JP2019166599A - ワーク搬送装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ワークを円滑に自動搬送できる安価なワーク搬送装置を提供する。【解決手段】ワーク搬送装置10は、ロープ状部材26の巻上げ及び巻下げを行う荷役用モータ28を有するモートルブロック20と、ロープ状部材26にワークWを保持可能に取付けられたワーク保持部30と、ロボットアーム先端部47aの位置を変更するロボット用モータ48を有するロボット40と、モートルブロック20及びロボット40をガイドレール3に沿って走行させる駆動部としての走行用モータ42a,44aと、ワーク保持部30とロボット40のロボットアーム先端部47aとを互いの位置ズレ方向Zに相対移動可能に連結する連結部50と、搬送指令信号Cに基づいて駆動部42a,44aと荷役用モータ28とロボット用モータ48を制御する制御部60と、を備える。【選択図】 図2
Description
本発明は、ワークを自動で搬送することができるワーク搬送装置に関する。
車両組立ラインでは、部品パレットに保管された組付け予定の部品が取出されて組付け台へと搬送される。エンジンやトランスミッションをはじめ、足回り部品(サスペンションメンバーなど)のような重いワークについて、このワークの搬送作業は、例えば下記の特許文献1の記載のホイストのような荷役装置を用いて行われる。この荷役装置を用いる搬送作業の場合、作業者は、牽引手段を介して吊り下げられたワークをパレットから組付け台まで搬送するように荷役装置を操作する。
上記の搬送作業は、作業者自らの操作によってなされる作業であり、部品(以下、「ワーク」という。)の吊り下げミスや誤操作などのような人為的なエラーを招き易い。そこで、ワークの搬送作業を人間の代わりになる汎用のロボットを利用して自動化するのが好ましい。例えば、天井のガイドレールを自動走行可能な荷役装置と、この荷役装置の牽引手段に吊り下げられたワーク保持部にロボットアーム先端部が連結されるロボットと、を備えた設備を採用することができる。この設備によれば、荷役装置とロボットを同調させて動かすことによって、パレットからワークを取出して組付け台まで搬送する一連の動作を自動化できる。
また、このような設備の装置コストを低く抑えたいという要請に対しては、トルクセンサやサーボモータなどの高価な機器が搭載された荷役装置に代えて、ワークを吊り下げて機械的に持ち上げる機能に特化した安価な構造のモートルブロックを採用するのが有効である。
ところが、このようなモートルブロックを用いた場合には、ワーク保持部の動作とロボットアーム先端部の動作を同調させようとしても完全に追従させるのは難しく、速度、加速度、停止精度などについて両者の間にズレが生じ易い。そして、ワーク保持部とロボットアーム先端部との間の連結部に作用する荷重が大きくなると故障などの要因になるため、ワークを円滑に自動搬送するのが難しい。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、ワークを円滑に自動搬送できる安価なワーク搬送装置を提供しようとするものである。
本発明の一態様は、
ワークを搬送するワーク搬送装置であって、
水平に延在するガイドレールに走行可能に取付けられ、ロープ状部材の巻上げ及び巻下げを行う荷役用モータを有するモートルブロックと、
上記ロープ状部材に上記ワークを保持可能に取付けられたワーク保持部と、
上記ガイドレールに上記モートルブロックと一体で走行可能に取付けられ、ロボットアーム先端部の位置を変更するロボット用モータを有するロボットと、
上記モートルブロック及び上記ロボットを上記ガイドレールに沿って走行させる駆動部と、
上記ワーク保持部と上記ロボットの上記ロボットアーム先端部とを互いの位置ズレ方向に相対移動可能に連結する連結部と、
上記ワークのための搬送指令信号に基づいて上記駆動部と上記荷役用モータと上記ロボット用モータを制御する制御部と、
を備える、ワーク搬送装置、
にある。
ワークを搬送するワーク搬送装置であって、
水平に延在するガイドレールに走行可能に取付けられ、ロープ状部材の巻上げ及び巻下げを行う荷役用モータを有するモートルブロックと、
上記ロープ状部材に上記ワークを保持可能に取付けられたワーク保持部と、
上記ガイドレールに上記モートルブロックと一体で走行可能に取付けられ、ロボットアーム先端部の位置を変更するロボット用モータを有するロボットと、
上記モートルブロック及び上記ロボットを上記ガイドレールに沿って走行させる駆動部と、
上記ワーク保持部と上記ロボットの上記ロボットアーム先端部とを互いの位置ズレ方向に相対移動可能に連結する連結部と、
上記ワークのための搬送指令信号に基づいて上記駆動部と上記荷役用モータと上記ロボット用モータを制御する制御部と、
を備える、ワーク搬送装置、
にある。
上記のワーク搬送装置において、制御部が駆動部を制御することによって、モートルブロック及びロボットをガイドレールに沿って一体走行させる動作(以下、「第1の動作」という。)が実行される。制御部が荷役用モータを制御することによって、ワークをロープ状部材及びワーク保持部を介して上下に移動させる動作(以下、「第2の動作」という。)が実行される。制御部がロボット用モータを制御することによって、ロボットアーム先端部の位置を変更する動作(以下、「第3の動作」という。)が実行される。
