JP2013099801A - Assembling robot device - Google Patents
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Description
本発明は、電気部品の組立てを行う組立ロボット装置に関する。 The present invention relates to an assembly robot apparatus for assembling electrical components.
生産設備は、市場の要求によって、大量生産を行なう設備と多品種少量(変種変量)生産を行なう設備との異なる生産体系をとっている。一般的に、工業製品における大量生産はラインによる自動化を行い、タクトタイムの短縮を図っているが(以下、自動化ラインともいう)、設備が大きくなるため、多品種対応が困難であることや、段取り時間が長くなるなどのデメリットが生じる場合もある。 The production facilities have different production systems for facilities that perform mass production and facilities that perform multi-product small-quantity (variable-variable) production, depending on market demands. In general, mass production of industrial products is automated by line to reduce tact time (hereinafter also referred to as automated line), but because the equipment is large, it is difficult to handle a wide variety of products, There may be disadvantages such as a long setup time.
一方、多品種少量生産においては、ラインによる自動化を行なうと設備投資額および設備規模が大きくなりすぎることや、品種の変更、生産数の調整を柔軟に対応するため、人によるセル生産を行い(以下、人セルともいう)、設備投資額および設備規模をなるべく小さく抑えている。しかしながら、このような生産方式は、人作業によるため、品質確保が困難なことや熟練した人員の確保が困難になるなどのデメリットが生じる場合がある。 On the other hand, in the case of high-mix low-volume production, if the line automation is used, the capital investment and the scale of the equipment will become too large, and the production of cells by humans will be carried out in order to flexibly respond to changes in product types and adjustments in the number of production ( (Hereinafter also referred to as a human cell), the amount of capital investment and the scale of equipment are kept as small as possible. However, since such a production method is based on human work, there may be disadvantages such as difficulty in securing quality and difficulty in securing skilled personnel.
よって、人セルをそのまま自動化した形の自動化セルの構築が望まれている。例えば、特許文献1には、従来のロボットシステムの機器構成で自動化セルを構築した組立装置が開示されている。
Therefore, it is desired to construct an automated cell in the form of an automated human cell. For example,
しかしながら、上記従来の技術によれば、複数工程の組立て作業を複数および単体のロボットに効率よく行なわせるために、部品を整列、切り出ししてロボットに供給する必要がある。また、組立て作業をロボットが効率的に行なうためには、作業ごとに部品挿入、部品位置決め、部品表裏反転、ネジ締めなどを行うための治具が必要とされる。 However, according to the above-described conventional technology, it is necessary to align and cut out parts and supply them to the robot in order to efficiently perform the assembly process of a plurality of steps by a plurality of robots and a single robot. Further, in order for the robot to efficiently perform the assembly work, a jig for performing part insertion, part positioning, part front / back reversal, screw tightening and the like is required for each work.
また、多種多様な部品を供給、組立てするために、それぞれの部品、作業について専用機や治具を準備する必要があり、自動化ラインと大差のない大掛かりなレイアウトスペースや設備投資金額を要する。 In addition, in order to supply and assemble a wide variety of parts, it is necessary to prepare dedicated machines and jigs for each part and operation, requiring a large layout space and capital investment that are not significantly different from automated lines.
