(57)【要約】【課題】教示操作の煩雑さを軽減し、かつ低コスト化を図ることが可能なハンドリング装置を提供する。【解決手段】ワーク保持用の一対のヘッド３２ａ，３３ａの少なくとも一方を第１の方向Ｘに移動自在とする第１の作動手段３４と、一対のヘッド３２ａ，３３ａの少なくとも一方を第１の方向Ｘと交差する第２の方向Ｚに移動自在とする第２の作動手段３５と、を備えているハンドリング装置３であって、第１および第２の作動手段３４，３５の少なくとも一方は、ロック機能を備えた往復シリンダを備えて構成されており、この往復シリンダを動作させたときにこの往復シリンダの動作を予め設定した動作量で停止させることが可能な動作停止手段３６，３７，４１，４２を備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワーク保持用の一対のヘッドと、
上記一対のヘッドの少なくとも一方を第１の方向に移動自在とする第１の作動手段と、
上記一対のヘッドの少なくとも一方を上記第１の方向と交差する第２の方向に移動自在とする第２の作動手段と、
を備えている、ハンドリング装置であって、
上記第１および第２の作動手段の少なくとも一方は、ロック機能を備えた往復シリンダを備えて構成されており、
上記往復シリンダを動作させたときにこの往復シリンダの動作を予め設定した動作量で停止させることが可能な動作停止手段を備えていることを特徴とする、ハンドリング装置。
【請求項２】
上記動作停止手段は、上記往復シリンダまたはこれに伴って移動する部材と接触することにより上記往復シリンダの動作を阻止するストッパである、請求項１に記載のハンドリング装置。
【請求項３】
上記ストッパは、上記往復シリンダまたは上記部材に当接する部分が上記往復シリンダの動作方向に位置調整自在な構成とされている、請求項２に記載のハンドリング装置。
【請求項４】
上記ストッパは、上記第１および第２の作動手段とは別体の固定部、または上記ワークを支持する支持部材に設けられている、請求項２または３に記載のハンドリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、たとえば車両部品の製造現場などにおいて、所望のワークを目的の場所に搬送するといった用途に用いられるハンドリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ワークの保持を行なうための方式としては、ピン状のヘッドを備えた一対のクランパを利用し、これら一対のクランパのヘッドをワークに設けられている２つの穴に挿入させることにより、その周縁部をクランプさせる方式がある（たとえば、特許文献１参照）。このような方式によれば、ヘッド挿入用の２つの穴をワークに設けておけば、ワークの形状やサイズが多少変更された場合であっても、ワークの保持が可能となり、汎用性を高めることができる。
【０００３】
従来、上記のような方式を採用したハンドリング装置の一例として、図５に示すようなものがある。このハンドリング装置６０は、ロボット２の移動自在なアーム２０に支持されたフレーム６１の一端に、ピン状のヘッド６２ａを下端に備えた第１のクランパ６２が固定して取り付けられた構成を有している。フレーム６１の他端には、サーボモータ６４の駆動によりＸ方向に移動自在な可動フレーム６８が設けられ、かつこの可動フレーム６８には、ピン状のヘッド６３ａを下端に備えた第２のクランパ６３が取り付けられている。この第２のクランパ６３は、サーボモータ６５の駆動によりＺ方向に移動自在である。
【０００４】
このような構成によれば、スタンド４に支持されたワーク１の穴１１にヘッド６２ａを挿入させた後に、ヘッド６３ａをＸ方向およびＺ方向に移動させることにより、このヘッド６３ａをワーク１２に位置あわせして挿入させて、ヘッド６３ａの位置を記憶させておくことができる。このような調整作業により、ヘッド６２ａ，６３ａをワーク１の穴１１，１２に対応する位置関係とした後は、再度の調整作業を行なうことなく、一対のヘッド６２ａ，６３ａを２つの穴１１，１２へ挿入させて、ワーク１を安定して保持することが可能となり、ロボット２のアーム２０を動作させることによりワーク１を所望箇所に搬送することができる。ヘッド６３ａは、Ｘ方向およびＺ方向に位置変更自在であるため、ワークの種類が変更されるなどして、ワークに設けられている２つの穴のＸ方向およびＺ方向の相対的な位置関係が変更されても、これに対応することが可能である。