JP2022159887A - 部品搬送システム - Google Patents
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Abstract
【課題】クリーンルームにおいて、空気の流れの乱れを抑制しつつ、複数のロボット間で部品を搬送する。【解決手段】クリーンルームCR内で部品Pを搬送する部品搬送システム10は、複数の部品Pが載置されるトレイ16と、トレイ16を保持し、トレイ16の位置および姿勢を変更する第1のロボット12と、トレイ16上の部品Pをピッキングするエンドエフェクタ20を備える第2のロボット14とを有する。第1のロボット12が、トレイ16を移動させて第2のロボット14のエンドエフェクタ20にピッキング対象の部品Ptをあてがい、エンドエフェクタ20が、あてがわられたピッキング対象の部品Ptをピッキングする。【選択図】図1
Description
本開示は、クリーンルーム内で部品を搬送する部品搬送システムに関する。
例えば、特許文献1には、複数のロボット間で部品の搬送を行う部品搬送システムが開示されている。具体的には、一方のロボットが複数の部品を収納するカゴを把持し、他方のロボットがカゴの中の部品をピッキングする。
ところで、クリーンルーム内で複数のロボット間で部品を搬送する場合、ロボットの動作によってクリーンルーム内の空気の流れが大きく乱れる可能性がある。例えば、清浄度を一定に維持するために一定の方向に流れ続ける空気のラミナーフローが大きく乱れる可能性がある。その結果、部品に対する清浄度などの品質の保証ができなくなる可能性がある。
そこで、本開示は、クリーンルームにおいて、空気の流れの乱れを抑制しつつ、複数のロボット間で部品を搬送することを課題とする。
上記技術的課題を解決するために、本開示の一態様によれば、
クリーンルーム内で部品を搬送する部品搬送システムであって、
複数の部品が載置されるトレイと、
前記トレイを保持し、前記トレイの位置および姿勢を変更する第1のロボットと、
前記トレイ上の部品をピッキングするエンドエフェクタを備える第2のロボットと、を有し、
前記第1のロボットが、前記トレイを移動させて前記第2のロボットの前記エンドエフェクタにピッキング対象の部品をあてがい、
前記エンドエフェクタが、あてがわられた前記ピッキング対象の部品をピッキングする、部品搬送システムが提供される。
クリーンルーム内で部品を搬送する部品搬送システムであって、
複数の部品が載置されるトレイと、
前記トレイを保持し、前記トレイの位置および姿勢を変更する第1のロボットと、
前記トレイ上の部品をピッキングするエンドエフェクタを備える第2のロボットと、を有し、
前記第1のロボットが、前記トレイを移動させて前記第2のロボットの前記エンドエフェクタにピッキング対象の部品をあてがい、
前記エンドエフェクタが、あてがわられた前記ピッキング対象の部品をピッキングする、部品搬送システムが提供される。
本開示によれば、クリーンルームにおいて、空気の流れの乱れを抑制しつつ、複数のロボット間で部品を搬送することができる。
本開示の一態様の部品搬送システムは、クリーンルーム内で部品を搬送する部品搬送システムであって、複数の部品が載置されるトレイと、前記トレイを保持し、前記トレイの位置および姿勢を変更する第1のロボットと、前記トレイ上の部品をピッキングするエンドエフェクタを備える第2のロボットと、を有し、前記第1のロボットが、前記トレイを移動させて前記第2のロボットの前記エンドエフェクタにピッキング対象の部品をあてがい、前記エンドエフェクタが、あてがわられた前記ピッキング対象の部品をピッキングする。
このような態様によれば、クリーンルームにおいて、空気の流れの乱れを抑制しつつ、複数のロボット間で部品を搬送することができる。
例えば、前記第1のロボットと前記第2のロボットが、前記トレイの上方の領域に前記エンドエフェクタのみが進入するように動作してもよい。
例えば、前記第2のロボットが、前記エンドエフェクタを前記ピッキング対象の部品がピッキング可能なピッキング姿勢で維持した状態で停止し、前記第1のロボットが、前記エンドエフェクタが位置および姿勢を変更することなく前記ピッキング対象の部品をピッキング可能なピッキング位置に、前記ピッキング対象の部品を配置してもよい。
例えば、前記複数の部品が前記トレイ上にランダムな位置およびランダムな姿勢で載置される場合、部品搬送システムが、前記トレイ上の前記複数の部品を撮影するカメラと、
