JP3673117B2

JP3673117B2 - 組立装置とそのためのトレイシステム

Info

Publication number: JP3673117B2
Application number: JP16677599A
Authority: JP
Inventors: 通夫平林; 勝久井田; 伸夫樋口; 祥人菅野; 良彦中西; 博己北浦; 賢一車; 弘之林
Original assignee: Idec Corp
Current assignee: Idec Corp
Priority date: 1999-06-14
Filing date: 1999-06-14
Publication date: 2005-07-20
Anticipated expiration: 2019-06-14
Also published as: EP1120189A1; US6415204B1; EP1120189A4; WO2000076720A1; JP2000354919A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の部品から構成される組立体を組み立てる組立技術に関し、特にロボットを用いる組立技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多点数の部品から構成される組立体をロボットにより自動的に組み立てる組立装置では、ロボットの可動範囲の内部に複数の部品を自動的に供給することにより、部品搬入時にロボットを停止させて人手による部品の交換を不要としている。
【０００３】
また、１つの基台に複数のロボットを固定して協働して動作させ、組立用冶具を利用して複数の部品を組み付けることにより、効率的に部品の組み立てを行おうとしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来例のようにロボットの可動範囲の内部に複数の部品を自動的に供給するだけでは、多品種少量生産を目的とした組立装置において、組立体の品種切替えが頻繁に行われると、それに伴い組立ツール（ロボットツール、組立用冶具）の交換も頻繁に行う必要があるが、この組立ツールの交換作業は人手に頼っているため、交換作業に時間がかかり、その間は組立装置を停止しなければならず、組立装置の稼働率を低減させる原因となる。
【０００５】
また、１つの基台に複数のロボットを固定するのでは、多品種少量生産を目的とした組立装置において、大幅な組立体の品種切替えに伴うロボットの配置の変更やロボットの増設に迅速に対応するのは、困難である。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ロボットによる多品種少量生産を効率的に行える組立技術を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、請求項１の発明は、組立ツールを利用して複数の部品を順次に組立て、それによって所定の組立体を製造する組立装置であって、(a)所定の基台上に配置されたロボットを有する組立部と、(b)前記ロボットを駆動制御するロボット制御手段と、(c)前記複数の部品と前記組立ツールとを搬入対象物として、各搬入対象物を前記ロボットの可動範囲の外部から前記可動範囲の内部まで搬入するとともに、完成後の組立体と使用後の組立ツールとを搬出対象物として、各搬出対象物を前記可動範囲の内部から前記可動範囲の外部まで搬出する搬送手段と、を備え、前記ロボット制御手段が、 (b-1) 搬入された前記組立ツールのセッティングと、使用後の前記組立ツールの前記搬送手段への返却とを前記ロボットに行わせるツール管理制御手段と、 (b-2) 搬入された前記複数の部品の順次組立てと、完成後の組立体の前記搬送手段への返却とを前記ロボットに行わせる組立制御手段と、を備えるとともに、前記搬送手段は、(c-1) それぞれが所定のトレイを保持可能な複数のトレイ保持部の並列配置と、(c-2) 前記複数のトレイ保持部のそれぞれを前記ロボットの可動範囲の内部と外部との間で移動させる搬送駆動手段と、を備え、前記搬入対象物および前記搬出対象物のそれぞれは、前記トレイに収容された状態で前記搬送手段によって搬送されるとともに、前記複数のトレイ保持部が、所定の単位幅のトレイを保持する第１トレイ保持部と、前記単位幅の複数倍に相当する幅のトレイを保持する第２トレイ保持部と、の並列配置を有する。
【０００８】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る組立装置において、前記組立ツールとして、前記ロボットの先端腕に着脱自在なロボットツールと、前記基台に付随させた作業台上に配置されて前記複数の部品を組み付ける組立用冶具と、が含まれており、前記ツール管理制御手段は、前記ロボットに、前記先端腕への前記ロボットツールの着脱制御を行わせるロボットツール管理制御手段と、前記ロボットに、前記作業台上の所定の組立位置と前記搬送手段との間の前記組立用冶具の移動を行わせる冶具管理制御手段と、を備える。
【０００９】
また、請求項３の発明は、請求項２の発明に係る組立装置において、前記ロボットツールとして複数種類のロボットツールが前記搬送手段によって搬送され、前記ロボットツール管理制御手段は、前記ロボットによって、前記基台上の所定のロボットツール待機位置まで前記複数種類のロボットツールを搬送するロボットツール搬送制御手段、と、前記組立体の組立段階に応じて、前記先端腕に装着するロボットツールを複数のロボットツールの中から選択して交換するロボットツール交換制御手段と、を備える。
【００１２】
また、請求項４の発明は、請求項１の発明に係る組立装置において、前記トレイには、その外面に第１の局所形状が付されており、各トレイ保持部は、前記第１の局所形状と嵌合する第２の局所形状を有しており、前記第１の局所形状と前記第２の局所形状との嵌合によって各トレイ保持部への各トレイの位置決めがなされる。
【００１３】
また、請求項５の発明は、請求項２の発明に係る組立装置において、前記ロボットツールとして前記複数の部品のそれぞれを把持可能なチャックが使用されているとともに、前記ロボットの作業範囲内における前記複数の部品のそれぞれの搬入位置から前記組立位置までの区間内において、前記ロボットによる各部品のそれぞれの単方向の移送経路が所定の共通位置を通るように設定されており、前記組立装置が、(d)前記共通位置近傍に設置されて、前記ロボットにおいて前記チャックが部品を把持しているか否かを検出する部品検出手段、をさらに備える。
【００１４】
また、請求項６の発明は、組立ツールを利用して複数の部品を順次に組立て、それによって所定の組立体を製造する組立装置で使用されるトレイシステムであって、(a) トレイ本体の群と、(b) 被収容物の形状に適合した所定の上面凹部を有し、前記トレイ本体に収容されて前記被収容物を前記上面凹部に位置決めして保持する保持部材の群と、を備え、前記トレイ本体の群が、(a-1) 所定の単位収容幅を有するシングルサイズのトレイ本体と、(a-2) 前記単位収容幅の倍の収容幅を有するダブルサイズのトレイ本体と、を含む一方、前記保持部材の群が、(b-1) 前記シングルサイズのトレイ本体の内部に単独で適合して収容されることが可能であるとともに、前記ダブルサイズのトレイ本体の内部にはペアで収容されることが可能なシングルサイズの保持部材と、(b-2) 前記ダブルサイズのトレイ本体の内部に単独で適合して収容されることが可能なダブルサイズの保持部材と、を含んでなり、前記ダブルサイズのトレイ本体において、前記シングルサイズの保持部材をペアで収容した場合に、前記ダブルサイズの保持部材を単独で収容した場合と実質的に等価な状態で、トレイ本体と保持部材とが位置的に適合するとともに、前記組立装置が、所定の基台上に配置されたロボットを有する組立部と、前記ロボットを駆動制御するロボット制御手段と、前記複数の部品と前記組立ツールとを搬入対象物として、各搬入対象物を前記ロボットの可動範囲の外部から前記可動範囲の内部まで搬入するとともに、完成後の組立体と使用後の組立ツールとを搬出対象物として、各搬出対象物を前記可動範囲の内部から前記可動範囲の外部まで搬出する搬送手段と、を備え、前記ロボット制御手段が、搬入された前記組立ツールのセッティングと、使用後の前記組立ツールの前記搬送手段への返却とを前記ロボットに行わせるツール管理制御手段と、搬入された前記複数の部品の順次組立てと、完成後の組立体の前記搬送手段への返却とを前記ロボットに行わせる組立制御手段と、を備えるとともに、前記搬送手段は、それぞれが所定のトレイを保持可能な複数のトレイ保持部の並列配置と、前記複数のトレイ保持部のそれぞれを前記ロボットの可動範囲の内部と外部との間で移動させる搬送駆動手段と、を備え、前記搬入対象物および前記搬出対象物のそれぞれは、前記トレイに収容された状態で前記搬送手段によって搬送される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
