JP2005028492A - 部品搬送エリア設定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】部品の自動搬送およびアシスト搬送が可能な部品搬送装置において、部品搬送エリアを簡易に設定する。
【解決手段】搬送路の所定位置Ｐａ，Ｐｂ毎に搬送エリアの幅Ｗａ，Ｗｂと高さＨａ，Ｈｂと、インビジブルウォールばね係数ＡＫａ，ＡＫｂとインビジブルウォール摩擦係数ＡＤａ，ＡＤｂ、およびアシスト条件（仮想質量、仮想摩擦係数、反力係数、反力摩擦係数等）をそれぞれ設定する。所定位置毎の搬送エリアとアシスト条件とに基づいて隣り合う所定位置間の搬送エリアとアシスト条件を演算によって設定する。例えば、所定位置Ｐａ，Ｐｂ間の距離をＬ、所定位置Ｐａから現在点（現在の部品搬送位置）までの距離をａとし、現在点の搬送エリアの幅Ｗを、Ｗ＝Ｗａ−（Ｗａ−Ｗｂ）×ａ÷Ｌの演算で求める。各種係数も同様な計算により求める。
【選択図】 図１４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、部品を自動で搬送することができるとともに作業者の作業力を補助（パワーアシスト）して部品を搬送することができる部品搬送装置において、部品の搬送エリアを設定する技術に関する。
【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れ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および２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−８４８８１号公報
【特許文献２】
特開２００１−７５６４９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
作業補助装置（パワーアシスト装置）を用いることで作業者は小さな力で重量物を搬送することができる。しかしながら、搬送エリアを制限していない場合には、作業者の操作ミス等により搬送している重量物が周辺設備や車体等に接触する虞れがある。また、搬送エリアを制限していない場合には、作業者毎に搬送経路が異なってしまうことがある。
【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、部品搬送エリアを設定する方法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】
前記課題を解決するため本発明に係る部品搬送エリア設定方法は、作業者の作業力を補助（パワーアシスト）して部品を搬送する部品搬送装置における部品搬送エリア設定方法であって、搬送路の所定位置毎に搬送エリアとアシスト条件とを設定する条件設定工程と、条件設定工程で設定された所定位置毎の搬送エリアとアシストと条件に基づいて隣り合う所定位置間の搬送エリアとアシスト条件を演算によって設定する搬送エリア設定工程とを備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る部品搬送エリア設定方法によれば、搬送路の所定位置毎に搬送エリアとアシスト条件とを設定することで、各所定位置間を結ぶ搬送経路の全体に亘って搬送エリアとアシスト条件が自動的に設定される。
【０００８】
上記の構成とすることで、搬送エリアの設定を簡単に行なうことができる。したがって、搬送経路の変更および搬送部品の変更に伴うアシスト条件の変更に効率良く対応できる。
【０００９】
【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。
図１は本発明に係る部品搬送エリア設定方法を適用した部品搬送装置を備える車両用ドア組立ラインの全体概要図、図２は本発明に係る部品搬送エリア設定方法を適用した部品搬送装置の斜視図、図３は本発明に係る部品搬送エリア設定方法を適用した部品搬送装置の平面図、図４は本発明に係る部品搬送エリア設定方法を適用した部品搬送装置の把持・取付機構の斜視図、図５はドアをインナパネル側から見た説明図、図６（ａ）はドアガラス昇降用レギュレータを裏面側から見た説明図、図６（ｂ）はドアガラス昇降用レギュレータを表面側から見た説明図、図７はドアインナパネルにドアガラス昇降用レギュレータを組み付けた状態の説明図、図８は本発明に係る部品搬送エリア設定方法を適用した部品搬送装置のブロック構成図、図９はティーチングジョブプログラムの一例を示す図、図１０はアシストパラメータテーブルの一例を示す図、図１１はアシストエリアの設定方法を示す図、図１２はアシストインピーダンスの切り替え特性を示す図、図１３は現在位置とアシストエリアとの対応付け処理の説明図、図１４および図１５は教示点間でアシストエリアおよびアシストインピーダンスが変化する場合のアシストエリアおよびアシストインピーダンスの算出処理の説明図、図１６はインビジブルウォールの戻し力算出およびアシストインピーダンスの切り替え処理の説明図である。
【００１０】
