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JP4540897B2 - ロボットによる複合作業方法 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶接ステーションで複数のワークを溶接ロボットにより仮付け溶接して組立てた製品に前記ワークとは別の部品を溶接すると共に、製品に増打ち溶接を施すロボットによる複合作業方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、複数のワークから成る製品の組立方法として、溶接ステーションでこれらワークを溶接ロボットにより仮付け溶接し、次にハンドリングロボットにより溶接ステーション上の仮付け溶接済みの製品を溶接ステーションから持ち上げ、この状態で前記溶接ロボットにより製品の増打ち溶接を行った後、ハンドリングロボットにより製品の払い出しを行うようにしたものが知られている。
【0003】
また、製品に前記ワークとは別の部品を溶接する場合、従来は、前記溶接ステーションの下流側に部品用の溶接ステーションを配置し、部品用のハンドリングロボットにより製品に部品をセットしてその溶接を行っている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例のものでは、部品用の溶接ステーションを配置するためスペースを広く必要とし、また、部品用のハンドリングロボットや溶接ロボットが必要になって、設備費が高くなる不具合がある。
【0005】
そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、単一の溶接ステーションで製品の仮付け及び増打ち溶接と製品に対する部品の溶接とを行い得られるようにして、省スペース化とコストダウンとを図れるようにしたロボットによる複合作業方法を提供することを課題としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、溶接ステーションで複数のワークを溶接ロボットにより仮付け溶接して組立てた製品に前記ワークとは別の部品を溶接すると共に、製品に増打ち溶接を施す方法において、製品用の保持具と部品用の保持具とを具備するロボットハンドを取り付けたハンドリングロボットを用い、所定の部品受渡し位置に供給された部品を部品用の保持具に保持させてハンドリングロボットの動作により溶接ステーション上の仮付け溶接済みの製品にセットした後、製品を製品用の保持具に保持させてハンドリングロボットの動作により溶接ステーションから持ち上げ、この状態で前記溶接ロボットにより製品に部品を溶接すると共に製品の増打ち溶接を行い、溶接後ハンドリングロボットの動作により製品の払い出しを行うようにしている。
【0007】
本発明によれば、部品用の溶接ステーションが不要になって省スペース化を図れると共に、製品用のハンドリングロボットにより製品に対する部品のセット作業と、製品用の溶接ロボットにより製品に対する部品の溶接作業とを行うことができ、コストダウンを図れる。
【0008】
【発明の実施の形態】
図1は、自動車のルーフWをアウタパネルWOに各種インナ部材WIを結合して組立てるルーフ組立装置を示している。尚、ルーフWの左右各側の側縁部には、図16に示す如く、ルーフレールやルーフモール用クリップを固定するためのスタッドボルトWBが複数取り付けられている。
【0009】
ルーフ組立装置は、インナセットステーションST1と、溶接ステーションST2と、アウタ投入ステーションST3と、シーリングステーションST4と、ボルト投入ステーションST5を備えている。そして、インナセットステーションST1と溶接ステーションST2との間に往復動自在なセット治具1上にインナセットステーションST1において各種インナ部材WIをセットすると共に、アウタ投入ステーションST3に投入されたアウタパネルWOを第1ハンドリングロボット2によりシーリングステーションST4に搬送して、アウタパネルWOに複数のシーリングロボット3でシーリング剤を塗布し、次に、溶接ステーションST2に往動されたセット治具1上に第1ハンドリングロボット2によりアウタパネルWOをインナ部材WIに重ねた状態でセットして、複数の溶接ロボット4によりアウタパネルWOにインナ部材WIを仮付け溶接し、このようにして組立てられたルーフWの左右両側縁部に、ボルト投入ステーションST5に投入された左右2組のスタッドボルトWBを第2ハンドリングロボット5によりセットし、この状態で第2ハンドリングロボット5によりルーフWを溶接ステーションST2から持ち上げて、前記溶接ロボット4によりスタッドボルトWBをルーフWに溶接すると共にルーフWに増打ち溶接を施し、溶接後ルーフWを第2ハンドリングロボット5により図外の搬送装置に払い出す。
【0010】
アウタパネルWOは台車6によってアウタ投入ステーションST3に投入される。台車6は、図2、図4に示す如く、上下複数段の棚部6aを備えており、各棚部6aに数枚のアウタパネルWOを積層状態で収納し得るようにしている。各棚部6aは、アウタパネルWOをその前後両端部で横方向に引き出し自在に支持するように構成されている。
