(57)【要約】【課題】ロボットステーションの小型化と、メンテナンス性及び高剛性の両立が可能なロボットセルを提供する。【解決手段】  複数のロボットによって部品を組立てるロボットセルにおいて、一対のロボットアーム１０２をそれぞれ搭載した複数の架台１０１を互いに隣接させてそれぞれ収容する複数のブース１０３を設ける。各架台１０１の一側面は、電源コントローラボックス１０６を出入するための開口部１０１ａを有し、開口部１０１ａによって架台１０１の剛性が低下するのを補うため、各ブース越しに互いに隣接する２つの架台１０１を接続部材１２０によって結合する。各接続部材１２０の両端部は、それぞれビスによって両側の架台１０１に締結される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のロボットによって部品を組立てるロボットセルにおいて、
前記複数のロボットをそれぞれ搭載した複数の架台と、
各架台の一側面に開口する開口部と、
前記複数の架台を各架台の前記開口部が同じ方向を向くように互いに隣接させて、各架台の前記一側面において、互いに隣接する２つの架台を結合する接続部材と、
前記互いに隣接する２つの架台に前記接続部材の両端部をそれぞれ面接触させて締結する手段と、を有することを特徴とするロボットセル。
【請求項２】
各ロボットを制御するための電源コントローラボックスを有し、
前記電源コントローラボックスは、各架台の前記開口部から搬出入されることを特徴とする請求項１に記載のロボットセル。
【請求項３】
前記電源コントローラボックスは底面にキャスターを有し、前記開口部から一括して搬出入可能に架台に収納されていることを特徴とする請求項２に記載のロボットセル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生産システムに組込まれるロボットを有するユニット化された汎用組立装置（ロボットステーション）を組合わせて構成されるロボットセルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、小型の電機製品、電子製品等は、多品種少量生産化や製品サイクルの短期化が進んでおり、これらを生産する生産ラインも、生産対象となる製品にあわせて、ライン構成の組換えが頻繁に行われる傾向がある。こうした生産ラインは、他の製品に移行する際、ライン変更に時間や専用の治具を作る必要があるため、ある程度、まとまった数が出ない場合は、自動化を見送り人手によるセル生産で対応しているものが多い。しかしながら近年では、このような場合にあっても、製品の品質の安定や、急激な生産増加等に対応するため、生産ラインの自動化が望まれている。
【０００３】
そこで、特許文献１、特許文献２に開示されたように、汎用利用可能なロボットステーションが注目されている。これらロボットステーションを利用したロボットセルは、被加工物であるワークの加工、組立、搬送に、汎用的に利用可能な複数のロボットステーションを、その都度、生産計画に応じて再配列して、新たなロボットセルを構築することができる。また、急激な生産増加等にも、生産縮小する生産ラインから、汎用的なロボットステーションを取り外し、他のロボットセルに転用することで、対応することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０７−００１２９８号公報
【特許文献２】特開２００８−２２９７３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このようなロボットステーションを構成するうえで、重要な要素は、ロボットステーションの小型化と高速化である。汎用的に使えるロボットステーションであっても、人の組立ラインに対して大きな占有面積を占めたり、人手作業より時間がかかってしまってはメリットが少なくなる。
【０００６】
特許文献１に開示されたロボットステーションは、相反する方向に搬送可能な一対のコンベア装置と、コンベア装置の可動部上に載置されるワーク搬送パレットと、ワークの加工、組立等を行うロボットや測定装置とを単一のステーション内に収容している。筐体の架台部分の内部には、ステーションに載置されるロボットや測定装置の制御部が構成されている。これらのロボットステーションを連結ピンで複数台連結し、複数台のロボットステーションの始端及び終端に搬送パレット折返し手段を設けて生産ラインを構成している。これにより、生産ラインの設置、移動及び工程変更を容易に行なうことができる。
【０００７】
また、特許文献２に開示されたロボットステーションは、円弧状の動作領域を持つロボットアームを天井部に有し、ロボットステーションのワークスペースは、六角形状をしている。天井部には、ロボットステーション周囲を見渡せるカメラを有し、ロボットステーションが自律走行可能な走行台車を有し、生産計画に応じた生産ラインを自動的に構成できるようにしている。
【０００８】
しかしながら、これらのロボットステーションでは、移動及び工程変更の容易性を重視した生産システムとなっているため、以下のような未解決の課題がある。
【０００９】
