(57)【要約】  本発明は、ロボットアーム（２）を備えたロボット（Ｒ）を製造するための方法および装置に関するものである。この方法は、組立てロボット（Ｍ１，Ｍ２）を使用して実行することができて、第一筐体セグメント（７）がロボットアーム（２）のために所定の順序で配置され、駆動ユニット（９）が第一筐体セグメント（７）に組み込まれて、相補的な第二筐体セグメント（１２）が駆動ユニット（９）のある第一筐体セグメント（７）に被せられる。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの多軸ロボットアーム（２）を備えるロボット（Ｒ）の製造方法であって、前記ロボットアーム（２）は各々が当該ロボットアームの軸を形成する複数の相対的に互いに移動可能な軸リンク（３）から成り、複数の前記軸リンク（３）のうち少なくとも一部は少なくとも二つの相補的な筐体セグメント（７，１２）から構成されて、前記筐体セグメント（７，１２）は駆動ユニット（９）を収納するための保管器具（２０，２１）を各々が少なくとも一つの端部に有して、
前記方法は、
前記ロボットアーム（２）用に設定した所定の順序で第一筐体セグメント（７）を配置するステップと、
前記駆動ユニット（９）を前記第一筐体セグメント（７）の所定の前記保管器具（２０，２１）と接続させて、前記第一筐体セグメントの中に前記駆動ユニット（９）を配置するステップと、
前記駆動ユニット（９）を前記第二筐体セグメント（１２）の所定の前記保管器具（２０，２１）と接続させて、前記駆動ユニット（９）が配置された前記第一筐体セグメント（７）の上に相補的な第二筐体セグメント（１２）を載せるステップと、
前記第二筐体セグメント（１２）を固定手段（２２）によって前記第一筐体セグメント（７）に固定することによって、前記駆動ユニット（９）を前記軸リンク（３）に固定させるステップと、を含み、
前記の各ステップは少なくとも一台の組立てロボット（Ｍ１，Ｍ２）によって自動的に実行可能である
ことを特徴とするロボット製造方法。
【請求項２】
前記少なくとも一台の組立てロボットが、
電線および／または媒体の配線および／またはセンサモジュールを既に設置された前記駆動ユニット（９）に、および／または、前記筐体セグメント（７，１２）に取り付けるステップを、さらに含む
ことを特徴とする、請求項１に記載のロボット製造方法。
【請求項３】
前記少なくとも一台の組立てロボットが、
基盤要素（６）を前記ロボットアーム（２）の、下側の前記軸リンク（３）に取り付けるステップ、および／または、
エフェクタ収納リンク（４）を前記ロボットアーム（２）の、上側の前記軸リンク（３）に取り付けるステップ、をさらに含む
ことを特徴とする、請求項１または２に記載のロボット製造方法。
【請求項４】
前記少なくとも一台の組立てロボット（Ｍ１，Ｍ２）が、
個々の組立工程に必要な製造すべきロボット（Ｒ）の各部品、および／または、必要な工具を、固定置場および／または移動置場（１０，１１，１３）から、自分で取り出す
ことを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のロボット製造方法。
【請求項５】
前記少なくとも一台の組立てロボット（Ｍ１，Ｍ２）が、
実行する組立工程に応じて、個々の組立工程に必要な自分のエフェクタを自分で交換する
ことを特徴とする、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のロボット製造方法。
【請求項６】
前記少なくとも一台の組立てロボット（Ｍ１，Ｍ２）が、
組み立てられた前記ロボット（Ｒ）を電源および／またはデータ供給源および／または媒体供給源に接続するステップ、をさらに含む
ことを特徴とする、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のロボット製造方法。
【請求項７】
前記少なくとも一台の組立てロボット（Ｍ１，Ｍ２）が、
組み立てられた前記ロボット（Ｒ）に対し少なくとも一つの機能テストを起動するステップ、をさらに含む
ことを特徴とする、請求項６に記載のロボット製造方法。
【請求項８】
各ステップは、組み立てるべき前記ロボット（Ｒ）が長手方向に水平に配置された場合に実行される
ことを特徴とする、請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のロボット製造方法。
【請求項９】
前記少なくとも一台の組立てロボット（Ｍ１，Ｍ２）が、
組み立てられた前記ロボット（Ｒ）を所定の位置に取り去るステップ、をさらに含む
ことを特徴とする、請求項８に記載のロボット製造方法。
【請求項１０】
組み立てられた前記ロボット（Ｒ）を電源および／またはデータ供給源に接続するステップと、
組み立てられたロボット（Ｒ）が所定の位置に自分で移行するように、組み立てられたロボット（Ｒ）を所定の位置に制御するステップと、をさらに含む
ことを特徴とする、請求項８に記載のロボット製造方法。
【請求項１１】
前記少なくとも一台の組立てロボット（Ｍ１，Ｍ２）は、
弾性的に変形する性質を有するか、および／または、検知能力を有するように構成される
ことを特徴とする、請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載のロボット製造方法。
【請求項１２】
組み立てられる前記ロボット（Ｒ）は、前記少なくとも一台の組立てロボット（Ｍ１，Ｍ２）と構造的に同一に構成される
ことを特徴とする、請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載のロボット製造方法。
【請求項１３】
