JPS61501969A - ボデイに支持されかつ丁番結合されたおよび／または滑動する部材を開きおよび／または閉じるためのマニピユレ−タおよび方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ボディ堅叉持淡１ｊど「Ｌ番膚げ１１にた双生μ／またはｆｆ−肱丁ゑ星封玉訓 −萎−Ｕ４丸μノＪＵ１艶鼠多擾−江＠□丑上 二ｌ」暇づＬ方脇２ 本発明は、ボディに支持されかつ丁番結合されたおよび／または滑動する部材を 開きおよび／または閉じるためのマニピュレータおよび方法に関するものである 。

自動車ボディにロボットで塗装を施す塗料スプレーブースでは、ドア、トランク およびボンネットのふた、その他丁番結合したおよび／または滑動する部材を開 く必要がある。開い゛てから、それらのフレーム構造部に塗装したり、トランク やエンジン室の内部に塗装を行なう、従来、この仕事は１作業員が手で行なって いた。最後にドアやふたを閉じるのであるが、これも従来は作業員が手で行なっ ていた。

もちろん、このような作業を自動機械で確実に実施することができれば、作業員 がスプレーブース内に入る必要はなくなる。

そうなれば、塗料スプレーブース内の空気の条件は、人間に必要な条件に比して 、悪化しても差支えなく、したがって空気調和設備に要するエネルギの節減がも たらされる。

本発明によれば、丁番結合されたおよび／または滑動する部材と係合するように 構成した係合手段と、係合手段に対する可動支持手段と、支持手段を動かしまた 前記係合手段の係合および／または係合解除を行なわせるための駆動および制御 手段とを備え、さらに前記支持手段および／または前記係合手段の状態に関する 情報を前記制御手段へ低木る手段を備えて成る１丁番結合されたおよび／または 滑動する部材を開きおよび／閉じるためのマニピュレータが提供される。

実施態様として、情報を与える前記手段は、係合手段が前記部材と係合したこと を検出する第１の検出手段を備える。

ドア、トランクふた。ボンネットふた等の、丁番結合されたおよび／または滑動 する部材が係合した事実を検出できるから、このシステムの制御装置によって、 係合状態が検知されないのに、塗装ロボットが誤ってドアフレーム等に塗装を塗 ってしまうという事態を予防できる。かくて、車両のボディ、塗装ロボットおよ び／またはマニピュレータに損傷が発生する危険性が低減する。

付加的にあるいは代替的に、前記駆動および制御手段は、１個以上のリニアアク チュエータ装置を備え、さらに該装置の１個または複数個のそれ自身のリニア運 動または誘起されたリニア運動を検出する第２の検出手段をも備えさせる。第２ の検出手段は、磁気リードスイッチまたは近接スイッチを備え、前記運動にさい し接触するように構成することもできる。付加的にあるいは代替的に、前記可動 支持手段に作用する過大な力を検出するための第３の検出手段をも備えさせても 、よい。

マニピュレータが、単に支持手段および係合手段の状態を検知するに留まらず、 検出した状態に対処しうるということは、非常に重要なことである。したがって 、前記駆動および制御手段は前記検出手段に連動させる。

好適な実施態様として、前記支持手段は、キャリッジに取付け、そして前記キャ リッジに対して滑動可能な滑動部材を設ける。キャリッジは１本以上の軌道上に 載置し、それに沿って移動するようにし、前記滑動部材は前記軌道に対し横方向 に動くように構成する。好ましくは、前記ジャリッジが、前記軌道に沿って前記 キャリッジを移動させるための駆動装置を支持する。

前記軌道に沿う前記キャリッジの位置を検出するためのさらに別の検出装置を備 えるとよい。

１実施態様として１丁番結合されたおよび／または滑動する部材を開きおよび／ または閉じるにさいし、ドアのように丁番結合されたおよび／または滑動する部 材がほぼ重重に立っている場合には、前記係合手段は前記第１の滑動部材に対し 滑り運動するように取付けた耐滑動部材で支持する。さらに、前記第１の滑動部 材を動かす働きをする第１のりニヤアクチュエータ装置と、前記耐滑動部材を動 かす働きをする第２のりニヤアクチュエータ装置とを備える。好ましくは、前記 係合手段は、前記耐滑動部材にピボット結合された２個のブレードを有する係合 部材を備え、前記各ブレードの一端はさらに別の滑動部材に設けたそれぞれの案 内スロットにはまる突起を有し、２個の案内スロットは互いに鋭角をなし、そし て前記別の滑動部材は相対的滑り運動可能なように前記滑動部材に取付けてあり 、そして第３のりニヤアクチュエータ装置が前記別の滑動部材を動かすように働 きかくて前記ブレードを係合位置へ接近させまた離脱させるようにする。プロー ブが、前記係合部材と協働し、また前記部材の突起と係合部材との係合にさいし 弾性方付勢手段の作用に抗して偏移するように構成するとよい。

別の実施態様として、丁番結合されたおよび／または滑動する部材を開きおよび ／または閉じるにさいし、トランクのふたのように丁番結合されたおよび／また は滑動する部材がほぼ水平に延在する場合には、前記滑動部材で支持したピボッ トと。

一端を前記ピボットに連結し他端を第２のアームに連結した主アームとを備え、 前記係合手段は前記第２のアームに取付けるようにする。マニピュレータには、 さらに前記主アームを前記ピボット周りに動かす第１のりニヤアクチュエータ装 置と、前記主アームに取付けられて前記第２のアームを旋回させるように働く第 ２のりニヤアクチュエータ装置とを備えるとよい、好ましくは、前記係合手段は 指アームに弾性的に取付けた指を備え、前記指アームは前記第２のアームにピボ ット結合してあり、かつ前記第２のアームに取付けた第３のピストンおよびシリ ンダユニットによって動かされるように構成する。前記指アーム内に取付けた検 出器が取付手段の作用に抗する前記指の運動を検知するように作るとよい。

