(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、ロボットが予め設定されたティーチング内容に従って作業を行う場合でも、作業条件に応じて、所定の精度で作業が行われないことがある。例えば、特許文献1に開示された産業用ロボットでは、作業温度およびウレタン材料の濃度ムラ等に応じて、所定の形状のウレタン成形品が得られないことがある。
【0006】
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、ティーチング内容に従って行われる作業の精度を改善させたロボットシステムおよび加工物作製方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明によるロボットシステムは、少なくとも1つのワークに対してティーチング内容に従った作業を行うロボットと、前記作業の結果に基づき、前記少なくとも1つのワークに対する前記ティーチング内容を変更するティーチング変更部とを備える。
【0008】
ある実施形態において、前記ティーチング変更部は、前記少なくとも1つのワークに対して前記ロボットが前記作業を行う位置を変更する。
【0009】
ある実施形態において、前記少なくとも1つのワークは複数のワークを含む。
【0010】
ある実施形態において、前記ロボットが前記複数のワークのうちのあるワークに対して作業を行っている間に、前記ティーチング変更部は前記複数のワークのうちの別のワークに対する前記ティーチング内容を変更する。
【0011】
ある実施形態において、前記複数のワークは、第1ワークおよび第2ワークを含み、前記ロボットは、前記第1ワークに対して作業を行った後に、前記第2ワークに対して作業を行い、前記ティーチング変更部は、前記ロボットが前記第2ワークに対して作業を行う前に、前記ロボットが前記第1ワークに対して行った作業の結果に基づいて前記第2ワークに対するティーチング内容を変更する。
【0012】
ある実施形態において、前記複数のワークは複数種類のワークを含む。
【0013】
ある実施形態において、前記複数のワークは、第1ワークと、前記第1ワークとは種類の異なる第2ワークと、前記第1ワークと同じ種類の第3ワークとを含み、前記ロボットは、前記第1ワークに対して作業を行った後に前記第2ワークに対して作業を行い、その後、前記第2ワークに対して作業を行った後に前記第3ワークに対して作業を行い、前記変更部は、前記ロボットが前記第3ワークに対して作業を行う前に、前記ロボットが前記第1ワークに対して行った作業の結果に基づいて前記第3ワークに対するティーチング内容を変更する。
【0014】
ある実施形態において、前記ロボットシステムは、前記少なくとも1つのワークを搬送するコンベアをさらに備える。
【0015】
ある実施形態において、前記ロボットシステムは、前記変更されたティーチング内容を示す画像を表示する表示部をさらに備える。
【0016】
ある実施形態において、前記表示部は、前記変更されたティーチング内容とともに前記変更前のティーチング内容を示す画像を表示する。
【0017】
ある実施形態において、前記ロボットシステムは、前記少なくとも1つのワークに対して前記ロボットのティーチング内容を設定するティーチング設定部をさらに備える。
【0018】
本発明による加工物作製方法は、少なくとも1つのワークを用意する工程と、前記少なくとも1つのワークに対してティーチング内容が設定されたロボットを用意する工程と、前記ロボットが、前記少なくとも1つのワークに対して前記ティーチング内容に従って作業を行うことによって加工物を作製する工程と、前記加工物に基づき、前記少なくとも1つのワークに対して設定された前記ティーチング内容を変更する工程とを包含する。
【発明の効果】
【0019】
本実施形態によれば、ティーチング内容に従って行われる作業の精度を改善させたロボットシステムおよび加工物作製方法を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、図面を参照して本発明によるロボットシステムおよび加工物作製方法の実施形態を説明する。ただし、本発明の実施形態は以下の実施形態に限定されない。
【0022】
図1は本実施形態のロボットシステム100の模式的な上面図である。ロボットシステム100はロボット10およびティーチング変更部20を備えている。ロボット10には、ワークWに対して予めティーチング内容が設定されている。ロボット10は、設定されたティーチング内容に従って作業を行う。
【0023】
