JPS60134306A - 部品自動插入システム用プログラム開発装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （ａ）　分野 本発明は例えばプリント基板の様な部材に対する部品自
動挿入装置に係り、特にいわゆるテイチングプレイバッ
ク方式で動作学習し、制御されるこうした装置において
、部材の所定位置に供給部より所定の部品を持って来て
挿入するための作業順序と操作部品と、挿入位置を学習
させるためのプログラム開発装置に関する。

（ｂ）　従来技術と背景 こうした装置はいわゆる組立ロボットであり実作業部と
してプリント板を位置決めした関係で載置保持する作業
ステージと部品供給部と、該供給部から部品をつかんで
来てプリント板と相対位置決めして所定のプリント板の
孔位置に持って来て位置決めし、挿入する動作を行うノ
１ンドと移動位置決め手段を持ったロボット操作ノ１ン
ドと、これらの動作順序と位置決め及び動作を制御する
頭脳としての計算機とこれに付属する入出力装置および
記憶装置としての入出力装置をそなえ１作業プログラム
開発Ｃよって１ｆｉｌＪ御されているものであり、こう
した作業プログラムは、基本的には作業の種類、すなわ
ち対象として扱うプリント板の型格毎に部品の挿入順序
と挿入位Ｉｔ　（座標および角度）を実作業部をｑ′習
モードで人間が直接所定位置まで操作してＩＲＥを学習
させることによシ作成し、こうして作成した作業プログ
ラムを用いて再現作業を行わせで冥作業を行っていた。

これがいわゆる［ティーチングプレイバック方式」であ
り、動作と位ｖＬヲ直接♀習させることにより制御プロ
グラムがＮｉ単になるメリットがあるため、こうしたロ
ボットの制御方法どしては採算の取れる代表的な方法と
して広く採用されている。またこの方法は直接学習であ
るので装置に固有の誤算や偏差があっても実作業のため
の動きには波及しないと云う実現コスト上のメリットも
有し、ている。

しかし、こうした組立ロボットを用いて本当に多植少量
のロフトで部品挿入作業を行わせようとすると、ティー
チングの時間は従来の自動挿入装置の段取り変更に比す
なら短いとは云えやはり相応の時間を学習のために取ら
れるので段取り時間分だけは実作業の稼動基が低下する
と云う問題があシ、これを短縮することが性能向上に迷
り、ひいてはこうした自動部品挿入装置を多種少量生産
ラインに適用しても採算が取れる限界を広げることにな
るわけであるが現在まで比較的見すごされて来た様に考
えられる〇 （ｃｌ　目的と特徴 本発明の目的は上記にかをかみ学習作業の内容をよく見
るとどうしても実作業部でなければ学習出来ない意味合
の要素と実作業部でなくても学習出来る要素があること
に注目して、プログラム開発のための学習作業のうち上
記後者の要素を含む大部並 分を実作業部で実際の作業を行っている間に併行して作
成する手段を提供することであり、かつ実作業部ではこ
うして作成した仮の作業プログラムをリハーサルデバッ
グして最終的な位置角度データの誤差検定と、必要あれ
ば修正を行う作業のみを行わせることにより実作業部で
の学習時間をきわめて匂くする手段１提供することであ
る０そして本発明の特徴は上記目的を実現するため計算
機を含む制御部と、夫々少くとも１組のロボット操作ハ
ンドと部品供給部を有する実作業部を有し、該実作業部
に用意された部材に部品を自動挿入するシステム装置に
おいて上記実作業部とは別に、上記部材に対して部品を
自動挿入する順序と動作位置を学習させ０己憶させる１
１めのダミ一手段を持つこと、またこのダミ一手段と上
記制御部により、上記制御部と実作業部が実際の部品挿
入作業を行っている曲に部品の挿入されていない別の世
路の部材を上記ダミ一手段に用意して挿入順序と挿入対
象部品を足めた手順データ順に上記ダミ一手段により上
記部拐から対象となる孔位置ｔｍみ取り、該データより
、制御部を割り込み利用して挿入する部品の中心座標と
角度を算出し、該算出結果を上記手順データ順に位置角
度データを持った学習データとして記憶しＣゆくこと、
また、上記位置角度データを除いた手順データは制御部
の操作キーボードから入力し記憶させる形で作成可能に
構成されること、さらには上記タミ一手段と制御部を用
いた学習データ作成作業を行うに際しあらかじめ部品世
路に対応する足部仕様データを用意しておき、上記作業
に伴って測定された部材の孔位置データを上記足部仕様
データと比較して許容範囲にあるか否かを検定し、許容
範囲外の場合はプログラム作成者に知らしめることでｓ
ｂ、こうして作成した学習データを用いて実作業部と制
御部を用いてリハーサルバッグを行い、位置修正が必要
がある場合には、その部分は実作業部を用いて修正学ｇ
を行わせて位置座標又は角度データを修正して再偏集を
行い最終の学習データと成すこと、さらにはこうして作
成した最終の学習データを用いてロボット操作ハンドと
部品供給部を制御する制御プログラムを作成することで
ある０ （ｄ）　実施例 第１図は本発明の一実施例の説明図であり、計算機と作
業部、操作部とダミーの学習部を含む組立ロボットシス
テムおよびこれに附加されたプログラム学習装置のブロ
ック図である。

