WO2000076720A1 - Dispositif d'assemblage et son systeme de plateaux, et dispositif d'aide a la conception - Google Patents

Dispositif d'assemblage et son systeme de plateaux, et dispositif d'aide a la conception Download PDF

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WO2000076720A1
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tray
assembly
assembling
tool
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PCT/JP2000/003821
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Michio Hirabayashi
Katsuhisa Ida
Nobuo Higuchi
Yoshihito Sugano
Yoshihiko Nakanishi
Hiromi Kitaura
Kenichi Kuruma
Hiroyuki Hayashi
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Idec Izumi Corporation
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    • B25J15/04—Gripping heads and other end effectors with provision for the remote detachment or exchange of the head or parts thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Definitions

  • the present invention relates to an assembling technique for assembling an assembly composed of a plurality of parts, and more particularly to an assembling technique using a robot.
  • the robot automatically supplies a plurality of parts to the inside of a movable range of the robot, so that the robot can be moved at the time of parts loading. Stopping the system eliminates the need for manual replacement of parts.
  • multiple robots are fixed to one base and operated in cooperation with each other, and multiple parts are assembled using an assembly jig, so that parts are assembled efficiently.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an assembling technique capable of efficiently performing multi-product small-quantity production by a robot. Structure and operation of the invention>
  • the present invention relates to an assembling apparatus for sequentially assembling a plurality of parts using an assembling tool and thereby manufacturing a predetermined assembly, comprising: (a) a robot arranged on a predetermined base An assembly unit; (b) robot control means for driving and controlling the robot; and (c) setting the plurality of components and the assembling tool as import objects from outside the movable range of the mouth bot.
  • Transport means for carrying in to the inside of the movable range, and carrying out each unloading object from the inside of the movable range to outside of the movable range, with the completed assembly and the used assembly tool as unloading objects;
  • the robot control means comprises: (b-1) a tool management control means for causing the robot to perform setting of the loaded assembly tool and return of the used assembly tool to the transport means after use. (B-2) assembling control means for causing the robot to sequentially assemble the plurality of carried-in parts and return the completed assembly to the transport means.
  • the assembly tools can be exchanged without relying on humans, so that high-mix low-volume production can be performed efficiently.
  • the assembly tool includes: a robot tool detachable from a distal arm of the robot; and an assembly jig arranged on a work table attached to the base to assemble the plurality of components.
  • the tool management control means includes: a robot tool management control means for causing the robot to perform attachment / detachment control of the robot tool to the tip arm; and a predetermined assembly position on the work table. It is preferable to include jig management control means for moving the assembly jig with the transfer means. This makes it possible to reliably supply the robot tool and the assembly jig necessary for the assembly work.
  • a plurality of types of robot tools are transferred by the transfer unit, and the robot tool management control unit is configured to control the robot tool on the base by the robot.
  • the transporting means further comprises: (c-1) a parallel arrangement of a plurality of tray holders each capable of holding a predetermined tray; and (C-2) each of the plurality of tray holders being the robot.
  • Transporting means for moving between the inside and outside of the movable range of the rack, wherein each of the carry-in object and the carry-out object is carried by the carry means in a state of being accommodated in the tray. Is good.
  • the plurality of tray holding units hold a tray having a predetermined unit width, and a second tray holding unit holding a tray having a width corresponding to a plurality of times the unit width. It is desirable to have a parallel arrangement with the parts.
  • the tray has a first local shape on an outer surface thereof, and each tray holding portion has a second local shape that fits with the first local shape. It is preferable that the positioning of each tray with respect to each tray holding portion is performed by fitting the first local shape and the second local shape.
  • a chuck capable of gripping each of the plurality of components is used as the robot tool, and a position at which each of the plurality of components is carried within a working range of the robot from the loading position of the plurality of components to the assembling position.
  • the unidirectional transfer path of each part by the robot is set so as to pass through a predetermined common position, and the assembling apparatus includes: (d) installed near the common position.
  • the robot further includes a component detection unit that detects whether or not the chuck grips a component in the robot.
  • the present invention also relates to an assembling apparatus for manufacturing an assembly by sequentially assembling a plurality of parts, wherein (a) a robot is mounted on a base having a substantially rectangular planar shape. A plurality of robot units arranged so that the sides of the rectangle are opposed to each other, and (b) a work table arranged between the plurality of robot units, wherein the operation range of the robot of each robot unit is It also covers assembly devices that use at least part of the workbench adjacent to the robot.
  • each of the two robot units adjacent to each other has a different combination of degrees of freedom of operation.
  • the present invention also relates to a tray system used in an assembling apparatus, comprising: (a) a group of tray main bodies; and (b) a predetermined upper surface concave portion adapted to a shape of an object to be stored. And a group of holding members that are positioned in the upper surface of the tray and hold the object in the concave portion on the upper surface, wherein the group of tray bodies includes: (a-1) a single-size unit having a predetermined unit accommodation width; A tray body, and (a-2) a double-sized tray body having a storage width twice as large as the unit storage width, while the group of the holding members is (b_l) a set of single-size holding members.
  • each of the single-size tray bodies can be individually fitted and accommodated inside the single-size tray body, and any key of the Sindal-size holding member can be accommodated inside the double-size tray body.
  • Thins that can be accommodated And (b-2) a double-size holding member that can be individually accommodated and accommodated inside the double-size tray main body.
  • the present invention relates to a design support apparatus used for assembling a plurality of parts sequentially using a plurality of robots and thereby performing an operation design of an assembling apparatus for manufacturing a predetermined assembly.
  • a database for registering a plurality of operation modules that classify and define the handling operation of each part by each robot, and a robot to be used for each process are specified, and a set of operation modules registered in the database is registered.
  • Operation input means for selecting an operation module to be used for each process from among the plurality of robots; and execution for calculating the execution timing of the operation module selected for each of the assembly processes in accordance with the execution order of each process for the plurality of robots.
  • standby time calculating means for calculating a time zone in which the robot should wait in order to prevent interference with a previous process; and It is preferable to further comprise a standby time display control means for displaying a display so as to be distinguishable from a time zone.
  • FIG. 1 is a conceptual perspective view of an assembly system 1 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view of the assembling apparatus 2 as viewed from above.
  • FIG. 3 is a diagram showing a functional block of a main part of the assembling apparatus 2.
  • FIGS. 4 (a) and 4 (b) are perspective views showing examples of a robot tool.
  • FIGS. 5 (a) and 5 (b) show the mechanil hand 2 11 and the robot tool 41.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining an attaching / detaching operation of the device.
  • FIG. 6 is a diagram showing a state where the robot tool 42 grips a part.
  • FIG. 7 is a perspective view showing the tool holder 2 21.
  • FIG. 8 (a) and 8 (b) are perspective views showing an assembling jig
  • FIG. 8 (c) is a perspective view showing a jig holder 222.
  • FIG. 9 is a diagram showing a state in which parts are assembled.
  • FIG. 10 is a perspective view showing the component detector 222.
  • FIG. 11 (a) and FIG. 11 (b) are views showing a cross section taken along line XI-XI of FIG.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining the operation of the tray identification section 233.
  • FIG. 13 (a) and FIG. 13 (b) are views for explaining the positioning of the tray 6s.
  • FIG. 14 is a diagram for explaining the positioning of the tray 6w.
  • FIG. 15 (a) and FIG. 15 (b) are diagrams showing the configuration of the tray.
  • FIG. 16 (a), FIG. 16 (b) and FIG. 16 (c) are views showing an example in which parts and assemblies are aligned on a tray.
  • FIG. 17 (a) and FIG. 17 (b) are diagrams showing an example in which the robot tool 42 is placed on a tray.
  • FIG. 18 (a) and FIG. 18 (b) are diagrams showing an example in which an assembly jig is placed on a tray.
  • FIG. 19 is a perspective view showing the design support device 3.
  • FIG. 20 is a diagram showing a function block of the design support device 3.
  • FIG. 21 is a flowchart for explaining the outline of the operation of the assembling apparatus 2.
  • FIG. 22 is a flowchart for explaining the operation of loading the assembly tool.
  • FIG. 23 is a flowchart for explaining the operation of the assembling work.
  • FIG. 24 is a flowchart for explaining the unloading operation of the assembly tool.
  • FIG. 25 is a flowchart illustrating an outline of the operation of the design support apparatus 3.
  • FIG. 26 is a diagram showing an example of a screen 321 for inputting the operation of each step.
  • FIG. 27 is a diagram showing an example of a screen 324 for displaying the operation flow of the robot.
  • FIG. 28 is a perspective view of a basic unit of the assembling apparatus.
  • FIG. 29 (a) and FIG. 29 (b) are layout diagrams of an assembling apparatus according to a modification.
  • FIG. 1 is a perspective view of an assembly system 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the assembling system 1 is broadly divided into an assembling apparatus 2 and a design support apparatus 3 used when designing an operation sequence of the assembling apparatus 2. First, the main configuration of the assembling apparatus 2 will be described below.
  • FIG. 2 is a conceptual plan view of the assembling apparatus 2 as viewed from above.
  • FIG. 1 and FIG. 2 will be referred to.
  • the assembling apparatus 2 includes a plurality of robot units 10A and 10B, and an assembling worktable 11 disposed between the robot units 10A and 10B.
  • a supply unit 23 that supplies parts and the like adjacent to the robot units 1 OA and 10 B, an operation unit 24 for inputting operations such as starting and stopping the assembly device 2, and a It has a control unit 25 (Fig. 1) that performs overall control.
  • One of the robot units 10A has a robot 210A fixed substantially at the center of the upper surface of the base 20A, and the other robot unit 10B has an upper surface of the base 20B. It has a robot 210B fixed approximately in the center of.
  • Each of these bases 20A and 20B has a substantially rectangular planar shape, and is arranged at a predetermined interval such that one side of each of the rectangles faces each other. At this interval, a separate assembly worktable 11 is closely arranged. The heights of the upper surfaces of the bases 20A, 20B and the assembly worktable 11 are the same, and one substantially continuous plane is defined as a reference plane.
  • the robot 210A is a robot with 6 degrees of freedom in which three degrees of freedom around the horizontal axis are arm-connected between two degrees of freedom around the vertical axis, as shown in Fig. 2.
  • the working-side end of the mechanical hand 211 A which corresponds to the tip arm, is a detachable mass part 212 A to which a robot tool (described later) can be attached and detached.
  • FIG. 2 shows a state in which the mechanical hand 211A in FIG. 1 is raised and extended in the horizontal direction, and FIGS. 1 and 2 show the horizontal XY direction and the vertical Z An absolute coordinate system XY Z composed of directions is defined.
  • the other robot 210B is a four-degree-of-freedom robot with one vertical degree-of-expansion telescopic degree at the tip of the arm connection with three rotational degrees of freedom around the vertical axis, as shown in Fig. 2.
  • the working side end of the mechanical hand 211B corresponding to the tip arm is a detachable mass section 212B where the robot tool can be attached and detached, as in the case of the robot 210A. .
  • the ends of these robots 210A and 210B have movable ranges RA and RB as shown in FIG. 2 when viewed horizontally.
  • the movable range RA of the robot 210A is a substantially ring shape with a part missing
  • the movable range RB of the robot 210B is a substantially circular partly indented.
  • Each of the movable ranges RA and RB covers most of the upper surface of the assembling workbench 11 excluding the ends.
  • the common movable range RC is defined by overlapping these movable ranges RA and RB on the assembly worktable 11.
  • This common movable range RC is a space range in which two robots 210A and 210B can cooperate.
  • a jig holder 222 and a component detector 222 (FIG. 2), which will be described later, are arranged in the common movable range RC.
  • the movable ranges RA and RB only need to be configured so as to overlap at least a part of the upper surface of the assembly worktable 11.
  • the robot 210A is capable of gripping a part and assembling the part in the horizontal direction, and moving the part vertically. Assembly work is also possible.
  • the robot 210B can perform an operation of gripping a component and assembling the component in a vertical direction. Therefore, for example, robots 210B can be used for parts that are assembled horizontally, and robots 210A can be used for parts that are assembled horizontally. .
  • a predetermined assembly is assembled by the supply unit 23.
  • the parts, robot tools, and assembly jigs required when setting up are automatically loaded into the movable ranges RA and RB from outside the assembly device 2.
  • the robot tool assembly jig which is unnecessary for new types of assembly work, is moved from the movable range RA, RB to the assembly equipment 2 by the supply unit 23. It is automatically carried out of the building.
  • the supply section 23 is arranged along one side extending in the X direction of the rectangular sides of the bases 20A and 20B in plan view, and the robot section 20A, A linear combination arrangement of two supply units 23 A and 23 B (Fig. 1) respectively corresponding to 20 B is provided.
  • FIGS. 4 (a) and 4 (b) are perspective views showing examples of two types of robot tools.
  • the robot tool 41 shown in FIG. 4 (a) is provided with one chuck 4 11 1 for gripping parts and the like, and a connecting portion 4 1 2 which can be detachably attached to the detachable master portion 2 12 A described above.
  • a chuck 411 is mounted on a plate-like support member 413 fixed to the connecting portion 412, and is supported by the support member 413.
  • the connecting portion 4 1 2 has a short cylindrical shape, and has a detachable hole 4 1 2 H formed in the center thereof, while a plurality of convex portions 4 3 1 a are formed from the side end of the supporting member 4 13. It is protruding.
  • the robot tool 42 of FIG. 4 (b) is different from the robot tool 42 in that the robot tool 42 includes a connecting portion 422 formed with a detachable hole 422H and a support member 423 formed by projecting a plurality of convex portions 423a. 4 Same as robot tool 41 in Fig. (A). However, in the case of the robot tool 42 shown in FIG. 4B, a plurality of (three in the illustrated example) gripping mechanisms 42 1 A, 42 1 B, and 42 1 C having different gripping functions are provided by the support plate 42. It is fixed in parallel to an intermediate support 42 1 S connected to 3.
  • FIGS. 5 (a) and 5 (b) are views for explaining the attachment / detachment operation between the mechanil hand 2 11 (2 11 A, 21 IB) and the robot tool 41.
  • FIG. FIG. 5 (a) shows a state in which the robot tool 41 is not connected to the mechanical hand 211
  • FIG. 5 (b) shows a state in which the robot tool 41 is connected.
  • the robot 21A is provided for robots of different degrees of freedom from the mechanical hand 211A of the OA and the robot 2110B, but the detachable master unit 212A, 2 1 2 B And the connection structure with the robot tool are the same. Therefore, in FIGS.
  • the mechanical hand 211A of the robot 210A and the mechanical hand 211B of the robot 210B have the same reference numeral 21.
  • the robot tool 41 in FIG. 4 (a) and the robot tool 42 in FIG. 4 (b) have different gripping mechanisms, but the structure of the connecting portions 4 1 2 and 4 2 2 4 (a) and FIG. 4 (b), the items described for the robot tool 41 also apply to the robot tool 42.
  • their connecting portions have the same structure as the connecting portions 4 1, 4 2 2 of the robot tools 4 1, 4 2. The connection principle also applies to those robot tools.
  • the detachable mass portion 2 1 2 at the tip of the mechanical hand 2 1 1 has a short cylindrical projection 2 13 projecting along the center axis thereof.
  • a movable ball 2 14 having a slightly larger diameter is also accommodated in each of the circular holes formed at a plurality of positions on the side surface.
  • Compressed air compressed air
  • the movable ball 2 1 is supplied by ONZ ⁇ FF of the supply of the compressed air. 4 can be protruded and retracted from the side of the cylindrical projection 2 13.
