JP5008842B2

JP5008842B2 - ワークの搬送方法及びその搬送方法に用いられる搬送装置

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Publication number: JP5008842B2
Application number: JP2005227594A
Authority: JP
Inventors: 誠冨永
Original assignee: Hirotec Corp
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Priority date: 2005-08-05
Filing date: 2005-08-05
Publication date: 2012-08-22
Anticipated expiration: 2025-08-05
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Description

本発明は、複数のワークの中から所定のワークを取り出して目標位置まで搬送するワークの搬送方法及びその搬送方法に用いられる搬送装置に関する。

従来より、例えば自動車に設けられるドアは、アウタパネルとインナパネルとを接合して構成されている。このような構造のドアを製造する場合には、まず、プレス加工装置によりワークとしてのアウタパネル及びインナパネルを成形した後、パレット等のワーク収容手段に一旦収容しておく。そして、このワーク収容手段をドアの組立装置がある場所まで運び、該ワーク収容手段に収容されている複数のワークの中から１つを取り出して組み立て用の治具まで搬送し、該治具に位置決めして保持させる。そして、治具に保持されたワークに対して後工程で各種組立加工等が行われる。
特開平１１−３２１７３５号公報

ところで、特許文献１のようにワーク収容手段に収容されているワークを該ワーク収容手段から取り出して目標位置である治具まで搬送する場合には、作業者は、ワークを取り出す際や搬送する際に該ワークが他のワークやワーク収容手段、周辺の機器等に接触して変形しないように１つ１つ注意深く正確に搬送する必要がある。このため、ワークをワーク収容手段から目標位置まで搬送するのに要する時間を短縮するのには限界があり、生産効率を向上させるのが難しい。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ワーク収容手段に収容されたワークを取り出して目標位置まで搬送する作業を自動化し、さらに、この自動化した場合のワークの搬送要領に工夫を凝らすことで、生産効率を向上させることにある。

上記目的を達成するために、請求項１の発明では、ワークの搬送方法の発明として、ワーク収容手段に収容された複数のワークの中から所定のワークを取り出して、該ワークを目標位置まで搬送するワークの搬送方法を対象とし、複数のワークで構成されたワークの組を上記ワーク収容手段に複数組収容する工程と、対象物の３次元位置を検出可能に構成された可動センサがロボットアーム先端のワーク把持手段に装着された搬送用ロボットにより、該可動センサを移動させて上記ワーク収容手段に収容された所定の組のワークの３次元位置を検出する工程と、上記可動センサで検出された所定の組のワークの３次元位置情報に基づいて、上記ワーク把持手段を上記搬送用ロボットにより所定の組のワークを把持する把持位置まで移動させ、該ワーク把持手段により、上記ワーク収容手段に収容された所定の組のワークを把持して上記複数のワークを該ワーク収容手段から一度に取り出す工程と、所定の組の複数のワークのうち、１番目に目標位置まで搬送するワーク以外のワークを上記ワーク収容手段から目標位置に近い側へ離れて配置されたワーク仮保持手段に一時的に保持させる工程と、上記１番目に目標位置まで搬送するワークと上記ワーク把持手段との相対位置を固定センサで検出し、その検出結果に基づいて上記ロボットアームの動きを補正し、該１番目に目標位置まで搬送するワークを目標位置まで搬送する工程と、上記１番目に搬送するワークを目標位置まで搬送した後に、上記ワーク仮保持手段に保持されているワークを上記ワーク把持手段により把持して目標位置まで搬送する工程とを備えている構成を採った。

この構成によれば、搬送用ロボットのワーク把持手段により所定の組の複数のワークを把持してワーク収容手段から一度に取り出すことが可能になる。そして、この取り出した複数のワークのうち、１番目に目標位置まで搬送するワーク以外をワーク仮保持手段に一時的に保持しておき、その１番目に搬送するワークのみをワーク把持手段に把持したまま搬送用ロボットで目標位置まで搬送することが可能になる。その１番目のワークの搬送が終了した後に、搬送用ロボットは、ワーク把持手段をワーク収容手段まで移動させることなく、ワーク仮保持手段に保持されているワークを把持する位置まで移動させて該ワークを把持し、該ワークを目標位置まで搬送することが可能になる。

つまり、本請求項１の発明では、ワーク収容手段に収容されたワークを作業者の手によらず搬送用ロボットにより目標位置まで搬送することが可能になる。その上、ワーク収容手段から複数のワークを一度に取り出すようにしたので、ワーク把持手段をワーク収容手段まで移動させてワークを取り出す工程を、１つのワークの搬送が終了する毎に行わなくもよくなり、全体としてワークの搬送時間が短縮される。

また、ワーク収容手段には、複数のワークを１つの組にまとめて収容することが可能となるので、スペース効率が向上して１つのワーク収容手段に収容できるワークの数が増える。これにより、ワーク収容手段を搬入出する頻度を低くすることが可能になる。

また、可動センサでワークの３次元位置を検出してから該ワークをワーク把持手段により把持することが可能になるので、ワーク収容手段が置かれている位置や、ワークの収容位置が多少ずれていても、ワークをワーク把持手段で確実に把持することが可能になる。そして、上記可動センサのように動かない分、正確な検出が可能な固定センサにより、ワークとワーク把持手段との相対位置を検出するようにしたので、その相対位置が正規の位置からずれている場合にはロボットアームの動きを的確に補正してワークを搬送することが可能になる。

つまり、本発明では、ワーク把持手段で把持する前のワークの位置が所期の位置からずれていても、該ワークを作業者の手によらず搬送用ロボットにより目標位置まで正確に搬送することが可能になる。

