(57)【要約】【課題】装置コストの上昇を抑制することができ、また、タクト短縮を可能とする自動組立装置を提供する。【解決手段】自動組立装置１００は、組立部品８０を把持する作業ハンド２０３と、作業ハンド２０３に取り付けられた検査装置２０４と、水平平面内の互いに直交する方向に作業ハンド２０３と検査装置２０４とを一体的に移動させるＹ方向移動装置２０１及びＸ方向移動装置２０２と、組立部品８０と組み立てられる被組立部品７０が設置される組立台１２５を鉛直方向に移動させる第２の昇降装置１１５を備える。ＣＰＵユニット４０１は、Ｙ方向移動装置２０１、Ｘ方向移動装置２０２及び第２の昇降装置１１５を駆動して、組立部品８０及び被組立部品７０を検査装置２０４による検査が可能な位置へ移動させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
組立部品を把持する把持手段と、
前記把持手段に取り付けられた検査手段と、
前記把持手段と前記検査手段とを一体的に少なくとも第１の方向に移動させる第１の移動手段と、
前記組立部品と組み立てられる被組立部品または前記組立部品が設置される少なくとも１つの作業台と、
前記作業台を前記第１の方向と直交する第２の方向に移動させる第２の移動手段と、
前記第１の移動手段と前記第２の移動手段を駆動して、前記組立部品および前記被組立部品の少なくとも一方を前記検査手段による検査が可能な位置へ移動させる制御手段と、を備えることを特徴とする自動組立装置。
【請求項２】
前記検査手段は、前記把持手段に把持された組立部品と前記作業台に設置された被組立部品を同時に検査可能な位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の自動組立装置。
【請求項３】
前記作業台を複数備え、
複数の前記作業台の前記第１の方向での間隔が、前記把持手段による所定の作業台に対する作業と並行して前記検査手段による別の作業台に対する検査が可能な間隔に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の自動組立装置。
【請求項４】
前記第１の方向と直交し且つ前記第２の方向と直交する第３の方向へ前記把持手段と前記検査手段とを一体的に移動させる第３の移動手段を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の自動組立装置。
【請求項５】
前記第２の方向は鉛直方向であり、前記第１の方向と前記第３の方向は水平平面内で互いに直交する方向であることを特徴とする請求項４に記載の自動組立装置。
【請求項６】
前記検査手段は、検査した前記組立部品または被組立部品の前記第１の方向と前記第３の方向での、予め定められた位置からの位置ずれを検出し、
前記制御手段は、前記検査手段が検出した位置ずれを補正するように前記第１の移動手段と前記第３の移動手段を制御することを特徴とする請求項４又は５に記載の自動組立装置。
【請求項７】
前記検査手段は、前記制御手段が前記第１の移動手段を駆動して前記検査手段を前記第１の方向に移動させている間に、前記組立部品または前記被組立部品を検査することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の自動組立装置。
【請求項８】
前記第１の方向での前記検査手段と前記把持手段の位置を反転させる反転手段を更に備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に自動組立装置。
【請求項９】
前記検査手段は旋回手段を介して前記把持手段に取り付けられており、
前記制御手段は、前記旋回手段を動作させることにより前記検査手段による検査方向を変更することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に自動組立装置。
【請求項１０】
前記検査手段は、撮像手段を備え、前記撮像手段により撮影した動画から検出した振動の振幅が予め定められた振幅を下回ったときに検査を開始することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の自動組立装置。
【請求項１１】
前記検査手段は、焦点距離の変更が可能な撮像手段を備えることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の自動組立装置。
【請求項１２】
組立部品を被組立部品に組み立てる自動組立装置の制御方法であって、
制御手段が、組立部品を把持する把持手段に取り付けられた検査手段を前記把持手段と一体的に水平平面内で移動させて、組立部品または被組立部品が載置された作業台の上方へ移動させる工程と、
前記制御手段が、前記検査手段による前記組立部品または前記被組立部品の検査が可能な高さへ前記作業台を上昇させる工程と、
前記検査手段が、前記組立部品または前記被組立部品を検査する工程と、を有することを特徴とする自動組立装置の制御方法。
【請求項１３】
