JP2017007053A - Robot cell device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば加工や塗装、組立などの処理をロボットの作動により行うためのロボットセル装置に関する。 The present invention relates to a robot cell device for performing processing such as processing, painting, and assembly by operating a robot.
近年、各種生産ラインへのロボットの導入が進んでおり、作業者の代わりにロボットを用いて種々の処理を自動的に行わせる自動装置が広く利用されている。例えば、塗装ブース内にロボットを設置して、該ロボットのアーム先端部にエンドエフェクタとして塗料を噴射する塗装ガンを装着し、該ロボットを動作させて塗装ガンを任意の位置に移動させることにより、被塗装物(ワーク)の表面に塗装処理を施す技術が知られている(例えば、特許文献1,2を参照)。 In recent years, robots have been introduced into various production lines, and automatic devices that automatically perform various processes using robots instead of workers are widely used. For example, by installing a robot in the paint booth, mounting a paint gun that sprays paint as an end effector on the arm tip of the robot, moving the paint gun to an arbitrary position by operating the robot, Techniques for performing a coating process on the surface of a workpiece (work) are known (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
上記従来の自動装置では、ロボットの周辺に搬送装置が設置されており、この搬送装置を用いてロボットの動作範囲内(すなわち塗装位置)に被塗装物を自動的に搬送することができるようになっている。しかしながら、従来の自動装置では、塗装ブース内においてロボットと搬送装置とが完全に独立した状態で設置されているため、塗装ブース内での設置面積が増大し、装置全体が大型化するという問題があった。そこで、装置全体の大型化を抑制しつつロボットとその周辺装置(搬送装置)とをユニット化したロボットセル装置の開発が望まれている。 In the above-described conventional automatic device, a transfer device is installed around the robot so that the object to be coated can be automatically transferred within the operation range of the robot (that is, the coating position) using the transfer device. It has become. However, in the conventional automatic device, since the robot and the transfer device are installed in a completely independent state in the painting booth, there is a problem that the installation area in the painting booth increases and the whole device becomes large. there were. Therefore, it is desired to develop a robot cell device in which the robot and its peripheral device (transport device) are unitized while suppressing the increase in size of the entire device.
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、装置全体の小型化を実現できるロボットセル装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a robot cell apparatus that can realize downsizing of the entire apparatus.
前記課題を解決するために、本発明に係るロボットセル装置は、基台(例えば、実施形態における台座31)と、長手方向の中間に軸心が設けられて、前記基台上に前記軸心を中心として旋回可能に設けられた旋回体(例えば、実施形態における旋回アーム41)と、前記旋回体の長手方向の各端部に設けられて処理対象物を保持する一対の保持テーブル(例えば、実施形態における回転テーブル50)と、前記旋回体を前記軸心周りに旋回させて、処理対象物を搬入出するための搬入出位置と処理対象物に対して所定の処理を行うための処理位置との間で前記保持テーブルを移動させる旋回体駆動手段(例えば、実施形態におけるサーボモータ48)と、前記基台上に前記軸心方向に延びて設けられ、前記旋回体の軸心位置に貫通形成された開口部に挿通される支持部材(例えば、実施形態における支柱33)と、前記旋回体の上方において前記支持部材に連結され、前記旋回体の軸心位置に配置されて前記所定の処理を行うロボットとを備えて構成される。
In order to solve the above-described problems, a robot cell device according to the present invention includes a base (for example, the
なお、上述の発明において、前記旋回体は、前記開口部を有して前記基台上に旋回可能に支持された主旋回部と、前記主旋回部の前記長手方向の外側に設けられて前記保持テーブルを支持する副旋回部と、前記副旋回部を前記主旋回部に対して前記長手方向に相対移動させて、前記軸心から前記副旋回部までの旋回半径を変化させる伸縮作動部(例えば、
実施形態における空圧シリンダ44)とを備えて構成されることが好ましい。
In the above invention, the swivel body is provided with a main swivel portion having the opening and supported on the base so as to be turnable, and provided on the outer side in the longitudinal direction of the main swivel portion. A sub-slewing unit that supports a holding table, and a telescopic operation unit that moves the sub-swing unit relative to the main turning unit in the longitudinal direction to change a turning radius from the axis to the sub-swinging unit ( For example,
The pneumatic cylinder 44) in the embodiment is preferably provided.
