部品移送装置
【課題】部品を所定供給位置から確実に取上げて所定移送先位置に移送する部品移送装置を提供することにある。
【解決手段】部品を自動的に所定供給位置から取上げて所定移送先位置に移送する部品移送装置であって、前記部品を圧縮エアで吸着保持する吸着ヘッドと、前記吸着ヘッドを移動させる吸着ヘッド移動手段と、前記圧縮エアの圧力を検出するエア圧センサと、前記吸着ヘッドを前記所定供給位置にその真上から接近移動させた後、前記エア圧センサの出力信号の変化状態に基づき前記吸着ヘッドが前記部品を吸着したか否かを判断し、前記部品を吸着しない場合は、前記吸着ヘッドを上下方向に僅かに往復移動させ、次いで互いに直交する水平な２方向へ僅かに往復移動させ、前記接近移動、前記上下移動および前記水平移動の何れかによって前記部品を吸着した場合は前記吸着ヘッドを前記所定移送先位置に移動させる作動制御手段と、を具えてなる部品移送装置である。
【解決手段】部品を自動的に所定供給位置から取上げて所定移送先位置に移送する部品移送装置であって、前記部品を圧縮エアで吸着保持する吸着ヘッドと、前記吸着ヘッドを移動させる吸着ヘッド移動手段と、前記圧縮エアの圧力を検出するエア圧センサと、前記吸着ヘッドを前記所定供給位置にその真上から接近移動させた後、前記エア圧センサの出力信号の変化状態に基づき前記吸着ヘッドが前記部品を吸着したか否かを判断し、前記部品を吸着しない場合は、前記吸着ヘッドを上下方向に僅かに往復移動させ、次いで互いに直交する水平な２方向へ僅かに往復移動させ、前記接近移動、前記上下移動および前記水平移動の何れかによって前記部品を吸着した場合は前記吸着ヘッドを前記所定移送先位置に移動させる作動制御手段と、を具えてなる部品移送装置である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ネジ等の部品を装着等のために自動的に所定供給位置から取上げて所定移送先位置に移送する部品移送装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上述の如き装置としては例えば、ネジ供給機からネジを取上げてネジ締め位置へ移送し、ネジ締めを行う作業ロボットがあり、この作業ロボットにより、市販の自動機用ネジ供給機から、その作業ロボットが把持しているモータ駆動式ドライバの先端に、圧縮エアで生じさせた負圧での吸着によってネジを取上げる場合、先ず作業ロボットを操作し、ネジ供給機からドライバの先端でネジを取上げる軌跡を作業ロボットにティーチングして、作業ロボットにネジを取上げさせている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３２０２８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら上記従来の装置では、作業ロボットの繰返し位置決め精度の誤差や、ネジ供給機のネジ供給部の繰返し位置決め精度の誤差等が積み重なってティーチングポイントにずれが生じたり、ネジ供給機のネジ供給部でネジが傾いていたりして、ネジの取上げに失敗する場合があった。
【０００５】
それゆえこの発明は、ネジ等の部品の供給機等の繰返し位置決め精度の誤差や部品の傾き等があっても部品の取上げおよび移送を確実に行うことができる部品移送装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は上記従来技術の課題を有利に解決するものであり、この発明の部品移送装置は、部品を自動的に所定供給位置から取上げて所定移送先位置に移送する部品移送装置において、前記部品を圧縮エアで吸着保持する吸着ヘッドと、前記吸着ヘッドを移動させる吸着ヘッド移動手段と、前記圧縮エアの圧力を検出するエア圧センサと、前記吸着ヘッド移動手段を作動させて前記吸着ヘッドを前記所定供給位置にその真上から接近移動させた後、前記エア圧センサの出力信号の変化状態に基づき前記吸着ヘッドが前記部品を吸着したか否かを判断し、前記吸着ヘッドが前記部品を吸着しない場合は、前記吸着ヘッド移動手段を作動させて前記吸着ヘッドを前記所定供給位置から上下方向に僅かに往復移動させながら前記エア圧センサの出力信号の変化状態に基づき前記吸着ヘッドが前記部品を吸着したか否かを判断し、前記吸着ヘッドが未だ前記部品を吸着しない場合は、前記吸着ヘッド移動手段を作動させて前記吸着ヘッドを前記所定供給位置から互いに直交する水平な２方向へ僅かに往復移動させながら前記エア圧センサの出力信号の変化状態に基づき前記吸着ヘッドが前記部品を吸着したか否かを判断し、前記接近移動、前記上下移動および前記水平移動の何れかによって前記吸着ヘッドが前記部品を吸着した場合は、前記吸着ヘッド移動手段を作動させて前記吸着ヘッドを前記所定移送先位置に移動させる作動制御手段と、を具えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
かかる部品移送装置にあっては、作動制御手段が、吸着ヘッド移動手段を作動させて吸着ヘッドを所定供給位置にその真上から接近移動させた後、エア圧センサの出力信号の変化状態に基づき吸着ヘッドが部品を吸着したか否かを判断し、吸着ヘッドが部品を吸着しない場合は、吸着ヘッド移動手段を作動させて吸着ヘッドを所定供給位置から上下方向に僅かに往復移動させながらエア圧センサの出力信号の変化状態に基づき吸着ヘッドが部品を吸着したか否かを判断し、吸着ヘッドが未だ部品を吸着しない場合は、吸着ヘッド移動手段を作動させて吸着ヘッドを所定供給位置から互いに直交する水平な２方向へ僅かに往復移動させながらエア圧センサの出力信号の変化状態に基づき吸着ヘッドが部品を吸着したか否かを判断し、それら接近移動、上下移動および水平移動の何れかによって吸着ヘッドが部品を吸着した場合は、吸着ヘッド移動手段を作動させて吸着ヘッドを所定移送先位置に移動させる。
【０００８】
従って、この発明の部品移送装置によれば、最初の真上からの接近移動で吸着ヘッドが部品を吸着しなかった場合に、吸着ヘッドを僅かに上下移動および水平移動させることで、ティーチングポイントがずれていたり部品が傾いていたりしても部品を確実に取上げて移送することができる。
【０００９】
なお、この発明の部品移送装置においては、前記所定供給位置へ向けてエアを噴射するエア噴射器を具え、前記作動制御手段は、前記水平移動によっても前記吸着ヘッドが未だ前記部品を吸着しない場合は、前記エア噴射器を作動させて前記所定供給位置へ向けてエアを噴射し、前記部品を排除することとしても良い。
【００１０】
このようにすれば、一旦取上げた部品を所定供給位置に落としてしまった場合に、その部品を所定供給位置付近からエアで吹飛ばして排除するので、次の部品の供給や吸着ヘッドによる取上げが、その落下した部品で妨げられるのを防止することができる。
【００１１】
また、この発明の部品移送装置においては、前記部品としてのネジをモータで回転させて締め込むドライバを具え、前記作動制御手段は、前記吸着ヘッドを前記ネジと一緒に前記所定移送先位置に移動させた後、前記ドライバを作動させて前記ネジを締め込むこととしても良い。
【００１２】
このようにすれば、当該部品移送装置によって、多数のネジを自動的に連続して締着する自動ネジ締め装置を構成することができる。
【００１３】
さらに、この発明の部品移送装置においては、前記所定供給位置および前記所定移送先位置の少なくとも一方を同時に撮像する２台のビデオカメラと、前記２台のビデオカメラからの画像信号に基づき前記所定供給位置および前記所定移送先位置の少なくとも一方を認識して出力する画像処理手段と、を具え、前記吸着ヘッド移動手段は多関節型ロボットであり、前記作動制御手段は、前記画像処理手段からの位置信号に基づき前記多関節型ロボットの作動を制御することとしても良い。
【００１４】
このようにすれば、多関節型ロボットへの所定供給位置や所定移送先位置が当初のティーチング位置から動いてしまっても、再度のティーチングを省略して部品移送を行わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の部品移送装置の一実施例としての自動ネジ締め装置の全体構成を示す略線図である。
