JP2017104945A - 組立装置及びその制御方法 - Google Patents

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雄司 小堀
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秀樹 高柳
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Abstract

【課題】生産性を上げることが可能な組立装置及びこの組立装置の制御方法を提供する。
【解決手段】本技術の一形態に係る組立装置は、作業台と、第1のロボットと、第2のロボットと、コントローラとを有する。作業台は、複数のワークが載置される載置面を有し、円周に沿って配列された複数の作業領域へ複数のワークを個々に一定時間毎に巡回させる。第1のロボットは、円周の内側に配置され、複数の作業領域にアクセス可能に構成される。第2のロボットは、円周の外側に配置され、複数の作業領域のうち少なくとも1つの作業領域にアクセス可能に構成される。コントローラは、複数の作業領域のうち所定の複数の作業領域上のワーク各々に対して一定時間内における所定の処理を第1のロボットに実行させ、所定の複数の作業領域のうち少なくとも1つの作業領域上のワークに対する第1のロボットの処理を補助する動作を第2のロボットに実行させるように構成される。
【選択図】図1

Description

本技術は、例えば電子機器の組立などに用いられる複数台のロボットを備えた組立装置及びその制御方法に関する。
例えば、電子機器や電子部品の製造ラインにおけるワークの組立及び搬送工程には、種々の産業用ロボット装置が用いられている。この種の産業用ロボット装置においては、例えば、作業効率の向上等が要求されている。
例えば特許文献1には、各作業エリアが周囲に配置された設置部材と、上記設置部材の中央に設けられた自動組立装置と、上記設置部材に対するワークの投入及び搬出を補助する自走台車とを備えた部品供給装置が記載されている。これにより、ワークの組立から搬出までの一連の工程が自動組立装置と自走台車により分担できるので、作業効率の向上を可能としている。
昭59−73246号公報
しかしながら、特許文献1に記載の技術では、ワークの全組立工程を自動組立装置が行っているため、ワークの組立に要する時間が自動組立装置の作業能力に依存してしまう。これにより、ワークの組立から搬送までの作業全体の時間短縮に限界が生じ、電子機器や電子部品を製造する上で、生産性の更なる向上が困難となる課題がある。
以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、生産性を上げることが可能な組立装置及びこの組立装置の制御方法を提供することにある。
上記目的を達成するため、本技術の一形態に係る組立装置は、作業台と、第1のロボットと、第2のロボットと、コントローラとを有する。
上記作業台は、複数のワークが載置される載置面を有し、円周に沿って配列された複数の作業領域へ上記複数のワークを個々に一定時間毎に巡回させる。
上記第1のロボットは、上記円周の内側に配置され、上記複数の作業領域にアクセス可能に構成される。
上記第2のロボットは、上記円周の外側に配置され、上記複数の作業領域のうち少なくとも1つの作業領域にアクセス可能に構成される。
上記コントローラは、上記複数の作業領域のうち所定の複数の作業領域上のワーク各々に対して上記一定時間内における所定の処理を上記第1のロボットに実行させ、上記所定の複数の作業領域のうち少なくとも1つの作業領域上の上記ワークに対する上記第1のロボットの処理を補助する動作を上記第2のロボットに実行させるように構成される。
上記組立装置は、第1のロボットによるワークの組立作業が第2のロボットによって補助されるように構成される。これにより、装置全体のサイクルタイムが、長大なサイクルタイムを有する第1のロボットの組立作業に左右されなくなり、結果的に装置全体のサイクルタイムをこれまでの技術より短縮させることが可能となる。従って、本技術によれば、電子機器や電子部品を製造する上で、生産性の更なる向上を実現することが可能な組立装置を提供することができる。
上記組立装置は、第1の部品を収納する部品収納部をさらに具備し、
上記所定の複数の作業領域は、上記ワークに上記第1の部品が組み付けられる第1の組立領域を含み、
上記コントローラは、上記第1のロボットと上記部品収納部との間に設定された中継位置へ上記第1の部品を上記部品収納部から搬送する動作を上記第2のロボットに実行させ、上記中継位置に搬送された上記第1の部品を取得し上記第1の組立領域で上記ワークに組み付ける動作を上記第1のロボットに実行させてもよい。
これにより、第1のロボットが部品収納部から第1の部品を取得する必要がなくなり、第1のロボットが第1の部品を取得するまでの時間が短縮される。従って、第1のロボットの作業能率が向上し、ワークの組立の時間の更なる短縮が可能となる。
上記組立装置は、上記中継位置に配置され、上記第1の部品を支持可能な部品支持台をさらに具備してもよい。
これにより、第2のロボットは部品支持台を介して第1の部品を間接的に第1のロボットへ渡すことができる。従って、第2のロボットは第1の部品を第1のロボットへ渡すまで待機する必要がなくなり、第2のロボットの作業能率の向上を実現することが可能となる。
上記所定の複数の作業領域は、上記ワークに第2の部品が組み付けられる第2の組立領域を含み、
上記コントローラは、上記第2の組立領域で上記第2の部品を上記ワークに組み付ける動作を上記第2のロボットに実行させてもよい。
これにより、第2のロボットが第2の組立領域で上記ワークに第2の部品を組み付けている間に、第1のロボットは第2の組立領域とは異なる作業領域で所定の組立作業を並行して行うことができる。従って、ワークが組み立てられるまでの生産性が向上される。
上記コントローラは、上記所定の複数の作業領域上のワーク各々に対する上記第1のロボットによる所定の処理が上記一定時間内に遂行可能か否かを判定し、遂行不可能と判断したときは、前記第1のロボットに代わって前記第2のロボットに前記所定の処理を実行させてもよい。
これにより、所定の複数の作業領域上のワーク各々に対する第1のロボットによる所定の処理が上記一定時間内に遂行不可能であってとしても、第1のロボットが実行予定であったその後の組立作業が第2のロボットに引き継がれ、ワークの組立作業が第1及び第2のロボットにより分担される。従って、ワークWが組み立てられるまでのサイクルタイムが、目標とするサイクルタイムに収められ、装置全体のサイクルタイムの長時間化が抑制される。