ここで、ワーク保持部とロボットアーム先端部との間に、速度、加速度、停止精度などについてのズレが生じ易い。そこで、ワーク保持部とロボットアーム先端部が、連結部において位置ズレ方向に相対移動可能に連結されている。これにより、上記の第1〜第3の動作の少なくとも1つの動作のときに、ワーク保持部及びロボットアーム先端部が位置ズレ方向に相対移動することによって位置ズレが吸収されるため、連結部に作用する荷重が大きくなるのを防ぐことができる。また、モートルブロックは、トルクセンサやサーボモータなどの高価な機器が搭載された荷役装置に比べて安価である。
以上のごとく、上記の態様によれば、ワークを円滑に自動搬送できる安価なワーク搬送装置を提供することが可能になる。
上述の態様の好ましい実施形態について以下に説明する。
上記のワーク搬送装置において、上記連結部は、上記ワーク保持部と上記ロボットアーム先端部のうちのいずれか一方に上記位置ズレ方向に直線状に延在するように設けられたレール部材と、上記ワーク保持部と上記ロボットアーム先端部のうち上記レール部材が設けられていない他方に上記レール部材に沿って上記位置ズレ方向にスライド可能に設けられたスライド部材と、を有するのが好ましい。
このワーク搬送装置によれば、ワーク保持部とロボットアーム先端部とを連結する連結部の構造をレール部材及びスライド部材を用いて簡素化できる。
上記のワーク搬送装置において、上記連結部は、上記レール部材に設定された基準位置に対する上記スライド部材の上記位置ズレ方向の変位量を検出する変位センサを備え、
上記制御部は、上記変位センサによる検出情報に基づいて上記変位量が小さくなるように上記荷役用モータと上記ロボット用モータの少なくとも一方を制御するのが好ましい。
上記制御部は、上記変位センサによる検出情報に基づいて上記変位量が小さくなるように上記荷役用モータと上記ロボット用モータの少なくとも一方を制御するのが好ましい。
このワーク搬送装置によれば、ワーク保持部とロボットアーム先端部との間に位置ズレが生じたときに変位センサを用いて位置補正を自動で行うことができる。
上記のワーク搬送装置において、上記連結部は、上記レール部材が上記ワーク保持部に設けられ、且つ上記スライド部材が上記ロボットアーム先端部に設けられ、且つ上記変位センサが上記スライド部材に内蔵されるように構成されており、
上記制御部は、上記変位センサによって検出される上記変位量がゼロになるように上記ロボット用モータのフィードバック制御を行うのが好ましい。
上記制御部は、上記変位センサによって検出される上記変位量がゼロになるように上記ロボット用モータのフィードバック制御を行うのが好ましい。
このワーク搬送装置によれば、ロボット用モータのフィードバック制御を利用することによってワーク保持部とロボットアーム先端部との間の位置補正の精度を高めることができる。
上記のワーク搬送装置において、上記制御部は、上記ガイドレールにおける上記モートルブロック及び上記ロボットの走行停止状態で上記ロボット用モータの上記フィードバック制御を行うのが好ましい。
このワーク搬送装置によれば、ワーク保持部とロボットアーム先端部との間の位置補正をモートルブロック及びロボットの走行停止状態である安定した条件下で行うことによって、この位置補正の精度を更に高めることができる。
上記のワーク搬送装置において、上記レール部材は、垂直方向に直線状に延在するように構成され、上記ロボットは、垂直方向に動作するロボットアームの複数の関節軸のそれぞれに上記ロボット用モータが内蔵された垂直多関節ロボットとして構成されているのが好ましい。
このワーク搬送装置によれば、モートルブロックと組み合わせて同調させるロボットに汎用性の高い垂直多関節ロボットを使用できる。
(実施形態1)
以下、車両組立ラインで使用されるワーク搬送装置について、図面を参照しつつ説明する。
以下、車両組立ラインで使用されるワーク搬送装置について、図面を参照しつつ説明する。
なお、このワーク搬送装置を説明するための図面では、特に断わらない限り、ワーク搬送装置の前後方向である第1方向を矢印Xで示し、ワーク搬送装置の左右方向である第2方向を矢印Yで示し、ワーク搬送装置の垂直方向を矢印Zで示すものとする。
図1に示されるように、本実施形態のワーク搬送装置10(以下、単に「搬送装置10」という。)は、車体に組付け予定の車両部品であるワークWを、部品パレット1から組付け台2へ自動搬送するためのものである。この搬送装置10は、ワークWの種類毎に準備され且つフロア4に第1方向X及び第2方向Yに並置された複数の部品パレット1に対して使用される。
この搬送装置10は、天井に設けられた2つのガイドレール3,3に取付けられるように構成されている。2つのガイドレール3,3は、第2方向Yについて互いに平行に離間し、且つそれぞれが部品パレット1と組付け台2との間で第1方向Xに延在する長尺状の水平レールとして構成されている。
ワークWの一例として、エンジンやトランスミッションをはじめ、足回り部品(サスペンションメンバーなど)、天井モジュール、インパネモジュール、シートスライドレール、車両シート、HVバッテリ等のような重い部品が挙げられる。
この搬送装置10は、荷役装置であるモートルブロック20と、ワーク保持部30と、ロボット40と、これらを制御する制御部60と、を備えている
図2に示されるように、モートルブロック20は、ガイドレール3に吊り下げるように取付けられた吊り下げ式の装置である。このモートルブロック20は、ロープ状部材26の巻上げ及び巻下げを行う機能を有し、走行部21と、吊下部25と、を備えている。
