JP2019048349A - ロボットシステム、ロボット制御装置および被加工物の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークの搬送速度が変化しても作業精度を保つこと。【解決手段】ロボットシステムは、搬送装置と、ロボットと、取得部と、ロボット制御装置とを備える。搬送装置は、ワークを搬送する。ロボットは、搬送中のワークに対して作業を行う。取得部は、ワークの搬送速度を取得する。ロボット制御装置は、ロボットの動作を制御する。また、ロボット制御装置は、取得部によって取得された搬送速度に基づいてロボットの動作速度を補正する補正部を備える。【選択図】図２

Description

開示の実施形態は、ロボットシステム、ロボット制御装置および被加工物の製造方法に関する。

従来、複数の関節部をそれぞれ駆動して動作するロボットが知られている。かかるロボットの先端には、ネジ締めや把持といった用途にあわせたエンドエフェクタが取り付けられ、ワークの加工や移動といった様々な作業が行われる。

また、ワークを搬送装置で搬送し、上記したロボットで搬送中のワークに対して作業を行うロボットシステムも提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

特許第６１７２３３４号

しかしながら、従来のロボットシステムは、ワークの搬送速度の変化に関して十分に考慮されているとはいえない。たとえば、搬送されるワークの供給過多や供給過少によってワークの搬送速度を遅くしたり、速くしたりする必要が生じうる。また、搬送速度には脈動などの速度ぶれが含まれることもある。

このように、ワークの搬送速度が変化すると、ワークに対するロボットの作業精度が低下する可能性がある。

実施形態の一態様は、ワークの搬送速度が変化しても作業精度を保つことができるロボットシステム、ロボット制御装置および被加工物の製造方法を提供することを目的とする。

実施形態の一態様に係るロボットシステムは、搬送装置と、ロボットと、取得部と、ロボット制御装置とを備える。搬送装置は、ワークを搬送する。ロボットは、搬送中のワークに対して作業を行う。取得部は、ワークの搬送速度を取得する。ロボット制御装置は、ロボットの動作を制御する。また、ロボット制御装置は、取得部によって取得された搬送速度に基づいてロボットの動作速度を補正する補正部を備える。

実施形態の一態様によれば、ワークの搬送速度が変化しても作業精度を保つことが可能となるロボットシステム、ロボット制御装置および被加工物の製造方法を提供することができる。

図１は、実施形態に係るロボットシステムの概要を示す模式図である。 図２は、ロボット制御装置のブロック図である。 図３は、ロボットの構成を示す側面図である。 図４は、ワークを静止させた状態での教示を示す説明図である。 図５は、移動中のワークに対する作業を示す説明図である。 図６は、補正処理の詳細を示す説明図である。 図７は、複数のロボットを配置した場合の説明図である。 図８Ａは、ワークの位置ずれを示す説明図である。 図８Ｂは、ワークの姿勢ずれを示す説明図である。 図９は、ロボット制御装置が実行する処理手順を示すフローチャートである。 図１０Ａは、ロボットシステムの変形例その１を示す模式図である。 図１０Ｂは、ロボットシステムの変形例その２を示す模式図である。

以下、添付図面を参照して、本願の開示するロボットシステム、ロボット制御装置および被加工物の製造方法を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、以下では、被加工物をワークと記載する。また、以下では、ロボットがワークに対してネジ締め作業を行う場合について主に説明するが、作業内容は、ネジ締めに限らず、塗装や溶接等であってもよい。

また、「ロボットの先端」という記載は、ロボットの先端という意味のみではなく、ロボットに取り付けたエンドエフェクタの先端、あるいは、エンドエフェクタが把持する物の先端の意味も含むものとする。

また、以下に示す実施形態では、「直交」、「垂直」、「平行」、「鉛直」あるいは「水平」といった表現を用いるが、厳密に「直交」、「垂直」、「平行」、「鉛直」あるいは「水平」であることを要しない。すなわち、上記した各表現は、製造精度、設置精度などのずれを許容するものとする。

まず、実施形態に係るロボットシステム１について図１を用いて説明する。図１は実施形態に係るロボットシステム１の模式図である。なお、図１には、ロボットシステム１を上方からみた模式図を示している。また、図１では、説明をわかりやすくするために、鉛直上向きが正方向であるＺ軸、ワークＷの搬送方向が正方向であるＸ軸を含む３次元の直交座標系を図示している。かかる直交座標系は、以下の説明で用いる他の図面においても示す場合がある。

