JP3012463B2 - 組立装置 - Google Patents

組立装置

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JP3012463B2
JP3012463B2 JP6231867A JP23186794A JP3012463B2 JP 3012463 B2 JP3012463 B2 JP 3012463B2 JP 6231867 A JP6231867 A JP 6231867A JP 23186794 A JP23186794 A JP 23186794A JP 3012463 B2 JP3012463 B2 JP 3012463B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は多種類多点数の部品から
構成される製品を組み立てる組立装置、殊に複数のロボ
ットを備えている組立装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】多種類多点数の部品から構成される製品
を自動的に組み立てる組立装置として、特開平4−22
3827号公報に示されたロボットとマルチハンドとを
用いたものがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来例に
おいては、ロボット動作範囲内の部品供給可能エリアが
小さく、多品種の部品を供給するには、予め多品種の部
品を収納可能なトレーなどに配膳して供給したり、必要
となる部品を自動的に切り換えなくてはならず、前者の
場合にはトレー形状が複雑で高価なものとなり、後者の
場合には自動的に切り換える装置が複雑で高価なものと
なる。
【0004】また、多品種の部品に対応するために、部
品把持用のハンドを自動的に交換しているのであるが、
組み立てる動作と、ハンドの交換とを同時に実行するこ
とが困難であり、組立効率が高いとは言えない。本発明
はこのような点に鑑み為されたものであり、その目的と
するところは多品種で多点数の部品の供給手段が単純な
固定した構成であっても、部品を効率よく組み立ててい
くことができる上に、組立対象製品の変更にも柔軟に対
応することができる小型で安価な組立装置を提供するに
ある。
【0005】
【課題を解決するための手段】しかして本発明は、所定
の範囲内を移動自在とされた移動テーブルと、この移動
テーブル上に設置された複数台のロボットと、上記移動
テーブル上に設置された部品保持用の組立用治具と、上
記移動テーブル上に配設されて上記ロボットに着脱自在
となっている複数の部品把持用ハンドと、上記移動テー
ブルの移動方向に隣接して設置された部品供給手段と、
これらの制御用の制御手段とからなり、移動テーブル上
に設置されて部品供給手段から組立用治具側へ部品を移
送して組み立てる複数台のロボットは、互いの動作範囲
が重なる共有動作範囲を持つ間隔で設置されており、組
立用治具は上記共有動作範囲内に設置され設置され、さ
らに組立用治具とその動作に必要な周辺機器とが移動テ
ーブルに対して着脱自在なベースプレート上に配設さ
れ、組立用治具がロボットに対して着脱自在であり且つ
ロボットによってロボット動作範囲内で且つ移動テーブ
ル外に位置決め移載が自在となっていることに主たる特
徴を有している。
【0006】
【作用】本発明によれば、複数のロボットが移動自在な
移動テーブル上にあるために、移動テーブルの移動方向
に隣接して設置された部品供給手段からの部品供給可能
エリアが広く、しかも組立用治具が複数のロボットの共
有動作範囲内にあるために、複数のロボットによる交互
の部品組み付けを行えるとともに、一方のロボットが部
品組み付けを行っている間に他方のロボットで同じ組付
対象用のハンドの交換作業や移動テーブルで移動しなが
ら上記組立用治具に組み付けるべき他の部品供給を受け
たりすることができて、ロボットの待機時間を少なくで
きるものであり、また、組立用治具とその動作に必要な
周辺機器とが移動テーブルに対して着脱自在なベースプ
レート上に配設されているために、組立品の変更に伴う
組立用治具の変更を組立用治具が複数ある場合にも容易
に応ずることができ、組立用治具がロボットに対して着
脱自在であり且つロボットによってロボット動作範囲内
で且つ移動テーブル外に位置決め移載が自在となってい
るために、組立途中にロボットではできない作業があっ
ても、移動テーブル外に専用設備を配置して、ここに組
立用治具を置くことで組立を継続して行うことができ
る。
【0007】この時、2台のロボットにおけるそれぞれ
の部品把持用ハンド間の協働が自在となっておれば、相
互間で部品の組立を行って組立用治具に載せるという作
業や、部品の姿勢変更といった作業が可能となり、組立
用治具が、同一部品を異なった姿勢で保持する複数種が
設けられているならば、組立方向が組立中に変わる製品
に対しても連続した組立を行うことができる。組立用治
具は、移動テーブル上にある時に部品を解放し、ロボッ
トに接続された時に部品保持を行う部品保持手段を備え
ていることが、上記移載中の部品保持の点で好ましく、
また組立用治具と部品との間に介在するとともにロボッ
トによって着脱移載が自在な補助治具を備えておれば、
上記専用設備側に十分なスペースがなかったり多数の部
品を専用設備で同時に処理する場合に簡便に且つ安価に
対応することができる。
【0008】また、複数の部品把持用ハンドのうちの少
なくとも1つを受ける設置台を、移動テーブル上の上記
共有動作範囲内、もしくは移動テーブルに隣接する位置
に配設すれば、複数のロボットで単一の部品把持用ハン
ドを使用することができ、部品把持用ハンドと組立用治
具とを部品供給手段の配置範囲の一部に設置しておけ
ば、ハンドや組立用治具の自動入れ換えが可能となる。
【0009】部品供給手段が移動テーブルを囲むように
配設されている時には、供給部品を途中で変更したりし
なくとも、数多くの種類の部品にロボットがアクセスす
ることができることになる。移動テーブルを複数備えた
ものでは複雑な組立に容易に対応することができ、移動
テーブルを載せた架台を移動テーブルの移動方向におい
