(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１〜第３ロケート穴を有するワークを把持するためのハンドリング治具であって、
第１方向に延伸し、駆動源により前記第１方向にスライド伸縮可能な第１サーボ軸と、
前記第１方向と垂直をなす第２方向に延伸し、駆動源により前記第２方向に進退可能な第２サーボ軸と、
伸縮する前記第１サーボ軸に前記第２サーボ軸を従動させるために、前記第２サーボ軸を前記第１サーボに連結する解除可能な従動装置と、
前記第１方向の任意の位置において前記第２サーボ軸を固定するためのロック装置と、
前記第１サーボ軸に設けられて前記第１，第２方向の双方と垂直をなす第３方向に突出形成され、前記第１，第２ロケート穴に挿入される第１，第２クランプピンと、前記第２サーボ軸に設けられて前記第１，第２方向の双方と垂直をなす第３方向に突出形成され、前記第３ロケート穴に挿入される第３クランプピンと、を有しており、
前記第２，第３クランプピンの先端部近傍には、当該第２，第３クランプピンが前記第２，第３ロケート穴に挿入されたときに前記第２，第３ロケート穴に設けられた第１，第２ピン受け面に当接するための第１，第２当接面がそれぞれ設けられており、
前記第２，第３クランプピンには、前記第１，第２当接面が前記第１，第２ピン受け面にそれぞれ当接して剛性反力を受けたときに、当該剛性反力に従って前記第２，第３クランプピンが前記第３方向に移動することを許容するロック可能な第１，第２倣い装置がそれぞれ設けられていることを特徴とするハンドリング治具。
【請求項２】
前記第１，第２クランプピンは、それぞれが前記第１サーボ軸の両端部近傍に設けられ、前記第３クランプピンは、前記第２サーボ軸の先端部近傍に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のハンドリング治具。
【請求項３】
前記第１，第２ピン受け面、及び前記第１，第２当接面は、いずれも前記第１，第２方向がなす平面と平行をなすことを特徴とする請求項１または２に記載のハンドリング治具。
【請求項４】
前記第１〜第３ロケート穴は、前記ワークの重心を囲むように配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のハンドリング治具。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載のハンドリング治具を用いたワークのハンドリング方法であって、
前記第１クランプピン及び前記第１ロケート穴の前記第１，第２方向がなす平面上の位置が一致し、且つ、前記第２クランプピン及び前記第２ロケート穴の前記第２方向の位置が一致するように前記ハンドリング治具を前記ワークに正対させるステップと、
前記第２サーボ軸を駆動して、前記第３クランプピン及び前記第３ロケート穴の前記第２方向の位置を一致させるステップと、
前記従動装置により前記第２サーボ軸を前記第１サーボ軸に連結した状態で前記第１サーボ軸を駆動して、前記第３クランプピン及び前記第３ロケート穴の第１方向の位置を一致させるステップと、
前記ロック装置により前記第２サーボ軸の前記第１方向の位置を固定するステップと、
前記従動装置を解除した状態で前記第１サーボ軸をさらに駆動して、前記第２クランプピン及び前記第２ロケート穴の第１方向の位置を一致させるステップと、
前記第１，第２倣い装置を稼動した状態で前記ハンドリング治具を前記ワークに接近させ、前記第１クランプ穴に対する前記第１クランプピンの相対位置を予め定めた把持位置に一致させるステップと、
前記第１，第２倣い装置をロックした後に、前記第２、第３クランプピンを前記第２、第３ロケート穴をそれぞれ固定するステップと、を含むことを特徴とするハンドリング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数種類のワークを把持できる汎用ハンドリング治具、及び当該ハンドリング治具を用いたハンドリング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、自動車車体を構成するサブアセンブリは車種毎に造形が異なるため、それらを安定的に把持・搬送するためには車種毎の専用ハンドリング治具を用いなければならない。そのため、同一ラインで複数の車種を順列生産するためには、車種を入れ替える都度、ハンドリング治具を交換する必要があり、サイクルタイムが長期化してライン能力が著しく低下するという問題点があった。さらに、新たな車種をラインに追加する都度、専用ハンドリング治具を設計・製造するための投資が必要となり、コスト面でも不利になるという問題点がある。そのため、複数車種に対応可能な汎用ハンドリング治具に対する需要が高まっている。
