JP6252597B2 - Robot system - Google Patents
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Description
開示の実施形態は、ロボットシステムに関する。 The disclosed embodiment relates to a robot system.
従来、一連の加工や部品の組み付けを行う組み立て工程などにおいて、複数の部品を、ロボットが搬送したり姿勢を変えたりしながら組み付けることで、作業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。 In the past, various robot systems have been proposed that improve the efficiency of work by assembling a plurality of parts while the robot is transporting or changing the posture in an assembly process in which a series of processes and parts are assembled. .
かかるロボットシステムには、たとえば、ロボットが、シャフトに対して環状部材を組み付ける組み立てシステムがある(たとえば、特許文献1参照)。 An example of such a robot system is an assembly system in which a robot assembles an annular member to a shaft (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、上記した従来技術には、効率よく加工品や組み立て品の生産を行うという点で更なる改善の余地がある。 However, the above-described conventional technology has room for further improvement in terms of efficiently producing processed products and assembled products.
たとえば、上述したロボットシステムでは、1台のロボットで組み立て作業が行われる。このため、重量の大きいワークの反転作業などが困難であり、ロボットが行うことができる作業は限られていた。また、反転作業などのワークの姿勢を変化させる作業工程を組み立て工程へ含めようとすると専用の装置が必要となり、設備の設置面積が大きくなったり、設備のコストが大きくなったりするといった問題があった。 For example, in the robot system described above, assembly work is performed by one robot. For this reason, it is difficult to reverse a heavy work, and the work that can be performed by the robot is limited. In addition, if the assembly process includes a work process that changes the posture of the workpiece, such as reversing work, a dedicated device is required, which increases the installation area of the equipment and increases the cost of the equipment. It was.
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、効率よく加工品や組み立て品の生産をすることができるロボットシステムを提供することを目的とする。 One aspect of the embodiment has been made in view of the above, and an object thereof is to provide a robot system capable of efficiently producing a processed product or an assembled product.
実施形態の一態様に係るロボットシステムは、複数のロボットと、制御装置とを備える。前記複数のロボットは、ハンドをそれぞれ有する。前記制御装置は、姿勢を変化させると落下する部材である落下部材を含むワークを前記ハンドでそれぞれ保持させた状態で、互いに協調しながら前記ワークを上下反転させる動作を前記複数のロボットに対して指示する。また、前記制御装置は、前記ワークを上下反転させたときに少なくとも1の前記ハンドによって前記落下部材が支持されることとなる姿勢で、前記ハンドがそれぞれ前記ワークを保持するように前記複数のロボットに対して指示する。 A robot system according to an aspect of an embodiment includes a plurality of robots and a control device. Each of the plurality of robots has a hand. Wherein the control device, in a state in which a workpiece comprising the drop member is a member which falls down to change the posture respectively is held in the hand, the operation for vertically inverting the workpiece while cooperation with each other to the plurality of robots Instruct. The control device may be configured such that when the workpiece is turned upside down, the plurality of robots are configured so that the hand holds the workpiece in a posture in which the dropping member is supported by at least one of the hands. To direct.
実施形態の一態様によれば、効率よく加工品や組み立て品の生産をすることができるロボットシステムを提供することができる。 According to one aspect of the embodiment, it is possible to provide a robot system that can efficiently produce a processed product or an assembled product.
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。 Hereinafter, an embodiment of a robot system disclosed in the present application will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by embodiment shown below.
まず、実施形態に係るロボットシステムによるワークの姿勢変化の動作について図1を用いて説明する。図1は、実施形態に係るロボットシステムによるワーク姿勢変化の一連の動作を示す模式図である。図1に示すように、実施形態に係るロボットシステムは、第1のロボットと第2のロボットとを備える。 First, an operation of changing the posture of a workpiece by the robot system according to the embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a series of operations of workpiece posture change by the robot system according to the embodiment. As shown in FIG. 1, the robot system according to the embodiment includes a first robot and a second robot.
第1のロボットおよび第2のロボットは、たとえば複数のアームがそれぞれ関節によって連結された7軸ロボットなどの多軸ロボットであり、先端には、ワークをたとえば把持することで保持可能なハンドをそれぞれ備える。また、第1のロボットおよび第2のロボットは、ワークを把持することができるそれぞれの可動領域を重複させて設けられる。なお、以下の説明では、複数のアームを総称してアームと呼ぶことがある。 The first robot and the second robot are multi-axis robots such as a seven-axis robot in which a plurality of arms are connected by joints, respectively, and a hand that can be held by gripping a workpiece, for example, at the tip. Prepare. In addition, the first robot and the second robot are provided so as to overlap each movable region where the workpiece can be gripped. In the following description, a plurality of arms may be collectively referred to as arms.
