(57)【要約】【課題】  多種類のワークの把持、組立に対応するために交換ツールが増えても生産にかかる時間を低減させ、省スペース化を図ることができるロボットシステムを提供する。【解決手段】  対象物を載置するトレイを所定の位置に移送する移送装置を備えたロボットシステムであり、トレイには交換ツールを保持しておくツールストッカーを備えており、移送装置を制御してトレイを所定の位置に移送させ、トレイの上でロボットアームへの交換ツールの着脱を行い、交換ツールを用いて対象物を把持するようにロボットアームを制御することを特徴とするロボットシステム。【選択図】  図１
2019144871.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットアームに着脱可能な交換ツールを用いて対象物を把持するロボットシステムであって、
前記対象物を載置するトレイを所定の位置に移送する移送装置と、
前記ロボットシステムを制御する制御装置と、を有し、
前記トレイは、前記交換ツールを保持しておくツールストッカーを備えており、
前記制御装置は、
前記移送装置を制御して前記トレイを所定の位置に移送させ、
前記トレイの上で前記ロボットアームへの前記交換ツールの着脱を行い、
前記交換ツールを用いて前記対象物を把持するように前記ロボットアームを制御することを特徴とするロボットシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のロボットシステムにおいて、
前記制御装置は、
前記ツールストッカーに前記交換ツールを保持させた状態で、前記所定の位置に前記トレイを移送させることを特徴とするロボットシステム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のロボットシステムにおいて、
前記交換ツールと前記対象物は、それぞれ複数種類あり、
前記トレイは、前記交換ツールと前記対象物に関する情報が記録された識別子を有し、
前記識別子に記録された前記情報を読み取り、かつ前記識別子へ前記情報を書き込む識別装置を備えたことを特徴とするロボットシステム。
【請求項４】
請求項３に記載のロボットシステムにおいて、
前記制御装置は、
前記対象物への作業が完了すると、前記作業により変化した前記情報を、前記識別装置を用いて前記識別子へ書き込むことを特徴とするロボットシステム。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載のロボットシステムにおいて、
前記情報は、前記交換ツールの累積使用回数およびまたは累積交換回数であることを特徴とするロボットシステム。
【請求項６】
請求項３から請求項５のいずれか１項に記載のロボットシステムにおいて、
前記情報は、
前記ツールストッカーの位置およびまたは前記対象物の位置と、
前記ツールストッカーの位置と前記対象物の位置とに基づいた、前記ロボットアームの動作プログラムであることを特徴とするロボットシステム。
【請求項７】
請求項３から請求項６のいずれか１項に記載のロボットシステムにおいて、
前記識別装置はＲＦＩＤであることを特徴とするロボットシステム。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のロボットシステムを複数用いて構成した生産システム。
【請求項９】
対象物を載置するトレイであって、
前記対象物に対応した前記交換ツールを保持するツールストッカーが備えられていることを特徴とするトレイ。
【請求項１０】
請求項９に記載のトレイにおいて、
前記交換ツールと前記対象物は、それぞれ複数種類あり、
前記交換ツールと前記対象物に関する情報が記録された識別子を有することを特徴とするトレイ。
【請求項１１】
請求項１０に記載のトレイにおいて、
前記情報は、前記交換ツールの累積使用回数およびまたは累積交換回数であることを特徴とするロボットシステム。
【請求項１２】
請求項１０または請求項１１に記載のロボットシステムにおいて、
前記情報は、
前記ツールストッカーの位置およびまたは前記対象物の位置と、
前記ツールストッカーの位置と前記対象物の位置とに基づいた、前記ロボットアームの動作プログラムであることを特徴とするロボットシステム。
【請求項１３】
ロボットアームに着脱可能な交換ツールを用いて対象物を把持するロボットシステムの制御方法であって、
前記ロボットシステムは、
前記交換ツールを保持するツールストッカーが備えられた、前記対象物を載置するトレイと、
前記トレイを所定の位置に移送する移送装置と、を備え、
前記ツールストッカーから、前記交換ツールを前記ロボットアームに装着する装着工程と、
前記交換ツールを用いて、前記対象物を把持する把持工程と、
前記交換ツールを用いて、前記対象物を前記トレイに載置する載置工程と、
前記ロボットアームから、前記交換ツールを前記ツールストッカーへ保持させる保持工程と、
前記交換ツールと前記対象物を、共に移送する移送工程と、を有することを特徴とする制御方法。
【請求項１４】
ロボットアームに着脱可能な交換ツールを用いて対象物を把持するロボットシステムを用いた物品の組立方法であって、
前記ロボットシステムは、
前記交換ツールを保持するツールストッカーが備えられた、前記対象物を載置するトレイと、
前記トレイを所定の位置に移送する移送装置と、を備え、
前記ツールストッカーから、前記交換ツールを前記ロボットアームに装着する装着工程と、
前記交換ツールを用いて、前記対象物を把持する把持工程と、
前記交換ツールを用いて、前記対象物を別の対象物へ組み付ける組付工程と、
前記ロボットアームから、前記交換ツールを前記ツールストッカーへ保持させる保持工程と、
前記交換ツールと前記対象物を共に移送する移送工程と、を有することを特徴とする物品の組立方法。
【請求項１５】
請求項１３または請求項１４に記載の制御方法、または物品の組立方法において、
前記トレイは、前記交換ツールと前記対象物に関する情報が記録された識別子を有し、
