JP2022025271A - 作業方法およびロボットシステム - Google Patents
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Abstract
【課題】スムーズな作業が可能な作業方法およびロボットシステムを提供する。【解決手段】ロボットと、助力装置を有する第1ハンドと、助力装置を有しない第2ハンドと、を有するロボットシステムが対象物に対して重量の増減を伴う作業を行う作業方法であって、前記第1ハンドを前記ロボットに接続し、前記助力装置による助力が与えられている状態で作業する助力作業状態と、前記第2ハンドを前記ロボットに接続し、前記助力装置による助力が与えられていない状態で作業を行う非助力作業状態と、を前記対象物の重量に応じて切り替える。【選択図】図1
Description
本発明は、作業方法およびロボットシステムに関する。
例えば、特許文献1には、ロボットが、バランサーアームの先端に装着されたハンド装置と接続した状態で対象物である荷役物を把持、搬送し、ハンド装置と切り離した状態で別の作業を行う荷役物搬送装置が記載されている。対象物の重量がロボット単体では搬送困難なほどに大きい場合には、バランサーアームからのアシストにより対象物の搬送をスムーズに行うことができる。
一方、対象物の重量がロボット単体でも搬送可能なほどに小さい場合には、バランサーアームによってロボットの駆動速度が制限されてしまい、対象物の搬送がかえってスムーズに行うことができなくなる。そのため、作業中に対象物の重量が変化する場合、特許文献1の荷役物搬送装置では、対象物の搬送をスムーズに行うことができない場合がある。
本発明の作業方法は、ロボットと、
助力装置を有する第1ハンドと、
助力装置を有しない第2ハンドと、を有するロボットシステムが対象物に対して重量の増減を伴う作業を行う作業方法であって、
前記第1ハンドを前記ロボットに接続し、前記助力装置による助力が与えられている状態で作業する助力作業状態と、前記第2ハンドを前記ロボットに接続し、前記助力装置による助力が与えられていない状態で作業を行う非助力作業状態と、を前記対象物の重量に応じて切り替える。
助力装置を有する第1ハンドと、
助力装置を有しない第2ハンドと、を有するロボットシステムが対象物に対して重量の増減を伴う作業を行う作業方法であって、
前記第1ハンドを前記ロボットに接続し、前記助力装置による助力が与えられている状態で作業する助力作業状態と、前記第2ハンドを前記ロボットに接続し、前記助力装置による助力が与えられていない状態で作業を行う非助力作業状態と、を前記対象物の重量に応じて切り替える。
本発明の作業方法は、ロボットと、
前記ロボットに接続して用いられるハンドと、
前記ロボットに助力を与える助力装置と、を有するロボットシステムが対象物に対して重量の増減を伴う作業を行う作業方法であって、
前記ロボットに前記助力装置からの助力が与えられている状態で作業する助力作業状態と、前記ロボットに前記助力装置からの助力が与えられていない状態で作業する非助力作業状態と、を前記対象物の重量に応じて切り替える。
前記ロボットに接続して用いられるハンドと、
前記ロボットに助力を与える助力装置と、を有するロボットシステムが対象物に対して重量の増減を伴う作業を行う作業方法であって、
前記ロボットに前記助力装置からの助力が与えられている状態で作業する助力作業状態と、前記ロボットに前記助力装置からの助力が与えられていない状態で作業する非助力作業状態と、を前記対象物の重量に応じて切り替える。
本発明のロボットシステムは、ロボットと、
助力装置を有する第1ハンドと、
助力装置を有しない第2ハンドと、
第1ハンドまたは前記第2ハンドを前記ロボットに接続した状態で、前記ロボットに対象物に対して重量の増減を伴う作業を行わせる制御装置と、を有し、
前記制御装置は、前記第1ハンドを前記ロボットに接続し、前記助力装置による助力が与えられている状態で作業する助力作業状態と、前記第2ハンドを前記ロボットに接続し、前記助力装置による助力が与えられていない状態で作業を行う非助力作業状態と、を前記対象物の重量に応じて切り替える。
助力装置を有する第1ハンドと、
助力装置を有しない第2ハンドと、
第1ハンドまたは前記第2ハンドを前記ロボットに接続した状態で、前記ロボットに対象物に対して重量の増減を伴う作業を行わせる制御装置と、を有し、
前記制御装置は、前記第1ハンドを前記ロボットに接続し、前記助力装置による助力が与えられている状態で作業する助力作業状態と、前記第2ハンドを前記ロボットに接続し、前記助力装置による助力が与えられていない状態で作業を行う非助力作業状態と、を前記対象物の重量に応じて切り替える。
以下、本発明の作業方法およびロボットシステムを添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態に係るロボットシステムの全体構成を示す斜視図である。図2は、第1ハンドおよび第2ハンドを示す斜視図である。図3および図4は、それぞれ、作業工程を示すフローチャートである。
図1は、本発明の第1実施形態に係るロボットシステムの全体構成を示す斜視図である。図2は、第1ハンドおよび第2ハンドを示す斜視図である。図3および図4は、それぞれ、作業工程を示すフローチャートである。
図1に示すロボットシステム1は、精密機器やこれを構成する部品の給材、除材、搬送および組立等の作業を行う。このようなロボットシステム1は、ロボット2と、複数のハンドを備えるハンド群5と、ロボット2の駆動を制御する制御装置6と、ハンド仮固定装置7と、を有する。そして、ロボットシステム1では、前記精密機器や前記部品等の作業対象物である対象物Qの重量に応じてハンド群5が有する複数のハンド、本実施形態では第1ハンド51および第2ハンド52から選択される1つのハンドをロボット2に装着した状態で作業が行われる。
