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TECHNISCHES GEBIET
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Die hier beschriebenen Ausführungsformen betreffen im Allgemeinen eine Teilehaltervorrichtung, ein Robotersystem und ein Teilemontageverfahren.
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HINTERGRUND
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Wenn ein Teil durch Lichtbogenschweißen oder dergleichen an einen Sockel geschweißt wird, wird das Teil häufig durch eine Klemmvorrichtung oder dergleichen in einer Montageposition gehalten, damit sich das Teil nicht relativ zum Sockel bewegt. Wenn ein Teil an einen Sockel mit einer komplizierten Form, wie beispielsweise eine Autokarosserie, geschweißt wird, wird das Sockelmaterial selbst zwischen der Klemmposition und der Schweißposition zu einem störenden Objekt. Des Weiteren ergibt sich beim Schweißen eines Teils P auf einen großen Sockel W das Problem, dass eine Klemmvorrichtung 900 das Teil P nicht auf den Sockel W klemmen kann, oder, selbst wenn sie es klemmt, kann sie es nicht festklemmen, weil der Abstand zwischen der Klemmposition und der Schweißposition groß ist (siehe 16). Wie oben beschrieben, kann die Klemmvorrichtung 900 die Stellen, an denen geschweißt werden kann, begrenzen.
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Des Weiteren sind einige Roboterarme mit einem Mechanismus zum Zuführen eines Teils und einem Mechanismus zum Pressen des Teils zusätzlich zu einem Schweißbrenner als Endeffektor an der Spitze des Roboterarms ausgestattet. Dadurch wird der Aufbau des Endeffektors jedoch kompliziert, und außerdem wird der Endeffektor zwangsläufig größer, was nicht nur die Kosten des Endeffektors erhöht, sondern auch die Stellen einschränkt, an denen geschweißt werden kann, weil der Endeffektor mit dem Sockelmaterial kollidiert.
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ZITIERLISTE
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PATENTLITERATUR
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Patentliteratur 1: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung mit VeröffentlichungsNummer
2010-89228 -
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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TECHNISCHES PROBLEM
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Bei der Halterung eines Werkstücks ist es erwünscht, die Beschränkung der Stellen, an denen das Werkstück befestigt werden kann, zu lockern.
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LÖSUNG DES PROBLEMS
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Ein Robotersystem gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst einen Teilezuführroboter zum Zuführen eines Werkstücks, eine Teilehaltervorrichtung zum Halten des zugeführten Werkstücks in einer Montageposition in Bezug auf das Werkstück und einen Montageroboter zum Montieren des in der Montageposition gehaltenen Werkstücks an dem Werkstück. Eine Spitze eines Arms des Teilezuführroboters ist mit einer Masterplatte eines Werkzeugwechslers ausgestattet. Die Teilehaltervorrichtung umfasst eine an der Masterplatte lösbar befestigte Werkzeugplatte, einen Zug-/Lösemechanismus, der gemäß einer Operation über die Masterplatte auf das Werkstück gezogen und von diesem gelöst wird, und einen mit dem Zug-/Lösemechanismus gekoppelten Teiledrückmechanismus zum Andrücken des Teils gegen das Werkstück in einem Zustand, in dem der Zug-/Lösemechanismus auf das Werkstück gezogen wird.
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VORTEILHAFTE AUSWIRKUNGEN DER ERFINDUNG
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Gemäß dem vorliegenden Aspekt ist es möglich, eine Konstruktion für einen Roboter zu realisieren, die einen einfachen Aufbau aufweist, aber bei der Halterung eines Werkstücks die Beschränkungen hinsichtlich der Stellen, an denen das Werkstück gehalten werden kann, aufhebt.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Seitenansicht, die ein Robotersystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
- 2 ist eine Seitenansicht, die ein Beispiel für eine in 1 gezeigte Teilehaltervorrichtung zeigt.
- 3 zeigt die Position eines Magneten, wenn die in 2 gezeigte Teilehaltervorrichtung umgesetzt wird.
- 4 zeigt die Position des Magneten unmittelbar nach Beginn einer Operation der Teilehaltervorrichtung gemäß 2.
- 5 zeigt einen Zustand, in dem ein Teil von der in 2 dargestellten Teilehaltervorrichtung gehalten wird.
- 6 zeigt eine erste Phase einer Operation des Robotersystems aus 1.
