JP2014117758A

JP2014117758A - 複数のロボットを用いたロボット作業システム

Info

Publication number: JP2014117758A
Application number: JP2012272726A
Authority: JP
Inventors: Masaru Oda; 小田　　勝
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2012-12-13
Filing date: 2012-12-13
Publication date: 2014-06-30
Also published as: CN103862461A; DE102013020444A1; US20140172165A1

Abstract

【課題】設備のコスト低減や省人化が図られた、複数のロボットを備えたロボット作業システムの提供。
【解決手段】ロボット作業システム１０は、１つの部品供給ユニット１２と、複数の作業ユニット１４ａ、１４ｂ及び１４ｃと、部品供給ユニット１２と各作業ユニットとを連結し、部品供給ユニット１２から各作業ユニットに部品を搬送する部品搬送装置１６ａ、１６ｂ及び１６ｃとを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、各々が所定の作業を行うロボットを複数備えたロボット作業システムに関する。

複数のロボットを有し、該ロボットの各々に所定の作業を行わせる作業システムは周知である。例えば特許文献１には、作業者８により部品を所定の搬送パレット５に供給する部品供給ステーション２と、組立ロボットＲ１及びＲ２により搬送パレット５内の部品を組み立てる部品組立ステーション３と、部品供給ステーション２から部品組立ステーション３へ搬送パレット５を搬送する搬送手段４とを有する組立装置１が記載されている。

また特許文献２には、パレット搬送ライン１の最終組付けステージＳの下流側に組立体搬送ライン３を並走させ、最終組付けステージを通過して下流側に搬送されるパレットＰ上から組立体搬送ライン３に組立体Ｎをその姿勢を変えて移載し、組立体搬送ライン３とパレット搬送ライン１とが並走している並列搬送部Ａで組付け未完了のワークの支援作業を行うようにした、ワークの組付方法が記載されている。

特開２００３−０６２７２７号公報特開平０５−１３８４６３号公報

特許文献１に記載の組立装置は、ロボットを用いた作業工程に対して部品供給を行う場合、全ての部品を搬送パレットに置いて、該搬送パレットを搬送手段によって順次搬送しながら、各工程でそれぞれ必要な部品をロボットが取り出して、組み付け作業を行うものと解される。しかしながら、種類や形状の異なる部品の全てを１つのパレットで搬送する場合、該パレット上での各部品の位置を概ね特定するための何らかの工夫が必要であり、結果として高価なパレットが多量に必要となる虞がある。

また特許文献２に記載の組付方法は、作業工程毎に供給装置を設置し、必要な部品や治具を各工程に個別に供給することを含んでいると解される。しかしながらこのような方法では、部品や治具を供給するために作業者が広範囲に移動する必要があったり、または、多くの作業者が必要となったりするという問題がある。

そこで本発明は、上述の課題を解決し、設備のコスト低減や省人化が図られた、複数のロボットを備えたロボット作業システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本願第１の発明は、複数のロボットがそれぞれの作業を行う複数の作業ユニットを備えたロボット作業システムであって、前記複数の作業ユニットの各々に、部品を供給する１つの部品供給ユニットと、前記複数の作業ユニットの各々と前記１つの部品供給ユニットとを連結し、前記１つの部品供給ユニットから供給された部品を前記複数の作業ユニットの各々に搬送する部品搬送装置と、を備えたロボット作業システムを提供する。

第２の発明は、第１の発明において、前記部品供給ユニットは、予め記録された位置情報を用いて動作する供給ロボットを有し、前記供給ロボットは前記部品搬送装置に部品を受け渡すように構成されている、ロボット作業システムを提供する。

第３の発明は、第２の発明において、前記供給ロボットは視覚センサを有し、前記供給ロボットは前記視覚センサからの情報によって、前記記録された位置情報を補正して動作する、ロボット作業システムを提供する。

第４の発明は、第１〜第３のいずれか１つの発明において、前記部品搬送装置はエア駆動式のスライダである、ロボット作業システムを提供する。

第５の発明は、第１〜第３のいずれか１つの発明において、前記部品搬送装置はサーボ駆動式のスライダである、ロボット作業システムを提供する。

第６の発明は、第１〜第３のいずれか１つの発明において、前記部品搬送装置はリニアモータ駆動式のスライダである、ロボット作業システムを提供する。

第７の発明は、第１〜第３のいずれか１つの発明において、前記部品搬送装置はベルトコンベアである、ロボット作業システムを提供する。

本発明によれば、１箇所の部品供給ユニットと複数の作業ユニットの各々とを部品搬送装置で連結することにより、少ない人員で多くのユニットに対して部品供給を行うことができる。また、部品を個々にかつ逐次的に搬送することが可能となるため、パレットを簡素化することができる。

