WO1995028667A1 - Robot industriel et methode d'execution de taches a l'aide de ce robot - Google Patents

Description

明 細 書

産業用 ロボッ 卜装置及び該装置を用いての作業実行方

：法

術

本発明は、 各種機械部品の自動組立などの諸作業に利 用される 2台の走行ロ ボッ ト を含む産業用ロボッ ト装置 及び該装置を用いての作業実行方法に関 し、 特に、 2台 の走行ロ ボッ ト を走行軌道上にそれぞれ走行可能に搭載 し、 これ ら ロ ボッ ト に対 して協調動作と独立動作と を選 択的に行わせるよ う に した産業用 ロボッ ト装置と、 この 産業用 ロ ボッ ト装置を用いての作業実行方法に関する。

背 技

ロボッ ト を用 いて物品の把持 · 搬送を含む組立作業を 実行する場合には、 ハ ン ド を装着 した 2本のロボッ ト ァ ーム に協調動作を行なわせる双腕ロボッ ト方式が採用さ れる こ とが多い。 双腕ロボッ ト方式は、 2 台のロ ボッ ト を共通の制御手段で制御する こ と によって実現される。 このよ う な制御手段と しては、 2台のロ ボッ ト を一括制 御する ロ ボヅ ト コ ン ト ローラ ある いは各ロ ボヅ 卜 に接続 された 2台のロボヅ トコ ン ト ローラ を通信回線で接続し たものが利用出来る。 例えば、 このよう な双腕ロボッ ト 方式の一例が、 本件出願の優先日前に日本国に特願平 5 一 1 9 1 6 4 9号と して出願され、 その優先日後に特開 平 7— 2 0 9 1 5号公報と して公開されて いる。

と ころで、 一般に、 機械部品の組立作業には複数種の 部品が関係 し、 また、 ロボ ッ トが遂行 しなければな らな い作業の種類の多様であ り、 双腕協調を要する作業と独 立動作が適 して いる作業とが混在 している。 例えば、 部 品供給領域に供給された小型軽量の部品を組立テーブル 位置まで運ぶだけの作業であれば単腕ロボッ 卜で十分で あるが、 組立時に各ロ ボッ ト アーム に別個の部品を把持 して組み付け工程を実行する場合などには、 双腕協調が 要求される可能性が高い。

また、 これ ら多様に作業の中には 2台のロボヅ 卜が接 近乃至密着 して いなければ実行困難な作業とそ うでない 作業とが含ま れて いる。 即ち、 ロ ボッ ト装置を双腕ロ ボ ヅ ト状態で動作させる作業では、 両口ボッ トのロボッ ト の運動領域の重な り部分 （双腕ロボッ トの作業領域） を 大き く と る為に両口 ボッ ト は接近乃至密着して いる必要 があるが、 各ロボッ ト を単腕で動作させる作業において は、 む しろ両口 ボッ ト はある程度離れて いた方が、 各口 ボッ ト個々の作業領域を広 く と る上で好都合である。 従って、 2台のロ ボッ ト で構成される双腕ロ ボヅ ト を 含むロ ボッ ト装置は、 上記 したよ うなような状況に適切 に対処 し得る能力を備えて いるこ とが望まれる。 双腕 ロ ボッ ト に関する技術は、 下記 （ 1 ) 〜 （ 5 ) に列記 し たよ う に、 こ れまでに も多 く 提案されてはいるが、 上記 したよ う な対応能力を備えたロボッ ト装置は未だ提案さ れて いな い。

( 1 ) 実開平 0 4 - 2 5 7 7号、 実関平 0 4 - 2 5 7 8号、 特開平 0 1 - 3 1 0 8 7 4号、 特開平 0 1 — 3 1 0 8 7 5号、 特開平 0 5 - 9 2 3 7 9号、 特開平 0 5 — 3 0 1 1 8 0号の各公報には、 マス夕ス レーブ方式の双 腕アームの制御に関する技術が開示されているが、 機械 的構成に関する言及は無く、 組立作業に双腕アームを利 用する こ と に関する具体的な記載もなされていない。

( 2 ) 特開平 0 5 - 2 6 2 4 0 6号公報には、 双腕口 ボヅ ト に対する教示に関する技術が示されているが、 や は り、 機械的構成に関する言及が無 く、 組立作業に双腕 アームを利用する こ と に関する具体的な記載もなされて いない。

( 3 ) 実開平 0 5 - 2 0 8 8 2号、 特開平 0 2 - 2 7 1 4 0 2号、 特開平 0 5 — 2 3 3 0 5 6号の各公報には、 双腕ロボッ ト の機械的構成に関する記述があ り、 2台の ロボヅ 卜 で双腕ロボヅ ト を構成する こ とが示されている が、 両口 ボッ ト のベースが連結された状態で使用される ものであ り、 2台のロ ボッ 卜 の相対的な位置を変更して 多様な作業に対応する技術は開示されて いない。

( 4 ) 特開平 0 1 — 2 9 5 7 7 3号公報には、 2台の ロ ボッ ト を 1 つの回転台上に連結 し、 更にこの回転台を ガイ ド レール上で走行させる システムが開示されて いる が、 このシステムは、 2台のロボ ッ ト を個別にガイ ド レ —ル上で移動させる形態で使用するものではない。

( 5 ) 実公平 5 - 4 6 8 6 5号公報には、 2台のロ ボ ヅ ト を 1 つの回転台上に連結 し、 2台のロボッ ト を同時 に回転移動させるこ とが記載されて いるが、 2台のロ ボ ッ ト を独立に移動させる形態で使用する こ と に関する具 体的な記載は無い。

上に説明 したよう に、 従来の技術においては、 2台の ロボヅ ト を双腕ロボッ 卜状態と 2機の独立 した単腕ロ ボ ッ ト と して使い分ける こ と は行なわれてお らず、 また、 双腕アームを用 いて組立作業等を実行する際に 2台の口 ボ ッ ト 間の相対的な位置関係は連結されたま までであ り、 自 由な選択が許されて いない。 このよう な制約によ り、 従来技術では次のよ う な問題点が生 じている。

( 1 ) 組立作業等において、 2台のロボッ ト の協調動 作、 即ち双腕による協調制御によって、 複雑な作業を含 む工程を実行する場合、 ある いは、 部品を所定位置に連 結する治具等の使用を出来るだけ少な く したシ ス テムで 作業を遂行 しょ う と した場合には、 組み付け対象 となる 部品はすべて双腕アームが届 く 範囲に供給 しなければな らない。

