JP7041747B2 - Work automatic carrier - Google Patents
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Description
本発明は、ワークのサイズに応じた多関節ロボットアームの姿勢制御を行うワーク自動搬送機に関する。 The present invention relates to an automatic workpiece transfer machine that controls the posture of an articulated robot arm according to the size of the workpiece.
複数の工作機械が並べられた加工機械ラインは、各工作機械との間でワークの受渡しを行うワーク自動搬送機が設けられている。下記特許文献1には、先端部にロボットハンドを備えた多関節ロボットアームが走行台によって移動するワーク自動搬送機が開示されている。この多関節ロボットアームは、上腕部材と前腕部材とが関節機構を介して連結され、折り畳み状態と伸び状態との変形によって、先端部のロボットハンドを所定の位置へと移動させることができる。そのため、多関節ロボットアームは、折り畳まれた状態で該当する位置へと移され、工作機械に対しては伸びて加工室内へと進入し、ロボットハンドによってワークの受渡しが行われる。
The machining machine line in which a plurality of machine tools are lined up is provided with an automatic workpiece transfer machine that transfers workpieces to and from each machine tool. The following
前述した従来のワーク自動搬送機は、走行台の上に多関節ロボットアームと一緒に反転装置が搭載され、ロボットハンドが受け取ったワークを走行台の上で反転させることが可能になっている。そうした多関節ロボットアームと反転装置とのワークの受渡しは、これまで上腕部材の姿勢(角度)を一定にし、前腕部材の折り畳む角度を調節するようにした姿勢制御が行われていた。これは狭い搬送空間内での旋回や移動の際、多関節ロボットアームが壁などに接触しない安全な姿勢を維持させるためである。よって、従来のワーク自動搬送機では、取り扱うワークの大きさが変わると、それに応じて反転装置の高さを調整する段取り替えが必要になり、非常に手間であった。 In the above-mentioned conventional automatic workpiece transfer machine, a reversing device is mounted on the traveling table together with an articulated robot arm, and the work received by the robot hand can be inverted on the traveling table. In the transfer of the work between the articulated robot arm and the reversing device, the posture control has been performed so as to keep the posture (angle) of the upper arm member constant and adjust the folding angle of the forearm member. This is to maintain a safe posture in which the articulated robot arm does not come into contact with walls or the like when turning or moving in a narrow transport space. Therefore, in the conventional automatic work transfer machine, when the size of the work to be handled changes, it is necessary to change the setup to adjust the height of the reversing device accordingly, which is very troublesome.
そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、ワークのサイズに応じた多関節ロボットアームの姿勢制御を行うワーク自動搬送機を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an automatic workpiece transfer machine that controls the attitude of an articulated robot arm according to the size of the workpiece in order to solve such a problem.
本発明の一態様におけるワーク自動搬送機は、ガイドレールに沿って移動可能な走行台と、前記走行台に搭載され、支持部材に対して第1関節によって回転支持された第1アーム部材、前記第1アーム部材に対して第2関節によって回転支持された第2アーム部材および、前記第2アーム部材に取り付けられたロボットハンドを備える多関節ロボットアームと、前記走行台に搭載され、前記多関節ロボットアームとの間でワークの受渡しを行う反転装置と、前記反転装置にワークを受渡しする際、ワークのサイズに応じて前記第1アーム部材と前記第2アーム部材の各々の角度調整によって、前記多関節ロボットアームの姿勢制御を行う制御装置とを有する。 The work automatic transfer machine according to one aspect of the present invention includes a traveling table that can move along a guide rail, a first arm member that is mounted on the traveling table and is rotationally supported by a first joint with respect to the support member, and the above-mentioned. An articulated robot arm having a second arm member rotationally supported by a second joint with respect to the first arm member and a robot hand attached to the second arm member, and an articulated robot arm mounted on the traveling table and the articulated joint. The reversing device that transfers the work to and from the robot arm, and when the work is transferred to the reversing device, the angle of each of the first arm member and the second arm member is adjusted according to the size of the work. It has a control device that controls the posture of the articulated robot arm.
前記構成によれば、多関節ロボットアームと反転装置との間でワークの受渡しを行う際、ワークのサイズに応じて多関節ロボットアームの第1アーム部材と第2アーム部材との角度を調整する姿勢制御を行うことにより、取り扱うワークのサイズが変わったとしても同じように受渡しでき、反転装置の段取り替えを行う必要がなくなる。 According to the above configuration, when the work is transferred between the articulated robot arm and the reversing device, the angle between the first arm member and the second arm member of the articulated robot arm is adjusted according to the size of the work. By performing attitude control, even if the size of the workpiece to be handled changes, it can be delivered in the same way, and there is no need to change the setup of the reversing device.