- 7 zeigt eine zweite Phase der Operation mit dem Robotersystem aus 1.
- 8 zeigt eine dritte Phase der Operation mit dem Robotersystem aus 1.
- 9 zeigt eine vierte Phase der Operation mit dem Robotersystem aus 1.
- 10 zeigt eine fünfte Phase der Operation mit dem Robotersystem aus 1.
- 11 zeigt eine sechste Phase der Operation mit dem Robotersystem aus 1.
- 12 zeigt eine siebte Phase der Operation durch das Robotersystem aus 1.
- 13 zeigt eine achte Stufe der Operation durch das Robotersystem in 1.
- 14 ist eine Seitenansicht, die ein weiteres Beispiel der in 1 dargestellten Teilehaltervorrichtung zeigt.
- 15 ist eine Seitenansicht, die ein weiteres Beispiel für die in 1 dargestellte Teilehaltervorrichtung zeigt.
- 16 zeigt ein herkömmliches Beispiel.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Nachfolgend wird ein Robotersystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In der folgenden Beschreibung werden konstituierende Elemente, die im Wesentlichen dieselbe Funktion und Konfiguration aufweisen, mit demselben Bezugszeichen bezeichnet, und eine sich wiederholende Beschreibung wird nur dort gegeben, wo es notwendig ist.
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Wie in 1 gezeigt, umfasst ein Robotersystem 100 einen Teilezuführroboter 300 zum Zuführen eines Werkstücks P zu einem Werkstück W, eine Teilehaltervorrichtung 1 zum Halten des zugeführten Werkstücks P in einer Montageposition am Werkstück W und einen Montageroboter 400 zum Montieren des in der Montageposition gehaltenen Werkstücks P am Werkstück W.
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Der Teilezuführroboter 300 und der Montageroboter 400 sind zu beiden Seiten eines Arbeitstisches 610 angeordnet, auf dem das Werkstück W abgelegt wird. In der Nähe des Teilezuführroboters 300 ist ein Teilezuführtisch 710 angeordnet, auf den das Teil P gelegt wird.
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Der Teilezuführroboter 300 weist einen Knickarmmechanismus auf. Die Spitze des Arms des Teilezuführroboters 300 ist mit einer Teilgreifhand 3 zum Greifen des Teils P und einer Masterplatte 4M eines Werkzeugwechslers 4 ausgestattet. Die Werkzeugplatte 4T des Werkzeugwechslers 4 ist an der Teilehaltervorrichtung 1 vorgesehen. Die Werkzeugplatte 4T kann durch ein pneumatisches oder elektrisches Signal an die Masterplatte 4M angebracht und von ihr gelöst werden. Einzelheiten der Teilehaltervorrichtung 1 werden später beschrieben.
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Der Montageroboter 400 weist einen Gelenkarmmechanismus auf. Die Spitze des Arms des Montageroboters 400 ist mit einem Schweißbrenner 2 ausgestattet. Der Arm des Montageroboters 400 ist mit einer Drahtversorgungsvorrichtung (nicht dargestellt) zum Zuführen eines Schweißdrahtes zum Schweißbrenner 2 ausgestattet.
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Zusätzlich zu den oben genannten konstituierenden Elementen umfasst das Robotersystem 100 eine Luftzufuhrvorrichtung 320, wie beispielsweise einen Kompressor, zur Versorgung der Teilehaltervorrichtung 1 mit Luft, eine Schweißstromquelle 420 zur Versorgung des Schweißbrenners 2 und der Drahtversorgungsvorrichtung mit Antriebsstrom, eine Teilezuführroboter-Steuervorrichtung 330 zum Steuern des Betriebs des Teilezuführroboters 300 und zum Steuern des Betriebs der Teilehaltervorrichtung 1, eine Montageroboter-Steuervorrichtung 430 zum Steuern des Betriebs des Montageroboters 400 und zum Steuern der Schweißstromquelle 420, und eine Gesamtsteuervorrichtung 500 zum Durchführen einer Gesamtsteuerung der Teilezuführroboter-Steuervorrichtung 330 und der Montageroboter-Steuervorrichtung 430.
