JP6217759B2 - ロボットシステム、部材供給方法および加工品の製造方法 - Google Patents

Description

開示の実施形態は、ロボットシステム、部材供給方法および加工品の製造方法に関する。

従来、製品の製造ラインなどにおいて人によってなされていた所定の作業をロボットに行わせることで、製造ラインの効率化を図るロボットシステムが種々提案されている。

かかるロボットシステムでは、たとえば、製品の製造ラインの各工程を担う作業装置ごとにロボットが設けられ、これらロボットにより、ワークに対する加工や部材の組み付けといった上記各工程における所定の作業が行われる。

なお、かかる各作業において用いられる部材は、たとえば、台車に搭載されて各作業装置まで運搬され、ロボットの有するロボットハンドで把持して取り出されるなどして供給される（たとえば、特許文献１参照）。

特開２０００−３２６２７８号公報

しかしながら、上述した従来技術には、ロボットの用いる部材を効率よくかつ精度高く供給するという点で更なる改善の余地がある。

たとえば、上述した従来技術では、台車を用いて部材を運搬するが、台車はその車輪自体に摩耗が生じる場合などがあり、部材の位置決め精度が不十分であった。この点につき、上述した従来技術は、ロボットハンドに位置決め精度の誤差を吸収するための機構を有し、かかる機構を用いて誤差を吸収するべくロボットハンドを動作させるが、これにより動作が複雑化し、非効率的である。

また、上述のように複数の作業装置がある場合、通常、作業装置ごとに必要となる部材は多岐にわたり、その形状や配置形態も様々であるうえ、作業装置自体の構成等もまた多様である。そして、この点につき、従来技術では、各作業装置に応じた専用台車を用意する必要があり、やはり非効率的であった。

実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、ロボットの用いる部材を効率よくかつ精度高く供給することができるロボットシステム、部材供給方法および加工品の製造方法を提供することを目的とする。

実施形態の一態様に係るロボットシステムは、複数の作業装置と、部材供給部とを備える。前記複数の作業装置は、それぞれ少なくとも１基のロボットを含んで設けられ、それぞれが前記ロボットを用いた所定の作業を行う。前記部材供給部は、前記所定の作業に用いられる部材を運搬する台車が着脱可能となる共通の機械的構造を有して前記作業装置のそれぞれに設けられ、前記部材が載置され前記台車に搭載されたパレットを介して前記部材を供給する。また、前記部材供給部は、収納室と、開口部と、誘導部と、固定部と、昇降機構とを備える。前記収納室は、前記台車全体を収納可能に設けられる。前記開口部は、前記収納室に開口される。前記誘導部は、前記開口部から前記収納室の奥部まで前記台車を誘導する。前記固定部は、前記奥部に前記台車と係合可能に設けられ、前記誘導部を介して誘導された前記台車と係合して前記収納室内の所定位置に前記台車を固定する。前記昇降機構は、前記台車が前記所定位置に固定された場合に前記パレットの下方に位置付くように配置され、鉛直方向に沿って昇降するロッド部および該ロッド部の先端部に支持されるテーブル部を有する。また、前記パレットは、前記作業装置ごとに必要となる前記部材を位置決め可能な固有の形状に形成された固有部と、前記作業装置を問わず同一形状であり、かつ、前記台車に搭載可能な形状に形成されたベース部と、前記ベース部に前記テーブル部と嵌合可能な形状の嵌合部とを有する。また、前記昇降機構は、前記ロッド部を上昇させて前記テーブル部を前記パレットの前記嵌合部へ嵌合させながら前記台車から前記パレットを持ち上げ、該パレットを前記ロボットに対する所定の受け渡し位置へ位置付ける。

実施形態の一態様によれば、ロボットの用いる部材を効率よくかつ精度高く供給することができる。

図１は、実施形態に係るロボットシステムの構成を示す平面模式図である。 図２は、部材供給部の構成を示す平面模式図である。 図３Ａは、台車の構成の一例を示す斜視模式図である。 図３Ｂは、パレットのベース部の構成の一例を示す平面模式図である。 図３Ｃは、パレットの固有部の構成の一例を示す平面模式図（その１）である。 図３Ｄは、パレットの固有部の構成の一例を示す平面模式図（その２）である。 図４は、作業装置のブロック図である。 図５Ａは、部材供給部の動作を示す模式図（その１）である。 図５Ｂは、部材供給部の動作を示す模式図（その２）である。 図５Ｃは、部材供給部の動作を示す模式図（その３）である。 図６Ａは、ロボットの構成を示す斜視模式図である。 図６Ｂは、ハンドの構成を示す斜視模式図（その１）である。 図６Ｃは、ハンドの構成を示す斜視模式図（その２）である。 図６Ｄは、ハンドの構成を示す斜視模式図（その３）である。 図７Ａは、ロボットが識別記号を撮像する動作を示す模式図である。 図７Ｂは、ロボットがパレットを移動させる動作を示す模式図（その１）である。 図７Ｃは、ロボットがパレットを移動させる動作を示す模式図（その２）である。 図７Ｄは、ロボットがパレットを移動させる動作を示す模式図（その３）である。 図７Ｅは、ロボットがパレットを移動させる動作を示す模式図（その４）である。 図８は、ロボットシステムが実行する処理手順を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、本願の開示するロボットシステム、部材供給方法および加工品の製造方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

また、以下では、複数の作業装置を備え、かかる作業装置それぞれが、機械部品等の部材の供給を受けながらそれぞれに割り当てられた所定の加工作業を行うロボットシステムを例に挙げて説明を行うが、作業の態様を限定するものではない。たとえば、部材として検査工具等の供給を受け、所定の検査作業を実施するような加工作業以外の作業を行うロボットシステムにも適用可能である。

図１は、実施形態に係るロボットシステム１の構成を示す平面模式図である。なお、図１には、説明を分かりやすくするために、鉛直上向きを正方向とするＺ軸を含む３次元の直交座標系を図示している。かかる直交座標系は、以下の説明で用いる他の図面においても示す場合がある。

