JP6219890B2 - ロボットによる自動組立システム - Google Patents

Description

本発明は、機器を構成する各種部品を組立用ロボットにより組み付け、自動的に機器を組み立てるロボットによる自動組立システムに関する。

機器の組み立てにおいては、無人化され、組立用ロボットによって各種部品を自動的に組み付けて機器を組み立てる自動組立システムが各種分野で採用されている。
例えば、電子機器に用いられるプリント基板に各種部品を取り付ける作業も、無人化され、組立用ロボットにより組立作業が行われる自動組立システムが開発されている。しかし、この組立作業において、一定以上のストレスがプリント基板に加わると、プリント基板にひずみが発生し、部品実装の半田付け部分にヒビが入ったり、コンデンサなどの半導体部品自体が破損したりする可能性がある。また、コンデンサのクラックは発生直後には電子機器の動作に影響しないため、製品出荷検査時には不良を検出できず、フィールドに出荷した後に不良となって発覚することがある。信頼性の観点から、電子機器の組み立ての段階でストレスが加わることを未然に防ぎながら組み立てる手法が求められている。

特許文献１には、従来例として、歪ゲージをプリント基板の基板に設けておき、歪ゲージの抵抗体の抵抗値を測定することによって、プリント基板の歪み量を測定し、歪み量が所定値を超えていると不合格品として排除する方法が記載されている。さらに、該特許文献１には、プリント基板の実装部品取付箇所の周囲の表面に、ストレス検出用部材としてのストレス検出用パターンの導電路を設けておき、実装部品をプリント基板に取り付ける前に、ストレス検出用パターンの導電路の抵抗値を測定し、さらに、実装部品を取り付けた後、該ストレス検出用パターンの導電路の抵抗値を再度測定し、実装部品取付前後の測定値の差が所定値以上のときは、プリント基板にストレスが加えられたものとみなし、不合格品として排除するという方法が提案されている。すなわち、プリント基板にストレスが加わると、ストレス検出用パターンの導電路の一部に断線又は変形が発生する。一旦断線又は変形が発生すると、導電路は元通りに復旧することはないので、プリント基板への部品の実装前後の導電路の抵抗値の変化に基づいて、部品の取り付け組立時に一定以上のストレスがプリント基板に加わったという履歴が判別され、部品が実装されたプリント基板の不良を検出するというものである。

特開２００２−１３４８５３号公報

特許文献１に従来例として記載された方法は、部品を実装したプリント基板が歪んでいるか否かを検出するものである。また特許文献１に発明として開示された方法は、プリント基板に実装部品を取り付ける前後のストレス検出用パターンの導電路の抵抗値の変化によって、プリント基板に一定以上のストレスが加わったか否かを判別するものである。これらは、プリント基板に実装部品を取り付ける過程で強いストレスがプリント基板に加わり、プリント基板に強い曲げが発生し、通常の形状に戻れないレベルの変形、いわゆる塑性変形し、ストレス検出用パターンの導電路の抵抗値が変化したプリント基板を検出するものである。プリント基板に強いストレスが加わったが塑性変形していないものは検出できないものである。

ところが、一般にプリント基板は弾性を持ち、実際の製造現場で発生する変形は元の形状に戻れる弾性域に属する場合が多い。弾性変形でもプリント基板上の部品に破損などの影響を与える可能性がある。特許文献１に記載の方法などの従来の方法では、部品の破損や半田付け品質の低下などを招くプリント基板のひずみや弾性変形を検出することができない。
また、特許文献１に記載の方法は、プリント基板の塑性変形後の歪みやストレス検出用パターンの導電路の抵抗値を測定するものであるので、プリント基板の塑性変形を未然に防ぐことはできない。

上述したプリント基板に装着部品を取り付ける電子機器の以外の機器の自動組立システムにおいても、その自動組立作業で組立部品にひずみやストレスを有した状態で組み立てて、その時点では不具合を検出できず、その組み立てられた機器を長く使用する段階で、その不具合が顕在化する場合がある。

