TWI669995B - 零件安裝裝置及其控制方法 - Google Patents

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倉岡修平
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日商川崎重工業股份有限公司
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Abstract

本發明之零件安裝裝置具備：保持體(52)；按壓機構(55)，其按壓保持體而使其於既定之移動路徑上移動；位置偵測器(57)，其偵測保持體於既定之移動路徑上之位置；及控制器，其控制按壓機構；於既定之移動路徑中，保持於保持體之零件(30)之插入銷(31)與基板(40)之插入孔(40a)分離之保持體之位置為起始位置，保持於保持體之零件之插入銷部分地插入至基板之插入孔之保持體之位置範圍為第1位置範圍(A)，並且保持於保持體之零件之插入銷徹底地插入至基板之插入孔之保持體之位置為第2位置範圍(B)，且控制器以如下方式控制按壓機構：於以第1按壓力按壓保持體而使其沿既定之移動路徑自起始位置朝向第2位置範圍移動之情形時，若保持體於較第1位置範圍更靠前之位置或第1位置範圍內停止，則以與第1按壓力相異之按壓力按壓保持體。

Description

零件安裝裝置及其控制方法
本發明係關於一種零件安裝裝置及其控制方法。
習知技術中，將電子零件之引線端子插入至電子電路基板之插入孔，而將電子零件安裝於電子電路基板。於該引線端子彎曲之情形等時，存在無法將引線端子插入至插入孔之不良情況。
對此，例如於專利文獻1之零件插入裝置中，藉由夾頭保持插入零件，而將其引線端子插入至印刷基板之插入孔。此時，若偵測出引線端子對插入孔之插入不良，則一面使夾頭振動，一面將引線端子插入至插入孔。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2011-041403號公報
然而，於專利文獻1之零件插入裝置中，偵測到設置於機械臂與夾頭之間之板彈簧之變形的插入不良。然後，於利用機械臂將由夾頭固持之插入零件之引線端子插入至基板時，若偵測到機械臂與夾頭之間之板彈簧變形的插入不良，則暫時停止插入動作。繼而，一面使夾頭振動，一面將引線端子插入至插入孔。
因此，於該習知之零件插入裝置中，存在無法連續地進行零件之插入動作之問題。
本發明係鑒於此種問題而完成者，其課題在於提供一種可連續地進行零件之插入動作之零件安裝裝置及其控制方法。
為了解決上述課題，本發明之某一態樣(aspect)之零件安裝裝置係將具有插入銷之零件之上述插入銷插入至基板之插入孔而將上述零件安裝於上述基板者，其具備：保持體，保持上述零件；按壓機構，按壓上述保持體而使其於既定之移動路徑上移動；位置偵測器，偵測上述保持體於上述既定之移動路徑上之位置；及控制器，基於由上述位置偵測器偵測出之上述保持體之位置而控制上述按壓機構；於上述既定之移動路徑中，保持於上述保持體之零件之插入銷與上述基板之插入孔分離之上述保持體之位置為起始位置，保持於上述保持體之零件之插入銷部分地插入至上述基板之插入孔之上述保持體之位置範圍為第1位置範圍，並且保持於上述保持體之零件之插入銷徹底地插入至上述基板之插入孔之上述保持體之位置為第2位置範圍，且上述控制器構成為以如下方式控制上述按壓機構：於以第1按壓力按壓上述保持體而使其沿上述既定之移動路徑自上述起始位置朝向上述第2位置範圍移動之情形時，若上述保持體於較上述第1位置範圍更靠前之位置或上述第1位置範圍內停止，則以與上述第1按壓力相異之按壓力按壓上述保持體。
根據該結構，將第1按壓力選擇為插入銷變形或具有回折之零件部分地插入至基板之插入孔而停止之程度之按壓力，藉此，若以第1按壓力按壓保持體而使其沿既定之移動路徑自起始位置朝向第2位置範圍移動，則於所保持之零件之插入銷變形或具有回折之情形時，保持體於第1位置範圍內停止。於此情形時，藉由以大於第1按壓力之按壓力按壓保持體，可將保持於保持體之零件 之插入銷徹底地插入至插入孔。又，於因零件之定位誤差、插入銷之更大之變形等而導致插入銷之前端抵接於基板之表面之情形時，保持體於第1位置範圍之前停止。於此情形時，例如，一面以小於第1按壓力之按壓力按壓保持體，一面以摸索插入孔之方式使零件於平行於基板之方向上相對於基板相對地移動，而將插入銷之前端插入至插入孔。如此一來，零件之插入銷徹底地插入至插入孔。或者，插入銷部分地插入至插入孔，而保持體於第1位置範圍內停止，故而藉由如上述般以大於第1按壓力之按壓力按壓保持體，而所保持之零件之插入銷徹底地插入至插入孔。
因此，於處於所保持之零件無法正常地插入之狀態之情形時，保持體停止於移動路徑之中途，繼而進行處理動作，故而可連續地進行零件之插入動作。
