JP2005177919A - Working tool and working system using the same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a working tool and a working system capable of confirming whether work is positively performed according to a work program for performing work in predetermined order in predetermined positions. <P>SOLUTION: The working system using a working tool 6 provided with a first sensor 7 for detecting the amount of work for a work 2, and a second sensor 8 for detecting the working position, is provided with a control device 11 having the work program. The first and second sensors 7, 8 are connected to the control device 11, and the working situation based on the output of each sensor is collated with the work program to determine the quality of work. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、作業用工具及びこれを用いた作業システムに関する。   The present invention relates to a work tool and a work system using the work tool.

例えば、ネジを用いた組立作業において、規定のトルクで規定の本数のネジを締め付けたことを確認するため、トルクセンサを備えたレンチを用い、規定トルクに達したら信号を出して規定回数の締め付け作業が実施されたか否かを確認できるようにした作業システムが開発されている（例えば特許文献１）。   For example, in assembly work using screws, in order to confirm that a specified number of screws have been tightened with a specified torque, a wrench equipped with a torque sensor is used. A work system that can confirm whether or not work has been performed has been developed (for example, Patent Document 1).

しかしながら、従来のトルクセンサ付レンチを用いた作業システムでは、規定トルクで締め付けたネジの本数はチェックできるが、締め付け順序や締め忘れネジの位置を確認できなかった。   However, in a work system using a conventional wrench with a torque sensor, the number of screws tightened with a specified torque can be checked, but the tightening order and the position of the forgotten screw cannot be confirmed.

特開２００１−１２６１７７号公報JP 2001-126177 A

本発明は上記従来技術を考慮したものであって、予め定められた所定の位置に所定の順序で作業を行う作業プログラムにしたがって、その作業が確実に行われたかどうかを確認できる作業用工具及び作業システムの提供を目的とする。   The present invention takes the above-mentioned prior art into consideration, and a working tool capable of confirming whether or not the work has been reliably performed according to a work program for performing work in a predetermined order at predetermined positions, and The purpose is to provide a working system.

前記目的を達成するため、請求項１の発明では、ワークに対する作業量を検出する第１のセンサーと、作業位置を検出する第２のセンサーを備えたことを特徴とする作業用工具を提供する。   In order to achieve the above object, the invention of claim 1 provides a work tool comprising a first sensor for detecting a work amount for a work and a second sensor for detecting a work position. .

請求項２の発明では、前記第１のセンサーはトルクセンサーであり、前記第２のセンサーは工具の位置とともに姿勢を検出することを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, the first sensor is a torque sensor, and the second sensor detects the posture together with the position of the tool.

請求項３の発明では、作業プログラムを有する制御装置を備え、該制御装置に前記第１及び第２のセンサーを接続し、各センサー出力に基づく作業状況と前記作業プログラムとを照合して作業の良否を判別することを特徴とする請求項１又は２に記載の作業用工具を用いた作業システムを提供する。 According to a third aspect of the present invention, a control device having a work program is provided, the first and second sensors are connected to the control device, and the work status based on the output of each sensor is collated with the work program. A work system using the work tool according to claim 1, wherein the quality is determined.