前記カメラの撮影画像に基づいて、前記複数の部品それぞれについて位置および姿勢を検出する部品状態検出部と、前記部品状態検出部によって検出された位置および姿勢に基づいて、前記ピッキング対象の部品を決定するピッキング対象決定部と、前記ピッキング対象決定部によって決定された前記ピッキング対象の部品をピッキングすることが可能な前記ピッキング姿勢を算出するピッキング姿勢算出部とを、さらに有してもよい。この場合、前記ピッキング姿勢算出部によって算出された前記ピッキング姿勢で前記エンドエフェクタを維持した状態で前記第2のロボットが停止した後、前記第1のロボットが、前記ピッキング対象決定部によって決定された前記ピッキング対象の部品を前記ピッキング位置に配置する。
前記カメラの撮影画像に基づいて、前記複数の部品それぞれについて位置および姿勢を検出する部品状態検出部と、前記部品状態検出部によって検出された位置および姿勢に基づいて、前記ピッキング対象の部品を決定するピッキング対象決定部と、前記ピッキング対象決定部によって決定された前記ピッキング対象の部品をピッキングすることが可能な前記ピッキング姿勢を算出するピッキング姿勢算出部とを、さらに有してもよい。この場合、前記ピッキング姿勢算出部によって算出された前記ピッキング姿勢で前記エンドエフェクタを維持した状態で前記第2のロボットが停止した後、前記第1のロボットが、前記ピッキング対象決定部によって決定された前記ピッキング対象の部品を前記ピッキング位置に配置する。
例えば、前記ピッキング姿勢が、予め決められた所定のピッキング姿勢であって、前記複数の部品が前記トレイ上にランダムな位置およびランダムな姿勢で載置される場合、部品搬送システムが、前記トレイ上の前記複数の部品を撮影するカメラと、前記カメラの撮影画像に基づいて、前記複数の部品それぞれについて位置および姿勢を検出する部品状態検出部と、部品状態検出部によって検出された位置および姿勢に基づいて、前記所定のピッキング姿勢の前記エンドエフェクタがピッキング可能な部品を前記ピッキング対象の部品として決定するピッキング対象決定部と、を有してもよい。この場合、前記所定のピッキング姿勢で前記エンドエフェクタを維持した状態で前記第2のロボットが停止した後、前記第1のロボットが、前記ピッキング対象決定部によって決定された前記ピッキング対象の部品を前記ピッキング位置に配置する。
例えば、前記ピッキング対象決定部が、前記トレイの外側部分上に載置されている部品を前記ピッキング対象の部品として決定してもよい。
例えば、前記エンドエフェクタが、前記部品を吸引してピッキングする吸着ノズルであってもよい。この場合、前記ピッキング姿勢が、前記吸着ノズルが、そのノズル先端が前記トレイの上方に位置してその根元が前記トレイの上方から外れている姿勢である。
例えば、前記エンドエフェクタが前記ピッキング対象の部品をピッキングした後、前記第1のロボットが、前記第2のロボットおよび前記エンドエフェクタに対して鉛直方向にオーバーラップしないトレイ退避位置に前記トレイを移動させてもよい。この場合、前記トレイが前記トレイ退避位置に移動した後、前記第2のロボットが前記エンドエフェクタにピッキングされている前記ピッキング対象の部品を移動させる。
例えば、前記クリーンルームが、空気が鉛直方向に下に向かって流れるラミナーフローが発生しているクリーンルームであってもよい。
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図1は、クリーンルームに設置された本開示の一実施の形態に係る部品搬送システムの概略図である。また、図2は、部品搬送システムの制御系を示すブロック図である。
なお、図面に示すX-Y-Z直交座標系は、本開示の理解を容易にするためのものであって、本開示の実施の形態を限定するものではない。このX-Y-Z直交座標系において、X軸方向およびY軸方向は水平方向を示し、Z軸方向は鉛直方向を示している。また、本実施の形態においては、X-Y-Z直交座標系は、クリーンルーム内の空間に対して設定された基準座標系である。
図1に示すように、本実施の形態に係る部品搬送システム10は、部品Pを搬送するためのシステムであって、クリーンルームCR内で部品Pを搬送するシステムである。
クリーンルームCR内を一様な且つ一定の清浄度で維持するために、クリーンルームCRには、一様な空気のラミナーフローLFが発生されている。本実施の形態の場合、鉛直方向(Z軸方向)に下に向かって空気が流れるラミナーフローLF(破線矢印)が発生されている。なお、クリーンルームの清浄度は、例えばISO規格では、単位体積あたりの粒子の数によって定義される。