部品供給ユニットにおける供給作業を供給ロボットで行うことにより、供給作業に必要な工数を削減できる。

部品供給ユニットにおける供給作業を、視覚センサを備えたいわゆる知能ロボットで行うことにより、パレットに部品を正確に位置決めすることが不要となり、位置決めのための装置や工数を排除又は削減することができる。

部品供給ユニットから各作業ユニットへの部品供給は、リニアスライダやベルトコンベア等の汎用の簡易な手段で行うことができる。

本願発明に係るロボット作業システムの第１の実施形態を示す斜視図である。図１のロボット作業システムの上面図である。本願発明に係るロボット作業システムの第２の実施形態を示す斜視図である。

図１は、本願発明に係るロボット作業システムの第１の実施形態を示す斜視図であり、図２はその上面図である。ロボット作業システム１０は、１つの部品供給ユニット１２と、複数（図示例では３つ）の作業ユニット１４ａ、１４ｂ及び１４ｃと、部品供給ユニット１２と各作業ユニットとを連結し、部品供給ユニット１２から各作業ユニットに部品を搬送する部品搬送装置１６ａ、１６ｂ及び１６ｃとを有する。具体的には、部品供給ユニット１２と作業ユニット１４ａとが部品搬送装置１６ａによって連結され、部品供給ユニット１２と作業ユニット１４ｂとが部品搬送装置１６ｂによって連結され、部品供給ユニット１２と作業ユニット１４ｃとが部品搬送装置１６ｃによって連結される。

部品供給ユニット１２は、作業ユニット１４ａ、１４ｂ及び１４ｃの各々に部品を供給するためのものであり、各作業ユニットで使用される部品が載置されるパレット１８ａ、１８ｂ及び１８ｃと、パレット上の部品２０ａ、２０ｂ及び２０ｃ（図２参照）を逐次的に取出して対応する部品搬送装置に受け渡す少なくとも１つ（図示例では１つ）の部品供給ロボット２２とを有する。具体的には、供給ロボット２２は、例えば６軸の多関節ロボットであり、各部品を把持又は保持可能なロボットハンド２４を有する。ロボット２２は、予め記録されたパレット上における各部品の位置情報に基づいて、ロボット２２の周囲に配置されたパレット上の部品を把持又は保持し、その部品を部品搬送装置１６ａ、１６ｂ及び１６ｃのいずれかに受け渡すことができる。図示例では、作業ユニット１４ａ、１４ｂ及び１４ｃにおいて使用される部品はそれぞれ２０ａ、２０ｂ及び２０ｃであり、部品は２０ａ、２０ｂ及び２０ｃは、部品搬送装置１６ａ、１６ｂ及び１６ｃによってそれぞれ搬送される。

また部品供給ユニット１２は、パレット１８ａ、１８ｂ及び１８ｃ上の各部品の位置及び姿勢を検出する視覚センサ２６を有してもよい。図示例では、視覚センサ２６は、ロボット２２の可動部（例えばロボットアーム２８の先端）に設けられたカメラを有し、ロボット２２の各軸の動作によってパレット上の各部品（好ましくはパレット全体）の画像を取得できるようになっている。取得された画像は図示しない画像処理装置によって処理され、パレット上での各部品の位置及び姿勢を求めることができる。このようにして得られた検出結果は、上述の位置情報の補正に使用することができ、ロボット２２はより正確に部品の取出しができるようになる。

なお視覚センサ２６を使用する場合は、部品供給パレット上での各種の部品の配置はランダムであってもよい。その場合は、視覚センサ２６がパレット全体の画像を撮像し、得られた画像の画像処理を行い、パレット上での各部品の位置及び姿勢を検出し、この結果に基づいてロボット２２が部品の取出しを行うことができる。

作業ユニット１４ａは、少なくとも１つ（図示例では１つ）の作業ロボット３０ａを有し、作業ロボット３０ａは、搬送装置１６ａによって搬送されてきた部品２０ａについての作業（加工、溶接、組立等）を行うように構成されている。また作業ユニット１４ａは、搬送装置１６ａからの部品２０ａが載置される作業台３２ａを有してもよく、その場合作業ロボット３０ａは作業台３２ａ上の部品に対して所定の作業を行うことができる。さらに、作業ロボット３０ａに、上述の視覚センサ２６と同等の機能を有する視覚センサ３４ａを設け、搬送装置１６ａにより搬送されて作業台３２ａ上に配置された部品の位置及び姿勢を検出するようにしてもよい。