【図２】上記実施例の自動ネジ締め装置の要部を示す説明図である。
【図３】上記実施例の自動ネジ締め装置の動作制御ＣＰＵが実行するプログラムを示すフローチャートである。
【図４】上記実施例の自動ネジ締め装置においてネジ供給機のネジ供給部にネジが供給された状態を示す説明図である。
【図５】上記実施例の自動ネジ締め装置においてネジ供給機のネジ供給部にネジが供給されていずドライバを待機させている状態を示す説明図である。
【図６】上記実施例の自動ネジ締め装置においてネジ供給機のネジ供給部にドライバを移動させた状態を示す説明図である。
【図７】上記実施例の自動ネジ締め装置においてネジ供給機のネジ供給部でドライバを上下移動させている状態を示す説明図である。
【図８】上記実施例の自動ネジ締め装置においてネジ供給機のネジ供給部でドライバを水平移動させている状態を示す説明図である。
【図９】上記実施例の自動ネジ締め装置においてネジ供給機のネジ供給部にエア噴射器でエアを噴射している状態を示す説明図である。
【図１０】この発明の部品移送装置の他の一実施例としての自動ネジ締め装置の全体構成を示す略線図である。
【図１１】上記実施例の自動ネジ締め装置の要部を示す説明図である。
【図１２】上記実施例の自動ネジ締め装置においてネジ供給機のネジ供給部に設けられたクロスマークを示す説明図である。
【図１３】上記実施例の自動ネジ締め装置においてネジ供給機のネジ供給部に設けられたクロスマークの位置を認識するための２台のビデオカメラを示す説明図である。
【図１４】上記実施例の自動ネジ締め装置の動作制御ＣＰＵが実行するプログラムを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づく実施例によって詳細に説明する。ここに、図１は、この発明の部品移送装置の一実施例としての自動ネジ締め装置の全体構成を示す略線図であり、図２は、上記実施例の自動ネジ締め装置の要部を示す説明図である。
【００１７】
この実施例の自動ネジ締め装置は、部品としてのネジ１を自動的にネジ供給機Ｆの前部上の所定のネジ供給位置ＦＰから取上げて所定移送先位置としての図示しないネジ締め位置へ移送し、そのネジ締め位置でネジ１を他の部品に締め込むものであって、図１に示すように、コンプレッサ２からの圧縮エアで生じさせた負圧によりネジ１を吸着保持する通常の吸着ヘッド３と、その吸着ヘッド３の中心に収容されたドライバビットを電気モータで回転させる電動ドライバ４と、その電動ドライバ４を吸着ヘッド３とともに移動させる吸着ヘッド移動手段としての、例えば本願出願人が市販している上体ヒューマノイドロボット（商品名「HIRO」）の双腕の片方である多関節腕５と、コンプレッサ２と吸着ヘッド３との間に介挿されたエア圧センサ６と、もう一台のコンプレッサ７から圧縮エアを供給されてそのエアをネジ供給機Ｆ上のネジ供給位置ＦＰへ向けて噴射するエア噴射器８と、多関節腕５等の作動を制御するための作動制御手段としての、通常のコンピュータを有する作動制御装置９とを具えている。
【００１８】
ネジ供給機Ｆは、例えば（株）大武・ルート工業の商品名「クイッチャーＮＪＲタイプ」等の市販のもので、その前部上面の直線状のガイド溝Ｇに沿って振動でネジ１を前方へ押出して、そのガイド溝Ｇに直交する横方向バーＬの１箇所の溝にネジ１の軸部を受取らせ、その横方向バーＬを横に移動させることでネジ１をガイド溝Ｇの先端位置からネジ供給位置ＦＰへ移動させ、ネジ供給位置ＦＰからネジ１が取上げられたら横方向バーＬを元の位置へ移動させることで次のネジ１の軸部を溝に受取らせる、という作動を繰返して、複数のネジ１を１つずつ順次に供給する。またネジ供給機Ｆは、そのネジ供給位置ＦＰを挟んで互いに対向する位置に発光素子と受光素子とを持つネジ検知センサＳを有し、このネジ検知センサＳは、その発光素子からの光をネジ１が遮って受光素子が受光しないと、ネジ供給位置ＦＰにネジ１があることを示す信号を作動制御装置９へ出力する。
【００１９】
エア圧センサ６は、コンプレッサ２からの圧縮エアの圧力を検出するものであり、吸着ヘッド３がネジ１を吸着すると、コンプレッサ２からの圧縮エアの流れに抵抗が生じてその圧力が上昇するので、エア圧センサ６はこの圧縮エアの圧力変化に基づき、ネジ１の吸着の有無を示す信号を作動制御装置９へ出力する。
【００２０】
多関節腕５は、図２に示すように、ネジ供給位置ＦＰに対し所定位置に配置された図示しない胴体に対し上腕５ａをピッチ軸およびヨー軸周りに２自由度で揺動させる肩関節５ｂと、上腕５ａに対し前腕５ｃをピッチ軸周りに１自由度で揺動させる肘関節５ｄと、前腕５ｃに対しエンドエフェクタとしての電動ドライバ４を吸着ヘッド３とともにピッチ軸、ロール軸およびヨー軸周りに３自由度で回動させる手首関節５ｅとを有している。
【００２１】
作動制御装置９は、上述した多関節腕５の各関節のモータに駆動電流を供給するモータドライバ９ａと、ネジ検知センサＳおよびエア圧センサ６からの出力信号を入力するとともに、コンプレッサ７にエア噴射器８への圧縮エアの供給を指示する信号を出力するインターフェース９ｂと、あらかじめ与えられたプログラムに基づき演算処理を行ってそれらモータドライバ９ａおよびインターフェース９ｂに指令信号を出力する中央処理ユニット（ＣＰＵ）９ｃとを有しており、この作動制御装置９は、多関節腕５の作動により電動ドライバ４を移動させて吸着ヘッド３をネジ供給機Ｆのネジ供給位置ＦＰと上記ネジ締め位置とに位置させるようにあらかじめティーチングされた後、図３のフローチャートで示す処理を実行する。
【００２２】
このフローチャートにおいて作動制御装置９は、先ずステップＳ１で、多関節腕５を作動させて、ネジ供給機Ｆのネジ供給位置ＦＰの真上に電動ドライバ４を吸着ヘッド３とともに移動させ、次いでステップＳ２で、ネジ検知センサＳの出力信号から、ネジ供給位置ＦＰにネジ１があるか否かを判断する。すなわち、前述のように発光素子からの光を受光素子が受光しないと、図４に示すように、ネジ供給位置ＦＰにネジ１があると判断し、発光素子からの光を受光素子が受光すると、図５に示すように、ネジ１が詰まったり無くなったりした等、何らかの理由でネジ供給位置ＦＰにネジ１がないと判断して、ネジ供給位置ＦＰにネジ１が供給されるまで、電動ドライバ４を吸着ヘッド３とともにネジ供給位置ＦＰの真上に待機させる。これにより、ネジ供給位置ＦＰに確実にネジがある時だけ多関節腕５が動作を行うので、電動ドライバ４にネジ１が供給されていないにもかかわらず動作を行うことがない。
【００２３】
ステップＳ２で、ネジ検知センサＳの出力信号からネジ供給位置ＦＰにネジ１があると判断したら作動制御装置９は、次にステップＳ３で、電動ドライバ４を下降させて吸着ヘッド３をネジ供給位置ＦＰの１．５ｍｍ上に移動させた後、ステップＳ４で、図６に示すように、電動ドライバ４をさらに下降させて吸着ヘッド３をネジ供給位置ＦＰに移動させる。このように吸着ヘッド３をネジ供給位置ＦＰの僅かに上で一旦停止させてから、ネジ１を吸着する位置に移動させることによって、ネジ取上げ時の多関節腕５ひいては吸着ヘッド３の振動を抑え、オーバーシュートをほとんどすることがなく吸着ヘッド３をネジ供給位置ＦＰに移動させることができる。
【００２４】
次に作動制御装置９は、ステップＳ５で、エア圧センサ６の出力信号から、コンプレッサ２からの圧縮エアのエア圧があらかじめ設定した閾値まで上昇したか否かを調べ、その結果エア圧が閾値まで上昇していれば吸着ヘッド３がネジ１を吸着しており、エア圧が閾値まで上昇していなければ吸着ヘッド３がネジ１を吸着していないと判断する。そしてネジ１を吸着していると判断した場合はステップＳ６で、電動ドライバ４を吸着ヘッド３とともに所定速度、例えば２５０ｍｍ／秒で引上げる。これにより多関節腕５は電動ドライバ４の先端部にネジ１を吸着したことを検知して次の動作を行うので、ネジ１を電動ドライバ４に吸着していない状態でネジ締めを行うことがない。また、電動ドライバ４を引上げる際の移動速度を２５０ｍｍ／秒以下にすることで、ネジ１とネジ供給機Ｆとの間の摩擦を抑えることができるので、ネジ１がネジ供給機Ｆに引掛かる等して吸着ヘッド３から落下するのを防止することができる。