  • the attachment / detachment hole 4 12 H provided in the connection portion 4 12 of the tool attachment / detachment portion 4 12 has an inclined surface 4 12 a having a reverse taper so that the vicinity of the exit is narrowed.
  • it is compatible with the outer diameter of the protrusion 2 13 on the mechanical hand 2 11 side.
  • the movable ball 2 14 is housed inside the projection 2 13.
  • the movable ball 2 14 is moved by the compressed air supply so that a part of the movable ball 2 14 projects outside the projection 2 13,
  • the movable ball 2 14 engages with the inclined portion 4 1 2 a of the attachment / detachment hole 4 1 2 H.
  • the mechanical hand 2 1 1 and the robot tool 4 1 are connected.
  • the robot tools required for the assembly work can be replaced.
  • FIG. 6 is a view showing a state where the robot tool 42 connected to the mechanil hand 211 holds parts. As shown in FIG. 6, the plate-shaped component 81 can be gripped by the tip of the chuck 42A, and the cylindrical coil-shaped component 82 can be held by the tip of the chuck 42B.
  • a plurality of tool holders 2 2 1 which hold a plurality of robot tools including the robot tools 41, 42. Further, a positioning plate 224 for positioning the tray 6 described later is provided.
  • FIG. 7 is a perspective view showing the tool holder 2 21.
  • the tool holder 221 consists of a holder body 221a formed as a bent plate with one side of a square removed, and four rod-like members provided at the tip of the holder body 221a. It has a tool mounting part 2 2 1b. Two recesses 221c are provided on the upper surface of each tool mounting portion 221b.
  • the convex portion 4 13 a (4 2 3 a) of the robot tool is fitted in the concave portion 2 2 1 c of the tool holder 2 21, so that the robot tool is held in a suspended state. You. At the same time, the position of the robot tool with respect to the tool holder 2 2 1 is determined.
  • the plurality of positioning plates 2 24 are for positioning the tray 6 on the bases 20 A and 20 B, and have a predetermined unit width in the horizontal X direction. And a double-size positioning plate 222 w having a width twice as large as the unit width.
  • the assembling worktable 11 is a base having a rectangular shape in plan view, and its length in the depth direction (Y direction) is the same as the length of the bases 20A and 210B in the Y direction. Consistent. For this reason, when the worktable 11 is arranged so as to be sandwiched between the bases 20A and 20B, these form a single rectangle as a whole in plan view. As a result, when more robot units and work benches are added, as will be described later, the degree of freedom of arrangement can be increased, and spatial waste can be prevented. As shown in FIG.
  • a plurality of jig holders 222 for holding an assembling jig, which will be described later, are provided on the upper surface of the worktable 11, and the work is performed on each of the robots 10A and 10B.
  • a component detector that detects whether the chuck is actually gripping the component in a non-contact manner as illustrated in Fig. 6 2 2 3 Is provided.
  • FIGS. 8 (a) and 8 (b) are perspective views showing examples of an assembling jig
  • FIG. 8 (c) is a perspective view showing an example of a jig holder 222.
  • the assembly jig 51 shown in FIG. 8 (a) includes a component holding portion 511 for holding components and the like and a holder connection portion 512 for detachably connecting to the jig holder 2 2 2.
  • the assembling jig 52 shown in FIG. 8 (b) also has a component holding portion 521, which holds parts and the like, and a holder connecting portion 522, which is detachably connected to the jig holder 22. It has.
  • the 8 (c) has its bottom surface fixed to the upper surface of the worktable 11 and has a jig mounting portion 2 2 2 on which the assembly jig 52 is mounted.
  • the jig mounting portion 22 2 a has a projection 22 22 b, and the projection 22 2 b is provided on the bottom surface of the holder connection portion 5 1 2, 5 22. (Not shown) holds the assembly jig 52 and positions the assembly jig 52 with respect to the jig holder 22.
  • FIG. 9 is a view showing a state of assembling parts using the above-mentioned assembling jig 52 ; the parts holding portion 521 of the assembling jig 52 includes an assembly of the assembly to be manufactured.
  • An in-assembly object 81a corresponding to an intermediate state is placed.
  • the plate-like component 81, the cylindrical coil-shaped component 82, and the like are assembled at predetermined positions in the assembly process 83.
  • FIGS. 5 (a) and 5 (b) show that the part 84 held by the chuck 41 1 of the robot tool 41 is lowered from above the assembly jig 52, The steps of performing the assembly are illustrated.
  • FIG. 10 is a perspective view showing the component detector 222.
  • the component detector 223 has a U-shape, and has a light emitting part 223 a and a light receiving part 223 b. Then, the part gripped by the robot tool is moved by a mechanical hand so as to cross the light FL emitted from the light emitting part 222 a. Here, if the part is gripped by the robot tool, the light FL will be blocked. Cannot be detected. On the other hand, if the gripping of the part by the robot tool has failed,
  • the FL has no light-blocking material, and the light FL is detected by the light receiving section 2 23 b. In this way, by monitoring the light FL at the light receiving section 222b, it is possible to detect the gripping of the component by the robot tool.
  • the component detector 2 23 is installed in or near the common movable range RC of each of the robots 21 OA and 210 B shown in FIG. , 210B, the robot tool is placed on the positioning plate 222 and the components in the tray currently used as the object to be taken out (hereinafter referred to as “in-use tray”) are sequentially grasped and assembled. Detects whether each part is gripped by the robot tool in the transfer path up to the position of the developing body 83 (therefore, the installation position of the assembling jig 51 and the jig holder 22). It is possible.
  • the robots 21A and 210B each have a unidirectional direction in which the robot tool grips and picks up the components in the tray being used and moves toward the assembly body 83 while holding it as it is. Transfer routes are set so that they pass through predetermined positions within the common movable range RC.
  • the component detectors 2 23 are individually arranged for each robot, for example, near the tool holder 22 1 in FIG. Compared to such a case, it is possible to detect the gripping of each robot by a smaller number of component detectors (one component detector 2 23 in this example).
  • the robot 210A turns counterclockwise from the in-use tray to the position of the component detector to detect gripping of the component, and then turns counterclockwise to rotate the component counterclockwise.
  • a reciprocating operation (reversing operation) is required, such as transporting to the position of the developing assembly 83 (the position above the jig holder 222).
  • the unidirectional transfer path of the component in the example of the robot 21 OA in FIG. 2, the unidirectional movement from the tray in use toward the assembly body 83 while rotating clockwise).
  • the reciprocating motion of the robot becomes unnecessary, which contributes to the improvement of the assembly time.
  • the component transfer path PB in the counterclockwise direction from the tray in use to the component detector 2 23 corresponds to a “unidirectional component transfer path”.
  • each of the component transfer paths PA and PB has a starting point depending on which in-use tray is to take out components.
  • each of the routes merges with the same route in a stage passing near the component detector 222. Then, after passing through the component detector 222 and approaching the vicinity of the developing body 83, the parts are divided into the respective directions depending on from which direction the component is to be assembled to the developing body 83.
  • the robot 210A or 210B When it is determined by the component detector 222 that the robot 210A or 210B does not hold a component, the robot returns to the location of the component tray and picks up a new component. For this reason, all the assembly work is not completely stopped by the error of holding one part.
  • the robot 210A or 210B When it is determined by the component detector 222 that the robot 210A or 210B does not hold a component, it is placed in the common movable range RC as shown in FIG. Move the chuck of the robot to above the trash box TR and open the check on the trash box TR.
  • the component is not detected. It is possible to collect the components in the defective holding state into the trash box TR.
  • the robot is determined to be “not holding the part” despite holding the part, and the robot returns to the parts tray while holding the part and tries to grab a new part. It is possible to prevent a situation in which the component is dropped on the component tray, which hinders subsequent component pickup.
  • This trash box TR is also portable, and if robots 21A and 21B are automatically moved to the outside of the device, no labor is required to collect the trash box TR. .
  • FIG. 10 shows an example of the light transmission type that detects the interruption of the light FL.
  • the present invention is not limited to this.
  • the part is monitored. It may be a reflection type detector that detects the light.
  • the supply section 23 in FIG. 2 includes a tray transport section 2 3 1 (FIG. 11 (a)) for transporting a tray 6 on which parts and the like are placed, and a tray exchange section 2 3 (also shown in FIG. Fig. 11 (a)) 2 and a tray identification section 2 33 (Fig. 12) for identifying the tray.
  • a tray transport section 2 3 1 FIG. 11 (a)
  • a tray exchange section 2 3 also shown in FIG. Fig. 11 (a)
  • a tray identification section 2 33 Fig. 12
  • FIG. 11 (a) is a view showing a cross section taken along line XI-XI of FIG.
  • the tray transport section 2 3 1 holds the tray 6 and reciprocates in the horizontal Y direction.
  • the tray transport section 2 3 1a connects to the tray holding section 2 3 1a to move the tray in the horizontal Y direction.
  • a driving unit 231b for applying a driving force.
  • the tray holding section 23 la has a function of holding the tray 6 and releasing the holding.
  • the tray holding section 2 31 a is composed of a first tray holding section 2 3 1 a -1 (FIG. 1) for holding a single-size tray having a width corresponding to the positioning plate 2 24 s, and a positioning plate 2.
  • a second tray holding part 23 1 a -2 capable of holding a double-sized tray having a width twice as large as 24 s is included. Further, the drive section 2311b in FIG.
  • the tray replacement section 2 32 includes a tray holding section 2 32 a having the same configuration as the tray holding section 2 3 1 a, and a support plate 2 3 2 b for supporting the stacked trays 6 from below. . Further, a support pole 23c, whose upper end is connected to the support plate 23b, and an elevating motor 23d for raising and lowering the support pole 23c are provided.
  • used tray When replacing a tray that has run out of parts or a tray that has been filled with a completed assembly (hereafter “used tray”) with another tray (hereafter “used tray”), the following operations are performed.
  • the tray group stacked on the support plate 2332b is raised by the operation of the lifting module 2332d, and the lower tray 6L is held by the tray holder 23a. (See Fig. 11 (b)).
  • the tray can be replaced.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining the operation of the tray identification section 233.
  • the tray identification section 233 includes a scanner 233a having a barcode reading section, and a scanner moving section 233b for reciprocating the scanner 233a in the horizontal X direction.
  • the scanner 233a detects a sign (bar code) B C attached to the outer surface of the tray 6, and identifies the type of an object to be stored such as a component placed on each tray 6. That is, a barcode BC assigned in advance for each type of the objects placed on the tray 6 is attached to the end face of each tray 6, and the tray is held by the barcode BC. Containment items are identified. This makes it possible to reliably transport the tray in which the items to be transported are stored.
  • a plurality of trays 6 can be identified at one time.
  • the support plates 2332b shown in FIGS. 11 (a) and 11 (b) are used. The tray stack is raised or lowered, and scanning is performed with the barcode BC of the tray at that level set to the height of the reading head of the scanner 233a.
  • a list of parts and the like required in the assembly work process to be executed is registered in the control unit in advance with the code, and the code number of the bar code BC read by the scanner 232a is included in the registration code. If so, determine that there is no mistake in placing tray 6, and continue the work process. Conversely, the barcode BC If the code number does not match the registration code, it is determined that the tray is misplaced, the work process is interrupted, and a warning sound is issued to notify the operator of the misplacement of the tray.
  • tray 6 will be described below.
  • FIGS. 13 (a) and 13 (b) show a single-size tray 6s having a predetermined unit width in the X direction of FIG. 1 with respect to a double-size positioning plate 2 2 4w. It is a figure explaining the situation of positioning.
  • the tray 6 s corresponds to a single-size positioning plate 222 s, and has a plurality of positioning grooves 61 as a first local shape on the bottom edge thereof. Further, the double-size positioning plate 222 w has eight positioning blocks 222 b protruding along its outer periphery as a second local shape corresponding to the first local shape. Then, as shown in Fig. 13 (a), two trays 6s are arranged on the double-size positioning plate 2 24 w, and the corresponding positioning grooves 6 1 and positioning blocks 2 2 4 b By combining these with each other, positioning is performed as shown in FIG. 13 (b).
  • the single-size positioning plate 2 24 s ( Figure 2) has a total of four
  • the positioning block 2 2 4 b is formed so as to protrude, so that only one single-size tray 6 s can be placed in a positioned state.
  • FIG. 14 is a view for explaining a state in which a double-size tray 6 w having a width twice as large as a unit width is positioned with respect to a positioning plate 222 w.
  • the tray 6 w shown in Fig. 14 (a) has the same size in plan view as the positioning plate 222 w, has a plurality of positioning grooves 61, and has a slightly larger groove width than the positioning block 222 b. It has a plurality of positioning block escape grooves 62 having a groove. Due to the heat shrinkage of the tray 6w, the spacing Sa between the grooves of the tray 6w and the mutual spacing Sb of the blocks 2 24b of the positioning plate 2 24 w This is provided to prevent all the positioning blocks 2 2 4 b from being unable to be properly fitted in the event of misalignment.
  • the positioning groove 61 involved in positioning is located at a position passing through the center line of the tray 6 w in the two directions of XY.
  • the positioning block escape groove 62 is provided for the rest. As a result, similarly to the positioning of the tray 6s described above, the positioning as shown in FIG. 14 (b) can be performed by fitting the corresponding positioning grooves 61 and the positioning blocks 222b. Done.
  • FIG. 15 (a) and FIG. 15 (b) show the configuration of the tray.
  • the double-size tray 6 w shown in Fig. 15 (a) is a relatively hard tray body 60 w made of hard plastic or the like, and a relatively soft tray such as a foamed resin molded product.
  • the core 65 w made of the above material is detachably accommodated.
  • the core 65 w is used for aligning the objects to be housed, such as parts and assemblies after completion, and positioning them in the tray.
  • the core 65 w has a thick plate-like shape, and a plurality of objects to be housed.
  • the tray body 60 w is provided with a plurality of positioning blocks 222 b at the inner corners, while the core 65 w has positioning grooves 62 corresponding to these blocks 222 b. Two are provided. Then, similarly to the above-described positioning of the tray 6w with respect to the positioning plate 222w, the positioning grooves 652 position the respective alignment holes 652 with respect to the tray body 60w.
  • the single size core 65 s shown in Fig. 15 (b) is half the size of the core 65 w above in the horizontal X direction, and has an alignment hole 653 at the top. ing.
  • the single-size tray 6 s is also made of relatively soft material such as foamed resin in the relatively hard tray body 60 s made of hard plastic, etc.
  • the child 65 s is detachably housed.
  • a double-sized tray 6w can accommodate two single-sized cores 65s, as shown in Fig. 15 (b).
  • the single-sized core 65 s alignment hole 65 3 is replaced by the double-sized core 65 w alignment hole 65 1 It is suitable for holding relatively small parts.
  • FIG. 16 (a), FIG. 16 (b) and FIG. 16 (c) are views showing an example in which parts and a completed solid body are arranged on the tray 6w.
  • each of the alignment holes 65 1 a of the core 65 w Alignment is performed by inserting 84.
  • the shape of the alignment hole 65 la corresponds to the shape of the component 84, whereby the position of the component 84 is restricted by the alignment hole 651a.
  • the components 81 are also aligned on the tray 6w by the core 65w having the alignment holes 651b corresponding to the shape.
  • the assembly 85 shown in FIG. 16 (c) is aligned by the alignment projection 651c instead of the alignment holes 651a and 651b.
  • the assembly 85 is sandwiched and fixed between the alignment protrusions 651c.
  • the tray shown in FIGS. 16 (a) and 16 (b) is called a component tray, and the tray shown in FIG. 16 (c) is called an assembly tray.