図1に示すように、ロボット2は、駆動軸を6つ有する6軸ロボットである。ロボット2は、床や天井に固定されるベース21と、ベース21に回動自在に連結されたアーム22と、を有する。また、アーム22は、ベース21に回動自在に連結された第1アーム221と、第1アーム221に回動自在に連結された第2アーム222と、第2アーム222に回動自在に連結された第3アーム223と、第3アーム223に回動自在に連結された第4アーム224と、第4アーム224に回動自在に連結された第5アーム225と、第5アーム225に回動自在に連結された第6アーム226と、第6アーム226の先端側に設けられたハンド接続部227と、を有する。ハンド接続部227にはロボット2に実行させる作業に応じたハンドが、ハンド群5に含まれる複数のハンドから選択されて装着される。なお、ハンド接続部227は、例えば、オートツールチェンジャーのマスタープレートで構成されている。
また、ロボット2は、第6アーム226とハンド接続部227との間に配置された力検出センサー28を有する。力検出センサー28は、ハンド接続部227に接続されたハンドに加わる力を検出する。力検出センサー28の構成としては、特に限定されないが、例えば、水晶で構成された受圧体を有し、この受圧体が力を受けることにより生じる電荷の大きさに基づいて受けた力を検出する構成とすることができる。また、力検出センサー28の配置は、ハンドに加わる力を検出することができれば、特に限定されない。また、力検出センサー28は、省略してもよい。
また、ロボット2は、ベース21と第1アーム221との関節部に配置され、ベース21に対して第1アーム221を回動させる第1アーム回動機構231と、第1アーム221と第2アーム222との関節部に配置され、第1アーム221に対して第2アーム222を回動させる第2アーム回動機構232と、第2アーム222と第3アーム223との関節部に配置され、第2アーム222に対して第3アーム223を回動させる第3アーム回動機構233と、第3アーム223と第4アーム224との関節部に配置され、第3アーム223に対して第4アーム224を回動させる第4アーム回動機構234と、第4アーム224と第5アーム225との関節部に配置され、第4アーム224に対して第5アーム225を回動させる第5アーム回動機構235と、第5アーム225と第6アーム226との関節部に配置され、第5アーム225に対して第6アーム226を回動させる第6アーム回動機構236と、を有する。これら第1~第6アーム回動機構231~236には、例えば、駆動源としてのモーター、減速機、モーターの駆動を制御するコントローラー、アームの変位量(回動角)を検出するエンコーダー等が含まれている。
ハンド群5は、複数のハンドを有する。図1に示すように、本実施形態では、ハンド群5は、複数のハンドとして、第1ハンド51と、第2ハンド52と、を有する。第1ハンド51および第2ハンド52は、第1ハンド51に助力装置9が設けられているのに対して、第2ハンド52に助力装置9が設けられていないこと以外は、同様の構成である。
図2に示すように、第1ハンド51および第2ハンド52は、それぞれ、基部531と、基部531に移動自在に連結された一対の爪部532、533と、一対の爪部532、533を接近・離間させる爪部開閉機構535と、を有する。また、基部531には、ロボット2のハンド接続部227に接続されるロボット接続部534が設けられている。ロボット接続部534は、例えば、オートツールチェンジャーのツールプレートで構成されている。また、爪部開閉機構535には、例えば、駆動源としてのモーター、減速機、モーターの駆動を制御するコントローラー、爪部532、533の変位量(移動量)を検出するエンコーダー等が含まれている。また、第1ハンド51にだけ助力装置9の接続部91が接続されている。
このような第1ハンド51および第2ハンド52では、一対の爪部532、533を接近させて対象物Qを挟持することにより対象物Qをキャッチ(把持)することができ、一対の爪部532、533を離間させることにより、把持した対象物Qをリリース(離脱)することができる。ただし、第1ハンド51および第2ハンド52の構成は、それぞれ、特に限定されず、作業内容に適した如何なる構成であってもよい。例えば、第1ハンド51および第2ハンド52は、それぞれ、真空吸着、磁気吸着等、挟持以外の方法で対象物Qを把持する構成であってもよい。また、第1ハンド51および第2ハンド52の構成は、互いに異なっていてもよい。
ハンド群5は、上述の第1ハンド51および第2ハンド52に加えて、少なくとも1つのハンドを有していてもよい。この場合、第3ハンドとして、第1ハンド51および第2ハンド52と同じように対象物Qを把持するハンドを用いてもよいし、各種ツールを備え、ねじ回し、切断、バリ取り、仕上げ、溶着、検査、撮影等の把持以外の種々の作業を行うハンドを用いてもよい。
図1に示すように、第1ハンド51および第2ハンド52は、ロボット2に接続されないときは、ハンド仮固定装置7に仮固定される。このように、使用しないハンドをハンド仮固定装置7に仮固定することにより、ハンドの保管が容易となる。また、ハンドとロボット2との接続をスムーズに行うことができ、ロボット2へのハンドの着脱作業が容易となる。ただし、これに限定されず、ハンド仮固定装置7を省略して、使用しないハンドを所定位置に所定姿勢で置いてもよいし、位置も姿勢も決めずに乱雑に置いてもよい。
次に、第2ハンド52には設けられず、第1ハンド51にだけ設けられた助力装置9について説明する。助力装置9は、第1ハンド51を吊り上げて支えることにより、ロボット2に助力を与え、ロボット2による対象物Qの搬送をアシストする装置である。助力装置9としては、特に限定されないが、本実施形態では、図1および図2に示すように、一端部が第1ハンド51に接続されたチェーン91と、天井に設置され、アーム22の動きと連動してチェーン91を巻き上げる、もしくは送り出す巻上装置92と、を有する。
このような助力装置9によれば、第1ハンド51を装着したロボット2が対象物Qを把持して搬送する際に、巻上装置92でチェーン91を巻き上げて第1ハンド51を支えることにより、対象物Qからロボット2に伝わる荷重を減少させる、好ましくはゼロにすることができる。これにより、ロボット2によって対象物Qをスムーズに搬送することができる。また、ロボット2によって、当該ロボット2が搬送可能な重量以上の対象物Qを搬送することができる。言い換えると、可搬能力(搬送可能重量)の小さなロボット2を使用して、より重い対象物Qの搬送が可能となる。
