WO2015029142A1 - 組立システムおよび組立品の生産方法 - Google Patents

組立システムおよび組立品の生産方法 Download PDF

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assembly system
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高巳 長崎
博行 主計
孝志 椎野
聖大 齊藤
原田　敏行
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株式会社安川電機
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or adjusting assemblages of electric components
    • H05K13/08—Monitoring manufacture of assemblages
    • H05K13/085—Production planning, e.g. of allocation of products to machines, of mounting sequences at machine or facility level

Definitions

  • the elevating mechanism 30 is a unit for elevating the rack RK used for delivery of the dummy workpiece dw from the first assembling apparatus 10 to the second assembling apparatus 20. Specific examples of the rack RK and the lifting mechanism 30 will be described later with reference to FIGS. 3A and 3B.
  • the dummy work dw is transported to the work position of the first robot 15-2 (see arrow 101 in the figure), and the part P2 is placed on the dummy work dw by the first robot 15-2.
  • the dummy workpiece dw is transported to the work position of the first robot 15-3 (see arrow 102 in the figure), and the part P3 is placed on the dummy workpiece dw by the first robot 15-3.
  • the rack RK in which the dummy work dw is accommodated is transported to the most upstream position of the first transport mechanism 22 of the second assembly device 20 (see arrow 104 in the figure).
  • the rack RK transported to the most downstream position is transported to the most upstream position of the transport mechanism 16 of the first assembly device 10, and the empty dummy workpiece dw is reused in the first assembly device 10. .
  • FIG. 2A is a schematic diagram showing a basic aspect of an assembling operation.
  • 2B to 2G are comparative views (No. 1) to (No. 6) of the configurations of the dummy workpiece dw and the main workpiece rw.
  • 2B, 2D, and 2F show the dummy workpiece dw
  • FIGS. 2C, 2E, and 2G show the workpiece rw.
  • the parts P1 to P3 usually have not only different packing forms but also various shapes and dimensions. That is, some have a height that is not stable in posture, and others have a low height.
  • the hole H is arranged on the dummy work dw so that parts of the same type can be placed together as an example.
  • the cross-sectional shape of the hole H is different between the dummy work dw and the main work rw.
  • the hole H of the dummy workpiece dw is formed to have a minimum diameter smaller than that of the hole H of the main workpiece rw (that is, r1 ⁇ r2).
  • the hole H of the dummy workpiece dw has a minimum diameter r1 whose inner periphery is at least in contact with the outer periphery of the lead Ld, and the hole H of the workpiece rw has a minimum diameter r2 larger than r1. preferable.
  • FIG. 3A is a schematic perspective view illustrating the configuration of the rack RK.
  • FIG. 3B is a schematic diagram illustrating the operation of the elevating mechanism 30.
  • the lifting mechanism 30 is the next dummy work with respect to the height position of the transport mechanism 16 of the first assembly device 10 or the first transport mechanism 22 of the second assembly device 20.
  • the rack RK is moved up and down in order to always adjust the height position of the dw accommodation stage (see arrow 301 in the figure).
  • FIG. 4A is a schematic perspective view showing the configuration of the first robot 15.
  • the wrist portion 15a is supported at the base end portion by the upper arm portion 15b.
  • the upper arm portion 15b is supported at the base end portion by the lower arm portion 15c and supports the wrist portion 15a at the distal end portion.
  • each joint portion (not shown), which is each connection portion of the wrist portion 15a to the base portion 15e, is equipped with an actuator, and the first robot 15 performs multi-axis operation by driving the actuator. be able to.
  • the joint actuator that connects the wrist 15a and the upper arm 15b rotates the wrist 15a about the axis B. Further, the joint actuator that connects the upper arm portion 15b and the lower arm portion 15c rotates the upper arm portion 15b around the axis U.
  • the joint actuator that connects the lower arm portion 15c and the turning base 15d rotates the lower arm portion 15c about the axis L.
  • the joint actuator that connects the turning base 15d and the base 15e rotates the turning base 15d around the axis S.
  • the tip of the wrist 15a is a terminal movable part of the first robot 15, and a hand 40 (described later) is attached to the terminal movable part. Next, the hand 40 will be described.
  • the first robot 15 switches the chuck 41 that grips the component P by rotating the rotating mechanism 42. A specific operation of the hand 40 will be described later with reference to FIGS. 5B and 5C.
  • FIG. 5A is a schematic perspective view illustrating the configuration of the first supply unit 12.
  • 5B and 5C are schematic diagrams (No. 1) and (No. 2) showing the operation of the hand 40 provided in the first robot 15.
  • FIG. 5B and 5C are schematic diagrams (No. 1) and (No. 2) showing the operation of the hand 40 provided in the first robot 15.
  • the first supply unit 12 includes a shooter 12a inclined downward toward the first robot 15-1.
  • the first robot 15-1 performs an operation of sequentially taking out the parts P1 supplied from the shooter 12a and placing them on the dummy workpiece dw.
  • the first robot 15-1 slides the shooter 12a by the gravitational action, and chucks the next component P1 positioned at the lowest stage by the chuck 41-2.
  • FIGS. 6A and 6B are schematic perspective views (No. 1) and (No. 2) illustrating the configuration of the second supply unit 13, respectively.
  • the first robot 15-2 corresponding to the second supply unit 13 sequentially takes out the component P2 from the uppermost stage 13a-1 of the slider 13a that has been slid to a predetermined take-out position, and places it on the dummy workpiece dw. I do.
  • the part P2 is sequentially taken out and placed on the dummy work dw.
  • the third supply unit 14 includes a three-dimensional measurement unit 14a.
  • the three-dimensional measuring unit 14a is a device that measures the three-dimensional shape of the component P3 accommodated in bulk.
  • the three-dimensional measurement unit 14a for example, a measurement unit that acquires a three-dimensional shape of an object by a scanning operation using laser slit light can be used.
  • the part P3 accommodated in the bulk stack is three-dimensionally measured, the part P3 to be chucked is determined, and the position and orientation of the part P3 are acquired.
  • the angle formed by the reference axis of the component P3 and the horizontal plane is “ ⁇ ” as shown in FIG. 7B.
  • FIG. 8A is a schematic perspective view illustrating the configuration of the second robot 24.
