JP2006212712A - ワーク位置決定装置およびワーク位置決定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構造の装置で、パネル状のワークについて２方向の位置決めをすること。
【解決手段】
ワーク位置決定装置１００は、ワークＷを載せる複数のアーム１と、複数のアーム１に設けられた位置決定ストッパと、位置決定部材３と、を備え、複数のアーム１を２方向に傾動させ、ワークＷを位置決定ストッパおよび位置決定部材３に当接させることで、ワークＷの２方向の位置を決定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ワークの位置決めについての技術に関する。

従来、自動車用ルーフパネルなどのパネル状のワークは、加工などの作業工程において別の場所に移される場合、人の手ではなく産業用ロボットなどの機械（以下、「ロボット」という）によって移動されることが多い。
そして、ワークがロボットによって移動される場合、ワークを受け取るロボットがワークの位置を検出するようにしておくか、あるいは、受け取るロボットのためにワークを予め正確に位置決めしておく必要がある。

たとえば、特許文献１では、積まれた複数のワークに対し、第１のロボットがタッチセンサにより位置を確認して一番上のワークと２番目のワークの間にクサビを入れて一番上のワークを分離し、次に、第２のロボットがカメラによって１番上のワークの基準穴の位置を認識してピンタイプクランクを挿入することでそのワークを持ち上げ、そして、第３のロボットがそのワークを受け取る、という技術が開示されている。

また、特許文献２では、折曲加工等を施すワークの持ち替えを行うロボットに関し、ワークを傾斜台に置き、その傾斜台の傾斜角度を変えることで、ロボットの動作範囲が限定されても大きなワークの持ち替えを行うことができる技術が開示されている。
特開平５−５８４５３号公報（段落００１３、図１） 特開平７−１５５８７１号公報（段落００１８〜００２４、図２）

しかしながら、特許文献１の技術では、ワークの基準穴の位置を認識するのにカメラを用いるため、装置が複雑で高価になってしまっていた。
また、特許文献２の技術では、ワークの位置決めを、その傾斜方向の１方向についてしか行うことができなかった。

そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、簡単な構造の装置で、ワークについて２方向の位置決めをすることを目的とする。

前記課題を解決するために、請求項１に係る本発明は、パネル状のワークの位置決めをするワーク位置決定装置であって、並んで配置され、ワークを載せる複数のアームと、前記複数のアームのうち２以上のアームにそれぞれ上方に突出して設けられた位置決定ストッパと、前記複数のアームを支持し、前記複数のアームを少なくとも２方向に傾動させる駆動部と、前記駆動部を制御する制御部と、前記複数のアームのうち一方の最外アームの外側に設置され、前記複数のアームに載せられたワークに向いた位置決定部材と、を備え、前記制御部は、前記駆動部を制御して、前記複数のアームを、その先端部が上方または下方に向くように傾動させることによって、ワークを、前記複数のアーム上でスライドさせて、前記位置決定ストッパに当接させ、前記複数のアームを、前記位置決定部材側の最外アームが下がるように傾動させることによって、ワークを、前記位置決定ストッパに当接した状態で、前記位置決定部材の方向にスライドさせて、前記位置決定部材に当接させ、その後、前記複数のアームを略水平状態にすることによりワークの位置を決定する。
これにより、複数のアームに載せられたワークは、複数のアームが先端部を上方または下方に移動するように傾動したときに、複数のアーム上をスライドして位置決定ストッパに当接することでまず１方向の位置が決定し、次に、複数のアームが位置決定部材側の最外アームを下げるように傾動したときに、複数のアーム上をスライドして位置決定部材に当接することで残りの１方向の位置が決定される。

請求項２に係る本発明では、前記複数のアームに、積み重ねられた複数のワークを載せた場合に、前記制御部は、外部のワーク移動手段によって前記複数のワークのうち一番上のワークが取り去られるたびに、前記駆動部を制御して、前記したワークの位置を決定する動作を行う。
これにより、複数のワークは、その一番上のワークが取り去られるたびごとに、請求項１に係る本発明によるワークの位置決定動作が行われることによって、位置が決定される。

請求項３に係る本発明は、前記位置決定部材は、ワークの当接面が略長方形状で、前記当接面の長辺は、先端部が上方または下方に向いた前記複数のアームの傾斜角度と略同角度傾斜している。

請求項４に係る本発明は、並んで配置された複数のアームに載せたパネル状のワークの位置決定方法であって、前記複数のアームにワークを載置する第１のステップと、前記複数のアームを、その先端部が上方または下方に向くように傾動させることによって、ワークを、前記複数のアーム上でスライドさせて、前記複数のアームのうち２以上のアームにそれぞれ上方に突出して設けられた位置決定ストッパに当接させる第２のステップと、前記複数のアームを、一方の最外アームが下がるように傾動させることによって、ワークを、前記位置決定ストッパに当接した状態で、前記一方の最外アームの外側に設置された位置決定部材の方向にスライドさせ、前記位置決定部材に当接させる第３のステップと、前記複数のアームを略水平状態にする第４のステップとを実行する。

