パレット給排装置およびそれを具えるセル生産システム
【課題】作業ロボットや作業者に対する２枚のパレットの供給および空のパレットの排出を簡易な構成で行うことができるパレット給排装置。
【解決手段】第１使用位置P1へ向けてパレットPLを供給する第１供給手段と、前記第１供給手段の下側に整列して、前記第２使用位置P2へ向けてパレットを供給する第２供給手段と、前記第２供給手段の下側に整列して、パレットを排出する排出手段4と、パレットの、前記第１供給手段からの受取りと前記第１使用位置への保持とその第１使用位置からの排出とを行う第１保持部材7と、パレットの、前記第１保持部材から一時収納場所への受取りと前記第２供給手段から前記第２使用位置への受取りおよび保持と前記一時収納場所および前記第２使用位置から前記排出手段への排出とを行うように揺動する第２保持部材9と、各々パレットの保持および解放を行う第１，第２ストッパ手段とを具えてなるパレット給排装置である。
【解決手段】第１使用位置P1へ向けてパレットPLを供給する第１供給手段と、前記第１供給手段の下側に整列して、前記第２使用位置P2へ向けてパレットを供給する第２供給手段と、前記第２供給手段の下側に整列して、パレットを排出する排出手段4と、パレットの、前記第１供給手段からの受取りと前記第１使用位置への保持とその第１使用位置からの排出とを行う第１保持部材7と、パレットの、前記第１保持部材から一時収納場所への受取りと前記第２供給手段から前記第２使用位置への受取りおよび保持と前記一時収納場所および前記第２使用位置から前記排出手段への排出とを行うように揺動する第２保持部材9と、各々パレットの保持および解放を行う第１，第２ストッパ手段とを具えてなるパレット給排装置である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、製品の組立て作業を、１台または少数の作業ロボットや１人または少人数の作業者で、あるいはそれらの作業ロボットや作業者が一緒に行うセル生産の現場等に用いられ、それぞれに部品が載った２枚のパレットを一緒に使用位置に供給するとともに、部品が取り出されて空になったパレットをその使用位置から排出するパレット給排装置に関するものである。また、この発明は、そのパレット給排装置と作業ロボットとを具えるセル生産システムにも関するものである。
【背景技術】
【０００２】
作業者が行うセル生産等の組立て現場では通常、パイプ等から組み立てた棚（いわゆるセル屋台）を用意し、作業者は、複数の部品箱や部品が載ったパレット（部品トレイを含む）をそのセル屋台に自由に配置して組立て作業を行っており、そこでの作業者は、自分が作業しやすいように部品箱やパレットを斜めに配置する等工夫してセル屋台を構成し、部品が取り出されて空になった部品箱やパレットは、作業者自身で容易に整理、整頓することができる。
【０００３】
一方、スカラ型ロボットや垂直多関節型ロボット等の作業ロボットに組立てを行わせる場合には、従来は、部品が載ったパレットを、作業ロボットに対して位置決めされたパレット給排装置にセットしてロボットの作動範囲に自動供給し、部品が取り出されて空になったパレットをそのパレット給排装置で排出していた（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０９−０１９８３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら上記従来のパレット給排装置では、部品が載ったパレットを作業ロボットの作動範囲に供給する一方で空になったパレットをロボットの作動範囲から排出するために、パレットを使用位置に移動させる水平移動とパレットを使用位置から外す上下移動とを組み合わせて行う必要があり、作動機構の構成が複雑になって装置コストと占有スペースとが嵩むという問題があった。
【０００６】
しかも上記従来のパレット給排装置では、１枚のパレットをロボットの作動範囲に供給するのみであるので、それぞれに異なる部品が載った２枚のパレットを一緒に供給するためにはそのパレット給排装置を２台並置する必要があって、この点でも装置コストと占有スペースとが嵩むという問題があった。
【０００７】
それゆえこの発明は、先のセル屋台の構成に鑑みて、作業ロボットや人に対する２枚のパレットの供給および空のパレットの排出を簡易な構成で行うことができるパレット給排装置を提供することを目的としている。
【０００８】
また、この発明は、上記パレット給排装置および作業ロボットを具えるセル生産システムを提供することをも目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は上記従来技術の課題を有利に解決するものであり、この発明のパレット給排装置は、部品が載ったパレットを、傾斜した所定の第１使用位置と、前記第１使用位置に対しその傾斜方向の下方で近接する略水平な所定の第２使用位置とにそれぞれ供給し、空になったパレットをそれら第１使用位置および第２使用位置から排出するパレット給排装置において、前記第１使用位置へ向けてパレットを供給する第１供給手段と、前記第１供給手段の下側に整列して位置して前記第２使用位置へ向けてパレットを供給する第２供給手段と、前記第２供給手段の下側に整列して位置してパレットを排出する排出手段と、前記第１供給手段から受け取ったパレットを前記第１使用位置に保持するとともにその第１使用位置から排出する第１保持部材と、前記第１保持部材から排出されたパレットを一時収納場所に受け取る傾斜した受取り姿勢と、前記第２供給手段から受け取ったパレットを前記第２使用位置に保持する略水平な保持姿勢と、前記一時収納場所および前記第２使用位置から前記排出手段へパレットを滑落させる傾斜した排出姿勢との間で揺動する第２保持部材と、前記第２保持部材を揺動駆動する第２保持部材駆動手段と、前記第１保持部材に設けられてパレットを保持および解放する第１ストッパ手段と、前記第２保持部材に設けられてパレットを保持および解放する第２ストッパ手段と、を具えてなるものである。
【００１０】
また、この発明のセル生産システムは、この発明のパレット給排装置と、前記パレット給排装置の前記第１使用位置および第２使用位置を作動範囲に含む作業ロボットと、を具えてなるものである。
【発明の効果】
【００１１】
かかるこの発明のパレット給排装置にあっては、部品が載ったパレットを、傾斜した所定の第１使用位置と、前記第１使用位置に対しその傾斜方向の下方で近接する略水平な所定の第２使用位置とにそれぞれ供給し、空になったパレットをそれら第１使用位置および第２使用位置から排出するに際し、第１供給手段が第１使用位置へ向けて供給するパレットを、第１保持部材が、第１使用位置に配置するとともに第１ストッパ手段の保持作動でその第１使用位置に保持する。また、第１供給手段の下側に整列して位置する第２供給手段が第２使用位置へ向けて供給するパレットを、第２保持部材駆動手段により揺動駆動される第２保持部材が、略水平な保持姿勢で受け取って第２使用位置に保持する。
【００１２】
そして第１使用位置に位置するパレットに載った部品が全て取り出されてパレットが空になると、第２保持部材が、傾斜した受取り姿勢へ揺動して、第１ストッパ手段の解放作動で第１保持部材の第１使用位置から排出されたパレットを一時収納場所に受け取り、その受取り姿勢から逆方向へ傾斜した排出姿勢へ揺動して、第２供給手段の下側に整列して位置する排出手段へ一時収納場所からパレットを滑落させ、排出手段が、そのパレットを排出する。この時、第２保持部材の保持位置にあるパレットも傾斜するが、第２ストッパ手段の保持作動で第２保持部材に保持される。また、第２使用位置に位置するパレットに載った部品が全て取り出されてパレットが空になると、第２保持部材が、傾斜した排出姿勢へ揺動して、第２ストッパ手段の解放作動で保持位置から排出手段へパレットを滑落させ、排出手段が、そのパレットを排出する。
【００１３】
従って、この発明のパレット給排装置によれば、第２保持部材を揺動させることで、２枚のパレットの使用位置からの排出を行うので、作業ロボットや人に対する２枚のパレットの供給および空のパレットの排出を簡易な構成で行い得て、装置コストおよび占有スペースを削減することができる。しかも、第１供給手段と第２供給手段と排出手段とが上下に整列していて、第１供給手段と第２供給手段とが、傾斜した第１使用位置と、第１使用位置に対しその傾斜方向の下方で近接する略水平な第２使用位置とにパレットを供給するので、作業ロボットのハンドや作業者の手が容易に届く作業スペース内に場所をとらずに２枚のパレットを配置し得て、この点でも占有スペースを削減することができる。
【００１４】