本実施の形態は、車両用ドア組立ラインのドアガラス昇降用レギュレータ取付工程部に適用される部品搬送・取付装置について説明する。本実施の形態の部品搬送・取付装置は、作業者の介在を必要としない自動モードと、作業者の介在は必要とするが労力を軽減させることのできるアシストモードとを切り替えることができる。部品を取付位置近傍まで自動搬送した後の取付作業において、位置決めをアシストモードにより行なうことで、複雑な設備機器等を省略し、効率良く作業できるようにされている。
【００１１】
図１に示すように、車両用ドア組立ライン１は、車両用ドアＷをピッチ送りするためのドア搬送ライン２と、ドア搬送ライン２の上流から下流にかけて順次配置される複数の組付工程部３を備えており、これら組付工程部３でドアＷに対して各組付部品を組み付けるようにしている。そして、この組付工程部３の一部がドアガラス昇降用レギュレータＲを取り付けるための工程とされ、図２に示す部品搬送装置４が設けられている。部品搬送装置４は、部品であるドアガラス昇降用レギュレータＲを搬送して取り付けることができる。
【００１２】
ドア搬送ライン２は、同一車両の右側と左側のドアＷを一組としてピッチ搬送され、一枚の長方形状のパレットｐ（図２）上にインナパネルＷｉ側を同一方向に向けた状態で一列に並べて起立状態で載置されるとともに、複数のパレットｐをラインに沿って近接配置し、同時に一定ストローク送っては一定時間停止させ、これを繰り返すようにされている。
【００１３】
部品搬送装置４は、図２に示すように、ドア搬送ライン２を跨ぐ状態で跨設される門型の機台５と、この機台５に対して多軸方向に移動可能な把持・取付機構６を備えており、この把持・取付機構６は、ドアガラス昇降用レギュレータＲ（図６）を把持できるようにされるとともに、機台５の近傍に配置される部品供給位置Ａと、停止したドアＷの取付位置Ｂの間を移動自在にされている。
【００１４】
すなわち、前記機台５の上部の梁部材７の片側側面には、上下一対のスライドレール８が設けられ、このスライドレール８の間には、ラック９が設けられている。そして、このスライドレール８には、スライドガイド１１を介してスライドテーブル１２が摺動自在に係合しており、このスライドテーブル１２には、アクチュエータの一つとしての第１モータ１３が取り付けられ、この第１モータ１３によって駆動されるピニオンギヤがスライドテーブル１２の裏側に張り出して前記ラック９に噛合している。このため、第１モータ１３の作動によってスライドテーブル１２は左右方向に移動可能である。スライドテーブル１２の位置は、図示しない第１の絶対位置検出型エンコーダ（以下、第１位置エンコーダと記す）１２Ａによって検出される。検出されたスライドテーブル１２の位置データは、制御装置（図８）へ供給される。
【００１５】
また、このスライドテーブル１２の表面には、取付台を介して支持テーブル１５が取り付けられ、この支持テーブル１５の表面側には、一対のスライドガイド１６が設けられるとともに、支持テーブル１５の裏面側には、アクチュエータの一つとしての第２モータ１７が取り付けられ、この第２モータ１７の回転軸は、支持テーブル１５の表面側に張り出すとともに、その先端にはピニオンギヤが取り付けられている。そしてこのピニオンギヤは、以下に述べる昇降テーブル１８のラック１９に噛合している。
【００１６】
昇降テーブル１８は、前記支持テーブル１５のスライドガイド１６に摺動自在に係合する一対のスライドレール２１と、スライドレール２１間に配設されるラック１９を備えており、前記第２モータ１７の作動によって昇降動可能にされている。支持テーブル１５の位置は、図示しない第２の絶対位置検出型エンコーダ（以下、第２位置エンコーダと記す）１５Ａによって検出される。検出された昇降位置データは制御装置６０（図８）へ供給される。
【００１７】
この昇降テーブル１８の下端部には、前方に突出する支持台２２が設けられ、この支持台２２の上面には、アクチュエータの一つとしての第３モータ２３が設けられている。そして、この第３モータ２３の出力軸は、ギヤを介して支持台２２の下方から水平前方に張り出す水平アーム２４の基端部に連結されており、第３モータ２３の駆動によって、図３に示すように、水平アーム２４は基端側の垂直軸まわりに回動可能にされている。水平アーム２４の回動位置（回転角）は、図示しない第３の絶対位置検出型エンコーダ（以下、第３位置エンコーダ）２４Ａによって検出される。検出された水平アーム位置データ（回転角データ）は制御装置６０（図８）に供給される。
【００１８】
前記水平アーム２４の先端側上面には、アクチュエータの一つとしての第４モータ２５が起立状態で取り付けられ、この第４モータ２５の出力軸は、下方の垂直アーム２６に連結されている。そして、第４モータ２５の駆動によって、垂直アーム２６が軸周りに回動可能にされている。また、この垂直アーム２６の下端部には、前記把持・取付機構６が装着されている。垂直アーム２６の回動位置（回転角）は、図示しない第４の絶対位置検出型エンコーダ２６Ａによって検出される。検出された垂直アーム回動位置データ（回転角データ）は制御装置６０（図８）へ供給される。
