JP5318655B2

JP5318655B2 - 搬送ハンド装置

Info

Publication number: JP5318655B2
Application number: JP2009115548A
Authority: JP
Inventors: 幸三長谷川
Original assignee: IHI Corp; Japan Marine United Corp
Current assignee: IHI Corp; Japan Marine United Corp
Priority date: 2009-05-12
Filing date: 2009-05-12
Publication date: 2013-10-16
Anticipated expiration: 2029-05-12
Also published as: JP2010264520A

Description

本発明は、板材を持ち上げて所定位置へ搬送する搬送ハンド装置に関する。

造船等においては、鋼材から切断された板材を搬送し仮溶接するサブユニット組立ラインを経てブロックが製作される。
当該サブユニット組立ラインでは、種々の板材を仮溶接したサブユニットが製作される。
詳しくは、所定の板材置場に置かれた板材が搬送手段により仮溶接位置にまで搬送され、溶接ロボット等により仮溶接が施される。

当該仮溶接の精度を得るには搬送手段により板材を正確に仮溶接位置に配設する必要がある。
当該搬送手段としては、例えば、ワーク（板材）を可動側把持部と固定側把持部の間で挟持し、可動側把持部における弾性膜部材を膨張させることでワークを固定側把持部に押圧して当該ワークを把持するメカニカルハンド機構があり、当該メカニカルハンド機構は、把持したワークを母材上の溶接位置へと搬送する（特許文献１参照）。

特開２００２−３３１４８６号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示された技術のように、弾性膜部材でワークを押圧して把持するような構成では、把持する際や把持を解除する際に弾性膜部材及び固定側把持部がワークと干渉し、摩擦等により板材の位置がずれたりして、予定した方向で板材を把持できなかったり、溶接位置へと板材を正確に位置決めすることができないという問題がある。

また、板材を押圧して把持すると可動側把持部や固定側把持部との接触により板材が擦れて傷が付くおそれもあり好ましくない。
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、板材の搬送において、当該板材との干渉を抑制し、所定位置に正確に板材を配設することのできる搬送ハンド装置を提供することにある。

上記した目的を達成するために、請求項１の搬送ハンド装置では、板材を持ち上げて所定位置へ搬送する搬送ハンド装置であって、倒立された板材の一側面を電磁石により吸着して搬送し、該吸着を解除することで前記所定位置に該板材を配設するマグネット部と、前記板材を間に介して前記マグネット部と対向する位置に設けられ、前記マグネット部の電磁石による前記板材の吸着が解除された時、前記所定位置に配設された該板材の姿勢を前記マグネット部とともに保持するガイド部と、を備え、前記ガイド部は、当該ガイド部を前記マグネット部に対して遠近方向に移動させる移動手段と、上下方向に回転自在であり、前記マグネット部が前記電磁石により前記板材を吸着している時には前記移動手段により前記マグネット部側に移動して前記板材の他側面と当接し、前記マグネット部の電磁石による前記板材の吸着が解除された時には前記板材の落下に合わせて回転しつつ、前記板材の姿勢を保持するローラと、を有するたことを特徴としている。

請求項２の搬送ハンド装置では、請求項１において、前記マグネット部は一平面に複数の電磁石が配設され、前記板材の形状または重量に応じて選択的に該複数の電磁石のうちの一部または全てを使用して該板材を吸着するものであることを特徴としている。

上記手段を用いる本発明の請求項１の搬送ハンド装置によれば、マグネット部が電磁石により板材の一側面を吸着して当該板材を持ち上げ、搬送を行う。そして、搬送先である所定位置で、マグネット部の電磁石による吸着を解除することで板材を配設するとともに、当該板材の吸着面の裏側にあるガイド部が当該マグネット部とともに当該板材の姿勢を保持する。

このように、電磁石の吸着により板材を持ち上げることで、板材を押圧することなく持ち上げることができる。したがって、従来のように板材を押圧して把持するような構成とは異なり、板材を持ち上げる際に板材を傷つけることなく、且つ板材との摩擦もなく、板材をずれなく持ち上げることができる。
また、当該板材を搬送位置へ配設する際も、マグネット部の電磁石による吸着を解除するだけであり、さらに当該マグネット部及びガイド部により板材の姿勢を保持することで、当該板材を確実に所定位置に配設することができる。

