(57)【要約】【課題】構造の複雑化や処理の増大を招くことなく、ワークへの部品の組み付け精度を向上する部品組み付け装置を提供する。【解決手段】部品組み付け装置１０は、パレット１１から取り出された対象部品１５が仮置きされ、対象部品１５の姿勢を調整するための仮置き台１３を備える。仮置き台１３は、収容部２１、開口部２２、設定面部２３および傾斜面部２４を有する。収容部２１は、重力方向の下端側に設けられ、収容断面２５の長手方向が対象部品１５の長手方向よりもわずかに大きい。開口部２２は、重力方向の上端に設けられ、重力方向に垂直な断面が対象部品１５の長手方向および短手方向の全長よりも大きく、収容断面２５よりも大きい。設定面部２３は、開口部２２から収容部２１へかけて重力方向に伸びる。傾斜面部２４は、設定面部２３を除く部分において開口部２２から収容部２１にかけて開口面積を縮小する方向へ傾斜する。【選択図】図１
2022000320.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークに組み付けられる同一の形状の１つ以上の対象部品が載置されるパレットと、
前記パレットから取り出された前記対象部品を仮置きするための仮置き台と、
前記パレットに載置されている前記対象部品を取り出して、前記仮置き台へ投入するとともに、前記仮置き台に仮置きされた前記対象部品を前記ワークに組み付けるロボットと、を備え、
前記仮置き台は、
重力方向の下端側に設けられ、重力方向に垂直な断面である収容断面が、前記対象部品の前記収容断面に相当する位置での断面よりもわずかに大きな収容部と、
重力方向の上端側に設けられ、重力方向に垂直な断面が前記収容断面よりも大きな開口部と、
前記開口部から前記収容部へかけて重力方向に伸びる設定面部と、
前記設定面部を除く部分において前記開口部から前記収容部にかけて開口面積を縮小する方向へ傾斜する傾斜面部と、
を有する部品組み付け装置。
【請求項２】
前記開口部は、前記パレットの開口と同一の形状である請求項１記載の部品組み付け装置。
【請求項３】
前記開口部の各辺は、重力方向に垂直な断面が前記対象部品の対応する各辺の全長よりも大きい請求項１または２記載の部品組み付け装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本実施形態は、パレットから取り出した部品をワークに組み付ける部品組み付け装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
部品組み付け装置は、パレットに載置されている部品をワークに組み付ける。このパレットは、部品を収容する複数の載置部を有している。部品は、この載置部に収容されており、パレット単位で部品組み付け装置へ提供される。ところで、パレットの載置部は、部品の取り出しを容易にするために、部品に比較して大きく設定されている。そのため、部品は、パレットの載置部にある程度の余裕をもって収容されることになる。
【０００３】
しかしながら、載置部の大きさに余裕があると、載置部に収容される部品はその内部において位置や姿勢が変化する。そのため、部品をワークへ組み付けるロボットは、部品を一定の位置で把持することが困難になる。すなわち、載置部の部品を把持するロボットは、部品の把持ごとに把持位置が異なることになる。そのため、ロボットに把持された部品とワークに設定された組み付け位置とのずれが生じやすく、ワークへの部品の精密な組み付けが困難になるという問題がある。一方、画像を利用して部品の位置や姿勢を認識し、ロボットによる把持位置を決定することも考えられる。しかし、画像を利用する場合、カメラや画像処理装置などを必要とし、構造の複雑化および処理の増大を招くという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−２２２４１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、構造の複雑化や処理の増大を招くことなく、ワークへの部品の組み付け精度を向上する部品組み付け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】
【０００６】
