JP6747325B2 - ワーク搬送装置 - Google Patents

Description

本発明は、ワークを自動で搬送することができるワーク搬送装置に関する。

車両組立ラインでは、部品パレットに保管された組付け予定の部品が取出されて組付け台へと搬送される。エンジンやトランスミッションをはじめ、足回り部品（サスペンションメンバーなど）のような重い部品について、この部品の搬送作業は、例えば下記の特許文献１の記載のようなホイストを用いて行われる。このホイストを用いる場合、作業者は、牽引手段に吊り下げた部品を持上装置で持ち上げた状態で部品パレットから組付け台まで搬送するようにホイストを操作する。

特開平６−２０６６９７号公報

上記の搬送作業は、作業者自らの操作によってなされる作業であり、部品の吊り下げミスや誤操作などのような人為的なエラーを招き易い。そこで、部品の搬送作業を人間の代わりになる汎用のロボットを利用して自動化できる設備を採用するのが好ましい。このための設備として、例えば、重い部品を持ち上げ可能な可搬質量の大きい汎用の大型ロボットと、複数の部品パレットが置かれるフロア上でこの大型ロボットを広範囲に移動させることができる走行装置と、を備えた設備を採用することができる。
この設備によれば、部品パレットから部品を取出して組付け台まで搬送する一連の動作を大型ロボットによって自動化できる。

しかしながら、上記の設備の場合、汎用の大型ロボットが用いられ、且つこの大型ロボットのための走行装置がフロアに固定物として設置されるため、この設備が地上スペースに占める設置面積が大きい。このため、機器の故障時や点検時などのような非定常時に、作業者が設備内に入り込んで作業を行うための作業スペースを確保するのが難しいという問題が生じ得る。加えて、走行装置に接するロボットの可動範囲の部品しか搬送することができないので部品配置に対する制約が大きい。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、地上スペースを占有することなくワークの搬送を自動化できるワーク搬送装置を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、
ワークを搬送するためのワーク搬送装置であって、
天井に設けられたガイドレールに水平に走行可能に取付けられ、ロープ状部材の巻上げ及び巻下げが可能な荷役装置と、
上記ロープ状部材に上記ワークを保持可能に取付けられた保持装置と、
上記ガイドレールに水平に自走可能に取付けられ、上記荷役装置に連結されたベース部と、上記ベース部から延出して上記保持装置に連結されこの保持装置とともに上下動可能なロボットアーム部と、を有するロボット装置と、
を備え、
上記ロボット装置は、上記ベース部において上記荷役装置に分離可能に連結され、且つ上記ロボットアーム部において上記保持装置に分離可能に連結されており、
上記ロボット装置が上記荷役装置及び上記保持装置の両方と分離された状態で、上記荷役装置を手動操作によって作動させることができる手動操作スイッチを備える、ワーク搬送装置にある。

上記のワーク搬送装置において、荷役装置は、保持装置が保持したワークをロープ状部材で吊り下げた状態で、このロープ状部材の巻上げによってワークを上昇させることができ、またこのロープ状部材の巻下げによってワークを下降させることができる。この荷役装置は、ワークのための実質的な荷役動作を担うものであり、ワークを上下方向に移動させることができる。
一方で、ロボット装置は、ベース部が荷役装置に連結されているため、ガイドレールを自走するときに荷役装置を牽引しながらこの荷役装置と一体となって水平方向に走行できる。このロボット装置は、自走できない荷役装置を搬送する役割を担うものであり、この荷役装置によって吊り下げられたワークを水平方向に移動させることができる。このとき、ロボット装置のロボットアーム部は、保持装置に連結され且つこの保持装置とともに上下動可能であるため、荷役装置におけるロープ状部材の巻上げ及び巻下げを邪魔しない。
従って、上記のワーク搬送装置は、ワークを保持して上下方向及び水平方向に自動で且つ円滑に搬送するのに有効である。
また、ワーク搬送装置を構成する荷役装置及びロボット装置がいずれも、天井に設けられたガイドレールに取付けられているため、機器の故障時や点検時などのような非定常時に、作業者が設備内に入り込んで作業を行うための作業スペースを確保できる。

以上のごとく、上記のワーク搬送装置によれば、地上スペースを占有することなくワークの搬送を自動化することが可能になる。

本実施形態のワーク搬送装置の概要を示す平面図。 図１中のワーク搬送装置の側面図。 図２のワーク搬送装置による自動搬送モード時のフローチャート。 図２のワーク搬送装置が図３中の第３ステップを実行しているときの様子を示す側面図。 図２のワーク搬送装置が図３中の第４ステップを実行しているときの様子を示す側面図。 図２のワーク搬送装置が図３中の第５ステップを実行しているときの様子を示す側面図。 図２のワーク搬送装置が図３中の第６ステップを実行しているときの様子を示す側面図。 図２のワーク搬送装置が図３中の第７ステップを実行しているときの様子を示す側面図。 図２のワーク搬送装置の手動搬送モード時の作業の様子を示す側面図。

上述の態様の好ましい実施形態について以下に説明する。

上記のワーク搬送装置において、上記保持装置は、上記ロープ状部材の下端部に取付けられたブラケットに対して回動軸を中心に回動可能に構成されており、上記ロボット装置は、上記保持装置が上記回動軸を中心に回動するように上記ロボットアーム部を駆動するのが好ましい。
このワーク搬送装置によれば、ロボット装置のロボットアーム部による駆動力を利用して保持装置を回動させることによって、この保持装置が保持しているワークの姿勢転換を簡単に行うことができる。

