JP4507767B2 - ロボット加工ラインシステム - Google Patents

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Description

この発明は、複数のロボットと、複数の加工機を用いて、多品種のワークを製造するロボット加工ラインシステムに関するものである。
近年、工業的な生産ラインにおいて、産業用ロボットを使うケースは多くなってきており、ワークの移載や、部品の組付け、穴あけ、ネジ締め、溶接、といった加工分野においても積極的に利用されている。これらのロボットは、単軸であり単に多点位置決めできるだけのものから、多軸の水平多関節ロボットや垂直多関ロボットなど複雑な動きをするものまで様々だが、それぞれ専用のコントローラからの指令によって各作業を行うため、汎用性が高く、ティーチング次第で色々な場面で使用でき、繰り返し高精度作業を得意とし、また特殊なものになると劣悪環境下においても使用が可能であるので、更に多くの分野での利用が期待されている。
また、人件費削減による設備効率化の流れに伴って、複数のロボットを同時に扱うというケースも増えている。
工業的な生産ラインにおいて、1つのラインに複数のロボットを用いて部品の組み付け、加工などを行うことは現在一般的に行われている。
これら複数のロボットを生産ラインに用いる場合は、製作段階において、ロボットごとにプログラムを作成し、ロボットごとにティーチングを行う必要がある。これらのプログラミングやティーチングは、作業の内容や、ロボットと設備の相対関係によってそれぞれ異なってくるためである。これは、各ロボットに全く同じ作業をさせる設備でも同様で、各ロボットの有する各コントローラにプログラムとティーチングデータをそれぞれ入力してやる必要がある。
また、これらのプログラミングやティーチングは、最終的な設備の動作確認をしながら決定してやる必要があるため、ロボットの付帯設備が完成してから、現場にて行わなければならないという制約がある。このため、作業が終了するまで生産設備を稼動させる事はできない。また、ロボットコントローラはロボット1台に1つであるため、殆どの作業は並行して行う事ができず、また少人数で行う必要があるため、多大な時間と工数が必要となる。また、そのティーチングの作業者は、プログラムを作成することができ、ティーチングを行える能力が必要であるため、誰でも良いという訳には行かず、さらに、作業者の能力によってそのプログラムやティーチングにバラつきが出てしまい、製品に影響を及ぼすといったことが問題になっていた。
そういった点を踏まえて、プログラミングの手間と、ティーチングにかかる負担を減らすような試みもなされている。
一例を挙げると、特許文献1に開示されるような、単軸ロボットを複数組み合わせ多軸のロボットであるような動きをさせる場合である。
この例では、1つのマスターコントローラと1以上のスレイブコントローラを組み合わせて、コントローラ間で情報を授受しながら、2以上の単軸ロボットを制御し、詳しくは、第1単軸目のロボットの制御をマスターコントローラが、第2単軸目以降のロボットをスレイブコントローラが制御する構成である。これによって、2以上の単軸ロボットが、あたかも2以上の軸を持つ1つのロボットのような動きを行うことを可能としている。この方法によれば、マスターコントローラのみにプログラムとティーチングポイントを入力すればよく、マスターコントローラにアクセスすることで、マスターコントローラ及びすべてのスレイブコントローラの情報参照や、変更等の管理が可能となり、制御管理の効率を向上できる。
上記の方法は、多軸ロボットを複数制御する場合にも応用されており、例えば溶接のラインでは、第1、第2ロボットを1組で用い、可搬重量の大きな第1のロボットに部品を持たせて、第2のロボットで溶接を行い、同期して動くことによってより複雑な動き、溶接加工を可能にしているといった特許文献2のようなものも見られる。
この特許文献2に開示されている溶接ロボットの制御方法では、1つの制御装置で、2つのロボットを、教示点と溶接速度に応じて、その教示点間を所定数に分割して速度と距離を計算して同時に駆動するといった方法で、同期運転を実現している。これによって、複数の補完点における制御データを計算して、ロボットを同期させ駆動するので、細かく教示をする必要が無く、教示点の数を少なくすることができ、教示データを入力する教示点を減らすことが可能である。また、1つのコントローラにて第1、第2の2つのロボットを制御することが可能であるので、複数のプログラムを作って、それぞれのティーチングを個別に行わなければならないという手間が省ける。
また、ティーチング負荷を減らすといった観点から、近年は特許文献3のような手法もとられている。
特許文献3では、オフライン教示装置を使用する方法が開示されており、コンピュータシステム上に構築された生産ラインあるいはロボットのモデルにより教示を行い、完成したプログラムをロボットにダウンロードするものである。この方法によれば、特に並列する複数の生産ラインに設置された複数台のロボットに同一作業を教示する場合には、一度のティーチングで済む為に教示時間は短縮される。