前記自動組立装置は、前記作業台を複数備え、且つ、複数の前記作業台のそれぞれが昇降手段により昇降可能である場合に、
前記制御手段が、前記検査手段による検査を行う前に、前記昇降手段を駆動して前記複数の作業台を前記検査手段による検査が可能な高さに移動させる工程と、
前記制御手段が前記複数の作業台に載置された組立部品または被組立部品の上方で前記検査手段を水平平面内で移動させながら、前記検査手段が前記組立部品または前記被組立部品を検査することを特徴とする請求項１２に記載の自動組立装置の制御方法。
【請求項１４】
組立部品を被組立部品に組み立てる自動組立装置の制御方法であって、
制御手段が、組立部品を把持手段に把持させる工程と、
前記制御手段が、前記把持手段に取り付けられた検査手段を前記把持手段と一体的に水平平面内で移動させて被組立部品が設置された作業台の上方へ移動させる工程と、
前記検査手段が、前記被組立部品に対する前記組立部品の位置ずれを検出する工程と、
前記制御手段が、前記検査手段が検出した位置ずれに基づき、前記組立部品の前記被組立部品に対する水平平面内での位置を補正する工程と、
前記制御手段が、前記作業台を上昇させて前記組立部品を前記被組立部品に対して組み立てる工程と、を有することを特徴とする自動組立装置の制御方法。
【請求項１５】
前記制御手段が、前記検査手段による検査の前に、前記検査手段による前記組立部品と前記被組立部品の検査を行うことできる高さへ前記作業台を上昇させる工程を有することを特徴とする請求項１４に記載の自動組立装置の制御方法。
【請求項１６】
前記検査手段は、撮像手段を備え、前記撮像手段により撮影した動画から前記撮像手段と前記組立部品または前記被組立部品との相対的な振動の振幅を検出し、検出した振動の振幅が予め定められた振幅を下回ったときに検査を開始することを特徴とする請求項１２乃至１５のいずれか１項に記載の自動組立装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直交ロボットを用いた自動組立装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の組立工程により製品を製造する生産ラインには、複数台の直交ロボットを用いた自動組立装置（ロボットセル）を並べることによって構築されているものがある。自動組立装置は、ロボットハンドが所定位置に載置された部品を取得し、別の位置に設置された被組立部品への組立や塗布等の作業を行う。作業前後で何らかの検査工程が必要な場合には、検査対象（作業前の組立部品又は被組立部品、作業後の被組立部品）を検査装置へ移動させる必要があり、その移動に時間を要することで生産効率が低下してしまうという問題がある。
【０００３】
この問題に対して、特許文献１には、自動組立装置内の所定位置に検査機器を固定し、検査対象を昇降させて検査対象の形状や状態を検査する構成が提案されており、このような構成とすることによりタクトの短縮を図っている。また、特許文献２には、検査機器（認識手段）が吸着ノズルと共に昇降部材に取り付けられ、吸着ノズルに部品を吸着して昇降搬送している間に検査機器で部品を検査する構成が記載されており、このような構成とすることによりタクトの短縮を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−１１３８１０号公報
【特許文献２】特開平３−７６３００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に記載された構成では、検査機器による検査可能な領域へ検査対象を搬送する必要があるため、搬送に必要な時間の分だけ、タクトが長くなる。また、異なる位置で検査を行う必要がある場合には、検査位置に対応する複数の検査機器が必要となるため、装置コストが上昇してしまう。特許文献２に記載された構成では、検査機器を昇降させた際に検査機器に振動が生じるため、振動が収まるまでは高精度な検査を行うことができず、タクトの短縮は容易ではない。
【０００６】
本発明は、装置コストの上昇を抑制することができ、また、タクト短縮を可能とする自動組立装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る自動組立装置は、組立部品を把持する把持手段と、前記把持手段に取り付けられた検査手段と、前記把持手段と前記検査手段とを一体的に少なくとも第１の方向に移動させる第１の移動手段と、前記組立部品と組み立てられる被組立部品または前記組立部品が設置される少なくとも１つの作業台と、前記作業台を前記第１の方向と直交する第２の方向に移動させる第２の移動手段と、前記第１の移動手段と前記第２の移動手段を駆動して、前記組立部品および前記被組立部品の少なくとも一方を前記検査手段による検査が可能な位置へ移動させる制御手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、装置コストの上昇を抑制することができ、また、タクト短縮が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る自動組立装置の概略斜視図である。
