JP2010158763A - ハンドリングシステム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、段取り換えを容易にでき、1つのロボットの動作に複数の機能を備えたハンドリングシステムを提供する。
【解決手段】双腕ロボットを用いた組立作業をするハンドリングシステムにおいて、前記双腕ロボットが、線状体送給部に対面するように配置されたものである。
【選択図】図２

Description

本発明は、物品を搬送するハンドリングシステムに関する。

組立工程、搬送工程といった作業工程は人手に頼っており、自動化が専用工具や治具が必要なことから困難となっている。
自動化できている工程においても、従来では、１台のロボットで１種類の作業を行うようにしてあることから、その部品に対応した専用把持装置が必要となる。作業工数、部品点数の多い組立、搬送工程には、非常に多くの専用把持装置を必要とする。このために製造部品数、作業工数に応じた専用装置を用意する必要があり、非常に多くのロボットや生産機械を必要とし、人手で作業していた現状のスペースでは自動化できず、生産ラインの所用スペースも非常に広いスペースが必要とされる。
また、加工機間搬送などの後工程へ搬送する工程では、通常、ランダムに並んだ大量の部品を作業がしやすいように所定の姿勢に整列させて、次工程へ搬送している。例えば、次工程へ部品の姿勢を変更させて搬送する場合、仮置き台や姿勢変更装置に一旦部品を載置し直すため、専用設備が必要となり、非常に広いスペースが必要となっていた。
また、線状体やケーブルといったの組立は、元来ロボットが行う作業としては、容易に変形してしまうために位置決めが難しく、苦手とする分野であった。このために、人手による作業が行われており、上記した問題を解決できないという問題が生じていたが、自動化システムには潜在的に必要とされる要望がされていた。それは、人手が作業することにより、汚染やコンタミネーションを気にする医療分野やクリーン環境での使用を目的とするものでは、特に、必要性が上げられていた。
以上のような現状を鑑み、専用装置を必要とせずに作業者が作業する程度のスペースで効率よく生産できるハンドリングシステムが要求されている。
従来のハンドリングシステムとしては、２つの水平多関節ロボットを用いたシステムが提案されている（特許文献１参照）。
従来のハンドリングシステムは、２台の水平多関節ロボットと、これらの各ロボットの前方側に配置した組立作業台と、プラテンを移動させる搬送機器であるフリーフローコンベアと、ロボットの側方に配置した、小物部品を供給する部品供給台と、小物、中物部品を供給する部品供給機と、中物、大物部品を供給する部品供給機等とを組み合わせて構成し、これらのロボット及び周辺機器を制御する制御装置を備えているものが開示されている。
このハンドリングシステムは、単に物品の大小にあわせて搬送するロボットを使い分けるだけのものである。を組み立てる方法としては、特に、複数種類の部品の取扱いが必要な場合や高度な処理能力が要求される場合、画像処理装置（ビジョン）を備えたロボットにより部品を整列させる方法が用いられている。すなわち、各部品の位置や姿勢に関する情報をＣＣＤカメラなどの視覚センサにより取得し、この情報に基づいてロボットの各アームを制御して、部品の取り付け作業を行わせる方法である。この方法では、部品種の変更に対応して動作プログラムを切替えるだけで各種部品の取扱が可能となるため、段取りに要する時間を短縮できるという利点がある。
しかしながら、ビジョンシステムが複雑であり、コストパフォーマンスの悪化を招く原因となるとともに、部品の整列という比較的単純な作業を必要以上に複雑化されたシステムで処理するため、処理能力を向上させることが却って困難になるという問題がある。

特開平６−３２０３６４号公報

従来のハンドリングシステムでは、予め決まったシーケンスを基に各々のロボットが部品を組み立てるようになっているので、を組み立てる場合、的確に作業するといったことを行うことはできない。
また、ビジョンシステム含んだハンドリングシステムでは、ビジョンシステムを用いると、採光によりワークの見え方や輪郭の補正などが変化することになり、調整作業が煩雑になるといった問題が生じていた。
このように、これまでのハンドリングシステムでは、専用工具や治具を用いたり、ビジョンシステムを用いたりといったハンドリングシステムに特有の専用備品を備えることにより、実現を図ってきたが、昨今では、多品種少量生産に対応するようなな装置構成の段取り換えをに行うことが望まれており、段取り換えを容易にできることや、1つのロボットの動作によって複数の機能を持たせることが望まれ、これまでのハンドリングシステムでは対応できないという問題が生じていた。
本発明はかかる従来技術の課題に鑑みなされたものであって、段取り換えを容易にでき、1つのロボットの動作に複数の機能を備えたハンドリングシステムを提供することを目的としている。