そこで、本発明の目的は、自動組立用ロボットを用いて部品を組み合わせて取り付け機器を組み立てる自動組立システムにおいて、組立作業時に機器を構成する部品に過大なストレスが加わることを防止し、実装されている部品の破損や部品の品質低化を防止するロボットによる自動組立システムを提供することにある。

本願の請求項１に係る発明は、外力に対して変形しやすい材料で作られた部品に他の部品をロボットにより取り付けて機器を組み立てる自動組立システムにおいて、前記変形しやすい材料で作られた部品に該部品のひずみを検出するひずみ検出手段を設けると共に、前記ひずみ検出手段で検出されたひずみ信号を受信し、該ひずみ信号の大きさが予め設定されている閾値を超えているとき異常信号を出力するひずみ判別手段を設け、ひずみ判別手段より異常信号が出力されたとき前記ロボットを制御するロボット制御装置は、ロボットによる自動組立動作を停止するようにしたことを特徴とするロボットによる自動組立システムである。

請求項２に係る発明は、前記ひずみ検出手段が変形しやすい材料で作られた部品に複数個所設けているものとした。
さらに、請求項３に係る発明は、前記ロボット制御装置に自動組立動作中の部品と部品を結合するロボット動作を調整する調整手段を設け、前記ひずみ判別手段より異常信号が出力され組立動作を停止した後、前記調整手段によりロボット動作を調整して実行し、前記ひずみ判別手段より異常信号が出力されずに部品と部品を結合するロボット動作が完了すると、続きの自動組立動作制御を続行するようにしたものである。

請求項４に係る発明は、請求項３に係る発明におけるロボット制御装置に設けた調整手段は、ロボットハンドの位置、姿勢を変えて部品と部品を結合するロボット動作の複数の調整プログラムを記憶しておき、ひずみ判別手段より異常信号が出力されたとき、記憶された調整プログラムを順次実行するようにしたものである。さらに、請求項５に係る発明は、前記調整プログラムに、変形しやすい材料で作られた部品に取り付ける部品を別の部品と交換して部品と部品を結合するロボット動作プログラムをも含むものとした。

請求項６に係る発明は、前記変形しやすい材料で作られた部品をプリント基板とした。さらに、請求項７に係る発明は、前記部品と部品を結合するロボット動作は、プリント基板に設けられたコネクタに別の部品を挿入する動作とした。

本発明は、変形しやすい材料で作られた部品に部品を取り付けて機器を組み立てる際、この部品を結合する作業に伴って、変形しやすい材料で作られた部品に発生するひずみが所定値以上に達したことを検出したとき、その組立作業を停止するようにしたから、装着部品を破損させたり、装着部品の品質を低下させるような過大なストレスが部品にかかることが防止することができる。また、所定値以上のひずみを検出したとき、ロボットの組立作業動作停止し、ロボットの動作を自動的に調整して、ストレスが所定値以上に達しない状態で組立動作を行うようにしたから、変形しやすい材料で作られた部品には、過大なストレスを加えることなく、部品を損傷させたり、品質を低下させるような塑性変形や弾性変形を防止して、部品を実装した品質の高い機器を得ることができる。

本発明の第１の実施形態のプリント基板で構成される電子機器の自動組立システムの概要図である。 同第１の実施形態におけるロボット動作調整モード処理のアルゴリズムのフローチャートである。 同第１の実施形態における挿入位置を変えて挿入動作を行う調整プログラムによる動作の概要説明図である。 同第１の実施形態における挿入角度えて挿入動作を行う調整プログラムによる動作の概要説明図である。 ひずみゲージ、測定パッドを配設する位置を説明する一例の説明図である。

