JP2010105105A - 自動生産装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型かつ低コストで、多品種に容易に対応可能な汎用性の高い自動生産装置を提供する。
【解決手段】架台２上でワークＷに対して複数の作業を行う自動生産装置１は、架台上に設置されてワークの搬送及び複数の作業を行う２基の多関節アーム部６Ａ、６Ｂと、２基の多関節アーム部に交換可能に取付けられ、ワークの搬送及び複数の作業の少なくとも１つに対応する形状に形成された複数の作業ハンド７と、基台１５Ａと、基台上に設置されて複数の作業のうち少なくとも１つに使用される作業機構１６Ａ〜１６Ｆとを有し、架台上かつ２基の多関節アーム部の少なくとも一方の作業範囲内に交換可能に配置された複数の作業ユニット８と、架台上に設けられ、作業ユニットの配置位置を規定する位置決め手段１７と、２基の多関節アーム部及び複数の作業ユニットと接続され、ワークの搬送及び複数の作業を制御する制御部２３と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、小型部品や製品を生産する自動生産装置に関する。

近年、顧客のニーズの多様化による製品競争の激化から製品のライフサイクルは短縮化する傾向にあり、製品の種類もニーズの多様化に合わせて多品種にわたるようになってきた。従来の生産ラインや生産装置は製品毎に変更、または新規に構築しており、多品種生産の現在ではコストがかかりすぎるため、コストダウンにつなげることが困難である。そこで、製造においては、単に自動化するだけではなく、多品種中少量生産に対応できる汎用性の高い生産装置への要求が高まっている。
また、消費電力削減、スペース生産効率向上、装置コスト削減などの観点から、従来のような大規模な装置ではなく、生産する部品・製品に見合った大きさの装置が求められている。

この分野における従来技術として、テーブル上に作業モジュールを直線状に並べて設置し、生産ラインを構成するものであって、各作業モジュールは３つまたは４つのユニットから成り立ち、ユニットを交換して作業モジュールを組み替えることにより、様々な製品に対応できるようにする生産ラインシステムが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、微小部品生産に関しては、搬送手段によって搬送される被組立物をクリーン化された室内ユニットに導入し、該室内ユニットを少なくとも１つ設け、該室内ユニットの１つに供給される微小部品と被組立物の相対的位置ずれを計測手段で計測し、微小部品の組立作業、締結結合作業、調整作業、検査作業を行う室内ユニットを有し、該室内ユニットを着脱可能に構成した微小部品自動製造システムが知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００５−５９１８０号公報 特許３０９４６６９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の生産ラインシステムでは、様々な製品に対応させるために、すべてのモジュール内のユニット、または作業ロボットを組み替えなければならず、人手による組み換え・調整が煩雑であるという問題がある。また、ラインの形態をとっているため、一つの生産システムを構築するのに、搬送装置や作業ロボット、及び位置決め手段が作業モジュール毎に必要になり、結果として装置サイズが大きくなってしまい、装置コストも高くなってしまうという課題もある。

また、特許文献２に記載の微小部品自動製造システムでも、上記特許文献１と同様に一つの生産システムを構築するのに、搬送装置や作業ロボット、及びクリーン化手段等が室内ユニット毎に必要になるため、装置サイズの大きさや装置コストの課題は同様に存在する。
さらに、搬送系が室内ユニットの外側にも出ているため、完全にクリーン環境にするにはクリーンルームが必要となり、装置以外にも莫大なコストがかかるという問題がある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、小型かつ低コストで、多品種に容易に対応可能な汎用性の高い自動生産装置を提供することを目的とする。

本発明は、架台上でワークに対して複数の作業を行う自動生産装置であって、前記架台上に設置されて前記ワークの搬送及び前記複数の作業を行う２基の多関節アーム部と、前記２基の多関節アーム部に交換可能に取付けられ、前記ワークの搬送及び前記複数の作業の少なくとも１つに対応する形状に形成された複数の作業ハンドと、基台と、前記基台上に設置されて前記複数の作業のうち少なくとも１つに使用される作業機構とを有し、前記架台上かつ前記２基の多関節アーム部の少なくとも一方の作業範囲内に交換可能に配置された複数の作業ユニットと、前記架台上に設けられ、前記作業ユニットの配置位置を規定する位置決め手段と、前記２基の多関節アーム部及び前記複数の作業ユニットと接続され、前記ワークの搬送及び前記複数の作業を制御する制御部と、を備えることを特徴としている。