て延長可能としたものでは、組立品の種類に応じた規模
の組立装置を簡便に得ることができ、この時、移動テー
ブルの駆動機構がラックアンドピニオン機構である時に
は、架台の延長に伴う移動テーブルの移動範囲の延長に
ついての対応が容易であるほか、複数の移動テーブルを
重複する領域に位置させることにも容易に対応すること
ができる。
【0010】そして、移動テーブルを載せた架台とし
て、部品供給手段や他の付設設備が着脱自在となってい
るとともに部品供給手段や付設設備の位置決め保持手段
を備えたものを用いれば、部品供給手段の変更や付設設
備の変更にも容易に応ずることができるものとなる。さ
らに制御手段が、ロボット動作制御プログラムと、ロボ
ットが隣接する他のロボットとの共有する動作範囲内に
あるか否かを判別するプログラムと、ロボットの動作順
序を設定するプログラムと、移動テーブルの動作を制御
するプログラムと、組立ミスなどのトラブルを監視する
プログラムとを並列処理するものである時、特に一方が
共通する動作範囲内にある時は他方が共通しない動作範
囲内にあるように、2台のロボットを交互に動作制御す
るものである時、共有動作範囲を有する複数のロボット
についてのプログラム作成が容易なものであり、ロボッ
ト近傍に設置されてロボットではできない作業を担うと
ともにロボットの動作と並列に動作する専用設備の動作
及びタイミングの制御も制御手段が行う時には、専用設
備との間の連係もスムーズなものとすることができる。
【0011】この場合、専用設備による工程から次の専
用設備による工程までのロボットによる組み付け工程を
一つの処理としたプログラムユニットの集まりでプログ
ラムを構成し、該プログラムユニットの逐次実行で全工
程を制御するならば、ロボットの待ち時間の少ない組立
作業を行わせることができる他、専用設備の工程につい
ての作業状況管理プログラムからの指令待ち信号によっ
て次のプログラムユニットに制御を移すとともに指令待
ち信号の競合時には順番がより後のプログラムユニット
に制御を移すことで、専用設備側の問題によるロボット
動作の停止をできるだけ避けることができる。
【0012】組立に供する部品や組立中の部品を撮像す
る撮像手段を設けた時には、使用する部品の良否の監視
や組立状況の監視を行うことができる。撮像手段は、撮
像範囲の変更が可能となることから、ロボットのアーム
先端に取り付けることが好ましく、特にハンドに代えて
ロボットに着脱自在としたり、ハンドによってロボット
に取り付けられるものとすると、撮像範囲を最も広くと
ることができ、撮像方向を可変として取り付けた時に
は、一方のロボットのハンドで保持している部品や上記
ロボットによる組立状況を、他方のロボットに取り付け
たカメラで詳細に撮像することが可能となる。
【0013】
【実施例】以下本発明を図示の実施例に基づいて詳述す
ると、この組立装置は、架台1と、架台1の上面にスラ
イド移動自在に配設された移動テーブル2と、移動テー
ブル2上に設置された2台のロボット3a,3bと、こ
のロボット3a,3bの各アーム30先端に着脱自在と
された複数の部品把持用ハンド4、組立用治具5、部品
供給手段6、これらを制御する制御手段7、そしてロボ
ット3a,3bではできない作業、たとえば圧入作業や
ねじ締め作業を行うための専用設備8,8とからなるも
ので、架台1の近傍に設置された専用設備8,8も制御
手段7の制御下におかれている。
【0014】上記移動テーブル2は、図2及び図3に示
すように、架台1の上面のベース板10上に設置された
一対のレール11,11にスライド自在に係合するスラ
イダー20と、架台1に設置されてモータ13によって
回転駆動されるねじ軸14に螺合する送りナット21と
を備えて、ねじ軸14の回転に伴ってレール11に沿っ
た移動を行う。
【0015】移動テーブル2上に設置された2台のロボ
ット3a,3bは、図示例では一般にスカラー型と呼ば
れている水平多関節型の4自由度のものを用いており、
両ロボット3a,3bは、図4に示すように、互いの動
作範囲A1,A2が一部において重なる間隔で、つまり
は共有する動作範囲Aを持つ間隔で設置されている。そ
して、そのアーム30の先端の上下動が可能となってい
るシャフト35下端には、部品把持用ハンド4のための
自動着脱機構部31が設けられている。なお、スカラー
型ではないロボットを用いてもよいのはもちろんであ
る。
【0016】上記自動着脱機構部31は、圧縮空気によ
ってハンド4の着脱動作を行うもので、図5に示すよう
に、シャフト35に設けられた軸受32によって上下に
スライド自在に支持されるとともにばね33によって下
方に向けて付勢されており、通常時はストッパー34に
よって規定された下方位置にある。そして、部品把持用
ハンド4の上端面中央に形成された突起部品40を把持
することで、ハンド4の装着を行い、突起部品40を解
放することで、ハンド4の取り外しを行う。
【0017】部品把持用ハンド4は、移動テーブル2の
両端部(図4中のC部)に設置された図5に示すような
設置台45に通常は保持されているもので、その上端部
の円板部41が、設置台45における一対の支持片4
6,46上に載せられるとともに、円板部41の上面の
一部に覆い片47が被さることで上方への抜け止めがな
され、また円板部41の周縁にばね片48,48が当接
することで、位置決め保持がなされており、円板部41
の上面中央には上述の突起部品40を備えるとともに、
方向性を有するハンド4については、自動着脱機構部3
1との間で位置決めを行う位置決めピン42を備えてい
る。
【0018】自動着脱機構部31によるハンド4の装着
は、図5に矢印で示すように、上方から自動着脱機構部
31を下降させて突起部品40を掴み、自動着脱機構部
31を水平方向に動かすことで、ハンド4を設置台45
から抜き出すことで行われ、自動着脱機構部31に装着
されたハンド4の取り外しは、図5の矢印と逆方向の動
作、つまり水平方向からハンド4を設置台45に係合さ
せた後、突起部品40を解放して自動着脱機構部31を
上方へ動かすことでなされる。
【0019】上記ハンド4は、各種部品に対応した複数
種のものが用意されているのであるが、いくつかの例を
