印字ヘッドのコイル自動挿入装置
【課題】コイルを所定の組付け位置に挿入する際に、一旦姿勢補正機構部により挿入姿勢を補正し、所定の組付け位置に挿入するようにした、印字ヘッドのコイル自動挿入装置を提供する。
【解決手段】姿勢補正機構部２７は、コイルトレイ載置待機部２５のターンテーブル２５ｔ、コイル挿入部２６のターンテーブル２６ｔ間にあって、基台４０上に立設された姿勢補正機構部本体２７ａと、姿勢補正機構部本体２７ａに弾発的に退避可能に支持されている補正ヘッド２７ｂと、補正ヘッド２７ｂに突設され、作業ロボット３０におけるハンド部３０ｂで把持されたコイルを挿入する複数の姿勢補正用案内突起２７ｂ１、２７ｂ２とを具備する。
【解決手段】姿勢補正機構部２７は、コイルトレイ載置待機部２５のターンテーブル２５ｔ、コイル挿入部２６のターンテーブル２６ｔ間にあって、基台４０上に立設された姿勢補正機構部本体２７ａと、姿勢補正機構部本体２７ａに弾発的に退避可能に支持されている補正ヘッド２７ｂと、補正ヘッド２７ｂに突設され、作業ロボット３０におけるハンド部３０ｂで把持されたコイルを挿入する複数の姿勢補正用案内突起２７ｂ１、２７ｂ２とを具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は印字ヘッドのコイル自動挿入装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ドットインパクトプリンタの印字ヘッド１の一例としては、図１５に示す構成のものを挙げることができる。すなわちこの印字ヘッド１では、構成としてノーズ２と、基板３と、磁気ベースのヨーク４と、コイル５と、アーマチャ６と、ドットワイヤ７と、ワイヤガイド８と、アーマチャガイド９と、ストッパ１０と、カバー１１と、クランパー１２と、ゴムリング１３と、コイルスプリング１４とを含んでいる。
【０００３】
アーマチャ６は印字ヘッド１の中心線Ｏを中心としてドット数に応じた数だけ（例えば、２４ドットの場合は２４個）放射状に配列されている。各アーマチャ６の内側端部にはそれぞれワイヤ７を固定して接続している。
コイル５はアーマチャ６に対応した数だけ円周上に配置されており、所定のコイル５に通電され該当するヨーク４が励磁されると、アーマチャ６の基端部（Ｂ点）を中心としてアーマチャ６がコイル５の側へ吸引される。これにより、ワイヤ７はワイヤガイド８に案内されて、図１５のＡの方向に突出して印字動作を行う構成となっている。
コイル５への通電が停止されると、アーマチャ６はコイルスプリング１４の復元力によりワイヤ７と共に元の位置に戻され、印字動作を終了する。
【０００４】
ここで、図１６に印字ヘッド１のコイル５の配置を示す。ここでは、印字ヘッド１は、２４本のワイヤ７を有し、２４ドットの印字幅Ｗを有する。各ワイヤ７を駆動するコイル５は、図示のように円周上に配置されており、各コイル５とワイヤ７の対応関係は図１７の通りであり、図１６の参照番号αからδは、それぞれ１番、２番、２３番及び２４番のワイヤ７を駆動する。
図１７は、上述のコイル５に対応するワイヤ７を、ワイヤ番号で示している。ワイヤ７は、打点面では、ワイヤ番号の順に１列又は複数列に配置される。２列に配列する場合は、例えば、一方の列では奇数番のワイヤ７が番号順に１列に所定の間隔で配列され、他方の列では偶数番のワイヤ７が番号順に１列に所定の間隔で配列され、奇数番と偶数番のワイヤ７が配列間隔の半分だけ配列方向にずれて配置される。印字する場合には、列の間隔を考慮してその分データを遅らせるようにしている。
【０００５】
以上のような印字ヘッド１のドライブアッセンブリを組み立てる際、組立工程において、複数のコイル５をノーズ２の所定の組込み位置に一つ一つ、ずれないように組み込んでいく必要がある。そのために、コイル５を自動的に位置決めして効率的にセットしていく自動製造設備が求められている。
【０００６】
上述のコイルのような多数の部品を自動的に組み立てていく装置として、例えば、ロボット先端に専用工具を装着して、ＣＣＤカメラなどにより位相を予め合わせた上で、組み立てを行う方法や、ロボット先端に装着した力センサの計測データから軸心合わせの移動方向や移動量を生成し軸心を合わせ、引き続き力センサの計測データから位相合わせの移動量を生成し、順次嵌合挿入する方法が周知である。
しかしながら、上述の組み立て方法において、力センサデータにノイズが乗りやすく、得られた力情報から軸心合わせの移動方向を正確に求めることは困難であり、嵌合挿入作業が不確実であること、加えて力センサデータに基づいて軸心合わせの移動量を決定し、移動後に動作確認し、次いで位相合わせを順次実行するという手順であるため、高速化が望めない。
そこで、特許文献１では、上記欠点を克服するために、力センサデータの出力を待ってから軸心合わせの移動量や位相合わせの移動量を演算するというような時系列上の制約なしに軸心合わせと位相合わせを同時に実行するという手法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２５４２５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、本手法では、位置決め把持工程、押圧工程と、公転軌道生成工程、嵌合挿入方向軸周りの回転量を生成する自動軌道生成工程、において、煩雑な制御手法を用いなければならず、設備費が嵩む懸念がある。
本発明は、以上のような背景に鑑みて提案されたものであって、コイルの自動挿入製造設備に関するもので、コイルを所定の組付け位置に挿入する際に、ロボットによるコイルの把持時の予め定めた挿入姿勢に対するずれを、カメラを用いた画像認識手段等、複雑な制御手段を用いることなく補正して、円滑なコイルの挿入を可能とした、印字ヘッドのコイル自動挿入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】
【０００９】
上述した課題を解決するために、請求項１にかかる発明では、印字ヘッドのコイル自動挿入装置であって、複数のコイルを搭載したトレイを載置できるコイルトレイ載置待機部と、コイルトレイ載置待機部に載置されたトレイから、コイルを把持して取り出す作業ロボットと、作業ロボットにより把持されたコイルの、予め定めた挿入姿勢に対するずれを補正する姿勢補正機構部と、コイルが挿入姿勢で挿入されるヘッドベースを配置できるコイル挿入部と、を備え、姿勢補正機構部において把持時の挿入姿勢に対するずれが補正されたコイルを、再度、作業ロボットにより把持して、コイルを挿入姿勢でヘッドベースに挿入するようにしたことを特徴とする。
【００１０】
これにより、コイルトレイ載置待機部におけるトレイから、作業ロボットによりコイルを把持して、一旦姿勢補正機構部により予め定めた挿入姿勢に対するずれを補正し、再度作業ロボットによりコイルを把持して、ヘッドベースにおける所定の挿入位置にコイルを挿入することができる。
【００１１】
また、請求項２に係る発明では、コイルトレイ載置待機部は、トレイをそれぞれ載置できる複数のコイルトレイ載置台を具備し、コイルトレイ載置台は、載置されたトレイの歪みを補正する歪み補正手段を備えたことを特徴とする。
【００１２】
これにより、コイルトレイ載置待機部におけるトレイから、作業ロボットによりコイルを把持する前に、トレイ自体の歪みを矯正することができ、トレイに収納されるコイルの姿勢への影響を少なくし、作業ロボットによるコイルの把持時の予め定めた挿入姿勢に対するずれを抑制することができる。
【００１３】
また、請求項３に係る発明では、歪み補正手段は、コイルトレイ載置台にトレイが載置されているか否かを検出する検出手段を備えたことを特徴とする。
【００１４】
これにより、コイルトレイ載置台にトレイが載置されているか否かを検出することができるので、オペレータは、速やかにコイルトレイ載置台にトレイを載置するという対応をとることができる。
【００１５】
また、請求項４に係る発明では、姿勢補正機構部は、作業ロボットのハンド部で把持されたコイルを挿入する姿勢補正用案内突起を具備し、姿勢補正用案内突起は、挿入すべきコイルの内径に対応する外径の軸部を有し、軸部の先端に、コイルの挿入を容易とする先端先細形状のテーパー部を設けたことを特徴とする。
【００１６】
これにより、コイルは姿勢補正用案内突起の先端先細形状のテーパー部により、容易に姿勢補正用案内突起に挿入される。その際、コイルは、姿勢補正用案内突起の軸部に沿って姿勢が修正される。
【００１７】
また、請求項５に係る発明では、姿勢補正用案内突起は補正ヘッドに突設され、姿勢補正機構部の本体に、補正ヘッドを介して弾発的に退避可能に支持されていることを特徴とする。
【００１８】
これにより、例えば作業ロボットのハンド部がコイルを把持していない状態で、ロボットのハンド部が姿勢補正用案内突起を姿勢補正機構部本体側に押し込んでも、姿勢補正用案内突起が退避することで、作業ロボットのハンド部における爪部の損傷を回避することができる。
【００１９】
また、請求項６に係る発明では、姿勢補正機構部の本体は、コイル挿入検出部を備えていることを特徴とする。
【００２０】
これにより、作業ロボットのハンド部における爪部がコイルを把持していない状態で、姿勢補正用案内突起にコイルが挿入できない場合、コイル挿入検出部により、供給ミスが起こったことを把握することができ、オペレータは速やかに対処することができる。
【００２１】
また、請求項７に係る発明では、コイル挿入検出部は、姿勢補正機構部の本体に対し、補正ヘッドから突設された検出軸と、検出軸が遮ることでコイルの挿入を検出する非接触型センサとを含んで構成されていることを特徴とする。
【００２２】
これにより、作業ロボットのハンド部における爪部が把持したコイルを押し込んで姿勢補正用案内突起にコイルが挿入される際、作業ロボットのハンド部により押し込められて姿勢補正用案内突起が突設される補正ヘッドが、姿勢補正機構部の本体側に退避する。そうすると、検出軸が押込まれる方向に移動することで、非接触型センサにより検出軸が検出され、コイルが所定どおり挿入されたことを把握することができる。
【００２３】
また、請求項８に係る発明では、姿勢補正機構部の本体は、コイルを姿勢補正用案内突起に挿入する時に、コイルの端子部が接続されることで、導通テストを行うコンタクトプローブを備えていることを特徴とする。
【００２４】
これにより、姿勢補正用案内突起に所定どおりコイルの挿入がなされると、コイルの端子部がそれぞれコンタクトプローブに電気的に接続状態となり、これにより、コイルの導通テストを行うことができ、不良コイルを的確に把握することができ、不良コイルの組付けをなくすことができる。
【００２５】