特開2000−112512号公報 特開平5−210407号公報 特開平5−127720号公報
しかしながら、従来技術においては、以下のような問題があった。
まず、特許文献1及び特許文献2に開示された発明では、1つのロボットコントローラで複数のロボットを動作させる事が可能ではあるが、1つの作業をやらせるためには、必ずそれに対応したプログラムの作成と、ティーチングを行う必要がある。全く同じ設備が複数あったとしても、それぞれのロボットコントローラにそれぞれプログラムの入力と、それぞれのティーチングが必要となる。また、ロボットの動作は設備との相対関係に左右されるために、設備が完成してから作業者が現場でロボットにプログラムを入力し、ティーチングを行うといった手間は不可避である。また、設備の移転をする場合には、作業者が設備と一緒に現地に行って、試運転を行いながらティーチングを修正するといったケースも多く、多くの工数を必要とする。
つまり、複数のロボットとそれらを制御する1つのロボットコントローラのセットが複数ある場合、1つの作業をやらせるために必ず対応したプログラムの作成と、ティーチングをそれぞれのロボットコントローラに対して行わなければならないという点が問題となる。
また、特許文献3に開示された発明では、複数台のロボットに同一作業を教示する場合には、その効果を発揮するが、事前に関連する設備の全ての条件を決定し、シミュレーションデータとしてシミュレータに入力しておく必要があり、膨大な工数がかかる上に、ロボットの作業の多様性ゆえに、シミュレータを専用にカスタマイズする必要がある場合が多く、コストが高く付いてしまう。また製作途中において、設備の設計変更、特にロボットの動きに関わる変更があった場合は、その都度シミュレータのデータも修正をしなければならないという問題がある。
つまり、シミュレータによって、現地工数を削減可能であるが、シミュレータ自身のデータ設定に多くの工数を必要とするという点が問題となる。
これら特許文献1乃至特許文献3の課題の共通点は、何れも依然としてティーチングの負荷が大きい点にあり、これは、ロボット加工ラインシステムそのものの、基本的課題である。
この基本的課題は、ロボットを用いた設備のロボットのティーチングをする作業者は、ロボットのプログラムを理解し、かつ設備の動きを十分に理解していなければ、精度の良いティーチングが行えない、という部分が主な原因である。
ティーチングの良し悪しは、そのラインで生産される製品に影響してしまうこともある為、海外に設備を移管した場合などは、ティーチング用の作業者も、現地に出張して、現地でのティーチングを行うケースが殆どである。このため、作業効率の面においても、コストの面においても、問題となっていた。特に、近年では複数の同一の生産ラインを海外拠点に持ち、モデルチェンジよって短期間にその設備の内容を変えたい、といった要求も多くなってきているが、作業者を海外拠点全てに順番に派遣し、修正を行う手間をかける事は期間的にもコスト的にも非現実的である。また、ロボットの動作は、ロボットの付帯設備との相対位置関係に左右されるため、特許文献3のような方法でティーチングデータを作成したとしても、特に精密な作業をさせる場合は、実際に設備を動かしながら再度ティーチングの修正が必要となる場合が多い。最近は海外工場にも同一生産ラインがあるケースも増えているため、ティーチングの修正だけを行う場合でも、精度が必要であればティーチング作業者が現地に行って作業を行わなければならず、その工数とコストが問題視されている。
つまり、ティーチング作業はある程度の能力が要求されるため、作業者が限定されるという問題がある。
さらに、特許文献1乃至特許文献3に示されるような従来技術では、上記の問題の他にも、これまで未解決となっていた以下のような問題がある。
まず、作業の多様化に伴い、1台のロボットで複数の作業を行わせたい場合、当然、ロボットコントローラ内に、そのロボットの行う作業の全てのプログラムと、ティーチングデータを保有する必要がある。例えば、ロボット生産ラインを多品種に対応するために、ツールチェンジャを装備して、異なる作業を連続的に行う場合、少数の段取り替えでも部品や設備との干渉や相対関係の変化から、多くのティーチングデータを必要とする場合等、同時に複数のデータを必要としないにもかかわらず、ロボットコントローラ内に多くのデータを必要とする。すると、必然的にロボットコントローラの記憶容量も大きなものが必要となり、無駄が多い。更に、この作業を複数のロボットで分担して行う場合は、同じデータであるにもかかわらず、複数のロボットのロボットコントローラそれぞれが、それぞれのデータを保有する必要があるため、無駄に記憶容量を必要とする結果になる。
つまり、複数の異なる作業を1台のロボットに行わせる生産ラインが複数ある場合には、全てのプログラムとティーチングデータを各ロボットコントローラ内に保持する必要があり、多くの記憶容量を無駄に必要とするという問題がある。
以上に記載した従来技術の問題点を整理すると、以下のようになる。