上記組立装置は、上記円周の外側に配置され、上記所定の複数の作業領域とは異なる作業領域上の上記ワークに対して所定の処理を上記一定時間以内に実行する補助装置をさらに具備してもよい。
これにより、ワークの組立作業が第1及び第2のロボットと補助装置により分担されることとなり、ワークが組み立てられるまでの時間が短縮され、生産性が向上される。
上記作業台は、上記一定時間毎に所定角度ずつ回転する回転テーブルで構成され、
上記第1のロボットは、上記回転テーブルとは非接触で上記回転テーブルの中心部に設置されてもよい。
これにより、第1のロボットとの接触による回転テーブルの振動の発生が防止され、複数の作業領域上の各々のワークに対して所定の処理を確実に行うことが可能となる。
上記組立装置は、上記第1のロボットを支持する第1の架台と、上記第1の架台とは独立した第2の架台とを有する架台ユニットをさらに具備してもよい。
本技術の架台ユニットにおいては、第1の架台及び第2の架台が連結フレームを介して一体化されているため、例えば、装置の立ち上げ時やラインのレイアウト変更時において、両架台の所望とする設置精度を確保することができる。これにより、2つの架台が分離している場合と比較して、架台ユニットの設置作業性を高めることができる。
上記目的を達成するため、本技術の一形態に係る組立装置は、作業台と、第1のロボットと、第2のロボットと、コントローラとを有する。
上記作業台は、複数のワークが載置される載置面を有し、円周に沿って配列された複数の作業領域へ上記複数のワークを個々に一定時間毎に巡回させる。
上記第1のロボットは、上記円周の内側に配置され、上記複数の作業領域にアクセス可能に構成される。
上記第2のロボットは、上記円周の外側に配置され、上記複数の作業領域のうち少なくとも1つの作業領域にアクセス可能に構成される。
上記コントローラは、上記複数の作業領域のうちの所定の複数の作業領域上のワークに対して上記一定時間内に上記第1のロボット及び上記第2のロボットにより所定の処理を実行させるように構成される。
これにより、ワークの組立作業が第1及び第2のロボットにより分担される。従って、ワークWが組み立てられるまでのサイクルタイムをこれまでの技術よりも短縮することがき、生産性の更なる向上を実現することが可能となる。
上記目的を達成するため、本技術の一形態に係る組立装置の制御方法は、
円周に沿って配列された複数の作業領域へ複数のワークを個々に一定時間毎に巡回させ、
上記円周の内側に配置された第1のロボットに、上記一定時間内に、上記複数の作業領域のうち所定の複数の作業領域上のワーク各々に対する所定の処理を実行させ、
上記円周の外側に配置された第2のロボットに、上記所定の複数の作業領域のうち少なくとも1つの作業領域上の上記ワークに対する上記第1のロボットの処理を補助する動作を実行させる。
以上のように、本技術によれば、生産性を上げることが可能な組立装置及びこの組立装置の制御方法を提供することができる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
本技術の一実施形態に係る生産システムの構成を示す概略平面図である。 ワークの要部の分解斜視図である。 本技術の一実施形態に係る組立装置の要部を示す概略平面図である。 上記組立装置の作業台の要部を示す概略斜視図である。 上記作業台を正面方向から見た要部の断面図である。 上記作業台の要部の平面図である。 上記組立装置よるワークの搬入/搬出までの工程を示すフロー図である。 上記組立装置の第1及び第2のロボットのシーケンス動作の経時的な流れを示す図である。
以下、本技術に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。
(第1の実施形態)
図1は、本技術の一実施形態に係る生産システム1の構成を示す概略平面図である。なお、図においてX軸、Y軸及びZ軸は、相互に直交する3軸方向を示しており、X軸及びY軸は水平方向、Z軸は高さ方向に相当する(以下の各図においても同様)。
<<生産システムの概要>>
本実施形態において、生産システム1は、図1に示すように、ワークWを搬送する搬送ライン100と組立装置200とを有する。
<搬送ライン>
搬送ライン100は、組立前のワークW(W1)を搬送する第1の搬送コンベヤ101と、組立後のワークW(W2)を搬送する第2の搬送コンベヤ102とを有する。第1の搬送コンベヤ101及び第2の搬送コンベヤ102はそれぞれX軸方向に沿ってワークW1,W2を直線的に搬送する直線コンベヤで構成されるが、勿論これに限られず、少なくとも何れか一方がワークを曲線状に搬送することが可能なコンベヤで構成されてもよい。
(ワークについて)
図2は、ワークWの要部の分解斜視図である。ワークWは、図2に示すように、組立前のワークW1と、ワークW1に組み付けられる部品A〜Cを含む。ここで、生産システム1は、図2に示すように、半完成状態である機器本体(ワーク)W1に部品A〜Cを順次取り付けて、ワークW2を製造し、搬送するように構成される。
ワークWは特に限定されず、例えば、電気・電子部品や機械部品、あるいはこれら部品の集合体からなる製品やユニット機器などが挙げられ、具体的には光ディスクドライブ等を搭載した電子機器等が採用される。また、本実施形態では、部品Aは金属製のシールド部材であり、部品B及び部品Cはプラスチック製のカバー部材であるが、これに限定されるものではない。
また、本実施形態ではワークWは、搬送ライン100上において部品A及び部品Bが取り付けられる側が鉛直上方側となるように横臥した姿勢で載置され、当該姿勢が維持されたまま作業台50へ搬送される。なおこれに限られず、ワークWの姿勢は、搬送ライン100及び組立装置200の構成に応じて適宜設定変更可能である。
<組立装置>
続いて、組立装置200の構成について説明する。組立装置200は、図1に示すように、作業台50と、第1のロボット(A)としての第1のロボット10と、第2のロボット(B)としての第2のロボット20と、コントローラ80とを有する。
[作業台]
図3は、組立装置200の要部を示す概略平面図である。本実施形態に係る作業台50は、作業テーブル51を備える。作業テーブル51は、同図に示すように、固定テーブル部52と、固定テーブル部52の内周領域に設けられた回転テーブル部53とを有する。