図1および図2に示すように、部品搬送システム10は、第1のロボット12と、第2のロボット14と、これらを制御する制御装置50とを有する。本実施の形態の場合、部品Pは、第1のロボット12から第2のロボット14に搬送される。
第1のロボット12は、いわゆる多関節ロボットであって、例えば6つの間接軸C1~C6を備える。また、第1のロボット12は、複数の部品Pが載置されたトレイ16を保持する。本実施の形態の場合、第1のロボット12は、その先端のメカニカルインターフェース12aに装着されたエンドエフェクタであるチャック18を介して、着脱可能にトレイ16を保持する。なお、本実施の形態の場合、トレイ16の載置面16aに対して直交する方向に延在し、その載置面16aの中心を通過するトレイ16の中心線が、間接軸C6と一致するように、トレイ16はチャック18を介してメカニカルインターフェース12aに保持されている。第1のロボット12は、6つの間接軸C1~C6を用いて、後述するように、基準座標系(X-Y-Z直交座標系)におけるトレイ16の位置(X座標、Y座標、Z座標)および姿勢(X軸まわりの回転角度、Y軸まわりの回転角度、Z軸まわりの回転角度)を変更する。
なお、本実施の形態の場合、チャック18を介することにより、第1のロボット12は、着脱可能にトレイ16を保持する。複数の部品Pが載置面16a上に載置されたトレイ16が、図示しないトレイ搬送装置によって第1のロボット12に供給される。これに代わって、トレイ16が第1のロボット12のメカニカルインターフェース12aに直接的に固定され、そのトレイ16の載置面16a上に複数の部品Pが供給されてもよい。
第2のロボット14は、いわゆる多関節ロボットであって、例えば6つの間接軸C7~C12を備える。また、第2のロボット14は、その先端のメカニカルインターフェース14aに装着されたエンドエフェクタ20を介してトレイ16上の部品Pをピッキングする。本実施の形態の場合、エンドエフェクタ20は、部品Pを吸引してピッキングする吸着ノズルである。第2のロボット14は、6つの間接軸C7~C12を用いて、後述するように、基準座標系(X-Y-Z直交座標系)における吸着ノズル20の位置(X座標、Y座標、Z座標)および姿勢(X軸まわりの回転角度、Y軸まわりの回転角度、Z軸まわりの回転角度)を変更する。それにより、第2のロボット14は、第1のロボット12のトレイ16上の複数の部品Pをピッキングし、後工程の作業場所に搬送する。なお、第2のロボット14は、第1のロボット12と同一であってもよいし、異なってもよい。
詳細は後述するが、制御装置50によって制御されることにより、第1のロボット12がトレイ16を移動させて第2のロボット14の吸着ノズル20にピッキング対象の部品Ptをあてがい、第2のロボット14の吸着ノズル20が、あてがわられたピッキング対象の部品Ptをピッキングする。
本実施の形態の場合、図1に示すように、複数の部品Pは、トレイ16上にランダムな位置およびランダムな姿勢で載置されている。そのような複数の部品Pからピッキング対象の部品Ptを決定するために、部品搬送システム10は、トレイ16上の複数の部品Pを撮影するカメラ22を有する。
カメラ22は、トレイ16の載置面16a上の複数の部品Pを撮影する。カメラ22は、複数の部品Pが写る撮影画像(データ)を制御装置50に送信する。
図2に示すように、制御装置50は、第1のロボット12(を制御する第1のロボット制御部52と、第2のロボット14を制御する第2のロボット制御部54と、カメラ22の撮影画像に基づいて複数の部品Pの状態を検出する部品状態検出部56と、部品状態検出部56の検出結果に基づいてピッキング対象の部品Ptを決定するピッキング対象決定部58と、ピッキング対象決定部58によって決定されたピッキング対象の部品Ptをピッキングすることが可能な吸着ノズル20のピッキング姿勢を算出するピッキング姿勢算出部60と、吸着ノズル20の吸着の開始/停止を制御する吸着ノズル制御部62とを含んでいる。
制御装置50は、例えば、CPUと、CPUを動作させるプログラムを記録するハードディスクなどの記憶装置とから構成されている。プログラムにしたがって動作することにより、CPUが、少なくとも、第1のロボット制御部52、第2のロボット制御部54、部品状態検出部56、ピッキング対象決定部58、ピッキング姿勢算出部60、および吸着ノズル制御部62として機能する。