【００２５】
一方、ステップＳ５でネジ１を吸着していないと判断した場合はステップＳ７で、最初に吸着ヘッド３をネジ供給位置ＦＰに移動させてから１００ｍ秒が経過したか否かを判断し、経過していればステップＳ８で、電動ドライバ４を僅かに引上げて吸着ヘッド３をネジ供給位置ＦＰの１．５ｍｍ上に移動させた後、ステップＳ５へ戻る。そしてこの２回目のステップＳ５でネジ１を吸着していないと判断し、さらにステップＳ７で最初に吸着ヘッド３をネジ供給位置ＦＰに移動させてから５００ｍ秒は経過していないと判断した場合はステップＳ９で、最初に吸着ヘッド３をネジ供給位置ＦＰに移動させてから３００ｍ秒が経過したか否かを判断し、経過していればステップＳ１０で、電動ドライバ４を下降させて吸着ヘッド３をネジ供給位置ＦＰに移動させた後、ステップＳ５へ戻る。
【００２６】
そしてこの３回目のステップＳ５で未だネジ１を吸着していないと判断し、さらにステップＳ７で最初に吸着ヘッド３をネジ供給位置ＦＰに移動させてから５００ｍ秒経過したと判断した場合はステップＳ８で、電動ドライバ４を僅かに引上げて吸着ヘッド３をネジ供給位置ＦＰの１．５ｍｍ上に移動させた後、ステップＳ５へ戻る。そしてこの４回目のステップＳ５で未だネジ１を吸着していないと判断し、さらにステップＳ７で最初に吸着ヘッド３をネジ供給位置ＦＰに移動させてから９００ｍ秒は経過していないと判断した場合はステップＳ９で、最初に吸着ヘッド３をネジ供給位置ＦＰに移動させてから７００ｍ秒が経過したか否かを判断し、経過していればステップＳ１０で、電動ドライバ４を下降させて吸着ヘッド３をネジ供給位置ＦＰに移動させた後、ステップＳ５へ戻る。そしてこの５回目のステップＳ５で未だネジ１を吸着していないと判断し、さらにステップＳ７で最初に吸着ヘッド３をネジ供給位置ＦＰに移動させてから９００ｍ秒経過したと判断した場合はステップＳ８で、電動ドライバ４を僅かに引上げて吸着ヘッド３をネジ供給位置ＦＰの１．５ｍｍ上に移動させた後、ステップＳ５へ戻る。
【００２７】
この一連の動作で、図７に矢印Ｚで示すように、吸着ヘッド３をネジ供給位置ＦＰとその僅かに上の位置との間で上下移動させ、移動させる度にエア圧センサ６の信号を確認して、コンプレッサ２からの圧縮エアのエア圧があらかじめ設定した閾値まで上昇していた場合、ネジ１が電動ドライバ４の先端部に吸着したとして電動ドライバ４を引上げる。吸着ヘッド３をネジ供給位置ＦＰに移動させても、僅かな位置のずれやネジ１の傾きによってネジ１を吸着できない場合があり、この場合、吸着ヘッド３をネジ供給位置ＦＰから僅かに引上げることによって、ネジ１を吸着できる場合がある。また、吸着ヘッド３を一度引上げただけではネジ１を吸着できなくても、上下動を繰返すことでネジ１を吸着できることがあるので、この僅かな上下移動によってネジ取上げの成功率を格段に向上させることができる。
【００２８】
そして、上記のように吸着ヘッド３の上下動を繰返してもエア圧が上昇しなかった場合に、作動制御装置９は、ステップＳ１１で、それが吸着ヘッド３をネジ供給位置ＦＰに位置させて行った取上げ失敗１回目か否かを判断し、取上げ失敗１回目の場合は、ステップＳ１２で、図８に矢印＋Ｘで示すように、電動ドライバ４をネジ供給機Ｆの横方向である水平なＸ方向へネジ供給位置ＦＰから＋０．７ｍｍ移動させてから、上記ステップＳ５およびＳ７からＳ１０までの処理による上下動を繰返し、この間にエア圧が上昇すればステップＳ６へ進む。一方、この間にエア圧が上昇しななかった場合は、ステップＳ１３で、それが吸着ヘッド３をネジ供給位置ＦＰからＸ方向へ＋０．７ｍｍ移動させて行った取上げ失敗２回目か否かを判断し、取上げ失敗２回目の場合は、ステップＳ１４で、図８に矢印−Ｘで示すように、電動ドライバ４を上記Ｘ方向へ−１．４ｍｍ移動させてから、上記ステップＳ５およびＳ７からＳ１０までの処理による上下動を繰返し、この間にエア圧が上昇すればステップＳ６へ進む。
【００２９】
さらに、この間にエア圧が上昇しななかった場合は、ステップＳ１５で、それが吸着ヘッド３をネジ供給位置ＦＰからＸ方向へ−１．４ｍｍ移動させて行った取上げ失敗３回目か否かを判断し、取上げ失敗３回目の場合は、ステップＳ１６で、図８に矢印＋Ｙで示すように、電動ドライバ４を一旦元のネジ供給位置ＦＰへ戻した後、上記Ｘ方向と直交する水平なＹ方向へ＋０．７ｍｍ移動させてから、上記ステップＳ５およびＳ７からＳ１０までの処理による上下動を繰返し、この間にエア圧が上昇すればステップＳ６へ進む。一方、この間にエア圧が上昇しななかった場合は、ステップＳ１７で、それが吸着ヘッド３をネジ供給位置ＦＰからＹ方向へ＋０．７ｍｍ移動させて行った取上げ失敗４回目か否かを判断し、取上げ失敗４回目の場合は、ステップＳ１８で、図８に矢印−Ｙで示すように、電動ドライバ４を上記Ｙ方向へ−１．４ｍｍ移動させてから、上記ステップＳ５およびＳ７からＳ１０までの処理による上下動を繰返し、この間にエア圧が上昇すればステップＳ６へ進む。
【００３０】
上述した処理でもネジ１の取上げに失敗した場合は、何らかの原因でティーチングポイントが大きくずれてしまった可能性があるので、作動制御装置９は、ステップＳ１９で、電動ドライバ４を引上げ、人がネジ１を吸着ヘッド３に吸着させる。これにより、多関節腕５やネジ供給機Ｆのネジ供給の繰返し位置決め精度の誤差で、多少ネジ取上げ位置がずれても、多関節腕５のティーチングポイントの微調整をすることなくネジ１を取上げることができる。なお、この場合は後述するネジ締め後に、ネジ供給位置ＦＰのティーチングがし直される。
【００３１】
ネジ１の取上げに成功したら作動制御装置９は、ステップＳ２１で、多関節腕５を作動させて、電動ドライバ４および吸着ヘッド３を上記ネジ締め位置の直上に移動させる。直上に移動したら、ステップＳ２２で、エア圧センサ６の出力信号により、コンプレッサ２からの圧縮エアのエア圧があらかじめ設定した閾値まで上昇していることを確認し、エア圧が上昇していればネジ１は落下していないので、電動ドライバ４をネジ締め位置へ下降させながらネジ１を回転させてネジ締めを行う。ステップＳ２２でエア圧が上昇していなかった場合は、ネジ１が電動ドライバ４および吸着ヘッド３の移動中に吸着ヘッド３から落下しているので、ネジ取上げをし直す。
【００３２】
ところで、落下したネジ１がネジ供給機Ｆ上に残っているとそのネジ１が吸着ヘッド３の先端に当接して次のネジ１の吸着を邪魔する可能性があるので、作動制御装置９は、ネジ取上げをしなおす前にコンプレッサ７にエア噴射器８への圧縮エアの供給を指示し、図９に示すように、エア噴射機８からエアをネジ供給機Ｆ上へ噴射してその落下したネジ１を退けてから、次のネジ１のネジ取上げを行う。
【００３３】
従って、この実施例の自動ネジ締め装置によれば、多関節腕５の振動やオーバーシュートを抑えてネジ取上げを行えるので、ネジ取上げの成功率を格段に向上させることができる。また、多関節腕５やネジ供給機Ｆの繰返し位置決め精度の誤差などによってネジ取上げに失敗しても、多関節腕５の位置を調整してネジ取上げを行うので、ネジ取上げに失敗する確率を低くすることができ、ネジ締め前にネジ１を落下させてしまっても落下したネジ１を退けてから次のネジ１のネジ取上げを行うので、ネジ１を取上げてネジ締め位置まで移動させることができる確率を極めて高くすることができる。
【００３４】
図１０は、この発明の部品移送装置の他の一実施例としての自動ネジ締め装置の全体構成を示す略線図、図１１は、上記実施例の自動ネジ締め装置の要部を示す説明図である。
【００３５】
