JP5190983B2 - ロボットシステム - Google Patents
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Description
7関節ロボットは、J2及びJ6を支点とし、C2及びC3、C4及びC5はJ4が円弧を描く範囲で任意に姿勢をとることができる。従って、7関節ロボットは6関節と比較すると、周囲に障害物があり、それを回避しながら任意の姿勢をとることができるという利点がある。
ここで、経済的な観点から、前記ラインは短いほどリードタイムが短く、かつ設置面積が削減できるため、各工程で多くのスポット溶接を行うことが求められる。
また、多くのスポット溶接を行うために6関節ロボットを多数工程内に投入すると、マニピュレータ同士の干渉を回避するため、隣接するマニピュレータの溶接作業が終了して退避した後に、隣接するマニピュレータが侵入して別の溶接作業を行うなどの制御を行うため、6関節ロボットの待ち時間が多く発生するようになり、サイクルタイム内での作業個所に限界があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、6関節ロボットと併用して7関節ロボットを使用することで、ロボットの設置密度を高めた、生産効率の高いロボットシステムを提供することを目的とする。
本発明は、固定ベースに設けられて旋回する第1のアーム体と、前記第1のアーム体に設けられた第2のアーム体と、前記第2のアーム体先端に設けられ前記第2のアーム体の長手方向の軸周りに回転する第3のアーム体と、前記第3のアーム体に設けられ前記第1のアーム体の旋回軸に直交する軸周りに回転する第4のアーム体と、前記第4のアーム体先端に設けられた第5のアーム体と、前記第5のアーム体先端に設けられた第6のアーム体と、から少なくとも構成された7関節ロボットと、固定ベースに設けられて旋回する第1のアーム体と、前記第1のアーム体に設けられ前記第1のアーム体の旋回軸に直交する軸周りに回転する第2のアーム体と、前記第2のアーム体先端に設けられ前記第1のアーム体の旋回軸に直交する軸周りに回転する第3のアーム体と、前記第3のアーム体先端に設けられた手首部と、から少なくとも構成された6関節ロボットと、前記7関節ロボットの第2のアーム体、第3のアーム体、第4のアーム体および第5のアーム体を回転させ、前記7関節ロボットの第1のアーム体と第2のアーム体を接続する関節および前記7関節ロボットの第5のアーム体と第6のアーム体を接続する関節を支点として、前記7関節ロボットの第3のアーム体と前記第4のアーム体を接続する関節が円弧軌跡を描くことによって、前記6関節ロボットの第2のアーム体または第3のアーム体と前記7関節ロボットとの干渉を回避する手段と、を備え、前記7関節ロボットおよび前記6関節ロボットの配置は、ともにワークの方向を向いたときに左右方向に隣接する配置であり、前記7関節ロボットの第2および第3のアーム体の長手方向の合計の長さを、前記6関節ロボットの第2のアーム体の長手方向の長さよりも短くしたことを特徴とするものである。
なお、前記6関節ロボットおよび前記7関節ロボットは、スポット溶接ロボットであってもよい。
または、前記6関節ロボットおよび前記7関節ロボットは、アーク溶接ロボットであってもよい。
また、スポット溶接装置やアーク溶接装置において7関節ロボットと安価かつ信頼性のより高い6関節ロボットの密着配置が可能になる。
第1のアーム体C1は関節軸J1を中心に旋回し、第2のアーム体C2は関節軸J2を中心に回転する。第3のアーム体C3関節軸J3を中心に回転する。第4のアーム体C4は関節軸J4を中心に回転して上下方向に揺動する。第5のアーム体C5は関節軸J5を中心に回転する。第6のアーム体C6は関節軸J6を中心に回転する。第7のアーム体C7(エンドエフェクタ)は関節軸J7を中心に回転する。そして、J1はZ軸に平行であり、J2はX軸に平行であり、J3は第2のアーム体C2の長手方向の軸に平行であり、J4はX軸に平行であり、J5は第4のアーム体C4の長手方向の軸に平行であり、J6はX軸に平行であり、J7は第6のアーム体C6の長手方向の軸に平行である。
なお、7関節ロボットにおいて、アーム体C1全体を旋回部という。また、アーム体C2を第1下腕部、アーム体C3を第2下腕部、アーム体C4を上腕部という。また、関節アーム体C5、C6で構成される部分を手首部という。
第1のアーム体C1は関節軸J1を中心に旋回し、第2のアーム体C2は関節軸J2を中心に回転する。第3のアーム体C4は関節軸J4を中心に回転して上下方向に揺動する。第4のアーム体C5は、第3のアーム体C4の長手方向の軸と平行な関節軸J5を中心に回転する。第5のアーム体C6は関節軸J6を中心に回転する。第6のアーム体C7は第5のアーム体C6の長手方向の軸と平行な関節軸J7を中心に回転する。そして、J1はZ軸に平行であり、J2はX軸に平行であり、J4はX軸に平行であり、J5は第3のアーム体C4の長手方向の軸に平行であり、J6はX軸に平行であり、J7は第5のアーム体C6の長手方向の軸に平行である。