なお、本発明においてワークとは、単独の部品、及び複数の部品が組み合わされた製品又は半製品を含む。

本発明の自動生産装置によれば、ワークに対して行う複数の作業の内容に応じて架台上の作業ユニットを適宜選択、交換することにより、様々な工程に対応することが可能となる。また、２基の多関節アーム部が備えられているので、複数の作業を同時に行うことが可能となり、多関節アーム部が１基の場合に比べ作業をより迅速に行うことができる。そして、多関節アーム部が１基の場合に比べ多関節アーム部の１基当たりの作業範囲を狭くすることができるので、各多関節アーム部を小型にすることが可能となる。
できる。

また、上記の自動生産装置において、前記架台上に台座が設置され、該台座上に支持部が配置され、前記２基の多関節アーム部の基端部は前記支持部の側面に固定されることがより好ましい。

また、上記の自動生産装置において、前記支持部は前記台座に対し回転可能に支持されていることがより好ましい。
この場合、台座に対し支持部を回転させることで、２基の多関節アーム部を協調して回転させることをより容易に行うことができる。

各々の前記作業ユニットは、前記基台の形状及び大きさが同一に形成されており、前記基台及び前記架台の少なくとも一方には、前記作業ユニットが誤った方向で配置されることを防止する誤配置防止部を有し、各々の前記作業機構において、前記ワークの作業が行われる作業位置の平面視における前記基台上の座標が同一に設定されていてもよい。この場合、架台上の作業ユニットの種類にかかわらず、同一の作業位置にワークを搬送するように多関節アーム部を制御すればよいので、制御部の制御が簡素となり、より好適に制御することができる。

本発明の自動生産装置は、前記２基の多関節アーム部及び前記作業ユニットを覆うカバーと、前記カバーに取付けられ、前記カバー内の空気を清浄にするクリーンユニットと、をさらに備えてもよい。
この場合、クリーンルーム等を設置せずに、クリーン環境下でワークの作業を行うことができる。

各々の前記作業ユニットは、加工、組立、調整、計測、洗浄、接着、検査、溶接、ハンダ付けのうちのいずれかを前記複数の作業として行うように構成されてもよい。
この場合、様々な工程に対応可能な自動生産装置を構成することができる。

前記作業ハンドは、前記作業に対応した前記作業ユニットに着脱自在に取付けられてもよい。
この場合、作業ユニット及び作業ハンドの設置を同時に行うことができるので、ワークの種類の変更に伴う作業ユニット及び作業ハンドの交換作業をより簡素で容易、かつ短時間にすることができる。

本発明の自動生産装置によれば、小型かつ低コストで、多品種に容易に対応可能な汎用性の高い自動生産装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態について、図１から図１２を参照して説明する。図１は、本実施形態の自動生産装置１を示す斜視図であり、図２は自動生産装置１の平面図である。
なお、図１については、構成を見やすくするために、後述する作業ユニット８の詳細および位置決め手段１７を省略して示しており、図２については、架台２上の構成を見やすくするため、後述するカバー９を除いて示している。図３は位置決め手段１７及び作業ユニット８の詳細を示す図である。

図１及び図２に示すように、自動生産装置１は、箱体状の架台２上に設置されてワークＷの搬送及び複数の作業を行う双腕ロボット３と、双腕ロボット３の先端部に交換可能に取付けられる複数の作業ハンド７Ａ、７Ｂと、架台２上かつ双腕ロボット３の作業範囲内に交換可能に配置された複数の作業ユニット８（８Ａ〜８Ｆ）と、架台２上に設けられ、各作業ユニット８の配置位置をそれぞれ規定する位置決め手段１７と、架台２上の各機構を覆うカバー９とを備えて構成されている。本実施形態において、ワークＷは、それぞれがビームスプリッタの部品である略三角柱状の第１部品Ｗ１、第２部品Ｗ２で構成されている。

架台２は、上面が平坦になっており、双腕ロボット３及び６つの作業ユニット８Ａないし８Ｆが配置されている。架台２の正面には、ワークＷが搬入されるワーク搬入口１０とワークＷが搬出されるワーク搬出口１１が設けられている。ワーク搬入口１０及びワーク搬出口１１では、エアシリンダやコンベア、単軸ロボット等の図示しない搬送機構によって、架台２の上面との間でワークＷのやり取りを行う。

