技术领域
[0001] 本发明涉及一种生产系统。
相关背景技术
[0002] 以往，已知有一种生产系统，所述生产系统具备搬送工件的工件搬送装置、机器人、以及使机器人沿着工件搬送装置移动的机器人移动装置(参照例如专利文献1)。在这种生产系统中，在正在通过工件搬送装置搬送工件时，机器人移动装置与工件的搬送同步地，使机器人以与工件相同的速度移动。机器人一边跟随工件一边对工件进行规定的作业。
[0003] 现有技术文献
[0004] 专利文献
[0005] 专利文献1：日本特开平8‑72764号公报
具体实施方式
[0024] 以下，参照附图来说明本公开的实施方式。在图1至图3中，生产系统1具备搬送工件W的工件搬送装置2、机器人3、以及使机器人3移动的机器人移动装置4。工件W是机器人3的作业对象物。工件搬送装置2和机器人移动装置4构成生产系统1中的生产线。
[0025] 工件搬送装置2例如是输送机，且被图2所示的系统控制装置10所驱动控制。工件搬送装置2使载置于上表面的工件W沿着Dw1‑Dw2方向而呈直线地移动。工件搬送装置2能够朝Dw1方向(前进方向)和Dw2方向(后退方向)这两个方向搬送工件W。
[0026] 工件搬送装置2上的工件W的位置通过图2所示的工件位置检测部5来检测。工件位置检测部5例如由线性编码器构成。通过工件位置检测部5检测的工件W的位置信息被输出至系统控制装置10。系统控制装置10基于每规定的周期时间的工件W的位置信息来测量工件W的搬送速度。
[0027] 机器人3被图2所示的机器人控制装置30所驱动控制。机器人3例如是具备多个可动部的垂直多关节机器人。机器人3在臂部31的前端具有用于对工件W进行规定的作业的手部32。机器人3在机器人移动装置4上通过进行旋绕动作以及臂部31的伸缩动作来使手部32自如地移动。
[0028] 在手部32安装有图2所示的摄像机33。通过摄像机33拍摄到的图像数据被发送到机器人控制装置30。机器人控制装置30基于通过摄像机33拍摄到的图像，来进行视觉反馈(visual feedback)。机器人控制装置30在视觉反馈中，使用以能够作业的姿势进行示教而得到的模型来进行图案匹配，并控制机器人3来使机器人3以使检测结果接近于示教时的模型位置的方式动作。由此，机器人3在规定的可动作范围内通过手部32来进行针对工件W的规定的作业。
[0029] 机器人移动装置4被系统控制装置10所驱动控制。机器人移动装置4使载置于上表面的机器人3例如沿着未图示的轨道而沿着Dr1‑Dr2方向呈直线地移动。机器人移动装置4使机器人3以与系统控制装置10所测量的工件W的搬送速度对应的速度移动。Dr1‑Dr2方向例如是与上述的工件W的搬送方向即Dw1‑Dw2方向平行的方向。机器人移动装置4能够使机器人3朝Dr1方向(前进方向)和Dr2方向(后退方向)这两个方向移动。
[0030] 机器人移动装置4上的机器人3的位置通过图2所示的机器人位置检测部6来检测。机器人位置检测部6例如由线性编码器构成。通过机器人位置检测部6检测的机器人3的位置信息被输出至系统控制装置10。
[0031] 图2和图3所示的系统控制装置10控制生产系统1的整体的动作。如图4所示，系统控制装置10驱动工件搬送装置2，将工件W以规定的速度朝Dw1方向搬送。系统控制装置10在搬送工件W时，驱动机器人移动装置4，使机器人3朝沿着与工件W相同的方向的Dr1方向移动。此时的机器人移动装置4使机器人3以与工件W的搬送速度对应的速度移动，以将工件W相对于机器人3的位置持续配置在机器人3的规定的可动作范围内。系统控制装置10在机器人3的移动中，借助机器人控制装置30来驱动机器人3。由此，机器人3一边跟随工件W而移动，一边通过手部32对工件W进行规定的作业。
[0032] 如图3所示，系统控制装置10具有工件搬送装置驱动部11、机器人移动装置驱动部12、判断部13以及位置校正部14。工件搬送装置驱动部11驱动工件搬送装置2。机器人移动装置驱动部12驱动机器人移动装置4。
