JP2018039082A - ロボットシステム - Google Patents

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Abstract

【課題】大がかりな設備を不要として、低コストかつコンパクトに構成する。
【解決手段】間隔をあけて配列され、各々がワークの加工を行う複数のロボット2,3,4と、少なくとも1台のロボット2,3,4が取り出し可能な位置に配置され、各ロボット2,3,4がワークの加工を行う際に使用するツール11を格納するツール格納部5とを備え、各ロボット2,3,4がツール格納部5に格納されているツール11を取り扱い可能なハンド14を備え、いずれかのロボット2,3,4が、ツール11の交換を必要とする場合に、ツール11の交換を必要とするロボット2,3とツール格納部5との間に設置されている全ての他のロボット3,4が、ハンド14によりツール11を隣り合うロボット2,3,4間で受け渡して、ツール11の交換を必要とするロボット2,3まで搬送するロボットシステム1を提供する。
【選択図】図1

Description

本発明は、ロボットシステムに関するものである。
従来、複数台のロボットが配列された部品加工ラインにおいて、各ロボットが加工するワークの種類を変更する場合に、ワークの種類毎に用意された位置決め治具を交換する必要があり、加工ラインの両側に治具を格納した格納部を設け、格納部から取り出した治具を載置した台車を一方向に循環させるロボットシステムが知られている(例えば、特許文献1参照。)。
特開平5−15979号公報
しかしながら、特許文献1のロボットシステムは、治具を搬送する台車が走行する走行レールおよび該走行レール上を台車が走行するためのスペースおよび治具を格納している格納部を加工ラインのほぼ全長にわたって設ける必要がある。また、台車によって搬送されてきた治具をワークの装着位置に設置するための別途の収容ユニットを設ける必要もあり、設備が大がかりになるという不都合がある。
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、大がかりな設備を不要として、低コストかつコンパクトに構成することができるロボットシステムを提供することを目的としている。
上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、間隔をあけて配列され、各々がワークの加工を行う複数のロボットと、少なくとも1台の前記ロボットが取り出し可能な位置に配置され、各前記ロボットが前記ワークの加工を行う際に使用するツールを格納するツール格納部とを備え、各前記ロボットが前記ツール格納部に格納されている前記ツールを取り扱い可能なハンドを備え、いずれかの前記ロボットが、前記ツールの交換を必要とする場合に、該ツールの交換を必要とする前記ロボットと前記ツール格納部との間に設置されている全ての他の前記ロボットが、前記ハンドにより前記ツールを隣り合う前記ロボット間で受け渡して、前記ツールの交換を必要とする前記ロボットまで搬送するロボットシステムを提供する。
本態様によれば、ワークの加工を行う複数のロボットの内、いずれかのロボットがワークの加工を行う際に使用するツールの交換を必要とするときに、ツール格納部に格納されているツールを取り出し可能な位置に配置されているロボットがハンドによってツール格納部からツールを取り出して隣り合うロボットに引き渡す。ツールを引き渡されたロボットはさらに逆側に隣り合うロボットにハンドによってツールを引き渡し、ツールの交換を必要とするロボットまで搬送する。これにより、ツールを搬送するための別個の大がかりな設備を不要とし、低コストかつコンパクトなロボットシステムを構成することができる。
上記態様においては、前記ツールの受け渡しが、隣り合う前記ロボットの前記ハンド間で実施されてもよい。
このようにすることで、ロボットのハンド間でツールを受け渡すことにより、ツールの受け渡しのための別個の設備が不要となり、よりコンパクトなロボットシステムを構成することができる。
また、上記態様においては、隣り合う前記ロボット間に前記ツールの仮置き台を備え、前記ツールの受け渡しが、隣り合う前記ロボットの一方のロボットのハンドによって前記ツールを前記仮置き台に載置し、他方のロボットのハンドによって前記仮置き台から取り上げることにより実施されてもよい。
このようにすることで、ハンドによってツールを取り出したロボットが、ツールを仮置き台に一旦仮置きすることにより、隣り合うロボットがハンドによってツールを把持し易くすることができ、効率的に搬送することができる。
また、上記態様においては、各前記ロボットが、前記ハンドとワーク加工用の工具とを交換可能に備え、いずれかの前記ロボットが、前記ツールの交換を必要とする場合に、該ツールの交換を必要とする前記ロボットと前記ツール格納部との間に設置されている全ての他の前記ロボットが、前記工具を前記ハンドに交換してもよい。
このようにすることで、各ロボットが工具を用いてワークの加工を行うとともに、いずれかのロボットがツールの交換を必要とする場合に、ツールの交換を必要とするロボットとツール格納部との間に設置されている全ての他のロボットが工具をハンドに交換して、ツールの受け渡しを行うことができる。
本発明によれば、大がかりな設備を不要として、低コストかつコンパクトに構成することができるという効果を奏する。
本発明の一実施形態に係るロボットシステムを示す全体構成図である。 図1のロボットシステムの各ロボットに備えられたAHCによるハンドと工具の交換例を示す斜視図である。 図1のロボットシステムにおいて搬送されるツールの一例としての治具を示す斜視図である。 図3の治具を2つのロボットのハンドで同時に把持している状態を示す斜視図である。 図1のロボットシステムの動作を説明するフローチャートである。 図5のロボットシステムの動作の続きを説明するフローチャートである。 図1のロボットシステムの変形例を示す全体構成図である。 図1のロボットシステムの他の変形例を示す斜視図である。
本発明の一実施形態に係るロボットシステム1について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係るロボットシステム1は、図1に示されるように、それぞれが工具7を装着してワークWを加工する複数台のロボット2,3,4と、ロボット4に近接して配置されたツール格納部5と、これらのロボット2,3,4を制御する制御部(図示略)とを備えている。
ロボット2,3,4は、例えば、6軸多関節型ロボットであり、アーム6の先端に取り付けた工具7によって、各ロボット2,3,4に対応する位置に配置された作業台8,9,10に治具(ツール)11によって取り付けられたワークWに対し、バリ取り加工等の加工を施すようになっている。各ロボット2,3,4には、図2に示されるように、自動ハンド交換機(AHC)12が装着されており、各ロボット2,3,4に近接して設置されたハンド台13に載置されているハンド14とワークWを加工するための工具7とをAHC12によって、適時に交換することができるようになっている。
