JPH0775983A

JPH0775983A - 複腕組立装置

Info

Publication number: JPH0775983A
Application number: JP22550293A
Authority: JP
Inventors: Youichi Sugitomo; 庸一杉友; Kenji Sogawa; 憲司祖川; Takashi Mitomi; 隆三富; Takanori Funahashi; 隆憲舟橋
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-09-10
Filing date: 1993-09-10
Publication date: 1995-03-20

Abstract

(57)【要約】【目的】一対のロボットを有する複腕組立装置におい
て、各ロボットが非同期に作業動作を行っても、相互に
干渉することが少なく、且つ面積生産性の高い複腕組立
装置を提供することを目的とする。【構成】各ロボットの第１アーム３０を、その可動領
域が他方のロボットに対し外側になる様に配すると共
に、第１アーム３０に対し、第２アーム３２を、その可
動領域内に第１アーム３０が含まれる配置で取り付け
る。このとき、ロボットの先端、即ち第２アーム３２の
先端は、第１アーム３０の真下を通過するため、小さな
回転半径で、ロボットの先端を移動させることが可能と
なる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、１台の組立装置の内部
で、２台のロボットが作業を行う複腕組立装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ロボットを用いた組立装置が、組
立工程において多く使用されるようになっている。中で
も、組立装置１台当たりの面積生産性を向上させるため
に、２台のロボットが組立作業を行う複腕組立装置の使
用が増加している。

【０００３】以下に、従来の複腕組立装置について図面
を参照しながら説明する。図６は従来の複腕組立装置の
外観斜視図、図７（ａ）は同複腕組立装置内のロボット
の可動角度を示す図であり、図７（ｂ）は同複腕組立装
置内のロボットの先端の可動領域を示す図である。

【０００４】また、図８（ａ）は同複腕組立装置を構成
する２台のロボットを、第２アームが内向する形に配し
た例を示す図であり、図８（ｂ）は同複腕組立装置を構
成する２台のロボットを、第２アームが外向する形に配
した例を示す図である。

【０００５】まず、従来の複腕組立装置の構成について
説明する。図６に示す複腕組立装置は、外回り型の水平
多関節型ロボットである第１のロボット１と、同じく外
回り型の水平多関節型ロボットである第２のロボット２
という２台のロボットを有している。

【０００６】第１のロボット１は、第１アーム１ａと第
２アーム１ｂを備えており、同様に第２のロボット２
は、第１アーム２ａと第２アーム２ｂを備えている。

【０００７】架台５の後方には、第１のロボット１に組
み付け部品を供給する第１の部品供給装置３と、第２の
ロボット２に組み付け部品を供給する第２の部品供給装
置４が配されている。また架台５の前方には、被作業物
を載せたパレット６の搬入及び搬出を行うコンベア７が
配されている。

【０００８】水平多関節型ロボットには、動力伝達機構
部分や配線等が存在するため、水平多関節型ロボットを
構成する第１アーム１ａ（２ａ），第２アーム１ｂ（２
ｂ）の可動角度は３６０度未満に制限する必要がある。

【０００９】従って、従来例で使用している外回り型水
平多関節型ロボットにおける、第１アーム１ａ（２ａ）
の可動角度８及び第２アーム１ｂ（２ｂ）の可動角度９
は図７（ａ）で表される。即ち、「外回り型である」と
は、第２アーム１ｂ（２ｂ）の配線等が第１アーム１ａ
（２ａ）側にあるため、第２アーム１ｂ（２ｂ）が第１
アーム１ａ（２ａ）の真下若しくは真上を通過すること
ができない構成であることを意味している。

【００１０】また、第１アーム１ａ（２ａ）も可動角度
が３６０度を下回るため、第２アーム１ｂ（２ｂ）の先
端の可動領域は図７（ｂ）に示すように、円の一部が欠
けた形の領域となる。

【００１１】外回り型の水平多関節型ロボットである第
１のロボット１及び第２のロボット２を複腕組立装置の
作業用ロボットアームとして使用する場合、２つの形態
がある。

【００１２】第１の形態は、図８（ａ）に示すように、
第２アーム１ｂと第２アーム２ｂが内向する形に配置す
る方法であり、第２の形態は、図８（ｂ）に示すよう
に、第２アーム１ｂと第２アーム２ｂが外向する形に配
置する方法である。

【００１３】図８において、１１は第１のロボット１の
先端の可動領域、１２は第２のロボット２の先端の可動
領域であり、１３は第１のロボット１と第２のロボット
２が共に作業することができる領域（以下、共通作業領
域という）である。

【００１４】図８（ａ）に示すように、第１の形態にお
いて、点Ａ１から点Ａ２までロボット２の先端を移動す
る際には、ロボット１，２の間の経路、例えば経路１４
を通過する。

