JPH0413529A - 加工又は組立装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は加工又は組立を行う装置に係り、特に多品種中
少量生産を行う場合に好適な加工又は組立装置に関する
。

〔従来の技術〕

従来の多品種中少量生産に対応の加工又は組立装置には
、次のようなものがある。

例えば特開昭５７−１９４８４１号公報に開示される装
置では、被作業物を搬送するための平行状の一対のコン
ベアを設け、このコンベアに沿って被作業物に対する部
品の供給、加工、組立及びこれに関連する作業を自動的
に行う複数のアッセンブリセンタを配置する。そして、
コンベアの供給ライン上にある被作業物を各アッセンブ
リセンタで受は取り、所定の作業を行った後にコンベア
の排出ラインに戻している。

この従来技術では、生産される機器（被作業物）の機種
や工程の変更等があった場合、そのコンベアの供給ライ
ンや排出ラインの搬送経路をその都度任意に切り換える
ことで、複数のアッセンブリセンタにて別工程の作業を
直列的に行わせたり、同一工程の作業を並列的に行わせ
たりしている。

その結果、アッセンブリセンタの移動や改造等を行うこ
となく、被作業物の機種や工程等に対応した加工又は組
立作業を可能にする。

また、他の例としては、特開昭５７−８０４７号公報に
開示されるように、専用の組付装置にかえて多品種の部
品を取り扱うことのできる汎用性のある多自由度ロボッ
トを用い、このロボットを閉ループの無端軌道上を走行
させつつ、外部から組立部品を受は取って走行しながら
部品の組立を行う装置が提案されている。

この装置は、軌道上で複数のロボットに並列的な作業を
行わせることができるので、生産量の変動に対しては、
ロボットの数を変える等して容易に対処できる利点があ
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述した従来技術は、アッセンブリセンタ或いはロボッ
トが複数存在する場合でも、各アッセンブリセンタやロ
ボットは、自己の持分の作業を単独で行うものであった
。徒って、アッセンブリセンタ或いはロボットが複数存
在しても、それらが単体で持つ機能以上の作業は１期待
することができない。

また、生産量の大幅な増大に対しては、アッセンブリセ
ンタやロボットのみならずベルトコンベアや軌道装置を
増設しなければならず、生産量の変動が設備のコストや
占有スペースに大きな影響を与えていた。

本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、経済性に優れ、占有空間における制約が
少なく、しかも従来以上に加工。

組立機構の機能を向上させて、多品種中少量生産に対応
した汎用性の高い加工又は組立装置を提供することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記目的を達成するために基本的な課題解決
手段として次のようなものを提案する。

すなわち、加工又は組立に用いる工具（ここで工具とは
ハンドのような組立治具を含む）、該工具の位置決めや
作業に必要な自由度を有する運動機構が搭載されるユニ
ットで、該ユニット自身を作業場にて移動可能にする移
動機構付きの位置決めユニットと、 被作業物を載置し、この被作業物の姿勢決めに必要な自
由度を有する運動機構が搭載されるユニットで、該ユニ
ット自身を作業場にて移動可能にする移動機構付きの姿
勢決めユニットとを備え。

且つ前記位置決めユニット及び姿勢決めユニットを１組
以上組み合わせ、これらの組のユニットを前記各ユニッ
トの移動機構を介して位置換え。

組み換え自在に設定してなる。

前記各ユニットに搭載される位置決めに必要な運動機構
及び姿勢決めに必要な運動機構は、その自由度の内容を
限定するものではなく、作業目的や作業内容等を配慮し
て最適な自由度が決定される。なお、後述の実施例では
、位置決めユニットの運動機構については、Ｘ軸・Ｙ軸
に対し水平方向に回転可能なユニット本体と、該ユニッ
ト本体に支持されてＸ軸・Ｙ軸に対し垂直方向（Ｚ軸方
向）に回転可能なアーム支持部と、前記アーム支持部に
支持されてＸ軸・Ｙ軸に対し水平方向に回転する工具保
持用アームを備えて、少なくとも３自由度並進回転動作
を行う運動機構が例示され、姿勢決めユニットの運動機
構は、被作業物を搭載するテーブルを、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ
軸の各軸を中心に回転可能にし、且つこれらの３軸の回
転中心が互いに１点に交わるよう設定された少なくとも
３自由度回転運動を行う機構が例示してある。

