JP2005186212A - 部品着脱搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 部品の自動着脱可能で、作業性が良く、且つ設備の前面からの段取りが可能であり、制御をロボットコントローラで一括制御させ、安全性を確保した部品着脱搬送装置を提供する。
【解決手段】 加工前部品供給装置１と加工後部品排出装置２とが分離して配置され、これら両装置間を移動装置４を利用して部品着脱装置３が移動可能に配置されている。供給装置１、排出装置２及び移動装置４は、門型の架台６に固定されていて、部品着脱装置は移動装置に天吊り状態で設けられたサーボ制御のロボットである。また、部品着脱搬送装置を構成する全装置が、ロボットコントローラで一括制御される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、部品着脱搬送装置に関し、詳しくは加工前部品供給装置と加工後部品排出装置との間に着脱装置が配置され、部品を加工前後において着脱して搬送する部品着脱搬送装置に関する。

従来から、組立ラインに沿って順次搬送されてくる半製品に対して予め設定された箇所において予め指定された部品を組み付けし、必要な全ての部品を装着することにより所期の製品を製造することが一般化しており、該部品の組み付け作業を水平多関節型の産業用のロボットを用いて行うことも一般化している。

従来のこの種の部品組立装置としては、例えば特許文献１に記載されたようなものが知られている。この特許文献１の部品組立装置は、２台の独立した水平多関節型ロボットが組立ラインと平行に又は直角に背中合わせに配置されると共に、部品供給ラインの所定位置及び組立ラインの所定位置にそれぞれ共通動作用の作業部が設けられ、各ロボットの単独作業領域に半製品に部品を組み付けるための組立作業ユニットがそれぞれ配設されているものである。
実開平２−２７８２８号公報（１頁、第１，２，５，６図）

しかしながら、水平多関節型ロボットが組立ラインと平行に背中合わせに配置されたものにあっては、部品供給ラインが２台のロボットの重複作業領域に設けられるため、部品のつかみ動作等を同時にアクセスすることができず、組立作業に多大な時間を要してしまう。また、組立作業ユニットが各ロボットの単独作業領域に配設されているため、部品の同時組み付けを行うことができず、結果的に組立作業に多大な時間を要してしまう。

また、水平多関節型ロボットが組立ラインと直角に背中合わせに配置されたものにあっては、組立ラインと組付作業ユニットが離れているため、半製品を取り込み、取り出しするための移載時間が各ロボットについて１往復分だけ必要になってしまい、組立効率が非常に悪化してしまう。

このような従来の部品組立装置の問題点を解決するものとして、特許文献２による部品自動組立装置が知られている。この部品自動組立装置は、半製品を水平多関節型複腕ロボットと平行に搬送する組立ラインの所定位置及び部品を組み付ける作業組立台上に該ロボットの各アーム部の共通の作業範囲を設けると共に、この共通の作業範囲を除いたアーム部の作業範囲内に部品供給ユニット及び工具ユニットを配設したものである。
特開平６−３２０３６４号公報（第１頁、図１）

これにより、特許文献２の部品自動組立装置では、アーム部によって異なる部品が同時に把持され、ロボットの動作時間が短縮できること、共通の作業範囲に設けられた作業組立台上で一対のアーム部によって半製品に部品を組み付けできること、半製品が組立ライン及び作業組立台間で往復移送されるだけであること等から、組立作業時間を大幅に短縮可能としたものである。

しかしながら、これら従来の部品組立装置では、組立ライン（組立コンベア）の手前側に部品の供給及び排出を兼ねたコンベア等の部品搬送装置（部品供給コンベア）、及び部品の組み付けを行う部品着脱用の固定ロボット又は固定ローダが設置されている。このため、組立ラインの手前側（前面側）からの部品の組み付け作業の段取りを行うことが難しい。そこで、組立ラインの後ろ側に回り段取りをしているが、歩行距離が増えるので段取り時間が掛ったり、組立ラインの稼働率が低下するという問題がある。