これでは、 供給された部品によって双腕アームの動作 範囲が制限を受けた り、 部品を立体的に配置する形で供 給する為の大がかり なコ ンベアシステムを必要とする事 態を招 く こ と にな り、 不利である。

また、 多く の部品を周辺か ら供給する必要がある場合 には、 部品の流れが複雑になる。 更に、 双腕ロ ボッ ト の 利点を生か して、 両口 ボッ ト に共通の作業領域を多く し よ う とする と、 個々の ロボッ トの作業領域は狭 く なつて しま う。 逆に、 部品供給を容易にする為に、 個々の作業 領域を広 く し ょ う と する と、 共通の作業領域が狭 く なつ て しま う。

( 2 ) 上記公知文献の一部に示されているよ う に、 双 腕口ポ ゾ ト を構成する 2台のロボッ ト を旋回する基台上 に搭載してロ ボヅ 卜 の向き を変え得るシステムを採用す る こ とで動作領域の拡張を図 り、 供給部品の分散配置を ある程度実現する こ とが可能になるが、 このよ う なシス テムにおいては、 部品供給の流れが求心的にな らざるを 得ず、 供給ラ イ ンを含めた配置の自由度が乏し く なる。 また、 2本の腕が常に同 じ方向に しか向かず、 部品搬送 の効率が悪い。

( 3 ) 双腕ロ ボッ ト を走行軌道上に搭載して走行させ る シス テムを採用すれば部品の分散配置が可能になるが、 2本の腕を走行軌道上で個別に指定された位置に移動さ せる こ とが出来ないので、 作業効率に限界がある。

以上のよう な問題点 （ 1 ) 〜 （ 3 ) の他にハン ド交換 に関連 した次の問題点 （ 4 ) がある。

( 4 ) 双腕ロ ボッ ト を利用 して組立作業等を実行する 場合には、 ロ ボ ッ ト に装着するハン ドを必要に応 じて交 換 しながら各工程の作業を進める こ と によって、 多く の 工程をその双腕ロボッ 卜 に集約 して割 り 当てる こ とが可 能とな り、 作業効率が改善される。 しか し、 2台のロ ボ ッ トの双腕に使用するハン ド を各ロ ボッ 卜の動作領域内 に配置する と、 そのハ ン ドの為に動作領域が制限を受け て狭め られる。

また、 ハン ド交換用 に、 工作機械におけるタ レ ヅ ト の 様なイ ンデッ クス （位置割 り 出 し） 機構を備えたテープ ルにハ ン ド を装備 して交換用 に供給する こ と も考え られ るが、 イ ンデッ クス動作の制御と ロ ボッ トの動作の制御 が独立 して行なわれる こ と にな り、 作業効率が良 く ない。

発 明 の 開 示

本発明の目的は、 これら従来技術の有する問題点を解 決する こ とが出来る、 2台の走行ロボッ ト含む産業用 口 ボッ ト装置を提供し、 ま た、 その産業用口ボッ ト装置を 使用 して組立などの諸作業を実行する方法を提供する こ と に あ 。

上記目的を達成するため、 本発明の産業用ロボッ ト装 置は、 走行軌道と、 それぞれロボッ ト を登載したまたは ロ ボッ ト と一体構成の、 上記走行軌道上を走行する一対 の走行台と、 上記ロ ボッ ト をそれぞれ独立に動作させ た り、 ま たこれ ら 2 台のロ ボッ ト を互いに協調させて動 作させた り する こ とが可能である ロボッ ト制御装置と、 上記一対の走行台の走行軌道上の走行及び所定位置での 停止をそれぞれ独立 して制御する走行制御装置と、 上記 走行軌道の一側方で、 上記 2台の走行台を最接近させた と きのその両走行台上の各々のロ ボヅ 卜のアーム先端が 届 く 範囲に設置された共通作業台とからなる。 さ ら に、 上記走行軌道の共通作業台の設置された側と反対の側で、 上記 2台の走行台が上記最接近位置から互いにある距離 遠ざかった と きのその両走行台上の各々のロボヅ トのァ —ム先端が届 く 範囲には、 各ロボッ ト アーム に渡すべき 部品を載置ま たは供給するための部品供給台がそれぞれ 設置されている。

好ま し く は、 上記部品供給台はそれぞれ上記走行軌道 の走行方向に対 して ほぼ直角の方向に延びた部品供給コ ンベアか らなる。

ま た、 好ま し く は、 上記走行軌道は、 上記 2台の走行 台に対 して共通の 1 本の軌道からなるか、 または、 上記 2台の走行台の各々 に対応 した互い に平行な 2本の軌道 からなる。

また、 好ま し く は、 上記部品供給台間で、 上記軌道を 挟んで上記共通作業台と対向する位置には、 ロボッ ト の ハン ド交換のための複数のハン ド を保持 したま たは載置 したハン ド置き台を設置 している。

さ ら に、 好ま し く は、 上記ハ ン ド置き台は回転式のも のであって、 その回転は制御装置によ り 少な く と も一方 のロボッ トの動作と関連させている。

さ ら に好ま し く は、 上記 2台の走行台を最接近させた と き両走行台を互い に連結する連結具を備えるか、 また は両走行台をそれぞれ走行軌道ま たは走行軌道を敷設 し て いる床面に対 して固定 し得る連結具を備えている。 本発明の産業用ロ ボッ ト の作業実行方法は、 それぞれ ロ ボッ ト を搭載 した一対の走行台を走行軌道上で互いに 遠ざけた状態に置いて、 その各位置のロボヅ 卜のハ ン ド に対して、 ロボッ ト制御装置の制御に基づきそれぞれ独 立 して組立ま たは加工用部品を把持させる段階、 上記一 対の走行台を走行軌道上で互い接近する方向に移動させ る段階、 上記一対の走行台が最接近する と、 それぞれの ロボッ ト の制御をそれまでの双腕協調解除の独立動作の 状態か ら双腕協調状態に切 り換え、 この位置の一対の走 行台上の各ロボッ ト に対して、 ロボッ ト制御装置の制御 に基づき双腕協調状態のも とで、 共通のテーブル上で組 立または加工作業を実行させる段階、 上記作業が終了す る と、 それぞれのロ ボッ ト の制御をそれまでの双腕協調 の状態か ら双腕強調解除の独立動作の状態に切換える段 階の各段階からなる。

