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技術 組立状態検出機構、物体検出機構およびロボット

出願人 セイコーエプソン株式会社
発明者 飯島嗣久馬
出願日 2019年2月21日 (1年11ヶ月経過) 出願番号 2019-029495
公開日 2020年8月31日 (5ヶ月経過) 公開番号 2020-131379
状態 未査定
技術分野 ボンディング 特定の目的に適した力の測定 マニプレータ
主要キーワード 治具ブロック 真空センサー 搭載プロセス マガジンラック 配列軸 押圧領域 感圧センサー 力覚センサー
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2020年8月31日)のものです。
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図面 (20)

課題

構成が簡素で低コスト化が容易な組立状態検出機構および物体検出機構、ならびに、組立状態検出機構を備えるロボットを提供すること。

解決手段

第1接続面を有する第1部品と、前記第1部品と前記第1接続面と対向して接続される第2部品と、マトリックス状に配列された電極を備え、前記第1接続面に設けられている第1感圧センサーと、を有し、前記第1感圧センサーは前記第1部品と前記第2部品との間に設けられ、前記第1部品と前記第2部品との接続状態を検出することを特徴とする組立状態検出機構。

概要

背景

特許文献1には、ボンディングプロセスまたは組み立てプロセスに用いられる搭載装置として、部品グリッパを備えているボンドヘッドと、部品を供給する送りユニットと、基板送り供給する装置と、キャリヤ用の第1の駆動システムと、ボンドヘッド用の第2の駆動システムと、部品カメラと、基板カメラと、を有している搭載装置が開示されている。部品カメラは、ボンドヘッドまたは部品グリッパに含まれた基準マークの位置に対する部品の位置を検出し、基板カメラは、基準マークの位置に対する、部品を配置する基板の位置を検出する。

このような搭載装置では、まず、部品グリッパによって部品を取り上げ、その後、部品カメラによって検出した部品の位置および基板カメラによって検出した基板の位置に基づき、部品の位置を修正する。そして、その部品を基板に配置する。かかる搭載装置では、部品カメラや基板カメラによって対象物撮像しながら位置合わせを行うため、搭載プロセスにおける位置精度を高めることができる。

概要

構成が簡素で低コスト化が容易な組立状態検出機構および物体検出機構、ならびに、組立状態検出機構を備えるロボットを提供すること。第1接続面を有する第1部品と、前記第1部品と前記第1接続面と対向して接続される第2部品と、マトリックス状に配列された電極を備え、前記第1接続面に設けられている第1感圧センサーと、を有し、前記第1感圧センサーは前記第1部品と前記第2部品との間に設けられ、前記第1部品と前記第2部品との接続状態を検出することを特徴とする組立状態検出機構。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

第1接続面を有する第1部品と、前記第1部品と前記第1接続面と対向して接続される第2部品と、マトリックス状に配列された電極を備え、前記第1接続面に設けられている第1感圧センサーと、を有し、前記第1感圧センサーは前記第1部品と前記第2部品との間に設けられ、前記第1部品と前記第2部品との接続状態を検出することを特徴とする組立状態検出機構

請求項2

前記第2部品は、前記第1接続面と対向する第2接続面に凸部を有し、前記第1接続面および前記第2接続面を平面視する方向において、前記凸部は、前記第1感圧センサーとオーバーラップしていることを特徴とする請求項1に記載の組立状態検出機構。

請求項3

前記第1感圧センサーは、感圧層を含んでおり、前記凸部の先端面の面積は、前記感圧層の面積より小さいことを特徴とする請求項2に記載の組立状態検出機構。

請求項4

前記凸部が第2感圧センサーであることを特徴とする請求項2または3に記載の組立状態検出機構。

請求項5

前記平面視する方向における前記第1感圧センサーの最大厚さと前記第2感圧センサーの最大厚さは異なることを特徴とする請求項4に記載の組立状態検出機構。

請求項6

第1接続面を有する第1部品と、マトリックス状に配列された電極を備え、前記第1接続面に設けられている第1感圧センサーと、を備えたことを特徴とする物体検出機構

請求項7

物体と前記第1感圧センサーとが接した位置を検出することを特徴とする請求項6に記載の物体検出機構。

請求項8

請求項1ないし5のいずれか1項に記載の組立状態検出機構を備えることを特徴とするロボット

技術分野

0001

本発明は、組立状態検出機構物体検出機構およびロボットに関するものである。

背景技術

0002

特許文献1には、ボンディングプロセスまたは組み立てプロセスに用いられる搭載装置として、部品グリッパを備えているボンドヘッドと、部品を供給する送りユニットと、基板送り供給する装置と、キャリヤ用の第1の駆動システムと、ボンドヘッド用の第2の駆動システムと、部品カメラと、基板カメラと、を有している搭載装置が開示されている。部品カメラは、ボンドヘッドまたは部品グリッパに含まれた基準マークの位置に対する部品の位置を検出し、基板カメラは、基準マークの位置に対する、部品を配置する基板の位置を検出する。

0003

このような搭載装置では、まず、部品グリッパによって部品を取り上げ、その後、部品カメラによって検出した部品の位置および基板カメラによって検出した基板の位置に基づき、部品の位置を修正する。そして、その部品を基板に配置する。かかる搭載装置では、部品カメラや基板カメラによって対象物撮像しながら位置合わせを行うため、搭載プロセスにおける位置精度を高めることができる。

先行技術

0004

特開2018−190958号公報

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、特許文献1に記載の搭載装置では、部品や基板等を撮像するためのカメラを必要とする。このため、装置構成が複雑になるとともに、高コスト化を招くという課題がある。