この実施例の自動ネジ締め装置も、部品としてのネジ１を自動的にネジ供給機Ｆの前部上の所定のネジ供給位置ＦＰから取上げて所定移送先位置としての図示しないネジ締め位置へ移送し、そのネジ締め位置でネジ１を他の部品に締め込むものであって、図１０に示すように、コンプレッサ２からの圧縮エアで生じさせた負圧によりネジ１を吸着保持する通常の吸着ヘッド３と、その吸着ヘッド３の中心に収容されたドライバビットを電気モータで回転駆動する電動ドライバ４と、その電動ドライバ４を吸着ヘッド３とともに移動させる吸着ヘッド移動手段としての上記多関節腕５と、コンプレッサ２と吸着ヘッド３との間に介挿されたエア圧センサ６と、もう一台のコンプレッサ７から圧縮エアを供給されてそのエアをネジ供給機Ｆ上のネジ供給位置ＦＰへ向けて噴射するエア噴射器８と、多関節腕５等の作動を制御するための作動制御手段としての、通常のコンピュータを有する作動制御装置９とを具えており、これらの構成は、先に実施例と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【００３６】
さらにこの実施例の自動ネジ締め装置は、上記多関節腕５を持つ上体ヒューマノイドロボットの作業領域を撮像するための２台のビデオカメラ１０と、それらのビデオカメラ１０を上記作業領域の上方の天井に吊下げ支持するための支柱１１と、２台のビデオカメラ１０からの画像からネジ供給位置ＦＰの３次元座標を認識して出力する画像処理手段としての、通常のコンピュータを有する画像処理装置１２と、を具えており、この画像処理装置１２は、ビデオカメラ１０および作動制御装置９との間で信号を送受信するためのインターフェース１２ａと、作動制御装置９からの指令によって、あらかじめ与えられたプログラムに基づき２台のビデオカメラ１０に撮像を行わせ、それらの撮像した画像からネジ供給位置ＦＰの３次元座標を演算してインターフェース１２ａに出力する中央処理ユニット（ＣＰＵ）１２ｂと、を有している。
【００３７】
ここで、ネジ供給機Ｆの前部上のネジ供給位置ＦＰの周辺には、図１２に示すように、ネジ供給位置ＦＰに対する所定位置の３箇所または４箇所にクロスマークＣＭが貼られており、また２台のビデオカメラ１０は、図１３に示すように、互いに所定距離離間するとともに光軸が互いに交差するように配置されている。
【００３８】
作動制御装置９は、多関節腕５の作動により電動ドライバ４を移動させて吸着ヘッド３を上記ネジ締め位置に位置させるようにあらかじめティーチングされた後、図１４のフローチャートで示す処理を実行する。
【００３９】
このフローチャートにおいて作動制御装置９は、先ずステップＳ０で、画像処理装置１２にネジ供給機Ｆのネジ供給位置ＦＰの周辺のクロスマークＣＭの認識を指令し、これにより画像処理装置１２は、三角測量の原理によって各クロスマークＣＭの３次元座標を演算し、それらの３次元座標からネジ供給位置ＦＰの３次元座標および傾きを演算して、その位置情報を作動制御装置９に出力する。
【００４０】
その後はステップＳ１以降で、ネジ供給位置ＦＰにステップＳ０で得た位置情報を用いる以外は先の実施例における図３のフローチャートと同様にしてネジ取上げを行うので、ここでは説明を省略する。
【００４１】
従って、この実施例の自動ネジ締め装置によれば、先の実施例と同様の作用効果をもたらし得るのに加えて、クロスマークＣＭの認識によってネジ供給機Ｆのネジ供給位置ＦＰの位置座標と傾きを取得してネジ取上げを行うので、人が接触したり、ロボットが周辺装置に接触したりして、ネジ供給機Ｆの位置が移動してしまっても、ティーチングをし直すことなく直ぐにネジ取上げ作業を再開することができる。
【００４２】
また、ネジ締め位置が上記上体ヒューマノイドロボットの双腕の他方の腕の先のハンドで保持している部品に設定されている場合には、ロボットの位置が移動してもロボットに対するネジ締め位置は変わらないので、クロスマークＣＭの認識と相俟って、作業ラインの変更などでロボットを移動させた後に、再びロボットを戻して作業させる場合も、ティーチングをし直すことなく直ぐに作業を再開することができ、従来のように再ティーチングをしていた作業時間を削減することができる。
【００４３】
以上、図示例に基づき説明したが、本発明は上述した実施例に限定されるものでなく、特許請求の範囲の記載範囲内で適宜変更することができるものであり、例えば、上記実施例では吸着ヘッド移動手段として上体ヒューマノイドロボットの多関節腕５を用いたが、通常の多間接型やスカラ型の作業ロボット等を用いても良い。また上記実施例ではドライバとして電動ドライバ４を用いたが、エアモータでドライバビットを回転させるエアドライバを用いても良い。そして上記実施例では作動制御装置９と画像処理装置１２とを別個に具えたが、１つのコンピュータで双方の機能を奏するように構成しても良い。
【００４４】
さらに、ネジ供給機Ｆは、上記実施例のものに限られず、他の形式のものを用いてもよく、また搬送する部品は、上記実施例ではネジ１としたが、ギヤ等の機械部品やＬＳＩ等の電子部品等としても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
かくしてこの発明の部品移送装置によれば、最初の真上からの接近移動で吸着ヘッドが部品を吸着しなかった場合に、吸着ヘッドを僅かに上下移動および水平移動させることで、ティーチングポイントがずれていたり部品が傾いていたりしても部品を確実に取上げて移送することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１ ネジ
２ コンプレッサ
３ 吸着ヘッド
４ 電動ドライバ
５ 多関節腕
５ａ 上腕
５ｂ 肩関節
５ｃ 前腕
５ｄ 肘関節
５ｅ 手首関節
６ エア圧センサ
７ コンプレッサ
８ エア噴射機
９ 作動制御手段
９ａ モータドライバ
９ｂ インターフェース
９ｃ ＣＰＵ
１０ ビデオカメラ
１１ 支柱
１２ 画像処理装置
１２ａ インターフェース
１２ｂ ＣＰＵ
ＣＭ クロスマーク
Ｆ ネジ供給機
ＦＰ ネジ供給位置
Ｇ ガイド溝
Ｌ 横方向バー
Ｓ ネジ検知センサ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ネジ等の部品を装着等のために自動的に所定供給位置から取上げて所定移送先位置に移送する部品移送装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上述の如き装置としては例えば、ネジ供給機からネジを取上げてネジ締め位置へ移送し、ネジ締めを行う作業ロボットがあり、この作業ロボットにより、市販の自動機用ネジ供給機から、その作業ロボットが把持しているモータ駆動式ドライバの先端に、圧縮エアで生じさせた負圧での吸着によってネジを取上げる場合、先ず作業ロボットを操作し、ネジ供給機からドライバの先端でネジを取上げる軌跡を作業ロボットにティーチングして、作業ロボットにネジを取上げさせている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３２０２８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら上記従来の装置では、作業ロボットの繰返し位置決め精度の誤差や、ネジ供給機のネジ供給部の繰返し位置決め精度の誤差等が積み重なってティーチングポイントにずれが生じたり、ネジ供給機のネジ供給部でネジが傾いていたりして、ネジの取上げに失敗する場合があった。
【０００５】
