JP5927724B2 - 移動装置 - Google Patents
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Description
なお、アームの基部側が、鉛直方向へ延びる回動軸(以下、「鉛直回動軸」という。)により回動自在に連結されることで、アームが水平方向へ回動自在となっている。
そのため、アームの基部側を連結する鉛直回動軸の摩擦抵抗などのアームを静止させようとする力以上に、被移動物の重み及びアームの自重によるアームを回動させようとする力がアームに作用すると、アームの基部側に比べてアームの先端側が下方に位置するようにアームが回動する。
そして、アームが回動した後、傾倒手段により鉛直回動軸の軸線が鉛直となるようにアームの姿勢を変更することで、被移動物を水平方向へ移動させることができる。
よって、本願発明によれば、モータを使用することなく、被移動物を水平方向へ移動させることができる。
また、本願発明によれば、モータの不使用、及び、モータ暴走防止用の安全設備等の付帯設備の不要化により、従来の移動装置に比べて、軽量化およびコンパクト化が図れる。
さらに、リンク機構のモータを不要とすることにより、移動装置の軽量化およびコンパクト化が図れる。
また、実施形態のアシスト搬送装置1は、図9に示すように、作業台200の側方に設置されて搬送物100を把持し、作業台200上に載置された部品201上に、搬送物100を載置するものである。なお、本発明は、アシスト搬送装置1に限られるものでなく、トーチを備えて溶接する産業ロボット装置などであってもよい。
さらに、説明の都合上、作業台200とアシスト搬送装置1との位置関係において、作業台200が在る方を「前方側」と称し、アシスト搬送装置1が在る方を「後方側」と称して説明する。また、その前後方向を基準にして、後方から前方を向いて右手側を「右側」、作業台200がある左手側を「左側」と称して説明する。
図1に示すように、アシスト搬送装置1は、上方に延びる支柱部10を有して床面R上に設置される傾倒手段5と、支柱部10上に設置されて右側へ延びるアーム2と、アーム2の右側に設けられた把持手段3と、アーム2に設けられた昇降用シリンダ4及びブレーキユニット6、並びにエンコーダ9(図6参照)と、昇降用シリンダ4と傾倒手段5とブレーキユニット6との動作を制御する制御部8(図8参照)と、作業者により操作される操作装置(不図示)とを備える。
一対のアーム片16は、左右方向(水平方向)へ延びる部材である。
一対のアーム片16の左部が、水平回動軸15a、15bによって、本体部15に対して回動自在に連結されている。そのため、図2(b)に示すように、一対のアーム片16が水平回動軸15a、15b周りに回動することで、一対のアーム片16の右側が上下方向に移動するようになっている。なお、水平回動軸15a、15bは、第1回動軸11の軸線上にある。
さらに、一対のアーム片16の左端部は、本体部15に設けられる昇降用シリンダ4の上方近傍まで延在している。
そのため、本体部15と被昇降部17と一対のアーム片16とによりリンク機構をなして、図2(a)、(b)に示すように、一対のアーム片16が水平回動軸15a、15b周りに回動したとしても、姿勢を維持した状態で被昇降部17が昇降されるようになっている。なお、水平回動軸17a、17bは、第2回動軸12の軸線上にある。
第3回動軸19の外周面には、第3回動軸19の外周面から径方向外向に向かって延出する円盤状の第3ブレーキ盤19aが形成されている。
なお、第3回動軸19と、リンク機構13の第1回動軸11、第2回動軸12とは、特許請求の範囲に記載される「鉛直回動軸」に相当する構成である。
また、第2アーム18bの基部側(左側)が、第3回動軸19の下部側に水平方向に回動自在に連結されている。そのため、第2アーム18bが第3回動軸19を中心として回動できるようになっている(図6(b)参照)。