ただし、助力装置9としては、上述した機能を発揮することができれば、特に限定されない。例えば、巻上装置92は、天井に設置されたレール等に沿って移動自在となっており、アーム22の動きに合わせて自動的に或いはアーム22に引っ張られるようにして移動する構成であってもよい。これにより、作業中、第1ハンド51をほぼ真上から支持し続けることができるため、より効率的にロボット2に助力を与えることができる。
制御装置6は、例えば、図示しないホストコンピューターからの指令に基づいて第1~第6アーム回動機構231~236、爪部開閉機構535および巻上装置92の駆動をそれぞれ独立して制御する。
このような制御装置6は、例えば、コンピューターから構成され、情報を処理するプロセッサー(CPU)と、プロセッサーに通信可能に接続されたメモリーと、外部インターフェースと、を有する。また、メモリーにはプロセッサーにより実行可能な各種プログラムが保存され、プロセッサーは、メモリーに記憶された各種プログラム等を読み込んで実行することができる。
以上、ロボットシステム1の構成について簡単に説明した。次に、ロボットシステム1を用いた作業方法について説明する。制御装置6は、第1ハンド51をロボット2に接続し、助力装置9による助力が与えられている状態で作業する助力作業状態と、第2ハンド52をロボット2に接続し、助力装置9による助力が与えられていない状態で作業を行う非助力作業状態と、を対象物Qの重量に応じて切り替える。
以下、図3に示すように、ロボット2が対象物Qを作業スペースPまで搬送する第1搬送工程S1と、ロボット2が作業スペースPにおいて対象物Qに対して重量の増減を伴う作業を行う作業工程S2と、ロボット2が作業工程S2を終えた対象物Qを作業スペースPの外に搬送する第2搬送工程S3と、を行ってプロジェクターPROを組み立てる例について説明する。この例ではプロジェクターPROを組み立てるため、作業工程S2では、対象物Qに対して重量の増加を伴う作業が行われる。
第1搬送工程S1では、作業スペースPにプロジェクターPROの部品である対象物Qおよびその他複数の部品Rを搬送する。なお、プロジェクターPROの部品としては、例えば、光を出射する光源装置、光を赤色、緑色および青色に分離する色分離光学装置、各色用の液晶パネルを備え、各色の光束を画像信号に応じて変調する空間光変調装置、空間光変調装置で変調された各色の光束を合成して映像光を生成するプリズム、プリズムにより生成された映像光を所望の拡大率で拡大して投射する投射レンズ、冷却用ファン、これら各部品を収容し、筐体と蓋体とからなるパッケージ等が挙げられる。以下では、説明の便宜上、筐体を対象物Qとし、その他の部品を部品Rとする。
本実施形態では、対象物Qおよび各部品Rは、ロボット2が搬送可能な定格重量内の重量である。そのため、第1搬送工程S1では、ステップS11として、制御装置6の制御によって、まず、ロボット2のハンド接続部227をハンド仮固定装置7に仮固定されている第2ハンド52のロボット接続部534に接続し、ロボット2に助力装置9のない第2ハンド52を装着する。次に、ステップS12として、制御装置6の制御によって、作業スペースP外に配置された対象物Qおよび各部品Rを第2ハンド52で把持し、アーム22を動かして作業スペースP内に搬送する。つまり、本作業は、非助力作業状態で行われる。
対象物Qおよび各部品Rは、定格内重量であるため、助力装置9から助力を与えられなくてもロボット2だけで搬送可能である。したがって、第1搬送工程S1では、ロボット2に装着するハンドとして助力装置9のない第2ハンド52を選択し、非助力作業状態とすることにより、対象物Qおよび各部品Rの搬送速度が向上し、当該工程にかかる時間を短縮することができる。
作業工程S2では、作業スペースP内に搬送された対象物Qに各部品Rを実装してプロジェクターPROを組み立てる。具体的には、対象物Qである筐体の所定箇所に、部品Rである光源装置、色分離光学装置、空間光変調装置、プリズム、投射レンズ、冷却用ファン等を順番に実装し、最後に、蓋体で封止することによりプロジェクターPROが組み立てられる。本工程でも、定格内重量の各部品Rを把持、前記所定箇所への搬送、実装が行われるため、第1搬送工程S1に引き続いて第2ハンド52がそのまま用いられる。つまり、本作業は、非助力作業状態で行われる。
このような作業工程S2では、ステップS21として、制御装置6の制御によって、第2ハンド52で各部品Rを順に把持し、対象物Qである筐体の所定箇所に実装し、プロジェクターPROを組み立てる。なお、作業工程S2の途中で、第2ハンド52では困難な作業を行う必要がある場合には、その都度、第2ハンド52がツールを把持して前記作業を行ってもよい。また、例えば、ハンド群5が第1、第2ハンド51、52の他に前記作業に適した第3ハンドを有する場合には、ロボット2に装着するハンドを第2ハンド52から第3ハンドに切り替えて、第3ハンドによって前記作業を行ってもよい。
本実施形態では、作業工程S2で得られたプロジェクターPROは、ロボット2が搬送可能な定格重量外の重量である。そのため、ロボット2単体ではプロジェクターPROの搬送が困難である。そこで、第2搬送工程S3では、ステップS31として、制御装置6の制御によって、まず、ロボット2から第2ハンド52を切り離し、ロボット2に第1ハンド51を装着する。次に、ステップS32として、制御装置6の制御によって、作業スペースP内に配置されたプロジェクターPROを第1ハンド51で把持し、助力装置9による助力を与えた状態でアーム22を動かして作業スペースP外に搬送する。つまり、本作業は、助力作業状態で行われる。これにより、プロジェクターPROの搬送が可能となると共に、その搬送をスムーズに行うことができる。
次に、上述した例とは反対に、対象物Qを含むプロジェクターPROを分解する作業方法について説明する。本作業は、図4に示すように、ロボット2がプロジェクターPROを作業スペースPまで搬送する第1搬送工程S4と、ロボット2が作業スペースPにおいてプロジェクターPROに対して重量の増減を伴う作業を行う作業工程S5と、ロボット2が作業工程S5を終えた対象物Qを作業スペースPの外に搬送する第2搬送工程S6と、を行ってプロジェクターPROを分解する。この例ではプロジェクターPROを分解するため、作業工程S2では、対象物Qに対して重量の減少を伴う作業が行われる。
