KR101603912B1 - 로봇 셀 장치 및 생산시스템 - Google Patents

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KR101603912B1 KR1020127032570A KR20127032570A KR101603912B1 KR 101603912 B1 KR101603912 B1 KR 101603912B1 KR 1020127032570 A KR1020127032570 A KR 1020127032570A KR 20127032570 A KR20127032570 A KR 20127032570A KR 101603912 B1 KR101603912 B1 KR 101603912B1
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마사이치 사토
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캐논 가부시끼가이샤
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Abstract

한 쌍의 로봇 암(2, 3)의 협조 동작 가능영역(D)을 넓게 할 수 있고, 작업성이 우수한 로봇 셀 장치(100)를 제공한다. 본 발명은, 가공물이 놓이는, 평면에서 보아 사각형상의 평면(8)을 갖는 설치대(1)를 구비한다. 로봇 암의 기단부는, 설치대의 평면의 4개의 모퉁이 중 대각선 위치의 2개의 모퉁이에 각각 고정된다. 설치대의 평면 위의 공간에는, 한 쌍의 로봇 암이 협조 동작 가능한 협조 동작 가능영역이 형성된다.

Description

로봇 셀 장치 및 생산시스템{ROBOT CELL APPARATUS AND PRODUCTION SYSTEM}
본 발명은, 한 쌍의 로봇 암(arm)으로 협조해서 조립 작업 등을 행하는 로봇 셀(cell) 장치 및 복수의 로봇 셀 장치를 구비한 생산시스템에 관한 것이다.
지금까지, 로봇 암을 사용해서 조립 작업을 행하는 조립장치가 많이 사용되고 있다. 최근, 손으로 하는 조립 작업 대신에 로봇 암을 사용하여 조립 작업을 실현하는 조립장치가 요구되고 있다. 손으로 하는 조립 작업에 있어서는, 콘베이어를 제거하고 사람이 직접 가공물을 반송하는 사람 셀 생산시스템이 도입되어 있다. 한편, 이 사람 셀 생산시스템을 로봇 셀 생산시스템으로 대체하기 위한 것이 요구되고 있다. 사람 셀 생산시스템을 로봇 셀 생산시스템으로 대체하기 위해서는, 사람 셀 생산시스템에 비교해서 장치 크기를 크게 하지 않고, 복수대의 로봇 암을 사용하여 그 동작 범위를 넓히고, 동작 거리를 길게 해, 어떠한 방향에서도 동작하는 것을 가능하게 하는 것이 요구되고 있다. 이와 관련하여, 2대의 로봇 암과 조립 작업대를 구비하고, 조립 작업을 행할 수 있는 조립장치가 알려져 있다(특허문헌1 참조).
특허문헌1: 일본국 공개특허공보 특개평09-57550호 종래의 조립장치는 콘베이어를 구비하고 있지만, 그 조립장치를 로봇 셀 생산시스템의 생산시스템에 적용하는 경우에 콘베이어는 제거된다. 복수의 로봇 셀 장치를 나란히 배치하고, 로봇 암을 사용하여 가공물을 반송하는 생산시스템이 요구되고 있다. 종래의 조립장치에서는, 가공물의 반송 방향으로 한 쌍의 로봇 암을 평행하게 배치하고 있다. 이 때문에, 이 조립장치를 로봇 셀 생산시스템에 적용하도록 로봇 셀 장치를 구성하면, 장치 전체가 대형화된다. 반대로, 셀을 소형화하면, 한 쌍의 로봇 암으로 협조해서 조립 작업을 행하는 영역이 좁아진다. 그 한 쌍의 로봇 암으로 협조해서 조립 작업을 행할 때, 가공물에 대해서 작업을 행하는 방향이 한정된다. 이에 따라, 작업성이 떨어지고, 조립 작업에 시간이 증가되어, 생산성이 저하하게 된다. 종래의 복수의 조립장치를 로봇 셀 생산시스템에 적용해서 나란히 배치할 경우에는, 로봇 셀 장치는 서로의 근방에 배치될 필요가 있어, 로봇 암이 가공물의 반송 방향에 평행하게 나란히 배치된다. 따라서, 인접한 로봇 셀 장치의 로봇 암끼리가 간섭하기 쉬워, 생산성이 저하하게 된다.
본 발명은, 한 쌍의 로봇 암의 협조 동작 가능영역을 넓게 할 수 있고, 작업성이 우수한 로봇 셀 장치를 제공한다. 또한, 본 발명은, 인접한 로봇 셀 장치의 로봇 암끼리가 간섭하는 것을 방지하면서, 장치의 대형화를 막고, 생산성을 확보하는 생산시스템을 제공한다.