図中１は制御用の計算機（ＣＰＵと通称す）。

２はパスライン、３と４はメモリで夫々ランダムアクセ
スメモリ　（ＲＡＭと通称す）とリードオンリメモリ（
ＲＯＭと通称す）を示す、また、５は操作卓で５８は表
示画面、５ｂはキーボードを示す・また６はプリンタ、
７はフロッピ等の外部メモリ　（ファイルと通称す）で
、ここまでが制御用計算機とその周辺の１１０を示し総
称して制御部（Ａ群と通称す）を成す０さらに８．９．
１０はインターフェースで該インターフェースを介して
接続する。ｉｌは部品挿入機すなわちロボットの実操作
１作業部（ＩＮＳＭと通称す）、１２は核部に部品を供
給するためのもので部品供給ステージに部品を準備する
シーケンサ、１３は同じ＜ＩＣを準備するＩＣン−ケン
サであり、この部分の構成群を総称して実作業部（Ｂ群
と通称する）と称す０また１４はインターフェースで該
インターフェースを弁して接続する、１５は位置９手順
学習部で１５ａはデータ制御部、１５ｂはプリント板等
の表面に設けられたパターンに部品を挿入するための座
標および移動量の測定部、１６は孔位置測定のため上記
測定部を操作する移動アームである。そしてこのインタ
ーフェース１４に接続する番の１５．１６の部分を総称
してダミ一部あるいはプログラム開発部（０群と通称す
）と称する。

なお１７は測定されるプリント板である。

以上の構成の中のＡ群、Ｂ群は従来の構成とほぼ共通で
あり、本実施例の構成の新しい部分は０群が附加された
ことであり、実際の作業ステージで従来の組立て作業を
実行するのと並行して、実際の作業を行っている所と別
の部分で次の工程で実際の作業部で組立て作業を行わせ
るための作業制御プログラムを開発するためダミーの手
段（ダミーの作業ステージ）が用意されていることであ
る０ 々お、当然のことながら上記プログラム開発は０群のみ
でプログラム開発を行うのではなく実作業を制御してい
る制御の間をぬってＡ群のサポートを受けていることは
云うまでも渣い。