モートルブロック20の走行部21は、水平に延在するガイドレール3に走行可能に取付けられている。この走行部21は、ガーター22と、ガーターレール23と、スライド部材24と、を備えている。この走行部21には、走行用モータのような自走のための駆動部が搭載されていない。
ガーター22は、ガイドレール3に第1方向Xにスライド可能に取り付けられている。ガーターレール23は、左右2つのガーター22,22に固定され且つ第2方向Yに長尺状に延在している。スライド部材24は、ガーターレール23に第2方向Yにスライド可能に支持されている。
モートルブロック20の吊下部25は、走行部21のスライド部材24の下部にフックを介して連結されている。この吊下部25は、ロープ状部材26の巻上げ及び巻下げを行うように構成されている。ロープ状部材26は、可撓性を有し且つワークWを吊り下げることが可能な強度を有する紐状の長尺部材として構成されている。このロープ状部材26として典型的には、金属製のワイヤやチェーンなどの部材が使用される。
この吊下部25のケース25aには、回転体27と、この回転体27を回転駆動してロープ状部材26の巻上げ及び巻下げを行う荷役用モータ28と、が収容されている。回転体27は、外周にロープ状部材26のための巻取り面を有する円筒形状のドラムであってもよいし、或いはロープ状部材26を溝に係合させて巻き取ることなく回転する回転部材であってもよい。
荷役用モータ28は、制御部60に電気的に接続されている。この荷役用モータ28は、その回転位置や回転速度を検出して制御部60へ出力する一方で、制御部60からの制御信号によって回転制御されるように構成されている。
上述のように、モートルブロック20は、ワークWを吊り下げて機械的に持ち上げる機能に特化した構造を有するものであり、所謂「チェーンブロック」を電動モータによって駆動するタイプの荷役装置である。このようなモートルブロック20は、トルクセンサやサーボモータなどの高価な機器を使用した荷役装置に比べて構造が簡単で安価である。
ワーク保持部30は、ロープ状部材26にワークWを保持可能に取付けられた保持具である。具体的には、ロープ状部材26のうち回転体27に巻き取られている端部とは反対側の下端部に取付けられたブラケット26aにこのワーク保持部30が吊り下げられている。この場合、モートルブロック20の吊下部25は、このワーク保持部30をワークWとともに吊り下げて搬送することができる可搬質量を要する。
なお、ワーク保持部30は、図2に示されるようにワークWを引っ掛けて保持するような構造ものであってもよいし、或いはアクチュエータなどの駆動手段によってワークWを挟み込んで保持するような構造ものであってもよい。
ロボット40は、モートルブロック20と同様に、ガイドレール3に吊り下げるように取付けられた吊り下げ式の装置である。このロボット40は、走行部41と、ベース45と、カメラ46と、ロボットアーム47と、を備えている。
ロボット40の走行部41は、モートルブロック20を牽引するために、ガイドレール3に水平に自走可能に取付けられている。この走行部41は、2つのガーター42,42と、2つのガーターレール43,43と、2つのスライド部材44,44と、2つの走行用モータ42a,44aと、を備えている。
2つのガーター42,42は、第1方向Xに互いに離間した状態でガイドレール3にスライド可能に取り付けられている。2つのガーターレール43,43はそれぞれが、対応する左右2つのガーター42,42に対して固定され、且つ第1方向Xに互いに平行に離間した状態で第2方向Yに長尺状に延在している。各スライド部材44は、対応するガーターレール43に第2方向Yにスライド可能に支持されている。
走行用モータ42aは、2つのガーター42,42をガイドレール3に沿って第1方向Xに走行させる駆動部を構成している。走行用モータ44aは、2つのスライド部材44,44を第1方向Xに直交する第2方向Yに走行させる駆動部を構成している。これら2つの走行用モータ42a,44aは、いずれも制御部60に電気的に接続されており、それぞれが制御部60からの制御信号によって制御されるように構成されている。
ロボット40のベース45は、2つのスライド部材44,44に対して固定されている。このため、このベース45は、走行用モータ42aによって第1方向Xに走行することができ、また走行用モータ44aによって第2方向Yに走行することができるように構成されている。
このベース45において、2つのスライド部材44,44を支持する支持プレート45aは、連結部11によってモートルブロック20の吊下部25のケース25aに分離可能に連結されている。即ち、ロボット40は、ガイドレール3にモートルブロック20と一体で走行可能に取付けられている。
このため、搬送装置10の定常運転時においては、連結部11によってモートルブロック20とロボット40とが互いに連結されて一体化される。このとき、モートルブロック20は、走行用モータ42a,44aを有するロボット40によって牽引されて第1方向X或いは第2方向Yにこのロボット40と一体的に動くことができる。このように、走行用モータ42a,44aは、モートルブロック20及びロボット40をガイドレール3に沿って走行させる駆動部となる。