請求項１の発明によれば、第１のセンサ−により工具による作業量が検出でき、必要な作業量の作業を行ったかどうかがチェックでき、第２のセンサーにより、作業を行った位置が検出されるため、作業終了後に規定の作業量に達していない作業位置の確認ができる。これにより、作業量が不充分な位置を的確に判別し、効率よく再作業を行って信頼性の高い作業を完成し、品質の向上を図ることができる。ここで作業とは、レンチを用いたボルト等のネジ締め作業、ドライバによるビス止め作業、釘打ち機による釘打ち作業、リベット打ち機によるリベット打ち作業、あるいはスプレーによる塗装その他の液体塗布作業や接着剤等の練状体を押出機やチューブから押し出して塗布する接着作業などであり、一般に手動工具を用いた作業をいう。さらに、本発明の作業用工具は、人手によらないロボット等による自動作業で用いる工具も含む。ロボットの場合には、ロボットのアームやハンド自体又はアームやハンドに備わる作業機能を有する機構や部材が作業用の工具となる。   According to the first aspect of the present invention, the amount of work by the tool can be detected by the first sensor, it can be checked whether or not the required amount of work has been performed, and the position where the work has been performed is detected by the second sensor. Therefore, it is possible to confirm a work position that has not reached the prescribed work amount after the work is finished. As a result, it is possible to accurately determine a position where the work amount is insufficient, perform the rework efficiently, complete a highly reliable work, and improve the quality. The work here means screw tightening such as bolts using a wrench, screwing work with a screwdriver, nailing work with a nailing machine, riveting work with a rivet driving machine, or painting or other liquid application work or adhesion by spraying. For example, an adhesive operation in which a kneaded material such as an agent is applied by extrusion from an extruder or tube, and generally refers to an operation using a manual tool. Furthermore, the working tool of the present invention includes a tool used in automatic work by a robot or the like that does not rely on human hands. In the case of a robot, a robot arm or hand itself or a mechanism or member having a work function provided in the arm or hand serves as a working tool.

作業量とは、例えばネジ締めやビス止め作業であれば締め付けトルクであり、リベット打ちや釘打ち作業であれば打ち付け衝撃力であり、塗装や接着作業であれば塗装液や接着剤の吐出量である。このような作業量は、作業に応じて予め作業完成のために必要な規定量が定められている。本発明の第１のセンサーは、このような作業量を検出する。検出した作業量と予め定められた規定量とを比較することにより、作業が確実に行われたかどうか、例えばネジが確実に規定のトルクで締結されたかどうかがチェックできる。   The work amount is, for example, a tightening torque in the case of screw tightening or screwing work, a driving impact force in the case of riveting or nailing work, and a discharge amount of coating liquid or adhesive in the case of painting or bonding work. It is. Such a work amount is determined in advance according to the work, and a prescribed amount necessary for completing the work. The first sensor of the present invention detects such a work amount. By comparing the detected amount of work with a predetermined amount, it can be checked whether the operation has been performed reliably, for example, whether the screw has been securely fastened with a predetermined torque.

請求項２の発明によれば、ボルトやビス等のネジ締め作業を行う場合に、トルクセンサーにより規定の締め付けトルクで作業が行われたかどうかがチェックされ、さらに位置センサーにより締め付け作業が行われたネジの位置とともに工具の姿勢が検出されるため、ネジの取付け方向、例えば縦向きや横向きあるいは斜め方向に螺着させるネジが正しく取付けられたかがチェックできる。   According to the second aspect of the present invention, when a screw tightening operation such as a bolt or a screw is performed, it is checked whether the operation has been performed with a specified tightening torque by the torque sensor, and further, the tightening operation is performed by the position sensor. Since the posture of the tool is detected together with the position of the screw, it is possible to check whether the screw to be screwed in the mounting direction of the screw, for example, the vertical direction, the horizontal direction, or the oblique direction is correctly mounted.

請求項３の発明によれば、作業プログラムにしたがって所定のシーケンスで作業を行う場合に、第１及び第２のセンサーにより工具の位置や姿勢及び作業量が検出され、これが所定のシーケンスと照合されて作業状態を常にチェックしながら作業を進めることができる。これにより、作業位置の順序違いや作業量不足等が発生したときに、警報等により直ちに作業者に知らせて作業を正しくやり直すことができ、作業プログラム通りの完全な作業を達成することができ作業の信頼性が高められ出来上がった製品の品質の向上が図られる。   According to the invention of claim 3, when the work is performed in a predetermined sequence according to the work program, the position and posture of the tool and the work amount are detected by the first and second sensors, and these are collated with the predetermined sequence. Work can be carried out while constantly checking the work status. As a result, when an out-of-order work position or a shortage of work occurs, it is possible to immediately notify the worker by an alarm or the like so that the work can be performed correctly, and complete work can be achieved according to the work program. The reliability of the product is improved and the quality of the finished product is improved.