(1)ティーチング作業はある程度の能力が要求されるため、作業者が限定され、完成した設備を動かしながらティーチング及び、プログラムの作成又は修正、を行う必要があるため膨大な工数が必要となる問題がある。
(2)複数の異なる作業を1台のロボットに行わせるラインが複数ある場合には、全てのプログラムとティーチングデータを各ロボットコントローラ内に保持する必要があり、多くの記憶容量を無駄に必要となる問題がある。
上記の問題点を解決するために、本発明のロボット加工ラインシステムは次の構成を有している。
(1)複数のロボットと、複数の加工機を有し、多品種のワークを製造するロボット加工ラインシステムにおいて、第1、第2ロボットと、第1加工機が、1つのユニットをなし、同様に配置された2以上のユニットを含む2以上のロボット加工ラインを有し、1つのロボット加工ラインでティーチングされたプログラムを、他のロボット加工ラインに転送することにより、他のロボット加工ラインを動作させることを特徴とする。
(2)複数のロボットと、複数の加工機を有し、多品種のワークを製造するロボット加工ラインシステムにおいて、第1、第2、第3ロボットが、等間隔で配置され、各ロボットの中間位置に第1、第2、第3加工機が配置され、次に製造するワークの情報に基づき複数の加工要素に分解し、各加工要素のプログラムとポイントデータを読みだし、ロボットの稼働状況により、非稼動状態のロボットを2台選択し、選択してロボットに対して、前記プログラムと前記ポイントデータを転送することを特徴とする。
(3)(2)に記載されたロボット加工ラインシステムにおいて、第4ロボットが、前記第2及び第3ロボットと等間隔で配置され、前記第4ロボットと、前記第2ロボットとの中間位置に、第4加工機が配置され、前記第4ロボットと、前記第3ロボットとの中間位置に、第5加工機が配置されることを特徴とする。
(4)(2)に記載されたロボット加工ラインシステムにおいて、前記加工機が、固定のアーク溶接機であることを特徴とする。
(5)(4)に記載されたロボット加工ラインシステムにおいて、選択された2台のロボットの各々が、異なる部品を保持し、前記アーク溶接機で、異なる部品同士を接合することを特徴とする。
(6)(2)に記載されたロボット加工ラインシステムにおいて、前記ロボットに必要なデータを保管する1つのホストプログラムサーバと、次に製造するワークの情報に基づき複数の加工要素に分解し、各加工要素の前記プログラムを選択して前記ホストプログラムサーバに指示し、前記プログラムと前記ポイントデータを、前記ロボットに対して転送させる1つの生産指示サーバを有することを特徴とする。
上記構成を有するロボット加工ラインシステムの作用効果について説明する。
本発明のロボット加工ラインシステムにおいては、
(1)複数のロボットと、複数の加工機を有し、多品種のワークを製造するロボット加工ラインシステムにおいて、第1、第2ロボットと、第1加工機が、1つのユニットをなし、同様に配置された2以上のユニットを含む2以上のロボット加工ラインを有し、1つのロボット加工ラインでティーチングされたデータを、他のロボット加工ラインに転送することにより、他のロボット加工ラインを動作させることを特徴とするので、プログラミングやティーチングを行うためには1つのユニットだけで足り、システム全体を必要としない。よって、プログラミング及びティーチング負荷の軽減が実現し、現場工数の削減を図ることが出来る。さらにこの事は、国内工場にロボット加工ラインがあり海外工場に同様のロボット加工ラインを持っている場合に効果が高く、国内で修正したプログラム等を海外に転送するだけで、プログラム等の手直しや、品種変更等を行えるという優れた効果を奏する。
(2)複数のロボットと、複数の加工機を有し、多品種のワークを製造するロボット加工ラインシステムにおいて、第1、第2、第3ロボットが、等間隔で配置され、各ロボットの中間位置に第1、第2、第3加工機が配置され、次に製造するワークの情報に基づき複数の加工要素に分解し、各加工要素のプログラムとポイントデータを読みだし、ロボットの稼働状況により、非稼動状態のロボットを2台選択し、選択したロボットに対して、前記プログラムと前記ポイントデータを転送することを特徴とするので、各ロボットを制御するロボットコントローラが、必要とする全ての情報を保持する必要が無いほか、ロボットコントローラの記憶容量を削減する事が可能であり、設備コストを抑える事ができ、選択的にプログラムを共有できる事で、非稼動状態のロボット2台を選択し稼動するため、どれか1つのロボットにトラブルが発生した場合にもライン全体を止めるような事がないという優れた効果を奏する。
本発明に係るロボット加工ラインシステムについて、具体化した形態をあげ、図面に基づいて詳細に説明する。
図1は本ロボット加工ラインシステムにおける、ブロック図である。本システムは、ワークの種類を決定して生産指示を出す上位生産指示と、プログラムを選択し、呼び出す働きをする生産指示サーバS1と、プログラムを保管し、生産指示サーバS1の指示に従いプログラムを出力するホストプログラムサーバS2と、実際に作業を行う垂直多関節6軸ロボット(以下、単にロボットと称する)、ロボットコントローラ、溶接機等が並んでいる溶接ラインL1とからなり、それぞれがネットワークによって接続されている。
