JP5747931B2 - ワークの組立装置及び組立方法 - Google Patents

Description

本発明は、ワークを組み立てるための装置及び方法に関する。

工業製品を組み立てるラインは、生産効率に大きな影響を与える。特許文献１は生産量の増加や仕様の変更に容易に対応でき、生産効率の向上を解決課題とする組立装置を開示する。

特開２００３−６２７２７号公報

工業製品は種々の工程を経て組み立てられる。これらの工程を連続的に実施する場合、他の工程と比較して長い時間を要する工程が存在すると、当該工程がボトルネックとなり、生産効率が低下する。

本発明は、高い生産効率を実現するのに有用なワーク組立装置及び組立方法を提供することを目的とする。

本発明のワーク組立装置は、ワークの組立作業のうち同じ作業を行う複数のロボットと、複数のロボットに対して部品を供給する部品供給部と、上流側のロボットから下流側のロボットへワークを搬送するコンベアと、ロボットの作業を監視するとともに、ロボットに作業を割り当てるコントローラとを備え、コントローラは、上流側のロボットが予め決められた作業を完了できなかったときに、下流側のロボットに対して、予め決められた作業に加えて上流側のロボットができなかった作業を実施するように指令する。

本発明によれば、高い生産効率を実現するのに有用なワーク組立装置及び組立方法が提供される。

本発明に係るワーク組立装置の好適な実施形態を模式的に示す平面図である。 図１に示すワーク組立装置によって組み立てられる産業用ロボットの一例を示す斜視図である。

以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。ここでいう「ワーク」とは、組み立てるべき対象物、例えば工業製品又はその部品を意味する。

図１に示す組立装置１０は、図２に示す産業用ロボット５０の製造過程におけるねじ締めを行うための装置である。産業用ロボット５０は、Ｓ軸、Ｌ軸、Ｕ軸、Ｂ軸、Ｒ軸及びＴ軸を備える。

組立装置１０は３台のロボットＲ１，Ｒ２，Ｒ３を備え、これらのロボットはいずれもねじ締め作業を行う。各ロボットの近傍にはテーブル１５は配置されており、このテーブル１５上でワークのねじ締め作業が実施される。ロボットＲ１，Ｒ２，Ｒ３には、部品供給部Ｓからボルトが供給される。部品供給部Ｓから各ロボットへの部品供給は、自動制御及び作業者による手作業のいずれで行ってもよい。

コンベアＣは、図１に示すように、部品供給部Ｓを囲むように配置されている。コンベアＣの上流側から下流側に向けて直列にロボットＲ３，Ｒ２，Ｒ１が配置されている。コンベアＣは、コントローラ３０によって制御されており、ワークを載せた定盤Ｑを搬送する。ワークＷは、図１の左上から下方に向かい、その後、右上に向かって搬送される。図１は、ロボットＲ３，Ｒ２，Ｒ１がそれぞれワークＷ３，Ｗ２，Ｗ１に対してねじ締め作業を行っている状態を示している。コンベアＣの上流側には次のワークＷ４が搬入されてきており、下流側では前のワークＷ０が次工程へと搬出される。

コンベアＣとしては、例えばローラコンベア又はベルトコンベアを採用できる。なお、部品供給部Ｓを囲むコンベアＣの形状は、図１に示すようなＵ字状に限定されず、始端と終端が離間した略環状であってもよい。始端と終端の間に部品供給用のコンベアを配置したり、この隙間をロボットＲ１，Ｒ２，Ｒ３をメンテナンスする際の作業者用通路として利用してもよい。

部品供給部Ｓを囲むようにコンベアＣを配置としたことで、部品供給の管理を部品供給部Ｓの一箇所に集中できるという利点がある。また、部品供給部Ｓから各ロボットまでの距離を十分に短くできこれによって以下のような効果が奏される。まず、搬送に要する時間及びエネルギーを削減できる。これに加え、何らかのトラブルによって部品が足りなくなったロボットに、他のロボットに供給予定だった部品を供給することが可能であり、融通性の高い運転を実現できる。なお、部品供給部ＳにはコンベアＣ１を通じて部品が供給される。

