JPH06143084A - 双腕ロボットの作動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 互いに干渉領域を有する２本の腕を互いに干
渉することなく作動させることができるようにする。 【構成】 互いに干渉領域を有して作動するように設け
られ、かつ、作業機に対してワークを搬入する搬入側腕
とワークを搬出する搬出側腕を有する双腕ロボットにお
いて、ワークを把持せず、腕どうしの干渉領域外の状態
、ワークを把持し腕どうしの干渉領域外の状態、ワ
ークを把持し腕どうしの干渉領域内の状態、ワークを
把持せず腕どうしの干渉領域内の状態のそれぞれを識
別する信号を各腕ごとに出力し、両腕の一方の腕が干渉
領域内に移動する際に、他方の腕の上記状態信号から、
この他方の腕が干渉領域外にあることを確認してから移
動するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、２本の腕をもつテイー
チングプレイバック方式のロボットをプレス作業などを
行なう加工機械にワークを搬入、搬出するために使用さ
れる場合等、双腕ロボットによるワークのハンドリング
する際の作動方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、プレス機械へワークを搬送する作
業をロボットが行う場合には、複数のプレス機械の間に
ロボットを配置し、前工程のプレス機械から後工程のプ
レス機械へワークを順次搬送するロボットがあった。例
えば、第５１巻、通巻１９６号、安川技報ＮＯ３ １９
８７、Ｐ２４（従来技術１）、Ｒｏｂｏｔ Ｎｏ７１
１９８９年１１月 Ｐ７０及び不二越技報Ｖｏ１４５
Ｎｏ２（１９８９）通巻１０２ Ｐ７８ （従来技術
２）、プレス技術第２９巻第１１号Ｐ４６〜４７（従来
技術３）に開示されているように、プレス機械の側面に
ロボットを固定してプレス機械間の搬送を行う多関節型
のロボットや、プレス技術第２９巻第１１号Ｐ４２〜４
４（従来技術４）に開示されているような専用機が一般
によく知られており、最近では実平３−４４５７８号公
報（従来技術５）で、旋回コラムに複数個のアームを円
周上に設けたロボットをプレス機械とプレス機械の間に
設置してワークを搬送するロボットが提案されている。

【０００３】また、プレス機械がラインになっていな
い、いわゆる単発プレス機械として使用される場合に
は、上記のようなライン専用ロボットは使えず、プレス
技術第２９巻第５号資料請求番号６６，３５，８（従来
技術６）に開示されてたような単発プレス専用機を用い
たり、通常の産業用ロボットである垂直多関節型や水平
多関節型のロボットをプレスの前方に１台の設置する、
プレス機械第２９巻第１１号Ｐ５１（従来技術７）に示
すような場合もあった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来技術１〜３に示さ
れたプレス機械とプレス機械の間にロボットを設置した
場合でのロボット作動方法では、プレス機械がラインに
なっている場合には作業性が高く、少品種多量生産の場
合には適しているが多品種少量の場合には設備が大がか
りとなり、生産性が良くなかった。また、従来技術４に
示された専用機の場合では上記問題点に加えて、ロボッ
トとしての自由度が小さいため、プレス機械間のワーク
を搬送するライン（パスライン）を合わせる必要があ
り、セッティングに時間がかかるという問題点がある。
従来技術５に示されたロボットでは旋回コラムに複数の
アームが取り付けられ、従来技術１〜４に示されたロボ
ットがラインの前工程のプレス機械で加工したワークを
直接後工程のプレスに搬入できない問題点を解決した
が、旋回軸は１本しかなく複数の腕は独立して動作でき
ない。また腕の関節を駆動するモータは、直接腕の自重
とワーク重量を支えるため駆動パワーが大きくなるとい
う問題点がある。

