CN1819893A - 零件输送·安装方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明可自动地输送零件，且仅是辅助将零件安装在被安装体上的操作，从而高效地进行安装操作。零件输送·安装装置(1)包括在自动推进式转向架上的动力辅助机构。零件输送·安装装置(1)如果在零件接收位置(SP)处接收水箱(T)，就会沿着行驶感应通路(K)高速行驶到主线路(ML)，将水箱(T)输送到车体(W)的安装位置附近，和车体(W)的流动同步并在车体(W)的输送方向上自动行驶。操作者(MS)通过动力辅助机构确定水箱的位置，将水箱(T)安装在车体(W)上。

Description

零件输送·安装方法及其装置
技术领域
本发明涉及一种和被安装体的流动同步地自动输送零件，且辅助(助力)操作者的操作力对零件进行安装的输送·安装方法及其装置。
背景技术
以往，在例如车辆组装线等中，在输送车体等被安装体并安装各种零件，且零件又是较重物体时，为了减轻操作者的劳力，已为人所熟知的是使用减轻负载的附加反力式操作辅助装置，如同输送轻物质一样，将它们输送到安装位置进行安装的技术(例如参考专利文献1)。
这种附加反力式操作辅助装置是这样的一种辅助装置，即它可通过机械手支承重物，操作者由力传感器检测出间接施加在重物上的力，控制机械手复原这些信息并减小相关人工上的负载。
专利文献1：特开2000-84881号公报
发明内容
但是在上述技术中，操作者在操作工序中必须以用手把持着操作辅助装置的状态进行操作，这样操作者就难于高效率地进行操作。
因此，本发明的目的就是可自动输送零件，且仅是辅助将零件安装在被安装体上的操作，从而提高安装操作的效率。
用于解决上述问题的本发明的零件输送·安装方法，是从零件供给部将零件输送到在生产线上流动的被安装体的安装部附近位置上进行安装的零件输送·安装方法，其中，包括：零件接收工序，由零件支承机构从零件供给部接收零件；自动输送工序，通过自动输送机构的动作将接收的零件移动到被安装体附近，并且继续随被安装体的流动而同步移动、且在零件安装结束之后向零件供给部返回；零件接近工序，在自动输送工序中装在自动输送机构上且和零件支承机构连接的输送机构自动地将零件移动到接近被安装体的安装部的位置处；以及安装工序，通过人手利用辅助输送来操作输送机构，将零件接近工序中接近被安装体的零件和被安装部相接触并安装。
本发明的零件输送·安装方法，将零件输送到被安装体附近，由于可自动地随被安装体的流动同步移动，所以操作者可将靠近被安装体的零件和安装部相接触并进行安装。在零件和安装部相接触时，通过辅助模式而减小了移动零件所需的力。
此外，本发明的零件输送·安装装置，是从零件供给部将零件输送到在生产线上流动的被安装体的安装部附近位置上进行安装的零件输送·安装装置，其中，具有：零件支承机构，其在可承受从零件供给部输送到所述被安装体的安装部的状态下自如地支承所属零件；第一输送机构，其构成为通过执行机构，在操作者的操作场所的地面上行驶，用于使所述零件支承机构大致接近所述被安装零件；第二输送机构，其构成为连接所述零件支承机构和所述第一输送机构而设置，并通过执行机构，将所述零件支承机构输送到所述被安装体的安装部；以及控制机构，其进行控制，使所述第一输送机构从所述零件供给部自动地移动到生产线，并且继续随生产线的被安装体的流动而同步移动，并在零件从所述零件支承机构的脱离操作结束之后，自动地向所述零件供给部移动；并且控制执行机构，使第二输送机构在与由所述第一输送机构进行的被安装体的流动同步地输送过程中，自动地将由零件支承机构支承的零件移动到被安装体的安装部附近；并且控制执行机构，以使在零件从零件支承机构的脱离动作结束之后，自动地将所述零件支承机构从被安装体的安装部自动地移出；并且控制执行机构，以在第二输送机构自动地将零件支承机构移动，并接近被安装零件之后，将第二输送机构的输送模式切换为辅助模式。