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−１７６７５１号公報（第２図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、一対のヘッド６２ａ，６３ａの位置関係を変更するには、２つのサーボモータ６４，６５を制御する必要があり、この制御を実際に行なわせるためには、予め教示操作（ティーチング）を行なわねばならない。この教示操作を行なうには、一対のヘッド６２ａ，６３ａをワーク１の２つの穴１１，１２に適切に挿入させるのに必要とされるサーボモータ６４，６５の正確な駆動量を求めてから、このデータをサーボモータ制御用のコントローラに入力する必要がある。上記データ入力は、ワークの種類が異なるなどして、２つの穴１１，１２の位置関係が相違する場合には、そのワーク毎に行なわねばならない。したがって、上記従来技術においては、サーボモータ６４，６５を駆動制御するために事前に行なわれる教示操作が煩雑となっていた。また、サーボモータ６４，６５の駆動制御は、ロボット２のコントローラを利用して行なうのが合理的であるが、そうすると、ロボット２の制御が非常に複雑となり、その制御に用いるプログラムソフトのコストが高価となる。さらに、上記従来技術においては、比較的高価なサーボモータを複数用いているために、ハード的な側面からしてもコストが高いものとなっていた。
【０００７】
本願発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、教示操作の煩雑さを軽減し、かつ低コスト化を図ることが可能なハンドリング装置を提供することをその課題としている。
【０００８】
【発明の開示】
上記課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
【０００９】
本願発明によって提供されるハンドリング装置は、ワーク保持用の一対のヘッドと、上記一対のヘッドの少なくとも一方を第１の方向に移動自在とする第１の作動手段と、上記一対のヘッドの少なくとも一方を上記第１の方向と交差する第２の方向に移動自在とする第２の作動手段と、を備えているハンドリング装置であって、上記第１および第２の作動手段の少なくとも一方は、ロック機能を備えた往復シリンダを備えて構成されており、上記往復シリンダを動作させたときにこの往復シリンダの動作を予め設定した動作量で停止させることが可能な動作停止手段を備えていることを特徴としている。ここで、本明細書でいう「ロック機能」とは、往復シリンダを所望の状態に動作させてから停止させた場合に、その後もその停止したときの状態を継続して維持し得る機能を意味している。
【００１０】
本願発明においては、ワーク保持用の一対のヘッドの少なくとも一方については、往復シリンダを用いて移動させるとともに、この往復シリンダの動作を動作停止手段を利用して停止させることにより、所望の箇所に位置決めすることができる。また、その位置決め後に往復シリンダをロックさせることにより、上記位置決め状態を適切に維持することができる。ヘッドの位置決め保持をこのような手段により行なえば、サーボモータ使用時に必要とされていた教示操作を無くすことができる。したがって、本願発明によれば、ワークに対応させて一対のヘッドを位置決めする作業が、従来技術よりも容易化される。また、本願発明によれば、サーボモータ制御用のプログラムを不要とし、あるいはその簡素化が可能であるのに加え、往復シリンダはサーボモータよりも安価であるのが通例であることにより、コストの低減化をも図ることができる。
【００１１】
本願発明の好ましい実施の形態においては、上記動作停止手段は、上記往復シリンダまたはこれに伴って移動する部材と接触することにより上記往復シリンダの動作を阻止するストッパである。このような構成によれば、上記ストッパとしては単純な構造のものを用いて上記往復シリンダの動作を停止させることが可能となり、装置のコストを安価にするのにより好ましいものとなる。
【００１２】
本願発明の好ましい実施の形態においては、上記ストッパは、上記往復シリンダまたは上記部材に当接する部分が上記往復シリンダの動作方向に位置調整自在な構成とされている。このような構成によれば、ワークの種類が変更されるなどしてヘッドの位置を変更する必要が生じた場合には、上記ストッパを位置調整することにより対処可能となる。１つのストッパによって多種のワークに対応することができるため便利である。
【００１３】