好ま し く は、 上記ロ ボッ 卜が上記共通のテーブル上で 組立ま たは加工作業を実行する前に、 ハ ン ド置き台を 口 ボッ ト の動作に関連させて駆動制御 して、 ロボヅ トのハ ン ド にそのハン ド置き台に載置または保持されて いたハ ン ドの内の特定の一つを把持させる段階を含む。

また、 好ま し く は、 上記一対の走行台が最接近 した と き、 それ ら走行台を走行軌道上で互いに連結するか、 ま たは、 それら走行台をそれぞれ走行軌道ま

たは走行軌道を敷設 して いる床面に対して固定する段階 を含む。

本発明は上記構成を有する こ と によって、 2台のロボ ッ トはそれぞれ独立動作ロ ボ ッ ト と して独自の搬送作業 等を効率的に行なわせる こ とが出来る と同時に、 2台の ロ ボッ トの接近状態を維持 しながら協調双腕動作によつ て、 複雑な組立作業等を行なわせる こ とが出来る。

図 面 の 簡 単 な 説 明

図 1 は、 本発明に従った産業用ロボッ ト装置の全体構 成を要部ブロ ッ ク図で示したものである。

図 2 Aは、 本発明に従った産業用ロボッ ト装置の一実 施例の全体構成を要部外観図で示 したもので、 該装置を 構成する 2台の走行ロ ボッ ト は密着 して双腕協調動作を している状態を示して いる。

図 2 B は、 図 2 A に示 した実施例において。 2台の走 行ロボッ ト は互いに離隔 し対置で各自独立動作を して い る状態を示した、 要部外観図である。

図 3 は、 図 2 Aに対応 した斜視図であ り、 2台の走行 ロ ボッ 卜が互いに近接 した う えで双腕協調動作を して い る状況を概念的に表わ して いる。

図 4 は、 2台の走行ロ ボ ッ トが図 2 A と図 2 Bの状態 の中間にある状況を概念的に表した した斜視図である。

図 5 は、 図 2 B に対応 した斜視図で、 2台の走行ロボ ヅ トが互いに離隔 した う えで各自独立動作を行なう愈勢 にある状況を概念的に表わ している。

図 6 は、 2台の走行ロボ ッ トの走行台部分を連結する 連結装置の一実施例を表わ した模式図であ り、 連結装置 部分の拡大図が併記されて いる。

図 7 は、 2台の走行ロボッ ト の走行台部分をロ ボッ ト 走行軌道の基部に固定する結合装置の一実施例を表わ し た模式図であ り、 結合装置部分の拡大図が併記されて い る。

図 8 は、 走行ロ ボ ヅ ト カ 現在装着してハン ド Hを、 回転式ハン ド置き台のハン ドマガジン内に準備されたハ ン ド H， に交換する場合を例に と って、 ロボッ ト と回転 式置き台の協調動作の各段階の推移を概念的に表わ した 図である。

発明 を 実施 す る た め の 最良 の形態 図 1 は、 本発明に従った産業用 ロボッ ト装置の全体構 成を要部ブロ ッ ク図で示したものである。

産業用 ロボッ 卜装置を含むシステム全体は大別 して、 ロ ボ ッ ト コ ン ト ロ ーラ 1、 ロ ボ ッ ト走行軌道 （走行軸） 2、 該ロ ボッ ト走行軌道上に搭載された 2台のロ ボッ ト R 1 , R 2、 供給 . 搬出コ ンベアコ ン ト ロ ーラ 3、 供給 ' 搬出各コ ンベア 3 1， 3 2、 回転式ハン ド置き台 4で 構成されて いる。 ま た、 必要に応じて連結装置とそのェ ァ駆動部 K L 1 及び/または対基部結合装置とそのエア 駆動部 K L 2が装備される。

ロボヅ ト コ ン ト ローラ 1 は、 システム全体の制御装置 を兼ねてお り、 中央演算処理装置 （ メ イ ン C P U、 以下 単に C P U と言う。 ） 1 0 1 を有 し、 該 C P U 1 0 1 に は、 R A M及び R O Mからなるメ モ リ 1 0 2、 運動の教 示 · 座標設定等を行う為の教示操作盤 1 0 4 に接続され た教示操作盤用イ ン夕 一フ ヱ イ ス 1 0 3、 供給 ' 搬出コ ンベアコ ン ト ローラ 3 に接続された入出力イ ンターフエ イ ス 1 0 5及びサーボ制御部 # 1 〜 # 1 5がパス 1 0 6 を介 して接続されて いる。

各サーボアンブを介 して、 サーボ制御部 # 1 〜 # 6 は ロボッ ト R 1 の各軸乇一夕 に接続され、 サーボ制御部 # 8 〜 # 1 3 はロ ボヅ ト R 2の各軸モータ に接続されてい る。 ま た、 サ一ボ制御部 # 7 はロ ボヅ ト R 1の走行台 1 0の駆動モ一夕 M l に接続され、 サ一ボ制御部 # 1 4 は ロ ボヅ ト R 2の走行台 2 0の駆動モータ M 2 に接続され て いる。 更に、 サーボ制御部 # 1 5 は回転式ハン ド置き 台 4の駆動軸を減速機構を介 して駆動するモー夕 M 3 に 接続されている。

連結装置とそのエア駆動部 K L 1及びノまたは対基部 結合装置とそのエア駆動部 K L 2が装備される場合には、 エア駆動部 K L 1及びノま たはエア駆動部 K L 2が入出 力イ ンタ ーフ ェ イ ス 1 0 5 に接続される。

本実施例においては、 ロ ボッ ト R l， R 2の独立制御 (走行制御を含む） 、 双腕協調制御、 回転式ハン ド置き 台 4 との協調制御等は、 ロ ボッ ト コ ン ト ローラ 1 のメ モ リ 1 0 2 に格納された動作プログラムに従って、 メ イ ン C P U 1 0 1 によって統括的に遂行される。 また、 エア 駆動部 K L 1 及びノま たはエア駆動部 K L 2の作動 非 作動状態の切換制御や供給 · 搬出コ ンペアコ ン ト ローラ との各種信号授受は、 C P U 1 0 1 の制御の下に、 入出 カイ ン夕一フ ェイ ス 1 0 5 を介して行なわれる。