なお、6関節ロボットにおいて、アーム体C1全体を旋回部という。また、アーム体C2を下腕部、アーム体C4を上腕部という。また、アーム体C5、C6で構成される部分を手首部という。
7関節ロボット1と6関節ロボット2は、それぞれ溶接対象物6の方向を向いた状態で左右方向に並べて設置されている。すなわち、7関節ロボット1と6関節ロボット2それぞれのJ1軸回転中心点を結ぶ軸がX軸と略平行になるように、溶接対象物6の方向を向いた状態で左右方向に隣接して配置されている。
図2および図3は、「6関節」ロボットを2台備えたロボットシステムを示している。各図の(a)と(b)は、それぞれ斜視図と模式図である。ここで、1は7関節ロボットであるが、関節軸J3を固定することによって6関節ロボットと等価なものとして考えることができる。つまり、説明の便宜上、図2および図3においては、7関節ロボット1のJ3軸を用いずに6関節ロボットとして動作させて、6関節ロボットが2台設けられているものと考える。
従って、図2は、2台の6関節ロボットが、ある箇所を溶接するために必要な姿勢をとった状態を示している。図において、マニピュレータ同士の干渉は発生していない。
ここで、設置距離7について検討すると、6関節ロボット同士を密着配置する場合には、前述の距離に加え、上腕及び下腕の干渉を回避する距離がさらに必要となる。つまり、2台の6関節ロボットの間の設置距離は、一方を6関節ロボット、他方を7関節ロボットとしたときの設置距離よりも長くなってしまう。
前記のように生産設備においては、経済的な観点から、各工程のサイクルタイム内で、多くのスポット溶接を行うことが求められる。そのため、マニピュレータができるだけ休まず作業することが重要である。しかし、図3は、アーム同士の干渉部分5が存在することを示しており、隣接するマニピュレータと干渉するため同時には溶接を行えない個所が存在することが分かる。
設置距離7は図2と同一であるため溶接を同時に実施するためには、設置距離7をより大きくする必要があるが、そうすると工程内に設置できるマニピュレータの数を削減する必要が発生し、リードタイムやライン長の増大を招いてしまうといえる。
図は、7関節ロボット1がその姿勢を姿勢0から姿勢1へと変更することによって、設置距離7が同一にもかかわらず、6関節ロボット2との干渉部分5が回避できることを示している。つまり、従来の6関節ロボットのみの場合に比べて、設置密度を高めることができる。
具体的には、第2のアーム体、第3のアーム体、第4のアーム体、第5のアーム体を回転させ、J2を含むXY平面とJ1の交点及びJ6を支点として、J4が略円弧軌跡を描くことによって、その姿勢を姿勢0から姿勢1へと変更している。
なお、本発明は、スポット溶接に限らず、アーク溶接、搬送、組立、塗装、検査その他の任意のロボットシステムに適用することができる。
C2 第2のアーム体
C3 第3のアーム体
C4 第4のアーム体
C5 第5のアーム体
C6 第6のアーム体
C7 第7のアーム体(エンドエフェクタ)
J1 関節軸
J2 関節軸
J3 関節軸
J4 関節軸
J5 関節軸
J6 関節軸
J7 関節軸
1 7軸多関節ロボット
2 6軸多関節ロボット
3 スポットガン
4 固定ベース
5 干渉部分
6 溶接対象物
7 設置距離
Claims (1)
- 固定ベースに設けられて旋回する第1のアーム体と、前記第1のアーム体に設けられた第2のアーム体と、前記第2のアーム体先端に設けられ前記第2のアーム体の長手方向の軸周りに回転する第3のアーム体と、前記第3のアーム体に設けられ前記第1のアーム体の旋回軸に直交する軸周りに回転する第4のアーム体と、前記第4のアーム体先端に設けられた第5のアーム体と、前記第5のアーム体先端に設けられた第6のアーム体と、から少なくとも構成された7関節ロボットと、
固定ベースに設けられて旋回する第1のアーム体と、前記第1のアーム体に設けられ前記第1のアーム体の旋回軸に直交する軸周りに回転する第2のアーム体と、前記第2のアーム体先端に設けられ前記第1のアーム体の旋回軸に直交する軸周りに回転する第3のアーム体と、前記第3のアーム体先端に設けられた手首部と、から少なくとも構成された6関節ロボットと、
前記7関節ロボットの第2のアーム体、第3のアーム体、第4のアーム体および第5のアーム体を回転させ、前記7関節ロボットの第1のアーム体と第2のアーム体を接続する関節および前記7関節ロボットの第5のアーム体と第6のアーム体を接続する関節を支点として、前記7関節ロボットの第3のアーム体と前記第4のアーム体を接続する関節が円弧軌跡を描くことによって、前記6関節ロボットの第2のアーム体または第3のアーム体と前記7関節ロボットとの干渉を回避する手段と、を備え、
前記7関節ロボットおよび前記6関節ロボットの配置は、ともにワークの方向を向いたときに左右方向に隣接する配置であり、
前記7関節ロボットの第2および第3のアーム体の長手方向の合計の長さを、前記6関節ロボットの第2のアーム体の長手方向の長さよりも短くしたことを特徴とするロボットシステム。
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