上記のワーク搬送装置において、上記保持装置は、上記ブラケットに対して上記回動軸を中心に鉛直面に沿って回動可能に構成されているのが好ましい。
このワーク搬送装置によれば、保持装置が保持しているワークの姿勢転換を鉛直面に沿った方向について行うことができる。

上記のワーク搬送装置において、上記保持装置は、第１部材と、上記第１部材との間に上記ワークを挟み込む保持位置とこの保持位置よりも上記第１部材から離れた保持解除位置との間でスライド可能な第２部材と、上記第２部材を上記保持位置と上記保持解除位置との間で駆動するアクチュエータと、を備えるのが好ましい。
このワーク搬送装置によれば、保持装置の２つの部材によってワークを挟み込む動作によってこのワークを確実に保持できる。また、第１部材に対する第２部材のスライド量を可変とすることによって、異なる寸法のワークを保持するのに対応できる。

上記のワーク搬送装置において、上記荷役装置は、上記ロープ状部材に作用するトルクが一定となる状態でこのロープ状部材の巻上げ及び巻下げを行う電動モータを備え、上記ロボット装置は、上記ロープ状部材の巻上げ及び巻下げに係る上記電動モータの回転速度に同調した速度で上記ロボットアーム部のアーム先端が上下動するように制御されるのが好ましい。
このワーク搬送装置によれば、荷役装置の電動モータは、ワークを保持した保持装置を無重力に近いバランス状態で保持できるバランス機能を発揮する。このとき、ロボットアーム部のアーム先端の上下動の速度をこの電動モータの回転速度に同調させることによって、ロボットアーム部のアーム先端は、保持装置の上下動に同調して動いて、この保持装置とともに上下動する。このため、ロボットアーム部は、保持装置から受ける負荷が小さく抑えられ過大な負荷を受けることがないため、その可搬質量が小さくて済む。

上記のワーク搬送装置において、上記ロボット装置は、上記ベース部において上記荷役装置に分離可能に連結され、且つ上記ロボットアーム部において上記保持装置に分離可能に連結されており、上記ロボット装置が上記荷役装置及び上記保持装置の両方と分離された状態で、上記荷役装置を手動操作によって作動させることができる手動操作スイッチを備えるのが好ましい。
このワーク搬送装置によれば、ロボット装置が故障したときのような非定常時に、このロボット装置を荷役装置及び保持装置の両方と分離することによって、作業者の手動によるバックアップ作業を行うことができる。即ち、荷役装置におけるロープ状部材の巻上げ及び巻下げは、作業者が手動操作スイッチを操作することによって可能になる。また、荷役装置を走行させる操作は、作業者が保持装置を手指で掴んで水平方向に引っ張る操作によって可能になる。

上記のワーク搬送装置において、上記ロボット装置の上記ロボットアーム部は、それぞれに電動モータが内蔵された複数の関節軸を有し且つ垂直方向に動作する垂直多関節ロボットによって構成されているのが好ましい。
このワーク搬送装置によれば、汎用性の高い垂直多関節ロボットによってロボット装置を構築できる。

（実施形態）
以下、車両組立ラインで使用されるワーク搬送装置について、図面を参照しつつ説明する。

なお、このワーク搬送装置を説明するための図面では、特に断わらない限り、ワーク搬送装置の前後方向である第１方向を矢印Ｘで示し、ワーク搬送装置の左右方向である第２方向を矢印Ｙで示し、鉛直方向である第３方向を矢印Ｚで示すものとする。

図１に示されるように、本実施形態のワーク搬送装置１０（以下、単に「搬送装置１０」という。）は、車体に組付け予定の車両部品であるワークＷを、部品パレット１から組付け台２へ自動で搬送するためのものである。この搬送装置１０は、ワークＷの種類毎に準備され且つフロアＦ上に第１方向Ｘ及び第２方向Ｙに並置された複数の部品パレット１に対して使用される。

この搬送装置１０は、天井に設けられた２つのガイドレール３，３に取付けられるように構成されている。２つのガイドレール３，３は、第２方向Ｙについて互いに平行に離間し、且つそれぞれが部品パレット１と組付け台２との間で第１方向Ｘに延在する長尺状の水平レールとして構成されている。

ワークＷの一例として、エンジンやトランスミッションをはじめ、足回り部品（サスペンションメンバーなど）、天井モジュール、インパネモジュール、シートスライドレール、車両シート、ＨＶバッテリ等のような重い部品が挙げられる。

この搬送装置１０は、荷役装置２０と、保持装置３０と、ロボット装置４０と、これら荷役装置２０及び保持装置３０及びロボット装置４０のそれぞれを制御するための制御装置５０と、を備えている

図２に示されるように、荷役装置２０は、ガイドレール３に吊り下げるように取付けられた吊り下げ式の装置である。この荷役装置２０は、電動モータを使用してワークＷを吊り下げるためのロープ状部材２６の巻上げ及び巻下げが可能となるように構成されており、「電動バランサ」、「モートルブロック」、「ホイスト」とも称呼される。この荷役装置２０は、走行部２１と、吊下部２５と、を備えている。