※＜組立システム１の要部構成＞
図１は、本発明の実施形態に係る組立システム１の斜視図である。
【００２０】
この組立システム１は、組立装置２と、この組立装置２の動作シーケンスを設計する際に利用される設計支援装置３とに大別される。まず、組立装置２の要部構成について、以下で説明する。
【００２１】
＜組立装置２の要部構成＞
図２は、組立装置２を上方から見た概念的平面図である。以下、図１と図２とを参照する。
【００２２】
組立装置２は、複数のロボット部１０Ａ、１０Ｂを備えており、ロボット部１０Ａ、１０Ｂの間に配置された組立作業台１１を備えている。また、ロボット部１０Ａ、１０Ｂに隣接して部品等を供給する供給部２３、組立装置２の起動、停止等の操作入力を行うための操作部２４、および組立装置２の統括制御を行う制御部２５Ａ（図１）を備えている。
【００２３】
＜ロボット部および組立作業台の概略構成＞
一方のロボット部１０Ａは、基台２０Ａの上面のほぼ中央に固定されたロボット２１０Ａを備えており、他方のロボット部１０Ｂは、基台２０Ｂの上面のほぼ中央に固定されたロボット２１０Ｂを備えている。これらの基台２０Ａ、２０Ｂのそれぞれはその平面形状が略矩形であり、それらの矩形の１辺ずつが対向するように所定の間隔を隔てて配置されている。この間隔には、別体の組立作業台１１が密着配置されている。基台２０Ａ，２０Ｂおよび組立作業台１１のそれぞれの上面の高さは同一とされてされており、これらによってほぼ連続する１平面が基準面として規定されている。
【００２４】
このうちロボット２１０Ａは、鉛直軸まわりの２つの旋回自由度の間に、水平軸まわりの３つの回動自由度をアーム結合した６自由度のロボットであり、図２に示すようにその先端腕に相当するメカニカルハンド２１１Ａの作業側端部は、ロボットツール（後述）を着脱可能な着脱マスタ部２１２Ａとなっている。
【００２５】
なお、図２においては図１のメカニカルハンド２１１Ａを水平方向に起こして伸ばした状態が示されており、また図１および図２には、水平ＸＹ方向と鉛直Ｚ方向とで構成された絶対座標系ＸＹＺが定義されている。
【００２６】
他方のロボット２１０Ｂは、鉛直軸まわりの３つの旋回自由度のアーム結合の先端に鉛直軸方向の１つの伸縮自由度を持たせた４自由度のロボットであり、図２に示すようにその先端腕に相当するメカニカルハンド２１１Ｂの作業側端部は、ロボット２１０Ａの場合と同様に、ロボットツールを着脱可能な着脱マスタ部２１２Ｂとなっている。
【００２７】
これらのロボット２１０Ａ，２１０Ｂの先端は、水平視で図２中に示すような可動範囲ＲＡ，ＲＢをそれぞれ有している。このうちロボット２１０Ａの可動範囲ＲＡは一部が欠けた略リング状であり、ロボット２１０Ｂの可動範囲ＲＢは一部が陥入した略円形である。
【００２８】
そして、これらの可動範囲ＲＡ，ＲＢのそれぞれが組立作業台１１の上面のうち、端部を除いた大部分をカバーするように構成されている。特にこの実施形態では、これらの可動範囲ＲＡ，ＲＢの相互が組立作業台１１上で重なることによって共通可動範囲ＲＣを規定している。この共通可動範囲ＲＣは、２台のロボット２１０Ａ，２１０Ｂが協働できる空間範囲である。後述する冶具ホルダ２２２および部品検出器２２３（図２）は、この共通可動範囲ＲＣ内に配置されている。
【００２９】
なお、一般には可動範囲ＲＡ，ＲＢのそれぞれが組立作業台１１の上面の少なくとも一部に重なるように構成されていればよい。
【００３０】
２台のロボット２１０Ａ，２１０Ｂのうち、ロボット２１０Ａは、部品を把持して水平方向にその部品を組み付ける作業を行うことも可能であり、上下方向に部品を組み付ける作業も可能である。また、ロボット２１０Ｂは、部品を把持して上下方向に部品を組み付ける作業が可能である。したがって、たとえば上下方向に組み付ける部品についてはロボット２１０Ｂを使用し、水平方向に組み付ける部品はロボット２１０Ａを使用するというような機能分担を持たせて協働させることができる。
【００３１】
この実施形態の組立システム１では、供給部２３によって、所定の組立体を組み立てる際に必要とされる部品、ロボットツールおよび組立用冶具が組立装置２の外部から可動範囲ＲＡ，ＲＢ内に自動搬入される。また、自動組立作業によって完成した組立体のほか、新たな種類の組立作業には不用のロボットツールや組立用冶具は、供給部２３によって可動範囲ＲＡ，ＲＢから組立装置２の外部に自動搬出されるようになっている。
【００３２】
この供給部２３は、基台２０Ａ、２０Ｂの平面視での矩形の各辺のうち、Ｘ方向に伸びる１辺に沿うように配置されており、ロボット部２０Ａ、２０Ｂにそれぞれ対応する２つの供給部２３Ａ，２３Ｂ（図１）の直線的な組合わせ配列となっている。
【００３３】
＜ロボットツールの例＞
図４は、２種類のロボットツールの例を示す斜視図である。図４(ａ)に示すロボットツール４１は、部品等を把持する１つのチャック４１１、上記の着脱マスタ部２１２Ａに対して着脱自在の連結部４１２を備えており、この連結部４１２に固定された板状の支持部材４１３にはチャック４１１が装着されてこの支持部材４１３によって支持されている。連結部４１２は短尺の円筒形であり、その中央には着脱孔４１２Ｈが形成されている一方、支持部材４１３の側端部からは複数の凸部４３１ａが突出している。
【００３４】
図４（ｂ）のロボットツール４２は、着脱孔４２２Ｈが形成された連結部４２２と、複数の凸部４２３ａが突出してなる支持部材４２３とを備える点では、図４（ａ）のロボットツール４１と同様である。しかしながら、図４（ｂ）のロボットツール４２の場合には、互いに異なる把持機能を有する複数（図示例では３つ）の把持機構４２１Ａ、４２１Ｂ、４２１Ｃが、支持板４２３に連設された中間支持体４２１Ｓに並列的に固定されている。
【００３５】
図５は、メカニルハンド２１１（２１１Ａ、２１１Ｂ）とロボットツール４１との着脱動作を説明する図である。図５(ａ)は、メカニルハンド２１１にロボットツール４１が結合されていない状態を示し、図５(ｂ)は、結合されている状態を示している。ロボット２１０Ａのメカニカルハンド２１１Ａと、ロボット２１０Ｂのメカニカルハンド２１１Ｂとは異なる自由度のロボットに設けられているが、それらの着脱マスタ部２１２Ａ、２１２Ｂとのロボットツールとの連結構造は同じである。このため、図５ではロボット２１０Ａのメカニカルハンド２１１Ａと、ロボット２１０Ｂのメカニカルハンド２１１Ｂとを同じ参照記号２１１で表現している。また、図４（ａ）のロボットツール４１と、図４（ｂ）のロボットツール４２とは、それぞれの把持機構は互いに異なるが、連結部４１２、４２２の構造は互いに同一とされるため、この図４においてロボットツール４１について説明する事項は、ロボットツール４２についても該当する。さらに、図示しない他の種類のロボットツールを使用する場合でも、それらの連結部はロボットツール４１，４２の連結部４１２，４２２と同じ構造とされるため、以下の連結原理はそれらのロボットツールについても該当する。
【００３６】
メカニカルハンド２１１の先端の着脱マスタ部２１２は、その中心軸に沿って突出した短尺の円筒形とされた突出部２１３を有しており、この突出部２１３の側面の複数箇所に形成された円形孔のそれぞれの内部に、この円形孔よりも若干大きな径を持つ可動球２１４が収容されている。円筒突出部２１３の内部にはメカニカルハンド２１１のアーム内を通して圧空（圧縮空気）が供給されるようになっており、その圧空の供給のＯＮ／ＯＦＦによって、可動球２１４が円筒突出部２１３の側面から出没できるようになっている。
【００３７】
一方、ツール着脱部４１２の連結部４１２に設けた着脱孔４１２Ｈは、その出口付近が狭まるような逆テーパの傾斜面４１２ａとされており、その開口径が、メカニカルハンド２１１側の突出部２１３の外径と適合している。
【００３８】
そして、図５(ａ)に示す非結合状態では、可動球２１４は突起部２１３の内部に収容されている。ところが、図５(ｂ)に示す結合状態では、圧空供給によって可動球２１４を移動させて可動球２１４の一部を突起部２１３の外部に突出させることにより、着脱孔４１２Ｈの傾斜部４１２ａに可動球２１４が係合する。これによって、メカニルハンド２１１とロボットツール４１とが結合されることとなる。以上の動作により、組立作業に必要なロボットツールの交換が可能となる。圧空の供給を停止すると可動球２１４への付勢力は消失し、メカニカルハンド２１１を引き抜くことによってロボットツール４１をその自重で取り外すことができる。