前記ロボットシステムは、前記識別子に記録された前記情報を読み取り、かつ前記識別子へ前記情報を書き込む識別装置を有し、
前記識別子に記録された前記情報を、前記識別装置を用いて読み取る、読み取り工程と、
前記識別子に記録された前記情報を、前記識別装置を用いて更新する、書き込み工程と、を有することを特徴とする制御方法。
【請求項１６】
請求項１３から請求項１５のいずれか１項に記載の制御方法、または物品の組立方法を実行可能な制御プログラム。
【請求項１７】
請求項１６に記載の制御プログラムを記録した、コンピュータで読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生産ラインで用いられるロボットシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、カメラ、プリンタなどのように小型で複雑な構造を有する工業製品の組立、加工などの作業の自動化が行われている。この種の工業製品に使用されるワークは、小型の精密な物が多く、その形状も多種にわたっている。
【０００３】
このような多種多様なワークの把持、組立を同一のロボット装置で連続的に行うことが求められており、製造現場ではワークの種類や工程の変更に応じてロボットアーム本体の先端に装着されるツールの交換などを含む段取り替えを行っている。この段取り替えを行い、ワークと接触するツールを交換することで多種多様なワークの把持、組立に対応している。
【０００４】
特許文献１では、ワークと接触するツールとなる複数のフィンガをフィンガ交換装置のベースに保持させ、２本一対のフィンガを各々独立して交換する構成が提案されている。この構成であれば、各々のフィンガを交換可能なため、フィンガを兼用できる場合がありコストを抑えることが可能という利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−０９４９３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら特許文献１に記載の技術を用いてワークを組み立てる際、フィンガの段取り替えを行うたびに、フィンガ交換装置のベースが配置された位置までロボットを動作させなければならない。そのため把持するワークが増え、交換するフィンガの種類も増えると、フィンガ交換装置のベースが配置された位置までロボットを動作させる回数も増える。ゆえに、フィンガの段取り替え動作に時間を要してしまい、生産効率が低下してしまう。
【０００７】
またロボットの周りに配置するフィンガの種類が増えると、その分フィンガ交換装置が占有するスペースも増えてしまい、ロボットシステム全体の大型化を招いてしまう。
【０００８】
本発明の目的はこのような課題に着目してなされたものであり、多種類のワークの把持、組立に対応するために交換ツールが増えても生産にかかる時間を低減させ、省スペース化を図ることができるロボットシステムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の課題を解決するために本発明によれば、ロボットアームに着脱可能な交換ツールを用いて対象物を把持するロボットシステムであって、前記対象物を載置するトレイを所定の位置に移送する移送装置と、前記ロボットシステムを制御する制御装置と、を有し、前記トレイは、前記交換ツールを保持しておくツールストッカーを備えており、前記制御装置は、前記移送装置を制御して前記トレイを所定の位置に移送させ、前記トレイの上で前記ロボットアームへの前記交換ツールの着脱を行い、前記交換ツールを用いて前記対象物を把持するように前記ロボットアームを制御することを特徴とするロボットシステムを採用した。
【発明の効果】
【００１０】
上記の課題を解決するために本発明によれば、部品の生産ラインにおいて、種々のワークを載置しているトレイに、種々のワークに対応した交換ツールを備え、トレイ上で交換ツールの着脱を行っている。ゆえに、常に交換ツールの近傍に把持するワークを配置できるため、交換ツールの段取り替えを行った後、少ない動作でワークを把持することができ、生産にかかる時間を低減させることができる。また、トレイが配置できるスペースがあれば、フィンガ交換装置を設ける必要がないためロボットシステムの省スペース化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態におけるロボットシステム１０００の概略図である。
【図２】本発明の実施形態における生産システム２０００の概略図である。
【図３−１】本発明の実施形態における生産フローのＳ１０１からＳ１１４までのフローチャートである。
【図３−２】本発明の実施形態における生産フローのＳ１１５からＳ１２８までのフローチャートである。
【図３−３】本発明の実施形態における生産フローのＳ１２９からＳ１４１までのフローチャートである。
【図３−４】本発明の実施形態における生産フローのＳ１４２からＳ１５５までのフローチャートである。
【図４−１】図３−１のフローチャートにおけるＳ１０１からＳ１０８までの状態図である。
【図４−２】図３−１のフローチャートにおけるＳ１０９の状態図である。
【図４−３】図３−１のフローチャートにおけるＳ１１０の状態図である。
【図４−４】図３−１のフローチャートにおけるＳ１１１からＳ１１２までの状態図である。
【図４−５】図３−１のフローチャートにおけるＳ１１３からＳ１１４までの状態図である。
【図４−６】図３−２のフローチャートにおけるＳ１１５からＳ１２８までの状態図である。
【図４−７】図３−３のフローチャートにおけるＳ１２９の状態図である。
【図４−８】図３−３のフローチャートにおけるＳ１３０、Ｓ１３０’の状態図である。
【図４−９】図３−３のフローチャートにおけるＳ１３１からＳ１３９まで、Ｓ１３１’からＳ１３９’までの状態図である。
【図４−１０】図３−３のフローチャートにおけるＳ１４０からＳ１４１までの状態図である。
【図４−１１】図３−４のフローチャートにおけるＳ１４２からＳ１４９までの状態図である。
【図４−１２】図３−４のフローチャートにおけるＳ１５０の状態図である。