図１に示すように、ロボットシステム１は、搬送装置１０と、カメラ１１と、ロボット２０と、ロボット制御装置３０とを備える。搬送装置１０は、ベルトコンベアなどの装置であり、たとえば、ベルトに載置されたワークＷを搬送する。カメラ１１は、搬送装置１０の上方に設置され、搬送中のワークＷを継続的に撮像するビデオカメラ等の装置である。また、カメラ１１は、撮像結果に基づき、ワークＷの搬送速度Ｖを随時算出するものとする。なお、カメラ１１は搬送速度を取得する取得部１１に相当する。

ロボット２０は、ワークＷに予め定められた複数の作業位置Ｐに対して所定の作業を行う。ここで、かかる作業としては、ネジ穴に対してネジを締め込むネジ締め作業がある。なお、ワークＷにおける作業位置Ｐは搬送速度Ｖで移動するので、ネジ締め作業を行うには、ロボット２０も作業位置Ｐの移動に追従する必要がある。このように、ワークＷの移動に追従する必要のある作業を、以下では、「第１の作業」と記載することとする。なお、ロボット２０の構成例については、図３を用いて後述する。

ロボット制御装置３０は、ロボット２０の動作を制御する、いわゆるロボットコントローラである。ここで、ロボット制御装置３０は、カメラ１１が算出した搬送速度Ｖに基づき、ロボット２０の動作速度を補正する。したがって、ワークＷの搬送速度Ｖが既定の速度から変動した場合や、搬送速度Ｖに脈動などの速度ぶれがある場合であっても、ロボット２０は、搬送中のワークＷに高精度に追従することが可能となるので、作業精度を高精度に保つことができる。

このように、ワークＷを静止させて作業を行うのではなく、ワークＷの搬送速度Ｖに応じてロボット２０の動作速度を調整しつつ、搬送中のワークＷに作業を行うことで、ワークＷの静止に伴う時間のロスを防止することができる。したがって、ワークＷに対するトータルの作業時間を低減させることが可能となる。

なお、ロボット制御装置３０は、ワークＷを静止させた状態で、ロボット２０に動作の教示を行うことで教示データを予め生成し、搬送速度Ｖに応じて教示データの再生速度を変化させるが、この点については図４〜図６を用いて後述する。また、ロボットシステム１は、複数台のロボット２０を備えることとしてもよいが、この点については、図７を用いて後述する。

なお、図１では、カメラ１１を用いてワークＷの搬送速度Ｖを算出する場合を示したが、搬送装置１０を駆動するモータなどのアクチュエータにおけるエンコーダの出力に基づいて搬送速度Ｖを算出することとしてもよい。また、カメラ１１で搬送速度Ｖを算出するのではなく、カメラ１１から撮像画像を取得したロボット制御装置３０が、搬送速度Ｖを算出することとしてもよい。

次に、ロボット制御装置３０の構成について図２を用いて説明する。図２は、ロボット制御装置３０のブロック図である。図２に示すように、ロボット制御装置３０は、カメラ１１およびロボット２０にそれぞれ接続されている。また、ロボット制御装置３０は、制御部３１と、記憶部３２とを備える。

制御部３１は、取得部３１ａと、補正部３１ｂと、動作制御部３１ｃとを備える。記憶部３２は、教示データ３２ａを記憶する。なお、図１には、説明を簡略化するために、１台のロボット制御装置３０を示したが、ロボット２０にそれぞれ対応するロボット制御装置３０を用いることとしてもよい。この場合、各制御装置を束ねる上位の制御装置を設けることとしてもよい。

ここで、ロボット制御装置３０は、たとえば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、入出力ポートなどを有するコンピュータや各種の回路を含む。

コンピュータのＣＰＵは、たとえば、ＲＯＭに記憶されたプログラムを読み出して実行することによって、制御部３１の取得部３１ａ、補正部３１ｂおよび動作制御部３１ｃとして機能する。

また、取得部３１ａ、補正部３１ｂおよび動作制御部３１ｃの少なくともいずれか一つまたは全部をＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアで構成することもできる。

また、記憶部３２は、たとえば、ＲＡＭやＨＤＤに対応する。ＲＡＭやＨＤＤは、教示データ３２ａを記憶することができる。なお、ロボット制御装置３０は、有線や無線のネットワークで接続された他のコンピュータや可搬型記録媒体を介して上記したプログラムや各種情報を取得することとしてもよい。さらに、上記したように、ロボット制御装置３０を複数台の相互に通信可能な装置として構成してもよく、上位または下位の装置と通信可能な階層式の装置として構成してもよい。

制御部３１は、ロボット２０の動作制御を行う。なお、ロボット制御装置３０が複数台で構成される場合には、制御部３１は、ロボット制御装置３０間の同期をとる処理を併せて行うこととしてもよい。

