JP2018015885A - 多関節型双腕ロボット装置及び多関節型双腕ロボットによる生産システム - Google Patents

Abstract

【課題】軽快に移動することができる多関節型双腕ロボットによる生産システムを提供する。【解決手段】部品を並べた複数の部品ステーション１２Ａ〜１２Ｆの前を、移動自在の走行台車２２と、その上に、上下方向移動自在に設けられた多関節型双腕ロボット４０と、これにより部品ステーション１２Ａ〜１２Ｆから取出された部品を並べる部品トレイ６０と、部品トレイ６０を支持するための組立作業台５０と、を有してなり、多関節型双腕ロボット４０は、組立作業台５０上に、鉛直方向の回転中心軸４１廻りに旋回可能に支持され、組立作業台５０は、ロボット昇降装置３０を介して、走行台車２２上に、上下方向移動自在に配置された多関節型双腕ロボット４０による生産システム１０。【選択図】図１

Description

本発明は、多関節型双腕ロボット装置及び多関節型双腕ロボットによる生産システムに関する。

特許文献１には、多関節型双腕ロボットによる生産システム及び生産ラインが開示されている。

この生産ラインにおいて、双腕ロボットは、作業テーブルと、部品が搭載されている複数列の供給用コンベアとの間に配置され、これら供給用コンベアの先端の部品搬送トレイを取り上げて、反対側の作業テーブル上のトレイ置き場に置き、次に、トレイ置き台上の部品搬送トレイから、部品を、プログラムに従って、順次部品受渡具上に移載する構成となっている。ここで、多関節型双腕ロボットは、少なくとも作業中は位置固定とされている。

特開２０１４−１２１７４２号公報

この発明は、軽快に移動させるようにした多関節型双腕ロボット（以下双腕ロボット）装置及び双腕ロボットによる生産システムを提供することを課題とする。

即ち、上記課題は、次の実施例により解決することができる。

（１）部品ステーションの前を、移動自在の走行台車と、この走行台車上に、上下方向移動自在に設けられた多関節型双腕ロボットと、この多関節型双腕ロボットにより前記部品ステーションから取出された部品を並べる部品トレイと、この部品トレイを支持するための組立作業台と、を有してなる多関節型双腕ロボット装置であって、前記走行台車上にロボット昇降装置を設け、このロボット昇降装置により前記組立作業台を上下方向移動自在に支持し、前記多関節型双腕ロボットを、前記組立作業台上に、鉛直方向の回転中心軸廻りに回転可能に支持したことを特徴とする多関節型双腕ロボット装置。

（２）部品を並べた複数の部品ステーションの前を、移動自在の走行台車と、この走行台車上に、上下方向移動自在に設けられた多関節型双腕ロボットと、この多関節型双腕ロボットにより前記部品ステーションから取出された部品を並べる部品トレイと、この部品トレイを支持するための組立作業台と、を有してなる多関節型双腕ロボットによる生産システムであって、前記多関節型双腕ロボットは、前記組立作業台上に、鉛直方向の回転中心軸廻りに回転可能に支持され、前記組立作業台は、ロボット昇降装置を介して、前記走行台車上に、上下方向移動自在に配置されたことを特徴とする多関節型双腕ロボットによる生産システム。

（３）前記ロボット昇降装置は、噛合チェーン式進退作動装置を含み、この噛合チェーン式進退作動装置は、被作動体へ動力を伝達して被作動体を昇降させる一対の噛合チェーンと、前記一対の噛合チェーンを巻取った状態で収納する収納部と、前記収納部内の前記噛合チェーンを、巻取り、巻出し方向に駆動するとともに巻出し時に鉛直方向に案内する駆動部とを有してなり、前記一対の噛合チェーンを鉛直方向に伸縮して前記被作動体を前記収納部に対して昇降させるように構成され、前記被作動体は、前記組立作業台に下側から結合されたことを特徴とする（２）に記載の多関節型双腕ロボットによる生産システム。

（４）前記噛合チェーン式進退作動装置は、前記噛合チェーンの巻取り、巻出し軸が前記多関節型双腕ロボットの走行方向と平行になるように配置されたことを特徴とする（３）に記載の多関節型双腕ロボットによる生産システム。

（５）前記ロボット昇降装置により、前記組立作業台が昇降される際に、これを鉛直方向に案内するテレスコピック形伸縮パイプからなる鉛直ガイド装置を設けたことを特徴とする（３）又は（４）に記載の多関節型双腕ロボットによる生産システム。

