JP2010076567A - 治具切換装置および治具切換方法 - Google Patents

Abstract

【課題】極力狭い領域に複数の保持治具を保管でき、かつ作業ロスの少ない保持治具の交換が可能な治具切換装置および治具切換方法を提供する。
【解決手段】本発明は、回転可能に設けられた回転台７に、ワークＷを保持するための治具である保持治具３が複数格納されており、当該保持治具３の姿勢は、前記ワークＷを保持可能な保持姿勢および前記回転台７上に格納された格納姿勢の間で、姿勢変更手段１０により変更される。
【選択図】図１

Description

本発明は、治具切換装置および治具切換方法に関し、特に、車両部材のための治具切換装置および治具切換方法に関する。

従来より、例えば車両用の治具切換装置および治具切換方法として、多車種に対応した溶接設備が使用されている（例えば、特許文献１参照）。車種が異なる際には、通常、部材を固定するためのクランプ位置が異なるため、特許文献１参照に記載の設備では、各々の車種に適合する複数の治具を備え、製造する車種に応じて、用いる治具を適宜交換している。
特開２００３−１４６２６５号公報

しかし、特許文献１に記載の組立装置は、複数の治具を治具保管部（保管エリア）に並べて保管しているため、広大な保管エリアが必要となる。また、保管エリアが広大となるため、多車種を順列生産する場合には、治具の交換に時間が掛かり効率的でない。

本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、複数の治具を省スペースで保管し、かつ効率的に交換可能で作業ロスの少ない治具切換装置および治具切換方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明に係る治具切換装置は、回転可能に設けられた回転台と、ワークを保持するための治具であり、前記回転台上に格納可能な少なくとも２つの保持治具とを有している。更に、本治具切換装置は、前記保持治具の姿勢を、前記ワークを保持可能な保持姿勢および前記回転台上に格納された格納姿勢の間で変更させる姿勢変更手段を有している。

上記目的を達成する本発明に係る治具切換方法は、回転可能な回転台に、ワークを保持するための治具であって前記回転台上に格納可能な少なくとも２つの保持治具を設ける。この後、当該保持治具の姿勢を、前記回転台上に格納した格納姿勢で維持しつつ、前記ワークを保持するために選択された保持治具を、当該ワークを保持可能な保持姿勢に変更させて、当該保持姿勢となった保持治具によりワークを保持する。

上記のように構成した本発明に係る治具切換装置は、回転台上に複数の保持治具が格納姿勢で格納され、これらの保持治具の姿勢を保持姿勢と格納姿勢の間で変更できる姿勢変更手段が設けられているため、極力狭い領域に複数の保持治具を保管でき、かつ回転台を回転させることで作業ロスの少ない保持治具の交換が可能となる。

上記のように構成した本発明に係る治具切換方法は、回転台に複数の保持治具を格納し、選択された保持治具を保持姿勢に変更させて、保持姿勢となった保持治具によりワークを保持するため、極力狭い領域に複数の保持治具を保管でき、かつ回転台を回転させることで作業ロスの少ない保持治具の交換が可能となる。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る治具切換装置を示す平面図、図２は、同治具切換装置を示す側面図、図３は、同治具切換装置の一部を示す部分側面図、図４は、同治具切換装置の保持治具を示す側面図である。なお、図２，３の側面図では、説明の便宜のために４つのうち２つの保持治具を省略して示している。

また、図５は、同治具切換装置の落下防止兼押し出し装置を示す側面図、図６は、同落下防止兼押し出し装置により保持治具を落下させる際を示す側面図である。

本発明の実施形態に係る治具切換装置１は、車体組立ラインにおいてボディサイド部材の溶接を行う溶接ステーションに設けられ、車両のボディサイド部材を溶接して組み立てる際に、ボディサイド部材を構成する部品（ワークＷ）を保持するための装置である。本治具切換装置１は、図１，２に示すように、ワークＷを保持するための複数の保持治具３を交換可能に備えており、多車種を同一ラインで順列生産する設備に適している。

本装置１は、溶接ステーションの床面５に形成された凹部６に、回転可能に設置される回転台７と、回転台７上に格納可能な４つの保持治具３を備えている。なお、保持治具３は２つ以上であればよく、４つに限定されない。各々の保持治具３は、回転台７上に周方向に並んで設置されている。回転台７は、回転台駆動用モータおよびギアボックスを備えた回転台駆動装置８により、回転可能となっている。