回転テーブル部53は、図3に示すように、円周に沿って等角度間隔で配列された複数の作業領域P1〜P8を有する。ワークWは、回転テーブル部53上の複数の作業領域P1〜P8に順次搬送され、各作業領域P1〜P8において予め設定された所定の作業、例えば、部品の取り付け又は組み立て、姿勢変換等が実施される。後述するように、ワークWは、搬送ライン100(第1の搬送コンベヤ101)から作業領域P1へ搬送され、各作業領域P2〜P8を経て、再び搬送ライン100(第2の搬送コンベヤ102)に戻される。
回転テーブル部53は、載置面内において所定角度ピッチでZ軸(図1)まわりに間欠的に回転することが可能なインデックステーブルで構成される。本実施形態では、回転テーブル部53は、ワークWを支持することが可能な複数の受け台Rを有する。複数の受け台Rは、図3示すように、各作業領域に等角度間隔で設置されている。これにより、8個のワークWが等角度間隔(45度間隔)で受け台Rに配置される。このため回転テーブル部53は、45度ピッチで一定方向(例えば図3において時計方向)に回転するように構成される。
また、回転テーブル部53は、所定時間ごとに45度ピッチで回転する。上記所定時間は、回転テーブル部53の各回転位置において、ワークW(W1,W2)の搬入/搬出を含む所定の処理を実施することができる時間に設定される。典型的には、上記所定時間は各作業領域で行われる作業のうち、処理に要する時間が最も長い時間を基準に設定される。
つまり、本実施形態に係る回転テーブル部53は、作業領域P1に搬送されたワークWを各作業領域P1からP8へワークWを個々に一定時間毎に巡回させるように構成される。なお、上記の一定時間とは、回転テーブル部53の間欠回転周期(回転テーブル部53が静止している時間)であり、以降の説明では「時間T1」とする。
さらに、回転テーブル部53の中心部には、図3に示すように、第1のロボット10を設置するための開口部50aが設けられており、開口部50aと第1のロボット10との間には一定の隙間が形成される。これにより、第1のロボット10は、回転テーブル部53(開口部50a)とは非接触で配置されることとなるので、第1のロボット10との接触による作業テーブル51の振動の発生が防止される。なお、本実施形態に係る回転テーブル部53の形状は図3に示すように円形であるが、これに限定されず、矩形状等任意の形状とすることができる。
(架台ユニット)
図4は作業台50の要部を示す概略斜視図であり、図5は作業台50を正面方向から見た要部の断面図(図6における[A]−[A]線断面図)である。また、図6は作業台50の要部の平面図である。各図においてX軸及びY軸方向は相互に直交する水平方向を示し、Z軸はこれらに直交する高さ方向を示している。
本実施形態に係る作業台50は、図5に示すように、作業テーブル51と第1のロボット10を共通に支持する架台ユニット54を有する。架台ユニット54は、図4に示すように、骨組み構造を有する立体的な金属製の枠体で構成される。また、架台ユニット54は、図5に示す床面Sから所定の高さH1、H2の位置にそれぞれ第1のロボット10及び作業テーブル51を設置可能にその高さが設定されている。
また、架台ユニット54は、図4〜図6に示すように、第1の架台540と、第2の架台550と、連結フレーム560とを有する。
(第1の架台)
第1の架台540は、立体的な金属製の枠体で構成される。第1の架台540は、第1のロボット10を支持する第1の上端部540Tと、床面Sに設置される第1の底部540Bとを有する。
第1の架台540は、さらに、第1のベースフレーム541と、第2のベースフレーム542との組み合わせ構造を有する。
第1のベースフレーム541は、第1の底部540Bを含む骨組み構造を有する。すなわち第1のベースフレーム541は、X軸方向に延びる複数の軸部材541xと、Y軸方向に伸びる複数の軸部材541yと、Z軸方向に延びる複数の軸部材541zとを含み、これら複数の軸部材を相互に組み合わせた立体構造の枠体で構成される。第1の底部540Bは、床面Sに平行な枠面で構成される。
第2のベースフレーム542は、第1の上端部540Tを含む骨組み構造を有する。すなわち第2のベースフレーム542は、X軸方向に延びる複数の軸部材542xと、Y軸方向に伸びる複数の軸部材542yと、Z軸方向に延びる複数本の軸部材542zとを含み、これら複数の軸部材を相互に組み合わせた立体構造の枠体で構成される。第1の上端部540Tは、床面Sに平行な枠面で構成される。
第2のベースフレーム542を構成する複数の軸部材542x,542y,542zは、第1のベースフレーム541を構成する複数の軸部材541x,541y,541zよりも短い軸長を有する。このように構成された第2のベースフレーム542は、第1のベースフレーム541の上部中央に設置される。
第1のベースフレーム541及び第2のベースフレーム542は、上記複数の軸部材をボルト締結あるいは溶接等により結合あるいは一体化される。上記各軸部材の長さ、断面形状、太さ等は特に限定されず、第1のロボット10を安定に支持することができる所定の剛性及び強度が得られるように設計される。
本実施形態において、第2のベースフレーム542は、第1のベースフレーム541に対して着脱可能に構成される。この場合、第2のベースフレーム542は、第1のロボット10と共に第1のベースフレーム541に対して取り外される。これにより、第1のロボット10の種類に応じて第2のベースフレーム542の構成を最適化することができる。
(第2の架台)
第2の架台550は、第1の架台540と同様に、立体的な金属製の枠体で構成される。第2の架台550は、作業テーブル51を支持する第2の上端部550Tと、床面Sに設置される第2の底部550Bとを有する。
第2の架台550は、第2の底部550Bと第2の上端部550Tとを含む骨組み構造を有し、第1の架台540を囲むように構成される。第2の底部550B及び第2の上端部550Tは、それぞれ床面Sに平行な枠面で構成される。本実施形態において第2の架台550は、本体フレーム部551と、複数の補助フレーム部552とを有する。
本体フレーム部421は、X軸方向に延びる複数の軸部材421xと、Y軸方向に伸びる複数の軸部材421yと、Z軸方向に延びる複数本の軸部材421zとを含み、これら複数の軸部材を相互に組み合わせた直方体形状の枠体で構成される。