（６）前記鉛直ガイド装置は、前記ロボット昇降装置を内包するテレスコピック形伸縮パイプからなることを特徴とする（５）に記載の多関節型双腕ロボットによる生産システム。

（７）前記テレスコピック形伸縮パイプは、その伸縮方向と直交する断面において中空四角形状であることを特徴とする（５）又は（６）に記載の多関節型双腕ロボットによる生産システム。

（８）前記組立作業台上に、前記多関節型双腕ロボットのヒジから手先までのうち少なくともヒジを撮像視野とする腕確認用カメラを設けたことを特徴とする（２）乃至（７）のいずれかに記載の多関節型双腕ロボットによる生産システム。

（９）少なくとも前記走行台車、前記多関節型双腕ロボット、前記ロボット昇降装置を含み、少なくとも前記走行台車を制御する走行台車制御部、前記多関節型双腕ロボットを制御する双腕ロボット制御部、前記ロボット昇降装置を制御する昇降装置制御部を備えた制御装置を設けたことを特徴とする（２）乃至（７）のいずれかに記載の多関節型双腕ロボットによる生産システム。

（１０）前記組立作業台上に、前記多関節型双腕ロボットのヒジから手先までのうち少なくともヒジを撮像視野とする腕確認用カメラを設けるとともに、前記制御装置に、前記腕確認用カメラを制御する腕確認用カメラ制御部を設けたことを特徴とする（９）に記載の多関節型双腕ロボットによる生産システム。

本発明において、ロボット昇降装置を走行台車上に設け、且つ、双腕ロボットを組立作業台に鉛直方向の回転中心軸廻りに回転可能に支持することによって、双腕ロボットを軽快に移動させることができ、作業効率の向上を図ることができる。

本発明の実施例に係る双腕ロボットによる生産システムを模式的に示す斜視図 図１のII−II線に沿う断面を模式的に示す断面図 図１、図２の状態から、ロボット昇降装置を縮めて、双腕ロボットを下降させた状態を模式的に示す図２と同様の断面図 双腕ロボット装置をロボット右側から見た側面図 ロボット昇降装置におけるテレスコピック形伸縮パイプを示す図２のＶ−Ｖ線に沿う略示拡大断面図 同実施例における制御装置を示すブロック図 同実施例による作業の過程を示すフローチャート 同作業を工程毎に、模式的平面図及び側面図により示す工程図

以下、図面を参照して本発明の実施例について詳細に説明する。

図１に示されるように、本発明の実施例に係る双腕ロボットによる生産システム（以下生産システム）１０は、部品を並べた複数の部品ステーション１２（１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ、１２Ｅ、１２Ｆ；以下６列の部品ステーション全体を示すときは部品ステーション１２とする）の前に設けられた走行レール１４と、この走行レール１４上を部品ステーション１２の先端と平行に走行する走行台車２２と、この走行台車２２上に設けられ、双腕ロボット４０を含む双腕ロボット装置（以下双腕ロボット装置）２０と、を備えて構成されている。

走行台車２２上には、図２〜図４に示されるように、ロボット昇降装置３０が設けられ、このロボット昇降装置３０によって、組立作業台５０が昇降自在に支持され、この組立作業台５０上に、鉛直方向の回転中心軸４１が設けられ、双腕ロボット４０は、この鉛直方向の回転中心軸４１により、その軸廻りに一定範囲で回転自在に支持されている。

組立作業台５０上には、双腕ロボット４０の腕部４２におけるヒジ４２Ａを撮影できるようにされた腕確認用カメラ５２が、双腕ロボット４０の正面又は背面から見て左右に一対設けられている。

又、組立作業台５０上には、腕確認用カメラ５２と反対側で、部品ステーション１２に近い側の上面に部品トレイ６０の載置用スペース５０Ａが設けられている。

なお、双腕ロボット４０の腕部４２の先端側には部品確認用カメラ５１が設けられている。

次にロボット昇降装置３０の詳細について説明する。

ロボット昇降装置３０は、図２、図３に示されるように、噛合チェーン式進退作動装置３２から構成されている。この噛合チェーン式進退作動装置３２は、被作動体３２Ａへ動力を伝達して被作動体３２Ａを昇降させる一対の噛合チェーン３２Ｂと、一対の噛合チェーン３２Ｂを巻き取った状態で収納する収納部３２Ｃと、この収納部３２Ｃ内の、前記噛合チェーン３２Ｂを巻取り、巻出し方向に駆動すると共に、巻出し時に鉛直方向に案内する駆動部３２Ｄと、を有してなり、一対の噛合チェーン３２Ｂを鉛直方向に伸縮して被作動体３２Ａを収納部３２Ｃに対して昇降させるように構成され、且つ、噛合チェーン３２Ｂを、駆動するための一対の巻取り、巻出し軸３２Ｅが前記双腕ロボット４０の走行方向と平行になるように配置されている（巻取り、巻出し軸３２Ｅを駆動するモータは図示省略）。被作動体３２Ａは、組立作業台５０に下側に、筒体３４Ｄ（説明後述）を介して一体的に結合されている。