また、昇降用シリンダ4は、シャフト部4aが上下方向に進退するように、リンク機構13の本体部15に固定されている。
さらに、シャフト部4aには、一対のアーム片16の左端側に連結するクランク4bが設けられている。そのため、図2(a)、(b)に示すように、シャフト部4aが上方へ進出することで、被昇降部17を下降させることができ、シャフト部4aが下方へ後退することで、被昇降部17を上昇させることができる。
傾倒手段5は、平面視矩形状の平板である台座30と、台座30の上方に対向配置される平面視矩形状の支持台32と、支持台32の上面から上方へ延在する円柱状の支柱部10と、支持台32の下面中央部に固定されるフリーベア33と、台座30と支持台32との間に配置され4つの脚部31a〜31d(図4(a)参照)とを備える。
脚部31aは、台座30上に設置される脚部用シリンダ35aと、脚部用シリンダ35aの上方に配置されて、脚部用シリンダ35aと支持台32との間に介設するスライダ部50aとを備える。
一方で、図5に示すように、シャフト部40a〜40dの高さが異なる場合、シャフト部40a〜40dの先端間が、間隔F2となる。
つまり、支持台32を傾倒させる場合に、シャフト部40a〜40dの先端間の距離が変化するようになっている。
また、図4(b)に示すように、第1ガイド37aと、そのほかの第1ガイド37b〜37dとは、レール部45a〜45dの摺動方向が前後方向となっており、同じ方向へ摺動可能となっている。
そして、図4(c)に示すように、第2ガイド39aと、そのほかの第2ガイド39b〜39dとは、レール部47a〜47dの摺動方向が左右方向となっており、同じ方向へ摺動可能となっている。
なお、第1ブレーキユニット6a〜第3ブレーキユニット6cのそれぞれは、同じ構成を備えているため、これらを代表して、第1ブレーキユニット6aを用いて説明する。
なお、原点姿勢状態とは、図7(a)で示すように、傾倒手段5が傾倒することなく支柱部10が鉛直方向に延びて、リンク機構13の一対のアーム片16が水平状態となっており、さらに、図7(b)で示すように、支柱部10に対して、リンク機構13の一対のアーム片16と第1アーム18aと第2アーム18bとのそれぞれ基部側が左側を向くとともに、先端側が右側を向き、一対のアーム片16と第1アーム18aと第2アーム18bとが左右方向に一直線となる状態を示す。
また、第4エンコーダ9dは、第3回動軸19に連結して第3回動軸19の変位θ5を測定することで、原点姿勢状態の場合に比べて(第1アーム18aに対して)、第2アーム18bが前方側にどの程度回動したかを検出している。
なお、第1エンコーダ9aと、第3エンコーダ9cと、第4エンコーダ9dとが特許請求の範囲に記載される「第1回動角度検出手段」に相当する構成である。
なお、支柱部10の傾倒角度θ1は、傾倒手段5を傾倒させて支柱部10の傾倒角度θ1を計測する実験等により予め測定された値である。
なお、高さにおいて、下方から上方に向かって測るd1とd2とは、d1>0、d2>0であり、上方から下方に向かって測るd3とd4とは、d3<0、d4<0となる。
また、L2は、水平回動軸15aから水平回動軸17aまでの距離であり、L3は、第2回動軸12が回転する中心軸から第3回動軸19が回転する中心軸までの距離、L4は、第3回動軸19が回転する中心軸から第2アーム18bの右端までの距離である。
算出されるyは、フリーベア33の中心Oを基準として、第2アーム18bの右側下端部が、前後方向のどの位置にあるかを示すものである。なお、y>0の場合は、第1回動軸11よりも前側に位置し、x<0の場合は、第1回動軸11の後側に位置している。
算出されるZは、床面Rを基準に第2アーム18bの右側下端部が、上下方向のどの位置(高さ)にあるかを示すものである。
これにより、昇降用シリンダ4がシャフト部4aを上方に進出して、搬送物100の上面に把持手段3の下面を当接する。
