CN102133701B

CN102133701B - 生产系统

Info

Publication number: CN102133701B
Application number: CN201010623292.6A
Authority: CN
Inventors: 平野祐辅; 松尾智弘
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2010-01-19
Filing date: 2010-12-29
Publication date: 2014-10-22
Anticipated expiration: 2030-12-29
Also published as: US20110175274A1; EP2363250A2; JP5423415B2; US8840097B2; CN102133701A; JP2011148009A

Abstract

本发明是一种生产系统，具体为，其由：工件；放置有所述工件的工件储料器；配置在所述工件储料器的搬出口的双臂机器人；及配置为与所述双臂机器人的主体前方相对的第2机器人构成。

Description

生产系统

技术领域

本发明涉及一种制造物品的生产系统。

背景技术

像组装工序、搬运工序这样的作业工序目前依靠人手进行，要实现自动化则需要专用工具、夹具，因此比较困难。

即使在已实现了自动化的工序中，由于以往1台机器人进行1种作业，因此需要对应该部件的专用把持装置。在作业工时、部件数量多的组装、搬运工序中需要非常多的专用把持装置。因此需要准备对应制造部件数、作业工时的专用装置，需要非常多的机器人、生产机械，在由人手进行作业的现状的空间中无法实现自动化，生产线所用空间也需要非常大的空间。

另外，在加工机械之间搬运等的向后工序搬运的工序中，通常将不规则排列的大量部件整齐排列成易于进行作业的规定姿势，向下一个工序搬运。例如，在变更部件的姿势而向下一个工序搬运时，由于暂且将部件重新放置在临时放置台、姿势变更装置上，因此需要专用设备，需要非常大的空间。

像在大量排列、杂乱的状态下供给部件这样的搬运工序，在由称之为零件供给器的装置排列整齐后送到下一个工序。零件供给器基本上以只处理一种部件为目的，是对应于所要求的处理能力而每一次进行设计、制作的比较简单的机构装置。因此存在如下问题，通常不能达到那么高的处理能力，同时对部件种类变更的对应性较低，在需要处理多种部件时工装所需的时间较长，招致生产率降低。

鉴于如上的现状，要求不需要专用装置而利用作业者进行作业的程度的空间来高效地进行生产的生产系统。

作为现有的生产系统，提出了如日本国专利公开公报平6-320364号所示的使用2个水平多关节机器人的系统(参照专利文献1)。

公开有如下的现有生产系统，其结构为组合：2台水平多关节机器人；配置在这些各机器人的前方侧的组装作业台；使平台移动的搬运机器即自由流动输送机(free flow conveyer)；配置在机器人侧方的供给小型部件的部件供给台；供给小型、中型部件的部件供给机；及供给中型、大型部件的部件供给机等，具备控制这些机器人及外围设备的控制装置。

该生产系统为只是根据物品大小而区分使用进行搬运的机器人的系统。作为将搬运物整齐排列的方法，尤其是在需要处理多种部件的情况下或需要具有高度的处理能力的情况下，采用了通过具备图像处理装置(视觉)的机器人来整齐排列部件的方法。即，通过CCD相机等的视觉传感器取得关于各部件的位置、姿势的信息，根据该信息控制机器人的各臂，进行整齐排列部件的作业的方法。在该方法中，由于根据部件种类的变更而只切换动作程序就可以处理各种部件，因此具有可以缩短工装所需的时间的优点。

但是，视觉系统较复杂，成为招致性能价格比恶化的原因，同时由于用过于复杂化的系统来处理像整齐排列部件这样的比较简单的作业，因此存在反而使处理能力的提高变得困难的问题。

在现有的生产系统中，由于各个机器人根据事先决定的顺序搬运部件，因此无法进行像将不规则排列的部件整齐排列而搬运这样的考虑后续工序的作业。

另外，在包含视觉系统的生产系统中，当使用视觉系统时，工件的外观、轮廓的修正等则由于采光而发生变化，产生调节作业变得繁杂的问题。

这样，在迄今为止的生产系统中，虽然通过在使用了专用工具、夹具或者使用了视觉系统的生产系统中具备特有的专用备件来达到实现，但是在最近，希望灵活地进行对应多品种少量生产的灵活的装置构成的工装更换，希望能够容易地进行工装更换，希望1个机器人的动作具有多个功能，产生了迄今为止的生产系统所无法对应的问题。