本发明的零件输送·安装装置，将零件输送到被安装体的附近，随被安装体的流动而同步移动，所以操作者可以仅将靠近被安装体的零件和安装部相接而安装即可。在将零件和安装部相接触时，通过辅助模式就可以减小移动零件所需要的力。
根据以上说明的本发明，由于能自动地将零件输送到被安装体附近，随被安装体的流动而同步移动，所以操作者可确定位置来安装零件。在确定位置移动零件之际，通过辅助模式能减轻作业力，因此能够高效地安装零件。另外，可有富裕时间进行其他作业。
附图说明
图1是利用本发明中的零件输送·安装装置自动输送作为零件的水箱并安装在作为被安装体的车体上的一系列工序的说明图。
图2是线路侧的后续次工序和水箱接收工序的说明图。
图3是主线路处的水箱安装工序的说明图。
图4是本发明中零件输送·安装装置的结构图。
图5是本发明中零件输送·安装装置的方框构成图。
图6是显示本发明中零件输送·安装方法的各个工序中动作内容的流程图(其一)。
图7是显示本发明中零件输送·安装方法的各个工序中动作内容的流程图(其二)。
图8是显示本发明中零件输送·安装方法的各个工序中动作内容的流程图(其三)。
具体实施方式
下面，根据附图来说明本发明的实施方式。图1是利用本发明中的零件输送·安装装置自动输送作为零件的水箱并安装在被安装体即车体上的一系列工序的说明图。在此，图1示出了主线路和线路侧的平面。图2是线路侧的后续次工序和水箱接收工序的说明图。图3是主线路处的水箱安装工序的说明图。图4是零件输送·安装装置的结构图。图5是零件输送·安装装置的方框构成图。图6-8是显示零件输送·安装方法的各个工序中动作内容的流程图。
如图1所示，在主线路ML中，由假想线示出的车体(被安装体)W通过未图示的输送装置以悬吊状态，并以一定的速度(例如每秒0.1米)向图示的粗箭头方向(向左)流动。在线路侧(在图1的下侧)，设有水箱载置台(零件供给部)TB和水箱容纳架TT。
如图2所示，后续次工序的操作者SS从水箱容纳架TT取出水箱T，放到水箱载置台TB上，分成小组。如果后续次工序的操作者SS能够确认水箱T放到载置台TB的预定位置上，则走出图1所示的水箱取出区域TA之外，并按下结束开关(按压钮开关)KB。
若按下结束开关KB，则通过上位装置等向自动推进式的零件输送·安装装置(动力辅助装置)1提供水箱接收要求指令。如果由设置在水箱取出区域TA内的底部开关(地板开关)或光电式区域传感器等所构成的水箱取出区域内进入检测装置SK(参看图5)检测是否有人进入水箱取出区域TA内时，这些信息会通过上位装置等(或直接)提供给零件输送·安装装置1。如果在水箱接收操作中，零件输送·安装装置1检测到有人进入水箱取出区域TA内，则停止其操作。另外，向零件接收位置TP行驶的零件输送·安装装置1，通过水箱取出区域内进入检测装置SK检测出有人进入了水箱取出区域TA内时，则降低行驶速度，此后在零件接收位置TP的预定距离跟前处(相比水箱取出区域TA更靠近主线路ML侧的地点)停止行驶。
零件输送·安装装置1将水箱支承机构8向上移动，而接收放在载置台TB上的水箱T(参看图2)时，沿着由设在底板上的磁铁所构成的行驶感应用通路K，高速(例如每秒0.6米)行驶到主线路ML之后，暂时停止在待机位置TP上。
如图5所示，在主线路ML上设置着检测车体W是否通过的车体通过光电传感器WS和检测吊架位置的吊架同步编码器HE，车体通过光电传感器WS和吊架同步编码器HE的各输出信号提供给零件输送·安装装置1。