【0011】
また、アウタ投入ステーションST3の横方向一側には、台車6から引き出されたアウタパネルWOを支持する支持台装置7が設けられている。支持台装置7は、図2乃至図4に示す如く、前後1対の支柱枠70,70間に昇降自在に支持させた台枠71を備えており、台枠71上にアウタパネルWOの前端部を支持するワーク受け72と、アウタパネルWOの後端部を支持するワーク受け73とを設け、各ワーク受け72,73にアウタパネルWOの前後の各端縁に当接するガイド72a,73aと、アウタパネルWOの引き出し方向の側縁に当接してアウタパネルWOの引き出し位置を規制するストッパ72b,73bとを取付けて、両ワーク受け72,73によりアウタパネルWOを位置決めして支持し得るようにしている。また、各ワーク受け72,73をシリンダ72c,73cによりガイドレール72d,73dに沿って横方向に進退自在とし、台枠71の昇降時は台車6の棚部6aに各ワーク受け72,73が干渉しないように各ワーク受け72,73を横方向外方に退去させる。更に、長さの異なる複数機種のアウタパネルWOに対処し得るよう、ワーク受け73を、台枠71に対しロッドレスシリンダ73eによりガイドレール73fに沿って前後方向に位置調整されるスライダ73g上に設けている。尚、台車6は機種に応じた専用品になっている。
【0012】
台枠71は、各支持枠70に立設したロッドレスシリンダ71aにより各支持枠70に固定のガイドレール71bに沿って昇降される。また、台枠71の下面に前後方向に長手の同期シャフト71cを軸支し、同期シャフト71cの両端に前後の支柱枠70,70に取付けたラック71d,71dに噛合するピニオン71e,71eを固定し、台枠71の前後両端が同期して昇降されるようにしている。そして、台枠71をワーク受け72,73が台車6の棚部6aと同レベルになる位置で停止させ、次に、この棚部6aに収納されている積層状態のアウタパネルWOを第1ハンドリングロボット2により台車6から引き出してワーク受け72,73上に載置し、その後第1ハンドリングロボット2によりアウタパネルWOを上側のものから1枚ずつ取上げ、シーリングステーションST4を経由して作業ステーションたる溶接ステーションST2に移載する。
【0013】
第1ハンドリングロボット2の動作端たる手首2aの先端にはアウタパネルWOを保持可能なロボットハンド20が搭載されている。ロボットハンド20は、図5及び図6に示す如く、アウタパネルWOの長手方向に長手のハンド本体21に取付けた複数の吸着パッド22と、ハンド本体21の両側部に夫々揺動自在に枢着した複数の落下防止アーム23とを備えており、これら吸着パッド22でアウタパネルWOを吸着保持し、アウタパネルWOを取り上げた状態で落下防止アーム23を横方向内方に揺動させて、アウタパネルWOがハンド治具20から落下することを防止できるようにしている。ハンド本体21の各側部の複数の落下防止アーム23は、ハンド本体21に軸支した同期シャフト23aに夫々リンク23bを介して連結されており、同期シャフト23aを駆動する単一のシリンダ23cにより複数の落下防止アーム23が同期して揺動される。尚、吸着パッド22は複数機種のアウタパネルWOに対応できるように配置されている。
【0014】
また、ロボットハンド20には、ハンド本体21の一端部外方に突出するアーム部24が設けられている。アーム部24は、側面視略L字状の1対のアーム片24a,24aと、両アーム片24a,24aの先端間に横設したクロスバー24bとで構成されている。そして、アーム部24をハンド本体21の一端部に両アーム片24a,24aの基端間に横設したシャフト24cを介して揺動自在に軸支し、シリンダ24dによりアーム部24を図5に実線で示す突出位置から仮想線で示す収納位置に揺動し得るようにしている。台車6の棚部6aからのアウタパネルWOの引き出しに際しては、ロボットハンド20を、ハンド本体21の一端部が台車6側を向く姿勢にして、支持台装置7の台枠71のワーク受け72,73間に位置させ、アーム部24を突出位置に揺動させた状態でロボットハンド20を第1ハンドリングロボット2の動作により横方向に移動して、図7に示す如く、今回の引き出し作業対象となる棚部6aに支持されている積層状態のアウタパネルの最下側のアウタパネルWOにアーム部24を引っ掛け、この棚部から積層状態のアウタパネルWOをワーク受け72,73上に引き出す。その後、ワーク受け72,73上の積層状態のアウタパネルWOを上側のものから1枚ずつロボットハンド20で保持し、シーリングステーションST4を経由して溶接ステーションST2に移載するが、この移載作業に際してはアーム部24を収納位置に揺動させ、アーム部24がセット治具1上のクランプ部材等の他の機器に干渉しないようにする。
【0015】