发明内容

本发明是鉴于这样的现有技术的课题而进行的，目的在于提供一种生产系统，其可以容易地进行工装更换，1个机器人的动作具备多个功能，实现了节省空间化。

为了解决这个问题，根据本发明的一个实施方式，具有：工件；放置有所述工件的工件储料器；配置在所述工件储料器的搬出口的双臂机器人；配置为隔着作业区域与所述双臂机器人的主体前方相对的第2机器人；及搬运托盘，其中，所述双臂机器人具有对所述工件向相互不同的方向推入并把持所述工件的两个手，所述两个手中，一个手通过事先示教的动作对放置在所述工件储料器的所述工件进行把持并拉出，使另一个手靠近所述一个手把持的所述工件，并使所述另一个手把持与所述一个手把持的位置不同的所述工件的第1规定位置，基于把持在所述第1规定位置处的所述另一个手的实际位置、和所述另一个手的事先示教的位置，检测所述另一个手把持所述工件的把持位置与所述工件的正确把持位置之间的偏离量，将所述偏离量作为误差来存储，将加减运算了偏离量后的目标值再设定于作业区域，然后，所述一个手放开所述工件，在所述一个手向所述工件所在的方向移动且与所述工件的端部接触的时刻，所述一个手再次把持所述工件，所述第2机器人对所述双臂机器人把持的所述工件进行组装作业，由所述双臂机器人将进行了组装作业后的所述工件放置在搬运托盘的规定位置。

为了解决这个问题，根据本发明的另一个实施方式，其为，所述第2机器人在所述双臂机器人的作业区域中进行作业。

为了解决这个问题，根据本发明的另一个实施方式，其为，所述第2机器人对所述双臂机器人把持的工件进行作业。

为了解决这个问题，根据本发明的另一个实施方式，其为，所述双臂机器人的臂部具备包括冗余轴的7轴以上的轴。

为了解决这个问题，根据本发明的另一个实施方式，其为，所述双臂机器人改变把持所述工件而进行作业。

为了解决这个问题，根据本发明的另一个实施方式，其为，1列配置所述工件储料器、所述双臂机器人与所述第2机器人。

为了解决这个问题，根据本发明的另一个实施方式，其为，配置为与所述双臂机器人的主体相对的所述第2机器人被配置在所述工件储料器的侧方。

为了解决这个问题，根据本发明的另一个实施方式，其为，所述第2机器人由双臂机器人构成。

为了解决这个问题，根据本发明的另一个实施方式，其为，所述第2机器人由单臂垂直多关节机器人构成。

根据本发明的以上所述，通过密集配置工件储料器、双臂机器人、第2机器人，由于可以在以前用人手进行作业的程度的空间中进行搬运与组装作业，因此可以减小生产线所用空间。

另外，通过进行改变把持作业，即使对于杂乱配置的工件也可以在进行定位的同时进行搬运，由于不会构成繁杂的系统，因此可以进行对应多品种少量生产的工装更换。

附图说明

图1是表示双臂机器人的主视图。

图2是第1实施例的生产系统的立体图。

图3是表示双臂机器人的工件搬运的图。

图4是表示双臂机器人的工件搬运的图。

图5是表示双臂机器人的工件搬运的图。

图6是表示双臂机器人的工件搬运的图。

图7是表示双臂机器人的工件搬运的图。

图8是第2实施例的生产系统的立体图。

符号说明

1-基台；2-旋转主体部；3R-右臂部；3L-左臂部；4R-右肩部；4L-左肩部；5R-右上臂A部；5L-左上臂A部；6R-右上臂B部；6L-左上臂B部；7R-右下臂A部；7L-左下臂A部；8R-右手腕A部；8L-左手腕A部；9R-右手腕B部；9L-左手腕B部；10R-右凸缘；10L-左凸缘；11-双臂机器人；12-工件储料器；13-工件；14-作业区域；15R-右手；15L-左手。

具体实施方式

以下参照附图对本发明的实施方式进行说明。在各图中，对同样的构成要素标注相同的符号。

实施例1

使用图1对本发明的双臂机器人11进行说明。

用未图示的系紧螺栓固定基台1，在该基台1上，在铅锤面内旋转自如地搭载有旋转主体部2。在该旋转主体部2的主视图左侧设有右臂部3R，右肩部4R被设置为可在水平面内旋转。在该右肩部4R可摆动地设有右上臂A部5R。在该右上臂A部5R顶端设有右上臂B部6R。并且，该右上臂B部6R被赋予旋转的扭转动作。而且在右上臂B部6R顶端可摆动地设有右下臂A部7R。在该右下臂A部7R顶端设有右手腕A部8R，在右手腕A部8R顶端设有右手腕B部9R。而且，该右手腕A部8R被赋予旋转的扭转动作，右手腕B部9R被赋予进行弯曲动作的旋转动作。在所述右手腕B部9R顶端设有右凸缘10R，可连接未图示的手，被赋予扭转动作。当从上面观察时，在右侧与上述同样地设有左臂部3L，设有左肩部4L、左上臂A部5L、左上臂B部6L、左下臂A部7L、左手腕A部8L、左手腕B部9L、左凸缘10L。

