教导位置设定方法以及教导位置设定装置

摘要

方法包括：反复进行从当前的教导位置水平移动第1部件并使之朝向第2部件下降的一系列动作直至能够插入至插入孔为止的工序；取得能够将第1部件插入至插入孔的位置作为实际初始插入位置的工序；基于当前的教导位置与实际初始插入位置来取得临时中心位置的工序；实施使第1部件以从通过临时中心位置的第1方向第1侧接近临时中心位置的方式移动并朝向第2部件下降的一系列动作以及从该方向第2侧进行的同样的一系列动作来取得第1部件被插入至插入孔的2个极限位置的工序；以及取得所取得的极限位置的中央位置作为新的教导位置的工序。

说明书

技术领域

本发明涉及教导位置设定方法以及教导位置设定装置。

背景技术

在将电子部件的导线自动插入至基板的插入孔时，存在即便将抓着电子部件的手部移动至预先决定的教导位置并在此进行插入动作也无法将导线插入至插入孔的情况。专利文献1公开了一种当在基板组装的实用时无法插入导线的情况下更新学习教导位置的技术。在该技术中，在教导位置附近的多个位置尝试插入动作。将能够插入的1个以上位置数据的平均值作为新的教导位置。

专利文献1：日本特开平8-148893号公报

根据插入孔相对于导线的尺寸差，存在能够将导线插入至插入孔的位置范围。然而，在上述的例子中，存在多个位置的平均值成为偏离了该位置范围的中心的位置的可能性，存在即便更新也在此后的作业中无法插入的可能性。因此，需要重复插入动作的试错，另外，若不重复则无法使教导位置接近可插入范围的中心。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于，提供在将第1部件向第2部件自动插入时能够容易地使教导位置接近可插入的位置范围的中心的方法以及装置。

本发明的一个方式所涉及的教导位置设定方法是设定部件插入装置的教导位置的方法，该部件插入装置进行将第1部件插入至第2部件的插入孔的作业，该教导位置设定方法具备：

部件下降工序，把持上述第1部件，使上述第1部件移动至当前的教导位置并朝向上述第2部件的上述插入孔下降；和

修正工序，当在上述部件下降工序中无法将上述第1部件插入至上述插入孔的情况下，修正上述当前的教导位置，

上述修正工序包括：

探查工序，反复进行从上述当前的教导位置水平移动所把持的第1部件并使该第1部件朝向上述第2部件下降的一系列动作，直至能够将上述第1部件插入至上述插入孔为止；

初始插入位置取得工序，取得在上述探查工序中能够将上述电子部件插入至上述插入孔的位置作为实际初始插入位置；

临时中心取得工序，基于上述当前的教导位置与上述实际初始插入位置来取得临时中心位置；

极限位置取得工序，实施使上述第1部件以从通过上述临时中心位置的水平的第1方向的第1侧接近上述临时中心位置的方式移动并朝向上述第2部件下降的一系列动作、和使上述第1部件以从上述第1方向的第2侧接近上述临时中心的方式移动并朝向上述第2部件下降的一系列动作，来取得上述第1部件被插入至上述插入孔的2个极限位置；以及

教导位置取得工序，取得所取得的极限位置的中央位置作为新的教导位置。

根据上述结构，并不是取得在探查工序中能够插入第1部件的位置直接作为新的教导位置，而是基于该实际初始插入位置取得临时中心位置，并将该临时中心位置作为基准来尝试再次将第1部件插入至第2部件的作业。一边使第1部件以从水平的第1方向的两侧接近临时中心位置的方式移动一边执行尝试，由此取得能够插入至第2部件的2个极限位置。取得该极限位置的中央作为新的教导位置。由此，能够使教导位置接近可将第1部件插入至插入孔的位置范围的中心，能够抑制此后发生无法插入第1部件的情况。

本发明的一个方式所涉及的教导位置设定装置是设定部件插入装置的教导位置的装置，该部件插入装置进行将第1部件插入至第2部件的插入孔的作业，其中，该教导位置设定装置具备：

机械臂；

手部，被安装于上述机械臂的前端部并把持上述第1部件；以及

控制装置，控制上述机械臂以及上述手部的动作，

上述控制装置构成为：利用上述手部把持上述第1部件，使上述第1部件移动至预先存储的当前的教导位置并使上述第1部件朝向上述第2部件的上述插入孔下降，在无法将上述第1部件插入至上述插入孔的情况下，修正上述当前的教导位置，

