JP2005014132A

JP2005014132A - アシスト搬送方法及びその装置

Info

Publication number: JP2005014132A
Application number: JP2003180506A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Kondo; 俊之近藤; Ryo Nakajima; 陵中島; Shin Yoshida; 慎吉田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2003-06-25
Filing date: 2003-06-25
Publication date: 2005-01-20
Anticipated expiration: 2023-06-25
Also published as: JP4255321B2; CN1812867A

Abstract

【課題】搬送物が作業時に何らかの障害物に接触したとしても、搬送物及び障害物を損傷することなく、且つ作業者に接触による反力を適切に伝えることができるアシスト搬送装置を提供する。
【解決手段】作業者が搬送手段を操作してインパネＰを搬送する際の作業者に対する負荷を軽減するアシスト搬送装置において、インパネＰを把持するインパネ把持手段２７と、このインパネ把持手段２７と搬送手段との接続部に設けたフローティング機構３０と、このフローティング機構３０の変位量を検出する変位センサ６１と、この変位センサ６１が検出した変位量を演算処理して反力を算出する位置指令演算部６２を備え、反力を搬送手段を操作する作業者に伝達する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、作業者が搬送手段を操作して搬送物を搬送する際の作業者に対する負荷を軽減するアシスト搬送方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、重量物を搬送しているにも拘らず、あたかも軽量物を搬送しているように感じながら搬送作業を行うことができるインピーダンス制御を適用した作業補助装置が知られている。この作業補助装置は、重量物を支持する第１〜８の可動体とその可動体を動かす各々のアクチュエータとそのアクチュエータの出力を調整するコントローラを備え、第８可動体に固定した重量物を作業者の思い通りに搬送するために、作業者が重量物へ間接的に加える力を力センサにより検出し、この情報を基に第１〜８の可動体を制御して、作業者に対する負荷を軽減するパワーアシスト装置である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−８４８８１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開２０００−８４８８１号公報に開示された作業補助装置においては、作業者が重量物を搬送中、或いは重量物を取り付け対象部位に位置決めして取り付ける際に、重量物が何らかの障害物に接触しても、接触したことによって重量物に生じる反力が装置を操作する作業者に伝わらないため、重量物が障害物に接触していることを作業者が感知することができず、そのまま搬送作業を続行してしまい、重量物や重量物の取り付け対象部位を損傷してしまう可能性があるという問題があった。
【０００５】
本発明は、従来の技術が有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、搬送物が作業時に何らかの障害物に接触したとしても、搬送物及び障害物を損傷することなく、且つ作業者に接触による反力を適切に伝えることができるアシスト搬送方法及びその装置を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく請求項１に係る発明は、作業者が搬送手段を操作して搬送物を搬送する際の作業者に対する負荷を軽減するアシスト搬送方法において、搬送物が障害物などに接触した場合に搬送物を前記搬送手段に対してフローティングさせてその衝撃を緩和させると共に、フローティングによる搬送物の変位量を検出し、その変位量を演算処理して前記衝撃に伴う反力を算出し、この反力を前記搬送手段を操作する作業者に伝達する。