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Die Steuervorrichtung 330 für den Teilezuführroboter umfasst eine Speichervorrichtung, wie beispielsweise eine Festplatte, die ein Teilezuführprogramm zum Steuern der Operationen des Teilezuführroboters 300 und der Teilehaltervorrichtung 1 speichert, eine Rechenverarbeitungsvorrichtung, wie beispielsweise eine CPU, zum Ausführen des in der Speichervorrichtung gespeicherten Programms und dergleichen. Durch die Rechenverarbeitungsvorrichtung, die das Teilezuführprogramm ausführt, kann der Teilezuführroboter 300 das Teil P dem Werkstück W gemäß einer durch das Teilezuführprogramm angegebenen Teilezuführsequenz zuführen, und die Teilehaltervorrichtung 1 kann das Teil P an der Montageposition auf dem Werkstück W halten.
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Die Steuervorrichtung 430 des Montageroboters umfasst eine Speichervorrichtung, wie beispielsweise eine Festplatte, die ein Teilemontageprogramm zur Steuerung der Operationen des Montageroboters 400 und des Schweißbrenners 2 speichert, eine Rechenverarbeitungsvorrichtung, wie beispielsweise eine CPU, zur Ausführung des in der Speichervorrichtung gespeicherten Programms und dergleichen. Durch die Rechenverarbeitungsvorrichtung, die das Programm zur Halterung von Teilen ausführt, arbeitet der Montageroboter 400 synchron mit dem Schweißbrenner 2 gemäß einer durch das Programm zur Halterung von Teilen angegebenen Schweißsequenz, so dass das Teil P mit dem Werkstück W verschweißt werden kann.
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Die allgemeine Steuervorrichtung 500 umfasst eine Speichervorrichtung, wie beispielsweise eine Festplatte, die ein allgemeines Steuerprogramm zum Steuern der Operationsstartzeiten des Teilezuführroboters 300 und des Montageroboters 400 speichert, eine Rechenverarbeitungsvorrichtung, wie beispielsweise eine CPU, zum Ausführen des in der Speichervorrichtung gespeicherten Steuerprogramms, und dergleichen. Durch die Rechenverarbeitungsvorrichtung, die das allgemeine Steuerprogramm ausführt, können der Teilezuführroboter 300 und der Montageroboter 400 synchronisiert betrieben werden.
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Wie in 2 gezeigt, umfasst die Teilehaltervorrichtung 1 eine Werkzeugplatte 4T, die abnehmbar an der Masterplatte 4M des Werkzeugwechslers 4 befestigt ist. Die Teilehaltervorrichtung 1 ist über den Werkzeugwechsler 4 abnehmbar am Teilezuführroboter 300 befestigt. Die Werkzeugplatte 4T ist auf der Oberseite eines plattenförmigen Sockels 10 angebracht. Der Sockel 10 ist mit einem Zug-/Lösemechanismus 20 versehen, der auf das Werkstück W gezogen und von dem Werkstück W gelöst wird, sowie mit einem Teiledrückmechanismus 30, der das Teil P gegen das Werkstück W drückt, wenn der Zug-/Lösemechanismus 20 auf das Werkstück W gezogen wird.
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Der Teiledrückmechanismus 30 umfasst eine Stange 33, die vertikal beweglich innerhalb eines vorbestimmten Bewegungsbereichs in Bezug auf den Sockel 10 gelagert ist. An der Spitze der Stange 33 ist ein Kontakt 31, beispielsweise ein elastischer Körper, befestigt, der mit dem Teil P in Kontakt gebracht wird. In die Stange 33 ist eine Kompressionsspulenfeder 35 eingesetzt. Die Kompressionsspulenfeder 35 ist zwischen dem Sockel 10 und dem Kontakt 31 eingepresst. Wenn sich die Stange 33 in der untersten Stellung befindet, ragt die Unterseite des Kontakts 31 unter die Unterseite eines Zylinders 22.
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Der Zug-/Lösemechanismus 20 umfasst einen Magneten 21 und einen Magnetträgermechanismus, um den Magneten 21 vertikal beweglich zu halten. Der Magnetträgermechanismus umfasst einen zylindrischen Zylinder 22 und einen Kolben 23, der im Inneren des Zylinders 22 gleitet. Das obere und das untere Ende des Zylinders 22 sind geschlossen, und das Innere des Zylinders 22 ist durch den Kolben 23 in einen oberen und einen unteren Raum unterteilt. Der Kolben 23 wird zusammen mit dem Magneten 21 durch einen Kolbenvorspannmechanismus nach unten gedrückt. Typischerweise wird eine Kompressionsspulenfeder 24 als Kolben-Antriebsmechanismus verwendet. Das obere Ende der Kompressionsspulenfeder 24 ist mit der oberen Fläche des oberen Raums des Zylinders 22 verbunden, und das andere Ende ist mit der oberen Fläche des Kolbens 23 verbunden. Der Magnet 21 ist über einen Stift 25 an der unteren Fläche des Kolbens 23 befestigt. Der Magnet 21 ist über die Kompressionsspulenfeder 24 an der oberen Fläche des Kolbens 23 aufgehängt.