【００３９】
図６は、メカニルハンド２１１に結合されたロボットツール４２が部品を把持する様子を示す図である。図６に示すように、チャック４２１Ａの先端で板状の部品８１を把持し、チャック４２１Ｂの先端で円筒コイル状の部品８２を保持できる。
【００４０】
＜基台および作業台の上の配置部材＞
図１および図２に示すように、基台２０Ａ、２０Ｂの上面には、ロボットツール４１、４２を含む複数のロボットツールを保持する複数のツールホルダ２２１、および後述するトレイ６を位置決めする位置決めプレート２２４が設けられている。
【００４１】
図７は、ツールホルダ２２１を示す斜視図である。
【００４２】
ツールホルダ２２１は、コの字状の折曲げ板として形状されたホルダ本体２２１ａと、ホルダ本体２２１ａの先端に設けられている棒状の４本のツール載置部２２１ｂとを有している。各ツール載置部２２１ｂの上面には、２つの凹部２２１ｃが設けられている。
【００４３】
そして、ロボットツールの凸部４１３ａ(４２３ａ)が、このツールホルダ２２１の凹部２２１ｃと嵌合することにより、ロボットツールが吊り下げられた状態で保持される。また、同時にツールホルダ２２１に対するロボットツールの位置決めが行われることとなる。
【００４４】
図２に示すように、複数の位置決めプレート２２４は、基台２０Ａ，２０Ｂの上においてトレイ６を位置決めするためのものであり、水平Ｘ方向について所定の単位幅を有するシングルサイズの位置決めプレート２２４ｓと、この単位幅の２倍の幅を有するダブルサイズの位置決めプレート２２４ｗとの２種類が混在して配設される。
【００４５】
一方、組立作業台１１は、平面視で矩形の形状を有する台であり、その奥行き方向（Ｙ方向）の長さは、基台２０Ａ，２０ＢのＹ方向の長さとと整合している。このため、基台２０Ａ、２０Ｂによって作業台１１を挟むように配置したとき、これら全体として平面視でひとつの矩形を構成する。これによって、後述するようにさらに多くのロボット部や作業台を追加するときに、その配置の自由度を高め、かつ空間的な無駄を防止できるようになっている。
【００４６】
図２に示すように、この作業台１１の上面には、後述する組立用冶具を保持する治具ホルダ２２２が複数設けられるとともに、各ロボット２１０Ａ，２１０Ｂにその作業段階で装着されている各チャックが部品を把持して移送するにあたって、図６に例示するように実際にチャックが部品を把持しているか否かを非接触で検出する部品検出器２２３が設けられている。
【００４７】
図８は、組立用治具および治具ホルダ２２２の例を示す斜視図である。図８（ａ）に示す組立用冶具５１は、部品等を保持する部品保持部５１１および、治具ホルダ２２２に着脱自在に接続するホルダ接続部５１２を備えている。図８（ｂ）に示す組立用治具５２も、同様に部品等を保持する部品保持部５２１および、治具ホルダ２２２に着脱自在に接続するホルダ接続部５２２を備えている。また、図８（ｃ）に示す治具ホルダ２２２は、その底面が作業台１１の上面に固定されており、組立用冶具５２を載置する冶具載置部２２２ａを備えている。この冶具載置部２２２ａは、突起部２２２ｂを有しており、この突起部２２２ｂがホルダ接続部５１２、５２２の底面に設けられている穴（図示せず）に嵌合することで、組立用治具５２を保持するとともに、治具ホルダ２２２に対する組立用治具５２の位置決めが行われる。
【００４８】
図９は、上記の組立用治具５２を用いて部品を組立てる様子を示す図である。組立用治具５２の部品保持部５２１には、製造すべき組立体の、組立途中の状態に相当する組立途上体８３が載置されている。この組立途上体８３は、上記の板状の部品８１、円筒コイル状の部品８２などが所定の位置に組み付けされている。そして、図９は、ロボットツール４１のチャック４１１に保持された部品８４を、組立用治具５２の上方から降下させて、これらの組立てを行なう段階を例示している。
【００４９】
図１０は、部品検出器２２３を示す斜視図である。部品検出器２２３は、コの字状の形状であり、発光部２２３ａおよび受光部２２３ｂを有している。そして、ロボットツールに把持された部品を、発光部２２３ａから発せられる光ＦＬを横切るようにメカニカルハンドにより移動させる。ここで、部品がロボットツールに把持されていれば、光ＦＬを遮ることとなり、受光部２２３ｂでは光ＦＬを検出できない。一方、ロボットツールによる部品の把持が失敗していれば、光ＦＬは遮光物がなく、受光部２２３ｂで光ＦＬを検出する。このように、受光部２２３ｂでの光ＦＬを監視するすることで、ロボットツールによる部品の把持の検出が行える。
【００５０】
そして、この部品検出器２２３は、図２に示した各ロボット２１０Ａ，２１０Ｂの共通可動範囲ＲＣまたはその近傍に設置してあることによって、それぞれのロボット２１０Ａ，２１０Ｂにつき、ロボットツールが位置決めプレート２２４上に載置されて部品の取り出し対象として現に使用されているトレイ（以下「利用中トレイ」）中の部品を順次に把持して組立途上体８３の位置（したがって、組立用冶具５１および冶具ホルダ２２２の設置位置）に至るまでの移送経路において、各部品がロボットツールに把持されているか否かを検出可能である。
【００５１】
すなわち、それぞれのロボット２１０Ａ，２１０Ｂにつき、ロボットツールが利用中トレイの部品を把持してピックアップし、そのままの把持状態で組立途上体８３に向かって移動するような単方向の移送経路を、それらの経路が共通可動範囲ＲＣ内の所定位置を通るように設定しておく。そして、その所定位置またはその近傍に部品検出器２２３を配置しておくことによって、部品検出器２２３をたとえば図２のツールホルダ２２１の近傍にロボットごとに個別に配置するような場合と比較して、少ない数の部品検出器（ここでの例では１つの部品検出器２２３）によって各ロボットでの部品の把持を検出可能である。
【００５２】
また、上記の比較例では、ロボット２１０Ａが利用中トレイから部品検出器の位置に反時計回りに旋回して部品の把持の検出を行った後、時計まわりに逆旋回して部品を組立途上体８３の位置（治具ホルダ２２２の上の位置）に搬送する、というような往復動作（反転動作）を必要とする。これに対して、この実施形態のように部品の単方向の移送経路（図２のロボット２１０Ａの例では時計まわりに利用中トレイから組立途上体８３に向かう単方向の移動経路ＰＡ）に部品検出器２２３を配置することによって、ロボットの往復動作が不要となり、組立タクトの改善に寄与する。ロボット２１０Ｂの場合には、利用中トレイから部品検出器２２３に向かう反時計回りの部品移送経路ＰＢが、「単方向の部品移送経路」に相当する。
【００５３】
ここにおいて、複数の位置決めプレート２２４の上に複数の使用中トレイがあるため、部品移送経路ＰＡ，ＰＢのそれぞれは、どの利用中トレイから部品を取り出すかによってその出発点は異なるが、図２に例示するように、部品検出器２２３の付近を通る段階でそれらの各ルートは同じ経路に合流する。そして、この部品検出器２２３を過ぎて組立途上体８３の近傍に至ると、組立途上体８３にどの方向からその部品を組み付けるかによって、それぞれの方向に分かれるようになる。
【００５４】
この部品検出器２２３によって、ロボット２１０Ａまたは２１０Ｂが部品を保持していないと判定されたときには、当該ロボットは部品トレイの場所に戻って新たな部品をピックアップする。このため、ひとつの部品の保持エラーによってすべての組立作業が完全に停止してしまうことはない。
【００５５】
また、部品検出器２２３によって、ロボット２１０Ａまたは２１０Ｂが部品を保持していないと判定されたときには、図２に示すように共通可動範囲ＲＣ内に配置しておいたトラッシュボックスＴＲの上まで当該ロボットのチャックを移動させてそのトラッシュボックスＴＲの上でチャックを開く。
【００５６】
すると、仮に部品が傾いたりずれたりしてロボット２１０Ａ，２１０Ｂのチャックに保持されていることによって部品の保持が検出されなかったような場合でも、そのような不良保持状態の部品をトラッシュボックスＴＲの中に回収することが可能である。
【００５７】
これによって、部品を保持しているいもかかわらず、「部品を保持していない」と判定され、その部品を保持したまま当該ロボットが部品トレイまで戻って新たな部品をつかもうとして元の部品を部品トレイ上に落としてしまい、以後の部品のピックアップを阻害してしまう、という事態の発生を防止できる。
【００５８】
このトラッシュボックスＴＲも可搬のものとし、最後にロボット２１０Ａまたは２１０Ｂで自動的に装置の外部側に移動させるようにすれば、トラッシュボックスＴＲの回収にあたって人手を要しない。
【００５９】