取得部３１ａは、ワークＷの搬送速度Ｖ（図１参照）を継続的に取得する。そして、取得部３１ａは、取得した搬送速度Ｖを補正部３１ｂへ出力する。なお、図２では、搬送速度Ｖを外部装置であるカメラ１１から取得する場合について示したが、カメラ１１から受け取った画像データに基づいて取得部３１ａが搬送速度Ｖを算出することとしてもよい。

補正部３１ｂは、取得部３１ａから受け取った搬送速度Ｖに基づき、教示データ３２ａに基づいて動作するロボット２０の動作速度を補正する。ここで、教示データ３２ａは、ロボット２０へ動作を教示するティーチング段階で作成され、ロボット２０の動作経路を規定するプログラムである「ジョブ」を含んだ情報である。

補正部３１ｂは、たとえば、教示データ３２ａの再生速度を変化させることで、ロボット２０の動作速度を補正する。なお、教示データ３２ａの生成、教示データ３２ａの再生速度の詳細については、図４〜図６を用いて後述する。また、補正部３１ｂは、搬送速度Ｖに基づき、搬送中のワークＷの位置を算出する処理をあわせて行う。

動作制御部３１ｃは、補正部３１ｂによって再生速度が調整された教示データ３２ａに基づいてロボット２０を動作させる。動作制御部３１ｃは、ロボット２０の動力源であるモータ等のアクチュエータにおけるエンコーダ値を用いつつフィードバック制御を行うなどしてロボット２０の動作精度を向上させる。

次に、ロボット２０の構成例について、図３を用いて説明する。図３は、ロボット２０の構成を示す側面図である。図３に示すように、ロボット２０は、鉛直軸Ａ０〜第６軸Ａ６の７軸を有するいわゆる垂直多関節ロボットである。また、ロボット２０は、基端側から先端側へ向けて、ベース部Ｂと、旋回部Ｓと、第１アーム２１と、第２アーム２２と、第３アーム２３と、第４アーム２４と、手首部２５とを備える。

ベース部Ｂは、床などの接地面１００に固定される。旋回部Ｓは、ベース部Ｂに支持され、接地面１００と垂直な鉛直軸Ａ０まわりに旋回する。第１アーム２１は、基端側が旋回部Ｓに支持され、鉛直軸Ａ０と垂直な第１軸Ａ１まわりに旋回する。第２アーム２２は、基端側が第１アーム２１の先端側に支持され、第１軸Ａ１と平行な第２軸Ａ２まわりに旋回する。

第３アーム２３は、基端側が第２アーム２２の先端側に支持され、第２軸Ａ２と平行な第３軸Ａ３まわりに旋回する。第４アーム２４は、基端側が第３アーム２３の先端側に支持され、第３軸Ａ３と垂直な第４軸Ａ４まわりに回転する。手首部２５は、基端部２５ａと、先端部２５ｂとを含む。基端部２５ａは、基端側が第４アーム２４の先端側に支持され、第４軸Ａ４と直交する第５軸Ａ５まわりに旋回する。

先端部２５ｂは、基端側が基端部２５ａの先端側に支持され、第５軸Ａ５と直交する第６軸Ａ６まわりに旋回する。また、先端部２５ｂの先端側には、ネジ締め装置などのエンドエフェクタＥＥが交換可能に取り付けられる。なお、エンドエフェクタＥＥとしては、ネジ締め装置以外に、シール装置、塗装装置、スポット溶接装置、アーク溶接装置等を用いることができる。

なお、第３アーム２３、第４アーム２４および手首部２５を中空にすることとしてもよい。このようにすることで、エンドエフェクタＥＥ用のケーブル等を、かかる中空に挿通することができる。したがって、ケーブル等をロボット２０の外装に沿って配策する必要がないので、ロボット２０の可動範囲を広げることができる。

次に、図２に示した教示データ３２ａの生成処理について、図４を用いて説明する。図４は、ワークＷを静止させた状態での教示を示す説明図である。なお、図４では、５つの作業位置Ｐ（作業位置Ｐ１〜作業位置Ｐ５）をワークＷ上に設ける場合を例示しているが、作業位置Ｐの個数は任意の個数とすることができる。また、図４では、作業前の準備位置Ｐｓと、作業後の準備位置Ｐｅとを例示しているが、これらの準備位置については省略しても構わない。

図４に示すように、教示データ３２ａ（図２参照）は、ワークＷを静止させた状態で、ロボット２０に動作経路を教示することで生成される。具体的には、ロボット２０は、図４に示した姿勢から、エンドエフェクトＥＥ（図３参照）の先端が、準備位置Ｐｓ、作業位置Ｐ１、作業位置Ｐ２、作業位置Ｐ３、作業位置Ｐ４、作業位置Ｐ５および準備位置Ｐｅを経由して最初の姿勢に戻るように、教示される。

