly object that is mounted on the frame portion and held by the hand portion are performed with dimensions that allow the deflection of the assembly object to be within an allowable range. When the force detection unit that detects the force and moment acting on the frame unit and the actuator of the frame unit are at different positions and the assembly operation of the assembly object is performed, the assembly object is assembled. Based on the detection pin held by the hand unit so as to be in contact with the assembly object and the detection value of the force detection unit in the vicinity of the position where the object and the assembly portion to which the assembly object is assembled come into contact with each other. A control unit that determines the state of the assembly object held by the hand unit and controls the hand unit based on the result of the determination.

本明細書開示の組立方法は、アームロボットにより移動及び回転し、アクチュエータ及び力検出部が搭載されたフレーム部を備え、前記アクチュエータによって作動するハンド部によって組立対象物を保持する工程と、前記ハンド部によって保持された前記組立対象物を前記組立対象物の組付部に移動させる工程と、前記フレーム部に前記アクチュエータとは異なる位置であって、前記組立対象物の組み立て動作を行うときに、前記組立対象物と当該組立対象物が組み付けられる組付部とが接触する位置の近傍に設けた検出ピンを、前記ハンド部によって保持された前記組立対象物に接触させた状態で前記組立対象物の前記組付部に対する組み付けを実行すると共に、前記力検出部によって前記フレーム部に作用する力及びモーメントの検出値を取得する工程と、前記検出値に基づいて、前記組立対象物の前記組付部への組み付け状態を判定する工程と、前記判定の結果に基づいて前記ハンド部を制御する工程と、を含む。 The assembly method disclosed in the present specification includes a step of holding a assembly object by a hand portion that is moved and rotated by an arm robot, includes a frame portion on which an actuator and a force detection unit are mounted, and is operated by the actuator, and the hand. a step of the assembling object held by parts is moved to the attaching portions of the assembly object, said actuator and a different position on the frame part, when the assembly operation of said assembly object, The assembly object is in contact with the assembly object held by the hand portion with a detection pin provided near a position where the assembly object and the assembly portion to which the assembly object is assembled come into contact with each other. along with performing the assembly with respect to the assembling unit, a step of acquiring the detection values of the forces and moments acting on the frame part I by the force detection unit, based on the detected value, of the assembled object It includes a step of determining an assembling state to the assembling portion and a step of controlling the hand portion based on the result of the determination.

本明細書開示の組立装置及び組立方法によれば、力検出部が検出値を取得するときに、組立対象物の撓みの影響を排除することができる。 According to the assembling device and the assembling method disclosed in the present specification, when the force detecting unit acquires the detected value, the influence of the bending of the assembly object can be eliminated.

図１は実施形態の組立装置の概略構成を模式的に示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram schematically showing a schematic configuration of an assembly device according to an embodiment. 図２は実施形態の組立装置により組み立てられる電子機器の分解斜視図である。FIG. 2 is an exploded perspective view of an electronic device assembled by the assembling device of the embodiment. 図３は実施形態において組立対象物となる基板ユニットと、その組付部を備えた電子機器の上カバーを模式的に示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram schematically showing a substrate unit to be assembled in the embodiment and an upper cover of an electronic device provided with an assembly portion thereof. 図４（Ａ）〜図４（Ｃ）は基板ユニットが電子機器の上カバーに取り付けられる様子を時系列的に示す説明図である。4 (A) to 4 (C) are explanatory views showing how the substrate unit is attached to the upper cover of the electronic device in chronological order. 図５は実施形態の組立装置が基板ユニットを保持した状態を模式的に示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram schematically showing a state in which the assembly device of the embodiment holds the substrate unit. 図６は実施形態の組立装置による組立工程の一例を示すフローチャートである。FIG. 6 is a flowchart showing an example of an assembly process using the assembly device of the embodiment. 図７（Ａ）〜図７（Ｄ）は組立装置により組立対象物を組付部へ組み付ける様子を時系列的に示す説明図である。7 (A) to 7 (D) are explanatory views showing how the assembly object is assembled to the assembly portion by the assembly device in chronological order. 図８は実施形態の組立装置を用いた組立工程において力覚センサーによって検出されたＹ軸周りのモーメントの推移の一例を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing an example of the transition of the moment around the Y axis detected by the force sensor in the assembly process using the assembly device of the embodiment.