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Als Antriebssystem für den Kolben 23 wird ein doppelwirkender Typ verwendet. Ein Port 26, an den eine Luftröhre 28 angeschlossen ist, ist an der Seitenwand des oberen Raums des Zylinders 22 vorgesehen, und ein Port 27, an den eine Luftröhre 29 eines anderen Systems angeschlossen ist, ist an der Seitenwand des unteren Raums des Zylinders 22 vorgesehen. Durch unabhängiges Umschalten zwischen Luftzufuhr und Luftablass der beiden Ports 26, 27 kann der Magnet 21 zusammen mit dem Kolben 23 nach unten gedrückt und nach oben gezogen werden. Durch die Zufuhr und das Anhalten (Ablassen) von Luft aus einem externen Kompressor über die Masterplatte 4M kann somit das Anziehen und Lösen des Magneten 21 auf das Werkstück W bzw. von dem Werkstück W von außen betrieben werden. Das Antriebssystem des Kolbens 23 kann von einem einfachwirkenden Typ sein.
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Die Umschaltung zwischen Luftzufuhr und Luftabfuhr der beiden Ports 26, 27 in der Teilehaltervorrichtung 1 erfolgt durch die Operation mit Luft durch die Masterplatte 4M, wenn die Teilezuführvorrichtung 1 auf dem Teilezuführroboter 300 installiert ist. Konkret ist auf dem Luftleitungsweg von der Luftzufuhrvorrichtung 320 zur Teilehaltervorrichtung 1, an der Spitze des Arms des Teilezuführroboters 300 oder der Masterplatte 4M, ein Elektromagnetventil vorgesehen. Durch die Steuervorrichtung 330 des Teilezuführroboters, die das Öffnen und Schließen des Elektromagnetventils steuert, kann die Umschaltung zwischen Luftzufuhr und Luftabfuhr der beiden Ports 26, 27 erfolgen.
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Wenn Luft in den Zylinder 22 durch den oberen Port 26 zugeführt wird und Luft innerhalb des Zylinders 22 durch den unteren Port 27 abgelassen wird, wird der Magnet 21 zusammen mit dem Kolben 23 nach unten gedrückt und befindet sich am Boden des Zylinders 22.
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Wenn Luft aus dem oberen Raum innerhalb des Zylinders 22 durch den oberen Port 26 abgelassen wird und Luft in den unteren Raum innerhalb des Zylinders 22 durch den unteren Port 27 zugeführt wird, wird der Magnet 21 zusammen mit dem Kolben 23 nach oben gezogen und ist in einem oberen Teil des Zylinders 22 angeordnet.
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Wenn dem Zylinder 22 von keinem der beiden Ports 26, 27 Luft zugeführt wird, wird der Kolben 23 durch die Kompressionsspulenfeder 24 nach unten gedrückt. Der Magnet 21 wird gegen die Bodenfläche des Zylinders 22 gedrückt.
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Die Operation zum Halten des Teils P durch die Teilehaltervorrichtung 1 wird unter Bezugnahme auf die 3 bis 5 beschrieben.
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Wie in 3 gezeigt, werden die Abmessungen jedes Elements der Teilehaltervorrichtung 1 so bestimmt, dass ein Spalt zwischen der Bodenfläche des Zylinders 22 und der Oberfläche des Werkstücks W besteht, wobei der Kontakt 31 mit dem auf dem Werkstück W platzierten Teil P in Berührung steht. Während die Teilehaltervorrichtung 1 durch den Teilezuführroboter 300 transportiert wird, wird Luft aus dem oberen Innenraum des Zylinders 22 durch den oberen Port 26 abgelassen und Luft dem unteren Innenraum des Zylinders 22 durch den unteren Port 27 zugeführt. Der Magnet 21 der Teilehaltervorrichtung 1 wird dadurch zusammen mit dem Kolben 23 in einen oberen Bereich innerhalb des Zylinders 22 geschoben. Wie in 3 gezeigt, befindet sich der Magnet 21 im oberen Teil des Zylinders 22, selbst wenn der Kontakt 31 der Teilehaltervorrichtung 1 mit dem auf dem Werkstück W platzierten Teil P in Kontakt ist, so dass der Abstand zwischen dem Magneten 21 und dem Werkstück W länger wird und die Kraft (Zugkraft), durch die sich das Werkstück W und der Magnet 21 gegenseitig anziehen, schwach wird. Daher wird der Zylinder 22 nicht von dem Werkstück W angezogen.