なお、 既述 したよ う に、 装置全体を統括制御する制御 手段は、 必ず しも本例のよ う に両口ボッ トのロボッ ト ァ ' —ム各軸、 走行軸等をバス結合で統括 したロボッ ト コ ン ト ロ 一ラ で構成する必要はな い。 例えば、 独立動作時 (非協調状態） には各ロボ ッ ト用のロボヅ ト コ ン ト ロ ー ラ と して使用 される 2台のロ ボヅ ト コ ン ト ローラ を通信 回線で結合したもので構成 しても良い。 その場合には、 図 1 におけるサーボ制御部の数を必要数に減じ、 パス 1 0 6 に通信イ ンタ一 フ ェ イ ス を接続 したロ ボ ヅ ト コ ン ト ローラ 2台を使用する こ とが出来る。

図 2 Aおよび 2 B は、 本発明に従った産業用ロボッ ト 装置の全体構成を要部外観図で示 したもので、 図 2 Aは 2台のロ ボッ ト R l， R 2 を密着させての双腕協調時、 図 2 B は 2台のロボヅ ト R l， R 2 を離隔させての独立 動作時の外観を表わ している。

また、 図 3 は図 2 A に対応 した斜視図で、 2台のロボ ッ 卜が互いに近接した位置で双腕協調動作中にある状況 を概念的に表わ し、 図 4 は図 2 A と図 2 Bの中間的状態 に対応した斜視図で、 2台のロボッ トが、 図 3 の状態か ら若干離れた状況を概念的に表わ している。 更に、 図 5 は図 2 B に対応した斜視図で、 2台のロ ボッ トが、 図 3 の状態から図 4 の状態を経て、 完全に離れて独立動作で 作業を行なう態勢にある状況を概念的に表わ している。

これらの図を参照 して、 先ず、 システム全体の レイ ァ ゥ 卜 について説明する と、 ガイ ド レール状のロ ボヅ ト走 行軌道 2 には、 ボールネ ジ機構等公知の走行軸機構を介 して二つの走行台 1 0， 2 0がそれぞれ走行可能に取 り 付けられてお り、 これ ら走行台 1 0， 2 0上にはロボヅ 卜 R l， R 2のベース B l, B 2がそれぞれ固定されて いる。 ロ ボッ ト R l， R 2 は必ず しも同型、 同サイ ズの ものである と は限らず、 例えば、 立体的な作業をや り易 く する為に、 ベース B. 1, B 2の高さが異なる 2機の口 ボヅ ト を使用する こ とが出来る。 また、 ベース B l, B 2の内部を給電用ケーブル、 信号ケーブル等 （図示省略） の収容に利用 しても良い。

図 2 Aおよび 2 B に示されるよ う に、 ロボヅ ト走行軌 道 2の一方側には、 2つの供給系列群 S P 1， S P 2 に 分かれた配置で多数の 給コ ンベア 3 1 の各供給端が設 けられて いる。

各コ ンベアには 3 1、 種々の組立部品 Wl 〜Wn 多数 載置されてお り、 ロ ボ ッ ト による組立作業の進行に応 じ て次々 と ロボッ ト R l， ： R 2 による把持位置に供給され る。 各コ ンベア 3 1 の延在方向は、 ロボッ ト走行軌道 2 に対して交差 （ こ こでは直交） して いるので、 いずれの 供給端も ロボ.ッ ト走行軌道 2の近傍領域に沿って位置す る こ と になる。

供給系列群 S P -1 と S P 2 に属するコ ンベア列の間に は、 回転式ハ ン ド置き台 4が配置され、 両口ボッ ト R 1， R 2が随時容易,にアクセス出来るよ う になつて いる。 回 転式ハン ド置き台 4上には、 ハン ドマガジン M Gが設け られ、 種々のハン ド （例えば、 把持ハン ド、 ネジ締めハ ン ドなど） が収容されている。

この回転式ハ ン ド置き台 4の位置は、 ロボッ ト走行軌 道 2 の長さ方向のほぼ中間点位置に対応している。 そ し て、 ロボヅ ト走行軌道 2 を挟んで回転式ハン ド置き台 4 と対向 した位置には組立テーブル T Bが設けられてお り、 その近傍には組立作業を終えた完成ュニッ ト品 Wを搬出 する搬出コ ンベア 3 2が配置されている。

各ロ ボヅ ト R 1， R 2 のアーム先端部には次に行な う 作業工程の遂行に適 したハ ン ド H 1 , H 2が、 公知のハ ン ド交換機構を含む装着部 （図示省略） を介して装着さ れて いる。 ハン ド交換の必要がある場合には、 ロボヅ ト R 1 ま たは R 2 を回転式ハ ン ド置き台 4の近く に走行及 び移動させ、 ロ ボッ ト R 1 または R 2 と回転式ハン ド置 き台 4 を協調動作させながら、 ハン ド交換機構を介して ノヽ ン ド交換を行なう。

このよ う に本発明の産業用 ロボッ ト装置を使用する と、 組立作業シス テム全体のレイ ァゥ トが極めてコ ンパク ト にま とめ られ、 しかも、 各ロ ボッ ト によってアクセス さ れる必要のある いずれの要素も、 ロボッ ト走行軌道 2 の 中央部を中心にロボッ ト走行軌道 2 に沿って配列される こ と になるので、 作業効率を高める上で樺めて有利であ o

一般に、 ロ ボ,ッ ト R l， R 2 による双腕協調動作は、 ロボヅ ト走行軌道 2上におけるロボヅ ト R 1， R 2間の 間隔を一定に保った状態で行なわれる。 この間隔は自由 に選択可能である。 図 3では、 両口ボッ トのベース B 1 B 2 を密着させた状態で双腕協調動作が行なわれている 例を示 している。 このよ う な双腕協調動作は、 組立テ一 ブル T B上における組立作業の遂行に多く 利用される。 . なお、 図 3〜図 5 にお いて、 把持部品の図示は省略され て いる。