第2ハンドリングロボット5の動作端たる手首5aの先端には製品たるルーフWと部品たるスタッドボルトWBとを保持可能なロボットハンド50が取り付けられている。ロボットハンド50は、図8及び図9に示す如く、ハンド本体51の各側部に製品用、即ち、ルーフ用の保持具52と、部品用、即ち、スタッドボルト用の保持具53とを夫々複数個備えている。ルーフ用保持具52はルーフWの側縁部を把持するクランプ部材で構成されている。また、スタッドボルト用保持具53は、図10乃至図12に示す如く、シリンダ53aで開閉される一対のクランプアーム53b,53bによってスタッドボルトWBを把持するクランプ部材で構成されている。そして、ハンド本体51の側部に固定のブラッケト53cにシリンダ53dを立設し、このシリンダ53dで上下動される可動ブラッケト53eにスタッドボルト用保持具53と、スタッドボルトWBの存在を確認する近接スイッチ53fとを取り付けている。尚、スタッドボルトWBはルーフWの側縁部の複数箇所に夫々前後1対に取り付けられるため、ハンド本体51の側部の複数箇所にスタッドボルト用保持具53を夫々前後1対に設けている。クランプアーム53bは、溶接時に飛散するスパッタが付着し難い銅系材料、例えば、ベリリウムを含有する銅合金で形成され、硬度アップのため熱処理を施している。また、スタッドボルトWBの下端には座板WBaが固着されており、ルーフWの側縁部に座板WBaにおいてスタッドボルトWBを溶接する。
【0016】
ボルト投入ステーションST5には、スタッドボルト用の組付装置たる第2ハンドリングロボット5に左右2組のスタッドボルトWBを供給するボルト供給装置8が配置されている。ボルト供給装置8は、図13乃至図15に示す如く、基台80に回転自在に支持したターンテーブル81上に、第1と第2の1対の治具821、822をターンテーブル81の回転軸線に直交する所定の方向(X軸方向)に離間させて一対に配置し、両治具821、822の一方と他方とをターンテーブル81の周囲一側のセット位置ST5aと他側の受渡し位置ST5bとにターンテーブル81の回転で交互に反転自在とし、セット位置ST5aに存する一方の治具に左右2組のスタッドボルトWBをセットし、受渡し位置ST5bに存する他方の治具から第2ハンドリングロボット5に左右2組のスタッドボルトWBを受渡すように構成されている。
【0017】
ターンテーブル81は略方形の枠体で構成され、その中央部下面に内外2重の筒部81a、81bを垂設して、基台80上のベアリング80aにターンテーブル81を外側の筒部81aにおいて回転自在に支持し、また、基台80にガイドレール80bを介して支持されてシリンダ83aにより駆動される可動ラック83を内側の筒部81bの下端外周に固定したギヤ81cに噛合させ、ターンテーブル81を180度正逆転し得るようにしている。
【0018】
各治具821、822は、左右一方の組のスタッドボルトWBを支持する固定治具部84と、固定治具部84に対しX軸方向内側でX軸方向に移動自在であって、左右他方の組のスタッドボルトWBを支持する可動治具部85とで構成されている。これら各治具部84、85は、X軸方向に直交するY軸方向に長手の汎用フレーム840、850にボルト支持部841a、851aを有する2本の専用治具体841、851を取り付けて成るもので、専用治具体841、851をその中間部に係合するピン部材842、852と端部に係合する爪部材843、853とで汎用フレーム840、850に着脱自在とし、機種変更で左右各組のスタッドボルトWBの前後の間隔が変わったときに専用治具体841、851を交換できるようにしている。そして、第1と第2の両治具821、822 の固定治具部84、84をその汎用フレーム840、840においてターンテーブル81のX軸方向一端と他端とに固定し、両治具821、822 の可動治具部85、85をその汎用フレーム850、850においてターンテーブル81上に設けた共通の可動枠86に固定している。
【0019】
可動枠86は、ターンテーブル81に設けたロッドレスシリンダ86aによりターンテーブル81のY軸方向両側のガイドレール86bに沿ってX軸方向に移動される。そして、第1治具821 がセット位置ST5aに存するときは、可動枠86をターンテーブル81に取り付けたストッパー86cで規制される第1治具821 側のストローク端位置に移動させて、受渡し位置ST5bに存する第2治具822の固定治具部84と可動治具部85の間隔を広く、第1治具821の固定治具部84と可動治具部85の間隔を狭くし、第2治具822 がセット位置ST5aに存するときは、可動枠86をターンテーブル81に取り付けたストッパー86dで規制される第2治具822 側のストローク端位置に移動させて、受渡し位置ST5bに存する第1治具821の固定治具部84と可動治具部85の間隔を広く、第2治具822の固定治具部84と可動治具部85の間隔を狭くする。ここで、受渡し位置ST5bに存する各治具の固定治具部84と可動治具部85の間隔は、ルーフWの左右両側縁部間の距離、即ち、上記ロボットハンド50の左右のスタッドボルト用保持具53間の距離に等しくなるように設定されており、固定治具部84と可動治具部85とに保持される左右2組のスタッドボルトWBを左右のスタッドボルト用保持具53で把持することができる。一方、セット位置ST5aに存する各治具の固定治具部84と可動治具部85の間隔は狭くなるため、両治具部84、85に作業者が容易にスタッドボルトWBをセットすることができる。また、本実施形態では、受渡し位置ST5bに存する各治具の固定治具部84と可動治具部85の間隔を広くしたとき、両治具部84、85の間にターンテーブル81の回転中心が入るようにしており、そのためターンテーブル81を小型化できる。更に、本実施形態では、ボルト供給装置8をセット位置ST5aがインナセットステーションST1の側部に隣接するように配置し、インナセット作業とボルトセット作業とを一人の作業者が行い得られるようにしている。