在改变行驶方向的状态下，零件输送·安装装置1在待机位置TP上待机，根据车体通过光电传感器WS的输出检测车体W通过时，基于吊架同步编码器HE的输出信号使车体W的流动同步行驶。在此，零件输送·安装装置1根据上位装置30供给的车种信息(或水箱安装位置信息)对水箱安装位置进行确认，如图1所示，和车体W流动同步地自动行驶，以使车体W的水箱安装位置和水箱T处于预定的位置关系。零件输送·安装装置1提升水箱T的支承位置并使水箱T靠近车体W的安装位置，保持该状态，继续和车体W同步行驶。
如图1所示，主线路的操作者MS将零件输送·安装装置1的模式切换开关MS从自动侧切换到辅助侧，此后如图3所示，操作操作杆16，在水箱T移动时接受动力辅助并使水箱T接触车体W的水箱安装位置，此后将手从操作杆16离开。即使将手从操作杆离开，自动推进式的动力辅助装置1也会保持着水箱T的位置，因此主线路的操作者MS可以利用例如金属带等将水箱T安装在车体W上，并紧固水箱螺栓，通过金属带等将水箱T固定。由于主线路的操作者MS可以使用双手，所以能够高效地进行水箱T的安装操作。
主线路的操作者MS在结束向车体W安装水箱T时，握着操作杆16，将水箱支承机构8向下(和车体W不发生干涉的区域)移动。于是，主线路操作者MS将图1所示的模式切换开关MS切换到自动侧，此后按下结束开关KS。而且，通过主线路操作者MS按压结束开关KS，零件输送·安装装置1也可以自动地将水箱支承机构8移动到下方(和车体W不发生干涉的区域)。由此，就能够进一步减少主线路操作者MS的工作量。
按压结束开关KS时，零件输送·安装装置1停止低速同步行驶，并在返回方向上(和车体W流动方向相反的方向)行驶，暂时停止在待机位置TP上，随后改变行驶方向，开始高速地行驶，返回零件接收位置SP。
这种零件输送·安装装置1重复进行着水箱T的接收、向主线路的高速输送、在主线路上的低速同步行驶和水箱安装后的返回行驶。由于通过零件输送·安装装置1将水箱T自动地输送到车体W的安装位置附近，所以主线路操作者MS只需要由辅助模式确定水箱T位置，就能够高效地安装水箱T。
图4是本发明中零件输送·安装装置的结构图。在自动推进式的转向架本体3的上部，零件输送·安装装置1设置着动力辅助机构4。上述本体3具有多个运动车轮2，2。动力辅助机构4包括：垂直设置在工作台5上的臂支承台6、自由转动地安装在臂支承台6上的臂7、以及连在臂7前端上的水箱支承机构8，且上述工作台5可向垂直的两个方向T、B自由活动。工作台5通过T向驱动电机9朝T向移动。而且，工作台5还通过B向驱动电机10朝B向移动。H向驱动电机11驱动上述臂7旋转。
水箱支承机构8包括：连在臂7前端的垂直部12；安装在垂直部12上的水平部13；通过浮动机构14安装在水平部13上的水箱支承部15；安装在垂直部12(或水平部13)上的操作杆16。在操作杆16前端的把持部(辅助手柄)17上，设置着安全开关18和操作用应力传感器19。
浮动机构14可自由移动地将水箱支承部15保持在3个轴向(H、T、B)上。浮动机构14包括：3个轴向上的滑动机构；各个方向上的每个浮动弹簧20、21、22；以及检测各个轴向上位移的3个位移传感器(工件反力传感器)23、24、25(参考图5)。
在转向架本体3的下部，分别设置着一对：和障碍物接触时动作的保险杠开关26、26；以及探索行驶前方障碍物等的激光扫描传感器27、27。
图5是本发明中零件输送·安装装置的方框构成图。零件输送·安装装置1包括：行驶控制部31、操作控制部32、辅助控制部33、操作·显示板部34、电机驱动部35和电源部36。符号37是可动电缆，通过这种可动电缆37，提供电源以及各种信号、信息。此外，在转向架本体3内设置着电池，也可以通过无线而发送接收各种信号、信息。此时，就不需要可动电缆37。
在该实施方式中，构成为在上位装置30和零件输送·安装装置1之间进行串行数据通信。因此，由上位装置30向零件输送·安装装置1提供机种信息(涉及车种或水箱安装位置的信息)，并且提供：显示在线路侧处水箱预置操作结束的结束开关KB的按压信息、以及水箱取出区域内进入检测装置SK的进入检测信息。此外，从零件输送·安装装置1向上位装置30提供零件输送·安装装置1的动作状态或发生异常时的异常信息。