上述控制装置构成为：在修正上述当前的教导位置时，

控制上述机械臂以便反复进行从上述当前的教导位置水平移动上述手部所把持的上述第1部件并使该第1部件朝向上述第2部件下降的一系列动作，直至能够插入至上述插入孔为止，

取得能够将上述第1部件插入至上述插入孔的位置作为实际初始插入位置，

基于上述当前的教导位置与上述实际初始插入位置来取得临时中心位置，

控制上述机械臂以便实施使上述第1部件以从通过上述临时中心位置的水平的第1方向的第1侧接近上述临时中心位置的方式移动并朝向上述第2部件下降的一系列动作、和使上述第1部件以从上述第1方向的第2侧接近上述临时中心位置的方式移动并朝向上述第2部件下降的一系列动作，

取得上述第1部件被插入至上述插入孔的2个极限位置，

取得所取得的极限位置的中央位置作为新的教导位置。

根据上述结构，能够获得与上述的方法同样的作用。

根据本发明，在将第1部件向第2部件的插入孔自动插入时，能够容易地使教导位置接近可插入的位置范围的中心。

附图说明

图1是表示实施方式所涉及的部件插入装置或教导位置设定装置的结构的主视图。

图2是表示手部(hand)的后视图。

图3是表示部件插入装置或教导位置设定装置的控制系统的框图。

图4是导线与插入孔的关系以及可插入范围的说明图。

图5是表示在部件插入装置向作业现场交付时执行的教导位置设定方法的一个例子的流程图。

图6是表示在部件插入装置涉及的部件插入作业中执行的教导位置设定方法的一个例子的流程图。

图7是表示修正工序的流程图。

图8是探查工序以及临时中心取得工序的说明图。

图9是极限位置取得工序以及教导位置取得工序的说明图。

具体实施方式

以下，参照附图对实施方式进行说明。对在所有附图中相同或者对应的构件标注相同的附图标记并省略重复的详细说明。

图1是表示实施方式所涉及的部件插入装置1的结构的主视图。作为一个例子，部件插入装置1进行将电子部件90的导线92插入至形成于基板95的插入孔96的作业。部件插入装置1具备双臂机器人2、第1手部5以及第2手部6，双臂机器人2具备基台21、第1机械臂3以及第2机械臂4(以下，简称为“臂”)。第1臂3以及第2臂4为水平多关节型。第1臂3具备：第1基端臂31，相对于基台21连结为能够绕铅垂的第1轴L1摆动；第1前端臂32，与第1基端臂31的前端部连结为能够绕铅垂的第2轴L2a摆动；第1腕臂部33，与第1前端臂32的前端部连结为能够沿铅垂方向升降；以及第1安装部34，与第1腕臂部33的下端部连结为能够绕铅垂的第3轴L3a摆动。与第1臂3同样，第2臂4也具备第2基端臂41、第2前端臂42、第2腕臂部43以及第2安装部44。第2基端臂41能够相对于基台21绕第1轴L1摆动，第2前端臂42能够相对于第2基端臂41绕第2轴L2b摆动，第2安装部44能够相对于第2腕臂部43绕第3轴L3b摆动。根据该结构，第1手部5以及第2手部6能够相互独立地变更三维的位置。

第1手部5以及第2手部6基本上具有相同的构造。第1手部5具有固定于第1安装部34的基部51、能够相对于基部51绕水平的手部轴Lha旋转的旋转部52、以及安装于旋转部52并把持电子部件90的1个以上(例如8个)第1把持部53。与第1手部5同样，第2手部6也具有基部61、旋转部62以及1个以上第2把持部64，基部61固定于第2安装部44，旋转部62能够相对于基部61绕水平的手部轴Lhb旋转。

图2是表示第1手部5的后视图。这里仅说明第1手部5的结构而省略与第2手部6相关的说明。如图1以及图2所示，基部51具有铅垂延伸的板状的铅垂部51a。基部61也同样具有铅垂部61a。在铅垂部51a的背面安装有对旋转部52进行旋转驱动的旋转促动器59，在铅垂部51a的正面侧配置有旋转部52。作为一个例子，旋转部52形成为圆盘状，旋转部52的中心轴与第1手部轴Lha被定位成同轴状。1个以上把持部53从旋转部52的周边部以放射状延伸。在图示例中，8个把持部53被配置为在旋转部52的周向上空开相等间隔，第1手部5整体形成为舵状。把持部53的构造以及把持部53对电子部件90的把持方法不特别限定。作为一个例子，把持部53具有能够相互接近或者分离的一对夹爪，能够通过使一对夹爪接近来把持电子部件90，并能够通过使一对夹爪分离来放开所把持的电子部件90。