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。ただし、図面中、各部の寸法、比率等は、実際のものと完全に一致するようには図示されていない場合がある。また、図面によっては、説明の都合上、実際には存在する構成要素が省略されていたり、寸法が実際よりも誇張されて描かれていたりする場合がある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, in the drawings, the dimensions, ratios, etc. of each part may not be shown so as to completely match the actual ones. Further, depending on the drawing, for convenience of explanation, the components that actually exist may be omitted, or the dimensions may be exaggerated than they actually are.

（実施形態）
まず、図１を参照して、実施形態の組立装置１の概略構成について説明する。図１は実施形態の組立装置の概略構成を模式的に示す説明図である。組立装置１は、制御部２とアームロボット３を備える。また、組立装置１は、ハンド部１０を備える。ハンド部１０は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に沿った移動及びこれらの軸周りの回転ができるようにアームロボット３に装着されている。アームロボット３は、制御部２と電気的に接続されており、制御部２の指令に基づいて動作する。 (Embodiment)
First, a schematic configuration of the assembly device 1 of the embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is an explanatory diagram schematically showing a schematic configuration of an assembly device according to an embodiment. The assembly device 1 includes a control unit 2 and an arm robot 3. Further, the assembly device 1 includes a hand portion 10. The hand portion 10 is attached to the arm robot 3 so as to be able to move along the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction and to rotate around these axes. The arm robot 3 is electrically connected to the control unit 2 and operates based on a command from the control unit 2.

ハンド部１０は、フレーム部１１を備えている。フレーム部１１は、組立装置１が各種動作を行っても、撓むことがない剛性を備えている。フレーム部１１には、アクチュエータ１３が設けられている。アクチュエータ１３は、制御部と電気的に接続されており、制御部２の指令に基づいて動作し、保持部としての把持爪１３ａ、１３ｂを開閉させる。本実施形態のハンド部１０は、把持爪１３ａ、１３ｂを閉じることによって組立対象物を挟持し、保持するが、例えば、減圧による吸着によって保持するようにしてもよい。 The hand portion 10 includes a frame portion 11. The frame portion 11 has rigidity that does not bend even when the assembling device 1 performs various operations. The frame portion 11 is provided with an actuator 13. The actuator 13 is electrically connected to the control unit and operates based on a command from the control unit 2 to open and close the gripping claws 13a and 13b as the holding unit. The hand portion 10 of the present embodiment sandwiches and holds the assembly object by closing the gripping claws 13a and 13b, but may be held by suction by, for example, reduced pressure.

フレーム部１１には検出ピンが設けられている。本実施形態では、第１検出ピン１４ａと第２検出ピン１４ｂが設けられている。第１検出ピン１４ａと第２検出ピン１４ｂは、それぞれ、フレーム部１１から下方に向かって延設されている。すなわち、把持爪１３ａ、１３ｂが延びる方向と同一の方向に向かって延設されている。これにより、第１検出ピン１４ａと第２検出ピン１４ｂは、ハンド部１０が挟持し、保持した組立対象物に接触可能な状態とされている。 The frame portion 11 is provided with a detection pin. In this embodiment, the first detection pin 14a and the second detection pin 14b are provided. The first detection pin 14a and the second detection pin 14b are respectively extended downward from the frame portion 11. That is, the gripping claws 13a and 13b are extended in the same direction as the extending direction. As a result, the first detection pin 14a and the second detection pin 14b are in a state where they can be brought into contact with the assembled object held by the hand portion 10.

フレーム部１１には、力検出部としての力覚センサー１５が搭載されている。力覚センサー１５は、図１に示すように、フレーム部１１を通じて、Ｘ軸方向に沿って作用する力Ｆｘ、Ｙ軸方向に沿って作用する力Ｆｙ及びＺ軸方向に沿って作用する力Ｆｚを検出することができる。また、力覚センサー１５は、Ｘ軸周りのモーメントＭｘ、Ｙ軸周りのモーメントＭｙ及びＺ軸周りのモーメントＭｚを検出することができる。 A force sensor 15 as a force detection unit is mounted on the frame unit 11. As shown in FIG. 1, the force sensor 15 has a force Fx acting along the X-axis direction, a force Fy acting along the Y-axis direction, and a force Fz acting along the Z-axis direction through the frame portion 11. Can be detected. Further, the force sensor 15 can detect the moment Mx around the X-axis, the moment My around the Y-axis, and the moment Mz around the Z-axis.