  • the base end of the second arm 24d is rotatably supported by the first arm 24c, and the hand 50 is supported at the tip.
  • FIG. 8B shows a case where the chuck 50a has at least two pairs of a chuck claw 50aa and a chuck claw 50ab.
  • the chuck claws 50aa and the chuck claws 50ab are arranged along the circumferential direction of the axis AX3 which is a rotation axis.
  • the component P is chucked by protruding either the chuck claw 50aa or the chuck claw 50ab, for example, when the component P is concentrated and mixed on the dummy workpiece dw or the main workpiece rw, or in a narrow place, etc. Even so, the part P can be chucked or released without interfering with the obstacle. Therefore, it is possible to produce an assembly with high quality.
  • FIGS. 9A to 9C are schematic plan views (No. 1) to (No. 3) showing arrangement examples of the second robot 24.
  • FIG. 1 is schematic plan views (No. 1) to (No. 3) showing arrangement examples of the second robot 24.
  • the second robot 24-2 takes out the next part P from the dummy work dw. Work to do. At this time, the second robot 24-2 may stand by on the dummy work dw side.
  • the second robot 24-1 moves the next component P from the dummy workpiece dw. Operates to take out. At this time, the second robot 24-1 may stand by on the dummy workpiece dw side.
  • the work space of the second assembly device 20 can be made compact. That is, space saving of the assembly system 1 can be achieved.
  • the first assembly apparatus is provided with three first robots, and the second assembly apparatus is provided with two second robots. If the number is less than one robot, the number is not limited.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Operations Research (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Automatic Assembly (AREA)

Abstract

　効率よく品質の高い組立品の生産を行うことを課題とする。かかる課題を解決するために、実施形態の一態様に係る組立システム（１）は、第１組立装置（１０）と、第２組立装置（２０）とを備える。上記第１組立装置（１０）は、第１ロボット（１５）を用いて仮置き用ワーク（ｄｗ）へ部品（Ｐ）を載置する。上記第２組立装置（２０）は、第２ロボット（２４）を用いて上記仮置き用ワーク（ｄｗ）にある上記部品（Ｐ）を本ワーク（ｒｗ）へ実装する。

Description

組立システムおよび組立品の生産方法
　開示の実施形態は、組立システムおよび組立品の生産方法に関する。
　従来、製品の製造ラインなどにおいて人によってなされていた所定の作業をロボットに行わせることで、製造ラインの効率化を図るロボットシステムが種々提案されている。
　かかるロボットシステムには、たとえば、ロボットが、コンベア上を搬送される基板などのワークに対して電子部品を組み付ける組立システムがある（たとえば、特許文献１参照）。
特開２００３－３９２５３号公報
　しかしながら、上述した従来技術には、効率よく品質の高い組立品の生産を行うという点で更なる改善の余地がある。
　たとえば、上述した電子部品を組み付ける組立システムの場合、通常、電子部品の種別は多岐にわたり、その梱包形態も様々である。このため、電子部品の供給に手間がかかり、効率よく組立品の生産を行ううえでは難点があった。
　また、電子部品が多様であるが故に、たとえば、基板に差し込まれるリード部分が変形しているような不良品も混在しやすかった。このため、品質の高い組立品の生産を行ううえでも難点があった。
　実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、効率よく品質の高い組立品の生産を行うことができる組立システムおよび組立品の生産方法を提供することを目的とする。
