(57)【要約】【課題】ロボットアームの位置決め用ピンとワークの位置決め用係合孔の位置ずれをクリアして、確実に係合孔にピンを挿入し、ワークを正確に位置決めしてハンドリングする装置。【解決手段】ロボットアーム１１の先端の支持体１２でワークＷを支持して搬送する装置で、ワークＷの位置決め用係合孔Ｈ１に挿入嵌合可能なピン１７と支持体１１の間に、ピンを原位置から半径方向に所定範囲で可動に支持すると共に原位置への自動復帰を可能にする可動機構３１と、係合孔Ｈ１にピン１７が嵌合された状態を維持する係合手段２１と、可動機構３１の可動動作を適宜にロックするロック手段を備えた構成にし、可動機構３１でピン１７と係合孔Ｈ１の位置ずれを吸収させる。【選択図】　　　図３
2004009192.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットアームの先端でワークを支持して搬送するワークのハンドリング装置において、
前記ロボットアームの先端に取付けられた支持体と、
前記支持体に取付けられ、ワークの所定位置に形成された係合孔に嵌合可能なピンと、
前記支持体とピンとの間に配設され、前記ピンを原位置から半径方向に所定範囲で可動に支持する可動機構と、
前記ワークの係合孔に対して前記ピンが嵌合された状態を維持する係合手段とを備え、
前記ロボットアームの操作により前記支持体のピンを前記ワークの係合孔に挿入嵌合する際に、前記可動機構によって前記ピンと係合孔との位置ずれを吸収するようにしたことを特徴とするハンドリング装置。
【請求項２】
前記可動機構に、前記ピンを原位置に復帰させる原点復帰手段を付設すると共に、前記原位置で前記ピンをロックするロック手段を付設したことを特徴とする請求項１記載のハンドリング装置。
【請求項３】
前記支持体に前記可動機構付ピンを複数配設すると共に、これら複数のピンの少なくとも１つのピンを前記可動機構を含めて移動手段により前記支持体に対して相対的に移動可能に配設したことを特徴とする請求項１又は２記載のハンドリング装置。
【請求項４】
ロボットアームの先端に取付けられた支持体と、この支持体に取付けられ、ワークの所定位置に形成された係合孔に嵌合可能なピンと、前記ピンを原位置から半径方向に所定範囲で可動に支持すると共に、前記ピンを原位置に復帰させる原点復帰手段と原位置で前記ピンをロックするロック手段を付設した可動機構と、前記ワークの係合孔に対して前記ピンが嵌合された状態を維持する係合手段とを備えたハンドリング装置によるワークのハンドリング方法であって、
前記ロボットアームの操作により前記支持体のピンを前記ワークの係合孔に挿入嵌合し、その挿入嵌合状態を前記係合手段で維持した状態で、ロボットアームの操作でワークを持ち上げて前記原点復帰手段でピンを原位置に復帰させてから、前記ロック手段で前記可動機構をロックすることを特徴とするハンドリング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車体パネルなどのワークを、ワークに形成された係合孔を基準に位置決めしクランプして搬送するハンドリング装置及びハンドリング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車体製造工程間で車体パネルなどのワークを搬送台車で搬送する場合、搬送台車上にパレットなどを介してワークを位置決めクランプし、搬送台車でワークを次工程に搬送してロボットアームで搬送台車上のワークを受け取るようにしている。搬送台車とロボットアームは、通常、複数種類のワークに対応させた汎用台車と汎用ロボットであって、複数種類のワークを汎用台車から受け取る汎用ロボットは、ワークに形成された係合孔を基準に位置決めしクランプして搬送するハンドリング装置をロボットアーム先端に有する。
【０００３】
上記ハンドリング装置は、例えば図７に示すように、ロボットアーム１の先端に揺動可能に連結された横長板状の支持体２と、支持体２に取付けた一対のピンクランプ部材３、４を有する。一方のピンクランプ部材３は、支持体２の一端部下に固定された固定側ピンクランプ部材である。他方のピンクランプ部材４は、支持体２の他端部下にレール部５を介して支持体２と平行な方向に移動可能に配設された可動側ピンクランプ部材である。この可動側ピンクランプ部材４は、支持体２上のサーボモータ６で、図７の実線位置と鎖線位置の左右方向に移動する。各ピンクランプ部材３、４は、ワークＷに形成した係合孔Ｈ１、Ｈ２に嵌挿されるコーン状のピン７、８を下端面から突出させている。ピン７、８には、ワークＷを適宜に把持して支持する図示しないクランプ爪などの係合手段が可動に内蔵されている。
