(57)【要約】【課題】  ワークの位置を常に正確に検出することができる作業用ロボットの制御装置を提供すること。【解決手段】  作業設備Ｅは、ワークを搬送する搬送装置２と、この搬送装置２により搬送されるワークに対し作業を行う作業ロボット１とを備えている。搬送装置２は、搬送経路を規定するレール２９と、ワークの一つに対して複数設定されレール２９上を走行するトロリ２２と、このトロリ２２間を連結する連結バー２３と、トロリ２２または連結バー２３上に固定されワークを位置決めした状態で載置可能な搬送台２４と、少なくともトロリ２２および連結バー２３の移動量Ｓを検出するセンサ３とを備えている。作業ロボット１は、センサ３で検出したトロリ２２および連結バー２３の移動量Ｓに基づき制御されてワークに対し作業を行うように構成されている。【選択図】      図１
2006088307.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを搬送する搬送装置と、この搬送装置により搬送されるワークに対し作業を行う作業ロボットとを備えた作業設備であって、
前記搬送装置は、搬送経路を規定するレールと、前記ワークの一つに対して複数設定され前記レール上を走行するトロリと、前記トロリ間を連結する連結バーと、前記トロリまたは前記連結バー上に固定され前記ワークを位置決めした状態で載置可能な搬送台と、少なくとも前記トロリおよび前記連結バーの移動量を検出するセンサとを備え、
前記作業ロボットは、前記センサで検出した前記トロリおよび前記連結バーの移動量に基づき制御されて前記ワークに対し作業を行うように構成されたことを特徴とする作業設備。
【請求項２】
前記センサは、前記トロリおよび前記連結バーと非接触であることを特徴とする請求項１に記載の作業設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークを搬送装置で搬送させて、作業ロボットによってワークに作業させる作業設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば、自動車の車体などを塗装する場合、塗装される車体などのワークは、搬送台車に搭載されて、搬送されながら作業ロボットによって塗装作業などが行われている（例えば、特許文献１参照）。この場合、ワークの位置は、リミットスイッチによって検出された位置をワークの基準位置として作業が行われる。そして、搬送中のワークの位置は、コンベアベルトが巻掛けられているローラに取り付けられたエンコーダによって前記基準位置からの移動距離を検出して割り出している。
【特許文献１】特開平５−１９８２３号公報（段落０００８〜００１０、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記のようなエンコーダによって搬送中のワークの位置を検出して作業を行う作業ロボットの制御装置では、コンベアベルトが、エンコーダが設置されているローラと、駆動源が設置されているローラとに巻き掛けられてワークを移動させているため、駆動源の回転力に対してベルトとローラとの摩擦抵抗が弱かった場合に、コンベアベルトが滑ってローラが空回りすることがあった。この場合、エンコーダの回転とワークの搬送位置との間にずれが生じて、ワークの位置を正確に検出することができなくなり、作業ロボットが、ワークの所定箇所を正確に塗装することができなくなるという問題点があった。
【０００４】
そこで、本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の課題は、ワークの位置を常に正確に検出して、作業ロボットをワークに対して正確に作業させることができる作業設備を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するために、請求項１に記載の作業設備は、ワークを搬送する搬送装置と、この搬送装置により搬送されるワークに対し作業を行う作業ロボットとを備えた作業設備であって、前記搬送装置は、搬送経路を規定するレールと、前記ワークの一つに対して複数設定され前記レール上を走行するトロリと、前記トロリ間を連結する連結バーと、前記トロリまたは前記連結バー上に固定され前記ワークを位置決めした状態で載置可能な搬送台と、少なくとも前記トロリおよび前記連結バーの移動量を検出するセンサとを備え、前記作業ロボットは、前記センサで検出した前記トロリおよび前記連結バーの移動量に基づき制御されて前記ワークに対し作業を行うように構成されたことを特徴とする。
