搬送補助装置
【課題】作業者の搬送時の負担を軽減すると共に、正確な位置決めをなし得る搬送補助装置を提供する。
【解決手段】搬送補助装置３０は、搬送物Ｍを吊り下げ保持する懸吊手段３８と、操作情報を検知する力覚センサ６２と、搬送物Ｍの荷重を検知する荷重センサ７０とを備える。懸吊手段３８は、走行手段３６を介してＸ軸,Ｙ軸サーボモータ４０,４２によりＸ−Ｙ軸方向へ移動される。また、懸吊手段３８は、Ｚ軸サーボモータ４４によって搬送物ＭをＺ軸方向へ移動させる。更に、各サーボモータ４０,４２,４４には、夫々エンコーダが設けられる。制御手段は、搬送物Ｍの荷重に基づいて懸吊手段３８が搬送物Ｍを吊り下げ保持するようＺ軸サーボモータ４４を制御する。更に、制御手段は、力覚センサ６２からの操作情報とエンコーダが出力したパルスとを比較演算して、各サーボモータ４０,４２,４４を、夫々フィードバック制御する。
【解決手段】搬送補助装置３０は、搬送物Ｍを吊り下げ保持する懸吊手段３８と、操作情報を検知する力覚センサ６２と、搬送物Ｍの荷重を検知する荷重センサ７０とを備える。懸吊手段３８は、走行手段３６を介してＸ軸,Ｙ軸サーボモータ４０,４２によりＸ−Ｙ軸方向へ移動される。また、懸吊手段３８は、Ｚ軸サーボモータ４４によって搬送物ＭをＺ軸方向へ移動させる。更に、各サーボモータ４０,４２,４４には、夫々エンコーダが設けられる。制御手段は、搬送物Ｍの荷重に基づいて懸吊手段３８が搬送物Ｍを吊り下げ保持するようＺ軸サーボモータ４４を制御する。更に、制御手段は、力覚センサ６２からの操作情報とエンコーダが出力したパルスとを比較演算して、各サーボモータ４０,４２,４４を、夫々フィードバック制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、作業者が搬送物を搬送するのを補助する搬送補助装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車の組立ライン等においては、搬送物を搬送する際の補助として、バランサにフック部を懸吊保持した搬送補助装置が好適に使用されている(例えば、特許文献１参照)。図５は、従来例に係る搬送補助装置１０を示す概略図であって、搬送補助装置１０は、図示しない流体圧供給源からエア等の流体圧をバランサ１２に供給することで、フック部１４に保持された搬送物Ｍを持ち上げ、作業者を補助するようになっている。また、バランサ１２は、上方に架設された走行手段１６を介して、Ｘ−Ｙ軸方向(水平方向)に移動させ得るようになっている。この走行手段１６は、Ｘ軸方向に平行に延在する一対の固定レール１８,１８と、両固定レール１８,１８間にスライド自在に架設され、Ｙ軸方向に延在するスライドレール２０とから構成されている。
【０００３】
前記バランサ１２は、スライドレール２０に沿ってＹ軸方向に移動自在な走行ローラ２２を介して該スライドレール２０に連結されている。この走行ローラ２２から操作棒２４が垂下しており、該操作棒２４の下端に、走行ローラ２２を操作するためのハンドル２６が設けられている。そして、作業者は、ハンドル２６を引っ張って走行ローラ２２を移動させることで、バランサ１２をＸ−Ｙ軸方向へ移動させ得るようになっている。すなわち、作業者がハンドル２６をＸ軸方向へ引っ張ると、前記バランサ１２がスライドレール２０と共にＸ軸方向へ移動する。また、作業者がハンドル２６をＹ軸方向へ引っ張れば、バランサ１２が走行ローラ２２と共にＹ軸方向へ移動するよう構成されている。なお、作業者は、バランサ１２に供給される流体圧を変化させるコントローラ２８を所持しており、搬送物ＭをＺ軸方向に移動(昇降)させる場合には、作業者はコントローラ２８に設けた複数の操作ボタン２８ａを押圧操作するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実用新案登録第３０７９２７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、従来の搬送補助装置１０は、流体圧によって搬送物Ｍを持ち上げることでＺ軸方向への補助をなし、作業者の負担を軽減するよう図られている。しかしながら、従来の搬送補助装置１０は、Ｘ−Ｙ軸方向について補助はしないため、Ｘ−Ｙ軸方向への搬送物Ｍの移動は、作業者自身がハンドル２６を引っ張る力によって行なわれるため、作業者に負担となっていた。特に、搬送開始時や停止時には、搬送物Ｍやスライドレール２０等の慣性が大きくなるので、作業者への肉体的負担は増大することとなる。
【０００６】
また、搬送物Ｍを停止する際、作業者は目測で位置決めをする必要があるため、操作を誤ると搬送物Ｍを組立てラインの機材や組付け対象等に接触させて傷付けてしまったり、破損したりする危険性がある。特に、重量物を搬送する場合には、該重量物の慣性が大きくなって正確な位置決めは更に困難となる。なお、固定レール１８やスライドレール２０にストッパーを設け、該ストッパーに走行ローラ２２等を接触させることで搬送物Ｍを機械的に位置決めすることは可能である。しかしながら、このような方法では、ストッパーに衝突する際の衝撃が大きくなり、該ストッパーや走行ローラ２２等の劣化が早く進んで、メンテナンス費や取り替えコストが高騰化する難点がある。また、搬送物Ｍを昇降させる際に操作するコントローラ２８は、操作ボタン２８ａの数が多く、操作に手間取ったり誤操作を招くと云った問題を招来していた。
【０００７】
そこで本発明は、前述した従来の技術に内在している前記課題に鑑み、これを好適に解決するべく提案されたものであって、Ｘ−Ｙ軸方向への補助を行なって作業者の負担を軽減し得ると共に、搬送物の正確な位置決めをなし得る搬送補助装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前述した課題を解決し、所期の目的を好適に達成するため、本願の請求項１に係る発明の搬送補助装置は、
作業者が搬送物を搬送するのを補助する搬送補助装置であって、
搬送物を吊り下げ保持する懸吊手段と、
作業者による力の入力および力の方向に基づく操作情報を検知する操作情報検知手段と、
前記操作情報検知手段が検知した操作情報のＸ軸成分に基づいて駆動され、前記懸吊手段をＸ軸方向へ移動させるＸ軸駆動手段と、
前記操作情報検知手段が検知した操作情報のＹ軸成分に基づいて駆動され、前記懸吊手段をＹ軸方向へ移動させるＹ軸駆動手段とを備えていることを特徴とする。
請求項１の発明によれば、Ｘ軸駆動手段およびＹ軸駆動手段によりＸ−Ｙ軸方向への補助をなし得るようにしたので、作業者は搬送物の慣性を殆ど感じることなく搬送でき、作業者の負担を軽減し得る。また、作業者による操作情報に基づいてＸ軸駆動手段およびＹ軸駆動手段が駆動するので、作業者は搬送物を感覚的に搬送することができ、操作性を向上することが可能となる。従って、作業者は、搬送物を簡単かつ確実に搬送することができ、誤操作により、搬送物が例えば組付けラインの機材や組付け対象等に接触するのを防止することができる。
【０００９】
請求項２に係る搬送補助装置では、Ｘ軸駆動手段およびＹ軸駆動手段を、夫々、エンコーダを備えたサーボモータで構成すると共に、該Ｘ軸駆動手段およびＹ軸駆動手段を制御可能な制御手段を設け、該制御手段は、前記操作情報検知手段からの操作情報と各エンコーダが出力したパルスとを比較演算して、該操作情報に応じて前記懸吊手段がＸ−Ｙ軸方向へ移動するようＸ軸駆動手段およびＹ軸駆動手段を制御する。
請求項２の発明によれば、Ｘ軸駆動手段およびＹ軸駆動手段としてサーボモータを採用することで、搬送物の搬送方向や搬送速度等を制御手段により正確に制御でき、作業者の意思に沿った安全かつ確実な搬送を実現できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る搬送補助装置によれば、搬送物のＸ−Ｙ軸方向への補助を行なって、作業者の負担を軽減し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例に係る搬送補助装置が実装された自動車の組立てラインを示す説明図である。
【図２】実施例に係る搬送補助装置をＹ軸方向から見た要部拡大図である。
【図３】実施例に係る搬送補助装置をＸ軸方向から見た要部拡大図である。
【図４】実施例に係る搬送補助装置の制御系を示すブロック図である。
【図５】従来例に係る搬送補助装置をＸ軸方向から見た要部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明に係る搬送補助装置につき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照しながら以下説明する。なお、実施例では、搬送補助装置を自動車の組立てラインに設置し、自動車のボデーに搬送物を組付ける場合を例に説明する。
【実施例】
【００１３】
図１は、実施例に係る搬送補助装置３０が設けられた自動車の組立てラインを上方から見た説明図、図２は、実施例に係る搬送補助装置３０をＹ軸方向から見た要部拡大図、図３は、実施例に係る搬送補助装置３０をＸ軸方向から見た要部拡大図である。なお、以下では、搬送物Ｍの搬送を開始する位置(搬送開始位置)を原点とし、自動車のボデー３２が移送される方向をＸ軸方向とするＸ−Ｙ−Ｚ座標空間を規定して説明を行なう。また、自動車のボデー３２は、Ｘ軸方向の一方向(図１の右から左)へ一定の速度で移送されるものとし、作業者ｈは、移送されるボデー３２へ向けて搬送物Ｍを搬送するものとする。そして、搬送物Ｍがボデー３２に到達した後は、作業者ｈは、当該ボデー３２の移送速度に合わせて搬送物ＭをＸ軸方向へ搬送させながら組付け作業を行なうものとする(図１参照)。なお、目標搬送位置とは、搬送物ＭのＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の夫々についての搬送開始位置からの搬送距離を意味するものとする。従って、搬送開始位置からボデー３２までの直線距離(すなわち、Ｙ軸方向の距離)を「Ｌ」とすれば、Ｙ軸方向の目標搬送位置は「Ｌ」となる。一方、Ｘ軸方向については、作業者ｈがボデー３２への組付けが終了するまで続けられて一定でないので、実施例では、Ｘ軸方向の目標搬送位置は設定されない。また、搬送物Ｍのボデー３２への組付け高さも一定でないため、Ｚ軸方向の目標搬送位置についても設定していない。換言すれば、実施例に係る目標搬送位置は、Ｘ−Ｙ−Ｚ空間においてｙ＝Ｌを満たす平面(図１のＳ参照)となる。
【００１４】