亦可為，上述控制器構成為以如下方式控制上述按壓機構：若上述保持體於上述第1位置範圍內停止，則以大於上述第1按壓力之第2按壓力按壓上述保持體。
根據該結構，以大於第1按壓力之第2按壓力按壓因保持於保持體之零件之插入銷變形或具有回折而於第1位置範圍內停止之保持體，故而可將所保持之零件之插入銷徹底地插入至插入孔。
亦可進而具備摸索機構，該摸索機構進行使保持於上述保持體之零件以摸索上述基板之插入孔之方式於平行於上述基板之方向上相對於上述基板相對移動的摸索動作，且上述控制器亦可構成為以若上述保持體於上述第1位置範圍之前停止則以小於上述第1按壓力之第3按壓力按壓上述保持體的方式控制上述按壓機構，並且以進行上述摸索動作之方式控制上述摸索機構。
根據該結構，即便因零件之定位誤差、插入銷之更大之變形等而導致插入銷之前端抵接於基板之表面，亦可藉由以小於第1按壓力之第3按壓力 進行摸索動作而將插入銷之前端插入至插入孔。如此一來，零件之插入銷徹底地插入至插入孔。或者，插入銷部分地插入至插入孔，而保持體於第1位置範圍內停止，故而藉由以大於第1按壓力之第2按壓力按壓保持體，而所保持之零件之插入銷徹底地插入至插入孔。
亦可為，上述控制器構成為以如下方式控制上述摸索機構：自上述按壓機構之按壓方向觀察時，上述保持體之軌跡於既定區域中描繪多個平行線群。
根據該結構，藉由縮小多條平行線之間隔，可使保持體以高密度地掃描基板之表面上之既定區域之方式移動，故而可高精確度地將零件之插入銷之前端插入至插入孔。
亦可為，上述位置偵測器構成為連續地偵測上述保持體於上述既定之移動路徑上之位置。
根據該結構，控制器可較佳地判定保持體是否位於第1位置範圍及第2位置範圍內。
亦可為，未保持上述零件之上述保持體抵接於上述基板之上述保持體之位置為第3位置範圍，且上述控制器構成為於以第1按壓力按壓上述保持體而使其沿上述既定之移動路徑自上述起始位置朝向上述第2位置範圍移動之情形時，若上述保持體於上述第3位置範圍內停止，則輸出錯誤信號。
根據該結構，可偵測保持體未保持零件之異常。
又，本發明之另一態樣(aspect)之零件安裝裝置之控制方法係將具有插入銷之零件之上述插入銷插入至基板之插入孔而將上述零件安裝於上述基板的零件安裝裝置之控制方法，上述零件安裝裝置具備：按壓機構，按壓保持上述零件之保持體而使其於既定之移動路徑上移動；位置偵測器，偵測上述保持體於上述既定之移動路徑上之位置；及控制器，基於由上述位置偵測器 偵測出之上述保持體之位置而控制上述按壓機構；於上述既定之移動路徑中，保持於上述保持體之零件之插入銷與上述基板之插入孔分離之上述保持體之位置為起始位置，保持於上述保持體之零件之插入銷部分地插入至上述基板之插入孔之上述保持體之位置範圍為第1位置範圍，並且保持於上述保持體之零件之插入銷徹底地插入至上述基板之插入孔之上述保持體之位置為第2位置範圍，且上述控制器以如下方式控制上述按壓機構：於以第1按壓力按壓上述保持體而使其沿上述既定之移動路徑自上述起始位置朝向上述第2位置範圍移動之情形時，若上述保持體於較上述第1位置範圍更靠前之位置或上述第1位置範圍內停止，則以與上述第1按壓力相異之按壓力按壓上述保持體。
根據該結構，於處於所保持之零件無法正常地插入之狀態之情形時，保持體停止於移動路徑之中途，繼而，進行該處理動作，故而可連續地進行零件之插入動作。
本發明發揮可提供一種能夠連續地進行零件之插入動作之零件安裝裝置及其控制方法的效果。
10‧‧‧零件安裝裝置
11‧‧‧機器人
13‧‧‧臂
14‧‧‧控制裝置
18‧‧‧右末端效應器
19‧‧‧左末端效應器
20‧‧‧固持部
30‧‧‧零件
31‧‧‧插入銷
40‧‧‧基板
40a‧‧‧插入孔
52‧‧‧保持體
54‧‧‧固持構件
55‧‧‧按壓機構
57‧‧‧位置偵測器
A‧‧‧第1位置範圍
B‧‧‧第2位置範圍
C‧‧‧第3位置範圍
圖1係概略性地表示應用實施形態1之零件安裝裝置之機器人之一例之整體結構的前視圖。
圖2係表示圖1之機器人之手之結構及動作的立體圖。
圖3係示意性地表示圖1之零件安裝裝置之主要部分之結構的示意圖。
圖4係概略性地表示圖1之機器人之控制裝置之結構的功能區塊圖。
圖5a係表示圖1之零件安裝裝置之主要部分之動作之圖，且係表示基板之高 度之測量之圖。
圖5b係表示圖1之零件安裝裝置之主要部分之動作之圖，且係表示機器人之零件插入之教示位置之圖。
圖5c係表示圖1之零件安裝裝置之主要部分之動作之圖，且係表示保持體未保持零件之情形之圖。
圖5d係表示圖1之零件安裝裝置之主要部分之動作之圖，且係表示零件之插入銷正常地插入至基板之插入孔之情形之圖。
圖5e係表示圖1之零件安裝裝置之主要部分之動作之圖，且係表示零件之插入銷未進入至基板之插入孔之情形之圖。
