CN102674003B - 生产系统、加工物品制造方法和容器搬运方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及生产系统、加工物品制造方法、以及容器搬运方法，该生产系统包括：制品供给装置，制品供给装置具有并排设置的搬运机构，搬运机构将每个都存储有制品的容器分别搬运到制品供给位置；运送装置，运送装置抓握并且运送在供给位置处的容器和制品；以及控制装置，控制装置使得：制品供给装置操作以仅选择多个搬运机构中的一个搬运机构并且将选定的搬运机构的容器搬运到供给位置；运送装置操作以抓握在被搬运到供给位置的容器中的制品并且将制品运送到搬运位置；以及运送装置操作以抓握被搬运到供给位置的容器并且将容器从供给位置运送到位于用于多个搬运机构中的不同搬运机构的制品供给位置上方的搬运位置。

Description

生产系统、加工物品制造方法和容器搬运方法

技术领域

本发明涉及生产系统、加工物品制造方法、以及容器搬运方法。

背景技术

日本特开第2008-272886号公报公开了一种拾取机器人，该机器人能够从多个容器盒中拾取工件，在所述容器盒中容纳有工件。容器盒经由均沿同一方向设置的多条搬运线被搬运到相应搬运线的末端(不存在拾取机器人)。

本发明的目的是提供一种能够降低单件工时的生产系统、加工物品制造方法、以及容器搬运方法。

发明内容

为实现上述目的，本发明的第一方面提供了一种生产系统，该生产系统包括：制品供给装置，所述制品供给装置具有并排设置的多个搬运机构，所述搬运机构分别将容器搬运到制品供给位置，每个所述容器都存储有制品；运送装置，所述运送装置构造为抓握并运送在所述制品供给位置的所述容器以及被存储在所述容器中的所述制品；以及控制装置，所述控制装置构造为控制所述制品供给装置和所述运送装置的操作，其中所述控制装置具有：使所述制品供给装置仅选择所述多个搬运机构中的一个搬运机构并且将选定的所述搬运机构的所述容器搬运到所述制品供给位置的功能；使所述运送装置抓握在被搬运到所述制品供给位置的所述容器中的所述制品并且将被抓握的所述制品运送到预定搬运位置P1的功能；以及使所述运送装置抓握被搬运到所述制品供给位置的所述容器并且将所述容器从所述制品供给位置运送到位于所述多个搬运机构中的不同搬运机构的制品供给位置上方的预定搬运位置P2的功能。

在根据本发明的第一方面的生产系统中，优选的是，经过所述制品供给位置上方的所述容器的下端以比其它容器的上端更低的高度移动。

在根据本发明的第一方面的生产系统中，优选的是，所述搬运位置P2高于所述搬运机构的搬运平面并且低于所述搬运位置P1。

在根据本发明的第一方面的生产系统中，优选的是，搬运运输机构造为沿与所述搬运机构的搬运方向相交的方向搬运所述制品，其中所述搬运位置P1设置成处于所述搬运运输机的搬运平面上。

在根据本发明的第一方面的生产系统中，可能的是，运送装置具有：第一抓握爪，所述第一抓握爪构造为抓握所述容器；以及第二抓握爪，所述第二抓握爪设置在所述第一抓握爪中并且构造为抓握所述制品。

在根据本发明的第一方面的生产系统中，可能的是，所述制品是都布置在板状隔块上的部件中的一个；并且所述部件沿竖直方向堆叠在彼此上面，其中所述隔块插设在所述部件之间，并且所述部件被存储在所述容器中。

在根据本发明的第一方面的生产系统中，可能的是，所述制品供给装置还具有提升机构，所述提升机构构造为将所述部件中的一个向上移动到预定高度。

在根据本发明的第一方面的生产系统中，优选的是，经过所述制品供给位置上方的所述容器的下端以比所述搬运位置P1更低的高度移动。

为了实现以上目的，本发明的第二方面提供一种加工物品制造方法，该方法利用被供应的制品，该方法包括：选择并排设置的多个搬运机构中的仅一个搬运机构并且将选定的所述搬运机构的容器搬运到制品供给位置的步骤；利用运送装置抓握存储在被搬运到所述制品供给位置的所述容器中的所述制品并且将被抓握的所述制品运送到预定搬运位置P1的步骤；以及利用运送装置抓握被搬运到所述制品供给位置的所述容器并且将所述容器从所述制品供给位置运送到位于所述多个搬运机构中的不同搬运机构的制品供给位置上方的预定搬运位置P2的步骤。