【０００４】
ワークＷの係合孔Ｈ１、Ｈ２の一方が固定側ピンクランプ部材３に対応した基準係合孔であり、他方が可動側ピンクランプ部材４に対応した係合孔である。一方の基準係合孔Ｈ１は、複数種類のワークＷに共通の定位置に形成される。他方の係合孔Ｈ２は、ワークＷの種類によって異なる位置に形成される。このようなワークＷが図示しない搬送台車上にパレットなどを介して位置決めされ、クランプされて搬送される。図７には、ワークＷを支持する置き台Ｆの断面が示される。
【０００５】
ワークＷを支持した搬送台車が次工程に移動すると、次工程のストッパーで定位置に停止して、搬送台車上のワークＷの真上にロボットアーム１で支持体２が水平に移送されて停止する。このときの支持体２の可動側ピンクランプ部材４は、搬送台車で搬送されてくるワークＷの係合孔Ｈ２に対応させた位置にある。支持体２は、固定側ピンクランプ部材３の真下にワークＷの基準係合孔Ｈ１が位置するように、ロボットアーム１で位置決めされる。この支持体２をロボットアーム１で真下に下降させて、各ピンクランプ部材３、４のピン７、８をワークＷの対応する係合孔Ｈ１、Ｈ２に挿通してから、各ピン７、８に内蔵のクランプ爪を作動させてワークＷを支持する。この支持は、クランク爪とピンクランプ部材の下端面とでワークＷの係合孔周辺部を上下から把持することで行われる。ワーククランプ後、ロボットアーム１で支持体２を真上に引き上げて搬送台車の置き台ＦからワークＷを取り出し、ワークＷをクランプしたまま次工程にハンドリングする。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ロボットアーム１は、搬送台車が停止する位置の真上の定位置で支持体２を上下動させて、搬送台車上のワークＷの取り出しを行うため、ワーク取り出し時のピン７、８と係合孔Ｈ１、Ｈ２の相互間の位置ずれ量が大きいと、ピン挿入によるワーク位置決め動作が正常に行えなくなることがある。搬送台車上にワークＷは、位置決めピンなどで位置決めされるが、搬送台車の停止位置のずれ、搬送台車上におけるワークＷの位置ずれなどの複数種類の位置ずれが積み重なってワークＷに集中するため、支持体２に対するワークＷの位置決め精度が悪くなり、ピン７、８が対応する係合孔Ｈ１、Ｈ２に入らなくなり、ロボットによるワークの受け渡しができなくなることがある。
【０００７】
本発明の目的は、ロボットアームのワーク位置決め用ピンとワークの位置決め用係合孔の相互の位置ずれ量が大きくても、確実に係合孔にピン挿入ができ、ワークを正確に位置決めし、クランプしてハンドリングできる信頼性の高いハンドリング装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ロボットアームの先端でワークを支持して搬送するワークのハンドリング装置であって、上記目的を達成するため、ロボットアームの先端に取付けられた支持体と、この支持体に取付けられ、ワークの所定位置に形成された係合孔に嵌合可能なピンと、支持体とピンとの間に配設され、ピンを原位置から半径方向に所定範囲で可動に支持する可動機構と、ワークの係合孔に対してピンが嵌合された状態を維持する係合手段とを備え、ロボットアームの操作により支持体のピンをワークの係合孔に挿入嵌合する際に、前記可動機構によってピンと係合孔との位置ずれを吸収するようにしたことを特徴とする。
【０００９】
上記可動機構においては、ピンを原位置に復帰させる原点復帰手段と、原位置でピンをロックするロック手段を設けることが可能である。
【００１０】
ここで、可動機構は、対向する２枚のベースの間にゴム、スプリングなどの弾性体やゲルなどの流動体の誤差吸収体による原点復帰手段を配置して、一方のベースに対して他方のベースが直交三方向のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向や、各軸の回転方向（θ方向）に自由変位可能としたもので、一方のベースがロボットアームの支持体に連結され、他方のベースにピンが連結される。このような可動機構は、市販のコンプライアンス装置で構成することができる。また、可動機構に、一方のベースに対して他方のベースの動きを適宜に止めるロック手段を装備させる。ロック手段は、可動機構に内蔵されて高圧エアーや電磁弁などで駆動する摩擦板、ブレーキ板、電磁クラッチなどである。また、ピンがワークの係合孔に挿入嵌合された後、ワークに係合してワークを支持体側に支持する係合手段は、ピンに内蔵された可動式クランプ爪や、支持体に装着された電磁式チャックなどで、ワークに着脱自在に係合する。