また、上述の発明において、作業ブース(例えば、実施形態における塗装ブース10)内の床面に前記基台が設置されて、前記作業ブース内に前記旋回体、前記保持テーブルおよび前記ロボットが収容されて構成されることが好ましい。
In the above-described invention, the base is installed on a floor surface in a work booth (for example, the
本発明に係るロボットセル装置によれば、搬入出位置にある保持テーブルと処理位置にある保持テーブルとの間に生じるデッドスペースを有効利用し、セルの中核となるロボットを旋回体の旋回中心に配置して、ロボットと搬送装置(旋回体および保持テーブル)とを一体化したユニットとして構成することで、ロボットおよび搬送装置の動作範囲を十分に確保しつつも、その設置面積を低減して、セル全体の小型化および省エネルギ化を実現することが可能である。 According to the robot cell device of the present invention, the dead space generated between the holding table at the loading / unloading position and the holding table at the processing position is effectively used, and the robot serving as the core of the cell is set at the turning center of the turning body. By arranging and configuring as a unit in which the robot and the transfer device (swivel body and holding table) are integrated, while sufficiently securing the operation range of the robot and the transfer device, the installation area is reduced, It is possible to achieve downsizing and energy saving of the entire cell.
また、所定の処理を実行する際は、主旋回部に対して副旋回部を離間方向に相対移動させて(旋回体を伸長状態にして)、保持テーブル間の距離を大きくとることで、該保持テーブル間においてロボットの動作範囲を十分に確保する(ロボットと保持テーブルとの干渉を防止する)ことができる一方、旋回体を旋回させる際は、主旋回部に対して副旋回部を接近方向に相対移動させて(旋回体を縮小状態にして)、保持テーブル間の距離を小さく抑えることで、その旋回半径を短小化し、セル全体をより一層小型化することが可能である。なお、処理対象物の搬入出位置においても、主旋回部に対して副旋回部を離間方向に相対移動させて、旋回体を伸長状態とすることで、保持テーブルをより作業者の近い位置に移動させることができ、処理対象物の搬入出の作業性が向上する。 Further, when executing the predetermined processing, the sub-swivel part is moved relative to the main turning part in the separating direction (with the turning body extended), and the distance between the holding tables is increased. While it is possible to ensure a sufficient range of movement of the robot between the holding tables (to prevent interference between the robot and the holding table), when turning the turning body, the sub turning part is closer to the main turning part. By making the relative movement to (reducing the swivel body) and keeping the distance between the holding tables small, it is possible to shorten the turning radius and further downsize the entire cell. Even in the loading / unloading position of the object to be processed, the holding table can be brought closer to the operator by moving the sub-swinging part relative to the main turning part in the separating direction so that the turning body is extended. It can be moved, and the workability of carrying in / out the processing object is improved.
さらに、作業ブース内にロボットおよび搬送装置を収容して、一つのまとまりのあるセルとして構成することで、作業者がロボットに触れることなく安全性が確保されるとともに、作業環境を改善することが可能になる。 Furthermore, the robot and the transfer device are accommodated in the work booth and configured as a single unit cell, ensuring safety without touching the robot and improving the work environment. It becomes possible.