  • FIG. 17 (a) and FIG. 17 (b) show an example in which the robot tool 42 is placed on a tray.
  • the core 66 shown in FIG. 17 (a) includes a core body 661 having a plurality of positioning grooves 662, and a tool mounting portion 636 connected to the upper surface of the core body 661. .
  • the tool mounting portion 663 is provided with a plurality of concave portions 666 as in the case of the tool holder 221.
  • the position of the robot tool 42 can be regulated and held.
  • the robot tool 41 fixed to the core 66 is housed in the tray body 60w.
  • FIG. 18 (a) and FIG. 18 (b) are diagrams showing an example in which an assembly jig is placed on a tray.
  • the core 67 shown in FIG. 18 (a) includes a core body 671, which has a plurality of positioning grooves 672, and a protruding portion 673 arranged at the center of the upper surface of the core body 661. ing. By fitting the protrusions 673 into the holes (not shown) provided on the bottom surfaces of the holder connection sections 512, 532, and 542 of the assembly jigs 51, 53, and 54, The assembly jig can be fixed to the core 67. Then, as shown in FIG. 18 (b), the assembly jig 51 fixed to the core 67 is housed in the tray body 60s.
  • the trays shown in FIGS. 18 (a) and 18 (a) and FIGS. 17 (a) and 17 (b) are referred to as trays for assembling tools. . ⁇ Control configuration>
  • FIG. 3 is a diagram showing a functional block of a main part of the assembling apparatus 2.
  • the operation unit 24 is electrically connected to control units 25A and 25B having a CPU and a memory.
  • the control section 25 A (25 B) is connected to the controller 21 A (2 19 B) of the robot section 20 A (20 B) and the controller 2 39 A (2 9 B) of the supply section 23A (23 B). 39 B), and the interface section 26 A (26 B).
  • Controllers 219A and 239A (219B, 239B) also have a CPU and memory.
  • the controller 2 19A (2 19 B) is connected to the robot 2 10 A (2 10 B), and the controller 2 39 A (2 39 B) is connected to the tray transport section 2 3 1 A ( 2 3 1 B), connected to the tray replacement section 2 32 A (232 B) and the tray identification section 2 33 A (233 B).
  • the control units 25A and 25B have functions as robot control means and as tool management control means and assembly control means.
  • the operation unit 24 has a start button, a stop button, and the like, and has a display for displaying a start state of the assembling apparatus 2.
  • the control units 25A and 25B have a role of controlling the respective movable parts of the assembling apparatus 2 in total in response to the operation of the operator in the operation unit 24 by cooperation of the respective CPUs and memories. .
  • the interface units 26A and 26B can read a recording medium in which the control data relating to the control unit 25A is written.
  • a transmission line may be connected to the interface units 26A and 26B, and control data may be received from the design support device 3 via the transmission line.
  • FIG. 19 is a perspective view showing the design support device 3.
  • the design support device 3 includes a device main body 31, a display 32, a keyboard 33, and a mouse 34.
  • FIG. 20 is a diagram showing functional blocks of the design support device 3.
  • the design support device 3 has a control unit 35, a display unit 36 electrically connected to the control unit 35, an operation input unit 37, an interface unit 38, and a database. It has a part 39.
  • the control unit 35 is provided inside the device main body 31 and has a CPU and a memory.
  • the display unit 36 corresponds to the display 32 described above, and displays various screens based on a command from the control unit 35.
  • the operation input unit 37 corresponds to the keyboard 33 and the mouse 34, and can be operated by an operator.
  • the interface section 38 outputs the control data of the robot processed by the control section 35 to a recording medium.
  • a transmission line may be connected to the interface section 38, and control data may be transmitted to the control sections 242A and 242B of the assembling apparatus 2 via the transmission line.
  • an operation module 39a in which the handling operation of each part is categorized and defined is stored as a database in the storage device. Operation of the assembling system 1>
  • FIG. 21 is a flowchart for explaining the outline of the operation of the assembling apparatus 2. Hereinafter, the basic operation will be described with reference to FIG.
  • step S1 an assembly tool composed of a robot tool and an assembling jig is automatically loaded into the movable range R A or R B of the robot, and the setting is automatically performed.
  • step S2 using the assembly tool carried in in step S1, an assembly operation of sequentially assembling a plurality of parts by the robots 210A and 210B is repeated a predetermined number of times.
  • step S5 an assembly tool that becomes unnecessary due to the completion of the assembly work is carried out from the movable range RA or RB of the robot.
  • step S6 it is determined whether or not to switch the type of the assembled product.
  • the process returns to step S1 and the assembly operation is continued in the same procedure.
  • FIG. 22 is a flowchart for explaining the operation of loading the assembly tool, and corresponds to S1 of the flowchart shown in FIG.
  • step S11 a tray for an assembly tool is selected.
  • the tray exchange unit 232 selects the assembly tool tray. If the tray for the predetermined assembly tool is not selected by the tray identification section 233, an alarm is transmitted.
  • step S12 the tray for the assembly tool selected in step S11 is transported. In this case, the tray transport section 2 3 1 is driven to move the assembly tool tray to the robot 2 1 OA, 2 1 OB movable range RA, from outside the RB movable range RA, positioning plate 2 24 inside the RB To the location of. This allows multiple types of robot tools to be carried in.
  • step S13 it is determined whether the assembly tool tray has been carried into the movable ranges RA and RB of the robot. If the robot has been carried into the movable range of the robot, the process proceeds to step S14, and if not, the process returns to step S12.
  • step S14 automatic setting of the assembly tool by the robots 21OA and 210B is performed. In other words, first, a robot tool previously selected from a plurality of types of robot tools already mounted on the tool holder 221 in the initial state is mounted on the mechanical hands 211A and 211B. .
  • the movable range RA, RB of the robots 21 OA, 21 OB is transferred to a predetermined location, that is, the tool holder 2 by the robots 210 A, 21 OB. 2 1 and the jig holder 2 2 2 are respectively transferred and arranged to the position.
  • step S15 it is determined whether the setting has been completed. That is, if the setting of all the loaded assembly tools has been completed, the process proceeds to step S16, and if not, the process returns to step S14.
  • step S16 the tray transport section 231 is driven, and the assembly tool tray emptied by the completion of the setting of all the assembly tools is moved to the movable range RA of the robots 210A and 210B. And RB, to be moved out of the range of movement RA and RB.
  • step S17 it is determined whether the empty tray has been carried out to the tray replacement section 23. I do. If the sheet has been unloaded to the tray replacement section 23, the process proceeds to step S2. If the sheet has not been unloaded, the process returns to step S16.
  • FIG. 23 is a flowchart for explaining the operation of the assembling work, and corresponds to S2 in the flowchart shown in FIG.
  • step S21 a component tray is selected. That is, the tray replacement unit 232 selects the component tray at the top of the plurality of component trays at that time. If a predetermined component tray has not been selected by the tray identification section 233, an alarm is issued.
  • step S22 the component tray is transported. More specifically, the tray transport section 2 31 is driven to move the component tray into the movable range RA of the robots 210A and 210B, from the outside of the RB to the movable range RA, and to the positioning plate 2 in the RB. Automatic loading to 24 locations.
  • step S23 it is determined whether the robot has been conveyed to within the possible ranges RA and RB of the robots 210A and 210B. If it has been conveyed to the allowable range, the process proceeds to step S24, and if it has not been conveyed, the process returns to step S22.
  • step S24 the loaded component tray is positioned.
  • the component tray is positioned within the possible ranges RA and RB of the robot by the positioning plate 224.
  • step S25 assembly of parts by the robots 210A and 210B is started.
  • step S26 the components in the tray are taken out and assembled. Specifically, the robot tool is changed as appropriate according to the type of parts, etc., and the parts in the loaded tray are picked up using the robots 210A and 210B alternately, and the assembly jig is used. Transfer and assemble. If necessary, one of the robots 210A and 210B can be used continuously. Also, when it is necessary to replace the robot in the middle of a series of assembly work, the robot 21 OA (210 B) Replace the existing robot tool with another robot tool waiting on the rudder 2 1 1. That is, the robot tool is automatically changed by the robot 210A (210B) itself according to the assembly stage of the assembly.
  • step S27 it is determined whether or not any of the trays in the component tray has become empty as the assembly operation proceeds. If it is empty, go to step S28, otherwise go to step S36.
  • step S28 the empty component tray is automatically unloaded from the movable ranges R A and R B of the robots 210A and 210B to the tray replacement unit 2332.
  • step S29 the empty component tray (used tray) and the component tray on which another component is placed (next used tray) are replaced in the tray replacement unit 2332. .
  • step S30 the next-use component tray, which has been replaced in step S29 and has components placed thereon, is carried into the movable ranges R A and R B of the robots 210A and 210B.
  • each component tray usually, the same number of components are stored in each component tray, so when one component tray is empty, the other component tray is empty, so multiple component trays will be used next time.
  • the component tray is replaced in time with the component tray, but if the timing for emptying each component tray is different, each time one of the component trays becomes empty, A pair of operations, automatic unloading, storage of the tray stack at the bottom, and automatic loading of the top component tray, are performed in succession.
  • the robots 210A and 210B use The repetition of the assembling process is temporarily suspended and enters a standby state.
  • Steps S31 to S31 operate in parallel with the above steps S26 to S30.
  • step S31 when one assembly is completed, it is transferred into the assembly tray by the robot 210A or 210B.
  • the assembly tray is automatically loaded in an empty state in advance into any position of the positioning plate 224 in parallel with the component tray.
  • step S32 the assembly transfer of step S31 is repeated for the assembly. Determine if the tray is full. If it is full, go to step S33, otherwise go to step S36.
  • step S33 the tray filled with the assembly is automatically carried out from the movable ranges RA and RB of the robots 210A and 210B to the tray exchange section 2332.
  • step S34 the tray for the assembly, which is full of the assembly, is replaced with an empty assembly tray by the tray replacement section 232.
  • step S35 the empty assembly tray is automatically loaded into the movable ranges RA and RB of the robots 21OA and 210B.
  • step S36 it is determined whether or not all the assembly work of the type is completed. If completed, go to step S37. If not completed, return to steps S26 and S31.
  • step S37 all the trays within the movable ranges RA and RB of the robots 21OA and 210B are automatically unloaded.
  • step S38 it is determined whether or not all the trays have been carried out to the tray replacement section 232. If it has been unloaded, proceed to step S5; otherwise, return to step S37.
  • FIG. 24 is a flowchart for explaining the unloading operation of the assembly tool, and corresponds to S5 of the flowchart shown in FIG.
  • step S51 an empty assembly tool tray is selected in the tray replacement unit 232.
  • an alarm is transmitted.
  • step S52 the empty assembly tool tray is carried into the movable ranges RA and RB of the robots 210A and 210B.
  • the tray is transported by driving the tray transport section 2 31.
  • step S53 it is determined whether or not the empty assembly tool tray has been carried into the movable ranges RA and RB of the robots 210A and 210B. If so, the process proceeds to step S54; otherwise, the process returns to step S52. At step S54, the robots 210A and 210B return the assembly tool to the loaded empty assembly tool tray. In step S555, it is determined whether or not the robots 21OA and 210B have returned to the assembly tool tray. If completed, the process proceeds to step S56, and if not completed, the process returns to S54.
  • step S56 the returned assembly tool is carried out by driving the tray transport section 231.
  • step S57 it is determined whether the tray on which the assembly tool is placed has been carried out to the tray changing unit 232. If it has been unloaded, proceed to step S6; otherwise, return to step S57.
  • the assembly tools are automatically loaded into the movable range RA and RB of the robot 210A and 210B.
  • the changed assembly tool is also automatically carried out from the movable range RA, RB of the robots 210A, 210B to the outside, so that the assembly device 2 enables efficient production of many types and small quantities.
  • the output torque is large in a robot using a speed reducer, it is preferable from the viewpoint of safety to keep the operating light within the movable range as much as possible. It has also been adapted.
  • FIG. 25 is a flowchart illustrating an outline of the operation of the design support apparatus 3. Hereinafter, the basic operation will be described with reference to FIG.
  • step S81 an operation module is selected from the database, and the operation of each process is input.
  • FIG. 26 is a diagram showing an example of a screen 321 for inputting the operation of each step.
  • the screen 3221 has a process display screen 322 for displaying a schematic flow of each process, and a process input screen 323 for inputting the operation of each process.
  • the process display screen 322 includes a process number display 322a in which each process is sequentially displayed, and an image 322 of a part handled in each process. On this process display screen 322 Thus, the operator can visually confirm the parts used in the assembly.
  • the process input screen 3 2 3 has a number input section 3 2 3 a and a plurality of selection buttons 3 2 3 b.
  • the number input section 3 2 3 a is used for inputting a process number, and is operated by operating the keyboard 33.
  • the selection button 3 2 3 b is a button for selecting necessary data from a plurality of operation modules stored in the database unit 39.
  • a plurality of selectable data displays 3 2 3 c appear.
  • data to be selected from among a plurality of data is displayed with the mouse 3 4. The data is input by selecting by the operation of.
  • step S82 the execution timing of each process is calculated based on the selected operation module. This calculation is executed by the CPU of the control unit 35.
  • each operation module contains information such as the robot operation required for each unit operation and the time required for that operation, such as a series of operations required for one assembly of the part. It is configured. These are categorized, and their meanings are as follows.
  • step S83 each process is displayed along the time axis.
  • Fig. 27 is a diagram showing an example of a screen 3 2 4 that displays the operation flow of the robot.
  • a screen 3 2 4 is a time display section 3 2 4 a that displays the time elapsed since the start of the work, and a Includes a bar graph 3 2 4b that displays the required time. The operating status of each robot can be visually grasped by the graphic display on this screen 3 2 4 You.
  • step S84 the total time required for assembling one assembly (dusk time) is calculated and displayed numerically. Specifically, as shown in a display 32 4 c in FIG. 27, the information is displayed on the display 32 based on the execution timing of each step calculated in step S 82.
  • step S85 the standby time for interference prevention is calculated and displayed. Specifically, as shown in the display 3 24 d (indicated by oblique lines) in Fig. 27, the time zone where the robots 210A and 210B enter the interference area is distinguished from other time zones. Display as possible. That is, since the common movable range RC is an interference region where the robots 210A and 10B can interfere with each other, when one of the robots is included in the common movable range RC, the other robot does not. It is preferable to wait outside that.
  • the time zone in which the robots other than the robot that entered the common movable range RC should wait can be grasped, and calculations are performed so that the display 3 2 4 d does not overlap on the time axis, thereby preventing collision between robots. Can be stopped. More specifically, when the robot holds a part or the like and enters the common movable range RC, and when the other robot is within the common movable range RC, the robot on the other side moves the common movable range RC. Calculate the time to get out and display it as the waiting time.
  • step S86 the control sequence corresponding to the operation sequence thus determined is output to the portable recording medium in the interface unit 38. Is determined. If the output is to be made, the process proceeds to step S87. If the output is not to be made, the process proceeds to step S81.
  • step S87 control data used by the robot is output to a recording medium in the interface unit 38.
  • the control data relating to the assembling work input in the design support device 3 can be input to the assembling device 2 via the recording medium.
  • Such an operation sequence may be transmitted by online communication by connecting the assembly apparatus 2 and the design support apparatus 3 online.
  • the design support device 3 enables efficient design support for multi-product small-lot production by a robot.
  • the above-described assembling apparatus 2 has two robots 210A and 210B, but the present invention can be realized in various modes. That is, as shown in Fig. 28, the minimum unit consists of one robot 210, one workbench 11 adjacent to it, and one supply unit 23. Various arrangements are possible, as shown in FIGS. 29 (a) and 29 (b).