【０００７】
請求項２に係る発明は、作業者が搬送手段を操作して搬送物を搬送する際の作業者に対する負荷を軽減するアシスト搬送装置において、搬送物を把持する把持手段と、この把持手段と前記搬送手段との接続部に設けたフローティング機構と、このフローティング機構の変位量を検出する変位検出手段と、この変位検出手段が検出した変位量を演算処理して反力を算出する制御手段を備え、前記反力を前記搬送手段を操作する作業者に伝達する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。ここで、図１は本発明に係るアシスト搬送装置を適用したインパネ取付ステ−ションの概要説明図、図２はフローティング機構の概要斜視図、図３はパワーアシスト制御に関する制御系のブロック構成図、図４は反力検知制御の概念説明図、図５乃至図７は作業エリア設定方法の説明図である。
【０００９】
図１に示すように、車体組立ラインのインパネ取付ステ−ションでは、スラットコンベヤ上に設けられた搭載治具に位置決めされた車体Ｗが連続的に等速度で矢印Ａ方向に搬送されてくる。本発明に係るアシスト搬送装置は、下記のごとく構成されている。なお、図１ではアシスト搬送装置が車体Ｗの左右方向（Ｙ方向）に関して、インパネ（インストルメントパネル）Ｐを把持しに行く位置（原位置）とインパネＰを車体Ｗに取り付ける位置の２つ状態を示している。
【００１０】
車体組立ラインのほぼ上方には、車体組立ラインと平行方向（Ｘ方向）に第１の枠体１が設けられている。第１の枠体１には、２本のスライドレール２と１本のラック３が車体組立ラインと平行に設けられている。２本のスライドレール２には複数のローラ４が回転自在に係合し、ラック３にはモータ５に取り付けられたピ二オンギヤ６が噛合っている。複数のローラ４とモータ５は、支持部材７に取り付けられている。モータ５はアシスト搬送装置を車体Ｗと同期させるためのモータである。
【００１１】
また、複数のローラ４とモータ５の支持部材７には、第２の枠体８が連結されている。第２の枠体８には、２本のスライドレール９と１本のラック１０が車体組立ラインと直交して設けられている。２本のスライドレール９には複数のローラ１１が回転自在に係合し、ラック１０にはモータ１２に取り付けられたピ二オンギヤ１３が噛合っている。複数のローラ１１とモータ１２は、支持部材１４に取り付けられている。モータ１２はアシスト搬送装置をＹ軸方向にパワーアシスト駆動させるためのモータである。
【００１２】
また、複数のローラ１１とモータ１２の支持部材１４には、第３の枠体１５が連結されている。第３の枠体１５には、２本のスライドレール１６と１本のラック１７が車体組立ラインと平行に設けられている。２本のスライドレール１６には複数のスライドガイドが摺動自在に係合し、ラック１７にはモータ１９に取り付けられたピ二オンギヤ２０が噛合っている。複数のスライドガイドとモータ１９は、テーブル２１の下面縁部に取り付けられている。モータ１９はアシスト搬送装置をＸ軸方向にパワーアシスト駆動させるためのモータである。
【００１３】
更に、テーブル２１の下面中央には、テレスコピット方式のスライドガイド２２が取り付けられ、スライドガイド２２の内部に送りねじ（不図示）が装着され、この送りねじにモータ２３が連結されている。モータ２３は立設状態でテーブル２１に取り付けられている。モータ２３はアシスト搬送装置を上下方向（Ｚ方向）にパワーアシスト駆動させるためのモータである。
【００１４】