　実施形態の一態様に係る組立システムは、第１組立装置と、第２組立装置とを備える。前記第１組立装置は、第１ロボットを用いて仮置き用ワークへ部品を載置する。前記第２組立装置は、第２ロボットを用いて前記仮置き用ワークにある前記部品を本ワークへ実装する。
　実施形態の一態様によれば、効率よく品質の高い組立品の生産を行うことができる。
図１は、実施形態に係る組立システムの構成を示す平面模式図である。 図２Ａは、組立動作の基本的な態様を示す模式図である。 図２Ｂは、ダミーワークと本ワークの構成の比較図（その１）である。 図２Ｃは、ダミーワークと本ワークの構成の比較図（その２）である。 図２Ｄは、ダミーワークと本ワークの構成の比較図（その３）である。 図２Ｅは、ダミーワークと本ワークの構成の比較図（その４）である。 図２Ｆは、ダミーワークと本ワークの構成の比較図（その５）である。 図２Ｇは、ダミーワークと本ワークの構成の比較図（その６）である。 図３Ａは、ラックの構成を示す斜視模式図である。 図３Ｂは、昇降機構の動作を示す模式図である。 図４Ａは、第１ロボットの構成を示す斜視模式図である。 図４Ｂは、第１ロボットが備えるハンドの構成を示す斜視模式図である。 図５Ａは、第１供給部の構成を示す斜視模式図である。 図５Ｂは、第１ロボットが備えるハンドの動作を示す模式図（その１）である。 図５Ｃは、第１ロボットが備えるハンドの動作を示す模式図（その２）である。 図６Ａは、第２供給部の構成を示す斜視模式図（その１）である。 図６Ｂは、第２供給部の構成を示す斜視模式図（その２）である。 図７Ａは、第３供給部の構成を示す斜視模式図である。 図７Ｂは、第３供給部における第１ロボットの動作の説明図である。 図８Ａは、第２ロボットの構成を示す斜視模式図である。 図８Ｂは、第２ロボットが備えるハンドの構成を示す斜視模式図である。 図９Ａは、第２ロボットの配置例を示す平面模式図（その１）である。 図９Ｂは、第２ロボットの配置例を示す平面模式図（その２）である。 図９Ｃは、第２ロボットの配置例を示す平面模式図（その３）である。
　以下、添付図面を参照して、本願の開示する組立システムおよび組立品の生産方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
　また、以下では、基板に部品を実装する組立システムを例に挙げて説明を行う。なお、基板については「ワーク」と記載することとしたうえで、一時的に部品を載置して仮置きする仮置き用ワークについては「ダミーワーク」と記載する。また、正規の組立品として生産される実基板については、「本ワーク」と記載する。
　また、以下では、ダミーワークに載置あるいは本ワークに実装する部品に符号「Ｐ」を付すこととし、３種の梱包形態の部品Ｐを取り扱う場合を例に挙げて説明を行う。なお、説明の中で部品Ｐの梱包形態を識別する必要がある場合は、部品Ｐ１、Ｐ２・・・のように「Ｐ＋番号」の符号を付すこととするが、梱包形態に関わりなく総称する場合には、符号は「Ｐ」単独とする。
　図１は、実施形態に係る組立システム１の構成を示す平面模式図である。なお、図１には、説明を分かりやすくするために、鉛直上向きを正方向とするＺ軸を含む３次元の直交座標系を図示している。かかる直交座標系は、以下の説明で用いる他の図面においても示す場合がある。
　また、以下では、複数個で構成される構成要素については、複数個のうちの一部にのみ符号を付し、その他については符号の付与を省略する場合がある。かかる場合、符号を付した一部とその他とは同様の構成であるものとする。
　また、同じく複数個で構成される構成要素につき、符号に「－番号」の形式の付番を付して構成要素それぞれを識別する場合がある。かかる場合、これら構成要素を総称する際には、上記「－番号」の付番を用いずに符号のみを用いるものとする。
　図１に示すように、組立システム１は、第１組立装置１０と、第２組立装置２０とを備える。第１組立装置１０は、後述する第１ロボット１５を用いて仮置き用のダミーワークｄｗへ部品Ｐを載置する。第２組立装置２０は、後述する第２ロボット２４を用いてダミーワークｄｗにある部品Ｐを本ワークｒｗへ実装する。
　まず、第１組立装置１０から説明する。第１組立装置１０は、セル１１を備える。セル１１は、第１組立装置１０の作業空間を形成する。
　また、第１組立装置１０は、第１供給部１２と、第２供給部１３と、第３供給部１４とを備える。これら供給部１２～１４は、部品Ｐの梱包形態に応じて設けられる。たとえば、第１供給部１２は、ケースに一列に収容された梱包形態の部品Ｐ１用に設けられる。
　また、たとえば、第２供給部１３は、ケースに平面収容された梱包形態の部品Ｐ２用に設けられる。また、たとえば、第３供給部１４は、ケースにバラ積みに収容された梱包形態の部品Ｐ３用に設けられる。
　なお、第３供給部１４は、３次元計測部１４ａをさらに備える。これら供給部１２～１４の具体的な構成については、図５Ａ～図７Ｂを用いて後述する。
　また、第１組立装置１０は、供給部１２～１４それぞれに対応付けて設けられる第１ロボット１５を備える。たとえば、第１供給部１２には、第１ロボット１５－１が対応する。また、たとえば、第２供給部１３には、第１ロボット１５－２が対応する。
　また、たとえば、第３供給部１４には、第１ロボット１５－３が対応する。第１ロボット１５の具体的な構成については、図４Ａおよび図４Ｂを用いて後述する。
　また、第１組立装置１０は、搬送機構１６を備える。搬送機構１６は、第１ロボット１５それぞれの作業位置を順次通過可能となるようにコンベア等で構成され、ダミーワークｄｗを搬送させる。
　また、第１組立装置１０は、セル１１の外部に、制御装置１７と、昇降機構３０とを備える。制御装置１７は、第１ロボット１５のそれぞれや搬送機構１６、第２供給部１３、３次元計測部１４ａ、昇降機構３０といった第１組立装置１０の各種装置と情報伝達可能に接続される。
　ここで、制御装置１７は、接続された各種装置の動作を制御するコントローラであり、種々の制御機器や演算処理装置、記憶装置などを含んで構成される。
　なお、図１では、１筐体の制御装置１７を示しているが、これに限られるものではなく、たとえば、制御対象となる各種装置のそれぞれに対応付けた複数個の筐体で構成されてもよい。また、セル１１の内部に配設されてもよい。