また、以下では、複数個で構成される構成要素については、複数個のうちの一部にのみ符号を付し、その他については符号の付与を省略する場合がある。かかる場合、符号を付した一部とその他とは同様の構成であるものとする。

また、同じく複数個で構成される構成要素につき、符号に「−番号」の形式の付番を付して構成要素それぞれを識別する場合がある。かかる場合、これら構成要素を総称する際には、上記「−番号」の付番を用いずに符号のみを用いるものとする。

図１に示すように、ロボットシステム１は、複数の作業装置１０を備える。なお、図１には、作業装置１０−１、１０−２および１０−３の少なくとも３つの作業装置１０を備えるロボットシステム１を例示している。

これら作業装置１０は、たとえば、作業空間を形成するセル１１によって互いに区画され、それぞれ少なくとも１基のロボット１２を含んで設けられる。そして、これら作業装置１０は、かかるロボット１２を用いながらそれぞれの所定の加工作業を行う。

また、ロボットシステム１は、部材供給部３０を備える。部材供給部３０は、上述の所定の加工作業に用いられる部材を運搬する台車３１が着脱可能となる共通の機械的構造を有して作業装置１０のそれぞれに設けられる。この部材供給部３０の具体的な構成については、図２以降を用いて詳しく述べる。

つづいて、図１の作業装置１０−１を主たる例に挙げ、作業装置１０の構成についてさらに具体的に説明する。図１に示すように、たとえば、作業装置１０は、セル１１の内部に、２基のロボット１２と、かかるロボット１２それぞれの作業台２０と、部材供給部３０と、パレット台４０とを備える。

部材供給部３０は、作業装置１０の所定の加工作業において用いられる部材を供給するユニットである。かかる部材供給部３０は、部材が載置され台車３１に搭載されたパレット３２を介して部材を供給する。

また、部材供給部３０の近傍には、２つのジグ３３が備えられる。ジグ３３は、移動用ジグの一例である。また、パレット台４０は、パレット３２を載置するための架台であり、ロボット１２の作業エリアに含まれて設けられる。

また、作業装置１０は、セル１１の外部に制御装置５０を備える。制御装置５０は、ロボット１２や部材供給部３０といったセル１１内部の各種装置と情報伝達可能に接続される。

ここで、制御装置５０は、接続された各種装置の動作を制御するコントローラであり、種々の制御装置や演算処理装置、記憶装置などを含んで構成される。制御装置５０の構成の詳細については、図４を用いて後述する。

なお、図１では、１つの作業装置１０につき１筐体の制御装置５０を示しているが、これに限られるものではなく、たとえば、ロボットシステム１全体につき１筐体としてもよい。また、制御対象となる各種装置のそれぞれに対応付けられた複数個の筐体で構成されてもよい。また、セル１１の内部に配設されてもよい。

このような構成において、本実施形態では、次のような手順で作業装置１０へ部材を供給することとした。まず、部材供給部３０が、パレット３２の搭載された台車３１を収納する（図中の矢印１０１参照）。

ここで、部材は、あらかじめパレット３２の規定位置へ位置決めされて載置されている。なお、台車３１およびパレット３２の具体的な構成については、図３Ａ〜図３Ｄを用いて後述する。

そして、部材供給部３０は、収納された台車３１を所定位置へ固定し、さらにパレット３２を台車３１から独立させて持ち上げ、ロボット１２に対するパレット３２の所定の受け渡し位置へ位置付ける。

そして、ロボット１２が、ジグ３３を用いてかかる所定の受け渡し位置からパレット３２をパレット台４０へ移動させる（図中の矢印１０２参照）。なお、ジグ３３のうち、ジグ３３−１は、ロボット１２−１によって用いられる。また、ジグ３３−２は、ロボット１２−２によって用いられる。この点の詳細については、図７Ｂ〜図７Ｅを用いて後述する。

そして、ロボット１２は、パレット台４０へ載置されたパレット３２から適宜必要となる部材を取り出しながら、作業台２０において所定の加工作業を行う。

このように、本実施形態では、台車３１を所定位置へ固定したうえで、部材が位置決めされたパレット３２を、台車３１から独立して浮かせた状態でロボット１２との間で受け渡しするので、台車３１の車輪の摩耗等の影響を受けにくくすることができる。

すなわち、あらかじめパレット３２の規定位置に位置決めされた部材の位置決め精度を高度に保つことができるので、ロボット１２の用いる部材を精度高く供給することができる。

また、本実施形態では、作業装置１０の種別を問わず、汎用の台車３１を用いることとした。そして、かかる汎用の台車３１に搭載可能な形状のベース部３２ａ（後述）を有するパレット３２を用いることとした。これにより、作業装置１０の間で台車３１を使い回すことができるので、ロボット１２の用いる部材を効率よく供給することができる。

なお、ロボット１２が所定の加工作業を終えた場合、パレット３２は、ロボット１２によって前述の所定の受け渡し位置へ戻されるとともに、部材供給部３０によってあらためて台車３１へ搭載される。そして、台車３１が、作業員等の手により、部材供給部３０から搬出される（図中の矢印１０３参照）。

以下、このようなロボットシステム１が備える各種装置の構成や動作について具体的に説明してゆく。

まず、図２を用いて部材供給部３０の具体的な構成について説明する。図２は、部材供給部３０の構成を示す平面模式図である。なお、図２では、図１と同様、作業装置１０−１を作業装置１０の主たる例として例示しているが、部材供給部３０は作業装置１０を問わず、共通の機械的構造を有して構成されるものである。また、図２では、図１で既に説明した構成要素についてはあえてその説明を省略する場合がある。

図２に示すように、部材供給部３０は、収納室３４と、開口部３５と、奥部３６と、誘導部３７と、固定部３８と、昇降機構３９とを備える。

収納室３４は、台車３１全体を収納可能に設けられる。開口部３５は、かかる収納室３４に開口される、台車３１の出入口である。また、かかる開口部３５の周縁部の少なくとも一部には、検知センサ３５ａが設けられる。

