JP2011093063A - Hand guide device and method of controlling the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、組立ライン上を移動する作業対象物にワークを組付けるためのハンドガイド装置とその制御方法に関する。 The present invention relates to a hand guide device for assembling a work on a work object moving on an assembly line and a control method therefor.
近年、多くの自動車メーカが「モジュール化組付」を推進している。モジュール化組付とは、車体に組付ける複数の部品を1つのモジュールに予め組付けておき、このモジュールを車体に組付ける部品組付手段である。
このようなモジュール化組付により、部品組付のための車両内乗込み作業を低減することができるが、その反面、モジュールが大型化し、作業者の負担が増大していた。
In recent years, many automobile manufacturers have promoted "modular assembly". The modular assembly is component assembly means for assembling a plurality of components to be assembled to the vehicle body in advance into one module and assembling the module to the vehicle body.
Such modularized assembly can reduce in-vehicle work for assembling parts, but on the other hand, the module has become larger and the burden on the operator has increased.
そこで、組立ライン上で移動する作業対象物(例えば、自動車の車体)にワーク(例えば、インストゥルメントパネルなどのモジュール)を組付ける際の、作業者の負担を軽減する手段が種々、提案されている(例えば、特許文献1〜3、非特許文献1、2)。 Therefore, various means for reducing the burden on the operator when assembling a work (for example, a module such as an instrument panel) on a work object (for example, an automobile body) moving on the assembly line have been proposed. (For example, Patent Documents 1 to 3, Non-Patent Documents 1 and 2).
非特許文献1、2及び特許文献3は、いわゆるパワーアシスト装置であり、作業全体を作業者が実施するが、これらの装置によりワークの重量を支持することで、作業員による重量物の扱いを容易にするものである。
特許文献1、2は、いわゆるハンドガイド装置であり、人の操作入力によりロボットを操作し、人とロボットが協働作業するものである。
(1) 非特許文献1、2は、本質的にパワーアシスト装置であり、重量物のハンドリングにおける作業者の負担は軽減されるが、供給装置など固定点に置かれたワークを把持するような単純作業であっても人が操作する必要があり、また操作の難易度も高い。
(2) 特許文献1、2は、いわゆるハンドガイド装置であり、組立ライン上を移動する作業対象物に対して人がロボットを操作してワークを近づける際、人は組付けなどの作業のための操作に加え、ライン速度に対応して、作業対象物に追従する操作を行なう必要がある。そのため、結果として動いている対象物に対する位置合わせ作業を実現する必要があり、操作の難易度がより高くなる。
(1) Non-Patent
(2)
(3) 作業対象物にワークを挿入する作業、例えば自動車の車体組立工程におけるインパネ組付けなどの場合は、ワークが作業対象物の中に入った状態になるので、作業者の操作モードになった後は、作業者がワークをライン速度に対応して動かさないと、ワークと作業対象物が衝突することになる。
(4) 作業対象物が移動するので、アシスト装置の可動範囲内で組付け作業を完了する必要がある。
(3) In the case of work for inserting a work into the work object, for example, instrument panel assembly in an automobile body assembly process, the work is in the work object, so that the operator's operation mode is set. After that, if the worker does not move the workpiece according to the line speed, the workpiece and the work object collide.
(4) Since the work object moves, it is necessary to complete the assembly work within the movable range of the assist device.
本発明は上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、(1)単純作業はロボットに任せ、人の判断や経験を必要とする作業時のみ、人がロボットを操作して、組立ライン上を移動する作業対象物にワークを組付けることができ、(2)ライン速度に対応して、作業対象物に追従する操作を行なう必要がなく、(3)ワークと作業対象物の衝突を防止することができ、(4)装置の可動範囲内で組付作業を完了することができるハンドガイド装置とその制御方法を提供することにある。 The present invention has been developed to solve the above-described problems. That is, the object of the present invention is to (1) leave the simple work to the robot, and only when the work requires human judgment and experience, the person operates the robot and works on the work object moving on the assembly line. (2) There is no need to follow the work object in accordance with the line speed, (3) collision between the work and the work object can be prevented, and (4) An object of the present invention is to provide a hand guide device capable of completing the assembly work within the movable range of the device and a control method thereof.
本発明によれば、組立ライン上を移動する作業対象物にワークを組付けるためのハンドガイド装置であって、
ワークを把持するワーク把持装置と、該ワーク把持装置を有する細長いハンドと、該ハンドの末端部を片持ち支持し該末端部を所定のロボットエリア内で移動可能なロボットと、前記ハンドの先端部に設けられロボットの作動を操作するオンハンド操作盤と、前記ロボットを制御するロボット制御装置とを備え、
前記ハンドは、作業対象物にワークを組付ける際に、オンハンド操作盤が作業対象物からロボットの反対側に突出する長さを有しており、
前記ロボット制御装置は、ロボットを自動制御する自動モードと、ロボットをオンハンド操作盤により手動制御する協働モードとを有しており、
人の判断や経験を必要とする作業時のみ協働モードに切替え、その他の作業を自動モードで実行する、ことを特徴とするハンドガイド装置が提供される。
According to the present invention, a hand guide device for assembling a workpiece on a work object moving on an assembly line,
A workpiece gripping device for gripping a workpiece, an elongated hand having the workpiece gripping device, a robot that cantilever-supports a distal end portion of the hand and moves the distal end portion within a predetermined robot area, and a tip end portion of the hand Provided with an on-hand operation panel for operating the operation of the robot, and a robot control device for controlling the robot,
The hand has a length that the on-hand operation panel protrudes from the work object to the opposite side of the robot when the work is assembled to the work object.