まず、上位生産指示より降りてきた生産指示が、生産指示サーバS1に入力されると、生産指示サーバS1は、1)溶接要素に分解、2)溶接ラインL1の空きロボットを把握、3)ロボットにプログラミングパッケージを割り当て、4)溶接ラインの空きロボットにプログラムを転送するように、ホストプログラムサーバS2に指示、という処理を行う。
次に、ホストプログラムサーバS2は、生産指示サーバS1から受け取った指令を基に、内部に保存するロボットのプログラムやティーチングデータ等を含んだプログラムデータPR11、プログラムデータPR31他の中から、必要なプログラム、及びティーチングデータ等を溶接ラインL1の非稼動状態の1組のロボットのコントローラに転送する。例えば、ロボットコントローラC1にプログラムデータPR11を、ロボットコントローラC2にプログラムデータPR31を転送する。
そして、指令とプログラムやティーチングデータ等といったプログラムデータPR11他を受け取ったロボットコントローラC1、及びロボットコントローラC2は、それぞれのロボットに作業を開始させる。
次に、溶接ラインL1を構成するロボットと、溶接機について説明する。図2は本ロボット加工ラインシステムのレイアウトであり、第1、第2、第3ロボットの位置関係が正三角形を成し、隣り合うロボットが部品を支持し合って、溶接できるような距離となるように、ロボットR1乃至ロボットR7が配置されている。これらのロボットは、ボディP11等の部品がチャックできるような、ハンドを各自供えている。また、アーク溶接機A11乃至アーク溶接機A21は、第1、第2ロボットの中間位置に来るように配置されている。本実施例では2台のロボットと、1台のアーク溶接機が1つのユニットとして扱われるが、システムの性格上、隣のユニットとロボットが重複する事を妨げない。つまり、第1のユニットがロボットR1とアーク溶接機A11とロボットR2で構成されるとすると、第2のユニットがロボットR1とアーク溶接機A12とロボットR3で構成される。なお、それぞれのロボットR1乃至ロボットR7は個々にロボットコントローラC1乃至ロボットコントローラC7を備えている。
具体的には、ロボットR1と、ロボットR2と、ロボットR3は正3角形を成すように配置され、ロボットR4は、ロボットR3と、ロボットR2と正3角形を成すように配置され、ロボットR5は、ロボットR4と、ロボットR3と正3角形を成すように配置され、ロボットR6は、ロボットR5と、ロボットR4と正3角形を成すように配置され、ロボットR7は、ロボットR6と、ロボットR5と正3角形を成すように配置される。
この際、全てのロボット同士の距離が等しくなることが重要であるため、例えば、ロボットを固定するためのベースは機械加工によって削りだし、3次元的な相対位置が決まるように固定をしてピンを打って固定する等の作業が必要である。しかし、実際の加工誤差分は当然発生するので、部品をチャックするハンドは、ある程度の誤差吸収機構を持って設計されているものとする。
また、ロボットR1と、ロボットR2の中間位置には、アーク溶接機A11が配置され、ロボットR1と、ロボットR3の中間位置には、アーク溶接機A12が配置され、ロボットR2と、ロボットR3の中間位置には、アーク溶接機A13が配置され、ロボットR2と、ロボットR4の中間位置には、アーク溶接機A14が配置され、ロボットR3と、ロボットR4の中間位置には、アーク溶接機A15が配置され、ロボットR3と、ロボットR6の中間位置には、アーク溶接機A16が配置され、ロボットR4と、ロボットR5の中間位置には、アーク溶接機A17が配置され、ロボットR4と、ロボットR6の中間位置には、アーク溶接機A18が配置され、ロボットR5と、ロボットR6の中間位置には、アーク溶接機A19が配置され、ロボットR5と、ロボットR7の中間位置には、アーク溶接機A20が配置され、ロボットR6と、ロボットR7の中間位置には、アーク溶接機A21が配置される。このアーク溶接機の設置位置についても、溶接部位が2台のロボットの間であって、各ロボットとの距離が等しい位置に設置されている。なお、アーク溶接機の設置位置はロボットとロボットの中間位置に無くても、全てのユニット単位で見て、同じ位置関係に設置されていれば良いが、ロボットの稼動範囲等の問題を考えると、中間位置に設置したほうが有利である。
このように設置されている各ロボットと各アーク溶接機は、図1で示したホストプログラムサーバS2からロボットコントローラにプログラム等を受け取り、生産指示サーバS1から指示を受け取って、作業を開始する。
図3は本ロボット加工ラインシステムにおいて、複数の部品を溶接して一体に形成されるワークと、その溶接部位、ビードの形状等を示したものである。ワークであるアッシーP10、アッシーP20は、部品であるボディP11、リブP12、フタP13、とボディP21、リブP22、フタP23からなり、アッシーP10の溶接部位は、溶接部位W11乃至W14、アッシーP20の溶接部位は、溶接部位W21乃至W24である。なお、各溶接部位の溶接条件は、あらかじめ溶接機に設定されており、適宜選択される。
