部品供給装置および組立システム
【課題】組立システム全体の設置面積の増大を抑える。
【解決手段】組立作業を行う組立ロボット１に組立用部品８を供給するための部品供給装置２は、組立用部品８が載置された複数のトレイ７が収納される収納棚と、収納棚の上面に形成され、組立ロボット１による組立用部品８の組立作業が行われる組立部２０と、収納棚からトレイ７を取り出して組立部２０に搬送する搬送手段４０とを備える。搬送手段４０は、トレイ７を支持するトレイ支持部と、トレイ支持部を水平方向に移動する水平移動機構と、トレイ支持部を鉛直方向に移動する鉛直移動機構とを有する。
【解決手段】組立作業を行う組立ロボット１に組立用部品８を供給するための部品供給装置２は、組立用部品８が載置された複数のトレイ７が収納される収納棚と、収納棚の上面に形成され、組立ロボット１による組立用部品８の組立作業が行われる組立部２０と、収納棚からトレイ７を取り出して組立部２０に搬送する搬送手段４０とを備える。搬送手段４０は、トレイ７を支持するトレイ支持部と、トレイ支持部を水平方向に移動する水平移動機構と、トレイ支持部を鉛直方向に移動する鉛直移動機構とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、組立作業を行うロボットに部品を供給する部品供給装置および組立システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ロボットが組立作業を行う組立部に部品を自動的に供給する装置として、従来、複数のトレイが収納されている収納棚から所望のトレイを取り出し、トレイ上に載置されている部品を組立部に搬送して、ロボットによる組立作業を行わせるようにした装置が知られている（例えば特許文献１、２参照）。この特許文献１，２記載の装置では、収納棚の側方にロボットおよび組立部が配置され、組立作業は収納棚とは異なる位置で行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第２７４０６１０号公報
【特許文献２】特許第３４４７７９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１，２記載の装置では、収納棚の側方に組立ロボットおよび組立部が配置されるため、収納棚とロボットとを含んだ組立システム全体の設置面積が増大するという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、組立作業を行う組立ロボットに組立用部品を供給するための部品供給装置であって、組立用部品が載置された複数のトレイが収納される収納棚と、収納棚の上面に形成され、組立ロボットによる組立用部品の組立作業が行われる組立部と、収納棚からトレイを取り出して組立部に搬送する搬送手段とを備えることを特徴とする。
また、本発明による組立システムは、上記の部品供給装置と、部品供給装置により供給された組立用部品を組み立てる組立ロボットとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、収納棚の上面に組立部が形成されるので、組立システム全体の設置面積の増大を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施の形態に係る組立システムの全体構成を示すブロック図。
【図２】図１の組立ロボットと部品供給装置の構成を示す正面図。
【図３】図１の組立ロボットと部品供給装置の構成を示す側面図。
【図４】図３の部品供給装置の要部構成を示す図。
【図５】本発明の実施の形態に係る部品供給装置の第１の動作を説明する図。
【図６】本発明の実施の形態に係る部品供給装置の第２の動作を説明する図。
【図７】本発明の実施の形態に係る部品供給装置の第３の動作を説明する図。
【図８】図２の変形例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図１〜図８を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る組立システムの全体構成を示すブロック図である。この組立システムは、組立ロボット１と、組立ロボット１に部品を供給する部品供給装置２と、制御装置３とを備える。ロボット１は、ロボット駆動用のサーボモータ４（ロボット用モータ）と、着脱装置駆動用のエアシリンダ５とを有し、部品供給装置２は、部品供給装置駆動用のサーボモータ６（装置用モータ）とを有する。ロボット用モータ４とエアシリンダ５の駆動はロボット制御装置３ａにより制御され、装置用モータ６の駆動は部品供給制御装置３ｂにより制御される。なお、ロボット用モータ４は複数設けられ（４ａ〜４ｆ）、装置用モータ６も複数設けられている（６ａ〜６ｃ）。
【０００９】
図２、図３は、それぞれ組立ロボット１と部品供給装置２の構成を示す正面図および側面図である。なお、以下では、便宜上図示のように上下方向、左右方向および前後方向を定義し、この定義に従い各部の構成を説明する。
【００１０】
まず、部品供給装置２の構成について説明する。部品供給装置２は、複数のトレイ７が収納される収納棚１０と、収納棚１０の上面に形成され、組立ロボット１による組立作業が行われる組立部２０と、収納棚１０からトレイ７を取り出して組立部２０に搬送する搬送機構４０とを有する。
【００１１】
収納棚１０は、底板１１と、底板１１上に立設された左右一対の側板１２と、左右の側板１２の上面に架設された天板１３とを有する枠体であり、収納棚１０の前面および後面は開口されている。収納棚１０の内部には底板１１から天板１３にかけて仕切壁１４が立設され、収納棚１０の内部は複数の領域に区画されている。各仕切壁１４の左右両側面および各側板１２の内側面には、互いに同一高さに、かつ、高さ方向所定間隔毎に内側に突出して段部１５が形成されている。段部１５にはトレイ７の左右両端部が載置され、収納棚１０に複数のトレイ７を収納可能となっている。
【００１２】