位置決めユニット及び姿勢決めユニットの各移動機構は
、その動力源を限定するものではなく、人の力或いは電
機力等を動力源とすればよく、これらの動力により少な
くともＸ軸・Ｙ軸平面上を走行する台車等が提案される
。

さらに、作業システムの自動化を図る装置として、製品
の製造計画に基づいて前記位置決めユニット及び姿勢決
めユニットの組み合わせ、配置や加工・組立の作業順序
等を決定する手段と、この決定されたデータに基づき前
記位置決めユニット及び姿勢決めユニットの移動機構、
運動機構等に指令信号を与えて駆動制御する手段を備え
たものを提案する。

〔作用〕

上記構成よりなれば、位置決めユニットと姿勢決めユニ
ットとを組み合わせて加工又は組立に関する作業が行わ
れる。

すなわち１作業に際しては、組み合わせ対象となる位置
決めユニットと姿勢決めユニットとを、ユニット自身の
移動機構を利用して配置する。

姿勢決めユニットに搭載された被作業物は、そのユニッ
トが有する所定自由度の運動機構により、作業に適した
姿勢となるように姿勢決めされる。

一方、位置決めユニットは、ユニット自身の移動により
前記姿勢決めユニットとの相対的な位置関係が決定され
、さらに所定自由度の運動機構を介して工具の位置が決
定される。

以上の工程を経た後に、位置決めユニット側の工具が制
御信号に基づき加工又は組立に必要な動作を行う。この
作業態様は１種々のものが考えられる。

例えば加工を行う場合は、位置決めユニット側の工具が
姿勢決めユニット側の被加工物に加工を施し、 また組立の場合には、位置決めユニットでハンドリング
された部品を姿勢決めユニットの被組立品に組み込んだ
り、 或いは姿勢決めユニットに複数の組立部品や組立治具を
予め置き、作業に際して位置決めユニットが上記組立治
具のうちから必要なものを選んでこれを装着し、この組
立治具で所定の組立部品をつかんで姿勢決めユニット上
で組立を行うこと等の種々のパターンがある。

位置決めユニット及び姿勢決めユニットは、それぞれが
ユニット移動機構を有しているので、位置決めユニット
と姿勢ユニットが複数ある場合には、どの位置決めユニ
ットと姿勢決めユニットとを組み合わせるか、又は配置
をどのようにするか、さらに組み合わせ換え、配置換え
等を任意に行って、加工又は組立に対応した設備の構成
をフレキシブルに決定できる。

ここで、位置決めユニットと姿勢決めユニットとの組み
合わせは、■１対１でもよいが、■１の姿勢決めユニッ
トにつき２以上のユニットを組み合わせたり、■これと
逆に１の位置決めユニットにつき複数の姿勢決めユニッ
トを組み合わせたり、■複数の位置決めユニット、姿勢
決めユニット同士で１つの組を構成する等の態様が実現
可能である。

このうち、■■■の態様では、位置決めユニット或いは
姿勢決めユニットの機能が複合して、ユニット単体以上
の機能を発揮でき、より複雑な作業や多種多彩な加工や
組立を行い得る。

また、本実施例では、前述したように位置決めユニット
と姿勢決めユニットとの作業場での配置を、各ユニット
の移動機構を介して任意に設計でき、生産量の変動に対
応しユニットを増減させる場合にも、それに適した合理
的な配置換えを実行でき、設備の占有空間を極力少なく
でき、しかも軌道、コンベア等を増設することなくユニ
ット数を増やすだけで、生産量の増大等に対応でき、設
備コストの合理化を図り得る。

〔実施例〕

本発明の一実施例を図面により説明する。

第１図及び第２図は、本実施例に係る加工又は組立装置
の使用態様を示し、本実施例では、作業フロア（ステー
ジ）Ｗに３台の位置決めユニットＩＡ１．ＩＡ２．ＩＡ
３と２台の姿勢決めユニットＩＢ、、ＩＢ２とを用意す
る。

この使用態様の説明に先立ち１位置決めユニット及び姿
勢決めユニットそのものの構成ならびにそれらの働きに
ついて第３図〜第５図に基づき説明する。

第３図は、本実施例における位置決めユニットＩＡの斜
視図で、位置決めユニットＩＡは、旋回部（ユニット本
体）Ａ、アーム支持部Ｂ、アーム部Ｃ２手先部りからな
る３自由度並進運動機構と、台車部Ｅを主体とする移動
機構とで構成される。