少なくとも一つの多軸ロボットアーム（２）を有するロボット（Ｒ）であって、前記ロボットアーム（２）は、各々が前記ロボットアーム（２）の軸を形成する複数の相対的に互いに対して移動可能に配置された軸リンク（３）から成り、前記軸リンク（３）の少なくとも一部は少なくとも二つの相補的な筐体セグメント（７，１２）で構成されて、
前記ロボット（Ｒ）は、請求項１乃至請求項１２のうち少なくとも一つのロボット製造方法に従って製造可能である
ことを特徴とするロボット。
【請求項１４】
少なくとも一つの多軸ロボットアーム（２）を有するロボット（Ｒ）を製造する装置であって、前記ロボットアーム（２）は、各々が前記ロボットアーム（２）の軸を形成する複数の相対的に互いに対して移動可能に配置された軸リンク（３）から成り、前記軸リンク（３）の少なくとも一部は少なくとも二つの相補的な筐体セグメント（７，１２）で構成されて、前記筐体セグメントは、各々が少なくとも一つの端部に駆動ユニット（９）を収納するための収納器具（２０，２１）を有していて、
前記ロボット（Ｒ）を製造するための様々な組立工程を実行するように構成された少なくとも一台の組立てロボット（Ｍ１，Ｍ２）と、
前記少なくとも一台の組立てロボット（Ｍ１，Ｍ２）に配置されて、前記ロボットアーム（２）の少なくとも一つの筐体セグメント（７，１２）用の保持器具（８）を装備する作業スペース（１）と、を備える
ことを特徴とするロボット製造装置。
【請求項１５】
前記保持器具（８）は、前記ロボットアーム（２）の前記軸リンク（３）の筐体の輪郭に少なくとも部分的に相補的であるように構成される
ことを特徴とする、請求項１４に記載のロボット製造装置。
【請求項１６】
前記保持器具（８）は、前記ロボットアーム（２）が長手方向に水平に配置されるよう構成される
ことを特徴とする、請求項１４または１５に記載のロボット製造装置。
【請求項１７】
前記保持器具（８）は、各々、前記ロボットアーム（２）の両端部との当接部を有している
ことを特徴とする、請求項１６に記載のロボット製造装置。
【請求項１８】
前記ロボットアーム（２）の基盤要素（６）との当接部は、組み立てられた前記ロボット（Ｒ）が、前記組立てロボット（Ｍ１，Ｍ２）の助けを借りて、前記当接部の規定された位置に立てかけられるように構成される
ことを特徴とする、請求項１７に記載のロボット製造装置。
【請求項１９】
前記作業スペース（１）の領域には、前記ロボット（Ｒ）を組み立てるための部品置場（１１，１３）が少なくとも一つ提供される
ことを特徴とする、請求項１４乃至請求項１８のいずれかに記載のロボット製造装置。
【請求項２０】
前記作業スペース（１）の領域には、前記ロボット（Ｒ）を組み立てるための部品がその上を移動できる少なくとも一つの搬送装置（１０）が提供される
ことを特徴とする、請求項１４乃至請求項１９のいずれかに記載のロボット製造装置。
【請求項２１】
前記作業スペース（１）の領域には、前記組立てロボット（Ｍ１，Ｍ２）の様々なエフェクタ用の少なくとも一つのホルダが提供される
ことを特徴とする、請求項１４乃至請求項２０のいずれかに記載のロボット製造装置。
【請求項２２】
前記少なくとも一台の組立てロボット（Ｍ１，Ｍ２）は、
順応性があって、および／または、繊細であるように構成される
ことを特徴とする、請求項１４乃至請求項２１のいずれかに記載のロボット製造装置。
【請求項２３】
少なくとも二台の前記組立てロボット（Ｍ１，Ｍ２）が前記作業スペース（１）に配置され、前記組立てロボット（Ｍ１，Ｍ２）は、異なるまたは類似の組立工程を同時にまたは逐次実行するように構成される
ことを特徴とする、請求項１４乃至請求項２２のいずれかに記載のロボット製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボット製造方法、および当該方法を実施する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロボットアームまたは軽量構造のマニピュレータのようなロボットを製造する従来技術の方法では、駆動ユニット、筐体構造物、センサユニット、ケーブルなどの個々の部品は、通常、組立て工具を用いて手で取り付けられる。個々の軸リンクが放射状に内蔵された筐体構造では非常に複雑な一つの組立て作業しかできないので、そのようなロボットについては、完全に自動化された組立て作業はほとんど実現不可能である。軸リンクは、それぞれの開口端面からしかアクセスすることができない。
【発明の概要】
【０００３】
この現状から発展して、本発明は、新規のロボット製造方法を提供することを目的とするものであって、製造プロセスの各工程は少なくとも過半数が別々に機械化されるが、製造プロセス全体が完全に自動的に実施可能であることが好ましい。また、本発明は、この新規な方法を実施できる装置を提供することを目的とする。
【０００４】
本発明は、軽量構造のロボットの製造、特にそのようなロボット用のロボットアームやマニピュレータの製造の方法に関することが好ましいがこれに限定するものではない。
【０００５】
この目的は、請求項１に係るロボット製造方法と、この方法によって製造される、請求項１３に係るロボットと、このロボット製造方法を実施する、請求項１４に係る装置と、によって達成される。
【０００６】
本発明に係る方法は、少なくとも一つの多軸ロボットアームまたはマニピュレータを有するロボットに関するものであって、前記ロボットアームまたはマニピュレータは各々が当該ロボットアームの軸を形成する複数の相対的に互いに移動可能な軸リンクからなり、複数の前記軸リンクのうち少なくとも一部は少なくとも二つの相補的な筐体セグメントから構成されて、前記筐体セグメントは駆動ユニットを収納するための保管器具を各々が少なくとも一つの端部に有して、