各トレイ７には、所定のユニットを組み立てるのに必要な部品８が搭載されている。１つのトレイ７には１つのユニットに対応した複数の部品８が、トレイ７上の部品支持部を介して予め定められた位置に搭載されている。複数種類のユニットを組み立てる場合には、トレイ７毎に異なる種類の部品８が搭載され、どの場所にどのユニットに対応したトレイ７が配置されているかは、部品供給制御装置３ｂにより予め把握されている。なお、各トレイ７に、センサにより識別可能な識別子（ＩＣタグ等）を取り付けることで、トレイ７に搭載された部品８の種類を判別してもよい。画像処理等によりトレイ７上の部品８を識別してもよい。
【００１３】
組立部２０は、天板１３の上面に形成されている。組立部２０には、収納棚１０から搬送されたトレイ７を支持する台部２１と、組立作業を行うための作業台２２が設けられている。組立ロボット１により収納棚１０の上面のトレイ７から作業台２２へ部品８が移され、作業台２２で部品８が支持されて組立作業が行われる。なお、収納棚１０の上面のトレイ７上で組立作業を行うようにしてもよく、その場合にはトレイ７が作業台２２として用いられる。
【００１４】
収納棚１０の天板１３の上面において、組立部２０の左右側方にはハンド置き台２３とツール置き台２４がそれぞれ設置されている。ハンド置き台２３には、組立作業に用いられるハンド２５が組立ロボット１に受け渡し可能な態様で支持され、ツール置き台２４には、組立作業に用いられるツール２６が組立ロボット１に受け渡し可能な態様で支持されており、これらハンド２５とツール２６は組立ロボット１に選択的に取付可能となっている。
【００１５】
収納棚１０の後方には、基台１６が設置され、基台１６上にはロボット支持台３０が立設されている。図４は、収納棚１０とロボット支持台３０の内部構成を示す図である。ロボット支持台３０は、底板３１と、底板３１上に立設された左右一対の側板３２と、左右の側板３２の上面に架設された天板３３とを有する枠体であり、収納棚１０の後面、つまりトレイ７の取出面に面して配置されている。ロボット支持台３０の左右方向の幅は、トレイ７の幅よりも広く、収納棚１０の幅よりも狭い。ロボット支持台３０の高さは収納棚１０の高さよりも高い。
【００１６】
搬送機構４０は、ロボット支持台３０の内側に昇降可能に支持された可動体４１と、可動体４１に前後方向に移動可能に支持されたトレイ支持部４２と、トレイ支持部４２を可動体４１に対して前後方向に移動させる水平移動機構５０と、トレイ支持部４２と一体に可動体４１を昇降させる鉛直移動機構６０と、ロボット支持台４０を基台１６上のレール７１に沿って左右方向に移動させる走行移動機構７０とを有する。可動体４１は、例えば鉛直方向に延びる左右一対の縦板と、水平方向に延びて縦板同士を接続する横板とを有する。
【００１７】
トレイ支持部４２は、前後方向に延びる左右一対のアーム４２ａを有し、各アーム４２ａは左右方向に延びる連結板（不図示）を介して一体化されている。左右のアーム４２ａの左右外側端面間の距離、すなわちトレイ支持部４２の幅は、収納棚１０の内側において互いに対向している一対の段部１５の左右内側端面間の距離よりも短い。このため、トレイ支持部４２は収納棚１０の段部１５の内側に挿入可能であり、段部１５の内側に挿入されたトレイ支持部４２を上方に持ち上げることで、トレイ支持部４２の上面がトレイ７の底面に当接し、トレイ７を段部１５から離間して支持することができる。
【００１８】
詳細な図示は省略するが、水平移動機構５０は、トレイ支持部４２を前後方向にスライド可能に支持するリニアガイド５１と、前後方向に延設されたボールねじ５２（水平ボールねじ）と、水平ボールねじ５２を回転駆動する装置用第１モータ（図１の６ａ）とを有する。これらリニアガイド５１、水平ボールねじ５２および装置用第１モータ６ａは、可動体４１に設けられている。例えば、可動体４１の左右の縦板に、トレイ支持部４２の左右のアーム４２ａに対応してそれぞれリニアガイド５１が取り付けられ、可動体４１の横板に、水平ボールねじ５２が回転可能に支持されるとともに、装置用第１モータ６ａが取り付けられている。水平ボールねじ５２は、トレイ支持部４２の後端部に設けられたナット４３を貫通し、トレイ支持部４２は水平ボールねじ５２の回転量に応じて前後方向に進退する。
【００１９】
詳細な図示は省略するが、鉛直移動機構６０は、可動体４１を上下方向にスライド可能に支持するリニアガイド６１と、上下方向に延設されたボールねじ６２（鉛直ボールねじ）と、鉛直ボールねじ６２を回転駆動する装置用第２モータ（図１の６ｂ）とを有する。これらリニアガイド６１、鉛直ボールねじ６２および装置用第２モータ６ｂは、ロボット支持台３０に設けられている。例えば、ロボット支持台３０の左右の側板３２に、それぞれリニアガイド６１が取り付けられ、ロボット支持台３０の底板３１上に、鉛直ボールねじ６２が回転可能に支持されるとともに、装置用第２モータ６ｂが取り付けられている。鉛直ボールねじ６２は、可動体４１の横板に設けられたナット（不図示）を貫通し、可動体４１は鉛直ボールねじ６２の回転量に応じてトレイ支持部４２とともに昇降する。
【００２０】
詳細な図示は省略するが、走行移動機構７０は、基台１６上に左右方向に延設されたレール７１と、レール７１と略平行に延設されたラック７２と、ラック７２に噛合するピニオン７３と、ピニオン７２を回転駆動する装置用第３モータ（図１の６ｃ）とを有する。ラック７２は基台１６側に設けられ、ピニオン７３および装置用第３モータ６ｃはロボット支持台３０側に設けられている。ロボット支持台３０はピニオン７３の回転量に応じてレール７１に沿って左右方向に走行する。
【００２１】
次に、組立ロボット１の構成について説明する。組立ロボット１は、いわゆるパラレルメカニズム式のロボットであり、図４に示すように、ロボット支持台３０の上面に固設された基部１００と、基部１００に対して移動可能な可動部１１０と、可動部１１０を基部１００に対して移動可能に支持するリンク部１２０と、可動部１１０の下側に回転可能に設けられる手首部１３０と、手首部１３０からハンド２５とツール２６を着脱可能に支持する着脱装置１４０とを備える。
【００２２】
