JPH0550387A - 工業用ロボツトシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明はコンベヤにより搬送されるワークに
対し２台のロボットが協働して作業を行う構成とした工
業用ロボットシステムを提供することを目的とする。 【構成】 ボディー１を搬送するコンベヤ２と平行に設
けられた走行装置４上に一対の台車５，６が移動可能に
設けられ、一方の台車５にはドア開閉用ロボットが設置
され、他方の台車６にはロボット７と協働して作業する
塗装用ロボット８が設けられている。台車５は空気シリ
ンダ２５のロッド２５ｂを台車３に連結させてＸ方向に
移動し、ワークの作業終了後空気シリンダ２７により回
動したアーム２９を介して台車６に連結されて待機位置
に戻る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は工業用ロボットシステム
に係り、特にワーク搬送に伴って互いに協働して作業を
行うロボット及び作業機を移動させるよう構成した工業
用ロボットシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば自動車用ボディー（ワーク）を塗
装する塗装ラインにおいては、ドアが閉じた状態のまま
ボディーがコンベヤにより搬送されているため、ドアの
内側及びボディーの内部を塗装する工程にはドアを開閉
するドア開閉用のロボットと、ドアの内側及びボディー
内部を塗装する塗装用ロボットとが設置されている。ド
ア開閉用のロボットはアーム先端にドアを吸着するため
のバキューム装置が設けられ、自動車用ボディーがドア
開閉位置に到着すると、ロボットのアームが動作してバ
キューム装置をボディーのドア近傍へ移動させる。

【０００３】そして、バキューム装置は前面のバキュー
ムカップ内の空気が真空ポンプに吸引されてバキューム
カップ内が真空となる。これにより、ドアはバキューム
カップ側に吸引され、ロボットのアーム動作により開く
方向に回動する。

【０００４】ロボットはドア閉指令が出力されるまでそ
の姿勢を保ち、その間に塗装用ロボットはドアの内面及
びボディー内部等を塗装する。塗装完了後、ドア開閉用
のロボットはドア閉指令によりアームを駆動してドアを
閉じる。そして、バキュームカップ内に空気が導入され
てバキューム装置によるドア保持が解除される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記構成で
はコンベヤにより搬送されたワークを停止させてロボッ
ト作業を行うため、後続のワークが渋滞したり、あるい
は下流側への工程へのワーク供給間隔が開きすぎてしま
う等によりラインの生産性の向上を図ることが難しかっ
た。

【０００６】そのため、ロボットを走行装置の台車に設
置して、ロボットがコンベヤに搬送されるワークに追従
しながら作業を行うことが考えられている。この場合、
ワークは停止せずコンベヤにより搬送されながらロボッ
トにより作業されることになり、ラインの生産性はより
高められる。

【０００７】しかし、２台のロボットは独立に移動して
夫々の作業を行うため、塗装用ロボットを移動させる走
行装置と、ドア開閉用ロボットを移動させる走行装置と
を別個に設置しなければならず、設備が大掛かりになる
といった課題が生ずる。

【０００８】あるいは同一の走行装置に２台のロボット
を独立して走行出来るようにする構成も考えられるが、
その場合走行装置のレール長さを２台のロボットがコン
ベヤの動きに同期して移動できるレール長さが必要とな
り、塗装ブース内にその長さ分の設置面積を余計に確保
しなければならないという課題が生ずる。

【０００９】さらには、２台のロボット同志が互いに干
渉することを回避するため、各ロボットを制御する制御
装置をコントロールするための別の制御装置（ラインコ
ントローラ）が必要となるばかりか、ロボット制御シス
テムが複雑化するといった課題が生ずる。

【００１０】そこで、本発明は上記課題を解決した工業
用ロボットシステムを提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、ワークを搬送
するコンベヤと、該コンベヤにより搬送されるワークへ
第１の作業を施す工業用ロボットと、前記ワーク搬送に
追従して該工業用ロボットを移動させる走行装置と、前
記工業用ロボットに対して独立して前記走行装置に沿っ
て移動するように設けられ、前記工業用ロボットと協働
して前記ワークに第２の作業を施す作業機と、前記工業
用ロボットが一の方向に移動するときには前記作業機と
前記コンベヤとを連結する第１の連結機構と、前記工業
用ロボットが他の方向に移動するときには前記作業機と
前記工業用ロボットとを連結する第２の連結機構と、よ
りなる。