検知センサ３５ａは、ロボット１２による所定の加工作業中に収納室３４への物体の侵入を検知する。これにより、所定の加工作業中における作業員等への安全措置をとることができる。また、台車３１が外部からの物体の接触を受けて、部材の位置決め精度を低下させるのを防ぐことができる。

誘導部３７は、開口部３５から開口部３５に対向する奥部３６まで台車３１を誘導する。かかる誘導部３７は、たとえば、ガイドレール等を用いて構成される。

固定部３８は、奥部３６に台車３１と係合可能に設けられ、誘導部３７を介して誘導された台車３１と係合して収納室３４内の所定位置に台車３１を固定する。かかる固定部３８の具体的な動作については、図５Ａを用いて後述する。

昇降機構３９は、固定部３８によって台車３１が所定位置に固定された場合にパレット３２の下方に位置付くように配置され、鉛直方向に沿って昇降するロッド部３９ａ（後述）を有し、パレット３２を台車３１から持ち上げて前述の所定の受け渡し位置へ位置付ける。かかる昇降機構３９の具体的な動作については、図５Ｂを用いて後述する。

なお、ロボット１２のいずれか一方（図２ではロボット１２−１）の近傍には、カメラ６０が備えられる。かかるカメラ６０は、ロボット１２の有するロボットハンド（以下、「ハンド１２０」と記載する）によって把持可能に設けられており、パレット３２の有する識別記号３２ｄ（後述）の撮像に用いられる。この点の詳細については、図３Ｃ、図３Ｄおよび図７Ａを用いて後述する。

次に、台車３１およびパレット３２の構成について説明する。図３Ａは、台車３１の構成の一例を示す斜視模式図である。また、図３Ｂは、パレット３２のベース部３２ａの構成の一例を示す平面模式図である。また、図３Ｃおよび図３Ｄは、パレット３２の固有部３２ｃの構成の一例を示す平面模式図（その１）および（その２）である。

台車３１は、複数の作業装置１０の間で共通に用いることができる汎用品として構成される。たとえば、図３Ａに示すように、台車３１は、少なくとも上面側と前面側とが開口された内部空間を有する筐体に把手と車輪とを取り付けて構成される。

また、筐体の上部には、図３Ａに示すように、係止ブロック３１ａが設けられる。かかる係止ブロック３１ａは、たとえば、後述のベース部３２ａの角部に応じた位置に、かかる角部に応じた形状を有して形成される。なお、角部以外の部位に応じて設けられてもよい。

また、台車３１は、筐体の内部に被固定部３１ｂを備える。たとえば、被固定部３１ｂは、台車３１の筐体の内部に架け渡されたバー状の部材として設けられる。

かかる台車３１には、パレット３２が搭載される。図３Ｂの紙面右側に示すように、パレット３２は、ベース部３２ａを有する。ベース部３２ａは、汎用の台車３１に搭載可能となるように、作業装置１０を問わず同一形状に形成される。

たとえば、図３Ｂには、１組の角部が切り欠かれた略矩形状に形成されたベース部３２ａを例示している。なお、このように１組の角部を切り欠くことによって、パレット３２の前後方向を識別することができる。

また、ベース部３２ａは、孔部３２ｂを有する。孔部３２ｂは、前述の所定の受け渡し位置からパレット台４０へパレット３２が移動される際に用いられる部位であり、ジグ３３の先端部と嵌合可能な形状を有して形成される。

なお、孔部３２ｂは、図３Ｂに示すように、ベース部３２ａの略矩形の対向する２辺それぞれの近傍に互いに斜向かいとなるように形成されることが好ましい。かかる点を含めた孔部３２ｂの用いられ方については、図７Ｂ〜図７Ｅを用いた説明で後述する。

そして、図３Ｂに示すように、パレット３２は、かかるベース部３２ａが、台車３１の開口された上面側に載置され、その角部を係止ブロック３１ａに係止されることによって、台車３１に搭載されることとなる。

なお、既に述べたように、作業装置１０それぞれにおいては、それぞれに割り当てられた所定の加工作業が行われる。したがって、作業装置１０ごとに必要となる部材に対応可能となるように、パレット３２はさらに固有部３２ｃを有する。

たとえば、図３Ｃおよび図３Ｄにそれぞれ示すのは、異なる２つの作業装置１０においてそれぞれ用いられる、言い換えれば、種別の異なるパレット３２の一例である。

たとえば、図３Ｃに示すパレット３２−１には、少なくとも部材Ｐ１が載置されるが、この場合、パレット３２−１には、かかる部材Ｐ１を規定位置に位置決め可能な固有の形状の固有部３２ｃが形成される。固有部３２ｃは、たとえば、部材Ｐ１に脚部があれば、かかる脚部を差し込み可能な孔部として形成される。

同様に、図３Ｄには、少なくとも部材Ｐ２が載置されるパレット３２−２を例示しているが、かかるパレット３２−２については、少なくとも部材Ｐ２を規定位置に位置決め可能な固有の形状の固有部３２ｃが形成される。

なお、図３Ｃおよび図３Ｄでは符号を略し、破線の閉曲線として示しているが、このような固有部３２ｃは、パレット３２の種別に応じて載置されるすべての部材について設けられる。

このように、パレット３２は、ベース部３２ａを有することによって、汎用の台車３１への搭載が可能となり、効率よく部材の供給を行うのに資することができる。また、パレット３２は、固有部３２ｃを有することによって、作業装置１０ごとに必要となる部材を規定位置に位置決めしつつ供給することが可能となり、精度よく部材の供給を行うのに資することができる。

また、図３Ｃおよび図３Ｄに示すように、パレット３２は、作業装置１０ごとの所定の加工作業の種別（すなわち、パレット３２の種別）を識別する識別記号３２ｄを有する。識別記号３２ｄは、たとえば図３Ｃおよび図３Ｄに示すように、ＱＲコード（登録商標）として設けられ、前述のカメラ６０を用いたパレット３２の正否判定に用いられる。かかる点については図４等を用いて後述する。