双腕ロボット３は、架台２上に配置される台座４と、台座４上面に配置された胴部（支持部）５と、基端が胴部５の左右側面に固定された垂直多関節型の作業アーム（多関節アーム部）６Ａ、６Ｂから構成されている。台座４は、架台２上とは限らず、後述するカバー９や制御部２３等の天井や側面に設置してもよい。また、作業アーム６Ａ、６Ｂは６自由度以上を有していることが望ましいが、例えば片側の作業アームが６自由度でもう片側の作業アームが７自由度のように互いに自由度が異なっていても良く、作業アーム６Ａ、６Ｂの基端を胴部５の前面に設置しても良いし、胴部５の前方に斜めに設置しても良い。また、台座４に旋回駆動機構を設けて胴部５を台座４に対して旋回可能に構成しても良い。

作業アーム６Ａ、６Ｂの先端には、ワークＷの搬送を行う作業ハンド７Ａ、７Ｂが着脱自在に装着されている。作業ハンド７は複数あり、各々が作業ユニットで行われる作業に対応した形状に形成されている。図１においては、搬送用の作業ハンド７Ａ、７Ｂ以外の作業ハンド７は、双腕ロボット３の近傍に配置されたハンドマガジン１４Ａ、１４Ｂに収容されている。ハンドマガジン１４Ａ、１４Ｂの位置は、作業アーム６Ａ、６Ｂの可動エリア内であれば良く、個数も特に限定されない。

作業ユニット８Ａないし８Ｆは、いずれも架台２上に設置される基台１５Ａと、それぞれ基台１５Ａ上に設けられた作業機構１６Ａないし１６Ｆと、各作業機構１６Ａないし１６Ｆの外周を覆う側壁部１５Ｂとを備えて構成されている。作業機構１６Ａないし１６Ｆは、例えば、加工、組立、調整、計測、洗浄、接着、検査、溶接、ハンダ付け等の各種作業又は工程のうち、特定の作業又は工程をワークＷに対して行うのに必要な機械要素を有して構成されている。各作業ユニット８は、作業アーム６Ａ、６Ｂの少なくとも一方の作業範囲内に配置されている。そして、各作業ユニット８の上部は開口しており、上部の開口から作業ハンド７のアクセスが可能となっている。
なお、作業機構１６Ａないし１６Ｆは、実際にはそれぞれ異なる形状を有するが、説明を理解しやすくするため、すべての作業機構を同一形状に簡略化して示している。

図２、３に示すように、各作業ユニット８の基台１５Ａは共通に用いることが可能であり、長辺と短辺とを有する略長方形の同一形状となっている。また、各作業ユニット８において、ワークＷに対して作業が行われる作業位置ＰＡないしＰＦは、平面視において、基台１５Ａ上における座標が同一に設定されている。すなわち、いずれの作業ユニット８においても、作業位置と基台１５Ａの双腕ロボット３に対向する側の長辺Ｓ１との距離Ｌ１と、作業位置と基台１５Ａの双腕ロボット３に向かって右側に位置する短辺Ｓ２との距離Ｌ２が同一に設定されている。

また、双腕ロボット３の近傍には、ワーク搬入口１０から搬送機構によって搬入されたワークＷが運ばれる搬入ステージ１０Ａ、及び作業の終わったワークＷが置かれてワーク搬出口１１まで搬送機構によって運ばれる搬出ステージ１１Ａが設けられている。

図３に示すように、位置決め手段１７は、架台２上面に突出して設けられた複数の当接部１８と、作業ユニット８を架台２上面に固定するクランプ部１９とを備えて構成されている。

当接部１８は例えば丸棒状の部材であり、作業ユニット８の双腕ロボット３に対向する側の長辺Ｓ１と、双腕ロボット３に向かって右側に位置する短辺Ｓ２に対応する位置に取付けられている。したがって、各々の作業ユニット８の長辺Ｓ１及び短辺Ｓ２を当接部１８に突き当てて基台１５Ａを配置することによって、作業ユニット８を架台２上の所定の位置に位置決めすることができる。なお、当接部１８の形状や配置位置は、基台１５Ａを架台２上で位置決めすることができれば特に制限はなく、スペース等の諸条件に応じて適宜変更してよい。

クランプ部１９は、作業ユニット８側の被固定部材１９Ａと、架台２上に設けられた固定部材１９Ｂとから構成されており、当接部１８によって位置決めされた作業ユニット８の基台１５Ａを所定位置に固定する。
クランプ部１９は、当接部１８に当接する長辺Ｓ１及び短辺Ｓ２に設けられてもよいし、当接部１８に当接しない長辺及び短辺に設けられてもよい。また、被固定部材１９Ａが架台２に設けられ、固定部材１９Ｂが作業ユニット８に設けられてもよい。