行驶控制部31是利用微机系统而构成，包括：通信I/F(接口)部、数字I/O(输入输出)部、模拟I/O(输入输出)部、编码器·计算部和动作控制部等。
如图1所示，在水箱安装工序的底面上，设置着形成行驶感应通路K的行驶感应磁铁MK。另外，沿着行驶感应通路K，设置有位置刻度的磁铁MS。进而，在零件接收位置SP和暂时停止位置TP上分别设置着显示这些位置的停止·岐点磁铁MP。
在零件输送·安装装置1(转向架本体3)的底部，分别设置着用以检测各个磁铁MK、MS、MP的行驶感应磁力传感器41、位置刻度磁力传感器42和停止·岐点磁力传感器43。
行驶控制部31根据行驶感应磁力传感器41的检测输出来确认行驶通路K，沿着该行驶通路K使转向架本体3行驶。行驶控制部31对位置刻度磁力传感器42的检测输出进行计算，从而确定行驶距离和当前位置，而且还逐次计算行驶速度作为目标速度，以便于控制着各个行驶用电机44、45的转速。在改变行驶方向时，行驶控制部31驱动一个行驶方向变更用电机46，进行行驶方向变更。
在任一保险杠开关26启动时，行驶控制部31将各个行驶用电机44、45均停止下来。行驶控制部31通过激光扫描传感器27在前进方向上检测出障碍物时，根据到障碍物的距离来减小行驶速度或停止行驶。
操作控制部32是利用微机系统而构成，该操作控制部32分别监视着行驶控制部31和辅助控制部33的动作，并且进行行驶控制部31和辅助控制部33之间的连续动作或顺序动作的控制。另外，也可以由一个微机系统构成上述操作控制部32和行驶控制部31。进而，也可以由一个微机系统构成上述操作控制部32、行驶控制部31和辅助控制部33。
辅助控制部33是利用微机系统而构成，该辅助控制部33通过控制各个驱动电机9、10、11的旋转，来调整水箱的支承位置。如果模式切换开关MS设定在辅助模式侧，则辅助控制部33根据操作用应力传感器19的检测输出来控制各个驱动电机9、10、11的操作，并在移动水箱时提供助力(进行动力辅助)。操作用应力传感器19能够分别检测出3个轴向(T，B，H方向)的操作力。具体地说，就是使用至少3个压力传感器或负载传感器，来检测各个方向的操作力。辅助控制部33根据各个方向的操作力控制着从各个驱动电机9、10、11提供的操作辅助力(助力)。
辅助控制部33监视着各个位移传感器23、24、25的输出，在辅助模式中检测出例如向H方向位移时，根据检测的位移来减小H向的辅助力。由此，水箱T接触到车体W时，就能向操作上述操作杆16的操作者施加反力。由于操作上述操作杆16的力变重，所以操作者MS就能够感觉到水箱T和车体W相接触。
安全开关18是一种三相定位开关，包括：在用恰当的力操作开关杆时开关变为的开(闭)状态，非操作状态和在紧握着开关杆时开关变为的闭(开)状态。即使模式切换开关MS设置在辅助模式侧，辅助控制部33也可以使安全开关18处于闭(开)状态，并停止向各个驱动电机9、10、11提供电力供应，停止操作辅助力(助力)。
操作·显示板部34包括：结束开关KS、除了模式切换开关MS以外的其他各种操作开关(例如紧急停止按钮开关，异常重置按钮开关，操作准备开关，用以切换示教模式、板操作模式和遥控模式的开关等)，并且还包括：由显示动作状态的灯或者文字显示装置等构成的各种状态显示器。行驶控制部31中的控制状态，通过操作控制部32提供给操作·显示板部34，从而可以显示该控制状态。
零件输送·安装装置1包括和示教悬挂件(teaching pendant)50相连的连接器51。辅助控制部33包括和示教悬挂件50相连的通信功能。而且，利用示教悬挂件50，可以向水箱支承机构8示教并设定移动动作。
