(57)【要約】【課題】自動車ボディーに対する作業を作業者が一定範囲の作業高さを保ったまま行えるようにする。【解決手段】検出用タグ３０および高さ検出用リードライトアンテナ４０によって、作業フロア１０から作業者の手元までの高さを検出し、検出された高さに応じて昇降リフター２５を動かして作業フロア１０を昇降させる。【選択図】　　　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車ボディーに対する作業を当該自動車ボディーと作業フロアとの相対的な高さを変化させることによって行う自動車製造ライン用作業姿勢改善装置であって、
前記自動車ボディーまたは前記作業フロアを昇降させる昇降手段と、
前記作業フロアから作業者の手元までの高さを検出する高さ検出手段と、
検出された高さに応じて前記昇降手段を昇降させる制御手段と、
を有することを特徴とする自動車製造ライン用作業姿勢改善装置。
【請求項２】
さらに、
前記高さの基準値を設定する基準値設定手段を有し、
前記制御手段は、検出された高さが基準値に達するまで前記昇降手段を昇降させることを特徴とする請求項１に記載の自動車製造ライン用作業姿勢改善装置。
【請求項３】
さらに、
前記高さが変化したときに高さの変化量を演算する高さ変化量演算手段と、
当該高さの変化量の許容値を設定する変化量許容値設定手段と、を有し、
前記制御手段は、
演算された高さの変化量が設定されている許容値を超えたときには、検出された高さが前記基準値に達するまで前記昇降手段を昇降させることを特徴とする請求項２に記載の自動車製造ライン用作業姿勢改善装置。
【請求項４】
前記高さ検出手段は、
前記作業者の手に取り付ける高さ検出用タグと、
当該高さ検出用タグの前記作業フロアからの高さを検出するために前記作業者を両側から挟むように前記作業フロアの両側に取り付けた高さ検出用リードライトアンテナと、
当該高さ検出用リードライトアンテナからの信号に基づいて前記作業フロアから作業者の手元までの高さを演算する高さ演算手段と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の自動車製造ライン用作業姿勢改善装置。
【請求項５】
前記制御手段は、
最初に前記許容値に相当する距離だけ前記昇降手段を昇降させ、さらに前記許容値を超える距離を前記基準値に達するまで昇降させることを特徴とする請求項３に記載の自動車製造ライン用作業姿勢改善装置。
【請求項６】
前記作業フロア上の作業エリアには、前記自動車ボディーまたは前記作業フロアの、昇降または固定を切り替えるための切替スイッチが設けられ、前記制御手段は、当該切替スイッチが昇降側に切り替えられているときに動作することを特徴とする請求項１に記載の自動車製造ライン用作業姿勢改善装置。
【請求項７】
前記自動車ボディーに対する作業は塗装作業であることを特徴とする請求項１に記載の自動車製造ライン用作業姿勢改善装置。
【請求項８】
前記高さの変化量の許容値は、高さの基準値を基準として±２００ｍｍ〜３００ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項３に記載の自動車製造ライン用作業姿勢改善装置。
【請求項９】
前記昇降手段は、前記自動車ボディーと前記作業フロアとを相対的に昇降させることを特徴とする請求項１に記載の自動車製造ライン用作業姿勢改善装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車ボディーに対する作業を、作業者が一定範囲の作業高さを保ったまま行えるようにするための自動車製造ライン用作業姿勢改善装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、自動車ボディーの塗装作業、塗装状態のチェック作業および塗装のリペアー作業においては、その作業を自動車ボディーの上から下までくまなく行う必要があることから、作業者は腰をかがめたり伸ばしたりする姿勢を繰り返し取らなければならない。加えて、手が届かない範囲は、作業台を使用したり、自動車ボディーの高さを変えたりして作業する必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、作業者は深い前傾姿勢、上向き姿勢を繰り返し取ることになるので、作業時の姿勢の良し悪しを評価するエルゴノミクス評価が悪くなるという問題がある。