【００１２】

【作用】工業用ロボットが走行装置により一の方向へ移
動するとき作業機は第１の連結機構を介してコンベヤに
索引されて走行装置に沿って移動することができ、工業
用ロボットが走行装置により他の方向に移動するとき、
作業機は第２の連結機構を介して工業用ロボットに索引
されて移動する。

【００１３】

【実施例】図１乃至図４に本発明になる工業用ロボット
システムの一実施例を示す。尚、図１は自動車のボディ
ー（ワーク）１を塗装する塗装ラインの平面図である。

【００１４】各図中、ボディー１は塗装ラインに設けら
れたコンベヤ２の台車３（図１中破線で示す）に載置さ
れて搬送される。台車３は図３に拡大して示すように床
面上に支持された一対のレール２ａ内にローラ３ａを摺
接させており、このレール２ａにガイドされながらＸ方
向に一定速度で移動する。

【００１５】４は走行装置で、上記コンベヤ２と平行に
延在するように床面上に設置されている。この走行装置
４上にはＸ方向に延在する一対のレール４ａと、このレ
ール４ａと平行に延在するラック４ｂと、後述する台車
６が待機位置にあることを検出するロボット検出スイッ
チ４ｃとが設けられている。

【００１６】図２に拡大して示す如く、走行装置４はレ
ール４ａに沿って移動する第１，第２の台車５，６を有
しており、第１の台車５は後述するようにコンベヤ２又
は第２の台車６に索引されるように構成されている。

【００１７】第１の台車は底部にレール４ａの摺接する
リニアベアリング５ａを有し、上面にはボディー１のド
ア１ａを開閉（第２の作業）するためのドア開閉用ロボ
ット（作業機）７が設置されている。

【００１８】第２の台車６は底部にレール４ａに摺接す
るリニアベアリング６ａを有し、上面にはボディー１に
塗装（第１の作業）を施す塗装用ロボット８及び台車６
を駆動する駆動ユニット９が設置されている。

【００１９】図３に示す如く、駆動ユニット９は、駆動
モータ９ａと、減速機９ｂと、ラック４ｂに噛合するピ
ニオン９ｃとよりなる。後述するように、ボディー１が
コンベヤ２によりロボット待機位置に到着すると、モー
タ９ａは起動されピニオン９ｃを回転駆動する。これに
より、台車６はレール４ａに沿ってボディー１に追従す
るようにＸ方向に走行し、塗装終了位置に到着した後は
ピニオン９ｃが逆転して再びロボット待機位置に復帰す
る。

【００２０】ドア開閉用のロボット７は図４に示すよう
に３自由度を有するスカラ形の水平多関節構造であり、
ドア１ａを吸着するバキューム装置１０が装着されてい
る。又、塗装用ロボット８はアーム８ａの先端に塗装ガ
ン１１を有する多関形のロボットであり、後述するよう
にロボット７によりドア１ａが開くと予めプログラムさ
れた塗装動作を行いドア１ａの内側及びボディー１の内
部を塗装する。

【００２１】１２はスタートスイッチで、ボディー１が
ロボット待機（図１に示す）に到着するとワーク検出信
号を出力する。上記ワーク検出センサ１２がボディー１
を検出すると、第２の台車６がスタートとするとともに
ロボット７は予めプログラムされたドア開閉動作を行う
ようになっている。

【００２２】図４に示す如くドア開閉装置１３は、上記
ロボット７と、バキューム装置１０に真空を発生させる
真空発生装置１４とよりなる。

【００２３】ロボット７は基台７ａ上で軸線Ａを中心に
水平方向に回動する第１アーム７ｂと、第１アーム７ｂ
の先端に支承され軸線Ｂを中心に回動する第２アーム７
ｃと、第２アーム７ｃの下端に支承され軸線Ｃを中心に
回動しバキューム装置１０を支持する支持部材１５とよ
りなる。