組立装置１０は、コントローラ３０によって制御されている。コントローラ３０は、ロボットＲ１，Ｒ２，Ｒ３の作業を監視するとともに、ロボットＲ１，Ｒ２，Ｒ３に作業を割り当てる。コントローラ３０は、各ロボットが実施すべき作業を記憶している。コントローラ３０は、最も上流のロボットＲ３が予め決められた作業を完了できなかったときに、ロボットＲ２に対して、予め決められた作業に加えてロボットＲ３ができなかった作業を実施するように指令する。

更に、コントローラ３０は、３台のロボットによって完了すべき作業を記憶しており、ロボットＲ３が予め決められた作業を完了できず、更にロボットＲ２でも作業の遅れを回復できなかったとき、当該遅れを回復できるように、最も下流のロボットＲ１に対して予め決められた以上の作業を行うように指令してもよい。ロボットＲ１が残りの作業を全て完了させることができ、作業の遅れを回復できればタクトタイムに遅延が生じることなく、ワークを次工程へと搬送できる。

なお、ロボットが所定作業を完了できない場合としては、ロボットがボルトのピックアップに失敗したときや、ワークの向きがずれていてロボットがねじ孔の認識に時間を要したときなどが挙げられる。

コントローラ３０は、ロボットＲ２が予め決められた作業を完了できなかったときに、ロボットＲ１に対して、予め決められた作業に加えてロボットＲ２ができなかった作業を実施するように指令する。コントローラ３０は、ロボットＲ２が完了できなかった作業をロボットＲ１でもカバーできなかったときには、コンベアＣに対してワークＷを修繕エリアＭ１に搬送するように指令する。同様に、最も下流のロボットＲ１が予め決められた作業を完了できなかったときにも、コントローラ３０は、コンベアＣに対してワークＷを修繕エリアＭ１に搬送するように指令する。なお、下流側のロボットが所定量以上の作業を行っても回復できない程度に上流側のロボットの作業が遅れた場合に備え、ロボットＲ３，Ｒ２のそれぞれの下流側に修繕エリアＭ３，Ｍ２をそれぞれ設けてもよい。

次に、図１を参照しながら、組立装置１０を使用したワーク組立方法を具体的に説明する。本実施形態に係る組立方法は、ロボットＲ１，Ｒ２，Ｒ３に部品供給部Ｓから部品を供給する工程と、コンベアＣが搬送するワークに対して各ロボットが予め決められた同じ作業を行う工程とを備える。そして、上流側のロボットが予め決められた作業を完了できなかったときに、下流側のロボットは予め決められた作業に加えて上流側のロボットができなかった作業を行う。

例えば、図２に示す産業用ロボット５０のＳ軸組立作業のうち、１５箇所のねじ締め作業を計６０秒で完了するため、３台のロボットＲ１，Ｒ２，Ｒ３がそれぞれ５箇所ずつのねじ締め作業を１５秒間で完了するように、コントローラ３０が組立装置１０を制御する場合を想定する。

図１に示すようにコンベアＣによって順次送られてくるワークに対して順調に作業が行われていたが、ある時、最も上流のロボットＲ３がワークＷ３のボルトのピックアップに失敗したことで時間を消費して１５秒間に３箇所しか作業を完了できず、２箇所のねじ締めを行うことができなかったとする。コントローラ３０は、これを検知し、そしてロボットＲ２に対して、ワークＷ３が送られてきたときに７箇所のねじ締めを行うように指示する。ロボットＲ２がワークＷ３の７箇所のねじ締めを完了できれば、組立装置１０は通常の状態に復帰できる。ところが、ロボットＲ２が１５秒間のうちにワークＷ３の６箇所のねじ締めしか完了できなかったとすると、コントローラ３０は最も下流のロボットＲ１に対してワークＷ３が送られてきたときに６箇所のねじ締めを行うように指示する。ロボットＲ１がワークＷ３の６箇所のねじ締めを完了できれば、組立装置１０は通常の状態に復帰できる。ロボットＲ１が１５秒間のうちにワークＷ３の残りの６箇所のねじ締めを完了できないと、コントローラ３０はワークＷ３を修繕エリアＭ１に搬送するように指令する。なお、コントローラ３０は、ワークＷ３を修繕エリアＭ１に搬送する制御を行う代わりに、ロボットＲ１の作業時間を延長することによってロボットＲ１が残りのねじ締め作業を完了できるように制御してもよい。