アッシーP10は、ボディP11とリブP12が溶接部位W11と溶接部位W12で溶接され、また、ボディP11とフタP13は溶接部位W13と溶接部位W14で溶接され、一体のワークとなっている。
アッシーP20は、ボディP21とリブP22が溶接部位W21と溶接部位W22で溶接され、また、ボディP21とフタP23は溶接部位W23と溶接部位W24で溶接され、一体のワークとなっている。
そして、これらのシステムの運用を表したのが、図4のシステムフローである。
縦列は作業しているロボットを現し、ロボットR1乃至ロボットR7の作業内容を、横列はステップを示し、14ステップ分の作業を表す。ただし、1ステップは行う作業の単位を表しており、時間が同一というわけではない。
まず、図4の時間の経過に従い、ロボットの作業を説明する。説明の都合上、第1ワーク、第2ワーク、第3ワークの3つを製作する流れとする。
(ステップ1)
ロボットR1は、第1ワークの部品であるリブP12をチャックし、作業の対になるロボットR3は、第1ワークの部品であるボディP11をチャックする。その後、ロボットR1は、第1ワークの部品であるリブP12を、ロボットR3は、第1ワークの部品であるボディP11を所定の位置に持っていき、溶接すべき姿勢で保持する。
(ステップ2)
アーク溶接機A12が、ロボットR1及びロボットR3に支持された、第1ワークの部品であるボディP11と第1ワークの部品であるリブP12との溶接部位W11を溶接する。溶接後、ロボットR1は、第1ワークの部品であるリブP12を放す。ロボットR3は、第1ワークの部品であるリブP12が溶接された状態のボディP11を保持する。
(ステップ3)
ロボットR1は、第2ワークの部品であるリブP22をチャックし、作業の対になるロボットR2は、第2ワークの部品であるボディP21をチャックする。その後、ロボットR1は第2ワークの部品であるリブP22を、ロボットR2は第2ワークの部品であるボディP21を所定の位置に持っていき、溶接すべき姿勢で保持する。
ロボットR3は、第1ワークの部品であるリブP12が溶接された状態のボディP11を保持している。
(ステップ4)
アーク溶接機A11が、ロボットR1及びロボットR2に支持された、第2ワークの部品であるボディP21と、第2ワークの部品であるリブP22との溶接部位W21を溶接する。溶接後、ロボットR1は、第2ワークの部品であるリブP22を放す。ロボットR2は、第2ワークの部品であるリブP22が溶接された状態のボディP21を保持する。
また、アーク溶接機A12が、ロボットR3に支持された第1ワークの部品であるボディP11と第1ワークの部品であるリブP12の溶接部位W12を溶接する。この時点で、第1ワークの部品であるボディP11とリブP12の溶接は完了する。
(ステップ5)
ロボットR2は、第2ワークの部品であるリブP22が溶接された状態のボディP21を保持している。
ロボットR5が、ロボットR3から、第1ワークの部品であるリブP12の溶接されたボディP11を受け取る。また、作業の対になるロボットR6が第1ワークの部品であるフタP13をチャックする。その後、ロボットR5は第1ワークの部品であるリブP12の溶接されたボディP11を、ロボットR6は第1ワークの部品であるフタP13を所定の位置に持っていき、溶接すべき姿勢で保持する。
(ステップ6)
ロボットR1は、第3ワークの部品であるボディP21をチャックし、作業の対になるロボットR3は第3ワークの部品であるリブP22をチャックする。その後、ロボットR1は第3ワークの部品であるボディP21を、ロボットR3は第3ワークの部品であるリブP22を所定の位置に持っていき、溶接すべき姿勢で保持する。
また、アーク溶接機A11が、ロボットR2に支持された第2ワークの部品であるボディP21とリブP22との溶接部位W22を溶接する。この時点で、第2ワークの部品であるボディP21とリブP22の溶接は完了する。
また、アーク溶接機A19が、ロボットR5及びロボットR6に支持された、第1ワークの部品であるリブP12が溶接されたボディP11と、第1ワークの部品であるフタP13との溶接部位W13で溶接する。溶接後、ロボットR5は第1ワークの部品であるリブP12の溶接されたボディP11を放す。ロボットR6は第1ワークの部品であるボディP11とリブP12とが溶接されたフタP13を保持する。
(ステップ7)
ロボットR4は、ロボットR2から、第2ワークの部品であるリブP22の溶接されたボディP21を受け取る。また、作業の対になるロボットR5が第2ワークの部品であるフタP23をチャックする。その後、ロボットR4は第2ワークの部品であるリブP22の溶接されたボディP11を、ロボットR5は第2ワークの部品であるフタP23を所定の位置に持っていき、溶接すべき姿勢で保持する。
