JP2013170051A

JP2013170051A - 搬送装置

Info

Publication number: JP2013170051A
Application number: JP2012034662A
Authority: JP
Inventors: Hidenari Kamaike; 英有蒲池; Daiki Baba; 大樹馬場; Shingo Ito; 真吾伊東; Hideaki Motohashi; 英明本橋; Kazue Motoki; 一恵元木
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2012-02-21
Filing date: 2012-02-21
Publication date: 2013-09-02
Anticipated expiration: 2032-02-21
Also published as: JP6043070B2

Abstract

【課題】流体供給手段が非常停止した場合でも補助力の急な低下を抑制することが可能な搬送装置を提供する。
【解決手段】搬送装置１は、ワークＷを把持して搬送するアーム２と、アーム２に補助力を付与してワークＷの重量を軽減した状態で支持するエア式バランサー装置３と、エア式バランサー装置３に流体を供給するコンプレッサ４と、ワークＷの重量に応じてエア式バランサー装置３に供給するエアの圧力を調整する圧力調整装置５と、圧力調整装置５とコンプレッサ４との間に設けられ、所定の圧力でエアを貯留する貯留タンク６と、貯留タンク６とコンプレッサ４との間に設けられ、コンプレッサ４から貯留タンク６に流入するエアの流れを許容すると共に貯留タンク６からコンプレッサ４に流出するエアの流れを阻止する逆止弁７と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ワークを把持して搬送する搬送装置に関し、より詳しくは、ワークの重量を軽減した状態で支持するバランサー装置を備えた搬送装置に関する。

従来、ワークを作業対象物に取り付ける取付作業等において、作業員の負担を軽減するために搬送装置が用いられている。例えば、特許文献１には、ワークであるタイヤを把持して所定の場所に搬送する搬送装置において、ワークの重量を軽減した状態で支持するバランサー装置を備えることが記載されている。バランサー装置は、例えばエアシリンダなどを用いたいわゆる流体式バランサー装置で構成されており、コンプレッサなどの流体供給手段をエアシリンダに接続し、ワークの重量に応じてエアの圧力を調整することにより、ワークの重量に見合った補助力を発生させている。

特開平８−４０５４７号公報

しかし、例えば停電などの非常時にコンプレッサが停止してエアの供給が止まると、バランサー装置による補助力が低下（あるいは消失）するため、搬送中のワークが急に降下するおそれがある。そのため、コンプレッサが非常停止した場合でも、搬送中のワークを床などに安全に載置したり、作業員が安全に退避する時間を確保することが求められていた。

本発明は、これらの問題に鑑みて成されたものであり、流体供給手段が非常停止した場合でも補助力の急な低下を抑制することが可能な搬送装置を提供することを課題とする。

本発明は、ワークを把持して搬送するアームと、前記アームに補助力を付与して前記ワークの重量を軽減した状態で支持する流体式バランサー装置と、前記流体式バランサー装置に流体を供給する流体供給手段と、前記流体式バランサー装置と前記流体供給手段との間に設けられ、前記ワークの重量に応じて前記流体式バランサー装置に供給する流体の圧力を調整する圧力調整手段と、前記圧力調整手段と前記流体供給手段との間に設けられ、所定の圧力で前記流体を貯留する流体貯留手段と、前記流体貯留手段と前記流体供給手段との間に設けられ、前記流体供給手段から前記流体貯留手段に流入する流体の流れを許容すると共に前記流体貯留手段から前記流体供給手段に流出する流体の流れを阻止する逆止弁と、を備える搬送装置である。

このような構成によれば、流体供給手段が非常停止した場合でも、逆止弁によって流体貯留手段から流体供給手段に向かう流体の流れが阻止されて、流体貯留手段から圧力調整手段を介して流体式バランサー装置に流体を所定時間供給し続けることができる。そのため、流体式バランサー装置による補助力が急激に失われることがなく、搬送中のワークを安全に載置したり、作業員が退避する時間を確保することができる。

また、このような構成によれば、流体供給手段と圧力調整手段の間に流体貯留手段が設けられるので、流体貯留手段を設けない場合に比較して、流体の圧力源と圧力調整手段との距離が近くなるため、圧力調整手段の応答性が向上する。

