JPH07281721A - 走行ロボット装置及び該装置を用いた組立作業実行方法 - Google Patents

走行ロボット装置及び該装置を用いた組立作業実行方法

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JPH07281721A
JPH07281721A JP10160394A JP10160394A JPH07281721A JP H07281721 A JPH07281721 A JP H07281721A JP 10160394 A JP10160394 A JP 10160394A JP 10160394 A JP10160394 A JP 10160394A JP H07281721 A JPH07281721 A JP H07281721A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 双腕協調動作と独立動作の使い分けによる組
立作業の効率化。 【構成】 (1)はロボットR1,R2を密着させての
双腕協調時、(2)はロボットR1,R2を離隔させて
の独立動作時の外観を表わしている。ロボット走行軌道
2には、走行台10,20が取り付けられており、各走
行台上にはハンドH1,H2を装着したロボットR1,
R2のベースB1,B2が固定されている。走行軌道2
の一方側には、ロボット走行軌道2に対して直交して2
つのコンベア列SP1,SP2が配置される。種々の組
立部品W1 〜Wn が、組立作業の進行に応じて次々とロ
ボットR1,R2による把持位置に供給される。SP
1,SP2間には、回転式ハンド置き台4が配置され、
走行軌道2を挟んで組立テーブルTB及び完成ユニット
品Wを搬出する搬出コンベア32が配置される。走行ロ
ボット装置を含む全システムは、1つまたは通信回線で
結ばれた2台のロボットコントローラによって統括制御
される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本願発明は各種部品の組立工程あ
るいはこれに関連あるいは類似じた工程を含むアセンブ
リング乃至組立加工作業一般(本願においては、これら
を総称して「組立作業」と呼ぶこととする)の自動化、
省力化に利用される走行ロボット装置と該装置を用いた
組立作業実行方法に関し、特に、2台のロボットの協調
動作(双腕ロボット状態)と独立動作(非双腕ロボット
状態)の使い分けが可能な走行ロボット装置とこれを用
いた組立作業実行方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ロボットを用いて物品の把持・搬送を含
む組立作業を実行する場合には、ハンドを装着した2本
のロボットアームに協調動作を行なわせる双腕ロボット
方式が採用されることが多い。双腕ロボット方式は、2
台のロボットを共通の制御手段で制御することによって
実現される。このような制御手段としては、2台のロボ
ットを一括制御するロボットコントローラあるいは各ロ
ボットに接続された2台のロボットコントローラを通信
回線で接続したものが利用出来る(当出願人に係る特願
平5−191649号参照)。
【0003】ところで、一般に、機械部品の組立作業に
は複数種の部品が関係し、また、ロボットが遂行しなけ
ればならない作業の種類の多様であり、双腕協調を要す
る作業と独立動作が適している作業とが混在している。
例えば、部品供給領域に供給された小型軽量の部品を組
立テーブル位置まで運ぶだけの作業であれば単腕ロボッ
トで十分であるが、組立時に各ロボットアームに別個の
部品を把持して組み付け工程を実行する場合などには、
双腕協調が要求される可能性が高い。
【0004】また、これら多様に作業の中には2台のロ
ボットが接近乃至密着していなければ実行困難な作業と
そうでない作業とが含まれている。即ち、ロボット装置
を双腕ロボット状態で動作させる作業では、両ロボット
のロボットの運動領域の重なり部分(双腕ロボットの作
業領域)を大きくとる為に両ロボットは接近乃至密着し
ている必要があるが、各ロボットを単腕で動作させる作
業においては、むしろ両ロボットはある程度離れていた
方が、各ロボット個々の作業領域を広くとる上で好都合
である。
【0005】従って、2台のロボットで構成される双腕
ロボットを含むロボット装置は、上記したようなような
状況に適切に対処し得る能力を備えていることが望まれ
る。
【0006】下記(1)〜(5)に列記したように、こ
れまでにも双腕ロボットに関する技術が多々提案されて
いるが、上記対応能力を備えたロボット装置は未提案で
ある。
【0007】(1)実開平04−2577号、実開平0
4−2578号、特開平01−310874号、特開平
01−310875号、特開平05−92379号、特
開平05−301180号の各公報には、マスタスレー
ブ方式の双腕アームの制御に関する技術が開示されてい
るが、機械的構成に関する言及は無く、組立作業に双腕
アームを利用することに関する具体的な記載もなされて
いない。
【0008】(2)特開平05−262406号公報に
は、双腕ロボットに対する教示に関する技術が示されて
いるが、やはり、機械的構成に関する言及が無く、組立
作業に双腕アームを利用することに関する具体的な記載
もなされていない。
【0009】(3)実開平05−20882号、特開平
02−271402号、特開平05−233056号の
各公報には、双腕ロボットの機械的構成に関する記述が
あり、2台のロボットで双腕ロボットを構成することが
示されているが、両ロボットのベースが連結された状態
で使用されるものであり、2台のロボットの相対的な位
置を変更して多様な作業に対応する技術は開示されてい
ない。
【0010】(4)特開平01−295773号公報に
は、2台のロボットを1つの回転台上に連結し、更にこ
の回転台をガイドレール上で走行させるシステムが開示
されているが、このシステムは、2台のロボットを個別
にガイドレール上で移動させる形態で使用するものでは
ない。
【0011】(5)実公平5−46865号公報には、
2台のロボットを1つの回転台上に連結し、2台のロボ
ットを同時に回転移動させることが記載されているが、
2台のロボットを独立に移動させる形態で使用すること