荷役装置２０の走行部２１は、ガイドレール３に水平に走行可能に取付けられている。この走行部２１は、ガーター２２と、ガーターレール２３と、スライド部材２４と、を備えている。この走行部２１には、走行用モータのような自走のための駆動手段が搭載されていない。

ガーター２２は、ガイドレール３に第１方向Ｘにスライド可能に取り付けられている。ガーターレール２３は、左右２つのガーター２２，２２に固定され且つ第２方向Ｙに長尺状に延在している。スライド部材２４は、ガーターレール２３に第２方向Ｙにスライド可能に支持されている。

荷役装置２０の吊下部２５は、走行部２１のスライド部材２４の下部にフックを介して連結されている。この吊下部２５は、ロープ状部材２６の巻上げ及び巻下げを行うように構成されている。ロープ状部材２６は、可撓性を有し且つワークＷを吊り下げることが可能な強度を有する紐状の長尺部材として構成されている。このロープ状部材２６として典型的には、金属製のワイヤやチェーンなどの部材が使用される。

この吊下部２５は、具体的には、ケース２５ａに、ロープ状部材２６の巻上げ及び巻下げが可能な円筒形状のドラム２７と、このドラム２７を回転駆動するための電動モータ２８と、ロープ状部材２６に作用するトルクを検出するためのトルクセンサ２９と、を収容している。

電動モータ２８は、トルクセンサ２９とともに制御装置５０に電気的に接続されている。この電動モータ２８は、その回転位置や回転速度を検出して制御装置５０へ出力する一方で、制御装置５０からの制御信号によって制御されるように構成されている。トルクセンサ２９は、検出したトルクに関する情報を制御装置５０へ出力するように構成されている。

ここで、電動モータ２８は、ロープ状部材２６に吊上げ物（本実施形態では、ワークＷ及び保持装置３０）が吊り下げられたとき、この吊上げ物を無重力に近いバランス状態で保持できるバランス機能を有する。

ここでいう「バランス状態」とは、作業者が吊上げ物に手をかけて軽く上下に動かすことができ、且つ上下させた位置で手を離してもその位置で吊上げ物を静止させることができる状態をいう。

上記のバランス機能を実現するために、本実施形態では、電動モータ２８として、トルクのフィードバック制御が可能なサーボモータ（ＡＣサーボモータ）を採用している。この電動モータ２８は、トルクセンサ２９が検出したトルクに基づいてこのトルクがほぼ一定となる状態でドラム２７を回転駆動してロープ状部材２６の巻上げ及び巻下げを行うことができる。この場合、電動モータ２８を備えた荷役装置２０は、「サーボホイスト」とも称呼される。

保持装置３０は、ロープ状部材２６にワークＷを保持可能に取付けられている。具体的には、ロープ状部材２６のうちドラム２７に巻き取られている端部とは反対側の下端部２６ａに取付けられたブラケット２６ｂに、この保持装置３０が吊り下げられている。この場合、荷役装置２０の吊下部２５は、この保持装置３０をワークＷとともに吊り下げて搬送することができる可搬質量を要する。

保持装置３０は、ロープ状部材２６の下端部２６ａに取付けられたブラケット２６ｂに対して鉛直面に沿って回動可能に構成されている。本構成を可能にするため、この保持装置３０は、ブラケット２６ｂにおいて水平方向に延在する回動軸３０ａに回動可能に連結された第１部材３１を備えている。この第１部材３１は、ロボット装置４０のロボットアーム部４７に連結部１２によって連結されており、ロボットアーム部４７の駆動力によって回動軸３０ａを中心に回動できるようになっている。

保持装置３０は、ワークＷの保持形態の１つである挟み込みを利用したものである。ワークＷを挟み込む機能を実現するために、保持装置３０は、上記の第１部材３１に加えて、第２部材３２及びアクチュエータ３３を備えている。

第２部材３２は、第１部材３１との間にワークＷを挟み込む保持位置（図４中の実線で示されている保持位置Ｐ１）とこの保持位置よりも第１部材３１から離れた保持解除位置（図４中の二点鎖線で示されている保持解除位置Ｐ２）との間でスライド可能に構成されている。

アクチュエータ３３は、制御装置５０に電気的に接続されており、制御装置５０からの制御信号に基づいて第２部材３２を保持位置と保持解除位置との間で駆動する機能を有する。このアクチュエータ３３として、典型的には電動モータやエアシリンダなどの駆動手段が用いられる。

制御装置５０によるアクチュエータ３３の制御によって第２部材３２が第１部材３１に近づくように保持位置までスライドしたときに、第１部材３１と第２部材３２との間にワークＷを挟み込んで保持できる。これに対して、制御装置５０によるアクチュエータ３３の制御によって第２部材３２が第１部材３１から離れるように保持位置から保持解除位置までスライドしたときに、ワークＷの保持を解除できる。

ロボット装置４０は、荷役装置２０と同様に、ガイドレール３に吊り下げるように取付けられた吊り下げ式の装置である。このロボット装置４０は、走行部４１と、ベース部４５と、カメラ４６と、ロボットアーム部４７と、を備えている。

