JPS59227376A - 対象物体搭載型作業ロボツト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は製品の組立等の作業を行なう工業用ロボットに
関するものである。

従来例の構成とその問題点 昨今、各種作業ロボットの実用化により、製品の組立等
の作業の自動化が進んでいる。この様な自動組立ライン
、及び、そこで用いられている作業ロボットの構成は、
例えば第１図に示す如きものである。１はコンベアであ
り、組立対象物体である製品基台（例えば電子機器等の
シャーシ）２を搭載したパレット３を図中矢印の方向に
移送する。コンベア１の流れにそってラインは構成され
、部品の組立等の作業を行なう作業ステーション（図中
Ａ、Ｂ）が所定の場所に設定されている。

前記パレット３は、個々の作業ステーションに到達する
と、コンベア１の下部に設置された位置決めユニット４
によって、所定の位置に位置決めされる。位置決めユニ
ット４は空圧シリンダで上下する位置決めピン５ａ、５
ｂを有しており、製品基台２を搭載したパレットに設け
られた位置基準穴６ａ、６ｂに前記位置決めビンを挿入
することによってパレットの位置を固定するしくみであ
る。

本ちろん製品基台２は、パレット３に対して位置決め治
具（図示せず。）等によって所定の相対位置関係に固定
されている。

７は作業ステーションＡにおいて組立てるべき部品８を
供給する部品供給ラインである。９，１゜は作業ロボッ
トであり、作業ステーションＡのコンベアの直近に設置
されている。ロボット９は、部品８を前記部品供給ライ
ン７よりとシ出し、製品基台２の所定の位置に搬送し、
組付ける作業を行なう。又、ロボット１０は、前記ロボ
ット９によって製品基台２に組付けられた部品８を、レ
ーザー溶接によって接合する作業を行なうものである。

作業ステーションＢについても同様で、ロボット１１は
部品１２をハンドリングし、ロボット１３は部品１２を
製品基台にビスによって固定する作業を行なうもので、
ロボット１３のアーム先端には、ネジ締めユニット１４
が設けられている。

製品基台は上述の如くライン上の個々の作業ステーショ
ンを通過することにより所定の部品が順次組立てられ、
完成品となる。

さて、組立作業に限らず、部品加工、あるいは調整作業
等、生産一般において重要なポイントは生産性と品質の
確保である。特に昨今は、機器が高度化し、高精度の加
工１組立、調整が要求され、これを高い生産性のもとに
実現することが要求されている。

しかるに、前述の如き構成のロボットを用いた自動組立
ラインでは、以下に示すような問題があった。

第一に作業精度が低いという点である。°りまり、前記
構成の組立ラインにおいて、作業精度は、ロボットのア
ーム先端と、作業対象物体である製品基台の相対位置精
度に依存するが、これ等両者の間に存在する誤差要因と
して以下の諸点があげられる。つまり （１）　　ロボット自体の運動誤差 （２）　　ロボットと位置決めユニットの相対位置誤差 （３）位置決めユニットとパレットの間の相対位置誤差 （４）パレットと作業対象物体（製品基台）の相対位置
誤差 などである。

前述の従来の構成の組立ラインの作業ステーションにお
いては上記の誤差要因の累積によりロボットアーム先端
と、作業対象物体の相対位置誤差は、±１１８ＩＬのオ
ーダーに達し、例えばＶＴＲ等、μオーダーの精度を要
求される機器の組立、調整等の作業は不可能であった。

又、上記の誤差を圧縮する方法として、ロボットのアー
ム先端部等如パターン認識装置等を用いて位置誤差を検
出して、位置補正を行なう方法があるが、誤差検出２位
置補正には、相応の時間が必要となり、作業タクトが長
くなり、生産性の面で大きな犠牲を払わなければならな
い。

発明の目的 本発明は、上記従来の欠点を解消するものであ発明の構
成 本発明は、ベースとベース上に設けられた作業アーム機
構を有し、かつ、作業対象物体に対して前記ベースを着
脱可能に固定する手段を有し、前記作業対象物体に対し
、前記作業対象物体上の所定位置に自らを搭載固定して
前記作業対象物体に対し組立等の作業を行なう対象物体
搭載型作業ロボット（以下、作業ロボットと呼ぶ。）で
あシ、作業対象物体と作業ロボットの間の相対位置誤差
の要因を大巾に減少させることができ、組立等のロボッ
トによる作業精度が飛躍的に向上するという特有の効果
を有している。