ここでは、ワークWは、コンベアCによってロボット10に搬送される。ロボット10による作業が終了すると、ワークWはコンベアCによってロボット10から離れる方向に搬送される。典型的には、コンベアCは複数のワークWを搬送し、ロボット10は搬送されたワークWに対して作業を行うが、コンベアCによって搬送されるワークWは1つであってもよい。
【0024】
本実施形態のロボットシステム100において、ティーチング変更部20は、ロボット10による作業の結果に基づいてワークWに対するティーチング内容を変更する。ティーチング変更部20として、例えば、パーソナルコンピュータが利用される。例えば、ティーチング内容を変更するための入力に、キーボード、マウスおよびタッチパネルの少なくとも1つを用いてもよい。一例として、ティーチング変更部20は、ワークWに対してロボット10が作業を行う位置を変更する。なお、本明細書においてティーチング変更部20を単に変更部20と記載することがある。
【0025】
変更部20による変更が行われた後、ロボット10は、ワークWに対して変更されたティーチング内容に従って作業を行う。このように、ワークWに対するティーチング内容の変更を行うことにより、ロボット10によるワークWに対する作業の精度を向上させることができる。
【0026】
図2は、本実施形態のロボットシステム100の一例を示す模式図である。ロボット10は、ロボットアーム12と、エンドエフェクタ14とを有している。ロボットアーム12は複数のアームから構成されている。典型的には、ロボットアーム12は、複数のアクチュエータを備えた多関節アームロボットであり、各アクチュエータはサーボモータを有している。エンドエフェクタ14の位置および姿勢は、ロボットアーム12の各アクチュエータの駆動によって制御される。エンドエフェクタ14は、典型的には、ロボットアーム12の先端に取り付けられている。エンドエフェクタ14は、例えば、材料注入またはシーリングを行うように構成されている。あるいは、エンドエフェクタ14は、溶接トーチであってもよい。
【0027】
図2に示したロボットシステム100は、上述したロボット10およびティーチング変更部20に加えて、ロボット10を制御するコントローラ16を備えている。コントローラ16はティーチング内容を記憶しており、コントローラ16はロボットアーム12およびエンドエフェクタ14を制御する。ここでは、ティーチング変更部20はコントローラ16に接続されており、ティーチング変更部20は、コントローラ16に記憶されたティーチング内容を変更する。
【0028】
例えば、コントローラ16は、ティーチング内容(ティーチングデータ)を記憶した記憶装置16aと、記憶装置16aに記憶されたティーチング内容に従ってロボットアーム12およびエンドエフェクタ14を制御するプロセッサ16bとを有している。ティーチング変更部20により、記憶装置16aに記憶されたティーチング内容は変更(更新)される。例えば、ティーチング変更部20においてティーチング内容の変更事項が入力された後、変更事項を示すファイルが記憶装置16aに送信されることにより、ティーチング内容の変更が行われる。
【0029】
このようなロボットシステム100は加工に好適に用いられる。以下、
図3を参照して、本実施形態の加工物作製方法を説明する。
【0030】
まず、S302において、ワークWを用意する。また、S304において、ワークWに対してティーチング内容が設定されたロボット10を用意する。なお、ロボット10には、予めティーチング内容が設定されていてもよい。あるいは、用意したワークWに応じて、ロボット10にティーチング内容を設定してもよい。
【0031】
次に、S306において、ロボット10は、ワークWに対してティーチング内容に従って作業を行うことによって加工物を作製する。
図2に示したロボット10において、エンドエフェクタ14は、作業内容に応じて適宜変更される。
【0032】
次に、S308において、加工物に基づき、ワークWに対して設定されたティーチング内容を変更する。加工物のチェックは、ロボットを利用して行われてもよく、または、目視で行われてもよい。その後、ロボット10は、ワークWに対して、変更されたティーチング内容に従って作業を行う。
【0033】
本実施形態のロボットシステム100および加工物作製方法はさまざまな用途に適用可能である。例えば、ロボットシステム100は材料の注入に用いられてもよい。一例として、所定の形状の金型にウレタン材料を注入し、ウレタンを発泡させることにより、発泡ウレタン成形品を作製することができる。
【0034】
あるいは、ロボットシステム100および加工物作製方法を利用して、ワークWに対して直接的に加工を行ってもよい。例えば、ロボットシステム100および加工物作製方法を利用して、シーリング、塗装の前のアンダーコートの塗布、および/または、多層盛などの連続溶接を行ってもよい。
