JP5221017B2 - 搬送システム - Google Patents

Description

本発明は、加工部品を搬送する搬送システムに関し、特に多関節マニピュレータの第１の旋回軸を含む平面と前記加工機への位置決め点との間に存在する干渉物を、少なくとも１軸を移動させることにより干渉回避姿勢を有する工程間の搬送システムに関する。

従来の多関節マニピュレータは６軸で構成されており、制御点の位置決めを基本３軸で行っている（例えば、特許文献１参照）。基本３軸は旋回軸、曲げ１軸、曲げ２軸の構成であり、曲げ１軸及び曲げ２軸で構成された平面を旋回軸で回転させ、制御点の位置決めを３次元空間で実現している。よって、加工機または搬送装置への位置決め点とマニピュレータの第１の旋回軸を含む平面内に干渉物が存在しない配置とする必要があった。
特開２００５−９６０７３号公報（第５−８頁、図１）

すなわち、加工機または搬送装置への位置決め点とマニピュレータの第１の旋回軸を含む平面内に干渉物が存在しない配置とする必要があることから、設置面積が大きくなるという問題があった。
また、マニピュレータの第１の旋回軸を含む平面内に干渉物が存在しない配置とした場合、加工機の型変えに支障があるため、やむをえず天井設置または棚の上に設置するなどし、大掛かりなシステムとなるという問題があった。
さらに、最短の動作経路を通ることができず、サイクルタイムの増加につながっていた。
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、搬送に必要なマニピュレータの動作空間を極小にし、なおかつ大掛かりな設備になることの無い効率的な生産が可能な搬送システムを提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
第１加工機と、前記第１加工機と間隔部を有して設置される第２加工機と、前記第１加工機と前記第２加工機との前記間隔部に設置され、前記第１加工機と前記第２加工機との間でワークを搬送する多関節マニピュレータと、を有し、前記第１加工機と前記第２加工機の前記間隔部に臨む面の直交する方向にワークを搬入出するための搬入出口が設けられ、
前記多関節マニピュレータは、待機状態において、前記第１加工機と前記第２加工機との前記間隔部に直立姿勢で設置され、前記第１加工機または前記第２加工機の前記搬入出口に前記ワークを搬送した状態において、前記多関節マニピュレータのいずれかの関節の位置が、前記多関節マニピュレータの設置位置及び前記搬入出口よりも前記直交する方向となるように構成されているものである。
また、前記多関節マニピュレータは、設置面に設置される固定ベースと、前記設置面に対して垂直な第１軸まわりに前記固定ベースに対して回転する第１アーム体と、前記第１軸に対して直交する第２軸まわりに前記第１アーム体に対して回転する第２アーム体と、 前記第２軸に対して直交する第３軸まわりに前記第２アーム体に対して回転する第３アーム体と、前記第３軸に対して直交する第４軸まわりに前記第３アーム体に対して回転する第４アーム体と、前記第４軸に対して直交する第５軸まわりに前記第４アーム体に対して回転する第５アーム体と、前記第５軸に対して直交する第６軸まわりに前記第５アーム体に対して回転する第６アーム体と、前記第６軸に対して直交する第７軸まわりに前記第６アーム体に対して回転する第７アーム体と、を有しているものである。
また、第１加工機と、前記第１加工機と間隔部を有して設置される第２加工機と、前記第１加工機と前記第２加工機との前記間隔部に設置され、前記第１加工機と前記第２加工機との間でワークを搬送する多関節マニピュレータと、を有し、前記第１加工機と前記第２加工機の前記間隔部に臨む面の直交する方向にワークを搬入出するための搬入出口が設けられ、前記多関節マニピュレータが待機状態において、前記第１加工機と前記第２加工機との前記間隔部に直立姿勢で設置され、前記第１加工機または前記第２加工機の前記搬入出口に前記ワークを搬送した状態において、前記多関節マニピュレータのいずれかの関節の位置が、前記多関節マニピュレータの設置位置及び前記搬入出口よりも前記直交する方向となるように構成されているワーク加工システムを用いて加工品を製造する加工品の製造方法であって、前記第１加工機により前記ワークに加工を行う工程と前記第１加工機の前記搬入出口に前記多関節マニピュレータを進入させて、前記加工された前記ワークを取り出す工程と、取り出した前記ワークを前記第２加工機の前記搬入出口から進入させて第２加工機に搬送する工程とを有しているものである。