制御装置50の部品状態検出部56は、カメラ22から送信されて複数の部品Pが写る撮影画像に基づいて、複数の部品Pそれぞれについて、トレイ16上での位置および姿勢を検出する。例えば、予め部品Pの形状データ(例えば三次元形状データ)が制御装置50の記憶装置に記憶されており、その形状データに基づいて、部品状態検出部56は、撮影画像上の複数の部品Pそれぞれの位置および姿勢を検出する。その撮影画像上の部品Pの位置および姿勢に基づいて、部品状態検出部56は、トレイ16に対する複数の部品Pそれぞれの位置および姿勢を特定する。そして、部品状態検出部56は、第1のロボット12の間接軸C1~C6それぞれのアクチュエータの状態から基準座標系(X-Y-Z直交座標系)におけるトレイ16の位置および姿勢を算出し、その算出したトレイ16の位置および姿勢に基づいて、複数の部品Pそれぞれの基準座標系における位置および姿勢を算出する。
制御装置50のピッキング対象決定部58は、部品状態検出部56によって検出されたトレイ16上の複数の部品Pそれぞれの位置および姿勢に基づいて、第2のロボット14の吸着ノズル20がピッキング可能な部品Pをピッキング対象の部品Ptとして決定する。例えば、他の部品Pに埋もれている部品は、ピッキング可能な部品に該当しない。また例えば、吸着ノズル20がどのような姿勢であってもピッキング不可能な部品も、ピッキング可能な部品に該当しない。さらには、ピッキング対象の部品Ptを決定するために、以下の前提条件が設定されている。
図3は、ピッキング対象の部品を決定するために設定されるトレイの上方の領域を示す図である。
図3に示すように、まず、前提条件として、トレイ16上方の領域RでのラミナーフローLFの乱れの発生を可能な限り最小限に抑えた状態で、第2のロボット14の吸着ノズル20がピッキング可能な部品Pが、ピッキング対象の部品Ptとして決定される。
トレイ16上方の領域RでラミナーフローLFの乱れが発生すると、トレイ16上の複数の部品P周辺の空間の清浄度が変化する。その結果、部品Pに対する清浄度などの品質の保証ができなくなる可能性がある。そこで、トレイ16上方の領域Rでの第2のロボット14の動作が制限されている。
本実施の形態の場合、領域R内には吸着ノズル20のみが進入可能であって、メカニカルインターフェース14aなどの第2のロボット14の一部分の領域R内の進入は制限されている。すなわち、部品Pのピッキングに必要な吸着ノズル20はトレイ16の上方に移動することが許可されている。その一方、トレイ16の載置面16aへの投影面積が吸着ノズル20に比べて大きいメカニカルインターフェース14aのトレイ16の上方への移動は、許可されていない。これにより、トレイ16の上方の領域RでのラミナーフローLFの乱れを抑制する。ここで、吸着ノズル20は、ラミナーフローLFの乱れの発生を最小限に抑えることができる形状・寸法(径など)とすることが好ましい。
そのために、ピッキング対象決定部58は、メカニカルインターフェース14aなどの第2のロボット14の一部分が領域R内に進入することなく、吸着ノズル20がピッキング可能な部品Pをピッキング対象の部品Ptとして決定する。例えば、ピッキング対象決定部58は、ノズル先端20aがトレイ16の上方に位置して根元20b(すなわちメカニカルインターフェース14aに接続する部分)がトレイ16の上方から外れる姿勢で吸着ノズル20がピッキングすることが可能な部品Ptをピッキング対象の部品Pとして決定する。なお、複数のピッキング可能な部品Ptが存在する場合、ノズル先端の領域R内への進入距離が最も小さくなる部品Ptを、優先的にピッキング対象の部品Ptとして決定してもよい。また、吸着ノズル20が下方向に延在する姿勢でしかピッキングできない部品Pは、そのピッキング時にメカニカルインターフェース14aなどの第2のロボット14の一部分がトレイ16の上方に存在することになるので、ピッキング対象の部品に該当しないと判断する。
トレイ16の載置面16aの中央部分に載置されている部品Pをピッキングすることを考慮すると、吸着ノズル20の長さ(メカニカルインターフェース14aからノズル先端20aまでの距離)は長い方が好ましい。なお、吸着ノズル20の長さが制限されている場合、例えば第2のロボット14が部品Pを搬送した先の後工程の作業内容によって吸着ノズル20の長さが制限されている場合、ピッキング対象決定部58は、トレイ16の外側部分に載置されている部品Pをピッキング対象の部品Ptとして決定してもよい。