0006

また、基板に部品を搭載するといったように、何らかの組立状態を検出する方法には、この他に、光学センサーを用いる方法、接触センサーを用いる方法、真空センサーを用いる方法等が挙げられる。

0007

このうち、光学センサーを用いる方法では、組立状態の異常を検出するにあたって、異常な状態、すなわち基板と部品との位置関係において正常ではない状態をあらかじめ具体的に想定し、その位置関係に合わせてセンサーを設置しておく必要がある。このため、例えば、異物の存在といった意図しない不具合が発生したとき、その異常を検出することが難しい。

0008

また、接触センサーを用いる方法でも、同様に、組立状態の異常を検出するにあたって、異常な状態を具体的に想定しておき、その想定に基づいてセンサーを設置しておく必要がある。

0009

さらに、真空センサーでは、基板と部品との間に流路を形成し、その流路内の真空状態に基づいて組立状態を検出するが、そのためには、圧力センサー流量センサー真空ポンプ等、多くの設備が必要になる。このため、高コスト化を免れない。

課題を解決するための手段

0010

本発明の適用例に係る組立状態検出機構は、第1接続面を有する第1部品と、
前記第1部品と前記第1接続面と対向して接続される第2部品と、
マトリックス状に配列された電極を備え、前記第1接続面に設けられている第1感圧センサーと、
を有し、
前記第1感圧センサーは前記第1部品と前記第2部品との間に設けられ、前記第1部品と前記第2部品との接続状態を検出することを特徴とする。

図面の簡単な説明

0011

第1実施形態に係るロボットを示す斜視図である。
図1に示すロボットのブロック図である。
図1に示すロボットが備える組立状態検出機構の嵌合が解除された状態を示す斜視図である。
図3に示す組立状態検出機構が嵌合している状態の断面図である。
図3に示す第1感圧センサーを示す斜視図である。
図5に示す第1感圧センサーの断面図である。
図6に示す第1感圧センサーを示す部分拡大斜視図である。
図7に示す第1感圧センサーのA−A’線断面図である。
図4に示す組立状態検出機構の第1変形例を示す断面図である。
図9に示す感圧層センサー用凸部によって押圧されている押圧領域の例を示す平面図である。
図9に示す第1変形例とは別の例である。
図4に示す組立状態検出機構の第2変形例を示す平面図である。
図4に示す組立状態検出機構の第2変形例を示す平面図である。
第2実施形態に係る組立状態検出機構を示す断面図である。
第2実施形態に係る組立状態検出機構を示す断面図である。
第3実施形態に係る組立状態検出機構を示す斜視図である。
第3実施形態に係る組立状態検出機構を示す斜視図である。
第3実施形態に係る組立状態検出機構を示す斜視図である。
第4実施形態に係る物体検出機構を示す斜視図である。

実施例

0012

以下、本発明の組立状態検出機構、物体検出機構およびロボットの好適な実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。

0013

<ロボット>
まず、第1実施形態に係るロボットについて説明する。

0014

図1は、第1実施形態に係るロボットを示す斜視図である。図2は、図1に示すロボットのブロック図である。

0015

図1に示すロボット1は、ハンド17が装着されたロボットアーム10を用いて、例えば、精密機器やこれを構成する部品等の対象物の給材、除材、搬送および組立等の作業を行うシステムである。このロボット1は、複数のアーム11〜16を有するロボットアーム10と、ロボットアーム10の先端側に取り付けられたハンド17と、これらの動作を制御する制御装置50と、を備える。以下、まず、ロボット1の概略を説明する。

0016

ロボット1は、いわゆる6軸の垂直多関節ロボットである。図1に示すように、ロボット1は、基台110と、基台110に回動可能に連結されているロボットアーム10と、を備える。
基台110は、例えば、床、壁、天井、移動可能な台車上等の被設置部に固定される。

0017

ロボットアーム10は、基台110に対して回動可能に連結されているアーム11(第1アーム)と、アーム11に対して回動可能に連結されているアーム12(第2アーム)と、アーム12に対して回動可能に連結されているアーム13(第3アーム)と、アーム13に対して回動可能に連結されているアーム14(第4アーム)と、アーム14に対して回動可能に連結されているアーム15(第5アーム)と、アーム15に対して回動可能に連結されているアーム16(第6アーム)と、を有する。なお、基台110およびアーム11〜16のうちの互いに連結された2つの部材同士屈曲または回動させる部分が「関節部」を構成している。

0018

また、図2に示すように、ロボット1は、ロボットアーム10の各関節部を駆動する駆動部130と、ロボットアーム10の各関節部の駆動状態として例えば回転角度を検出する角度センサー131と、を有する。駆動部130は、例えば、モーターおよび減速機を含んで構成されている。角度センサー131は、例えば、磁気式または光学式ロータリーエンコーダーを含んで構成されている。

0019

このようなロボット1のアーム16の先端面には、後述する組立状態検出機構9を介してハンド17が装着されている。

0020

図1に示すハンド17は、対象物を把持する把持ハンドである。このハンド17は、図1に示すように、本体171と、本体171に設置されている駆動部170と、駆動部170からの駆動力により開閉する一対の指部1721を備える把持部172と、把持部172に設けられている把持力センサー173と、を有する。