好適には、前記ピボットは球軸受によって取付けてあり、そして検出器が前記ピ ボットの動きを検知するようにする。１実施態様として、板がほぼ水平面に延在 するように前記球軸受に″よって前記滑動部材に取付けてあり、そして前記ピボ ットは前記板で支持してあり、前記検出器は前記板の前記水平面からの動きを検 知するように構成する。

本発明は、さらに、マニピュレータによって丁番結合されたおよび／または滑動 する部材を係合するステップと、前記部材を開きまたは閉じるため前記部材を支 持するボディに対しマニピュレータを動かすステップとを含む、ボディに支持し てありかつ丁番結合されたおよび／または滑動する部材を開きおよび／または閉 じる方法、も提供する。

前記部材が第１の面内を滑り運動する場合、前記第１の面に対しほぼ平行な面内 で前記マニピュレータとボディとの相対運動が起ると、これは滑動部材を開閉す るのに有効であることは。

容易に理解できよう。

１実施態様として、前記ボディはあらかじめ定められた経路に沿って動き、そし て前記マニピュレータは前記ボディと異なった方向へおよび／または前記ボディ と異なった速度で動かされて前記ボディとの間に相対運動を生じるようにする。

好適には、前記ボディおよび前記マニピュレータは、当初はぼ同じ速度でかつ同 じ方向へ移動し、つぎにマニピュレータの速度が変るようにする。

丁番結合した部材を開閉するのに、一般的に好適なのは、マニピュレータが、前 記ボディとマニピュレータとの相対運動と異なった方向に働く力を前記部材に対 して付加的に作用させることである。はとんどの場合、前記力は、前記相対運動 の方向に対しほぼ直角な方向に作用させるとよい。

以下、添付図面を参照し、実施例によって１本発明を具体的に説明する。

第１図は、待機の姿勢にあるアームを備えたドア用マニピュレータの側面図であ って、マニピュレータは塗料スプレーブース内に設置した状態で示しである。

第２図は、第１図のドア用マニピュレータのアームを示す側面図である。

第３図は、第２図のアームの平面図である。

第４図は、第２図のアームを輪郭線だけで示し、アームに取第５図は、輪郭線で 表わしたアームに取付ける検出手段を説明するための側面図である。

第６図は、アームを延ばした状態のトランク／ボンネット用マニピュレータの側 面図であって、マニピュレータは塗料スプレーブース内にｉ２ｗ＋、、た状態で 示しである。

第７図は、第６図に示したトランク／ボンネット用マニピュレータの正面図であ る。

第１〜第５図に示すドア用マニピュレータは、ロボットを用い６自動車のボディ に塗装を施すための塗料スプレーブー入内に設置した使用状態で示しである。こ の場合、ドア用マニピュレータは、ボディの片側についている１個以上のドアを 適当な時に開きおよび／または閉じ、ボディの片側にロボットを接近させるため に使う。

ドア用マニピュレータは、全体を符号２で表わしたアームを備えている。このア ーム２は、支柱３２およびピボット族！４を用い、キャリッジ６上に旋回可能な ように取付ける。このキャリッジには、長いローラ軸受ランナ８を上下に配置し 、案内軌道１０に対し滑動可能に支持する。案内軌道は、塗料スプレーブースの 側壁（図示省略）近くの構造材１２に設置する。構造材１２は、スプレーブース の内部、外部いずれにあってもよい、各軌道１０には、ランナ８が転動するレー ル１４を設ける。

軌道１０は、塗料スプレーブースに対し長手方向に、かつ互いにほぼ平行に設置 する。さらに、長いラック１６を、構造材１２に沿い、上下の軌道１０の中間に 支持する。ラックＪ６の歯は、キャリッジ６に取付けたピニオン１８と噛合わせ る。このピニオン１８は、キャリッジ６に搭載した駆動装置２０で回転させる１ 図示の実施例では、駆動装置１ｆ２０に、ステッパ電動機を使用している。ただ し、標準的な電動機、油圧モータその他の駆動源を代りに使うことも可能である 。

容易に理解できるように、駆動装５１２０でピニオン１８を回転させると、キャ リッジ６は、軌道１０に沿って、構造機１２したがってスプレーブースの側壁に 対しいずれかの方向へ移動する。

第１図では、アーム２の長手軸を、軌道１０に対しほぼ直角な状態で示しである 。これは、アーム２の待機位置である。ただし、アーム２は、軌道１０とほぼ平 行になるまで、ピボット族Ｗ４の周りに旋回させることが可能である。このアー ム２の旋回運動は、空気圧また油圧で作動するシリンダ２２を伸縮させることに よって行なう。

第１図には、自動車ボディの位置を輪郭線で示しである。このボディに対し、ス プレーブース内で、１個以上のロボット（図示省略）を用いて塗装を施す。ボデ ィ２４をフレーム２６に載せ、このフレーム２６を、塗料スプレーブースを通り 抜けるコンベア軌道に沿って移動させる０周知のように、ロボットには塗料のス プレーガンを取付け、そして各ロボットは専用のキャリッジで支持するのがよい 。ロボットのキ、ヤリッジも、軌道１０に沿って移動させることができる。

第２および第３図は、見易くするため、プローブと検出装置とを省略して示した ドア用マニピュレータのアーム２の側面図および平面図である。さらに、第１図 の輪郭線で表わしたアーム２の外部ハウジングも省略しである。

第２および３図かられかるように、アーム２のベース部材３０は、支柱３２に連 結し、これで支持する。このベース部材３０には、ベース板３４と上板３５とが 含まれる。上板は、ベース板３４とほぼ平行にその上方に配置しである。第１の ピストンおよびシリンダユニット３６を、板３４と３５との間に入れ、ベース板 ３４で支持する。このシリンダユニット３６のロッド３８は、主滑動部材４０に 連結してあって、これを動かす。