実施例に係る搬送補助装置３０は、搬送物Ｍを吊り下げ保持する懸吊手段３８と、Ｘ−Ｙ軸方向(水平方向)へ移動可能な走行手段３６と、走行手段３６を介して懸吊手段３８をＸ軸方向へ移動させるＸ軸サーボモータ(Ｘ軸駆動手段)４０と、走行手段３６を介して懸吊手段３８をＹ軸方向へ移動させるＹ軸サーボモータ(Ｙ軸駆動手段)４２と、該懸吊手段３８に保持された搬送物ＭをＺ軸方向へ移動させるＺ軸サーボモータ(Ｚ軸駆動手段)４４とから基本的に構成されている。前記走行手段３６は、Ｘ軸方向に平行に延在する一対の固定レール４６,４６と、両固定レール４６,４６にスライド自在に架設され、Ｙ軸方向に延在するスライドレール４８と、該スライドレール４８をＸ軸方向へスライドさせるＸ方向スライダー５０,５０と、前記懸吊手段３８をＹ軸方向へスライドさせるＹ方向スライダー５２とから構成されている。図３に示すように、各固定レール４６は、断面Ｈ型に形成されており、固定レール４６の内側に下方へ向けて開放する案内路４６ａが画成されている。
【００１５】
前記スライドレール４８は、その延在長さが両固定レール４６,４６の離間距離より大きく設定されており、該スライドレール４８の一端側(図１の上端側)は、一列で移送されるボデー３２の上方まで延出している。スライドレール４８は、Ｙ軸方向への移動は不能とされており、その延在長さが搬送物ＭのＹ軸方向への搬送距離を規定している。なお、実施例では、スライドレール４８の延在長さは、Ｙ軸方向の目標搬送距離Ｌに略等しく設定されており、搬送物Ｍ(Ｙ方向スライダー５２)は、スライドレール４８の略全長に亘って搬送されることとなる。図２に示すように、スライドレール４８の断面形状は、固定レール４６と同様にＨ型に形成されており、スライドレール４８の内部には、下方に向けて開放する案内路４８ａが画成されている。
【００１６】
スライドレール４８における両固定レール４６,４６と交差する位置には、該スライドレール４８を固定レール４６,４６に対しスライド自在に連結する前記Ｘ方向スライダー５０,５０が設けられている。Ｘ方向スライダー５０の下部は、スライドレール４８の上部に固定されている。一方、Ｘ方向スライダー５０の上部には、図２に示すように、Ｙ軸方向に軸支されたゴムローラ５０ａ,５０ａがＸ軸方向に離間して２つ設けられている。このゴムローラ５０ａ,５０ａは、図示しないスプリングの弾性力により常に下方へ付勢されており、該ゴムローラ５０ａ,５０ａは、前記固定レール４６の案内路４６ａ内において、固定レール４６の下面４６ｂに圧着した状態で回転自在に配設されている。また、各Ｘ方向スライダー５０には、前記ゴムローラ５０ａを正逆方向に回転させてスライドレール４８を移動させるＸ軸サーボモータ４０が設けられている。すなわち、Ｘ軸サーボモータ４０が駆動することで固定レール４６の案内路４６ａ内をゴムローラ５０ａ,５０ａが転動し、スライドレール４８をＸ軸方向へスライドさせるよう構成されている。図４に示すように、Ｘ軸サーボモータ４０(図４には、１つのみ図示)には、該モータの回転量に基づくパルス(Ｘ軸パルス)を出力するエンコーダ５４が設けられている。なお、２つのＸ軸サーボモータ４０,４０は、スライドレール４８が平行移動するよう同期的に駆動されるようになっている。
【００１７】
前記Ｙ方向スライダー５２は、前記懸吊手段３８の上部に固定されており、図３に示すように、Ｙ方向スライダー５２の上部には、Ｘ軸方向に軸支されたゴムローラ５２ａ,５２ａがＹ軸方向に離間して２つ設けられている。このゴムローラ５２ａ,５２ａは、図示しないスプリングの弾性力により常に下方へ付勢されており、該ゴムローラ５２ａ,５２ａは、前記スライドレール４８の案内路４８ａ内において、スライドレール４８の下面４８ｂに圧着した状態で回転自在に配設されている。また、Ｙ方向スライダー５２には、前記ゴムローラ５２ａ,５２ａを正逆方向に回転させるＹ軸サーボモータ４２が設けられている。すなわち、Ｙ軸サーボモータ４２が駆動してスライドレール４８の案内路４８ａ内をゴムローラ５２ａ,５２ａが転動することで、Ｙ方向スライダー５２が懸吊手段３８と共にスライドレール４８に沿ってＹ軸方向に移動するよう構成されている。このＹ軸サーボモータ４２には、Ｘ軸サーボモータ４０と同様に、エンコーダ５５が設けられており(図４参照)、該エンコーダ５５は、Ｙ軸サーボモータ４２の回転量に基づくパルス(Ｙ軸パルス)を出力するようになっている。
【００１８】
前記懸吊手段３８は、搬送物Ｍを引っ掛けて保持するフック部３４を備えている。また懸吊手段３８は、筐体状の本体部５８の内部に正逆回転自在に配設されたドラム状の巻取り装置６０を備えており、該巻取り装置６０およびフック部３４はワイヤ５６を介して連結されている。そして、前記巻取り装置６０が回転してワイヤ５６を巻取りまたは引き出すことで、搬送物Ｍ(フック部３４)をＺ軸方向に移動(昇降)させるようになっている。図２に示すように、前記懸吊手段３８の本体部５８の側部には、回転軸を巻取り装置６０に連結させたＺ軸サーボモータ４４が設けられ、Ｚ軸サーボモータ４４が駆動することで、巻取り装置６０を正逆方向に回転させるよう構成されている。Ｚ軸サーボモータ４４には、Ｘ軸サーボモータ４０およびＹ軸サーボモータ４２と同様に、Ｚ軸サーボモータ４４の回転量に基づくパルス(Ｚ軸パルス)を出力するエンコーダ５７が設けられている(図４参照)。
【００１９】
前記懸吊手段３８の本体部５８の下面には、前記ワイヤ５６の変位に基づいて作業者ｈが搬送物Ｍに付与した力の入力および力の方向(以下、搬送方向という)に基づく操作情報を検知する力覚センサ(操作情報検知手段)６２が設けられている。図４に示すように、この力覚センサ６２は、Ｘ軸方向に関するＸ軸センサ部６４、Ｙ軸方向に関するＹ軸センサ部６６およびＺ軸方向に関するＺ軸センサ部６８から構成され、作業者ｈからの操作情報を各センサ部６４,６６,６８がＸ,Ｙ,Ｚ軸成分に分解し、夫々、Ｘ軸操作情報(Ｘ軸成分)、Ｙ軸操作情報(Ｙ軸成分)およびＺ軸操作情報(Ｚ軸成分)として検知するようになっている。また、前記懸吊手段３８の本体部５８の内部には、前記フック部３４に保持された搬送物Ｍの荷重を検知する荷重センサ(荷重検知手段)７０が設けられている。なお、この荷重センサ７０としては、例えば、歪みゲージ等の公知の重量センサが用いられる。
【００２０】
図４は、実施例に係る搬送補助装置３０の制御系を示すブロック図であって、搬送補助装置３０は、前記力覚センサ６２が検知した操作情報に基づいて制御信号を出力し各サーボモータ４０,４２,４４を制御可能な制御手段７２と、該制御手段７２からの制御信号を受けてＸ軸サーボモータ４０、Ｙ軸サーボモータ４２およびＺ軸サーボモータ４４の夫々に駆動電力を供給するサーボドライバ７４とを備えている。前記サーボドライバ７４は、Ｘ軸サーボモータ４０、Ｙ軸サーボモータ４２およびＺ軸サーボモータ４４に対応的に駆動電力を供給するＸ軸ドライバ７６、Ｙ軸ドライバ７８およびＺ軸ドライバ８０から構成されている。Ｘ軸ドライバ７６は、Ｘ軸駆動電力をＸ軸サーボモータ４０に供給して、該モータ４０を駆動させるようになっている。同様に、Ｙ軸ドライバ７８は、Ｙ軸サーボモータ４２にＹ軸駆動電力を供給し、また、Ｚ軸ドライバ８０は、Ｚ軸サーボモータ４４にＺ軸駆動電力を供給し、両サーボモータ４２,４４を夫々独立に駆動させるよう構成されている。なお、２つのＸ軸サーボモータ４０,４０を同期して駆動するべく、Ｘ軸ドライバ７６から両Ｘ軸サーボモータ４０,４０に対し、同一のＸ軸駆動電力が同じタイミングで供給されるようになっている。
【００２１】
前記制御手段７２は、前記Ｘ軸センサ部６４,Ｙ軸センサ部６６およびＺ軸センサ部６８に電気的に接続されており、各センサ部６４,６６,６８から前記Ｘ軸,Ｙ軸およびＺ軸操作情報が送出されるようになっている。そして、制御手段７２は、各センサ部６４,６６,６８から送出された操作情報に基づいて、Ｘ軸方向に関するＸ軸制御信号、Ｙ軸方向に関するＹ軸制御信号およびＺ軸方向に関するＺ軸制御信号を算出し、これら制御信号を対応する前記Ｘ軸,Ｙ軸およびＺ軸ドライバ７６,７８,８０に送出するよう構成される。すなわち、制御手段７２は、各センサ部６４,６６,６８が検知した操作情報に基づいて搬送物Ｍ(フック部３４)の搬送方向、搬送速度等に対応した制御信号をＸ軸,Ｙ軸およびＺ軸方向毎に算出し、算出されたＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸制御信号に基づいて、各ドライバ７６,７８,８０が対応のサーボモータ４０,４２,４４を駆動させる構成となっている。具体的には、制御手段７２は、ＩＣ回路が実装されたプリント基板(図示せず)を備え、該ＩＣ回路が各センサ部６４,６６,６８で検知された操作情報から各制御信号を算出するようになっている。
【００２２】
制御手段７２には、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸サーボモータ４０,４２,４４の各エンコーダ５４,５５,５７が接続されており、制御手段７２は、各エンコーダ５４,５５,５７から送出されるＸ軸パルス,Ｙ軸パルスおよびＺ軸パルスを受信するようになっている。そして、制御手段７２は、搬送物Ｍ(フック部３４)の現在位置や搬送速度等をパルスから算出し、制御手段７２へ入力された操作情報と比較演算することで、制御信号を補正するフィードバック制御を行なうよう構成されている。また、制御手段７２は、前記荷重センサ７０に電気的に接続されており、該荷重センサ７０で検知された搬送物Ｍの荷重情報を制御手段７２が受信するよう構成されている。そして、制御手段７２は、荷重センサ７０から送出された荷重情報に基づいて、前記Ｚ軸ドライバ８０にＺ軸制御信号を送出し、懸吊手段３８がフック部３４を懸吊状態で保持するようＺ軸サーボモータ４４を駆動させるようになっている。従って、搬送物Ｍは、搬送補助装置３０によって常に所定高さに保持される。すなわち、Ｚ軸サーボモータ４４は、搬送物Ｍを所定高さに保持するバランサとしての機能と、作業者の操作情報に基づいて搬送物Ｍを昇降させる機能とを有している。
【００２３】
図４に示すように、制御手段７２は、目標搬送位置(実施例では、Ｙ軸方向のみ)を記憶する記憶部８２と、該記憶部８２に記憶された目標搬送位置および搬送物Ｍの現在位置を比較演算する演算部８４とを備えている。そして、制御手段７２は、搬送物ＭがＹ軸方向についての目標搬送位置に停止するようＹ軸サーボモータ４２を制御するよう構成されている。すなわち、制御手段７２は、搬送物Ｍの現在位置と目標搬送位置とを監視して、搬送物ＭがＹ軸方向に「Ｌ」だけ搬送したらＹ軸サーボモータ４２を停止させて、搬送物Ｍを目標搬送位置に正確に位置決めするようになっている。この演算部８４は、具体的には、プリント基板に実装されたＩＣ回路で構成される。