今、 仮に図 3の状態で、 組立テーブル T B上における 双腕協調動作による 1工程が終了 し、 次の部品群 （ W1 〜Wn ) を組み立て るステップに移行 しょ う とする場合 を想定する。 本発明の産業用 ロボッ ト装置の典型的な組 立作業遂行形態に従えば、 ロ ボヅ ト R 1 , R 2 はこ こで 次の部品群 （ W 1 〜 W n ) から必要な部品を組立テーブ ル T B上に搬送する為に、 一旦、 双腕協調状態を解除 し, 各ロボヅ ト R l, R 2 を独立に走行させ、 図 4の状態を 経て、 図 5の状態とする。

図 2 B に示された外観に対応した この図 5の状態では、 両口ボッ ト R 1， R 2 は完全に離れて独立動作で作業を 行なう態勢にあ り、 その位置は各分担された供給系列 S P 1， S P 2の コ ンベア供給端の近傍にある。

各ロ ボ ッ ト R l， R 2は、 図 5乃至図 2 Bに示された 位置で、 必要な部-品を把持 し、 組立テーブル T Bまで搬 送する。 次の工程に関与する 2個ま たはそれ以上の部品 が組立テーブル ,Τ B上に用意された時点で、 再度ロボヅ ト R l， R 2 を図 4の状態を経て図 3の双腕協調状態に 復帰させ、 組立作業を組立テーブル Τ Β上で実行する。 組立作業が終了 したユニッ ト完成品は、 ロボッ ト コ ン ト ローラか らの指令によって制御される搬出コ ンベア 3 2 上に載置され、 次工程へ送 り 出される。

以上が本発明の産業用ロ ボ ッ ト装置を用いた典型的な 組立作業実行手順であるが、 独立動作、 協調動作を使い 分け及びロボヅ 卜の走行移動とアームの運動によるロボ ッ ト移動の使い分け等を含む作業シーケ ンスの具体的内 容は実際の作業内容に即 して作成された一連の動作プロ グラムよつて定められるものである。

と こ ろで、 一般に、 組立工程 （例えば、 ネジ締め） に おけるロ ボッ ト動作には高い精度が要求される こ とが多 いから、 上記図 3 に示 したよ うな密着状態で双腕協調動 作によ る組立工程を遂行する際には、 ロボッ 卜が反力に よって不安定になる こ とを極力避けるこ とが望ま しい。

図 6 及び図 7 は、 こ の課題を解決する為に提案された ロボヅ ト連結装置及び対基部結合装置の実施例を表わ し て いる。

先ず、 図 6 にはエア駆動によ り 2台の走行台部分を連 結する連結装置の一例の概略構成が示されている。 連結 装置は両走行台 1 0 , 2 0 の最下部の符号 Fで示 した部 分に設け られて いる。 図 6 には、 この領域 を拡大 した 様子が併記されている。

こ の拡大図を参照する と、 連結装置は一方の走行台 2 0上に設けられたエアシ リ ンダ 2 1、 ガイ ドブッ シュ 2 2 を備え、 連結バー 2 4のガイ ド ピン 2 3がガイ ドブ ヅ シュ 2 2 内に挿入されている。 また、 他方の走行台 1 0 側には、 連結ブッ シュ 1 1 が設けられて いる。 エアシ リ ンダ 2 1 には、 クラ ンプ時及びクラ ンプ解除時にエア供 給を行なう為のエア供給ホース 2 6， 2 7が接続されて いる。

図 2 Aまたは図 3 に示 したよ う なロボヅ ト密着時には、 ロ ボヅ ト コ ン ト ローラからの指令によって、 図示 しない エア供給源からエア供給ホース 2 6 を介してエア供給が 行なわれ、 双方向矢印の下向き方向に空気圧によって連 結バー 2 4が移動 し、 ガイ ド ピン 2 3、 連結ピン 2 5 が 各々ガイ ドブッ シュ 2 2 と連結ブッ シュ 1 1 内に嵌入さ れる。 これによつて、 両口ボ ヅ ト R l， R 2の機械的な 連結が実現されるかち、 作業中に反力を受けても ロボヅ トが不安定になるこ と避け られる。

ロボッ ト R l， R 2 を離間させ、 連結状態を解除して、 図 3 の状態か ら図 4、 図 5 の状態への移行する際には、 ロ ボヅ ト コ ン ト ローラからの指令によって、 図示 しない エア供給源からエア供給ホース 2 7 を介してエア供給が 行なわれ、 空気圧によって連結バー 2 4が双方向矢印の 上向き方向に移動 し、 ガイ ド ピン 2 3、 連結ピン 2 5 が 各々ガイ ドブッ シュ 2 2 と連結ブッ シュ 1 1 から離脱す る。 これによつて、 両口ボヅ ト R l , R 2 の機械的な連 結が解除され、 ロボッ ト走行軌道 2上の独立走行が可能 な状態となる。

次に、 図 7 にはエア駆動によ り 2台の走行台部分を口 ボッ ト走行軌道 2の基部 （ こ こでは、 床面ベース ） に固 定する結合装置の一例の概略構成が示されている。 結合 装置は両走行台 1 0, 2 0の最下部の符号 Gで示 した付 近の床面ベース上に設けられている。 図には、 この領域 Gを拡大 した様子が併記されている。

この拡大図を参照する と、 結合装置は床面ベース に対 して固設された V字ピンベース 5 1 と該 V字ピンベース に対して水平方向 （双方向矢印で指示） にスライ ド可能 に取り付けられた V字ピン 5 2， 5 3 を備えている。

V字ピン 5 2， 5 3 に対向 した走行台 1 0, 2 0の各 部分には、 これらの ピンを受容する V字状凹部 1 9， 2 9が形成されている。 また、 V字ビンベース 5 1 には、 図 6 に示 した連結装置の場合と同様に、 エア供給ホース が接続されている （ 図示は省略） 。

図 2 Aまたは図 3 に示したよう なロボッ ト密着時には、 ロボヅ ト コ ン ト ローラからの指令によって、 図示 しない エア供給源からエア供給ホースを介 してエア供給が行な われ、 V字ピン 5 2, 5 3が同時に V字状凹部 1 9， 2 9 内に受容 ' 係合される。 これによつて、 両口ボッ ト R 1， R 2が一括 して床面ベース に対して固定されるから、 作業中に反力を受けて もロ ボヅ 卜が不安定になる こ とが 避けられる。