本体フレーム部551を構成する複数の軸部材551x,551y,551zは、第1のベースフレーム541を構成する複数の軸部材541x,541y,541zよりも長い軸長を有する。本実施形態では、Z軸方向に沿った軸部材551zは、第1のベースフレーム541の軸部材541zと第2のベースフレーム542の軸部材542zとの和よりも大きい軸長を有する。
複数の補助フレーム部422は、本体フレーム部421の四側面にそれぞれ設置される。補助フレーム部422は、X軸方向に延びる複数の軸部材422xと、Y軸方向に延びる複数の軸部材422yと、Z軸方向に延びる複数本の軸部材422zとを含み、これら複数の軸部材を相互に組み合わせた直方体形状の枠体で構成される。
各補助フレーム部552及び本体フレーム部551各々の上面は、相互に面一となるように構成され、これにより第2の上端部550Tが形成される。第2の上端部550Tの適宜の位置には、作業テーブル51を固定するための複数のボルト締結孔が設けられている。
一方、各補助フレーム部552及び本体フレーム部551各々の下面は、相互に面一となるように形成され、これにより第2の底部550Bが形成される。第2の底部550Bは、図示しない複数のアンカーボルトを介して床面Sに固定される。これらアンカーボルトによる固定位置は特に限定されず、例えば図6において符号Pで示す補助フレーム部552上の複数の固定位置において、架台ユニット54が床面Sに固定される。
本体フレーム部551及び補助フレーム部552は、上記複数の軸部材をボルト締結あるいは溶接等により結合あるいは一体化される。上記各軸部材の長さ、断面形状、太さ等は特に限定されず、作業テーブル51を安定に支持することができる所定の剛性及び強度が得られるように設計される。
(連結フレーム)
連結フレーム560は、第1の底部540Bと第2の底部550Bとを相互に連結する複数の軸部材で構成される。第1の底部540B及び第2の底部550Bは、それぞれ同一の平面上に形成される。連結フレーム560は、当該平面に平行な複数の軸部材で構成され、本実施形態では、図6に示すように、X軸方向に延びる複数の軸部材560xで構成されるが、これに代えて又はこれに加えて、Y軸方向に延びる複数の軸部材で構成されてもよい。
連結フレーム560を構成する複数の軸部材560xは、それぞれ独立した軸部材で構成されてもよいし、第1の架台540又は第2の架台550を構成する軸部材と共通に構成されてもよい。本実施形態において軸部材560xは、第1の底部540Bを構成する軸部材540xと共通の軸部材で構成され、第2の底部550Bを構成する本体フレーム部551の軸部材551yにボルト締結あるいは溶接により一体的に接合されている。
連結フレーム560が第1の底部540Bと第2の底部550Bとの間に設けられるため、第1の上端部540Tから第2の上端部550Tに至るまでに、第1及び第2の架台540,550を構成する複数の軸部材が介在することになる。これにより、第1のロボット10を支持する第1の上端部540Tから作業テーブル51を支持する第2の上端部550Tまでの振動伝達経路を最大限長くすることができる。したがって、第1のロボット10の旋回、伸縮等の動作に伴って発生する振動が、ワークW(受け台R)が載置される作業テーブル51へ伝達しにくくなり、ワークWの組立作業を安定かつ適正に実施することが可能となる。
特に本実施形態において、第1の架台540は、第1及び第2のベースフレーム541,542の組み合わせ構造を有し、かつ、第2のベースフレーム542が第1のベースフレーム541よりも幅狭に構成されているため、振動面である第1の上端部540Tから連結フレーム560までの到達距離が、軸部材540x,540yを経由する分延長される。これにより、第1の架台540の剛性及び強度を高めつつ、作業テーブル51への振動伝達阻止機能のさらなる向上を図ることができる。
また、本実施形態によれば、第2の架台550の第2の底部550Bを複数のアンカーボルトで床面Sに固定しているため、当該床面Sとの固定位置において振動伝達経路の縁切り効果を生じさせることができる。特に、第1及び第2の架台540,550においてZ軸方向に延びる軸部材(支柱)の直下にアンカーボルトによる固定位置を設定することで、上記効果をより顕著なものとすることができる。なお、当該アンカーボルトによる固定位置を連結フレーム560に設定することによっても、上述と同様の効果を得ることができる。
さらに、本実施形態の架台ユニット54においては、第1の架台540及び第2の架台550が連結フレーム560を介して一体化されているため、例えば、装置の立ち上げ時やラインのレイアウト変更時において、両架台540,550の所望とする設置精度を確保することができる。これにより、2つの架台が分離している場合と比較して、架台ユニットの設置作業性を高めることができる。
[第1のロボット]
第1のロボット10は、作業台50の中心に配置され、Z軸周りに回転可能に構成される。また、第1のロボット10は、作業台50の開口部50aから上方に突き出るように第1の架台540の第1の上端部540Tに設置される。これにより、第1のロボット10は作業台50(回転テーブル部53)上の複数の作業領域P1〜P8の全てにアクセスすることができる。
また、第1のロボット10は、図5に示すように、多関節アーム11と、多関節アーム11の先端部に接続されたハンド部12と、多関節アーム11の基端部に接続された駆動ユニット13とを有する。
多関節アーム11は、例えば垂直多関節アームで構成されるが、これに限られず、水平多関節型(SCARA(Selective Compliance Assembly Robot Arm)型とも言う。)、フログレグ(frog leg)型、パラレルリンク型等の他の形式の多関節アームで構成されてもよい。
駆動ユニット13は、多関節アーム11と第1の架台540の第2のベースフレーム542との間に固定され、コントローラ80から送信される制御指令に基づいて多関節アーム11及びハンド部12を駆動する。コントローラ80は、多関節アーム11の伸縮、Z軸まわりの旋回及びハンド部12の回転等の動作を制御する。典型的には、コントローラ80は、当該コントローラのメモリに格納されたプログラムを実行することで、第1のロボット10を所定のシーケンスで動作させる。
[第2のロボット]
第2のロボット20は、Z軸周りに回転可能に構成され、作業台50の外側で複数の作業領域P1〜P8のうち少なくとも1つの作業領域にアクセス可能な位置に配置される。