ベース45の下部には、ロボット40のカメラ46及びロボットアーム47が取付けられている。このため、カメラ46及びロボットアーム47は、2つのスライド部材44,44と第2方向Yに一体的に動くことができ、また2つのスライド部材44,44を介して2つのガーター42,42と第1方向Xに一体的に動くことができる。
カメラ46は、画像認識用の撮像手段であり、ワーク保持部30に向けて配置され且つ制御部60に電気的に接続されている。このカメラ46は、制御部60からの制御信号に応じてワーク保持部30がワークWを保持して吊り上げるときやワークWを吊り降ろすときの様子を撮影し、その撮影画像を制御部60に伝送するように構成されている。
このカメラ46と同種のカメラ46aが、フロア4に固定された支柱5に取付けられている。カメラ46aは、常時に部品パレット1に向かうように配置された定置型のカメラであり、制御部60に電気的に接続されている。このカメラ46aは、制御部60からの制御信号に応じてワーク保持部30が部品パレット1においてワークWを保持して吊り上げるときの様子をカメラ46とともに撮影し、その撮影画像を制御部60に伝送するように構成されている。
なお、部品パレット1におけるワークWの撮影をカメラ46のみで実施することができる場合には、このカメラ46aを省略することもできる。
なお、部品パレット1におけるワークWの撮影をカメラ46のみで実施することができる場合には、このカメラ46aを省略することもできる。
ロボットアーム47は、6つの関節軸A1,A2,A3,A4,A5,A6を有し、垂直方向に動作し且つ、その可搬質量がモートルブロック20の吊下部25の可搬質量を下回るような、小型の垂直多関節ロボットによって構成されている。
このロボットアーム47において6つの関節軸A1,A2,A3,A4,A5,A6のそれぞれには、各関節軸を回転駆動するアクチュエータとしてのロボット用モータ48と、各関節軸に作用するトルクを検出するためのトルクセンサ49と、が内蔵されている。図2では、便宜上、関節軸A1のみにロボット用モータ48及びトルクセンサ49の符号を付しているが、その他の軸においても同様にロボット用モータ48及びトルクセンサ49が内蔵されている。
なお、このロボットアーム47を、関節軸の数が7つ以上、或いは5つ以下である垂直多関節ロボットによって構成することもできる。また、ワーク保持部30の動きに追従して動くことができるロボットであれば、垂直多関節ロボット以外のロボットを採用することもできる。
ロボット用モータ48は、ロボットアーム先端部47aの位置を変更する機能を有する。このロボット用モータ48は、トルクセンサ49とともに制御部60に電気的に接続されている。このロボット用モータ48は、その回転位置や回転速度を検出して制御部60へ出力する一方で、制御部60からの制御信号によって制御されるように構成されている。トルクセンサ49は、検出したトルクに関する情報を制御部60へ出力するように構成されている。
ここで、本実施形態では、ロボット用モータ48として、トルクのフィードバック制御が可能な電動のサーボモータ(ACサーボモータ)を採用している。このサーボモータは、トルクセンサ49が検出したトルクに基づいて、関節軸に作用するトルクがほぼ一定となるように動くことができる。これにより、ロボットアーム47のロボットアーム先端部47aを柔軟に動かすことができる制御、所謂「コンプライアンス制御」が可能になっている。このコンプライアンス制御は既知の制御であり、ここではその具体的な説明は省略する。
上記のロボットアーム47は、ベース45から下方へ延出してそのロボットアーム先端部47aが連結部50によってワーク保持部30に連結されるように構成されている。本構成によれば、搬送装置10の定常運転時においては、この連結部50によってロボットアーム先端部47aとワーク保持部30が互いに連結されて一体化されるため、ワーク保持部30の第3方向Zの動きを安定させることができる。このため、ワークWの搬送時の揺れを小さく抑えることができ、その分だけワークWの搬送速度を上昇させることができる。
このとき、ロボットアーム先端部47aの動きをモートルブロック20に吊り下げられているワーク保持部30に同調させるように、制御部60によってロボットアーム47のロボットアーム先端部47aの位置が変更される。これにより、ワーク保持部30とロボットアーム先端部47aを同調して動かすための制御信号がモートルブロック20及びロボット40のそれぞれに対して出力される。この場合には、ロープ状部材26の巻上げ及び巻下げに係る荷役用モータ28の回転速度に同調した速度でロボットアーム先端部47aが第3方向Zに上下動する。
ところが、安価なモートルブロック20を用いた場合には、ワーク保持部30の動作とロボットアーム先端部47aの動作を同調させようとしても完全に追従させるのは難しく、速度、加速度、停止精度などについて両者の間にズレが生じ易い。そして、連結部50に作用する荷重が大きくなると故障などの要因になるため、ワークWを円滑に自動搬送するのが難しい。
そこで、本実施形態では、連結部50は、ワーク保持部30とロボットアーム先端部47aとを互いの位置ズレ方向である第3方向(垂直方向)Zに相対移動可能に連結するように構成されている。
図3に示されるように、この連結部50は、レール部材51、スライド部材52及び変位センサ53を備えている。