　昇降機構３０は、第１組立装置１０から第２組立装置２０へのダミーワークｄｗの受け渡しに用いられるラックＲＫを昇降させるユニットである。ラックＲＫおよび昇降機構３０の具体例については、図３Ａおよび図３Ｂを用いて後述する。
　次に、第２組立装置２０について説明する。第２組立装置２０は、セル２１を備える。セル２１は、第２組立装置２０の作業空間を形成する。
　また、第２組立装置２０は、第１の搬送機構２２と、位置決め機構２３と、２台の第２ロボット２４と、第２の搬送機構２５と、制御装置２６と、３つの昇降機構３０とを備える。
　第１の搬送機構２２はコンベア等で構成され、ダミーワークｄｗが収容されたラックＲＫを搬送させる。３つの昇降機構３０は、かかる第１の搬送機構２２の最上流位置と、最下流位置と、位置決め機構２３に対応する位置とにそれぞれ配設される。
　第２の搬送機構２５は第１の搬送機構２２と略平行にコンベア等で構成され、本ワークｒｗを搬送させる。
　第２ロボット２４は、第１の搬送機構２２と第２の搬送機構２５との間で向きあわせに配設される。なお、第２ロボット２４は、第１組立装置１０の第１ロボット１５よりも少ない台数である。
　位置決め機構２３は、第１の搬送機構２２を流れるラックＲＫからダミーワークｄｗを取り出し、第２ロボット２４の間にラックＲＫを位置決めするユニットである。
　制御装置２６は、第２ロボット２４のそれぞれや第１の搬送機構２２、位置決め機構２３、第２の搬送機構２５、昇降機構３０といった第２組立装置２０の各種装置と情報伝達可能に接続される。
　制御装置２６は、上述の制御装置１７と同様に、接続された各種装置の動作を制御するコントローラであるため、ここでの詳しい説明は省略する。
　このような構成により、組立システム１では、次のような流れで組立品である電子基板の生産を行う。まず、第１組立装置１０では、空のダミーワークｄｗが搬送機構１６により上流から搬送され、最初に第１ロボット１５－１の作業位置において第１ロボット１５－１により部品Ｐ１がダミーワークｄｗに載置される。
　そして、次に、第１ロボット１５－２の作業位置までダミーワークｄｗが搬送され（図中の矢印１０１参照）、第１ロボット１５－２により部品Ｐ２がダミーワークｄｗに載置される。そして、次に、第１ロボット１５－３の作業位置までダミーワークｄｗが搬送され（図中の矢印１０２参照）、第１ロボット１５－３により部品Ｐ３がダミーワークｄｗに載置される。
　そして、部品Ｐ１～Ｐ３が載置されたダミーワークｄｗは、搬送機構１６の最下流位置においてラックＲＫに収容される（図中の矢印１０３参照）。
　そして、ダミーワークｄｗが収容されたラックＲＫは、第２組立装置２０の第１の搬送機構２２の最上流位置まで運搬される（図中の矢印１０４参照）。
　次に、第２組立装置２０では、第１の搬送機構２２により、ラックＲＫごとダミーワークｄｗが搬送される（図中の矢印１０５参照）。また、第２の搬送機構２５により、空の本ワークｒｗが搬送される。
　そして、位置決め機構２３に対応する位置（すなわち、第２ロボット２４の作業位置）で、位置決め機構２３によりダミーワークｄｗが位置決めされる（図中の矢印１０６参照）。また、これに応じ、本ワークｒｗが、第２の搬送機構２５によりダミーワークｄｗと対向する位置に位置決めされる。
　そして、第２ロボット２４が、ダミーワークｄｗにある部品Ｐ１～Ｐ３を本ワークｒｗへ実装する。部品Ｐ１～Ｐ３が実装された本ワークｒｗは、第２の搬送機構２５により下流の工程（たとえば、はんだ付け工程）へと送られる。
　また、空となったダミーワークｄｗは、位置決め機構２３によりラックＲＫへと戻され（図中の矢印１０７参照）、ラックＲＫは、第１の搬送機構２２により最下流位置まで搬送される（図中の矢印１０８参照）。
　そして、かかる最下流位置まで搬送されたラックＲＫは、第１組立装置１０の搬送機構１６の最上流位置まで運搬され、空のダミーワークｄｗが第１組立装置１０において再利用されることとなる。
　以下、このような組立システム１が備える各種装置の構成や動作について具体的に説明するが、これに先立って、第１ロボット１５あるいは第２ロボット２４が行う組立動作の基本的な態様と、ダミーワークｄｗおよび本ワークｒｗの形態について述べておく。
　図２Ａは、組立動作の基本的な態様を示す模式図である。また、図２Ｂ～図２Ｇは、ダミーワークｄｗと本ワークｒｗの構成の比較図（その１）～（その６）である。なお、図２Ｂ、図２Ｄ、図２Ｆにはダミーワークｄｗを、図２Ｃ、図２Ｅ、図２Ｇには本ワークｒｗを、それぞれ示している。
　図２Ａに示すように、本実施形態における組立動作の基本的な態様は、第１ロボット１５あるいは第２ロボット２４を用いて部品Ｐをチャックして、ダミーワークｄｗあるいは本ワークｒｗへ設けられた差し込み用の孔部Ｈへ部品ＰのリードＬｄを差し込むものである。
　なお、本実施形態では、ダミーワークｄｗへの部品Ｐの差し込みは、いわば一時的な仮置きであるので、「載置」と記載している。これに対し、本ワークｒｗへの部品Ｐの差し込みは、組立品における正規位置への取り付けであるので、「実装」と記載している。
　また、本実施形態では、図２Ｂおよび図２Ｃに示すように、部品Ｐ１～Ｐ３がダミーワークｄｗに載置される位置と、部品Ｐ１～Ｐ３が本ワークｒｗに実装される位置とをあえて異なるものとしている。すなわち、ダミーワークｄｗと本ワークｒｗに設けられる孔部Ｈの配置を異なるものとしている。
　具体的には、ダミーワークｄｗの孔部Ｈは、部品Ｐ１～Ｐ３それぞれの準備に適するようにあらかじめ規定された規定位置に設けられる。また、本ワークｒｗの孔部Ｈは、組立品における部品Ｐ１～Ｐ３の正規位置に設けられる。
　たとえば、部品Ｐ１～Ｐ３は、梱包形態が異なるだけでなく、その形状や寸法も多様であるのが通常である。すなわち、姿勢の安定性に欠けるような高さを有するものもあれば、低背なものなどもある。
　このため、本実施形態では、ダミーワークｄｗに対しては、一例として同種の部品同士をとりまとめて載置できるように孔部Ｈを配置する。
　これにより、第２ロボット２４が本ワークｒｗへの実装を行う際に、ダミーワークｄｗから部品Ｐ１～Ｐ３を取り出しやすくさせることができる。したがって、タクトタイムの短縮が可能となるので、効率のよい組立品の生産を行うことができる。