本発明は、工作機械を制御する数値制御装置や電子機器等の各種機器の自動組立システムに適用されるものである。自動組立動作中に、機器を構成する部品に力が加わり、ストレスやひずみが発生する動作は、機器の部品を結合する動作である。ロボットによる自動組立作業は、ロボットによって部品を搬送し、他の部品に対する位置決めを行い、相対的に位置決めされた部品を結合固定する。部品に力が加わりストレスやひずみが生じるのは、この結合動作時である。この部品結合動作時に、部品、特に変形しやすい部品に力が加わり、変形、ひずみが生じると組立作業（結合動作作業）を停止し、部品の変形、ひずみを持った状態の機器が製造されないようにしたものである。

［第１の実施態様］
本発明の第１の実施形態として、ロボットによって部品をプリント基板にコネクタを介して結合して電子機器を構成する電子機器のロボットによる自動組立システムを、以下図面と共に説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態におけるロボットによるプリント基板で構成される電子機器の自動組立システムの概要図である。自動組立用ロボット１は、ロボット制御装置２によって制御され、該ロボット１のハンド１ａで部品（例えば別のプリント基板）５を把持して、プリント基板４に設けられたコネクタ８に該部品５を挿入してプリント基板４に部品５を結合して電子機器を組み立てる。この点は従来のロボットによる自動組立システムと同じであるが、本発明においては、プリント基板４が機器部品の中で変形しやすい部品であることから、このプリント基板４にひずみ検出手段を設けると共に、該ひずみ検出手段の出力でプリント基板のひずみを判別するひずみ判別手段３を設ける。プリント基板４に設けるひずみ検出手段は、ひずみゲージ６と該ひずみゲージ６に電気的に接続された測定パッド７で構成されている。

また、ひずみ判別手段３は、測定パッド７と接触してひずみゲージ６で検出されたひずみ信号を取り出す測定プローブ９を備えており、該測定プローブ９で検出されたひずみ信号の大きさと、正常組立時に生じるひずみ信号の値をベースとして設定された閾値を比較し、検出されたひずみ信号の大きさが閾値を超えたとき、異常信号として割り込み信号をロボット制御装置２に送出する。

ロボット制御装置２は、自動組立プログラムを実行しロボット１を動作制御する。ロボット１は、ロボットハンド１ａで部品５を把持して搬送し、プリント基板４上のコネクタ８に挿入して結合し、電子機器を組み立てる組立動作を実行する。この自動組立プログラム実行中、ひずみ判別手段３は、測定プローブ９を介して、ひずみゲージ６と該ひずみゲージ６に接続された測定パッド７で構成されるひずみ検出手段からのひずみ信号を検出し、該ひずみ信号と予め設定されている閾値とを比較する。プリント基板４にひずみが発生するのは、部品５をコネクタ８に挿入して結合する結合動作の際であり、この結合動作の際に生じるひずみをひずみ検出手段で検出し、その検出ひずみ信号の大きさが閾値より大きいときには、ひずみ判別手段３は異常信号として割り込み信号をロボット制御装置２に送出する。ロボット制御装置２は、ひずみ判別手段３から異常信号を受信すると、その時点で実施していた自動組立プログラム中の動作プログラム、すなわち結合動作プログラム（挿入プログラム）を一旦停止し、予め設定されている基準位置（部品５をコネクタ８ヘ挿入開始する位置）にロボットのハンド１ａを移動させ停止させる。また、ひずみ判別手段３から異常信号が発生しなければ、ロボット制御装置２はロボットの自動組立作業動作を続行させる。

ひずみ判別手段３から異常信号が発生して部品５の挿入動作が停止した際には、挿入動作によるひずみ発生原因を調査し、その発生原因を除去して部品挿入動作を再開させる。その結果、プリント基板にひずみを発生させる組立動作時に、その組立動作に伴って発生するひずみを検出し、所定値以上のひずみ発生を防止するようにしたから、品質を低下させるような部品の変形（弾性変形、塑性変形）を防止することができる。ひずみ判別手段３から異常信号が発生することなく、プリント基板４のコネクタ８に部品５が挿入されて結合され、電子部品の組み立て作業が終了したときには、問題となるような大きなひずみを発生することなく組立作業動作が完了するので、部品実装部の半田付け部分にヒビを発生したり、プリント基板に装着されたコンデンサ等の半導体部品が破損するようなプリント基板のひずみや、塑性変形をさせることなく、又、部品にひずみや塑性変形を持った状態の機器を製造することもなく、品質の高い電子機器を組み立てることができる。