制御装置50のピッキング姿勢算出部60は、ピッキング対象決定部58によって決定されたピッキング対象の部品Ptをピッキング可能な吸着ノズル20のピッキング姿勢を算出する。このとき、ピッキング姿勢算出部60は、図3に示すように、ピッキング対象の部品Ptをピッキングするときにノズル先端20aがトレイ16の上方に位置して根元20bがトレイ16の上方から外れることが可能なピッキング姿勢を算出する。ピッキング姿勢算出部60は、例えば、吸着ノズル20がトレイ16の上方に向かって斜め下方向または水平方向に延在するピッキング姿勢を算出する。
なお、制御装置50のピッキング姿勢算出部60は、1枚の撮影画像から検出された複数の部品Pそれぞれの位置および姿勢に基づいて、複数のピッキング対象の部品Ptそれぞれのピッキング姿勢を算出してもよい。
制御装置50の吸着ノズル制御部62は、吸着ノズル20の吸着開始/吸着停止を制御する。これにより、吸着ノズル20がピッキング対象の部品Ptをピッキングするまたはピッキングしている部品Ptをリリースする。
ここからは、部品搬送システム10の動作、すなわち第1のロボット12から第2のロボット14への部品Pの搬送にについて一例を挙げて説明する。
図4Aは、第1のロボットから第2のロボットへの部品搬送の一工程を示す図である。また、図4Bは、図4Aに示す工程に続く工程を示す図である。さらに、図4Cは、図4Bに示す工程に続く工程を示す図である。そして、図4Dは、図4Cに示す工程に続く工程を示す図である。
まず、第1のロボット12は、複数の部品Pが載置されたトレイ16を把持している。そして、図4Aに示すように、制御装置50の第1のロボット制御部52の制御により、第1のロボット12がトレイ16をカメラ22の撮影範囲に入るように移動させる。そして、カメラ22がトレイ16上の複数の部品Pを撮影する(部品撮影動作)。
カメラ22が複数の部品Pを撮影すると、その撮影画像に基づいて、制御装置50の部品状態検出部56が、複数の部品Pそれぞれの位置および姿勢を検出する。
次に、図4Bに示すように、検出された複数の部品Pそれぞれの位置および姿勢に基づいて、制御装置50のピッキング対象決定部58が、トレイ16上の複数の部品Pの中からピッキング対象の部品Ptを決定する(ピッキング対象決定動作)。また、第2のロボット制御部54の制御により、第2のロボット14が、吸着ノズル20の姿勢を、ピッキング姿勢算出部60によって算出されたピッキング姿勢に変更する(ピッキング姿勢変更動作)。すなわち、吸着ノズル20の姿勢が、ピッキング対象の部品Ptをピッキング可能であって且つノズル先端20aがトレイ16の上方に位置して根元20bがトレイ16の上方から外れているピッキング姿勢に変更される。その姿勢の変更後、第2のロボット14は停止する。
続いて、図4Cに示すように、制御装置50の第1のロボット制御部52の制御により、第1のロボット12が、トレイ16を移動させて、停止中の第2のロボット14の吸着ノズル20にピッキング対象の部品Ptをあてがう(トレイ移動動作)。具体的には、第1のロボット12は、ピッキング姿勢算出部60によって算出されたピッキング姿勢で停止している吸着ノズル20がその位置および姿勢を変更することなくピッキング可能なピッキング位置Lpに、ピッキング対象の部品Ptを配置する。本実施の形態の場合、ピッキング位置Lpは、吸着ノズル20のノズル先端20aの前方に位置する。このピッキング位置Lpは、吸着ノズル20のノズル先端20aの位置に基づいて算出することができる。また、ピッキング対象の部品Ptをピッキング位置Lpに配置するとき、第1のロボット12は、メカニカルインターフェース14aなどの第2のロボット14の一部分の下方をトレイ16が通過しないように、トレイ16を移動させる。トレイ16の移動が完了した後、制御装置50の吸着ノズル制御部62の制御により、吸着ノズル20がピッキング位置Lpの部品Ptを吸引してピッキングする(部品ピッキング動作)。
部品Ptのピッキングが完了すると、図4Dに示すように、制御装置50の第1のロボット制御部52の制御により、第1のロボット12が、トレイ16を吸着ノズル20および第2のロボット14に対して鉛直方向(Z軸方向)にオーバーラップしない位置(トレイ退避位置)に退避させる(トレイ退避動作)。その後、第2のロボット制御部54により、第2のロボット14が吸着ノズル20にピッキングされている部品Ptを、後工程の作業場所に移動させる(部品搬送動作)。
このような図4A~図4Dによれば、第1のロボット12から第2のロボット14への部品Pの搬送において、吸着ノズル20のみがトレイ16の上方の領域Rに進入する。それにより、トレイ16の上方の空気のラミナーフローLFの乱れを最小限に抑制することができる。その結果、トレイ16上の複数の部品Pについて清浄度などの品質を保証することができる。
