JP2012176457A - 作業システム - Google Patents

Abstract

【課題】作業システムの設備コストを抑えること。
【解決手段】作業システム１は、作業対象であるワークに対して所定の作業を行うロボット１２と、ワークに対する所定の作業が行われる場所である複数の作業ステーション１３ａ〜１３ｄとを備える。そして、ロボット１２は、作業ステーション１３ｂ，１３ｃにおいてワークに対して圧入作業やネジ締め作業といった所定の作業を行うだけでなく、作業ステーション１３ａ〜１３ｄ間でのワークの搬送も併せて行う。
【選択図】図２

Description

本発明は、作業システムに関する。

従来、人手によって行われていた組立作業や加工作業といった作業を産業用ロボット等を用いて自動的に行う作業システムが知られている。

この種の作業システムでは、作業対象であるワークをベルトコンベア等の搬送装置によって搬送しつつ、搬送装置に沿って設けられた各作業ステーションにおいて産業用ロボット等が所定の作業を行うのが一般的である（たとえば、特許文献１参照）。

特開２０１０−１６２６５２号公報

しかしながら、従来の作業システムのように、ワークを搬送するためにベルトコンベア等の搬送装置を用いることとすると、設備コストが高くなるという問題があった。

開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、設備コストを抑えることのできる作業システムを提供することを目的とする。

本願の開示する作業システムは、作業対象であるワークに対して所定の作業を行うロボットと、前記ワークに対する所定の作業が行われる場所である複数の作業ステーションとを備え、前記ロボットは、前記作業ステーション間での前記ワークの搬送を行う。

本願の開示する作業システムの一つの態様によれば、設備コストを抑えることができる。

図１Ａは、実施例１に係る作業システムの概要説明図（その１）である。 図１Ｂは、実施例１に係る作業システムの概要説明図（その２）である。 図２は、実施例１に係る作業システムのレイアウトを示す模式平面図である。 図３は、レールおよびスライダ等の模式側面図である。 図４は、実施例１に係る作業システムのネットワーク構成を示す図である。 図５は、実施例１に係る制御装置の構成を示すブロック図である。 図６Ａは、ロボットによる搬送動作の動作例を示す図（その１）である。 図６Ｂは、ロボットによる搬送動作の動作例を示す図（その２）である。 図７Ａは、ロボットによる作業動作の動作例を示す図（その１）である。 図７Ｂは、ロボットによる作業動作の動作例を示す図（その２）である。 図８Ａは、ロボットによる搬送動作の動作例を示す図（その３）である。 図８Ｂは、ロボットによる返却動作の動作例を示す図（その１）である。 図８Ｃは、ロボットによる返却動作の動作例を示す図（その２）である。 図９Ａは、エリアセンサのオンオフ制御の説明図（その１）である。 図９Ｂは、エリアセンサのオンオフ制御の説明図（その２）である。 図１０は、制御装置が実行する処理手順の一例を示すフローチャートである。 図１１は、実施例２に係る作業システムの配置を示す模式平面図である。

以下に添付図面を参照して、本願の開示する作業システムのいくつかの実施例を詳細に説明する。ただし、これらの実施例における例示で本発明が限定されるものではない。

［作業システムの概要］
まず、実施例１に係る作業システムの概要について図１Ａおよび図１Ｂを用いて簡単に説明する。図１Ａおよび図１Ｂは、実施例１に係る作業システムの概要説明図である。図１Ａおよび図１Ｂに示すように、本実施例に係る作業システムは、作業対象であるワークに対する所定の作業をロボット等を用いて自動的に行うシステムである。

具体的には、本実施例に係る作業システムは、ロボットと、複数の作業ステーションとを備える。ロボットは、たとえば単腕型の産業用ロボットである。また、作業ステーションとは、ワークに対する所定の作業が行われる場所である。

たとえば、図１Ａに示すように、ロボットは、作業台に設置された部品を把持し、作業ステーションにおける所定位置まで移動させる。そして、ロボットは、作業ステーションに設置された作業装置（たとえば、圧入装置）と協働してワークに対して部品を圧入する作業を行う。

ここで、従来の作業システムでは、１つの作業ステーションでの作業が完了すると、ワークを次の作業ステーションへ搬送するために、ベルトコンベア等の搬送装置を用いていた。しかしながら、ベルトコンベア等の搬送装置を用いることとすると、設備コストが高くなるという問題があった。また、搬送装置を用いることで設備が複雑化し、電気配線や設備調整といった設備の立ち上げに要する工数が増加するおそれもある。

そこで、本実施例に係る作業システムでは、ロボットが、ワークに対する所定の作業だけでなく、作業ステーション間でのワークの搬送も併せて行うこととした。

たとえば、図１Ｂに示すように、ロボットは、ワークに対する圧入作業を終えると、圧入作業後のワークを次の作業ステーションへ搬送する。そして、ロボットは、次の作業ステーションにおいて、かかる作業ステーションに設置された作業装置とともにワークに対する更なる作業（たとえば、ネジ締め作業など）を行う。

このように、本実施例に係る作業システムでは、作業対象であるワークに対して所定の作業を行うロボットと、ワークに対する所定の作業が行われる場所である複数の作業ステーションとを備え、ロボットが、作業ステーション間でのワークの搬送を行うこととした。これにより、搬送装置を別途設けなくとも作業ステーション間でのワークの搬送を行うことができるため、設備コストを抑えることができる。

また、搬送装置を用いないことで設備を簡略化することができるため、電気配線や設備調整といった設備の立ち上げに要する工数を削減することができる。したがって、搬送装置を用いた場合と比較して、設備を短時間で立ち上げることが可能となる。

なお、図１Ａおよび図１Ｂに示すように、本実施例に係る作業システムは、作業ステーションに沿って設けられたレールと、レール上をスライドするスライダとをさらに備える。そして、ロボットは、ワークが載置されたスライダをレール上でスライドさせることによって作業ステーション間でのワークの搬送を行う。

このように、レールとスライダを用いてワークを搬送することで、ロボットは、可搬質量を超えるワークであっても搬送することが可能となる。言い換えれば、可搬質量が比較的小さい小型のロボットを用いてワークを搬送させることが可能となるため、作業システムの設置面積を小さくすることができる。

