JP4508263B2 - パワーアシスト装置およびその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、パワーアシスト装置の技術に関し、より詳しくは、パワーアシスト装置の制御方法に関する。

従来、工業製品の製造現場等において、作業者による重量物（ワーク）の搬送を補助する装置としてパワーアシスト装置が用いられている。
ワークの組み付け作業は、ワークの搬送と位置決めから成り立つ作業であるが、作業者とパワーアシスト装置でワークを協調搬送することにより、ワークの搬送に必要な力はパワーアシスト装置に負担させることができ、ワークの位置決めについてもパワーアシスト装置にティーチングすることで効率よく位置決めをすることができる。つまり、パワーアシスト装置を用いるねらいは、作業者の労力軽減を図るとともに、作業性の向上を図ることにある。

従来のパワーアシスト装置では、搬送対象物たるワークを保持するためのワーク保持装置を備える構成が知られている。また、ワーク保持装置には、把持部たるハンドルを設けており、作業者は該ハンドルを把持してワーク保持装置を所望する方向に操作する構成としている。さらに、ハンドルの作業者が自然に握る部位の近傍には、デッドマンスイッチを設けており、作業者がハンドルを握っている間は、デッドマンスイッチが押圧され、また、作業者が把持部から手を離すと、デッドマンスイッチの押圧が解除される構成としている。

そして、デッドマンスイッチの押圧状態から、ワーク保持装置が作業者によって操作中であるか否かを検知し、ワーク保持装置が作業者によって操作中でないこと（即ち、作業者がハンドルから手を離している）を検知すると、パワーアシスト装置を支持するアームに備えられる各ジョイント（関節）部をロックして、ワーク保持装置およびワークの姿勢（傾きや搬送方向）を保持する構成としている。また、ワーク保持装置が作業者によって操作中であること（即ち、作業者がハンドルを握っている）を検知すると、各ジョイント（関節）部のロックを解除して、パワーアシスト装置によるアシストを受けながら、ワーク保持装置およびワークの姿勢（傾きや搬送方向）を作業者が自由に変更できる構成としている。

このように、作業者がハンドルに触れている間は、アームや各ジョイント部の動作を調整して、ワークの姿勢を制御し、作業者がハンドルから手を離すと、アームや各ジョイント部の動作を規制して、作業者が手をハンドルから手を離したときのワークの姿勢を保持する構成としたパワーアシスト装置が公知となっており、例えば、以下に示す特許文献１および特許文献２にその技術が開示されている。

このような従来のパワーアシスト装置を用いてワークの搬送を行う場合、作業者がハンドルから手を離すと、そのときのワークの姿勢に関わらずワークの姿勢が保持されてしまうため、作業者がハンドルから手を離したときのワークの姿勢如何によっては、作業者が所望するワークの姿勢に対して大きく傾斜している状態でワークの姿勢が保持されてしまう場合がある。

そして、作業者が所望するワークの姿勢に対して大きく傾斜している状態でワークの姿勢が固定されてしまうと、ワークが搬送経路の周囲やワークの組み付け対象物と接触してしまう場合があり、ワークを破損してしまうことがあった。また、このような場面では、作業者がブレーキ機構を解除した後に再びハンドルを操作し、作業者が所望するワークの姿勢となるように修正しなければならず、ワークの搬送効率が低下する原因ともなっていた。
特開平１１−２４５１２４号公報 特開２００５−２８４９２号公報

本発明は、係る現状を鑑みて成されたものであり、パワーアシスト装置を用いてワークを搬送する際にワークが破損することを防止しつつ、パワーアシスト装置によるワークの搬送効率を改善するために、搬送途中においてワークの姿勢を容易に安定させることができるパワーアシスト装置およびその制御方法を提供することを課題としている。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、ワークを保持するためのワーク保持装置と、該ワーク保持装置を支持するアームと、前記ワーク保持装置を前記アームに対して多自由度の方向または一自由度の方向に回転可能に支持するジョイント部と、該ジョイント部が回転を許容する各自由度の方向に対して前記ワーク保持装置の回転を規制するブレーキ機構と、該ブレーキ機構を制御する制御装置と、作業者によって前記ブレーキ機構を規制状態から解除状態に、または、解除状態から規制状態に切替えるためのスイッチと、前記ジョイント部が回転を許容する各自由度の方向に対して前記ワーク保持装置の回転角度を検出する角度センサと、を備えるパワーアシスト装置であって、前記制御装置は、作業者が前記スイッチを操作し前記ブレーキ機構を解除状態とすることにより、前記ジョイント部が回転を許容する任意の自由度の方向に対して前記ワーク保持装置の回転の規制を解除したあとに、前記ブレーキ機構を作動状態とするべく前記作業者が前記スイッチを再び操作するとき、前記角度センサにより検出する前記ジョイント部が回転を許容する任意の自由度の方向に対する前記ワーク保持装置の回転角度が、予め定めた下限角度を超えており、かつ、予め定めた上限角度未満である場合には、前記ブレーキ機構を規制状態として前記ジョイント部が回転を許容する任意の自由度の方向に対する前記ワーク保持装置の回転を規制し、前記ワーク保持装置の回転角度が、予め定めた下限角度以下である場合か、または、予め定めた上限角度以上である場合には、前記ブレーキ機構の解除状態を維持して前記ジョイント部が回転を許容する任意の自由度の方向に対する前記ワーク保持装置の回転を規制しないものである。