なお、この発明のパレット給排装置においては、前記第１供給手段と前記第２供給手段との少なくとも一方はローラ式コンベヤであり、前記第１保持部材は、前記第１供給手段からパレットを受け取る略水平な受取り姿勢と、受け取ったパレットを前記第１使用位置に保持するとともにその第１使用位置から排出する保持・排出姿勢との間で揺動するものであり、前記パレット給排装置は、前記第１保持部材を揺動駆動する第１保持部材駆動手段を具えるものであると好ましい。ローラ式コンベヤは、複数枚のパレットを並べて置いて順次に第１，第２使用位置に供給できるからであり、第１保持部材も揺動すれば、第１供給手段の構成を多様なものから選択できるからである。
【００１５】
また、この発明のパレット給排装置においては、前記ローラ式コンベヤは、傾斜路に沿って複数配置されてパレットおよびそこに載った部品の自重でパレットを移動させるフリーローラと、当該ローラ式コンベヤの出口側端部の位置に対しパレットを保持および解放させる第３ストッパ手段と、を有するものであると好ましい。パレットの移動のための動力が不要であるので、供給手段を簡易かつ安価に構成できるからである。
【００１６】
さらに、この発明のパレット給排装置においては、前記排出手段は、パレットの自重でパレットを滑落させる斜面を有する傾斜排出路であると好ましい。パレットの排出移動のための動力が不要であるので、排出手段を簡易かつ安価に構成できるからである。
【００１７】
また、この発明のセル生産システムによれば、前記パレット給排装置と、そのパレット給排装置の前記第１使用位置および第２使用位置を作動範囲に含む作業ロボットとを具えているため、パレットを傾斜位置とその下方の略水平位置との２段に供給できるので、作業ロボットがパレットからの部品の取上げおよび所定位置への配置を行う場合に、部品をカメラで見やすく、ハンドで取りやすくでき、しかも作業ロボットの作動範囲内に一度に多くの部品を供給することができ、さらに、第１供給手段と第２供給手段と排出手段とが上下に整列しているので、パレットの供給と空のパレットの排出とを省スペースで行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】（ａ），（ｂ）および（ｃ）は、この発明のパレット給排装置の一実施例を示す正面図、平面図および側面図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）は、上記実施例のパレット給排装置を示す斜視図および断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｆ）は、上記実施例のパレット給排装置の一連の作動を示す説明図である。
【図４】（ａ）〜（ｆ）は、上記実施例のパレット給排装置の図３に続く一連の作動を示す説明図である。
【図５】（ａ），（ｂ）および（ｃ）は、上記実施例のパレット給排装置が１台の作業ロボットと組み合わされたこの発明のセル生産システムの一実施例を示す正面図、平面図および側面図である。
【図６】上記実施例のセル作業システムにおける上記実施例のパレット給排装置を図２（ａ）と同様の向きで示す斜視図である。
【図７】上記実施例のパレット給排装置が複数台並置された、上記実施例のセル生産システムの一変形例を示す斜視図である。
【図８】上記実施例のパレット給排装置が複数台並置されるとともに１人の作業者も加わった、上記実施例のセル生産システムの他の一変形例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づく実施例によって詳細に説明する。ここに、図１（ａ），（ｂ）および（ｃ）は、この発明のパレット給排装置の一実施例を示す正面図、平面図および側面図であり、図２（ａ）および（ｂ）は、上記実施例のパレット給排装置を示す斜視図および断面図である。
【００２０】
この実施例のパレット給排装置は、例えば作業ロボットと組み合わされてセル生産システムを構成し、図１，２に示すように、多数の部品ＰＴが載ったパレットＰＬを、傾斜した所定の第１使用位置Ｐ１と、その第１使用位置Ｐ１に対しその傾斜方向の下方で近接する略水平な所定の第２使用位置Ｐ２とにそれぞれ供給し、空になったパレットＰＬをそれら第１使用位置Ｐ１および第２使用位置Ｐ２から排出するものである。
【００２１】
上記機能を担保するべくこの実施例のパレット給排装置は、例えば角パイプ材で棚状に構成されてその一端部(図１（ｂ），（ｃ）および図２（ｂ），（ｃ）では左側端部)に、上記傾斜した第１使用位置Ｐ１と、その第１使用位置Ｐ１に対しその傾斜方向下方で近接する略水平な上記第２使用位置Ｐ２とを設定されたフレーム１と、フレーム１の上部に設けられて上記第１使用位置Ｐ１へ向けてパレットＰＬを供給する、第１供給手段としての第１ローラ式コンベヤ２と、その第１ローラ式コンベヤ２の下側に整列して位置するようにフレーム１に設けられて第２使用位置Ｐ２へ向けてパレットＰＬを供給する、第２供給手段としての第２ローラ式コンベヤ３と、その第２ローラ式コンベヤ３の下側に整列して位置するようにフレーム１に設けられてパレットＰＬを排出する、排出手段としての傾斜排出路４とを具えている。
【００２２】
ここで、第１ローラ式コンベヤ２および第２ローラ式コンベヤ３はそれぞれ、図２（ｂ）に示すように、フレーム１によって形成された傾斜路に沿って多数配置されてパレットＰＬおよびそこに載った部品ＰＴの自重でパレットＰＬをその傾斜路の下方へフレーム１による案内下で移動させるフリーローラ５と、当該ローラ式コンベヤ２，３の出口側端部(図１（ｂ），（ｃ）および図２（ｂ），（ｃ）では左側端部)の位置でパレットＰＬを掛止して保持し、解放指示を受けるとその位置から１枚のみパレットＰＬを解放する、第３ストッパ手段としてのストッパ機構６とを有しており、かかるストッパ機構６は例えば、スプリングで常時付勢されてパレットＰＬの端面との掛合位置に突出する掛止部材と、解放指示としての駆動電流の通電を受けるとその掛止部材を後退させてパレットＰＬの端面との掛合を解除させる電磁ソレノイドとにより構成することができる。一方、傾斜排出路４は、パレットＰＬの自重でパレットＰＬを滑落させる浅い樋状の斜面を有している。
【００２３】
この実施例のパレット給排装置はまた、上記第１ローラ式コンベヤ２からパレットＰＬを受け取る略水平な受取り姿勢（図３（ｆ）参照）と、受け取ったパレットＰＬを第１使用位置Ｐ１に保持するとともにその第１使用位置Ｐ１から排出する保持・排出姿勢（図３（ａ），（ｅ）参照）との間で揺動するようにフレーム１に軸支された板状の第１保持部材７と、その第１保持部材７を揺動駆動する、第１保持部材駆動手段としての第１揺動駆動機構８と、その第１保持部材７から排出されたパレットＰＬを一時収納場所としての下部トレイ９ａに受け取る傾斜した受取り姿勢（図３（ｅ）参照）と、上記第２ローラ式コンベヤ３から受け取ったパレットＰＬを第２使用位置Ｐ２に保持する略水平な保持姿勢（図３（ａ）参照）と、上記下部トレイ９ａおよび第２使用位置Ｐ２から上記傾斜排出路４へパレットＰＬを滑落させる傾斜した排出姿勢（図３（ｆ），図４（ｂ）参照）との間で揺動するようにフレーム１に軸支された箱状の第２保持部材９と、その第２保持部材９を揺動駆動する、第２保持部材駆動手段としての第２揺動駆動機構１０とを具えている。
【００２４】
ここで、第１揺動駆動機構８および第２揺動駆動機構１０はそれぞれ例えば、スライド部材に固定されたボールナットおよびそれと螺合したボールねじ軸と、そのボールねじ軸を回転させるサーボモータとを持ち、サーボモータによるボールねじ軸の回転でボールナットを介してスライド部材を進退移動させるボールねじ式直線移動機構１１と、そのスライド部材と第１保持部材７または第２保持部材９とを連結するリンク部材１２とにより構成される。
【００２５】
この実施例のパレット給排装置はさらに、上記第１保持部材７に設けられてパレットＰＬを保持および解放する、第１ストッパ手段としてのストッパ機構（先の第３ストッパ手段としてのストッパ機構６と同様の構成ゆえそれと同一の符号にて示す）６と、上記第２保持部材９に設けられてパレットＰＬを保持および解放する、第２ストッパ手段としてのストッパ機構（先の第３ストッパ手段としてのストッパ機構６と同様の構成ゆえそれと同一の符号にて示す）６とを具えている。
【００２６】
図３（ａ）〜（ｆ）は上記実施例のパレット給排装置の一連の作動を示す説明図、また図４（ａ）〜（ｆ）は上記実施例のパレット給排装置の図３に続く一連の作動を示す説明図であり、図３（ａ）に示す状態では、第１ローラ式コンベヤ２およびその下の第２ローラ式コンベヤ３上に、各々多数の部品ＰＴを載せたパレットＰＬがそれぞれ５枚ずつ搭載されて、それらのパレットＰＬがパレットおよび部品の自重で図では左方へ向けて付勢されており、それらのうちの出口端部側（図では左端）のパレットＰＬはそれぞれストッパ機構６によってその出口端部に掛止されている。また、第１保持部材７は保持・排出姿勢にあって１枚のパレットＰＬをストッパ機構６により第１使用位置Ｐ１に保持している。さらに、第２保持部材９は略水平な保持姿勢にあって１枚のパレットＰＬを第２使用位置Ｐ２に保持している。
【００２７】
