(57)【要約】【課題】構成が簡素で低コスト化が容易な組立状態検出機構および物体検出機構、ならびに、組立状態検出機構を備えるロボットを提供すること。【解決手段】第１接続面を有する第１部品と、前記第１部品と前記第１接続面と対向して接続される第２部品と、マトリックス状に配列された電極を備え、前記第１接続面に設けられている第１感圧センサーと、を有し、前記第１感圧センサーは前記第１部品と前記第２部品との間に設けられ、前記第１部品と前記第２部品との接続状態を検出することを特徴とする組立状態検出機構。【選択図】図３
2020131379.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１接続面を有する第１部品と、
前記第１部品と前記第１接続面と対向して接続される第２部品と、
マトリックス状に配列された電極を備え、前記第１接続面に設けられている第１感圧センサーと、
を有し、
前記第１感圧センサーは前記第１部品と前記第２部品との間に設けられ、前記第１部品と前記第２部品との接続状態を検出することを特徴とする組立状態検出機構。
【請求項２】
前記第２部品は、
前記第１接続面と対向する第２接続面に凸部を有し、前記第１接続面および前記第２接続面を平面視する方向において、前記凸部は、前記第１感圧センサーとオーバーラップしていることを特徴とする請求項１に記載の組立状態検出機構。
【請求項３】
前記第１感圧センサーは、感圧層を含んでおり、
前記凸部の先端面の面積は、前記感圧層の面積より小さいことを特徴とする請求項２に記載の組立状態検出機構。
【請求項４】
前記凸部が第２感圧センサーであることを特徴とする請求項２または３に記載の組立状態検出機構。
【請求項５】
前記平面視する方向における前記第１感圧センサーの最大厚さと前記第２感圧センサーの最大厚さは異なることを特徴とする請求項４に記載の組立状態検出機構。
【請求項６】
第１接続面を有する第１部品と、
マトリックス状に配列された電極を備え、前記第１接続面に設けられている第１感圧センサーと、
を備えたことを特徴とする物体検出機構。
【請求項７】
物体と前記第１感圧センサーとが接した位置を検出することを特徴とする請求項６に記載の物体検出機構。
【請求項８】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の組立状態検出機構を備えることを特徴とするロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、組立状態検出機構、物体検出機構およびロボットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ボンディングプロセスまたは組み立てプロセスに用いられる搭載装置として、部品グリッパを備えているボンドヘッドと、部品を供給する送りユニットと、基板を送り供給する装置と、キャリヤ用の第１の駆動システムと、ボンドヘッド用の第２の駆動システムと、部品カメラと、基板カメラと、を有している搭載装置が開示されている。部品カメラは、ボンドヘッドまたは部品グリッパに含まれた基準マークの位置に対する部品の位置を検出し、基板カメラは、基準マークの位置に対する、部品を配置する基板の位置を検出する。
【０００３】
このような搭載装置では、まず、部品グリッパによって部品を取り上げ、その後、部品カメラによって検出した部品の位置および基板カメラによって検出した基板の位置に基づき、部品の位置を修正する。そして、その部品を基板に配置する。かかる搭載装置では、部品カメラや基板カメラによって対象物を撮像しながら位置合わせを行うため、搭載プロセスにおける位置精度を高めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１８−１９０９５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の搭載装置では、部品や基板等を撮像するためのカメラを必要とする。このため、装置構成が複雑になるとともに、高コスト化を招くという課題がある。
【０００６】
また、基板に部品を搭載するといったように、何らかの組立状態を検出する方法には、この他に、光学センサーを用いる方法、接触センサーを用いる方法、真空センサーを用いる方法等が挙げられる。
【０００７】
このうち、光学センサーを用いる方法では、組立状態の異常を検出するにあたって、異常な状態、すなわち基板と部品との位置関係において正常ではない状態をあらかじめ具体的に想定し、その位置関係に合わせてセンサーを設置しておく必要がある。このため、例えば、異物の存在といった意図しない不具合が発生したとき、その異常を検出することが難しい。
【０００８】
また、接触センサーを用いる方法でも、同様に、組立状態の異常を検出するにあたって、異常な状態を具体的に想定しておき、その想定に基づいてセンサーを設置しておく必要がある。
【０００９】
さらに、真空センサーでは、基板と部品との間に流路を形成し、その流路内の真空状態に基づいて組立状態を検出するが、そのためには、圧力センサー、流量センサー、真空ポンプ等、多くの設備が必要になる。このため、高コスト化を免れない。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の適用例に係る組立状態検出機構は、第１接続面を有する第１部品と、
前記第１部品と前記第１接続面と対向して接続される第２部品と、
マトリックス状に配列された電極を備え、前記第１接続面に設けられている第１感圧センサーと、
を有し、
前記第１感圧センサーは前記第１部品と前記第２部品との間に設けられ、前記第１部品と前記第２部品との接続状態を検出することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態に係るロボットを示す斜視図である。
【図２】図１に示すロボットのブロック図である。
【図３】図１に示すロボットが備える組立状態検出機構の嵌合が解除された状態を示す斜視図である。
