JP4061696B2 - ワーク昇降装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワーク昇降装置に係り、特に、例えばガラスやボンネットなどのいわゆる大物ワークを作業者の感覚に合った操作感で一人でうまく昇降させることができ、もって一人の作業者により当該ワークを容易に所定の姿勢に操作することができるワーク昇降装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、車両組立工程における従来のガラス取付作業は、図16に示すように、二人の作業者によって行われている。作業者Aは、接着剤塗布工程より搬送装置(ホイスト2、ワイヤー3、ハンド4、ローラー5,6など)によってガラス1を把持し車両7上空まで搬送する。このとき、ホイスト2等は、ローラー5によって車両前後方向にも移動可能となっている。その後、作業者Bがハンド4の一端を持ったところで、ホイスト2をフリーにし、二人作業にてガラス1を車両7に取り付ける。なお、同図の例では、接着剤塗布工程から搬出されるガラス1の状態が裏向きなので、ガラス1を裏返す機能がハンド4に備え付けられている。もちろん、ガラス1が表向きで搬出される場合には、裏返す作業はない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の装置を用いて二人作業を行う場合には、協調作業が必要なため相手とのタイミングを図るのが難しいこと、および位置決めポイントが見えない(見にくい)こと等に加えて、そもそもガラス1が大物ワークでありその姿勢を調整しにくいことから、ガラス1の平行移動動作、位置決めポイントの確認、および位置合わせは、難しい作業となっている。
【0004】
そこで、現在、二人作業となっている当該工程の一人作業化が望まれており、その際、作業者と共存し、機械と作業者のそれぞれの特性を活用し、機械による搬送と作業者一人による位置決め作業とができる装置の開発が求められている。
【0005】
これらのうち、特に、後者の作業者一人による位置決め作業ができる装置については、車両の側方に位置する一人の作業者がガラス1の一端側からガラス1の姿勢を自由に操作できるガラス把持ハンドを使って作業を行えるものであることが望ましく、その際、そのガラス把持ハンドは、作業者の感覚に合った操作感、つまり作業者がガラス1を直接持っているような感覚でうまく昇降動作させうるものであることが好ましい。なお、ガラス把持ハンドは、作業者の感覚に合った、ガラス1のピッチング、ローリング、ヨーイング調整機構を備えたものであれば、さらに好ましい。
【0006】
このような、作業者の感覚に合った操作感でワーク(特に、大物ワーク)をうまく昇降させうる装置(ワーク昇降装置)は、上記の例におけるガラス1以外に、例えば、ボンネットやサンルーフ、駆動系部品などの大物ワークにも適用可能と考えられる。
【0007】
本発明は、特に一人作業化装置における大物ワークの位置決め作業における上記課題に着目してなされたものであり、ワークを作業者の感覚に合った操作感で一人でうまく昇降させうるようにすることで、一人の作業者によりワークを容易に所定の姿勢に操作することができるワーク昇降装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、下記の手段によって達成される。
【0009】
(1)本発明の一態様に係るワーク昇降装置は、ワークを昇降させるワーク昇降装置において、所定の方向の回転軸を備え、当該回転軸から離れた一端が作業者から上下方向に力を受けることで上下方向へ傾くように前記回転軸を中心として回転するとともに、前記ワークを把持する把持手段と、前記把持手段を上下方向に駆動するとともに前記回転軸を上下方向に移動させる駆動手段と、前記回転軸回りの前記把持手段の傾きを検出する傾き検出手段と、作業者が前記把持手段に触れているかどうかを検知する接触検知手段と、作業者が前記把持手段に触れているときに、前記傾き検出手段の結果をあらかじめ設定された基準値と比較し、それらを一致させるために、前記回転軸が上下方向に移動するように前記駆動手段の動作を制御する制御手段とを有することを特徴とするものである。
【0010】
(2)前記把持手段は、前記回転軸を現在位置に保持するブレーキ手段を備えている。
【0011】