ロボット装置４０の走行部４１は、荷役装置２０を牽引するために、ガイドレール３に水平に自走可能に取付けられている。この走行部４１は、２つのガーター４２，４２と、２つのガーターレール４３，４３と、２つのスライド部材４４，４４と、２つの走行用モータ４２ａ，４４ａと、を備えている。

２つのガーター４２，４２は、第１方向Ｘに互いに離間した状態でガイドレール３にスライド可能に取り付けられている。２つのガーターレール４３，４３はそれぞれが、対応する左右２つのガーター４２，４２に対して固定され、且つ第１方向Ｘに互いに平行に離間した状態で第２方向Ｙに長尺状に延在している。各スライド部材４４は、対応するガーターレール４３に第２方向Ｙにスライド可能に支持されている。

走行用モータ４２ａは、２つのガーター４２，４２をガイドレール３に沿って第１方向Ｘに走行させることができる駆動手段として構成されている。走行用モータ４４ａは、２つのスライド部材４４，４４を第１方向Ｘに直交する第２方向Ｙに走行させることができる駆動手段として構成されている。これら２つの走行用モータ４２ａ，４４ａは、いずれも制御装置５０に電気的に接続されており、それぞれが制御装置５０からの制御信号によって制御されるように構成されている。

ロボット装置４０のベース部４５は、２つのスライド部材４４，４４に対して固定されている。このため、このベース部４５は、走行用モータ４２ａによって第１方向Ｘに走行することができ、また走行用モータ４４ａによって第２方向Ｙに走行することができるように構成されている。

このベース部４５において、２つのスライド部材４４，４４を支持する支持プレート４５ａは、連結部１１によって荷役装置２０の吊下部２５のケース２５ａに分離可能に連結されている。即ち、ロボット装置４０のベース部４５は、荷役装置２０に分離可能に連結されている。

このため、搬送装置１０の定常運転時においては、連結部１１によって荷役装置２０とロボット装置４０とが互いに連結されて一体化される。このとき、荷役装置２０は、駆動手段であるロボット装置４０によって牽引されて第１方向Ｘ或いは第２方向Ｙにこのロボット装置４０と一体的に動くことができる。

ベース部４５の下部には、ロボット装置４０のカメラ４６及びロボットアーム部４７が取付けられている。このため、カメラ４６及びロボットアーム部４７は、２つのスライド部材４３，４３と第２方向Ｙに一体的に動くことができ、また２つのスライド部４４，４４を介して２つのガーター４２，４２と第１方向Ｘに一体的に動くことができる。

カメラ４６は、画像認識用の撮像手段であり、保持装置３０に向けて配置され且つ制御装置５０に電気的に接続されている。このカメラ４６は、制御装置５０からの制御信号に応じて保持装置３０がワークＷを保持するときの様子を撮影し、その撮影画像を制御装置５０に伝送するように構成されている。

ロボットアーム部４７は、ベース部４５から下方へ延出してそのアーム先端４７ａが保持装置３０に連結されるように構成されている。具体的には、ロボットアーム部４７のアーム先端４７ａは、第１部材３１のうち回動軸３０ａから外れた位置に連結部１２によって連結されている。このため、搬送装置１０の定常運転時においては、この連結部１２によってロボットアーム部４７と保持装置３０の第１部材３１とが互いに連結されて一体化される。このため、ロボットアーム部４７によって保持装置３０の上下動を安定させることができる。

このとき、ロボットアーム部４７は、制御装置５０によってアーム先端４７ａの位置が制御される。

具体的には、保持装置３０が電動モータ２８による前述のバランス機能によって無重力に近い状態で保持され且つこの状態で第３方向Ｚに上下動するときには、この保持装置３０に同調してアーム先端４７ａが動くようにロボットアーム部４７が制御される。この制御は、ロープ状部材２６の巻上げ及び巻下げに係る電動モータ２８の回転速度に同調した速度でロボットアーム部４７のアーム先端４７ａを第３方向Ｚに上下動させることによって達成される。

これに対して、保持装置３０が第３方向Ｚに上下動していない状態でこの保持装置３０を回動させるときには、この保持装置３０に同調することなくアーム先端４７ａが第１部材３１を回動方向に押圧するようにロボットアーム部４７が制御される。

このロボットアーム部４７は、６つの関節軸Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５，Ａ６を有し、垂直方向に動作し且つ、その可搬質量が荷役装置２０の吊下部２５の可搬質量を下回るような、小型の垂直多関節ロボットによって構成されている。

このロボットアーム部４７において６つの関節軸のそれぞれには、各関節軸を回転駆動するアクチュエータとしての電動モータ４８と、各関節軸に作用するトルクを検出するためのトルクセンサ４９と、が内蔵されている。

なお、このロボットアーム部４７を、関節軸の数が７つ以上、或いは５つ以下である垂直多関節ロボットによって構成することもできる。

電動モータ４８は、トルクセンサ４９とともに制御装置５０に電気的に接続されている。この電動モータ４８は、その回転位置や回転速度を検出して制御装置５０へ出力する一方で、制御装置５０からの制御信号によって制御されるように構成されている。トルクセンサ４９は、検出したトルクに関する情報を制御装置５０へ出力するように構成されている。