こうした構成下でＡ群すポート下で０群により、次のプ
リント板７に部品を挿入するためプログラムを開発する
手１１１ｉｉについて説明する〇なお、ここで使用する
制御プログラムとして基本的にはティーチング・プレイ
バック方式を考えると、部品を（正確には部品の足を）
プリント板の所定値＋１（プリント板内で位置はあらが
じめ定められている）に所定の角度方向に配列する形で
用意された孔に挿入するための微細な相対位置合せと、
プリント板上に多数部品を挿入するにあたり、ある種類
の部品をプリント基板のどの位置から始めてどの順序で
次を位置出しして次々と部品を挿入してゆくかと云う作
業のための移動順の設定と、どの部品から順に挿入して
ゆくかの部品実装順の設定とが学習の主要素とな＃）％
またこの順序で部品を供給出来る様にするためシーケン
サ１２あるいはＩＣシーケンサ１３により部品を順次供
給出来る様に対応する順序にならべて準備する作業がこ
れに伴う。そして作業対象としてのプリント基板の種類
（型番あるいは図番で分類されているンが選定されると
当該プリント基板に実装すべきＩＣや回路部品の種類型
格や数と足の規格は設計時にわかつているので、外部メ
モリ７を介してフロッピ等から与えられるし必要に応じ
て操作卓５で修正あるいはモニタ出来るので１位置デー
タを除く操入する部品と該部品を押入する順序はあらか
じめ操作卓のキーボードから与えて手順データとして作
成しておき、０群の作業部においては測定部１５ｂの下
に当該プリント基板（部品の実装されていないもの）を
置いて基準点合せと座標軸合せをした上、最初に挿入す
べき部品を受容すべき孔のある位置に移動させて所定の
手順で該孔の位置を測定し該測定値にもとすき必要な演
算を行うことにより部品の中心位置座標と該位置座標に
対する孔の配列位置および配列角度（座標軸に対する角
度）を決定し、また孔の配列間隔から部品の種類を検定
し位置データを補充してやることにより第１の作業ステ
ップ全実行するための必要データを学習し記憶し１次の
手順データの位置デー幼−倫ｌデータを補充するため、
次の作業ステップの位置に移動させ、Ｉ＠次これをくシ
がえして作業プログラムを作成してゆく。

第２図、第３図、第４図、第５図は本発明の〜実施例の
説明図で、上記の様に当該プリント基板上の、灰足の部
品を挿入するため所定パターンの挿入孔の例と、その孔
により角度と中ノしをめること、また孔により部品の種
類を検定する実際の作業の手順と原理を説明するための
ものである。

すなわち、前記位置および角度を算出するため例えば第
１図の様なダイオード、抵抗、コンデンサ等の２端子で
アクソヤル配置の部品用の孔は、まずＰｌの座標を測足
し、欠いでＰ、の座標を測定することによりＰｌとＰ、
の座標の中点へ〇の座標を一一出し、またＰＩとＰ、の
座標の座標成分比により角層を差よりスパン４Ｉを算出
して位置及び角度のデータを得て作業１１に伴うステッ
プ毎に登録記憶してゆくのであるが、先にのべた様に手
順データを作成した後の作業であるのでこの作業スめわ
かっており、かつ種類がわかれば端子数、スパン１１Ｎ
と云った属性データは先にのべた様にあらかじめ登録さ
れているので測定圧よって得られたデータをこうした属
性データと比較して許移差士ΔＺ２の中にあるか否かを
ＣＰＵＩで監視することも出来、許容範囲をこえる場合
操作４５等に表示するなり、アラームを出すなりしてプ
ログラム作成者に通知することにより順序のちがいによ
る挿入すべき部品と測定位置の不一致や、プリント基板
上の孔の配置の設計ちがいや、製造不良を発見出来るし
計測ミスもチェック出来る＠第２図はＩＣの例を示す。

第１図の場合と同様プーアルインラインの配列＠ｔいと
ＩＣの世路によって足首るピン数によって定まる配列長
／３ＮはＣＰ　Ｕ　ｔ　１ｌｌｌｌに登録されてお〜、
許容誤差士Δ１４　＋±ΔＧも登録されているので手Ｊ
Ｎのちがいや孔の不良、計測ミスをチェック出来るは同
様である。

なお第２図の場合の孔位置の測定中心位置Ｃを算出する
手順をのべると最少手順としては対角を弁すｐ、シｐ、
の侍優Ｗ洒惨傭；中ｌイ　出よ小唸価Ｃ１−決定し、Ｐ
３とＰ、の間の長さｅ、にｋｌｌ＊Ｎとｔ□がわかって
いるからこれを２乗和したものと比較することにより許
容差に入っていれはこれをもとにｔ、とｌｓｋ算定して
配列角？＋［出することが出来るが、必要あればさらに
もう一点Ｐ＋＋　点の孔位置を測定しでも良いし、さら
にＰ、を測定しても良い０なおｍｌに測定する孔はＩＣ
の極性を考えて足めておくことにする。