力覚センサー１５には、制御部２が電気的に接続されている。制御部２は、力覚センサー１５の検出値に基づいてハンド部１０に保持された組立対象物の状態を判定し、この判定の結果に基づいてハンド部１０を制御する。 The control unit 2 is electrically connected to the force sensor 15. The control unit 2 determines the state of the assembly object held by the hand unit 10 based on the detection value of the force sensor 15, and controls the hand unit 10 based on the result of this determination.

ここで、図２を参照して、組立装置１により組み立てられる電子機器２０について説明する。図２は実施形態の組立装置により組み立てられる電子機器の分解斜視図である。本実施形態における電子機器２０は、クレードルであるが、電子機器は、これに限定されるものではない。電子機器２０は、上カバー２１と下カバー２２を備える。上カバー２１と下カバー２２は、いずれも樹脂製である。そして、上カバー２１と下カバー２２とが組み合わされることによって形成される筐体内に上側金属プレート２３基板ユニット２４及び下側金属板２５が内蔵される。これらの構成部品のうち、本実施形態では、基板ユニット２４を組立装置１による組立対象物としている。基板ユニット２４は、長手方向の辺縁から突出したコネクタ設置部２４ａが設けられている。コネクタ設置部２４ａには、コネクタ２４ａ１が設けられている。本実施形態のハンド部１０は、このコネクタ設置部２４ａを挟持する。ここで、ハンド部１０は、基板ユニット２４の長手方向の両端部にそれぞれ把持爪１３ａ、１３ｂを当接させて把持することも考えられる。しかしながら、組立対象物の把持箇所の寸法が大きくなると、それだけ、撓みが生じやすくなる。組立対象物自体が撓むと、組み付け動作に影響を与えることが考えられる。そこで、本実施形態では、撓みが生じにくい寸法を有するコネクタ設置部２４ａを挟持するようにしている。なお、コネクタ設置部２４ａには、コネクタ２４ａ１が設けられており、コネクタ２４ａ１は、上カバー２１が備える窓部２１ａに挿通される。コネクタ設置部２４ａを挟持することで、コネクタ２４ａ１を窓部２１ａに挿通させる動作の精度を向上させることができる。 Here, the electronic device 20 assembled by the assembly device 1 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is an exploded perspective view of an electronic device assembled by the assembling device of the embodiment. The electronic device 20 in the present embodiment is a cradle, but the electronic device is not limited thereto. The electronic device 20 includes an upper cover 21 and a lower cover 22. Both the upper cover 21 and the lower cover 22 are made of resin. Then, the upper metal plate 23 substrate unit 24 and the lower metal plate 25 are built in the housing formed by combining the upper cover 21 and the lower cover 22. Among these components, in the present embodiment, the substrate unit 24 is the object to be assembled by the assembly device 1. The board unit 24 is provided with a connector installation portion 24a protruding from an edge in the longitudinal direction. The connector 24a1 is provided on the connector installation portion 24a. The hand portion 10 of the present embodiment sandwiches the connector installation portion 24a. Here, it is conceivable that the hand portion 10 is gripped by bringing the gripping claws 13a and 13b into contact with both ends of the substrate unit 24 in the longitudinal direction, respectively. However, the larger the size of the grip portion of the assembly object, the more likely it is that bending will occur. If the object to be assembled itself bends, it may affect the assembly operation. Therefore, in the present embodiment, the connector installation portion 24a having a size that does not easily cause bending is sandwiched. The connector installation portion 24a is provided with the connector 24a1, and the connector 24a1 is inserted into the window portion 21a provided in the upper cover 21. By sandwiching the connector installation portion 24a, it is possible to improve the accuracy of the operation of inserting the connector 24a1 into the window portion 21a.

ここで、図３を参照すると、上カバー２１は、第１位置決めピン２１ｂ１と第２位置決めピン２１ｂ２を備えている。一方、基板ユニット２４には、長手方向の一端部に第１位置決め穴２４ｂ１が設けられ、他端部に第２位置決め穴２４ｂ２が設けられている。基板ユニット２４は、第１位置決めピン２１ｂ１が第１位置決め穴２４ｂ１に挿入され、第２位置決めピン２１ｂ２が第２位置決め穴２４ｂ２に挿入されることで、上カバー２１に組み付けられる。すなわち、本実施形態では、組立対象物としての基板ユニット２４に対し、第１位置決めピン２１ｂ１や第２位置決めピン２１ｂ２が組付部となる。 Here, referring to FIG. 3, the upper cover 21 includes a first positioning pin 21b1 and a second positioning pin 21b2. On the other hand, the substrate unit 24 is provided with a first positioning hole 24b1 at one end in the longitudinal direction and a second positioning hole 24b2 at the other end. The board unit 24 is assembled to the upper cover 21 by inserting the first positioning pin 21b1 into the first positioning hole 24b1 and the second positioning pin 21b2 into the second positioning hole 24b2. That is, in the present embodiment, the first positioning pin 21b1 and the second positioning pin 21b2 serve as an assembly portion for the substrate unit 24 as an assembly target.