［作業システムの配置］
次に、本実施例に係る作業システムの構成について具体的に説明する。まず、本実施例に係る作業システムのレイアウトについて図２を用いて説明する。図２は、実施例１に係る作業システムのレイアウトを示す模式平面図である。

図２に示すように、作業システム１は、セル１１と、ロボット１２と、作業ステーション１３ａ〜１３ｄと、作業装置１４ａ〜１４ｃと、レール１５と、スライダ１６と、スライダ置き場１７と、作業台１８と、操作盤１９と、制御装置２０と、エリアセンサ２１ａ〜２１ｈを備える。

セル１１は、ロボット１２の作業区域を取り囲むように設置された仕切り枠である。セル１１は、操作盤１９およびエリアセンサ２１ａ，２１ｂ，２１ｅ，２１ｆ以外を取り囲むように設置される。

また、セル１１は、エリアセンサ２１ａ，２１ｂ間およびエリアセンサ２１ｅ，２１ｆ間に開口部を有する。作業者は、エリアセンサ２１ａ，２１ｂ間に形成された開口部を介してワークや部品のセットを行ったり、エリアセンサ２１ｅ，２１ｆ間に形成された開口部を介してワーク（完成品）の取り出しを行ったりする。なお、以下では、エリアセンサ２１ａ，２１ｂ間に形成された開口部を「入り口」と呼び、エリアセンサ２１ｅ，２１ｆ間に形成された開口部を「出口」と呼ぶこととする。

ロボット１２は、ワークに対して所定の作業を行う単腕型のロボットであり、セル１１の略中央に設置される。かかるロボット１２の構成については、図４を用いて後述する。

作業ステーション１３ａ〜１３ｄは、ワークに対する所定の作業が行われる場所である。作業ステーション１３ａ〜１３ｄは、セル１１の入り口から出口へ向けて直線状に配置される。

本実施例において、作業ステーション１３ａは、作業者によるワークのセットが行われる作業ステーションであり、作業ステーション１３ｂは、ワークに対する部品Ａの圧入作業が行われる作業ステーションであるとする。また、本実施例において、作業ステーション１３ｃは、ワークと部品Ｂとのネジ締め作業が行われる作業ステーションであり、作業ステーション１３ｄは、作業者によるワーク（完成品）の取り出しが行われる作業ステーションであるとする。

以下では、作業ステーション１３ａ〜１３ｄを、それぞれ「ワークセットステーション」、「圧入ステーション」、「ネジ締めステーション」、「取り出しステーション」と呼ぶ場合もある。

なお、図２では図示を省略したが、各作業ステーション１３ａ〜１３ｄには、後述するスライダ１６を固定しておくためのクランプ部が設けられる。かかるクランプ部については、図３を用いて後述する。

作業装置１４ａ，１４ｂは、それぞれ作業ステーション１３ｂ，１３ｃに設置される装置であり、ロボット１２と共にワークに対する作業を行う。たとえば、作業装置１４ａは、ワークに対する圧入作業を行う圧入装置である。また、作業装置１４ｂ近傍の所定位置には、ワークに対するネジ締め作業を行うための電動ドライバー等のネジ締め工具が着脱可能に備えられている。

また、作業装置１４ｃは、部品の加工を行う装置であり、作業ステーション１３ａ〜１３ｄ以外の場所に設置される。たとえば、作業装置１４ｃは、部品Ａを研磨するための研磨装置である。なお、以下では、説明をわかりやすくする観点から、作業装置１４ｃを用いて行われる作業については省略して説明する。

レール１５は、作業ステーション１３ａ〜１３ｄに沿って設けられた直線状のレールである。また、スライダ１６は、レール１５の長手方向に沿ってスライド可能な移動体であり、台座部分にワークが載置される。

ここで、レール１５およびスライダ１６等の構成について図３を用いて説明する。図３は、レール１５およびスライダ１６等の模式側面図である。

図３に示すように、レール１５は、作業台５０に所定間隔を空けて設置された２つのレール部材１５１ａ，１５１ｂを備える。なお、レール部材１５１ａ，１５１ｂの間隔は、作業対象となるワークの形状や大きさに応じて適宜変更可能である。

スライダ１６は、台座１６１と、車輪１６２ａ，１６２ｂと、取手部１６３と、係合凹部１６５とを備える。台座１６１は、ワークが載置される台である。車輪１６２ａ，１６２ｂは、レール部材１５１ａ，１５１ｂの間隔に合わせて台座１６１の下部に設置された車輪であり、それぞれレール部材１５１ａ，１５１ｂと当接する。これにより、スライダ１６は、レール１５に沿ってスライド可能となる。

取手部１６３は、台座１６１の上面から上方へ向けて突出した板状部材である。なお、ロボット１２は、ロボットアームの先端に取り付けられたロボットハンド１２４を用いて取手部１６３の先端部を把持する。

検知板１６４は、台座１６１の下面に突設された鉄板等の金属板であり、後述する近接センサ２３を用いてスライダ１６を検知するために設けられる。なお、近接センサ２３は、金属センサであり、検知板１６４を検知することによってスライダ１６を検知することとなる。

係合凹部１６５は、台座１６１の上面に形成された凹部である。かかる係合凹部１６５が、後述するクランプ部２２の係合凸部２２４と係合することによって、スライダ１６が固定されることとなる。

また、作業台５０には、クランプ部２２および近接センサ２３が設けられている。クランプ部２２は、スライダ１６を固定するための固定機構であり、各作業ステーション１３ａ〜１３ｄの所定位置に設けられている。具体的には、クランプ部２２は、ベース部２２１と、軸部２２２と、鉤部２２３と、係合凸部２２４とを備える。

ベース部２２１は、作業台５０の上面に固定されたベース部材である。軸部２２２は、レール１５の長手方向に沿って伸延する回転軸であり、ベース部２２１に取り付けられる。鉤部２２３は、軸部２２２に取り付けられたＬ字状の部材である。係合凸部２２４は、鉤部２２３の先端に形成された突状部材である。