圖5f係表示圖1之零件安裝裝置之主要部分之動作之圖，且係表示摸索動作之圖。
圖5g係表示圖1之零件安裝裝置之主要部分之動作之圖，且係表示摸索動作之結果為插入銷部分地進入至基板之插入孔之情形之圖。
圖5h係表示圖1之零件安裝裝置之主要部分之動作之圖，且係表示於插入銷部分地進入至基板之插入孔之後將零件壓入直至插入銷徹底地進入至插入孔的情形之圖。
圖6係表示藉由圖1之機器人之控制裝置進行之零件插入動作之一例之概要的流程圖。
圖7係表示藉由圖1之機器人之控制裝置進行之零件插入動作之一例之具體步驟的流程圖。
圖8係例示摸索動作中之保持體之軌跡之示意圖。
圖9係例示摸索動作中之保持體之其他軌跡之示意圖。
圖10係例示具有插入銷之零件之結構之示意圖。
以下，一面參照圖式，一面對本發明之實施形態進行說明。另外，以下，於所有圖式中對相同或相當之元件標註相同參照符號，並省略其重複說明。又，圖式係為了易於理解而示意性地表示各結構元件者，存在並不準確地表示形狀及尺寸比等之情形。進而，將一對臂張開之方向稱為左右方向，將平行於基軸之軸心之方向稱為上下方向，將垂直於左右方向及上下方向之方向稱為前後方向。
(實施形態1)
本實施形態之零件安裝裝置10係將零件之插入銷插入至基板之插入孔而將零件安裝於基板之裝置。「零件」只要為具有插入至基板之插入孔之銷者，則可為任意者，例示電子零件、電氣零件、機械零件等。「插入銷」係指插入至基板之插入孔之「零件之銷狀之突起」。作為「插入銷」，例示電子零件或電氣零件之引線或引線端子、機械零件之固定銷等。「基板」係指用以搭載(mount)零件之板、面板等。作為「基板」，例示電子電路基板、電路基板、太陽光面板用基板、顯示面板用基板等。以下，例示將電子零件安裝於電子電路基板之形態。
首先，例示零件之插入銷之具體態樣。圖10係例示具有插入銷之零件之結構之示意圖。
於圖10之自上方數起第1段之空間中，示出具有筆直之插入銷31之零件30。於此種零件30之情形時，藉由自重或微小之按壓力而將零件30安裝於基板40(參照圖5d)。於此情形時，零件30不固定於基板。
於圖10之自上方數起第2段之空間中，示出具有形成有彎曲部之插入銷31之零件30。於此種零件30之情形時，插入銷31之前端之尺寸D1小於插入孔40a(參照圖5g)之直徑，並且插入銷31之彎曲部之尺寸D2大於插入孔40a 之直徑，故而於插入銷31之前端已進入至插入孔40a之狀態下，將零件30朝向基板40按壓，藉此將零件30安裝於基板40(參照圖5h)。於此情形時，零件30不易自基板脫落。
於圖10之自上方數起第3段之空間中，示出具有於前端部形成有向斜下方延伸之爪之插入銷31的零件30。於此種零件30之情形時，首先，將插入銷31之前端插入至插入孔40a，其後，一面將零件30朝向基板40按壓一面使零件30繞其中心軸旋轉，藉此將零件30安裝於基板40(參照下述步驟S2D之說明)。於此情形時，零件30被鎖定於基板40。
於圖10之自上方數起第4段之空間中，示出具有於前端部形成有回折部或彎曲部之插入銷31之零件30。於此種零件30之情形時，首先，將插入銷31之前端插入至插入孔40a，其後，將零件30朝向基板40按壓，藉此將零件30安裝於基板40(參照圖5h)。於此情形時，零件30被鎖定於基板40。
其次，對將本發明之零件安裝裝置10應用於圖1~圖3所示之機器人11之情形進行說明。但，零件安裝裝置10並不限定於應用於機器人11之情形。例如，亦可為可於三維方向上移動之具備平台之移動機構。又，關於該機器人11，對水平多關節型雙臂機器人進行說明，但可採用水平多關節型．垂直多關節型等之機器人。
如圖1所示，機器人11具備台車12、支持於台車12之一對機械臂(以下，存在簡單地記載為「臂」之情形)13、13、及收納於台車12內之控制裝置14。各臂13係水平多關節型機械臂，具備臂部15、腕部17及末端效應器(亦存在稱為手之情形)18、19。
臂部15作為將零件搬送至基板上之搬送部、及使零件進行摸索動作之摸索機構發揮功能。於本例中，臂部15由第1連桿15a及第2連桿15b構成。另外，左右之臂13、13係除了末端效應器18、19以外實質上相同之構造，左右 之末端效應器18、19可為相同結構者，亦可為不同結構者。又，左右之臂13、13可獨立地動作、或者相互關聯地動作。
臂部15之第1連桿15a藉由旋轉關節而與固定於台車12之上表面之基軸16連結，可繞通過基軸16之軸心之旋轉軸線L1旋動。第2連桿15b藉由旋轉關節而與第1連桿15a之前端連結，可繞第1連桿15a之前端中規定之旋轉軸線L2旋動。腕部17藉由直線運動關節而與第2連桿15b之前端連結，可相對於第2連桿15b升降移動。末端效應器18、19藉由旋轉關節而與腕部17連結，可繞旋轉軸線旋動。末端效應器18、19分別經由安裝構件50而安裝於該旋轉關節。