請求項２においては、前記角度センサにより検出する前記ジョイント部が回転を許容する任意の自由度の方向に対する前記ワーク保持装置の回転角度が、予め定めた下限角度以下である場合か、または、予め定めた上限角度以上である場合には、前記ワーク保持装置は、作業者が前記スイッチを操作していなくても、作業者により前記ジョイント部が回転を許容する任意の自由度の方向に対して回転可能であるものである。

請求項３においては、ワークを保持するためのワーク保持装置と、該ワーク保持装置を支持するアームと、前記ワーク保持装置を前記アームに対して多自由度の方向または一自由度の方向に回転可能に支持するジョイント部と、該ジョイント部が回転を許容する各自由度の方向に対して前記ワーク保持装置の回転を規制するブレーキ機構と、該ブレーキ機構を制御する制御装置と、作業者によって前記ブレーキ機構を規制状態から解除状態に、または、解除状態から規制状態に切替えるためのスイッチと、前記ジョイント部が回転を許容する各自由度の方向に対して前記ワーク保持装置の回転角度を検出する角度センサと、を備えるパワーアシスト装置の制御方法であって、作業者が前記スイッチを操作し前記ブレーキ機構を解除状態とすることにより、前記ジョイント部が回転を許容する任意の自由度の方向に対する前記ワーク保持装置の回転の規制を解除したあとに、前記ブレーキ機構を作動状態とするべく前記作業者が前記スイッチを再び操作するとき、前記角度センサにより検出する前記ジョイント部が回転を許容する任意の自由度の方向に対する前記ワーク保持装置の回転角度が、予め定めた下限角度を超えており、かつ、予め定めた上限角度未満である場合には、前記ブレーキ機構を作動状態として前記ジョイント部が回転を許容する任意の自由度の方向に対する前記ワーク保持装置の回転を規制し、前記ワーク保持装置の回転角度が、予め定めた下限角度以下である場合か、または、予め定めた上限角度以上である場合には、前記ブレーキ機構の解除状態を保持して前記ジョイント部が回転を許容する任意の自由度の方向に対する前記ワーク保持装置の回転を規制しないものである。

請求項４においては、前記角度センサにより検出する前記ジョイント部が回転を許容する任意の自由度の方向に対する前記ワーク保持装置の回転角度が、予め定めた下限角度以下である場合か、または、予め定めた上限角度以上である場合には、前記ワーク保持装置は、作業者が前記スイッチを操作していなくても、作業者により前記ジョイント部が回転を許容する任意の自由度の方向に対して回転可能であるものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、ワーク保持装置が、ワークと組み付け対象物等が接触する姿勢に保持されることを防止できる。これにより、搬送中にワークや組み付け対象物が破損することを防止できる。

請求項２においては、ワーク保持装置が、ワークと組み付け対象物等が接触する姿勢であるときに、ワーク保持装置の姿勢を容易に修正することができる。これにより、パワーアシスト装置によるワークの搬送効率を向上させることができる。

請求項３においては、ワーク保持装置が、ワークと組み付け対象物等が接触する姿勢に保持されることを防止できる。これにより、搬送中にワークや組み付け対象物が破損することを防止できる。

請求項４においては、ワーク保持装置が、ワークと組み付け対象物等が接触する姿勢であるときに、ワーク保持装置の姿勢を容易に修正することができる。これにより、パワーアシスト装置によるワークの搬送効率を向上させることができる。

次に、発明の実施の形態を説明する。
まず始めに、本発明の一実施例に係るパワーアシスト装置１の全体構成について、図１〜図３を用いて説明する。図１は本発明の一実施例に係るパワーアシスト装置の全体構成を示す模式図、図２は本発明の一実施例に係るワーク保持装置を示す平面および側面模式図、図３は本発明の一実施例に係る制御装置の接続状況を示す模式図である。
尚、説明の便宜上、図１中に示すＸＹＺ座標系にパワーアシスト装置が設けられているものとし、Ｘ軸回りの回転をロール回転、Ｙ軸回りの回転をピッチ回転、Ｚ軸回りの回転をヨー回転と規定して以後の説明を行っていくものとする。
図１に示す如く、本実施例に示すパワーアシスト装置１は、多関節型ロボット２、ワーク保持装置３およびフリージョイント４、制御装置５、デッドマンスイッチ６・６・・・等により構成している。

本実施例に示す多関節型ロボット２は、天井面等に吊り下げられるように支持されており、関節部分にモータ２ａ・２ｂを備えている。尚、本実施例に示す多関節型ロボット２は、天井面に固定支持される構成としているが、例えば、ホイスト等によって走行可能に支持される構成とすることも可能である。また、本発明を適用するパワーアシスト装置１に用いるロボットは、多関節型ロボット２に限定するものではなく、フリージョイント４を介してワーク保持装置３を支持し得るものであればよく、他の構成のロボット等を用いることも可能である。