【０００６】
請求項１に記載の発明によれば、ワークを位置決めした状態に載置した搬送台が連結バーおよびトロリとともに設定されたレール上を移動すると、センサが、トロリおよび連結バーの移動量を検出する。ワークは、このワークを搬送台の所定位置に位置決めして載置することにより、連結バーに対して常に同じ位置に載置されることになるため、センサがトロリおよび連結バーの移動量を正確に検出することで、ワークの搬送位置も正確に検出できる。作業ロボットは、そのセンサで検出したトロリおよび連結バーの移動量に基づいて制御されてワークに対して作業を行うので、予めメモリされた作業ロボットが加工するワークの位置と、実際に加工されるべきワークの所望位置との誤差を解消して、ワークを正確に加工することができる。
【０００７】
請求項２に記載の作業設備は、請求項１に記載の作業設備であって、前記センサは、前記トロリおよび前記連結バーと非接触であることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明によれば、センサが、トロリおよび前記連結バーと非接触であることにより、センサは、移動中のトロリおよび連結バーの移動量を的確に検出することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る作業設備によれば、ワークの位置を常に正確に検出することができるため、作業ロボットをワークに対して正確に作業させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に、図１〜図５を参照して、本発明の実施の形態に係る作業設備を説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る作業設備を示す要部側面図である。図２は、本発明の実施の形態に係る作業設備を示す要部背面図ある。図３は、本発明の実施の形態に係る作業設備を示すブロック図である。
【００１１】
≪作業設備≫
図１に示すように、作業設備Ｅは、ワークを搬送装置２で搬送させて、作業ロボット１で自動的にワークに対して作業を行う設備である。この作業設備Ｅは、ワークを搬送する搬送装置２と、この搬送装置２により搬送されるワークに対し作業を行う作業ロボット１とを備えてなる。
以下、作業設備Ｅの一例として、自動車の製造ラインにおける車体Ｗ（ワーク）に塗装を行う塗装ロボット（作業ロボット１）の塗装ラインの設備を挙げて本発明の実施の形態を説明する。
【００１２】
≪作業ロボット≫
図１に示すように、作業ロボット１は、搬送装置２で連続して搬送される車体Ｗに塗装の作業を自動で行う装置である。作業ロボット１は、後記するセンサ３で検出した搬送装置２のトロリ２２および連結バー２３の位置（移動量Ｓ）に基づき、制御装置４（図３参照）にメモリされたデータによって制御されて車体Ｗを塗装する塗装作業を行う。作業ロボット１は、搬送装置２のレール２９の左右側に設置されて、伸縮および回動自在なアーム１１と、塗料を噴射する塗料噴射装置１２と、を備えている。
【００１３】
＜アーム＞
アーム１１は、塗料を噴射するノズル１３を適宜な位置に移動させるための腕である。このアーム１１には、伸縮および回動してノズル１３の位置およびノズル１３の噴射口の向きを調整するために、モータ装置（図示せす）や油圧装置（図示せず）が備えられている。このアーム１１の作動は、制御装置４（図３参照）によってコントロールされている。
【００１４】
＜塗料噴射装置＞
塗料噴射装置１２は、塗料を車体Ｗに噴射して吹き付ける装置であり、例えば、アーム１１の先端に設置されたノズル１３と、アーム１１に内設されて塗料をノズル１３に送るための塗料供給管（図示せず）と、この塗料供給管に塗料を供給するためのポンプ（図示せず）と、塗料を貯蔵するタンク（図示せず）とから構成されている。
【００１５】
≪車体≫