それゆえこの発明は、ネジ等の部品の供給機等の繰返し位置決め精度の誤差や部品の傾き等があっても部品の取上げおよび移送を確実に行うことができる部品移送装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は上記従来技術の課題を有利に解決するものであり、この発明の部品移送装置は、部品を自動的に所定供給位置から取上げて所定移送先位置に移送する部品移送装置において、前記部品を圧縮エアで吸着保持する吸着ヘッドと、前記吸着ヘッドを移動させる吸着ヘッド移動手段と、前記圧縮エアの圧力を検出するエア圧センサと、前記吸着ヘッド移動手段を作動させて前記吸着ヘッドを前記所定供給位置にその真上から接近移動させた後、前記エア圧センサの出力信号の変化状態に基づき前記吸着ヘッドが前記部品を吸着したか否かを判断し、前記吸着ヘッドが前記部品を吸着しない場合は、前記吸着ヘッド移動手段を作動させて前記吸着ヘッドを前記所定供給位置から上下方向に僅かに往復移動させながら前記エア圧センサの出力信号の変化状態に基づき前記吸着ヘッドが前記部品を吸着したか否かを判断し、前記吸着ヘッドが未だ前記部品を吸着しない場合は、前記吸着ヘッド移動手段を作動させて前記吸着ヘッドを前記所定供給位置から互いに直交する水平な２方向へ僅かに往復移動させながら前記エア圧センサの出力信号の変化状態に基づき前記吸着ヘッドが前記部品を吸着したか否かを判断し、前記接近移動、前記上下移動および前記水平移動の何れかによって前記吸着ヘッドが前記部品を吸着した場合は、前記吸着ヘッド移動手段を作動させて前記吸着ヘッドを前記所定移送先位置に移動させる作動制御手段と、を具えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
かかる部品移送装置にあっては、作動制御手段が、吸着ヘッド移動手段を作動させて吸着ヘッドを所定供給位置にその真上から接近移動させた後、エア圧センサの出力信号の変化状態に基づき吸着ヘッドが部品を吸着したか否かを判断し、吸着ヘッドが部品を吸着しない場合は、吸着ヘッド移動手段を作動させて吸着ヘッドを所定供給位置から上下方向に僅かに往復移動させながらエア圧センサの出力信号の変化状態に基づき吸着ヘッドが部品を吸着したか否かを判断し、吸着ヘッドが未だ部品を吸着しない場合は、吸着ヘッド移動手段を作動させて吸着ヘッドを所定供給位置から互いに直交する水平な２方向へ僅かに往復移動させながらエア圧センサの出力信号の変化状態に基づき吸着ヘッドが部品を吸着したか否かを判断し、それら接近移動、上下移動および水平移動の何れかによって吸着ヘッドが部品を吸着した場合は、吸着ヘッド移動手段を作動させて吸着ヘッドを所定移送先位置に移動させる。
【０００８】
従って、この発明の部品移送装置によれば、最初の真上からの接近移動で吸着ヘッドが部品を吸着しなかった場合に、吸着ヘッドを僅かに上下移動および水平移動させることで、ティーチングポイントがずれていたり部品が傾いていたりしても部品を確実に取上げて移送することができる。
【０００９】
なお、この発明の部品移送装置においては、前記所定供給位置へ向けてエアを噴射するエア噴射器を具え、前記作動制御手段は、前記水平移動によっても前記吸着ヘッドが未だ前記部品を吸着しない場合は、前記エア噴射器を作動させて前記所定供給位置へ向けてエアを噴射し、前記部品を排除することとしても良い。
【００１０】
このようにすれば、一旦取上げた部品を所定供給位置に落としてしまった場合に、その部品を所定供給位置付近からエアで吹飛ばして排除するので、次の部品の供給や吸着ヘッドによる取上げが、その落下した部品で妨げられるのを防止することができる。
【００１１】
また、この発明の部品移送装置においては、前記部品としてのネジをモータで回転させて締め込むドライバを具え、前記作動制御手段は、前記吸着ヘッドを前記ネジと一緒に前記所定移送先位置に移動させた後、前記ドライバを作動させて前記ネジを締め込むこととしても良い。
【００１２】
このようにすれば、当該部品移送装置によって、多数のネジを自動的に連続して締着する自動ネジ締め装置を構成することができる。
【００１３】
さらに、この発明の部品移送装置においては、前記所定供給位置および前記所定移送先位置の少なくとも一方を同時に撮像する２台のビデオカメラと、前記２台のビデオカメラからの画像信号に基づき前記所定供給位置および前記所定移送先位置の少なくとも一方を認識して出力する画像処理手段と、を具え、前記吸着ヘッド移動手段は多関節型ロボットであり、前記作動制御手段は、前記画像処理手段からの位置信号に基づき前記多関節型ロボットの作動を制御することとしても良い。
【００１４】
このようにすれば、多関節型ロボットへの所定供給位置や所定移送先位置が当初のティーチング位置から動いてしまっても、再度のティーチングを省略して部品移送を行わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の部品移送装置の一実施例としての自動ネジ締め装置の全体構成を示す略線図である。
【図２】上記実施例の自動ネジ締め装置の要部を示す説明図である。
【図３】上記実施例の自動ネジ締め装置の動作制御ＣＰＵが実行するプログラムを示すフローチャートである。
【図４】上記実施例の自動ネジ締め装置においてネジ供給機のネジ供給部にネジが供給された状態を示す説明図である。
【図５】上記実施例の自動ネジ締め装置においてネジ供給機のネジ供給部にネジが供給されていずドライバを待機させている状態を示す説明図である。
【図６】上記実施例の自動ネジ締め装置においてネジ供給機のネジ供給部にドライバを移動させた状態を示す説明図である。
【図７】上記実施例の自動ネジ締め装置においてネジ供給機のネジ供給部でドライバを上下移動させている状態を示す説明図である。
【図８】上記実施例の自動ネジ締め装置においてネジ供給機のネジ供給部でドライバを水平移動させている状態を示す説明図である。
【図９】上記実施例の自動ネジ締め装置においてネジ供給機のネジ供給部にエア噴射器でエアを噴射している状態を示す説明図である。
【図１０】この発明の部品移送装置の他の一実施例としての自動ネジ締め装置の全体構成を示す略線図である。
【図１１】上記実施例の自動ネジ締め装置の要部を示す説明図である。
【図１２】上記実施例の自動ネジ締め装置においてネジ供給機のネジ供給部に設けられたクロスマークを示す説明図である。
【図１３】上記実施例の自動ネジ締め装置においてネジ供給機のネジ供給部に設けられたクロスマークの位置を認識するための２台のビデオカメラを示す説明図である。
【図１４】上記実施例の自動ネジ締め装置の動作制御ＣＰＵが実行するプログラムを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づく実施例によって詳細に説明する。ここに、図１は、この発明の部品移送装置の一実施例としての自動ネジ締め装置の全体構成を示す略線図であり、図２は、上記実施例の自動ネジ締め装置の要部を示す説明図である。
【００１７】
この実施例の自動ネジ締め装置は、部品としてのネジ１を自動的にネジ供給機Ｆの前部上の所定のネジ供給位置ＦＰから取上げて所定移送先位置としての図示しないネジ締め位置へ移送し、そのネジ締め位置でネジ１を他の部品に締め込むものであって、図１に示すように、コンプレッサ２からの圧縮エアで生じさせた負圧によりネジ１を吸着保持する通常の吸着ヘッド３と、その吸着ヘッド３の中心に収容されたドライバビットを電気モータで回転させる電動ドライバ４と、その電動ドライバ４を吸着ヘッド３とともに移動させる吸着ヘッド移動手段としての、例えば本願出願人が市販している上体ヒューマノイドロボット（商品名「HIRO」）の双腕の片方である多関節腕５と、コンプレッサ２と吸着ヘッド３との間に介挿されたエア圧センサ６と、もう一台のコンプレッサ７から圧縮エアを供給されてそのエアをネジ供給機Ｆ上のネジ供給位置ＦＰへ向けて噴射するエア噴射器８と、多関節腕５等の作動を制御するための作動制御手段としての、通常のコンピュータを有する作動制御装置９とを具えている。
【００１８】
ネジ供給機Ｆは、例えば（株）大武・ルート工業の商品名「クイッチャーＮＪＲタイプ」等の市販のもので、その前部上面の直線状のガイド溝Ｇに沿って振動でネジ１を前方へ押出して、そのガイド溝Ｇに直交する横方向バーＬの１箇所の溝にネジ１の軸部を受取らせ、その横方向バーＬを横に移動させることでネジ１をガイド溝Ｇの先端位置からネジ供給位置ＦＰへ移動させ、ネジ供給位置ＦＰからネジ１が取上げられたら横方向バーＬを元の位置へ移動させることで次のネジ１の軸部を溝に受取らせる、という作動を繰返して、複数のネジ１を１つずつ順次に供給する。またネジ供給機Ｆは、そのネジ供給位置ＦＰを挟んで互いに対向する位置に発光素子と受光素子とを持つネジ検知センサＳを有し、このネジ検知センサＳは、その発光素子からの光をネジ１が遮って受光素子が受光しないと、ネジ供給位置ＦＰにネジ１があることを示す信号を作動制御装置９へ出力する。