ここで、把持手段3の貫通孔(不図示)と、搬送物100の締結穴(不図示)とがずれている場合には、作業者は、操作装置(不図示)のブレーキユニット6のブレーキ解除のスイッチを入れる。そして、ブレーキユニット6のブレーキ解除の信号を受けた制御部8は、ブレーキユニット6のブレーキを解除するための制御信号をブレーキユニット6に送信する。
これにより、第1回動軸11〜第3回動軸19が回動自在となって、把持手段3を水平方向へ移動させることができ、把持手段3の位置を微調整できる。なお、作業者は、把持手段3の位置を微調整した後、ブレーキユニット6のブレーキ起動(回動停止)のスイッチを入れて、第1回動軸11〜第3回動軸19が回動しないようにする。
そして、制御部8は、搬送物100を所定の高さまで持ち上がるように、昇降用シリンダ4に制御信号を送信する。なお、制御部8の位置算出部8bにより算出される位置は、第2アーム18bの右側下端部の位置であるが、指示部8cは、記憶部8aに記憶される把持手段3と搬送物100の大きさに関する情報から、搬送物100の位置を把握する。
なお、ここでいう所定の高さとは、傾倒したアーム2が作業台200に向かって回動した場合に、搬送物100が作業台200よりも上方に位置できる高さをいう(図11(a)参照)。
そして、作業者は、図10(b)に示すように、搬送物100が前方側へ向かうように、搬送物100に力G1を加える。
ここで、アーム2の傾倒により、第1回動軸11も前方側に向かって傾倒している。よって、搬送物100の重みと把持手段3の重みとアーム2の自重とが、アーム2を第1回動軸11周りで回動させるように作用することとなる。
よって、アーム2には、搬送物100等の重みが作業者による搬送物100の搬送を補助(アシスト)するように作用することとなる。
そして、作業者が加える力と搬送物100等の重みとが作用するアーム2は、図10(c)の矢印G2で示す方向に向かうように、第1回動軸11回りで回動する。
そして、作業者が、搬送物100を締結するボルトを取り外すことで、搬送作業が終了する。
これにより、制御部8から制御信号により、アーム2が所定の高さまで、持ち上げられるとともに、第1ブレーキユニット6aによる回動停止が解除されて、第1回動軸11が回動可能になる。
つぎに、作業者は、力を加えることで、アーム2を回動させ把持手段3が搬送物100を把持した位置の上方へ復帰させる。そして、制御部8の制御信号によって、第1ブレーキユニット6aが第1回動軸11の回動停止されて復帰作業が終了する。
つぎに、指示部8cは、アーム2が、所定の位置にある場合に、第1ブレーキユニット6aに制御信号を送信して、第1回動軸11の回動を停止させて、復帰作業を終了する。なお、ここでいう所定の位置とは、図9(a)に示すように、搬送物100を把持した位置の上方である。
また、作業者が搬送物100を搬送する際に、搬送物100の荷重により第1回動軸11が回動するような力が作用するため、搬送する作業者の負担を軽減させることができる。つまり、実施形態にアシスト搬送装置1によれば、モータを使用しなくとも、搬送物100の搬送をアシストすることができる。
たとえば、第2ブレーキユニット6bと第3ブレーキユニット6cのブレーキを解除させて、図8(b)に示すように、リンク機構13を第1回動軸11回りに回動させるとともに、第2回動軸12周りに第1アーム18aを回動させ、さらに第3回動軸19周りに第2アーム18bを回動させてもよい。
これによれば、第1回動軸11の中心から搬送物100までの距離、つまり、第1回動軸11を中心として回動する搬送物100の回動方向に対する径方向長さを変更することができる。
また、実施形態によれば、傾倒手段5の傾倒する方向については、制御部8により制御されていたが、作業者が操作する操作装置(不図示)に傾倒方向を決定するレバーを設け、作業者がそのレバーを操作することで、傾倒手段5が傾倒するように構成してもよい。