また、アーク溶接機A12が、ロボットR1及びロボットR3に支持された第3ワークの部品であるリブP22と第3ワークの部品であるボディP21の溶接部位W21を溶接する。溶接後、ロボットR1は第3ワークの部品であるリブP22を放す。ロボットR3は第3ワークの部品であるリブP22が溶接されたボディP21を保持する。
ロボットR6は第1ワークの部品であるボディP11とリブP12とが溶接されたフタP13を保持している。
(ステップ8)
ロボットR3は第3ワークの部品であるリブP22が溶接されたボディP21を保持している。
アーク溶接機A17が、ロボットR4及びロボットR5に支持された、第2ワークの部品であるリブP22の溶接されたボディP21と、第2ワークの部品であるフタP23の溶接部位W23を溶接する。溶接後、ロボットR5は、第2ワークの部品であるフタP23を放す。ロボットR4は、第2ワークの部品であるボディP21とフタP23の溶接された状態のリブP22を保持する。
アーク溶接機A19が、ロボットR6に支持された第1ワークの部品であるフタP13と第1ワークの部品であるリブP12が溶接されたボディP11の溶接部位W14を溶接する。この時点で第1ワークの部品であるボディP11とリブP12とフタP13の溶接は完了し、第1ワークであるアッシーP10が完成する。
(ステップ9)
アーク溶接機A12が、ロボットR3に支持された第3ワークの部品であるリブP22と第3ワークの部品であるボディP21の溶接部位W22を溶接する。この時点で、第3ワークの部品であるボディP21とリブP22の溶接は完了する。
ロボットR4は、第2ワークの部品であるボディP21とフタP23の溶接された状態のリブP22を保持している。
ロボットR6は完成した第1ワークであるアッシーP10を放す。
(ステップ10)
アーク溶接機A17が、ロボットR4に支持された、第2ワークの部品であるフタP23と第2ワークの部品であるリブP22の溶接されたボディP21との溶接部位W24を溶接する。この時点で第2ワークの部品であるボディP21とリブP22とフタP23の溶接は完了し、第2ワークであるアッシーP20が完成する。
ロボットR5が、ロボットR3から、第3ワークの部品であるリブP22の溶接されたボディP21を受け取る。また、作業の対になるロボットR7が第3ワークの部品であるフタP23をチャックする。その後、ロボットR5は第3ワークの部品であるリブP22の溶接されたボディP21を、ロボットR7は第3ワークの部品であるフタP23を所定の位置に持っていき、溶接すべき姿勢で保持する。
(ステップ11)
ロボットR4は完成した第2ワークであるアッシーP20を放す。
アーク溶接機A20が、ロボットR5及びロボットR7に支持された、第3ワークの部品であるボディP21の溶接されたリブP22と、第3ワークの部品であるフタP23との溶接部位W23を溶接する。溶接後、ロボットR5は、第3ワークの部品であるボディP21の溶接されたリブP22を放す。ロボットR7は、第3ワークの部品であるボディP21とリブP22が溶接されたフタP23を保持する。
(ステップ12)
ロボットR7は、第3ワークの部品であるボディP21とリブP22が溶接されたフタP23を保持している。
(ステップ13)
アーク溶接機A21が、ロボットR7に支持された、第3ワークの部品であるリブP22が溶接されたボディP21と、第3ワークの部品であるフタP23の溶接部位W24を溶接する。この時点で第3ワークの部品であるボディP21とリブP22とフタP23の溶接は完了し、第3ワークであるアッシーP20が完成する。
(ステップ14)
ロボットR7は完成した第3ワークであるアッシーP20を放す。
以上、第1ワーク乃至第3ワークの製作の流れを追ったが、実際にはステップ11から第4ワーク、ステップ13から第5ワークの製作を開始する事が可能で、作業をしていないペアになるロボットに、継続的に作業を進める事が可能である。
なお、溶接について、各部位の溶接は、アーク溶接機固定でロボットが部品を保持しながら動く事を想定しているが、ロボットは保持したまま動かず、アーク溶接機側が動く事を妨げない。
上記までのような流れでワークが製作されるので、次に、第1ワークのみに着目して製作の流れを説明する。
例えば、第1ワークがアッシーP10であったとする。まず、上位生産指示より、アッシーP10を生産するように、生産指示サーバS1に指示が下る。生産指示サーバS1は、非稼動状態のロボットのペア、ロボットR1とロボットR3を確認すると、アッシーP10を溶接要素に分解し、ホストプログラムサーバS2にアッシーP10を製作するためのプログラムデータPR11、プログラムデータPR13、プログラムデータPR22、プログラムデータPR24等を、溶接ラインL1のロボットコントローラC1とロボットコントローラC3に送るように指示を出す。また、アーク溶接機A12にも指示を出す。
溶接ラインL1のロボットR1とロボットR3が、生産指示サーバS1からアッシーP10を製作するように指示を受け、ホストプログラムサーバS2から各コントローラに各プログラムが転送されると、まず、ステップ1で、ロボットR1は、リブP12をチャックし、作業の対になるロボットR3は、ボディP11をチャックする。その後、ロボットR1はリブP12を、ロボットR3はボディP11を所定の位置に持っていき、溶接すべき姿勢で保持する。
