JP2016022563A - 接合部品の製造装置、および接合部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】接合対象となる第１のワークに複数の第２のワークを接合する場合にサイクルタイムの短縮化を図ることができ、さらに接合品質を向上させることができる接合部品の製造装置、および接合部品の製造方法を提供する。【解決手段】製造装置１００は、ステアリングメンバ本体２１０へ各部品２２４、２２５を移動し、部品毎にステアリングメンバ本体に設定される接合箇所２０９ａ、２０９ｂに各部品を位置決めする第１のロボットハンド１３０と、第１のロボットハンドにより位置決めされた各部品をステアリングメンバ本体に接合する接合部４０と、を有しており、第１のロボットハンドは、各部品をそれぞれ把持可能な複数のハンド部１３１、１３２と、複数のハンド部を回転軸周りに一体的に回転させる回転駆動部１５０と、を有している。【選択図】図１

Description

本発明は、接合部品の製造装置、および接合部品の製造方法に関する。

所定のワークに対して種々のワークを接合して形成される接合部品として、例えば自動車などに用いる車両用部品を例示することができる。自動車は、何万点にも及ぶ部品をボルト締結、接着、または溶接などによって接合して組み立てることで製造される。例えば、車室前部に配置されるステアリングメンバのような部品についても、特許文献１に記載されているように、ステアリングコラムやサイドブラケットなどの数種類のワークを接合している。数種類のワークを接合するような場合、各ワークを接合対象となる別のワークに対して位置決めするためにワーク毎に専用の治具を使用する必要がある。このため、設備投資費の増加や専用の治具を使用した煩雑な作業が強いられる。

一方で、下記特許文献２には、把持したワークを別のワークへ搬送するロボットハンドを使用し、ロボットハンドでワークを把持しながら接合作業を行う接合方法を開示している。この方法によれば、ワークの搬送および接合作業時のワークの保持をロボットハンドによって行うため、ワーク保持のための専用治具の使用を省略することができ、設備投資費の削減および作業効率の向上を図ることができる。

特開２０００−２１９１７１号公報 特開２００７− ６９３３３号公報

しかしながら、特許文献２に記載された方法では、一度の搬送作業で複数個のワークを同時に搬送し、さらにそれぞれのワークを連続して接合することは想定していない。このため、例えば、複数個のワークを接合する際には、一つのワークをロボットハンドにより把持して別のワークへ搬送し、接合作業を終えた後に別のワークからロボットハンドを一旦退避させ、その後、ロボットハンドによりワークを再び把持して別のワークへ搬送するといった作業を繰り返し実施する必要がある。つまり、接合するワーク数の増加に伴って、ワークを把持したロボットハンドを接合対象となる別のワークへ移動させる作業と、ワークの把持を行うセット位置へロボットハンドを移動させる作業の実施回数が増えるため、工程数の増加が招かれ、サイクルタイムの短縮化を図ることができない。また、従来のロボットハンドには、複数個のワークを接合箇所に対して個別に位置決めする機構や、接合作業時にロボットハンドと各ワークとの干渉を防止する機構が備えられていないため、例えば、ロボットハンドにより複数個のワークを把持させて複数個のワークの接合作業を続けて実施すると、各ワークを正確に位置決めすることが困難になるうえに、ロボットハンドと各ワークとの干渉による接合位置の位置ずれなどが生じて、接合品質の低下を招く虞もある。

そこで本発明は、接合対象となる第１のワークに複数の第２のワークを接合する場合にサイクルタイムの短縮化を図ることができ、さらに接合品質を向上させることができる接合部品の製造装置、および接合部品の製造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接合部品の製造装置は、第１のワークに第２のワークを接合して接合部品を形成する接合部品の製造装置であり、第１のワークへ第２のワークを移動し、第２のワーク毎に第１のワークに設定される接合箇所に第２のワークを位置決めするロボットハンドと、ロボットハンドにより位置決めされた第２のワークを第１のワークに接合する接合部とを有している。ロボットハンドは、第２のワークをそれぞれ把持可能な複数のハンド部と、複数のハンド部を回転軸周りに一体的に回転させる回転駆動部とを有している。そして、回転駆動部は、複数のハンド部のうちの少なくとも１つの一のハンド部により把持された一の第２のワークが第１のワークの接合箇所に位置決めして接合された後、複数のハンド部を一体的に回転させて、一のハンド部を第１のワークから離間させつつ、少なくとも１つの他のハンド部が把持する他の第２のワークを第１のワークの接合箇所に接近させて位置決めする。

また、本発明に係る接合部品の製造方法は、第１のワークに第２のワークを接合して接合部品を形成する接合部品の製造方法であり、ワークを移動可能なロボットハンドが備える複数のハンド部のそれぞれに第２のワークを把持させる工程と、複数のハンド部を第１のワークへ接近させて、複数のハンド部のうちの少なくとも１つの一のハンド部が把持する一の第２のワークを、第２のワーク毎に第１のワークに設定される接合箇所に位置決めする工程と、一の第２のワークを第１のワークに接合する工程とを有している。さらに、複数のハンド部を一体的に回転させて、一のハンド部を第１のワークから離間させつつ、少なくとも１つの他のハンド部が把持する他の第２のワークを第１のワークの接合箇所に接近させて位置決めする工程と、他の第２のワークを第１のワークに接合する工程とを有している。