【図２】図１に破線で示す部分の断面図である。
【図３】図１の自動組立装置の制御系を説明するブロック図である。
【図４】検査装置から見た被組立部品と組立部品の位置関係を説明する図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る自動組立装置の概略構成を示す断面図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る自動組立装置の概略構成を示す断面図である。
【図７】本発明の第４実施形態に係る自動組立装置の部分的な構成を説明する正面図である。
【図８】本発明の第５実施形態に係る自動組立装置の部分的な構成を説明する正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る自動組立装置１００の概略斜視図である。図２は、図１に破線Ａで示す部分の断面図である。自動組立装置１００は、所定の製品を生産する生産ラインを構成する複数の自動組立装置のうちの１つである。説明の便宜上、図１に示すように、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を規定する。Ｘ軸とＹ軸は水平平面内で互いに直交している軸であり、Ｚ軸は鉛直方向と平行な軸であるとする。
【００１２】
自動組立装置１００は、基台１０２、２軸直交ロボット２００、部品供給ユニット１０３、組立台ユニット１０５、ビス供給ユニット１０６及びＸ方向搬送装置１５０を備える。２軸直交ロボット２００は、Ｙ方向移動装置２０１、Ｘ方向移動装置２０２、作業ハンド２０３、検査装置２０４及びビス締めユニット２０５を備える。
【００１３】
２軸直交ロボット２００のＹ方向移動装置２０１は、基台１０２に取り付けられた支柱１０８に支持されているスライダであり、Ｘ方向移動装置２０２をＹ方向（第１の方向）へ移動自在に保持している。Ｘ方向移動装置２０２は、作業ハンド２０３、検査装置２０４及びビス締めユニット２０５を一体的にＸ方向（第３の方向）へ移動可能に保持している。よって、Ｙ方向移動装置２０１とＸ方向移動装置２０２の駆動を制御することにより、作業ハンド２０３、検査装置２０４及びビス締めユニット２０５を水平平面内の任意の位置へ一体的に移動させることができる。
【００１４】
作業ハンド２０３は、部品供給ユニット１０３から組立部品８０を取り出して把持し、把持した組立部品８０を組立台ユニット１０５へ搬送して、組立台ユニット１０５に設置されている被組立部品７０に組み立てる。ビス締めユニット２０５は、ビス供給ユニット１０６からビスを取り出し、組立部品８０が被組立部品７０に組み立てられた後に、組立部品８０を被組立部品７０に対してビス締めする作業を行う。なお、ビスもまた、被組立部品７０に対する組立部品の１つとみなすことができる。
【００１５】
検査装置２０４は、本実施形態では、作業ハンド２０３に取り付けられており、撮像部（デジタルカメラ）と、撮像部により撮影された画像（静止画、動画）を画像解析する解析部と、検査装置２０４の全体制御を行う制御部とを有する。撮像部には、焦点距離（観察範囲）の変更が可能となっているものが好適に用いられる。検査装置２０４は、撮像部による観察範囲に作業ハンド２０３が把持した組立部品８０の検査部８０ｂ（図４を参照して後述する）が入るように、作業ハンド２０３に取り付けられている。
【００１６】
後述するように、検査装置２０４は、組立部品８０や被組立部品７０の静止画像等を撮影し、撮影された静止画像等から、組立部品８０や被組立部品７０の有無、組立部品８０と被組立部品７０の位置ずれ等を検査する。検査装置２０４は、検査結果を後述するＣＰＵユニット４０１へ送信する。なお、検査装置２０４における解析装置の機能をＣＰＵユニット４０１が担う構成としてもよい。
【００１７】
部品供給ユニット１０３、組立台ユニット１０５及びビス供給ユニット１０６はそれぞれ、概略、作業台（トレイ１２３、組立台１２５、トレイ１２６）を昇降装置により昇降可能とした構成を有する。部品供給ユニット１０３は、作業ハンド２０３に対して組立部品８０を供給するユニットである。部品供給ユニット１０３は、少なくとも１つの組立部品８０を収納するトレイ１２３と、トレイ１２３を昇降させる（鉛直方向（第２の方向）に移動させる）第１の昇降装置１１３を有する。組立台ユニット１０５は、組立部品８０を被組立部品７０へ組み立てる作業と組立部品８０と被組立部品７０とをビス締めする作業を行うために被組立部品７０を保持するユニットである。組立台ユニット１０５は、被組立部品７０が設置される組立台１２５と、組立台１２５上において被組立部品７０を位置決めして保持するチャック１３５と、組立台１２５を昇降させる第２の昇降装置１１５を備える。
【００１８】
