JP2007245300A - ワーク支持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワーク支持装置における設備の低コスト化
【解決手段】ワーク支持装置１０は、ワーク支持部材１１、１２を先端部１３ａに移動可能に配設したロボットアーム１３と、ロボットアーム１３の先端部１３ａにおけるワーク支持部材１２の動きを適宜にロックするロック装置１４と、ロック装置１４のロックを解除した状態で、ワーク支持部材１２を固定物２４に当接させつつロボットアーム１３の先端部１３ａを移動させて、ロボットアーム１３の先端部１３ａにおいて、ワーク支持部材１２の位置を相対的に変更するワーク支持部材位置変更制御部１５とを備えている。このワーク支持装置１０によれば、ロボットアーム１３とロック装置１４を制御し、ロボットアーム１３の先端部１３ａにおけるワーク支持部材１２の位置を変更することができる。このためワーク支持部材１２にアクチュエータを装備する必要がない。
【選択図】図２

Description

本発明はワークを支持するワーク支持装置に関するものである。

ワークを支持するワーク支持装置は、自動車の車体組立工程などにおいて、ワークを支持するとともに、溶接する際にワークを位置決めするワーク位置決め装置として用いられている。

例えば、自動車のルーフアッセンブリを組み立てる工程においては、ヘッダインナーパネルや、ルーフリンフォースパネルや、フレームバックパネルなどの補強パネルを、ルーフパネルに対して位置決めして溶接している。各補強パネルとルーフパネルには、それぞれ位置決め用の穴が形成されており、補強パネルとルーフパネルの位置決め穴を合わせることにより、ルーフパネルに対して補強パネルを位置決めしている。

ワーク支持装置は、位置決めピンを備え、補強パネルに形成されている位置決め穴に位置決めピンを挿入して、補強パネルを支持し、ロボットなどで、別途位置決めされたルーフパネルの所定の組み付け位置に補強パネルを位置決めするものがある。

なお、同一車種によっても、補強パネルが異なれば、位置決め穴の位置が異なる場合がある。さらに、車種が異なる場合には、ルーフパネルの形状や補強パネルの形状が異なり、同じ部位に取り付けられる補強パネルにおいても位置決め穴の位置は異なる場合がある。このため、ワーク支持装置は、各補強パネルの位置決め穴の位置に合わせて、位置決めピンの位置を調整する必要がある。特に、車体組立工程において、異なる車種の組立が混流する混流ラインでは、補強パネルに応じて位置決めピンの位置を変更する必要がある。

複数のワークに応じたワーク支持装置として、例えば、特開２００５−１８６６９２号公報には、回転支持軸の周囲に周方向に複数のワーク支持面を備えており、各ワーク支持面にそれぞれワーク支持部材を配したものが開示されている。このワーク支持装置は、回転支持軸の周囲に周方向に複数設けたワーク支持面に、それぞれ位置決め部を備え、位置決め部をそれぞれ異なる種類のワークに対応させたものが開示されている。
特開２００５−１８６６９２号公報

特開２００５−１８６６９２号公報には、回転支持軸の周囲に周方向に複数のワーク支持面を備えており、各ワーク支持面にそれぞれワーク支持部材を配したものが開示されている。このため、大掛かりな装置となり設備コストが嵩む。また、ワーク支持部材の位置をワークに応じて所定の位置に設置する必要がある。ワーク支持部材の位置を変更するのにはワーク支持部材の取り付け位置を変更する必要があるなど所要の労力が必要である。

また、ワーク形状に応じてワーク支持部材の位置を変更するのを補助する機構として、各ワーク支持部材にアクチュエータを設けた構造を考えることができる。例えば、図６に示すように、ワーク支持部材１０１にシリンダ等のアクチュエータ１０２と、ワーク支持部材１０１の移動経路に沿ってストッパ１０３を設置した構造を考えることができる。この構造では、ワーク支持部材１０１を設置したい位置にあるストッパ１０３をワーク支持部材１０１の移動経路上に突出させて、アクチュエータ１０２を伸縮制御して、ワーク支持部材１０１をストッパ１０３で止められる位置に移動させるものである。これにより、ワーク支持部材１０１を所望の位置に変更することができる。しかし、この場合、各ワーク支持部材１０１にそれぞれアクチュエータ１０２と、ストッパ１０３を取り付ける必要があるなど、装置が複雑になるし、設備コストが嵩む。