为实现上述目的，本发明的第三方面提供了一种容器搬运方法，该方法包括：将多个容器沿第一方向搬运到相应的等待位置的第一步骤，所述多个容器的每个都存储有制品；将已经被搬运到所述等待位置的所述多个容器中的仅一个容器沿搬运方向搬运到位于所述等待位置的下游侧的制品供给位置的第二步骤；以及在取出被存储在位于所述制品供给位置的所述容器中的制品之后将所述容器向上移动并且将被取出的所述制品沿与所述第一方向相交的第二方向搬运的第三步骤。

发明效果

根据一个实施方式的生产系统、加工物品制造方法以及容器搬运方法能够降低单件工时。

附图说明

图1是具有根据一个实施方式的生产系统的生产装置的构造图；

图2A是生产系统的平面图；

图2B是生产系统的局部省略的前视图；

图2C是生产系统的局部省略的侧视图；

图3是由生产系统的部件供给装置搬运的容器的立体图；

图4是示出了生产系统的部件供给装置的制品供给位置和等待位置的示意图；

图5是示出了生产系统的部件供给装置的提升机构的操作的示意图；

图6A是生产系统的机器人手的平面图；

图6B是生产系统的机器人手的前视图；

图6C是生产系统的机器人手的侧视图；

图7A是供生产系统的机器人手使用的第二抓握爪的平面图；

图7B是供生产系统的机器人手使用的第二抓握爪的前视图；

图7C是供生产系统的机器人手使用的第二抓握爪的侧视图；

图8是供生产系统的机器人手使用的第一气缸和第二气缸的操作回路图；

图9A是供生产系统的机器人臂使用的照相机的平面图；

图9B是供生产系统的机器人臂使用的照相机的前视图；

图9C是供生产系统的机器人臂使用的照相机的侧视图；以及

图10是示出了由生产系统的机器人搬运的容器的路径的示意图。

具体实施方式

在各附图中，一些与本说明书无关的部件可能未被示出。

参照图1，根据一个实施方式的生产系统10被应用于生产装置11，所述生产装置11用于生产(制造)例如诸如伺服放大器和和逆变器的马达控制装置(加工物品的例子)。

生产系统10例如可以将已经由搬运运输机12a从上游侧搬运的部件设置在运送托盘PLT上(参见图2A)。生产系统10例如还可以将另一部件安装到已经通过搬运运输机12a从上游侧搬运的部件上。然后，从生产系统10搬运的部件由搬运运输机12b搬运到下游侧，并且例如由用于后加工的另一生产系统20来加工(切割或装配)。

参照图2A到图2C，生产系统10包括部件供给装置(制品供给装置的一个例子)30、搬运运输机32、工业机器人(运送装置的一个例子，下文中简称为“机器人”)34、以及控制装置33。

部件供给装置30包括沿着搬运方向布置的多个搬运机构36a至36d、以及多个提升机构46a至46d。

所述多个搬运机构36a至36d中的每个都能够搬运容器C。

参见图3，容器C包括板状底部构件42、以及从底部构件42的上表面向上延伸的四个角形构件44a至44d(多个定位构件中的一个例子)。

在此，容器C存储例如产品的多个部件(制品的一个例子)P。部件P例如是用于马达控制装置的散热片。部件P分别被设置在板状隔块S上、堆叠在彼此上面并且被储存。隔块S沿着除竖直方向外的任意方向定位在由角形构件44a至44d预定的范围内。

多个容器C分别被搬运机构36a至36d沿着由图3中的箭头指示的方向搬运。

在图2A中示出的多个搬运机构36a至36d被设置成在相互之间存在间隔，并且这些搬运机构36a至36d沿着一个方向(第一方向)延伸。如图4中所示，搬运机构36a至36d中的每个都能将容器C沿着搬运方向移动到在下游端处的制品供给位置Ps1至Ps4的相应一个、或者移动到等待位置Pw1至Pw4的相应一个，所述等待位置Pw1至Pw4比制品供给位置Ps1至Ps4更低(位于沿搬运方向的上游侧)。