Ｘ方向搬送装置１５０は、組立台ユニット１０５での作業が完了した被組立部品７０（以下「作業済み部品」という）を隣接する不図示の組立装置へ搬送する装置であり、作業済み部品を保持する不図示の保持機構等を備えている。ビス供給ユニット１０６は、ビスを収納し、ビス締めユニット２０５へビスを供給するユニットである。ビス供給ユニット１０６は、ビスを収納するトレイ１２６と、第３の昇降装置１１６を備えており、第３の昇降装置１１６を駆動してトレイ１２６を昇降させることによりビス締めユニット２０５へビスを供給する。なお、自動組立装置１００ではビス供給ユニット１０６及びビス締めユニット２０５はオプションとして扱われ、それぞれ、基台１０２及びＸ方向移動装置２０２に対して着脱自在となっている。
【００１９】
図３は、自動組立装置１００の制御系を説明するブロック図である。自動組立装置１００の制御系は、ＣＰＵユニット４０１、インタフェース４０２、駆動回路４０３及び操作パネル４０４を有する。操作パネル４０４は、自動組立装置１００のオペレータによる入力操作を受け付ける。ＣＰＵユニット４０１は、ＣＰＵ、自動組立装置１００を構成する各部の動作を制御するためのプログラムを格納するＲＯＭ、プログラムが展開されるＲＡＭ等を備えており、自動組立装置１００の全体的な制御を行う。つまり、ＣＰＵユニット４０１は、操作パネル４０４からの入力にしたがって所定のプログラムを実行することにより、インタフェース４０２を介して検査装置２０４を制御し、更に駆動回路４０３を制御して作業ハンド２０３等の各種駆動装置を駆動する。
【００２０】
自動組立装置１００では、多種の製品を生産するために形状等の異なる複数種の組立部品を取り扱うことが予定されており、この場合、必要な検査項目や検査精度、観察範囲等が組立部品の種類毎に異なることが予想される。この事態に対応することができるように、検査装置２０４は組立部品の種類毎に焦点距離情報を記憶しており、ＣＰＵユニット４０１は組立部品の種類毎に各昇降装置での昇降駆動量を記憶している。ＣＰＵユニット４０１は、操作パネル４０４を通じて組立部品が指定されると、各昇降装置での昇降駆動量の設定を変更し、検査装置２０４へ焦点距離等の設定変更を指示する。検査装置２０４は、撮像部の焦点距離を指示された焦点距離に変更する。これにより、組立部品が変更されても、変更後の組立部品の所定の位置に合焦させた画像を撮影することが可能となり、よって、必要な検査を必要な精度で行うことが可能になる。
【００２１】
次に、自動組立装置１００で実行される一連の動作（組立工程）について説明する。なお、被組立部品７０と組立部品８０に関する情報は操作パネル４０４から入力済みであり、ＣＰＵユニット４０１は、組立部品８０を被組立部品７０に組み立てるための一連の動作を行うために必要な各部の設定を終えているものとする。
【００２２】
ＣＰＵユニット４０１は、Ｙ方向移動装置２０１とＸ方向移動装置２０２を駆動して、作業ハンド２０３に取り付けられている検査装置２０４を、部品供給ユニット１０３のトレイ１２３に収納されている組立部品８０の上方（上空）に移動させる。これにより、検査装置２０４による検査が可能な領域にトレイ１２３に収納された組立部品８０が入る。つまり、少なくとも１つの組立部品８０が検査装置２０４による撮影が可能な領域に入る。
【００２３】
ＣＰＵユニット４０１は、トレイ１２３に収納された組立部品８０の高さ（Ｚ方向位置）を把握している。そこで、ＣＰＵユニット４０１は、検査装置２０４から焦点距離Ｌの位置に組立部品８０の上面が来るように（組立部品８０の上面に検査装置２０４の焦点が合うように）、部品供給ユニット１０３の第１の昇降装置１１３の昇降動作を制御する。検査装置２０４は、ＣＰＵユニット４０１からの指令にしたがって画像を撮影する。そして、検査装置２０４は、撮影画像を解析して、予め取得している組立部品８０の基準位置に対する、トレイ１２３に収納されている少なくとも１つの組立部品８０の上面の位置ずれ量を算出し、算出結果をＣＰＵユニット４０１へ送る。ＣＰＵユニット４０１は、Ｙ方向移動装置２０１とＸ方向移動装置２０２を駆動して、作業ハンド２０３をトレイ１２３内の所定の組立部品８０の上方へ移動させ、その際に先に算出した位置ずれ量で位置補正を行う。よって、トレイ１２３内での組立部品８０間の寸法には、作業ハンド２０３のアクセスが可能な限りにおいて、バラツキがあっても構わない。なお、トレイ１２３に組立部品８０を収容してレイアウトする方法は特に限定されず、また、その方法は本発明とは直接的な関係はないため、説明を省略する。
【００２４】
ＣＰＵユニット４０１は、作業ハンド２０３がトレイ１２３内の所定の組立部品８０の上方へ移動した後に第１の昇降装置１１３を駆動して、作業ハンド２０３による所定の組立部品８０の把持が可能となる高さまでトレイ１２３を上昇させる。ＣＰＵユニット４０１は、作業ハンド２０３に所定の組立部品８０を把持させた後、第１の昇降装置１１３を駆動してトレイ１２３を下降させる。これにより、部品供給ユニット１０３からの作業ハンド２０３による組立部品８０の取得動作は完了する。
【００２５】