さらに、基台１５Ａの下面には、下方に向かって突出する突起部２０Ａが設けられており、架台２には、作業ユニット８が架台２上において正しい向きにセットされた時に突起部２０Ａと嵌合する嵌合孔２０Ｂが設けられている。そして、突起部２０Ａ及び嵌合孔２０Ｂによって、誤配置防止部２０が構成されている。
誤配置防止部２０の設置位置及び個数は、作業ユニット８の長辺Ｓ１と反対側の長辺が当接部１８に当接した際に、少なくとも１つの突起部２０Ａと嵌合孔２０Ｂとが嵌合しなくなる、すなわち、突起部２０Ａと架台２の上面とが干渉して作業ユニット８が設置できなくなる位置でさえあれば、特に制限されない。

また、作業ユニット８の側壁部１５Ｂには接続孔１５Ｃが設けられており、架台２の下方から延出するコネクタ２１が、接続孔１５Ｃを通って各々の作業ユニット８の作業機構と電気的に接続されている。各々のコネクタ２１は、後述する制御部に接続されている。

カバー９は、架台２上に配置された双腕ロボット３、各作業ユニット８、及びハンドマガジン１４等の各機構を覆うように設けられており、ユーザが図示しない扉を介して架台２上の各機構にアクセス可能に構成されている。
また、カバー９の上面には公知のクリーンユニット２２が取付けられており、カバー９内の空気を清浄にして、自動生産装置１の作業環境を清浄に保持できるようになっている。

図４は、自動生産装置１の各部のつながりを示すブロック図である。図４に示すように、架台２上に設置された双腕ロボット３、作業ユニット８Ａないし８Ｆ、及びクリーンユニット２２は自動生産装置１全体の動作制御を行う制御部２３に接続されている。制御部２３には、複数種類の製品及び部品の生産プログラムが格納されている。また、制御部２３には、ユーザが各種情報を制御部２３に入力するための入力部２４が接続されている。
制御部２３は、図１に示すように、自動生産装置１の架台２上の後方側の側面に一体に組み込まれてもよいし、自動生産装置１に接続されたコンピュータ等の外部機器に格納されてもよい。

上記のように構成された自動生産装置１の使用時の動作について、特に作業アーム６Ａ、６ＢでワークＷを組立てる動作に重点を置いて、以下に説明する。なお、図５から図１２においては説明の便宜のために、作業アーム６Ａ、６Ｂの周辺の部品のみを模式的に示した。
まずユーザは、カバー９の図示しない扉を開け、ワークＷに対して行われる各種作業に対応する作業ユニット８を架台２上に配置する。このとき、図３に示すように、基台１５Ａの長辺Ｓ１及び短辺Ｓ２を位置決め手段１７の当接部１８に当接させて各々の作業ユニット８を位置決めしながら誤配置防止部２０の突起部２０Ａを嵌合孔２０Ｂと嵌合させ、クランプ部１９を介して架台２上に固定する。
併せて、設置された作業ユニット８に対応する作業ハンド７をハンドマガジン１４Ａ、１４Ｂにセットする。

そして、側壁部１５Ｂの接続孔１５Ｃを通して、コネクタ２１を各々の作業ユニット８の作業機構と接続する。そして、カバー９の扉を閉めて自動生産装置１を起動する。
なお、作業ユニット８は、架台２上の６箇所すべてに配置されなくてもよいし、必ずしも工程順に配置されなくてもよい。

自動生産装置１が起動されると、クリーンユニット２２が作動し、カバー９内の空気を清浄にして作業の準備をする。クリーンユニット２２はワークＷに対する作業中も動作を継続し、カバー９内のクリーン環境を保持する。

並行して、制御部２３は、コネクタ２１を介して設置された作業ユニット８の種別及び位置を認識する。ユーザは、入力部２４を介して、各々の作業ユニット８を使用して行う工程の順番（すなわち作業ユニット８の使用順）や、対応する作業ハンド７の種類等の作業に必要な各種情報を制御部２３に入力する。

各種情報の入力後、ユーザは図示しないワーク供給装置を動作させて、ワーク搬入口１０から順次ワークＷを供給する。供給されたワークＷは、自動的に架台２上の搬入ステージ１０Ａまで移動する。