【００１９】
以上のような第１〜第４モータ１３、１７、２３、２５の各アクチュエータは、作業者の介在を必要としない自動搬送モードと、作業者の介在を必要とするが作業者の負荷を軽減させることのできるアシスト搬送モードとの切替え制御が可能であり、モード切替えスイッチが自動搬送モードに切替えられると、予めティーチングしていた経路で把持・取付機構６が自動的に移動するようにされ、アシスト搬送モードに切替えると、操作ハンドル等によって間接的に作業者が把持・取付機構６を移動させる際、作業者にかかる負荷を軽減させることができるようにされている。
【００２０】
次に、把持・取付機構６について説明する。把持・取付機構６は、図４に示すように、不図示のフローティング機構を介して前記垂直アーム２６に連結される機台テーブル３１を備えており、この機台テーブル３１には、ドアガラス昇降用レギュレータＲを把持するための把持機構部３２と、ドアＷの所定の位置に位置決めするための位置決め機構部３３と、ドアガラス昇降用レギュレータＲをドアＷに取付けるための締付け機構部３４が設けられている。図示しないフローティング機構には、垂直アーム２６に対して浮動状態（フローティング状態）に取り付けられた各機構部３２，３３，３４の３軸方向の変位量をそれぞれ検出する変位センサ６Ａ（図８）が設けられている。そして、把持機構部３２で把持したドアガラス昇降用レギュレータＲを、図５に示すようなドアＷのインナパネルＷｉの開口部Ｈを通して、インナパネルＷｉとアウタパネルＷｏ間の空間部内に挿入し、位置決め機構部３３で位置決めした後、締付け機構部３４によりボルト等で締付け固定するようにしている。
【００２１】
前記把持機構部３２は、前記機台テーブル３１の前面に取り付けられる第１シリンダ３５と、この第１シリンダ３５のシリンダロッド３５ａ先端に結合される基板３６と、この基板３６の前面に取り付けられるモータ３７と、このモータ３７の前面側回転軸に取り付けられるテーブル３８を備え、このテーブル３８には、各ブラケット３９を介して複数の吸着パッド４１と、ボス付き位置決めピン４２が複数取り付けられ、このボス付き位置決めピン４２はドアガラス昇降用レギュレータＲの基準穴ｋ（図６（ｂ））に挿入可能にされている。また、前記基板３６の側部には、図に現れないスライドレールが設けられるとともに、このスライドレールは機台テーブル３１の前面から延出するスライドガイド４３に摺動自在に嵌合している。このため、第１シリンダ３５の作動によって基板３６が基台テーブル３１面と垂直方向にスライド可能であり、また、モータ３７の作動によってテーブル３８が所定角度回動可能である。
【００２２】
そして、ボス付き位置決めピン４２をドアガラス昇降用レギュレータＲの基準穴ｋに挿入した状態で、吸着パッド４１をドアガラス昇降用レギュレータＲのプレート部表面（図６（ｂ）の面）に吸着させることで、ドアガラス昇降用レギュレータＲを把持できるようにされ、また、モータ３７により、ドアガラス昇降用レギュレータＲをインナパネルＷｉの開口部Ｈ周縁に干渉しないような姿勢に傾けて挿入した後、ドアガラス昇降用レギュレータＲの姿勢を取付姿勢に変換できるようにされている。
【００２３】
前記位置決め機構部３３は、機台テーブル３１の前面から延出する支柱４７の先端部にブラケット５０を介して支持部材４４が取り付けられ、この支持部材４４に、インナパネル基準穴に挿入するためのボス部付きピン４５と、インナパネルの所定部位に当接する樹脂またはゴム製等のインナパネル当接部材４６が取り付けられている。そして、この位置決め機構部３３は、把持機構部３２を挟んだ状態で一対設けられている。
【００２４】
そして、この位置決め機構部３３のボス部付きピン４５をインナパネルの基準穴ｔ（図５）に挿入すると同時に、インナパネル当接部材４６を所定箇所のインナパネルＷｉに当接させることで、ドアＷと把持・取付機構６の位置合わせが行われるようにしている。
【００２５】
前記締付け機構部３４は、機台テーブル３１側に固定される支柱４７の側面に形成される図に現れないスライドレールに対して、スライドガイドを介して摺動自在に係合するナットランナ４８と、このナットランナ４８をインナパネルＷｉ側に向けて進退動させるための第２シリンダ５１を備えており、この第２シリンダ５１は、ナットランナ４８側と一体のスライドガイド付きのテーブル４９に連結部材５２を介して連結されている。そして、第２シリンダ５１の伸縮作動によって、ナットランナ４８がインナパネルＷｉに向けて進退動するようにしている。尚、このナットランナ４８も一対設けている。そして、ドアガラス昇降用レギュレータＲを取付姿勢に位置決めすると、ナットランナ４８が前進してボルト締めにより固定作業が行われるようにしている。
【００２６】
尚、以上のような把持・取付機構６には、作業者がアシスト搬送モードで移動させるための不図示の自動／アシストモードの切替操作スイッチや操作ハンドルやデッドマンスイッチが設けられており、作業者が、切替操作スイッチで自動搬送モードをアシストモードに切替えるとともに、デッドマンスイッチを握りながら操作ハンドルを移動させたい方向に押すと、軽い力で搬送できるようにされ、作業者が切替操作スイッチを自動搬送モードに切替えると、自動搬送モードに切替わり、再起動スイッチを押すことで再起動できるようにされている。