このように、人セルの組立て作業をそのままの形態で自動化セルに置き換えようとすると、部品供給部分においては、パレットチェンジャーなどの人セルのスペースより大きな部品供給装置が必要となる。また、組立て部分についても、専用機や治具を準備する必要があり、設備の規模が人セルよりもはるかに大きくなり、投資金額も大きくなる。 In this way, if the human cell assembly operation is to be replaced with an automated cell as it is, a component supply device such as a pallet changer, which is larger than the space of the human cell, is required in the component supply portion. In addition, it is necessary to prepare a dedicated machine and jig for the assembly part, and the scale of the facility is much larger than that of the human cell, and the investment amount is also increased.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、設備投資額の抑制を図りつつ、人セルと同等レベルの省スペースな自動化セルを構築することのできる組立ロボット装置を得ることを目的とする。また、生産品種を変更する際の設備の組み換えを容易にすることで、多品種生産の容易化を図ることができる組立ロボット装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide an assembly robot apparatus capable of constructing a space-saving automated cell equivalent to a human cell while suppressing the amount of capital investment. To do. It is another object of the present invention to provide an assembly robot apparatus capable of facilitating multi-product production by facilitating recombination of equipment when changing production products.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、製品の組立てを行う組立ロボット装置であって、第1、第2、第3ロボットと、第1、第2ロボットによって製品の組立が行われる組立てステージと、第3ロボットに設けられた3次元ビジョンセンサと、を備え、第1ロボットと第2ロボットとは、互いの動作範囲が一部で重なるように配置され、組立てステージは、第1ロボットの動作範囲と第2ロボットの動作範囲とが重なった領域に配置され、第3ロボットは、動作範囲が第1ロボットの動作範囲と第2ロボットの動作範囲と重なるように配置され、第3ロボットの動作範囲内に、製品を構成する部品がバラ積みされたバラ積み部品箱を配置するエリアが設けられることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention is an assembly robot apparatus for assembling a product, wherein the first, second, and third robots, and the first and second robots An assembly stage on which assembly is performed, and a three-dimensional vision sensor provided in the third robot. The first robot and the second robot are arranged so that their operation ranges partially overlap each other, and the assembly stage Is arranged in an area where the movement range of the first robot and the movement range of the second robot overlap, and the third robot is arranged such that the movement range overlaps the movement range of the first robot and the movement range of the second robot. In addition, an area is provided in the operation range of the third robot, in which an area for placing a bulk component box in which parts constituting the product are bulk stacked is provided.
本発明によれば、設備投資額の抑制を図りつつ、人セルと同等レベルの省スペースな自動化セルを構築することができるという効果を奏する。また、生産品種を変更する際の設備の組み換えを容易にすることで、多品種生産の容易化を図ることができるという効果を奏する。 According to the present invention, there is an effect that it is possible to construct a space-saving automated cell at the same level as a human cell while suppressing the capital investment. In addition, it is possible to facilitate multi-product production by facilitating recombination of equipment when changing production varieties.
以下に、本発明の実施の形態にかかる組立ロボットを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Hereinafter, an assembly robot according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1にかかる組立ロボット装置の全体構成を示す図であって、正面側から見た斜視図である。図2は、図1に示す組立ロボット装置の全体構成を示す図であって、背面側から見た斜視図である。
FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of the assembly robot apparatus according to the first embodiment of the present invention, and is a perspective view seen from the front side. FIG. 2 is a diagram showing the overall configuration of the assembly robot apparatus shown in FIG. 1, and is a perspective view seen from the back side.