本願発明の好ましい実施の形態においては、上記ストッパは、上記第１および第２の作動手段とは別体の固定部、または上記ワークを支持する支持部材に設けられている。上記支持部材としては、たとえば、ワークの種類毎に専用とされたパレットがあり、このパレットにストッパが搭載されている場合には、上記パレット毎にストッパの位置をあらかじめ設定することにより、ワークの種類が変更されるたびにストッパの位置調整を行なうことは不要であり、上記ストッパの調整作業を軽減することができる。
【００１４】
本願発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
【００１６】
図１は、本願発明に係るハンドリング装置の一例を示している。本実施形態のハンドリング装置３は、車両の組立工程などにおいて所望のワーク１をハンドリングするためのものである。このハンドリング装置３は、アーム型ロボット２のアーム２０の先端部に取り付けられたフレーム３１と、第１および第２のクランパ３２，３３と、第１および第２の往復シリンダ３４，３５と、第１および第２のストッパ４１，４２と、ワーク１を支持する一対のスタンド４とを具備している。ロボット２としては、アーム２０がＸ方向（水平方向）およびこれに直交するＺ方向（鉛直方向）に加え、それらＸ，Ｚ方向に直交する水平方向にも移動自在とされた多軸・多関節型のロボットが用いられている。ただし、これに限定されず、ハンドリングのための一定の動作を反復して実行可能とする種々のロボットを用いることができる。
【００１７】
第１および第２のクランパ３２，３３は、下端部にピン状のヘッド３２ａ，３３ａを備えたものであり、ワーク１に設けられた穴１１，１２に挿入したときに、これら穴１１，１２の周縁部をクランプ可能な機能を有している。これら第１および第２のクランパとしては、たとえば上記した特許文献１に記載されたものなど、従来既知のものを用いることができる。第１のクランパ３２は、フレーム３１の一端部に補助部材３２ｂを介して固定して取り付けられている。これに対し、第２のクランパ３３は、後述するように、Ｘ方向およびＺ方向に移動自在である。
【００１８】
第１および第２の往復シリンダ３４，３５は、本願発明でいう第１および第２の作動手段の一例に相当するものであり、いずれもロック機能を備えたエアシリンダである。ロック機能の意義は、前述したとおりであり、ロック機能を備えたエアシリンダ自体は従来より既知である。第１の往復シリンダ３４は、フレーム３１の他端部に取り付けられており、Ｘ方向に往復動自在な動作ロッド３４ａを備えている。この動作ロッド３４ａの一端には、ブラケット３８が連結され、このブラケット３８に第２の往復シリンダ３５の動作ロッド３５ａの一端が連結されている。第２の往復シリンダ３５は、その本体部３５ｂがＺ方向に往復動自在となっており、この本体部３５ｂに取り付けられたブラケット３９に第２のクランパ３３が取り付けられている。このような構成により、第２のクランパ３３は、第１および第２の往復シリンダ３４，３５の動作により、第１のクランパ３２に相対してＸ方向およびＺ方向に移動自在となっている。
【００１９】
第１のストッパ４１は、ブラケット３８に取り付けられた当接用部材３６と当接することにより、この当接用部材３６や第１の往復シリンダ３４の動作ロッド３４ａの図面左方への移動を阻止するためのものであり、適当な固定フレーム（図示略）に取り付けられている。この第１のストッパ４１は、Ｘ方向への位置調整が可能なアジャストボルト４１ａを備えている。図面においては、第１のストッパ４１と当接用部材３６とが互いに当接する部分のＺ方向のサイズが小さく示されているが、この当接部分のサイズが余りに小さいと、たとえばワーク１の品種替えに伴って当接用部材３６がＺ方向に位置ずれする場合に、この当接用部材３６を第１のストッパ４１に適切に当接させることができなくなる虞れがある。したがって、好ましくは、第１のストッパ４１と当接用部材３６との少なくとも一方の先端部は、当接用部材３６の高さが多少変更された場合であっても互いに当接し得るような比較的大きなサイズとされている。これは、次に述べる第２のストッパ４２と当接用部材３７との関係についても同様である。第２のストッパ４２は、ブラケット３９に取り付けられた当接用部材３７と当接することにより、この当接用部材３７や第２の往復シリンダ３５の本体部３５ｂの下降を阻止するためのものであり、スタンド４を支持するベース部材またはフロアに取り付けられている。この第２のストッパ４２は、Ｚ方向への位置調整が可能なアジャストボルト４２ａを備えている。
【００２０】