【００１５】一方、図８（ｂ）に示すように、第２の形
態において、点Ａ３から点Ａ４までロボット２の先端を
移動する際には、ロボット１，２の外側の経路、例えば
経路１５を通過する。

【００１６】続いて、上記構成の複腕組立装置の動作を
簡単に述べる。まず、コンベア７によって、被作業物を
載せたパレット６が１枚、共通作業領域１３内の所定の
位置に搬入される。そして、この被作業物に対して、ロ
ボット１，２が部品の組み付けを行う。即ち、第１のロ
ボット１は、第１の部品供給装置３から供給される部品
を、第２のロボット２は、第２の部品供給装置４から供
給される部品を把持し、共通作業領域１３内に配置され
た被作業物の付近まで移動した後、部品を組み付ける。

【００１７】そして、組み付け作業が全て完了すると、
パレット６はコンベア７により搬出される。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成の複腕組立装置では、以下に示す様な不都合が
あった。

【００１９】即ち、図８（ａ）に示す第１の形態の場合
には、２台のロボットの第２アームが内向して設けられ
ているため、２台のロボットが非同期に作業動作すると
き、共通作業領域において、第２アーム１ｂと第２アー
ム２ｂが互いに干渉する可能性が高くなる。従って、干
渉を避ける為、一方のロボットが動作している間、他方
のロボットは待機しなければならないことがあり、結果
として作業タクトが増大し、面積生産性が低下する。

【００２０】また、第１の形態の場合には、互いの第１
のアームの可動領域が対向しており、互いの第１アーム
の動作を妨げない為には、２台のロボットを離して配置
する必要がある。従って結果として共通作業領域が小さ
くなる。

【００２１】一方、図８（ｂ）に示す第２の形態の場合
には、第２アームが複腕組立装置の外側を通過するの
で、複腕組立装置の周囲に大きなデッドスペースが必要
となる。従って、面積生産性が低下する。

【００２２】本発明は、上記課題を解決するもので、２
台のロボットの共通作業領域が大きく、かつ干渉の可能
性が小さく、更には装置の占有面積の小さい複腕組立装
置を提供することを目的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、２本のアームを有する一対のロボット
を備えた複腕組立装置において、各ロボットの第１のア
ームを、その可動領域が他方のロボットに対し外側にな
るように配すると共に、第１のアームに対し、第２のア
ームを、その可動領域内に第１のアームが含まれる配置
で取り付けている。

【００２４】

【作用】上記構成により、ロボットの先端を移動させる
際、第１のアームの先端が複腕組立装置の外側へ向かっ
て回転すると共に、第２のアームが第１のアームの真下
若しくは真上を通過して回転する。このため、従来の外
回り型ロボットに比べ、小さな回転半径でロボットの先
端が移動する。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の一実施例について、図面を参
照しながら説明する。図１は本発明の一実施例における
複腕組立装置の外観斜視図、図２は同複腕組立装置内の
ロボットの側面図、図３（ａ）は同複腕組立装置内の１
台のロボットの可動角度を示す図、図３（ｂ）は同ロボ
ットの可動領域を示す図、図４は同複腕組立装置内の２
台のロボットの可動領域を示す図、図５は同複腕組立装
置の制御装置の構成図である。

【００２６】まず、本発明の一実施例における複腕組立
装置の構成を説明する。図１に示すように、第１のロボ
ット２１と第２のロボット２２が、架台２３上に設けら
れた支持板２４により吊下支持されている。

【００２７】架台２３の後方には、第１のロボット２１
に対して部品を供給する第１の部品供給装置２５と、第
２のロボット２２に対して部品を供給する第２の部品供
給装置２６が配置されている。一方、架台２３の前方に
は、組立作業を行うパレット２７を搬送するコンベア２
８が配置されている。

【００２８】各ロボット２１，２２は、各々部品供給装
置２５，２６により供給される部品を把持し、パレット
２７上の被作業物に組み付けを行う作業動作を繰り返し
行う。

【００２９】本実施例の複腕組立装置で用いるロボット
は、図２に示すように、柱状の支持体２９が支持板２４
により固定支持されている。支持体２９の内部には、第
１アーム３０の回転軸である第１軸３１と、第１軸３１
を旋回駆動させる第１駆動用モータが存在する。

【００３０】第１アーム３０の先端には、第２アーム３
２の回転軸である第２軸３３と、第２軸３３を旋回駆動
させる第２軸駆動用モータが設けられている。

【００３１】第２アーム３２の先端部には、モータによ
り駆動されるボールネジにより上下動する第３軸３４が
取り付けられている。第３軸３４は、モータにより旋回
駆動される第４軸３５に連結されており、第４軸３５に
は、ハンド部３６が固定されている。