また、請求項９に係る発明では、前記作業ロボットのハンド部は、把持するコイルの内側寸法に応じて、互いの間隔を調節可能とした一対の爪部を備えたことを特徴とする。
【００２６】
これにより、組込み機種が異なっても、機種ごとにコイルを把持する作業ロボットのハンド部の爪交換が不要であり、多品種混合組込みが可能となり、小ロット生産にも対応可能である。
【００２７】
また、請求項１０に係る発明では、一対の爪部は、把持すべきコイルの内側空間形状に対応させて形状を異ならせている対をなす爪部先端部を有することを特徴とする。
【００２８】
これにより、爪部は、確実にコイルを把持することができる。
【００２９】
さらに、請求項１１に係る発明では、爪部の各々は、把持すべきコイルの内側空間の大きさに対応させて差込先端側が小さく、差込後端側が大きい段差形状となっている爪部先端部を有することを特徴とする。
【００３０】
これにより、把持すべきコイルが比較的小さい場合、爪部先端部の差込先端側で把持し、コイルが比較的大きい場合は、爪部先端部の差込後端側に差し込んで把持することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、コイルを所定の組付け位置に挿入する際に、カメラを用いた画像認識手段等、複雑な制御手段を用いることなく、コイルを予め定めた挿入姿勢に対するずれを補正して所定の組付け位置にコイルを挿入することができる、印字ヘッドのコイル自動挿入装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る印字ヘッドのコイル自動挿入装置の第１実施形態を示す、外観斜視図である。
【図２】図１に示すコイル自動挿入装置におけるコイル移送部収容部に配設されたコイルトレイ載置待機部とコイル挿入部の外観斜視図である。
【図３】図１に示すコイル自動挿入装置におけるコイル移送部収容部に配設されたコイルトレイ載置待機部とコイル挿入部とを示すと共に、コイルの取出しと、姿勢補正機構部においてコイルの姿勢補正を行う際の作業ロボットのハンド部を示した、斜視説明図である。
【図４】図１に示すコイル自動挿入装置におけるコイル移送部収容部に配設されたコイルトレイ載置待機部とコイル挿入部との間に併設された姿勢補正機構部の断面説明図である。
【図５】図４に示す姿勢補正機構部の要部の拡大的な断面説明図である。
【図６】図４に示す姿勢補正機構部の要部の拡大的な断面説明図である。
【図７】図４に示す姿勢補正機構部の要部の拡大的な断面説明図である。
【図８】図１に示すコイル自動挿入装置におけるロボット収容部に配設された作業ロボットのハンド部とハンド部に装着されたリニアガイドを示す、部分拡大図である。
【図９】図８に示すハンド部に装着されたリニアガイドの、斜視説明図である。
【図１０】図９に示すリニアガイドの、側面説明図である。
【図１１】図９に示すリニアガイドの、一部を断面で示した別側面説明図である。
【図１２】図９に示すリニアガイドの、一部を断面で示した別側面説明図である。
【図１３】（ａ）〜（ｄ）は、作業ロボットのハンド部に装着されたリニアガイドの爪部により、コイルを姿勢補正機構部により補正する際の押込み動作から、一旦コイルを開放する動作を示した、工程説明図である。
【図１４】（ａ）〜（ｃ）は、姿勢補正機構部により姿勢補正されたコイルを把持する動作を示した、工程説明図である。
【図１５】本発明で扱われるコイルが搭載される、ドットインパクトプリンタの印字ヘッドを一例を示す、断面説明図である。
【図１６】図１５に示す、印字ヘッドに用いられるコイルの配置を示した説明図である。
【図１７】図１６に示すコイルに対応するワイヤをワイヤ番号で示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明に係る印字ヘッドのコイル自動挿入装置について、実施形態を挙げ、添付図に基づいて、詳細に説明する。
【００３４】
図１に本発明に係る印字ヘッドのコイル自動挿入装置２０を外観的に示す。
本コイル自動挿入装置２０は、ＳＩＤＭプリンタ（Serial Impact Dot Matrix プリンタ）における印字ヘッドに用いられる複数のコイル（後述）を、印字ヘッドのドライブアッセンブリの所定の位置に自動的に挿入して組み付けるための製造設備の一つである。
コイル自動挿入装置２０は、フレームと底板と側板と天板とでラック状に形成された筐体２１により以下のように構築されている。すなわち、筐体２１は、制御機器類を収容する制御機器収容部２１ａと、組付け前のコイルを後述するトレイに収納した状態で配置して待機させたコイルトレイ載置待機部（後述）、並びに配置されたトレイからコイルを取り出してコイルを挿入するドライブアッセンブリのベースを配置したコイル挿入部（後述）を収容するコイル移送部収容部２１ｂと、コイルトレイ載置待機部からコイル挿入部へ、コイルを把持して挿入を行うロボット（後述）を収容するロボット収容部２１ｃとに構築されている。
この場合、制御機器収容部２１ａは筐体２１の最下段に、コイル移送部収容部２１ｂは中段に、ロボット収容部２１ｃは最上段に位置させている。
【００３５】
制御機器収容部２１ａには、ロボットに操作指令を出すロボット制御ボックス２２を初めとして、上述したコイルトレイ載置待機部、およびコイル挿入部他、その他の周辺設備を制御する周辺設備制御ボックス２３を搭載している。また、制御機器収容部２１ａには、本装置全体の元電源用の電源スイッチ２４が設けられている。
【００３６】
次に、コイル移送部収容部２１ｂには、前述のように挿入前のコイルを所定数（例えば４８個）、トレイｔに収納した状態で配置しておくコイルトレイ載置待機部２５と、配置されたトレイからコイルを取り出して、コイルを挿入すべき印字ヘッドのドライブアッセンブリにおけるベースを位置決めした状態で複数配置しておくコイル挿入部２６とが、コイル移送部収容部２１ｂの基台に隣接するように搭載されている（図２参照）。
また、コイルトレイ載置待機部２５とコイル挿入部２６との間には、コイルトレイ載置待機部２５からコイル挿入部２６にロボットによりコイルを移送する際に、ロボットによるコイルの把持時の、予め定めた挿入姿勢に対するずれを補正する姿勢補正機構部２７が併設されている（図３参照）。
【００３７】
そして、ロボット収容部２１ｃには、いわゆるパラレルリンク方式の作業ロボット３０が搭載されている。作業ロボット３０は、詳細な説明は省略するが、並列配置される３組の可動リンク３０ａで先端にハンド部３０ｂを支持したもので、各可動リンク３０ａは頭部側の基部３０ｃ内に格納搭載された駆動用モータおよび動力伝達機構と機構連結され、各可動リンク３０ａは３自由度の動きの他、それぞれ回転運動をも可能として、先端に取り付けられるハンド部３０ｂが最大で６自由度の動きにより、高精度の位置決め動作を可能としている。３組の可動リンク３０ａで先端に設けられたハンド部３０ｂには、後述するコイルを把持したり、開放するためのツールとしての爪部を動作させるリニアガイドが装着されている。
また、ロボット収容部２１ｃには、作業ロボット３０の傍らに、操作指令を入力したり、動作情報を表示したり、その他状況に応じた信号を前述のロボット制御ボックス２２に送るタッチパネル方式の操作パネル３１が配置されている。操作パネル３１には、例えば、ハンド部３０ｂの動作回数、すなわち、コイルの把持回数等を、オペレータが把握できるように表示するようになっている。
そして作業ロボット３０は、ロボット制御ボックス２２に格納された動作手順に基づく一連の動作（後述）を行う構成である。
なお、ロボット収容部２１ｃには、筐体２１を構成するフレームにオペレータが外から動作が容易に目視できるように、且つ、オペレータと作業ロボット３０とが直接接触することのないように隔絶する光透過性パネルが嵌め込まれている。
また、ロボット収容部２１ｃは、筐体２１のフレームによって平面視五角形状に構築されている。これは、詳細には後述するが、作業ロボット３０のハンド部３０ｂの動作領域を考慮しての設計である。このことにより、ロボット収容部２１ｃを形作るフレームは、コイル移送部収容部２１ｂに対する作業を行うオペレータと作業ロボット３０との作業領域を区画するという機能をもたらす。
【００３８】
そこで、コイル移送部収容部２１ｂに配設されるコイルトレイ載置待機部２５、コイル挿入部２６および姿勢補正機構部２７について、詳細に説明する（図２、図３参照）。
コイルトレイ載置待機部２５およびコイル挿入部２６は、基台４０上に一体的に外周面が近接するように配置した、それぞれターンテーブル２５ｔ、２６ｔを備えている。これらターンテーブル２５ｔ、２６ｔは、図示しない駆動機構によって、周辺設備制御ボックス２３の制御下に、鉛直中心軸周りに回動する構成である。
【００３９】
コイルトレイ載置待機部２５には、ターンテーブル２５ｔ上に回転軸中心に等角度毎、放射線状に６つのトレイ載置台２５ａが配設されている。トレイ載置台２５ａは、トレイｔの載置面が略４０度傾斜した載置面２５ｂを有している。載置面２５ｂは、載置すべきトレイｔを一対の位置決めピンｐで所定位置に載置するようにしている。また載置面２５ｂは、平坦面であり、載置されるトレイｔ裏面が密着状態となるように、歪み補正手段としての吸引手段（図示省略）で吸引するための複数の吸引口２５ｃが設けられている。トレイｔは周知の合成樹脂で形成され、トレイｔ裏面には微妙な歪みが存在し、この歪みが存在すると、収容されるコイルの姿勢に影響し、その分、ロボットによりコイルを把持する際の姿勢が、予め定めた挿入姿勢に対するずれが大きくなるからである。
また、吸引手段には、トレイ載置台２５ａの載置面２５ｂにトレイｔが載置されているか否かを検出する圧力検出手段（図示省略）が設けられる。この圧力手段の検出信号は操作パネル３１に表示することで、オペレータはトレイｔの有無を把握することができる。
【００４０】
トレイｔは、例えば４８個の取り付け前のコイルがコイルの機種によらず収納できるように升目状に区画されている。コイルについては、後述する。
【００４１】
次に、コイル挿入部２６には、ターンテーブル２６ｔ上に回転軸中心に等角度毎、印字ヘッドのドライブアッセンブリにおけるベース５０が６個、位置決めアダプタ２６ａに載置されるようになっている。
【００４２】
そして、姿勢補正機構部２７は、コイルトレイ載置待機部２５のターンテーブル２５ｔ、コイル挿入部２６のターンテーブル２６ｔ間にあって（図３参照）、基台４０上に立設された姿勢補正機構部本体２７ａと、姿勢補正機構部本体２７ａに弾発的に退避可能に支持されている補正ヘッド２７ｂと、補正ヘッド２７ｂに突設され、作業ロボット３０におけるハンド部３０ｂで把持されたコイルを挿入する複数の姿勢補正用案内突起２７ｂ１、２７ｂ２とを具備する（図４参照）。