また、第2のロボット20は、典型的には第1のロボット10と同様の構成とすることができるがこれに限定されるものではない。なお、第2のロボット20の構成は組立装置200の構成に応じて適宜変更されてもよい。
[コントローラ]
第1及び第2のロボット10,20の動作、回転テーブル部53の回転動作などは、コントローラ80によって制御される。コントローラ80は、典型的にはコンピュータで構成される。コントローラ80は、搬送ライン100の動作を制御するように構成されてもよい。また、コントローラ80は、組立装置200の一部として構成されてもよいし、組立装置200とは別の制御装置で構成されてもよい。
[その他]
本実施形態に係る組立装置200は、図1に示すように、第3のロボット(C)としての第3のロボット30と、第1乃至第3の部品収納部40a〜40cと、部品支持台70と、ワークWの組立を補助する第1乃至第3の補助装置60a〜60cを有する構成とすることができる。
第3のロボット30は、同図に示すように、作業台50の外側で作業台50と搬送ライン100に近接した位置に配置され、第1の搬送コンベヤ101から作業台50への組立前のワークW1を搬送し、作業台50から第2の搬送コンベヤ102へ組立後のワークW2を搬送可能に構成される。
第1の部品収納部40aは、図1に示すように、作業台50の外側で作業領域P4近傍の位置に配置される。本実施形態では、第1の部品収納部40aにはワークWに取り付けられる部品Aが載置されている。
第2及び第3の部品収納部40b,40cは、図1に示すように、作業外50の外側で第2のロボット20がアクセス可能な位置に配置される。本実施形態では、第2の部品収納部40bには部品Bが載置されていて、第3の部品収納部40cには部品Cが載置されている。
第1乃至第3の部品収納部40a〜40cは、特に限定されないが、典型的にはワークWに取り付けられる部品を載置可能なストッカー等の部品棚である。
部品支持台70は、図1に示すように、作業台50の外側で作業領域P6近傍の位置に配置され、第3の補助装置60cの鉛直上方に設けられる。本実施形態では、部品支持台70は、部品Bを支持可能に構成される。
ここで、部品支持台70が配置される位置は、同図に示すように第1のロボット10と第2の部品収納部40bとの間に配置され、部品Bが第2のロボット20から第1のロボットへ間接的に渡される中継位置となる。なお、本実施形態に係る部品支持台70は、部品Bを支持可能な支持台(載置台)等であれば特に限定されるものではない。
第1の補助装置60aは、図1に示すように、作業台50の外側で作業領域P3近傍の位置に配置され、部品Aが組み付けられたワークWをネジ締め可能に構成される。
第2の補助装置60bは、同1に示すように、作業台50の外側で作業領域P5近傍の位置に配置され、部品Aと部品Bが組み付けられたワークWをネジ締め可能に構成される。
第3の補助装置60c、図1に示すように、作業台50の外側で作業領域P6近傍の位置に配置される。本実施形態では、第3の補助装置60cは、部品Aと部品Bが取り付けられ、ネジ締めされたワークWの表裏を反転させるように構成された反転装置である。
<組立装置の動作>
次に、組立装置200の動作について説明する。図7は組立装置200よるワークW1の搬入からワークW2の搬出までの工程を示すフロー図である。
組立装置200は、作業テーブル51の回転テーブル部53を所定時間毎に等角度ピッチで回転させながら各回転位置において組立前のワークW1の搬入と、ワークWの組立動作と、組立後のワークW2の搬出を実行する。組立装置200の動作は、コントローラ80により制御される。
図1に示すように、組立装置200は、複数の作業領域P1〜P8を有する。作業領域P1は、組立前のワークW1が搬入される領域を兼ねる。本実施形態では第3のロボット30が搬送ライン100(第1の搬送コンベヤ101)から作業領域P1へ組立前のワークW1を搬入する(St101)。次に、第1のロボット10は、部品Aが予め載置されている第1の部品収納部40aから部品Aをピックアップする(St102)。そして、ワークW1が作業領域P1へ搬入されてから一定時間(時間T1)経過後、回転テーブル部53が時計周りに1ピッチ(45°)回転し、ワークW1が作業領域P2へ搬送される。
続いて、作業領域P2において、第1のロボット10が作業領域P1から搬送されてきたワークW1に部品Aを組み付ける(St103)。そして、ワークW1が作業領域P2へ搬送されてから一定時間(時間T1)経過後、回転テーブル部53が時計周りに1ピッチ(45°)回転し、部品Aが組み付けられたワークWが作業領域P2からP3へ搬送される。
続いて、作業領域P3において、作業領域P2から搬送されてきた部品Aが組み付けられたワークWのネジ締めが第1の補助装置60aにより行われる(St104)。次に、第2のロボット20が、部品Bが予め載置されている第2の部品収納部40bから部品Bをピックアップし(St105)、部品支持台70へ部品Bを移載する(St106)。そして第1のロボット10が部品支持台70から部品Bをピックアップする(St107)。次いで、部品Aが組み付けられたワークWが作業領域P3へ搬送されてから一定時間(時間T1)経過後、回転テーブル部53が時計周りに1ピッチ(45°)回転し、当該ワークWが作業領域P3からP4へ搬送される。
続いて、作業領域P4において、第1のロボット10が作業領域P3から搬送されてきた上記ワークWに部品Bを組み付ける(St108)。そして、上記ワークWが作業領域P4へ搬送されてから一定時間(時間T1)経過後、回転テーブル部53が時計周りに1ピッチ(45°)回転し、部品Aと部品Bが組み付けられたワークWが作業領域P4からP5へ搬送される。
続いて、作業領域P5において、作業領域P4から搬送されてきた上記ワークWのネジ締めが第2の補助装置60bにより行われる(St109)。そして、上記ワークWが作業領域P3へ搬送されてから一定時間(時間T1)経過後、回転テーブル部53が時計周りに1ピッチ(45°)回転し、部品Aと部品Bが組み付けられ、ネジ締めされたワークWが作業領域P5からP6へ搬送される。
続いて、作業領域P6において、第3の補助装置60cにより作業領域P5から搬送されてきた上記ワークWの表裏が反転される(St110)。次に、第2のロボット20は、部品Cが予め載置されている第3の部品収納部40cから部品Cをピックアップする(St111)。そして、上記ワークWが作業領域P6へ搬送されてから一定時間(時間T1)経過後、回転テーブル部53が時計周りに1ピッチ(45°)回転することにより、上記ワークWは表裏が反転した状態で作業領域P7へ搬送される。