0021

ここで、駆動部170は、例えば、図示しないモーターと、モーターからの駆動力を把持部172に伝達する歯車等の伝達機構と、を含んで構成されている。そして、1対の指部1721は、駆動部170からの駆動力により開閉する。これにより、1対の指部1721間で対象物を掴んで保持したり、1対の指部1721間で保持した対象物を離脱させたりすることができる。把持力センサー173は、例えば、抵抗型静電型等の感圧センサーであり、把持部172または把持部172と駆動部170との間に配置され、1対の指部1721間に加わる力を検出する。なお、ハンド17は、前述した把持ハンドに限定されず、例えば、吸着により対象物を保持する方式のエンドエフェクターであってもよい。本明細書において、「保持」とは、吸着および把持の双方を含む概念である。また、「吸着」とは、磁力による吸着、負圧による吸着等を含む概念である。また、ハンド17の指部1721の数は、2本に限定されず、3本以上であってもよい。

0022

アーム16とハンド17との間には、前述したように、組立状態検出機構9が介挿されている。

0023

組立状態検出機構9は、アーム16側に設けられた第1プレート91と、ハンド17側に設けられた第2プレート92と、を備えている。そして、第1プレート91と第2プレート92とが嵌合している。これにより、第2プレート92側に装着されているハンド17を、第1プレート91を支持しているアーム16に固定することができる。また、第1プレート91と第2プレート92との間は、着脱可能になっている。このため、ロボット1が行う作業の内容により、第1プレート91と第2プレート92との間を切り離すことにより、ハンド17を別のものに交換することが可能である。

0024

図1および図2に示す制御装置50は、角度センサー131の検出結果に基づいて、ロボットアーム10の駆動を制御する機能を有する。また、制御装置50は、把持力センサー173の検出結果およびロボット1の動作条件に基づいて、ハンド17の把持力を決定したりロボット1の動作条件を変更したりする機能を有する。

0025

この制御装置50は、CPU(Central Processing Unit)等の制御部51と、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等の記憶部52と、インターフェース部であるI/F53と、を有する。そして、制御装置50では、記憶部52に記憶されているプログラムを制御部51が適宜読み込んで実行することで、ロボットアーム10およびハンド17の動作の制御、異常の発報等の処理を実現する。また、I/F53は、ロボットアーム10およびハンド17と通信可能に構成されている。

0026

なお、制御装置50は、図示では、ロボット1の基台110内に配置されているが、これに限定されず、例えば、基台110の外部やロボットアーム10内に配置されていてもよい。また、制御装置50には、ディスプレイ等のモニターを備える表示装置、例えばマウスキーボード等を備える入力装置等が接続されていてもよい。

0027

<組立状態検出機構>
次に、第2実施形態に係る組立状態検出機構について説明する。

0028

図3は、図1に示すロボットが備える組立状態検出機構の嵌合が解除された状態を示す斜視図である。図4は、図3に示す組立状態検出機構が嵌合している状態の断面図である。図5は、図3に示す第1感圧センサー81を示す斜視図である。図6は、図5に示す第1感圧センサー81の断面図である。図7は、図6に示す第1感圧センサー81を示す部分拡大斜視図である。図8は、図7に示す第1感圧センサー81のA−A’線断面図である。なお、各図では、それぞれ組立状態検出機構9が備える第1プレート91と第2プレート92とを結ぶ方向をZ軸方向とし、Z軸方向に直交する平面内において互いに直交する2つの方向をX軸方向およびY軸方向とする。また、図8では、断面を表す斜線の図示を省略している。

0029

第1プレート91および第2プレート92は、いわゆるツールチェンジャーと称される部材であり、互いに機械的に嵌合するとともに、必要に応じて電気的な接続も図られるように構成されている。これらの第1プレート91および第2プレート92は、例えばステンレス鋼アルミニウム合金のような金属材料で構成される他、樹脂材料で構成されていてもよい。

0030

第1プレート91には、図3に示すように、第2プレート92と嵌合させるための嵌合凸部912が設けられている。嵌合凸部912は、第1プレート91の第1接続面910の中央部から突出するように設けられている。

0031

また、第1プレート91には、第2プレート92に対する相対的な位置決めをするための位置決め穴914が設けられている。この位置決め穴914には、第2プレート92の第2接続面920に設けられている位置決めピン924が挿入される。これにより、第1プレート91と第2プレート92との間の相対的な位置決めを行うことができる。なお、図3に示す第1プレート91には、2つの位置決め穴914が設けられているが、その個数は特に限定されない。

0032

一方、第2プレート92には、図3に示すように、第1プレート91と嵌合されるための嵌合凹部922が設けられている。嵌合凹部922は、第2プレート92の第2接続面920の中央部が凹没するように設けられている。

0033

また、第2プレート92には、第1プレート91に対する相対的な位置決めをするための位置決めピン924が設けられている。なお、図3に示す第2プレート92には、2つの位置決めピン924が設けられているが、その個数は特に限定されない。

0034

第1プレート91と第2プレート92とを互いに嵌合させたとき、第1接続面910および第2接続面920は、図4に示すように、互いに対向するとともに、接触または近接する。これにより、第1プレート91に対して第2プレート92を安定的に固定することができる。

0035

第1プレート91の第1接続面910には、その面上に第1感圧センサー81が設けられている。第1感圧センサー81は、印加される外圧の位置と大きさを測定可能なセンサーである。このような第1感圧センサー81を第1接続面910に設けることにより、第1プレート91と第2プレート92とを互いに嵌合させたとき、第1感圧センサー81は第2接続面920によって押圧されることとなる。したがって、第1感圧センサー81により、第2接続面920による押圧を検出することにより、第1プレート91と第2プレート92との嵌合状態、すなわち組立状態を検出することが可能になる。