図6及び図7に示す。図6(a)は、ポート43から供給
される圧縮空気によって部品60の把持用の爪44の開
閉を行うチャック式のものを、図6(b)は、ポート43
に接続される真空源による真空圧を利用して部品60を
吸着する吸着式のものを、図7(a)は、ばね付勢されて
突出するピン49を有する部品位置修正用のものを示し
ており、更に図7(b)は、チャック式であるとともに、
圧縮空気で作動する回転シリンダー(図示せず)を備え
て、爪44にて保持した部品60の向きを90°変更す
ることができるようになっているものを示している。な
お、図7(b)に示すハンド4は、2台のロボット3a,
3bに夫々装着された時、ロボット3a,3b間におけ
る部品60の受け渡し作業や、相互で保持している部品
同士を空中で組み合わせる作業を可能とする。なお、ハ
ンド4のポート43には、常時圧縮空気源や真空源が接
続されているのであるが、自動着脱機構部31にポート
43との接続機構を設けたものであってもよい。ハンド
4が電動で部品把持等を行うものであってもよいのはも
ちろんであり、前記自動着脱機構31にしても電動でハ
ンド4の着脱を行うタイプのものを用いてもよい。
【0020】組立用治具5は、図8に示すように、プレ
ート50上に部品保持部51を設けるとともに、前記ハ
ンド4における突起部品40と同一形態の突起部品52
を設けたもので、移動テーブル2の中央部、つまり両ロ
ボット3a,3bの間であり且つ共有する動作範囲A内
である図4中のD部に着脱自在に設置されている。すな
わち、移動テーブル2上には、一対のテーパーピン5
6,56を備えた置き台55が設けられており、プレー
ト50に設けた孔54,54にテーパーピン56,56
を差し込むことで、移動テーブル2上に位置決めされて
設置され、ロボット3a,3bの自動着脱機構部31に
よって突起部品52が把持されて持ち上げられること
で、移動テーブル2から取り外すことができるようにさ
れている。
【0021】また、組立用治具5は、図9に示すよう
に、特定の部品60の保持を正立状態で行う部品保持部
51と倒立状態で行う部品保持部51とを夫々備えたも
のが用意されて、組立方向が組立途中で変更される場合
にも対応することができるようにされている。更に、部
品保持部51は部品60の保持を行うわけであるが、こ
の部品保持部51は、図8に示すように、上記置き台5
5上に設置された時に置き台55側のシリンダー59に
よって可動となっているカップリング58に接続される
プラグ57を備えており、このカップリング58とプラ
グ57とを通じて供給される圧縮空気と、この圧縮空気
を制御する電磁弁(図示せず)とにより、部品保持部5
1は部品60の把持と解放とを行うものとされている。
図10はロボット3a,3bによって組立用治具5の搬
送を行っている間、部品60のクランプで搬送中の部品
60の位置ずれを防ぐようにしたものを示している。
【0022】組立用治具5を載せるスペースが専用設備
8側に確保できなかったり、専用設備8で多数の部品6
0に同時処理を行う場合などのように、上記のプレート
50を有する組立用治具5に部品60を載せたまま移載
するのでは不都合が生じる時には、図11に示すよう
に、組立用治具5と部品60との間に組立用治具5より
も小さい補助治具71を介在させて、この補助治具71
をハンド4を用いて扱うようにするとよい。専用設備8
への移載の時には、組立用治具5ごと移載するのではな
く、ハンド4によって補助治具71をつかんで移載する
ようにするわけである。補助治具71にも突起部品52
を設けてハンド着脱機構31で補助治具71を掴むよう
にしてもよい。
【0023】また上記実施例では、組立用治具5の移動
テーブル2上への配置を移動テーブル2上に設けた置き
台55に対して行っているが、図12に示すように、移
動テーブル2に対して着脱自在となっているベースプレ
ート91を設けて、このベースプレート91上に複数の
置き台55を設置してもよい。図中92は移動テーブル
2から突設されてベースプレート91に設けられた孔に
嵌合する位置決め用テーパーピン、93は電磁弁や分配
用配管等のエア機器及び電装機器に代表される組立用治
具5の動作に必要な周辺機器を収納している機器収納部
でベースプレート91上に設置されている。この場合、
組立品の変更等のために複数の組立用治具5を一括して
変更する必要が生じた場合、ベースプレート91上の機
器収納部93に対するエアホース94や電装ケーブル9
6の接続を切り離すことで、ベースプレート91ごと交
換することで対応することができる。図中95は電装ケ
ーブル96の接続用のバスコネクターであり、入出力込
みで接続されるようにしてある。
【0024】次に部品供給手段6であるが、これは図1
3及び図14に示すように、架台1の側面に固定された
ベース板15にテーパーピン16によって位置決めされ
た状態でねじ止めまたはクランプレバー70による固定
がなされるフレーム61上に、プレート62を介して配
設される部品トレー63として構成されており、部品ト
レー63内には、多数の位置決め孔65によって図15
に示すように部品60の位置決めを行う収納板64を備
えている。尚、部品トレー63は部品60の品種数に応
じた数が架台1における移動テーブル2の移動方向に沿
って並べられている。図中66はプレート62に設けら
れたレバーであり、同じくプレート62に設けられたブ
ロック67と共に、部品トレー63の位置決め固定を行
う。
【0025】上記テーパーピン16は、一定間隔でベー
ス板15に設けられており、フレーム61側の対応する
孔も所定位置に設けられているために、サイズの異なる
部品トレー63の使用のためにフレーム61を取り替え
ても位置の再現性を確保できるものとなっており、また
クランプレバー70による固定を行う場合には、フレー
ム61の取り替え作業をクランプレバー70の解放と締
め付けが容易であるために、作業に要する手間が非常に
少ないものとなる。
【0026】図16は専用設備8の一例(圧入装置)を
示している。移動テーブル2上から部品60を載せた組
立用治具5を、移動テーブル2と共に移動するロボット
3a,3bによって専用設備8に設けたテーパーピン8