主滑動部材４０は、上板３５に対して滑動可能なように４２等のローラで支える 。

副溝動部材４４を、主滑動部材４０に対して滑動可能なように４６等のローラで 支える。副溝動部材４４の滑り運動は、第２のピストンおよびシリンダユニット ４８によって行なわれ、このユニット４８のロッド４９が滑動部材４４に連結し である。

副溝動部材４４に、係合部材５ｏを取付ける。この係合部材は、アーム２の長手 方向に延び互いに接近して配置した２個のブレード５２として形成する。各ブレ ードは、耐滑動部材４４上に、それぞれの支柱によって旋回可能に取゛付ける。

各ブレード５２の後端にそれぞれローラ５３を設ける。モして各ローラは、さら に別の滑動部材５６の上面に形成した１対の収束案内スロット５５のそれぞれ一 方にはめこまれる。この滑動部材５６は、５８等のローラによって、副溝動部材 ４４に沿い、滑動可能なように設置する。滑動部材５６は、さらにピストンおよ びシリンダユニット６０によって動かす、このユニットのピストンロッド６２を 、滑動部材５６にピボット連結する。図面かられかるように、ロッド６２が延び た状態では、係合装置５０のブレード５２は互いに離れ、一方ロッド６２が縮ん だ状態では、ブレード５２は互いに接近し、第３図に示したような閉じた位置に くる。

代替的実施態様（図示省略）として、係合部材５０に切頭形のブレード取付部材 を設け、二九を支柱５４で前記の副溝動部材４４に取付け、またローラ５３を設 けるゆそして、各ブレードを、それぞれのブレード取付は部材に着脱可能なよう に取付ける。この実施態様によれば、寸法や形状の異なったブレードを前記ブレ ード取付は部材に取付けることができるので、係合部材の寸法と形状を変えるこ とが可能である。

第２図には、関節軌道６４も示しである。これは、アーム２に必要な供給管路を 収納するために設ける。このため、図示の実施例では、アームの各部材を、空気 圧または油圧作動のピストンおよびシリンダユニットによって動かす、ただし、 それ以外のリニアアクチュエータ装置たとえば電気的なリニアアクチュエータも 使うことができる。いずれのアクチュエータ装置も。

ストロークが調整可能であることが好ましい６ドア用マニピユレータは、たとえ ばマイクロプロセッサ−を内蔵した電子制御装置（図示省略）で操作するとよい 、この場合、駆動装置２０が働いて、キャリッジを動かし、その結果、ドア用マ ニピュレータがスプレーブースの側壁に対して移動し、そしてシリンダユニット ２２，３６．４８および６０が働いて。

アーム２をキャリッジ６に対して旋回させ、また滑動部材をアーム２の長手方向 に往復動させる。制御装置は、本発明の一部をなすものではないから、これ以上 の説明は省略するが、操作手順の一例を簡単に述べることとする。

ドア用マニピュレータには、静止位置があり、そこでキャリッジ６はスプレーブ ースの側壁に対して特別の位置を占め、そしでアーム２の長手方向は側壁とほぼ 平行になる。この端末位置で、キャリッジ６の一部が近接スイッチ（図示省略） の誘導界に入り、電子制御装置は、キャリッジが静止位置にあることを確認する 。

コンベア２８では、ボディ２４が塗料スプレーブースに入ってくると、ドア用マ ニピュレータの駆動装［１２０が動き、キャリッジ６を静止位置から動かす。そ してドア用マニピュレータをボディ２４の方へ近づける。シリンダユニット２２ も作動し。

アーム２を９０度旋回させ、第１図に示した位置まで動かす。

この位置で、アーム２はブースの側壁に対しほぼ直角になる。

シリンダユニット６ｏも作動し、挾み部材５０のブレード５２を開く。

ドア用マニピュレータと自動車ボディ２４とが、整合位置に達し、係合部材５０ がボディのドアに取付けたペグ（図示省略）と整合したときに、制御装置へ信号 を送る装置を設ける。係合部材とペグとが整合すると、第１のシリンダユニット ３６が作動し、ロッド３８を延ばす。この結果、主滑動部材４０したがって、係 合部材５０が前進する。かくて１部材５０の開いたブレード５２が、ボディのド アのペグの両側まで延びる。ついで、シリンダユニット６０が引き込まれ、ブレ ード５２を閉じるので、ブレードがペグを挾持する。

この実施例の場合、自動車ボディは塗料スプレーブース内を停滞することなく通 過し、その場合、ドア用マニピュレータが、ブース内を通過するボディとほぼ同 じ速度および方向をもって移動するように、駆動装置２０を作動させるのがよい 。

係合部材５０が一旦ドアのペグと係合すると、第１のシリンダ３６が縮み、主滑 動部材４０と部材５０を引込める。この結果、ボディ２４のドアには、それにほ ぼ直角な力が加わり、ドアが開く、さらに、ドア用マニピュレータの移動速度を 、ボディの移動速度に対して加減できるようにしておけば、ドアを完全に開くこ とができる。この点から、アーム２をキャリッジ６に対し旋回可能にしであるこ とは、ドアを開くのにも役立つ。

塗料スプレーブースのロボットには、ドアを開放している間。

ドアの内側にも塗装を施せるようなプログラムを組込んでおく。

この塗装作業中、係合部材５０にはドアペグと係合したままの状態を持続させ、 そしてキャリッジ６はボディとほぼ同じ速度で移動させる。そうすれば、ドアは 開いたままでありかつ自動車ボディに対してほぼ同じ位置関係を保つことになる 。