The robot control device has an automatic mode for automatically controlling the robot and a cooperative mode for manually controlling the robot by an on-hand operation panel.
There is provided a hand guide device characterized by switching to a collaborative mode only during work requiring human judgment and experience and executing other work in an automatic mode.
本発明の実施形態によれば、前記組立ラインのロボットの反対側外側に設けられ前記ロボットに制御信号を出力する外部操作盤と、ロボットの作動状態を表示する状態表示装置とを備え、
前記自動モードにおいて、状態表示装置により協働モードに切替え可能な状態を協働作業可能状況として表示し、
前記外部操作盤により協働モードに切替え、
協働モードにおいてロボットをオンハンド操作盤により手動制御して作業対象物にワークを組付けた後に、前記外部操作盤により自動モードに切替える。
According to an embodiment of the present invention, an external operation panel that is provided outside the assembly line on the opposite side of the robot and outputs a control signal to the robot, and a status display device that displays the operating state of the robot,
In the automatic mode, a state that can be switched to the collaborative mode by the status display device is displayed as a collaborative work possible situation,
Switch to collaborative mode with the external operation panel,
In the cooperative mode, the robot is manually controlled by the on-hand operation panel and a work is assembled to the work target, and then the automatic mode is switched by the external operation panel.
また、前記ハンドに設けられオンハンド操作盤側から死角となる領域の画像を撮影するカメラと、前記ハンドに設けられ前記領域にスリット、円弧、スポットまたはこれらの組み合わせのレーザ光を出力するレーザ装置と、オンハンド操作盤に設置され前記画像及びレーザ光を表示するモニタとからなる視覚支援装置を備える。 A camera provided in the hand for capturing an image of a blind area from the on-hand operation panel side; and a laser device provided in the hand for outputting a laser beam of a slit, arc, spot, or a combination thereof to the area. And a visual support device that is installed on an on-hand operation panel and includes a monitor that displays the image and the laser beam.
また、前記自動モードにおいて、協働モード以外では、前記組立ライン内に人が入れないように遮断するライン遮断装置を備える。 Further, in the automatic mode, a line shut-off device that shuts off a person from entering the assembly line is provided except in the cooperative mode.
また、前記オンハンド操作盤は、安全を担保するために片手を占有するイネーブルスイッチと、直交3軸の並進入力と該3軸まわりの回転入力を片手操作で入力可能な片手操作入力デバイスとを備え、
前記協働モードにおいて、両手で前記イネーブルスイッチと片手操作入力デバイスを操作することによりロボットを手動制御できるようになっている。
In addition, the on-hand operation panel includes an enable switch that occupies one hand for ensuring safety, and a one-hand operation input device that can input a translation input of three orthogonal axes and a rotation input around the three axes by one-hand operation. ,
In the cooperative mode, the robot can be manually controlled by operating the enable switch and the one-hand operation input device with both hands.
また本発明によれば、ワークを把持するワーク把持装置と、該ワーク把持装置を有する細長いハンドと、該ハンドの末端部を片持ち支持し該末端部を所定のロボットエリア内で移動可能なロボットと、前記ハンドの先端部に設けられロボットの作動を操作するオンハンド操作盤とを備え、前記ハンドは、作業対象物にワークを組付ける際に、オンハンド操作盤が作業対象物からロボットの反対側に突出する長さを有しており、組立ライン上を移動する作業対象物にワークを組付けるためのハンドガイド装置の制御方法であって、
ロボットを自動制御する自動モードと、ロボットをオンハンド操作盤により手動制御する協働モードとを有しており、
人の判断や経験を必要とする作業時のみ協働モードに切替え、その他の作業を自動モードで実行する、ことを特徴とするハンドガイド装置の制御方法が提供される。
Further, according to the present invention, a workpiece gripping device that grips a workpiece, an elongated hand having the workpiece gripping device, and a robot that cantilever-supports the end portion of the hand and moves the end portion within a predetermined robot area. And an on-hand operation panel that is provided at the tip of the hand and controls the operation of the robot, and when the hand is assembled to the work object, the on-hand operation panel is located on the opposite side of the robot from the work object. A control method of a hand guide device for assembling a work on a work object moving on an assembly line,
It has an automatic mode for automatically controlling the robot and a collaborative mode for manually controlling the robot with an on-hand operation panel.
There is provided a control method for a hand guide device, characterized in that the mode is switched to the collaborative mode only during work requiring human judgment and experience and the other work is executed in the automatic mode.
