JP4943380B2

JP4943380B2 - 搬送システム

Info

Publication number: JP4943380B2
Application number: JP2008147018A
Authority: JP
Inventors: 伸大小佐々; 貴史池田; 道夫神山; 仁吉道
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2008-06-04
Filing date: 2008-06-04
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2028-06-04
Also published as: JP2009291873A

Description

本発明は、搬送システムに関する。詳しくは、複数種類のワークを把持ツールにより把持して搬送する搬送システムに関する。

自動車の製造ラインには、複数種類のワークを搬送する搬送システムが設けられている。この搬送システムは、ワークを把持する把持ツールと、この把持ツールの三次元空間内における位置および姿勢を変更することで、把持ツールで把持したワークを搬送する多関節ロボットアームと、を含んで構成される。

この搬送システムによれば、例えば、複数種類のワーク毎に異なる内径のピン挿入穴を形成しておき、タッチセンサにより、このピン挿入穴の内径を測定して、ワークの種類を判別する。そして、このピン挿入穴に把持ツールを挿入することで、ワークを把持する（例えば、特許文献１参照）。
特開昭６０−１１８４５３号公報

ところで、近年、製造ラインの小型化や設備にかかるコストの低減等を目的として、同一の製造ラインで複数種類の車種を製造できるように、製造ラインを汎用化することが望まれている。よって、複数種類のワークについて、ピン挿入穴を同径とすることが要請されている。

しかしながら、ワークのピン挿入穴を同径にすると、特許文献１に示した手法では、ワークを判別できない。
そこで、この問題を解決するため、ピン挿入穴の位置を検出することが考えられるが、カメラで撮影して画像処理したり、接触式あるいは非接触式の距離計でピン挿入穴までの距離を測定したりする必要があり、コストが増大する。

本発明は、複数のワークのピン挿入穴が同径の場合に、低コストでワークの種類を判別できる搬送システムを提供することを目的とする。

本発明の搬送システム（例えば、後述の搬送システム１）は、複数種類のワーク（例えば、後述のワークＷ，Ｗ１，Ｗ２）を把持する把持ツール（例えば、後述の把持ツール３０）と、当該把持ツールを先端側で支持し、当該把持ツールの三次元空間内における位置および姿勢を変更する搬送手段（例えば、後述の多関節アーム１３）と、を備える搬送システムであって、前記把持ツールは、複数に分割されかつ先端に向かうに従って細くなるテーパ形状の把持ピン（例えば、後述の把持ピン３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ）を備え、前記複数種類のワークには、共通の基準面（例えば、後述の基準面Ｎ）が設定され、さらに、当該基準面の略垂直方向から前記把持ピンが挿入されるピン挿入穴（例えば、後述のピン挿入穴ＰＡ，ＰＢ，ＰＣ）が形成され、当該ピン挿入穴は、内径および前記基準面の面内方向の位置が共通であるが、前記基準面の垂直方向の位置が互いに異なり、前記搬送手段により、前記複数に分割された把持ピンを、前記基準面に対して共通の所定位置に至るまで前記ワークのピン挿入穴に挿入し、その後、前記ピン挿入穴の内壁面に当接するまで互いに離間させることで、前記把持ピンで前記ワークを把持して搬送する搬送制御手段（例えば、後述の搬送制御部６１）と、前記把持ピンで前記ワークを把持する際に、前記複数に分割された把持ピン同士の間隔を測定して、当該測定した間隔に基づいて、前記ワークの種類を判別する判別手段（例えば、後述の判別部６２）と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、ピン挿入穴の内径および基準面の面内方向の位置を共通としつつ、ピン挿入穴の基準面の垂直方向の位置を互いに異ならせる。
そして、把持ピンをピン挿入穴に挿入してワークを把持する際に、複数に分割された把持ピン同士の間隔を測定する。すると、把持ピンはテーパ形状であるため、ピン挿入穴の基準面の垂直方向の位置に応じて、把持ピン同士の間隔が異なることになる。よって、複数のワークのピン挿入穴が同径の場合に、測定した間隔に基づいて、ワークの種類を判別できる。
また、把持ピン同士の間隔を測定するだけでよいので、ワークの種類を判別するための設備が不要となり、低コストである。