【００４３】
補正ヘッド２７ｂは、姿勢補正機構部本体２７ａの頂部に設けた補正ヘッド支持部２７ｃに、姿勢補正機構部本体２７ａおよび補正ヘッド支持部２７ｃを貫く鉛直中心軸に沿って、フロート支持機構２７ｆを介して支持されている。フロート支持機構２７ｆは、補正ヘッド２７ｂと補正ヘッド支持部２７ｃとを連結して、鉛直軸方向に補正ヘッド２７ｂを上下動可能とするガイドピン２７ｆ１、２７ｆ１と、コイルスプリング２７ｆ２、２７ｆ２とを有する（図５、図６参照）。
【００４４】
そして、補正ヘッド２７ｂに突設された姿勢補正用案内突起２７ｂ１、２７ｂ２は、それぞれ、挿入すべきコイルの内径に合わせて挿入可能とする外径の軸部であり、これら姿勢補正用案内突起２７ｂ１、２７ｂ２の先端には、コイルの挿入を容易とする先端先細形状のテーパー部２７ｂ３、２７ｂ４が形成されている。
なお、補正ヘッド２７ｂが、姿勢補正機構部本体２７ａおよび補正ヘッド支持部２７ｃを貫く鉛直中心軸に沿って、フロート支持機構２７ｆを介して支持されていることで、補正ヘッド２７ｂはガイドピン２７ｆ１、２７ｆ１に沿って鉛直軸方向にのみ拘束動作する機能であることから、姿勢補正用案内突起２７ｂ１、２７ｂ２である軸部も鉛直軸方向にのみ拘束動作する構造となっている。
また補正ヘッド２７ｂには、姿勢補正用案内突起２７ｂ１、２７ｂ２に所定どおりコイルが挿入された際、コイルの端子部が嵌入する嵌入孔２７ｂ５が設けられる（図７参照）。
【００４５】
また、補正ヘッド支持部２７ｃには、補正ヘッド支持部２７ｃを貫く鉛直中心軸に沿って、コイル挿入検出センサ６０が設けられる。コイル挿入検出センサ６０には、光透過型センサが適用できる。このコイル挿入検出センサ６０には、鉛直中心軸に沿って検出口６１が設けられ、補正ヘッド２７ｂ側に突設される検出軸６２が、検出口６１に補正ヘッド２７ｂの上下動に応じて検出軸６２が進退動して、コイル挿入検出センサ６０により検出軸６２を検出することで、所定どおり、コイルが姿勢補正用案内突起２７ｂ１、２７ｂ２に挿入されたか否かを把握する構成である。
【００４６】
さらに、補正ヘッド支持部２７ｃには、コンタクトプローブ７０、７０が補正ヘッド２７ｂの姿勢補正用案内突起２７ｂ１、２７ｂ２に向けて設けられている。すなわち、コイルが所定どおり姿勢補正用案内突起２７ｂ１、２７ｂ２に挿入された際、コイルの端子部が嵌入する嵌入孔２７ｂ５と、コンタクトプローブ７０、７０の先端が電気的に接続され、コイルの導通テストを可能とする構成である。
【００４７】
そして、作業ロボット３０の３組の可動リンク３０ａの先端に支持されるハンド部３０ｂには、コイルを把持したり、開放するためのツールとしての爪部を動作させるリニアガイド８０が装着される（図８参照）。リニアガイド８０は、エアシリンダに供給されるエアー圧により互いの間隔を動かす一対の爪部８１、８１を有する。爪部８１、８１は、把持すべきコイル９０の内側寸法に合わせて調節できる爪部先端部８１ａ、８１ｂを具備する。爪部先端部８１ａ、８１ｂは、把持すべきコイル９０の内側空間形状が、四辺がそれぞれ長さ寸法が相違する台形状であることから、爪部先端部８１ａ、８１ｂの形状が異なる。また、把持すべきコイル９０に応じて差し込むことができるように爪部先端部８１ａ、８１ｂの差込先端側が小さく、差込後端側に大きい寸法のコイル９０を差し込むことができるように大きい段差形状となっている（図１１、図１２参照）。９０ｔは一対の端子部を示す。
【００４８】
本発明に係る印字ヘッドのコイル自動挿入装置は、以上のように構成されるものであり、次に、その動作について説明する。
作業開始時、オペレータはコイル自動挿入装置２０の元電源用の電源スイッチ２４をオンとして、制御機器収容部２１ａのロボット制御ボックス２２、周辺設備制御ボックス２３に通電して立ち上げておき、これにより、ロボット収容部２１ｃにおける作業ロボット３０の傍らの操作パネル３１により、操作指令を入力することができる状態となる。また、オペレータは操作パネル３１により表示される動作情報、およびその他の装置状況に係る情報から、現在の装置の動作状態を容易に把握することができる。
【００４９】
コイルの組付け工程を開始するに当たり、コイル移送部収容部２１ｂにおける筐体２１のフレームにより区画されたコイルトレイ載置待機部２５側の作業領域において、先ず、オペレータは組み立てるべき印字ヘッドのコイルアッセンブリに対応したコイル９０を、例えば４８個収納したトレイｔを、ターンテーブル２５ｔ上のトレイ載置台２５ａの載置面２５ｂに載置する。その一方で、オペレータは、コイル挿入部２６側の作業領域で、ターンテーブル２６ｔ上に位置決めアダプタ２６ａを介して、印字ヘッドのドライブアッセンブリにおけるベース５０を載置する作業を行う。
【００５０】
コイルトレイ載置待機部２５において、トレイ載置台２５ａの載置面２５ｂには、載置すべきトレイｔを一対の位置決めピンｐで所定位置に載置することができる。この際、載置面２５ｂに設けられた吸引口２５ｃを介し（図２参照）、トレイｔ裏面を吸引するので、トレイｔは裏面が載置面２５ｂに密着状態で載置することができる。これにより、トレイｔ裏面の微妙な歪みが修正され、その分、トレイｔに収納されたコイルのラフな収納姿勢を修正することができ、ロボットにより、よりばらつきの少ない所定の姿勢で、コイルを把持することができる。
【００５１】
また、トレイ載置台２５ａの載置面２５ｂにトレイｔが載置されていないと、載置面２５ｂに設けられた吸引口２５ｃを介し、トレイｔ裏面を吸引する吸引手段に設けられた圧力検出手段により検出することができ、その情報は、操作パネル３１や、ロボット収容部２１ｃ上部の表示灯Ｌに表示することができ、オペレータがコイル自動挿入装置２０の傍らにいなくとも、容易に動作状況を把握することができる。
【００５２】
次いで、オペレータが作業ロボット３０の傍らの操作パネル３１により、操作指令を入力することで、作業ロボット３０が起動され、３組の可動リンク３０ａの先端に支持されるハンド部３０ｂを、所定の把持位置におけるトレイ載置台２５ａの、４０度に傾斜する載置面２５ｂ上のトレイｔに、直交する方向から近接させる。そしてハンド部３０ｂ先端に装着されたリニアガイド８０を作動させて、コイル９０を把持する動作を行う（図３参照）。
【００５３】
コイル９０を把持する際、リニアガイド８０は、エアシリンダに供給されるエアー圧により一対の爪部８１、８１が、把持すべきコイル９０の内側寸法に合わせて双方間隔を調節し、爪部先端部８１ａ、８１ｂが、把持すべきコイル９０の内側空間に差し込まれ、爪部先端部８１ａ、８１ｂを間隔が拡大するように駆動することで、コイル９０を把持することができる（図９、図１０、図１１参照）。
爪部先端部８１ａ、８１ｂは、コイル９０の内側空間形状が、四辺がそれぞれ長さ寸法が相違する台形状であっても、爪部先端部８１ａ、８１ｂの形状を一方に比べて他方を大きくしているので確実にコイル９０を把持することができる。
また、爪部先端部８１ａ、８１ｂは、爪部先端部８１ａ、８１ｂの差込先端側が小さく、差込後端側に大きい寸法としているので、異なる寸法の、機種の異なるコイル９０でも、爪部８１、８１を交換することなく、共用することができる（図１１、図１２参照）。
【００５４】
このように作業ロボット３０のハンド部３０ｂ先端に装着されたリニアガイド８０の爪部８１、８１により、コイル９０を把持するが、コイル９０は、トレイｔに高精度に位置決めされて収納されているわけではないので、コイル９０は爪部８１、８１により、多くは、姿勢が予め定めた挿入姿勢からずれた状態で把持される。
このままでは、コイル挿入部２６側のターンテーブル２６ｔ上に位置決めアダプタ２６ａを介して、高精度に位置決め載置された印字ヘッドのドライブアッセンブリにおけるベース５０に、直接、コイル９０を組み込むことはできない。
そこで、作業ロボット３０のハンド部３０ｂのリニアガイド８０における爪部８１、８１により把持されたコイル９０の把持姿勢を修正するために、コイルトレイ載置待機部２５のターンテーブル２５ｔと、コイル挿入部２６のターンテーブル２６ｔとの間の姿勢補正機構部２７にもたらし、姿勢補正機構部本体２７ａに弾発的に退避可能に支持されている補正ヘッド２７ｂに突設された姿勢補正用案内突起２７ｂ１、２７ｂ２に、把持されたコイル９０を挿入してコイル９０の姿勢を補正する動作を行う。姿勢補正用案内突起２７ｂ１、２７ｂ２の軸部は、予め定めた挿入姿勢と一致する鉛直軸方向に指向している。
【００５５】
作業ロボット３０に操作指令を送り、ハンド部３０ｂのリニアガイド８０における爪部８１、８１が、補正ヘッド２７ｂに突設された姿勢補正用案内突起２７ｂ１、２７ｂ２のいずれかの直上にもたらされると、把持されたコイル９０の内側空間が、姿勢補正用案内突起２７ｂ１、２７ｂ２のうちの対応する側の先端先細形状のテーパー部２７ｂ３、２７ｂ４を介して、姿勢補正用案内突起２７ｂ１、２７ｂ２に沿って挿入可能な状態となる（図１３ａ参照）。
把持されたコイル９０が姿勢補正用案内突起２７ｂ１、２７ｂ２に沿って挿入される際、コイル９０の内側空間が、姿勢補正用案内突起２７ｂ１、２７ｂ２の先端先細形状のテーパー部２７ｂ３、２７ｂ４に当たる。把持されたコイル９０の姿勢が予め定めた挿入姿勢に対し、ずれがあるからである。
この状態でコイル９０が姿勢補正用案内突起２７ｂ１、２７ｂ２の軸部に沿って押込まれると、先端先細形状のテーパー部２７ｂ３、２７ｂ４により、ハンド部３０ｂのリニアガイド８０における爪部８１、８１に把持された状態で、コイル９０の姿勢が次第に修正される。
【００５６】
そして、この状態でハンド部３０ｂのリニアガイド８０における爪部８１、８１により、姿勢補正用案内突起２７ｂ１、２７ｂ２に向けて推し進めていくと、コイル９０は、双方の端子部９０ｔが、補正ヘッド２７ｂに設けた嵌入孔２７ｂ５に嵌入しつつ、姿勢補正用案内突起２７ｂ１、２７ｂ２に沿って、所定位置まで挿入することができる（図１３ｂ、図１３ｃ参照）。
なお、ハンド部３０ｂのリニアガイド８０における爪部８１、８１によりコイル９０が押込まれると、姿勢補正用案内突起２７ｂ１、２７ｂ２を突設した補正ヘッド２７ｂは、補正ヘッド支持部２７ｃに対し、ガイドピン２７ｆ１、２７ｆ１に沿って、コイルスプリング２７ｆ２、２７ｆ２の反発力に抗して、姿勢補正機構部本体２７ａおよび補正ヘッド支持部２７ｃを貫く鉛直中心軸に沿って退動せしめられる。
【００５７】