本発明の実施形態によれば、前記組立ライン上において、自動モード及び協働モードにおいて、手動制御入力がないときに組立ラインと同じ速さでワークを移動させる。 According to the embodiment of the present invention, on the assembly line, the workpiece is moved at the same speed as the assembly line when there is no manual control input in the automatic mode and the cooperative mode.
また、前記協働モードにおいて、退避動作に必要な時間を常時演算し、前記時間が所定の第1閾値より短い場合にイエローゾーンと判断し、前記時間が第1閾値より短い所定の第2閾値より短い場合にレッドゾーンと判断し、それぞれアラームを発信する。 In the cooperative mode, the time required for the evacuation operation is always calculated, and when the time is shorter than the predetermined first threshold, it is determined as a yellow zone, and the predetermined second threshold is shorter than the first threshold. If it is shorter, it is determined to be a red zone and an alarm is issued for each.
上記本発明の装置と方法によれば、ロボット制御装置が、ロボットを自動制御する「自動モード」と、ロボットをオンハンド操作盤により手動制御する「協働モード」とを有しており、人の判断や経験を必要とする作業時のみ協働モードに切替え、その他の作業を自動モードで実行するので、単純作業は自動モードにおいてロボットが自動で行ない、最終組立のような位置決めの難しい作業は、協働モードにおいて人が判断しながらロボットを手動制御することで作業を行なうことができる。 According to the apparatus and method of the present invention, the robot control device has an “automatic mode” for automatically controlling the robot and a “cooperative mode” for manually controlling the robot with an on-hand operation panel. Switching to collaborative mode only when work that requires judgment and experience is performed, and other work is executed in automatic mode, so simple work is performed automatically by the robot in automatic mode, and work that is difficult to position, such as final assembly, Work can be performed by manually controlling the robot while a person makes a decision in the collaborative mode.
また、協働モードにおいてロボットの作動を操作するオンハンド操作盤が、ハンドの先端部に設けられ、ハンドは、作業対象物にワークを組付ける際に、オンハンド操作盤が作業対象物からロボットの反対側に突出する長さを有しているので、人(作業員)は組立ライン内に入ることなく、手又は腕のみを同エリアに挿入して作業することができる。
従って、人(作業員)が作業するための移動量が小さく、ワークと作業対象物にはさまれるおそれが少なく、かつ人がロボットと反対側にいるため、別作業を行なうための移動がしやすく、作業の掛け持ちがしやすい。
In addition, an on-hand operation panel for operating the robot in the collaborative mode is provided at the tip of the hand. When the hand assembles a workpiece on the work object, the on-hand operation panel is moved from the work object to the opposite of the robot. Since it has a length protruding to the side, a person (worker) can work by inserting only his hand or arm into the same area without entering the assembly line.
Therefore, the amount of movement for a person (worker) to work is small, there is little risk of being caught between the workpiece and the work object, and the person is on the opposite side of the robot. Easy to carry and work.
また、人が車外にいるため、協働モードにおいて死角となる場所が発生するが、カメラ、レーザ装置、モニタからなる視覚支援装置を有するので、作業性を向上できる。 Further, since a person is outside the vehicle, a blind spot is generated in the collaborative mode. However, since a visual support device including a camera, a laser device, and a monitor is provided, workability can be improved.
また、自動モード及び協働モードの両モードにおいて、手動制御入力がないときに組立ラインと同じ速さでワークを移動させるので、オンハンド操作盤の操作時にイネーブルスイッチの状態に関わらずロボットがライン速度に追従するので、人(作業員)がイネーブルスイッチを押すまでの間にロボットが作業対象物に干渉することもなく、また作業員が操作中もライン速度に追従することは気にせずに、相対的にロボットが把持するワークと作業対象は停止した状態で作業できるので、作業性を向上できる。
In both automatic mode and cooperative mode, the workpiece is moved at the same speed as the assembly line when there is no manual control input. So that the robot will not interfere with the work object until the person (worker) presses the enable switch, and the worker will follow the line speed during operation. Since the work and the work object relatively held by the robot can be operated in a stopped state, workability can be improved.
以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照して説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the common part in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
図1は、本発明によるハンドガイド装置の全体構成を示す平面図である。
本発明のハンドガイド装置10は、組立ライン1上を移動する作業対象物2にワーク3を組付けるためのハンドガイド装置である。この例における組立ライン1は、作業対象物2(この例で自動車の車体)にワーク3(この例でインストゥルメントパネルなどのモジュール)を組付けるラインであり、作業対象物2は所定の速度で左方(図で)に連続的に移動するようになっている。
作業対象物2(車体)には、開口部2a(車体のドア部)が設けられており、この開口部2aを通してワーク3を車内に挿入することができる。またこの図で4はロボットのハンド取付け部(後述するハンドの末端部)が移動するロボットエリア4aを仕切るロボットエリア安全柵、5は組立ライン1を仕切る人エリア安全柵である。
FIG. 1 is a plan view showing the overall configuration of a hand guide device according to the present invention.
