JP3147276B2 - 部品挿入装置及び部品挿入方法 - Google Patents
部品挿入装置及び部品挿入方法Info
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Description
入する際、作業者の手をわずらわすことなく、挿入ミス
発生後の部品再挿入を行なわせる部品挿入装置及び部品
挿入方法に関するものである。
部とを有する電子部品等を回路基板等の取り付け穴に挿
入するための部品挿入装置が種々開発されている。この
ような部品挿入装置においては、ロボットのフィンガー
に対する電子部品の位置ずれ等により、電子部品の足部
と回路基板の取り付け穴がずれてしまい、挿入ミスが発
生する場合がある。この場合、電子部品の位置をずらし
て再挿入することが必要となる。このように部品の再挿
入の機能を有する部品挿入装置としては、例えば特開平
6−47690号に開示されているようなものが知られ
ている。この従来の部品挿入装置では、挿入が正常に行
われたかどうか検知するセンサによって挿入ミスが発生
したことを検出した場合、部品を把持したフィンガーを
そのままロボットなどの移動手段を使って上昇させ、水
平方向に所定量移動させた後、再度挿入を試み、正常挿
入が達成されるまで前記動作を繰り返すように構成され
ている。
18355号に開示されているようなものが知られてい
る。この従来の装置は、挿入が正常に行われたか否かを
検知するセンサと、部品を把持するフィンガー及びこれ
を移動する組み立てロボットと、挿入位置近傍を所定の
探索方法で組み立てロボットを移動させる探索動作制御
装置と、この探索動作で得られた位置情報と挿入が正常
に行われたか否かの検知情報とから統計処理して目標の
挿入位置データを補正する手段を持つコントローラとか
ら構成されている。
従来例のうちの前者においては、再度挿入を行なわせる
方法の記載がなく、挿入しようとする部品が挿入位置周
辺の部材と干渉し、更に重大な部品、被挿入部品の破損
事故を発生させてしまう虞がある。
ても、正常挿入するまでに多くの時間がかかるのでは、
自動機の稼動率が低下してしまい、自動的な復旧の意味
がなくなってしまう。
目に関する解決方法の記載がなされていない。
作業によるロボットの教示による誤差を少なくし、挿入
ミスを少なくする装置を提案しているが、その問題点を
図7及び図8を用いて説明する。
爪103によりパレット3から部品を把持して取り出す
様子を示した図である。図7(a),(b)に示した通
り、部品101はパレット3の姿穴に格納されている
が、パレット3は、安価な加工精度の悪い、例えば、高
発泡樹脂製のパレットである。パレット3の加工精度が
悪いために、図7の(a),(b)のX,Y方向で部品
101とパレット3の姿穴に大きなすき間を生じてしま
っている。
心(図7(a)のY方向)に部品をセンタリング可能な
構造になっているので、パレット3内のY方向に関して
は、格納されている部品101の置き精度が悪くても
(部品と姿穴のガタが大きくても)、フィンガーの爪に
よって精度向上が図れる。しかし、図7(b)に示した
X方向では、パレット3の姿穴と部品の外形寸法の差が
ロボットでの部品の取り出し精度となり、Y方向に比べ
て著しく精度が悪くなってしまう。
ではトランスを示しており、図8に示す被挿入部品10
2は基板であり、挿入作業としては、トランスの足11
1を基板の穴112に挿入することである。図7(a)
では、トランスの足の位置精度は、高く、図8(a)に
示した基板に挿入する時も、精度良く穴に挿入できる。
しかし、図7(b)のようにX方向のトランスの足の精
度は、仮想中心Xp(109)に比べて、誤差のある位
置Xp'(110)となってしまっている。この状態で図
8(b)に示すように、基板に挿入しようとすると、基
板の穴位置Xd(105)より誤差のあるXd'(10
6)に部品がずれてしまい、挿入できない状態(挿入ミ
ス)となってしまう。(このとき(Xp'−Xp)=(X
d'−Xd)となっている。) 前者の従来例では、この挿入ミスをリカバリーする基本
的な手法を述べているが実際に適用する場合には、周辺
部品との干渉やリカバリー時間の面で具体的な手法が述
べられていない。
ロボット位置を統計的に求める方法ではあるが、先に述
べたパレットの精度が悪い(ガタ大)ときは全て挿入で
きる中心点を求めることはできない。
されたものであり、その目的とするところは、挿入ミス
が発生したときに人手をわずらわせることなく部品の再
挿入を短時間で行なうことができる部品挿入装置及び部
品挿入方法を提供することにある。
目的を達成するために、本発明の部品挿入装置は、ワー
クを一対の爪により把持して被挿入部品に挿入するため
のロボットと、該ロボットによりワークを前記被挿入部