【００２４】第１アーム７ｂ及び第２アーム７ｃは第１
アーム７ｂと基台７ａとの間に装架された第１の空気シ
リンダ２４に伸縮動作により後述するように回動する。

【００２５】尚、空気シリンダ２４は端部が基台７ａに
連結されたシリンダ部２４ａと、一端がシリンダ部２４
ａ内のピストン（図示せず）に結合され他端が第２アー
ム７ｃの下側連結部７ｃ₁ に連結されている。

【００２６】バキューム装置１０は図５に拡大して示す
如く、支持部材１５に固着されたロッド１６の先端にバ
キューム本体１７を取付けてなり、バキューム本体１７
の前面にはリング状のバキュームカップ１８が取付けら
れている。ロッド１６の内部には軸方向に延在する貫通
孔１６ａが穿設されており、ロッド１６の中間部分には
真空発生装置１４から配管１９が接続される継手２０が
螺合している。

【００２７】又、ロッド１６は先端に球状の玉部１６ｂ
を有し、この玉部１６ｂには貫通孔１６ａが開口してい
る。バキューム本体１７はロッド１６の玉部１６ｂを軸
承する球面凹部１７ａを有し、玉部１６へはバキューム
本体１７により離脱不可能状態に保持されている。従っ
て、バキューム本体１７はロッド１６によりどの方向に
も回動できるように支持されている。

【００２８】又、バキューム本体１７は玉部１６ｂに開
口する貫通孔１６ａに連通する孔１７ｂを有する。従っ
て、バキュームカップ１８の内側１８ｂはバキューム本
体１７の孔１７ｃ、ロッド１６の貫通孔１６ａを介して
真空発生装置１４からの配管１９と連通している。

【００２９】バキュームカップ１８は例えばゴム等のよ
うな弾性材により成形されており、ワークに当接したと
き末広がり形状とされた開口周縁部１８ａが弾性変形し
てワークに密着する。従って、バキュームカップ１８の
内側１８ｂが真空となると、バキュームカップ１８は外
部からの空気を吸い込まないようにボディー１のドア１
ａに密着し、ドア１ａを吸着する。

【００３０】２１は近接スイッチ（センサ）で、ドア１
ａにバキュームカップ１８が近接したときワーク検出信
号を出力する。近接スイッチ２１としては例えば高周波
発振式、静電容量式、磁気式、光電式等が考えられてい
る。この近接スイッチ２１はバキューム本体１７に横方
向に穿設されたねじ孔１７ｃに螺入して取付けられてい
る。

【００３１】又、台車５には上記構成のロボット７のほ
かにＸ方向（一の方向）へ移動するとき台車５とコンベ
ヤ２とを連結する第１の連結機構２２と、待機位置に戻
るとき（他の方向へ移動するとき）台車５と第２の台車
６とを連結する第２の連結機構２３とが設けられてい
る。

【００３２】第１の連結機構２２は、第２の空気シリン
ダ２５と、ワーク検出スイッチ２６とよりなる。空気シ
リンダ２５は台車５上に固定されたシリンダ部２５ａ
と、シリンダ部２５ａ内のピストン（図示せず）に連結
されてコンベヤ２側へ延出するロッド２５ｂとよりな
る。ロッド２５ｂの先端にはワーク検出スイッチ２６が
設けられており、このワーク検出スイッチ２６はコンベ
ヤ２の台車３の前端に当接したとき、ワーク検出信号を
出力する。

【００３３】又、第２の連結機構２３は、第３の空気シ
リンダ２７と、リンク２８と、アーム２９とよりなる。
空気シリンダ２７は台車５上に固定されたシリンダ部２
７ａと、シリンダ部２７ａのピストン（図示せず）に連
結され、第２の台車６側に延出するロッド２７ｂとより
なる。