図１および図２に示す如く、ワーク保持装置３は、略平板状の本体部３ａと、搬送対象物（ワーク）たるウィンドウ１０の保持部となる吸盤３ｂ・３ｂ・・・と、ハンドル３ｃ・３ｃと、力センサ３ｄ・３ｄと、接圧センサ３ｅ・３ｅ・・・等を備えており、本体部３ａに固設されるフリージョイント４を介して多関節型ロボット２に連結される構成としている。

吸盤３ｂ・３ｂ・・・は、該吸盤３ｂ・３ｂ・・・による吸着作用のＯＮ−ＯＦＦが切替可能な構成としている。また、吸盤３ｂ・３ｂ・・・には、接圧センサ３ｅ・３ｅ・・・を内蔵しており、吸着保持されたウィンドウ１０が外界と接触する際に受ける圧力（反力）を検知することができる構成としている。さらに、作業者の把持部となるハンドル３ｃ・３ｃの基部には、力センサ３ｄ・３ｄを備える構成としている。

またワーク保持装置３のハンドル３ｃ・３ｃには、デッドマンスイッチ６・６・・・が設けられている。デッドマンスイッチ６・６・・・は、作業者がハンドル３ｃ・３ｃを把持する際に自然に操作できる位置に配置されるスイッチであり、作業者のワーク保持装置３の把持状態（即ち、操作状態）を検知するために設けられるものである。尚、本実施例では、デッドマンスイッチ６・６・・・をハンドル３ｃ・３ｃ上に合計４箇所配設する例を示しているが、デッドマンスイッチ６・６・・・の配置場所や配置個数によって、本発明を限定するものではない。

フリージョイント４は、ロール・ピッチ・ヨーの各回転方向に対して相互に干渉することなく自由に回転できる構成とした継手部材である。また、フリージョイント４にはブレーキ機構４ａを備えており、制御装置５からの指令に基づいてロール・ピッチ・ヨーの回転方向ごとに独立して回転を規制することができる構成としている。

また、フリージョイント４は、角度センサ７を備えており、ロール・ピッチ・ヨーの各回転方向におけるフリージョイント４の回転角度（後述する回転角度θ）を検出することができる構成としている。尚、本発明に適用する角度センサ７の構成はこれに限定するものではなく、例えば、ワーク保持装置３に付設する態様で個別の角度センサを設ける構成等を採用することも可能であり、ワーク保持装置３の傾斜角度を適切に検出できる構成であればよい。

ブレーキ機構４ａは、作業者がデッドマンスイッチ６・６・・・を操作するＯＮ（またはＯＦＦ）信号が制御装置５に入力されると、制御装置５により作動状態が切替えられる構成としている。尚、本実施例では、デッドマンスイッチ６・６・・・が操作されることにより、ブレーキ機構４ａの作動状態が切替えられる構成としているが、ブレーキ機構４ａの作動状態を切替えるためのスイッチを別途設ける構成とすることも可能である。

このようにパワーアシスト装置１は、多関節型ロボット２にフリージョイント４を介してワーク保持装置３を連結し、これにより多自由度を備える構成としたロボットであり、前記多関節型ロボット２、ワーク保持装置３、フリージョイント４および制御装置５等によりウィンドウ１０を搬送するための搬送具を構成している。
尚、本発明を適用するロボットは、多自由度を備えているものに限らず、１自由度のみを有するロボットであっても本発明を適用することが可能である。

制御装置５は、多関節型ロボット２、ワーク保持装置３、フリージョイント４等と接続されるものであるが、制御装置５と各部との接続状況を、ここでさらに詳述する。
図３に示す如く、制御装置５は、多関節型ロボット２のモータ２ａ・２ｂ、ワーク保持装置３の力センサ３ｄ・３ｄおよび接圧センサ３ｅ・３ｅ・・・、フリージョイント４のブレーキ機構４ａ、デッドマンスイッチ６・６・・・等と接続されている。

制御装置５を多関節型ロボット２のモータ２ａ・２ｂと接続することにより、制御装置５からの指示に基づいて、多関節型ロボット２の姿勢を制御する構成としている。
また制御装置５をワーク保持装置３の力センサ３ｄ・３ｄと接続することにより、作業者がハンドル３ｃ・３ｃを把持してワーク保持装置３を所望する方向へ操作するときに、制御装置５によって、そのときの操作方向や操作力等を検知する構成としている。つまり、力センサ３ｄ・３ｄにより作業者の操作状態に関する検知情報が制御装置５に入力されると、この検知情報に基づいて、作業者の所望する操作方向を判断し、モータ２ａ・２ｂの動作を制御して多関節型ロボット２の姿勢を制御する構成としている。
尚、本実施例では、力センサ３ｄ・３ｄとして６分力ロードセルを用いる構成としている。