ところで、従来のロボットシステムとしては、1台のロボットで組み立て作業を行うものが知られていた。しかしながら、このような従来の手法では、重量の大きいワークの反転作業などが困難であり、ロボットが行うことができる作業は限られていた。 By the way, as a conventional robot system, one in which assembly work is performed by one robot has been known. However, with such a conventional method, it is difficult to perform work such as reversing a heavy work, and the work that can be performed by the robot is limited.
したがって、反転作業などのワークの姿勢を変化させる作業工程を組み立て工程へ含めようとすると専用の装置が必要となり、設備の設置面積が大きくなったり、設備のコストが大きくなったりするといった問題があった。 Therefore, if the work process that changes the posture of the work such as reversing work is included in the assembly process, a dedicated device is required, which increases the installation area of the equipment and increases the cost of the equipment. It was.
そこで、実施形態に係るロボットシステムでは、ワークを複数のロボットで同時に保持し、かかる複数のロボットを、お互いに協調させながらワークの姿勢を変化させることとした。以下では、実施形態にかかるロボットシステムが、ワークの姿勢を変化させる方法について説明する。 Therefore, in the robot system according to the embodiment, the workpiece is simultaneously held by a plurality of robots, and the posture of the workpiece is changed while the plurality of robots cooperate with each other. Hereinafter, a method for changing the posture of the workpiece by the robot system according to the embodiment will be described.
図1に示すように、実施形態に係るロボットシステムにおける第1のロボットおよび第2のロボットは、ワークを同時に把持して保持する(図1のステップS1参照)。 As shown in FIG. 1, the first robot and the second robot in the robot system according to the embodiment simultaneously hold and hold a workpiece (see step S1 in FIG. 1).
そして、第1のロボットおよび第2のロボットが共にワークを保持した状態で、第1のロボットは、たとえば、アームを同図の矢印601のように、第2のロボットは、たとえば、アームを同図の矢印602のように、それぞれ移動させる。この場合、第1のロボットおよび第2のロボットは、ワークを保持した状態が維持されるようにお互いに協調しながら動作する(図1のステップS2参照)。なお、第1のロボットおよび第2のロボットがアームを移動させる方向は、図示した向きには限られず、たとえば、それぞれ逆方向でも構わない。
Then, in a state where both the first robot and the second robot hold the workpiece, the first robot, for example, moves the arm as indicated by an
第1のロボットおよび第2のロボットは、ワークの姿勢が鉛直方向に対して反転したところで、アームの移動を停止する(図1のステップS3参照)。このように、実施形態に係るロボットシステムでは、複数のロボットでワークを同時に保持してワークの姿勢を変化させる。これにより、ワークの姿勢を変化させる専用の装置が不要となり、効率よく加工品や組み立て品の生産をすることができる。 The first robot and the second robot stop moving the arm when the posture of the work is reversed with respect to the vertical direction (see step S3 in FIG. 1). As described above, in the robot system according to the embodiment, a plurality of robots simultaneously hold a workpiece and change the posture of the workpiece. This eliminates the need for a dedicated device for changing the posture of the workpiece, and enables efficient production of processed products and assemblies.
さらに、複数のロボットで協調して作業することで、1つのロボットあたりのワークの重量による負荷が軽減される。また、複数のロボットが、ワークを介して閉じられたリンク構造を形成することで、ロボットの単腕のみでワークを保持する場合に比べて、ワークのモーメントによる負荷も軽減される。したがって、ロボットのアームや関節の剛性を高めたりすることなく、1つのロボットでは実行が難しい複雑で高精度な軌跡でワークの姿勢を変化させることが可能となる。 Furthermore, by cooperating with a plurality of robots, the load due to the weight of the work per robot is reduced. Further, by forming a link structure in which a plurality of robots are closed via the workpiece, the load due to the moment of the workpiece is reduced as compared with a case where the workpiece is held only by a single arm of the robot. Therefore, it is possible to change the posture of the workpiece with a complicated and highly accurate trajectory that is difficult to execute with one robot without increasing the rigidity of the robot arm or joint.
なお、図1では、2つのロボットが、ハンドをそれぞれ鉛直方向に対向させてワークを把持する場合を示したが、ワークを把持するハンドの方向は、ともに任意の方向から把持することとしてよい。 Although FIG. 1 shows the case where two robots grip the workpiece with their hands facing each other in the vertical direction, the directions of the hands gripping the workpiece may both be gripped from arbitrary directions.