図２は被作動体３２Ａが上昇された状態、図３は被作動体３２Ａが下降された状態をそれぞれ示す。

ロボット昇降装置３０は、上記の、一対の噛合チェーン３２Ｂと、これによって昇降される被作動体３２Ａを内包して覆うテレスコピック型伸縮パイプ３４を備えている。

このテレスコピック型伸縮パイプ３４は、図５に示されるように、サイズの異なる断面四角形状の４本の筒体３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ、３４Ｄから構成されていて、テレスコピック型伸縮パイプ３４における最大径の筒体３４Ａの下端は、走行台車２２の上面に連結され、最小径の筒体３４Ｄは、その上端が、組立作業台５０の裏面（下側面）に一体的に固定されている。

テレスコピック型伸縮パイプ３４は、組立作業台５０が最も下降されたときに、図３に示されるように最も短縮された状態となり、組立作業台５０が最も上昇したときに、図２に示されるように、最大限に伸長された状態となるようにされている。

また、テレスコピック型伸縮パイプ３４は、同軸的に設けられている回転中心軸４１とされている。

この実施例に係る生産システム１０においては、図６に示されるような制御装置７０を有し、上記の走行台車２２、ロボット昇降装置３０を含む双腕ロボット装置２０、部品ステーション１２Ａ〜１２Ｆ、空トレイ置場１６及び実装済トレイ置場１８を制御するようにされている。

制御装置７０は、走行台車２２を制御するための走行台車制御部７１と、双腕ロボット４０を制御するための双腕ロボット制御部７２と、ロボット昇降装置３０を制御するための昇降装置制御部７３と、部品確認用カメラ５１を制御するための部品確認用カメラ制御部７４と、腕確認用カメラ５２を制御するための腕確認用カメラ制御部７５と、部品ステーション１２Ａ〜１２Ｆを制御するための部品ステーション制御部７６と、空トレイ置場１６を制御するための空トレイ置場制御部７７と、実装済トレイ置場１８を制御するための実装済トレイ置場制御部７８とを備えて構成されている。

図６の符号８０は制御装置７０にプログラムを入力設定するための設定装置を示す。

さらに、図７及び図８を参照して、生産システム１０により、双腕ロボット４０の、部品ステーション１２Ａ〜１２Ｆから取出した部品を組立作業台５０上の部品トレイ６０にプログラム通りに並べて（実装して）これを実装済トレイ置場１８に置いて、次に空トレイ置場１６に用意されている空の部品トレイ６０を取出す作業について説明する。

図７の、ステップＳ１０１において、空トレイ置場１６、実装済トレイ置場１８に双腕ロボット４０を移動させる。次のステップＳ１０２において、双腕ロボット４０を空の部品トレイ６０を引き出せる高さに調整する（図８（１）参照）。

次のステップＳ１０３に進み、双腕ロボット４０により空の部品トレイ６０を引出して、組立作業台５０に載せる（図８（２）参照）。

ステップＳ１０４に進み、図８（３）に示されるように、双腕ロボット４０を部品ステーション１２Ａの前に移動させ、ステップＳ１０５では、部品確認用カメラ５１により部品の高さを確認しつつ、双腕ロボット４０を昇降させる。

次のステップＳ１０６では、部品ステーション１２Ａの前で、部品確認用カメラ５１により部品の有無、位置を確認しつつ、双腕ロボット４０により部品をピックアップする。

ステップＳ１０７では、ピックアップした部品で間違いないかを部品確認用カメラ５１で確認し、間違いなければ（Ｙｅｓ）次のステップＳ１０８に進む。

間違いがあれば（Ｎｏ）ステップＳ１０６に戻る。

図８（４）〜（８）に示されるように、次のステップＳ１０８では、部品ステーション１２Ｂ〜１２Ｆ各々につき、上記のステップＳ１０４〜Ｓ１０７を繰返す。

ステップＳ１０９においては、図８（９）に示されるように、すべての部品が組み込まれた実装済の部品トレイ６０を、実装済トレイ置場１８まで双腕ロボット４０と共に移動させ、ステップＳ１１０において、双腕ロボット４０を実装済の部品トレイ６０を搬出できる高さに昇降させる。