また制御装置５をワーク保持装置３の接圧センサ３ｅ・３ｅ・・・と接続することにより、接圧センサ３ｅ・３ｅ・・・による検知圧から、ウィンドウ１０が組み付け対象位置のボディに対して規定値通りの押圧力で押圧されているか否かを判断したり、また複数の接圧センサ３ｅ・３ｅ・・・による検知圧の偏り具合を検知したりすることによってウィンドウ１０がボディに対して均等に押圧されているか否かを、制御装置５によって判断する構成としている。

また制御装置５をフリージョイント４のブレーキ機構４ａと接続することにより、制御装置５からの指示に基づいて、フリージョイント４の回転を規制したり、また規制を解除したりする構成としている。これにより、ワーク保持装置３の姿勢を規制することが可能となっている。

また制御装置５をデッドマンスイッチ６・６・・・と接続することにより、制御装置５によって、作業者によるワーク保持装置３の把持状態を検知する構成としている。つまり、デッドマンスイッチ６・６・・・のＯＮ（またはＯＦＦ）信号を制御装置５に入力することによって、制御装置５によって、作業者がワーク保持装置３を把持している（即ち、操作状態にある）か否かを判断する構成としている。

また制御装置５には、ワーク保持装置３の位置情報に関するマップが予め記憶されている。位置情報に関するマップには、搬送対象物（ウィンドウ１０等）の搬送経路として適当な軌道に関する情報（軌道情報）が含まれており、この軌道情報に基づいて軌道に沿ってワーク保持装置３が変位するように多関節型ロボット２の動作を制御する構成としている。また、制御装置５に記憶されるマップ情報には、ワーク保持装置３が位置する領域別に設定される制御動作に関する情報が含まれており、ワーク保持装置３の位置情報に対応させて、モータ２ａ・２ｂやブレーキ機構４ａの動作を制御する構成としている。

さらに制御装置５には、自動車の車種情報に関するマップが予め記憶されている。そして、組み付け対象となる自動車の車種に応じて、前述した軌道情報を選択的に切り替えるようにしたり、また、ウィンドウ装着時の適正角度に関する情報等を自動的に変更したりする構成としている。

次に、本発明の一実施例に係るパワーアシスト装置１によるウィンドウ１０の一連の組み付け作業工程について、図４〜図１０を用いて説明をする。図４は本発明の適用に係るウィンドウとその組み付け対象部（ボディ）の概略を示す説明図、図５はボディのウィンドウ取付面を示す拡大説明図、図６は本発明の一実施例に係るパワーアシスト装置の制御方法によるワーク保持装置の動作（ロック制御領域進入時）を示す模式図、図７（ａ）はワーク保持装置のロール状態（水平時）を示す模式図、図７（ｂ）はワーク保持装置のロール状態（傾斜過大時（正側））を示す模式図、図７（ｃ）はワーク保持装置のロール状態（傾斜過大時（負側））を示す模式図、図８（ａ）はワーク保持装置のロール状態（許容角度範囲の傾斜時（正側））を示す模式図、図８（ｂ）はワーク保持装置のロール状態（許容角度範囲の傾斜時（負側））を示す模式図、図９は本発明の一実施例に係るパワーアシスト装置の制御フローを示すフローチャート図、図１０は本発明の一実施例に係るパワーアシスト装置の制御方法によるワーク保持装置の動作（ワーク挿入時）を示す模式図である。
尚、説明の便宜上、図４中に示すＸＹＺ座標系にパワーアシスト装置が設けられているものとし、Ｘ軸回りの回転をロール回転、Ｙ軸回りの回転をピッチ回転、Ｚ軸回りの回転をヨー回転と規定して以後の説明を行っていくものとする。また、各軸回りの回転は、図４中に矢印で図示した各回転方向を各軸回りの正側の回転方向とし、その逆の各回転方向を各軸回りの負側の回転方向として以下の説明を行うものとする。

本発明の適用に係るパワーアシスト装置およびその制御方法の説明に際し、パワーアシスト装置を用いて自動車のボディに対してウィンドウの組み付けを行う一連の作業を例示して説明を行う。尚、本実施例では、パワーアシスト装置をウィンドウの組み付け作業に用いているが、本発明の適用に係るパワーアシスト装置の用途を限定するものではない。

図４および図５に示す如く、本実施例で示す自動車のボディ１１に形成されるウィンドウ取付面１１ａに対するウィンドウ１０の組み付け作業では、ウィンドウ１０を角度γで傾斜させた状態でボディ１１とラゲッジハッチ１２との間の隙間Ｗを通過させてウィンドウ取付面１１ａに搬送する必要がある。また、ウィンドウ１０の周縁部には接着剤１３が塗布されており、ウィンドウ１０の搬送途中に、ボディ１１の不要な場所に接着剤１３が付着することが無いように搬送する必要がある。

つまり、係るパワーアシスト装置１を用いたウィンドウ１０の組み付け作業では、搬送途中にウィンドウ１０の姿勢が乱れると、ウィンドウ１０がボディ１１およびラゲッジハッチ１２と接触し、ウィンドウ１０やボディ１１およびラゲッジハッチ１２の破損を招く恐れや、ボディ１１およびラゲッジハッチ１２の不要な場所に接着剤１３が付着してしまう恐れがある。