0036

図5および図6に示す第1感圧センサー81は、印加される外圧の位置と大きさを検出可能な方式であれば、いかなる方式のセンサーであってもよい。具体的には静電容量方式電気抵抗方式等が挙げられる。以下の説明では、代表として電気抵抗方式のセンサーについて説明する。

0037

図5および図6に示す第1感圧センサー81は、機能部86と、機能部86を挟むように設けられた保護フィルム87と、を備えている。

0038

このうち、機能部86は、図7および図8に示すように、センサー基板80と、センサー基板80の上面80aにマトリックス状に配列している複数の個別電極83と、感圧層84と、共通電極85と、がこの順で積層されてなる積層体を備えている。なお、図6および図7では、個別電極83の図示を省略している。

0039

センサー基板80の上面80aは、図7に示すように、X軸方向およびY軸方向の双方に延在する波型形状をなしており、その上面80aに重なるように設けられた感圧層84および共通電極85も、図8に示すように、上面80aの形状にならった波型形状をなしている。

0040

センサー基板80の構成材料としては、例えば、プラスチックガラス石英等の絶縁性材料が挙げられる。

0041

感圧層84は、外圧が印加された場合の形状変化に伴って電気抵抗が低下し、それに基づいて外圧を検出可能な層である。また、感圧層84は、弾性を有しており、外圧を受けて変形するとともに、外圧が除かれた場合には元の状態に戻る特性を有している。さらに、感圧層84は、個別電極83や共通電極85よりも低いものの、導電性を有している。これにより、感圧層84に外圧が印加されたとき、その部分に位置する個別電極83と共通電極85との間で電流が流れる。したがって、第1感圧センサー81に接続した制御部51においてその電流を検出することにより、外圧の印加を検出することができる。

0042

感圧層84の構成材料としては、例えば、ゴムエラストマー樹脂等の弾性材料に、グラファイトカーボンファイバーカーボンナノファイバーカーボンナノチューブのような導電性物質を分散させてなる複合材料が挙げられる。このような複合材料では、外圧が印加された場合に、その部分において導電性物質同士が電気的につながり、電流を流すことができる。

0043

共通電極85は、個別電極83とともに感圧層84を挟むように設けられている。共通電極85には、例えば接地電位が与えられている。

0044

また、第1感圧センサー81は、前述したように複数の個別電極83を備えている。そして、1つの個別電極83、感圧層84および共通電極85により、1つのセンサー単位800が構成される。したがって、第1感圧センサー81には、マトリックス状に配列した複数のセンサー単位800が含まれている。各センサー単位800では、外圧によって感圧層84が弾性変形することを利用して、外圧を電気抵抗の変化として検出する。そして、電気抵抗の変化を検出したセンサー単位800の位置に基づき、外圧が印加された位置を検出することができる。また、センサー単位800同士の間で、測定された電気抵抗の変化の差分を求め、各種演算に供することにより、外圧が印加された位置および大きさを算出することができる。この算出は、第1感圧センサー81に接続された制御部51により行うことができる。なお、第1感圧センサー81のその他の構成および演算方法については、特開2012−108021号公報に記載された構成および演算方法を用いることができる。

0045

なお、マトリックス状とは、例えばX軸方向およびY軸方向の双方において、個別電極83が等間隔に並んでいる状態を指している。一例として、X軸方向において等間隔に並ぶ直線を引くととともに、Y軸方向において等間隔に並ぶ直線を引き、直線同士の交差点に個別電極83を配置したとき、その個別電極83の配列をマトリックス状という。ただし、個別電極83同士の間隔は、全て同一である必要はなく、部分的に異なっていてもよい。

0046

以上のような機能部86が一対の保護フィルム87で挟まれている。これにより、機能部86を保護し、第1感圧センサー81の耐久性を高めることができる。

0047

保護フィルム87としては、例えば、ポリイミドフィルムのような樹脂フィルムが挙げられる。

0048

本実施形態では、以上のような第1感圧センサー81が、第1プレート91と第2プレート92との間に介挿されている。前述したように、第1プレート91と第2プレート92とを互いに嵌合させたとき、第1接続面910に設けられた第1感圧センサー81は、第2接続面920によって押圧される。これにより、第1感圧センサー81では、押圧された部分の感圧層84の電気抵抗が低下し、その部分に対応する個別電極83と共通電極85との間に流れる電流が増加する。その増加量が、例えば、あらかじめ設定しておいたしきい値以上であった場合には、嵌合、すなわち組み立てが完了したと判断することができる。

0049

一方、見た目では嵌合しているように見えている場合でも、第1接続面910と第2接続面920との間に異物が介在し、実際には嵌合が完了していない場合も起こり得る。このような場合、本実施形態であれば、異物の高さに応じて第1接続面910と第2接続面920との間の隙間が増加するため、それに伴って第1感圧センサー81に印加される外圧の位置や大きさが変化する。異物の位置によっては、第1接続面910および第2接続面920が本来の平行の位置関係ではなく、傾いた位置関係になることがある。このような場合、仮に第1感圧センサー81が外圧の大きさのみしか検出することができなければ、傾きの有無を検出することができないおそれがある。

0050

これに対し、第1感圧センサー81では、外圧の分布、すなわち外圧の大きさに加えて外圧が印加されている位置の変化を検出することができる。このため、傾きに伴って発生する外圧の分布の変化を捉えることができる。そして、例えば、求められる外圧の分布が所定の分布から逸脱している場合等には、嵌合、すなわち組み立てが完了していないと判断することができる。したがって、第1感圧センサー81を備える組立状態検出機構9は、このようにして嵌合状態、すなわち組立状態を検出することが可能になる。