本発明に係るワーク支持装置は、ロボットアームの先端部にワークを支持する複数のワーク支持部材を備え、ワーク支持部材で支持したワークを、ロボットアームを操作して所望の位置に移動させるワーク支持装置であって、ワーク支持部材はロボットアームの先端部に移動可能に配設されており、ロボットアームの先端部におけるワーク支持部材の動きを適宜にロックするロック装置と、ロック装置のロックを解除した状態で、ワーク支持部材を固定物に当接させつつロボットアームの先端部を移動させて、ロボットアームの先端部において、ワーク支持部材の位置を相対的に変更するワーク支持部材位置変更制御部とを備えている。

このワーク支持装置によれば、ロボットアームとロック装置を制御することにより、ロボットアームの先端部におけるワーク支持部材の位置を変更することができる。このため、各ワーク支持部材にアクチュエータは不要であり、ワーク支持装置の構造をより簡易なものにでき、設備コストの低コスト化を図ることができる。

以下、本発明の一実施形態に係る位置決め装置を図面に基づいて説明する。

この実施形態に係るワーク支持装置１０は、図１に示すように、ワーク支持部材１１、１２と、ロボットアーム１３と、ロック装置１４と、ワーク支持部材位置変更制御部１５で構成されており、ロボットアーム１３の先端部にワークを支持するワーク支持部材１１、１２を備え、ワーク支持部材１１、１２で支持したワークを、ロボットアーム１３を操作して所望の位置に移動させるものである。

この実施形態では、ワーク支持部材は、一対のワーク支持部材１１、１２でワーク（図示省略）を支持するように構成されている。ワーク支持部材１１、１２は、ロボットアーム１３の先端部に移動可能に配設している。この実施形態では、ロボットアーム１３の先端部にガイドレール２１を取り付け、一対のワーク支持部材１１、１２のうち、一方のワーク支持部材１１をガイドレール２１上に固定的に配設し、他方のワーク支持部材１２をガイドレール２１に沿って動く移動体２２の上に設置している。

ロック装置１４は、ロボットアーム１３の先端部１３ａにおけるワーク支持部材１２の動きを適宜にロックするものである。この実施形態では、ロック装置１４は、図示は省略するが、ワーク支持部材１２を設置した移動体２２に組み込まれ、ガイドレール２１に対する移動体２２の動きを適宜にロックするブレーキ機構１４ａと、ブレーキ機構のロックとロック解除を操作する制御装置１４ｂで構成している。例えば、ブレーキ機構は空気圧や電磁力等で動作するように構成し、制御装置１４ｂの制御信号により、ロックとロック解除を制御できるものを採用するとよい。

このワーク支持部材位置変更制御部１５は、ロック装置１４のロックを解除した状態で、ワーク支持部材１２を固定物２４に当接させつつロボットアーム１３の先端部１３ａを移動させることにより、ロボットアーム１３の先端部１３ａに対して、ワーク支持部材１２の位置を相対的に変更するものである。

この実施形態では、ワーク支持部材位置変更制御部１５は、図１に示すように、ロボットアーム１３とロック装置１４を制御する。図１中の１３ｂはロボットアーム１３の制御装置である。ロボットアーム１３の動作範囲内には、固定的に設置した固定物２４がある。固定物２４には、ロボットアーム１３の先端部１３ａに移動可能に配設されたワーク支持部材１２を係止させるものや、ワーク支持部材１２を設置した移動体２２に当接するものを採用することができる。この実施形態では、固定物２４はワーク支持部材１２に係合し得る形状を備えている。