請求項２の発明では、ワークの搬送装置の発明として、ワーク収容手段に収容された複数のワークの中から所定のワークを取り出して、該ワークを目標位置まで搬送するワークの搬送装置を対象とし、複数のワークで構成されたワークの組が複数組収容されるワーク収容手段と、上記ワーク収容手段に収容された所定のワークの組を把持するワーク把持手段が取り付けられたロボットアームを有し、該ワーク把持手段が把持したワークを目標位置まで搬送するように構成された搬送用ロボットと、上記ワーク把持手段が把持した所定の組の複数のワークのうち、１番目に目標位置まで搬送するワーク以外のワークを一時的に保持するとともに、上記ワーク収容手段から目標位置に近い側へ離れて配置されたワーク仮保持手段と、上記ワーク把持手段に装着され、上記ワーク収容手段に収容されている所定の組のワークの３次元位置を検出可能に構成された可動センサと、上記ワーク把持手段に把持したワークと該ワーク把持手段との相対位置を検出可能に構成された固定センサと、上記可動センサ及び固定センサが接続され、これら両センサの出力信号に基づいて上記搬送用ロボットを制御する制御装置とを備え、上記制御装置は、上記可動センサで検出された所定の組のワークの３次元位置情報に基づいて上記ワーク把持手段を所定の組のワークの把持位置まで移動させるとともに、上記固定センサで検出されたワークとワーク把持手段との相対位置情報に基づいてロボットアームの動きを補正して各ワークを目標位置まで搬送させるように構成されている。

この構成によれば、ワーク収容手段に収容された所定の組の複数のワークをワーク把持手段で把持してワーク収容手段から一度に取り出すことが可能になる。そして、この取り出された複数のワークを搬送用ロボットで移動させて、１番目に目標位置まで搬送するワーク以外のワークをワーク仮保持手段に一時的に保持し、その１番目に搬送するワークのみをワーク把持手段に把持したまま目標位置まで搬送することが可能になる。この１番目のワークの搬送が終了した後に、搬送用ロボットは、ワーク把持手段をワーク収容手段まで移動させることなく、ワーク仮保持手段に保持されているワークを把持する位置まで移動させて該ワークを把持し、該ワークを目標位置まで搬送することが可能になる。

つまり、本発明では、請求項１の発明と同様に、ワークを搬送用ロボットにより目標位置まで搬送することが可能になり、その上、ワーク把持手段をワーク収容手段まで移動させてワークを取り出す工程を、１つのワークの搬送が終了する毎に行わなくもよくなり、全体としてワークの搬送時間が短縮される。また、ワーク収容手段には、複数のワークを１つの組にまとめて収容することが可能となるので、ワーク収容手段を搬入出する頻度を低くすることが可能になる。

また、可動センサを搬送用ロボットにより移動させてワーク収容手段の所定のワークの位置を検出し、この検出結果に基づいてワーク把持手段でワークを把持することが可能になる。これにより、ワーク収容手段が置かれている位置や、ワークの収容位置が多少ずれていても、ワークをワーク把持手段で確実に把持することが可能になる。そして、上記可動センサのように動かない分、正確な検出が可能な固定センサにより、ワークとワーク把持手段との相対位置を検出するようにしたので、ロボットアームの動きを的確に補正してワークを搬送することが可能になる。

つまり、本発明では、請求項１の発明と同様に、ワーク収容手段に収容されたワークの位置が所期の位置からずれていても該ワークを搬送用ロボットにより目標位置まで正確に搬送することが可能になる。

請求項３の発明では、請求項２の発明において、ワーク収容手段に収容されているワークの組は、パネル状の複数のワークを厚み方向に重ねて構成されており、ワーク把持手段は、所定の組の厚み方向一側に位置するワークを把持するように構成され、ワーク仮保持手段は、所定の組の厚み方向他側に位置するワークを把持するように構成されているものとした。

この構成によれば、１組のワークのうち厚み方向一側に位置するワークをワーク把持手段で把持したまま、反対側に位置するワークをワーク仮保持手段に保持させることが可能になる。

請求項４の発明では、請求項２または３の発明において、ワーク把持手段には、作動流体の給排により伸縮動作するシリンダ装置と、該シリンダ装置のロッド先端に装着された吸盤とが設けられ、上記シリンダ装置は、作動流体の供給を停止した状態でロッドが外力により自由に伸縮するように構成されているものとした。

この構成によれば、シリンダ装置に作動流体を供給していない状態で、ワーク収容手段のワークに吸盤を押し当てると、その押し当てたときの力を受けたロッドは容易に後退し、一方、ワークは吸盤に吸着されてワーク把持手段に把持される。これにより、ワークを吸盤に吸着させる際に吸盤がワークに強く接触するようになるのが回避される。

請求項１の発明によれば、複数のワークを１つの組にした状態でワーク収容手段に収容し、その後、搬送用ロボットにより所定の組の複数のワークをワーク収容手段から一度に取り出し、これら複数のワークを搬送用ロボットにより目標位置まで順次搬送するようにしたので、ワークの搬送を自動化でき、しかも、１つのワークの搬送が終了する毎にワークをワーク収容手段まで取り出しに行かなくてもよくなり、ワークの搬送時間を全体として短縮することができる。加えて、ワーク収容手段に複数のワークを１つの組にまとめて収容することが可能になって、１つのワーク収容手段に収容できるワークの数が増え、ワーク収容手段を搬入出する頻度を低くすることができる。これらのことにより、生産効率を向上させることができる。

また、ワーク収容手段に収容された所定のワークの３次元位置を検出してから該ワークをワーク把持手段により把持し、このワークを搬送する途中に、正確な位置検出が行える固定センサでワークとワーク把持手段との相対位置を検出してロボットアームの動きを的確に補正できるようにしたので、ワークの搬送を自動化してワークの搬送時間を短縮でき、この場合に、ワーク把持手段で把持する前のワークの位置が所期の位置からずれていても、ワークを目標位置に正確に搬送して搬送後のワークの位置修正を殆ど不要にでき、生産効率を向上させることができる。