３自由度並進運動機構は台車部Ｅの上部に載置される。

このうち旋回部Ａが台車部Ｅの直ぐ上に載置される。旋
回部Ａは、その内部に設けた直流駆動モータ２の出力軸
が旋回ポスト３に直結され、軸線Ａｏを中心にしてＸ軸
・Ｙ軸に対し水平方向（以下、単に水平方向と称する）
に回動可能としてある。

アーム支持部Ｂは、旋回ポスト３の頂部に配置された直
流駆動モータ４と、モータ４の駆動により該モータ出力
軸の回転角と平行になるように上下方向に回動する一対
のリンク５，６と、これらのリンク先端に設けた関節要
素７等で構成される。

すなわち、アーム支持部Ｂはモータ４の駆動により軸線
ＢＯを中心にＸ軸・Ｙ軸に対し垂直方向（以下、単に垂
直方向と称する）に回動する。

８は、アーム支持部Ｂの直流駆動モータ４の重力負荷バ
ランス手段を構成する電磁ブレーキである。

アーム部Ｃは、アーム９と、その一端に設けた関節要素
１０等からなり、その他端には、手先部りが取付けであ
る。そして、アーム９の関節要素１ｏがアーム支持部Ｂ
側の関節要素７に内蔵した直流駆動モータ１１の出力軸
と直結され、このようにして、アーム部Ｃが軸線ＣＯを
中心に直流駆動モータ１１により水平方向に回動できる
ように設定してある。以上のようにして３自由度並進運
動機構が構成される。

手先部りは、工具交換機構Ｆ、この工具交換機構Ｆの先
端に装着されるエンドエフェクタ（工具）Ｈ、エンドエ
フェクタの姿勢保持具Ｇ１位置決めユニットＩＡと後述
の姿勢決めユニットＩＢとの相対位置関係を計測する位
置計測用のカメラＪ（第６図に示す）等を備えている。

エンドエフェクタＨは、直流駆動モータ２による旋回部
Ａの水平方向の回転角制御及び直流駆動モータ１１によ
るアーム部Ｃの水平方向の回転角制御で、Ｘ軸・Ｙ軸平
面における位置決めが行われ、直流駆動モータ４による
アーム支持部Ｂ・アーム部Ｃの垂直方向の回転角制御で
Ｚ軸方向の位置決めが行われる。

台車部Ｅは、ユニットＩＡを移動させる移動機構と、移
動後に固定（ロック）する固定機構からなり、いわゆる
Ｘ軸・Ｙ軸平面の搬送車を構成する。台車部Ｅの動力源
は、人力或いは電機的な動力等が用いられ１本実施例で
は後者を採用し制御信号により駆動制御されるようにし
てある。

この台車部Ｅにより位置決めユニットＩＡが移動した場
合、姿勢決めユニットＩＢとの相対位置関係が変化する
が、この際手先部りに設けたカメラＪを使って相対位置
を計測することにより、互いの位置関係を決めることが
できる。

さらに１位置決めユニットＩＡは、作業内容に適したエ
ンドエフェクタＨを手先部りに工具交換機構Ｆを介して
着脱可能に装着することができる。

エンドエフェクタＨの姿勢は、手先部りに内蔵された後
述の直流駆動モータ１１０（第６図に示す）を動力源と
する姿勢保持具Ｇを介して、旋回部Ａのモータ２及びア
ーム部Ｃのモータ１１の回転角を加えた角度だけ逆方向
に軸線Ｄｏを中心に回転制御することにより、旋回部Ａ
、アーム部Ｃの位置が変わっても、姿勢決めユニットＩ
Ｂに対し同一の姿勢保持□を保つことが可能である。

第４図は、姿勢決めユニットＩＢの斜視図である。

位置決めユニットＩＢは、第４図に示すように、回転部
に１回転部Ｌ、回転部Ｍからなる３自由度回転運動機構
と、台車部Ｎを主体とする移動機構よりなる。

このうち、回転部には、台車部Ｎの直ぐ上に搭載された
直流駆動モータ１２を駆動源とし、その出力軸が回転部
り用の直流１区動モータ１４を載置するベース１３に直
結され、モータ１２の駆動によりベース１３を軸線ＫＯ
を中心に回動させる。