【００１１】
また、支持体に可動機構を介して配設されるピンは、支持体の定位置に配設されたワーク位置決め基準のピンと、支持体に対して可動機構と共に相対移動可能に配設されたピンで構成して、複数種類のワークに対応させることができる。この場合、支持体に対して相対移動可能なピンがワークの種類変更に応じて固定側のピンとのピッチを変える汎用ピンとして使用される。支持体に配設されるピンの数はワークの種類に対応させた複数が通常で、少なくとも１つが基準ピンとして支持体に配設される。
【００１２】
また、本発明方法は、上記本発明のハンドリング装置によるワークのハンドリング方法で、ロボットアームの操作により支持体のピンをワークの係合孔に挿入嵌合し、その挿入嵌合状態を係合手段で維持した状態で、ロボットアームの操作でワークを持ち上げて、可動機構の原点復帰手段がピンを原位置に復帰させてから、ロック手段で可動機構をロックすることを特徴とする。
【００１３】
ロボットアームを操作して支持体のピンをワークの係合孔に挿入嵌合するとき、可動機構がロック手段のロック動作から解除された状態にあり、この可動機構がピンを係合孔に挿入するときのピンと係合孔の双方間の位置ずれを吸収して、ピンを係合孔に整合させて挿入させる。つまり、可動機構がロック解除の状態にあるときに本来のコンプライアンス機能を発揮し、これにより支持体のピンとワークの係合孔との位置ずれ量が大きくても、ピンが対応する係合孔に整合して確実に挿入される。このピン挿入と同時に係合手段でワークを支持体側に支持させる。
【００１４】
次に、ロボットアームを操作してワークを、ワークが載置されていた搬送台車上の置き台などから持ち上げると、ワークとピンが自由に可動する状態となり、可動機構の原点復帰手段がピンを原位置に復帰させる求心動作をし、これによってワークとピンが支持体に対して最終的に位置決めしたい正規の位置へと変位する。ワークが正規の位置に変位したところで、ロック解除状態の可動機構をロック手段でロックして、支持体にワークを正規の位置でロックし、その状態でワークのハンドリングが行われる。したがって、ワークは、常にロボットアームの支持体に正確に位置決めされ、正規の位置でロックされた状態でロボットハンドリングされる。このことはワークの種類が変更になっても同様に行われて、ワークのハンドリング動作の信頼性が増す。
【００１５】
また、ワークハンドリング動作時に可動機構をロックすることで、支持体に対するピンとワークの位置が安定し、支持体に対してワークが位置ずれを起こす虞がなくなる。また、ワークハンドリング後に、支持体のピンからワークを抜き出す場合は、可動機構のロックを解除して行えばよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図１〜図６を参照して説明する。図１〜図４は、搬送台車の置き台Ｆ上のワークＷを位置決めクランプして搬送する際のハンドリング装置の各動作時での正面図である。
【００１７】
同図のハンドリング装置は、ロボットアーム１１の先端に揺動可能に連結された略水平な横長平板状の支持体１２の下面の両端部に一対のピンクランプ部材１３、１４をロック手段内蔵の可動機構３１、３２を介して取り付けて構成される。一方のピンクランプ部材１３は、支持体１２の一端部下に固定された固定側ピンクランプ部材であり、他方のピンクランプ部材１４は、支持体２の他端部下にレール部１５を介して支持体１２と平行な方向に移動可能に配設された可動側ピンクランプ部材である。可動側ピンクランプ部材１４は、支持体１２上のサーボモータ（請求項３の移動手段に相当）１６で、図１の左右方向に移動可能としてある。
【００１８】