また、図1では、ワークの姿勢変化として鉛直方向に対する反転を例にとって説明したが、ワークの姿勢変化はこれに限られない。たとえば、ワークを、斜めに傾けたり、移動を伴いながら姿勢を変化させたりすることとしてもよい。したがって、アームの動作も図1に示した移動に限られず、ワークの姿勢変化に合わせて適宜設定されてよい。また、ロボットは2つに限られず3つ以上の任意の数とすることができる。 In FIG. 1, the reversal of the workpiece with respect to the vertical direction has been described as an example, but the workpiece posture change is not limited thereto. For example, the work may be tilted obliquely or the posture may be changed while moving. Therefore, the operation of the arm is not limited to the movement shown in FIG. 1, and may be set as appropriate in accordance with the change in the posture of the workpiece. Further, the number of robots is not limited to two, but can be any number of three or more.
次に、実施形態に係るロボットシステム1の配置について説明する。図2は、ロボットシステムの配置を示す平面模式図である。なお、図2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し、また、対象物に対してZ軸の正方向を上側、負方向を下側として示す場合がある。なお、本実施形態では、X軸の正方向がロボット12の前方を指すものとする。
Next, the arrangement of the robot system 1 according to the embodiment will be described. FIG. 2 is a schematic plan view showing the arrangement of the robot system. 2 illustrates a three-dimensional orthogonal coordinate system including the Z axis with the vertical upward direction as the positive direction for easy understanding. Such an orthogonal coordinate system is also shown in other drawings used in the following description, and the positive direction of the Z axis may be shown as the upper side and the negative direction as the lower side with respect to the object. In the present embodiment, it is assumed that the positive direction of the X axis points to the front of the
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。 Moreover, below, about the component comprised by two or more, a code | symbol may be attached | subjected only to one part among several, and provision of a code | symbol may be abbreviate | omitted about others. In such a case, it is assumed that a part with the reference numeral and the other have the same configuration.
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」の形式の符番を付して構成要素をそれぞれ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。 In addition, there are cases where components are identified by attaching a number in the form of “−number” to the reference numerals for the same number of components. In such a case, when these components are collectively referred to, only the reference numerals are used without using the “-number” numbering.
図2に示すように、ロボットシステム1は、直方体形状の作業スペースを形成するセル11を備える。また、ロボットシステム1は、かかるセル11の内部に、2台のロボット12と、回転部13と、作業台14と、作業装置15と、パレット台16とを備える。なお、ロボット12の詳細については、図4Aと図4Bとを用いて後述する。
As shown in FIG. 2, the robot system 1 includes a
パレット台16上には、パレット30が係止される。そして、パレット30には、ワーク40や、ロボット12が各工程で使用する部材などが載置される。なお、パレット30は、ロボット12−1およびロボット12−2がパレット30上の物品に到達可能な位置に配置される。
A
ここで、ワーク40の一例について図3を用いて説明しておく。なお、図3では、ワーク40が、ギア41および回転部材42を含む場合を例にとって示すが、ワーク40に含まれる部材はこれに限られない。たとえば、ワーク40は、お互いに接したり係合したりする2つの部材を含むものであればよい。また、ワーク40の形態も図3に示した例に限られず、任意のものとすることができる。
Here, an example of the
図3は、ワークの上面斜視図である。図3に示すように、ワーク40は、ギア41と回転部材42とを備える。ギア41は、円環状に形成されたギア部411と、ギア部411と同軸に形成された係合部412とを有する。
FIG. 3 is a top perspective view of the workpiece. As shown in FIG. 3, the