前記方法は、
前記ロボットアーム用に設定した所定の順序で第一筐体セグメントを配置するステップと、
前記駆動ユニットを前記第一筐体セグメントの所定の前記保管器具と接続させて、前記第一筐体セグメントの中に前記駆動ユニットを設置するステップと、
前記駆動ユニットを前記第二筐体セグメントの所定の前記保管器具と接続させて、前記駆動ユニットが配置された前記第一筐体セグメントの上に相補的な第二筐体セグメントを被せるステップと、
前記第二筐体セグメントを固定手段によって前記第一筐体セグメントに固定することによって、前記駆動ユニットを前記軸リンクに固定させるステップと、を含み、
前記の各ステップは少なくとも一台の組立てロボットによって自動的に実行可能である。
【０００７】
本発明に係る方法は、前記マニピュレータの個々の軸リンクの筐体構造が、長手方向に、すなわち、その軸に沿って少なくとも部分的に開口されてそこからアクセスできるように、例えば、組立て過程で組み立てられる、少なくとも二つの相補的な形状で半殻状の筐体半体を用いて、設計され構成されることによって可能になることが好ましく、これは、例えば、ドイツ連邦共和国特許出願第１０２０１５０１２９６０.０号明細書に記載されていて、その開示内容は参照により本明細書に組み込まれている。
【０００８】
従来のロボットのマニピュレータの、通常は完全に放射状に内蔵された、軸リンクの筐体構造では、ユニットやケーブルなどの組立ては常に軸リンクの開放端面の一つから行うことしかできず、さらにカバーで閉じることのできる取付け開口が提供されるが、これによって筐体の強度およびねじり剛性が低下してしまう。このようなロボットにあるマニピュレータの組立ては、筐体の内部へのアクセスが困難であるため非常に煩雑であり、経済的に有用な製造プロセス自動化にとって有害でさえある。
【０００９】
開いた状態の筐体セグメントに駆動ユニットを自動的に組み込むために、優位性のある本発明によれば、駆動ユニットがモジュールとして予め組み立てられ、対応する接続要素が備わっているとき、駆動ユニットの組み込みに際して筐体セグメントの中または上に提供された接続要素と物理的結合および／または圧力嵌めで、上側筐体セグメントが被せられる前に筐体セグメント内の駆動ユニットの位置を決める接続が行われる。
【００１０】
この目的のために、駆動ユニットは、例えば、第一軸リンクの筐体セグメントおよび第二軸リンクの筐体セグメントに力を伝達するかトルクを伝達するように接続される、周方向に環状溝の形状の接続要素を有するように設計および構成されて、第二軸リンクは、第一軸リンクに対して回転可能に取り付けられ、各接続要素は、駆動ユニットの回転軸に対して径方向に軸リンクと連携するように形成される。
【００１１】
予め組み立てられた駆動ユニットは標準化された接続形態であってもよいし、筐体セグメントはコンセントやガイドを有してもよく、コンセントやガイドがあれば、少なくとも一台の組立てロボットが電線および／または媒体の配線および／またはセンサモジュールを既に設置された駆動ユニットに、および／または、筐体セグメントに自分で取り付ける。
【００１２】
特に軽量構造のロボットのマニピュレータは、通常、多軸ロボットアームがその上に配置される支持脚状の基盤要素を有する。基盤要素の反対側には、マニピュレータのエンドエフェクタを設置する必要がある。したがって、本発明に係る前記方法は、前記少なくとも一台の組立てロボットによって実行され得るステップをさらに含んでもよく、このステップでは、基盤要素がロボットアームの下側軸リンクに、および／または、エンドエフェクタ用のエフェクタ収納部材がロボットアームの上側軸リンクに取り付けられる。
【００１３】
本発明に係る前記方法の一実施形態では、前記少なくとも一台の組立てロボットが、個々の組立工程に必要な、製造すべきロボット用の各部品（筐体部品、駆動モジュール、センサモジュール、接続部品や取付け部品、ケーブルや電線など）、および／または、このために必要な様々な工具またはエフェクタを、固定置場および／または移動置場から自分で取り出すように構成される。
【００１４】
固定置場は、例えば、組立てロボットの作業領域に配置されたホルダで構成してもよい。しかし、組立工程に従って取り出される部品を組立てロボットまで運ぶコンベヤベルトのような移動置場も考えられ、部品の順番も任意に選択することができる。
【００１５】
工具としては市販品として入手可能なすべての工具を使用することができ、組立てロボットが例えばそれらに対応すると明示されたグリッパ機構を使用してそれらを取り出すことができる。
【００１６】
なお、本発明に係る組立てロボットは、作業用に提供されてエフェクタによる使用に特化された工具部品やそれらに対応するコネクタを必要としないが、以下に詳細に説明するしそれだけで独創的な意味を持つことであるように、例えば従来のコードレスねじドライバのような、市販品として容易に入手できる工具を使用できる。これらの工具自体は、組立てロボットの領域にある所定のホルダに配備されてもよい。
【００１７】
これに関連して、本発明に係る方法はまた、少なくとも一台の組立てロボットが、実行する組立工程に応じて、個々の組立工程に必要な自分のエフェクタまたは工具を自分で交換するように構成される。
【００１８】
例えば、駆動ユニットを取り出して組み込むために形成されたグリッパ顎部や、電気ドライバを取り出して筐体セグメントをねじ止めする位置までねじを供給するために別の形に形成されたグリッパ顎部を使用することもでき、組立てロボットのグリッパ機構は、必要に応じて、これらのグリッパ顎部を適切な場所から取り出して使用に供することができる。
【００１９】