【０００４】
また、作業中に大きく姿勢を変えることになるので、その分作業ロスが生じ、作業効率が悪くなるという問題もある。
【０００５】
作業姿勢をあまり変えなくとも作業ができるように、自動車ボディーまたは作業フロアの高さを変えることも考えられるが、高さを変えるための操作を手動で行うとすれば、作業に加えて高さを変えるための操作も必要になるため、その操作が作業ロスを招くという問題がある。
【０００６】
本発明は、以上のような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、自動車ボディーに対する作業を、作業者が一定範囲の作業高さを保ったまま行えるようにするための自動車製造ライン用作業姿勢改善装置の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかる自動車製造ライン用作業姿勢改善装置は、自動車ボディーまたは作業フロアを昇降させる昇降手段と、作業フロアから作業者の手元までの高さを検出する高さ検出手段と、検出された高さに応じて昇降手段を昇降させる制御手段とを有し、自動車ボディーと作業フロアとの相対的な高さを作業者の手元の高さに応じて自動的に変化させることによって、自動車ボディーに対する作業を作業者が無理な姿勢を取らずに行えるようにしている。
【０００８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の自動車製造ライン用作業姿勢改善装置によれば、作業者の手元の高さに応じて自動車ボディーと作業フロアとの相対的な高さを調節できるようにしたので、作業者はあまり姿勢を変えずに作業を続けることができる。また、作業ロスが減少して作業効率も向上する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、本発明にかかる自動車製造ライン用作業姿勢改善装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。図１ａ、ｂは、本発明にかかる自動車製造ライン用作業姿勢改善装置を塗装ラインに設置した場合の概略構成図である。なお、本発明にかかる自動車製造ライン用作業姿勢改善装置は、自動車ボディーまたは作業フロアのどちらか一方、または双方の高さを調整することができるが、以下に説明する実施の形態では、本発明の理解を容易にするため、作業フロアの高さのみを調節するものを例示する。
【００１０】
図１ａ、ｂに示すように、作業者が乗って作業をする作業フロア１０は、ベース２０に昇降自在に支持され、その昇降は油圧シリンダや油圧モータなどで構成される昇降リフター２５によって行われる。
【００１１】
作業者の手首には、作業フロア１０から作業者の手元までの高さを検出できるようにするための高さ検出用タグ３０が取り付けられる。高さ検出用タグ３０からは特定の周波数の電波が送信される。本実施の形態では、高さ検出用タグ３０を手首に取り付けた場合を例示したが、高さ検出用タグ３０は、作業者の手元の高さが検出できるのであれば、たとえば作業者の腕、手のひらや手の甲または手のいずれかの指に取り付けることもできる。
【００１２】
作業フロア１０の両側には、高さ検出用タグ３０の作業フロア１０からの高さを検出するために作業者を挟むように高さ検出用リードライトアンテナ４０が取り付けられている。高さ検出用リードライトアンテナ４０は、小さなアンテナを５０ｍｍピッチで高さ方向に多数配列して構成されたアンテナである。高さ検出用リードライトアンテナ４０は、高さ検出用タグ３０から送信された電波を受信し、高さ検出用タグ３０の高さ、換言すれば作業フロア１０から作業者の手元までの高さをたとえば５０ｍｍピッチで検出できる。
【００１３】