0051

なお、このような判断は、例えば、図2に示すように、第1感圧センサー81と電気的に接続された制御装置50において行うことができる。そして、判断結果に基づいて、ロボットアーム10やハンド17の作動を制御するようにすればよい。

0052

以上のように、本実施形態に係る組立状態検出機構9は、いわゆるツールチェンジャーであって、第1接続面910を有する第1プレート91(第1部品)と、第1プレート91の第1接続面910と対向して接続される第2プレート92(第2部品)と、第1接続面910上に設けられ、マトリックス状に配列している個別電極83を備える第1感圧センサー81と、を有している。そして、このような組立状態検出機構9では、第1感圧センサー81は、第1プレート91と第2プレート92との間に設けられ、第1プレート91と第2プレート92との接続状態、すなわち第1接続面910に対する第2プレート92の載置状態を検出する。

0053

このような組立状態検出機構9によれば、構成が簡素であるにもかかわらず、第1プレート91と第2プレート92との組立状態を検出することが可能である。したがって、かかる組立状態検出機構9を用いることにより、このような組立状態の検出が必要な機構の低コスト化を容易に図ることができる。

0054

また、前述したように、第1感圧センサー81は、外圧の分布を検出可能なセンサーであることから、例えば、第1プレート91に対して第2プレート92が傾いた状態で嵌合されたり、第1接続面910と第2接続面920との間に異物が介在したりするような、意図しない不具合を検出しやすいという利点がある。

0055

さらに、上述したような組立状態検出機構9では、第1プレート91に対して第2プレート92が傾くといったような、相互の位置関係をあらかじめ想定しづらい不具合が発生した場合でも、異常として検出することが可能である。

0056

なお、前述したような第1感圧センサー81は、従来の力覚センサー等に比べて、厚さを薄くすることが可能である。第1感圧センサー81の厚さは、特に限定されないが、好ましくは1.0mm以下とされ、より好ましくは0.5mm以下とされ、さらに好ましくは0.3mm以下とされる。このような薄い第1感圧センサー81を用いることにより、例えばツールチェンジャーの第1プレート91と第2プレート92との間に、大掛かりな加工等を施すことなく、第1感圧センサー81を載置することが可能になる。このため、かかる観点でも組立状態検出機構9の低コスト化を容易に図ることができる。

0057

また、第1接続面910には、複数の第1感圧センサー81を設けるようにしてもよい。これにより、組立状態をより正確に検出することが可能であるとともに、冗長性を高めることができる。

0058

また、前述したロボット1は、このような組立状態検出機構9を備えている。これにより、組立状態検出機構9をツールチェンジャーとして第2プレート92およびそれに接続されたハンド17を別のものに変更するとき、簡素で低コストの構成であるにもかかわらず、変更後の第2プレート92と第1プレート91との嵌合状態を検出することができる。このため、嵌合不良に伴う作動不良といった不具合の発生を防止することができ、信頼性の高いロボット1を低コストで実現することができる。

0059

(第1変形例)
ここで、図9は、図4に示す組立状態検出機構の第1変形例を示す断面図である。

0060

以下、第1変形例について説明するが、以下の説明では、前述した実施形態と異なる構成について説明し、同様の構成についてはその説明を省略する。
第1変形例は、第2プレート92の形状が異なる以外、前記実施形態と同様である。

0061

図9に示す第2プレート92は、第2接続面920から突出するセンサー用凸部926を備えている。すなわち、本第1変形例に係る第2プレート92は、第1接続面910と対向する第2接続面920にセンサー用凸部926を有している。

0062

センサー用凸部926は、例えば、第1プレート91と第2プレート92との嵌合が完了した状態において、第1感圧センサー81を押圧可能な位置に設けられる。すなわち、第1接続面910および第2接続面920を平面視する方向において、センサー用凸部926は、第1感圧センサー81とオーバーラップしている。これにより、嵌合が完了したとき、センサー用凸部926によって第1感圧センサー81に外圧を印加することができる。このようなセンサー用凸部926を設けることにより、第1感圧センサー81をより確実に押圧することができ、組立状態検出機構9において組立状態をより確実に検出することができる。

0063

また、本第1変形例に係るセンサー用凸部926は、その先端面の面積が第1感圧センサー81の感圧層84の面積より小さくなっている。具体的には、図9に示す例では、センサー用凸部926の先端面のX軸方向の長さが、第1感圧センサー81のX軸方向の長さよりも短くなっている。また、本第1変形例に係るセンサー用凸部926の先端面および第1感圧センサー81は、Z軸方向から見たときの形状が円形をなしている。このため、図9に示す例では、センサー用凸部926の先端面の面積が、第1感圧センサー81の感圧層84の面積より小さくなっている。

0064

このような構成によれば、第1プレート91と第2プレート92とを嵌合させた際、Z軸方向から見たときの第1感圧センサー81の感圧層84の一部が、センサー用凸部926によって押圧されることとなる。

0065

図10は、図9に示す感圧層84がセンサー用凸部926によって押圧されている押圧領域842の例を示す平面図である。

0066

図10に示す例では、感圧層84の中央部に、実線で示す押圧領域842が生じている。すなわち、この押圧領域842に位置しているセンサー単位800では、それ以外の領域に位置しているセンサー単位800に比べて、電気抵抗の低下に伴う電流量の増加が生じている。この状態では、感圧層84の中心とセンサー用凸部926の先端面の中心とが、ほぼ一致しているとみなすことができる。したがって、組立完了時にはこのような位置関係が生じるように設計しておくことで、図10に示す押圧領域842の検出結果をもって、組立状態検出機構9における組立が完了しているとみなすことができる。このようにすれば、組立状態を容易に検出することができる。