補正ヘッド２７ｂが補正ヘッド支持部２７ｃ側に、上述のように退動せしめられると、補正ヘッド支持部２７ｃに設けられる検出口６１に対し、補正ヘッド２７ｂ側から突設される検出軸６２が、補正ヘッド２７ｂの退動動作に応じて検出軸６２が連動し、コイル挿入検出センサ６０により検出軸６２を検出することで、所定どおり、コイル９０が姿勢補正用案内突起２７ｂ１、２７ｂ２に挿入されたか否かを把握することができる。なお、このコイル９０が姿勢補正用案内突起２７ｂ１、２７ｂ２に挿入されたか否かの情報は、作業ロボット３０の傍らの操作パネル３１に表示することができる。
【００５８】
もし、作業ロボット３０のハンド部３０ｂのリニアガイド８０における爪部８１、８１によりコイル９０が把持されない状態で、ハンド部３０ｂのリニアガイド８０における爪部８１、８１により、姿勢補正用案内突起２７ｂ１、２７ｂ２が押込まれても、補正ヘッド２７ｂ側に突設される検出軸６２が検出口６１において、コイル挿入検出センサ６０により検出されず、コイル９０のキャッチミスがあったことを把握することができる。
【００５９】
さらに、所定どおり、コイル９０が姿勢補正用案内突起２７ｂ１、２７ｂ２に挿入された場合、コイル９０の双方の端子部９０ｔが、補正ヘッド２７ｂに設けた嵌入孔２７ｂ５に嵌入することで、コンタクトプローブ７０、７０の先端が電気的に接続され、コイル９０の導通テストが可能となり、コイル９０の良否を判定することができる。
【００６０】
以上のようにして、作業ロボット３０のハンド部３０ｂのリニアガイド８０における爪部８１、８１によりコイル９０が姿勢補正用案内突起２７ｂ１、２７ｂ２に挿入されたとコイル挿入検出センサ６０により検出がなされると、作業ロボット３０のハンド部３０ｂのリニアガイド８０における爪部８１、８１が間隔を縮めてコイル９０を一旦、開放する（図１３ｄ参照）。
すると、姿勢補正用案内突起２７ｂ１、２７ｂ２に挿入された状態のコイル９０は、鉛直軸方向に位置決めしている姿勢補正用案内突起２７ｂ１、２７ｂ２の軸部に倣い、姿勢が自然に所定の方向に修正された状態となる。
そして、再び、作業ロボット３０のハンド部３０ｂのリニアガイド８０における爪部８１、８１によりコイル９０を把持するときは、所定の姿勢で正確にコイル９０を把持することができる（図１４ａ〜ｃ参照）。
【００６１】
このようにして、作業ロボット３０の爪部８１、８１により把持されたコイル９０は、コイル挿入部２６側のターンテーブル２６ｔ上の位置決めアダプタ２６ａを介して高精度に位置決め載置されたベース５０に、所定どおり挿入して組み込むことができる。
【００６２】
以上のように、作業ロボット３０による、コイル取出し、把持姿勢修正、コイル組込みの一連の工程は、コイルの数だけ、（１トレイに収納された４８個）繰り返される。このことは、作業ロボット３０を制御するロボット制御ボックス２２によりカウントされ、操作パネル３１に表示される。これにより、オペレータは工程の進捗状況を容易に把握することができる。
【００６３】
そして、上述の工程が４８回繰り返されると、所定の把持位置におけるトレイ載置台２５ａの載置面２５ｂ上のトレイｔが空となり、ロボット制御ボックス２２によりコイル取出し、把持姿勢修正、コイル組込みの一連の工程を停止する指令が出され、作業ロボット３０、および周辺設備制御ボックス２３によりコイルトレイ載置待機部２５に対しターンテーブル２５ｔを半回転、回転させて、作業ロボット３０の動作領域にある空のトレイｔが載置されるトレイ載置台２５ａを、オペレータの作業領域の位置まで移動し、装置は停止状態となる。この停止状態は、ロボット収容部２１ｃ上部の表示灯Ｌに表示することができ、オペレータがコイル自動挿入装置２０の傍らにいなくとも、容易に動作状況を把握することができる。
【００６４】
次いで、オペレータは、作業領域の位置まで移動した空のトレイｔが載置されるトレイ載置台２５ａに対し、コイル９０が４８個満載されたトレイｔを入れ換え載置して、オペレータは、起動スイッチＳ（リセットスイッチ）を押すことで、再び一連の工程を開始する指令が出され、作業ロボット３０を制御するロボット制御ボックス２２によりカウント開始され、操作パネル３１に表示される。なお、停止状態は、起動スイッチＳによりランプの点滅によりオペレータにより容易に認識できるようにすることもできる。
【００６５】
一方、コイル組込みの工程では、コイル挿入部２６側のターンテーブル２６ｔ上の位置決めアダプタ２６ａを介して高精度に位置決め載置されたベース５０に２４個組み付けられたことが、作業ロボット３０を制御するロボット制御ボックス２２によりカウントされると、そのベース５０への組み込みが終了し、コイル挿入部２６側のターンテーブル２６ｔを半回転させて、その組み込みが終了したベース５０を支持する位置決めアダプタ２６ａが、作業ロボット３０の動作領域から、オペレータの作業領域の位置まで移動して、停止令が出され、装置は停止状態となる。この停止状態は、ロボット収容部２１ｃ上部の表示灯Ｌに表示することができ、オペレータがコイル自動挿入装置２０の傍らにいなくとも、容易に動作状況を把握することができる。
そして、オペレータは、組み込み終了したベース５０を取り出して、組み込みしていない新たなベース５０と置き換える作業を行い、起動スイッチＳ（リセットスイッチ）を押すことで、再び組み込み工程を開始する指令が出され、作業ロボット３０を制御するロボット制御ボックス２２によりカウント開始され、操作パネル３１に表示される。
【００６６】
以上、本発明に係る印字ヘッドのコイル自動挿入装置の一例を挙げ、動作を説明したが、機構的な姿勢補正機構部２７の他に、周知の画像認識による姿勢補正手段も勿論、適用することができる。この場合はロボットのハンド部側と、下方側にカメラを配置して、把持されるコイルの傾斜を検出して、補正値を導出し、その補正値に基づいてロボットのハンド部の位置修正を行う構成である。
この場合、機構的な姿勢補正機構部２７に比較して、装置が複雑煩雑化するが、確実に、コイルの姿勢補正が可能となる。
【符号の説明】
【００６７】
２０ コイル自動挿入装置
２１ 筐体
２１ａ 制御機器収容部
２１ｂ コイル移送部収容部
２１ｃ ロボット収容部
２２ ロボット制御ボックス
２３ 周辺設備制御ボックス
２４ 電源スイッチ
２５ コイルトレイ載置待機部
２５ａ トレイ載置台
２５ｂ 載置面
２５ｃ 吸引口
２６ コイル挿入部
２６ａ 位置決めアダプタ
２５ｔ、２６ｔ ターンテーブル
２７ 姿勢補正機構部
２７ａ 姿勢補正機構部本体
２７ｂ 補正ヘッド
２７ｂ１、２７ｂ２ 姿勢補正用案内突起
２７ｂ３、２７ｂ４ テーパー部
２７ｂ５ 嵌入孔
２７ｂ６ 検出軸
２７ｃ 補正ヘッド支持部
２７ｃ１ コイル挿入検出センサ
２７ｃ２ 検出口
２７ｃ３ コンタクトプローブ
２７ｆ フロート支持機構
２７ｆ１、２７ｆ２ ガイドピン
２７ｆ３、２７ｆ３ コイルスプリング
３０ 作業ロボット
３０ａ 可動リンク
３０ｂ ハンド部
３０ｃ 基部
３１ 操作パネル
４０ 基台
５０ ベース
６０ コイル挿入検出センサ
６１ 検出口
６２ 検出軸
７０ コンタクトプローブ
８０ リニアガイド
８１ 爪部
８１ａ、８１ｂ 爪部先端部
９０ コイル
９０ｔ 端子部
Ｌ 表示灯
Ｓ 起動スイッチ
【技術分野】
【０００１】
本発明は印字ヘッドのコイル自動挿入装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ドットインパクトプリンタの印字ヘッド１の一例としては、図１５に示す構成のものを挙げることができる。すなわちこの印字ヘッド１では、構成としてノーズ２と、基板３と、磁気ベースのヨーク４と、コイル５と、アーマチャ６と、ドットワイヤ７と、ワイヤガイド８と、アーマチャガイド９と、ストッパ１０と、カバー１１と、クランパー１２と、ゴムリング１３と、コイルスプリング１４とを含んでいる。
【０００３】
アーマチャ６は印字ヘッド１の中心線Ｏを中心としてドット数に応じた数だけ（例えば、２４ドットの場合は２４個）放射状に配列されている。各アーマチャ６の内側端部にはそれぞれワイヤ７を固定して接続している。
コイル５はアーマチャ６に対応した数だけ円周上に配置されており、所定のコイル５に通電され該当するヨーク４が励磁されると、アーマチャ６の基端部（Ｂ点）を中心としてアーマチャ６がコイル５の側へ吸引される。これにより、ワイヤ７はワイヤガイド８に案内されて、図１５のＡの方向に突出して印字動作を行う構成となっている。
コイル５への通電が停止されると、アーマチャ６はコイルスプリング１４の復元力によりワイヤ７と共に元の位置に戻され、印字動作を終了する。
【０００４】
ここで、図１６に印字ヘッド１のコイル５の配置を示す。ここでは、印字ヘッド１は、２４本のワイヤ７を有し、２４ドットの印字幅Ｗを有する。各ワイヤ７を駆動するコイル５は、図示のように円周上に配置されており、各コイル５とワイヤ７の対応関係は図１７の通りであり、図１６の参照番号αからδは、それぞれ１番、２番、２３番及び２４番のワイヤ７を駆動する。
図１７は、上述のコイル５に対応するワイヤ７を、ワイヤ番号で示している。ワイヤ７は、打点面では、ワイヤ番号の順に１列又は複数列に配置される。２列に配列する場合は、例えば、一方の列では奇数番のワイヤ７が番号順に１列に所定の間隔で配列され、他方の列では偶数番のワイヤ７が番号順に１列に所定の間隔で配列され、奇数番と偶数番のワイヤ７が配列間隔の半分だけ配列方向にずれて配置される。印字する場合には、列の間隔を考慮してその分データを遅らせるようにしている。
【０００５】
以上のような印字ヘッド１のドライブアッセンブリを組み立てる際、組立工程において、複数のコイル５をノーズ２の所定の組込み位置に一つ一つ、ずれないように組み込んでいく必要がある。そのために、コイル５を自動的に位置決めして効率的にセットしていく自動製造設備が求められている。
【０００６】
上述のコイルのような多数の部品を自動的に組み立てていく装置として、例えば、ロボット先端に専用工具を装着して、ＣＣＤカメラなどにより位相を予め合わせた上で、組み立てを行う方法や、ロボット先端に装着した力センサの計測データから軸心合わせの移動方向や移動量を生成し軸心を合わせ、引き続き力センサの計測データから位相合わせの移動量を生成し、順次嵌合挿入する方法が周知である。
しかしながら、上述の組み立て方法において、力センサデータにノイズが乗りやすく、得られた力情報から軸心合わせの移動方向を正確に求めることは困難であり、嵌合挿入作業が不確実であること、加えて力センサデータに基づいて軸心合わせの移動量を決定し、移動後に動作確認し、次いで位相合わせを順次実行するという手順であるため、高速化が望めない。