上記課題を解決するために本実施形態の部品組み付け装置は、仮置き台を備える。パレットから取り出された対象部品は、ワークに組み付けられる前にこの仮置き台に仮置きされる。すなわち、対象部品は、パレットから取り出された後、仮置き台に移動することで、ワークへ組み付けられる前にその位置および姿勢が一定の範囲に調整される。仮置き台は、収容部を有している。収容部は、重力方向に垂直な断面である収容断面が、対象部品の収容断面に相当する位置での断面よりもわずかに大きい。そのため、仮置き台に投入された対象部品は、収容部においてその位置が決定される。また、仮置き台は、上端に収容部の収容断面よりも大きな開口部を有している。そのため、対象部品は、仮置き台の収容部へ容易に投入される。そして、仮置き台は、上端から収容部へかけて重力方向へ伸びる設定面部とともに、設定面部を除く部分に、開口部から収容部にかけて開口面積がなだらかに縮小する傾斜面部を有している。これにより、仮置き台の開口部へ投入された対象部品は、設定面部および傾斜面部に案内されて位置および姿勢が決められながら収容部へ落下する。これらの結果、ロボットは、仮置き台において姿勢および位置が決定された対象部品を一定の位置で把持し、この対象部品をワークに組み付ける。したがって、仮置き台を経由することにより、構造の複雑化や処理の増大を招くことなく、ワークへの部品の組み付け精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】一実施形態による部品組み付け装置を示す模式図
【図２】一実施形態による部品組み付け装置に用いる対象部品の一例としてコイルを示す模式図
【図３】一実施形態による部品組み付け装置に用いる対象部品の一例としてコイルを図２の矢印III方向から見た模式図
【図４】一実施形態による部品組み付け装置の仮置き台を示す模式的な断面図
【図５】図４のＶ―Ｖ線における断面図
【図６】一実施形態による部品組み付け装置において、ロボットのハンド、仮置き台、および対象部品の関係を示す模式図
【図７】一実施形態による部品組み付け装置において、ロボットのハンド、仮置き台、および対象部品の関係を示す模式図
【図８】一実施形態による部品組み付け装置において、ロボットのハンド、仮置き台、およびパレットの載置部の関係を示す模式図
【図９】一実施形態による部品組み付け装置における処理の流れを示す概略図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、一実施形態による部品組み付け装置を図面に基づいて説明する。
図１に示すように部品組み付け装置１０は、パレット１１、ロボット１２および仮置き台１３を備える。パレット１１は、複数の載置部１４を有している。載置部１４は、例えば図１に示すようにパレット１１に整列した状態で設けられている。パレット１１は、この載置部１４に対象部品１５を収容する。パレット１１は、載置部１４にそれぞれ１つの対象部品１５を収容する。パレット１１は、複数の載置部１４を有することにより、１つ以上の対象部品１５を載置することができる。
【０００９】
対象部品１５は、例えば図２および図３に示す脚つきのコイルのように長手方向、短手方向および高さ方向を有する。本実施形態の場合、対象部品１５は、これら長手方向、短手方向および高さ方向がそれぞれ異なっている。なお、対象部品１５は、長手方向と短手方向、長手方向と高さ方向、または短手方向と高さ方向とは、同一に設定してもよい。当然ながら、対象部品１５は、コイルに限らず、任意の部品とすることができる。
【００１０】
パレット１１の載置部１４における開口面積は、対象部品１５に比較して十分に大きな面積を有している。すなわち、載置部１４における開口は、対象部品１５の長手方向および短手方向のそれぞれよりも大きく設定されている。これにより、対象部品１５は、予め設定された範囲内の位置および姿勢で載置部１４に収容されている。
【００１１】
図１に示すようにロボット１２は、先端に対象部品１５を把持するハンド１６を有している。ハンド１６は、対象部品１５を挟み込む構造である。ロボット１２は、パレット１１から取り出した対象部品１５をワーク１７に組み付ける。ワーク１７は、パレット１１と離れた位置に設けられている。ワーク１７は、対象部品１５が組み付けられるために設定された１つ以上の組み付け部１８を有している。例えば対象部品１５としてコイルを用いる場合、ワーク１７は基板などである。本実施形態の部品組み付け装置１０の場合、ロボット１２は、パレット１１の載置部１４から取り出した対象部品１５をワーク１７に取り付ける前に、仮置き台１３に投入する。すなわち、ロボット１２は、パレット１１から対象部品１５を取り出した後、仮置き台１３に投入する。そして、ロボット１２は、仮置き台１３において姿勢が調整された対象部品１５を把持してワーク１７に組み付ける。
【００１２】