在这样的结构中，以进行如下处理为特征，通过使旋转主体部2、右臂部3R、左臂部3L进行动作，从而在安装于左右手腕凸缘10R、10L的顶端部安装手。

使用图2至7对使用了所述双臂机器人11的具体的部件生产系统进行说明。

第1双臂机器人11是如下进行组装的机器人，在通过右臂部3R及左臂部3L对从附图左侧过来的保管在工件储料器12中的工件13进行重新把持动作的同时搬运到附图右侧的作业区域14，并由相对的第2双臂机器人21将部件20放置在工件13上而组装工件部件。

第1双臂机器人11被配置在工件储料器12与作业区域14之间。第1双臂机器人11的左右手15L、15R在连接工件和作业区域14的中心的直线上作为初始位置而被配置，构成为使工件13从工件储料器12直线移动到作业区域14，在作业区域14生产出的工件部件在被第1双臂机器人11定位的状态下放置于配置在与工件储料器12和作业区域14正交的方向上的搬运托盘24，移送到下一个工序。

这样的配置由于左右臂部3L、3R由具有冗余轴的7轴构成，可使左右臂部3L、3R靠近第1双臂机器人11的旋转主体部2，因此工件储料器12及作业区域14与第1双臂机器人11的距离短于第1双臂机器人11的可动范围，密集地配置工件储料器12及作业区域14与搬运托盘24，从而相对于工件的配置位置使相反侧的臂部接近得够得到工件13。例如，从图2及图3可知，通过使左臂部3L动作，可以把持收纳于工件储料器12的工件13。

在此所讲的作业区域14不是根据第1双臂机器人的可动范围而要求的区域，而是指第1双臂机器人和第2双臂机器人组装工件部件的区域。

下面，对工件搬运动作进行说明。首先如图3所示，对使用左臂部3L取出收纳于工件储料器12的工件13的动作进行说明。第1双臂机器人11相对于基台1使旋转主体部2向工件储料器12的方向旋转规定角度，同时，如图2所示，左臂部3L通过事先示教的动作使各轴从初始姿势旋转规定角度而形成取出姿势，以便取出工件13。这样，安装在左臂部3L的凸缘10L的左手15L把持工件13。此时，右臂部3R或者形成初始姿势，或者形成配置在不干涉左臂部3L的移动轨道的位置的姿势。此时，虽然工件13在一定程度上整齐排列地配置在工件储料器12内，但是并未配置在正确的位置，只是配置成左手15L可把持的程度。即，工件储料器12被制作成稍微大于工件13，工件13在工件储料器12中不一定始终放置在相同的位置。

下面，如图4所示，在用左手15L把持工件13的状态下，从工件储料器12中拉出工件13。此时，右臂部3R以使安装于右手腕凸缘10R的右手15R靠近工件13的形式使各轴旋转规定角度，形成靠近工件13的姿势。如图5所示，左臂部3L的姿势形成为，在用左手15L把持工件13的状态下使右手15R处于工件13的规定位置(工件13的中央部)，右臂部3R的姿势形成为，右手15R朝向工件13的所在方向(附图的上方向)微动，基于未图示的接触传感器，在工件13与右手15R的端部接触的时刻用右手15R把持工件13。如果此时的右手15R的位置与事先示教的位置不同，则将偏离量作为误差来存储，将加减运算偏离量后的目标位置再设定于作业区域14。接下来，左手15L放开工件13，左手15L朝向工件13的所在方向(附图的左方向)移动，基于未图示的接触传感器，在工件13与左手15L的端部接触的时刻，左手15L再次把持工件13。

此时，把持工件13的右臂部3R及左臂部3L的各轴的旋转位置，离规定位置具有与工件13的偏离量相等的误差，在到所设置的托盘为止的目标位置上叠加与该偏离量相等的误差而作为新的目标位置，移动右臂部3R及左臂部3L的各轴。

另外，在左手15L把持工件储料器12中的工件13时，由于把持的是正确位置，因此不需进行改变把持作业而将工件13搬运到作业区域。

在此，虽然在本发明中手端部与工件的接触是使用未图示的接触传感器进行检测的，但是不局限于此，只要是检测接触的传感器，则也可以是具有相同功能的非接触式开关等。或者也可以根据由于接触而作用于臂部的负载发生变动而通过驱动各轴的驱动器的电流、电压来求出。

下面，如图6所示，在用左右手15L、15R把持工件13并保持左右臂部3L、3R的姿势的状态下，使旋转主体部2相对于基台1向作业区域14的方向旋转。

在上述图5的说明中，虽然说明的是似乎在旋转主体部2停止的位置进行左右手15L、15R的改变把持动作，但是也可以在旋转主体部2从图5向图6移动至规定位置期间进行改变把持动作，此时，可以实现缩短时间。