これにより、当該搬送ハンド装置は、板材の搬送において、当該板材との干渉を抑制し、所定位置に正確に板材を配設することができる。

さらに移動手段によりガイド部は、マグネット部に対して遠近方向に移動可能なものとする。
これにより、搬送する板材の厚さに複数の種類がある場合でも、板材の厚さに応じてガイド部を当接させることができ、板材を所定位置に配設した際に適切に当該板材の姿勢を保持することができる。

請求項２の搬送ハンド装置によれば、マグネット部は一平面に設けられた複数の電磁石を、板材の形状及び重量に応じて選択的に使用して吸着する。
これにより、小さな板材から大きな板材までを効率よく確実に吸着して所定位置へと搬送することができる。

本発明に係る搬送ハンド装置を備えたサブユニット組立装置の平面図である。本発明に係る搬送ハンド装置を備えたサブユニット組立装置の正面図である。本発明に係る搬送ハンド装置を備えたサブユニット組立装置の側面図である。搬送ハンドの斜視図である。搬送ハンドの側面図である。搬送ハンドの正面図である。倒立用ロボットのピッキングハンドによる板材配設時の斜視図である。搬送機構の搬送ハンドによる板材持ち上げ時の斜視図である。搬送ハンドが板材を所定の溶接位置へ配設する際の側面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１乃至６を参照すると、図１乃至３には本発明に係る搬送ハンド装置を備えたサブユニット組立装置の平面図、正面図、側面図が示されており、図４乃至６には搬送ハンドの斜視図、側面図、正面図がそれぞれ示されている。
図１乃至３には、造船ラインの一部に設けられたサブユニット組立装置１が示されている。

本実施形態におけるサブユニット組立装置１は、主に、平置きされた板材を倒立させる板材倒立部２、倒立された板材を搬送する搬送部４、搬送された板材に仮溶接を施す溶接部６から構成されている。
詳しくは、板材倒立部２は、倒立用ロボット１０を有している。
当該倒立用ロボット１０は、所謂６軸多関節ロボットである。詳しくは、当該倒立用ロボット１０は、基台１２に回転台１４が載置され、当該回転台１４に第１アーム１６の一端が連結されている。そして、当該第１アーム１６の他端には第２アーム１８が連結されており、当該第２アーム１８の先端部分には回転連結部２０を介してピッキングハンド２２が設けられている。当該倒立ロボット１０のピッキングハンド２２は、板材を吸着可能な電磁石を有しており、図１乃至３に一点鎖線で示す領域Ａの範囲でハンドリング可能である。

また、当該倒立用ロボット１０の周囲には、図示しないフォークリフト等により板材の載ったパレットが配設されるパレット置場２４、空になったパレットが配設される空パレット置場２６、倒立状態で板材が配設される倒立板材置場２８が形成されている。
当該倒立板材置場２８上には、板材を倒立状態で支持する支持部材２８ａが複数設けられている。当該各支持部材２８ａは、板材の形状に対応し、板材の下部部分の少なくとも２箇所に位置するよう配設されており、各箇所において当該板材を挟むように立設された一対の支持板で構成されている。なお、面積の大きな板材を支持するための支持板は上方に長く、面積の小さな板材を支持するための支持板は上方に短い形状をなしている。

搬送部４は、板材倒立部２及び溶接部６を間に挟むよう敷設された一対の第１レール３０ａ、３０ｂ及び当該第１レール３０ａ、３０ｂ上を走行する２機の第１門型フレーム３２、３２を有している。なお、当該２機の第１門型フレーム３２、３２はそれぞれ同様の構成をなしており、以下１機の第１門型フレーム３２について説明する。
当該第１門型フレーム３２は、板材倒立部２及び溶接部６に跨っており、各第１レール３０ａ、３０ｂ上に立設された脚部３４ａ、３４ｂ、及び当該各脚部３４ａ、３４ｂの上部に架設された梁部３６から構成されている。

そして、当該梁部３６には、当該梁部３６の長手方向に沿って摺動可能な搬送機構３８が設けられている。
当該搬送機構３８は、昇降するポスト部材４０の下端に搬送ハンド５０（搬送ハンド装置）が設けられている。
当該搬送ハンド５０は、詳しくは図４乃至６に示すように、ポスト部材４０と連結された基部５２、当該基部５２の下方に固定されたマグネット部５４、基部５２に対して水平方向に摺動可能なガイド支持部５６、当該ガイド支持部５６の一側端から下方に突出したガイド部５８から構成されている。