【0035】
なお、ロボットシステム100において、ロボット10は複数のワークWに対して作業を行うことが好ましい。この場合、ロボット10が複数のワークWのうちのあるワークに対して作業を行っている間に、ティーチング変更部20は複数のワークWのうちの別のワークに対するティーチング内容を変更する。
【0036】
図4に示すように、複数のワークWのうちのワークW1は、ロボット10によって先に作業され、複数のワークWのうちのワークW2は、ロボット10によって後に作業される。このように、ロボット10がワークW1に対して作業を行った後にワークW2に対して作業を行う場合、変更部20は、ロボット10がワークW2に対して作業を行う前に、ロボット10がワークW1に対して行った作業の結果に基づいてワークW2に対するティーチング内容を変更する。これにより、ロボット10は、作業を中断することなく、ワークWに対して高精度に作業を行うことができる。
【0037】
なお、変更部20によるティーチング内容を変更する前にロボット10によって作業の行われたワークWに対して、別の工程で修正作業を行ってもよい。例えば、ロボット10がワークWに対してアンダーコートを塗布する場合、変更部20は、塗布ムラのあるワークWに基づいて、後でロボット10が塗布を行うワークWに対するティーチング内容を変更し、ロボット10はこの変更されたティーチング内容に従って次のワークWに対して塗布を行う一方で、塗布ムラのあったワークWに対して人間または別のロボットが再度アンダーコートの塗布を行ってもよい。このようにして、ロボットシステム100における作業を中断することなくティーチング内容を変更することができる。
【0038】
なお、
図5に示すように、ロボット10によって作業の行われるワークWは複数の種類を含んでもよい。ティーチング内容はワークWの種類に応じて設定される。
【0039】
例えば、複数のワークWは、ワークWaと、ワークWaとは異なる種類のワークWbと、ワークWaと同じ種類のワークWcとを含み、ロボット10は、ワークWaに対して作業を行った後にワークWbに対して作業を行い、ワークWbに対して作業を行った後にワークWcに対して作業を行う。なお、これらの作業が開始される前において、ワークWbに対するティーチング内容は、ワークWaとは異なるように設定されており、ワークWcに対するティーチング内容はワークWaと同じように設定されている。
【0040】
図5に示したロボットシステム100では、ワークWaに対して作業が行われた後、変更部20は、ロボット10がワークWcに対して作業を行う前に、ワークWaに対する作業の結果に基づいてワークWcに対するティーチング内容を変更する。このように、同一種類の以前に作業の行われたワークWに対する作業結果に基づいてティーチング内容が変更されてもよい。
【0041】
なお、ワークWが複数種類であり、ロボット10に複数のティーチング内容が設定されている場合、ロボット10によって時間的に連続して作業の行われるワークWは異なる種類のものであることが好ましい。この場合、ある種類のワークの作業が行われた後に、同じ種類の別のワークの作業が行われる前に、すでに作業の行われたワークの作業結果に基づいてティーチング内容を変更することが好ましい。これにより、すでに行われた作業の結果に基づいて、ティーチング内容を適切に変更することができる。
【0042】
なお、ロボットシステム100の使用者は、変更したティーチング内容を容易に確認できることが好ましい。
【0043】
図6は、本実施形態のロボットシステム100の模式図を示す。
図6に示したロボットシステム100は、ロボット10およびティーチング変更部20に加えて表示部30をさらに備えている。表示部30は、変更部20によって変更されたティーチング内容を示す画像を表示する。表示部30は、変更部20によって変更されたティーチング内容とともに変更前のティーチング内容を示す画像を表示することがさらに好ましい。
【0044】
なお、ティーチング変更部20および表示部30はいずれもパーソナルコンピュータを利用して実現されてもよい。例えば、ティーチング変更部20はパーソナルコンピュータの中央処理演算装置(Central Processing Unit:CPU)によって実現され、表示部30はパーソナルコンピュータのモニタによって実現されてもよい。
【0045】
以下、本実施形態のロボットシステム100における表示部30による表示の一例を説明する。まず、
図7(a)に示すように、ティーチング内容の変更に先立ち、表示部30は、ジョブ編集ボタン30aおよびファイル送受信ボタン30bを表示する。