本発明によれば、ロボットハンドが備える複数のハンド部のうちの一のハンド部が把持する一の第２のワークを接合対象となる第１のワークの接合箇所に接合した後、各ハンド部を一体的に回転させることにより、第１のワークから一のハンド部を離間させつつ、他のハンド部に把持した第２のワークを第１のワークの接合箇所に接近させて位置決めすることができる。このため、複数の第２のワークを続けて接合する作業を実施する場合に、第２のワークを把持するためのセット位置へハンド部を移動させる作業と、ハンド部をセット位置から第１のワークへ移動させる作業の実施回数を減らすことができ、サイクルタイムの短縮化を図ることができる。また、複数のハンド部を一体的に回転させる操作を行うことで、第１のワークからの一のハンド部の退避動作と、第１のワークに対する第２のワークの位置決め動作が同時に行われるため、第１のワークの接合箇所に対して第２のワークを正確に位置決めすることができ、さらに接合作業時に各ハンド部と各ワークとが干渉するのを防止できるため、部品の位置ずれに伴う接合品質の低下が発生するのを防止することができる。

本発明の実施形態に係る接合部品の製造装置を示す概観斜視図である。 実施形態に係る接合部品の製造装置を示す平面図である。 図３は、実施形態に係る接合部品の製造装置が備える固定保持部を示す図であり、（Ａ）は、固定保持部の概観斜視図、（Ｂ）は、図３（Ａ）に示す矢印３Ｂ方向から見た矢視図である。 図４は、実施形態に係る接合部品の製造装置が備える可動保持部を示す図であり、（Ａ）は、可動保持部の概観斜視図、（Ｂ）は、図４（Ａ）に示す矢印４Ｂ方向から見た矢視図である。 図５は、実施形態に係る接合部品の製造装置が備えるハンド部の構成を説明するための図であり、（Ａ）は、ハンド部の平面図、（Ｂ）は、ハンド部を回転させる操作を示す平面図、（Ｂ）は、ハンド部を回転させた後の様子を示す平面図である。 図６は、実施形態に係る接合部品および各ワークを説明するための図であり、（Ａ）は、第１のワークに第２のワークを接合して形成した接合部品を示す概観斜視図、（Ｂ）は、第１のワークに接合するサイドブラケットの構成を示す斜視図である。 実施形態に係る接合部品の製造方法を説明するための図であって、（Ａ）は、サイドブラケットを接合部品の製造装置にセットする工程を示す図、（Ｂ）は、第１のワークを接合部品の製造装置にセットする工程を示す図である。 実施形態に係る接合部品の製造方法を説明するための図であって、（Ａ）は、第１のワークとサイドブラケットを接合する工程を示す図、（Ｂ）は、可動保持部を第１のワークに向けて移動させた後に第１のワークとサイドブラケットを接合する工程を示す図である。 実施形態に係る接合部品の製造方法を説明するための図であって、（Ａ）は、第１のワークと第２のワークを接合する工程を示す図、（Ｂ）は、（Ａ）の一部を拡大して示す部分拡大図である。 実施形態に係る接合部品の製造方法を説明するための図であって、（Ａ）は、ハンド部を回転させた後に、第１のワークと第２のワークを接合する工程を示す図、（Ｂ）は、（Ａ）の一部を拡大して示す部分拡大図である。

以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、以下の記載は特許請求の範囲に記載される技術的範囲や用語の意義を限定するものではない。また、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。

図１〜図５は、実施形態に係る接合部品の製造装置の各部の構成を示す図であり、図６は、接合部品を示す図、図７〜図１０は、接合部品の製造方法の各工程を示す図である。

図１、図６に示すように、本実施形態においては、接合部品の製造装置１００（以下、単に「製造装置」と記載する）として、ステアリングメンバ本体２１０（第１のワークに相当する）に、複数の部品２２４〜２２８（それぞれ第２のワークに相当する）を接合して所定のステアリングメンバ２００（接合部品に相当する）を形成する装置を例示している。

図１に示すように、製造装置１００は、接合作業に際してステアリングメンバ本体２１０を作業領域内の所定の位置において保持する保持部７０と、保持部７０により保持されたステアリングメンバ本体２１０へ各部品ワーク２２４〜２２８を搬送する第１のロボットハンド１３０と、保持部７０へステアリングメンバ本体２１０を搬送する第２のロボットハンド１６０と、各部品２２４〜２２８をステアリングメンバ本体２１０に接合する接合部４０と、製造装置１００の各部の動作制御を統括的に行う制御部５０とを有している。

製造装置１００の各構成について説明する。

製造装置１００が備える第２のロボットハンド１６０は、多関節構造のアーム部１６１と、アーム部１６１の先端に取り付けられたハンド部１６２とを有している。第２のロボットハンド１６０は、ハンド部１６２によりステアリングメンバ本体２１０やサイドブラケット２２２、２２３等の部品を把持し、保持部７０へ搬送する作業を行う（図７（Ｂ）を参照）。第２のロボットハンド１６０のハンド部１６２は、開閉動作によりワークを把持するグリップ構造のハンド部により構成している。

第１のロボットハンド１３０は、接合部４０が接合作業を実施するのに先立ち、保持部７０に保持されたステアリングメンバ本体２１０へ各部品２２４〜２２８を搬送する。そして、図９、図１０に示すように、第１のロボットハンド１３０は、各第２のワーク２２４〜２２８毎にステアリングメンバ本体２１０に設定された接合箇所に、それぞれの第２のワーク２２４〜２２８を位置決めする。本実施形態においては、第２のワークであるオーディオブラケット２２４、２２５をそれぞれ接合する位置を接合箇所２０９ａ、２０９ｂとして例示している（図９、図１０を参照）。