請求項２の発明によれば、請求項１の発明と同様に、ワークの搬送を自動化できるとともに、１つのワークの搬送が終了する毎にワークをワーク収容手段まで取り出しに行かなくてもよくなって、ワークの搬送時間を全体として短縮することができる。加えて、１つのワーク収容手段に収容できるワークの数を増やすことが可能になり、ワーク収容手段を搬入出する頻度を低くすることができる。これらのことにより、生産効率を向上させることができる。

また、ワークの搬送を自動化してワークの搬送時間を短縮することができ、この場合に、ワークの位置が所期の位置からずれていても、ワークを目標位置に正確に搬送して搬送後のワークの位置修正を不要にでき、生産効率を向上させることができる。

請求項３の発明によれば、所定の組のワークのうち厚み方向一側に位置するワークをワーク把持手段で把持し、反対側に位置するワークをワーク仮保持手段で保持するようにしたので、１番目に目標位置まで搬送するワークをワーク把持手段から外すことなく他のワークをワーク仮保持手段に保持させることができて、ワークの搬送時間をより一層短縮することができる。

請求項４の発明によれば、ワークを吸着する吸盤を、作動流体の供給を停止した状態でロッドが外力により自由に伸縮するシリンダ装置に装着したので、吸盤がワークに強く接触するようになるのを回避することができて、ワークの変形や傷つきを抑制することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１は、本発明の実施形態に係るワークの搬送装置Ａを示すものである。この搬送装置Ａは、自動車用の側部に設けられるドア（図示せず）を組み立てる工場Ｗ内に設置されており、ドアのアウタパネルＰをワークとしこのアウタパネルＰを後工程用の治具Ｙの固定位置まで搬送するように構成されている。この実施形態の説明では、搬送装置Ａの構造を説明する前に、上記アウタパネルＰについて説明する。このアウタパネルＰは、鋼板をプレス成形してなるものであり、図２及び図３に示すように、上下方向中間部が自動車への取付状態で車室外側へ大きく湾曲するように形成されている。アウタパネルＰの上縁部及び下縁部は、該アウタパネルＰの車室内側へ折り曲げられている。また、アウタパネルＰの上部には、図４に示すように、車両後側に対応する位置に、アウターハンドル（図示せず）の取付部Ｔが設けられている。この取付部Ｔは、車室内側へ窪む凹部Ｔ１及び複数の開口部Ｔ２で構成されており、該開口部Ｔ２は車両前後方向に並んでいる。

上記工場Ｗ内には、図１に示すように、右ドア用のアウタパネルＰを収容する右ドア用パレット１が載置される右ドア用ラック２と、左ドア用のアウタパネルＰを収容する左ドア用パレット（図示せず）が載置される左ドア用ラック４とが間隔をあけて設置されている。上記両ラック２、４と向かい合うように搬送用ロボット５が設置されるとともに、各ラック２、４から搬送用ロボット５側に離れた位置に右側仮保持装置６及び左側仮保持装置７がそれぞれ設置されている。搬送用ロボット５を挟んでラック２、４と反対側に上記治具Ｙが設置され、この治具Ｙと左側仮保持装置７との間にはアウタパネルＰにシーリング剤（図示せず）を塗布するシーリング塗布用ロボット８が設置されている。治具Ｙの近傍には、該治具Ｙを跨ぐように形成された門型のセンサ支持台９が設置されている。また、各図における符号Ｆは、フェンスである。このフェンスＦの外側に上記搬送用ロボット５の制御装置１０が設置されている。

上記右ドア用ラック２及び左ドア用ラック４はフェンスＦの内側に配置されている。右ドア用パレット１及びラック２と、左ドア用パレット及びラック４とは同じ構造であるため、以下、右ドア用パレット１及びラック２についてのみ説明する。右ドア用パレット１は、図２及び図３に示すように、複数の棒材を直方体型の枠状に組み合わせてなるものである。右ドア用パレット１の内部には、図２に示すように、２枚のアウタパネルＰが１組とされた状態で多数組がパレット１の幅方向に並ぶように収容されている。この収容された状態のアウタパネルＰの向きは、該アウタパネルＰの上側がパレット１の上側に位置し、かつ、アウタパネルＰの車両後側がパレット１の搬送用ロボット５側に位置する向きとなっている。

また、詳細は後述するが、１組のアウタパネルＰは右ドア用パレット１から同時に取り出されて一方のアウタパネルＰ１（図２に示す）が先に治具Ｙまで搬送され、その後、他方のアウタパネルＰ２が治具Ｙまで搬送されるようになっている。一方のアウタパネルＰ１の車室外面が他方のアウタパネルＰ２の車室内面に重なっており、これら両パネルＰ１、Ｐ２は間の隙間は狭められている。このように、２枚のアウタパネルＰ１、Ｐ２を厚み方向に重ねかつ近接配置して１組にすることで、１つの右ドア用パレット１に収容可能なアウタパネルＰの枚数を増やすことが可能になる。これにより、図示しないプレス装置がある場所と、上記搬送装置Ａがある場所との間で上記ラック２、４を移動させる頻度を低くすることが可能になる。

上記右ドア用パレット１の下部には、アウタパネルＰの下縁部を下側から支持する下部サポート部材２０がパレット１の幅方向に間隔をあけて設けられている。右ドア用パレット１の上部には、アウタパネルＰの上縁部を該アウタパネルＰの車室内外方向両側から支持する一対の上部サポート部材２１が、上記下部サポート部材２０と同様に設けられている。一対の上部サポート部材２１の間には、上記１組のアウタパネルＰ１、Ｐ２が配置されるようになっている。２枚のアウタパネルＰ１、Ｐ２のうち、一方のアウタパネルＰ１の上縁部は他方のアウタパネルＰ２の上縁部の下側に当接して、これら上縁部同士が折り曲げ部分で係合している。

上記１組のアウタパネルＰ１、Ｐ２の下縁部は共通の下部サポート部材２０により支持されている。一方のアウタパネルＰ１の下縁部は他方のアウタパネルＰ２の下縁部の外側に位置していて、両アウタパネルＰの下縁部が下部サポート部材２０に接触した状態となっている。