1付きの置き台80上に位置決め載置して、組立用治具
5ごと移載し、圧入プレス82を作動させることによっ
て、組立用治具5上の部品60に対する圧入作業を行
う。尚、ここにおける置き台80は、前記置き台55と
同一構成のものである。前述の補助治具71を用いる場
合は、補助治具71に対応する受け台を専用設備8側に
設けておく。
【0027】これら専用設備8は、上記部品供給手段6
の架台1への連結構造と同じ構成によって架台1に連結
固定するものとし、使用する専用設備8の変更に容易に
応ずることができるようにしてある。すなわち、図17
に示すように、キャスターを備えたフレーム72上に専
用設備8を設置するとともに、架台1側面のベース板1
5から突設されたテーパーピン16をフレーム72に嵌
合させて位置決めを行い、クランプレバー70でフレー
ム72の固定を行っている。この時、上下方向の位置精
度を高めるとともに連結を容易とするために、図示例で
は、ベース板15から先端上面が傾斜面となっている基
準突起板69を突設し、フレーム72側には基準突起板
69上を転動するローラーガイド68を設けている。な
お、このようなキャスター付きのフレーム72や基準突
起板69とローラーガイド68との使用は、重量のある
部品供給手段6についても適用することができる。基準
突起板69は通常時はベース板15から、あるいは架台
1から外してしまうことができるように、ボルトなどに
よる固定としておくことが好ましい。
【0028】しかして、この組立装置においては、組立
用治具5が両ロボット3a,3bの共有動作範囲A内に
あることから、一方のロボット3aが組立用治具5に部
品60の装着を行っている間に、移動テーブル2の移動
とロボット3bへのハンド4の装着と特定部品60の把
持を行うことができ、ロボット3bが組立用治具5への
部品60の装着を行っている間に、他方のロボット3b
がハンド4の交換と他の部品60の把持を行うというよ
うに、組立に必要な複数の動作を同時に実行することが
できるものであり、特に部品60の品数が多い場合に
も、移動テーブル2の移動方向に沿って部品供給手段6
が設置されている上に、移動テーブル2上に複数台のロ
ボット3a,3bが設置されていて、ロボット3a,3
bによって直接把持できる部品60の配置範囲が広いた
めに、円滑な組立を行えるものであり、更に途中で専用
設備8が必要となっても、組立作業を中断することな
く、専用設備8との間の部品の受け渡しで専用作業を行
えるものである。
【0029】また、ハンド4として、前述の図7(b)に
示すタイプのものを用いておれば、図18に示すよう
に、ロボット3a,3b相互間で部品60の受け渡しを
行うことによる部品60の姿勢変換や、図19に示すよ
うに、部品60,60同士の組み合わせを行えるもので
あり、また組立用治具5として、図9に示した異なる状
態での部品の保持を行うことができる複数種が用意され
ておれば、組立途中での組立方向の転換にも対応するこ
とができる。
【0030】しかも、図20に示すように、部品把持用
ハンド4のための設置台45を、ロボット3a,3bの
共有動作範囲A内もしくは移動テーブル2の近傍で移動
テーブル2の移動によって両ロボット3a,3bがアク
セス可能な範囲に少なくとも一つ設置しておけば、一方
のロボット3a側に配設されたハンド4を他方のロボッ
ト3bで使用することが可能となり、またハンド4及び
組立用治具5を、図21に示すように、部品供給手段6
の配置範囲に置けば、必要となるハンド4や組立用治具
5への入れ換えを自動で行えるものとなる。従って、組
立製品の変更に、組立装置自体が自動で対応することが
可能なものである。
【0031】上記実施例では、移動テーブル2の片側に
だけ部品供給手段6を配置していたが、図22に示すよ
うに、移動テーブル2の移動範囲を囲むように部品供給
手段6を配設すれば、部品60の品数が更に多くとも対
応することができる。図23に示す実施例は、各2台の
ロボット3a,3bを載せた2つの移動テーブル2,2
を長尺の架台1上に個別にスライド自在に配設したもの
を示しており、この場合、各々が独立して組み立てを行
ったり協働したりすることで、多工程からなる製品の組
み立てを実現することができる。
【0032】この時、移動テーブル2の駆動機構とし
て、前述のような回転駆動されるねじ軸14とこれに螺
合する送りナット21を用いるのではなく、図24及び
図25に示すように、ラック23とこれに噛合するピニ
オン22とを用いて、ピニオン22が設けられた移動テ
ーブル2側に駆動用モータ13を設けてもよい。この機
構であれば、移動テーブル2の移動距離が長くなって
も、駆動用モータ13にかかる負荷が大きくなってしま
うことがなく、レール11とスライダー20を省略する
ことも可能なこともあって、より安価に提供することが
できる上に、架台1の一端側に複数の移動テーブル2を
寄せたり、架台1を継ぎ足して延長する場合のように移
動テーブル2の移動距離をより長くするといったことに
も容易に対応することができる。特に、架台1の延長を
行う場合、ラック23が連続するように継ぎ足すだけ
で、移動テーブル2を継ぎ足した部分にまで移動させる
ことができることから、移動テーブル2の移動範囲につ
いての実質的な制限を無くすことができる。
【0033】なお、ラック23とピニオン22とによる
駆動機構によるところの移動テーブル2の位置決め精度
は、ねじ軸14と送りナット21を用いる場合よりも低
下するが、この組立装置においては、絶対精度ではな
く、繰り返し再現性が保持されればよいために、精度上
の問題が生じることはない。また、図26に示すように
ラック23がピンラックであっても、図27に示すよう
にピニオン22がピン歯車であってもよい。
【0034】組立装置の上記の各部材における能動部材
の動きの制御を行う制御手段7は、ここでは図28にも
示すように、ロボット3a,3bの動作を記述したロボ
ット動作制御プログラム、ロボット3a,3bが隣接す
るロボット3b,3aとの共有する動作範囲A内にある
か否かを判別する干渉管理プログラム、ロボットの動作
順序を設定する動作順序管理プログラム、移動テーブル