レール部材51は、ワーク保持部30に第3方向Zに直線状に延在するように設けられている。スライド部材52は、ワーク保持部30とロボットアーム先端部47aのうちレール部材51が設けられていないロボットアーム先端部47aにレール部材51に沿って第3方向Zにスライド可能に設けられている。
なお、特に図示しないものの、スライド部材52がレール部材51に対して想定範囲をこえてスライドするのを防止するために、レール部材51の両端部にスライド部材52のスライドを阻止可能なストッパを設けるのが好ましい。また、特に図示しないものの、このスライド機能を使用しない場合に備えて、レール部材51に対するスライド部材52のスライド動作をロック可能なロック装置を設けることもできる。
変位センサ53は、スライド部材52に内蔵されており、レール部材51に設定された基準位置Pに対するスライド部材52の第3方向Zの変位量Dを検出して制御部60に伝送する機能を有する。この変位センサ53として、典型的には、光学式(レーザ)変位センサ、渦電流式変位センサ、超音波式変位センサなどのような非接触式の変位センサが挙げられる。
制御部60は、変位センサ53による検出情報に基づいて変位量Dが小さくなるようにロボット用モータ48を制御するように構成されている。この制御として具体的には、制御部60は、変位センサ53によって検出される変位量Dがゼロになるように、即ちロボットアーム先端部47aの位置を基準位置Pに一致させるように、ロボット用モータ48のフィードバック制御を行うようになっている。
図4に示されるように、ロボットアーム先端部47aがワーク保持部30に対して基準位置Pよりも上方に変位量Dで位置ズレした場合、この変位量Dがゼロになるまで、即ちロボットアーム先端部47aが変位量Dに相当する距離を下降するまで、制御部60はロボット用モータ48のフィードバック制御を継続する。制御部60は、ガイドレール3におけるモートルブロック20及びロボット40の走行停止状態でこのフィードバック制御を行うように構成されている。
図5に示されるように、レール部材51に対するスライド部材52のスライド構造では、レール部材51とスライド部材52との間に自転可能に介装された転動体としての複数のベアリング(ボール)54が使用されている。なお、このベアリング54に代えて、円筒コロのような転動体を使用することもできる。
上述のように、ロボット40は、ベース45において連結部11によってモートルブロック20に分離可能に連結され、且つロボットアーム47において連結部12によってワーク保持部30に分離可能に連結されている。即ち、このロボット40は、2つの連結部11,50の二箇所でモートルブロック20と連結されている。
なお、これら2つの連結部11,50は、作業者が手動で着脱操作を行うことができる連結部材によって構成されてもよいし、或いは制御部60からの制御信号に応じて作動するアクチュエータによって自動で連結及び連結解除を行うように構成されてもよい。
モートルブロック20が既存の設備であるような場合、このモートルブロック20が取付けられているガイドレール3を利用し、大幅な設備改造無しでロボット40を設置できる。
制御部60には手動操作スイッチ20aが電気的に接続されている。この手動操作スイッチ20aは、ロボット40がモートルブロック20及びワーク保持部30の両方と分離された状態で、モートルブロック20を手動操作によって単独で作動させることができるスイッチである。この手動操作スイッチ20aとして、押ボタンスイッチ、トグルスイッチ、ロッカスイッチ、ロータリースイッチ、タッチスイッチなどを適宜に使用することができる。
作業者がこの手動操作スイッチ20aを操作することによって、モートルブロック20の荷役用モータ28を作動させてロープ状部材26の巻上げ及び巻下げを行うことができる。
上述のように、モートルブロック20は、ワーク保持部30が保持したワークWをロープ状部材26で吊り下げた状態で、このロープ状部材26の巻上げによってワークWを上昇させることができ、またこのロープ状部材26の巻下げによってワークWを下降させることができる。このモートルブロック20は、ワークWのための実質的な荷役動作を担うものであり、ワークWを上下方向に移動させることができる。
一方で、ロボット40は、ベース45がモートルブロック20に連結されているため、ガイドレール3を自走するときにモートルブロック20を牽引しながらこのモートルブロック20と一体となって水平方向に走行できる。このロボット40は、自走できないモートルブロック20を搬送する役割を担うものであり、このモートルブロック20によって吊り下げられたワークWを水平方向に移動させることができる。このとき、ロボット40のロボットアーム先端部47aは、ワーク保持部30に連結されており且つこのワーク保持部30とともに上下動可能であるため、モートルブロック20におけるロープ状部材26の巻上げ及び巻下げを邪魔しない。
従って、上記の搬送装置10は、ワークWを保持して上下方向及び水平方向に自動で且つ円滑に搬送するのに有効である。
また、搬送装置10のモートルブロック20及びロボット40はいずれも、天井に設けられたガイドレール3に吊り下げによって取付けられている。これにより、搬送装置10とフロア4との間に作業スペースSが形成される。このため、機器の故障時や点検時などのような非定常時に、作業者が設備内に入り込んで作業を行うのにこの作業スペースSを使用できる。従って、地上スペースを占有することなくワークWの搬送を自動化することが可能になる。