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Die Umschaltung zwischen Luftzufuhr und -abfuhr der beiden Ports 26, 27 erfolgt, indem der Kontakt 31 der Teilehaltervorrichtung 1 mit dem auf dem Werkstück W platzierten Teil P in Berührung kommt, d. h. Luft wird vom oberen Port 26 in den oberen Innenraum des Zylinders 22 zugeführt und Luft im unteren Innenraum des Zylinders 22 aus dem unteren Port 27 abgeführt. Der Magnet 21 der Teilehaltervorrichtung 1 wird dadurch zusammen mit dem Kolben 23 in den unteren Teil des Zylinders 22 heruntergezogen. Da der Magnet 21 am Boden des Zylinders 22 angeordnet ist, wird der Abstand zwischen dem Magneten 21 und dem Werkstück W kurz, und die Kraft (Zugkraft), durch die sich das Werkstück W und der Magnet 21 gegenseitig anziehen, wird stark. Die Magnetkraft des Magneten 21 und der Federkoeffizient der Kompressionsspulenfeder 35 sind so vorgegeben, dass die Zugkraft den komprimierten Zustand gegen die Rückstellkraft der Kompressionsspulenfeder 35 des Teiledrückmechanismus 30 aufrechterhalten kann. Die Teilehaltervorrichtung 1 wird angezogen und zusammen mit dem Zylinder 22 gegen die Rückstellkraft der Kompressionsspulenfeder 35 des Teiledrückmechanismus 30 auf das Werkstück W gezogen.
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Wie in 5 gezeigt, wird die Kompressionsspulenfeder 35 zusammengezogen, wenn die Teilehaltervorrichtung 1 an das Werkstück W angezogen wird. Der Abstand, um den sich die Kompressionsspulenfeder 35 zusammenzieht, entspricht dem Abstand, um den die Teilehaltervorrichtung 1 an das Werkstück W angezogen wird. Der Kontakt 31 drückt das Teil P durch die Druckkraft der Kompressionsspulenfeder 35 gegen das Werkstück W und kann dadurch das Teil P in der Montageposition am Werkstück W halten.
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Ein Verfahren zum Schweißen einer Vielzahl von Teilen P1, P2, ... an das Werkstück W durch das Robotersystem 100 wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die 6 bis 13 beschrieben.
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Zunächst wird der Teilezuführroboter 300 über den an der Spitze des Arms vorgesehenen Werkzeugwechsler 4 mit der Teilehaltervorrichtung 1 ausgerüstet. Der Teilezuführroboter 300 nimmt mit der an der Armspitze vorgesehenen Teilgreifhand 3 ein Teil P1 vom Teilezuführtisch 710 auf (siehe 6), befördert das Teil P1 zusammen mit der Teilehaltervorrichtung 1 zur Montageposition des Teils P1 am Werkstück W und gibt das Teil P1 an der Montageposition frei (siehe 7). Anschließend bringt der Teilezuführroboter 300 die Teilehaltervorrichtung 1 in eine Position oberhalb des in der Montageposition befindlichen Teils P1, senkt die Teilehaltervorrichtung 1 in Richtung des Teils P1 ab und bringt den Kontakt 31 der Teilehaltervorrichtung 1 mit dem Teil P in Kontakt (siehe 8). In den in den 6 bis 8 dargestellten Stufen befindet sich der Magnet 21 der Teilehaltervorrichtung 1 in einer vom Boden des Innenraums des Zylinders 22 entfernten Position (siehe 3).