次に、本発明に係るワーク自動搬送機の一実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。本実施形態では、従来例と同様に加工機械ラインに組み込まれたワーク自動搬送機を例に挙げて説明する。図1は、その加工機械ラインを示した正面図である。加工機械ライン100は、工作機械などがモジュール化された各種の作業モジュール101が機体幅方向に並べられている。具体的には、図面右端にワーク搬入部となるワーク搬入モジュールが設置され、図面左端のワーク搬出部であるワーク排出モジュールまでの間に、旋盤やマシニングセンタ或いは検測機など各種の作業モジュール101が設置されている。
Next, an embodiment of the automatic workpiece transfer machine according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In this embodiment, an automatic workpiece transfer machine incorporated in a processing machine line as in the conventional example will be described as an example. FIG. 1 is a front view showing the processing machine line. In the
加工機械ライン100は、全ての作業モジュール101が同じ形状の外装カバー102によって覆われている。そして、外装カバー102の前部には開閉可能な前カバー103が形成され、加工機械ライン100全体において幅方向に広がった搬送空間108(図2参照)が設けられている。ここで、図2は、加工機械ライン100を構成する作業モジュール101(特に、旋盤モジュール)と前カバー103を示した斜視図である。
In the
作業モジュール101は、隣同士が接近した状態でベース105の上に搭載されている。ベース105にはレール151が敷設され、作業モジュール101は、車輪を備えた可動ベッド上に旋盤やマシニングセンタなどの加工機本体が組み付けられている。従って、ベース105に搭載された作業モジュール101は、レール151に沿った前後方向(Z軸方向)の移動が可能になっている。その作業モジュール101には、図示するように前方へと突き出した前カバー103が設けられ、加工機械ライン100では、その前カバー103によってY軸方向に連続した一つの搬送空間108が構成される。そして、搬送空間108内にはワーク自動搬送機が組み込まれている。
The
図3は、本実施形態のワーク自動搬送機を示した斜視図であり、特に作業モジュール101との間でワークの受渡しを行う状態が示されている。ワーク自動搬送機10は、作業モジュール101を搭載するベース105の前面部に走行装置3が組み付けられ、走行装置3の上に多関節ロボットアーム1が搭載されている。多関節ロボットアーム1は、図示するような伸びた姿勢によって作業モジュール101の内部にまで入り込み、一方で折り畳まれてコンパクトになった起立状態で搬送空間108内を移動するものである。
FIG. 3 is a perspective view showing the work automatic transfer machine of the present embodiment, and particularly shows a state in which the work is delivered to and from the
走行装置3は、ベース105の前面部に支持板21が取り付けられ、その支持板21には平行に配置されたラック22と2本のレール23とが水平方向に固定されている。走行台25は、レール23に対して摺動可能なスライドが設けられ、レール23に従って横方向への移動が可能になっている。走行台25には走行用モータ26が固定され、回転軸に取り付けられたピニオン27がラック22に噛合している。よって、走行用モータ26が駆動してピニオン27がラック22を転動することにより、走行台25がレール23に沿ってベース13の前面部を移動することが可能になる。
In the
次に、走行台25の上には、旋回テーブル18を介して多関節ロボットアーム1が搭載されている。多関節ロボットアーム1は、旋回テーブル18に固定された支持台19に対し、第1関節13を介して上腕部材11が連結され、更に上腕部材11には、第2関節14を介して前腕部材12が連結されている。多関節ロボットアーム1は、第1関節13と第2関節14の各々の関節用モータの回転制御により、上腕部材11と前腕部材12の各々の角度調整が行われ、図示するような伸びた状態と、後述するように折り畳まれた状態との形態変化が可能になっている。
Next, the articulated
多関節ロボットアーム1は、折り畳まれた前腕部材12が上腕部材11の中に収まるよう構成されている。そのため上腕部材11は、左右一対の上腕プレートが背面プレートによって一体になり、内側に収納空間を備えるように断面がコの字形に形成されたものである。前腕部材12は、その収納空間側に第2関節14を介して連結された左右一対の平行な前腕プレートによって構成され、自由端側つまり多関節ロボットアーム1の先端部にロボットハンド15が組み付けられている。ロボットハンド15は、第1及び第2関節13,14の回転軸と平行な回転軸によって、前腕部材12に対して回転可能に軸着され、表裏両面にはワークを把持するための油圧チャックが構成されている。
The articulated
更に、本実施形態のワーク自動搬送機10は、走行台25の上にワークを反転させる反転装置5が搭載されている。その反転装置5は、旋回テーブル18に固定された多関節ロボットアーム1の支持台19に対して組み付けられている。反転装置5は、一対の把持爪17が把持用シリンダによって開閉してワークを掴むことができるように構成されたものである。また、反転装置5には、圧縮エアを作動流体として回転を発生させる回転アクチュエータが設けられ、把持爪17によってクランプしたワークを、鉛直な回転軸を中心にして180°回転させることができるようになっている。