【００３４】尚、図４においては空気シリンダ２７がわ
かりやすく示すため、後方に向いている。

【００３５】又、ロッド２７ｂの先端はリンク２８を介
してアーム２９の端部に連結されている。アーム２９は
台車５上に起立する軸５ｂにより回動自在に支承され、
その先端部にはＬ字状に折曲された係止部２９ａを有す
る。この係止部２９ａは後述するように第１の台車６上
に起立するピン６ｂに係止され、台車５と６とを連結す
る。

【００３６】図６に示す如く、３１はエアユニットで、
空気源３２からの圧縮空気の供給先を切換える第１，第
２の電磁弁３３，３４と前述した真空発生装置１４とを
有する。空気源３２は空気配管３３を介して電磁弁３
３，３４及び真空発生装置１４と接続されている。そし
て、真空発生装置１４は配管１９を介してバキュームカ
ップ１８と接続されている。

【００３７】又、第１の電磁弁３３はスプリングオフセ
ット電磁式の４ポート２位置弁で、空気シリンダ２５，
２７の第１のシリンダ室２５ｃ，２７ｃに接続された配
管３６又は空気シリンダ２５，２７の第２のシリンダ室
２５ｄ，２７ｄに接続された配管３７のうちいずれか一
方に空気源３２からの空気が供給されるように切換わ
る。

【００３８】第２の電磁弁３４は第１の電磁弁３３と同
様な構成であり、空気シリンダ２４の第１のシリンダ室
２４ｃに接続された配管３８又は空気シリンダ２４の第
２シリンダ室２４ｄに接続された配管３９のいずれか一
方に空気源３２からの空気が供給されるように切換わ
る。

【００３９】コントローラ４０は上記各スイッチ４ｃ，
１２，２１，２６及び第１の空気シリンダ２４によるド
ア開を検出するドア開検出スイッチ４１から出力された
信号に応じて塗装用ロボット８、駆動ユニット９の駆動
モータ９ａ及び真空発生装置１４、第１，第２の電磁弁
３３，３４を切換制御する。

【００４０】上記コントローラ４０はボディー１がコン
ベヤ２に搬送されてロボット待機位置（図１に示す）に
到着すると、図７及び図８に示す処理を実行する。

【００４１】図７において、コントローラ４０はステッ
プＳ１（以下ステップを省略する）でボディー１が載置
されたコンベヤ２の台車３が図１に示す塗装位置に到着
し、スタートスイッチ１２が台車３に当接してオンに切
換わると、Ｓ２に移りエアユニット３１の第１の電磁弁
３３をオフする。

【００４２】これにより、空気源３２から供給された空
気は電磁弁３３、配管３６を介して空気シリンダ２５，
２７の第１のシリンダ室２５ｃ，２７ｃに供給される。
このとき、第２のシリンダ室２５ｄ，２７ｄに接続され
た配管３７は大気開放とされている。従って、空気シリ
ンダ２５，２７のロッド２５ｂ，２７ｂはシリンダ部２
５ａ，２７ａより突出する方向に駆動される。即ち、図
１に示すように第１の連結機構２２の空気シリンダ２５
のロッド２５ｂがコンベヤ２側に突出し、第２の連結機
構２３のアーム２９が台車６のピン６ｂより離間する。

【００４３】次のＳ３ではロッド２５ｂの先端に設けら
れたワーク検出スイッチ２６の出力をチェックしてお
り、コンベヤ２の台車３がロッド２５ｂの先端に当接す
るとともにスイッチ２６がオンに切換わる。そのため、
走行装置４上の台車５はロッド２５ｂを介してコンベヤ
２の台車３と連結され、ボディー１とともにＸ方向に移
動する。

【００４４】又、ワーク検出スイッチ２６がオンになる
と、次のＳ４では走行装置４の台車６に設けられた駆動
モータ９ａを起動し、ラック４ｂに噛合するピニオン９
ｃが回転駆動される。

【００４５】これにより、塗装用ロボット８が設置され
た台車６は駆動ユニット９により駆動されてＸ方向に走
行する。このように、ロボット７が設けられた台車５が
コンベヤ２の台車３に索引されてボディー１に追従する
ため、台車５に駆動ユニットを設けないで済み、構成が
簡略化できる。