図１、図２に示すように、各部品２２４〜２２８は、接合作業に先立って部品テーブル６０にセットしている。第１のロボットハンド１３０は、教示された動作に従い、部品テーブル６０から部品を選択して把持し、把持した部品を搬送する。なお、部品テーブル６０への各部品の搬入は、図示省略する他のロボットや搬送コンベアなどによって行っている。また、部品テーブル６０の使用に代えて、例えば、搬送コンベアなどを使用し、搬送コンベアによって搬入した部品を第１のロボットハンド１３０によって把持および搬送するように構成してもよい。

製造装置１００の作業領域には、第１のカメラ８１を設置している。第１のカメラ８１は、第１のロボットハンド１３０によって把持された部品がどのような姿勢（向き）で把持されているかを確認するために使用することができる。また、第１のカメラ８１は、第１のロボットハンド１３０、接合部４０、および保持部７０を撮影範囲に含む広範な範囲を撮影するように構成している。

第１のロボットハンド１３０は、各部品２２４〜２２８を把持した後、例えば、第１のカメラ８１の視野角の範囲内に各部品２２４〜２２８を移動させるように動作する。第１のカメラ８１は、第１のロボットハンド１３０により把持された各部品２２４〜２２８を撮影する。制御部５０は、撮影結果に基づいて、各部品２２４〜２２８がどのような状態で把持されているかを確認する。制御部５０は接合作業時や搬送時に、各部品２２４〜２２８の姿勢が予め設定された姿勢と相違する場合、姿勢ずれを補正するように第１のロボットハンド１３０の動作をフィードバック制御する。

接合部４０は、ステアリングメンバ本体２１０に各部品２２４〜２２８を溶接する溶接ロボットにより構成している。接合部４０は、多関節構造のアーム部４１と、アーム部４１の先端に取り付けられた溶接トーチ４２とを有している。

図１に示すように、接合作業の際、接合部４０の溶接トーチ４２の先端は、ステアリングメンバ本体２１０に設定した接合箇所２０９ａ（２０９ｂ）付近に位置決めして配置する。溶接トーチ４２の先端の位置決めは、第１のロボットハンド１３０に教示された部品位置を基準にして教示している。このため、第１のロボットハンド１３０によって各部品が正確に位置決めされると、それに倣って溶接トーチ４２の先端も正確に位置決めされる。第１のロボットハンド１３０により搬送した部品の位置が補正される場合は、その補正に合わせて溶接トーチ４２の先端の位置も補正される。

接合部４０が備える溶接トーチ４２の根元部分近傍には、第２のカメラ８２を取り付けている。第２のカメラ８２は、第１のロボットハンド１３０により、ステアリングメンバ本体２１０に対して位置決めされた各部品２２４〜２２８を撮影する。第２のカメラ８２は、撮影された画像内における物体の大きさや物体間の距離を計測する機能（画像内距離測定機能という）を備えている。

画像内距離測定機能としては、基準スケールとの対比により測定する方式のものを採用することができる。この方式では、例えば、画像内で距離を割り出すための基準となる物（基準スケール）を予め撮影しておいて、その基準スケールの実物の大きさと画像内での大きさとの対応関係を求める。そして、記憶した基準スケールにおける実物と画像との対応関係を用いて、計測するために撮影した物体の画像内での大きさや物体間の距離及び傾きを求める。これにより、第２のカメラ８２が撮影した画像に基づいて各部品の位置および／または姿勢の計測を行うことが可能となる。なお、画像内距離測定機能は公知のものを用いればよく、特に限定されない。

また、第２のカメラ８２は、当該第２のカメラ８２の現在位置から撮影物までの距離を測る測距機能を備えている。測距機能としては、例えば、第２のカメラ８２の焦点合わせに用いるパッシブ型測距、レーザー光や超音波を用いるアクティブ型測距機能などを用いることが可能である。当該測距機能も周知のものを用いればよく、特に限定されない。このような測距機能と画像内距離測定機能を用いることにより、第２のカメラ８２によって測定された部品の位置を、接合部４０の動作座標系内の位置として算出することが可能となる。

第１のカメラ８１は、第２のカメラ８２と同様に、上記の画像内距離測定機能および測距機能を備えている。このため、第１のカメラ８１が撮影した画像に基づいて各部品の位置および／または姿勢を計測することができ、また第１のカメラ８１から各部品までの距離を計測することができる。

画像内距離測定および測距などによる画像処理、および、それらの処理に基づく各種の演算処理等は制御部５０が行う。

次に、保持部７０について説明する。

図１〜図４に示すように、製造装置１００が備える保持部７０は、固定保持部７０ａと、可動保持部７０ｂとを有している。各保持部７０ａ、７０ｂは、ステアリングメンバ本体２１０の両端部を把持して保持する。

図３、図４に示すように、各保持部７０ａ、７０ｂは、支柱となる支持台７１と、ステアリングメンバ本体２１０を把持する把持部７４とを有している。

把持部７４は、一対のクランパー７５、７６と、一対のクランパー７５、７６を動作させるための動力機構を含む動力部７７と、ステアリングメンバ本体２１０の両端に取付けられる部品（サイドブラケット２２２、２２３）を位置決めする一対の位置決めピン７８、７９とを備えている。また、可動保持部７０ｂは、当該保持部７０ｂをステアリングメンバ本体２１０の長手方向にスライド移動可能に構成するためのスライド部７２を有している。このスライド部７２は、図１に示すように、製造装置１００に備えられるスライドベース７３に組み付けている。