【００３２】ハンド部３６には、部品を把持するための
チャックが取り付けられており、チャックはエアシリン
ダにより開閉動作する。また、第３軸３４の上下動と共
にハンド部３６も上下動する。

【００３３】電源とハンド部との間には電気信号線の配
線やエア配管等が存在するため、従来例と同様、第１軸
３１、第２軸３３、第３軸３４及び第４軸３５の可動角
度は制限を受ける。

【００３４】図２において、第１軸３１の可動角度を制
限するために、リミットスイッチ３７が支持板２４に取
り付けられており、第２軸３３の可動角度を制限するた
めのリミットスイッチ３８は第２アーム３２の先端に取
り付けられている。

【００３５】そして、第１アーム３０・第２アーム３２
が回転してリミットスイッチ３７・リミットスイッチ３
８に触れると、ロボットの動作を停止させる信号が発信
され、第１アーム３０・第２アーム３２の回転が止ま
る。

【００３６】本実施例において第１アーム３０は、図３
（ａ）に示すように、−ｘ方向を中心に±１５０°の範
囲で旋回することができる。同様に、第２アーム３２
は、第１アームの真下若しくは真上を中心に±１７０°
の範囲で旋回することができる。

【００３７】このとき、ロボットの先端の可動領域は図
３（ｂ）に示す様な円の一部、即ち不可動角度の存在す
る方向に相当する部分が欠けた形状となる。

【００３８】本実施例の複腕組立装置は、第１アーム３
０の可動角度の中心が、一直線上、外側を向くように、
２台の内回り型ロボットを配している。

【００３９】従って、第１のロボット２１の先端の可動
領域３９及び第２のロボット２２の先端の可動領域４０
は、図４に示す形状となる。なお、４１は２台のロボッ
ト２１，２２が共に作業することができる共通作業領域
である。

【００４０】第１のロボット２１は内回り型のロボット
であるので、点Ａ５から点Ａ６へロボットの先端を移動
させる際、第２アームの先端が第１軸付近を通過する様
に制御できる。その通過経路は、例えば経路４２で示す
ことができる。

【００４１】同様に、第２のロボット２２の先端を点Ａ
７から点Ａ８へ移動させる際には、経路４３を通過させ
ることができる。

【００４２】図５は、本実施例の複腕組立装置の構成図
である。制御装置は、コンベア２８、部品供給装置２５
・２６、ハンド部３６を制御するシーケンサ５１と、第
１のロボット２１及び第２のロボット２２を制御する第
１のロボット制御装置５２及び第２のロボット制御装置
５３とから構成される。

【００４３】各ロボット制御装置５２，５３は各々、Ｃ
ＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉ
ｔ＝中央処理装置）５４と、動作プログラムやロボット
のアームの現在位置等を記憶するメモリ５５と、入出力
回路５６を有している。

【００４４】また、図５に示すように、第１のロボット
２１の第１軸〜第４軸を駆動するモータ５７（１１）〜
５７（１４）には、その回転量を検出するためのエンコ
ーダ５８（１１）〜５８（１４）が取り付けられてい
る。同様に、第２のロボット２２の第１軸〜第４軸を駆
動するモータ５７（２１）〜５７（２４）には、エンコ
ーダ５８（２１）〜５８（２４）が取り付けられてい
る。

【００４５】従って、所定の状態を基準とした各軸の現
在の回転位置（以下、現在位置という）は、エンコーダ
５８（１１）〜５８（２４）の出力信号をカウントする
ことにより検知することができる。

【００４６】ＣＰＵ５４は、メモリ５５に予め格納され
たプログラムに従い、各ロボットの各軸の目標回転位置
と現在位置の差を検出してサーボ動作を行う。これによ
り、各ロボットのアームは所定位置を動作することがで
きる。

【００４７】なお、動作中、入出力回路５６を介して、
各軸に対して設けられたリミットスイッチ５９（１１）
〜５９（２４）からの入力がオンであることが検出され
ると、その軸の動作が停止する。即ち、各軸の動作範囲
は、リミットスイッチにより制限されている。

【００４８】以下、図４を参照しながら、本実施例の複
腕組立装置の動作を述べる。まず、第１のロボット２１
の先端が、第１の部品供給装置２５内の点Ａ５の上に移
動する。そして下降動作を行い、点Ａ５に存在する部品
をチャックを閉じることにより把持する。

【００４９】続いて、部品を把持したまま上昇した後、
共通作業領域４１内に配置されたパレット２７内の点Ａ
６の上に、例えば経路４２を通過して移動する。

【００５０】そして、下降動作を行い、パレット２７上
の被作業物に部品を組み付ける。その後、再び上昇し、
次の作業指令に従い動作する。

【００５１】第２のロボット２２についても同様に、第
２の部品供給装置２６内の点Ａ７からパレット２７内の
点Ａ８へ、例えば経路４３を通り移動する。

【００５２】即ち、第１のロボット２１及び第２のロボ
ット２２は、共通作業領域４１の中心から離れて先端を
移動させることができるので、相手方のロボットの動作
の完了を待つことなく動作しても、干渉する可能性は少
ない。