A
The work object 2 (vehicle body) is provided with an
また組立ライン1上を移動する作業対象物2と、ロボットエリア安全柵4及び人エリア安全柵5の間隔は、人が退避できる幅の安全エリア1aに設定されており、この安全エリア1aには、人の侵入を検知する安全センサ(例えば安全マット等)が設置されている。
この構成により安全エリアへ人が入った場合でも、アラーム又は非常停止により、車体と安全柵の間に人が挟まれるのを防止することができる。
なお、この構成は必須ではなく、車体−安全柵間の挟まれリスクが回避もしくは低速等の場合に、幅を狭くし、或いは安全センサを省略することができる。
The interval between the
Even if a person enters the safety area with this configuration, it is possible to prevent a person from being caught between the vehicle body and the safety fence due to an alarm or emergency stop.
Note that this configuration is not essential, and the width can be narrowed or the safety sensor can be omitted when the risk of being caught between the vehicle body and the safety fence is avoided or the speed is low.
図1において、本発明のハンドガイド装置10は、ワーク把持装置12、ハンド14、ロボット16、オンハンド操作盤18、及びロボット制御装置20を備える。
In FIG. 1, the
図2は、本発明におけるロボットの構成図である。なおこの図は、ハンド14の長手方向から見ている。
図1及び図2において、ワーク把持装置12は、ワーク3を把持するエンドエフェクタである。
ハンド14は、ワーク把持装置12を中間位置に有する細長い部材であり、この例ではほぼ水平に位置する。ハンド14は、作業対象物2にワーク3を組付ける際に、オンハンド操作盤18が作業対象物2からロボットの反対側に突出する長さを有している。
FIG. 2 is a configuration diagram of the robot according to the present invention. This figure is seen from the longitudinal direction of the
1 and 2, the
The
ロボット16は、この例では多関節ロボットであり、ハンド14の末端部(図1で上端)を片持ち支持し、末端部14aを所定のロボットエリア4a内で移動可能に構成されている。本願において、ロボット16は、多関節ロボットに限定されず、その他の周知のロボットであってもよい。
オンハンド操作盤18は、ハンド14の先端部に設けられ、作業対象物2からロボットの反対側に突出した状態で人6(例えば作業員)がオンハンド操作盤18を操作してロボット16の作動を操作するようになっている。
The
The on-
ロボット制御装置20は、ロボット16を制御する。
本発明において、ロボット制御装置20は、ロボット16を自動制御する「自動モード」と、ロボット16をオンハンド操作盤18により手動制御する「協働モード」とを有している。
自動モードでは、人6(作業員)の操作なしに、所定のシーケンス又はプログラムに従い、ロボット16を自動制御する。
協働モードでは、人6(作業員)がオンハンド操作盤18を操作してロボット16の作動を操作するようになっている。
また、本発明のハンドガイド装置10は、人の判断や経験を必要とする作業時のみ協働モードに切替え、その他の作業を自動モードで実行するようになっている。
この制御内容の詳細は後述する。
The
In the present invention, the
In the automatic mode, the
In the collaborative mode, the person 6 (worker) operates the on-
In addition, the
Details of this control content will be described later.
図3は、本発明におけるオンハンド操作盤の構成図である。
本発明におけるオンハンド操作盤18は、イネーブルスイッチ18a、片手操作入力デバイス18b、表示灯18c及び押釦スイッチ18dを備える。
イネーブルスイッチ18aは、安全を担保するために片手を占有し、これを把持することでスイッチがONするようになっている。
片手操作入力デバイス18bは、直交3軸の並進入力と該3軸まわりの回転入力を片手操作で入力可能に構成されている。
また本発明の協働モードにおいて、両手でイネーブルスイッチ18aと片手操作入力デバイス18bを操作することによりロボット16を手動制御できるようになっている。
なお、片手操作入力デバイスの軸数は直交3軸の並進入力と該3軸まわりの回転入力に限定されず、操作内容に応じて軸数を減らした構成であってもよい。また、入力デバイスは片手操作入力デバイスに限定されず、2つの入力デバイスを両手で操作してロボット16を手動制御する構成であってもよい。
表示灯18cは、ハンドガイド装置10の種々の状態(例えば、後述するイエローゾーン及びレッドゾーン)を表示し、押釦スイッチ18dは種々の信号(例えば、非常停止信号)を出力するようになっている。
FIG. 3 is a configuration diagram of the on-hand operation panel according to the present invention.