仮置き台１３は、パレット１１とワーク１７との間に設けられている。上述のように、ロボット１２は、パレット１１から取り出した対象部品１５を、仮置き台１３を経由してワーク１７へ組み付ける。仮置き台１３は、図４および図５に示すように収容部２１、開口部２２、設定面部２３および傾斜面部２４を有している。仮置き台１３は、例えば樹脂や金属によって形成されている。本実施形態の仮置き台１３のように内側に傾斜面部２４を有するなど形状が複雑な場合、仮置き台１３は例えば３Ｄプリンタを用いて形成される。これにより、仮置き台１３は、形成のための加工工数が低減される。対象部品１５の長手方向は、図４における仮置き台１３の左右方向に一致する。同様に対象部品１５の短手方向は図５における仮置き台１３の前後方向に一致し、高さ方向は図４および図５における仮置き台１３の上下方向に一致する。
【００１３】
収容部２１は、重力方向において仮置き台１３の下端側に設けられている。収容部２１は、重力方向に垂直な断面である収容断面２５が対象部品１５にあわせて設定されている。収容断面２５は、収容部２１の高さ方向において任意の位置におけるこの高さ方向に対して垂直な断面である。そして、収容部２１の収容断面２５は、この収容断面２５に相当する位置における対象部品１５の断面の外縁よりもわずかに大きく設定されている。つまり、収容断面２５において、収容部２１の断面は対象部品１５よりもわずかに大きい。本実施形態の場合、収容部２１の収容断面２５は、長手方向の全長が対象部品１５の長手方向の全長よりもわずかに大きく設定されている。これにより、収容断面２５は、収容断面２５に相当する位置における対象部品１５の断面よりも大きい。この場合、収容部２１の収容断面２５における長手方向の全長は、仮置き台１３に投入される対象部品１５が引っ掛かることなく滑らかに収容部２１へ進入できる程度にやや大きく、かつ収容した対象部品１５ほぼ移動しない程度の大きさに設定されている。この対象部品１５に対する収容部２１の収容断面２５の余裕は、組み付けの対象となる対象部品１５の、性質、形状あるいは大きさなどによって任意に設定される。例えば表面が平滑であったり、曲面状であったりする対象部品１５の場合、収容断面２５の余裕は小さめに設定することができる。一方、表面の凹凸が大きかったり、角部を有したりする対象部品１５の場合、収容断面２５の余裕は大きめに設定することが好ましい。なお、収容断面２５は、仮置き台１３の高さ方向において、収容部２１の上端から下端までの間の任意の位置における高さ方向に垂直な断面である。いずれにしても、収容部２１の収容断面は、収容部２１に収容された対象部品１５が移動および姿勢変化をしない程度に、わずかに大きく設定されている。
【００１４】
開口部２２は、仮置き台１３の上端側に設けられている。本実施形態の場合、開口部２２は、仮置き台１３の上端に開口している。パレット１１から取り出された対象部品１５は、この開口部２２から仮置き台１３に投入される。開口部２２は、重力方向に垂直な断面が収容断面２５よりも大きく設定されている。すなわち、開口部２２の各辺は、重力方向に垂直な断面が、対象部品１５の対応する各辺の全長よりも大きい。具体的には、本実施形態の場合、開口部２２は、断面の長手方向の全長が対象部品１５の長手方向の全長よりも大きい。また、開口部２２は、断面の短手方向の全長も対象部品１５の短手方向の全長よりも大きい。これにより、パレット１１から取り出された対象部品１５は、十分に大きな開口面積の開口部２２から仮置き台１３に円滑に投入される。
【００１５】
設定面部２３は、開口部２２から収容部２１にかけて重力方向へ伸びている。設定面部２３は、例えば仮置き台１３に投入される対象部品１５の長手方向または短手方向において少なくとも一方の端部に設けることが望ましい。本実施形態の場合、設定面部２３は、仮置き台１３の前端に設けられている。また、設定面部２３は、仮置き台１３の前端に限らず、後端、左端または右端のいずれか一方の端部に設けてもよい。この設定面部２３は、仮置き台１３において開口部２２側の上端から収容部２１の下端まで重力方向へ伸びている。
【００１６】
傾斜面部２４は、開口部２２から収容部２１にかけて設けられている。具体的には、傾斜面部２４は、仮置き台１３の４つの内壁のうち設定面部２３を除く部分に設けられている。図５に示すように仮置き台１３の前端に設定面部２３を設ける場合、傾斜面部２４は、設定面部２３と垂直な関係となる仮置き台１３の左端および右端にそれぞれ設けられている。傾斜面部２４は、開口部２２から収容部２１にかけて開口面積が縮小する方向へ傾斜している。すなわち、傾斜面部２４は、開口部２２から収容部２１へかけて下方へ行くにしたがって開口面積が小さくなるように傾斜している。換言すると、傾斜面部２４では、対向する内壁の距離が下方へ行くにしたがって小さくなる。本実施形態の場合、仮置き台１３の左端の傾斜面部２４と右端の傾斜面部２４との間の距離は、収容部２１に近い下側ほど小さくなる。このように、傾斜面部２４は、仮置き台１３の開口部２２を形成する左側の内壁と収容部２１を形成する左側の内壁の上端とを接続するとともに、開口部２２を形成する右側の内壁と収容部２１を形成する右側の内壁の上端とを接続している。