回転部材42は、胴部421と回転軸422とを有する。回転軸422は、胴部421に対して、回転軸422の軸心を結んだ軸である軸AXwまわりに回転自在に設けられる。また、回転軸422は、両端を胴部421の2つの主面からそれぞれ露出させて設けられる。回転軸422の一方の端部には、切欠き状の溝部423が設けられる。
The rotating
そして、回転軸422の他方の端部には、係合部412を、たとえばスプライン嵌合させてギア41が取り付けられる(矢印603)。図3には、かかるスプラインの溝を、係合部412の内周部に点線で、回転軸422の図中の上側の端部に実線で示している。これにより、ギア部411は、回転軸422と同軸に配置され、さらにギア41は、回転軸422に対して回り止めされる。
The
図2の説明に戻り、ロボットシステム1の説明をつづける。回転部13は、ワーク40を保持して回転軸422(図3参照)を回転させる装置である。回転部13の詳細については、図7を用いて後述する。作業台14は、ロボット12−1がワーク40などに対して作業を行うための作業台である。作業装置15は、ワーク40に対して加工や組み付けなどの所定の作業を行う装置である。
Returning to the description of FIG. 2, the description of the robot system 1 will be continued. The rotating
また、ロボットシステム1は、セル11の外部に制御装置20を備える。制御装置20は、ロボット12や、回転部13、作業装置15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。
In addition, the robot system 1 includes a
ここで、制御装置20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20の詳細については、図5を用いて後述する。
Here, the
なお、図2では、1筐体の制御装置20を示しているが、制御装置20は、たとえば、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く、さらに、セル11の内部に配設されてもよい。
2 shows the
また、ここで「制御装置」とは、単独の制御装置だけでなく、複数の制御装置が協働して制御を行う制御装置群も含んで意味する。したがって、制御装置20は、上位の制御装置と、この上位の制御装置と対応付けて設けられた、1または複数のロボット12を制御する下位の制御装置とを含むこととしてもよい。なお、かかる上位の制御装置のみを制御装置20としてもよい。
Here, the “control device” means not only a single control device but also a control device group in which a plurality of control devices cooperate to perform control. Therefore, the
また、制御装置20は、少なくとも1つのロボット12に対して動作の指示を行う。なお、上記した上位の制御装置20がロボット12に動作の指示をする場合、下位の制御装置を経由してロボット12に指示が伝達される。
Further, the
次に、ロボット12の構成例について、図4Aを用いて説明する。図4Aは、ロボットの構成を示す斜視模式図である。図4A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。
Next, a configuration example of the
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。
The
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。
The
第5アーム部125は、セル11(図2参照)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。
The
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。
Specifically, the joint actuator that connects the
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。
In addition, the joint actuator that connects the
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。
The
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、制御装置20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、制御装置20からの動作指示は、具体的には、前述のアクチュエータそれぞれに対する駆動指示として通知される。
That is, the
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、後述するハンド120が取り付けられる。つづいて、かかるハンド120について図4Bを用いて説明する。図4Bは、ハンドの構成を示す斜視図である。なお、説明を分かりやすくするために、図4Bでは、ハンド120が、T軸をZ軸と、駆動軸120bをY軸と、それぞれ平行に位置している場合を例にとって説明する。
Note that the distal end portion of the
図4B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、把持部120e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軸方向に進退し、それぞれの先端にブラケット120dが取り付けられる。
As shown in FIG. 4B, the
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。
Further, the
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軸方向に進退する。ブラケット120dの他端部には、把持部120eが、ブラケット120dのY軸方向への進退に伴い、ワーク40(図2参照)などを把持可能に備えられる。
The
また、ハンド120の近傍には、検出部50が設けられる。検出部50は、たとえば所定の撮像領域を有する撮像デバイスであり、回転部13(図2参照)に設置されたワーク40などを撮像する。
A
なお、本実施形態では、検出部50の撮像データに基づいてワーク40に関する情報を取得することとするが、撮像デバイスに限らず、たとえば、光学センサといった検出デバイスを用いてもよい。また、検出部50が設けられる場所は、ハンド120に限らず、たとえば、セル11の内壁や、回転部13であってもよい。
In the present embodiment, information on the