作業フロア１０は、高さ検出用タグ３０の作業フロア１０からの高さに応じて、換言すれば、作業者の手元の高さに応じて、その高さが自動的に調整される。たとえば、作業者が自動車ボディー５０の下方の作業をするために手を下に下ろすと、作業フロア１０が下降して、作業者がかがむ姿勢を取らなくても作業ができるようにし、逆に、作業者が自動車ボディー５０の上方の作業をするために手を上に上げると、作業フロア１０が上昇して、作業者が背伸び姿勢を取らなくても作業ができるようにする。このような制御は、作業フロア１０に設置されるコントローラ１００によって行われる。
【００１４】
図２は、本発明にかかる自動車製造ライン用作業姿勢改善装置の制御系を示すブロック図である。この制御系は、昇降リフター２５、高さ検出用タグ３０、高さ検出用リードライトアンテナ４０、コントローラ１００から構成される。コントローラ１００は、高さ演算部６０、昇降リフター制御部７０、切替スイッチ８０、キーボード８５を備えている。
【００１５】
昇降リフター２５は、作業フロア１０に連結された油圧シリンダ２６、電磁バルブ２７、油圧モータ２８、油圧タンク２９から構成され、昇降手段として機能するものである。油圧モータ２８は、油圧タンク２９に溜められている油を汲み上げて油圧シリンダ２６に供給する。油圧シリンダ２６と油圧モータ２８とを結ぶ経路の途中には電磁バルブ２７を設けてある。この電磁バルブ２７は油圧シリンダ２６に供給する油を遮断したり、その油の流れる経路を切り替えたりする。
【００１６】
電磁バルブ２７が「昇」側の経路に切り替わると、油圧シリンダ２６は油圧モータ２８から供給される油によって伸び、作業フロア１０の高さを高くする。逆に電磁バルブ２７が「降」側の経路に切り替わると、油圧シリンダ２６は油圧モータ２８から供給される油によって縮み、作業フロア１０の高さを低くする。電磁バルブ２７が「遮断」の経路に切り替わると、油圧シリンダ２６には油が供給されなくなるので作業フロア１０の高さがそのまま維持される。
【００１７】
高さ演算部６０は、高さ演算手段として機能するものであって、高さ検出用リードライトアンテナ４０を構成する複数の小さなアンテナのすべてに接続される。高さ演算部６０は、高さ検出用タグ３０から送信された電波の受信レベルをすべてのアンテナについて認識し、どのアンテナの受信レベルが最も大きいかによって高さ検出用タグ３０の作業フロア１０からの高さを演算する。すなわち、作業フロア１０から作業者の手元までの高さを演算する。高さ検出用タグ３０、高さ検出用リードライトアンテナ４０および高さ演算部６０で高さ検出手段を構成する。
【００１８】
昇降リフター制御部７０には切替スイッチ８０が接続される。切替スイッチ８０は、頻繁に使用されるものではないが、作業者の手が届きやすいように、作業フロア上の作業エリアに設置する。昇降リフター制御部７０は、切替スイッチ８０が「固定」側に切り替えられているときには動作しないが、「昇降」側に切り替えられているときには動作する。
【００１９】
昇降リフター制御部７０は、高さ演算部６０によって演算された高さ検出用タグ３０の高さに応じて電磁バルブ２７を「昇」側または「降」側に切り替え、作業フロア１０を昇降させる。
【００２０】
昇降リフター制御部７０は、制御手段として機能するものであり、基準値記憶部７２、許容値記憶部７４、高さ変化量演算部７６を備えている。基準値記憶部７２は、作業フロア１０を昇降させるときの高さの基準値を記憶する。この基準値は、作業者が作業フロア１０上で作業を行うときの、作業フロア１０から作業者の手元までの高さであり、キーボード８５から入力する。作業者は、作業時に自分の作業しやすい姿勢になるように作業フロア１０から作業者の手元までの高さを基準値に設定する。基準値記憶部７２とキーボード８５とで基準値設定手段を構成する。
【００２１】
許容値記憶部７４は、作業者の手元の高さが一定の範囲内で変化したとしても作業フロア１０が昇降しないようにするための不感帯を記憶する。具体的には、基準値記憶部７２に記憶されている基準値を基準とした手元の高さの変化量の許容値を記憶する。その変化量の許容値は、基準値を基準に±２００ｍｍ〜３００ｍｍの範囲である。作業者は、作業時の手の動きを考えて、作業フロア１０が作業者の手の動きに追従して動き過ぎない程度の数値をキーボード８５から入力する。許容値記憶部７４とキーボード８５とで変化量許容値設定手段を構成する。