本発明によると、少なくとも１軸を移動させることにより干渉回避姿勢を有するため、搬送システムの設置空間を極小とすることができる。
また、少なくとも１軸を移動させることにより干渉回避姿勢を有するため搬送システムの設置空間を極小とすることができる。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

図１は、本発明の搬送システムの斜視図である。図１において、１は多関節マニピュレータであって、固定ベース７に固定されている。Ｃ１は第１のアーム体であり、Ｃ２は第２のアーム体であり、Ｃ３は第３のアーム体であり、Ｃ４は第４のアーム体であり、Ｃ５は第５のアーム体であり、Ｃ６は第６のアーム体であり、Ｃ７は第７のアーム体（エンドエフェクタ）である。２、３は加工機であり、物品を搬入出するための開口部が側面に設けられている。加工機２は加工機３に対して前工程であり、開口部を同一方向にして隣り合っている。マニピュレータ１は加工機２へワークを搬送し、加工機２で加工を終えたワークを加工機３へ搬送を行うものである。これら加工機はさらに複数工程であって良く、この場合加工機２及び加工機３の図示しない両側にマニピュレータを配置し、図示しない加工機２のマニピュレータがワークを搬送する前に、マニピュレータ１が加工機２のワークを取り出すことも可能である。また、図示しない加工機３のマニピュレータが、マニピュレータ１がワークをセットしに加工機に侵入する前に、ワークを取り出しても良い。

図２は多関節マニピュレータの正面図であり第１のアーム体Ｃ１は関節軸Ｊ１を中心に回転し、第２のアーム体Ｃ２は関節軸Ｊ２を中心に回転し、第３のアーム体Ｃ３は関節軸Ｊ３（冗長軸）を中心に回転し、第４のアーム体Ｃ４は関節軸Ｊ４を中心に回転し、第５のアーム体Ｃ５は関節軸Ｊ５を中心に回転し、第６のアーム体Ｃ６は関節軸Ｊ６を中心に回転し、第７のアーム体Ｃ７は関節軸Ｊ７を中心に回転する。

図３は典型的な設置姿勢であり、多関節マニピュレータが直立している姿勢である。この姿勢の状態はマニピュレータ１が生産終了後に動作不要である場合か、加工機を保守している場合や、マニピュレータを動作させず作業者が作業する場合などに用いられる姿勢である。本設置姿勢は、場所を取らず、他の装置や作業者等の邪魔にならないからである。

図４は加工機または搬送装置への典型的な位置決め姿勢である。第１のアーム体ｃ１と第２のアーム体ｃ２、第２のアーム体ｃ２と第３のアーム体ｃ３、第３のアーム体ｃ３と第４のアーム体ｃ４、第５のアーム体ｃ５と第６のアーム体ｃ６とをそれぞれ互いに９０度屈曲させている。

図５（ａ）と（ｂ）は本発明の搬送装置と従来型マニピュレータ１００との比較図である。図５（ａ）において、マニピュレータ１は第１の旋回軸と加工機への制御点を含む平面ａに干渉ｃが存在していることがわかる。この姿勢は図４に記載の姿勢と等価であり、図４に記載の姿勢になるためにはＪ３軸をＸ軸に対し時計方向に回転させれば実現することがわかる。当然、最短経路を通るためにＪ３軸以外も動作してよい。
第１の旋回軸とはマニピュレータが有する旋回軸であって、固定ベース７から数えて初めて設置されている旋回軸をさす。本発明に使用されているマニピュレータは固定ベース７に対して第１軸目が旋回軸であるが、これが曲げ軸であって次に配置された軸が旋回軸であって、第１の旋回軸に相当しても良い。
図５（ｂ）において、従来型マニピュレータ１００の第１の旋回軸と加工機への制御点を含む平面ｂには干渉が存在していない。いま、従来型マニピュレータ１００をマニピュレータ１の設置位置を設置した場合、従来型マニピュレータは旋回軸と曲げ２軸のみでしか、加工機への位置決め位置へアクセスできないため、干渉ｃを回避することは出来ない。よって、従来型マニピュレータ１００は図示位置の配置するしかなく、マニピュレータ１００が動作するために必要なエリアｂがワークの移動空間よりも多大に必要となり、結果的に広大なシステムとなる必要があった。本発明による動作エリアａは小型のシステムを実現できることがわかる。