さらに、本実施形態においては、ひずみ判別手段３から異常信号が発生し、ロボットによる自動組立作業動作が停止した後、自動的に部品５をプリント基板４に過大なひずみを発生されることなく挿入して装着できるロボットハンドの動作（位置、姿勢）を探すロボット動作調整手段を備え、ロボット動作（位置、姿勢）を調整してひずみ判別手段３から異常信号を発生させることなく部品５を挿入して、組立作業を最後まで自動的に完成させるようにもしている。

図２は、ロボット制御装置２に備えるロボット動作を調整する調整手段としてのロボット動作調整モード処理のアルゴリズムのフローチャートである。
ロボット制御装置２には、予め図２に示すロボット動作調整モード処理のプログラムが格納されている。また、ロボット制御装置１が実行する自動組立動作プログラムの一部であって、部品（プリント基板）にストレスを与えゆがみ発生させて異常信号を発生させる恐れのある結合動作プログラム（挿入動作プログラム）に対し、異なる結合動作プログラム（挿入動作プログラム）が調整プログラムとしてロボット制御装置２に複数格納されている。この通常の結合動作プログラムと異なる結合動作プログラム（挿入動作プログラム）は、ロボットハンド１ａの挿入位置、挿入方向の角度のパラメータを変更して通常とは違う位置、姿勢で挿入動作を行う動作プログラムや、ロボットハンド１ａで把持している部品５を別の部品に変更して挿入動作を行う動作プログラムである。

図３、図４は、挿入位置、挿入角度を変えて行う調整プログラムによる動作の概要説明図である。図３中のロボットハンドの通常挿入軌跡はスタート点Ｐ_s、経過点Ｐ_n、Ｐ_n+1、…、終点Ｐ_E、そして、調整挿入軌跡はスタート点Ｐ_s’、経過点Ｐ_n’、Ｐ_n+1’、…、終点Ｐ_E’から構成される。通常挿入軌跡と調整挿入軌跡との位置関係は式１を満たすようにプログラムされている。調整挿入時のロボットハンドの位置は通常挿入時の位置（Ｘ_n、Ｙ_n、Ｚ_n）より変化量（ΔＸ_n、ΔＹ_n、ΔＺ_n）をずらしたものである。また、図４に示すように通常挿入軌跡、調整挿入軌跡の各位置におけるロボットハンドの姿勢は式２を満たすようにプログラムされている。なお、図４において、Ａ軸、Ｂ軸、Ｃ軸は、互いに直交する回転軸を示している。調整挿入時のロボットハンドの姿勢は通常挿入角度（θ_An、θ_Bn、θ_Cn）に挿入角度変化量（Δθ_An、θ_Bn、Δθ_Cn）を足して算出される。挿入する部品５やコネクタ８の種類に応じて、ロボットハンドの挿入軌跡及び軌跡上各位置におけるロボットハンドの姿勢はそれぞれ位置の変化量（ΔＸ_n、ΔＹ_n、ΔＺ_n）と挿入角度変化量（Δθ_An、Δθ_Bn、Δθ_Cn）を設定することで任意に調整できる。
式１
通常挿入軌跡：Ｐ_s＝（Ｘ_s、Ｙ_s、Ｚ_s）
Ｐ_n＝（Ｘ_n、Ｙ_n、Ｚ_n）
Ｐ_n+1＝（Ｘ_n+1、Ｙ_n+1、Ｚ_n+1）
・・・
・・・
Ｐ_E＝（Ｘ_E、Ｙ_E、Ｚ_E）
調整挿入軌跡：Ｐ_s’＝Ｐ_s＋（ΔＸ_s、ΔＹ_s、ΔＺ_s）
Ｐ_n’＝Ｐ_n＋（ΔＸ_n、ΔＹ_n、ΔＺ_n）
Ｐ_n+1’＝Ｐ_n+1＋（ΔＸ_n+1、ΔＹ_n+1、ΔＺ_n+1）
・・・
・・・
Ｐ_E’＝Ｐ_E＋（ΔＸ_E、ΔＹ_E、ΔＺ_E）
式２
通常挿入軌跡の任意点におけるロボットハンドの姿勢：
θ_s＝（θ_AS、θ_BS、θ_CS）
θ_n＝（θ_An、θ_Bn、θ_Cn）
θ_n+1＝（θ_A(n+1)、θ_B(n+1)、θ_C(n+1)）
・・・
・・・
θ_E＝（θ_AE、θ_BE、θ_CE）
調整挿入軌跡の任意点におけるロボットハンドの姿勢：
θ_s’＝（θ_AS、θ_BS、θ_CS）＋（Δθ_AS、Δθ_BS、Δθ_CS）
θ_n’＝（θ_An、θ_Bn、θ_Cn）＋（Δθ_An、Δθ_Bn、Δθ_Cn）
θ_n+1’＝(θ_A(n+1)、θ_B(n+1)、θ_C(n+1))＋(Δθ_A(n+1)、Δθ_B(n+1)、
Δθ_C(n+1))
・・・
・・・
θ_E’＝（θ_AE、θ_BE、θ_CE）＋（Δθ_AE、Δθ_BE、Δθ_CE）