スライドガイド２２の下端近傍の車体Ｗに対向する側面には、円柱状のアーム２４が延設され、その先端にはフローティング機構を収納したボックス２５が設けられている。車体Ｗの進行方向を向くボックス２５の面には、フローティング機構を介してインパネＰを把持するインパネ把持手段２７が設けられ、車体Ｗに対向するボックス２５の面には、操作ハンドル２８が設けられている。
【００１５】
フローティング機構３０は、図２に示すように、車体Ｗの左右方向（Ｙ方向）に一対のスライドレール３１を前面端部に取り付けた固定テーブル３２と、スライドレール３１に摺動自在に係合するスライドガイド３３を後面に取り付けた第１のスライドテーブル３４と、第１のスライドテーブル３４の前面端部で車体Ｗの上下方向（Ｚ方向）に取り付けた一対のスライドレール３５に摺動自在に係合するスライドガイド３６を後面に取り付けた第２のスライドテーブル３７を備えている。
【００１６】
固定テーブル３２の前面中央にはセンタリング用被挟持部材３８が設けられ、第１のスライドテーブル３４の後面にはセンタリング用被挟持部材３８を挟持可能な状態でピストンロッド先端を車体Ｗの左右方向（Ｙ方向）に向け合う一対のセンタリング用シリンダ３９が設けられている。センタリング用シリンダ３９には変位センサが内蔵され、第１のスライドテーブル３４の車体Ｗの左右方向（Ｙ方向）の変位量を常時確認することができる。
【００１７】
また、第１のスライドテーブル３４の前面中央にはセンタリング用被挟持部材４０が設けられ、第２のスライドテーブル３７の後面にはセンタリング用被挟持部材４０を挟持可能な状態でピストンロッド先端を車体Ｗの上下方向（Ｚ方向）に向け合う一対のセンタリング用シリンダ４１が設けられている。センタリング用シリンダ４１には変位センサが内蔵され、第２のスライドテーブル３７の車体Ｗの上下方向（Ｚ方向）の変位量を常時確認することができる。
【００１８】
更に、第２のスライドテーブル３７の前面には、車体Ｗの進行方向にピストンロッド先端を向けたシリンダ４２が設けられると共に、シリンダ４２と平行に一対のスライドガイド４３が設けられている。シリンダ４２のピストンロッド先端とスライドガイド４３の先端には直方体状のブロック４４が固設され、ブロック４４の前面にはインパネ把持手段２７を連結するアーム４５が設けられている。なお、シリンダ４２には変位センサが内蔵され、ブロック４４の車体Ｗの前後方向（Ｘ方向）の変位量を常時確認することができる。
【００１９】
インパネ把持手段２７は、図１に示すように、アーム４５の先端に連結部材４６を介して車体Ｗの左右方向（Ｙ方向）に長手方向を向けて取り付けた基台４７と、基台４７の前面左右両端に車体Ｗの左右方向（Ｙ方向）に取り付けた一対のスライドレール４８と、スライドレール４８に摺動自在に係合するスライドガイド４９に取り付けた一対のスライドテーブル５０と、スライドテーブル５０に取り付けた複数の結合ピン５１を有する一対の支持アーム５２と、支持アーム５２をインパネＰの基準孔２６に向けてスライドさせる一対のシリンダ５３から構成されている。
【００２０】
また、インパネ把持手段２７を支持するボックス２５の操作ハンドル２８の取付部には、直交３軸方向の力を検出するロードセル（力センサ）が内蔵され、常時車体Ｗの左右方向（Ｙ方向）、車体Ｗの前後方向（Ｘ方向）、車体Ｗの上下方向（Ｚ方向）に加えられる力を検出している。これらの力センサが検出した力は、本装置のパワーアシスト制御に用いられる。
【００２１】
一方、フローティング機構３０の各シリンダ３９，４１，４２に内蔵された変位センサが検出した変位量は、インパネ把持手段２７が把持したインパネＰが車体Ｗや障害物などに接触した際の反力を発生させるために用いられる。
【００２２】
