JPH0493189A - 重量物移載装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は重量物移載装置に係り、特に、重量物を移動さ
せる移動装置とは別にその重量物を支持するバランサや
ホイストなどの支持装置を備えた重量物移載装置に関す
るものである。

従来の技術 ハンド部によりワークを持ち」二げて移載する移載装置
が従来から多用されている。例えば、特開昭６．３−２
７８６８６号公報に記載されている加工用ロボットにお
いても、ワークを保持するハンド部を取り付けることに
より上記移載装置として利用できる。しかし、このよう
な移載装置を用いて重量の大きいワークを移載しようと
すると、装置の各部に撓み変形や捩り変形等が生してハ
ンド部の位置精度が低下したり、移動速度が遅くなった
りするなどの不都合がある。このため、位置精度や高速
移動が要求される場合には、装置の剛性や駆動力を高め
る必要があるが、その場合には装置が大型となり且つ高
価となってしまうのである。

一方、上記ハンド部を移動させる移動装置とは別にワー
クを支持するバランサやホイストなどの支持装置を設け
、ワークの重量が移動装置に作用しないようにして、装
置の剛性や駆動力を高めることなく」−記移動装置によ
るハンド部の位置精度や移動速度の向−ヒを図ることが
考えられている。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記支持装置は通常、位置固定に配置さ
れるかハンド部に引っ張られて追従させられるようにな
っているため、ハン１ζ部を水平方向へ移動させる際に
支持装置の反力によってその移動が妨げられ、それによ
りハンド部を移動させる移動装置の各部に撓みや捩じれ
等が生じて位置精度が損なわれたり移動速度が制限され
たりするという問題があった。

本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その
目的とするところは、ハンド部を水平方向へ移動させる
際に支持装置によってその移動が妨げられないようにす
ることにある。

課題を解決するだめの手段 かかる目的を達成するためには、支持装置をハンド部の
移動に対応して移動させるようにすれば良く、本発明は
、ハンド部により重量物を持ち上げ、第１水平方向移動
装置によりそのハンド部を水平方向成分を含む方向へ移
動させて、前記重量物を水平方向に離間した別の位置へ
移載する重量物移載装置であって、（ａ）前記ハンド部
に」二向きの力を（＝Ｊ与して前記重量物を支持する支
持装置と、（ｂ）前記第１水平方向移動装置とは別個に
配設されるとともに前記支持装置が取り付けられ、その
支持装置が前記ハンド部の略真上に位置するようにその
ハンド部の移動に対応してその支持装置を移動させる第
２水平方向移動装置とを有することを特徴とする。

作用および発明の効果 このような重量物移載装置においては、ハンド部を水平
方向へ移動させる第１水平方向移動装置とは別個に第２
水平方向移動装置が配設され、その第２水平方向移動装
置に支持装置が取り付けられてハンド部により保持され
る重量物を支持するようになっているため、ハンド部を
移動させるための第１水平方向移動装置は重量物の重力
による影響を全く受けないか大幅に軽減される。また、
第１水平方向移動装置によりＡンド部を移動させる際に
は、そのハンド部を介して重量物を支持している支持装
置も第２水平方向移動装置によってハンド部の移動に対
応して移動させられ、常にノ＼ンド部の略真」二に位置
させられて重量物を支持するようになっているため、支
持装置の反力Ｇこよってハンド部の移動が妨げられるこ
とがなし）。

このように、かかる本発明の重量物移載装置によれば、
ハンド部を介して重量物を支持する支持装置が第２水平
方向移動装置によってノ＼ンド部の移動に対応して移動
させられ、常にノ＼ンド部の略真上に位置させられるよ
うになっているため、そのハンド部を移動させる第１水
平方向移動装置に作用する重量物の重力や支持装置の反
力が大幅に軽減され、それ等の力により第１水平方向移
動装置の各部に撓み変形等が生じてノ＼ンド部の位置精
度が損なわれたり、移動速度が制限されたりすることが
なく、重量物を高い位置精度で高速移載できるようにな
る。

実施例 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図は、直交型の重量物移載装置を示す斜視図であり
、４脚の凹型フレーム１０は第１支持梁１２および第２
支持梁１４を備えている。これ等の支持梁１’２．１４
はそれぞれ略水平な平面内において四角形の枠形状に組
み立てられており、第２支持梁１４は第１支持梁１２よ
りも−Ｌ方に配設されている。そして、その下側の第１
支持梁１２に移載装置のロボット本体１６が組み付けら
れている。