본 발명은, 가공물을 파지 가능한 핸드(hand)가 설치된 선단부와, 상기 선단부를 요동시키는 손목부와, 선회 가능한 기단부를 각각 갖는 다관절의 로봇 암을 한 쌍 구비한 로봇 셀 장치로서, 가공물이 놓이는 평면에서 보아 사각형상의 평면을 갖는 설치대로서, 상기 로봇 암의 기단부가 상기 설치대의 평면의 4개의 모퉁이 중 대각선 위치의 2개의 모퉁이에 각각 고정되는, 상기 설치대와, 상기 설치대의 평면 위의 공간에 있어서의, 상기 한 쌍의 로봇 암의 상기 손목부가 함께 동작할 수 있는 협조 동작 가능영역에서, 상기 한 쌍의 로봇 암에 협조하여 조립 동작을 행하게 하는 제어장치를 구비한다.
또한, 본 발명은, 상기 로봇 셀 장치를 복수 구비하고, 상기 각 로봇 셀 장치의 상기 한 쌍의 로봇 암을 연결하는 직선이 서로 평행하도록 상기 복수의 로봇 셀 장치가 가공물의 반송 방향으로 나란히 배치되고, 상기 생산시스템은 상기 로봇 셀 장치의 상기 로봇 암에 의해 가공물을 순차로 반송 가능하도록 구성된다.
본 발명의 로봇 셀 장치에 의하면, 한 쌍의 로봇 암이 설치대의 평면에 대각선으로 배치된다. 이에 따라, 장치의 대형화를 방지하면서, 설치대의 평면 위의 공간에 있어서의 상기 한 쌍의 로봇 암의 협조 동작 가능영역을 넓게 할 수 있다. 상술한 것처럼 배치한 한 쌍의 로봇 암에 의해, 어떠한 방향으로도 조립 작업을 할 수 있어, 작업성이 향상하게 된다.
본 발명의 생산시스템에 의하면, 인접한 로봇 셀 장치의 로봇 암끼리가 간섭할 가능성이 있는 영역을 좁게 할 수 있다. 이에 따라서, 로봇 암끼리 충돌하는 것을 막기 위한 정지시간은, 적게 되어서, 생산성의 저하를 막을 수 있다. 또한, 가공물을 로봇 암이 직접 반송할 수 있어서, 생산시스템의 대형화를 막을 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징들은 첨부도면을 참조하여 이하의 예시적 실시예들의 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 로봇 셀 장치의 사시도다.
도 2는 로봇 암의 가동 범위를 나타내는 설명도다.
도 3a는 비교예로서의 로봇 셀 장치의 로봇 암의 가동 범위를 나타내고, 설치대 위의 한 변의 양단의 모퉁이에 로봇 암을 배치한 경우를 나타내는 설명도다.
도 3b는 비교예로서의 로봇 셀 장치의 로봇 암의 가동 범위를 나타내고, 대향 변의 각 중앙에 로봇 암을 배치한 경우를 나타내는 설명도다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 로봇 셀 장치를 복수 구비한 생산시스템의 사시도다.
도 5는 상기 복수의 로봇 셀 장치 중, 인접한 2대의 로봇 셀 장치의 로봇 암의 가동 범위를 나타내는 설명도다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 실시예들을, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 1은, 본 발명의 실시예에 따른 로봇 셀 장치를 나타내는 사시도다. 도 1에 나타나 있는 바와 같이, 로봇 셀 장치(100)는, 6축 다관절의 로봇 암(2, 3)을 한 쌍 구비하고 있다. 로봇 암(2)은, 기단부(2a)와 선단부(2b)를 가지고 있다. 마찬가지로, 로봇 암(3)은, 기단부(3a)와 선단부(3b)를 가지고 있다. 기단부(2a, 3a)는, 평면에서 보아 360도 선회 가능하게 구성되어 있다. 또한, 상기 선단부(2b, 3b)에는, 가공물을 파지 가능한 핸드(4, 5)가 설치된다. 핸드(4, 5)는 역각(force) 센서를 각각 구비한 범용의 핸드다. 로봇 암2의 선단부2b에는 소형의 카메라6이 부착되고, 또한, 로봇 암3의 선단부3b에는, 소형의 카메라7이 부착되어 있다.