アシスト搬送装置のパワーアシスト制御に関する制御系は、図３に示すように、操作ハンドル２８の取付部に設けた直交３軸方向の力を検出する力センサ６０、フローティング機構３０に設けた直交３軸方向の変位量を検出する変位センサ６１、位置指令演算部６２、位置制御部６３、アシスト駆動用アクチュエータとしてのモータ（Ｙ軸用）１２，（Ｘ軸用）１９，（Ｚ軸用）２３、モータ１２，１９，２３の位置・速度を検出する位置・速度検出手段６４からなる。
【００２３】
力センサ６０が検出した車体Ｗの左右方向（Ｙ方向）、車体Ｗの前後方向（Ｘ方向）、車体Ｗの上下方向（Ｚ方向）に加えられる力の情報を位置指令演算部６２へ入力する。位置指令演算部６２では、これらの力の情報に基づいて各モータ（Ｙ軸用）１２，（Ｘ軸用）１９，（Ｚ軸用）２３がアシスト駆動するためのアシスト駆動用データＦを演算し、位置制御部６３へ入力する。
【００２４】
位置制御部６３ではアシスト駆動用データＦにより各モータ（Ｙ軸用）１２，（Ｘ軸用）１９，（Ｚ軸用）２３がアシスト駆動するように制御する。その際、各モータ（Ｙ軸用）１２，（Ｘ軸用）１９，（Ｚ軸用）２３の位置及び速度が位置・速度検出手段６４により検出され位置指令演算部６２及び位置制御部６３にフィードバックされている。
【００２５】
また、図４に示すように、インパネ把持手段２７が把持したインパネＰが車体Ｗや障害物などに接触すると、フローティング機構３０に設けた３つの変位センサ６１の少なくとも一つが変位量ｘを検出し、その変位量ｘが位置指令演算部６２へ入力される。なお、図４は１軸（Ｘ軸）を示し、インパネ把持手段２７とアシスト搬送装置のアーム２４を連結するフローティング機構３０のＸ軸用シリンダ４２がばねと同様な特性を有するものとしている。
【００２６】
位置指令演算部６２では、変位量ｘの情報に基づいて反力発生用データｆを算出する。ここで、例えばｆ＝Ｋ・ｘとし、Ｋを任意の値に設定可能なばね定数として剛性感を創り出すことができる。従って、変位量ｘが大きいほど作業者は反力を大きく感じる。なお、変位量ｘだけでなく、その速度、加速度も反力の算出に利用することができる。
【００２７】
そして、位置指令演算部６２では、各モータ（Ｙ軸用）１２，（Ｘ軸用）１９，（Ｚ軸用）２３がアシスト駆動するためのアシスト駆動用データＦから反力発生用データｆを減算し、その減算結果（Ｆ−ｆ）を使って算出された位置の指令値を位置制御部６３へ入力する。
【００２８】
位置制御部６３では、減算結果（Ｆ−ｆ）により各モータ（Ｙ軸用）１２，（Ｘ軸用）１９，（Ｚ軸用）２３が反力を発生しながらアシスト駆動するように制御する。その際、各モータ（Ｙ軸用）１２，（Ｘ軸用）１９，（Ｚ軸用）２３の位置及び速度が位置・速度検出手段６４により検出され位置指令演算部６２及び位置制御部６３にフィードバックされている。
【００２９】
また、本発明に係るアシスト搬送装置においては、アシスト操作時に自由に作動範囲内の空間を移動できるようにすると、車体Ｗなどと干渉するので、図５に示すように、車体Ｗの前後方向（Ｘ方向）の作動範囲において作業エリアＷｅを挟むように、衝撃感のある機械的なリミッタではなく、ソフトウエア的に可動範囲を規制するリミッタを設け、このリミッタを越える領域にリミットエリアＬａ，Ｌｂを設定することができる。なお、車体Ｗの左右方向（Ｙ方向）と車体Ｗの上下方向（Ｚ方向）にも作動範囲において作業エリアＷｅを挟むようにリミットエリアを設けることができる。
【００３０】
作業エリアＷｅでは、通常のインピーダンス制御によるパワーアシスト駆動を行い、リミットエリアＬａ，Ｌｂでは、剛性特性の式（ｆ＝Ｋｄ・（ｘ−ｘｄ），ｘ＞ｘｄまたはｘ＜−ｘｄ）を含む制御式を用いるインピーダンス制御に切り替える。ここで、ｆはインパネＰがリミットエリアＬａ，Ｌｂから作業エリアＷｅに戻るように働く力、Ｋｄは任意の値に設定できるばね定数、ｘはワーク（インパネＰ）の端部の座標値、ｘｄは例えばワーク（インパネＰ）の端部が接触する可能性のある車体Ｗの座標値、（ｘ−ｘｄ）はワーク（インパネＰ）のリミットエリアＬａ，Ｌｂへの進入量（作業エリアＷｅからの進入距離）である。
【００３１】