上記問題を解決するため、本発明は次のように構成したのである。
請求項1に記載の発明は、双腕ロボットを用いた組立作業をするハンドリングシステムにおいて、前記双腕ロボットが、線状体送給部に対面するように配置されたものである。
請求項２に記載の発明は、前記双腕ロボットの腕部が７軸以上の軸を備えているものである。
請求項３に記載の発明は、前記双腕ロボットのいずれか一方の腕部に取り付けられたハンドにより線状体を把持するものである。
請求項４に記載の発明は、前記線状体送給部により送給される線状体の一端が、前記双腕ロボットのハンドまたは固定部で固定され、常に位置決めされているものである。
請求項５に記載の発明は、前記線状体送給部が線状体のカートリッジ、巻取り器、線状体ガイドと部品庫から構成されたものである。
請求項６に記載の発明は、前記線状体送給部が線状体のカートリッジ、巻取り器、線状体ガイドの構成が左右対象に配置されたものである。

請求項１から６に記載の双腕ロボットを用いることにより、双腕ロボットが送給装置対面するように配置できるので、狭所に配置することができ、生産ラインの所用スペースを小さくすることができる。
また、線状体を双腕ロボットのハンドまたは固定部に固定され、常に位置決めされているので、双腕ロボットの腕部の関節軸を制御することにより線状体の位置決めが可能となり、煩雑なシステムを構成することがなくなることから多品種少量生産に対応した段取り換えを行うこと可能となる。

双腕ロボットの正面図 ハンドリングシステムの上面図 ハンドリングシステムの側面図 部品供給システムの正面図

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

図１に本発明にかかる双腕ロボット１１について説明する。
基台１を図示しないアンカーボルトで固定し、この基台１上に旋回胴部２を鉛直面内で旋回自在に搭載している。この旋回胴部２の正面図左側には右腕部３Ｒが設けてあり、右肩部４Ｒが水平面内で旋回可能に設けてある。この右肩部４Ｒには右上腕Ａ部５Ｒを揺動可能に設けている。この右上腕Ａ部５Ｒ先端には右上腕Ｂ部６Ｒを設けている。なお、この右上腕Ｂ部６Ｒは旋回する捻り動作が付与されている。さらに右上腕Ｂ部６Ｒ先端に右下腕部７Ｒを揺動可能に設けている。この右下腕部７Ｒ先端には右手首Ａ部８Ｒその先端に右手首Ｂ部９Ｒを設けている。なお、この右手首Ａ部８Ｒは旋回する捻り動作、右手首Ｂ部９Ｒは曲げ動作を行う旋回動作が付与されている。前記右手首Ｂ部９Ｒ先端には右フランジ１０Ｒが設けてあり、図示しないハンドが接続可能となり、捻り動作が付与されている。上面からみて右側には上記同様に左腕部３Ｌが設けてあり、左肩部４Ｌ、左上腕Ａ部５Ｌ、左上腕Ｂ部６Ｌ、左下腕部７Ｌ、左手首Ａ部８Ｌ、左手首Ｂ部９Ｌ、左フランジ１０Ｌが設けてある。

このような構成において、旋回胴部２、右腕部３Ｒ、左腕部３Ｌを動作させることによって、左右手首フランジ１０Ｒ，１０Ｌに装着される先端部にはハンドが取り付けられるように処理されたことを特徴とする。

図２および図３を用いて双腕ロボット１１を使用した具体的な部品の組立システムについて説明する。組立システム１００は、双腕ロボット１１と部品供給システム１０１から構成される。双腕ロボット１１は、部品供給システム１０１の中心と双腕ロボットの旋回胴部２の中心とが一致するように配置されている。

部品供給システム１０１は、カートリッジ１０２Ｒ、１０２Ｌと、巻取器１０３Ｒ、１０３Ｌと、部品供給器１０４から構成され、対称に形成されている。この対象となる軸線が双腕ロボット１１の旋回胴部２の中心と一致しているのである。

このような構成にすることにより、双腕ロボット１１の可動範囲は部品供給システム１０１の全域を均等に網羅することができることになる。

次に、部品供給システムの詳細について図４を用いて説明する。カートリッジ１０２Ｒ、１０２Ｌには線状体１０５Ｒ、１０５Ｌが巻回されている。線状体１０５Ｒ、１０５Ｌは、ローラ間を通るように形成された線状体ガイド１０６Ｒ、１０６Ｌを介して、切断器１０７Ｒ、１０７Ｌまで連通している。部品供給システム１０１の中央部には、巻取器１０３Ｒ、１０３Ｌが配置されており、複数の種類の部品が配置された部品供給器１０４、１０８が部品供給システム１０１の上下部に備えられている。

