特開 2024-93982 マテリアルハンドリング装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024093982

(43)【公開日】2024-07-09

(54)【発明の名称】マテリアルハンドリング装置

(51)【国際特許分類】

   B23P 21/00 20060101AFI20240702BHJP

   B25J 13/00 20060101ALI20240702BHJP

   B62D 65/06 20060101ALI20240702BHJP

【ＦＩ】

B23P21/00 303B

B25J13/00 Z

B62D65/06 B

【審査請求】有

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022210667

(22)【出願日】2022-12-27

(71)【出願人】

【識別番号】000002967

【氏名又は名称】ダイハツ工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100100147

【弁理士】

【氏名又は名称】山野 宏

(72)【発明者】

【氏名】松岡 将太

【テーマコード（参考）】

3C030

3C707

3D114

【Ｆターム（参考）】

3C030BC13

3C030BC16

3C030CC03

3C707AS06

3C707AS23

3C707BS09

3C707BT12

3C707DS01

3C707HS27

3D114BA09

3D114CA05

3D114DA12

(57)【要約】

【課題】スライド機構によらず、ワークピースを水平方向へ移動させることができるマテリアルハンドリング装置を提供する。
【解決手段】フレームと、ロボットのアーム部に把持されるハンドルと、ワークピースを保持する保持部と、モータと、を備え、前記フレームは、前記保持部を回転自在に支持する回転体と、前記モータの回転力を前記回転体に伝達する伝達機構と、を有し、前記回転体は、前記フレームの第一端部に設けられ、前記モータは、前記フレームの第二端部に設けられ、前記ハンドルは、前記第一端部と前記第二端部との間に設けられている、マテリアルハンドリング装置。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

フレームと、
ロボットのアーム部に把持されるハンドルと、
ワークピースを保持する保持部と、
モータと、を備え、
前記フレームは、
前記保持部を回転自在に支持する回転体と、
前記モータの回転力を前記回転体に伝達する伝達機構と、を有し、
前記回転体は、前記フレームの第一端部に設けられ、
前記モータは、前記フレームの第二端部に設けられ、
前記ハンドルは、前記第一端部と前記第二端部との間に設けられている、
マテリアルハンドリング装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、マテリアルハンドリング装置に関する。

【背景技術】

【0002】

自動車の製造ラインにおいて、部品を搬送したり、部品を組み付けたりするためにロボットが利用されている。特許文献１には、車体に取り付けられたドアを取り外すためのドア取外し装置が開示されている。このドア取外し装置は、ロボットのアーム部の先端に取り付けられる。ドア取外し装置は、ドアを把持するマテリアルハンドリング装置を備える。ドア取外し装置は、車体に取り付けられたドアを把持し、車体から取り外されたドアをロボットの動作により所定の場所まで移動させる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－１３１３５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

自動車の組み立て工程では、ロボットにより、マテリアルハンドリング装置によって保持したワークピースを工程間で搬送することがある。ボディサイズの大きい車種を製造するため、ワークピースのサイズが長くなると、工程間の間隔を広くする必要がある。工程間の距離が長くなると、ロボットのアーム部が届かなくなるため、ワークピースを所定の位置まで移動させることができない場合がある。

【0005】

ワークピースを所定の位置まで移動させるために、スライド機構が設けられたマテリアルハンドリング装置が開発されている。スライド機構を備えるマテリアルハンドリング装置は、スライド機構によりワークピースを水平方向へ移動させることで、ワークピースを所定の位置まで移動させることができる。しかし、スライド機構によって、マテリアルハンドリング装置の重量が増加する。特に、スライド機構のスライド量が１０００ｍｍを超える場合、スライド機構の重量が増加する。そのため、スライド機構を備えるマテリアルハンドリング装置を使用した場合、ロボットの可搬重量をオーバーするおそれがある。

