JPS59227376A - Target body loading type working robot - 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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

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。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to an industrial robot that performs work such as assembly of products.

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。2. Description of the Related Art Structures of Conventional Examples and Their Problems Recently, various work robots have been put into practical use, and work such as product assembly is becoming increasingly automated. The configuration of such an automatic assembly line and the working robots used therein are as follows:
For example, it is as shown in FIG. Reference numeral 1 denotes a conveyor, which transports a pallet 3 on which a product base 2 (for example, a chassis of an electronic device, etc.), which is an object to be assembled, is mounted in the direction of the arrow in the figure. The line is constructed along the flow of the conveyor 1, and work stations (A and B in the figure) for performing work such as assembling parts are set at predetermined locations.

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。When the pallets 3 reach their respective work stations, they are moved to a positioning unit 4 installed at the bottom of the conveyor 1.
is positioned at a predetermined position. The positioning unit 4 has positioning pins 5a, 5 that move up and down using a pneumatic cylinder.
b, and the position of the pallet is fixed by inserting the positioning bins into position reference holes 6a and 6b provided in the pallet on which the product base 2 is mounted.

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。Of course, the product base 2 is fixed to the pallet 3 in a predetermined relative positional relationship by a positioning jig (not shown) or the like.

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。A component supply line 7 supplies components 8 to be assembled at the work station A. 9.1° is a working robot, which is installed in the immediate vicinity of the conveyor of work station A. The robot 9 takes out the parts 8 from the parts supply line 7 and transports them to a predetermined position on the product base 2,
Perform assembly work. Further, the robot 10 performs the work of joining the parts 8 assembled to the product base 2 by the robot 9 by laser welding.

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。The same goes for work station B, where the robot 11 handles the parts 12, and the robot 13 fixes the parts 12 to the product base with screws.
A screw tightening unit 14 is installed at the end of the arm of the robot 13.
is provided.

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。As mentioned above, the product base passes through individual work stations on the line, and predetermined parts are assembled in sequence.
It becomes a finished product.

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。Now, not only assembly work, but also important points in production in general, such as parts processing or adjustment work, are ensuring productivity and quality. Particularly in recent years, equipment has become more sophisticated and requires highly accurate machining, assembly, and adjustment, and it is required to achieve this with high productivity.

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。However, automatic assembly lines using robots configured as described above have the following problems.

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。First, the accuracy of the work is low. In the assembly line with the above configuration, the working accuracy depends on the relative positional accuracy between the tip of the robot's arm and the product base, which is the object to be worked on.The following are the error factors that exist between the two. The following points can be mentioned. In other words, (1) motion error of the robot itself (2) relative position error between the robot and the positioning unit (3) relative position error between the positioning unit and the pallet (4) relative position error between the pallet and the object to be worked on (product base) etc.

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。In the work station of the assembly line with the conventional configuration described above, due to the accumulation of the above error factors, the relative position error between the tip of the robot arm and the object to be worked reaches the order of ±118IL, which is difficult to achieve on the order of μ, such as in a VTR. It was impossible to assemble and adjust the required equipment.

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。In addition, as a method of compressing the above-mentioned error, there is a method of detecting the position error using a pattern recognition device such as the tip of the robot's arm and performing position correction. time, the work takt time becomes longer, and a large sacrifice must be made in terms of productivity.

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。Object of the Invention The present invention solves the above-mentioned conventional drawbacks.Structure of the InventionThe present invention has a base and a work arm mechanism provided on the base, and the present invention has a base and a work arm mechanism provided on the base, and the base is moved against the work target object. An object-mounted work robot, which has means for removably fixing the work object, and performs work such as assembly on the work object by mounting and fixing itself at a predetermined position on the work object. (Hereinafter referred to as a work robot.) It is possible to greatly reduce the causes of relative position errors between the work target object and the work robot, and the accuracy of work performed by robots such as assembly can be dramatically improved. It has a unique effect.

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。DESCRIPTION OF EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 2 to 4.

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。FIG. 2 shows a part of the configuration of an automatic assembly line using working robots according to an embodiment of the present invention. 15
The working robot of the present invention is composed of a base 16 and a horizontally articulated working arm mechanism 17 constructed on the base 16. The work robot 16 is mounted and fixed on a product base 18 which is a work target object. Although this fixing means is not shown, an opening for vacuum suction is provided at the bottom of the base 16 of the work robot 15, and after the work robot 16 is mounted on the product base 18, the work robot 15 is opened through the opening. A method is used in which the base 16 of the working robot 16 is firmly fixed to the product base 18 by vacuum suction. A hand 22 is provided at the tip of the work arm mechanism 17 for grasping the parts 19, 20, 21 to be assembled, and the work robot soto 15 can handle the parts 19, 20, 21, which are supplied by the parts supply line 23. 21 is taken out and assembled at a predetermined position on the product base 18. Reference numeral 24 denotes a robot that performs the work of joining the parts assembled on the product base 18 by the work robot 16 by laser welding. 25 is a conveyor, 26 is a positioning unit, and 27 is a pallet.

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。The overall configuration of this automatic assembly line is shown in FIG. 28
, 29, 30, 31, and 32 are work stations, and when the product base 18 mounted on the pallet 27, which is transported by the conveyor 25 in the direction of the arrow in the figure, passes through the work stations 28 to 32, each work It is positioned at a predetermined position within the station and stops. The work station 28 mounts the work robot 16 on the product base 18, and transfers the work robot 16 onto the work robot transfer conveyor 33.