【００１９】
エア圧センサ６は、コンプレッサ２からの圧縮エアの圧力を検出するものであり、吸着ヘッド３がネジ１を吸着すると、コンプレッサ２からの圧縮エアの流れに抵抗が生じてその圧力が上昇するので、エア圧センサ６はこの圧縮エアの圧力変化に基づき、ネジ１の吸着の有無を示す信号を作動制御装置９へ出力する。
【００２０】
多関節腕５は、図２に示すように、ネジ供給位置ＦＰに対し所定位置に配置された図示しない胴体に対し上腕５ａをピッチ軸およびヨー軸周りに２自由度で揺動させる肩関節５ｂと、上腕５ａに対し前腕５ｃをピッチ軸周りに１自由度で揺動させる肘関節５ｄと、前腕５ｃに対しエンドエフェクタとしての電動ドライバ４を吸着ヘッド３とともにピッチ軸、ロール軸およびヨー軸周りに３自由度で回動させる手首関節５ｅとを有している。
【００２１】
作動制御装置９は、上述した多関節腕５の各関節のモータに駆動電流を供給するモータドライバ９ａと、ネジ検知センサＳおよびエア圧センサ６からの出力信号を入力するとともに、コンプレッサ７にエア噴射器８への圧縮エアの供給を指示する信号を出力するインターフェース９ｂと、あらかじめ与えられたプログラムに基づき演算処理を行ってそれらモータドライバ９ａおよびインターフェース９ｂに指令信号を出力する中央処理ユニット（ＣＰＵ）９ｃとを有しており、この作動制御装置９は、多関節腕５の作動により電動ドライバ４を移動させて吸着ヘッド３をネジ供給機Ｆのネジ供給位置ＦＰと上記ネジ締め位置とに位置させるようにあらかじめティーチングされた後、図３のフローチャートで示す処理を実行する。
【００２２】
このフローチャートにおいて作動制御装置９は、先ずステップＳ１で、多関節腕５を作動させて、ネジ供給機Ｆのネジ供給位置ＦＰの真上に電動ドライバ４を吸着ヘッド３とともに移動させ、次いでステップＳ２で、ネジ検知センサＳの出力信号から、ネジ供給位置ＦＰにネジ１があるか否かを判断する。すなわち、前述のように発光素子からの光を受光素子が受光しないと、図４に示すように、ネジ供給位置ＦＰにネジ１があると判断し、発光素子からの光を受光素子が受光すると、図５に示すように、ネジ１が詰まったり無くなったりした等、何らかの理由でネジ供給位置ＦＰにネジ１がないと判断して、ネジ供給位置ＦＰにネジ１が供給されるまで、電動ドライバ４を吸着ヘッド３とともにネジ供給位置ＦＰの真上に待機させる。これにより、ネジ供給位置ＦＰに確実にネジがある時だけ多関節腕５が動作を行うので、電動ドライバ４にネジ１が供給されていないにもかかわらず動作を行うことがない。
【００２３】
ステップＳ２で、ネジ検知センサＳの出力信号からネジ供給位置ＦＰにネジ１があると判断したら作動制御装置９は、次にステップＳ３で、電動ドライバ４を下降させて吸着ヘッド３をネジ供給位置ＦＰの１．５ｍｍ上に移動させた後、ステップＳ４で、図６に示すように、電動ドライバ４をさらに下降させて吸着ヘッド３をネジ供給位置ＦＰに移動させる。このように吸着ヘッド３をネジ供給位置ＦＰの僅かに上で一旦停止させてから、ネジ１を吸着する位置に移動させることによって、ネジ取上げ時の多関節腕５ひいては吸着ヘッド３の振動を抑え、オーバーシュートをほとんどすることがなく吸着ヘッド３をネジ供給位置ＦＰに移動させることができる。
【００２４】
次に作動制御装置９は、ステップＳ５で、エア圧センサ６の出力信号から、コンプレッサ２からの圧縮エアのエア圧があらかじめ設定した閾値まで上昇したか否かを調べ、その結果エア圧が閾値まで上昇していれば吸着ヘッド３がネジ１を吸着しており、エア圧が閾値まで上昇していなければ吸着ヘッド３がネジ１を吸着していないと判断する。そしてネジ１を吸着していると判断した場合はステップＳ６で、電動ドライバ４を吸着ヘッド３とともに所定速度、例えば２５０ｍｍ／秒で引上げる。これにより多関節腕５は電動ドライバ４の先端部にネジ１を吸着したことを検知して次の動作を行うので、ネジ１を電動ドライバ４に吸着していない状態でネジ締めを行うことがない。また、電動ドライバ４を引上げる際の移動速度を２５０ｍｍ／秒以下にすることで、ネジ１とネジ供給機Ｆとの間の摩擦を抑えることができるので、ネジ１がネジ供給機Ｆに引掛かる等して吸着ヘッド３から落下するのを防止することができる。
【００２５】
一方、ステップＳ５でネジ１を吸着していないと判断した場合はステップＳ７で、最初に吸着ヘッド３をネジ供給位置ＦＰに移動させてから１００ｍ秒が経過したか否かを判断し、経過していればステップＳ８で、電動ドライバ４を僅かに引上げて吸着ヘッド３をネジ供給位置ＦＰの１．５ｍｍ上に移動させた後、ステップＳ５へ戻る。そしてこの２回目のステップＳ５でネジ１を吸着していないと判断し、さらにステップＳ７で最初に吸着ヘッド３をネジ供給位置ＦＰに移動させてから５００ｍ秒は経過していないと判断した場合はステップＳ９で、最初に吸着ヘッド３をネジ供給位置ＦＰに移動させてから３００ｍ秒が経過したか否かを判断し、経過していればステップＳ１０で、電動ドライバ４を下降させて吸着ヘッド３をネジ供給位置ＦＰに移動させた後、ステップＳ５へ戻る。
【００２６】
そしてこの３回目のステップＳ５で未だネジ１を吸着していないと判断し、さらにステップＳ７で最初に吸着ヘッド３をネジ供給位置ＦＰに移動させてから５００ｍ秒経過したと判断した場合はステップＳ８で、電動ドライバ４を僅かに引上げて吸着ヘッド３をネジ供給位置ＦＰの１．５ｍｍ上に移動させた後、ステップＳ５へ戻る。そしてこの４回目のステップＳ５で未だネジ１を吸着していないと判断し、さらにステップＳ７で最初に吸着ヘッド３をネジ供給位置ＦＰに移動させてから９００ｍ秒は経過していないと判断した場合はステップＳ９で、最初に吸着ヘッド３をネジ供給位置ＦＰに移動させてから７００ｍ秒が経過したか否かを判断し、経過していればステップＳ１０で、電動ドライバ４を下降させて吸着ヘッド３をネジ供給位置ＦＰに移動させた後、ステップＳ５へ戻る。そしてこの５回目のステップＳ５で未だネジ１を吸着していないと判断し、さらにステップＳ７で最初に吸着ヘッド３をネジ供給位置ＦＰに移動させてから９００ｍ秒経過したと判断した場合はステップＳ８で、電動ドライバ４を僅かに引上げて吸着ヘッド３をネジ供給位置ＦＰの１．５ｍｍ上に移動させた後、ステップＳ５へ戻る。
【００２７】
この一連の動作で、図７に矢印Ｚで示すように、吸着ヘッド３をネジ供給位置ＦＰとその僅かに上の位置との間で上下移動させ、移動させる度にエア圧センサ６の信号を確認して、コンプレッサ２からの圧縮エアのエア圧があらかじめ設定した閾値まで上昇していた場合、ネジ１が電動ドライバ４の先端部に吸着したとして電動ドライバ４を引上げる。吸着ヘッド３をネジ供給位置ＦＰに移動させても、僅かな位置のずれやネジ１の傾きによってネジ１を吸着できない場合があり、この場合、吸着ヘッド３をネジ供給位置ＦＰから僅かに引上げることによって、ネジ１を吸着できる場合がある。また、吸着ヘッド３を一度引上げただけではネジ１を吸着できなくても、上下動を繰返すことでネジ１を吸着できることがあるので、この僅かな上下移動によってネジ取上げの成功率を格段に向上させることができる。
【００２８】
そして、上記のように吸着ヘッド３の上下動を繰返してもエア圧が上昇しなかった場合に、作動制御装置９は、ステップＳ１１で、それが吸着ヘッド３をネジ供給位置ＦＰに位置させて行った取上げ失敗１回目か否かを判断し、取上げ失敗１回目の場合は、ステップＳ１２で、図８に矢印＋Ｘで示すように、電動ドライバ４をネジ供給機Ｆの横方向である水平なＸ方向へネジ供給位置ＦＰから＋０．７ｍｍ移動させてから、上記ステップＳ５およびＳ７からＳ１０までの処理による上下動を繰返し、この間にエア圧が上昇すればステップＳ６へ進む。一方、この間にエア圧が上昇しななかった場合は、ステップＳ１３で、それが吸着ヘッド３をネジ供給位置ＦＰからＸ方向へ＋０．７ｍｍ移動させて行った取上げ失敗２回目か否かを判断し、取上げ失敗２回目の場合は、ステップＳ１４で、図８に矢印−Ｘで示すように、電動ドライバ４を上記Ｘ方向へ−１．４ｍｍ移動させてから、上記ステップＳ５およびＳ７からＳ１０までの処理による上下動を繰返し、この間にエア圧が上昇すればステップＳ６へ進む。