【００２４】
前記制御手段７２は、搬送物Ｍが目標搬送位置に到達した後には、前記Ｚ軸センサ部６８からのＺ軸操作情報をキャンセルするよう設定されている。すなわち、搬送物Ｍがボデー３２に搭載されて搬送物Ｍの荷重が軽くなった場合に、前記Ｚ軸センサ部６８が作業者ｈによる上方への力として検知して、搬送物Ｍが上昇してしまうのを防止するようになっている。なお、搬送物Ｍが目標搬送位置に到達した後もＸ軸センサ部６４のＸ軸操作情報は有効であり、搬送物Ｍをボデー３２と共にＸ軸方向へ搬送するのは許容される。
【００２５】
前記制御手段７２は、搬送物Ｍが漸次的に加速または減速するようＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸サーボモータ４０,４２,４４を制御するよう構成されている。すなわち、制御手段７２は、搬送物Ｍの加減速時の速度カーブが漸次的に増加または減少する正弦曲線状になるよう各サーボモータ４０,４２,４４を制御するようになっている。従って、作業者ｈが搬送物Ｍを加速または減速する際には、力覚センサ６２が検知した操作情報を忠実に再現するのではなく、搬送物Ｍの速度カーブが予め設定された正弦曲線を描くように各サーボモータ４０,４２,４４を制御して、搬送物Ｍの急加速または急減速を防止するよう構成されている。具体的には、制御手段７２は、各センサ部６４,６６,６８から入力される搬送速度に関する操作情報を所定の正弦曲線に近似するよう補正し、その制御信号を各ドライバ７６,７８,８０に送出する。これにより、各サーボモータ４０,４２,４４は、搬送物Ｍの速度カーブが正弦曲線状となるよう駆動することとなる。
【００２６】
(実施例の作用)
次に、前述した実施例に係る搬送補助装置３０の作用について、図１のＡ〜Ｅに示すように、作業者ｈが搬送開始位置から搬送物Ｍを搬送させて、該搬送物Ｍをボデー３２に組付けるまでを例に説明する。なお、記憶部８２には、予めＹ軸方向についてのみ目標搬送位置「Ｌ」が記憶されているものとする。先ず始めに、作業者は、搬送開始位置においてフック部３４に搬送物Ｍを保持させる。すると、前記荷重センサ７０がフック部３４に保持された搬送物Ｍの荷重を検知し、その荷重情報を制御手段７２に送出する。すると、制御手段７２は、荷重情報に基づいてＺ軸制御信号をＺ軸ドライバ８０に送出し、該Ｚ軸ドライバ８０がＺ軸サーボモータ４４にＺ軸駆動電力を供給する。すると、前記Ｚ軸サーボモータ４４が駆動して前記懸吊手段３８の巻取り装置６０を回転させ、前記ワイヤ５６を巻き上げる。これにより、フック部３４が上昇して、搬送物Ｍは、懸吊状態で所定高さに保持される。
【００２７】
次に、作業者ｈが搬送物Ｍをボデー３２へ向けて押し出すと、搬送補助装置３０による搬送が開始される。なお、作業者ｈが搬送物Ｍを押す方向は、図１に示すように、作業者ｈの斜め前方左でかつＺ軸方向に上向きであったとする。すると、作業者ｈの力および搬送方向に応じて前記ワイヤ５６が変位し、この変位から前記力覚センサ６２が作業者ｈの操作情報を検知する。すなわち、Ｘ軸センサ部６４、Ｙ軸センサ部６６およびＺ軸センサ部６８が、夫々、作業者ｈの操作情報をＸ軸,Ｙ軸およびＺ軸方向に分解したＸ軸操作情報、Ｙ軸操作情報およびＺ軸操作情報を検知する。これらの操作情報は制御手段７２へ送出され、該制御手段７２は、操作情報に対応した制御信号を算出する。ここで、搬送開始時は、作業者ｈによって搬送物Ｍが加速されるので、制御手段７２が算出する制御信号は、搬送物Ｍの速度カーブが正弦曲線状となるよう補正される。次に、制御手段７２は、Ｘ軸制御信号、Ｙ軸制御信号およびＺ軸制御信号を、夫々、Ｘ軸ドライバ７６、Ｙ軸ドライバ７８およびＺ軸ドライバ８０に送出する。すると、各ドライバ７６,７８,８０は、送出された制御信号に応じた駆動電力を対応するサーボモータ４０,４２,４４に供給する。すなわち、Ｘ軸ドライバ７６は、Ｘ軸駆動電力をＸ軸サーボモータ４０へ供給し、Ｙ軸ドライバ７８は、Ｙ軸駆動電力をＹ軸サーボモータ４２へ供給し、Ｚ軸ドライバ８０は、Ｚ軸駆動電力をＺ軸サーボモータ４４へ供給する。
【００２８】
サーボドライバ７４から駆動電力を受けたＸ軸,Ｙ軸およびＺ軸サーボモータ４０,４２,４４は、夫々独立して駆動して、走行手段３６および懸吊手段３８を移動させる。すなわち、Ｘ軸駆動電力を受けた２つのＸ軸サーボモータ４０,４０が同期的に駆動し、各Ｘ方向スライダー５０のゴムローラ５０ａ,５０ａを回転させる。すると、ゴムローラ５０ａ,５０ａが固定レール４６の案内路４６ａ内を転動し、２つのＸ方向スライダー５０,５０がＸ軸方向に同時に移動して、スライドレール４８が図１の左方向に平行移動する。一方、Ｙ軸サーボモータ４２は、Ｙ軸駆動電力により駆動されて、前記Ｙ方向スライダー５２のゴムローラ５２ａ,５２ａを回転させる。すると、ゴムローラ５２ａ,５２ａがスライドレール４８の案内路４８ａ内を転動することで、Ｙ方向スライダー５２がＹ軸方向(図１では、作業者の前方)へ移動し、懸吊手段３８がＹ軸方向へ移動する。
【００２９】
また、Ｚ軸サーボモータ４４は、Ｚ軸駆動電力により駆動されて、前記懸吊手段３８の巻取り装置６０を回転させる。すると、前記ワイヤ５６が巻き上げられ、フック部３４(搬送物Ｍ)がＺ軸方向(図２,図３の上方)へ移動する。こうして、スライドレール４８のＸ軸方向への移動と、懸吊手段３８のＹ軸方向への移動と、フック部３４のＺ軸方向への移動が合成されて、搬送物Ｍは、作業者ｈが望む搬送方向および搬送速度で搬送される。しかも、搬送補助装置３０のＸ−Ｙ−Ｚ方向への補助により、作業者ｈは、搬送物Ｍの慣性を殆ど感じることなく搬送を開始することができる。更に、搬送補助装置３０によって実現される搬送物Ｍの速度カーブは、漸次的に増加する正弦曲線状となるので、搬送物Ｍは緩やかに加速されて急発進する危険性はない。
【００３０】
各サーボモータ４０,４２,４４が駆動すると、該モータ４０,４２,４４に設けられたエンコーダ５４,５５,５７がモータの回転量に基づくパルスを出力し、前記制御手段７２へ送出する。すなわち、Ｘ軸サーボモータ４０のエンコーダ５４は、Ｘ軸パルスを出力し、Ｙ軸サーボモータ４２のエンコーダ５５は、Ｙ軸パルスを出力し、Ｚ軸サーボモータ４４のエンコーダ５７は、Ｚ軸パルスを出力する。すると、制御手段７２は、送出された各パルスから搬送物Ｍの現在位置や搬送速度、搬送方向等を算出し、前記操作情報との差分(ズレ)を比較演算する。すなわち、制御手段７２は、フィードバック制御を行なって、サーボドライバ７４へ送出する制御信号をリアルタイムで補正する。これにより、作業者ｈの意図に沿った搬送方向および搬送速度で搬送物Ｍを搬送することが可能となり、作業者ｈは搬送物Ｍを感覚的に操作して簡単に搬送することができる。なお、制御手段７２の演算部８４は、搬送物Ｍの現在位置と記憶部８２に記憶された目標搬送位置とを比較演算し、制御手段７２は、演算部８４の演算結果から搬送物Ｍが目標搬送位置に到達しているか否かを監視している。
【００３１】
こうして、搬送補助装置３０による補助のもと搬送物Ｍがボデー３２へ向けて搬送されていく。なお、例えば、搬送途中で作業者ｈが搬送物Ｍを減速した場合には、制御手段７２は、前述と同様な手順で、搬送物Ｍの加速度カーブが正弦曲線を描くようＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸サーボモータ４０,４２,４４の駆動を制御する。搬送物Ｍがボデー３２に近づくと、制御手段７２は、演算部８４の演算結果から搬送物Ｍが目標搬送位置に近いことを認識し、搬送物ＭがＹ軸方向について目標搬送位置に停止するよう制御を行なう。すなわち、制御手段７２は、搬送物Ｍが搬送開始位置からＹ軸方向にＬだけ離間した位置に位置決めされるようＹ軸サーボモータ４２の駆動を制御する。具体的には、作業者ｈからの操作情報のうちＹ軸操作情報を補正して、搬送物Ｍが目標搬送位置で停止するようＹ軸制御信号を算出する。すると、Ｙ軸ドライバ７８は、このＹ軸制御信号に基づいてＹ軸駆動電力をＹ軸サーボモータ４２に供給し、Ｙ軸サーボモータ４２は、搬送物ＭがＹ軸方向について目標搬送位置で停止するよう駆動する。このように、搬送物Ｍがボデー３２に近付くと、Ｙ軸方向への搬送がＹ軸サーボモータ４２によって自動的になされ、搬送物Ｍは目標搬送位置で確実に位置決めされる(図１のＤ参照)。しかも、搬送物Ｍが停止する際に、搬送物ＭのＹ軸方向への加速度カーブは正弦曲線状に緩やかに減速するので、搬送物Ｍを目標搬送位置に確実に停止させることができ、高い位置決め精度を実現し得る。
【００３２】
搬送物Ｍが目標搬送位置に到達すると、制御手段７２は、Ｙ軸サーボモータ４２を停止させて、搬送物ＭのＹ軸方向への搬送は規制される。すなわち、搬送物Ｍは、ボデー３２に到達した後はＹ軸方向(作業者ｈの前後)に搬送されることはなく、搬送物Ｍのボデー３２への組付け作業が効率的となる。ここで、作業者ｈが搬送物Ｍをボデー３２に搭載したとすると、搬送物Ｍの荷重が小さくなって、力覚センサ６２(Ｚ軸センサ部６８)がＺ軸方向への力を検知してしまう。そして、このＺ軸操作情報に基づいてＺ軸サーボモータ４４が駆動すると、搬送物Ｍが上昇してボデー３２や作業者ｈに接触する事故が起こる虞がある。そこで、制御手段７２は、搬送物Ｍが目標搬送位置に到達した後は、Ｚ軸センサ部６８からのＺ軸操作情報をキャンセルして、Ｚ軸サーボモータ４４が駆動しないようになっている。これにより、搬送物Ｍをボデー３２に搭載しても搬送物Ｍが上昇することはなく、搬送物Ｍがボデー３２に接触するのは防止される。また、作業者ｈがＺ軸方向への力を誤って付与してしまった場合にも、搬送物Ｍが上昇することはなく、ボデー３２に接触することはない。
【００３３】
なお、制御手段７２は、搬送物Ｍが目標搬送位置に到達してもＸ軸操作情報についてはキャンセルしないので、作業者ｈは、Ｘ軸方向に搬送物Ｍを搬送することが可能である。従って、図１のＤ→Ｅのように、ボデー３２の移送速度に合わせて搬送物Ｍを搬送させながら、搬送物Ｍのボデー３２への組付け作業を継続することができる。こうして、搬送物Ｍのボデー３２への組付けが完了すると、作業者ｈは、フック部３４を搬送開始位置まで引き戻す。そして、次の搬送物Ｍをフック部３４で再び保持して、搬送および組付け作業が繰り返される。