图2A中示出的提升机构46a至46d沿搬运方向分别进一步设置在搬运机构36a至36d的制品供给位置Ps1至Ps4的下游侧上。提升机构46a至46d中的每个都包括上下移动的支撑构件48。

每个支撑构件48都从已经被搬运到制品供给位置Ps1至Ps4的相应一个处的容器C的底部构件42下方的位置向上移动经过设置在底部构件42中的切除部51(见图3)，并且被使得与容器C中的最下端位置的一个隔块S的下表面相接触。如图5中所示，当支撑构件48进一步向上移动时，支撑构件48支撑容器C中的最下端位置的一个隔块S的下表面。因此，当支撑构件48向上移动时，堆叠在彼此上面的多个部件P也向上移动。因此，如图5中所示，被堆叠在彼此上面的部件P中的最上端位置的一个部件P以预定制品供给高度(预定高度)被供给。

搬运运输机32包括第一运输机部CV1、第二运输机部CV2和转向装置52。

第一运输机部CV1连接到图1中示出的搬运运输机12a的下游端，并且大致沿着与部件供给装置30的搬运机构36a至36d的搬运方向相同的方向延伸。如图2A中所示，第一输送机部CV1搬运运送托盘PLT。

第二运输机部CV2沿将部件供给装置30的提升机构46a至46d对齐的方向延伸，并且该第二运输机部的下游端连接到图1中示出的搬运运输机12b。具体地说，第二运输机部CV2沿着与部件供给装置30的搬运机构36a至36d的搬运方向相交的方向延伸。

转向装置52布置成邻近于第一输送机部CV1的下游端以及第二输送机部CV2的上游端。转向装置52可以接收由第一输送机部CV1搬运的运送托盘PLT，并且将接收到的运送托盘PLT搬运到第二运输机部CV2。

机器人34例如是具有六个关节轴的竖直关节机器人。机器人34设置成从部件供给装置30横跨第二运输机部CV2并且邻近于第一运输机部CV1和第二运输机部CV2。

如图6A至图6C所示，在机器人34的臂35的末端设有手54(参见图2C)。

参照图6B，手54包括均操作为打开和关闭的第一抓握爪56a和第二抓握爪56b。

第一抓握爪56a能够抓握容器C的顶端部分。

如图7A至图7C所示，第二抓握爪56b能够从处于制品供给位置Ps1至Ps4中的相应一个处的所述容器C来抓握具有预定制品供给高度的部件P和隔块S。如图6B所示，第二抓握爪56b设置在第一抓握爪56a内。第二抓握爪56b小于第一抓握爪56a。

如图7C中所示，第二抓握爪56b在两侧上都设有两个爪部58(总共四个爪部)。

通过使得爪部58与布置在隔块S上的部件P的端面相接触，第二抓握爪56能够抓握部件P。此外通过使得爪部58分别插入到在隔块S的上表面中设置的四个凹槽62中并且与凹槽62的内侧表面相接触，第二抓握爪56b可以抓握隔块S(参见图7B和图7C)。

具体地说，第一抓握爪56a能够抓握容器C。对比而言，设置在第一抓握爪56a内并且比第一抓握爪56a更小的第二抓握爪56b能够抓握被存储在容器C中的部件P。

手54还包括第一气缸64a和第二气缸64b(分别是第一流体缸和第二流体缸的例子)，第一气缸64a和第二气缸64b分别驱动第一抓握爪56a和第二抓握爪56b。

第一气缸64a和第二气缸64b构造为例如双作用缸体。

如图8所示，第一气缸64a和第二气缸64b的操作回路包括分别控制第一气缸64a和第二气缸64b的操作的第一电磁阀66a和第二电磁阀66b。如图8中所示，第一气缸64a和第二气缸64b由从共用(单个)气压源68(流体供给源的一个例子)供给的空气操作。