ここで、本実施形態では、電動モータ４８として、トルクのフィードバック制御が可能なサーボモータ（ＡＣサーボモータ）を採用している。この電動モータ４８は、トルクセンサ４９が検出したトルクに基づいて、関節軸に作用するトルクがほぼ一定となるように動くことができる。これにより、ロボットアーム部４７のアーム先端４７ａを柔軟に動かすことができる制御、所謂「コンプライアンス制御」が可能になっている。このコンプライアンス制御は既知の制御であり、ここではその具体的な説明は省略する。

上述のように、ロボット装置４０は、ベース部４５において連結部１１によって荷役装置２０に分離可能に連結され、且つロボットアーム部４７において連結部１２によって保持装置３０に分離可能に連結されている。即ち、このロボット装置４０は、２つの連結部１１，１２の二箇所で荷役装置２０と連結されている。

なお、これら２つの連結部１１，１２は、作業者が手動で着脱操作を行うことができる連結部材によって構成されてもよいし、或いは制御装置５０からの制御信号に応じて作動するアクチュエータによって自動で連結及び連結解除を行うように構成されてもよい。

また、ロボット装置４０と荷役装置２０との連結に係る連結部１１について、その数を１又は複数に設定することができる。同様に、ロボット装置４０と保持装置３０との連結に係る連結部１２について、その数を１又は複数に設定することができる。

制御装置５０は、既知の電子制御ユニットによって構成されており、搬送装置１の制御に関する情報を記憶するメモリや、このメモリに記憶された情報やセンサ類によって検出された情報に基づいて演算処理を行う演算装置（ＣＰＵ）等を備えている。

この制御装置５０のメモリには、車両組立ラインにおける車種に関する情報、車種毎に必要となるワークＷの種類に関する情報、各ワークＷを保管している部品パレット１や組付け台２の位置情報及びアクセス経路情報などが予め教示され記憶されているのが好ましい。

この制御装置５０に手動操作スイッチ５１が電気的に接続されている。この手動操作スイッチ５１は、ロボット装置４０が荷役装置２０及び保持装置３０の両方と分離された状態で、荷役装置２０を手動操作によって単独で作動させることができるスイッチである。この手動操作スイッチ５１として、押ボタンスイッチ、トグルスイッチ、ロッカスイッチ、ロータリースイッチ、タッチスイッチなどを適宜に使用することができる。

作業者がこの手動操作スイッチ５１を操作することによって、荷役装置２０の電動モータ２８を作動させてロープ状部材２６の巻上げ及び巻下げを行うことができる。また、作業者がこの手動操作スイッチ５１を操作することによって、保持装置３０のアクチュエータ３３を作動させて第１部材３１に対する第２部材３２のスライド動作を生じさせることができる。

上述のように、搬送装置１０の荷役装置２０及びロボット装置４０はいずれも、天井に設けられたガイドレール３に吊り下げによって取付けられている。これにより、搬送装置１０とフロアＦとの間に作業スペースＳが形成される。このため、機器の故障時や点検時などのような非定常時に、作業者が設備内に入り込んで作業を行うのにこの作業スペースＳを使用できる。

次に、図３〜図９を参照しつつ、上記の搬送装置１の動作の一例を説明する。この搬送装置１は、その動作モードとして、制御装置５０によって自動で制御される自動搬送モードと、作業者によって手動で実行される手動搬送モードと、を有する。

（自動搬送モード）
自動搬送モードでは、図３中のステップＳ１０１〜Ｓ１０８のステップが実行される。なお、これらのステップに必要に応じて１又は複数のステップが追加されてもよい。

第１ステップＳ１０１は、搬送装置１において荷役装置２０及びロボット装置４０を連結するステップ、若しくはこの連結状態を検出するステップである。この第１ステップＳ１０１によれば、図４に示されるように、荷役装置２０及びロボット装置４０は、２つの連結部１１，１２において連結された状態に設定される。

第２ステップＳ１０２は、第１ステップＳ１０１の後で、搬送装置１において荷役装置２０及びロボット装置４０を、所望のワークＷが保管されている部品パレット１まで移動させるステップである。この第２ステップＳ１０２によれば、図４に示されるように、制御装置５０のメモリに記憶されている、部品パレット１の位置情報やアクセス径路情報に基づいて、ロボット装置４０の２つの走行用モータ装置４２ａ，４４ａが制御される。
これにより、ロボット装置４０は、部品パレット１の位置まで自動で走行する。また、ロボット装置４０に連結されている荷役装置２０は、このロボット装置４０と一体となって、この部品パレット１の位置まで自動で走行する。

第３ステップＳ１０３は、第２ステップＳ１０２の後で、荷役装置２０とロボット装置４０の協働によって、部品パレット１からワークＷを取り出すステップである。この第３ステップＳ１０３によれば、図４に示されるように、カメラ４６によってワークＷ及び保持装置３０の両方を撮影しながら、保持装置３０が所望のワークＷに実際に到達するように、荷役装置２０及びロボット装置４０が制御される。その後、この保持装置３０がワークＷを保持するように制御される。

このとき、保持装置３０の第３方向Ｚの位置調整は、荷役装置２０の電動モータ２８をロープ状部材２６の巻上げ方向或いは巻下げ方向に回転させるとともに、ロボット装置４０のロボットアーム部４７のアーム先端４７ａを上昇或いは下降させることによって実行される。これにより、保持装置３０が所望のワークＷに到達する。