車体Ｗは、搬送装置２によって搬送されながら作業ロボット１によって塗装されるワークである。この車体Ｗの下面には、後記する搬送台車２１の搬送台２４に設置された支持ピン２７が挿入され車体Ｗの基準位置となる位置決め孔Ｗ１（図２参照）と、支持ブロック２８に支持される支持部Ｗ２とが所定の位置に形成されている。車体Ｗは、位置決め孔Ｗ１（図２参照）に支持ピン２７を挿入して、支持部Ｗ２を支持ブロック２８に載せることによって、搬送台車２１の所定位置に載置されて搬送される。
なお、車体Ｗは、特許請求の範囲に記載の「ワーク」に相当する。
【００１６】
≪搬送装置≫
図１に示すように、搬送装置２は、車体Ｗを搬送するための装置であり、例えば、作業ロボット１が設置されている箇所に車体Ｗを搬送させて塗装を行わせる装置である。
図３に示すように、この搬送装置２は、例えば、レール２９（図１参照）と、搬送台車２１と、制御装置４と、センサ３と、ＡＬＣ（Assembly Line Control)５と、駆動モータＭと、フリクションローラ６とから構成されている。搬送装置２は、この搬送装置２の各トロリ２２および前記各トロリ２２の間を連続する連結バー２３，２３，２３の移動量Ｓをセンサ３によって検出して、この検出した移動量Ｓによって制御装置４が車体Ｗの搬送と作業ロボット１の動作とをコントロールする。
【００１７】
＜レール＞
図１に示すように、レール２９は、搬送台車２１の搬送経路を規定するガイド部材であり、作業ロボット１による塗装工程の前工程を行う場所からこの塗装工程を行う作業ロボット１の設置場所を介して次工程を行う場所に向けて配設されている。
図２に示すように、レール２９は、横断面が略コ字状をしたコンベアレールであり、各トロリ２２に回転自在に設けられたガイドローラ２２ｅがそのレール２９内に配置されている。
【００１８】
＜搬送台車＞
図４は、搬送台車の拡大斜視図である。図５は、搬送台車の拡大分解斜視図である。
図１および図２に示すように、搬送台車２１は、車体Ｗを載せてレール２９に載置されて、このレール２９に案内されて移動する台車である。
図４および図５に示すように、搬送台車２１は、レール２９上を走行する複数のトロリ２２と、各トロリ２２を連結する連結バー２３，２３，２３と、車体Ｗを位置決めした状態で載置可能な搬送台２４と、を主に構成されている。
【００１９】
＜トロリ＞
図４および図５に示すように、トロリ２２は、レール２９上を転動するガイドローラ２２ｅを備えて、搬送台車２１を搬送させるためのものである。このトロリ２２は、前トロリ２２ａ、載置トロリ２２ｂ，２２ｃおよび後トロリ２２ｄの４つを備えてなり、各トロリ２２間の同じ高さの位置に連結バー２３，２３，２３が一直線に回動自在に設置されている。このように、トロリ２２は、１つの車体Ｗに対して複数設定されてレール２９上を走行するように構成されている。
前トロリ２２ａ、載置トロリ２２ｂ，２２ｃおよび後トロリ２２ｄには、レール２９内を転動するガイドローラ２２ｅがそれぞれ前後左右に並んで計４つ設置されている。
載置トロリ２２ｂ，２２ｃの上側には、搬送台２４が設置されている。
【００２０】
＜連結バー＞
各連結バー２３は、例えば、断面が四角形の鋼材によって形成されて、両端が軸支ピンによって前トロリ２２ａ，載置トロリ２２ｂ，２２ｃおよび後トロリ２２ｄに回動自在に連結されている。
なお、連結バー２３は、レール２９が上下左右方向に湾曲している場合、各トロリ２２がレール２９に案内されて上下左右に動くことにより、各トロリ２２とともに上下方向に傾くように構成されている。
【００２１】
＜搬送台＞
搬送台２４は、トロリ２２上に固定されて、車体Ｗを位置決めした状態で載置するものである。この搬送台２４は、前支持台２５と、後支持台２６と、支持ピン２７と、支持ブロック２８と、から構成されている。搬送台２４には、前端部に左右方向に向けて延びた前支持台２５が設置され、後方に左右方向に向けて延びた後支持台２６が設置されている。
前支持台２５の左右端部には、車体Ｗの位置決め孔Ｗ１（図２参照）に嵌合する支持ピン２７が設置されている。
後支持台２６の左右端部には、車体Ｗの支持部Ｗ２（図１参照）が支持される支持ブロック２８が設置されている。
【００２２】
＜制御装置＞