　また、本ワークｒｗは孔部Ｈの配置が製品としての設計により異なるものとなるが、これに応じてダミーワークｄｗをあらたに設計し直す必要がない。すなわち、ダミーワークｄｗを汎用的に再利用することができるので、コスト面においても効率のよい組立品の生産を行うことができる。
　また、図２Ｄおよび図２Ｅに示すように、ダミーワークｄｗと本ワークｒｗとでは、孔部Ｈの断面形状が異なるものとなっている。具体的には、ダミーワークｄｗの孔部Ｈは、本ワークｒｗの孔部Ｈよりも最小径が小さくなるように形成される（すなわち、ｒ１＜ｒ２）。
　一例として、ダミーワークｄｗの孔部Ｈは、その内周が少なくともリードＬｄの外周と接する最小径ｒ１を有し、本ワークｒｗの孔部Ｈは、かかるｒ１より大きい最小径ｒ２を有することが好ましい。
　これにより、部品Ｐは、ダミーワークｄｗの孔部Ｈに差し込まれることによって、本ワークｒｗへの実装前に姿勢を矯正されることとなるので、品質のよい組立品の生産を行うのに資することができる。
　また、図２Ｄに示すように、ダミーワークｄｗの孔部Ｈは、リードＬｄが差し込まれる側に、かかるリードＬｄを誘導する誘導部ｔｐを有する。誘導部ｔｐは、たとえば、孔部Ｈの輪郭に沿ったテーパ形状を有して形成される。
　これにより、リードＬｄが変形しているような場合であっても、かかるリードＬｄをダミーワークｄｗの孔部Ｈへ確実に導くことができるので、本ワークｒｗへの実装前に部品Ｐの姿勢を矯正することができる。すなわち、品質のよい組立品の生産を行うのに資することができる。
　また、図２Ｆおよび図２Ｇに示すように、ダミーワークｄｗおよび本ワークｒｗは、組立品ＣＢの２個分が並設された形状を有して形成されている。具体的には、ダミーワークｄｗは、組立品ＣＢの２個分が連接されて１個分となった形状を有して形成されている。
　また、本ワークｒｗは、１個のパレットＰＬ上に、組立品ＣＢの２個分が並設されたものとなっている。これにより、第１組立装置１０においても、第２組立装置２０においても、組立品ＣＢの２個分を並列に処理することができるので、効率のよい組立品の生産を行うのに資することができる。
　次に、ラックＲＫおよび昇降機構３０の具体例について図３Ａおよび図３Ｂを用いて説明する。図３Ａは、ラックＲＫの構成を示す斜視模式図である。また、図３Ｂは、昇降機構３０の動作を示す模式図である。
　図３Ａに示すように、ラックＲＫは、ダミーワークｄｗを多段に収容可能な部材である。
　そして、図３Ｂに示すように、昇降機構３０は、第１組立装置１０の搬送機構１６、あるいは、第２組立装置２０の第１の搬送機構２２の高さ位置に対して、次なるダミーワークｄｗの収容段の高さ位置をつねに合わせるべくラックＲＫを昇降させる（図中の矢印３０１参照）。
　これにより、ダミーワークｄｗをまとめて取り扱うことができるので、運搬の利便性にも優れるうえ、タクトタイムの短縮化にも資することができる。したがって、効率のよい組立品の生産を行うことができる。
　次に、第１組立装置１０の第１ロボット１５の構成例について、図４Ａを用いて説明する。図４Ａは、第１ロボット１５の構成を示す斜視模式図である。
　図４Ａに示すように、第１ロボット１５は、単腕の垂直多関節型ロボットである。具体的には、第１ロボット１５は、手首部１５ａと、上方アーム部１５ｂと、下方アーム部１５ｃと、旋回ベース１５ｄと、基台部１５ｅと、支柱部１５ｆとを備える。
　手首部１５ａは、基端部を上方アーム部１５ｂによって支持される。上方アーム部１５ｂは、基端部を下方アーム部１５ｃによって支持され、先端部において手首部１５ａを支持する。
　下方アーム部１５ｃは、基端部を旋回ベース１５ｄによって支持され、先端部において上方アーム部１５ｂを支持する。旋回ベース１５ｄは、基端部を基台部１５ｅによって支持され、先端部において下方アーム部１５ｃを支持する。
　基台部１５ｅは、セル１１（図１参照）の床面などに固定された支柱部１５ｆによって基端部を支持され、先端部において旋回ベース１５ｄを支持する。
　また、手首部１５ａ～基台部１５ｅの各連結部分である各関節部（図示せず）にはそれぞれアクチュエータが搭載されており、第１ロボット１５は、かかるアクチュエータの駆動によって多軸動作を行うことができる。
　具体的には、手首部１５ａおよび上方アーム部１５ｂを連結する関節部のアクチュエータは、手首部１５ａを軸Ｂまわりに回動させる。また、上方アーム部１５ｂおよび下方アーム部１５ｃを連結する関節部のアクチュエータは、上方アーム部１５ｂを軸Ｕまわりに回動させる。
　また、下方アーム部１５ｃおよび旋回ベース１５ｄを連結する関節部のアクチュエータは、下方アーム部１５ｃを軸Ｌまわりに回動させる。
　また、旋回ベース１５ｄおよび基台部１５ｅを連結する関節部のアクチュエータは、旋回ベース１５ｄを軸Ｓまわりに回動させる。
　また、第１ロボット１５は、手首部１５ａを軸Ｔまわりに、上方アーム部１５ｂを軸Ｒまわりに、それぞれ回動させるアクチュエータをさらに備える。
　すなわち、第１ロボット１５は、６軸を有する。そして、第１ロボット１５は、制御装置１７からの動作指示に基づき、かかる６軸を組み合わせた多様な多軸動作を行うことができる。制御装置１７からの動作指示は、たとえば、前述のアクチュエータそれぞれを動作させるパルス信号として出力される。
　なお、手首部１５ａの先端部は、第１ロボット１５の終端可動部であり、かかる終端可動部にはハンド４０（後述）が取り付けられる。次に、かかるハンド４０について説明する。
　図４Ｂは、第１ロボット１５が備えるハンド４０の構成を示す斜視模式図である。図４Ｂに示すように、手首部１５ａに取り付けられるハンド４０は、１組のチャック爪４１ａによって部品Ｐを把持可能に設けられたチャック４１を２組備える。
　かかる２組のチャック４１は、それぞれの先端向きが異なるように設けられる。たとえば、本実施形態では、チャック４１－１とチャック４１－２とは、それぞれの先端向きが略９０度異なる。
　また、ハンド４０は、かかるチャック４１を回転させる回転機構４２を備える。回転機構４２は、ロータリーシリンダ等を用いて構成される。本実施形態では、回転機構４２は、２組のチャック４１が軸ＡＸｒまわりに回転可能となるように設けられる（図中の矢印４０１参照）。