この塗装作業の終了段階では、一般にドアを閉じることが必要となる。このため には、まずドア用マニピュレータを自動車ボディと反対方向に相対移動させる。

この相対移動を行わせるには、ドア用マニピュレータをボディと逆向きに動かし てもよいし、あるいはボディがブース内を前進中にドア用マニピュレータの動き を停止させてもよい、ドア用マニピュレータが一旦整合位置に達すると、アーム ２はブースの側壁に対し直角となりドアのペグと整合するので、シリンダユニッ ト３６を用い主滑動部材４０を延ばしてさらにドアを閉じる作業を続ける。これ によってドアはほぼ閉じられる。しかし、シリンダユニット４８のロッド４９を 僅かに延ばし、その分だけ耐滑動部材４４を前進させることによって、ドアが完 全に閉じたことを確かめる最後の−押しを加える。つぎに、必要なのは、シリン ダユニット６ｏを延ばして、係合部材を開くことと、主滑動部材４０を引き込め ることだけである。その後、ドア用マニピュレータを静止位置に復帰させるとと もに、アーム２を回し軌道１０に対し平行な位置へ戻す、上記実施例の場合、自 動車ボディはドア開閉工程中もスプレーブース内を移動し続ける。もちろん、必 要に応じては、開閉工程の実施中、自動車ボディを静止させておくこともできる 。

以上は、ドアに対する作業手順、すなわち、ドアを開くこと、ドアを開いたまま にしておくこと、そして、ドアを閉じること、の各工程を実施するものとしてド ア用マニピュレータの説明を行なった。必要に応じては、これらの工程の中のひ とつまたはふたつを行なわせるように、ドア用マニピュレータを構成してもよい 。

これまでの説明で、シリンダユニット４８と耐滑動部材４４とは、自動車ボディ のドアに完全に閉じたことを確がぬるための−押しを加えるのに、使うだけであ った。しがし、シリンダユニット４８は、アーム２を調整して、異りった寸法の ドアを開閉したり、ブース側壁近くの構造材１２がら異なった距離に配置された 自動車ボディのドアを開閉するのに利用できる。第２図に示した実施例の場合、 耐滑動部材４４は完全に引込まれた位置にあり、そのドア４９は最も短くなった 状態で示しである。アーム２を使って、自動車ボディのドアを開こうとしても、 もしボディが構造材１２がらがなり遠いところに配置されている場合には、主滑 動部材４０を延ばすだけでは、係合部材５゜をドアのペグまで届かせることが不 可能になるので、このようなときにシリンダユニット４８を使用する。このよう なわけで、ドアを開く作業にさいしては、常にシリンダユニット４８を所定の寸 法だけ延長し、耐滑動部材４４したがって係合部材５ｏを延ばすようにする。こ うすれば、ドアを開く作業は前述したようにして行なうことができ、それ以上シ リンダユニット４２を操作する必要がなくなる。ただし１作業の終了段階で、ド アを完全に閉じるため、シリンダユニット４８をある程度延ばす工程が入る。

付加的機能としておよび／または代替機能として、寸法の種々異なったドアや自 動車ボディもマニピュレータによって処理できるようにするため、シリンダユニ ット３６のストロークは調整可能に、そして、プログラムが組めるようにしてお く。

ドア用マニピュレータに、検出装置を設ける。この検出装置は、第２および３図 には省略しであるが、電子制御装置に作業の進行状況を信号で報せるのに使う、 検出装置にはさらに過負荷や過大な力等に対する防護手段を設けておく、このた め、すでに述べたように、キャリッジ６が静止位置にくると、近接スイッチに影 響を与・えるようにしておく、同様にキャリッジが静止位置から軌道１０に沿い さらに第２の終了位置に達すると、別の近接スイッチによってこれを感知し、そ してドア用マニピュレータと、軌道１０に沿って移動する塗装ロボットとの間に 何らの衝突事故も起こさないよう予防する。

近接スイッチその他の検出装置（図示省略）を取付け、キャリッジ６に対するア ーム２の位置がめられるようにしておく。

第４および５図に、アーム２に取付けた検出装置を示す６図示の実用例では、こ れらの検出装置を５機械的近接スイッチとして示しであるが、都合によっては、 その他の検出装置を使うことも、もちろん可能である。たとえば、ストロークの 端末を感知するようにした磁気リードスイッチを各シリンダユニットに設置して もよい。

第４および５図に示したように、長いプローブ７０を係合装置５０の７２の個所 に旋回可能に取付ける６静止位置において、プローブ７０は、その内端を、引張 りばね７４と、調節用止めねじ７８および８２とによって位置決めし、リミット スイッチ７６として働くようにする。この位置で、第５図には示してないが、プ ローブ７０は、２個のブレード５２で形成されるくぼみ部８０と１部材５０との ほぼ長手方向に延びている。

第５図に示したプローブ７０の位置は、ドアペグが８４の個所でブレード５２に よって正しく捕捉されたと仮定した場合の位置である。ブレード５２がペグ８４ を挾むと、プローグ７０はばね７４の作用に抗して偏移し、さらに別のリミット スイッチ７７を作動させる。

アーム２には、シリンダユニットが完全に延び縮みしたかどうかを検出する数多 くの近接スイッチを設置する。このため。

主滑動部材４０に固定ブラケット９０を設け、主滑動部材４０が完全に引込まれ た位置でこのブラケットが近接スイッチ８６の誘導界に入り、また、主滑動部材 ４０が完全に延びきった位置でブラケットが近接スイッチ８８に影響を及ぼすよ うにする。

同様に、滑動部材５６または挾み部材５０の一部に、ブラケット９２を設置し、 シリンダユニット６０が完全に引込まれた位置で近接スイッチ９４に影響を及ぼ し、また５完全に延びきった位置で近接スイッチ９６に影響を及ぼすように構成 する。