第1搬送工程S4では、作業スペースPにプロジェクターPROを搬送する。本実施形態では、プロジェクターPROは、定格外重量である。そのため、ロボット2単体ではプロジェクターPROの搬送が困難である。そこで、第1搬送工程S4では、ステップS41として、制御装置6の制御によって、まず、ロボット2に第1ハンド51を装着する。次に、ステップS42として、制御装置6の制御によって、作業スペースP外に配置されたプロジェクターPROを第1ハンド51で把持し、助力装置9による助力を与えた状態でアーム22を動かして作業スペースP内に搬送する。つまり、本作業は、助力作業状態で行われる。これにより、プロジェクターPROの搬送が可能となると共に、その搬送をスムーズに行うことができる。
作業工程S5では、作業スペースP内に搬送されたプロジェクターPROを分解し、対象物Qおよび各部品Rが筐体から取り除かれ、かつ、それぞれがばらばらになった状態とする。本工程では、対象物Qおよび各部品Rを把持し、筐体から取り除く作業が行われる。対象物Qおよび各部品Rは、それぞれ、定格内重量であるため、本工程は、ロボット2単体で行うことができる。そのため、作業工程S5では、ステップS51として、制御装置6の制御によって、まず、ロボット2から第1ハンド51を切り離し、ロボット2に第2ハンド52を装着する。次に、ステップS52として、制御装置6の制御によって、第2ハンド52を用いてプロジェクターPROを分解し、対象物Qおよび各部品Rがばらばらになった状態とする。つまり、本作業は、非助力作業状態で行われる。このように、定格内重量である対象物Qおよび各部品Rに対して助力装置9のない第2ハンド52を用いて作業を行うことにより、当該作業の作業速度が向上し、当該工程にかかる時間を短縮することができる。
第2搬送工程S6では、対象物Qおよび各部品Rを作業スペースP外に搬送する。前述したように、対象物Qおよび各部品Rは、それぞれ、定格内重量である。そのため、本工程でも、作業工程S5に引き続いて第2ハンド52がそのまま用いられる。つまり、本作業は、非助力作業状態で行われる。
このような第2搬送工程S6では、ステップS61として、制御装置6の制御によって、第2ハンド52で対象物Qおよび各部品Rを順に把持し、アーム22を動かすことによって作業スペースP外に搬送する。このように、ロボット2に装着するハンドとして助力装置9のない第2ハンド52を選択することにより、対象物Qおよび各部品Rの搬送速度が向上し、当該工程にかかる時間を短縮することができる。
以上の組立作業および分解作業のように、助力作業状態と非助力作業状態とを対象物Qの重量に応じて切り替えることにより、必要な場合は助力装置9からのアシストを受けて対象物Qをより確実に搬送し、必要ない場合は助力装置9からのアシストを受けずに対象物Qをより迅速に搬送することができる。そのため、本作業方法によれば、対象物Qの搬送をスムーズに行うことができる。特に、上述した作業方法のように、作業工程S2において対象物Qに対して重量の増加を伴う作業を行い、作業工程S2の前では対象物Qが定格内重量であったのが、作業工程S2の後では、対象物Qを含むプロジェクターPROが定格外重量となる。このように、第1搬送工程S1および第2搬送工程S3の一方において定格内重量の対象物Qを搬送し、他方において定格外重量の対象物Qを搬送する必要がある場合に、助力作業状態と非助力作業状態とを切り替えることができれば、本作業方法の上記メリットを特に享受することができる。
特に、本実施形態では、ロボット2が力検出センサー28を有する。そのため、力検出センサー28に加わる力を制御装置6にフィードバックすることにより、例えば、ロボット2と第1ハンド51または第2ハンド52との接続を失敗頻度が少なく、かつ短時間で行うことができる。また、ロボット2に第1ハンド51が装着され、第1ハンド51で定格外重量の対象物Qを把持している際に、力検出センサー28に加わる力が小さくなるように、好ましくはゼロとなるように巻上装置92の駆動を制御することにより、定格外重量の対象物Qの搬送をより確実にかつスムーズに行うことができる。また、対象物Qを把持して持ち上げる際に、力検出センサー28に加わる力から対象物Qの重量を把握し、適切なハンドに切り替えることができる。
以上、ロボットシステム1およびこのロボットシステム1を用いた作業方法について説明した。このようなロボットシステム1は、前述したように、ロボット2と、助力装置9を有する第1ハンド51と、助力装置9を有しない第2ハンド52と、第1ハンド51または第2ハンド52をロボット2に接続した状態で、ロボット2に対象物Qに対して重量の増減を伴う作業を行わせる制御装置6と、を有する。制御装置6は、第1ハンド51をロボット2に接続し、助力装置9による助力が与えられている状態で作業する助力作業状態と、第2ハンド52をロボット2に接続し、助力装置9による助力が与えられていない状態で作業を行う非助力作業状態と、を対象物Qの重量に応じて切り替える。このようなシステムによれば、必要な場合は助力装置9からのアシストを受けて対象物Qをより確実に搬送し、必要ない場合は助力装置9からのアシストを受けずに対象物Qをより迅速に搬送することができる。そのため、本作業をスムーズに行うことができる。
また、前述したように、ロボット2は、ロボット2に加わる力を検出する力検出センサー28を有する。そのため、力検出センサー28に加わる力を制御装置6にフィードバックすることにより、例えば、ロボット2と第1ハンド51または第2ハンド52との接続を失敗頻度が少なく、かつ短時間で行うことができる。また、ロボット2に第1ハンド51が装着され、第1ハンド51で定格外重量の対象物Qを把持している際に、力検出センサー28に加わる力が小さくなるように巻上装置92の駆動を制御することにより、定格外重量の対象物Qの搬送をより確実にかつスムーズに行うことができる。また、対象物Qを把持して持ち上げる際に、力検出センサー28に加わる力から対象物Qの重量を把握して、適切なハンドに切り替えることができる。