Further, in the work
次に、ワーク自動搬送機10は、多関節ロボットアーム1や走行装置3など駆動を制御するための制御装置7が備えられている。図4は、ワーク自動搬送機10の制御システムを簡略化して示したブロック図である。制御装置7は、CPU31のほかにROM32やRAM43、不揮発性メモリ34といった記憶装置などを備えたコンピュータを主体とするものであり、I/035を介して多関節ロボットアーム1、走行装置3、反転装置5の各駆動部に接続されている。
Next, the work
加工機械ライン100では、各々の作業モジュール101に制御装置が搭載され、詳しく図示しないが、そうした作業機側の制御装置とワーク自動搬送機10の制御装置7が集線装置を介して接続されたLANが構築されている。また、作業モジュール101には、図1などに示すように、タッチパネル式やボタン式の入力手段を有し、作業情報や操作画面などの表示や作業者による設定値の入力などが可能な操作表示装置107が設けられ、各制御装置に対してLANによって接続されている。よって、操作表示装置107から、ワーク自動搬送機10の制御に対する数値入力などが可能になっている。
In the
ワーク自動搬送機10の制御装置7には、複数の作業モジュール101に対するワークの搬送ルートや、多関節ロボットアーム1の受渡し姿勢などを制御する搬送プログラムなどがメモリに格納されている。特に、本実施形態では、反転装置5にワークを受渡しする際、ワークのサイズに応じて多関節ロボットアーム1の姿勢制御を行う姿勢制御プログラム341が格納されている。操作表示装置107からは、多関節ロボットアーム1に対して姿勢制御を行うための数値、すなわちワーク寸法などの入力が行われる。
In the
続いて、ワーク自動搬送機10は、加工機械ライン100の搬送空間108の中を多関節ロボットアーム1が移動し、図3に示すように変形して作業モジュール101の内部にまで入り込み、ワークの受渡しが行われる。そして、2台の旋盤によってワークの両面に段階的な加工が行われる場合には、多関節ロボットアーム1のロボットハンド15から反転装置5にワークが受渡しされ、把持爪17が回転してワークの向きが180°反転した後、再びロボットハンド15に戻される。
Subsequently, in the work
前記課題の欄でも述べたように、これまでは上腕部材11の姿勢(角度)を一定にし、前腕部材12の折り畳み角度を調節することにより反転装置5とのワークの受渡しが行われていた。図5は、そうした多関節ロボットアーム1に対する従来の姿勢制御を示した図である。上腕部材11の一定角度の姿勢は、第1関節13と第2関節14との両回転軸を結んだ上腕軸41がほぼ鉛直になるように設定されていた。そして、第2関節とロボットハンド15との両回転軸を結んだ前腕軸42の操作角度θn(θ1,θ2)が、ワークW(W1,W2)のサイズに応じて調整されていた。
As described in the section of the subject, until now, the work has been delivered to and from the reversing
図5に示すAパターンとBパターンでは、多関節ロボットアーム1が、厚さTn(T1,T2)の異なるワークW1,W2を反転装置5へ受渡しする状態が示されている。反転装置5を定位置とした場合には、ワークWのサイズに応じてロボットハンド15の受渡し位置を変化させる必要が生じる。反転装置5におけるワークWnの受取りは、把持爪17がワークWnの厚さTnの中央部分を把持するようにして行われる。そうした場合、サイズの異なるワークW1,W2において、前腕軸42の操作角度θ1,θ2と、第1関節13とロボットハンド15の回転軸(ワークWnの中心)との距離(受渡し高さ)Hn(H1,H2)に関して違いが生じた。
In the A pattern and the B pattern shown in FIG. 5, the articulated
ワークWnのサイズの違いがロボットハンド15の受渡し位置の違いとなるが、これまでは前腕軸42の操作角度θnを調整することによって対応していた。また、操作角度θnだけの調整では受渡し高さHnの違いが大きくなりすぎてしまい、ロボットハンド15と反転装置5との間で適切な受渡しが不可能な場合もある。よって、取り扱うワークWnのサイズが変わった場合には、作業者は反転装置5の取り付け高さを調整する段取り替えを行う必要があった。そのため、これまでは受渡しミスが生じ得ること、また確実な受渡しには反転装置5の段取り替えが必要であることなどの問題があった。
The difference in the size of the work Wn is the difference in the delivery position of the
この点、本実施形態では、操作表示装置107からワークサイズ(任意の厚さTxの数値)が入力されることにより、姿勢制御プログラム341に従って上腕軸41の操作角度θnと、その上腕軸41に対する前腕軸42の操作角度θnが算出され、各々の適切な数値に基づいた多関節ロボットアーム1の姿勢制御が行われる。図6は、多関節ロボットアーム1に対する本実施形態の姿勢制御を示した図である。
In this respect, in the present embodiment, by inputting the work size (numerical value of arbitrary thickness Tx) from the
姿勢制御を実行する姿勢制御プログラム341では、上腕軸41と前腕軸42の操作角度θnの組み合わせにより、反転装置5の把持爪17がワークWnを同じ状態で把持できるようにした制御が行われる。ここで、反転装置5によるワークWの同じ把持状態とは、従来と同様に把持爪17がワークWnを厚さTnの中央部分で把持することと、更に第1関節13とロボットハンド15の回転軸(ワークWnの中心)との距離(受渡し高さ)Hxが一定になることである。受渡し高さHxを一定にすることにより、常に把持爪17がワークWnの中心部分を把持することになるからである。