【０００５】従来技術６に示された単独で使用されてい
るプレス機械用として使われている専用ロボットは、１
台では搬入または搬出のどちらかの作業しかできない問
題点と、ロボットとしての自由度が少ないため、段取り
に時間がかかる問題点があった。さらに従来技術７に示
されるように、プレス機械の前方に汎用ロボットを１台
設置する方法では、自由度が高く人間と同様の作業がで
き段取り時間も簡単であるが、人間の作業に対してサイ
クルタイムが長くなる問題があった。また、従来技術１
〜５に示されたロボットはラインとして使用するときに
は問題がないが、プレス機械をそれぞれ単独で作業する
ときには使用できない。また、逆に従来技術６に示され
たロボットではプレスをラインとして使用する時には使
用できない問題点があった。

【０００６】さらに、従来技術１〜６の場合は基本的に
はロボット１台に対して１台のプレス機械への供給・搬
出を行うロボットであり、上手くプレス機械を配置して
も直線２台への供給搬出が行える程度であった。また、
従来技術１〜５に示したロボットでは短尺物の連続打ち
抜き作業は不可能であり唯一従来技術６に示したロボッ
トのみが自由度が大きいため打ち抜き作業が可能であ
る。しかしながら従来技術６では腕が１本であるため一
度ワークを掴むと何らかの置き台が無いと掴み替えがで
きないためワークの掴んでいる部分が加工できないまた
は出来ても一度置き台に置くためサイクルタイムが長く
なる問題点があった。

【０００７】本発明は上記のことにかんがみなされたも
ので、双腕ロボットの各腕の状態を常に出力することに
より、双腕の腕同士の干渉を防止する事ができると共に
複数台のロボットのお互いの干渉を防止でき、双腕ロボ
ットを種々のシステムで簡単に干渉無く使用する事がで
きると共に、１台の２本腕ロボットでサイクルタイムを
落とすことなく複数のプレスにワークの搬入搬出が可能
となったので、ロボットを効率よく使用できさらに、従
来のライン専用ロボットで不可能であった単独での使用
や、単発プレス専用機では不可能であったラインでの使
用が一台のロボットで使い分けが出来るようにした双腕
ロボットの作動方法を提供することを目的とするもので
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る双腕ロボットの作動方法は、１本の支
柱２の両側に互いに干渉領域を有して作動するように設
けられ、かつ、作業機に対してワークを搬入する搬入側
腕とワークを搬出する搬出側腕を有する双腕ロボットに
おいて、ワークを把持せず、腕どうしの干渉領域外の状
態、ワークを把持し腕どうしの干渉領域外の状態、
ワークを把持し腕どうしの干渉領域内の状態、ワーク
を把持せず腕どうしの干渉領域内の状態のそれぞれを
識別する信号を各腕ごとに出力し、両腕の一方の腕が干
渉領域内に移動する際に、他方の腕の上記状態信号か
ら、この他方の腕が干渉領域外にあることを確認してか
ら移動するようにする。また上記状態に、隣の双腕ロ
ボットに対して干渉領内、状態に、隣の双腕ロボット
に対して干渉領域内、状態に、隣の双腕ロボットに対
して干渉領域外、状態に、隣の双腕ロボットに対して
干渉領域外のそれぞれの状態を加える。

【０００９】

【作 用】一方の腕が干渉領域内に移動する際に他方
の腕の状態が確認されてから移動され、腕どうしの干渉
が防止される。また同様に隣接する双腕ロボットどうし
の腕の干渉が防止でき、腕どうしによるワークの持ち替
えや受けわたしが干渉することなく行なえる。また複数
台の作業機と複数台の双腕ロボットを用いた場合も、ラ
インとして使用したり単独で使用できた、加工ワークに
対して柔軟に対応できる。さらに１台の双腕ロボット
で、複数台の作業機への搬入・搬出も干渉なく行なえ
る。

【００１０】

【実 施 例】本発明の実施例態様を図面に基づいて説
明する。図１において、１はプレス、２は例えば、この
プレス１の前側の右側に配置された搬入機、３は右側に
配置された搬出機である。そして４はプレス１の前側
で、かつ上記両搬入機２と搬出機３の間に設置される双
腕ロボットである。