また、ロボットハンド１ａで把持している部品５を別の部品に変更して挿入動作を行う調整プログラムは、基準位置ＰＳから移動し、把持する部品５のつかみ変えを行い、基準位置ＰＳに戻り、結合動作（挿入動作）を行うプログラムである。

図２に示すロボット動作調整モード処理のプログラム及び各種調整プログラムをロボット制御装置２に設定しておき、ロボット制御装置２は通常の自動組立動作プログラムを実行し、ロボット１に自動組立動作を開始させる。ロボット制御装置２は、自動組立動作プログラムを実行中に、ひずみ判別手段３より異常信号を受信すると、実行中の自動組立プログラムにおける結合プログラム（挿入プログラム）を一旦停止し、設定されている基準位置（その時実行中の動作（挿入動作）の動作開始位置に戻して停止し、図２に示すロボット動作調整モード処理を開始する。

まず、最初に設定されている調整プログラムを実行する（ステップＳ１）。例えば再処理調整プログラムが図３における調整位置Ｐ１から挿入動作を行うものであれば、停止位置の基準位置ＰＳから調整位置Ｐ１に移動させて部品５をコネクタ８に挿入する挿入動作を実行させる。そして、ロボット制御装置２は、ひずみ判別手段３から異常信号が送出されたか判別し（ステップＳ２）、ひずみ判別手段３から異常信号を受信することなく、挿入動作を終了すれば、通常モードの自動組立動作プログラムに復帰する。

一方、部品５をコネクタ８に挿入する挿入動作中に、ロボット制御装置２は、ひずみ判別手段３から再び異常信号を受信すると、基準位置ＰＳに復帰させた後、未実行の調整プログラムがあるか判別し（ステップＳ３）、未実行の調整プログラムがあれば（あらかじめ設定されている調整プログラムの最後の調整プログラムまで実行していなければ）、ステップＳ１に戻り、次の調整プログラムを実行する。以下、ひずみ判別手段３から異常信号が発生することなく、挿入動作が完了するまで、ステップＳ１〜ステップＳ３を繰り返し実行し（図３に示す例では、調整位置Ｐ２からの挿入動作、調整位置Ｐ３からの挿入動作、調整位置Ｐ４からの挿入動作、・・・・）、その途中で、異常信号が発生することなく挿入動作が終了すれば、通常の自動組立動作プログラムに復帰し、通常の組立動作を続行する。
また、すべての調整プログラムを実行しても、異常信号が発生することなく挿入動作が終了するものがなければ、ロボット動作を停止し、異常信号を送出して作業者にアラームを通知する。