  • the device of the present invention has high efficiency, high safety and high flexibility.

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Description

明 細 書 組立装置とそのための卜レイシステム、 および設計支援装置 技術分野 本発明は、 複数の部品から構成される組立体を組み立てる組立技術に関し、 特にロボットを用いる組立技術に関する。 背景技術 多点数の部品から構成される組立体をロボットにより自動的に組み立てる組 立装置では、 ロボッ卜の可動範囲の内部に複数の部品を自動的に供給することに より、 部品搬入時にロボットを停止させて人手による部品の交換を不要としてい る。
また、 1つの基台に複数のロボットを固定して協働して動作させ、 組立用冶具 を利用して複数の部品を組み付けることにより、 効率的に部品の組み立てを行お うとしている。
しかし、 従来例のようにロボットの可動範囲の内部に複数の部品を自動的に供 給するだけでは、 多品種少量生産を目的とした組立装置において、 組立体の品種 切替えが頻繁に行われると、 それに伴い組立ツール （ロボットツール、 組立用冶 具） の交換も頻繁に行う必要があるが、 この組立ツールの交換作業は人手に頼つ ているため、 交換作業に時間がかかり、 その間は組立装置を停止しなければなら ず、 組立装置の稼働率を低減させる原因となる。
また、 1つの基台に複数のロボットを固定するのでは、 多品種少量生産を目的 とした組立装置において、 大幅な組立体の品種切替えに伴うロボットの配置の変 更ゃロボットの増設に迅速に対応するのは、 困難である。 発明の開示 ぐ発明の目的 >
本発明は、 上記課題に鑑みてなされたものであり、 ロボットによる多品種少 量生産を効率的に行える組立技術を提供することを目的とする。 ぐ発明の構成および作用 >
この発明は、 組立ツールを利用して複数の部品を順次に組立て、 それによつて 所定の組立体を製造する組立装置であって、 （a)所定の基台上に配置されたロボッ トを有する組立部と、 （b)前記ロボットを駆動制御するロボット制御手段と、 （c) 前記複数の部品と前記組立ツールとを搬入対象物として、 各搬入対象物を前記口 ボットの可動範囲の外部から前記可動範囲の内部まで搬入するとともに、 完成後 の組立体と使用後の組立ツールとを搬出対象物として、 各搬出対象物を前記可動 範囲の内部から前記可動範囲の外部まで搬出する搬送手段とを備え、 前記ロボッ ト制御手段が、 （b-1 )搬入された前記組立ツールのセッティングと、 使用後の前記 組立ツールの前記搬送手段への返却とを前記ロボッ卜に行わせるツール管理制御 手段と、 （b-2)搬入された前記複数の部品の順次組立てと、 完成後の組立体の前記 搬送手段への返却とを前記ロボッ卜に行わせる組立制御手段とを備える。
これによつて、 組立ツールの交換を人手に頼らずに行えるため、 多品種少量生 産を効率的に行える。
好ましくは、 前記組立ツールが、 前記ロボットの先端腕に着脱自在なロボット ツールと、 前記基台に付随させた作業台上に配置されて前記複数の部品を組み付 ける組立用冶具とを含んでおり、 前記ツール管理制御手段は、 前記ロボットに、 前記先端腕への前記ロボットツールの着脱制御を行わせるロボットツ一ル管理制 御手段と、 前記ロボットに、 前記作業台上の所定の組立位置と前記搬送手段との 間の前記組立用冶具の移動を行わせる冶具管理制御手段とを備えるのが良い。 これによつて、 組立作業に必要なロボットツールと組立用冶具とを確実に供給 できる。
また、 好ましくは、 複数種類のロボットツールが前記搬送手段によって搬送さ れ、 前記ロボットツール管理制御手段は、 前記ロボットによって、 前記基台上の 所定のロボッ十ツール待機位置まで前記複数種類のロボットツールを搬送する口 ボットツール搬送制御手段と、 前記組立体の組立段階に応じて、 前記先端腕に装 着するロボットツールを前記複数種類のロボットツールの中から選択して交換す るロボットツール交換制御手段とを備えるのが良い。
これによつて、 各組立段階において適切なロボットツールの選択が行える。 また、 好ましくは、 前記搬送手段は、 （c- 1 )それぞれが所定のトレィを保持可能 な複数のトレイ保持部の並列配置と、 （C - 2)前記複数のトレイ保持部のそれぞれを 前記ロボッ卜の可動範囲の内部と外部との間で移動させる搬送駆動手段とを備え、 前記搬入対象物および前記搬出対象物のそれぞれは、 前記トレイに収容された状 態で前記搬送手段によって搬送されるのが良い。
これによつて、 トレィを用いることにより、 汎用性の高い搬送が行える。
また、 好ましくは、 前記複数のトレイ保持部が、 所定の単位幅のトレィを保持 する第 1 卜レイ保持部と、 前記単位幅の複数倍に相当する幅のトレィを保持する 第 2 卜レイ保持部との並列配置を有するのが良い。
これによつて、 搬入対象物および搬出対象物の各種大きさに対応した搬送が行 える。
また、 好ましくは、 前記トレイには、 その外面に第 1の局所形状が付されてお り、 各トレイ保持部は、 前記第 1の局所形状と嵌合する第 2の局所形状を有して おり、 前記第 1の局所形状と前記第 2の局所形状との嵌合によって各トレイ保持 部への各トレイの位置決めがなされるのが良い。
これによつて、 各トレイの位置決めが正確に行える。
また、 好ましくは、 前記ロボッ トツールとして前記複数の部品のそれぞれを把 持可能なチャックが使用されているとともに、 前記ロボットの作業範囲内におけ る前記複数の部品のそれぞれの搬入位置から前記組立位置までの区間内において、 前記ロボットによる各部品のそれぞれの単方向の移送経路が所定の共通位置を通 るように設定されており、 前記組立装置が、 （d)前記共通位置近傍に設置されて、 前記ロボッ卜において前記チヤックが部品を把持しているか否かを検出する部品 検出手段をさらに備えるのが良い。
これによつて、 部品を把持しているか否かを迅速に検出できる。 また、 この発明は、 複数の部品を順次に組立てることによって組立体を製造す る組立装置であって、 （a)それぞれが略矩形の平面形状を有する基台上にロボット を搭載して構成され、 前記矩形の辺同士を対向させて配列した複数のロボット部 と、 （b)前記複数のロボット部の間に配置された作業台とを備え、 各ロボット部の ロボッ卜の動作範囲が、 当該ロボット部に隣接する作業台の少なくとも一部を力 バーしている組立装置も対象としている。
これによつて、 組立体の品種切替えに対して柔軟にロボッ卜の配置を変更でき るため、 多品種少量生産を効率的に行える。
好ましくは、 前記複数のロボット部のうち、 互いに隣接する 2のロボット部の それぞれのロボッ卜は、 動作自由度の組合せが互いに異なる。
これによつて、 ロボットによる組立作業のバリエーションが増える。
また、 この発明は、 組立装置で使用されるトレイシステムであって、 （a)トレイ 本体の群と、 （b)被収容物の形状に適合した所定の上面凹部を有し、 前記トレィ本 体に収容されて前記被収容物を前記上面凹部に位置決めして保持する保持部材の 群とを備え、 前記トレィ本体の群が、 （a-1 )所定の単位収容幅を有するシングルサ ィズのトレイ本体と、 （a-2)前記単位収容幅の倍の収容幅を有するダブルサイズの トレイ本体とを含む一方、 前記保持部材の群が、 （b_l ) シングルサイズの保持部 材のセッ卜であって、 それぞれが前記シングルサイズのトレィ本体の内部に単独 で適合して収容されることが可能であるとともに、 シンダルサイズの保持部材の 任意のぺァが前記ダブルサイズの卜レイ本体の内部に収容されることが可能なシ ングルサイズの保持部材のセットと、 （b-2) 前記ダブルサイズのトレイ本体の内 部に単独で適合して収容されることが可能なダブルサイズの保持部材とを含んで なり、 前記ダブルサイズのトレイ本体に、 前記シングルサイズの保持部材の任意 のペアが収容された場合に、 前記ダブルサイズの保持部材を単独で収容した場合 と実質的に等価な状態で、 トレイ本体と前記シングルサイズの保持部材の任意の ペアとが位置的に適合するトレイシステムも対象としている。
これによつて、 シングルサイズの保持部材はシングルサイズのトレイ本体のみ ならずダブルサイズの卜レイ本体にも適切に位置決めされた状態で収容でき、 シ ンダルサイズの保持部材の共用化が可能となる。 さらに、 この発明は、 複数のロボットを使用して複数の部品を順次に組立て、 それによつて所定の組立体を製造する組立装置の動作設計を行う際に使用される 設計支援装置であって、 各ロボットによる部品ごとの取扱い動作を類型化して定 義した複数の動作モジュールを登録するデータベースと、 各工程ごとに使用する ロボットを指定するとともに、 前記データベースに登録されている動作モジユー ルの集合の中から、 各工程に使用する動作モジュールを選択する操作入力手段と、 前記複数のロボットについて、 前記組立の各工程について選択された動作モジュ —ルの実行タイミングを各工程の実行順序に従って演算する実行タイミング演算 手段と、 前記複数のロボットのそれぞれについての前記実行タイミングの連鎖を、 所定の表示手段上で時間軸に沿ってグラフィック表示させる表示制御手段とを備 える設計支援装置も対象としている。
これによつて、 組立における各工程の動作を入力するのが簡易になり、 また各 工程の実行夕イミングを視覚的に確認できるため、 ロボットによる効率的な多品 種少量生産の設計支援に有効である。
好ましくは、 各動作モジュールの実行タイミングおいて、 前工程との干渉防止 のために当該ロボットが待機すべき時間帯を演算する待機時間演算手段と、 前記 待機の時間帯を前記グラフィック表示において他の時間帯と区別可能に表示させ る待機時間表示制御手段とをさらに備えるのが良い。
これによつて、 当該ロボッ卜が待機すべき時間帯を確実に把握できる。 図面の簡単な説明 第 1図は、 本発明の実施形態に係る組立システム 1の概念的斜視図である。 第 2図は、 組立装置 2を上方から見た平面図である。
第 3図は、 組立装置 2の要部の機能プロックを示す図である。
第 4図 （a ) および第 4図 （b ) は、 ロボットツールの例を示す斜視図である 第 5図 （a ) および第 5図 （b ) は、 メカニルハンド 2 1 1とロボットツール 4 1との着脱動作を説明する図である。
第 6図は、 ロボットツール 4 2が部品を把持する様子を示す図である。 第 7図は、 ツールホルダ 2 2 1を示す斜視図である。
第 8図 （a) および第 8図 （b) は、 組立用冶具を示す斜視図であり、 第 8図 ( c ) は、 冶具ホルダ 2 2 2を示す斜視図である。
第 9図は、 部品を組立てる様子を示す図である。
第 1 0図は、 部品検出器 2 2 3を示す斜視図である。
第 1 1図 （a) および第 1 1図 （b) は、 図 2の XI— XI断面を示す図である。 第 1 2図は、 トレイ識別部 2 3 3の動作を説明する図である。
第 1 3図 （a) および第 1 3図 （b) は、 トレイ 6 sの位置決めを説明する図 である。
第 14図は、 トレィ 6 wの位置決めを説明する図である。
第 1 5図 （a) および第 1 5図 （b) は、 トレイの構成を示す図である。
第 1 6図 （a) 、 第 1 6図 （b) および第 1 6図 （c) は、 部品、 組立体がト レイに整列される例を示す図である。
第 1 7図 （a) および第 1 7図 （b) は、 ロボットツール 42がトレイに載置 される例を示す図である。
第 1 8図 （a) および第 1 8図 （b) は、 組立用冶具がトレイに載置される例 を示す図である。
第 1 9図は、 設計支援装置 3を示す斜視図である。
第 20図は、 設計支援装置 3の機能プロックを示す図である。
第 2 1図は、 組立装置 2の動作の概要を説明するフローチャートである。
第 22図は、 組立ツールの搬入の動作を説明するフローチヤ一トである。
第 2 3図は、 組立作業の動作を説明するフローチャートである。
第 24図は、 組立ツールの搬出の動作を説明するフローチヤ一トである。
第 2 5図は、 設計支援装置 3の動作の概要を説明するフローチャートである。 第 2 6図は、 各工程の動作を入力する画面 32 1の例を示す図である。
第 2 7図は、 ロボットの動作フローを表示する画面 3 24の例を示す図である, 第 2 8図は、 組立装置の基本ユニットの斜視図である。
第 2 9図 （a) および第 2 9図 （b) は、 変形例に係る組立装置の配置図であ る。 発明を実施するための最良の形態
<組立システム 1の要部構成 >
第 1図は、 本発明の実施形態に係る組立システム 1の斜視図である。
この組立システム 1は、 組立装置 2と、 この組立装置 2の動作シーケンスを設 計する際に利用される設計支援装置 3とに大別される。 まず、 組立装置 2の要部 構成について、 以下で説明する。
ぐ組立装置 2の要部構成 >
第 2図は、 組立装置 2を上方から見た概念的平面図である。 以下、 第 1図と第 2図とを参照する。
組立装置 2は、 複数のロボット部 1 0 A、 1 0 Bを備えており、 ロボット部 1 0 A、 1 0 Bの間に配置された組立作業台 1 1を備えている。 また、 ロボット部 1 O A , 1 0 Bに隣接して部品等を供給する供給部 2 3、 組立装置 2の起動、 停 止等の操作入力を行うための操作部 2 4、 および組立装置 2の統括制御を行う制 御部 2 5 (第 1図） を備えている。
<ロボット部および組立作業台の概略構成 >
一方のロボット部 1 0 Aは、 基台 2 0 Aの上面のほぼ中央に固定されたロボッ ト 2 1 0 Aを備えており、 他方のロボット部 1 0 Bは、 基台 2 0 Bの上面のほぼ 中央に固定されたロボット 2 1 0 Bを備えている。 これらの基台 2 0 A、 2 0 B のそれぞれはその平面形状が略矩形であり、 それらの矩形の 1辺ずつが対向する ように所定の間隔を隔てて配置されている。 この間隔には、 別体の組立作業台 1 1が密着配置されている。 基台 2 0 A， 2 0 Bおよび組立作業台 1 1のそれぞれ の上面の高さは同一とされてされており、 これらによってほぼ連続する 1平面が 基準面として規定されている。
このうちロボット 2 1 0 Aは、 鉛直軸まわりの 2つの旋回自由度の間に、 水平 軸まわりの 3つの回動自由度をアーム結合した 6自由度のロボットであり、 第 2 図に示すようにその先端腕に相当するメカニカルハンド 2 1 1 Aの作業側端部は, ロボットツール （後述） を着脱可能な着脱マス夕部 2 1 2 Aとなっている。 なお、 第 2図においては第 1図のメカニカルハンド 2 1 1 Aを水平方向に起こ して伸ばした状態が示されており、 また第 1図および第 2図には、 水平 XY方向 と鉛直 Z方向とで構成された絶対座標系 XY Zが定義されている。
他方のロボット 2 1 0 Bは、 鉛直軸まわりの 3つの旋回自由度のアーム結合の 先端に鉛直軸方向の 1つの伸縮自由度を持たせた 4自由度のロボットであり、 第 2図に示すようにその先端腕に相当するメカニカルハンド 2 1 1 Bの作業側端部 は、 ロボット 2 1 0 Aの場合と同様に、 ロボットツールを着脱可能な着脱マス夕 部 2 1 2 Bとなっている。