ロボッ ト R l， R 2 を離間させ、 床面ベースへの固定 結合状態を解除 して、 図 3の状態から図 4、 図 5 の状態 への移行する際には、 ロボッ ト コ ン ト ローラか らの指令 によって、 図示 しないエア供給源からの結合解除用のェ ァ供給によって V字ピン 5 2， 5 3 が V字状凹部 1 9 , 2 9 ら ら離脱する。 これによつて、 両口ボッ ト R l， R 2 の床面ベース に対する機械的な結合が解除され、 ロボ ッ 卜走行軌道 2上の独立走行が可能な状態となる。

次に、 作業開始前〜終了後までのいずれかの時点にお いて、 ロボヅ トハン ドの交換を行なう場合のロボヅ ト R 1 または R 2 と回転式ハン ド置き台 4の協調動作につい て説明する。

図 8 は、 ロボッ ト R 1 ま たは R 2が、 現在装着してハ ン ド H を、 回転式ハン ド置き台 4 のハン ドマガジン内に 準備されたハン ド H ' に交換する場合を例にとって、 口 ポ ヅ ト と回転式置き台の協調動作の各段階の推移を概念 的に表わ した図である。 こ こでは、 符号 S 1〜 S 7で指 示された各段階別に協調動作の概略を説明する。 図中羽 根付矢印はハン ド置き台 4 の回転を表わ し、 羽根無 し矢 印はロボッ ト アームの動き を表わ している。 これらの動 きは、 いずれも ロボヅ ト コ ン ト ローラ によるロボッ ト各 軸モ一夕及び回転式ハン ド置き台 4 を駆動するサーボモ 一夕 M 3 の制御によって統括的に行なわれる。 なお、 二 重線矢印は、 動作段階の推移を表わ して いる。

( S 1 ) ； 回転式ハン ド置き台 4 は、 ハン ド Hの置き 位置がロボッ ト （ R 1 または R 2、 以下略。 ） に近づ く よ う に回転する。 一方、 ハン ド Hが回転式ハン ド置き台 4 に近づき、 ハン ド Hの置き位置に形成されたハン ド保 持溝 C に正対する位置で両者が接近遭遇するよ う にロ ボ ヅ ト を動作させる。

( S 2 ) ； ハン ド H とハン ド保持溝 Cが近接正対する 状態になった ら、 ハ ン ド交換の為の回転式ハン ド gき台 4の回転方向を決定する。 この回転方向は、 通常はハン ド H と H ' の置き位置間の角度間隔 1 8 0度以下となる 方向と一致するよ う に選ばれる。

( S 3 ) ； 回転方向が決定 した ら、 回転式ハン ド置き 台 4 はその方向へ回転を始める。 ロボッ ト には、 この回 転に追従 した動き に、 回転式ハン ド置き台 4の中心へ向 かう運動を重畳した動作を行わせ、 ハン ド Hをハン ド保 持溝 C内へはめ込む。

( S 4 ) ； ロボッ ト は、 ハン ド H を取り外した時点で、 回転式ハン ド置き台 4への追従動作を中止し、 次に装着 するハン ド H ' の位置へ移動する。 この時、 回転式ハン ド置き台 4 は回転を続行 して いるので、 回転式ハン ド置 き台 4 の回転速度と ロ ボッ ト手首部の移動速度に基づい て、 次に追従動作を開始すべき位置を算出 し、 その点へ 向かって移動する。 （ハン ド置き位置の回転半径を r、 ハン ド Η , Η ' の置き位置間の中心角を 55、 回転式ハン ド置き台の回転速度を ω、 ロボッ ト の移動速度を ν、 置 き位置の描く 円弧上の任意の位置を Μ と して、 ハン ド Η 位置から位置 Μへの直線移動所要時間 t l 及び、 ハン ド H ' 位置から位置 Mへの所要回転時間 t 2 を計算 し、 t 1 = t 2 が成立する よ う な位置 Mへロボヅ ト手首部を 移動させる。 ） 。

( S 5 ) ； 位置 Mへ到達 した状態を表わ して いる。 ( S 6 ) ； 位置 Mよ り、 ロボッ ト は回転式ハン ド gき 台 4 に追従動作を行いながら、 ハン ド H ' を装着する。

( S 7 ) ； ノヽン ド H ， を装着した ら、 ロボッ ト は回転 式ハン ド置き台 4から離れ、 追従動作を中止する。 以上 でハン ド Hから H ' への交換が （協調動作） が完了 した こ と になる。 以後、 ハ ン ド H ' を装着した状態で、 次の 動作へ移行する。 以上、 1 本の共通のロボッ ト走行軌 道上に 2台のロ ボッ ト を搭載した実施例について説明を 行なったが、 上記実施例に関連した説明に含まれる技術 事項は、 平行に配置された 2本のロボッ ト走行軌道上に 1 台づっロボッ ト を搭載した構成に対しても、 ロボッ ト 連結装置 （図 6参照） や対基部結合装置 （図 7参照） に 若干の設計的変更が必要な他は、 特に変更を要する こ と な く ほぼそのま ま成立する こ とは言う までもない。

本発明の産業用ロ ボッ ト装置においては、 組立対象物 が供給される領域と組立作業が実行される領域の間に 1 本の共通ロボッ ト走行軌道または互いに平行関係にある 2本のロ ボッ ト走行軌道が設けられる。 共通のロボッ ト 走行軌道ある いは 2本の平行ロボッ ト走行軌道の各々は、 1 本または 2本以上のガイ ド レールで構成される。 即ち、 「 ロボッ ト走行軌道」 を数える単位はガイ ド レールの本 数を必ずしも意味する ものではない。

1 本の共通ロ ボッ ト走行軌道が設定される場合には、 この共通ロボッ ト走行軌道上に 2台のロ ボヅ 卜が搭載さ れる。 ま た、 互いに平行関係にある 2本のロボッ ト走行 軌道上が設定される場合には、 各ロ ボッ ト走行軌道に 1 台づつのロボッ トが搭載される。 後者の場合、 両口ボ ヅ ト走行軌道間の距離は、 少な く と も両口ボッ ト の協調動 作が可能な程度に小さ く 選択される。

これら 2台のロボヅ 卜の走行動作、 並びにそれ以外の ロボッ ト動作 （以下、 単に 「 ロボッ ト動作」 と言う。 は、 共通した制御手段によって制御される。 この制御手段は、 2台のロボヅ 卜 の制御系統を一括 してパス結合で統括 し たロボッ ト コ ン ト ローラで構成するこ とが出来るが、 独 立動作時 （非協調状態） には各ロボッ ト用のロボッ ト コ ン ト ローラ と して使用される 2台のロボヅ ト コ ン ト ロー ラ を通信回線で結合 したもので構成 しても阜ぃ。

