JP7350394B2 - ロボット装置 - Google Patents
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Description
しかし、ロボット装置を用いる分野では、作業効率の改善に対する要求が高まる一方である。このため、上記のようなエンドエフェクタによる加工に付随する処理に対しても、更なる作業効率の改善が求められている。
また、本開示の第1の態様のロボット装置によれば、第2ロボットは、第1ロボットにおける設置面に対して垂直となる第1軸を有し、第1軸の周囲に回転駆動される。また、制御部は、以下の限界設定部、傾斜緩和指令部、回転指令部、および、傾斜復元指令部を有する。まず、限界設定部は、設置面が水平面に対して所定の傾斜角を形成している状態において、重力に抗して、第2ロボットを上側に回転駆動して持ち上げるときの第1軸の回転可能範囲を、傾斜角に基づき設定する。また、傾斜緩和指令部は、限界設定部で設定された回転可能範囲を超えて第2ロボットを上側に回転駆動する必要がある場合に、第1ロボットを動作させて傾斜角を小さくする。また、回転指令部は、傾斜緩和指令部により傾斜角を小さくした状態で、第2ロボットを回転駆動して回転可能範囲を超える方位を指向させる。さらに、傾斜復元指令部は、回転指令部により定まった第2ロボットの方位を保ちつつ、第1ロボットを動作させて傾斜角を復元する。
さらに、本開示の第2の態様のロボット装置によれば、制御部は、以下の個体識別部、モード記憶部およびモード切替部とを有する。まず、個体識別部は、第1エンドエフェクタの個体を識別する。また、モード記憶部は、第1エンドエフェクタの個体ごとに、第2エンドエフェクタの第1エンドエフェクタに対する相対移動の制御モードを記憶する。さらに、モード切替部は、第1エンドエフェクタの個体が交換されたときに、制御モードを交換前の個体に対応するものから交換後の個体に対応するものに切り替える。
これにより、ロボット装置において、第1エンドエフェクタによる加工に付随する処理に関し、作業効率の改善を達成する、という課題を潜在的に解決することができる。
実施例1のロボット装置1の構成を、図1を用いて説明する。
ロボット装置1は、以下に説明する第1、第2ロボット2、3および制御部4を備え、第1、第2ロボット2、3は、それぞれ、第1、第2エンドエフェクタ5、6を有する。
まず、第1ロボット2は、例えば、水平面に対し第1軸2aが垂直となるように設置され、第1軸2aの周囲に回転駆動される。つまり、第1ロボット2の設置面は、水平面と平行であり、例えば、所定の作業スペースの床面に設定されている。また、第1ロボット2の先端には、所定の設置プレート8が取り付けられ、この設置プレート8に、第1エンドエフェクタ5および第2ロボット3が設置されている。
なお、第2ロボット3、第1、第2エンドエフェクタ5、6および設置プレート8の質量の合計は、第1ロボット2の可搬重量を超えないように設定されている。
そして、制御部4は、第1、第2ロボット2、3、第1エンドエフェクタ5としての切削ツールおよびアクチュエータ、ならびに、第2エンドエフェクタ6としての吹出しノズルの動作を制御して被加工体に対する切削制御を行う。
まず、第1ロボット2の動作制御により切削ツールを被加工体に接触させるとともに、第2ロボット3の動作制御により、切削粉の吹き飛ばしに適した位置に吹出しノズルを移動させる。この状態で、吹出しノズルからエアを吹き出させるとともに、アクチュエータを動作させて切削を開始する。
以上により、実施例1のロボット装置1では、被加工部位を連続的に切り替えつつ、切削ツールによる切削を進めるとともに、切削により発生した切削粉を直ちに吹き飛ばして除去していく。
限界回避制御とは、設置面9が水平面に対して傾斜している状態で(図2および図4参照。)、重力に抗して、第2ロボット3を上側に回転駆動して持ち上げる必要がある場合に、傾斜を緩やかにして第2ロボット3を回転駆動するものであり、第2ロボット3の第1軸3aの回転駆動の負担を軽減することを主目的としている。
まず、限界設定部は、設置面9が水平面に対して所定の傾斜角θを形成している状態において、重力に抗して、第2ロボット3を上側に回転駆動して持ち上げるときの第1軸3aの回転可能範囲αを、傾斜角θに基づき設定する。
実施例1の制御方法の内、限界回避制御を、図6に示すフローチャートに基づき説明する。