各々の保持治具３は、図３に示すように、回転台７上に姿勢変更手段１０を介して設置されている。姿勢変更手段１０は、保持治具３の姿勢を変更させるための機能を備えており、保持治具３を、回転台７上に格納された状態の格納姿勢と、ワークＷを保持可能な保持姿勢との間で変更させることができる。本実施形態の保持治具３は、保持姿勢において水平方向に比較的長く形成されており、格納姿勢では、この保持治具３が鉛直方向に長い縦置きとなる。上述の姿勢変更手段１０を用いることで、使用しない保持治具３は格納姿勢で回転台７上に格納し、使用する保持治具３のみを保持姿勢とすることができる。

回転台７の周囲の一部には、選択された保持治具３が保持姿勢となって使用される作業エリア１１が設けられている。作業エリア１１には平滑な基台１２が設けられ、この基台１２上に、２本の基台レール１３が設けられる。２本の基台レール１３は、回転台７が設けられる凹部６側から、回転台７から離れる方向へ並行に延在している。また、基台１２には、保持治具３を位置決めするための治具位置決め装置１４（治具位置決め手段）が設けられる。治具位置決め装置１４は、エアシリンダー等により上方へ突出可能なロケートピン１５を備えており、保持治具３に形成されるロケート孔に挿入されることで、保持治具３を高精度に位置決めできる。

各々の保持治具３は、図４に示すように、保持姿勢における下方側に車輪１７を有する移動部１８と、保持姿勢における上方側に移動部１８に連結されて設けられて、ワークＷを保持する保持部１９とを備えている。移動部１８は、回転台７と作業エリア１１の間を移動できるように、平板形状で形成された移動本体部２０の回転台側（図４の紙面左側）、作業エリア側（図４の紙面右側）および中央部の３カ所の各々の両側端に、車輪１７が設けられる。車輪１７は、基台レール１３上を移動することができる。移動部１８の下面には、格納姿勢において後述する落下防止兼押し出し装置２１により保持される落下防止用係止部２２が設けられる。落下防止用係止部２２は、保持姿勢における作業エリア側（格納姿勢における下方側）に、係止面２５が形成され、保持姿勢における下側に、押し出し面２６が形成される。係止面２５は、保持姿勢における下方側が作業エリア側へ突出するように傾斜して形成される。

保持部１９は、ワークＷを保持するためのクランプ２７や位置決めピン２８を複数備えている。クランプ２７は、例えばエアシリンダー等により開閉することでワークＷを把持し、位置決めピン２８は、例えばエアシリンダー等により進退動することで、ワークＷに設けられる孔部に挿入されてワークＷを位置決めする。なお、回転台７上の４つの保持部１９は、４車種のボディサイド部材に対応して、クランプ２７や位置決めピン２８の形状や配置、数等が各々異なる構成となっている。また、組み立てる車両の変更に対応して、移動部１８から保持部１９を取り外して交換可能であることが好ましい。

姿勢変更手段１０は、図３に示すように、上下方向に延在する２本の昇降用レール３０と、昇降用レール３０の下端側から回転台７の回転外側方向へ延在する２本の回転台レール３１とを有している。昇降用レール３０および回転台レール３１は、梁材等により形成されたレール固定部３２の回転外側に固定されている。回転台レール３１は、回転台７が回転することで基台レール１３と直線的に並ぶことができる。

レール固定部３２の上端側には、保持治具３を吊り上げるためのチェーン３３が噛み合う歯車３４が設けられており、このチェーン３３の一端が、保持治具３の保持姿勢における回転台側と連結されている。なお、吊り上げ手段はチェーン３３に限定されず、例えばワイヤー等であってもよい。チェーン３３の他端には、バランスウェイト３４が連結されている。チェーン３３は、巻き上げ用モータ３５により駆動される巻き上げ用歯車３６によって巻き上げることができる。