つぎに、図４（Ａ）〜図４（Ｃ）を参照して、基板ユニット２４が上カバー２１に組み付けられるときの動作について説明する。まず、図４（Ａ）に示すように、上カバー２１が備える後壁部２１ｃに基板ユニット２４を突き当て、矢示２６で示すように、回転させる。このとき、図４（Ｂ）に示すように、第１位置決めピン２１ｂ１と第１位置決め穴２４ｂ１との位置合わせ、第２位置決めピン２１ｂ２と第２位置決め穴２４ｂ２との位置合わせを行う。そして、矢示２７で示すように基板ユニット２４を押し込むことで、第１位置決めピン２１ｂ１が第１位置決め穴２４ｂ１に奥まで挿し込まれ、第２位置決めピン２１ｂ２が第２位置決め穴２４ｂ２に奥まで挿し込まれる。これにより、上カバー２１への基板ユニット２４の組み付けが完了する。なお、基板ユニット２４の組み付けに先立って、上カバー２１には、上側金属プレート２３が装着されている。 Next, the operation when the substrate unit 24 is assembled to the upper cover 21 will be described with reference to FIGS. 4 (A) to 4 (C). First, as shown in FIG. 4A, the substrate unit 24 is abutted against the rear wall portion 21c provided in the upper cover 21, and is rotated as shown by arrow 26. At this time, as shown in FIG. 4B, the first positioning pin 21b1 and the first positioning hole 24b1 are aligned, and the second positioning pin 21b2 and the second positioning hole 24b2 are aligned. Then, by pushing the board unit 24 as shown by arrow 27, the first positioning pin 21b1 is inserted all the way into the first positioning hole 24b1, and the second positioning pin 21b2 is inserted all the way into the second positioning hole 24b2. Be included. As a result, the assembly of the board unit 24 to the upper cover 21 is completed. Prior to assembling the substrate unit 24, the upper metal plate 23 is attached to the upper cover 21.

本実施形態の組立装置１は、このような基板ユニット２４の上カバー２１への組み付けを行う。図５を参照すると、ハンド部１０において、保持部としての把持爪１３ａ、１３ｂは、フレーム部１１の中央部に設けられ、第１検出ピン１４ａ、第２検出ピン１４ｂは、フレーム部１１において、把持爪１３ａ、１３ｂの外側に設けられている。より具体的に、第１検出ピン１４ａは、第１位置決め穴２４ｂ１に近い位置に接触できるように設けられており、第２検出ピン１４ｂは、第２位置決め穴２４ｂ２に近い位置に接触できるように設けられている。 The assembly device 1 of the present embodiment assembles the substrate unit 24 to the upper cover 21 in this way. Referring to FIG. 5, in the hand portion 10, the gripping claws 13a and 13b as holding portions are provided in the central portion of the frame portion 11, and the first detection pin 14a and the second detection pin 14b are provided in the frame portion 11. It is provided on the outside of the gripping claws 13a and 13b. More specifically, the first detection pin 14a is provided so as to come into contact with a position close to the first positioning hole 24b1, and the second detection pin 14b can come into contact with a position close to the second positioning hole 24b2. It is provided.

力覚センサー１５は、第１位置決め穴２４ｂ１に第１位置決めピン２１ｂ１の先端が挿入されたときのＹ軸周りのモーメントＭｙを検出する。また、第２位置決め穴２４ｂ２に第２位置決めピン２１ｂ２の先端が挿入されたときのＹ軸周りのモーメントＭｙを検出する。ここで、仮に、第１検出ピン１４ａや第２検出ピン１４ｂを備えていない場合には、基板ユニット２４に撓みが生じ、力覚センサー１５が正確な値を検出することができないことが想定される。力覚センサー１５が正確な値を検出することができないと、力覚センサー１５の検出値に基づくアームロボット３の組立動作に支障をきたすと考えられる。 The force sensor 15 detects the moment My around the Y axis when the tip of the first positioning pin 21b1 is inserted into the first positioning hole 24b1. Further, the moment My around the Y axis when the tip of the second positioning pin 21b2 is inserted into the second positioning hole 24b2 is detected. Here, if the first detection pin 14a and the second detection pin 14b are not provided, it is assumed that the substrate unit 24 is bent and the force sensor 15 cannot detect an accurate value. To. If the force sensor 15 cannot detect an accurate value, it is considered that the assembly operation of the arm robot 3 based on the detected value of the force sensor 15 is hindered.