また、従来ロボット使用時は、ロボットのコントローラとは別に部品組立装置本体や周辺機器を制御するＰＣ（プログラマブルコントローラ）（コンピュータ）が必要であり、部品を着脱される装置本体との通信時間やロボットのコントローラとＰＣとの通信時間が必要で応答時間が遅かった。部品組立装置としての部品着脱搬送装置においては、装置本体の段取り時に作業者が部品着脱搬送装置内に身体を入れて段取りを行う場合もあり、非常停止時等において、応答時間遅れが問題となることがある。また、複数のコントローラが必要なため消費電力が多かった。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、部品の自動着脱が可能で且つ、作業性が良く、組立ライン等の設備の前面からの部品の組み付けの段取りが可能であり、更に制御をロボットコントローラで一括制御させ、安全性を確保した部品着脱搬送装置を提供することである。

本発明は、前記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載の部品着脱搬送装置を提供する。
請求項１に記載の部品着脱搬送装置は、加工前の部品を供給する加工前部品供給装置と加工後の部品を排出する加工後部品排出装置と、加工前後部品を把持するハンドを備える部品着脱装置と、部品着脱装置を移動する移動装置と、前記した各装置を制御し、且つ部品を供給する加工機と通信できる機能を備えた制御装置と、加工前部品供給装置と加工後部品排出装置及び移動装置とを固定する架台とを備えた部品着脱搬送装置において、加工前部品供給装置と加工後部品排出装置とが分離して配置され、これら両装置間を移動装置を利用して部品着脱装置が移動可能に配置されているものである。この場合、部品着脱装置が移動できるので部品の供給位置と排出位置とは離れていてもよいため、コンベア等の加工前部品供給装置と加工後部品排出装置とを分離し、空間を有して配置することができる。これにより、作業者は設備の手前から段取り、点検、清掃等の作業を容易に行うことができる。したがって、設備の後方に回る必要が無いため、段取り時間の短縮や稼働率が向上する。

請求項２の部品着脱搬送装置は、架台が門型をしていて、この門型の上方連結部に移動装置を設けて、部品着脱装置を移動装置に天吊り状態で設けられたサーボ制御のロボットで構成したものである。このように部品着脱装置をサーボ制御のロボットとすることで、ロボット制御プログラムにより様々の動作が可能となる。また、ロボットを天吊りタイプとすることで、ロボット架台を移動させる装置を下側から無くすことができるため、加工前部品供給装置と加工後部品排出装置間に空間を設けることができ、段取り作業の容易化が図れる。更にプログラムの変更によって、種々の動作を制御でき、多機種の部品の着脱搬送が可能となる。
請求項３の部品着脱搬送装置は、移動装置におけるロボットの移動をサーボ制御のスライドで行うようにしたものである。このスライドは、天吊りロボットを取り付けるために、取付面が下方を向くように架台に取り付けられている。スライドは、サーボで制御されているため任意の場所に停止できるので、ロボットで複数の設備への着脱が可能である。また、段取り時には、プログラムでロボットを左右どちらかに移動させることにより、大きな空間が形成され、段取り、点検、清掃等の作業が容易にできる。

請求項４の部品着脱搬送装置は、全ての装置の制御を天吊りロボットのコントローラで一括制御させるようにしたものである。従来、供給装置・排出装置・移動装置等も含めロボットも上位のＰＣ（プログラマブルコントローラ）で制御していたが、本発明では、ロボットコントローラで一括制御することにより、通信時間が短縮され、応答速度が速くなると共に、設備の段取り時に作業者が部品着脱搬送装置内に体を入れ段取りする場合においては、非常停止時の応答時間遅れが解消され安全が確保される。更に従来の制御と比較し、消費電力は少なくなる。また、制御関係が簡素化できる。
請求項５の部品着脱搬送装置は、ロボットに一定の負荷が掛かると検出する電流検出機能を使って部品の機種判別をする部品判別手段を更に備えているものであり、これにより、部品着脱搬送装置に特別な機種判別装置を設けることなく、全長等の寸法で一定の負荷をかけることで機種を判別できる。また、設備が簡素化され、信頼性が高く、安価で、設置面積をそれ程必要としない部品着脱装置が得られる。

以下、図面に従って本発明の実施の形態の部品着脱搬送装置について説明する。図１は、本発明を適用した部品着脱搬送装置の正面図であり、図２は、部品着脱搬送装置の部品着脱装置が移動した状態の正面図であり、図３は、部品着脱搬送装置の側面図である。本実施例の部品着脱搬送装置は、加工前部品供給装置１、加工後部品排出装置２、部品着脱装置３、移動装置４、制御装置７及び架台６等から構成されている。