右ドア用パレット１内の幅方向一方には、上記搬送用ロボット５に取り付けられたアウタパネル把持用のマテリアルハンドリング、即ちワーク把持手段としての把持用マテハン２５（詳細は後述する）が入り込むマテハン挿入用空間Ｒが形成されている。アウタパネルＰの車室内側である凹面側は、上記マテハン挿入用空間Ｒに向いている。

図３に示すように、上記右ドア用ラック２の上半部及び下半部には、それぞれ右ドア用パレット１を載置するための上側載置部２６及び下側載置部２７が設けられており、この右ドア用ラック２には右ドア用パレット１が上下２段に載置されるようになっている。上側載置部２６に載置された右ドア用パレット１と、下側載置部２７に載置された右ドア用パレット１とは、図示しないが、フォークリフト等を用いて別々に他の右ドア用パレットと交換することができるようになっている。つまり、上下一方の右ドア用パレット１内のアウタパネルＰが無くなると、他方のパレット１からアウタパネルを取り出していき、その間に一方のパレット１をアウタパネルＰが収容された別の右ドア用パレットと交換することが可能になり、パレット交換による時間のロスが抑制されるようになっている。尚、図１に示すように、右ドア用ラック２及び左ドア用ラック４の搬送用ロボット５と反対側には、光電管装置２８が設置されている。この光電管装置２８は、制御装置１０に接続されており、パレット１の交換作業の際に、交換を行っている側のパレット１から搬送用ロボット５がアウタパネルＰを取り出さないようにするためのものである。また、これら光電管装置２８の間には扉２９が設けられている。

上記搬送用ロボット５は、一般に工場で用いられている多軸制御型のものであり、本体部３０から延びるロボットアーム３１を備えている。ロボットアーム３１の先端部は、該ロボットアーム３１のフレーム軸心周りに回転するように構成されている。上記把持用マテハン２５は、図５に示すように、上記ロボットアーム３１先端に取り付けられている。把持用マテハン２５は、上記アウタパネルＰを把持するように構成されており、ロボットアーム３１のフレーム軸方向に延びるセンタ部材３５と、該センタ部材３５に略直交するように取り付けられた２本の支持棒材３６と、該支持棒材３６に支持された４つの把持部３７とで構成されている。センタ部材３５の長さは、図４に示すように、上記アウタパネルＰの車両前後方向の長さと同じくらいに設定されている。また、支持棒材３６は、センタ部材３５に対しクランプ機構等の可動機構３８を介して取り付けられている。この可動機構３８によるセンタ部材３５への固定状態を解除することで、各支持棒材３６がセンタ部材３５に対して長手方向に移動可能になるとともに、センタ部材３５の周りを回動可能になる。この可動機構３８により、支持棒材３６をセンタ部材３５に対し任意の位置で固定することができるようになっている。

また、上記把持部３７は、各支持棒材３６の両端側にそれぞれ取り付けられている。これら把持部３７は同じ構造である。各把持部３７は、図６にも示すように、支持棒材３６から延びるブラケット３９と、該ブラケット３９に取り付けられたシリンダ装置４０と、該シリンダ装置４０のロッド４０ａ先端部に取り付けられたゴム製の吸盤４１とを備えている。上記ブラケット３９は、上記シリンダ装置４０の支持棒材３６に対する傾き角や位置を変更可能に構成された可動式のものである。上記シリンダ装置４０は、例えば圧縮空気等の作動流体が外部から給排されることによりロッド４０ａを進退させるように構成された周知のものである。この実施形態のシリンダ装置４０は、ロッド４０ａの摺動抵抗が極めて低い低摩擦タイプのものであり、作動流体が供給されていない状態ではロッド４０ａに軸方向の外力が作用した際に該ロッド４０ａが自由に進退するように構成されている。

上記シリンダ装置４０のロッド４０ａが後退した状態を図６に仮想線で示している。このシリンダ装置４０のロッド４０ａのストロークは、例えば約３０ｍｍにしておく。シリンダ装置４０は、図示しないシリンダ制御弁により制御されるようになっている。上記吸盤４１は、従来よりパネル材を把持する際に用いられているものであり、その吸着面がロッド４０ａと反対側に向くように配置されている。吸盤４１の吸着面には、図示しないが、負圧配管による負圧が作用するようになっている。尚、把持部３７の吸盤４１の代わりに、マグネットやクランプ等を用いてもよい。

また、上記把持用マテハン２５のロボットアーム３１側の端部には、図５に示すように、可動センサ４５がステー４６を介して取り付けられている。この可動センサ４５は、把持用マテハン２５でパレット１内のアウタパネルＰを把持する前に該アウタパネルＰの３次元位置を検出するためのものである。この可動センサ４５は、図示しないが、測距用の半導体レーザ光を照射する照射装置と、形状認識用のカメラとを備えた周知の立体センサであり、カメラで撮影した画像からアウタパネルＰの開口部Ｔ１や凹部Ｔ２等の目印部を把握するとともに、このアウタパネルＰと可動センサ４５との距離を照射装置で３次元測定することにより、アウタパネルＰの３次元位置を検出することができるようになっている。この可動センサ４５により搬送用ロボット２５には３次元視覚機能が備わることになる。上記可動センサ４５は、図７に示すように、上記制御装置１０に接続されている。

上記右側仮保持装置６は、１組のアウタパネルＰ１、Ｐ２を右ドア用パレット１から取り出した後に、他方のアウタパネルＰ２を一時的に保持しておくためのものであり、本発明のワーク仮保持手段を構成している。この右側仮保持装置６は、図８及び図９に示すように、工場の地面に固定されるベース板４７と、該ベース板４７の中央部から上方へ延びる支柱４８と、該支柱４８の上側に取り付けられた横棒材４９と、該横棒材４９の両端側にそれぞれ取り付けられた２本の支持棒材５０と、該各支持棒材５０の両端側にそれぞれ支持された４つの保持部５１とで構成されている。尚、符号５２は、ベース板４７の上面と支柱４８の外面とを連結するように形成された補強板である。