この状態で、例えば図示しない作業ロボットや作業者が第１使用位置Ｐ１のパレットＰＬ上の部品と第２使用位置Ｐ２のパレットＰＬ上の部品とをそれぞれ取り上げて組み合わせることで製品を組み立て、その製品を別のパレットに載せるという作業を繰り返すことにより、図３（ｂ）に示すように、第１使用位置Ｐ１および第２使用位置Ｐ２のパレットＰＬがそれぞれ空になると、この実施例のパレット給排装置にあっては、図３（ｃ）に示すように、第２揺動駆動機構１０が第２保持部材９を受取り姿勢に揺動させ、次いで図３（ｄ）に示すように、第１保持部材７がその保持・排出姿勢のままストッパ機構６により空のパレットＰＬを解放して排出し、その第１保持部材７から排出されたパレットＰＬを第２保持部材９が、図３（ｅ）に示すように、一時収納場所としての下部トレイ９ａに受け取る。そして図３（ｆ）に示すように、第２揺動駆動機構１０が第２保持部材９を傾斜した排出姿勢に揺動させて、上記下部トレイ９ａから傾斜排出路４へ空のパレットＰＬを滑落させる一方、第１揺動駆動機構８が第１保持部材７を略水平な受取り姿勢に揺動させる。
【００２８】
次いでこの実施例のパレット給排装置にあっては、図４（ａ）に示すように、上記第１ローラ式コンベヤ２のストッパ機構６が出口側端部の１枚のパレットＰＬを解放して、第１保持部材７が上記略水平な受取り姿勢で第１ローラ式コンベヤ２からそのパレットＰＬを受け取り、第１保持部材７のストッパ機構６がそのパレットＰＬを掛止して第１保持部材７上に保持し、次いで図４（ｂ）に示すように、第１揺動駆動機構８が第１保持部材７を保持・排出姿勢に傾動させてその上のパレットＰＬを第１使用位置Ｐ１に位置させる。なお、傾斜排出路４は空のパレットＰＬを、フレーム１の第１使用位置Ｐ１および第２使用位置Ｐ２側と反対側の端部(図１（ｂ），（ｃ）および図２（ｂ），（ｃ）では右側端部)まで滑落させて積み上げ、その端部から容易に搬出可能とする。
【００２９】
この一方ここでは、第２揺動駆動機構１０が第２保持部材９を傾斜した排出姿勢に揺動させるとともに、第２保持部材９のストッパ機構６が第２保持部材９上の空のパレットＰＬを解放して、図４（ｃ）に示すように、その第２保持部材９上から傾斜排出路４へ空のパレットＰＬを滑落させ、これも傾斜排出路４で上記反対側の端部に搬送して積み上げ、次いで図４（ｄ）に示すように、第２揺動駆動機構１０が第２保持部材９を略水平な保持姿勢に揺動させるとともに、第２保持部材９のストッパ機構６が解放状態となり、さらに上記第２ローラ式コンベヤ３のストッパ機構６が出口側端部の１枚のパレットＰＬを解放し、これにより図４（ｅ）に示すように、第２保持部材９が上記略水平な保持姿勢で第２ローラ式コンベヤ２からパレットＰＬを受け取って、そのパレットＰＬを第２使用位置Ｐ２に位置させ、図３（ａ）の状態に戻る。
【００３０】
従って、この実施例のパレット給排装置によれば、第１，第２保持部材７，９を揺動させることで、２枚のパレットＰＬの使用位置Ｐ１，Ｐ２での保持とそこからの排出とを行うので、作業ロボットや人に対する２枚のパレットＰＬの供給および空のパレットＰＬの排出を簡易な構成で行い得て、装置コストおよび占有スペースを削減することができる。しかも、第１ローラ式コンベヤ２と第２ローラ式コンベヤ３と傾斜排出路４とが上下に整列していて、第１ローラ式コンベヤ２と第２ローラ式コンベヤ３とが、傾斜した第１使用位置Ｐ１と、第１使用位置Ｐ１に対しその傾斜方向の下方で近接する略水平な第２使用位置Ｐ２とにパレットＰＬを供給するので、作業ロボットのハンドや作業者の手が容易に届く作業スペース内に場所をとらずに２枚のパレットＰＬを配置し得て、この点でも占有スペースを削減することができる。
【００３１】
さらに、この実施例のパレット給排装置によれば、第１ローラ式コンベヤ２と第２ローラ式コンベヤ３とは何れもローラ式コンベヤであるので、複数枚のパレットＰＬを並べて置いて順次に第１，第２使用位置Ｐ１，Ｐ２に供給でき、しかもしそれらのローラ式コンベヤ２，３は、傾斜路に沿って複数配置されてパレットＰＬおよびそこに載った部品ＰＴの自重でパレットＰＬを移動させるフリーローラ５と、当該ローラ式コンベヤの出口側端部の位置に対しパレットＰＬを保持および解放させる第３ストッパ手段としてのストッパ機構６とを有するものであるため、パレットＰＬの移動のための動力が不要であるので、供給手段を簡易かつ安価に構成できる。
【００３２】
さらに、この実施例のパレット給排装置によれば、排出手段は、パレットＰＬの自重でパレットＰＬを滑落させる斜面を有する傾斜排出路４であるため、パレットＰＬの排出移動のための動力が不要であるので、排出手段を簡易かつ安価に構成できる。
【００３３】
図５（ａ），（ｂ）および（ｃ）は、上記実施例のパレット給排装置が１台の作業ロボットと組み合わされたこの発明のセル生産システムの一実施例を示す正面図、平面図および側面図、また図６は、上記実施例のセル作業システムにおける上記実施例のパレット給排装置を図２（ａ）と同様の向きで示す斜視図であり、図中符号ＳＥは、上記実施例のパレット給排装置、ＷＲは作業ロボット、ＣＶはベルトコンベヤの一部を示す。
【００３４】
この実施例のセル生産システムは、上記実施例のパレット給排装置ＳＥと、そのパレット給排装置ＳＥの第１，第２使用位置Ｐ１，Ｐ２側の端部に向き合って配置された台車型作業ロボットＷＲと、その台車型作業ロボットＷＲの背面側に配置されたベルトコンベヤＣＶとを具えており、ここにおける台車型作業ロボットＷＲは、本願出願人が先に特開２００９−２７９６６３号公報にて開示したものと略同一の構成を有している。
【００３５】
すなわちこの台車型作業ロボットＷＲは、２台のテレビカメラを持つ頭部２１と、２本の作業腕２２と、それらの作業腕２２を支持する胴部２３と、その胴部２３の下端部から下方へ延在する支柱２４と、を具えている。ここで、頭部２１は、頭部２１を前後に揺動させる首部ピッチ軸駆動機構および頭部２１を左右に回動させる首部ヨー軸駆動機構を有する２自由度の首部関節２５を介して胴部２３の上端部に取り付けられている。そして胴部２３の下端部は、胴部２３を左右に回動させる胴部ヨー軸駆動機構を有する１自由度の胴部関節２６を介して支柱２４の上端部に取り付けられている。
【００３６】
また、２本の作業腕２２は胴部２３の左右両側にそれぞれ設けられ、各作業腕２２は、胴部２３と作業腕２２の上腕との間の肩関節２８と、上腕と下腕との間の肘関節２９と、下腕とハンド２７やそれと交換された工具等のエンドエフェクタとの間の手首関節３０とを有しており、各肩関節２８は、胴部２３に対し作業腕２２の全体をヨー軸線周りに左右に回動させる肩ヨー軸駆動機構と、胴部２３に対しそのヨー軸線と直交するピッチ軸線周りに作業腕２２の全体を前後に揺動させる肩ピッチ軸駆動機構とを有している。
【００３７】
さらに、各肘関節２９は、上腕に対し下腕をピッチ軸線周りに上下に揺動させる肘ピッチ軸駆動機構を有し、また各手首関節３０は、下腕に対して上記エンドエフェクタをピッチ軸線周りに相対的に上下に傾動させる手首ピッチ軸駆動機構と、そのエンドエフェクタをピッチ軸線と直交するヨー軸線周りに相対的に左右に回動させる手首ヨー軸駆動機構と、下腕に対して手首ピッチ軸駆動機構および手首ヨー軸駆動機構をその下腕に沿って延在するロール軸線周りにねじる手首ロール軸駆動機構とを有している。この結果として各作業腕２２は６自由度を有し、これらピッチ軸、ヨー軸およびロール軸駆動機構の軸配置により、２本の作業腕２２は特異点がなく自由な姿勢を作ることができる。なお、上記対象物認識装置各関節のピッチ軸、ヨー軸およびロール軸の軸駆動機構は各々、周知のように例えばサーボモータ等のモータの出力回転を例えば商品名ハーモニックドライブ等の減速機で減速して出力する、逆入力可能な回動機構で構成されている。
【００３８】
さらに、この台車型作業ロボットＷＲは、支柱２４の下端部を移動および固定可能に支持する昇降式キャスタおよび固定脚付きの台車３１と、その台車３１上に搭載され、対象物に設けられたマークの種類および配置を頭部２１の２台のテレビカメラからの画像に基づき識別して対象物の種類および位置を認識して、その対象物の認識情報およびあらかじめ与えられたプログラムに基づき上記各関節の軸駆動装置およびハンド２７やそれと交換された工具等のエンドエフェクタを作動させる作動制御装置３２とを具えている（詳細は、特開２００９−２７９６６３号公報参照）。
【００３９】
かかる構成によりこの台車型作業ロボットＷＲは、製品を構成する複数種類の部品を、上記実施例のパレット給排装置ＳＥの第１，第２使用位置Ｐ１，Ｐ２に配置されたパレットＰＬ上から取り上げて、それらの部品を組み合わせることにより製品を組み立て、その組み立てた製品をベルトコンベヤＣＶ上のパレットＰＬに搭載するという作業を行うことができる。
【００４０】