加工前部品供給装置１は、加工前の部品Ａを供給装置へと移送するコンベア等の搬送装置であり、同様に加工後部品排出装置２は、加工後の部品Ｂを排出位置から排送するコンベア等の搬送装置である。これらの加工前部品供給装置１と加工後部品排出装置２とは、図１においては、直線状に離間されて配置される。したがって、加工前の部品Ａの供給位置と加工後の部品Ｂの排出位置とが、所定の間隔を置いて向き合うようになる。また、これら加工前部品供給装置１と加工後部品排出装置２とは、架台６に固定されている。

この架台６は支柱６１間を上方連結部６２が架け渡すようにして、門型に形成されており、この門型架台６の上方連結部６２に移動装置４が支柱６１間を架設するように設けられている。加工前及び加工後の部品Ａ，Ｂを着脱する部品着脱装置３は、移動装置４に直線的に移動可能に取り付けられている。即ち、移動装置４は、一種の案内部材であり、この案内部材上に部品着脱装置３が摺動可能に天吊り状に設けられているものである。このような直線走行機構は、ボールネジ機構、リニアアクチュエータ等の公知機構が採用可能である。

図１〜３においては、加工前部品供給装置１、移動装置４及び加工後部品排出装置２は、部品Ａ，Ｂの搬送方向に一致して並べて、例えば一直線状に並べて配置されている。こうして、部品着脱装置３が移動装置４上を図において左右に摺動移動することで、加工前部品供給装置１から加工前の部品Ａを、また加工後部品排出装置２に加工後の部品Ｂを受け取りすることができる。

部品着脱装置３は、図６に示すように、アーム部５１とチャック部５２とを有するハンド５をもった一種のロボットであり、基本的に人間の肩から先の動きを行えるものである。したがって、部品着脱装置３はチャック部５２で、加工前部品供給装置１上の部品Ａを把持して、加工設備に部品Ａをセットし、加工後の部品Ｂを同じくチャック部５２で把持して、加工後部品排出装置２上に運び開放する。

更に、架台６の支柱６１には、制御装置７が設置され、この制御装置７は、部品着脱搬送装置の全ての装置、即ち、加工前部品供給装置１、加工後部品排出装置２、移動装置４及び部品着脱装置３等をロボットコントローラで一括制御するようにしている。また、部品着脱装置３の移動装置４上の摺動移動は、サーボで制御され、部品着脱装置３が任意の位置で停止できるようになっている。

図５は、部品着脱搬送装置の（ａ）従来の制御装置の構成を示すシステム図と（ｂ）本発明を適用した制御装置の構成を示すシステム図との比較を示している。従来は、ロボットＲ１を制御するロボットコントローラＲ２とプログラム入力及び操作をするロボットペンダントＲ３、及び周辺機器バルブＣ３、センサーＣ４を制御するシーケンサＣ１と周辺機器を操作する操作盤Ｃ２で構成されていた。本実施例では、ロボットＲ１及び周辺機器バルブＣ３、センサーＣ４を制御するロボットコントローラＲ２とプログラム入力及び操作をするロボットペンダントＲ３で構成される。

次に上記構成よりなる本実施例の部品着脱搬送装置の作動について以下説明する。図４は、部品着脱搬送装置の動作フローチャートである。図４の右側は、部品着脱装置（ロボット）３のフローチャートであり、左側は、部品の加工設備のフローチャートである。まず、部品着脱装置３がスタートすると、ステップＳ１で、部品着脱装置３は加工前部品供給装置１の方へ移動し、ハンド５のチャック部５２で加工前部品供給装置１上の加工前の部品Ａを把持する。次いで、ステップＳ２で把持した部品Ａを加工設備にセットする。部品Ａのセットが終了した部品着脱装置３はステップＳ３で退避動作を行う。
従来の制御では、コンベアやバルブ等周辺機器の動作出力及びセンサーからの入力をシーケンサが行い、またシーケンサからロボットコントローラへ起動指示が出力されロボットが動作しており、シーケンサが制御の中心的役割を果たしていた。本実施例では、コンベアやバルブ等周辺機器動作出力及びセンサーからの入力、ロボットの動作指令も含めて全てをロボットコントローラで制御している。