これらのロボット 2 1 0A, 2 1 0 Bの先端は、 水平視で第 2図中に示すよう な可動範囲 RA， R Bをそれぞれ有している。 このうちロボット 2 1 0 Aの可動 範囲 R Aは一部が欠けた略リング状であり、 ロボット 2 1 0 Bの可動範囲 RBは 一部が陥入した略円形である。
そして、 これらの可動範囲 RA， R Bのそれぞれが組立作業台 1 1の上面のう ち、 端部を除いた大部分をカバーするように構成されている。 特にこの実施形態 では、 これらの可動範囲 RA， RBの相互が組立作業台 1 1上で重なることによ つて共通可動範囲 R Cを規定している。 この共通可動範囲 RCは、 2台のロボッ ト 2 1 0 A, 2 1 0 Bが協働できる空間範囲である。 後述する冶具ホルダ 2 22 および部品検出器 2 2 3 (第 2図） は、 この共通可動範囲 R C内に配置されてい る。
なお、 一般には可動範囲 RA， RBのそれぞれが組立作業台 1 1の上面の少な くとも一部に重なるように構成されていればよい。
2台のロボット 2 1 0 A， 2 1 0 Bのうち、 ロボッ ト 2 1 0 Aは、 部品を把持 して水平方向にその部品を組み付ける作業を行うことも可能であり、 上下方向に 部品を組み付ける作業も可能である。 また、 ロボット 2 1 0 Bは、 部品を把持し て上下方向に部品を組み付ける作業が可能である。 したがって、 たとえば水平方 向に組み付ける部品についてはロボット 2 1 0 Bを使用し、 水平方向に組み付け る部品はロボット 2 1 OAを使用するというような機能分担を持たせて協働させ ることができる。
この実施形態の組立システム 1では、 供給部 2 3によって、 所定の組立体を組 み立てる際に必要とされる部品、 ロボッ卜ツールおよび組立用冶具が組立装置 2 の外部から可動範囲 RA， RB内に自動搬入される。 また、 自動組立作業によつ て完成した組立体のほか、 新たな種類の組立作業には不用のロボットツ一ルゃ組 立用冶具は、 供給部 2 3によって可動範囲 RA, RBから組立装置 2の外部に自 動搬出されるようになっている。
この供給部 2 3は、 基台 2 0A、 2 0 Bの平面視での矩形の各辺のうち、 X方 向に伸びる 1辺に沿うように配置されており、 ロボッ ト部 2 0 A、 20 Bにそれ ぞれ対応する 2つの供給部 2 3 A, 2 3 B (第 1図） の直線的な組合わせ配列と なっている。
<ロボットツールの例 >
第 4図 （a) および第 4図 （b) は、 2種類のロボットツールの例を示す斜視 図である。 第 4図（a)に示すロボットツ一ル 4 1は、 部品等を把持する 1つのチ ャック 4 1 1、 上記の着脱マスタ部 2 1 2 Aに対して着脱自在の連結部 4 1 2を 備えており、 この連結部 4 1 2に固定された板状の支持部材 4 1 3にはチャック 4 1 1が装着されてこの支持部材 4 1 3によって支持されている。 連結部 4 1 2 は短尺の円筒形であり、 その中央には着脱孔 4 1 2 Hが形成されている一方、 支 持部材 4 1 3の側端部からは複数の凸部 43 1 aが突出している。
第 4図 （b) のロボットツール 42は、 着脱孔 42 2 Hが形成された連結部 4 2 2と、 複数の凸部 42 3 aが突出してなる支持部材 42 3とを備える点では、 第 4図 （a) のロボットツール 4 1と同様である。 しかしながら、 第 4図 （b) のロボットツール 42の場合には、 互いに異なる把持機能を有する複数 （図示例 では 3つ） の把持機構 42 1 A、 42 1 B、 42 1 Cが、 支持板 42 3に連設さ れた中間支持体 42 1 Sに並列的に固定されている。
第 5図 （a) および第 5図 （b) は、 メカニルハンド 2 1 1 (2 1 1 A、 2 1 I B) とロボットツール 4 1との着脱動作を説明する図である。 第 5図（a)は、 メカ二ルハンド 2 1 1にロボットツール 4 1が結合されていない状態を示し、 第 5図（b)は、 結合されている状態を示している。 ロボット 2 1 O Aのメカニカル ハンド 2 1 1 Aと、 ロボット 2 1 0 Bのメカニカルハンド 2 1 1 Bとは異なる自 由度のロボットに設けられているが、 それらの着脱マスタ部 2 1 2 A、 2 1 2 B とのロボットツールとの連結構造は同じである。 このため、 第 5図 （a ) および 第 5図 （b ) ではロボット 2 1 0 Aのメカニカルハンド 2 1 1 Aと、 ロボット 2 1 0 Bのメカニカルハンド 2 1 1 Bとを同じ参照記号 2 1 1で表現している。 ま た、 第 4図 （a ) のロボットツール 4 1と、 第 4図 （b ) のロボットツール 4 2 とは、 それぞれの把持機構は互いに異なるが、 連結部 4 1 2、 4 2 2の構造は互 いに同一とされるため、 この第 4図 （a ) および第 4図 （b ) においてロボット ツール 4 1について説明する事項は、 ロボットツール 4 2についても該当する。 さらに、 図示しない他の種類のロボットツールを使用する場合でも、 それらの連 結部はロボットツール 4 1 , 4 2の連結部 4 1 2， 4 2 2と同じ構造とされるた め、 以下の連結原理はそれらのロボットツールについても該当する。
メカニカルハンド 2 1 1の先端の着脱マス夕部 2 1 2は、 その中心軸に沿って 突出した短尺の円筒形とされた突出部 2 1 3を有しており、 この突出部 2 1 3の 側面の複数箇所に形成された円形孔のそれぞれの内部に、 この円形孔ょりも若干 大きな径を持つ可動球 2 1 4が収容されている。 円筒突出部 2 1 3の内部にはメ 力二カルハンド 2 1 1のアーム内を通して圧空 （圧縮空気） が供給されるように なっており、 その圧空の供給の O N Z〇 F Fによって、 可動球 2 1 4が円筒突出 部 2 1 3の側面から出没できるようになつている。
一方、 ツール着脱部 4 1 2の連結部 4 1 2に設けた着脱孔 4 1 2 Hは、 その出 口付近が狭まるような逆テーパの傾斜面 4 1 2 aとされており、 その開口径が、 メカニカルハンド 2 1 1側の突出部 2 1 3の外径と適合している。
そして、 第 5図（a )に示す非結合状態では、 可動球 2 1 4は突起部 2 1 3の内 部に収容されている。 ところが、 第 5図（b )に示す結合状態では、 圧空供給によ つて可動球 2 1 4を移動させて可動球 2 1 4の一部を突起部 2 1 3の外部に突出 させることにより、 着脱孔 4 1 2 Hの傾斜部 4 1 2 aに可動球 2 1 4が係合する, これによつて、 メカ二ルハンド 2 1 1とロボッ卜ツール 4 1とが結合されること となる。 以上の動作により、 組立作業に必要なロボットツールの交換が可能とな る。 圧空の供給を停止すると可動球 2 1 4への付勢力は消失し、 メカニカルハン ド 2 1 1を引き抜くことによってロボットツール 4 1をその自重で取り外すこと ができる。 WO 00/76720 - π - PCT/JP00/03821
第 6図は、 メカニルハンド 2 1 1に結合されたロボットツ一ル 4 2が部品を把 持する様子を示す図である。 第 6図に示すように、 チャック 4 2 1 Aの先端で板 状の部品 8 1を把持し、 チャック 4 2 1 Bの先端で円筒コイル状の部品 8 2を保 持できる。
<基台および作業台の上の配置部材>
第 1図および第 2図に示すように、 基台 2 0 A、 2 0 Bの上面には、 ロボット ツール 4 1 、 4 2を含む複数のロボットツールを保持する複数のツールホルダ 2 2 1、 および後述する卜レイ 6を位置決めする位置決めプレート 2 2 4が設けら れている。
第 7図は、 ツールホルダ 2 2 1を示す斜視図である。
ツールホルダ 2 2 1は、 四角形の 1辺を除去した形状の折曲げ板として成形さ れたホルダ本体 2 2 1 aと、 ホルダ本体 2 2 1 aの先端に設けられている棒状の 4本のツール載置部 2 2 1 bとを有している。 各ツール載置部 2 2 1 bの上面に は、 2つの凹部 2 2 1 cが設けられている。
そして、 ロボッ卜ツールの凸部 4 1 3 a ( 4 2 3 a )が、 このツールホルダ 2 2 1の凹部 2 2 1 cと嵌合することにより、 ロボットツールが吊り下げられた状態 で保持される。 また、 同時にツールホルダ 2 2 1に対するロボットツールの位置 決めが行われることとなる。
第 2図に示すように、 複数の位置決めプレート 2 2 4は、 基台 2 0 A， 2 0 B の上においてトレイ 6を位置決めするためのものであり、 水平 X方向について所 定の単位幅を有するシングルサイズの位置決めプレート 2 2 4 sと、 この単位幅 の 2倍の幅を有するダブルサイズの位置決めプレート 2 2 4 wとの 2種類が混在 して配設される。
一方、 組立作業台 1 1は、 平面視で矩形の形状を有する台であり、 その奥行き 方向 （Y方向） の長さは、 基台 2 0 A， 2 1 0 Bの Y方向の長さとと整合してい る。 このため、 基台 2 0 A、 2 0 Bによって作業台 1 1を挟むように配置したと き、 これら全体として平面視でひとつの矩形を構成する。 これによつて、 後述す るようにさらに多くのロボット部ゃ作業台を追加するときに、 その配置の自由度 を高め、 かつ空間的な無駄を防止できるようになつている。 第 2図に示すように、 この作業台 1 1の上面には、 後述する組立用冶具を保持 する治具ホルダ 2 2 2が複数設けられるとともに、 各ロボット 1 0 A， 1 0 Bに その作業段階で装着されている各チャックが部品を把持して移送するにあたって、 第 6図に例示するように実際にチャックが部品を把持しているか否かを非接触で 検出する部品検出器 2 2 3が設けられている。
第 8図 （a ) および第 8図 （b ) は、 組立用治具の例を示す斜視図であり、 第 8図 （c ) は、 治具ホルダ 2 2 2の例を示す斜視図である。 第 8図 （a ) に示す 組立用冶具 5 1は、 部品等を保持する部品保持部 5 1 1および、 治具ホルダ 2 2 2に着脱自在に接続するホルダ接続部 5 1 2を備えている。 第 8図 （b ) に示す 組立用治具 5 2も、 同様に部品等を保持する部品保持部 5 2 1および、 治具ホル ダ 2 2 2に着脱自在に接続するホルダ接続部 5 2 2を備えている。 また、 第 8図 ( c ) に示す治具ホルダ 2 2 2は、 その底面が作業台 1 1の上面に固定されてお り、 組立用冶具 5 2を載置する冶具載置部 2 2 2 aを備えている。 この冶具載置 部 2 2 2 aは、 突起部 2 2 2 bを有しており、 この突起部 2 2 2 bがホルダ接続 部 5 1 2、 5 2 2の底面に設けられている穴 （図示せず） に嵌合することで、 組 立用治具 5 2を保持するとともに、 治具ホルダ 2 2 2に対する組立用治具 5 2の 位置決めが行われる。
第 9図は、 上記の組立用治具 5 2を用いて部品を組立てる様子を示す図である ; 組立用治具 5 2の部品保持部 5 2 1には、 製造すべき組立体の、 組立途中の状態 に相当する組立途上物 8 1 aが載置されている。 この組立途上物 8 3は、 上記の 板状の部品 8 1、 円筒コイル状の部品 8 2などが所定の位置に組み付けされてい る。 そして、 第 5図 （a ) および第 5図 （b ) は、 ロボットツール 4 1のチヤッ ク 4 1 1に保持された部品 8 4を、 組立用治具 5 2の上方から降下させて、 これ らの組立てを行なう段階を例示している。
第 1 0図は、 部品検出器 2 2 3を示す斜視図である。 部品検出器 2 2 3は、 コ の字状の形状であり、 発光部 2 2 3 aおよび受光部 2 2 3 bを有している。 そし て、 ロボットツールに把持された部品を、 発光部 2 2 3 aから発せられる光 F L を横切るようにメカニカルハンドにより移動させる。 ここで、 部品がロボットッ ールに把持されていれば、 光 F Lを遮ることとなり、 受光部 2 2 3 bでは光 F L を検出できない。 一方、 ロボットツールによる部品の把持が失敗していれば、 光
F Lは遮光物がなく、 受光部 2 2 3 bで光 F Lを検出する。 このように、 受光部 2 2 3 bでの光 F Lを監視するすることで、 ロボットツールによる部品の把持の 検出が行える。
そして、 この部品検出器 2 2 3は、 第 2図に示した各ロボット 2 1 O A , 2 1 0 Bの共通可動範囲 R Cまたはその近傍に設置してあることによって、 それぞれ のロボット 2 1 0 A， 2 1 0 Bにっき、 ロボットツールが位置決めプレート 2 2 4上に載置されて部品の取り出し対象として現に使用されているトレイ （以下 「利用中トレイ」 ） 中の部品を順次に把持して組立途上体 8 3の位置 （したがつ て、 組立用冶具 5 1および冶具ホルダ 2 2 2の設置位置） に至るまでの移送経路 において、 各部品がロボットツ一ルに把持されているか否かを検出可能である。 すなわち、 それぞれのロボット 2 1 0 A， 2 1 0 Bにっき、 ロボットツールが 利用中トレイの部品を把持してピックアップし、 そのままの把持状態で組立途中 体 8 3に向かって移動するような単方向の移送経路を、 それらの経路が共通可動 範囲 R C内の所定位置を通るように設定しておく。 そして、 その所定位置または その近傍に部品検出器 2 2 3を配置しておくことによって、 部品検出器 2 2 3を たとえば第 2図のツールホルダ 2 2 1の近傍にロボットごとに個別に配置するよ うな場合と比較して、 少ない数の部品検出器 （ここでの例では 1つの部品検出器 2 2 3 ) によって各ロボッ卜での部品の把持を検出可能である。
また、 上記の比較例では、 ロボット 2 1 0 Aが利用中トレイから部品検出器の 位置に反時計回りに旋回して部品の把持の検出を行った後、 時計まわりに逆旋回 して部品を組立途上体 8 3の位置 （治具ホルダ 2 2 2の上の位置） に搬送する、 というような往復動作 （反転動作） を必要とする。 これに対して、 この実施形態 のように部品の単方向の移送経路 （第 2図のロボット 2 1 O Aの例では時計まわ りに利用中卜レイから組立途上体 8 3に向かう単方向の移動経路 P A ) に部品検 出器 2 2 3を配置することによって、 ロボットの往復動作が不要となり、 組立夕 クトの改善に寄与する。 ロボット 2 1 0 Bの場合には、 利用中トレイから部品検 出器 2 2 3に向かう反時計回りの部品移送経路 P Bが、 「単方向の部品移送経 路」 に相当する。 ここにおいて、 複数の位置決めプレート 2 2 4の上に複数の利用中トレイがあ るため、 部品移送経路 P A , P Bのそれぞれは、 どの利用中トレイから部品を取 り出すかによつてその出発点は異なるが、 第 2図に例示するように、 部品検出器 2 2 3の付近を通る段階でそれらの各ルートは同じ経路に合流する。 そして、 こ の部品検出器 2 2 3を過ぎて組立途上体 8 3の近傍に至ると、 組立途上体 8 3に どの方向からその部品を組み付けるかによって、 それぞれの方向に分かれるよう になる。