【００１１】上記双腕ロボット４は図２に示すような構
成となっている。図中５は垂直状に配置される支柱であ
り、この支柱５の両側に４軸型の第１の腕６ａと第２の
腕６ｂが双腕状に設けられている。両腕６ａ，６ｂは同
一構成となっていて、ブラケット７が支柱５の両側面対
称位置に設けられたリニアガイド８に沿って上下動自在
に支持されており、このブラケット７は支柱５の側方に
垂直に設けられ、かつモータ９ａにて回転駆動される送
りねじ杆９に螺合されている。ブラケット７の先端には
第１アーム１０、第２アーム１１、ハンドル１２が順次
水平方向に回動自在に連結されており、かつ各アーム、
ハンドは図示しない駆動モータにて所定に回転角にわた
って回動されるようになっている。上記左右の腕６ａ，
６ｂの回転支点である第１アーム１０，１０の回動支点
０₁ ，０₂ は支柱５の左右に同一距離Ｌ，Ｌだけ離間し
ており、また両腕６ａ，６ｂの作動範囲は一部重複し、
いわゆる干渉領域を有している。なお上記Ｌ，ＬはＬ≠
Ｌでもよい。

【００１２】また上記腕６ａ，６ｂの送りねじ杆９用の
モータ９ａ及び各関節部のモータはコントローラ１３に
て上記干渉領域で両腕６ａ，６ｂが干渉することなく作
動するように自動制御されるようになっており、またそ
の動作はコントローラ１３に設けられたティーチング装
置１４にてティーチングされるようになっている。

【００１３】上記構成において、プレス１の作業時で、
かつこのプレス１に対するワーク１５の供給及び排出を
双腕ロボット４にて行なう場合は、この双腕ロボット４
をプレス１の前側へ移動し、位置決めを固定する。そし
てコントローラ１３による指令信号にて左右の腕６ａ，
６ｂを作動して、例えば左側の腕６ａにてワークをワー
ク供給台２より供給し、右側の腕６ｂにて加工済みのワ
ークをワーク排出台３上へ排出し、、また両腕６ａ，６
ｂでワークの供給及び排出を行なう。このとき、両腕６
ａ，６ｂはそれぞれコントローラ１３の指令により独立
して作動し、また両腕６ａ，６ｂは互いに干渉領域を有
しているにもかかわらず、上記コントローラ１３により
干渉することなく作動される。なおこのときの作動はテ
ィーチング装置１４にて予めティーチングされている。

【００１４】上記両腕６ａ，６ｂは上記したように双腕
ロボット４の前側で互いに干渉する領域を有している
が、この各腕６ａ，６ｂは各自の作動状態を検知し、こ
の各状態信号を、相手の腕及び隣に配置される双腕ロボ
ットの対応する腕に送るようになっている。そしてこの
相手の状態信号を受信した腕は、これに基いて相手の腕
と干渉しないような動作をするようになっている。上記
両腕６ａ，６ｂの状態は表１に示す，，，の４
つの状態である。

【００１５】

【表１】

【００１６】ここで簡単のために、両腕相互と隣の双腕
ロボットの状態を同時に決定したが個別に表わしてもよ
い。この信号は両腕間では２ビットの信号で表わされ、
常に互いに相手の腕側（制御機）に出力しており、作動
しようとする腕は必要に応じて相手の腕の状態を確認し
て作動し、腕相互の干渉を避けている。

【００１７】図３は図１に示す双腕ロボットにおける第
１動作例を示す動作フローである。この動作フローで示
される動作は、搬入側の腕６ａではワークを干渉領域内
であるプレス１内に入れてから再び干渉領域外へ移動
し、また搬出側の腕６ｂは、プレス加工が終了した時点
で干渉領域内であるプレス１からワークを取り出して干
渉領域外へ移動するようにした場合である。

