JP2022015850A - ロボットシステム及びロボットの作業方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1及び図2を参照しつつ、本実施形態に係るロボットシステム1の構成の一例について説明する。
次に、図3を参照しつつ、ロボット9の構成の一例について説明する。
次に、図4~図7を参照しつつ、ロボットシステム1の具体的な適用例について説明する。
図4及び図5に、ロボット9がワークW1のハンドリング作業(例えば搬送、組立て、組付け、回転、姿勢の変更等)を行う場合の一例を示す。図4及び図5に示すように、ロボットシステム1の前方に例えば2つの作業テーブル57L,57Rが配置されており、各作業テーブル57L,57R上にはワークW1がそれぞれ配置されている。図4に示す例では、作業テーブル57Lに対応する作業エリアAr1では作業者Mがハンドリング作業を実行する一方で、作業テーブル57Rに対応する作業エリアAr2では例えば欠員等により作業者Mが不在となっている。あるいは、作業エリアAr2を自動化する、又は作業エリアAr2でロボットによるフォローを行う等でもよい。そこで、スカラアーム7の駆動によりロボット9を作業エリアAr2に移動させ、ロボット9がワークW1に対するハンドリング作業を実行する。この場合、レーザスキャナ17は作業エリアAr2内に作業者Mを含む人や物が侵入したか否かを検出する。そして、レーザスキャナ17により作業エリアAr2内への人や物の侵入が検出された場合には、スカラアーム7及びロボット9の動作が停止されるか、又は、ロボットシステム1の稼働モードが通常モードから人協働モードに変更される。「人協働モード」とは、前述のトルクセンサTs1~Ts6の検出結果に基づいて、ロボット9が例えば人や物に衝突したと判定された場合に、直ちにスカラアーム7及びロボット9の動作を停止させる機能が有効化されたモードである。「通常モード」では上記機能が無効化されている。
図6に、ロボット9が自動車のボディに対する艤装作業を行う場合の一例を示す。図6に示すように、ロボットシステム1は、自動車のボディBD(装備品を取り付ける対象としてのワークの一例)をロボット9の可動範囲を通過するように搬送するコンベア59を有する。コンベア59は、この例では左側から右側へ移動する方向に、ボディBDを停止させることなく連続的に搬送する。スカラアーム7は、コンベア59により搬送されるボディBDの移動にロボット9を追従させるように駆動する。ロボット9は、ボディBDと共に同じ方向及び同じ速度で移動しながら、各種の装備品であるワークW2,W3,W4をボディBDに取り付ける艤装作業を行う。
図7に、ロボット9がワークW5に対する塗装作業を行う場合の一例を示す。図7に示すように、ロボットシステム1は、塗装対象であるワークW5をロボット9の可動範囲を通過するように搬送するハンガーコンベア67をさらに有する。ワークW5は、例えばキャビネット等の箱体である。ハンガーコンベア67(コンベアの一例)は、レール69に沿ってワークW5を吊り下げたフック71を移動させることにより、例えば左側から右側へ移動する方向に、ワークW5を停止させることなく連続的に搬送する。スカラアーム7は、ハンガーコンベア67により搬送されるワークW5の移動にロボット9を追従させるように駆動する。ロボット9の先端には、エンドエフェクタとして塗装ガン73が取り付けられている。ロボット9は、ワークW5と共に同じ方向及び同じ速度で移動しながら、粉体塗料をワークW5に吹き付ける粉体塗装作業を行う。
次に、図8を参照しつつ、アームコントローラ29、ロボットコントローラ31、上位コントローラ33等の機能構成の一例について説明する。
以上説明したように、本実施形態のロボットシステム1は、床面Fに固定された支柱5と、支柱5により支持され、ワーク(ワークW1~W5、自動車のボディBDを含む)よりも上方の位置において少なくとも水平方向に移動可能なスカラアーム7と、スカラアーム7に設置され、ワークに所定の作業を実行するロボット9と、を有する。
なお、開示の実施形態は、上記に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。以下、そのような変形例について説明する。
上記実施形態では、ロボットシステム1が1つのコンベアを有する場合について説明したが、複数のコンベアを有する構成としてもよい。図9に、複数のコンベアを有するロボットシステム1の構成の一例を示す。図9に示すように、ロボットシステム1は、ワークW6をロボット9の可動範囲を通過するように搬送する2つのコンベア95,97を有する。コンベア95,97は、支柱5を前後方向に挟むように配置されている。図9に示す例では、コンベア97に対応する作業エリアAr8,Ar9では作業者Mがハンドリング作業を実行している。また、コンベア95に対応する作業エリアAr6,Ar7のうち、作業エリアAr6では作業者Mがハンドリング作業を実行する一方で、作業エリアAr7では例えば欠員等により作業者Mが不在となっている。あるいは、作業エリアAr7を自動化する、又は作業エリアAr7でロボットによるフォローを行う等でもよい。そこで、スカラアーム7の駆動によりロボット9を作業エリアAr7に移動させ、ロボット9がワークW6に対するハンドリング作業を実行する。