【００２７】
次に、車両用ドアＷにドアガラス昇降用レギュレータＲを取り付ける際の作動の概要について説明する。ドア搬送ライン２に沿って左右一対のドアＷがピッチ送りされると、これに伴って、部品搬送手段４によりドアガラス昇降用レギュレータＲが取付位置Ｂに自動搬送される。すなわち、把持・取付機構６が部品供給位置Ａのドアガラス昇降用レギュレータＲを把持すると、自動搬送モードにより設定された経路に従って取付位置Ｂ近傍の所定ポイントに向けて自動搬送する。ここで、把持・取付機構６によるドアガラス昇降用レギュレータＲの把持は、自動モードによる把持でも、アシストモードによる把持でも良い。
【００２８】
取付位置Ｂ近傍の所定ポイントに達すると、各アクチュエータのモードが制御装置によりアシスト搬送モードに切替可能となる。このため、作業者は切替操作スイッチをアシストモードに切替えるとともに把持・取付機構６のデッドマンスイッチを握りながら操作ハンドルを移動させたい方向に押して行くことで、把持・取付機構６を取付位置Ｂまで移動させる。そして、ドアＷのインナパネルＷｉの開口部Ｈを通過する時は、図７（ａ）に示すように、別のスイッチを操作してドアガラス昇降用レギュレータＲが開口部Ｈ周縁に干渉しないような姿勢に傾けて挿入する。
【００２９】
そして、上記の開口部Ｈ通過作業後、位置決め機構部３３のボス部付きピン４５をインナパネルＷｉの基準穴ｔに対してボス部が表面に当接するまで挿入すると同時に、インナパネル当接部材４６をインナパネルＷｉ表面に当接させることで位置決めを行い、その後、ドアガラス昇降用レギュレータＲの傾きを戻してインナパネルＷｉ側に若干移動させることにより、ドアガラス昇降用レギュレータＲとインナパネルＷｉとを当接させる。
【００３０】
次いで、ボルトを装着した状態のナットランナ４８がインナパネルＷｉ側に前進し、ボルトをインナパネルＷｉのボルト穴ｘを挿通させ、ドアガラス昇降用レギュレータＲに装着されるナットに締め付けて固定すれば、図７（ｂ）に示すような状態で取り付けられる。
【００３１】
左右いずれか一方のドアＷへの取付作業が完了すると、切替操作スイッチを自動搬送モードに切替え、再起動スイッチを押す。すると、把持・取付機構６の作動モードは自動搬送モードに切替わり、把持・取付機構６は定められた経路を辿って自動的に部品供給位置Ａに移動した後、次のドアガラス昇降用レギュレータＲを把持して同じような手順で取付位置Ｂ近傍まで自動搬送する。そして、所定のポイントまで搬送してくると、前記と同様な手順によりアシスト搬送モードに切替わり、左右他方側のドアＷに対して同じような手順で取付ける。そして、２つのドアＷに取付が完了するまで、ドア搬送ライン２の搬送は停止した状態にあり、２つのドアＷに取付が完了すると、ピッチ搬送により、次ぎのパレットｐ（ドアＷ）が移動してくる。
【００３２】
以上のような要領により、ドアＷに対してドアガラス昇降用レギュレータＲを取り付ける際、位置決めをアシストモードで行うため、搬送に関する複雑な設備を極力省略できるとともに、作業スペースを確保することができ、作業を効率的に行うことができる。
【００３３】
尚、自動搬送モードで作業中、何らかのトラブルが発生したような場合、操作スイッチをアシストモードに切替えることにより、すべての地点間の搬送をアシストモードで行うことができ、このとき、部品搬送手段４を自動搬送モードで定められたポイントまたはエリアに戻すときのインピーダンス設定は自動的に行われるようにされている。
【００３４】
図８は本発明に係る部品搬送エリア設定方法を適用した部品搬送装置のブロック構成図である。部品搬送装置４の制御装置６０は、ティーチング装置Ｉ／Ｆ（インタフェース）部６１と、組付制御部６２と、搬送・アシスト制御部６３とからなる。制御装置６０は、マイクロコンピュータシステムを用いて構成している。搬送・アシスト制御部６３は、アシストパラメータテーブル生成部６４と、アシストパラメータテーブル６５と、位置演算部６６と、搬送エリア設定部６７と、状態表示部６８と、モータ駆動制御部６９とを備える。
【００３５】
アシストパラメータテーブル生成部６４は、ティーチング装置１００からティーチング装置Ｉ／Ｆ部６１を介して供給される各種コマンドおよびデータに基づいてアシストパラメータテーブル６５を作成する。なお、ティーチング装置１００によって遠隔操作モードが設定された場合、ティーチング装置１００から出力された各種コマンド等は、ティーチング装置Ｉ／Ｆ部６１およびアシストパラメータテーブル生成部６４を介してモータ駆動制御部６９に供給される。これにより、ティーチング装置１００側から各モータ１３，１７，２３，２５を個別に駆動して把持・取付機構６を所望の位置を移動させることができる。
【００３６】