また、保持装置３０によるワークＷの保持は、第２部材３２がアクチュエータ３３によって第１部材３１に対して保持解除位置Ｐ２から保持位置Ｐ１までスライドして、第１部材３１と第２部材３２との間にワークＷを挟み込むことによって実行される。

第４ステップＳ１０４は、第３ステップＳ１０３において取出したワークＷの吊り上げを行うステップである。この第４ステップＳ１０４によれば、図５に示されるように、荷役装置２０の電動モータ２８をロープ状部材２６の巻上げ方向に回転させるとともに、ロボット装置４０のロボットアーム部４７のアーム先端４７ａを上昇させることによって実行される。これにより、ワークＷは、部品パレット１に保管されていたときの姿勢のままで所定の高さまで吊り上げられる。

ここで、電動モータ２８は、前述のバランス機能によってワークＷ及び保持装置３０を無重力に近いバランス状態に維持したままでロープ状部材２６の巻上げ方向に回転する。即ち、ロボットアーム部４７から無重力に近い状態の保持装置３０に上向きの荷重が付与されることによって、この保持装置３０が上昇動作するように電動モータ２８が回転する。このとき、ロボットアーム部４７は、保持装置３０の上昇動作を支配することができる。

そして、ロボットアーム部４７は、ロープ状部材２６の巻上げに係る電動モータ２８の回転速度に同調した速度でアーム先端４７ａが上昇するように制御される。これにより、ロボットアーム部４７のアーム先端４７ａは、保持装置３０の第３方向Ｚの上昇動作に同調して動いて、この保持装置３０とともに上昇する。

また、このロボットアーム部４７は、保持装置３０とともに上昇するときに前述のコンプライアンス制御にしたがってそのアーム先端４７ａが柔軟に動くように制御される。このため、電動モータ２８の回転速度とロボットアーム部４７のアーム先端４７ａが上昇する速度との同調のズレを小さく抑えることができる。

第５ステップＳ１０５は、第４ステップＳ１０４において吊り下げたワークＷを組付け台２まで搬送するステップである。この第５ステップＳ１０５によれば、図６に示されるように、制御装置５０のメモリに記憶されている、組付け台２の位置情報やアクセス径路情報に基づいて、ロボット装置４０の２つの走行用モータ装置４２ａ，４４ａが制御される。これにより、ロボット装置４０は、組付け台２の位置まで自動で走行する。また、ロボット装置４０に連結されている荷役装置２０は、このロボット装置４０と一体となって、この組付け台２の位置まで自動で走行する。

第６ステップＳ１０６は、第５ステップＳ１０５において搬送したワークＷの姿勢転換を行うステップである。この第６ステップＳ１０６によれば、図７に示されるように、ロボットアーム部４７のアーム先端４７ａは、ワークＷの姿勢転換のために回動軸３０ａを中心に保持装置３０を予め設定された角度で回動させるように動く。本実施形態では、この角度がおよそ９０度に設定されている。これにより、ワークＷは、組付け台２に載置されるのに適した姿勢に転換される。

なお、この第６ステップＳ１０６では、保持装置３０が回動する角度が一定値となっているが、これに代えて、ワークＷの荷姿に応じてこの角度が可変となるようにロボットアーム部４７のアーム先端４７ａの位置を制御してもよい。

第７ステップＳ１０７は、第６ステップＳ１０６において姿勢転換がなされたワークＷを組付け台２に吊り下ろすステップである。この第７ステップＳ１０７によれば、図８に示されるように、カメラ４６によって組付け台２の載置面２ａを撮影しながら、ワークＷがこの載置面２ａに実際に到達するように、荷役装置２０及びロボット装置４０が制御される。その後、この保持装置３０がワークＷの保持を解除するように制御される。

保持装置３０の第３方向Ｚの位置調整は、荷役装置２０の電動モータ２８をロープ状部材２６の巻下げ方向に回転させるとともに、ロボット装置４０のロボットアーム部４７のアーム先端４７ａを下降させることによって実行される。これにより、ワークＷを組付け台２の載置面２ａに吊り下ろすことができる。

ここで、電動モータ２８は、前述のバランス機能によってワークＷ及び保持装置３０を無重力に近いバランス状態に維持したままでロープ状部材２６の巻下げ方向に回転する。即ち、ロボットアーム部４７から無重力に近い状態の保持装置３０に下向きの荷重が付与されることによって、この保持装置３０が下降動作するように電動モータ２８が回転する。このとき、ロボットアーム部４７は、保持装置３０の下降動作を支配することができる。

そして、ロボットアーム部４７は、ロープ状部材２６の巻下げに係る電動モータ２８の回転速度に同調した速度でアーム先端４７ａが下降するように制御される。これにより、ロボットアーム部４７のアーム先端４７ａは、保持装置３０の第３方向Ｚの下降動作に同調して動いて、この保持装置３０とともに下降する。

また、このロボットアーム部４７は、保持装置３０とともに下降するときに前述のコンプライアンス制御にしたがってそのアーム先端４７ａが柔軟に動くように制御される。このため、電動モータ２８の回転速度とロボットアーム部４７のアーム先端４７ａが下降する速度との同調のズレを小さく抑えることができる。