0067

一方、図10に示す例では、押圧領域842の左側にずれるように設けられた、破線で示す押圧領域844についても図示している。このような位置関係が生じているときには、設計時に意図した組立時の位置関係を満たしていないとみなすことができる。したがって、図10に示す押圧領域844の検出結果をもって、組立状態検出機構9における組立が完了していないとみなすことができる。

0068

なお、このとき、第1感圧センサー81から押圧領域844の位置情報を出力することができるので、ロボット1が備える制御装置50において、例えば、X軸方向における第2プレート92の位置ずれが発生している旨、報知するようにしてもよい。これにより、組立不良の原因を早期に認知させることができる。

0069

また、センサー用凸部926は、第2接続面920から突出するように設けられていればよいが、第2接続面920のうち、少なくともセンサー用凸部926の周囲よりも突出していればよい。

0070

図11は、図9に示す第1変形例とは別の例である。
図11に示す第2接続面920は、センサー用凸部926の周囲が+Z側に凹没している以外、図9に示す第2接続面920と同様である。つまり、図11に示すセンサー用凸部926は、その周囲が凹没しているものの、その周囲を基準にしたときには突出している。このようなセンサー用凸部926であっても、第1感圧センサー81を押圧することができる。
以上のような第1変形例においても、前記実施形態と同様の効果が得られる。

0071

(第2変形例)
図12および図13は、それぞれ図4に示す組立状態検出機構の第2変形例を示す平面図である。

0072

以下、第2変形例について説明するが、以下の説明では、前述した第1変形例と異なる構成について説明し、同様の構成についてはその説明を省略する。

0073

第2変形例は、第2プレート92のセンサー用凸部926の形状が異なる以外、第1変形例と同様である。

0074

前述した第1変形例に係るセンサー用凸部926の先端面の形状は、図10に示すように、円形をなしている。このため、図10に示す押圧領域842の形状も円形となる。円は、等方形状であることから、このような先端面を有するセンサー用凸部926では、第1プレート91に対する第2プレート92の相対的な回転を検出することができないという課題がある。

0075

そこで、第2変形例では、センサー用凸部926の先端面の形状を、長方形としている。このため、このようなセンサー用凸部926によって第1感圧センサー81が押圧されると、感圧層84には、センサー用凸部926の先端面の形状に対応する押圧領域842aが生じる。この押圧領域842aの形状は、図12に示すように、X軸方向に延在する長軸842Xを有する長方形となる。長方形は、異方形状であることから、このような押圧領域842aを検出することができれば、第1プレート91に対する第2プレート92の相対的な回転を検出することができる。

0076

なお、センサー用凸部926の先端面の形状は、上述した形状に限定されず、いかなる形状であってもよい。
例えば、センサー用凸部926は、1つに限定されず、複数であってもよい。

0077

図13に示す感圧層84には、第2プレート92に設けられた2つのセンサー用凸部926に基づき、互いに離間した2つの押圧領域842bが生じる。2つの押圧領域842bは、図13に示すように、X軸に平行な配列軸842X’に沿って並んでいる。したがって、このような2つの押圧領域842bを検出することができれば、第1プレート91に対する第2プレート92の相対的な回転を検出することができる。

0078

以上のような第2変形例においても、前記実施形態および第1変形例と同様の効果が得られる。

0079

<第2実施形態>
次に、第2実施形態に係る組立状態検出機構について説明する。

0080

図14および図15は、それぞれ第2実施形態に係る組立状態検出機構を示す断面図である。以下、第2実施形態について説明するが、以下の説明では、前記実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。なお、図14および図15では、前記実施形態と同様の構成について、同一の符号を付している。

0081

本実施形態は、組立状態検出機構9が第2感圧センサーを有している以外、前記実施形態と同様である。

0082

すなわち、前述した第1変形例では、第2プレート92がセンサー用凸部926を備えているのに対し、本実施形態に係る組立状態検出機構9は、図14に示すように、センサー用凸部926に代えて、第2プレート92の第2接続面920に設けられた第2感圧センサー82を備えている。つまり、本実施形態では、センサー用凸部926が、第2接続面920の面内において外圧の分布を検出する第2感圧センサー82に代替されている。したがって、第2感圧センサー82は、第2接続面920から突出するように設けられている。

0083

このような第2感圧センサー82を設けることにより、第1プレート91と第2プレート92との組立状態においては、第1感圧センサー81だけでなく、第2感圧センサー82においても、対向する第1感圧センサー81による外圧の印加を検出することができる。その結果、第1感圧センサー81の検出結果と第2感圧センサー82の検出結果とを比較しながら組立状態を評価することが可能になる。したがって、組立状態をより正確に検出することができる。

0084

なお、第2感圧センサー82の構成は、例えば、前述した第1感圧センサー81の構成と同様である。

0085

また、第1接続面910を基準にしたときの第1感圧センサー81の最大高さをh1とし、第2接続面920を基準にしたときの第2感圧センサー82の最大高さをh2としたとき、第1感圧センサー81の最大高さh1は、第2感圧センサー82の最大高さh2と異なることが好ましい。具体的には、第1感圧センサー81の最大高さh1は、第2感圧センサー82の最大高さh2より低くてもよいが、図14では、最大高さh2より高くなっている。

0086

より具体的には、図14に示す組立状態検出機構9は、第1接続面910上に設けられたスペーサー911をさらに備えている。そして、スペーサー911は、第1感圧センサー81と第1接続面910との間に介挿されている。これにより、スペーサー911の厚さの分、最大高さh1が最大高さh2より高くなっている。