如图9A至图9C所示，在手54的一侧上提供照相机74，所述照相机经由托架72固定到机器人34的臂35。在照相机74的一个末端侧上，设有照明灯76。照相机74采集这样的部件P的图像，该部件P被存储在容器C中并且通过提供提升机构46a至46d中的一个被向上提升到制品供给高度(参见图9C)。通过处理采集到的图像，获得了部件P与预定位置的位移量(位置位移量δ)。

图2A中示出的控制装置33可以至少控制部件供给装置30和机器人34的操作。控制装置33不需要构造为单个装置，而是可以由多个装置构成。

在所有的部件P都被取出以后，用于收集容器C的收集运输机80从机器人34横跨第一运输机部CV1布置。收集运输机80例如是具有从上游侧到下游侧倾斜的搬运平面的重力运输机，并且通过部件P的自重搬运该部件P。

此外，用于收集从容器C被搬运的隔块S的收集运输机82布置在收集运输机80附近，该收集运输机82例如是搬运带。

接着，将描述部件供给装置30、搬运运输机32、和用于收集容器C的收集运输机80的高度。

部件供给装置30的最大高度Hsup1与提升机构46a至46d的高度相对应(参见图2C)。高度Hsup1例如是1100mm。

由搬运机构36a至36d中的相应一个搬运的容器C的上端的高度Hsup2例如是1000mm。

部件供给装置30的搬运机构36a至36d的搬运高度Hsup3例如是500mm。

搬运运输机32(第一运输机部CV1和第二运输机部CV2)的搬运高度Hcv例如是810mm。

收集运输机80的最大搬运高度Hcvc(未示出)例如是700mm。

具体地说，部件供给装置30、搬运运输机32、和用于收集容器C的收集运输机80的高度例如满足下面列出的表达式。

Hsup1＞Hsup2＞Hcv＞Hcvc＞Hsup3...[表达式1]

其中，Hsup1是部件供给装置30的最大高度，Hsup2是通过搬运机构36a至36d中的相应一个搬运的容器C的上端的高度，Hcv是搬运运输机32的搬运高度，Hcvc是收集运输机80的最大搬运高度，并且Hsup3是搬运机构36a至36d的搬运高度。

接着，将逐步描述生产系统的操作。以下描述的操作通过由控制装置33提供的CPU(未示出)执行的软件应用来具体化控制装置33的功能。

在步骤S1中，存储有部件P的容器C相应地布置在部件供给装置30的搬运机构36a至36d的上游端上。存储在一个容器C中的部件P的类型可以不同于在其它容器C中的部件的类型。存储在相应的容器C中的部件P的类型和数量被未示出的更高级别的控制装置管理。

在步骤S2中，搬运机构36a至36d将相应的容器C搬运到图4中示出的等待位置Pw1至Pw4(第一步骤的一个例子)。

在步骤S3中，控制装置33选择多个搬运机构36a到36d中的仅一个。部件供给装置30将选定搬运机构上的容器C从等待位置搬运到制品供给位置(第二步骤的一个例子)。如图2A和图4所示，例如，仅由搬运机构36a搬运的容器C被搬运到制品供给位置Ps1。

在步骤S4中，如果在被搬运到制品供给位置的容器C中的预定制品供给高度处不存在部件P，那么部件供给装置30将相应提升机构(图2A中的提升机构46a)的支撑构件48向上移动，并且将一个部件P移动到制品供给高度。

在步骤S5中，机器人34利用照相机74采集在制品供给高度处的部件P的图像(参见图9C)。利用未示出的图像处理器，识别出部件P的形状，并且获得部件P的位置位移量δ。此外，图像处理器执行存储在容器C中的部件P的类型与由更高级别的控制装置管理的部件的类型是否相同的图像测试。该图像测试避免了搬运与被管理的部件P不同的部件。图像处理器可以内置在控制装置中。

在步骤S6中，机器人34的目标位置根据在先前步骤中获得的部件P的位置位移量δ而被修正。根据修正的目标位置来操作机器人34，并且如图7B中所示，利用手54的第二抓握爪56b来抓握部件P。机器人搬运被抓握的部件P，并且将该被抓握的部件P设置在运送托盘PLT上，所述运送托盘PLT静止在沿第二运输机部CV2的预定位置(预定搬运位置P1)。