[0033] 判断部13在机器人3正在跟随工件W而移动时，输入通过工件位置检测部5检测的工件位置以及通过机器人位置检测部6检测的机器人位置。判断部13在未图示的存储部等预先具有机器人3能够对工件W进行作业的规定的可动作范围的信息。具体而言，可动作范围的信息是指例如以下的信息：在工件W相对于机器人3相距到什么距离为止的情况下能够动作。通常，考虑作业的稳定性，将该可动作范围设定为比机器人3变得完全无法作业的极限的范围小的范围。
[0034] 判断部13基于所输入的工件位置和机器人位置，测量工件W与机器人3的相对位置，并判断工件W相对于机器人3的位置是否已超出机器人3能够对工件W进行作业的规定的可动作范围。该判断部13的判断通过规定的周期时间来执行，所述规定的周期时间是比基于通过工件位置检测部5检测的工件W的位置信息来测量工件W的搬送速度的周期时间更短的时间。在判断为已超出可动作范围的情况下，判断部13将该意思的信号输出至位置校正部14。
[0035] 在通过判断部13判断为工件W相对于机器人3的位置已超出机器人3的可动作范围的情况下，位置校正部14通过控制工件搬送装置2和机器人移动装置4中的至少任一方的驱动来进行位置校正，以使工件W相对于机器人3的位置进入机器人3的可动作范围内。
[0036] 详细而言，如图5所示，跟随朝Dw1方向搬送中的工件W而朝Dr1方向移动的机器人3具有规定的宽度的可动作范围。在移动中的机器人3相对于搬送中的工件W维持适当位置地跟随工件W的情况下，搬送中的工件W被配置在机器人3的可动作范围内。只要将工件W配置在可动作范围内，无论工件W被配置在W1、W2以及W3中的哪一个位置上，机器人3都能够对工件W进行作业。但是，若搬送中的工件W配置在超出移动中的机器人3的可动作范围的W4或W5的位置的情况下，有时机器人3无法对工件W进行作业。
[0037] 若从判断部13进行超出可动作范围的意思的信号的输入，则位置校正部14根据工件W和机器人3各自的当前位置来控制工件搬送装置2和机器人移动装置4中的至少任一方的驱动。
[0038] 具体而言，例如，在工件W相对于机器人3的位置如图5所示那样配置在比机器人3更朝Dw1方向前进的位置W4时，位置校正部14进行以下的任一种控制，以使工件W被配置到机器人3的可动作范围内。
[0039] (1)仅控制工件搬送装置驱动部11，以使工件搬送装置2搬送工件W的搬送速度降低。
[0040] (2)仅控制工件搬送装置驱动部11，以使工件搬送装置2搬送工件W的搬送方向逆转为Dw2方向，并移动预先指定的距离。
[0041] (3)仅控制机器人移动装置驱动部12，以使机器人移动装置4移动机器人3的移动速度增加。
[0042] (4)控制工件搬送装置驱动部11以使工件搬送装置2搬送工件W的搬送速度降低，并且控制机器人移动装置驱动部12以使机器人移动装置4移动机器人3的移动速度增加。
[0043] 另一方面，例如，当工件W相对于机器人3的位置如图5所示那样配置在比机器人3更朝Dw2方向后退的位置W5时，位置校正部14进行以下的任一种控制，以使工件W被配置到机器人3的可动作范围内。
[0044] (5)仅控制工件搬送装置驱动部11，以使工件搬送装置2搬送工件W的搬送速度增加。
[0045] (6)仅控制机器人移动装置驱动部12，以使机器人移动装置4移动机器人3的移动方向逆转为Dr2方向，并移动预先指定的距离。
[0046] (7)仅控制机器人移动装置驱动部12，以使机器人移动装置4移动机器人3的移动速度降低。
[0047] (8)控制工件搬送装置驱动部11以使工件搬送装置2搬送工件W的搬送速度增加，并且控制机器人移动装置驱动部12以使由机器人移动装置4移动机器人3的移动速度降低。
[0048] 工件搬送装置2搬送工件W的搬送速度和搬送方向影响生产系统1的生产率。因此，位置校正部14在为了将工件W配置在机器人3的可动作范围内而进行控制的情况下，所期望的是在以上的(1)～(8)的控制中，进行(3)、(4)、(6)、(7)、(8)的控制，更期望的是进行仅控制机器人移动装置4的(3)、(6)、(7)的控制。