回転部りは、直流駆動モータ１４を駆動源とし、その出
力軸が回転部Ｍ用の直流能動モータ１７を支持するベー
ス１５に直結され、モータ１４の駆動によりベース１５
を軸線ＬＯを中心に回動させる。なお、前記ベース１３
にはベース１５をはさんで直流駆動モータ１４に対し重
力負荷バランス手段を構成する電磁ブレーキ１６が配置
される。

回転部Ｍは、直流駆動モータ１７を駆動源とし、その呂
力軸がテーブルフレーム１８に直結されており、テーブ
ルフレーム１８の上に被作業物載置用のテーブル１９が
取付けである。回転ベース１５には、直流駆動モータ１
７と重力負荷バランスをとるための電磁ブレーキ２ｏが
配置されている。

モータ１７が駆動されると、回転部Ｍは軸線Ｍ。

を中心に回動する。

ここで、軸線Ｋｏ、Ｌｏ、Ｍｏは一点で交わる構成で、
これらの相互の軸線は直交関係にある。

従って、テーブル１９の姿勢決めは、回転部Ｋ。

Ｌ、Ｍの各直流駆動モータ１２，１４．１７の回転角を
制御することにより、３次元空間内での姿勢決めを行う
ことができる。

また、台車部Ｎは、台車部Ｅと同様の構成で、ユニット
ＩＢ全体を移動させる移動機構と、移動後にロックする
固定機構を備え、Ｘ軸・Ｙ軸平面の搬送車として機能す
る。

以上のような構成をなすことにより、位置決めユニット
ＩＡと姿勢決めユニットＩＢとを、少なくとも一方のユ
ニットを組み合わせ位置まで移動させて、他方のユニッ
トと位置合わせをすることにより組の関係をもたすこと
が可能となる。このユニット同士の位置合わせにおいて
は、各ユニットＩＡ、ＩＢの台車部Ｅ、Ｎを用いたユニ
ット移動が組み合わせやレイアウト設定の機能をなす。

また、位置決めユニットＩＡの３自由度並進運動機構が
工具の位置決めと工具の作業に必要な動作を行い、姿勢
決めユニットＩＢの３自由度回転運動機構が被作業物の
姿勢決めに必要な動作を行うことになる。

また、ユニットＬＡ、ＩＢの少なくとも位置計測手段Ｊ
が組となるユニットＬＡ、ＩＢの相対位置関係をとらえ
、この位置計測データと同種の位置データの偏差に基づ
きユニットＩＡとＩＢの位置補正（キャリブレーション
）を行うことで、ユニットＬＡ、ＩＢ及びその工具と姿
勢保持テーブルとの精密な位置合わせが行われる。

従って、例えば組立作業の場合には、第５図に示すよう
に位置決めユニットＩＡにより、エンドエフェクタＨで
ハンドリングされた組立部品の位置決めを行うことがで
き、この部品を姿勢決めユニットＩＢのテーブル１８上
の被組立品に対し組み込むことが可能となる。

ここで、手先部りの詳細を第６図により説明する。

第６図は１手先部りの内部構造を示す切欠き斜視図で、
工具交換機構Ｆ、エンドエフェクタＨの姿勢保持機構Ｇ
及び位置計測用カメラＪ等を備える。

アーム９の先端には、手先部りの本体となる筒状ハウジ
ング１００が配設され、この手先部ハウジング１００の
下部に工具交換機構Ｆのハウジング１０１が組み込まれ
ている。

工具交換機構Ｆは、そのハウジング１０１に内装したシ
リンダ１０２、加圧空気の制御によりシリンダ１０２内
を往復動作するピストン１０３、シリンダ１０２の下部
に配置したロックボール１０４等で構成される。ロック
ボール１０４は、ピストン１０３の往復動作時に、ピス
トン１０３の先端テーパ部の力を受けてラジアル方向の
移動を行う。また、ピストン１０３は、後述の姿勢保持
用の直流駆動モータ１１０の出力軸１１１の外周に沿っ
て昇降（往復）動作するようにしてある。

エンドエフェクタＨも、自身のハウジング１０５を有し
、そのハウジング１０５の上端には、テーパ板１０６が
一体的に配設され、ハウジング１０５の下端には、エン
ドエフェクタＨのベース１１３が回動可能に取付けであ
る。