로봇 셀 장치(100)는, 가공물이 놓이는 평면에서 보아 사각형상, 구체적으로는, 평면에서 보아 정방형상의 평면(8)을 갖는 설치대(1)를 구비한다. 설치대(1)의 평면(8)은, 이전 공정으로부터 공급된 가공물을 놓는 장소다. 설치대(1)의 바닥면에는, 캐스터(16)가 설치되어, 이동 가능하게 되어 있다. 설치대(1)는, 설치대(1)를 바닥에 고정하기 위한 고정 금구(1c)가 부착 가능하게 설치된 구조를 갖는다.
설치대(1)의 평면(8)의 4개의 모퉁이8A, 8B, 8C, 8D 중 대각선 위치의 2개의 모퉁이8A, 8B에는, 로봇 암(2, 3)의 기단부(2a, 3a)가 각각 고정되어 있다. 2개의 모퉁이8A, 8B 중, 한쪽의 모퉁이8A에는, 로봇 암2의 기단부2a가 고정되고, 다른 쪽의 모퉁이8B에는, 로봇 암(3)의 기단부(3a)가 고정되어 있다. 각각, 로봇 암(2, 3)의 선단부(2b, 3b)에는, 요동가능한(rockable) 관절부(손목부)가 형성되어 있어, 핸드(4, 5)를 요동시킬 수 있다.
설치대(1)의 평면(8)에 있어서의 로봇 암(2, 3)이 고정된 2개의 모퉁이이외의 2개의 모퉁이8C, 8D 중, 한쪽의 모퉁이8C에는, 조립되는 부품을 공급하기 위한 가공물 공급부인 부품 공급기(9)가 고정되어 있다. 또한, 다른 쪽의 모퉁이8D에는, 나사 돌리기 등을 행하기 위한 공구를 고정하는 공구 스탠드(stand)(10)가 고정되어 있다.
설치대(1)의 평면(8)의 중앙부에는, 가공물의 조립에 사용하기 위한 파지 지그(jig)(11)가 설치된다. 설치대(1)의 위쪽에는, 가공물의 위치를 검출하는 도면에 나타내지 않은 카메라가 배치되어 있다. 로봇 암(2, 3)의 기단부(2a, 3a)의 선회 동작, 손목부를 포함하는 관절부들의 요동 동작, 및 핸드(4, 5)의 파지 동작 및 파지 해제 동작은, 설치대(1)의 내부에 배치된 제어장치(12)에 의해 협조 동작 가능하게 제어된다. 설치대(1)의 평면(8)은, 사람 셀의 작업대의 공간이 되는 500mm정도의 평면에서 보아 정방형이 바람직하다.
도 2는, 로봇 암(2, 3)의 가동 범위를 나타내는 설명도이며, 로봇 셀 장치(100)의 평면도를 나타내는 개략도다. 로봇 암(2)의 기단부(2a)가 360도 선회가능하다. 평면에서 보아, 핸드(4)의 선단이 기단부(2a)로부터 가장 멀어지는 범위Amax와, 핸드(4)의 선단이 기단부(2a)에 가장 가까운 범위Amin로 둘러싸여진 링 모양의 영역A가, 로봇 암(2)의 동작 가능영역이다. 마찬가지로, 평면에서 보아, 핸드(5)의 선단이 기단부(3a)로부터 가장 먼 범위Bmax와, 핸드(5)의 선단이 기단부(3a)에 가장 가까운 범위Bmin으로 둘러싸여진 링 모양의 영역B가, 로봇 암(3)의 동작 가능영역이다. 상기 영역A와 영역B가 서로 겹치는 영역C(도 2에서 사선으로 나타낸 영역)는, 로봇 암2, 3의 어느 쪽의 로봇 암으로도 작업 가능한 영역(공유 동작 가능영역)이다.
이 영역C의 내부에는, 한 쌍의 로봇 암(2, 3)으로 협조 동작 가능한 협조 동작 가능영역(도 2에서, 해칭된 영역, 즉 영역D)이 형성된다. "협조 동작"이란, 한 쌍의 로봇 암(2, 3)으로 협조해서 행하는 동작을 말한다. 예를 들면, 한쪽의 로봇 암2에서 가공물을 파지하고, 다른 쪽의 로봇 암3에서 가공물에 조립되는 부품을 파지하여서, 로봇 암2, 3을 동작시켜서 상기 가공물에 대해 그 부품을 짝을 지어 조립한다. 그 가공물을, 한쪽의 로봇 암3으로 붙잡고, 다른 쪽의 로봇 암2로 나사를 돌려도 된다. 본 실시예에서는, 한 쌍의 로봇 암(2, 3)으로 협조 동작을 행할 때에, 각 로봇 암2, 3의 손목부를 자유롭게 이동할 필요가 있다. 이에 따라서, 손목부가 가동할 정도로, 상기 협조 동작 가능영역D는 공유 동작 가능영역C보다도 좁아져 있다. 이 협조 동작 가능영역D는, 설치대(1)의 평면 위의 공간에 형성되어서, 설치대(1)의 바로 위에서 협조 동작을 가능하게 한다. 구체적으로는, 상기 협조 동작 가능영역D는, 평면에서 보아, 설치대(1)의 평면(8)의 중앙부를 포함하고 있고, 또한, 한 쌍의 로봇 암(2, 3)은 한 쌍의 로봇 암(2, 3)을 연결하는 직선에 대해서 대칭축으로서 선 대칭으로 형성되어 있다. 협조 동작 가능영역D에서는, 평면에서 보아, 설치대(1)의 평면(8)의 중앙부가, 가장 넓고, 또한, 2개의 모퉁이8C, 8D측으로 연기되어 있다. 도 2에서, 참조부호L은, 설치대(1)의 평면(8)의 중앙부에 협조 동작을 행할 수 있는 거리를 나타낸다.