双腕ロボット３は、搬入ステージ１０Ａ上のワークＷに対して、入力部２４から入力された情報にもとづいて、所定の順序で各工程における作業を行う。なお、以下の説明は、架台２上に作業ユニット８Ａないし８Ｆが図１及び図２に示す位置に設置されており、作業ユニット８Ａ、８Ｂ、８Ｃの順番で各作業ユニットに対応する作業が第１部品Ｗ１に行われ、作業ユニット８Ｆ、８Ｅの順番で各作業ユニットに対応する作業が第２部品Ｗ２に行われる。そして、第１部品Ｗ１と第２部品Ｗ２が接着されてワークＷを組立てた組立て体Ｗ３が製造され、最後に作業ユニット８Ｄで組立て体Ｗ３の検査が行われて排出されるという想定で説明する。

まず、双腕ロボット３の作業アーム６Ａは、先端に取付けられた搬送専用の作業ハンド７Ａによって搬入ステージ１０Ａ上の第１部品Ｗ１を把持し、作業ユニット８Ａの作業位置ＰＡまで搬送して該作業位置ＰＡに載置する。同様に作業アーム６Ｂは、先端に取付けられた搬送専用の作業ハンド７Ｂによって搬入ステージ１０Ａ上の第２部品Ｗ２を把持し、作業ユニット８Ｆの作業位置ＰＦまで搬送して該作業位置ＰＦに載置する。
作業ユニット８Ａでは、作業機構１６Ａによって第１部品Ｗ１に対する所定の作業が行われ、作業ユニット８Ｆでは、作業機構１６Ｆによって第２部品Ｗ２に対する所定の作業が行われる。
作業アーム６Ａ、６Ｂは必要に応じて作業ハンド７Ａ、７Ｂをハンドマガジン１４Ａ、１４Ｂに設置された対応する形状のものと交換して、当該作業を行ったり、補助したりする。

作業ユニット８Ａにおける作業が終了した後、双腕ロボット３の作業アーム６Ａは、作業ハンド７Ａを作業ハンド７に交換して、作業位置ＰＡにある第１部品Ｗ１を把持し、次工程を行う作業ユニット８Ｂの作業位置ＰＢに搬送して載置する。同様に、作業ユニット８Ｆにおける作業が終了した後、双腕ロボット３の作業アーム６Ｂは、作業ハンド７Ｂを作業ハンド７に交換して、作業位置ＰＦにある第２部品Ｗ２を把持し、次工程を行う作業ユニット８Ｅの作業位置ＰＥに搬送して載置する。このとき、作業ユニット８Ａおよび８Ｆにおいて使用した作業ハンドが搬送も可能な形状であれば、作業ハンドを交換せずにそのまま第１部品Ｗ１、Ｗ２の搬送を行ってもよい。

続いて、作業位置ＰＢにある第１部品Ｗ１に対して、作業ユニット８Ｂに対応する作業が作業ユニット８Ａにおける作業と同様の手順で行われる。作業後の第１部品Ｗ１は、上記と同様の手順で作業ユニット８Ｃの作業位置ＰＣに搬送され、第１部品Ｗ１の１つの面に接着剤が塗布される。

続いて、作業アーム６Ａ、６Ｂの各作業ハンド７で第１部品Ｗ１、Ｗ２を把持し、図５に示すように、第１部品Ｗ１の面Ｗ４と第２部品Ｗ２の面Ｗ５を対峙させる。この時、上述した作業により面Ｗ４に接着剤が塗布されている。また、第１部品Ｗ１は作業アーム６Ａの作業ハンド７により角部Ｗ６が把持され、第２部品Ｗ２は作業アーム６Ｂの作業ハンド７により角部Ｗ７が把持されている。
次に、図６に示すように、作業アーム６Ａ、６Ｂの各作業ハンド７で第１部品Ｗ１の面Ｗ４と第２部品Ｗ２の面Ｗ５を当接させて空中で保持し、第１部品Ｗ１と第２部品Ｗ２を接着してビームスプリッタである組立て体Ｗ３を製造する。

次に、図７に示すように、作業アーム６Ａの作業ハンド７で組立て体Ｗ３を把持したまま、作業アーム６Ｂの作業ハンド７による角部Ｗ７の把持を解消し、作業アーム６Ｂの作業ハンド７を移動して第２部品Ｗ２の上部を把持する。
次に、図８に示すように、作業アーム６Ａの作業ハンド７による組立て体Ｗ３の把持を解消し、作業アーム６Ｂの作業ハンド７により組立て体Ｗ３を検査のために作業ユニット８Ｄの作業位置ＰＤ上に搬送する。そして、組立て体Ｗ３の天面及び底面が水平になるようにして、作業機構１６Ｄの投光装置１６Ｄ１から所定の強度の検査光Ｂを照射し、第１部品Ｗ１の面Ｗ４と第２部品Ｗ２の面Ｗ５を接着した箇所で反射した検査光Ｂの強度を受光装置１６Ｄ２で検出して、組立て体Ｗ３の第１部品Ｗ１側の検査光Ｂの透過や反射に関する検査を行う。