一方で、保持装置３０によるワークＷの保持解除は、第２部材３２がアクチュエータ３３によって第１部材３１に対して保持位置Ｐ１から保持解除位置Ｐ２までスライドして、第１部材３１と第２部材３２との間の間隔を広げることよって実行される。

第８ステップＳ１０８は、第７ステップＳ１０７の後に、搬送装置１を初期位置へ復帰させるステップである。この第８ステップＳ１０８によれば、保持装置３０が回動前の状態に復帰して上昇するように荷役装置２０及びロボット装置４０が制御された後、これら荷役装置２０及びロボット装置４０が一体となって初期位置へと搬送される。これにより、搬送装置１は、次のワークＷの搬送に備えることができる。

（手動搬送モード）
手動搬送モードは、搬送装置１のロボット装置４０が故障したような非定常時に、荷役装置２０が単独でワークＷの搬送を行うバックアップモードである。作業者が主体となってこの手動搬送モードを実行する。

図９に示されるように、この手動搬送モードでは、２つの連結部１１，１２による連結が解除されて、荷役装置２０とロボット装置４０が分離される。

このとき、荷役装置２０は、ロボット装置４０のベース部４５との分離によって、水平走行のための駆動手段を喪失する。このため、ロボット装置４０の代わりに作業者が荷役装置２０の保持装置３０を手指で直に把持して引っ張ることによって、荷役装置２０を第１方向Ｘ或いは第２方向Ｙに走行させることができる。

また、荷役装置２０は、ロボット装置４０のロボットアーム部４７との分離によって、保持装置３０を回動させるための駆動手段を喪失する。このため、ロボット装置４０のロボットアーム部４７の代わりに作業者が保持装置３０を手指で直に把持してこの保持装置３０を回動させることができる。

この手動搬送モードにおいて、荷役装置２０におけるロープ状部材２６の巻上げ或いは巻下げの動作や、保持装置３０におけるワークＷの保持或いは保持解除の動作については、作業者は、手動操作スイッチ５１を手指で直に操作することによってこれらの動作を実行することができる。

上記の実施形態によれば、以下のような作用効果が得られる。

上記の搬送装置１において、荷役装置２０は、保持装置３０が保持したワークＷをロープ状部材２６で吊り下げた状態で、このロープ状部材２６の巻上げによってワークＷを上昇させることができ、またこのロープ状部材２６の巻下げによってワークＷを下降させることができる。この荷役装置２０は、ワークＷのための実質的な荷役動作を担うものであり、ワークＷを上下方向に移動させることができる。

一方で、ロボット装置４０は、ベース部４５が荷役装置２０に連結されているため、ガイドレール３を自走するときに荷役装置２０を牽引しながらこの荷役装置２０と一体となって水平方向に走行できる。このロボット装置４０は、自走できない荷役装置２０を搬送する役割を担うものであり、この荷役装置２０によって吊り下げられたワークＷを水平方向に移動させることができる。このとき、ロボット装置４０のロボットアーム部４７は、保持装置３０に連結され且つこの保持装置３０とともに上下動可能であるため、荷役装置２０におけるロープ状部材２６の巻上げ及び巻下げを邪魔しない。

従って、上記の搬送装置１０は、ワークＷを保持して上下方向及び水平方向に自動で且つ円滑に搬送するのに有効である。

また、この搬送装置１０を構成する荷役装置２０及びロボット装置４０がいずれも、天井に設けられたガイドレール３に取付けられているため、機器の故障時や点検時などのような非定常時に、作業者が設備内に入り込んで作業を行うための作業スペースＳを確保できる。

従って、上記の搬送装置１０によれば、地上スペースを占有することなくワークＷの搬送を自動化することが可能になる。

上記の搬送装置１０によれば、ロボット装置４０のロボットアーム部４７による駆動力を利用して保持装置３０を回動させることによって、この保持装置３０が保持しているワークＷの姿勢転換を簡単に行うことができる。
特に、保持装置３０が保持しているワークＷの姿勢転換を鉛直面に沿った方向について行うのに有効である。

上記の搬送装置１０によれば、保持装置３０の２つの部材３１，３２によってワークＷを挟み込む動作によってこのワークを確実に保持できる。また、第１部材３１に対する第２部材３２のスライド量を可変とすることによって、異なる寸法のワークＷを保持するのに対応できる。

上記の搬送装置１０によれば、荷役装置２０の電動モータ２８は、ワークＷを保持した保持装置３０を無重力に近いバランス状態で保持できるバランス機能を発揮する。このとき、ロボットアーム部４７のアーム先端４７ａの上下動の速度をこの電動モータ２８の回転速度に同調させることによって、ロボットアーム部４７のアーム先端４７ａは、保持装置３０の上下動に同調して動いて、この保持装置３０とともに上下動する。このため、ロボットアーム部４０は、保持装置３０から受ける負荷が小さく抑えられ過大な負荷を受けることがないため、その可搬質量が小さくて済む。

上記の搬送装置１０によれば、ロボット装置４０が故障したときのような非定常時に、このロボット装置４０を荷役装置２０及び保持装置３０の両方と分離することによって、作業者の手動によるバックアップ作業を行うことができる。即ち、荷役装置２０におけるロープ状部材２６の巻上げ及び巻下げは、作業者が手動操作スイッチ５１を操作することによって可能になる。また、荷役装置２０を走行させる操作は、作業者が保持装置３０を手指で掴んで水平方向に引っ張る操作によって可能になる。