The on-
The enable
The one-hand
In the cooperation mode of the present invention, the
The number of axes of the one-hand operation input device is not limited to the translation input of three orthogonal axes and the rotation input about the three axes, and may be configured with the number of axes reduced according to the operation content. The input device is not limited to a one-hand operation input device, and may be configured to manually control the
The indicator lamp 18c displays various states (for example, a yellow zone and a red zone described later) of the
図1において、本発明のハンドガイド装置10は、さらに外部操作盤22、状態表示装置24、ライン遮断装置26、ロボットエリア遮断装置27及び開口検出センサ28を備える。
In FIG. 1, the
外部操作盤22は、組立ライン1に対しロボットの反対側の人エリア安全柵5の外側に設けられ、作業開始スイッチ、作業終了スイッチ、モード切替スイッチ、非常停止スイッチ等を備え、ロボット16(すなわちロボット制御装置20)にそれぞれの制御信号を出力する。
状態表示装置24は、ロボット16の作動状態を表示する。この作動状態は、例えば自動モードと協働モード、後述する協働作業可能状況、イエローゾーン、レッドゾーン、ライン停止のアラームなどである。
なお、図1では、外部操作盤22と状態表示装置24を同一位置に設置しているが、それぞれ別の位置に設置してもよい。
The
The state display device 24 displays the operating state of the
In FIG. 1, the
本発明のハンドガイド装置10は、自動モードにおいて、状態表示装置24により協働モードに切替え可能な状態を「協働作業可能状況」として表示し、外部操作盤22上の作業開始スイッチによる作業開始信号により、「協働モード」に切替え、外部操作盤22上の作業完了スイッチによる作業完了信号により、「自動モード」に切替えるようになっている。
なお、作業開始スイッチ及び作業終了スイッチに連動せずに、モード切替スイッチで「自動モード」に切替えてもよい。
In the automatic mode, the
Note that the mode may be switched to the “automatic mode” without being linked to the work start switch and the work end switch.
ライン遮断装置26は、例えばライトカーテン又はシャッターであり、協働モードで、組立ライン1内に人の手や腕が入らないように通路を遮断する。
The
ロボットエリア遮断装置27は、例えばライトカーテン又はシャッターであり、本発明のハンドガイド装置10がロボットエリア4a内で作動中において、ロボットエリア内に人が入ったり、ロボットがロボットエリア外に出たりしないようにロボットエリアの開口部を遮断する。
The robot
開口検出センサ28は、この例では、ロボットエリアの開口部近傍に設けられたCCDカメラであり、作業対象物2の開口部2aを検出する。なお、開口検出センサ28は、この例に限定されず、ハンド14の一端(図で下端)に設けたCCDカメラでもよく、或いは、その他のセンサ(例えば、リミットスイッチ、光電センサ、静電センサ等)であってもよい。
In this example, the
図1において、本発明のハンドガイド装置10は、さらに視覚支援装置30を備える。視覚支援装置30は、ハンド14に設けられオンハンド操作盤18側から死角となる領域の画像を撮影するカメラ32と、ハンドに設けられ前記領域にスリット、円弧、スポットまたはこれらの組み合わせのレーザ光を出力するレーザ装置34と、オンハンド操作盤18に設置されレーザ光の照射位置を含む画像を表示するモニタ36とからなる。
この構成により、死角となる領域をモニタ36で確認することができ、かつレーザ光の照射位置の形状により対象物の姿勢が判断できるので、作業性を向上できる。
In FIG. 1, the
With this configuration, a blind spot region can be confirmed on the
図4は、本発明によるハンドガイド装置の作動説明図であり、(A)は前半の自動モード、(B)は協働モード、(C)は後半の自動モードを示している。
また図5は、本発明によるハンドガイド装置の制御方法のフロー図であり、S1〜S16のステップ(工程)からなる。
4A and 4B are operation explanatory views of the hand guide device according to the present invention, in which FIG. 4A shows the first half automatic mode, FIG. 4B shows the cooperative mode, and FIG. 4C shows the second half automatic mode.
FIG. 5 is a flowchart of the method for controlling the hand guide device according to the present invention, which comprises steps (steps) S1 to S16.
本発明による制御では、初めにライン情報を取得し(S1)、自動モードを表示する(S2)。 In the control according to the present invention, line information is first acquired (S1), and the automatic mode is displayed (S2).
図4(A)は、前半の自動モードにおいて、作業対象物2の開口部2aを検出した状態(後述するS6)を示している。
前半の自動モードでは、ロボット16は自動制御される。この自動モードにおいて、作業対象物2の情報を取得し(S3)、供給位置でワーク3を把持し(S4)、開口部手前まで搬送し(S5)、開口検出センサ28により作業対象物2の開口部2aを検出し(S6)、ワーク3を開口部2aへ挿入し(S7)、ワーク3を組付位置に接近させ(S8)、ワーク3をライン速度に同期させ(S9)、状態表示装置24により協働作業可能状況を表示する(S10)。
なお、ハンド14は、作業対象物2にワーク3を組付ける際に、オンハンド操作盤18が作業対象物2からロボットの反対側に突出する長さを有しているので、ワーク3が組付位置に接近する状態(S8)において、オンハンド操作盤18は、作業対象物2からロボットの反対側に突出した状態となる。
FIG. 4A shows a state where the
In the first half automatic mode, the
The
協働作業可能状況のときに外部操作盤で協働モードへの変更がなされるまで、人6(例えば作業員)は、組立ライン1の外側(図で下側)に退避しており、ライン遮断装置26により組立ライン1内に人の手や腕が入らないように通路が遮断されている。
協働モードに変更されると、人6は、組立ライン1内に手や腕を入れることができ、作業対象物2からロボットの反対側に突出したオンハンド操作盤18を操作できる状態となる。
なお、人がオンハンド操作盤18の操作を開始するまでの間も、ロボット16による自動制御によりワーク3はライン速度に同期している(S9)。すなわち組立ライン上において、自動モード及び協働モードにおいて、手動制御入力がないときに組立ライン1と同じ速さでワーク3を移動させるようになっている。
The person 6 (for example, a worker) is evacuated outside the assembly line 1 (lower side in the figure) until the change to the cooperation mode is made on the external operation panel when the collaborative work is possible. The passage is blocked by the blocking