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。The workstations 29 to 31 are parts that actually perform work such as assembling parts, and have the configuration shown in FIG. 2. Reference numeral 32 denotes a work station where the work robot 16 is removed from the product base 18 after the predetermined assembly work has been completed at each work station 29 to 31, and transferred to the work robot 7) transport conveyor 34; This robot is meant to carry out the transfer work. 36.37 are component supply lines that supply components to be assembled at each work station 30.31.

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。As described above, the basics of the present invention is to assemble parts onto a product base using a work robot I/O mounted on the product base.
This is done by r. Therefore, the only two factors that govern the accuracy in assembling parts to the product base are the movement error of the work robot and the relative position error when attaching the work robot and the product base, which significantly improves assembly accuracy. This has the effect of making it possible to assemble with high precision, which was not possible with conventional configurations.

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。FIG. 4 is an explanatory diagram of a method for correcting the mounting position error when fixing the working robot 16 to the product base 18 in the above embodiment.

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。xo-〇. -Yo is the reference coordinate system of the product base, and serves as a reference for describing the position of each component to be assembled on the product base. xl-01-Yl is the reference coordinate system of the work robot itself when the work robot is mounted and fixed on the product base and is fixed at the correct position as set, x
2-02-Y2 indicates the reference coordinate system of the working robot itself in the case where it is deviated from the set position and fixed for some reason.

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。In order for the working robot 15 to correctly assemble parts, the working robot of the above embodiment has the following two means. That is, (i) Xl-01-Yl and x2-0
2-Means for detecting the deviation of the two coordinate systems of Y2; and (ii
l The means of 0(1), which is a means of correcting the above deviation, is
Specifically, after the work robot 16 is mounted and fixed on the product base, the two holes 38.3 which are the coordinate references of the product base are
This is done by measuring the position of 9 and performing predetermined calculations. The position measurement of the holes 38 and 39 is achieved by inserting the tip of the working arm of the working robot into the hole 38 and 39 and reading the position of the arm tip at that time.

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。In addition, the means (ii) determines the coordinate system of the working robot itself based on the amount of deviation of the coordinate system detected in (1), that is, the parallel movement component corresponding to o102 and the rotational movement component indicated by θ in the figure. xl-01-Yl or xo-O8-
This is done by converting it to Yo.

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。By executing the means of fi1 and (iil) above, the coordinates of the work robot are correctly set to the product base, and the error associated with the assembly work is only the movement error of the work robot Soto itself, It is possible to achieve high-precision assembly work.In addition, conventionally, in order to achieve high-precision assembly,
Each time an assembly operation is performed, the positional error between the work object and the work robot is corrected, but in this example,
Sufficiently high work accuracy can be obtained by measuring and correcting position errors only once when the work robot is mounted and fixed on the product base, which is the object to be worked on, at the beginning of the assembly process. There is no need to detect and correct two-position errors, and this has the effect of enabling high-precision assembly with high productivity.

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。Although the above embodiment describes the case where the work target is the idle product base itself, the work target object generally includes not only the product base but also the pallet on which the product base is mounted and fixed. It is something that

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。Therefore, it is clear that the working robot may be mounted on a pallet.

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。In the above embodiment, an example was shown in which the present invention was applied to the work of assembling parts to a product base. Furthermore, it is clear that the effects of the present invention can be similarly obtained even when used for work such as forming a guide for a positioning stop when assembling parts.

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。Furthermore, in the above embodiments, vacuum suction was used as a means of fixing the work robot on the product base. A mechanical fixing method may be used, such as fixing using a clamp claw provided on the part.

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。Further, in the above embodiment [i--, an example was shown in which a horizontal multi-joint type arm mechanism was used as the arm mechanism of the work robot, but any type of arm mechanism such as a vertical multi-joint type or a horizontal orthogonal type arm mechanism may be used.

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。Effects of the Invention As described above, the present invention has a base, a work arm mechanism provided on the base, and means for removably fixing the base to an object to be worked on, and a work arm mechanism provided on the base. Since the robot mounts and fixes itself at a predetermined position on the target object and performs work such as assembly on the target object, it is possible to extremely minimize the relative position error between the target object and the robot. , high-precision work can be achieved. In addition, the accuracy in positioning the glets (at the work station) or relative positioning of the object to be worked on with respect to the balent does not have to be as precise as in the conventional configuration; a simple positioning device is sufficient, and the line configuration can be simplified. It also has the effect of being inexpensive.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

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。FIG. 1 is a perspective view of an automatic assembly line using a conventional industrial robot, and FIG. 2 is a perspective view of an automatic assembly line using an object-mounted work robot according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a plan view showing an example of the layout of an automatic assembly line using an object-mounted work robot/nod according to an embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 3 is an explanatory diagram regarding coordinate correction on a work target object of a robot. 15...Target object mounted work robot, 16.
...Base, 17...Work arm mechanism,
18...Object to be worked on.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] （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(1) Consisting of a base and a work arm mechanism provided on the base, it has a fixing means for removably fixing the base to the object to be worked on, and is capable of mounting and fixing itself on the object to be worked on. A target object-mounted work robot Tan0 that performs work on the work target object using the （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。(2) means for measuring the coordinate reference of the object to be worked on; means for calculating the coordinate system of the object to be worked from the measured values of the coordinate reference of the object to be worked; and the coordinate system of the robot itself and the work. The object-mounted working robot according to claim 1, further comprising means for calculating coordinate transformation with respect to the coordinate system of the object.