【0046】
ジョブ編集ボタン30aが選択されると、
図7(b)に示すように、表示部30に、ジョブ編集画面30a1が表示される。ジョブ編集画面30a1には、ジョブを編集するためのジョブ編集領域30r1、および、作業座標を入力するための作業座標入力領域30r2が設けられている。ここでは、例えば、作業座標入力領域30r2にロボット10がワークWに対して作業を行う位置が入力される。なお、
図7(b)に示したジョブ編集画面30a1において作業位置の変更を行う場合、表示部30は、ジョブ編集画面30a1に変更後の作業の位置を入力した後、変更後のティーチング内容を表示することが好ましい。
【0047】
また、ファイル送受信ボタン30bが選択されると、
図7(c)に示すように、表示部30に、ファイル送受信画面30b1が表示される。ファイル送受信画面30b1においてファイル送受信ボタンが選択されると、編集されたジョブを含むファイルが送信される。このように、編集されたジョブの送信が終了すると、コントローラ16の記憶装置16aに記憶されたティーチング内容が変更(更新)される。
【0048】
なお、ティーチング内容の設定はティーチング変更部20とは別の装置を用いて行われる。
【0049】
図8は本実施形態のロボットシステム100の模式図である。
図8に示したロボットシステム100はワークWに対するロボット10のティーチング内容を設定するティーチング設定部40をさらに備えている。ティーチング設定部40は、典型的には平板のタブレット形状を有しており、ペンダントまたはプログラムペンダントとも呼ばれる。
【0050】
ティーチング設定部40によるロボット10のティーチング内容の設定は、ロボット10がオフ状態の場合に柵内にて行われる。あるいは、ティーチング設定部40によるロボット10のティーチング内容の設定は実際にロボット10を動かすことなくコンピュータ上でオフラインに行われてもよい。なお、本明細書においてティーチング設定部40を単に設定部40と記載することがある。
【0051】
設定部40はティーチング内容を設定するのに対して、変更部20は設定部40によって設定されたティーチング内容を変更する。変更部20は、設定部40によるティーチング内容の設定可能範囲の一部のみを変更可能であることが好ましい。例えば、ティーチング内容を設定する際には、ロボット10を任意の位置に設定することが可能であるが、変更部20によるティーチング内容の変更可能範囲は所定の範囲内であり、所定の範囲外の変更事項が入力された場合、変更部20はその変更事項を許可しなくてもよい。
【0052】
なお、上述した説明では、ロボットシステム100は1台のロボット10を備えていたが、本実施形態はこれに限定されない。ロボットシステム100は同様の作業を行う複数のロボット10を備えてもよい。また、ロボットシステム100はロボット10とは異なる作業を行う別のロボットを備えてもよく、この場合、変更部20は、このロボットによって行われる作業のティーチング内容を変更してもよい。
【0053】
また、上述した説明では、ロボットシステム100にはコンベアCが設けられており、コンベアCがロボット10にワークWを搬送したが、本実施形態はこれに限定されない。ロボット10が固定されたワークWに対して移動することによってロボット10は異なるワークWに作業を行ってもよい。
【0054】
本実施形態のロボットシステム100および加工物作製方法は、例えば、発泡ウレタン成形品の作製に好適に用いられる。発泡ウレタン成形品は自動車用シートに好適に用いられる。典型的には、発泡ウレタンは、2以上の液を混合させることによって生成され、短時間に体積が数倍から数十倍に増大する。また、発泡ウレタンは、密度が小さいため、体積が比較的大きくても、軽いため、容易に取り扱うことができる。
【0055】
以下、
図9〜
図12を参照して本実施形態を用いた発泡ウレタン成形品の作製について説明する。
図9は、本実施形態のロボットシステム100の模式図である。
図9に示したロボットシステム100はワークWを搬送するコンベアCを備えており、コンベアCは環状に回転している。
【0056】
図10に示すようにワークWは上金型Wsおよび下金型Wtを有している。上金型Wsは下金型Wtに対して開閉可能に取り付けられている。ここでは、下金型Wtにはキャビティが設けられており、上金型Wsを下金型Wtに閉じた場合、上金型Wsと下金型Wtとの間に所定の空間が形成される。
【0057】