このエンドエフェクタ・ベース１１３の下面には、作業
内容に対応した工具が取付けられる。ベース１１３の上
面には、オルダムカップリング１１２の要素となるオル
ダム上要素１１２−３が直結され、このオルダム上要素
１１２−３が姿勢保持用モータ１１０の出力軸１１１の
先端に取付けたオルダム上要素１１２−１と、オルダム
中要素１１２−２を介して係合可能としてある。

このような構成では、エンドエフェクタＨは、工具交換
機構Ｆを介して手先部りに次のようにして着脱可能に装
着される。

すなわち、エンドエフェクタＨのハウジング１０５を工
具交換機構Ｆのハウジング１０１内に挿入すると、ハウ
ジング１０１側に設けた空気通路１０９とハウジング１
０５側に設けた空気通路１０９′とがつながる。この状
態で、空気通路１０９′及び１０９を介してシリンダ１
０２内に加圧空気を送ると、ピストン１０３が下降し、
ピストン１０３の先端テーパ部によりロックボール１゜
４がラジアル方向に押し出され、エンドエフェクタＨの
ハウジング１０５の上端に設けたテーパ板１０６がロッ
クボール１０４に係止する。

同時にエンドエフェクタＨのベース１１３に設けたオル
ダム上要素１１２−３がオルダム中要素１１２−２を介
してオルダム上要素１１２−１と係合する。

以上のようにして、エンドエフェクタＨは工具交換機構
Ｆを介して手先部りに装着される。逆にピストン１０３
を上昇制御すると、ロックボール１０４とエンドエフェ
クタＨ側のテーパ板１０６との係止が解除され、エンド
エフェクタＨの取外しが可能となる。よって、加工又は
組立の作業内容に対応したエンドエフェクタＨの工具の
交換が可能となる。

エンドエフェクタＨを手先部りに装着させた場合には、
プローブピン１０７とコンタクトピン１０８との接触に
より、電気的な接続が行われる。

エンドエフェクタＨの姿勢像゛持手段Ｇは１手先部ハウ
ジング１００の内部中央に設けた直流即動モータ１１０
、その出力軸１１１、オルダムカップリング１１２等で
構成される。出力軸１１１はピストン１０３を貫通し、
オルダムカップリング１１２を介してエンドエフェクタ
Ｈのベース１１３と係合連結される。そして、モータ１
１０の回転により、オルダムカップリング１１２を介し
てベース１１３がハウジング１０５に設けた軸受１１４
に支持されつつ回転する。

このようにして、エンドエフェクタＨの工具は。

姿勢保持機構Ｇにより姿勢の保持が可能となる。

第６図では、アーム９と工具交換機構Ｆとの間に位置計
測用のカメラＪを配置している。

次に本実施例における位置決めユニットＩＡ及び姿勢決
めユニットＩＢとの制御系について第７図により説明す
る。第７図は、第１図及び第２図の使用態様における３
台の位置決めユニットＩＡ、、ＩＡ２．ＬＡ３と２台の
姿勢決めユニットＩＢ１゜ＩＢ２の組み合わせからなる
加工又は組立装置の制御系を示すブロック図である。

第７図に示すように、加工又は組立の対象となる製品使
用Ｐが決まると、製品使用情報ｐに基づいてＣＡ　Ｄ　
（ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ａｆｄｅｄ　ｄｅｓｉｇｎ）によ
り製品設計Ｑを行う。この結果得られた製品設計情報ｑ
に基づいてＣＡＭ　（ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ａｉｄｅｄ　
ｉ＋ａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）により製造計画Ｒを行
う。その結果得られた製造情報ｒに基づいて部品の加工
または組立を行う。ここで、製造計画Ｒでは、製品の生
産性（加工性２組立性）と生産設置ｆＩ（位置決めユニ
ットＩ　Ａ　ｉ　、姿勢決めユニットＩＢｉ、位置計測
センサのカメラＪｉ、エンドエフェクタＨｉ等）が持つ
機能、性能に基づいた加工性９組立性に関するデータベ
ースを用いて、作業順序９組立順序。

使用生産設備、生産設備のレイアウトを決定する。

上記した製造情報ｒに基づいて１位置決め二ニットＩＡ
ｉと姿勢決めユニットＩＢｉとの組み合わせ配置が決定
され、位置決めユニットＩＡｉと姿勢決めユニットＩＢ
ｉをその配置データに基づき移動させる。そして、ユニ
ット同士の相対的な位置合わせがなされた後、計測処理
部ＵがカメラＪｉを使って上記各ユニット間の相対位置
の計測を行う。この計測処理部Ｕの情報に基づき、座標
変換部°Ｓが上記ユニット間の相対位置の補正を行う。