基部１００は、ロボット支持台３０の上面から上方に立設されたスタンド１０１と、スタンド１０１の上端部から前方に延設された板状構造体１０２とを有し、組立部２０の上方に板状構造体１０２が配置されている。板状構造体１０２の上方空間はカバー１０３により覆われ、カバー１０３の内側に、図１の複数のロボット用モータ４ａ〜４ｆが格納されている。
【００２３】
リンク部１２０は、周方向１２０°間隔で互いに並列に配置される３組のリンク構造を有し、各リンク構造は、それぞれロボット用第１モータ４ａ、ロボット用第２モータ４ｂおよびロボット用第３モータ４ｃにより個別に駆動される。各組のリンク構造は、対応するモータ４ａ〜４ｃにより鉛直面内を回動可能に駆動される駆動リンク１２１と、駆動リンク１２１の下端部に回動可能に連結された一対の平行従動リンク１２２とを有する。平行従動リンク１２２はその末端で可動部１１０に回動可能に連結され、リンク部１２０の動作により、可動部１１０は基部１００に対して３軸並進運動する。なお、可動部１１０の動作範囲はリンク１２１，１２２の長さ等に応じて定まり、組立作業を行うのに支障がないようにリンク１２１，１２２の長さが設定されている。
【００２４】
手首部１３０は、互いに直交する３つの軸線に対して回転可能な第１手首部１３１と、第２手首部１３２と、第３手首部１３３とを有する。第１手首部１３１は、可動部１１０に回転可能に取り付けられ、第２手首部１３２は第１手首部１３１に回転可能に取り付けられ、第３手首部１３３は第２手首部１３２に回転可能に取り付けられている。第３手首部１３３の端面には、ハンド２５およびツール２６の取り付けのための取付面１４１が形成されている。手首部１３０は手首部可動機構により回転駆動される。
【００２５】
手首部駆動機構は、リンク部１２０をなす３組のリンク構造の内側において、板状構造体１０２から可動部１１０にかけて延設された、互いに独立回転が可能な３本のロッド１３４と、各ロッド１３４をそれぞれ個別に回転駆動するロボット用第４モータ４ｄ、ロボット用第５モータ４ｅおよびロボット用第６モータ４ｆと、各ロッド１３４の回転をそれぞれ第１手首部１３１〜第３手首部１３３に個別に伝達する伝達機構とを備える。第１手首部〜第３手首部１３１〜１３３は、それぞれ対応するロッド１３４の回転量に応じて回転し、第３手首部１３３の端面の取付面１４１を３次元的に任意の角度に傾斜させることができる。
【００２６】
着脱機構１４０は、ハンド２５およびツール２６の基端部に係合する係合爪と、係合爪を開閉するエアシリンダ５とを有する。エアシリンダ５により係合爪を開閉することで、ハンド２５およびツール２６を取付面４１に着脱することができ、ハンド２５およびツール２６の自動交換が可能となる。
【００２７】
本発明の実施の形態に係る組立システムの主要な動作を説明する。なお、以下の動作は制御装置３からの信号により自動的に行われる。収納棚１０から所定のトレイ７を取り出して組立部２０に搬送する場合には、まず、装置用第３モータ６ｃの駆動によりロボット支持台３０を左右方向に移動し、そのトレイ７の後方にロボット支持台を位置させる。次いで、装置用第２モータ６ｂの駆動により可動体４１を鉛直方向に移動し、トレイ支持部４２をそのトレイ７の高さに合わせて昇降する。
【００２８】
さらに、図４に示すように装置用第１モータ６ａの駆動によりトレイ支持部４２を前進させ、トレイ７を支持する段部１５の内側にトレイ支持部４２を挿入する。その後、装置用第２モータ６ｂの駆動により可動体４１を所定量上昇させ、トレイ７を段部１５から離間してトレイ支持部４１により支持する。
【００２９】
次いで、図５に示すように、装置用第１モータ６ａの駆動によりトレイ支持部４２を可動体４１内に後退させ、さらに図６に示すように装置用第２モータ６ｂの駆動により、トレイ支持部４２を収納棚１０の上面よりも高位置に移動する。その後、図７に示すように、装置用第１モータ６ａの駆動によりトレイ支持部４１を収納棚１０の上面の組立部２０まで前進させた後、装置用第２モータ６ｂの駆動によりトレイ支持部４１を下降し、組立部２０の台部２１にトレイ７を載置する。
【００３０】
この状態で、ロボット用モータ４の駆動により組立ロボット１を駆動し、手首部１３０先端の取付面１４１に取り付けられたハンド２５で部品８を把持し、あるいはツール２６を駆動して、組立作業を行う。この際、取付面１４１に取り付けられたハンド２５およびツール２６は、着脱装置１４０によって部品８の種別に応じたものに自動的に交換される。組立作業により組み立てられたユニットは、トレイ７上に載置され、搬送機構４０により上述したのと逆の手順で元の収納棚１０の位置に搬送される。なお、ユニットの払い出し部を別に設け、この払い出し部に組立後のユニットを搬送してもよい。
【００３１】
本実施の形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）複数のトレイ７が収納される収納棚１０の上面に、組立ロボット１による組立作業を行うための組立部２０を設け、搬送機構４０により収納棚１０から所望のトレイ７を取り出して組立部２０に搬送するようにした。すなわち組立部２０を収納棚１０に対して立体的に設けるようにしたので、組立システムの設置に必要な平面的スペースを節約することができ、省スペースの組立システムを実現できる。
（２）搬送機構４０として、トレイ７を支持するトレイ支持部４２と、トレイ支持部４２を前後方向に移動させる水平移動機構５０と、トレイ支持部４２を鉛直方向に移動させる鉛直移動機構６０とを設けるようにしたので、収納棚１０内に収納されたトレイ７を組立部２０へ容易に搬送できる。
【００３２】
（３）収納棚１０後面のトレイ７の取出面に面してロボット支持台３０を配置し、鉛直移動機構６０を介してロボット支持台３０に可動体４１を上下動可能に支持するとともに、水平移動機構５０を介して可動体４１にトレイ支持部４２を前後移動可能に支持し、ロボット支持台３０に沿ってトレイ７を水平方向および鉛直方向に移動するようにした。これにより、ロボット支持台３０によって形成された空間を有効利用することができ、スペース効率を高めることができる。