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。まず、図1〜3を参照して、本発明の一実施形態に係るロボットセル装置(以下、単に「ロボットセル」とも称する)の全体構成について説明する。なお、本実施形態では、ロボットセル装置を塗装システムに適用した構成を例示するが、これに限定されるものではなく、各種の生産システムに適用することが可能である。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, an overall configuration of a robot cell device (hereinafter also simply referred to as “robot cell”) according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, a configuration in which the robot cell device is applied to a painting system is illustrated, but the present invention is not limited to this and can be applied to various production systems.
ロボットセル1は、大別して、内部に塗装室11を備えた塗装ブース10と、塗装室11内に設置された塗装ロボットユニット20とを主体に構成されている。以下の説明では、図1に示す作業者(塗装ブース10に向かい起立した姿勢の作業者)を基準に、前後、左右、上下の各方向を規定する。
The robot cell 1 is roughly divided into a
塗装ブース10は、塗装処理を行うための塗装室11と、塗装室11の上方に設けられた給気室12と、塗装室11の側方に設けられた排気室13と、塗装室11および排気室13の下方に設けられて循環水を貯蔵する循環水槽14と、塗装室11内に空気を供給する給気装置(給気ファン)15と、排気室13内の空気を排出する排気装置(排気ファン)16と、塗装室11と排気室13とを仕切るための案内板17とを備えて構成される。
なお、図1では、塗装ブース10内の空気の主な流れを実線の矢印で示している。
The
In FIG. 1, the main flow of air in the
塗装室11は、略直方体状の空間として形成されており、その前方側はワークWを塗装するための塗装領域となり、その後方側は塗装前のワークWを搬入するとともに塗装後のワークWを搬出するための搬入出領域となる。
The
給気装置15は、外部から空気を取り込み、この取り込んだ空気を給気室12から塗装室11へ向けて圧送する。給気室12には、ダンパ(図示せず)が設けられており、この開度を調整することにより、塗装室11への空気量(風速)の調整を行い得るようになっている。また、給気室12の出口部分には、該出口部分から案内板17の上部へ向けて延出した誘導板18が取り付けられており、塗装室11へ吐き出された空気を案内板17へ誘導するようになっている。
The
案内板17は、塗装室11の前面側において、給気室12の出口近傍と循環水槽14の上部近傍との間に跨って設けられている。案内板17は、上半部が塗装室11へ向けて凹となる円弧状に湾曲しており、下半部が鉛直方向に延出している。案内板17は、ワークWの塗装位置の背後に配置されており、ワークWに塗着されなかった塗料ミスト(余剰塗料)が流れてくるようになっている。ここで、塗装室11と排気室13は、循環水槽14の水面14aと案内板17との間に形成された狭幅の隙間を介して互いに連通している。このとき、給気装置15および排気装置16の送風作用により、狭幅の隙間を通じて、塗装室11の空気(塗料ミストを含む空気流)が高速の流れで排気室13へ流出される。そして、この隙間内で生じるベンチュリー効果により、循環水槽14からの水滴が空気流に混入されることになる(その結果、空気流内の塗料が水滴に取り込まれる)。
The
排気室13の天井には、排気装置16が設けられており、排気室13内の空気は不図示のフィルタにより濾過されてから排気装置16に吸引されて外部へ排出される。また、排気室13内には、塗装室11より流入した空気流から水滴(塗料を含んだ水滴)を分離するためのエリミネータ19が設けられている。
An
かかる構成の塗装ブース10では、給気装置15および排気装置16の作動に伴い、ワークWの塗装時に発生する余剰塗料を含んだ空気流を案内板17により下端の隙間へと流下させ、この隙間を通過する際に、循環水槽14からの水滴とともに排気室13へ吸い上げる。このとき、空気流に含まれる余剰塗料と水滴とが接触・混合される。そして、排気室13内に設けられたエリミネータ19により余剰塗料を含んだ水滴のみが捕集され、空気だけが排気装置16に吸引されて外部へ排出される。エリミネータ19により捕集された余剰塗料を含んだ水滴は、循環水槽14に滴下して適時捕集されて、循環水系から除去される。
In the
続いて、塗装ロボットユニット20は、該ユニット20の取り付けベースとなる架台30と、架台30上に旋回可能に設けられてワークWを搬送する搬送装置40と、搬送装置40の旋回中心に設けられてワークWに塗装を行うロボット70と、セル全体を統括的に制御する制御装置80とを主体に構成される。
Subsequently, the
架台30は、塗装ブース10内において工場等の床面に設置される台座31と、台座31上に配設されて搬送装置40を支持する架台本体32と、台座31上に立設されてロボット70を支持する支柱33とを有して形成されている。架台本体32は、複数枚の鋼板等を組み合わせて全体として矩形の箱状に形成されており、その中心には円筒状の支軸部34に囲まれて上下に貫通する円形の貫通孔35が開設されている。架台本体32の貫通孔35には、上下に延びる中空構造の支柱33が挿通されて該架台本体32よりも上方に突出している。支柱33の中空部には、制御装置80からロボット70のモータ等に電力