なお、図１０では光ＦＬの遮断を検出する光透過式の例を示したが、これに限らず、検出対象物（部品）に光を照射し、その反射光を監視することで部品を検出する反射式の検出器であってもよい。また、部品の把持の有無をカメラによる画像処理によって検出しても良い。
【００６０】
＜供給部２３の構成＞
図２の供給部２３は、部品等を載置するトレイ６を搬送するトレイ搬送部２３１（図１１（ａ））、搬送するトレイを交換するトレイ交換部２３２（同じく図１１（ａ））２、およびトレイの識別を行うトレイ識別部２３３（図１２）を備えている。
【００６１】
図１１（ａ）は、図２のXI−XI断面を示す図である。
【００６２】
トレイ搬送部２３１は、トレイ６を保持して水平方向Ｙに往復移動するトレイ保持部２３１ａと、トレイ保持部２３１ａと連結してトレイに水平Ｙ方向への往復駆動力を与える駆動部２３１ｂとを有している。トレイ保持部２３１ａは、トレイ６を保持できるとともに保持解除できる機能を有している。このトレイ保持部２３１ａは、位置決めプレート２２４ｓに対応した幅のシングルサイズのトレイを保持する第１トレイ保持部２３１ａ-1（図１）と、位置決めプレート２２４ｓの２倍の幅を持つダブルサイズのトレイを保持することができる第２トレイ保持部２３１ａ-2とを含んでいる。また、図１１（ａ）の駆動部２３１ｂは、エアー駆動によりレール２３１ｃに沿って移動できるようになっている。そして、トレイ保持部２３１ａで保持されたトレイが、基台２０Ａ上のトレイを位置決めする位置決めプレート２２４の直上に搬送されると、保持部２３１ａでの保持を解除して位置決めプレート２２４の位置決めブロック２２４ｂ（図１３（ａ））とトレイ６の位置決め溝６１（図１３（ａ））とを嵌合させて、ロボット２１０Ａに対するトレイ６の位置が定められる。
【００６３】
トレイ交換部２３２は、トレイ保持部２３１ａと同様の構成のトレイ保持部２３２ａと、積み重ねられたトレイ６を下方から支持する支持プレート２３２ｂとを備えている。さらに、支持プレート２３２ｂにその上端部が連結する支持ポール２３２ｃと、支持ポール２３２ｃを昇降させる昇降用モータ２３２ｄとが設けられている。
【００６４】
部品がなくなったトレイまたは完成後の組立体で一杯になったトレイ（以下「使用済トレイ」）を他のトレイ（以下「次使用トレイ」）と交換するときには、次の動作を行う。
【００６５】
（１）昇降用モータ２３２ｄの動作により支持プレート２３２ｂ上に積み重ねられたトレイ群を上昇させて、最下段のトレイ６Ｌをトレイ保持部２３２ａで保持する（図１１（ｂ）参照）。
【００６６】
（２）駆動部２３１ｂの動作により支持プレート２３２ｂの直上まで使用済トレイ６Ａを移動させる（図１１（ｂ）参照）。
【００６７】
（３）トレイ保持部２３１ａ、２３２ａの保持解除を行い、支持プレート２３２ｂの上に全トレイを載置する。そして、昇降用モータ２３２ｄの動作により全トレイを降下させ、最上段の次使用トレイ６Ｂをトレイ保持部２３１ａで保持し、位置決めプレート２２４Ａまで搬送する（図１１（ａ）参照）。
【００６８】
以上の動作により、トレイ交換が可能となる。
【００６９】
図１２は、トレイ識別部２３３の動作を説明する図である。
【００７０】
トレイ識別部２３３は、バーコード読取り部を有するスキャナ２３３ａと、このスキャナ２３３ａを水平Ｘ方向に往復移動させるスキャナ移動部２３３ｂとを備えている。スキャナ２３３ａは、トレイ６の外面に付された標識（バーコード）ＢＣを検出して、各トレイ６に載置された部品等の被収容物の種類を識別する。すなわち、各トレイ６の端面には、当該トレイ６上に載置されている被収容物の種類ごとにあらかじめ割り当てられたバーコードＢＣが貼付されており、そのバーコードＢＣによって当該トレイが保持している被収容物が識別されるようになっている。これにより、搬送すべき被収容物が収容されているトレイを確実に搬送できる。また、スキャナ駆動部２３２ｂを駆動させ、スキャナ２３３ａを矢印ＳＣの方向に移動させることで、一度に複数のトレイ６の識別を行える。
【００７１】
なお、トレイ積層体中の他の段のトレイについてその被収容物を識別するにあたっては、図１１の支持プレート２３２ｂによってトレイ積層体を上昇または下降させ、その段のトレイのバーコードＢＣをスキャナ２３３ａの読取りヘッドの高さにしておいた状態でスキャンを行う。
【００７２】
実行しようとしている組立作業プロセスで必要な部品などのリストはそのコードとともにあらかじめ制御部に登録されており、スキャナ２３２ａによって読取られたバーコードＢＣのコード番号が登録コードに一致していればトレイ６の置き間違いはないと判断して、作業プロセスを続行する。逆にバーコードＢＣのコード番号が登録コードに一致していなければトレイの置き間違いであるとして、作業プロセスを中断し、警告音などを発することにより、トレイの置き間違いをオペレータに通知する。
【００７３】
次に、トレイ６の説明を以下で行う。
【００７４】
図１３は、図１のＸ方向について所定の単位幅を有するシングルサイズのトレイ６ｓを、ダブルサイズの位置決めプレート２２４ｗに対して位置決めする状況を説明する図である。
【００７５】
トレイ６ｓは、シングルサイズの位置決めプレート２２４ｓに対応するもので、その底部の端辺に第１の局所形状としての複数の位置決め溝６１を有している。また、ダブルサイズの位置決めプレート２２４ｗは、その外周に沿って突出した８つの位置決めブロック２２４ｂを、上記第１の局所形状に対応する第２の局所形状として有している。そして、図１３（ａ）に示すように、ダブルサイズの位置決めプレート２２４ｗ上に２つのトレイ６ｓを配列して、それぞれ対応する位置決め溝６１と位置決めブロック２２４ｂとを相互に合させることで、図１３（ｂ）に示すような位置決めが行われる。
【００７６】
なお、図１３は示されていないが、シングルサイズの位置決めプレート２２４ｓ（図２）については縦横２個ずつ計４個の位置決めブロック２２４ｂが突出形成されており、シングルサイズのトレイ６ｓを１個だけ位置決めされた状態で載置できる。
【００７７】
図１４は、単位幅の２倍の幅を有するダブルサイズのトレイ６ｗを位置決めプレート２２４ｗに対して位置決めする状態を説明する図である。
【００７８】
図１４（ａ）に示すトレイ６ｗは、位置決めプレート２２４ｗと平面的に同サイズであり、複数の位置決め溝６１を有するとともに、位置決めブロック２２４ｂより若干大きい溝幅を持った複数の位置決めブロック逃し溝６２を有している。位置決めブロック逃し溝６２は、トレイ６ｗの熱収縮等により、トレイ６ｗの溝の間の間隔Ｓａと位置決めプレート２２４ｗのブロック２２４ｂの相互間隔Ｓｂとが一致しなくなった場合に、全ての位置決めブロック２２４ｂが適正に嵌合できなくなるのを防止するために設けられている。そして、位置決めに関与する位置決め溝６１は、トレイ６ｗのＸＹ各２方向についての中心線を通る位置に配置して、それ以外は、位置決めブロック逃し溝６２としている。これにより、上記のトレイ６ｓの位置決めと同様に、それぞれ対応する位置決め溝６１および位置決めブロック２２４ｂを嵌合させることで、図１４（ｂ）に示すような位置決めが行われる。
【００７９】
図１５は、トレイの構成を示す図である。
【００８０】
図１５（ａ）に示すダブルサイズのトレイ６ｗは、硬質プラスチックなどで形成されている比較的硬質のトレイ本体６０ｗの中に、発泡樹脂の成型品などのような比較的軟質の材質で構成された中子６５ｗが着脱自在に収容されて構成されている。中子６５ｗは、部品や完成後の組立体などの被収容物を整列させ、トレイ内での位置決めを行うもので、厚みのある板状の形状を有し、複数の被収容物を整列させる整列孔６５１を有している。また、トレイ本体６０ｗはその内側の隅に位置決めブロック２２４ｂが複数設けられており、一方、中子６５ｗには、これらのブロック２２４ｂに対応する位置決め溝６５２が設けられている。そして、上記の位置決めプレート２２４ｗに対するトレイ６ｗの位置決めと同様に、位置決め溝６５２によりトレイ本体６０ｗに対する各整列孔６５１の位置決めがなされる。
【００８１】
図１５（ｂ）に示すシングルサイズの中子６５ｓは、水平Ｘ方向について上記の中子６５ｗの半分の大きさであり、その上部に整列孔６５３を有している。シングルサイズのトレイ６ｓも、硬質プラスチックなどで形成されている比較的硬質のトレイ本体６０ｓの中に、発泡樹脂の成型品などのような比較的軟質の材質で構成された中子６５ｓが着脱自在に収容されて構成されている。
【００８２】
ダブルサイズのトレイ６ｗについては、図１５（ｂ）に示すように２つのシングルサイズの中子６５ｓを収容することもできる。各中子６ｗ、６ｓに同数の部品などを収容する場合には、シングルサイズの中子６５ｓの整列孔６５３は、ダブルサイズの中子６５ｗの整列孔６５１に比べて小さくなるめ、比較的小型の部品などを保持するのに適している。