以上のようにして、ロボットによる自動組立動作中で、部品５がコネクタ８に挿入される際にプリント基板４にひずみが発生し、このひずみをひずみ検出手段（ひずみゲージ６、測定パッド７）で検出し、ひずみ判別手段３はこの検出ひずみ信号を、測定プローブ９を介して受信し、その検出ひずみ信号の大きさが閾値より大きいときには、異常信号として割り込み信号をロボット制御装置２に送出する。ロボット制御装置２は、異常信号を受信すると、ロボットの動作（挿入動作）を停止し、挿入位置、挿入角度、さらにはロボットハンドで保持する部品を変えて挿入動作を行う各調整プログラムを実施し、調整プログラムを実行し、異常信号が発生することなく（閾値より大きいひずみ信号が発生することなく）、挿入動作が完了すれば、通常の自動組立動作プログラムに復帰し、通常の組立動作を続行する。また、設定された調整プログラムをすべて実行しても、異常信号を発生することなく挿入動作が完了するものがなければ、アラームを出してロボット動作を停止する。

ひずみ検出手段のひずみゲージ６を配設する位置は、ひずみが発生しやすい場所やストレスを受けないようにすべき部品の近傍とし、任意の数設ける。また、ひずみゲージ６はプリント基板等の基板４自体に組み込んでも、また、ひずみゲージ６を部品としてプリント基板の上に実装するようにしてもよい。さらに、ひずみゲージ６とプリント基板の縁側に設けた測定パッド７間は、プリント基板のパターン配線で接続する。

図４は、電子機器にひずみ検出手段のひずみゲージ６、測定パッド７を配設する位置を説明する一例の説明図である。この電子機器は、比較的プリント板サイズが大きいマスターボード１０とプリント板サイズが小さいスレーブボード１１、１２、１３から構成されている。各スレーブボード１１、１２、１３は、マスターボード１０上に配置されているコネクタ８ａ、８ｂ、８ｃを介して結合され、１つのユニットとなっている。組立ラインに設置されたロボットが３枚のスレーブボード１１、１２、１３をマスターボード１０のコネクタ８ａ、８ｂ、８ｃにそれぞれ挿入して結合し、この電子機器を組み立てる。このマスターボード１０のコネクタ８ａ、８ｂ、８ｃにスレーブボード１１、１２、１３を挿入する際に、挿入位置の位置ずれや異物の干渉等によって、マスターボード１０にひずみが発生しやすい。スレーブボードの挿入によりひずみが発生し、検出ひずみ量が設定閾値を超えるような場合、プリント基板がひずんでいるために、ひずみが生じている部分に実装されている部品にもひずみによる応力がかかっており、部品にダメージが加わり部品が破壊に至っている可能性がある。そのため、コネクタ８ａ、８ｂ、８ｃの近傍にひずみゲージ６ａ、６ｂ、６ｃを配置し、その近傍のマスターボード１０の縁側に測定パッド７ａ、７ｂ、７ｃを配してひずみゲージ６ａ、６ｂ、６ｃと測定パッド７ａ、７ｂ、７ｃを電気的に接続してひずみ検出手段を構成するようにしている。

なお、図４に示すような電子機器の自動組立の場合、複数設けたひずみ検出手段の各測定パッド７ａ、７ｂ、７ｃと接触してひずみ信号を取り出す測定プローブは、各測定パッド７ａ、７ｂ、７ｃごとに設ける。そして、ひずみ判別手段は各ひずみ検出手段からの出力されるひずみ信号と閾値とを比較し、いずれかのひずみ信号が閾値を超えているときには、異常信号をロボット制御装置に出力し、ロボット制御装置による自動組立動作プログラムの実行を一旦停止させるようにする。

なお、この図４に示した例は、プリント基板にプリント基板を組み付ける例を示したが、プリント基板に限らず、一般部品をプリント基板に組み付ける場合にも適用できるものである。