【0006】

また、スライド機構によりワークピースを水平方向へ移動させた場合、マテリアルハンドリング装置の重心も移動する。この重心が、マテリアルハンドリング装置におけるアーム部の取付け位置から離れるほど、アーム部に作用するモーメントが大きくなる。アーム部に過度なモーメントが加わると、アーム部がマテリアルハンドリング装置を支持することが困難になる。

【0007】

本発明の目的の一つは、スライド機構によらず、ワークピースを水平方向へ移動させることができるマテリアルハンドリング装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一態様に係るマテリアルハンドリング装置は、
フレームと、
ロボットのアーム部に把持されるハンドルと、
ワークピースを保持する保持部と、
モータと、を備え、
前記フレームは、
前記保持部を回転自在に支持する回転体と、
前記モータの回転力を前記回転体に伝達する伝達機構と、を有し、
前記回転体は、前記フレームの第一端部に設けられ、
前記モータは、前記フレームの第二端部に設けられ、
前記ハンドルは、前記第一端部と前記第二端部との間に設けられている。

【発明の効果】

【0009】

上記のマテリアルハンドリング装置は、詳細は後述するが、ロボットのアーム部によってフレームを回転させると共に、モータによって保持部を回転させることができる。フレーム及び保持部がそれぞれ１８０°回転することで、保持部を水平方向に移動させることができる。この動作により、保持部によって保持したワークピースを水平方向へ移動させることができる。上記のマテリアルハンドリング装置を使用することで、工程間の距離が長くても、ワークピースを工程間で搬送することが可能である。

【0010】

上記のマテリアルハンドリング装置は、スライド機構を備えるマテリアルハンドリング装置よりも軽量である。ワークピースを含めたマテリアルハンドリング装置の総重量がロボットの可搬重量以下になるように、マテリアルハンドリング装置を設計しやすい。既存のロボットを使用することができるので、ロボットを入れ替える必要がなく、製造設備を大幅に改造する必要もない。

【0011】

上記のマテリアルハンドリング装置は、保持部を支持する回転体がフレームの第一端部に位置し、モータがフレームの第二端部に位置する。保持部が第一端部に位置し、重量物であるモータが第二端部に位置することから、保持部によってワークピースを保持したとき、ハンドルを中心に重量バランスが釣り合いやすい。マテリアルハンドリング装置の重心は、第一端部と第二端部との間に位置することになる。マテリアルハンドリング装置の重心がハンドルの位置に近いことから、アーム部に作用するモーメントが小さくなる。アーム部に作用するモーメントが許容モーメント以下になるように、マテリアルハンドリング装置を設計しやすい。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、実施形態に係るマテリアルハンドリング装置を模式的に示す正面図である。

【図2】図２は、実施形態に係るマテリアルハンドリング装置を模式的に示す下面図である。

【図3】図３は、実施形態に係るマテリアルハンドリング装置を使用したロボットによる搬送動作を説明する図であって、マテリアルハンドリング装置が回転する前の状態を示す模式図である。

【図4】図４は、実施形態に係るマテリアルハンドリング装置を使用したロボットによる搬送動作を説明する図であって、マテリアルハンドリング装置が回転途中の状態を示す模式図である。

【図5】図５は、実施形態に係るマテリアルハンドリング装置を使用したロボットによる搬送動作を説明する図であって、マテリアルハンドリング装置が回転途中の別の状態を示す模式図である。

【図6】図６は、実施形態に係るマテリアルハンドリング装置を使用したロボットによる搬送動作を説明する図であって、マテリアルハンドリング装置が回転した後の状態を示す模式図である。

【図7】図７は、実施形態に係るマテリアルハンドリング装置の回転後の状態を模式的に示す正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本発明の実施形態に係るマテリアルハンドリング装置の具体例を、図面を参照して説明する。以下の説明では、マテリアルハンドリング装置を単に「マテハン装置」と呼ぶ場合がある。各図において、同一又は相当する部分には同じ符号を付している。図中、「ＬＨ」は左方向、「ＲＨ」は右方向、「ＵＰ」は上方向、「ＬＷＲ」は下方向、「ＦＲ」は前方、「ＲＲ」は後方を示している。