【図４−１３】図３−４のフローチャートにおけるＳ１５１の状態図である。
【図４−１４】図３−４のフローチャートにおけるＳ１５２からＳ１５３までの状態図である。
【図４−１５】図３−４のフローチャートにおけるＳ１５４からＳ１５５までの状態図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも一例であり、細部の構成については本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更できる。また、本実施形態で取り上げる数値は参考数値であって本発明を限定するものではない。
【００１３】
（実施形態）
図１は本実施形態におけるロボットシステム１０００の概略図である。図１（ａ）はロボットシステム１０００の側面図、図１（ｂ）はロボットシステム１０００の上面図を示す。図１よりロボットシステム１０００は、ロボット装置１、トレイ３０１、ワーク作業台９００、ベルトコンベア４００、トレイ識別装置５００より構成されている。また、ロボットシステム１０００は、制御装置２００により制御され、外部入力装置６００によりユーザーから教示を受ける。
【００１４】
図１（ａ）よりロボット装置１は６軸多関節のロボットアーム本体３と、ロボットアーム本体３の先端に着脱可能に取り付けられた交換ツール３０で構成される。交換ツール３０は複数存在し、これら複数種類の交換ツールにより対象物であるワーク５０に対する操作を行うことができる。
【００１５】
ロボットアーム本体３は、基台１０１と、６つのリンク１０２〜１０７と、これらリンク１０２〜１０７を図１に示す矢印ａ〜ｆ方向へ回動可能に連結する６つの関節１１１〜１１６とを備えている。また、関節１１１〜１１６はリンク１０２〜１０７を搖動または回動させるためのロボットアーム用モータを有している。さらに各関節１１１〜１１６には不図示のエンコーダを設けており、このエンコーダから各関節の角度を検出し制御装置２００にフィードバックしている。
【００１６】
同図より、ロボットアーム本体１００の基台１０１とリンク１０２は図中の関節１１１で接続されている。関節１１１は、例えば初期姿勢から矢印ａ方向に約±１８０度の可動範囲を有するものとする。
【００１７】
ロボットアーム本体３のリンク１０２とリンク１０３は関節１１２で接続されている。この関節１１２は、例えば初期姿勢から矢印ｂ方向に約±８０度の可動範囲を有するものとする。
【００１８】
ロボットアーム本体３のリンク１０３とリンク１０４は関節１１３で接続されている。関節１１３は、例えば初期姿勢から矢印ｃ方向に約±７０度の可動範囲を有するものとする。
【００１９】
ロボットアーム本体３のリンク１０４とリンク１０５は関節１１４で接続されている。関節１１４は、例えば初期姿勢から矢印ｄ方向に約±１８０度の可動範囲を有するものとする。
【００２０】
ロボットアーム本体３のリンク１０５とリンク１０６は関節１１５で接続されている。この関節１１５は、初期姿勢から矢印ｅ方向に約±１２０度の可動範囲を有するものとする。
【００２１】
ロボットアーム本体３のリンク１０６とリンク１０７は関節１１６で接続されている。この関節１１６は、初期姿勢から矢印ｆ方向に約±２４０度の可動範囲を有するものとする。
【００２２】
図１において、交換ツール３０はロボットアーム本体３の最先端のリンク１０７に装着される。装着機構に関しては従来の機構が用いられる。今回は説明の簡略化のため装着機構の説明は省略する。リンク１０７に装着された交換ツール３０は、ロボットアーム本体３の動作により図中のＸＹＺ座標空間を自在に移動することができる。
【００２３】
交換ツール３０は、フィンガ部材２１とフィンガベース２２で構成される。フィンガベース２２にはフィンガ部材２１を開閉させるための開閉機構を有する。
【００２４】
またリンク１０７には交換ツール３０のフィンガ部材２１を駆動させるためのモータを備えており、このモータが開閉機構と接続されることによりフィンガ部材２１を開閉させてワーク５０ａの把持等の操作を行う。
【００２５】
フィンガ部材２１の本数は、本実施形態では２本とするがこれに限定するものではなく、３本以上であってもよい。
【００２６】
組立を行う製品のワークの形状や作業内容が多種多様に存在する場合、ワークや作業内容に応じて各交換ツール３０を使い分ける。例えば、フィンガ部材２１の長さや形状の異なるものを複数用意しておき、ワークや作業内容に応じて交換ツール３０を交換することにより適切な作業を行うことができる。
【００２７】
図１（ａ）（ｂ）よりトレイ３０１は、トレイ置台３０２に載置され、ベルトコンベア４００により矢印方向Ｓへ移送される。このベルトコンベア４００によりロボット装置１の可動範囲外から可動範囲内にトレイ３０１が移送される。
【００２８】
図１（ｂ）より、トレイ３０１には交換ツール３０を保持するツールストッカー４１とワーク５０が載置されている。ツールストッカー４１はトレイ３０１の所定の位置に１つ備えられ、ワーク５０はその周りに３つ載置されている。
【００２９】
また図１（ａ）より、交換ツール３０は破線で示しているようにツールストッカー４１に保持される。図１（ｂ）では、交換ツール３０を斜線のパターンが示された四角形で簡易的に示している。同図の例では、説明の便宜上、トレイ上にツールストッカーが１個、ワークが３個載置されているが、作業対象によって、交換ツールの数、ワークの数は適宜選択することができる。
【００３０】
トレイ３０１には識別子９１が取り付けられており、トレイ識別装置５００で識別子９１に記憶されている情報の読み取りや書き込みを行う。識別子９１は内部で電源を持つことなく、外部からの電波によって読み取り書き込みを行えるため、ＲＦＩＤ（ｒａｄｉｏ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）を使用することが望ましい。
【００３１】
識別子９１にはトレイ３０１の管理番号やワーク情報（種類、サイズ、重量等）、交換ツール３０の情報（種類、管理番号、使用回数、交換回数等）等を記憶する。