この目的のために、組立てロボットは、それぞれ要素を取り出したり作業を実行したりするための異なるグリッパ要素やグリッパ顎部を収納するように構成されたグリッパ機構をマニピュレータの端部に備えている。グリッパ顎部は、例えばその開示内容が本願で明示的に参照されるドイツ特許出願第１０２０１６００４０８７.４号に記載されているように、一種の汎用接続を介して組立てロボットが自ら交換することができる。
【００２０】
言い換えれば、駆動ユニットを取り出して組み込むためのグリッパ顎部は、輪郭的に駆動ユニットの外形に適合され、ねじで筐体セグメントを結合するためにねじドライバを収納するグリッパ顎部は、輪郭的にねじドライバの形状やハンドルに適合される。さらに、電気的接続および媒体の接続を行ったり組立て装置の領域内にある外部スイッチを操作したりするために、異なる設計のグリッパ顎部を提供することもできる。
【００２１】
また、組立てロボットは目的ごとに異なるグリッパ顎部を装着するように構成されているので、本発明に係る方法は、少なくとも一台の組立てロボットによって実行可能であり、これを用いて、筐体構造については完全に組立てが完了したロボットを電源および／またはデータ供給源および／または媒体供給源に接続するステップを含んでもよく、この場合も組立てロボットは対応するグリッパ顎部を使用する。
【００２２】
組み立てるべきロボットが完全に組み立てられると、すなわち、すべてのメカトロニクス部品が設置され接続されて筐体セグメント同士も接合されて固定されると、本発明に係る方法は、少なくとも一台の組立てロボットによって実行可能であり、組み立てられたロボットに対し少なくとも一つの機能テストが起動されるステップをさらに含んでもよい。
【００２３】
組み立てられたロボットは、例えば、組立てロボットが自分で外部スイッチを操作して電力を供給することによって、テストソフトウェアを実行させてテストルーチンを実行することができるようになり、すべての駆動ユニット、センサモジュール類、および接続されるべき電気的接点が、存在するかまたは完全に機能するか診断する。
【００２４】
最後に、本発明の方法によれば、組み立て済みロボットは、基盤要素とその上に配置されたマニピュレータのみから構成されることが好ましく、組立てロボットによって起こされることになる。ここで、基盤要素は、枢動可能に組立て装置の当接部に置かれて、マニピュレータが組立てロボットによって前記当接部の軸の周りに実質的に立てかけられるようにしてもよい。
【００２５】
ただし、本発明に係る方法の好ましい実施形態では、組み立てられたロボットは、必要に応じて行った、動作可能な設定での機能試験に問題なく合格した後のすべての駆動ユニットおよび接続部で構成されるはずなので、組み立てられたロボットに電力が供給されて、それによって、予めプログラムされた一連の動作に従い所定の位置に自分で起き上がり、その後に、組立て装置から取り外されるか、コンベヤ装置を用いて当該装置から取り去り可能である。
【００２６】
上述したすべての組立工程は、弾性的に変形する性質を有するか、および／または、検知能力を有するように構成された少なくとも一台の組立てロボットを用いて実行されることが好ましい。
【００２７】
位置制御された軸を有するロボットは、外部からロボットに作用する力を位置制御のために測定する必要があるので、本発明に係る製造方法には適していない。なお、前記位置制御は、逆運動学によってロボットに伝達される、所望の動的挙動の基礎となるものであって、アドミタンス制御とも呼ばれる。この場合、各組立てロボットに対して交互に組立て作業が発生するやり方で、多数の異なる位置で実行されるので、プログラミング労力は高くなりすぎるであろう。必要な位置制御は非常に正確でなければならず、これを用いることによって、工具またはグリッパ顎部の交換のため、および、特に駆動ユニットを開いた状態の筐体セグメントに設置すると同時に予め設置した接続要素と接続したり、相補的な筐体セグメントを配置したりするなど、個々の前述した組立工程の実施のために、個々のロボット側、および、工具側またはエフェクタ側の連結要素がとにかく実現可能になるであろう。このようなロボットは、使用される制御原理の結果として、例えば、何らかの理由により、駆動ユニットを圧入するために開いた状態の筐体セグメントの実際の位置が、所定の目標位置から少しずれた場合、誤差やずれを検知できず対応不可能となる。筐体セグメント同士は、実矧ぎ接合を介して互いに接合可能であることが好ましく、さらに、この実矧ぎ接合は、セグメント間の分割線に沿って直線的であったり、必ずしも一つの平面内にあったりする必要はない。実矧ぎ接合を形成するよう適合させること、特に、そのようなロボットの各軸について、個々の軸リンクの形状、したがって筐体セグメントの形状、したがって実矧ぎ接合の分割線のコースを区別することは、厳密に位置制御されたロボットについてはプログラミング労力の観点からほとんど不可能である。さらに、駆動ユニットまたは他の構成要素を筐体セグメントに完全に設置し、筐体セグメント同士を正確に突き合わせてねじ止めを行うのが可能になるのは、エフェクタまたはこのための工具が、プログラミングされた所定の位置、例えばロボットの作業領域内に固定して設置された保持装置に、正確に置かれるとともに、組み立て済みロボットまたは対応する各筐体セグメントが、対応する固定ホルダまたは対応する位置にある場合だけである。複数の交換可能な、必要に応じて異なる工具やエフェクタ（グリッパ、グリッパ顎部、ねじドライバ、ボタンなど）を有する工具マガジンを使用したりすれば、プログラミング労力が、したがってエラーの発生する可能性も大幅に増える。
【００２８】