ここで、作業位置Ｐ１〜作業位置Ｐ５のそれぞれで、ネジ締め作業等の上記した「第１作業」を行う場合、それぞれの作業位置Ｐで所定時間（たとえば、ネジ締め開始から完了までに要する時間）留まる必要がある。このため、教示データ３２ａには、ロボット２０が各作業位置Ｐに留まる時間も含まれる。

また、図４に示したロボット２０の姿勢から、準備位置Ｐｓ、作業位置Ｐ１、作業位置Ｐ２、作業位置Ｐ３、作業位置Ｐ４、作業位置Ｐ５および準備位置Ｐｅを経由し、最初の姿勢に戻るまでの所要時間である「Ｔｓ」が教示データ３２ａに記録される。かかる所要時間（Ｔｓ）は、図５を用いて後述する補正処理に用いられる。

なお、教示データ３２ａの生成は、図２に示したロボット制御装置３０の制御部３１が行うこととしてもよいし、外部装置が生成した教示データ３２ａを記憶部３２に記憶することとしてもよい。

また、図４では、１台のロボット２０を例示したが、たとえば、２台のロボット２０がそれぞれ作業可能な位置にワークＷを静止させ、各ロボット２０の動作をそれぞれ教示することとしてもよい。

次に、図２に示した補正部３１ｂが実行する補正処理を説明するために、移動中のワークＷに対するロボット２０の作業について図５を用いて説明する。図５は、移動中のワークＷに対する作業を示す説明図である。なお、図５以降では、図４に示した準備位置Ｐｓおよび準備位置Ｐｅの記載を省略することとする。

図５に示すように、ロボット２０は、搬送方向に沿う幅がＬ１である動作範囲Ｍ１内で作業を行うように規定されている。ロボット２０は、最初の作業位置である作業位置Ｐ１が動作範囲Ｍ１に到達すると作業位置Ｐ１に対する作業を開始する。なお、図５には、作業開始位置に到達したワークＷを実線で示している。

引き続き、ロボット２０は、作業位置Ｐ２〜作業位置Ｐ５の作業を行い、最後の作業位置である作業位置Ｐ５が動作範囲Ｍ１から出る直前に作業位置Ｐ５に対する作業を完了する。なお、図５には、作業終了位置に到達したワークＷを破線で示している。

ここで、ロボット２０が動作範囲Ｍ１内でワークＷに対する作業を開始してから作業を完了するまでの最大の時間をＴｍとし、ワークＷにおける最初の作業位置Ｐ１から最後の作業位置Ｐ５までの距離をＷ１とすると、Ｔｍは、式「Ｔｍ＝（Ｗ１＋Ｌ１）／Ｖ」であらわされる。

このように、搬送速度Ｖで搬送中のワークＷに対して動作範囲Ｍ１内で作業を完了させるための時間は「Ｔｍ」であり、一方、静止状態のワークＷに対する作業を完了させるための時間は上記したように「Ｔｓ」である。

したがって、ワークＷの静止時に生成された教示データ３２ａを、式「ｋ＝Ｔｍ／Ｔｓ」であらわされるｋ倍で再生すれば、搬送速度Ｖで搬送中のワークＷに対してロボット２０の動作範囲Ｍ１内で作業を完了させることができる。図２に示した補正部３１ｂは、このようにして、教示データ３２ａの再生速度を決定する。なお、上記した「ｋ」を以下では「オーバライド比率」と呼ぶことがある。

そして、補正部３１ｂ（図２参照）は、ワークＷの搬送速度Ｖを継続的に受け取り、搬送速度Ｖの変化に応じて教示データ３２ａの再生速度を変化させていく。このようにすることで、搬送速度Ｖが変化した場合であっても、ロボット２０は、動作範囲Ｍ１内でワークＷに対する作業を完了することができる。

次に、図２に示した補正部３１ｂが実行する補正処理について図６を用いてさらに詳細に説明する。図６は、補正処理の詳細を示す説明図である。なお、図６には、搬送速度Ｖが０の場合（すなわち、ワークＷが静止した状態）と、搬送速度が０以外の場合（すなわち、ワークＷが移動している状態）とを示している。

ワークＷが静止した状態で、各作業位置で行う上記した第１作業に要する時間がＴ１であり、各作業位置へ移動するための時間が、Ｔａ、ＴｂおよびＴｃであるとする。この場合、ワークＷの移動中には、補正部３１ｂ（図２参照）は、各移動時間が、式「ｋ＝Ｔｍ／Ｔｓ」であらわされるｋ倍となるように教示データ３２ａを再生する。