【００２２】
高さ変化量演算部７６は、高さ演算部６０によって一定時間ごとに演算される作業フロア１０から作業者の手元までの高さが変化したときに、その高さの変化量を演算する。高さ演算部６０と高さ変化量演算部７６とで高さ変化量演算手段を構成する。
【００２３】
昇降リフター制御部７０は、高さ変化量演算部７６によって演算される作業者の手元の高さの変化量が、許容値記憶部７４に設定されている許容値を超えたときには、電磁バルブ２７を「昇」側または「降」側のいずれかに切り替える。そして、最初に、作業フロア１０を許容値として設定されている距離だけ昇降させ、次に、その許容値を超える分を基準値に達するまで昇降させる。
【００２４】
このように、作業フロア１０の昇降を２段階で行うと作業者の手元の高さの変化に対する応答に一定のタイムラグ持たせることができる。タイムラグを持たせる必要がなければ、高さ演算部６０によって演算される作業者の手元の高さに応じて、その高さが基準値を維持するように作業フロア１０を昇降させてもよい。また、高さ変化量演算部７６によって演算される作業者の手元の高さの変化量が、許容値記憶部７４に設定されている許容値を超えたときには、その高さが基準値に達するように作業フロア１０を昇降させてもよい。
【００２５】
図３は、本発明にかかる自動車製造ライン用作業姿勢改善装置を塗装作業に適用した場合の動作を示すフローチャートである。以下に、この動作を図２を参照しながら詳細に説明する。
【００２６】
昇降リフター制御部７０は、切替スイッチ８０が「固定」側に切り替えられていると、何もせずに待機する（Ｓ１、Ｓ２：固定）。一方、切替スイッチ８０が「昇降」側に切り替えられていると（Ｓ１、Ｓ２：昇降）、高さ演算部６０は、高さ検出用リードライトアンテナ４０（オムロン社製ＲＦＩＤシステムＶ６９０アンテナ）からの信号に基づいて高さ検出用タグ３０（オムロン社製ＲＦＩＤシステムＶ６９０タグ）の作業フロア１０からの高さを演算する。高さ検出用タグ３０が作業者の手首に取り付けられていれば、その高さは作業者の手首の高さとなる。Ｓ２のステップの処理は、制御手段が行う。
【００２７】
作業者が別の場所を塗装するために手を動かし、高さ変化量演算部７６が作業者の手首の高さの変化を検出すると（Ｓ３）、昇降リフター制御部７０は、その高さの変化量が許容値記憶部７４に記憶されている許容値内の変化量であるか否かを判断する（Ｓ４）。手首の高さの変化量が許容値内であれば（Ｓ４：ＹＥＳ）、昇降リフター制御部７０は何もせずにＳ３のステップに戻り、再度作業者の手首の高さの変化を検出する。このように、手首の高さの変化量が許容値内であれば何もしないのは、通常の作業を行っているときの僅かな手首の高さの変化を無視するためである。このＳ３およびＳ４のステップの処理は高さ演算手段手段、高さ変化量演算手段および制御手段が行う。
【００２８】
一方、手首の高さの変化量が許容値を超えていれば、昇降リフター制御部７０は警報ブザーを鳴らすと共にタイマーをオンにする（Ｓ５）。警報ブザーを鳴らすのは、作業リフター１０を動かす前に作業者への予告をするためである。そして、高さ変化量演算部７６が再度作業者の手首の高さの変化を検出する。ここでの手首の高さの変化は、Ｓ３のステップで検出された手首の高さを基準に検出する（Ｓ６）。警報ブザーの鳴動と、作業者の手首の高さの変化の検出はＳ５のステップでオンしたタイマーがタイムアップするまで継続される（Ｓ７：ＮＯ）。これらＳ５からＳ７のステップの処理は制御手段が行う。
【００２９】
タイマーがタイムアップすると（Ｓ７：ＹＥＳ）、昇降リフター制御部７０は、Ｓ６のステップで検出された手首の高さの変化量（Ｓ３のステップで検出された手首の高さを基準とする）が許容値記憶部７４に記憶されている許容値内の変化量であるか否かを再度判断する（Ｓ８）。Ｓ５からＳ８までのステップの処理は高さ演算手段手段、高さ変化量演算手段および制御手段が行う。
【００３０】