【００４６】そして、Ｓ５では第２の電磁弁３４がオフ
状態に切換える。

【００４７】そのため、空気シリンダ２４の第１のシリ
ンダ室２４ｃに空気源３２からの空気が供給され、ロッ
ド２４ｂがロボット７の第２のアーム７ｃを押圧する。
よって、図４に示す如く、ロボット７のアーム７ｂ，７
ｃが回動し、バキュームカップ１８がボディー１のドア
１ａに押圧される。

【００４８】次のＳ６ではバキュームカップ１８内に設
けられた近接スイッチ２１の出力信号をチェックしてお
り、バキュームカップ１８がドア１ａに圧着すると、近
接スイッチ２１が検出信号を出力する。Ｓ６で、スイッ
チ２１から検出信号が出力されると、Ｓ７に移り真空発
生装置１４を作動させ、バキュームカップ１８内を真空
にする。

【００４９】Ｓ８では電磁弁３４を励磁して空気シリン
ダ２４の第２のシリンダ室２４ｄに空気源３２からの空
気を供給せしめ、ロッド２４ｂをシリンダ部２４ａ側に
戻す。そのため、図９に示す如くロボット７のアーム７
ｂ，７ｃは折りたたまるように回動し、バキュームカッ
プ１８に吸着されたドア１ａが開方向に回動する。そし
て、ロッド２４ｂ先端のストライカ２４ｃがドア開検出
スイッチ４１に当接すると、スイッチ４１はドア開検出
信号を出力する。

【００５０】従って、Ｓ９においてスイッチ４１がオン
になると、Ｓ１０に移り、塗装用ロボット８に塗装作業
を開始させる。即ち、塗装用ロボット８は、予め設定し
た塗装プログラムに従ってアーム８ａ及び塗装ガン１１
等を動作させてドア１ａの内側及びボディー１内を塗装
する。

【００５１】従って、ボディー１は停止することなくコ
ンベヤ２により搬送されながらロボット７によりドア１
ａが開かれるとともに塗装用ロボット８により塗装され
る。そのため、塗装ライン上でボディー１が止まること
が無くなり、生産性がより向上する。

【００５２】Ｓ１１で塗装ロボット８による塗装作業が
終了し、台車５，６が塗装終了位置に到着すると、Ｓ１
２に移り電磁弁３４がオフに切換える。これにより、図
１０に示す如く、ロボット７のアーム７ｂ，７ｃが回動
してドア１ａを閉方向に押圧する。

【００５３】続いて、Ｓ１３では真空発生装置１４をオ
フに切換えてバキュームカップ１８内に空気を供給し、
バキューム装置１０によるドア１ａの吸着を解除する。

【００５４】そして、電磁弁３４をオンに切換えてロボ
ット７のアーム７ｂ，７ｃを折りたたみバキュームカッ
プ１８をドア１ａより離間させる（Ｓ１４）。

【００５５】さらに、電磁弁３３をオンに切換えて、空
気シリンダ２５，２７のロッド２５ｂ，２７ｂをシリン
ダ部２５ａ，２７ａ側に引き戻す（Ｓ１５）。そのた
め、ロッド２５ｂはコンベヤ２の台車３より離間して台
車５との連結を解除するとともに、ロッド２７ｂはリン
ク２８を介してアーム２９を係止方向に回動せしめアー
ム２９先端の係止部２９ａが台車６のピン６ｂに係止さ
れる。

【００５６】次のＳ１６では、台車６の駆動モータ９ａ
を逆回転させる。これにより、台車６は待機位置に復帰
するとともに、台車５はアーム２９を介して台車６に索
引されながら待機位置に復帰する。

【００５７】図１１に示す如く、台車６及び５が待機位
置に復帰し、ロボット検出スイッチ４ｃがオンになると
（Ｓ１７）、駆動モータ９ａを停止させ（Ｓ１８）、Ｓ
１の前に戻る。

