JP2011148010A

JP2011148010A - ポジショナを備えたロボットシステム

Info

Publication number: JP2011148010A
Application number: JP2010008795A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Shiragami; 圭祐白神; Katsuaki Hara; 勝明原; Mitsuyoshi Nakano; 光善中野
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2010-01-19
Filing date: 2010-01-19
Publication date: 2011-08-04
Also published as: US20110174793A1; KR20110085865A; CN102126218A

Abstract

【課題】本発明では、ロボットとポジショナを用いてフットプリントを小さくするロボットシステムを提供する。
【解決手段】作業対象物１０と、前記作業対象物１０に対して作業するロボット５、６と、前記作業対象物１０を位置決めするポジショナ７、８とを備え、前記ポジショナ７、８の枠体２４上に前記ロボット５、６を備えたものである。
【選択図】図３

Description

本発明は、ポジショナにロボットを搭載したロボットシステムに関するものである。

近年の産業用ロボットを用いた製造ラインでは、ロボットを密集して配置させ、製造プロセスを狭くする動きがある。つまり、ロボットのフットプリントを小さくし、工場自体を小さくすることで、工場の空調に要するコストを抑えるとともに空調設備を小さくするようにしている。また、作業工程間の距離を短くすることでタクトタイムを上げることができるので、製造プロセスを狭くすることが要望されていた。
このような製造プロセスを備えた製造ラインとしては、自動車部品などの溶接ラインが代表例として上げられる。これまでの溶接ラインのシステムとしては、ロボットと部品を位置決めするポジショナを用いたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平２−２０２６０６号公報

従来のロボットシステムは、ロボットとポジショナを用いて作業対象物を溶接するとともに、作業対象物が順次作業工程を受け渡されるラインが構築されているが、ポジショナはロボットの作業領域内に配置された構成となっているために、ポジショナを設置するスペースとロボットを設置するスペースが各々必要となり、その分だけ作業スペースが広くなるといった問題が生じており、工場スペースが広くなり、その分だけ空調コストが上がるといった問題が生じていた。

そこで、本発明では、ロボットとポジショナを用いてフットプリントを小さくするロボットシステムを提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、作業対象物と、前記作業対象物に対して作業するロボットと、前記作業対象物を位置決めするポジショナとを備え、前記ポジショナの枠体上に前記ロボットを備えたものである。
また、請求項２記載の発明は、前記ポジショナが、枠体に前記ロボットの動作で生じるモーメント荷重による揺動を抑制するリブ構造を前記枠体に備えたものである。
また、請求項３記載の発明は、前記リブ構造が、第１および第のリブの少なくとも１つを備え、前記第１のリブは前記ロボットの左右動作に伴う揺動を抑制するように設けられ、前記第２のリブは前記ロボットの前後動作に伴う揺動を抑制するように設けられたものである。
また、請求項４記載の発明は、作業対象物と、前記対称物を位置決めするポジショナであって、前記ポジショナの上面にロボットを載置して、前記ロボットが作業をする場合に、前記ポジショナの枠体にリブ構造を備えるものである。
また、請求項５記載の発明は、前記リブ構造が、前記ポジショナを動作させる駆動モータを配設させた後に敷設される

ポジショナを溶接ロボットのベースとして兼用段積みしたことで、各々占有していた設置スペースを省略することができ、フットプリントを小さくできることから、空調コストを大幅に削減することが可能である。また、ロボットシステムのフットプリントを小さくするとともに、ポジショナの剛性があげられることで、精度良く作業対象物が位置決めされた状態で作業することが可能である。

本発明の実施例のロボットシステムの溶接ロボットの待機姿勢を示す斜視図本発明の実施例のロボットシステムの溶接ロボットの溶接姿勢を示す斜視図本発明の実施例のポジショナの正面図および側面図本発明の実施例のリブ無しのポジショナの正面図および側面図