品に挿入するときに、正常に挿入されたか否かを検出す
る検出手段と、該検出手段によりワークが正常に挿入さ
れなかったことが検出されたときに、ワークを正常に挿
入される位置まで移動させるために、あらかじめ設定さ
れた移動パターンに基づいて順次ロボットを移動させる
ための制御手段と、前記移動パターンのうちのどのステ
ップでワークを正常に挿入することができたかを記憶し
ておく記憶手段と、ワークの前記被挿入部品への挿入を
複数回繰返した後に、前記記憶手段に記憶されたデータ
に基づいて、統計的にワークの挿入を正常に行なえた確
率が高かったステップを前記移動パターンの上位に位置
させるように前記移動パターンの順序を組み替える組み
替え手段とを具備し、前記移動パターンは、前記一対の
爪をその把持方向と直交する方向にのみ移動させるよう
に設定されることを特徴としている。
いて、前記移動パターンをあらかじめ設定するにあた
り、移動パターンの順序及び動作領域を設定する手段を
更に具備することを特徴としている。
把持するための一対の爪を有するロボットによりワーク
を把持し、該ワークをあらかじめ設定された挿入位置に
搬送して前記被挿入部品に挿入する動作を行なう第1の
工程と、該ロボットによりワークを前記被挿入部品に挿
入するときに、正常に挿入されたか否かを検出する第2
の工程と、該第2の工程においてワークが正常に挿入さ
れなかったことが検出されたときに、ワークを正常に挿
入される位置まで移動させるために、あらかじめ設定さ
れた移動パターンに基づいて順次ロボットを移動させる
第3の工程と、前記移動パターンのうちのどのステップ
でワークを正常に挿入することができたかを記憶手段に
記憶しておく第4の工程と、前記第1乃至第4の工程を
複数回繰返した後に、前記記憶手段に記憶されたデータ
に基づいて、統計的にワークの挿入を正常に行なえた確
率が高かったステップを前記移動パターンの上位に位置
させるように前記移動パターンの順序を組み替える第5
の工程とを具備し、前記移動パターンは、前記一対の爪
をその把持方向と直交する方向にのみ移動させるように
設定されることを特徴としている。
いて、ワークの前記被挿入部品への第1回目の挿入動作
時に、前記移動パターンをあらかじめ設定しておく工程
を前記第1の工程の前に備えることを特徴としている。
び部品挿入方法は構成されているので、ロボットにより
ワークを被挿入部品に挿入する場合、挿入が失敗したと
きにはあらかじめ設定された動作パターンでロボットを
移動させ再挿入を行なわせると共に、その再挿入が動作
パターンのうちのどのステップで成功したかを記憶して
おき、再挿入の成功確率が高かった動作ステップを動作
パターンの上位にくるように組み替えることにより、挿
入動作を繰り替えすうちにロボットが挿入が成功する確
率の高い位置に速やかに移動するようになるので、再挿
入動作の時間を短縮することができる。また、再挿入動
作を行なうときの動作パターンを一対の爪の把持方向と
直交する方向、すなわち爪と部品との位置ずれが大きい
と考えられる方向に限定することにより、余分な動きが
少なくなるので、再挿入動作をより速やかに行なうこと
ができる。
図面を参照して詳細に説明する。
挿入方法が適用される自動組立機の全体構成を示した図
である。図1において、自動組立機の略中央部にはロボ
ット10が配置されており、その先端にはワークを把持
するためのハンド12が設けられている。ロボット10
の図中左側にはワーク14を収納したパレット16を供
給するためのストッカー18が設けられている。本実施
例においてはパレット16に収容されているワーク14
は図6に示すようなトランスである。ロボット10の図
中手前側には、トランス14を実装するプリント基板2
0を搬送するためのコンベア22が配置されており、こ
のコンベア22はプリント基板20を実装位置24に搬
送すると共に、トランス14が実装されたプリント基板
20を実装位置24から搬出する動作を行なう。コンベ
ア10の中間に位置する実装位置24には、プリント基
板20を位置決めする不図示の位置決めユニットが配置
されており、プリント基板20は、この位置決めユニッ
トにより、実装位置24に精度良く位置決めされる。ロ
ボット10の図中右側には、各種部品を供給するパーツ
フィーダー、テープフィーダー、スティックフィーダー
等の公知の供給装置26,28が配置されている。上記
の自動組立機を構成する各構成要素は、各々不図示のコ
ントローラによって制御されている。
ら供給されるトランス14をロボット10がパレット1
6から取り出し、コンベア22上に位置決めされたプリ
ント基板20に挿入する場合を例にとって説明する。
た側面図である。図2において、ロボット10は図に示
したX方向、Z方向、フィンガー36の回転方向である