图3是表示实施方式所涉及的部件插入装置1的控制系统的结构的框图。如图3所示，部件插入装置1具备控制器70。作为一个例子，控制器70被收纳于双臂机器人2的基台21(参照图1)。控制器70具备：存储器，存储有将导线92插入至基板90的作业的执行所涉及的程序；CPU，执行存储于存储器的程序；以及接口，与由该程序控制的各种促动器36～39、46～49、58、59、68、69连接。

通过控制器70的控制，使手部5、6所把持的电子部件90移动至程序所记述(即存储于存储器)的教导位置，并使电子部件90朝向基板95下降。由此，电子部件90的导线92被自动插入至基板95的插入孔96。

图4示出了导线92与插入孔96的关系。为了允许导线92的插入，插入孔96的俯视形状大于导线92的剖面形状。基于插入孔92与导线96的尺寸差来决定能够在使电子部件90下降时插入导线92的位置范围的形状以及大小。以下，将该位置范围称为“可插入范围H”。在图4所示的例子中，导线92以及插入孔96的剖面为圆形，可插入范围H为圆形。若教导位置进入可插入范围H内，则能够将导线92插入至插入孔96。在将作业用程序存储于控制器70时，基于基板95以及电子部件90的CAD数据等将教导位置初始设定为收敛于该可插入范围H内。以下，将该初始设定的理想的教导位置称为“初始教导位置”。

然而，存在将部件插入装置1实际交付至作业现场，即便使电子部件90从初始教导位置下降也因某些因素(基板95的定位误差、基板95的加工误差、电子部件90的加工误差、电子部件90相对于手部5、6的位置误差等)而无法将电子部件90插入至基板95的插入孔96的情况。为了应对这样的情况而使部件插入装置1实际应用，还存储有供控制器70自动修正教导位置的修正用程序。由此，上述的部件插入装置1还起到作为设定教导位置的教导位置设定装置的作用。

另外，还存在即便在实际应用之前修正教导位置，当使电子部件90从当前存储于存储器的教导位置下降时也因上述同样的因素而无法再次将电子部件90插入至插入孔96的情况。为了能够应对这样的情况而通过修正用程序自动地修正教导位置并进行更新。

控制器70通过执行这样的修正用程序来实施设定教导位置的教导位置设定方法。教导位置设定方法能够在向作业现场交付时的初始教导位置的修正中利用，也能够在插入作业中的教导位置的更新学习中利用。无论如何，在即便参照当前存储于存储器的教导位置(当前的教导位置A)也无法将电子部件90插入至插入孔96的情况下，能够修正该当前的教导位置A而将电子部件90插入至插入孔96。在向作业现场的交付时，“当前的教导位置A”成为初始教导位置。

图5～图7是表示教导位置设定方法的流程图。图5表示在部件插入装置1向作业现场交付时实施的处理，图6表示在部件插入装置1涉及的部件插入作业的执行中实施的处理。

参照图5，如上述那样设定初始教导位置(初始教导位置设定工序S10)。这里，初始教导位置成为当前的教导位置A。然后，利用手部5、6把持电子部件90，使电子部件90移动至作为当前的教导位置A的初始教导位置，并使电子部件90朝向基板95的插入孔96下降(部件下降工序S11)。这里的部件下降工序S11是尝试在初始教导位置是否能够将电子部件90插入至基板95的尝试工序。

当在部件下降工序(尝试工序)S11中能够将电子部件90插入至基板95的情况下(S12：是)，不需要教导位置的修正。维持初始教导位置(S13)，结束教导位置设定方法。当在部件下降工序(尝试工序)S11中无法将电子部件90插入至基板95的情况下(S12：否)，维持原状则无法将部件插入装置1实际应用。鉴于此，执行修正教导位置的修正工序S50。

如图7所示，修正工序S50包括探查工序S51、初始插入位置取得工序S52、临时中心取得工序S53、极限位置取得工序S54以及教导位置取得工序S55。

参照图8，在探查工序S51中，反复进行使电子部件90从当前的教导位置A沿着预先决定的探查轨迹P以电子部件90向上方偏离基板95的状态水平移动并使电子部件90朝向基板下降这一系列的动作，直至将电子部件90插入至插入孔96为止。在图示例中，作为探查轨迹P的形状而示出了漩涡状，但形状不特别限定。在无法将电子部件90插入至插入孔96时，使电子部件90沿着探查轨迹P移动微小的量。换言之，在探查工序S51中探查可否插入的多个探测位置S被设定为沿着探查轨迹P空开微小的间隔。

在初始插入位置取得工序S52中，取得在该探查工序S51中能够将电子部件90插入至插入孔96的位置作为实际初始插入位置B。执行修正工序S50意味着当前的教导位置A脱离了可插入范围H。实际初始插入位置B在该可插入范围H内被定位在该范围H的外缘部。