各ピンクランプ部材１３、１４の下端面ｎからコーン状のピン１７、１８が突設され、各ピン１７、１８には例えば図３と図４に示す係合手段２１、２２が突出退入可能に内蔵される。各ピン１７、１８は、ワークＷに形成した係合孔Ｈ１、Ｈ２に嵌挿されて、ワークＷを位置決めする。各ピン１７、１８の係合手段２１、２２は、ピン１７、１８が対応する係合孔Ｈ１、Ｈ２に挿入されると、ピン側面から突出し上昇してワークＷをピンクランプ部材１３、１４の下端面ｎとで把持する。各ピンクランプ部材１３、１４には、係合手段２１、２２を上下開閉動作させるシリンダー機構２３、２４が内蔵される。各ピンクランプ部材１３、１４の係合手段２１、２２は同様な形状、動作をするもので、その一方の具体例を図５に示す。
【００１９】
図５の係合手段２１は、下端部がフック形状の縦長平板状のクランプ爪で、ピン１７に縦方向に形成されたスリットＳ内に上下動可能に格納される。係合手段２１は図５の鎖線で示す下限位置と、実線で示すクランプ位置の間で上下開閉動作し、この動作がシリンダー機構２３で行われる。下限位置の係合手段２１は、ピン１７の側面から退入した状態にあって、ピン１７とワークＷの係合孔Ｈ１の挿脱の邪魔をしないようにしてある。ピン１７がワークＷの上面側から係合孔Ｈ１に嵌挿され、ピンクランプ部材１３の下端面ｎがワークＷの上面に当接すると、シリンダー機構２３が作動して係合手段２１が図５の実線矢印方向に上昇し、係合手段２１のフック状下端部がワークＷの下面を押圧して、ワークＷの係合孔Ｈ１の周縁部がピンクランプ部材１３の下端面ｎと係合手段２１とで上下から把持される。シリンダー機構２３で係合手段２１を下降させると、ワークＷから離れてピン１７のスリットＳ内に戻る。
【００２０】
図１で左右一対の可動機構３１、３２は、コンプライアンス装置やコンプライアンスモジュールの名前で市販されている各種のものが適用可能である。一対の可動機構３１、３２は、同様な構造である。一方の可動機構３１は、例えば上部ベース３１ａと下部ベース３１ｂを誤差吸収体の原点復帰手段３１ｃで連結した構造で、上部ベース３１ａが支持体１２の下面に固定され、下部ベース３１ｂがピンクランプ部材１３の上端に固定される。原点復帰手段３１ｃは、ゴムやスプリングなどの弾性体、ゲルなどの流動体で構成され、上部ベース３１ａに対して下部ベース３１ｂを水平な直交二方向のＸ軸、Ｙ軸方向や、垂直なＺ軸方向に２ｍｍ程度で自由変位可能に支持し、各Ｘ・Ｙ・Ｚ軸の回転方向に±２．５°程度で自由変位可能に支持する。
【００２１】
図６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、可動機構３１にロック手段３１ｄが付設される。ロック手段３１ｄは、上部ベース３１ａに対して下部ベース３１ｂの動きを適宜に拘束するブレーキ板などで、例えば図６（Ａ）、（Ｂ）に示すようにロック解除時は、上部ベース３１ａに対して下部ベース３１ｂを連結しない状態にして、上部ベース３１ａに下部ベース３１ｂを原点復帰手段３１ｃだけで連結する。図６（Ｃ）に示すように、ロック手段３１ｄを外部から高圧エアーＥの注入でロック状態に切換えると、上部ベース３１ａに下部ベース３１ｂがロック手段３１ｄで一体的に連結されて、上部ベース３１ａに下部ベース３１ｂがロックされる。このようなロックとロック解除の動作は、原点復帰手段３１ｃの何れの変位動作時においても、任意時に実行可能である。
【００２２】
他方の可動機構３２は、上部ベース３２ａと下部ベース３２ｂを誤差吸収体３２ｃで連結し、誤差吸収体３２ｃにロック手段（図示せず）を内蔵している。上部ベース３２ａが支持体１２のレール部１５に移動可能に連結され、下部ベース３２ｂの下面側にピンクランプ部材１４の上端が連結される。
【００２３】
図７と同様にワークＷの係合孔Ｈ１、Ｈ２の一方が、固定側ピンクランプ部材１３に対応した基準係合孔であり、他方が可動側ピンクランプ部材１４に対応した係合孔である。このワークＷが図示しない搬送台車上にパレットなどを介して位置決めされ、クランプされた状態で搬送されて、図１〜図４の動作でロボットアーム１１によるハンドリングが行われる。
【００２４】
図１に示すように、搬送台車の置き台Ｆ上のワークＷの真上からロボットアーム１１で支持体１２を下降させて、図２のように支持体１２の各ピン１７、１８をワークＷの対応する係合孔Ｈ１、Ｈ２に挿入嵌合させる。このとき、ピン１７と係合孔Ｈ１の中心線の間に位置ずれδ１があり、さらに、両者の中心線が互いに傾斜した関係にあると、この位置ずれ量に応じて可動機構３１の原点復帰手段３１ｃが変位し、この変位で位置ずれ量が無くなるように係合孔Ｈ１にピン１７が整合して挿入嵌合される。他方のピン１８と係合孔Ｈ２の相互間に位置ずれδ２があっても、上記同様にピン１８が係合孔Ｈ２に整合して挿入嵌合される。この間の各ピン１７、１８の可動機構３１、３２は、下部ベース３１ｂ、３２ｂが上部ベース３１ａ、３２ａに対して図２で右方向に変位している。