［第２の実施態様］
プリント基板で構成される電子機器の自動組立以外にも、本発明は適用されるもので、外力に対して変形しひずみやすい材料からなる部品と他の部品をロボットにより組み立てて機器を自動組立する場合にも、その組立動作によってひずみやすい材料からなる部品が変形しひずむ場合がある。部品が変形しひずんだ状態で組み立てられた機器は、組立時点ではそのひずみや変形等の不具合を検出できない場合があるが、その組み立てられた機器を長く使用する段階で、その不具合が顕在化する場合があり、その機器は良品とは言えない。

そこで、数値制御装置等の機械、機器に用いられる表示器ユニットを自動組立する自動組立システムに、本発明を適用した例を第２の実施形態として以下説明する。表示器ユニットの前面は液晶パネルを外側から覆う前面カバーが取り付けられている。前面カバーは液晶パネルの表示画面をカバーする透明な樹脂の板とその他の外形を覆う樹脂でできた枠（以下エスカッションという）で構成され、この２つの部品が接着剤や両面テープで接合された構成をしている。この前面カバーは液晶パネルにネジ締めで組み付けられている。

この表示器ユニットをロボットにより自動組立を行う場合、ロボットが専用の治具を用いて液晶パネル保持し、前面カバーに位置決めして組み付け、別のロボットで、ネジ締めを行って前面カバーを液晶パネルに自動的に取り付けて結合し組み立てている。この作業中、何等かの理由で前面カバーと液晶パネルに位置ずれが生じたり、何らかの異物がはさみこまれたりした場合、結合作業のねじ締め作業によって、前面カバーに変形が生じる場合がある。
この変形が原因で、接着剤等の接合されている透明な樹脂とエスカッションの接合部の一部が剥がれ、微小な隙間やヒビなどの不良が生じる可能性があり、またこの不良が原因で表示器ユニットの防水性に対する密閉度が失われる恐れがある。

そこで、第１の実施形態と同様に、エスカッションのひずみが生じやすい箇所に、電気的に接続されたひずみゲージと測定パッドを貼り付けてひずみ検出手段を設けるとともに、測定パッドと接続される測定プローブを備え、該測定プローブを介して検出されたひずみ信号からひずみの大きさを判別するひずみ判別手段を設けて、前面カバーのひずみを監視しながら自動組立作業を行い、ひずみ検出手段で検出されたひずみ信号の大きさが閾値を超えてひずみ判別手段から異常信号が発生すると、ロボット制御装置は、アラームを出すと共にロボットによる組立動作を停止させる。前面カバーにひずみが発生するのは、前面カバーを液晶パネルにねじ締めして結合する結合作業中に発生すものであるから、ねじ締めを行うロボットの動作を停止させることになる。

アラームが発生してロボットの組立動作が停止した際には、ロボットの組立動作停止し、原因を調査し、その原因を除去し、組立動作を再開させる。これによって、部品が変形しひずんだ状態で自動組み立てられた機器の発生を防止できる。

さらに、この実施形態においても、第１の実施形態と同様に、前述したプリント基板で構成された電子機器の自動組立システムと同様に、自動組立のロボット動作調整する調整手段を設けて、ひずみや変形が生じないようにロボット動作を調整して、自動的に変形ひずみのない表示器ユニット等の機器を自動組立するようにしてもよい。

この表示器ユニットの自動組立の場合、前面カバーに対する液晶パネルの位置ずれに伴い、液晶パネルを前面カバーにねじ締めで取り付け作業中に前面カバーが変形し、ひずみが発生する。そこで、ねじ締め用のロボットでねじ締め中に、変形、ひずみをひずみ検出手段が検出し、ひずみ判別手段から異常信号が発生すると、ねじ締め用のロボットのロボット制御装置は、取り付けたねじの取り外し作業を行い、ねじ止めを解いた後停止させ、その後、液晶パネル搬送用ロボットのロボット制御装置は、前面カバーに対する液晶パネルの位置姿勢を調整する。