本発明に係る方法の好ましい実施形態によれば、少なくとも一台の組立てロボット、できれば使用するすべての組立てロボットは、そのような一体化されたコンプライアンス制御を有するか、または、固有のコンプライアンスか、能動的コンプライアンスおよび受動的コンプライアンスの組合せを備えるべきであって、なぜなら、そのようにプログラミング可能な多軸ロボット、好ましくは軽量ロボットによる組立て（この方が好ましいが、それ以外を排除する訳ではない）が行われるからである。
【００２９】
コンプライアンス制御は、例えば、いわゆるインピーダンス制御に基づくものであって、既に述べたアドミタンス制御とは対照的に、関節レベルのトルク制御を有する。この場合、所望の動的挙動に応じて、そして、画定された所望の位置から実際の位置の、および／または、所望の速度から実際の速度の、および／または、所望の加速力またはモーメントから実際の加速度の各偏差を考慮に入れて、力またはトルクが決められる。これらの力またはトルクは、次いで、関節と軸の数と配置に、したがって、自由度に由来する、組立てロボットの既知の運動学を用いて、トルク制御によって設定される相応の関節トルクにマッピングされる。この目的のために各関節に組み込まれた各トルクセンサ素子は、関節に配置された駆動ユニットのトランスミッション出力に支配的な一次元トルクを検出することによって、測定された変数としての関節の弾性を当該制御の一部分として考慮に入れることができる。具体的には、対応するトルクセンサ装置を使用すれば、アドミタンス制御の場合のようにエンドエフェクタ上の唯一のトルクセンサの使用とは違い、エンドエフェクタではなく、組立てロボットのリンクと、組立てロボットによって保持されるかこれらによって処理される対象物と、に加わる力を測定することができる。このトルクは、ロボットシステムの構造物および／または基部内の力センサを用いて測定することもできる。特にマニピュレータの個々の軸間にある関節機構も使用すれば、多軸トルク検出が可能になる。対応する力センサを備えた並進関節も考えられる。
【００３０】
このようにして実現されたコンプライアンス制御および検知能力は、多くの点で本発明にとって有利であることがわかる。
【００３１】
原理的には、このようなコンプライアンス制御によって、所定の製造方法またはその方法の個々の工程に使用される組立てロボットが、制御された固有の各動作を実行することが可能になり、これらの動作は、例えば、各駆動ユニットを筐体セグメント内に配置したり組み込んだりすることや、各駆動ユニットの各内部接続を連結することや、外部端子同士を接続することや、配線を筐体セグメント内に挿入したり引き出したりすることや、各機能スイッチを操作することや、その類のこと、特に筐体セグメント同士をねじ止めすることと、といった個々の組立工程に対応する。これらはすべて、異なる工具や、例えば異なるグリッパ顎部のようなエフェクタを自ら交換することにも関連している。
【００３２】
また、このような組立てロボットは、組み立てられるロボットの異なる各位置と、軸リンクの互いに接合し合う二つの筐体セグメントを正確に位置合わせすることに特に関連して、実矧ぎ接合部を接合するとき、および、例えば締付具を筐体セグメントの所定の開口部に設置するときに、工具を開口部まで相対的にガイドするときと同様に、組立て装置および工具やエフェクタの各位置と、を「捜す」ことと、壊すことなく「触れる」ことができる。
【００３３】
このようにして、同じ組立てロボットによって、機能的に異なる組立工程を何回でも行わせることができる。
【００３４】
コンプライアンス制御のもう一つの利点は、一般的に、これによって、構成要素と締結具とのあいまいな、つまり、正確に位置設定されない結合や接続が許されることであり、この利点によって、当該結合や接続をより高い許容誤差で行うことができる。これによって発生する不正確さは、構成要素同士の接続時に、対応するコンプライアンス制御を用いて接触力を低減することによって、適切なやり方で補償することができ、例としては、ガイド溝などの所定の接続部品を環状の溝内に挿入することによって駆動ユニットを片側が開いた筐体セグメントに組み込むときや、筐体セグメント同士の実矧ぎ接合部を形成するときが挙げられる。同じことは、工具、例えばコードレスねじドライバの先端部が開口に挿入される場合の筐体半体のねじ止めにも当てはまる。
【００３５】
取付け装置の領域内にある、組み立てられるロボット用の各構成要素の静止した位置または（例えばコンベアベルトによって）変化する位置、同様にその上に配置されるエフェクタまたは工具のそれぞれの位置、各操作スイッチおよび各コネクタの位置は、各々が、組立てロボットの位置と、組立てロボットによる組立ての観点で各々が取るべき姿勢と、に関連し、これによって実行される動作の順番およびその正確さを規定する。これらのパラメータはすべて、組立てロボットに配置された座標系において考慮される必要があって、座標の種類（例えば、デカルト座標、円筒座標、球座標）の選択は、この目的のために配置される作業スペースにある組立てロボットの所望の挙動によって決まり、異なる組立工程には異なる作業スペースが設定されてもよい。組立てロボットの挙動は対応するコンプライアンス制御に基づいており、そのような統合されたコンプライアンス制御を有するロボット、特に軽量構造のロボットは、本発明に係る方法において組立てロボットとして使用することに特に適している。
【００３６】
本発明に係る方法の特に好ましい実施形態によれば、少なくとも一台の組立てロボットは、組み立てられるロボットと構造的に同一に構成されることを想定している。したがって、軽量のロボットが扱われることが好ましい。
【００３７】