본 실시예의 로봇 셀 장치(100)와, 한 쌍의 로봇 암의 배치가 다른 로봇 셀 장치를 비교한다. 도 3a 및 3b는, 비교예로서의 로봇 셀 장치의 로봇 암의 가동 범위를 각각 나타내는 설명도다. 도 3a에서는, 설치대 위의 한 변의 양단의 모퉁이에 로봇 암을 배치한다. 도 3b에서는, 대향 변의 각 중앙에 로봇 암을 배치한다.
도 3a에 나타낸 로봇 셀 장치에서는, 설치대1x의 중앙부에서의 협조 동작 가능거리Lx는, 본 실시예의 것만큼 길다. 그렇지만, 협조 동작 가능영역Dx는, 한 쌍의 로봇 암2x, 3x를 연결하는 직선에 대하여 선대칭이 아니다. 그리고, 한 쌍의 로봇 암2x, 3x의 사이의 거리가 좁고, 한 쌍의 로봇 암2x, 3x의 사이에서 협조 동작을 행할 때보다도 작업공간이 넓은 설치대1x의 중앙부에서 협조 동작을 행하는 것이 바람직하다. 따라서, 한 쌍의 로봇 암2x, 3x에 의한 조립 동작의 방향은 한정되어 있다. 로봇 암2x의 동작 가능영역Ax와 로봇 암3x의 동작 가능영역Bx가 서로 겹치는 공유 동작 가능영역Cx는, 로봇 암2x, 3x를 배치한 변에 대향하는 변의 양단에 모퉁이를 포함하지 않고 있다. 그러므로, 이들 2개의 모퉁이는, 공구, 가공물 등을 놓은 공간으로서 사용될 수 없다.
도 3b에 나타낸 로봇 셀 장치의 협조 동작 가능거리Ly는, 본 실시예의 협조 동작 가능거리L보다도 좁다. 협조 동작 가능영역Dy가 설치대1y의 중앙부에서 좁아지고 있어, 설치대1y의 중앙부에 있어서의 한 쌍의 로봇 암2y, 3y에 의한 협조 동작을 행하는 것이 곤란하다. 따라서, 협조 동작하기 위해서 상기 설치대의 중앙부로부터 떨어진 위치에서 동작할 필요가 있기 때문에, 그 로봇 암2y, 3y의 조립 동작 방향을 변경하여 동작한다. 이에 따라서, 동작 시간은, 조립동작에 따라 협조 동작을 위한 자세를 변경하기 때문에 길어질 수도 있다. 로봇 암2y의 동작 가능영역Ay와 로봇 암3y의 동작 가능영역By가 서로 겹치는 공유 동작 가능영역Cy는, 설치대1y의 4개의 모퉁이를 거의 커버하지 않는다. 이 때문에, 로봇 암2y, 3y를 각각 배치한 변과 직교하는 2변의 중앙부만 사용될 수 있어, 가공물을 반송하고 부품을 공급하는 것이 어렵게 된다.