【0020】
ルーフWの組立作業に際しては、溶接ステーションST2における溶接ロボット4によるセット治具1上でのアウタパネルWOに対するインナ部材WIの仮付け溶接中に、第2ハンドリングロボット5のロボットハンド50の左右のスタッドボルト用保持具53に上記の如く左右2組のスタッドボルトWBを受け取らせ、仮付け溶接完了後ロボットハンド50を溶接ステーションST2に振り込んでルーフWの左右両側縁部に左右2組のスタッドボルトWBをセットする。次に、ロボットハンド50のルーフ用保持具52によりルーフWを保持し、第2ハンドリングロボット5の動作でルーフWを溶接ステーションST2から持ち上げる。そして、この状態で溶接ロボット4により各スタッドボルトWBをルーフWに溶接すると共にルーフWに増打ち溶接を施し、溶接完了後ルーフWの払い出しを行う。また、ルーフWを溶接ステーションST2から持ち上げると、セット治具1をインナセットステーションST1に復動させてセット治具1に次のインナ部材WIをセットし、次に、ボルト投入ステーションST5においてセット位置ST5aに反転された治具の固定治具部84と可動治具部85にスタッドボルトWBをセットし、以上の作業を繰り返してルーフWを連続して組立てる。
【0021】
以上、スタッドボルトWB付きのルーフWの組立てに本発明を適用した実施形態について説明したが、溶接ステーションで複数のワークを溶接ロボットにより仮付け溶接して組立てた製品に前記ワークとは別の部品を溶接すると共に、製品に増打ち溶接を施す方法として本発明は広く適用できる。
【0022】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、部品用の溶接ステーションが不要になって省スペース化を図れると共に、製品用のハンドリングロボットにより製品に対する部品のセット作業と、製品用の溶接ロボットにより製品に対する部品の溶接作業とを行うことができ、コストダウンを図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明方法を実施する設備の一例であるルーフ組立装置を示す平面図。
【図2】ルーフ組立装置のアウタ投入ステーションの拡大平面図。
【図3】図2の矢印III方向から見た支持台装置の正面図。
【図4】図3のIV−IV線裁断側面図。
【図5】第1ハンドリングロボットのロボットハンドの平面図。
【図6】図5の矢印VI方向から見たロボットハンドの側面図。
【図7】台車からのアウタパネルの引き出し作業を示す要部の側面図
【図8】第2ハンドリングロボットのロボットハンドの平面図。
【図9】図8の矢印IX方向から見たロボットハンドの側面図。
【図10】図8の矢印X方向から見たボルト用保持具の拡大正面図。
【図11】図10のXI−XI線切断側面図。
【図12】図10の上方から見たボルト用保持具の平面図。
【図13】ボルト供給装置の平面図。
【図14】図13の右方から見たボルト供給装置の側面図。
【図15】図13のXV−XV線切断面図。
【図16】ルーフに対するスタッドボルトの組付け状態を示す斜視図。
【符号の説明】
W…ルーフ(製品) WB…スタッドボルト(部品) ST2…溶接ステーション
4…溶接ロボット 5…ハンドリングロボット 50…ロボットハンド
52…ルーフ用保持具(製品用保持具) 53…スタッドボルト用保持具(部品用 保持具)

Claims (1)

  1. 溶接ステーションで複数のワークを溶接ロボットにより仮付け溶接して組立てた製品に前記ワークとは別の部品を溶接すると共に、製品に増打ち溶接を施す方法において、
    製品用の保持具と部品用の保持具とを具備するロボットハンドを取り付けたハンドリングロボットを用い、所定の部品受渡し位置に供給された部品を部品用の保持具に保持させてハンドリングロボットの動作により溶接ステーション上の仮付け溶接済みの製品にセットした後、製品を製品用の保持具に保持させてハンドリングロボットの動作により溶接ステーションから持ち上げ、この状態で前記溶接ロボットにより製品に部品を溶接すると共に製品の増打ち溶接を行い、溶接後ハンドリングロボットの動作により製品の払い出しを行う、
    ことを特徴とするロボットによる複合作業方法。
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