JP6533200B2 - 部品支持装置および製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、部品支持装置および製造方法に関する。

ろう付け、溶接あるいは接着等によって部品間を接続する場合、接続作業中、各部品を位置決めしたまま保持することが必要となる。各部品を支持するシステムとして、特許文献１には、大型のワークに対して、多関節ロボットにより小型のワークを繰り返し搬送し、位置決めして保持するシステムが開示されている。特許文献２には、配管製品を構成する部品を支持する治具の設計方法が開示されている。

特許第４７４２４９６号公報 特許第２７４１２２６号公報

複雑に湾曲した三次元形状を有する配管製品のように、製品の長手方向に複数部品を互いに連結する製品の製造においては、特許文献１のシステムのように、ワークを繰り返し搬送して接続する方法よりも、特許文献２の治具のように、製品の完成状態の配置で各部品を支持する方法が適している。しかし、このような治具は、製品毎の専用品であるため、その作成や準備に時間を要すると共に、異なる製品には適用できないという課題がある。

本発明の目的は、複数部品を連結してなる製品の種類やサイズが異なる場合でも、各製品の部品を支持することが可能な部品支持装置を提供することにある。

本発明によれば、
連結されて製品を構成する複数の部品を支持する部品支持装置であって、
作業空間に配置され、前記複数の部品を支持可能な複数の支持ロボットと、
前記作業空間を画定するフレームと、
前記複数の支持ロボットを制御する制御ユニットと、を備え、
前記複数の支持ロボットは、それぞれ、
部品を支持する支持ユニットと、
前記支持ユニットが装着され、前記支持ユニットの姿勢と位置を変化させる多関節ロボットと、を含み、
前記制御ユニットは、
前記複数の部品が前記作業空間において連結可能な配置となるように、前記複数の部品が各支持ユニットに支持される前に各支持ユニットの姿勢と位置を変化させるため各多関節ロボットを制御し、その制御の後に各支持ユニットに支持された、前記複数の部品を連結する作業の間、各支持ユニットの前記姿勢と前記位置を維持し、
前記複数の支持ロボットは、
前記作業空間の上側で前記フレームに支持され、前記作業空間の幅方向に一列に配列された複数の上側支持ロボット群と、
前記作業空間の下側で前記フレームに支持され、前記作業空間の前記幅方向に一列に配列された複数の下側支持ロボット群と、を含む、
ことを特徴とする部品支持装置が提供される。

また、本発明によれば、
複数の部品が連結されて構成される製品の製造方法であって、
複数の支持ロボットによって前記複数の部品を、作業空間において互いに連結可能な位置に配置する配置工程と、
前記配置工程で配置された前記複数の部品を互いに連結する連結工程と、を含み、
前記作業空間はフレームにより画定され、
前記複数の支持ロボットは、それぞれ、
部品を支持する支持ユニットと、
前記支持ユニットが装着され、前記支持ユニットの姿勢と位置を変化させる多関節ロボットと、を含み、
前記配置工程は、
前記複数の部品が、それぞれ、前記位置に配置されるように、各支持ユニットの姿勢と位置を変化させるため各多関節ロボットを前記複数の部品が各支持ユニットに支持される前に制御する位置制御工程を含み、
前記位置制御工程で制御された各支持ユニットの前記姿勢と前記位置を、前記連結工程の間、維持し、
前記複数の支持ロボットは、
前記作業空間の上側で前記フレームに支持され、前記作業空間の幅方向に一列に配列された複数の上側支持ロボット群と、
前記作業空間の下側で前記フレームに支持され、前記作業空間の前記幅方向に一列に配列された複数の下側支持ロボット群と、を含む、
ことを特徴とする製造方法が提供される。

本発明によれば、複数部品を連結してなる製品の種類やサイズが異なる場合でも、各製品の部品を支持することができる。

本発明の一実施形態に係る部品支持装置の斜視図。 支持ロボットの斜視図。 被装着部周辺の斜視図。 被装着部の斜視図。 支持ユニットの斜視図。 制御ユニットのブロック図。 部品支持装置の処理例を示すフローチャート。 複数の支持ロボットの動作例を示す図。 複数の支持ロボットの動作例を示す図。 複数の支持ロボットの動作例を示す図。

＜装置の概要＞
図１は本発明の一実施形態に係る部品支持装置１の斜視図である。部品支持装置１は、配管製品を構成する筒状部品等、互いに連結されて製品を構成する複数の部品を支持する装置である。図中、矢印Ｘ、Ｙ、Ｚは互いに直交する方向を示し、矢印Ｚは第一方向となる上下方向（高さ方向）を示し、矢印Ｘは第二方向となる奥行方向を示し、矢印Ｙは第三方向となる幅方向を示している。

