JP2013123788A - ワーク作業システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ワーク作業システムにおいて、倉庫250からパレット201上に載置された状態で出庫されるワークW,W′の姿勢及び位置を検知装置が検知し、検知された情報に基づいてロボット100,100′がワーク把持装置1,1′の姿勢及び位置を変化させることにより、ワーク把持装置1,1′をワークW,W′に正対させてワークW,W′を確実に把持し、ワーク受け部300,300′に向けて移送して、作業装置310,310′が当該ワークW,W′に作業を施す。
【選択図】図1
Description
ワーク搬送に関わるロボットのロボットアームには、ワークを把持するワーク把持装置としてのロボットハンドが装着されている。そして、ロボットは、ロボットアームに装着されたロボットハンドを移動させて、ロボットハンドによりワークを把持し、移送する。
したがって、倉庫からワークを出庫し、出庫したワークを移送して当該ワークに作業を施す一連の工程を、効率良く確実に自動で行うワーク作業システムを提供できる。
例えば、トランスミッションの組立工程では、トランスミッション1個の組立にトルクコンバータケースとトランスミッションケースとが各々1個必要なため、ばらばらに搬出されるよりもトルクコンバータケースとトランスミッションケースとが同期して搬出される方が、後工程での組立作業に便利である。
したがって、ロボットアームの先端側を軽量化しながらバリエーションを有する種々のワークに対応することが可能となる。
図1は、本発明の一実施形態に係るワーク作業システムの全体構成を示す概略平面図である。
図1に示すように、本実施形態に係るワーク作業システムは、ワークW,W′を載置し得るパレット201と、パレット201上に載置されたワークW,W′を倉庫250から出庫する出庫装置200,200′と、出庫装置200,200′により出庫されパレット201上に載置されたワークW,W′の姿勢及び位置を検知する検知装置260(図6参照)と、パレット201上のワークW,W′を把持して移送する多関節ロボット(以下、単に「ロボット」という)100,100′と、ロボット100,100′により移送されるワークW,W′を受けるワーク受け部300,300′と、ワーク受け部300,300′に受容されたワークW,W′に対して作業を施す作業装置310,310′と、作業装置310,310′からワークW,W′を搬出するワーク搬出装置320,320′と、を備えている。
本実施形態では、ワーク把持装置1を後記する姿勢制御装置2に搭載してロボット100に装着する場合について説明する。
図5(a)(b)に示すように、ワーク把持装置1(図4参照)の支持プレート22には、パレット吸着装置230が取り付けられている。パレット吸着装置230は、支持プレート22に取付けブラケット233を介して接続される接続部231と、当該接続部231の先端に設けられた吸着部232と、を備えている。吸着部232は、パレット201の表面に接触してエアの吸引によりパレット201(図3参照)を吸着することが可能となっている。支持プレート22に対するパレット吸着装置230の設置個数は任意であるが、安定してパレット201を吸着するためには複数設置されることが好ましい。
図6に示すように、検知装置260は、パレット201上に載置されたワークW(図3参照)に基づく画像を得る画像取得部261を備えている。画像取得部261は、より安定した画像を得るために、固定プレート21(図4参照)に、接続部材263を介して、ねじ締結等により取り付けられている。
検知装置260は、画像取得部261により得られた画像に対して所定の画像処理を施すことにより、当該ワークWの姿勢及び位置を検知できるように構成されている。検知装置260により検知されたワークWの姿勢及び位置の情報は、制御装置270に入力されるようになっている。光照射部262による光の照射は、必ずしも必要ではないが、より正確な安定した画像処理が可能となる点から好ましい。
従動部材112は、図8(c)に示すように、ほぼ矩形形状をなし、円周方向に並べて3箇所に配設されている。従動部材112は、外側の一方の面にくさび形状部111aに適合する勾配部112aが形成され、内側の他方の面に被把持部Waに接合する接合部112bが形成されている。