制御部60は、制御盤に収容された既知の電子制御ユニットによって構成されており、図6に示されるように、上位指令部61、メモリ62、モータ制御部63、モータドライバ64、カメラ制御部65を備えている。
上位指令部61は、前記の手動操作スイッチ20a、変位センサ53、トルクセンサ49、カメラ46,46aのそれぞれから伝送された情報を検出して、ワークWの搬送のための搬送指令信号Cをモータ制御部63に対して出力する。
メモリ62は、搬送装置10の制御に関する情報を予め記憶するとともに、上位指令部61に伝送された情報や、2つの制御部63,65のそれぞれで実行される演算処理の結果に関する情報を記憶する。搬送装置10の制御に関する情報として具体的には、車両組立ラインにおける車種に関する情報、車種毎に必要となるワークWの種類に関する情報、各ワークWを保管している部品パレット1や組付け台2の位置情報及びアクセス経路情報などが含まれている。
モータ制御部63は、上位指令部61からの搬送指令信号Cに基づいて、走行用モータ42a,44a、荷役用モータ28、ロボット用モータ48のそれぞれの制御のための演算処理を実行し、また、その演算結果をもとにモータドライバ64に制御ゲインGを出力する。そして、モータドライバ64からの制御信号にしたがって各モータが駆動される。また、各モータに内蔵されている回転位置検出部によって検出された情報は、モータ制御部63に伝送される。
カメラ制御部65は、カメラ46,46aの制御のための演算処理を実行して、その演算結果に基づいてカメラ46,46aに制御信号を出力する。
次に、図7〜図9を参照しつつ、上記の搬送装置10の動作の一例を説明する。この搬送装置10は、その動作モードとして、制御部60によって自動で制御される自動搬送モードと、作業者によって手動で実行される手動搬送モードと、を有する。
(自動搬送モード)
図7に示されるように、搬送装置10の自動搬送モードでは、モートルブロック20及びロボット40を、部品パレット1までガイドレール3に沿って水平に一体走行させて所望のワークWをピックアップする。
図7に示されるように、搬送装置10の自動搬送モードでは、モートルブロック20及びロボット40を、部品パレット1までガイドレール3に沿って水平に一体走行させて所望のワークWをピックアップする。
先ず、制御部60のメモリ62に記憶されている、部品パレット1の位置情報やアクセス経路情報に基づいて、ロボット40の2つの走行用モータ42a,44aが制御される。そして、部品パレット1に到達した後、カメラ46,46aによってワークW及びワーク保持部30の両方を撮影しながら、ワーク保持部30が所望のワークWに実際に到達して保持するように、荷役用モータ28及びロボット用モータ48が制御される。
このとき、ワーク保持部30の第3方向Zの位置調整は、荷役用モータ28をロープ状部材26の巻上げ方向或いは巻下げ方向に回転させるとともに、ロボット用モータ48をロボットアーム先端部47aが上昇或いは下降するように制御することによって実行される。
その後、荷役用モータ28によってロープ状部材26を巻上げるとともに、ロボット用モータ48によってロボットアーム先端部47aを上昇させることによって、ワークWを部品パレット1に保管されていたときの姿勢のままで所定の高さまで吊り上げられる。
このとき、ロボット用モータ48は、ロープ状部材26の巻上げに係る荷役用モータ28の回転速度に同調した速度でロボットアーム先端部47aが上昇するように制御される。これにより、ロボットアーム先端部47aは、ワーク保持部30の第3方向Zの上昇動作に同調して動いて、このワーク保持部30とともに上昇する。
また、ロボット用モータ48は、ワーク保持部30とともに上昇するときに前述のコンプライアンス制御にしたがってロボットアーム先端部47aが柔軟に動くように制御される。このため、荷役用モータ28の回転速度とロボットアーム先端部47aが上昇する速度との同調のズレを小さく抑えることができる。
図8に示されるように、モートルブロック20及びロボット40を、組付け台2までガイドレール3に沿って水平に一体走行させて、モートルブロック20に吊り下げているワークWを組付け台2に吊り降ろす。
先ず、制御部60のメモリ62に記憶されている、組付け台2の位置情報やアクセス経路情報に基づいて、ロボット40の2つの走行用モータ42a,44aが制御される。そして、組付け台2に到達した後、カメラ46によって組付け台2を撮影しながら、ワークWがこの組付け台2に実際に到達するように、荷役用モータ28及びロボット用モータ48が制御される。
このとき、ワーク保持部30の第3方向Zの位置調整は、荷役用モータ28をロープ状部材26の巻下げ方向に回転させるとともに、ロボット用モータ48をロボットアーム先端部47aが下降するように制御することによって実行される。これにより、ワークWを組付け台2に吊り降ろすことができる。
また、ロボット用モータ48は、ワーク保持部30とともに下降するときに前述のコンプライアンス制御にしたがってロボットアーム先端部47aが柔軟に動くように制御される。このため、荷役用モータ28の回転速度とロボットアーム先端部47aが下降する速度との同調のズレを小さく抑えることができる。
(手動搬送モード)
手動搬送モードは、搬送装置10のロボット40が故障したような非定常時に、モートルブロック20が単独でワークWの搬送を行うバックアップモードである。作業者が主体となってこの手動搬送モードを実行する。