部品支持装置１は、フレーム２、複数の支持ロボット３Ａ〜３Ｈ、操作盤４、停止ボタン５を含む。フレーム２は、金属製の複数の柱および梁から構成される骨格に、複数の外装パネルを設けて構成されている。フレーム２は、前壁部２１、左右の側壁部２２、背壁部２３、上壁部２４および底壁部２５を有し、全体として、直方体形状をなしている。フレーム２は、その内部空間として作業空間Ｓを画定している。作業空間Ｓの上部にはＹ方向に延びる梁状の上部フレーム２６ａが設けられており、作業空間Ｓの下部にはＹ方向に延びる梁状の下部フレーム２６ｂが設けられている。本実施形態の場合、上部フレーム２６ａと下部フレーム２６ｂのＸ方向の位置は同じである。上部フレーム２６ａと下部フレーム２６ｂは、例えば、Ｕ字型断面の金属部材である。上部フレーム２６ａの底面と下部フレーム２６ｂの上面は、本実施形態の場合、支持ロボット３を支持する支持部として設けられている。また、上部フレーム２６ａと下部フレーム２６ｂの内部空間には、支持ロボット３に供給される電源線や信号線等の電線が収納される。

前壁部２１には、作業空間Ｓと連通した開口部２１ａが形成されている。各側壁部２２には、作業空間Ｓと連通した開口部２２ａが形成されている。開口部２１ａや開口部２２ａを介して、作業空間Ｓに対する製品や製品を構成する複数の部品の出し入れ（作業空間Ｓの内部と外部との間での移動）が可能である。また、開口部２１ａや開口部２２ａを介して、支持ロボット３Ａ〜３Ｈのメンテナンス等も可能である。

本実施形態の場合、開口部２２ａは観音開き式の一対の扉２２ｂで開閉自在とされている。一対の扉２２ｂはガラスやアクリル等の有色または無色の透明部材で構成されており、一対の扉２２ｂを介して作業空間Ｓを視認可能となっている。開口部２１ａは常時開放としているが、開口部２２ａと同様、扉やシャッタを設けてもよい。

複数の支持ロボット３Ａ〜３Ｈは、フレーム２の内部（つまり作業空間Ｓ）に配置され、部品を支持可能なロボット群である。複数の支持ロボット３Ａ〜３Ｈは、それらのレイアウト上、支持ロボット３Ａ〜３Ｄのロボット群と、支持ロボット３Ｅ〜３Ｈのロボット群とに大別される。支持ロボット３Ａ〜３Ｄのロボット群は、作業空間Ｓの上部に配置されており、上部フレーム２６ａに支持されている。支持ロボット３Ｅ〜３Ｈのロボット群は、作業空間Ｓの下部に配置されており、下部フレーム２６ａに支持されている。

支持ロボット３Ａ〜３Ｄのロボット群は、上部フレーム２６ａの底面に支持されており、かつ、Ｙ方向に一列に配列されている。支持ロボット３Ｅ〜３Ｈのロボット群は、下部フレーム２６ｂの上面に支持されており、かつ、Ｙ方向に一列に配列されている。複数の支持ロボット３Ａ〜３Ｈが列状に配置されていることで、一方向に長い製品の構成部品の支持に適している。後述する具体例では、複数部品を連結させて一方向に長い製品に適用した場合の構成部品の支持を例示している。また、複数の支持ロボット３Ａ〜３Ｈを上側と下側に区分けして配置することで、一方向に長い製品であって構成部品が多い製品や、湾曲している製品の構成部品の支持に適している。更に、支持ロボット３Ａ〜３Ｈの配列方向が開口部２１ａの幅方向であるため、開口部２１ａを介した部品の導入や製品の搬出が行い易い。

なお、支持ロボット３Ａ〜３Ｄと支持ロボット３Ｅ〜３Ｈとの相対位置は、Ｘ方向またはＹ方向の少なくとも一方向でずれていてもよいし、双方向で同じであってもよい。本実施形態の場合、支持ロボット３Ａ〜３Ｄの配設ピッチは等ピッチであるが、異ピッチであってもよい。支持ロボット３Ｅ〜３Ｈも同様である。

本実施形態では一列につき４台で、合計８台の支持ロボットを設けているが、支持ロボットの数はこれに限られない。また、列数も上下各一列で合計二列としたが、上下各二列で合計四列とするなど、多数列の構成も採用可能であり、逆に、全体で一列であってもよい。また、複数の支持ロボットが環状に配列されてもよい。