また、前述したように、ロボット2と、助力装置9を有する第1ハンド51と、助力装置9を有しない第2ハンド52と、を有するロボットシステム1が対象物Qに対して重量の増減を伴う作業を行う作業方法は、第1ハンド51をロボット2に接続し、助力装置9による助力が与えられている状態で作業する助力作業状態と、第2ハンド52をロボット2に接続し、助力装置9による助力が与えられていない状態で作業を行う非助力作業状態と、を対象物Qの重量に応じて切り替える。このような方法によれば、必要な場合は助力装置9からのアシストを受けて対象物Qをより確実に搬送し、必要ない場合は助力装置9からのアシストを受けずに対象物Qをより迅速に搬送することができる。そのため、本作業をスムーズに行うことができる。
また、前述したように、作業方法は、ロボット2が対象物Qを作業スペースPまで搬送する第1搬送工程S1、S4と、ロボット2が作業スペースPにおいて対象物Qに対して重量の増減を伴う作業を行う作業工程S2、S5と、ロボット2が作業工程S2、S5を終えた対象物Qを作業スペースPの外に搬送する第2搬送工程S3、S6と、を有し、第1搬送工程S1、S4および第2搬送工程S3、S6において、助力作業状態と非助力作業状態とを対象物Qの重量に応じて切り替える。このような方法によれば、必要な場合は助力装置9からのアシストを受けて対象物Qをより確実に搬送し、必要ない場合は助力装置9からのアシストを受けずに対象物Qをより迅速に搬送することができる。そのため、本作業をスムーズに行うことができる。
また、前述したように、作業工程S2において対象物Qの重量が増加する場合、非助力作業状態で第1搬送工程S1を行い、助力作業状態で第2搬送工程S3を行う。反対に、作業工程S5において対象物Qの重量が減少する場合、助力作業状態で第1搬送工程S4を行い、非助力作業状態で第2搬送工程S6を行う。このような方法によれば、本作業をスムーズに行うことができる。
<第2実施形態>
図5は、本発明の第2実施形態に係るロボットシステムの全体構成を示す斜視図である。図6および図7は、それぞれ、作業工程を示すフローチャートである。図8ないし図12は、それぞれ、切替機構の一例を示す図である。
図5は、本発明の第2実施形態に係るロボットシステムの全体構成を示す斜視図である。図6および図7は、それぞれ、作業工程を示すフローチャートである。図8ないし図12は、それぞれ、切替機構の一例を示す図である。
本実施形態に係るロボットシステム1は、第2ハンド52が省略され、助力装置9を有する第1ハンド51を用いて第1搬送工程S1、S4および第2搬送工程S3、S6を行うことと、助力装置9の構成が異なること以外は、前述した第1実施形態のロボットシステム1と同様である。そのため、以下の説明では、第2実施形態のロボットシステム1に関し、前述した第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図5ないし図12では、前述した実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。
図5に示すように、本実施形態のロボットシステム1では、ロボット2にハンドとしての助力装置9を有する第1ハンド51が装着されている。また、助力装置9は、一端部が第1ハンド51に接続されたチェーン91と、天井に設置され、アーム22の動きと連動してチェーン91を巻き上げる巻上装置92と、第1ハンド51を介してロボット2に助力を与える接続状態と、ロボット2に助力を与えない切断状態と、を切り替える切替機構93と、を有する。なお、接続状態と切断状態との切り替えは、制御装置6により行われる。
次に、ロボットシステム1を用いた作業方法について説明する。制御装置6は、第1ハンド51を介してロボット2に助力を与える接続状態と、ロボット2に助力を与えない切断状態と、を対象物Qの重量に応じて切り替える。以下、前述した第1実施形態と同様に、図6に示すように、ロボット2が対象物Qを作業スペースPまで搬送する第1搬送工程S1と、ロボット2が作業スペースPにおいて対象物Qに対して重量の増減を伴う作業を行う作業工程S2と、ロボット2が作業工程S2を終えた対象物Qを作業スペースPの外に搬送する第2搬送工程S3と、を行ってプロジェクターPROを組み立てる例について説明する。この例ではプロジェクターPROを組み立てるため、作業工程S2では、対象物Qに対して重量の増加を伴う作業が行われる。
第1搬送工程S1では、作業スペースPにプロジェクターPROの部品である対象物Qおよびその他複数の部品Rを搬送する。対象物Qおよび各部品Rは、ロボット2が搬送可能な定格重量内の重量である。そのため、第1搬送工程S1では、ステップS101として、制御装置6の制御によって、まず、助力装置9を切断状態とする。助力装置9を切断状態とすると、巻上装置92は固定され、切替機構93もしくはそれ以降のチェーン91の長さがロボット2の動作に合わせて可変する。
次に、ステップS102として、制御装置6の制御によって、作業スペースP外に配置された対象物Qおよび各部品Rを第1ハンド51で把持し、アーム22を動かして作業スペースP内に搬送する。つまり、本作業は、非助力作業状態で行われる。対象物Qおよび各部品Rは、定格内重量であるため、助力装置9から助力を与えられなくてもロボット2だけで搬送可能である。したがって、第1搬送工程S1では、助力装置9を切断状態とすることにより、対象物Qおよび各部品Rの搬送速度が向上し、当該工程にかかる時間を短縮することができる。
作業工程S2では、ステップS201として、制御装置6の制御によって、第1ハンド51で各部品Rを順に把持し、対象物Qである筐体の所定箇所に実装し、プロジェクターPROを組み立てる。
作業工程S2で得られたプロジェクターPROは、ロボット2が搬送可能な定格重量外の重量である。そのため、ロボット2単体ではプロジェクターPROの搬送が困難である。そこで、第2搬送工程S3では、ステップS301として、制御装置6の制御によって、まず、助力装置9を接続状態とする。助力装置9を接続状態とすると、接続機構93およびそれ以降のチェーン91の長さが固定され、ロボット2の動作に合わせて巻上装置92がチェーン91を巻上げるもしくは送り出す操作を実行する。