各保持部７０ａ、７０ｂが備える支持台７１は、ステアリングメンバ本体２１０を支持する支柱として機能する。支持台７１は、ステアリングメンバ本体２１０が配置される側の側面において把持部７４と接続している。

図１に示すように、固定保持部７０ａの支持台７１は、その下端が固定されている。このため、固定保持部７０ａは位置が固定されている。一方、可動保持部７０ｂの支持台７１は、その下端がスライド部７２に接続されている。スライド部７２は、スライドベース７３と連携し、可動保持部７０ｂをステアリングメンバ本体２１０の長手方向に移動可能にする。図示省略するが、スライド部７２とスライドベース７３とには、スライド部７２を移動可能に保持するためのギヤ対を設けている。ただし、スライド部７２をスライドベース７３に対して移動可能に組み付ける構成は、ギヤ対を使用した構成に限定されない。なお、可動保持部７０ｂの支持台７１は、例えば、当該支持台７１の高さを調整するための調整機構を備えるように構成してもよい。

各保持部７０ａ、７０ｂが備える支持台７１は、所定の回転軸７２ａを介して把持部７４に接続している。図示省略するが、各保持部７０ａ、７０ｂが備える支持台７１の内部には、モーターおよびギヤ対を有する回転機構を設置している。支持台７１に設けられた回転機構は、回転軸７２ａを回転させる動力を発生させる。回転軸７２ａを回転させると、回転軸７２ａに接続された把持部７４が回転する。把持部７４は、ステアリングメンバ本体２１０に接合されたサイドブラケット２２２、２２３を把持可能に構成している。図６（Ｂ）に示すように、把持部７４が、サイドブラケット２２２、２２３を把持した状態で回転すると、この回転に伴ってステアリングメンバ本体２１０がその軸周りに回転する。図中において、把持部７４の回転を矢印ｒ２で示し、ステアリングメンバ本体２１０の回転を矢印ｒ３で示す。

図３、図４に示すように、各保持部７０ａ、７０ｂに備えられる一対のクランパー７５、７６のそれぞれは、動力部７７により駆動される揺動軸７２ｂ、７２ｃに接続している。

動力部７７は、モーターやギヤ対を備える回転機構を内蔵している。動力部７７により揺動軸７２ｂ、７２ｃを動作させると、各クランパー７５、７６同士が互いに接近または離反する。各クランパー７５、７６の間の開き角を調整することによって把持部７４による部品の把持および把持の解除を操作する。

各保持部７０ａ、７０ｂに設けられた位置決めピン７８、７９は、動力部７７の外側面に配置している。図６（Ｂ）に示すように、ステアリングメンバ２００において、その長手方向の両端に配置されるサイドブラケット２２２、２２３には、位置決めピン７８、７９を挿通させるための位置決め穴２２３ａを設けている。各サイドブラケット２２２、２２３の位置決め穴２２３ａに位置決めピン７８、７９を挿通させることによって、サイドブラケット２２２、２２３を各保持部７０ａ、７０ｂに位置決めして取り付けることが可能になっている。なお、一部の図面（図１、図７〜図１０等）においては、サイドブラケット２２２、２２３は簡略化して図示している。

製造装置１００による製造方法においては、一方のサイドブラケット２２３を固定保持部７０ａの位置決めピン７８、７９により保持した状態とし、他方のサイドブラケット２２２を可動保持部７０ｂの位置決めピン７８、７９により保持した状態とし、各サイドブラケット２２２、２２３にステアリングメンバ本体２１０を接合している（図８（Ｂ）を参照）。そして、ステアリングメンバ本体２１０に接合した各サイドブラケット２２２、２２３をクランパー７５、７６によって把持することで、ステアリングメンバ本体２１０をその周方向に回転可能に保持する。

次に、制御部５０について説明する。

製造装置１００が備える制御部５０は、ＣＰＵ、メモリ、及び入出力インタフェース等の構成を有している。制御部５０は、例えば、第１のロボットハンド１３０による各部品２２４〜２２８の搬送および位置決め、接合部４０による接合作業、各保持部７０ａ、７０ｂによるステアリングメンバ本体２１０の回転などの動作を統括的に制御する。

また、制御部５０は、第１のカメラ８１および第２のカメラ８２によって撮影された画像に基づいて、ステアリングメンバ本体２１０に配置した各部品２２４〜２２８がどのような位置にあるのか、および、どのような姿勢にあるのかを計測（検出）する処理を実施する。接合作業を実施する際に、各部品２２４〜２２８が、予め設定された基準位置（接合箇所）からずれて配置さている場合や基準姿勢と異なる姿勢で配置されている場合、制御部５０は第１のロボットハンド１３０に対して動作信号を送信して、位置ずれおよび姿勢ずれを補正する。

次に、第１のロボットハンド１３０について説明する。

図１および図５（Ａ）に示すように、第１のロボットハンド１３０は、多関節構造のアーム部１３３（移動アーム部に相当する）と、アーム部１３３の先端側に配置された第１のハンド部１３１（一のハンド部に相当する）および第２のハンド部１３２（他のハンド部）とを有している。