このワーク支持部材位置変更制御部１５は、ロボットアーム１３とロック装置１４を制御し、図２に示すように、斯かる固定物２４に、ワーク支持部材１２を係合させる。そして、この状態で、ロック装置１４によるワーク支持部材１２のロックを解除し、ロボットアーム１３の先端部１３ａを移動させる。これにより、ロボットアーム１３の先端部１３ａにおいて、ワーク支持部材１２の位置を相対的に変更することができる。そして、ワーク支持部材１２の位置を所望の位置に変更した後、ロック装置１４によりワーク支持部材１２をロックするとよい。これにより、一対のワーク支持部材１１、１２の位置関係を支持するワークに応じて変更することができる。

このワーク支持装置１０によれば、上述したように、ロボットアーム１３とロック装置１４を制御し、ロボットアーム１３の先端部１３ａにおけるワーク支持部材１２の位置を変更することができる。このためワーク支持部材１２にアクチュエータを装備する必要がない。これにより、ワーク支持装置１０の構造をより簡易なものにでき、設備の低コスト化を図ることができる。

以上、ワーク支持装置の一実施形態を説明したが、本発明に係るワーク支持装置は上記に限定されない。

例えば、一対のワーク支持部材１１、１２を備えたものを例示したが、ワーク支持部材は、一対のものに限らず、支持するワークに応じ、ロボットアーム１３の先端部１３ａに複数設置し、複数のワーク支持部材でワークを支持するものでもよい。また、一対のワーク支持部材１１、１２のうち、一方のワーク支持部材１１を固定的に配設し、他方のワーク支持部材１２を移動可能に配設したものを例示したが、ロボットアーム１３の先端部１３ａに配設した全てのワーク支持部材を、それぞれロボットアーム１３の先端部１３ａにおいて移動可能に配設し、それぞれの位置を調整してもよい。この場合、移動可能に配設したワーク支持部材には、ロック装置を設けるとよい。そして、ロボットアーム１３の先端部１３ａで位置を変更する場合には、それぞれロック装置のロックを解除した状態で、ワーク支持部材を固定物に当接させつつロボットアーム１３の先端部１３ａを移動させることにより、ワーク支持部材の位置を変更するとよい。すなわち、この場合でも、ロボットアーム１３の先端部１３ａの基準位置からの相対位置を基準にすることで、各ワーク支持部材の位置を、ロボットアーム１３の先端部１３ａにおいて所望の位置に変更することができる。

また、ロボットアームの先端部にワーク支持部材を移動可能に配設する構造として、ワーク支持部材が、ロボットアームの先端部に敷設したガイドレールに沿って動く構造を例示したが、ワーク支持部材を移動可能に配設する構造は、これに限定されない。例えば、ロボットアームの先端部に設けたリンク機構により、ワーク支持部材を移動可能に配設してもよい。このように、ワーク支持装置は種々の変更が可能である。

次に、多種の自動車のルーフアッセンブリを組み立てる混流ラインに適用したワーク支持装置の一実施形態を説明する。

この実施形態では、ルーフアッセンブリ３０は、図３に示すように、ヘッダインナーパネル３１や、ルーフリンフォースパネル３２や、フレームバックパネル３３などの補強パネルを、ルーフパネル４０の所定位置に位置合わせして溶接したものである。図示は省略するが、ルーフパネル４０と、各補強パネル３１、３２、３３には、共通形状の位置決め穴が形成されており、互いの位置決め穴に、位置決めピンを挿通することにより、互いの位置を合わせている。なお、車種によっては、位置決め穴の位置は異なり、また、同一車種であっても、補強パネル３１、３２、３３ごとに位置決め穴の位置が異なる場合がある。このため、多種の自動車のルーフアッセンブリを組み立てる混流ラインでは、車種ごとに、および、補強パネルごとに、ワーク支持部材の位置を対応させる必要がある。

また、ルーフアッセンブリ３０を組み立てる作業設備は、図３、４に示すように、溶接作業を行う所定の姿勢でルーフパネル４０を支持するルーフパネル支持部材４１を備えている。このルーフパネル支持部材４１は、先端に、ルーフパネルを支持する支持片４２が取り付けられている。図３、４に示す例では、ルーフパネル支持部材４１は、ルーフパネル４０の四隅、および、左右両側の中間部を支持している。