位置演算部６６は、各位置エンコーダ１２Ａ，１８Ａ，２４Ａ，２６Ａによって検出された位置データ（角度データを含む）に基づいて把持・取付機構６の現在位置を演算によって求める。３次元の現在位置データは、アシストパラメータテーブル生成部６４および搬送エリア設定部６７に供給される。また、現在位置データは、アシストパラメータテーブル生成部６４からティーチング装置Ｉ／Ｆ部６１を介してティーチング装置１００に供給される。ティーチング装置１００は、現在位置データを画像表示装置の画面上に表示することができる。また、ティーチング装置１００は、現在位置データを教示点位置として設定することができる。
【００３７】
ティーチング装置１００は、予め作成されたティーチングジョブプログラムをティーチング装置Ｉ／Ｆ部６１を介して搬送・アシスト制御部６３へ供給することができる。
【００３８】
アシストパラメータテーブル生成部６４は、ティーチングジョブプログラムを格納する不揮発性メモリを備えている。アシストパラメータテーブル生成部６４は、ティーチング装置１００から供給されたティーチングジョブプログラムを不揮発性メモリに書き込む。アシストパラメータテーブル生成部６４は、ティーチング装置１００からティーチングジョブプログラムが供給されるたびに、不揮発性メモリに格納されるティーチングジョブプログラムを更新する。制御装置６０に電源が供給されると、アシストパラメータテーブル生成部６４は不揮発性メモリに格納されているティーチングジョブプログラムを読み出してアシストパラメータテーブル６５を生成する。
【００３９】
ティーチングジョブプログラムによって、各教示点毎に、アシストエリアの幅Ｗと高さＨ、インビジブルウォール（仮想壁）のばね係数ＡＫと摩擦係数ＡＤ、仮想質量Ｍ、仮想摩擦係数Ｄ、反力係数ＨＫ、反力摩擦係数ＨＤを設定するとともに、次の教示点まで自動移動するのかアシスト搬送へ切り替えるのかを設定する。また、次の教示点まで自動移動する場合には移動速度を設定する。さらに、必要に応じて作業者等に対する操作ガイダンス等の音声出力の設定を行なう。
【００４０】
図９はティーチングジョブプログラムの一例を示す図である。行番号０００２は、アシストエリア設定コマンドによって、アシストエリアの幅Ｗを２００ミリメートル、アシストエリアの高さＨを１００ミリメートル、インビジブルウォールのばね係数ＡＫを１０、インビジブルウォールの摩擦係数ＡＤを７０に設定する例を示している。行番号０００３は、アシストインピーダンス設定コマンドによって、仮想質量Ｍを１０に、仮想摩擦係数Ｄを３０に、反力係数ＨＫを５０に、反力摩擦係数ＨＫをＨＤを１００に設定する例を示している。アシストエリア設定コマンドおよびアシストインピーダンス設定コマンドによって設定された各数値は、次のアシストエリア設定コマンドおよびアシストインピーダンス設定コマンドによって各数値が設定されるまで有効である。行番号０００５は、次の教示点Ｐ２まで速度Ｖ＝２００（ミリメートル／秒）で自動移動する設定例を示している。行番号０００８は、アシストモードへの切り替えを促す音声メッセージを出力させる例を示している。行番号００１５は、つぎの教示点Ｐ４までのアシスト移動速度Ｖを３０（ミリメートル／秒）に設定する例を示している。
【００４１】
図１０はアシストパラメータテーブルの一例を示す図である。アシストパラメータテーブル生成部６４は、図９に示したティーチングジョブプログラムを解読することで、図１０に示すように各教示点と各種パラメータとを対応付けたアシストパラメータテーブル６５を作成する。なお、このアシストパラメータテーブルは、ＲＡＭ等の揮発性メモリに格納されている。これにより、搬送エリア設定部６７がアシストパラメータを高速に読み出せるようにしている。
【００４２】
図１１はアシストエリアの設定方法を示す図である。搬送エリア設定部６７は、アシストパラメータテーブル６５に従ってアシストエリアを設定する。搬送エリア設定部６７は、各教示点Ｐ１〜Ｐ６を結ぶ搬送経路（ティーチング軌跡）に沿って、搬送経路に直交する平面に幅Ｗ、高さＨの空間領域をアシストエリアとして設定する。アシストエリアはその中心が搬送経路（ティーチング軌跡）となるように設定される。教示点間で幅Ｗおよび高さＨが異なる場合には、搬送経路に沿って幅Ｗおよび高さＨが徐々に変化するように設定される。なお、図１１はドアガラス昇降用レギュレータＲの搬送経路の一例を示しており、教示点Ｐ１が部品供給位置Ａに相当し、教示点Ｐ５が取付位置Ｂに相当する。
【００４３】
搬送エリア設定部６７は、位置演算部６６から供給される把持・取付機構６の現在位置（搬送する部品の位置）がどのアシストエリアであるか判断し、インビジブルウォールの戻し力を計算するとともに、アシストインピーダンスの切り替えを行なう。把持・取付機構６がアシストエリアから外れる方向に移動された場合には、搬送エリア設定部６７からインビジブルウォールばね係数に基づく戻し力が出力される。モータ駆動制御部６９は、戻し力が作用するように各モータ１３，１７，２３，２５を駆動するので、把持・取付機構６（搬送部品）がアシストエリアから外れることはない。言い換えれば、自動移動、アシスト移動の何れの場合でも、インビジブルウォールで区画されたトンネル状の搬送領域内でのみ把持・取付機構６の移動が可能である。なお、本実施の形態では矩形のアシストエリアを形成する例を示したが、アシストエリアの形状は搬送する部品の形状や作業形態等に応じて適宜設定することができる。