【００８３】
図１６は、部品や完成済の組立体がトレイ６ｗに整列される例を示す図である。
【００８４】
図１６（ａ）に示すように、中子６５ｗの整列孔６５１ａのそれぞれに部品８４が挿入されることで、整列が行われる。ここで、整列孔６５１ａの形状は、部品８４の形状に対応しており、これにより部品８４の位置が整列孔６５１ａによって規制される。図１６（ｂ）に示すように、部品８１についても、その形状に対応した整列孔６５１ｂを有する中子６５ｗにより、トレイ６ｗに整列される。
【００８５】
また、図１６（ｃ）に示す組立体８５については、上記の整列孔６５１ａ、６５１ｂの代わりに整列突起６５１ｃにより整列が行われる。ここでは、整列突起６５１ｃの間に、組立体８５が挟み込まれて固定されることとなる。なお、図１６（ａ）および図１６（ｂ）に示すトレイを部品用トレイ、図１６（ｃ）に示すトレイを組立体用トレイと呼ぶこととする。
【００８６】
図１７は、ロボットツール４２がトレイに載置される例を示す図である。
【００８７】
図１７（ａ）に示す中子６６は、複数の位置決め溝６６２を有する中子本体６６１と、中子本体６６１の上面に接続するツール載置部６６３を備えている。ツール載置部６６３には、ツールホルダ２２１と同様に、複数の凹部６６４が設けられている。この凹部６６４にロボットツール４２の凸部４２３ａが嵌入されることにより、ロボットツール４２の位置を規制して保持できる。そして、図１７（ｂ）に示すように、中子６６に固定されたロボットツール４１は、トレイ本体６０ｗに収容される。
【００８８】
図１８は、組立用治具がトレイに載置される例を示す図である。
【００８９】
図１８（ａ）に示す中子６７は、複数の位置決め溝６７２を有する中子本体６７１と、中子本体６７１の上面中央に配置させる突起部６７３を備えている。組立用冶具５１、５３、５４の各ホルダ接続部５１２、５３２、５４２の底面に設けられている穴（図示せず）に突起部６７３が嵌合することで、各組立用冶具が中子６７に固定できる。そして、図１８（ｂ）に示すように、中子６７に固定された組立用冶具５１は、トレイ本体６０ｓに収容される。なお、この図１８および上記の図１７に示すトレイを組立ツール用トレイを呼ぶこととする。
【００９０】
＜制御構成＞
図３は、組立装置２の要部の機能ブロックを示す図である。
【００９１】
操作部２４は、ＣＰＵおよびメモリを有する制御部２５Ａ、２５Ｂに電気的に接続している。また、制御部２５Ａ（２５Ｂ）は、ロボット部２０Ａ（２０Ｂ）のコントローラ２１９Ａ（２１９Ｂ）、供給部２３Ａ（２３Ｂ）のコントローラ２３９Ａ（２３９Ｂ）、およびインターフェース部２６Ａ（２６Ｂ）と電気的に接続している。コントローラ２１９Ａ、２３９Ａ（２１９Ｂ、２３９Ｂ）もまた、ＣＰＵおよびメモリを有している。コントローラ２１９Ａ（２１９Ｂ）は、ロボット２１０Ａ（２１０Ｂ）と接続し、コントローラ２３９Ａ（２３９Ｂ）は、トレイ搬送部２３１Ａ（２３１Ｂ）、トレイ交換部２３２Ａ（２３２Ｂ）およびトレイ識別部２３３Ａ（２３３Ｂ）に接続している。
【００９２】
なお、コントローラ２１９Ａ、２１９Ｂがロボット制御手段として、制御部２５Ａ、２５Ｂがツール管理制御手段および組立制御手段としての機能を担っている。
【００９３】
操作部２４は、起動ボタン、停止ボタン等を有するとともに、組立装置２の起動状況を表示するディスプレイを有している。
【００９４】
制御部２５Ａ、２５Ｂは、それぞれのＣＰＵおよびメモリの協働によって、操作部２４におけるオペレータの操作に応答して組立装置２の各可動部をトータルに制御する役目を担っている。
【００９５】
インターフェース部２６Ａ、２６Ｂは、制御部２５Ａに関する制御データが書込まれた記録媒体を読み込めるようになっている。なお、インターフェイス部２６Ａ、２６Ｂに伝送線を接続し、この伝送線を介して設計支援装置３から制御データを受信するようにしてもよい。
【００９６】
＜設計支援装置３の構成＞
図１９は、設計支援装置３を示す斜視図である。
【００９７】
設計支援装置３は、装置本体３１、ディスプレイ３２、キーボード３３、およびマウス３４を備えている。
【００９８】
図２０は、設計支援装置３の機能ブロックを示す図である。
【００９９】
設計支援装置３は、制御部３５を有するとともに、制御部３５に電気的に接続する表示部３６、操作入力部３７、インターフェイス部３８およびデータベース部３９を有している。
【０１００】
制御部３５は、上記の装置本体３１の内部に設けられ、ＣＰＵおよびメモリを有している。
【０１０１】
表示部３６は、上記のディスプレイ３２に相当し、制御部３５の指令に基づき各種画面の表示を行う。
【０１０２】
操作入力部３７は、キーボード３３とマウス３４とに相当し、オペレータによる操作が可能である。
【０１０３】
インターフェイス部３８は、制御部３５で処理されたロボットの制御データ等を記録媒体に出力する。なお、インターフェイス部３８に伝送線を接続し、この伝送線を介して組立装置２の制御部２４２Ａ、２４２Ｂに制御データを送信してもよい。
【０１０４】
また、データベース部３９については、部品ごとの取扱い動作を類型化して定義した動作モジュール３９ａをデータベースとして記憶装置内に記憶している。
【０１０５】
※＜組立システム１の動作＞
＜組立装置２の動作＞
図２１は、組立装置２の動作の概要を説明するフローチャートである。以下、同図を参照して、その基本動作を説明する。
【０１０６】
ステップＳ１では、ロボットツールおよび組立用冶具で構成される組立ツールをロボットの可動範囲ＲＡ、ＲＢ内に自動搬入し、そのセッティングも自動で行う。
【０１０７】
ステップＳ２では、ステップＳ１で搬入した組立ツールを用い、ロボット２１０Ａ、２１０Ｂにより複数の部品を順次に組み立てる組立作業を所定回数繰り返して行う。
【０１０８】
ステップＳ５では、組立作業の終了により不要となる組立ツールをロボットの可動範囲ＲＡ、ＲＢから搬出する。
【０１０９】
ステップＳ６では、組立製品の品種切替を行うかを判定する。品種切替を行う場合にはステップＳ１に戻り、同様の手順で組立作業を続行する。これにより、異なる品種でも組立ツールの交換を人手に頼らずに連続して組立作業を行うことができる。
【０１１０】
図２２は、組立ツールの搬入の動作を説明するフローチャートであり、図２１に示すフローチャートのＳ１に対応する。
【０１１１】
ステップＳ１１では、組立ツール用トレイの選択を行う。つまり、トレイ交換部２３２にて、組立ツール用トレイを選択する。なお、トレイ識別部２３３により、所定の組立ツール用トレイが選択されていなければ、アラームを発信する。
【０１１２】
ステップＳ１２では、ステップＳ１１で選択した組立ツール用トレイの搬送を行う。ここでは、トレイ搬送部２３１を駆動させて、組立ツール用トレイをロボット２１０Ａ，２１０Ｂの可動範囲ＲＡ、ＲＢ外から可動範囲ＲＡ、ＲＢ内の位置決めプレート２２４の場所まで搬入する。これにより、複数種類のロボットツールを搬入できる。
【０１１３】
ステップＳ１３では、組立ツール用トレイがロボットの可動範囲ＲＡ、ＲＢ内まで搬入されたかを判定する。ロボットの可動範囲内まで搬入されている場合にはステップＳ１４に進み、搬入されていない場合にはステップＳ１２に戻る。
【０１１４】
ステップＳ１４では、ロボット２１０Ａ，２１０Ｂによる組立ツールの自動セッティングを行う。つまり、まず、初期状態において既にツールホルダ２２１に載置されている複数種類のロボットツールのなかから予め選択されているロボットツールをメカニカルハンド２１１Ａ、２１１Ｂに装着する。そして、ロボット２１０Ａ，２１０Ｂの可動範囲ＲＡ、ＲＢ内に搬入された組立ツールすなわちロボットツールおよび組立用冶具は、ロボット２１０Ａ，２１０Ｂによって所定の場所つまりツールホルダ２２１および冶具ホルダ２２２の位置までそれぞれ移送されて配置される。
【０１１５】
ステップＳ１５では、セッティングが完了したかを判定する。つまり、搬入された全ての組立ツールのセッティングが完了している場合にはステップＳ１６に進み、完了していない場合にはステップＳ１４に戻る。
【０１１６】
ステップＳ１６では、トレイ搬送部２３１を駆動させて、全ての組立ツールのセッティングの完了により空になった組立ツール用トレイを、ロボット２１０Ａ，２１０Ｂの可動範囲ＲＡ、ＲＢ内から、可動範囲ＲＡ、ＲＢ外の位置まで搬出する。
【０１１７】
ステップＳ１７では、空のトレイがトレイ交換部２３まで搬出されたかを判定する。トレイ交換部２３まで搬出されている場合にはステップＳ２に進み、搬出されていない場合にはステップＳ１６に戻る。