に関する具体的な記載は無い。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】上記説明したように、
従来の技術においては、2台のロボットを双腕ロボット
状態と2機の独立した単腕ロボットとして使い分けるこ
とは行なわれておらず、また、双腕アームを用いて組立
作業等を実行する際に2台のロボット間の相対的な位置
関係は連結されたままでであり、自由な選択が許されて
いない。このような制約により、従来技術では次のよう
な問題点が生じている。
【0013】(1)組立作業等において、2台のロボッ
トの協調動作、即ち双腕による協調制御によって、複雑
な作業を含む工程を実行する場合、あるいは、部品を所
定位置に連結する治具等の使用を出来るだけ少なくした
システムで作業を遂行しようとした場合には、組み付け
対象となる部品はすべて双腕アームが届く範囲に供給し
なければならない。
【0014】これでは、供給された部品によって双腕ア
ームの動作範囲が制限を受けたり、部品を立体的に配置
する形で供給する為の大がかりなコンベアシステムを必
要とする事態を招くことになり、不利である。
【0015】また、多くの部品を周辺から供給する必要
がある場合には、部品の流れが複雑になる。更に、双腕
ロボットの利点を生かして、両ロボットに共通の作業領
域を多くしようとすると、個々のロボットの作業領域は
狭くなってしまう。逆に、部品供給を容易にする為に、
個々の作業領域を広くしようとすると、共通の作業領域
が狭くなってしまう。
【0016】(2)上記公知文献の一部に示されている
ように、双腕ロボットを構成する2台のロボットを旋回
する基台上に搭載してロボットの向きを変え得るシステ
ムを採用することで動作領域の拡張を図り、供給部品の
分散配置をある程度実現することが可能になるが、この
ようなシステムにおいては、部品供給の流れが求心的に
ならざるを得ず、供給ラインを含めた配置の自由度が乏
しくなる。また、2本の腕が常に同じ方向にしか向か
ず、部品搬送の効率が悪い。
【0017】(3)双腕ロボットを走行軌道上に搭載し
て走行させるシステムを採用すれば部品の分散配置が可
能になるが、2本の腕を走行軌道上で個別に指定された
位置に移動させることが出来ないので、作業効率に限界
がある。
【0018】以上のような問題点(1)〜(3)の他に
ハンド交換に関連した次の問題点(4)がある。 (4)双腕ロボットを利用して組立作業等を実行する場
合には、ロボットに装着するハンドを必要に応じて交換
しながら各工程の作業を進めることによって、多くの工
程をその双腕ロボットに集約して割り当てることが可能
となり、作業効率が改善される。しかし、2台のロボッ
トの双腕に使用するハンドを各ロボットの動作領域内に
配置すると、そのハンドの為に動作領域が制限を受けて
狭められる。
【0019】また、ハンド交換用に、工作機械における
タレットの様なインデックス(位置割り出し)機構を備
えたテーブルにハンドを装備して交換用に供給すること
も考えられるが、インデックス動作の制御とロボットの
動作の制御が独立して行なわれることになり、作業効率
が良くない。
【0020】本願発明の目的は、これらの問題点を解決
することが出来る走行ロボット装置を提供し、また、該
走行ロボット装置を使用して組立作業を実行する方法を
併せて提案したものである。
【0021】
【課題を解決するための手段】本願発明は、上記課題を
解決し得る走行ロボット装置の基本構成として、請求項
1に記載された走行ロボット装置を提案したものであ
る。
【0022】また、複数系列の組立対象物の供給経路を
設定した場合の基本構成として、請求項2に記載された
走行ロボット装置を提案したものである。
【0023】更に、ハンド交換を考慮に入れた構成とし
て、請求項3に記載された走行ロボット装置を提案した
ものである。
【0024】そして、以上の各構成を有する走行ロボッ
ト装置による作業実行時に大きな反力を受けることを想
定した付加構成要件として、請求項4及び請求項5に記
載された構成を提案したものである。
【0025】一方、上記2系列の組立対象物供給経路に
対応した型の走行ロボット装置を用いて組立作業を実行
する方法としては、請求項6に記載された方法を提案し
たものである。
【0026】また、ハンド交換、2台のロボット相互の
機械的連結あるいは走行軌道基部への一括固定を含む上
記方法として、請求項8に記載された方法並びに請求項
9に記載された方法を併せて提案したものである。
【0027】なお、これら方法を規定した請求項6〜請
求項9の文言において、各「段階」は記載順序の通りの
シーケンスを必ずしも意味するものでなく、作業の種類
によっては順不同に実行されることを許容するものであ
る。例えば、ハンド交換、各機械的連結手段の作動状態
への切換は、作業内容に適合したフェイズ乃至タイミン
グで実行される性質のものである。
【0028】
【作用】本願発明の走行ロボット装置においては、組立
対象物が供給される領域と組立作業が実行される領域の
間に1本の共通ロボット走行軌道または互いに平行関係
にある2本のロボット走行軌道が設けられる。共通のロ
ボット走行軌道あるいは2本の平行ロボット走行軌道の
各々は、1本または2本以上のガイドレールで構成され
る。即ち、「ロボット走行軌道」を数える単位はガイド
レールの本数を必ずしも意味するものではない。
【0029】1本の共通ロボット走行軌道が設定される
場合には、この共通ロボット走行軌道上に2台のロボッ
トが搭載される。また、互いに平行関係にある2本のロ
ボット走行軌道上が設定される場合には、各ロボット走
行軌道に1台づつのロボットが搭載される。後者の場
合、両ロボット走行軌道間の距離は、少なくとも両ロボ
ットの協調動作が可能な程度に小さく選択される。
【0030】これら2台のロボットの走行動作、並びに
それ以外のロボット動作(以下、単に「ロボット動作」
と言う。は、共通した制御手段によって制御される。こ
の制御手段は、2台のロボットの制御系統を一括してバ
ス結合で統括したロボットコントローラで構成すること
が出来るが、独立動作時(非協調状態)には各ロボット
用のロボットコントローラとして使用される2台のロボ
ットコントローラを通信回線で結合したもので構成して
も良い。
【0031】制御手段は、2台のロボットの走行軌道上