そこで、本実施形態では、第１検出ピン１４ａを第１位置決め穴２４ｂ１の近傍に接触することができるように設けている。これにより、第１位置決め穴２４ｂ１近傍における撓みの発生が抑制される。また、力覚センサー１５は、第１検出ピン１４ａを通じて、第１位置決め穴２４ｂ１の周辺の状況を反映した適切な検出値を得ることができる。この結果、制御部２は、組み付け状態、具体的に、第１位置決めピン２１ｂ１が第１位置決め穴２４ｂ１に挿入されているか否か、換言すれば、両者が干渉しているか否かを正確に判定することができる。 Therefore, in the present embodiment, the first detection pin 14a is provided so as to be able to come into contact with the vicinity of the first positioning hole 24b1. As a result, the occurrence of bending in the vicinity of the first positioning hole 24b1 is suppressed. Further, the force sensor 15 can obtain an appropriate detection value reflecting the situation around the first positioning hole 24b1 through the first detection pin 14a. As a result, the control unit 2 accurately determines the assembled state, specifically, whether or not the first positioning pin 21b1 is inserted into the first positioning hole 24b1, in other words, whether or not they interfere with each other. can do.

また、本実施形態では、第２検出ピン１４ｂを第２位置決め穴２４ｂ２の近傍に接触することができるように設けている。これにより、第２位置決め穴２４ｂ２近傍における撓みの発生が抑制される。また、力覚センサー１５は、第２検出ピン１４ｂを通じて、第２位置決め穴２４ｂ２の周辺の状況を反映した適切な検出値を得ることができる。この結果、制御部２は、組み付け状態、具体的に、第２位置決めピン２１ｂ２が第２位置決め穴２４ｂ２に挿入されているか否か、換言すれば、両者が干渉しているか否かを正確に判定することができる。 Further, in the present embodiment, the second detection pin 14b is provided so as to be able to come into contact with the vicinity of the second positioning hole 24b2. As a result, the occurrence of bending in the vicinity of the second positioning hole 24b2 is suppressed. Further, the force sensor 15 can obtain an appropriate detection value reflecting the situation around the second positioning hole 24b2 through the second detection pin 14b. As a result, the control unit 2 accurately determines the assembled state, specifically, whether or not the second positioning pin 21b2 is inserted into the second positioning hole 24b2, in other words, whether or not they interfere with each other. can do.

なお、本実施形態では、組み付け状態の検出を行うべき箇所が２か所であるので、２本の検出ピンを設けているが、検出ピンは、必要に応じて増減することができる。 In this embodiment, since there are two places where the assembled state should be detected, two detection pins are provided, but the number of detection pins can be increased or decreased as needed.

つぎに、図６乃至図８を参照して、組立装置１を用いた組立方法の一例について説明する。図６は実施形態の組立装置による組立工程の一例を示すフローチャートである。図７（Ａ）〜図７（Ｄ）は組立装置により組立対象物を組付部へ組み付ける様子を時系列的に示す説明図である。図８は実施形態の組立装置を用いた組立工程において力覚センサーによって検出されたＹ軸周りのモーメントの推移の一例を示すグラフである。 Next, an example of an assembly method using the assembly device 1 will be described with reference to FIGS. 6 to 8. FIG. 6 is a flowchart showing an example of an assembly process using the assembly device of the embodiment. 7 (A) to 7 (D) are explanatory views showing how the assembly object is assembled to the assembly portion by the assembly device in chronological order. FIG. 8 is a graph showing an example of the transition of the moment around the Y axis detected by the force sensor in the assembly process using the assembly device of the embodiment.