【００５８】このように、走行装置４に独立した一対の
台車５，６が設けられているので、走行装置４を２台設
ける必要がなく、しかも台車５，６に設けられたロボッ
ト７，８が干渉することなく協働して作業を行うためレ
ール４ａ長さが短くて済み、設置スペースが大きくなる
ことが防止されている。又、一方の台車５が作業時はコ
ンベヤ２に索引され、待機位置に戻る際には他方の台車
６に索引されて戻る構成であるので、台車５に駆動ユニ
ットを設けることなく２台のロボット７，８は夫々独立
に作業を行うことができ、互いに干渉することも防止さ
れる。

【００５９】又、ドア開閉用ロボット７は電磁弁３３，
３４のオン、オフ制御で動作するため、１台のコントロ
ーラ４０で２台のロボット７，８を制御してプログラム
が簡略化され、安全性も向上しうる。

【００６０】尚、上記実施例では塗装用ラインを例に挙
げて説明したが、これ以外のシーリングあるいは溶接等
のラインにも適用することができるのは勿論である。

【００６１】又、１台の走行装置に２台のロボットを独
立に動作できるように設けても良いし、あるいはドア開
閉用ロボットの代わりにバキューム装置を有する空気シ
リンダ等のアクチュエータよりなる作業機を設けるよう
にしても良い。

【００６２】又、上記実施例では１台の走行装置４上に
ドア開閉用ロボット７と塗装用ロボット８とが走行でき
るようにしたが、これに限らず、例えばドア開閉用ロボ
ット７が走行装置４に沿って設けられたガイドバーにガ
イドされて移動する構成としても良いのは勿論である。

【００６３】

【発明の効果】上述の如く本発明になる工業用ロボット
システムは、ワークを停止させることなくワークへの作
業を行って生産性を高めることができるとともに、作業
機とロボットが互いに干渉することなく走行装置に沿っ
て移動し、互いに協働して作業を行うことができる。そ
のため、走行装置のレール長を短くして設置面積をでき
るだけ小さくして狭い工場でも設置することができる。
又、一方の作業機側に駆動ユニットを設ける必要が無い
ので２台の駆動ユニットを駆動制御せずに済み、システ
ムの制御が容易に行える等の特長を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる工業用ロボットシステムの一実施
例の平面図である。

【図２】本発明の要部を拡大して示す平面図である。

【図３】走行装置上に設けられた塗装用ロボットを示す
側面図である。

【図４】走行装置上に設けられたドア開閉用ロボットを
示す側面図である。

【図５】バキューム装置を拡大して示す縦断面図であ
る。

【図６】工業用ロボットシステムのブロック図である。

【図７】コントローラが実行する処理のフローチャート
である。

【図８】図７に示す処理に続いて実行される処理のフロ
ーチャートである。

【図９】ドア開動作及び塗装動作を示す平面図である。

【図１０】塗装終了後の動作を示す平面図である。

【図１１】２台のロボットが待機位置に復帰した状態を
示す平面図である。

【符号の説明】

１ ボディー ２ コンベヤ ３ 台車 ４ 走行装置 ５，６ 台車 ７ ドア開閉用ロボット ８ 塗装用ロボット ９ 駆動ユニット １０ バキューム装置 １２ スタートスイッチ １３ 開閉装置 １４ 真空発生装置 ２１ 近接スイッチ ２４，２５，２７ 空気シリンダ ２６ ワーク検出スイッチ ３１ エアユニット ３３，３４ 電磁弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークを搬送するコンベヤと、 該コンベヤにより搬送されるワークへ第１の作業を施す
   工業用ロボットと、 前記ワーク搬送に追従して該工業用ロボットを移動させ
   る走行装置と、 前記工業用ロボットに対して独立して前記走行装置に沿
   って移動するように設けられ、前記工業用ロボットと協
   働して前記ワークに第２の作業を施す作業機と、 前記工業用ロボットが一の方向に移動するときには前記
   作業機と前記コンベヤとを連結する第１の連結機構と、 前記工業用ロボットが他の方向に移動するときには前記
   作業機と前記工業用ロボットとを連結する第２の連結機
   構と、 よりなることを特徴とする工業用ロボットシステム。