【００３２】
交換ツール３０の情報としては、例えば交換ツール３０の管理番号や、フィンガ部材２１の開閉量の教示データ、ロボット装置１の教示データ、交換ツール３０の使用回数、交換ツール３０の交換回数等が記憶される。
【００３３】
交換ツール３０の管理番号は、操作するワークを変更し、交換ツール３０を段取り替えした際に、使用する交換ツール３０に間違いがないかを確認し、もし異なる場合はロボット装置１を停止して、エラーをユーザーに提示する際に使用される。
【００３４】
フィンガ部材２１の開閉量の教示データやロボット装置１の教示データは、交換ツール３０をロボットアーム本体３に装着する際に、トレイ識別装置５００で識別子９１から読み取られ、トレイ識別装置５００から制御装置２００に送信される。これを行うことでロボット装置１は、装着した交換ツール３０に対応した動作を実行することができる。
【００３５】
交換ツール３０は使用回数と交換回数によって劣化するため、累積使用回数と累積交換回数を識別子９１に記録しておく。そして予め設定した累積回数の閾値を超えた場合に制御装置２００にコマンドを送信し、ユーザーにアラートを提示、ロボットシステム１０００を停止する。
【００３６】
ユーザーはアラートを見て、交換ツール３０を新品にするなどのメンテナンス作業を行う。メンテナンス作業が終了するとユーザーは再度ロボットシステム１０００を稼働させる。これにより交換ツール３０の経年劣化等によるワークの把持トラブルを未然に防ぐことができる。
【００３７】
図１よりワーク作業台９００に関して、被組付側のワーク５１がワーク置台９１１に所定の位置に位置決めされて載置されている。ワーク置台９１１はトレイ３０１と同様にベルトコンベア４００により矢印Ｓ方向に移動される。このベルトコンベア４００によりロボット装置１の可動範囲外から可動範囲内にワーク置台９１１が搬入出される。
【００３８】
このワーク５１にワーク５０を、ロボット装置１により把持し組付ける。組付が完了したらベルトコンベア４００を動作させ、ロボット装置１の可動範囲内から可動範囲外に移動させることができる。そして新たなワーク５１を、ロボット装置１の可動範囲外から可動範囲内に移動させ、組立動作を行うことができる。
【００３９】
ロボット装置１、トレイ３０１、ワーク作業台９００はビジョン９３１によって撮影されている。このビジョン９３１によってワークの種類の判定や、ロボット装置１によるワーク把持に必要な情報、例えば把持されたワークの姿勢等を制御装置２００に入力することができる。
【００４０】
制御装置２００は、ＣＰＵ２０１、各部を制御するためのプログラムを記憶するＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０３、通信インターフェース（図中ではＩ／Ｆ）２０４などから構成される。このうち、ＲＡＭ２０３は外部入力装置６００の操作による教示点や制御指令などのデータの一時記憶に用いられる。
【００４１】
外部入力装置６００は、例えばティーチングペンダント（ＴＰ）のような操作装置が考えられるが、ロボットプログラムを編集可能な他のコンピュータ装置（ＰＣやサーバ）であってもよい。外部入力装置６００は、制御装置２００に対して有線ないし無線の通信接続手段を介して接続することができ、ロボット操作および状態表示などのユーザインターフェース機能を有する。
【００４２】
ＣＰＵ２０１は、例えば外部入力装置６００で入力された教示点データを通信インターフェース２０４から受信する。また、外部入力装置６００から入力された教示点データに基づきロボット装置１の各軸の軌道を生成し、通信インターフェース２０４を介して制御目標値としてロボット装置１に送信することができる。
【００４３】
さらに制御装置２００はベルトコンベア４００、ワーク作業台９００、ビジョン９３１とも通信インターフェース２０４を介して接続されている。さらにトレイ識別装置５００と接続されており、トレイ３０１に配された識別子９１のＲＦＩＤの情報を読み取り、あるいは必要な情報を書き込むことができる。
【００４４】
制御装置２００は、ワーク作業台９００のベルトコンベア４００と、不図示のドライバを用いて接続されておりトレイ３０１とワーク５１をロボット装置１の可動範囲内の所定の位置に位置決めする。
【００４５】
また、トレイ識別装置５００からの情報を基に交換ワーク３０を正しく装着し、ワークの組立作業を実行することができる。上記によりロボットシステム１０００を統合して制御することが可能となる。
【００４６】
図２は本実施形態における生産システム２０００を表した図である。図１で説明したロボットシステム１０００を２つ使って構成されている。説明の簡易のため、紙面向かって左側のロボットシステムをロボットシステム１０００’と呼称する。図２（ａ）はロボットシステム１０００と１０００’をＺＸ平面で見た図、図２（ｂ）は生産システム２０００をＹＸ平面で見た図である。
【００４７】
図２より生産システム２０００は、ワーク５１にワーク５０ａを組付け、さらにワーク５０ａにワーク５０ｂを組み付けて１つの物品として完成させる。図２（ｂ）より、交換ツール３０は、各ワークの組付け作業に対応した交換ツール３０ａと交換ツール３０ｂが存在する。図２（ｂ）ではハッチングの異なる四角形で簡易的に示している。
【００４８】
交換ツール３０ａに対応するトレイを３０１ａ、ツールストッカーを４１ａ、ワークを５０ａ、識別子を９１ａと呼称する。同様に交換ツール３０ｂに対応するトレイを３０１ｂ、ツールストッカーを４１ｂ、ワークを５０ｂ、識別子を９１ｂと呼称する。
【００４９】
ベルトコンベア４００に関して、説明の簡略化のためベルトコンベア４００ａ、４００ｂ、４００ｃという番号を設定している。ベルトコンベア４００ａ、４００ｂ、４００ｃの枝番号は上記で説明した交換ツール３０ａ、３０ｂの枝番号と対応するものではない。
【００５０】
図２（ａ）より、ロボットシステム１０００’のロボット装置１’はワーク置台９１１’にランダムに載置されたワーク５０ａ、５０ｂをトレイ３０１ａ、トレイ３０１ｂに整列して配置する。ロボットシステム１０００のロボット装置１はワーク置台９１１に載置されたワーク５１に、ワーク５０ａ、ワーク５０ｂを組み付ける。