まずステップＳ１では、制御部２は、図７（Ａ）に示すように、第１位置決めピン２１ｂ１を第１位置決め穴２４ｂ１に挿入するための挿入アプローチへハンド部１０を移動させる。このとき、ハンド部１０は、把持爪１３ａ、１３ｂによってコネクタ２４ａ１を把持している。また、第１検出ピン１４ａは、第１位置決め穴２４ｂ１の近傍に接触し、第２検出ピン１４ｂは、第２位置決め穴２４ｂ２の近傍に接触した状態となっている。 First, in step S1, the control unit 2 moves the hand unit 10 to an insertion approach for inserting the first positioning pin 21b1 into the first positioning hole 24b1, as shown in FIG. 7A. At this time, the hand portion 10 grips the connector 24a1 by the gripping claws 13a and 13b. Further, the first detection pin 14a is in contact with the vicinity of the first positioning hole 24b1, and the second detection pin 14b is in contact with the vicinity of the second positioning hole 24b2.

ステップＳ２では、図７（Ａ）に示す矢示２８のようにハンド部１０を回転させ、図７（Ｂ）に示すように、第１位置決め穴２４ｂ１に第１位置決めピン２１ｂ１を挿入する。このとき、第１位置決め穴２４ｂ１と第１位置決めピン２１ｂ１との組み付け状態は、Ｙ軸周りのモーメントＭｙによって判断することができる。モーメントＭｙは、矢示２９のように、第１検出ピン１４ａを通じて力覚センサー１５へ伝わるため、力覚センサー１５は正確な値を検出することができる。 In step S2, the hand portion 10 is rotated as shown by arrow 28 shown in FIG. 7A, and the first positioning pin 21b1 is inserted into the first positioning hole 24b1 as shown in FIG. 7B. At this time, the assembled state of the first positioning hole 24b1 and the first positioning pin 21b1 can be determined by the moment My around the Y axis. Since the moment My is transmitted to the force sensor 15 through the first detection pin 14a as shown by arrow 29, the force sensor 15 can detect an accurate value.

図８を参照すると、時刻ｔ１は、基板ユニット２４が第１位置決めピン２１ｂ１に接触したタイミングである。そして、ハンド部１０が第１位置決めピン２１ｂ１を第１位置決め穴２４ｂ１に挿入するために予め定められた位置まで回転するに従って、モーメントＭｙの値は上昇する。そして、その値Ｍｙ１が、予め設定された閾値を超えると、制御部２は、ステップＳ３において、Ｙｅｓと判断する。ここで、閾値は、第１位置決めピン２１ｂ１が第１位置決め穴２４ｂ１に挿入できなかったことと判断する値として、予め設定された値である。ステップＳ３でＹｅｓと判断したときは、制御部２は、ステップＳ４において、ハンド部１０を一旦退避位置へ退避させる。そして、ステップＳ５において、制御部２は、第１位置決めピン２１ｂ１を第１位置決め穴２４ｂ１に挿入するための第１の挿入位置を補正する。そして、ステップＳ２からの制御を再度実行する。図８において、時刻ｔ２は、ハンド部１０が退避したタイミングを示している。 Referring to FIG. 8, the time t1 is the timing when the substrate unit 24 comes into contact with the first positioning pin 21b1. Then, as the hand portion 10 rotates to a predetermined position for inserting the first positioning pin 21b1 into the first positioning hole 24b1, the value of the moment My increases. Then, when the value My1 exceeds a preset threshold value, the control unit 2 determines Yes in step S3. Here, the threshold value is a preset value as a value for determining that the first positioning pin 21b1 could not be inserted into the first positioning hole 24b1. When it is determined to be Yes in step S3, the control unit 2 temporarily retracts the hand unit 10 to the retracted position in step S4. Then, in step S5, the control unit 2 corrects the first insertion position for inserting the first positioning pin 21b1 into the first positioning hole 24b1. Then, the control from step S2 is executed again. In FIG. 8, the time t2 indicates the timing at which the hand unit 10 has retracted.

時刻ｔ３において、再度、ステップＳ２の動作を行い、モーメントＭｙの値Ｍｙ２が閾値よりも低い場合には、ステップＳ３でＮｏと判断する。なお、第１位置決めピン２１ｂ１が第１位置決め穴２４ｂ１に適切に挿入できた場合は、モーメントＭｙの値は、上昇後、下降する。そこで、下降する前の値をＭｙ２とし、この値Ｍｙ２が閾値よりも低ければ、ステップＳ３において、Ｎｏと判断する。 At time t3, the operation of step S2 is performed again, and when the value My2 of the moment My is lower than the threshold value, it is determined as No in step S3. If the first positioning pin 21b1 can be properly inserted into the first positioning hole 24b1, the value of the moment My rises and then falls. Therefore, the value before the descent is set to My2, and if this value My2 is lower than the threshold value, it is determined as No in step S3.