이것에 대하여, 본 실시예에서는, 도 2에 나타나 있는 바와 같이 로봇 암(2, 3)을 배치하여, 설치대(1)의 4변을 유효하게 사용하는 것이 가능해진다. 공유 동작 가능영역C 및 협조 동작 가능영역D가 넓어지고, 또 협조 동작 가능거리L을 길게 할 수 있다. 공유 동작 가능영역C가 모퉁이8C, 8D를 포함하고 있으므로, 도 1에 나타나 있는 바와 같이, 한쪽의 모퉁이8C를, 부품 공급기(9)가 배치된 가공물 공급 가능영역으로 할 수 있다. 다른 쪽의 모퉁이8D를, 공구 스탠드(10)가 배치된 메인티넌스 가능영역으로 할 수 있다. 양쪽의 로봇 암(2, 3)이, 부품 공급기(9) 및 공구 스탠드(10)에 액세스 할 수 있다. 한 쌍의 로봇 암 2와 3의 사이의 공간, 즉 평면에서 보아, 한 쌍의 로봇 암2와 3을 연결하는 직선의 중앙은 협조 동작에 적합하다. 그 직선의 중앙이 협조 동작 가능영역D의 중심에 해당하고, 또한, 설치대(1)의 중앙부에 해당한다. 이에 따라서, 조립 작업을 어떠한 방향에서도 행할 수 있어서, 능숙한 동작이 이루어진다.
상기한 바와 같이 구성된 로봇 셀 장치(100)에 있어서, 실제의 조립 작업에 관하여 설명한다. 이전 공정으로부터 가공물이 반송되어 설치대(1)의 평면(8)에 놓이면, 가공물의 위치와 조립될 별도의 가공물인 부품의 위치가, 설치대(1)의 위쪽에 배치된 도면에 나타내지 않은 카메라에 의해 검출된다.
제어장치(12)는, 위치가 검출되었을 때 얻어진 데이터에 의거하여 로봇 암(2)의 핸드(4)가 가공물을 파지하도록, 로봇 암(2)의 각 관절부 및 핸드(4)를 제어한다. 한편, 제어장치(12)는, 로봇 암(3)의 핸드(5)가 부품 공급기(9)에 놓인 부품을 파지하도록, 로봇 암(3)의 각 관절부 및 핸드(5)를 제어한다. 그리고, 로봇 암2 및 핸드4와 로봇 암3 및 핸드5가 협조제어 된다. 이때, 핸드4, 5에 각각 제공된 역각 센서와 소형의 카메라6, 7을 사용하면서 협조제어됨으로써, 짝을 짓는 조립 등의 능숙하고 복잡한 작업이 이루어진다.
다음에, 로봇 암2 및 핸드4에 의해, 가공물이 설치대(1)의 중앙부에 설치된 파지 지그(11)에 세트된다. 로봇 암3 및 핸드5에 의해, 공구 스탠드(10)에 설치된 도면에 나타내지 않은 전동 드라이버등의 공구를 사용해서 나사 돌리기 등의 조립 작업이 행해진다. 조립 작업 완료 후는, 핸드(5)에 의해 가공물이 파지되고, 로봇 암(3)의 기단부(3a)가 선회하여서, 다음 공정에서 로봇 셀 장치의 설치대의 평면에 그 가공물이 반송된다.
이상의 설명에 있어서, 협조제어가 필요한 작업에 관하여 설명했다. 그렇지만, 협조제어가 불필요한 경우에는, 가공물을 파지 지구에 세트한 후에 조립 작업을 행해도 된다. 역각 센서와 소형 카메라는 협조 동작이 아닌 조립 작업에서 사용하여도 된다. 공구를 사용한 조립 작업에 나사 돌리기를 예로 들어서 설명했다. 그렇지만, 그리징(greasing)등의 도포 작업의 경우에, 디스펜서등의 공구를 사용하여서, 마찬가지로 조립 작업을 행할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 한 쌍의 로봇 암2, 3의 사이의 중앙부는 협조 동작에 적합한 영역이다. 그렇지만, 한 쌍의 로봇 암2, 3이 설치대(1)의 평면(8)에 대각선으로 배치되어, 그 중앙부에서 긴 거리L을 얻을 수 있다. 따라서, 어떠한 방향에서도 조립 작업을 행할 수 있어, 작업성이 향상하게 된다. 한층 더, 장치의 대형화를 막으면서, 설치대(1)의 평면(8) 위의 공간에 있어서의 한 쌍의 로봇 암2, 3의 협조 동작 가능영역D를 증가시킬 수 있다. 설치대(1)의 4변을 2대의 로봇 암2, 3의 동작영역으로서 사용될 수 있어, 설치대의 각 변을 자유롭게 사용할 수 있고, 로봇 셀 장치의 자유도를 증가시키게 된다.