S方向、及び図の奥行方向であるY方向にトランス14
を把持したフィンガー36(把持部の爪38を含む)を
移動させることができる。
決め固定している。クッションユニット32は、ロボッ
ト先端に取り付けられ、他端にフィンガー36が連結さ
れていて、トランス14がプリント基板20に挿入でき
なかったとき、これを検知するセンサー34を有してい
る。このクッションユニット32は、トランス14がプ
リント基板20に挿入できなかったときにフィンガー3
6がロボット先端に対して上下方向に相対移動できるよ
うにフィンガー36を弾性的に支持している。また、ロ
ボット10、コンベア22、センサー34、フィンガー
36及び不図示の供給装置の電装品は、コントローラ4
0と接続されており、コントローラ40は、これらのす
べての制御を行っている。また、コントローラ40に
は、表示用ディスプレイ及び入力用のキーボードを有す
る操作装置42が接続されている。
において、トランス14の挿入ミスのリカバリーがどの
ように行なわれるかを図2乃至図6を用いて説明する。
のプリント基板20への挿入を行なう前に、図3(a)
に示すような入力テーブルを操作装置42を使用して作
成しておく。修正方向順は、ここでは−1を入力してい
る。数字の1は、X方向を示し、−はマイナス方向から
を示している。もしYであれば2と入力して、符号を付
加すれば良い。また、基準Soは、ロボットの先端のフ
ィンガー回転軸の角度である。更に、各方向の移動範囲
と移動のきざみ量を入力する。本例では、L=±1.0
mmの範囲を0.5mmのきざみ量で動かす。なお、例
えば、トランス14を所定角度Seだけ回転させて回路
基板に実装する場合には、修正量は、X(i)=Lcos
(Se−So),Y(i)=Lsin(Se−So)で表わされ
るが、本例ではSe=0°としているので、修正順テー
ブルは図3(b)の様になる。また、ここで、X方向の
みを修正の対象とし、Y方向には修正を行なわないよう
にしているのは、既に図6で説明したように、フィンガ
ーの爪に対するトランスの位置ずれは、X方向が主体で
あり、Y方向の位置ずれはほとんどないと考えられるか
らである。
の大きさやプリント基板の挿入位置周りの干渉により決
定される。本実施例では、図4に示す通りX方向のプラ
ス側に干渉するコンデンサが存在するので、トランス1
4をむやみにXのプラス方向に移動させると、コンデン
サと衝突して基板を壊す虞があるので、X方向のマイナ
ス側から再挿入のアプローチを行なうようにしている。
づいて、コントローラ40では、挿入ミスのリカバリー
動作を行なわせるのに必要な修正順テーブルを作成す
る。図3(b)は、この修正順テーブルを表わしてお
り、iは順番を表わしており、X(i)、Y(i)はロ
ボット10のi番目の挿入目標位置データを作るために
必要な修正量である。初期のこのテーブルは、修正方向
順(すなわちトランス14をXのマイナス方向から移動
させること)のみを守って作られる。図3(b)は初期
のテーブルであり、修正順番の初めの方にX方向のマイ
ナスの値が入っており、Y方向もそれにならっている。
また、このテーブルには、どの修正位置で、何回挿入が
正常になったかの情報を格納するQ(i)が準備されて
いて、初期値は全て0となっている。
順を図5,図6に示すフローチャートを参照して説明す
る。
ト10のハンド12がストッカー18のパレット3の上
方に移動し(ステップS2〜ステップS3)、フィンガ
ー36により瓜38を介してトランス14を把持して
(フィンガー閉)取り出し(ステップS4〜ステップS
6)、コンベア22上で、位置決め固定されたプリント
基板20に挿入し(ステップS8)、センサー34によ
り正常(センサオフ)に挿入されたことを検知し(ステ
ップS9NO)、トランス14を離し(ステップS1
1)、ロボットが上空ヘ退避(ステップS12)する一
連の動作を示している。すなわち、再挿入動作の不要な
通常挿入動作を表わしている。
は、再挿入動作のフローを表わしている。
入できなかったことが検出された場合、ステップS14
に移り、コントローラ40内の挿入ミスカウンタMIS
を1インクリメントする。ステップS15で、オペレー
タに再挿入動作中であることを不図示の警報灯等で知ら
せる。ステップS16で再挿入の修正カウンタを1と
し、ステップS18で修正カウンタが所定回数(本例で
は、8)より大きい値をチェックし、小さい場合はステ
ップS19ヘ進む。ステップS19では、操作装置42
よりあらかじめコントローラ40内の入力テーブルに登
録されている量H(トランス14をプリント基板20か
ら離すのに必要なハンド12のZ軸方向の上昇量)だけ
ハンド12を上昇させ、トランス14をプリント基板2
0から離す。ステップS20では、修正順テーブルを用