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

図１に示すように、作業対象物１０は、例えば、自動車のシャーシのような長尺物であり、不図示の搬送ロボットにより第１の溶接工程１の第１のポジショナ７および第２のポジショナ８に取り付けられる。次に、溶接部位に合わせるように第１のポジショナ７および第２のポジショナ８が回転して、第１の溶接ロボット５および第２の溶接ロボット６により所定箇所を溶接する。溶接が終わると、搬送ロボット９により不図示の作業台に配置する。
次に第１の溶接工程を例に詳細を図１および図２を用いて説明する。図１は溶接ロボットが待機位置に位置した際の斜視図であり、図２は、溶接時の斜視図である。図１に示すように、第１の溶接工程１には、第１の溶接ロボット５および第２の溶接ロボット６がそれぞれ第１のポジショナ７および第２のポジショナ８上に配置されている。また、第１の溶接ロボット５および第２の溶接ロボット６の先端には溶接用のトーチ５１、６１が備えられ、作業対象物１０の所定の箇所を溶接するように構成されている。
第１のポジショナ７および第２のポジショナ８は、作業対象物１０の長手方向の軸中心にした際に、この軸まわりに回転動作をする。図３では溶接作業を示すように、作業対象物１０の所定の箇所を溶接しているように、第１の溶接ロボット５および第２の溶接ロボット６は、作業対象物１０に対して上方向からアプローチして第１の溶接ロボット５および第２の溶接ロボット６のふところの近くの位置でも溶接できるように構成されている。また、第１の溶接ロボット５および第２の溶接ロボット６と第１のポジショナ７および第２のポジショナ８は協調動作することで、作業対象物の裏面を溶接する場合には、第１のポジショナ７および第２のポジショナ８が協調動作しながら回転し、溶接箇所を第１の溶接ロボット５および第２の溶接ロボット６に向けるようにして溶接作業を行うことができる。ここでは２台のポジショナを協調動作させて作業対象物を動作させていたが、ポジショナの負荷重量に見合うものであれば、一方をポジショナでもう一方を回転自在な機構にしても良い。
このような構成にしたことで、ポジショナを溶接ロボットのベースとして兼用したことで、各々占有していた設置スペースを省略することができ、ポジショナ上に溶接ロボットを配置して、２台の溶接ロボットと２台のポジショナを直線配置することによりフットプリントを小さくすることができる。
また、ポジショナ上に溶接ロボットを配置する構成としたために、ポジショナには溶接ロボットの動作に応じてモーメント荷重が作用し、ポジショナ枠体は揺動することが考えられる。このために、ポジショナの枠体の設計にはモーメント荷重を許容することを念頭において発明されたものである。その詳細について以下に述べる。
第１のポジショナの詳細について図３を用いて説明する。第２のポジショナも同形状であるので説明は省略する。ポジショナ７は１軸回転ポジショナであり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図であり、回転型ポジショナを架台２４内部に設置できる構造になる。回転軸心３０は地面と平行方向を向いている。回転用の駆動モータ２２が取り付けられており、回転用の駆動モータ２２の出力軸は、図示しないギヤ、及びシャフトを介してケーブルが貫通できる穴を備えた減速機２３の入力軸に接続されている。減速機２３は旋回台２１に固着され、回転可能に支承されている。旋回台２１及び減速機２３は回転軸心３０上に配置されている。また、駆動モータ２２、減速機２３は支持台２７に固定されている。
次に、架台２４の構成について説明する。架台２４は中空箱型形状を形成し、内部下面に正面図（ａ）から見て横断するように側板間を第１のリブ２６が支持台２７に干渉しない架台２４の前後の中心付近にＬ形のアングル形状で架台２４に敷設されている。側板および底板と第１のリブ２６は、溶接などにより固定されている。
また、第２のリブ２５は、架台２４の内側面に側面図（ｂ）から見て前後面間で減速機２３に干渉しないようにＬ形アングルで敷設されている、両側板および前後板と第２のリブ２５は、溶接などにより固定されている。
第１のリブ２６および第２のリブ２５が架台２４に敷設されていない場合、図４（ａ）に示すように、溶接ロボット５が正面から見て左右に姿勢を変化させた場合、溶接ロボット５のモーメント荷重が架台２４に作用するために、架台全体が左右に揺動する。このために、回転軸心３０が揺動して溶接精度が低下する問題が生じる。また、内部に取り付けられた駆動モータ２２や減速機２１にも無理な力が作用して寿命が短縮される一因となってしまう。同様に図４（ｂ）に示すように、溶接ロボット５が前後に姿勢を変化させた場合も溶接ロボット５のモーメント荷重５により架台２４全体が揺動する。
これらのモーメント荷重に対して、図３に示すように第１のリブ２６および第２のリブを架台２４の中央付近に敷設することによって、揺動を抑制することができるように剛性を上げている。
また、このポジショナ７は、ポジショナ７の上部に常に溶接ロボット５を備えるものではない。用途によっては、溶接ロボット５が地面に配設されて使用される場合もある。従って、ポジショナ７に敷設される第１のリブ２６および第２のリブ２５は、駆動モータ２２および減速機２３が配設された後に、溶接等の手段により敷設されるものである。このようにすることで、溶接ロボット５の使用状況に応じて、組み替えが可能となる。

１第１工程
２第２工程
３第３工程
４第４工程
５第１の溶接ロボット
６第２の溶接ロボット
７第１のポジショナ
８第２のポジショナ
９搬送ロボット
１０作業対象物

Claims

作業対象物と、前記作業対象物に対して作業するロボットと、前記作業対象物を位置決めするポジショナとを備え、前記ポジショナの枠体上に前記ロボットを備えたことを特徴とするロボットシステム。
前記ポジショナは、枠体に前記ロボットの動作で生じるモーメント荷重による揺動を抑制するリブ構造を前記枠体に備えたことを特徴とする請求項１記載のロボットシステム。
前記リブ構造は、第１および第のリブの少なくとも１つを備え、前記第１のリブは前記ロボットの左右動作に伴う揺動を抑制するように設けられ、前記第２のリブは前記ロボットの前後動作に伴う揺動を抑制するように設けられたことを特徴とする請求項２記載のロボットシステム。
作業対象物と、前記対称物を位置決めするポジショナであって、前記ポジショナの上面にロボットを載置して、前記ロボットが作業をする場合に、前記ポジショナの枠体にリブ構造を備えることを特徴とするポジショナ。
前記リブ構造は、前記ポジショナを動作させる駆動モータを配設させた後に敷設されることを特徴とするポジショナ。