そこで、特許文献１では、上記欠点を克服するために、力センサデータの出力を待ってから軸心合わせの移動量や位相合わせの移動量を演算するというような時系列上の制約なしに軸心合わせと位相合わせを同時に実行するという手法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２５４２５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、本手法では、位置決め把持工程、押圧工程と、公転軌道生成工程、嵌合挿入方向軸周りの回転量を生成する自動軌道生成工程、において、煩雑な制御手法を用いなければならず、設備費が嵩む懸念がある。
本発明は、以上のような背景に鑑みて提案されたものであって、コイルの自動挿入製造設備に関するもので、コイルを所定の組付け位置に挿入する際に、ロボットによるコイルの把持時の予め定めた挿入姿勢に対するずれを、カメラを用いた画像認識手段等、複雑な制御手段を用いることなく補正して、円滑なコイルの挿入を可能とした、印字ヘッドのコイル自動挿入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】
【０００９】
上述した課題を解決するために、請求項１にかかる発明では、印字ヘッドのコイル自動挿入装置であって、複数のコイルを搭載したトレイを載置できるコイルトレイ載置待機部と、コイルトレイ載置待機部に載置されたトレイから、コイルを把持して取り出す作業ロボットと、作業ロボットにより把持されたコイルの、予め定めた挿入姿勢に対するずれを補正する姿勢補正機構部と、コイルが挿入姿勢で挿入されるヘッドベースを配置できるコイル挿入部と、を備え、姿勢補正機構部において把持時の挿入姿勢に対するずれが補正されたコイルを、再度、作業ロボットにより把持して、コイルを挿入姿勢でヘッドベースに挿入するようにしたことを特徴とする。
【００１０】
これにより、コイルトレイ載置待機部におけるトレイから、作業ロボットによりコイルを把持して、一旦姿勢補正機構部により予め定めた挿入姿勢に対するずれを補正し、再度作業ロボットによりコイルを把持して、ヘッドベースにおける所定の挿入位置にコイルを挿入することができる。
【００１１】
また、請求項２に係る発明では、コイルトレイ載置待機部は、トレイをそれぞれ載置できる複数のコイルトレイ載置台を具備し、コイルトレイ載置台は、載置されたトレイの歪みを補正する歪み補正手段を備えたことを特徴とする。
【００１２】
これにより、コイルトレイ載置待機部におけるトレイから、作業ロボットによりコイルを把持する前に、トレイ自体の歪みを矯正することができ、トレイに収納されるコイルの姿勢への影響を少なくし、作業ロボットによるコイルの把持時の予め定めた挿入姿勢に対するずれを抑制することができる。
【００１３】
また、請求項３に係る発明では、歪み補正手段は、コイルトレイ載置台にトレイが載置されているか否かを検出する検出手段を備えたことを特徴とする。
【００１４】
これにより、コイルトレイ載置台にトレイが載置されているか否かを検出することができるので、オペレータは、速やかにコイルトレイ載置台にトレイを載置するという対応をとることができる。
【００１５】
また、請求項４に係る発明では、姿勢補正機構部は、作業ロボットのハンド部で把持されたコイルを挿入する姿勢補正用案内突起を具備し、姿勢補正用案内突起は、挿入すべきコイルの内径に対応する外径の軸部を有し、軸部の先端に、コイルの挿入を容易とする先端先細形状のテーパー部を設けたことを特徴とする。
【００１６】
これにより、コイルは姿勢補正用案内突起の先端先細形状のテーパー部により、容易に姿勢補正用案内突起に挿入される。その際、コイルは、姿勢補正用案内突起の軸部に沿って姿勢が修正される。
【００１７】
また、請求項５に係る発明では、姿勢補正用案内突起は補正ヘッドに突設され、姿勢補正機構部の本体に、補正ヘッドを介して弾発的に退避可能に支持されていることを特徴とする。
【００１８】
これにより、例えば作業ロボットのハンド部がコイルを把持していない状態で、ロボットのハンド部が姿勢補正用案内突起を姿勢補正機構部本体側に押し込んでも、姿勢補正用案内突起が退避することで、作業ロボットのハンド部における爪部の損傷を回避することができる。
【００１９】
また、請求項６に係る発明では、姿勢補正機構部の本体は、コイル挿入検出部を備えていることを特徴とする。
【００２０】
これにより、作業ロボットのハンド部における爪部がコイルを把持していない状態で、姿勢補正用案内突起にコイルが挿入できない場合、コイル挿入検出部により、供給ミスが起こったことを把握することができ、オペレータは速やかに対処することができる。
【００２１】
また、請求項７に係る発明では、コイル挿入検出部は、姿勢補正機構部の本体に対し、補正ヘッドから突設された検出軸と、検出軸が遮ることでコイルの挿入を検出する非接触型センサとを含んで構成されていることを特徴とする。
【００２２】
これにより、作業ロボットのハンド部における爪部が把持したコイルを押し込んで姿勢補正用案内突起にコイルが挿入される際、作業ロボットのハンド部により押し込められて姿勢補正用案内突起が突設される補正ヘッドが、姿勢補正機構部の本体側に退避する。そうすると、検出軸が押込まれる方向に移動することで、非接触型センサにより検出軸が検出され、コイルが所定どおり挿入されたことを把握することができる。
【００２３】
また、請求項８に係る発明では、姿勢補正機構部の本体は、コイルを姿勢補正用案内突起に挿入する時に、コイルの端子部が接続されることで、導通テストを行うコンタクトプローブを備えていることを特徴とする。
【００２４】
これにより、姿勢補正用案内突起に所定どおりコイルの挿入がなされると、コイルの端子部がそれぞれコンタクトプローブに電気的に接続状態となり、これにより、コイルの導通テストを行うことができ、不良コイルを的確に把握することができ、不良コイルの組付けをなくすことができる。
【００２５】
また、請求項９に係る発明では、前記作業ロボットのハンド部は、把持するコイルの内側寸法に応じて、互いの間隔を調節可能とした一対の爪部を備えたことを特徴とする。
【００２６】
これにより、組込み機種が異なっても、機種ごとにコイルを把持する作業ロボットのハンド部の爪交換が不要であり、多品種混合組込みが可能となり、小ロット生産にも対応可能である。
【００２７】
また、請求項１０に係る発明では、一対の爪部は、把持すべきコイルの内側空間形状に対応させて形状を異ならせている対をなす爪部先端部を有することを特徴とする。
【００２８】
これにより、爪部は、確実にコイルを把持することができる。
【００２９】
さらに、請求項１１に係る発明では、爪部の各々は、把持すべきコイルの内側空間の大きさに対応させて差込先端側が小さく、差込後端側が大きい段差形状となっている爪部先端部を有することを特徴とする。
【００３０】
これにより、把持すべきコイルが比較的小さい場合、爪部先端部の差込先端側で把持し、コイルが比較的大きい場合は、爪部先端部の差込後端側に差し込んで把持することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、コイルを所定の組付け位置に挿入する際に、カメラを用いた画像認識手段等、複雑な制御手段を用いることなく、コイルを予め定めた挿入姿勢に対するずれを補正して所定の組付け位置にコイルを挿入することができる、印字ヘッドのコイル自動挿入装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る印字ヘッドのコイル自動挿入装置の第１実施形態を示す、外観斜視図である。
【図２】図１に示すコイル自動挿入装置におけるコイル移送部収容部に配設されたコイルトレイ載置待機部とコイル挿入部の外観斜視図である。
【図３】図１に示すコイル自動挿入装置におけるコイル移送部収容部に配設されたコイルトレイ載置待機部とコイル挿入部とを示すと共に、コイルの取出しと、姿勢補正機構部においてコイルの姿勢補正を行う際の作業ロボットのハンド部を示した、斜視説明図である。
【図４】図１に示すコイル自動挿入装置におけるコイル移送部収容部に配設されたコイルトレイ載置待機部とコイル挿入部との間に併設された姿勢補正機構部の断面説明図である。
【図５】図４に示す姿勢補正機構部の要部の拡大的な断面説明図である。
【図６】図４に示す姿勢補正機構部の要部の拡大的な断面説明図である。
【図７】図４に示す姿勢補正機構部の要部の拡大的な断面説明図である。
【図８】図１に示すコイル自動挿入装置におけるロボット収容部に配設された作業ロボットのハンド部とハンド部に装着されたリニアガイドを示す、部分拡大図である。
【図９】図８に示すハンド部に装着されたリニアガイドの、斜視説明図である。
【図１０】図９に示すリニアガイドの、側面説明図である。
【図１１】図９に示すリニアガイドの、一部を断面で示した別側面説明図である。
【図１２】図９に示すリニアガイドの、一部を断面で示した別側面説明図である。
【図１３】（ａ）〜（ｄ）は、作業ロボットのハンド部に装着されたリニアガイドの爪部により、コイルを姿勢補正機構部により補正する際の押込み動作から、一旦コイルを開放する動作を示した、工程説明図である。
【図１４】（ａ）〜（ｃ）は、姿勢補正機構部により姿勢補正されたコイルを把持する動作を示した、工程説明図である。
【図１５】本発明で扱われるコイルが搭載される、ドットインパクトプリンタの印字ヘッドを一例を示す、断面説明図である。
【図１６】図１５に示す、印字ヘッドに用いられるコイルの配置を示した説明図である。
【図１７】図１６に示すコイルに対応するワイヤをワイヤ番号で示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明に係る印字ヘッドのコイル自動挿入装置について、実施形態を挙げ、添付図に基づいて、詳細に説明する。
【００３４】
図１に本発明に係る印字ヘッドのコイル自動挿入装置２０を外観的に示す。
本コイル自動挿入装置２０は、ＳＩＤＭプリンタ（Serial Impact Dot Matrix プリンタ）における印字ヘッドに用いられる複数のコイル（後述）を、印字ヘッドのドライブアッセンブリの所定の位置に自動的に挿入して組み付けるための製造設備の一つである。
コイル自動挿入装置２０は、フレームと底板と側板と天板とでラック状に形成された筐体２１により以下のように構築されている。すなわち、筐体２１は、制御機器類を収容する制御機器収容部２１ａと、組付け前のコイルを後述するトレイに収納した状態で配置して待機させたコイルトレイ載置待機部（後述）、並びに配置されたトレイからコイルを取り出してコイルを挿入するドライブアッセンブリのベースを配置したコイル挿入部（後述）を収容するコイル移送部収容部２１ｂと、コイルトレイ載置待機部からコイル挿入部へ、コイルを把持して挿入を行うロボット（後述）を収容するロボット収容部２１ｃとに構築されている。