換言すれば、上述したコンプライアンス制御およびそれに対する反応によってサポートされる組立てロボットは、自分自身を複製できる。必要に応じ連続的に部品が供給される、当該方法に対応する組立て装置を提供することによって、サイクル時間が短縮されてそれによる生産コストが大幅に低減されたこの種のロボットを製造できて、複製も作れるようになる。
【００３８】
これに関連して、本発明は、少なくとも一つの多軸ロボットアームを備えたロボットを製造する装置にも関するものであって、前記ロボットアームは、各々が前記ロボットアームの軸を形成する複数の相対的に互いに対して移動可能に配置された軸リンクから成り、前記軸リンクの少なくとも一部は少なくとも二つの相補的な筐体セグメントで構成されて、前記筐体セグメントは、各々が少なくとも一つの端部に駆動ユニットを収納するための収納器具を有していて、
前記ロボットを製造するための様々な組立工程を実行するように構成された少なくとも一台の組立てロボットと、
前記少なくとも一台の組立てロボットに配置されて、前記ロボットアームの少なくとも一つの筐体セグメント用の保持器具を、好ましくは、区画化された状態で、前記ロボットアームの一連の軸リンクを含む複数の筐体セグメント用の複数の保持器具を装備する作業スペースと、を備える。
【００３９】
各保持器具は、ロボットアームの各軸リンクの各筐体セグメントの輪郭に少なくとも部分的に相補的であるように構成されて提供される。
【００４０】
理想的には、保持器具は、組み立てられるロボットのマニピュレータやロボットアームに対して長手方向に水平に位置設定されるように形成されて、マニピュレータのすべての軸リンクが共通平面内にあることが好ましく、そうすれば、開いた状態の筐体セグメントに各構成要素を組み込み、上側筐体セグメントをその上に被せて軸リンクを完成させることが容易になる。
【００４１】
複数の互いに隣接する開いた状態の筐体セグメントを持ったマニピュレータの位置が、個々の組立工程を実行する際に、駆動ユニットを押し込むときのように、場合によっては変わるのを防ぐために、保持器具においては、マニピュレータの両端部との各当接部は、軸方向に水平な位置に固定されるように設置される。
【００４２】
ロボットアームの基盤要素との当接部は、組み立てられたロボットアームが、組立てロボットの助けを借りて、この当接部の規定された、好ましくは直立つまり垂直な位置に立てかけられるように構成することができ、こうすれば、組立てロボットが基盤要素の反対側でエフェクタに係合することができる。
【００４３】
作業スペースの領域には、ロボットを組み立てるための部品置場が少なくとも一つ提供され、例えば駆動ユニットのようなこれらの部品は、動かないようにこの領域に保管される。ロボットを組み立てるための部品が連続的にまたは所定の周期でその上を移動できる少なくとも一つの搬送装置が、組立てロボットに配置された作業スペースの領域に提供されることが好ましい。
【００４４】
さらに、組立てロボットに配置された作業スペースの領域に、少なくとも一台の組立てロボットが自分で操作できる、様々なエフェクタおよび工具（ねじドライバ、複数の交換可能なグリッパ顎部を備えたグリッパ機構など）用の少なくとも一つのホルダまたはマガジンを設置することができる。
【００４５】
本発明に係る組立て装置の好ましい実施形態では、共通の作業スペースに配置されるか、またはそれぞれが組立て装置内に自分専用の作業スペースを画定する、少なくとも二台の組立てロボットが提供される。組立てロボットは、異なるまたは類似の組立工程を同時にまたは逐次実行するように構成してもよい。例えば、ある組立てロボットは駆動ユニットの組み込みや押し込みのみを行い、他の組立てロボットは駆動ユニットが組み込まれ、必要に応じて閉じられた後に上側筐体セグメントを被せることのみを行い、さらに別の組立てロボットは筐体セグメント同士のねじ止めを行うことが考えられる。その結果、サイクル時間を大幅に短縮することができる。
【００４６】
上述の方法は、本発明に従って、完全に自動的に実施されるのが好ましい、すなわち、組立てロボットが、好ましくは同じタイプの別のロボットを自分で組み立てられることが好ましい。上述した製造工程は個々に、人間によって手動で実施することもできるが、対応するコンプライアンス制御を有することによってそのような人間・ロボット協調に適した各組立てロボットは、別のサポートにも使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
本発明のさらなる特徴および利点は、添付の図面を参照して例示される実施形態の以下の説明から明らかになるであろう。
【図１Ａ】本発明に係るロボット製造装置の斜視図である。
【図１Ｂ】本発明に係るロボット製造装置の別の斜視図である。
【図２Ａ】駆動ユニットを筐体セグメントに組み込む、本発明に係るロボット製造方法のステップの実行に関する図である。
【図２Ｂ】駆動ユニットを筐体セグメントに組み込む、本発明に係るロボット製造方法のステップの実行に関する図である。
【図２Ｃ】駆動ユニットを筐体セグメントに組み込む、本発明に係るロボット製造方法のステップの実行に関する図である。
【図３】製造されるロボットの筐体セグメントの概略構造の分解組立て図である。
【図４Ａ】筐体セグメントを別の筐体セグメント上に配置する、本発明に係るロボット製造方法の別のステップの実行に関する図である。
【図４Ｂ】筐体セグメントを別の筐体セグメント上に配置する、本発明に係るロボット製造方法の別のステップの実行に関する図である。
【図４Ｃ】筐体セグメントを別の筐体セグメント上に配置する、本発明に係るロボット製造方法の別のステップの実行に関する図である。
【図５Ａ】筐体セグメント同士を互いにねじ止めする、本発明に係るロボット製造方法の別のステップの実行に関する図である。