一方、補正部３１ｂは、第１作業の作業時間であるＴ１についてはｋ倍しない。これは、第１作業では、ワークＷが静止中であっても、移動中であっても予め定められた所定の時間にわたって各作業位置に留まるように制御する必要があるためである。このようにすることで、ロボット２０は、第１作業の作業精度を保持しつつ、図５に示した動作範囲Ｍ１内でワークＷに対する作業を完了させることができる。

なお、本実施形態では、第１作業として、ワークＷ上の所定の位置に所定時間にわたって静止させる作業について説明する。しかしながら、これに限らず、第１作業は、ワークＷに対する相対速度を所定時間にわたって一定とする作業であってもよい。かかる作業としては、たとえば、ワークＷに対して線状に溶接を行うアーク溶接作業や、ワークＷに対して線状にシール剤を吐出するシール作業をあげることができる。

次に、複数台のロボット２０を搬送方向に沿って複数配置する場合について図７を用いて説明する。図７は、複数のロボット２０を配置した場合の説明図である。図７に示したように、ロボット２０を搬送方向に沿って複数配置することで、複数のロボット２０でワークＷに対する作業を分担することができ、搬送されるワークＷに対する作業性を向上させることができる。なお、図７では、２台のロボット２０を搬送方向に沿って配置した場合について例示しているが、ロボット２０の台数については、任意の数とすることができる。

また、図７では、ロボット２０−１、ロボット２０−２のように、複数のロボット２０を区別するため各符号にハイフン付きの数字を付加している。また、ワークＷにおける作業位置Ｐ１〜Ｐ５についても、同様に、ハイフン付きの数字を付加している。

図７に示したように、ロボット２０−１と、ロボット２０−２とは、搬送方向について動作範囲Ｍ１と、動作範囲Ｍ２とが重複しないようにそれぞれ設置される。なお、図７では、動作範囲Ｍ１と、動作範囲Ｍ２との間に隙間がある場合を例示しているが、かかる隙間を省略してもよい。つまり、各動作範囲が搬送方向について重複しなければよい。また、図７では、各動作範囲を矩形としているが、動作範囲を矩形に限定するものではない。搬送方向について重複範囲を有しなければ、各動作範囲は任意の形状でよい。

ロボット２０−１は、動作範囲Ｍ１内でワークＷに対する作業が完了する動作速度で動作し、ロボット２０−２は、動作範囲Ｍ２内でワークＷに対する作業が完了する動作速度で動作する。つまり、ロボット２０間のインタロックが不要となり、ロボット２０の待ち時間が発生しない。

このようにすることで、搬送されるワークＷに対する作業性を高めることができる。具体的には、ロボット２０の台数が多くなった場合に、ロボット２０の台数に比例して生産性を向上させることができる。つまり、ロボット２０の台数と搬送速度Ｖに比例した生産性を実現することができる。また、ワークＷに設定する作業位置Ｐの各ロボット２０への割り振り方の自由度が増すという効果も得ることができる。

ここで、ロボット２０−１について、最初の作業位置Ｐ１−１から最後の作業位置Ｐ５−１までの距離をＷ１とすると、ロボット２０−１が動作範囲Ｍ１内でワークＷに対する作業を完了する所要時間であるＴｍは、上記したように、式「Ｔｍ＝（Ｗ１＋Ｌ１）／Ｖ」であらわされる。

また、ロボット２０−２について、最初の作業位置Ｐ１−２から最後の作業位置Ｐ５−２までの距離をＷ２とすると、ロボット２０−２が動作範囲Ｍ２内でワークＷに対する作業を完了する所要時間であるＴｍは、式「Ｔｍ＝（Ｗ２＋Ｌ２）／Ｖ」であらわされる。

つまり、ロボット２０がｎ台配置される場合、ｎ番目のロボットであるロボット２０−ｎについて、最初の作業位置Ｐ１−ｎから最後の作業位置Ｐ５−ｎまでの距離をＷｎとすると、ロボット２０−ｎが動作範囲Ｍｎ内でワークＷに対する作業を完了する所要時間であるＴｍは、式「Ｔｍ＝（Ｗｎ＋Ｌｎ）／Ｖ」であらわされる。

このように、複数台のロボット２０が配置される場合であっても、図５に示した場合と同様の手順で、各ロボット２０の所要時間であるＴｍを算出することができる。したがって、各ロボット２０について、式「ｋ＝Ｔｍ／Ｔｓ」であらわされるｋ倍で各ロボット２０に対応する教示データ３２ａを再生することで、ワークＷの搬送速度Ｖが変化してもワークＷに対する作業精度をそれぞれ保持することができる。