次に、ステップ2で、アーク溶接機A12が、ロボットR1及びロボットR3に支持された、ボディP11とリブP12との溶接部位W11を溶接する。溶接後、ロボットR1は、リブP12を放す。ロボットR3は、リブP12が溶接された状態のボディP11を保持する。
次に、ステップ3を経てステップ4で、アーク溶接機A12が、ロボットR3に支持されたボディP11とリブP12の溶接部位W12を溶接する。この時点で、ボディP11とリブP12の溶接は完了する。
この溶接完了を受けて、生産指示サーバS1は、別に非稼動状態のロボットのペアを探し、非稼動状態のロボットR5とロボットR6に、ホストプログラムサーバS2から、アッシーP10を製作するためのプログラムデータPR12、プログラムデータPR21等を溶接ラインL1のロボットコントローラC5と、ロボットコントローラC6に送るように指示を出す。またアーク溶接機A19にも指示を出す。
次に、ステップ5で、ロボットR5が、ロボットR3から、リブP12の溶接されたボディP11を受け取る。また、作業の対になるロボットR6がフタP13をチャックする。その後、ロボットR5はリブP12の溶接されたボディP11を、ロボットR6はフタP13を所定の位置に持っていき、溶接すべき姿勢で保持する。
次に、ステップ6で、アーク溶接機A19が、ロボットR5及びロボットR6に支持された、リブP12が溶接されたボディP11と、フタP13との溶接部位W13で溶接する。溶接後、ロボットR5はリブP12の溶接されたボディP11を放す。ロボットR6はボディP11とリブP12とが溶接されたフタP13を保持する。
次に、ステップ7を経てステップ8で、アーク溶接機A19が、ロボットR6に支持されたフタP13とリブP12が溶接されたボディP11の溶接部位W14を溶接する。この時点でボディP11とリブP12とフタP13の溶接は完了し、アッシーP10が完成する。
最後に、ステップ9で、ロボットR6は完成した第1ワークであるアッシーP10を放す。
このようにして第1ワークであるアッシーP10は完成するが、全てのロボットが等距離に設置され、且つ溶接機はその中間位置に来るように設置され1つのユニットをなしているため、どのロボットのペアでアッシーP10の製作を行っても良い。この事は、プログラム及びティーチングをどのロボットのペアで行っても、良いことをも意味する。つまり、1つのユニットと生産指示サーバS1とホストプログラムサーバS2があれば、システム全体を用意しなくてもティーチングが行えるという優れた効果を奏する。
また、シミュレータを使用する場合、ロボット同士の距離と、ロボットと溶接機までの距離が決定し1つのユニットをなし、2台のロボットが部品を保持し、溶接機で溶接するという構成を取っているため、他の付帯設備に対する依存度が低く、シミュレータのデータを限定しやすいというメリットもある。本発明にかかるロボット加工ラインシステムに専用のシミュレータを併用すれば、仮想ユニットを増やして干渉を確認するなど、更に高い効果が期待できる。
さらに、ある国内工場で、本発明にかかるロボット加工ラインシステムを準備しておいて、そこでプログラミング及びティーチングしたデータを、別の工場の本発明にかかるロボット加工ラインシステムでそのまま利用してやることが可能となる。これによって、低コスト化、及び工数低減、更に、出張して他工場での作業等の手間が省ける。特に、例えばこのシステムを国内工場で使用しており、新たに海外工場でも採用しようというケースでは効果が高く、海外工場にこのシステムを同じレイアウトで設置してやれば、プログラミングやティーチングのために技術者を海外に長期滞在させる必要も無く、大幅な工期短縮に繋がるという優れた効果を奏する。
さらに、ユニットが複数あって、生産指示サーバS1、ホストプログラムサーバS2等の付加する本発明のシステム構成であれば、完全に同じレイアウトでなくても対応が可能である。無論、干渉域の限定が更に厳しくなるなどの弊害は考えられるが、シミュレータなどを併用すれば確認することは困難でない。こうすることで、例えば、国内工場と海外工場では、その規模が異なりロボットや溶接機の数が違った場合でも、生産指示サーバS1の条件を変更してやるだけで、他は殆ど手を加えずに対応が可能であるという優れた効果を奏する。
また、ホストプログラムサーバS2に全てのプログラム、ティーチングデータ等を保管するという構成であるので、各ロボットコントローラが巨大な記憶容量を持つ必要が無く、コスト低減に貢献する他、仮にティーチング修正や、プログラムの書き換えが必要な場合、各ロボットコントローラのデータを個別に書き換えてやる手間が必要なく、ホストプログラムサーバS2のデータを書き換えてやれば良いという、優れた効果を奏する。また、海外工場にも同様の設備がある場合には、更に高い効果を期待できる。