　第１ロボット１５は、かかる回転機構４２を回転させることによって、部品Ｐを把持するチャック４１の切り替えを行う。なお、ハンド４０の具体的な動作については、図５Ｂおよび図５Ｃを用いて後述する。
　次に、第１供給部１２の構成とハンド４０の具体的な動作について、図５Ａ～図５Ｃを用いて説明する。図５Ａは、第１供給部１２の構成を示す斜視模式図である。また、図５Ｂおよび図５Ｃは、第１ロボット１５が備えるハンド４０の動作を示す模式図（その１）および（その２）である。
　図５Ａに示すように、第１供給部１２は、第１ロボット１５－１に向けて下降傾斜させたシュータ１２ａを備える。第１ロボット１５－１は、かかるシュータ１２ａから供給される部品Ｐ１を順次取り出してダミーワークｄｗへ載置する動作を行う。
　具体的にはまず、図５Ｂに示すように、第１ロボット１５－１は、シュータ１２ａの最下段にある部品Ｐ１をチャック４１－１によってチャックする動作を行う。
　そして、図５Ｃに示すように、第１ロボット１５－１は、回転機構４２を回転させることによって、シュータ１２ａの最下段に対するチャック４１を、チャック４１－１からチャック４１－２へと切り替える（図中の矢印５０１参照）。
　そして、図５Ｃに示すように、第１ロボット１５－１は、重力作用でシュータ１２ａを滑り、最下段に位置付けられた次なる部品Ｐ１を、チャック４１－２によってチャックする。
　これにより、第１ロボット１５－１は、姿勢を変えることなくハンド４０を動作させるのみで複数個の部品Ｐ１をチャックさせることができるので、高速に部品Ｐ１のチャックを行うことができる。
　また、かかるチャック動作の教示内容を共通化できるので、効率のよい教示作業を実施することができる。すなわち、効率よく組立品の生産を行うのに資することができる。
　なお、ここではハンド４０が、第１供給部１２において部品Ｐ１をチャックする場合を例に挙げたが、第２供給部１３における部品Ｐ２および第３供給部１４における部品Ｐ３に対しても同様の動作が適用できることは言うまでもない。
　次に、第２供給部１３の構成について、図６Ａおよび図６Ｂを用いて説明する。図６Ａおよび図６Ｂは、第２供給部１３の構成を示す斜視模式図（その１）および（その２）である。
　図６Ａに示すように、第２供給部１３は、スライド可能にかつ多段に設けられ、各段にケースごと部品Ｐ２が収容されるスライダ１３ａを備える。
　そして、第２供給部１３に対応する第１ロボット１５－２は、所定の取り出し位置までスライドされたスライダ１３ａの最上段１３ａ－１から部品Ｐ２を順次取り出して、ダミーワークｄｗへ載置する動作を行う。
　そして、スライダ１３ａは、所定の取り出し位置における最上段１３ａ－１の部品Ｐ２の載置が完了したならば、図６Ｂに示すように、かかる最上段１３ａ－１を所定の待機位置へスライドさせて次段１３ａ－２を露出させる（図中の矢印６０１参照）。
　そして、かかる次段１３ａ－２を所定の取り出し位置におけるあらたな最上段として部品Ｐ２を順次取り出し、ダミーワークｄｗへ載置する動作を行う。
　これにより、ケースに平面収容された梱包形態の部品Ｐ２が多種類ある場合でも、第２供給部１３ひいては第１組立装置１０の作業スペースを大きくとることがない。すなわち、組立システム１の省スペース化を図ることができる。
　次に、第３供給部１４の構成および第３供給部１４における第１ロボット１５の動作について、図７Ａおよび図７Ｂを用いて説明する。図７Ａは、第３供給部１４の構成を示す斜視模式図である。また、図７Ｂは、第３供給部１４における第１ロボット１５の動作の説明図である。
　図７Ａに示すように、第３供給部１４は、３次元計測部１４ａを備える。３次元計測部１４ａは、バラ積みに収容された部品Ｐ３の３次元形状を計測するデバイスである。
　この３次元計測部１４ａとしては、たとえば、レーザスリット光を用いたスキャン動作によって、物体の３次元形状の取得を行う計測ユニットを用いることができる。
　そして、第３供給部１４に対応する第１ロボット１５－３は、かかる３次元計測部１４ａによって計測された３次元形状に基づいて部品Ｐ３の姿勢を算出しつつ部品Ｐ３を順次取り出して、ダミーワークｄｗへ載置する動作を行う。
　図７Ｂを用いて具体的に説明する。なお、図７Ｂでは、３次元計測部１４ａによる計測方向が、鉛直下向きである場合について示している。そして、図７Ｂでは、説明を分かりやすくする観点から、直交座標系であるｘｙ座標系を水平面上に設け、部品Ｐ３の基準軸（ここでは、部品Ｐ３の軸心を結んだ軸）を水平面へ投影した線をｙ軸としている。
　すなわち、第３供給部１４における部品Ｐ３のチャック方法では、バラ積みに収容された部品Ｐ３を３次元計測し、チャック対象となる部品Ｐ３を決定するとともに、部品Ｐ３の位置および姿勢を取得する。ここで、部品Ｐ３の基準軸と水平面とのなす角度が、図７Ｂに示すように「θ」であるものとする。
　この場合、第３供給部１４における部品Ｐ３のチャック方法では、チャック爪４１ａ（図４Ｂ参照）のチャック方向が、図７Ｂに示すｘ軸と略平行となるように、手首部１５ａを軸Ｔ（図４Ａ参照）まわりに回転させる。また、部品Ｐ３の姿勢に応じてチャック爪４１ａの向きを変えるべく手首部１５ａを軸Ｂ（図４Ａ参照）まわりに回転させる。
　ここで、たとえば、チャック爪４１ａの先端向きと手首部１５ａの回転軸である軸Ｔとのなす角を上記した「θ」と等しくすれば、チャック爪４１ａの先端向きと部品Ｐ３の基準軸とを直交させることができる。
　このように、チャック爪４１ａに対する部品Ｐ３の姿勢を各チャック動作にわたって一定に保つようなチャック手法を用いることによって、バラ積みに収容された部品Ｐ３であっても確実にチャックすることが可能となる。すなわち、品質の高い組立品の生産を行うのに資することができる。
　なお、ここでは、チャック爪４１ａの先端向きと部品Ｐ３の基準軸とが直交するチャック動作を例示したが、直交する場合に限らず、所定の角度とすることとしてもよい。
　次に、第２組立装置２０の第２ロボット２４の構成例について、図８Ａを用いて説明する。図８Ａは、第２ロボット２４の構成を示す斜視模式図である。
　図８Ａに示すように、第２ロボット２４は、単腕の水平多関節型ロボットである。具体的には、第２ロボット２４は、支柱部２４ａと、昇降部２４ｂと、第１アーム２４ｃと、第２アーム２４ｄと、ハンド５０とを備える。