いて、再挿入の為のロボット位置データを算出し、その
位置にハンド12を水平面内で移動させる。例えば、挿
入ミス回数MIS=0の場合、修正順テーブルは、図3
(b)のようになっており、修正順i=1では、修正量
X=−1.0mm,Y=0mmとなり、ロボット10
(ハンド12)の初めの下降位置データをP4=[X4
d,Y4d,Z4d,S4d]とすると、新たな修正上空位置
は、[X4d+(−1.0),Y4d+(0),Z4d+H,
S4d]となる。次にステップS21に進み、新たなハン
ド12の下降ポイントである[X4d+(−1.0),Y4
d+(0),Z4d,S4d]なる位置へハンド12を移動
させ、トランス14の再挿入を試みる。ステップS22
で、再度挿入が正常に行われたかセンサー34で確認
し、正常でない場合(センサオン)、修正順iを1つ増
して、再度ステップS17からステップS22の動作を
行なう。ただし、ステップS18で修正順が8を越え、
9以上になった場合には、ステップS27で不図示のエ
ラー警報ランプをオンさせる。そして、ステップS28
でハンド12を退避位置(Z方向上空位置)に移動さ
せ、ステップS29でロボットの動作を停止させ、オペ
レータの復帰操作を待つ。
動作を行って、正常挿入が行われた場合には、ステップ
S23で、正常に挿入できた位置順iに対応する再挿入
頻度データQ(i)に、1加算する。例えば図3(b)
の状態でかつi=1で正常挿入できたとするとQ(1)
=1となる。次に、ステップS24ヘ進んで、再挿入
(リトライ)の警報出力を止め、ステップS25では修
正順テーブルを変更する。この変更は、N回再挿入した
場合に行なう。本例では、N=40ならば、図3(b)
が図3(c)のように再挿入を繰り返した結果として変
っており、ステップS25では、入力テーブルの修正方
向が−1であるので、マイナス方向優先のの順序は変更
できないため、X(i)の値がマイナスの中で、頻度Q
(i)の高いものから、順に並び換える。ついで、X
(i)の値がプラスの中でという様に並び変えることに
よって、修正順テーブルは図3(d)の様になる。
0に戻って、通常の挿入時と、同様にステップS11で
トランスをフィンガーから離し、ステップS12でハン
ド12が基板上空P3ヘ移動してトランスのプリント基
板への挿入動作を終了する。以上説明したように本実施
例では、あくまでも一回目の挿入では、挿入目標位置に
ロボットが移動し、挿入作業を行ない、もし、この時挿
入ミスが発生した場合には、設定された修正方向の順序
及び領域情報に基づき、再挿入時の移動パターンを新規
に作成して挿入を行なわせるようにした。また、この再
挿入動作が正常に行われたかどうかを判定し、正常であ
る場合その結果を格納し否である場合は、再度設定され
た修正方向の順序や領域内で再挿入動作を行なわせる。
また、再挿入動作の結果は、表示器等に表示できるよう
にした。
ら設定された修正方向の順序及び領域情報により、再挿
入動作を行なっても、被挿入部品を破損するような動作
を回避することができるとともに、効率良く再挿入動作
を行なわせることができる。
として格納できるので、その順序を発生頻度の高い順序
に並べ変えることにより、挿入ミスのリカバリー時間を
短縮することができる。
させており、通常挿入の位置データを変更して、1回目
の挿入時の挿入ミスを多発させることも防ぐことができ
る。
みを位置修正するので、効率良く稼働率を向上させるこ
とができる。
部品破損を防止できる。例えば、図4の例では、コンデ
ンサの干渉の無い方向から再挿入を試みるので、コンデ
ンサ側にトランスがずれていても、衝突する前に正常挿
入できる。
高い位置から順に再挿入を行なうので、稼動率を高める
ことができる。例えば、本実施例の図3(c)と(d)
を比較した場合、図5,図6のステップS1〜ステップ
S12の時間を2.5秒、ステップS17〜ステップS
21の時間を0.5秒、トランスを1000個挿入し
て、再挿入40回、頻度を図3(c),(d)とする
と、稼働率は、図3(c)の場合で98.0%、図3
(d)の場合で98.3%と上昇できた。
で、上記実施例を修正または変形したものに適用可能で
ある。
ント基板に挿入する場合について説明したが、本発明は
これに限定されることなく、一方の部品を他方の部品に
挿入するものであれば、どのようなものにも適用可能で
ある。
部品挿入装置及び部品挿入方法によれば、ロボットによ
りワークを被挿入部品に挿入する場合、挿入が失敗した
ときにはあらかじめ設定された動作パターンでロボット
を移動させ再挿入を行なわせると共に、その再挿入が動
作パターンのうちのどのステップで成功したかを記憶し
ておき、再挿入の成功確率が高かった動作ステップを動
作パターンの上位にくるように組み替えることにより、
挿入動作を繰り替えすうちにロボットが挿入が成功する