かかるクランプ部２２は、軸部２２２を回転させることによって軸部２２２に取り付けられた鉤部２２３を回転させて、鉤部２２３の先端に形成された係合凸部２２４をスライダ１６の係合凹部１６５と係合させる。これにより、スライダ１６は、各作業ステーション１３ａ〜１３ｄの所定位置において固定される。

近接センサ２３は、レール１５に沿って搬送されるスライダ１６を検知する金属センサであり、レール部材１５１ａ，１５１ｂ間に設置される。かかる近接センサ２３は、作業ステーション１３ａ〜１３ｄごとに設置される。

近接センサ２３は、スライダ１６に設けられた検知板１６４を検知することによってスライダ１６を検知する。たとえば、近接センサ２３は、高周波磁界を発生する検出コイルを備える。検知板１６４が高周波磁界に接近すると、電磁誘導によって検知板１６４に誘導電流が流れる。この結果、かかる誘導電流によって検出コイルのインピーダンスが変化して発振が停止する。近接センサ２３は、かかる発振の停止を契機として検知板１６４、すなわち、スライダ１６を検知する。

図２へ戻り、作業システム１の配置についての説明を続ける。スライダ置き場１７は、使用しないスライダ１６を載置しておくための台座である。かかるスライダ置き場１７は、たとえば、最上流の作業ステーション１３ａの近傍に設置される。なお、スライダ置き場１７には、近接センサ２３（図示せず）が設けられており、制御装置２０は、かかる近接センサ２３によってスライダ置き場１７にスライダ１６が載置されているか否かを特定することができる。

作業台１８は、ワークに組み付けられる部品Ａおよび部品Ｂを設置するための台である。かかる作業台１８は、セル１１の入り口に近い位置に設けられる。なお、部品Ａおよび部品Ｂの設置は、作業者が行うものとする。

操作盤１９は、セル１１の外側に取り付けられた操作部である。かかる操作盤１９は、作業システム１に関する各種操作を受け付けるとともに、受け付けた操作を制御装置２０へ通知する操作部である。たとえば、操作盤１９には、作業開始ボタンの他、ワークおよび部品Ａ，Ｂのセットが完了した後に作業者によって押下されるセット完了ボタン、ワーク（完成品）の取り出しが完了した後に作業者によって押下される取り出し完了ボタン等が設けられる。なお、操作盤１９には、作業システム１の緊急停止ボタン等も設けられる。

制御装置２０は、ロボット１２や作業装置１４ａ〜１４ｃを含む作業システム１全体の制御装置である。かかる制御装置２０の構成については、図４を用いて後述する。

エリアセンサ２１ａ〜２１ｈは、作業者の危険防止のために、セル１１の出入り口等に設置された侵入者検知用のセンサである。具体的には、エリアセンサ２１ａ，２１ｃ，２１ｅ，２１ｇが投光部であり、エリアセンサ２１ｂ，２１ｄ，２１ｆ，２１ｈが、エリアセンサ２１ａ，２１ｃ，２１ｅ，２１ｇにそれぞれ対応する受光部である。そして、投光部および受光部間に形成される光路が遮られた場合に、物体の侵入を検知し、検知信号を制御装置２０へ送信する。

エリアセンサ２１ａ，２１ｂは、セル１１の入り口の両サイドに設置される。また、エリアセンサ２１ｃ，２１ｄは、エリアセンサ２１ａ，２１ｂよりもセル１１の内側に設置される。具体的には、エリアセンサ２１ｃ，２１ｄは、エリアセンサ２１ａ，２１ｂとの間で、作業ステーション１３ａおよび作業台１８を挟み込むような位置に設置される。すなわち、作業ステーション１３ａおよび作業台１８は、エリアセンサ２１ａ，２１ｂおよびエリアセンサ２１ｃ，２１ｄ間に位置することとなる。

エリアセンサ２１ｅ，２１ｆは、セル１１の出口の両サイドに設置される。また、エリアセンサ２１ｇ，２１ｈは、エリアセンサ２１ｅ，２１ｆよりもセル１１の内側に設置される。具体的には、エリアセンサ２１ｇ，２１ｈは、エリアセンサ２１ｅ，２１ｆとの間で、作業ステーション１３ｄを挟み込むような位置に設置される。すなわち、作業ステーション１３ｄは、エリアセンサ２１ｅ，２１ｆおよびエリアセンサ２１ｇ，２１ｈ間に位置することとなる。

なお、以下では、エリアセンサ２１ａ，２１ｂ間およびエリアセンサ２１ｅ，２１ｆ間を第１の境界部と呼び、エリアセンサ２１ｃ，２１ｄ間およびエリアセンサ２１ｇ、２１ｈ間を第２の境界部と呼ぶ場合がある。

また、ここでは、投光部と受光部とを有するエリアセンサを用いて物体の侵入を検知することとしたが、これに限ったものではなく、第１の境界部や第２の境界部への物体の侵入を検知できるセンサであれば、他のセンサであってもよい。たとえば、周囲の温度変化を検知して動作する赤外線センサ等を用いることもできる。

［作業システムのネットワーク構成］
次に、作業システム１のネットワーク構成について図４を用いて説明する。図４は、実施例１に係る作業システムのネットワーク構成を示す図である。なお、以下では、説明をわかり易くする観点から、作業ステーション１３ａ〜１３ｄのうち任意の作業ステーション１３ａ〜１３ｄを単に「作業ステーション１３」と呼び、作業装置１４ａ〜１４ｃのうち任意の作業装置１４ａ〜１４ｃを単に「作業装置１４」と呼び、エリアセンサ２１ａ〜２１ｈのうち任意のエリアセンサを単に「エリアセンサ２１」と呼ぶ場合もある。

図４に示すように、制御装置２０は、ロボット１２、作業装置１４、操作盤１９、エリアセンサ２１、クランプ部２２、近接センサ２３とネットワーク７０を介して接続される。なお、ネットワーク７０としては、有線ＬＡＮ（Local Area Network）や無線ＬＡＮといった一般的なネットワークを用いることができる。