レール固定部３２の上下方向の略中央部には、図５に示すように、保持治具３の落下防止用係止部２２と係合する落下防止兼押し出し装置２１が設けられる。落下防止兼押し出し装置２１は、エアシリンダー３７と、３つの第１〜第３リンク部材３８Ａ〜３８Ｃを有している。第１リンク部材３８Ａは、一端がエアシリンダー３７に連結され、他端が第２リンク部材３８Ｂに連結されており、中央部に回転軸３９を有している。第２リンク部材３８Ｂは、一端が第１リンク部材３８Ａと連結され、他端が第３リンク部材３８Ｃと連結される。第３リンク部材３８Ｃは、第２リンク部材３８Ｂと連結される位置と異なる位置に回転軸４０を有している。また、第３リンク部材３８Ｃは、略子“コ”字状に形成されており、この一端側に、落下防止用係止部２２の係止面２５と当接するローラ状の当接ローラ４１（落下防止手段）が回転可能に連結される。さらに、第３リンク部材３８Ｃの他端側には、落下防止用係止部２２の押し出し面２６と当接するローラ状の押し出しローラ４２（押し出し手段）が回転可能に連結される。保持治具３が格納姿勢にある場合には、落下防止用係止部２２の係止面２５に当接ローラ４１が当接して保持治具３の落下が抑制されている。このとき、係止面２５が傾斜して形成されているため、当接ローラ４１によって落下が確実に抑制される。この状態からエアシリンダー３７を作動させると、図６に示すように当接ローラ４１による抑えが解放されて、保持治具３が落下することとなる。すなわち、エアシリンダー３７が作動して第１リンク部材３８Ａの一端を引き付けると、第１リンク部材３８Ａが回転軸３９を中心として回転する。これにより、第１リンク部材３８Ａの他端に連結された第２リンク部材３８Ｂを介して、第３リンク部材３９Ｃが引き付けられて、第３リンク部材３９Ｃが回転軸４０を中心に回転する。これにより、当接ローラ４１が移動して係止面２５から離れて、保持治具３が落下する。更に、当接ローラ４１の移動と連動して押し出しローラ４２が落下防止用係止部２２の押し出し面２６を押し出し、保持治具３の作業エリア１１への移動を補助することとなる。

前述の回転台駆動装置８、巻き上げ用モータ３５、姿勢変更手段１０のエアシリンダー３７、治具位置決め装置１４のロケートピン１５、保持部１９のクランプ２７および位置決めピン２８は、制御部４２に接続されて、一括制御される。

次に、本実施形態に係る治具切換装置１の作用を説明する。

図７は、本実施形態に係る治具切換装置の動作を示すフロー図、図８は、同治具切換装置の保持治具が全て格納姿勢にある際を示す側面図、図９は、同治具切換装置の保持治具の１つが保持姿勢に移動する途中を示す側面図、図１０は、同治具切換装置の保持治具の１つが保持姿勢に移動した際を示す側面図である。なお、図８〜１０の側面図では、説明の便宜のために４つのうち２つの保持治具を省略して示している。

治具切換装置１に設けられる各々の保持治具３は、通常、図８に示すように格納姿勢で回転台７上に格納されている。本実施形態の格納姿勢は、保持姿勢において水平方向に比較的長い保持治具３を縦置きとした姿勢であり、したがって、狭い領域に効率よく格納することができる。

治具切換装置１の全ての保持治具３が格納姿勢で回転台７上に格納された状態で、車体組立ラインの溶接ステーションにボディサイド部材を構成するワークＷが搬送されると、制御部４２によってボディサイド部材の種類に応じた保持治具３が選択される。次に、選択された保持治具３が作業エリア１１に一致するように、回転台７を回転制御して回転台レール３１と基台レール１３を直線的に並べる。

次に、制御部４２により落下防止兼押し出し装置２１を制御して、保持治具３を係止した状態（図５参照）から当接ローラ４１を解放し（図６参照）、保持治具３を自重により落下させる。このとき、押し出しローラ４２が保持治具３を作業エリア方向へ押し出し、保持治具３の移動を補助する。これにより、図９，１０に示すように、保持治具３の下方の車輪１７ａが回転台レール３１および基台レール１３上を通り、かつ保持治具３の上方の車輪１７ｂが昇降用レール３０上を通ることで、保持治具３が約９０度回転しつつ姿勢を変化させて、保持姿勢となって作業エリア１１まで移動する。このとき、巻き上げ用モータ３５を制御することで、保持治具３の落下の勢いを緩和させることができる。

保持治具３が完全に落下して作業エリア１１まで移動すると、治具位置決め装置１４を制御部４２により制御し、ロケートピン１５を突出させる。ロケートピン１５は、保持治具３に形成されるロケート孔に挿通し、保持治具３が高精度に位置決めされる。