2の移動を制御する移動テーブル制御プログラム、組立
ミスなどのトラブルを管理するトラブル管理プログラム
の5つのプログラムをマルチタスクで実行するものとな
っている。
【0035】ロボット動作制御プログラムは、ロボット
3a,3bによる特定の組み付け作業についての動作
を、部品把持用ハンド4の接続動作、隣接するロボット
3b,3aと共有する動作範囲A外において移動する動
作と作業する動作、共有する動作範囲A内へ移動する動
作とその範囲内において作業する動作、更に動作範囲外
へ移動する動作及び部品把持用ハンド4を解放する動作
に分割して、この順番に記述を行っており、また先頭に
は各動作を実行するか否かの選択とロボット3a,3b
が作業する動作の内容を選択する部分と部品供給手段6
の情報(例えば部品トレー63の配置)を設定する部分
を備えている。この一連の動作の流れを繰り返し実行す
ることで、多数の作業工程からなる製品の組立を実現し
ており、また各動作を選択することにより、プログラム
としては全く同一の記述でありながら、多種の作業に応
じた動きを作成することができるようにしてある。
【0036】干渉管理プログラムは、ロボット3a,3
bのアーム30の角度情報からロボット3a,3b先端
の位置情報を得るとともに、共有する動作範囲A内にあ
るかどうかの判別を行い、その判別結果をロボット3
a,3b間でやりとりすることで、他方のロボット3
b,3aが共有動作範囲A外にあれば共有動作範囲A内
への動作を実行し、他方のロボット3b,3aが共有動
作範囲A内にあれば、前記動作を実行しない制御を行
う。また、共有動作範囲A内でロボット3a,3bに協
調動作を行わせる場合については、共有動作範囲A内を
更に細かいブロックの範囲に分割して上記の場合と同様
に両ロボット3a,3bの動作タイミングを制御し、両
者の干渉を防止する。この時、ロボット3a,3bに取
り付けられたハンド4の種別及びハンド4によって保持
している部品60の形状も考慮していることはもちろん
である。
【0037】動作順序管理プログラムは、予め設定した
複数のロボット3a,3bの動作順序を管理するもので
あり、前述したように、ロボット動作制御プログラムの
繰り返し実行を制御する。更に移動テーブル制御プログ
ラムは、移動テーブル2を移動させて良いのかどうかの
タイミングを監視しながらロボット動作プログラムの
で移動テーブル2の移動動作を制御する。
【0038】そしてトラブル管理プログラムは、常時ト
ラブル発生のチェックを行っており、トラブル発生時に
はその内容に従い、ロボット3a,3bの動作停止、ト
ラブル回避プログラムへの切換を行っている。専用設備
8を付設したものでは、この専用設備8による作業をロ
ボット3a,3bによる組み付け工程の合間に入れるこ
とが多く、また専用設備8による作業をロボット3a,
3bの動作と並列に行うことが作業効率の点で好ましい
ことから、上記の5つのプログラムからなる組み付けプ
ログラムと、各専用設備8の動作プログラムとをタイミ
ングよく制御する上位制御プログラムを制御手段7に設
けている。
【0039】この場合の上位制御プログラムは、全組立
工程として例えば図29の右側に示すように、専用設備
8による4つの工程と、ロボット3a,3bによる10
個の組み付け工程とがあり、専用設備8による工程と、
ロボット3a,3bによる工程とが交互に存在する場
合、専用設備8による工程を先頭とし且つ次の専用設備
8による工程までのロボット3a,3bによる組み付け
工程を1つの処理と考えて、図29の左側に示すよう
に、複数のプログラムユニットを構成し、プログラムユ
ニット単位で動作させるものとするとよい。なお、プロ
グラムユニット中のロボット3a,3bによる組み付け
工程のためのプログラムは、上記の5つのプログラムか
らなる組み付けプログラムであるが、専用設備8による
工程のためのプログラムは、専用設備8が動作中である
とか動作が完了して次の指示を上記組み付けプログラム
から待っているとかの動作状態信号の受け渡しを管理す
るものであり、専用設備8の動作そのものを記述したも
のではない。専用設備8の動作そのものは、その設備に
おけるシーケンサーやロボットコントローラーのマルチ
タスクで記述される。
【0040】このようにプログラムユニット別に全体プ
ログラムを管理すれば、外部からの入出力信号を必要な
時にロボットプラグラムが取得することができるし、不
必要な場合はロボット組み付け動作に専念することがで
きるために、全体動作としてロボット3a,3bの無駄
な待ち時間を少なくすることができる。また、無駄なく
工程を進めるために、ここでは各プログラムユニットを
必ずしも工程順番通りに処理することは行わないものと
している。ある専用設備8による工程が終了し終了後の
半生産品をロボット3a,3bが取得すれば、それがい
かなる順番の工程であっても、少なくとも上記専用設備
8による工程を含むプログラムユニットは処理を実行す
ることができるからである。
【0041】このためのプログラムユニット間制御のフ
ローの一例を図30に示す。あるプログラムユニットが
終了した時点で他の全てのプログラムユニットにおける
専用設備8の入出力状態(動作中(BUSY)か、動作
完了(READY)か、次の処理指令待ち(WAIT)
か)を上位プログラムで調べ、次の処理指令待ちのプロ
グラムユニットを選択するとともに、この時、複数個の
該当プログラムユニットが存在するならば、その中で工
程順番が最も後のプログラムユニットを処理することを
基本的構造としている。このようにすれば、一つでも多
くの完成品を製造することが可能となるだけでなく、あ
る専用設備8が一時的に作動しなくなってある工程が処
理できなくなっても、ロボット3a,3bの動作がスト
ップするということがほとんどなくなるために、MTB
Fも向上する。
【0042】図31は、撮像手段としてのCCDからな
るカメラ100をロボット3a,3bのアーム30先端
にステー101を介して取り付けたものを示している。
ステー101としては、被写体の大きさやカメラ100
の絞り等によって鉛直方向距離を変更することができる
ように、機械的スライドユニットを設けておくと、仕様