【００４４】
図１２はアシストインピーダンスの切り替え特性を示す図である。自動移動およびアシスト移動の初期段階では、部品を高速で搬送するのを適した特性が得られるように、仮想質量Ｍおよび仮想摩擦係数Ｄを小さく設定している。また、組み付けの際に仮想質量Ｍおよび仮想摩擦係数Ｄが最大になるようにして部品を細かく移動するのに適した特性が得られるようにするとともに、反力係数ＨＫおよび反力摩擦係数ＨＤを大きくして組み付け手ごたえが的確に得られるようにしている。
【００４５】
図１３は現在位置とアシストエリアとの対応付け処理の説明図である。図１３（ａ）に示すように、搬送エリア設定部６７は、現在点（現在位置）に一番近い教示点（ティーチングポイント）を探す。ここでは、距離が最短な教示点としてＰ（Ｎ）が選ばれる。次に、搬送エリア設定部６７は、現在点に最短な教示点Ｐ（Ｎ）に接する２つの線分Ｐ（Ｎ−１）〜Ｐ（Ｎ），Ｐ（Ｎ）〜Ｐ（Ｎ＋１）について、現在点からの垂線の交点が線分内にあるか調べる。図１３（ｂ）（ケース１）に示すように、垂線の交点が両方の線分内にある場合、交点と現在点との距離が近い方の線分を選択する。（ケース２）に示すように、垂線の交点が片方の線分にある場合、その交点のある線分を選択する。（ケース３）に示すように、両方の線分内にない場合、線分を延長した直線との交点からＰ（Ｎ）まで距離が近い方の線分を選択する。
【００４６】
図１４および図１５は教示点間でアシストエリアおよびアシストインピーダンスが変化する場合のアシストエリアおよびアシストインピーダンスの算出処理の説明図である。搬送エリア設定部６７は線分を選択すると、選択した線分（搬送経路）に対して現在位置でのアシストエリアを算出する。図１４に示すように、線分Ｐａ〜Ｐｂが選択され、一方の教示点Ｐａと他方の教示点Ｐｂとでアシストエリアの範囲が異なる場合には、搬送位置（現在点）毎にアシストエリアの範囲が変化していくので、各現在点毎にアシストエリアを逐次設定する必要がある。図１４では、一方の教示点Ｐａではアシストエリアの幅がＷａ，高さがＨａに設定され、他方に教示点Ｐｂではアシストエリアの幅がＷｂ，高さがＨｂに設定されている。各教示点間の距離はＬである。そこで、垂線交点が線分Ｐａ〜Ｐｂ内にある場合には、教示点Ｐａから現在点の垂線交点までの距離をａとすれば、その位置でのアシストエリアの幅Ｗは、次の式１によって求まる。また、アシストエリアの高さＨは、次の式２によって求まる。
Ｗ＝Ｗａ−（Ｗａ−Ｗｂ）×ａ÷Ｌ……（１）
Ｈ＝Ｈａ−（Ｈａ−Ｈｂ）×ａ÷Ｌ……（２）
垂線交点が教示点Ｐａよりも外側の場合は、Ｗ＝Ｗａ，Ｈ＝Ｈａに設定する。また、垂線交点が教示点Ｐｂよりも外側の場合は、Ｗ＝Ｗｂ，Ｈ＝Ｈｂに設定する。
【００４７】
搬送エリア設定部６７は、インビジブルウォールばね係数ＡＫおよびインビジブルウォール摩擦係数ＡＤについても同様に算出する。具体的には、教示点Ｐａのばね係数がＡＫａ，摩擦係数がＡＤａに設定され、教示点Ｐｂのばね係数がＡＫｂ，摩擦係数がＡＤｂに設定されている場合、距離ａの位置でのばね係数ＡＫは式３によって求まり、摩擦係数ＡＤは式４によって求まる。
ＡＫ＝ＡＫａ−（ＡＫａ−ＡＫｂ）×ａ÷Ｌ……（３）
ＡＤ＝ＡＤａ−（ＡＤａ−ＡＤｂ）×ａ÷Ｌ……（４）
【００４８】
図１５に示すように、同様な計算方法によって現在点における仮想質量Ｍおよび仮想摩擦係数Ｄを算出し、また、反力係数ＨＫおよび反力摩擦係数ＨＤを算出する。
【００４９】
図１６はインビジブルウォールの戻し力算出およびアシストインピーダンスの切り替え処理の説明図である。搬送エリア設定部６７は、現在点に対してアシストエリア，アシストインピーダンスの設定を行なうと、現在点とアシストエリアとの位置関係からインビジブルウォールの戻し力の算出、およびアシストインピーダンスの切り替えを行なう。ケース１に示すように、現在点がアシストエリア内にある場合は、戻し力Ｆはゼロである。ケース２に示すように、幅または高さ方向にはみ出している場合には、はみ出し量に応じた戻し力が算出される。ケース３に示すように、幅および高さ共にはみ出している場合には、幅方向の戻し力と高さ方向の戻し力とが合成された戻し力が算出される。また、アシストインピーダンスについても、アシストエリア外では仮想摩擦係数Ｄにインビジブルウォールの摩擦係数ＡＤを加算した値（Ｄ＋ＡＤ）に切り替えることで、インビジブルウォールの粘性を表現する。
【００５０】
図８に示したモータ駆動制御部６９は、搬送エリア設定部６７によって算出された戻し力に基づいて現在点（把持・取付機構６の位置すなわち搬送部品の搬送位置）をアシストエリア内に復帰させるように各モータ１３，１７，２３，２５を駆動する。これにより、部品搬送装置４に電源を投入した初期状態で、把持・取付機構６の位置が搬送エリア外にあった場合には、把持・取付機構６を搬送エリア内の所定位置に自動的に復帰させることができる。そして、把持・取付機構６の位置を搬送エリア内に復帰させた後は、自動搬送モードまたはアシスト搬送モードによって把持・取付機構６を搬送経路によって移動させることができる。