【０１１８】
図２３は、組立作業の動作を説明するフローチャートであり、図２１に示すフローチャートのＳ２に対応する。
【０１１９】
ステップＳ２１では、部品用トレイの選択を行う。つまり、トレイ交換部２３２にて、積層された複数の部品トレイのうちその時点で最上部にある部品用トレイを選択する。なお、トレイ識別部２３３により、所定の部品用トレイが選択されていなければ、アラームを発信する。
【０１２０】
ステップＳ２２では、その部品用トレイの搬送を行う。具体的には、トレイ搬送部２３１を駆動させて部品用トレイを、ロボット２１０Ａ，２１０Ｂの可動範囲ＲＡ、ＲＢ外から可動範囲ＲＡ、ＲＢ内の位置決めプレート２２４の場所まで自動搬入する。
【０１２１】
ステップＳ２３では、ロボット２１０Ａ，２１０Ｂの可能範囲ＲＡ、ＲＢ内まで搬送したかを判定する。可能範囲内まで搬送されている場合にはステップＳ２４に進み、搬出されていない場合にはステップＳ２２に戻る。
【０１２２】
ステップＳ２４では、搬入された部品用トレイの位置決めを行う。つまり、位置決めプレート２２４により、部品用トレイをロボットの可能範囲ＲＡ、ＲＢ内で位置決めする。
【０１２３】
このような部品用トレイの搬入は、部品の点数に応じた数の部品用トレイを並列的に自動搬送するように実行され、これによって組立作業に必要な各部品がロボット部１０Ａ，１０Ｂに近傍に配置されて組立作業が開始できる状態になる。
【０１２４】
ステップＳ２５では、ロボット２１０Ａ，２１０Ｂによる部品の組立作業を開始する。
【０１２５】
ステップＳ２６では、トレイ内の部品を取出して組立を行う。具体的には、部品の種類などに応じて適宜ロボットツールの交換を行い、搬入されたトレイ内の部品をロボット２１０Ａ，２１０Ｂを交互に使用してピックアップし組立用冶具で移送して組立を行う。なお、必要に応じてロボット２１０Ａ，２１０Ｂの一方を連続して使用することもできる。また、一連の組立作業の途中でロボットツールの交換が必要になったときには、ロボット２１０Ａ（２１０Ｂ）は、ツールホルダ２１１上に待機している他のロボットツールと現在のロボットツールとを交換する。すなわち、組立体の組立段階に応じてロボットツールはロボット２１０Ａ（２１０Ｂ）自身によって自動交換される。
【０１２６】
ステップＳ２７では、部品用トレイ内の部品が組立作業の進行に伴って、空になったトレイがあるかを判定する。空になっている場合にはステップＳ２８に進み、空でない場合にはステップＳ３６に進む。
【０１２７】
ステップＳ２８では、空になった部品用トレイをロボット２１０Ａ，２１０Ｂの可動範囲ＲＡ，ＲＢからトレイ交換部２３２まで自動搬出する。
【０１２８】
ステップＳ２９では、空になった部品用トレイ（使用済トレイ）と、別の部品が載置されている部品用トレイ（次使用トレイ）とをトレイ交換部２３２にて交換する。
【０１２９】
ステップＳ３０では、ステップＳ２９で交換され、部品が載置されている次使用の部品用トレイをロボット２１０Ａ，２１０Ｂの可動範囲ＲＡ，ＲＢまで搬入する。
【０１３０】
通常は各部品用トレイに同数の部品が収容されているため、ひとつの部品用トレイ内の部品が空になるときには他の部品用トレイも空になるため、複数の部品用トレイが次使用の部品用トレイと時間的に並行して交換されるが、各部品用トレイが空になるタイミングが異なる場合は、いずれかの部品トレイが空になる都度、その部品用トレイについての自動搬出とトレイ積層体の最下段への収容、最上段の部品トレイの自動搬入という、一対の動作が連続して行われ、それが完了するまではロボット２１０Ａ，２１０Ｂによる組立プロセスの繰返しは一時中断して待機状態となる。
【０１３１】
ステップＳ３１以下は、上記のステップＳ２６〜Ｓ３０に対して並行動作となる。
【０１３２】
すなわち、ステップＳ３１では、ひとつの組立体が完成すると、それをロボット２１０Ａまたは２１０Ｂにより組立体用トレイ内に移送する。この組立体用トレイは、あらかじめ空状態で位置決めプレート２２４のいずれかの位置に部品用トレイと並行して自動搬入されている。
【０１３３】
ステップＳ３２では、ステップＳ３１の組立体移送の繰返しによって組立体用トレイが一杯になったかを判定する。一杯になっている場合にはステップＳ３３に進み、一杯でない場合にはステップＳ３６に進む。
【０１３４】
ステップＳ３３では、組立体で一杯になったトレイをロボット２１０Ａ，２１０Ｂの可動範囲ＲＡ，ＲＢからトレイ交換部２３２まで自動搬出する。
【０１３５】
ステップＳ３４では、トレイ交換部２３２にて組立体で一杯になった組立体用トレイと空の組立体用トレイとを交換する。
【０１３６】
ステップＳ３５では、空の組立体用トレイをロボット２１０Ａ，２１０Ｂの可動範囲ＲＡ，ＲＢ内まで自動搬入する。
【０１３７】
ステップＳ３６では、その品種の組立作業がすべて完了したかを判定する。完了している場合にはステップＳ３７に進み、完了していない場合にはステップＳ２６、Ｓ３１に戻る。
【０１３８】
ステップＳ３７では、ロボット２１０Ａ，２１０Ｂの可動範囲ＲＡ，ＲＢ内にある全てのトレイを自動搬出する。
【０１３９】
ステップＳ３８では、トレイ交換部２３２まで全てのトレイが搬出されたか否かの判定を行う。搬出されている場合にはステップＳ５に進み、搬出されていない場合には、ステップＳ３７に戻る。
【０１４０】
図２４は、組立ツールの搬出の動作を説明するフローチャートであり、図２１に示すフローチャートのＳ５に対応する。
【０１４１】
ステップＳ５１では、トレイ交換部２３２にて空の組立ツール用トレイを選択する。なお、トレイ識別部２３３により、所定のトレイが選択されていなければ、アラームを発信する。
【０１４２】
ステップＳ５２では、空の組立ツール用トレイをロボット２１０Ａ，２１０Ｂの可動範囲ＲＡ，ＲＢ内まで搬入する。ここでは、トレイ搬送部２３１を駆動させてトレイを搬送する。
【０１４３】
ステップＳ５３では、空の組立ツール用トレイがロボット２１０Ａ，２１０Ｂの可動範囲ＲＡ，ＲＢ内まで搬入されたか否かを判定する。搬入されている場合にはステップＳ５４に進み、搬入されていない場合にはステップＳ５２に戻る。
【０１４４】
ステップＳ５４では、搬入された空の組立ツール用トレイに、ロボット２１０Ａ，２１０Ｂによって組立ツールを返却する。
【０１４５】
ステップＳ５５では、ロボット２１０Ａ，２１０Ｂによる組立ツール用トレイへの返却が完了したかを判定する。完了している場合にはステップＳ５６に進み、完了していない場合にはＳ５４に戻る。
【０１４６】
ステップＳ５６では、返却された組立ツールをトレイ搬送部２３１を駆動させて搬出する。
【０１４７】
ステップＳ５７では、組立ツールを載置したトレイがトレイ交換部２３２まで搬出されたかを判定する。搬出されている場合にはステップＳ６に進み、搬出されていない場合にはステップＳ５７に戻る。
【０１４８】
以上の動作により、部品だけでなく、組立ツールもロボット２１０Ａ，２１０Ｂの可動範囲ＲＡ，ＲＢ内まで自動搬入され、また完成後の組立体だけでなく、品種変更によって不用になった組立ツールもロボット２１０Ａ，２１０Ｂの可動範囲ＲＡ，ＲＢからその外部まで自動搬出されるため、組立装置２によって多品種少量生産を効率的に行えることとなる。
【０１４９】
また、正常な稼働状態ではロボット２１０Ａ，２１０Ｂの可動範囲ＲＡ，ＲＢ内にオペレータの人手が入ることがないため、ロボット２１０Ａ，２１０Ｂの動作によって危険が生じることもない。
【０１５０】
特に、減速機を使用したロボットでは出力トルクが大きいため、できるだけその可動範囲内にオペレータが入らないようにすることが安全上で好ましいが、この実施形態の装置ではこのような要請にも合致したものとなっている。
【０１５１】
＜設計支援装置３の動作＞
図２５は、設計支援装置３の動作の概要を説明するフローチャートである。以下、同図を参照して、その基本動作を説明する。
【０１５２】
ステップＳ８１では、動作モジュールをデータベースから選択して、各工程の動作を入力する。
【０１５３】
図２６は、各工程の動作を入力する画面３２１の例を示す図である。この画面３２１は、各工程を概略フローを表示する工程表示画面３２２、および各工程の動作を入力する工程入力画面３２３を有している。
【０１５４】
工程表示画面３２２は、各工程を連番で表示した工程番号表示３２２ａと、各工程で取り扱う部品の画像３２２ｂとを含んでいる。この工程表示画面３２２により、操作者は組立で使用する部品を視覚的に確認できる。
【０１５５】