【図４】図３に示す組立状態検出機構が嵌合している状態の断面図である。
【図５】図３に示す第１感圧センサーを示す斜視図である。
【図６】図５に示す第１感圧センサーの断面図である。
【図７】図６に示す第１感圧センサーを示す部分拡大斜視図である。
【図８】図７に示す第１感圧センサーのＡ−Ａ’線断面図である。
【図９】図４に示す組立状態検出機構の第１変形例を示す断面図である。
【図１０】図９に示す感圧層がセンサー用凸部によって押圧されている押圧領域の例を示す平面図である。
【図１１】図９に示す第１変形例とは別の例である。
【図１２】図４に示す組立状態検出機構の第２変形例を示す平面図である。
【図１３】図４に示す組立状態検出機構の第２変形例を示す平面図である。
【図１４】第２実施形態に係る組立状態検出機構を示す断面図である。
【図１５】第２実施形態に係る組立状態検出機構を示す断面図である。
【図１６】第３実施形態に係る組立状態検出機構を示す斜視図である。
【図１７】第３実施形態に係る組立状態検出機構を示す斜視図である。
【図１８】第３実施形態に係る組立状態検出機構を示す斜視図である。
【図１９】第４実施形態に係る物体検出機構を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の組立状態検出機構、物体検出機構およびロボットの好適な実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００１３】
＜ロボット＞
まず、第１実施形態に係るロボットについて説明する。
【００１４】
図１は、第１実施形態に係るロボットを示す斜視図である。図２は、図１に示すロボットのブロック図である。
【００１５】
図１に示すロボット１は、ハンド１７が装着されたロボットアーム１０を用いて、例えば、精密機器やこれを構成する部品等の対象物の給材、除材、搬送および組立等の作業を行うシステムである。このロボット１は、複数のアーム１１〜１６を有するロボットアーム１０と、ロボットアーム１０の先端側に取り付けられたハンド１７と、これらの動作を制御する制御装置５０と、を備える。以下、まず、ロボット１の概略を説明する。
【００１６】
ロボット１は、いわゆる６軸の垂直多関節ロボットである。図１に示すように、ロボット１は、基台１１０と、基台１１０に回動可能に連結されているロボットアーム１０と、を備える。
基台１１０は、例えば、床、壁、天井、移動可能な台車上等の被設置部に固定される。
【００１７】
ロボットアーム１０は、基台１１０に対して回動可能に連結されているアーム１１（第１アーム）と、アーム１１に対して回動可能に連結されているアーム１２（第２アーム）と、アーム１２に対して回動可能に連結されているアーム１３（第３アーム）と、アーム１３に対して回動可能に連結されているアーム１４（第４アーム）と、アーム１４に対して回動可能に連結されているアーム１５（第５アーム）と、アーム１５に対して回動可能に連結されているアーム１６（第６アーム）と、を有する。なお、基台１１０およびアーム１１〜１６のうちの互いに連結された２つの部材同士を屈曲または回動させる部分が「関節部」を構成している。
【００１８】
また、図２に示すように、ロボット１は、ロボットアーム１０の各関節部を駆動する駆動部１３０と、ロボットアーム１０の各関節部の駆動状態として例えば回転角度を検出する角度センサー１３１と、を有する。駆動部１３０は、例えば、モーターおよび減速機を含んで構成されている。角度センサー１３１は、例えば、磁気式または光学式のロータリーエンコーダーを含んで構成されている。
【００１９】
このようなロボット１のアーム１６の先端面には、後述する組立状態検出機構９を介してハンド１７が装着されている。
【００２０】
図１に示すハンド１７は、対象物を把持する把持ハンドである。このハンド１７は、図１に示すように、本体１７１と、本体１７１に設置されている駆動部１７０と、駆動部１７０からの駆動力により開閉する一対の指部１７２１を備える把持部１７２と、把持部１７２に設けられている把持力センサー１７３と、を有する。
【００２１】
ここで、駆動部１７０は、例えば、図示しないモーターと、モーターからの駆動力を把持部１７２に伝達する歯車等の伝達機構と、を含んで構成されている。そして、１対の指部１７２１は、駆動部１７０からの駆動力により開閉する。これにより、１対の指部１７２１間で対象物を掴んで保持したり、１対の指部１７２１間で保持した対象物を離脱させたりすることができる。把持力センサー１７３は、例えば、抵抗型、静電型等の感圧センサーであり、把持部１７２または把持部１７２と駆動部１７０との間に配置され、１対の指部１７２１間に加わる力を検出する。なお、ハンド１７は、前述した把持ハンドに限定されず、例えば、吸着により対象物を保持する方式のエンドエフェクターであってもよい。本明細書において、「保持」とは、吸着および把持の双方を含む概念である。また、「吸着」とは、磁力による吸着、負圧による吸着等を含む概念である。また、ハンド１７の指部１７２１の数は、２本に限定されず、３本以上であってもよい。
【００２２】
アーム１６とハンド１７との間には、前述したように、組立状態検出機構９が介挿されている。
【００２３】
組立状態検出機構９は、アーム１６側に設けられた第１プレート９１と、ハンド１７側に設けられた第２プレート９２と、を備えている。そして、第１プレート９１と第２プレート９２とが嵌合している。これにより、第２プレート９２側に装着されているハンド１７を、第１プレート９１を支持しているアーム１６に固定することができる。また、第１プレート９１と第２プレート９２との間は、着脱可能になっている。このため、ロボット１が行う作業の内容により、第１プレート９１と第２プレート９２との間を切り離すことにより、ハンド１７を別のものに交換することが可能である。
【００２４】
図１および図２に示す制御装置５０は、角度センサー１３１の検出結果に基づいて、ロボットアーム１０の駆動を制御する機能を有する。また、制御装置５０は、把持力センサー１７３の検出結果およびロボット１の動作条件に基づいて、ハンド１７の把持力を決定したりロボット１の動作条件を変更したりする機能を有する。