特許文献１に開示されたロボットステーションでは、ステーション単体での剛性を確保する必要があるため、筐体の架台部分を強固で太い構造部材で構成することになる。これにより架台内部の容積が制約され、小型化しようとすると、容積の縮小と同時に制御部へのメンテナンスのためのスペースが確保できず、作業性が悪くなる。
【００１０】
メンテナンス性を確保するため、架台の構造部材の一部を切り欠くなどすると、こんどは架台の剛性が落ちる。剛性が落ちることで、ロボットの動作により架台自体も振動し、ロボットアーム先端部での振動が大きくなり、組立や搬送等での不良が発生する。また、振動が所望の振幅に静定するのに時間がかかり、タクトタイムが伸びてしまう等の不具合が発生する。さらに、剛性が落ちるのを防止するため、切り欠いた部分に蓋をするように補助部材を設けた場合は、架台内部へのアクセスの際にいちいち外す作業が必要となり、メンテナンス性は落ちてしまう。このように、メンテナンス性と架台の高剛性を両立させることが難しい。
【００１１】
また、特許文献２に開示されたロボットステーションでは、架台の底部に走行台車を備えていることで、架台自体の構造に剛性があっても床面に対する剛性は確保できない。走行台車があることで、架台自体は不安定で架台内部の収容容積も制約されることから、特許文献１と同様に、ロボットステーションの小型化及びメンテナンス性と高剛性の両立が不可能であると言う課題がある。
【００１２】
本発明は、ロボットステーションの小型化において、特に架台のメンテナンス性と高剛性の両立が可能なロボットセルを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するため、本発明のロボットセルは、複数のロボットによって部品を組立てるロボットセルにおいて、前記複数のロボットをそれぞれ搭載した複数の架台と、各架台の一側面に開口する開口部と、前記複数の架台を各架台の前記開口部が同じ開口方向を向くように互いに隣接させて、各架台の前記一側面において、互いに隣接する２つの架台を結合する接続部材と、前記互いに隣接する２つの架台に、前記接続部材の両端部をそれぞれ面接触させて締結する手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
隣接するロボットステーションの架台の開口部において、互いに隣接する架台の支柱に接続部材を面接触させて結合することで、メンテナンス性を確保しつつ、架台の剛性を向上させることができる。これにより、ロボットアームを高速動作させたときの振動を抑制し、組立や搬送による不良を防ぐことができ、また、静定時間を短くしてタクトタイムの短縮に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例１によるロボットセルに係るもので、（ａ）は各ロボットステーションの構成を示す斜視図、（ｂ）はロボットセル全体を示す斜視図である。
【図２】図１のロボットステーションの架台部を示すもので、（ａ）は各架台の構成を示す斜視図、（ｂ）は３個の架台の接続構成を示す斜視図である。
【図３】図１のロボットステーションの架台部と電源コントローラボックスを示す斜視図である。
【図４】実施例２によるロボットセルのロボットステーションの架台部を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１６】
図１は、実施例１によるロボットセルを示す。この装置は、部品を組立てるためのロボットをそれぞれ搭載する複数のロボットステーション１００を組合わせたものである。図１（ａ）に示すように、各ロボットステーション１００は、架台１０１、ロボットを構成する一対のロボットアーム１０２、ブース１０３、カメラ１０４、照明１０５を基本構成とする。図１（ｂ）に示すように、このロボットステーション１００を複数組合わせて、一連の生産システムであるロボットセルを構築している。
【００１７】
各ブース１０３は架台１０１を収容し、架台上のワークスペースに対して、ワークや供給された部品の位置姿勢を計測するためのカメラ１０４を固定するため、剛性を持つ支柱により組上げられた骨組体である。ブース１０３の幅方向は、架台１０１とブース支柱が接触しない程度に離間する程度の大きさとする。また、ブース長手方向は、ロボットアーム１０２のエンドエフェクタを含めた可動範囲を干渉せずに包含する大きさとする。高さ方向は、架台高さにエンドエフェクタ含めたロボットアーム１０２の最大到達高さ以上で、カメラ撮影の焦点距離に合わせた高さとする。架台１０１は、ブース１０３の設置エリアのほぼ中央部に設置する。
【００１８】
ブース上部には、組立てるワークや供給された部品の位置を計測するカメラ１０４や、撮影用の照明１０５が設置してあり、これらは、撮影に最適な条件が出せるよう、位置姿勢を調整できる機構を持っている。
【００１９】
図２（ａ）は、架台１０１の構成を示す。各架台１０１は、一対のロボットアーム１０２を搭載し、ロボットが各種作業を行うためのワークスペースを提供する箱体であり、ステンレス製の天板１１０がワークスペースの役目を果たし正方形状になっている。この天板１１０には、ロボットアーム１０２が使用する各種のツール等を載置するための台座や、部品を入れておくトレイ等を供給する供給装置等が固定できる構成になっている。