（４）ロボット支持台３０を収納棚１０よりも高くして、ロボット支持台３０の上面が収納棚１０の上面よりも高所に位置するようにしたので、ロボット支持台３０に沿った可動体４１の移動によりトレイ７を組立部２０へ搬送できる。
【００３３】
（５）組立ロボット１の手首部１３０の取付面１４１にハンド２５およびツール２６を着脱可能に取り付ける着脱装置１４０を設けるようにしたので、ハンド２５およびツール２６を自動交換することができ、多種類の部品８の組立を自動で行うことが可能である。
（６）収納棚１０の上面に、組立部２０に隣接してハンド置き台２３およびツール置き台２４を配置するようにしたので、ハンド２５およびツール２６を自動交換する際のハンド２５およびツール２６の設置スペースも節約できる。
（７）走行駆動機構７０によりロボット支持台３０をレール７１に沿って左右方向に移動可能としたので、左右方向に幅広の収納棚１０であっても収納棚１０の各部のトレイ７をそれぞれ組立台２０に搬送することができ、多数のユニットを組み立てることができる。
【００３４】
なお、収納棚１０は図８に示すように必要に応じて左右方向に延設することもでき、これにより多数の部品８の組立が可能である。とくに、収納棚１０を増設することで、夜間や休日等に組立システムをフルに無人稼動することができ、ユニットの生産効率を高めることができる。
【００３５】
上記実施の形態では、収納棚１０を固定してロボット支持台３０を移動するようにしたが、その代わりにロボット支持台３０を固定して収納棚１０を移動するようにしてもよい。収納棚１０の構成は上述したものに限らず、例えば収納棚１０内に単一列のトレイ収容部を設けるようにしてもよい。この場合には、ロボット支持部３０を移動する必要がないため、走行駆動機構７０を省略してもよい。レール７１に沿った走行移動とは異なる態様でロボット支持台３０を移動するようにしてもよく、支持台移動機構の構成は上述したものに限らない。
【００３６】
搬送手段としての搬送機構４０の構成、すなわちトレイ支持部４２、水平移動機構５０、鉛直移動機構６０、走行移動機構７０等の構成はいかなるものでもよい。サーボモータ以外のアクチュエータ（例えばシリンダ等）を用いるようにしてもよい。水平移動機構５０や鉛直移動機構６０をロボット支持部３０以外に設けるようにしてもよい。トレイ７を水平方向や鉛直方向以外の方向（例えば斜め方向）に移動させて、収納棚１０から組立部２０に搬送するようにしてもよい。水平方向と鉛直方向の直線移動を組み合わせてトレイ７を搬送するのではなく、例えば曲線移動を用いてトレイ７を搬送してもよい。
【００３７】
上記実施の形態では、エアシリンダ５を用いて組立ロボット１にハンド２５およびツール２６を着脱するようにしたが、他の着脱用アクチュエータを用いてもよく着脱手段としての着脱装置１４０の構成は上述したものに限らない。単一の作業を繰り返し行うようなものにあっては、ハンド２５およびツール２６の着脱が不要であるため、この場合には着脱装置１４０、ハンド置き台２３、ツール置き台２４等を省略してもよい。
【００３８】
上記実施の形態では、リンク構造により基部１００と可動部１１０とを連結してなるパラレル式ロボットを用いるようにしたが、関節ロボット等のシリアル式ロボットを用いることもでき、組立ロボット１の構成は上述したものに限らない。すなわち、本発明の特徴、機能を実現できる限り、本発明は実施の形態の組立システムに限定されない。
【符号の説明】
【００３９】
１ 組立ロボット
２ 部品供給装置
７ トレイ
８ 部品
１０ 収納棚
２０ 組立部
２３ ハンド置き台
２４ ツール置き台
３０ ロボット支持台
４０ 搬送機構
４２ トレイ支持部
５０ 水平移動機構
６０ 鉛直移動機構
７０ 走行移動機構
１００ 基部
１１０ 可動部
１４０ 着脱装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、組立作業を行うロボットに部品を供給する部品供給装置および組立システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ロボットが組立作業を行う組立部に部品を自動的に供給する装置として、従来、複数のトレイが収納されている収納棚から所望のトレイを取り出し、トレイ上に載置されている部品を組立部に搬送して、ロボットによる組立作業を行わせるようにした装置が知られている（例えば特許文献１、２参照）。この特許文献１，２記載の装置では、収納棚の側方にロボットおよび組立部が配置され、組立作業は収納棚とは異なる位置で行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第２７４０６１０号公報
【特許文献２】特許第３４４７７９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１，２記載の装置では、収納棚の側方に組立ロボットおよび組立部が配置されるため、収納棚とロボットとを含んだ組立システム全体の設置面積が増大するという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、組立作業を行う組立ロボットに組立用部品を供給するための部品供給装置であって、組立用部品が載置された複数のトレイが収納される収納棚と、収納棚の上面に形成され、組立ロボットによる組立用部品の組立作業が行われる組立部と、収納棚からトレイを取り出して組立部に搬送する搬送手段とを備えることを特徴とする。
また、本発明による組立システムは、上記の部品供給装置と、部品供給装置により供給された組立用部品を組み立てる組立ロボットとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、収納棚の上面に組立部が形成されるので、組立システム全体の設置面積の増大を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施の形態に係る組立システムの全体構成を示すブロック図。
【図２】図１の組立ロボットと部品供給装置の構成を示す正面図。
【図３】図１の組立ロボットと部品供給装置の構成を示す側面図。