そして、この実施例のセル生産システムによれば、上記実施例のパレット給排装置ＳＥと、そのパレット給排装置ＳＥの第１使用位置Ｐ１および第２使用位置Ｐ２を作動範囲に含む作業ロボットＷＲとを具えているため、パレットＰＬを傾斜位置とその下方の略水平位置との２段に供給できるので、作業ロボットＷＲがパレットＰＬからの部品の取上げおよび所定位置への配置を行う場合に、部品を頭部２１のテレビカメラで見やすく、ハンド２７で取りやすくでき、しかも作業ロボットＷＲの作動範囲内に一度に多くの部品を供給することができ、さらに、第１ローラ式コンベヤ２と第２ローラ式コンベヤ３と傾斜排出路４とが上下に整列しているので、パレットＰＬの供給と空のパレットＰＬの排出とを省スペースで行うことができる。
【００４１】
図７は、上記実施例のパレット給排装置が複数台並置された、上記実施例のセル生産システムの一変形例を示す斜視図であり、この変形例のセル生産システムは、互いに並設された４台の上記実施例のパレット給排装置ＳＥと、それらのパレット給排装置ＳＥの第１，第２使用位置Ｐ１，Ｐ２側の端部に向き合って配置されるとともに、図中矢印Ａで示すようにそれらのパレット給排装置ＳＥの間で移動可能とされた台車型作業ロボットＷＲと、その台車型作業ロボットＷＲの背面側に配置されたベルトコンベヤＣＶとを具えている。
【００４２】
かかる変形例のセル生産システムによれば、限られた平面スペースの中で多種類の製品や多数の製品を効率的に生産することができるとともに、生産する製品の種類や生産能力を需要に応じて容易に変更することができる。
【００４３】
図８は、上記実施例のパレット給排装置が複数台並置されるとともに１人の作業者も加わった、上記実施例のセル生産システムの他の一変形例を示す斜視図であり、この変形例のセル生産システムは、互いに並設された４台の上記実施例のパレット給排装置ＳＥと、それらのパレット給排装置ＳＥのうちの図では左側の２台のパレット給排装置ＳＥの第１，第２使用位置Ｐ１，Ｐ２側の端部に向き合って配置された台車型作業ロボットＷＲと、その台車型作業ロボットＷＲの背面側に配置されたベルトコンベヤＣＶとを具えている。そして４台のパレット給排装置ＳＥのうちの図では右側の２台のパレット給排装置ＳＥは、作業者ＷＰへの部品供給に使用されている。
【００４４】
かかる変形例のセル生産システムによっても、限られた平面スペースの中で多種類の製品や多数の製品を効率的に生産することができるとともに、生産する製品の種類や生産能力を需要に応じて容易に変更することができ、しかも、上記台車型作業ロボットＷＲの肩関節２８は作業腕２２を真横に上げ下ろしする機能を持っていず、上記作動制御装置３２は作業腕２２を自分の受け持ちの２台のパレット給排装置ＳＥとベルトコンベヤＣＶ以外に移動させないように制御するので、作業者ＷＰは台車型作業ロボットＷＲと協働して安全に作業を行うことができる。
【００４５】
以上、図示例に基づき説明したが、本発明は上述した実施例に限定されるものでなく、特許請求の範囲の記載範囲内で適宜変更することができるものであり、例えば、上記実施例のパレット給排装置ＳＥでは、第１保持部材７を第１揺動駆動機構８で揺動させているが、第１保持部材７を、パレットＰＬを第１使用位置Ｐ１に配置する傾斜角に固定して、第１揺動駆動機構８を省略しても良く、その場合に第１供給手段は、例えばローラ式コンベヤをその固定した第１保持部材７の傾斜角に一致させもしくは近づけた傾斜角で配置するように構成しても良い。また、上記実施例のパレット給排装置ＳＥでは、第１供給手段および第２供給手段を何れもフリーローラを持つローラ式コンベヤとしたが、何れか一方または双方を、モータ等でローラを回転駆動するローラ式コンベヤとしてもよく、あるいはベルトコンベヤ等の他の搬送手段で構成しても良い。また、排出手段を傾斜排出路としたが、ローラ式コンベヤや他の搬送手段で構成しても良い。
【００４６】
そして第１ストッパ手段、第２ストッパ手段および第３ストッパ手段を電磁ソレノイド式のストッパ機構６としたが、エアシリンダや他の駆動手段で掛止部材や制動部材を進退移動させるものでも良い。さらに、第１保持部材駆動手段および第２保持部材駆動手段を何れもボールネジ式直線移動機構を用いて構成したが、何れか一方または双方を、リニアモータやエアシリンダあるいは液圧シリンダを用いて構成しても良く、ロボットの関節等に用いられる回動駆動機構を用いて構成しても良い。そしてこの実施例のパレット給排装置ＳＥは、セル生産の現場で作業者が用いても良い。
【００４７】
また、上記実施例のセル生産システムでは台車型作業ロボットＷＲを用いたが、上記実施例のパレット給排装置ＳＥと組み合わせる作業ロボットはこれに限られるものでなく、通常のスカラ型ロボットや垂直多関節型ロボット等を用いても良い。そしてベルトコンベヤＣＶの代わりに自走台車等の他の搬送手段を用いても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
かくしてこの発明のパレット給排装置によれば、第２保持部材を揺動させることで、２枚のパレットの使用位置からの排出を行うので、作業ロボットや人に対する２枚のパレットの供給および空のパレットの排出を簡易な構成で行い得て、装置コストおよび占有スペースを削減することができる。しかも、第１供給手段と第２供給手段と排出手段とが上下に整列していて、第１供給手段と第２供給手段とが、傾斜した第１使用位置と、第１使用位置に対しその傾斜方向の下方で近接する略水平な第２使用位置とにパレットを供給するので、作業ロボットのハンドや作業者の手が容易に届く作業スペース内に場所をとらずに２枚のパレットを配置し得て、この点でも占有スペースを削減することができる。
【００４９】
また、この発明のセル生産システムによれば、前記パレット給排装置と、そのパレット給排装置の前記第１使用位置および第２使用位置を作動範囲に含む作業ロボットとを具えているため、パレットを傾斜位置とその下方の略水平位置との２段に供給できるので、作業ロボットがパレットからの部品の取上げおよび所定位置への配置を行う場合に、部品をカメラで見やすく、ハンドで取りやすくでき、しかも作業ロボットの作動範囲内に一度に多くの部品を供給することができ、さらに、第１供給手段と第２供給手段と排出手段とが上下に整列しているので、パレットの供給と空のパレットの排出とを省スペースで行うことができる。
【符号の説明】
【００５０】
１ フレーム
２ 第１ローラ式コンベヤ
３ 第２ローラ式コンベヤ
４ 傾斜排出路
５ フリーローラ
６ ストッパ機構
７ 第１保持部材
８ 第１揺動駆動機構
９ 第２保持部材
９ａ 下部トレイ
１０ 第２揺動駆動機構
１１ ボールねじ式直線移動機構
１２ リンク部材
２１ 頭部
２２ 作業腕
２３ 胴部
２４ 支柱
２５ 首部関節
２６ 胴部関節
２７ ハンド
２８ 肩関節
２９ 肘関節
３０ 手首関節
３１ 台車
ＣＶ ベルトコンベヤ
ＰＬ パレット
ＰＴ 部品
Ｐ１ 第１使用位置
Ｐ２ 第２使用位置
ＳＥ パレット給排装置
ＷＰ 作業者
ＷＲ 作業ロボット
【技術分野】
【０００１】
この発明は、製品の組立て作業を、１台または少数の作業ロボットや１人または少人数の作業者で、あるいはそれらの作業ロボットや作業者が一緒に行うセル生産の現場等に用いられ、それぞれに部品が載った２枚のパレットを一緒に使用位置に供給するとともに、部品が取り出されて空になったパレットをその使用位置から排出するパレット給排装置に関するものである。また、この発明は、そのパレット給排装置と作業ロボットとを具えるセル生産システムにも関するものである。
【背景技術】
【０００２】
作業者が行うセル生産等の組立て現場では通常、パイプ等から組み立てた棚（いわゆるセル屋台）を用意し、作業者は、複数の部品箱や部品が載ったパレット（部品トレイを含む）をそのセル屋台に自由に配置して組立て作業を行っており、そこでの作業者は、自分が作業しやすいように部品箱やパレットを斜めに配置する等工夫してセル屋台を構成し、部品が取り出されて空になった部品箱やパレットは、作業者自身で容易に整理、整頓することができる。
【０００３】
一方、スカラ型ロボットや垂直多関節型ロボット等の作業ロボットに組立てを行わせる場合には、従来は、部品が載ったパレットを、作業ロボットに対して位置決めされたパレット給排装置にセットしてロボットの作動範囲に自動供給し、部品が取り出されて空になったパレットをそのパレット給排装置で排出していた（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０９−０１９８３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら上記従来のパレット給排装置では、部品が載ったパレットを作業ロボットの作動範囲に供給する一方で空になったパレットをロボットの作動範囲から排出するために、パレットを使用位置に移動させる水平移動とパレットを使用位置から外す上下移動とを組み合わせて行う必要があり、作動機構の構成が複雑になって装置コストと占有スペースとが嵩むという問題があった。
【０００６】