詳しくは、マグネット部５４は、断面Ｉ字状の桁部材からなる本体部６０の一側面に円柱状をなす電磁石６２が複数個配設されている。詳しくは、当該電磁石６２は、鉛直方向を含む平面上において、上段及び下段に５つ、中段に３つの上下３列に配列されている。
ガイド支持部５６は、基辺部５６ａの両端から平行に延出部５６ｂ、５６ｂが延びた上面視コ字状に形成されている。各延出部５６ｂ、５６ｂにはそれぞれ油圧シリンダ５６ｃ、５６ｃが設けられており、当該油圧シリンダ５６ｃ、５６ｃの伸縮によりガイド支持部５６は基部５２に対し水平方向に摺動するものである。そして、当該ガイド支持部５６が摺動することで当該ガイド支持部５６の基辺部５６ａに設けられているガイド部５８は、マグネット部５４の一側面から遠近方向に移動する。

ガイド部５８は、ガイド支持部５６の基辺部５６ａの長手方向中央部から一対の突出片５８ａ、５８ａが下方へ延び、当該突出片５８ａ、５８ａの間の上部及び下部に基辺部５６ａの長手方向を軸として回転自在なローラ５８ｂ、５８ｃが設けられている。なお、当該突出片５８ａ、５８ａの下端は上記マグネット部５４の下端とほぼ高さ位置にあり、ローラ５８ｂ、５８ｃは当該マグネット部５４の下段列及び上段列と対向した位置に設けられている。

このように構成された搬送ハンド５０は、搬送する板材の上部一側面にマグネット部５４の各電磁石６２を吸着させ、当該吸着面の裏側においてガイド部５８のローラ５８ｂ、５８ｃが当接させて、板材を持ち上げるものである。なお、当該搬送ハンド５０は板材を吸着する際には、板材の形状及び重量に応じて、複数の電磁石６２のうちの一部または全てを使用して吸着するものである。

さらに、当該搬送ハンド５０はポスト部材４０の長手方向を回転軸として回転可能である。つまり、第１門型フレーム３２に設けられている当該搬送機構３８の搬送ハンド５０は、直交３軸に１つの回転軸を加えた可動範囲を有しており、倒立した板材を搬送先である溶接位置（所定位置）に搬送し、予め設定された溶接に適した所定位置に板材を配設するものである。

溶接部６は、上記板材倒立部２より一側にて、上記第１レール３０ａ、３０ｂと同一方向に延びて敷設された一対の第２レール７０ａ、７０ｂ、及び当該第２レール７０ａ、７０ｂ上を走行する２機の第２門型フレーム７２、７２を有している。なお、当該２機の第２門型フレーム７２、７２はそれぞれ同様の構成をなしており、以下１機の第２門型フレーム７２について説明する。

当該第２門型フレーム７２は、第２レール７０ａ、７０ｂ上に立設された脚部７４ａ、７４ｂ、当該各脚部７４ａ、７４ｂの上部に架設された梁部７６から構成されている。
そして、当該梁部７６の長手方向中央部には、図１及び２の一点鎖線で示す領域Ｂを可動範囲とし、板材に仮溶接を施す溶接ロボット７８（溶接手段）が設けられている。
また、一対の第２レール７０ａ、７０ｂの間には溶接ロボット７８により仮溶接された後のサブユニットを一方向に搬送する台車コンベア８０が設けられている。

以下、このように構成された本発明に係る搬送ハンド装置を備えたサブユニット組立装置のサブユニット組立工程について説明する。
図７乃至１０を参照すると、図７には倒立用ロボット１０のピッキングハンド２２による板材配設時の斜視図、図８には搬送機構３８の搬送ハンド５０による板材持ち上げ時の斜視図、図９には搬送ハンド５０が板材を溶接位置へ配設する際の側面図がそれぞれ示されている。