로봇 셀 장치(100)를 복수 구비한 생산시스템(200)에 관하여 설명한다. 도 4는, 본 발명의 실시예에 따른 로봇 셀 장치(100)를 복수 구비한 생산시스템(200)의 사시도다. 도 4에서는, 생산시스템(200)이 4대의 로봇 셀 장치(100)를 구비하고 있는 경우에 관하여 설명한다. 그렇지만, 그 로봇 셀 장치의 수는 이것에 한정되지 않고, 로봇 셀 장치(100)가 2대 이상으로 설치되면 된다. 로봇 셀 장치(100)는, 설치대(1)에 대각선으로 배치된 한 쌍의 로봇 암2, 3을 연결하는 직선끼리가 서로 평행하게 되도록 가공물의 반송 방향T에 직선 모양으로 나란히 배치되어 있다. 인접한 2대의 로봇 셀 장치100, 100의 설치대1, 1이, 한쪽의 설치대1에 고정된 로봇 암(3)에 의해 다른 쪽의 설치대(1)의 평면(8)에 가공물을 순차로 반송 가능해지도록 서로 인접하게 배치된다.
도 5는, 복수의 로봇 셀 장치 중, 인접한 2대의 로봇 셀 장치의 로봇 암의 가동 범위를 나타내는 설명도다. 이 2대의 로봇 셀 장치(100)로서, 도 5에는, 반송 방향T의 상류에 배치되는 로봇 셀 장치1001과, 반송 방향T의 하류에 배치되는 로봇 셀 장치1002를 보이고 있다.
설치대11의 평면81의 4개의 모퉁이 8A1, 8B1, 8C1, 8D1 중 대각선 위치에 위치된 2개의 모퉁이8A1, 8B1에는, 로봇 암21, 31의 기단부가 각각 선회 가능하게 고정되어 있다. 마찬가지로, 설치대12의 평면82의 4개의 모퉁이8A2, 8B2, 8C2, 8D2 중 대각선 위치에 위치된 2개의 모퉁이8A2, 8B2에는, 로봇 암22, 32의 기단부가 각각 선회 가능하게 고정되어 있다.
로봇 암21, 31, 22, 32는, 360도 선회 가능하므로, 각각의 동작 가능영역A1, B1, A2, B2는, 평면에서 보아 링 모양이 된다. 설치대11에 대각 배치된 한 쌍의 로봇 암21, 31을 연결하는 직선은, 도 5에서, 일점쇄선L1으로 도시되어 있다. 설치대12에 대각 배치된 한 쌍의 로봇 암22, 32를 연결하는 직선은, 도 5에서, 일점쇄선L2로 도시되어 있다. 일점쇄선L1, L2끼리가 서로 평행하게 되도록, 설치대11, 12끼리가 근접하게 배치되어 있다. 이렇게 하여, 각 로봇 암21, 31, 22, 32는, 평면에서 보아 물떼새 모양으로 배치된다. 따라서, 한쪽의 설치대11에 고정되고 다른 쪽의 설치대12에 근접하는 쪽의 로봇 암31과, 다른 쪽의 설치대12에 고정된 한 쌍의 로봇 암22, 32와의 거리는, 대략 설치대의 1변의 길이정도다. 마찬가지로, 다른 쪽의 설치대12에 고정되고, 한쪽의 설치대11에 근접하는 쪽의 로봇 암22와, 한쪽의 설치대11에 고정된 한 쌍의 로봇 암21, 31과의 거리는, 대략 설치대의 1변의 길이정도다. 가공물을 반송 방향T로 반송할 경우, 한쪽의 설치대11에 고정된 로봇 암31의 선단부에 설치한 핸드가 가공물을 파지하고, 로봇 암31의 기단부가 선회함에 의해, 다른 쪽의 설치대12의 평면82에 가공물이 반송된다. 가공물은, 이전 공정에서의 로봇 셀 장치의 로봇 암과 핸드에 의해, 설치대11의 평면81에 반송된다. 조립 작업을 마치면, 로봇 암31과 핸드에 의해 다음 공정에서의 로봇 셀 장치1002의 설치대12의 평면82에 반송된다. 또는, 한쪽의 설치대11의 평면81에 놓인 가공물이 다른 쪽의 설치대12에 고정된 로봇 암22에 설치한 핸드에 의해 파지되고, 로봇 암22의 기단부가 선회함에 의해, 다른 쪽의 설치대12의 평면82에 가공물이 반송된다. 이렇게 하여, 복수의 로봇 셀 장치(100)를 반송 방향으로 나란히 배치함으로써, 로봇 셀 장치(100)의 로봇 암2, 3에 의해 반송 방향T로 가공물을 순차로 반송할 수 있다. 가공물을 반송하는 경우에, 선회하는 로봇 암31 또는 22가 다른 로봇 암으로부터 설치대의 약 1변의 길이정도 이격되어 있다. 이 때문에, 로봇 암끼리가 간섭할 가능성이 있는 영역이 감소되어서, 로봇 암들의 충돌을 용이하게 피한다. 가공물의 반송 방법은, 이것들에 한정되는 것이 아니고, 로봇 암31로부터 로봇 암22에 가공물을 건네주도록 반송해도 된다. 이렇게, 가공물을 로봇 암2, 3에서 직접 반송할 수 있어, 콘베이어등이 불필요하여 장치 전체(생산시스템)의 대형화를 피한다.