　支柱部２４ａは、昇降部２４ｂを略鉛直方向に沿って昇降可能に支持する（図中の矢印８０１参照）。昇降部２４ｂは、支柱部２４ａによって昇降可能に支持されるとともに、第１アーム２４ｃの基端部を軸ＡＸ１まわりに回転可能に支持する。
　第１アーム２４ｃは、その基端部を昇降部２４ｂによって回転可能に支持されるとともに、その先端部において第２アーム２４ｄの基端部を軸ＡＸ２まわりに回転可能に支持する。
　第２アーム２４ｄは、その基端部を第１アーム２４ｃによって回転可能に支持されるとともに、その先端部においてハンド５０を支持する。
　ハンド５０は、第２ロボット２４のエンドエフェクタであり、内部に搭載されたチャック機構は、軸ＡＸ３まわりに回転可能に支持されている。次に、かかるハンド５０について説明する。
　図８Ｂは、第２ロボット２４が備えるハンド５０の構成を示す斜視模式図である。図８Ｂに示すように、ハンド５０は、それぞれ部品Ｐを把持可能に設けられた複数組のチャック爪からなるチャック５０ａを備える。
　たとえば、図８Ｂには、チャック５０ａが、チャック爪５０ａａとチャック爪５０ａｂの少なくとも２組を有している場合を示している。これらチャック爪５０ａａとチャック爪５０ａｂは、回転軸である軸ＡＸ３の周方向に沿って配置される。
　また、チャック爪５０ａａおよびチャック爪５０ａｂは、それぞれ把持幅が異なるように設けられている。また、チャック爪５０ａａおよびチャック爪５０ａｂは、図示略のエアシリンダおよびシャトル弁等によって、いずれか一方が排他的に突出可能に設けられている。
　すなわち、図８Ｂに示すように、チャック爪５０ａａが下方に突出された場合（図中の矢印８０２参照）、チャック爪５０ａｂは上方に押し上げられる（図中の矢印８０３参照）。
　このような構成のハンド５０を用いることにより、まず、部品Ｐの多様性に応えることができる。すなわち、把持幅の異なるチャック爪５０ａａおよびチャック爪５０ａｂを軸ＡＸ３まわりに回転させて切り替えることができるので、多様な形状や寸法の部品Ｐがある場合にも、エンドエフェクタを交換する必要がない。したがって、効率よく組立品の生産を行うことができる。
　また、チャック爪５０ａａおよびチャック爪５０ａｂのいずれかを突出させて部品Ｐをチャックするので、たとえば、ダミーワークｄｗあるいは本ワークｒｗ上に部品Ｐが集中して混在している場合や、狭い場所などであっても、障害物に干渉することなく部品Ｐのチャックまたは解除を行うことが可能となる。したがって、品質高く組立品の生産を行うことができる。
　なお、ここではハンド５０が、チャック爪５０ａａおよびチャック爪５０ａｂの少なくとも２組を有する場合を例に挙げたが、有する組数を限定するものではない。
　次に、第２組立装置２０における第２ロボット２４の配置例について、図９Ａ～図９Ｃを用いて説明する。図９Ａ～図９Ｃは、第２ロボット２４の配置例を示す平面模式図（その１）～（その３）である。
　まず、図９Ａに示すＲ１およびＲ２は、第２ロボット２４－１および第２ロボット２４－２それぞれの可動領域である。図９Ａに示すように、第２組立装置２０では、第２ロボット２４は、それぞれの可動領域Ｒ１および可動領域Ｒ２が重なるように設けられる。
　そして、図９Ｂに示すように、第２ロボット２４－１が本ワークｒｗへ部品Ｐの実装を行なっている間には、第２ロボット２４－２は、ダミーワークｄｗから次なる部品Ｐの取り出しを行うように動作する。なお、このとき第２ロボット２４－２は、ダミーワークｄｗ側で待機してもよい。
　同様に、図９Ｃに示すように、第２ロボット２４－２が本ワークｒｗへ部品Ｐの実装を行なっている間には、第２ロボット２４－１は、ダミーワークｄｗから次なる部品Ｐの取り出しを行うように動作する。なお、このとき第２ロボット２４－１は、ダミーワークｄｗ側で待機してもよい。
　このように、それぞれの可動領域Ｒ１およびＲ２が重なるように第２ロボット２４が設けられることによって、第２組立装置２０の作業スペースをコンパクトにすることができる。すなわち、組立システム１の省スペース化を図ることができる。
　上述してきたように、実施形態に係る組立システムは、第１組立装置と、第２組立装置とを備える。上記第１組立装置は、第１ロボットを用いてダミーワーク（仮置き用ワーク）へ部品を載置する。上記第２組立装置は、第２ロボットを用いて上記ダミーワークにある上記部品を本ワークへ実装する。
　したがって、実施形態に係る組立システムによれば、効率よく品質の高い組立品の生産を行うことができる。
　なお、上述してきた実施形態では、ワークが基板である場合を例に挙げたが、これに限られるものではなく、ワークの種別を問うものではない。
　また、上述した実施形態では、ダミーワークに設けられた孔部が、組立品２個分でそれぞれ同一向きである場合を例に挙げたが（図２Ｆ参照）、ダミーワークの中心線を挟んで左右対称となるように配置されてもよい。この場合、第２組立装置の第２ロボットが同じく左右対称に配置されていれば、教示を容易に行うことができるというメリットが得られる。
　また、上述した実施形態では、部品の梱包形態が３種である場合を例に挙げたが、梱包形態の種別数を限定するものではない。
　また、上述した実施形態では、第１組立装置に３台の第１ロボットが、第２組立装置に２台の第２ロボットが、それぞれ設けられている場合を例示したが、第２ロボットが第１ロボットよりも少ない台数であるならば、その数を限定するものではない。
　また、上述した実施形態に示した第１ロボットおよび第２ロボットは、それぞれの軸数や腕の数、チャックの数を限定するものではない。
　さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
　　　１　　組立システム
　　１０　　第１組立装置
　　１１　　セル
　　１２　　第１供給部
　　１２ａ　シュータ
　　１３　　第２供給部
　　１３ａ　スライダ
　　１４　　第３供給部
　　１４ａ　３次元計測部
　　１５　　第１ロボット
　　１５ａ　手首部
　　１５ｂ　上方アーム部
　　１５ｃ　下方アーム部
　　１５ｄ　旋回ベース
　　１５ｅ　基台部
　　１５ｆ　支柱部
　　１６　　搬送機構
　　１７　　制御装置
　　２０　　第２組立装置
　　２１　　セル