アーム部１３３は、５つの回転軸を有しており、図１の矢印ｒで示すように、各関節部分を回転させることにより先端に配置された各ハンド部１３１、１３２を作業領域内の任意の位置へ移動させる。接合作業に際して、アーム部１３３は、各ハンド部１３１、１３２をステアリングメンバ本体２１０へ一体的に接近移動させるように動作する。

第１のハンド部１３１および第２のハンド部１３２は、アーム部１３３の先端から二股状に分かれて、それぞれ先端側へ向けて延在している。各ハンド部１３１、１３２は互いに異なる方向に延在している。各ハンド部１３１、１３２は、個別に各部品２２４〜２２８を把持することができ、各ハンド部１３１、１３２に同種の部品を把持させることが可能であるし、ハンド部１３１、１３２毎に異なる種類の部品を把持させることも可能である。

各ハンド部１３１、１３２は、アーム部１３３が備える回転駆動部１５０により一体的に回転するように、アーム部１３３の先端に取り付けられている。回転駆動部１５０は、アーム部１３３の最も先端側に位置する関節部分により構成している。回転駆動部１５０がその中心位置を通る回転軸１５２の軸周りに回転すると、回転駆動部１５０の先端側に位置する第１のハンド部１３１と第２のハンド部１３２が一体的に回転する。回転駆動部１５０は、時計周り、反時計周りのうちの任意の方向に各ハンド部１３１、１３２を回転させる。回転駆動部１５０を回転させる動力源としては、例えば、公知の電気モーターにより構成することができる。なお、アーム部の他の関節部分の動力源についても同様である。

各ハンド部１３１、１３２は、例えば、回転軸１５２に対する開き角度θ１、θ２をそれぞれ４５°として構成することができる。また、回転軸１５２の周方向においては、先端が互いに１８０°の角度差を持つように配置している。ただし、一つの第１のロボットハンド１３０が備えるハンド部の個数や各ハンド部間の角度等は特に限定されない。例えば、回転軸１５２に対する開き角度がそれぞれ９０°に設定された二つのハンド部を備えるように第１のロボットハンド１３０を構成したり、回転軸に対する開き角度がそれぞれ、０°、９０°、１８０°に設定された三つのハンド部を備えるように第１のロボットハンド１３０を構成したりすることが可能である。

図５（Ａ）に示すように、第１のハンド部１３１は、その先端に、各部品２２４〜２２８を把持するための把持部１４０を有している。把持部１４０は、第１のハンド部１３１の延在方向に進退自在に構成されたロケートピン１４１と、ロケートピン１４１の進退動作を駆動する駆動部１４２とを有している。駆動部１４２は、例えば、公知の電気モーターにより構成することができる。

第１のハンド部１３１は、各部品２２４〜２２８の把持を行う際、把持部１４０のロケートピン１４１を、図５（Ａ）に示すように先端側へ突出させて、各部品２２４〜２２８に予め形成したロケート穴２２０ａ（図６（Ａ）を参照）に挿通させる。第１のハンド部１３１は、ロケートピン１４１およびロケート穴２２０ａを介して各部品２２４〜２２８が脱落や位置ズレしないように把持する。

第２のハンド部１３２は、第１のハンド部１３１と同様に、把持部１４０を有している。第２のハンド部１３２の把持部１４０が備えるロケートピン１４１は、第２のハンド部１３２の延在方向、つまり、第１のハンド部１３１の延在方向と異なる方向へ進退する。

各ハンド部１３１、１３２が備えるロケートピン１４１は、例えば、公知の四角穴ロケートピンで構成することができ、これに併せて各部品２２４〜２２８に形成するロケート穴２２０ａも四角形状に形成することができる。ただし、把持部１４０の構成は、各部品２２４〜２２８が把持可能であれば特に限定されない。例えば、ロケートピンと磁石を把持部に備えさせて、ロケートピンによる機械的な力での把持と磁石の磁力による保持との組み合わせにより、各部品２２４〜２２８の把持をより一層強固に行うことができるように構成することが可能である。

各ハンド部１３１、１３２の作用を説明する。

接合作業に際して、各部品２２４〜２２８を搬送する際、図５（Ｂ）に示すように、各ハンド部１３１、１３２のそれぞれに部品２２４、２２５を把持させる。ここでは、各ハンド部１３１、１３２にオーディオブラケット２２４、２２５を把持させる例を示すが、各ハンド部１３１、１３２にそれぞれ異なる種類の部品を把持させることも可能である。

部品を把持させる際、第１のロボットハンド１３０のアーム部１３３により、部品テーブル６０付近の所定のセット位置へ各ハンド部１３１、１３２を移動させる。セット位置まで各ハンド部１３１、１３２を移動させた後、把持部１４０を動作させて、各部品２２４、２２５を把持させる。各ハンド部１３１、１３２がそれぞれ個別に把持部１４０を有しているため、各ハンド部１３１、１３２を使用することで同時に２つの部品を把持させることができる。

各部品２２４〜２２８は、例えば、各ハンド部１３１、１３２による把持が容易となるように、各ハンド部１３１、１３２の向き（ロケートピン１４１の進退方向）などを考慮して、位置や姿勢を定めた上で部品テーブル６０に予めセットしておくことができる。また、作業者等が部品テーブル６０から取り上げて把持の補助を行うようにしてもよいし、別途のロボットハンドなどを使用して把持の補助を行うようにしてもよい。