組立ロボット装置は、第1ロボット1、第2ロボット2、第3ロボット3、走行軸4、組立てステージ5、受け渡しステージ6、電動ドライバー7、フィンガーチェンジ8、部品供給パレット(平置きパレット)9、バラ積み部品箱10、ロボット天吊用架台11、2次元ビジョンセンサ13、3次元ビジョンセンサ14を備えて構成される。
The assembly robot apparatus includes a
第1ロボット1と第2ロボット2は、天吊型のロボットであり、電気部品(製品)の組立てを担当するロボットである。第1ロボット1と第2ロボット2は、例えば、2kg可搬の小型垂直6軸ロボットである。
The
第3ロボット3は、天吊型のロボットであり、第1ロボット1および第2ロボット2に対して、電気部品を構成する各部品を供給する役割を果たすロボットである。第3ロボット3は、例えば、2kg可搬の小型垂直6軸ロボットである。走行軸4は、第3ロボット3を移動可能に支持し、第3ロボット3の横行方向の動作範囲を広げている。走行軸4は、例えば、走行長が1000mmに設定される。
The
組立てステージ5では、第1ロボット1、第2ロボット2によって搬送された部品が組み付けられていく。受け渡しステージ6では、第3ロボット3がバラ積み部品箱10から取り出した部品が、第1ロボット1、第2ロボット2に受け渡すために一時置きされる。
In the
バラ積み部品箱10には、電気部品を構成する部品がバラ積みされている。ここで、バラ積みとは、複数の部品を整列させずに部品箱内に収容することをいい、バラ積み部品箱10内では、部品同士が重なり合っている場合が多い。
In the bulk
電動ドライバー7は、第1ロボット1および第2ロボット2が、組立て時にネジを締める際に用いられる。フィンガーチェンジ8は、各ロボット1〜3の先端に設けられた電動ハンド12のフィンガー部分に用いられ、個々の部品に対して適切なハンドリング(把持)を行なえるように適宜選択して交換できるように複数用意されている。
The
部品供給パレット9は、既存の人セルにおいても用いられている部品類を供給するためのパレットである。部品供給パレット9からは、例えば、サブ組立された部品類が供給される。ロボット天吊用架台11は、第1ロボット1、第2ロボット2、および第3ロボット3を天吊に設置するための架台である。部品供給パレット9では、電気部品を構成する部品同士が重ならないように平置きされている。
The
2次元ビジョンセンサ13は、第1ロボット1、第2ロボット2の先端軸部(ハンド)に取り付けられたセンサであって、部品供給パレット9上の部品の位置補正を行うためのセンサである。3次元ビジョンセンサ14は、第3ロボット3の先端軸部(ハンド)に取り付けられたセンサであって、バラ積み部品箱10にバラ積みされた部品の位置を認識するためのセンサである。3次元ビジョンセンサ14を用いることで、部品同士が重なっていても、各部品の位置を認識することができる。
The two-
図3は、図1に示す組立ロボット装置における各ロボットの配置関係を示す上面図である。図3では、組立てを行なう第1ロボット1の上面から見た動作範囲15、もう一方で組立てを行なう第2ロボット2の上面から見た動作範囲16、および第1ロボット1、第2ロボット2に部品を供給する第3ロボット3の上面から見た動作範囲18が図示されている。
FIG. 3 is a top view showing the positional relationship of each robot in the assembly robot apparatus shown in FIG. In FIG. 3, the
この配置図が示すとおり、組立てステージ5は、第1ロボット1および第2ロボット2の両方のロボットがアプローチできる位置とするため、第1ロボット1の動作範囲15と第2ロボット2の動作範囲16とが重なる領域に配置される。本実施の形態では、第1ロボット1と第2ロボット2との間に組立てステージ5が配置され、第1ロボット1と第2ロボット2とで組立てステージ5を挟み込むようになっている。
As shown in the layout diagram, the
部品供給パレット9は、組立てステージ5を避けた領域であって、動作範囲15および動作範囲16の少なくともいずれか一方に含まれる領域に配置される。部品供給パレット9は、第1ロボット1や第2ロボット2に対して、第3ロボット3が配置される側の反対側に配置されるのが好ましい。
The
バラ積み部品箱10は、組立てステージ5を避けた領域であって、動作範囲18に含まれる領域に配置される。バラ積み部品箱10は、第3ロボット3に対して、第1ロボット1や第2ロボット2が配置される側の反対側に配置されるのが好ましい。
The bulk
受け渡しステージ6は、第1ロボット1に部品を受け渡すためのステージと、第2ロボット2に部品を受け渡すためのステージの2つのステージで構成されている。第1ロボット1に部品を受け渡すための受け渡しステージ6は、動作範囲15と動作範囲18とが重なる領域に配置され、第2ロボット2に部品を受け渡すための受け渡しステージ6は、動作範囲16と動作範囲18とが重なる領域に配置される。すなわち、第3ロボット3は、受け渡しステージ6に対して、第1ロボット1と第2ロボット2とが配置される側の反対側に配置される。バラ積み部品箱10は、第3ロボット3の動作範囲18内に配置される。
The
以上説明した本実施の形態にかかる組立ロボット装置によれば、第3ロボット3が3次元ビジョンセンサ14を備えているので、バラ積み部品箱10から部品を取り出して第1ロボット1や第2ロボット2に部品を受け渡すことができる。したがって、一般的な自動化セルの構築に必要とされていた部品の切り出し、整列用の専用機(パーツフィーダー、パレット、カセット供給装置)を省略して、安価でレイアウトスペースが小となる組立ロボット装置とすることができる。