【図５Ｂ】筐体セグメント同士を互いにねじ止めする、本発明に係るロボット製造方法の別のステップの実行に関する図である。
【図６Ａ】コネクタをロボットに取り付ける、本発明に係るロボット製造方法の別のステップの実行に関する図である。
【図６Ｂ】コネクタをロボットに取り付ける、本発明に係るロボット製造方法の別のステップの実行に関する図である。
【図７Ａ】スイッチを作動させる、本発明に係るロボット製造方法の別のステップの実行に関する図である。
【図７Ｂ】スイッチを作動させる、本発明に係るロボット製造方法の別のステップの実行に関する図である。
【図８Ａ】スイッチを作動させる、本発明に係るロボット製造方法の別のステップの実行に関する図である。
【図８Ｂ】組み立てられたロボットが自ら起き上がる、本発明に係るロボット製造方法の別のステップの実行に関する図である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
図１Ａおよび図１Ｂには、本発明に係る方法を実施するための装置がそれぞれ例示されている。
【００４９】
組立て台または作業スペース１には、二台の組立てロボットＭ１およびＭ２が配置され、これらの組立てロボットは、別のロボットＲを組み立てる役割を果たす。
【００５０】
組立てロボットＭ１およびＭ２は、マニピュレータ２を有するロボットから成って、このマニピュレータ２は複数の軸リンク３で構成され端部にエフェクタ４を備え、このエフェクタ４は本例ではグリッパ機構５を保持する。二台の組立てロボットＭ１およびＭ２は、軽量構造のロボットから成り、対応するコンプライアンス制御が組み込まれている。
【００５１】
見てわかるように、本発明に係る製造方法によれば、必ずしも必要ではないが、二台の組立てロボットＭ１およびＭ２と同じ構造のロボットＲが組み立てられるのが好ましいことから、ロボットＲは、複数の軸リンク３を備え、端部にエフェクタ４およびこのエフェクタ４に対向して基盤要素が設置されているマニピュレータ２を有する。
【００５２】
二台の組立てロボットＭ１およびＭ２は、それぞれの所定の組立工程を同時に、または、逐次的に実行できるように配置およびプログラミングが行われる。
【００５３】
組み立てられるロボットＲは、下側筐体セグメント７が保持器具８上に略水平に取り付けられた状態で置かれるので、互いに隣接する各軸リンク３の上向きに開いた各筐体セグメント７が、二つの軸リンク３同士の接合領域に組み込まれる駆動ユニット９用の収納面を連続して提示することができ、共通の略同一平面に延びる分割線が形成されている。
【００５４】
本発明に係る方法の第一ステップでは、マニピュレータ２用の下側筐体セグメント７は、保管場所から、例えば前を通過するコンベヤベルト１０から、組立てロボットＭ１およびＭ２によって取り出されて、マニピュレータ２の構造に合わせて設けられた方向および順番で保持器具８に格納される。
【００５５】
この目的のために、コンベアベルト１０は、駆動ユニット９用の収納ホルダ１１を有してもよいし、例えば、上側筐体セグメント１２をコンベアベルト１０上に緩く載置してもよい。
【００５６】
しかしながら、このような可動の保管場所に加えて、駆動ユニット９を、図２Ａに示すように、組立て装置の領域にある固定ホルダ１３上に格納することも考えられる。
【００５７】
このホルダ１３には、組立てロボットＭ１またはＭ２のグリッパ機構５が駆動ユニット９の筐体をしっかり把持できるように駆動ユニット９が格納されており、駆動ユニット９の筐体の輪郭に相補的な形状のグリッパ顎部１５が、グリッパ機構５のグリッパ指部１４に各々設けられている。
【００５８】
図２Ａ、図２Ｂおよび図２Ｃによって説明される一連の動きが示すように、組立てロボットＭ１またはＭ２は、ホルダ１３にある駆動ユニット９を取り出し（図２Ａ）、二つの下側筐体セグメント７が上向きに開いている、二つの隣接する軸リンク３同士の接合部までガイドし（図２Ｂ）、この接合領域に駆動ユニット９を設置する（図２Ｃ）。
【００５９】
駆動ユニット９のこのような自動組立てが可能であるのは、一方では、組み立てられるロボット２の軸リンク３の筐体構造が二つの半殻形状の筐体半体つまり筐体セグメント７および１２から組み立てられ、他方では、モータ、ギヤ、制御機、被駆動筐体、および必要に応じて他の構成要素を含む駆動ユニット９が、モジュールユニットとして予め組み立てられているからである。
【００６０】
それ自体が独創的な意義を有するこの概念は、図３に示されており、組み立てられるロボットＲのマニピュレータ２用の互いに隣接する二つの軸リンク３１、３２同士の接合構造を概略的に示したものである。
【００６１】
二つの軸リンク３１、３２は、それぞれ、下側半殻形状の筐体セグメント７と、上側半殻形状の筐体セグメント１２とで構成される。
【００６２】
駆動ユニット９は径方向に取り囲む環状溝１６，１７である形状の接続要素を有しており、駆動ユニット９は、駆動ユニット９のモータ／ギヤ筐体１９に対して回転可能な被駆動筐体１８を有する。モータ／ギヤ筐体１９の環状溝１６には、一方の軸リンク３１の下側筐体セグメント７の内側の対応位置に設けられたスライド部品２０が収容されていて、駆動ユニット９を押すと同時に、被駆動筐体１８の環状溝１７が、他方の軸リンク３２の下側筐体セグメント７のスライド部品２１と係合する。  
【００６３】
筐体セグメント７と１２との分割線は、実矧ぎ接合部３４／３５として形成される。
【００６４】
その後、それぞれの上側筐体セグメント１２が被せられて、一方では上側領域の環状溝１６，１７も対応するスライド部品２０，２１と係合し、他方ではこれらの筐体セグメント７，１２同士の実矧ぎ接合部３４／３５が形成される。スライド部品２０，２１の環状溝１６，１７への最終的な取付けと、それによって下側筐体セグメント７の上側筐体セグメント１２への取付けは、ねじ２２を用いて行われる。