手首の高さの変化量が許容値内であれば（Ｓ８：ＹＥＳ）、昇降リフター制御部７０から作業フロア１０の上昇／下降指令が出力される。たとえば、Ｓ３のステップで検出された手首の高さの変化量が＋２５０ｍｍ（上方向）であり、Ｓ６のステップで検出された手首の高さの変化量が−１００ｍｍ（下方向）であれば、Ｓ６のステップで検出された変化量は許容範囲内であるため無視され、昇降リフター制御部７０からは作業フロア１０の２５０ｍｍ分の上昇指令が出力されることになる（Ｓ９）。このＳ９のステップの処理は、制御手段が行うことになる。
【００３１】
上昇指令が出力された場合、電磁バルブ２７は「昇」側の経路に切り替わり、油圧シリンダ２６は油圧モータ２８から供給される油によって伸び、作業フロア１０の高さを高くする。逆に下降指令が出力された場合、電磁バルブ２７は「降」側の経路に切り替わり、油圧シリンダ２６は油圧モータ２８から供給される油によって縮み、作業フロア１０の高さを低くする。
【００３２】
作業フロア１０を高くする場合も低くする場合も、まず第１段階として、許容値記憶部７４に記憶されている許容値に相当する距離だけ作業フロア１０の高さを変化させ、第２段階として、その許容値を超える距離を基準値記憶部７２に記憶されている基準値に達するまで作業フロア１０の高さを変化させる。
【００３３】
このように２段階で作業フロア１０を昇降させるようにすると、作業者の手元の高さの変化に対する応答を遅らせることができる。この応答を早めるには、上記の第１段階の処理を省略して、基準値記憶部７２に記憶されている基準値のみを基準に作業フロア１０を昇降させるようにする。さらに応答を早めるには、上述したＳ４からＳ８までのステップの処理およびＳ１１のステップの処理を省略して、手首の高さが変化したら即座に基準値に戻るように作業フロア１０を昇降させるようにする（Ｓ１０）。このＳ１０のステップの処理は、制御手段が行うことになる。
【００３４】
Ｓ８のステップで高さの変化量が許容値内でないと判断されたときには（Ｓ８：ＮＯ）、その高さの変化の方向が同方向であるか、逆方向であるかが判断される（Ｓ１１）。高さの変化の方向が同方向であれば（Ｓ１１：同方向）、Ｓ３のステップで検出された手首の高さがさらに増えているのであるから、その高さ分の距離、作業フロア１０の高さを上昇または下降させるために、上記のＳ９、Ｓ１０のステップの処理を行う。一方、高さの変化の方向が逆方向であれば（Ｓ１１：逆方向）、現在の手首の高さはＳ３のステップで検出された手首の高さとほぼ同じ高さであると考えられるので、作業フロア１０の高さは変更せずに、Ｓ１のステップに戻って再度上記の処理を行う。
【００３５】
図３のフローチャートは、作業者の手首の高さが基準値記憶部７２に記憶されている基準値に達するまで繰り返し行われる。作業者の手首の高さが基準値に達すると、作業フロア１０の高さを固定する必要があるため、電磁バルブ２７が「遮断」の経路に切り替えられることになる。
【００３６】
以上のフローチャートの処理を図４および図５を参照しながらさらにわかりやすく説明する。
【００３７】
作業者が楽な姿勢で作業できる手首の高さを図４に示すような基準位置Ａに設定（基準値記憶部７２に記憶される）し、この基準位置Ａを基準に±２００ｍｍの範囲を変化量の許容値Ｂとして設定（許容値記憶部７４に記憶される）した場合には、作業者が許容値Ｂの範囲で手首を動かすのであれば（Ｓ４：ＹＥＳに該当）、昇降リフター制御部７０は何もしない。ところが、作業者が許容値Ｂの範囲を超えてたとえば図示Ｃの位置（たとえば基準位置Ａから３００ｍｍ）まで手首を上げたときには、警報ブザーを鳴らす（Ｓ５に相当）。
【００３８】
そして、ブザーが鳴っている間に、手首の位置がＣの位置からさらに±２００ｍｍの範囲（許容値Ｂの範囲）で動かされ、作業者の手首の位置が図示Ｄ（たとえばＣの位置から上に１００ｍｍ）の位置になったときには（Ｓ８：のＹＥＳに相当）、Ｄの位置は基準位置Ａから４００ｍｍ上であるから、まず、作業フロア１０が第１段階として２００ｍｍ（許容値）上昇し、さらに、第２段階として２００ｍｍ上昇して作業者の手首が基準位置Ａに達するようにする。
【００３９】