なお、例えば、切替機構93の伸張度合いが大きい場合、特に、切替機構93が伸びきっている場合には、助力装置9を接続状態とする前に、切替機構93の伸張度合いが小さくなるように、巻上装置92がチェーン91を送り出してもよい。これにより、接続状態のときのチェーン91の巻上可能長さを長くすることができる。また、再び、接続状態から切断状態に切り替えたときに、切替機構93が十分に伸張することができ、ロボット2の動きを阻害し難くなる。
次に、ステップS302として、制御装置6の制御によって、作業スペースP内に配置されたプロジェクターPROを第1ハンド51で把持し、助力装置9による助力を与えた状態でアーム22を動かして作業スペースP外に搬送する。つまり、本作業は、助力作業状態で行われる。これにより、プロジェクターPROの搬送が可能となると共に、その搬送をスムーズに行うことができる。
次に、上述した例とは反対に、対象物Qを含むプロジェクターPROを分解する作業方法について説明する。本作業は、図7に示すように、ロボット2がプロジェクターPROを作業スペースPまで搬送する第1搬送工程S4と、ロボット2が作業スペースPにおいてプロジェクターPROに対して重量の増減を伴う作業を行う作業工程S5と、ロボット2が作業工程S5を終えた対象物Qを作業スペースPの外に搬送する第2搬送工程S6と、を行ってプロジェクターPROを分解する。この例ではプロジェクターPROを分解するため、作業工程S2では、対象物Qに対して重量の減少を伴う作業が行われる。
第1搬送工程S4では、作業スペースPにプロジェクターPROを搬送する。プロジェクターPROは、定格外重量である。そのため、ロボット2単体ではプロジェクターPROの搬送が困難である。そこで、第1搬送工程S4では、ステップS401として、制御装置6の制御によって、まず、助力装置9を接続状態とする。助力装置9を接続状態とすると、接続機構93およびそれ以降のチェーン91の長さが固定され、ロボット2の動作に合わせて巻上装置92がチェーン91を巻上げるもしくは送り出す操作を実行する。
なお、例えば、切替機構93の伸張度合いが大きい場合、特に、切替機構93が伸びきっている場合には、助力装置9を接続状態とする前に、切替機構93の伸張度合いが小さくなるように、巻上装置92がチェーン91を送り出してもよい。これにより、接続状態のときのチェーン91の巻上可能長さを長くすることができる。また、再び、接続状態から切断状態に切り替えたときに、切替機構93が十分に伸張することができ、ロボット2の動きを阻害し難くなる。
次に、ステップS402として、制御装置6の制御によって、作業スペースP外に配置されたプロジェクターPROを第1ハンド51で把持し、助力装置9による助力を与えた状態でアーム22を動かして作業スペースP内に搬送する。つまり、本作業は、助力作業状態で行われる。これにより、プロジェクターPROの搬送が可能となると共に、その搬送をスムーズに行うことができる。
作業工程S5では、作業スペースP内に搬送されたプロジェクターPROを分解し、対象物Qおよび各部品Rが筐体から取り除かれ、かつ、それぞれがばらばらになった状態とする。対象物Qおよび各部品Rは、それぞれ、定格内重量である。そのため、助力装置9から助力を与えられなくてもロボット2だけで作業可能である。そのため、作業工程S5では、ステップS501として、制御装置6の制御によって、まず、助力装置9を切断状態とする。助力装置9を切断状態とすると、巻上装置92は固定され、切替機構93もしくはそれ以降のチェーン91の長さがロボット2の動作に合わせて可変する。
次に、ステップS502として、制御装置6の制御によって、第1ハンド51を用いてプロジェクターPROを分解し、対象物Qおよび各部品Rがばらばらになった状態とする。つまり、本作業は、非助力作業状態で行われる。このように、助力装置9を切断状態とすることにより、分解の作業速度が向上し、当該工程にかかる時間を短縮することができる。
第2搬送工程S6では、対象物Qおよび各部品Rを作業スペースP外に搬送する。対象物Qおよび各部品Rは、それぞれ、定格内重量である。そのため、本工程でも、作業工程S5に引き続いて助力装置9を切断状態としたままとする。第2搬送工程S6では、ステップS601として、制御装置6の制御によって、第1ハンド51で対象物Qおよび各部品Rを順に把持し、アーム22を動かすことによって作業スペースP外に搬送する。つまり、本作業は、非助力作業状態で行われる。このように、助力装置9を切断状態とすることにより、搬送速度が向上し、当該工程にかかる時間を短縮することができる。
以上の組立作業および分解作業のように、助力装置9の接続状態と切断状態とを対象物Qの重量に応じて切り替えることにより、必要な場合は助力装置9からのアシストを受けて対象物Qをより確実に搬送し、必要ない場合は助力装置9からのアシストを受けずに対象物Qをより迅速に搬送することができる。そのため、本作業方法によれば、対象物Qの搬送をスムーズに行うことができる。特に、上述した作業方法のように、作業工程S2において対象物Qに対して重量の変化を伴う作業を行い、作業工程S2の前では対象物Qが定格内重量であったのが、作業工程S2の後では、対象物Qを含むプロジェクターPROが定格外重量となる。または、作業工程S5の前では対象物Qが定格外重量であったのが、作業工程S5の後では、対象物Qを含むプロジェクターPROが定格内重量となる。このように、第1搬送工程S1、S4および第2搬送工程S3、S6の一方において定格内重量の対象物Qを搬送し、他方において定格外重量の対象物Qを搬送する必要がある場合に、助力装置9の接続状態と切断状態とを切り替えることができれば、本作業方法の上記メリットを特に享受することができる。
なお、切替機構93としては、接続状態と切断状態とを切り替えることができれば、特に限定されない。例えば、図8および図9に示すように、切替機構93は、両端が塞がれたチューブ931と、チューブ931の外周に設けられた複数のリング932と、チューブ931内に空気を印加する印加部933と、を有する。このような切替機構93は、チェーン91の途中に配置されている。