また、吸着ノズル20は、図4Bに示すように、トレイ16の上方に配置される前に、ピッキング対象の部品Ptを吸着することが可能なピッキング姿勢に変更される。それにより、図4Cに示すように、吸着ノズル20は、トレイ16の上方で姿勢を変更することなく、ピッキング位置Lpに配置されたピッキング対象の部品Ptをピッキングすることができる。すなわち、吸着ノズル20は、トレイ16の上方で位置および姿勢を変更しないので、トレイ16の上方の空気のラミナーフローLFを実質的に乱すことなく、部品Ptをピッキングすることができる。その結果、トレイ16上の複数の部品Pについて清浄度などの品質を保証することができる。
さらに、図4Bおよび図4Cに示すように、トレイ16が移動し、停止中の第2のロボット14の吸着ノズル20にトレイ16上のピッキング対象の部品Ptがあてがわれる。第2のロボット14が停止中であるので、吸着ノズル20周辺のラミナーフローLFは乱れることなく流れている。したがって、トレイ16は、乱れていないラミナーフローLFの中を、吸着ノズル20まで移動することができる。その結果、トレイ16上の複数の部品Pについて清浄度などの品質を保証することができる。
図4Bに示すピッキング対象決定動作およびピッキング姿勢変更動作、図4Cに示すトレイ移動動作および部品ピッキング動作、および図4Dに示すトレイ退避動作および部品搬送動作を繰り返すことにより、トレイ16上の複数の部品Pを、第2のロボット14は、後工程の作業場所に搬送することができる。
なお、最終的に、トレイ16上方の領域RでのラミナーフローLFの乱れの発生を可能な限り最小限に抑えた状態でのピッキング姿勢、すなわち、ノズル先端20aがトレイ16の上方に位置して根元20bがトレイ16の上方から外れているピッキング姿勢では、吸着ノズル20がピッキングできない部品Pがトレイ16上に残ってしまう場合がある。この場合、第1のロボット12はトレイ16に対し、揺動による往復動をさせたり、加振により振動を加える、等といった、トレイ16上の部品Pの位置および姿勢を変更させるための動作を行う。その後、カメラ22が再びトレイ16上の部品Pを撮影する。そして、その撮影画像に基づいて、ピッキング対象の部品Ptが新たに決定され、ピッキングは継続される。そして、上述した動作を繰り返した結果、ピッキング対象として十分な数の部品Pがトレイ16上からなくなってしまった場合、第1のロボット12は図示しない部品供給装置の所定の位置までトレイ16を移動させ、そこで部品Pの補充が行われ、その後、再び上述の動作が行われる。
以上のような本実施の形態によれば、クリーンルームにおいて、空気の流れの乱れを抑制しつつ、複数のロボット間で部品を搬送することができる。
以上、上述の実施の形態を挙げて本開示を説明したが、本開示の実施の形態はこれらに限らない。
例えば、上述の実施の形態の場合、図4A~図4Dに示すように、トレイ16は、その載置面16aが鉛直方向(Z軸方向)に向いた状態(水平姿勢)で平行移動されている。しかしながら、本開示の実施の形態はこれに限らない。
図5は、部品ピッキング動作の別例を示す図である。
図5に示すように、第1のロボット12は、トレイ16が水平姿勢から傾いた状態で、トレイ16上のピッキング対象の部品Ptを、第2のロボット14の吸着ノズル20にあてがってもよい。なお、この場合、傾いたトレイ16上の部品Pが移動しないように、滑り止めとして、トレイ16の載置面16aに溝などの凹凸面を形成するのが好ましい。あるいは、トレイ16が、空気を吸引する複数の吸引孔が載置面に形成され、それにより部品Pを吸着する吸着トレイであってもよい。
また、上述の実施の形態の場合、部品Pをピッキングする第2のロボット14のエンドエフェクタは吸着ノズル20であるが、本開示の実施の形態はこれに限らない。部品Pをピッキングする第2のロボット14のエンドエフェクタは、例えば、複数の爪を備え、複数の爪で部品Pを挟むことによってその部品Pをピッキングするグリッパーであってもよい。
さらに、上述の実施の形態の場合、図1に示すように、複数の部品Pは、ランダムな位置およびランダムな姿勢でトレイ16上に載置されている。しかしながら、本開示の実施の形態は、これに限らない。例えば、トレイ16の載置面16aに所定のピッチで形成された複数の凹部に1つずつ部品Pが収容されることにより、複数の部品Pが所定の位置に且つ所定の姿勢でトレイ16に載置されてもよい。