上記の搬送装置１０によれば、汎用性の高い垂直多関節ロボットを用いてロボット装置４０を構築できる。

上記の搬送装置１０によれば、荷役装置２０が既存の設備であるような場合、この荷役装置２０が取付けられているガイドレール３を利用し、大幅な設備改造無しでロボット装置４０を設置できる。

本発明は、上記の典型的な実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の応用や変形が考えられる。例えば、上記の実施形態を応用した次の各形態を実施することもできる。

上記の実施形態では、保持装置３０がワークＷの姿勢転換を行うことができる機能を有する場合について例示したが、ワークＷの姿勢転換を行う必要がない場合には、保持装置３０のこの機能を省略することもできる。

上記の実施形態では、保持装置３０がワークＷの姿勢転換の際に鉛直面に沿って回動する場合について例示したが、この保持装置３０が回動する方向はこれに限定されるものではない。例えば、保持装置３０は、ワークＷの姿勢転換の際に水平面に沿って回動するように構成されてもよい。

上記の実施形態では、保持装置３０によるワークＷの保持形態として、２つの部材３１，３２がワークＷを挟み込む場合について例示したが、ワークＷの保持形態は挟み込みに限定されるものではなく、例えばワークＷを掴んだり、引掛けたり、掬ったり、吸着したりして保持するなどの他の保持形態を採用することもできる。

上記の実施形態では、ロボット装置４０が連結部１１によって荷役装置２０に分離可能に連結され、且つ連結部１２によって保持装置３０に分離可能に連結される場合について例示したが、これに代えて、ロボット装置４０が荷役装置２０に分離不能に連結され、且つ保持装置３０に分離不能に連結された構造を採用することもできる。

上記の実施形態では、ロボット装置４０が垂直多関節ロボットを用いて構成される場合について記載したが、保持装置３０の動きに追従して動くことができるロボットであれば、垂直多関節ロボット以外のロボットを採用することもできる。

上記の実施形態では、車両部品としてのワークＷを搬送するための搬送装置１について例示したが、この搬送装置１を車両部品以外のワークＷの搬送にも使用できることは勿論である。

３ ガイドレール
１０ ワーク搬送装置（搬送装置）
２０ 荷役装置
２６ ロープ状部材
２６ａ 下端部
２６ｂ ブラケット
２８ 電動モータ
３０ 保持装置
３０ａ 回動軸
３１ 第１部材
３２ 第２部材
３３ アクチュエータ
４０ ロボット装置
４５ ベース部
４７ ロボットアーム部
４８ 電動モータ
５１ 手動操作スイッチ
Ｐ１ 保持位置
Ｐ２ 保持解除位置
Ｗ ワーク

Claims (6)

1. ワークを搬送するためのワーク搬送装置であって、
   天井に設けられたガイドレールに水平に走行可能に取付けられ、ロープ状部材の巻上げ及び巻下げが可能な荷役装置と、
   上記ロープ状部材に上記ワークを保持可能に取付けられた保持装置と、
   上記ガイドレールに水平に自走可能に取付けられ、上記荷役装置に連結されたベース部と、上記ベース部から延出して上記保持装置に連結されこの保持装置とともに上下動可能なロボットアーム部と、を有するロボット装置と、
   を備え、
   上記ロボット装置は、上記ベース部において上記荷役装置に分離可能に連結され、且つ上記ロボットアーム部において上記保持装置に分離可能に連結されており、
   上記ロボット装置が上記荷役装置及び上記保持装置の両方と分離された状態で、上記荷役装置を手動操作によって作動させることができる手動操作スイッチを備える、ワーク搬送装置。
2. 上記保持装置は、上記ロープ状部材の下端部に取付けられたブラケットに対して回動軸を中心に回動可能に構成されており、
   上記ロボット装置は、上記保持装置が上記回動軸を中心に回動するように上記ロボットアーム部を駆動する、請求項１に記載のワーク搬送装置。
3. 上記保持装置は、上記ブラケットに対して上記回動軸を中心に鉛直面に沿って回動可能に構成されている、請求項２に記載のワーク搬送装置。
4. 上記保持装置は、第１部材と、上記第１部材との間に上記ワークを挟み込む保持位置とこの保持位置よりも上記第１部材から離れた保持解除位置との間でスライド可能な第２部材と、上記第２部材を上記保持位置と上記保持解除位置との間で駆動するアクチュエータと、を備える、請求項１〜３のいずれ一項に記載のワーク搬送装置。
5. 上記荷役装置は、上記ロープ状部材に作用するトルクが一定となる状態でこのロープ状部材の巻上げ及び巻下げを行う電動モータを備え、
   上記ロボット装置は、上記ロープ状部材の巻上げ及び巻下げに係る上記電動モータの回転速度に同調した速度で上記ロボットアーム部のアーム先端が上下動するように制御される、請求項１〜４のいずれ一項に記載のワーク搬送装置。
6. 上記ロボット装置の上記ロボットアーム部は、それぞれに電動モータが内蔵された複数の関節軸を有し且つ垂直方向に動作する垂直多関節ロボットによって構成されている、請求項１〜５のいずれ一項に記載のワーク搬送装置。

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