ルーフパネル支持部材４１は、自動車の車種に応じて形状の異なるルーフパネルに合わせて、ルーフパネル４０の支持構造を変更できるようになっている。また、図３に示すように、ルーフパネル４０が設置される位置において、ルーフパネル４０の左右両側方には、それぞれ溶接を行う溶接ロボット４３、４４が設置されている。ルーフパネル４０が設置される位置の下方には、ガイドレール４６がルーフパネル４０の前後方向に沿って敷設されている。このガイドレール４６には、補強パネル３１〜３３を支持するワーク支持装置５０が移動可能に設置されている。

ワーク支持装置５０は、図４、図５に示すように、移動体５１と、ロボットアーム５２と、基台５３と、ワーク支持部材５４、５５と、ロック装置６１と、ワーク支持部材位置変更制御部（図示省略）を備えている。

移動体５１は、図４に示すように、ルーフパネル４０の設置位置の下側に、設置されるルーフパネル４０の前後方向に沿って敷設したガイドレール４６に移動可能に設置されている。移動体５１は、駆動装置５１ａと制御装置５１ｂを備えており、制御装置５１ｂの制御信号に基づいてガイドレール４６の任意の位置に移動させることができる。ロボットアーム５２は、斯かる移動体５１に設置されている。このロボットアーム５２は、移動体５１を走行操作させることにより、ルーフパネル４０に対して所望の位置に移動することができる。また、ロボットアーム５２は、先端部５２ａの角度変更が自在に動くものを採用するとよい。

このワーク支持装置５０は、図５に示すように、ロボットアーム５２の先端部５２ａに、ワーク支持部材５４、５５を設置する面５３ａ〜５３ｃを複数備えた基台５３を備え、基台５３の複数の面５３ａ〜５３ｃにそれぞれワーク支持部材５４を配し、複数のワークを支持できるように構成している。

この実施形態では、基台５３は、縦断面が台形の部材で、ロボットアーム５２を取り付けた面を除いて、上面５３ｂと、両側面５３ａ、５３ｃの３つの面に、それぞれワークが支持できるように構成している。この基台５３は、上面５３ｂに対して両側面５３ａ、５３ｃがそれぞれ傾斜しているので、基台５３の各面５３ａ〜５３ｃにおいて、互いに干渉しないようにワークを支持することができる。

基台５３の上面５３ｂと両側面５３ａ、５３ｃには、それぞれ一対のワーク支持部材５４、５５を設置している。一対のワーク支持部材５４、５５のうち、一方のワーク支持部材５４は基台５３に固定的に配設し、他方のワーク支持部材５５は基台５３上で移動可能に配設している。この実施形態では、移動可能に配設されたワーク支持部材５５は、基台５３の上に敷設したリニアガイド５６（案内部材）に移動可能に設置した移動体５７の上に設置している。

ロック装置６１は、基台５３上でのワーク支持部材５５の動きを適宜にロックするものであり、リニアガイド５６に移動可能に設置した移動体５７に組み込まれている。図示は省略するが、ロック装置６１には、ロックとロック解除を制御する制御装置を備えており、制御装置に制御信号を送ることにより、ロックとロック解除を操作できるように構成している。

ワーク支持部材位置変更制御部（図示省略）は、ロック装置６１とロボットアーム５２を操作制御して、ロック装置６１のロックを解除した状態で、ワーク支持部材５４を固定物（図示省略）に当接させつつロボットアーム５２の先端部５２ａを移動させて、ロボットアーム５２の先端部５２ａにおけるワーク支持部材５５の位置を変更し、その後、ロック装置６１によりワーク支持部材５５をロックして、一対のワーク支持部材５４、５５の間隔を補強パネル３１〜３３の位置決め穴の間隔に応じて変更するものである。

