JP5290124B2 - 搬送動作ティーチング方法 - Google Patents

Description

本発明は、ワークを搬送するための搬送装置に、ワークを搬送する軌跡をティーチングする方法に関する。

従来、ワークをある位置から別の位置に移動させるために搬送装置が用いられる。このような搬送装置は、ワークを把持する把持機構と、把持機構を移動させる少なくとも２つの移動軸（駆動軸）をもつ移動機構とを備えるものであり、パレット上に載置されたワークを把持機構で把持して、ワークを把持した把持機構を移動機構により移動させることでワークの搬送を行うものである。

このような搬送装置において、パレット上に載置されたワークを正確に把持するためには、予め、パレット上に載置されたワークを把持する位置を搬送装置にティーチングする必要がある。従来、このティーチングの際、実物のワークを使用して、ティーチングを行っていた。すなわち、搬送装置を操作盤（コントローラ）で操作することにより、パレット上に載置されたワークを搬送装置の把持機構で実際に把持して把持位置を調整し、操作盤に表示された座標を、搬送装置の制御ユニット（制御機器）に入力してティーチングを行っていた。

なお、搬送装置等の産業ロボットに対するティーチングに関する先行技術を開示する文献としては、例えば、下記特許文献１、２が挙げられる。

特開平６−１５５８９号公報 特開平７−１１４４０８号公報

前述した従来のティーチング方法では、パレット上に載置されたワークを実際に把持してティーチングを行うため、実物のワークが無いとティーチングをすることができない。また、実物のワークを用いてティーチングを行うため、搬送対象となる全ての種類のワークに対してティーチングを行う必要があり、多種類のワークを対象とする場合には、ティーチング作業が煩雑であり、多大な時間を要する。また、実物のワーク及び搬送装置の把持機構を目視で確認してティーチングを行うため、ティーチングした把持位置が適切な位置であるか否かを確認することが難しい。また、把持機構を構成するチャック部品の磨耗や破損が発生した場合、全てのティーチングをやり直す必要がある。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、実物のワークが無くても、搬送装置に対してティーチングを行うことができ、多種類のワークを対象とする場合でも簡便にティーチングを行うことができ、ワークの把持位置を正確にティーチングすることができ、把持機構の部品を交換した場合の再ティーチングを簡単に行うことができる搬送動作ティーチング方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明は、ワークを把持する把持機構と、少なくとも交差する２つの移動軸をもち前記把持機構を移動させる移動機構とを備えた搬送装置に、前記ワークを搬送する軌跡をティーチングする方法において、前記ワークを載置するためのパレット上にある任意の箇所を、前記ワークを搬送する軌跡の基準点として設定する基準点設定工程と、予め、前記搬送装置を動作させるための動作情報であって、前記基準点を原点とした座標系にて、前記基準点を基準に所定の軌跡に沿って前記ワークを搬送する動作を指示する動作情報を作成する動作情報作成工程と、前記動作情報に従って動作する前記搬送装置に、実際のパレット上にある前記基準点をティーチングするティーチング工程とを有する、ことを特徴とする。

上記の工程を有する本発明によれば、パレット上にある任意の箇所を、ワークを搬送する軌跡の基準点として設定し、予め、ワークを搬送する軌跡を指示する動作情報を作成するので、この動作情報を記憶した制御ユニットを有する搬送装置に、実際のパレット上にある基準点をティーチングすれば、ワークの搬送動作のティーチングが完了する。従って、実際のワークが無くてもティーチングを行うことができる。ティーチング操作は基準点をティーチングする際の一回のみでよく、ティーチングを非常に簡便に行うことができる。把持位置は、パレット及びワークの図面上の寸法から正確に求められるので、常に正確な位置を把持することができる。把持機構を構成する部品（チャック部品等）に磨耗や破損が発生する等の理由により当該部品を交換した場合でも、再度、原点位置をティーチングするだけで、ワークの全機種についてティーチングポイント（把持位置）が修正されるため、部品交換時の対応が容易である。

また、上記の搬送動作ティーチング方法において、前記基準点設定工程において、前記パレットに設けた基準部の位置を前記基準点として設定し、前記ティーチング工程において、前記把持機構で前記基準部を把持することで、前記搬送装置に前記基準部の位置をティーチングする、ことを特徴とする。