各ハンド部１３１、１３２が部品２２４、２２５を把持した後、第１のロボットハンド１３０のアーム部１３３により、各ハンド部１３１、１３２をステアリングメンバ本体２１０へ一体的に移動させる。そして、第１のハンド部１３１が把持した部品（一の第２のワークに相当する）２２４を、当該部品２２４を接合する位置として予め設定されている接合箇所２０９ａに位置決めして配置する。この際、第２のハンド部１３２が把持した部品（他の第２のワークに相当する）２２５は、ステアリングメンバ本体２１０から離間した位置に配置されるため、第２のハンド部１３２や部品２２５がステアリングメンバ本体２１０および部品２２４と干渉するのを防止することができる。

第１のハンド部１３１が把持した部品２２４をステアリングメンバ本体２１０の接合箇所２０９ａに接合した後、第１のハンド部１３１による部品２２４の把持を解除する。そして、第１のロボットハンド１３０のアーム部１３３により、各ハンド部１３１、１３２を、次の接合作業を行う接合箇所２０９ｂ付近へ移動させる。移動は、例えば、図５（Ｂ）中の矢印ｄ２で示すように、各ハンド部１３１、１３２をステアリングメンバ本体２１０の長手方向に沿って平行に移動させて行う。

各ハンド部１３１、１３２が接合箇所２０９ｂ付近まで移動した後、回転駆動部１５０を動作させて、各ハンド部１３１、１３２を回転軸１５２の軸周りに一体的に回転させる（図示例では、反時計周りに回転）。各ハンド部１３１、１３２は、回転軸１５２を中心とする円軌道上を移動し、両者の位置を相互に入れ替える。

制御部５０は、各ハンド部１３１、１３２が回転する際に、各ハンド部１３１、１３２がステアリングメンバ本体２１０と干渉することがないように、各ハンド部１３１、１３２の向きおよび姿勢を調整する。具体的には、回転軸１５２を中心とする円軌道上にステアリングメンバ本体２１０が配置されないように、アーム部１３３の動作を制御して各ハンド部１３１、１３２の向きおよび姿勢を調整する。

各ハンド部１３１、１３２の位置を入れ替えると、第１のハンド部１３１はステアリングメンバ本体２１０から離隔した退避位置へ移動し、第２のハンド部１３２はステアリングメンバ本体２１０の接合箇所２０９ｂへ接近する。この際、第２のハンド部１３２が把持する部品２２５は接合箇所２０９ｂに位置決めして配置されるため、引き続き、接合箇所２０９ｂに部品２２５を接合する作業を実施することができる。部品２２４を接合した後に、部品２２５を取りに行くためにセット位置へ各ハンド部１３１、１３２を移動させる必要がないため、ステアリングメンバ本体２１０側からセット位置側への移動と、セット位置側からステアリングメンバ本体２１０側への移動（往復移動）を行う手間を省くことができる。また、上記のような往復移動を行う場合、各部品２２４、２２５を把持する作業とステアリングメンバ本体２１０に対して各部品２２４、２２５を位置決めする作業を行う度にハンド部の向きを大きく変更せざる得ないため、各部品２２４、２２５の位置ずれおよび姿勢ずれが相対的に大きくなり易い。このため、これらのずれを補正する作業に手間が掛かるといった問題や、ずれを正確に補正することができないといった問題が生じ得る。

なお、製造装置１００による接合作業においては、例えば、第１のハンド部１３１が把持した部品をステアリングメンバ本体２１０に接合した後、ステアリングメンバ本体２１０を別の部材（例えば、別のステアリングメンバ本体）に入れ替えて、第２のハンド部１３２が把持した部品を別の部材に接合する手順で作業を進めてもよい。この場合、各ハンド部１３１、１３２をステアリングメンバ本体２１０の長手方向に沿って移動させることなく、各ハンド部１３１、１３２を一体的に回転させて第１のハンド部１３１と第２のハンド部１３２の位置を入れ替えることにより、第２のハンド部１３２が把持した部品を別の部品に対して正確に位置決めして配置することができる。

また、第１のハンド部１３１が把持した部品をステアリングメンバ本体２１０に接合した後、ステアリングメンバ本体２１０を回転させて、ステアリングメンバ本体２１０の周方向に設定された別の接合箇所に対して第２のハンド部１３２が把持した部品を接合する手順で作業を進めてもよい。この場合においても、ステアリングメンバ本体２１０を回転させた後に、各ハンド部１３１、１３２を一体的に回転させて第１のハンド部１３１と第２のハンド部１３２の位置を入れ替えることにより、各ハンド部１３１、１３２をステアリングメンバ本体２１０の長手方向に沿って移動させることなく、接合作業を継続して実施することができる。

また、ハンド部の数が三つ以上備えられるような場合には、例えば、接合作業前にステアリングメンバ本体２１０に対して複数のハンド部により同時に複数の部品を位置決めするように構成したり、接合した後に複数のハンド部の位置を入れ替えて同時に複数の部品を位置決めするように構成したりすることが可能である。

次に、ステアリングメンバ２００について説明する。

図６（Ａ）に示すように、ステアリングメンバ２００は、長尺状のステアリングメンバ本体２１０、サイドブラケット２２２、２２３、オーディオブラケット２２４、２２５、ブラケットインパクト２２６、インストステイ２２７、及びブラケットエアバッグ２２８を有する。