接合部112bは、被把持部Waの穴形状に適合するように断面視で円弧状に形成されているが、これに限定されるものではなく、摩擦係数の高いゴム部材やローレット等の滑り止め加工を施してもよい。
そして、ホルダ113は、本体部113aの内周面113cで駆動部材111を往復移動自在に支持し、先端部113bの支持部113d,113e(図7(b)参照)で従動部材112を図7(a)の左右方向(水平方向)に往復移動自在に支持している。
把持機構11は、駆動手段114により、駆動部材111を図7(a)の上下方向に往復移動することで、従動部材112を図7(a)の左右方向に移動して(図8(b)参照)、ワークWの被把持部Waに従動部材112の接合部112bを押し付けるようにして(図8(d)参照)、ワークWを把持する機構である(図4参照)。
3軸移動機構12は、3軸とも同様に構成され、例えば、X軸方向移動機構121では、X軸方向に配設されたガイドレール121aと、このガイドレール121aに沿って移動自在に配設されたホルダ121bと、を備えている。
かかる構成により、ワーク把持装置1は、3軸移動機構12により、把持機構11を前後(X軸)、左右(Y軸)、上下(Z軸)方向の3軸方向に自在に移動できるように支持している。
このため、ワーク把持装置1は、後記する把持部位置決め装置500により(図9参照)、把持機構11を自在な位置に調整して被把持部Waの位置が異なる種々のワークに柔軟に対応することができる。
姿勢制御装置2は、図4に示すように、ロボットアーム101の先端部102に固定する固定プレート21と、固定プレート21に対してワーク把持装置1の支持プレート22を弾性支持する弾性機構3と、支持プレート22の変位検知手段4と、ワーク把持装置1の姿勢を検知する姿勢検知装置6と、を備えている。
なお、本実施形態においては、姿勢検知装置6を備えた場合について説明するが、これに限定されるものではなく、ワークWがパレット201(図2参照)に正規の状態で位置決めされている場合には姿勢検知装置6を備えなくともよい。
支持プレート22は、固定プレート21に四隅に配設された弾性機構3(図2を併せて参照)を介して弾性支持されている。支持プレート22には、把持機構11がワークWの所定の箇所(本実施形態では3箇所)を確実に把持できるように、姿勢検知装置6が所定の箇所(本実施形態では3箇所)に配設されている。
変位検知手段4は、支持プレート22の原位置を検知する第1検知器41および第1被検知部41aと、ワーク把持装置1による把持位置を検知する第2検知器42および第2被検知部42aと、支持プレート22の過剰変位を検知する第3検知器43および第3被検知部43aと、を備えている。
また、エアシリンダ64は、ワーク把持装置1における把持機構11の位置決めの際に姿勢検知装置6がワークWに干渉しないように外筒61およびサポートシャフト5を上方に逃がすための装置であり、外筒61およびサポートシャフト5を下方に下げた状態でサポートシャフト5がワークWと当接可能になる。
姿勢検知装置6は、当接検知手段63により、ワークWを把持する従動部材112がワークWの被把持部Waに適正に挿入された状態であることを検知することができる。
<弾性機構3の動作>
まず、弾性機構3の動作について、主として図10と図11を参照しながら説明する。参照する図10はワークを載置するパレットの剛性が高い場合の弾性機構3の動作を示す模式的正面図であり、(a)は把持機構11の先端部を被把持部に挿入する前の状態、(b)は把持機構11の先端部を被把持部に挿入した後の状態を示す。図11はワークを載置するパレットの剛性が低い場合の弾性機構3の動作を示す模式的正面図である。
なお、図10と図11では、説明の便宜上、ワークWの傾き等を誇張して表現するが、実際には微小な変形量である。
ワークを載置するパレットの剛性が高い場合には、弾性機構3は、ワークWの姿勢に合わせてワーク把持装置1の姿勢を制御するように動作する傾向を示す。
すなわち、弾性機構3は、図2に示すように、例えば、パレット201に載置されたワークWを把持機構11で把持しようとする際に、パレット201に載置されたワークWが所定の位置からずれていたり傾いていたりしている場合には、このずれ等によるずれ量に応じてワークWに対するワーク把持装置1の姿勢を制御する。
