JPWO2015075778A1 - ロボットシステム - Google Patents

Abstract

ハンドをそれぞれ有する複数のロボットと、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ようにロボットシステムを構成する。ワークに含まれる回転部材の回転位置を検出する検出部と、回転部材を回転させる回転部とをさらに備えるようにロボットシステムを構成する。制御装置は、ワークの姿勢を変化させる動作の後、ワークを回転部へ載置させる動作をロボットに対して指示し、検出部による検出結果に基づいて回転部材を所定の回転位置へ回転させることを回転部に対して指示するようにロボットシステムを構成する。

Description

開示の実施形態は、ロボットシステムに関する。

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。

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）。

特開２０１３−０３１８９２号公報

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。

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。

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。

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、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の姿勢を変化させる動作を前記ロボットに対して指示する。

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。

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２は、ロボットシステムの配置を示す平面模式図である。 図３は、ワークの上面斜視図である。 図４Ａは、ロボットの構成を示す斜視図である。 図４Ｂは、ハンドの構成を示す斜視図である。 図５は、ロボットシステムのブロック図である。 図６Ａ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）である。 図６Ｂ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２）である。 図６Ｃ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３）である。 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４）である。 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。 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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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）。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

Claims (6)

1. ハンドをそれぞれ有する複数のロボットと、
   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の姿勢を変化させる動作を前記ロボットに対して指示する制御装置と
   を備えることを特徴とするロボットシステム。
2. 前記ワークは、
   前記ワークの姿勢を変化させると落下する部材である落下部材を含み、
   前記制御装置は、
   前記落下部材と、前記ワークに含まれるその他の部材とを挟む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ロボットに対して指示すること
   を特徴とする請求項１に記載のロボットシステム。
3. 前記ワークに含まれる回転部材の回転位置を検出する検出部と、
   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、
   前記ワークの姿勢を変化させる動作の後、当該ワークを前記回転部へ載置させる動作を少なくとも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。
4. 前記制御装置は、
   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、前記ワークの姿勢を変化させる動作として前記ワークの姿勢を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。
5. 前記ワークは、
   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。
6. 前記第２の回転軸は、
   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。

Images