次に、組立て体Ｗ３を作業アーム６Ａ、６Ｂで持ち替えて姿勢を変更する。すなわち図９に示すように、作業アーム６Ａの作業ハンド７で組立て体Ｗ３の第１部品Ｗ１側を側方から把持し、作業アーム６Ｂの作業ハンド７による組立て体Ｗ３の把持を解消する。その後、作業アーム６Ｂの作業ハンド７を組立て体Ｗ３から離間させる。そして、図１０に示すように、作業アーム６Ａの作業ハンド７を、作業ハンド７の軸回りに１８０°回転させることにより組立て体Ｗ３を回転させる（回転イ）。次に、作業アーム６Ｂの作業ハンド７で組立て体Ｗ３の第１部品Ｗ１側を把持し、作業アーム６Ａの作業ハンド７による組立て体Ｗ３の把持を解消し、作業アーム６Ｂにより組立て体Ｗ３を作業ハンド７の軸回りに１８０°回転させる（回転ロ）。
このような作業により、図１１に示すように、これまで組立て体Ｗ３の第１部品Ｗ１が配置させていた位置に第２部品Ｗ２を配置させ、組立て体Ｗ３の天面及び底面が水平になるようにする。そして、作業機構１６Ｄの投光装置１６Ｄ１から所定の強度の検査光Ｂを照射し、第１部品Ｗ１の面Ｗ４と第２部品Ｗ２の面Ｗ５を接着した箇所で反射した検査光Ｂの強度を受光装置１６Ｄ２で検出して、組立て体Ｗ３の第２部品Ｗ２側の検査光Ｂの透過や反射に関する検査を行う。

次に、図１２に示すように、組立て体Ｗ３は、作業アーム６Ｂの作業ハンド７によって搬送され搬出ステージ１１Ａ上に載置される。その後、組立て体Ｗ３はワーク搬出口１１から次工程に送られる。

作業内容を変更する際は、カバー９の扉を開け、コネクタ２１を作業ユニット８から抜き、クランプ部１９の固定を外して必要な作業ユニットと交換する。必要に応じてハンドマガジン１４内の作業ハンド７も交換した後、扉を閉め、ユーザが入力部２４から当該作業に必要な情報等を制御部２３に入力すると、設定が終了して当該作業を実行可能となる。

本発明の自動生産装置１によれば、ワークＷに対して行われる各種作業に応じて、架台２上に配置する作業ユニット８を適宜選択、交換することによって、加工、組立、調整、計測、洗浄、接着検査、溶接、ハンダ付け等の様々な種類の工程に柔軟に対応できる自動生産装置を構成することができる。

また、双腕ロボット３の作業アーム６Ａ、６Ｂに着脱自在に取付けられる作業ハンド７も、各々の作業ユニット８に対応して複数設けられ、交換可能にハンドマガジン１４に設置されているので、作業に応じて作業ハンド７を交換することで、ワークＷの搬送とワークＷに対する複数の異なる作業を共通のロボットで行うことができる。したがって、作業ユニットごとにロボットを備える必要がなく、小型で構成が簡素であり、かつ製造コストが低く抑えられた自動生産装置を提供することができる。

双腕ロボット３の作業アーム６Ａ、６ＢがワークＷの搬送とワークＷに対する作業をそれぞれ行うことができるので、複数の作業を同時に行うことができ、タクトタイムを短縮することができるという付加効果を得ることができる。
また、双腕ロボット３の作業アーム６Ａの作業ハンド７Ａと作業アーム６Ｂの作業ハンド７ＢがワークＷの持ち替えを行い、ワークＷの把持位置を自由に変更できるため、装置内にワーク反転装置などのワーク姿勢変更手段を備える必要がなく、小型で構成が簡素であり、かつ製造コストが低く抑えられた自動生産装置を提供することができる。

また、双腕ロボット３の作業アーム６Ａの作業ハンド７Ａと作業アーム６Ｂの作業ハンド７Ｂがお互いにワークＷ（Ｗ１、Ｗ２）を把持した状態で、空中でそれぞれのワークＷ（Ｗ１、Ｗ２）を互いに組付けることができるため、組立ジグ、組み立て用のステージ等位置決め手段や組立をするためのスペースを確保する必要がなく、小型で構成が簡素であり、かつ製造コストが低く抑えられた自動生産装置を提供することができる。
また、双腕ロボット３には２基の作業アーム６Ａ、６Ｂが備えられているので、作業アームが１基の場合に比べ作業アームの１基当たりの作業範囲を狭くすることができるので、各作業アームを小型にすることが可能となる。