コントローラ３０は、予め決められた作業を完了できなかったロボットに対して、次のワークについては予め決められている以上の作業を行うように指令してもよい。例えば、ロボットＲ３がワークＷ３に対する所定のねじ締め作業を完了できなかったとすると、ロボットＲ２及び場合によってはロボットＲ１がワークＷ３に対して所定量以上の作業を行うように制御される。この制御状態で次のワークＷ４のねじ締めに遅れが生じると、ロボットＲ２，Ｒ１は余剰処理力が少ないために遅れを回復することが難しい。このため、ロボットＲ３が予め所定量以上の作業を行ってロボットＲ２，Ｒ１の負担を軽減できるように制御することが好ましい。

組立装置１０及びこれを用いた組立方法によれば、３台のロボットＲ１，Ｒ２，Ｒ３が協働して所定量のねじ締め作業を実施するため、ボトルネックとなりやすいねじ締め作業を所定の時間内で十分確実に実施することができる。これにより、次工程に滞りなくワークＷを供給することができ、産業用ロボット５０を高い効率で生産できる。

以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態においては、３台のロボットを例示したが、ロボットの数は２台であってもよく、４台以上であってもよい。

また、上記実施形態においては、産業用ロボット５０を組み立てる場合を例示したが、産業用ロボット５０の代わりに双腕ロボットの組立に本発明を適用してもよいし、ロボット以外の工業製品の組立に本発明を適用してもよい。

更に、上記実施形態においては、複数のロボットが行う同じ作業としてねじ締めを例示したが、作業はこれに限定されない。比較的時間を要するためにボトルネックとなりやすい作業に対して本発明は有用であり、ねじ締め以外の具体例として、接着剤を硬化させるための紫外線照射もしくは加熱、及び、はんだ付けなどが挙げられる。

上記実施形態においては、特に好ましい例としてコンベアＣが部品供給部Ｓを囲むように配置した場合を例示したが、コンベアは直線状や曲線状であってもよい。この場合、各ロボットにコンベア又は自動搬送車（ＡＧＶ）によって部品を供給すればよい。

１０…組立装置、３０…コントローラ、５０…産業用ロボット、Ｃ…コンベア、Ｍ…修繕エリア、Ｑ…定盤、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３…ロボット、Ｓ…部品供給部、Ｗ…ワーク。

Claims (7)

1. ワークの組立作業のうち同じ作業を行う複数のロボットと、
   前記複数のロボットに対して部品を供給する部品供給部と、
   上流側の前記ロボットから下流側の前記ロボットへ前記ワークを搬送するコンベアと、
   前記ロボットの作業を監視するとともに、前記ロボットに作業を割り当てるコントローラと、
   を備え、
   前記コントローラは、上流側の前記ロボットが予め決められた作業を完了できなかったときに、下流側の前記ロボットに対して、予め決められた作業に加えて前記上流側のロボットができなかった作業を実施するように指令し且つ予め決められた作業を完了できなかった前記ロボットに対して、次のワークについては予め決められている以上の作業を行うように指令するワーク組立装置。
2. 前記部品供給部を囲むように前記コンベアが設けられている、請求項１に記載の組立装置。
3. 前記コントローラは、最も下流の前記ロボットが予め決められた作業を完了できなかったときに、作業が完了していないワークを修繕エリアに搬送するように前記コンベアに対して指令する、請求項１又は２に記載の組立装置。
4. 前記コントローラは、上流側の前記ロボットが予め決められた作業を完了できず、更にその下流の前記ロボットでも作業の遅れを回復できなかったとき、当該遅れを回復できるように、更に下流の前記ロボットに対して予め決められた以上の作業を行うように指令する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の組立装置。
5. 前記同じ作業は、ねじ締め、接着剤を硬化させるための紫外線照射もしくは加熱、及び、はんだ付けからなる群から選ばれる一つの作業である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の組立装置。
6. 前記ワークは、産業用ロボット又はその部品である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の組立装置。
7. 直列に配置された複数のロボットに部品を供給する工程と、
   コンベアが搬送するワークに対して各ロボットが予め決められた同じ作業を行う工程と、
   を備え、
   上流側の前記ロボットが予め決められた作業を完了できなかったときに、下流側の前記ロボットが予め決められた作業に加えて前記上流側のロボットができなかった作業を行い且つ予め決められた作業を完了できなかった前記ロボットが次のワークについては予め決められている以上の作業を行う、ワーク組立方法。

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