このように、パレットに基準部を設け、この基準部の位置を、ワークを搬送する軌跡の基準点として設定するようにすれば、搬送装置に基準点をティーチングする際には、搬送装置の把持機構により基準部を把持させることで、基準点を容易にティーチングすることができる。

また、上記の搬送動作ティーチング方法において、前記基準部は、前記パレットの複数箇所に設けられている、ことを特徴とする。

このように、基準部を複数設けることで、基準点のティーチングを高精度に行うことができる。

また、上記の搬送動作ティーチング方法において、前記基準部は、前記パレットの外周縁部に設けられている、ことを特徴とする。

このように、基準部がパレットの外周縁部に設けられることで、把持機構で基準部を把持させ易く、基準点のティーチングを容易に行うことが可能となる。

また、上記の搬送動作ティーチング方法において、前記基準部は、ピン形状に形成された基準ピンとして構成されている、ことを特徴とする。

このように基準部を基準ピンとして構成することで、把持機構で基準部を把持させ易く、基準点のティーチングを容易に行うことが可能となる。

また、上記の搬送動作ティーチング方法において、前記把持機構は、前記ワークに係合する係合部を有し、前記ティーチング工程において、前記パレットに設けられた前記基準ピンが、前記把持機構の前記係合部に設けたピン挿入穴に挿入されるように、前記把持機構を動作させる、ことを特徴とする。

このように、基準ピンが挿入されるピン挿入穴が、把持機構の係合部に設けられているので、搬送装置を操作する際に、基準ピンがピン挿入穴に挿入される様子を目視で確認しやすく、オペレータによる基準点のティーチング操作が容易である。

本発明によれば、実物のワークが無くてもティーチングを行うことができ、多種類のワークを対象とする場合でも簡便にティーチングを行うことができ、ワークの把持位置を正確にティーチングすることができ、把持機構の部品を交換した場合の再ティーチングを簡単に行うことができる。

本発明の一実施形態に係る搬送動作ティーチング方法の実施に用いられる一構成例に係る搬送装置及びワークを載置した状態の一構成例に係るパレットを示す一部省略斜視図である。 本発明の一実施形態に係る搬送動作ティーチング方法の実施に用いられる一構成例に係る搬送装置により、ワークを把持して持ち上げた状態を示す一部省略斜視図である。 本発明の一実施形態に係る搬送動作ティーチング方法の実施に用いられる一構成例に係る搬送装置により、一構成例に係るパレットを把持した状態を示す全体斜視図である。 本発明の一実施形態に係る搬送動作ティーチング方法のフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る搬送動作ティーチング方法の実施に用いられる別の構成例に係る搬送装置及び別の構成例に係るパレットを示す全体斜視図である。

以下、本発明に係る搬送動作ティーチング方法ついて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る搬送動作ティーチング方法の実施に用いられる一構成例に係る搬送装置１０及びワーク１２を載置した状態の一構成例に係るパレット１４を示す一部省略斜視図である。

搬送装置１０は、ワーク１２をある位置から別の位置に移動させるための装置であり、図１に示すように、ワーク１２を把持する把持機構１６と、把持機構１６を移動させる少なくとも２つの移動軸（駆動軸）をもつ移動機構１８と、把持機構１６及び移動機構１８を制御する制御ユニット２０とを備える。

ここで、ワーク１２は、半製品（例えば、シリンダブロック等のエンジン用部品）又は完成品である。ワーク１２は、前工程が終了した後に、パレット１４上に載置された状態で、例えば、ベルトコンベア等の適宜の移動手段により所定のピックアップ位置に移動させられ、自動制御される搬送装置１０により、次工程が行われる別の位置に搬送される。

図１に示すように、移動機構１８は、把持機構１６を上下方向（図中Ｚ方向）に移動させる昇降機構２２と、この昇降機構２２を水平搬送方向（図中Ｙ方向）に移動させる走行機構２４とを有する。昇降機構２２の構成としては、例えば、シリンダ装置やリニアモータなどの直動アクチュエータや、ボールネジ機構、ラックアンドピニオン機構、チェーン機構又はベルト機構等と回転モータとを組み合わせたものが挙げられる。