さらに、位置決め手段１７によって、各作業ユニット８の基台１５Ａが所定の位置に確実に位置決めされて設置されるので、双腕ロボット３によるワークＷの搬送及び作業を確実に行うことができる。
また、各作業ユニットは基台１５Ａの形状が同一に設定されているため、架台２上のすべての設置位置にすべての作業ユニットを設置することができ、装置の汎用性を向上させることができる。

また、架台２及び基台１５Ａには、誤配置防止部２０が設けられているので、作業ユニット８の設置向きを間違えると、誤配置防止部２０の干渉によって設置不能となる。したがって、基台１５Ａが本実施形態のように、平面視において長方形等の点対称な形状であっても、向きを誤ることなく的確に設置することができる。

さらに、各作業ユニットにおける作業位置ＰＡないしＰＦの平面視における基台１５Ａ上の座標が同一に設定されているので、どの作業ユニットを配置しても作業が行われる作業位置の平面視における座標が同一となる。したがって、双腕ロボット３の作業ハンド７は、設置された作業ユニットの種類にかかわらず、作業位置の座標にワークＷを移動させればよいため、制御部２３による双腕ロボット３の制御を簡素にして、自動生産装置１をより好適に制御することができる。

加えて、クリーンユニット２２を有するカバー９が架台２上の双腕ロボット３及び作業ユニット８を覆っているので、クリーンルームを設置することなく、清浄環境下でワークＷに対する各種作業を行うことができる。

次に本発明の第２実施形態の自動生産装置について、図１３を参照して説明する。本実施形態の自動生産装置と、上記第１実施形態の自動生産装置との異なる点は、各々の作業ユニットに、その作業ユニットにおいて用いられるべきの、対応する作業ハンドが取付けられている点である。
なお、上記第１実施形態に既出の各構成については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

図１３は、本実施形態における作業ユニット２５の一例を示す斜視図である。側壁部２６の一部は基台２７と平行な底面を有する作業ハンド取付け部２８となっており、作業ユニット２５における作業に対応する作業ハンド２９が着脱自在に収容されている。
本実施形態においては、作業ハンド取付け部２８が側壁部２６の一部に設けられている例を説明したが、これに代えて、作業ハンド取付け部２８が基台２７や作業機構に設けられても構わない。

本実施形態の自動生産装置においては、双腕ロボット３が作業ユニット２５の作業位置にワークＷを搬送した後、必要に応じてハンドマガジン１４で搬送専用の作業ハンド７Ａ、または７Ｂを取り外し、作業ハンド取付け部２８において、作業アーム６Ａ、または６Ｂの先端に作業ハンド２９を装着し、作業等が行われる。

本実施形態の自動生産装置においても上述の第１実施形態の自動生産装置１と同様の効果を得ることができる。
さらに、作業ユニット２５に対応する作業ハンド２９が作業ハンド取付け部２８に収容され、作業ユニット２５と一体となっている。したがって、ハンドマガジン１４の設置スペースを小さくし、装置のサイズをより小さくすることができる。また、ワークの種類の変更に伴う作業ユニットの交換作業の際には、使用される作業ユニット２５を架台２上に設置するだけで、対応する作業ハンド２９の設置も同時に終了する。したがって、装置動作前の作業ユニット及び作業ハンドの交換作業をより容易に、かつ短時間にすることができる。

以上、本発明の各実施形態を説明したが、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上述の各実施形態においては、作業ユニットが側壁部を有する例を説明したが、作業ユニットは側壁部を有さず、基台及び作業機構のみで構成されてもよい。

また、誤配置防止部の設置位置及び構成も上述の実施形態における態様に限定されない。例えば、架台２上において作業ユニット設置時に基台の長辺Ｓ１と反対側の長辺が位置する部分に、作業ユニットが異なる向きで設置された際にクランプ部の被固定部材と干渉するように突起等を設けることによって誤配置防止部が設置されてもよい。同様に、作業ユニットが異なる向きで設置された際に、当接部と干渉するように、突起等を基台に設けることによって誤配置防止部としても構わない。