図１は、本発明に係る作業システムの構成図である。作業台１上にワーク２がセットされる。作業台１はワーク２を搭載した状態で不図示のベルトコンベアで作業員が待機する所定の作業場所に搬送され、この作業場所で作業台１がベルトコンベアから外され又はベルトコンベアが停止し作業台が固定保持される。ワーク２にはワークの機種や品番等のワークを識別するためのＩＤタグ３が貼付されている。このＩＤタグ３は、読取機１４により読み取られ機種が判別される。ワーク２は、複数の作業位置４でボルト締め作業が行われる。作業場所には工具収納部５が配設され、種類の異なるレンチ等の複数の工具６がそれぞれ所定の位置に収納される。各工具６には、締め付けトルクを検出するためのトルクセンサー（第１のセンサー）７と、この工具６の位置を検出するための位置センサー（第２のセンサー）８が装着される。この位置センサー８は、それぞれの工具６の収納部５内の収納位置を原点として、作業台１上のワーク２の各作業位置４の空間座標点を検出する。この位置センサー８は、さらに工具６の姿勢を検出する。工具６の姿勢を検出することにより、ボルトの取付け方向が検出される。   FIG. 1 is a configuration diagram of a work system according to the present invention. A workpiece 2 is set on the work table 1. The work table 1 is transported to a predetermined work place where an operator waits on a belt conveyor (not shown) with the work 2 mounted thereon, and the work table 1 is removed from the belt conveyor or the belt conveyor is stopped at this work place. The stand is held fixed. An ID tag 3 for identifying a workpiece such as a workpiece model or a product number is attached to the workpiece 2. The ID tag 3 is read by the reader 14 to determine the model. The workpiece 2 is bolted at a plurality of work positions 4. A tool storage unit 5 is disposed in the work place, and a plurality of tools 6 such as different types of wrench are stored in predetermined positions. Each tool 6 is equipped with a torque sensor (first sensor) 7 for detecting the tightening torque and a position sensor (second sensor) 8 for detecting the position of the tool 6. The position sensor 8 detects a spatial coordinate point of each work position 4 of the work 2 on the work table 1 with the storage position in the storage unit 5 of each tool 6 as the origin. The position sensor 8 further detects the posture of the tool 6. By detecting the posture of the tool 6, the mounting direction of the bolt is detected.

作業場所には作業状況をチェックするための表示装置９及びその操作装置１０が設けられる。操作装置１０は作業プログラムを格納した制御装置１１に接続される。制御装置１１には、作業状況を記録する記録装置１２及びブザー又はランプによる警報を発するアラーム装置１３が接続される。   The work place is provided with a display device 9 and an operation device 10 for checking the work status. The operating device 10 is connected to a control device 11 that stores a work program. The control device 11 is connected to a recording device 12 that records the work status and an alarm device 13 that issues a warning by a buzzer or a lamp.

図２は、上記構成の作業システムの動作を示すフローチャートである。各ステップのジョブは以下の通りである。   FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the work system configured as described above. The job of each step is as follows.

ステップＳ１：
ボルト締めすべきワーク２を作業場所に固定する。これは、例えば作業場所の作業台１上にワーク２を搭載して固定したり、あるいはベルトコンベアで搬送されるワーク２を作業場所でベルトコンベアを停止して固定保持することである。作業場所に固定されたワーク２は、読取機１４によりＩＤタグが読み取られる。この読み取りデータは、制御装置１１に送られ、ワーク２の機種が識別され作業が開始される。このワーク２の機種及び作業開始時刻が記録装置１２に記録される（ステップＡ１）。このワーク２の機種に対応した作業プログラムが制御装置１１で読み出され表示装置９に表示される（ステップＢ１）。 Step S1:
The work 2 to be bolted is fixed to the work place. For example, the work 2 is mounted and fixed on the work table 1 at the work place, or the work 2 conveyed by the belt conveyor is stopped and fixed at the work place. The workpiece 2 fixed at the work place is read by the reader 14 with the ID tag. This read data is sent to the control device 11, the model of the work 2 is identified, and the work is started. The model of the work 2 and the work start time are recorded in the recording device 12 (step A1). A work program corresponding to the model of the work 2 is read by the control device 11 and displayed on the display device 9 (step B1).