【００５１】
図２（ｂ）よりベルトコンベア４００ａはトレイ３０１ａ、３０１ｂの移送を行う。ベルトコンベア４００ａはロボット装置１’およびロボット装置１の両方の可動範囲にわたって設けられており、トレイ３０１ａ、トレイ３０１ｂを矢印Ｓ及び矢印Ｐ方向に自由に移送することができる。同様にベルトコンベア４００ｂは、ワーク置台９１１に載置された全ての組付けが完了したワークを別の場所へ移送する。ベルトコンベア４００ｃはワーク置台９１１’にランダムに配置されたワーク５０ａ、５０ｂをロボット装置１’の可動範囲内に移送し、ロボット装置１’によりトレイ３０１ａ、３０１ｂに整列して載置できるようにする。ベルトコンベア４００ｂ、４００ｃもベルトコンベア４００ａと同様に矢印Ｓ方向及び矢印Ｐ方向に稼働するものとする。
【００５２】
ロボットシステム１０００’および１０００には、それぞれ制御装置２００’、２００が備えられている。また、生産システム２０００全体を制御する制御装置７００が制御装置２００’および２００に通信可能に接続され、外部入力装置６００が接続されている。これにより、制御装置７００から制御装置２００’及び２００に個別に指示を出すことで、別々の作業をさせつつ、全体を制御することが可能となる。
【００５３】
トレイ識別装置５００及び５００’はトレイ３０１ａ、３０１ｂに設けられた識別子９１ａ及び９１ｂに書き込まれた情報を読み取り、各制御装置２００’、２００に情報を送信する。
【００５４】
以上が本実施形態における生産システム２０００の構成である。以下、フローチャートと生産システム２０００の状態図を用い、本実施形態における生産フローについて詳述する。
【００５５】
図３は本実施形態における生産フローチャートであり、図４は図３のフローチャートにおける生産システム２０００の状態図である。図３は図３−１から図３−４まで、図４は図４−１から図４−１５まで枝番が設定されている。図４において（ａ）はロボットシステム１０００’をＺＸ平面から見た図、（ｂ）はロボットシステム１０００をＺＸ平面から見た図、（ｃ）は生産システム２０００全体をＹＸ平面から見た図である。
【００５６】
なお、最初に組み付けるワーク５０ａと、ワーク５０ａを載置するトレイ３０１ａはベルトコンベア４００ａにより既にロボット装置１’の可動範囲内に移送されているものとする。
【００５７】
また、図３で示されるフローチャートは制御装置７００が制御装置２００’および制御装置２００を介して実行されるが、Ｓ１２４’〜Ｓ１３３’は制御装置２００’、Ｓ１２４〜Ｓ１３３は制御装置２００により実行されるものとする。
【００５８】
図３−１より、まずＳ１０１で識別子９１ａに書き込まれている交換ツール３０ａ、トレイ３０１ａの情報をトレイ識別装置５００’により読み込む（図４−１（ｃ））。
【００５９】
そしてＳ１０２で、トレイ識別装置５００’の前にあるトレイ３０１がトレイ３０１ａかどうかを判定する。トレイ３０１ａではないトレイ３０１が読み込まれた場合、Ｓ１０３に進み、生産システム２０００を使用するユーザーにトレイ識別装置５００’の前にあるトレイ３０１が間違っていることを掲示し、生産システム２０００を停止させる。
【００６０】
そしてＳ１０４でユーザーにより正しいトレイが載置され、生産システム２０００が再稼働されると、Ｓ１０２の直前に戻り、フローが再開される。
【００６１】
Ｓ１０２：ＹＥＳであれば、Ｓ１０５に進み、交換ツール３０ａの累積使用回数や累積交換回数が閾値を超えているか判定する。閾値を超えていればＳ１０６に進み、ユーザー交換ツール３０ａのメンテナンス、または新品への交換のアラートを提示し、生産システム２０００を停止させる。
【００６２】
そしてＳ１０７でユーザーにより交換ツール３０ａのメンテナンス、または新品への交換を行い、生産システム２０００が再稼働されると、Ｓ１０５の直前に戻り、フローが再開される。
【００６３】
Ｓ１０５：ＹＥＳ、つまり閾値を超えていなければＳ１０８に進む。
【００６４】
Ｓ１０８ではロボット装置１’のロボットアーム本体３’を動作させ、先端のリンク１０７’を、交換ツール３０ａが保持されたツールストッカー４１ａに近づける（図４−１（ａ））。そしてＳ１０９に進み、リンク１０７’に交換ツール３０ａを装着する（図４−２（ａ）（ｃ））。
【００６５】
Ｓ１０９でリンク１０７’に交換ツール３０ａを装着したら、Ｓ１１０に進み、ロボット装置１’を動作させて、ワーク置台９１１’にランダムに載置されているワーク５０ａを交換ツール３０ａにより把持する（図４−３（ａ）（ｃ））。この際、ビジョン９３１’によりワーク５０ａの位置を検知し、把持を行う。
【００６６】
そしてＳ１１１に進み、ロボット装置１’を動作させ、ワーク５０ａをトレイ３０１ａに整列して載置する（図４−４（ａ）（ｃ））。この際もビジョン９３１’によりワーク５０ａを載置するトレイ３０１ａの位置を検知し、載置を行う。
【００６７】
そしてＳ１１２で所定の個数、ワーク５０ａをトレイ３０１ａに載置したか判断する。Ｓ１１２：ＮｏならばＳ１１０の直前まで戻り、再度ワーク５０ａの整列動作を行う。Ｓ１１２：Ｙｅｓならば、Ｓ１１３に進む。
【００６８】
Ｓ１１３では、ワーク５０ａにおけるトレイ３０１ａへの整列動作が終わったので、交換ツール３０ａをトレイ３０１上のツールストッカー４１ａに保持させる（図４−５（ａ）（ｃ））。
【００６９】
そしてＳ１１４で、Ｓ１０９からＳ１１３の作業により値が変化した交換ツール３０ａの累積使用回数や累積交換回数といった交換ツール３０ａの情報を、トレイ識別装置５００’により識別子９１ａに書き込み、交換ツール３０ａの情報を更新する。そしてＳ１１５に進む（図３−１では結合子１で次に進むステップを示している）。
【００７０】
図３−２よりＳ１１５で、ベルトコンベア４００ａを矢印Ｓ方向に稼働させ、トレイ３０１ａをロボット装置１の可動範囲まで移送させる。この際、ワーク５０ｂを載置するトレイ３０１ｂがロボット装置１’の可動範囲に移送される（図４−６（ａ）（ｃ））。