この後、作業者によって保持治具３にワークＷが設置される。設置が終了すると、制御部４２と接続されたスイッチ等が作業者により押されて、制御部４２により保持部１９のクランプ２７および位置決めピン２８等が作動し、ワークＷが確実に保持される。なお、作業者が保持治具３にワークＷを設置するのではなく、ロボットを用いて自動的に設置する構成としてもよい。

この後、作業者またはロボットによるスポット溶接が行われ、ワークＷが溶接されてボディサイド部材が形成される。

この後、制御部４２に接続されたスイッチ等が作業者により押されて（ロボット溶接の場合には自動で）、制御部４２により保持部１９のクランプ２７および位置決めピン２８等が作動して、ボディサイド部材が解放される。解放されたボディサイド部材は、作業者またはロボットにより搬出される。

この後、更に制御部４２に接続されたスイッチ等が作業者により押されて（ロボット搬出の場合には自動で）、制御部４２によりロケートピン１５を後退させて、保持治具３を治具位置決め装置１４から解放する。さらに、巻き上げ用モータ３５を制御して保持治具３をチェーン３３により巻き上げ、保持治具３を落下させた際と逆方向に姿勢を９０度回転させつつ、格納姿勢となるまで吊り上げる。このとき、保持治具３はチェーン３３を介してバランスウェイト３４と連結されているため、小さな力で保持治具３の巻き上げが可能である。

保持治具３が格納姿勢に達すると、巻き上げを終了し、落下防止兼押し出し装置２１を制御して落下防止用係止部２２の係止面２５に当接ローラ４１を当接させて、保持治具３を係止する。

この後、順次搬入されるワークＷに応じて保持治具３を選択しつつ、同様の工程を繰り返すことで、多車種のボディサイド部材を順列生産することとなる。

本実施形態に係る治具切換装置１によれば、複数車種に対応する保持治具３を、姿勢を変更しつつ格納できるため、保持姿勢よりも狭い領域で格納可能な縦置きの格納姿勢で格納でき、省スペース化を実現できる。

また、回転制御される回転台７上に複数の保持治具３を格納するため、任意の保持治具３に自動で切り換えることができ、小さい領域で、複数車種の順列生産を実現できる。

また、任意の保持治具３への自動切換が可能であるため、複数の保持治具３を固定的に並べた場合と比較して作業者の移動時間を低減でき、また、保持治具３の自動切換中に作業者が別の作業を実施可能であり、労務費を削減できる。

また、格納姿勢にある保持治具３を自重で落下させるための落下防止兼押し出し装置２１が、初期動作補助機能を備えているため、ロックの解除および押し出し動作を１つのエアシリンダーの進退動作で実現でき、設備費を削減できる。

また、昇降用レール３０、回転台レール３１および基台レール１３を配して、保持治具３を吊り下げ式として回転台７上に格納するため、自重により、姿勢を縦置き状態（格納姿勢）から横置き状態（保持姿勢）に円滑に変更できる。

また、回転台７上の格納姿勢において、保持治具３の保持部１９が、回転台７の半径中心側ではなく半径外側方向に位置するため、回転台７が必要以上に大きくならず、保持治具３を省スペースに格納できる。

なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変することができる。例えば、図１１に示すように、姿勢変更手段５１が、格納姿勢における保持治具５２の下方側を中心として、上方側を回転台７の半径外側へ倒し、若しくは半径内側へ立ち上げる構造を有するようにしてもよい。このような構造とするには、例えば格納姿勢における保持治具５２の下方側に固定的に歯車５３を設け、この歯車５３と噛み合う他の回転歯車５４をモータ５５等により回転制御することで実現できる。また、本発明は、車両以外の他の製品（部品）の組み立てにも適用できる。また、本発明の用途は溶接に限定されず、例えばシール部材を塗布するために用いることもできる。また、作業エリア１１は、床面５上に設けられなくてもよく、例えば、回転台７上で保持姿勢となる構成としてもよい。