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Die Umschaltung zwischen Luftzufuhr und Luftabfuhr der beiden Ports 26, 27 erfolgt mit dem Kontakt 31 der Teilehaltervorrichtung 1 in Kontakt mit dem Werkstück P1, wobei das Werkstück P1 durch den Teiledrückmechanismus 30 der Teilehaltervorrichtung 1 in der Montageposition am Werkstück W gehalten wird (siehe 9). Zu diesem Zeitpunkt ist es wünschenswert, dass eine weiche Schwimmfunktion des Teilezuführroboters 300 aktiviert ist. So kann die Spitze des Arms des Teilezuführroboters 300 zusammen mit der Teilehaltervorrichtung 1 an das Werkstück W angezogen werden, und die Position der Spitze des Arms nach dem Anziehen kann erhalten werden. Entsprechend kann die Steuervorrichtung 330 des Teilezuführroboters den Teilezuführroboter 300 weiter steuern.
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Nachdem das Teil von der Teilehaltervorrichtung 1 gehalten wird, trennt der Teilezuführroboter 300 die Teilehaltervorrichtung 1 von ihr und zieht den Arm zurück (siehe 10). Vor dem Trennen der Teilehaltervorrichtung 1 vom Teilezuführroboter 300 wird das Elektromagnetventil auf dem Luftrohrleitungspfad vom Werkzeugwechsler 4 zu den beiden Ports 26, 27 durch die Steuervorrichtung 330 des Teilezuführroboters geschlossen, so dass keine Luft aus dem Inneren des Zylinders 22 entweicht, auch wenn der Teilezuführroboter 300 getrennt wird. Infolgedessen kann die Teilehaltervorrichtung 1 den Zustand beibehalten, in dem das Werkstück P1 an der Montageposition des Werkstücks W gehalten wird, auch nachdem sie vom Teilezuführroboter 300 getrennt wurde. Der Magnet 21 wird ursprünglich von der Kompressionsspulenfeder 24 zusammen mit dem Kolben 23 so vorgespannt, dass er sich im unteren Innenraum des Zylinders 22 befindet. Daher kann der Zustand, in dem er durch den Zug-/Lösemechanismus 20 auf das Werkstück W gezogen wird, auch dann beibehalten werden, wenn Luft aus den beiden Ports 26, 27 entweicht, so dass die Situation, in der sich das Teil P1 während des Schweißens bewegt, vermieden werden kann.
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Nachdem die Teilehaltervorrichtung 1 durch den Teilezuführroboter 300 abgetrennt wurde, befestigt der Montageroboter 400 das von der Teilehaltervorrichtung 1 gehaltene Teil P1 durch Schweißen an dem Werkstück W. Der Teilezuführroboter 300 nimmt das nächste Teil P2 auf und befördert es zur nächsten Montageposition, während der Montageroboter 400 die Operation an dem Werkstück W durchführt (siehe 11). Nach Abschluss der Halterung zieht der Montageroboter 400 den Arm zurück. Der Teilezuführroboter 300 ist mit der Teilehaltervorrichtung 1 ausgestattet, die das Teil P1 hält, dessen Operation abgeschlossen ist (siehe 12), schaltet zwischen Luftzufuhr und Luftabfuhr der beiden Ports 26, 27 um und löst den Haltezustand des Teils P1 durch die Teilezuführvorrichtung 1. Der Teilezuführroboter 300 bringt die Teilehaltervorrichtung 1 in eine Position über dem bereits übergebenen Teil P2, senkt die Teilehaltervorrichtung 1 in Richtung des Teils P2 ab und bringt den Kontakt 31 der Teilehaltervorrichtung 1 mit dem Teil P2 in Berührung (siehe 13). Der Teilezuführroboter 300, die Teilehaltervorrichtung 1 und der Montageroboter 400 führen die in den 9 bis 13 beschriebene Operation wiederholt durch, bis die Montage aller Teile P auf dem Werkstück W abgeschlossen ist.
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Die in der vorliegenden Ausführungsform beschriebene Teilehaltervorrichtung 1 kann das Teil P an dem Werkstück W durch sich selbst und durch Ziehen halten; daher ist es möglich, bei der Montage des Teils an dem Werkstück W die Beschränkungen hinsichtlich der Stellen, an denen das Teil montiert werden kann, zu lockern.