この場合、制御機器収容部２１ａは筐体２１の最下段に、コイル移送部収容部２１ｂは中段に、ロボット収容部２１ｃは最上段に位置させている。
【００３５】
制御機器収容部２１ａには、ロボットに操作指令を出すロボット制御ボックス２２を初めとして、上述したコイルトレイ載置待機部、およびコイル挿入部他、その他の周辺設備を制御する周辺設備制御ボックス２３を搭載している。また、制御機器収容部２１ａには、本装置全体の元電源用の電源スイッチ２４が設けられている。
【００３６】
次に、コイル移送部収容部２１ｂには、前述のように挿入前のコイルを所定数（例えば４８個）、トレイｔに収納した状態で配置しておくコイルトレイ載置待機部２５と、配置されたトレイからコイルを取り出して、コイルを挿入すべき印字ヘッドのドライブアッセンブリにおけるベースを位置決めした状態で複数配置しておくコイル挿入部２６とが、コイル移送部収容部２１ｂの基台に隣接するように搭載されている（図２参照）。
また、コイルトレイ載置待機部２５とコイル挿入部２６との間には、コイルトレイ載置待機部２５からコイル挿入部２６にロボットによりコイルを移送する際に、ロボットによるコイルの把持時の、予め定めた挿入姿勢に対するずれを補正する姿勢補正機構部２７が併設されている（図３参照）。
【００３７】
そして、ロボット収容部２１ｃには、いわゆるパラレルリンク方式の作業ロボット３０が搭載されている。作業ロボット３０は、詳細な説明は省略するが、並列配置される３組の可動リンク３０ａで先端にハンド部３０ｂを支持したもので、各可動リンク３０ａは頭部側の基部３０ｃ内に格納搭載された駆動用モータおよび動力伝達機構と機構連結され、各可動リンク３０ａは３自由度の動きの他、それぞれ回転運動をも可能として、先端に取り付けられるハンド部３０ｂが最大で６自由度の動きにより、高精度の位置決め動作を可能としている。３組の可動リンク３０ａで先端に設けられたハンド部３０ｂには、後述するコイルを把持したり、開放するためのツールとしての爪部を動作させるリニアガイドが装着されている。
また、ロボット収容部２１ｃには、作業ロボット３０の傍らに、操作指令を入力したり、動作情報を表示したり、その他状況に応じた信号を前述のロボット制御ボックス２２に送るタッチパネル方式の操作パネル３１が配置されている。操作パネル３１には、例えば、ハンド部３０ｂの動作回数、すなわち、コイルの把持回数等を、オペレータが把握できるように表示するようになっている。
そして作業ロボット３０は、ロボット制御ボックス２２に格納された動作手順に基づく一連の動作（後述）を行う構成である。
なお、ロボット収容部２１ｃには、筐体２１を構成するフレームにオペレータが外から動作が容易に目視できるように、且つ、オペレータと作業ロボット３０とが直接接触することのないように隔絶する光透過性パネルが嵌め込まれている。
また、ロボット収容部２１ｃは、筐体２１のフレームによって平面視五角形状に構築されている。これは、詳細には後述するが、作業ロボット３０のハンド部３０ｂの動作領域を考慮しての設計である。このことにより、ロボット収容部２１ｃを形作るフレームは、コイル移送部収容部２１ｂに対する作業を行うオペレータと作業ロボット３０との作業領域を区画するという機能をもたらす。
【００３８】
そこで、コイル移送部収容部２１ｂに配設されるコイルトレイ載置待機部２５、コイル挿入部２６および姿勢補正機構部２７について、詳細に説明する（図２、図３参照）。
コイルトレイ載置待機部２５およびコイル挿入部２６は、基台４０上に一体的に外周面が近接するように配置した、それぞれターンテーブル２５ｔ、２６ｔを備えている。これらターンテーブル２５ｔ、２６ｔは、図示しない駆動機構によって、周辺設備制御ボックス２３の制御下に、鉛直中心軸周りに回動する構成である。
【００３９】
コイルトレイ載置待機部２５には、ターンテーブル２５ｔ上に回転軸中心に等角度毎、放射線状に６つのトレイ載置台２５ａが配設されている。トレイ載置台２５ａは、トレイｔの載置面が略４０度傾斜した載置面２５ｂを有している。載置面２５ｂは、載置すべきトレイｔを一対の位置決めピンｐで所定位置に載置するようにしている。また載置面２５ｂは、平坦面であり、載置されるトレイｔ裏面が密着状態となるように、歪み補正手段としての吸引手段（図示省略）で吸引するための複数の吸引口２５ｃが設けられている。トレイｔは周知の合成樹脂で形成され、トレイｔ裏面には微妙な歪みが存在し、この歪みが存在すると、収容されるコイルの姿勢に影響し、その分、ロボットによりコイルを把持する際の姿勢が、予め定めた挿入姿勢に対するずれが大きくなるからである。
また、吸引手段には、トレイ載置台２５ａの載置面２５ｂにトレイｔが載置されているか否かを検出する圧力検出手段（図示省略）が設けられる。この圧力手段の検出信号は操作パネル３１に表示することで、オペレータはトレイｔの有無を把握することができる。
【００４０】
トレイｔは、例えば４８個の取り付け前のコイルがコイルの機種によらず収納できるように升目状に区画されている。コイルについては、後述する。
【００４１】
次に、コイル挿入部２６には、ターンテーブル２６ｔ上に回転軸中心に等角度毎、印字ヘッドのドライブアッセンブリにおけるベース５０が６個、位置決めアダプタ２６ａに載置されるようになっている。
【００４２】
そして、姿勢補正機構部２７は、コイルトレイ載置待機部２５のターンテーブル２５ｔ、コイル挿入部２６のターンテーブル２６ｔ間にあって（図３参照）、基台４０上に立設された姿勢補正機構部本体２７ａと、姿勢補正機構部本体２７ａに弾発的に退避可能に支持されている補正ヘッド２７ｂと、補正ヘッド２７ｂに突設され、作業ロボット３０におけるハンド部３０ｂで把持されたコイルを挿入する複数の姿勢補正用案内突起２７ｂ１、２７ｂ２とを具備する（図４参照）。
【００４３】
補正ヘッド２７ｂは、姿勢補正機構部本体２７ａの頂部に設けた補正ヘッド支持部２７ｃに、姿勢補正機構部本体２７ａおよび補正ヘッド支持部２７ｃを貫く鉛直中心軸に沿って、フロート支持機構２７ｆを介して支持されている。フロート支持機構２７ｆは、補正ヘッド２７ｂと補正ヘッド支持部２７ｃとを連結して、鉛直軸方向に補正ヘッド２７ｂを上下動可能とするガイドピン２７ｆ１、２７ｆ１と、コイルスプリング２７ｆ２、２７ｆ２とを有する（図５、図６参照）。
【００４４】
そして、補正ヘッド２７ｂに突設された姿勢補正用案内突起２７ｂ１、２７ｂ２は、それぞれ、挿入すべきコイルの内径に合わせて挿入可能とする外径の軸部であり、これら姿勢補正用案内突起２７ｂ１、２７ｂ２の先端には、コイルの挿入を容易とする先端先細形状のテーパー部２７ｂ３、２７ｂ４が形成されている。
なお、補正ヘッド２７ｂが、姿勢補正機構部本体２７ａおよび補正ヘッド支持部２７ｃを貫く鉛直中心軸に沿って、フロート支持機構２７ｆを介して支持されていることで、補正ヘッド２７ｂはガイドピン２７ｆ１、２７ｆ１に沿って鉛直軸方向にのみ拘束動作する機能であることから、姿勢補正用案内突起２７ｂ１、２７ｂ２である軸部も鉛直軸方向にのみ拘束動作する構造となっている。
また補正ヘッド２７ｂには、姿勢補正用案内突起２７ｂ１、２７ｂ２に所定どおりコイルが挿入された際、コイルの端子部が嵌入する嵌入孔２７ｂ５が設けられる（図７参照）。
【００４５】
また、補正ヘッド支持部２７ｃには、補正ヘッド支持部２７ｃを貫く鉛直中心軸に沿って、コイル挿入検出センサ６０が設けられる。コイル挿入検出センサ６０には、光透過型センサが適用できる。このコイル挿入検出センサ６０には、鉛直中心軸に沿って検出口６１が設けられ、補正ヘッド２７ｂ側に突設される検出軸６２が、検出口６１に補正ヘッド２７ｂの上下動に応じて検出軸６２が進退動して、コイル挿入検出センサ６０により検出軸６２を検出することで、所定どおり、コイルが姿勢補正用案内突起２７ｂ１、２７ｂ２に挿入されたか否かを把握する構成である。
【００４６】
さらに、補正ヘッド支持部２７ｃには、コンタクトプローブ７０、７０が補正ヘッド２７ｂの姿勢補正用案内突起２７ｂ１、２７ｂ２に向けて設けられている。すなわち、コイルが所定どおり姿勢補正用案内突起２７ｂ１、２７ｂ２に挿入された際、コイルの端子部が嵌入する嵌入孔２７ｂ５と、コンタクトプローブ７０、７０の先端が電気的に接続され、コイルの導通テストを可能とする構成である。
【００４７】
そして、作業ロボット３０の３組の可動リンク３０ａの先端に支持されるハンド部３０ｂには、コイルを把持したり、開放するためのツールとしての爪部を動作させるリニアガイド８０が装着される（図８参照）。リニアガイド８０は、エアシリンダに供給されるエアー圧により互いの間隔を動かす一対の爪部８１、８１を有する。爪部８１、８１は、把持すべきコイル９０の内側寸法に合わせて調節できる爪部先端部８１ａ、８１ｂを具備する。爪部先端部８１ａ、８１ｂは、把持すべきコイル９０の内側空間形状が、四辺がそれぞれ長さ寸法が相違する台形状であることから、爪部先端部８１ａ、８１ｂの形状が異なる。また、把持すべきコイル９０に応じて差し込むことができるように爪部先端部８１ａ、８１ｂの差込先端側が小さく、差込後端側に大きい寸法のコイル９０を差し込むことができるように大きい段差形状となっている（図１１、図１２参照）。９０ｔは一対の端子部を示す。
【００４８】
本発明に係る印字ヘッドのコイル自動挿入装置は、以上のように構成されるものであり、次に、その動作について説明する。
作業開始時、オペレータはコイル自動挿入装置２０の元電源用の電源スイッチ２４をオンとして、制御機器収容部２１ａのロボット制御ボックス２２、周辺設備制御ボックス２３に通電して立ち上げておき、これにより、ロボット収容部２１ｃにおける作業ロボット３０の傍らの操作パネル３１により、操作指令を入力することができる状態となる。また、オペレータは操作パネル３１により表示される動作情報、およびその他の装置状況に係る情報から、現在の装置の動作状態を容易に把握することができる。
【００４９】
コイルの組付け工程を開始するに当たり、コイル移送部収容部２１ｂにおける筐体２１のフレームにより区画されたコイルトレイ載置待機部２５側の作業領域において、先ず、オペレータは組み立てるべき印字ヘッドのコイルアッセンブリに対応したコイル９０を、例えば４８個収納したトレイｔを、ターンテーブル２５ｔ上のトレイ載置台２５ａの載置面２５ｂに載置する。その一方で、オペレータは、コイル挿入部２６側の作業領域で、ターンテーブル２６ｔ上に位置決めアダプタ２６ａを介して、印字ヘッドのドライブアッセンブリにおけるベース５０を載置する作業を行う。
【００５０】