本発明の搬送システムによれば、ピン挿入穴の内径および基準面の面内方向の位置を共通としつつ、ピン挿入穴の基準面の垂直方向の位置を互いに異ならせる。そして、把持ピンをピン挿入穴に挿入してワークを把持する際に、複数に分割された把持ピン同士の間隔を測定する。すると、把持ピンはテーパ形状であるため、ピン挿入穴の基準面の垂直方向の位置に応じて、把持ピン同士の間隔が異なることになる。よって、ピン挿入穴が同径の場合に、測定した間隔に基づいて、ワークの種類を判別できる。また、把持ピン同士の間隔を測定するだけでよいので、ワークの種類を判別するための設備が不要となり、低コストである。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る搬送システム１の構成を示す斜視図である。
搬送システム１は、例えば自動車の製造工場に設けられ、一方のライン２上の略平板状の複数種類のワークＷを把持し、他のライン３上まで搬送する。この搬送システム１は、ワークＷを把持し、把持したワークＷを搬送する搬送ロボット１０と、この搬送ロボット１０を制御する制御装置６０と、を含んで構成される。なお、本実施形態では、ワークＷとして自動車のドアパネルを用いた場合を説明するが、これに限るものではない。

搬送ロボット１０は、床面に取り付けられたロボット本体１１と、このロボット本体１１に軸支された搬送手段としての多関節アーム１３とを備える。多関節アーム１３は、６軸であり、この多関節アーム１３の先端側には、把持ツールユニット２０が軸支される。

多関節アーム１３は、ロボット本体１１側から順に、第１腕部１３１、第２腕部１３２、第３腕部１３３、第４腕部１３４、および第５腕部１３５を備える。

第１腕部１３１は、略直線状に延出しており、ロボット本体１１に軸支される。ロボット本体１１は、略垂直方向に延びる軸を回転中心として、第１腕部１３１を回転させる。

第２腕部１３２は、略直線状に延出しており、第１腕部１３１に軸支される。第１腕部１３１は、図示しない駆動機構により、第１腕部１３１の延出方向に交差する方向を回転中心として、第２腕部１３２を回転させる。これにより、第１腕部１３１の延出方向と第２腕部１３２の延出方向との成す角度が変化する。

第３腕部１３３は、略直線状に延出しており、第２腕部１３２に軸支される。第２腕部１３２は、図示しない駆動機構により、第２腕部１３２の延出方向に交差する方向を回転中心として、第３腕部１３３を回転させる。これにより、第２腕部１３２の延出方向と第３腕部１３３の延出方向との成す角度が変化する。

第４腕部１３４は、略直線状に延出しており、第３腕部１３３に軸支される。第３腕部１３３は、図示しない駆動機構により、第３腕部１３３の延出方向を回転中心として、第４腕部１３４を回転させる。

第５腕部１３５は、略直線状に延出しており、第４腕部１３４に軸支される。第４腕部１３４は、図示しない駆動機構により、第４腕部１３４の延出方向を回転中心として、第５腕部１３５を回転させる。
また、第５腕部１３５の先端側には、把持ツールユニット２０の後述の自動工具交換装置４３（図２参照）が連結される。この第５腕部１３５は、図示しない駆動機構により、第５腕部１３５の延出方向に延びる軸を回転中心として、把持ツールユニット２０を回転させる。

搬送ロボット１０は、以上の腕部１３１〜１３５で構成された多関節アーム１３により、把持ツールユニット２０の三次元空間内における位置および姿勢を変更する。

図２は、把持ツールユニット２０の構成を示す斜視図である。
把持ツールユニット２０は、ワークＷを把持する把持ツール３０と、この把持ツール３０を支持する把持ツール支持機構４０と、を含んで構成される。なお、この図２では、把持ツールユニット２０の図示を明確にするため、ワークＷを把持ツールユニット２０の上方に図示したが、把持ツールユニット２０でワークＷを把持する際には、ワークＷを把持ツールユニット２０の下方に位置させる。

把持ツール３０は、略正三角形状のツール基板３１と、このツール基板３１の３つの頂点にそれぞれ設けられた把持装置３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃとを備える。
これら把持装置３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃは、それぞれ、把持ピンと３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃと、これら把持ピン３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃの先端側を拡開する把持ピン駆動部３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃと、を含んで構成される。

把持ピン３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃは、ツール基板３１の面内における正三角形の頂点に位置し、それぞれ、ツール基板３１に対して垂直に設けられる。
また、以下では、ツール基板３１に対し垂直に延び、かつ、これら把持ピン３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃにより構成される正三角形の中心を通る軸を、把持ツール３０の中心軸Ｏとする。

図３は、把持ピン３４Ａの先端側の構成を示す断面図である。より具体的には、図３の（ａ）は把持ピン３４Ａを閉じた状態を示し、図３の（ｂ）は把持ピン３４Ａを開いた状態を示す。
把持ピン３４Ａは、複数ここでは２分割されて、先端に向かうに従って細くなるテーパ形状ここでは略円錐形状となっている。