尚、本実施例では、ウィンドウ１０をＹ軸回りの正側の回転方向に角度γだけ傾斜させているため、Ｘ軸と成す角度が角度γとなるＲ軸（図４参照）を仮に設定し、Ｒ軸回りにウィンドウ１０がロール回転できる構成としたパワーアシスト装置１を用いて以下の説明を行う。

本発明に係るパワーアシスト装置１では、特にＲ軸回りの回転方向に対して、搬送途中のワークが過大にロール回転して姿勢が乱れてしまうことを防止するようにしており、これにより、ワークを組み付け対象物の隙間を通過させて搬送するような場合であっても、ワーク等の破損や汚損を防止するとともに、効率よくワークを搬送することができる構成としている。

尚、本実施例では、説明の便宜上、ワークがＲ軸回りにロール回転する状況を例示しているが、ワークと該ワークの組み付け箇所の位置関係によって、着目すべき軸（つまり、どの軸回りに対する回転姿勢を制御すべきかということ）は異なってくるため、着目する軸は適宜選択することが可能である。即ち、本発明に係る制御方法は任意の方向の軸に対して適用することが可能であり、本実施例に示すＲ軸回りの回転姿勢を制御する場合に限定して適用するものではない。

また、本発明に係るパワーアシスト装置は、ワークを組み付け対象物の隙間を通過させて搬送するような場合に特に有効であるが、そのような場合に限らず、ワークと組み付け対象物が接触する可能性が低いような場合であっても本発明を適用することが可能であり、そのような場合にも効率よくワークを搬送することができる等の効果を奏するものである。
以下に、本発明の適用に係るパワーアシスト装置１によるウィンドウ１０の組み付け作業について、具体的に説明をする。

図６に示す如く、本実施例では、ワーク保持装置３が予め設定したロック制御を行う領域に進入した時点から、本発明に係る制御方法を適用するようにしている。
ここで、ワーク保持装置３およびウィンドウ１０を、図６中に示す矢印Ａ方向の矢視から見ると、ウィンドウ１０がボディ１１に対して略平行である場合には、図７（ａ）のような状態となっている。この状態でウィンドウ１０は、隙間Ｗの範囲内に納まっており、このようにウィンドウ１０とボディ１１が略平行となる状態を保持して搬送すれば、ウィンドウ１０を隙間Ｗの周辺部（ボディ１１やラゲッジハッチ１２等）に接触させることなく挿入することができる。

しかし、図７（ｂ）・（ｃ）に示す如く、ワーク保持装置３およびウィンドウ１０がＲ軸回りに回転し、ウィンドウ１０がボディ１１に対して傾斜した状態になると、ウィンドウ１０の高さＨが隙間Ｗの範囲内に納まらなくなってしまう。そして、このような傾斜状態を保持したままウィンドウ１０の搬送を継続すれば、ウィンドウ１０がボディ１１やラゲッジハッチ１２と接触してしまう。

ただし、ワーク保持装置３およびウィンドウ１０がＲ軸回りに回転するとき、必ずウィンドウ１０の高さＨが隙間Ｗの範囲内に納まらなくなってしまうのではなく、ウィンドウ１０がボディ１１に対して傾斜した状態であっても、ウィンドウ１０の高さＨが隙間Ｗの範囲内に納まる場合がある。

それは、図８（ａ）・（ｂ）に示すような場合であり、ウィンドウ１０が、図８（ａ）・（ｂ）に示すような傾斜角度である場合には、ウィンドウ１０がボディ１１に対して傾斜した状態を保持したまま搬送が継続されたとしても、ウィンドウ１０を、ボディ１１やラゲッジハッチ１２と接触させることなく、隙間Ｗに挿入することができる。

本実施例では、ウィンドウ１０や隙間Ｗの寸法に応じて、ワーク保持装置３およびウィンドウ１０がＲ軸回りに回転してもウィンドウ１０の高さＨが隙間Ｗの範囲内に納まる正側の最大（上限）の回転角度θＨと、負側の最大（下限）の回転角度θＬを予め求めておくようにしている。そして、制御装置５によって、ワーク保持装置３およびウィンドウ１０のＲ軸回りの回転角度θが、求めた角度範囲（θＬ＜θ＜θＨ）を保持するようにワーク保持装置３の姿勢を制御することにより、ウィンドウ１０をボディ１１やラゲッジハッチ１２に接触させることなく、隙間Ｗに挿入させるようにしている。

次に、本発明の一実施例に係るパワーアシスト装置の制御方法について説明する。
図６および図９に示す如く、ワーク保持装置３が予め設定したロック制御を行う領域に進入すると制御が開始され、まず、デッドマンスイッチ６・６・・・の押圧状態に基づく判定を、制御装置５により行うようにしている（Ｓｔｅｐ−１）。

ここで、作業者によりデッドマンスイッチ６・６・・・が押圧され、デッドマンスイッチ６のＯＮ（またはＯＦＦ）信号が制御装置５に入力されると、制御装置５からの信号によりＲ軸回りの回転を規制するブレーキ機構４ａを解除し、作業者がワーク保持装置３をＲ軸回りに自由に回転させることができる状態とする（Ｓｔｅｐ−５）。

