JP2010017750A - ロボット装置及びワークの組立方法 - Google Patents

Abstract

【課題】同一のロボット装置を異なる工程に使用することができ、組立ラインの簡素化や設備投資の削減に寄与するワークの組立技術の実現。
【解決手段】ロボットアーム２に取り付けられた溶接ガン２１とサーボガン２２からなる溶接ツール２０でワークＷの溶接箇所を把持して当該溶接箇所に溶接を施すロボット装置１０であって、前記溶接ツールの把持圧力を可変とするサーボ機構６１と、前記溶接ツールの把持圧力を調節して前記ワーク若しくは非溶接ツールを把持するように前記サーボ機構を制御する制御手段６０とを有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、溶接ガンとサーボガンからなる溶接ツールでワークや非溶接ツールを把持可能としたワークの組立技術に関する。

自動車などの組立ラインにおいて、溶接やシーラーなどの異なる工程やワークのハンドリングを行う際には、それぞれの工程ごとに専用のロボット装置やツールチェンジャーが設けられていた。ここで、特許文献１には、溶接ガンを有するロボットアームに、ワークを把持するクランプ手段と、ワークを溶接位置に位置決めする位置決め手段とを設けた溶接用ロボットが記載されている。
特開２０００−２５４７８４号公報

上述したように、従来は工程ごとに別のロボット装置やツールチェンジャーが必要であったので、組立ラインの簡素化や設備投資の削減、ツールの持ち替え時間の短縮には限界があった。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされ、その目的は、同一のロボット装置を異なる工程に使用することができ、組立ラインの簡素化や設備投資の削減、作業時間の短縮に寄与するワークの組立技術を実現することである。

上述の課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る第１の形態は、ロボットアームに取り付けられた溶接ガンとサーボガンからなる溶接ツールでワークの溶接箇所を把持して当該溶接箇所に溶接を施すロボット装置であって、前記溶接ツールの把持圧力を可変とするサーボ機構と、前記溶接ツールの把持圧力を調節して前記ワーク若しくは非溶接ツールを把持するように前記サーボ機構を制御する制御手段とを有する。

また、本発明に係る他の形態は、ロボットアームに取り付けられた溶接ガンとサーボガンからなる溶接ツールと、前記溶接ツールの把持圧力を可変とするサーボ機構と、前記サーボ機構を制御する制御手段とを有し、前記溶接ツールでワークの溶接箇所を把持して当該溶接箇所に溶接を施すロボット装置によるワークの組立方法であって、前記ワークに対して溶接を施した後、前記サーボ機構により前記溶接ツールによる把持圧力を調節して前記ワーク若しくは非溶接ツールを把持し、前記溶接ツールにより把持されたワークを別の工程に移送し、若しくは前記溶接ツールにより把持された非溶接ツールを用いて別の工程を実行する。

これらの形態によれば、同一のロボット装置を異なる工程に使用することができ、組立ラインの簡素化や設備投資の削減、作業時間の短縮が実現できる。

通常、溶接時の把持圧力は高圧であるが、この溶接時の把持圧力で非溶接ツールを把持すると非溶接ツールの信頼性が問題となる。本発明に係る別の形態は、前記溶接ツールによる前記ワーク若しくは非溶接ツールの把持圧力を、溶接時の把持圧力よりも低い圧力とする。これにより、非溶接ツールを適切に把持できる。

また、本発明に係る別の形態は、前記非溶接ツールは、前記溶接ツールにより把持される被把持部を有し、前記被把持部には、前記サーボガンに係合して位置決めされる位置決め部が設けられている。これにより、非溶接ツールの揺動を抑制して、作業精度を向上できる。

また、本発明に係る別の形態は、前記非溶接ツールの被把持部には、前記溶接ツールに把持された状態で前記溶接ガンの電極部が貫通して位置決めされる位置決め部が設けられている。これにより、非溶接ツールの変位を抑制して、作業精度を向上できる。