や信号を送信するための複数本の電気ケーブル(図示せず)や、後述のエア供給装置82からロボット70のエンドエフェクタ(塗装ガン72)に圧縮空気を供給するためのエア用ホース(図示せず)、制御装置80から搬送装置40のサーボモータ48,51等に電力や信号を送信するための複数本の電気ケーブル(図示せず)、エア供給装置82から搬送装置40の空圧シリンダ44等に圧縮空気を供給するためのエア用ホース(図示せず)などが挿通されている。支柱33には、上記の電気ケーブルやエア用ホースを当該支柱33の内部に引き込むための引込孔(図示せず)や、上記の電気ケーブルやエア用ホースを当該支柱33の外部に引き出すための引出孔(図示せず)が開設されている。なお、旋回アーム41内部のサーボモータ51および空圧シリンダ44等への電気ケーブルおよびエア用ホースは、支柱33と旋回アーム41との交差部(上記の中空部)に対応する部位に形成された引出孔を通じて引き回されている。この引込孔および引出孔は、架台本体32等のカバー類により完全に隠蔽されており、外部に露出することがない。なお、台座31の床下は、上記の電気ケーブルやエア用ホースなどの配線・配管類を収容するための空洞部(ボックス)になっている。そのため、塗装ブース10内において配線・配管類が外部に露出せず、良好な作業環境を維持できるとともに、他の可動部との干渉のおそれもなく、さらには外観上もすっきりとした印象を与える。また、架台本体32には、搬送装置40を旋回させるための駆動源としてサーボモータ48が取り付けられている。
The
搬送装置40は、長手方向(水平方向)に延びて架台本体32上に旋回自在に設けられた旋回アーム41と、旋回アーム41の長手方向の両端部に設けられた一対の回転テーブル(「パレット」とも称する)50とを備えて構成される。
The conveying
旋回アーム41は、長手方向の中心に位置する軸心X周りに旋回可能である。この旋回アーム41は、架台本体32に旋回自在に支持される主旋回部42と、主旋回部42の長手方向の先端側に設けられて回転テーブル50を回転自在に支持する一対の副旋回部43と、ボトム側が主旋回部42に連結されロッド側が副旋回部43に連結された空圧シリンダ44とを有してなる。旋回アーム41は、主旋回部42と副旋回部43とが入れ子式に組み合わされて構成されており、空圧シリンダ44の伸縮作動により、主旋回部42に対して副旋回部43を長手方向に相対移動可能になっている。このように主旋回部42に対して副旋回部43を長手方向に相対移動させることで、旋回アーム41全体が水平面内にて伸長動および収縮動して、その旋回半径を変化せしめることが可能になっている。以下では、旋回アーム41を最大伸長させた状態を「全伸状態」といい、旋回アーム41を最大収縮させた状態を「全縮状態」という。それにより、旋回アーム41は、全縮状態と全伸状態との間で伸縮動して、その旋回半径を変化させる。なお、図2では、旋回アーム41の最大旋回半径Rmaxと、旋回アーム41の最小旋回半径Rminとを示している(最大旋回半径Rmaxと最小旋回半径Rminとの差分が旋回アーム41の伸縮可能なストロークである)。なお、旋回アーム41の伸縮駆動機構として、空圧シリンダ(又は油圧シリンダ)の代わりに、サーボモータ等の回転運動をボールネジ機構により旋回アーム41の直線運動(伸縮運動)に変換するように構成してもよい。
The
主旋回部42の中央下部には、歯車一体型のフランジ45がネジ等の締結手段により固定されている。フランジ45の内周面と架台本体32の支軸部34の外周面との間には、上下の軸受46が介装されており、旋回アーム41の旋回運動が円滑に案内されるようになっている。また、フランジ45の下部には、従動歯車47が一体的に形成されており、減速機(図示せず)を介してサーボモータ48の出力軸に連結された駆動歯車49と噛合状態になっている。そのため、サーボモータ48を回転駆動することにより、その回転力が両歯車47,49を介して旋回アーム41に伝達され、サーボモータ48の回転量に応じた旋回角度だけ旋回アーム41が架台本体32の支軸部34に沿って旋回するようになっている。なお、旋回アーム41の中心には、支柱33を挿通させるための開口部が形成されており、支柱33と該開口部との隙間はシール部材(図示せず)によって略密閉され
ている。
A gear-integrated
回転テーブル50は、被塗装物たるワークWを保持する。なお、ワークWは、該ワークWの種類に応じた治具(図示せず)を介して回転テーブル50上に位置決めされる。回転テーブル50は、副旋回部43の上面側に軸受(図示せず)を介して回転自在に支持されており、副旋回部43の内部に配設されたサーボモータ51により減速機(図示せず)を介して鉛直軸周りに回転する。そのため、回転テーブル50は、旋回アーム41の旋回動作により公転可能であるとともに、その公転位置で自転可能である。
The
搬送装置40は、各回転テーブル50を搬入出位置と塗装位置との間で自動的に交換するパレット交換装置(APC)として機能する。ここで、搬入出位置とは、ワークWを機外から回転テーブル50に搬入・搬出する位置(図1では後側の回転テーブル50の位置)であり、塗装位置とは、回転テーブル50上のワークWに塗装を行う位置(図1では前側の回転テーブル50の位置)である。本実施形態では、旋回アーム41が前後方向に指向した姿勢(「基準姿勢」と称する)にあり、該旋回アーム41が全伸状態となった場合に、一方の回転テーブル50が搬入出位置に位置決めされ、他方の回転テーブル50が塗装位置に位置決めされる。そのため、旋回アーム41が基準姿勢にある場合は、作業者によりワークWを搬入出する作業と、ロボット70によりワークWを塗装する作業とを略同時に行うことができ、設備の連続運転が可能になる。なお、架台本体32には、旋回アーム41が基準姿勢(0度の旋回位置又は180度の旋回位置)にあることを検出するための検出センサ39が取り付けられている。また、旋回アーム41を該全伸状態から全縮状態にすると、各回転テーブル50がパレット交換位置に位置する。ここで、パレット交換位置とは、旋回アーム41を旋回させるときの各回転テーブル50の基準位置である。この状態から旋回アーム41を180度旋回させて、旋回アーム41を全縮状態から全伸状態にすると、上記一方の回転テーブル50が塗装位置に位置決めされ、上記他方の回転テーブル50が搬入出位置に位置決めされる。つまり、搬入出位置にある回転テーブル50(塗装前のワークW)と、塗装位置にある回転テーブル50(塗装後のワークW)とが自動的に交換されることになる。なお、本実施形態では、旋回アーム41が軸線X周りに180度の範囲で往復旋回する構成であり、旋回アーム41の回転軸部に流体継手としてのロータリジョイントを必要としない。なお、旋回アーム41の回転軸部や、回転テーブル50の回転軸部、塗装ガン72の回転軸部などに、本出願人が既に提案しているロータリジョイント技術(例えば、特許第3828624号公報、実公平2−40387号公報、実公平2−40388号公報、実公平4−44955号公報などを参照)を適用して、旋回アーム41を360度の範囲を超えて旋回可能(周回運動可能)にしたり、回転テーブル50上に空圧チャックや油圧チャックなどを配置したり、塗装ガン72による多色塗装を可能にしたりしてもよい。