把持ピン駆動部３５Ａにより、図示しないロッドを初期位置から前進させることによって、ロッドの先端部が把持ピン３４Ａの先端側を押し拡げて、２分割された把持ピン３４Ａ同士の間隔が大きくなる（図３（ｂ）参照）。この把持ピン３４Ａ同士の間隔は、ロッドの位置によって調整可能である。
一方、把持ピン駆動部３５Ａにより、ロッドを後退させて初期位置に戻すと、把持ピン３４Ａの復元力により、把持ピン３４Ａの間隔は元に戻る（図３（ａ）参照）。
なお、その図示および説明を省略するが、把持装置３３Ｂ，３３Ｃの構成は、以上の把持装置３３Ａと同様の構成となっている。

図２に戻って、把持ツール支持機構４０は、ツール基板３１を回転可能に支持する支持機構本体４１と、この支持機構本体４１に支持されたツール基板３１を回転するモータ４２と、支持機構本体４１と多関節アーム１３の先端側とを連結する自動工具交換装置（ＡＴＣ）４３と、を備える。

支持機構本体４１は、モータ４２を収容するモータケース４１１と、このモータケース４１１に回転可能に支持された略筒状の第１回胴部４１２と、その一端側がツール基板３１に固定されるとともに他端側が第１回胴部４１２に固定された略筒状の第２回胴部４１３と、を含んで構成される。

第１回胴部４１２および第２回胴部４１３は、把持ツール３０の中心軸Ｏを回転軸として回転可能となっている。
モータ４２は、把持ツール３０を第２回胴部４１３とともに中心軸Ｏを回転軸として回転駆動する。

また、支持機構本体４１には、把持ツール３０の第１回胴部４１２に対する回転を固定する図示しないロック機構が設けられており、把持ツール３０を所定の位相で固定することが可能となっている。

一方、ワークＷには、３つのピン挿入穴ＰＡ，ＰＢ，ＰＣが形成されている。これらピン挿入穴ＰＡ，ＰＢ，ＰＣに把持ピン３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃが挿入されて、２分割された把持ピン３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ同士の間隔が拡がることにより、ピン挿入穴ＰＡ，ＰＢ，ＰＣに係止することにより、把持ツール３０によりワークＷが把持される。

制御装置６０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、およびハードディスク等により構成され、搬送制御手段としての搬送制御部６１と、判別手段としての判別部６２と、を備える（図１参照）。

搬送制御部６１は、多関節アーム１３により把持ツール３０をワークＷに接近させて、把持ピン３４Ａ，３４Ｂ，３４ＣをワークＷのピン挿入穴ＰＡ，ＰＢ，ＰＣに挿入し、その後、２分割された把持ピン３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃをピン挿入穴ＰＡ，ＰＢ，ＰＣの内壁面に当接するまで互いに離間させることで、把持ピン３４Ａ，３４Ｂ，３４ＣでワークＷを把持して搬送する。

判別部６２は、把持ピン３４Ａ，３４Ｂ，３４ＣでワークＷを把持する際に、図示しないセンサにより２分割された把持ピン３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ同士の間隔を測定して、この測定した間隔に基づいて、ワークＷの種類を判別する。

例えば、複数種類のワークＷのうち２種類のワークＷ１およびワークＷ２を把持して搬送する場合について、図４を参照しながら説明する。
まず、ワークＷ１，Ｗ２について、共通の基準面Ｎを設定し、ピン挿入穴ＰＡ，ＰＢ，ＰＣの内径、および、ピン挿入穴ＰＡ，ＰＢ，ＰＣの基準面Ｎの面内方向の位置を共通とする。

また、ワークＷ１では、ピン挿入穴ＰＡの基準面Ｎからの高さをＬ１とし、ピン挿入穴ＰＢの基準面Ｎからの高さをＬ２とし、ピン挿入穴ＰＣの基準面Ｎからの高さをＬ３とする。
一方、ワークＷ２では、ピン挿入穴ＰＡの基準面Ｎからの高さをＬ２とし、ピン挿入穴ＰＢの基準面Ｎからの高さをＬ３とし、ピン挿入穴ＰＣの基準面Ｎからの高さをＬ１とする。
すなわち、ワークＷ１とワークＷ２とでは、ピン挿入穴ＰＡ，ＰＢ，ＰＣの基準面Ｎからの高さ、つまり、ピン挿入穴ＰＡ，ＰＢ，ＰＣの基準面Ｎの垂直方向の位置が互いに異なっている。