制御装置２０は、操作盤１９から受け取った操作情報や近接センサ２３の検知結果等に基づいてロボット１２、作業装置１４、クランプ部２２等の動作制御を行う。また、制御装置２０は、ロボット１２の作業状況に応じてエリアセンサ２１のオンオフ制御を行ったりもする。

［ロボットの構成］
ここで、ロボット１２の構成について説明する。ロボット１２は、ベース部１２１を介して床面などに固定される。また、ロボット１２は、複数のロボットアーム１２２を有しており、各ロボットアーム１２２は、サーボモータを備えた関節部１２３を介して他のロボットアーム１２２と接続される。

なお、図４に示す関節部１２３には、「円」で示したものと、「菱形」で示したものとがあるが、両者は、単に、回転軸の向きの違いをあらわす。たとえば、「円」で示した関節部１２３は、両側のロボットアーム１２２のなす角を変化させるように回転する。また、「菱形」で示した関節部１２３は、両側のロボットアーム１２２のなす角を保持したまま回転する。

また、関節部１２３を介して相互に接続されたロボットアーム１２２のうち、ベース部１２１に最も近いロボットアーム１２２の先端はベース部１２１に固定され、最も遠いロボットアーム１２２の先端にはロボットハンド１２４が接続される。ロボットハンド１２４は、物体を把持するエンドエフェクタである。ロボットハンド１２４およびスライダ１６は、合計質量がロボット１２の可搬質量を超えないように設計される。

ロボット１２は、制御装置２０からの指示に従い、各サーボモータを個別に任意の角度だけ回転させることで、ロボットハンド１２４を任意の位置へ移動させる。

なお、ここでは、ロボット１２が、７軸の関節を有するロボットであるものとするが、ロボット１２の関節数は７軸に限ったものではない。

［制御装置の構成］
次に、制御装置２０の構成について図５を用いて説明する。なお、図５では、制御装置２０の特徴を説明するために必要な構成要素のみを示しており、一般的な構成要素についての記載を省略している。

図５に示すように、制御装置２０は、記憶部２０１と、制御部２０２とを備える。また、記憶部２０１は、作業情報２０１ａを記憶する。また、制御部２０２は、ロボット制御部２０２ａと、クランプ制御部２０２ｂと、作業装置制御部２０２ｃと、エリアセンサ制御部２０２ｄとを備える。

記憶部２０１は、不揮発性メモリや、ハードディスクドライブといった記憶デバイスで構成される記憶部であり、作業情報２０１ａを記憶する。作業情報２０１ａは、作業システム１においてロボット１２や作業装置１４等に対して実行させる作業内容や作業条件といった情報である。制御部２０２は、この作業情報２０１ａに基づいてロボット１２や作業装置１４等を制御することとなる。

制御部２０２は、制御装置２０の全体制御を行う制御部である。ロボット制御部２０２ａは、操作盤１９から受け付けた操作情報や記憶部２０１に記憶された作業情報２０１ａに基づいてロボット１２の動作制御を行う処理部である。

なお、ロボット制御部２０２ａは、ロボット１２の現在位置や作業の進捗状況などを常にモニタリングしているものとする。かかるモニタリングの結果は、作業装置制御部２０２ｃおよびエリアセンサ制御部２０２ｄへ出力される。

クランプ制御部２０２ｂは、近接センサ２３からスライダ１６の検知信号を受け取った場合に、かかる近接センサ２３と同一の作業ステーション１３に設置されたクランプ部２２の駆動制御を行う処理部である。

たとえば、スライダ１６が作業ステーション１３ｂへ搬送されると、作業ステーション１３ｂに設置された近接センサ２３がスライダ１６を検知することとなる。かかる場合、クランプ制御部２０２ｂは、作業ステーション１３ｂに設置されたクランプ部２２を駆動させる。この結果、クランプ部２２の係合凸部２２４とスライダ１６の係合凹部１６５とが係合し、スライダ１６が作業ステーション１３ｂの所定位置で固定されることとなる（図３参照）。

なお、本実施例では、近接センサ２３がスライダ１６を検知した場合にクランプ部２２を駆動させる場合の例について説明するが、これに限ったものではない。たとえば、クランプ制御部２０２ｂは、ロボット１２からクランプ指令を受信し、かつ、近接センサ２３がスライダ１６を検知している場合に、クランプ部２２の駆動させることとしてもよい。また、クランプ制御部２０２ｂは、ロボット１２からクランプ指令を受信した場合に、近接センサ２３がスライダ１６を検知していなければ、異常と判定し、たとえば警報を鳴らす等の異常対策処理を行ってもよい。このように、クランプ制御部２０２ｂは、近接センサ２３の検知結果をスライダ１６の所在確認のために用いるようにしてもよい。

クランプ制御部２０２ｂは、作業ステーション１３における作業が完了すると、クランプ部２２を駆動させて、クランプ部２２の係合凸部２２４とスライダ１６の係合凹部１６５との係合状態を解除させる。これにより、スライダ１６は、次の作業ステーション１３へ移動可能な状態となる。

作業装置制御部２０２ｃは、ロボット１２の作業状況および記憶部２０１に記憶された作業情報２０１ａに基づいて作業装置１４の動作制御を行う処理部である。たとえば、スライダ１６が作業ステーション１３ｂに位置している状態において、ロボット１２が部品Ａを把持して所定位置まで移動させ旨の通知をロボット制御部２０２ａから受け取ると、作業装置制御部２０２ｃは、作業装置１４ａに対して圧入作業を開始させる。

エリアセンサ制御部２０２ｄは、ロボット１２の作業状況に応じてエリアセンサ２１のオンオフ制御を行う処理部である。かかるエリアセンサ制御部２０２ｄの動作例については、図９Ａ，９Ｂを用いて後述することとする。

なお、上記した制御装置２０は、たとえば、コンピュータで構成することができる。この場合、制御部２０２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）であり、記憶部２０１は、メモリである。また、制御部２０２の各機能は、あらかじめ作成されたプログラムを制御部２０２へロードして実行させることによって実現することができる。