同様に、作業ユニット１４ｂは、少なくとも１つ（図示例では１つ）の作業ロボット３０ｂを有し、作業ロボット３０ｂは、搬送装置１６ｂによって搬送されてきた部品２０ｂについての作業（加工、溶接、組立等）を行うように構成されている。また作業ユニット１４ｂは、搬送装置１６ｂからの部品２０ｂが載置される作業台３２ｂを有してもよく、その場合作業ロボット３０ｂは作業台３２ｂ上の部品に対して所定の作業を行うことができる。さらに、作業ロボット３０ｂに、上述の視覚センサ２６と同等の機能を有する視覚センサ３４ｂを設け、搬送装置１６ｂにより搬送されて作業台３２ｂ上に配置された部品の位置及び姿勢を検出するようにしてもよい。

同様に、作業ユニット１４ｃは、少なくとも１つ（図示例では１つ）の作業ロボット３０ｃを有し、作業ロボット３０ｃは、搬送装置１６ｃによって搬送されてきた部品２０ｃについての作業（加工、溶接、組立等）を行うように構成されている。また作業ユニット１４ｃは、搬送装置１６ｃからの部品２０ｃが載置される作業台３２ｃを有してもよく、その場合作業ロボット３０ｃは作業台３２ｃ上の部品に対して所定の作業を行うことができる。さらに、作業ロボット３０ｃに、上述の視覚センサ２６と同等の機能を有する視覚センサ３４ｃを設け、搬送装置１６ｃにより搬送されて作業台３２ｃ上に配置された部品の位置及び姿勢を検出するようにしてもよい。

部品搬送装置１６ａは、作業ユニット１４ａと部品供給ユニット１２とを連結し、部品供給ユニットから供給された部品２０ａを作業ユニット１４ａに搬送するように構成されている。第１の実施形態では、部品供給装置１６ａはベルトコンベアであり、より詳細には、進行方向が概ね直交する２つの直線状ベルトコンベア３６ａ及び３８ａから構成されている。

同様に部品搬送装置１６ｂは、作業ユニット１４ｂと部品供給ユニット１２とを連結し、部品供給ユニットから供給された部品２０ｂを作業ユニット１４ｂに搬送するように構成されている。第１の実施形態では、部品供給装置１６ｂはベルトコンベアであり、より詳細には、進行方向が概ね直交する２つの直線状ベルトコンベア３６ｂ及び３８ｂから構成されている。

部品搬送装置１６ｃは、作業ユニット１４ｃと部品供給ユニット１２とを連結し、部品供給ユニットから供給された部品２０ｃを作業ユニット１４ｃに搬送するように構成されている。第１の実施形態では、部品供給装置１６ｃは、ベルトコンベア又はローラコンベア等のコンベアであり、より詳細には、進行方向が概ね直交する２つの直線状コンベア３６ｃ及び３８ｃから構成されている。

第１の実施形態のように部品搬送装置をコンベアで構成した場合、上述のように直線状コンベアを組み合わせてＬ字状とする等、自在な方向に部品を搬送・供給することができ、部品供給ユニットと各作業ユニットとの位置関係に応じたフレキシブルな作業システムを安価に構築することができる。

図示例では、部品供給ユニット１２並びに作業ユニット１４ａ、１４ｂ及び１４ｃが、それぞれ安全柵４０及び４２ａ、４２ｂ及び４２ｃ等で仕切られているが、これは必須ではない。

また図３は、本願発明に係るロボット作業システムの第２の実施形態を示す斜視図である。第２の実施形態に係るロボット作業システム１０′は、後述するように部品搬送装置の構成が第１の実施形態と異なっている。一方、他の構成要素（すなわち１つの部品供給ユニット１２と、複数（図示例では３つ）の作業ユニット１４ａ、１４ｂ及び１４ｃ）については第１の実施形態のものと同等でよいので、詳細な説明は省略する。

第２の実施形態における部品搬送装置４４ａは、作業ユニット１４ａと部品供給ユニット１２とを連結し、部品供給ユニットから供給された部品２０ａを作業ユニット１４ａに搬送するように構成されている。第２の実施形態では、部品供給装置１６ａはリニアスライダ等のスライダであり、より詳細には、直線状のレール４６ａと、レール４６ａ上を移動可能な可動テーブル４８ａとを有する。このような構成により、可動テーブル４８ａがレール４６ａの部品供給ユニット１２側端部に位置しているときに、供給ロボット２２によって部品２０ａを可動テーブル４８ａに載置し、次に可動テーブル４８ａをレール４６ａの作業ユニット１４ａ側端部に移動させ、作業ロボット３０ａにより所定の作業を行う、という一連の工程を行うことができる。