【０００３】
これに関連して、以下の特許文献１には、３軸方向に移動可能な部品把持用ハンドが記載されているが、把持する部品が自動車用サブアセンブリのように寸法及び重量の大きなものである場合には、このようなハンドが少なくとも３本はないと部品を安定的に把持することができない。つまり、特許文献１に記載された技術を応用して複数車種に対応可能な汎用ハンドリング治具を得たとしても、３本の部品把持用ハンドの立体的配置をそれぞれ独立して制御する必要があるため、それは９つのサーボ軸からなる非常に複雑な構造にならざるをえない（３本のうち１本のハンドを予め部品に固定したとしても６つのサーボ軸が必要である）。
【０００４】
以上のように、従来技術を用いて、自動車用サブアセンブリ等のワークを安定的に把持できる汎用的なハンドリング治具を製造したとしても、機械的構造が複雑になるため製造コストが高くなるほか、制御システムが複雑になるためオペレータの負担が増加するという問題点がある。さらに、このような汎用ハンドリング治具をハンドリング装置に実装した場合、ケーブルアプリケーション等が複雑になるため装置全体の成立性や信頼性が低下するという問題点がある。
【特許文献１】特開平６−３００５２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、立体的形状の異なる複数種類のワークを把持することができ、且つ機械的構造がシンプルな汎用ハンドリング治具、及び当該ハンドリング治具を用いたワークのハンドリング方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明は、少なくとも第１〜第３ロケート穴を有するワークを把持するためのハンドリング治具であって、第１サーボ軸、第２サーボ軸、従動装置、ロック装置、及び第１〜第３クランプピンを有することを特徴とする。
【０００７】
ここで、前記第１サーボ軸は、第１方向に延伸し、駆動源により前記第１方向にスライド伸縮可能である。前記第２サーボ軸は、前記第１方向と垂直をなす第２方向に延伸し、駆動源により前記第２方向に沿って進退可能である。前記従動装置は、伸縮する前記第１サーボ軸に前記第２サーボ軸を従動させるために、前記第２サーボ軸を前記第１サーボ軸に連結する。前記従動装置は解除可能である。前記ロック装置は、前記第１方向の任意の位置において前記第２サーボ軸を固定する。前記第１，第２クランプピンは、前記第１サーボ軸に設けられて前記第１，第２方向の双方と垂直をなす第３方向に突出形成され、前記第１，第２ロケート穴に挿入される。前記第３クランプピンは、前記第２サーボ軸に設けられて前記第３方向に突出形成され、前記第３ロケート穴に挿入される。
【０００８】
また、前記第２，第３クランプピンの先端部近傍には、当該第２，第３クランプピンが前記第２，第３ロケート穴に挿入されたときに前記第２，第３ロケート穴に設けられた第１，第２ピン受け面に当接するための第１，第２当接面がそれぞれ設けられている。前記第２，第３クランプピンには、前記第１，第２当接面が前記第１，第２ピン受け面にそれぞれ当接して剛性反力を受けたときに、当該剛性反力に従って前記第２，第３クランプピンが前記第３方向に移動することを許容する第１，第２倣い装置がそれぞれ備えられている。前記第１，第２倣い装置はロック可能である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、機械的構造がシンプルであるため、安価に製造可能であり且つ容易に制御可能な汎用ハンドリング治具を得ることができる。その結果、複数種類のワークを順次ハンドリングする工程において、生産性向上及びコスト削減を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
＜ハンドリング治具の構成＞
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
【００１１】
図１及び図２は、本実施形態のハンドリング治具１の正面図及び側面図である。図１のように、ハンドリング治具１は、Ｙ方向（第１方向）に延伸する第１サーボ軸１１、及びＹ方向と直角をなすＺ方向（第２方向）に延伸する第２サーボ軸１２を備えている。