[0049] 接着，基于图6的流程图，针对生产系统1的具体动作进行说明。
[0050] 机器人3已配置在机器人移动装置4上的规定的作业开始初始位置。在生产系统1运转后，系统控制装置10控制工件搬送装置驱动部11来驱动工件搬送装置2，使工件W以预先设定的固定的搬送速度朝Dw1方向前进。系统控制装置10通过工件位置检测部5来监视工件W是否已进入机器人3的作业区域。系统控制装置10直至工件W进入机器人3的作业区域为止待机(步骤S1、步骤S2；否)。
[0051] 系统控制装置10若检测到工件W已进入机器人3的作业区域内(步骤S2；是)，则控制机器人移动装置驱动部12来驱动机器人移动装置4。由此，系统控制装置10使机器人3以预先设定的固定的移动速度朝Dr1方向前进，来跟随工件W而移动(步骤S3)。
[0052] 之后，系统控制装置10随着机器人3的移动开始而将作业开始指令输出至机器人控制装置30。由此，机器人控制装置30按照规定的作业程序来驱动机器人3。机器人控制装置30基于由安装于机器人3的手部32的摄像机33所拍摄到的图像，通过视觉反馈来驱动臂部31和手部32，一边跟随工件W一边对工件W执行规定的作业(步骤S4)。
[0053] 在跟随工件W的机器人3的移动中，系统控制装置10在判断部13中，基于从工件位置检测部5和机器人位置检测部6输入的工件位置和机器人位置，来判断工件W相对于机器人3的位置是否已超出机器人3能够对工件W进行作业的可动作范围(步骤S5)。在判断为工件W相对于机器人3的位置未超出可动作范围的情况下(步骤S5；否)，系统控制装置10判断机器人3对工件W的作业是否已完成(步骤S7)。若作业尚未完成(步骤S7；否)，则系统控制装置10使处理返回到从步骤S5起的处理，若作业已完成(步骤S7；是)，则结束机器人3对该工件W的作业。
[0054] 在上述步骤S5中，在判断为工件W相对于机器人3的位置已超出可动作范围的情况下(步骤S5；是)，系统控制装置10在位置校正部14中，控制工件搬送装置2或机器人移动装置4中的至少任一方的驱动来进行位置校正，以使工件W相对于机器人3的位置进入可动作范围内(步骤S6)。在图6所示的流程图中，位置校正部14通过控制机器人移动装置驱动部12而变更机器人移动装置4的移动距离或速度，来进行位置校正。
[0055] 例如，如图5所示，在工件W相对于机器人3的位置配置在比机器人3更朝Dw1方向前进的位置W4的情况下，位置校正部14控制机器人移动装置驱动部12，如图7所示那样以使机器人3增速至预先指定的速度的方式驱动机器人移动装置4。另外，如图5所示，在工件W相对于机器人3的位置配置在比机器人3更朝Dw2方向后退的位置W5的情况下，位置校正部14控制机器人移动装置驱动部12，以使机器人3朝Dr2方向后退移动预先指定的距离的方式驱动机器人移动装置4。系统控制装置10在位置校正之后，转移至步骤S7的处理，判断作业是否完成。
[0056] 此外，指定的速度和指定的距离例如预先被设定并被存储于位置校正部14。该速度和距离并非限制为1个值。也可以与工件W相对于机器人3的相距距离相应地设定有多个速度和距离的值。在该情况下，位置校正部14能够根据工件W相对于机器人3的相距距离来选择工件W的位置进入机器人3的可动作范围内的最佳的速度和距离的值，由此进行位置校正。
[0057] 如以上，本实施方式所涉及的生产系统1具备：工件搬送装置2，其搬送工件W；机器人3；以及机器人移动装置4，其使机器人3移动，在该生产系统1中，在正在通过工件搬送装置2搬送工件W时，通过机器人移动装置4使机器人3移动，机器人3一边跟随工件W一边进行作业。该生产系统1具有：判断部13，其判断在机器人3跟随工件W而移动的期间工件W相对于机器人3的位置是否超出机器人3能够对工件W进行作业的可动作范围；以及位置校正部14，在通过判断部13判断为工件W相对于机器人3的位置已超出可动作范围的情况下，该位置校正部14控制工件搬送装置2和机器人移动装置4中的至少任一方的驱动来进行位置校正，以使工件W相对于机器人3的位置进入可动作范围内。由此，能够以使工件W相对于机器人3的位置始终不会超出机器人3的可动作范围的方式来使机器人3跟随工件W而移动。因而，生产系统1中的工件W的加工精度和生产率提高。