According to the assembly robot apparatus according to the present embodiment described above, since the
また、第1ロボット1、第2ロボット2の組立作業と関わりなく、バラ積み部品箱10からの部品の取り出し作業を第3ロボット3で行なえるので、全体システムとしての作業効率化(タクトタイムの短縮)を図ることができる。
In addition, the
組立て作業については、第1ロボット1、第2ロボット2の2台のロボットにて、両ロボットの共通動作範囲内にある組立てステージ5上で行われるため、ロボット同士が協調して作業を行なうことが可能となる。組立ロボット装置のシステム構築に一般的に必要となる大掛かりな組立て治具を省略して、ロボット同士で補助しながら組立てを行なうことができる。
The assembly work is performed by the two robots, the
さらに、各ロボット間での部品受け渡し時に直接部品を受け渡すことにより、部品の表裏を反転させたり、位置を補正したりすることが容易になる。したがって、部品挿入装置や、部品位置決め装置や、部品表裏反転機構といった大掛かりな専用機を省略することができる。専用機を省略することで、設備投資額の抑制を図ることができる。また、ロボットの動作範囲外に専用機の設置スペースを設けずに済むため、コンパクトなレイアウトが構築可能となる。 Further, by directly delivering the parts when delivering the parts between the robots, it is easy to reverse the front and back of the parts and to correct the position. Therefore, a large dedicated machine such as a component insertion device, a component positioning device, or a component front / back reversing mechanism can be omitted. By omitting the dedicated machine, the capital investment can be reduced. In addition, since it is not necessary to provide a dedicated machine installation space outside the robot operating range, a compact layout can be constructed.
さらに、部品に依存する専用機や治具を省略できるので、供給する部品と、電動ハンド12(フィンガー)、組立てステージを変更するだけで、生産品種の変更が可能となる。したがって、生産品種を変更する際の設備の組み換えが容易になり、多品種生産の容易化を図ることができる。 Furthermore, since dedicated machines and jigs depending on the parts can be omitted, the production type can be changed by simply changing the parts to be supplied, the electric hand 12 (finger), and the assembly stage. Therefore, recombination of facilities when changing production varieties is facilitated, and multi-product production can be facilitated.
また、専用機や治具の省略によって、人セルと同様な汎用性とコンパクト性に近づけつつ、24hr稼動や品質の一定化といった自動化のメリットを得ることができる。例えば、1.2m×1.5mの平面的スペースを必要とする人セルを自動化するにあたり、本実施の形態では、図3に示すように、1.5m×1.65mの平面的スペースに納めている。さらに、このセルを専用の部品供給装置や治具などを用いて製作した場合は2.5m×2.5m程度の平面的スペースが必要となる。 Further, by omitting the dedicated machine and jig, it is possible to obtain the merit of automation such as operation for 24 hours and constant quality while approaching versatility and compactness similar to those of a human cell. For example, in automating a human cell that requires a plane space of 1.2 m × 1.5 m, in the present embodiment, as shown in FIG. 3, it is stored in a plane space of 1.5 m × 1.65 m. ing. Furthermore, when this cell is manufactured using a dedicated component supply device or jig, a planar space of about 2.5 m × 2.5 m is required.