また、本実施形態では支持ロボット群の配置を、上側と下側で区分けしたが、これに限られず、例えば、左側と右側で区分けすることも可能である。支持ロボット群の列も、Ｙ方向の列ではなくてＸ方向の列やＺ方向の列でもよく、これらの列が混在していてもよい。

なお、以下の説明において、複数の支持ロボット３Ａ〜３Ｈを区別しない場合は、単に支持ロボット３と表示する。同様に、支持ロボット３Ａ〜３Ｈ毎にそれらの構成要素を区別しない場合は、Ａ〜Ｈの符号を省略し、逆に、区別する場合はＡ〜Ｈの符号を付与する。

次に、操作盤４は表示部４１と複数の操作スイッチ４２とを含む。表示部４１には各種の情報が表示される。操作スイッチ４２は作業者が部品支持装置１に各種の指示の入力を受け付ける。本実施形態では、表示部４１と操作スイッチ４２とを別々に設けた場合で説明したが、表示部に使用する表示デバイスをスイッチ機能を備えた表示デバイスとしてもよく、例えば、タッチパネルとしてもよい。また、無線による送受信機を活用した携帯端末ツール（タブレット等）を操作盤として用いてもよい。

操作盤４はアーム部材４ａを介してフレーム２に支持されており、アーム部材４ａはフレーム２に対して旋回可能に接続されている。また、操作盤４はアーム部材４ａに回転可能に接続されている。これにより作業者は操作盤４を操作や目視に適した姿勢に調整可能である。

停止ボタン５は側壁部２２に設けられている。停止ボタン５は例えば、作業者が緊急停止を指示する際に操作されるボタンである。

＜支持ロボット＞
支持ロボット３の構成について説明する。本実施形態では、全ての支持ロボット３Ａ〜３Ｈが同様の構成とされているが、異なる構成の支持ロボットが含まれていてもよい。図２は支持ロボット３の斜視図である。支持ロボット３は、支持ユニット３０と、多軸ロボット３１とを含む。支持ユニット３０は部品を支持するユニットである。本実施形態の場合、支持ユニット３０は、支持する部品の種類に応じて複数種類用意され、多軸ロボット３１に選択的に装着される。

多軸ロボット３１は、支持ユニット３０の姿勢と位置を変化させるロボットである。本実施形態の場合、多軸ロボット３１は多関節ロボットであるが、直交ロボットであってもよい。いずれのロボットを採用する場合も、公知の多軸ロボットを採用可能である。本実施形態では、作業者の傍で動作し、作業者と協調動作可能な安全性が意識されたロボット（いわゆる協調ロボット）を採用している。

多軸ロボット３１は、ベース部３２、アーム部３３および３４、先端部３５、回転部３６を含む。ベース部３２が取付部３２ａを介して上部フレーム２６ａまたは下部フレーム２６ｂに固定され、多軸ロボット３１が上部フレーム２６ａまたは下部フレームに支持される。ベース部３２には取付部３２ａに対してベース部３２を旋回させる駆動機構が内蔵されている。アーム部３３の一端はベース部３２に接続されており、アーム部３３の一端には、ベース部３２に対してアーム部３３を旋回させる駆動機構が内蔵されている。アーム部３３の他端はアーム部３４の一端に接続されており、アーム部３３の他端にはアーム部３３に対してアーム部３４を旋回させる駆動機構が内蔵されている。アーム部３４の他端には先端部３５が接続されており、アーム部３４の他端には先端部３５を旋回させる駆動機構が内蔵されている。先端部３５には円盤形状の回転部３６が接続されており、先端部３５には回転部３６をその中心軸回りに回転させる駆動機構が内蔵されている。回転部３６には被装着部３７が固定されている。被装着部３７には支持ユニット３０が着脱自在に装着される。

図３は被装着部３７周辺の斜視図であり、図４は支持ユニット３０を取り外した状態の被装着部３７の斜視図である。被装着部３７は回転部３６に固定される本体３７１を備える。本体３７１にはロック機構３７０が支持されている。ロック機構３７０は支持ユニット３０を被装着部３７にロックする機構である。ロック機構３７０は、本体３７１に図４の矢印ｄ３、ｄ４方向に回動自在に支持されたロックレバー３７２を備える。ロックレバー３７２の端部には、ロックレバー３７２の動作に連動して図４の矢印ｄ１、ｄ２方向に回動自在に支持された支持ユニット３０の一部を挟み込むための当接部材３７３が設けられている。図３および図４はロックレバー３７２がロック位置に位置している場合を示しており、ロックレバー３７２は不図示のバネによりロック位置に付勢されている。支持ユニット３０を交換する場合、ロックレバー３７２をロック位置から図４の矢印ｄ４方向に回動させることで、当接部材３７３が矢印ｄ１方向へ跳ね上がるように回動され、 支持ユニット３０のロックが解除される（解除位置という）。