また、本発明に係る別の形態は、前記非溶接ツールの被把持部には、前記溶接ツールに把持されるときに前記溶接ガンに当接する第１のプレート部材と、前記サーボガンに当接する第２のプレート部材と、前記第１のプレート部材と前記第２のプレート部材との間に掛け渡されて前記溶接ツールに把持されるときの把持圧力に抗した力を付与する緩衝部材とが設けられている。これにより、非溶接ツールを把持する際の衝撃を緩和できる。

また、本発明に係る別の形態は、前記ワークは自動車用板金部材であり、前記非溶接ツールは前記ワークにシール剤を塗布するシーラーガンである。これにより、溶接工程とシール工程を同一のロボット装置により実施できる。

本発明によれば、同一のロボット装置を異なる工程に使用することができ、組立ラインの簡素化や設備投資の削減、作業時間の短縮が実現できる。

以下に、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。

尚、以下に説明する実施の形態は、本発明の実現手段としての一例であり、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で下記実施形態を修正又は変形したものに適用可能である。

［組立ラインの構成］
図１は、本発明に係る実施形態の自動車の組立ラインの平面図である。

図１に示すように、本実施形態のロボット装置１０は、自動車の組立ラインＬに設置され、車体のフェンダパネルなどの板金部材からなるワークＷにレインフォースメントなどの部品を溶接する工程、その後、上記部品が溶接されたワークに対してシール剤を塗布する工程を実施する。

ロボット装置１０は、ロボット本体１と、ロボット本体１に対して３次元方向に動作可能なロボットアーム２と、治具５を介してワークＷを保持するターンテーブル３と、後述するシーラーガン３０を保持するツール置き場４を備える。

ロボットアーム２の先端部には、後述する溶接ツール２０が取り付けられる。

上記溶接工程およびシール工程を終えたワークＷは、隣接する別の工程に投入される。

［溶接ツールの構成］
図２及び図３は、本実施形態の溶接ツールの詳細な構成を示す斜視図であり、シーラーガンの把持を解放した状態を点線で示している。

図２に示すように、溶接ツール２０は、ロボットアーム２の先端部に取り付けられた溶接ガン２１とサーボガン２２からなり、溶接ツール２０でワークＷの溶接箇所を把持して当該溶接箇所にスポット溶接を実施する。溶接ガン２１とサーボガン２２の互いに対向する部位には溶接用の電極部２１ａ，２２ａが着脱可能に取り付けられ、溶接ガン２１とサーボガン２２とでワークＷを所定の把持圧力で挟み込み、一方の電極部２１ａ（２２ａ）から他方の電極部２２ａ（２１ａ）に所定の電流を通電させることで溶接を実現する。

また、溶接ツール２０は、ワークＷまたは非溶接ツール３０を把持する。

ロボット装置１０は、溶接ツール２０（サーボガン２２）の把持圧力を調節するサーボ機構６１（図４参照）を備え、サーボ機構６１はサーボモータにより溶接ツール２０による把持圧力を、溶接時の把持圧力よりも低い圧力として、上記ワークＷまたは非溶接ツール３０を把持する。

非溶接ツール３０は、例えばワークＷにシール剤を塗布するシーラーガンである。

非溶接ツール３０は、溶接ツール２０により把持される被把持部３１を有し、この被把持部３１には、サーボガン２２に係合して位置決めされる第１の位置決め部３２が設けられている。

また、非溶接ツール３０の被把持部３１には、溶接ツール２０に把持された状態で溶接ガン２１の電極部２１ａが貫通して位置決めされる第２の位置決め部３３が設けられている。

更に、非溶接ツール３０の被把持部３１には、溶接ツール２０に把持されるときにサーボガン２２側に当接する第１のプレート部材３４と、溶接ガン２１側に当接する第２のプレート部材３５と、第１のプレート部材３４と第２のプレート部材３５との間に掛け渡されて溶接ツールに把持されるときの把持圧力に抗した力を付与する１対の緩衝部材３６とが設けられている。

上記緩衝部材３６は、第１のプレート部材３４と第２のプレート部材３５の両端部において、一方のプレート部材３５に固定され、他方のプレート部材３４には貫通する１対の軸部３６ａを有し、各軸部３６ａの周囲にはコイルスプリング３６ｂが巻装されている。これにより、第１のプレート部材３４と第２のプレート部材３５はスプリング３６ｂの付勢力に抗しつつ互いに軸部３６ａに沿って移動可能となるので、シーラーガン３０を溶接ツール２０で把持する際の衝撃を緩和することができる。