次に、ロボットシステム１に含まれる作業装置１０の構成について、図４を用いて説明する。図４は、作業装置１０のブロック図である。なお、図４では、作業装置１０の説明に必要な構成要素のみを示しており、一般的な構成要素についての記載を省略している。また、図４を用いた説明では、主として制御装置５０の内部構成について説明することとし、既に説明した各種装置については説明を簡略化する場合がある。

図４に示すように、制御装置５０は、制御部５１と、記憶部５２とを備える。制御部５１は、識別記号取得部５１ａと、正否判定部５１ｂと、指示部５１ｃとをさらに備える。

記憶部５２は、ハードディスクドライブや不揮発性メモリといった記憶デバイスであり、作業識別情報５２ａと、教示情報５２ｂとを記憶する。作業識別情報５２ａは、作業装置１０において行われる所定の加工作業の種別を含む情報である。

教示情報５２ｂは、所定の加工作業におけるロボット１２の動作経路をあらかじめ規定するプログラムである「ジョブ」を含む情報である。

制御部５１は、制御装置５０の全体制御を行う。識別記号取得部５１ａは、カメラ６０によって撮像された識別記号３２ｄの撮像データを取得し、取得した撮像データを正否判定部５１ｂへ通知する。

正否判定部５１ｂは、識別記号取得部５１ａから通知された撮像データと、作業識別情報５２ａに含まれる所定の加工作業の種別とに基づき、部材供給部３０に収納されたパレット３２が適正か否かを判定する。

ここで、正否判定部５１ｂは、パレット３２が適正であれば、指示部５１ｃに対し、ロボット１２を用いてパレット３２をパレット台４０へ移動させるよう通知する。また、パレット３２が適正でなければ、指示部５１ｃに対し、部材供給部３０からパレット３２とともに台車３１を搬出させるよう通知する。

指示部５１ｃは、正否判定部５１ｂから通知された情報および教示情報５２ｂ等に基づき、ロボット１２および部材供給部３０を動作させる動作信号を生成して、ロボット１２および部材供給部３０へ向け出力する。

なお、動作信号は、たとえばロボット１２であれば、ロボット１２の有するアーム１２１〜１２５やハンド１２０の各関節部等に搭載されたサーボモータへのパルス信号として生成される。なお、「アーム」は、後述する第１アーム部〜第５アーム部を指す。

また、動作信号は、たとえば部材供給部３０であれば、固定部３８や昇降機構３９を制御する制御信号として生成される。

具体的に、指示部５１ｃは、台車３１が部材供給部３０へ収納され、作業員によって作業開始スイッチ（図示略）が押下される等、所定の加工作業の開始の指示を制御装置５０が受け付けたならば、部材供給部３０の固定部３８に台車３１を所定位置へ固定させる。そして、台車３１の固定後、部材供給部３０の昇降機構３９にパレット３２を台車３１から持ち上げさせ、所定の受け渡し位置へ位置付けさせる。

このときの部材供給部３０の動作について、図５Ａ〜図５Ｃを用いて具体的に説明する。図５Ａ〜図５Ｃは、部材供給部３０の動作を示す模式図（その１）〜（その３）である。なお、図５Ａには、固定部３８の動作の一例を、図５Ｂおよび図５Ｃには、昇降機構３９の動作の一例を、それぞれ図示している。

図５Ａに示すように、固定部３８は、たとえば、先端部が略鉤状に形成されており、かかる先端部を回転させるとともに（図中の矢印５０１参照）、かかる略鉤状の先端部を前述の被固定部３１ｂに係合させて引くことによって台車３１を所定位置へ固定する（図中の矢印５０２参照）。

これにより、台車３１に係止されたパレット３２を少なくとも図中のＸＹ平面方向において精度高く位置決めすることができる。なお、固定部３８は、たとえば、磁石等を用いて構成され、磁力等によって台車３１を固定することとしてもよい。

また、図５Ｂに示すように、昇降機構３９は、鉛直方向に沿って昇降するロッド部３９ａと、かかるロッド部３９ａの先端部に設けられたテーブル部３９ｂとを有している。

そして、昇降機構３９は、ロッド部３９ａを上昇させてテーブル部３９ｂをパレット３２の下面に当接させ、さらにロッド部３９ａで押し上げることによって、パレット３２を台車３１から持ち上げて所定の受け渡し位置へ位置付ける（図中の矢印５０３および５０４参照）。

なお、かかる昇降機構３９の動作に関し、図５Ｃに示すように、テーブル部３９ｂの上面には係止ブロック３９ｃが設けられ、パレット３２の下面にはかかる係止ブロック３９ｃと嵌合可能な形状に形成された嵌合部３２ｅが設けられることが好ましい。

すなわち、昇降機構３９が、かかる係止ブロック３９ｃおよび嵌合部３２ｅを嵌合させながら台車３１からパレット３２を持ち上げることで、所定の受け渡し位置でＸＹＺすべての方向において精度高くパレット３２を位置決めすることが可能となる。すなわち、ロボット１２に対し、精度高く部材の供給を行うのに資することができる。

なお、前述の正否判定部５１ｂによってパレット３２が適正でないと判定された場合には、部材供給部３０は、指示部５１ｃの指示に基づき、図５Ｂに示したのとは逆の動作によってパレット３２を下降させて台車３１へ載置させる。

そして、部材供給部３０は、図５Ａに示したのとは逆の動作によって、固定部３８による台車３１の固定を解除させる。そして、固定を解除された台車３１は、作業員等によって部材供給部３０から搬出される。