における位置を独立に制御することも出来るし、2台の
ロボットの動作を独立に制御することも出来る。また、
2台のロボットのロボット走行軌道上における相対的な
位置関係を一定に保つように制御しながら2台のロボッ
トに協調動作を行なわせることも出来る。
【0032】機械部品等の組立対象物は、通常2系列以
上の供給経路を介して供給されるから、各供給系列にロ
ボットの一方を割り当てる形態で、供給された組立対象
物の搬送工程を実行することが出来る。組立対象物は、
通常、ロボット走行軌道を挟んで存在する組立作業領域
内に配置された組立テーブル上まで搬送される。この作
業は、2台のロボットの独立制御(非双腕ロボット状
態)で実行されることが普通であるが、場合によって
は、協調動作によっても構わない。
【0033】組立作業に必要な部品が組立テーブルに運
ばれると、対象物順序に適合した作業のシーケンスに従
って、組立工程が実行される。この工程についても、独
立動作と協調動作が適宜使い分けられる。いずれの作業
においても、2台のロボットを協調動作させる場合に
は、2台のロボットのロボット走行軌道上の位置関係は
不変に保たれる。
【0034】また、走行ロボット装置をハンド交換に効
率的に対処し得るものとする為には、少なくとも2系列
の供給経路に挟まれた領域内(3系列以上の供給経路が
ある場合には、その中央付近)に、タレット型ハンド置
き台のような動的なハンド置き台手段が設置される。こ
のハンド置き台の制御についても、2台のロボットの共
通の制御手段によって行なわれる。具体的には、例え
ば、タレット型ハンド置き台の回転駆動を該制御手段に
よって制御されるサーボモータによって行なうようにす
れば良い。
【0035】本願発明の一形態によれば、走行ロボット
装置には、組立対象物が重量物である場合などには、作
業時にロボットを反力による悪影響から守る為に、2台
のロボットを前記ロボット軌道上で相互に連結する機械
的連結手段、あるいは、2台のロボットをロボット軌道
基部に対して一括して固定する機械的結合手段が設けら
れる。
【0036】これらの機械的連結手段は、作動状態と非
作動状態の切換が可能であり、その切換制御も、2台の
ロボットを制御する制御する制御手段によって行なわれ
る。具体的には、例えばロボットコントローラからの指
令に従って電気的空気圧手段あるいは電磁的付勢手段に
結合されたクランプ部材を作動位置と非作動位置の間で
切換移動させることによって、作動状態と非作動状態の
切換が行なわれる。
【0037】これらの機械的連結手段が作動状態とされ
るのは、協調作業時である場合が一般的であると考えら
れるが、場合によっては、独立作業時に作動させること
も有り得る。
【0038】なお、2台のロボットを協調動作させて双
腕ロボット状態を実現させる制御方法自体には、特に制
限は無く、これまでに提案されているマスタスレーブア
ーム方式の制御方式を適宜利用することが出来る。
【0039】これら諸制御を含めて、2台のロボット共
通の制御手段を、2台のロボットの制御系統を一括して
バス結合で統括したロボットコントローラで構成した場
合、及び、各ロボット用のロボットコントローラに所属
した2台のロボットコントローラを通信回線で結合した
もので構成した場合、各々のケースについての協調動作
制御の詳細例については、当出願人に係る前出の特願平
5−191649号に添付された明細書に記されてい
る。
【0040】
【実施例】図1は、本願発明に従った走行ロボット装置
の全体構成を要部ブロック図で示したものである。
【0041】走行ロボット装置を含むシステム全体は大
別して、ロボットコントローラ1、ロボット走行軌道
(走行軸)2、該ロボット走行軌道上に搭載された2台
のロボットR1,R2、供給・搬出コンベアコントロー
ラ3、供給・搬出各コンベア31,32、回転式ハンド
置き台4で構成されている。また、必要に応じて連結装
置とそのエア駆動部KL1及び/または対基部結合装置
とそのエア駆動部KL2が装備される。
【0042】ロボットコントローラ1は、システム全体
の制御装置を兼ねており、中央演算処理装置(メインC
PU、以下単にCPUと言う。)101を有し、該CP
U101には、RAM及びROMからなるメモリ10
2、運動の教示・座標設定等を行う為の教示操作盤10
4に接続された教示操作盤用インターフェイス103、
供給・搬出コンベアコントローラ3に接続された入出力
インターフェイス105及びサーボ制御部#1〜#15
がバス106を介して接続されている。
【0043】各サーボアンプを介して、サーボ制御部#
1〜#6はロボットR1の各軸モータに接続され、サー
ボ制御部#8〜#13はロボットR2の各軸モータに接
続されている。また、サーボ制御部#7はロボットR1
の走行台1の駆動モータM1に接続され、サーボ制御部
#14はロボットR2の走行台2の駆動モータM2に接
続されている。更に、サーボ制御部#14は回転式ハン
ド置き台4の駆動軸を減速機構を介して駆動するモータ
M3に接続されている。
【0044】連結装置とそのエア駆動部KL1及び/ま
たは対基部結合装置とそのエア駆動部KL2が装備され
る場合には、エア駆動部KL1及び/またはエア駆動部
KL2が入出力インターフェイス105に接続される。
【0045】本実施例においては、ロボットR1,R2
の独立制御(走行制御を含む)、双腕協調制御、回転式
ハンド置き台4との協調制御等は、ロボットコントロー
ラ1のメモリ102に格納された動作プログラムに従っ
て、メインCPU101によって統括的に遂行される。
また、エア駆動部KL1及び/またはエア駆動部KL2
の作動/非作動状態の切換制御や供給・搬出コンベアコ
ントローラとの各種信号授受は、CPU101の制御の
下に、入出力インターフェイス105を介して行なわれ
る。
【0046】なお、既述したように、装置全体を統括制
御する制御手段は、必ずしも本例のように両ロボットの
ロボットアーム各軸、走行軸等をバス結合で統括したロ
ボットコントローラで構成する必要はない。例えば、独
立動作時(非協調状態)には各ロボット用のロボットコ
ントローラとして使用される2台のロボットコントロー
ラを通信回線で結合したもので構成しても良い。その場
合には、図1におけるサーボ制御部の数を必要数に減
じ、バス106に通信インターフェイスを接続したロボ