ステップＳ２：
作業者が工具収納部５から使用する工具６を選択して取り出す。工具６が取り出されると、その取り出し位置情報から工具の種類が確認され記録される（ステップＡ２）。制御装置１１は、取り出された工具の種類を作業プログラムに示された工具と照合して使用すべき所定の工具かどうかを判別する（ステップＢ２）。Ｎｏであれば作業基準を満足していないものとしてアラーム装置１３から警報を発する。 Step S2:
An operator selects and takes out the tool 6 to be used from the tool storage unit 5. When the tool 6 is removed, the type of tool is confirmed and recorded from the removal position information (step A2). The control device 11 determines whether or not the taken tool type is a predetermined tool to be used by collating with the tool indicated in the work program (step B2). If No, the alarm device 13 issues a warning that the work standard is not satisfied.

ステップＳ３：
工具６をワーク２の作業位置（ネジ止め位置）４にもってくる。この工具６の位置及び姿勢は位置センサー８で検出される。 Step S3:
The tool 6 is brought to the work position (screwing position) 4 of the workpiece 2. The position and posture of the tool 6 are detected by the position sensor 8.

ステップＳ４：
工具６を作動させてその位置のネジを締め付ける。このときの締め付けトルクはトルクセンサー７で検出される。この締め付け作業での作業状況（位置、姿勢、トルク）の検出データは制御装置１１に送られ作業時刻とともに記録保存される（ステップＡ３）。作業時刻データは、各作業位置での作業の順番を判別するために用いられる。このような作業状況は、制御装置１１において、作業プログラム通りの所定の作業状況と一致しているかどうかが判別される（ステップＢ３）。Ｎｏであれば作業基準を満足していないものとしてアラーム装置１３から警報を発する。 Step S4:
The tool 6 is actuated and the screw at that position is tightened. The tightening torque at this time is detected by the torque sensor 7. The detection data of the work status (position, posture, torque) in this tightening work is sent to the control device 11 and recorded and saved together with the work time (step A3). The work time data is used to determine the order of work at each work position. In the control device 11, it is determined whether or not such a work situation matches a predetermined work situation according to the work program (step B3). If No, the alarm device 13 issues a warning that the work standard is not satisfied.

ステップＳ５：
ワーク２の全作業位置のネジ締め作業が終了したかどうかを判別する。終了していればステップＳ８に進み、終了していなければステップＳ６に進む。 Step S5:
It is determined whether or not the screw tightening work for all work positions of the work 2 has been completed. If completed, the process proceeds to step S8, and if not completed, the process proceeds to step S6.

ステップＳ６：
連続して作業を行う場合に、次の作業位置で同一の工具を使用するかどうかを判別する。同じ工具で作業するのであれば、ステップＳ３に戻り工具を次の作業位置に移動させて締め付け作業を行う（ステップＳ４）。別の工具で作業を行うのであればステップＳ７に進む。 Step S6:
When the work is performed continuously, it is determined whether or not the same tool is used at the next work position. If working with the same tool, the process returns to step S3 to move the tool to the next work position and perform the tightening work (step S4). If work is performed with another tool, the process proceeds to step S7.

ステップＳ７：
今まで使っていた工具を収納部５の所定位置に戻し、新たな工具を選定して工具収納部５から取り出す（ステップＳ２）。このとき工具が所定の収納位置に戻されたかどうかを確認するため工具の戻し位置が記録される（ステップＡ４）。工具戻し位置データは制御回路１１に送られ、所定の位置に戻されたかどうかが判別される（ステップＢ４）。Ｎｏであればアラーム装置１３から警報を発する。 Step S7:
The tool used so far is returned to a predetermined position in the storage unit 5, and a new tool is selected and taken out from the tool storage unit 5 (step S2). At this time, the return position of the tool is recorded in order to confirm whether or not the tool has been returned to the predetermined storage position (step A4). The tool return position data is sent to the control circuit 11 to determine whether or not the tool return position data has been returned to a predetermined position (step B4). If No, a warning is issued from the alarm device 13.

