生产系统、机器人单元装置及产品生产方法

生产系统、机器人单元装置及产品生产方法
【专利摘要】本发明提供一种能够提高单元的配置自由度的生产系统以及产品生产方法。生产系统（1）包括：具有生产用机器人（12）及架台（14）的机器人单元装置（10）；具有生产用机器人（12）及架台（14）且与机器人单元装置邻接配置的机器人单元装置（20）；以及设定搬运用机器人（60）的搬运路径（T）的搬运路径设定部（54），搬运用机器人进行从机器人单元装置（10）接收工件以及向机器人单元装置（10）供给工件用部件的至少一者。在该生产系统中，在机器人单元装置（10，20）的架台（14）的下方设置有搬运用机器人（60）能够移动的空间（MA），搬运路径设定部（54）设定搬运用机器人的搬运路径使其包含空间（MA）。
【专利说明】生产系统、机器人单元装置及产品生产方法

【技术领域】
[0001]本发明涉及生产系统、机器人单元装置及产品生产方法。

【背景技术】
[0002]在生产电机产品或电子产品等各种产品时，有时通过所谓的单元生产来应对。使用组装用机器人将该单元生产自动化的各种技术被提出(例如，参照专利文献I)。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本特开2008-229738号公报


【发明内容】

[0006]本发明要解决的技术问题
[0007]如上所述，提出了使用组装用机器人将该单元生产自动化的技术，但是在单元生产中，为了更高效的生产，希望获得能够针对每个被制造的产品自由地构成单元配置。
[0008]本发明是为了解决上述问题而做出的，其目的在于提供能够提高单元的配置的自由度的生产系统、机器人单元装置以及产品生产方法。用于解决问题的手段
[0009]本发明的一个方面涉及的生产系统包括:第一机器人单元装置，所述第一机器人单元装置具有第一生产用机器人以及固定第一生产用机器人的第一架台；第二机器人单元装置，所述第二机器人单元装置具有第二生产用机器人以及固定第二生产用机器人的第二架台，并与第一机器人单元装置邻接配置；以及搬运路径设定部，所述搬运路径设定部设定搬运用机器人的搬运路径，所述搬运用机器人进行从第一机器人单元装置接收工件以及向第一机器人单元装置供给工件用部件的至少一者。在该生产系统中，在第一及第二架台的下方设置有搬运用机器人能够移动的空间，搬运路径设定部设定搬运用机器人的搬运路径使其包含该空间。
[0010]发明效果
[0011]根据本发明，能够提高单元的配置的自由度。

【专利附图】

【附图说明】
[0012]图1是表示生产系统的构成的框图。
[0013]图2是从前面观察机器人单元装置的主视图。
[0014]图3是从侧面观察图2所示的机器人单元装置的侧视图。
[0015]图4是表示机器人单元装置的配置的一个例子的示意性俯视图。
[0016]图5是表示搬运用机器人位于机器人单元装置的下方的状态时的侧视图。
[0017]附图标记说明
[0018]1:生产系统
[0019]10、20、30、40:机器人单元装置
[0020]11:加工台
[0021]12:生产用机器人
[0022]13a ?13d:腿部
[0023]14:架台
[0024]16:控制装置
[0025]18、28、38、48:接点检测部
[0026]50:系统控制器
[0027]54:搬运路径设定部
[0028]60:搬运用机器人
[0029]MA:空间
[0030]T:搬运路径

【具体实施方式】
[0031]以下，参照附图，详细说明生产系统、及构成生产系统的机器人单元装置的实施方式。另外，在说明中，对于相同要素或具有相同功能的要素，使用同一附图标记，并省略重复的说明。