さらに、第1ブレーキユニット6a〜第3ブレーキユニット6cにより回動を停止するか否かについて、制御部8により制御されていたが、作業者の足元に踏み込むことで、第1ブレーキユニット6a〜第3ブレーキユニット6cの駆動(回動停止)とその駆動停止(回動停止の解除)を決定できるペダルを設けてもよい。これによれば、作業者がペダルを踏み込むことで、第1回動軸11〜第3回動軸19が回動できる。
つまり、本発明は、上述した構成によれば、制御部8を備えなくても、搬送物100を搬送することができるものである。
下部ケース137aと上部ケース139aとのそれぞれは、第1中間板136a又は支持台32に固定されて、下方球部141a又は上方球部142aを傾倒自在に支持する部材である。
そのため、シャフト部149a、149bの上端部間の距離の変化を吸収でき、支持台32が歪むという問題は生じない。
2 アーム
3 把持手段
4 昇降用シリンダ
5 傾倒手段
6(6a、6b、6c) ブレーキユニット
8 制御部
9(9a、9b、9c、9c)エンコーダ
11 第1回動軸(鉛直回動軸)
12 第2回動軸(鉛直回動軸)
13 リンク機構
16 一対のアーム
15a、15b、17a、17b 水平回動軸
18a 第1アーム
18b 第2アーム
19 第3回動軸(鉛直回動軸)
31a〜31d、131a、131b 脚部
32 支持台
35a〜35d、135a、135b 脚部用シリンダ
50a〜50d、 スライダ部
150a、150b 連結部
100 搬送物
200 作業台
Claims (6)
- 鉛直な軸線方向に延びる鉛直回動軸と、
基部側が前記鉛直回動軸に回動自在に連結されて水平方向に延びるアームと、
を備え、
前記アームが前記鉛直回動軸周りに回動することで、前記アームの先端側に設けられた
被移動物を水平方向へ移動させる移動装置であって、
前記被移動物を移動させる方向に前記鉛直回動軸を傾倒させ、前記被移動物及び前記アームの自重により前記アームを回動させる傾倒手段を備えることを特徴する移動装置。 - 前記傾倒手段は、前記鉛直回動軸を支持する水平な支持台と、前記支持台を支持する複数の脚部とを備え、
前記脚部のそれぞれは、上下方向長さが変位可能な脚部用シリンダを備えることを特徴とする請求項1に記載の移動装置。 - 前記鉛直回動軸周りに回動する前記アームを制動するブレーキユニットを備えることを特徴とする請求項2に記載の移動装置。
- 前記鉛直回動軸周りに回動する前記アームの第1回動角度を検出する第1回動角度検出手段と、
前記傾倒手段及び前記ブレーキユニットを制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
前記第1回動角度検出手段が検出する前記第1回動角度と、前記脚部用シリンダの変位量に基づいて算出された前記鉛直回動軸の傾倒角度とに基づいて、前記被移動物の位置を算出し、
前記被移動物が所定位置で停止するように、前記ブレーキユニットを制御することを特徴とする請求項3に記載の移動装置。 - 前記アームは、水平方向に延びる一対のアーム片と、水平方向に延びて前記一対のアーム片を回動自在に連結する水平回動軸とを有するリンク機構を備え、
前記一対のアーム片の基部側に連結して、前記アームの先端側を昇降させる昇降用シリンダを備えることを特徴とする請求項4に記載の移動装置。 - 前記水平回動軸周りに回動する前記一対のアーム片の第2回動角度を検出する第2回動角度検出手段を備え、
前記制御手段は、
前記第1回動角度と、前記傾倒角度と、前記第2回動角度検出手段の検出する前記第2回動角度に基づいて、前記被移動物の位置を算出し、
前記被移動物が所定位置で停止するように、前記ブレーキユニットを制御することを特徴とする請求項5に記載の移動装置。
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