横棒材４９は、支柱４８に対しクランプ機構等の可動機構５３を介して取り付けられている。この可動機構５３による支柱４８への固定状態を解除することで、横棒材４９が上下方向に移動可能になるとともに、支柱４８の周りを回動可能になる。この可動機構５３により、横棒材４９を支柱４８に対し任意の位置で固定することができるようになっている。また、支持棒材５０も、横棒材４９に対し同様な可動機構５３を介して取り付けられており、支持棒材５０を横棒材４９に対し任意の位置で固定することができるようになっている。保持部５１には上記把持部３７の吸盤４１と同様な吸盤５４が設けられており、該吸盤５４は、上記把持用マテハン２５の把持部３７の吸盤４１と向かい合わせたときに吸着面同士の少なくとも一部が重複するように配置されている。この保持部５１の吸盤５４の代わりに、マグネットやクランプ等を用いてもよい。尚、上記左側仮保持装置７は上記右側仮保持装置６と同様に構成されている。

上記治具Ｙは、図１に示すように、略鉛直に延びる軸周りに回転する旋回台５８の上面に固定されている。治具Ｙは、右ドア用のアウタパネルＰが車室内面を上に向けた状態で固定される右ドア用固定部５９と、左ドア用のアウタパネルＰが車室内面を上に向けた状態で固定される左ドア用固定部６０とで構成されている。

上記シーリング塗布用ロボット８は、図示しない制御装置により制御されるようになっており、右ドア用及び左ドア用のアウタパネルＰの周縁部にそれぞれシーリング剤の塗布を行うように構成されている。

上記センサ支持台９は、治具Ｙの両側で上下方向に延び下端部が地面に固定された２本の側部構成部材６１と、該側部構成部材６１の上端部同士を連結するように延びる上部構成部材６２とを備えている。上部構成部材６２は、上記治具Ｙに固定された状態のアウタパネルＰから上方に所定距離離れている。この上部構成部材６２の長手方略中央部には、固定センサ６３が取り付けられている。この固定センサ６３は、下方に向いたカメラ（図示せず）を備えており、このカメラで撮影した画像からアウタパネルＰの車両後縁部等の目印部と把持用マテハン２５の任意の目印部とを認識し、アウタパネルＰと把持用マテハン２５との相対位置を検出するように構成されている。この固定センサ６３は、図７に示すように、上記制御装置１０に接続されている。

上記制御装置１０は、周知の演算装置や記憶装置、表示装置等を有しており、上記可動センサ４５及び固定センサ６３の出力信号に基づいてロボットアーム３１とその周辺に配置されたツールやアウタパネルＰとの位置関係を把握してロボットアーム３１を制御するように構成されている。本発明の搬送装置Ａは、上記ラック２、４、右側及び左側パレット１、搬送用ロボット５、可動センサ４５、右側及び左側仮保持装置６、７、固定センサ６３及び制御装置１０で構成されている。

次に、上記のように構成された搬送装置Ａを用いて右ドア用のアウタパネルＰ及び左ドア用のアウタパネルＰを右ドア用パレット１及び左ドア用パレットから取り出して治具Ｙまで搬送する場合について説明する。この実施形態では、まず、右ドア用のアウタパネルＰを搬送する要領について説明する。この場合、上記治具Ｙの右ドア用固定部５９を搬送用ロボット５側に向けておく。

図２に示すように、右ドア用パレット１内にマテハン挿入用空間Ｒを残して収容部分全てにアウタパネルＰが収容されている場合には、マテハン挿入用空間Ｒに臨んでいる１組のアウタパネルＰ１、Ｐ２を最初に取り出す。その後は、図２の右側へ向けて順にアウタパネルＰを１組ずつ取り出していく。上記アウタパネルＰを最初に取り出す際には、右ドア用パレット１やラック２が置かれている位置は大まかであるとともに、該パレット１内の下部サポート部材２０及び上部サポート部材２１の取付位置にも誤差が生じているものなので、取り出そうとするアウタパネルＰが所定位置にあるとは限らない。そこで、右ドア用パレット１内のアウタパネルＰを把持用マテハン２５で把持する前に、該アウタパネルＰの３次元位置を検出する。

上記マテハン挿入用空間Ｒに臨んでいるアウタパネルＰを取り出す場合には、図２（ａ）及び図１０に示すように、搬送用ロボット５により把持用マテハン２５を右ドア用パレット１の外方でかつ最初に取り出すアウタパネルＰの車室内面と対向する位置まで移動させるとともに、ロボットアーム３１の動きにより可動センサ４５を回動させて該センサ４５のレーザ照射方向、即ち検出方向がアウタパネルＰに向くようにする。そして、可動センサ４５をアウタパネルＰの凹部Ｔ１及び開口部Ｔ２の真正面に位置付ける。このようにして配置した可動センサ４５によりアウタパネルＰの３次元位置を検出する。

上記把持用マテハン２５を右ドア用パレット１の外方に位置させるのは、可動センサ４５の検出範囲Ｓが、該センサ４５から所定距離離れた位置にあるためである。つまり、最初に取り出すアウタパネルＰが可動センサ４５の検出範囲Ｓに入るように可動センサ４５を位置付けるようにしている。

可動センサ４５による検出後に、把持用マテハン２５をロボットアーム３１の動きにより約１８０゜回転させるとともに、シリンダ装置４０のロッド４０ａを進出させた状態にしかつシリンダ装置４０に圧縮空気を供給しないようにしてシリンダ装置４０を大気開放状態にする。これにより、ロッド４０ａは後退する方向にフリーになり、ロッド４０ａを後退方向に僅かな力で押しただけで該ロッド４０ａが後退移動するようになる。