【００２９】
さらに、この間にエア圧が上昇しななかった場合は、ステップＳ１５で、それが吸着ヘッド３をネジ供給位置ＦＰからＸ方向へ−１．４ｍｍ移動させて行った取上げ失敗３回目か否かを判断し、取上げ失敗３回目の場合は、ステップＳ１６で、図８に矢印＋Ｙで示すように、電動ドライバ４を一旦元のネジ供給位置ＦＰへ戻した後、上記Ｘ方向と直交する水平なＹ方向へ＋０．７ｍｍ移動させてから、上記ステップＳ５およびＳ７からＳ１０までの処理による上下動を繰返し、この間にエア圧が上昇すればステップＳ６へ進む。一方、この間にエア圧が上昇しななかった場合は、ステップＳ１７で、それが吸着ヘッド３をネジ供給位置ＦＰからＹ方向へ＋０．７ｍｍ移動させて行った取上げ失敗４回目か否かを判断し、取上げ失敗４回目の場合は、ステップＳ１８で、図８に矢印−Ｙで示すように、電動ドライバ４を上記Ｙ方向へ−１．４ｍｍ移動させてから、上記ステップＳ５およびＳ７からＳ１０までの処理による上下動を繰返し、この間にエア圧が上昇すればステップＳ６へ進む。
【００３０】
上述した処理でもネジ１の取上げに失敗した場合は、何らかの原因でティーチングポイントが大きくずれてしまった可能性があるので、作動制御装置９は、ステップＳ１９で、電動ドライバ４を引上げ、人がネジ１を吸着ヘッド３に吸着させる。これにより、多関節腕５やネジ供給機Ｆのネジ供給の繰返し位置決め精度の誤差で、多少ネジ取上げ位置がずれても、多関節腕５のティーチングポイントの微調整をすることなくネジ１を取上げることができる。なお、この場合は後述するネジ締め後に、ネジ供給位置ＦＰのティーチングがし直される。
【００３１】
ネジ１の取上げに成功したら作動制御装置９は、ステップＳ２１で、多関節腕５を作動させて、電動ドライバ４および吸着ヘッド３を上記ネジ締め位置の直上に移動させる。直上に移動したら、ステップＳ２２で、エア圧センサ６の出力信号により、コンプレッサ２からの圧縮エアのエア圧があらかじめ設定した閾値まで上昇していることを確認し、エア圧が上昇していればネジ１は落下していないので、電動ドライバ４をネジ締め位置へ下降させながらネジ１を回転させてネジ締めを行う。ステップＳ２２でエア圧が上昇していなかった場合は、ネジ１が電動ドライバ４および吸着ヘッド３の移動中に吸着ヘッド３から落下しているので、ネジ取上げをし直す。
【００３２】
ところで、落下したネジ１がネジ供給機Ｆ上に残っているとそのネジ１が吸着ヘッド３の先端に当接して次のネジ１の吸着を邪魔する可能性があるので、作動制御装置９は、ネジ取上げをしなおす前にコンプレッサ７にエア噴射器８への圧縮エアの供給を指示し、図９に示すように、エア噴射機８からエアをネジ供給機Ｆ上へ噴射してその落下したネジ１を退けてから、次のネジ１のネジ取上げを行う。
【００３３】
従って、この実施例の自動ネジ締め装置によれば、多関節腕５の振動やオーバーシュートを抑えてネジ取上げを行えるので、ネジ取上げの成功率を格段に向上させることができる。また、多関節腕５やネジ供給機Ｆの繰返し位置決め精度の誤差などによってネジ取上げに失敗しても、多関節腕５の位置を調整してネジ取上げを行うので、ネジ取上げに失敗する確率を低くすることができ、ネジ締め前にネジ１を落下させてしまっても落下したネジ１を退けてから次のネジ１のネジ取上げを行うので、ネジ１を取上げてネジ締め位置まで移動させることができる確率を極めて高くすることができる。
【００３４】
図１０は、この発明の部品移送装置の他の一実施例としての自動ネジ締め装置の全体構成を示す略線図、図１１は、上記実施例の自動ネジ締め装置の要部を示す説明図である。
【００３５】
この実施例の自動ネジ締め装置も、部品としてのネジ１を自動的にネジ供給機Ｆの前部上の所定のネジ供給位置ＦＰから取上げて所定移送先位置としての図示しないネジ締め位置へ移送し、そのネジ締め位置でネジ１を他の部品に締め込むものであって、図１０に示すように、コンプレッサ２からの圧縮エアで生じさせた負圧によりネジ１を吸着保持する通常の吸着ヘッド３と、その吸着ヘッド３の中心に収容されたドライバビットを電気モータで回転駆動する電動ドライバ４と、その電動ドライバ４を吸着ヘッド３とともに移動させる吸着ヘッド移動手段としての上記多関節腕５と、コンプレッサ２と吸着ヘッド３との間に介挿されたエア圧センサ６と、もう一台のコンプレッサ７から圧縮エアを供給されてそのエアをネジ供給機Ｆ上のネジ供給位置ＦＰへ向けて噴射するエア噴射器８と、多関節腕５等の作動を制御するための作動制御手段としての、通常のコンピュータを有する作動制御装置９とを具えており、これらの構成は、先に実施例と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【００３６】
さらにこの実施例の自動ネジ締め装置は、上記多関節腕５を持つ上体ヒューマノイドロボットの作業領域を撮像するための２台のビデオカメラ１０と、それらのビデオカメラ１０を上記作業領域の上方の天井に吊下げ支持するための支柱１１と、２台のビデオカメラ１０からの画像からネジ供給位置ＦＰの３次元座標を認識して出力する画像処理手段としての、通常のコンピュータを有する画像処理装置１２と、を具えており、この画像処理装置１２は、ビデオカメラ１０および作動制御装置９との間で信号を送受信するためのインターフェース１２ａと、作動制御装置９からの指令によって、あらかじめ与えられたプログラムに基づき２台のビデオカメラ１０に撮像を行わせ、それらの撮像した画像からネジ供給位置ＦＰの３次元座標を演算してインターフェース１２ａに出力する中央処理ユニット（ＣＰＵ）１２ｂと、を有している。
【００３７】
ここで、ネジ供給機Ｆの前部上のネジ供給位置ＦＰの周辺には、図１２に示すように、ネジ供給位置ＦＰに対する所定位置の３箇所または４箇所にクロスマークＣＭが貼られており、また２台のビデオカメラ１０は、図１３に示すように、互いに所定距離離間するとともに光軸が互いに交差するように配置されている。
【００３８】
作動制御装置９は、多関節腕５の作動により電動ドライバ４を移動させて吸着ヘッド３を上記ネジ締め位置に位置させるようにあらかじめティーチングされた後、図１４のフローチャートで示す処理を実行する。
【００３９】
このフローチャートにおいて作動制御装置９は、先ずステップＳ０で、画像処理装置１２にネジ供給機Ｆのネジ供給位置ＦＰの周辺のクロスマークＣＭの認識を指令し、これにより画像処理装置１２は、三角測量の原理によって各クロスマークＣＭの３次元座標を演算し、それらの３次元座標からネジ供給位置ＦＰの３次元座標および傾きを演算して、その位置情報を作動制御装置９に出力する。
【００４０】
その後はステップＳ１以降で、ネジ供給位置ＦＰにステップＳ０で得た位置情報を用いる以外は先の実施例における図３のフローチャートと同様にしてネジ取上げを行うので、ここでは説明を省略する。
【００４１】
従って、この実施例の自動ネジ締め装置によれば、先の実施例と同様の作用効果をもたらし得るのに加えて、クロスマークＣＭの認識によってネジ供給機Ｆのネジ供給位置ＦＰの位置座標と傾きを取得してネジ取上げを行うので、人が接触したり、ロボットが周辺装置に接触したりして、ネジ供給機Ｆの位置が移動してしまっても、ティーチングをし直すことなく直ぐにネジ取上げ作業を再開することができる。
【００４２】
また、ネジ締め位置が上記上体ヒューマノイドロボットの双腕の他方の腕の先のハンドで保持している部品に設定されている場合には、ロボットの位置が移動してもロボットに対するネジ締め位置は変わらないので、クロスマークＣＭの認識と相俟って、作業ラインの変更などでロボットを移動させた後に、再びロボットを戻して作業させる場合も、ティーチングをし直すことなく直ぐに作業を再開することができ、従来のように再ティーチングをしていた作業時間を削減することができる。