上述結構之各臂13具有對應於各關節之關節軸J1~J4。而且，於臂13，以與各關節軸J1~J4建立對應關係之方式，設置有驅動用之伺服馬達(未圖示)、及檢測該伺服馬達之旋轉角度之編碼器(未圖示)等。又，2條臂13、13之第1連桿15a、15a之旋轉軸線L1位於同一直線上，其中一個臂13之第1連桿15a與另一個臂13之第1連桿15a於上下設置高低差而配置。
如圖2所示，右末端效應器18例如由移送基板之移送部(手)構成。又，左末端效應器19構成零件安裝裝置之主要部分。左末端效應器19亦可具有固持零件30之固持部20，且亦可具有使固持部20於上下方向旋轉移動之旋轉部21。於此情形時，固持部20及旋轉部21構成保持零件30之保持體52。另外，雖僅左末端效應器19具有固持部20，但只要右末端效應器18及左末端效應器19中之至少任一者具有固持部20即可。於右末端效應器18及左末端效應器19之兩者具有固持部20之情形時，各固持部20之形狀亦可不同。
於該實施形態中，旋轉部21係圓形狀之板體。旋轉部21之中心軸於相對於腕部17之關節軸J4正交之方向上延伸。於旋轉軸，設置有驅動用之伺服馬達(未圖示)、及檢測該伺服馬達之旋轉角度之編碼器(未圖示)等。藉此，旋轉部21以中心軸為中心沿順時針方向或逆時針方向旋轉，且於1個固持部20朝 向平行於腕部17之關節軸J4之方向且下方之旋轉位置(以下稱為插入位置)停止。
於該實施形態中，例如於旋轉部21設置有8個固持部20。該等固持部20可為相同形狀，亦可配合零件30之形狀而不同。8個固持部20係於旋轉部21之外周沿圓周方向相互隔開45度之中心角而配置。
於圖3中，為了易於理解說明，而僅示出位於插入位置之固持部20。又，對於基板40，僅示出基板整體中之位於固持部20之附近之部分。固持部20只要為能夠固持零件30者即可。如圖3所示，於本實施形態中，固持部20包含一對爪狀之固持構件54、及驅動該一對固持構件54之固持構件驅動部53。一對固持構件54構成夾頭。固持構件驅動部53例如為空氣汽缸。固持部20整體形成為柱狀，且以向旋轉部21之徑向之外側延伸之方式設置。具體而言，於旋轉部21之外周配置固持構件驅動部53，於固持構件驅動部53之前端配置有一對固持構件54(夾頭)。一對固持構件54設置為於垂直於旋轉部21之徑向之方向上滑動自如，且透過固持構件驅動部53以夾持零件30並且釋放零件30之方式驅動。參照符號61表示固持部20之夾持動作。一對固持構件54之滑動方向只要為垂直於旋轉部21之徑向之方向，則可為任意方向，此處為旋轉部21之圓周方向(切線方向)。但，於圖3中，為了易於說明零件30之插入過程，以一對固持構件54之滑動方向為旋轉部21之軸向之方式進行描繪。另外，固持部20例如亦可為以負壓抽吸零件30之吸附墊、吸附具有磁體之零件30之電磁鐵等。
旋轉部21經由滑塊51而安裝於安裝構件50。具體而言，如圖2所示，滑塊51包含具有直線狀之導引部之固定體51a及卡合於該導引部且沿著導引部滑動自如之移動體51b。移動體51b之滑動方向係平行於腕部17之關節軸J4(旋轉關節之旋轉軸線)之方向。
若參照圖3，則滑塊51之固定體51a固定於安裝構件50，且於滑塊51之移動體51b固定有旋轉部21。移動體51b由固定於安裝構件50之按壓機構55 於其滑動方向上往復驅動。具體而言，按壓機構55例如由空氣汽缸構成。空氣汽缸之缸體55a經由安裝構件56而固定於安裝構件50，空氣汽缸之活塞桿55b之前端固定於旋轉部21。藉此，若空氣汽缸之活塞桿55b進退，則旋轉部21、進而保持體52相對於基板40接近及遠離。因此，藉由空氣汽缸之活塞桿55b前進而按壓保持體52。參照符號P表示該按壓力。又，保持體52相對於基板40接近及遠離之路徑係將零件30之插入銷31插入至基板40之插入孔40a之移動路徑(以下稱為既定之移動路徑)。又，自停止於插入位置之固持部20之基端朝向前端之方向為按壓方向。此處，既定之移動路徑於上下方向延伸，並且按壓方向為下方向，但既定之移動路徑之延伸方向及按壓方向可為任意方向。
於左末端效應器19，設置有偵測保持體52於既定之移動路徑上之位置的位置偵測器57。位置偵測器57例如由線性標度尺構成。若使用線性標度尺，則可連續地偵測保持體52於既定之移動路徑上之位置。當然，亦可使用其他位置偵測器。例如，亦可將偵測第1至第3位置範圍A~C之中央位置之3個位置感測器(例如磁鐵及霍爾元件)設置於滑塊51或空氣汽缸(55)，藉由軟體，將由各位置感測器檢測之位置擴大至既定之位置範圍。