走行機構２４は、搬送方向（Ｙ方向）に延在する走行レール２６と、この走行レール２６に沿って移動する走行体２８とを有する。走行体２８を走行レール２６に沿って移動させる構成としては、リニアモータなどの直動アクチュエータや、ボールネジ機構、ラックアンドピニオン機構、チェーン機構又はベルト機構等と回転モータとを組み合わせたものが挙げられる。

把持機構１６は、複数（図示例では２本）のアーム３０、３２を備える。アーム３０、３２は、走行体２８の走行方向に直交する水平方向（図中Ｘ方向）に離間して配置されている。各アーム３０、３２は、アーム駆動装置３８、３９によって、互いに近接及び離間する方向に移動するように構成されている。

また、各アーム３０、３２は、昇降機構２２の下部に連結されたベース部２９に懸架され上下方向に延在するアーム本体３４と、アーム本体３４の先端（下端）から搬送装置１０の幅方向（Ｘ方向）の中央側に向かって延びる係合部３６とを有する。

各アーム本体３４は、ベース部２９に設けられたガイド部によって水平方向に移動可能に構成されており、前述したアーム３０、３２駆動装置によって水平方向に駆動される。係合部３６は、ワーク１２を把持して持ち上げることができるようにワーク１２に引っ掛かる部分であり、図示例では、ワーク１２を下面から支持するように構成されている（図２参照）。また、各係合部３６において、搬送装置１０の幅方向（Ｘ方向）の中央側の側面には、ピン挿入穴４４が１つ設けられている。

上記のように構成された搬送装置１０によりワーク１２を搬送する際には、制御ユニット２０の制御作用下に、アーム３０、３２間にワーク１２が入るようにアーム３０、３２の間隔を広げた状態にして、移動機構１８の昇降機構２２及び走行機構２４を動作させて把持機構１６を所定の把持位置に位置させる。図１の構成例では、ワーク１２とパレット１４の間の高さに、把持機構１６の係合部３６を位置させる。そして、その位置で各アーム３０、３２を互いに近接する方向に移動させ、ワーク１２に係合部３６を係合させることで、図２に示すように、把持機構１６でワーク１２を把持する。ワーク１２を把持したら、移動機構１８の昇降機構２２により把持機構１６を上昇させることでワーク１２を持ち上げ、走行機構２４により把持機構１６を水平方向に移動させる。これにより、ワーク１２の搬送がなされる。

次に、ワーク１２を載置するためのパレット１４の構成について説明する。図３は、前述した搬送装置１０によりパレット１４を把持した状態を示す一部省略斜視図である。図３に示すように、パレット１４は、ベースプレート４６と、ベースプレート４６の上面に設けられた複数の支持突起４８ａ〜４８ｆ及び位置決めピン５０ａ、５０ｂとを有している。図示例のベースプレート４６は、全体として略方形であるが、載置対象のワーク１２の形状に応じて、例えば、その他の多角形や、円形であってもよい。

支持突起４８ａ〜４８ｆは、ワーク１２の所定箇所を支持するようにベースプレート４６上に配置されている。位置決めピン５０ａ、５０ｂは、ワーク１２がパレット１４に載置されたとき、その先端がワーク１２の下面に設けられた穴に挿入されるように配置されている。このため、ワーク１２がパレット１４上に載置されると、ワーク１２はパレット１４に対して所定位置に位置決めされる。また支持突起４８ａ〜４８ｆの高さは、パレット１４上にワーク１２を載置した状態でワーク１２とパレット１４との間に、アーム３０、３２の係合部３６を挿入可能な隙間が形成されるように設定されている。

また、パレット１４には、基準部５２が設けられている。図示例において、基準部５２は、ピン形状に形成された基準ピン５２ａであり、一構成例に係るパレット１４では、Ｘ方向側の両端部にそれぞれ１つずつＸ方向に突出して設けられている。基準ピン５２ａは、アーム３０、３２の係合部３６に設けられたピン挿入穴４４に挿入可能な大きさに構成されている。