その後に、所定の作業順序９組立順序に従い駆動制御部
Ｔが位置決めユニットＩＡｉと姿勢決めユニットＩＢｉ
の動作制御を行うと同時に周辺制御部■がエンドエフェ
クタＨｉの動作制御を行う。

ここで、座標変換部ｓ、ｍ動制御部Ｔ、計測処理部Ｕ、
周辺制御部Ｖの相互間は、共通バスにて通信するよう設
定してある。

いま、第１図の設備構成から第２図の設備構成に移行し
て加工又は組立作業を実施する場合の作業フローチャー
トを第８図に示す。なお、第８図の８１〜Ｓ１２は、各
ステップを示す。

第１図では、位置決めユニットＬＡ、と姿勢決めユニッ
トＩＢ、の組み合わせで加工又は組立作業を終了した状
態を示す。そして、位置決めユニットＩＡ、、ＩＡ、及
び姿勢決めユニットＩＢ２はホームポジションにて待機
状態を示す。なお、位置決めユニットＩＡ工、ＬＡ、、
ＩＡ３と姿勢決めユニットＩＢ、、１Ｂ２は共通の作業
ステージＷ上に設置されている。また、第７図に示した
制御装置及び上記各ユニットＩＡｉ、ＩＢｉと制御装置
間を結ぶ動力線、信号線のケーブルは図示していない。

第２図では、姿勢決めユニットＩＢ、に対して位置決め
ユニットＩＡ□、ＩＡ２が組み合わされ。

姿勢決めユニット１１３２と位置決めユニットＩＡ３と
が組み合わされる。

そして、第１図の設備構成及び機能による部品の加工又
は組立作業が終了した後、第２図の設備構成及び機能に
よる部品の加工又は組立作業をする過程に移行するには
、第８図に示すように、まず新たな注文を受け（ステッ
プ１）、注文の製品仕様を決定すると（ステップ２）、
製品仕様に基づいた製品設計が行われ（ステップ３）、
次いで製品の製造計画が行われる（ステップ４）。

このようにして得られた製造計画（作業側面。

動作計画）に基づいて、生産設備再構成が行われ（ステ
ップ５）、最適な設備のレイアウトが構築される。つま
り、位置決めユニットＬＡ、、ＬＡ、、。

と姿勢決めユニットＩＢ１が所定位置で組み合わせ配置
されるまで、これらのユニットを台車部Ｅｔｔ　Ｅ２．
　Ｎ□を介してステージＷ上にてＸ軸・Ｙ軸平面方向に
移動させ、これらのユニットが所定の位置にくると、移
動機構がロックされる。同様にして位置決めユニットＩ
Ａ３と姿勢決めユニットＩＢ２とが所定位置で組み合わ
せ配置されるまで、ステージＷ上を移動させ固定させる
。

その後、各位置決めユニットＩＡ１．ＩＡ２．ＬＡ３の
手先部り、、、Ｄｚ、Ｄ、に設けたカメラＪ　１１Ｊ２
．Ｊ３（図示せず）により、姿勢決めユニットＩＢよ、
１Ｂ２のテーブル１９−１．１９−２上に設けたターゲ
ットマーク等（図示せず）の位置を認識することにより
、上記二二ツ１〜間の相対位置を計測する（ステップ６
）。

ステップ７では、上記相対位置計測データに基づいて、
組み合わせ対象となる位置決めユニット。

姿勢決めユニット間の位置のキャリブレーションを行い
相対位置の補正を行う。

次いで、加工または組立作業前に、製品を加工又は組立
するに必要な部品Ｉｉ、ＩｊとエンドエフェクタＨ１，
Ｈ，，Ｈ，′、Ｈ，，Ｈ３′を姿勢ユニットＩＢよ、Ｉ
Ｂ２のテーブル１９−１．１９−２上に予めセットして
おく　（ステップ８）。

ステップ９では、加工又は組立に使用するエンドエフェ
クタＨ工、Ｈ，，Ｈ３をそれぞれ位置決めユニットＬ　
Ａ、、　ｉ　Ａ、、　Ｌ　Ａ、に工具交換機構Ｆ　１１
Ｆ２．Ｆ３を介して連結しセットする。その後、部品の
加工又は組立動作をステップ４で計画した作業順序２作
業計画にしたがって行う。このステップ１０の途中１作
業計画、動作計画に基づいてエンドエフェクタＨ１，Ｈ
２，Ｈ，の交換を行う。ここで部品の加工又は組立動作
においては方向性がある。