被装着部３７は、また、本体部３７１と一体に接続された位置決め部３７４を備える。位置決め部３７４は円柱形状の被係合部３７４ａと、被係合部３７４ａと本体部３７１とを接続する被係合部３７４ｂとを含む。被係合部３７４ａおよび３７４ｂは支持ユニット３０と係合する。また、被係合部３７４ａは、その一端部に支持ユニット３０を規定させる被規定部３７４ｃを備える。被装着部３７は、また、支持ユニット３０を装着する際に、位置決め部３７４に支持ユニット３０を案内するガイド部３７５、３７６や、ガイドローラ３７７を有する。ガイド部３７５、３７６は位置決め部３７４へ向かって傾斜した傾斜面であり、ガイドローラ３７７は支持ユニット３０の側面３０ｆを押圧しながら転動するローラである。

図５は支持ユニット３０の斜視図である。本実施形態の場合、支持ユニット３０は全体としてＬ字型をなしており、長い方の直線部分である一端部には、部品をセット可能な支持部３０ａが形成されている。本実施形態の場合、支持部３０ａは断面がＵ字型の溝であり、部品はこの溝に挿入されて支持される。支持ユニット３０の短い方の直線部分である他端部には係合部３０ｃ、３０ｄが形成されている。係合部３０ｃは被係合部３７４ａの形状に対応して円筒状に形成された穴である。その内部には、位置決め部３７４に設けられた被規定部３７４ｃに当接することで、その位置が規定される規定部３０ｅを備える。また、係合部３０ｄは被係合部３７４ｂの形状に対応して形成された溝である。

被装着部３７に対する支持ユニット３０の装着においては、まず、ロックレバー３７２を解除位置（鉛直状態）に保持する。そして、ガイド部３７５、３７６や、ガイドローラ３７７の案内を利用しつつ、支持ユニット３０の係合部３０ｃ、３０ｄおよび規定部３０ｅを被係合部３７４ａ、３７４ｂおよび被規定部３７４ｃに嵌合する。係合部３０ｃ、３０ｄおよび規定部３０ｅと被係合部３７４ａ、３７４ｂおよび被規定部３７４ｃとの嵌合によって、支持ユニット３０の被装着部３７に対する位置決めがなされる。その後、ロックレバー３７２をロック位置（水平状態）に戻す。支持ユニット３０の壁部３０ｂが、当接部材３７３と被係合部３７４ａとの間に配置され、当接部材３７３の押圧により被規定部３７４ｃに規定部３０ｅが押し付けられる。以上により、支持ユニット３０が被装着部３７にロックされ、精度よく支持ユニット３０を支持ロボット３に装着できる。そのため、製作する製品に応じて支持する部品に応じた支持ユニット３０に交換しても、装着位置状態を再現することができるので、改めて作業空間Ｓにおける支持ユニット３０の位置を記憶させる必要が無く、作業効率が向上する。

＜制御ユニット＞
図６を参照して部品支持装置１の制御ユニット６の構成について説明する。本実施形態の場合、メインユニット６はメインコントローラ６１とサブコントローラ６２Ａ〜６２Ｈとを備える。サブコントローラ６２Ａ〜６２Ｈは、支持ロボット３Ａ〜３Ｈに対応したコントローラであり、図６にはサブコントローラ６２Ｂ〜６２Ｇの図示を省略している。サブコントローラ６２Ａ〜６２Ｈは、フレーム２の背壁部２３に支持されている。図１ではサブコントローラ６２Ａおよび６２Ｅが図示されている。本実施形態の場合、サブコントローラ６２Ａ〜６２Ｈは、支持ロボット３Ａ〜３Ｈの配列に対応して配置されており、サブコントローラ６２Ａ〜６２Ｄは背壁部２３の上部にＹ方向に配列され、サブコントローラ６２Ｅ〜６２Ｈは背壁部２３の下部にＹ方向に配列されている。このように配置順序を一致させることによりサブコントローラ６２Ａ〜６２Ｈと支持ロボット３Ａ〜３Ｈとの対応関係が視覚的に分り易くなり、メンテナンス等の作業性が向上する。

サブコントローラ６２Ａ〜６２Ｈは、対応する支持ロボット３Ａ〜３Ｈの動作を個別にそれぞれ制御する電気回路および動作プログラムを含み、それぞれの支持ロボット３が有する複数のセンサの検知結果に基づき、それぞれの支持ロボット３が有する複数のモータを駆動して、それぞれの支持ユニット３０の姿勢と位置を変化させる。