手動搬送モードは、搬送装置10のロボット40が故障したような非定常時に、モートルブロック20が単独でワークWの搬送を行うバックアップモードである。作業者が主体となってこの手動搬送モードを実行する。
図9に示されるように、この手動搬送モードでは、2つの連結部11,50による連結が解除されて、モートルブロック20とロボット40が互いに分離される。
このとき、モートルブロック20は、ロボット40のベース45との分離によって、水平走行のための駆動力を喪失する。このため、ロボット40の代わりに作業者がモートルブロック20のワーク保持部30を手指で直に把持して引っ張ることによって、モートルブロック20を第1方向X或いは第2方向Yに走行させることができる。
この手動搬送モードにおいて、モートルブロック20におけるロープ状部材26の巻上げ或いは巻下げの動作については、作業者は、手動操作スイッチ20aを手指で直に操作することによってこれらの動作を実行することができる。
なお、ロボット40が連結部11によってモートルブロック20に分離可能に連結され、且つ連結部50によってワーク保持部30に分離可能に連結される構造に代えて、ロボット40がモートルブロック20に分離不能に連結され、且つワーク保持部30に分離不能に連結された構造を採用することもできる。
上述の実施形態によれば、以下のような作用効果が得られる。
上記の搬送装置10において、制御部60が走行用モータ42a,44aを制御することによって、モートルブロック20及びロボット40をガイドレール3に沿って一体走行させる第1の動作が実行される。制御部60が荷役用モータ28を制御することによって、ワークWをロープ状部材26及びワーク保持部30を介して上下に移動させる第2の動作が実行される。制御部60がロボット用モータ48を制御することによって、ロボットアーム先端部47aの位置を変更する第3の動作が実行される。
上記の第1〜第3の動作の少なくとも1つの動作のときに、ワーク保持部30及びロボットアーム先端部47aが位置ズレ方向である第3方向Zに相対移動することによって位置ズレが吸収されるため、連結部50に作用する荷重が大きくなるのを防ぐことができる。また、モートルブロック20は、トルクセンサやサーボモータなどの高価な機器が搭載された荷役装置に比べて安価である。
従って、ワークWを円滑に自動搬送できる安価なワーク搬送装置10を提供することが可能になる。
上記の搬送装置10によれば、ワーク保持部30とロボットアーム先端部47aとを連結する連結部50の構造をレール部材51及びスライド部材52を用いて簡素化できる。
上記の搬送装置10によれば、ワーク保持部30とロボットアーム先端部47aとの間に位置ズレが生じたときに変位センサ53を用いて位置補正を自動で行うことができる。特に、ロボット用モータ48のフィードバック制御を利用することによってワーク保持部30とロボットアーム先端部47aとの間の位置補正の精度を高めることができる。また、この位置補正を、モートルブロック20及びロボット40の走行停止状態である安定した条件下で行うことによって、この位置補正の精度を更に高めることができる。
上記の搬送装置10によれば、モートルブロック20と組み合わせて同調させるロボットに汎用性の高い垂直多関節ロボット40を使用できる。
本発明は、上述の典型的な実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の応用や変更が考えられる。例えば、上述の実施形態を応用した次の各形態を実施することもできる。
上述の実施形態では、連結部50のスライド部材52に変位センサ53を設ける場合について例示したが、これに代えて、連結部50のレール部材51に変位センサ53を設けるようにしてもよい。また、ワーク保持部30とロボットアーム先端部47aとの間の位置補正を自動で行う必要がない場合には、変位センサ53を省略することもできる。
上述の実施形態では、モートルブロック20及びロボット40の走行停止状態で制御部60がロボット用モータ48のフィードバック制御を行う場合について例示したが、必要に応じてモートルブロック20及びロボット40の走行停止状態以外のタイミングでこのフィードバック制御を行うこともできる。
上述の実施形態では、ワーク保持部30とロボットアーム先端部47aとの間の位置ズレ方向が第3方向Z(垂直方向)であり、この第3方向Zの位置ズレを吸収する構造について例示したが、第3方向Zに加えて第1方向Xや第2方向Yの位置ズレを吸収する構造を採用することもできる。例えば3つの方向X,Y,Zの位置ズレを吸収する構造の場合、連結部50のスライド部材52に相当する要素が3つの方向X,Y,Zのそれぞれにスライドできるようなスライド構造を準備することによって対応できる。
上述の実施形態では、ロボット40をモートルブロック20と一体で走行させる走行用モータ42a,44aをロボット40側に設ける場合について例示したが、これに代えて、走行用モータ42a,44aに相当するモータをモートルブロック20側に設けるようにしてもよい。この場合、モートルブロック20がガイドレール3をモータによって自走可能になる。
上述の実施形態では、ロボット40がガイドレール3に走行可能に取付けられる場合について例示したが、これに代えて、ロボット40に相当する要素が走行用モータによってフロア4を走行するように構成することもできる。