この部品検出器 2 2 3によって、 ロボット 2 1 0 Aまたは 2 1 0 Bが部品を保 持していないと判定されたときには、 当該ロボットは部品トレイの場所に戻って 新たな部品をピックアップする。 このため、 ひとつの部品の保持エラ一によって すべての組立作業が完全に停止してしまうことはない。
また、 部品検出器 2 2 3によって、 ロボット 2 1 0 Aまたは 2 1 0 Bが部品を 保持していないと判定されたときには、 第 2図に示すように共通可動範囲 R C内 に配置しておいたトラッシュボックス T Rの上まで当該ロボットのチャックを移 動させてそのトラッシュボックス T Rの上でチヤックを開く。
すると、 仮に部品が傾いたりずれたりしてロボット 2 1 0 A， 2 1 0 Bのチヤ ックに保持されていることによつて部品の保持が検出されなかったような場合で も、 そのような不良保持状態の部品をトラッシュボックス T Rの中に回収するこ とが可能である。
これによつて、 部品を保持しているいもかかわらず、 「部品を保持していな い」 と判定され、 その部品を保持したまま当該ロボットが部品トレイまで戻って 新たな部品をつかもうとして元の部品を部品トレイ上に落としてしまい、 以後の 部品のピックアップを阻害してしまう、 という事態の発生を防止できる。
このトラッシュボックス T Rも可搬のものとし、 最後にロボット 2 1 O Aまた は 2 1 0 Bで自動的に装置の外部側に移動させるようにすれば、 トラッシュボッ クス T Rの回収にあたって人手を要しない。
なお、 第 1 0図では光 F Lの遮断を検出する光透過式の例を示したが、 これに 限らず、 検出対象物 （部品） に光を照射し、 その反射光を監視することで部品を 検出する反射式の検出器であってもよい。 また、 部品の把持の有無をカメラによ る画像処理によって検出しても良い。
<供給部 2 3の構成 >
第 2図の供給部 2 3は、 部品等を載置するトレイ 6を搬送するトレイ搬送部 2 3 1 (第 1 1図 （a ) ) 、 搬送するトレイを交換するトレイ交換部 2 3 (同じく 第 1 1図 （a ) ) 2、 およびトレイの識別を行うトレィ識別部 2 3 3 (第 1 2 図） を備えている。
第 1 1図 （a ) は、 第 2図の XI— XI断面を示す図である。
トレイ搬送部 2 3 1は、 トレィ 6を保持して水平方向 Yに往復移動するトレイ 保持部 2 3 1 aと、 トレィ保持部 2 3 1 aと連結してトレイに水平 Y方向への往 復駆動力を与える駆動部 2 3 1 bとを有している。 トレィ保持部 2 3 l aは、 ト レイ 6を保持できるとともに保持解除できる機能を有している。 このトレィ保持 部 2 3 1 aは、 位置決めプレート 2 2 4 sに対応した幅のシングルサイズのトレ ィを保持する第 1 トレィ保持部 2 3 1 a -1 (第 1図） と、 位置決めプレート 2 2 4 sの 2倍の幅を持つダブルサイズの卜レイを保持することができる第 2 卜レイ 保持部 2 3 1 a -2とを含んでいる。 また、 第 1 1図 （a ) の駆動部 2 3 1 bは、 エアー駆動によりレール 2 3 1 cに沿って移動できるようになつている。 そして， トレイ保持部 2 3 1 aで保持されたトレイが、 基台 2 0 A上の卜レイを位置決め する位置決めプレート 2 2 4の直上に搬送されると、 保持部 2 3 1 aでの保持を 解除して位置決めプレ一ト 2 2 4の位置決めブロック 2 2 4 b (第 1 3図
( a ) ) とトレイ 6の位置決め溝 6 1 (第 1 3図 （a ) ) とを嵌合させて、 ロボ ット 2 1 0 Aに対するトレイ 6の位置が定められる。
トレイ交換部 2 3 2は、 トレイ保持部 2 3 1 aと同様の構成のトレイ保持部 2 3 2 aと、 積み重ねられたトレイ 6を下方から支持する支持プレート 2 3 2 bと を備えている。 さらに、 支持プレート 2 3 2 bにその上端部が連結する支持ポー ル 2 3 2 cと、 支持ポール 2 3 2 cを昇降させる昇降用モー夕 2 3 2 dとが設け られている。
部品がなくなったトレイまたは完成後の組立体で一杯になったトレイ （以下 「使用済トレイ」 ） を他のトレィ （以下 「次使用トレイ」 ） と交換するときには、 次の動作を行う。 ( 1 ) 昇降用モ一夕 2 3 2 dの動作により支持プレート 2 3 2 b上に積み重ね られたトレイ群を上昇させて、 最下段のトレイ 6 Lをトレイ保持部 2 3 2 aで保 持する （第 1 1図 （b ) 参照） 。
( 2 ) 駆動部 2 3 1 bの動作により支持プレート 2 3 2 bの直上まで使用済ト レイ 6 Aを移動させる （第 1 1図 （b ) 参照） 。
( 3 ) トレィ保持部 2 3 1 a、 2 3 2 aの保持解除を行い、 支持プレート 2 3 2 bの上に全トレィを載置する。 そして、 昇降用モー夕 2 3 2 dの動作により全 トレィを降下させ、 最上段の次使用トレイ 6 Bをトレイ保持部 2 3 1 aで保持し、 位置決めプレート 2 2 4 Aまで搬送する （第 1 1図 （a ) 参照） 。
以上の動作により、 トレイ交換が可能となる。
第 1 2図は、 トレイ識別部 2 3 3の動作を説明する図である。
トレィ識別部 2 3 3は、 バーコード読取り部を有するスキャナ 2 3 3 aと、 こ のスキャナ 2 3 3 aを水平 X方向に往復移動させるスキャナ移動部 2 3 3 bとを 備えている。 スキャナ 2 3 3 aは、 トレイ 6の外面に付された標識 （バーコ一 ド） B Cを検出して、 各トレイ 6に載置された部品等の被収容物の種類を識別す る。 すなわち、 各トレイ 6の端面には、 当該トレィ 6上に載置されている被収容 物の種類ごとにあらかじめ割り当てられたバーコード B Cが貼付されており、 そ のバーコード B Cによって当該トレイが保持している被収容物が識別されるよう になっている。 これにより、 搬送すべき被収容物が収容されているトレィを確実 に搬送できる。 また、 スキャナ駆動部 2 3 2 bを駆動させ、 スキャナ 2 3 3 aを 矢印 S Cの方向に移動させることで、 一度に複数のトレイ 6の識別を行える。 なお、 トレイ積層体中の他の段のトレイについてその被収容物を識別するにあ たっては、 第 1 1図 （a ) および第 1 1図 （b ) の支持プレート 2 3 2 bによつ てトレイ積層体を上昇または下降させ、 その段のトレイのバーコ一ド B Cをスキ ャナ 2 3 3 aの読取りへッドの高さにしておいた状態でスキヤンを行う。
実行しょうとしている組立作業プロセスで必要な部品などのリストはそのコ一 ドとともにあらかじめ制御部に登録されており、 スキャナ 2 3 2 aによって読取 られたバーコ一ド B Cのコード番号が登録コードに一致していればトレイ 6の置 き間違いはないと判断して、 作業プロセスを続行する。 逆にバーコード B Cのコ 一ド番号が登録コードに一致していなければトレイの置き間違いであるとして、 作業プロセスを中断し、 警告音などを発することにより、 トレイの置き間違いを オペレー夕に通知する。
次に、 トレィ 6の説明を以下で行う。
第 1 3図 （a ) および第 1 3図 （b ) は、 第 1図の X方向について所定の単位 幅を有するシングルサイズのトレイ 6 sを、 ダブルサイズの位置決めプレート 2 2 4 wに対して位置決めする状況を説明する図である。
トレイ 6 sは、 シングルサイズの位置決めプレート 2 2 4 sに対応するもので, その底部の端辺に第 1の局所形状としての複数の位置決め溝 6 1を有している。 また、 ダブルサイズの位置決めプレート 2 2 4 wは、 その外周に沿って突出した 8つの位置決めブロック 2 2 4 bを、 上記第 1の局所形状に対応する第 2の局所 形状として有している。 そして、 第 1 3図 （a ) に示すように、 ダブルサイズの 位置決めプレート 2 2 4 w上に 2つのトレィ 6 sを配列して、 それぞれ対応する 位置決め溝 6 1と位置決めブロック 2 2 4 bとを相互に合させることで、 第 1 3 図 （b ) に示すような位置決めが行われる。
なお、 第 1 3図 （a ) および第 1 3図 （b ) は示されていないが、 シングルサ ィズの位置決めプレート 2 2 4 s (第 2図） については縦横 2個ずつ計 4個の位 置決めブロック 2 2 4 bが突出形成されており、 シングルサイズのトレィ 6 sを 1個だけ位置決めされた状態で載置できる。
第 1 4図は、 単位幅の 2倍の幅を有するダブルサイズのトレイ 6 wを位置決め プレート 2 2 4 wに対して位置決めする状態を説明する図である。
第 1 4図 （a ) に示すトレィ 6 wは、 位置決めプレート 2 2 4 wと平面的に同 サイズであり、 複数の位置決め溝 6 1を有するとともに、 位置決めブロック 2 2 4 bより若干大きい溝幅を持った複数の位置決めブロック逃し溝 6 2を有してい る。 位置決めブロック逃し溝 6 2は、 卜レイ 6 wの熱収縮等により、 トレイ 6 w の溝の間の間隔 S aと位置決めプレート 2 2 4 wのブロック 2 2 4 bの相互間隔 S bとが一致しなくなった場合に、 全ての位置決めブロック 2 2 4 bが適正に嵌 合できなくなるのを防止するために設けられている。 そして、 位置決めに関与す る位置決め溝 6 1は、 トレイ 6 wの X Y各 2方向についての中心線を通る位置に 配置して、 それ以外は、 位置決めブロック逃し溝 6 2としている。 これにより、 上記のトレィ 6 sの位置決めと同様に、 それぞれ対応する位置決め溝 6 1および 位置決めブロック 2 2 4 bを嵌合させることで、 第 1 4図 （b ) に示すような位 置決めが行われる。
第 1 5図 （a ) および第 1 5図 （b ) は、 トレイの構成を示す図である。
第 1 5図 （a ) に示すダブルサイズのトレイ 6 wは、 硬質プラスチックなどで 形成されている比較的硬質のトレイ本体 6 0 wの中に、 発泡樹脂の成型品などの ような比較的軟質の材質で構成された中子 6 5 wが着脱自在に収容されて構成さ れている。 中子 6 5 wは、 部品や完成後の組立体などの被収容物を整列させ、 ト レイ内での位置決めを行うもので、 厚みのある板状の形状を有し、 複数の被収容 物を整列させる整列孔 6 5 1を有している。 また、 トレイ本体 6 0 wはその内側 の隅に位置決めブロック 2 2 4 bが複数設けられており、 一方、 中子 6 5 wには, これらのブロック 2 2 4 bに対応する位置決め溝 6 5 2が設けられている。 そし て、 上記の位置決めプレート 2 2 4 wに対するトレィ 6 wの位置決めと同様に、 位置決め溝 6 5 2により トレイ本体 6 0 wに対する各整列孔 6 5 2の位置決めが なされる。
第 1 5図 （b ) に示すシングルサイズの中子 6 5 sは、 水平 X方向について上 記の中子 6 5 wの半分の大きさであり、 その上部に整列孔 6 5 3を有している。 シングルサイズの卜レイ 6 sも、 硬質プラスチックなどで形成されている比較的 硬質のトレイ本体 6 0 sの中に、 発泡樹脂の成型品などのような比較的軟質の材 質で構成された中子 6 5 sが着脱自在に収容されて構成されている。
ダブルサイズのトレィ 6 wについては、 第 1 5図 （b ) に示すように 2つのシ ングルサイズの中子 6 5 sを収容することもできる。 各中子 6 w、 6 sに同数の 部品などを収容する場合には、 シングルサイズの中子 6 5 sの整列孔 6 5 3は、 ダブルサイズの中子 6 5 wの整列孔 6 5 1に比べて小さくなるめ、 比較的小型の 部品などを保持するのに適している。
第 1 6図 （a ) 、 第 1 6図 （b ) および第 1 6図 （c ) は、 部品や完成済の組 立体がトレイ 6 wに整列される例を示す図である。
第 1 6図 （a ) に示すように、 中子 6 5 wの整列孔 6 5 1 aのそれぞれに部品 84が挿入されることで、 整列が行われる。 ここで、 整列孔 6 5 l aの形状は、 部品 84の形状に対応しており、 これにより部品 84の位置が整列孔 6 5 1 aに よって規制される。 第 1 6図 （b) に示すように、 部品 8 1についても、 その形 状に対応した整列孔 6 5 1 bを有する中子 6 5 wにより、 トレイ 6 wに整列され る。
また、 第 1 6図 （c) に示す組立体 8 5については、 上記の整列孔 6 5 1 a、 6 5 1 bの代わりに整列突起 6 5 1 cにより整列が行われる。 ここでは、 整列突 起 6 5 1 cの間に、 組立体 8 5が挟み込まれて固定されることとなる。 なお、 第 1 6図 （a) および第 1 6図 （b) に示すトレィを部品用トレイ、 第 1 6図 (c) に示すトレィを組立体用トレイと呼ぶこととする。
第 1 7図 （a) および第 1 7図 （b) は、 ロボットツ一ル 42がトレイに載置 される例を示す図である。
第 1 7図 （a) に示す中子 66は、 複数の位置決め溝 6 62を有する中子本体 66 1と、 中子本体 66 1の上面に接続するツール載置部 6 6 3を備えている。 ツール載置部 66 3には、 ツールホルダ 2 2 1と同様に、 複数の凹部 6 6 3が設 けられている。 この凹部 663にロボットツール 42の凸部 423 aが嵌入され ることにより、 ロボットツール 42の位置を規制して保持できる。 そして、 第 1 7図 （b) に示すように、 中子 6 6に固定されたロボットツール 4 1は、 トレイ 本体 6 0 wに収容される。
第 1 8図 （a) および第 1 8図 （b) は、 組立用治具がトレイに載置される例 を示す図である。
第 1 8図 （a) に示す中子 6 7は、 複数の位置決め溝 6 7 2を有する中子本体 6 7 1と、 中子本体 66 1の上面中央に配置させる突起部 6 7 3を備えている。 組立用冶具 5 1、 5 3、 54の各ホルダ接続部 5 1 2、 5 32、 542の底面に 設けられている穴 （図示せず） に突起部 6 7 3が嵌合することで、 各組立用冶具 が中子 6 7に固定できる。 そして、 第 1 8図 （b) に示すように、 中子 6 7に固 定された組立用冶具 5 1は、 トレィ本体 60 sに収容される。 なお、 この第 1 8 図 （a) 、 第 1 8図 （a) および上記の第 1 7図 （a) 、 第 1 7図 （b) に示す トレィを組立ツール用卜レイを呼ぶこととする。 <制御構成 >
第 3図は、 組立装置 2の要部の機能プロックを示す図である。