【0014】

＜マテハン装置＞
図１から図７を参照して、実施形態のマテハン装置１を説明する。マテハン装置１は、図３に示すように、ロボット２のアーム部２ａの先端に取り付けられて、ワークピースｗを保持する治具である。マテハン装置１は、図１及び図２に示すように、フレーム１０と、ハンドル２０と、保持部３０と、モータ４０とを備える。マテハン装置１において、ハンドル２０が設けられている面を正面とし、正面とは反対側を背面とする。

【0015】

実施形態のマテハン装置１の特徴の一つは、フレーム１０に対して保持部３０が回転可能に支持されていると共に、モータ４０によって保持部３０が回転するように構成されている点にある。実施形態のマテハン装置１は、図３から図６を参照して後述するように、ロボット２のアーム部２ａによってフレーム１０を回転させると共に、モータ４０によって保持部３０を回転させることで、ワークピースｗを水平方向へ移動させることができる。実施形態のマテハン装置１は、スライド機構を備えていないため、軽量である。
以下、図１及び図２を参照して、マテハン装置１の構成を詳しく説明する。

【0016】

（フレーム）
フレーム１０は、ハンドル２０と、保持部３０と、モータ４０とを支持する部材である。本実施形態では、フレーム１０は、正面視において、矩形状の形状を有する。フレーム１０は、回転体１３と伝達機構１４とを有する。フレーム１０の長さＬは、例えば１１００ｍｍ以上２１００ｍｍ以下である。

【0017】

〈回転体〉
回転体１３は、フレーム１０に対して保持部３０を回転自在に支持する部品である。回転体１３は、円盤状の形状を有する。回転体１３は、フレーム１０の正面に垂直な回転軸を有する。回転体１３は、フレーム１０に対して回転軸を中心に回転可能である。回転体１３は、フレーム１０の第一端部１０ａに設けられている。図１では、第一端部１０ａはフレーム１０の右側に位置する。

【0018】

〈伝達機構〉
伝達機構１４は、モータ４０の回転力を回転体１３に伝達する装置である。モータ４０は、フレーム１０の第二端部１０ｂに設けられている。図１では、第二端部１０ｂはフレーム１０の左側に位置する。モータ４０が回転すると、モータ４０の回転力が伝達機構１４によって回転体１３に伝達され、回転体１３が回転する。伝達機構１４は、モータ４０と回転体１３との間に配置されている。伝達機構１４は、例えば、スプロケット及びチェーン、又はプーリー及びベルトである。伝達機構１４がスプロケット及びチェーン、又はプーリー及びベルトで構成されている場合、部品点数が少なく軽量である。

【0019】

（ハンドル）
ハンドル２０は、図３に示すように、後述するロボット２のアーム部２ａに把持される部分である。本実施形態では、ハンドル２０はアーム部２ａの先端で把持される。ハンドル２０は、フレーム１０の第一端部１０ａと第二端部１０ｂとの間に設けられている。つまり、ハンドル２０は、保持部３０とモータ４０との間に配置されている。ハンドル２０はフレーム１０に固定されている。ハンドル２０が回転すると、ハンドル２０の軸を中心にフレーム１０が回転する。図１では、ハンドル２０が回転する前、即ちフレーム１０が回転する前の状態を示している。ハンドル２０の中心から回転体１３の中心までの距離ｄは、例えば５００ｍｍ以上１０００ｍｍ以下である。

【0020】

（保持部）
保持部３０は、図３に示すように、後述するワークピースｗを保持する装置である。保持部３０は、回転体１３によってフレーム１０に回転可能に支持されている。回転体１３が回転すると、保持部３０が一緒に回転する。図１では、保持部３０はフレーム１０の右側に位置する。本実施形態では、回転体１３及び保持部３０は、フレーム１０の背面に設けられている。