サイドブラケット２２２、２２３は、ステアリングメンバ本体２１０の両端に接合している。各オーディオブラケット２２４、２２５は、ステアリングメンバ本体２１０の略中央付近に接合している。また、ブラケットインパクト２２６およびインストステイ２２７は、サイドブラケット２２２とオーディオブラケット２２４との間に接合している。ブラケットエアバッグ２２８は、サイドブラケット２２３とオーディオブラケット２２５との間に接合している。サイドブラケット２２３には所定の付属部品２３０を予め仮接合している。

第１のロボットハンド１３０の把持対象となる各部品２２４〜２２８には、第１のロボットハンド１３０の各ハンド部１３１、１３２による把持を可能とするために、ロケート穴２２０ａを形成している。ロケート穴２２０ａを形成する位置やその大きさは、各ハンド部１３１、１３２による把持が可能である限りにおいて特に限定されない。また、各ハンド部１３１、１３２による把持がロケートピン１４１によるロケートクランプ以外の方法で行われる場合（例えば、開閉可能なグリップ構造のハンド部による把持など）、各部品２２４〜２２８へのロケート穴２２０ａの形成は適宜省略することができる。

次に、図７〜図１０を参照して、本実施形態に係るステアリングメンバ２００の製造方法を説明する。ここでは、特に、ステアリングメンバ２００の各部を構成する部品２２４、２２５を接合する工程について説明する。なお、図７〜図１０は、図１に示す矢印７方向から見た製造装置１００の矢視図を示しており、一部の構成については説明を簡略化するために図示を省略している。

以下に説明するステアリングメンバ２００の製造方法は、概説すると、第１のロボットハンド１３０が備える各ハンド部１３１、１３２のそれぞれに部品２２４、２２５を把持させる工程と、各ハンド部１３１、１３２をステアリングメンバ本体２１０へ接近させて、第１のハンド部１３１が把持する部品２２４をステアリングメンバ本体２１０の接合箇所２０９ａに位置決めする工程と、部品２２４をステアリングメンバ本体２１０に接合する工程と、各ハンド部１３１、１３２を一体的に回転させて、第１のハンド部１３１をステアリングメンバ本体２１０から離間させつつ、第２のハンド部１３２が把持する部品２２５をステアリングメンバ本体２１０の接合箇所２０９ｂに接近させて位置決めする工程と、部品２２５をステアリングメンバ本体２１０に接合する工程と、を有している。

図７（Ａ）に示すように、第１のロボットハンド１３０が備える第１のハンド部１３１に部品２２４を把持させ、第２のハンド部１３２に部品２２５を把持させる。把持作業に先立ち、アーム部１３３を動作させて、各部品２２４〜２２８が載置された部品テーブル６０付近のセット位置へ各ハンド部１３１、１３２を移動させておく。各ハンド部１３１、１３２は、部品２２４、２２５を把持した状態でセット位置に待機させる。

図７（Ａ）に示すように、第２のロボットハンド１６０は、サイドブラケット２２３を把持して持ち上げる。次に、第２のロボットハンド１６０は、固定保持部７０ａへサイドブラケット２２３を搬送し、サイドブラケット２２３の位置決め穴２３１に位置決めピン７８、７９を挿通させる（図６（Ｂ）を参照）。そして、固定保持部７０ａが備えるクランパー７５、７６を動作させて、サイドブラケット２２３を固定保持部７０ａに保持させる。また、図７（Ｂ）に示すように、同様の手順により、第２のロボットハンド１６０によりサイドブラケット２２２を可動保持部７０ｂへ搬送して、可動保持部７０ｂにサイドブラケット２２２を保持させる。なお、各サイドブラケット２２２、２２３を取り付ける順番は、サイドブラケット２２２から先に取り付けて、その後にサイドブラケット２２３を取り付けるように変更してもよい。

次に、図７（Ｂ）に示すように、第２のロボットハンド１６０は、ステアリングメンバ本体２１０を把持して持ち上げる。そして、第２のロボットハンド１６０は、固定保持部７０ａに保持されているサイドブラケット２２３へステアリングメンバ本体２１０の一端部を移動させる（図７（Ｂ）中の矢印ｄ２を参照）。この際、ステアリングメンバ本体２１０の位置は、設計時等に予め設定した任意の位置に位置決めして配置する。

次に、図８（Ａ）に示すように、ステアリングメンバ本体２１０の一端部をサイドブラケット２２３に位置決めして配置した状態で、サイドブラケット２２３にステアリングメンバ本体２１０を接合する。接合は、アーク溶接により行われる。

次に、図８（Ｂ）に示すように、第２のロボットハンド１６０によってステアリングメンバ本体２１０の高さを維持しつつ、可動保持部７０ｂをステアリングメンバ本体２１０に向けて移動させる（図８（Ｂ）の矢印ｄ３を参照）。そして、ステアリングメンバ本体２１０の他端部をサイドブラケット２２２に位置決めして配置した状態で、サイドブラケット２２２にステアリングメンバ本体２１０を接合する。ステアリングメンバ本体２１０の両端部側に各サイドブラケット２２２、２２３を接合することにより、ステアリングメンバ本体２１０を、各サイドブラケット２２２、２２３を介して固定保持部７０ａおよび可動保持部７０ｂに回転可能な状態で保持させる。