【００１８】搬入機３ではバキューム等にてワークを把
持し、これを搬入側の腕６ａのハンド１２にて把持す
る。搬入側の腕６ａでは、上記搬入機３にて把持された
ワーク１５を把持し、かつこれを確認すると、搬入機３
側へワーク解放指信号が送られて、搬入機３によるワー
クの把持が解放される。そしてこの搬入機３によるワー
ク解放が確認されて、搬入側の腕６ａがプレス１側、つ
まり干渉領域内側へ移動する直前において、搬出側の腕
６ｂ側の状態がであるかどうか、すなわち搬出側の腕
６ｂからの状態信号により、この搬出側の腕６ｂが干渉
領域外にあることを確認する。その後、この搬入側の腕
６ａは干渉領域内へ移動し、ついでプレス１が上動して
いること（上死）を確認してから、ワークをプレス１内
にセットし、ワークを解放してプレス１外へ移動する。
この状態でプレス起動信号が出力されてプレス１が起動
し、搬入側の腕６ａは干渉領域外へ移動しての状態に
なる。

【００１９】上記搬入側の腕６ａによるワークの搬入動
作が終了した状態で、この搬入側の腕６ａが状態にな
った信号を搬出側の腕６ｂが確認すると、この搬出側の
腕６ｂは干渉領域内へ移動し、プレス１からのアンロー
ダ信号を確認してからプレス１内にある加工済みのワー
クを把持して搬出する。

【００２０】このように、搬入側の腕６ａは搬出側の腕
６ｂの状態信号を確認してから干渉内領域へ移動（ワ
ーク搬入）され、また搬出側の腕６ｂも、搬入側の腕６
ａの状態信号を確認してから干渉領域内へ移動され
る。

【００２１】図４は図１に示す双腕ロボット４における
第２動作例を示す動作フローである。この動作フローで
示される動作は、基本的には図３で示す上記第１動作例
と同じであり、以下にその異なる部分だけ説明する。搬
入側の腕６ａによりワークを把持して、このワークの一
部をプレス１内へ搬入する。そしてこの腕６ａよりプレ
ス機械１へ起動信号を与えてプレス１による打抜きを行
なう。その後ワークを所定量送り、再び起動信号をプレ
ス１の与えて打抜きを行なう。この動作を繰返すことに
よりワークから製品が順次打抜かれる。この打抜き回数
はワークの大きさ等により異なり、カウンタにてカウン
トする。

【００２２】上記のように搬入側の腕６ａにて把持した
状態で所定回数の打抜きが行なわれると、把持部分が邪
魔になるので、すでに打抜いた部分を搬出側の腕６ｂに
て把持して持ち替えて、再び残りの部分を所定回数打抜
く。この第２の動作例において、搬入側の腕６ａが干渉
領域内へ移動する際には、搬出側の腕６ｂが出力してい
る状態の信号より、この搬出側の腕６ｂが状態、す
なわち、「搬出機とプレス間」であることを確認（搬出
腕干渉領域外確認）してから移動される。

【００２３】一方搬出側の腕６ｂが干渉領域内へ移動す
る際にも同様に搬入腕干渉領域外確認を行なってから行
なわれる。この場合、搬入側の腕６ａはワークを把持し
ているので、状態となっており、この搬入側の腕６ａ
からの状態の信号を確認する。

【００２４】図５は複数台のプレス１ａ，１ｂ，１ｃ，
１ｄのそれぞれの前側に双腕ロボット４ａ，４ｂ，４
ｃ，４ｄを設置した実施例を示すもので、この実施例に
おける動作は、例えば、一番左側に配置された第１の双
腕ロボット４ａの左側の腕４ａ_L にてワークを供給台１
６より把持して第１のプレス１ａに搬入する。第１のプ
レス１ａにて加工後、第１の双腕ロボット４ａの右側の
腕４ａ_R で搬出して、第１・第２のプレス１ａ，１ｂの
間に設けた第１の中間置き台１７ａへ搬出する。