【００５３】また、図８（ｂ）に示す、外回り型ロボッ
ト２台を互いの第２アームが外向する形に配した場合と
同様に、各ロボットの第１軸を接近させることができる
ので、共通作業領域４１を広くとることができる。

【００５４】一方、各ロボットの複腕組立装置外側の占
有面積については、これを第１軸を中心とした半径が第
１アームの長さにほぼ等しい円の面積程度に抑えること
ができ、装置の占有面積を小さくすることができる。従
って、本実施例の複腕組立装置を複数台並べて使用する
場合、各装置間の間隔を小さくすることができる。

【００５５】また、ロボットの回転半径が小さいため、
ロボット動作時に発生する振動を軽減することができ
る。

【００５６】なお、本実施例においては、ロボットを支
持板２４から下向きに取り付けることにより、第２アー
ム３２及びハンド部３６が第１アーム３０及び支持体２
９に干渉することなく、且つ第２アーム３２が第１アー
ム３０の真下を通過する構成を採用している。しかし、
図６に示す従来例と同様にロボットを架台２３上で上向
きに取り付ける場合においても、第２アーム３２の長さ
を第１アーム３０の長さよりも短くすれば、第２アーム
３２が第１アーム３０の真下を通過することを妨げな
い。

【００５７】さらに、ロボットを架台２３上で上向きに
取り付ける場合に、第１アーム３０の上側に第２アーム
３２を配し、第２アーム３２が第１アーム３０の真上を
通過する構成としても、本実施例と同様の効果が得られ
ることは言うまでもない。

【００５８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の複腕組立装置によれば、複数台のロボットが非同期に
動作を行っても、互いに干渉する可能性が小さくなる。
従って、他のロボットの動作中に待機を余儀なくされる
場合が少ないので、作業タクトを減少させることがで
き、面積生産性を向上させることができる。

【００５９】また、共通作業領域を広くとることができ
るので、比較的大きな被作業物を取り扱うことができ
る。

【００６０】さらに、複腕組立装置に隣接する領域に大
きなデッドスペースをとる必要がない。従って、複腕組
立装置の占有面積を小さくできるので、面積生産性が向
上するという効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である複腕組立装置の外観斜
視図

【図２】同複腕組立装置内のロボットの側面図

【図３】（ａ）同複腕組立装置内の１台のロボットの可
動角度を示す図（ｂ）同複腕組立装置で採用するロボットの可動領域を
示す図

【図４】同複腕組立装置内の２台のロボットの可動領域
を示す図

【図５】同複腕組立装置の制御装置の構成図

【図６】従来の複腕組立装置の外観斜視図

【図７】（ａ）同複腕組立装置で採用するロボットの可
動角度を示す図（ｂ）同複腕組立装置で採用するロボットの可動領域を
示す図

【図８】（ａ）同複腕組立装置において２台のロボット
を第２アームが内向する形に配した場合のロボットの可
動領域を示す図（ｂ）同複腕組立装置において２台のロボットを第２ア
ームが外向する形に配した場合のロボットの可動領域を
示す図

【符号の説明】

２１第１のロボット２２第２のロボット２３架台２４支持板２５第１の部品供給装置２６第２の部品供給装置２７パレット２８コンベア２９支持体３０第１アーム３２第２アーム３７，３８リミットスイッチ５７（１１）〜５７（１４），５７（２１）〜５７（２
４）モータ５８（１１）〜５８（１４），５８（２１）〜５８（２
４）エンコーダ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者舟橋隆憲大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】架台上若しくはその付近に配された部品
供給装置と、前記架台上若しくはその付近に配され被作
業物を搬送する搬送手段と、前記部品供給手段により供
給される部品を前記被作業物に組み付ける、互いに対向
して配された一対のロボットとを備えた複腕組立装置に
おいて、前記ロボットは、それぞれ、前記架台若しくは
架台上に設けられた支持板に固定支持された支持体と、
一端を前記支持体に回転可能に保持された第１のアーム
と、一端を前記第１のアームの他端に回転可能に保持さ
れた第２のアームと、前記第２のアームの他端に回転可
能且つ前後動可能に設けられ部品を保持するハンドとで
構成され、且つ、前記各ロボットの第１のアームを、そ
の可動領域が他方のロボットに対し外側になるように配
すると共に、前記第１のアームに対し、前記第２のアー
ムを、その可動領域内に前記第１のアームが含まれる配
置で取り付けたことを特徴とする複腕組立装置。