当該サブユニット組立工程では、鋼材から切断された種々の形状の板材がパレット上に平置きされて、フォークリフト等の搬送手段により、倒立用ロボット１０周囲のパレット置場２４に配設される。
そして、倒立用ロボット１０のピッキングハンド２２がパレット上に平置きされた板材を吸着し、当該板材を倒立させながら倒立板材置場２８へハンドリングする。詳しくは、図７に示すように、当該倒立ロボット１０は板材がその形状に応じた支持部材２８ａに支持されて倒立するよう配設する。

倒立板材置場２８に配設された板材は、図８に示すように、搬送機構３８の搬送ハンド５０により持ち上げられて、溶接部６へと搬送される。例えば、当該実施形態では図７に示す所定の板材８２を搬送するものとする。
詳しくは、当該搬送ハンド５０は板材８２上部の一側面にマグネット部５４の各電磁石６２を吸着させるとともに、油圧シリンダ５６ｃによりガイド支持部５６を介してガイド部５８をマグネット部５４側に近接させ、電磁石６２の吸着面の裏側においてガイド部５８のローラ５８ｂ、５８ｃを当接させて、板材８２を持ち上げる。このとき、マグネット部５４は、板材の形状及び重量に応じて選択的に複数の電磁石６２のうちの一部または全てを使用して当該板材に吸着する。例えば当該実施形態では全ての電磁石６２を使用するものとする。また、ガイド部５８は板材８２をマグネット部５４側に押圧するものではなく、電磁石６２の吸着のみにより板材８２は持ち上げ可能となる。

当該搬送ハンド５０が板材８２を倒立板材置場２８から持ち上げた後は、第１門型フレーム３２が第１レール３０ａ、３０ｂ上を走行するともに、搬送機構３８が第１門型フレーム３２の梁部３６を摺動することで、当該搬送ハンド５０は所定の溶接位置の上方へと移動する。
当該所定の溶接位置は、台車コンベア８０上に載置された母材８４に各板材に対応してマーキング等されている。そして、板材８２は、対応するマーキング上に垂直に配設されるものである。

詳しくは、図９（ａ）に示すように、母材８４上において板材８２に対応してマーキングされた所定の溶接位置の上方にある搬送ハンド５０は、当該所定の溶接位置から所定間隔空けた真上位置に板材８２が位置するようポスト部材４０の昇降によって移動する。なお、当該所定間隔は、板材８２における電磁石６２の吸着面の上下長さよりも短くなるよう設定されている。

そして、図９（ｂ）に示すように、搬送ハンド５０のマグネット部５４において、板材８２と吸着している電磁石６２の磁力が解除されることで、板材８２の吸着が解除され、板材８２は鉛直方向に落下する。このとき、板材８２のガイド部５８側はローラ５８ｂ、５８ｃが回転することで当該板材８２は円滑に落下する。
この際、板材８２は、マグネット部５４において磁力を失った電磁石６２の吸着面及びガイド部５８のローラ５８ｂ、５８ｃに挟まれていることで、鉛直方向に真っ直ぐに落下する。また、落下前の板材８２下端と母材８４との間隔は電磁石６２の吸着面における上下長さよりも短いことから、板材８２が落下し下端が母材８４と当接した際にも、板材８２の上部は少なくともマグネット部５４下段の電磁石６２及び下段のローラ５８ｂの間に挟まれており、母材８４と垂直をなす姿勢が保持される。

このように母材８４上に配設された板材８２は、溶接ロボット７８により仮溶接が施され、当該仮溶接により板材８２の倒立状態が維持されるものとなると、搬送ハンド５０は板材８２から離間し、次の板材の搬送へと移行する。
このような工程を繰り返すことでサブユニットが製作され、当該サブユニットは台車コンベア８０に載せられて次の工程へと移行する。

以上のように、当該サブユニット組立装置１では、搬送部４における搬送機構３８が倒立板材置場２８に配設された板材を、搬送ハンド５０のマグネット部５４の電磁石６２により吸着して持ち上げ、所定の溶接位置へと搬送し配設する。
搬送ハンド５０は、電磁石６２の吸着により板材を持ち上げることで、板材を押圧することなく持ち上げることができる。したがって、従来のように板材を押圧して把持するような構成とは異なり、板材を持ち上げる際に板材を傷つけることなく、且つ板材との摩擦もなく当該板材を持ち上げることができる。