続いて、ＣＰＵユニット４０１は、Ｘ方向移動装置２０２とＹ方向移動装置２０１を駆動して、組立部品８０を把持した作業ハンド２０３と検査装置２０４とを組立台ユニット１０５の上方へ移動させる。このとき、組立台ユニット１０５では、組立台１２５上においてチャック１３５により被組立部品７０が予め位置決めされて保持されている。なお、チャック１３５に被組立部品７０を保持させる方法は特に限定されず、また、その方法は本発明とは直接的な関係はないため、説明を省略する。
【００２６】
作業ハンド２０３と検査装置２０４は、検査装置２０４を被組立部品７０の直上に位置させてもよいし、後述するように被組立部品７０を上昇させれば組立部品８０を被組立部品７０に組み立てることができる位置に位置させてもよい。ＣＰＵユニット４０１は、組立台ユニット１０５の上方への検査装置２０４と作業ハンド２０３の移動完了までに、検査装置２０４から焦点距離Ｌの位置に被組立部品７０の検査部７０ａ（図４参照）が来るように組立台１２５の位置（高さ）を調節する。
【００２７】
図４は、検査装置２０４から見た被組立部品７０と組立部品８０の位置関係と検査装置２０４による検査方法を説明する図である。ここでは、検査装置２０４が被組立部品７０の真上に移動しているものとする。検査装置２０４の制御部は、検査装置２０４が組立台ユニット１０５に配置された被組立部品７０の真上に移動すると、撮像部による撮影を行う。検査装置２０４の画像解析部は、撮像部から撮影画像を取得して画像解析を行う。そして、画像解析部は、被組立部品７０の検査部７０ａに対する、作業ハンド２０３が把持している実線で示す組立部品８０の検査部８０ｂのＹ方向位置及びＸ方向位置（座標（ｔｘ´，ｔｙ´））を検出する。なお、検査部７０ａは、被組立部品７０において組立部品８０が組み立てられる面のＹ方向端の一方であり、検査部８０ｂは組立部品８０のＹ方向端の一方である。
【００２８】
一方、検査装置２０４の制御部は、組立部品８０を被組立部品７０の所定位置へ組み立てるための破線位置を特定する称呼値（ｔｘ，ｔｙ）をＣＰＵユニット４０１から取得している。検査装置２０４の制御部は、検出された座標（ｔｙ´，ｔｘ´）と称呼値（ｔｘ，ｔｙ）との差異量（Δｔｘ，Δｔｙ）を算出し、ＣＰＵユニット４０１へ送る。このように、本実施形態では、作業ハンド２０３が把持している組立部品８０と組立台ユニット１０５に配置されている被組立部品７０の位置を同時に検出して、被組立部品７０に対する組立部品８０の相対位置を１回で測定することができる。
【００２９】
ＣＰＵユニット４０１は、Ｘ方向移動装置２０２とＹ方向移動装置２０１を駆動し、作業ハンド２０３が把持した組立部品８０の位置を、被組立部品７０を上昇させれば組立部品８０を被組立部品７０に組み立てることができる位置へ移動させる。その際、ＣＰＵユニット４０１は、先に取得した差異量（Δｔｘ，Δｔｙ）を用いて、作業ハンド２０３の位置を補正する。ＣＰＵユニット４０１は、第２の昇降装置１１５を駆動して、組立部品８０が被組立部品７０に組み立てられる高さまで組立台１２５を上昇させ、これにより、組立部品８０が被組立部品７０へ組み立てられる。こうして、検査装置２０４による検査結果を次工程である被組立部品７０に対する組立部品８０の組立に反映することにより、高精度な組立が可能になる。
【００３０】
組立台１２５の上昇が完了すると、組立部品８０が被組立部品７０へ組み立てられる。組立部品８０の被組立部品７０に対する組立方法は、特に限定されない。組立部品８０を被組立部品７０に組み立てる態様としては、被組立部品７０における組立部品８０の組立面に両面テープ等の粘着剤が設けた態様や、被組立部品７０と組立部品８０に凹凸部等の嵌合部を設けた態様等が挙げられる。また、後述するビス止めを行うことを前提として、組立部品８０を被組立部品７０上の所定位置に載置するだけの態様であってもよい。この場合、ビス止めを行うまでに被組立部品７０に載置された組立部品８０の位置ずれが生じないように組立部品８０を保持する機構を組立台１２５に設けることが望ましい。
【００３１】
組立部品８０が被組立部品７０へ組み立てられると、ＣＰＵユニット４０１は、作業ハンド２０３による組立部品８０の把持を解除し、その後、組立台１２５を所定の高さまで降下させる。このように本実施形態では、検査装置２０４により取得した画像に基づいて被組立部品７０に対する組立部品８０の位置ずれを検出し、検出結果（差異量）を用いて作業ハンド２０３の位置を補正する。これにより、組立部品８０を被組立部品７０に対して高精度に組み立てることができる。
【００３２】
続いて、ＣＰＵユニット４０１は、Ｘ方向移動装置２０２とＹ方向移動装置２０１を駆動して、ビス締めユニット２０５をビス供給ユニット１０６の上方へ移動させる。そして、ＣＰＵユニット４０１は、第３の昇降装置１１６を駆動して、ビス締めユニット２０５がトレイ１２６に収納されているビスを取得することができる位置までトレイ１２６を上昇させる。ＣＰＵユニット４０１は、ビス締めユニット２０５にビスを取得させた後、第３の昇降装置１１６を駆動してトレイ１２６を降下させる。ＣＰＵユニット４０１は、Ｘ方向移動装置２０２とＹ方向移動装置２０１を駆動して、ビス締めユニット２０５を組立台１２５上の被組立部品７０に対するビス締め位置の上方へ移動させる。