而且，於保持體52設定(規定)基準點21a。基準點21a係代表保持體52之位置。以下，所謂「保持體之位置」係指「基準點21a之位置」。例如，於旋轉部21設定基準點21a。另外，基準點只要位於保持體52上則可設定為任意位置。而且，設定(規定)為，於既定之移動路徑中，保持於保持體52之零件30之插入銷31與基板40之插入孔40a分離之保持體52之位置為起始位置(未圖示)，保持於保持體52之零件30之插入銷31部分地插入至基板40之插入孔40a之保持體52之位置範圍為第1位置範圍A，保持於保持體52之零件30之插入銷31徹底地插入至基板40之插入孔40a之保持體52之位置為第2位置範圍B，並且未保持零件30之保持體52抵接於基板40之保持體52之位置為第3位置範圍C。該等起始 位置及第1至第3位置範圍A~C係與位置偵測器57之位置刻度(位置標度)建立對應關係。因此，起始位置及第1至第3位置範圍A~C對應於滑塊51中之移動體51b相對於固定體51a之相對位置。於本實施形態中，既定之移動路徑以及起始位置及第1至第3位置範圍A~C由左末端效應器19之座標系統規定(定義)。因此，即便左末端效應器19對應於作為基板40之插入對象之插入孔40a之空間位置而移動，既定之移動路徑以及起始位置及第1至第3位置範圍A~C之控制上之座標亦不改變。藉此，零件插入之控制變得簡單。當然，亦可藉由機器人11之基準座標規定(定義)既定之移動路徑以及起始位置及第1至第3位置範圍A~C之座標。
第1至第3位置範圍A~C之中央位置例如分別基於滑塊51、保持體52、及零件30之尺寸等而決定。又，第1位置範圍A之範圍例如基於機器人11之臂之定位精度、保持體52之尺寸公差、零件30之尺寸公差、基板40之厚度等而決定。又，第2位置範圍B及第3位置範圍C之範圍例如基於機器人11之臂之定位精度、保持體52之尺寸公差、零件30之尺寸公差等而決定。即，第1至第3位置範圍A~C之範圍以如下方式決定：即便因上述定位精度及尺寸公差導致保持體52之實際之停止位置產生偏差，亦可藉由位置偵測器57偵測保持體52之停止。
又，將基板40之表面相對於安裝構件50之下表面之高度設定(規定)為基板高度H。基板高度H、基準點21a、以及起始位置及第1至第3位置範圍A~C之設定係藉由將該等資訊記憶於控制裝置14之記憶部14b而進行。
如圖4所示，控制裝置14具備CPU等運算部14a、ROM、RAM等記憶部14b、及伺服控制部14c。控制裝置14例如為微控制器等具備電腦之機器人控制器。另外，控制裝置14可由集中控制之單獨之控制裝置14構成，亦可由相互協動而分散控制之多個控制裝置14構成。
於記憶部14b，記憶有作為機器人控制器之基本程式、各種固定資料等資訊。運算部14a藉由讀出並執行記憶於記憶部14b之基本程式等軟體，而控制機器人11之各種動作。例如，關於機器人11之臂之動作，運算部14a產生機器人11之控制指令，並將其輸出至伺服控制部14c。伺服控制部14c構成為基於由運算部14a產生之控制指令，控制與機器人11之各臂13之關節軸J1~J4對應之伺服馬達之驅動。
又，控制裝置14控制左末端效應器19之動作。具體而言，控制裝置14控制左末端效應器19之按壓機構55及固持構件驅動部53之動作。因此，控制裝置14作為控制機器人11之一般之動作之控制器發揮功能並且作為零件安裝裝置之控制器發揮功能。
其次，參照圖3、圖5a~圖5h、圖7~圖10，對藉由上述結構之機器人11進行之將零件30安裝於基板40之動作(零件安裝裝置10之控制方法)進行說明。另外，於圖5a~圖5h中，為了使圖容易看懂，而省略按壓機構55(參照圖3)之圖示。
該動作由控制裝置14控制。另外，對8個固持部20中之位於插入位置之固持部20進行說明。其他固持部20亦與之相同，故而省略其說明。
於安裝基板之前，進行基板40之高度測量及機器人11之教示。
<基板之高度之測量>
該步驟於基板高度H有變化之情形時需要。若參照圖5a，則將基板40載置於載置部24(參照圖2)，將零件30保持於保持體52，並且將按壓機構55(參照圖3)設為浮動(非按壓狀態)，於該狀態下，使零件30之插入銷31之前端抵接於基板40之表面，一面使左末端效應器19於上下方向移動，一面感測保持體52位於第2位置範圍B之中央位置之左末端效應器19之高度位置(此處為安裝構件50之下表面之位置)。繼而，於該高度位置，將滑塊51之移動體51b鎖定(R)於固定體51a。接著，自左末端效應器19之高度位置減去基板40之高度位置(已知)而算出臨 時之基板高度位置H′。進而，自臨時之基板高度位置H′減去零件30之插入銷31之長度，而求出基板高度H。另外，作為基板40上之測量部位，選擇例如作為插入對象之插入孔40a(參照圖3)之附近且插入銷31不會進入至插入孔40a之部位。
<教示>