【0021】

保持部３０の構成は、公知のものでもよい。保持部３０は、ワークピースｗの種類に応じて変更することが可能である。本実施形態では、保持部３０がピン３１を有する。例えば、ピン３１をワークピースｗに形成された穴に差し込むことによって、保持部３０がワークピースｗを保持する。

【0022】

本実施形態における保持部３０の構成を詳しく説明する。保持部３０は、概ね矩形枠状に構成された枠部材を備えている。この枠部材が回転体１３に支持されている。図１において、左右の縦枠は横枠から上下に突出している。図２に示すように、枠部材から背面に向けてロッドが突出され、ロッドの先端にピン３１が設けられている。枠部材は、回転体１３の回転角度によって、図１に示すようにフレーム１０から右側に突出する状態にも、フレーム１０に重なる状態にもなり得る。

【0023】

ワークピースｗは、例えば、自動車のボディを構成する部品である。ボディを構成する部品の具体例は、サイドパネル、ドア、ルーフ、ボンネット、及びフェンダーなどである。本実施形態では、ワークピースｗは自動車のサイドパネルである。

【0024】

（モータ）
モータ４０は、保持部３０を回転させるための動力源である。モータ４０の回転軸はフレーム１０の正面に垂直である。つまり、モータ４０の回転軸と回転体１３の回転軸とは平行である。上述したように、モータ４０の回転力は、伝達機構１４によって回転体１３に伝達される。モータ４０が回転すると、回転体１３に支持された保持部３０が回転体１３と一緒に回転する。モータ４０の回転を制御することで、保持部３０の回転を制御することができる。図１では、モータ４０が回転する前、即ち保持部３０が回転する前の状態を示している。本実施形態では、モータ４０は、フレーム１０の正面に設けられている。

【0025】

保持部３０を支持する回転体１３が第一端部１０ａに設けられると共に、重量物であるモータ４０が第二端部１０ｂに設けられている。保持部３０がワークピースｗを保持したとき、ハンドル２０を中心に重量バランスが釣り合いやすい。保持部３０が第一端部１０ａに位置し、モータ４０が第二端部１０ｂに位置することで、マテハン装置１の重心をハンドル２０に近い位置に設定することができる。マテハン装置１の重心がハンドル２０の位置に近いことで、図３に示すように、ハンドル２０を把持するロボット２のアーム部２ａに作用するモーメントが小さくなる。

【0026】

＜ロボット＞
図３を参照して、ロボット２の構成を説明する。ロボット２は、マテハン装置１によって保持したワークピースｗの搬送を行う。図３では簡略化して図示するが、ロボット２は、６軸ロボットである。ロボット２は、アーム部２ａと、アーム部２ａを支持するベース部２ｂとを有する。アーム部２ａの先端は、回転可能である。アーム部２ａの先端が回転すると、ハンドル２０と一緒にフレーム１０が回転する。ロボット２の動作は、図示しないコントローラによって制御される。

【0027】

〈マテハン装置の動作〉
図３から図６を参照して、マテハン装置１によってワークピースｗを水平方向に移動させる動作について説明する。マテハン装置１によるワークピースｗの水平方向への移動は、ワークピースｗを保持したマテハン装置１をロボット２により回転させることによって行う。図３から図６は、ワークピースｗの移動の開始から終了までのマテハン装置１の動作を示している。

【0028】

図３に示す状態では、アーム部２ａの先端とモータ４０とはそれぞれ、回転する前の状態である。即ち、フレーム１０が回転する前、且つ、保持部３０が回転する前の状態である。図３に示すマテハン装置１が回転する前の状態を「初期状態」と呼ぶ。図３に示すマテハン装置１の状態は、図１に示す状態と同じである。