シーラーガン３０は、アーム部３７を介してサーボガン２２側の第１のプレート部材３４の端部に取り付けられる。

第１の位置決め部３２は第１のプレート部材３４の外面側に設けられ、第２の位置決め部３３は第１のプレート部材３４の内面側に設けられている。

第１の位置決め部３２は、サーボガン２２のアーム部２２ｂの両側を挟み込むように第１のプレート部材３４から突出する１対の壁部３２ａと、これら壁部３２ａの間に配置される平面部３２ｂとを有する。このように、第１の位置決め部３２が、サーボガン２２のアーム部２２ｂの外周面に対して９０°間隔で３点で当接するので、第１のプレート部材３４、すなわちシーラーガン３０がサーボガン２２のアーム部２２ｂに対してＡ方向に揺れ動くことを抑制することができ、シーラーガン３０による作業精度を確保することができる。

また、第２の位置決め部３３には、溶接ツール２０に把持された状態で溶接ガン２１の電極部２１ａが貫通する位置決め孔３３ａが設けられているので、シーラーガン３０がサーボガン２２のアーム部２２ｂに対してＢ方向に変位することを抑制することができ、シーラーガンによる作業精度を確保することができる。

さらに、第２のプレート部材３５には、溶接ガン２１のアーム部２１ｂの外周面に当接する曲面部３５ａが形成されている。

［ワークの組立手順］
次に、本実施形態のロボット装置によるワークの組立手順について説明する。

図４は、本実施形態のロボット装置のブロック図、図５は、本実施形態のロボット装置によるワークの組立手順を示すフローチャートである。

図４に示すように、ロボット装置１０の動作は、制御部６０がターンテーブル３の回転位置に応じてロボットアーム２、溶接ガン２１、サーボガン２２、シーラーガン３０、サーボ機構６１を制御する。

図５において、まず、溶接ツール２０を駆動して、治具５を介してターンテーブル３上に保持されたワークＷに対して溶接を実施する（Ｓ１）。

次に、サーボ機構６１を制御して溶接ツール２０による把持圧力を、溶接時の把持圧力（２〜５ｋＮ）よりも低い圧力（４００〜５００Ｎ）に設定し、ロボットアーム２をツール置き場４に移動してワークＷまたは非溶接ツールとしてのシーラーガン３０を把持する（Ｓ２，Ｓ３）。

次に、ロボットアームをワークＷに移動し、溶接ツール２０により把持されたシーラーガン３０によりシール工程を実施する（Ｓ４）。

次に、ロボットアーム２をツール置き場４まで移動してシーラーガン３０の把持を解除し、シーラーガン３０をツール置き場４に戻す（Ｓ５）。

上記Ｓ１〜Ｓ５の動作を、次のワークがなくなるまで繰り返し実行する（Ｓ６）。

なお、上述した実施形態では、溶接ツール２０でシーラーガン３０を把持する構成について説明したが、これに限られず、例えば、ワークＷに対して溶接およびシール剤を塗布した後（Ｓ１、Ｓ４）、溶接ツール２０によってワークＷを把持し後工程に移送することや、前工程が終了したワークを把持して本工程に投入することもできる。

上記実施形態によれば、溶接工程に影響を与えずに、溶接工程とシール工程とを同一のロボット装置１０により実施できるので、組立ラインの簡素化や設備投資の削減、作業時間の短縮が実現できる。

本発明に係る実施形態の自動車の組立ラインの平面図である。 本実施形態の溶接ツールの詳細な構成を示す斜視図である。 本実施形態の溶接ツールの詳細な構成を示す斜視図である。 本実施形態のロボット装置のブロック図である。 本実施形態のロボット装置によるワークの組立手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１ ロボット本体
２ ロボットアーム
３ ターンテーブル
４ ツール置き場
５ 治具
２０ 溶接ツール
２１ 溶接ガン
２２ サーボガン
３０ シーラーガン
３１ 被把持部
３２ 第１の位置決め部
３３ 第２の位置決め部
３４ 第１のプレート部材
３５ 第２のプレート部材
３６ 緩衝部材
６０ 制御部
６１ サーボ機構
Ｌ 組立ライン
Ｗ ワーク