【００２５】次に、この中間置き台１７ａのワーク１５
は第２の双腕ロボット４ｂの左側の腕４ｂ_L にて第２の
プレス１ｂへ搬入される。ワーク１５を第２のプレス１
ｂにて加工後、第２の双腕ロボット４ｂの右側の腕４ｂ
R により搬出して第２・第３のプレス１ｂ，１ｃの間に
設けた第２の中間置き台１７ｂへ搬出する。次に、この
第２の中間置き台１７ｂ上のワーク１５は第３の双腕ロ
ボット４ｃの左側の腕４ｃ_L により第３のプレス１ｃへ
搬入される。ワーク１５を第３のプレス１ｃで加工後、
第３の双腕ロボット４ｃの右側の腕４ｃ_R により搬出部
１８へ搬出される。

【００２６】この動作を繰返えし、かつ各プレス１ａ，
１ｂ，１ｃの作動のタイミングを揃えることにより３台
の双腕ロボット４ａ，４ｂ，４ｃの各腕は同期して干渉
なく動作させることができる。この場合の動作フローは
図６に示すようになる。この場合も上記第１・第２の動
作例と同様に各双腕ロボットの左右の腕相互の状態信
号、及び隣接する双腕ロボットの干渉可能な腕相互の状
態信認して互いに干渉しないようにしている。

【００２７】すなわち、図６において、第１の双腕ロボ
ット４ａの左側の腕（搬入腕）４ａ_L が干渉領域内に移
動する前に、右側の腕（搬出腕）４ａ_R からの状態の
信号を受信して搬出腕干渉領域外を確認する。またこの
とき、第１の双腕ロボット４ａの右側の腕（搬出腕）４
ａ_R では、これに隣接する第２の双腕ロボット４ｂの左
側の腕（搬入腕）４ｂ_L が状態であることを確認す
る。

【００２８】第１の双腕ロボット４ａの左側の腕４ａ_L
の搬入動作が終了してこれが状態になると、右側の腕
４ａ_R では搬入腕干渉領域外を確認して、この右側の腕
４ａ_R が状態→→→の一連の動作を行なう。そ
してこの右側の腕４ａ_R が終了して再状態に戻ったと
きに、この第２の双腕ロボット４ｂの左側の腕４ｂ_Lが
上記第１の双腕ロボット４ａの右側の腕４ａ_R が状態
であることを確認してから上記第１の双腕ロボット４ａ
の左側の腕４ａ_L と同一の動作を行なう。そしてこの左
側の腕４ａ_L の動作終了後に、第１の双腕ロボット４ａ
の右側の腕４ａ_R と同様の動作を右側の腕４ａ_R が行な
う。

【００２９】次に、第４の動作例を示すと、３台の双腕
ロボット４ａ，４ｂ，４ｃのうち、２台の双腕ロボット
４ａ，４ｂをラインとして使用する場合、初めの２台の
プレス１ａ，１ｂと第１・第の双腕ロボット４ａ，４ｂ
を上記第３の動作例と同様に動作させ、第２の中間置き
台１７ｂが搬出位置となる。そして残りの第３のプレス
１ｃと第３の双腕ロボット４ｃは他のプレス１ａ，１ｂ
及び双腕ロボット４ａ，４ｂとは何ら関係なく単独で作
業ができる。さらに、全てのプレス機械と双腕ロボット
が単独でも作業ができる。

【００３０】図７は１台の双腕ロボット４の周囲に複数
台（２台）のプレス１ａ，１ｂを設置した第５の動作例
を示す。２台のプレス１ａ，１ｂは双腕ロボット４の前
側と右側の配置してあり、右側に位置する第１のプレス
１ａへは搬入機１８よりコイル状のワーク１９が供給さ
れる。供給されたワーク１９は第１のプレス１ａにて所
定の大きさに打抜かれた後、双腕ロボット４の右側の腕
４_R により第１のプレス１ａより搬出される。このと
き、打抜かれた後の廃材はスクラップ容器２０に自動的
に排出される。右側の腕４_R にて第１のプレス１ａより
搬出されたワーク１９は双腕ロボット４の前方に配置さ
れた第２のプレス１ｂに供給され再度この第２のプレス
１ｂにて加工される。ついでこのワーク１９は左側の腕
４_L により搬出機２１に搬出される。ここで、第１・第
２のプレス１ａ，１ｂを同期して動かし、そのタイミン
グに合わせてロボットの左右の腕４_L ，４_R を動作させ
ることにより両腕４_L ，４_R は干渉することなくワーク
１９を搬入、搬出することができる。