操作部 24は、 C PUおよびメモリを有する制御部 2 5 A、 2 5 Bに電気的に 接続している。 また、 制御部 2 5 A ( 2 5 B) は、 ロボット部 20 A ( 20 B) のコントローラ 2 1 9 A ( 2 1 9 B) 、 供給部 23A ( 2 3 B) のコントローラ 2 39 A ( 2 3 9 B) 、 およびインターフェース部 26 A ( 26 B) と電気的に 接続している。 コント口一ラ 2 1 9 A、 2 3 9 A (2 1 9 B、 2 3 9 B) もまた， C PUおよびメモリを有している。 コントローラ 2 1 9A (2 1 9 B) は、 ロボ ット 2 1 0 A ( 2 1 0 B) と接続し、 コントローラ 2 3 9 A ( 23 9 B) は、 ト レイ搬送部 2 3 1 A ( 2 3 1 B) 、 トレイ交換部 2 32 A ( 2 32 B) およびト レイ識別部 2 3 3 A ( 2 3 3 B) に接続している。
なお、 制御部 2 5A、 2 5 Bが、 ロボット制御手段として、 またツール管理制 御手段および組立制御手段としての機能を担っている。
操作部 24は、 起動ボタン、 停止ボタン等を有するとともに、 組立装置 2の起 動状況を表示するディスプレイを有している。
制御部 2 5 A、 2 5 Bは、 それぞれの C P Uおよびメモリの協働によって、 操 作部 24におけるオペレータの操作に応答して組立装置 2の各可動部をトータル に制御する役目を担っている。
インターフェース部 26 A、 26 Bは、 制御部 2 5 Aに関する制御デ一夕が書 込まれた記録媒体を読み込めるようになつている。 なお、 インタ一フェイス部 2 6 A、 26 Bに伝送線を接続し、 この伝送線を介して設計支援装置 3から制御デ 一夕を受信するようにしてもよい。
<設計支援装置 3の構成 >
第 1 9図は、 設計支援装置 3を示す斜視図である。
設計支援装置 3は、 装置本体 3 1、 ディスプレイ 32、 キーボード 3 3、 およ びマウス 34を備えている。
第 20図は、 設計支援装置 3の機能ブロックを示す図である。
設計支援装置 3は、 制御部 3 5を有するとともに、 制御部 3 5に電気的に接続 する表示部 36、 操作入力部 3 7、 インターフェイス部 3 8およびデータベース 部 3 9を有している。
制御部 3 5は、 上記の装置本体 3 1の内部に設けられ、 C P Uおよびメモリを 有している。
表示部 3 6は、 上記のディスプレイ 3 2に相当し、 制御部 3 5の指令に基づき 各種画面の表示を行う。
操作入力部 3 7は、 キーボード 3 3とマウス 3 4とに相当し、 オペレータによ る操作が可能である。
インターフェイス部 3 8は、 制御部 3 5で処理されたロボットの制御データ等 を記録媒体に出力する。 なお、 インターフェイス部 3 8に伝送線を接続し、 この 伝送線を介して組立装置 2の制御部 2 4 2 A、 2 4 2 Bに制御データを送信して もよい。
また、 データベース部 3 9については、 部品ごとの取扱い動作を類型化して定 義した動作モジュール 3 9 aをデータベースとして記憶装置内に記憶している。 ぐ組立システム 1の動作 >
<組立装置 2の動作 >
第 2 1図は、 組立装置 2の動作の概要を説明するフローチャートである。 以下， 同図を参照して、 その基本動作を説明する。
ステップ S 1では、 ロボットツールおよび組立用冶具で構成される組立ツール をロボットの可動範囲 R A、 R B内に自動搬入し、 そのセッティングも自動で行 う。
ステップ S 2では、 ステップ S 1で搬入した組立ツールを用い、 ロボット 2 1 0 A、 2 1 0 Bにより複数の部品を順次に組み立てる組立作業を所定回数繰り返 して行う。
ステップ S 5では、 組立作業の終了により不要となる組立ツールをロボッ卜の 可動範囲 R A、 R Bから搬出する。
ステップ S 6では、 組立製品の品種切替を行うかを判定する。 品種切替を行う 場合にはステップ S 1に戻り、 同様の手順で組立作業を続行する。 これにより、 異なる品種でも組立ツールの交換を人手に頼らずに連続して組立作業を行うこと ができる。 第 2 2図は、 組立ツールの搬入の動作を説明するフローチャートであり、 第 2 1図に示すフローチヤ一トの S 1に対応する。
ステップ S 1 1では、 組立ツール用トレイの選択を行う。 つまり、 トレィ交換 部 2 32にて、 組立ツール用トレイを選択する。 なお、 トレィ識別部 2 3 3によ り、 所定の組立ツール用卜レイが選択されていなければ、 アラームを発信する。 ステツプ S 1 2では、 ステツプ S 1 1で選択した組立ツール用トレイの搬送を 行う。 ここでは、 トレイ搬送部 2 3 1を駆動させて、 組立ツール用トレイをロボ ット 2 1 O A, 2 1 O Bの可動範囲 RA、 RB外から可動範囲 RA、 RB内の位 置決めプレート 2 24の場所まで搬入する。 これにより、 複数種類のロボットッ ールを搬入できる。
ステップ S 1 3では、 組立ツール用トレイがロボットの可動範囲 RA、 RB内 まで搬入されたかを判定する。 ロボッ卜の可動範囲内まで搬入されている場合に はステツプ S 14に進み、 搬入されていない場合にはステツプ S 1 2に戻る。 ステップ S 14では、 ロボット 2 1 OA, 2 1 0 Bによる組立ツールの自動セ ッティングを行う。 つまり、 まず、 初期状態において既にツールホルダ 2 2 1に 載置されている複数種類のロボットツ一ルのなかから予め選択されているロボッ トツールをメカニカルハンド 2 1 1 A、 2 1 1 Bに装着する。 そして、 ロボット 2 1 OA, 2 1 O Bの可動範囲 RA、 R B内に搬入された組立ツールすなわち口 ボットツールおよび組立用冶具は、 ロボット 2 1 0 A， 2 1 O Bによって所定の 場所つまりツールホルダ 2 2 1および冶具ホルダ 2 2 2の位置までそれぞれ移送 されて配置される。
ステップ S 1 5では、 セッティングが完了したかを判定する。 つまり、 搬入さ れた全ての組立ツールのセッティングが完了している場合にはステップ S 1 6に 進み、 完了していない場合にはステップ S 14に戻る。
ステップ S 1 6では、 トレィ搬送部 23 1を駆動させて、 全ての組立ツールの セッティングの完了により空になった組立ツール用卜レイを、 ロボット 2 1 0 A, 2 1 0 Bの可動範囲 RA、 RB内から、 可動範囲 RA、 RB外の位置まで搬出す る。
ステップ S 1 7では、 空のトレイがトレイ交換部 2 3まで搬出されたかを判定 する。 トレイ交換部 2 3まで搬出されている場合にはステップ S 2に進み、 搬出 されていない場合にはステツプ S 1 6に戻る。
第 2 3図は、 組立作業の動作を説明するフローチャートであり、 第 2 1図に示 すフ口一チャートの S 2に対応する。
ステップ S 2 1では、 部品用トレイの選択を行う。 つまり、 トレイ交換部 23 2にて、 積層された複数の部品トレイのうちその時点で最上部にある部品用トレ ィを選択する。 なお、 トレィ識別部 2 3 3により、 所定の部品用トレイが選択さ れていなければ、 アラームを発信する。
ステップ S 22では、 その部品用トレイの搬送を行う。 具体的には、 トレィ搬 送部 2 3 1を駆動させて部品用トレイを、 ロボット 2 1 0 A， 2 1 0 Bの可動範 囲 RA、 RB外から可動範囲 RA、 R B内の位置決めプレート 2 24の場所まで 自動搬入する。
ステップ S 23では、 ロボット 2 1 0A， 2 1 0 Bの可能範囲 RA、 RB内ま で搬送したかを判定する。 可能範囲内まで搬送されている場合にはステップ S 2 4に進み、 搬出されていない場合にはステツプ S 22に戻る。
ステップ S 24では、 搬入された部品用トレイの位置決めを行う。 つまり、 位 置決めプレート 2 24により、 部品用トレイをロボットの可能範囲 RA、 RB内 で位置決めする。
このような部品用トレイの搬入は、 部品の点数に応じた数の部品用トレイを並 列的に自動搬送するように実行され、 これによつて組立作業に必要な各部品が口 ボット部 1 OA, 1 0 Bに近傍に配置されて組立作業が開始できる状態になる。 ステップ S 2 5では、 ロボット 2 1 0A， 2 1 0 Bによる部品の組立作業を開 始する。
ステップ S 26では、 卜レイ内の部品を取出して組立を行う。 具体的には、 部 品の種類などに応じて適宜ロボットツールの交換を行い、 搬入されたトレイ内の 部品をロボット 2 1 0 A， 2 1 0 Bを交互に使用してピックアップし組立用冶具 で移送して組立を行う。 なお、 必要に応じてロボット 2 1 0 A， 2 1 0 Bの一方 を連続して使用することもできる。 また、 一連の組立作業の途中でロボットッ一 ルの交換が必要になったときには、 ロボット 2 1 OA (2 1 0 B) は、 ツールホ ルダ 2 1 1上に待機している他のロボットツールと現在のロボットツールとを交 換する。 すなわち、 組立体の組立段階に応じてロボットツールはロボット 2 1 0 A ( 2 1 0 B ) 自身によって自動交換される。
ステップ S 2 7では、 部品用卜レイ内の部品が組立作業の進行に伴って、 空に なったトレイがあるかを判定する。 空になっている場合にはステツプ S 2 8に進 み、 空でない場合にはステップ S 3 6に進む。
ステップ S 2 8では、 空になった部品用トレィをロボット 2 1 0 A , 2 1 0 B の可動範囲 R A， R Bからトレイ交換部 2 3 2まで自動搬出する。
ステップ S 2 9では、 空になった部品用トレイ （使用済トレイ） と、 別の部品 が載置されている部品用トレイ （次使用トレィ） とをトレイ交換部 2 3 2にて交 換する。
ステップ S 3 0では、 ステップ S 2 9で交換され、 部品が載置されている次使 用の部品用トレイをロボット 2 1 0 A， 2 1 0 Bの可動範囲 R A , R Bまで搬入 する。
通常は各部品用トレイに同数の部品が収容されているため、 ひとつの部品用ト レイ内の部品が空になるときには他の部品用トレイも空になるため、 複数の部品 用トレイが次使用の部品用トレイと時間的に並行して交換されるが、 各部品用ト レイが空になるタイミングが異なる場合は、 いずれかの部品卜レイが空になる都 度、 その部品用トレイについての自動搬出とトレィ積層体の最下段への収容、 最 上段の部品トレイの自動搬入という、 一対の動作が連続して行われ、 それが完了 するまではロボット 2 1 0 A， 2 1 0 Bによる組立プロセスの繰返しは一時中断 して待機状態となる。
ステツプ S 3 1以下は、 上記のステツプ S 2 6〜 S 3 0に対して並行動作とな る。
すなわち、 ステップ S 3 1では、 ひとつの組立体が完成すると、 それをロボッ ト 2 1 0 Aまたは 2 1 0 Bにより組立体用トレイ内に移送する。 この組立体用ト レイは、 あらかじめ空状態で位置決めプレート 2 2 4のいずれかの位置に部品用 トレィと並行して自動搬入されている。
ステツプ S 3 2では、 ステツプ S 3 1の組立体移送の繰返しによって組立体用 トレイが一杯になつたかを判定する。 一杯になっている場合にはステップ S 3 3 に進み、 一杯でない場合にはステップ S 3 6に進む。
ステップ S 3 3では、 組立体で一杯になったトレィをロボット 2 1 0 A, 2 1 0 Bの可動範囲 RA， RBからトレイ交換部 2 3 2まで自動搬出する。
ステップ S 3 4では、 トレイ交換部 2 3 2にて組立体で一杯になった組立体用 トレイと空の組立体用トレイとを交換する。
ステップ S 3 5では、 空の組立体用卜レイをロボット 2 1 O A， 2 1 0 Bの可 動範囲 RA， RB内まで自動搬入する。
ステップ S 3 6では、 その品種の組立作業がすべて完了したかを判定する。 完 了している場合にはステップ S 3 7に進み、 完了していない場合にはステップ S 2 6、 S 3 1に戻る。
ステップ S 3 7では、 ロボット 2 1 O A, 2 1 0 Bの可動範囲 RA， RB内に ある全てのトレイを自動搬出する。
ステップ S 3 8では、 トレイ交換部 2 3 2まで全てのトレイが搬出されたか否 かの判定を行う。 搬出されている場合にはステップ S 5に進み、 搬出されていな い場合には、 ステップ S 3 7に戻る。
第 24図は、 組立ツールの搬出の動作を説明するフローチャートであり、 第 2 1図に示すフローチヤ一卜の S 5に対応する。
ステップ S 5 1では、 トレイ交換部 2 3 2にて空の組立ツール用トレイを選択 する。 なお、 トレイ識別部 2 3 3により、 所定のトレイが選択されていなければ, アラームを発信する。
ステップ S 5 2では、 空の組立ツール用トレィをロボット 2 1 0 A， 2 1 0 B の可動範囲 RA, RB内まで搬入する。 ここでは、 トレィ搬送部 2 3 1を駆動さ せてトレイを搬送する。
ステップ S 5 3では、 空の組立ツール用トレイがロボット 2 1 0 A， 2 1 0 B の可動範囲 RA， RB内まで搬入されたか否かを判定する。 搬入されている場合 にはステツプ S 54に進み、 搬入されていない場合にはステツプ S 5 2に戻る。 ステツプ S 54では、 搬入された空の組立ツール用トレイに、 ロボット 2 1 0 A, 2 1 0 Bによって組立ツールを返却する。 ステップ S 5 5では、 ロボット 2 1 O A, 2 1 0 Bによる組立ツール用トレイ への返却が完了したかを判定する。 完了している場合にはステップ S 56に進み, 完了していない場合には S 54に戻る。
ステップ S 56では、 返却された組立ツールをトレイ搬送部 23 1を駆動させ て搬出する。
ステップ S 5 7では、 組立ツールを載置したトレイがトレイ交換部 23 2まで 搬出されたかを判定する。 搬出されている場合にはステップ S 6に進み、 搬出さ れていない場合にはステツプ S 5 7に戻る。
以上の動作により、 部品だけでなく、 組立ツールもロボット 2 1 0 A， 2 1 0 Bの可動範囲 RA, RB内まで自動搬入され、 また完成後の組立体だけでなく、 品種変更によって不用になった組立ツールもロボット 2 1 0 A, 2 1 0 Bの可動 範囲 RA， RBからその外部まで自動搬出されるため、 組立装置 2によって多品 種少量生産を効率的に行えることとなる。
また、 正常な稼働状態ではロボット 2 1 0 A， 2 1 0 Bの可動範囲 RA， RB 内にオペレータの人手が入ることがないため、 ロボット 2 1 O A, 2 1 O Bの動 作によって危険が生じることもない。
特に、 減速機を使用したロボッ トでは出力トルクが大きいため、 できるだけそ の可動範囲内にオペレー夕が入らないようにすることが安全上で好ましいが、 こ の実施形態の装置ではこのような要請にも合致したものとなっている。
<設計支援装置 3の動作 >
第 2 5図は、 設計支援装置 3の動作の概要を説明するフローチャートである。 以下、 同図を参照して、 その基本動作を説明する。
ステップ S 8 1では、 動作モジュールをデータベースから選択して、 各工程の 動作を入力する。
第 26図は、 各工程の動作を入力する画面 32 1の例を示す図である。 この画 面 3 2 1は、 各工程を概略フローを表示する工程表示画面 3 22、 および各工程 の動作を入力する工程入力画面 3 2 3を有している。