【００５１】
図８において、符号７０は自動搬送モードとアシスト搬送モードとを切り替えるモード切替スイッチである。符号７１はデッドマンスイッチであり、このデッドマンスイッチ７１は３ポジションのスイッチであって、スイッチレバー程良い力で操作している間はスイッチがオン（閉）状態となり、非操作状態およびスイッチレバーを強く握りしめた場合にはスイッチがオフ（開）状態になる。モータ駆動制御部６９は、モード切替スイッチ７０がアシスト搬送モード側に設定されていても、デッドマンスイッチ７１がオフ（開）状態の場合は、各モータ１３，１７，２３，２５への電力供給を停止して、作業補助力（アシスト力）の供給を停止する。
【００５２】
デッドマンスイッチ７１は、把持・取付機構６の機台テーブル３１に設けられた操作レバーの握り部（アシストグリップ）に設けられている。操作レバーには作業者による操作力と操作方向を検出するための操作用力覚センサ７２が設けられている。操作用力覚センサ１９は少なくとも３軸方向の操作力をそれぞれ検出できるものを用いている。具体的には、圧力センサやロードセルを少なくとも３個用いることで、各方向の操作力を検出するようにしている。モータ駆動制御部６９は、アシスト搬送モードにおいて各方向の操作力に対応して各モータ１３，１７，２３，２５から供給する作業補助力（アシスト力）を制御する。
【００５３】
搬送部品はフローティング機構を介して垂直アーム２６に対して浮動状態（フローティング状態）に取り付けられている。搬送部品または把持機構部３２が取付部等に当接するとフローティング状態に変位が生じ、その変位は変位センサ６Ａによって検出される。モータ駆動制御部６９は、変位センサ６Ａによって検出された変位方向と変位量と反力係数ＨＫおよび反力摩擦係数ＨＤとに基づいて組付手応え力を算出し、各モータ１３，１７，２３，２５から供給する作業補助力（アシスト力）を軽減する。これにより、作業者は操作レバーを介して組付手応え力を感じることができる。
【００５４】
各モータ１３，１７，２３，２５の出力軸側には、それぞれブレーキ機構１３Ａ，１７Ａ，２３Ａ，２５Ａが設けられている。これらのブレーキ機構１３Ａ，１７Ａ，２３Ａ，２５Ａは、各モータの回転を機械的に停止させるように構成されている。ブレーキ機構１３Ａ，１７Ａ，２３Ａ，２５Ａは、例えばソレノイド等に電力が供給されるとブレーキ状態を解除するよう構成されている。モータ駆動制御部６９は、各モータ１３，１７，２３，２５の運転に先立って各ブレーキ機構１３Ａ，１７Ａ，２３Ａ，２５Ａをブレーキ解除状態に制御する。モータ駆動制御部６９は、各モータ１３，１７，２３，２５の運転を停止した時点から予め設定した遅延時間が経過した後に各ブレーキ機構１３Ａ，１７Ａ，２３Ａ，２５Ａをブレーキ状態に制御する。なお、各モータ１３，１７，２３，２５の回転を検出できる構成の場合は、モータの回転が停止した時点で各ブレーキ機構１３Ａ，１７Ａ，２３Ａ，２５Ａをブレーキ状態に制御するようにしてもよい。このようにすることで、部品搬送を停止させる際の衝撃を解消することができる。
【００５５】
状態表示部６８は、部品搬送装置４の動作状態やアラーム等を表示する各種の表示器を備えるとともに、作業者に対して操作案内等の音声メッセージを発生する音声合成装置等を備える。
【００５６】
組付制御部６２は、把持・取付機構６の各種の動作を制御する。組付制御部６２は、吸着スイッチ８１が操作されると吸着用ポンプ８８を駆動して吸着パッド４１に搬送部品を吸着させる。組付制御部６２は、前進スイッチ８２または後退スイッチ８３が操作されると第１シリンダ３５を駆動して、締付け機構３４の基板３６を前進または後退させる。組付制御部６２は、右回転スイッチ８４または左回転スイッチ８５が操作されるとモータ３７を駆動して搬送部品の姿勢を傾けまたは元の姿勢に戻す。組付制御部６２は、組付開始スイッチ８６が操作されると第２シリンダ５１を駆動させるとともに、ナットランナ駆動部８９を介してナットランナ４８を駆動させ、ボルト締め作業を行なわせる。組付制御部６２は、組付完了スイッチ８７が操作されるとボルト締め作業を終了させるとともに、組付が完了したことを搬送・アシスト制御部６３へ通知する。
【００５７】
次に、自動搬送モードで部品を供給し、アシスト搬送モードで部品を取り付け、自動搬送モードで部品受取位置（原点）へ復帰する動作の一具体例について説明する。ここで、モード切替スイッチ７０は、自動搬送モード側に設定されており、把持・取付機構６は部品受取位置（原点）に戻っているものとする。搬送・アシスト制御部６３は、図示しない部品受取完了スイッチが操作されたことを検知すると、把持・取付機構６を教示点Ｐ２を経て教示点Ｐ３まで自動搬送した後、搬送を停止させる。搬送・アシスト制御部６３は、アシスト搬送モードへの切り替えを促す音声メッセージを発生する。搬送・アシスト制御部６３は、モード切替スイッチ７０がアシスト搬送モード側へ切り替えられ、デッドマンスイッチ７１がオンになると、操作用力覚センサ７２の出力に基づいて把持・取付機構６の移動をパワーアシストする。これにより、アシスト移動およびアシスト位置決めがなされ、部品の取付がなされる。