メインコントローラ６１は、サブコントローラ６２Ａ〜６２Ｈに対して、各支持ロボット３Ａ〜３Ｈの動作（支持ユニット３０の姿勢と位置）の指令を行う他、部品支持装置１全体の制御を司る電気回路である。なお、本実施形態では、制御ユニット６をメインコントローラ６１と複数のサブコントローラ６２Ａ〜６２Ｈとで構成したが、単一のコントローラで構成してもよい。

メインコントローラ６１は、ＣＰＵ等の処理部６１ａと、ＲＡＭ、ＲＯＭ等の記憶部６１ｂと、外部デバイスと処理部６１ａとをインターフェースするインターフェース部６１ｃと、を含む。インターフェース部６１ｃには、ホストコンピュータとの通信を行う通信インターフェースも含まれる。ホストコンピュータは、例えば、部品支持装置１が配置された製造設備全体を制御するコンピュータである。

処理部６１ａは記憶部６１ｂに記憶されたプログラムを実行し、サブコントローラ６２Ａ〜６２Ｈを介して各支持ロボット３Ａ〜３Ｈを制御する。記憶部６１ｂには製品の情報を記憶することができる。製品の情報は、例えば、製品を構成する各部品を支持するための各支持ユニット３Ａ〜３Ｈの形態パターンの情報である。このような情報は、ホストコンピュータからダウンロードするようにしてもよいし、実製品によるティーチングにより、メインコントローラ６１で生成するようにしてもよい。製品の情報は、また、その製品の連結作業に使用する支持ユニット３０の種類と装着する多軸ロボット３１との関係を示す情報や、連結作業の内容（例えば、接着、ろう付け、溶接、作業条件等）を含むこともできる。製品の情報は、製品の種類毎に記憶部６１ｂに格納することができ、操作盤４を介して、読みだす製品の情報を作業者が選択可能であってもよい。

＜制御例＞
図７（Ａ）〜図７（Ｃ）を参照して制御ユニット６が実行する処理例および部品支持装置１の使用例について説明する。以下の説明では、部品支持装置１を作業者の作業を支援する支援装置として活用する場合を例示する。より具体的には、製品を構成する未連結状態の部品を部品支持装置１で支持し、作業者の連結作業を支援することで、製品を製造する処理例を示している。

図７（Ａ）はメインコントローラ６１により実行される事前設定の処理例を示している。Ｓ１では製品情報の設定処理を実行する。ここでは、上述した製品の情報の事前設定を行う。例えば、実製品によるティーチングにより、メインコントローラ６１で形態パターンの情報を設定する場合、実製品に適した支持ユニット３０を各多軸ロボット３１に装着し、作業者が各支持ロボット３Ａ〜３Ｈの姿勢を手動で変化させる。そして、実際に実製品を複数の支持ロボット３で支持させ、その際の各多軸ロボット３１の動作量を、製品の種類に対応づけて記憶部６１ｂに保存する。製品を支持する際の支持ロボット３Ａ〜３Ｈの形態は複数種類考えられるが、ティーチングの場合、作業者が作業し易い形態を設定することが可能である。その他の情報はホストコンピュータからダウンロードして設定してもよい。保存した製品の情報は、他の部品支持装置１において利用してもよい。

図７（Ｂ）は、作業時における制御ユニット６の処理例および作業者の作業工程の例を示している。Ｓ１１では制御ユニット６が製品の種類選択を受け付ける。製品の種類選択は、例えば、作業者が操作盤４を介して行うことができる。制御ユニット６は選択された種類の製品の情報を読みだす。作業者は製品の種類に対応した支持ユニット３０を多軸ロボット３１に装着する。

作業者が作業開始を指示するとＳ１２の処理が実行される。作業開始の指示は操作盤４から行うことができる。Ｓ１２では部品配置処理が行われる。ここでは、複数の支持ロボット３によって複数の部品が、作業空間Ｓにおいて互いに連結可能な位置に配置される。図７（Ｃ）は部品配置処理の一例を示している。Ｓ２１では、支持ロボット３の位置制御が行われる。ここでは、メインコントローラ６１が、選択された種類の製品の情報のうち、形態パターンに基づいて、各サブコントローラ６２Ａ〜６２Ｈへ動作指示を出力する。各サブコントローラ６２Ａ〜６２Ｈは受信した動作指示に基づいて、対応する支持ロボット３の多軸ロボット３１を制御し、支持ユニット３０の姿勢と位置を部品の支持位置に応じて変化させる。なお、製品の種類によっては、支持ロボット３Ａ〜３Ｈの内の少なくとも１つが、部品の支持に供されない場合もある。