図４の説明に戻り、引き続き指示部５１ｃについて説明する。指示部５１ｃは、パレット３２が部材供給部３０によって所定の受け渡し位置へ位置付けられたならば、ロボット１２にハンド１２０を用いてカメラ６０を把持させつつ、カメラ６０に識別記号３２ｄを撮像させる。また、撮像後には、ロボット１２にカメラ６０を元の位置へ戻して把持を解かせる。

また、指示部５１ｃは、撮像した撮像結果に基づいて正否判定部５１ｂによりパレット３２が適正であると判定されたならば、ロボット１２にハンド１２０を用いてジグ３３を把持させる。そして、ロボット１２にジグ３３でパレット３２を掬い上げて支持させ、支持されたパレット３２をパレット台４０へ移動させる。

このような指示部５１ｃの指示に基づいて動作するロボット１２の構成例および具体的な動きについて、図６Ａ〜図７Ｅを用いて説明する。

まず、ロボット１２の構成例について図６Ａを用いて説明する。図６Ａは、ロボット１２の構成を示す斜視模式図である。図６Ａに示すように、ロボット１２は、単腕型の多軸ロボットである。具体的には、ロボット１２は、第１アーム部１２１と、第２アーム部１２２と、第３アーム部１２３と、第４アーム部１２４と、第５アーム部１２５と、基台部１２６とを備える。

第１アーム部１２１は、基端部を第２アーム部１２２によって支持される。第２アーム部１２２は、基端部を第３アーム部１２３によって支持され、先端部において第１アーム部１２１を支持する。

第３アーム部１２３は、基端部を第４アーム部１２４によって支持され、先端部において第２アーム部１２２を支持する。第４アーム部１２４は、基端部を第５アーム部１２５によって支持され、先端部において第３アーム部１２３を支持する。

第５アーム部１２５は、セル１１（図１等参照）の床面などに固定された基台部１２６によって基端部を支持され、先端部において第４アーム部１２４を支持する。また、第１アーム部１２１〜第５アーム部１２５の各連結部分である各関節部（図示せず）にはそれぞれサーボモータ等のアクチュエータが搭載されており、ロボット１２は、かかるアクチュエータの駆動によって多軸動作を行うことができる。

具体的には、第１アーム部１２１および第２アーム部１２２を連結する関節部のアクチュエータは、第１アーム部１２１をＢ軸まわりに回動させる。また、第２アーム部１２２および第３アーム部１２３を連結する関節部のアクチュエータは、第２アーム部１２２をＵ軸まわりに回動させる。

また、第３アーム部１２３および第４アーム部１２４を連結する関節部のアクチュエータは、第３アーム部１２３をＬ軸まわりに回動させる。また、第４アーム部１２４および第５アーム部１２５を連結する関節部のアクチュエータは、第４アーム部１２４をＳ軸まわりに回動させる。

また、ロボット１２は、第１アーム部１２１をＴ軸まわりに、第２アーム部１２２をＲ軸まわりに、第３アーム部１２３をＥ軸まわりに、それぞれ回動させる個別のアクチュエータを備える。

すなわち、ロボット１２は、７軸を有する。そして、ロボット１２は、指示部５１ｃからの動作指示に基づき、かかる７軸を組み合わせた多様な多軸動作を行うこととなる。

なお、第１アーム部１２１の先端部は、ロボット１２の終端可動部であり、かかる終端可動部には、ハンド１２０が取り付けられる。

つづいて、かかるハンド１２０の構成例について、図６Ｂ〜図６Ｄを用いて説明する。図６Ｂ〜図６Ｄは、ハンド１２０の構成を示す斜視模式図（その１）〜（その３）である。なお、説明を分かりやすくするために、図６Ｂ〜図６Ｄでは、ハンド１２０が、Ｔ軸をＺ軸と、駆動軸１２０ｂをＹ軸と、それぞれ平行にしている場合を例に挙げて説明する。

図６Ｂに示すように、ハンド１２０は、駆動部１２０ａと、駆動軸１２０ｂと、ガイド軸１２０ｃと、ブラケット１２０ｄと、共通把持部１２０ｅおよび１２０ｆと、工程把持部１２０ｇとを備える。

駆動部１２０ａは、第１アーム部１２１の先端部に取り付けられる。駆動軸１２０ｂは、軸心をＹ軸方向に向けてＴ軸に関して対称に配置された、それぞれ一対のシャフトである。駆動軸１２０ｂは、駆動部１２０ａによりＹ軸方向に進退可能に設けられ、それぞれの先端にはブラケット１２０ｄが取り付けられる。

また、ガイド軸１２０ｃは、かかるガイド軸１２０ｃとＴ軸に関して反対側の駆動軸１２０ｂと軸心を一致させて設けられた、それぞれ一対のシャフトであり、ブラケット１２０ｄの基端部と摺動自在に備えられる。すなわち、ブラケット１２０ｄは、駆動軸１２０ｂの動作に伴い、ガイド軸１２０ｃにガイドされながらＹ軸方向に進退可能に設けられている（図中の矢印６０１参照）。

また、図６Ｂに示すように、ブラケット１２０ｄの他端部には、共通把持部１２０ｅ、１２０ｆおよび工程把持部１２０ｇが、ブラケット１２０ｄのＹ軸方向への進退に伴い、開閉可能に設けられている。

共通把持部１２０ｅおよび１２０ｆは、作業装置１０の種別を問わずロボット１２に共通して備えられる把持爪である。かかる共通把持部１２０ｅおよび１２０ｆによっては、たとえば、カメラ６０やジグ３３等が把持される。

なお、図６Ｃに示すように、共通把持部１２０ｅには、把持面に切り欠き１２０ｈが設けられている。また、図６Ｄに示すように、共通把持部１２０ｆには、把持面に突起部１２０ｉと孔部１２０ｊとが設けられている。すなわち、カメラ６０やジグ３３等は、これら共通把持部１２０ｅおよび１２０ｆに嵌合可能な形状を有して設けられることとなる。

次に、ロボット１２がカメラ６０を用いてパレット３２の識別記号３２ｄを撮像する場合の動作について説明する。図７Ａは、ロボット１２が識別記号３２ｄを撮像する動作を示す模式図である。