【図４】図３の部品供給装置の要部構成を示す図。
【図５】本発明の実施の形態に係る部品供給装置の第１の動作を説明する図。
【図６】本発明の実施の形態に係る部品供給装置の第２の動作を説明する図。
【図７】本発明の実施の形態に係る部品供給装置の第３の動作を説明する図。
【図８】図２の変形例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図１〜図８を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る組立システムの全体構成を示すブロック図である。この組立システムは、組立ロボット１と、組立ロボット１に部品を供給する部品供給装置２と、制御装置３とを備える。ロボット１は、ロボット駆動用のサーボモータ４（ロボット用モータ）と、着脱装置駆動用のエアシリンダ５とを有し、部品供給装置２は、部品供給装置駆動用のサーボモータ６（装置用モータ）とを有する。ロボット用モータ４とエアシリンダ５の駆動はロボット制御装置３ａにより制御され、装置用モータ６の駆動は部品供給制御装置３ｂにより制御される。なお、ロボット用モータ４は複数設けられ（４ａ〜４ｆ）、装置用モータ６も複数設けられている（６ａ〜６ｃ）。
【０００９】
図２、図３は、それぞれ組立ロボット１と部品供給装置２の構成を示す正面図および側面図である。なお、以下では、便宜上図示のように上下方向、左右方向および前後方向を定義し、この定義に従い各部の構成を説明する。
【００１０】
まず、部品供給装置２の構成について説明する。部品供給装置２は、複数のトレイ７が収納される収納棚１０と、収納棚１０の上面に形成され、組立ロボット１による組立作業が行われる組立部２０と、収納棚１０からトレイ７を取り出して組立部２０に搬送する搬送機構４０とを有する。
【００１１】
収納棚１０は、底板１１と、底板１１上に立設された左右一対の側板１２と、左右の側板１２の上面に架設された天板１３とを有する枠体であり、収納棚１０の前面および後面は開口されている。収納棚１０の内部には底板１１から天板１３にかけて仕切壁１４が立設され、収納棚１０の内部は複数の領域に区画されている。各仕切壁１４の左右両側面および各側板１２の内側面には、互いに同一高さに、かつ、高さ方向所定間隔毎に内側に突出して段部１５が形成されている。段部１５にはトレイ７の左右両端部が載置され、収納棚１０に複数のトレイ７を収納可能となっている。
【００１２】
各トレイ７には、所定のユニットを組み立てるのに必要な部品８が搭載されている。１つのトレイ７には１つのユニットに対応した複数の部品８が、トレイ７上の部品支持部を介して予め定められた位置に搭載されている。複数種類のユニットを組み立てる場合には、トレイ７毎に異なる種類の部品８が搭載され、どの場所にどのユニットに対応したトレイ７が配置されているかは、部品供給制御装置３ｂにより予め把握されている。なお、各トレイ７に、センサにより識別可能な識別子（ＩＣタグ等）を取り付けることで、トレイ７に搭載された部品８の種類を判別してもよい。画像処理等によりトレイ７上の部品８を識別してもよい。
【００１３】
組立部２０は、天板１３の上面に形成されている。組立部２０には、収納棚１０から搬送されたトレイ７を支持する台部２１と、組立作業を行うための作業台２２が設けられている。組立ロボット１により収納棚１０の上面のトレイ７から作業台２２へ部品８が移され、作業台２２で部品８が支持されて組立作業が行われる。なお、収納棚１０の上面のトレイ７上で組立作業を行うようにしてもよく、その場合にはトレイ７が作業台２２として用いられる。
【００１４】
収納棚１０の天板１３の上面において、組立部２０の左右側方にはハンド置き台２３とツール置き台２４がそれぞれ設置されている。ハンド置き台２３には、組立作業に用いられるハンド２５が組立ロボット１に受け渡し可能な態様で支持され、ツール置き台２４には、組立作業に用いられるツール２６が組立ロボット１に受け渡し可能な態様で支持されており、これらハンド２５とツール２６は組立ロボット１に選択的に取付可能となっている。
【００１５】
収納棚１０の後方には、基台１６が設置され、基台１６上にはロボット支持台３０が立設されている。図４は、収納棚１０とロボット支持台３０の内部構成を示す図である。ロボット支持台３０は、底板３１と、底板３１上に立設された左右一対の側板３２と、左右の側板３２の上面に架設された天板３３とを有する枠体であり、収納棚１０の後面、つまりトレイ７の取出面に面して配置されている。ロボット支持台３０の左右方向の幅は、トレイ７の幅よりも広く、収納棚１０の幅よりも狭い。ロボット支持台３０の高さは収納棚１０の高さよりも高い。
【００１６】
搬送機構４０は、ロボット支持台３０の内側に昇降可能に支持された可動体４１と、可動体４１に前後方向に移動可能に支持されたトレイ支持部４２と、トレイ支持部４２を可動体４１に対して前後方向に移動させる水平移動機構５０と、トレイ支持部４２と一体に可動体４１を昇降させる鉛直移動機構６０と、ロボット支持台４０を基台１６上のレール７１に沿って左右方向に移動させる走行移動機構７０とを有する。可動体４１は、例えば鉛直方向に延びる左右一対の縦板と、水平方向に延びて縦板同士を接続する横板とを有する。
【００１７】
トレイ支持部４２は、前後方向に延びる左右一対のアーム４２ａを有し、各アーム４２ａは左右方向に延びる連結板（不図示）を介して一体化されている。左右のアーム４２ａの左右外側端面間の距離、すなわちトレイ支持部４２の幅は、収納棚１０の内側において互いに対向している一対の段部１５の左右内側端面間の距離よりも短い。このため、トレイ支持部４２は収納棚１０の段部１５の内側に挿入可能であり、段部１５の内側に挿入されたトレイ支持部４２を上方に持ち上げることで、トレイ支持部４２の上面がトレイ７の底面に当接し、トレイ７を段部１５から離間して支持することができる。
【００１８】