【００７１】
そしてＳ１１６に進み、トレイ識別装置５００’が識別子９１ｂに書き込まれている交換ツール３０ｂ、トレイ３０１ｂの情報を読み込み、トレイ識別装置５００が識別子９１ａに書き込まれている交換ツール３０ａ、トレイ３０１ａの情報を読み込む。
【００７２】
そしてＳ１１７で、トレイ識別装置５００’の前にあるトレイ３０１がトレイ３０１ｂかどうかを判定する。トレイ３０１ｂではないトレイ３０１が読み込まれた場合、Ｓ１１６に進み、生産システム２０００を使用するユーザーにトレイ識別装置５００’の前にあるトレイ３０１が間違っていることを掲示し、生産システム２０００を停止させる。
【００７３】
そしてＳ１１９でユーザーにより正しいトレイが載置され、生産システム２０００が再稼働されると、Ｓ１１７の直前に戻り、フローが再開される。
【００７４】
Ｓ１１７：ＹｅｓであればＳ１２０に進み、トレイ識別装置５００の前にあるトレイ３０１がトレイ３０１ａかどうかを判定する。トレイ３０１ｂではないトレイ３０１が読み込まれた場合、Ｓ１２１に進み、生産システム２０００を使用するユーザーにトレイ識別装置５００の前にあるトレイ３０１が間違っていることを掲示し、生産システム２０００を停止させる。
【００７５】
そしてＳ１２２でユーザーにより正しいトレイが載置され、生産システム２０００が再稼働されると、Ｓ１２０の直前に戻り、フローが再開される。
【００７６】
Ｓ１２０：ＹｅｓであればＳ１２３に進み、交換ツール３０ｂの累積使用回数や累積交換回数が閾値を超えているか判定する。閾値を超えていればＳ１２４に進み、ユーザーに交換ツール３０ｂのメンテナンス、または新品への交換のアラートを提示し、生産システム２０００を停止させる。
【００７７】
そしてＳ１２５でユーザーにより交換ツール３０ｂのメンテナンス、または新品への交換を行い、生産システム２０００が再稼働されると、Ｓ１２３の直前に戻り、フローが再開される。
【００７８】
Ｓ１２３：ＹＥＳ、つまり閾値を超えていなければＳ１２６に進む。
【００７９】
Ｓ１２６では、交換ツール３０ａの累積使用回数や累積交換回数が閾値を超えているか判定する。閾値を超えていればＳ１２７に進み、ユーザーに交換ツール３０ａのメンテナンス、または新品への交換のアラートを提示する。
【００８０】
そしてＳ１２８でユーザーにより交換ツール３０ａのメンテナンス、または新品への交換を行い、生産システム２０００が再稼働されると、Ｓ１２６の直前に戻り、フローが再開される。
【００８１】
Ｓ１２６：ＹＥＳ、つまり閾値を超えていなければＳ１２９に進む。（図３−２では結合子２で次に進むステップを示している）。
【００８２】
図３−３よりＳ１２９で、ロボット装置１’及びロボット装置１にそれぞれ正しいトレイ３０１が割り当てられたので、ロボット装置１’及びロボット装置１を動作させる。そしてリンク１０７’に交換ツール３０ｂを装着させ、リンク１０７に交換ツール３０ａを装着させる（図４−７）。
【００８３】
そして制御装置７００は制御装置２００’にワーク５０ｂの整列動作、制御装置２００にワーク５０ａの組付動作を指示する。以下、ロボット装置１’は制御装置２００’により制御され、ロボット装置１は制御装置２００によりそれぞれ並行して制御される。
【００８４】
まず、制御装置２００’により実行されるＳ１３０’〜Ｓ１３９’について説明する。
【００８５】
Ｓ１３０’では、ロボット装置１’を動作させて、ワーク置台９１１’にランダムに載置されているワーク５０ｂを交換ツール３０ｂにより把持する（図４−８（ａ）（ｃ））。この際、ビジョン９３１’によりワーク５０ｂの位置を検知し、把持を行う。
【００８６】
そしてＳ１３１’で、ロボット装置１’を動作させ、ワーク５０ｂをトレイ３０１ｂに整列して載置する（図４−９（ａ）（ｃ））。この際もビジョン９３１’によりワーク５０ｂを載置するトレイ３０１ａの位置を検知し、載置を行う。
【００８７】
そしてＳ１３２’で所定の個数、ワーク５０ｂをトレイ３０１ｂに載置したか判断する。Ｓ１３２’：ＮｏならばＳ１３０’の直前まで戻り、再度ワーク５０ｂの整列動作を行う。Ｓ１３２’：Ｙｅｓならば、Ｓ１３３’に進む。
【００８８】
Ｓ１３３’では所定の個数、ワーク５０ｂを載置したことを制御装置７００を介して、ロボット装置１を制御している制御装置２００に送信する。
【００８９】
Ｓ１３４’では、ロボット装置１が所定の個数、ワーク５０ａを組み付けたかどうか判断する。後述するが、上記で説明したＳ１３３’の処理は、Ｓ１３３でも同様の処理が実行されるため、制御装置２００から、ワーク５０ａを所定の個数組み付けた、という情報が送信されるとＳ１３４’：ＹｅｓとなりＳ１３６’に進む。制御装置２００から情報が送信されていない場合、Ｓ１３４’：ＮｏとなりＳ１３５’に進む。
【００９０】
Ｓ１３５’ではロボット装置１’を一時停止する。そしてＳ１３４’の直前に戻る。これによりロボット装置１による作業が終わるまで、ロボット装置１’を一時停止しておくことができる。
【００９１】
Ｓ１３４’：ＹｅｓとなるとＳ１３６’に進み、ロボット装置１’が一時停止中かどうか判断する。Ｓ１３６’：Ｙｅｓならば、Ｓ１３７’に進み、ロボット装置１’を稼働させる。そしてＳ１３８’に進み、制御装置７００を介してロボット装置１’が稼働したことを制御装置２００に送信する。そしてＳ１３９’に進む。
【００９２】
Ｓ１３９’ではロボット装置１が一時停止中かどうか判断する。後述するが、上記で説明したＳ１３８’の処理は、Ｓ１３８でも同様の処理が実行されるため、制御装置２００から、ロボット装置１が稼働した、という情報が送信されるとＳ１３９’：Ｙｅｓとなり、Ｓ１４０に進み、制御装置２００’による制御を終了する。
【００９３】
ロボット装置１が一時停止中である場合、Ｓ１３９’：Ｙｅｓとなり再度ロボット装置１が稼働しているかどうか判断する。
【００９４】
続いて、制御装置２００により実行されるＳ１３０〜Ｓ１３９について説明する。
【００９５】