【００３４】
以上に説明したように、実施例に係る搬送補助装置３０によれば、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸サーボモータ４０,４２,４４によりＸ−Ｙ−Ｚ軸方向への補助をなし得るようにしたので、作業者ｈの負担を軽減し得る。また、作業者ｈによる操作情報を力覚センサ６２(Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸センサ部６４,６６,６８)が検知して制御手段７２が各サーボモータ４０,４２,４４を駆動するので、作業者ｈは搬送物Ｍを感覚的に搬送することができ、操作性を向上することが可能となる。従って、作業者ｈは、搬送物Ｍを簡単に搬送することができ、誤操作により搬送物Ｍが周囲の機材等に接触するのを防止することができる。しかも、各サーボモータ４０,４２,４４を制御することで、搬送物Ｍの搬送方向や搬送速度等を正確に制御し得るので、接触等の発生を更に確実に防止し得る。また、制御手段７２は、演算部８４の演算結果に基づいて、搬送物ＭがＹ軸方向に関しては目標搬送位置に停止するよう制御するので、搬送物Ｍの正確な位置決めを実現し得る。従って、搬送物Ｍがボデー３２に接触するのをより確実に防止することが可能となる。また、従来のように、ストッパー等による機械的な位置決めを行なう必要がなく、装置の寿命が短くなることもない。
【００３５】
更に、制御手段７２は、搬送物Ｍが目標搬送位置に到達した後は、Ｚ軸操作情報をキャンセルするので、搬送物Ｍが目標搬送位置に到達した後にＺ軸方向への入力が誤ってされた場合でも、搬送物Ｍが移動してしまうのを防止し得る。従って、目標搬送位置において搬送物Ｍがボデー３２に接触したり、作業者ｈが怪我をするのを抑制することが可能となる。しかも、制御手段７２は、加減速時の速度カーブが正弦曲線状になるよう各サーボモータを制御するので、作業者ｈが操作を誤ったとしても、搬送物Ｍが突発的に加速したり減速したりするのを防止して搬送物Ｍを安全かつ確実に搬送し得る。また、搬送物Ｍは、正弦曲線状に緩やかに減速して停止するので、該搬送物Ｍの正確な位置決めをすることができる。
【００３６】
なお、本発明に係る搬送補助装置としては、実施例で説明した構成に限定されず、以下のような変更が可能である。
(１) 実施例では、Ｘ軸駆動手段、Ｙ軸駆動手段およびＺ軸駆動手段として、夫々、Ｘ軸サーボモータ、Ｙ軸サーボモータおよびＺ軸サーボモータを採用した場合を例示したが、各駆動手段としては、必ずしもサーボモータに限定される訳ではなく、従来公知の他の電動モータを適宜採用することが可能である。
(２) 実施例では、作業者が搬送物を直接押して、ワイヤが変位することで力覚センサが力の入力や搬送方向に基づく操作情報を検知する構成とした。しかしながら、例えば、フック部等に操作ハンドルを設け、作業者が操作ハンドルを操作することで、搬送物を搬送する構成としてもよい。この場合、力覚センサは操作ハンドルに設けられ、作業者による操作ハンドルの操作に基づいて、力覚センサが力や搬送方向等の操作情報を検知する構成が採用される。
(３) 実施例では、Ｙ軸方向についてのみ目標搬送位置を設定し、Ｘ軸方向やＺ軸方向については目標搬送位置を設定しない場合を例示した。しかしながら、例えば、組付け対象であるボデーが停止しているような場合には、目標搬送位置は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の両方向について設定することができる。すなわち、目標搬送位置は、Ｘ−Ｙ平面上の一点に設定され、この一点に向けて搬送物を正確に停止(位置決め)させることができる。更に、Ｚ軸方向についても目標搬送位置を設定した場合には、Ｘ−Ｙ−Ｚ空間上の一点に搬送物を正確に停止させることも可能である。
(４) 実施例では、全ての搬送経路において、作業者の操作情報に基づき搬送物を搬送させる構成とした。しかしながら、例えば、搬送物の理想的な搬送コースを予め制御手段に記憶(プリセット)し、当該搬送コースに沿って搬送物Ｍを自動で搬送する構成としても良い。
(５) 実施例では、操作情報検知手段として、力覚センサを採用したが、例えば、作業者による力の入力や搬送方向を検知し得るのであれば、公知のセンサを適宜採用することが可能である。
(６) 実施例では、走行手段として、固定レールおよびスライドレールによる構成を採用したが、搬送物(フック部)をＸ−Ｙ軸方向へ移動させ得るものであれば、例えば、長手方向に伸縮自在でかつ一端が軸支されて回動可能なアーム式の走行手段を採用することも可能である。
(７) 実施例では、懸吊手段として、巻取り装置によりワイヤを巻き取りまたは引き出す構成としたが、例えば、Ｚ軸方向に延在するボールネジおよびナットにより、フック部を昇降させる構成としてもよい。
(８) 実施例では、Ｘ−Ｙ−Ｚ軸方向の全てについてサーボモータを設け、作業者の操作情報に基づいてＸ−Ｙ−Ｚ軸方向に搬送物を搬送させ得る構成とした。しかしながら、Ｘ−Ｙ軸方向についてサーボモータを設け、Ｚ軸方向については、従来のバランサやホイストを用いることも可能である。
(９) なお、制御手段の制御態様を、切換スイッチ等により切り換え得るようにしてもよい。例えば、操作情報検知手段のＺ軸方向への入力(Ｚ軸成分)のみを有効とし得るよう制御手段を切り換え可能に構成してもよい。このように制御手段を切り換えることで、Ｘ−Ｙ軸方向の位置を固定した状態で、搬送物をＺ軸方向にのみ移動させることが可能となる。
【００３７】
また、本発明の具体的構成としては、以下のような限定が可能である。
〔付記１〕
請求項２記載の搬送補助装置に関して、前記操作情報検知手段(62)が検知した操作情報のＺ軸成分に基づいて駆動され、前記懸吊手段(38)に保持された搬送物(M)をＺ軸方向へ移動させるＺ軸駆動手段(44)を備え、該Ｚ軸駆動手段(44)を、エンコーダ(57)を備えたサーボモータで構成し、前記制御手段(72)は、前記操作情報検知手段(62)からの操作情報とＺ軸駆動手段(44)のエンコーダ(57)が出力したパルスとを比較演算して、該操作情報に応じて搬送物(M)がＺ軸方向へ移動するようＺ軸駆動手段(44)を制御する。
付記１によれば、搬送物をＺ軸方向へ移動させるＺ軸駆動手段を設けたので、作業者は搬送物をＺ軸方向についても感覚的に搬送することが可能となり、作業性をより向上し得る。
【００３８】
〔付記２〕
付記１記載の搬送補助装置に関して、前記制御手段(72)は、搬送物(M)のＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の夫々についての目標搬送位置を記憶可能な記憶部(82)と、該記憶部(82)に記憶された目標搬送位置および前記エンコーダ(54,55,57)が出力したパルスから算出される前記搬送物(M)の現在位置を比較演算する演算部(84)とを備え、制御手段(72)は、該演算部(84)の演算結果に基づいて、搬送物(M)がＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の各目標搬送位置に停止するよう前記Ｘ軸駆動手段(40)、Ｙ軸駆動手段(42)およびＺ軸駆動手段(44)を制御する。
付記２によれば、制御手段は、演算部の演算結果に基づき搬送物がＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の各目標搬送位置に停止するようサーボモータを制御するので、搬送物の正確な位置決めを実現でき、搬送物が例えば組付けラインの機材や組付け対象等に接触するのを確実に防止することが可能となる。また、搬送補助装置の補助のもと正確な位置決めをなし得るので、作業者の負担も軽減される。
【００３９】
〔付記３〕
付記２記載の搬送補助装置に関して、前記制御手段(72)は、前記搬送物(M)が前記目標搬送位置に到達した後は、前記操作情報検知手段のＺ軸方向についての操作情報をキャンセルする。
付記３によれば、制御手段は、搬送物が目標搬送位置に到達した後に、Ｚ軸方向についての操作情報をキャンセルするので、搬送物が目標搬送位置に到達した後に誤ってＺ軸方向への入力がされた場合でも、搬送物が移動してしまうのを防止し得る。従って、搬送物が組付け対象等に接触したり、作業者が怪我をするのを抑制することが可能となる。また、例えば、搬送物を目標搬送位置の組付け対象に搭載して、搬送物の荷重が軽減されると、これを操作情報検知手段がＺ軸方向への操作情報が入力されたと認識して、搬送物を上昇させてしまう虞がある。そこで、搬送物が目標搬送位置に到達した場合には、Ｚ軸方向についての操作情報をキャンセルすることで、搬送物が組付け対象に接触するのを防止し得る。
【００４０】
〔付記４〕
請求項１、２または付記１〜３の何れかに記載の搬送補助装置に関して、前記制御手段(72)は、搬送物(M)が漸次的に加速または減速するよう前記Ｘ軸駆動手段(40)、Ｙ軸駆動手段(42)およびＺ軸駆動手段(44)を制御する。
付記４によれば、制御手段は、搬送物が漸次的に加速または減速するよう各サーボモータを制御するので、作業者が操作を誤ったとしても、搬送物が突発的に加速したり減速したりするのを防止して搬送物を安全かつ確実に搬送し得る。また、搬送物は、徐々に減速して停止するので、搬送物の位置決め精度をより向上することができる。
【符号の説明】
【００４１】
３８ 懸吊手段，４０ Ｘ軸サーボモータ(Ｘ軸駆動手段)
４２ Ｙ軸サーボモータ(Ｙ軸駆動手段)，５４ エンコーダ(Ｘ軸サーボモータ)
５５ エンコーダ(Ｙ軸サーボモータ)，６２ 力覚センサ(操作情報検知手段)
７２ 制御手段，Ｍ 搬送物，ｈ 作業者
【技術分野】
【０００１】
この発明は、作業者が搬送物を搬送するのを補助する搬送補助装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車の組立ライン等においては、搬送物を搬送する際の補助として、バランサにフック部を懸吊保持した搬送補助装置が好適に使用されている(例えば、特許文献１参照)。図５は、従来例に係る搬送補助装置１０を示す概略図であって、搬送補助装置１０は、図示しない流体圧供給源からエア等の流体圧をバランサ１２に供給することで、フック部１４に保持された搬送物Ｍを持ち上げ、作業者を補助するようになっている。また、バランサ１２は、上方に架設された走行手段１６を介して、Ｘ−Ｙ軸方向(水平方向)に移動させ得るようになっている。この走行手段１６は、Ｘ軸方向に平行に延在する一対の固定レール１８,１８と、両固定レール１８,１８間にスライド自在に架設され、Ｙ軸方向に延在するスライドレール２０とから構成されている。