そして、上記可動センサ４５の検出結果に基づいて把持用マテハン２５を移動させて、図１１に示すように、アウタパネルＰと接触しないように右ドア用パレット１のマテハン挿入用空間Ｒに挿入していく。マテハン挿入用空間Ｒに挿入した後、把持用マテハン２５を一方のアウタパネルＰ１に近接させていき、吸盤４１を一方のアウタパネルＰ１に接触させる。このとき、シリンダ装置４０をフリーにしているので、吸盤４１が一方のアウタパネルＰ１からの反力を受けて容易に後退して該アウタパネルＰ１に強く接触するのが回避されて、該アウタパネルＰ１の変形や傷つきが抑止される。このとき、アウタパネルＰ１が多少撓んで形状が所定形状から変化していても、４つのシリンダ装置４０を設けていることにより、４つの吸盤４１全てをアウタパネルＰ１に同じように接触させることが可能になる。上記一方のアウタパネルＰ１が吸盤４１に吸着することにより把持用マテハン２５に把持される。

その後、把持用マテハン２５を右ドア用パレット１のマテハン挿入用空間Ｒから引き出す。このとき、吸盤４１に吸着した一方のアウタパネルＰ１に他方のアウタパネルＰ２が係合しているので、２枚のアウタパネルＰ１、Ｐ２を右ドア用パレット１から一度に取り出すことが可能である。また、把持用マテハン２５を右ドア用パレット１のマテハン挿入用空間Ｒから引き出すときにもシリンダ装置４０はフリーになっており、把持用マテハン２５に対してアウタパネルＰがロッド４０ａの進退方向に変位可能となっている。

上記１組のアウタパネルＰ１、Ｐ２を右ドア用パレット１から完全に取り出した後、シリンダ装置４０に圧縮空気を供給してロッド４０ａを進出状態にすることで、把持用マテハン２５とアウタパネルＰとが固定されて変位しなくなる。

しかる後、取り出した２枚のアウタパネルＰ１、Ｐ２のうち、他方のアウタパネルＰ２を上記右側仮保持装置６に一時的に保持させておく。すなわち、搬送用ロボット５によりアウタパネルＰ１、Ｐ２を移動させて、図８（ｂ）、図９及び図１２に示すように、他方のアウタパネルＰ２の車室外面を右側仮保持装置６の吸盤５４に接触させると、該他方のアウタパネルＰ２が吸盤５４に吸着して右側仮保持装置６に保持される。他方のアウタパネルＰ２を右側仮保持装置６に保持してから、図８（ｂ）に仮想線で示すように、一方のアウタパネルＰ１の上縁部を他方のアウタパネルＰ２の上縁部から離すように把持用マテハン２５を斜め下方に移動させる。これにより、一方のアウタパネルＰ１と他方のアウタパネルＰ２との係合状態が解除されて、図１３にも示すように、一方のアウタパネルＰ１のみが把持用マテハン２５に把持された状態になる。

次いで、図１４に示すように、一方のアウタパネルＰ１と把持用マテハン２５との相対位置を検出するために、搬送用ロボット５により該アウタパネルＰ１を上記固定センサ６３の下方に移動させる。このとき、アウタパネルＰ１の車室内面を上方へ向けて固定センサ６３とアウタパネルＰ１の車両後縁部とを対向させる。

上記固定センサ６３により一方のアウタパネルＰ１と把持用マテハン２５との相対位置が検出されると、制御装置１０は、この検出結果に基づいて、両者の相対位置が正規の位置からずれているときには、そのずれ量に応じてロボットアーム３１の動きの補正度合いを演算する。このとき、固定センサ６３は、可動センサ４５のように動かない分、正確な検出が可能であり、この固定センサ６３に基づいてロボットアーム３１の動きを的確に補正することが可能である。これにより、一方のアウタパネルＰ１と把持用マテハン２５との相対位置がアウタパネルＰ１を把持するときにずれていても、図１５に示すように、一方のアウタパネルＰ１を治具Ｙの正確な位置に置くことが可能である。この一方のアウタパネルＰ１が１番目に搬送するアウタパネルＰである。

上記一方のアウタパネルＰ１を治具Ｙに置いた後、吸盤４１の吸引力を低下させて把持用マテハン２５から一方のアウタパネルＰ１を外す。このアウタパネルＰ１は治具Ｙに固定され、その後、後工程として、周縁部にシーリング塗布用ロボット８によりシーリング剤が塗布される。その後、旋回台５８を１８０゜回転させて左ドア用固定部６０を搬送用ロボット５側に位置付ける。

次に、左ドア用アウタパネルＰを上記右ドア用アウタパネルＰと同様に左ドア用パレットから取り出して治具Ｙまで搬送する。上記左ドア用アウタパネルＰを搬送して周縁部にシーリング剤を塗布した後には、旋回台５８を１８０゜回転させる。このとき、治具Ｙの右ドア用固定部５９からは上記一方のアウタパネルＰ１が外されている。そして、搬送用ロボット５により可動センサ４５を移動させて該可動センサ４５により右側仮保持装置６に保持されている他方のアウタパネルＰ２の３次元位置を検出する。この３次元位置情報に基づいて把持用マテハン２５を移動させて、該マテハン２５の吸盤４１を他方のアウタパネルＰ２に接触させて該アウタパネルＰを把持用マテハン２５に把持させる。このアウタパネルＰ２を把持した後は、上記したように固定センサ６３でアウタパネルＰ２と把持用マテハン２５との相対位置を検出し、必要に応じてロボットアーム３１の動きを補正して他方のアウタパネルＰ２を治具Ｙの左ドア用固定部６０まで搬送する。この他方のアウタパネルＰ２を搬送する際には、該他方のアウタパネルＰ２は既に右ドア用パレット１から取り出されていて、治具Ｙに近い右側仮保持装置６に保持されているので、把持用マテハン２５を右ドア用パレット１まで移動させて取り出し動作を行わなくてもよく、搬送時間の短縮が図られる。尚、左ドア用アウタパネルＰも同様にして治具Ｙまで搬送する。