【００２５】
この制御装置５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の制御部５１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶部５２と、インターフェース部であるＩ／Ｆ５３と、を有する。そして、制御装置５０では、記憶部５２に記憶されているプログラムを制御部５１が適宜読み込んで実行することで、ロボットアーム１０およびハンド１７の動作の制御、異常の発報等の処理を実現する。また、Ｉ／Ｆ５３は、ロボットアーム１０およびハンド１７と通信可能に構成されている。
【００２６】
なお、制御装置５０は、図示では、ロボット１の基台１１０内に配置されているが、これに限定されず、例えば、基台１１０の外部やロボットアーム１０内に配置されていてもよい。また、制御装置５０には、ディスプレイ等のモニターを備える表示装置、例えばマウスやキーボード等を備える入力装置等が接続されていてもよい。
【００２７】
＜組立状態検出機構＞
次に、第２実施形態に係る組立状態検出機構について説明する。
【００２８】
図３は、図１に示すロボットが備える組立状態検出機構の嵌合が解除された状態を示す斜視図である。図４は、図３に示す組立状態検出機構が嵌合している状態の断面図である。図５は、図３に示す第１感圧センサー８１を示す斜視図である。図６は、図５に示す第１感圧センサー８１の断面図である。図７は、図６に示す第１感圧センサー８１を示す部分拡大斜視図である。図８は、図７に示す第１感圧センサー８１のＡ−Ａ’線断面図である。なお、各図では、それぞれ組立状態検出機構９が備える第１プレート９１と第２プレート９２とを結ぶ方向をＺ軸方向とし、Ｚ軸方向に直交する平面内において互いに直交する２つの方向をＸ軸方向およびＹ軸方向とする。また、図８では、断面を表す斜線の図示を省略している。
【００２９】
第１プレート９１および第２プレート９２は、いわゆるツールチェンジャーと称される部材であり、互いに機械的に嵌合するとともに、必要に応じて電気的な接続も図られるように構成されている。これらの第１プレート９１および第２プレート９２は、例えばステンレス鋼、アルミニウム合金のような金属材料で構成される他、樹脂材料で構成されていてもよい。
【００３０】
第１プレート９１には、図３に示すように、第２プレート９２と嵌合させるための嵌合凸部９１２が設けられている。嵌合凸部９１２は、第１プレート９１の第１接続面９１０の中央部から突出するように設けられている。
【００３１】
また、第１プレート９１には、第２プレート９２に対する相対的な位置決めをするための位置決め穴９１４が設けられている。この位置決め穴９１４には、第２プレート９２の第２接続面９２０に設けられている位置決めピン９２４が挿入される。これにより、第１プレート９１と第２プレート９２との間の相対的な位置決めを行うことができる。なお、図３に示す第１プレート９１には、２つの位置決め穴９１４が設けられているが、その個数は特に限定されない。
【００３２】
一方、第２プレート９２には、図３に示すように、第１プレート９１と嵌合されるための嵌合凹部９２２が設けられている。嵌合凹部９２２は、第２プレート９２の第２接続面９２０の中央部が凹没するように設けられている。
【００３３】
また、第２プレート９２には、第１プレート９１に対する相対的な位置決めをするための位置決めピン９２４が設けられている。なお、図３に示す第２プレート９２には、２つの位置決めピン９２４が設けられているが、その個数は特に限定されない。
【００３４】
第１プレート９１と第２プレート９２とを互いに嵌合させたとき、第１接続面９１０および第２接続面９２０は、図４に示すように、互いに対向するとともに、接触または近接する。これにより、第１プレート９１に対して第２プレート９２を安定的に固定することができる。
【００３５】
第１プレート９１の第１接続面９１０には、その面上に第１感圧センサー８１が設けられている。第１感圧センサー８１は、印加される外圧の位置と大きさを測定可能なセンサーである。このような第１感圧センサー８１を第１接続面９１０に設けることにより、第１プレート９１と第２プレート９２とを互いに嵌合させたとき、第１感圧センサー８１は第２接続面９２０によって押圧されることとなる。したがって、第１感圧センサー８１により、第２接続面９２０による押圧を検出することにより、第１プレート９１と第２プレート９２との嵌合状態、すなわち組立状態を検出することが可能になる。
【００３６】
図５および図６に示す第１感圧センサー８１は、印加される外圧の位置と大きさを検出可能な方式であれば、いかなる方式のセンサーであってもよい。具体的には静電容量方式、電気抵抗方式等が挙げられる。以下の説明では、代表として電気抵抗方式のセンサーについて説明する。
【００３７】
図５および図６に示す第１感圧センサー８１は、機能部８６と、機能部８６を挟むように設けられた保護フィルム８７と、を備えている。
【００３８】
このうち、機能部８６は、図７および図８に示すように、センサー基板８０と、センサー基板８０の上面８０ａにマトリックス状に配列している複数の個別電極８３と、感圧層８４と、共通電極８５と、がこの順で積層されてなる積層体を備えている。なお、図６および図７では、個別電極８３の図示を省略している。
【００３９】
センサー基板８０の上面８０ａは、図７に示すように、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の双方に延在する波型形状をなしており、その上面８０ａに重なるように設けられた感圧層８４および共通電極８５も、図８に示すように、上面８０ａの形状にならった波型形状をなしている。
【００４０】
センサー基板８０の構成材料としては、例えば、プラスチック、ガラス、石英等の絶縁性材料が挙げられる。
【００４１】