【０００３】
前記バランサ１２は、スライドレール２０に沿ってＹ軸方向に移動自在な走行ローラ２２を介して該スライドレール２０に連結されている。この走行ローラ２２から操作棒２４が垂下しており、該操作棒２４の下端に、走行ローラ２２を操作するためのハンドル２６が設けられている。そして、作業者は、ハンドル２６を引っ張って走行ローラ２２を移動させることで、バランサ１２をＸ−Ｙ軸方向へ移動させ得るようになっている。すなわち、作業者がハンドル２６をＸ軸方向へ引っ張ると、前記バランサ１２がスライドレール２０と共にＸ軸方向へ移動する。また、作業者がハンドル２６をＹ軸方向へ引っ張れば、バランサ１２が走行ローラ２２と共にＹ軸方向へ移動するよう構成されている。なお、作業者は、バランサ１２に供給される流体圧を変化させるコントローラ２８を所持しており、搬送物ＭをＺ軸方向に移動(昇降)させる場合には、作業者はコントローラ２８に設けた複数の操作ボタン２８ａを押圧操作するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実用新案登録第３０７９２７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、従来の搬送補助装置１０は、流体圧によって搬送物Ｍを持ち上げることでＺ軸方向への補助をなし、作業者の負担を軽減するよう図られている。しかしながら、従来の搬送補助装置１０は、Ｘ−Ｙ軸方向について補助はしないため、Ｘ−Ｙ軸方向への搬送物Ｍの移動は、作業者自身がハンドル２６を引っ張る力によって行なわれるため、作業者に負担となっていた。特に、搬送開始時や停止時には、搬送物Ｍやスライドレール２０等の慣性が大きくなるので、作業者への肉体的負担は増大することとなる。
【０００６】
また、搬送物Ｍを停止する際、作業者は目測で位置決めをする必要があるため、操作を誤ると搬送物Ｍを組立てラインの機材や組付け対象等に接触させて傷付けてしまったり、破損したりする危険性がある。特に、重量物を搬送する場合には、該重量物の慣性が大きくなって正確な位置決めは更に困難となる。なお、固定レール１８やスライドレール２０にストッパーを設け、該ストッパーに走行ローラ２２等を接触させることで搬送物Ｍを機械的に位置決めすることは可能である。しかしながら、このような方法では、ストッパーに衝突する際の衝撃が大きくなり、該ストッパーや走行ローラ２２等の劣化が早く進んで、メンテナンス費や取り替えコストが高騰化する難点がある。また、搬送物Ｍを昇降させる際に操作するコントローラ２８は、操作ボタン２８ａの数が多く、操作に手間取ったり誤操作を招くと云った問題を招来していた。
【０００７】
そこで本発明は、前述した従来の技術に内在している前記課題に鑑み、これを好適に解決するべく提案されたものであって、Ｘ−Ｙ軸方向への補助を行なって作業者の負担を軽減し得ると共に、搬送物の正確な位置決めをなし得る搬送補助装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前述した課題を解決し、所期の目的を好適に達成するため、本願の請求項１に係る発明の搬送補助装置は、
作業者が搬送物を搬送するのを補助する搬送補助装置であって、
搬送物を吊り下げ保持する懸吊手段と、
作業者による力の入力および力の方向に基づく操作情報を検知する操作情報検知手段と、
前記操作情報検知手段が検知した操作情報のＸ軸成分に基づいて駆動され、前記懸吊手段をＸ軸方向へ移動させるＸ軸駆動手段と、
前記操作情報検知手段が検知した操作情報のＹ軸成分に基づいて駆動され、前記懸吊手段をＹ軸方向へ移動させるＹ軸駆動手段とを備えていることを特徴とする。
請求項１の発明によれば、Ｘ軸駆動手段およびＹ軸駆動手段によりＸ−Ｙ軸方向への補助をなし得るようにしたので、作業者は搬送物の慣性を殆ど感じることなく搬送でき、作業者の負担を軽減し得る。また、作業者による操作情報に基づいてＸ軸駆動手段およびＹ軸駆動手段が駆動するので、作業者は搬送物を感覚的に搬送することができ、操作性を向上することが可能となる。従って、作業者は、搬送物を簡単かつ確実に搬送することができ、誤操作により、搬送物が例えば組付けラインの機材や組付け対象等に接触するのを防止することができる。
【０００９】
請求項２に係る搬送補助装置では、Ｘ軸駆動手段およびＹ軸駆動手段を、夫々、エンコーダを備えたサーボモータで構成すると共に、該Ｘ軸駆動手段およびＹ軸駆動手段を制御可能な制御手段を設け、該制御手段は、前記操作情報検知手段からの操作情報と各エンコーダが出力したパルスとを比較演算して、該操作情報に応じて前記懸吊手段がＸ−Ｙ軸方向へ移動するようＸ軸駆動手段およびＹ軸駆動手段を制御する。
請求項２の発明によれば、Ｘ軸駆動手段およびＹ軸駆動手段としてサーボモータを採用することで、搬送物の搬送方向や搬送速度等を制御手段により正確に制御でき、作業者の意思に沿った安全かつ確実な搬送を実現できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る搬送補助装置によれば、搬送物のＸ−Ｙ軸方向への補助を行なって、作業者の負担を軽減し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例に係る搬送補助装置が実装された自動車の組立てラインを示す説明図である。
【図２】実施例に係る搬送補助装置をＹ軸方向から見た要部拡大図である。
【図３】実施例に係る搬送補助装置をＸ軸方向から見た要部拡大図である。
【図４】実施例に係る搬送補助装置の制御系を示すブロック図である。
【図５】従来例に係る搬送補助装置をＸ軸方向から見た要部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明に係る搬送補助装置につき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照しながら以下説明する。なお、実施例では、搬送補助装置を自動車の組立てラインに設置し、自動車のボデーに搬送物を組付ける場合を例に説明する。
【実施例】
【００１３】
図１は、実施例に係る搬送補助装置３０が設けられた自動車の組立てラインを上方から見た説明図、図２は、実施例に係る搬送補助装置３０をＹ軸方向から見た要部拡大図、図３は、実施例に係る搬送補助装置３０をＸ軸方向から見た要部拡大図である。なお、以下では、搬送物Ｍの搬送を開始する位置(搬送開始位置)を原点とし、自動車のボデー３２が移送される方向をＸ軸方向とするＸ−Ｙ−Ｚ座標空間を規定して説明を行なう。また、自動車のボデー３２は、Ｘ軸方向の一方向(図１の右から左)へ一定の速度で移送されるものとし、作業者ｈは、移送されるボデー３２へ向けて搬送物Ｍを搬送するものとする。そして、搬送物Ｍがボデー３２に到達した後は、作業者ｈは、当該ボデー３２の移送速度に合わせて搬送物ＭをＸ軸方向へ搬送させながら組付け作業を行なうものとする(図１参照)。なお、目標搬送位置とは、搬送物ＭのＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の夫々についての搬送開始位置からの搬送距離を意味するものとする。従って、搬送開始位置からボデー３２までの直線距離(すなわち、Ｙ軸方向の距離)を「Ｌ」とすれば、Ｙ軸方向の目標搬送位置は「Ｌ」となる。一方、Ｘ軸方向については、作業者ｈがボデー３２への組付けが終了するまで続けられて一定でないので、実施例では、Ｘ軸方向の目標搬送位置は設定されない。また、搬送物Ｍのボデー３２への組付け高さも一定でないため、Ｚ軸方向の目標搬送位置についても設定していない。換言すれば、実施例に係る目標搬送位置は、Ｘ−Ｙ−Ｚ空間においてｙ＝Ｌを満たす平面(図１のＳ参照)となる。
【００１４】
実施例に係る搬送補助装置３０は、搬送物Ｍを吊り下げ保持する懸吊手段３８と、Ｘ−Ｙ軸方向(水平方向)へ移動可能な走行手段３６と、走行手段３６を介して懸吊手段３８をＸ軸方向へ移動させるＸ軸サーボモータ(Ｘ軸駆動手段)４０と、走行手段３６を介して懸吊手段３８をＹ軸方向へ移動させるＹ軸サーボモータ(Ｙ軸駆動手段)４２と、該懸吊手段３８に保持された搬送物ＭをＺ軸方向へ移動させるＺ軸サーボモータ(Ｚ軸駆動手段)４４とから基本的に構成されている。前記走行手段３６は、Ｘ軸方向に平行に延在する一対の固定レール４６,４６と、両固定レール４６,４６にスライド自在に架設され、Ｙ軸方向に延在するスライドレール４８と、該スライドレール４８をＸ軸方向へスライドさせるＸ方向スライダー５０,５０と、前記懸吊手段３８をＹ軸方向へスライドさせるＹ方向スライダー５２とから構成されている。図３に示すように、各固定レール４６は、断面Ｈ型に形成されており、固定レール４６の内側に下方へ向けて開放する案内路４６ａが画成されている。
【００１５】
前記スライドレール４８は、その延在長さが両固定レール４６,４６の離間距離より大きく設定されており、該スライドレール４８の一端側(図１の上端側)は、一列で移送されるボデー３２の上方まで延出している。スライドレール４８は、Ｙ軸方向への移動は不能とされており、その延在長さが搬送物ＭのＹ軸方向への搬送距離を規定している。なお、実施例では、スライドレール４８の延在長さは、Ｙ軸方向の目標搬送距離Ｌに略等しく設定されており、搬送物Ｍ(Ｙ方向スライダー５２)は、スライドレール４８の略全長に亘って搬送されることとなる。図２に示すように、スライドレール４８の断面形状は、固定レール４６と同様にＨ型に形成されており、スライドレール４８の内部には、下方に向けて開放する案内路４８ａが画成されている。
【００１６】
スライドレール４８における両固定レール４６,４６と交差する位置には、該スライドレール４８を固定レール４６,４６に対しスライド自在に連結する前記Ｘ方向スライダー５０,５０が設けられている。Ｘ方向スライダー５０の下部は、スライドレール４８の上部に固定されている。一方、Ｘ方向スライダー５０の上部には、図２に示すように、Ｙ軸方向に軸支されたゴムローラ５０ａ,５０ａがＸ軸方向に離間して２つ設けられている。このゴムローラ５０ａ,５０ａは、図示しないスプリングの弾性力により常に下方へ付勢されており、該ゴムローラ５０ａ,５０ａは、前記固定レール４６の案内路４６ａ内において、固定レール４６の下面４６ｂに圧着した状態で回転自在に配設されている。また、各Ｘ方向スライダー５０には、前記ゴムローラ５０ａを正逆方向に回転させてスライドレール４８を移動させるＸ軸サーボモータ４０が設けられている。すなわち、Ｘ軸サーボモータ４０が駆動することで固定レール４６の案内路４６ａ内をゴムローラ５０ａ,５０ａが転動し、スライドレール４８をＸ軸方向へスライドさせるよう構成されている。図４に示すように、Ｘ軸サーボモータ４０(図４には、１つのみ図示)には、該モータの回転量に基づくパルス(Ｘ軸パルス)を出力するエンコーダ５４が設けられている。なお、２つのＸ軸サーボモータ４０,４０は、スライドレール４８が平行移動するよう同期的に駆動されるようになっている。