そして、ワークＷ１，Ｗ２のピン挿入穴ＰＡ，ＰＢ，ＰＣには、基準面Ｎの略垂直方向つまり図４中上方から、基準面Ｎに対して共通の所定位置つまり基準面Ｎから高さＭの位置に至るまで、把持ピン３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃが挿入される。
この状態で、２分割された把持ピン３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃをピン挿入穴ＰＡ，ＰＢ，ＰＣの内壁面に当接するまで互いに離間させて、把持ピン３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ同士の間隔を測定する。すると、把持ピン３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃは略円錐形状であるため、２分割された把持ピン３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ同士の間隔は、ワークＷ１では、ｄ１，ｄ２，ｄ３となり、ワークＷ２では、ｄ２，ｄ３，ｄ１となる。よって、２分割された把持ピン３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ同士の間隔を測定することで、ワークＷ１，Ｗ２を判別できる。

次に、以上の搬送システム１によりワークＷを搬送する手順について、図１および図２を参照しながら説明する。

先ず、多関節アーム１３を制御して、ツール基板３１をワークＷに対向させながら、把持ツール３０をワークＷに接近させ、把持ピン３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃをピン挿入穴ＰＡ，ＰＢ，ＰＣに挿入する。
この際、把持ツールユニット２０を制御して、把持ピン３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃがピン挿入穴ＰＡ，ＰＢ，ＰＣに一致するように、ワークＷに応じて予め設定された後述の回転位相分だけ把持ツール３０を回転し、ロック機構により把持ツール３０をこの位相で固定しておく。

次に、把持ピン３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃを拡開して、把持ピン３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃをピン挿入穴ＰＡ，ＰＢ，ＰＣに係止させて、ワークＷを把持するとともに、ワークＷの種類を判別する。

次に、多関節アーム１３を制御して、ワークＷを搬送し、その後、把持ピン３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃを閉じ、これら把持ピン３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃをピン挿入穴ＰＡ，ＰＢ，ＰＣから離脱させて、終了する。

本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）ピン挿入穴ＰＡ，ＰＢ，ＰＣの内径および基準面Ｎの面内方向の位置を共通としつつ、ピン挿入穴ＰＡ，ＰＢ，ＰＣの基準面Ｎの垂直方向の位置を互いに異ならせる。
そして、把持ピン３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃをピン挿入穴ＰＡ，ＰＢ，ＰＣに挿入してワークＷを把持する際に、２分割された把持ピン３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ同士の間隔を測定する。すると、把持ピン３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃは略円錐形状であるため、ピン挿入穴ＰＡ，ＰＢ，ＰＣの基準面Ｎの垂直方向の位置に応じて、把持ピン３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ同士の間隔が異なることになる。よって、ピン挿入穴ＰＡ，ＰＢ，ＰＣが同径の場合に、測定した間隔に基づいてワークＷの種類を判別できる。
また、把持ピン３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ同士の間隔を測定するだけでよいので、ワークＷの種類を判別するための設備が不要となり、低コストである。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。

本発明の一実施形態に係る搬送システムの構成を示す斜視図である。前記実施形態に係る把持ツールユニットの構成を示す斜視図である。前記実施形態に係る把持ピンの先端側の構成を示す断面図である。前記実施形態に係る把持ツールにより２種類のワークを把持した状態を示す模式図である。

符号の説明

１搬送システム
１３多関節アーム（搬送手段）
３０把持ツール
３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ把持ピン
６１搬送制御部（搬送制御手段）
６２判別部（判別手段）
Ｎ基準面
ＰＡ，ＰＢ，ＰＣピン挿入穴
Ｗ，Ｗ１，Ｗ２ワーク

Claims

複数種類のワークを把持する把持ツールと、
当該把持ツールを先端側で支持し、当該把持ツールの三次元空間内における位置および姿勢を変更する搬送手段と、を備える搬送システムであって、
前記把持ツールは、複数に分割されかつ先端に向かうに従って細くなるテーパ形状の把持ピンを備え、
前記複数種類のワークには、共通の基準面が設定され、さらに、当該基準面の略垂直方向から前記把持ピンが挿入される挿入穴が形成され、
当該挿入穴は、内径および前記基準面の面内方向の位置が共通であるが、前記基準面の垂直方向の位置が互いに異なり、
前記搬送手段により、前記複数に分割された把持ピンを、前記基準面に対して共通の所定位置に至るまで前記ワークの挿入穴に挿入し、その後、前記挿入穴の内壁面に当接するまで互いに離間させることで、前記把持ピンで前記ワークを把持して搬送する搬送制御手段と、
前記把持ピンで前記ワークを把持する際に、前記複数に分割された把持ピン同士の間隔を測定して、当該測定した間隔に基づいて、前記ワークの種類を判別する判別手段と、を備えることを特徴とする搬送システム。