The conveying
ロボット70は、6つの回転軸(関節軸)を有する6軸多関節型ロボットである。ロボット70は、該ロボット70の下端に設けられたベース板71を介して支柱33の上端に取り付けられて、旋回アーム41の中央位置(旋回中心)に配置されている。ロボット70は、各関節部分にモータ(図示せず)を有しており、制御装置80から出力される動作指令(制御信号)に基づき動作する。ロボット70の各関節部分には、各可動部の角度を検出するためのエンコーダ(図示せず)が組み込まれており、該検出情報が制御装置80にフィードバックされる。また、ロボット70のアーム先端には、エンドエフェクタが着脱可能に取り付けられる。本実施形態では、エンドエフェクタとして塗装ガン72が装着されている。なお、エンドエフェクタを交換することにより、ロボット70は塗装作業以外の種々の作業を実行することが可能である。塗装ガン72には、塗料用ホース(図示せず)およびエア用ホース(図示せず)を介して塗料および圧縮空気が供給される。なお、塗料用ホースは、塗料供給装置81から塗装室11内の壁面を伝って塗装ガン72に引き回されている。エア用ホースは、制御装置80に設けられたエア供給装置82から支柱3
3の内部を通って塗装ガン72に引き回されている。なお、エア供給装置82には、不図示の空気源(コンプレッサー)から圧縮空気が供給されている。
The
3 is routed to the
本実施形態において、ロボット70のアーム先端には、二つ以上の塗装ガン72を装着してもよい。この場合には、複数個の塗装ガン72を用いて同じワークWを異なる角度から一度に塗装したり、複数個の塗装ガン72を用いて複数個のワークWを個別に塗装したりしてもよい。また、ワークWの機種ごとに複数の塗装ガン72をアーム先端に予め装着しておき、該機種に応じた塗装ガン72のみを塗装処理に使用することで、機種変更時に塗装ガン72を付け替える必要もなく、段取り時間等を削減できるようにしてもよい。
In the present embodiment, two or
制御装置80は、各種の演算処理を実行するCPU、制御プログラムや制御データ等が記憶されたROM、ワークエリアとして機能するRAMなどを有し、ロボットセル1全体の作動を制御する。制御装置80は、燃料供給装置81およびエア供給装置82を制御して、塗装ガン72への塗料の供給量と圧縮空気の供給圧力を調節するとともに、ロボットアームの動作を制御して、塗装ガン72の位置および姿勢を制御する。また、制御装置80は、搬送装置40に設けられた各アクチュエータの作動を制御して、旋回アーム41の旋回・伸縮位置と、回転テーブル50の回転位置とを制御する(パレット交換を実行する)。また、制御装置80は、給気装置15および排気装置16の風量などを制御して、塗装ブース10内の空調や気流などを制御する。
The
次に、本実施形態に係るロボットセル1の作用について説明する。 Next, the operation of the robot cell 1 according to this embodiment will be described.
まず、ロボットセル1の稼働開始に伴い、旋回アーム41は前後方向に指向した基準姿勢において全伸状態にある。この稼働開始時において、一方の回転テーブル(便宜上、「第1回転テーブル」という)50は搬入出位置にあり、他方の回転テーブル(便宜上、「第2回転テーブル」という)50は塗装位置にある。このとき、各回転テーブル50は空の状態(ワークWが載置されていない状態)であるものとする。作業者は、第1回転テーブル50に塗装対象となるワークWを取り付ける。続いて、搬送装置40を作動させてパレット交換(旋回経路:往路)を開始させる。始めに、旋回アーム41を全縮状態にすることで、各回転テーブル50をパレット交換位置に移動させる。次いで、この全縮状態を維持しつつ旋回アーム41を180度旋回させる。このように旋回アーム41を180度旋回させた後、旋回アーム41を全縮状態から全伸状態にすると、第1回転テーブル50が塗装位置に移動し、第2回転テーブル50が搬入出位置に移動する。これにより、第1回転テーブル50(搬入出位置→塗装位置)と第2回転テーブル50(塗装位置→搬入出位置)とが交換される。
First, with the start of operation of the robot cell 1, the turning
続いて、今回のパレット交換により、搬入出位置に移動してきた第2回転テーブル(空の状態)50に対して、塗装前のワークWを取り付けておく。一方、第1回転テーブル50が塗装位置に移動(塗装対象のワークWがロボット70の動作範囲に移動)すると、ロボット70の作動が開始される(塗装処理が開始される)。ロボット70は、予め設定された原位置から動作を開始し、動作の終了時には原位置に復帰する。ロボット70には、ワークWの表面(被塗装面)に沿った塗装ガン72の移動経路についての情報が予め教示(ティーチング)されている。ロボット70は該ティーチング情報に基づいて動作し、ロボットアーム先端の塗装ガン72を上記移動経路に沿って移動させる。ロボット70と塗装ガン72は同期的に作動し、塗装ガン72はロボット70の動きと連動して塗料をワークWに向けて噴射する。このとき、第1回転テーブル50を回転させることで、ワークWの全周面に対して均一に塗装を行うことができる。また、旋回アーム41を前後方向に指向した基準姿勢から所定の旋回角度(例えば±15°)の範囲で往復旋回(首振り)させるとともに、旋回アーム41を長手方向に伸縮動させることで、ワークWの中心位置をオフセットしたり、塗装ガン72とワークWとの離間距離(塗装距離)を微調整したり、ワ
ークWの裏側や陰になる部位などをロボット70を無理な姿勢にせずとも好適に塗装することができる。このように、ロボット70の三次元動作と、旋回アーム41の旋回・伸縮動作と、回転テーブル50の回転動作とを相互に組み合わせて、計9軸の多自由度の制御を実現することができる。また、ロボット70、旋回アーム41および回転テーブル50が互いに連係することで、塗装ブース10内における実質的な作業範囲を拡大することが可能になる。