また、以上のことを踏まえれば、例えばどれか1台のロボットが故障等をしている場合でも、別の非稼動状態のロボット2台を選択して作業させれば問題ない。そのため、ライン停止になる確率が非常に低くなるという優れた効果を奏する。
上述したように、本発明によるロボット加工ラインシステムによれば、
(1)複数のロボットと、複数の加工機を有し、多品種のワークを製造するロボット加工ラインシステムにおいて、第1、第2ロボットと、第1加工機が、1つのユニットをなし、同様に配置された2以上のユニットを含む2以上のロボット加工ラインを有し、1つのロボット加工ラインでティーチングされたデータを、他のロボット加工ラインに転送することにより、他のロボット加工ラインを動作させることを特徴とするので、プログラミングやティーチングを行うためには1つのユニットだけで足り、システム全体を必要としない。よって、プログラミング及びティーチング負荷の軽減が実現し、現場工数の削減を図ることが出来る。さらにこの事は、国内工場にロボット加工ラインがあり海外工場に同様のロボット加工ラインを持っている場合に効果が高く、国内で修正したプログラム等を海外に転送するだけで、プログラム等の手直しや、品種変更等を行えるという優れた効果を奏する。
(2)複数のロボットと、複数の加工機を有し、多品種のワークを製造するロボット加工ラインシステムにおいて、第1、第2、第3ロボットが、等間隔で配置され、各ロボットの中間位置に第1、第2、第3加工機が配置され、次に製造するワークの情報に基づき複数の加工要素に分解し、各加工要素のプログラムとポイントデータを読みだし、ロボットの稼働状況により、非稼動状態のロボットを2台選択し、選択してロボットに対して、前記プログラムと前記ポイントデータを転送することを特徴とするので、各ロボットを制御するロボットコントローラが、必要とする全ての情報を保持する必要が無いほか、ロボットコントローラの記憶容量を削減する事が可能であり、設備コストを抑える事ができ、選択的にプログラムを共有できる事で、非稼動状態のロボット2台を選択し稼動するため、どれか1つのロボットにトラブルが発生した場合にもライン全体を止めるような事がないという優れた効果を奏する。
本発明に係るロボット加工ラインシステムにおける、ブロック図 本発明に係るロボット加工ラインシステムにおける、レイアウト図 本発明に係るロボット加工ラインシステムにおける、ワークの説明図 本発明に係るロボット加工ラインシステムにおける、システムフロー図
A11〜A21 アーク溶接機
C1〜C7 ロボットコントローラ
L1 溶接ライン
P10 アッシー
P11 ボディ
P12 リブ
P13 フタ
P20 アッシー
P21 ボディ
P22 リブ
P23 フタ
PR11〜PR14 プログラムデータ
PR21〜PR24 プログラムデータ
PR31、PR32 プログラムデータ
R1〜R7 ロボット
S1 生産指示サーバ
S2 ホストプログラムサーバ
W11〜W14 溶接部位
W21〜W24 溶接部位

Claims (4)

  1. ワークを形成するための部品を保持可能な複数のロボットと、複数の加工機を有し、多品種のワークを製造するロボット加工ラインシステムにおいて、
    第1、第2、第3ロボットが、等間隔で配置され、各ロボットの中間位置に第1、第2、第3加工機が配置され、2台の前記ロボットとその中間位置に配置された1つの前記加工機とが1つのユニットをなして部品の加工処理を行うこと、
    前記ロボットに必要なデータを保管する1つのホストプログラムサーバと、
    前記加工機により行う加工処理の各加工要素に対し、この加工要素に該当するプログラム及びポイントデータを前記ロボットに送るように、前記ホストプログラムサーバに指示する1つの生産指示サーバを有すること、
    前記生産指示サーバは、ワークの生産指令を受けると、非稼動状態のロボットを2台確認し、生産するワークの情報に基づいて前記複数の加工機で行う全加工処理を複数の加工要素に分解し、各加工要素に応じたプログラムとポイントデータを前記確認した2台のロボットに送るように前記ホストプログラムサーバに指示を出すこと、
    を特徴としたロボット加工ラインシステム。
  2. 請求項1に記載されたロボット加工ラインシステムにおいて、
    第4ロボットが、前記第2及び第3ロボットと等間隔で配置され、
    前記第4ロボットと、前記第2ロボットとの中間位置に、第4加工機が配置され、
    前記第4ロボットと、前記第3ロボットとの中間位置に、第5加工機が配置されること
    を特徴としたロボット加工ラインシステム。
  3. 請求項1に記載されたロボット加工ラインシステムにおいて、
    前記加工機が、固定のアーク溶接機であることを特徴としたロボット加工ラインシステム。
  4. 請求項3に記載されたロボット加工ラインシステムにおいて、
    選択された2台のロボットの各々が、異なる部品を保持し、
    前記アーク溶接機で、異なる部品同士を接合することを特徴としたロボット加工ラインシステム。
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