さらに上述の実施の形態の場合、図4Bに示すように、ピッキング対象の部品Ptを決定した後、吸着ノズル20は、そのピッキング対象の部品Ptが吸着可能なピッキング姿勢に変更される。しかしながら、本開示の実施の形態はこれに限らない。例えば、部品Pをピッキングするときのピッキング姿勢が、予め決められた所定のピッキング姿勢であってもよい。
まず、吸着ノズル20の所定のピッキング姿勢として、図3に示すように、ノズル先端20aがトレイ16の上方に位置して根元20bがトレイ16の上方から外れるピッキング姿勢が予め決められる。
次に、カメラ22の撮影画像に基づいて、制御装置50の部品状態検出部56が、トレイ16上の複数の部品Pそれぞれの位置および姿勢を検出する。その検出した複数の部品Pそれぞれの位置および姿勢に基づいて、制御装置50のピッキング対象決定部58が、所定のピッキング姿勢の吸着ノズル20がピッキング可能な部品Pをピッキング対象の部品Ptとして決定する。そして、所定のピッキング姿勢で吸着ノズル20を維持した状態で第2のロボット14が停止した後、第1のロボット12がピッキング対象の部品Ptを、所定のピッキング姿勢の吸着ノズル20が吸着可能なピッキング位置に配置する。この場合、図2に示す制御装置50のピッキング姿勢算出部60を省略することができる。
また、上述の実施の形態の場合、図4Bおよび図4Cに示すように、吸着ノズル20は、その位置および姿勢を変更することなく、ピッキング位置Lpに配置されたピッキング対象の部品Ptをピッキングする。しかしながら、本開示の実施の形態はこれに限らない。例えば、第1のロボット12によって配置されたピッキング対象の部品Ptの位置と、吸着ノズル20のノズル先端20aの前方に設定されたピッキング位置Lpとの間に誤差が生じる場合がある。この場合、その誤差を解消するために、第2のロボット14が、トレイ16の上方に位置する吸着ノズル20の位置および姿勢を変更してもよい。誤差は微少であるので、吸着ノズル20の位置および姿勢の変更によるトレイ16上方のラミナーフローLFへの影響は実質的にゼロである。なお、誤差は、例えば、吸着ノズル20のノズル先端20aと吸着対象の部品Ptとが写る、すなわちこれらの間の隙間が写るカメラの撮影画像に基づいて算出することができる。
さらに、上述の実施の形態の場合、図3に示すように、吸着ノズル20のみがトレイ16の上方の領域Rに進入することが許可され、メカニカルインターフェース14aなどの第2のロボット14の一部分の領域Rへの進入は許可されていない。しかしながら、本開示の実施の形態はこれに限らない。ピッキング対象の部品Pのピッキングのためにメカニカルインターフェース14aなどの第2のロボット14の一部分の領域Rへの進入が必要な場合、吸着ノズル20に加えて第2のロボット14の一部分がトレイ16の上方の領域Rに進入してもよい。この場合、第2のロボット14の一部分がトレイ16の上方の領域Rに進入する進入速度、すなわちトレイ16の移動速度は、トレイ16の上方のラミナーフローLFの乱れを最小限にするために低速が好ましい。
さらにまた、上述の実施の形態の場合、第1のロボット12が、停止中の第2のロボット14の吸着ノズル20に対してトレイ16上のピッキング対象の部品Ptをあてがう。しかしながら、本開示の実施の形態はこれに限らない。基準座標系上に固定されたピッキング位置でピッキング対象の部品Ptと吸着ノズル20のノズル先端20aとがランデブーするように、第1のロボット12と第2のロボット14とが動作してもよい。この場合、吸着ノズル20の移動速度は、トレイ16の上方のラミナーフローの乱れを最小限にするために、トレイ16の移動速度に比べて低速であるのが好ましい。
なお、上述の実施形態におけるクリーンルームとは、狭義のクリーンブース、クリーンルーム以外にも、その他防塵、防菌、除菌、清浄化処理等がなされ、外界と隔絶された空間区画(例:アイソレータ、等)、及び環境等を含むものである。
すなわち、本開示の一実施の形態に係る部品搬送システムは、広義には、クリーンルーム内で部品を搬送する部品搬送システムであって、複数の部品が載置されるトレイと、前記トレイを保持し、前記トレイの位置および姿勢を変更する第1のロボットと、前記トレイ上の部品をピッキングするエンドエフェクタを備える第2のロボットと、を有し、前記第1のロボットが、前記トレイを移動させて前記第2のロボットの前記エンドエフェクタにピッキング対象の部品をあてがい、前記エンドエフェクタが、あてがわられた前記ピッキング対象の部品をピッキングするシステムである。
本開示は、クリーンルームにおいて複数のロボット間で部品の搬送を行う部品搬送において適用可能である。
10 部品搬送システム