[0032]如图1所示，生产系统I被构成为包括:多个机器人单元装置10、20、30、40 ;系统控制器50，系统控制器50统一地控制多个机器人单元装置10、20、30、40 ;以及搬运用机器人60，搬运用机器人60从各机器人单元装置10、20、30、40接收完成加工的工件或向各机器人单元装置10、20、30、40供给产品的组装所需的工件用部件。各机器人单元装置10、20、30,40为了构成所谓的单元生产，例如如图4的示意性俯视图所示相互邻接地配置，基于由系统控制器50执行的统一控制，进行对作为半成品的工件安装规定的工件用部件这样的各种组装作业，由此完成产品。
[0033]在本实施例中，作为一个例子，使用4个机器人单元装置10、20、30、40进行说明，但并不限于此，也可以使用2个或3个机器人单元装置来构成生产系统，也可以使用5个以上的机器人单元装置来构成生产系统。
[0034]在此，参照图2及图3，对构成生产系统I的机器人单元装置10、20、30、40进行说明。以下，为了省略重复的说明，以机器人单元装置10为例进行说明，但是构成生产系统I的其他的机器人单元装置20、30、40的基本构成与机器人单元装置10相同。此外，存在由各机器人单元装置10、20、30、40所进行的加工的种类不同的情况，该情况下，根据加工种类的不同，机器人的构成等也会一定程度不同。
[0035]如图2及图3所示，机器人单元装置10包括生产用机器人12、架台14、控制装置
16、接点检测部18 (18a?18f)、以及棚室19。棚室19具有四个柱部19a?19d、由柱部19a?19d支撑的顶板19e、以及透明盖部19f?19h，棚室19用于从外部保护生产用机器人12。此外，棚室19的前面例如是敞开的。
[0036]生产用机器人12例如是能够进行6轴控制的组装用机器人，具有相互以可旋转的方式连结的机器人臂12a和设置于所连结的机器人臂12a的前端的手部12b。生产用机器人12通过手部12b把持由搬运用机器人60 (参照图5)搬运并被保存在装置储料器中的工件用部件，并进行将工件用部件安装在作为半成品的工件上等的作业。另外，生产用机器人12将完成加工的工件转交给搬运用机器人60。由生产用机器人12进行的组装作业等通过控制装置16来控制。在图2及图3所示的例子中，生产用机器人12是单臂作业用机器人，但是也可以是双臂机器人等其他组装用机器人，也可以是进行组装之外的加工(例如，粘结剂的涂布等)的机器人。
[0037]架台14是用于固定并支撑生产用机器人12的部件，生产用机器人12的基端被连接固定到架台14。架台14具有生产用机器人12进行组装作业的多边形形状的加工台11以及在加工台11的角部从下方支撑加工台11的腿部13a?13d。在本实施方式中，加工台11例如是俯视时的形状为梯形形状的板状部件。加工台11也可以是矩形形状或六边形形状这样的其他多边形形状的板状部件，也可以是圆形形状或多边形形状的一部分中包含有圆弧这样的形状的板状部件。此外，机器人单元装置10的平面形状由该加工台11的平面形状划定。
[0038]腿部13a?13d例如是截面为矩形形状的部件，与加工台11的各个角部的下表面连接，从而支撑加工台11以及被固定在加工台11上的生产用机器人12。由于架台14设为如此通过例如4条腿部13a?13d来支撑加工台11的结构，因此在架台14的下方形成规定的空间MA。该空间MA是搬运用机器人60行进用的区域，具有搬运用机器人60能够行进的高度(参照图5)。另外，空间MA的平面区域成为在与加工台11的平面形状对应的底板FL的区域(例如，梯形形状)内、去除配置了腿部13a?13d及控制装置16的部分之后的区域。即，搬运用机器人60能够行进的空间MA由设置加工台11、腿部13a?13d、控制装置16以及机器人单元装置10的底板FL来划定。