【００１２】
ここで、第１サーボ軸１１は、サーボモータ等の駆動源（不図示）によって稼動するスライド伸縮機構を備えており、Ｙ方向にスライド伸縮可能である。また、第２サーボ軸１２は、サーボモータ等の駆動源（不図示）によって稼動する進退機構を備えており、Ｚ方向に進退可能である。
【００１３】
第１サーボ軸１１の両端部近傍には、ＹＺ平面と垂直なＸ方向に突出する第１，第２クランプピンＣＬ１，ＣＬ２がそれぞれ設けられており、第２サーボ軸１２の先端部近傍には、同じくＸ方向に突出する第３クランプピンＣＬ３が設けられている。これら第１〜第３クランプピンＣＬ１〜ＣＬ３は、後述のように、ハンドリング治具１によって把持するワークに設けられた第１〜第３のロケート穴にそれぞれ挿入され、当該ワークをハンドリング治具１に対して固定する役割を果たす。なお、図２のように、第２，第３クランプピンＣＬ２，ＣＬ３の先端部近傍には、第２，第３クランプピンがワークのロケート穴に挿入されたときに当該ロケート穴に設けられたピン受け面に当接する第１，第２当接面ＣＬ２ａ，ＣＬ３ａがそれぞれ設けられている。この点についてはさらに後述する。
【００１４】
また、本実施形態のハンドリング治具１は、第２サーボ軸１２が第１サーボ軸１１のスライド伸縮運動に連動してＹ方向に移動できるように、第２サーボ１２を第１サーボ軸１１に一時的に連結するための従動装置１３を備えている。この従動装置１３は、任意の位置で解除可能であり、第１サーボ軸１１のスライド伸縮運動に伴い第２サーボ軸１２をＹ方向の所定位置まで移動させる機能を果たす。この点についてはさらに後述する。
【００１５】
また、本実施形態のハンドリング治具１は、第２サーボ軸１２のＹ方向位置を固定するためのロック装置１４を備えている。このロック装置１４は、従動装置１３によりＹ方向の所定位置まで移動した第２サーボ軸１２がさらに移動してしまうことを防止する役割を果たす。
【００１６】
続いて、図２のように、本実施形態のハンドリング治具１は、第２，第３クランプピンＣＬ２，ＣＬ３がＸ方向に沿ってフレキシブルに進退運動することを許容する第１，第２倣い装置１５，１６をそれぞれ備えている。第１，第２倣い装置１５，１６は、任意の位置でロック可能に設けられており、一旦ロック状態となったら第２，第３クランプピンＣＬ２，ＣＬ３を第１，第２サーボ軸１１，１２に対してそれぞれ固定し、それ以上の進退運動を許容しない。第１，第２倣い装置１５，１６は、第２，第３クランプピンＣＬ２，ＣＬ３がワークのロケート穴に挿入されて第１，第２当接面ＣＬ２ａ，ＣＬ３ａにワークの剛性反力が加わったときに、当該剛性反力に従って第２，第３クランプピンがＸ方向の運動することを許容することによって、第２，第３クランプピンＣＬ２，ＣＬ３のＸ方向位置を調節する機能を果たす。この点については更に後述する。なお、第１，第２倣い装置１５，１６は、駆動源を有しておらず、一例として、Ｘ方向にスライド可能なリニアガイドである。
【００１７】
以上のように、本実施形態のハンドリング治具１は、第１，第２サーボ軸１１，１２に加えられる駆動力、及び第２，第３クランプピンＣＬ２，ＣＬ３がワークから受ける剛性反力によって第１〜第３クランプピンＣＬ１〜ＣＬ３の立体的配置を変化させることで、立体的形状の異なる複数種類のワークに適合することができる。
【００１８】
次に、本実施形態のハンドリング治具１の適用例を示す。図３は、本実施形態のハンドリング治具１を、自動車Ａ〜Ｄのサブアセンブリのハンドリング工程に適用した場面を示す概略図である。
【００１９】
図３において、ロボットＲは走行軸Ｑを往復しながら自動車Ａ〜Ｄのサブアセンブリを順次搬送している。ここで、ロボットＲに本実施形態のハンドリング治具１を適用すれば、複数種類の自動車Ａ〜Ｄのサブアセンブリを、車種毎にハンドリング治具を付け替えることなく搬送することができるようになる。
【００２０】
次に、本実施形態のハンドリング治具１によって把持するワークについて説明する。図４は、本実施形態のハンドリング治具１によって把持するワークとしての自動車用サブアセンブリ２の一例を示す正面図であり、図５は、図４中のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。図４及び図５のように、本例におけるサブアセンブリ２は乗用車のフロントドアである。なお、図４及び図５におけるＸＹＺの各方向は、図１及び図２におけるそれと一致している。