また、ばね定数Ｋｄは、ソフトウエアで任意の値に設定できるので、リミットエリア毎に、例えばリミットエリアＬａとリミットエリアＬｂで、その値を変えることもできるし、リミットエリアＬａ，Ｌｂ内では作業エリアＷｅからの距離に応じてその値を変化させることもできる。
【００３２】
また、図６に示すように、ワーク（インパネＰ）をスラットコンベヤで搬送されてくる車体Ｗに同期させてフロントドア用開口部から車体Ｗ内に投入して所定位置に組み付ける場合には、作業エリアＷｅとリミットエリアＬａ，Ｌｂが車体Ｗに同期して移動するように、設定することができる。この場合、作業エリアＷｅとリミットエリアＬａ，Ｌｂを車体Ｗ側の座標系で設定することもできる。
【００３３】
更に、図７に示すように、ワーク（インパネＰ）を把持してから車体Ｗに組み付けるまでの１サイクルにおいて、動作モード（ワーク投入準備モード、ワーク投入モード、車体内移動モード）に応じてリミットエリアを切り替えることができる。
【００３４】
例えば、ワーク投入準備モードとワーク投入モードでは、ワークの進行方向（Ｙ方向）と直交する車体Ｗの前後方向（Ｘ方向）の作動範囲の両端にリミットエリアＬａ，Ｌｂを設定することができる。また、車体内移動モードでは、ワークが車体Ｗと接触する可能性がある車体Ｗの左右方向（Ｙ方向）の作動範囲の両端にリミットエリアＬｃ，Ｌｄを設定し、車体Ｗの前後方向（Ｘ方向）の作動範囲の片端にリミットエリアＬｂを設定することができる。従って、ワーク（インパネＰ）をリミットエリアＬａ，Ｌｂ，Ｌｃ，Ｌｄに沿わせて移動させることができる。
【００３５】
以上のように構成したアシスト搬送装置の動作及びアシスト搬送方法について説明する。図１に示すインパネ供給位置Ｂに搬送されているインパネＰを把持するために、作業者は原位置に停止状態にあるアシスト搬送装置の操作ハンドル２８を操作し、一対の支持アーム５２を開状態にしてインパネＰを台車（不図示）に搭載したインパネ供給位置Ｂまでインパネ把持手段２７を移動する。
【００３６】
そして、結合ピン５１をインパネＰの基準孔２６に対向させた後に、シリンダ５３を駆動させ結合ピン５１を基準孔２６に挿入することにより、インパネ把持手段２７がインパネＰを把持する。更に、インパネＰを台車から持ち上げ、インパネＰを移動させたい方向に操作ハンドル２８を操作すると、各モータ（Ｙ軸用）１２，（Ｘ軸用）１９，（Ｚ軸用）２３が作業者の負荷を軽減するアシスト駆動する。
【００３７】
次いで、操作ハンドル２８を操作して、インパネＰが車体Ｗと同期して移動するようにし、更にインパネＰを車体Ｗのフロントドア用開口部から車体Ｗ内に搬送し、車体Ｗに設けられたインパネ取付用位置決めピンＷｐの近傍まで移動させる。この時、インパネ取付用位置決めピンＷｐが、インパネＰのピン挿入用案内孔が形成されたブラケットに接触したり、インパネＰの端部が車体Ｗに接触する可能性が高い。
【００３８】
インパネＰが車体Ｗに接触すると、フローティング機構３０に設けられたシリンダ３９，４１，４２のうちインパネＰが押し返される方向に位置するシリンダが収縮し、その変位量をシリンダに内蔵された変位センサが検出する。変位センサが検出した変位量に基づいて、アシスト搬送装置を操作する作業者がインパネＰと車体Ｗの接触に伴う反力を感じるように、各モータ（Ｙ軸用）１２，（Ｘ軸用）１９，（Ｚ軸用）２３が制御される。
【００３９】
このようなアシスト制御により、作業者はインパネＰがその取付位置に接近したことを感知し、インパネＰをインパネＰの車体Ｗの取付部近傍まで搬送した後に、手で微妙な位置調整することにより組付作業を行うことができる。この時の位置調整の範囲は、フローティング機構３０で吸収できるので本装置に衝撃が加わることはない。
【００４０】
以上の組付作業が終了すると、作業者はインパネ把持手段２７を車体Ｗの外へ出した時点で、作業終了の操作スイッチを操作する。すると、アシスト搬送装置は、車体Ｗやライン周辺の設備などに接触することなく原位置に自動的に復帰する。