도 5에 나타낸 영역E는, 설치대12의 평면82 위의 공간에 있어서, 로봇 셀 장치1001의 로봇 암31의 동작 가능영역B1과, 다음 공정의 로봇 셀 장치1002에서의 로봇 암22의 동작 가능영역A2가 중복하는 영역이다. 즉, 영역E는, 로봇 암31과 로봇 암22가 간섭할 가능성이 있는 영역이다.
영역F는, 설치대12의 평면82 위의 공간에 있어서, 로봇 셀 장치1001의 로봇 암31의 동작 가능영역B1과, 다음 공정의 로봇 셀 장치1002에서의 로봇 암32의 동작 가능영역B2가 중복하는 영역이다. 즉, 영역F는, 로봇 암31과 로봇 암32가 간섭할 가능성이 있는 영역이다.
영역G는, 설치대12의 평면82 위의 공간에 있어서, 로봇 셀 장치1001의 로봇 암31의 동작 가능영역B1과, 다음 공정의 로봇 셀 장치1002에서의 로봇 암22, 32의 공유 동작 가능영역이 중복하는 영역이다. 즉, 영역G는, 로봇 암31과, 한 쌍의 로봇 암22, 32가 간섭할 가능성이 있는 영역이다.
도 5에 나타낸 것처럼, 다음 공정에서 로봇 셀 장치1002에 로봇 암31에 의해 가공물을 반송해서 로봇 암31이 다음 공정의 로봇 셀 장치1002의 설치대12 위의 공간에 들어가는 경우에도, 도 3a 및 3b에 나타낸 배치와 비교해서 그 간섭영역E, F는 좁아진다. 특히, 로봇 암22, 32의 공유 동작 가능영역과 겹치는 영역G가 좁아진다. 이에 따라서, 로봇 셀 장치1001의 로봇 암31이, 인접한 로봇 셀 장치1002의 설치대12 위의 공간에 들어갈 때에, 로봇 암끼리 충돌하는 것을 막기 위해서 로봇 셀 장치1002를 정지시키는 정지시간을 적게 할 수 있다.
도 4에 나타나 있는 바와 같이, 각 로봇 셀 장치(100)의 설치대(1)의 평면(8)의 한 쌍의 로봇 암2, 3이 고정된 2개의 모퉁이이외의 2개의 모퉁이 중 어느 한쪽의 모퉁이는, 부품 공급기(9)가 고정되는 가공물 공급 가능영역이다. 이 가공물 공급 가능영역에는, 가공물이 공급된다. 다른 쪽의 모퉁이는, 공구가 배치된 공구 스탠드(10)가 고정되는 메인티넌스 가능 영역이다. 공구 스탠드(10)에는 공구가 놓이므로, 이 메인티넌스 가능영역에는 공구가 배치된다. 공구는 보통 메인티넌스가 필요하다.
구체적으로는, 도 5에 있어서, 한 쌍의 로봇 암21, 31이 고정된 2개의 모퉁이8A1, 8B1이외의 2개의 모퉁이8C1, 8D1의 한쪽의 모퉁이8C1이 각각 가공물 공급 가능영역이며, 다른 쪽의 모퉁이8D1이 메인티넌스 가능영역이다. 마찬가지로, 한 쌍의 로봇 암22, 32가 각각 고정된 2개의 모퉁이8A2, 8B2이외의 2개의 모퉁이8C2, 8D2중 한쪽의 모퉁이8C2가 가공물 공급 가능영역이며, 다른 쪽의 모퉁이8D2가 메인티넌스 가능영역이다.