［ロボット１２の動作例］
次に、ロボット１２の動作例について説明する。本実施例では、ロボット１２が、ワークに対する所定の作業だけでなく、作業ステーション１３間でのワークの搬送も併せて行う。先ずは、ロボット１２の搬送動作について図６Ａ，６Ｂを用いて説明する。図６Ａ，６Ｂは、ロボットによる搬送動作の動作例を示す図である。

なお、図６Ａに示すように、スライダ１６にワークが載置され、作業台１８に部品Ａおよび部品Ｂが載置されているが、これらワークおよび部品のセッティングは作業者が行うものとする。作業者は、ワークおよび部品のセッティングが完了すると、操作盤１９に設けられた「セット完了ボタン」を押下し、ロボット１２および作業装置１４等の作業を開始させる。

作業者により「セット完了ボタン」が押下されると、ロボット１２は、ロボット制御部２０２ａからの指示に従ってスライダ１６を作業ステーション１３ｂ（圧入ステーション）へ搬送する。具体的には、ロボット１２は、スライダ１６の取手部１６３の先端をロボットハンド１２４を用いて把持した後（図６Ａ参照）、スライダ１６をレール１５上でスライドさせつつ作業ステーション１３ｂまで移動させる（図６Ｂ参照）。

ロボット１２がスライダ１６を作業ステーション１３ｂの所定位置まで移動させると、作業ステーション１３ｂに設置された近接センサ２３がスライダ１６を検知し、作業ステーション１３ｂに設置されたクランプ部２２がスライダ１６を固定する。

つづいて、ロボット１２の作業動作について図７Ａ，７Ｂを用いて説明する。図７Ａ，７Ｂは、ロボットによる作業動作の動作例を示す図である。

図７Ａに示すように、ロボット１２は、スライダ１６を作業ステーション１３ｂまで搬送すると、作業台１８に載置された部品Ａをロボットハンド１２４を用いて把持する。また、図７Ｂに示すように、ロボット１２は、把持した部品Ａを作業ステーション１３ｂの所定位置まで移動させる。このように、ロボット１２は、スライダ１６上のワークに対する部品Ａの位置決めを行って作業ステーション１３ｂでの作業を完了する。そして、その後、圧入装置である作業装置１４ａが部品Ａをワークへ圧入することとなる。

なお、作業ステーション１３ｂでの圧入作業が完了すると、クランプ部２２は、スライダ１６の固定を解除する。これにより、スライダ１６は、次の作業ステーション１３ｃへ移動可能な状態となる。そして、ロボット１２は、スライダ１６の取手部１６３を把持し、スライダ１６を次の作業ステーションである作業ステーション１３ｃへ搬送する。

また、ロボット１２は、作業ステーション１３ｃへスライダ１６を搬送した後、作業台１８に載置された部品Ｂを把持してワークの上面へ載置する。そして、ロボット１２は、作業装置１４ｂ近傍の所定位置に備えられたネジ締め工具をロボットハンド１２４により把持したうえで、かかるネジ締め工具を用いてワークと部品Ｂとのネジ締め作業を行う。かかるネジ締め作業を完了すると、ロボット１２は、ネジ締め工具を所定位置へ戻す。ここでは、かかるネジ締め作業を終えたワークを完成品とする。

このように、本実施例に係る作業システム１では、ロボット１２が、ワークに対する所定の作業だけでなく、作業ステーション１３間でのワークの搬送も併せて行うこととした。これにより、搬送装置を別途設けなくとも、作業ステーション１３間でのワークの搬送を行うことができるため、設備コストを抑えることができる。

また、本実施例に係る作業システム１では、レール１５とスライダ１６を用い、ワークを滑らせるようにして搬送することとした。このため、ロボット１２の可搬質量を超える質量のワークであっても搬送することが可能となる。言い換えれば、可搬質量が比較的小さい小型のロボットを用いてワークを搬送させることが可能となるため、作業システムの設置面積を小さくすることができる。

また、本実施例に係る作業システム１では、クランプ部２２を用いてスライダ１６を作業ステーション１３の所定位置で固定することしたため、スライダ１６の位置決めを容易に行うことができる。また、作業中におけるスライダ１６の位置ずれを防止することもできる。

つづいて、ロボット１２によるスライダ１６の返却動作について図８Ａ〜８Ｃを用いて説明する。図８Ａは、ロボットによる搬送動作の動作例を示す図であり、図８Ｂ，８Ｃは、ロボットによる返却動作の動作例を示す図である。

図８Ａに示すように、作業ステーション１３ｃにおけるネジ締め作業が完了しクランプ部２２によるスライダ１６の固定が解除されると、ロボット１２は、スライダ１６の取手部１６３の先端をロボットハンド１２４を用いて把持した後、スライダ１６をレール１５上でスライドさせつつ作業ステーション１３ｄまで移動させる。

なお、スライダ１６が取り出しステーション（作業ステーション１３ｄ）まで搬送されると、作業者は、ワーク（完成品）の取り出しを行う。そして、作業者は、ワーク（完成品）の取り出しを終えると、操作盤１９の「取り出し完了ボタン」を押下する。

そして、ロボット１２は、操作盤１９の「取り出し完了ボタン」が押下されると、スライダ１６の返却動作を開始する。具体的には、ロボット１２は、スライダ１６の取手部１６３の先端をロボットハンド１２４を用いて把持した後、最上流の作業ステーションである作業ステーション１３ａまでスライダ１６を移動させる（図８Ｂ参照）。

このように、ロボット１２が、最下流の作業ステーション１３ｄまで搬送したスライダ１６を最上流の作業ステーション１３ａへ戻すこととした。したがって、作業者が最下流の作業ステーション１３ｄからスライダ１６を取り出す作業や最上流の作業ステーション１３ａにスライダ１６を設置する作業を行う必要がないため、作業者の負担を軽減することができる。また、作業者によるワーク（完成品）の取り出しを契機として返却動作が行われるため、最下流の作業ステーション１３ｄにスライダ１６が溜まることなく、作業を円滑に行うことができる。

また、ロボット１２は、レール１５を用いずにスライダ１６を作業ステーション１３ａまで戻すこととしている。具体的には、ロボット１２は、スライダ１６を持ち上げ、レール１５に干渉しない経路で作業ステーション１３ａまで戻す。