また、姿勢保持を要する場合には、位置決めユニット１
Ａ□、ＬＡ２．ＬＡ、の手先部ＤＩＩＤＺＩＤ３に設け
た工具交換機構Ｆ、、Ｆ２．Ｆ３の先端に取付けたエン
ドエフェクタＨ，，Ｈ２，Ｈ，の姿勢保持機構Ｇ１．Ｇ
２．Ｇ３が動作する。そして、このステップ９又はステ
ップ１０の繰り返し作業により部品の加工又は組立が完
了する。すると、ステップ１１にてエンドエフェクタＨ
工、Ｈ２，Ｈ。

の取外し作業を行い、最後に呂来上がった製品とエンド
エフェクタＨをテーブル１９から取り出して作業を完了
する。

なお、以上の作業を行う場合、部品を姿勢決めユニット
ＩＢのテーブルに搬入したり１作業完了後にテーブルか
ら搬出する場合には、複数の位置決めユニットＩＡｉの
中から所定のユニットを搬送用に指定し、この搬送用ユ
ニットを用いて搬入。

搬呂を行うことが可能である。この場合、搬送用に指定
された位置決めユニットは、図示されない部品供給部（
または部品収容部）から部品を取り出して姿勢決めユニ
ットまで搬送したり、姿勢決めユニットにある製品を次
の作業ラインまで搬送する等の動作がなされる。また、
搬送は手作業やその他の機械的搬送手段を用いて行って
もよい。

本実施例によれば、次のような種々の効果を奏する。

位置決めユニットＩＡには、３自由度並進運動機構とユ
ニット移動機構Ｅを備え、姿勢決めユニットＩＢには３
自由度回転運動機構とユニット移動機構Ｎを備えるため
、双方のユニットを使用することで、多種多様の被作業
物の加工及び組立を自動的に行い得る。

特に、位置決めユニットＩＡと姿勢決めユニットＩＢは
、１対１の組み合わせのほかに、一方が１に対して他方
のユニットを複数とした組み合わせや複数対複数の組み
合わせや、その変更及び配置換えを自在に行い得るので
、加工又は組立に関する機能を高め、しかも設備の再構
成、レイアウトをフレキシブルに行い得る。