しかも上記従来のパレット給排装置では、１枚のパレットをロボットの作動範囲に供給するのみであるので、それぞれに異なる部品が載った２枚のパレットを一緒に供給するためにはそのパレット給排装置を２台並置する必要があって、この点でも装置コストと占有スペースとが嵩むという問題があった。
【０００７】
それゆえこの発明は、先のセル屋台の構成に鑑みて、作業ロボットや人に対する２枚のパレットの供給および空のパレットの排出を簡易な構成で行うことができるパレット給排装置を提供することを目的としている。
【０００８】
また、この発明は、上記パレット給排装置および作業ロボットを具えるセル生産システムを提供することをも目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は上記従来技術の課題を有利に解決するものであり、この発明のパレット給排装置は、部品が載ったパレットを、傾斜した所定の第１使用位置と、前記第１使用位置に対しその傾斜方向の下方で近接する略水平な所定の第２使用位置とにそれぞれ供給し、空になったパレットをそれら第１使用位置および第２使用位置から排出するパレット給排装置において、前記第１使用位置へ向けてパレットを供給する第１供給手段と、前記第１供給手段の下側に整列して位置して前記第２使用位置へ向けてパレットを供給する第２供給手段と、前記第２供給手段の下側に整列して位置してパレットを排出する排出手段と、前記第１供給手段から受け取ったパレットを前記第１使用位置に保持するとともにその第１使用位置から排出する第１保持部材と、前記第１保持部材から排出されたパレットを一時収納場所に受け取る傾斜した受取り姿勢と、前記第２供給手段から受け取ったパレットを前記第２使用位置に保持する略水平な保持姿勢と、前記一時収納場所および前記第２使用位置から前記排出手段へパレットを滑落させる傾斜した排出姿勢との間で揺動する第２保持部材と、前記第２保持部材を揺動駆動する第２保持部材駆動手段と、前記第１保持部材に設けられてパレットを保持および解放する第１ストッパ手段と、前記第２保持部材に設けられてパレットを保持および解放する第２ストッパ手段と、を具えてなるものである。
【００１０】
また、この発明のセル生産システムは、この発明のパレット給排装置と、前記パレット給排装置の前記第１使用位置および第２使用位置を作動範囲に含む作業ロボットと、を具えてなるものである。
【発明の効果】
【００１１】
かかるこの発明のパレット給排装置にあっては、部品が載ったパレットを、傾斜した所定の第１使用位置と、前記第１使用位置に対しその傾斜方向の下方で近接する略水平な所定の第２使用位置とにそれぞれ供給し、空になったパレットをそれら第１使用位置および第２使用位置から排出するに際し、第１供給手段が第１使用位置へ向けて供給するパレットを、第１保持部材が、第１使用位置に配置するとともに第１ストッパ手段の保持作動でその第１使用位置に保持する。また、第１供給手段の下側に整列して位置する第２供給手段が第２使用位置へ向けて供給するパレットを、第２保持部材駆動手段により揺動駆動される第２保持部材が、略水平な保持姿勢で受け取って第２使用位置に保持する。
【００１２】
そして第１使用位置に位置するパレットに載った部品が全て取り出されてパレットが空になると、第２保持部材が、傾斜した受取り姿勢へ揺動して、第１ストッパ手段の解放作動で第１保持部材の第１使用位置から排出されたパレットを一時収納場所に受け取り、その受取り姿勢から逆方向へ傾斜した排出姿勢へ揺動して、第２供給手段の下側に整列して位置する排出手段へ一時収納場所からパレットを滑落させ、排出手段が、そのパレットを排出する。この時、第２保持部材の保持位置にあるパレットも傾斜するが、第２ストッパ手段の保持作動で第２保持部材に保持される。また、第２使用位置に位置するパレットに載った部品が全て取り出されてパレットが空になると、第２保持部材が、傾斜した排出姿勢へ揺動して、第２ストッパ手段の解放作動で保持位置から排出手段へパレットを滑落させ、排出手段が、そのパレットを排出する。
【００１３】
従って、この発明のパレット給排装置によれば、第２保持部材を揺動させることで、２枚のパレットの使用位置からの排出を行うので、作業ロボットや人に対する２枚のパレットの供給および空のパレットの排出を簡易な構成で行い得て、装置コストおよび占有スペースを削減することができる。しかも、第１供給手段と第２供給手段と排出手段とが上下に整列していて、第１供給手段と第２供給手段とが、傾斜した第１使用位置と、第１使用位置に対しその傾斜方向の下方で近接する略水平な第２使用位置とにパレットを供給するので、作業ロボットのハンドや作業者の手が容易に届く作業スペース内に場所をとらずに２枚のパレットを配置し得て、この点でも占有スペースを削減することができる。
【００１４】
なお、この発明のパレット給排装置においては、前記第１供給手段と前記第２供給手段との少なくとも一方はローラ式コンベヤであり、前記第１保持部材は、前記第１供給手段からパレットを受け取る略水平な受取り姿勢と、受け取ったパレットを前記第１使用位置に保持するとともにその第１使用位置から排出する保持・排出姿勢との間で揺動するものであり、前記パレット給排装置は、前記第１保持部材を揺動駆動する第１保持部材駆動手段を具えるものであると好ましい。ローラ式コンベヤは、複数枚のパレットを並べて置いて順次に第１，第２使用位置に供給できるからであり、第１保持部材も揺動すれば、第１供給手段の構成を多様なものから選択できるからである。
【００１５】
また、この発明のパレット給排装置においては、前記ローラ式コンベヤは、傾斜路に沿って複数配置されてパレットおよびそこに載った部品の自重でパレットを移動させるフリーローラと、当該ローラ式コンベヤの出口側端部の位置に対しパレットを保持および解放させる第３ストッパ手段と、を有するものであると好ましい。パレットの移動のための動力が不要であるので、供給手段を簡易かつ安価に構成できるからである。
【００１６】
さらに、この発明のパレット給排装置においては、前記排出手段は、パレットの自重でパレットを滑落させる斜面を有する傾斜排出路であると好ましい。パレットの排出移動のための動力が不要であるので、排出手段を簡易かつ安価に構成できるからである。
【００１７】
また、この発明のセル生産システムによれば、前記パレット給排装置と、そのパレット給排装置の前記第１使用位置および第２使用位置を作動範囲に含む作業ロボットとを具えているため、パレットを傾斜位置とその下方の略水平位置との２段に供給できるので、作業ロボットがパレットからの部品の取上げおよび所定位置への配置を行う場合に、部品をカメラで見やすく、ハンドで取りやすくでき、しかも作業ロボットの作動範囲内に一度に多くの部品を供給することができ、さらに、第１供給手段と第２供給手段と排出手段とが上下に整列しているので、パレットの供給と空のパレットの排出とを省スペースで行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】（ａ），（ｂ）および（ｃ）は、この発明のパレット給排装置の一実施例を示す正面図、平面図および側面図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）は、上記実施例のパレット給排装置を示す斜視図および断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｆ）は、上記実施例のパレット給排装置の一連の作動を示す説明図である。
【図４】（ａ）〜（ｆ）は、上記実施例のパレット給排装置の図３に続く一連の作動を示す説明図である。
【図５】（ａ），（ｂ）および（ｃ）は、上記実施例のパレット給排装置が１台の作業ロボットと組み合わされたこの発明のセル生産システムの一実施例を示す正面図、平面図および側面図である。
【図６】上記実施例のセル作業システムにおける上記実施例のパレット給排装置を図２（ａ）と同様の向きで示す斜視図である。
【図７】上記実施例のパレット給排装置が複数台並置された、上記実施例のセル生産システムの一変形例を示す斜視図である。
【図８】上記実施例のパレット給排装置が複数台並置されるとともに１人の作業者も加わった、上記実施例のセル生産システムの他の一変形例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づく実施例によって詳細に説明する。ここに、図１（ａ），（ｂ）および（ｃ）は、この発明のパレット給排装置の一実施例を示す正面図、平面図および側面図であり、図２（ａ）および（ｂ）は、上記実施例のパレット給排装置を示す斜視図および断面図である。
【００２０】
この実施例のパレット給排装置は、例えば作業ロボットと組み合わされてセル生産システムを構成し、図１，２に示すように、多数の部品ＰＴが載ったパレットＰＬを、傾斜した所定の第１使用位置Ｐ１と、その第１使用位置Ｐ１に対しその傾斜方向の下方で近接する略水平な所定の第２使用位置Ｐ２とにそれぞれ供給し、空になったパレットＰＬをそれら第１使用位置Ｐ１および第２使用位置Ｐ２から排出するものである。