Subsequently, the workpiece W before painting is attached to the second rotary table (empty state) 50 that has been moved to the carry-in / out position by this pallet exchange. On the other hand, when the first rotary table 50 moves to the painting position (the workpiece W to be painted moves to the operation range of the robot 70), the operation of the
こうして第1回転テーブル50のワークWに対して塗装が終了すると、ロボット70が原位置に復帰するとともに、搬送装置40が作動されてパレット交換(旋回経路:復路)が開始される。このとき、ロボット70の原位置はロボットアームを上方に退避させた位置に設定されており、これによりロボット70の周囲に空きスペースが確保される。そのため、旋回アーム41を全縮状態にしても、回転テーブル50とロボット70が干渉することなく、パレット交換時の旋回半径を小さく抑えることができる。こうしてパレット交換を開始させると、始めに旋回アーム41が全伸状態から全縮状態となることで、各回転テーブル50がパレット交換位置に移動する。次いで、旋回アーム41を全縮状態のまま180度旋回(反転)させることで、第1回転テーブル50と第2回転テーブル50との位置を入れ替える。そして、旋回アーム41を全縮状態から全伸状態にさせることで、第1回転テーブル50を搬入出位置に移動させ、第2回転テーブル50を塗装位置に移動させる。これにより、第1回転テーブル50(塗装位置→搬入出位置)と第2回転テーブル50(搬入出位置→塗装位置)とが交換される。
When the coating on the workpiece W of the
そして、パレット交換後、搬入出位置にある第1回転テーブル50から前述の塗装処理が施されたワークWを取り外すとともに、この第1回転テーブル50に塗装前の新しいワークWを取り付ける。一方、塗装位置にある第2回転テーブル50には、前述の塗装処理中にワークWが前もって取り付けられているので、ロボット70および塗装ガン72等を作動させて、前述の塗装処理と同様の手順に従って該ワークWに対して塗装が行われる。以降、ワークWの搬入出→パレット交換→塗装処理→パレット交換→…といった流れで、一連の作業が繰り返し行われる。
Then, after replacing the pallet, the workpiece W that has been subjected to the above-described coating process is removed from the first rotary table 50 at the carry-in / out position, and a new workpiece W before painting is attached to the first rotary table 50. On the other hand, since the workpiece W is previously attached to the second rotary table 50 in the painting position during the above-described painting process, the
以上、本実施形態に係るロボットセル1によれば、搬入出位置にある回転テーブル50と塗装位置にある回転テーブル50との間に生じるデッドスペースを有効利用し、セルの中核となるロボット70を旋回アーム41の旋回中心に配置して、ロボット70と搬送装置40とを一体化したユニットとして構成することで、ロボット70および搬送装置40の動作範囲を十分に確保しつつも、塗装室11内での設置面積を低減して、セル全体の小型化および省エネルギ化を実現することが可能である。また、本実施形態に係るロボットセル1によれば、生産性と汎用性を兼ね備え、品質安定性が高く、品種変動・生産量変動等による変種変量生産にも柔軟に対応することができる。
As described above, according to the robot cell 1 according to this embodiment, the dead space generated between the
また、従来よりも小型のロボット70を採用したとしても、旋回アーム41と回転テーブル50との組合せによりワークWの位置決めの自由度が向上するため、従来同様の塗装範囲を確保できるとともに、多品種対応にも適している。さらに、電気ケーブルやエア用ホースを支柱33の内部を通してロボット70に接続して塗装室11内での露出を防止することで、環境性能を向上させることができる。
Even if a
また、ワークWの塗装時には、旋回アーム41を全伸状態にして、回転テーブル50間の距離を大きくとることで、該回転テーブル50間においてロボット70の動作範囲を十分に確保する(ロボット70と回転テーブル50との干渉を防止する)ことができる一方、パレット交換時には、旋回アーム41を全縮状態にして、回転テーブル50間の距離を小さく抑えることで、その旋回半径を短小化し、セル全体をより一層小型化することができる。なお、ワークWの搬入出位置においても、旋回アーム41は全伸状態となっている
ので、回転テーブル50をより作業者の近い位置に移動させることができ、ワークWの搬入出の作業性が向上する。
Further, when the workpiece W is painted, the
また、塗装ブース10内にロボット70および搬送装置40を収容して、一つのまとまりのあるセルとして構成することで、作業者がロボット70に触れることなく安全性が確保されるとともに、作業環境を改善することが可能になる。
In addition, the
これまで本発明の好ましい実施形態について説明してきたが、本発明の範囲はこれに限定されるものではない。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described so far, the scope of the present invention is not limited thereto.