また、工程入力画面３２３は、番号入力部３２３ａおよび複数の選択ボタン３２３ｂを有している。番号入力部３２３ａは、工程番号を入力するためのもので、キーボード３３の操作により工程番号を入力する。また、選択ボタン３２３ｂは、データベース部３９に記憶されている複数の動作モジュールから、必要なデータを選択するためのボタンである。選択ボタン３２３ｂをマウス３４の操作によりクリックすると、複数の選択可能なデータの表示３２３ｃが現れ、表示３２３ｃにおいて複数のデータの中から選択するデータをマウス３４の操作により選ぶことでデータ入力が行われる。
【０１５６】
ステップＳ８２では、選択された動作モジュールに基づき、各工程の実行タイミングを演算する。この演算は、制御部３５のＣＰＵにより実行される。このために、各動作モジュールは、たとえばその部品の１回の組付けに必要な一連の動作など、各単位動作に必要なロボットの動作とその動作に要する時間などの情報を含んで構成されている。これらは類型化されているが、その意味は以下の通りである。
【０１５７】
すなわち、たとえば部品としてのネジを上方からねじ込む場合には、そのネジのサイズが多少異なっても、その組付け動作としてはほとんど同じような内容となる。したがって、データベース上ではそれらを区別せず、基本的な動作形態が類似した動作はひとつの動作モジュールとして定義して登録している。
【０１５８】
また、特定の方向からバネを所定の孔に挿入するというような場合も、そのバネの巻数がどうであるかというような事項は捨象して、共通の類型に属する動作としてひとつのモジュールとすることができる。
【０１５９】
このように、類似の動作を類型化しておくことによって、組立プロセスの組立が容易になり、迅速かつ正確な設計が可能になる。
【０１６０】
ステップＳ８３では、各工程を時間軸に沿って表示する。
【０１６１】
図２７は、ロボットの動作フローを表示する画面３２４の例を示す図である。画面３２４は、作業開始からの経過時間を表示する時間表示部３２４ａおよび各工程ごとの所要時間を表示する棒グラフ３２４ｂを含んでいる。この画面３２４におけるグラフィック表示により各ロボットの稼働状況などを視覚的に把握できる。
【０１６２】
また、図２７に示すように各工程で組み付ける部品の画像を棒グラフ３２４ｂに付随させて表示することによって、その工程がどの部品に関するものであるかを容易に理解できる。なお、各工程のすべてにつき、その部品の画像が付随して表示されるが、図２７では図示の便宜上、一部の工程についてのみ部品画像の表示を示している。
【０１６３】
ステップＳ８４では、１つの組立体の組立にかかる全所要時間（タクトタイム）を演算して数値表示する。具体的には、図２７における表示３２４ｃに示すように、ステップＳ８２で演算された各工程の実行タイミングに基づき、ディスプレイ３２に表示される。
【０１６４】
ステップＳ８５では、干渉防止の待機時間を演算して表示する。具体的には、図２７の表示３２４ｄ（平行斜線で示す）に示すように、ロボット２１０Ａ、２１０Ｂが干渉領域に入る時間帯を他の時間帯と区別可能に表示する。すなわち、共通可動範囲ＲＣはロボット２１０Ａ，１０Ｂが相互に干渉し得る干渉領域になっているため、この共通可動範囲ＲＣに一方のロボットが入っているときには他方のロボットはその外部で待機することが好ましい。そこで、共通可動範囲ＲＣに入ったロボット以外のロボットの待機すべき時間帯が把握でき、時間軸において表示３２４ｄが重複しないように演算を行うことで、ロボット同士の衝突を防止できる。具体的には、当該ロボットが部品などを保持して共通可動範囲ＲＣに入ろうとするとき、相手側のロボットが共通可動範囲ＲＣ内にあるときには、その相手側のロボットが共通可動範囲ＲＣから出るまでの時間を計算して、それを待機時間として表示する。
【０１６５】
このような選択と表示によって得られたシーケンスが満足できるものでない場合、たとえばタクトタイムが所望のものよりもかなり長くなっており、かつ一方のロボットの待機時間が過大であるような場合には、各動作に使用するロボットを変更するなどの修正を行えば、その修正後の動作シーケンスが表示され、最終的にプロセス設計者が満足する結果が得られた段階で動作シーケンスを確定する。
【０１６６】
ステップＳ８６では、このようにして確定した動作シーケンスにつき、それに対応する制御データをインターフェイス部３８における可搬性の記録媒体に出力するかを判定する。出力する場合にはステップＳ８７に進み、出力しない場合にはステップＳ８１に進む。
【０１６７】
ステップＳ８７では、ロボットで使用する制御データをインターフェイス部３８における記録媒体に出力する。これにより、設計支援装置３における入力された組立作業に関する制御データを記録媒体を介して組立装置２に入力できる。
【０１６８】
なお、このような動作シーケンスの伝達は、組立装置２と設計支援装置３とをオンライン接続してオンライン通信で行ってもよい。
【０１６９】
以上の動作により、設計支援装置３によって、ロボットによる効率的な多品種少量生産の設計支援が可能となる。
【０１７０】
＜ロボット配置の他の例＞
上述の組立装置２は、２台のロボット２１０Ａ、２１０Ｂを有しているが、この発明は種々の態様で実現可能である。すなわち、図２８に示すように１台のロボット２１０と、それに隣接させた１つの作業台１１，それにひとつの供給部２３によって構成される装置が最小限のユニットとなるが、図２９に示すように、種々の配列が可能である。
【０１７１】
図２９に示すいずれの場合も、隣接するロボットの対の間に作業台１１があり、その作業台１１の少なくとも一部はそれら隣接するロボットの可動範囲内に入っている。したがって、どの作業台１１においても複数のロボットの協働が可能である。
【０１７２】
特に、動作自由度が異なるロボット２１０Ｐ、２１０Ｑを１次元的（図２９（ａ））または２次元的（図２９（ｂ））に交互配置した場合には、どの作業台１１でも、異なる動作自由度のロボット２１０Ｐ、２１０Ｑの協働が可能になるという利点がある。
【０１７３】
また、平面視で矩形の基台を使用することによって、このような配置を実質的な隙間無く行うことが可能になり、スペースの有効利用が図れる。
【０１７４】
したがって、この発明の装置は、高効率の生産性を有するとともい、安全性も高く、フレキシビリティに富んだシステムとなっている。
【０１７５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、複数の部品と組立ツールとを搬入対象物として、各搬入対象物をロボットの可動範囲の外部から可動範囲の内部まで搬入するとともに、完成後の組立体と使用後の組立ツールとを搬出対象物として、各搬出対象物を可動範囲の内部から可動範囲の外部まで搬出する搬送手段とを備えている。その結果、組立ツールの交換を人手に頼らずに行えるため、多品種少量生産を効率的に行える。
また、複数のトレイ保持部のそれぞれをロボットの可動範囲の内部と外部との間で移動させ、搬入対象物および搬出対象物のそれぞれはトレイに収容された状態で搬送される。従って、トレイを用いることにより、汎用性の高い搬送が行える。
さらに、所定の単位幅のトレイを保持する第１トレイ保持部と、単位幅の複数倍に相当する幅のトレイを保持する第２トレイ保持部との並列配置を有するため、搬入対象物および搬出対象物の各種大きさに対応した搬送が行える。
【０１７６】
また、請求項２の発明によれば、組立ツールとして、ロボットの先端腕に着脱自在なロボットツールと基台に付随させた作業台上に配置されて複数の部品を組み付ける組立用冶具とが含まれているため、組立作業に必要なロボットツールと組立用冶具とを確実に供給できる。
【０１７７】
また、請求項３の発明によれば、組立体の組立段階に応じて、ロボットの先端腕に装着するロボットツールを複数のロボットツールの中から選択して交換するため、各組立段階において適切なロボットツールの選択が行える。
【０１８０】
また、請求項４の発明によれば、トレイにはその外面に第１の局所形状が付されており、各トレイ保持部は、第１の局所形状と嵌合する第２の局所形状を有しており、第１の局所形状と前記第２の局所形状との嵌合によって各トレイ保持部への各トレイの位置決めがなされる。従って、各トレイの位置決めが正確に行える。
【０１８１】
また、請求項５の発明によれば、ロボットの作業範囲内における複数の部品のそれぞれの搬入位置から組立位置までの区間内において、ロボットによる各部品のそれぞれの単方向の移送経路が所定の共通位置を通るように設定されており、共通位置近傍に設置されて、ロボットのチャックが部品を把持しているか否かを検出する部品検出手段を備えている。その結果、部品を把持しているか否かを迅速に検出できる。
【０１８４】