도 4에 나타나 있는 바와 같이, 설치대(1)의 가공물 공급 가능영역들이 일방향으로 정렬되고, 또 설치대(1)의 메인티넌스 가능영역들이 일방향으로 정렬되도록, 복수의 로봇 셀 장치(100)가 일방향으로 정렬되어 있다. 부품 공급기(9)는 로봇 암2가 배치되어 있는 측에 일방향으로 정렬되고, 공구 스탠드(10)는 로봇 암(3)이 배치되어 있는 측에 일방향으로 정렬되어 있다. 이에 따라 각 부품 공급기(9)에 부품을 용이하게 공급하는 것이 가능해지고, 또한, 각 메인티넌스 가능영역에 배치된 공구를 유지 보수할 때는, 일방향으로부터의 작업을 가능하게 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 복수의 로봇 셀 장치(100)를 정렬하고, 각 로봇 셀 장치(100)의 2대의 로봇 암2와 3을 연결하는 선을 서로 평행하게 설정함으로써, 인접한 로봇 셀 장치(100)의 로봇 암끼리 겹치는 동작영역을 좁힌다. 이에 따라서, 로봇 암끼리 간섭하지 않도록 하기 위해 장치를 정지시키는 시간을 적게 할 수 있고, 생산성의 저하를 막을 수 있다. 아울러, 가공물을 로봇 암으로 직접 반송할 수 있어서, 장치전체의 대형화를 막는 것이 가능하다. 한층 더, 가공물 공급 가능영역과 메인티넌스 가능영역을 정렬함으로써, 부품을 용이하게 공급할 수 있다. 게다가, 유지 보수 중에 일방향으로부터의 동작만을 필요로 함으로써, 생산성을 향상시킨다.
상기 실시예들에 의거하여 본 발명을 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 상기 실시예들에서는, 로봇 셀 장치를 직선 모양으로 복수대 배치하는 경우를 예로 들었다. 하지만, 로봇 셀 장치를 지그재그 방식으로 배치하는 경우에도, 로봇 셀 장치의 로봇 암을 연결하는 선이 서로 평행하면, 동일한 효과를 얻을 수 있다. 상기 설치대에 대해 로봇 아암 부착위치의 정확도와 로봇 셀 장치의 고정된 위치의 정확도에 따라 약간의 편차가 생길 수도 있다는 것은 당연하다. 따라서, 상술한 "유사성"의 절대 정확도는 유저에 의해 임의로 결정될 수 있다.
본 발명은 정밀한 조립작업등에 사용하기 위한 로봇 셀 장치에 적절하게 적용 가능하다.
본 발명을 예시적 실시예들을 참조하여 기재하였지만, 본 발명은 상기 개시된 예시적 실시예들에 한정되지 않는다는 것을 알 것이다. 아래의 청구항의 범위는, 모든 변형, 동등한 구조 및 기능을 포함하도록 아주 넓게 해석해야 한다.
본 출원은, 여기서 전체적으로 참고로 포함된, 2010년 5월 19일에 제출된 일본국 특허출원번호 2010-115326의 이점을 청구한다.
1 설치대
2, 3 로봇 암
2a, 3a 기단부
2b, 3b 선단부
4, 5 핸드
8 평면
100 로봇 셀 장치
200 생산시스템
D 협조 동작 가능영역

Claims (3)

  1. 가공물을 파지 가능한 핸드(hand)가 설치된 선단부와, 상기 핸드를 요동시키는 손목부와, 선회 가능한 기단부를 각각 갖는 다관절의 로봇 암을 한 쌍 구비한 로봇 셀 장치로서,
    가공물이 놓이는 평면에서 보아 사각형상의 평면을 갖는 설치대로서, 상기 로봇 암의 기단부가 상기 설치대의 평면의 4개의 모퉁이 중 대각선 위치의 2개의 모퉁이에 각각 고정되는, 상기 설치대와,
    상기 설치대의 평면 위의 공간에 있어서의, 상기 한 쌍의 로봇 암의 상기 손목부가 함께 동작할 수 있는 협조 동작 가능영역에서, 상기 한 쌍의 로봇 암에 협조하여 조립 동작을 행하게 하는 제어장치를 구비하는, 로봇 셀 장치.
  2. 청구항 1에 따른 로봇 셀 장치를 복수 구비한 생산시스템으로서,
    상기 복수의 로봇 셀 장치는, 상기 로봇 셀 장치의 상기 한 쌍의 로봇 암을 연결하는 직선 끼리 서로 평행하도록 가공물의 반송 방향으로 나란히 배치되고, 상기 로봇 셀 장치의 상기 로봇 암에 의해 가공물을 순차로 반송 가능하도록 구성된, 생산시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 로봇 셀 장치의 상기 설치대의 평면의 상기 한 쌍의 로봇 암이 고정된 2개의 모퉁이 이외의 2개의 모퉁이 중 한쪽의 모퉁이를 가공물이 공급되는 가공물 공급 가능영역으로서 설정하고, 다른 쪽의 모퉁이를 공구가 배치되는 메인티넌스 가능영역으로서 설정하고,
    상기 설치대의 상기 가공물 공급 가능 영역이 정렬되고, 또 상기 설치대의 상기 메인티넌스 가능영역이 정렬되도록, 상기 복수의 로봇 셀 장치가 나란히 배치된, 생산시스템.
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