次に、実施形態に係るロボットシステム1の構成について、図5を用いて説明する。図5は、実施形態に係るロボットシステムのブロック図である。なお、図5では、ロボットシステム1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5を用いた説明では、主として制御装置20の内部構成について説明することとし、既に図2で示した各種装置については説明を簡略化する場合がある。
Next, the configuration of the robot system 1 according to the embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a block diagram of the robot system according to the embodiment. In FIG. 5, only components necessary for the description of the robot system 1 are shown, and descriptions of general components are omitted. In the description using FIG. 5, the internal configuration of the
図5に示すように、制御装置20は、制御部21と、記憶部22とを備える。制御部21は、取得部211と、判定部212と、指示部213とをさらに備える。制御部21は、制御装置20の全体制御を行う。取得部211は、検出部50で撮像された撮像データを受け取る。
As shown in FIG. 5, the
判定部212は、取得部211で取得された情報から回転軸422(図3参照)の回転位置(位相)の判定を行い、判定内容を指示部213に通知する。なお、かかる位相の判定は、位相判定情報221に基づいて行われる。位相判定情報221は、たとえば、溝部423の軸AXw(図3参照)についての周方向の位置を含む画像情報であり、あらかじめ記憶部22に登録される。
The
指示部213は、通知された判定部212からの情報に基づき、ロボット12や回転部13といった各種装置を動作させる動作信号を生成して各種装置へ向け出力する。たとえば、指示部213は、判定部212からの情報に基づき、回転部13が回転軸422を回転させる動作を停止させる。
The
また、指示部213は、ロボット12−1およびロボット12−2にワーク40(図3参照)を同時に保持させ、さらに協調して動作させることによって、ワーク40の姿勢を変化させる。そして、少なくとも1つのロボット12に、ワーク40を回転部13に設置させる。なお、この点の詳細については、図6A〜図6Dを用いて後述する。
Further, the
記憶部22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、位相判定情報221を記憶する。なお、位相判定情報221の内容については既に説明したため、ここでの記載を省略する。
The
また、図5で制御装置20の内部に示した各構成要素は、制御装置20単体に配置されなくともよい。たとえば、記憶部22の記憶する位相判定情報221を検出部50の内部メモリに記憶させることによって、スループットの向上を図ることとしてもよい。
Moreover, each component shown inside the
また、上記した説明では、制御装置20が、あらかじめ登録された位相判定情報221などに基づいて回転軸422の回転位置の判定を行う例を示したが、制御装置20と相互通信可能に接続された上位装置から逐次必要な情報を取得することとしてもよい。
Further, in the above description, an example in which the
次に、ロボット12によるワーク40の姿勢変化の一例について図6A〜図6Dを用いて説明する。図6A〜図6Dは、ロボットのワークの姿勢変化の一連の動作を説明するための模式図(その1)〜(その4)である。
Next, an example of the posture change of the
なお、図6A〜図6Dに示すロボット12−1およびロボット12−2が、ワーク40を保持したり、ワーク40を上下反転したりする動作は、ロボットシステム1が行うワーク40の姿勢を変化させる動作の一例に過ぎない。
6A to 6D, when the robot 12-1 and the robot 12-2 hold the
したがって、ロボットシステム1は、ロボット12−1およびロボット12−2に、ワーク40を任意の向きに傾けたり、移動を伴いながら姿勢を変化させたりすることとしてもよい。この場合、ロボット12の動作も図6A〜図6Dに示した移動に限られず、ワーク40の姿勢変化に合わせて適宜設定される。また、ロボット12は2つに限られず3つ以上の任意の数とすることができる。
Therefore, the robot system 1 may tilt the
また、図6Aに示した例では、回転部材42は、ロボット12−1によりパレット30(図2参照)から作業台14へ搬送され、作業台14に設けられた不図示のジグなどにより固定される。この場合、回転部材42は、溝部423(図3参照)をZ軸の負方向に向けて固定される。また、ギア41もロボット12−1によりパレット30から搬送されるものとする。
In the example shown in FIG. 6A, the rotating
図6Aに示すように、ロボット12−1は、Z軸の正方向からギア41を回転軸422に組み付ける(矢印604)。ロボット12−1は、ワーク40を把持して、回転軸422の向きを維持しつつ、たとえば矢印605のように作業台14からロボット12−2の作業が可能な可動範囲内へ搬送する。
As shown in FIG. 6A, the robot 12-1 assembles the
つづいて、図6Bに示すように、ロボット12−2は、ギア41と回転部材42とを、たとえば挟んで把持し(矢印606)、ワーク40は、ロボット12−1およびロボット12−2に同時に保持される。
Next, as shown in FIG. 6B, the robot 12-2 grips the
ここで、図6Bには、ロボット12−2がギア41および回転部材42を挟んで把持する例を示しているが、ロボット12−1およびロボット12−2がワーク40を保持する形態はこれに限られない。
Here, FIG. 6B shows an example in which the robot 12-2 grips with the
たとえば、ロボット12−2がギア41のみを保持したり、ロボット12−1およびロボット12−2のそれぞれのハンド120(図4B参照)で、ワーク40を上下方向から所定の間隔をあけて挟むように保持したりすることとしてもよい。この場合、ロボット12−2は、後述する反転作業が完了したワーク40を、たとえばハンド120−2上に載置して保持することとしてもよい。
For example, the robot 12-2 may hold only the