[0039]控制装置16是控制生产用机器人12的动作的装置，由具有存储装置、电子运算装置、输入装置以及显示装置的计算机构成。控制装置16与生产用机器人12及系统控制器50以相互能够通信的方式连接，发送并接收对机器人单元装置10分配的作业所需的工件用部件的内部储存状况、机器人单元装置10中的作业的进度信息、以及负责制造中的上游/下游工序的其他机器人单元装置中的作业的进度信息等的信号。控制装置16基于发送和接收的这些各种信息，来控制生产用机器人12的动作。控制装置16被设置于装置的后侧(即侧面Ild侧)，以使得其下端到达设置机器人单元装置10的底板FL。
[0040]接点检测部18是用于检测机器人单元装置10是否与其他的机器人单元装置20、30,40邻接配置、以及检测在邻接配置的情况下以怎样的状态邻接配置的接点式检测部件。接点检测部18成对地设置在与机器人单元装置10的各侧面相当的、加工台11的三个侧面Ila?Ilc的两端上。在本实施方式中，如图2?图4所示，机器人单元装置10例如在除去配置有控制装置16的装置后方的侧面Ild以外的三个侧面Ila?Ilc上具有总计三对接点检测部18a?18f。另外，为了易于后述的说明，在机器人单元装置20、30、40中设置的接点检测部28 (28a?28f)、38 (38a?38f)、48 (48a?48f)与接点检测部18相同。
[0041]3对接点检测部18a?18f被预先分配表示加工台11 (机器人单元装置10)上的设置位置(例如，对于接点检测部18，装置前方的侧面Ila的左端等)的识别信息，另外，其间隔与其他机器人单元装置20、30、40中接点检测部28、38、48的配置间隔相同。因此，如后所述，当通过导通等手段检测到机器人单元装置10的任一对接点检测部18a?18f与其他的机器人单元装置20、30、40中的某对接点检测部28、38或48相对且两者相互接触时，经由控制装置16将所检测出的接点检测部的识别信息输出到系统控制器50。
[0042]在系统控制器50中，当从各机器人单元装置10、20、30、40获得这样的所检测到的识别信息时，基于这些检测到的识别信息，计算出各机器人单元装置10、20、30、40以怎样的配置状态相互配置。在本实施方式中，作为检测部，例示了以物理方式直接接触来导通这样的检测手段，但并不限于此，也可以使用非接触式的检测手段等。
[0043]在此，返回图1，继续说明生产系统I。系统控制器50是统一控制机器人单元装置10、20、30、40的动作的控制部，由具有存储装置、电子运算装置、输入装置及显示装置的计算机来构成。系统控制器50判定在哪个定时向机器人单元装置10、20、30、40中的任一个供给在机器人单元装置10、20、30、40中的作业中使用的工件用部件、以及在哪个定时回收(转交)由机器人单元装置10、20、30、40加工的完成加工的工件诸如此类。另外，系统控制器50具有搬运用机器人控制部52，搬运用机器人控制部52基于这些判定结果，控制用于供给工件用部件或者回收完成加工的工件的搬运用机器人60。
[0044]搬运用机器人控制部52包含设定搬运用机器人60的搬运路径T的搬运路径设定部54，并使搬运用机器人60沿着由搬运路径设定部54设定的搬运路径T移动。搬运用机器人控制部52通过无线通信发送搬运用机器人60的移动控制信号。
[0045]当系统控制器50从机器人单元装置10、20、30、40中的任一个接收到规定的工件用部件的供给指示信号时，搬运路径设定部54基于由接点检测部18等所检测并计算出的机器人单元装置10、20、30、40的邻接配置状态、以及该配置状态下的搬运用机器人60的当前位置信息，来设定各机器人单元装置10、20、30、40的下方的空间MA中搬运用机器人60的搬运路径T。搬运路径设定部54设定搬运路径T，以使该搬运路径T在俯视观察时经过需要该工件用部件的机器人单元装置10、20、30或40的转交部17 (参照图4、图5)。转交部17例如是设置于加工台11上的孔等。搬运路径T也可以设定为在俯视观察时经过转交部17的附近，只要搬运用机器人60能够向该机器人单元装置10、20、30或40供给工件用部件即可。此外，搬运路径设定部54在设定搬运路径T时，将配置有控制装置16及腿部13的部位作为禁止行进区域，将其从搬运路径T中去除。