在步骤S7中，当机器人34在先前步骤中搬运部件P时，提升机构(图2A中的提升机构46a)将隔块S向上移动到制品供给高度。

在步骤S8中，第二运输机部CV2将其上布置有部件P的运送托盘PLT搬运到下游侧。运送托盘PLT被传递到搬运运输机12b上，并且搬运到用于后处理的产生系统20(参见图1)。

在步骤S9中，机器人34利用手54的第二抓握爪56b来抓握在制品供给高度处的隔块S。机器人34将被抓握的隔块S沿着收集运输机82搬运到搬运位置P3。

在步骤S10中，当机器人34搬运隔块S时，随后一个运送托盘PLT被搬运到第二运输机部CV2，并且静止在预定位置。

此后，生产系统10重复上述步骤S4至S10，直到被存储在容器C中的所有部件P均被搬运为止。

一旦机器人34取出被存储在容器C中的所有部件P，那么仅被提升机构的支撑构件48支撑的隔块S保留在容器C中。

在步骤S11中，提升机构的支撑构件48向下移动，并且最后一个隔块S移动到容器C的底部(图3中示出的底部构件42的上表面)。

在步骤S12中，机器人34利用手54的第一抓握爪56a抓握容器C的上侧部。机器人34将容器C向上提升100mm至150mm。具体地说，被提升的容器C的下端距离地面的高度例如是从600mm至650mm。

在步骤S13中，机器人34将被提升的容器C在搬运机构上面搬运并且搬运到搬运机构的上方。更具体地说，机器人34将来自部件供给装置30的容器C在搬运机构的制品供给位置上方移动同时保持被提升的容器C的高度。具体地说，如图10所示，例如机器人34将来自部件供给装置30的容器C在制品供给位置Ps2、Ps3、和Ps4上方(沿着图10中示出的箭头指示的路径)移动(第三个步骤中的一个例子)。在这种情形中，当经过搬运机构的制品供给位置时，容器C的下端以比容器C在等待位置处的上端更低的高度移动。然而，优选的是，容器C的下端以比搬运位置更低的高度移动。

如上所述，在将容器C沿着与搬运机构36a至36d的搬运方向(第一方向)相交的方向(第二方向)移动以后，机器人34可以将容器C从部件供给装置30移动，而不将容器C提高，以便将容器C移动经过沿着搬运机构36a至36d的搬运方向定位的提升机构46a至46d、第一运输机部CV1、以及第二运输机部CV2移动。第二方向可以大致垂直于第一方向。

在这种情形中，当在机器人34(参见图2C)将容器C提高的情况下臂35振荡时，那么搬运速度不能增加。

然而，根据该实施方式，当容器C至少不被提升高于其它容器C的上端时，可能使搬运速度增加，从而降低单件工时。此外，与容器C在被提升高于其它容器C的上端时被搬运的情形相比，可能利用具有较小搬运能力的机器人，从而使得生产系统10小型化。

在步骤S14中，机器人34将从部件供给装置30移出的容器C搬运到收集运输机80。如上所述，收集运输机80的最大搬运高度Hcvc例如是700mm，并且机器人34通过进一步提升从部件供给装置30取出的容器C而搬运该容器C。

容器C布置在预定搬运位置P2处的收集运输机80上。容器C由于其自重而向下游移动，并且被工人收集。在被收集的容器C中，部件P和隔块S重新被存储，并且重新布置在部件供给装置30上。

如上所述，一个隔块S保留在被收集的容器C中。于是，在容器C中的部件P的最下端位置的一个可以仅通过布置在该保留的隔块S上而存储在容器C中。这提高了工人的作业效率。

在步骤S15中，当机器人34将容器C搬运到收集运输机80时，随后一个运送托盘PLT被搬运到第二运输机部CV2，并且静止在预定位置。此外，部件供给装置30的搬运机构搬运存储有部件P的容器C，以便将该容器C重新搬运到制品供给位置。