続いて、作業領域P7において、第2のロボット20が作業領域P6から搬送されてきた上記ワークWに部品A及び部品Bが組み付けられた側と反対側から部品Cを組み付けることにより(St112)、ワークW2が組み立てられる。そして、上記ワークWが作業領域P7へ搬送されてから一定時間(時間T1)経過後、回転テーブル部53が時計周りに1ピッチ(45°)回転し、ワークW2が作業領域P7からP8へ搬送される。
続いて、作業領域P8へ搬送されたワークW2が第3のロボット30により搬送ライン100(第2の搬送コンベヤ102)へ搬出される(St113)。作業領域P8は、組立後のワークW2が搬出される領域を兼ねる。そして、ワークW2が作業領域P8へ搬送されてから一定時間(時間T1)経過後、回転テーブル部53が時計周りに1ピッチ(45°)回転し、再度第3のロボット30により搬送ライン100(第1の搬送コンベヤ101)から作業領域P1へ組立前のワークW1が搬入される。
組立装置200は、典型的には、上記工程(St101〜St113)を繰り返し実行することで、ワークWを作業領域P1から作業領域P8へ順次搬送し、各作業領域で所定の組立作業を実施する。
以上のようにして、ワークW1からワークW2が組み立てられるまでの組立装置200による組立作業が行われる。コントローラ80は、回転テーブル部53、第1及び第2のロボット10,20等の駆動を制御することで、装置全体を所定のサイクルタイムで稼働させる。
なお、本実施形態に係る組立装置200は、典型的には作業領域P1へ搬入されたワークW1が次の作業領域P2へ搬送された後、順次作業領域P1へ新たなワークW1が搬入される。
一般に、複数台のロボットを有するロボット装置で電子機器や電子部品の製造ラインにおけるワークの組立及び搬送工程が分担される場合、当該装置のサイクルタイムは、最も時間を要するワークの組立作業のサイクルタイムに依存する。それ以外の作業に要する時間がどんなに短くても、装置全体のサイクルタイムを最長の組立作業のサイクルタイムより短くすることはできない。
そこで、本実施形態の組立装置200は、具体的には以下のようにして上記問題を解決するようにしている。
図8は、第1及び第2のロボット10,20のシーケンス動作の経時的な流れを示す図である。ここでは、回転テーブル部53が1ピッチ回転した後、複数の作業領域P2〜P8にワークWが載置された状態となった直後からの組立装置200の動作を例に挙げて説明する。
図8に示すように、組立前のワークW1が回転テーブル部53の作業領域P1に搬入され、第1のロボット10が第1の部品収納部40aから部品Aをピックアップしている間に、第2のロボット20は第2の部品収納部40bから部品Bをピックアップする。
次いで、図8に示すように、第2のロボット20が第2の部品収納部40bからピックアップした部品Bを部品支持台70へ移載する間に、第1のロボット10は、作業領域P2にて、部品AをワークW1に組み付ける。
そして、第1のロボット10がワークW1に対する部品Aの組み付け作業と、第2のロボット20により第2の部品収納部40bから部品支持台70へ移載された部品Bをピックアップする間に、第2のロボット20は第3の部品収納部40cから部品Cをピックアップする。
続いて、第1のロボット10が部品支持台70からピックアップした部品Bを作業領域P4にてワークWに組み付けている間に、第2のロボット20は第3の部品収納部40cからピックアップした部品Cを作業領域P7でワークWに組み付ける。
このように、本実施形態では、図8に示すように、回転テーブル部53が所定角度ピッチ(45°)回転する前(回転テーブル部53が静止している間(時間T1))に、第1及び第2のロボット10,20による部品のピックアップ及びワークWに対する組み付け作業が並行して行われる。
また、本実施形態では第1及び第2のロボット10,20が駆動している間に、時間T1以内で、第3のロボット30のワーク(W1,W2)の搬入/搬出と、第1及び第2の補助装置60a,60bのネジ締めと、第3の補助装置60cの反転動作が上記動作と並行して行われる。なお、第1乃至第3のロボット10〜30は、回転テーブル部53が回転している間(図8(T2))に駆動することもできる。
従って、本実施形態においては、第1及び第2のロボット10,20と、第1乃至第3の補助装置60a〜60cによるワークWの組立作業が各作業領域において並行して行われる。これにより、装置全体のサイクルタイムが最も時間のかかるワークWの組立作業に左右されることがなくなる。
つまり、これまでの技術であれば、ワークWの組立作業は、複数の作業領域の全てにアクセス可能な第1のロボット10が主に行うことになるため、長大なサイクルタイムを有してしまう。
そこで、本実施形態の組立装置200は、本来ならば第1のロボット10により主に実施されるワークWの組立作業が、第2のロボット20と複数台の補助装置により補助されることにより、ワークが搬入/搬出されるまでのサイクルタイム(時間T1)がこれまでの技術よりも短縮される。
従って、本実施形態によれば、組立装置200のサイクルタイムの短縮を図ることができるため、電子機器や電子部品を製造する上で、生産性の更なる向上を実現することができる。なお、本実施形態において時間T1は、約40秒とされるが、勿論これに限られない。
また本実施形態によれば、第1のロボット10は、回転テーブル部53の中心に形成された開口部50a内に設置されているため、第1のロボット10は各作業領域P1〜P8に対してそれぞれ等距離に位置することになる。これにより、第1のロボット10は複数の作業領域にアクセスすることができることから、ワークWを組立てる上で複数のロボットを余分に設ける必要がなくなり、装置全体のコンパクト化を図ることができる。
(第2の実施形態)
次に、本技術に係る組立装置の第2の実施形態について説明する。以下、第1の実施形態と同様の構成については同様の符号を付し、説明を省略又は簡略化する。
本実施形態に係る組立装置は、作業台50と、第1及び第2のロボット10,20と、コントローラとを有する。また、本実施形態においても組立装置は、上述の第1の実施形態と同様に、第1乃至第3の部品収納部40a〜40cと、第1乃至第3の補助装置60a〜60cと、部品支持台70とを有する。