なお、ここでは、２回目のハンド部１０の動作により、第１位置決めピン２１ｂ１を第１位置決め穴２４ｂ１に挿入できた場合について説明したが、１回目のハンド部１０の動作によって挿入が成功した場合には、即座にステップＳ６へ移行することができる。 Here, the case where the first positioning pin 21b1 can be inserted into the first positioning hole 24b1 by the second operation of the hand portion 10 has been described, but the case where the insertion is successful by the first operation of the hand portion 10 Can immediately move to step S6.

ステップＳ６では、ハンド部１０の回転中心をＲ１からＲ２に変更する。回転中心Ｒ２は、第１検出ピン１４ａの先端部に設定されている。これは、一旦第１位置決め穴２４ｂ１に挿入された第１位置決めピン２１ｂ１を抜いてしまうことがないようにするためである。 In step S6, the center of rotation of the hand portion 10 is changed from R1 to R2. The rotation center R2 is set at the tip of the first detection pin 14a. This is to prevent the first positioning pin 21b1 once inserted into the first positioning hole 24b1 from being pulled out.

ステップＳ７では、図７（Ｃ）に示す矢示３０のようにハンド部１０を回転させ、図７（Ｄ）に示すように、第２位置決め穴２４ｂ２に第２位置決めピン２１ｂ２を挿入する。このとき、第２位置決め穴２４ｂ２と第２位置決めピン２１ｂ２との組み付け状態は、Ｙ軸周りのモーメントＭｙによって判断することができる。モーメントＭｙは、矢示３１のように、第２検出ピン１４ｂを通じて力覚センサー１５へ伝わるため、力覚センサー１５は正確な値を検出することができる。 In step S7, the hand portion 10 is rotated as shown by arrow 30 shown in FIG. 7C, and the second positioning pin 21b2 is inserted into the second positioning hole 24b2 as shown in FIG. 7D. At this time, the assembled state of the second positioning hole 24b2 and the second positioning pin 21b2 can be determined by the moment My around the Y axis. Since the moment My is transmitted to the force sensor 15 through the second detection pin 14b as shown by the arrow 31, the force sensor 15 can detect an accurate value.

第２位置決め穴２４ｂ２に第２位置決めピン２１ｂ２が適切に挿入されたか否かの判断は、第１位置決めピン２１ｂ１と第１位置決め穴２４ｂ１との場合と共通であるので、その詳細な説明は省略する。ステップＳ７に引き続いて行われるステップＳ８でＹｅｓと判断したときは、制御部２は、ステップＳ９において、ハンド部１０を一旦退避位置へ退避させる。そして、ステップＳ１０において、制御部２は、第２位置決めピン２１ｂ２を第２位置決め穴２４ｂ２に挿入するための第２の挿入位置を補正する。そして、ステップＳ７からの制御を再度実行する。 Since the determination as to whether or not the second positioning pin 21b2 is properly inserted into the second positioning hole 24b2 is common to the case of the first positioning pin 21b1 and the first positioning hole 24b1, detailed description thereof will be omitted. .. When it is determined to be Yes in step S8, which is performed following step S7, the control unit 2 temporarily retracts the hand unit 10 to the retracted position in step S9. Then, in step S10, the control unit 2 corrects the second insertion position for inserting the second positioning pin 21b2 into the second positioning hole 24b2. Then, the control from step S7 is executed again.

ステップＳ８において、Ｎｏと判断したときは、ステップＳ１１へ進む。ステップＳ１１では、ハンド部１０をＺ軸方向に下降させて、基板ユニット２４を押込み、各位置決めピンの各位置決め穴の挿入工程が完了する。 If No is determined in step S8, the process proceeds to step S11. In step S11, the hand portion 10 is lowered in the Z-axis direction, the substrate unit 24 is pushed in, and the step of inserting each positioning hole of each positioning pin is completed.