実施例の説明 以下に本発明の一実施例を第２〜４図にもとづいて説明
する。

第２図は、本発明の一実施例による作業ロボットを用い
た自動組立ラインの構成の一部を示すものである。１５
が本発明の作業ロボットであり、ベース１６と、その上
に構成された水平多関節型の作業アーム機構１７とより
構成されている。作業ロボット１６は、作業対象物体で
ある製品基台１８上に搭載固定されている。この固定の
手段は、図示していないが、作業ロボット１５のベース
１６の底面に真空吸着用の開口部が設けてあり、製品基
台１８上に作業ロボット１６を搭載した後、前記開口部
より真空吸引することにより、作業ロボット１６のベー
ス１６を製品基台１８に強固に固定するという方法を用
いている。作業アーム機構１７の先端部には組立てるべ
き部品１９，２０゜２１を把持するためのハンド２２が
設けられており、作業ロボ・ソト１５は、部品供給ライ
ン２３により供給される部品１９，２０．２１を取り出
し、製品基台１８上の所定位置に組付ける作業を行なう
。２４は、作業ロボット１６が製品基台１８上に組付け
た部品をレーザー溶接により接合する作業を行なうロボ
ットである。２５はコンベア、２６は位置決めユニット
、２７はパレットである。

この自動組立ラインの全体の構成を第３図に示す。２８
，２９，３０，３１．３２は各々作業ステーションであ
り、コンベア２５によって図中矢印方向に移送されるパ
レット２７に搭載された製品基台１８は各々作業ステー
ション２８〜３２を通過する際、各作業ステーション内
で所定位置に位置決めされ停止する。作業ステーション
２８は、製品基台１８に作業ロボット１６を搭載するも
ので、ロボッ）３３［よって、作業ロボット搬送用コン
ベア３４上より作業ロボット１６を移載する。

作業ステルジョン２９〜３１は、実際に部品の組立等の
作業を行なう部分であり、第２図に示した構成よりなっ
ている。３２は２９〜３１の各作業ステーションで所定
の組立作業が終了した製品基台１８より、作業ロボット
１６を取り外し、作業ロボ７）搬送用コンベア３４に移
載するだメツ作業ステーションであり、３５はその移載
作業を行なうだめのロボットである。３６．３７は、各
々作業ステーション３０．３１で組立てるべき部品を供
給する部品供給ラインである。

以上の様に、本発明の基本は製品基台への部品の組立作
業を、同じく製品基台上に搭載された作業ロボットＩ／
ｒよって行なわせるものである。したがって、製品基台
への部品組立作業における精度を支配する要因は、作業
ロボットの運動誤差と、作業ロボットと製品基台の取付
は時の相対位置誤差の２点のみになり、組立精度が大幅
に改善され、従来の構成では不可能であった高精度の組
立が可能になるという効果を有している。

第４図は、上記実施例において、作業用ロボット１６を
製品基台１８に固定する際の取付位置誤差を補正する方
法についての説明図である。

ｘｏ−〇。−Ｙｏは製品基台の基準座標系であり、製品
基台に組付けられる個々の部品の位置を記述する基準と
なるものである。ｘｌ−０１−Ｙｌは、作業ロボットを
製品基台に搭載固定する際、設定通り正しい位置に固定
された場合の作業ロボット自体の基準座標系であり、ｘ
２−０２−Ｙ２は、何らかの理由で設定位置からずれて
固定された場合の作業ロボット自体の基準座標系を示す
ものである。

作業ロボット１５が、部品の組立作業を正しく行なうた
めに、上記実施例の作業ロボットは次の２つの手段を有
している。つまり（ｉ）　Ｘｌ−０１−Ｙｌとｘ２−０
２−Ｙ２の２つの座標系のズレを検出する手段と（ｉｉ
ｌ　上記ズレを補正する手段である０（１）の手段は、
具体的には、作業ロボット１６が製品基台に搭載、固定
された後、製品基台の座標基準である２コの穴３８．３
９の位置を測定し、所定の演算を行なうことによってな
される。穴３８．３９の位置測定は作業ロボットの作業
アーム先端を、前記穴３８．３９に挿入し、その時のア
ーム先端位置を読みとるという手段により達成される。