【００１７】
前記Ｙ方向スライダー５２は、前記懸吊手段３８の上部に固定されており、図３に示すように、Ｙ方向スライダー５２の上部には、Ｘ軸方向に軸支されたゴムローラ５２ａ,５２ａがＹ軸方向に離間して２つ設けられている。このゴムローラ５２ａ,５２ａは、図示しないスプリングの弾性力により常に下方へ付勢されており、該ゴムローラ５２ａ,５２ａは、前記スライドレール４８の案内路４８ａ内において、スライドレール４８の下面４８ｂに圧着した状態で回転自在に配設されている。また、Ｙ方向スライダー５２には、前記ゴムローラ５２ａ,５２ａを正逆方向に回転させるＹ軸サーボモータ４２が設けられている。すなわち、Ｙ軸サーボモータ４２が駆動してスライドレール４８の案内路４８ａ内をゴムローラ５２ａ,５２ａが転動することで、Ｙ方向スライダー５２が懸吊手段３８と共にスライドレール４８に沿ってＹ軸方向に移動するよう構成されている。このＹ軸サーボモータ４２には、Ｘ軸サーボモータ４０と同様に、エンコーダ５５が設けられており(図４参照)、該エンコーダ５５は、Ｙ軸サーボモータ４２の回転量に基づくパルス(Ｙ軸パルス)を出力するようになっている。
【００１８】
前記懸吊手段３８は、搬送物Ｍを引っ掛けて保持するフック部３４を備えている。また懸吊手段３８は、筐体状の本体部５８の内部に正逆回転自在に配設されたドラム状の巻取り装置６０を備えており、該巻取り装置６０およびフック部３４はワイヤ５６を介して連結されている。そして、前記巻取り装置６０が回転してワイヤ５６を巻取りまたは引き出すことで、搬送物Ｍ(フック部３４)をＺ軸方向に移動(昇降)させるようになっている。図２に示すように、前記懸吊手段３８の本体部５８の側部には、回転軸を巻取り装置６０に連結させたＺ軸サーボモータ４４が設けられ、Ｚ軸サーボモータ４４が駆動することで、巻取り装置６０を正逆方向に回転させるよう構成されている。Ｚ軸サーボモータ４４には、Ｘ軸サーボモータ４０およびＹ軸サーボモータ４２と同様に、Ｚ軸サーボモータ４４の回転量に基づくパルス(Ｚ軸パルス)を出力するエンコーダ５７が設けられている(図４参照)。
【００１９】
前記懸吊手段３８の本体部５８の下面には、前記ワイヤ５６の変位に基づいて作業者ｈが搬送物Ｍに付与した力の入力および力の方向(以下、搬送方向という)に基づく操作情報を検知する力覚センサ(操作情報検知手段)６２が設けられている。図４に示すように、この力覚センサ６２は、Ｘ軸方向に関するＸ軸センサ部６４、Ｙ軸方向に関するＹ軸センサ部６６およびＺ軸方向に関するＺ軸センサ部６８から構成され、作業者ｈからの操作情報を各センサ部６４,６６,６８がＸ,Ｙ,Ｚ軸成分に分解し、夫々、Ｘ軸操作情報(Ｘ軸成分)、Ｙ軸操作情報(Ｙ軸成分)およびＺ軸操作情報(Ｚ軸成分)として検知するようになっている。また、前記懸吊手段３８の本体部５８の内部には、前記フック部３４に保持された搬送物Ｍの荷重を検知する荷重センサ(荷重検知手段)７０が設けられている。なお、この荷重センサ７０としては、例えば、歪みゲージ等の公知の重量センサが用いられる。
【００２０】
図４は、実施例に係る搬送補助装置３０の制御系を示すブロック図であって、搬送補助装置３０は、前記力覚センサ６２が検知した操作情報に基づいて制御信号を出力し各サーボモータ４０,４２,４４を制御可能な制御手段７２と、該制御手段７２からの制御信号を受けてＸ軸サーボモータ４０、Ｙ軸サーボモータ４２およびＺ軸サーボモータ４４の夫々に駆動電力を供給するサーボドライバ７４とを備えている。前記サーボドライバ７４は、Ｘ軸サーボモータ４０、Ｙ軸サーボモータ４２およびＺ軸サーボモータ４４に対応的に駆動電力を供給するＸ軸ドライバ７６、Ｙ軸ドライバ７８およびＺ軸ドライバ８０から構成されている。Ｘ軸ドライバ７６は、Ｘ軸駆動電力をＸ軸サーボモータ４０に供給して、該モータ４０を駆動させるようになっている。同様に、Ｙ軸ドライバ７８は、Ｙ軸サーボモータ４２にＹ軸駆動電力を供給し、また、Ｚ軸ドライバ８０は、Ｚ軸サーボモータ４４にＺ軸駆動電力を供給し、両サーボモータ４２,４４を夫々独立に駆動させるよう構成されている。なお、２つのＸ軸サーボモータ４０,４０を同期して駆動するべく、Ｘ軸ドライバ７６から両Ｘ軸サーボモータ４０,４０に対し、同一のＸ軸駆動電力が同じタイミングで供給されるようになっている。
【００２１】
前記制御手段７２は、前記Ｘ軸センサ部６４,Ｙ軸センサ部６６およびＺ軸センサ部６８に電気的に接続されており、各センサ部６４,６６,６８から前記Ｘ軸,Ｙ軸およびＺ軸操作情報が送出されるようになっている。そして、制御手段７２は、各センサ部６４,６６,６８から送出された操作情報に基づいて、Ｘ軸方向に関するＸ軸制御信号、Ｙ軸方向に関するＹ軸制御信号およびＺ軸方向に関するＺ軸制御信号を算出し、これら制御信号を対応する前記Ｘ軸,Ｙ軸およびＺ軸ドライバ７６,７８,８０に送出するよう構成される。すなわち、制御手段７２は、各センサ部６４,６６,６８が検知した操作情報に基づいて搬送物Ｍ(フック部３４)の搬送方向、搬送速度等に対応した制御信号をＸ軸,Ｙ軸およびＺ軸方向毎に算出し、算出されたＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸制御信号に基づいて、各ドライバ７６,７８,８０が対応のサーボモータ４０,４２,４４を駆動させる構成となっている。具体的には、制御手段７２は、ＩＣ回路が実装されたプリント基板(図示せず)を備え、該ＩＣ回路が各センサ部６４,６６,６８で検知された操作情報から各制御信号を算出するようになっている。
【００２２】
制御手段７２には、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸サーボモータ４０,４２,４４の各エンコーダ５４,５５,５７が接続されており、制御手段７２は、各エンコーダ５４,５５,５７から送出されるＸ軸パルス,Ｙ軸パルスおよびＺ軸パルスを受信するようになっている。そして、制御手段７２は、搬送物Ｍ(フック部３４)の現在位置や搬送速度等をパルスから算出し、制御手段７２へ入力された操作情報と比較演算することで、制御信号を補正するフィードバック制御を行なうよう構成されている。また、制御手段７２は、前記荷重センサ７０に電気的に接続されており、該荷重センサ７０で検知された搬送物Ｍの荷重情報を制御手段７２が受信するよう構成されている。そして、制御手段７２は、荷重センサ７０から送出された荷重情報に基づいて、前記Ｚ軸ドライバ８０にＺ軸制御信号を送出し、懸吊手段３８がフック部３４を懸吊状態で保持するようＺ軸サーボモータ４４を駆動させるようになっている。従って、搬送物Ｍは、搬送補助装置３０によって常に所定高さに保持される。すなわち、Ｚ軸サーボモータ４４は、搬送物Ｍを所定高さに保持するバランサとしての機能と、作業者の操作情報に基づいて搬送物Ｍを昇降させる機能とを有している。
【００２３】
図４に示すように、制御手段７２は、目標搬送位置(実施例では、Ｙ軸方向のみ)を記憶する記憶部８２と、該記憶部８２に記憶された目標搬送位置および搬送物Ｍの現在位置を比較演算する演算部８４とを備えている。そして、制御手段７２は、搬送物ＭがＹ軸方向についての目標搬送位置に停止するようＹ軸サーボモータ４２を制御するよう構成されている。すなわち、制御手段７２は、搬送物Ｍの現在位置と目標搬送位置とを監視して、搬送物ＭがＹ軸方向に「Ｌ」だけ搬送したらＹ軸サーボモータ４２を停止させて、搬送物Ｍを目標搬送位置に正確に位置決めするようになっている。この演算部８４は、具体的には、プリント基板に実装されたＩＣ回路で構成される。
【００２４】
前記制御手段７２は、搬送物Ｍが目標搬送位置に到達した後には、前記Ｚ軸センサ部６８からのＺ軸操作情報をキャンセルするよう設定されている。すなわち、搬送物Ｍがボデー３２に搭載されて搬送物Ｍの荷重が軽くなった場合に、前記Ｚ軸センサ部６８が作業者ｈによる上方への力として検知して、搬送物Ｍが上昇してしまうのを防止するようになっている。なお、搬送物Ｍが目標搬送位置に到達した後もＸ軸センサ部６４のＸ軸操作情報は有効であり、搬送物Ｍをボデー３２と共にＸ軸方向へ搬送するのは許容される。
【００２５】
前記制御手段７２は、搬送物Ｍが漸次的に加速または減速するようＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸サーボモータ４０,４２,４４を制御するよう構成されている。すなわち、制御手段７２は、搬送物Ｍの加減速時の速度カーブが漸次的に増加または減少する正弦曲線状になるよう各サーボモータ４０,４２,４４を制御するようになっている。従って、作業者ｈが搬送物Ｍを加速または減速する際には、力覚センサ６２が検知した操作情報を忠実に再現するのではなく、搬送物Ｍの速度カーブが予め設定された正弦曲線を描くように各サーボモータ４０,４２,４４を制御して、搬送物Ｍの急加速または急減速を防止するよう構成されている。具体的には、制御手段７２は、各センサ部６４,６６,６８から入力される搬送速度に関する操作情報を所定の正弦曲線に近似するよう補正し、その制御信号を各ドライバ７６,７８,８０に送出する。これにより、各サーボモータ４０,４２,４４は、搬送物Ｍの速度カーブが正弦曲線状となるよう駆動することとなる。
【００２６】
(実施例の作用)
次に、前述した実施例に係る搬送補助装置３０の作用について、図１のＡ〜Ｅに示すように、作業者ｈが搬送開始位置から搬送物Ｍを搬送させて、該搬送物Ｍをボデー３２に組付けるまでを例に説明する。なお、記憶部８２には、予めＹ軸方向についてのみ目標搬送位置「Ｌ」が記憶されているものとする。先ず始めに、作業者は、搬送開始位置においてフック部３４に搬送物Ｍを保持させる。すると、前記荷重センサ７０がフック部３４に保持された搬送物Ｍの荷重を検知し、その荷重情報を制御手段７２に送出する。すると、制御手段７２は、荷重情報に基づいてＺ軸制御信号をＺ軸ドライバ８０に送出し、該Ｚ軸ドライバ８０がＺ軸サーボモータ４４にＺ軸駆動電力を供給する。すると、前記Ｚ軸サーボモータ４４が駆動して前記懸吊手段３８の巻取り装置６０を回転させ、前記ワイヤ５６を巻き上げる。これにより、フック部３４が上昇して、搬送物Ｍは、懸吊状態で所定高さに保持される。