(3)前記ブレーキ手段は、作業者が前記把持手段に触れていないときに作動し、作業者が前記把持手段に触れているときに作動解除される。
【0012】
上記の構成によると、把持手段によって把持されたワークの姿勢は当該ワークを把持した把持手段の姿勢と一致するため、把持手段を傾けるとワークも同じように傾くことになる。接触検出手段は、作業者が把持手段に触れているかどうかを検知する。作業者が把持手段に触れている場合、作業者が把持手段に力を加えたときに、その力によって把持手段およびワーク(以下「把持手段等」ともいう)が回転軸を中心として下方(または上方)に傾くと、傾き検出手段は、その回転軸回りの把持手段等の傾きを検出する。制御手段は、傾き検出手段の結果(把持手段等の傾き角)を所定の基準値と比較し、それらを一致させるように駆動手段の動作を制御する。つまり、駆動手段は、作業者が把持手段の一端を押し下げた場合には、それによって生じた傾きを解消させるべく、把持手段を下方に駆動し、逆に押し上げた場合には上方に駆動する。そして、生じた傾きが解消した時(つまり、傾き検出手段の結果が基準値と一致した時)に、動作を停止する。すなわち、把持手段を傾けるとそれに応じて把持手段等が下降または上昇するので、作業者は、一人で、ワークを直接持っているような感覚でうまくワークを昇降させることができる。
【0013】
また、把持手段にブレーキ手段を設けた場合には、回転軸を現在位置に保持すること、つまり把持手段等の傾きを固定することが可能となる。そして、作業者が把持手段に触れていないときはブレーキ手段を作動させ、作業者が把持手段に触れているときに限りブレーキ手段の作動を解除するように構成することで、作業者は、手を把持手段から離すだけで、いつでも装置を停止させて把持手段等を任意の姿勢に保持することができる。
【0014】
(4)本発明の他の態様に係るワーク昇降装置は、ワークを昇降させるワーク昇降装置において、所定の方向の回転軸と当該回転軸を現在位置に保持するブレーキとを備え、前記回転軸から離れた一端が作業者から上下方向に力を受けることで上下方向へ傾くように前記回転軸を中心として回転するとともに、前記ワークを把持するハンドと、前記ハンドを上下方向に駆動するとともに前記回転軸を上下方向に移動させるシリンダと、前記ハンドに取り付けられ、前記回転軸回りの前記ハンドの傾き角を検出する傾斜角センサと、前記ハンドの作業者の手が触れる位置に配置され、作業者が前記ハンドに触れているかどうかを検知する感圧センサと、作業者が前記ハンドに触れているときには、前記ブレーキの作動を解除させた状態で、前記傾斜角センサの結果をあらかじめ設定された基準値と比較し、それらを一致させるために、前記回転軸が上下方向に移動するように前記シリンダの動作を制御し、作業者が前記ハンドに触れていないときには、前記ブレーキを作動させる制御ユニットとを有するものである。
【0015】
【発明の効果】
本発明によれば、請求項ごとに以下のような効果を奏する。
【0016】
請求項1記載の発明によれば、作業者が把持手段を傾けるとそれに応じて把持手段等が下降または上昇するので、作業者はワークを直接持っているような感覚で一人でうまくワークを昇降させることができる。したがって、一人の作業者によりワークを容易に所定の姿勢に操作することができ、従来二人で行っていた作業の一人作業化が可能となる。また、ワークの姿勢をほぼ一定の状態にしてワークを昇降させることができる。
【0017】
請求項2記載の発明によれば、上記請求項1記載の発明の効果に加えて、把持手段にブレーキ手段を設けたので、把持手段等の傾きを任意の状態で固定することができる。
【0018】
請求項3記載の発明によれば、上記請求項2記載の発明の効果に加えて、作業者が把持手段に触れている間だけブレーキ手段の作動を解除するようにしたので、作業者は、手を把持手段から離すだけで、いつでも装置を停止させて把持手段等を任意の姿勢に保持することができる。
【0019】