パレット１４は、所定のピックアップ位置に位置決めされ、少なくとも、搬送装置１０によりワーク１２を把持する際には、パレット１４は、搬送装置１０に対して所定位置に静置された状態となる。

上記のように構成された搬送装置１０にワーク１２の搬送動作をティーチングするには、図４に示すように、基準点設定工程Ｓ１と、動作情報作成工程Ｓ２と、ティーチング工程Ｓ３とを実施する。以下、上記の各工程について説明する。

基準点設定工程Ｓ１では、ワーク１２を載置するためのパレット１４上にある任意の箇所を、ワーク１２を搬送する軌跡の基準点として設定する。本実施の形態において、前記「パレット１４上にある任意の箇所」は、基準部５２が設けられた箇所であり、従って、パレット１４に設けられた基準部５２が、ワーク１２を搬送する軌跡の基準点として設定される。

動作情報作成工程Ｓ２では、予め、搬送装置１０を動作させるための動作情報であって、前記基準点を原点とした座標系にて、前記基準点を基準に所定の軌跡に沿ってワーク１２を搬送する動作を指示する動作情報として、ＮＣプログラムを作成する。すなわち、前記基準点を原点とする座標系（ＸＹＺ直交座標系）を設定し、この座標系の中で、搬送装置１０の把持機構１６が、ワーク１２をその種類に応じた把持位置で把持するとともに、所望の軌跡に沿って移動するように、搬送装置１０を数値制御するためのＮＣプログラムを作成する。

作成されたＮＣプログラムは、搬送装置１０の制御ユニット２０の記憶部に入力及び記憶され、ワーク１２の搬送時に制御ユニット２０にてＮＣプログラムが実行されることで、制御ユニット２０の制御作用下に、搬送装置１０がワーク１２の搬送を行う。なお、ＮＣプログラムは、搬送装置１０とは別のコンピュータを用いて、ディスプレイ上に表示した作業対象のモデルを見ながら作成することができる。なお、搬送装置１０を動作させる軌跡は、ワーク１２ごとに異なるものとして設定することも可能である。

ワーク１２は、その種類ごとに適切な把持位置が異なるため、把持機構１６は、ワーク１２の種類に応じた適切な位置でワーク１２を把持することが必要である。このため、予め、ワーク１２の種類ごとに、図面あるいは設計データから求めたワーク１２の各部の寸法を、制御ユニット２０に入力及び記憶しておく。制御ユニット２０は、ワーク１２の種類ごとに、寸法データを参照しながら、ＮＣプログラムに従って、最適な把持位置でワーク１２を把持するように搬送装置１０を制御する。

なお、ワーク１２の種類ごとに、図面あるいは設計データから抽出した寸法を、予め電子データ化し、制御ユニット２０に接続したコンピュータから、有線又は無線の適宜の通信手段を介して、各電子データを一括して制御ユニット２０に転送することも可能である。

ティーチング工程Ｓ３では、搬送装置１０に、実際のパレット１４上にある前記基準点をティーチングする。本実施の形態では、図３に示すように、搬送装置１０の把持機構１６により基準部５２を把持させることで、前記基準点を搬送装置１０（具体的には、制御ユニット２０）にティーチングすることができる。

本実施の形態の場合、具体的には、制御ユニット２０に接続された操作盤（コントローラ）５６をオペレータが操作することにより、把持機構１６の係合部３６に設けられたピン挿入穴４４に、パレット１４に設けられた基準ピン５２ａが挿入されるように搬送装置１０を動作させる。そして、ピン挿入穴４４に基準ピン５２ａが挿入された状態をオペレータが目視で確認したら、この状態の搬送装置１０の前記座標系における位置座標を、前記基準点として入力（登録）する。この入力（登録）は、操作盤５６を操作することにより行うことができる。これにより、パレット１４に設けられた基準ピン５２ａの実際の位置が、搬送装置１０の座標系の原点である前記基準点として制御ユニット２０に入力される。