このような構成では、図8に示すように、印加部933からチューブ931内に空気を印加しなければ、チューブ931が柔軟で伸縮可能となる。この状態では、巻上装置92がチェーン91を巻き上げても、チューブ931が伸縮することによりその力が吸収され、第1ハンド51に伝達されず、第1ハンド51を支持することができない。一方、図9に示すように、チューブ931内に空気を印加すると、チューブ931が膨張することにより長手方向に収縮し、硬くなる。この状態では、巻上装置92がチェーン91を巻き上げれば、硬質なチューブ931を介してその力が第1ハンド51に伝わり、第1ハンド51を支持することができる。
そのため、印加部933からチューブ931内に空気を印加しないことにより、ロボット2に助力を与えない切断状態とすることができ、印加部933からチューブ931内に空気を印加することにより、ロボット2に助力を与える接続状態とすることができる。
また、別の例として、図10および図11に示すように、切替機構93は、シリンダー934と、シリンダー934に対して上下方向に変位可能なピストン935と、ピストン935を上側に付勢する引っ張りバネ936と、シリンダー934内の空間9340に空気を印加する印加部937と、を有する。このような切替機構93は、チェーン91の途中に配置され、ピストン935の上端部と、シリンダー934の下端部とがチェーン91に接続されている。
このような構成では、図10に示すように、印加部937から空間9340内に空気を印加しなければ、引っ張りバネ936が伸縮可能となる。この状態では、巻上装置92がチェーン91を巻き上げても、引っ張りバネ936が伸縮することによりその力が吸収され、第1ハンド51に伝達されず、第1ハンド51を支持することができない。一方、図11に示すように、空間9340内に空気を印加すると、引っ張りバネ936の付勢力に抗してピストン935がシリンダー934の下端まで移動し、その状態が保持される。この状態では、巻上装置92がチェーン91を巻き上げれば、ピストン935およびシリンダー934を介してその力が第1ハンド51に伝わり、第1ハンド51を支持することができる。
そのため、印加部937から空間9340内に空気を印加しないことにより、ロボット2に助力を与えない切断状態とすることができ、印加部937から空間9340内に空気を印加することにより、ロボット2に助力を与える接続状態とすることができる。
また、別の例として、図12に示すように、切替機構93は、ケース938と、ケース938内に収容され、外力により変形し、その一部がケース938外に引き出されるゼンマイバネ939と、ゼンマイバネ939の変形を許容または阻止するロック機構930と、を有する。このような切替機構93は、チェーン91の途中に配置され、ケース938の上端部と、ゼンマイバネ939の一端部と、がチェーン91に接続されている。
このような構成では、ロック機構930によってゼンマイバネ939の変形を許容すれば、巻上装置92がチェーン91を巻き上げても、ゼンマイバネ939の変形によりその力が吸収され、第1ハンド51に伝達されず、第1ハンド51を支持することができない。一方、ロック機構930によってゼンマイバネ939の変形を阻止すれば、巻上装置92がチェーン91を巻き上げれば、ケース938およびゼンマイバネ939を介してその力が第1ハンド51に伝わり、第1ハンド51を支持することができる。
そのため、ロック機構930によってゼンマイバネ939の変形を許容することにより、ロボット2に助力を与えない切断状態とすることができ、ロック機構930によってゼンマイバネ939の変形を阻止することにより、ロボット2に助力を与える接続状態とすることができる。
以上のように、本実施形態の作業方法は、ロボット2と、ロボット2に接続して用いられるハンドである第1ハンド51と、ロボット2に助力を与える助力装置9と、を有するロボットシステム1が対象物Qに対して重量の増減を伴う作業を行う作業方法であって、ロボット2に助力装置9からの助力が与えられている状態で作業する助力作業状態と、ロボット2に助力装置9からの助力が与えられていない状態で作業する非助力作業状態と、を対象物Qの重量に応じて切り替える。このような方法によれば、必要な場合は助力装置9からのアシストを受けて対象物Qをより確実に搬送し、必要ない場合は助力装置9からのアシストを受けずに対象物Qをより迅速に搬送することができる。そのため、本作業をスムーズに行うことができる。
また、前述したように、作業方法は、ロボット2が対象物Qを作業スペースPまで搬送する第1搬送工程S1、S4と、ロボット2が作業スペースPにおいて対象物Qに対して重量の増減を伴う作業を行う作業工程S2、S5と、ロボット2が作業工程S2、S5を終えた対象物Qを作業スペースPの外に搬送する第2搬送工程S3、S6と、を有し、第1搬送工程S1、S4および第2搬送工程S3、S6において、助力作業状態と非助力作業状態とを対象物Qの重量に応じて切り替える。このような方法によれば、必要な場合は助力装置9からのアシストを受けて対象物Qをより確実に搬送し、必要ない場合は助力装置9からのアシストを受けずに対象物Qをより迅速に搬送することができる。そのため、本作業をスムーズに行うことができる。
また、前述したように、作業工程S2において対象物Qの重量が増加する場合、非助力作業状態で第1搬送工程S1を行い、助力作業状態で第2搬送工程S3を行う。反対に、作業工程S5において対象物Qの重量が減少する場合、助力作業状態で第1搬送工程S4を行い、非助力作業状態で第2搬送工程S6を行う。このような方法によれば、本作業をスムーズに行うことができる。
このような第2実施形態によっても、前述した第1実施形態と同様の効果を発揮することができる。
<第3実施形態>
図13は、本発明の第3実施形態に係るロボットを示す斜視図である。
図13は、本発明の第3実施形態に係るロボットを示す斜視図である。
本実施形態に係るロボットシステム1は、ロボット2が無人搬送車8に配置されていること以外は、前述した第1実施形態のロボットシステム1と同様である。そのため、以下の説明では、第3実施形態のロボットシステム1に関し、前述した第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図13では、前述した実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。