なお、図７では、ロボット２０−１に対応する作業位置と、ロボット２０−２に対応する作業位置とが同数である場合を例示したが、作業位置の個数は、ロボット２０ごとに異なる数で構わない。

ところで、ロボットシステム１は、ワークＷの位置ずれおよび姿勢ずれの影響を排除することもできる。そこで、以下では、この点について、図８Ａおよび図８Ｂを用いて説明する。図８Ａは、ワークＷの位置ずれを示す説明図であり、図８Ｂは、ワークＷの姿勢ずれを示す説明図である。

なお、ワークＷの位置ずれや姿勢ずれは、図２に示したカメラ１１で検出することとしてもよいし、カメラ１１から受け取った画像データに基づいてロボット制御装置３０の制御部３１が検出することとしてもよい。この場合、図２に示した取得部３１ａがかかる検出処理を行うこととしてもよく、カメラ１１と補正部３１ｂとの間に取得部３１ａと並列に設ける検出部で、かかる検出処理を行うこととしてもよい。また、補正部３１ｂがかかる検出処理を行うこととしてもよい。

図８Ａに示すように、ワークＷは、搬送方向について、ずれ量ｄＸだけ位置ずれしたり、搬送方向と垂直な水平方向について、ずれ量ｄＹだけ位置ずれしたりすることがある。なお、図８Ａには、正規の位置にあるワークＷから、位置ずれしたワークＷｓを破線で示している。

図８Ｂに示すように、ワークＷは、搬送方向についてｄθｘだけ姿勢ずれすることがある。なお、図８Ｂには、正規の姿勢のワークＷから、姿勢ずれしたワークＷｓを破線で示している。また、図８Ｂには搬送方向（Ｘ軸方向）についての姿勢ずれを例示しているが、同図に示すＹ軸方向についてｄθｙだけ姿勢ずれしたり、Ｚ軸方向についてｄθｚだけ姿勢ずれしたりすることがある。これらの姿勢ずれについても搬送方向の姿勢ずれと同様に補正の対象とすることができる。

上記した検出部は、カメラ１１から受け取った画像データに基づき、正規位置からの位置ずれを検出する。また、上記した検出部は、カメラ１１から受け取った画像データに基づき、正規姿勢からの姿勢ずれを検出する。なお、位置ずれについては、搬送装置１０（図１参照）の搬送面における目印に基づいて検出してもよいし、搬送速度Ｖに基づいて仮想的な正規位置を随時算出し、算出した正規位置との比較で検出してもよい。

また、姿勢ずれについては、上方からみた正規姿勢のワークＷの輪郭と、画像データにおけるワークＷの輪郭とを比較することで検出することができる。なお、本実施形態では、カメラ１１による撮像結果に基づいて位置ずれや姿勢ずれを検出する場合について説明するが、搬送装置１０に配列した複数の光学センサなどのセンサの出力に基づいて位置ずれや姿勢ずれを検出することとしてもよい。

図２に示した補正部３１ｂは、このようにして検出されたワークＷの位置ずれや姿勢ずれに基づき、教示データ３２ａを補正することで、ワークＷの位置ずれや姿勢ずれの影響を排除する。したがって、ロボットシステム１は、ワークＷの位置ずれや姿勢ずれに関わらず、作業精度を保つことができる。

次に、ロボット制御装置３０が実行する処理手順について図９を用いて説明する。なお、図９は、図４〜図６に示したように、ロボット２０が１台である場合に対応するが、ロボット２０が複数である場合には、各ロボット２０について並列に図９に示した処理を実行することとすればよい。

また、図４に示した静止教示によって、教示データ３２ａは、既に生成されており、図４を用いて説明した静止教示における作業時間であるＴｓも既に算出されているものとする。

図９に示すように、カメラ１１は、ワークＷの搬送速度Ｖを取得する（ステップＳ１０１）。搬送速度Ｖを取得部３１ａ経由で受け取った補正部３１ｂは、搬送速度Ｖで搬送されるワークＷに対してロボット２０が動作範囲Ｍ１内で作業可能な時間であるＴｍを式「Ｔｍ＝（Ｗ１＋Ｌ１）／Ｖ」を用いて算出する（ステップＳ１０２）。また、補正部３１ｂは、オーバライド比率を示すｋを式「ｋ＝Ｔｍ／Ｔｓ」を用いて算出する（ステップＳ１０３）。