【００２１】
上記機能を担保するべくこの実施例のパレット給排装置は、例えば角パイプ材で棚状に構成されてその一端部(図１（ｂ），（ｃ）および図２（ｂ），（ｃ）では左側端部)に、上記傾斜した第１使用位置Ｐ１と、その第１使用位置Ｐ１に対しその傾斜方向下方で近接する略水平な上記第２使用位置Ｐ２とを設定されたフレーム１と、フレーム１の上部に設けられて上記第１使用位置Ｐ１へ向けてパレットＰＬを供給する、第１供給手段としての第１ローラ式コンベヤ２と、その第１ローラ式コンベヤ２の下側に整列して位置するようにフレーム１に設けられて第２使用位置Ｐ２へ向けてパレットＰＬを供給する、第２供給手段としての第２ローラ式コンベヤ３と、その第２ローラ式コンベヤ３の下側に整列して位置するようにフレーム１に設けられてパレットＰＬを排出する、排出手段としての傾斜排出路４とを具えている。
【００２２】
ここで、第１ローラ式コンベヤ２および第２ローラ式コンベヤ３はそれぞれ、図２（ｂ）に示すように、フレーム１によって形成された傾斜路に沿って多数配置されてパレットＰＬおよびそこに載った部品ＰＴの自重でパレットＰＬをその傾斜路の下方へフレーム１による案内下で移動させるフリーローラ５と、当該ローラ式コンベヤ２，３の出口側端部(図１（ｂ），（ｃ）および図２（ｂ），（ｃ）では左側端部)の位置でパレットＰＬを掛止して保持し、解放指示を受けるとその位置から１枚のみパレットＰＬを解放する、第３ストッパ手段としてのストッパ機構６とを有しており、かかるストッパ機構６は例えば、スプリングで常時付勢されてパレットＰＬの端面との掛合位置に突出する掛止部材と、解放指示としての駆動電流の通電を受けるとその掛止部材を後退させてパレットＰＬの端面との掛合を解除させる電磁ソレノイドとにより構成することができる。一方、傾斜排出路４は、パレットＰＬの自重でパレットＰＬを滑落させる浅い樋状の斜面を有している。
【００２３】
この実施例のパレット給排装置はまた、上記第１ローラ式コンベヤ２からパレットＰＬを受け取る略水平な受取り姿勢（図３（ｆ）参照）と、受け取ったパレットＰＬを第１使用位置Ｐ１に保持するとともにその第１使用位置Ｐ１から排出する保持・排出姿勢（図３（ａ），（ｅ）参照）との間で揺動するようにフレーム１に軸支された板状の第１保持部材７と、その第１保持部材７を揺動駆動する、第１保持部材駆動手段としての第１揺動駆動機構８と、その第１保持部材７から排出されたパレットＰＬを一時収納場所としての下部トレイ９ａに受け取る傾斜した受取り姿勢（図３（ｅ）参照）と、上記第２ローラ式コンベヤ３から受け取ったパレットＰＬを第２使用位置Ｐ２に保持する略水平な保持姿勢（図３（ａ）参照）と、上記下部トレイ９ａおよび第２使用位置Ｐ２から上記傾斜排出路４へパレットＰＬを滑落させる傾斜した排出姿勢（図３（ｆ），図４（ｂ）参照）との間で揺動するようにフレーム１に軸支された箱状の第２保持部材９と、その第２保持部材９を揺動駆動する、第２保持部材駆動手段としての第２揺動駆動機構１０とを具えている。
【００２４】
ここで、第１揺動駆動機構８および第２揺動駆動機構１０はそれぞれ例えば、スライド部材に固定されたボールナットおよびそれと螺合したボールねじ軸と、そのボールねじ軸を回転させるサーボモータとを持ち、サーボモータによるボールねじ軸の回転でボールナットを介してスライド部材を進退移動させるボールねじ式直線移動機構１１と、そのスライド部材と第１保持部材７または第２保持部材９とを連結するリンク部材１２とにより構成される。
【００２５】
この実施例のパレット給排装置はさらに、上記第１保持部材７に設けられてパレットＰＬを保持および解放する、第１ストッパ手段としてのストッパ機構（先の第３ストッパ手段としてのストッパ機構６と同様の構成ゆえそれと同一の符号にて示す）６と、上記第２保持部材９に設けられてパレットＰＬを保持および解放する、第２ストッパ手段としてのストッパ機構（先の第３ストッパ手段としてのストッパ機構６と同様の構成ゆえそれと同一の符号にて示す）６とを具えている。
【００２６】
図３（ａ）〜（ｆ）は上記実施例のパレット給排装置の一連の作動を示す説明図、また図４（ａ）〜（ｆ）は上記実施例のパレット給排装置の図３に続く一連の作動を示す説明図であり、図３（ａ）に示す状態では、第１ローラ式コンベヤ２およびその下の第２ローラ式コンベヤ３上に、各々多数の部品ＰＴを載せたパレットＰＬがそれぞれ５枚ずつ搭載されて、それらのパレットＰＬがパレットおよび部品の自重で図では左方へ向けて付勢されており、それらのうちの出口端部側（図では左端）のパレットＰＬはそれぞれストッパ機構６によってその出口端部に掛止されている。また、第１保持部材７は保持・排出姿勢にあって１枚のパレットＰＬをストッパ機構６により第１使用位置Ｐ１に保持している。さらに、第２保持部材９は略水平な保持姿勢にあって１枚のパレットＰＬを第２使用位置Ｐ２に保持している。
【００２７】
この状態で、例えば図示しない作業ロボットや作業者が第１使用位置Ｐ１のパレットＰＬ上の部品と第２使用位置Ｐ２のパレットＰＬ上の部品とをそれぞれ取り上げて組み合わせることで製品を組み立て、その製品を別のパレットに載せるという作業を繰り返すことにより、図３（ｂ）に示すように、第１使用位置Ｐ１および第２使用位置Ｐ２のパレットＰＬがそれぞれ空になると、この実施例のパレット給排装置にあっては、図３（ｃ）に示すように、第２揺動駆動機構１０が第２保持部材９を受取り姿勢に揺動させ、次いで図３（ｄ）に示すように、第１保持部材７がその保持・排出姿勢のままストッパ機構６により空のパレットＰＬを解放して排出し、その第１保持部材７から排出されたパレットＰＬを第２保持部材９が、図３（ｅ）に示すように、一時収納場所としての下部トレイ９ａに受け取る。そして図３（ｆ）に示すように、第２揺動駆動機構１０が第２保持部材９を傾斜した排出姿勢に揺動させて、上記下部トレイ９ａから傾斜排出路４へ空のパレットＰＬを滑落させる一方、第１揺動駆動機構８が第１保持部材７を略水平な受取り姿勢に揺動させる。
【００２８】
次いでこの実施例のパレット給排装置にあっては、図４（ａ）に示すように、上記第１ローラ式コンベヤ２のストッパ機構６が出口側端部の１枚のパレットＰＬを解放して、第１保持部材７が上記略水平な受取り姿勢で第１ローラ式コンベヤ２からそのパレットＰＬを受け取り、第１保持部材７のストッパ機構６がそのパレットＰＬを掛止して第１保持部材７上に保持し、次いで図４（ｂ）に示すように、第１揺動駆動機構８が第１保持部材７を保持・排出姿勢に傾動させてその上のパレットＰＬを第１使用位置Ｐ１に位置させる。なお、傾斜排出路４は空のパレットＰＬを、フレーム１の第１使用位置Ｐ１および第２使用位置Ｐ２側と反対側の端部(図１（ｂ），（ｃ）および図２（ｂ），（ｃ）では右側端部)まで滑落させて積み上げ、その端部から容易に搬出可能とする。
【００２９】
この一方ここでは、第２揺動駆動機構１０が第２保持部材９を傾斜した排出姿勢に揺動させるとともに、第２保持部材９のストッパ機構６が第２保持部材９上の空のパレットＰＬを解放して、図４（ｃ）に示すように、その第２保持部材９上から傾斜排出路４へ空のパレットＰＬを滑落させ、これも傾斜排出路４で上記反対側の端部に搬送して積み上げ、次いで図４（ｄ）に示すように、第２揺動駆動機構１０が第２保持部材９を略水平な保持姿勢に揺動させるとともに、第２保持部材９のストッパ機構６が解放状態となり、さらに上記第２ローラ式コンベヤ３のストッパ機構６が出口側端部の１枚のパレットＰＬを解放し、これにより図４（ｅ）に示すように、第２保持部材９が上記略水平な保持姿勢で第２ローラ式コンベヤ２からパレットＰＬを受け取って、そのパレットＰＬを第２使用位置Ｐ２に位置させ、図３（ａ）の状態に戻る。
【００３０】
従って、この実施例のパレット給排装置によれば、第１，第２保持部材７，９を揺動させることで、２枚のパレットＰＬの使用位置Ｐ１，Ｐ２での保持とそこからの排出とを行うので、作業ロボットや人に対する２枚のパレットＰＬの供給および空のパレットＰＬの排出を簡易な構成で行い得て、装置コストおよび占有スペースを削減することができる。しかも、第１ローラ式コンベヤ２と第２ローラ式コンベヤ３と傾斜排出路４とが上下に整列していて、第１ローラ式コンベヤ２と第２ローラ式コンベヤ３とが、傾斜した第１使用位置Ｐ１と、第１使用位置Ｐ１に対しその傾斜方向の下方で近接する略水平な第２使用位置Ｐ２とにパレットＰＬを供給するので、作業ロボットのハンドや作業者の手が容易に届く作業スペース内に場所をとらずに２枚のパレットＰＬを配置し得て、この点でも占有スペースを削減することができる。
【００３１】