【００４１】
また、インパネ把持手段２７の作業エリアＷｅは、リミットエリアＬａ，Ｌｂを設けることにより予め設定されているので、作業者はインパネＰを搬送中にインパネＰを車体Ｗやライン周辺の設備などに接触させることはない。
【００４２】
また、インパネ把持手段２７が作業エリアＷｅからリミットエリアＬａ，Ｌｂへ移動するように作業者が操作ハンドル２８を操作したとしても、パワーアシスト駆動用アクチュエータとしてのモータ１２，１９，２３は、衝撃が生じないように、且つインパネ把持手段２７を作業エリアＷｅに戻す反力が発生するように制御されるため、本装置やインパネＰに衝撃が加わることはない。従って、作業者は作業エリアＷｅとリミットエリアＬａ，Ｌｂの境界を意識することなく作業を行うことができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に係る発明によれば、搬送物が障害物に接触した場合に搬送手段と運搬物との間にフローティング機構を設けることによりその衝撃を緩和させると共に、フローティング機構の変位量を演算処理して衝撃力を算出し、この衝撃力による反力を搬送手段を介して作業者に伝達するので、作業者が搬送物を搬送或いは被取付部品に取り付ける際に、搬送物が何らかの障害物や被取付部品に接触しても、搬送物或いは被取付部品を損傷することなく、作業者は搬送物が何らかの障害物や被取付部品に接触している感触を感じながら効率よく作業を行うことができる。
【００４４】
請求項２に係る発明によれば、搬送物を把持する把持手段と搬送手段との接続部に設けたフローティング機構と、このフローティング機構の変位量を検出する変位検出手段と、この変位検出手段が検出した変位量を演算処理して反力を算出する制御手段を備えたので、作業者が搬送物を搬送する或いは被取付部品に取り付ける際に、搬送物が何らかの障害物や被取付部品に接触しても、搬送物或いは被取付部品を損傷することない。
また、作業者は搬送物が何らかの障害物や被取付部品に接触している感触を感じながら効率よく作業を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るアシスト搬送装置を適用したインパネ取付ステ−ションの概要説明図
【図２】フローティング機構の概要図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は内部を示す模式図
【図３】パワーアシスト制御に関する制御系のブロック構成図
【図４】反力検知制御の概念説明図
【図５】作業エリア設定方法の説明図
【図６】作業エリア設定方法の説明図
【図７】作業エリア設定方法の説明図
【符号の説明】
１２，１９，２３…モータ、２７…インパネ把持手段、３０…フローティング機構、６０…力センサ、６１…変位センサ、６２…位置指令演算部、６３…位置制御部、６４…位置・速度検出手段、Ｐ…インパネ、Ｗ…車体。

Claims

作業者が搬送手段を操作して搬送物を搬送する際の作業者に対する負荷を軽減するアシスト搬送方法において、搬送物が障害物などに接触した場合に搬送物を前記搬送手段に対してフローティングさせてその衝撃を緩和させると共に、フローティングによる搬送物の変位量を検出し、その変位量を演算処理して前記衝撃に伴う反力を算出し、この反力を前記搬送手段を操作する作業者に伝達することを特徴とするアシスト搬送方法。
作業者が搬送手段を操作して搬送物を搬送する際の作業者に対する負荷を軽減するアシスト搬送装置において、搬送物を把持する把持手段と、この把持手段と前記搬送手段との接続部に設けたフローティング機構と、このフローティング機構の変位量を検出する変位検出手段と、この変位検出手段が検出した変位量を演算処理して反力を算出する制御手段を備え、前記反力を前記搬送手段を操作する作業者に伝達することを特徴とするアシスト搬送装置。