Ｓ２２では作業者が各部品を支持ユニット３０にセットする。作業者は装置外から開口部２１ａを介して、作業空間Ｓ内に部品を搬入し、各支持ユニット３０に部品を順次装着する。なお、部品の装着を別のロボットにより自動化することも可能である。以上により部品配置処理が終了する。なお、Ｓ２１とＳ２２との処理は逆にしてもよい。つまり、初期位置にある各支持ロボット３の支持ユニット３０に部品をセットした後、多軸ロボット３１を動作させてもよい。

図７（Ｂ）に戻り、Ｓ１３では部品間の連結が行われる。ここでは作業者が部品間の連結作業を行う。連結方法は、例えば、接着、ろう付け、溶接、ボルト締結である。Ｓ１４では作業空間Ｓ内の部品間が連結された製品は、作業者により開口部２１ａを介して装置外へ出される。以上により、一単位の処理が終了する。製造作業を連続して行う場合、Ｓ２２、Ｓ１３、Ｓ１４の処理が繰り返し行われる。

＜支持ロボットの動作例＞
図８〜図１０を参照して、上述したＳ２１およびＳ２２の処理における支持ロボット３の動作例ならびにＳ１３の作業例を説明する。図８の状態ＳＴ１〜状態ＳＴ３および図９の状態ＳＴ４はＳ２１の動作例を示している。

状態ＳＴ１〜ＳＴ４は、支持ロボット３Ａ〜３Ｈが順次、部品を支持する形態に制御される例を示しているが、これらの制御は同時に行われてもよい。なお、部品を支持する形態とは、作業空間Ｓにおいて各部品が特定の位置および姿勢で支持されるように、各支持ユニット３０の位置、姿勢を変化させることを意味する。

支持ロボット３Ａ〜３Ｈを順次、部品を支持する形態に制御する場合、複数の部品のうちの基準部品を支持する支持ユニット３の姿勢と位置を最初に制御してもよい。基準部品とは、例えば、製品の長手方向の中央部に位置する部品や、サイズが最も大きい部品である。作業空間Ｓの最適な位置に基準部品を配置させることで、製作される製品を作業空間Ｓ内に収めることができる。なお、作業空間Ｓの不適な位置に基準部品を配置させると、製品の端部に配置されるべき部品が作業空間Ｓ外に位置することになって、フレーム２と干渉することになり製品を製作することが困難になる。また、基準部品を支持する支持ユニット３の姿勢と位置を最初に制御することにより、支持ロボット３Ａ〜３Ｈが互いに干渉することなく、スムーズに動作される。

状態ＳＴ１では、初期位置にある各支持ロボット３Ａ〜３Ｈのうち、支持ロボット３Ｅが部品を支持する形態に制御されている。状態ＳＴ２では支持ロボット３Ａ、３Ｂ、３Ｆも部品を支持する形態に制御されている。状態ＳＴ３では支持ロボット３Ｃ、３Ｇ、３Ｈも部品を支持する形態に制御されている。以上により、各支持ロボット３Ａ〜３Ｈの動作制御が完了する。この例では支持ロボット３Ｄは部品の支持に用いない。状態ＳＴ４は状態ＳＴ３と同じ状態であるが、支持ユニット３０Ａ〜３０Ｃ、３０Ｅ〜３０Ｈの周辺を拡大して図示している。

図９の状態ＳＴ５、状態ＳＴ６および図１０の状態ＳＴ７、状態ＳＴ８はＳ２２の作業者による部品のセット例を示している。この例では、部品は配管製品を構成する筒状部品である。状態ＳＴ５では支持ユニット３０Ｅに部品Ｐ１がセットされている。状態ＳＴ６では支持ユニット３０Ａおよび３０Ｂに部品Ｐ２がセットされている。部品Ｐ１と部品Ｐ２とは互いに連結可能な配置とされている。また、部品Ｐ１が、作業空間Ｓで製作される製品が作業空間Ｓ内に収まるべく、基準部品として配置されている。状態ＳＴ７では支持ユニット３０Ｇおよび３０Ｈに部品Ｐ３がセットされている。また、部品Ｐ４が支持ユニット３０Ｃにセットされようとしているところである。同図では部品Ｐ４が宙に浮いて表示されているが、実際には作業者が部品Ｐ４を保持している状態にある。状態ＳＴ８では支持ユニット３０Ｃに部品Ｐ４がセットされている。部品Ｐ２と部品Ｐ４とは互いに連結可能な配置とされている。また、部品Ｐ４と部品Ｐ３とは互いに連結可能な配置とされている。こうして、製品を構成する部品Ｐ１〜Ｐ４が、所定の連結順（例えば、Ｐ１−Ｐ２−Ｐ４−Ｐ３）で、かつ、製品の三次元形状に適合した配置で支持される。