また、前記アームおよび前記流体貯留手段は、支持架台に固定されており、前記流体貯留手段と前記支持架台の間には、ダンパ装置が設置されており、前記流体貯留手段は、前記アームの振動に対して半位相ずれた状態で振動するように前記ダンパ装置に支持されていることを特徴とする。

このような構成によれば、流体貯留手段は、ダンパ装置によって、アームの振動に対して半位相ずれて振動するので、ダンパ装置と流体貯留手段とが制振装置（いわゆるマスダンパ）として機能し、アームの振動と流体貯留手段の振動とを相殺して搬送装置全体としての振動を抑制することができる。

本発明によれば、流体供給手段が非常停止した場合でも補助力の急な低下を抑制することが可能な搬送装置を提供することができる。

本実施形態に係る搬送装置の説明図である。（ａ）は、アームの振動を模式的に示すグラフであり、（ｂ）は貯留タンクの振動を模式的に示すグラフであり、（ｃ）は搬送装置全体の振動を模式的に示すグラフである。

本発明の実施形態について、図１乃至図２を参照して詳細に説明する。説明において同一の要素には同一の符号を付し重複する説明は省略する。

図１は、本実施形態に係る搬送装置の側面図である。
本実施形態に係る搬送装置１は、いわゆるロボットアームであり、例えば自動車の組立工場等において車体に部品を組み付ける際に、部品置き場の部品を把持して車体まで搬送する作業などに利用されている。搬送装置１は、図１に示すように、ワークＷを把持して搬送するアーム２と、エア式バランサー装置３と、コンプレッサ４と、圧力調整装置５と、貯留タンク６と、逆止弁７と、を主に備えている。搬送装置１は、エア式バランサー装置３の働きによって、ワークＷに作用する重力を打ち消してワークＷの重量を軽減した状態（さらに言えば無重量状態）に支持している。そのため、作業者は、重量物であるワークＷを、まるで重量がないかのように取り扱うことができる。ワークＷは、特に限定されるものではないが、例えば、車両用シートやインストルメントパネル等である。

アーム２は、複数の関節部２４によって連結された複数のアーム本体２１と、アーム本体２１の基端部２１ａを支持するブラケット２２と、アーム本体２１の先端部２１ｂに設けられた把持部２３と、を備えている。アーム本体２１の基端部２１ａは、ブラケット２２に対して上下方向に回動可能に連結されている。また、アーム本体２１の基端部２１ａの上面には、エア式バランサー装置３の取付部２１ｃが設けられている。ブラケット２２は、作業床Ｙ上に立設されたスライダ機構５０のスライダ５２に固定されている。把持部２３は、ワークＷを把持する部位である。複数の関節部２４は、それぞれ、垂直軸回り又は水平軸回りに回動可能に構成されている。

なお、本実施形態のアーム２は、作業員の加える力に従って受動的に移動してワークＷの搬送を行うものであるが、例えば、各関節部２４にそれぞれ図示しないアクチュエータを設置し、図示しない制御装置（制御プログラム）によって自律的にワークＷを搬送するように構成してもよい。

エア式バランサー装置３は、いわゆるエアシリンダであり、シリンダ３１と、シリンダ３１内を２室に区画するピストン３２と、ピストン３２と取付部２１ｃとを連結するロッド３３と、を有している。シリンダ３１は、ブラケット２２の上端部２２ａに上下に回動可能に連結されている。ロッド３３の先端部は、アーム本体２１の基端部２１ａに設けられた取付部２１ｃに上下に回動可能に連結されている。これにより、アーム本体２１とブラケット２２とエア式バランサー装置３とでリンク機構が構成される。つまり、ブラケット２２に対してアーム本体２１が下方に回動すると、シリンダ３１からロッド３３が延伸し、ブラケット２２に対してアーム本体２１が上方に回動すると、ロッド３３がシリンダ３１内に縮退する。ピストン３２は、ロッド３３の移動に伴ってシリンダ３１の内部を摺動する。このとき、シリンダ３１に対するエアの供給と排出が適宜行われる。

コンプレッサ４は、エア式バランサー装置３に流体であるエアを供給する流体供給手段である。コンプレッサ４は、後記する逆止弁７、貯留タンク６及び圧力調整装置５を介してエア式バランサー装置３に接続されている。コンプレッサ４は、所定の圧力Ｐ１でエアを送出している。