斯かるワーク支持部材５５の位置の変更動作は、図３に示すように、例えば、ガイドレール４６に沿った軌道上において、ルーフパネル４０が設置される位置から離れた補強パネル積載位置７０において行うとよい。図示は省略するが、斯かる補強パネル積載位置７０には、ワーク支持部材の位置を変更する際に用いる固定物を設置しておくとよい。そして、その位置において、ロボットアーム５２とロック装置６１を操作制御して、基台５３の各面５３ａ〜５３ｃに移動可能に設置したワーク支持部材５５の位置を変更するとよい。

また、この実施形態では、ワーク支持部材５４は、図５に示すように、位置決めピン７１と、ワーク受け治具７２で構成されている。

位置決めピン７１は、補強パネル３１〜３３とルーフパネル４０のそれぞれに形成された位置決め穴に挿通され、補強パネル３１〜３３をそれぞれルーフパネル４０の所定位置に位置決めするものである。ワーク受け治具７２は、補強パネル３１〜３３（ワーク）の形状に応じた形状に自在に変更でき、変更した形状を維持できる受け面を備えたものである。ワーク受け治具７２には、例えば、特公昭６０−５７９５７号公報や特開２００４−１２２２９８号に開示されているように、受け面の形状を変更できるものを採用できる。

この実施形態では、ワーク受け治具７２は、進退可能に植設した多数のピン７２ａを全体で受け面７２ｂを構成し、ワークの形状に応じて各ピン７２ａの進退量を調整することにより、受け面７２ｂの形状を変更する構造を備えている。また、ワーク受け治具７２は、受け面７２ｂの形状維持と形状維持解除を制御する制御装置を備えており、制御装置に制御信号を送ることにより、受け面７２ｂの形状維持と形状維持解除を操作できるように構成している。

補強パネル積載位置７０では、ワーク支持部材５４、５５に支持させる補強パネルの位置決め穴の間隔に合わせて、一対のワーク支持部材５４、５５の間隔を調整するとともに、ワーク受け治具７２の受け面７２ｂの形状を補強パネルの形状に合わせて変更する。この際、ワーク受け治具７２を、補強パネル又は補強パネルの支持部位と同形状の擬似体に押し当ててワーク受け治具７２の受け面７２ｂの形状を変更するとよい。これらの動作は、ロボットアーム５２のティーチング制御、および、ロック装置およびワーク受け治具７２を制御することで行うことができる。

このワーク支持装置５０では、ワーク支持部材５４が、補強パネル（ワーク）の形状に応じた形状に自在に変更でき、変更した形状を維持できる受け面を備えたワーク受け治具７２を備えているので、補強パネルを設置する基台５３がロボットアーム５２の操作に伴い傾いたとしても、補強パネルがワーク支持部材５４から脱落するのを防止することができる。

次に、ルーフパネル４０に、ヘッダインナーパネル３１や、ルーフリンフォースパネル３２や、フレームバックパネル３３を取り付けるルーフアッセンブリ組立工程を説明する。

このワーク支持装置５０は、基台５３の各面５３ａ〜５３ｃに、それぞれ補強パネルを支持することができる。そして、ロボットアーム５２を設置した移動体５１を走行させながら、基台５３の各面５３ａ〜５３ｃに支持した補強パネルをルーフパネル４０に位置合わせすることができる。

例えば、ルーフパネル４０に、ヘッダインナーパネル３１や、ルーフリンフォースパネル３２や、フレームバックパネル３３を取り付ける場合には、図示は省略するが、基台５３に、ヘッダインナーパネル３１や、ルーフリンフォースパネル３２や、フレームバックパネル３３の各補強パネルを支持させるとよい。そして、ロボットアーム５２を設置した移動体５１をルーフパネル４０の前方から後方に移動させながら、ヘッダインナーパネル３１、ルーフリンフォースパネル３２、フレームバックパネル３３を順に位置決めした状態で、他の溶接ロボット４３、４４により、溶接を行わせるとよい。

このように、このワーク支持装置５０によれば、ロボットアーム５２の先端部に、ワーク支持部材５４を設置する面を複数備えた基台５３を備え、基台５３の複数の面にそれぞれワーク支持部材５４を配しているので、複数のワークを支持することができる。