0087

換言すると、第1接続面910および第2接続面920を平面視したとき、第1感圧センサー81が占める範囲における最大厚さと、第2感圧センサー82が占める範囲における最大厚さと、が異なっている。

0088

これにより、例えば図15に示すように、第1感圧センサー81に対する第2感圧センサー82の位置が、図14の状態に比べてX軸方向にずれるような組立不良が発生した場合、その組立不良を検出することが可能になる。

0089

仮に、最大高さh1と最大高さh2とが等しい場合、図15に示すようなX軸方向のずれが生じたとき、第1感圧センサー81は第2接続面920で押圧され、かつ、第2感圧センサー82は第1接続面910で押圧されることになる。この場合、第1感圧センサー81および第2感圧センサー82の双方において外圧の印加が検出される。このため、その場合、図14に示すような、X軸方向のずれが発生していない、正常な組立状態にあるのか、あるいは、図15に示すような、X軸方向のずれが発生した、異常な組立状態にあるのか、を判断することができないという問題が発生する。

0090

これに対し、最大高さh1と最大高さh2とが異なっている場合には、図15に示すようなX軸方向のずれが生じたとき、第1感圧センサー81は第2接続面920で押圧される一方、第2感圧センサー82は押圧されない。つまり、第2感圧センサー82は、図15に示すように、第1接続面910に届かない。このため、第1感圧センサー81では外圧の印加が検出される一方、第2感圧センサー82では外圧の印加が検出されない。したがって、第1感圧センサー81の検出結果と第2感圧センサー82の検出結果とを比較することにより、組立ずれが生じているか否かを判断することが可能になる。

0091

以上のような第2実施形態においても、前記実施形態やその変形例と同様の効果が得られる。

0092

<第3実施形態>
次に、第3実施形態に係る組立状態検出機構について説明する。

0093

図16ないし図18は、それぞれ第3実施形態に係る組立状態検出機構を示す斜視図である。以下、第3実施形態について説明するが、以下の説明では、前記実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。なお、図16ないし図18では、前記実施形態と同様の構成について、同一の符号を付している。

0094

本実施形態は、組立状態検出機構9A、9B、9Cが前述したツールチェンジャーとは異なる用途に用いられる機構であること以外、前記実施形態と同様である。

0095

図16に示す組立状態検出機構9Aは、いわゆるロータリーテーブル治具を装着した治具回転支持体である。かかる組立状態検出機構9Aは、ロータリーテーブル91A(第1部品)と、ロータリーテーブル91Aの第1接続面910Aに載置される治具ブロック92A(第2部品)と、第1接続面910A上に設けられている第1感圧センサー81と、を備えている。そして、第1接続面910Aに治具ブロック92Aを載置した状態、すなわち組立状態とするとき、第1感圧センサー81は、治具ブロック92Aと重なる位置に配置されている。

0096

これにより、治具ブロック92Aが載置されているとき、その重量に基づいて第1感圧センサー81が押圧されることになる。そして、第1感圧センサー81から出力される外圧の分布に基づき、第1接続面910Aに対する治具ブロック92Aの載置状態を検出することができる。

0097

以上のような組立状態検出機構9Aによれば、構成が簡素であるにもかかわらず、治具ブロック92Aの有無や治具ブロック92Aの位置および姿勢等の載置状態を検出可能な治具回転支持体を低コストで実現することができる。

0098

図17に示す組立状態検出機構9Bは、いわゆる搬送機構である。かかる組立状態検出機構9Bは、直動機構であるリニアガイド90Bと、リニアガイド90Bによって直線状に移動可能な載置台91B(第1部品)と、載置台91Bの第1接続面910Bに載置されるトレイ92B(第2部品)と、第1接続面910B上に設けられている第1感圧センサー81と、を備えている。そして、第1接続面910Bにトレイ92Bを載置した状態、すなわち組立状態とするとき、第1感圧センサー81は、トレイ92Bと重なる位置に配置されている。

0099

これにより、トレイ92Bが載置されているとき、その重量に基づいて第1感圧センサー81が押圧されることになる。そして、第1感圧センサー81から出力される外圧の分布に基づき、第1接続面910Bに対するトレイ92Bの載置状態を検出する。この際、第1感圧センサー81の位置を適宜設定することにより、トレイ92Bの載置状態に応じて第1感圧センサー81における外圧の分布を異なるようにしてもよい。これにより、トレイ92Bが目的とする位置および姿勢で載置されているか否かを検出することもできる。

0100

以上のような組立状態検出機構9Bによれば、構成が簡素であるにもかかわらず、トレイ92Bの有無やトレイ92Bの位置および姿勢等の載置状態を検出可能な搬送機構を低コストで実現することができる。

0101

図18に示す組立状態検出機構9Cは、基板等を収納するマガジンラックとそれを載置するための載置台とを備えるマガジンラック支持機構である。かかる組立状態検出機構9Cは、載置台91C(第1部品)と、載置台91Cの第1接続面910Cに載置されるマガジンラック92C(第2部品)と、第1接続面910C上に設けられている第1感圧センサー81と、を備えている。そして、第1接続面910Cにマガジンラック92Cを載置した状態、すなわち組立状態とするとき、第1感圧センサー81は、マガジンラック92Cと重なる位置に配置されている。