つづいて、ロボット12−1およびロボット12−2は、たとえば矢印607の方向に協調して動作することにより、Z軸方向に関してワーク40を反転させる。この場合、図6Cに示すように、ギア41は、Z軸の負方向を向くが、ロボット12−2に支持されているため、ワーク40から落下しない。
Subsequently, the robot 12-1 and the robot 12-2 work in the direction of the
そして、図6Dに示すように、ロボット12−1は、ワーク40の把持動作を解除し(矢印608)、ロボット12−2は、回転軸422の向きを維持しつつ回転部13へワーク40を搬送する(矢印609)。
Then, as shown in FIG. 6D, the robot 12-1 releases the gripping operation of the workpiece 40 (arrow 608), and the robot 12-2 holds the
このように、ロボット12−1およびロボット12−2は、ワーク40の姿勢が変化すると落下する部材(ギア41、以下、単に「落下部材」と記載する)および回転部材42を挟む姿勢で保持する。したがって、ワーク40の姿勢の変化に伴い、かかる部材が落下する事態を回避することができる。
As described above, the robot 12-1 and the robot 12-2 are held in a posture that sandwiches the member (
さらに、図6A〜図6Dに示した例では、落下部材がギア41であることとしたが、落下部材はギア41以外の部材であってもよい。たとえば、落下部材は、作業台14上のワーク40と接した状態で載置されたブロックなどの部材であってもよい。この場合、ロボット12−1およびロボット12−2は、かかる位置関係を維持しつつ、ワーク40をそれぞれ同時に保持する。
Furthermore, in the example shown in FIGS. 6A to 6D, the dropping member is the
また、図6A〜図6Dに示した例では、ロボット12は、ワーク40の反転作業を行う。このため、ギア41の組み付け作業や、回転軸422の位相の検出作業(図7を用いて後述)を、上方から行うことができる。
In the example shown in FIGS. 6A to 6D, the
さらに、本実施形態に係るロボットシステム1では、図6A〜図6Dに示した反転作業に限られず、ワーク40の任意の向きの姿勢変化が可能である。このため、落下部材を含むワーク40に対しても、かかる部材を落下させることなく作業対象部位を上方に向けることができる。したがって、ワーク40に対して常に上方から作業することができ、作業の容易化が可能となる。
Furthermore, the robot system 1 according to the present embodiment is not limited to the reversing work shown in FIGS. 6A to 6D, and can change the posture of the
つづいて、回転軸422の位相合わせについて図7を用いて説明する。図7は、回転部のワークの位相合わせを説明するための模式図である。まず、回転部13について説明する。回転部13は、保持部131と動力部132とを備える。
Next, phase alignment of the
保持部131は、ワーク40の上下方向に所定の空間を有してワーク40を保持する。これにより、ロボット12(図2参照)がワーク40を保持部131へ設置する際に、ハンド120(図4B参照)が保持部131と干渉する事態を回避することができる。
The holding
なお、図7ではワーク40を保持部131に載置(係止)して保持する場合を例にとって説明したが、保持部131の形態はこれに限られない。たとえば、保持部131は、胴部421を軸AXwについての径方向の両側から挟持したり、上下方向の両側から挟持したりして、ワーク40を保持することとしてもよい。
In addition, although FIG. 7 demonstrated as an example the case where the workpiece | work 40 was mounted (locked) and hold | maintained at the holding |
動力部132は、動力源132aと、動力軸132bと、ギア部132cとを備える。なお、図7には、動力軸132bの軸心を結んだ軸を軸AXmとして示している。動力源132aは、モータなどの動力源であり、動力軸132bを軸AXmまわりに回転させる。動力軸132bには、ギア部411と歯合するギア部132cが設けられる。
The
ギア部132cは、ワーク40が保持部131に保持された状態でギア部411と歯合する位置に設置される。これにより、ロボット12が回転部13にワーク40を設置した後に把持動作を解除しても、ギア41はギア部132cに支持されるので、回転部材42から落下しない。
The gear part 132c is installed at a position where the
そして、動力軸132bが、たとえば軸AXmまわりの矢印610の方向に回転すると、ギア部132cは、ギア41を介して回転軸422を、軸AXwまわりの矢印611の方向に回転する。
When the power shaft 132b rotates, for example, in the direction of an
検出部50は、Z軸の正方向からワーク40を撮像する(矢印612)。判定部212(図5参照)は、検出部50の撮像データから、溝部423の回転位置に基づいて、回転軸422の位相を判定する。すなわち、判定部212は、溝部423が所定の位相P1に達した際に指示部213(図5参照)へ信号を送る。
The
そして、指示部213は、かかる信号に基づいて動力部132の動作を停止させる。なお、所定の位相P1は、たとえば、次工程で溝部423の位置を利用して、ワーク40を加工したり、ワーク40に他の部材などを取り付けたりするために利用されることになる。
The
このように、回転部13および検出部50によれば、回転部位を有するワーク40であっても、かかる回転部位の位相を特定するための複雑な演算処理を行うことなく、位相合わせを簡便かつ正確に行うことができる。
As described above, according to the rotating
なお、ここでは回転軸422の両端が、胴部421から露出することとしたが、回転軸422の形態はこれに限られない。たとえば、回転軸422について、胴部421から露出した一方の端部と他方の端部とは別体に設けられ、これらの端部が胴部421の内部に設けられたギア機構などにより連結されるようにしてもよい。
Here, both ends of the
この場合、一方の端部は、他方の端部の回転に連動して、他方の端部とは異なる回転速度で回転することとしてもよい。なお、位相を検出する側の一方の端部が、ギア41が組み付けられた他方の端部に対して、小さい回転速度で回転することとすれば、精密な位相合わせを容易に行うことができる。一方、位相を検出する側の一方の端部が、ギア41が組み付けられた他方の端部に対して、大きい回転速度で回転することとすれば、位相合わせを短時間で行うことができる。