　　２２　　第１の搬送機構
　　２３　　位置決め機構
　　２４　　第２ロボット
　　２４ａ　支柱部
　　２４ｂ　昇降部
　　２４ｃ　第１アーム
　　２４ｄ　第２アーム
　　２５　　第２の搬送機構
　　２６　　制御装置
　　３０　　昇降機構
　　４０　　ハンド
　　４１　　チャック
　　４１ａ　チャック爪
　　４２　　回転機構
　　５０　　ハンド
　　５０ａ　チャック
　　５０ａａ　チャック爪
　　５０ａｂ　チャック爪
　　　ＡＸ１、ＡＸ２、ＡＸ３　軸
　　　ＡＸｒ　軸
　　　Ｂ　　軸
　　　ＣＢ　組立品
　　　Ｈ　　孔部
　　　Ｌ　　軸
　　　Ｌｄ　リード
　　　Ｐ、Ｐ１～Ｐ３　部品
　　　ＰＬ　パレット
　　　Ｒ　　軸
　　　Ｒ１、Ｒ２　可動領域
　　　ＲＫ　ラック
　　　Ｓ　　軸
　　　Ｔ　　軸
　　　Ｕ　　軸
　　　ｄｗ　ダミーワーク
　　　ｒｗ　本ワーク
　　　ｔｐ　誘導部

Claims (15)

  1. 　第１ロボットを用いて仮置き用ワークへ部品を載置する第１組立装置と、
    　第２ロボットを用いて前記仮置き用ワークにある前記部品を本ワークへ実装する第２組立装置と
    　を備えることを特徴とする組立システム。
  2. 　前記仮置き用ワークおよび前記本ワークは、前記部品の差し込み用の孔部を有し、
    　前記仮置き用ワークの孔部は、
    　前記本ワークの孔部よりも最小径が小さくなるように形成され、
    　前記部品は、
    　前記仮置き用ワークの孔部に差し込まれることによって前記本ワークへの実装前に姿勢を矯正されること
    　を特徴とする請求項１に記載の組立システム。
  3. 　前記仮置き用ワークの孔部は、
    　前記部品が差し込まれる側に該部品を誘導する誘導部を有すること
    　を特徴とする請求項２に記載の組立システム。
  4. 　前記仮置き用ワークの孔部は、
    　前記部品の準備に適するようにあらかじめ規定された規定位置に設けられ、
    　前記本ワークの孔部は、
    　組立品における前記部品の正規位置に設けられること
    　を特徴とする請求項２または３に記載の組立システム。
  5. 　前記第１組立装置は、
    　前記部品の梱包形態に応じて設けられる複数の供給部と、
    　前記供給部それぞれに対応付けて設けられる複数の前記第１ロボットと
    　を備えることを特徴とする請求項１、２または３に記載の組立システム。
  6. 　前記第２組立装置は、
    　前記第１組立装置の前記第１ロボットよりも少ない台数の前記第２ロボット
    　を備えることを特徴とする請求項５に記載の組立システム。
  7. 　前記第１組立装置は、
    　ケースに一列に収容された第１部品を供給する第１供給部と、
    　ケースに平面収容された第２部品を供給する第２供給部と、
    　ケースにバラ積みに収容された第３部品を供給する第３供給部と、
    　前記第１供給部に対応する前記第１ロボットと、
    　前記第２供給部に対応する前記第１ロボットと、
    　前記第３供給部に対応する前記第１ロボットと
    　を備えることを特徴とする請求項５に記載の組立システム。
  8. 　前記第１供給部は、
    　前記第１ロボットに向けて下降傾斜させたシュータ
    　を備え、
    　前記第１供給部に対応する前記第１ロボットは、
    　前記シュータから供給される前記第１部品を順次取り出して前記仮置き用ワークへ載置する動作を行うこと
    　を特徴とする請求項７に記載の組立システム。
  9. 　前記第２供給部は、
    　スライド可能にかつ多段に設けられ、各段にケースごと前記第２部品が収容されるスライダ
    　を備え、
    　前記第２供給部に対応する前記第１ロボットは、
    　所定の取り出し位置までスライドされた前記スライダの最上段から前記第２部品を順次取り出して前記仮置き用ワークへ載置する動作を行い、
    　前記スライダは、
    　前記取り出し位置における最上段の前記第２部品の載置が完了したならば、該最上段をスライドさせて次段を露出させ、該次段を前記取り出し位置におけるあらたな最上段とすること
    　を特徴とする請求項７に記載の組立システム。
  10. 　前記第１ロボットは、
    　終端可動部にロボットハンドを備え、
    　前記ロボットハンドは、
    　一組のチャック爪によって前記部品を把持可能に、かつ、それぞれの先端向きが異なるように設けられた複数組のチャックと、
    　前記チャックを回転させる回転機構と
    　を備え、
    　前記第１ロボットは、
    　前記回転機構を回転させることによって前記部品を把持する前記チャックの切り替えを行うこと
    　を特徴とする請求項５に記載の組立システム。
  11. 　隣り合う前記チャック同士は、それぞれの先端向きが略９０度異なること
    　を特徴とする請求項１０に記載の組立システム。
  12. 　前記仮置き用ワークおよび前記本ワークは、
    　組立品の２個分が並設された形状を有して形成されていること
    　を特徴とする請求項１、２または３に記載の組立システム。
  13. 　前記第２組立装置は、
    　それぞれの可動領域が重なるように設けられた２台の前記第２ロボット
    　を備えることを特徴とする請求項１２に記載の組立システム。
  14. 　前記第３供給部は、
    　バラ積みに収容された前記第３部品の３次元形状を計測する３次元計測部
    　を備え、
    　前記第３供給部に対応する前記第１ロボットは、
    　前記３次元計測部によって計測された前記３次元形状に基づいて前記第３部品の姿勢を算出しつつ該第３部品を順次取り出して前記仮置き用ワークへ載置する動作を行うこと
    　を特徴とする請求項７に記載の組立システム。
  15. 　第１ロボットを用いて仮置き用ワークへ部品を載置する第１組立工程と、
    　第２ロボットを用いて前記仮置き用ワークにある前記部品を本ワークへ実装する第２組立工程と
    　を含むことを特徴とする組立品の生産方法。
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