一方、作業者によりデッドマンスイッチ６・６・・・が押圧されておらず、デッドマンスイッチのＯＮ（またはＯＦＦ）信号が制御装置５に入力されていない場合には、角度センサ７により、Ｒ軸回りのワーク保持装置３の回転角度θを検出する（Ｓｔｅｐ−２）。
そして、角度センサ７により検出したＲ軸回りのワーク保持装置３の回転角度θに基づく判定を、制御装置５により行うようにしている（Ｓｔｅｐ−３）。

ここで、角度センサ７により検出したＲ軸回りのワーク保持装置３の回転角度θが、予め求めておいた角度範囲（即ち、θＬ＜θ＜θＨ）に該当していれば、制御装置５からの信号によりＲ軸回りの回転を規制するブレーキ機構４ａを作動させて、作業者の操作によるＲ軸回りのワーク保持装置３の回転を規制する（Ｓｔｅｐ−４）。

この場合、以後パワーアシスト装置１によるウィンドウ１０の搬送を継続しても、ウィンドウ１０は、ボディ１１やラゲッジハッチ１２に接触することなく、隙間Ｗに挿入することができるので、このときの回転角度θを保持するべく、ブレーキ機構４ａを作動させるようにしている。

一方、検出したＲ軸回りのワーク保持装置３の回転角度θが、予め求めておいた角度範囲（即ち、θＬ＜θ＜θＨ）に該当しなければ、制御装置５からは信号が発せられないためＲ軸回りの回転を規制するブレーキ機構４ａは作動させず（即ち、ブレーキ機構４ａの解除状態を保持し）、Ｒ軸回りのワーク保持装置３の操作を規制しないようにしている（Ｓｔｅｐ−５）。

この場合、以後パワーアシスト装置１によるウィンドウ１０の搬送を継続すると、ウィンドウ１０が、ボディ１１やラゲッジハッチ１２に接触してしまい、隙間Ｗに挿入することができないので、このときの回転角度θを修正するべく、ブレーキ機構４ａを作動させない状態を保持するようにしている。

そして、制御ステップが（Ｓｔｅｐ−４）または（Ｓｔｅｐ−５）まで進行すると、次に再び（Ｓｔｅｐ−１）に戻って、（Ｓｔｅｐ−１）〜（Ｓｔｅｐ−４）および（Ｓｔｅｐ−５）の各ステップを繰り返し実行するようにしている。

従来のパワーアシスト装置では、作業者がデッドマンスイッチから手を離すと同時に、フリージョイントのブレーキ機構を作動させて、ワーク保持装置がそのときの姿勢を保持するようにしている。

一方、本発明に係るパワーアシスト装置１の制御方法では、検出したＲ軸回りのワーク保持装置３の回転角度θが、予め設定した角度の範囲（即ち、θＬ＜θ＜θＨ）に該当しなければ、作業者がデッドマンスイッチ６・６・・・から手を離した状態であっても、ワーク保持装置３をＲ軸回りに回転させることができるようにしている。

さらに作業者は、デッドマンスイッチ６・６・・・から手を離しても、ウィンドウ１０をＲ軸回りに回転させることができる状態（言い換えれば、ロックされていない状態）を知覚することにより、ワーク保持装置３およびウィンドウ１０のＲ軸周りの回転角度θが未だ予め求めておいた角度範囲（即ち、θＬ＜θ＜θＨ）に該当していないことが判る。

作業者がこの情報を知覚することによって、作業者はＲ軸回りのワーク保持装置３の回転角度θが、予め設定した角度の範囲（即ち、θＬ＜θ＜θＨ）に該当するように、ワーク保持装置３の姿勢を修正しようと試みることができるが、このとき本発明に係るパワーアシスト装置１の制御方法では、作業者がデッドマンスイッチ６・６から手を離した状態であっても、ワーク保持装置３をＲ軸回りに回転させることができるため、余計なスイッチ操作等をすることなく、容易にワーク保持装置３の回転角度θを修正することができる。

そして作業者が、ワーク保持装置３およびウィンドウ１０を、予め求めておいた角度範囲（即ち、θＬ＜θ＜θＨ）に近づくようにワーク保持装置３を回転させていくと、予め求めておいた角度範囲に該当するに至った時点で、制御装置５からの信号が発せられてブレーキ機構４ａが作動し、自動的にワーク保持装置３の姿勢がロックされた状態となる。

つまり、本発明に係るパワーアシスト装置１の制御方法では、作業者は、デッドマンスイッチ６から手を離した状態で、ロックされる角度までワーク保持装置３を回転させるだけで、ウィンドウ１０がボディ１１やラゲッジハッチ１２と接触する可能性のない角度で、ワーク保持装置３の姿勢を容易にロックすることができ、パワーアシスト装置１によるワークの搬送効率を高めることができる。

そして図１０に示す如く、ワーク保持装置３がロック状態になったことを確認した後に、パワーアシスト装置１によるウィンドウ１０の搬送を継続することにより、ウィンドウ１０をボディ１１やラゲッジハッチ１２に接触させることなく、ウィンドウ１０を隙間Ｗに容易に挿入し、ウィンドウ取付面１１ａの直上に適切に配置することができるのである。

