JP2019166599A - ワーク搬送装置 - Google Patents

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。

特開平６−２０６６９７号公報

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。

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。

本実施形態のワーク搬送装置の概要を示す平面図。 図１中のワーク搬送装置の側面図。 図２のワーク搬送装置におい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の周辺の部分拡大図。 図３においてワーク保持部の位置に対してロボットアーム先端部の位置を補正する動作を説明するための図。 図３のV-V線断面矢視図。 図２のワーク搬送装置のシステム構成図。 図２のワーク搬送装置を自動搬送モードでワークをピックアップするときの様子について示す側面図。 図２のワーク搬送装置を自動搬送モードでワークを吊り降ろすときの様子について示す側面図。 図２のワーク搬送装置を手動搬送モードでワークを搬送するときの様子について示す側面図。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）

Claims (6)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。

Images