図６は本発明にかかる第２の実施例の斜視図である。加工機２の正面にマニピュレータ１が設置されている。マニピュレータ１は加工機の型変え時に干渉が発生しない位置で壁掛け設置されている。通常作業時は姿勢２をとるが型変え時にはＪ２軸のみ９０度回転させた直立姿勢の姿勢１をとる。この設置状態でマニピュレータ１の旋回軸を含み加工機への位置決め点を含む平面は、加工機が存在しており干渉が存在する。姿勢２となるためにはＪ１、Ｊ２軸を僅かにまた、Ｊ３、Ｊ４軸を約９０度回転させることで実現できる。

加工機は射出成型機、ダイキャストマシン、旋盤、マシニングセンタ、プレスマシン、レーザ加工機、洗浄機、または鍛造マシンなど任意の加工機でも良い。通常、加工機には型や冶具を装着して加工を行うものが一般的である。この場合、加工機の前面は加工機内部の交換エリア６に隣接して型変えに時に必要な空間として利用されることが多い。作業者が作業を行う場合や、落下式で回収するシステムでは問題とならないが、ロボットによる搬送作業を行うために、交換エリア６に隣接してマニピュレータを設置した場合、型変えが不可能になるため、加工機の上部に天吊設置または棚置き設置とすることが多い。ところがそのような設置では、装置の高さが高くなりコストがかかるばかりでなく、保守の作業性が劣ったりすることになる。
また、搬送コンベア５を図６に示す加工機前部に設置した場合には、従来の６軸のマニピュレータでは、マニピュレータ自身の動作量が増加しサイクルタイムが伸び、生産性を著しく阻害していた。しかし、本発明の搬送システムでは、加工機から最短経路でワークを搬送できる。

上記２つの実施例においては、マニピュレータの軸は、関節部がモータと減速機構が一体化されたアクチュエータで構成されている（図２）。そのため、アームの幅寸法が小さくでき、加工機との干渉が最小になり、さらなる最短経路での搬送が可能になりサイクルタイムの短縮につながる。
また、隣り合う軸の傾きを任意に工夫すれば、干渉回避可能な場合があるが、隣り合う関節の回転軸の傾きが９０度で無い場合、教示時の操作方法が従来型マニピュレータとことなり、作業性の低下が予測される。しかし、本発明においては、隣り合う関節の回転軸の傾きが９０度であるため、従来の多関節マニピュレータと同一の操作が可能であり、教示時間の短縮が可能となる。この構成により制御演算式が簡便になりリアルタイム性を要求される用途で効果がある。

本発明の第１実施例を示す搬送システムの斜視図 本発明の多関節マニピュレータを示す正面図 本発明の多関節マニピュレータの設置姿勢を示す外観図 本発明の多関節マニピュレータの加工機等への位置決め姿勢を示す外観図 従来型マニピュレータと本発明の搬送装置の比較図である。 本発明の第１実施例を示す斜視図

符号の説明

Ｃ１ 第１のアーム体
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（冗長軸）
Ｊ４ 関節軸
Ｊ５ 関節軸
Ｊ６ 関節軸
Ｊ７ 関節軸
１ 多関節マニピュレータ
２ 加工機
３ 加工機
５ 搬送コンベア
６ 型交換エリア
７ 固定ベース

Claims (2)