第４図はアクツユアル部品中の有極部品すなわちダイオ
ードの場仕についての手順の補足であり、２つの孔の位
置を測定して中心座標ｋｆＸと角度を決定し、スパンｌ
ｌＮとｌＩ　とを比較して検定を行う手順は第１図と同
様であるがダイオードの極性は配置データとしてあらか
じめＣＰＵ１側に登録しておき、シーケンサ１２には極
性を定めて部品を準備させるとともに液切に計測する孔
は必ずカソード側と云った約束を定めておくことにより
実作業において供給部からつかんで来た部品をどＣ角度
まで回転させて挿入するかと云う角度データを、極性を
付加することにより１８０°の範囲で算定して配憶させ
ることにより０°と１８０°あるいは＋９０’と一９０
°を区別して作業相承プログラムを作成することが出来
るので先のＩＣの場合と同様逆忙挿入するあやまった手
１１をチェックすることが出来る。

なお第５図はシーケンサで順度を組まれた部品供給部の
説明図であシＳｈは部品を手渡しする位置を示す０通常
こうした部品挿入装置では部品の種類（定数型格までを
含めて）毎に部品供給口が用意されていて夫々異った場
所から部品を持って来てプリント基板の所定位置に挿入
すると云った方法を取ると操作部のロボットハンドが必
要が部品をつかまえる動作が複雑になるはかシでなく場
所も多く必要なので本例の様に形状が類似の部品に分け
て、例えばＩＣ供給湯所、アクシャル部品供給湯所と云
った形で数系統に分類した部品を挿入作業の順序に順次
供給出来る櫟に供給１［（シーケンス）を組んで準備し
ておく、シーケンサ１２あるいは１３が用意されており
、作業手順プログラムとして設定された順序で部品をプ
リント基板に挿入している限り次のステップで挿入する
ための部品は所定のシーケンサの供給口のｓｈの位置に
取りに行けば艮い様に作業手順が組まれるわけであり５
本プログラム作成においても作業ステップに対応して必
要な部品が指定され、ステップＣｉＤにおいて部品ＸＸ
がシーケンサの最終の供給口ｓｈに用意されていること
を前提として供給口からつかまえて来た部品をプリント
基板のどこの位置の孔に挿入するかと云う位置と角度を
プリント板１７の孔を計測することにより読み取り記憶
してゆくことが学習であり、手順と部品が対シロするか
をチェックするのが作業検定でありξれを合せて一連の
作業プログラムとして編集するのがＣＰＵＩ側の作業で
ある。

部の方に移して実作業部であるＢ群の方を用いて作業ス
テップ毎に動かして見ることによシ最終的なリハーサル
デパック（確認と部分修正のための修正学習を伴う試験
）を行い、修正必要であればその都度修正を行い修正に
伴う一連の改版編集を行ってもとの作業プログラムを修
正してゆき、この作業が完了した時点で学習データを最
終的に修正編集して作業プログラムとしてのロボット操
作ハンドとシーケンサの順序プログラムを作成して、こ
れを用いて実作業を行わせることにより作業の入れ替え
が完了するわけであるが本実施例のやり方ではダミ一手
段での作業で通常の意味でのテーチングとディバッグと
ディバッグの一部はすべて完了しており、残るのはダミ
ーの部分と実作業部とのデイメンジ曹ン等のちがいによ
る位置課差の確認と修正のみなのできわめて短期間で確
認作業が完了出来、組立あるいは部品挿入装置の稼動率
を高めることが出来る・ 第６図はデータから見た作業フローの説明図で部品の世
路に対応する足部仕様リストは設計規格としてあらかじ
めファイル７に用意されている〇ま九位置座標および角
度のデータを除いた作業手順データ、すなわち挿入順序
と該挿入順において挿入する部品の世路はＣＡＤで設計
したプリント板ならはファイル７に格納されておシ、手
作業で設計したプリント板ならば書類としての図面と部
品リストがあるので挿入順を検討して順序を決定した結
果をキーボード５ｂより入力して作成しておき、０群で
プリント板から孔位置を測定する作業を行う以前に作成
しておき、この作業手順データに位置と角度の情報を補
充してゆく形で学習データを作成してゆきこれをＢ群を
用いたリハーサルデバッグで修正し、これをもとに実作
業部を制御するロボット操作ハンドの動作手順制御部プ
ログラムとシーケンサの部品供給部を決定する制御プロ
グラムを作成して実作業部を制御するものである。