請求項５に係る本発明は、前記第１のステップにおいて、前記複数のアームは、積み重ねられた複数のワークを載せ、外部のワーク移動手段によって前記複数のワークのうち一番上のワークが取り去られるたびに、第２のステップ、第３のステップおよび第４のステップを実行する。

請求項１に係る本発明によれば、簡単な構造の装置で、パネル状のワークについて２方向の位置決めをすることができる。
請求項２に係る本発明によれば、積み重ねられた複数のワークのうち一番上のワークが取り去られるときに起きる残されたワークのずれを、毎回補正することができる。
請求項３に係る本発明によれば、位置決定部材におけるワークの当接面が小さな面積で済む。
請求項４に係る本発明によれば、容易に、パネル状のワークについて２方向の位置決めをすることができる。
請求項５に係る本発明によれば、積み重ねられた複数のワークのうち一番上のワークが取り去られるときに起きる残されたワークのずれを、毎回補正することができる。

本発明に係るワーク位置決定装置の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、ワーク位置決定装置を含めた全体の平面図である。図２は、ワーク位置決定装置を含めた全体の側面図である。以下、主に図１を参照しながら、全体の構成について説明する（適宜図２参照）。

ワーク位置決定装置１００は、ロボットＲと位置決定部材３とを備えて構成される。
ロボットＲは、ワークＷの移動や位置決定を行う産業用ロボットであり、本体部１０、縦軸部１３、横軸部５、アーム支持部１２、モータ９、アーム１を備えて構成される。
なお、ワークＷは、自動車用ルーフパネルなどのパネル状の加工対象物である。

本体部１０は、ロボットＲの本体で、レール１１の上に移動可能に設置されている。本体部１０は、その内部に、アーム１などを動かす駆動部（不図示）とその駆動部を制御する制御部（不図示）とを備えている。

縦軸部１３は、本体部１０に直立状態で接続され、また、横軸部５を支持している。
横軸部５は、縦軸部１３に接続され、通常時は図２に示すように水平状態となっており、また、駆動部により中心軸不動のままの回転運動をすることができる。
アーム支持部１２は、横軸部５に接続され、また、モータ９を備えている。

アーム１は、ワークＷを支持するための直線状の部材で、アーム１ａおよびアーム１ｂから構成される。そして、アーム１ａは、図１に示すように、アーム支持部１２の一端部に取り付けられている。また、アーム１ｂは、アーム支持部１２の他端部に、モータ９によって平行移動可能な状態で取り付けられている。
なお、アーム１が３本以上の場合も含め、並んで配置された各アーム１のうち、最も外側に位置するアーム１を最外アームといい、ここでは、アーム１ａとアーム１ｂが最外アームとなる。
アーム１の先端には、上方に出没自在な爪片２が取り付けられている。さらに、アーム１の根元部分には、上方に突出した位置決定ピン（位置決定ストッパ）４が設けられている。

図１においてロボットＲが右側に移動したときのアーム１ａの外側（図１における下側）の位置に、位置決定部材３が設置されている。そして、位置決定部材３は、側面部６と底面部７を備えている。また、図２に示すように、側面部６は、長方形をしており、その長辺が右下がりとなるように傾けられている。

また、ロボットＲの前方（アーム１の方向）には、台車Ｄが設置されている。
台車Ｄは、複数段の収納部を有しており、各収納部に複数のワークＷが重なって収納されている。
さらに、一番上の収納部において、複数のワークＷのうち一番上のワークＷをワークＷ１とする。
また、図１において、アーム１上のワークＷ群について、Ｘ方向とＹ方向を図のように定める。

続いて、図３を参照しながら、ロボットＲの動作について説明する。図３は、ロボットＲが台車Ｄの収納部に収納されているワークＷ群を受け取る動作を示した側面図である。なお、ロボットＲの動作は、本体部１０の内部に備えられた制御部（不図示）が駆動部（不図示）を制御することで実現される。

まず、ロボットＲは、鎖線で示された位置から、レール１１の上を台車Ｄに向かって前進移動し、アーム１を台車Ｄの最上段のワークＷ群の下面に沿って挿通させ、アーム１の先端に取り付けられた爪片２がワークＷ群の端部を通り過ぎると、爪片２が上方に持ち上がって、前進動作を停止する。

次に、アーム１を少し上昇動させ、それまで台車Ｄの収納部に支持されていたワークＷ群をアーム１で受け取る（実線の状態）。
そして、ロボットＲは、その姿勢のままレール１１上を後退動（図３の右側へ移動）し、ワークＷ群を台車Ｄの外部へと搬出する。