即ち、本発明に係るパワーアシスト装置１およびその制御方法においては、角度センサ７により検出するフリージョイント４が回転を許容する任意の自由度の方向へのワーク保持装置３の回転角度θが、予め定めた下限角度θＬ以下である場合か、または、予め定めた上限角度θＨ以上である場合には、ワーク保持装置３は、作業者がデッドマンスイッチ６・６を操作していなくても、作業者によりフリージョイント４が備える任意の自由度の方向へ回転可能な構成としている。
このような構成とすることにより、ワーク保持装置３が、ワークたるウィンドウ１０と組み付け対象物たるボディ１１等が接触する可能性がある姿勢であるときに、ワーク保持装置３の姿勢を容易に修正することができるのである。またこれにより、ワーク保持装置３の姿勢を修正する操作に手間取ることがなくなり、パワーアシスト装置１によるウィンドウ１０の搬送効率を向上させることができるのである。

また、言い換えれば、本発明に係るパワーアシスト装置１の制御方法では、ワーク保持装置３は、制御装置５によって制御され、ウィンドウ１０がボディ１１やラゲッジハッチ１２と接触してしまう回転角度ではロックされることがないので、ウィンドウ１０、ボディ１１およびラゲッジハッチ１２等の破損を防止することができる。

即ち、本発明に係るパワーアシスト装置１およびその制御方法においては、ワークたるウィンドウ１０を保持するためのワーク保持装置３と、ワーク保持装置３を支持する多関節型ロボット２と、ワーク保持装置３を多関節型ロボット２に対して多自由度の方向または一自由度の方向に回転可能に支持するフリージョイント４と、フリージョイント４が回転を許容する各自由度の方向において、ワーク保持装置３の回転を規制するブレーキ機構４ａと、ブレーキ機構４ａを制御する制御装置５と、作業者によってブレーキ機構４ａを規制状態から解除状態に、または、解除状態から規制状態に切替えるためのデッドマンスイッチ６・６・・・と、フリージョイント４が回転を許容する各自由度の方向において、ワーク保持装置３の回転角度を検出する角度センサ７と、を備えるパワーアシスト装置１の制御方法であって、作業者がデッドマンスイッチ６を操作しブレーキ機構４ａを解除状態とすることにより、フリージョイント４が回転を許容する任意の自由度の方向へのワーク保持装置３の回転の規制を解除したあとに、ブレーキ機構４ａを作動状態とするべく作業者がデッドマンスイッチ６を再び操作するとき、角度センサ７により検出するフリージョイント４が回転を許容する任意の自由度の方向へのワーク保持装置３の回転角度θが、予め定めた下限角度θＬを超えており、かつ、予め定めた上限角度θＨ未満である場合には、ブレーキ機構４ａを作動状態としてフリージョイント４が回転を許容する任意の自由度の方向へのワーク保持装置３の回転を規制し、または、ワーク保持装置３の回転角度θが、予め定めた下限角度θＬ以下である場合か、または、予め定めた上限角度θＨ以上である場合には、ブレーキ機構４ａの解除状態を維持してフリージョイント４が回転を許容する任意の自由度の方向へのワーク保持装置３の回転を規制しないように制御する構成としている。
このような構成とすることにより、ワーク保持装置３が、ワークたるウィンドウ１０と組み付け対象物たるボディ１１等が接触する姿勢に保持されることを防止できるのである。またこれにより、搬送中にウィンドウ１０やボディ１１等が破損することを防止できるのである。

尚、本実施例では、フリージョイント４として多自由度の回転を許容するジョイント部材を採用した例を示しているが、例えば、前述したＲ軸回りの回転のみを許容するようなジョイント部材をフリージョイント４として採用した場合であっても本発明に係るパワーアシスト装置１の制御方法を適用することができ、フリージョイント４が回転を許容する自由度の数で本発明を限定するものではない。

本発明の一実施例に係るパワーアシスト装置の全体構成を示す模式図。 本発明の一実施例に係るワーク保持装置を示す平面および側面模式図。 本発明の一実施例に係る制御装置の接続状況を示す模式図。 本発明の適用に係るウィンドウとその組み付け対象部（ボディ）の概略を示す説明図。 ボディのウィンドウ取付面を示す拡大説明図。 本発明の一実施例に係るパワーアシスト装置の制御方法によるワーク保持装置の動作（ロック制御領域進入時）を示す模式図。 （ａ）ワーク保持装置のロール状態（水平時）を示す模式図、（ｂ）ワーク保持装置のロール状態（傾斜過大時（正側））を示す模式図、（ｃ）ワーク保持装置のロール状態（傾斜過大時（負側））を示す模式図。 （ａ）ワーク保持装置のロール状態（許容角度範囲の傾斜時（正側））を示す模式図、（ｂ）ワーク保持装置のロール状態（許容角度範囲の傾斜時（負側））を示す模式図。 本発明の一実施例に係るパワーアシスト装置の制御フローを示すフローチャート図。 本発明の一実施例に係るパワーアシスト装置の制御方法によるワーク保持装置の動作（ワーク挿入時）を示す模式図。