【００３３】
ＣＰＵユニット４０１は、ビス締めユニット２０５の移動が完了すると、第２の昇降装置１１５を駆動して組立台１２５を上昇させる。これにより、ビス締めユニット２０５が取得しているビスにより、組立部品８０が被組立部品７０に強固に固定される。なお、ビス締め工程は、必要な場合にのみ実行される。ＣＰＵユニット４０１は、ビス締めが完了すると、組立台１２５を所定の高さまで降下させ、組立台１２５上の作業済み部品はＸ方向搬送装置１５０へ移され、次に処理する被組立部品７０がチャック１３５に保持される。なお、組立台１２５上の作業済み部品のＸ方向搬送装置１５０への搬送方法と次に処理する被組立部品７０の組立台１２５への搬送方法は特に限定されず、例えば、不図示の搬送ロボットによって行われる。ＣＰＵユニット４０１は、作業ハンド２０３及び検査装置２０４を部品供給ユニット１０３の上方へ移動させて、上述した工程での処理を、操作パネル４０４から入力された指示にしたがって繰り返す。
【００３４】
自動組立装置１００では、作業ハンド２０３及び検査装置２０４の駆動軸を水平方向の２軸（Ｘ軸、Ｙ軸）とし、組立台１２５の駆動軸を鉛直方向の１軸（Ｚ軸）に分離している。これにより、自動組立装置１００で実行される上記の工程では、検査装置２０４を検査対象へ最短距離で移動させることができるため、検査対象を短いタクトで検査することができる。また、検査装置２０４によりトレイ１２３に収納されている組立部品８０の位置検出を行うことができるため、トレイ１２３にある程度ラフに組立部品８０が置かれていても、作業ハンド２０３は組立部品８０を把持することができる。これにより、トレイ１２３において組立部品８０を高精度に配置する機構が不要となることで、装置コストの削減を図ることができる。
【００３５】
なお、本実施形態では、組立部品８０のトレイ１２３上での位置ずれ量や組立台１２５上の被組立部品７０に対する組立部品８０の差異量（Δｔｘ，Δｔｙ）の算出を検査装置２０４が行う構成とした。しかし、これに限らず、検査装置２０４には撮影を行う機能のみを設け、ＣＰＵユニット４０１が検査装置２０４から撮影画像を取得して位置ずれ量や差異量等を算出する構成となっていてもよい。
【００３６】
＜第２実施形態＞
図５は、本発明の第２実施形態に係る自動組立装置１００Ａの概略構成を、図２と同様にして示す断面図である。図５では、自動組立装置１００Ａの構成要素であって自動組立装置１００の構成要素と同じものについては、同じ符号を付しており、ここでの共通する説明を省略する。自動組立装置１００Ａが、第１実施形態で説明した自動組立装置１００と異なる点は、基台１０２上の部品供給ユニット１０３と組立台ユニット１０５との間に位置決めユニット１０４が配置されている点である。
【００３７】
位置決めユニット１０４は、組立部品８０のＸ方向位置、Ｙ方向位置及びＺ軸まわりの回転角度を高精度に決めて保持するユニットであり、位置決め台１２４、位置決め装置１３４及び第４の昇降装置１１４を備える。位置決め装置１３４は、位置決め台１２４上に設けられている。位置決め装置１３４は、組立部品８０が所定位置に載置されると、載置された組立部品８０のＸ方向位置、Ｙ方向位置及びＺ軸まわりの回転角度を調整する機構と、調整後の状態を維持するために組立部品８０を保持する機構とを有する。第４の昇降装置１１４の駆動は、他の昇降装置と同様にＣＰＵユニット４０１によって制御され、位置決め台１２４を昇降させる。作業ハンド２０３は、指令されたＸ方向位置及びＹ方向位置で位置決めユニット１０４から組立部品８０を取り出し、指令されたＸ方向位置及びＹ方向位置で、把持した組立部品８０を組立台１２５に設置されている被組立部品７０に対して組み立てる。
【００３８】
次に、自動組立装置１００Ａで実行される一連の動作（組立工程）の動作について説明する。最初に、図５に示すように、ＣＰＵユニット４０１は、基台１０２に配置されている各ユニットでの検査対象の観察面が、検査装置２０４から焦点距離Ｌの位置に来るように、各ユニットの各昇降装置を駆動する。ＣＰＵユニット４０１は、Ｙ方向移動装置２０１とＸ方向移動装置２０２を駆動し、図５に矢印Ｓで示される向きに検査装置２０４を移動させながら、検査装置２０４に各ユニットに対する検査を実行させる。
【００３９】
検査装置２０４は、部品供給ユニット１０３に対しては、撮影画像に基づいて、トレイ１２３内の組立部品８０の有無と、組立部品８０の位置を検査する。その際、トレイ１２３内の全ての組立部品８０についての位置情報を取得してもよい。これにより、矢印Ｓで示すＹ方向２回目以降の検査装置２０４の移動では、部品供給ユニット１０３に対する検査は不要となる。検査装置２０４は、位置決めユニット１０４に対しては、撮影画像に基づいて、位置決め台１２４上での組立部品８０の有無と、位置決め台１２４上の組立部品８０の検査部８０ｂの位置を検査する。検査装置２０４は、組立台ユニット１０５に対しては、撮影画像に基づいて、組立台１２５上での被組立部品７０の有無と、組立台１２５上の被組立部品７０の検査部７０ａの位置を検査する。検査装置２０４は、Ｘ方向搬送装置１５０に対する撮影画像から、Ｘ方向搬送装置１５０上での組立済み部品の有無を検査する。検査装置２０４は、各ユニットに対する検査結果をＣＰＵユニット４０１へ通知する。