例えば、ロボット9の作業エリアを支柱5を囲むように四方に配置する構成としてもよい。図10に、この場合のロボットシステム1の構成の一例を示す。図10に示す例では、ロボットシステム1の前側、右側、後側、左側にそれぞれ2つずつ、作業テーブル99,100、作業テーブル101,102、作業テーブル103,104、作業テーブル105,106が配置されており、各作業テーブル99~106上にはワークW7がそれぞれ配置されている。図10に示す例では、作業テーブル99,101~106に対応する作業エリアでは作業者Mがハンドリング作業を実行する一方で、作業テーブル100に対応する作業エリアAr10では例えば欠員等により作業者Mが不在となっている。あるいは、作業エリアAr10を自動化する、又は作業エリアAr10でロボットによるフォローを行う等でもよい。そこで、スカラアーム7の駆動によりロボット9を作業エリアAr10に移動させ、ロボット9がワークW7に対するハンドリング作業を実行する。
上記実施形態では、ロボット9が各関節に有するトルクセンサTs1~Ts6により外力を検出するようにしたが、外力センサはこれに限定されるものではない。例えばトルクセンサの代わりに、ロボット9の各関節の少なくとも1つに力覚センサを設けてもよい。力覚センサは、例えば、X軸、Y軸、Z軸の各軸方向の力成分や、回転軸周りに作用するトルク成分を検出することにより、ロボット9が受ける外力を検出する。また例えば、ロボット9の表面等にひずみゲージを設けてもよい。これにより、各関節にトルクを検出する機能を有していないロボットに対しても本発明を適用できる。
次に、図11を参照しつつ、上位コントローラ33のハードウェア構成例について説明する。
5 支柱(支持部材)
7 スカラアーム(ベース部材)
9 ロボット
17 レーザスキャナ(侵入センサ)
23 第1アーム部
25 第2アーム部
27 ハンド(エンドエフェクタ)
59 コンベア
67 ハンガーコンベア
73 塗装ガン(エンドエフェクタ)
75 ホース
85 第1制御部
87 第2制御部
89 第3制御部
91 第4制御部
93 第5制御部
95 コンベア
97 コンベア
Ar1~2 作業エリア
Ar3 退避エリア
Ar4~10 作業エリア
BD 自動車のボディ(ワーク)
F 床面(設置面)
SAx1 回転軸
SAx2 回転軸
Ts1~6 トルクセンサ(外力センサ)
W1~W7 ワーク
Claims (11)
- 設置面に固定された支持部材と、
前記支持部材により支持され、ワークよりも上方の位置において少なくとも水平方向に移動可能なベース部材と、
前記ベース部材に設置され、前記ワークに所定の作業を実行するロボットと、
を有することを特徴とするロボットシステム。 - 前記ベース部材は、
立位姿勢の作業者よりも上方の位置において移動可能に支持されている
ことを特徴とする請求項1に記載のロボットシステム。 - 前記ベース部材は、
前記支持部材に対して鉛直方向に沿った軸周りに旋回可能に連結された、1又は複数のアーム部を有するアーム機構である
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のロボットシステム。 - 前記ロボットが前記所定の作業を行う場合には作業エリアに移動させ、前記ロボットが前記所定の作業を行わない場合には退避エリアに移動させるように、前記アーム機構を制御する第1制御部をさらに有する
ことを特徴とする請求項3に記載のロボットシステム。 - 前記ワークを前記ロボットの可動範囲を通過するように搬送する1又は複数のコンベアをさらに有する
ことを特徴とする請求項3又は4に記載のロボットシステム。 - 前記コンベアにより搬送される前記ワークに前記ロボットを追従させるように前記アーム機構を制御する第2制御部をさらに有する
ことを特徴とする請求項5に記載のロボットシステム。 - 前記ロボットに衝突による外力が作用したか否かを検出する外力センサと、
前記外力センサが前記外力を検出した場合に前記ベース部材及び前記ロボットを停止させる第3制御部と、をさらに有する
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載のロボットシステム。 - 前記ロボットの作業エリア内に作業者が侵入したか否かを検出する侵入センサと、
前記侵入センサにより前記作業者が侵入したと検出された場合に、前記ベース部材及び前記ロボットを停止させる、又は、前記第3制御部による停止機能を有効にする、第4制御部と、をさらに有する
ことを特徴とする請求項7に記載のロボットシステム。 - 前記ロボットの先端に取り付けられたエンドエフェクタを作業者が手作業で移動させた際の動作を教示位置として記録する第5制御部をさらに有する
ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載のロボットシステム。 - 前記ロボットの先端に取り付けられ、前記ワークに粉体塗料を吹き付ける塗装ガンと、
前記支持部材及び前記ベース部材に沿って配設され、前記塗装ガンに前記粉体塗料を送るためのホースと、をさらに有する
ことを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載のロボットシステム。 - 設置面に固定された支持部材により支持されたベース部材を、ワークよりも上方の位置において少なくとも水平方向に移動させることと、
前記ベース部材に設置されたロボットにより前記ワークに所定の作業を実行することと、
を有することを特徴とするロボットの作業方法。
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