上述の実施形態では、旋回アーム41が軸線X周りに180度の範囲で往復旋回する構成であったが、これに限定されるものではなく、旋回アーム41が軸線X周りに周回的に旋回する構成であってもよい。また、上述の実施形態では、回転テーブル50を搬入出位置および塗装位置の2カ所で位置決めする構成であったが、これに限定されるものではなく、旋回アーム41の旋回範囲内において回転テーブル50を3カ所以上で位置決めする構成であってもよい。
In the above-described embodiment, the revolving
また、上述の実施形態では、旋回アーム41を搬入出位置および塗装位置の両位置において全伸状態にする構成であったが、これに限定されるものではなく、旋回アーム41を塗装位置でのみ全伸状態とする構成、または、旋回アーム41を塗装位置でのみ全伸状態とする構成であってもよい。さらに、上述の実施形態では、旋回アーム41を全縮状態と全伸状態との間で姿勢変化させたが、これに限定されるものではなく、旋回アーム41の伸縮状態をさらに複数段階で姿勢変化させたり、旋回アーム41を長手方向の任意の位置まで伸縮動させたりしてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the revolving
また、上述の実施形態では、作業者(オペレータ)が回転テーブル50上にワークWを着脱する構成であったが、これに限定されるものではなく、例えば、本実施形態のロボットセル1と別のロボットセル又は自動装置(加工装置、組立装置、表面処理装置、搬送装置などを含む)との間の工程間に、ワーク搬送装置を設置して、当該工程間においてワークWを自動的に搬送可能に構成してもよい。つまり、上記のワーク搬送装置により、ロボットセル1と別のロボットセル又は自動装置との間のワークWの搬入出(受け渡し)をお行うようにしてもよい。この場合、ワーク搬送装置を上述の実施形態の搬送装置40の如く構成して、その旋回アームを旋回動および伸縮動可能に構成してもよい。また、この場合に、旋回アームの先端に回転テーブルを設置して、回転テーブルを旋回アームに対して相対的に回転可能(自転可能)に構成してもよい。また、この場合に、ロボットセル1の旋回アーム41とワーク搬送装置の旋回アームとが基準姿勢となった場合、両旋回アームのうち、少なくともいずれか一方が伸長作動した際に、ワークW、回転テーブル(ワークWを保持した回転テーブル)又はワーク保持具(回転テーブルに載置されてワークWを保持した治具やチャックなど)を、一方の旋回アームから他方の旋回アームへ載せ替えられるように構成してもよい。つまり、回転テーブル又はワーク保持具を工程間共通の仕様にして、ワークWを共通の回転テーブル又はワーク保持具ごと各工程間にて搬送するようにしてもよい。また、その際は、両旋回アームのうち、少なくとも一方の旋回アームを、ワークWの載せ替え時における芯高を合わせるため、昇降可能に構成してもよい。このような構成によれば、各工程間および各ライン間における仕掛品を削減できるとともに、製造コストの低減や製造ラインにおける省スペース化を図ることが可能となる。
In the above-described embodiment, the operator (operator) attaches and detaches the workpiece W on the rotary table 50. However, the present invention is not limited to this, and is different from the robot cell 1 of the present embodiment, for example. A workpiece transfer device is installed between processes with a robot cell or an automatic device (including a processing device, an assembly device, a surface treatment device, a transfer device, etc.), and the workpiece W is automatically transferred between the processes. You may comprise. That is, the work W may be carried in and out (delivered) between the robot cell 1 and another robot cell or an automatic device by the work transfer device. In this case, the workpiece transfer device may be configured like the
なお、上述の実施形態では、本発明に係るロボットセル装置を塗装工程に適用させた場合を例示して説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、加工工程、組立工程、検査工程、又は、これらの組み合わせなど、各種の生産工程に適用可能である。従って、本発明によれば、汎用性及び付加価値の非常に高いロボットセル装置を提供することが
できる。
In the above-described embodiment, the case where the robot cell device according to the present invention is applied to the painting process is described as an example. However, the present invention is not limited to this. For example, the machining process, the assembly process, and the inspection process Or, it is applicable to various production processes such as a combination thereof. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a robot cell apparatus having very high versatility and added value.