なお第７図、第８図、第９因はこうした作業手順をフロ
ーで示したものであシ、第７図は位置。

角度データを読取り学習データを作成してゆく過程の作
業を示し、部品数分の挿入すべき部品の挿入順序を決定
し作業順を付加して部品世路を含む仕様データを入力し
たものに０群のダミ一手段を用いてプリント板から孔の
ＸＹ座標を読取り、先の足部仕様データと対比してチェ
ックし、許容範囲内ならば中心座標と角度を自動計算し
て位置データを含んだ学習データとしてファイル７に保
管することを示している。

また第８図はこうしてダミ一手段で作成した学習７’−
夕を実作業部を用いてリハーサルデバッグする手＋ａを
説明するものでファイル７より読み出した学習データを
用いてロボット操作ハンドを制御するための挿入動作順
の動作位置決め作業の制御プログラム（ＮＣ制御データ
）を作成し、この１８制御プログラムを用いて実作業部
（Ｂ群）を用い↓ てリハーサルのプレイバックして動作チェックを行い修
正が必要な場合は修正データを学習させ、該データにも
とすき制御プログラムのＮＣ制御データを修正する作業
をくりかえし、チェックを通ったＮＣ制御データを制御
部にもどして逆変換して最終の学習データとして先にダ
ミ一手段で作成した学習データを修正して再びファイル
７に格納するリハーサノ８ずラグの作業を説明するもの
である・また第９図は実際の（本番の）部品挿入作業を
行わせるための作業プログラムすなわちロボット操作ハ
ンドを作業順浮部に動作させ位置決め制御を行うための
ＮＣ制御データと部品供給部が供給ステージに部品を手
順に供給するための部品順序データを作成する作業フロ
ーを示すもので％　１つは上記最終の学習データをファ
イル７より睨み出し１手順と位１１９角度データよりロ
ボット操作ハンドを制御するＮＣデータを変換作成する
作業と、もう一つは読み出した上記最終の学習データの
作業順序と、対象部品情報よりシーケンサに部品をなら
べる順序データを作成する作業を行うことを説明するも
のである。

なおこうした作業によりプログラム開発作業を行うため
の孔位１痘データを読み取るために実際のプリント板ｒ
使用するのは二つの目的があり、その一つは実際のプリ
ント板を使用することによりプリント板の製造工程に伴
って寄生して来る製造誤差と偏走全吸収して現物合わせ
の対応力が出来る点てあり他の一つはこうして実開にプ
リント板から位置座標を読み取ることによりＣＡＤで作
成されていないプリント板でも部品目動挿入装置にかり
て作業させることが出来るからである。

なお学習データの挿入順序の入れかえ、中心座標や角度
データの修正等の編集作業はキーボード５ｂを用いて行
い得ることは計算機と１１０を構成群とする本構成では
当然のこととする〇（ｅ）　効果 以上説明した如く本発明によれば位置読取りのためのダ
ミ一手段をもつことにより基本的には作業プログラムで
制御され、ティーチングプレイバック方式で稼動する部
品自動挿入装置において、実作業を行ないながら別の世
路のプリント板に対する作業プログラムの大部分を並行
して作成出来るので実作業を行うこうした装置の稼動率
を段取りをひんばんに変える必要のある状況下において
も向上させることが出来ると云う特徴ある効果を有する
ものである０