また、協調作業が不要な工程においては、ロボットがそれぞれに組立て作業を行なっていく。例えば、1台のロボットが組立てステージ5にて作業をしているとき、もう1台のロボットが、自分の動作エリア内にある部品供給パレット9からの部品の取出しや、第3ロボット3からの部品の受け渡しや、次の組立て動作のために個々の部品に対応した電動ハンド12先端部(フィンガー)にフィンガーチェンジ8で変更するなどの動作を行うことができる。これにより、ロボットの停止時間を減らすことができ、組立作業の効率化や組立時間の短縮化を図ることができる。
Also, in processes that do not require cooperative work, the robot performs assembly work for each. For example, when one robot is working on the
なお、第1〜第3ロボット1〜3は、天吊型のロボットに限られず、汎用型の他のロボットを用いてもよい。
Note that the first to
図4は、実施の形態1の変形例としての組立ロボット装置における各ロボットの配置関係を示す上面図である。本変形例では、第3ロボット3に対して走行軸4(図1,2を参照)を設けていない。そのため、第3ロボット3の動作範囲17は、走行軸4を設けた場合よりも狭くなる。
FIG. 4 is a top view showing an arrangement relationship of the robots in the assembly robot apparatus as a modification of the first embodiment. In the present modification, the travel axis 4 (see FIGS. 1 and 2) is not provided for the
第3ロボット3の動作範囲17が狭くなることで、動作範囲17内に設置できるバラ積み部品箱10の設置数が少なくなるが、走行軸4を設けた場合と同様に、設備投資額の抑制を図りつつ、人セルと同等レベルの省スペースな自動化セルを構築することや、多品種生産の容易化を図ることができる。
As the
以上のように、本発明にかかる組立ロボット装置は、複数のロボットを備える組立てロボット装置に有用である。 As described above, the assembly robot apparatus according to the present invention is useful for an assembly robot apparatus including a plurality of robots.
1 第1ロボット
2 第2ロボット
3 第3ロボット
4 走行軸
5 組立てステージ
6 受け渡しステージ
7 電動ドライバー
8 フィンガーチェンジ
9 部品供給パレット(平置きパレット)
10 バラ積み部品箱
11 ロボット天吊用架台
12 電動ハンド
13 2次元ビジョンセンサ
14 3次元ビジョンセンサ
15〜18 動作範囲
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (5)
第1、第2、第3ロボットと、
前記第1、第2ロボットによって前記製品の組立が行われる組立てステージと、
前記第3ロボットに設けられた3次元ビジョンセンサと、を備え、
前記第1ロボットと前記第2ロボットとは、互いの動作範囲が一部で重なるように配置され、
前記組立てステージは、前記第1ロボットの動作範囲と前記第2ロボットの動作範囲とが重なった領域に配置され、
前記第3ロボットは、動作範囲が前記第1ロボットの動作範囲と前記第2ロボットの動作範囲と重なるように配置され、
前記第3ロボットの動作範囲内に、前記製品を構成する部品がバラ積みされたバラ積み部品箱を配置するエリアが設けられることを特徴とする組立ロボット装置。 An assembly robot apparatus for assembling products,
First, second and third robots;
An assembly stage on which the product is assembled by the first and second robots;
A three-dimensional vision sensor provided in the third robot,
The first robot and the second robot are arranged such that their movement ranges partially overlap each other,
The assembly stage is disposed in an area where the operation range of the first robot and the operation range of the second robot overlap.
The third robot is arranged such that the operation range overlaps the operation range of the first robot and the operation range of the second robot,
An assembly robot apparatus characterized in that an area for arranging a bulk stacking part box in which parts constituting the product are stacked is provided within an operation range of the third robot.
前記第1ロボットの動作範囲内および前記第2ロボットの動作範囲内の少なくとも一方に前記製品を構成する部品が平置きされた平置きパレットを配置するエリアが設けられることを特徴とする請求項1または2に記載の組立ロボット装置。 A two-dimensional vision sensor provided on each of the first and second robots;
2. An area for placing a flat pallet on which parts constituting the product are laid flat is provided in at least one of the movement range of the first robot and the movement range of the second robot. Or the assembly robot apparatus of 2.
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