12 第1のロボット
14 第2のロボット
16 トレイ
20 エンドエフェクタ(吸着ノズル)
CR クリーンルーム
P 部品
Pt ピッキング対象の部品
12 第1のロボット
14 第2のロボット
16 トレイ
20 エンドエフェクタ(吸着ノズル)
CR クリーンルーム
P 部品
Pt ピッキング対象の部品
Claims (9)
- クリーンルーム内で部品を搬送する部品搬送システムであって、
複数の部品が載置されるトレイと、
前記トレイを保持し、前記トレイの位置および姿勢を変更する第1のロボットと、
前記トレイ上の部品をピッキングするエンドエフェクタを備える第2のロボットと、を有し、
前記第1のロボットが、前記トレイを移動させて前記第2のロボットの前記エンドエフェクタにピッキング対象の部品をあてがい、
前記エンドエフェクタが、あてがわられた前記ピッキング対象の部品をピッキングする、部品搬送システム。
- 前記第1のロボットと前記第2のロボットが、前記トレイの上方の領域に前記エンドエフェクタのみが進入するように動作する、請求項1に記載の部品搬送システム。
- 前記第2のロボットが、前記エンドエフェクタを前記ピッキング対象の部品がピッキング可能なピッキング姿勢で維持した状態で停止し、
前記第1のロボットが、前記エンドエフェクタが位置および姿勢を変更することなく前記ピッキング対象の部品をピッキング可能なピッキング位置に、前記ピッキング対象の部品を配置する、請求項1または2に記載の部品搬送システム。
- 前記複数の部品が前記トレイ上にランダムな位置およびランダムな姿勢で載置され、
前記トレイ上の前記複数の部品を撮影するカメラと、
前記カメラの撮影画像に基づいて、前記複数の部品それぞれについて位置および姿勢を検出する部品状態検出部と、
前記部品状態検出部によって検出された位置および姿勢に基づいて、前記ピッキング対象の部品を決定するピッキング対象決定部と、
前記ピッキング対象決定部によって決定された前記ピッキング対象の部品をピッキングすることが可能な前記ピッキング姿勢を算出するピッキング姿勢算出部とを、さらに有し、
前記ピッキング姿勢算出部によって算出された前記ピッキング姿勢で前記エンドエフェクタを維持した状態で前記第2のロボットが停止した後、前記第1のロボットが、前記ピッキング対象決定部によって決定された前記ピッキング対象の部品を前記ピッキング位置に配置する、請求項3に記載の部品搬送システム。
- 前記ピッキング姿勢が、予め決められた所定のピッキング姿勢であって、
前記複数の部品が前記トレイ上にランダムな位置およびランダムな姿勢で載置され、
前記トレイ上の前記複数の部品を撮影するカメラと、
前記カメラの撮影画像に基づいて、前記複数の部品それぞれについて位置および姿勢を検出する部品状態検出部と、
部品状態検出部によって検出された位置および姿勢に基づいて、前記所定のピッキング姿勢の前記エンドエフェクタがピッキング可能な部品を前記ピッキング対象の部品として決定するピッキング対象決定部と、を有し、
前記所定のピッキング姿勢で前記エンドエフェクタを維持した状態で前記第2のロボットが停止した後、前記第1のロボットが、前記ピッキング対象決定部によって決定された前記ピッキング対象の部品を前記ピッキング位置に配置する、請求項3に記載の部品搬送システム。
- 前記ピッキング対象決定部が、前記トレイの外側部分上に載置されている部品を前記ピッキング対象の部品として決定する、請求項4または5に記載の部品搬送システム。
- 前記エンドエフェクタが、前記部品を吸引してピッキングする吸着ノズルであって、
前記ピッキング姿勢が、前記吸着ノズルが、そのノズル先端が前記トレイの上方に位置してその根元が前記トレイの上方から外れている姿勢である、請求項3から6のいずれか一項に記載の部品搬送システム。
- 前記エンドエフェクタが前記ピッキング対象の部品をピッキングした後、前記第1のロボットが、前記第2のロボットおよび前記エンドエフェクタに対して鉛直方向にオーバーラップしないトレイ退避位置に前記トレイを移動させ、
前記トレイが前記トレイ退避位置に移動した後、前記第2のロボットが前記エンドエフェクタにピッキングされている前記ピッキング対象の部品を移動させる、請求項1から7のいずれか一項に記載の部品搬送システム。
- 前記クリーンルームが、空気が鉛直方向に下に向かって流れるラミナーフローが発生しているクリーンルームである、請求項1から8のいずれか一項に記載の部品搬送システム。
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