When the mode is changed to the cooperation mode, the
Note that the
図4(B)は、協働モードにおいて、人6がロボット16(すなわちオンハンド操作盤18)を操作して、組立ライン1上を移動する作業対象物2にワーク3を組付ける状態(後述するS12)を示している。
この協働モードでは、ロボット16は人6(作業員)によるオンハンド操作盤18により手動制御される。
協働モードにおいて、人6が外部操作盤22の作業開始スイッチをONし(S11)、組立ライン1内に手や腕を入れて、作業対象物2からロボットの反対側に突出したオンハンド操作盤18を操作して、作業対象物2にワーク3を組付ける協働作業(組付作業)を実施する(S12)。
FIG. 4B shows a state in which the
In this cooperation mode, the
In the collaborative mode, the
また、本発明において、手動制御時であっても、ロボット16によりワーク3はライン速度に同期しながら手動制御入力を受け付けて作動するようになっている。
Further, in the present invention, even during manual control, the
なお、自動モード及び協働モードにおけるワーク3の組立ライン1との同期制御は、必須ではなく、自動モード、協働モードの一方又は両方において、ワーク3を組立ライン1と同期させなくてもよい。
すなわち、ワークの同期制御は、以下の4通りのいずれであってもよい。
(1) 自動モード及び協働モードの両方で同期。
人が未操作時にロボットと作業対象が干渉しないように動作させ、人が操作時もライン速度を補正しつつ、人の操作を受け付ける。
(2) 自動モードで同期、協働モードで非同期。
人が未操作時にロボットと作業対象が干渉しないように動作させ、人が操作時はライン速度への追従を含め人が操作する。
(3) 自動モードで非同期、協働モードで同期。
人が未操作時にライン速度への追従を含め人が操作し、人が操作時はライン速度を補正しつつ、人の操作を受け付ける。
(4) 自動モード及び協働モードの両方で非同期。
人が未操作時にライン速度への追従を含め人が操作し、人が操作時もライン速度への追従を含め人が操作する。
The synchronization control of the
That is, the workpiece synchronization control may be any of the following four types.
(1) Synchronized in both automatic and collaborative modes.
The robot is operated so that the robot and the work target do not interfere when the person is not operated, and the human operation is accepted while the line speed is corrected even when the person is operating.
(2) Synchronous in automatic mode and asynchronous in collaborative mode.
The robot is operated so that the robot and the work target do not interfere with each other when the person is not operating, and when the person is operating, the person operates, including following the line speed.
(3) Asynchronous in automatic mode and synchronous in collaborative mode.
When the person is not operating, the person operates including tracking the line speed, and when the person is operating, the line speed is corrected and the person's operation is accepted.
(4) Asynchronous in both automatic and cooperative modes.
When the person is not operating, the person operates including tracking the line speed, and when the person operates, the person operates including tracking the line speed.
また、この協働モードにおいて、ロボット制御装置20により退避動作に必要な時間を常時演算し、この時間が所定の第1閾値より短い場合にイエローゾーンと判断し、この時間が第1閾値より短い所定の第2閾値より短い場合にレッドゾーンと判断し、それぞれアラームを発信する。
すなわち作業完了後に退避動作をするのに必要な距離を演算し、ロボット16の所定のロボットエリア4a内において、残りの可動範囲に対応して、作業完了を急がなければならないイエローゾーンと、これ回避不可となるレッドゾーンと、ライン停止信号とを発信し、状態表示装置24にアラームを表示する。
In this cooperative mode, the
That is, the distance necessary for the retreating operation after the completion of the operation is calculated, and the yellow zone that must be urgently completed in the
この協働作業(組付作業)が完了し、人6の手や腕が組立ライン1の外側(図で下側)に退避し、外部操作盤22の作業完了スイッチをONして作業完了信号(S13)を出力すると、ロボット制御装置20が作業完了信号を受信して協働モードが終了し、自動モードが表示され(S14)、後半の自動モードに切り替わる。
なお、外部操作盤22の作業完了スイッチをONする前に、人が操作してワーク3を開放し(後述するS15)、ロボットを少し退避させてもよい。
When this collaborative work (assembly work) is completed, the hand and arm of the
Note that before the work completion switch of the
図4(C)は、後半の自動モードにおいて、作業対象物2の開口部2aからワーク3が退避する状態(後述のS16)を示している。
後半の自動モードでは、ロボット16は自動制御される。後半の自動モードでは、ロボット16を自動制御してワーク3を開放し(S15)、ロボット制御装置20によりハンド14を開口部2a(車体のドア部)より離脱させる(S16)。
次いで、ロボット16を自動制御してロボットの初期位置(待機位置)まで復帰させる。
FIG. 4C shows a state in which the
In the second half automatic mode, the
Next, the
上述したように本発明のハンドガイド装置の制御方法は、ロボットを自動制御する自動モードと、ロボットをオンハンド操作盤により手動制御する協働モードとを有しており、人の判断や経験を必要とする作業時のみ協働モードに切替え、その他の作業を自動モードで実行するようになっている。 As described above, the control method of the hand guide device of the present invention has an automatic mode for automatically controlling the robot and a cooperative mode for manually controlling the robot with an on-hand operation panel, and requires human judgment and experience. It is switched to the collaborative mode only during the work to be performed, and the other work is executed in the automatic mode.