圧力調整装置５は、ワークＷの重量に応じてシリンダ３１に供給するエアの圧力を調整する装置である。圧力調整装置５は、ピストン３２に作用するエアの圧力がロッド３３に作用する引張力と釣り合うように、エアの圧力を調整している。例えば、圧力調整装置５は、シリンダ３１に対してピストン３２の位置が変化しないように、エアの圧力をフィードバック制御している。これにより、ワークＷに外力が作用しない状態において、シリンダ３１に対してピストン３２が摺動しなくなり、ブラケット２２に対するアーム本体２１の基端部２１ａの角度が維持される。その結果、ワークＷがエア式バランサー装置３によって重量が軽減された状態に支持されることになる。なお、圧力調整装置５も、スライダ５２に固定されている。

貯留タンク６は、コンプレッサ４から供給されたエアを貯留する装置である。貯留タンク６は、コンプレッサ４から送出されるエアの圧力Ｐ１と略同等の圧力でエアを貯留している。貯留タンク６に貯留されたエアは、圧力調整装置５に順次供給される。貯留タンク６は、ダンパ装置８を介してスライダ機構５０のスライダ５２に固定されている。

逆止弁７は、コンプレッサ４と貯留タンク６の間に設けられたバルブであり、コンプレッサ４から貯留タンク６に流入するエアの流れを許容すると共に、貯留タンク６からコンプレッサ４に流出するエアの流れを阻止する装置である。これにより、コンプレッサ４が停止した場合でも、貯留タンク６から逆止弁７側にエアが流出することを防止して、貯留タンク６の内圧を所定圧力Ｐ１に保持することができる。

なお、コンプレッサ４と、逆止弁７と、貯留タンク６と、圧力調整装置５と、エア式バランサー装置３とは、配管又はホースを介してこの順番に接続されている。本実施形態では、図１に示すように、コンプレッサ４から貯留タンク６までの管路長Ｌ１よりも、貯留タンク６から圧力調整装置５までの管路長Ｌ２の方が短いレイアウトになっている。換言すれば、貯留タンク６は、コンプレッサ４と圧力調整装置５との間であって、圧力調整装置５側に片寄った位置に設置されている。

ダンパ装置８は、スライダ５２に対して貯留タンク６を揺動可能に支持する装置であり、例えば制振ゴムやばね等で構成されている。ダンパ装置８は、貯留タンク６がアーム２の振動に対して半位相ずれた状態で振動するように、ばね係数や固有振動数等が設定されている。これにより、貯留タンク６が、いわゆるマスダンパとして機能する。

スライダ機構５０は、搬送装置１を所定方向（本実施形態では図１の紙面に直交する方向）に移動させる機構である。スライダ機構５０は、作業床Ｙ上に立設された支持架台５１と、支持架台５１の上にスライド自在に載置された平板状のスライダ５２と、スライダ５２を移動させる移動装置５３と、を備えている。支持架台５１は、組立ラインに沿って延設されている。

支持架台５１の上面には、２本のレール５１ａが互いに平行に延設されている。スライダ５２の下面には、２本の凹溝状のガイド５２ａが互いに平行に設置されており、それぞれレール５１ａにスライド自在に嵌合している。

スライダ５２の下面であって２本のガイド５２ａの間には、ねじ孔５２ｃを有する突出部５２ｂが突設されている。ねじ孔５２ｃには、ボールねじ（送りねじ）５１ｃが螺合されている。ボールねじ５１ｃは、支持架台５１に回転自在に支持されており、その一端側には図示しないサーボモータなどの回転装置が取り付けられている。そして、ボールねじ５１ｃが回転することにより、突出部５２ｂに固定されたスライダ５２が移動し、スライダ５２に固定されたアーム２、エア式バランサー装置３、圧力調整装置５及び貯留タンク８が一体となって移動する。なお、支持架台５１の上面であって２本のレール５１ａの間には、突出部５２ｂを案内するガイド５１ｂが延設されている。

ここで、搬送装置１の振動について、図２を参照して説明する。図２の（ａ）は、アーム２の振動を模式的に示すグラフであり、（ｂ）は貯留タンク６の振動を模式的に示すグラフであり、（ｃ）は搬送装置１全体の振動を模式的に示すグラフである。