Ｓ１３０では、ロボット装置１を動作させて、トレイ３０１ａに整列して載置されているワーク５０ａを交換ツール３０ａにより把持する（図４−８（ｂ）（ｃ））。この際、ビジョン９３１によりワーク５０ｂの位置を検知し、把持を行う。
【００９６】
そしてＳ１３１で、ロボット装置１を動作させ、ワーク５０ａをワーク５１に組み付ける（図４−９（ｂ）（ｃ））。この際もビジョン９３１によりワーク５０ａを組み付けるワーク５１の位置を検知し、組付けを行う。
【００９７】
そしてＳ１３２で所定の個数、ワーク５０ａをワーク５１に組み付けたか判断する。Ｓ１３２：ＮｏならばＳ１３０の直前まで戻り、再度ワーク５０ａの組付動作を行う。Ｓ１３２：Ｙｅｓならば、Ｓ１３３に進む。
【００９８】
Ｓ１３３では所定の個数、ワーク５０ａを組み付けたことを制御装置７００を介して、ロボット装置１’を制御している制御装置２００’に送信する。
【００９９】
Ｓ１３４では、ロボット装置１’が所定の個数、ワーク５０ｂを載置したかどうか判断する。上記で説明したＳ１３３’の処理より、制御装置２００’から、ワーク５０ｂを所定の個数載置した、という情報が送信されるとＳ１３４：ＹｅｓとなりＳ１３６に進む。制御装置２００’から情報が送信されていない場合、Ｓ１３４：ＮｏとなりＳ１３５に進む。
【０１００】
Ｓ１３５ではロボット装置１を一時停止する。そしてＳ１３４の直前に戻る。これによりロボット装置１’による作業が終わるまで、ロボット装置１を一時停止しておくことができる。
【０１０１】
Ｓ１３４：ＹｅｓとなるとＳ１３６に進み、ロボット装置１が一時停止中かどうか判断する。Ｓ１３６：Ｙｅｓならば、Ｓ１３７に進み、ロボット装置１を稼働させる。そしてＳ１３８に進み、制御装置７００を介してロボット装置１が稼働したことを制御装置２００’に送信する。そしてＳ１３９に進む。
【０１０２】
Ｓ１３９ではロボット装置１’が一時停止中かどうか判断する。上記で説明したＳ１３８’の処理より、制御装置２００’から、ロボット装置１’が稼働した、という情報が送信されるとＳ１３９：Ｙｅｓとなり、Ｓ１４０に進み、制御装置２００による制御を終了する。
【０１０３】
ロボット装置１’が一時停止中である場合、Ｓ１３９：Ｙｅｓとなり再度ロボット装置１’が稼働しているかどうか判断する。
【０１０４】
以上により、ロボット装置１’とロボット装置１に対して別々の作業を同時に行わせる。
【０１０５】
Ｓ１４０では、ワーク５０ａ、ワーク５０ｂに対する作業が終了したので、交換ツール３０ａと交換ツール３０ｂをそれぞれのツールストッカー４１ａ、４１ｂに保持する（図４−１０）。
【０１０６】
そしてＳ１４１で、Ｓ１３０’からＳ１３９’の作業により値が変化した交換ツール３０ｂの累積使用回数や累積交換回数といった交換ツール３０ｂの情報を、トレイ識別装置５００’により識別子９１ｂに書き込み、交換ツール３０ｂの情報を更新する。
【０１０７】
同様に、Ｓ１３０からＳ１３９の作業により値が変化した交換ツール３０ａの累積使用回数や累積交換回数といった交換ツール３０ａの情報を、トレイ識別装置５００により識別子９１ａに書き込み、交換ツール３０ａの情報を更新する。そしてＳ１４２に進む（図３−３では結合子３で次に進むステップを示している）。
【０１０８】
図３−４よりＳ１４２で、ベルトコンベア４００ａを矢印Ｓ方向へ稼働させ、ワーク５０ｂが整列して配置され、かつ交換ツール３０ｂが保持されたトレイ３０１ｂをロボット装置１の可動範囲内に移送する（図４−１１（ｂ）（ｃ））。
【０１０９】
Ｓ１４３で識別子９１ｂに書き込まれている交換ツール３０ｂ、トレイ３０１ｂの情報をトレイ識別装置５００により読み込む。
【０１１０】
そしＳ１４４で、トレイ識別装置５００の前にあるトレイ３０１がトレイ３０１ｂかどうかを判定する。トレイ３０１ｂではないトレイ３０１が読み込まれた場合、Ｓ１４５に進み、生産システム２０００を使用するユーザーにトレイ識別装置５００の前にあるトレイ３０１が間違っていることを掲示し、生産システム２０００を停止させる。
【０１１１】
そしてＳ１４６でユーザーにより正しいトレイが載置され、生産システム２０００が再稼働されると、Ｓ１４４の直前に戻り、フローが再開される。
【０１１２】
Ｓ１４４：Ｙｅｓであれば、Ｓ１４７に進み、交換ツール３０ｂの累積使用回数や累積交換回数が閾値を超えているか判定する。閾値を超えていればＳ１４８に進み、ユーザーに交換ツール３０ｂのメンテナンス、または新品への交換のアラートを提示し、生産システム２０００を停止させる。
【０１１３】
そしてＳ１４９でユーザーにより交換ツール３０ｂのメンテナンス、または新品への交換を行い、生産システム２０００が再稼働されると、Ｓ１４７の直前に戻り、フローが再開される。
【０１１４】
Ｓ１４７：ＹＥＳ、つまり閾値を超えていなければＳ１５０に進む。
【０１１５】
Ｓ１５０ではロボット装置１のロボットアーム本体３を動作させ、先端のリンク１０７を、交換ツール３０ｂが保持されたツールストッカー４１ａに近づけ、リンク１０７に交換ツール３０ｂを装着する（図４−１２（ｂ）（ｃ））。
【０１１６】
Ｓ１５０でリンク１０７に交換ツール３０ｂを装着したら、Ｓ１５１に進み、ロボット装置１を動作させて、トレイ３０１ｂに整列して載置されているワーク５０ｂを交換ツール３０ｂにより把持する（図４−１３（ｂ）（ｃ））。この際、ビジョン９３１によりワーク５０ｂの位置を検知し、把持を行う。
【０１１７】
そしてＳ１５２に進み、ロボット装置１を動作させ、ワーク５０ｂをワーク５０ａに組み付ける（図４−１４（ｂ）（ｃ））。この際もビジョン９３１によりワーク５０ｂを組み付けるワーク５０ａの位置を検知し、組付を行う。
【０１１８】
そしてＳ１５３で所定の個数、ワーク５０ｂをワーク５０ａに組み付けたか判断する。Ｓ１５３：ＮｏならばＳ１５１の直前まで戻り、再度ワーク５０ｂの組付動作を行う。Ｓ１５３：Ｙｅｓならば、Ｓ１５４に進む。
【０１１９】
Ｓ１５４では、全てのワークの組み付けが終了したので、交換ツール３０ｂをツールストッカー４１ｂに保持させ、Ｓ１５５に進む。
【０１２０】