接著，為了將零件相對於插入孔40a定位，而教示左末端效應器19之目標位置。具體而言，於保持體52保持零件30並且將按壓機構55(參照圖3)設為浮動(非按壓狀態)之狀態下，將零件30之插入銷31徹底地插入至基板40之插入孔，一面使左末端效應器19於上下方向移動，一面感測保持體52位於第2位置範圍B之中央位置之左末端效應器19之高度位置。繼而，於該高度位置，將滑塊51之移動體51b鎖定(R)於固定體51a。繼而，教示此時之左末端效應器19之位置作為目標位置。
接著，進行零件之保持動作及插入動作。
<零件之保持動作>
如圖2所示，於機器人11之前，設置有配置有零件30之作業台32、及移送基板40之帶式輸送機33。作業台32之零件30使插入銷31向下而配置。帶式輸送機33於左右方向上延伸，於前後方向上排列配置之2個基板40藉由帶式輸送機33而自左向右運送。
首先，機器人11使左末端效應器19與基板40之左端相抵並向右側移動，使基板40載置於位於帶式輸送機33之間之載置部24。載置部24略微高於帶式輸送機33，載置於載置部24之基板40停止於機器人11之前面。機器人11使左臂部15向前方移動，而使保持體52移動至作業台32。
若參照圖2及圖3，則機器人11使位於插入位置之固持部20之固持構件驅動部53動作，而藉由一對固持構件54夾持作業台32之零件30。藉此，將零件30保持於保持體52。
繼而，使保持體52移動至另一零件之上方，並使旋轉部21旋轉，以使另一固持部20位於插入位置。繼而，同樣使位於插入位置之固持部20之固持構件驅動部53動作，而藉由一對固持構件54夾持作業台32之零件30。將上述動作重複進行所需次數。
<零件插入動作>
機器人11使左臂部15向後方移動，而使固持部20及由該固持部20固持之零件30移動至基板40上。繼而，進行零件插入動作。
圖6係表示藉由圖1之機器人之控制裝置14進行之零件插入動作之一例之概要的流程圖。此處，以機器人11之動作進行說明。
機器人11藉由按壓機構55以第1按壓力按壓位於起始位置之保持體52(步驟S1)。
繼而，機器人11判定保持體52是否於第1位置範圍A內或第1位置範圍A之前停止(步驟S2)。
於未停止之情形(步驟S2中為否(NO))時，進入步驟S4。
於停止之情形(步驟S2中為是(YES))時，以與第1按壓力不同之按壓力按壓保持體52(步驟S3)。
繼而，判定保持體52是否於第2位置範圍B內停止(步驟S4)。
於未停止之情形(步驟S4中為否)時，以與第1按壓力相異之按壓力按壓保持體52直至保持體52於第2位置範圍B內停止為止(步驟S3、S4)。
於停止之情形(步驟S4中為是)時，判斷為保持於保持體52之零件正常地插入至基板40之插入孔40a，而結束插入動作。其後，使固持部20之固持構件驅動部53動作，而釋放由一對固持構件54夾持之零件30。其後，藉由按壓機構55，使保持體52返回至起始位置。
其次，對該零件插入動作之具體例進行說明。圖7係表示藉由圖1 之機器人之控制裝置進行之零件插入動作之一例之具體步驟的流程圖。
若參照圖5c至圖5h及圖7，則機器人11首先使按壓機構55之活塞桿55b後退，而使保持體52位於起始位置(步驟S0)。
接著，機器人11使按壓機構55之活塞桿55b前進而以第1按壓力按壓位於起始位置之保持體52(步驟S1)。此處，第1按壓力係根據零件而設定(選擇)，例如設為3N~5N。
繼而，機器人11等待經過既定時間(步驟S2A)。該既定時間例如設為足以將零件30以第1按壓力正常地插入之時間。
若經過既定時間，則機器人11判定保持體52是否於第3位置範圍C內停止(步驟S2B)。
停止之情形(步驟S2B中為是)係如圖5c所示般為保持體52未保持零件之情形，故而輸出錯誤信號(步驟S5)，而結束插入動作。
於未停止之情形(步驟S2B中為否)時，判定保持體52是否於第2位置範圍B內停止(步驟S2C)。
停止之情形(步驟S2C中為是)係如圖5d所示般為保持於保持體52之零件30之插入銷31徹底被插入之情形。作為此種情形，例示如圖10之自上方數起第1段之空間所示般零件30具有筆直之插入銷31而其未變形之情形。於此情形時，判斷為零件30正常地插入至基板40之插入孔40a，而結束插入動作。其後，使固持部20之固持構件驅動部53動作，而釋放由一對固持構件54夾持之零件30。其後，藉由按壓機構55，使保持體52返回至起始位置。
於未停止之情形(步驟S2C中為否)時，判定保持體52是否於第1位置範圍A內停止(步驟S2D)。
於未停止之情形(步驟S2D中為否)時，如圖5e所示般，處於零件30之插入銷31之前端抵接於基板40之表面之狀態。該狀態係因零件30之定位 誤差、插入銷31之相對較大之變形等而產生。於此情形時，機器人11藉由摸索機構，使保持體52進行摸索動作(步驟S3A)，其後，返回至步驟S2D。摸索動作係藉由使保持於保持體52之零件30以摸索基板40之插入孔40a之方式，於平行於基板40之方向上相對於基板40相對地移動而進行。該摸索動作係一面以小於第1按壓力之第3按壓力按壓保持體52一面進行。第3按壓力例如設為1~2.5Nm。其原因在於：若為該按壓力，則可防止插入銷31因摸索動作而彎曲。一對固持構件54可夾持零件30，亦可釋放零件30。此處，一對固持構件54設為釋放狀態(參照圖5f)。