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Darüber hinaus drückt die Teilehaltervorrichtung 1 das Teil P durch die Druckkraft der zusammengezogenen Kompressionsspulenfeder 35 gegen das Werkstück W; daher kann die Haltekraft des Teils P auf dem Werkstück W erhöht und das Teil P fest gehalten werden. Des Weiteren weist die Teilehaltervorrichtung 1 nicht viele Funktionen auf und braucht nur den Zug-/Lösemechanismus 20, der auf das Werkstück W gezogen und von diesem gelöst wird, und den Teiledrückmechanismus 30, der das Teil P gegen das Werkstück W drückt, aufzuweisen. Darüber hinaus kann die Zug-/Lösemechanismus 20 die Operation des Ziehens/Lösens durch die vertikale Bewegung des Magneten 21 innerhalb des Zylinders 22 ausführen, und die Operation des Drückens des Teils P durch den Teiledrückmechanismus 30 kann durch die Druckkraft der Kompressionsspulenfeder 35 ausgeführt werden, und keiner von beiden hat eine komplizierte Struktur. Die Kraft zum Zusammenziehen der Kompressionsspulenfeder 35 wird durch Ausnutzung der Kraft der gesamten Teilehaltervorrichtung 1, die durch den Zug-/Lösemechanismus 20 an das Werkstück W angezogen wird, gewonnen, und eine Antriebsquelle, wie beispielsweise ein Motor, zum Zusammenziehen der Kompressionsspulenfeder 35 ist nicht erforderlich. Somit kann gesagt werden, dass die Teilehaltervorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine sehr einfache Struktur aufweist.
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Des Weiteren kann die Teilehaltervorrichtung 1 selbst dann, wenn sie vom Teilezuführroboter 300 getrennt ist, den Haltezustand des Teils P auf dem Werkstück W beibehalten. Daher kann der Teilezuführroboter300, indem er die Teilehaltervorrichtung 1, die das Teil P in der Montageposition auf dem Werkstück W hält, davon trennt, andere Operationen ausführen, wie beispielsweise das nächste Teil zur Montageposition befördern, während der Montageroboter 400 das Teil P an das Werkstück W schweißt. So kann die Zykluszeit der Schweißoperation verkürzt und die Arbeitseffizienz verbessert werden.
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In der vorliegenden Ausführungsform wurde das Robotersystem 100 so beschrieben, dass es zwei Roboter aufweist. Wenn jedoch die Zykluszeit akzeptabel ist, kann das System mit nur einem Roboter gebaut werden, indem zwischen der Teilehaltervorrichtung 1 und dem Schweißbrenner 2 umgeschaltet wird.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist ein Beispiel für die Befestigung des Teils P an dem Werkstück W durch Schweißen beschrieben worden; da die Teilehaltervorrichtung 1 das Teil P jedoch vorübergehend an dem Werkstück W fixiert, ist das Verfahren zur Befestigung des Teils P an dem Werkstück W nicht auf das Lichtbogenschweißen beschränkt. Je nach Verfahren zur Befestigung des Werkstücks P am Werkstück W kann der Schweißbrenner 2 beispielsweise durch eine Vorrichtung, wie eine Klebepistole, zum Verbinden mit einem durch Wärme geschmolzenen Harz, eine Vorrichtung zum Auftragen eines Klebstoffs oder eine Ultraschallschweißmaschine mit Ultraschallwellen ersetzt werden.
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In der vorliegenden Ausführungsform wurde ein Beispiel beschrieben, bei dem die Kompressionsspulenfeder 35 als Teiledrückmechanismus 30 verwendet wird; die Konfiguration des Teiledrückmechanismus 30 ist jedoch nicht auf die obige Struktur beschränkt, solange das Teil P gegen das Werkstück W gepresst werden kann, beispielsweise kann ein Luftzylinder anstelle der Kompressionsspulenfeder 35 verwendet werden. Wie in 14 dargestellt, umfasst ein Teiledrückmechanismus 40 einen Zylinder 42, einen Kolben 43 und einen Kontakt 41, der mit dem Kolben 43 über eine Stange 45 verbunden ist, die durch eine abgedichtete Öffnung in der Bodenfläche des Zylinders 42 geführt wird. Der Kolben 43 ist im Inneren des Zylinders 42 durch eine Kompressionsspulenfeder 44 aufgehängt. Zwei Ports 46, 47 sind an der Seite des Zylinders 42 angebracht. Die vom Werkzeugwechsler 4 ausgehenden Luftröhren 48, 49 sind jeweils mit den beiden Ports 46, 47 verbunden. Ähnlich wie beim Zug-/Lösemechanismus 20 kann durch getrennte Betätigung der Luftzufuhr und -abfuhr der beiden im Zylinder 42 vorgesehenen Ports 46, 47 der Kontakt 41 gegen das Werkstück P gedrückt und vom Werkstück P gelöst werden. So kann zwischen dem Halten des Werkstücks P am Werkstück W und dem Lösen des Haltezustands des Werkstücks P am Werkstück W umgeschaltet werden.