【００５８】
搬送・アシスト制御部６３は、組付制御部６２から組付が完了した旨の通知を受けると、自動運転モードへの切り替えを促す音声メッセージを発生する。搬送・アシスト制御部６３は、モード切替スイッチ７０が自動搬送モード側に切り替えられ、デッドマンスイッチ７１がオフであり、図示しない自動運転起動スイッチが操作されると、把持・取付機構６の自動移動を開始する。これにより、把持・取付機構６は、教示点Ｐ６を経て部品受取位置（原点）Ｐ１に移動される。
【００５９】
本実施の形態では、自動移動経路に対してもアシストエリアを設定しているので、自動搬送の代わりにアシスト搬送を行なう場合でも搬送経路に沿って部品を搬送することができる。部品の組付位置に近づくにつれてアシストエリアを狭くしているので、部品を組付位置の近傍までアシスト移動させることができる。さらに、部品の組付位置に近づくにつれてアシストインピーダンスを大きくしているので、作業者は位置決めおよび組付作業を的確に行なうことができる。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る部品搬送エリア設定方法によれば、搬送路の所定位置毎に搬送エリアとアシスト条件とを設定し、各所定位置間を結ぶ搬送経路の全体に亘って搬送エリアとアシスト条件を自動的に設定するようにしたので、搬送エリアの設定を簡単に行なうことができる。したがって、搬送経路の変更および搬送部品の変更に伴うアシスト条件の変更に効率良く対応できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る部品搬送エリア設定方法を適用した部品搬送装置を備える車両用ドア組立ラインの全体概要図
【図２】本発明に係る部品搬送エリア設定方法を適用した部品搬送装置の斜視図
【図３】本発明に係る部品搬送エリア設定方法を適用した部品搬送装置の平面図
【図４】本発明に係る部品搬送エリア設定方法を適用した部品搬送装置の把持・取付機構の斜視図
【図５】ドアをインナパネル側から見た説明図、
【図６】ドアガラス昇降用レギュレータの説明図で、（ａ）は裏面側、（ｂ）は表面側から見た説明図
【図７】ドアインナパネルにドアガラス昇降用レギュレータを組み付けた状態の説明図
【図８】本発明に係る部品搬送エリア設定方法を適用した部品搬送装置のブロック構成図
【図９】ティーチングジョブプログラムの一例を示す図
【図１０】アシストパラメータテーブルの一例を示す図
【図１１】アシストエリアの設定方法を示す図
【図１２】アシストインピーダンスの切り替え特性を示す図
【図１３】現在位置とアシストエリアとの対応付け処理の説明図
【図１４】教示点間でアシストエリアおよびアシストインピーダンスが変化する場合のアシストエリアおよびアシストインピーダンスの算出処理の説明図（その１）
【図１５】教示点間でアシストエリアおよびアシストインピーダンスが変化する場合のアシストエリアおよびアシストインピーダンスの算出処理の説明図（その２）
【図１６】インビジブルウォールの戻し力算出およびアシストインピーダンスの切り替え処理の説明図
【符号の説明】
１…車両用ドア組立ライン、２…ドア搬送ライン、４…部品搬送装置、６…保持・取付機構、６Ａ…変位センサ、１２Ａ…第１位置エンコーダ、１３…第１モータ、１３Ａ…第１ブレーキ機構、１８Ａ…第２位置エンコーダ、１７…第２モータ、１７Ａ…第２ブレーキ機構、２３…第３モータ、２３Ａ…第３ブレーキ機構、２４Ａ…第３位置エンコーダ、２５…第４モータ、２５Ａ…第４ブレーキ機構、２６Ａ…第４位置エンコーダ、６０…制御装置、６１…ティーチング装置Ｉ／Ｆ部、６２…組付制御部、６３…搬送・アシスト制御部、６４…アシストパラメータテーブル生成部、６５…アシストパラメータテーブル、６６…位置演算部、６７…搬送エリア設定部、６８…状態表示部、６９…モータ駆動制御部、７０…モード切替スイッチ、７１…デッドマンスイッチ、７２…操作用力覚センサ、Ａ…部品供給位置、Ｂ…取付位置、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６，Ｐ（Ｎ）…教示点、Ｒ…ドアガラス昇降用レギュレータ、Ｗ…ドア。

Claims (1)

1. 作業者の作業力を補助（パワーアシスト）して部品を搬送する部品搬送装置における部品搬送エリア設定方法であって、
   搬送路の所定位置毎に搬送エリアとアシスト条件とを設定する条件設定工程と、
   前記条件設定工程で設定された所定位置毎の搬送エリアとアシスト条件とに基づいて隣り合う所定位置間の搬送エリアとアシスト条件を演算によって設定する搬送エリア設定工程とを備えることを特徴とする部品搬送エリア設定方法。

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