このように、本実施例では、スライダ１６を上流の作業ステーション１３ａから下流の作業ステーション１３ｄへ搬送する経路と、最下流まで搬送されたスライダ１６を最上流の作業ステーション１３ａへ戻す経路とを異ならせることとしたため、ワークに対する作業をより効率的に行うことができる。

なお、ロボット１２は、スライダ１６を作業ステーション１３ａへ戻す際に、作業ステーション１３ａに対して既に他のスライダ１６’が設置されている場合には、スライダ１６を作業ステーション１３ａではなく、スライダ置き場１７へ移動させる（図８Ｃ参照）。このようにすれば、複数（たとえば、３つ以上）のワークに対する作業を平行して行うことが可能となる。

［エリアセンサのオンオフ制御］
ところで、ベルトコンベア等の搬送装置ではなく、ロボット１２を用いてワークの搬送を行うこととすると、セル１１内にワークや部品を搬入する作業やワーク（完成品）をセル１１外へ搬出する作業が必要となる。

ここで、セル１１内にワーク等を搬入する搬送装置やワーク（完成品）をセル１１外へ搬出する搬送装置を部分的に設置してもよいが、このような搬送装置の設置によって設備コストが増大してしまうおそれがある。一方、作業者が、セル１１内に手を入れるなどしてワーク等の搬入・搬出を行うことも考えられる。しかし、かかる場合には、作業者とロボット１２とが接触する危険性がある。

そこで、本実施例に係る作業システム１では、セル１１の出入り口（第１の境界部）に設置されたエリアセンサ２１ａ，２１ｂ，２１ｅ，２１ｆおよびセル１１の内側（第２の境界部）に設置されたエリアセンサ２１ｃ，２１ｄ，２１ｇ，２１ｈのオンオフをロボット１２の作業状況に応じて切り替えることで、作業者がセル１１内に安全に侵入することができるようにした。

以下、エリアセンサ２１ａ〜２１ｈのオンオフ制御について図９Ａ，９Ｂを用いて説明する。図９Ａ，９Ｂは、エリアセンサ２１ａ〜２１ｄのオンオフ制御の説明図である。なお、図９Ａには、エリアセンサ２１ａ，２１ｂがオン、エリアセンサ２１ｃ，２１ｄがオフの状態を示している。また、図９Ｂには、エリアセンサ２１ａ，２１ｂがオフ、エリアセンサ２１ｃ，２１ｄがオンの状態を示している。

たとえば、図９Ａに示すように、ロボット１２が部品Ａを把持して作業ステーション１３ｂへ搬送する動作など、ロボット１２が作業台１８や作業ステーション１３ａ上を通過するおそれのある動作を行っているとする。このような場合、制御装置２０のエリアセンサ制御部２０２ｄは、セル１１の出入り口である第１の境界部に設置されたエリアセンサ２１ａ，２１ｂをオン状態とし、セル１１内部における第２の境界部に設置されたエリアセンサ２１ｃ，２１ｄをオフ状態とする。

このような状態において、作業者がセル１１内へ侵入した場合、エリアセンサ２１ａ，２１ｂが作業者の侵入を検知し、制御装置２０によって警報を鳴らす等の安全措置が講じられる。これにより、作業者は、危険を察知することができる。

一方、図９Ｂに示すように、ロボット１２がセル１１の入り口から遠く離れた場所（たとえば、作業ステーション１３ｃ）で作業を行う場合など、所定時間以上セル１１の入り口付近へ戻ってこないとする。このような場合、エリアセンサ制御部２０２ｄは、第２の境界部に設置されたエリアセンサ２１ｃ，２１ｄをオン状態とし、セル１１の第１の境界部に設置されたエリアセンサ２１ａ，２１ｂをオフ状態とする。

これにより、作業者は、セル１１の内部へ安全に侵入することができる。すなわち、作業者は、作業ステーション１３ａや作業台１８に対してワークや部品Ａ、部品Ｂを安全に設置することが可能となる。

このように、作業システム１では、セル１１と外部との境界部である第１の境界部に第１のセンサ（たとえば、エリアセンサ２１ａ，２１ｂ）を設置するとともに、第１の境界部よりもセル１１の内側である第２の境界部に第２のセンサ（たとえば、エリアセンサ２１ｃ，２１ｄ）を設置した。そして、作業システム１では、エリアセンサ制御部２０２ｄが、ロボット１２の動作に応じて第１のセンサ（たとえば、エリアセンサ２１ａ，２１ｂ）および第２のセンサ（たとえば、エリアセンサ２１ｃ，２１ｄ）のオンオフを制御することとした。

したがって、ワークや部品のセル１１内への搬入およびワーク（完成品）のセル１１外への搬出を安全かつ低コストに行うことができる。

なお、ここでは、セル１１の入り口側に設置されたエリアセンサ２１ａ〜２１ｄのオンオフ制御を例に挙げて説明したが、セル１１の出口側に設置されたエリアセンサ２１ｅ〜２１ｈについても同様のオンオフ制御が行われる。

［制御装置の具体的動作］
次に、制御装置２０の具体的動作について図１０を用いて説明する。図１０は、制御装置２０が実行する処理手順の一例を示すフローチャートである。なお、図１０においては、操作盤１９の作業開始ボタンが押下されてから、ロボット１２が取り出しステーション（作業ステーション１３ｄ）まで搬送し終えたスライダ１６を返却するまでの処理手順について示している。また、図１０においては、エリアセンサのオンオフ制御の処理手順を省略して示している。

図１０に示すように、制御装置２０では、ロボット制御部２０２ａが、作業開始ボタンが押下された旨の通知を操作盤１９から受け取ると、スライダ１６をワークセットステーション（作業ステーション１３ａ）へ設置するようにロボット１２に対して指示する（ステップＳ１０１）。なお、ロボット１２は、ロボット制御部２０２ａからの指示に従い、スライダ置き場１７に設置されたスライダ１６を把持してワークセットステーション（作業ステーション１３ａ）前方のレール１５上へ設置することとなる。