図9に示すように、コンベアCの周囲にはロボット10が設けられている。ここでは、ロボット10はウレタン材料を下金型Wtのキャビティ内に注入する。また、ここでは、コンベアCの周囲に、型開きロボット110a、離型剤塗布ロボット110b、型閉めロボット110cおよび加熱装置120が設けられている。コンベアCは、型開きロボット110a、離型剤塗布ロボット110b、ロボット10、型閉めロボット110cおよび加熱装置120の順番にワークWを搬送する。
【0058】
ロボットシステム100において、ロボット10の動作態様(例えば、ウレタン材料の注入位置および注入量)はティーチング内容として設定されている。金型を用いて発泡ウレタン成形品を形成する場合、注入するウレタン材料の量が過剰であると、金型から発泡ウレタンがあふれてしまい、材料が無駄になることがある。一方、注入するウレタン材料の量が適切であっても、所望の形状の発泡ウレタン成形品が作製されないことがある。これに対して、本実施形態のロボットシステム100および加工物作製方法によれば、所望の形状の発泡ウレタン成形品を作製することができる。
【0059】
なお、上述したように、ティーチング内容は、ワークWの種類に応じて異なってもよい。例えば、自動車用シートは、フロントシート、リアシート等に応じて形状が異なり、作製すべき発泡ウレタン成形品の形状(例えば、シートの形状)に応じてロボット10に設定されるティーチング内容は異なっていてもよい。
【0060】
コンベアCによって搬送されるワークWを用いて発泡ウレタン成形品が作製される。まず、型開きロボット110aは上金型Wsを開ける。次に、離型剤塗布ロボット110bが上金型Wsおよび下金型Wtの少なくとも一方に離型剤を塗布する。
【0061】
その後、ロボット10はティーチング内容に従って下金型Wtにウレタン材料を注入する。ウレタン材料には、主剤と、硬化剤とが混合されている。例えば、ロボット10は、下金型Wtに対して、
図11(a)に示した軌跡を描くようにウレタン材料を注入する。
【0062】
次に、型閉めロボット110cは下金型Wtに対して上金型Wsを閉じる。その後、加熱装置120がウレタン材料の注入されたワークWを加熱することにより、ウレタン材料が発泡して発泡ウレタン成形品が形成される。
【0063】
その後、下金型Wtに対して上金型Wsを開けて発泡ウレタン成形品を取り出す。
図9に示したロボットシステム100では、ティーチング変更部20は、発泡ウレタン成形品を取り出す場所の近くに配置されている。例えば、観察者は、取り出した発泡ウレタン成形品をチェックして、ティーチング変更部20を用いてティーチング内容を変更する。
【0064】
ここでは、ティーチング変更部20により、ロボット10によるウレタン材料の注入位置を2次元的に変更する。例えば、ティーチング内容の変更により、ロボット10は、下金型Wtに対して、
図11(b)に示した軌跡を描くようにウレタン材料を注入する軌跡(注入パターン)を変更する。この場合、ロボット10がウレタン材料を注入する際の水平面の位置を変更すればよい。なお、必要に応じて、ロボット10から注入されるウレタン材料の量を変化させてもよい。以上のようにして、
図9に示したロボットシステム100では、発泡ウレタン成形品の作製を中断することなく(すなわち、コンベアCによる複数のワークWの搬送を中断させることなく)、ティーチング内容を変更することができる。
【0065】
また、上述したように、ロボットシステム100は、異なる種類のワークWに対して作業を行うことが好ましい。これにより、完成した発泡ウレタン成形品の在庫の増大を低減させるとともに、変更前のティーチング内容に従って作業の行われたワークの数を低減させることができる。
【0066】
以上のようにしてティーチング内容の変更を行うことができる。なお、上述したように、ロボットシステム100において、表示部30は、変更後のティーチング内容を表示することが好ましい。
【0067】
以下、
図12を参照して表示部30による表示を説明する。上述したように、表示部30は変更された作業位置を表示する。
【0068】
例えば、
図12(a)に示すように、表示部30は、領域30s1に変更前のティーチング内容を表示し、領域30s1とは異なる領域30s2に変更後のティーチング内容を表示してもよい。あるいは、
図12(b)に示すように、表示部30は、同一の領域30tに、変更後のティーチング内容とともに、変更前のティーチング内容を表示してもよい。この場合、変更後のティーチング内容は、変更前のティーチング内容とは異なる態様で表示されることが好ましい。例えば、変更後のティーチング内容は実線で表示されるのに対して、変更前のティーチング内容は破線で表示されてもよい。あるいは、変更後のティーチング内容は実線で色を付されて表示されるのに対して、変更前のティーチング内容は黒色で表示されてもよい。