感圧層８４は、外圧が印加された場合の形状変化に伴って電気抵抗が低下し、それに基づいて外圧を検出可能な層である。また、感圧層８４は、弾性を有しており、外圧を受けて変形するとともに、外圧が除かれた場合には元の状態に戻る特性を有している。さらに、感圧層８４は、個別電極８３や共通電極８５よりも低いものの、導電性を有している。これにより、感圧層８４に外圧が印加されたとき、その部分に位置する個別電極８３と共通電極８５との間で電流が流れる。したがって、第１感圧センサー８１に接続した制御部５１においてその電流を検出することにより、外圧の印加を検出することができる。
【００４２】
感圧層８４の構成材料としては、例えば、ゴム、エラストマー、樹脂等の弾性材料に、グラファイト、カーボンファイバー、カーボンナノファイバー、カーボンナノチューブのような導電性物質を分散させてなる複合材料が挙げられる。このような複合材料では、外圧が印加された場合に、その部分において導電性物質同士が電気的につながり、電流を流すことができる。
【００４３】
共通電極８５は、個別電極８３とともに感圧層８４を挟むように設けられている。共通電極８５には、例えば接地電位が与えられている。
【００４４】
また、第１感圧センサー８１は、前述したように複数の個別電極８３を備えている。そして、１つの個別電極８３、感圧層８４および共通電極８５により、１つのセンサー単位８００が構成される。したがって、第１感圧センサー８１には、マトリックス状に配列した複数のセンサー単位８００が含まれている。各センサー単位８００では、外圧によって感圧層８４が弾性変形することを利用して、外圧を電気抵抗の変化として検出する。そして、電気抵抗の変化を検出したセンサー単位８００の位置に基づき、外圧が印加された位置を検出することができる。また、センサー単位８００同士の間で、測定された電気抵抗の変化の差分を求め、各種演算に供することにより、外圧が印加された位置および大きさを算出することができる。この算出は、第１感圧センサー８１に接続された制御部５１により行うことができる。なお、第１感圧センサー８１のその他の構成および演算方法については、特開２０１２−１０８０２１号公報に記載された構成および演算方法を用いることができる。
【００４５】
なお、マトリックス状とは、例えばＸ軸方向およびＹ軸方向の双方において、個別電極８３が等間隔に並んでいる状態を指している。一例として、Ｘ軸方向において等間隔に並ぶ直線を引くととともに、Ｙ軸方向において等間隔に並ぶ直線を引き、直線同士の交差点に個別電極８３を配置したとき、その個別電極８３の配列をマトリックス状という。ただし、個別電極８３同士の間隔は、全て同一である必要はなく、部分的に異なっていてもよい。
【００４６】
以上のような機能部８６が一対の保護フィルム８７で挟まれている。これにより、機能部８６を保護し、第１感圧センサー８１の耐久性を高めることができる。
【００４７】
保護フィルム８７としては、例えば、ポリイミドフィルムのような樹脂フィルムが挙げられる。
【００４８】
本実施形態では、以上のような第１感圧センサー８１が、第１プレート９１と第２プレート９２との間に介挿されている。前述したように、第１プレート９１と第２プレート９２とを互いに嵌合させたとき、第１接続面９１０に設けられた第１感圧センサー８１は、第２接続面９２０によって押圧される。これにより、第１感圧センサー８１では、押圧された部分の感圧層８４の電気抵抗が低下し、その部分に対応する個別電極８３と共通電極８５との間に流れる電流が増加する。その増加量が、例えば、あらかじめ設定しておいたしきい値以上であった場合には、嵌合、すなわち組み立てが完了したと判断することができる。
【００４９】
一方、見た目では嵌合しているように見えている場合でも、第１接続面９１０と第２接続面９２０との間に異物が介在し、実際には嵌合が完了していない場合も起こり得る。このような場合、本実施形態であれば、異物の高さに応じて第１接続面９１０と第２接続面９２０との間の隙間が増加するため、それに伴って第１感圧センサー８１に印加される外圧の位置や大きさが変化する。異物の位置によっては、第１接続面９１０および第２接続面９２０が本来の平行の位置関係ではなく、傾いた位置関係になることがある。このような場合、仮に第１感圧センサー８１が外圧の大きさのみしか検出することができなければ、傾きの有無を検出することができないおそれがある。
【００５０】
これに対し、第１感圧センサー８１では、外圧の分布、すなわち外圧の大きさに加えて外圧が印加されている位置の変化を検出することができる。このため、傾きに伴って発生する外圧の分布の変化を捉えることができる。そして、例えば、求められる外圧の分布が所定の分布から逸脱している場合等には、嵌合、すなわち組み立てが完了していないと判断することができる。したがって、第１感圧センサー８１を備える組立状態検出機構９は、このようにして嵌合状態、すなわち組立状態を検出することが可能になる。
【００５１】
なお、このような判断は、例えば、図２に示すように、第１感圧センサー８１と電気的に接続された制御装置５０において行うことができる。そして、判断結果に基づいて、ロボットアーム１０やハンド１７の作動を制御するようにすればよい。
【００５２】
以上のように、本実施形態に係る組立状態検出機構９は、いわゆるツールチェンジャーであって、第１接続面９１０を有する第１プレート９１（第１部品）と、第１プレート９１の第１接続面９１０と対向して接続される第２プレート９２（第２部品）と、第１接続面９１０上に設けられ、マトリックス状に配列している個別電極８３を備える第１感圧センサー８１と、を有している。そして、このような組立状態検出機構９では、第１感圧センサー８１は、第１プレート９１と第２プレート９２との間に設けられ、第１プレート９１と第２プレート９２との接続状態、すなわち第１接続面９１０に対する第２プレート９２の載置状態を検出する。
【００５３】
このような組立状態検出機構９によれば、構成が簡素であるにもかかわらず、第１プレート９１と第２プレート９２との組立状態を検出することが可能である。したがって、かかる組立状態検出機構９を用いることにより、このような組立状態の検出が必要な機構の低コスト化を容易に図ることができる。