作業台50、第1乃至第2のロボット10,20、第1乃至第3の補助装置60a〜60c、第1乃至第3の部品収納部40a〜40c及び部品支持台70は、第1の実施形態と同様の構成を有するが、本実施形態のコントローラは、第1の実施形態のコントローラ80と比較して、以下の点で異なる制御を実行する。
即ち第1の実施形態では、コントローラ80は、第1のロボット10のワークWの組立作業を補助するように、第2のロボット20等の動作を制御する。これに対し、本実施形態におけるコントローラは、さらに、ワークWの組立作業が複数の作業領域上で分担されるように第1及び第2のロボット10,20等の動作を制御する。
例えば、本実施形態のコントローラは、所定の作業領域における第1のロボット10の組立時間等から、第1のロボット10が所定の複数の作業領域上での組立作業を一定時間(時間T1)以内に遂行可能か否かを判定し、遂行不可能と判断したときは、第1のロボット10の代わりに、第2のロボット20に第1のロボット10が所定の作業領域で行う予定であった組立作業を実行させることができる。
これにより、例えば第1のロボット10による所定の作業領域上での組立作業(例えば、図7(St103))が目標とするタクトタイムを超えた場合に、本実施形態のコントローラは第1のロボット10が行う予定であったその後の組立作業(例えば、図7(St108))を第2のロボット20により実行させることができる。従って、ワークWの組立を時間T1以内に遂行することが可能となる。
また、本実施形態に係る組立装置は、コントローラが第2のロボット20の動作時間等を用いて上記と同様な判定をすることにより、ワークWの組立作業を第1のロボット10と第2のロボット20で分担することもできる。
例えば本実施形態の組立装置は、第2のロボット20の動作(例えば、図7(St105又はSt106))が目標とするタクトタイムを超えた場合に、第2のロボット20が行う予定であったその後の組立作業(例えば、図7(St111及びSt112))を第2のロボット20に代わって第1のロボット10に行わせることもできる。これにより、上記と同様にワークWの組立を時間T1以内に遂行することが可能となる。
以上のことから、本実施形態の組立装置は、ワークWの組立作業を第1及び第2のロボット10,20で分担することができる。これにより、ワークW1の搬入からワークW2の搬出までのサイクルタイム(時間T1)が、目標とするサイクルタイムに収められ、装置全体のサイクルタイムの長時間化が抑制される。従って、上述の第1の実施形態と同等の生産性を維持することが可能となる。
[変形例]
以上、本技術の実施形態について説明したが、本技術は上述の実施形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
また以上の実施形態では、第2の架台550は第1の架台540を囲むように配置されたが、両架台のレイアウトは特に限定されない。架台の数も2台に限られず、3台以上の架台が連結フレームを介して連結された種々の架台構造について本技術は適用可能である。
さらに、ワークWは回転テーブル部53によって搬送される例に限られず、作業台50の中心に配置された第1のロボット10によって搬送されてもよい。
さらに以上の実施形態では、組立装置は、回転インデックステーブルを用いてワークWを円周に沿って所定角度ピッチで搬送するように構成される。ここで、本技術では上記円周は真円の円周に限られず、例えば、半円、楕円、円弧又は曲率が0に近い円等の周囲であってもよい。
さらに以上の実施形態では、複数の作業領域上の各々のワークに対してそれぞれ単一の組立作業が行われたが、これに限られず、2種以上の組立作業がおこなわれてもよい。
さらに以上の実施形態では、第1又は第2のロボット10,20のうち一方のロボットの組立作業を他方のロボットに行わせることが可能な構成であるが、これに限られず、本技術に係るコントローラは、補助装置による所定の組立作業を第1又は第2のロボット10,20に実行させてもよい。
なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
(1)
複数のワークが載置される載置面を有し、円周に沿って配列された複数の作業領域へ前記複数のワークを個々に一定時間毎に巡回させる作業台と、
前記円周の内側に配置され、前記複数の作業領域にアクセス可能な第1のロボットと、
前記円周の外側に配置され、前記複数の作業領域のうち少なくとも1つの作業領域にアクセス可能な第2のロボットと、
前記複数の作業領域のうち所定の複数の作業領域上のワーク各々に対して前記一定時間内における所定の処理を前記第1のロボットに実行させ、前記所定の複数の作業領域のうち少なくとも1つの作業領域上の前記ワークに対する前記第1のロボットの処理を補助する動作を前記第2のロボットに実行させるように構成されたコントローラと
を具備する組立装置。
(2)
上記(1)に記載の組立装置であって、
第1の部品を収納する部品収納部をさらに具備し、
上記所定の複数の作業領域は、上記ワークに上記第1の部品が組み付けられる第1の組立領域を含み、
上記コントローラは、上記第1のロボットと上記部品収納部との間に設定された中継位置へ上記第1の部品を上記部品収納部から搬送する動作を上記第2のロボットに実行させ、上記中継位置に搬送された上記第1の部品を取得し上記第1の組立領域で上記ワークに組み付ける動作を上記第1のロボットに実行させる
組立装置。
(3)
上記(2)に記載の組立装置であって、
上記中継位置に配置され、上記第1の部品を支持可能な部品支持台をさらに具備する
組立装置。
(4)
上記(1)〜(3)のいずれか1つに記載の組立装置であって、
上記所定の複数の作業領域は、上記ワークに第2の部品が組み付けられる第2の組立領域を含み、
上記コントローラは、上記第2の組立領域で上記第2の部品を上記ワークに組み付ける動作を上記第2のロボットに実行させる
組立装置。
(5)
上記(1)〜(4)のいずれか1つに記載の組立装置であって、
上記コントローラは、上記所定の複数の作業領域上のワーク各々に対する上記第1のロボットによる所定の処理が上記一定時間内に遂行可能か否かを判定し、遂行不可能と判断したときは、上記第1のロボットに代わって上記第2のロボットに上記所定の処理を実行させる
組立装置。
(6)
上記(1)〜(5)のいずれか1つに記載の組立装置であって、
上記円周の外側に配置され、上記所定の複数の作業領域とは異なる作業領域上の上記ワークに対して所定の処理を上記一定時間以内に実行する補助装置をさらに具備する