このように、基準点設定工程Ｓ１、動作情報作成工程Ｓ２及びティーチング工程Ｓ３を実施することにより、搬送装置１０に対するティーチングが完了する。

なお、ティーチング工程Ｓ３は、パレット１４上に基準点を設定した後であれば行うことができる。従って、図４では、動作情報作成工程Ｓ２の後に、ティーチング工程Ｓ３を実施する場合を示しているが、両工程の順序を逆にし、ティーチング工程Ｓ３を動作情報作成工程Ｓ２の前に実施してもよい。

把持機構１６を構成する部品（例えば、チャック部品等）に磨耗や破損が発生したことにより当該部品を交換した場合であって、ワーク１２を把持するときの前記基準点を基準とした把持機構１６の最適な位置座標が、部品交換によって変更される場合には、再度、原点位置をティーチングすればよい。これにより、ワーク１２の全種類についてティーチングポイント（把持位置）が修正される。

以上のように、本実施の形態に係る搬送動作ティーチング方法によれば、パレット１４上にある任意の箇所を、ワーク１２を搬送する軌跡の基準点として設定し、予め、ワーク１２を搬送する軌跡を指示するＮＣプログラム（動作情報）を作成するので、このＮＣプログラムを記憶した制御ユニット２０を有する搬送装置１０に、実際のパレット１４上にある基準点をティーチングすれば、ワーク１２の搬送動作のティーチングが完了する。従って、実際のワーク１２が無くてもティーチングを行うことができる。

搬送装置１０を実際に動作させて行うティーチング操作は、基本的には、基準点をティーチングする際の一回のみでよく、ティーチングを非常に簡便に行うことができる。また、把持位置は、パレット１４及びワーク１２の図面（あるいは設計データ）上の寸法から正確に求められるので、常に正確な位置を把持することができる。

把持機構１６を構成する部品（チャック部品等）に磨耗や破損が発生する等の理由により当該部品を交換した場合でも、再度、原点位置をティーチングするだけで、ワーク１２の全種類についてティーチングポイント（把持位置）が修正されるため、部品交換時の対応が容易である。

また、ワーク１２の種類ごとに、図面あるいは設計データから抽出した寸法を、予め電子データ化し、制御ユニット２０に接続したコンピュータから、有線又は無線の適宜の通信手段を介して、各電子データを一括して制御ユニット２０に転送することも可能であるので、ワーク１２の種類が多数ある場合でもティーチング作業を比較的簡便且つ短時間に行うことが可能となる。

なお、ワーク１２を搬送する動作を指示するために、搬送装置１０を動作させるための動作情報としてＮＣプログラム（所定の軌跡を通過させるために、通過すべき点を３次元座標の点郡で規定したもの）の例を示したが、モーションコントロール（予め、所定の軌跡をする動作（モーション）が定義されており、その始点と終点とが更に定義されており、複数のモーションの組み合わせで規定したもの）や、ラダー（予め、所定の軌跡をする動作（直線運動や円弧運動）が定義されており、その始点が更に定義されていて、移動距離や移動角度を指示することにより規定したもの）等のようのなものでもよい。

上述したように、本実施の形態によれば、パレット１４に基準部５２を設け、この基準部５２の位置を、ワーク１２を搬送する軌跡の基準点として設定する。このため、搬送装置１０に基準部５２の位置を基準点としてティーチングする際には、搬送装置１０の把持機構１６により基準部５２を把持させることで、基準点を容易にティーチングすることができる。

本実施の形態によれば、基準部５２がパレット１４の外周縁部に設けられることで、把持機構１６で基準部５２を把持させ易く、基準点のティーチングを容易に行うことが可能となる。さらにまた、基準部５２が、ピン形状に形成された基準ピン５２ａとして構成されることで、把持機構１６で基準ピン５２ａを把持させ易く、基準点のティーチングを容易に行うことが可能となる。

また、基準ピン５２ａが挿入されるピン挿入穴４４が、把持機構１６の係合部３６に設けられているので、搬送装置１０を操作する際に、基準ピン５２ａがピン挿入穴４４に挿入される様子を目視で確認しやすく、オペレータによる基準点のティーチング操作が容易である。

上述した本実施の形態では、パレット１４のＸ方向の両側にそれぞれ１つずつ基準ピン５２ａを設ける場合を説明したが、片側のみに基準ピン５２ａを１つ設けるようにしてもよい。