さらに、この実施例のパレット給排装置によれば、第１ローラ式コンベヤ２と第２ローラ式コンベヤ３とは何れもローラ式コンベヤであるので、複数枚のパレットＰＬを並べて置いて順次に第１，第２使用位置Ｐ１，Ｐ２に供給でき、しかもしそれらのローラ式コンベヤ２，３は、傾斜路に沿って複数配置されてパレットＰＬおよびそこに載った部品ＰＴの自重でパレットＰＬを移動させるフリーローラ５と、当該ローラ式コンベヤの出口側端部の位置に対しパレットＰＬを保持および解放させる第３ストッパ手段としてのストッパ機構６とを有するものであるため、パレットＰＬの移動のための動力が不要であるので、供給手段を簡易かつ安価に構成できる。
【００３２】
さらに、この実施例のパレット給排装置によれば、排出手段は、パレットＰＬの自重でパレットＰＬを滑落させる斜面を有する傾斜排出路４であるため、パレットＰＬの排出移動のための動力が不要であるので、排出手段を簡易かつ安価に構成できる。
【００３３】
図５（ａ），（ｂ）および（ｃ）は、上記実施例のパレット給排装置が１台の作業ロボットと組み合わされたこの発明のセル生産システムの一実施例を示す正面図、平面図および側面図、また図６は、上記実施例のセル作業システムにおける上記実施例のパレット給排装置を図２（ａ）と同様の向きで示す斜視図であり、図中符号ＳＥは、上記実施例のパレット給排装置、ＷＲは作業ロボット、ＣＶはベルトコンベヤの一部を示す。
【００３４】
この実施例のセル生産システムは、上記実施例のパレット給排装置ＳＥと、そのパレット給排装置ＳＥの第１，第２使用位置Ｐ１，Ｐ２側の端部に向き合って配置された台車型作業ロボットＷＲと、その台車型作業ロボットＷＲの背面側に配置されたベルトコンベヤＣＶとを具えており、ここにおける台車型作業ロボットＷＲは、本願出願人が先に特開２００９−２７９６６３号公報にて開示したものと略同一の構成を有している。
【００３５】
すなわちこの台車型作業ロボットＷＲは、２台のテレビカメラを持つ頭部２１と、２本の作業腕２２と、それらの作業腕２２を支持する胴部２３と、その胴部２３の下端部から下方へ延在する支柱２４と、を具えている。ここで、頭部２１は、頭部２１を前後に揺動させる首部ピッチ軸駆動機構および頭部２１を左右に回動させる首部ヨー軸駆動機構を有する２自由度の首部関節２５を介して胴部２３の上端部に取り付けられている。そして胴部２３の下端部は、胴部２３を左右に回動させる胴部ヨー軸駆動機構を有する１自由度の胴部関節２６を介して支柱２４の上端部に取り付けられている。
【００３６】
また、２本の作業腕２２は胴部２３の左右両側にそれぞれ設けられ、各作業腕２２は、胴部２３と作業腕２２の上腕との間の肩関節２８と、上腕と下腕との間の肘関節２９と、下腕とハンド２７やそれと交換された工具等のエンドエフェクタとの間の手首関節３０とを有しており、各肩関節２８は、胴部２３に対し作業腕２２の全体をヨー軸線周りに左右に回動させる肩ヨー軸駆動機構と、胴部２３に対しそのヨー軸線と直交するピッチ軸線周りに作業腕２２の全体を前後に揺動させる肩ピッチ軸駆動機構とを有している。
【００３７】
さらに、各肘関節２９は、上腕に対し下腕をピッチ軸線周りに上下に揺動させる肘ピッチ軸駆動機構を有し、また各手首関節３０は、下腕に対して上記エンドエフェクタをピッチ軸線周りに相対的に上下に傾動させる手首ピッチ軸駆動機構と、そのエンドエフェクタをピッチ軸線と直交するヨー軸線周りに相対的に左右に回動させる手首ヨー軸駆動機構と、下腕に対して手首ピッチ軸駆動機構および手首ヨー軸駆動機構をその下腕に沿って延在するロール軸線周りにねじる手首ロール軸駆動機構とを有している。この結果として各作業腕２２は６自由度を有し、これらピッチ軸、ヨー軸およびロール軸駆動機構の軸配置により、２本の作業腕２２は特異点がなく自由な姿勢を作ることができる。なお、上記対象物認識装置各関節のピッチ軸、ヨー軸およびロール軸の軸駆動機構は各々、周知のように例えばサーボモータ等のモータの出力回転を例えば商品名ハーモニックドライブ等の減速機で減速して出力する、逆入力可能な回動機構で構成されている。
【００３８】
さらに、この台車型作業ロボットＷＲは、支柱２４の下端部を移動および固定可能に支持する昇降式キャスタおよび固定脚付きの台車３１と、その台車３１上に搭載され、対象物に設けられたマークの種類および配置を頭部２１の２台のテレビカメラからの画像に基づき識別して対象物の種類および位置を認識して、その対象物の認識情報およびあらかじめ与えられたプログラムに基づき上記各関節の軸駆動装置およびハンド２７やそれと交換された工具等のエンドエフェクタを作動させる作動制御装置３２とを具えている（詳細は、特開２００９−２７９６６３号公報参照）。
【００３９】
かかる構成によりこの台車型作業ロボットＷＲは、製品を構成する複数種類の部品を、上記実施例のパレット給排装置ＳＥの第１，第２使用位置Ｐ１，Ｐ２に配置されたパレットＰＬ上から取り上げて、それらの部品を組み合わせることにより製品を組み立て、その組み立てた製品をベルトコンベヤＣＶ上のパレットＰＬに搭載するという作業を行うことができる。
【００４０】
そして、この実施例のセル生産システムによれば、上記実施例のパレット給排装置ＳＥと、そのパレット給排装置ＳＥの第１使用位置Ｐ１および第２使用位置Ｐ２を作動範囲に含む作業ロボットＷＲとを具えているため、パレットＰＬを傾斜位置とその下方の略水平位置との２段に供給できるので、作業ロボットＷＲがパレットＰＬからの部品の取上げおよび所定位置への配置を行う場合に、部品を頭部２１のテレビカメラで見やすく、ハンド２７で取りやすくでき、しかも作業ロボットＷＲの作動範囲内に一度に多くの部品を供給することができ、さらに、第１ローラ式コンベヤ２と第２ローラ式コンベヤ３と傾斜排出路４とが上下に整列しているので、パレットＰＬの供給と空のパレットＰＬの排出とを省スペースで行うことができる。
【００４１】
図７は、上記実施例のパレット給排装置が複数台並置された、上記実施例のセル生産システムの一変形例を示す斜視図であり、この変形例のセル生産システムは、互いに並設された４台の上記実施例のパレット給排装置ＳＥと、それらのパレット給排装置ＳＥの第１，第２使用位置Ｐ１，Ｐ２側の端部に向き合って配置されるとともに、図中矢印Ａで示すようにそれらのパレット給排装置ＳＥの間で移動可能とされた台車型作業ロボットＷＲと、その台車型作業ロボットＷＲの背面側に配置されたベルトコンベヤＣＶとを具えている。
【００４２】
かかる変形例のセル生産システムによれば、限られた平面スペースの中で多種類の製品や多数の製品を効率的に生産することができるとともに、生産する製品の種類や生産能力を需要に応じて容易に変更することができる。
【００４３】
図８は、上記実施例のパレット給排装置が複数台並置されるとともに１人の作業者も加わった、上記実施例のセル生産システムの他の一変形例を示す斜視図であり、この変形例のセル生産システムは、互いに並設された４台の上記実施例のパレット給排装置ＳＥと、それらのパレット給排装置ＳＥのうちの図では左側の２台のパレット給排装置ＳＥの第１，第２使用位置Ｐ１，Ｐ２側の端部に向き合って配置された台車型作業ロボットＷＲと、その台車型作業ロボットＷＲの背面側に配置されたベルトコンベヤＣＶとを具えている。そして４台のパレット給排装置ＳＥのうちの図では右側の２台のパレット給排装置ＳＥは、作業者ＷＰへの部品供給に使用されている。
【００４４】
かかる変形例のセル生産システムによっても、限られた平面スペースの中で多種類の製品や多数の製品を効率的に生産することができるとともに、生産する製品の種類や生産能力を需要に応じて容易に変更することができ、しかも、上記台車型作業ロボットＷＲの肩関節２８は作業腕２２を真横に上げ下ろしする機能を持っていず、上記作動制御装置３２は作業腕２２を自分の受け持ちの２台のパレット給排装置ＳＥとベルトコンベヤＣＶ以外に移動させないように制御するので、作業者ＷＰは台車型作業ロボットＷＲと協働して安全に作業を行うことができる。
【００４５】
以上、図示例に基づき説明したが、本発明は上述した実施例に限定されるものでなく、特許請求の範囲の記載範囲内で適宜変更することができるものであり、例えば、上記実施例のパレット給排装置ＳＥでは、第１保持部材７を第１揺動駆動機構８で揺動させているが、第１保持部材７を、パレットＰＬを第１使用位置Ｐ１に配置する傾斜角に固定して、第１揺動駆動機構８を省略しても良く、その場合に第１供給手段は、例えばローラ式コンベヤをその固定した第１保持部材７の傾斜角に一致させもしくは近づけた傾斜角で配置するように構成しても良い。また、上記実施例のパレット給排装置ＳＥでは、第１供給手段および第２供給手段を何れもフリーローラを持つローラ式コンベヤとしたが、何れか一方または双方を、モータ等でローラを回転駆動するローラ式コンベヤとしてもよく、あるいはベルトコンベヤ等の他の搬送手段で構成しても良い。また、排出手段を傾斜排出路としたが、ローラ式コンベヤや他の搬送手段で構成しても良い。
【００４６】