まず、ステップS1にて、傾斜角θの現在値を算出し、算出した傾斜角θの現在値に応じて第2ロボット3の回転可能範囲αを設定する。ここで、傾斜角θの現在値の算出は、例えば、第1ロボット2の各関節を動作させるモータの回転角に基づき算出することができる。また、回転可能範囲αは、重力により第2ロボット3が最も下に位置する方位d*を含むように設定される(図3および図5参照)。このステップS1が、限界設定部に相当する。
次に、ステップS4では、傾斜角θを小さくした状態で、第2ロボット3を回転駆動して、ステップS1で設定した回転可能範囲αを超える方位を指向させる。つまり、傾斜角θを小さくした状態で、第2ロボット3の回転角を目標値に略一致させる。このステップS4が、回転指令部に相当する。
まず、ステップS11にて、第1エンドエフェクタ5(切削ツール)の個体が交換されたか否かを判定する。この判定は、識別信号出力部12から出力される信号に基づき判定される。この結果、切削ツールの個体が交換されたと判定した場合、ステップS12に進み、交換されなかったと判定した場合、今回のフローを終了する。
実施例1のロボット装置1によれば、第1、第2ロボット2、3は、それぞれ個別の第1、第2エンドエフェクタ5、6を有し、第1ロボット2は、第1エンドエフェクタ5が3次元的に移動するように動作を制御される。また、第2ロボット3は、第1ロボット2に設置され、第1ロボット2の動作に応じて3次元的に移動する。さらに、制御部4は、第1ロボット2の動作を制御することにより、第1エンドエフェクタ5および第2ロボット3を移動させるとともに、第2ロボット3の動作を制御することにより、第2エンドエフェクタ6を第1エンドエフェクタ5に対して相対的に移動させる。
比較例1、2のロボット装置1A、1Bによれば、可動領域Aの内、第2エンドエフェクタ6が移動できる領域は、第2エンドエフェクタ6の可動領域Bが重なる領域のみである。このため、比較例1、2のロボット装置1A、1Bによれば、第1エンドエフェクタ5による加工と第2エンドエフェクタ6による処理とを時間的に接近させることができる領域(以下、同時処理可能領域Cと呼ぶことがある。)は狭い。
このように、実施例1のロボット装置1は、比較例1、2のロボット装置1A、1Bよりも同時処理可能領域Cを大幅に拡大することができるので、加工コストの低減に関しても、有利である。
これにより、第2ロボット3の持ち上げに対して第2ロボット3自体に係る負荷を低減することができる。このため、ロボット装置1の耐久性を高めることができる。
これにより、第1エンドエフェクタ5の個体が切り替わるたびに、自動的に、第2エンドエフェクタ6を第1エンドエフェクタ5に対して最適な位置に配置することができる。このため、第1エンドエフェクタ5による加工に付随する処理に関し、更に、作業効率を改善することができる。
実施例2のロボット装置1は、実施例1と同様に切削装置に適用され、第1エンドエフェクタ5は、実施例1と同様の切削ツールである。一方、第2エンドエフェクタ6は、切削粉を吸い込むための吸い込みノズルである。
そして、制御部4は、実施例1と同様の切削制御を行い、切削制御を行う途中で、必要に応じて、実施例1と同様の限界回避制御およびモード切替制御を行う。
これにより、実施例1と同様の作用効果を得ることができる。
実施例3のロボット装置1は、実施例1と同様に切削装置に適用され、第1エンドエフェクタ5は、実施例1と同様の切削ツールである。一方、第2エンドエフェクタ6は、切削ツールを冷却および潤滑するための切削油の供給ノズルである。
そして、制御部4は、実施例1と同様の切削制御を行い、切削制御を行う途中で、必要に応じて、実施例1と同様の限界回避制御およびモード切替制御を行う。
これにより、実施例1と同様の作用効果を得ることができる。
実施例4のロボット装置1は、例えば、金属製の被加工物を熱間でヘミング加工する熱間ヘミング装置に適用される。すなわち、実施例4のロボット装置1によれば、第1エンドエフェクタ5は、被加工体に圧接しつつ転がるローラであり、第2エンドエフェクタ6は、被加工体を加熱するための熱風の吹出しノズルである。
これにより、実施例1と同様の作用効果を得ることができる。
実施例5のロボット装置1は、例えば、複数の金属製の被加工物を摩擦攪拌接合する摩擦攪拌接合装置に適用される。すなわち、実施例5のロボット装置1によれば、第1エンドエフェクタ5は、被加工体に圧接しつつ回転する接合ツール、接合ツールを被加工物に対して離接させる第1アクチュエータ、および、接合ツールを回転駆動する第2アクチュエータ等である。また、第2エンドエフェクタ6は、接合ツールを冷却するための冷風の吹出しノズルである。