1 ロボットセル装置
10 塗装ブース(作業ブース)
20 塗装ロボットユニット
30 架台
31 台座(基台)
32 架台本体
33 支柱(支持部材)
40 搬送装置
41 旋回アーム(旋回体)
42 主旋回部
43 副旋回部
44 伸縮アーム(伸縮作動部)
48 サーボモータ(旋回体駆動手段)
50 回転テーブル(保持テーブル)
70 ロボット
72 塗装ガン
80 制御装置
X 軸心
1
20
32
40 Conveying
42 main turning
48 Servo motor (revolving body drive means)
50 Rotating table (holding table)
70
前記課題を解決するために、本発明に係るロボットセル装置は、基台(例えば、実施形態における台座31)と、長手方向の中間に軸心が設けられて、前記基台上に前記軸心を中心として旋回可能に設けられた旋回体(例えば、実施形態における旋回アーム41)と、前記旋回体の長手方向の各端部に回転可能に設けられて処理対象物を保持する一対の保持テーブル(例えば、実施形態における回転テーブル50)と、前記旋回体に設けられて前記保持テーブルを前記軸心と平行な軸周りに回転させる回転駆動手段(例えば、実施形態におけるサーボモータ51)と、前記旋回体を前記軸心周りに旋回させて、処理対象物を搬入出するための搬入出位置と処理対象物に対して所定の処理を行うための処理位置との間で前記保持テーブルを移動させる旋回駆動手段(例えば、実施形態におけるサーボモータ48)と、前記基台上に前記軸心方向に延びて設けられ、前記旋回体の軸心位置に貫通形成された開口部に挿通される中空の支持部材(例えば、実施形態における支柱33)と、前記旋回体の上方において前記支持部材に連結され、前記旋回体の軸心位置に配置されて前記所定の処理を行うロボットとを備え、前記旋回体は、前記開口部を有して前記基台上に旋回可能に支持された主旋回部と、前記主旋回部の前記長手方向の外側に設けられて前記保持テーブルを支持する副旋回部と、前記副旋回部を前記主旋回部に対して前記長手方向に相対移動させて、前記軸心から前記保持テーブルまでの距離を変化させる伸縮駆動手段(例えば、実施形態における空圧シリンダ44)とを備え、前記支持部材の下端には、前記軸心方向に延びて形成された前記中空部の下側の開口端となる第1挿通孔が設けられ、前記基台には、前記第1挿通孔と整合する位置に上下に貫通された第2挿通孔が設けられ、前記支持部材の前記中空部には、前記ロボット、前記回転駆動手段、前記旋回駆動手段および前記伸縮駆動手段に動力を供給するための動力配線が通されており、前記動力配線が、前記第1挿通孔および前記第2挿通孔を通して前記基台下に形成された空洞部に挿通されて前記基台上に露出されていないことを特徴とする。
In order to solve the above-described problems, a robot cell device according to the present invention includes a base (for example, the
なお、上述の発明において、前記旋回体を前記軸心周りに180度の範囲で往復旋回させて、前記搬入出位置と前記処理位置との間で前記保持テーブルを移動させるように構成することが好ましい。 In the above-described invention, the revolving body is reciprocally swung around the axis within a range of 180 degrees, and the holding table is moved between the loading / unloading position and the processing position. preferable.
Claims (3)
長手方向の中間に軸心が設けられて、前記基台上に前記軸心を中心として旋回可能に設けられた旋回体と、
前記旋回体の長手方向の各端部に設けられて処理対象物を保持する一対の保持テーブルと、
前記旋回体を前記軸心周りに旋回させて、処理対象物を搬入出するための搬入出位置と処理対象物に対して所定の処理を行うための処理位置との間で前記保持テーブルを移動させる旋回体駆動手段と、
前記基台上に前記軸心方向に延びて設けられ、前記旋回体の軸心位置に貫通形成された開口部に挿通される支持部材と、
前記旋回体の上方において前記支持部材に連結され、前記旋回体の軸心位置に配置されて前記所定の処理を行うロボットとを備えて構成されるロボットセル装置。 The base,
An axis is provided in the middle of the longitudinal direction, and a revolving body provided on the base so as to be rotatable about the axis;
A pair of holding tables provided at each end in the longitudinal direction of the swivel body to hold the processing object;
The holding table is moved between a loading / unloading position for loading / unloading a processing object and a processing position for performing a predetermined process on the processing object by rotating the revolving body around the axis. Revolving body drive means for causing
A support member provided on the base so as to extend in the axial direction and inserted through an opening formed at the axial center position of the revolving unit;
A robot cell apparatus comprising: a robot that is connected to the support member above the swing body and is arranged at an axial center position of the swing body and performs the predetermined processing.
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