図１は、本発明の実施形態に係る治具切換装置を示す平面図である。 同治具切換装置を示す側面図である。 同治具切換装置の一部を示す部分側面図である。 同治具切換装置の保持治具を示す側面図である。 同治具切換装置の落下防止兼押し出し装置を示す側面図である。 同落下防止兼押し出し装置により保持治具を落下させる際を示す側面図である。 本実施形態に係る治具切換装置の動作を示すフロー図である。 同治具切換装置の保持治具が全て格納姿勢にある際を示す側面図である。 同治具切換装置の保持治具の１つが保持姿勢に変更する途中を示す側面図である。 同治具切換装置の保持治具の１つが保持姿勢に移動した際を示す側面図である。 本発明の他の実施形態に係る治具切換装置を示す側面図である。

符号の説明

１ 治具切換装置、
３，５２ 保持治具、
７ 回転台、
１０，５１ 姿勢変更手段、
１１ 作業エリア、
１３ 基台レール、
１４ 治具位置決め装置、
１７ 車輪、
２１ 落下防止兼押し出し装置、
２２ 落下防止用係止部、
３０ 昇降用レール、
３１ 回転台レール、
３３ チェーン、
４１ 当接ローラ、
４２ 押し出しローラ、
Ｗ ワーク。

Claims (12)

1. 回転可能に設けられた回転台と、
   ワークを保持するための治具であり、前記回転台上に格納可能な少なくとも２つの保持治具と、
   前記保持治具の姿勢を、前記ワークを保持可能な保持姿勢および前記回転台上に格納された格納姿勢の間で変更させる姿勢変更手段と、を有する治具切換装置。
2. 前記回転台が回転する方向の一部に設けられて前記保持治具が保持姿勢となるための作業エリアに、選択された保持治具が一致するように前記回転台を回転制御するとともに、当該選択された保持治具の姿勢を前記格納姿勢と保持姿勢の間で変更するように前記姿勢変更手段を制御する制御部を有する請求項１に記載の治具切換装置。
3. 前記姿勢変更手段は、前記保持姿勢における保持治具の回転台側である一方側に連結して保持治具を昇降させつつ、当該保持治具の他方側を前記回転台の半径方向へ移動させる吊り上げ手段を有する請求項１または２に記載の治具切換装置。
4. 前記保持治具には車輪が設けられ、前記回転台および作業エリアの少なくとも一方には、前記保持治具が姿勢を変更する際に前記車輪が移動するレールが設けられる請求項１〜３のいずれか１項に記載の治具切換装置。
5. 前記作業エリアには、前記保持姿勢における保持治具を位置決めする治具位置決め手段が設けられる請求項１〜４のいずれか１項に記載の治具切換装置。
6. 前記格納姿勢における保持治具の下降を制限する落下防止手段と、当該落下防止手段に連結して設けられ、当該落下防止手段が解除される動作により、前記保持治具を前記回転台の半径外側方向へ押し出す押し出し手段と、を備えた落下防止兼押し出し装置を有する請求項１〜５のいずれか１項に記載の治具切換装置。
7. 前記姿勢変更手段は、前記格納姿勢における保持治具の下方側を中心として、上方側を前記回転台の半径外側へ倒し、若しくは半径内側へ立ち上げる構造を有する請求項１または２に記載の治具切換装置。
8. 回転可能な回転台に、ワークを保持するための治具であって前記回転台上に格納可能な少なくとも２つの保持治具を設け、当該保持治具の姿勢を、前記回転台上に格納した格納姿勢で維持しつつ、前記ワークを保持するために選択された保持治具を、当該ワークを保持可能な保持姿勢に変更させて、当該保持姿勢となった保持治具によりワークを保持する治具切換方法。
9. 前記ワークを保持するために選択された保持治具が、前記回転台が回転する方向の一部に設けられて前記保持治具が保持姿勢となるための作業エリアに一致するように前記回転台を回転制御し、当該選択された保持治具の姿勢を前記格納姿勢と保持姿勢の間で変更するように制御する請求項８に記載の治具切換方法。
10. 前記保持姿勢における保持治具の回転台側である一方側を昇降させることで、当該保持治具の他方側を前記回転台の半径方向へ移動させて前記保持治具の姿勢を変更する請求項８または９に記載の治具切換方法。
11. 前記保持治具を前記格納姿勢から保持姿勢に変更する際に、当該保持治具の自重により移動させる請求項８〜１０のいずれか１項に記載の治具切換方法。
12. 前記格納姿勢における保持治具の下方側を中心として、上方側を前記回転台の半径外側へ倒すことで、前記保持姿勢へと変更する請求項８または９に記載の治具切換方法。

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