Claims (12)

1. ロボットアームに取り付けられた溶接ガンとサーボガンからなる溶接ツールでワークの溶接箇所を把持して当該溶接箇所に溶接を施すロボット装置であって、
   前記溶接ツールの把持圧力を可変とするサーボ機構と、
   前記溶接ツールの把持圧力を調節して前記ワーク若しくは非溶接ツールを把持するように前記サーボ機構を制御する制御手段とを有することを特徴とするロボット装置。
2. 前記制御手段は、前記溶接ツールによる前記ワーク若しくは非溶接ツールの把持圧力を、溶接時の把持圧力よりも低い圧力とすることを特徴とする請求項１に記載のロボット装置。
3. 前記非溶接ツールは、前記溶接ツールにより把持される被把持部を有し、
   前記被把持部には、前記サーボガンに係合して位置決めされる位置決め部が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のロボット装置。
4. 前記非溶接ツールの被把持部には、前記溶接ツールに把持された状態で前記溶接ガンの電極部が貫通して位置決めされる位置決め部が設けられていることを特徴とする請求項３に記載のロボット装置。
5. 前記非溶接ツールの被把持部には、前記溶接ツールに把持されるときに前記溶接ガンに当接する第１のプレート部材と、前記サーボガンに当接する第２のプレート部材と、前記第１のプレート部材と前記第２のプレート部材との間に掛け渡されて前記溶接ツールに把持されるときの把持圧力に抗した力を付与する緩衝部材とが設けられていることを特徴とする請求項３に記載のロボット装置。
6. 前記ワークは自動車用板金部材であり、前記非溶接ツールは前記ワークにシール剤を塗布するシーラーガンであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のロボット装置。
7. ロボットアームに取り付けられた溶接ガンとサーボガンからなる溶接ツールと、前記溶接ツールの把持圧力を可変とするサーボ機構と、前記サーボ機構を制御する制御手段とを有し、前記溶接ツールでワークの溶接箇所を把持して当該溶接箇所に溶接を施すロボット装置によるワークの組立方法であって、
   前記ワークに対して溶接を施した後、前記サーボ機構により前記溶接ツールによる把持圧力を調節して前記ワーク若しくは非溶接ツールを把持し、
   前記溶接ツールにより把持されたワークを別の工程に移送し、若しくは前記溶接ツールにより把持された非溶接ツールを用いて別の工程を実行することを特徴とするワークの組立方法。
8. 前記溶接ツールによる前記ワーク若しくは非溶接ツールの把持圧力を、溶接時の把持圧力よりも低い圧力とすることを特徴とする請求項７に記載のワークの組立方法。
9. 前記非溶接ツールは、溶接ツールにより把持される被把持部を有し、
   前記被把持部には、前記サーボガンに係合して位置決めされる位置決め部が設けられていることを特徴とする請求項７または８に記載のワークの組立方法。
10. 前記非溶接ツールの被把持部には、前記溶接ツールに把持された状態で前記溶接ガンの電極部が貫通して位置決めされる位置決め部が設けられていることを特徴とする請求項９に記載のワークの組立方法。
11. 前記非溶接ツールの被把持部には、前記溶接ツールに把持されるときに前記溶接ガンに当接する第１のプレート部材と、前記サーボガンに当接する第２のプレート部材と、前記第１のプレート部材と前記第２のプレート部材との間に掛け渡されて前記溶接ツールに把持されるときの把持圧力に抗した力を付与する緩衝部材とが設けられていることを特徴とする請求項９に記載のワークの組立方法。
12. 前記ワークは自動車用板金部材であり、前記非溶接ツールは前記ワークにシール剤を塗布するシーラーガンであることを特徴とする請求項７乃至１１のいずれか１項に記載のワークの組立方法。

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