以上説明したように、この実施形態によれば、２枚のアウタパネルＰ１、Ｐ２を１つの組にした状態でパレット１に収容しておき、その後、搬送用ロボット５により１つの組の２枚のアウタパネルＰ１、Ｐ２をパレット１から一度に取り出し、これら２枚のアウタパネルＰ１、Ｐ２を搬送用ロボット５により治具Ｙの固定位置まで順次搬送するようにしたので、アウタパネルＰの搬送を自動化でき、しかも、１枚のアウタパネルＰ１の搬送が終了した後に次のアウタパネルＰ２をパレット１まで取り出しに行かなくてもよくなり、アウタパネルＰの搬送時間を全体として短縮することができる。加えて、パレット１に２枚のアウタパネルＰを１つの組にまとめて収容することで、１つのパレット１に収容できるアウタパネルＰの数が増え、パレットＰを組み立て現場に搬入出する頻度を低くすることができる。

これらのことに加え、パレット１に収容されたアウタパネルＰの３次元位置を可動センサ４５で検出してから該アウタパネルＰを把持用マテハン２５で把持し、このアウタパネルＰを治具Ｙまで搬送する途中に、正確な位置検出が行える固定センサ６３でアウタパネルＰと把持用マテハン２５との相対位置を検出してロボットアーム３１の動きを的確に補正できるようにしたので、把持用マテハン２５で把持する前のアウタパネルＰの位置が所期の位置からずれていたり、把持するときにずれたりしても、アウタパネルＰを治具Ｙまで正確に搬送することできて、搬送後の位置修正を殆ど無くすことができる。これらのことにより、ドアの生産効率を向上させることができる。

また、１組のアウタパネルＰ１、Ｐ２のうち厚み方向一側に位置する一方のアウタパネルＰ１を把持用マテハン２５で把持し、その反対側に位置するアウタパネルＰ２を仮保持装置６で保持するようにしたので、一方のアウタパネルＰ１を把持用マテハン２５から外すことなく他方のアウタパネルＰ２を仮保持装置６に保持させることができて、アウタパネルＰの搬送時間をより一層短縮することができる。

また、把持用マテハン２５及び仮保持装置６に吸盤４１、５４を設けたので、各吸盤４１、５４にアウタパネルＰを押し当てるだけで該アウタパネルＰを把持用マテハン２５及び仮保持装置６に容易に把持させることができる。さらに、このアウタパネルＰを把持用マテハン２５に把持させる際には、シリンダ装置４０を大気開放状態にするので、吸盤４１がアウタパネルＰに強く接触するのを回避することができて、アウタパネルＰの変形や傷つきを抑制することができる。

また、把持用マテハン２５でアウタパネルＰの凹面側を把持するようにしているので、この凹面内のスペースをマテハン挿入用空間Ｒの一部として有効に利用することができて、パレット１をコンパクト化することができる。

また、把持用マテハン２５の吸盤４１と仮保持装置６の吸盤５４とは、向かい合わせたときに吸着面同士の少なくとも一部が重複するように配置されているので、仮保持装置６に保持されているアウタパネルＰに把持用マテハン２５の吸盤４１を接触させた際に、アウタパネルＰの略同じ部位を両吸盤４１、５４で厚み方向に挟む形になって該アウタパネルＰの変形を抑制することができる。

また、パレット１内のアウタパネルＰが減ってきた場合には、アウタパネルＰの位置を検出する際に、可動センサ４５をパレット１内に位置付けることでアウタパネルＰが可動センサ４５の検出範囲Ｓ内に入るようにする。

尚、この実施形態では、２枚のアウタパネルＰ１、Ｐ２を１組にしてパレット１から取り出すようにしているが、１枚のアウタパネルＰをパレット１の各サポート部材２０、２１により支持しておき、パレット１から一度に取り出すアウタパネルＰを１枚としてもよい。この場合には、可動センサ４５でパレット１内のアウタパネルＰの３次元位置を検出した後、該アウタパネルＰを把持用マテハン２５で把持し、そのまま、固定センサ６３の下方へ移動させてアウタパネルＰと把持用マテハン２５との相対位置を検出してから治具Ｙまで搬送することができる。つまり、仮保持装置６、７を省略することができる。

また、この実施形態では、可動センサ４５でアウタパネルＰの３次元位置を検出し、固定センサ６３でアウタパネルＰと把持用マテハン２５との相対位置を検出するようにしているが、これらセンサ４５、６３を省略し、かつ、上述のように１組のアウタパネルＰ１、Ｐ２をパレット１から取り出し、他方のアウタパネルＰ２を仮保持装置６に保持させておき、一方のアウタパネルＰ１を治具Ｙに先に搬送するようにしてもよい。これは、把持する前のアウタパネルＰを比較的正確な位置に置いておき、搬送用ロボット５にティーチングしておくことで実現可能である。このようにした場合にも、１枚のアウタパネルＰ１の搬送が終了した後に次のアウタパネルＰ２をパレット１まで取り出しに行かなくてもよくなり、アウタパネルＰの搬送時間を全体として短縮することができる。

また、上記実施形態では、可動センサ４５でアウタパネルＰのアウタハンドル取付用の凹部Ｔ１や開口部Ｔ２を認識させるようにしているが、可動センサ４５で認識させる部位はこれらに限られるものではなく、アウタパネルＰの周縁部等としてもよい。また、同様に、固定センサ６３で認識させる部位も任意に設定することができる。また、可動センサ４５及び固定センサ６３の取付位置は、上記した位置に限られない。

また、把持用マテハン２５の吸盤４１の数及び仮保持装置６の吸盤５４の数は、３つ以下であってもよいし、５つ以上であってもよいが、アウタパネルＰを安定して保持するためには複数が望ましい。