[0058] 在位置校正部14通过使工件搬送装置2和机器人移动装置4中的至少任一方移动预先指定的距离来进行位置校正的情况下，能够通过工件W和机器人3中的至少任一方的移动来简单地进行位置校正。
[0059] 在位置校正部14通过变更工件搬送装置2和机器人移动装置4中的至少任一方的速度来进行位置校正的情况下，能够通过工件W和机器人3中的至少任一方的移动而迅速地进行位置校正。
[0060] 通过判断部13判断的机器人3的可动作范围并不限制于图5所示的1个范围，也可以如图8所示那样具有第一可动作范围以及范围比第一可动作范围更大的第二可动作范围这至少2个范围。在该情况下，在生产系统1中，所述可动作范围具有第一可动作范围以及范围比所述第一可动作范围更大的第二动作范围这至少2个范围，所述位置校正部14能够在通过所述判断部13判断为所述工件W相对于所述机器人3的位置已超出所述第一可动作范围的情况下，控制所述工件搬送装置2和所述机器人移动装置4中的至少任一方的驱动来进行第一位置校正，以使所述工件W相对于所述机器人3的位置进入所述第一可动作范围内，且在通过所述判断部13判断为所述工件W相对于所述机器人3的位置已超出所述第二可动作范围的情况下，控制所述工件搬送装置2和所述机器人移动装置4中的至少任一方的驱动来进行校正量比第一位置校正的校正量更大的第二位置校正，以使所述工件W相对于所述机器人3的位置进入所述第一可动作范围内。
[0061] 第一可动作范围是机器人3能够对工件W稳定且有余裕地进行作业的范围。例如，当工件W配置于图8所示的位置W10、W21以及W31的情况下，机器人3能够对工件W稳定且有余裕地进行作业。第二可动作范围是虽然机器人3能够对工件W进行作业、但是存在机器人3的作业效率与第一可动作范围相比下降等担忧的范围。在工件W超出第二可动作范围的情况下，例如有时机器人3因行程限制(stroke limit)等而变得难以或不能对工件W进行适当的作业。可动作范围并不限于设定为2个可动作范围，也可以设定3个以上的可动作范围。
[0062] 在工件W相对于机器人3的位置配置在图8所示的比机器人3更朝Dw1方向前进的位置W22的情况下，由于工件W已超出机器人3的第一可动作范围，因此位置校正部14通过上述的(1)～(4)中的任一个控制来进行第一位置校正，以使工件W被配置到机器人3的第一可动作范围内。
[0063] 另一方面，在工件W相对于机器人3的位置配置在图8所示的比机器人3更朝Dw2方向后退的位置W32时，也由于工件W已超出机器人3的第一可动作范围，因此位置校正部14通过上述的(5)～(8)中的任一个控制来进行第一位置校正，以使工件W被配置到机器人3的第一可动作范围内。
[0064] 另外，在工件W相对于机器人3的位置配置在图8所示的比机器人3更朝Dw1方向进一步前进的位置W41的情况下，由于工件W已超出机器人3的第二可动作范围，因此位置校正部14通过上述的(1)～(4)中的任一个控制来进行第二位置校正，以使工件W被配置到机器人3的第一可动作范围内。
[0065] 此外，在工件W相对于机器人3的位置配置在图8所示的比机器人3更朝Dw2方向进一步后退的位置W51的情况下，由于工件W已超出机器人3的第二可动作范围，因此位置校正部14通过上述的(5)～(8)中的任一个控制来进行第二位置校正，以使工件W被配置到机器人3的第一可动作范围内。
[0066] 第二位置校正的校正量比第一位置校正的校正量更大。具体而言，在位置校正的参数为距离的情况下，第二位置校正的校正距离是比第一位置校正的校正距离更大的值。在位置校正的参数为速度的情况下，第二位置校正的校正速度的变化量是比第一位置校正的校正速度的变化量更大的值。