【００１７】
仮置き台１３に投入される対象部品１５は、開口部２２からこれら設定面部２３および傾斜面部２４に案内されて収容部２１へ落下する。このとき、対象部品１５は、設定面部２３に案内されることによって、前後の位置が決定される。これとともに、対象部品１５は、傾斜面部２４に案内されることによって、左右方向つまり長手方向の全長が自身よりもわずかに大きな収容部２１へ滑らかに移動する。そして、収容部２１に移動した対象部品１５は、図５に示すように収容部２１において設定面部２３を基準として前後の位置が決定され、図４に示すように収容部２１を形成する左右の内壁によって左右の位置が決定される。
【００１８】
傾斜面部２４の高さ方向の全長、つまり開口部２２から収容部２１の上端までの距離は任意に設定される。但し、この距離が過小であると、開口部２２から投入された対象部品１５は姿勢や位置が調整される前に収容部２１へ到達する。そのため、対象部品１５は、不整な姿勢で収容部２１に到達し、収容部２１へ進入できない可能性がある。また、この距離を適切に確保すると、対象部品１５の開口部２２からの投入から収容部２１へ落下する間に、適度な時間が確保される。この対象部品１５の落下の時間を確保することにより、ロボット１２は、対象部品１５の再度の把持のための姿勢の調整をすることができる。このように、開口部２２から収容部２１の上端までの距離は、対象部品１５の形状やロボット１２の動作速度などに応じて設定することが好ましい。
【００１９】
仮置き台１３の左右方向において、図６および図７に示すように収容部２１の中心はロボット１２のハンド１６の中心と一致することが好ましい。このように収容部２１の左右方向の中心とハンド１６の中心とが一致することにより、ロボット１２と仮置き台１３との干渉が低減され、ロボット１２の制御を容易にすることができる。また、図８に示すように、開口部２２は、パレット１１の載置部１４の開口とほぼ同一の形状に設定されている。このように、載置部１４と開口部２２とで形状を揃えることにより、対象部品１５を取り出して仮置き台１３へ投入するロボット１２は、例えば把持位置などの作動領域の設定が容易になる。これとともに、上述のようにハンド１６の中心は、収容部２１および載置部１４の中心と一致している。これにより、パレット１１の載置部１４で把持された対象部品１５は、その把持位置が左右方向へずれていても、確実に開口部２２から仮置き台１３の収容部２１へ投入される。そのため、図６および図７に示すようにハンド１６に把持された対象部品１５は、左右方向へずれていても、収容部２１へ適切な姿勢で収容される。
【００２０】
以下、上述の仮置き台１３を備える部品組み付け装置１０における動作の流れを図９に基づいて説明する。
ロボット１２は、パレット１１の載置部１４に収容されている対象部品１５を取り出す（Ｓ１０１）。ロボット１２は、複数の載置部１４のうちいずれか１つの載置部１４から、この載置部１４に収容されている対象部品１５を取り出す。ロボット１２は、複数の載置部１４から例えば予め設定されている順番にしたがって特定の載置部１４から対象部品１５を取り出す。ロボット１２は、載置部１４に収容されている対象部品１５を、位置や姿勢の修正をすることなくそのまま把持する。
【００２１】
ロボット１２は、取り出した対象部品１５を仮置き台１３に移動する（Ｓ１０２）。ロボット１２は、パレット１１から取り出した対象部品１５を仮置き台１３へ運搬し、仮置き台１３の開口部２２の上方で把持を解除する。これにより、対象部品１５は、開口部２２から仮置き台１３の内部へ投入される。開口部２２から投入された対象部品１５は、傾斜面部２４に案内されながら、開口部２２から収容部２１へ落下する。これとともに、対象部品１５は、設定面部２３によって収容部２１における位置が決定される。つまり、対象部品１５は、設定面部２３によって仮置き台１３の前後方向における位置が決定される。そして、対象部品１５は、収容部２１の左右両端の内壁によって長手方向の位置も決定される。このように、対象部品１５は、傾斜面部２４に案内されて収容部２１へ落下する際に、姿勢が制御されるとともに、前後および左右の位置が決定されながら収容部２１に進入する。対象部品１５の把持を解除したロボット１２は、対象部品１５が収容部２１へ向けて落下する間に、次の動作つまり仮置き台１３からワーク１７への対象部品１５の運搬に向けて動作姿勢を調整する。