続いて、図４を参照しながら、ロボットＲの動作の続きを説明する。図４は、図３に続くロボットＲの動作を説明する側面図である。ロボットＲは、アーム１を、ワークＷ群を台車Ｄの外部へ搬出した状態（図の鎖線のうち上の状態）から、位置決定部材３の近傍まで移動させ（図の鎖線のうち下の状態）、側面部６の長辺の傾きと同じ傾きになるように傾動させる（実線の状態）。このとき、ワークＷ群（以下、代表としてワークＷ１と記載）は、アーム１上を下方にスライドし、位置決定ピン４に当接することで、Ｘ方向の位置が決定する。
このように、ワークＷ１が２つの位置決定ピン４と点当たりするので、ワークＷの多様な形状やサイズに対応することができる。
また、アーム１が３本以上ある場合には、この位置決定ピン４は２本以上のアーム１に設けられていればよい。

なお、この動作が終わったとき（アーム１が実線の状態）、位置決定部材３（図３参照）の側面部６と、対向するワークＷ１の端面との間には、少し隙間があいている状態となっている。
また、このときのアーム１の傾斜角度は、ワークＷが確実にスライドし、かつ、ワークＷが位置決定ピン４に当接したときに打痕がつかない（または、つきにくい）、という２つの条件を満たす角度であればよい。その傾斜角度は、ワークＷの材質や形状などによっても異なり、たとえば、ワークＷが自動車用パネルであれば１０°〜３０°程度が望ましく、より望ましくは１５°前後であるが、前記した２つの条件を満たせば別の角度であってもよい。
そして、長方形の側面部６の長辺を、アーム１の傾斜角度と同等とすることで、側面部６の面積が小さくても、ワークＷ１を確実に側面部６に当接させることができる。

続いて、図５を参照しながら、ロボットＲの動作の続きを説明する。図５は、（ａ）が図４に続くロボットＲの動作を説明する図であり、（ｂ）が（ａ）に示すＡ−Ａ線の断面図である。

図５（ａ）に示すように、ロボットＲは、２本のアーム１を、位置決定部材３側に位置するアーム１ａが下がるように回転させる。そうすると、図５（ｂ）に示すように、ワークＷ１の端面ＷＴが側面部６に対してスライドして当接し、ワークＷ１のＹ方向の位置が決定する。
なお、このときのアーム１の傾斜角度は、前記したワークＷを位置決定ピン４に当接させるときのアーム１の傾斜角度と同様、たとえば、ワークＷが自動車用パネルであれば１０°〜３０°程度が望ましく、より望ましくは１５°前後であるが、ワークＷが確実にスライドし、かつ、ワークＷが側面部６に当接したときに打痕がつかない（または、つきにくい）、という２つの条件を満たせば、別の角度であってもよい。
また、このように、ワークＷ１が側面部６と線当たりするようになっているので、ワークＷの多様な形状やサイズに対応することができる。

続いて、図６を参照しながら、ロボットＲの動作の続きを説明する。図６は、図５（ａ）に続くロボットＲの動作を説明する側面図である。
ロボットＲは、ワークＷ１のＸ方向とＹ方向の位置を決定（図５（ａ）の状態）した後、アーム１を、アーム１ａ（図１参照）が上がるように回転させてから、先端部を下げることで、水平状態に戻す（実線の状態）。
なお、アーム１をアーム１ａ（図１参照）が上がるように回転させるとき、アーム１ａが位置決定部材３から少し離れるように、アーム支持部１２を位置決定部材３とは逆側に少し水平移動させれば、ワークＷ１の端面ＷＴ（図５（ａ）（ｂ）参照）が側面部６に干渉する（ぶつかる）のを防ぐことができる。

次に、外部のワーク移動手段８（産業用ロボットなど）は、一番上のワークＷ１を吸着し、その下のワークＷとの密着を解くために少し振動を与えながら上昇して、その後、ワークＷ１を他の場所へ移動させる。
そして、ロボットＲは、アーム１上の一番上のワークＷ１が取り去られると、アーム１を、取り出されたワークＷ１の厚み分だけわずかに上昇させる。そして、アーム１をわずかに位置決定部材３へと近づけた後、再び前記したように、一番上のワークＷに関して、Ｘ方向の位置決めとＹ方向の位置決めを行ってから水平状態に戻し、外部のワーク移動手段８によって他の場所へ移動させる、という動作を繰り返す。
これにより、アーム１上の一番上のワークＷが取り去られたときに、その下のワークＷが一瞬一緒に持ち上げられて落下したり、あるいは、ワークＷの端に折り曲げ部分等がある場合にそれらがぶつかりあったりすることで、残されたワークＷの位置がずれたとしても、そのずれを毎回補正し、正しく位置決めをすることができる。