一対のスタンド４は、ワーク１を支持するのに適した構成とされており、ワーク１への部品の取付作業などが行なわれる際の作業台として、およびワーク１の仮置き台などとして用いられるものであって、フロアに固定されている。各スタンド４の上端部には、ワーク１の穴１１，１２に一対のヘッド３２ａ，３３ａが挿入したときにこれらヘッド３２ａ，３３ａとの干渉を回避するための凹部または孔部が設けられている。なお、スタンド４はフロアなどの固定部に設けられたものに限らず、たとえばワーク１を支持するパレットなどの支持部材であってもよい。
【００２１】
次に、ハンドリング装置３の作用について説明する。
【００２２】
まず、ロボット２を動作させることにより、ハンドリング装置３をワーク１の上方からワーク１に向けて下降させ、第１のクランパ３２のヘッド３２ａがワーク１の穴１１に挿入する位置において停止させる。第２のクランパ３３については、上記したハンドリング装置３の下降時にワーク１に対して不当に接触しないように、予め十分に上昇させておく。また、当接用部材３６やブラケット３８などが第１のストッパ４１に接触しないように、それらについては第１のストッパ４１とは反対寄りの位置に配置させておく。
【００２３】
次いで、第２のクランパ３３のヘッド３３ａをワーク１の穴１２に挿入させる。具体的には、まず第１の往復シリンダ３４を駆動させることにより、その動作ロッド３４ａおよびブラケット３８を図面左方に移動させる。この移動により、当接用部材３６が第１のストッパ４１に当接し、それ以上の左方への移動が阻止される。第１のストッパ４１については、当接用部材３６がこの第１のストッパ４１に当接したときに、Ｘ方向におけるヘッド３３ａの位置とワーク１の穴１２の位置とが一致するように予め調整しておく。ワーク１の穴１２の位置やこのハンドリング装置３の各部の寸法などは事前に判明しているために、上記した調整は簡単にかつ正確に行なうことが可能である。第１のストッパ４１の作用により第１の往復シリンダ３４の駆動が阻止されると、この第１の往復シリンダ３４をその状態でロックする。このロックを行なうことにより、ヘッド３３ａと穴１２とのＸ方向の位置合わせ状態が維持される。
【００２４】
その後は、第２の往復シリンダ３５を駆動させることにより、第２のクランパ３３を下降させる。この下降により、当接用部材３７が第２のストッパ４２に当接し、それ以上の下降が阻止される。第２のストッパ４２についても、先に述べた第１のストッパ４１の場合と同様に、当接用部材３７がこの第２のストッパ４２に当接したときに、Ｚ方向におけるヘッド３３ａの位置とワーク１の穴１２の位置とが一致するように予め調整しておく。このことにより、ヘッド３３ａが穴１２に丁度挿入する状態となる。また、上記のようにして第２の往復シリンダ３５の駆動が阻止されたときには、この第２の往復シリンダ３５をその状態でロックする。このロックを行なうことにより、ヘッド３３ａと穴１２とのＺ方向の位置合わせ状態が維持される。
【００２５】
上記した一連の作業によれば、一対のヘッド３２ａ，３３ａの位置関係は、これらがワーク１の穴１１，１２に適切に挿入する位置関係に設定されるとともに、その設定状態がロックされる。したがって、一対のヘッド３２ａ，３３ａによって穴１１，１２の周縁部をクランプさせた後にロボット２を動作させれば、ワーク１の搬送などを適切に行なうことができる。一対のヘッド３２ａ，３３ａの相対的な位置関係は、その後も継続して維持されるために、ワーク１と同一種類のワークのハンドリングをその後も繰り返して実行可能である。ワーク１の種類が変更されることにより、ワーク１の穴１１，１２の位置が変更されたときには、第１および第２のストッパ４１，４２の位置調整を行なってから、上記した一連の作業と同様な作業を行なえばよく、ワークの品種替えに好適に対処することが可能である。第１および第２のストッパ４１，４２の位置調整は、アジャストボルト４１ａ，４２ａを操作して簡単に行なうことができ、段取り替えの作業性も良好である。
【００２６】
このように、本実施形態のハンドリング装置３においては、ワーク１の穴１１，１２の配置に対応させて一対のヘッド３２ａ，３３ａの位置設定を行なう作業が容易に行なえることとなる。サーボモータを用いていた従来技術とは異なり、たとえばサーボモータ制御用のデータをロボット２用のコントローラに入力する必要はない。したがって、ロボット２に対する教示操作の煩雑化を回避することができる。ハンドリング装置３の構成機器としては、高価なサーボモータを用いていないために、装置のコスト低減を図ることもできる。