In this case, one end portion may be rotated at a rotation speed different from that of the other end portion in conjunction with the rotation of the other end portion. If one end on the phase detection side rotates at a low rotation speed with respect to the other end where the
また、一方の端部と他方の端部とは、異径であってもよく、同軸に配置されなくてもよい。この場合も、保持部131は、溝部423を上向きにしてワーク40を保持するが、ギア部132cは、ギア部411の位置に合わせて適宜配置される。
Also, the one end and the other end may have different diameters and may not be arranged coaxially. Also in this case, the holding
また、ここでは、位相が溝部423の回転位置に基づいて検出されることとしたが、位相の検出対象はこれに限られず、たとえば、ボルト穴や位置決め穴であったり、所定の形状や印であったりしてもよい。また、位相検出後のワーク40への加工や組み付けは、ワーク40が回転部13に設置された状態で行われてもよい。
In addition, here, the phase is detected based on the rotational position of the
次に、実施形態に係るロボットシステム1が、回転軸422の位相を検出する場合の処理手順について図8を用いて説明する。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。
Next, a processing procedure when the robot system 1 according to the embodiment detects the phase of the
図8に示すように、第1のロボット(ロボット12−1)が、回転軸422にワーク40の上方からギア41を組み付ける(ステップS101)。第1のロボットは、ワーク40の姿勢を維持しつつ、落下部材が落下しないようにワーク40を第2のロボット(ロボット12−2)の可動範囲内へ搬送する(ステップS102)。第1のロボットおよび第2のロボットは、ワーク40およびワーク40の含む落下部材を挟んで保持する(ステップS103)。
As shown in FIG. 8, the first robot (robot 12-1) assembles the
つづいて、第1のロボットおよび第2のロボットが、協調して動作することにより、ワーク40を反転させる(ステップS104)。この場合、第1のロボットおよび第2のロボットは、ワーク40およびワーク40の含む落下部材を挟んで保持しているので、かかる落下部材はワーク40から落下しない。そして、第2のロボットが、ワーク40の姿勢を維持しつつ、落下部材が落下しないようにワーク40を回転部13へ搬送して設置する(ステップS105)。
Subsequently, the
つづいて、回転部13が、回転軸422を回転させる(ステップS106)。検出部50は、ワーク40の上方から溝部423の位置に基づいて、回転軸422の位相を検出する(ステップS107)。判定部212は、回転軸422が所定の位相P1にあるか否かを判定する(ステップS108)。
Subsequently, the rotating
回転軸422が所定の位相P1にある場合(ステップS108,Yes)、回転部13は、回転軸422の回転を停止する(ステップS109)。そして、第2のロボットは、ワーク40を作業装置15へ搬送して(ステップS110)、処理を終了する。回転軸422が所定の位相にない場合(ステップS108,No)、ステップS106以降の処理を繰り返す。
When the
上述してきたように、実施形態の一態様に係るロボットシステムは、ハンドをそれぞれ有する複数のロボットと、ワークをハンドでそれぞれ保持させた状態で、互いに協調しながらワークの姿勢を変化させる動作をロボットに対して指示する制御装置とを備える。 As described above, the robot system according to one aspect of the embodiment performs the operation of changing the posture of the work while cooperating with each other with the plurality of robots each having a hand and the work being held by the hand. And a control device for instructing.
このように、実施形態に係るロボットシステムは、複数のロボットでワークを同時に保持して、ワークの姿勢を変化させる。これにより、ワークの姿勢を変化させる専用の装置が不要となり、効率よく加工品や組み立て品の生産をすることができる。 As described above, the robot system according to the embodiment changes the posture of the workpiece by simultaneously holding the workpiece with a plurality of robots. This eliminates the need for a dedicated device for changing the posture of the workpiece, and enables efficient production of processed products and assemblies.
また、上述した実施形態では、単腕ロボットを例示したが、これに限られるものではなく、2つ以上の腕を備える多腕ロボットを用いることとしてもよい。また、上述した実施形態では、7軸を有する多軸ロボットを例示したが、軸数を限定するものではない。 In the above-described embodiment, a single-arm robot has been exemplified. However, the present invention is not limited to this, and a multi-arm robot having two or more arms may be used. In the above-described embodiment, a multi-axis robot having seven axes is illustrated, but the number of axes is not limited.