図３に示すように、制御装置４は、後記するセンサ３で検出した搬送装置２の位置信号に基づいて作業ロボット１および搬送装置２を制御する装置であり、ＡＬＣ５などに電気的に接続されている。すなわち、制御装置４は、車体Ｗを所定位置に積んだ搬送台車２１のトロリ２２および連結バー２３の位置（移動量Ｓ）に基づいて駆動モータＭを駆動させて車体Ｗを載せた搬送装置２を制御するとともに、作業ロボット１のアーム１１や塗料噴射装置１２を制御して、車体Ｗを設定した状態に塗装させる。
【００２３】
＜駆動モータ＞
駆動モータＭは、制御装置４からの入力信号に基づいて回転し、搬送台車２１を移動させるモータであり、モータ軸に設けたフリクションローラ６を回転させる。この駆動モータＭは、制御装置４に電気的に接続されている。
【００２４】
＜フリクションローラ、従動ローラ＞
フリクションローラ６は、前記駆動モータＭの動力によって回転して、前トロリ２２ａ、載置トロリ２２ｂ，２２ｃ、後トロリ２２ｄおよび連結バー２３の各両側を従動ローラ７とで挟みながら圧接して、搬送台車２１を移動させる回転体である。
従動ローラ７は、移動する前トロリ２２ａ、載置トロリ２２ｂ，２２ｃ、後トロリ２２ｄおよび連結バー２３を介して対称な位置に回動自在に配置されている。
【００２５】
＜センサ＞
センサ３は、少なくともトロリ２２および連結バー２３の移動量Ｓを側方から検出する検出器である。このセンサ３は、例えば、基準位置のトロリ２２や連結バー２３と同じ高さの位置の側方に設置されて、車体Ｗを載せた搬送台車２１のトロリ２２および連結バー２３がその所定位置から移動した距離（移動量Ｓ）を検出する距離検出センサからなる。
図４に示すように、センサ３は、例えば、このセンサ３からトロリ２２および連結バー２３に向けて、常時、レーザーを発信させて、反射されて来るレーザーを検出することによって、トロリ２２および連結バー２３の位置（搬送方向Ｘの移動距離および上下左右方向の移動距離）や移動速度を検出する、いわゆる、レーザー測長器からなる。
なお、センサ３は、このセンサ３から離れた位置にあるトロリ２２および連結バー２３の移動量を検出する非接触型の検出器からなる。また、センサ３は、トロリ２２および連結バー２３の側方以外の下方などに設置して上方から測定するようにしてもよい。
【００２６】
＜移動量＞
移動量Ｓとは、センサ３によって検出されたトロリ２２および連結バー２３のデータであって、例えば、前トロリ２２ａの先端がセンサ３を遮った地点（所定位置）を基準地点として、トロリ２２および連結バー２３が所定位置から移動した距離である。
なお、センサ３は、トロリ２２および連結バー２３の移動した位置や移動速度も検出することができるため、移動量Ｓは、トロリ２２および連結バー２３の位置や移動速度であってもよい。
【００２７】
＜ＡＬＣ＞
ＡＬＣは、例えば、自動車の塗装工場内の生産ラインで車体Ｗの仕様を指示するコンピュータシステムである。塗装ラインでは、塗装の色の識別の指示や、各ライン間をつなぐ搬送装置２の搬送台車２１の経路の指示を行う。
【００２８】
≪作業設備の動作≫
次に、各図を参照しながら作業設備の動作を説明する。
図１および図２に示すように、車体Ｗは、搬送装置２の搬送台車２１に搭載されて、搬送方向Ｘに運ばれる。
図３に示すように、搬送台車２１が、センサ３が設置されている基準地点に到達すると、センサ３は、搬送台車２１の先端の前トロリ２２ａを検出して、車体Ｗ（図１参照）が基準地点まで搬送されてきたことを制御装置４に知らせる。
制御装置４は、トロリ２２および連結バー２３の移動量Ｓに基づいて駆動モータＭに駆動信号を送り、車体Ｗの塗装中の搬送速度をコントロールするとともに、作業ロボット１に駆動信号を送り、アーム１１と塗料噴射装置１２を制御してノズル１３から塗料を噴射させて車体Ｗを予め設定した状態に塗装する。
【００２９】
搬送台車２１は、フリクションローラ６が駆動モータＭの動力で回転させられることにより、矢印Ｘの搬送方向に搬送される。
図１に示すように、センサ３は、車体Ｗが積載された搬送台車２１の前トロリ２２ａの先端の基準地点からの前トロリ２２ａおよび連結バー２３の移動量Ｓを検出する。これにより、作業ロボット１は、このセンサ３で検出した前トロリ２２ａおよび連結バー２３の移動量Ｓに基づいて制御装置４（図３参照）に制御されて予め設定された車体Ｗの塗装作業を行う。
【００３０】