コイルトレイ載置待機部２５において、トレイ載置台２５ａの載置面２５ｂには、載置すべきトレイｔを一対の位置決めピンｐで所定位置に載置することができる。この際、載置面２５ｂに設けられた吸引口２５ｃを介し（図２参照）、トレイｔ裏面を吸引するので、トレイｔは裏面が載置面２５ｂに密着状態で載置することができる。これにより、トレイｔ裏面の微妙な歪みが修正され、その分、トレイｔに収納されたコイルのラフな収納姿勢を修正することができ、ロボットにより、よりばらつきの少ない所定の姿勢で、コイルを把持することができる。
【００５１】
また、トレイ載置台２５ａの載置面２５ｂにトレイｔが載置されていないと、載置面２５ｂに設けられた吸引口２５ｃを介し、トレイｔ裏面を吸引する吸引手段に設けられた圧力検出手段により検出することができ、その情報は、操作パネル３１や、ロボット収容部２１ｃ上部の表示灯Ｌに表示することができ、オペレータがコイル自動挿入装置２０の傍らにいなくとも、容易に動作状況を把握することができる。
【００５２】
次いで、オペレータが作業ロボット３０の傍らの操作パネル３１により、操作指令を入力することで、作業ロボット３０が起動され、３組の可動リンク３０ａの先端に支持されるハンド部３０ｂを、所定の把持位置におけるトレイ載置台２５ａの、４０度に傾斜する載置面２５ｂ上のトレイｔに、直交する方向から近接させる。そしてハンド部３０ｂ先端に装着されたリニアガイド８０を作動させて、コイル９０を把持する動作を行う（図３参照）。
【００５３】
コイル９０を把持する際、リニアガイド８０は、エアシリンダに供給されるエアー圧により一対の爪部８１、８１が、把持すべきコイル９０の内側寸法に合わせて双方間隔を調節し、爪部先端部８１ａ、８１ｂが、把持すべきコイル９０の内側空間に差し込まれ、爪部先端部８１ａ、８１ｂを間隔が拡大するように駆動することで、コイル９０を把持することができる（図９、図１０、図１１参照）。
爪部先端部８１ａ、８１ｂは、コイル９０の内側空間形状が、四辺がそれぞれ長さ寸法が相違する台形状であっても、爪部先端部８１ａ、８１ｂの形状を一方に比べて他方を大きくしているので確実にコイル９０を把持することができる。
また、爪部先端部８１ａ、８１ｂは、爪部先端部８１ａ、８１ｂの差込先端側が小さく、差込後端側に大きい寸法としているので、異なる寸法の、機種の異なるコイル９０でも、爪部８１、８１を交換することなく、共用することができる（図１１、図１２参照）。
【００５４】
このように作業ロボット３０のハンド部３０ｂ先端に装着されたリニアガイド８０の爪部８１、８１により、コイル９０を把持するが、コイル９０は、トレイｔに高精度に位置決めされて収納されているわけではないので、コイル９０は爪部８１、８１により、多くは、姿勢が予め定めた挿入姿勢からずれた状態で把持される。
このままでは、コイル挿入部２６側のターンテーブル２６ｔ上に位置決めアダプタ２６ａを介して、高精度に位置決め載置された印字ヘッドのドライブアッセンブリにおけるベース５０に、直接、コイル９０を組み込むことはできない。
そこで、作業ロボット３０のハンド部３０ｂのリニアガイド８０における爪部８１、８１により把持されたコイル９０の把持姿勢を修正するために、コイルトレイ載置待機部２５のターンテーブル２５ｔと、コイル挿入部２６のターンテーブル２６ｔとの間の姿勢補正機構部２７にもたらし、姿勢補正機構部本体２７ａに弾発的に退避可能に支持されている補正ヘッド２７ｂに突設された姿勢補正用案内突起２７ｂ１、２７ｂ２に、把持されたコイル９０を挿入してコイル９０の姿勢を補正する動作を行う。姿勢補正用案内突起２７ｂ１、２７ｂ２の軸部は、予め定めた挿入姿勢と一致する鉛直軸方向に指向している。
【００５５】
作業ロボット３０に操作指令を送り、ハンド部３０ｂのリニアガイド８０における爪部８１、８１が、補正ヘッド２７ｂに突設された姿勢補正用案内突起２７ｂ１、２７ｂ２のいずれかの直上にもたらされると、把持されたコイル９０の内側空間が、姿勢補正用案内突起２７ｂ１、２７ｂ２のうちの対応する側の先端先細形状のテーパー部２７ｂ３、２７ｂ４を介して、姿勢補正用案内突起２７ｂ１、２７ｂ２に沿って挿入可能な状態となる（図１３ａ参照）。
把持されたコイル９０が姿勢補正用案内突起２７ｂ１、２７ｂ２に沿って挿入される際、コイル９０の内側空間が、姿勢補正用案内突起２７ｂ１、２７ｂ２の先端先細形状のテーパー部２７ｂ３、２７ｂ４に当たる。把持されたコイル９０の姿勢が予め定めた挿入姿勢に対し、ずれがあるからである。
この状態でコイル９０が姿勢補正用案内突起２７ｂ１、２７ｂ２の軸部に沿って押込まれると、先端先細形状のテーパー部２７ｂ３、２７ｂ４により、ハンド部３０ｂのリニアガイド８０における爪部８１、８１に把持された状態で、コイル９０の姿勢が次第に修正される。
【００５６】
そして、この状態でハンド部３０ｂのリニアガイド８０における爪部８１、８１により、姿勢補正用案内突起２７ｂ１、２７ｂ２に向けて推し進めていくと、コイル９０は、双方の端子部９０ｔが、補正ヘッド２７ｂに設けた嵌入孔２７ｂ５に嵌入しつつ、姿勢補正用案内突起２７ｂ１、２７ｂ２に沿って、所定位置まで挿入することができる（図１３ｂ、図１３ｃ参照）。
なお、ハンド部３０ｂのリニアガイド８０における爪部８１、８１によりコイル９０が押込まれると、姿勢補正用案内突起２７ｂ１、２７ｂ２を突設した補正ヘッド２７ｂは、補正ヘッド支持部２７ｃに対し、ガイドピン２７ｆ１、２７ｆ１に沿って、コイルスプリング２７ｆ２、２７ｆ２の反発力に抗して、姿勢補正機構部本体２７ａおよび補正ヘッド支持部２７ｃを貫く鉛直中心軸に沿って退動せしめられる。
【００５７】
補正ヘッド２７ｂが補正ヘッド支持部２７ｃ側に、上述のように退動せしめられると、補正ヘッド支持部２７ｃに設けられる検出口６１に対し、補正ヘッド２７ｂ側から突設される検出軸６２が、補正ヘッド２７ｂの退動動作に応じて検出軸６２が連動し、コイル挿入検出センサ６０により検出軸６２を検出することで、所定どおり、コイル９０が姿勢補正用案内突起２７ｂ１、２７ｂ２に挿入されたか否かを把握することができる。なお、このコイル９０が姿勢補正用案内突起２７ｂ１、２７ｂ２に挿入されたか否かの情報は、作業ロボット３０の傍らの操作パネル３１に表示することができる。
【００５８】
もし、作業ロボット３０のハンド部３０ｂのリニアガイド８０における爪部８１、８１によりコイル９０が把持されない状態で、ハンド部３０ｂのリニアガイド８０における爪部８１、８１により、姿勢補正用案内突起２７ｂ１、２７ｂ２が押込まれても、補正ヘッド２７ｂ側に突設される検出軸６２が検出口６１において、コイル挿入検出センサ６０により検出されず、コイル９０のキャッチミスがあったことを把握することができる。
【００５９】
さらに、所定どおり、コイル９０が姿勢補正用案内突起２７ｂ１、２７ｂ２に挿入された場合、コイル９０の双方の端子部９０ｔが、補正ヘッド２７ｂに設けた嵌入孔２７ｂ５に嵌入することで、コンタクトプローブ７０、７０の先端が電気的に接続され、コイル９０の導通テストが可能となり、コイル９０の良否を判定することができる。
【００６０】
以上のようにして、作業ロボット３０のハンド部３０ｂのリニアガイド８０における爪部８１、８１によりコイル９０が姿勢補正用案内突起２７ｂ１、２７ｂ２に挿入されたとコイル挿入検出センサ６０により検出がなされると、作業ロボット３０のハンド部３０ｂのリニアガイド８０における爪部８１、８１が間隔を縮めてコイル９０を一旦、開放する（図１３ｄ参照）。
すると、姿勢補正用案内突起２７ｂ１、２７ｂ２に挿入された状態のコイル９０は、鉛直軸方向に位置決めしている姿勢補正用案内突起２７ｂ１、２７ｂ２の軸部に倣い、姿勢が自然に所定の方向に修正された状態となる。
そして、再び、作業ロボット３０のハンド部３０ｂのリニアガイド８０における爪部８１、８１によりコイル９０を把持するときは、所定の姿勢で正確にコイル９０を把持することができる（図１４ａ〜ｃ参照）。
【００６１】
このようにして、作業ロボット３０の爪部８１、８１により把持されたコイル９０は、コイル挿入部２６側のターンテーブル２６ｔ上の位置決めアダプタ２６ａを介して高精度に位置決め載置されたベース５０に、所定どおり挿入して組み込むことができる。
【００６２】
以上のように、作業ロボット３０による、コイル取出し、把持姿勢修正、コイル組込みの一連の工程は、コイルの数だけ、（１トレイに収納された４８個）繰り返される。このことは、作業ロボット３０を制御するロボット制御ボックス２２によりカウントされ、操作パネル３１に表示される。これにより、オペレータは工程の進捗状況を容易に把握することができる。
【００６３】
そして、上述の工程が４８回繰り返されると、所定の把持位置におけるトレイ載置台２５ａの載置面２５ｂ上のトレイｔが空となり、ロボット制御ボックス２２によりコイル取出し、把持姿勢修正、コイル組込みの一連の工程を停止する指令が出され、作業ロボット３０、および周辺設備制御ボックス２３によりコイルトレイ載置待機部２５に対しターンテーブル２５ｔを半回転、回転させて、作業ロボット３０の動作領域にある空のトレイｔが載置されるトレイ載置台２５ａを、オペレータの作業領域の位置まで移動し、装置は停止状態となる。この停止状態は、ロボット収容部２１ｃ上部の表示灯Ｌに表示することができ、オペレータがコイル自動挿入装置２０の傍らにいなくとも、容易に動作状況を把握することができる。
【００６４】
次いで、オペレータは、作業領域の位置まで移動した空のトレイｔが載置されるトレイ載置台２５ａに対し、コイル９０が４８個満載されたトレイｔを入れ換え載置して、オペレータは、起動スイッチＳ（リセットスイッチ）を押すことで、再び一連の工程を開始する指令が出され、作業ロボット３０を制御するロボット制御ボックス２２によりカウント開始され、操作パネル３１に表示される。なお、停止状態は、起動スイッチＳによりランプの点滅によりオペレータにより容易に認識できるようにすることもできる。
【００６５】
一方、コイル組込みの工程では、コイル挿入部２６側のターンテーブル２６ｔ上の位置決めアダプタ２６ａを介して高精度に位置決め載置されたベース５０に２４個組み付けられたことが、作業ロボット３０を制御するロボット制御ボックス２２によりカウントされると、そのベース５０への組み込みが終了し、コイル挿入部２６側のターンテーブル２６ｔを半回転させて、その組み込みが終了したベース５０を支持する位置決めアダプタ２６ａが、作業ロボット３０の動作領域から、オペレータの作業領域の位置まで移動して、停止令が出され、装置は停止状態となる。この停止状態は、ロボット収容部２１ｃ上部の表示灯Ｌに表示することができ、オペレータがコイル自動挿入装置２０の傍らにいなくとも、容易に動作状況を把握することができる。