詳細な図示は省略するが、水平移動機構５０は、トレイ支持部４２を前後方向にスライド可能に支持するリニアガイド５１と、前後方向に延設されたボールねじ５２（水平ボールねじ）と、水平ボールねじ５２を回転駆動する装置用第１モータ（図１の６ａ）とを有する。これらリニアガイド５１、水平ボールねじ５２および装置用第１モータ６ａは、可動体４１に設けられている。例えば、可動体４１の左右の縦板に、トレイ支持部４２の左右のアーム４２ａに対応してそれぞれリニアガイド５１が取り付けられ、可動体４１の横板に、水平ボールねじ５２が回転可能に支持されるとともに、装置用第１モータ６ａが取り付けられている。水平ボールねじ５２は、トレイ支持部４２の後端部に設けられたナット４３を貫通し、トレイ支持部４２は水平ボールねじ５２の回転量に応じて前後方向に進退する。
【００１９】
詳細な図示は省略するが、鉛直移動機構６０は、可動体４１を上下方向にスライド可能に支持するリニアガイド６１と、上下方向に延設されたボールねじ６２（鉛直ボールねじ）と、鉛直ボールねじ６２を回転駆動する装置用第２モータ（図１の６ｂ）とを有する。これらリニアガイド６１、鉛直ボールねじ６２および装置用第２モータ６ｂは、ロボット支持台３０に設けられている。例えば、ロボット支持台３０の左右の側板３２に、それぞれリニアガイド６１が取り付けられ、ロボット支持台３０の底板３１上に、鉛直ボールねじ６２が回転可能に支持されるとともに、装置用第２モータ６ｂが取り付けられている。鉛直ボールねじ６２は、可動体４１の横板に設けられたナット（不図示）を貫通し、可動体４１は鉛直ボールねじ６２の回転量に応じてトレイ支持部４２とともに昇降する。
【００２０】
詳細な図示は省略するが、走行移動機構７０は、基台１６上に左右方向に延設されたレール７１と、レール７１と略平行に延設されたラック７２と、ラック７２に噛合するピニオン７３と、ピニオン７２を回転駆動する装置用第３モータ（図１の６ｃ）とを有する。ラック７２は基台１６側に設けられ、ピニオン７３および装置用第３モータ６ｃはロボット支持台３０側に設けられている。ロボット支持台３０はピニオン７３の回転量に応じてレール７１に沿って左右方向に走行する。
【００２１】
次に、組立ロボット１の構成について説明する。組立ロボット１は、いわゆるパラレルメカニズム式のロボットであり、図４に示すように、ロボット支持台３０の上面に固設された基部１００と、基部１００に対して移動可能な可動部１１０と、可動部１１０を基部１００に対して移動可能に支持するリンク部１２０と、可動部１１０の下側に回転可能に設けられる手首部１３０と、手首部１３０からハンド２５とツール２６を着脱可能に支持する着脱装置１４０とを備える。
【００２２】
基部１００は、ロボット支持台３０の上面から上方に立設されたスタンド１０１と、スタンド１０１の上端部から前方に延設された板状構造体１０２とを有し、組立部２０の上方に板状構造体１０２が配置されている。板状構造体１０２の上方空間はカバー１０３により覆われ、カバー１０３の内側に、図１の複数のロボット用モータ４ａ〜４ｆが格納されている。
【００２３】
リンク部１２０は、周方向１２０°間隔で互いに並列に配置される３組のリンク構造を有し、各リンク構造は、それぞれロボット用第１モータ４ａ、ロボット用第２モータ４ｂおよびロボット用第３モータ４ｃにより個別に駆動される。各組のリンク構造は、対応するモータ４ａ〜４ｃにより鉛直面内を回動可能に駆動される駆動リンク１２１と、駆動リンク１２１の下端部に回動可能に連結された一対の平行従動リンク１２２とを有する。平行従動リンク１２２はその末端で可動部１１０に回動可能に連結され、リンク部１２０の動作により、可動部１１０は基部１００に対して３軸並進運動する。なお、可動部１１０の動作範囲はリンク１２１，１２２の長さ等に応じて定まり、組立作業を行うのに支障がないようにリンク１２１，１２２の長さが設定されている。
【００２４】
手首部１３０は、互いに直交する３つの軸線に対して回転可能な第１手首部１３１と、第２手首部１３２と、第３手首部１３３とを有する。第１手首部１３１は、可動部１１０に回転可能に取り付けられ、第２手首部１３２は第１手首部１３１に回転可能に取り付けられ、第３手首部１３３は第２手首部１３２に回転可能に取り付けられている。第３手首部１３３の端面には、ハンド２５およびツール２６の取り付けのための取付面１４１が形成されている。手首部１３０は手首部可動機構により回転駆動される。
【００２５】
手首部駆動機構は、リンク部１２０をなす３組のリンク構造の内側において、板状構造体１０２から可動部１１０にかけて延設された、互いに独立回転が可能な３本のロッド１３４と、各ロッド１３４をそれぞれ個別に回転駆動するロボット用第４モータ４ｄ、ロボット用第５モータ４ｅおよびロボット用第６モータ４ｆと、各ロッド１３４の回転をそれぞれ第１手首部１３１〜第３手首部１３３に個別に伝達する伝達機構とを備える。第１手首部〜第３手首部１３１〜１３３は、それぞれ対応するロッド１３４の回転量に応じて回転し、第３手首部１３３の端面の取付面１４１を３次元的に任意の角度に傾斜させることができる。
【００２６】
着脱機構１４０は、ハンド２５およびツール２６の基端部に係合する係合爪と、係合爪を開閉するエアシリンダ５とを有する。エアシリンダ５により係合爪を開閉することで、ハンド２５およびツール２６を取付面４１に着脱することができ、ハンド２５およびツール２６の自動交換が可能となる。
【００２７】
本発明の実施の形態に係る組立システムの主要な動作を説明する。なお、以下の動作は制御装置３からの信号により自動的に行われる。収納棚１０から所定のトレイ７を取り出して組立部２０に搬送する場合には、まず、装置用第３モータ６ｃの駆動によりロボット支持台３０を左右方向に移動し、そのトレイ７の後方にロボット支持台を位置させる。次いで、装置用第２モータ６ｂの駆動により可動体４１を鉛直方向に移動し、トレイ支持部４２をそのトレイ７の高さに合わせて昇降する。
【００２８】
さらに、図４に示すように装置用第１モータ６ａの駆動によりトレイ支持部４２を前進させ、トレイ７を支持する段部１５の内側にトレイ支持部４２を挿入する。その後、装置用第２モータ６ｂの駆動により可動体４１を所定量上昇させ、トレイ７を段部１５から離間してトレイ支持部４１により支持する。
【００２９】