【図面の簡単な説明】

第１し１６１本発明の一実施例の説明図で、システム構
成のブロック図を示す。 第２図、第３図、第４図、第５図は本発明の一実施例の
説明図で、第２図乃至第４図はプリント基板上の孔の配
置パターンの例と該パターンから中心位−と角度全算出
する方法１［明するためのもの、ｉ！４５図はンーケン
サで供給順にシーケンスを組んで部品を供給することを
説明するだめのもの、第６図、第７図、第８図、第９図
は本発明の一実施例の説明図でデータの対応関係と、ダ
ミ一手段を用いて学習データを作成する作業フローと、
実作業部を用いてリハーサルデバッグを行い最終の学習
データを作成する作業フローと、実作業部を用いて上記
最終の学長データから本番の作業を行わせるための作業
プログラムを作成するための作業フローを説明するため
のものである。 なお図中ｔｔｆｉ計算機を示し、Ａは計′ＩＭ、機を含
む制御部、Ｂは実作業部％Ｃはダミ一部を示す〇第　１
　図 （学習チータラ ｌ　〜 第　６　図 第ｑ　図 第８図 第９　凹

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）計算機を含む制御部と、夫々少くとも１組のロボ
   ット操作ハンドと部品供給部を有する実作業部を有し、
   該実作業部に用意された部材に部品を自動挿入するシス
   テム装置において、上記実作業部とは別に上記部材に対
   して部品を自動挿入する順序と動作位置を学習させ記憶
   させるためのダミ一手段を有することを特徴とする部品
   自動操入システム用プログラム開発装置。
2. （２）　上記制御部とダミ一手段において上記実作業部
   における実作業と並行して上記制御部を利用しながら、
   部品を実装する手順順に部品の実装されていない部材よ
   り孔位置を読み取シ、読み取った部品を挿入する孔位置
   の座標データをもとに挿入する部品の中心座標と角度を
   算出し、該算出結果を手順順に記憶してゆくことを特徴
   とする特許請求のＳ間第（１）項記載の部品自動挿入シ
   ステム用プログ２ム開発装置０
3. （３）　上記制御部とダミ一手段において、学習を行わ
   せる前に保有する原データとして、実装する部品の足部
   仕様を部品δ型格と対応して記憶しておき。 一方学習作業においては一作業ステップ毎に部品を指定
   して上記ダミ一手段により孔位置を測定した結果により
   挿入する部品の中心座標と角度を算出する作巣を行わせ
   、算出した結果を上記指定した部品の足部仕様と比較し
   検定し許容範囲内で一致しない場合は制御部がプログラ
   ム作成作業者に知らせることを特徴とする特許請求の範
   囲第（２）項記載の部品自動挿入システム用プログラム
   開発装置０
4. （４）上記制御部とダミ一手段において、部材に挿入す
   る部品の型格と挿入順序データを制御部の操作キーボー
   ドを用いて作成し、該データ順にダミ一手段において部
   材の孔位置を測定し、該測定結果より中心座標と角度を
   加えたデータとして完成させてゆくことを特徴とする特
   許請求の範囲第（２）項又は第（３）項記載の部品自動
   挿入システム用プロダラム開発装置０
5. （５）　上記制御部とダミ一手段により、作業ＩＩＩに
   部品と部品の挿入位置座標と角度を記憶した学習データ
   を、必要あれば操作キーボードにより操作して順序の移
   動、挿入削除等の編集を加えて記憶ファイルに格納する
   とともに、該データをもとに上記制御部と実作業部でリ
   ハーサルデバッグを行うための部品挿入作業プログラム
   と、部品供給プログラムに変換して一手ｊ１毎に動作を
   確認し、不都合があれは位置、角度座標の不都合に関し
   ては座標および角度を修正することにより、手順の前後
   修正が必要な場合は操作キーボードより修正を行い修正
   し、該修正データをもとに先の学齢データに対して修正
   編集を行い実作業用の学習データを作成することを特徴
   とする特許請求の範囲第（２）項又は第（４）項記載の
   部品自動挿入システム用プログラム開発装置。
6. （６）上記部品供給部を足部仕様が類似の群の部品を混
   載する形の供給部として構成するとともに。 上記学習データにもとすき上記部品供給部に供給層に部
   品を配列させる順序データを作成することを特徴とする
   特許請求の範囲第（５）項記載の部品自動挿入システム
   用プログラム開発装置。