図１０の状態ＳＴ９は上述したＳ１３の作業例を示している。作業者が部品同士を固着させる固着ユニット７を用いて連結作業を行っている例を模式的に示している。固着ユニット７は、この例では溶接ユニットであり、部品Ｐ２と部品Ｐ４とが溶接作業により連結される。作業者が固着ユニット７を用いて部品同士を全て溶接することで、製品が完成する。また、連結作業は、作業者による手作業に限定するものではなく、別のロボット、例えば支持ロボット３Ａ〜３Ｈとは別の溶接ロボットにより自動で行うようにしてもよい。この場合、別のロボットは、作業空間Ｓ内に配置されてもよいし、フレーム２の外部に配置し、開口部２１ａを介して作業空間Ｓ内に進入可能に設けてもよい。

このように本実施形態では、複数の支持ロボット３Ａ〜３Ｈで製品を構成する複数の部品を支持することができる。複数の支持ロボット３Ａ〜３Ｈの形態パターンを変えることで、種類やサイズが異なる製品であったとしても、それら製品を構成する各部品を、確実に支持し、位置決めすることができる。更に、それぞれの支持ロボット３に装着されている一の支持ユニット３０を、種類やサイズの異なる他の支持ユニット３０と交換することで、更に多数の種類の製品に対応した部品を支持することができ、一台の装置で多様な製品の部品の支持および製品の製作に対応することができる。なお、本実施形態においては、フレーム２により形成された内部空間を作業空間Ｓとして設定したが、フレーム２を設けずに支持ロボット３を配置し、支持ロボット３の動作範囲に作業空間を設定して製品を製作するようにしてもよい。

１ 部品支持装置、３Ａ〜３Ｈ 支持ロボット、６ 制御ユニット、３０ 支持ユニット、３１ 多軸ロボット

Claims (15)