制御手段は、 2台のロボッ トの走行軌道上における位 置を独立に制御する こ と も出来る し、 2台のロボッ トの 動作を独立に制御する こ と も出来る。 また、 2台のロボ ッ トのロ ボッ ト走行軌道上における相対的な位置関係を 一定に保つよ う に制御 しながら 2 台のロボッ ト に協調動 作を行なわせる こ と も出来る。

機械部品等の組立対象物は、 通常 2系列以上の供給経 路を介して供給されるから、 各供給系列にロボッ トの一 方を割 り 当てる形態で、 供給された組立対象物の搬送ェ 程を実行する こ とが出来る。 組立対象物は、 通常、 ロボ ッ ト走行軌道を挟んで存在する組立作業領域内に配置さ れた組立テーブル上まで搬送される。 この作業は、 2台 のロボッ トの独立制御 （非双腕ロ ボッ ト状 ¾| ) で実行さ れる こ とが普通であるが、 場合によっては、 協調動作に よって も構わない。

組立作業に必要な部品が組立テーブルに運ばれると、 対象物順序に適合 した作業のシーケンス に従って、 組立 工程が実行される。 この工程についても、 独立動作と協 調動作が適宜使い分け られる。

いずれの作業においても、 2台のロボヅ ト を協調動作 させる場合には、 2台のロ ボヅ ト のロボヅ ト走行軌道上 の位置関係は不変に保たれる。

また、 産業用 ロボッ ト装置をハン ド交換に効率的に対 処し得る もの とする為には、 少な く とも 2系列の供給絰 路に挟ま れた領域内 （ 3系列以上の供給経路がある場合 には、 その中央付近） に、 夕 レッ ト型ハン ド置き台のよ う な動的なハ ン ド置き台手段が設置される。 このハン ド 置き台の制御について も、 2台のロ ボッ 卜の共通の制御 手段によって行なわれる。 具体的には、 例えば、 夕 レツ 卜型ハン ド置き台の回転駆動を該制御手段によって制御 されるサーボモータ によって行なう よう にすれば良い。 本発明の一形態によれば、 産業用ロボッ ト装置には、 組立対象物が重量物である場合などには、 作業時にロ ボ ッ ト を反力によ る悪影響から守る為に、 2台のロボヅ ト を前記ロ ボッ ト軌道上で相互に連結する機械的連結手段、 あるいは、 2 台のロ ボ ッ ト をロボヅ ト軌道基部に対 して —括 して固定する機械的結合手段が設けられる。

これらの機械的連結手段は、 作動状態と非作動状態の 切換が可能であ り、 その切換制御も、 2台のロ ボッ ト を 制御する制御する制御手段によって行なわれる。 具体的 には、 例えばロ ボヅ ト コ ン ト ローラからの指令に従って 電気的空気圧手段ある いは電磁的付勢手段に結合された クラ ンプ部材を作動位置と非作動位置の間で切換移動さ せる こ と によって、 作動状態と非作動状態の切換が行な われる。

これらの機械的連結手段が作動状態と されるのは、 協 調作業時である場合が一般的である と考え られるが、 場 合によっては、 独立作業時に作動させる こ とも有り得る。

なお、 2台のロボッ ト を協調動作させて双腕ロボッ ト 状態を実現させる制御方法自体には、 特に制限は無 く、 これまでに提案されて いるマス夕ス レーブアーム方式の 制御方式を適宜利用する こ とが出来る。

これ ら諸制御を含めて、 2台のロボッ ト共通の制御手 段を、 2台のロボッ 卜 の制御系統を一括 してパス結合で 統括 した ロボッ ト コ ン ト ローラで構成 した場合、 及び、 各ロボヅ ト用の口ポッ ト コ ン ト ローラ に所属した 2台の ロ ボヅ ト コ ン ト ローラ を通信回線で結合 したもので構成 した場合、 各々のケー ス についての協調動作制御の詳細 例については、 当出願人に係る前出の特願平 5 — 1 9 1 6 4 9 号に添付された明細書に記されて いる。

本発明は以上の構成を有するから、 2台のロボッ トが、 両口ボッ ト に共通した ロボッ ト走行軌道または互いに平 行関係に ある 2本の ロ ボ ッ ト 走行軌道上に搭載され、 「 2台の走行ロ ボヅ ト と しての独立動作」 と 「 2台の口 ボッ ト を一定の位置関係に保っての協調動作 （双腕ロボ ッ ト状態） 」 の いずれもが可能と されて いる。 従って、 独立動作ロボッ ト と して、 各ロボッ ト に独自の搬送作業 等を効率的に行なわせるこ とが出来る と同時に、 2台の ロボッ 卜 の密着乃至接近状態を維持 しながら協調双腕動 作によって、 複雑な組立作業等を行なわせるこ とが出来 る。 即ち、 2台の単腕の走行口ポッ トの利点と、 1 台の 双腕走行ロボッ 卜の利点を合わせ持った産業用 ロボヅ ト 装置が提供される。

また、 実行作業の種類に応 じて、 双腕動作時において も 2台のロボッ トの相対位置を選択出来るから、 双腕間 距離が可変な双腕ロ ボ ヅ ト と しての機能を有している。

更に、 走行軌道に沿った広がり のある部分に、 各ロ ボ ッ トの動作領域が存在するので、 そこ に複数系列の経路 を介して組立部品等を供給するこ とが可能であ り、 部品の種類、 数、 サイ ズ、 形状等に応じたコ ンベアを配 置 して、 コ ンベアの配列幅をカバー出来る長さを有する 走行軌道を用意すれば、 供給系列数が増加 して も システ ム構成に支障を来さない。 ま た、 ロ ボッ ト側の制約の為 に、 供給部品の流れを無理に変更する必要が生 じない。 組立テーブルの配置に関 しても、 作業効率を考えて最 適の位置に設定する こ とが出来る。 例えば、 走行軌道を 挟んでその延在方向中央付近に、 供給コ ンベア と組立テ 一ブルを対向配置する こ と によ り、 各供給コ ンベアの供 給端から組立テーブルまでの距離がほぼ一定と し、 独立 走行ロ ボッ ト と して動作した場合の作業効率を高める こ とが出来る。