請求項4記載の発明によれば、作業者がハンドを傾けるとそれに応じてハンドおよびワークが下降または上昇するので、作業者はワークを直接持っているような感覚で一人でうまくワークを昇降させることができる。したがって、一人の作業者によりワークを容易に所定の姿勢に操作することができ、従来二人で行っていた作業の一人作業化が可能となる。また、ワークの姿勢をほぼ一定の状態にしてワークを昇降させることができる。また、ハンドは回転軸用のブレーキを有するので、ハンドおよびワークの傾きを任意の状態で固定することができる。さらに、作業者がハンドに触れている間だけブレーキの作動を解除するので、作業者は、手をハンドから離すだけで、いつでも装置を停止させてハンドおよびワークを任意の姿勢に保持することができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、図面を使って、本発明の実施の形態を説明する。
【0021】
図1は、本発明のワーク昇降装置の動作原理の説明図である。
【0022】
このワーク昇降装置は、図示しないワークを把持する把持手段10(例えば、後述するハンド100)と、この把持手段10を上下に駆動するとともに後述する回転軸Cを上下に移動させる駆動手段20(例えば、後述する昇降シリンダ200)とを有し、把持手段10は、所定の方向の回転軸C(例えば、後述するローリング調整用β軸120)を備えている。ここで、同図中、AA′は、あらかじめ設定されている傾き角(基準値)の状態、BB′は、作業者が把持手段10の一端(ハンド端)を下向きの力Fで押し下げたときの回転軸C回りの傾き角の状態、dθは、AA′とBB′との角度差、Lは、回転中心(回転軸Cの中心)から力点(力Fが与えられた点)までの距離、Fは、作業者が把持手段10の一端(ハンド端)に与える力、dhは、回転軸Cを上下に移動させて角度差dθ=0にするために駆動手段20(シリンダの場合)が動作する距離である。以上において、AA′とLは定数であり、BB′は図示しない傾き検出手段(例えば、後述する傾斜角センサ125)によって検出される。dθは、例えば、BB′からAA′を引き算して得られる(dθ=BB′−AA′)。このdθの符号(プラスまたはマイナス)により、加えられた力Fの向き(下向きまたは上向き)がわかる。また、dhは、近似式dh≒L・dθによって求められる。
【0023】
本発明のワーク昇降装置は、さらに、作業者が把持手段10に触れているかどうかを検知する図示しない接触検知手段(例えば、後述する感圧センサ170)を備えており、この接触検知手段と傾き検出手段との組合せによって以下の特色を有するものとなっている。ここでは、具体的に、例えば、把持手段10をハンド、駆動手段20をシリンダ、接触検知手段をハンドのグリップ部に取り付けた感圧センサ、傾き検出手段を傾斜角センサとして説明する。
・作業者が手をハンドから離せば装置は停止する。
・作業者がハンドの一端を傾けるとハンドおよびワーク(以下「ハンド等」ともいう)が下降または上昇する。
・ワークを取り付ける対象(例えば、ワークがガラスの場合は車両)の傾きをハンドの基準傾き(基準値)に設定しておけば、ハンド等を下降させていったときワークが車両にセットされて車両傾きに一致することで装置は停止するので、誤って押しつぶすことがなくなる。
【0024】
図2は、本発明のワーク昇降装置の基本動作を示すフローチャートである。なお、同図に示す制御は、図1に示さない制御手段(例えば、後述する制御ユニット300)によって実行される。
【0025】
まず、ハンド(把持手段)に取り付けた感圧センサ(接触検知手段)がON状態かどうかを判断する(ステップS1)。感圧センサは作業者が触れるとONするので、まず最初に作業者が感圧センサに触れることによって本装置の一連の動作が開始することになる。
【0026】
作業者がハンドの感圧センサに触れると、回転軸のブレーキが解除されてフリーとなり、ハンド等がその回転軸回りに傾斜自在となる(ステップS2)。なお、ブレーキは図1に示さないブレーキ手段(例えば、後述する保持ブレーキ122)によって構成されている。
【0027】
回転軸のブレーキが解除されてフリーになると、感圧センサがON状態のままかどうかを確認する(ステップS3)。もしこの時点で感圧センサがOFFされていれば、作業者は作業継続の意思なく手をハンドから離したものと判断して、直ちに回転軸のブレーキを作動させ、ハンド等を現在の姿勢(傾き)に固定し(ステップS12)、動作を終了する。
【0028】