同じように、第２のシリンダユニット４８のピストンロッド４９にブラケット５ 〕８を設け、ロッド４９が完全に延びきった位置で近接スイッチ１００に影響を 及ぼし、また、完全に引込まれた位置で近接スイッチ１０２に影響を及ぼすよう にしておく。

このようにして、特定のシリンダユニッ１−が次の制御段階を始めるのに先だっ て、適宜完全な伸縮を行なうよう、シリンダユニットに指令を与えるプログラム を、電子制御装置に組込むことができる。

主滑動部材４０に、後壁１１２と前壁１１４とを備えた固定ブラケット部材１１ ０を取付ける。ロッド１１６および１１８を、ブラケット部材１１０の長手方向 に沿い、それぞれ前壁および後壁から延ばし、そしてそれぞれに金属ブロック１ ２０および１２２を取付ける。各ブロックは、中央支柱１２Ｇに当接するよう、 ばね１２４の力をかけておく。ブロック１２０および１２２が静止位置にある状 態を第３図に示しであるが、この位置で各ブロックは、それぞれの近接スイッチ １２８から離れている。しかし、過大な力がアーム２にかかると、近接スイッチ １２８の一方がそれぞれの金属ブロックによる影響を受けるにこで、ドア用マニ ピュレータの係合部材５０はドアのペグど係合しているが、主滑動部材４０が引 込ま九ているので、自動車ボディのドアは開いていない、という状態を想定する 。このとき、主滑動部材を延ばそうとする力がアームに作用して６ブロツク１２ ０が引込ま九、その近接スイッチ１２８に影響を与える。この状態は、ドアのペ グを開放すべく直ちに部材５０を開くように、との警告として利用できる。同様 に、何らかの理由で、自動車のドアが開くどきに滑動部材・４０を押すような力 がアーム２に作用すると、この結果ブロック１２２がその近接ス、イノチ１２Ｂ の影響界域に押されるが、これもまた警告状態として扱われ、ドア用マニピュ１ ．／−タの作業を停止する７、必要に応じ、可聴および／よたは可視的警告表示 を付加することもできる。

以上に説明しブ′のは、塗料スプレーブースを通過する自動車ボディのドアを開 閉するのに、マ：ピュ１ノータ分使用した場合である７もちろん、ここで説明し たいず４］、のマニピュレ−タも、一般車両その他のボディの丁番および／また は滑動部材を開ぎおよび／または閉じるのに使用できる６したがって、このマニ ピュレータは、車両ボディの燃料キャップのカバーを開閉したり、冷蔵庫のドア を開閉したりするのにも使える９本発明が、塗料スプレーブース以外の環境条件 で適用可能なことももちろんであって、開閉工程中においてはボディを静止させ ておいてもよいから、必ずしもボディをコンベア装置で支持する必要はない。

第１〜５図に示したマニピュレータは、部材自体がおよび／またはその丁番結合 部がほぼ垂直な面にあるような部材を、開くかおよび／または閉じるかに適して いる。ただし、このマニピュレータは、丁番結合および／または滑動部分および ／またはその丁番結合部が、はぼ水平な面にあるような場合には、不適当である 。このような場合には、第６および７図に示したマニピュレータが使える。この 種のマニピュレータを、簡単のため、トランク用マニピュレータと称する。

第６および７図に示したトランク用マニピュレータも、塗料スプレーブースとの 関連で使用する状態で表わしである。スプレーブース内で、自動車ボディにはや はりロボットで塗装を施ず８そして、適当な時点で塗装用ロボットを接近さぜる たｄ）、水平方向に丁番結合１２．たあるいは水平方向に延在するボディ部材、 たとえばトランクやボンネットのふた等をＧ＝ｉｌ閉するのに使う。

Ｉ−ランク用マービュレータに、キャＩＩツジ２００を設りる。

このギヤリッジは、はぼ平行に長く延びた一対の軌道２０２に沿っ〔滑動可能な ように支持する。軌道２０２は、塗料スプレーブースの長手方向に、ＩＡ通道支 持＋４２０４で支える、図示の実施例の場合、軌道支持部材２０４は、塗料スプ レーブースの屋根構造２０Ｇに取付けである、もちろん、別法として、軌道支持 部材２０４を塗料スプレーブース内外の独立構造材に固定してもよい７ 各軌道２０２に設けたレール２０８に、キャリッジ２００で支えた一対のローラ 軸受のランナ２１０のそれぞれを係合させる。

長いラック２１２を、やはり軌道支持部材２０４で支え、塗料スプレーブースの 長手方向に沿って設置する。ラックの歯は、キャリッジ２００に取付けたビニオ ン２１４の歯と噛合わせる。

ビニオン２１４は、キャリッジ２００に搭載した駆動歯車装置２１６によって回 転させる。この駆動装置２１．６には、ステッパ電動機、標準的電動機、油圧モ ータあるいはその他の適当な駆動源が内蔵しである。

図面かられかるように、駆動装置２１６によってビニオン２１４を回転させると 、キャリッジ２００は軌道２０２に沿ってしたがって塗料スプレーブースの長手 方向に沿っていずれかの方向へ移動する。

駆動装置２１６は、さらにピニオン２１４に回転可能に固定した駆動チェーンま たは駆動ベルト２１８も回転させる。この駆動チェーン２１８をエンコーダ２２ ０に連結する。このエンコーダ２２０からは、ピニオン２１４の回転方向を表示 するパルスが出力として出される。このように、エンコーダ２２０は、軌道２０ ２に沿うトランク用マニピュレータの位置に関する情報を提供する。

キャリッジ２００に固定した支持フレーム２２２によって。

第１のピストンおよびシリンダユニット２２４を支持する。このユニット２２４ のロッド２２６を主滑動部材２３０に連結して、これを動かす。主滑動部材２３ ０は、支持フレーム２２２に対し、滑動可能なように２２８等のローラで支える ０図面かられかるように、主滑動部材２３０は、長手方向の軌道２０２したがっ てスプレーブースの長手方向に対し横向きに移動する。