ステップＳ１１１に進み、図８（１０）に示されるように、双腕ロボット４０により組立作業台５０上の実装済の部品トレイ６０を押出し、搬出する。

ここからは、双腕ロボット４０は次の工程における部品実装させるために、空トレイ置場１６から空の部品トレイ６０を取出して組立作業台５０に載せ、上記のようなステップＳ１０３〜Ｓ１１１を繰返す。

この実施例においては、双腕ロボット４０が、部品トレイ６０を載置する載置用スペース５０Ａが設けられた組立作業台５０に取り付けられていて、組立作業台５０が振動を生じても、双腕ロボット４０との相対変位が生じないので、部品トレイ６０上に、部品を載置する際に正確な位置決めをする事ができる。

また、噛合チェーン式進退作動装置３２は、エアシリンダや電動シリンダなどに比較して軽量ではあるが、一般的に噛合チェーン３２Ｂを構成する各チェーン素子間のバックラッシのため、特に、噛合チェーン３２Ｂが被作動体３２Ａを最も上昇した位置では、被作動体３２Ａは、噛合チェーン３２Ｂの厚さ方向に揺動しやすい。

これに対して、本実施例では、噛合チェーン式進退作動装置３２の上端の被作動体３２Ａが、テレスコピック型伸縮パイプ３４の最上端の筒体３４Ｄの底面に連結されているので、被作動体３２Ａはテレスコピック型伸縮パイプ３４により鉛直方向にガイドされることにより振動が抑制される。

更に、本実施例では、噛合チェーン３２Ｂの巻取り、巻出し軸３２Ｅの方向を、走行台車２２の走行方向と平行にしているので、走行台車２２の走行時には振動しやすいが、双腕ロボット４０による作業時には、走行台車２２は停止していて、かつ、双腕ロボット４０が、部品ステーション１２から部品を取出して、部品トレイ６０上に並べるときの位置決め精度に影響を与え易い方向と、噛合チェーン式進退作動装置３２の最も振動しにくい方向とが一致するようにしているので、双腕ロボット４０による部品の取出しのための位置決め精度を正確に維持することができる。

ただし、噛合チェーン式進退作動装置３２より振動し難いものとしたときは、噛合チェーン３２Ｂの巻取り、巻出し軸３２Ｅの方向を、走行台車２２の走行方向と平行にすることができる。

また、双腕ロボット４０が、近くにある物体や人と接触する可能性が最も大きい腕部４２のヒジ４２Ａは、腕確認用カメラ５２によって撮影することができるので、周りの物品や作業員との接触を抑制することができる。

なお、上記実施例において、組立作業台５０の昇降方向（鉛直方向）のガイドとなるテレスコピック型伸縮パイプ３４は１本であり、噛合チェーン式進退作動装置３２を囲むように配置されているが、本発明はこれに限定されるものでなく、噛合チェーン式進退作動装置３２を囲むことなく、その外側位置に一または複数設けてもよい。また、テレスコピック型伸縮パイプ３４は４面形断面とされているが、これは円形断面であってもよい。

ただし、上記実施例の場合は、一本のテレスコピック型伸縮パイプ３４により、組立作業台５０を鉛直方向にガイドすることができるので、全体重量や製造コストを低減させることができる。また、テレスコピック型伸縮パイプ３４が４面形断面の場合、双腕ロボット４０の回転中心軸４１廻りの回転のときの反力を受けて腕部４２のブレをより抑制することができる。

双腕ロボットによる組立作業等を実行する産業に利用できる。

１０…多関節型双腕ロボットによる生産システム（生産システム）
１２、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ、１２Ｅ、１２Ｆ…部品ステーション
１４…走行レール
１６…空トレイ置場
１８…実装済トレイ置場
２０…多関節型双腕ロボット装置（双腕ロボット装置）
２２…走行台車
３０…ロボット昇降装置
３２…噛合チェーン式進退作動装置
３２Ａ…被作動体
３２Ｂ…噛合チェーン
３２Ｃ…収納部
３２Ｄ…駆動部
３２Ｅ…巻取り、巻出し軸
３４…テレスコピック型伸縮パイプ
３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ、３４Ｄ…筒体
４０…多関節型双腕ロボット（双腕ロボット）
４１…回転中心軸
４２…腕部
４２Ａ…ヒジ
５０…組立作業台
５０Ａ…載置用スペース
５１…部品確認用カメラ
５２…腕確認用カメラ
６０…部品トレイ
７０…制御装置
７１…走行台車制御部
７２…双腕ロボット制御部
７３…昇降装置制御部
７４…部品確認用カメラ制御部
７５…腕確認用カメラ制御部
７６…部品ステーション制御部
７７…空トレイ置場制御部
７８…実装済トレイ置場制御部
８０…設定装置