[0046]另外，当系统控制器50从机器人单元装置10、20、30、40中的任一个接收到对工件的加工结束、完成加工的工件的回收的指示信号时，与供给部件的情况同样地，搬运路径设定部54基于由接点检测部18等检测并计算出的机器人单元装置10、20、30、40的配置状态和该配置状态下的搬运用机器人60的当前位置信息，来设定各机器人单元装置10、20、30、40的下方的空间MA中搬运用机器人60的搬运路径T。对于搬运路径T被设定为经过转交部17或转交部17的附近，与供给部件的情况相同。
[0047]如图5所示，搬运用机器人60具有多个车轮62，搬运用机器人60是向规定的机器人单元装置10等供给所需的工件用部件、或者回收需要搬运至其他的机器人单元装置等的完成加工的工件的移动式机器人。搬运用机器人60具有供给及回收用的操纵器，并经由机器人单元装置10的转交部17执行所需的工件用部件的供给及完成加工的工件的回收。搬运用机器人60通过检测车轮62的转速或驾驶方向等，来获取当前位置。搬运用机器人60也可以利用被设置在底板FL上的标记来获取自身的位置或修正当前位置。另外，机器人单元装置10等的下方空间MA比搬运用机器人60的高度高，使得搬运用机器人60能够自由地移动。
[0048]接着，参照图4，说明通过搬运路径设定部54对搬运用机器人60的搬运路径T进行设定的方法的例子。
[0049]首先，当各机器人单元装置10、20、30、40被配置在如图4所示的规定的单元生产位置上时，检测各机器人单元装置10、20、30、40的接点检测部18、28、38、48相对的接点检测部。在图4所示的例子中，机器人单元装置10的接点检测部18a、18b分别与机器人单元装置20的接点检测部28b、28a接触。另外，机器人单元装置10的接点检测部18c、18d分别与机器人单元装置30的接点检测部38d、38c接触。另外，机器人单元装置10的接点检测部18e、18f分别与机器人单元装置40的接点检测部48f、48e接触。
[0050]然后，通过这些接点检测部18、28、38、48所检测到的识别信息从各机器人单元装置10、20、30、40被发送给系统控制器50。系统控制器50的搬运路径设定部54根据这些识别信息计算出机器人单元装置10、20、30、40的配置状态。具体而言，通过搬运路径设定部54计算出:机器人单元装置10的前方的侧面Ila被邻接配置于机器人单元装置20的前方的侧面，机器人单元装置10的横向的两个侧面IlbUlc分别被邻接配置于机器人单元装置20、30的横向的侧面。
[0051]接着，搬运路径设定部54设定搬运路径T，以使得在这些机器人单元装置10、20、30,40的下方的区域内除去由于各控制装置16及腿部13导致搬运用机器人60无法移动的区域以外的空间MA (俯视观察，大致梯形形状集中四个的区域)中，搬运用机器人60经过所需的机器人单元装置10的转交部17。然后，搬运路径设定部54将无线信号发送到搬运用机器人60，以使搬运用机器人60在该设定的搬运路径T上移动并向机器人单元装置10供给工件用部件或者回收完成加工的工件。接收到该无线信号的搬运用机器人60经由搬运路径T向机器人单元装置10移动，并执行工件用部件的供给或完成加工的工件的回收等。
[0052]各机器人单元装置10、20、30、40通过进行这样的搬运控制的搬运用机器人60获取所需的工件用部件，进行安装在工件上等加工，由此完成产品。
[0053]如此，在生产系统I中，在各机器人单元装置10、20、30、40的架台14的下方分别设置搬运用机器人60可移动的空间MA，搬运路径设定部54设定搬运用机器人60的搬运路径T使其包含这些空间MA。即，不仅在没有设置机器人单元装置的底板FL的区域，而且在设置有机器人单元装置10、20、30、40的底板FL的区域，也能够使搬运用机器人60自由地移动。因此，根据生产系统1，能够在不必过多考虑搬运用机器人60的搬运路径的确保的情况下进行更适于单元生产的机器人单元装置10、20、30、40的配置，由此能够提高其自由度。