1. 連結されて製品を構成する複数の部品を支持する部品支持装置であって、
   作業空間に配置され、前記複数の部品を支持可能な複数の支持ロボットと、
   前記作業空間を画定するフレームと、
   前記複数の支持ロボットを制御する制御ユニットと、を備え、
   前記複数の支持ロボットは、それぞれ、
   部品を支持する支持ユニットと、
   前記支持ユニットが装着され、前記支持ユニットの姿勢と位置を変化させる多関節ロボットと、を含み、
   前記制御ユニットは、
   前記複数の部品が前記作業空間において連結可能な配置となるように、前記複数の部品が各支持ユニットに支持される前に各支持ユニットの姿勢と位置を変化させるため各多関節ロボットを制御し、その制御の後に各支持ユニットに支持された、前記複数の部品を連結する作業の間、各支持ユニットの前記姿勢と前記位置を維持し、
   前記複数の支持ロボットは、
   前記作業空間の上側で前記フレームに支持され、前記作業空間の幅方向に一列に配列された複数の上側支持ロボット群と、
   前記作業空間の下側で前記フレームに支持され、前記作業空間の前記幅方向に一列に配列された複数の下側支持ロボット群と、を含む、
   ことを特徴とする部品支持装置。
2. 請求項１に記載の部品支持装置であって、
   前記制御ユニットは、製品の種類に対応した各支持ロボットの形態パターン、及び、前記複数の部品を連結する作業に使用する前記支持ユニットの種類と該支持ユニットを装着する前記多関節ロボットとの関係を示す情報を記憶する記憶部を備える、
   ことを特徴とする部品支持装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の部品支持装置であって、
   前記作業空間に配置された前記複数の部品の部品同士を、固着させる固着ユニットを更に備える、
   ことを特徴とする部品支持装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の部品支持装置であって、
   前記フレームは、前壁部、左右の側壁部、背壁部、上壁部および底壁部を有し、
   前記前壁部、前記左右の側壁部、前記背壁部、前記上壁部および前記底壁部に囲まれて前記作業空間が形成されると共に、該作業空間に前記複数の支持ロボットが配置される、
   ことを特徴とする部品支持装置。
5. 請求項４に記載の部品支持装置であって、
   前記制御ユニットは、
   前記作業空間外で前記背壁部に支持され、各支持ロボットに対応した複数のサブコントローラと、
   該複数のサブコントローラに対して前記複数の支持ロボットの動作の指令を行うメインコントローラと、を含み、
   前記複数のサブコントローラは、
   前記複数の上側支持ロボット群に対応し、かつ、該複数の上側支持ロボット群の配列に対応して前記背壁部の上側に配列されたサブコントローラ群と、
   前記複数の下側支持ロボット群に対応し、かつ、該複数の下側支持ロボット群の配列に対応して前記背壁部の下側に配列されたサブコントローラ群と、を含む、
   ことを特徴とする部品支持装置。
6. 請求項１に記載の部品支持装置であって、
   前記フレームは、前記作業空間の内部と外部との間で前記複数の部品または前記製品の移動が可能な第一の開口部を画定する、
   ことを特徴とする部品支持装置。
7. 請求項６に記載の部品支持装置であって、
   前記フレームは、前記第一の開口部と異なる第二の開口部を画定し、
   前記第二の開口部は、前記作業空間の内部と外部との間を連通し、
   前記部品支持装置は、前記第二の開口部を開閉する開閉部材を更に備える、
   ことを特徴とする部品支持装置。
8. 請求項１に記載の部品支持装置であって、
   各多関節ロボットは、前記支持ユニットが着脱自在に装着される被装着部を備え、
   前記被装着部は、
   前記支持ユニットを位置決めする位置決め部と、
   位置決めされた前記支持ユニットを前記多関節ロボットに対してロックするロック機構と、
   を含み、
   前記ロック機構は、操作部と、前記操作部の操作に連動して前記支持ユニットに当接・離間する当接部材と、を備える、
   ことを特徴とする部品支持装置。
9. 請求項１に記載の部品支持装置であって、
   前記フレームは、前記作業空間の内部と外部との間で前記複数の部品または前記製品の移動が可能な開口部を画定し、かつ、前記開口部の幅方向は、前記作業空間の前記幅方向と同じ方向である、
   ことを特徴とする部品支持装置。
10. 複数の部品が連結されて構成される製品の製造方法であって、
    複数の支持ロボットによって前記複数の部品を、作業空間において互いに連結可能な位置に配置する配置工程と、
    前記配置工程で配置された前記複数の部品を互いに連結する連結工程と、を含み、
    前記作業空間はフレームにより画定され、
    前記複数の支持ロボットは、それぞれ、
    部品を支持する支持ユニットと、
    前記支持ユニットが装着され、前記支持ユニットの姿勢と位置を変化させる多関節ロボットと、を含み、
    前記配置工程は、
    前記複数の部品が、それぞれ、前記位置に配置されるように、各支持ユニットの姿勢と位置を変化させるため各多関節ロボットを前記複数の部品が各支持ユニットに支持される前に制御する位置制御工程を含み、
    前記位置制御工程で制御された各支持ユニットの前記姿勢と前記位置を、前記連結工程の間、維持し、
    前記複数の支持ロボットは、
    前記作業空間の上側で前記フレームに支持され、前記作業空間の幅方向に一列に配列された複数の上側支持ロボット群と、
    前記作業空間の下側で前記フレームに支持され、前記作業空間の前記幅方向に一列に配列された複数の下側支持ロボット群と、を含む、
    ことを特徴とする製造方法。
11. 請求項１０に記載の製造方法であって、
    製品の種類の選択を受け付ける工程と、
    選択された種類の製品の情報を記憶部から読み出す工程と、を更に備え、
    前記位置制御工程は、読み出した前記情報に基づき実行され、
    前記情報は、製品の種類に対応した各支持ロボットの形態パターン、及び、前記複数の部品を連結する作業に使用する前記支持ユニットの種類と該支持ユニットを装着する前記多関節ロボットとの関係を示す情報を含む、
    ことを特徴とする製造方法。
12. 請求項１０に記載の製造方法であって、
    前記製造方法は、
    前記フレームにより画定される開口部を介して、前記作業空間の外部から内部へ前記複数の部品を搬入する工程と、
    前記開口部を介して、前記作業空間の内部から前記作業空間の外部へ前記製品を搬出する工程と、を更に含む、
    ことを特徴とする製造方法。
13. 請求項１０に記載の製造方法であって、
    前記複数の部品および前記製品の情報を設定する工程を含み、
    前記配置工程は、製造される前記製品が前記作業空間内に収まるように前記複数の部品のうちの基準部品となる前記部品を支持する前記支持ユニットの姿勢と位置をそれぞれの前記情報に基づいて最初に制御する工程を含む、
    ことを特徴とする製造方法。
14. 請求項１０に記載の製造方法であって、
    前記複数の部品および前記製品の情報を設定する工程と、
    前記情報に対応して、前記支持ユニットを交換する工程と、を含む、
    ことを特徴とする製造方法。
15. 請求項１０に記載の製造方法であって、
    前記製品は、配管製品であり、
    前記複数の部品は、それぞれ、前記配管製品の一部を構成する筒状部品である、
    ことを特徴とする製造方法。