板２４０を、球軸受２３２によってほぼ水平面に延在するよう主滑動部材２３０ 上に載置する。板の各隅部を、あらかじめ変形させておいたディスクばね２３４ で支え、板２４０が任意の水平面に傾くようにしておく、かくて、板２４０はジ ンバルとして機能する。検出装置たとえば近接スイッチ（図示省略）を、板２４ ０が水平面から外れたときに信号を発するように設けておくとよい。

板２４０に取付けたピボット２４２に、主アーム２４４を固定する。ピボット２ ４２には、ピストンおよびシリンダユニット２４８のピストンロッド２４６も連 結する。このユニット２４８は、主滑動部材２３０で支持する。正常状態で、主 アーム２４４は、第７図に鎖線で示したような出発位置にあり、このときロッド ２４６は引込まれている１図面かられかるように、ロッド２４６を延ばすと、゛ 主アームが動き、第７図に実線で示した伸張位置に達する。

主アーム２４４の自由端は、ピボット２５２の個所で、第２のアーム２５０にピ ボット連結する。第７図に示したように、この第２アーム２５０の一端は、ピス トンおよびシリンダユニット２５６のピストンロッド２５４に連結する。一方、 ピストンおよびシリンダユニット２５６は、主アーム２４４で支持する。このユ ニット２５６で、第２アーム２５０の運動を制御する。第７図に鎖線で示した第 ２アームの出発位置から、ロッド２５４が延びると、主アーム２４４と第２アー ム２５０とで作る角度が鋭角となり、そしてアーム機構が引込まれる。シリンダ ユニット２５６を働かせロッド２５４を引込ませると、第２アーム２５０が主ア ーム２４４に対して開いてくる。

第２７−ム２５０の最下端に、ピボット軸２５８を設け、指アーム２６０を連結 する。この指アーム２６０は、その出発位置において、第２アーム２５０に対し ほぼ平行である。しかし。

ピストンおよびシリンダユニット２６２によって、指アームを。

第２アーム２５０に対しほぼ直角になるまで延ばすことができる。このため、シ リンダユニット２６２を第２アーム２５０に取付けておく。

指アーム２６０の自由端に、長い指２７２を設ける。このため、指アーム２６０ は、第６図に示したように、中空とし、その中に指２７２を差込む、指は、全方 向に動かせるよう、アーム２６０内で弾性的に支持する。そして、指の内端のま わりに環状検出器もしくは直径上に配置した少なくとも４個の検出器（図示省略 ）を設け、指２６２がいかなる方向に動いても検出できるようにしておく、同様 に、指が奥に押込まれたか、あるいは外へ引出されたかを検知する検出器（図示 省略）を指アーム２６０に取付けておく。

簡単のため、第６および７図には、トランク用マニピュレータへの供給管路の図 示を省略しである。しかし、駆動装置２１６および各シリンダユニットに、動力 と制御信号とを送ることはもちろんである。図示の実施例の場合、マニュユレー タのアーム類は、シリンダユニット２２４，２４８，２５６および２６２によっ て動かすが、これらシリンダユニットは空気圧もしくは油圧で作動させる。ただ し、その他のりニヤアクチュエータ装置たとえば電気的なりニヤアクチュエータ 等も使える。各アクチュエータ装置のストロークは調整可能であることが望まし い。

トランク用マニピュレータは、たとえばマイクロプロセッサ等も含む電子制御袋 Ｍ（図示省略）で制御する。これにより、駆動装置２１６を働かせて、キャリッ ジ２００をしたがってトランク用マニュピユレータを、スプレーブースの長手方 向へ移動させ、また主滑動部材２３０を横方向へ移動させて、アームの位置決め を行なう。つぎに、シリンダユニット２４８゜２５６および２６２を作動させて アーム類を旋回し、指２７２を所望の位置へもってくる。制御装置は１本発明の 一部をなすものではないから、詳しい説明は省略するが１作業行程の一例を簡単 に述べる。

トランク用マニピュレータが出発位置にあるとき、前述したようにアーム類は引 込まれており、そしてキャリッジ２００はスプレーブース内の長手方向の特定位 置にある。この端末位置において、キャリッジ２００に設けたブラケット２６４ は、近接スイッチ２６６（第７図）の誘導具内に入るので、電子制御装置は、キ ャリッジが静止位置を占めたことを確認する。

自動車ボディがコンベアで塗料スプレーブース内へ運ばれてくると、トランク用 マニピュレータの駆動装置２１６が働き、キャリッジ２００を、静止位置から所 定の位置まで動かす、この位置で、アームは、自動車ボディのトランクのふたに 取付けたリング２７０その他の適当な係合手段とほぼ整合する。このとき、エン コーダを用い、トランク用マニピュレータと自動車ボディとが整合位置に並んだ という信号を、制御装置へ送る。

かくて、制御装置は、キャリッジ２００を、自動車ボディと同一方向へ同期速度 で移動させる。つぎに、シリンダユニット２４８が作動してピストンロッド２４ ６を延ばすと、主アーム２４４はその出発位置から第７図に示した伸張位置まで 下降する。同時にあるいは次の工程として、シリンダユニット２５６を作動させ 、第２アーム２５０を延ばす、同時にあるいは次に。

指アーム２６０をシリンダユニット２６２によってほぼ水平方向に延ばす、この 位置で、指２７２とトランクのリング２７０とが整合する。

つぎに、第１シリンダユニツト２２４を作動させてピストンロッド２２６を延ば し、主滑動部材２３０をキャリッジ２００に対し、横方向外側へ動かす。滑動部 材２３０のこの横方向移動のため、板２４０およびアーム類も横方向外側へ動き 、指２７２がトランクのリング２７０にはまる。