【００４３】
以上、図示例に基づき説明したが、本発明は上述した実施例に限定されるものでなく、特許請求の範囲の記載範囲内で適宜変更することができるものであり、例えば、上記実施例では吸着ヘッド移動手段として上体ヒューマノイドロボットの多関節腕５を用いたが、通常の多間接型やスカラ型の作業ロボット等を用いても良い。また上記実施例ではドライバとして電動ドライバ４を用いたが、エアモータでドライバビットを回転させるエアドライバを用いても良い。そして上記実施例では作動制御装置９と画像処理装置１２とを別個に具えたが、１つのコンピュータで双方の機能を奏するように構成しても良い。
【００４４】
さらに、ネジ供給機Ｆは、上記実施例のものに限られず、他の形式のものを用いてもよく、また搬送する部品は、上記実施例ではネジ１としたが、ギヤ等の機械部品やＬＳＩ等の電子部品等としても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
かくしてこの発明の部品移送装置によれば、最初の真上からの接近移動で吸着ヘッドが部品を吸着しなかった場合に、吸着ヘッドを僅かに上下移動および水平移動させることで、ティーチングポイントがずれていたり部品が傾いていたりしても部品を確実に取上げて移送することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１ ネジ
２ コンプレッサ
３ 吸着ヘッド
４ 電動ドライバ
５ 多関節腕
５ａ 上腕
５ｂ 肩関節
５ｃ 前腕
５ｄ 肘関節
５ｅ 手首関節
６ エア圧センサ
７ コンプレッサ
８ エア噴射機
９ 作動制御手段
９ａ モータドライバ
９ｂ インターフェース
９ｃ ＣＰＵ
１０ ビデオカメラ
１１ 支柱
１２ 画像処理装置
１２ａ インターフェース
１２ｂ ＣＰＵ
ＣＭ クロスマーク
Ｆ ネジ供給機
ＦＰ ネジ供給位置
Ｇ ガイド溝
Ｌ 横方向バー
Ｓ ネジ検知センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品を自動的に所定供給位置から取上げて所定移送先位置に移送する部品移送装置において、
前記部品を圧縮エアで吸着保持する吸着ヘッドと、
前記吸着ヘッドを移動させる吸着ヘッド移動手段と、
前記圧縮エアの圧力を検出するエア圧センサと、
前記吸着ヘッド移動手段を作動させて前記吸着ヘッドを前記所定供給位置にその真上から接近移動させた後、前記エア圧センサの出力信号の変化状態に基づき前記吸着ヘッドが前記部品を吸着したか否かを判断し、前記吸着ヘッドが前記部品を吸着しない場合は、前記吸着ヘッド移動手段を作動させて前記吸着ヘッドを前記所定供給位置から上下方向に僅かに往復移動させながら前記エア圧センサの出力信号の変化状態に基づき前記吸着ヘッドが前記部品を吸着したか否かを判断し、前記吸着ヘッドが未だ前記部品を吸着しない場合は、前記吸着ヘッド移動手段を作動させて前記吸着ヘッドを前記所定供給位置から互いに直交する水平な２方向へ僅かに往復移動させながら前記エア圧センサの出力信号の変化状態に基づき前記吸着ヘッドが前記部品を吸着したか否かを判断し、前記接近移動、前記上下移動および前記水平移動の何れかによって前記吸着ヘッドが前記部品を吸着した場合は、前記吸着ヘッド移動手段を作動させて前記吸着ヘッドを前記所定移送先位置に移動させる作動制御手段と、
を具えてなる部品移送装置。
【請求項２】
前記所定供給位置へ向けてエアを噴射するエア噴射器を具え、
前記作動制御手段は、前記水平移動によっても前記吸着ヘッドが未だ前記部品を吸着しない場合は、前記エア噴射器を作動させて前記所定供給位置へ向けてエアを噴射し、前記部品を排除することを特徴とする、請求項１記載の部品移送装置。
【請求項３】
前記部品としてのネジをモータで回転させて締め込むドライバを具え、
前記作動制御手段は、前記吸着ヘッドを前記ネジと一緒に前記所定移送先位置に移動させた後、前記ドライバを作動させて前記ネジを締め込むことを特徴とする、請求項１または２記載の部品移送装置。
【請求項４】
前記所定供給位置および前記所定移送先位置の少なくとも一方を同時に撮像する２台のビデオカメラと、
前記２台のビデオカメラからの画像信号に基づき前記所定供給位置および前記所定移送先位置の少なくとも一方を認識して出力する画像処理手段と、
を具え、
前記吸着ヘッド移動手段は多関節型ロボットであり、
前記作動制御手段は、前記画像処理手段からの位置信号に基づき前記多関節型ロボットの作動を制御することを特徴とする、請求項１から３までの何れか１項記載の部品移送装置。
【請求項１】
部品を自動的に所定供給位置から取上げて所定移送先位置に移送する部品移送装置において、
前記部品を圧縮エアで吸着保持する吸着ヘッドと、
前記吸着ヘッドを移動させる吸着ヘッド移動手段と、
前記圧縮エアの圧力を検出するエア圧センサと、
前記吸着ヘッド移動手段を作動させて前記吸着ヘッドを前記所定供給位置にその真上から接近移動させた後、前記エア圧センサの出力信号の変化状態に基づき前記吸着ヘッドが前記部品を吸着したか否かを判断し、前記吸着ヘッドが前記部品を吸着しない場合は、前記吸着ヘッド移動手段を作動させて前記吸着ヘッドを前記所定供給位置から上下方向に僅かに往復移動させながら前記エア圧センサの出力信号の変化状態に基づき前記吸着ヘッドが前記部品を吸着したか否かを判断し、前記吸着ヘッドが未だ前記部品を吸着しない場合は、前記吸着ヘッド移動手段を作動させて前記吸着ヘッドを前記所定供給位置から互いに直交する水平な２方向へ僅かに往復移動させながら前記エア圧センサの出力信号の変化状態に基づき前記吸着ヘッドが前記部品を吸着したか否かを判断し、前記接近移動、前記上下移動および前記水平移動の何れかによって前記吸着ヘッドが前記部品を吸着した場合は、前記吸着ヘッド移動手段を作動させて前記吸着ヘッドを前記所定移送先位置に移動させる作動制御手段と、
を具えてなる部品移送装置。
【請求項２】
前記所定供給位置へ向けてエアを噴射するエア噴射器を具え、
前記作動制御手段は、前記水平移動によっても前記吸着ヘッドが未だ前記部品を吸着しない場合は、前記エア噴射器を作動させて前記所定供給位置へ向けてエアを噴射し、前記部品を排除することを特徴とする、請求項１記載の部品移送装置。
【請求項３】
前記部品としてのネジをモータで回転させて締め込むドライバを具え、
前記作動制御手段は、前記吸着ヘッドを前記ネジと一緒に前記所定移送先位置に移動させた後、前記ドライバを作動させて前記ネジを締め込むことを特徴とする、請求項１または２記載の部品移送装置。
【請求項４】
前記所定供給位置および前記所定移送先位置の少なくとも一方を同時に撮像する２台のビデオカメラと、
前記２台のビデオカメラからの画像信号に基づき前記所定供給位置および前記所定移送先位置の少なくとも一方を認識して出力する画像処理手段と、
を具え、
前記吸着ヘッド移動手段は多関節型ロボットであり、
前記作動制御手段は、前記画像処理手段からの位置信号に基づき前記多関節型ロボットの作動を制御することを特徴とする、請求項１から３までの何れか１項記載の部品移送装置。
【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】
【公開番号】特開２０１１−２１８４８４（Ｐ２０１１−２１８４８４Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９００２３（Ｐ２０１０−９００２３）
【出願日】平成２２年４月９日（２０１０．４．９）
【出願人】（５９１２１０６００）川田工業株式会社 (57)
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月９日（２０１０．４．９）
【出願人】（５９１２１０６００）川田工業株式会社 (57)
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