【００２５】
一対のピン１７、１８がワークＷの対応する係合孔Ｈ１、Ｈ２に挿入嵌合されると、図３に示すように各ピン１７、１８から係合手段２１、２２を突出させてワークＷを把持させる。この間、各可動機構３１、３２は図２と同じように変位したままである。
【００２６】
次に、図４に示すように、ロボットアーム１１で支持体１２を真上に所定ストローク持ち上げて、ピン１７、１８をワークＷの係合孔Ｈ１、Ｈ２から引き抜き、同時にワークＷを置き台Ｆから持ち上げる。すると、それまで稼働機構３１、３２を変位させていた外力が無くなって、可動機構３１、３２の原点復帰手段３１ｃ、３２ｃが復帰動作の求心動作をして、下部ベース３１ｂ、３２ｂが図４の左方向に移動し、ワークＷが支持体１２の真下の正規の位置へと移動する。可動機構３１、３２の求心動作が終了する短時間後に、各可動機構３１、３２に高圧エアーを送って両者をロックすると、ワークＷは支持体１２の真下の正規の位置に位置決めされ、安定した姿勢でロックされて、ロボットアーム１１によるハンドリングが行われる。
【００２７】
なお、上記実施の形態は水平なワークの真上からロボットアームで位置決め用ピンをワークの係合孔に挿入嵌合し、ワークをクランプして持ち上げるようにしたが、水平なワークの真下からワークの係合孔にピンを挿入嵌合し、そのままワークを支持して持ち上げるようにしてもよい。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、ロボットアームの支持体のワーク位置決め用ピンとワークの位置決め用係合孔に位置ずれがあっても、この位置ずれが可動機構の変位で吸収されてピンの係合孔への挿入嵌合が確実となり、その後でワークを持ち上げて可動機構によりピンを原位置に復帰させることで、支持体に対してワークが正規な位置に位置決めされる。また、支持体に対してワークが正規な位置に位置決めされると、可動機構をロックすればワークが正規な位置にロックされて、ロボットアームでハンドリングされる。したがって、ワークの種類が変更されても、常に確実なワーク位置決めが可能な、また、位置決めされたワークをロックしてのロボットハンドリングが可能な、高精度で高信頼度のハンドリング装置が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態であるハンドリング装置の正面図とワークの断面図である。
【図２】図１のハンドリング装置のピン挿入動作時の正面図である。
【図３】図１のハンドリング装置のワーク把持時の正面図である。
【図４】図１のハンドリング装置のワーク持ち上げ移送時の正面図である。
【図５】図３のハンドリング装置におけるピン部分の拡大断面図である。
【図６】（Ａ）は図１のハンドリング装置における可動機構の正面図、
（Ｂ）は図２及び図３のハンドリング装置における可動機構の正面図、
（Ｃ）は図４のハンドリング装置における可動機構の正面図である。
【図７】従来のハンドリング装置の正面図である。
【符号の説明】
Ｗ　　ワーク
Ｈ１　　係合孔
Ｈ２　　係合孔
１１　　ロボットアーム
１２　　支持体
１３　　ピンクランプ部材
１４　　ピンクランプ部材
１５　　レール部
１６　　移動手段、サーボモータ
１７　　ピン
１８　　ピン
２１　　係合手段
２２　　係合手段
２３　　シリンダー機構
２４　　シリンダー機構
３１　　可動機構
３１ａ　　上部ベース
３１ｂ　　下部ベース
３１ｃ　　原点復帰手段
３１ｄ　　ロック手段
３２　　可動機構
３２ａ　　上部ベース
３２ｂ　　下部ベース
３２ｃ　　原点復帰手段
３２ｄ　　ロック手段
【図１】
2004009192.tif 000003
【図２】
2004009192.tif 000004
【図３】
2004009192.tif 000005
【図４】
2004009192.tif 000006
【図５】
2004009192.tif 000007
【図６】
2004009192.tif 000008
【図７】
2004009192.tif 000009