【００２２】
対象部品１５が収容部２１に収容されると、ロボット１２は収容部２１の対象部品１５を再び把持する（Ｓ１０３）。対象部品１５は、仮置き台１３に投入されることにより、収容部２１において前後方向および左右方向の位置が決定されている。ロボット１２は、この収容部２１に収容された対象部品１５を再び把持する。上述のように収容部２１に収容されている対象部品１５は、その姿勢および位置が予め設定された適正な状態となっている。そのため、ロボット１２が予め設定された位置で対象部品１５を把持することにより、ロボット１２は常に一定の姿勢および位置となっている対象部品１５を把持することができる。つまり、ロボット１２が対象部品１５を把持する位置は、対象部品１５のパレット１１の載置部１４における姿勢や位置にかかわらず一定となる。
【００２３】
ロボット１２は、把持した対象部品１５をワーク１７の組み付け部１８に組み付ける（Ｓ１０４）。Ｓ１０３においてロボット１２は、一定の姿勢および位置で対象部品１５を把持している。そのため、ロボット１２と対象部品１５との関係は、パレット１１における対象部品１５の収容状態に関わらず一定となる。その結果、ロボット１２は、対象部品１５をワーク１７に精度よく組み付けることができる。
【００２４】
以上説明したように、一実施形態の部品組み付け装置１０は、仮置き台１３を備える。パレット１１から取り出された対象部品１５は、ワーク１７に組み付けられる前にこの仮置き台１３で姿勢および位置が調整される。すなわち、対象部品１５は、パレット１１から取り出された後、仮置き台１３に移動することで、その姿勢および位置が調整される。具体的には、仮置き台１３の収容部２１は、収容断面２５の長手方向における全長が対象部品１５よりもわずかに大きい。そのため、仮置き台１３に投入された対象部品１５は、収容部２１においてその位置が決定される。また、仮置き台１３は、上端に収容部２１の収容断面２５よりも大きな開口部２２を有している。そのため、対象部品１５は、仮置き台１３の収容部２１へ容易に投入される。そして、仮置き台１３は、収容部２１へかけて重力方向へ伸びる設定面部２３とともに、設定面部２３を除く部分に傾斜面部２４を有している。これにより、仮置き台１３の開口部２２へ投入された対象部品１５は、設定面部２３および傾斜面部２４に案内されて収容部２１へ落下する。このとき、対象部品１５は、設定面部２３および傾斜面部２４によって位置および姿勢が決められながら収容部２１へ落下する。これらの結果、ロボット１２は、仮置き台１３において姿勢および位置が決定された対象部品１５を一定の位置で把持し、この対象部品１５をワーク１７に組み付ける。したがって、仮置き台１３を経由することにより、構造の複雑化や処理の増大を招くことなく、ワーク１７への部品の組み付け精度を向上することができる。
【００２５】
また、一実施形態では、仮置き台１３の開口部２２は、パレット１１の載置部１４と開口の形状が一致している。そのため、ロボット１２は、パレット１１の載置部１４から対象部品１５を取り出すときと、取り出した対象部品１５を仮置き台１３の開口部２２へ投入するときとの間において、把持位置と把持を開放する位置との関係が近似される。その結果、ロボット１２は制御が簡略化される。したがって、構造のさらなる簡略化およびロボット１２の制御に関する処理をより軽減することができる。
【００２６】
以上説明した本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
上述の一実施形態では、対象部品１５をパレット１１から仮置き台１３へ移動するロボット１２と、対象部品１５を仮置き台１３からワーク１７へ移動するロボット１２とを同一とする例について説明した。しかし、対象部品１５をパレット１１から仮置き台１３へ移動するロボット１２と、対象部品１５を仮置き台１３からワーク１７へ移動するロボット１２とは別であってもよい。
【符号の説明】
【００２７】
図面中、１０は部品組み付け装置、１１はパレット、１２はロボット、１３は仮置き台、１５は対象部品、１７はワーク、２１は収容部、２２は開口部、２３は設定面部、２４は傾斜面部、２５は収容断面を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2022000320.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2022000320.tif 000009
【図８】
2022000320.tif 000010
【図９】
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