之后，生产系统10重复如上所述的步骤S1至S15。

通过这种方式，生产系统10将部件P搬运到搬运运输机32，并且生产(制造)诸如马达控制装置的产品。

本发明不限于上述实施方式。例如，通过包含上述实施方式的一部分或者全部而形成的构造以及变型的例子也能够被包含在本发明的技术范围中。

生产系统的制品供给装置、搬运运输机、以及运送装置的布局不限于以上实施方式。

机器人不限于竖直关节机器人，并且可以是任何运送装置，只要该运送装置能够运送部件和容器即可。

制品供给装置仅被要求供给任意制品。此外，制品供给装置的搬运机构的数量不限于四个。

容器不限于存储部件的容器，并且可以是能够存储任意制品的任何容器。此外，部件不必要被设置在隔块上。

Claims (10)

1.一种生产系统，该生产系统包括：

制品供给装置，所述制品供给装置具有并排设置的多个搬运机构，所述搬运机构分别将容器搬运到制品供给位置，每个所述容器都存储有制品；

运送装置，所述运送装置构造为抓握并运送在所述制品供给位置的所述容器以及被存储在所述容器中的所述制品；以及

控制装置，所述控制装置构造为控制所述制品供给装置和所述运送装置的操作，其特征在于

所述控制装置包括：

使所述制品供给装置操作以仅选择所述多个搬运机构中的一个搬运机构并且将选定的所述搬运机构的所述容器搬运到所述制品供给位置的部分；

使所述运送装置操作以抓握在被搬运到所述制品供给位置的所述容器中的所述制品并且将被抓握的所述制品运送到预定搬运位置P1的部分；以及

使所述运送装置操作以抓握被搬运到所述制品供给位置的所述容器并且将所述容器从所述制品供给位置运送到位于所述多个搬运机构中的不同搬运机构的制品供给位置上方的预定搬运位置P2的部分。

2.根据权利要求1所述的生产系统，其中：

经过所述制品供给位置的上方的所述容器的下端以比其它容器的上端更低的高度移动。

3.根据权利要求2所述的生产系统，其中：

所述搬运位置P2高于所述搬运机构的搬运高度并且低于所述搬运位置P1。

4.根据权利要求2或3所述的生产系统，所述生产系统还包括：

搬运运输机，所述搬运运输机构造为沿与所述搬运机构的搬运方向相交的方向搬运所述制品，其中

所述搬运位置P1设置成处于所述搬运运输机的搬运平面上。

5.根据权利要求4所述的生产系统，其中，所述运送装置具有：

第一抓握爪，所述第一抓握爪构造为抓握所述容器；以及

第二抓握爪，所述第二抓握爪设置在所述第一抓握爪中并且构造为抓握所述制品。

6.根据权利要求5所述的生产系统，其中：

所述制品是都布置在板状隔块上的部件中的一个；并且

所述部件沿竖直方向堆叠在彼此上面，所述隔块插设在所述部件之间，并且所述部件被存储在所述容器中。

7.根据权利要求6所述的生产系统，其中：

所述制品供给装置还具有提升机构，所述提升机构构造为将所述部件中的一个向上移动到预定高度。

8.根据权利要求2或3所述的生产系统，其中

经过所述制品供给位置的上方的所述容器的下端以比所述搬运位置P1更低的高度移动。

9.一种加工物品制造方法，该方法利用被供应的制品，该方法包括：

选择并排设置的多个搬运机构中的仅一个搬运机构并且将选定的所述搬运机构的容器搬运到制品供给位置的步骤；

利用运送装置抓握存储在被搬运到所述制品供给位置的所述容器中的所述制品并且将被抓握的所述制品运送到预定搬运位置P1的步骤；以及

利用运送装置抓握被搬运到所述制品供给位置的所述容器并且将所述容器从所述制品供给位置运送到位于所述多个搬运机构中的不同搬运机构的制品供给位置上方的预定搬运位置P2的步骤。

10.一种容器搬运方法，该方法包括以下步骤：

将多个容器沿第一方向搬运到相应的等待位置，所述多个容器的每个都存储有制品；

将已经被搬运到所述等待位置的所述多个容器中的仅一个容器沿搬运方向搬运到位于所述等待位置的下游侧的制品供给位置；并且

在取出被存储在位于所述制品供给位置的所述容器中的制品之后将所述容器向上移动并且将被取出的所述制品沿与所述第一方向相交的第二方向搬运。