この調整は、液晶パネルを該液晶パネル平面と並行に方向への移動、該パネル平面と垂直な軸まわりの回転等を調整するもので、第１の実施形態と同様に、予め設定された移動方向、移動量、回転方向、回転量を設定した複数の調整プログラムを設定しておき、図２に示す処理と同様な調整モード処理を実行する。１つの調整プログラムを実施し、液晶パネルを所定量移動、又は回転させた後、ねじ締め用ロボットでねじ締め作業を実施させ、その実施途中で、ひずみ判別手段から再度異常信号が発生すると、ねじ締め用のロボットにより、取り付けたねじの取り外し作業を行い、ねじ止めを解いた後停止させ、その後、次の調整プログラムを実施する。以下、設定されている調整プログラムを順次実施しながら、前面カバーに変形やひずみが発生せず、異常信号が発生することなくねじ締め作業が完了したときには、通常の自動組立プログラムに復帰する。一方、すべての調整プログラムを実施しても異常信号が発生する場合には、ロボット動作を停止すると共にアラームを出して作業者に知らせる。

上述した実施形態においては、外力に対して変形しやすい材料で作られた部品としてプリント基板や表示器ユニットの前面カバーの例を挙げたが、この外力に対して変形しやすい材料とは、機器を自動組み立てる際、部品結合動作時に必要以上の力を受けで変形するような部材を含むものである。

１ ロボット
２ ロボット制御装置
３ ひずみ判別手段
４ プリント基板
５ 部品
６ ひずみゲージ
７、７ａ、７ｂ、７ｃ 測定パッド
８、８ａ、８ｂ、８ｃ コネクタ
９ 測定プローブ
１０ マスターボード
１１、１２、１３ スレーブボード

Claims (7)

1. 外力に対して変形しやすい材料で作られた部品に他の部品をロボットにより取り付けて機器を組み立てる自動組立システムにおいて、前記変形しやすい材料で作られた部品に該部品のひずみを検出するひずみ検出手段を設けると共に、前記ひずみ検出手段で検出されたひずみ信号を受信し、該ひずみ信号の大きさが予め設定されている閾値を超えているとき異常信号を出力するひずみ判別手段を設け、ひずみ判別手段より異常信号が出力されたとき前記ロボットを制御するロボット制御装置は、ロボットによる自動組立動作を停止するようにしたことを特徴とするロボットによる自動組立システム。
2. 前記ひずみ検出手段は、前記変形しやすい材料で作られた部品に複数個所設けられている請求項１に記載のロボットによる自動組立システム。
3. 前記ロボット制御装置は、自動組立動作中の部品と部品を結合するロボット動作を調整する調整手段を備え、前記ひずみ判別手段より異常信号が出力され組立動作を停止した後、前記調整手段によりロボット動作を調整して実行し、前記ひずみ判別手段より異常信号が出力されずに部品と部品を結合するロボット動作が完了すると、続きの自動組立動作制御を続行するようにした請求項１又は請求項２に記載のロボットによる自動組立システム。
4. 前記ロボット制御装置の調整手段は、ロボットハンドの位置、姿勢を変えて部品と部品を結合するロボット動作の複数の調整プログラムを記憶しておき、ひずみ判別手段より異常信号が出力されたとき、記憶された調整プログラムを順次実行するようにした請求項３に記載のロボットによる自動組立システム。
5. 前記調整プログラムには、変形しやすい材料で作られた部品に取り付ける部品を別の部品と交換して部品と部品を結合するロボット動作プログラムをも含む請求項４に記載のロボットによる自動組立システム。
6. 前記変形しやすい材料で作られた部品はプリント基板である請求項１乃至５の内いずれか１項に記載のロボットによる自動組立システム。
7. 前記部品と部品を結合するロボット動作は、プリント基板に設けられたコネクタに別の部品を挿入する動作である請求項６に記載のロボットによる自動組立システム。