上述した説明と一部重複するが、図７Ａに示すように、ロボット１２は、パレット３２が部材供給部３０の昇降機構３９によって所定の受け渡し位置へ位置付けられたならば、指示部５１ｃの指示を受け、ハンド１２０を用いてカメラ６０を把持する。

そして、ロボット１２は、カメラ６０の撮像領域にパレット３２の識別記号３２ｄが含まれるようにカメラ６０を移動させ（図中の矢印７０１参照）、カメラ６０に識別記号３２ｄを撮像させる。

なお、図示してはいないが、撮像後には、ロボット１２は、カメラ６０を元の位置へ戻してカメラ６０の把持を解くこととなる。

次に、ロボット１２がハンド１２０を用いて所定の受け渡し位置からパレット３２をパレット台４０へ移動させる場合の動作について説明する。図７Ｂ〜図７Ｅは、ロボット１２がパレット３２を移動させる動作を示す模式図（その１）〜（その４）である。

図７Ｂに示すように、ジグ３３は、たとえば、ブラケット３３１の主面同士がお互いにパイプなどの部材で連結された枠体を含んで構成される。図７Ｂに示すように、Ｚ軸方向の上側にある一方のブラケット３３１の上面には、２つの共通把持ブロック３３３が、所定の間隔を設けて取り付けられる。

なお、図７Ｃに示すように、２つの共通把持ブロック３３３の一方である共通把持ブロック３３３ａは、ハンド１２０の共通把持部１２０ｅの切り欠き１２０ｈと嵌合可能な形状を有して形成されている。

また、図７Ｄに示すように、２つの共通把持ブロック３３３の他方である共通把持ブロック３３３ｂは、同じく共通把持部１２０ｆの突起部１２０ｉおよび孔部１２０ｊと嵌合可能な形状を有して形成されている。

また、図７Ｂに示すように、Ｚ軸方向の下側にある他方のブラケット３３１には、突起部３３２が設けられる。すなわち、かかる他方のブラケット３３１側をジグ３３の先端側とみなした場合、ジグ３３は、その先端部が突起部３３２によって略鉤状に形成されている。

かかる突起部３３２は、パレット３２の孔部３２ｂと嵌合可能な形状を有する。なお、ジグ３３は、作業装置１０を問わず同一形状である。そして、ロボット１２は、ハンド１２０を用いてジグ３３を把持しながら、かかる突起部３３２をパレット３２の孔部３２ｂに嵌合させてジグ３３でパレット３２を支持し、パレット台４０へパレット３２を移動させる。

具体的には、ロボット１２−１が、自身の有するハンド１２０−１を用いてジグ３３−１の共通把持ブロック３３３を把持する（図中の矢印７０２参照）。また、ロボット１２−２が、自身の有するハンド１２０−２を用いてジグ３３−２の共通把持ブロック３３３を把持する（図中の矢印７０３参照）。

そして、ロボット１２−１および１２−２が協調しながら、それぞれの把持するジグ３３の突起部３３２をパレット３２の孔部３２ｂへ差し込みつつ、２つのジグ３３でパレット３２を掬い上げてパレット３２を支持する。

なお、ここで、図３Ｂを用いて既に述べたように、孔部３２ｂは、ベース部３２ａの略矩形の対向する２辺それぞれの近傍に互いに斜向かいとなるように形成されているので、パレット３２がＸＹ平面に対して傾くのを抑えることができる。すなわち、精度高く部材を供給するのに資することができる。

そして、図７Ｅに示すように、ロボット１２−１および１２−２は、所定の受け渡し位置から掬い上げ、支持したパレット３２を、引き続き協調しながらパレット台４０の方向へ移動させる（図中の矢印７０４参照）。そして、やはり協調しながら、パレット３２をパレット台４０へ載置する（図中の矢印７０５参照）。

なお、所定の加工作業が終わり、パレット３２が不要となった際には、ロボット１２−１および１２−２は、図７Ｅに示したのとは逆の動作経路を辿り、パレット３２を台車３１上方の所定の受け渡し位置へ戻すこととなる。

次に、実施形態に係るロボットシステム１が実行する処理手順について図８を用いて説明する。図８は、実施形態に係るロボットシステム１が実行する処理手順を示すフローチャートである。

図８に示すように、まず部材供給部３０が台車３１を収納する（ステップＳ１０１）。そして、制御装置５０が、作業員等の手により作業開始スイッチがオンされたか否かを判定する（ステップＳ１０２）。

ここで、制御装置５０が、作業開始スイッチオンを検知したならば（ステップＳ１０２，Ｙｅｓ）、固定部３８が、台車３１を所定位置へ固定させる（ステップＳ１０３）。なお、制御装置５０は、作業開始スイッチオンを検知しないならば（ステップＳ１０２，Ｎｏ）、ステップＳ１０２の判定を繰り返す。そして、昇降機構３９が、パレット３２を上昇させ、所定の受け渡し位置へ位置付ける（ステップＳ１０４）。

つづいて、ロボット１２が、カメラ６０を把持してパレット３２の識別記号３２ｄを撮像する動作を行う（ステップＳ１０５）。そして、撮像された撮像結果に基づき、正否判定部５１ｂが、パレット３２が適正であるか否かを判定する（ステップＳ１０６）。

ここで、正否判定部５１ｂが、パレット３２は適正であると判定した場合（ステップＳ１０６，Ｙｅｓ）、ロボット１２がジグ３３を把持し（ステップＳ１０７）、かかるジグ３３を用いて掬い上げつつパレット３２をパレット台４０へ移動させる（ステップＳ１０８）。

そして、ロボット１２は、所定の加工作業を開始し（ステップＳ１０９）、パレット台４０へ載置されたパレット３２から必要な部材を適宜取り出しつつ作業を進め、所定の加工作業を終了する（ステップＳ１１０）。