確率の高い位置に速やかに移動するようになるので、再
挿入動作の時間を短縮することができる。また、再挿入
動作を行なうときの動作パターンを一対の爪の把持方向
と直行する方向、すなわち爪と部品との位置ずれが大き
いと考えられる方向に限定することにより、余分な動き
が少なくなるので、再挿入動作をより速やかに行なうこ
とができる。
用される自動組立機の構成を示す図である。
る。
である。
る。
る。
る。
より把持した状態を示した図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 ワークを一対の爪により把持して被挿入
部品に挿入するためのロボットと、 該ロボットによりワークを前記被挿入部品に挿入すると
きに、正常に挿入されたか否かを検出する検出手段と、 該検出手段によりワークが正常に挿入されなかったこと
が検出されたときに、ワークを正常に挿入される位置ま
で移動させるために、あらかじめ設定された移動パター
ンに基づいて順次ロボットを移動させるための制御手段
と、 前記移動パターンのうちのどのステップでワークを正常
に挿入することができたかを記憶しておく記憶手段と、 ワークの前記被挿入部品への挿入を複数回繰返した後
に、前記記憶手段に記憶されたデータに基づいて、統計
的にワークの挿入を正常に行なえた確率が高かったステ
ップを前記移動パターンの上位に位置させるように前記
移動パターンの順序を組み替える組み替え手段とを具備
し、 前記移動パターンは、前記一対の爪をその把持方向と直
交する方向にのみ移動させるように設定されることを特
徴とする部品挿入装置。 - 【請求項2】 前記移動パターンをあらかじめ設定する
にあたり、移動パターンの順序及び動作領域を設定する
手段を更に具備することを特徴とする請求項1に記載の
部品挿入装置。 - 【請求項3】 ワークを把持するための一対の爪を有す
るロボットによりワークを把持し、該ワークをあらかじ
め設定された挿入位置に搬送して前記被挿入部品に挿入
する動作を行なう第1の工程と、 該ロボットによりワークを前記被挿入部品に挿入すると
きに、正常に挿入されたか否かを検出する第2の工程
と、 該第2の工程においてワークが正常に挿入されなかった
ことが検出されたときに、ワークを正常に挿入される位
置まで移動させるために、あらかじめ設定された移動パ
ターンに基づいて順次ロボットを移動させる第3の工程
と、 前記移動パターンのうちのどのステップでワークを正常
に挿入することができたかを記憶手段に記憶しておく第
4の工程と、 前記第1乃至第4の工程を複数回繰返した後に、前記記
憶手段に記憶されたデータに基づいて、統計的にワーク
の挿入を正常に行なえた確率が高かったステップを前記
移動パターンの上位に位置させるように前記移動パター
ンの順序を組み替える第5の工程とを具備し、 前記移動パターンは、前記一対の爪をその把持方向と直
交する方向にのみ移動させるように設定されることを特
徴とする部品挿入方法。 - 【請求項4】 ワークの前記被挿入部品への第1回目の
挿入動作時に、前記移動パターンをあらかじめ設定して
おく工程を前記第1の工程の前に備えることを特徴とす
る請求項3に記載の部品挿入方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP24913894A JP3147276B2 (ja) | 1994-10-14 | 1994-10-14 | 部品挿入装置及び部品挿入方法 |
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JP24913894A JP3147276B2 (ja) | 1994-10-14 | 1994-10-14 | 部品挿入装置及び部品挿入方法 |
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JPH08112789A JPH08112789A (ja) | 1996-05-07 |
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JP24913894A Expired - Fee Related JP3147276B2 (ja) | 1994-10-14 | 1994-10-14 | 部品挿入装置及び部品挿入方法 |
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1994
- 1994-10-14 JP JP24913894A patent/JP3147276B2/ja not_active Expired - Fee Related
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