そして、オペレータは、組み込み終了したベース５０を取り出して、組み込みしていない新たなベース５０と置き換える作業を行い、起動スイッチＳ（リセットスイッチ）を押すことで、再び組み込み工程を開始する指令が出され、作業ロボット３０を制御するロボット制御ボックス２２によりカウント開始され、操作パネル３１に表示される。
【００６６】
以上、本発明に係る印字ヘッドのコイル自動挿入装置の一例を挙げ、動作を説明したが、機構的な姿勢補正機構部２７の他に、周知の画像認識による姿勢補正手段も勿論、適用することができる。この場合はロボットのハンド部側と、下方側にカメラを配置して、把持されるコイルの傾斜を検出して、補正値を導出し、その補正値に基づいてロボットのハンド部の位置修正を行う構成である。
この場合、機構的な姿勢補正機構部２７に比較して、装置が複雑煩雑化するが、確実に、コイルの姿勢補正が可能となる。
【符号の説明】
【００６７】
２０ コイル自動挿入装置
２１ 筐体
２１ａ 制御機器収容部
２１ｂ コイル移送部収容部
２１ｃ ロボット収容部
２２ ロボット制御ボックス
２３ 周辺設備制御ボックス
２４ 電源スイッチ
２５ コイルトレイ載置待機部
２５ａ トレイ載置台
２５ｂ 載置面
２５ｃ 吸引口
２６ コイル挿入部
２６ａ 位置決めアダプタ
２５ｔ、２６ｔ ターンテーブル
２７ 姿勢補正機構部
２７ａ 姿勢補正機構部本体
２７ｂ 補正ヘッド
２７ｂ１、２７ｂ２ 姿勢補正用案内突起
２７ｂ３、２７ｂ４ テーパー部
２７ｂ５ 嵌入孔
２７ｂ６ 検出軸
２７ｃ 補正ヘッド支持部
２７ｃ１ コイル挿入検出センサ
２７ｃ２ 検出口
２７ｃ３ コンタクトプローブ
２７ｆ フロート支持機構
２７ｆ１、２７ｆ２ ガイドピン
２７ｆ３、２７ｆ３ コイルスプリング
３０ 作業ロボット
３０ａ 可動リンク
３０ｂ ハンド部
３０ｃ 基部
３１ 操作パネル
４０ 基台
５０ ベース
６０ コイル挿入検出センサ
６１ 検出口
６２ 検出軸
７０ コンタクトプローブ
８０ リニアガイド
８１ 爪部
８１ａ、８１ｂ 爪部先端部
９０ コイル
９０ｔ 端子部
Ｌ 表示灯
Ｓ 起動スイッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
印字ヘッドのコイル自動挿入装置であって、
複数のコイルを搭載したトレイを載置できるコイルトレイ載置待機部と、
該コイルトレイ載置待機部に載置されたトレイから、前記コイルを把持して取り出す作業ロボットと、
該作業ロボットにより把持されたコイルの、予め定めた挿入姿勢に対するずれを補正する姿勢補正機構部と、
前記コイルが前記挿入姿勢で挿入されるヘッドベースを配置できるコイル挿入部と、を備え、
前記姿勢補正機構部において把持時の前記挿入姿勢に対するずれが補正された前記コイルを、再度、前記作業ロボットにより把持して、前記コイルを前記挿入姿勢で前記ヘッドベースに挿入するようにしたことを特徴とする印字ヘッドのコイル自動挿入装置。
【請求項２】
前記コイルトレイ載置待機部は、前記トレイをそれぞれ載置できる複数のコイルトレイ載置台を具備し、
該コイルトレイ載置台は、載置された前記トレイの歪みを補正する歪み補正手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の印字ヘッドのコイル自動挿入装置。
【請求項３】
前記歪み補正手段は、前記コイルトレイ載置台に前記トレイが載置されているか否かを検出する検出手段を備えたことを特徴とする請求項２に記載の印字ヘッドのコイル自動挿入装置。
【請求項４】
前記姿勢補正機構部は、前記作業ロボットのハンド部で把持されたコイルを挿入する姿勢補正用案内突起を具備し、
該姿勢補正用案内突起は、挿入すべきコイルの内径に対応する外径の軸部を有し、該軸部の先端に、コイルの挿入を容易とする先端先細形状のテーパー部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の印字ヘッドのコイル自動挿入装置。
【請求項５】
前記姿勢補正用案内突起は補正ヘッドに突設され、前記姿勢補正機構部の本体に、前記補正ヘッドを介して弾発的に退避可能に支持されていることを特徴とする請求項４に記載の印字ヘッドのコイル自動挿入装置。
【請求項６】
前記姿勢補正機構部の本体は、コイル挿入検出部を備えていることを特徴とする請求項５に記載の印字ヘッドのコイル自動挿入装置。
【請求項７】
前記コイル挿入検出部は、前記姿勢補正機構部の本体に対し、前記補正ヘッドから突設された検出軸と、該検出軸が遮ることでコイルの挿入を検出する非接触型センサとを含んで構成されていることを特徴とする請求項５に記載の印字ヘッドのコイル自動挿入装置。
【請求項８】
前記姿勢補正機構部の本体は、前記コイルを前記姿勢補正用案内突起に挿入する時に、前記コイルの端子部が接続されることで、導通テストを行うコンタクトプローブを備えていることを特徴とする請求項４から７の、いずれか１項に記載の印字ヘッドのコイル自動挿入装置。
【請求項９】
前記作業ロボットのハンド部は、把持するコイルの内側寸法に応じて、互いの間隔を調節可能とした一対の爪部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の印字ヘッドのコイル自動挿入装置。
【請求項１０】
前記一対の爪部は、把持すべきコイルの内側空間形状に対応させて形状を異ならせている対をなす爪部先端部を有することを特徴とする請求項９に記載の印字ヘッドのコイル自動挿入装置。
【請求項１１】
前記爪部の各々は、把持すべきコイルの内側空間の大きさに対応させて差込先端側が小さく、差込後端側が大きい段差形状となっている爪部先端部を有することを特徴とする請求項９または１０に記載の印字ヘッドのコイル自動挿入装置。
【請求項１】
印字ヘッドのコイル自動挿入装置であって、
複数のコイルを搭載したトレイを載置できるコイルトレイ載置待機部と、
該コイルトレイ載置待機部に載置されたトレイから、前記コイルを把持して取り出す作業ロボットと、
該作業ロボットにより把持されたコイルの、予め定めた挿入姿勢に対するずれを補正する姿勢補正機構部と、
前記コイルが前記挿入姿勢で挿入されるヘッドベースを配置できるコイル挿入部と、を備え、
前記姿勢補正機構部において把持時の前記挿入姿勢に対するずれが補正された前記コイルを、再度、前記作業ロボットにより把持して、前記コイルを前記挿入姿勢で前記ヘッドベースに挿入するようにしたことを特徴とする印字ヘッドのコイル自動挿入装置。
【請求項２】
前記コイルトレイ載置待機部は、前記トレイをそれぞれ載置できる複数のコイルトレイ載置台を具備し、
該コイルトレイ載置台は、載置された前記トレイの歪みを補正する歪み補正手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の印字ヘッドのコイル自動挿入装置。
【請求項３】
前記歪み補正手段は、前記コイルトレイ載置台に前記トレイが載置されているか否かを検出する検出手段を備えたことを特徴とする請求項２に記載の印字ヘッドのコイル自動挿入装置。
【請求項４】
前記姿勢補正機構部は、前記作業ロボットのハンド部で把持されたコイルを挿入する姿勢補正用案内突起を具備し、
該姿勢補正用案内突起は、挿入すべきコイルの内径に対応する外径の軸部を有し、該軸部の先端に、コイルの挿入を容易とする先端先細形状のテーパー部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の印字ヘッドのコイル自動挿入装置。
【請求項５】
前記姿勢補正用案内突起は補正ヘッドに突設され、前記姿勢補正機構部の本体に、前記補正ヘッドを介して弾発的に退避可能に支持されていることを特徴とする請求項４に記載の印字ヘッドのコイル自動挿入装置。
【請求項６】
前記姿勢補正機構部の本体は、コイル挿入検出部を備えていることを特徴とする請求項５に記載の印字ヘッドのコイル自動挿入装置。
【請求項７】
前記コイル挿入検出部は、前記姿勢補正機構部の本体に対し、前記補正ヘッドから突設された検出軸と、該検出軸が遮ることでコイルの挿入を検出する非接触型センサとを含んで構成されていることを特徴とする請求項５に記載の印字ヘッドのコイル自動挿入装置。
【請求項８】
前記姿勢補正機構部の本体は、前記コイルを前記姿勢補正用案内突起に挿入する時に、前記コイルの端子部が接続されることで、導通テストを行うコンタクトプローブを備えていることを特徴とする請求項４から７の、いずれか１項に記載の印字ヘッドのコイル自動挿入装置。
【請求項９】
前記作業ロボットのハンド部は、把持するコイルの内側寸法に応じて、互いの間隔を調節可能とした一対の爪部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の印字ヘッドのコイル自動挿入装置。
【請求項１０】
前記一対の爪部は、把持すべきコイルの内側空間形状に対応させて形状を異ならせている対をなす爪部先端部を有することを特徴とする請求項９に記載の印字ヘッドのコイル自動挿入装置。
【請求項１１】
前記爪部の各々は、把持すべきコイルの内側空間の大きさに対応させて差込先端側が小さく、差込後端側が大きい段差形状となっている爪部先端部を有することを特徴とする請求項９または１０に記載の印字ヘッドのコイル自動挿入装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
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【図５】
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【図１１】
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【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１３−３９６５１（Ｐ２０１３−３９６５１Ａ）
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７９７４０（Ｐ２０１１−１７９７４０）
【出願日】平成２３年８月１９日（２０１１．８．１９）
【出願人】（０００２３７５５８）富士通アイソテック株式会社 (24)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１９日（２０１１．８．１９）
【出願人】（０００２３７５５８）富士通アイソテック株式会社 (24)
【Ｆターム（参考）】
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