ステップＳ８：
全ての位置でネジ締め作業が終了したときに、工具を所定の収納位置に戻す。上記ステップＳ７の場合と同様に、工具が所定の収納位置に戻されたかどうかを確認するため工具の戻し位置が記録される（ステップＡ４）。工具戻し位置データは制御回路１１に送られ、所定の位置に戻されたかどうかが判別される（ステップＢ４）。Ｎｏであればアラーム装置１３から警報を発する。 Step S8:
When the screw tightening operation is completed at all positions, the tool is returned to a predetermined storage position. As in the case of step S7, the return position of the tool is recorded in order to confirm whether or not the tool has been returned to the predetermined storage position (step A4). The tool return position data is sent to the control circuit 11 to determine whether or not the tool return position data has been returned to a predetermined position (step B4). If No, a warning is issued from the alarm device 13.

ステップＳ９：
全てのネジ締め作業が終了したワークを作業場所から搬出する。このとき作業が完了したことを記録する（ステップＡ５）。使用していた作業プログラムを制御装置１１に戻す（ステップＢ５）。なお、新たなワークに対し引き続き作業を行う場合には、作業プログラムを戻すことなく新たに搬送されたワークに対し作業を行う（ステップＳ１〜Ｓ９）。新たなワークの機種が異なる場合にはステップＳ１でワークを固定後に別の作業プログラムを読み込む（ステップＢ１）。その後、ステップＳ２〜Ｓ９を繰り返す。 Step S9:
The work after all screw tightening work is taken out of the work place. At this time, it is recorded that the work is completed (step A5). The work program used is returned to the control device 11 (step B5). In addition, when continuing a work with respect to a new workpiece | work, a work is performed with respect to the newly conveyed workpiece | work, without returning a work program (step S1-S9). If the type of the new workpiece is different, another work program is read after fixing the workpiece in step S1 (step B1). Thereafter, steps S2 to S9 are repeated.

本発明の実施例の構成図。The block diagram of the Example of this invention. 図１の作業システムのフローチャート。The flowchart of the work system of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１：作業台、２：ワーク、３：ＩＤタグ、４：作業位置、５：収納部、６：工具、
７：第１のセンサー（トルクセンサー）、８：第２のセンサー（位置センサー）、
９：表示装置、１０：操作装置、１１：制御装置、１２：記録装置、
１３：アラーム装置、１４：読取装置。
1: work table, 2: workpiece, 3: ID tag, 4: work position, 5: storage section, 6: tool,
7: 1st sensor (torque sensor), 8: 2nd sensor (position sensor),
9: display device, 10: operation device, 11: control device, 12: recording device,
13: Alarm device, 14: Reading device.

Claims (3)

ワークに対する作業量を検出する第１のセンサーと、作業位置を検出する第２のセンサーを備えたことを特徴とする作業用工具。   A working tool comprising a first sensor for detecting a work amount for a work and a second sensor for detecting a work position. 前記第１のセンサーはトルクセンサーであり、前記第２のセンサーは工具の位置とともに姿勢を検出することを特徴とする請求項１の作業用工具。   The working tool according to claim 1, wherein the first sensor is a torque sensor, and the second sensor detects a posture together with a position of the tool. 作業プログラムを有する制御装置を備え、該制御装置に前記第１及び第２のセンサーを接続し、各センサー出力に基づく作業状況と前記作業プログラムとを照合して作業の良否を判別することを特徴とする請求項１又は２に記載の作業用工具を用いた作業システム。
A control device having a work program is provided, the first and second sensors are connected to the control device, and the work status based on the output of each sensor is compared with the work program to determine whether the work is good or bad. A working system using the working tool according to claim 1.
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