上述の実施形態では、車両部品としてのワークWを搬送するための搬送装置10について例示したが、この搬送装置10を車両部品以外のワークWの搬送にも使用できることは勿論である。
3 ガイドレール
10 ワーク搬送装置(搬送装置)
20 モートルブロック
26 ロープ状部材
28 荷役用モータ
30 ワーク保持部
40 垂直多関節ロボット(ロボット)
42a,44a 走行用モータ(駆動部)
47 ロボットアーム
47a ロボットアーム先端部
48 ロボット用モータ
50 連結部
51 レール部材
52 スライド部材
53 変位センサ
60 制御部
A1,A2,A3,A4,A5,A6 関節軸
C 搬送指令信号
D 変位量
P 基準位置
W ワーク
Z 第3方向(位置ズレ方向)
10 ワーク搬送装置(搬送装置)
20 モートルブロック
26 ロープ状部材
28 荷役用モータ
30 ワーク保持部
40 垂直多関節ロボット(ロボット)
42a,44a 走行用モータ(駆動部)
47 ロボットアーム
47a ロボットアーム先端部
48 ロボット用モータ
50 連結部
51 レール部材
52 スライド部材
53 変位センサ
60 制御部
A1,A2,A3,A4,A5,A6 関節軸
C 搬送指令信号
D 変位量
P 基準位置
W ワーク
Z 第3方向(位置ズレ方向)
Claims (6)
- ワークを搬送するワーク搬送装置であって、
水平に延在するガイドレールに走行可能に取付けられ、ロープ状部材の巻上げ及び巻下げを行う荷役用モータを有するモートルブロックと、
上記ロープ状部材に上記ワークを保持可能に取付けられたワーク保持部と、
上記ガイドレールに上記モートルブロックと一体で走行可能に取付けられ、ロボットアーム先端部の位置を変更するロボット用モータを有するロボットと、
上記モートルブロック及び上記ロボットを上記ガイドレールに沿って走行させる駆動部と、
上記ワーク保持部と上記ロボットの上記ロボットアーム先端部とを互いの位置ズレ方向に相対移動可能に連結する連結部と、
搬送指令信号に基づいて上記駆動部と上記荷役用モータと上記ロボット用モータを制御する制御部と、
を備える、ワーク搬送装置。 - 上記連結部は、上記ワーク保持部と上記ロボットアーム先端部のうちのいずれか一方に上記位置ズレ方向に直線状に延在するように設けられたレール部材と、上記ワーク保持部と上記ロボットアーム先端部のうち上記レール部材が設けられていない他方に上記レール部材に沿って上記位置ズレ方向にスライド可能に設けられたスライド部材と、を有する、請求項1に記載のワーク搬送装置。
- 上記連結部は、上記レール部材に設定された基準位置に対する上記スライド部材の上記位置ズレ方向の変位量を検出する変位センサを備え、
上記制御部は、上記変位センサによる検出情報に基づいて上記変位量が小さくなるように上記荷役用モータと上記ロボット用モータの少なくとも一方を制御する、請求項2に記載のワーク搬送装置。 - 上記連結部は、上記レール部材が上記ワーク保持部に設けられ、且つ上記スライド部材が上記ロボットアーム先端部に設けられ、且つ上記変位センサが上記スライド部材に内蔵されるように構成されており、
上記制御部は、上記変位センサによって検出される上記変位量がゼロになるように上記ロボット用モータのフィードバック制御を行う、請求項3に記載のワーク搬送装置。 - 上記制御部は、上記ガイドレールにおける上記モートルブロック及び上記ロボットの走行停止状態で上記ロボット用モータの上記フィードバック制御を行う、請求項4に記載のワーク搬送装置。
- 上記レール部材は、垂直方向に直線状に延在するように構成され、上記ロボットは、垂直方向に動作するロボットアームの複数の関節軸のそれぞれに上記ロボット用モータが内蔵された垂直多関節ロボットとして構成されている、請求項2〜5のいずれか一項に記載のワーク搬送装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018056235A JP2019166599A (ja) | 2018-03-23 | 2018-03-23 | ワーク搬送装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018056235A JP2019166599A (ja) | 2018-03-23 | 2018-03-23 | ワーク搬送装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2019166599A true JP2019166599A (ja) | 2019-10-03 |
Family
ID=68105938
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2018056235A Pending JP2019166599A (ja) | 2018-03-23 | 2018-03-23 | ワーク搬送装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2019166599A (ja) |
-
2018
- 2018-03-23 JP JP2018056235A patent/JP2019166599A/ja active Pending
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