JP2010188474A

JP2010188474A - ワーク搬送装置およびこれを使用したワーク搬送方法

Info

Publication number: JP2010188474A
Application number: JP2009035438A
Authority: JP
Inventors: Fumio Kawahara; 文雄河原; Kisaburo Yoshimura; 輝三郎吉村
Original assignee: MEIWA E TEC KK; Meiwa eTec Co Ltd
Current assignee: MEIWA E TEC KK; Meiwa eTec Co Ltd
Priority date: 2009-02-18
Filing date: 2009-02-18
Publication date: 2010-09-02

Abstract

【課題】荷崩れして絡み合った状態のクランクシャフト等のワークを作業者の手を借りることなく自動で取り出し搬送できる。
【解決手段】ロボットアームの先端部１１に搬送治具２が設けられ、搬送治具２は中央がアーム先端部１１に支持され、その一端に三次元位置認識用のカメラ４２を、他端には搬送されるクランクシャフトＷのシャフト部Ｗ１に嵌装される筒状の保持具３を備えている。カメラ４２の画像からシャフト部Ｗ１の姿勢と位置を特定し、保持具３内にシャフト部Ｗ１を相対的にを進入させた後、保持具３を開口が上方に位置するような姿勢にしてクランクシャフトＷ１を持ち上げて搬送する。
【選択図】図４

Description

本発明はワーク搬送装置およびこれを使用したワーク搬送方法に関し、特に突起部を有するワークの搬送に適した装置および方法に関する。

ワークの一例としてのエンジンのクランクシャフトは収納パレットによる搬送途中に往々にして荷崩れを起こす。この際に、複雑に屈曲する棒状のクランクシャフトが図１０に示すように絡み合ってしまうことがある。このようなクランクシャフトを次の加工ラインへ一本づつ取り出して搬送するのに、例えば従来は図１０に示すような引き上げフック６を使用している。これはホイストのワイヤ６２等に吊り下げられた上記引き上げフック６の、左右一対のフック部６１によって棒状のクラクランクシャフトＷを下方から掬って引き上げるものである（図１０の破線）。

なお、特許文献１には、筒状ワークの内周形状に対応した薄肉円筒状の保持部材を備え、把持爪に把持されるワーク部分の内周部に上記保持部材を差し込んで、ワーク部分の変形を防止するようにした把持装置が示されている。

特開平９−２６２７８７

しかし、上記従来の引き上げフック６では、フック部６２の先端をクランクシャフトＷのジャーナルへ挿入する際の隙間を確保するために、絡み合った２０Ｋｇ以上あるクランクシャフトを作業者が持ち上げて浮かす必要があり、これは重労働であった。

そこで本発明はこのような課題を解決するもので、荷崩れして絡み合った状態のクランクシャフト等のワークを作業者の手を借りることなく自動で取り出し搬送できるワーク搬送装置およびこれを使用したワーク搬送方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のワーク搬送装置は、三次元空間内で移動しその移動位置が検出されている搬送腕（１）と、搬送腕（１）の先端部（１１）に設けられた搬送治具（２）とを具備し、搬送治具（２）は中央が搬送腕先端部（１１）に支持され、その一端に三次元位置認識用のカメラ（４２）を、他端には搬送されるワーク（Ｗ）の突起部（Ｗ１）に嵌装される筒状の保持具（３）を備えたことを特徴とする。

また、本発明のワーク搬送方法は、前記カメラ（４２）の画像から前記ワーク（Ｗ）の突起部（Ｗ１）の姿勢と位置を特定し、前記突起部（Ｗ１）の軸線（Ｌ４）の延長が保持具（３）の筒軸（Ｌ３）と一致するように前記突起部（Ｗ１）に前記保持具（３）の開口を対向させ、前記保持具（３）内に相対的に前記突起部（Ｗ１）を進入させるように前記保持具（３）を移動させた後、前記保持具（３）を開口が上方に位置するような姿勢にして前記ワーク（Ｗ）を持ち上げ、この状態で前記搬送腕（１）によって前記ワーク（Ｗ）を所定位置へ搬送することを特徴とする。

本発明のワーク搬送装置およびこれを使用した搬送方法によれば、筒状の保持具の開口から、ワークの突起部を保持具内に相対進入させ、突起部を中心に上方へ回動させることでワークを保持し持ち上げているから、従来のような、引き上げフックのフック部によってワーク（クランクシャフト）を下方から掬って持ち上げるのに較べて、フック部の先端を挿入する隙間の確保のためにワークを作業者が持ち上げて浮かす作業が不要となる。これによりワークの搬送作業が完全自動化されるとともに、作業者の重労働が解消される。また、保持具とカメラを互いに反対位置の一端と他端にそれぞれ設けているから、保持具によるワークの保持や持ち上げの作業時に、カメラがワーク等に触れて破損するという問題を回避することができる。