ットコントローラ2台を使用することが出来る。
【0047】図2は、本願発明に従った走行ロボット装
置の全体構成を要部外観図で示したもので、(1)はロ
ボットR1,R2を密着させての双腕協調時、(2)は
ロボットR1,R2を離隔させての独立動作時の外観を
表わしている。
【0048】また、図3は図2(1)に対応した斜視図
で、2台のロボットが互いに近接した位置で双腕協調動
作中にある状況を概念的に表わし、図4は図2(1)と
図2(2)の中間的状態に対応した斜視図で、2台のロ
ボットが、図3の状態から若干離れた状況を概念的に表
わしている。更に、図5は図2(2)に対応した斜視図
で、2台のロボットが、図3の状態から図4の状態を経
て、完全に離れて独立動作で作業を行なう態勢にある状
況を概念的に表わしている。
【0049】これらの図を参照して、先ず、システム全
体のレイアウトについて説明すると、ガイドレール状の
ロボット走行軌道2には、ボールネジ機構等公知の走行
軸機構を介して各走行台10,20が走行可能に取り付
けられており、各走行台上にはロボットR1,R2のベ
ースB1,B2が固定されている。ロボットR1,R2
は必ずしも同型、同サイズのものであるとは限らず、例
えば、立体的な作業をやり易くする為に、ベースB1,
B2の高さが異なる2機のロボットを使用することが出
来る。また、ベースB1,B2の内部を給電用ケーブ
ル、信号ケーブル等(図示省略)の収容に利用しても良
い。
【0050】ロボット走行軌道2の一方側には、2つの
供給系列群SP1,SP2に分かれた配置で多数の供給
コンベア31の各供給端が設けられている。
【0051】各コンベアには、種々の組立部品W1 〜W
n 多数載置されており、ロボットによる組立作業の進行
に応じて次々とロボットR1,R2による把持位置に供
給される。各コンベアの延在方向は、ロボット走行軌道
2に対して交差(ここでは直交)しているので、いずれ
の供給端もロボット走行軌道2の近傍領域に沿って位置
することになる。
【0052】供給系列群SP1とSP2に属するコンベ
ア列の間には、回転式ハンド置き台4が配置され、両ロ
ボットR1,R2が随時容易にアクセス出来るようにな
っている。回転式ハンド置き台4上には、ハンドマガジ
ンMGが設けられ、種々のハンド(例えば、把持ハン
ド、ネジ締めハンドなど)が収容されている。
【0053】この回転式ハンド置き台4の位置は、ロボ
ット走行軌道2の長さ方向のほぼ中間点位置に対応して
いる。そして、ロボット走行軌道2を挟んで回転式ハン
ド置き台4と対応した位置には組立テーブルTBが設け
られており、その近傍には組立作業を終えた完成ユニッ
ト品Wを搬出する搬出コンベア32が配置されている。
【0054】各ロボットR1,R2のアーム先端部には
次に行なう作業工程の遂行に適したハンドH1,H2
が、公知のハンド交換機構を含む装着部(図示省略)を
介して装着されている。ハンド交換の必要がある場合に
は、ロボットR1またはR2を回転式ハンド置き台4の
近くに走行及び移動させ、ロボットR1またはR2と回
転式ハンド置き台4を協調動作させながら、ハンド交換
機構を介してハンド交換を行なう。
【0055】このように本願発明の走行ロボット装置を
使用すると、組立作業システム全体のレイアウトが極め
てコンパクトにまとめられ、しかも、各ロボットによっ
てアクセスされる必要のあるいずれの要素も、ロボット
走行軌道2の中央部を中心にロボット走行軌道2に沿っ
て配列されることになるので、作業効率を高める上で極
めて有利である。
【0056】一般に、ロボットR1,R2による双腕協
調動作は、ロボット走行軌道2上におけるロボットR
1,R2間の間隔を一定に保った状態で行なわれる。こ
の間隔は自由に選択可能である。図3では、両ロボット
のベースB1,B2を密着させた状態で双腕協調動作が
行なわれている例を示している。このような双腕協調動
作は、組立テーブルTB上における組立作業の遂行に多
く利用される。なお、図3〜図5において、把持部品の
図示は省略されている。
【0057】今、仮に図3の状態で、組立テーブルTB
上における双腕協調動作による1工程が終了し、次の部
品群(W1 〜Wn )を組み立てるステップに移行しよう
とする場合を想定する。本願発明の走行ロボット装置の
典型的な組立作業遂行形態に従えば、ロボットR1,R
2はここで次の部品群(W1 〜Wn )から必要な部品を
組立テーブルTB上に搬送する為に、一旦、双腕協調状
態を解除し、各ロボットR1,R2を独立に走行させ、
図4の状態を経て、図5の状態とする。
【0058】図3(2)に示された外観に対応したこの
図5の状態では、両ロボットR1,R2は完全に離れて
独立動作で作業を行なう態勢にあり、その位置は各分担
された供給系列SP1,SP2のコンベア供給端の近傍
にある。
【0059】各ロボットR1,R2は、図5乃至図3
(2)に示された位置で、必要な部品を把持し、組立テ
ーブルTBまで搬送する。次の工程に関与する2個また
はそれ以上の部品が組立テーブルTB上に用意された時
点で、再度ロボットR1,R2を図4の状態を経て図3
の双腕協調状態に復帰させ、組立作業を組立テーブルT
B上で実行する。組立作業が終了したユニット完成品
は、ロボットコントローラからの指令によって制御され
る搬出コンベア32上に載置され、次工程へ送り出され
る。
【0060】以上が本願発明の走行ロボット装置を用い
た典型的な組立作業実行手順であるが、独立動作、協調
動作を使い分け及びロボットの走行移動とアームの運動
によるロボット移動の使い分け等を含む作業シーケンス
の具体的内容は実際の作業内容に即して作成された一連
の動作プログラムよって定められるものである。 さ
て、一般に、組立工程(例えば、ネジ締め)におけるロ
ボット動作には高い精度が要求されることが多いから、
上記図3に示したような密着状態で双腕協調動作による
組立工程を遂行する際には、ロボットが反力によって不
安定になることを極力避けることが望ましい。図6及び
図7は、この課題を解決する為に提案されたロボット連
結装置及び対基部結合装置の実施例を表わしている。
【0061】先ず、図6にはエア駆動により2台の走行
台部分を連結する連結装置の一例の概略構成が示されて
いる。連結装置は両走行台10,20の最下部の符号F
で示した部分に設けられている。図には、この領域Fを