これに対し、感圧センサがON状態のままであれば、次に、作業者による作用力Fがハンド端に加えられたかどうかを判断する(ステップS4)。この判断は、傾斜角センサ(傾き検出手段)によって傾きが検出されたかどうかによってなされる。つまり、ステップS2のブレーキ解除によってハンドは作用力Fにより傾斜可能な状態となっているため、ブレーキ解除時におけるハンドの傾きの有無を検出することで、作用力Fの有無を判断することができる。例えば、図1において、ハンド(把持手段10)が左下がりに傾けば(傾きAA′からBB′への変化)、下向きの作用力Fがハンド端に加えられたものと判断し、ハンドが左上がりに傾けば(傾きAA′からBB′への変化)、上向きの作用力Fがハンド端に加えられたものと判断し、ハンドが当初の傾きAA′のままであれば、ハンド端には作用力Fが加えられていないものと判断する。ステップS4の判断の結果としてNOであれば、ハンド端にはいまだ作用力Fが加えられていないので、ステップS3に戻って、感圧センサがON状態である限り作用力Fが加えられるまで待機する。
【0029】
ステップS4で作用力Fが加えられたと判断されると、再度、感圧センサがON状態のままかどうかを確認する(ステップS5)。もしこの時点で感圧センサがOFFされていれば、作業者は作業継続の意思なく手をハンドから離したものと判断して、直ちに回転軸のブレーキを作動させ、ハンド等を現在の姿勢(傾き)に固定し(ステップS12)、動作を終了する。
【0030】
これに対し、感圧センサがON状態のままであれば、次に、ステップS4で検出された傾きBB′から基準値である傾きAA′を引き算して角度差dθを算出した後、この求めた角度差dθを近似式dh≒L・dθに代入して、dθ=0とするために必要なシリンダ(駆動手段20)の動作距離dhを算出する(ステップS6)。
【0031】
動作距離dhの算出を終えると、再度、感圧センサがON状態のままかどうかを確認する(ステップS7)。もしこの時点で感圧センサがOFFされていれば、作業者は作業継続の意思なく手をハンドから離したものと判断して、直ちに回転軸のブレーキを作動させ、ハンド等を現在の姿勢(傾き)に固定し(ステップS12)、動作を終了する。
【0032】
これに対し、感圧センサがON状態のままであれば、次に、dθ=0になるよう実際にシリンダをステップS6で求めた動作距離dhだけ作動させる(ステップS8)。
【0033】
シリンダの作動中、再度、感圧センサがON状態のままかどうかを確認する(ステップS9)。もしこの時点で感圧センサがOFFされていれば、作業者は作業継続の意思なく手をハンドから離したものと判断して、直ちに回転軸のブレーキを作動させ、ハンド等を現在の姿勢(傾き)に固定し(ステップS12)、動作を終了する。
【0034】
これに対し、感圧センサがON状態のままであれば、次に、現在の傾きを検出して基準値との現在の角度差dθを算出し、得られた現在の角度差dθがほぼゼロに等しいかどうか(dθ≒0)、つまり所定の微小な許容範囲内に入ったかどうかを判断する(ステップS10)。
【0035】
この判断の結果としてNOであれば、ステップS8に戻って、シリンダの作動を継続させるが、YESであれば、ハンド等の傾きがあらかじめ設定された基準値に一致したことになるので、シリンダを停止させて(ステップS11)、ステップS3に戻る。
【0036】
そして、ハンド等の傾きが基準値に一致したことにより作業者が手を離せば(ステップS3)、その時点で直ちにステップS12に進んで、回転軸にブレーキをかけて、動作を終了するが、作業者がハンドに触れた状態で再度作用力Fを加えれば(ステップS3,S4)、その作用力Fによって生じた傾きを解消するための上記一連の動作を再度繰り返すことになる。
【0037】
したがって、本実施の形態によれば、把持手段を傾けるとそれに応じて把持手段等が下降または上昇するので、作業者はワークを直接持っているような感覚で、つまり作業者の感覚に合った操作感で、一人でうまくワークを昇降させることができる。したがって、大物ワークであっても一人の作業者により容易に所定の姿勢に操作することができ、従来二人で行っていた作業の一人作業化が可能となる。また、ワークの姿勢をほぼ一定の状態にしてワークを昇降させることができる。
【0038】
また、姿勢保持用のブレーキ手段を設け、作業者が把持手段に触れている間だけブレーキ手段の作動を解除するようにしたので、作業者は、手を把持手段から離すだけで、いつでも装置を停止させて把持手段等を任意の姿勢に保持することができる。
【0039】