これにより、実施例1と同様の作用効果を得ることができる。
実施例6のロボット装置1は、例えば、金属製の被加工物を、スラリ状の研磨剤を用いて研磨する研磨装置に適用される。すなわち、実施例6のロボット装置1によれば、第1エンドエフェクタ5は、被加工体を研磨する研磨ツール、および、研磨ツールを回転駆動するアクチュエータ等であり、第2エンドエフェクタ6は、研磨剤の吐出ノズルである。
これにより、実施例1と同様の作用効果を得ることができる。
実施例7のロボット装置1は、例えば、金属製の被加工物の表面を、プラズマ処理した上で塗装する塗装装置に適用される。すなわち、実施例7のロボット装置1によれば、第1エンドエフェクタ5は、塗料の吐出ノズルであり、第2エンドエフェクタ6は、プラズマ電極である。
これにより、実施例1と同様の作用効果を得ることができる。
実施例は具体的な一例を開示するものであり、本発明は、実施例に限定されない。
例えば、実施例のロボット装置1によれば、モード切替制御に必要な個体識別信号を、収容部11に設けた識別信号出力部12から出力していたが、個体自身に識別信号出力部12を設け、第1ロボット2に装着された個体から制御部4に個体識別信号を出力するようにしてもよい。
Claims (3)
- 第1エンドエフェクタ(5)を有し、この第1エンドエフェクタが3次元的に移動するように動作を制御される第1ロボット(2)と、
前記第1エンドエフェクタとは別の第2エンドエフェクタ(6)を有し、前記第1ロボットに設置され、前記第1ロボットの動作に応じて3次元的に移動する第2ロボット(3)と、
前記第1ロボットの動作を制御することにより、前記第1エンドエフェクタおよび前記第2ロボットを移動させるとともに、前記第2ロボットの動作を制御することにより、前記第2エンドエフェクタを前記第1エンドエフェクタに対して相対的に移動させる制御部(4)とを備え、
前記第2ロボットは、
前記第1ロボットにおける設置面(9)に対して垂直となる第1軸(3a)を有し、前記第1軸の周囲に回転駆動され、
前記制御部は、
前記設置面が水平面に対して所定の傾斜角(θ)を形成している状態において、重力に抗して、前記第2ロボットを上側に回転駆動して持ち上げるときの前記第1軸の回転可能範囲(α)を、前記傾斜角に基づき設定する限界設定部と、
この限界設定部で設定された前記回転可能範囲を超えて前記第2ロボットを上側に回転駆動する必要がある場合に、前記第1ロボットを動作させて前記傾斜角を小さくする傾斜緩和指令部と、
この傾斜緩和指令部により前記傾斜角を小さくした状態で、前記第2ロボットを回転駆動して前記回転可能範囲を超える方位を指向させる回転指令部と、
この回転指令部により定まった前記第2ロボットの方位を保ちつつ、前記第1ロボットを動作させて前記傾斜角を復元する傾斜復元指令部とを有することを特徴とするロボット装置。 - 第1エンドエフェクタを有し、この第1エンドエフェクタが3次元的に移動するように動作を制御される第1ロボットと、
前記第1エンドエフェクタとは別の第2エンドエフェクタを有し、前記第1ロボットに設置され、前記第1ロボットの動作に応じて3次元的に移動する第2ロボットと、
前記第1ロボットの動作を制御することにより、前記第1エンドエフェクタおよび前記第2ロボットを移動させるとともに、前記第2ロボットの動作を制御することにより、前記第2エンドエフェクタを前記第1エンドエフェクタに対して相対的に移動させる制御部とを備え、
前記制御部は、
前記第1エンドエフェクタの個体を識別する個体識別部と、
前記第1エンドエフェクタの個体ごとに、前記第2エンドエフェクタの前記第1エンドエフェクタに対する相対移動の制御モードを記憶するモード記憶部と、
前記第1エンドエフェクタの個体が交換されたときに、前記制御モードを交換前の個体に対応するものから交換後の個体に対応するものに切り替えるモード切替部とを有することを特徴とするロボット装置。 - 請求項1に記載のロボット装置において、
前記制御部は、
前記第1エンドエフェクタの個体を識別する個体識別部と、
前記第1エンドエフェクタの個体ごとに、前記第2エンドエフェクタの前記第1エンドエフェクタに対する相対移動の制御モードを記憶するモード記憶部と、
前記第1エンドエフェクタの個体が交換されたときに、前記制御モードを交換前の個体に対応するものから交換後の個体に対応するものに切り替えるモード切替部とを有することを特徴とするロボット装置。
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