图6～图8是示出了本发明零件输送·安装方法中各个工序的动作内容的流程图。在步骤S1，零件输送·安装装置1向零件接收位置SP行驶。如果通过水箱取出区域内进入检测装置SK检测出有人进入到水箱取出区域TA内(步骤S2)，则零件输送·安装装置1停止行驶(步骤S3)。
在水箱取出区域TA处，后续次工序的操作者SS将水箱取出小组预置(放在)水箱载置台(零件供给部)8上(步骤S4)，如果操作者SS从水箱取出区域TA出来并按下结束开关KB时(步骤S5)，则零件输送·安装装置1开始行驶(步骤S6)。由此，零件输送·安装装置1就在返回通路上自动推进(步骤S7)。于是，如果通过停止·岐点磁力传感器43检测出到达零件停止位置SP(步骤S8)，则停止零件输送·安装装置1的行驶(步骤S9)。
在零件停止位置SP处，零件输送·安装装置1使辅助伺服机构自动动作，将臂7向上移动(步骤S10)，将下降状态的水箱支承机构8向上移动，来接收预置(放)在水箱载置台(零件供给部)8上的水箱T(步骤S11)。零件输送·安装装置1如果接收到水箱T，就会停止辅助伺服机构(步骤S12)，开始行驶(步骤S13)。
零件输送·安装装置1通过行驶方向的激光扫描传感器27来扫描、照射行驶前方的激光，根据其反射光检测出障碍物并测定到该障碍物的距离。在步骤S14中检测到有障碍物时，在步骤S15中判断到障碍物的距离，在到障碍物的距离为50cm以上时减小行驶速度(步骤S16)，在到障碍物的距离低于50cm时停止行驶(步骤S17)。
在没有障碍物及障碍物消失时，零件输送·安装装置1继续行驶(步骤S18)。由此，零件输送·安装装置1沿着行驶感应通路K向主线路ML高速行驶(步骤S19)。所以如果通过停止·岐点磁力传感器43检测出到达待机位置TP(步骤S20)，则零件输送·安装装置1停止行驶(步骤S21)。零件输送·安装装置1出于暂时停止在待机位置TP上的状态时，使车轮旋转并将行驶方向变更为车体W的输送方向(步骤S22)。
如果暂时停止在待机位置TP上的零件输送·安装装置1借助于车体通过光电传感器WS检测出车体W通过(步骤S23)，则开始和车体W同步地行驶(步骤S24)。如果零件输送·安装装置1开始同步行驶，则自动使辅助伺服机构动作，与输送水箱(行驶)时相比将臂7向更上方移动，也可以将水箱T放在车体W的水箱安装部附近。由此，在水箱安装时就可以减少定位移动量，更加容易地进行定位操作。
主线路操作者MS将零件输送·安装装置1的模式切换开关MS从自动侧切换到辅助侧(步骤S25)。因此，如果操作者MS握着操作杆16的把持部17(辅助手柄)，使设置在把持部17(辅助手柄)上的安全开关18变为打开状态(步骤S26)，则以各个驱动电机9、10、11作为执行机构的辅助伺服机构就处于启动状态(步骤S27)。通过操作用应力传感器19检测操作者MS操作上述操作杆16上把持部17(辅助手柄)的操作力，由于各个驱动电机9、10、11向操作方向提供助力，所以操作者MS用很小的力就能够将放置的水箱T移动到水箱支承机构8的水箱支承部15上。
因此，操作者MS将水箱T定位在车体W的水箱安装部上(步骤S28)，将手离开把持部(辅助手柄)17，而安全开关18处于关闭状态时(步骤S29)，停止辅助伺服机构(步骤S30)。由于即使停止辅助伺服机构，也能够将水箱T保持在确定的位置上，所以操作者MS能够以双手自由的状态进行水箱螺栓的紧固操作等水箱安装操作(步骤S31)。操作者MS在将水箱T安装到车体W上以后，握着把持部(辅助手柄)17，使安全开关18处于打开状态(步骤S32)。由此，如果辅助伺服机构产生动作(步骤S33)，操作者MS在接受动力辅助状态时就能够将水箱支承机构(夹具)8移动到和车体W不干涉的位置上(步骤S34)。
于是，操作者MS将水箱支承机构(夹具)8移动到和车体W不干涉的位置上之后，手离开把持部(辅助手柄)17(步骤S35)。通过手离开把持部(辅助手柄)17，安全开关18变为关闭状态，所以辅助伺服机构就会停止(步骤S36)。