なお、図2の動作例では、一つの処理を終えるごとに感圧センサがON状態かどうかの確認を行うようにしているが(ステップS3,S5,S7,S9)、これは、作業者がハンドに触れているかどうかの確認を頻繁に行い、作業者が手を離すとすぐに装置が停止するようにすることで、例えば非常時など作業者が停止の意思で手を離したにもかかわらず、処理遅れのタイムラグにより装置が動作してしまいワークなどを誤って傷つけること(作業NG)のないようにするためである。
【0040】
【実施例】
次に、本発明を具体的に適用したワーク昇降装置の実施例を説明する。ここでは、車両組立工程におけるガラス取付作業に用いられる一人作業可能なワーク昇降装置を例にとる。
【0041】
まず、座標系を定義しておく。図3に示すように、α軸、β軸、γ軸を、それぞれ、車両X軸(車両進行方向に対して直角方向の左右水平軸)に平行な軸、ガラス短径方向の軸、ガラス面に対して直角な軸であると定義する。
【0042】
図4〜図6は、本発明の一実施例に係るワーク昇降装置であって車両組立工程におけるガラス取付作業に好適なものの構成を示す図面である。この中で、図4は、同装置をα軸方向から見た全体図、図5は、同装置をβ軸方向から見た全体図、図6は、同装置のハンド部の拡大図である。
【0043】
まず、本装置は、図4、図5に示すように、大別して、大物ワークであるガラス1を把持する把持手段としてのガラス把持ハンド100(以下単に「ハンド」という)と、ハンド100を上下方向(Z軸方向)に駆動する駆動手段としての昇降用エアシリンダ200(以下「昇降用シリンダ」という)とで構成されている。ハンド100は、ガラス1を吸着により把持(保持)する吸着タイプである。なお、図4において、「8」は車両7の窓枠、「9」はスペーサである。スペーサ9は、ガラス1の落下を防止するとともに、ガラス1の下位置を決めるためのものである。
【0044】
ハンド100は、図6に示すように、姿勢を変更するための軸構成として、直動と回転のα軸110、直動と回転のβ軸120、旋回のみのγ軸130、および直動のみのY軸(図示せず)を有している。
【0045】
直動α軸110は、駆動源を持たない、バネ111によるセンタリング機能付きガラススライド軸であって、車両X軸に平行移動可能で、X軸誤差吸収機構を成している(以下「ガラススライド用α軸」という)。
【0046】
一方、回転α軸110は、モータ駆動のガラス傾斜軸であって、前後方向(ピッチング方向)にガラス1を傾けるピッチング調整用の軸である(以下「ピッチング調整用α軸」という)。このピッチング調整用α軸110は、減速機付きブレーキ付きACモータ112を駆動源とし、駆動方式としてタイミングベルト113と歯付きプーリ114およびボールスプライン115を持ち、ガラス1の種類や車種に応じて自動設定・変更されるようになっている。また、ピッチング調整用α軸110の位置検出は、回転型ポテンショメータ116によって行われる。
【0047】
直動β軸120は、ブレーキ付きエアシリンダ121を駆動源とするガラス短径方向のガラススライド軸であって、サーボ機能付きである(以下「ガラススライド用β軸」という)。このガラススライド用β軸120の位置検出は、前記駆動用エアシリンダ121に取り付けられた直動型ポテンショメータによって行われる。
【0048】
一方、回転β軸120は、駆動源を持たない、手動操作方式のガラス傾斜軸であって、左右方向(ローリング方向)にガラス1を傾けるローリング調整用の軸である(以下「ローリング調整用β軸」という)。このローリング調整用β軸120の位置検出は、傾き検出手段としての傾斜角センサ(図示せず)によって行われる。なお、傾斜角センサに代えて回転型ポテンショメータを使用することも可能である。また、ローリング調整用β軸120の位置保持は、ブレーキ手段としてのβ軸保持ブレーキ122によって行われる。このローリング調整用β軸120は、本発明によるワーク昇降装置の把持手段(ハンド100)が備える回転軸を構成するものである。したがって、このローリング調整用β軸120の位置決め、すなわちガラス1のローリング方向の姿勢の調整には本発明が適用され、上記した本発明の内容に従って作業者の一人作業にてガラス1のローリング方向の姿勢の操作(調整)が作業者の感覚に合った操作感で容易に行われることになる。なお、このローリング調整用β軸120の制御機構等については、後でより詳細に説明する。