そして、アーム１上のワークＷがすべてなくなると、アーム１上に設けたセンサ（不図示）がワークＷがなくなったことを検知し、ロボットＲは台車Ｄの別の段のワークＷ群を取り出し、前記と同様の動作を行うことで各ワークＷの位置決めを行う。

なお、ロボットＲの動作を制御する制御部（不図示）は、本体部１０の内部でなくても、ロボットＲを遠隔制御するべく外部に設置されていてもよい。
また、位置決定ピン４は、アーム１の根元部分ではなく先端部分に設けられていてもよく、その場合は、ワークＷのＸ方向の位置を決めるときにアーム１をその先端が下がるように傾動させればよい。
さらに、位置決定部材３においてワークＷが当接する側面部６は、ワークＷのＹ方向の位置が決定できれば、長方形でなくても台形などの別の形であってもよく、また、ワークＷと線で接するのではなく点で接するようにしてもよい。

このように、本実施形態のワーク位置決定装置１００によれば、ロボットＲと位置決定部材３からなる簡単な構造の装置で、パネル状のワークについて２方向の位置決めをすることができる。

以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこれらに限定されるものではない。
たとえば、複数のアームを供えたロボット全体は、前後に移動するものでなくても、固定されたものであってもよい。その他、具体的な構成について、本発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。

ワーク位置決定装置を含めた全体を上方から見た上面図である。 図１における全体を図１の下方側から見たときの側面図である。 ロボットが台車の収納部に収納されているワーク群を受け取る動作を示した側面図である。 図３に続くロボットの動作を説明する側面図である。 （ａ）は、図４に続くロボットの動作を説明する側面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すＡ−Ａ線の断面図である。 図５（ａ）に続くロボットの動作を説明する側面図である。

符号の説明

１，１ａ，１ｂ アーム
３ 位置決定部材
４ 位置決定ピン
１００ ワーク位置決定装置
Ｄ 台車
Ｒ ロボット
Ｗ，Ｗ１ ワーク

Claims (5)

1. パネル状のワークの位置決めをするワーク位置決定装置であって、
   並んで配置され、ワークを載せる複数のアームと、
   前記複数のアームのうち２以上のアームにそれぞれ上方に突出して設けられた位置決定ストッパと、
   前記複数のアームを支持し、前記複数のアームを少なくとも２方向に傾動させる駆動部と、
   前記駆動部を制御する制御部と、
   前記複数のアームのうち一方の最外アームの外側に設置され、前記複数のアームに載せられたワークに向いた位置決定部材と、を備え、
   前記制御部は、前記駆動部を制御して、
   前記複数のアームを、その先端部が上方または下方に向くように傾動させることによって、ワークを、前記複数のアーム上でスライドさせて、前記位置決定ストッパに当接させ、
   前記複数のアームを、前記位置決定部材側の最外アームが下がるように傾動させることによって、ワークを、前記位置決定ストッパに当接した状態で、前記位置決定部材の方向にスライドさせて、前記位置決定部材に当接させ、
   その後、前記複数のアームを略水平状態にすることによりワークの位置を決定する
   ことを特徴とするワーク位置決定装置。
2. 前記複数のアームに、積み重ねられた複数のワークを載せた場合に、
   前記制御部は、外部のワーク移動手段によって前記複数のワークのうち一番上のワークが取り去られるたびに、前記駆動部を制御して、前記したワークの位置を決定する動作を行う
   ことを特徴とする請求項１に記載のワーク位置決定装置。
3. 前記位置決定部材は、ワークの当接面が略長方形状で、前記当接面の長辺は、先端部が上方または下方に向いた前記複数のアームの傾斜角度と略同角度傾斜している
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のワーク位置決定装置。
4. 並んで配置された複数のアームに載せたパネル状のワークの位置決定方法であって、
   前記複数のアームにワークを載置する第１のステップと、
   前記複数のアームを、その先端部が上方または下方に向くように傾動させることによって、ワークを、前記複数のアーム上でスライドさせて、前記複数のアームのうち２以上のアームにそれぞれ上方に突出して設けられた位置決定ストッパに当接させる第２のステップと、
   前記複数のアームを、一方の最外アームが下がるように傾動させることによって、ワークを、前記位置決定ストッパに当接した状態で、前記一方の最外アームの外側に設置された位置決定部材の方向にスライドさせ、前記位置決定部材に当接させる第３のステップと、
   前記複数のアームを略水平状態にする第４のステップと
   を実行することを特徴とするワーク位置決定方法。
5. 前記第１のステップにおいて、前記複数のアームは、積み重ねられた複数のワークを載せ、
   外部のワーク移動手段によって前記複数のワークのうち一番上のワークが取り去られるたびに、第２のステップ、第３のステップおよび第４のステップを実行する
   ことを特徴とする請求項４に記載のワーク位置決定方法。

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