In the
そこで、図6の例では、サイズが大きいワークW1の場合、鉛直な基準線40に対する上腕軸41の操作角度θ32が、サイズの小さいワークW2の場合の上腕部材41の操作角度θ42より大きな前傾姿勢となった。そして、ワークW1の場合の上腕軸41に対する前腕軸42の操作角度θ31は、ワークW2の場合の操作角度θ41より小さくなった。こうした各々の操作角度θnの調整によって、ワークサイズが異なる場合であっても、受渡し高さHxが常に一定になる。
Therefore, in the example of FIG. 6, in the case of the work W1 having a large size, the operation angle θ32 of the
そのため、実施形態のワーク自動搬送機10では、加工機械ライン100で行われるワークWnの加工に際し、作業者が操作表示装置107からワークサイズTnを入力することにより、多関節ロボットアーム1と反転装置5との安定したワークの受渡しや反転装置5の段取り替えを不要にすることができる。
Therefore, in the work
ところで、ワーク自動搬送機10では、反転装置5によるワークWの反転のほかに、ロボットハンド15の反転や多関節ロボットアーム1の旋回などの作業動作も行われる。しかし、多関節ロボット1の上腕軸41が傾くことにより、その操作角度θnの大きさによっては狭い搬送空間108を構成する前カバー103などに、前述した動作の際に動作にロボットハンド15や多関節ロボットアーム1が干渉してしまうことになる。
By the way, in the work
そこで、搬送空間108の大きさを基に動作可能な上腕軸41の傾斜角範囲θdnが設定されている。よって、傾斜角範囲θdn内で上腕軸41が傾斜した場合には、そのままロボットハンド15の反転や多関節ロボットアーム1の旋回などの動作が行われる。一方で、傾斜角範囲θdnを超えて上腕部材11が傾いた姿勢でワークWの受渡しが行われた場合は、その上腕軸41を鉛直に、或いは傾斜角範囲θdn内に収まるように起立させて多関節ロボットアーム1が干渉しないようにする。
Therefore, the inclination angle range θdn of the
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、ワーク自動搬送機10や加工機械ライン100は一例であって、それぞれ異なる構成であってもよい。Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to these, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, the work
1…多関節ロボットアーム 3…走行装置 5…反転装置 7…制御装置 10…ワーク自動搬送機 11…上腕部材 12…前腕部材 13…第1関節 14…第2関節 15…ロボットハンド 17…把持爪 40…基準線 41…上腕軸 43…前腕軸 100…加工機械ライン 101…作業モジュール 108…搬送空間 341…姿勢制御プログラム
1 ... Articulated
Claims (3)
前記走行台に搭載され、支持部材に対して第1関節によって回転支持された第1アーム部材、前記第1アーム部材に対して第2関節によって回転支持された第2アーム部材および、前記第2アーム部材に取り付けられたロボットハンドを備える多関節ロボットアームと、
前記走行台に搭載され、前記多関節ロボットアームとの間でワークの受渡しを行う反転装置と、
前記反転装置にワークを受渡しする際、ワークのサイズに応じて前記第1アーム部材と前記第2アーム部材の各々の角度調整によって、前記多関節ロボットアームの姿勢制御を行う制御装置と、
を有するワーク自動搬送機。 A running platform that can move along the guide rails,
The first arm member mounted on the traveling table and rotationally supported by the first joint with respect to the support member, the second arm member rotationally supported by the second joint with respect to the first arm member, and the second arm member. An articulated robot arm with a robot hand attached to an arm member,
A reversing device mounted on the traveling table and transferring a work to and from the articulated robot arm, and a reversing device.
A control device that controls the posture of the articulated robot arm by adjusting the angles of the first arm member and the second arm member according to the size of the work when the work is delivered to the reversing device.
Work automatic conveyor with.
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