【００３１】このときの動作フローは図８に示すように
なる。この場合においても、搬入側の腕（右側の腕
４_R ）と搬出側の腕（左側の腕４_L ）はそれぞれの干渉
領域内に入る直前に相手側の状態がであることを確認
して、その後所定の動作をするようになっている。

【００３２】この第５の動作例では１台の双腕ロボット
に対して２台のプレス１ａ，１ｂを用いた場合を示した
が、３台のプレスに対応する場合には双腕ロボット４の
左側にもプレスを配置し、双腕ロボット４の左側の腕４
_L によりワーク１９を供給し、３台目のプレスからの搬
出は別途エアイジエクタ等の搬出装置にて行なう。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、双腕ロボットの各腕の
状態を常に出力する事により、双腕の腕同士の干渉を防
止する事ができると共に複数台のロボットのお互いの干
渉を防止でき、双腕ロボットを種々のシステムで簡単に
干渉無く使用することができると共に、１台の２本腕ロ
ボットでサイクルタイムを落とすことなく複数のプレス
にワークの搬入搬出が可能となったので、ロボットを効
率よく使用でき、さらに、従来のライン専用ロボットで
不可能であった単独での使用や、単発プレス専用機では
不可能であったラインでの使用が一台のロボットで使い
分けが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】双腕ロボットの使用状態の一例を示す斜視図で
ある。

【図２】双腕ロボットの概略的な構成説明図である。

【図３】図１で示す実施例における第１の動作フロー図
である。

【図４】図１で示す実施例における第２の動作フロー図
である。

【図５】複数台のプレスのそれぞれの前に双腕ロボット
を設置した例を示す平面図である。

【図６】図５で示す実施例における動作フロー図であ
る。

【図７】１台の双腕ロボットの周囲に複数台のプレスを
設置した例を示す平面図である。

【図８】図７で示す実施例における動作フロー図であ
る。

【符号の説明】

１…プレス、２，１８…搬入機、３，２１…搬出機、４
…双腕ロボット、５…支柱、４_L ，４_R ，４ａ_L ，４ａ
_R ，４ｂ_L ，４ｂ_R ，４ｃ_L ，４ｃ_R ，６ａ，６ｂ…
腕、７…ブラケット、８…リニアガイド、９…送りねじ
杆、９ａ…モータ、１０…第１アーム、１１…第２アー
ム、１２…ハンド、１３…コントローラ、１４…ティー
チング装置、１５，１９…ワーク。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １本の支柱２の両側に互いに干渉領域を
   有して作動するように設けられ、かつ、作業機に対して
   ワークを搬入する搬入側腕とワークを搬出する搬出側腕
   を有する双腕ロボットにおいて、ワークを把持せず、腕
   どうしの干渉領域外の状態、ワークを把持し腕どうし
   の干渉領域外の状態、ワークを把持し腕どうしの干渉
   領域内の状態、ワークを把持せず腕どうしの干渉領域
   内の状態のそれぞれを識別する信号を各腕ごとに出力
   し、両腕の一方の腕が干渉領域内に移動する際に、他方
   の腕の上記状態信号から、この他方の腕が干渉領域外に
   あることを確認してから移動するようにしたことを特徴
   とする双腕ロボットの作動方法。
2. 【請求項２】 状態に、隣の双腕ロボットに対して干
   渉領内、状態に、隣の双腕ロボットに対して干渉領域
   内、状態に、隣の双腕ロボットに対して干渉領域外、
   状態に、隣の双腕ロボットに対して干渉領域外のそれ
   ぞれの状態を加えたことを特徴とする請求項１記載の双
   腕ロボットの作動方法。