工程表示画面 3 22は、 各工程を連番で表示した工程番号表示 32 2 aと、 各 工程で取り扱う部品の画像 322 とを含んでいる。 この工程表示画面 322に より、 操作者は組立で使用する部品を視覚的に確認できる。
また、 工程入力画面 3 2 3は、 番号入力部 3 2 3 aおよび複数の選択ボタン 3 2 3 bを有している。 番号入力部 3 2 3 aは、 工程番号を入力するためのもので， キーボード 3 3の操作により工程番号を入力する。 また、 選択ポタン 3 2 3 bは, データベース部 3 9に記憶されている複数の動作モジュールから、 必要なデータ を選択するためのボタンである。 選択ボタン 3 2 3 bをマウス 3 4の操作により クリックすると、 複数の選択可能なデータの表示 3 2 3 cが現れ、 表示 3 2 3 c において複数のデータの中から選択するデータをマウス 3 4の操作により選ぶこ とでデータ入力が行われる。
ステップ S 8 2では、 選択された動作モジュールに基づき、 各工程の実行タイ ミングを演算する。 この演算は、 制御部 3 5の C P Uにより実行される。 このた めに、 各動作モジュールは、 たとえばその部品の 1回の組付けに必要な一連の動 作など、 各単位動作に必要なロボッ卜の動作とその動作に要する時間などの情報 を含んで構成されている。 これらは類型化されているが、 その意味は以下の通り である。
すなわち、 たとえば部品としてのネジを上方からねじ込む場合には、 そのネジ のサイズが多少異なつても、 その組付け動作としてはほとんど同じような内容と なる。 したがって、 データベース上ではそれらを区別せず、 基本的な動作形態が 類似した動作はひとつの動作モジュールとして定義して登録している。
また、 特定の方向からバネを所定の孔に挿入するというような場合も、 そのバ ネの卷数がどうであるかというような事項は捨象して、 共通の類型に属する動作 としてひとつのモジュールとすることができる。
このように、 類似の動作を類型化しておくことによって、 組立プロセスの組立 が容易になり、 迅速かつ正確な設計が可能になる。
ステップ S 8 3では、 各工程を時間軸に沿って表示する。
第 2 7図は、 ロボットの動作フローを表示する画面 3 2 4の例を示す図である 画面 3 2 4は、 作業開始からの経過時間を表示する時間表示部 3 2 4 aおよび各 工程ごとの所要時間を表示する棒グラフ 3 2 4 bを含んでいる。 この画面 3 2 4 におけるグラフィック表示により各ロボッ卜の稼働状況などを視覚的に把握でき る。
また、 第 2 7図に示すように各工程で組み付ける部品の画像を棒グラフ 3 2 4 bに付随させて表示することによって、 その工程がどの部品に関するものである かを容易に理解できる。 なお、 各工程のすべてにつき、 その部品の画像が付随し て表示されるが、 第 2 7図では図示の便宜上、 一部の工程についてのみ部品画像 の表示を示している。
ステップ S 8 4では、 1つの組立体の組立にかかる全所要時間 （夕クトタイ ム） を演算して数値表示する。 具体的には、 第 2 7図における表示 3 2 4 cに示 すように、 ステップ S 8 2で演算された各工程の実行タイミングに基づき、 ディ スプレイ 3 2に表示される。
ステップ S 8 5では、 干渉防止の待機時間を演算して表示する。 具体的には、 第 2 7図の表示 3 2 4 d (平行斜線で示す） に示すように、 ロボット 2 1 0 A、 2 1 0 Bが干渉領域に入る時間帯を他の時間帯と区別可能に表示する。 すなわち, 共通可動範囲 R Cはロボット 2 1 0 A， 1 0 Bが相互に干渉し得る干渉領域にな つているため、 この共通可動範囲 R Cに一方のロボッ卜が入っているときには他 方のロボットはその外部で待機することが好ましい。 そこで、 共通可動範囲 R C に入ったロボット以外のロボッ卜の待機すべき時間帯が把握でき、 時間軸におい て表示 3 2 4 dが重複しないように演算を行うことで、 ロボット同士の衝突を防 止できる。 具体的には、 当該ロボットが部品などを保持して共通可動範囲 R Cに 入ろうとするとき、 相手側のロボットが共通可動範囲 R C内にあるときには、 そ の相手側のロボッ卜が共通可動範囲 R Cから出るまでの時間を計算して、 それを 待機時間として表示する。
このような選択と表示によって得られたシーケンスが満足できるものでない場 合、 たとえばタクトタイムが所望のものよりもかなり長くなつており、 かつ一方 のロボットの待機時間が過大であるような場合には、 各動作に使用するロボット を変更するなどの修正を行えば、 その修正後の動作シーケンスが表示され、 最終 的にプロセス設計者が満足する結果が得られた段階で動作シーケンスを確定する t ステップ S 8 6では、 このようにして確定した動作シーケンスにっき、 それに 対応する制御データをィンターフェイス部 3 8における可搬性の記録媒体に出力 するかを判定する。 出力する場合にはステップ S 8 7に進み、 出力しない場合に はステツプ S 8 1に進む。
ステップ S 8 7では、 ロボッ卜で使用する制御データをィンターフェイス部 3 8における記録媒体に出力する。 これにより、 設計支援装置 3における入力され た組立作業に関する制御データを記録媒体を介して組立装置 2に入力できる。 なお、 このような動作シーケンスの伝達は、 組立装置 2と設計支援装置 3とを オンライン接続してオンライン通信で行ってもよい。
以上の動作により、 設計支援装置 3によって、 ロボットによる効率的な多品種 少量生産の設計支援が可能となる。
<ロボット配置の他の例 >
上述の組立装置 2は、 2台のロボット 2 1 0 A、 2 1 0 Bを有しているが、 こ の発明は種々の態様で実現可能である。 すなわち、 第 2 8図に示すように 1台の ロボット 2 1 0と、 それに隣接させた 1つの作業台 1 1， それにひとつの供給部 2 3によって構成される装置が最小限のユニットとなるが、 第 2 9図 （a ) およ び第 2 9図 （b ) に示すように、 種々の配列が可能である。
第 2 9図 （a ) および第 2 9図 （b ) に示すいずれの場合も、 隣接するロボッ 卜の対の間に作業台 1 1があり、 その作業台 1 1の少なくとも一部はそれら隣接 する口ポットの可動範囲内に入っている。 したがって、 どの作業台 1 1において も複数のロボッ卜の協働が可能である。
特に、 動作自由度が異なるロボット 2 1 0 P、 2 1 0 Qを 1次元的 （第 2 9図 ( a ) ) または 2次元的 （第 2 9図 （b ) ) に交互配置した場合には、 どの作業 台 1 1でも、 異なる動作自由度のロボット 2 1 0 P、 2 1 0 Qの協働が可能にな るという利点がある。
また、 平面視で矩形の基台を使用することによって、 このような配置を実質的 な隙間無く行うことが可能になり、 スペースの有効利用が図れる。
したがって、 この発明の装置は、 高効率の生産性を有するとともい、 安全性も 高く、 フレキシビリティに富んだシステムとなっている。

Claims

請求の範囲 1 - 組立ツールを利用して複数の部品を順次に組立て、 それによつて所定の組 立体を製造する組立装置であって、 ) 所定の基台 （ 20 A， 20 B) 上に配置されたロボット （ 2 1 0 A， 2 1 0 B) を有する組立部 （ 1 0 A, 1 0 B) と、 (b) 前記ロボットを駆動制御するロボット制御手段 （2 5 A, 2 5 B) と、(c) 前記複数の部品 （8 1， 8 2， 84) と前記組立ツール （4 1， 42， 5 1 , 52) とを搬入対象物として、 各搬入対象物を前記ロボッ トの可動範囲 （R A, RB) の外部から前記可動範囲の内部まで搬入するとともに、 完成後の組立体 （8 5) と使用後の組立ツールとを搬出対象物として、 各搬出 対象物を前記可動範囲の内部から前記可動範囲の外部まで搬出する搬送手段 （ 2 3 1) と、 を備え、 前記ロボット制御手段が、
(b-1) 搬入された前記組立ツールのセッティングと、 使用後の前記組立ツール の前記搬送手段への返却とを前記ロボッ卜に行わせるツール管理制御手段 （2 5 A, 2 5 B) と、
(b-2) 搬入された前記複数の部品の順次組立てと、 完成後の組立体の前記搬送 手段への返却とを前記ロボットに行わせる組立制御手段 （2 5 A， 2 5 B) と、 を備える、 組立装置。
2. 請求の範囲 1に記載の組立装置において
前記組立ツールが、
前記ロボットの先端腕に着脱自在なロボットツール （4 1， 42) と、 前記基台に付随させた作業台上に配置されて前記複数の部品を組み付ける組立 用冶具 （5 1 , 52) と、
を含んでおり、
前記ツール管理制御手段は、
前記ロボットに、 前記先端腕への前記ロボットツールの着脱制御を行わせる口 ボットツール管理制御手段 （ 2 5 A， 2 5 B) と、
前記ロボットに、 前記作業台上の所定の組立位置と前記搬送手段との間の前記 組立用冶具の移動を行わせる冶具管理制御手段 （2 5 A, 2 5 B) と、 を備える、 組立装置。
3. 請求の範囲 2に記載の組立装置において、
複数種類のロボットツールが前記搬送手段によって搬送され、
前記ロボットツ一ル管理制御手段は、
前記ロボットによって、 前記基台上の所定のロボットツール待機位置まで前記 複数種類のロボットツールを搬送するロボットツール搬送制御手段 （2 5A， 2 5 B) 、
と、
前記組立体の組立段階に応じて、 前記先端腕に装着するロボットツールを前記 複数種類のロボットツールの中から選択して交換するロボットツール交換制御手 段 （2 5 A， 2 5 B) と、
を備える、 組立装置。
4. 請求の範囲 1に記載の組立装置において、
前記搬送手段は、
(c-1) それぞれが所定のトレイを保持可能な複数のトレイ保持部の並列配置 (2 3 1 a) と、
(c - 2) 前記複数のトレイ保持部のそれぞれを前記ロボットの可動範囲の内部と 外部との間で移動させる搬送駆動手段 （2 3 1 b) と、
を備え、
前記搬入対象物および前記搬出対象物のそれぞれは、 前記トレイに収容された 状態で前記搬送手段によって搬送される、 組立装置。
5. 請求の範囲 4に記載の組立装置において
前記複数のトレイ保持部が、
所定の単位幅のトレィを保持する第 1 トレイ保持部 （2 3 1 a-1) と、 前記単位幅の複数倍に相当する幅のトレイを保持する第 2 トレイ保持部 （23 1 a -2) と、 の並列配置を有する、 組立装置。
6. 請求の範囲 4に記載の組立装置において、
前記トレイには、 その外面に第 1の局所形状 （6 1) が付されており、 各トレイ保持部は、 前記第 1の局所形状と嵌合する第 2の局所形状 （2 24 b) を有しており、
前記第 1の局所形状と前記第 2の局所形状との嵌合によって各トレイ保持部へ の各トレイの位置決めがなされる、 組立装置。
7. 請求の範囲 2に記載の組立装置において、
前記ロボットツ一ルとして前記複数の部品のそれぞれを把持可能なチヤック (4 1 1) が使用されているとともに、
前記ロボットの作業範囲内における前記複数の部品のそれぞれの搬入位置から 前記組立位置までの区間内において、 前記ロボットによる各部品のそれぞれの単 方向の移送経路が所定の共通位置 （RC) を通るように設定されており、 前記組立装置が、
(d) 前記共通位置近傍に設置されて、 前記ロボットにおいて前記チャックが部 品を把持しているか否かを検出する部品検出手段 （ 2 23) 、
をさらに備える、 組立装置。
8. 複数の部品を順次に組立てることによって組立体を製造する組立装置であ つて、
(a) それぞれが略矩形の平面形状を有する基台上にロボットを搭載して構成さ れ、 前記矩形の辺同士を対向させて配列した複数のロボット部 （ 1 0A, 1 0 B) と、
(b) 前記複数のロボット部の間に配置された作業台 （ 1 1 ) と、
を備え、
各ロボット部のロボットの動作範囲 （RA， RB) が、 当該ロボット部に隣接 する作業台の少なくとも一部をカバーしている、 組立装置。
9. 請求の範囲 8に記載の組立装置において、
前記複数のロボット部のうち、 互いに隣接する 2のロボット部のそれぞれの口 ボットは、 動作自由度の組合せが互いに異なる、 組立装置。
1 0 . 請求の範囲 4に記載の組立装置で使用されるトレイシステムであって、
(a) トレイ本体の群 （6 0 s， 6 0 w) と、
(b) 被収容物の形状に適合した所定の上面凹部を有し、 前記トレィ本体に収容 されて前記被収容物を前記上面凹部に位置決めして保持する保持部材の群 （6 5 s， 6 5 w) と、
を備え、
前記卜レイ本体の群が、
(a - 1 ) 所定の単位収容幅を有するシングルサイズのトレイ本体 （6 0 s ) と、 (a-2) 前記単位収容幅の倍の収容幅を有するダブルサイズのトレィ本体 （6 0 w ) と、
を含む一方、
前記保持部材の群が、
(b- 1 ) シングルサイズの保持部材のセットであって、 それぞれが前記シングル サイズのトレイ本体の内部に単独で適合して収容されることが可能であるととも に、 シングルサイズの保持部材の任意のペアが前記ダブルサイズのトレイ本体の 内部に収容されることが可能なシングルサイズの保持部材のセット （6 5 s ) と.
(b-2) 前記ダブルサイズのトレイ本体の内部に単独で適合して収容されること が可能なダブルサイズの保持部材 （6 5 w) と、
を含んでなり、
前記ダブルサイズのトレイ本体に、 前記シングルサイズの保持部材の任意のぺ ァが収容された場合に、 前記ダブルサイズの保持部材を単独で収容した場合と実 質的に等価な状態で、 トレイ本体と前記シングルサイズの保持部材の任意のペア とが位置的に適合する、 トレィシステム。
1 1 . 複数のロボットを使用して複数の部品を順次に組立て、 それによつて所 定の組立体を製造する組立装置の動作設計を行う際に使用される設計支援装置で あって、
各ロボッ卜による部品ごとの取扱い動作を類型化して定義した複数の動作モジ ユールを登録するデ一夕ベース （3 9 ) と、
各工程ごとに使用するロボット （2 1 0 A , 2 1 0 B ) を指定するとともに、 前記データベースに登録されている動作モジュール （3 9 a ) の集合の中から、 各工程に使用する動作モジュールを選択する操作入力手段 （3 7 ) と、
前記複数のロボットについて、 前記組立の各工程について選択された動作モジ ユールの実行タイミングを各工程の実行順序に従って演算する実行タイミング演 算手段 （3 5 ) と、
前記複数のロボッ卜のそれぞれについての前記実行タイミングの連鎖を、 所定 の表示手段 （3 2 ) 上で時間軸に沿ってグラフィック表示させる表示制御手段
( 3 5 ) と、
を備える、 設計支援装置。
1 2 . 請求の範囲 1 1に記載の設計支援装置であって、
各動作モジュールの実行タイミングおいて、 前工程との干渉防止のために当該 ロボットが待機すべき時間帯を演算する待機時間演算手段 （3 5 ) と、
前記待機の時間帯を前記グラフィック表示において他の時間帯と区別可能に表 示させる待機時間表示制御手段 （3 5 ) と、
をさらに備える、 設計支援装置。
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