又、（ｉｉ）の手段は、（１）によって検出された座標
系のズレ量、つまりｏ１０２に相当する平行移動成分と
図中θで示した回転移動成分に基づいて、作業ロボット
自体の座標系をｘｌ−０１−Ｙｌもしくはｘｏ−Ｏ８−
Ｙｏに変換することによってなる。

上記ｆｉ１　、　（ｉｉｌの手段を実行することにより
、作業ロボットの座標は、製品基台」二に正しく設定さ
れ、組立作業に伴なう誤差は、作業ロボ・ソト自体の運
動誤差のみになり、高精度の組立作業を可能にする仁と
ができる。又、従来、組立の高精度化を図るためには、
組立作業の都度、作業対象物体と作業ロボット相互の位
置誤差の補正を行なっていたが、本実施例においては、
組立工程の先頭で作業ロボットを作業対象物体である製
品基台に搭載固定した際に一度だけ位置誤差の測定、補
正をするのみで充分高い作業精度が得られ、以後の個々
の組立作業において都度２位置誤差の検出、補正をする
必要も々く、高い生産性のもとに高精度の組立が可能に
なるという効果を有している。

なお、前記実施例は、作業対象休転製品基台そのもので
ある場合について説明しているが、一般に作業対象物体
とは、製品基台だけでなく、製品基台を搭載固定したパ
レットをも含むものである。

従って、作業ロボットをパレット上に搭載する構成とし
ても良いことは明らかである。

才だ、前記実施例においては、部品を製品基台に組付け
る作業に本発明を適用した例を示したが、この様な組立
作業以外の作業、つ寸り、調整作業、あるいは、加工作
業、更に、部品組付けの際の位置決めのだめのガイドを
形成するような作業に用いても同様に本発明の効果が得
られることは明らかである。

さらに、前記実施例において、作業ロボットを製品基台
上に、固定する手段として真空吸着による方法を示した
が、電磁石による固定、あるいは、製品基台の基準穴等
に対して、作業ロボットのベース部に設けたクランプ爪
を用いて固定するなど、機械的に固定する方法を用いて
も良い。

更に、前記実施例［ｉ−いて、作業ロボットのアーム機
構として、水平多関節型のアーム機構を用いた例を示し
たが、垂直多関節、水平直交等、いずれの方式のアーム
機構でも良い。

発明の効果 以上のように本発明は、ベースと、ベース上に設けられ
た作業アーム機構を有し、かつ、作業対象物体に対して
前記ベースを着脱可能に固定する手段を有し、前記作業
対象物体上の所定位置に自らを搭載固定して前記作業対
象物体に対し組立等の作業を行なうロボットであるため
、作業対象物体と、ロボットの間の相対位置誤差を極め
て小さくすることが可能で、高精度の作業が実現できる
ものである。又、作業ステーションにおける）ぐレット
等の位置決め、あるいはバレントに対する作業対象物体
の相対位置決めにおける精度も従来の構成はど厳密でな
くても良く、簡単な位置決め装置で充分でありラインの
構成を簡単にかつ安価にできるという効果をも有してい
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の工業用ロボットを用いた自動組立ライン
の斜視図、第２図は本発明の一実施例における対象物体
搭載型作業ロボットを用いた自動組立ラインの斜視図、
第３図は本発明の一実施例における対象物体搭載型作業
ロボ・ノドを用いた自動組立ラインのレイアウトの一例
を示す平面図、第４図は本発明の一実施例における対象
物体搭載型作業ロボットの作業対象物体上での座標補正
に関する説明図である。 １５・・・・・・対象物体搭載型作業ロボット、１６・
・・・・・ベース、１７・・・・・・作業アーム機構、
１８・・・・・・作業対象物体。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ベースと、ベース上に設けられた作業アーム機構
   とからなり、作業対象物体に対して前記ベースを着脱可
   能に固定する固定手段を有し、前記作業対象物体上に自
   らを搭載固定して前記作業対象物体に対して作業を行な
   う対象物体搭載型作業ロボ丹０
2. （２）　　前記作業対象物体の座標基準を測定する手段
   と、前記作業対象物体の座標基準の測定値より前記作業
   対象物体の座標系を演算、算出する手段と、ロボット自
   らの座標系と前記作業対象物体の座標系との間の座標変
   換演算手段を有する特許請求の範囲第１項記載の対象物
   体搭載型作業ロボット。