柔軟性が高くなる。機械的スライドユニットは、モータ
制御されるものであってもボルト止めされるものであっ
てもよい。カメラ100がオートフォーカス機能を備え
ていてもよい。
【0043】図32に示すように、ハンド4における突
起部品40と同等の突起部品103を備えた支持台10
2にカメラ100を固定しておき、ハンド4に代えてカ
メラ100をロボット3a,3bの自動着脱機構31に
取り付けることができるようにしてもよい。この場合、
支持台102としては、図7(b)に示したハンド4と同
様に、カメラ100の向きを変更することができるよう
になっているものが、撮像方向を任意とすることができ
る点で好ましい。カメラ100についての信号入出力
は、自動着脱機構部31の電装用信号ポートを用いた
り、カメラ100から直接引き出した信号線を使用して
行う。もっとも、後者の場合、信号線がロボット3a,
3bの動作に干渉しないように配線に工夫が必要であ
る。ロボット3a,3bに装着したハンド4でカメラ1
00を把持するようにしてもよい。
【0044】このようにカメラ100を取り付けた場
合、図33や図34に示すように、ロボット3a,3b
によって把持した部品60や把持する直前の部品60を
監視したり、部品60の組み付け状況を監視したりする
ことができ、部品60の把持位置の誤差補正や、把持す
る前の部品60の良不良検出などが可能となる。
【0045】
【発明の効果】以上のように本発明においては、複数の
ロボットが移動自在な移動テーブル上にあるために、小
型に構成できるにもかかわらず、移動テーブルの移動方
向に隣接して設置された部品供給手段からの部品供給可
能エリアが広く、しかも組立用治具が複数のロボットの
共有動作範囲内にあるために、複数のロボットによる交
互の部品組み付けを行えるとともに、一方のロボットが
部品組み付けを行っている間に他方のロボットで同じ組
付対象用のハンドの交換作業や移動テーブルで移動しな
がら上記組立用治具に組み付けるべき他の部品供給を受
けたりすることができて、ロボットの待機時間を少なく
できるものであり、多品種多点数の部品からなる製品の
組立を、部品の供給手段が単純な固定した構成であって
も、効率よく行えるものであり、またハンドや組立用治
具や部品供給手段、プログラム等を切り換えるだけで、
組立対象製品の変更に対応することができるために、安
価で且つ汎用性の高い組立装置となっているもので
り、加えるに、組立装置とその動作に必要な周辺機器と
が移動テーブルに対して着脱自在なベースプレート上に
配設されているために、組立品の変更に伴う組立用治具
の変更を組立用治具が複数ある場合にもベースプレート
ごとの交換で容易に対応することができるものであり、
また、組立用治具がロボットに対して着脱自在であり且
つロボットによってロボット動作範囲内で且つ移動テー
ブル外に位置決め載置が自在となっていることから、組
立途中にロボットではできない作業があっても、移動テ
ーブル外に専用工作機械を配置して、ここに組立用治具
を置くことで組立を継続して行うことができるものであ
り、ロボット単体では不可能な作業も達成可能となって
いるものである。
【0046】また、2台のロボットにおけるそれぞれの
部品把持用ハンド間の協働が自在となっておれば、相互
間で部品の組立を行って組立用治具に載せるという作業
や、部品の姿勢変更といった作業が可能となる上に、組
立用治具側に反転機構が不要となるために、多様で且つ
複雑な組立にも容易に応ずることができ、組立用治具
が、同一部品を異なった姿勢で保持する複数種が設けら
れているならば、組立方向が組立中に変わる製品に対し
ても連続した組立を行うことができる。
【0047】組立用治具が移動テーブル上にある時に部
品を解放し、ロボットに接続された時に部品保持を行う
部品保持手段を備えている時には、上記移載中に部品の
保持が不安定となったり位置ずれを生じたりすることが
ないものとなり、また組立用治具と部品との間に介在す
るとともにロボットによって着脱移載が自在な補助治具
を備えておれば、上記専用設備側に十分なスペースがな
かったり多数の部品を専用設備で同時に処理する場合に
も、組立用治具ごと部品を移載する場合と同様の作業が
可能となるとともに、補助治具としては小型安価なもの
で良いために、補助治具を設けるコスト以上の効果を得
ることができる。
【0048】また、複数の部品把持用ハンドのうちの少
なくとも1つを受ける設置台を、移動テーブル上の上記
共有動作範囲内、もしくは移動テーブルに隣接する位置
に配設すれば、複数のロボットで単一の部品把持用ハン
ドを使用することができて、ハンドの活用を図ることが
できる。そして、部品把持用ハンドと組立用治具とを部
品供給手段の配置範囲の一部に設置しておけば、ハンド
や組立用治具の自動入れ換えが可能となるために、組立
製品の変更に自動的に対応することができるものであ
る。
【0049】部品供給手段は移動テーブルを囲むように
配設する時、供給部品を途中で変更したりしなくとも、
数多くの種類の部品にロボットがアクセスすることがで
きることになるために、作業効率が向上する。移動テー
ブルを複数設けた時には、更に多くの作業を同時進行で
行わせることができる上に、複雑な組立にも容易に対応
することができるものとなる。
【0050】移動テーブルを載せた架台を移動テーブル
の移動方向において延長可能とする時には、組立品の種
類に応じた規模の組立装置を簡便に得ることができると
ともに、複数の移動テーブルの設置への対応も容易とな
る。この時、移動テーブルの駆動機構としてラックアン
ドピニオン機構を用いるならば、架台の延長に伴う移動
テーブルの移動範囲の延長についての対応が容易である
ほか、複数の移動テーブルを重複する領域に位置させる
ことにも容易に対応することができる上に、駆動機構に
かかる費用を抑えることができる。
【0051】そして、移動テーブルを載せた架台とし
て、部品供給手段や他の付設設備が着脱自在となってい
るとともに部品供給手段や付設設備の位置決め保持手段
を備えたものを用いれば、組立品の変更に伴う部品供給
手段の変更や付設設備の変更も容易となるために、組立