拡大した様子が併記されている。
【0062】この拡大図を参照すると、連結装置は一方
の走行台20上に設けられたエアシリンダ21、ガイド
ブッシュ22を備え、連結バー24のガイドピン23が
ガイドブッシュ22内に挿入されている。また、他方の
走行台10側には、連結ブッシュ11が設けられてい
る。エアシリンダ21には、クランプ時及びクランプ解
除時にエア供給を行なう為のエア供給ホース26,27
が接続されている。
【0063】図2(1)あるいは図3に示したようなロ
ボット密着時には、ロボットコントローラからの指令に
よって、図示しないエア供給源からエア供給ホース26
を介してエア供給が行なわれ、双方向矢印の下向き方向
に空気圧によって連結バー24が移動し、ガイドピン2
3、連結ピン25が各々ガイドブッシュ22と連結ブッ
シュ11内に嵌入される。これによって、両ロボットR
1,R2の機械的な連結が実現されるから、作業中に反
力を受けてもロボットが不安定になること避けられる。
【0064】ロボットR1,R2を離間させ、連結状態
を解除して、図3の状態から図4、図5の状態への移行
する際には、ロボットコントローラからの指令によっ
て、図示しないエア供給源からエア供給ホース27を介
してエア供給が行なわれ、空気圧によって連結バー24
が双方向矢印の上向き方向に移動し、ガイドピン23、
連結ピン25が各々ガイドブッシュ22と連結ブッシュ
11から離脱する。これによって、両ロボットR1,R
2の機械的な連結が解除され、ロボット走行軌道2上の
独立走行が可能な状態となる。
【0065】次に、図7にはエア駆動により2台の走行
台部分をロボット走行軌道2の基部(ここでは、床面ベ
ース)に固定する結合装置の一例の概略構成が示されて
いる。結合装置は両走行台10,20の最下部の符号G
で示した付近の床面ベース上に設けられている。図に
は、この領域Gを拡大した様子が併記されている。
【0066】この拡大図を参照すると、結合装置は床面
ベースに対して固設されたV字ピンベース51と該V字
ピンベースに対して水平方向(双方向矢印で指示)にス
ライド可能に取り付けられたV字ピン52,53を備え
ている。
【0067】V字ピン52,53に対向した走行台1
0,20の各部分には、これらのピンを受容するV字状
凹部19,29が形成されている。また、V字ピンベー
ス51には、図6に示した連結装置の場合と同様に、エ
ア供給ホースが接続されている(図示は省略)。
【0068】図2(1)あるいは図3に示したようなロ
ボット密着時には、ロボットコントローラからの指令に
よって、図示しないエア供給源からエア供給ホースを介
してエア供給が行なわれ、V字ピン52,53が同時に
V字状凹部19,29内に受容・係合される。これによ
って、両ロボットR1,R2が一括して床面ベースに対
して固定されるから、作業中に反力を受けてもロボット
が不安定になることが避けられる。
【0069】ロボットR1,R2を離間させ、床面ベー
スへの固定結合状態を解除して、図3の状態から図4、
図5の状態への移行する際には、ロボットコントローラ
からの指令によって、図示しないエア供給源からの結合
解除用のエア供給によってV字ピン52,53がV字状
凹部19,29らら離脱する。これによって、両ロボッ
トR1,R2の床面ベースに対する機械的な結合が解除
され、ロボット走行軌道2上の独立走行が可能な状態と
なる。
【0070】最後に、作業開始前〜終了後までのいずれ
かの時点において、ロボットハンドの交換を行なう場合
のロボットR1またはR2と回転式ハンド置き台4の協
調動作について説明する。図8は、ロボットR1または
R2が、現在装着してハンドHを、回転式ハンド置き台
4のハンドマガジン内に準備されたハンドH’に交換す
る場合を例にとって、ロボットと回転式置き台の協調動
作の各段階の推移を概念的に表わした図である。ここで
は、符号S1〜S7で指示された各段階別に協調動作の
概略を説明する。図中羽根付矢印はハンド置き台4の回
転を表わし、羽根無し矢印はロボットアームの動きを表
わしている。これらの動きは、いずれもロボットコント
ローラによるロボット各軸モータ及び回転式ハンド置き
台4を駆動するサーボモータM3の制御によって統括的
に行なわれる。なお、二重線矢印は、動作段階の推移を
表わしている。
【0071】(S1);回転式ハンド置き台4は、ハン
ドHの置き位置がロボット(R1またはR2、以下
略。)に近づくように回転する。一方、ハンドHが回転
式ハンド置き台4に近づき、ハンドHの置き位置に形成
されたハンド保持溝Cに正対する位置で両者が接近遭遇
するようにロボットを動作させる。
【0072】(S2);ハンドHとハンド保持溝Cが近
接正対する状態になったら、ハンド交換の為の回転式ハ
ンド置き台4の回転方向を決定する。この回転方向は、
通常はハンドHとH’の置き位置間の角度間隔が長くな
らない方向(角度間隔が180度以下となる方向)と一
致するように選ばれる。
【0073】(S3);回転方向が決定したら、回転式
ハンド置き台4はその方向へ回転を始める。ロボットに
は、この回転に追従した動きに、回転式ハンド置き台4
の中心へ向かう運動を重畳した動作を行わせ、ハンドH
をハンド保持溝C内へはめ込む。
【0074】(S4);ロボットは、ハンドHを取り外
した時点で、回転式ハンド置き台4への追従動作を中止
し、次に装着するハンドH’の位置へ移動する。この
時、回転式ハンド置き台4は回転を続行しているので、
回転式ハンド置き台4の回転速度とロボット手首部の移
動速度に基づいて、次に追従動作を開始すべき位置を算
出し、その点へ向かって移動する。(ハンド置き位置の
回転半径をr、ハンドH,H’の置き位置間の中心角を
φ、回転式ハンド置き台の回転速度をω、ロボットの移
動速度をv、置き位置の描く円弧上の任意の位置をMと
して、ハンドH位置から位置Mへの直線移動所要時間t
1 及び、ハンドH’位置から位置Mへの所要回転時間t
2 を計算し、t1 =t2 が成立するような位置Mへロボ
ット手首部を移動させる。)。
【0075】(S5);位置Mへ到達した状態を表わし
ている。
【0076】(S6);位置Mより、ロボットは回転式
ハンド置き台4に追従動作を行いながら、ハンドH’を
装着する。
【0077】(S7);ハンドH’を装着したら、ロボ