また、上述の各実施形態においては、ロボットとして垂直多関節ロボットが使用される例を説明したが、垂直多関節ロボットに代えて、水平多関節ロボット、ｘｙｚの直交ロボットを用いてもよい。
また、上述の各実施形態においては、２基の作業アーム６Ａ、６Ｂの基端が架台２上に配置される胴部５にともに固定された場合について説明した。しかし、この構成に限ることなく、２基の作業アーム６Ａ、６Ｂの基端は共通する部品を介することなく、それぞれが別々に、架台２、カバー９および制御部２３等の天井や側面に固定されてもよい。

さらに、架台上における作業ユニットの設置個数や準備される作業ユニットの数には特に制限はなく、適宜決定することができる。したがって、架台上の設置箇所の総数より多い数の作業ユニットを備え、それらの中から必要な作業ユニットが適宜選択されて架台上に設置されるように自動生産装置が構成されてもよい。

また、カバー及びクリーンユニットは本発明の自動生産装置には必須ではない。クリーン環境を必要としないワークを扱う場合は、これらの機構を設けずに自動生産装置を構成してもよい。

本発明の第１実施形態の自動生産装置を示す斜視図である。 同自動生産装置を示す平面図である。 同自動生産装置の架台及び作業ユニットを拡大して示す図である。 同自動生産装置の各部のつながりを示すブロック図である。 同自動生産装置の使用時の動作の説明図である。 同自動生産装置の使用時の動作の説明図である。 同自動生産装置の使用時の動作の説明図である。 同自動生産装置の使用時の動作の説明図である。 同自動生産装置の使用時の動作の説明図である。 同自動生産装置の使用時の動作の説明図である。 同自動生産装置の使用時の動作の説明図である。 同自動生産装置の使用時の動作の説明図である。 本発明の第２実施形態の自動生産装置における作業ユニットの一例を示す斜視図である。

符号の説明

１ 自動生産装置
２ 架台
４ 台座
５ 胴部（支持部）
６Ａ、６Ｂ 作業アーム
７、７Ａ、７Ｂ、２９ 作業ハンド
８、８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄ、８Ｅ、８Ｆ、２５ 作業ユニット
９ カバー
１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄ、１６Ｅ、１６Ｆ 作業機構
１７ 位置決め手段
１５Ａ、２７ 基台
２０ 誤配置防止部
２２ クリーンユニット
２３ 制御部
Ｗ ワーク

Claims (7)

1. 架台上でワークに対して複数の作業を行う自動生産装置であって、
   前記架台上に設置されて前記ワークの搬送及び前記複数の作業を行う２基の多関節アーム部と、
   前記２基の多関節アーム部に交換可能に取付けられ、前記ワークの搬送及び前記複数の作業の少なくとも１つに対応する形状に形成された複数の作業ハンドと、
   基台と、前記基台上に設置されて前記複数の作業のうち少なくとも１つに使用される作業機構とを有し、前記架台上かつ前記２基の多関節アーム部の少なくとも一方の作業範囲内に交換可能に配置された複数の作業ユニットと、
   前記架台上に設けられ、前記作業ユニットの配置位置を規定する位置決め手段と、
   前記２基の多関節アーム部及び前記複数の作業ユニットと接続され、前記ワークの搬送及び前記複数の作業を制御する制御部と、
   を備えることを特徴とする自動生産装置。
2. 前記架台上に台座が設置され、該台座上に支持部が配置され、前記２基の多関節アーム部の基端部は前記支持部の側面に固定されることを特徴とする請求項１に記載の自動生産装置。
3. 前記支持部は前記台座に対し回転可能に支持されていることを特徴とする請求項２に記載の自動生産装置。
4. 各々の前記作業ユニットは、
   前記基台の形状及び大きさが同一に形成されており、
   前記基台及び前記架台の少なくとも一方には、前記作業ユニットが誤った方向で配置されることを防止する誤配置防止部を有し、
   各々の前記作業機構において、前記ワークの作業が行われる作業位置の平面視における前記基台上の座標が同一に設定されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の自動生産装置。
5. 前記２基の多関節アーム部及び前記作業ユニットを覆うカバーと、
   前記カバーに取付けられ、前記カバー内の空気を清浄にするクリーンユニットと、
   をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の自動生産装置。
6. 各々の前記作業ユニットは、加工、組立、調整、計測、洗浄、接着、検査、溶接、ハンダ付けのうちのいずれかを前記複数の作業として行うように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の自動生産装置。
7. 前記作業ハンドは、前記作業に対応した前記作業ユニットに着脱自在に取付けられていることを特徴とする請求項４に記載の自動生産装置。
   

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