一方、ブザーが鳴っている間に、手首の位置がＣの位置からさらに±２００ｍｍの範囲（許容値Ｂの範囲）を超えて動かされ、作業者の手首の位置が図示Ｅ（たとえばＣの位置から下に２５０ｍｍ）の位置になったときには（Ｓ８：のＮＯに相当）、手首を動かした方向はＡからＣの方向とは逆方向であるので（Ｓ１１の逆方向に相当）、その手首の位置は基準位置Ａを基準とする許容値Ｂの範囲内にあるはずであるので、作業フロア１０は動かさない。
【００４０】
本願発明にかかる自動車製造ライン用作業姿勢改善装置は、以上のようにして作業フロア１０の高さを制御するので、図５ａに示すように、車体ボディー５０の下側の塗装作業を行うときには、作業者はその手首の位置を下げさえすれば、作業フロア１０の位置が自動的に下がることになる。逆に、図５ｂに示すように、車体ボディー５０の上側の塗装作業を行うときには、作業者はその手首の位置を上げさえすれば、作業フロア１０の位置が自動的に上がることになる。したがって、作業者は、図５に示すように、車体ボディー５０に対する作業位置の高低にかかわらず、作業者はほとんど姿勢を変えることなく、一定範囲の作業高さを保ったまま、塗装作業を行うことができるようになる。
【００４１】
上記の実施の形態では、作業者の手首の高さに応じて作業フロア１０を昇降させるものを例示したが、作業フロア１０は固定しておき、作業者の手首の高さに応じて車体ボディー５０を昇降させるようにしても良い。さらに作業フロア１０と車体ボディー５０との両方を昇降できるようにすれば、昇降のストロークを大きくとることができることから、高さが非常に高いトラックの塗装作業も容易に行うことができるようになる。
【００４２】
上記の実施の形態において、作業者が手元の位置を変えたときには、即座にその位置が予め設定した基準位置になるようにすると、作業者の手の動きに追従するように作業フロア１０を動かすことができる。
【００４３】
また、作業者の手元の位置が許容値として設定されている一定の範囲内で変わっても作業フロア１０が動かないようにすると、作業フロア１０の追従性が低下するが、落ち着いて作業できるようになる。
【００４４】
さらに、作業フロア１０を動かす場合に、まず許容値として設定されている距離を動かし、さらに作業者の手元の位置が予め設定した基準位置に達するまで動かすようにすれば、安全性が向上し、落ち着いて作業できるようになる。なお、最初に許容値だけ動かす速度と次に基準位置まで動かす速度とを別々の適切な速度に設定すれば、さらに安全性を向上させることができる。
【００４５】
本実施の形態では、高さ検出手段として、高さ検出用タグ３０と高さ検出用リードライトアンテナ４０を例示したが、これ以外に、手首の高さを検出できるものであれば、エリアスキャナ（オムロン社製Ｆ３ＺＮ）やカメラの撮像画像を画像処理する画像処理装置の適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】ａ、ｂは、本発明にかかる自動車製造ライン用作業姿勢改善装置を塗装ラインに設置した場合の概略構成図である。
【図２】本発明にかかる自動車製造ライン用作業姿勢改善装置の制御系を示すブロック図である。
【図３】本発明にかかる自動車製造ライン用作業姿勢改善装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】図３に示したフローチャートの動作説明に供する図である。
【図５】図３に示したフローチャートの動作説明に供する図である。
【符号の説明】
１０…作業フロア、
２０…ベース、
２５…昇降リフター、
２６…油圧シリンダ、
２７…電磁バルブ、
２８…油圧モータ、
２９…油圧タンク、
３０…高さ検出用タグ、
４０…高さ検出用リードライトアンテナ、
５０…自動車ボディー、
６０…高さ演算部、
７０…昇降リフター制御部、
７２…基準値記憶部、
７４…許容値記憶部、
７６…高さ変化量演算部、
８０…切替スイッチ、
８５…キーボード。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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