ットは回転式ハンド置き台4から離れ、追従動作を中止
する。以上でハンドHからH’への交換が(協調動作)
が完了したことになる。以後、ハンドH’を装着した状
態で、次の動作へ移行する。
【0078】以上、1本の共通のロボット走行軌道上に
2台のロボットを搭載した実施例について説明を行なっ
たが、上記実施例に関連した説明に含まれる技術事項
は、平行に配置された2本のロボット走行軌道上に1台
づつロボットを搭載した構成に対しても、ロボット連結
装置(図6参照)や対基部結合装置(図7参照)に若干
の設計的変更が必要な他は、特に変更を要することなく
ほぼそのまま成立することは言うまでもない。
【0079】
【発明の効果】以上詳述したように、本願発明によれ
ば、2台のロボットが、両ロボットに共通したロボット
走行軌道または互いに平行関係にある2本のロボット走
行軌道上に搭載され、「2台の走行ロボットとしての独
立動作」と「2台のロボットを一定の位置関係に保って
の協調動作(双腕ロボット状態)」のいずれもが可能と
されている。従って、独立動作ロボットとして、各ロボ
ットに独自の搬送作業等を効率的に行なわせることが出
来ると同時に、2台のロボットの密着乃至接近状態を維
持しながら協調双腕動作によって、複雑な組立作業等を
行なわせることが出来る。即ち、2台の単腕の走行ロボ
ットの利点と、1台の双腕走行ロボットの利点を合わせ
持った走行ロボット装置が提供される。
【0080】また、実行作業の種類に応じて、双腕動作
時においても2台のロボットの相対位置を選択出来るか
ら、双腕間距離が可変な双腕ロボットとしての機能を有
している。
【0081】更に、走行軌道に沿った広がりのある部分
に、各ロボットの動作領域が存在するので、そこに複数
系列の経路を介して組立部品等を供給することが可能で
あり、部品の種類、数、サイズ、形状等に応じたコンベ
アを配置して、コンベアの配列幅をカバー出来る長さを
有する走行軌道を用意すれば、供給系列数が増加しても
システム構成に支障を来さない。また、ロボット側の制
約の為に、供給部品の流れを無理に変更する必要が生じ
ない。
【0082】組立テーブルの配置に関しても、作業効率
を考えて最適の位置に設定することが出来る。例えば、
走行軌道を挟んでその延在方向中央付近に、供給コンベ
アと組立テーブルを対向配置することにより、各供給コ
ンベアの供給端から組立テーブルまでの距離がほぼ一定
とし、独立走行ロボットとして動作した場合の作業効率
を高めることが出来る。
【0083】ロボット走行軌道を挟んで供給領域と組立
作業領域を設け、供給コンベアと組立テーブルを配置し
たレイアウトは、前段工程あるいは後続工程との円滑な
接続が容易であり、製造ラインの流れを作り出す上で有
利である。
【0084】ハンド交換に対処する際にも、複数系列の
供給経路に挟まれた領域内(3系列以上の供給経路があ
る場合には、その中央付近)に、タレット型ハンド置き
台のような動的なハンド置き台手段を設置し、これをロ
ボット制御手段によって制御される軸で駆動することが
出来るから、ハンド交換時にハンド置き台とロボットと
を協調動作させることも可能である。従って、ハンド交
換が迅速的確に実行される。
【0085】そして、本願発明の一形態においては、組
立対象物に重量物が含まれる場合などに想定される作業
時の反力による悪影響からロボットを守る為に、2台の
ロボットを前記ロボット軌道上で相互に連結する機械的
連結手段、あるいは、2台のロボットをロボット軌道基
部に対して一括して連結する機械的連結手段を装備さ
せ、これらの機械的連結手段あるいは結合手段の作動状
態と非作動状態の切換を2台のロボットを制御する制御
手段によって遂行させ得る構成を採用した。これによ
り、双腕協調作業による重量物に対する作業等反力を受
ける作業についても、ロボットを安定した状態で実行さ
せることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願発明に従った走行ロボット装置の全体構成
を要部ブロック図で示したものである。
【図2】本願発明に従った走行ロボット装置の全体構成
を要部外観図で示したもので、(1)はロボットR1,
R2を密着させての双腕協調時、(2)はロボットR
1,R2を離隔させての独立動作時の外観を表わしてい
る。
【図3】図2(1)に対応した斜視図で、2台のロボッ
トが互いに近接した位置で双腕協調動作中にある状況を
概念的に表わしている。
【図4】図2(1)と図2(2)の中間的状態に対応し
た斜視図で、2台のロボットが、図3の状態から若干離
れた状況を概念的に表わしている。
【図5】図2(2)に対応した斜視図で、2台のロボッ
トが、図3の状態から図4の状態を経て、完全に離れて
独立動作で作業を行なう態勢にある状況を概念的に表わ
している。
【図6】2台のロボットの走行台部分を連結する連結装
置の実施例を表わした模式図であり、連結装置部分の拡
大図が併記されている。
【図7】2台のロボットの走行台部分をロボット走行軌
道の基部に固定する結合装置の実施例を表わした模式図
であり、結合装置部分の拡大図が併記されている。
【図8】ロボットが、現在装着してハンドHを、回転式
ハンド置き台のハンドマガジン内に準備されたハンド
H’に交換する場合を例にとって、ロボットと回転式置
き台の協調動作の各段階の推移を概念的に表わした図で
ある。
【符号の説明】
1 ロボットコントローラ 2 ロボット走行軌道(走行軸) 3 供給・搬出コンベアコントローラ 4 回転式ハンド置き台 10,20 走行台 11 連結ブッシュ 19,29 V字状凹部 21 エアシリンダ 22 ガイドブッシュ 23 ガイドピン 24 連結バー 25 連結ピン 26,27 エア供給ホース 31 供給コンベア 32 搬出コンベア 51 V字ピンベース 52,53 V字ピン 101 中央演算処理装置(メインCPU) 102 メモリ 103 教示操作盤用インターフェイス 104 教示操作盤 105 入出力インターフェイス 106 バス H1,H2 ハンド KL1 連結装置エア駆動部 KL2 対基部固定装置エア駆動部 M1,M2 走行軸駆動モータ M3 回転式ハンド置き台駆動モータ MG ハンドマガジン R1,R2 ロボット SP1,SP2 供給コンベア列(供給系列群) TB 組立テーブル W1 〜Wn 供給部品 W ユニット完成品