そして第１ストッパ手段、第２ストッパ手段および第３ストッパ手段を電磁ソレノイド式のストッパ機構６としたが、エアシリンダや他の駆動手段で掛止部材や制動部材を進退移動させるものでも良い。さらに、第１保持部材駆動手段および第２保持部材駆動手段を何れもボールネジ式直線移動機構を用いて構成したが、何れか一方または双方を、リニアモータやエアシリンダあるいは液圧シリンダを用いて構成しても良く、ロボットの関節等に用いられる回動駆動機構を用いて構成しても良い。そしてこの実施例のパレット給排装置ＳＥは、セル生産の現場で作業者が用いても良い。
【００４７】
また、上記実施例のセル生産システムでは台車型作業ロボットＷＲを用いたが、上記実施例のパレット給排装置ＳＥと組み合わせる作業ロボットはこれに限られるものでなく、通常のスカラ型ロボットや垂直多関節型ロボット等を用いても良い。そしてベルトコンベヤＣＶの代わりに自走台車等の他の搬送手段を用いても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
かくしてこの発明のパレット給排装置によれば、第２保持部材を揺動させることで、２枚のパレットの使用位置からの排出を行うので、作業ロボットや人に対する２枚のパレットの供給および空のパレットの排出を簡易な構成で行い得て、装置コストおよび占有スペースを削減することができる。しかも、第１供給手段と第２供給手段と排出手段とが上下に整列していて、第１供給手段と第２供給手段とが、傾斜した第１使用位置と、第１使用位置に対しその傾斜方向の下方で近接する略水平な第２使用位置とにパレットを供給するので、作業ロボットのハンドや作業者の手が容易に届く作業スペース内に場所をとらずに２枚のパレットを配置し得て、この点でも占有スペースを削減することができる。
【００４９】
また、この発明のセル生産システムによれば、前記パレット給排装置と、そのパレット給排装置の前記第１使用位置および第２使用位置を作動範囲に含む作業ロボットとを具えているため、パレットを傾斜位置とその下方の略水平位置との２段に供給できるので、作業ロボットがパレットからの部品の取上げおよび所定位置への配置を行う場合に、部品をカメラで見やすく、ハンドで取りやすくでき、しかも作業ロボットの作動範囲内に一度に多くの部品を供給することができ、さらに、第１供給手段と第２供給手段と排出手段とが上下に整列しているので、パレットの供給と空のパレットの排出とを省スペースで行うことができる。
【符号の説明】
【００５０】
１ フレーム
２ 第１ローラ式コンベヤ
３ 第２ローラ式コンベヤ
４ 傾斜排出路
５ フリーローラ
６ ストッパ機構
７ 第１保持部材
８ 第１揺動駆動機構
９ 第２保持部材
９ａ 下部トレイ
１０ 第２揺動駆動機構
１１ ボールねじ式直線移動機構
１２ リンク部材
２１ 頭部
２２ 作業腕
２３ 胴部
２４ 支柱
２５ 首部関節
２６ 胴部関節
２７ ハンド
２８ 肩関節
２９ 肘関節
３０ 手首関節
３１ 台車
ＣＶ ベルトコンベヤ
ＰＬ パレット
ＰＴ 部品
Ｐ１ 第１使用位置
Ｐ２ 第２使用位置
ＳＥ パレット給排装置
ＷＰ 作業者
ＷＲ 作業ロボット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品が載ったパレットを、傾斜した所定の第１使用位置と、前記第１使用位置に対しその傾斜方向の下方で近接する略水平な所定の第２使用位置とにそれぞれ供給し、空になったパレットをそれら第１使用位置および第２使用位置から排出するパレット給排装置において、
前記第１使用位置へ向けてパレットを供給する第１供給手段と、
前記第１供給手段の下側に整列して位置して前記第２使用位置へ向けてパレットを供給する第２供給手段と、
前記第２供給手段の下側に整列して位置してパレットを排出する排出手段と、
前記第１供給手段から受け取ったパレットを前記第１使用位置に保持するとともにその第１使用位置から排出する第１保持部材と、
前記第１保持部材から排出されたパレットを一時収納場所に受け取る傾斜した受取り姿勢と、前記第２供給手段から受け取ったパレットを前記第２使用位置に保持する略水平な保持姿勢と、前記一時収納場所および前記第２使用位置から前記排出手段へパレットを滑落させる傾斜した排出姿勢との間で揺動する第２保持部材と、
前記第２保持部材を揺動駆動する第２保持部材駆動手段と、
前記第１保持部材に設けられてパレットを保持および解放する第１ストッパ手段と、
前記第２保持部材に設けられてパレットを保持および解放する第２ストッパ手段と、
を具えてなるパレット給排装置。
【請求項２】
前記第１供給手段と前記第２供給手段との少なくとも一方はローラ式コンベヤであり、
前記第１保持部材は、前記第１供給手段からパレットを受け取る略水平な受取り姿勢と、受け取ったパレットを前記第１使用位置に保持するとともにその第１使用位置から排出する保持・排出姿勢との間で揺動するものであり、
前記第１保持部材を揺動駆動する第１保持部材駆動手段を具える、請求項１記載のパレット給排装置。
【請求項３】
前記ローラ式コンベヤは、
傾斜路に沿って複数配置されてパレットおよびそこに載った部品の自重でパレットを移動させるフリーローラと、
当該ローラ式コンベヤの出口側端部の位置に対しパレットを保持および解放させる第３ストッパ手段と、
を有するものである、請求項２記載のパレット給排装置。
【請求項４】
前記排出手段は、パレットの自重でパレットを滑落させる斜面を有する傾斜排出路である、請求項１から３までの何れか１項記載のパレット給排装置。
【請求項５】
請求項１から４までの何れか１項記載のパレット給排装置と、
前記パレット給排装置の前記第１使用位置および第２使用位置を作動範囲に含む作業ロボットと、
を具えてなるセル生産システム。
【請求項１】
部品が載ったパレットを、傾斜した所定の第１使用位置と、前記第１使用位置に対しその傾斜方向の下方で近接する略水平な所定の第２使用位置とにそれぞれ供給し、空になったパレットをそれら第１使用位置および第２使用位置から排出するパレット給排装置において、
前記第１使用位置へ向けてパレットを供給する第１供給手段と、
前記第１供給手段の下側に整列して位置して前記第２使用位置へ向けてパレットを供給する第２供給手段と、
前記第２供給手段の下側に整列して位置してパレットを排出する排出手段と、
前記第１供給手段から受け取ったパレットを前記第１使用位置に保持するとともにその第１使用位置から排出する第１保持部材と、
前記第１保持部材から排出されたパレットを一時収納場所に受け取る傾斜した受取り姿勢と、前記第２供給手段から受け取ったパレットを前記第２使用位置に保持する略水平な保持姿勢と、前記一時収納場所および前記第２使用位置から前記排出手段へパレットを滑落させる傾斜した排出姿勢との間で揺動する第２保持部材と、
前記第２保持部材を揺動駆動する第２保持部材駆動手段と、
前記第１保持部材に設けられてパレットを保持および解放する第１ストッパ手段と、
前記第２保持部材に設けられてパレットを保持および解放する第２ストッパ手段と、
を具えてなるパレット給排装置。
【請求項２】
前記第１供給手段と前記第２供給手段との少なくとも一方はローラ式コンベヤであり、
前記第１保持部材は、前記第１供給手段からパレットを受け取る略水平な受取り姿勢と、受け取ったパレットを前記第１使用位置に保持するとともにその第１使用位置から排出する保持・排出姿勢との間で揺動するものであり、
前記第１保持部材を揺動駆動する第１保持部材駆動手段を具える、請求項１記載のパレット給排装置。
【請求項３】
前記ローラ式コンベヤは、
傾斜路に沿って複数配置されてパレットおよびそこに載った部品の自重でパレットを移動させるフリーローラと、
当該ローラ式コンベヤの出口側端部の位置に対しパレットを保持および解放させる第３ストッパ手段と、
を有するものである、請求項２記載のパレット給排装置。
【請求項４】
前記排出手段は、パレットの自重でパレットを滑落させる斜面を有する傾斜排出路である、請求項１から３までの何れか１項記載のパレット給排装置。
【請求項５】
請求項１から４までの何れか１項記載のパレット給排装置と、
前記パレット給排装置の前記第１使用位置および第２使用位置を作動範囲に含む作業ロボットと、
を具えてなるセル生産システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−２１９１８２（Ｐ２０１１−２１９１８２Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８６７７５（Ｐ２０１０−８６７７５）
【出願日】平成２２年４月５日（２０１０．４．５）
【出願人】（５９１２１０６００）川田工業株式会社 (57)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月５日（２０１０．４．５）
【出願人】（５９１２１０６００）川田工業株式会社 (57)
【Ｆターム（参考）】
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