上述した本実施の形態では、パレット１４のＸ方向の両側にそれぞれ１つずつ、計２つ基準部５２（基準ピン５２ａ）を設ける場合を説明したが、図５に示す別の構成例に係るパレット１４ａのように、パレット１４ａのＸ方向の両側に、それぞれＸ方向に離間して２つずつ基準部５２（基準ピン５２ａ）を設けてもよい。また、この場合、図５に示す搬送装置１０ａのように、各係合部３６において、搬送装置１０ａの幅方向（Ｘ方向）の中央側の側面に、基準部５２に対応するピン挿入穴４４を２つずつ設けてもよい。このように、基準部５２の数を増やすことで、基準点のティーチングを高精度に行うことができる。

上述した実施の形態では、パレット１４、１４ａにピン形状の基準部５２を設け、把持機構１６のアーム３０、３２にピン挿入穴４４を設けた構成を説明したが、パレット１４、１４ａに穴状の基準部５２を儲け、把持機構１６のアーム３０、３２に、穴状の基準部５２に挿入可能なピンを設ける構成としてもよい。

上述した実施の形態では、パレット１４、１４ａの外周縁部から水平方向外側に突出するように基準ピン５２ａを設けたが、パレット１４、１４ａのベースプレート４６から上方に突出するように基準ピン５２ａを設けてもよい。この場合、ピン挿入穴４４を係合部３６の下面に設け、上述したティーチング工程Ｓ３の際には、係合部３６の下面のピン挿入穴４４に基準ピン５２ａが挿入されるように搬送装置１０、１０ａを動作させればよい。

上記において、本発明について好適な実施の形態を挙げて説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能なことは言うまでもない。

１０、１０ａ…搬送装置 １２…ワーク
１４、１４ａ…パレット １６…把持機構
１８…移動機構 ２０…制御ユニット
３６…係合部 ４４…ピン挿入穴
５２…基準部 ５２ａ…基準ピン

Claims (6)

1. ワークを把持する把持機構と、少なくとも交差する２つの移動軸をもち前記把持機構を移動させる移動機構とを備えた搬送装置に、前記ワークを搬送する軌跡をティーチングする方法において、
   前記ワークを載置するためのパレット上にある任意の箇所を、前記ワークを搬送する軌跡の基準点として設定する基準点設定工程と、
   予め、前記搬送装置を動作させるための動作情報であって、前記基準点を原点とした座標系にて、前記原点とは異なる所定の把持位置で前記ワークを把持するとともに前記基準点を基準に所定の軌跡に沿って前記ワークを搬送する動作を指示する動作情報を作成する動作情報作成工程と、
   前記動作情報に従って動作する前記搬送装置に、実際のパレット上にある前記基準点をティーチングするティーチング工程とを有する、
   ことを特徴とする搬送動作ティーチング方法。
2. 請求項１記載の搬送動作ティーチング方法において、
   前記基準点設定工程において、前記パレットに設けた基準部の位置を前記基準点として設定し、
   前記ティーチング工程において、前記把持機構で前記基準部を把持することで、前記搬送装置に前記基準部の位置をティーチングする、
   ことを特徴とする搬送動作ティーチング方法。
3. 請求項２記載の搬送動作ティーチング方法において、
   前記基準部は、前記パレットの複数箇所に設けられている、
   ことを特徴とする搬送動作ティーチング方法。
4. 請求項２又は３記載の搬送動作ティーチング方法において、
   前記基準部は、前記パレットの外周縁部に設けられている、
   ことを特徴とする搬送動作ティーチング方法。
5. 請求項２〜４のいずれか１項に記載の搬送動作ティーチング方法において、
   前記基準部は、ピン形状に形成された基準ピンとして構成されている、
   ことを特徴とする搬送動作ティーチング方法。
6. 請求項５記載の搬送動作ティーチング方法において、
   前記把持機構は、前記ワークに係合する係合部を有し、
   前記ティーチング工程において、前記パレットに設けられた前記基準ピンが、前記把持機構の前記係合部に設けたピン挿入穴に挿入されるように、前記把持機構を動作させる、
   ことを特徴とする搬送動作ティーチング方法。

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