品変更に伴う手間を削減することができる。更に、制御
手段におけるプログラムを複数のプログラムに分割して
いるために、特に一方が共通する動作範囲内にある時は
他方が共通しない動作範囲内にあるように2台のロボッ
トを交互に動作制御することで、共有動作範囲を有する
複数のロボットを移動させて使用しても各種のタイミン
グを気にせずにロボットの動作プログラムを作成するこ
とができるものであり、またロボット動作制御プログラ
ムにしても、単純な動作の集まりで記述し、その動作を
選択して実行する構成としているので、いろんな動作を
同一の記述で表現して繰り返し実行することで連続する
組立を実行することができるものであって、複雑な動作
も単純な動作の組み合わせとして記述することが可能で
ある。
【0052】ロボット近傍に設置されてロボットではで
きない作業を担うとともにロボットの動作と並列に動作
する専用設備の動作及びタイミングの制御も制御手段が
行う時には、組立途中に専用設備による加工処理も行う
ことができるものとなる上に、専用設備との連係もスム
ーズなものとなるために、組立作業効率を大きく向上さ
せることができる。
【0053】この場合、専用設備による工程から次の専
用設備による工程までのロボットによる組み付け工程を
一つの処理としたプログラムユニットの集まりでプログ
ラムを構成し、該プログラムユニットの逐次実行で全工
程を制御するならば、ロボットの待ち時間の少ない組立
作業を行わせることができる他、専用設備の工程につい
ての作業状況管理プログラムからの指令待ち信号によっ
て次のプログラムユニットに制御を移すとともに指令待
ち信号の競合時には順番がより後のプログラムユニット
に制御を移すことで、専用設備側の問題によるロボット
動作の停止をできるだけ避けることができるものとな
る。
【0054】組立に供する部品や組立中の部品を撮像す
る撮像手段を設けた時には、使用する部品の良否の監視
や組立状況の監視を行うことができるために、部品の良
否等に応じたより柔軟な組立作業が可能となる。この時
の撮像手段は、撮像範囲の変更が可能となることから、
ロボットのアーム先端に取り付けることが好ましく、ハ
ンドに代えてロボットに着脱自在としたり、ハンドによ
ってロボットに取り付けられるものとすると、撮像範囲
をより広くとることができる。特に、撮像方向を可変と
して取り付けた時には、一方のロボットのハンドで保持
している部品や、一方のロボットによる組立途中の状況
を、他方のロボットに取り付けたカメラで詳細に撮像す
ることが可能となるほか、組立用治具上の部品について
もいろんな方向から撮像することができるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施例の斜視図である。
【図2】同上の側面図である。
【図3】同上の断面図である。
【図4】同上のロボット動作範囲を示す概略平面図であ
る。
【図5】同上の自動着脱機構を示す斜視図である。
【図6】(a)(b)は夫々ハンドの例を示す破断正面図であ
る。
【図7】(a)(b)は夫々ハンドの別の例を示す破断正面図
と正面図である。
【図8】組立用治具を示す斜視図である。
【図9】(a)(b)は組立用治具における部品保持部の例を
示す概略断面図である。
【図10】組立用治具の着脱動作を示す説明図である。
【図11】(a)(b)(c)は補助治具を用いる場合の動作説
明図である。
【図12】組立用治具をベースプレートを介して移動テ
ーブル上に配置する場合の斜視図である。
【図13】部品供給手段の分解斜視図である。
【図14】同上の斜視図である。
【図15】同上の部分断面図である。
【図16】専用設備の一例を示す側面図である。
【図17】同上の架台への取付部分を示す側面図であ
る。
【図18】2つのハンドの協調動作の一例の説明図であ
る。
【図19】2つのハンドの協調動作の他例の説明図であ
る。
【図20】他の動作例を示す平面図である。
【図21】別の動作例を示す平面図である。
【図22】部品供給手段の配置の他例を示す平面図であ
る。
【図23】別の実施例の斜視図である。
【図24】移動テーブルの駆動機構の他例を示す概略正
面図である。
【図25】ラックアンドピニオン機構の一例を示すもの
で、(a)は正面図、(b)は側面図である。
【図26】ラックアンドピニオン機構の他例を示すもの
で、(a)は正面図、(b)は側面図である。
【図27】ラックアンドピニオン機構の別の例を示すも
ので、(a)は正面図、(b)は側面図である。
【図28】制御手段におけるプログラムの一例の説明図
である。
【図29】専用設備の制御を含む上位プログラムの一例
の説明図である。
【図30】同上のプログラムユニット間制御のフローを
示す説明図である。
【図31】撮像手段を備えたものの一例を示す平面図で
ある。
【図32】撮像手段の取付構造の一例を示す正面図であ
る。
【図33】撮像手段の使用状態の一例を示す正面図であ
る。
【図34】撮像手段の使用状態の他例を示す正面図であ
る。
【符号の説明】
2 移動テーブル 3a,3b ロボット 4 部品把持用ハンド 5 組立用治具 6 部品供給手段 7 制御手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浦野 洋二 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工 株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−294127(JP,A) 特開 平5−220634(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23P 21/00 307 B23P 19/04

Claims (21)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定の範囲内を移動自在とされた移動テ
    ーブルと、この移動テーブル上に設置された複数台のロ
    ボットと、上記移動テーブル上に設置された部品保持用
    の組立用治具と、上記移動テーブル上に配設されて上記
    ロボットに着脱自在となっている複数の部品把持用ハン