【００２７】
次に、作業者ｈが搬送物Ｍをボデー３２へ向けて押し出すと、搬送補助装置３０による搬送が開始される。なお、作業者ｈが搬送物Ｍを押す方向は、図１に示すように、作業者ｈの斜め前方左でかつＺ軸方向に上向きであったとする。すると、作業者ｈの力および搬送方向に応じて前記ワイヤ５６が変位し、この変位から前記力覚センサ６２が作業者ｈの操作情報を検知する。すなわち、Ｘ軸センサ部６４、Ｙ軸センサ部６６およびＺ軸センサ部６８が、夫々、作業者ｈの操作情報をＸ軸,Ｙ軸およびＺ軸方向に分解したＸ軸操作情報、Ｙ軸操作情報およびＺ軸操作情報を検知する。これらの操作情報は制御手段７２へ送出され、該制御手段７２は、操作情報に対応した制御信号を算出する。ここで、搬送開始時は、作業者ｈによって搬送物Ｍが加速されるので、制御手段７２が算出する制御信号は、搬送物Ｍの速度カーブが正弦曲線状となるよう補正される。次に、制御手段７２は、Ｘ軸制御信号、Ｙ軸制御信号およびＺ軸制御信号を、夫々、Ｘ軸ドライバ７６、Ｙ軸ドライバ７８およびＺ軸ドライバ８０に送出する。すると、各ドライバ７６,７８,８０は、送出された制御信号に応じた駆動電力を対応するサーボモータ４０,４２,４４に供給する。すなわち、Ｘ軸ドライバ７６は、Ｘ軸駆動電力をＸ軸サーボモータ４０へ供給し、Ｙ軸ドライバ７８は、Ｙ軸駆動電力をＹ軸サーボモータ４２へ供給し、Ｚ軸ドライバ８０は、Ｚ軸駆動電力をＺ軸サーボモータ４４へ供給する。
【００２８】
サーボドライバ７４から駆動電力を受けたＸ軸,Ｙ軸およびＺ軸サーボモータ４０,４２,４４は、夫々独立して駆動して、走行手段３６および懸吊手段３８を移動させる。すなわち、Ｘ軸駆動電力を受けた２つのＸ軸サーボモータ４０,４０が同期的に駆動し、各Ｘ方向スライダー５０のゴムローラ５０ａ,５０ａを回転させる。すると、ゴムローラ５０ａ,５０ａが固定レール４６の案内路４６ａ内を転動し、２つのＸ方向スライダー５０,５０がＸ軸方向に同時に移動して、スライドレール４８が図１の左方向に平行移動する。一方、Ｙ軸サーボモータ４２は、Ｙ軸駆動電力により駆動されて、前記Ｙ方向スライダー５２のゴムローラ５２ａ,５２ａを回転させる。すると、ゴムローラ５２ａ,５２ａがスライドレール４８の案内路４８ａ内を転動することで、Ｙ方向スライダー５２がＹ軸方向(図１では、作業者の前方)へ移動し、懸吊手段３８がＹ軸方向へ移動する。
【００２９】
また、Ｚ軸サーボモータ４４は、Ｚ軸駆動電力により駆動されて、前記懸吊手段３８の巻取り装置６０を回転させる。すると、前記ワイヤ５６が巻き上げられ、フック部３４(搬送物Ｍ)がＺ軸方向(図２,図３の上方)へ移動する。こうして、スライドレール４８のＸ軸方向への移動と、懸吊手段３８のＹ軸方向への移動と、フック部３４のＺ軸方向への移動が合成されて、搬送物Ｍは、作業者ｈが望む搬送方向および搬送速度で搬送される。しかも、搬送補助装置３０のＸ−Ｙ−Ｚ方向への補助により、作業者ｈは、搬送物Ｍの慣性を殆ど感じることなく搬送を開始することができる。更に、搬送補助装置３０によって実現される搬送物Ｍの速度カーブは、漸次的に増加する正弦曲線状となるので、搬送物Ｍは緩やかに加速されて急発進する危険性はない。
【００３０】
各サーボモータ４０,４２,４４が駆動すると、該モータ４０,４２,４４に設けられたエンコーダ５４,５５,５７がモータの回転量に基づくパルスを出力し、前記制御手段７２へ送出する。すなわち、Ｘ軸サーボモータ４０のエンコーダ５４は、Ｘ軸パルスを出力し、Ｙ軸サーボモータ４２のエンコーダ５５は、Ｙ軸パルスを出力し、Ｚ軸サーボモータ４４のエンコーダ５７は、Ｚ軸パルスを出力する。すると、制御手段７２は、送出された各パルスから搬送物Ｍの現在位置や搬送速度、搬送方向等を算出し、前記操作情報との差分(ズレ)を比較演算する。すなわち、制御手段７２は、フィードバック制御を行なって、サーボドライバ７４へ送出する制御信号をリアルタイムで補正する。これにより、作業者ｈの意図に沿った搬送方向および搬送速度で搬送物Ｍを搬送することが可能となり、作業者ｈは搬送物Ｍを感覚的に操作して簡単に搬送することができる。なお、制御手段７２の演算部８４は、搬送物Ｍの現在位置と記憶部８２に記憶された目標搬送位置とを比較演算し、制御手段７２は、演算部８４の演算結果から搬送物Ｍが目標搬送位置に到達しているか否かを監視している。
【００３１】
こうして、搬送補助装置３０による補助のもと搬送物Ｍがボデー３２へ向けて搬送されていく。なお、例えば、搬送途中で作業者ｈが搬送物Ｍを減速した場合には、制御手段７２は、前述と同様な手順で、搬送物Ｍの加速度カーブが正弦曲線を描くようＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸サーボモータ４０,４２,４４の駆動を制御する。搬送物Ｍがボデー３２に近づくと、制御手段７２は、演算部８４の演算結果から搬送物Ｍが目標搬送位置に近いことを認識し、搬送物ＭがＹ軸方向について目標搬送位置に停止するよう制御を行なう。すなわち、制御手段７２は、搬送物Ｍが搬送開始位置からＹ軸方向にＬだけ離間した位置に位置決めされるようＹ軸サーボモータ４２の駆動を制御する。具体的には、作業者ｈからの操作情報のうちＹ軸操作情報を補正して、搬送物Ｍが目標搬送位置で停止するようＹ軸制御信号を算出する。すると、Ｙ軸ドライバ７８は、このＹ軸制御信号に基づいてＹ軸駆動電力をＹ軸サーボモータ４２に供給し、Ｙ軸サーボモータ４２は、搬送物ＭがＹ軸方向について目標搬送位置で停止するよう駆動する。このように、搬送物Ｍがボデー３２に近付くと、Ｙ軸方向への搬送がＹ軸サーボモータ４２によって自動的になされ、搬送物Ｍは目標搬送位置で確実に位置決めされる(図１のＤ参照)。しかも、搬送物Ｍが停止する際に、搬送物ＭのＹ軸方向への加速度カーブは正弦曲線状に緩やかに減速するので、搬送物Ｍを目標搬送位置に確実に停止させることができ、高い位置決め精度を実現し得る。
【００３２】
搬送物Ｍが目標搬送位置に到達すると、制御手段７２は、Ｙ軸サーボモータ４２を停止させて、搬送物ＭのＹ軸方向への搬送は規制される。すなわち、搬送物Ｍは、ボデー３２に到達した後はＹ軸方向(作業者ｈの前後)に搬送されることはなく、搬送物Ｍのボデー３２への組付け作業が効率的となる。ここで、作業者ｈが搬送物Ｍをボデー３２に搭載したとすると、搬送物Ｍの荷重が小さくなって、力覚センサ６２(Ｚ軸センサ部６８)がＺ軸方向への力を検知してしまう。そして、このＺ軸操作情報に基づいてＺ軸サーボモータ４４が駆動すると、搬送物Ｍが上昇してボデー３２や作業者ｈに接触する事故が起こる虞がある。そこで、制御手段７２は、搬送物Ｍが目標搬送位置に到達した後は、Ｚ軸センサ部６８からのＺ軸操作情報をキャンセルして、Ｚ軸サーボモータ４４が駆動しないようになっている。これにより、搬送物Ｍをボデー３２に搭載しても搬送物Ｍが上昇することはなく、搬送物Ｍがボデー３２に接触するのは防止される。また、作業者ｈがＺ軸方向への力を誤って付与してしまった場合にも、搬送物Ｍが上昇することはなく、ボデー３２に接触することはない。
【００３３】
なお、制御手段７２は、搬送物Ｍが目標搬送位置に到達してもＸ軸操作情報についてはキャンセルしないので、作業者ｈは、Ｘ軸方向に搬送物Ｍを搬送することが可能である。従って、図１のＤ→Ｅのように、ボデー３２の移送速度に合わせて搬送物Ｍを搬送させながら、搬送物Ｍのボデー３２への組付け作業を継続することができる。こうして、搬送物Ｍのボデー３２への組付けが完了すると、作業者ｈは、フック部３４を搬送開始位置まで引き戻す。そして、次の搬送物Ｍをフック部３４で再び保持して、搬送および組付け作業が繰り返される。
【００３４】
以上に説明したように、実施例に係る搬送補助装置３０によれば、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸サーボモータ４０,４２,４４によりＸ−Ｙ−Ｚ軸方向への補助をなし得るようにしたので、作業者ｈの負担を軽減し得る。また、作業者ｈによる操作情報を力覚センサ６２(Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸センサ部６４,６６,６８)が検知して制御手段７２が各サーボモータ４０,４２,４４を駆動するので、作業者ｈは搬送物Ｍを感覚的に搬送することができ、操作性を向上することが可能となる。従って、作業者ｈは、搬送物Ｍを簡単に搬送することができ、誤操作により搬送物Ｍが周囲の機材等に接触するのを防止することができる。しかも、各サーボモータ４０,４２,４４を制御することで、搬送物Ｍの搬送方向や搬送速度等を正確に制御し得るので、接触等の発生を更に確実に防止し得る。また、制御手段７２は、演算部８４の演算結果に基づいて、搬送物ＭがＹ軸方向に関しては目標搬送位置に停止するよう制御するので、搬送物Ｍの正確な位置決めを実現し得る。従って、搬送物Ｍがボデー３２に接触するのをより確実に防止することが可能となる。また、従来のように、ストッパー等による機械的な位置決めを行なう必要がなく、装置の寿命が短くなることもない。
【００３５】
更に、制御手段７２は、搬送物Ｍが目標搬送位置に到達した後は、Ｚ軸操作情報をキャンセルするので、搬送物Ｍが目標搬送位置に到達した後にＺ軸方向への入力が誤ってされた場合でも、搬送物Ｍが移動してしまうのを防止し得る。従って、目標搬送位置において搬送物Ｍがボデー３２に接触したり、作業者ｈが怪我をするのを抑制することが可能となる。しかも、制御手段７２は、加減速時の速度カーブが正弦曲線状になるよう各サーボモータを制御するので、作業者ｈが操作を誤ったとしても、搬送物Ｍが突発的に加速したり減速したりするのを防止して搬送物Ｍを安全かつ確実に搬送し得る。また、搬送物Ｍは、正弦曲線状に緩やかに減速して停止するので、該搬送物Ｍの正確な位置決めをすることができる。
【００３６】
なお、本発明に係る搬送補助装置としては、実施例で説明した構成に限定されず、以下のような変更が可能である。
(１) 実施例では、Ｘ軸駆動手段、Ｙ軸駆動手段およびＺ軸駆動手段として、夫々、Ｘ軸サーボモータ、Ｙ軸サーボモータおよびＺ軸サーボモータを採用した場合を例示したが、各駆動手段としては、必ずしもサーボモータに限定される訳ではなく、従来公知の他の電動モータを適宜採用することが可能である。