また、この実施形態では、本発明を自動車の側部に設けられるドアの製造に適用した場合について説明したが、本発明は、例えば、自動車のスライドドア、バックドア、フード等のいわゆる蓋物を製造する場合に適用することができる。

以上説明したように、本発明に係るワークの搬送方法及びワークの搬送装置は、例えば、自動車用のドアを製造する現場において、プレス成形後にパレットに収容された状態のアウタパネルを該パレットから取り出して治具まで搬送する場合に用いることができる。

本発明の実施形態に係る搬送装置が設置されている工場の平面図である。パレットの一部を示す正面図であり、（ａ）は可動センサでアウタパネルの３次元位置を検出している状態を示し、（ｂ）は把持用マテハンをパレットのマテハン挿入用空間に挿入した状態を示す図である。右ドア用ラックに２つのパレットを載置した状態の正面図である。把持用マテハンで把持された状態のアウタパネルを把持用マテハン側から見た側面図である。（ａ）は把持用マテハンを吸盤の吸着面と反対側から見た側面図であり、（ｂ）は把持用マテハンの平面図である。把持用マテハンの把持部近傍を拡大して示す図である。搬送用ロボットのブロック図である。（ａ）はアウタパネルを保持した状態の右側仮保持装置の平面図であり、（ｂ）はアウタパネルを保持した状態の右側仮保持装置の側面図であり、アウタパネルを保持した状態の右側仮保持装置の正面図である。アウタパネルの３次元位置を検出している状態を示す図１相当図である。アウタパネルを把持している状態を示す図１相当図である。アウタパネルを右側仮保持装置に保持させた状態を示す図１相当図である。一方のアウタパネルを他方のアウタパネルから外した状態を示す図１相当図である。アウタパネルと搬送用マテハンとの相対位置を検出している状態を示す図１相当図である。アウタパネルを治具に置いた状態を示す図１相当図である。

１右ドア用パレット（ワーク収容手段）
５搬送用ロボット
６、７仮保持装置
１０制御装置
２５把持用マテハン（ワーク把持手段）
３１ロボットアーム
４１吸盤
４５可動センサ
６３固定センサ
Ａ搬送装置
Ｐアウタパネル（ワーク）

Claims

ワーク収容手段に収容された複数のワークの中から所定のワークを取り出して、該ワークを目標位置まで搬送するワークの搬送方法であって、
複数のワークで構成されたワークの組を上記ワーク収容手段に複数組収容する工程と、
対象物の３次元位置を検出可能に構成された可動センサがロボットアーム先端のワーク把持手段に装着された搬送用ロボットにより、該可動センサを移動させて上記ワーク収容手段に収容された所定の組のワークの３次元位置を検出する工程と、
上記可動センサで検出された所定の組のワークの３次元位置情報に基づいて、上記ワーク把持手段を上記搬送用ロボットにより所定の組のワークを把持する把持位置まで移動させ、該ワーク把持手段により、上記ワーク収容手段に収容された所定の組のワークを把持して上記複数のワークを該ワーク収容手段から一度に取り出す工程と、
所定の組の複数のワークのうち、１番目に目標位置まで搬送するワーク以外のワークを上記ワーク収容手段から目標位置に近い側へ離れて配置されたワーク仮保持手段に一時的に保持させる工程と、
上記１番目に目標位置まで搬送するワークと上記ワーク把持手段との相対位置を固定センサで検出し、その検出結果に基づいて上記ロボットアームの動きを補正し、該１番目に目標位置まで搬送するワークを目標位置まで搬送する工程と、
上記１番目に搬送するワークを目標位置まで搬送した後に、上記ワーク仮保持手段に保持されているワークを上記ワーク把持手段により把持して目標位置まで搬送する工程とを備えていることを特徴とするワークの搬送方法。
ワーク収容手段に収容された複数のワークの中から所定のワークを取り出して、該ワークを目標位置まで搬送するワークの搬送装置であって、
複数のワークで構成されたワークの組が複数組収容されるワーク収容手段と、
上記ワーク収容手段に収容された所定のワークの組を把持するワーク把持手段が取り付けられたロボットアームを有し、該ワーク把持手段が把持したワークを目標位置まで搬送するように構成された搬送用ロボットと、
上記ワーク把持手段が把持した所定の組の複数のワークのうち、１番目に目標位置まで搬送するワーク以外のワークを一時的に保持するとともに、上記ワーク収容手段から目標位置に近い側へ離れて配置されたワーク仮保持手段と、
上記ワーク把持手段に装着され、上記ワーク収容手段に収容されている所定の組のワークの３次元位置を検出可能に構成された可動センサと、
上記ワーク把持手段に把持したワークと該ワーク把持手段との相対位置を検出可能に構成された固定センサと、
上記可動センサ及び固定センサが接続され、これら両センサの出力信号に基づいて上記搬送用ロボットを制御する制御装置とを備え、
上記制御装置は、上記可動センサで検出された所定の組のワークの３次元位置情報に基づいて上記ワーク把持手段を所定の組のワークの把持位置まで移動させるとともに、上記固定センサで検出されたワークとワーク把持手段との相対位置情報に基づいてロボットアームの動きを補正して各ワークを目標位置まで搬送させるように構成されていることを特徴とするワークの搬送装置。
請求項２に記載のワークの搬送装置において、
ワーク収容手段に収容されているワークの組は、パネル状の複数のワークを厚み方向に重ねて構成されており、
ワーク把持手段は、所定の組の厚み方向一側に位置するワークを把持するように構成され、
ワーク仮保持手段は、所定の組の厚み方向他側に位置するワークを把持するように構成されていることを特徴とするワークの搬送装置。
請求項２または３に記載のワークの搬送装置において、
ワーク把持手段には、作動流体の給排により伸縮動作するシリンダ装置と、該シリンダ装置のロッド先端に装着された吸盤とが設けられ、
上記シリンダ装置は、作動流体の供給を停止した状態でロッドが外力により自由に伸縮するように構成されていることを特徴とするワークの搬送装置。