同様に、部品搬送装置４４ｂは、作業ユニット１４ｂと部品供給ユニット１２とを連結し、部品供給ユニットから供給された部品２０ｂを作業ユニット１４ｂに搬送するように構成されている。第２の実施形態では、部品供給装置１６ｂはリニアスライダ等のスライダであり、より詳細には、直線状のレール４６ｂと、レール４６ｂ上を移動可能な可動テーブル４８ｂとを有する。このような構成により、可動テーブル４８ｂがレール４６ｂの部品供給ユニット１２側端部に位置しているときに、供給ロボット２２により部品２０ｂを可動テーブル４８ｂに載置し、次に可動テーブル４８ｂをレール４６ｂの作業ユニット１４ｂ側端部に移動させ、作業ロボット３０ｂにより所定の作業を行う、という一連の工程を行うことができる。

同様に、部品搬送装置４４ｃは、作業ユニット１４ｃと部品供給ユニット１２とを連結し、部品供給ユニットから供給された部品２０ｃを作業ユニット１４ｃに搬送するように構成されている。第２の実施形態では、部品供給装置１６ｃはリニアスライダ等のスライダであり、より詳細には、直線状のレール４６ｃと、レール４６ｃ上を移動可能な可動テーブル４８ｃとを有する。このような構成により、可動テーブル４８ｃがレール４６ｃの部品供給ユニット１２側端部に位置しているときに、供給ロボット２２により部品２０ｃを可動テーブル４８ｃに載置し、次に可動テーブル４８ｃをレール４６ｃの作業ユニット１４ｃ側端部に移動させ、作業ロボット３０ｃにより所定の作業を行う、という一連の工程を行うことができる。

上述の各リニアスライダとしては、例えばエア駆動式、サーボ駆動式又はリニアモータ駆動式のいずれかを用いることができる。エア駆動式を採用した場合はリニアスライダを安価に構成することができ、サーボ駆動式を採用した場合は迅速かつ正確な部品搬送を行うことができる。またリニアモータ駆動式を採用した場合は、迅速かつ正確な部品搬送を行えることに加え、動作音の小さい静かなリニアスライダを構成することができる。

なお図示した実施形態では、各作業ユニットには互いに異なる部品が供給され、各作業ロボットは異なる作業を行うことができるが、各作業ユニットに同じ部品を供給し、各作業ロボットが同じ作業を行うようにしてもよい。またいずれの場合も、上述のように各作業ユニットを安全柵で仕切る等の措置をとり、ある作業ロボットの動作が他の作業ロボットの動作による制約（干渉）を受けないようにすることが好ましい。

１０、１０′ ロボット作業システム
１２部品供給ユニット
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ作業ユニット
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、４４ａ、４４ｂ、４４ｃ部品搬送装置
１８ａ、１８ｂ、１８ｃパレット
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ部品
２２供給ロボット
２４ロボットハンド
２６、３４ａ、３４ｂ、３４ｃ視覚センサ
２８ロボットアーム
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ作業ロボット
３２ａ、３２ｂ、３２ｃ作業台
４０、４２ａ、４２ｂ、４２ｃ安全柵
４６ａ、４６ｂ、４６ｃレール
４８ａ、４８ｂ、４８ｃ可動テーブル

Claims

複数のロボットがそれぞれの作業を行う複数の作業ユニットを備えたロボット作業システムであって、
前記複数の作業ユニットの各々に、部品を供給する１つの部品供給ユニットと、
前記複数の作業ユニットの各々と前記１つの部品供給ユニットとを連結し、前記１つの部品供給ユニットから供給された部品を前記複数の作業ユニットの各々に搬送する部品搬送装置と、
を備えたロボット作業システム。
前記部品供給ユニットは、予め記録された位置情報を用いて動作する供給ロボットを有し、前記供給ロボットは前記部品搬送装置に部品を受け渡すように構成されている、請求項１に記載のロボット作業システム。
前記供給ロボットは視覚センサを有し、前記供給ロボットは前記視覚センサからの情報によって、前記記録された位置情報を補正して動作する、請求項２に記載のロボット作業システム。
前記部品搬送装置はエア駆動式のスライダである、請求項１〜３のいずれか１項に記載のロボット作業システム。
前記部品搬送装置はサーボ駆動式のスライダである、請求項１〜３のいずれか１項に記載のロボット作業システム。
前記部品搬送装置はリニアモータ駆動式のスライダである、請求項１〜３のいずれか１項に記載のロボット作業システム。
前記部品搬送装置はベルトコンベアである、請求項１〜３のいずれか１項に記載のロボット作業システム。