(２) 実施例では、作業者が搬送物を直接押して、ワイヤが変位することで力覚センサが力の入力や搬送方向に基づく操作情報を検知する構成とした。しかしながら、例えば、フック部等に操作ハンドルを設け、作業者が操作ハンドルを操作することで、搬送物を搬送する構成としてもよい。この場合、力覚センサは操作ハンドルに設けられ、作業者による操作ハンドルの操作に基づいて、力覚センサが力や搬送方向等の操作情報を検知する構成が採用される。
(３) 実施例では、Ｙ軸方向についてのみ目標搬送位置を設定し、Ｘ軸方向やＺ軸方向については目標搬送位置を設定しない場合を例示した。しかしながら、例えば、組付け対象であるボデーが停止しているような場合には、目標搬送位置は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の両方向について設定することができる。すなわち、目標搬送位置は、Ｘ−Ｙ平面上の一点に設定され、この一点に向けて搬送物を正確に停止(位置決め)させることができる。更に、Ｚ軸方向についても目標搬送位置を設定した場合には、Ｘ−Ｙ−Ｚ空間上の一点に搬送物を正確に停止させることも可能である。
(４) 実施例では、全ての搬送経路において、作業者の操作情報に基づき搬送物を搬送させる構成とした。しかしながら、例えば、搬送物の理想的な搬送コースを予め制御手段に記憶(プリセット)し、当該搬送コースに沿って搬送物Ｍを自動で搬送する構成としても良い。
(５) 実施例では、操作情報検知手段として、力覚センサを採用したが、例えば、作業者による力の入力や搬送方向を検知し得るのであれば、公知のセンサを適宜採用することが可能である。
(６) 実施例では、走行手段として、固定レールおよびスライドレールによる構成を採用したが、搬送物(フック部)をＸ−Ｙ軸方向へ移動させ得るものであれば、例えば、長手方向に伸縮自在でかつ一端が軸支されて回動可能なアーム式の走行手段を採用することも可能である。
(７) 実施例では、懸吊手段として、巻取り装置によりワイヤを巻き取りまたは引き出す構成としたが、例えば、Ｚ軸方向に延在するボールネジおよびナットにより、フック部を昇降させる構成としてもよい。
(８) 実施例では、Ｘ−Ｙ−Ｚ軸方向の全てについてサーボモータを設け、作業者の操作情報に基づいてＸ−Ｙ−Ｚ軸方向に搬送物を搬送させ得る構成とした。しかしながら、Ｘ−Ｙ軸方向についてサーボモータを設け、Ｚ軸方向については、従来のバランサやホイストを用いることも可能である。
(９) なお、制御手段の制御態様を、切換スイッチ等により切り換え得るようにしてもよい。例えば、操作情報検知手段のＺ軸方向への入力(Ｚ軸成分)のみを有効とし得るよう制御手段を切り換え可能に構成してもよい。このように制御手段を切り換えることで、Ｘ−Ｙ軸方向の位置を固定した状態で、搬送物をＺ軸方向にのみ移動させることが可能となる。
【００３７】
また、本発明の具体的構成としては、以下のような限定が可能である。
〔付記１〕
請求項２記載の搬送補助装置に関して、前記操作情報検知手段(62)が検知した操作情報のＺ軸成分に基づいて駆動され、前記懸吊手段(38)に保持された搬送物(M)をＺ軸方向へ移動させるＺ軸駆動手段(44)を備え、該Ｚ軸駆動手段(44)を、エンコーダ(57)を備えたサーボモータで構成し、前記制御手段(72)は、前記操作情報検知手段(62)からの操作情報とＺ軸駆動手段(44)のエンコーダ(57)が出力したパルスとを比較演算して、該操作情報に応じて搬送物(M)がＺ軸方向へ移動するようＺ軸駆動手段(44)を制御する。
付記１によれば、搬送物をＺ軸方向へ移動させるＺ軸駆動手段を設けたので、作業者は搬送物をＺ軸方向についても感覚的に搬送することが可能となり、作業性をより向上し得る。
【００３８】
〔付記２〕
付記１記載の搬送補助装置に関して、前記制御手段(72)は、搬送物(M)のＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の夫々についての目標搬送位置を記憶可能な記憶部(82)と、該記憶部(82)に記憶された目標搬送位置および前記エンコーダ(54,55,57)が出力したパルスから算出される前記搬送物(M)の現在位置を比較演算する演算部(84)とを備え、制御手段(72)は、該演算部(84)の演算結果に基づいて、搬送物(M)がＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の各目標搬送位置に停止するよう前記Ｘ軸駆動手段(40)、Ｙ軸駆動手段(42)およびＺ軸駆動手段(44)を制御する。
付記２によれば、制御手段は、演算部の演算結果に基づき搬送物がＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の各目標搬送位置に停止するようサーボモータを制御するので、搬送物の正確な位置決めを実現でき、搬送物が例えば組付けラインの機材や組付け対象等に接触するのを確実に防止することが可能となる。また、搬送補助装置の補助のもと正確な位置決めをなし得るので、作業者の負担も軽減される。
【００３９】
〔付記３〕
付記２記載の搬送補助装置に関して、前記制御手段(72)は、前記搬送物(M)が前記目標搬送位置に到達した後は、前記操作情報検知手段のＺ軸方向についての操作情報をキャンセルする。
付記３によれば、制御手段は、搬送物が目標搬送位置に到達した後に、Ｚ軸方向についての操作情報をキャンセルするので、搬送物が目標搬送位置に到達した後に誤ってＺ軸方向への入力がされた場合でも、搬送物が移動してしまうのを防止し得る。従って、搬送物が組付け対象等に接触したり、作業者が怪我をするのを抑制することが可能となる。また、例えば、搬送物を目標搬送位置の組付け対象に搭載して、搬送物の荷重が軽減されると、これを操作情報検知手段がＺ軸方向への操作情報が入力されたと認識して、搬送物を上昇させてしまう虞がある。そこで、搬送物が目標搬送位置に到達した場合には、Ｚ軸方向についての操作情報をキャンセルすることで、搬送物が組付け対象に接触するのを防止し得る。
【００４０】
〔付記４〕
請求項１、２または付記１〜３の何れかに記載の搬送補助装置に関して、前記制御手段(72)は、搬送物(M)が漸次的に加速または減速するよう前記Ｘ軸駆動手段(40)、Ｙ軸駆動手段(42)およびＺ軸駆動手段(44)を制御する。
付記４によれば、制御手段は、搬送物が漸次的に加速または減速するよう各サーボモータを制御するので、作業者が操作を誤ったとしても、搬送物が突発的に加速したり減速したりするのを防止して搬送物を安全かつ確実に搬送し得る。また、搬送物は、徐々に減速して停止するので、搬送物の位置決め精度をより向上することができる。
【符号の説明】
【００４１】
３８ 懸吊手段，４０ Ｘ軸サーボモータ(Ｘ軸駆動手段)
４２ Ｙ軸サーボモータ(Ｙ軸駆動手段)，５４ エンコーダ(Ｘ軸サーボモータ)
５５ エンコーダ(Ｙ軸サーボモータ)，６２ 力覚センサ(操作情報検知手段)
７２ 制御手段，Ｍ 搬送物，ｈ 作業者
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業者(h)が搬送物(M)を搬送するのを補助する搬送補助装置であって、
搬送物(M)を吊り下げ保持する懸吊手段(38)と、
作業者(h)による力の入力および力の方向に基づく操作情報を検知する操作情報検知手段(62)と、
前記操作情報検知手段(62)が検知した操作情報のＸ軸成分に基づいて駆動され、前記懸吊手段(38)をＸ軸方向へ移動させるＸ軸駆動手段(40)と、
前記操作情報検知手段(62)が検知した操作情報のＹ軸成分に基づいて駆動され、前記懸吊手段(38)をＹ軸方向へ移動させるＹ軸駆動手段(42)とを備えている
ことを特徴とする搬送補助装置。
【請求項２】
前記Ｘ軸駆動手段(40)およびＹ軸駆動手段(42)を、夫々、エンコーダ(54,55)を備えたサーボモータで構成すると共に、該Ｘ軸駆動手段(40)およびＹ軸駆動手段(42)を制御可能な制御手段(72)を設け、該制御手段(72)は、前記操作情報検知手段(62)からの操作情報と各エンコーダ(54,55)が出力したパルスとを比較演算して、該操作情報に応じて前記懸吊手段(38)がＸ−Ｙ軸方向へ移動するようＸ軸駆動手段(40)およびＹ軸駆動手段(42)を制御する請求項１記載の搬送補助装置。
【請求項１】
作業者(h)が搬送物(M)を搬送するのを補助する搬送補助装置であって、
搬送物(M)を吊り下げ保持する懸吊手段(38)と、
作業者(h)による力の入力および力の方向に基づく操作情報を検知する操作情報検知手段(62)と、
前記操作情報検知手段(62)が検知した操作情報のＸ軸成分に基づいて駆動され、前記懸吊手段(38)をＸ軸方向へ移動させるＸ軸駆動手段(40)と、
前記操作情報検知手段(62)が検知した操作情報のＹ軸成分に基づいて駆動され、前記懸吊手段(38)をＹ軸方向へ移動させるＹ軸駆動手段(42)とを備えている
ことを特徴とする搬送補助装置。
【請求項２】
前記Ｘ軸駆動手段(40)およびＹ軸駆動手段(42)を、夫々、エンコーダ(54,55)を備えたサーボモータで構成すると共に、該Ｘ軸駆動手段(40)およびＹ軸駆動手段(42)を制御可能な制御手段(72)を設け、該制御手段(72)は、前記操作情報検知手段(62)からの操作情報と各エンコーダ(54,55)が出力したパルスとを比較演算して、該操作情報に応じて前記懸吊手段(38)がＸ−Ｙ軸方向へ移動するようＸ軸駆動手段(40)およびＹ軸駆動手段(42)を制御する請求項１記載の搬送補助装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−２０１６２４（Ｐ２０１１−２０１６２４Ａ）
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−６８７５８（Ｐ２０１０−６８７５８）
【出願日】平成２２年３月２４日（２０１０．３．２４）
【出願人】（５０１０３８８３８）シンテック株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２４日（２０１０．３．２４）
【出願人】（５０１０３８８３８）シンテック株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
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