最后，如图7所示，左右臂部3L、3R形成规定的姿势，以便将工件13配置于作业区域14。

下面，对工件部件的组装作业进行说明。用左右手15L、15R搬运的工件13被定位于作业区域14。另一方面，第2双臂机器人21被配置成隔着作业区域14与第1双臂机器人11相对。这样，构成第1及第2双臂机器人在同一作业区域中进行作业的系统。此时，在第2双臂机器人21的右臂21R的顶端安装有把持工具(tool)22，在左臂21L的顶端安装有拧螺钉工具(tool)23。

第2双臂机器人21的右臂21R在已定位的状态下把持部件20的规定位置。然后，在右臂21R旋转规定角度之后，部件20被放置在工件13上。接下来使用安装于左臂21L的拧螺钉工具(tool)23安装工件13和部件20。

可以将拧螺钉工具(tool)23始终安装于左臂21L，也可以采用在左臂21L上安装把持工具(tool)而在必要时可把持拧螺钉工具(tool)的方式。另外，也可以将工具交换器安装于左臂顶端。

此时，在进行拧螺钉作业时右臂21R的手腕轴处于伺服活动连接(servo float)状态。即，右臂21R的手腕轴形成降低控制刚性而可围绕转轴自如地进行动作的状态。

通过采用伺服活动连接(servo float)功能，可以容许工件13与部件20的相对的孔位置的偏离。

这样被组装的工件部件由第1双臂机器人移放至搬运托盘24的规定位置，送到下一个工序。

搬运托盘可以是在下一个工序中机器人进行把持的台，也可以是输送机。

实施例2

如图8所示，第1双臂机器人11是如下进行组装的机器人，在通过右臂部3R及左臂部3L对从附图前方过来的保管在工件储料器12中的工件13进行重新把持动作的同时搬运到附图右侧的作业区域14，并由相对的第2双臂机器人21将部件20放置在工件13上而组装工件部件。第2双臂机器人21被配置成隔着作业区域14与第1双臂机器人11相对。另外，搬运托盘24隔着第1双臂机器人11位于工件储料器12的相反侧。

通过这样配置第1双臂机器人及第2双臂机器人，且这样配置工件储料器12及搬运托盘24，实现了作业空间的节省空间化。

对于第1双臂机器人及第2双臂机器人的动作，由于进行与实施例1相同的动作，因此省略详细说明。

在本实施例中，虽然以矩形工件为例进行了说明，但是并不局限于此，显然也可以是长方体、异型形状的物件。另外，虽然说明为使用第2双臂机器人来放置部件及进行组装，但是第2机器人也可以是垂直多关节型工业用机器人，可以根据需要而应用单臂机器人。

而且，根据作业内容、作业时间，在不需要第2机器人时也可以只用第1双臂机器人来构成。

Claims

1.一种生产系统，其特征为，具有：工件；放置有所述工件的工件储料器；配置在所述工件储料器的搬出口的双臂机器人；配置为隔着作业区域与所述双臂机器人的主体前方相对的第2机器人；及搬运托盘，

其中，所述双臂机器人具有对所述工件向相互不同的方向推入并把持所述工件的两个手，

所述两个手中，一个手通过事先示教的动作对放置在所述工件储料器的所述工件进行把持并拉出，

使另一个手靠近所述一个手把持的所述工件，并使所述另一个手把持与所述一个手把持的位置不同的所述工件的第1规定位置，

基于把持在所述第1规定位置处的所述另一个手的实际位置、和所述另一个手的事先示教的位置，检测所述另一个手把持所述工件的把持位置与所述工件的正确把持位置之间的偏离量，

将所述偏离量作为误差来存储，将加减运算了偏离量后的目标值再设定于作业区域，然后，所述一个手放开所述工件，在所述一个手向所述工件所在的方向移动且与所述工件的端部接触的时刻，所述一个手再次把持所述工件，

所述第2机器人对所述双臂机器人把持的所述工件进行组装作业，

由所述双臂机器人将进行了组装作业后的所述工件放置在搬运托盘的规定位置。

2.根据权利要求1所述的生产系统，其特征为，所述第2机器人在所述双臂机器人的作业区域中进行作业。

3.根据权利要求1或2所述的生产系统，其特征为，所述双臂机器人的臂部具备包括冗余轴的7轴以上的轴。

4.根据权利要求1或2所述的生产系统，其特征为，1列配置所述工件储料器、所述双臂机器人与所述第2机器人。

5.根据权利要求1或2所述的生产系统，其特征为，配置为与所述双臂机器人的主体相对的所述第2机器人被配置在所述工件储料器的侧方。

6.根据权利要求1或2所述的生产系统，其特征为，所述第2机器人由双臂机器人构成。

7.根据权利要求1或2所述的生产系统，其特征为，所述第2机器人由单臂垂直多关节机器人构成。