つづいて、ロボット制御部２０２ａは、作業者によるワークセットが完了したか否かを判定する（ステップＳ１０２）。かかる判定は、セット完了ボタンが押下された旨の通知を操作盤１９から受け取ったか否かにより行われる。そして、ワークセットが完了していない場合（ステップＳ１０２，Ｎｏ）、すなわち、セット完了ボタンが押下された旨の通知を操作盤１９から受け取るまでは、ロボット１２を待機させる。

一方、ワークセットが完了したと判定した場合（ステップＳ１０２，Ｙｅｓ）、すなわち、セット完了ボタンが押下された旨の通知を操作盤１９から受け取った場合、ロボット制御部２０２ａは、スライダ１６を圧入ステーション（作業ステーション１３ｂ）へ搬送するように指示する（ステップＳ１０３）。

なお、ロボット１２は、ロボット制御部２０２ａからの指示に従い、ワークセットステーション（作業ステーション１３ａ）に設置されたスライダ１６を把持して圧入ステーション（作業ステーション１３ｂ）まで搬送することとなる。

ロボット１２がスライダ１６を圧入ステーション（作業ステーション１３ｂ）まで搬送すると、圧入ステーション（作業ステーション１３ｂ）においてスライダ１６の位置決めが行われる（ステップＳ１０４）。すなわち、圧入ステーション（作業ステーション１３ｂ）に設置された近接センサ２３がスライダ１６を検知し、クランプ部２２がスライダ１６を固定する。

つづいて、ロボット制御部２０２ａがロボット１２に対して指示を行うとともに、作業装置制御部２０２ｃが作業装置１４ａに対して指示を行うことによって、ロボット１２および作業装置１４ａに対して圧入作業を実行させる（ステップＳ１０５）。

圧入作業が完了すると、ロボット制御部２０２ａは、スライダ１６をネジ締めステーション（作業ステーション１３ｃ）へ搬送するように指示する（ステップＳ１０６）。なお、ロボット１２は、ロボット制御部２０２ａからの指示に従い、圧入ステーション（作業ステーション１３ｂ）に設置されたスライダ１６を把持してネジ締めステーション（作業ステーション１３ｃ）まで搬送することとなる。

ロボット１２がスライダ１６をネジ締めステーション（作業ステーション１３ｃ）まで搬送すると、ネジ締めステーション（作業ステーション１３ｃ）においてスライダ１６の位置決めが行われる（ステップＳ１０７）。すなわち、ネジ締めステーション（作業ステーション１３ｃ）に設置された近接センサ２３がスライダ１６を検知し、クランプ部２２がスライダ１６を固定する。

つづいて、ロボット制御部２０２ａがロボット１２に対して指示を行うとともに、作業装置制御部２０２ｃが作業装置１４ｂに対して指示を行うことによって、ロボット１２および作業装置１４ｂに対してネジ締め作業を実行させる（ステップＳ１０８）。

ネジ締め作業が完了すると、ロボット制御部２０２ａは、スライダ１６を取り出しステーション（作業ステーション１３ｄ）へ搬送するように指示する（ステップＳ１０９）。なお、ロボット１２は、ロボット制御部２０２ａからの指示に従い、ネジ締めステーション（作業ステーション１３ｃ）に設置されたスライダ１６を把持して取り出しステーション（作業ステーション１３ｄ）まで搬送することとなる。

つづいて、ロボット制御部２０２ａは、ワーク（完成品）が取り出されたか否かを判定する（ステップＳ１１０）。かかる判定は、取り出し完了ボタンが押下された旨の通知を操作盤１９から受け取ったか否かにより行われる。そして、ワーク（完成品）の取り出しが完了していない場合（ステップＳ１１０，Ｎｏ）、すなわち、取り出し完了ボタンが押下された旨の通知を操作盤１９から受け取るまでは、ロボット１２を待機させる。

一方、ワーク（完成品）の取り出しが完了したと判定した場合（ステップＳ１１０，Ｙｅｓ）、すなわち、取り出し完了ボタンが押下された旨の通知を操作盤１９から受け取った場合、ロボット制御部２０２ａは、ワークセットステーション（作業ステーション１３ａ）に対して既にスライダ１６が設置済みか否かを判定する（ステップＳ１１１）。かかる判定は、ワークセットステーション（作業ステーション１３ａ）に設置された近接センサ２３がスライダ１６を検知しているか否かによって行われる。

そして、ワークセットステーション（作業ステーション１３ａ）に対してスライダ１６が設置済みではない場合（ステップＳ１１１，Ｎｏ）、ロボット制御部２０２ａは、取り出しステーション（作業ステーション１３ｄ）まで搬送し終えたスライダ１６をワークセットステーション（作業ステーション１３ａ）へ返却して（ステップＳ１１２）、処理を終える。

一方、ワークセットステーション（作業ステーション１３ａ）に対して既にスライダ１６が設置済みであると判定した場合（ステップＳ１１１，Ｙｅｓ）、ロボット制御部２０２ａは、取り出しステーション（作業ステーション１３ｄ）まで搬送し終えたスライダ１６をスライダ置き場１７へ返却して（ステップＳ１１３）、処理を終える。

上述してきたように、実施例１では、作業対象であるワークに対して所定の作業を行うロボット１２と、ワークに対する所定の作業が行われる場所である複数の作業ステーション１３ａ〜１３ｄとを備え、ロボット１２が、作業ステーション１３ａ〜１３ｄ間でのワークの搬送を行うこととした。したがって、ワークを搬送するための搬送装置を別途設ける必要がないため、設備コストを抑えることができる。

また、搬送装置を用いないことで設備を簡略化することができるため、電気配線や設備調整といった設備の立ち上げに要する工数を削減することができる。したがって、搬送装置を用いた場合と比較して、設備を短時間で立ち上げることが可能となる。

また、実施例１では、ロボット１２が物体を把持するロボットハンド１２４を備え、かかるロボットハンド１２４を用いてワークに対する所定の作業および搬送の双方を行うこととした。すなわち、ワークを搬送するための特別なエンドエフェクタを用いることなく、ワークの搬送を行うこととしたため、設備コストをさらに抑えることができる。