【００４０】
このように、組立部品８０を被組立部品７０に組み立てる前に検査対象が配置されている各ユニットに対する検査を行うことにより、各工程での作業ハンド２０３の位置補正量を事前に取得することができる。その結果、検査及び位置補正に要する時間を短縮して、タクト短縮を図ることができる。その際、事前に各ユニットの各作業台を検査可能な高さに移動させていることで検査装置２０４を水平平面内でのみで移動させればよいため、検査装置２０４を最短距離、且つ、最短時間で移動させることができることによってもタクト短縮を図ることができる。特に、組立部品８０や被組立部品７０の形状に依存して各昇降装置による昇降ストロークが長い場合には、事前に各ユニットの各作業台を検査対象に対する検査が可能な位置まで移動させておくことで、昇降ストロークに依存しないタクトでの処理が可能になる。更に、検査に先立って検査対象を移動させることで、検査対象に生じる振動の影響を考慮せずに検査を行うことができ、これにより検査タクトを短くすることができる。
【００４１】
なお、自動組立装置１００Ａでは、検査装置２０４はＸ軸とＹ軸の２軸の各方向へ移動可能な構成となっているため、従来の３軸ロボットと比較すると、検査装置２０４を移動させた際に発生する振動が格段に軽減される。検査装置２０４による検査は、精度を高める観点から、検査装置２０４と検査対象との相対的な振動が収まってから開始されることが望ましい。そのため、検査装置２０４を各ユニット上で停止させ、振動が収まってから検査を開始することが望ましいが、必要な精度又は結果が得られる限りにおいて、検査装置２０４を移動させながら上述した検査を実施してもよい。その場合、検査装置２０４を停止させる時間が不要となることで、タクト短縮の効果が大きくなる。
【００４２】
勿論、自動組立装置１００Ａでも、第１実施形態に係る自動組立装置１００で実行される上述した一連の組立工程と同じ順序で、組立部品８０を被組立部品７０に組み立てることができる。その場合、位置決めユニット１０４では組立部品８０が、組立台ユニット１０５では被組立部品７０がそれぞれ高精度に位置決めされていることを考慮して、図４を参照して説明した差異量を求める検査と作業ハンド２０３の位置補正を省略してもよい。つまり、組立部品８０と被組立部品７０は互いに高精度に位置決めされているため、検査による位置補正を行わなくとも、これらをＹ方向移動装置２０１とＸ方向移動装置２０２による作業ハンド２０３の位置制御の誤差範囲内で組み立てることができる。これにより、組立部品８０の被組立部品７０に対する組立精度を確保しながら、タクト短縮が可能になる。
【００４３】
＜第３実施形態＞
図６は、本発明の第３実施形態に係る自動組立装置１００Ｂの概略構成を、図２と同様にして示す断面図である。図６では、自動組立装置１００Ｂの構成要素であって自動組立装置１００Ａ（図５）の構成要素と同じものについては、同じ符号を付しており、ここでの共通する説明を省略する。自動組立装置１００では、作業ハンド２０３が把持した組立部品８０と組立台１２５に配置された被組立部品７０を同時に検査することができるように、検査装置２０４を作業ハンド２０３の近傍に配置している。これに対して、自動組立装置１００Ｂでは、作業ハンド２０３があるユニットに対して作業を行っている間に検査装置２０４は別のユニットを検査することができるように、作業ハンド２０３と検査装置２０４がＹ方向において離間して配置されている。逆に言えば、各ユニットの作業台のＹ方向での間隔が、作業ハンド２０３による作業と並行して検査装置２０４による検査を行うことができる間隔に設定されている。
【００４４】
自動組立装置１００Ｂで実行される特徴的な動作について、以下に説明する。ＣＰＵユニット４０１は、Ｙ方向移動装置２０１とＸ方向移動装置２０２を駆動して、作業ハンド２０３を位置決めユニット１０４の上方へ移動させる。ＣＰＵユニット４０１は、続いて、第４の昇降装置１１４を駆動して、位置決め台１２４上に設置されている組立部品８０を作業ハンド２０３が把持可能な高さまで位置決め台１２４を上昇させ、作業ハンド２０３に組立部品８０を把持させる。ＣＰＵユニット４０１は、作業ハンド２０３が組立部品８０を把持すると、位置決め台１２４を降下させる。一方、作業ハンド２０３が位置決めユニット１０４の上方へ移動したときに、検査装置２０４は組立台ユニット１０５の上方に移動している。そこで、作業ハンド２０３が位置決め台１２４上の組立部品８０を把持するための一連の動作が行われている間に、検査装置２０４により組立台１２５上に設置されている被組立部品７０を検査する。
【００４５】