ロボット本体１６は、第１支持梁１２に略水平なＹ軸方
向の移動可能に配設されたＹ軸スライダ１８を備えてお
り、そのＹ軸スライダ１８はＹ軸サーボモータ２０によ
りＹ軸方向へ往復移動させられるようになっている。ま
た、Ｙ軸スライダ１８には、略水平で且つＹ軸方向と直
角なＸ軸方向の移動可能にＸ軸スライダ２２が配設され
、Ｘ軸サーボモータ２４によりＸ軸方向へ往復移動させ
られるようになっているとともに、そのＸ軸スライダ２
２には、略垂直なＺ軸方向の移動可能にＺ軸スライダ２
６が配設され、Ｚ軸サーボモータ２８によりＺ軸方向へ
往復移動させられるようになっている。Ｚ軸スライダ２
６には、ロボット手首３０が下方へ延び出すように配設
されているとともに、そのロボット手首３０の下端には
第２図にも示されているようにハンド部３２が取り付け
られている。上記ロボット手首３０は３軸で駆動される
ようになっており、ハンド部３２により自動車のトラン
スミッションやエンジン等の重量が１００ｋｇ前後から
数百ｋｇ程度と比較的重いワーク３４を保持させたり、
そのワーク３４を解放させたり、ハンド部３２を垂直な
軸まわりに回転させたりできるようになっている。

一ト記ロボット本体１６のうちハンド部３２を水平方向
へ移動させる部分、すなわちＹ軸スライダ１８やＹ軸サ
ーボモータ２０．Ｘ軸スライダ２２゜Ｘ軸サーボモータ
２４により、第１水平方向移動装置３５が構成されてい
る。また、前記ワーク３４ば重量物に相当する。

一方、前記第２支持粱１４には、Ｙ軸方向の移動可能に
第２Ｙ軸スライダ３６が配設され、第２Ｙ軸サーボモー
タ３８によりＹ軸方向へ往復移動させられるようになっ
ているとともに、その第２Ｙ軸スライダ３６にはＸ軸方
向の移動可能に第２Ｘ軸スライダ４０が配設され、第２
χ軸ザーボモータ４２によりＸ軸方向へ往復移動させら
れるようになっている。第２ｘ軸スライダ４０には、支
持装置としてホイスト４４が取り付けられ、サーボモー
タ４６によりワイヤ４８を巻き込んでハンド部３２を上
方へ引っ張ることにより、そのハンド部３２およびワー
ク３４を支持するようになっている。上記第２Ｙ軸スラ
イダ３６　第２Ｙ軸ザーボモータ３日、第２Ｘ軸スライ
ダ４０．第２χ軸ザーボモータ４２により、ボイス１−
４４を水平方向へ移動させる第２水平方向移動装置５０
が構成されている。

かかる重量物移載装置は、第３図に示されているロボッ
トコントローラ５２を備えている。ロボットコントロー
ラ５２ばマイクロコンピュータを含んで構成されており
、ロボット本体制御部５４によりメモリ５６に記憶され
たティーチングデータ５８に従って前記サーボモータ２
０，２４．２８やロボット手首３０の作動を制御すると
ともに、ホイスト制御部６０によりメモリ５６に記憶さ
れたボイス１〜データ６２に１ｊＬってサーボモータ３
８４２．４６の作動を制御する。上記サーボモータ２０
　２４　２Ｂ、３８，４２．４６やロボット手首３０の
各駆動軸にはそれぞれエンコーダが設けられ、位置信号
がロボットコントローラ５２に供給されるようになって
いる。

上記ティーチングデータ５８は、例えば第４図に示され
ているように、予め定められた待機ステーション６４の
待機位置Ａ＋　、Ａ２　、　　・・・に待機させられて
いるワーク３４を搬送台車６６の積載位置Ｂ、、Ｂ２．
　　・・・へ順番に移載するためのサーボモータ２０，
２４．２８やロボット手首３０の位置や移動速度、加速
度等に関するデータで、操作盤６７によりティーチング
制御部６８を介して実際にハンド部３２を動かしなから
プログラミングしたものである。