圖8係例示摸索動作中之保持體52之軌跡之示意圖。若參照圖8，則摸索動作例如藉由以自按壓機構55之按壓方向觀察時保持體52之軌跡於既定之區域71(參照圖8)中描繪將既定間隔之複數條平行線依序連結而成之一條直線之方式控制摸索機構而進行。
圖9係例示摸索動作中之保持體52之其他軌跡之示意圖。於圖9中，「+」表示摸索動作之起點，S及E表示成為開始及結束之動作。
於圖9之自上方數起第1段之空間中，示出「螺旋型」之摸索動作。於該動作模式中，以保持體52之軌跡描繪多邊形之漩渦之方式使保持體52移動。多邊形之邊數為3以上，此處示出六邊形之情形之動作模式。
於圖9之自上方數起第2段之空間中，示出「放射型」之摸索動作。該動作模式係以保持體52之軌跡沿著多邊形之對角線之方式使保持體52移動。多邊形之邊數為3以上，此處示出四邊形及六邊形之情形之動作模式。又，保持體52之軌跡於中途中斷。於該中斷之部分，保持體52後退適當之距離。如此，摸索動作並不限定於如圖8所示般一筆劃成狀之動作模式，亦可為中斷之動作模式。
於圖9之自上方數起第3段之空間中，示出「多重型」之摸索動作。 於該動作模式中，以保持體52之軌跡描繪多重之多邊形之方式使保持體52移動。多邊形之邊數為3以上，此處示出六邊形之情形之動作模式。
於圖9之自上方數起第4段之空間中，示出「HH型」之摸索動作。於該動作模式中，以保持體52之軌跡描繪字母H橫向連結而成之HH字之方式使保持體52移動。
若總結圖8及圖9之摸索動作，則保持體52之軌跡只要為如自按壓機構55之按壓方向觀察時於既定之區域71中描繪多個平行線群者即可。換言之，只要以於既定之區域71施加影線之方式使保持體52移動之方式控制摸索機構即可。藉此，可藉由將多條平行線之間隔設為適當之小間隔而使保持體52以高密度地掃描基板40之表面上之既定之區域71之方式移動，故而可高精確度地將零件30之插入銷31之前端插入至插入孔40a。
另外，於將一對固持構件54設為夾持動作而進行摸索動作之情形時，零件30之軌跡與圖8及圖9所示之保持體52之軌跡相同。另一方面，於將一對固持構件54釋放而進行摸索動作之情形時，零件30之軌跡描繪自圖8及圖9所示之保持體52之軌跡隨機地偏離之軌跡。藉此，可將零件30之插入銷31之前端插入至插入孔40a之機率提高。
此處，摸索機構為機器人11之臂13。
返回至圖7，於步驟S2D中保持體52於第1位置範圍A內停止之情形(步驟S2D中為是)時，如圖5g所示般，處於零件30之插入銷31部分地插入至基板40之插入孔40a之狀態。該狀態可能於已進行上述摸索動作之情形及零件30之插入銷31具有回折部或彎曲部之情形(參照圖10之自上方數起第2段及第4段之空間)時產生。於此情形時，機器人11以大於第1按壓力之第2按壓力按壓保持體52(步驟S3B)。第2按壓力根據零件30之種類而適當決定。又，零件30之插入銷31部分地插入至基板40之插入孔40a之狀態可能於零件30之插入銷31之前 端部形成有向斜下方延伸之爪之情形(參照圖10之自上方數起第3段之空間)時產生。於此情形時，機器人11一面以大於第1按壓力之第2按壓力按壓保持體52一面使之繞零件30之中心軸旋轉。該旋轉係藉由使機器人11之左臂13適當動作而進行。
接著，判定保持體52是否於第2位置範圍B內停止(步驟S4)。
於未停止之情形(步驟S4中為否)時，以第2按壓力按壓保持體52直至保持體52於第2位置範圍B內停止為止(步驟S4、S3B)。又，於在零件30之插入銷31之前端部形成有向斜下方延伸之爪之情形時，繼續上述旋轉動作。
於停止之情形(步驟S4中為是)時，判斷為如圖5h所示般保持於保持體52之零件30正常地插入至基板40之插入孔40a，而結束插入動作。其後，使固持部20之固持構件驅動部53動作，而將由一對固持構件54夾持之零件30釋放。其後，藉由按壓機構55，使保持體5返回至起始位置。
接著，一面使旋轉部21旋轉一面將所有零件30插入至基板40時，使右末端效應器18與基板40之左端相抵並向右側移動。藉此，使基板40自載置部24向帶式輸送機33移動，而藉由帶式輸送機33搬送基板40。
如上所述，根據實施形態1，當處在保持於保持體52之零件30無法正常地插入之狀態之情形時，保持體52停止於移動路徑之中途，繼而，進行該處理動作，故而可連續地進行零件30之插入動作。
(實施形態2)
本發明之實施形態2例示如下形態，即，作為按壓機構55，代替實施形態1之空氣汽缸而具備有伺服馬達(未圖示)及旋轉-直線運動轉換機構(未圖示)，並且作為位置偵測器57，代替實施形態1之線性標度尺而具備有設置於伺服馬達之輸出軸之編碼器。該等以外之結構與實施形態1相同。伺服馬達、旋轉-直線運動轉換機構、及編碼器由於眾所周知，故而簡單地進行說明。