一方、加工設備側では、加工前の部品Ａが加工設備にセットされることで、設備の稼動を開始する（ステップＳ１０）。ステップＳ１１で部品Ａの加工が完了し、加工後の部品Ｂとなる。加工後の部品Ｂは、ステップＳ４でハンド５のチャック部５２で把持されて加工設備から取り出される。次いで、ステップＳ５で把持された部品Ｂを部品着脱装置３で運び、加工後部品排出装置２上に置き、把持から開放させる。部品Ｂは加工後部品排出装置２で搬送され排出される。このようにして、部品着脱搬送装置の作動が繰り返し行われる。

図６は、本実施例の部品着脱搬送装置が備えている部品の機種を判別する部品判別手段を説明する図であり、図７は、部品判別手段のフローチャートである。即ち、部品着脱搬送装置の適当な個所に検出用当金８が設けられ、部品着脱装置３のハンド５のチャック部５２に把持された部品Ａを検出用当金８に当接し、ロボット本体に一定の負荷が掛ると検出する電流検出機能を用いている。

即ち、図７において、ステップＴ１でハンド５のチャック部５２に把持された部品Ａを、検出位置である検出用当金８に運び、ステップＴ２で動作モードから検出モードに切り替えてから、これに当接させる。次いで、この当接により、電流を検出し、ステップＴ３でこの電流に基づいて負荷が一定の負荷でない場合は、ステップＴ４で異種の部品であるとして排除し、一定の負荷である場合は、ステップＴ５で加工設備のセット位置に部品Ａをセットする。このようにして、部品の全長等の寸法で部品の機種の判別を行う。

本発明の実施の形態の部品着脱搬送装置の正面図である。 部品着脱搬送装置の部品着脱装置が移動した状態を示す正面図である。 本発明の実施の形態の部品着脱搬送装置の側面図である。 本発明の実施の形態の部品着脱搬送装置の動作フローチャートである。 部品着脱搬送装置の（ａ）は従来の制御装置の構成を示すシステム図であり、（ｂ）は本発明を適用した制御装置の構成を示すシステム図である。 部品着脱搬送装置の部品判別手段の概念図である。 部品判別手段を使って部品の機種を判別するフローチャートである。

符号の説明

１…加工前部品供給装置
２…加工後部品排出装置
３…部品着脱装置（ロボット）
４…移動装置
５…ハンド
５１…アーム部
５２…チャック部
６…架台
７…制御装置
８…検出用当金

Claims (5)

1. 加工前の部品を供給する加工前部品供給装置と、
   加工後の部品を排出する加工後部品排出装置と、
   加工前及び加工後の部品を把持するハンドを備える部品着脱装置と、
   前記部品着脱装置を移動する移動装置と、
   前記した各装置を制御し、且つ部品を供給する加工機と通信できる機能を備えた制御装置と、
   前記加工前部品供給装置、前記加工後部品排出装置及び前記移動装置とを固定する架台と、
   を具備している、部品を加工前後において着脱して搬送する部品着脱搬送装置において、
   前記加工前部品供給装置と前記加工後部品排出装置とが分離して前記架台に固定されており、前記架台に固定された前記移動装置を使用して、前記部品着脱装置が前記加工前部品供給装置と前記加工後部品排出装置との間を移動可能に配置されていることを特徴とする部品着脱搬送装置。
2. 前記架台が門型をしていて、この門型の上方連結部に前記移動装置が設けられており、かつ前記部品着脱装置が前記移動装置に天吊り状態で設けられたサーボ制御のロボットで構成されていて、前記ロボットがロボット制御プログラムで種々の動作に対応することができることを特徴とする請求項１に記載の部品着脱搬送装置。
3. 前記移動装置における前記ロボットの移動は、サーボ制御のスライドで行われ、プログラムで前記ロボットが複数の場所に停止できることを特徴とする請求項２に記載の部品着脱搬送装置。
4. 前記制御装置が、部品着脱搬送装置の全ての装置を、ロボットコントローラで一括制御させ、他の制御コントローラを使用しないことを特徴とする請求項２又は３に記載の部品着脱搬送装置。
5. 前記ロボットに一定の負荷が掛かると検出する電流検出機能を使い、部品の機種判別をする部品判別手段を更に備えていることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の部品着脱搬送装置。

Images