ツール格納部5は、各ロボット2,3,4が加工するワークWを固定するための治具11を、ワークWの種類に応じて複数種格納している。ツール格納部5に最も近接して配置されたロボット4は、ツール格納部5に格納されている治具11をハンド14によって取り出すことができるようになっている。
ツール格納部5に格納されている全ての治具11は、図3に示されるように、ハンド14によって把持可能な被把持部15a,15bを2カ所備えている。2つの被把持部15a,15bは、図4に示されるように、一方の被把持部15aを一のロボット4のハンド14によって把持している状態で、他方の被把持部15bを他のロボット3のハンド14によって把持することができる位置に配置されている。各被把持部15a,15bの形状および位置を共通とすることによって、各ロボット2,3,4は単一種類のハンド14を装着可能に配置するだけで、全ての治具11を把持してハンドリングすることができるようになっている。
制御部は、上位のラインコントローラからの指令に応じて、各ロボット2,3,4に指令信号を出力するようになっている。すなわち、上位のラインコントローラからいずれかのロボット2,3,4のワークWの種類を変更する指令信号が入力されてきたときには、制御部は、ワークWの種類を変更すべきロボット(以下、該当ロボットという。)2,3に対し、作業台8,9,10から治具11を取り外してツール格納部5に近い側に隣り合うロボット3,4に引き渡すよう指令信号を出力するようになっている。
また、制御部は、該当ロボット2,3とツール格納部5との間に設置されている全てのロボット2,3,4に対し、該当ロボット2,3によって取り外された治具11をツール格納部5まで搬送するように指令信号を出力するようになっている。指令信号を受けた各ロボット2,3,4は、AHC12によって保持していた工具7をハンドリング用のハンド14に持ち替えるようになっている。
このように構成された本実施形態に係るロボットシステム1の作用について、以下に説明する。
本実施形態に係るロボットシステム1によれば、各ロボット2,3,4がAHC12によって、ワークWのバリ取り加工を行うための工具7を保持し、各ロボット2,3,4に対応する作業台8,9,10に治具11によって固定されているワークWに対し、バリ取り加工を行うことができる。
この状態で、図5に示されるように、上位のラインコントローラから、いずれかのロボット2,3,4により処理すべきワークWの種類を変更する指令信号が入力されてきたときには(ステップS1)、制御部は、該当ロボット2,3に対し、治具11の返却を指令する(ステップS2)。
治具11の返却の指令が入力された該当ロボット2,3および該当ロボット2,3とツール格納部5との間に配置されている全てのロボット3,4は、保持していた工具7を、AHC12によって治具11をハンドリングするためのハンド14に持ち替える(ステップS3)。
該当ロボット(引渡側ロボット)2,3が、装着したハンド14によって(作業台8,9上の)治具11を一方の被把持部15aによって把持し(ステップS4)、ツール格納部5側に隣り合うロボット(受取側ロボット)3,4の方向に搬送する(ステップS5)。
引渡側ロボット2,3に隣り合う受取側ロボット3,4は装着したハンド14によって、引渡側ロボット2,3のハンド14によって一方の被把持部15aが把持されている状態の治具11の他方の被把持部15bを把持する(ステップS6)。受取側ロボット3,4による他方の被把持部15bの把持が完了した時点で、引渡側ロボット2,3による治具11の把持を解放する(ステップS7)。これにより、引渡側ロボット2,3から受取側ロボット3,4に治具11が受け渡される。
同様にして、該当ロボット2,3とツール格納部5との間に複数のロボット2,3,4が配置されている場合には(ステップS8)、把持する被把持部15a,15bを入れ替えながら、ステップS5からの工程を繰り返すことにより、全ての隣り合うロボット2,3,4間においてハンド14からハンド14へ治具11の受け渡しが行われる。
そして、ツール格納部5に最も近接して設置されているロボット4に治具11が受け渡された後には、該ロボット4が把持した治具11をツール格納部5に返却し(ステップS9)、指示された新たなワークWに対応する治具11をツール格納部5から取り出す(ステップS10)。その後、図6に示されるように、ステップS5からステップ8までの工程とは逆の順序で、ロボット2,3,4間におけるハンド14からハンド14への治具11の受け渡しが行われ(ステップS11からステップ14)、該当ロボット2,3,4に治具11が引き渡されると、該当ロボット2,3,4が受け取った治具11を作業台8,9,10に装着する(ステップS15)。
治具11の受け渡しを終了した全てのロボット2,3,4が、AHC12によってハンド14を工具7に持ち替えることにより、各ロボット2,3,4により、各ロボット2,3,4に対応する作業台8,9,10上のワークWに対するバリ取り加工が再開される。
このように、本実施形態に係るロボットシステム1によれば、加工すべきワークWの種類の変更等によって、ワークWを支持する治具11の交換が必要となった場合に、隣り合うロボット2,3,4間において治具11を受け渡すことによって、1カ所に設置されているツール格納部5に格納されている治具11を、治具11の交換を必要としている該当ロボット2,3,4まで搬送することができる。
その結果、搬送台車や走行レール等の大がかりな設備が不要であり、低コストかつコンパクトなロボットシステムを構築することができるという利点がある。
なお、本実施形態においては、治具11に設けられた2つの被把持部15a,15bを交互に持ち替えて、隣り合うロボット2,3,4どうしがハンド14からハンド14に治具11を受け渡すこととしたが、これに代えて、治具11には被把持部15aを1つだけ設け、図7に示されるように、隣り合うロボット2,3,4間に、治具11を一時的に設置する仮置き台16を設けることにしてもよい。このようにすることで、ロボット2,3,4間での協調動作が不要であり、引渡側ロボット2,3,4によって仮置き台16に把持し易い姿勢で配置された治具11の被把持部15aによって受取側ロボット2,3,4が治具11を容易に把持することができる。
また、本実施形態においては、各ロボット2,3,4がAHC12を装着し、工具7またはハンド14を択一的に保持して、工具7による加工およびハンド14による治具11のハンドリングのいずれかを行うこととしたが、これに代えて、図8に示されるように、各ロボット2,3,4が、工具7およびハンド14の両方を保持していて、工具7またはハンド14を切り替えて使用することにしてもよい。
また、ロボット2,3,4がハンド14によって把持して搬送するツールとして、ワークWを固定するための治具11を例示したが、これに代えて、ワークWを加工するための工具7を、単一のツール格納部5とロボット2,3,4との間で搬送する場合に適用してもよい。
1 ロボットシステム
2,3,4 ロボット
5 ツール格納部
7 工具
11 治具(ツール)
14 ハンド
16 仮置き台
W ワーク