アーム２は、作業床Ｙに比較して不安定なスライダ５２に固定されているため、ワークＷの搬送という繰り返し動作により、所定の周期及び振幅の振動を生じやすい。また、図２（ａ）（ｂ）に示すように、アーム２の振動ａは、貯留タンク６の振動ｂよりも振幅が大きい。これは、アーム２が、スライダ５２に片持ち支持されているためである。また、貯留タンク６の振動ｂの周期ｔは、ダンパ装置８のばね係数や固有振動数の設定によって、アーム２の振動ａの周期ｔと略等しく、かつ、アーム２の振動ａに対して半位相（１／２ｔ）遅れて振動するように設定されている。そのため、図２（ｃ）に示すように、貯留タンク６の振動ｂとアーム２の振動ａとを合成した搬送装置１全体の振動ｃは、アーム２の振動ａよりも振幅が小さくなっている。

本実施形態に係る搬送装置１は、基本的に以上のように構成されるものであり、次に、本実施形態に係る搬送装置１の動作及び作用効果について図１を参照して説明する。

本実施形態に係る搬送装置１は、流体であるエアを所定圧力Ｐ１で貯留する貯留タンク６を備えるとともに、貯留タンク６からコンプレッサ４に向かってエアが流出するのを阻止する逆止弁７を備えているので、コンプレッサ４が停電などで非常停止した場合でも、逆止弁７によって貯留タンク６からコンプレッサ４に向かう流体の流れが阻止されて、貯留タンク６から圧力調整装置５を介してエア式バランサー装置３にエアを所定時間供給し続けることができる。そのため、エア式バランサー装置３による補助力が急激に失われることがなく、搬送中のワークＷを安全に載置したり、作業員が退避する時間を確保することができる。

また、コンプレッサ４と圧力調整装置５の間に貯留タンク６が設けられるので、貯留タンク６を設けない場合に比較して、流体の圧力源と圧力調整装置５との距離が近くなるため、圧力調整装置５の応答性が向上する。

また、貯留タンク６は、ダンパ装置８によって、アーム２の振動に対して半位相ずれて振動するので、ダンパ装置８と貯留タンク６とが制振装置（いわゆるマスダンパ）として機能し、アーム２の振動と貯留タンク６の振動とを相殺して搬送装置１全体としての振動を抑制することができる。そのため、振動しやすいスライダ機構５０にアーム２を固定した場合でも、アーム２の振動を軽減することができる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、本実施形態では、流体としてエア（空気）を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、状況に応じて他の気体や液体を用いてもよい。他の気体や液体としては、例えば不活性ガス、オイル、水などを用いることができる。

また、本実施形態では、スライダ機構５０のスライダ５２にアーム２及び貯留タンク６を設置したが、本発明はこれに限定されるものではなく、スライダ５２やレール５１ａ等を省略して支持架台５１にアーム２及び貯留タンク６をスライド不能に設置してもよい。この場合でも、ダンパ装置８によって搬送装置１の振動を抑制することができる。

１搬送装置
２アーム
３エア式バランサー装置（流体式バランサー装置）
４コンプレッサ（流体供給手段）
５圧力調整装置（圧力調整手段）
６貯留タンク（流体貯留手段）
７逆止弁
８ダンパ装置
５０スライダ機構

Claims

ワークを把持して搬送するアームと、
前記アームに補助力を付与して前記ワークの重量を軽減した状態で支持する流体式バランサー装置と、
前記流体式バランサー装置に流体を供給する流体供給手段と、
前記流体式バランサー装置と前記流体供給手段との間に設けられ、前記ワークの重量に応じて前記流体式バランサー装置に供給する流体の圧力を調整する圧力調整手段と、
前記圧力調整手段と前記流体供給手段との間に設けられ、所定の圧力で前記流体を貯留する流体貯留手段と、
前記流体貯留手段と前記流体供給手段との間に設けられ、前記流体供給手段から前記流体貯留手段に流入する流体の流れを許容すると共に前記流体貯留手段から前記流体供給手段に流出する流体の流れを阻止する逆止弁と、
を備えることを特徴とする搬送装置。
前記アームおよび前記流体貯留手段は、支持架台に固定されており、
前記流体貯留手段と前記支持架台の間には、ダンパ装置が設置されており、
前記流体貯留手段は、前記アームの振動に対して半位相ずれた状態で振動するように前記ダンパ装置に支持されていることを特徴とする請求項１に記載の搬送装置。