    ドと、上記移動テーブルの移動方向に隣接して設置され
    た部品供給手段と、これらの制御用の制御手段とからな
    り、移動テーブル上に設置されて部品供給手段から組立
    用治具側へ部品を移送して組み立てる複数台のロボット
    は、互いの動作範囲が重なる共有動作範囲を持つ間隔で
    設置されており、組立用治具は上記共有動作範囲内に設
    置され、さらに組立用治具とその動作に必要な周辺機器
    とが移動テーブルに対して着脱自在なベースプレート上
    に配設され、組立用治具がロボットに対して着脱自在で
    あり且つロボットによってロボット動作範囲内で且つ移
    動テーブル外に位置決め移載が自在となっていることを
    特徴とする組立装置。
  2. 【請求項2】 2台のロボットはそれぞれの部品把持用
    ハンド間の協働が自在となっていることを特徴とする請
    求項1記載の組立装置。
  3. 【請求項3】 組立用治具は、同一部品を異なった姿勢
    で保持する複数種が設けられていることを特徴とする請
    求項1記載の組立装置。
  4. 【請求項4】 組立用治具は、移動テーブル上にある時
    に部品を解放し、ロボットに接続された時に部品保持を
    行う部品保持手段を備えていることを特徴とする請求項
    記載の組立装置。
  5. 【請求項5】 組立用治具と部品との間に介在するとと
    もにロボットによって着脱移載が自在な補助治具を備え
    ていることを特徴とする請求項1または4記載の組立装
    置。
  6. 【請求項6】 複数の部品把持用ハンドのうちの少なく
    とも1つを受ける設置台が、移動テーブル上の上記共有
    動作範囲内、もしくは移動テーブルに隣接する位置に配
    設されていることを特徴とする請求項1記載の組立装
    置。
  7. 【請求項7】 部品把持用ハンドと組立用治具とが部品
    供給手段の配置範囲の一部に設置されていることを特徴
    とする請求項1記載の組立装置。
  8. 【請求項8】 部品供給手段は移動テーブルを囲んで配
    設されていることを特 徴とする請求項1記載の組立装
    置。
  9. 【請求項9】 移動テーブルを複数備えていることを特
    徴とする請求項1記載の組立装置。
  10. 【請求項10】 移動テーブルを載せた架台は、移動テ
    ーブルの移動方向において延長可能となっていることを
    特徴とする請求項1記載の組立装置。
  11. 【請求項11】 移動テーブルの駆動機構がラックアン
    ドピニオン機構であることを特徴とする請求項1または
    9または10記載の組立装置。
  12. 【請求項12】 移動テーブルを載せた架台は、部品供
    給手段や他の付設設備が着脱自在となっているとともに
    部品供給手段や付設設備の位置決め保持手段を備えてい
    ことを特徴とする請求項1記載の組立装置。
  13. 【請求項13】 制御手段は、次の5つのプログラムロ
    ボットの動作を部品把持用ハンドの着動作と、隣接する
    ロボットと共有する動作範囲外における移動動作と作業
    動作と、前記共有する動作範囲内への移動動作と前記範
    囲内における作業動作と、前記動作範囲外への移動動作
    及び部品把持用ハンドの脱動作に分割して、その順番に
    て記述されているとともに、前記各動作の実行・非実行
    の選択と作業動作の選択を設定する部分と部品供給手段
    の情報を設定する部分を設けたロボット動作制御プログ
    ラムロボットが隣接する他のロボットとの共有する動作
    範囲内にあるか否かを判別するプログラムロボットの動
    作順序を設定するプログラム移動テーブルの動作を制御
    するプログラム組立ミスなどのトラブルを監視するプロ
    グラムを並列処理するものであることを特徴とする請求
    項1記載の組立装置。
  14. 【請求項14】 制御手段は、一方がある範囲内にある
    時は他方がその範囲外にあるように、2台のロボットを
    交互に動作制御するものであることを特徴とする請求項
    1または13記載の組立装置。
  15. 【請求項15】 制御手段は、ロボット近傍に設置され
    てロボットではできない作業を担うとともにロボットの
    動作と並列に動作する専用設備の動作及びタイミングの
    制御も行うものであることを特徴とする請求項1記載の
    組立装置。
  16. 【請求項16】 制御手段は、専用設備による工程から
    次の専用設備による工程までのロボットによる組み付け
    工程を一つの処理としたプログラムユニットの集まりで
    プログラムを構成しており、該プログラムユニットの逐
    次実行で全工程を制御するものであることを特徴とする
    請求項15記載の組立装置。
  17. 【請求項17】 制御手段は、専用設備の工程について
    の作業状況管理プログラムからの指令待ち信号によって
    次のプログラムユニットに制御を移すとともに指令待ち
    信号の競合時には順番がより後のプログラムユニットに
    制御を移すものであることを特徴とする請求項16記載
    の組立装置。
  18. 【請求項18】 組立に供する部品や組立中の部品を撮
    像する撮像手段を備えていることを特徴とする請求項1
    記載の組立装置。
  19. 【請求項19】 撮像手段はロボットのアーム先端に取
    り付けられていることを特徴とする請求項18記載の組
    立装置。
  20. 【請求項20】 撮像手段は、ハンドに代えて、もしく
    はハンドによってロボットに着脱自在に取り付けられる
    ものであることを特徴とする請求項18記載の組立装
    置。
  21. 【請求項21】 撮像手段はその撮像方向を可変として
    取り付けられていることを特徴とする請求項18または
    20 記載の組立装置。
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