0102

これにより、マガジンラック92Cが載置されているとき、その重量に基づいて第1感圧センサー81が押圧されることになる。そして、第1感圧センサー81から出力される外圧の分布に基づき、第1接続面910Cに対するマガジンラック92Cの載置状態を検出することが可能である。その結果、マガジンラック92Cが目的とする位置および姿勢で載置されているか否かを検出することもできる。

0103

以上のような組立状態検出機構9Cによれば、構成が簡素であるにもかかわらず、マガジンラック92Cの有無およびマガジンラック92Cの位置および姿勢等の載置状態を検出可能なマガジンラック支持機構を低コストで実現することができる。

0104

以上のような第3実施形態においても、前記実施形態やその変形例と同様の効果が得られる。

0105

<第4実施形態>
次に、第4実施形態に係る物体検出機構について説明する。

0106

図19は、第4実施形態に係る物体検出機構を示す斜視図である。以下、第4実施形態について説明するが、以下の説明では、前記実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。

0107

図19に示す物体検出機構9Dは、前述した第2部品である第2プレート92、トレイ92B、マガジンラック92C等に代えて、ワークWを用いるようにした以外、前記第2、第3実施形態や変形例に係る組立状態検出機構9、9A、9B、9Cと同様である。すなわち、物体検出機構9Dは、第2部品ではなく、任意の物体を検出する機構である点において、組立状態検出機構9、9A、9B、9Cと異なっている。

0108

図19に示す物体検出機構9Dは、載置台91D(第1部品)と、載置台91D上に設けられている2つの第1感圧センサー811、812と、を備えている。そして、載置台91Dの第1接続面910Dに物体であるワークWを載置した状態において、第1感圧センサー811、812は、ワークWと重なる位置に配置されている。

0109

これにより、ワークWが載置されているとき、その重量に基づいて第1感圧センサー811、812が押圧されることになる。そして、第1感圧センサー811、812から出力される外圧の分布に基づき、第1接続面910DにおけるワークWを検出する。これにより、ワークWの有無を検出することができる。

0110

以上のように、本実施形態に係る物体検出機構9Dは、第1接続面910Dを有する載置台91D(第1部品)と、第1接続面910D上に設けられ、マトリックス状に配列している個別電極83を備える第1感圧センサー811、812と、を有している。そして、このような物体検出機構9Dは、物体であるワークWによって押圧されることにより、第1感圧センサー811、812から出力される外圧の分布に基づき、第1接続面910DにおけるワークWを検出する。

0111

このような物体検出機構9Dによれば、構成が簡素であるにもかかわらず、ワークWの検出が必要な機構の低コスト化を容易に図ることができる。

0112

また、前述したように、第1感圧センサー811、812は、外圧の分布を検出可能なセンサーであることから、例えば、第1接続面910DとワークWとの間に異物が介在したりするような、相互の位置関係をあらかじめ想定しづらい不具合が発生した場合でも、異常として検出することが可能である。

0113

また、本実施形態は、2つの第1感圧センサー811、812を備えているが、このうち、第1感圧センサー811は、その全体がワークWと重なる位置に配置されている。一方、第1感圧センサー812は、その機能部86の半分程度がワークWと重なる位置に配置されている。具体的には、ワークWを正常な位置に載置した場合に、第1感圧センサー812の機能部86の半分程度がワークWと重なるように配置されている。このように設定することで、第1感圧センサー812における外圧の検出結果に基づいて、物体検出機構9Dは、第1接続面910Dにおいて、ワークW(物体)と第1感圧センサー812とが接した位置を検出する。つまり、第1感圧センサー812から出力される外圧の分布に基づき、機能部86とワークWとの重なりが半分程度であると推定される場合、ワークWが正常な位置に載置されているとみなすことができ、一方、第1感圧センサー812からの検出結果に基づき、機能部86とワークWとの重なりが半分程度以外であると推定される場合には、ワークWが正常ではない位置に載置されているとみなすことができる。

0114

このような物体検出機構9Dによれば、構成が簡素であるにもかかわらず、ワークWの高精度な位置検出を低コストで実現することができる。

0115

以上、本発明の組立状態検出機構、物体検出機構およびロボットを図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、前記実施形態には、他の任意の構成物が付加されていてもよい。さらに、2つの前記実施形態を組み合わせるようにしてもよい。

0116

1…ロボット、9…組立状態検出機構、9A…組立状態検出機構、9B…組立状態検出機構、9C…組立状態検出機構、9D…物体検出機構、10…ロボットアーム、11…アーム、12…アーム、13…アーム、14…アーム、15…アーム、16…アーム、17…ハンド、50…制御装置、51…制御部、52…記憶部、53…I/F、80…センサー基板、80a…上面、81…第1感圧センサー、82…第2感圧センサー、83…個別電極、84…感圧層、85…共通電極、86…機能部、87…保護フィルム、90B…リニアガイド、91…第1プレート、91A…ロータリーテーブル、91B…載置台、91C…載置台、91D…載置台、92…第2プレート、92A…治具ブロック、92B…トレイ、92C…マガジンラック、110…基台、130…駆動部、131…角度センサー、170…駆動部、171…本体、172…把持部、173…把持力センサー、800…センサー単位、811…第1感圧センサー、812…第1感圧センサー、842…押圧領域、842X…長軸、842X’…配列軸、842a…押圧領域、842b…押圧領域、844…押圧領域、910…第1接続面、910A…第1接続面、910B…第1接続面、910C…第1接続面、910D…第1接続面、911…スペーサー、912…嵌合凸部、914…位置決め穴、920…第2接続面、922…嵌合凹部、924…位置決めピン、926…センサー用凸部、1721…指部、W…ワーク、h1…高さ、h2…高さ

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