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Gemäß der oben beschriebenen Konfiguration des Teiledrückmechanismus 40 wird, nachdem die Position der Teilehaltervorrichtung 1 in Bezug auf das Werkstück W durch den Zug-/Lösemechanismus 20 fixiert wurde, eine Umschaltung zwischen Luftzufuhr und Luftabfuhr der Ports 46, 47 durchgeführt, und der Kolben 43 wird nach unten bewegt, wodurch der Kontakt 41 gegen das Werkstück P gedrückt wird und das Werkstück P in der Montageposition am Werkstück W gehalten werden kann. Da die Operation des Ziehens durch den Zug-/Lösemechanismus 20 und die Operation des Drückens durch den Teiledrückmechanismus 40 getrennt durchgeführt werden können, kann die Hublänge des Kontakts 41 des Teiledrückmechanismus 40 gemäß der Art des Teils, der Montageposition desselben und dergleichen eingestellt werden. Daher kann die Vielseitigkeit verbessert werden.
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Wenn der Teiledrückmechanismus 40 mit einem Luftzylinder verwendet wird, kann ein Sauggreifer anstelle des Magneten 21 des Zug-/Lösemechanismus 20 verwendet werden. Wie in 15 dargestellt, umfasst ein Zug-/Lösemechanismus 50 einen Sauggreifer 51. Der Sauggreifer 51 ist über eine Stange 52 mit dem Sockel 10 verbunden. Der Sauggreifer 51 ist mit einem Port 53 versehen, an den eine Luftröhre 54 angeschlossen ist. Die Luft in einem durch den Sauggreifer 51 und das Werkstück W definierten Raum wird mit dem Sauggreifer 51 in Kontakt mit dem Werkstück W abgeleitet, wodurch der Sauggreifer 51 auf das Werkstück W gezogen wird und die Teilehaltervorrichtung 1 am Werkstück W befestigt werden kann. Um einen Luftaustritt zu verhindern, wenn der Werkzeugwechsler 4 getrennt wird, ist es notwendig, eine Rohrleitung mit einem Rückschlagventil oder ähnlichem zu konstruieren. Nachdem die Position der Teilehaltervorrichtung 1 in Bezug auf das Werkstück W durch den Zug-/Lösemechanismus 50, der wie oben beschrieben konfiguriert ist, fixiert wurde, kann der Teiledrückmechanismus 40 das Teil P gegen das Werkstück W drücken und das Teil P vorübergehend fixieren. Da die Position der Teilehaltervorrichtung 1 in Bezug auf das Werkstück W fixiert werden kann, ohne die Anziehungskraft des Magneten 21 zu nutzen, kann das Teil P vorübergehend an dem Werkstück W fixiert werden, selbst wenn das Werkstück W ein nicht-magnetisches Material ist oder wenn der Magnet 21 aufgrund von Einschränkungen durch die Umgebung nicht verwendet werden kann.
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Während einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, wurden diese Ausführungsformen als Beispiele vorgestellt und sollen den Umfang der Erfindung nicht begrenzen. Diese Ausführungsformen können in verschiedenen anderen Formen implementiert werden, und verschiedene Auslassungen, Ersetzungen und Änderungen können vorgenommen werden, ohne von dem Geist der Erfindung abzuweichen. Diese Ausführungsformen und ihre Modifikationen sind im Umfang und Geist der Erfindung umfasst und sind in den Umfang der beanspruchten Erfindungen und deren Äquivalente umfasst.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Teilehaltervorrichtung,
- 3
- Teilgreifhand,
- 4
- Werkzeugwechsler,
- 4M
- Masterplatte,
- 4T
- Werkzeugplatte,
- 10
- Sockel,
- 20
- Zug-/Lösemechanismus,
- 21
- Magnet,
- 22
- Zylinder,
- 23
- Kolben,
- 24
- Kompressionsspulenfeder,
- 25
- Stift,
- 26, 27
- Port,
- 28, 29
- Luftröhre,
- 30
- Teiledrückmechanismus,
- 31
- Kontakt,
- 33
- Stange
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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