【００５４】
また、前述したように、第１感圧センサー８１は、外圧の分布を検出可能なセンサーであることから、例えば、第１プレート９１に対して第２プレート９２が傾いた状態で嵌合されたり、第１接続面９１０と第２接続面９２０との間に異物が介在したりするような、意図しない不具合を検出しやすいという利点がある。
【００５５】
さらに、上述したような組立状態検出機構９では、第１プレート９１に対して第２プレート９２が傾くといったような、相互の位置関係をあらかじめ想定しづらい不具合が発生した場合でも、異常として検出することが可能である。
【００５６】
なお、前述したような第１感圧センサー８１は、従来の力覚センサー等に比べて、厚さを薄くすることが可能である。第１感圧センサー８１の厚さは、特に限定されないが、好ましくは１．０ｍｍ以下とされ、より好ましくは０．５ｍｍ以下とされ、さらに好ましくは０．３ｍｍ以下とされる。このような薄い第１感圧センサー８１を用いることにより、例えばツールチェンジャーの第１プレート９１と第２プレート９２との間に、大掛かりな加工等を施すことなく、第１感圧センサー８１を載置することが可能になる。このため、かかる観点でも組立状態検出機構９の低コスト化を容易に図ることができる。
【００５７】
また、第１接続面９１０には、複数の第１感圧センサー８１を設けるようにしてもよい。これにより、組立状態をより正確に検出することが可能であるとともに、冗長性を高めることができる。
【００５８】
また、前述したロボット１は、このような組立状態検出機構９を備えている。これにより、組立状態検出機構９をツールチェンジャーとして第２プレート９２およびそれに接続されたハンド１７を別のものに変更するとき、簡素で低コストの構成であるにもかかわらず、変更後の第２プレート９２と第１プレート９１との嵌合状態を検出することができる。このため、嵌合不良に伴う作動不良といった不具合の発生を防止することができ、信頼性の高いロボット１を低コストで実現することができる。
【００５９】
（第１変形例）
ここで、図９は、図４に示す組立状態検出機構の第１変形例を示す断面図である。
【００６０】
以下、第１変形例について説明するが、以下の説明では、前述した実施形態と異なる構成について説明し、同様の構成についてはその説明を省略する。
第１変形例は、第２プレート９２の形状が異なる以外、前記実施形態と同様である。
【００６１】
図９に示す第２プレート９２は、第２接続面９２０から突出するセンサー用凸部９２６を備えている。すなわち、本第１変形例に係る第２プレート９２は、第１接続面９１０と対向する第２接続面９２０にセンサー用凸部９２６を有している。
【００６２】
センサー用凸部９２６は、例えば、第１プレート９１と第２プレート９２との嵌合が完了した状態において、第１感圧センサー８１を押圧可能な位置に設けられる。すなわち、第１接続面９１０および第２接続面９２０を平面視する方向において、センサー用凸部９２６は、第１感圧センサー８１とオーバーラップしている。これにより、嵌合が完了したとき、センサー用凸部９２６によって第１感圧センサー８１に外圧を印加することができる。このようなセンサー用凸部９２６を設けることにより、第１感圧センサー８１をより確実に押圧することができ、組立状態検出機構９において組立状態をより確実に検出することができる。
【００６３】
また、本第１変形例に係るセンサー用凸部９２６は、その先端面の面積が第１感圧センサー８１の感圧層８４の面積より小さくなっている。具体的には、図９に示す例では、センサー用凸部９２６の先端面のＸ軸方向の長さが、第１感圧センサー８１のＸ軸方向の長さよりも短くなっている。また、本第１変形例に係るセンサー用凸部９２６の先端面および第１感圧センサー８１は、Ｚ軸方向から見たときの形状が円形をなしている。このため、図９に示す例では、センサー用凸部９２６の先端面の面積が、第１感圧センサー８１の感圧層８４の面積より小さくなっている。
【００６４】
このような構成によれば、第１プレート９１と第２プレート９２とを嵌合させた際、Ｚ軸方向から見たときの第１感圧センサー８１の感圧層８４の一部が、センサー用凸部９２６によって押圧されることとなる。
【００６５】
図１０は、図９に示す感圧層８４がセンサー用凸部９２６によって押圧されている押圧領域８４２の例を示す平面図である。
【００６６】
図１０に示す例では、感圧層８４の中央部に、実線で示す押圧領域８４２が生じている。すなわち、この押圧領域８４２に位置しているセンサー単位８００では、それ以外の領域に位置しているセンサー単位８００に比べて、電気抵抗の低下に伴う電流量の増加が生じている。この状態では、感圧層８４の中心とセンサー用凸部９２６の先端面の中心とが、ほぼ一致しているとみなすことができる。したがって、組立完了時にはこのような位置関係が生じるように設計しておくことで、図１０に示す押圧領域８４２の検出結果をもって、組立状態検出機構９における組立が完了しているとみなすことができる。このようにすれば、組立状態を容易に検出することができる。
【００６７】
一方、図１０に示す例では、押圧領域８４２の左側にずれるように設けられた、破線で示す押圧領域８４４についても図示している。このような位置関係が生じているときには、設計時に意図した組立時の位置関係を満たしていないとみなすことができる。したがって、図１０に示す押圧領域８４４の検出結果をもって、組立状態検出機構９における組立が完了していないとみなすことができる。
【００６８】
なお、このとき、第１感圧センサー８１から押圧領域８４４の位置情報を出力することができるので、ロボット１が備える制御装置５０において、例えば、Ｘ軸方向における第２プレート９２の位置ずれが発生している旨、報知するようにしてもよい。これにより、組立不良の原因を早期に認知させることができる。
【００６９】
また、センサー用凸部９２６は、第２接続面９２０から突出するように設けられていればよいが、第２接続面９２０のうち、少なくともセンサー用凸部９２６の周囲よりも突出していればよい。