【0049】
旋回γ軸130は、ブレーキ付きエアシリンダ131を駆動源として、ガラス面直軸回り(ヨーイング方向)にガラス1を傾けるための軸であって、サーボ機能付きである(以下「ガラス旋回用γ軸」という)。このガラス旋回用γ軸130の位置検出は、前記駆動用エアシリンダ131に取り付けられた直動型ポテンショメータによって行われる。γ軸旋回は、前記エアシリンダ131と図示しないRガイドとによって駆動され、その旋回中心は、ガラス重心位置より作業者側へ1000mmのところに設定されている。もちろん、反対側に旋回中心を設定することも可能である。
【0050】
図示しない直動Y軸は、駆動源を持たない、バネによるセンタリング機能付き水平移動軸であって、車両X軸に平行で、保持ブレーキを備えている(以下「Y軸スライド機構」という)。なお、このY軸スライド機構は、後述する第二の実施例を示す図13に「180」で示してある。
【0051】
以上の軸構成に加えて、このハンド100は、作業者が操作するハンドル140、ワークであるガラス1を吸着する4個の吸着パッド150、およびガラス1の倒し込みを行う4本のガラスセット用シリンダ160などを有している。本実施例では、ハンドル140は、ハンド100の一方の側にのみ設けられている。また、ハンドル140には、作業者の手が触れる位置に接触検知手段としての感圧センサ170が配置されるとともに、所定の適当な位置に各種のスイッチがレイアウトされている。
【0052】
図7は、ローリング調整用β軸120を回転軸とするワーク昇降装置の制御系の構成図である。
【0053】
この制御系は、作業者がハンド100(把持手段)の一端を傾けてローリング調整用β軸120(所定の方向の回転軸)回りの傾きが変化した場合に、その傾き変化を解消してあらかじめ設定された基準傾き(基準値)に一致させるようにハンド100を昇降動作させるものであって、昇降用シリンダ200(駆動手段)とこれの負荷であるハンド100の外に、傾斜角センサ125(傾き検出手段)、位置検出器210、サーボバルブ220、昇降用シリンダ用ブレーキ解除バルブ230、β軸保持ブレーキ122(ブレーキ手段)、β軸保持ブレーキ用ブレーキ解除バルブ123、感圧センサ170(接触検知手段)、および制御ユニット300(制御手段)から構成されている。なお、同図中の太い実線は、共通のエア源を持つエアチューブ240を示している。
【0054】
傾斜角センサ125は、傾き検出手段として機能するもので、上記のようにローリング調整用β軸120の位置検出を行う、換言すれば、ハンド100のローリング調整用β軸120回り(ローリング方向)の傾きを検出するものである。傾斜角センサ125は、当該センサの傾きに応じた電圧を出力するもので、その傾きと電圧とは所定の範囲で比例関係にある。図8は、傾斜角センサ125の配線図、図9は、傾斜角センサ125の傾き角度と出力電圧との関係を示す特性図、図10は、傾斜角センサ125の具体的特性図である。
【0055】
昇降用シリンダ200は、駆動手段として機能するもので、Z軸下向きに取り付けられ(図13〜図15参照)、ハンド100およびこれに吸着されたワーク(ガラス1)を昇降する。この昇降用シリンダ200もまたブレーキ付きである。
【0056】
位置検出器210は、昇降用シリンダ200の現在位置を検出するものであって、ポテンショメータで構成されている。
【0057】
サーボバルブ220は、制御ユニット300(のD/A変換器)からの信号レベル(0〜10V)に応じてエアの流量制御を行うものである。
【0058】
具体的には、図11(A)、(B)に示すように、例えば、指令電圧5Vでは、スプールが中心にあるので、Aポート、Bポート共にエアは遮断される。また、指令電圧10Vでは、スプールがBポート側に最大量動作するので、Bポートに最大流量のエアが流れ、Aポートは遮断される。
【0059】
昇降用シリンダ用ブレーキ解除バルブ230は、昇降用シリンダ200のブレーキを解除するものである。安全のためにエアや電気が遮断されたときに、ブレーキがかかる構造となっている。
【0060】