また、ホイストデータ６２ば、上記ワーク３４の移載時
にホイスト４４がハンド部３２、言い換えればワーク３
４の略真」二に位置するように、前記サーボモータ２０
．２４に対応させてサーボモータ３Ｂ、４２を作動させ
るとともに、ハンド部３２およびワーク３４の重量がロ
ボット手首３０に作用しないように、前記サーボモータ
２８によるワーク３４の上下動に対応させ−ζζホイス
ト４のサーボモータ４６を作動させるためのデータであ
り、サーボモータ２０．２４．２８に関するティーチン
グデータ５８をオフセット補正ブロック７０および重力
・慣性力補正ブロック７２により補正したものである。

オフセット補正ブロック７０は、サーボモータ２０．２
４．２８に関するティーチングデータ５８をサーボモー
タ３８　４２．４６に適合させるために、ハンド部３２
とホイスト４４との位置偏差などに基づいて予め設定さ
れたＸ、Ｙ、Ｚ方向のオフセット量を加算したりするブ
ロンクであり、これにより、サーボモータ３８，４２．
４６に関する基本データが得られる。この場合に、サー
ボモータ４６に関するオフセラ１重量は、ハンド部３２
やワーク３４の重量がロボット手首３０に殆ど作用しな
いように、ホイスト４４によりハンド部３２が支持され
るように定められる。

また、重力・慣性力補正ブロック７２は、ホイスト４４
によって支持されるハンド部３２やワーク３４の重量に
より第２Ｙ軸スライダ３６や第２支持梁１４等が撓んだ
り捩じれたりしても、ホイスト４４によってそれ等の重
量が支持されてロボット手首３０に殆ど作用しないよう
に、サーボモータ４６に関する上記基本データを補正す
るとともに、ワーク３４を水平方向へ移動させる際にそ
のワーク３４やハンド部３２の慣性力がロボット手首３
０に殆ど作用しないように、サーボモータ３８．４２に
関する上記基本データを補正するだめのブロックである
。具体的には、サーボモータ４６に関しては、サーボモ
ータ３８．４２の基本データが表すホイスト４４のＹ方
向、Ｘ方向位置と第２Ｙ軸スライダ３６．第２支持梁１
４等の変形によるホイスト４４のＺ軸方向の変位量との
関係について予め設定されたデータマ・ンブや演算式な
どに基づいて、ポイスＩ・４４のＺ軸方向変位に拘らず
ハンド部３２やワーク３４がホイスト４４によって支持
されるように基本データを補正するのであり、また、サ
ーボモータ３８．４２に関しては、予め設定されたハン
ド部３２やワーク３４の重量とサーボモータ３８．４２
の基本データが表す水平方向の加減速度とに基づいて、
その加減速時にハンド部３２やワーク３４の慣性力がロ
ボット平岐３０に作用しないように、ロボット手首３０
の移動に先立ってホイスト４４が移動さ−けられ、ロボ
ット手誼３０の停止に先立ってホイスト４４が減速させ
られるように基本データを補正するのである。

なお、ハンド部３２がワーク３４を保持している作動部
分では、上記重力・慣性力補正ブロック７２における補
正はハンド部３２およびワーク３４の総重量に基づいて
行われるが、ハンド部３２がワーク３４を保持していな
い作動部分、すなわち原位置から待機位置へ移動する過
程や積載位置から待機位置へ戻る過程では、上記補正を
行うことなく基本データをそのままホイストデータ６２
として用いるようにしても、ハンド部３２の重量のみに
基づいて補正するようにしても良い。ワーク３４を保持
している作動部分か否かは、ロボット手首３０に関する
ティーチングデータ５８に基づいて前記基本データを作
成する段階で定められている。

そして、このような重量物移載装置は例えば第５図のフ
ローチャー１・に従って作動させられ、先ず、ステップ
Ｓ１においてハンド部３２が予め定められた原位置から
最初の待機位置Ａ、へ移動させられるとともに、ステッ
プＳ２においてその待機位置Ａ、に載置されているワー
ク３４がハンド部３２によって保持され、ステップＳ３
で待機位置Ａ、からワーク３４を持ち上げて積載位置Ｂ
。