【００７０】
図１１は、図９に示す第１変形例とは別の例である。
図１１に示す第２接続面９２０は、センサー用凸部９２６の周囲が＋Ｚ側に凹没している以外、図９に示す第２接続面９２０と同様である。つまり、図１１に示すセンサー用凸部９２６は、その周囲が凹没しているものの、その周囲を基準にしたときには突出している。このようなセンサー用凸部９２６であっても、第１感圧センサー８１を押圧することができる。
以上のような第１変形例においても、前記実施形態と同様の効果が得られる。
【００７１】
（第２変形例）
図１２および図１３は、それぞれ図４に示す組立状態検出機構の第２変形例を示す平面図である。
【００７２】
以下、第２変形例について説明するが、以下の説明では、前述した第１変形例と異なる構成について説明し、同様の構成についてはその説明を省略する。
【００７３】
第２変形例は、第２プレート９２のセンサー用凸部９２６の形状が異なる以外、第１変形例と同様である。
【００７４】
前述した第１変形例に係るセンサー用凸部９２６の先端面の形状は、図１０に示すように、円形をなしている。このため、図１０に示す押圧領域８４２の形状も円形となる。円は、等方形状であることから、このような先端面を有するセンサー用凸部９２６では、第１プレート９１に対する第２プレート９２の相対的な回転を検出することができないという課題がある。
【００７５】
そこで、第２変形例では、センサー用凸部９２６の先端面の形状を、長方形としている。このため、このようなセンサー用凸部９２６によって第１感圧センサー８１が押圧されると、感圧層８４には、センサー用凸部９２６の先端面の形状に対応する押圧領域８４２ａが生じる。この押圧領域８４２ａの形状は、図１２に示すように、Ｘ軸方向に延在する長軸８４２Ｘを有する長方形となる。長方形は、異方形状であることから、このような押圧領域８４２ａを検出することができれば、第１プレート９１に対する第２プレート９２の相対的な回転を検出することができる。
【００７６】
なお、センサー用凸部９２６の先端面の形状は、上述した形状に限定されず、いかなる形状であってもよい。
例えば、センサー用凸部９２６は、１つに限定されず、複数であってもよい。
【００７７】
図１３に示す感圧層８４には、第２プレート９２に設けられた２つのセンサー用凸部９２６に基づき、互いに離間した２つの押圧領域８４２ｂが生じる。２つの押圧領域８４２ｂは、図１３に示すように、Ｘ軸に平行な配列軸８４２Ｘ’に沿って並んでいる。したがって、このような２つの押圧領域８４２ｂを検出することができれば、第１プレート９１に対する第２プレート９２の相対的な回転を検出することができる。
【００７８】
以上のような第２変形例においても、前記実施形態および第１変形例と同様の効果が得られる。
【００７９】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態に係る組立状態検出機構について説明する。
【００８０】
図１４および図１５は、それぞれ第２実施形態に係る組立状態検出機構を示す断面図である。以下、第２実施形態について説明するが、以下の説明では、前記実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。なお、図１４および図１５では、前記実施形態と同様の構成について、同一の符号を付している。
【００８１】
本実施形態は、組立状態検出機構９が第２感圧センサーを有している以外、前記実施形態と同様である。
【００８２】
すなわち、前述した第１変形例では、第２プレート９２がセンサー用凸部９２６を備えているのに対し、本実施形態に係る組立状態検出機構９は、図１４に示すように、センサー用凸部９２６に代えて、第２プレート９２の第２接続面９２０に設けられた第２感圧センサー８２を備えている。つまり、本実施形態では、センサー用凸部９２６が、第２接続面９２０の面内において外圧の分布を検出する第２感圧センサー８２に代替されている。したがって、第２感圧センサー８２は、第２接続面９２０から突出するように設けられている。
【００８３】
このような第２感圧センサー８２を設けることにより、第１プレート９１と第２プレート９２との組立状態においては、第１感圧センサー８１だけでなく、第２感圧センサー８２においても、対向する第１感圧センサー８１による外圧の印加を検出することができる。その結果、第１感圧センサー８１の検出結果と第２感圧センサー８２の検出結果とを比較しながら組立状態を評価することが可能になる。したがって、組立状態をより正確に検出することができる。
【００８４】
なお、第２感圧センサー８２の構成は、例えば、前述した第１感圧センサー８１の構成と同様である。
【００８５】
また、第１接続面９１０を基準にしたときの第１感圧センサー８１の最大高さをｈ１とし、第２接続面９２０を基準にしたときの第２感圧センサー８２の最大高さをｈ２としたとき、第１感圧センサー８１の最大高さｈ１は、第２感圧センサー８２の最大高さｈ２と異なることが好ましい。具体的には、第１感圧センサー８１の最大高さｈ１は、第２感圧センサー８２の最大高さｈ２より低くてもよいが、図１４では、最大高さｈ２より高くなっている。
【００８６】
より具体的には、図１４に示す組立状態検出機構９は、第１接続面９１０上に設けられたスペーサー９１１をさらに備えている。そして、スペーサー９１１は、第１感圧センサー８１と第１接続面９１０との間に介挿されている。これにより、スペーサー９１１の厚さの分、最大高さｈ１が最大高さｈ２より高くなっている。
【００８７】
換言すると、第１接続面９１０および第２接続面９２０を平面視したとき、第１感圧センサー８１が占める範囲における最大厚さと、第２感圧センサー８２が占める範囲における最大厚さと、が異なっている。
【００８８】
これにより、例えば図１５に示すように、第１感圧センサー８１に対する第２感圧センサー８２の位置が、図１４の状態に比べてＸ軸方向にずれるような組立不良が発生した場合、その組立不良を検出することが可能になる。
【００８９】