[0054]另外，在生产系统I中，各机器人单元装置10、20、30、40具有检测是否相互邻接配置等的接点检测部18、28、38、48，搬运路径设定部54基于由接点检测部18、28、38、48检测到的检测信息(位置识别信息)，计算出各机器人单元装置10、20、30、40的配置状态，并根据该配置状态设定搬运用机器人60的搬运路径T。由此，通过将接点检测部18、28、38、48设置于各机器人单元装置10、20、30、40这样的简单方法，能够容易算出各机器人单元装置10、20、30、40的配置状态。
[0055]特别是，接点检测部18、28、38、48被设置在各机器人单元装置10、20、30、40各自的侧面，通过各机器人单元装置10、20、30、40的各接点检测部18、28、38、48相互接触来计算出各机器人单元装置10、20、30、40的侧面与其他的机器人单元装置的哪一个侧面邻接配置的配置状态，因此，虽然是简单的方法，但是能够可靠地计算出所需的配置状态。
[0056]另外，在生产系统I中，机器人单元装置10等具有接收在基于生产用机器人12的加工中所使用的工件用部件的供给等的转交部17，该转交部17在俯视观察时与空间MA重叠。并且，搬运路径设定部54设定搬运用机器人60的搬运路径T以使得在俯视观察时经过该转交部17或转交部17的附近。由此，能够更可靠地进行搬运用机器人60对工件用部件的供给或完成加工的工件的回收。
[0057]另外，在生产系统I中，机器人单元装置10等的架台14包含进行加工的加工台11以及支撑加工台11的腿部13，通过加工台11及腿部13等来划定移动用的空间MA。S卩，通过诸如设置规定长度的腿部13，在机器人单元装置10的下方设置搬运用机器人60能够移动的空间，因此，能够在不形成复杂的装置结构的情况下确保用于搬运用机器人60的充分的移动空间。
[0058]另外，基于上述生产系统I的产品生产方法是用于通过机器人单元装置10、20、30,40来生产产品的生产方法，其包括以下步骤:计算在下方设置有搬运用机器人60能够移动的空间MA的机器人单元装置10等的配置状态的步骤，搬运用机器人60进行完成加工的工件的接收及工件用部件的供给的至少一者；根据在该进行计算的步骤中计算出的配置状态，设定搬运用机器人60的搬运路径T使其包含空间MA ；以及机器人单元装置10等中的至少任一个装置将从搬运用机器人60接收的工件用部件安装于工件或将完成加工的工件转交给搬运用机器人60。如此确定搬运路径T，因此在确定机器人单元装置10等的配置时可以不必过多考虑搬运路径T，从而能够自由地确立更高效的单元生产的配置。
[0059]本发明不限于上述实施方式，而能够进行各种变形。例如，在上述实施方式中，作为腿部13a?13d，使用了截面为矩形形状的实心部件，但只要能够充分确保强度，也可以使用可伸缩的套管式机构的部件作为各机器人单元装置等的腿部13a?13d。该情况下，能够使运送机器人单元装置10等时的装置总长降低，因此运送变得容易，而且，在使用装置时，能够确保充分的底板高度以使搬运用机器人60能够自由地移动。另外，在机器人单元装置10等中，也可以腿部13与其他的部件能够分离。该情况下，也能够实现同样的效果。
[0060]另外，在上述实施方式中，示出了工件用部件的供给和完成加工的工件的回收全部通过搬运用机器人60进行的例子，当然也可以搬运用机器人60只进行其中一部分，其他的作业由其他的手段来进行。另外，在上述实施方式中，示出了将设定搬运路径T的搬运路径设定部54设置于系统控制器50的例子，但也可以由各机器人单元装置10等的控制装置16来负责相关的搬运路径设定部的功能的一部分或全部，来进行搬运用机器人60的搬运路径T的设定及其行进控制。