旋轉-直線運動轉換機構係將伺服馬達之旋轉轉換為直線運動之機構，例示齒條齒輪、滾珠螺桿機構等。
根據此種實施形態2，控制裝置14基於編碼器偵測之伺服馬達之旋轉角度，對伺服馬達進行位置控制，藉此可更精密地控制保持體52之往復移動。另外，藉由伺服馬達，亦可將按壓機構55設為浮動狀態。
(其他實施形態)
於實施形態1或2中，作為摸索機構，亦可使基板40於平行於其主面之方向上移動。
根據上述說明，業者可明確本發明之諸多改良或其他實施形態。因此，上述說明應僅作為例示進行解釋，其係以向業者示教執行本發明之最佳態樣為目的而提供者。可於不脫離本發明之精神之範圍內，實質性地變更其構造及/或功能之詳細內容。
[產業上之可利用性]
本發明作為可連續地進行零件之插入動作之零件安裝裝置而有用。

Claims (7)

  1. 一種零件安裝裝置，係將具有插入銷之零件之上述插入銷插入至基板之插入孔而將上述零件安裝於上述基板者，且具備：保持體，保持上述零件；按壓機構，按壓上述保持體而使其於既定之移動路徑上移動；位置偵測器，偵測上述保持體於上述既定之移動路徑上之位置；及控制器，基於由上述位置偵測器偵測出之上述保持體之位置而控制上述按壓機構；於上述既定之移動路徑中，保持於上述保持體之零件之插入銷與上述基板之插入孔分離之上述保持體之位置為起始位置，保持於上述保持體之零件之插入銷部分地插入至上述基板之插入孔之上述保持體之位置範圍為第1位置範圍，並且保持於上述保持體之零件之插入銷徹底地插入至上述基板之插入孔之上述保持體之位置為第2位置範圍，且上述控制器構成為以如下方式控制上述按壓機構：於以第1按壓力按壓上述保持體而使其沿上述既定之移動路徑自上述起始位置朝向上述第2位置範圍移動之情形時，若上述保持體於較上述第1位置範圍更靠前之位置或上述第1位置範圍內停止，則以與上述第1按壓力相異之按壓力按壓上述保持體。
  2. 如申請專利範圍第1項之零件安裝裝置，其中上述控制器構成為以如下方式控制上述按壓機構：若上述保持體於上述第1位置範圍內停止，則以大於上述第1按壓力之第2按壓力按壓上述保持體。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之零件安裝裝置，其進而具備摸索機構，該摸索機構進行使保持於上述保持體之零件以摸索上述基板之插入孔之方式於平行於上述基板之方向上相對於上述基板相對地移動的摸索動作，且上述控制器構成為以若上述保持體於上述第1位置範圍之前停止則以小於上述第1按壓力之第3按壓力按壓上述保持體的方式控制上述按壓機構，並且以進行上述摸索動作之方式控制上述摸索機構。
  4. 如申請專利範圍第3項之零件安裝裝置，其中上述控制器構成為以如下方式控制上述摸索機構：自上述按壓機構之按壓方向觀察時，上述保持體之軌跡於既定區域中描繪複數個平行線群。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之零件安裝裝置，其中上述位置偵測器構成為連續地偵測上述保持體於上述既定之移動路徑上之位置。
  6. 如申請專利範圍第1或2項之零件安裝裝置，其中未保持上述零件之上述保持體抵接於上述基板之上述保持體之位置為第3位置範圍，且上述控制器構成為於以第1按壓力按壓上述保持體而使其沿上述既定之移動路徑自上述起始位置朝向上述第2位置範圍移動之情形時，若上述保持體於上述第3位置範圍內停止，則輸出錯誤信號。
  7. 一種零件安裝裝置之控制方法，係將具有插入銷之零件之上述插入銷插入至基板之插入孔而將上述零件安裝於上述基板的零件安裝裝置之控制方法，上述零件安裝裝置具備：按壓機構，按壓保持上述零件之保持體而使其於既定之移動路徑上移動；位置偵測器，偵測上述保持體於上述既定之移動路徑上之位置；及控制器，基於由上述位置偵測器偵測出之上述保持體之位置而控制上述按壓機構；於上述既定之移動路徑中，保持於上述保持體之零件之插入銷與上述基板之插入孔分離之上述保持體之位置為起始位置，保持於上述保持體之零件之插入銷部分地插入至上述基板之插入孔之上述保持體之位置範圍為第1位置範圍，並且保持於上述保持體之零件之插入銷徹底地插入至上述基板之插入孔之 上述保持體之位置為第2位置範圍，且上述控制器以如下方式控制上述按壓機構：於以第1按壓力按壓上述保持體而使其沿上述既定之移動路徑自上述起始位置朝向上述第2位置範圍移動之情形時，若上述保持體於較上述第1位置範圍更靠前之位置或上述第1位置範圍內停止，則以與上述第1按壓力相異之按壓力按壓上述保持體。
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