まで移動させる。その後、ステップＳ４においてハンド
部３２からワーク３４を解放し、ステップＳ５において
ワーク３４の移載作業が完全に終了したごと、ずなわら
待機位置Δ７．に載置されているワーク３４の移載が終
了したと判断されるまで、上記ステップ３１以下の実行
が繰り返され、待機値ｆｆＡ２．Ａ３　、　　・・・に
載置されているワーク３４が順次積載位置Ｂ２．Ｂ３．
　　・・・へ移載される。そして、待機位置Ａ６のワー
ク３４の移載が終了してステップＳ５の判断がＹＥＳと
なると、ステップＳ６においてハンド部３２は原位置ま
で戻され、一連の移載作業が終了する。

ここで、上記ハンド部３２はホイスト４４によって支持
され、ワーク３４を保持しているか否かに拘らずそのハ
ンド部３２の重量やワーク３４の重量がホイスト４４に
よって受けられるため、ロボット本体１６や第１支持梁
１２等の剛性が比較的低い場合でも、それ等が変形して
位置精度が損なわれることがないとともに、ワーク３４
を比較的高速で移動させることができる。なお、ホイス
ト４４はハンド部３２を支持しているだけで上方へ常時
付勢するものではないため、ワーク３４を保持していな
い場合にロボット手首３０にホイスト４４の力が作用し
てロボッＩ・本体１６を変形させる恐れはない。

また、ハンド部３２やワーク３４の重量は、最終的には
ホイスト４４が配設された第２水平方向移動装置５０や
第２支持粱１４によって支持されるが、ホイスト４４の
ザーボモータ４６は、それ等の変形に伴うホイスト４４
の上下変位を考慮したデータに従って制御されるため、
その上下変位に拘らずハンド部３２やワーク３４はホイ
スト４４によって良好に支持され、ロボット手首３０に
それ等の重量が大きく作用することはないとともに、第
２水平方向移動装置５０や第２支持梁１４等の剛性を高
める必要がなく、ロボット本体１６の剛性を高める必要
がないことと相俟って重量物移載装置が全体として小型
で且つ安価に構成され得るのである。

一方、ボイスｌ−４４はハンド部３２の略真上に位置す
る状態で第２水平方向移動装置５０によって水平方向へ
移動させられ、ハンド部３２やワーク３４を常に略真−
ヒから支持するようになっているため、ボイス１〜４４
かハンド部３２に引っ張られてスライドレール」二を移
動させられる従来装置に比較して、ハンド部３２がホイ
スト４４に引っ張られて水平方向への移動が明害された
り位置精度が損なわれたりすることがなく、ワーク３４
を高い位置精度で高速移動させることができる。

特に、本実施例ではハンド部３２やワーク３４の慣性力
を考慮してザーボモータ３８．４２のデータが設定され
、ロボット本体〕６によるハンド部３２の移動に先立っ
てホイスト４４が移動させられるとともに、ロボット木
体１６によるハンド部３２の停止に先立ってホイスト４
４の移動が減速させられ、水平移動時にハンド部３２や
ワーク３４の慣性力がロボット手首３０に殆ど作用しな
いようになっているため、ロボット本体１６の剛性や駆
動力が低くてもワーク３４を高速移動させることができ
るのである。

このように、かかる本実施例の重量物移載装置によれば
、ホイスト４４によってハンド部３２やワーク３４が良
好に支持されるとともに、ワーク３４を水平方向へ移動
させる際にロボット本体１６に作用するワーク３４等の
慣性力やホイスト４４による反力が軽減され、装置を低
剛性で小型且つ安価に構成しつつワーク３４を高い位置
精度で高速移載てきるのである。

以上、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明し
たが、本発明は他の態様で実施することもできる。

例えば、前記実施例では予め設定されたホイストデータ
６２によって第２水平方向移動装置５０およびホイスト
４４の作動が一律に制御されるようになっているが、ロ
ボット手首３０にχ、Ｙ。

Ｚ軸方向の力センサを配設し、実際のワーク３４の移載
時に力センサからの信号に基づいてホイストデータ６２
を修正するようにすることもできる。

すなわち、第６図のフローチャー１・に示されているよ
うに、ワーク３４を保持して積載位置へ移動する過程で
、ステップＲ４において上記力センサから出力される荷
重値が予め定められた設定荷重以下か否かを判断し、設
定荷重より高い場合にはステップＲ５でボイストデータ
６２を修正して、ロボット手首３０に作用するワーク３
４およびハンド部３２の重力や慣性力、ホイスト４４に
よる反力が設定荷重以下となるように→ノ°−ボモータ
３８．４２．４６の作動を制ｉ’１ｔｌｌ　ｌ、つつ、
ワーク３４を積載位置まで移動さセるのである。このよ
うにすれば、ロボット本体１６に作用するワーク３４の
重力や慣性力などが一層効果的に低減されるとともに、
移載装置各部に経時変形なとが生じても差支えない。