Claims (10)

1. 部品ステーションの前を、移動自在の走行台車と、この走行台車上に、上下方向移動自在に設けられた多関節型双腕ロボットと、この多関節型双腕ロボットにより前記部品ステーションから取出された部品を並べる部品トレイと、この部品トレイを支持するための組立作業台と、を有してなる多関節型双腕ロボット装置であって、
   前記走行台車上にロボット昇降装置を設け、このロボット昇降装置により前記組立作業台を上下方向移動自在に支持し、前記多関節型双腕ロボットを、前記組立作業台上に、鉛直方向の回転中心軸廻りに回転可能に支持したことを特徴とする多関節型双腕ロボット装置。
2. 部品を並べた複数の部品ステーションの前を、移動自在の走行台車と、この走行台車上に、上下方向移動自在に設けられた多関節型双腕ロボットと、この多関節型双腕ロボットにより前記部品ステーションから取出された部品を並べる部品トレイと、この部品トレイを支持するための組立作業台と、を有してなる多関節型双腕ロボットによる生産システムであって、
   前記多関節型双腕ロボットは、前記組立作業台上に、鉛直方向の回転中心軸廻りに回転可能に支持され、前記組立作業台は、ロボット昇降装置を介して、前記走行台車上に、上下方向移動自在に配置されたことを特徴とする多関節型双腕ロボットによる生産システム。
3. 請求項２において、
   前記ロボット昇降装置は、噛合チェーン式進退作動装置を含み、この噛合チェーン式進退作動装置は、被作動体へ動力を伝達して被作動体を昇降させる一対の噛合チェーンと、前記一対の噛合チェーンを巻取った状態で収納する収納部と、前記収納部内の前記噛合チェーンを、巻取り、巻出し方向に駆動するとともに巻出し時に鉛直方向に案内する駆動部とを有してなり、前記一対の噛合チェーンを鉛直方向に伸縮して前記被作動体を前記収納部に対して昇降させるように構成され、前記被作動体は、前記組立作業台に下側から結合されたことを特徴とする多関節型双腕ロボットによる生産システム。
4. 請求項３において、
   前記噛合チェーン式進退作動装置は、前記噛合チェーンの巻取り、巻出し軸が前記多関節型双腕ロボットの走行方向と平行になるように配置されたことを特徴とする多関節型双腕ロボットによる生産システム。
5. 請求項３又は４において、
   前記ロボット昇降装置により、前記組立作業台が昇降される際に、これを鉛直方向に案内するテレスコピック形伸縮パイプからなる鉛直ガイド装置を設けたことを特徴とする多関節型双腕ロボットによる生産システム。
6. 請求項５において、
   前記鉛直ガイド装置は、前記ロボット昇降装置を内包するテレスコピック形伸縮パイプからなることを特徴とする多関節型双腕ロボットによる生産システム。
7. 請求項５又は６において、
   前記テレスコピック形伸縮パイプは、その伸縮方向と直交する断面において中空四角形状であることを特徴とする多関節型双腕ロボットによる生産システム。
8. 請求項２乃至７のいずれかにおいて、
   前記組立作業台上に、前記多関節型双腕ロボットのヒジから手先までのうち少なくともヒジを撮像視野とする腕確認用カメラを設けたことを特徴とする多関節型双腕ロボットによる生産システム。
9. 請求項２乃至７のいずれかにおいて、
   少なくとも前記走行台車、前記多関節型双腕ロボット、前記ロボット昇降装置を含み、少なくとも前記走行台車を制御する走行台車制御部、前記多関節型双腕ロボットを制御する双腕ロボット制御部、前記ロボット昇降装置を制御する昇降装置制御部を備えた制御装置を設けたことを特徴とする多関節型双腕ロボットによる生産システム。
10. 請求項９において、
    前記組立作業台上に、前記多関節型双腕ロボットのヒジから手先までのうち少なくともヒジを撮像視野とする腕確認用カメラを設けるとともに、前記制御装置に、前記腕確認用カメラを制御する腕確認用カメラ制御部を設けたことを特徴とする多関節型双腕ロボットによる生産システム。

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