【００２０】
架台１０１は、天板１１０と、支柱１１１、上側梁１１２、下間梁１１３、中側梁１１４からなる構造体と、一側面を除く残りの側面に配置された側面板１１５と、を有し、前記一側面のみ中間梁と下側梁が欠落し、該側面に開口する開口部１０１ａを形成する。
【００２１】
架台１０１の構造体の下面には、移動が容易にできるようにキャスターが配置され、天板１１０の水平高さ出しのための調整ねじのついた足１１６が設置されている。また、ロボットの稼動に伴う振動を抑えるため、架台自体を床面にアンカーボルトを打ち込み、絞め込んで固定するための固定金具が設けられている。
【００２２】
ロボットアーム１０２は、６軸制御可能なロボットアームであり、各アームの先端部分には、各種作業に応じて様々なエンドエフェクタを取り付けることができる。エンドエフェクタは、人間の手、指に相当する部分であり、例えば、一方のロボットアームには細かい作業を可能にする小型のエンドエフェクタを装着し、他方には比較的大きな部材を扱うエンドエフェクタを装着している。
【００２３】
ロボットアーム１０２の制御には、アーム内に内蔵されているモータの制御を行い、指令値にそった動作を行うためのロボットコントローラや電源が必要となる。また、ロボットアームがワークの組立に使用する電動ドライバーなどのコントローラや電源も必要となる。これらロボットステーション内で使用されるコントローラや電源類は、架台１０１の内部に一括して搬出入される電源コントローラボックス１０６として配置される。電源コントローラボックス１０６は、底面にキャスターが取り付けられ、メンテナンス等の際に各ロボットステーション１００の架台１０１の開口部１０１ａから前面方向（開口方向）に引き出すことができる。
【００２４】
このロボットステーション１００を複数組合わせて一連の生産システムであるロボットセルを構成する。このとき、各架台１０１の開口部１０１ａは、ブース長手方向に対して垂直な面内に配置される。すなわち、各架台１０１の開口部１０１ａが同じ開口方向（ブース長手方向）を向くように互いに隣接させて並べる。ここで、ロボットステーション１００の手前側をメンテナンス側、反対側を部品供給側と決める。これにより、トレイによる部品供給をロボットセルの片側に集約し、自動搬送車等による効率的な部品供給を行う。また、図中手前側のメンテナンス側は、人による立ち入ることができるエリアとして位置付けられ、自動化部分と人が介在する部分をロボットセルにて分離することができ、安全面への配慮を施したシステムとしている。
【００２５】
図３に示すように、各ロボットステーション１００の架台１０１の内部には、電源コントローラボックス１０６が架台容積ぎりぎりに搬出入可能にて収納される。架台１０１には開口部１０１ａがあるため、架台１０１は、この開口部１０１ａを有する側面において剛性が落ちることになる。ロボットが動作した際に、この剛性の弱い方向に揺れが発生し、ワークの搬送や組立における不良発生が懸念される。
【００２６】
そこで、架台１０１の開口部１０１ａを有する側面に、各ブース越しに互いに２つの隣接する架台１０１を面接触により剛体結合する接続部材１２０を設ける。面接触による剛体結合は、架台１０１の開口部１０１ａの支柱１１１に面接触する接続部材１２０の両端部を、高さ方向にできるだけ大きく取り、締結する手段であるビス止め部１２１は、３点以上で狭ピッチな多点締結部とすることによって実現される。
【００２７】
このように、隣接する架台１０１が一体化されることで、ロボットセル全体として架台１０１の剛性を上げることにより、ロボットアーム１０２の高速動作による振動を抑制し、組立や搬送による不良を防ぐことができる。また、静定時間も短くしてタクトタイムを短縮できる。同時に、電源コントローラボックス１０６の出し入れが自由に行えるため、メンテナンス性と高剛性の両立を可能する。
【実施例２】
【００２８】
図４は、実施例２によるロボットセルを示す。実施例１との違いは、隣接するロボットステーション１００の架台１０１の支柱１１１との接続方法が異なる接続部材１３０を用いた点のみである。本実施例は、互いに隣接する架台１０１の支柱１１１間に接続部材１３０を配置し、支柱同志の対向面に接続部材１３０の両端部を面接触させて締結し、剛体結合することで架台１０１の剛性を上げるものである。
【００２９】
なお、架台の開口部が２つの側面に設けられている場合は、接続部材による接続部がもう一面増えるのみで、基本的な構成及び効果は実施例１及び実施例２と同様である。
【符号の説明】
【００３０】
１００    ロボットステーション
１０１    架台
１０２    ロボットアーム
１１１    支柱
１２０、１３０    接続部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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