つづいて、補正部３１ｂは、ワークＷが作業開始位置に到着したか否かを判定する（ステップＳ１０４）。そして、ワークＷが作業開始位置に到着した場合には（ステップＳ１０４，Ｙｅｓ）、動作制御部３１ｃは、ステップＳ１０３で算出したオーバライド比率で教示データ３２ａの再生を開始する（ステップＳ１０５）。なお、ステップＳ１０４の判定条件を満たさなかった場合には（ステップＳ１０４，Ｎｏ）、ステップＳ１０４の判定処理を繰り返す。

つづいて、補正部３１ｂは、搬送速度Ｖに変化があるか否かを判定し（ステップＳ１０６）、搬送速度Ｖに変化がある場合には（ステップＳ１０６，Ｙｅｓ）、変化後の搬送速度Ｖに基づいて再生速度を補正する（ステップＳ１０７）。なお、ステップＳ１０６の判定条件を満たさなかった場合には（ステップＳ１０６，Ｎｏ）、ステップＳ１０７の処理を行うことなくステップＳ１０８の処理へ進む。

つづいて、補正部３１ｂは、ワークＷに対する作業が終了したか否かを判定し（ステップＳ１０８）、ワークＷに対する作業が終了した場合には（ステップＳ１０８，Ｙｅｓ）、処理を終了する。なお、ステップＳ１０８の判定条件を満たさなかった場合には（ステップＳ１０８，Ｎｏ）、ステップＳ１０６以降の処理を繰り返す。

上述してきたように、実施形態に係るロボットシステム１は、搬送装置１０と、ロボット２０と、取得部１１と、ロボット制御装置３０とを備える。搬送装置１０は、ワークＷを搬送する。ロボット２０は、搬送中のワークＷに対して作業を行う。取得部１１は、ワークＷの搬送速度Ｖを取得する。ロボット制御装置３０は、ロボット２０の動作を制御する。また、ロボット制御装置３０は、取得部１１によって取得された搬送速度Ｖに基づいてロボット２０の動作速度を補正する補正部３１ｂを備える。

このように、実施形態に係るロボットシステム１によれば、搬送中のワークＷの搬送速度Ｖが変化した場合であっても、取得した搬送速度Ｖに基づいてロボット２０の動作速度を補正する。したがって、ロボットシステム１は、搬送速度Ｖが変化してもワークＷに対する作業精度を高精度に保つことができる。

また、実施形態に係るロボットシステム１は、ワークＷに対する相対速度を所定時間にわたって一定とする第１の作業を行う。したがって、相対速度が０、すなわち、ワークＷの同じ位置に対する作業であるネジ締め作業やスポット溶接作業を、搬送速度Ｖの変化に関わらず高精度に行うことができる。また、相対速度が０以外、すなわち、ワークＷに対して０以外の一定の相対速度を保つ作業であるアーク溶接作業やシール作業を、搬送速度Ｖの変化に関わらず高精度に行うことができる。

また、上述した実施形態では、ロボットシステム１が、カメラ１１を用いて搬送速度Ｖを取得する場合を例示したが、他の手法で搬送速度Ｖを取得してもよい。この点について、図１０Ａおよび図１０Ｂを用いて説明する。

図１０Ａは、ロボットシステム１の変形例その１を示す模式図であり、図１０Ｂは、ロボットシステム１の変形例その２を示す模式図である。なお、図１０Ａおよび図１０Ｂでは、図１と共通する構成要素には同一の符号を付し、重複する説明については省略するか簡単な説明にとどめることとする。

図１０Ａに示すように、ロボットシステム１ａは、カメラ１１（図１参照）の代わりに搬送装置１０を駆動するモータなどのアクチュエータのエンコーダ１１ａを用いて搬送速度Ｖを取得する点で、図１に示したロボットシステム１とは異なる。

エンコーダ１１ａは、出力値をロボット制御装置３０へ出力し、ロボット制御装置３０の取得部３１ａ（図２参照）は、受け取った出力値から搬送速度Ｖを算出する。このように、搬送装置１０のエンコーダ１１ａを利用することで、ロボットシステム１ａのコストを低下させることができる。なお、エンコーダ１１ａ側で搬送速度Ｖを算出することとしてもよい。

なお、図１０Ａには、１台のロボット制御装置３０と、１台のロボット２０を例示した。しかしながら、これに限らず、エンコーダ１１ａの配下に複数台のロボット制御装置３０を接続し、各ロボット制御装置３０の配下に１台以上のロボット２０をそれぞれ接続することとしてもよい。

図１０Ｂに示すように、ロボットシステム１ｂは、エンコーダ１１ａと、ロボット制御装置３０との間に搬送速度算出装置２００を備える点で、図１０Ａに示したロボットシステム１ａとは異なる。