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成6年5月19日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図3】
【図4】
【図1】
【図2】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G05D 3/00 Q 3/12 M (72)発明者 寺田 彰弘 山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580番 地 ファナック株式会社内 (72)発明者 伴 一訓 山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580番 地 ファナック株式会社内

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 組立対象物供給領域に組立対象物を供給
    する手段と、前記組立対象物供給領域と組立作業実行領
    域の間に配置された1本の共通ロボット走行軌道または
    互いに平行関係にある2本のロボット走行軌道上に各々
    搭載された2台のロボットと、これら2台のロボットを
    制御する手段を備えた走行ロボット装置であって、 前記制御手段は、前記2台のロボットの前記走行軌道上
    における位置を独立に制御する手段と、前記2台のロボ
    ットの動作を独立に制御する手段と、前記2台のロボッ
    トの前記ロボット走行軌道上における相対的な位置関係
    を一定に保ちながら前記2台のロボットに協調動作を行
    なわせる手段を備えていることを特徴とする前記走行ロ
    ボット装置。
  2. 【請求項2】 組立対象物供給領域に組立対象物を少な
    くとも2系列の供給経路を介して供給する手段と、組立
    作業領域内に配置された組立テーブル手段と、前記組立
    対象物供給領域と組立作業領域の間に配置された1本の
    共通ロボット走行軌道または互いに平行関係にある2本
    のロボット走行軌道上に各々搭載された2台のロボット
    と、これら2台のロボットを制御する手段を備えた走行
    ロボット装置であって、 前記制御手段は、前記2台のロボットの前記走行軌道上
    における位置を独立に制御する手段と、前記2台のロボ
    ットの動作を独立に制御する手段と、前記2台のロボッ
    トの前記ロボット走行軌道上における相対的な位置関係
    を一定に保ちながら前記2台のロボットに協調動作を行
    なわせる手段を備えていることを特徴とする前記走行ロ
    ボット装置。
  3. 【請求項3】 組立対象物供給領域に組立対象物を少な
    くとも2系列の供給経路を介して供給する手段と、組立
    作業領域内に配置された組立テーブル手段と、前記組立
    対象物供給領域と組立作業領域の間に配置された1本の
    共通ロボット走行軌道または互いに平行関係にある2本
    のロボット走行軌道上に各々搭載された2台のロボット
    と、これら2台のロボットを制御する手段と、前記少な
    くとも2系列の供給経路に挟まれた領域内に配置された
    動的なハンド置き台手段を備えた走行ロボット装置であ
    って、 前記制御手段は、前記2台のロボットの前記走行軌道上
    における位置を独立に制御する手段と、前記2台のロボ
    ットの動作を独立に制御する手段と、前記2台のロボッ
    トの前記ロボット走行軌道上における相対的な位置関係
    を一定に保ちながら前記2台のロボットに協調動作を行
    なわせる手段と、前記動的なハンド置き台の動作をロボ
    ット動作と関連させて制御する手段を備えたことを特徴
    とする前記走行ロボット装置。
  4. 【請求項4】 前記2台のロボットを前記ロボット軌道
    上で相互に連結する作動状態と該連結を解除した非作動
    状態をとり得る機械的連結手段を備え、前記2台のロボ
    ットを制御する制御手段が、前記機械的連結手段の作動
    及び不作動状態を切換制御する手段を含んでいることを
    特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載さ
    れた走行ロボット装置。
  5. 【請求項5】 前記2台のロボットを前記ロボット軌道
    基部に対して一括して固定する作動状態と該固定を解除
    した非作動状態をとり得る機械的結合手段を備え、前記
    2台のロボットを制御する制御手段が、前記機械的結合
    手段の作動及び不作動状態を切換制御する手段を含んで
    いることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1
    項に記載された走行ロボット装置。
  6. 【請求項6】 組立対象物供給領域に組立対象物を少な
    くとも2系列の供給経路を介して供給する手段と、組立
    作業領域内に配置された組立テーブル手段と、前記組立
    対象物供給領域と組立作業領域の間に配置された1本の
    共通ロボット走行軌道または互いに平行関係にある2本
    のロボット走行軌道上に各々搭載された2台のロボット
    と、これら2台のロボットを制御する手段を備えると共
    に、 前記制御手段が前記2台のロボットの前記走行軌道上に
    おける位置を独立に制御する手段と、前記2台のロボッ
    トの動作を独立に制御する手段と、前記2台のロボット
    の前記ロボット走行軌道上における相対的な位置関係を
    一定に保ちながら前記2台のロボットに協調動作を行な
    わせる手段を備えている走行ロボット装置を用いて組立
    作業を実行する方法であって、 前記組立対象物供給領域に組立対象物を前記少なくとも
    2系列の供給経路を介して供給する段階と、 前記少なくとも2系列の供給経路を前記2台のロボット
    に対して各々割り当てて、前記2台のロボットを前記制
    御手段によって独立に制御することにより、各割り当て
    られた経路を介して供給された組立対象物を各ロボット
    のハンドに把持させて前記組立テーブル手段上に搬送す