つぎに、シリンダユニット２４８を引込めて、主アーム２４４を持上げその出発 位置へ戻す、かくて、ピボット軸２５２は円弧状に動き、同時に指２７２も円弧 に沿って持上がる。この上昇運動の結果、トランクのふたが持上って開く。要す れば。

第２アーム２５０を旋回させ、トランクのふたを開く運動を助けてもよい。

塗料スプレーブース内で、ロボットには、トランクのふたを開けたままの状態で トランク室内の塗料作業を完了できるようなプログラムを組込んでおく。この塗 料作業中、キャリッジ２００は自動車ボディとほぼ同じ速度で移動を続けるよう にし、トランクのふたの位置関係を一定に保つ。

塗料作業の終了段階では、一般にトランクのふたを閉じる必要が生じる。このと きは、シリンダユニット２４８のロッド２４６を延ばして、主アーム２４４を伸 張位置まで旋回させれば、簡単にトランクのふたを閉じることができる。

トランクのふたの重量によって１通常トランクは確実に閉じる。したがって、シ リンダユニット２２４を引込め、主滑動部材２３０をブースの側壁の方へ動かす だけでよい、そうすれば。

指２７２はトランクのリング２７０から外れる１通常、つぎには、指２７２を第 ２アーム２５０とほぼ平行な位置まで戻し。

そして第２アーム２５０と主アーム２４４とを、出発位置まで引込めさせる。こ のようにして、キャリッジ２００は、静止位置へ復帰する。

トランク用マニピュレータには、検出装置を取付けるが、その中のいくつかを第 ６および７図に示す、これらは、電子制御装置へ作業の進行状況に関する信号を 使われる。さらに、過負荷や過大な力等に対する保護手段としての検出装置も設 ける。

このため、すでに述べたように、キャリッジ２００は、静止位置にある状態で、 近接スイッチ２６６に接触するようにしておく、同様に、キャリッジ２００が軌 道２０２に沿って静止位置から第２の端末位置に達したときに、別の近接スイッ チで感知できるようにする。

上述したように、指２７２の長手方向または半径方向の運動は、指アーム２６０ の検出器によって検知できる。この情報は。

指が正しくトランクのリング２７０にはまり、そしてトランクのふたが持上った 。との信号を発するのに使われる。もし指がトランクのリングにはまる代りに、 その周辺にぶつかると、指は長手方向にずらされ、その動きが検出される。トラ ンクのふたが持上げられると、トランクのリングが指を下方に撓ませるが、この 撓みによってトランクが持上げられたことが確認される。もちろん、この撓みの 信号が発せられなくても１作業を中断させることは可能である。

各シリンダユニットには少なくとも１対の磁気リードスイッチを取付け、シリン ダユニットが延び切ったことあるいは縮み切ったことを確認できるようにしてお くとよい、付加的にまたは代替的に、磁気リードスイッチは、各シリンダユニッ トが特定の割合のストロークに達したときに信号を発するようにして使うことも できる。電子制御装置にプログラムを組込んでおき、特定のシリンダユニットに 対し、完全に延び切る指令、完全に引込まれる指令、あるいはまたあらかじめ設 定しておいた適当な圧縮度のストロークを行なわせる指令を出し、しかる後さら に別の制御段階へ進ませることも可能である。

板２４０をジンバル構造にすることは、広く衝突事故や過負荷からトランク用マ ニピュレータを保護するのに有効である。

このため、板２４０が水平位置からとのよっに偏移しても、これを信号として取 り出し、警報を発するのに使える。容易に理解できるように、もしアーム２４４ ，２５０および２６０のいずれかに過大な力がかかると、板２４０が動く。

上述の実施例において、アクチュエータ装置２４８および／またはアクチュエー タ装置２５６には、ボディの高さが異なってもマニピュレータをうまく使いこな せるようなプログラムを組込んでおくことができる。

別の実施態様（図示省略）として、ジンバル構造を省略することも可能である。

主アームのピボットを、２４０のような板で支え、そして直接、球軸受に取付け る。ピボットの動きを感知する適当な検出器を設置すれば、過負荷的な力がかか らないようにマニピュレータを保護することが可能である。

ｍ′“′”−”””　ＰＣＴ／ＧＢ　８５１００１３７ＡＺＩＮＥＸＴＱ−４Ｅ に：ＴＥＲＮ、’−、：二Ｏ＋’１Ｑｐ３三５ＲｃＨＲＥＰＯＲＴｕ？ＩＴｈｅ 　Ｅｕｒｏｐａａｎ　Ｐａｔｅｎｔ　０ｆｆｉｃｅ　ｉｓ　ｉｎ　ｎｏ　ｗａｙ 　Ｌｉａｂｌｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅｓｅｐａｒｔｉｃｕｌａｒｓ　ｗｈｉｃｈ　ａ ｒｅ　ｍｅｒｅｌｙ　ｇｉｖｅｎ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｐｕｒｐｏｓｅ　ｏｆｉｎ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ。