[0061]另外，在上述实施方式中，由于是将控制装置16配置于装置的后方的例子，因此无法设定经过侧面Ild的搬运路径T，但是通过将控制装置16移动到其他部分，当然也可以将搬运路径T设定为经过侧面lid。
【权利要求】
1.一种生产系统，包括: 第一机器人单元装置，所述第一机器人单元装置具有第一生产用机器人以及固定所述第一生产用机器人的第一架台； 第二机器人单元装置，所述第二机器人单元装置具有第二生产用机器人以及固定所述第二生产用机器人的第二架台，并与所述第一机器人单元装置邻接配置；以及 搬运路径设定部，所述搬运路径设定部设定搬运用机器人的搬运路径，所述搬运用机器人进行从所述第一机器人单元装置接收工件以及向所述第一机器人单元装置供给工件用部件的至少一者， 在所述第一和第二架台的下方设置有所述搬运用机器人能够移动的空间，所述搬运路径设定部设定所述搬运用机器人的搬运路径使其包含该空间。
2.如权利要求1所述的生产系统，其特征在于， 所述第一和第二机器人单元装置具有对相互邻接配置的情况进行检测的检测部，所述搬运路径设定部基于由所述检测部检测到的检测信息来计算所述第一和第二机器人单元装置的配置状态，并根据所述配置状态来设定所述搬运用机器人的搬运路径。
3.如权利要求2所述的生产系统，其特征在于， 所述检测部被设置于所述第一和第二机器人单元装置各自的侧面上， 通过所述第一和第二机器人单元装置的各所述检测部相互接触，来计算所述第一机器人单元装置的一个侧面被邻接配置于所述第二机器人单元装置的哪一个侧面的所述配置状态。
4.如权利要求1至3中任一项所述的生产系统，其特征在于， 所述第一机器人单元装置具有转交部，所述转交部接收由所述第一生产用机器人加工的所述工件的转交或接收在所述第一生产用机器人的加工中所使用的所述工件用部件的供给，所述转交部在俯视观察时与所述空间重叠， 所述搬运路径设定部设定所述搬运用机器人的搬运路径，使其在俯视观察时经过所述转交部或所述转交部的附近。
5.如权利要求1至4中任一项所述的生产系统，其特征在于， 所述第一架台包括用于进行加工的加工台及支撑所述加工台的腿部； 通过所述加工台和所述腿部来划定所述能够移动的空间。
6.如权利要求1至5中任一项所述的生产系统,其特征在于， 所述第一机器人单元装置具有控制该机器人单元装置的控制装置，所述控制装置被设置为其下端到达设置所述第一机器人单元装置的底板； 所述搬运路径设定部设定所述搬运用机器人的搬运路径，使其避开所述控制装置的设置部位。
7.一种机器人单元装置，与其他的机器人单元装置共同形成生产单元从而生产产品，包括: 生产用机器人； 控制装置，所述控制装置控制所述生产用机器人； 架台，所述架台固定所述生产用机器人，并且在其下方设置搬运用机器人能够移动的空间，所述搬运用机器人进行完成加工的工件的接收及工件用部件的供给的至少一者；以及 检测部，所述检测部检测所述其他的机器人单元装置被邻接配置的情况， 根据由所述检测部检测到的邻接配置状态，所述搬运用机器人在所述空间内移动。
8.一种产品生产方法，用于通过第一及第二机器人单元装置生产产品，包括以下步骤: 计算在下方设置有搬运用机器人能够移动的空间的所述第一和第二机器人单元装置的配置状态，所述搬运用机器人进行完成加工的工件的接收及工件用部件的供给的至少一者； 根据在该进行计算的步骤中计算出的所述配置状态，设定所述搬运用机器人的搬运路径使其包含所述空间；以及 所述第一和第二机器人单元装置中的至少一者将从所述搬运用机器人接收的所述工件用部件安装于工件 或者将完成加工的工件转交给所述搬运用机器人。
【文档编号】B23P21/00GK104043968SQ201410014593
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年1月13日 优先权日:2013年3月14日
【发明者】福田拓也, 安藤慎悟 申请人:株式会社安川电机