【００２１】
図４のように、サブアセンブリ２は、ハンドリング治具１の第１〜第３クランプピンＣＬ１〜ＣＬ３を挿入するための第１〜第３ロケート穴Ｈ１〜Ｈ３を備えている。ここで、図４の例において、第１〜第３ロケート穴Ｈ１〜Ｈ３のうち第１ロケート穴Ｈ１を基準点として、そのＹＺ座標を（０，０）とすると、第２ロケート穴Ｈ２の座標は（Ｙ２，０）となり、第３ロケート穴Ｈ３の座標は（Ｙ３，Ｚ３）となる。
【００２２】
ここで、第１〜第３ロケート穴Ｈ１〜Ｈ３の位置は任意に選択可能であるが、サブアセンブリ２の安定的な把持のためにはサブアセンブリ２の重心を囲むように配置されることが好ましい。また、ロケート穴Ｈ１〜Ｈ３の径は、第１〜第３クランプピンＣＬ１〜ＣＬ３のスムーズな挿入のために各クランプピンの径よりも適度に大きくされることが好ましい。
【００２３】
続いて、図５のように、第２，第３ロケート穴Ｈ２，Ｈ３には、それぞれに挿入される第２，第３クランプピンＣＬ２，ＣＬ３の先端部近傍に設けられた第１，第２当接面ＣＬ２ａ，ＣＬ３ａを受けるための第１，第２ピン受け面Ｈ２ａ，Ｈ３ａが設けられている。上述のように、第１，第２サーボ軸１１，１２を駆動して第１〜第３クランプピンＣＬ１〜ＣＬ３のＹＺ平面における位置を調節した後、ハンドリング治具１をサブアセンブリ２に接近させると、第１，第２当接面ＣＬ２ａ，ＣＬ３ａが第１，第２ピン受け面Ｈ２ａ，Ｈ３ａにそれぞれ当接する。そこからさらにハンドリング治具１をサブアセンブリ２に接近させると、第１，第２当接面ＣＬ２ａ，ＣＬ３ａが第１，第２ピン受け面Ｈ２ａ，Ｈ３ａから受けるサブアセンブリ２の剛性反力に従って第１，第２倣い装置１５，１６が稼動し、第２，第３クランプピンＣＬ２，ＣＬ３がＸ方向に運動することを許容する。つまり、第２，第３クランプピンＣＬ２，ＣＬ３は、図２中の矢印の方向に運動する。なお、第１，第２倣い装置１５，１６のスムーズな稼動のため、第１，第２当接面ＣＬ２ａ，ＣＬ３ａ、及び第１，第２ピン受け面Ｈ２ａ，Ｈ３ａは、いずれもＹＺ平面と平行をなすことが好ましい。
【００２４】
次に、図６を参照して、本実施形態のハンドリング治具１を用いたハンドリング方法について説明する。具体的には、当該ハンドリング方法は、以下の手順（１）〜（７）からなる。
【００２５】
（１）ハンドリング治具１をワークであるサブアセンブリ１に正対させる。このとき、第１クランプピンＣＬ１及び第１ロケート穴Ｈ１のＺＹ平面における位置が一致し、さらに、第２クランプピンＣＬ２及び第２ロケート穴Ｈ２のＺ方向の位置が一致するようにハンドリング治具１を配置する。すなわち、第１クランプピンＣＬ１のＹＺ平面における座標が（０，０）になり、第２クランプピンＣＬ２のＺ座標が０になるようにする（図６の（１）参照）。
【００２６】
（２）前記第２サーボ軸１２を駆動して、第３クランプピンＣＬ３及び第３ロケート穴Ｈ３のＺ方向の位置が一致するまで移動させる。すなわち、第３クランプピンＣＬ３のＺ座標がＺ３になるようにする（図６の（２）参照）。
【００２７】
（３）従動装置１３により第２サーボ軸１２を第１サーボ軸１１に連結した状態で第１サーボ軸１１を駆動して、第３クランプピンＣＬ３及び第３ロケート穴Ｈ３のＹ方向の位置が一致するまで移動させる。すなわち、第３クランプピンＣＬ３のＹ座標がＹ３になるようにする（図６の（３）参照）。
【００２８】
（４）ロック装置１４により第２サーボ軸１２のＹ方向の位置を固定する（図６の（４）参照）。これにより第３クランプＣＬ３のＹＺ平面における座標が（Ｙ３，Ｚ３）に固定される。
【００２９】
（５）従動装置１３を解除した状態で第１サーボ軸１１をさらに駆動して、第２クランプピンＣＬ２及び第２ロケート穴Ｈ２のＹ方向の位置が一致するまで移動させる。つまり、第２クランプピンＣＬ２のＹＺ平面における座標が（Ｙ２，０）になるようにする（図６の（５）参照）。これにより、第１〜第３クランプピンＣＬ１〜ＣＬ３及び第１〜第３ロケート穴Ｈ１〜Ｈ３のＹＺ平面における位置がそれぞれ一致することになる。
【００３０】
（６）第１，第２倣い装置１５，１６のロックを解除した状態でハンドリング治具１をＸ方向に移動させてサブアセンブリ２に接近させ、第１クランプピンＣＬ１のＸ方向の位置を予め定めた把持位置に一致させる。ここで、第１，第２当接面ＣＬ２ａ，ＣＬ３ａが第１，第２ピン受け面Ｈ２ａ，Ｈ３ａに当接した後は、第１，第２倣い装置１５，１６が稼動して、第２，第３クランプピンＣＬ２，ＣＬ３がサブアセンブリ２から受ける剛性反力に従ってＸ方向に（図２中の矢印の方向に）運動することを許容する。