ワークを載置するパレットの剛性が低い場合には、弾性機構3は、ワークWの姿勢をワーク把持装置1に合わせるように動作する傾向を示す。
すなわち、弾性機構3は、図2に示すように、例えば、パレット201に載置されたワークWを把持機構11で把持しようとする際に、パレット201に載置されたワークWが所定の位置からずれていたり傾いていたりしている場合には、このずれ等を補正して、ワークWの姿勢をワーク把持装置1に合わせるように機能する。
ワーク把持装置1の動作について、図12から図15を参照しながら説明する。参照する図において、図12は把持装置でワークを把持する前の状態、図13はサポートシャフトがワークに当接した状態、図14はサポートシャフトの外筒がワークに当接した状態、図15はクランプが完了した状態を示す部分正面断面図である。
図2におけるパレット201に載置されたワークWが振動や外的要因により過剰な位置ずれを生じている場合におけるワーク把持装置1の姿勢制御装置2の動作について図16を参照しながら説明する。
姿勢制御装置2は、弾性機構3によっても姿勢制御しきれないようなワークWが過剰な位置ずれを生じている場合には、その状態を姿勢検知装置6および変位検知手段4によって検知する。
<把持部位置決め装置>
図17は、把持部位置決め装置の平面図である。図18は、把持部位置決め装置の側面図である。図19は、図17および図18に示される係合凹部を有する係合部材の周辺を示す図であり、(a)は平面図、(b)は正面図である。
まず、ロボット100を駆動させることにより、ロボットアーム101の先端部102に装着されたワーク把持装置1を移動させて、ワーク把持装置1のガイド部材221を、把持部位置決め装置500のワーク把持装置位置決め部520のガイドポスト522に嵌合させる。これにより、ワーク把持装置1を把持部位置決め装置500に対して位置決めする。ガイド部材検出部586がガイド部材221を検出することにより、ワーク把持装置1の把持部位置決め装置500へのセットが完了したものと判断される。
<ワーク作業システムの全体的な動作>
前提として、複数のワークWが載置されたパレット201を移動プレート209上に複数段積み重ねた状態で(図3参照)、ワークWが倉庫250に保管されている。
したがって、ワークWの把持時やワークWの姿勢及び位置の検知時等に、吸着部232がワークWと干渉することを回避することが可能となる。しかも、簡易な折畳み構造により吸着部232を大きく変位させることができ、吸着部232とワークWとの干渉を容易かつ確実に回避することが可能となる。
したがって、特に合成樹脂製のパレット201を使用する場合にはワークWの載置によってパレット201が撓んだり傷が付いたりし易いが、ワークWが載置されたパレット201がたとえ傾いていたり僅かに凹凸を有していたりした場合でも、迅速かつ正確にワークWの姿勢及び位置を検知できるため、ワーク把持装置1でワークWをより確実に把持することが可能となる。
そして、パレット201上にワークWが無くなった場合、次の段にある複数のワークWを移送するために、ロボット100は、ロボットアーム101に装着されたワーク把持装置1を移動させて、ワーク把持装置1の支持プレート22に接続された接続部231の先端に設けられた吸着部232により使用済みの空となったパレット201を吸着する。
したがって、ワーク把持装置1に取り付けられた吸着部232により、使用済みの空となったパレット201を、安価な構成で確実に保持して移送することが可能となる。
したがって、パレット201の吸着時に、吸着部232がワークWに近接する方向に変位するため、パレット201の吸着が容易となる。
このように、空となったパレット201が回収されて倉庫250に戻されるため、パレット201が滞留することなく迅速に再使用に供され、効率がより良好となる。
したがって、ワーク搬出装置320,320′から搬出後の工程で複数のワークW,W′が必要な場合、これらが同期して搬出されると便利であり、効率がより良好となる。例えば、トランスミッションの組立工程では、トランスミッション1個の組立にトルクコンバータケースとトランスミッションケースとが各々1個必要なため、ばらばらに搬出されるよりもトルクコンバータケースとトランスミッションケースとが同期して搬出される方が、後工程での組立作業に便利である。