そしてＳ１５５で、Ｓ１５０からＳ１５４の作業により値が変化した交換ツール３０ｂの累積使用回数や累積交換回数といった交換ツール３０ｂの情報を、トレイ識別装置５００により識別子９１ｂに書き込み、交換ツール３０ｂの情報を更新する。以上により生産フローを終了する。
【０１２１】
以上本実施形態によれば、種々の交換ツールを、種々のワークを載置するトレイにツールストッカーを設けることで、種々の交換ツールを種々のワークの近傍に配置することができる。これにより交換ツールを装着した後、その交換ツールに対応したワークを瞬時に把持することができ、生産効率を向上させることができる。
【０１２２】
また交換ツールとワークを、一つのトレイに載置することで、種々の交換ツールと種々のワークを常に対応させてロボット装置の可動域内に移送することができる。これにより、交換ツールとワークの対応を容易に確認することができ、交換ツールの段取り替えのミスを低減することができる。
【０１２３】
以上、本実施形態を説明してきたが、ロボット装置１によりワーク５０ｂをワーク５０ａに組み付けている際に、再度ロボット装置１’によりワーク５０ａの整列載置動作を並行して行わせても良い。
【０１２４】
（その他の実施形態）
また本実施形態では、ロボットアーム本体３、３’が垂直多関節のロボットアームの場合について説明したが、これに限定するものではない。交換ツール３０が取り付けられるロボットアーム本体が、例えば、水平多関節のロボットアーム、パラレルリンクのロボットアーム、直交ロボット等、種々のロボットアームであってもよい。
【０１２５】
また、本実施形態ではトレイ３０１ａ、３０１ｂは一つであったが、扱うワークの個数が多い場合、トレイの入換装置を用い同様のトレイを複数積み重ねて生産を行ってもよい。
【０１２６】
また本実施形態では、ロボットシステム１０００及び１０００’の２つを用いて説明したが、これに限定するものではなく、ロボットシステムが３つ以上存在しても良いし、１つであってもよい。
【０１２７】
また、本実施形態ではトレイ３０１ａ、３０１ｂ上でのロボットアーム本体３の動作プログラムは各制御装置２００、２００’、７００に記録させている。しかし、識別子９１ａ、９１ｂに、交換ツール３０ａ、３０ｂが保持されたツールストッカー４１ａ、４１ｂの位置とワーク５０ａ、５０ｂに基づいた動作プログラムを記録させ、トレイ識別装置５００、５００’で読出し、制御を行っても良い。
【０１２８】
上記各実施形態の図３における処理手順は具体的には制御装置７００、制御装置２００、制御装置２００’により実行されるものである。従って上述した機能を実行可能なソフトウェアの制御プログラムを記録した記録媒体をＣＰＵに供給し、ＣＰＵがＲＯＭに格納されたプログラムを読み出し実行することによって達成されるよう構成することができる。この場合、記録媒体から読み出されたプログラム自体が上述した各実施形態の機能を実現することになり、プログラム自体およびそのプログラムを記録した記録媒体は本発明を構成することになる。
【０１２９】
また、各実施形態では、コンピュータで読み取り可能な記録媒体がＲＯＭ或いはＲＡＭであり、ＲＯＭ或いはＲＡＭにプログラムが格納される場合について説明したが、本発明はこのような形態に限定されるものではない。本発明を実施するためのプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であれば、いかなる記録媒体に記録されていてもよい。例えば、プログラムを供給するための記録媒体としては、ＨＤＤ、外部記憶装置、記録ディスク等を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１３０】
本発明は産業用ロボットとして利用可能である。
【符号の説明】
【０１３１】
１、１’  ロボット装置
３、３’  ロボットアーム本体
３０、３０ａ、３０ｂ  交換ツール
４１ａ、４１ｂ  ツールストッカー
５０ａ、５０ｂ、５１  ワーク
９１ａ、９１ｂ  識別子
１０１  基台
１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７  リンク
１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６  関節
３０１ａ、３０１ｂ  トレイ
３０２  トレイ置台
４００ａ、４００ｂ、４００ｃ  ベルトコンベア
５００、５００’  トレイ識別装置
９００、９００’  ワーク作業台
９１１、９１１’  ワーク置台
９３１、９３１’  ビジョン
１０００、１０００’  ロボットシステム
２０００  生産システム
２００、２００’、７００  制御装置
６００  外部入力装置
【図１】
2019144871.tif 000003
【図２】
2019144871.tif 000004
【図３−１】
2019144871.tif 000005
【図３−２】
2019144871.tif 000006
【図３−３】
2019144871.tif 000007
【図３−４】
2019144871.tif 000008
【図４−１】
2019144871.tif 000009
【図４−２】
2019144871.tif 000010
【図４−３】
2019144871.tif 000011
【図４−４】
2019144871.tif 000012
【図４−５】
2019144871.tif 000013
【図４−６】
2019144871.tif 000014
【図４−７】
2019144871.tif 000015
【図４−８】
2019144871.tif 000016
【図４−９】
2019144871.tif 000017
【図４−１０】
2019144871.tif 000018
【図４−１１】
2019144871.tif 000019
【図４−１２】
2019144871.tif 000020
【図４−１３】
2019144871.tif 000021
【図４−１４】
2019144871.tif 000022
【図４−１５】
2019144871.tif 000023