β軸保持ブレーキ122は、ブレーキ手段として機能するものであって、ローリング調整用β軸120を現在位置に保持する、換言すれば、ハンド100のローリング調整用β軸120回りの傾きを現在値に固定する。このβ軸保持ブレーキ122は、作業者が感圧センサ170に触れていないときにブレーキが作動し、作業者が感圧センサ170に触れている間だけブレーキが解除されるようになっている。
【0061】
より詳細には、β軸保持ブレーキ122は、図12に示すように、β軸ボールスプライン126のスプライン軸126aに取り付けられたディスクプレート127を、一対のエアクランパ122aによって挟み込む構造となっている。なお、同図中、「115」はα軸ボールスプライン、「125」は傾斜角センサ、「128」はベアリングである。
【0062】
β軸保持ブレーキ用ブレーキ解除バルブ123は、β軸保持ブレーキ122制御用のソレノイドバルブである。
【0063】
感圧センサ170は、接触検知手段として機能するもので、上記のように作業者の手が触れる位置に配置され、作業者の手が触れるとONするようになっている。
【0064】
制御ユニット300は、制御手段として機能するもので、入力した各種データを処理して各部に出力される指令信号を作出するCPU310と、アナログ信号をディジタル信号に変換するA/D変換器320と、ディジタル信号をアナログ信号に変換するD/A変換器330と、入力される信号を入力処理する入力ユニット340と、出力される信号を出力処理する出力ユニット350とで構成されている。ここでは、A/D変換器320は、傾斜角センサ125および位置検出器210からのアナログ信号をディジタル信号に変換してCPU310に送り、D/A変換器330は、CPU310で作られたサーボバルブ220へのディジタル指令信号をアナログの電圧指令に変換してサーボバルブ220に出力する。また、入力ユニット340は、感圧センサ170からの信号(ON/OFF)を入力処理してCPU310に送り、出力ユニット350は、CPU310で作られた各ブレーキ解除バルブ123,230への信号(ON/OFF)を出力処理して各ブレーキ解除バルブ123,230に出力する。なお、図示しないが、制御ユニット300の入力側には、ハンドル140に設置された各種スイッチも接続されている。
【0065】
CPU310は、傾斜角センサ125および感圧センサ170からの信号を入力し、図2に示すフローチャートに従って、サーボバルブ220、β軸保持ブレーキ用ブレーキ解除バルブ123などを総合的に制御する。これにより、本装置は、ローリング調整用β軸120に関して、すでに詳細に述べたように、本発明のワーク昇降装置の特色である、手を離せばいつでも直ちに停止し、傾けると下降(または上昇)し、下降させていった際に基準となる車両傾きに一致した時点で停止する、といった動作を行うことになる。
【0066】
図13は、本発明の他の実施例に係るワーク昇降装置を示す構成図である。なお、図6と共通する部材には同一の符号を付してある。
【0067】
このワーク昇降装置は、同じく車両組立工程におけるガラス取付作業に好適なものであって、図6のハンド100と比較して、取り付けられているハンドルの個数が異なるのみで、これ以外の構成は、図6のものと全く同じである。
【0068】
すなわち、このワーク昇降装置のハンド100aは、図13に示すように、左右両側にハンドル140a,140bが取り付けられている。これら左右両側のハンドル140a,140bは全く同じ構造をしており、それぞれ、感圧センサ170a,170bと図示しない各種スイッチとを備えている。このように、ハンド100aの左右両側にそれぞれハンドル140a,140bを設けることで、例えば、ハンドを180°回転させることなく、順に、フロントガラスは左側の作業者が一人で取り付け、リアガラスは反対側(右側)の作業者が一人で取り付けるといったことが可能となり(図14参照)、作業の平準化を図ることができる。また、ハンド100aの左右両側にそれぞれ同じハンドル140a,140bを設けることで、ハンド自体の重量バランスも良くなる。
【0069】
これ以外の構成は、図4〜図6に示すものと全く同じであるから、同じ部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。なお、「180」は、前述したブレーキ付きのY軸スライド機構である。
【0070】
図14および図15は、図13のワーク昇降装置を利用したガラス取付装置の全体図であって、図14は、車両進行方向正面から見た図、図15は、車両進行方向右側面から見た図である。