図6は、本発明における干渉防止装置の構成図であり、(A)は平面図、(B)は側面図である。また、この図において、2bは作業対象物2の開口部2aの後方(図で右側)に位置する車体干渉部位である。
図6に示す干渉防止装置40は、遮断検出用の光電センサ42とセンサアーム44とアクチュエータ(図示せず)とからなる。センサアーム44は、光電センサ42を先端部に有し、ハンド14に取付けられ、後方と上方との間で揺動可能に構成されている。図示しないアクチュエータは、ハンド14に取付けられ、センサアーム44を揺動させる。
この構成により、センサアーム44を後方に揺動させた状態において、光電センサ32により車体干渉部位2bを幅方向に挟んで無接触で検知すると、ハンド14を一定量前進させることで、ワーク3をライン速度に同期させるようになっている。
なお、この構成において、ハンド14の挿入又は離脱の際は、センサアーム34を上方に揺動させて、車体干渉部位2bとの干渉を回避するようになっている。
6A and 6B are configuration diagrams of the interference prevention apparatus according to the present invention, in which FIG. 6A is a plan view and FIG. 6B is a side view. Moreover, in this figure, 2b is a vehicle body interference site located behind the
The
With this configuration, when the
In this configuration, when the
なお、ワーク3のライン同期(上述のS9)は、この構成に限定されず、例えばライン速度を直接計測しても、或いは上位システムからライン速度情報を取得してもよい。また、上記構成以外のセンサ(例えば、リミットスイッチ、光電センサ、静電センサ等)を用いてもよい。 Note that the line synchronization of the workpiece 3 (S9 described above) is not limited to this configuration. For example, the line speed may be directly measured, or the line speed information may be acquired from the host system. In addition, a sensor other than the above configuration (for example, a limit switch, a photoelectric sensor, an electrostatic sensor, or the like) may be used.
上述した本発明の装置と方法によれば、ロボット制御装置20が、ロボット16を自動制御する「自動モード」と、ロボット16をオンハンド操作盤18により手動制御する「協働モード」とを有しており、人6の判断や経験を必要とする作業時のみ協働モードに切替え、その他の作業を自動モードで実行するので、単純作業は自動モードにおいてロボット16が自動で行ない、最終組立のように位置決めの難しい作業は、協働モードにおいて人6が判断しながらロボットを手動制御することで作業を行なうことができる。
According to the apparatus and method of the present invention described above, the
また、協働モードにおいてロボット16の作動を操作するオンハンド操作盤19が、ハンド14の先端部に設けられ、ハンド14は、作業対象物2にワーク3を組付ける際に、オンハンド操作盤19が作業対象物2からロボットの反対側に突出する長さを有しているので、人(作業員)は組立ライン1内に入ることなく、手又は腕のみを同エリアに挿入して作業することができる。
従って、人6(作業員)が作業するための移動量が小さく、人6はワーク3と作業対象物2に挟まれるおそれがなく、かつ人6がロボットと反対側にいるため、別作業を行なうための移動がしやすく、作業の掛け持ちがしやすい。
An on-hand operation panel 19 for operating the operation of the
Therefore, the movement amount for the person 6 (worker) to work is small, the
また、人6が車外にいるため、協働モードにおいて死角となる場所が発生するが、カメラ32、レーザ装置34、モニタ36からなる視覚支援装置30を有するので、作業性を向上できる。
Further, since the
また、自動モード及び協働モードの両モードにおいて、手動制御入力がないときに組立ライン1と同じ速さでワーク3を移動させるので、オンハンド操作盤18の操作時にイネーブルスイッチの状態に関わらずロボット16がライン速度に追従するので、人6(作業員)がイネーブルスイッチを押すまでの間にロボット16が作業対象物2に干渉することもなく、また作業員が操作中もライン速度に追従することは気にせずに、相対的にロボットが把持するワークと作業対象は停止した状態で作業できるので、作業性を向上できる。
Further, in both the automatic mode and the cooperative mode, the
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。 In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, Of course, a various change can be added in the range which does not deviate from the summary of this invention.