なお、上記カッコ内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

以上のように、本発明によれば、荷崩れして絡み合った状態のクランクシャフト等のワークを作業者の手を借りることなく自動で取り出し搬送することができるから、作業者の作業負担が軽減されるとともに搬送効率の向上も実現される。

ワーク搬送装置の全体構成を示す図である。ロボットアーム先端部に設けた搬送治具の拡大側面図である。図２の矢印方向から見た搬送治具の拡大平面図である。ワークの搬送工程を示す斜視図である。ワークの搬送工程を示す斜視図である。ワークの搬送工程を示す斜視図である。ワークの搬送工程を示す斜視図である。ワークの搬送工程を示す斜視図である。制御装置により実行されるワーク搬送のフローチャートである。従来のワーク搬送方法を説明する斜視図である。

図１には、ワーク搬送装置の全体構成を示す。図１において、搬送腕としての据付型のロボットアーム１は、アーム先端部１１の位置と姿勢を、６軸多関節構造で自在に変更できる。すなわち、アーム先端部１１は三次元空間内で移動自在であるとともに、所定の移動位置においてその姿勢が三次元的に変更可能となっている。アーム先端部１１の移動位置および姿勢は、必要箇所に設けたエンコーダ（図示略）等によって検出されている。アーム先端部１１には搬送治具２が設けられている。図２には搬送治具２の拡大側面図を示し、図３には図２の矢印方向から見た搬送治具２の拡大平面図を示す。搬送治具２は、上記アーム先端部１１の旋回軸Ｌ１に軸心を一致させてこれに結合された四角柱状の基体２３を備えており、基体２３には互いに反対側の側面に取付座２１，２２が設けられて、これら取付座２１，２２にそれぞれ保持具３と立体センサユニット４が設けられている。

上記保持具３は円筒体で、その内部には先端３１の開口から基端３２方向の途中まで大径となった円形断面の保持空間３３が形成されている。保持具３はその基端３２が取付座２１に固定され、開放する先端３１が旋回軸Ｌ１に直交する方向で外方に向いている。なお、保持空間３３の内径は、搬送されるクランクシャフトＷ（図４参照）の突起部としてのシャフト部Ｗ１の外径よりもやや大きい程度としてある。

立体センサユニット４は、レーザ発信部４１（図３）とカメラ部４２より構成されている。レーザ発信部４１からはその出力窓４１１よりカメラ部４２の視野内へ断面十字形状のレーザ光が出力される。カメラ部４２は対象物およびこれに照射された十字形状のレーザ光の画像を撮像する。カメラ部４２の前方にはその光軸Ｌ２に中心を一致させてリング照明器４３が設けてある。なお、上記保持具３の筒軸Ｌ３とカメラ部４２の光軸Ｌ２は同一直線上に位置させてあり、また旋回軸Ｌ１から互いに反対方向の等距離Ｘ位置に、上記保持具３の先端３１端面とカメラ部４２の対物レンズ（先端）が位置させてある。このようにすると、以下の制御装置内での距離演算等が簡略化される。

ロボットアーム１の駆動モータやエンコーダ、および立体センサユニット４のレーザ発信部４１やカメラ部４２は、コンピュータを内蔵した制御装置５（図１）に接続されている。制御装置５は後述する手順により、カメラ部４２から得られる画像に基づいてロボットアーム１を作動させてクランクシャフトＷの搬送を行う。

以下、図４に示すような、パレットＰに荷崩れ状態で積層されたクランクシャフトＷを、一本づつ取り出して搬送する手順について説明する。制御装置５は、最初にパレットＰの上方でカメラ部４２が下方を向くように、ロボットアーム１のアーム先端部１１を移動制御する。そして、カメラ部４２から得られた画像より、パレットＰの四隅のコラムＰ１の位置を認識することによってパレットＰの位置を確定する（図９のステップ１０１）。

続いて、シャフト部Ｗ１が突出していない側の、クランクシャフトＷの前方から略水平方向へカメラ部４２を向けて（図４に示す状態）、パレットＰ上のクランクシャフトＷの積層状態を認識し、最上段の中央領域、左領域、右領域の順で、クランクシャフトＷの取出し順位を決定する（図９のステップ１０２）。そして、取出し順位一位のクランクシャフトＷの、比較的面積が大きいジャーナル端部Ｗ２の端面にレーザ発信部４１からのレーザ光を照射して、上記端面に照射された十字形状の大きさや歪みから、上記クランクシャフトＷまでの正確な距離を算出して当該クランクシャフトＷの位置を確定するとともに、クランクシャフトＷの三次元空間内での姿勢（傾き）を算出確定する（図９のステップ１０３）。