【0029】

図３に示す初期状態から、アーム部２ａの先端が回転しながら、モータ４０が回転する。アーム部２ａの先端が回転することで、ハンドル２０と一緒にフレーム１０が回転する。モータ４０が回転することで、伝達機構１４によって回転体１３が回転し、保持部３０が回転する。

【0030】

アーム部２ａの回転とモータ４０の回転とはそれぞれ、コントローラによって制御される。フレーム１０の回転方向と保持部３０の回転方向とは互いに逆向きである。本実施形態では、アーム部２ａの回転方向、即ちフレーム１０の回転方向がマテハン装置１の正面から見て時計回りである。モータ４０の回転方向、即ち保持部３０の回転方向がマテハン装置１の正面から見て反時計回りである。つまり、フレーム１０が時計回りに回転すると共に、保持部３０がフレーム１０に対して反時計回りに回転する。また、フレーム１０の回転速度と保持部３０の回転速度とが同期するように制御されている。つまり、フレーム１０の回転速度と保持部３０の回転速度とが同じである。

【0031】

図４及び図５はそれぞれ、マテハン装置１が回転途中の状態を示している。図４は、図３に示す初期状態から、フレーム１０が時計回りに６０°回転すると共に、保持部３０が反時計周りに６０°回転した状態を示している。図５は、図４に示す状態から、さらにフレーム１０及び保持部３０がそれぞれ６０°回転した状態を示している。図６は、マテハン装置１が回転した後の状態を示している。図６は、図５に示す状態から、さらにフレーム１０及び保持部３０がそれぞれ６０°回転した状態を示している。図６に示すマテハン装置１が回転した後の状態は、図３に示す初期状態から、フレーム１０及び保持部３０がそれぞれ１８０°回転した状態である。フレーム１０の回転速度と保持部３０の回転速度とが同期するように制御されているため、マテハン装置１が回転しても、保持部３０の上下の向きは変わらない。つまり、マテハン装置１の回転中、ワークピースｗが回転することなく、ワークピースｗの上下の向きが維持される。

【0032】

図６に示す回転後の状態から、フレーム１０及び保持部３０がそれぞれ１８０°回転すると、図３に示す初期状態に戻る。

【0033】

図３に示す初期状態から図６に示す回転後の状態までマテハン装置１が回転すると、図７に示すように、フレーム１０がハンドル２０を中心に反転し、回転体１３がハンドル２０を中心に点対称の位置に移動する。図７は、マテハン装置１の回転後の状態を実線で示し、マテハン装置１の初期状態を二点鎖線で示している。図７に示すように、回転後の状態では、第一端部１０ａがフレーム１０の左側に位置し、回転体１３によって支持された保持部３０が初期状態から左に移動する。図３に示す初期状態と図６に示す回転後の状態とを比較すると、見た目上、ワークピースｗが水平方向に移動することになる。本実施形態では、ワークピースｗを右から左へ移動させることができる。本実施形態では、図３から図６に示すように、ワークピースｗを移動させる一連の動作の過程において、ワークピースｗが下に凸の円弧状の軌跡を描いて開始時の位置から終了時の位置に移動される。

【0034】

ワークピースｗの水平方向への移動量は、初期状態と回転後の状態との間で、保持部３０が水平方向に移動した距離に等しい。保持部３０が水平方向に移動する距離は、図７に示すように、距離ｄの２倍である。例えば、距離ｄが７００ｍｍである場合、ワークピースｗの水平方向への移動量は１４００ｍｍである。

【0035】

本発明は、これらの例示に限定されず、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0036】

１ マテハン装置（マテリアルハンドリング装置）
２ ロボット
２ａ アーム部、２ｂ ベース部
１０ フレーム
１０ａ 第一端部、 １０ｂ 第二端部
１３ 回転体
１４ 伝達機構
２０ ハンドル
３０ 保持部、３１ ピン
４０ モータ
ｗ ワークピース
Ｌ 長さ、ｄ 距離

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】