符号の説明

１ パワーアシスト装置
２ 多関節型ロボット（アーム）
３ ワーク保持装置
４ フリージョイント（ジョイント部）
４ａ ブレーキ機構
５ 制御装置
６ デッドマンスイッチ（スイッチ）
７ 角度センサ
１０ ウィンドウ（ワーク）

Claims (4)

1. ワークを保持するためのワーク保持装置と、
   該ワーク保持装置を支持するアームと、
   前記ワーク保持装置を前記アームに対して多自由度の方向または一自由度の方向に回転可能に支持するジョイント部と、
   該ジョイント部が回転を許容する各自由度の方向に対して前記ワーク保持装置の回転を規制するブレーキ機構と、
   該ブレーキ機構を制御する制御装置と、
   作業者によって前記ブレーキ機構を規制状態から解除状態に、または、解除状態から規制状態に切替えるためのスイッチと、
   前記ジョイント部が回転を許容する各自由度の方向に対して前記ワーク保持装置の回転角度を検出する角度センサと、
   を備えるパワーアシスト装置であって、
   前記制御装置は、
   作業者が前記スイッチを操作し前記ブレーキ機構を解除状態とすることにより、
   前記ジョイント部が回転を許容する任意の自由度の方向に対して前記ワーク保持装置の回転の規制を解除したあとに、
   前記ブレーキ機構を作動状態とするべく前記作業者が前記スイッチを再び操作するとき、
   前記角度センサにより検出する前記ジョイント部が回転を許容する任意の自由度の方向に対する前記ワーク保持装置の回転角度が、
   予め定めた下限角度を超えており、かつ、
   予め定めた上限角度未満である場合には、
   前記ブレーキ機構を規制状態として前記ジョイント部が回転を許容する任意の自由度の方向に対する前記ワーク保持装置の回転を規制し、
   前記ワーク保持装置の回転角度が、
   予め定めた下限角度以下である場合か、または、
   予め定めた上限角度以上である場合には、
   前記ブレーキ機構の解除状態を維持して前記ジョイント部が回転を許容する任意の自由度の方向に対する前記ワーク保持装置の回転を規制しない、
   ことを特徴とするパワーアシスト装置。
2. 前記角度センサにより検出する前記ジョイント部が回転を許容する任意の自由度の方向に対する前記ワーク保持装置の回転角度が、
   予め定めた下限角度以下である場合か、または、
   予め定めた上限角度以上である場合には、
   前記ワーク保持装置は、
   作業者が前記スイッチを操作していなくても、
   作業者により前記ジョイント部が回転を許容する任意の自由度の方向に対して回転可能である、
   ことを特徴とする請求項１記載のパワーアシスト装置。
3. ワークを保持するためのワーク保持装置と、
   該ワーク保持装置を支持するアームと、
   前記ワーク保持装置を前記アームに対して多自由度の方向または一自由度の方向に回転可能に支持するジョイント部と、
   該ジョイント部が回転を許容する各自由度の方向に対して前記ワーク保持装置の回転を規制するブレーキ機構と、
   該ブレーキ機構を制御する制御装置と、
   作業者によって前記ブレーキ機構を規制状態から解除状態に、または、解除状態から規制状態に切替えるためのスイッチと、
   前記ジョイント部が回転を許容する各自由度の方向に対して前記ワーク保持装置の回転角度を検出する角度センサと、
   を備えるパワーアシスト装置の制御方法であって、
   作業者が前記スイッチを操作し前記ブレーキ機構を解除状態とすることにより、
   前記ジョイント部が回転を許容する任意の自由度の方向に対する前記ワーク保持装置の回転の規制を解除したあとに、
   前記ブレーキ機構を作動状態とするべく前記作業者が前記スイッチを再び操作するとき、
   前記角度センサにより検出する前記ジョイント部が回転を許容する任意の自由度の方向に対する前記ワーク保持装置の回転角度が、
   予め定めた下限角度を超えており、かつ、
   予め定めた上限角度未満である場合には、
   前記ブレーキ機構を作動状態として前記ジョイント部が回転を許容する任意の自由度の方向に対する前記ワーク保持装置の回転を規制し、
   前記ワーク保持装置の回転角度が、
   予め定めた下限角度以下である場合か、または、
   予め定めた上限角度以上である場合には、
   前記ブレーキ機構の解除状態を保持して前記ジョイント部が回転を許容する任意の自由度の方向に対する前記ワーク保持装置の回転を規制しない、
   ことを特徴とするパワーアシスト装置の制御方法。
4. 前記角度センサにより検出する前記ジョイント部が回転を許容する任意の自由度の方向に対する前記ワーク保持装置の回転角度が、
   予め定めた下限角度以下である場合か、または、
   予め定めた上限角度以上である場合には、
   前記ワーク保持装置は、
   作業者が前記スイッチを操作していなくても、
   作業者により前記ジョイント部が回転を許容する任意の自由度の方向に対して回転可能である、
   ことを特徴とする請求項３記載のパワーアシスト装置の制御方法。

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