仮に、最大高さｈ１と最大高さｈ２とが等しい場合、図１５に示すようなＸ軸方向のずれが生じたとき、第１感圧センサー８１は第２接続面９２０で押圧され、かつ、第２感圧センサー８２は第１接続面９１０で押圧されることになる。この場合、第１感圧センサー８１および第２感圧センサー８２の双方において外圧の印加が検出される。このため、その場合、図１４に示すような、Ｘ軸方向のずれが発生していない、正常な組立状態にあるのか、あるいは、図１５に示すような、Ｘ軸方向のずれが発生した、異常な組立状態にあるのか、を判断することができないという問題が発生する。
【００９０】
これに対し、最大高さｈ１と最大高さｈ２とが異なっている場合には、図１５に示すようなＸ軸方向のずれが生じたとき、第１感圧センサー８１は第２接続面９２０で押圧される一方、第２感圧センサー８２は押圧されない。つまり、第２感圧センサー８２は、図１５に示すように、第１接続面９１０に届かない。このため、第１感圧センサー８１では外圧の印加が検出される一方、第２感圧センサー８２では外圧の印加が検出されない。したがって、第１感圧センサー８１の検出結果と第２感圧センサー８２の検出結果とを比較することにより、組立ずれが生じているか否かを判断することが可能になる。
【００９１】
以上のような第２実施形態においても、前記実施形態やその変形例と同様の効果が得られる。
【００９２】
＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態に係る組立状態検出機構について説明する。
【００９３】
図１６ないし図１８は、それぞれ第３実施形態に係る組立状態検出機構を示す斜視図である。以下、第３実施形態について説明するが、以下の説明では、前記実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。なお、図１６ないし図１８では、前記実施形態と同様の構成について、同一の符号を付している。
【００９４】
本実施形態は、組立状態検出機構９Ａ、９Ｂ、９Ｃが前述したツールチェンジャーとは異なる用途に用いられる機構であること以外、前記実施形態と同様である。
【００９５】
図１６に示す組立状態検出機構９Ａは、いわゆるロータリーテーブルに治具を装着した治具回転支持体である。かかる組立状態検出機構９Ａは、ロータリーテーブル９１Ａ（第１部品）と、ロータリーテーブル９１Ａの第１接続面９１０Ａに載置される治具ブロック９２Ａ（第２部品）と、第１接続面９１０Ａ上に設けられている第１感圧センサー８１と、を備えている。そして、第１接続面９１０Ａに治具ブロック９２Ａを載置した状態、すなわち組立状態とするとき、第１感圧センサー８１は、治具ブロック９２Ａと重なる位置に配置されている。
【００９６】
これにより、治具ブロック９２Ａが載置されているとき、その重量に基づいて第１感圧センサー８１が押圧されることになる。そして、第１感圧センサー８１から出力される外圧の分布に基づき、第１接続面９１０Ａに対する治具ブロック９２Ａの載置状態を検出することができる。
【００９７】
以上のような組立状態検出機構９Ａによれば、構成が簡素であるにもかかわらず、治具ブロック９２Ａの有無や治具ブロック９２Ａの位置および姿勢等の載置状態を検出可能な治具回転支持体を低コストで実現することができる。
【００９８】
図１７に示す組立状態検出機構９Ｂは、いわゆる搬送機構である。かかる組立状態検出機構９Ｂは、直動機構であるリニアガイド９０Ｂと、リニアガイド９０Ｂによって直線状に移動可能な載置台９１Ｂ（第１部品）と、載置台９１Ｂの第１接続面９１０Ｂに載置されるトレイ９２Ｂ（第２部品）と、第１接続面９１０Ｂ上に設けられている第１感圧センサー８１と、を備えている。そして、第１接続面９１０Ｂにトレイ９２Ｂを載置した状態、すなわち組立状態とするとき、第１感圧センサー８１は、トレイ９２Ｂと重なる位置に配置されている。
【００９９】
これにより、トレイ９２Ｂが載置されているとき、その重量に基づいて第１感圧センサー８１が押圧されることになる。そして、第１感圧センサー８１から出力される外圧の分布に基づき、第１接続面９１０Ｂに対するトレイ９２Ｂの載置状態を検出する。この際、第１感圧センサー８１の位置を適宜設定することにより、トレイ９２Ｂの載置状態に応じて第１感圧センサー８１における外圧の分布を異なるようにしてもよい。これにより、トレイ９２Ｂが目的とする位置および姿勢で載置されているか否かを検出することもできる。
【０１００】
以上のような組立状態検出機構９Ｂによれば、構成が簡素であるにもかかわらず、トレイ９２Ｂの有無やトレイ９２Ｂの位置および姿勢等の載置状態を検出可能な搬送機構を低コストで実現することができる。
【０１０１】
図１８に示す組立状態検出機構９Ｃは、基板等を収納するマガジンラックとそれを載置するための載置台とを備えるマガジンラック支持機構である。かかる組立状態検出機構９Ｃは、載置台９１Ｃ（第１部品）と、載置台９１Ｃの第１接続面９１０Ｃに載置されるマガジンラック９２Ｃ（第２部品）と、第１接続面９１０Ｃ上に設けられている第１感圧センサー８１と、を備えている。そして、第１接続面９１０Ｃにマガジンラック９２Ｃを載置した状態、すなわち組立状態とするとき、第１感圧センサー８１は、マガジンラック９２Ｃと重なる位置に配置されている。
【０１０２】
これにより、マガジンラック９２Ｃが載置されているとき、その重量に基づいて第１感圧センサー８１が押圧されることになる。そして、第１感圧センサー８１から出力される外圧の分布に基づき、第１接続面９１０Ｃに対するマガジンラック９２Ｃの載置状態を検出することが可能である。その結果、マガジンラック９２Ｃが目的とする位置および姿勢で載置されているか否かを検出することもできる。
【０１０３】
以上のような組立状態検出機構９Ｃによれば、構成が簡素であるにもかかわらず、マガジンラック９２Ｃの有無およびマガジンラック９２Ｃの位置および姿勢等の載置状態を検出可能なマガジンラック支持機構を低コストで実現することができる。
【０１０４】
以上のような第３実施形態においても、前記実施形態やその変形例と同様の効果が得られる。