[0067] 接着，基于图9的流程图，针对机器人3的可动作范围被设定为第一可动作范围和第二可动作范围这2个范围的生产系统1的具体动作进行说明。
[0068] 机器人3已配置在机器人移动装置4上的规定的作业开始初始位置。在生产系统1运转后，系统控制装置10控制工件搬送装置驱动部11来驱动工件搬送装置2，使工件W以预先设定的固定的搬送速度朝Dw1方向前进。系统控制装置10通过工件位置检测部5来监视工件W是否已进入机器人3的作业区域。系统控制装置10直至工件W进入机器人3的作业区域为止待机(步骤S11、步骤S12；否)。
[0069] 系统控制装置10若检测到工件W已进入机器人3的作业区域内(步骤S12；是)，则控制机器人移动装置驱动部12来驱动机器人移动装置4。由此，系统控制装置10使机器人3以预先设定的固定的移动速度朝Dr1方向前进，来跟随工件W而移动(步骤S13)。
[0070] 系统控制装置10随着机器人3的移动开始而将作业开始指令输出至机器人控制装置30。由此，机器人控制装置30按照规定的作业程序来驱动机器人3。机器人控制装置30基于由安装于机器人3的手部32的摄像机33所拍摄到的图像，通过视觉反馈来驱动臂部31和手部32，一边跟随工件W一边对工件W执行规定的作业(步骤S14)。
[0071] 在跟随工件W的机器人3的移动中，系统控制装置10在判断部13中，基于从工件位置检测部5和机器人位置检测部6输入的工件位置和机器人位置，来判断工件W相对于机器人3的位置是否已超出机器人3能够对工件W进行作业的第一可动作范围(步骤S15)。在判断为工件W相对于机器人3的位置未超出第一可动作范围的情况下(步骤S15；否)，系统控制装置10判断机器人3对工件W的作业是否已完成(步骤S18)。若作业尚未完成(步骤S18；否)，则系统控制装置10使处理返回到从步骤S15起的处理，若作业已完成(步骤S18；是)，则结束机器人3对该工件W的作业。
[0072] 在上述步骤S15中判断为工件W相对于机器人3的位置已超出第一可动作范围的情况下(步骤S15；是)，接着，系统控制装置10在判断部13中判断工件W相对于机器人3的位置是否超出机器人3能够对工件W进行作业的第二可动作范围(步骤S16)。
[0073] 在上述步骤S16中，在判断为工件W相对于机器人3的位置未超出第二可动作范围的情况下(步骤S16；否)，在位置校正部14中，控制工件搬送装置2或机器人移动装置4中的至少任一方的驱动来进行第一位置校正，以使工件W相对于机器人3的位置进入第一可动作范围内(步骤S17)。在图9所示的流程图中，位置校正部14通过控制机器人移动装置驱动部12而变更机器人移动装置4的移动距离或速度，来进行第一位置校正。
[0074] 在上述步骤S16中，在判断为工件W相对于机器人3的位置已超出第二可动作范围的情况下(步骤S16；是)，在位置校正部14中，控制工件搬送装置2或机器人移动装置4中的至少任一方的驱动来进行校正量比第一位置校正的校正量更大的第二位置校正，以使工件W相对于机器人3的位置进入第一可动作范围内(步骤S19)。在图9所示的流程图中，位置校正部14通过控制机器人移动装置驱动部12而变更机器人移动装置4的移动距离或速度，来进行第二位置校正。
[0075] 系统控制装置10在步骤S17中进行了第一位置校正后、以及在步骤S19中进行了第二位置校正后，转移至步骤S18的处理，判断作业是否完成。
[0076] 像这样，通过判断部13判断的可动作范围具有第一可动作范围以及范围比第一可动作范围大的第二可动作范围这至少2个范围，由此，机器人3能够始终以更良好的姿势来对工件W进行作业。因而，生产系统1中的工件W的加工精度和生产率进一步提高。
[0077] 附图标记说明
[0078] 1：生产系统；2：工件搬送装置；3：机器人；4：机器人移动装置；13：判断部；14：位置校正部；W：工件。