次いで、図５に示すように、装置用第１モータ６ａの駆動によりトレイ支持部４２を可動体４１内に後退させ、さらに図６に示すように装置用第２モータ６ｂの駆動により、トレイ支持部４２を収納棚１０の上面よりも高位置に移動する。その後、図７に示すように、装置用第１モータ６ａの駆動によりトレイ支持部４１を収納棚１０の上面の組立部２０まで前進させた後、装置用第２モータ６ｂの駆動によりトレイ支持部４１を下降し、組立部２０の台部２１にトレイ７を載置する。
【００３０】
この状態で、ロボット用モータ４の駆動により組立ロボット１を駆動し、手首部１３０先端の取付面１４１に取り付けられたハンド２５で部品８を把持し、あるいはツール２６を駆動して、組立作業を行う。この際、取付面１４１に取り付けられたハンド２５およびツール２６は、着脱装置１４０によって部品８の種別に応じたものに自動的に交換される。組立作業により組み立てられたユニットは、トレイ７上に載置され、搬送機構４０により上述したのと逆の手順で元の収納棚１０の位置に搬送される。なお、ユニットの払い出し部を別に設け、この払い出し部に組立後のユニットを搬送してもよい。
【００３１】
本実施の形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）複数のトレイ７が収納される収納棚１０の上面に、組立ロボット１による組立作業を行うための組立部２０を設け、搬送機構４０により収納棚１０から所望のトレイ７を取り出して組立部２０に搬送するようにした。すなわち組立部２０を収納棚１０に対して立体的に設けるようにしたので、組立システムの設置に必要な平面的スペースを節約することができ、省スペースの組立システムを実現できる。
（２）搬送機構４０として、トレイ７を支持するトレイ支持部４２と、トレイ支持部４２を前後方向に移動させる水平移動機構５０と、トレイ支持部４２を鉛直方向に移動させる鉛直移動機構６０とを設けるようにしたので、収納棚１０内に収納されたトレイ７を組立部２０へ容易に搬送できる。
【００３２】
（３）収納棚１０後面のトレイ７の取出面に面してロボット支持台３０を配置し、鉛直移動機構６０を介してロボット支持台３０に可動体４１を上下動可能に支持するとともに、水平移動機構５０を介して可動体４１にトレイ支持部４２を前後移動可能に支持し、ロボット支持台３０に沿ってトレイ７を水平方向および鉛直方向に移動するようにした。これにより、ロボット支持台３０によって形成された空間を有効利用することができ、スペース効率を高めることができる。
（４）ロボット支持台３０を収納棚１０よりも高くして、ロボット支持台３０の上面が収納棚１０の上面よりも高所に位置するようにしたので、ロボット支持台３０に沿った可動体４１の移動によりトレイ７を組立部２０へ搬送できる。
【００３３】
（５）組立ロボット１の手首部１３０の取付面１４１にハンド２５およびツール２６を着脱可能に取り付ける着脱装置１４０を設けるようにしたので、ハンド２５およびツール２６を自動交換することができ、多種類の部品８の組立を自動で行うことが可能である。
（６）収納棚１０の上面に、組立部２０に隣接してハンド置き台２３およびツール置き台２４を配置するようにしたので、ハンド２５およびツール２６を自動交換する際のハンド２５およびツール２６の設置スペースも節約できる。
（７）走行駆動機構７０によりロボット支持台３０をレール７１に沿って左右方向に移動可能としたので、左右方向に幅広の収納棚１０であっても収納棚１０の各部のトレイ７をそれぞれ組立台２０に搬送することができ、多数のユニットを組み立てることができる。
【００３４】
なお、収納棚１０は図８に示すように必要に応じて左右方向に延設することもでき、これにより多数の部品８の組立が可能である。とくに、収納棚１０を増設することで、夜間や休日等に組立システムをフルに無人稼動することができ、ユニットの生産効率を高めることができる。
【００３５】
上記実施の形態では、収納棚１０を固定してロボット支持台３０を移動するようにしたが、その代わりにロボット支持台３０を固定して収納棚１０を移動するようにしてもよい。収納棚１０の構成は上述したものに限らず、例えば収納棚１０内に単一列のトレイ収容部を設けるようにしてもよい。この場合には、ロボット支持部３０を移動する必要がないため、走行駆動機構７０を省略してもよい。レール７１に沿った走行移動とは異なる態様でロボット支持台３０を移動するようにしてもよく、支持台移動機構の構成は上述したものに限らない。
【００３６】
搬送手段としての搬送機構４０の構成、すなわちトレイ支持部４２、水平移動機構５０、鉛直移動機構６０、走行移動機構７０等の構成はいかなるものでもよい。サーボモータ以外のアクチュエータ（例えばシリンダ等）を用いるようにしてもよい。水平移動機構５０や鉛直移動機構６０をロボット支持部３０以外に設けるようにしてもよい。トレイ７を水平方向や鉛直方向以外の方向（例えば斜め方向）に移動させて、収納棚１０から組立部２０に搬送するようにしてもよい。水平方向と鉛直方向の直線移動を組み合わせてトレイ７を搬送するのではなく、例えば曲線移動を用いてトレイ７を搬送してもよい。
【００３７】
上記実施の形態では、エアシリンダ５を用いて組立ロボット１にハンド２５およびツール２６を着脱するようにしたが、他の着脱用アクチュエータを用いてもよく着脱手段としての着脱装置１４０の構成は上述したものに限らない。単一の作業を繰り返し行うようなものにあっては、ハンド２５およびツール２６の着脱が不要であるため、この場合には着脱装置１４０、ハンド置き台２３、ツール置き台２４等を省略してもよい。
【００３８】
上記実施の形態では、リンク構造により基部１００と可動部１１０とを連結してなるパラレル式ロボットを用いるようにしたが、関節ロボット等のシリアル式ロボットを用いることもでき、組立ロボット１の構成は上述したものに限らない。すなわち、本発明の特徴、機能を実現できる限り、本発明は実施の形態の組立システムに限定されない。
【符号の説明】
【００３９】
１ 組立ロボット
２ 部品供給装置
７ トレイ
８ 部品
１０ 収納棚
２０ 組立部
２３ ハンド置き台
２４ ツール置き台
３０ ロボット支持台