組立装置。
(7)
上記(1)〜(6)のいずれか1つに記載の組立装置であって、
上記作業台は、上記一定時間毎に所定角度ずつ回転する回転テーブルで構成され、
上記第1のロボットは、上記回転テーブルとは非接触で上記回転テーブルの中心部に設置される
組立装置。
(8)
上記(7)に記載の組立装置であって、
上記第1のロボットを支持する第1の架台と、上記第1の架台とは独立した第2の架台とを有する架台ユニットをさらに具備する
組立装置。
(9)
複数のワークが載置される載置面を有し、円周に沿って配列された複数の作業領域へ上記複数のワークを個々に一定時間毎に巡回させる作業台と、
上記円周の内側に配置され、上記複数の作業領域にアクセス可能な第1のロボットと、
上記円周の外側に配置され、上記複数の作業領域のうち少なくとも1つの作業領域にアクセス可能な第2のロボットと、
上記複数の作業領域のうちの所定の複数の作業領域上のワークに対して上記一定時間内に上記第1のロボットおよび上記第2のロボットにより所定の処理を実行させるコントローラと、
を具備する組立装置。
(10)
円周に沿って配列された複数の作業領域へ複数のワークを個々に一定時間毎に巡回させ、
上記円周の内側に配置された第1のロボットに、上記一定時間内に、上記複数の作業領域のうち所定の複数の作業領域上のワーク各々に対する所定の処理を実行させ、
上記円周の外側に配置された第2のロボットに、上記所定の複数の作業領域のうち少なくとも1つの作業領域上の上記ワークに対する上記第1のロボットの処理を補助する動作を実行させる
組立装置の制御方法。
1・・・・生産システム
10・・・第1のロボット
20・・・第2のロボット
30・・・第3のロボット
40a・・第1の部品収納部
40b・・第2の部品収納部
40c・・第3の部品収納部
50・・・作業台
53・・・回転テーブル部
54・・・架台ユニット
60a・・第1の補助装置
60b・・第2の補助装置
60c・・第3の補助装置
70・・・部品支持台
80・・・コントローラ
100・・搬送ライン
200・・組立装置

Claims (10)

  1. 複数のワークが載置される載置面を有し、円周に沿って配列された複数の作業領域へ前記複数のワークを個々に一定時間毎に巡回させる作業台と、
    前記円周の内側に配置され、前記複数の作業領域にアクセス可能な第1のロボットと、
    前記円周の外側に配置され、前記複数の作業領域のうち少なくとも1つの作業領域にアクセス可能な第2のロボットと、
    前記複数の作業領域のうち所定の複数の作業領域上のワーク各々に対して前記一定時間内における所定の処理を前記第1のロボットに実行させ、前記所定の複数の作業領域のうち少なくとも1つの作業領域上の前記ワークに対する前記第1のロボットの処理を補助する動作を前記第2のロボットに実行させるように構成されたコントローラと
    を具備する組立装置。
  2. 請求項1に記載の組立装置であって、
    第1の部品を収納する部品収納部をさらに具備し、
    前記所定の複数の作業領域は、前記ワークに前記第1の部品が組み付けられる第1の組立領域を含み、
    前記コントローラは、前記第1のロボットと前記部品収納部との間に設定された中継位置へ前記第1の部品を前記部品収納部から搬送する動作を前記第2のロボットに実行させ、前記中継位置に搬送された前記第1の部品を取得し前記第1の組立領域で前記ワークに組み付ける動作を前記第1のロボットに実行させる
    組立装置。
  3. 請求項2に記載の組立装置であって、
    前記中継位置に配置され、前記第1の部品を支持可能な部品支持台をさらに具備する
    組立装置。
  4. 請求項1に記載の組立装置であって、
    前記所定の複数の作業領域は、前記ワークに第2の部品が組み付けられる第2の組立領域を含み、
    前記コントローラは、前記第2の組立領域で前記第2の部品を前記ワークに組み付ける動作を前記第2のロボットに実行させる
    組立装置。
  5. 請求項1に記載の組立装置であって、
    前記コントローラは、前記所定の複数の作業領域上のワーク各々に対する前記第1のロボットによる所定の処理が前記一定時間内に遂行可能か否かを判定し、遂行不可能と判断したときは、前記第1のロボットに代わって前記第2のロボットに前記所定の処理を実行させる
    組立装置。
  6. 請求項1に記載の組立装置であって、
    前記円周の外側に配置され、前記所定の複数の作業領域とは異なる作業領域上の前記ワークに対して所定の処理を前記一定時間以内に実行する補助装置をさらに具備する
    組立装置。
  7. 請求項1に記載の組立装置であって、
    前記作業台は、前記一定時間毎に所定角度ずつ回転する回転テーブルで構成され、
    前記第1のロボットは、前記回転テーブルとは非接触で前記回転テーブルの中心部に設置される
    組立装置。
  8. 請求項7に記載の組立装置であって、
    前記第1のロボットを支持する第1の架台と、前記第1の架台とは独立した第2の架台とを有する架台ユニットをさらに具備する
    組立装置。
  9. 複数のワークが載置される載置面を有し、円周に沿って配列された複数の作業領域へ前記複数のワークを個々に一定時間毎に巡回させる作業台と、
    前記円周の内側に配置され、前記複数の作業領域にアクセス可能な第1のロボットと、
    前記円周の外側に配置され、前記複数の作業領域のうち少なくとも1つの作業領域にアクセス可能な第2のロボットと、
    前記複数の作業領域のうちの所定の複数の作業領域上のワークに対して前記一定時間内に前記第1のロボットおよび前記第2のロボットにより所定の処理を実行させるコントローラと、
    を具備する組立装置。
  10. 円周に沿って配列された複数の作業領域へ複数のワークを個々に一定時間毎に巡回させ、
    前記円周の内側に配置された第1のロボットに、前記一定時間内に、前記複数の作業領域のうち所定の複数の作業領域上のワーク各々に対する所定の処理を実行させ、
    前記円周の外側に配置された第2のロボットに、前記所定の複数の作業領域のうち少なくとも1つの作業領域上の前記ワークに対する前記第1のロボットの処理を補助する動作を実行させる
    組立装置の制御方法。
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