本実施形態では、あるユニットでの検査と並行して別のユニットでの作業が可能となることで、タクト短縮を図ることができる。また、作業ハンド２０３が所定の作業を行っている間に検査対象の作業台を昇降させることが可能なため、特に、昇降距離が長い検査対象の昇降を作業ハンド２０３による作業と並行して行うことで、タクト短縮を図ることができる。なお、ここでは、位置決めユニット１０４での作業と組立台ユニット１０５に対する検査とを同時に行う構成としたが、別のユニットの組み合わせで作業と検査を行う構成としてもよい。
【００４６】
＜第４実施形態＞
図７は、本発明の第４実施形態に係る自動組立装置の部分的な構成を説明する正面図である。上述した自動組立装置１００等は、作業ハンド２０３と検査装置２０４のＹ方向での位置関係が変わらない構造となっている。これに対して、本実施形態では、作業ハンド２０３と検査装置２０４のＹ方向位置を反転させることができるように、作業ハンド２０３と検査装置２０４は、Ｘ方向移動装置２０２に取り付けられた回転台２０７に固定されている。図７に示すように、ＣＰＵユニット４０１は、回転台２０７を１８０°回転駆動することにより、作業ハンド２０３と検査装置２０４のＹ方向位置を反転させる。１８０°こうして作業ハンド２０３と検査装置２０４のＹ方向位置を反転可能な構成とすることで、反転不可の構成では検査を行うことができない領域を検査することが可能になる。また、基台１０２に配置する各ユニットの配置の自由度を高めることが可能になる。なお、回転台２０７の回転角度が任意に設定可能な構成としてもよく、その場合、反転不可の構成では検査を行うことができない領域を検査することが可能になる。
【００４７】
＜第５実施形態＞
図８は、本発明の第５実施形態に係る自動組立装置の部分的な構成を説明する正面図である。上述した自動組立装置１００等は、検査装置２０４による検査方向は、基台１０２に向かうＺ方向のみとなっている。しかし、組立部品８０や被組立部品７０の形状によっては、その直上からの検査よりも斜め上方からの検査とした方が、部品間の組立精度を高める補正が可能になる場合もある。そこで、検査装置２０４を旋回装置２０８に取り付けて、検査方向を任意に変更することが可能な構造とする。これにより、組立部品８０や被組立部品７０等の検査対象を、検査対象の形状に適した角度で検査することが可能になる。
【００４８】
＜第６実施形態＞
本実施形態では、上述した実施形態に共通する検査装置２０４の制御の一例について説明する。上述の通り、ＣＰＵユニット４０１は、Ｙ方向移動装置２０１とＸ方向移動装置２０２を駆動して検査装置２０４を組立部品８０や被組立部品７０の上方へ移動させ、検査装置２０４は、画像を撮影、解析して寸法測定や有無検知等の検査を実施する。検査装置２０４による画像撮影が寸法測定等の高精度な検査を行う必要がある場合には、Ｙ方向移動装置２０１とＸ方向移動装置２０２の駆動により生じた振動が収束するまで待たなければならない。
【００４９】
そこで、ＣＰＵユニット４０１は、検査装置２０４をＸＹ面で移動させている間に検査装置２０４による動画撮影を実施し、停止した際に撮影動画から振動振幅を検出する。基準振幅を予め設定しておき、検出した振動振幅が基準振幅を下回ったことが検出されると、即座に所定の検査が実施される構成とすることで、組立工程のタクト短縮が可能になる。なお、検査装置２０４が一連の処理、つまり、動画撮影、撮影動画からの振動振幅の検出、検出した振動振幅の基準振幅との比較、所定の検査を行う構成としてもよい。
【００５０】
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。更に、上述した各実施形態は本発明の一実施形態を示すものにすぎず、各実施形態を適宜組み合わせることも可能である。例えば、上記実施形態では、２軸直交ロボット２００として、１つの作業ハンド２０３を備える構成を取り上げたが、作業ハンドを複数備える構成となっていてもよい。また、１本の作業ハンド２０３に対して１つの検査装置２０４を設けた構成について説明したが、１本の作業ハンド２０３に対して複数の（２つ以上の）検査装置が設けられた構成となっていてもよい。検査装置２０４は、上述した撮像部（デジタルカメラ）を備えるものに限定されず、例えば、レーザセンサやファイバセンサ等を用いることもできる。
【符号の説明】
【００５１】
７０    被組立部品
８０    組立部品
１００，１００Ａ，１００Ｂ    自動組立装置
１０３    部品供給ユニット
１０５    組立台ユニット
１１５    第２の昇降装置
１２５    組立台
２０１    Ｙ方向移動装置
２０２    Ｘ方向移動装置
２０３    作業ハンド
２０４    検査装置
２０７    回転台
２０８    旋回装置
４０１    ＣＰＵユニット
【図１】
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【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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