Claims (4)

  1. 間隔をあけて配列され、各々がワークの加工を行う複数のロボットと、
    少なくとも1台の前記ロボットが取り出し可能な位置に配置され、各前記ロボットが前記ワークの加工を行う際に使用するツールを格納するツール格納部とを備え、
    各前記ロボットが前記ツール格納部に格納されている前記ツールを取り扱い可能なハンドを備え、
    いずれかの前記ロボットが、前記ツールの交換を必要とする場合に、該ツールの交換を必要とする前記ロボットと前記ツール格納部との間に設置されている全ての他の前記ロボットが、前記ハンドにより前記ツールを隣り合う前記ロボット間で受け渡して、前記ツールの交換を必要とする前記ロボットまで搬送するロボットシステム。
  2. 前記ツールの受け渡しが、隣り合う前記ロボットの前記ハンド間で実施される請求項1に記載のロボットシステム。
  3. 隣り合う前記ロボット間に前記ツールの仮置き台を備え、
    前記ツールの受け渡しが、隣り合う前記ロボットの一方のロボットのハンドによって前記ツールを前記仮置き台に載置し、他方のロボットのハンドによって前記仮置き台から取り上げることにより実施される請求項1に記載のロボットシステム。
  4. 各前記ロボットが、前記ハンドとワーク加工用の工具とを交換可能に備え、
    いずれかの前記ロボットが、前記ツールの交換を必要とする場合に、該ツールの交換を必要とする前記ロボットと前記ツール格納部との間に設置されている全ての他の前記ロボットが、前記工具を前記ハンドに交換する請求項1から請求項3のいずれかに記載のロボットシステム。
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