【００３１】
（７）第１，第２倣い装置をロックすることによって第２，第３クランプピンＣＬ２，ＣＬ３のＸ方向の位置を固定した後に、第２，第３クランプピンＣＬ２，ＣＬ３をそれぞれ第２，第３ロケート穴に固定する。これによってサブアセンブリ２がハンドリング治具１に固定されるので、図３に示すようなロボットＲによる払い出しが可能になる。
【００３２】
次に、以上の構成よりなる本実施形態の効果について説明する。
【００３３】
前述のように、本実施形態のハンドリング治具１は、第１，第２サーボ軸１１，１２の駆動力、及び第２，第３クランプピンＣＬ２，ＣＬ３がサブアセンブリ２から受ける剛性反力によって第１〜第３クランプピンＣＬ１〜ＣＬ３の立体的配置を変化させることができる。つまり、本実施形態のハンドリング治具１は、２つのサーボ軸を駆動するだけで、立体的形状の異なる複数種類のワークに適合することができる。
【００３４】
従って、本実施形態によれば、機械的構造がシンプルであるため、安価に製造可能であり且つ容易に制御可能である汎用ハンドリング治具を実現することができる。その結果、複数種類のワークを順次ハンドリングする工程において、大幅な生産性向上及びコスト削減を達成することができる。
【００３５】
また、本実施形態において、ハンドリング治具１の第１，第２当接面ＣＬ２ａ，ＣＬ３ａ及びサブアセンブリ２の第１，第２ピン受け面Ｈ２ａ，Ｈ３ａをいずれもＹＺ平面に対して平行に設けることで、よりスムーズにハンドリング治具１をサブアセンブリ２に適合させることができる。その結果、さらなる生産性向上及びコスト削減を達成することができる。
【００３６】
また、本実施形態において、ハンドリング治具１によって把持するサブアセンブリ２の第１〜第３ロケート穴Ｈ１〜Ｈ３を、これらがサブアセンブリ２の重心を囲むように配置することで、サブアセンブリ２をより安定的に把持することができる。その結果、さらなる生産性向上及び安全性向上を達成することができる。
【００３７】
なお、本発明は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内において、種々改変することができる。例えば、上述した実施形態において、本発明の汎用ハンドリング治具が把持するワークは自動車のサブアセンブリであったが、本発明は必ずしもこれに限定されない。つまり、本発明の汎用ハンドリング治具は、各種作業工程において順次搬送される物品であればいかなるものに対しても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本実施形態のハンドリング治具の正面図である。
【図２】本実施形態のハンドリング治具の側面図である。
【図３】本実施形態のハンドリング治具の適用例を示す概略図である。
【図４】本実施形態の治具が把持するワークとしてのサブアセンブリの正面図である。
【図５】図４のＩ−Ｉ方向に沿った断面図である。
【図６】本実施形態のハンドリング治具を用いたハンドリング方法を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３９】
１        ハンドリング治具、
１１      第１サーボ軸、
１２      第２サーボ軸、
１３      従動装置、
１４      ロック装置、
１５      第１倣い装置、
１６      第２倣い装置、
２        サブアセンブリ（ワーク）、
ＣＬ１    第１クランプピン、
ＣＬ２    第２クランプピン、
ＣＬ２ａ  第１当接面、
ＣＬ３    第３クランプピン、
ＣＬ３ａ  第２当接面、
Ｈ１      第１ロケート穴
Ｈ２      第２ロケート穴、
Ｈ２ａ    第１ピン受け面、
Ｈ３      第３ロケート穴、
Ｈ３ａ    第２ピン受け面、
Ｑ        走行軸、
Ｒ        ロボット。
【図１】
0004900210.tif 000002
【図２】
0004900210.tif 000003
【図３】
0004900210.tif 000004
【図４】
0004900210.tif 000005
【図５】
0004900210.tif 000006
【図６】
0004900210.tif 000007