このとき、図１に示す車体Ｗの位置は、車体Ｗの位置決め孔Ｗ１（図２参照）に搬送台車２１の基準位置となる支持ピン２７が嵌合していることにより、車体Ｗと連結バー２３とが常に同じ距離だけ移動するため、トロリ２２および連結バー２３の位置（移動量Ｓ）を正確に検出することで、車体Ｗの位置（移動量Ｓ）が正確に検出される。これにより、作業ロボット１は、車体Ｗの位置および形状を完全に把握した状態で塗装作業を行うことができ、車体Ｗを設定した状態に正確に塗装することができる。
【００３１】
作業ロボット１による車体Ｗの塗装が終了すると、搬送台車２１は、搬送方向（矢印Ｘ方向）に駆動させて車体Ｗを次の乾燥工程を行う場所に搬送する。そして、作業ロボット１があるレール２９には、次に塗装を行う車体Ｗを載せた次の搬送台車２１が走行して来る。
【００３２】
また、車体Ｗに形状や大きさが相違するワークを塗装する場合には、その車体Ｗの位置決め孔Ｗ１を搬送装置２の基準位置となる支持ピン２７に嵌合して、車体Ｗの塗装箇所を制御装置４にメモリして作業ロボット１を作動させることにより、所望の状態に塗装を行うことができる。
【００３３】
なお、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で種々の改造および変更が可能であり、本発明はこれら改造および変更された発明にも及ぶことは勿論である。
【００３４】
≪変形例≫
図６は、搬送台車の変形例を示す側面図である。
前記した搬送台車２１の搬送台２４は、図１に示すように、載置トロリ２２ｂと載置トロリ２２ｃとの上に固定されるものに限定されるものではない。例えば、図６に示すように、搬送台２４０は、載置トロリ２２ｂと載置トロリ２２ｃとの上に配設された連結バー２３０上に固定したものであってもよい。
この場合、各連結バー２３０は、各トロリ２２上の同一高さの位置に一直線に連設され、センサ３によって前トロリ２２ａの先端を検出し、この地点を基準地点としてセンサ３で連結バー２３０の移動量Ｓが測定される。
【００３５】
なお、前記した作業設備Ｅおよび作業ロボット１は、塗装作業を行うものに限定されるものではなく、各種作業に使用することができる。例えば、作業設備Ｅは、塗装用の作業ロボット１に換えて溶接用ロボットを使用することにより、溶接作業にも使用することができる。
【００３６】
また、ワークは、車体Ｗに限定されるものではなく、搬送装置２によって搬送されて、作業ロボット１で作業されるものであればよい。例えば、ワークは、大型の電気機器などの本体であってよい。
【００３７】
さらに、前記した本発明の実施形態では、ワークを搬送装置２で搬送しながら塗装作業を行っているが、これに限定されるものではない。例えば、ワークは、このワークを搬送する搬送装置２が制御装置４によって所定の位置で停止した状態で、塗装などの作業が行われるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の形態に係る作業設備を示す要部側面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る作業設備を示す要部背面図ある。
【図３】本発明の実施の形態に係る作業設備を示すブロック図である。
【図４】搬送台車の拡大斜視図である。
【図５】搬送台車の拡大分解斜視図である。
【図６】搬送台車の変形例を示す側面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１      作業ロボット
２      搬送装置
３      センサ
４      制御装置
２１，２１０  搬送台車
２２    トロリ
２２ａ  前トロリ
２２ｂ，２２ｃ  載置トロリ
２２ｄ  後トロリ
２３，２３０  連結バー
２４，２４０  搬送台
２９    レール
Ｅ      作業設備
Ｓ      移動量
Ｗ      車体（ワーク）
【図１】
2006088307.tif 000003
【図２】
2006088307.tif 000004
【図３】
2006088307.tif 000005
【図４】
2006088307.tif 000006
【図５】
2006088307.tif 000007
【図６】
2006088307.tif 000008