搬送速度算出装置２００は、エンコーダ１１ａから受け取った出力値から搬送速度Ｖを算出する。そして、算出した搬送速度Ｖをロボット制御装置３０へ出力する。このようにすることで、ロボット制御装置３０の処理負荷を低減することができる。

なお、図１０Ｂには、１台のロボット制御装置３０と、１台のロボット２０を例示した。しかしながら、これに限らず、搬送速度算出装置２００の配下に複数台のロボット制御装置３０を接続し、各ロボット制御装置３０の配下に１台以上のロボット２０をそれぞれ接続することとしてもよい。

なお、図１に示したロボットシステム１においても、カメラ１１の配下に、撮像データに基づいて搬送速度Ｖを算出する、カメラ１１とは独立した装置を接続し、かかる装置の配下に１台または複数台のロボット制御装置３０を接続することとしてもよい。

また、上述した実施形態では、ロボット２０を７軸のロボットとする例を示したが、ロボット２０を８軸以上のロボットとしてもよく、６軸以下のロボットとしてもよい。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施例に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１ ロボットシステム
１０ 搬送装置
１１ カメラ（取得部）
２０ ロボット
２１ 第１アーム
２２ 第２アーム
２３ 第３アーム
２４ 第４アーム
２５ 手首部
２５ａ 基端部
２５ｂ 先端部
３０ ロボット制御装置
３１ 制御部
３１ａ 取得部
３１ｂ 補正部
３１ｃ 動作制御部
３２ 記憶部
３２ａ 教示データ
Ａ０ 鉛直軸
Ａ１ 第１軸
Ａ２ 第２軸
Ａ３ 第３軸
Ａ４ 第４軸
Ａ５ 第５軸
Ａ６ 第６軸
Ｂ ベース部
ＥＥ エンドエフェクタ
Ｓ 旋回部
Ｗ ワーク
１００ 設置面
２００ 搬送速度算出装置

Claims (10)

1. ワークを搬送する搬送装置と、
   搬送中の前記ワークに対して作業を行うロボットと、
   前記ワークの搬送速度を取得する取得部と、
   前記ロボットの動作を制御するロボット制御装置と
   を備え、
   前記ロボット制御装置は、
   前記取得部によって取得された前記搬送速度に基づいて前記ロボットの動作速度を補正する補正部を備えること
   を特徴とするロボットシステム。
2. 前記ロボットは、
   前記作業として、前記ワークに対する相対速度を所定時間にわたって一定とする第１の作業を行うこと
   を特徴とする請求項１に記載のロボットシステム。
3. 前記ロボットは、
   前記第１の作業において、先端を前記ワークに接触させること
   を特徴とする請求項２に記載のロボットシステム。
4. 前記ロボットは、
   １つの前記ワークにおける複数の箇所に対して前記第１の作業を行うこと
   を特徴とする請求項２または３に記載のロボットシステム。
5. 搬送中の前記ワークを継続的に撮像するカメラ
   をさらに備え、
   前記ロボット制御装置は、
   前記カメラによる撮像結果に基づいて前記ワークの位置ずれおよび姿勢ずれを検出する検出部
   をさらに備え、
   前記補正部は、
   前記検出部によって検出された前記位置ずれおよび前記姿勢ずれに基づいて前記ワークに対する前記ロボットの動作を補正すること
   を特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のロボットシステム。
6. 前記ロボットは、
   前記搬送装置の搬送方向に沿って複数設置されること
   を特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載のロボットシステム。
7. 前記ロボットは、
   前記搬送方向について、各々の動作範囲が重複しないようにそれぞれ設置され、
   前記補正部は、
   各々の前記ロボットが、個々の前記動作範囲内で作業を完了するように、前記動作速度を補正すること
   を特徴とする請求項６に記載のロボットシステム。
8. 前記ワークが静止している状態で前記ロボットの動作を教示した教示データを記憶する記憶部
   をさらに備え、
   前記補正部は、
   前記搬送速度に基づいて前記教示データの再生速度を変化させることで前記ロボットの前記動作速度を補正すること
   を特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載のロボットシステム。
9. ワークの搬送速度を取得する取得部と、
   搬送中の前記ワークに対して作業を行うようにロボットの動作を制御する動作制御部と、
   前記取得部によって取得された前記搬送速度に基づいて前記ロボットの動作速度を補正する補正部と
   を備えることを特徴とするロボット制御装置。
10. 搬送装置によって搬送されるワークの搬送速度を取得する工程と、
    取得された前記搬送速度に基づき、搬送中の前記ワークに対して作業を行うロボットの動作速度を補正する工程と
    を含むことを特徴とする被加工物の製造方法。

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