随后，操作者MS将模式切换开关MS从辅助侧切换到自动侧(步骤37)，并按下结束开关KS(步骤S38)。当按下结束开关KS时，则零件输送·安装装置1将停止(步骤S40)所继续的低速同步行驶(步骤S39)。
当零件输送·安装装置1停止低速同步行驶时，则在步骤S41中开始返回方向的行驶。零件输送·安装装置1通过在返回行驶方向的激光扫描传感器27在返回行驶前方扫描、照射激光，根据它的反射光来检测有无障碍物并测定到障碍物的距离。在步骤S42中，检测出有障碍物时，在步骤S43中判断到障碍物的距离，在到障碍物的距离为50cm以上时减小行驶速度(步骤S44)，在到障碍物的距离低于50cm时停止行驶(步骤S45)。
在没有障碍物及障碍物消失时，零件输送·安装装置1继续行驶(步骤S46)。由此，零件输送·安装装置1沿着行驶感应通路K朝向待机位置TP高速行驶(步骤S46)。所以如果通过停止·岐点磁力传感器43检测出到达待机位置TP(步骤S47)，则零件输送·安装装置1在待机位置TP停止行驶(步骤S48)。零件输送·安装装置1处于暂时停止在待机位置TP上的状态时，使车轮旋转并将行驶方向变更为朝向零件接收位置SP的方向(步骤S49)。
如果零件输送·安装装置1改变行驶方向，则开始在返回方向上行驶(步骤S50)。由此，零件输送·安装装置1朝向零件接收位置SP高速行驶(步骤S51)。因此，如果通过停止·岐点磁力传感器43检测出到达零件停止位置SP(步骤S52)，则零件输送·安装装置1停止行驶(步骤S53)。

Claims (2)

1、一种零件输送、安装方法，从零件供给部将零件输送到在生产线上流动的被安装体的安装部的附近位置上，并进行安装，其特征在于，具有：
零件接收工序，由零件支承机构从零件供给部接收零件；
自动输送工序，通过自动输送机构的动作，将在所述零件接收工序中接收的零件，从所述零件供给部移动到所述流动的所述被安装体附近，并且继续随所述被安装体的流动而同步移动，且在零件安装结束之后，返回到所述零件供给部；
零件接近工序，在所述自动输送工序中，安装在所述自动输送机构上并且和零件支承机构连接的输送机构，通过自动输送而将所述零件移动到接近所述被安装体的安装部的位置；
以及安装工序，由人手利用辅助输送来操作输送机构，使通过所述零件接近工序接近到所述被安装体的所述零件，和被安装部接触并进行安装。
2、一种零件输送、安装装置，从零件供给部将零件输送到在生产线上流动的被安装体的安装部附近位置，并进行安装，其特征在于，具有：
零件支承机构，其在可承受从零件供给部输送到所述被安装体的安装部的状态下自如地支承所属零件；
第一输送机构，其构成为通过执行机构，在操作者的操作场所的地面上行驶，用于使所述零件支承机构大致接近所述被安装零件；
第二输送机构，其构成为连接所述零件支承机构和所述第一输送机构而设置，并通过执行机构，将所述零件支承机构输送到所述被安装体的安装部；
以及控制机构，其进行控制，使所述第一输送机构从所述零件供给部自动地移动到生产线，并且继续随生产线的被安装体的流动而同步移动，并在零件从所述零件支承机构的脱离操作结束之后，自动地向所述零件供给部移动；并且控制执行机构，使第二输送机构在与由所述第一输送机构进行的被安装体的流动同步地输送过程中，自动地将由零件支承机构支承的零件移动到被安装体的安装部附近；并且控制执行机构，以使在零件从零件支承机构的脱离动作结束之后，自动地将所述零件支承机构从被安装体的安装部自动地移出；并且控制执行机构，以在第二输送机构自动地将零件支承机构移动，并接近被安装零件之后，将第二输送机构的输送模式切换为辅助模式。
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