    る段階と、 組立作業の少なくとも一部組立工程について、前記2台
    のロボットを前記制御手段によって協調動作させること
    によって前記組立工程を実行する段階を含むことを特徴
    とする前記方法。
  7. 【請求項7】 組立対象物供給領域に組立対象物を少な
    くとも2系列の供給経路を介して供給する手段と、組立
    作業領域内に配置された組立テーブル手段と、前記組立
    対象物供給領域と組立作業領域の間に配置された1本の
    共通ロボット走行軌道または互いに平行関係にある2本
    のロボット走行軌道上に各々搭載された2台のロボット
    と、これら2台のロボットを制御する手段と、前記少な
    くとも2系列の供給経路に挟まれた領域内に配置された
    動的なハンド置き台手段を備えると共に、 前記制御手段が、前記2台のロボットの前記走行軌道上
    における位置を独立に制御する手段と、前記2台のロボ
    ットの動作を独立に制御する手段と、前記2台のロボッ
    トの前記ロボット走行軌道上における相対的な位置関係
    を一定に保ちながら前記2台のロボットに協調動作を行
    なわせる手段と、前記動的なハンド置き台の動作をロボ
    ット動作と関連させて制御する手段を備えている走行ロ
    ボット装置を用いて組立作業を実行する方法であって、 前記組立対象物供給領域に組立対象物を前記少なくとも
    2系列の供給経路を介して供給する段階と、 前記少なくとも2系列の供給経路を前記2台のロボット
    に対して各々割り当てて、前記2台のロボットを前記制
    御手段によって独立に制御することにより、各割り当て
    られた経路を介して供給された組立対象物を各ロボット
    のハンドに把持させて前記組立テーブル手段上に搬送す
    る段階と、 組立作業の少なくとも一部組立工程について、前記2台
    のロボットを前記制御手段によって協調動作させること
    によって前記組立工程を実行する段階と、 前記動的なハンド置き台の動作をロボット動作と関連さ
    せて制御することによってハンドを交換する段階を含む
    ことを特徴とする前記方法。
  8. 【請求項8】 組立対象物供給領域に組立対象物を少な
    くとも2系列の供給経路を介して供給する手段と、組立
    作業領域内に配置された組立テーブル手段と、前記組立
    対象物供給領域と組立作業領域の間に配置された1本の
    共通ロボット走行軌道または互いに平行関係にある2本
    のロボット走行軌道上に各々搭載された2台のロボット
    と、これら2台のロボットを制御する手段と、前記2台
    のロボットを前記ロボット軌道基部に対して一括して固
    定する作動状態と該固定を解除した非作動状態をとり得
    る機械的結合手段を備えると共に、 前記制御手段が前記2台のロボットの前記走行軌道上に
    おける位置を独立に制御する手段と、前記2台のロボッ
    トの動作を独立に制御する手段と、前記2台のロボット
    の前記ロボット走行軌道上における相対的な位置関係を
    一定に保ちながら前記2台のロボットに協調動作を行な
    わせる手段と、前記機械的結合手段の作動及び不作動状
    態を切換制御する手段を含んでいる走行ロボット装置を
    用いて組立作業を実行する方法であって、 前記組立対象物供給領域に組立対象物を前記少なくとも
    2系列の供給経路を介して供給する段階と、 前記少なくとも2系列の供給経路を前記2台のロボット
    に対して各々割り当てて、前記2台のロボットを前記制
    御手段によって独立に制御することにより、各割り当て
    られた経路を介して供給された組立対象物を各ロボット
    のハンドに把持させて前記組立テーブル手段上に搬送す
    る段階と、 組立作業の少なくとも一部組立工程について、前記2台
    のロボットを前記制御手段によって協調動作させること
    によって前記組立工程を実行する段階と、 前記2台のロボットの協調動作時に前記機械的連結手段
    を作動状態とする段階を含むことを特徴とする前記方
    法。
  9. 【請求項9】 組立対象物供給領域に組立対象物を少な
    くとも2系列の供給経路を介して供給する手段と、組立
    作業領域内に配置された組立テーブル手段と、前記組立
    対象物供給領域と組立作業領域の間に配置された1本の
    共通ロボット走行軌道または互いに平行関係にある2本
    のロボット走行軌道上に各々搭載された2台のロボット
    と、これら2台のロボットを制御する手段と、前記2台
    のロボットを前記ロボット軌道上で相互に連結する作動
    状態と該連結を解除した非作動状態をとり得る機械的連
    結手段を備えると共に、 前記制御手段が前記2台のロボットの前記走行軌道上に
    おける位置を独立に制御する手段と、前記2台のロボッ
    トの動作を独立に制御する手段と、前記2台のロボット
    の前記ロボット走行軌道上における相対的な位置関係を
    一定に保ちながら前記2台のロボットに協調動作を行な
    わせる手段と、前記機械的連結手段の作動及び不作動状
    態を切換制御する手段を含んでいる走行ロボット装置を
    用いて組立作業を実行する方法であって、 前記組立対象物供給領域に組立対象物を前記少なくとも
    2系列の供給経路を介して供給する段階と、 前記少なくとも2系列の供給経路を前記2台のロボット
    に対して各々割り当てて、前記2台のロボットを前記制
    御手段によって独立に制御することにより、各割り当て
    られた経路を介して供給された組立対象物を各ロボット
    のハンドに把持させて前記組立テーブル手段上に搬送す
    る段階と、 組立作業の少なくとも一部組立工程について、前記2台
    のロボットを前記制御手段によって協調動作させること
    によって前記組立工程を実行する段階と、 前記2台のロボットの協調動作時に前記機械的連結手段
    を作動状態とする段階を含むことを特徴とする前記方
    法。
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