また、上述した実施形態では、把持対象物を挟持して保持するロボットハンドを例示したが、これに限られるものではない。たとえば、3つ以上の把持爪や、多数のリンクを有する指を複数備えたロボットハンドなどを用いることとしてもよく、把持機構をもたないロボットハンドを用いることとしてもよい。 In the above-described embodiment, the robot hand that holds and holds the object to be grasped is illustrated, but the present invention is not limited to this. For example, a robot hand including a plurality of gripping claws, a plurality of fingers having a large number of links, or a robot hand having no gripping mechanism may be used.
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。 Further effects and modifications can be easily derived by those skilled in the art. Thus, the broader aspects of the present invention are not limited to the specific details and representative embodiments shown and described above. Accordingly, various modifications can be made without departing from the spirit or scope of the general inventive concept as defined by the appended claims and their equivalents.
1 ロボットシステム
11 セル
12 ロボット
13 回転部
14 作業台
15 作業装置
16 パレット台
20 制御装置
30 パレット
40 ワーク
41 ギア
42 回転部材
50 検出部DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (6)
姿勢を変化させると落下する部材である落下部材を含むワークを前記ハンドでそれぞれ保持させた状態で、互いに協調しながら前記ワークを上下反転させる動作を前記複数のロボットに対して指示する制御装置と
を備え、
前記制御装置は、
前記ワークを上下反転させたときに少なくとも1つの前記ハンドによって前記落下部材が支持されることとなる姿勢で、前記ハンドがそれぞれ前記ワークを保持するように前記複数のロボットに対して指示すること
を特徴とするロボットシステム。 A plurality of robots each having a hand;
A control device for instructing the plurality of robots to move the workpiece upside down in cooperation with each other in a state in which the workpiece including the dropping member that is a member that falls when the posture is changed is held by the hand; equipped with a,
The controller is
Instructing the plurality of robots to hold the workpieces in a posture in which the dropping member is supported by at least one of the hands when the workpiece is turned upside down. Characteristic robot system.
回転軸が設けられた回転部材と、前記回転軸に嵌合され、姿勢を変化させると前記回転軸から落下する前記落下部材とを含むこと
を特徴とする請求項1に記載のロボットシステム。 The workpiece is
The robot system according to claim 1 , further comprising: a rotating member provided with a rotating shaft; and the dropping member that is fitted to the rotating shaft and drops from the rotating shaft when the posture is changed.
前記回転部材を回転させる回転部と
をさらに備え、
前記制御装置は、
上下反転させた前記ワークを前記回転部へ載置させる動作を前記ハンドによって前記落下部材を支持する少なくとも1つの前記ロボットに対して指示し、前記検出部による検出結果に基づいて前記回転部材を所定の回転位置へ回転させるように前記回転部に対して指示すること
を特徴とする請求項2に記載のロボットシステム。 A detecting unit for detecting a rotational position of the front Machinery rolling member,
A rotating unit that rotates the rotating member;
The controller is
The hand is instructed by at least one of the robots supporting the dropping member by the hand to place the workpiece turned upside down on the rotating unit, and the rotating member is predetermined based on the detection result of the detecting unit. The robot system according to claim 2, wherein the rotating unit is instructed to rotate to a rotational position.
前記落下部材を1つの前記ロボットによって上方から前記ワークへ載置させた後に、前記ワークを上下反転させる動作を指示し、
前記検出部は、
前記回転部材の回転位置を上方から検出すること
を特徴とする請求項3に記載のロボットシステム。 The controller is
Instructing the operation of turning the workpiece upside down after placing the dropping member on the workpiece from above by one robot.
The detector is
The robot system according to claim 3, wherein the rotational position of the rotating member is detected from above.
第1の回転軸と前記第1の回転軸に連動して回転する第2の回転軸とを異なる向きに露出させた前記回転部材と、前記第1の回転軸に取り付けられる前記落下部材であるギアとを含み、
前記回転部は、
前記ギアおよび前記第1の回転軸を介して前記第2の回転軸を回転させ、
前記検出部は、
前記第2の回転軸の回転位置を検出すること
を特徴とする請求項3または4に記載のロボットシステム。 The workpiece is
The rotating member that exposes the first rotating shaft and the second rotating shaft that rotates in conjunction with the first rotating shaft in different directions, and the dropping member that is attached to the first rotating shaft. Including gears,
The rotating part is
The gear and through said first rotating shaft rotates the second rotary shaft,
The detector is
The robot system according to claim 3 or 4, wherein a rotation position of the second rotation shaft is detected.
前記第1の回転軸よりも小さい回転速度で回転すること
を特徴とする請求項5に記載のロボットシステム。 The second rotation axis is
The robot system according to claim 5, wherein the robot system rotates at a rotation speed lower than that of the first rotation axis.
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