このように本実施形態の組立装置１によれば、第１検出ピン１４ａや第２検出ピン１４ｂを組立対象物に接触された状態で組立作業を行うので、組立対象物における撓みの発生を抑制することができる。また、力覚センサー１５は、第１検出ピン１４ａや第２検出ピン１４ｂを介して各種検出値を取得するので、正確な値を取得することができ、制御部２は、このような正確な値に基づいて、アームロボット３やハンド部１０の制御を行うことができる。 As described above, according to the assembly device 1 of the present embodiment, since the assembly work is performed with the first detection pin 14a and the second detection pin 14b in contact with the assembly object, the occurrence of bending in the assembly object is suppressed. can do. Further, since the force sensor 15 acquires various detected values via the first detection pin 14a and the second detection pin 14b, accurate values can be acquired, and the control unit 2 can acquire such accurate values. The arm robot 3 and the hand unit 10 can be controlled based on the value.

なお、本実施形態では、力覚センサー１５によって取得されるモーメントＭｙを用いている。これは、ハンド部１０を回転させて、位置決め穴に位置決めピンを挿入する際に、組立対象物の状態を的確に把握するためである。このため、検出ピンもモーメントＭｙを適切に検出することができる位置に設けている。力覚センサー１５によって検出することができる検出値は、組み立ての態様によって種々選択することができる。従って、検出ピンの配置や形状も組立状態の判定に用いられる力覚センサー１５の検出値に応じて適宜変更することができる。 In this embodiment, the moment My acquired by the force sensor 15 is used. This is to accurately grasp the state of the assembly object when the hand portion 10 is rotated and the positioning pin is inserted into the positioning hole. Therefore, the detection pin is also provided at a position where the moment My can be appropriately detected. The detected values that can be detected by the force sensor 15 can be variously selected depending on the mode of assembly. Therefore, the arrangement and shape of the detection pins can be appropriately changed according to the detection value of the force sensor 15 used for determining the assembled state.

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the specific embodiments, and various modifications and variations are made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be changed.

１組立装置
２制御部
３アームロボット
１０ハンド部
１１フレーム部
１３アクチュエータ
１３ａ、１３ｂ把持爪
１４ａ第１検出ピン
１４ｂ第２検出ピン
１５力覚センサー
２０電子機器
２１上カバー
２１ｂ１第１位置決めピン
２１ｂ２第２位置決めピン
２４基板ユニット
２４ａコネクタ設置部
２４ａ１コネクタ
２４ｂ１第１位置決め穴
２４ｂ２第２位置決め穴 1 Assembly device 2 Control unit 3 Arm robot 10 Hand unit 11 Frame unit 13 Actuator 13a, 13b Gripping claw 14a 1st detection pin 14b 2nd detection pin 15 Force sensor 20 Electronic device 21 Top cover 21b1 1st positioning pin 21b2 2nd Positioning pin 24 Board unit 24a Connector installation part 24a1 Connector 24b1 First positioning hole 24b2 Second positioning hole

Claims

A hand part that has a frame part and holds the assembly object,
An arm robot that moves and rotates the hand unit,
An actuator mounted on the frame portion and gripping the assembly object with dimensions such that the deflection of the assembly object when gripping the assembly object is within an allowable range.
A force detection unit that detects a force and a moment acting on the frame unit when performing an assembly operation of the assembly object mounted on the frame unit and held by the hand unit.
At a position different from that of the actuator of the frame portion, in the vicinity of a position where the assembly object and the assembly portion to which the assembly object is assembled come into contact with each other when performing the assembly operation of the assembly object. A detection pin provided so as to be in contact with the assembly object held by the hand portion, and
A control unit that determines the state of the assembly object held by the hand unit based on the detection value of the force detection unit and controls the hand unit based on the result of the determination.
Assembling device equipped with.

The assembly device according to claim 1, wherein the hand portion includes a holding portion at a central portion of the frame portion, and the detection pin is provided outside the holding portion in the frame portion.

A process of holding an assembly object by a hand unit that is moved and rotated by an arm robot, has a frame unit on which an actuator and a force detection unit are mounted, and is operated by the actuator.
A step of moving the assembly object held by the hand portion to the assembly portion of the assembly object, and
The frame portion is provided at a position different from that of the actuator, and is provided near a position where the assembly target and the assembly portion to which the assembly target is assembled come into contact with each other when performing the assembly operation of the assembly target. the detection pins, and executes the assembled against the assembly part of the assembled object being in contact with the assembly object held by said hand portion to said frame unit I due to the force detector The process of acquiring the detected values of the acting force and moment,
A step of determining the assembling state of the assembly object to the assembling portion based on the detected value, and
A step of controlling the hand unit based on the result of the determination, and
Assembling method including.