1. 第１加工機と、
   前記第１加工機と間隔を有して設置される第２加工機と、
   前記第１加工機と前記第２加工機との間に設置され、前記第１加工機および前記第２加工機間でワークを搬送する多関節マニピュレータと、を有し、
   前記第１加工機および前記第２加工機は、
   上面視した場合に、それぞれ矩形状であって、互いに対向する辺と隣り合う辺のうち同じ側の辺に対応する各側面に、ワークを搬入出するための搬入出口がそれぞれ設けられており、
   前記多関節マニピュレータは、
   設置面に設置される固定ベースと、
   前記設置面に対して垂直な第１軸まわりに前記固定ベースに対して回転する第１アーム体と、
   前記第１軸に対して直交する第２軸まわりに前記第１アーム体に対して回転する第２アーム体と、
   前記第２軸に対して直交する第３軸まわりに前記第２アーム体に対して回転する第３アーム体と、
   前記第３軸に対して直交する第４軸まわりに前記第３アーム体に対して回転する第４アーム体と、
   前記第４軸に対して直交する第５軸まわりに前記第４アーム体に対して回転する第５アーム体と、
   前記第５軸に対して直交する第６軸まわりに前記第５アーム体に対して回転する第６アーム体と、
   前記第６軸に対して直交する第７軸まわりに前記第６アーム体に対して回転する第７アーム体と、を有しており、
   待機状態において、前記互いに対向する辺で挟まれた位置に直立姿勢で設置され、前記第１加工機または前記第２加工機の前記搬入出口に当該加工機との干渉を回避する姿勢で前記ワークを搬送した状態において、前記多関節マニピュレータのいずれかの関節の位置が、前記多関節マニピュレータの設置位置からみて、前記搬入出口が設けられた前記辺を含む垂直面を越える位置となるように構成されていることを特徴とする、ワーク加工システム。
2. 第１加工機と、前記第１加工機と間隔を有して設置される第２加工機と、前記第１加工機と前記第２加工機との間に設置され、前記第１加工機および前記第２加工機間でワークを搬送する多関節マニピュレータと、を有し、前記第１加工機および前記第２加工機は、上面視した場合に、それぞれ矩形状であって、互いに対向する辺と隣り合う辺のうち同じ側の辺に対応する各側面に、ワークを搬入出するための搬入出口がそれぞれ設けられ、前記多関節マニピュレータは、設置面に設置される固定ベースと、前記設置面に対して垂直な第１軸まわりに前記固定ベースに対して回転する第１アーム体と、前記第１軸に対して直交する第２軸まわりに前記第１アーム体に対して回転する第２アーム体と、前記第２軸に対して直交する第３軸まわりに前記第２アーム体に対して回転する第３アーム体と、前記第３軸に対して直交する第４軸まわりに前記第３アーム体に対して回転する第４アーム体と、前記第４軸に対して直交する第５軸まわりに前記第４アーム体に対して回転する第５アーム体と、前記第５軸に対して直交する第６軸まわりに前記第５アーム体に対して回転する第６アーム体と、前記第６軸に対して直交する第７軸まわりに前記第６アーム体に対して回転する第７アーム体と、を有しており、待機状態において、前記互いに対向する辺で挟まれた位置に直立姿勢で設置され、前記第１加工機または前記第２加工機の前記搬入出口に当該加工機との干渉を回避する姿勢で前記ワークを搬送した状態において、前記多関節マニピュレータのいずれかの関節の位置が、前記多関節マニピュレータの設置位置からみて、前記搬入出口が設けられた前記辺を含む垂直面を越える位置となるように構成されているワーク加工システムを用いて加工品を製造する加工品の製造方法であって、
   前記第１加工機により前記ワークに加工を行う工程と、
   前記第１加工機の前記搬入出口に前記多関節マニピュレータを進入させて、前記加工された前記ワークを取り出す工程と、
   取り出した前記ワークを前記第２加工機の前記搬入出口から進入させて第２加工機に搬送する工程とを有していることを特徴とする、加工品の製造方法。

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