このように、線状体を操作するカートリッジや巻取器は左右対称に配置され構成されている。

次に図２から図４を用いて双腕ロボットを用いた組立システムの動作について説明する。開閉自在な右ハンド１２Ｒが線状体１０５Ｒの切断器１０７Ｒより線状体ガイド１０６Ｒ側を把持し、線状体１０５Ｒが、右腕部３Ｒの各関節軸の回転角度から割り出された所定の右ハンド１２Ｒの位置になるように、引き出される。つまり、右腕部３Ｒの各関節軸を制御することで、必要とされる線状体１０５Ｒの長さになるように右ハンド１２Ｒを位置決めする。
次に、右ハンド１２Ｒが把持した線状体１０５Ｒを巻取器１０３Ｒにセットして、巻取器１０３Ｒの回転角度が制御されて所定の長さの線状体１０５Ｒがカートリッジ１０２Ｒから引き出され、右ハンド１２Ｒは線状体１０５Ｒを切断器１０７Ｒ近傍で把持し、線状体１０５Ｒが切断器１０７Ｒで切断される。
次に、左ハンド１２Ｌが線状体１０５Ｒに取り付ける部品を部品供給器１０８から取り出し、把持する。
次に、右ハンド１２Ｒで把持した線状体１０５Ｒの一端は左ハンド１２Ｌで把持した部品１０９を接近させ、取り付ける。
線状体１０５Ｒの他方端にも同様な作業で部品を部品供給器１０４から取り出し、取り付ける。
このような作業は、である線状体の一端が、ロボットハンドによって把持され、ハンドの位置が、腕部の各関節軸により制御されることから、位置決めされており、他方のハンドで把持された部品も腕部の各関節軸により制御されていることから、双方の相対間隔が求められるので正確に位置決めできるものである。

本実施例において、線状体は線状体のような性を有するものであれば、位置決めがより難しいことから最適な実施形態であるが、電線や電気ケーブルのようなものでも良く、これに限定されるものではないことは当然である。

また、右ハンドで線状体を持ち、左ハンドで部品を操作する例について説明したが、当然ながら左ハンドで線状体を持ち、右ハンドで部品を操作することも可能である。

さらに、本実施例では、どちらか一方のハンドが線状体を、他方のハンドが部品を操作する例を用いて説明したが、線状体を操作する間に持ち変え作業を入れることにより、双方のハンドが線状体と部品を持ち変えることも可能である。

１ 基台
２ 旋回胴部
３Ｒ 右腕部
３Ｌ 左腕部
４Ｒ 右肩部
４Ｌ 左肩部
５Ｒ 右上腕Ａ部
５Ｌ 左上腕Ａ部
６Ｒ 右上腕Ｂ部
６Ｌ 左上腕Ｂ部
７Ｒ 右下腕Ａ部
７Ｌ 左下腕Ａ部
８Ｒ 右手首Ａ部
８Ｌ 左手首Ａ部
９Ｒ 右手首Ｂ部
９Ｌ 左手首Ｂ部
１０Ｒ 右フランジ部
１０Ｌ 左フランジ部
１１ 双腕ロボット

Claims (6)

1. 双腕ロボットを用いた組立作業をするハンドリングシステムにおいて、
   前記双腕ロボットは、線状体送給部に対面するように配置されたことを特徴とするハンドリングシステム。
2. 前記双腕ロボットの腕部は７軸以上の軸を備えていることを特徴とする請求項１記載のハンドリングシステム。
3. 前記双腕ロボットのいずれか一方の腕部に取り付けられたハンドにより線状体を把持することを特徴とする請求項１記載のハンドリングシステム。
4. 前記線状体送給部により送給される線状体の一端は、前記双腕ロボットのハンドまたは固定部で固定され、常に位置決めされていることを特徴とする請求項１記載のハンドリングシステム。
5. 前記線状体送給部は線状体のカートリッジ、巻取り器、線状体ガイドと部品庫から構成されたことを特徴とする請求項１記載のハンドリングシステム。
6. 前記線状体送給部は線状体のカートリッジ、巻取り器、線状体ガイドの構成が左右対象に配置されたことを特徴とする請求項１記載のハンドリングシステム。
   

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