その後、取出し順位一位のクランクシャフトＷの上方位置まで、カメラ部４２を下方へ向けつつアーム先端部１１を移動させて（図５）、上記クランクシャフトＷにレーザ発信部４１からレーザ光を照射して、クランクシャフトＷまでの正確な距離を算出してそのシャフト部Ｗ１の先端位置を確定する（図９のステップ１０４）。

次に、シャフト部Ｗ１が突出するクランクシャフトＷの後方位置へアーム先端部１１を移動させ（図６）、この間にアーム先端部１１の保持具３を、クランクシャフトＷ（すなわちシャフト部Ｗ１）の傾きに合致した姿勢へ変化させて、保持具３の筒軸Ｌ３がシャフト部Ｗ１の軸線Ｌ４に一致するようにし、この状態で保持具３の開口をシャフト部Ｗ１の先端に対向させる（図９のステップ１０５）。

この後、保持具３を前進させて、シャフト部Ｗ１を保持具３の保持空間３３内に相対進入させる（図９のステップ１０６）。そして、アーム先端部１１の姿勢を、保持具３の開口が上方を向くように変更すると（図９のステップ１０７）、これに伴ってクランクシャフトＷはシャフト部Ｗ１を中心にして上方へ旋回させられて、積層された他のクランクシャフトから離脱する（図７）。この時、開口が上方を向いていることにより、クランクシャフトＷはその自重によって保持空間３３から脱落することはない。この状態で、アーム先端部１１の姿勢を保持具３の開口がさらに上方を向くように変更すると同時に保持具３を上昇させてクランクシャフトＷを持ち上げる（図８、図９のステップ１０８）。そして、アーム先端部１１を次工程へ移動させる。

この後、保持具３の姿勢を、その開口が下方へ向くように漸次戻してクランクシャフトＷを所定位置に置く。そして、保持具３の筒軸Ｌ３を再びシャフト部Ｗ１の軸線Ｌ４に一致させて、保持具３を後退させ、保持空間３３内からシャフト部Ｗ１を相対的に退出させる（図９のステップ１０９）。このようにしてクランクシャフトＷの搬送を終えた後は、ステップ１０２以降を繰り返すことによって、一本づつ新たなクランクシャフトＷをパレットＰから持ち上げて繰り返し搬送する。なお、以上のロボットアーム１の基本的な移動軌跡はティーチング等によって予め制御装置５内に記憶されている。

このような搬送装置によれば、筒状の保持具３の開口から、クランクシャフトＷのシャフト部Ｗ１を保持具３の保持空間３３内に相対進入させ、シャフト部Ｗ１を中心に上方へ回動させることでクランクシャフトＷを保持し持ち上げているから、従来のような、引き上げフックのフック部によってクランクシャフトを下方から掬って持ち上げるのに較べて、フック部の先端を挿入する隙間の確保のために絡み合ったクランクシャフトを作業者が持ち上げて浮かす等の作業が不要となる。これによりクランクシャフトの搬送作業を完全自動化して、作業者の重労働を解消することができる。上記実施形態では、クランクシャフトのシャフト部とは反対位置にある比較的面積の大きいジャーナル端面にレーザ光を照射したが、シャフト部の先端面が十分な面積であれば、ここにレーザ光を照射してクランクシャフトの位置や姿勢（傾き）を確定するようにしても良い。なお、本発明の搬送装置の適用対象はクランクシャフトに限られるものではなく、保持具内に相対進入させられる突起部を有するワークに広く適用することができる。

１…ロボットアーム（搬送腕）、１１…アーム先端部（先端部）、２…搬送治具、３…保持具、４…立体センサユニット、４１…レーザ発信部、４２…カメラ、Ｗ…クランクシャフト（ワーク）、Ｌ３…筒軸、Ｌ４…軸線、Ｗ１…シャフト部（突起部）。

Claims

三次元空間内で移動しその移動位置が検出されている搬送腕と、搬送腕の先端部に設けられた搬送治具とを具備し、搬送治具は中央が搬送腕先端部に支持され、その一端に三次元位置認識用のカメラを、他端には搬送されるワークの突起部に嵌装される筒状の保持具を備えたことを特徴とするワーク搬送装置。
前記カメラの画像から前記ワークの突起部の姿勢と位置を特定し、前記突起部の軸線の延長が保持具の筒軸と一致するように前記突起部に前記保持具の開口を対向させ、前記保持具内に相対的に前記突起部を進入させるように前記保持具を移動させた後、前記保持具を開口が上方に位置するような姿勢にして前記ワークを持ち上げ、この状態で前記搬送腕によって前記ワークを所定位置へ搬送することを特徴とする請求項１に記載のワーク搬送装置を使用したワーク搬送方法。