したがって、倉庫250からワークW,W′を出庫し、出庫したワークW,W′を移送して当該ワークW,W′に作業を施す一連の工程を、効率良く確実に自動で行うワーク作業システムを提供できる。
このような構成によれば、複数のロボット100,100′が用意され、各ロボットは、各ワーク把持装置でワークをそれぞれ把持してワーク受け部に移送することができる。結果的に、複数のワークを同時に作業装置に送り込むことが可能であり、効率がより良好となる。ただし、本発明はこれに限定されるものではなく、単一のロボットが単一のワークを把持する場合にも適用可能である。
このような構成によれば、複数のロボット100,100′が用意され、各ロボットは、異なるワーク把持装置で異なるワークをそれぞれ把持してワーク受け部に移送することができる。結果的に、複数の異なるワークを同時に作業装置に送り込むことが可能であり、例えば或る製品が複数の異なるワークを構成要素として有している場合、複数の異なるワークに同時に作業を施すことができ、効率がより良好となる。ただし、本発明はこれに限定されるものではなく、複数のロボットが同一のワークを把持する場合にも適用可能である。
<変形例>
図21に示すように、変形例に係るパレット吸着装置244は、支持プレート22に接続される接続部245と、当該接続部245の先端に設けられた吸着部232と、を備えている。パレット吸着装置244の接続部245は、接続部245における吸着部232の設置部位が変位可能に構成されている。具体的には、接続部245は、支持プレート22に固定されるシリンダ装置247と、シリンダ装置247に備えられる進退移動可能なロッド246の先端に固定される取付け部248とを有している。シリンダ装置247としては、例えばエアシリンダが使用される。
図22および図23に示すように、ワーク把持装置601は、ロボット100のロボットアーム101の先端部102に装着して種々のバリエーションを有するワークWのリブRを挟持して保持する保持装置として好適に使用することができる。
2 姿勢制御装置
3 弾性機構
4 変位検知手段
5 サポートシャフト
6 姿勢検知装置
7 回動装置
8 直線移動装置
11 把持機構
13 移動規制装置
21 固定プレート
22 支持プレート
63 検知手段
100,100′ ロボット
101 ロボットアーム
200,200′ 出庫装置
201 パレット
201b ワーク載置面
201a 突起
202 取出し位置
203 パレット停留機構
204 パレット回収機構
230,244 パレット吸着装置
231,245 接続部
232 吸着部
235 折畳み装置
250 倉庫
260 検知装置
300,300′ ワーク受け部
310,310′ 作業装置
320,320′ ワーク搬出装置
530 把持部位置決め機構
601 ワーク把持装置
611 固定フィンガー
612 可動フィンガー
W,W′ ワーク
W1,W1′,W2,W2′ 被挟持部
Wa 被把持部
Claims (15)
- ワークを載置し得るパレットと、
前記パレット上に載置されたワークを倉庫から出庫する出庫装置と、
前記出庫装置により出庫され前記パレット上に載置されたワークの姿勢及び位置を検知する検知装置と、
ロボットアーム、及び当該ロボットアームに装着されてワークを把持部で把持するワーク把持装置を備え、前記検知装置により検知されたワークの姿勢及び位置に基づいて前記ワーク把持装置の姿勢及び位置を変化させ、前記パレット上のワークを前記把持部で把持して移送するロボットと、
前記ロボットにより移送されるワークを受けるワーク受け部と、
前記ワーク受け部に受容されたワークに対して作業を施す作業装置と、
を備えたことを特徴とするワーク作業システム。 - 前記ロボットが複数設けられ、各ロボットはワークをそれぞれ把持することを特徴とする請求項1に記載のワーク作業システム。
- 前記各ロボットは、異なるワークをそれぞれ把持する異なる前記ワーク把持装置をそれぞれ備えたことを特徴とする請求項2に記載のワーク作業システム。
- 前記複数のワークを前記作業装置から同期して搬出するワーク搬出装置を備えたことを特徴とする請求項2又は請求項3に記載のワーク作業システム。