【0071】
なお、本実施例では、ワーク昇降装置の把持対象となるワークとしてガラス1を例にとって説明したが、対象となるワークの種類はこれに限定されるわけではなく、本発明のワーク昇降装置は、例えば、ボンネットやサンルーフ、駆動系部品など、大きくて重量があるため作業者が取り扱いにくい他の大物ワークにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のワーク昇降装置の動作原理の説明図である。
【図2】 同装置の基本動作を示すフローチャートである。
【図3】 座標系の定義の説明図である。
【図4】 本発明の一実施例に係るワーク昇降装置をα軸方向から見た全体図である。
【図5】 同装置をβ軸方向から見た全体図である。
【図6】 同装置のハンド部の拡大図である。
【図7】 ローリング調整用β軸を回転軸とするワーク昇降装置の制御系の構成図である。
【図8】 傾斜角センサの配線図である。
【図9】 傾斜角センサの傾き角度と出力電圧との関係を示す特性図である。
【図10】 傾斜角センサの具体的特性図である。
【図11】 サーボバルブの説明図である。
【図12】 β軸保持ブレーキ等の構成図である。
【図13】 本発明の他の実施例に係るワーク昇降装置を示す構成図である。
【図14】 図13のワーク昇降装置を利用したガラス取付装置を車両進行方向正面から見た全体図である。である。
【図15】 同装置を車両進行方向右側面から見た全体図である。
【図16】 従来のガラス取付工程の説明図である。
【符号の説明】
1…ガラス(ワーク)、
10…把持手段、
20…駆動手段、
100,100a…ハンド(把持手段)、
120…ローリング調整用β軸(回転軸)、
122…保持ブレーキ(ブレーキ手段)、
125…傾斜角センサ(傾き検出手段)、
170,170a,170b…感圧センサ(接触検知手段)、
200…昇降用エアシリンダ(駆動手段)、
300…制御ユニット(制御手段)、
C…回転軸。
Claims (4)
- ワークを昇降させるワーク昇降装置において、
所定の方向の回転軸を備え、当該回転軸から離れた一端が作業者から上下方向に力を受けることで上下方向へ傾くように前記回転軸を中心として回転するとともに、前記ワークを把持する把持手段と、
前記把持手段を上下方向に駆動するとともに前記回転軸を上下方向に移動させる駆動手段と、
前記回転軸回りの前記把持手段の傾きを検出する傾き検出手段と、
作業者が前記把持手段に触れているかどうかを検知する接触検知手段と、
作業者が前記把持手段に触れているときに、前記傾き検出手段の結果をあらかじめ設定された基準値と比較し、それらを一致させるために、前記回転軸が上下方向に移動するように前記駆動手段の動作を制御する制御手段と、
を有することを特徴とするワーク昇降装置。 - 前記把持手段は、前記回転軸を現在位置に保持するブレーキ手段を備えることを特徴とする請求項1記載のワーク昇降装置。
- 前記ブレーキ手段は、作業者が前記把持手段に触れていないときに作動し、作業者が前記把持手段に触れているときに作動解除されることを特徴とする請求項2記載のワーク昇降装置。
- ワークを昇降させるワーク昇降装置において、
所定の方向の回転軸と当該回転軸を現在位置に保持するブレーキとを備え、前記回転軸から離れた一端が作業者から上下方向に力を受けることで上下方向へ傾くように前記回転軸を中心として回転するとともに、前記ワークを把持するハンドと、
前記ハンドを上下方向に駆動するとともに前記回転軸を上下方向に移動させるシリンダと、
前記ハンドに取り付けられ、前記回転軸回りの前記ハンドの傾き角を検出する傾斜角センサと、
前記ハンドの作業者の手が触れる位置に配置され、作業者が前記ハンドに触れているかどうかを検知する感圧センサと、
作業者が前記ハンドに触れているときには、前記ブレーキの作動を解除させた状態で、前記傾斜角センサの結果をあらかじめ設定された基準値と比較し、それらを一致させるために、前記回転軸が上下方向に移動するように前記シリンダの動作を制御し、作業者が前記ハンドに触れていないときには、前記ブレーキを作動させる制御ユニットと、
を有することを特徴とするワーク昇降装置。
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