図13に示すように、本実施形態のロボットシステム1では、ロボット2が無人搬送車8に配置されている。そのため、ロボット2は、様々な場所に移動することができ、その作業範囲が格段に広くなる。例えば、対象物Qを把持したまま無人搬送車8が走行することにより、対象物Qをより遠方から作業スペースPに搬送でき、反対に、対象物Qを作業スペースPからより遠方に搬送することができる。このような無人搬送車8としては、特に限定されず、例えば、AMR(Autonomous Mobile Robot)、AGV(Automatic Guided Vehicle)等を用いることができる。
このような第3実施形態によっても、前述した第1実施形態と同様の効果を発揮することができる。
以上、本発明の作業方法およびロボットシステムを図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、各実施形態を適宜組み合わせてもよい。
1…ロボットシステム、2…ロボット、5…ハンド群、6…制御装置、7…ハンド仮固定装置、8…無人搬送車、9…助力装置、21…ベース、22…アーム、28…力検出センサー、51…第1ハンド、52…第2ハンド、91…チェーン、92…巻上装置、93…切替機構、PRO…プロジェクター、221…第1アーム、222…第2アーム、223…第3アーム、224…第4アーム、225…第5アーム、226…第6アーム、227…ハンド接続部、231…第1アーム回動機構、232…第2アーム回動機構、233…第3アーム回動機構、234…第4アーム回動機構、235…第5アーム回動機構、236…第6アーム回動機構、531…基部、532、533…爪部、534…ロボット接続部、535…爪部開閉機構、930…ロック機構、931…チューブ、932…リング、933…印加部、934…シリンダー、935…ピストン、936…引っ張りバネ、937…印加部、938…ケース、939…ゼンマイバネ、9340…空間、P…作業スペース、Q…対象物、R…部品、S1…第1搬送工程、S11、S12、S101、S102…ステップ、S2…作業工程、S21、S201…ステップ、S3…第2搬送工程、S31、S32、S301、S302…ステップ、S4…第1搬送工程、S41、S42、S401、S402…ステップ、S5…作業工程、S51、S52、S501、S502…ステップ、S6…第2搬送工程、S61、S601…ステップ
Claims (11)
- ロボットと、
助力装置を有する第1ハンドと、
助力装置を有しない第2ハンドと、を有するロボットシステムが対象物に対して重量の増減を伴う作業を行う作業方法であって、
前記第1ハンドを前記ロボットに接続し、前記助力装置による助力が与えられている状態で作業する助力作業状態と、前記第2ハンドを前記ロボットに接続し、前記助力装置による助力が与えられていない状態で作業を行う非助力作業状態と、を前記対象物の重量に応じて切り替えることを特徴とする作業方法。 - 前記ロボットが前記対象物を作業スペースまで搬送する第1搬送工程と、
前記ロボットが前記作業スペースにおいて前記対象物に対して重量の増減を伴う作業を行う作業工程と、
前記ロボットが前記作業工程を終えた前記対象物を前記作業スペースの外に搬送する第2搬送工程と、を有し、
前記第1搬送工程および前記第2搬送工程において、前記助力作業状態と前記非助力作業状態とを前記対象物の重量に応じて切り替える請求項1に記載の作業方法。 - 前記作業工程において前記対象物の重量が増加する場合、
前記非助力作業状態で前記第1搬送工程を行い、
前記助力作業状態で前記第2搬送工程を行う請求項2に記載の作業方法。 - 前記作業工程において前記対象物の重量が減少する場合、
前記助力作業状態で前記第1搬送工程を行い、
前記非助力作業状態で前記第2搬送工程を行う請求項2に記載の作業方法。 - ロボットと、
前記ロボットに接続して用いられるハンドと、
前記ロボットに助力を与える助力装置と、を有するロボットシステムが対象物に対して重量の増減を伴う作業を行う作業方法であって、
前記ロボットに前記助力装置からの助力が与えられている状態で作業する助力作業状態と、前記ロボットに前記助力装置からの助力が与えられていない状態で作業する非助力作業状態と、を前記対象物の重量に応じて切り替えることを特徴とする作業方法。 - 前記ロボットが前記対象物を作業スペースまで搬送する第1搬送工程と、
前記ロボットが前記作業スペースにおいて前記対象物に対して重量の増減を伴う作業を行う作業工程と、
前記ロボットが前記作業工程を終えた前記対象物を前記作業スペースの外に搬送する第2搬送工程と、を有し、
前記第1搬送工程および前記第2搬送工程において、前記助力作業状態と前記非助力作業状態とを前記対象物の重量に応じて切り替える請求項5に記載の作業方法。 - 前記作業工程において前記対象物の重量が増加する場合、
前記非助力作業状態で前記第1搬送工程を行い、
前記助力作業状態で前記第2搬送工程を行う請求項6に記載の作業方法。 - 前記作業工程において前記対象物の重量が減少する場合、
前記助力作業状態で前記第1搬送工程を行い、
前記非助力作業状態で前記第2搬送工程を行う請求項6に記載の作業方法。 - ロボットと、
助力装置を有する第1ハンドと、
助力装置を有しない第2ハンドと、
第1ハンドまたは前記第2ハンドを前記ロボットに接続した状態で、前記ロボットに対象物に対して重量の増減を伴う作業を行わせる制御装置と、を有し、
前記制御装置は、前記第1ハンドを前記ロボットに接続し、前記助力装置による助力が与えられている状態で作業する助力作業状態と、前記第2ハンドを前記ロボットに接続し、前記助力装置による助力が与えられていない状態で作業を行う非助力作業状態と、を前記対象物の重量に応じて切り替えることを特徴とするロボットシステム。 - 前記ロボットは、無人搬送車に配置されている請求項9に記載のロボットシステム。
- 前記ロボットは、前記ロボットに加わる力を検出する力検出センサーを有する請求項9または10に記載のロボットシステム。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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