また、マグネット部５４は一平面設けられた複数の電磁石６２を、板材の形状及び重量に応じて選択的に使用が可能であることで、小さな板材から大きな板材までを効率よく確実に吸着して所定位置へと搬送することができる。例えば、小さな板材や細長い板材である場合には、マグネット部５４の下段の電磁石６２のみを使用して吸着を行う。
一方、板材を搬送位置へ配設する際も、マグネット部５４の電磁石６２による吸着を解除するだけであり、さらに当該マグネット部５４及びガイド部５８により板材の姿勢を保持することで、当該板材を確実に所定位置に配設することができる。

また、マグネット部５４は所定位置から所定間隔空けた真上位置で吸着を解除し、板材を鉛直方向に落下させて所定位置へと配設することで、板材を所定位置に押し付けることもなく、正確に当該所定位置に配設することができる。
さらに、ガイド部５８は、マグネット部５４に対して遠近方向に移動可能であり、搬送する板材の厚さに複数の種類がある場合でも、板材の厚さに応じて当接することができ、板材を所定位置に配設した際に適切に当該板材の姿勢を保持することができる。

これらのことから、本発明に係る搬送ハンド装置は、板材の搬送において、当該板材との干渉を抑制し、所定位置に正確に板材を配設することができる。
以上で本発明に係る搬送ハンド装置の実施形態についての説明を終えるが、実施形態は上記実施形態に限られるものではない。
上記実施形態では、本発明に係る搬送ハンド装置を造船におけるサブユニット組立装置に適用させているが、当該搬送ハンド装置の適用はこれに限られるものではなく、造船以外の部材組立装置にも適用させても構わない。

また、上記実施形態では、搬送ハンド５０は第１門型フレーム３２の搬送機構３８の一部として設けられているが、このような構成に限られるものではなく、例えばロボットアームのアーム先端に設けられるものでも構わない。このように、ロボットアームに設けた場合等、上記実施形態では、搬送ハンド５０により板材８２を母材８４の所定位置に対して垂直に倒立した状態を保持するよう配設しているが、斜めに倒立させた状態を保持することも可能である。

また、上記実施形態では、ガイド部５８には上下にローラ５８ｂ、５８ｃが設けられているが、当該ガイド部５８の構成はこれに限られるものではない。例えば、ローラを設けず、突出片が直接板材に当接する構成であっても構わない。
また、上記実施形態では、ガイド部５８はガイド支持部５６を介して水平方向に摺動するものであるが、ガイド部５８の動作はこれに限られるものではない。例えば、ガイド部の上端を支点にマグネット部に対して遠近方向に揺動するような構成であっても構わない。

１サブユニット組立装置
２板材倒立部
４搬送部
６溶接部
１０倒立用ロボット
２８倒立板材置場
３８搬送機構
４０ポスト部材
５０搬送ハンド（搬送ハンド装置）
５２基部
５４マグネット部
５６ガイド支持部
５８ガイド部
５８ｂ、５８ｃローラ
６０本体部
６２電磁石
７８溶接ロボット
８０台車コンベア
８２板材
８４母材

Claims

板材を持ち上げて所定位置へ搬送する搬送ハンド装置であって、
倒立された板材の一側面を電磁石により吸着して搬送し、該吸着を解除することで前記所定位置に該板材を配設するマグネット部と、
前記板材を間に介して前記マグネット部と対向する位置に設けられ、前記マグネット部の電磁石による前記板材の吸着が解除された時、前記所定位置に配設された該板材の姿勢を前記マグネット部とともに保持するガイド部と、を備え、
前記ガイド部は、
当該ガイド部を前記マグネット部に対して遠近方向に移動させる移動手段と、
上下方向に回転自在であり、前記マグネット部が前記電磁石により前記板材を吸着している時には前記移動手段により前記マグネット部側に移動して前記板材の他側面と当接し、前記マグネット部の電磁石による前記板材の吸着が解除された時には前記板材の落下に合わせて回転しつつ、前記板材の姿勢を保持するローラと、
を有することを特徴とする搬送ハンド装置。
前記マグネット部は一平面に複数の電磁石が配設され、前記板材の形状または重量に応じて選択的に該複数の電磁石のうちの一部または全てを使用して該板材を吸着するものであることを特徴とする請求項１記載の搬送ハンド装置。