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. １．丁番結合されたおよび／または滑動する部材と係合するように構成した係合 手段と、係合手段に対する可動支持手段と、支持手段を動かしまた前記係合手段 の係合および／または係合解除を行なわせるための駆動および制御手段とを備え 、さらに前記支持手段および／または前記係合手段の状態に関する情報を前記制 御手段へ伝える手段を備えて成る、丁番結合されたおよび／または滑動する部材 を開きおよび／または閉じるためのマニピュレータ。
2. ２．情報を伝える前記手段は、係合手段が前記部材と係合したことを検出する第 １の検出手段を備えている、請求の範囲第１項に記載のマニピュレータ。
3. ３．前記駆動および制御手段は、１個以上のリニヤアクチュエータ装置を備え、 さらに該装置の１個または複数個のそれ自身のリニヤ運動または誘起されたリニ ヤ運動を検出する第２の検出手段をも備えた、請求の範囲の第１または２項に記 載のマニピュレータ。
4. ４．第２の検出手段は、磁気リードスイッチを備えている、請求の範囲の第３項 に記載のマニピュレータ。
5. ５．第２の検出手段は、近接スイッチを備えている、請求の範囲の第３項に記載 のマニピュレータ。
6. ６．前記可動支持手段に作用する過大な力を検出するための第３の検出手段をも 備えた、請求の範囲の前掲各項のいずれかに記載のマニピュレータ。
7. ７．前記支持手段のためのキャリッジを備え、前記キャリッジは１本以上の軌道 上に載置されて軌道に沿って移動しまた前記軌道に沿って前記キャリッジを移動 させるための駆動装置を支持しており、そして前記支持手段は前記軌道に対して 横方向に前記キャリッジと相対運動可能な滑動部材を含むようにしてある、請求 の範囲の前掲各項のいずれかに記載のマニピュレータ。
8. ８．前記軌道に沿う前記キャリッジの位置を検出するためのさらに別の検出装置 を備えた、請求の範囲の第７項に記載のマニピュレータ。
9. ９．前記係合手段は、前記部材の突起部と係合するようにしてあり、また係合位 置への接近と離脱を行なうべくピボット結合された２個のブレードとして形成さ れた係合部材を備え、そしてプローブが前記係合部材と協働しかつ係合部材を前 記突起部へ係合させるにさいし弾性力付勢手段の作用に抗して偏移するようにし てある、請求の範囲の前掲各項のいずれかに記載のマニピュレータ。
10. １０．前記係合手段は、前記部材のさらに別の係合手段と協働し、かつ弾性的に 取付けた指を備え、そして指は前記別の係合手段と係合するにさいし取付手段の 作用に抗して偏移するようにしてある、請求の範囲の第１〜８項のいずれかに記 載のマニピュレータ。
11. １１．前記係合手段は前記第１の滑動部材に対し滑り運動するように取付けた副 滑動部材で支持してあり、そして前記第１の滑動部材を動かす働きをする第１の リニヤアクチュエータ装置と、前記副滑動部材を動かす働きをする第２のリニヤ アクチュエータ装置とを備え、そして前記係合手段は、前記副滑動部材にピボツ ト結合された２個のブレードを有する係合部材を備え、前記各ブレードの一端は さらに別の滑動部材に設けたそれぞれの案内スロットにはまる突起を有し、２個 の案内スロットは互いに鋭角をなし、そして前記別の滑動部材は相対的滑り運動 可能なように前記副滑動部材に取付けてあり、そして第３のリニヤアクチュエー タ装置が前記別の滑動部材を動かすように働きかくて前記ブレードを係合位置へ 接近させまた離脱させるようにしてある、請求の範囲の第７または８項に記載の マニピュレータ。
12. １２．プローブが、前記係合部材と協働し、また前記部材の突起と係合部材との 係合にさいし弾性力付勢手段の作用に抗して偏移するようにしてある、請求の範 囲の第１１項に記載のマニピュレータ。
13. １３．前記滑動部材で支持したピボットと、一端を前記ピボットに連結し他端を 第２のアームに連結した主アームとを備え、前記係合手段は前記第２のアームに 取付けてあり、前記主アームを前記ピボット回りに動かす第１のリニヤアクチュ エータ装置と、前記主アームに取付けられて前記第２のアームを旋回させるよう に働く第２のリニヤアクチュエータ装置とを備えた、請求の範囲の第７または８ 項に記載のマニピュレータ。
14. １４．前記係合手段は指アームに弾性的に取付けた指を備え、前記指アームは前 記第２のアームにピボット結合してありかつ前記第２のアームに取付けた第３の リニヤアクチュエータ装置によって動かされ、そして前記指アーム内に取付けた 検出器が取付手段の作用に抗する前記指の運動を検知するようにしてある、請求 の範囲の第１３項に記載のマニピュレータ。
15. １５．前記ピボットは球軸受によって取付けてあり、そして検出器が前記ピボッ トの動きを検知するようにしてある、請求の範囲の第１３または１４項に記載の マニピュレータ。
16. １６．板がほぼ水平面に延在するよう前記球軸受によって前記滑動部材に取付け てあり、そして前記ピボットは前記板で支持してあり、前記検出器は前記板の前 記水平面からの動きを検知するようにしてある、請求の範囲の第１５項に記載の マニピュレータ。
17. １７．マニピュレータによって丁番結合されたおよび／または滑動する部材を係 合するステップと、前記部材を開きまたは閉じるため前記部材を支持するボディ に対してマニピュレータを動かすステップとを含む、ボディに支持してありかつ 丁番結合されたおよび／または滑動する部材を開きおよび／または閉じる方法。
18. １８．前記ボディはあらかじめ定められた径路に沿って動き、そして前記マニピ ュレータは前記ボディと異なった方向へおよび／または前記ボディと異なった速 度で動かされて前記ボディとの間に相対運動を生じるようにした、請求の範囲の 第１７項に記載の方法。
19. １９．前記ボディおよび前記マニピュレータは、当初ほぼ同じ速度でかつ同じ方 向へ移動し、つぎにマニピュレータの速度が変るようにした、請求の範囲の第１ ７項に記載の方法。
20. ２０．マニピュレータが、前記ボディとマニピュレータとの相対運動と異なった 方向に働く力を前記部材に対して付加的に作用させる、請求の範囲の第１７〜１ ９項のいずれかに記載の方法。
21. ２１．前記力は、前記相対運動の方向に対しほぼ直角な方向に作用する、 請求の範囲の第２０項に記載の方法。