ロボッ ト走行軌道を挟んで供給領域と組立作業領域を 設け、 供給コ ンベア と組立テーブルを配置した レイ ァゥ ト は、 前段工程ある いは後続工程との円滑な接続が容易 であ り、 製造ライ ンの流れを作り 出す上で有利である。

ハ ン ド交換に対処する際にも、 複数系列の洪給経路に 挟まれた領域内 （ 3系列以上の供給経路がある場合には、 その中央付近） に、 夕 レッ ト型ハン ド置き台のような動 的なハ ン ド置き台手段を設置し、 これをロボッ ト制御手 段によって制御される軸で駆動するこ とが出来るから、 ハン ド交換時にハン ド置き台とロボッ ト とを協調動作さ せる こ と も可能である。 従って、 ハン ド交換が迅速的確 に実行される。

そ して、 本発明の一形態においては、 組立対象物に重 量物が含まれる場合などに想定される作業時の反力によ る悪影響から ロボッ ト を守る為に、 2台のロボッ ト を前 記ロボッ ト軌道上で相互に連結する機械的連結手段、 あ る いは、 2台のロボッ ト を口ポッ ト軌道基部に対 して一 括 して連結する機械的連結手段を装備させ、 これらの機 械的連結手段あるいは結合手段の作動状態と非作動状態 の切換を 2台のロ ボ ヅ ト を制御する制御手段によって遂 行させ得る構成を採用 した。 これによ り、 双腕協調作業 による重量物に対する作業等反力を受ける作業について も、 ロボッ ト を安定 した状態で実行させるこ とが可能と なつた o

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 走行軌道と、

それぞれロ ボッ ト を登載 したまたはロボッ ト と一体 構成の、 上記走行軌道上を走行する一対の走行台と、 上記ロボヅ ト をそれぞれ独立に動作させた り、 また これら 2台のロボヅ ト を互いに協調させて動作させた り する こ とが可能であるロ ボッ ト制御装置と、

上記一対の走行台の走行軌道上の走行及び所定位置 での停止をそれぞれ独立 して制御する走行制御装置と、 上記走行軌道の一側方で、 上記 2台の走行台を最接 近させたと きのその両走行台上の各々のロボヅ トのァ —ム先端が届 く 範囲に設置された共通作業台と

からなる、 産業用ロボッ ト装置。

2 . 上記走行軌道の共通作業台の設置された側と反対の 側で、 上記 2台の走行台が上記最接近位置から互いに ある距離遠ざかった と きのその両走行台上の各々の口 ボヅ 卜 のアーム先端が届 く 範囲には、 各ロボッ トァ一 ム に渡すべき部品を載置ま たは供給するための部品供 給台がそれぞれ設置された、 請求の範囲箄 1 項記載の 産業用 ロボッ ト装置。

3 . 上記部品供給台はそれぞれ上記走行軌道の走行方向 に対 してほぼ直角の方向に延びた部品供給コ ンベアか らなる ものである、 請求の範囲第 2項記載の産業用 口 ボッ ト装置。

4 . 上記走行軌道は、 上記 2台の走行台に対して共通の 1本の軌道からなる請求の範囲第 2項記載の産業用口 ボッ ト装置。

5 . 上記走行軌道は、 上記 2台の走行台の各々に対応し た互いに平行な 2本の軌道からなる請求の範囲第 2項 記載の産業用ロボッ ト装置。

6 . 上記部品供給台間で、 上記軌道を挟んで上記共通作 業台と対向する位置には、 ロボッ トのハン ド交換のた めの複数のハン ドを保持したまたは載置したハン ド置 き台を設置した請求の範囲第 2項記載の産業用ロボッ ト装置。

7 . 上記ハン ド置き台は回転式のものであって、 その回 転は制御装置によ り少な く とも一方のロボッ トの動作 と関連させて制御される請求の範囲第 6項記載の産業 用ロボッ ト装置。

8 . 上記 2台の走行台を最接近させたと き両走行台を互 いに連結する連結具を備えた請求の範囲第 2項記載の 産業用ロボッ ト装置。

9 . 上記 2台の走行台を最接近させたとき両走行台をそ れぞれ走行軌道または走行軌道を敷設している床面に 対して固定し得る連結具を備えた請求の範囲第 2項記 載の産業用ロボッ ト装置。

1 0 . それぞれロボッ トを搭載した一対の走行台を走行 軌道上で互いに遠ざけた状態に置いて、 その各位置の ロボヅ 卜のハン ド に対して、 ロボヅ 卜制御装置の制御 に基づきそれぞれ独立して組立または加工用部品を把 持させる段階、

上記一対の走行台を走行軌道上で互い接近する方向 に移動させる段階、

上記一対の走行台が最接近する と、 それぞれのロボ ッ ト の制御をそれまでの双腕協調解除の独立動作の状 態から双腕協調状態に切 り換え、 この位置の一対の走 行台上の各ロボッ ト に対 して、 ロボッ ト制御装置の制 御に基づき双腕協調状態のも とで、 共通のテーブル上 で組立または加工作業を実行させる段階、

上記作業が終了する と、 それぞれのロボッ トの制御 をそれまでの双腕協調の状態か ら双腕強調解除の独立 動作の状態に切換える段階、

からなる、 2台のロ ボヅ ト を用いての産業用 ロポヅ ト の作業実行方法。

1 1 . 上記ロボッ トが上記共通のテーブル上で組立また は加工作業を実行する前に、 ハン ド置き台をロボッ ト の動作に関連させて駆動制御して、 ロボッ ト のハン ド にそのハン ド置き台に載置または保持されて いたハン ドの内の特定の一つを把持させる段階を含む、 請求の 範囲第 1 0項記載の 2台のロボッ ト を用いての産業用 ロボッ トの作業実行方法。

1 2 . 上記一対の走行台が最接近した と き、 それら走行 台を走行軌道上で互いに連結する段階を含む、 請求の 範囲第 1 0項記載の 2台のロボッ ト を用 いての産業用 ロボッ トの作業.実行方法。

3 . 上記一対の走行台が最接近したとき、 それら走行 台をそれぞれ走行軌道または走行軌道を敷設している 床面に対して固定する段階を含む、 請求の範囲第 1 0 項記載の 2台のロボヅ ト を用いての産業用ロボヅ ト の 作業実行方法。