４０ 搬送機構
４２ トレイ支持部
５０ 水平移動機構
６０ 鉛直移動機構
７０ 走行移動機構
１００ 基部
１１０ 可動部
１４０ 着脱装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
組立作業を行う組立ロボットに組立用部品を供給するための部品供給装置であって、
前記組立用部品が載置された複数のトレイが収納される収納棚と、
前記収納棚の上面に形成され、前記組立ロボットによる前記組立用部品の組立作業が行われる組立部と、
前記収納棚から前記トレイを取り出して前記組立部に搬送する搬送手段とを備えることを特徴とする部品供給装置。
【請求項２】
請求項１に記載の部品供給装置において、
前記搬送手段は、
前記トレイを支持するトレイ支持部と、
前記トレイ支持部を水平方向に移動する水平移動機構と、
前記トレイ支持部を鉛直方向に移動する鉛直移動機構とを有することを特徴とする部品供給装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の部品供給装置において、
前記収納棚の上面かつ前記組立部の側方に、前記組立ロボットに取り付けられるハンドまたはツールが配置されるハンド置き台またはツール置き台をさらに備えることを特徴とする部品供給装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の部品供給装置と、
前記部品供給装置により供給された前記組立用部品を組み立てる組立ロボットとを備えることを特徴とする組立システム。
【請求項５】
請求項３に記載の部品供給装置と、
前記部品供給装置により供給された前記組立用部品を組み立てる組立ロボットとを備え、
前記組立ロボットは、前記ハンド置き台または前記ツール置き台に配置されたハンドまたはツールを、前記組立ロボットに着脱可能に取り付ける着脱手段を有することを特徴とする組立システム。
【請求項６】
請求項４または５に記載の組立システムにおいて、
前記トレイが取り出される前記収納棚の取出面に面して立設されたロボット支持台をさらに備え、
前記組立ロボットは、前記ロボット支持台の上部に固設された基部と、前記組立部の上方で動作する可動部とを有し、
前記搬送手段は、前記ロボット支持台に沿って前記トレイを水平方向および鉛直方向に搬送することを特徴とする組立システム。
【請求項７】
請求項６に記載の組立システムにおいて、
前記搬送手段は、前記収納棚の前記取出面に略平行に前記ロボット支持台を移動する支持台移動機構をさらに備えることを特徴とする組立システム。
【請求項８】
請求項６または７に記載の組立システムにおいて、
前記ロボット支持台の上面は、前記収納棚の上面よりも上方に位置することを特徴とする部品供給装置。
【請求項１】
組立作業を行う組立ロボットに組立用部品を供給するための部品供給装置であって、
前記組立用部品が載置された複数のトレイが収納される収納棚と、
前記収納棚の上面に形成され、前記組立ロボットによる前記組立用部品の組立作業が行われる組立部と、
前記収納棚から前記トレイを取り出して前記組立部に搬送する搬送手段とを備えることを特徴とする部品供給装置。
【請求項２】
請求項１に記載の部品供給装置において、
前記搬送手段は、
前記トレイを支持するトレイ支持部と、
前記トレイ支持部を水平方向に移動する水平移動機構と、
前記トレイ支持部を鉛直方向に移動する鉛直移動機構とを有することを特徴とする部品供給装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の部品供給装置において、
前記収納棚の上面かつ前記組立部の側方に、前記組立ロボットに取り付けられるハンドまたはツールが配置されるハンド置き台またはツール置き台をさらに備えることを特徴とする部品供給装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の部品供給装置と、
前記部品供給装置により供給された前記組立用部品を組み立てる組立ロボットとを備えることを特徴とする組立システム。
【請求項５】
請求項３に記載の部品供給装置と、
前記部品供給装置により供給された前記組立用部品を組み立てる組立ロボットとを備え、
前記組立ロボットは、前記ハンド置き台または前記ツール置き台に配置されたハンドまたはツールを、前記組立ロボットに着脱可能に取り付ける着脱手段を有することを特徴とする組立システム。
【請求項６】
請求項４または５に記載の組立システムにおいて、
前記トレイが取り出される前記収納棚の取出面に面して立設されたロボット支持台をさらに備え、
前記組立ロボットは、前記ロボット支持台の上部に固設された基部と、前記組立部の上方で動作する可動部とを有し、
前記搬送手段は、前記ロボット支持台に沿って前記トレイを水平方向および鉛直方向に搬送することを特徴とする組立システム。
【請求項７】
請求項６に記載の組立システムにおいて、
前記搬送手段は、前記収納棚の前記取出面に略平行に前記ロボット支持台を移動する支持台移動機構をさらに備えることを特徴とする組立システム。
【請求項８】
請求項６または７に記載の組立システムにおいて、
前記ロボット支持台の上面は、前記収納棚の上面よりも上方に位置することを特徴とする部品供給装置。
【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２０１１−２４０４５６（Ｐ２０１１−２４０４５６Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１６２９８（Ｐ２０１０−１１６２９８）
【出願日】平成２２年５月２０日（２０１０．５．２０）
【出願人】（３９０００８２３５）ファナック株式会社 (1,110)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月２０日（２０１０．５．２０）
【出願人】（３９０００８２３５）ファナック株式会社 (1,110)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]