【００２７】
図２〜図４は、本願発明の他の実施形態を示している。図２以降の図面においては、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。
【００２８】
図２に示す実施形態においては、第１のクランパ３２を往復シリンダ３５によってＺ方向に往復動自在とする一方、第２のクランパ３３を往復シリンダ３４によってＸ方向に往復動自在としている。このような構成であっても、往復シリンダ３４，３５を駆動することにより一対のヘッド３２ａ，３３ａのＸ方向およびＺ方向への位置調整が可能であり、上記実施形態と同様な作用が得られる。本実施形態から理解されるように、本願発明においては、一対のヘッドの一方のみを移動させる場合と、双方を移動させる場合とのいずれであってもかまわない。
【００２９】
図３に示す実施形態においては、ブラケット３９に適当な部材３９ａを介してセンサ５１が設けられている。このセンサ５１がストッパ４２に接触し、または一定の距離に接近すると、このことがセンサ５１によって検出され、その時点で往復シリンダ３５へのエア圧の供給が停止されてその動作が停止し、かつロックされるように構成されている。
【００３０】
このような構成によれば、ストッパ４２と部材３９ａとを接触させることなく往復シリンダ３５の動作を停止させることが可能であり、部材どうしが接触するときの大きな衝撃力に起因してハンドリング装置にダメージが生じるといった虞れを無くすことができる。上記構成から理解されるように、本願発明においては、往復シリンダの動作を所定の動作量で停止させる手段としては、機械的な衝突によって往復シリンダの動作を強制的に停止させる手段に限らず、センサを利用した構成とすることもできる。
【００３１】
図４に示す構成においては、ワーク保持用のヘッド５２として、シリンダ５２ａの駆動により一対のクランプ片５２ｃが矢印Ｎ１方向に開閉する構造のものが用いられている。このような構成によっても、クランプ片５２ｂ，５２ｃによってワーク１の外周縁部をクランプするなどしてワーク１の保持が可能である。このように、本願発明でいうワーク保持用のヘッドとしては、ワークの穴に挿入してその周縁部をクランプするピン状タイプ以外のものを用いることができる。ワークの一部をクランプするのに代えて、たとえばワークの一部分に係合する構造のヘッドや、マグネットを備えてワークを磁力吸着させるタイプのヘッド、あるいは真空吸着式のヘッドを用いてもよい。
【００３２】
本願発明は、上述した実施の形態の内容に限定されるものではない。
【００３３】
本願発明においては、第１および第２の作動手段のそれぞれを往復シリンダによって構成することが好ましいが、これに限らない。本願発明においては、第１および第２の作動手段の一方のみが往復シリンダとされ、かつ他方が従来通りのサーボモータとされていてもかまわない。このような構成であっても、一方が往復シリンダとされている分だけ、従来技術よりも教示操作が容易化され、またコストの低減を図ることが可能である。往復シリンダは、エア圧式のものに限らない。
【００３４】
本願発明においては、ワーク保持用のヘッドは、少なくとも一対具備されていればよく、ワーク保持用のヘッドがたとえば３つ以上設けられている場合にも、本願発明を適用可能である。また、本願発明でいう第１の方向および第２の方向は、水平方向や鉛直方向に限らないことは言うまでもない。本願発明に係るハンドリング装置の使用用途は、自動車部品の製造用途に限定されず、ワークの具体的な種類も問うものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明に係るハンドリング装置の一例を示す正面図である。
【図２】本願発明に係るハンドリング装置の他の例を示す正面図である。
【図３】本願発明に係るハンドリング装置の他の例を示す要部正面図である。
【図４】本願発明に係るハンドリング装置の他の例を示す要部正面図である。
【図５】従来技術の一例を示す正面図である。
【符号の説明】
１    ワーク
３    ハンドリング装置
３２ａ，３３ａ  ヘッド
３４  第１の往復シリンダ（第１の作動手段）
３５  第２の往復シリンダ（第２の作動手段）
４１  第１のストッパ（動作停止手段）
４２  第２のストッパ（動作停止手段）
【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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