在临时中心取得工序S53中，基于当前的教导位置A与实际初始插入位置来取得临时中心位置C。更具体而言，将通过当前的教导位置A与实际初始插入位置B的线Q上的、从实际初始插入位置B向与当前的教导位置A相反的一侧远离了规定偏移量R的位置设定为临时中心位置C。鉴于能够预先掌握的可插入范围H的尺寸，偏移量R被设定为能够将临时中心位置C收敛在可插入范围H内的量。

参照图9，在本实施方式所涉及的极限位置取得工序S54中，取得水平的第1方向(以下，亦称为X方向)的第1侧(附图左侧)与第2侧(附图右侧)这2处、以及与第1方向正交的水平的第2方向(以下，亦称为Y方向)的第1侧(附图上侧)与第2侧(附图下侧)这2处合计4处的限定位置。

关于X方向第1侧，设想通过临时中心位置C并沿X方向延伸的假想直线SX。使电子部件90在从临时中心位置C沿着该假想直线SX向第1侧远离了规定距离的位置朝向基板95下降。作为一个例子，该规定距离被设定为与可插入范围H的直径等同。如果无法插入电子部件90，则以从此处沿着假想直线SX向临时中心位置C接近微小的量的方式移动，并使电子部件90朝向基板95下降。反复进行该一系列的动作直至电子部件90被插入至插入孔96为止。若电子部件90被插入至插入孔96，则取得此时的电子部件90的位置作为X方向第1侧的极限位置DX1。

针对X方向第2侧、Y方向第1侧、Y方向第2侧也同样。关于Y方向第1侧以及第2侧，设想通过临时中心位置C并沿Y方向延伸的假想直线SY。取得X方向第2侧的极限位置DX2、Y方向第1侧的极限位置DY1、以及Y方向第2侧的极限位置DY2。4个极限位置DX1、DX2、DY1、DY2与上述的实际初始插入位置B同样，被设定于可插入范围H的外缘部。

在教导位置取得工序S55中，取得所取得的极限位置的中央位置E作为新的教导位置。中央位置E的X方向位置是X方向上的2个极限位置DX1、DX2的中央。中央位置E的Y方向位置是Y方向上的2个极限位置DY1、DY2的中央。这样求出的中央位置E被重新设定为教导位置来代替当前的教导位置A。

这样设定的新的教导位置(中心位置E)被设定在与可插入范围H的真正的中心接近的位置。因此，在将部件插入装置1实际应用时，能够抑制发生无法再次插入电子部件90这一情况。

参照图6，在借助部件插入装置1的部件插入作业中，也利用手部把持电子部件90使之移动至当前的教导位置A，并使电子部件90朝向基板95的插入孔96下降(部件下降工序S21)。这里的部件下降工序S21是部件插入作业中的作业工序。当在部件下降工序(作业工序)S21中能够将电子部件90插入至基板95的情况下(S22：是)，维持当前的教导位置A(S23)。为了将接下来的电子部件90插入至插入孔96，继续部件插入作业。当在部件下降工序(作业工序)S21中无法将电子部件90插入至基板95的情况下(S22：否)，与上述同样，执行修正教导位置的修正工序S50(参照图7)。

在修正工序S50的教导位置取得工序S55中，若取得中心位置E，则所取得的中央位置E被更新设定为新的教导位置E来代替当前的教导位置A。在更新后，返回至图6的流程，基于新的教导位置E来实施部件插入作业。

这样设定的新的教导位置(中心位置E)也被设定在与可插入范围H的真正的中心接近的位置。因此，在部件插入装置1再次实际应用时，能够抑制发生无法插入电子部件90这一情况。

以上对本发明的实施方式进行了说明，但上述结构在本发明的范围内能够适当地变更、删除以及/或者追加。例如，可以在极限位置取得工序S54中导出X方向2处或Y方向2处的极限位置，并在教导位置取得工序S55中取得2个极限位置的中央位置作为教导位置。在上述实施方式中，能够使教导位置更接近中心，在该变形例中能够迅速地进行教导位置的设定。另外，假设将电子部件插入至基板，但进行插入的一侧的部件亦即第1部件以及被插入的一侧的部件亦即第2部件并不限定于电子部件以及基板。

附图标记说明：

S10…初始教导位置设定工序；S11…部件下降工序(尝试工序)；S21…部件下降工序(作业工序)；S50…修正工序；S51…探查工序；S52…初始插入位置取得工序；S53…临时中心取得工序；S54…极限位置取得工序；S55…教导位置取得工序。