また、請求項６の発明によれば、ダブルサイズのトレイ本体において、シングルサイズの保持部材をペアで収容した場合にダブルサイズの保持部材を単独で収容した場合と実質的に等価な状態でトレイ本体と保持部材とが位置的に適合している。その結果、シングルサイズの保持部材はシングルサイズのトレイ本体のみならずダブルサイズのトレイ本体にも適切に位置決めされた状態で収容でき、シングルサイズの保持部材の共用化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る組立システム１の概念的斜視図である。
【図２】組立装置２を上方から見た平面図である。
【図３】組立装置２の要部の機能ブロックを示す図である。
【図４】ロボットツールの例を示す斜視図である。
【図５】メカニルハンド２１１とロボットツール４１との着脱動作を説明する図である。
【図６】ロボットツール４２が部品を把持する様子を示す図である。
【図７】ツールホルダ２２１を示す斜視図である。
【図８】組立用冶具および冶具ホルダ２２２を示す斜視図である。
【図９】部品を組立てる様子を示す図である。
【図１０】部品検出器２２３を示す斜視図である。
【図１１】図２のXI−XI断面を示す図である。
【図１２】トレイ識別部２３３の動作を説明する図である。
【図１３】トレイ６ｓの位置決めを説明する図である。
【図１４】トレイ６ｗの位置決めを説明する図である。
【図１５】トレイの構成を示す図である。
【図１６】部品、組立体がトレイに整列される例を示す図である。
【図１７】ロボットツール４２がトレイに載置される例を示す図である。
【図１８】組立用冶具がトレイに載置される例を示す図である。
【図１９】設計支援装置３を示す斜視図である。
【図２０】設計支援装置３の機能ブロックを示す図である。
【図２１】組立装置２の動作の概要を説明するフローチャートである。
【図２２】組立ツールの搬入の動作を説明するフローチャートである。
【図２３】組立作業の動作を説明するフローチャートである。
【図２４】組立ツールの搬出の動作を説明するフローチャートである。
【図２５】設計支援装置３の動作の概要を説明するフローチャートである。
【図２６】各工程の動作を入力する画面３２１の例を示す図である。
【図２７】ロボットの動作フローを表示する画面３２４の例を示す図である。
【図２８】組立装置の基本ユニットの斜視図である。
【図２９】変形例に係る組立装置の配置図である。
【符号の説明】
１組立システム
２組立装置
３設計支援装置
６、６ｓ、６ｗトレイ
４１、４２ロボットツール
５１、５２組立用冶具
８１、８２、８３、８４部品
８５組立体
２０Ａ、２０Ｂ基台
１１作業台
２１０Ａ、２１０Ｂロボット
２１１Ａ、２１１Ｂメカニカルハンド
２２３部品検出器
２３１Ａ、２３１Ｂトレイ搬送部
ＲＡ、ＲＢロボットの可動範囲
ＲＣ複数のロボットの共通可動範囲

Claims

組立ツールを利用して複数の部品を順次に組立て、それによって所定の組立体を製造する組立装置であって、
(a) 所定の基台上に配置されたロボットを有する組立部と、
(b) 前記ロボットを駆動制御するロボット制御手段と、
(c) 前記複数の部品と前記組立ツールとを搬入対象物として、各搬入対象物を前記ロボットの可動範囲の外部から前記可動範囲の内部まで搬入するとともに、
完成後の組立体と使用後の組立ツールとを搬出対象物として、各搬出対象物を前記可動範囲の内部から前記可動範囲の外部まで搬出する搬送手段と、
を備え、
前記ロボット制御手段が、
(b-1) 搬入された前記組立ツールのセッティングと、使用後の前記組立ツールの前記搬送手段への返却とを前記ロボットに行わせるツール管理制御手段と、
(b-2) 搬入された前記複数の部品の順次組立てと、完成後の組立体の前記搬送手段への返却とを前記ロボットに行わせる組立制御手段と、
を備えるとともに、
前記搬送手段は、
(c-1) それぞれが所定のトレイを保持可能な複数のトレイ保持部の並列配置と、
(c-2) 前記複数のトレイ保持部のそれぞれを前記ロボットの可動範囲の内部と外部との間で移動させる搬送駆動手段と、
を備え、
前記搬入対象物および前記搬出対象物のそれぞれは、前記トレイに収容された状態で前記搬送手段によって搬送されるとともに、
前記複数のトレイ保持部が、
所定の単位幅のトレイを保持する第１トレイ保持部と、
前記単位幅の複数倍に相当する幅のトレイを保持する第２トレイ保持部と、
の並列配置を有することを特徴とする組立装置。
請求項１に記載の組立装置において、
前記組立ツールとして、
前記ロボットの先端腕に着脱自在なロボットツールと、
前記基台に付随させた作業台上に配置されて前記複数の部品を組み付ける組立用冶具と、
が含まれており、
前記ツール管理制御手段は、
前記ロボットに、前記先端腕への前記ロボットツールの着脱制御を行わせるロボットツール管理制御手段と、
前記ロボットに、前記作業台上の所定の組立位置と前記搬送手段との間の前記組立用冶具の移動を行わせる冶具管理制御手段と、
を備えることを特徴とする組立装置。
請求項２に記載の組立装置において、
前記ロボットツールとして複数種類のロボットツールが前記搬送手段によって搬送され、
前記ロボットツール管理制御手段は、
前記ロボットによって、前記基台上の所定のロボットツール待機位置まで前記複数種類のロボットツールを搬送するロボットツール搬送制御手段、
と、
前記組立体の組立段階に応じて、前記先端腕に装着するロボットツールを複数のロボットツールの中から選択して交換するロボットツール交換制御手段と、
を備えることを特徴とする組立装置。
請求項１に記載の組立装置において、
前記トレイには、その外面に第１の局所形状が付されており、
各トレイ保持部は、前記第１の局所形状と嵌合する第２の局所形状を有しており、
前記第１の局所形状と前記第２の局所形状との嵌合によって各トレイ保持部への各トレイの位置決めがなされることを特徴とする組立装置。
請求項２に記載の組立装置において、
前記ロボットツールとして前記複数の部品のそれぞれを把持可能なチャックが使用されているとともに、
前記ロボットの作業範囲内における前記複数の部品のそれぞれの搬入位置から前記組立位置までの区間内において、前記ロボットによる各部品のそれぞれの単方向の移送経路が所定の共通位置を通るように設定されており、
前記組立装置が、
(d) 前記共通位置近傍に設置されて、前記ロボットにおいて前記チャックが部品を把持しているか否かを検出する部品検出手段、
をさらに備えることを特徴とする組立装置。
組立ツールを利用して複数の部品を順次に組立て、それによって所定の組立体を製造する組立装置で使用されるトレイシステムであって、
(a) トレイ本体の群と、
(b) 被収容物の形状に適合した所定の上面凹部を有し、前記トレイ本体に収容されて前記被収容物を前記上面凹部に位置決めして保持する保持部材の群と、
を備え、
前記トレイ本体の群が、
(a-1) 所定の単位収容幅を有するシングルサイズのトレイ本体と、
(a-2) 前記単位収容幅の倍の収容幅を有するダブルサイズのトレイ本体と、
を含む一方、
前記保持部材の群が、
(b-1) 前記シングルサイズのトレイ本体の内部に単独で適合して収容されることが可能であるとともに、前記ダブルサイズのトレイ本体の内部にはペアで収容されることが可能なシングルサイズの保持部材と、
(b-2) 前記ダブルサイズのトレイ本体の内部に単独で適合して収容されることが可能なダブルサイズの保持部材と、
を含んでなり、
前記ダブルサイズのトレイ本体において、前記シングルサイズの保持部材をペアで収容した場合に、前記ダブルサイズの保持部材を単独で収容した場合と実質的に等価な状態で、トレイ本体と保持部材とが位置的に適合するとともに、
前記組立装置が、
所定の基台上に配置されたロボットを有する組立部と、
前記ロボットを駆動制御するロボット制御手段と、
前記複数の部品と前記組立ツールとを搬入対象物として、各搬入対象物を前記ロボットの可動範囲の外部から前記可動範囲の内部まで搬入するとともに、
完成後の組立体と使用後の組立ツールとを搬出対象物として、各搬出対象物を前記可動範囲の内部から前記可動範囲の外部まで搬出する搬送手段と、
を備え、
前記ロボット制御手段が、
搬入された前記組立ツールのセッティングと、使用後の前記組立ツールの前記搬送手段への返却とを前記ロボットに行わせるツール管理制御手段と、
搬入された前記複数の部品の順次組立てと、完成後の組立体の前記搬送手段への返却とを前記ロボットに行わせる組立制御手段と、
を備えるとともに、
前記搬送手段は、
それぞれが所定のトレイを保持可能な複数のトレイ保持部の並列配置と、
前記複数のトレイ保持部のそれぞれを前記ロボットの可動範囲の内部と外部との間で移動させる搬送駆動手段と、
を備え、
前記搬入対象物および前記搬出対象物のそれぞれは、前記トレイに収容された状態で前記搬送手段によって搬送されることを特徴とするトレイシステム。