【０１０５】
＜第４実施形態＞
次に、第４実施形態に係る物体検出機構について説明する。
【０１０６】
図１９は、第４実施形態に係る物体検出機構を示す斜視図である。以下、第４実施形態について説明するが、以下の説明では、前記実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。
【０１０７】
図１９に示す物体検出機構９Ｄは、前述した第２部品である第２プレート９２、トレイ９２Ｂ、マガジンラック９２Ｃ等に代えて、ワークＷを用いるようにした以外、前記第２、第３実施形態や変形例に係る組立状態検出機構９、９Ａ、９Ｂ、９Ｃと同様である。すなわち、物体検出機構９Ｄは、第２部品ではなく、任意の物体を検出する機構である点において、組立状態検出機構９、９Ａ、９Ｂ、９Ｃと異なっている。
【０１０８】
図１９に示す物体検出機構９Ｄは、載置台９１Ｄ（第１部品）と、載置台９１Ｄ上に設けられている２つの第１感圧センサー８１１、８１２と、を備えている。そして、載置台９１Ｄの第１接続面９１０Ｄに物体であるワークＷを載置した状態において、第１感圧センサー８１１、８１２は、ワークＷと重なる位置に配置されている。
【０１０９】
これにより、ワークＷが載置されているとき、その重量に基づいて第１感圧センサー８１１、８１２が押圧されることになる。そして、第１感圧センサー８１１、８１２から出力される外圧の分布に基づき、第１接続面９１０ＤにおけるワークＷを検出する。これにより、ワークＷの有無を検出することができる。
【０１１０】
以上のように、本実施形態に係る物体検出機構９Ｄは、第１接続面９１０Ｄを有する載置台９１Ｄ（第１部品）と、第１接続面９１０Ｄ上に設けられ、マトリックス状に配列している個別電極８３を備える第１感圧センサー８１１、８１２と、を有している。そして、このような物体検出機構９Ｄは、物体であるワークＷによって押圧されることにより、第１感圧センサー８１１、８１２から出力される外圧の分布に基づき、第１接続面９１０ＤにおけるワークＷを検出する。
【０１１１】
このような物体検出機構９Ｄによれば、構成が簡素であるにもかかわらず、ワークＷの検出が必要な機構の低コスト化を容易に図ることができる。
【０１１２】
また、前述したように、第１感圧センサー８１１、８１２は、外圧の分布を検出可能なセンサーであることから、例えば、第１接続面９１０ＤとワークＷとの間に異物が介在したりするような、相互の位置関係をあらかじめ想定しづらい不具合が発生した場合でも、異常として検出することが可能である。
【０１１３】
また、本実施形態は、２つの第１感圧センサー８１１、８１２を備えているが、このうち、第１感圧センサー８１１は、その全体がワークＷと重なる位置に配置されている。一方、第１感圧センサー８１２は、その機能部８６の半分程度がワークＷと重なる位置に配置されている。具体的には、ワークＷを正常な位置に載置した場合に、第１感圧センサー８１２の機能部８６の半分程度がワークＷと重なるように配置されている。このように設定することで、第１感圧センサー８１２における外圧の検出結果に基づいて、物体検出機構９Ｄは、第１接続面９１０Ｄにおいて、ワークＷ（物体）と第１感圧センサー８１２とが接した位置を検出する。つまり、第１感圧センサー８１２から出力される外圧の分布に基づき、機能部８６とワークＷとの重なりが半分程度であると推定される場合、ワークＷが正常な位置に載置されているとみなすことができ、一方、第１感圧センサー８１２からの検出結果に基づき、機能部８６とワークＷとの重なりが半分程度以外であると推定される場合には、ワークＷが正常ではない位置に載置されているとみなすことができる。
【０１１４】
このような物体検出機構９Ｄによれば、構成が簡素であるにもかかわらず、ワークＷの高精度な位置検出を低コストで実現することができる。
【０１１５】
以上、本発明の組立状態検出機構、物体検出機構およびロボットを図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、前記実施形態には、他の任意の構成物が付加されていてもよい。さらに、２つの前記実施形態を組み合わせるようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１１６】
１…ロボット、９…組立状態検出機構、９Ａ…組立状態検出機構、９Ｂ…組立状態検出機構、９Ｃ…組立状態検出機構、９Ｄ…物体検出機構、１０…ロボットアーム、１１…アーム、１２…アーム、１３…アーム、１４…アーム、１５…アーム、１６…アーム、１７…ハンド、５０…制御装置、５１…制御部、５２…記憶部、５３…Ｉ／Ｆ、８０…センサー基板、８０ａ…上面、８１…第１感圧センサー、８２…第２感圧センサー、８３…個別電極、８４…感圧層、８５…共通電極、８６…機能部、８７…保護フィルム、９０Ｂ…リニアガイド、９１…第１プレート、９１Ａ…ロータリーテーブル、９１Ｂ…載置台、９１Ｃ…載置台、９１Ｄ…載置台、９２…第２プレート、９２Ａ…治具ブロック、９２Ｂ…トレイ、９２Ｃ…マガジンラック、１１０…基台、１３０…駆動部、１３１…角度センサー、１７０…駆動部、１７１…本体、１７２…把持部、１７３…把持力センサー、８００…センサー単位、８１１…第１感圧センサー、８１２…第１感圧センサー、８４２…押圧領域、８４２Ｘ…長軸、８４２Ｘ’…配列軸、８４２ａ…押圧領域、８４２ｂ…押圧領域、８４４…押圧領域、９１０…第１接続面、９１０Ａ…第１接続面、９１０Ｂ…第１接続面、９１０Ｃ…第１接続面、９１０Ｄ…第１接続面、９１１…スペーサー、９１２…嵌合凸部、９１４…位置決め穴、９２０…第２接続面、９２２…嵌合凹部、９２４…位置決めピン、９２６…センサー用凸部、１７２１…指部、Ｗ…ワーク、ｈ１…高さ、ｈ２…高さ
【図１】
2020131379.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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