ところで、実施例１では、全ての作業ステーション１３ａ〜１３ｄ間に対してレール１５を設置することとした。すなわち、最上流の作業ステーション１３ａから最下流の作業ステーション１３ｄまでのスライダ１６の搬送をレール１５を用いて行うこととしたが、これに限ったものではない。たとえば、レール１５は、ワーク、スライダ１６およびロボットハンド１２４の合計質量がロボット１２の可搬質量を超える作業ステーション１３から設置することとしてもよい。

以下では、ワーク等の質量とロボット１２の可搬質量とに応じてレール１５の設置範囲を決定する場合の実施例２について図１１を用いて説明する。図１１は、実施例２に係る作業システム１’の配置を示す模式平面図である。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同様の部分については、既に説明した部分と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、以下では、ワーク、スライダ１６およびロボットハンド１２４を「被搬送物」と呼ぶ。

図１１に示すように、ワークの質量は、作業ステーション１３ｂにおいて部品Ａが組み付けられることによって増加する。また、ワークの質量は、作業ステーション１３ｃにおいて部品Ｂが組み付けられることによってさらに増加する。このように、被搬送物の質量は、上流の作業ステーション１３から下流の作業ステーション１３へ向かうほど増加する。

ここで、被搬送物の質量が、作業ステーション１３ｃにおいてロボット１２の可搬質量を超えるとする。このような場合、ロボット１２は、作業ステーション１３ｃから作業ステーション１３ｄへのスライダ１６の搬送をレール１５なしでは行うことができないが、作業ステーション１３ａから作業ステーション１３ｃまではレール１５なしでもスライダ１６を搬送することが可能である。

そこで、このような場合には、レール１５’を作業ステーション１３ｃから作業ステーション１３ｄ間にのみ設置することとしてもよい。なお、レール１５’が設置されない作業ステーション１３ａ，１３ｂには、それぞれ作業台５０ａ，５０ｂが設置される。これら作業台５０ａ，５０ｂの高さは、ロボット１２の動作範囲内であればよく、レール１５’の高さに揃える必要はない。

なお、ここでは、被搬送物の質量がロボット１２の可搬質量を超える作業ステーション１３からレール１５’を設置することとしたが、これに限ったものではない。たとえば、安全性等を考慮して、ロボット１２の可搬質量に基づく許容質量（たとえば、可搬質量の７０％の質量）を超える作業ステーション１３からレール１５’を設置することとしてもよい。

上述してきたように、実施例２では、レール１５’が、複数の作業ステーション１３ａ〜１３ｄのうち、被搬送物の質量がロボット１２の可搬質量に基づく許容質量を超える作業ステーション１３およびかかる作業ステーション１３よりも下流の作業ステーション１３に沿って設けられることとした。したがって、設備コストをより一層削減することができる。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施例に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

たとえば、上述してきた実施例１および実施例２では、単腕型のロボットを用いる場合について説明したが、ロボットのタイプは単腕型に限らず、双腕型であっても構わない。

１，１’ 作業システム
１１ セル
１２ ロボット
１２１ ベース部
１２２ ロボットアーム
１２３ 関節部
１２４ ロボットハンド
１３ａ〜１３ｄ 作業ステーション
１４ａ〜１４ｃ 作業装置
１５，１５’ レール
１５１ａ，１５１ｂ レール部材
１６ スライダ
１６１ 台座
１６２ａ，１６２ｂ 車輪
１６３ 取手部
１６４ 検知板
１６５ 係合凹部
１７ スライダ置き場
１８ 作業台
１９ 操作盤
２０ 制御装置
２０１ 記憶部
２０１ａ 作業情報
２０２ 制御部
２０２ａ ロボット制御部
２０２ｂ クランプ制御部
２０２ｃ 作業装置制御部
２０２ｄ エリアセンサ制御部
２１ａ〜２１ｈ エリアセンサ
２２ クランプ部
２２１ ベース部
２２２ 軸部
２２３ 鉤部
２２４ 係合凸部
２３ 近接センサ

Claims (8)

1. 作業対象であるワークに対して所定の作業を行うロボットと、
   前記ワークに対する所定の作業が行われる場所である複数の作業ステーションと
   を備え、
   前記ロボットは、
   前記作業ステーション間での前記ワークの搬送を行うことを特徴とする作業システム。
2. 前記作業ステーションに沿って設けられたレールと、
   前記ワークが載置され、前記レール上をスライドするスライダと
   をさらに備え、
   前記ロボットは、
   前記スライダを前記レール上でスライドさせることによって前記ワークの前記作業ステーション間の搬送を行うことを特徴とする請求項１に記載の作業システム。
3. 前記レールは、
   前記複数の作業ステーションのうち、前記ワークおよび前記スライダを含む被搬送物の質量が前記ロボットの可搬質量に基づく許容質量を超える前記作業ステーションおよび当該作業ステーションよりも下流の作業ステーションに沿って設けられることを特徴とする請求項２に記載の作業システム。
4. 前記スライダを前記作業ステーションにおける所定の位置で固定する固定手段
   をさらに備えることを特徴とする請求項２または３に記載の作業システム。
5. 前記ロボットは、
   最下流の前記作業ステーションまで搬送した前記スライダを最上流の前記作業ステーションへ戻すことを特徴とする請求項２〜４のいずれか一つに記載の作業システム。
6. 前記ロボットは、
   最上流の前記作業ステーションに対して既に前記スライダが設置されている場合には、最下流の前記作業ステーションまで搬送した前記スライダを特定の場所へ移動させることを特徴とする請求項５に記載の作業システム。
7. 前記ロボットは、
   物体を把持するロボットハンドを備えており、当該ロボットハンドを用いて前記所定の作業および前記搬送の双方を行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の作業システム。
8. 前記作業ステーションおよび前記ロボットを含む所定の作業区域と外部との境界部である第１の境界部において物体の侵入を検知する第１のセンサと、
   前記第１の境界部よりも前記所定の作業区域の内側に設けられた第２の境界部において物体の侵入を検知する第２のセンサと、
   前記ロボットの動作に応じて前記第１のセンサおよび前記第２のセンサのオンオフを制御するセンサ制御手段と
   をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の作業システム。

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