また、ユニット間の相対的な位置合わせを行う場合には
、位置計測手段を用いた自動補正を可能にするので、高
精度の位置合わせを自動的に実行できる利点がある。

さらに１位置決めユニット１Ａのアーム先端部には、加
工又は組立の作業内容に合わせた工具を交換できるので
、多種多彩の加工又は組立作業を可能にし、他品種中少
量生産に応える装置を提供することができる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば１位置決めユニットと姿勢
決めユニットとの組み合わせや配置を容易にしかも任意
に設定・変更できるので、各ユニットが共同してユニッ
ト単体がもつ機能以上のものを発揮し、その結果、加工
又は組立に関する装置の機能を向上させると共に、設備
の再構成をフレキシブルに設定できる。また、生産の変
動に対しては、ユニットを増加するだけで、しかもユニ
ットのレイアウトを任意に設定できるので、作業占有空
間の合理化を図る等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、本発明の一実施例に係る装置の使
用態様を示す説明図、第３図は本実施例に用いる位置決
めユニットの斜視図、第４図は本実施例に用いる姿勢決
めユニットの斜視図、第５図は上記位置決めユニットと
姿勢決めユニットの組み合わせ例を示す説明図、第６図
は上記位置決めユニットの手先部の内部構造を示す切欠
き斜視図、第７図は上記実施例の制御系を示すブロック
図、第８図は本実施例の動作例を示すフローチャートで
ある。 ＬＡ　（ＩＡｌ、ＬＡ２．ＬＡ、）・・・位置決めユニ
ット、ＩＢ　（ＩＢ工、ＩＢ２）・・・姿勢決めユニッ
ト、Ａ、Ｂ、Ｃ・・・３自由度並進運動機構（ユニット
本体、アーム支持部、アーム部）、Ｄ・・手先部、Ｅ・
・・移動機構（台車部）、Ｆ・・・工具交換機構、Ｇ・
・・姿勢保持機構、Ｈ・・・エンドエフェクタ（工具）
、Ｉｉ、Ｉｊ・・・被作業物、Ｊ・・・位置計測手段、
Ｋ。 Ｌ、Ｍ・・・３自由度回転運動機構（回転要素）、Ｎ・
・移動機構（台車部）、Ｗ・・作業場（ステージ）、２
．４．１１・・・直流駆動モータ、１２，１４．１７・
直流師動モータ、１９・・テーブル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、加工又は組立に用いる工具、該工具の位置決めや作
   業に必要な自由度を有する運動機構が搭載されるユニッ
   トで、該ユニット自身を作業場にて移動可能にする移動
   機構付きの位置決めユニットと、 被作業物を載置し、この被作業物の姿勢決めに必要な自
   由度を有する運動機構が搭載されるユニットで、該ユニ
   ット自身を作業場にて移動可能にする移動機構付きの姿
   勢決めユニットとを備え、 且つ前記位置決めユニット及び姿勢決めユニットを１組
   以上組み合わせ、これらの組のユニットを前記各ユニッ
   トの移動機構を介して位置換え、組み換え自在に設定し
   てなることを特徴とする加工又は組立装置。 ２、第１請求項において、前記位置決めユニット及び姿
   勢決めユニットの各移動機構は、人の力或いはモータ等
   の電機力を動力源として、少なくともＸ軸・Ｙ軸平面上
   を走行する機能を有する台車により構成される加工又は
   組立装置。 ３、加工又は組立に用いる工具、該工具の位置決めや作
   業に必要な自由度を有する運動機構が搭載されるユニッ
   トで、該ユニット自身を作業場にて移動可能にする移動
   機構付きの位置決めユニットと、 被作業物を載置し、この被作業物の姿勢決めに必要な自
   由度を有する運動機構が搭載されるユニットで、該ユニ
   ット自身を作業場にて移動可能にする移動機構付きの姿
   勢決めユニットと、製品の製造計画に基づいて前記位置
   決めユニット及び姿勢決めユニットの組み合わせ、配置
   や加工・組立の作業順序等を決定する手段と、この決定
   されたデータに基づき前記位置決めユニット及び姿勢決
   めユニットの移動機構、運動機構等に指令信号を与えて
   駆動制御する手段とを備えてなることを特徴とする加工
   又は組立装置。 ４、第１請求項ないし第３請求項のいずれか１項におい
   て、前記位置決めユニットの運動機構は、Ｘ軸・Ｙ軸に
   対し水平方向に回転可能なユニット本体と、該ユニット
   本体に支持されてＸ軸・Ｙ軸に対し垂直方向（Ｚ軸方向
   ）に回転可能なアーム支持部と、前記アーム支持部に支
   持されてＸ軸・Ｙ軸に対し水平方向に回転する工具保持
   用アームを備えて、少なくとも３自由度並進回転動作を
   行う運動機構により構成され、 前記姿勢決めユニットの運動機構は、被作業物を搭載す
   るテーブルを、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸を中心に回転可
   能にし、且つこれらの３軸の回転中心が互いに１点に交
   わるよう設定された３自由度回転運動機構により構成さ
   れた加工又は組立装置。 ５、第１請求項ないし第４請求項のいずれか１項におい
   て、前記位置決めユニット及び姿勢決めユニットの各運
   動機構は、それぞれの自由度運動要素が直流駆動モータ
   にて動作制御されるよう設定してある加工又は組立装置
   。 ６、第１請求項ないし第５請求項のいずれか１項におい
   て、前記位置決めユニットには、種々の工具を交換可能
   にするための工具交換機構が設けてある加工又は組立装
   置。 ７、第１請求項ないし第６請求項のいずれか１項におい
   て、前記位置決めユニットには、これと組をなす前記姿
   勢決めユニットとの相対関係において自身の工具を一定
   の姿勢に保持する機構が備えてある加工又は組立装置。 ８、第１請求項ないし第７請求項のいずれか１項におい
   て、前記位置決めユニット及び姿勢決めユニットの少な
   くとも一方には、前記位置決めユニットと前記姿勢決め
   ユニットとの相対位置関係を計測する位置計測手段と、
   この位置計測手段の計測データを目標となる位置データ
   と比較して、これらの位置決めユニット及び姿勢決めユ
   ニットの相対位置に関するキャリブレーションを行う制
   御手段とを備えてなる加工又は組立装置。