1 組立ライン、2 作業対象物(自動車の車体)、
2a 開口部(車体のドア部)、2b 車体干渉部位、
3 ワーク(インストゥルメントパネル)、
4 ロボットエリア安全柵、5 人エリア安全柵、
6 人(作業員)、
10 ハンドガイド装置、
12 ワーク把持装置(エンドエフェクタ)、
14 ハンド、
16 ロボット(多関節ロボット)、
18 オンハンド操作盤、
18a イネーブルスイッチ、
18b 片手操作入力デバイス、
18c 表示灯、18d 押釦スイッチ、
20 ロボット制御装置、
22 外部操作盤、24 状態表示装置、
26 ライン遮断装置、
27 ロボットエリア遮断装置、
28 開口検出センサ、
30 視覚支援装置、32 カメラ、
34 レーザ装置、36 モニタ、
40 干渉防止装置、42 光電センサ、
44 センサアーム
1 assembly line, 2 work object (car body),
2a opening (door part of vehicle body), 2b vehicle body interference part,
3 work (instrument panel),
4 Robot area safety fence, 5 person area safety fence,
6 people (workers),
10 Hand guide device,
12 Work gripping device (end effector),
14 hands,
16 robots (articulated robots),
18 On-hand control panel,
18a enable switch,
18b One-hand operation input device,
18c indicator lamp, 18d pushbutton switch,
20 robot controller,
22 external operation panel, 24 status display device,
26 line shut-off device,
27 Robot area blocking device,
28 Aperture detection sensor,
30 visual support devices, 32 cameras,
34 laser device, 36 monitor,
40 interference prevention device, 42 photoelectric sensor,
44 Sensor arm
Claims (8)
ワークを把持するワーク把持装置と、該ワーク把持装置を有する細長いハンドと、該ハンドの末端部を片持ち支持し該末端部を所定のロボットエリア内で移動可能なロボットと、前記ハンドの先端部に設けられロボットの作動を操作するオンハンド操作盤と、前記ロボットを制御するロボット制御装置とを備え、
前記ハンドは、作業対象物にワークを組付ける際に、オンハンド操作盤が作業対象物からロボットの反対側に突出する長さを有しており、
前記ロボット制御装置は、ロボットを自動制御する自動モードと、ロボットをオンハンド操作盤により手動制御する協働モードとを有しており、
人の判断や経験を必要とする作業時のみ協働モードに切替え、その他の作業を自動モードで実行する、ことを特徴とするハンドガイド装置。 A hand guide device for assembling a work on a work object moving on an assembly line,
A workpiece gripping device for gripping a workpiece, an elongated hand having the workpiece gripping device, a robot that cantilever-supports a distal end portion of the hand and moves the distal end portion within a predetermined robot area, and a tip end portion of the hand Provided with an on-hand operation panel for operating the operation of the robot, and a robot control device for controlling the robot,
The hand has a length that the on-hand operation panel protrudes from the work object to the opposite side of the robot when the work is assembled to the work object.
The robot control device has an automatic mode for automatically controlling the robot and a cooperative mode for manually controlling the robot by an on-hand operation panel.
A hand guide device that switches to a collaborative mode only during work that requires human judgment and experience, and performs other work in an automatic mode.
前記自動モードにおいて、状態表示装置により協働モードに切替え可能な状態を協働作業可能状況として表示し、
前記外部操作盤により協働モードに切替え、
協働モードにおいてロボットをオンハンド操作盤により手動制御して作業対象物にワークを組付けた後に、前記外部操作盤により自動モードに切替える、ことを特徴とする請求項1に記載のハンドガイド装置。 An external operation panel that is provided outside the assembly line on the opposite side of the robot and outputs a control signal to the robot, and a status display device that displays the operating state of the robot,
In the automatic mode, a state that can be switched to the collaborative mode by the status display device is displayed as a collaborative work possible situation,
Switch to collaborative mode with the external operation panel,
The hand guide device according to claim 1, wherein the robot is manually controlled by an on-hand operation panel in a cooperative mode and a work is assembled to a work target, and then the automatic operation mode is switched by the external operation panel.
前記協働モードにおいて、両手で前記イネーブルスイッチと片手操作入力デバイスを操作することによりロボットを手動制御できるようになっている、ことを特徴とする請求項1に記載のハンドガイド装置。 The on-hand operation panel includes an enable switch that occupies one hand to ensure safety, a one-hand operation input device that can input a translation input of three orthogonal axes and a rotation input around the three axes by one-hand operation,
The hand guide device according to claim 1, wherein the robot can be manually controlled by operating the enable switch and the one-hand operation input device with both hands in the cooperative mode.
ロボットを自動制御する自動モードと、ロボットをオンハンド操作盤により手動制御する協働モードとを有しており、
人の判断や経験を必要とする作業時のみ協働モードに切替え、その他の作業を自動モードで実行する、ことを特徴とするハンドガイド装置の制御方法。 A workpiece gripping device for gripping a workpiece, an elongated hand having the workpiece gripping device, a robot that cantilever-supports a distal end portion of the hand and moves the distal end portion within a predetermined robot area, and a tip end portion of the hand Provided with an on-hand operation panel for controlling the operation of the robot, and the hand has such a length that the on-hand operation panel protrudes from the work object to the opposite side of the robot when the work is assembled to the work object. A method for controlling a hand guide device for assembling a work on a work object moving on an assembly line,
It has an automatic mode for automatically controlling the robot and a collaborative mode for manually controlling the robot with an on-hand operation panel.
A control method for a hand guide device, characterized in that the mode is switched to the collaborative mode only during work requiring human judgment and experience, and the other work is executed in the automatic mode.
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