そして、ロボット１２は、ジグ３３を把持し（ステップＳ１１１）、かかるジグ３３を用いてパレット台４０から掬い上げつつ、パレット３２を所定の受け渡し位置へ移動させる（ステップＳ１１２）。

つづいて、昇降機構３９が、パレット３２を下降させて台車３１へ載置する（ステップＳ１１３）。そして、固定部３８が、台車３１の固定を解除した後（ステップＳ１１４）、部材供給部３０が台車３１を搬出し（ステップＳ１１５）、所定の加工作業１回分の処理が終了する。

なお、ステップＳ１０６において、正否判定部５１ｂが、パレット３２は適正でないと判定した場合（ステップＳ１０６，Ｎｏ）、指示部５１ｃが、部材供給部３０へステップＳ１１３以降の処理を行うよう指示する。そして、部材供給部３０が、かかるステップＳ１１３以降の処理を行った後、処理を終了する。

上述してきたように、実施形態に係るロボットシステムは、複数の作業装置と、部材供給部とを備える。上記複数の作業装置は、それぞれ少なくとも１基のロボットを含んで設けられ、それぞれが上記ロボットを用いた所定の作業を行う。上記部材供給部は、上記所定の作業に用いられる部材を運搬する台車が着脱可能となる共通の機械的構造を有して上記作業装置のそれぞれに設けられる。

したがって、実施形態に係るロボットシステムによれば、ロボットの用いる部材を効率よくかつ精度高く供給することができる。

なお、上述してきた実施形態では、２基の単腕ロボットが設けられた作業装置を主たる例に挙げて説明を行ったが、作業装置内のロボットの数やロボットの腕の数を限定するものではない。

したがって、たとえば、２基の単腕ロボットに代えて１基の双腕ロボットを用いてもよい。かかる場合、双腕ロボットは、左右の腕にそれぞれ移動用ジグを把持してパレットを掬い上げ、パレットをパレット台へ搬送する動作を行うこととなる。

また、上述した実施形態では、７軸を有するロボットを例に挙げたが、ロボットの軸数を限定するものではない。

また、上述した実施形態では、部材供給部が検知センサを備え、所定の作業中における収納室への物体の侵入を検知することとしたが、作業員等への安全措置と汎用台車の利便性とのかね合いから、所定の作業中でも台車を解放可能としてもよい。

具体的には、たとえば、パレットがパレット台へ載置されるまでは検知センサを動作させることとし、パレットがパレット台へ載置されてからは検知センサの動作を停止させて、台車の固定を解くこととしてもよい。

かかる場合、ロボットが所定の作業中でしばらく台車が空く場合等に、かかる台車を使い回して他の作業装置の部材供給や物品の搬送等に使用することが可能となる。すなわち、台車が汎用品であるとの特性を生かし、効率よく部材の供給を行うのに資することができる。

また、上述した実施形態では、たとえば図１において、作業装置それぞれに同種のロボットが設けられている場合を図示したが、作業装置それぞれには、所定の作業それぞれに応じた異なるタイプのロボットが設けられてよい。

また、上述した実施形態では、たとえば図１において、複数の作業装置が互いに隣接するように配置されている場合を図示したが、複数の作業装置の配置レイアウトを限定するものではない。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１ ロボットシステム
１０ 作業装置
１１ セル
１２ ロボット
２０ 作業台
３０ 部材供給部
３１ 台車
３１ａ 係止ブロック
３１ｂ 被固定部
３２ パレット
３２ａ ベース部
３２ｂ 孔部
３２ｃ 固有部
３２ｄ 識別記号
３２ｅ 嵌合部
３３ ジグ
３４ 収納室
３５ 開口部
３５ａ 検知センサ
３６ 奥部
３７ 誘導部
３８ 固定部
３９ 昇降機構
３９ａ ロッド部
３９ｂ テーブル部
３９ｃ 係止ブロック
４０ パレット台
５０ 制御装置
５１ 制御部
５１ａ 識別記号取得部
５１ｂ 正否判定部
５１ｃ 指示部
５２ 記憶部
５２ａ 作業識別情報
５２ｂ 教示情報
６０ カメラ
１２０ ハンド
１２０ａ 駆動部
１２０ｂ 駆動軸
１２０ｃ ガイド軸
１２０ｄ ブラケット
１２０ｅ、１２０ｆ 共通把持部
１２０ｇ 工程把持部
１２０ｈ 切り欠き
１２０ｉ 突起部
１２０ｊ 孔部
１２１ 第１アーム部
１２２ 第２アーム部
１２３ 第３アーム部
１２４ 第４アーム部
１２５ 第５アーム部
１２６ 基台部
３３１ ブラケット
３３２ 突起部
３３３ 共通把持ブロック
３３３ａ 共通把持ブロック
３３３ｂ 共通把持ブロック

Claims (9)