- 前記出庫装置は、ワークが載置されたパレットを当該ワークの取出し位置で停留させるパレット停留機構と、ワークが移送されて空となったパレットを回収して前記倉庫に戻すパレット回収機構と、を備えたことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載のワーク作業システム。
- 前記パレットのワークが載置されるワーク載置面に、複数のワークが載置された場合に前記複数のワークを個々に区切る突起が形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載のワーク作業システム。
- 前記出庫装置は、複数のワークが載置されたパレットを一段として鉛直方向に複数段積み重ねた状態で、ワークを前記倉庫から出庫することを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載のワーク作業システム。
- 前記検知装置は、ワークに基づいて得た画像を処理することにより、当該ワークの姿勢及び位置を検知することを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載のワーク作業システム。
- 前記ワーク把持装置は、当該ワーク把持装置における移動が許容された状態と規制された状態とに切り替えられ得る前記把持部を有することを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれか一項に記載のワーク作業システム。
- 前記把持部と係合可能な係合部を備え、前記ワーク把持装置における移動が許容された状態にある前記把持部と係合した前記係合部を3次元移動させることにより、前記把持部をワークの種類に応じて当該ワークの被把持部に対応した位置に移動させて位置決めする把持部位置決め機構を備えることを特徴とする請求項9に記載のワーク作業システム。
- 前記ワーク把持装置は、ワークの第1の被挟持部を挟持する第1のフィンガーおよび前記ワークの第2の被挟持部を挟持する第2のフィンガーを有する前記把持部と、前記第1のフィンガーおよび第2のフィンガーの少なくとも一方を移動自在に支持する移動装置と、前記第1のフィンガーおよび第2のフィンガーの少なくとも一方を回動自在に支持する回動装置と、を備えたことを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれか一項に記載のワーク作業システム。
- 前記ワーク把持装置は、前記把持部が配設される支持プレートを備えると共に、姿勢制御装置を介して前記ロボットアームに装着され、
前記姿勢制御装置は、
前記ロボットアームに固定される固定プレートと、
前記支持プレートと前記固定プレートとの間に装着され、前記支持プレートを前記固定プレートに対して弾性支持する弾性機構と、
前記ワークに対する前記ワーク把持装置の姿勢を検知する姿勢検知装置と、を有し、
前記姿勢検知装置は、
前記ワークに当接させるサポートシャフトと、
このサポートシャフトが前記ワークに当接していることを検知する当接検知手段と、
を備えたことを特徴とする請求項1乃至請求項11のいずれか一項に記載のワーク作業システム。 - 前記ワーク把持装置は、前記把持部が配設される支持プレートと、当該支持プレートに取付けられるパレット吸着装置と、を備えており、
前記パレット吸着装置は、前記支持プレートに接続される接続部と、当該接続部の先端に設けられ前記パレットの表面に接触してエアの吸引により前記パレットを吸着する吸着部と、を備えたことを特徴とする請求項1乃至請求項12のいずれか一項に記載のワーク作業システム。 - 前記接続部は、当該接続部における前記吸着部の設置部位が変位可能に構成されていることを特徴とする請求項13に記載のワーク作業システム。
- 前記接続部は、前記支持プレートに揺動可能に連結されるシャフトであり、
前記パレット吸着装置は、前記シャフトを前記支持プレートに接近する方向に折り畳んだ位置と離間する方向に伸張した位置との間で揺動させる折畳み装置を備えたことを特徴とする請求項14に記載のワーク作業システム。
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