また、このロボットアーム５２は、ルーフパネル４０の下部で、移動可能に設置しており、ロボットアーム５２の先端部５２ａの角度変更を自在に動くように構成することにより、ルーフパネル４０に対して、補強パネル３１〜３３を適切な方向から位置決めすることができる。

また、ワーク支持部材５４の位置関係を自由に変更でき、また、ワーク支持部材５４は、ワークの形状に応じた形状に自在に変更でき、変更した形状を維持できる受け面７２ｂを備えたワーク受け治具７２を備えている。このため、多種の自動車の部品が混流する混流ラインにも同じ装置で対応できる。また、ルーフパネルアッセンブリの組立作業を例示したが、自動車のドアパネルなど、また、自動車に限らず、種々の部材の位置決め作業に用いることができる。また、このワークの支持装置は、組立作業に限らず、種々の用途においてワークの位置決め装置として用いることができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明に係るワーク支持装置は上記の実施形態に限定されるものではない。

本発明の一実施形態に係るワーク支持装置を示す斜視図。 本発明の一実施形態に係るワーク支持装置を示す斜視図。 ルーフアッセンブリを組み立てる作業設備を示す平面図。 ルーフアッセンブリを組み立てる作業設備を示す縦断側面図。 本発明の他の実施形態に係るワーク支持装置を示す斜視図。 ワーク支持部材の位置を変更するのを補助する補助機構の一例を示す図。

符号の説明

１０ ワーク支持装置
１１、１２ ワーク支持部材
１３ ロボットアーム
１３ａ ロボットアームの先端部
１４ ロック装置
１４ａ ブレーキ機構
１４ｂ 制御装置
１５ ワーク支持部材位置変更制御部
２１ ガイドレール
２２ 移動体
２４ 固定物
３０ ルーフアッセンブリ
３１ ヘッダインナーパネル（ワーク）
３２ ルーフリンフォースパネル（ワーク）
３３ フレームバックパネル（ワーク）
４０ ルーフパネル
４１ ルーフパネル支持部材
４２ 支持片
４３、４４ 溶接ロボット
４６ ガイドレール
５０ ワーク支持装置
５１ 移動体
５１ａ 駆動装置
５１ｂ 制御装置
５２ ロボットアーム
５２ａ ロボットアームの先端部
５３ 基台
５４、５５ ワーク支持部材
５６ リニアガイド
５７ 移動体
６１ ロック装置
７０ 補強パネル積載位置
７１ 位置決めピン
７２ ワーク受け治具
７２ｂ 受け面

Claims (3)

1. ロボットアームの先端部にワークを支持する複数のワーク支持部材を備え、前記ワーク支持部材で支持したワークを、前記ロボットアームを操作して所望の位置に移動させるワーク支持装置であって、
   前記ワーク支持部材はロボットアームの先端部に移動可能に配設されており、
   前記ロボットアームの先端部におけるワーク支持部材の動きを適宜にロックするロック装置と、
   前記ロック装置のロックを解除した状態で、前記ワーク支持部材を固定物に当接させつつロボットアームの先端部を移動させて、前記ロボットアームの先端部において、ワーク支持部材の位置を相対的に変更するワーク支持部材位置変更制御部とを備えたワーク支持装置。
2. 前記ロボットアームは、前記先端部に、ワーク支持部材を設置する面を複数備えた基台を備え、基台の複数の面にそれぞれワーク支持部材を配して、複数のワークを支持できるように構成したことを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。
3. 複数のワーク支持部材を先端部に移動可能に配設したロボットアームと、前記ロボットアームの先端部におけるワーク支持部材の動きを適宜にロックとロック解除を制御できるロック装置とを備え、前記複数のワーク支持部材で支持されたワークを、ロボットアームを操作して所望の位置に移動させるワーク支持装置を用い、
   前記ロック装置のロックを解除した状態で、前記ワーク支持部材を固定物に当接させつつロボットアームの先端部を移動させて、前記ロボットアームの先端部において、ワーク支持部材の位置を相対的に変更するワーク支持装置のワーク支持部材位置変更方法。

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