1. それぞれ少なくとも１基のロボットを含んで設けられ、それぞれが前記ロボットを用いた所定の作業を行う複数の作業装置と、
   前記所定の作業に用いられる部材を運搬する台車が着脱可能となる共通の機械的構造を有して前記作業装置のそれぞれに設けられ、前記部材が載置され前記台車に搭載されたパレットを介して前記部材を供給する部材供給部と
   を備え、
   前記部材供給部は、
   前記台車全体を収納可能に設けられた収納室と、
   前記収納室に開口された開口部と、
   前記開口部から前記収納室の奥部まで前記台車を誘導する誘導部と、
   前記奥部に前記台車と係合可能に設けられ、前記誘導部を介して誘導された前記台車と係合して前記収納室内の所定位置に前記台車を固定する固定部と、
   前記台車が前記所定位置に固定された場合に前記パレットの下方に位置付くように配置され、鉛直方向に沿って昇降するロッド部および該ロッド部の先端部に支持されるテーブル部を有する昇降機構とを備え、
   前記パレットは、
   前記作業装置ごとに必要となる前記部材を位置決め可能な固有の形状に形成された固有部と、
   前記作業装置を問わず同一形状であり、かつ、前記台車に搭載可能な形状に形成されたベース部と、
   前記ベース部に前記テーブル部と嵌合可能な形状の嵌合部とを有し、
   前記昇降機構は、
   前記ロッド部を上昇させて前記テーブル部を前記パレットの前記嵌合部へ嵌合させながら前記台車から前記パレットを持ち上げ、該パレットを前記ロボットに対する所定の受け渡し位置へ位置付けること
   を特徴とするロボットシステム。
2. 前記ロボットは、
   把持対象物を把持可能なロボットハンドを有し、該ロボットハンドを用いて前記所定の受け渡し位置から前記パレットを当該ロボットの作業エリアへ移動させ、
   前記部材供給部は、
   前記ロボットによる前記所定の作業中に前記台車を解放可能であること
   を特徴とする請求項１に記載のロボットシステム。
3. 前記作業装置は、
   該作業装置を問わず同一形状であり、かつ、先端部が略鉤状に形成された前記パレットの移動用ジグをさらに備え、
   前記パレットは、
   前記ベース部に前記移動用ジグの先端部と嵌合可能な形状の孔部を有し、
   前記ロボットは、
   前記ロボットハンドを用いて前記移動用ジグを把持しながら該移動用ジグの先端部を前記パレットの前記孔部に差し込みつつ前記移動用ジグで前記パレットを掬い上げることによって該パレットを支持し、前記作業エリアへ前記パレットを移動させること
   を特徴とする請求項２に記載のロボットシステム。
4. 前記ベース部は、平面視で略矩形をなし、
   前記孔部は、少なくとも前記略矩形の対向する２辺それぞれの近傍に互いに斜向かいとなるように形成されること
   を特徴とする請求項３に記載のロボットシステム。
5. 前記部材供給部は、
   前記開口部の周縁部に設けられ、前記ロボットによる前記所定の作業中に前記収納室への物体の進入を検知する検知センサ
   をさらに備えることを特徴とする請求項２、３または４に記載のロボットシステム。
6. カメラをさらに備え、
   前記パレットは、
   前記所定の作業の種別を識別する識別記号を有し、
   前記ロボットは、
   前記作業エリアへ前記パレットを移動させる前に前記カメラを用いて前記識別記号を撮像し、撮像した撮像結果に基づいて前記パレットの正否を判定すること
   を特徴とする請求項２〜５のいずれか一つに記載のロボットシステム。
7. 前記ロボットは、
   前記ロボットハンドを用いて前記カメラを把持しつつ前記識別記号を撮像し、撮像後は前記カメラを元の位置へ戻して把持を解くこと
   を特徴とする請求項６に記載のロボットシステム。
8. それぞれ少なくとも１基のロボットを含んで設けられ、それぞれが前記ロボットを用いた所定の作業を行う複数の作業装置と、前記所定の作業に用いられる部材を運搬する台車が着脱可能となる共通の機械的構造を有して前記作業装置のそれぞれに設けられ、前記部材が載置され前記台車に搭載されたパレットを介して前記部材を供給する部材供給部とを備え、前記部材供給部は、前記台車全体を収納可能に設けられた収納室と、前記収納室に開口された開口部と、前記開口部から前記収納室の奥部まで前記台車を誘導する誘導部と、前記奥部に前記台車と係合可能に設けられ、前記誘導部を介して誘導された前記台車と係合して前記収納室内の所定位置に前記台車を固定する固定部と、前記台車が前記所定位置に固定された場合に前記パレットの下方に位置付くように配置され、鉛直方向に沿って昇降するロッド部および該ロッド部の先端部に支持されるテーブル部を有する昇降機構とを備え、前記パレットは、前記作業装置ごとに必要となる前記部材を位置決め可能な固有の形状に形成された固有部と、前記作業装置を問わず同一形状であり、かつ、前記台車に搭載可能な形状に形成されたベース部と、前記ベース部に前記テーブル部と嵌合可能な形状の嵌合部とを有するロボットシステムを用いた部材供給方法であって、
   前記ロッド部を上昇させて前記テーブル部を前記パレットの前記嵌合部へ嵌合させながら前記台車から前記パレットを持ち上げ、該パレットを前記ロボットに対する所定の受け渡し位置へ位置付ける昇降工程
   を含むこと特徴とする部材供給方法。
9. それぞれ少なくとも１基のロボットを含んで設けられ、それぞれが前記ロボットを用いた所定の加工作業を行う複数の加工作業装置と、前記所定の加工作業に用いられる部材を運搬する台車が着脱可能となる共通の機械的構造を有して前記加工作業装置のそれぞれに設けられ、前記部材が載置され前記台車に搭載されたパレットを介して前記部材を供給する部材供給部とを備え、前記部材供給部は、前記台車全体を収納可能に設けられた収納室と、前記収納室に開口された開口部と、前記開口部から前記収納室の奥部まで前記台車を誘導する誘導部と、前記奥部に前記台車と係合可能に設けられ、前記誘導部を介して誘導された前記台車と係合して前記収納室内の所定位置に前記台車を固定する固定部と、前記台車が前記所定位置に固定された場合に前記パレットの下方に位置付くように配置され、鉛直方向に沿って昇降するロッド部および該ロッド部の先端部に支持されるテーブル部を有する昇降機構とを備え、前記パレットは、前記加工作業装置ごとに必要となる前記部材を位置決め可能な固有の形状に形成された固有部と、前記加工作業装置を問わず同一形状であり、かつ、前記台車に搭載可能な形状に形成されたベース部と、前記ベース部に前記テーブル部と嵌合可能な形状の嵌合部とを有するロボットシステムを用いた加工品の製造方法であって、
   前記ロッド部を上昇させて前記テーブル部を前記パレットの前記嵌合部へ嵌合させながら前記台車から前記パレットを持ち上げ、該パレットを前記ロボットに対する所定の受け渡し位置へ位置付ける昇降工程
   を含むこと特徴とする加工品の製造方法。

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