なお、上記のように力センサを設けてポイストデータ６
２を修正する場合には、重力・慣性力補正ブロツク７２
における補正は必ずしも必要ない。

また、上記ポイストデータ６２を修正する代わりに、ロ
ボット手首３０等のザーポ剛性を低下させて柔軟性を持
だ一層、ワーク３４の重力や惰性力等がロポンＩ・本体
１６に作用しないようにすることもできる。

また、＋’＋ｉｌ記実施例でζ；ｌ：　ｌ：Ｉボット本
体１Ｇのう−イ−チングデータ５８を補正してホイスト
データ６２を作成するようになっているが、ロボット手
首３０にカセンリ°等を配設して、その荷重値が設定荷
重以下となるようにティーチングによりポイストデータ
６２をプログラミングするごともできる。

また、前記実施例ではホイスト４４によりワイヤ４８を
介してハンド部３２を支持するようになっているが、ハ
ンド部３２に連結されたランク部材をピニオンにより上
下動させるものや、渦巻ばねのばね力等によってハンド
部３２を上方へ常時イ」勢するハランザ装置などを支持
装置として採用することもできる。

また、前記実施例ではハンド部３２がＺ軸サーボモータ
２８によって上下方向へ移動させられるようになってい
るが、このＺ軸サーボモータ２８は必ずしも必要なく、
ホイスト４４のサーボモーフ４６のみによってハンド部
３２を上下動させるようにしても良い。

また、前記実施例ではハンド部３２を水平方向へ移動さ
−Ｕる際にホイスト４４をそのハンド部３２に同期して
水平方向へ移動させるようになっているが、この時のハ
ンド部３２やホイスト４４の移動方向は必ずしも水平な
一平面内である必要番よなく、上下に傾斜していても差
支えないのであり、また、その移動に伴ってハンド部３
２とホイス１−４４との上Ｆ方向の離間距離が変動して
も良い。

要するに、ハンド部３２の水平方向移動成分とホイスト
４４の水平方向移動成分とが一致しておれば良いのであ
る。この意味において、前記ロボット本体１６は必ずし
も直交型である必要はなく、多間接型のロボントであっ
ても差支えない。

また、ロボット本体１６の剛性に対して移載ずべきワー
ク３４の重量が大きい場合には本発明は同様に適用され
得るのであり、ワーク３４の種類や重量は特に限定され
るものではない。複数のワークを同時に移載したり多数
のワークを収容した箱などを移載する場合にも本発明は
同様に適用され得る。

その他−々例示ばしないが、本発明は当業者の知識に基
づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である重量物移載装置の一部
を切り欠いた斜視図である。第２図は第１図の移載装置
のハンド部を示す斜視図である。 第３図は第１図の移載装置を制御するロボットコントロ
ーラのブロック図である。第４図は第１図の移載装置を
用いて行われるワークの移載態様の一例を説明する図で
ある。第５図は第１図の移載装置の作動を説明するフロ
ーチャートである。第６図は本発明の他の実施例の作動
を説明するフローチャー１−である。 ３２：ハンド部　　　　３４：ワーク（重量物）３５：
第１水平方向移動装置 ４４：ホイスト（支持装Ｗ） ５０：第２水平方向移動装置

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ハンド部により重量物を持ち上げ、第１水平方向移動装
   置により該ハンド部を水平方向成分を含む方向へ移動さ
   せて、前記重量物を水平方向に離間した別の位置へ移載
   する重量物移載装置であって、 前記ハンド部に上向きの力を付与して前記重量物を支持
   する支持装置と、 前記第１水平方向移動装置とは別個に配設されるととも
   に前記支持装置が取り付けられ、該支持装置が前記ハン
   ド部の略真上に位置するように該ハンド部の移動に対応
   して該支持装置を移動させる第２水平方向移動装置と を有することを特徴とする重量物移載装置。