【００６５】
ここに記載されている軸リンク３１や３２の構築およびこれらの軸リンク３１と３２との接合部への駆動ユニット９の取付けは、例えばドイツ特許出願第１０ ２０１５ ０１２ ９６０.０号に記載されており、それについては参照により本明細書に組み込まれている。このようにして、軸リンク３２は最終的に軸リンク３１に対して回転可能に取り付けられる。
【００６６】
一連の図４Ａ、４Ｂおよび４Ｃは、本発明に係る方法の別のステップを示しており、組立てロボットＭ１またはＭ２は、グリッパ機構５が上側筐体セグメント１２の外形に係合することによって、置場から上側筐体セグメント１２を取り出す。この目的のために、グリッパ指部１４は、上側筐体セグメント１２の外形をなぞるように構成された別のグリッパ顎部２３を有している。
【００６７】
グリッパ顎部２３は、筐体セグメント１２をそれ自体がグリッパ機構５から脱落しないようにつかむよう構成されている。この目的のために、例えばグリッパ顎部２３の内側に、摩擦を増加させ、場合によっては可撓性もあるコーティングを有することが考えられる。また、グリッパ顎部２３がピン状の突起やピンなどを有し、それらが筐体セグメントに既に設けられているねじ止め用の孔２６（図３参照）に係合し、その結果、筐体セグメント１２をグリッパ機構５内で適切に中心位置にくるようにしてもよい。 
【００６８】
その後、二つの図５Ａおよび５Ｂが示すように、二つの筐体セグメント７，１２同士が互いにねじ止めされる。
【００６９】
この目的のために、グリッパ機構５はグリッパ顎部２４を有して、グリッパ顎部２４は、通常は手動操作用に設計された従来型の電動ドライバ２５を収納し、次いで筐体セグメント７，１２内の対応する開口部２６に順次導かれて、そこでねじ回し２５のねじ回し要素を付けるように構成される。ねじ２２を、予め、組立てロボットＭ１およびＭ２のうちの一台によってこれらの開口部２６内に緩く挿入するか、または、ねじ２２を磁化して、ねじ回し２５のねじ回し要素を用い対応する置場から組立てロボットＭ１またはＭ２のガイドを介して直接に取り出してもよい。
【００７０】
組立てロボットＭ１およびＭ２は、市販の工具を把持し適切な場所までガイドするように構成されているため、個別に設計された高価な工具を入手しエフェクタに追加する連結機構を介して接続する必要がない。また、正確な制御を行う目的で適切なセンサ器具を新たに装備する必要があるそのような工具アダプターを連結してガイドするための複雑なプログラミングも不要になる。
【００７１】
マニピュレータ２のすべての軸リンク３が完全に組み立てられると、エフェクタ４および基盤要素６が取り付けられ、駆動ユニット９に電力を供給し制御するための配線が内部の対応する場所に配線済みなので、ロボット３に電力を供給し制御のために接続することができる。図６Ａおよび図６Ｂに示すように、グリッパ機構５は、この目的に沿うグリッパ顎部２７を有して、プラグ２８をつかみそれを基盤要素６の対応するソケット２９に差し込んでもよい。
【００７２】
こうして、組み立てられたロボットＲに電力を供給することができる。本発明によれば、図７Ａおよび図７Ｂに示すように、組立てロボットＭ１またはＭ２のいずれかによって作動／切断スイッチ３０を作動することが考えられる。グリッパ機構５は、この目的に沿うよう対応して形成されたグリッパ顎部３３を有する。
【００７３】
組立てロボットＭ１およびＭ２は、実行する組立工程に応じて、異なるグリッパ顎部１５，２３，２４，２７，３３の間の交換を自ら行うことができるように設計されている。なぜなら、これらのグリッパ顎部は、グリッパ指部１４とグリッパ顎部１５，２３，２４，２７，３３との間の交換を簡単にできる同一の結合部を有するからである。このようなユニバーサル接続は、例えば、ドイツ特許出願第１０ ２０１６ ００４ ０８７.４号に詳細に記載されており、その開示内容は、参照により本明細書に明示的に組み込まれている。
【００７４】
図８Ａおよび図８Ｂに例示されるように、組み立てられたロボットＲは、電力が供給されると、対応するプログラム制御が個々の駆動ユニット９を制御することによって、自ら起き上がる。
【図１Ａ】
2019514703.tif 000003
【図１Ｂ】
2019514703.tif 000004
【図２Ａ】
2019514703.tif 000005
【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４Ａ】
2019514703.tif 000009
【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
2019514703.tif 000012
【図５Ｂ】
2019514703.tif 000013
【図６Ａ】
2019514703.tif 000014
【図６Ｂ】
2019514703.tif 000015
【図７Ａ】
2019514703.tif 000016
【図７Ｂ】
2019514703.tif 000017
【図８Ａ】
2019514703.tif 000018
【図８Ｂ】
2019514703.tif 000019
【国際調査報告】
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2019514703.tif 000021
2019514703.tif 000022
2019514703.tif 000023
2019514703.tif 000024
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