次に、図９（Ａ）、図９（Ｂ）に示すように、第１のロボットハンド１３０を動作させて、第１のハンド部１３１が把持した部品２２４をセット位置からステアリングメンバ本体２１０へ移動させる。第１のハンド部１３１が把持した部品２２４は、ステアリングメンバ本体２１０に予め設定した接合箇所２０９ａに位置決めして配置する。部品２２４をステアリングメンバ本体２１０へ移動させる際は、アーム部１３３により、第１のハンド部１３１および第２のハンド部１３２を一体的に移動させる。このため、第２のハンド部１３２が把持した部品２２５もセット位置側からステアリングメンバ本体２１０側へ移動する。

本実施形態では、接合作業に際して、各部品２２４、２２５は、ステアリングメンバ本体２１０と非接触な位置に位置決めして配置している。このように配置することにより、例えば、接合部４０が溶接ロボットなどで構成される場合に、部品２２４、２２５に近接して配置される溶接ワイヤー等が誤って接触して各部品２２４、２２５に位置ずれや姿勢ずれが生じるのを防止することができる。また、各部品２２４、２２５をステアリングメンバ本体２１０に接近移動させる際に、各部品２２４、２２５がステアリングメンバ本体２１０に過度に押し付けられて位置ずれや姿勢ずれが生じるのを防止することが可能になる。

次に、ステアリングメンバ本体２１０への部品２２４の接合に先立ち、各カメラ８１、８２により接合箇所２０９ａおよび部品２２４を撮影する。撮影により得られた画像に基づいて部品２２４の位置ずれや姿勢ずれの計測を行う。位置ずれや姿勢ずれが生じている場合には、そのずれを補正する作業を適宜実施する。

次に、接合部４０によって部品２２４をステアリングメンバ本体２１０に接合する。接合は、ステアリングンメンバ本体２１０と部品２２４とが非接触な状態で実施する。

次に、図１０（Ａ）、（Ｂ）に示すように、第１のロボットハンド１３０のアーム部１３３を動作させて、各ハンド部１３１、１３２をステアリングメンバ本体２１０に予め設定された接合箇所２０９ｂ付近へ移動させる（図１０（Ａ）の矢印ｄ１を参照）。

その後、第１のロボットハンド１３０の回転駆動部１５０を動作させて、各ハンド部１３１、１３２を一体的に回転させる。これにより、第１のハンド部１３１の位置と第２のハンド部１３２の位置を入れ替える（図１０（Ａ）、（Ｂ）の矢印ｒ１を参照）。第１のハンド部１３１がステアリングメンバ本体２１０から離間した退避位置に配置される一方、第２のハンド部１３２が把持する部品２２５はステアリングメンバ本体２１０の接合箇所２０９ｂに位置決めされる。また、この際、第２のハンド部１３２が把持する部品２２５は、ステアリングメンバ本体２１０と非接触な位置に位置決めして配置する。

次に、ステアリングメンバ本体２１０への部品２２５の接合に先立ち、各カメラ８１、８２により接合箇所２０９ｂおよび部品２２５を撮影する。撮影により得られた画像に基づいて部品２２５の位置ずれや姿勢ずれの計測を行う。位置ずれや姿勢ずれが生じている場合には、そのずれを補正する作業を適宜実施する。

次に、接合部４０によって部品２２５をステアリングメンバ本体２１０に接合する。接合は、ステアリングンメンバ本体２１０と部品２２５とが非接触な状態で実施する。

その後は、各保持部７０ａ、７０ｂ、第１のロボットハンド１３０、接合部４０を動作させて、同様の手順により、ステアリングメンバ本体２１０に残りの部品２２６〜２２８を接合する。ステアリングメンバ本体２１０とセット位置との間で残りの部品を搬送する作業は、第１のロボットハンド１３０の各ハンド部１３１、１３２にそれぞれ別の部品を把持させて、各ハンド部１３１、１３２をアーム部１３３により一体的に移動させて行うことができる。

全ての部品を接合した後、各カメラ８１、８２によって各部品２２４〜２２８の接合位置を撮影し、接合後の位置および各部品２２４〜２２８の姿勢を確認する。

以上の作業が終了した後、完成したステアリングメンバ２００を、第２のロボットハンド１６０によって製造装置１００の作業範囲から次工程が行われる他の作業範囲へ搬送する。

上記の各作業は、制御部５０に予め組み込まれた動作制御プログラムにしたがって製造装置１００を自動で動作させて実施することが可能であるが、作業者が実施可能な工程（例えば、ステアリングメンバ本体２１０の移動等）については、作業者が手動で実施することも可能である。

以上のように、本実施形態に係るステアリングメンバ２００の製造装置１００および製造方法によれば、第１のロボットハンド１３０が備える複数のハンド部１３１、１３２のうちの第１のハンド部１３１が把持する部品２２４を接合対象となるステアリングメンバ本体２１０の接合箇所２０９ａに接合した後、各ハンド部１３１、１３２を一体的に回転させることにより、ステアリングメンバ本体２１０から第１のハンド部１３１を離間させつつ、第２のハンド部１３２に把持した部品２２５をステアリングメンバ本体２１０の接合箇所２０９ｂに接近させて位置決めすることができる。このため、複数の部品２２４、２２５を続けて接合する作業を実施する場合に、各部品２２４、２２５を把持するためのセット位置へ各ハンド部１３１、１３２を移動させる作業と、各ハンド部１３１、１３２をセット位置からステアリングメンバ本体２１０へ移動させる作業の実施回数を減らすことができ、サイクルタイムの短縮化を図ることができる。また、複数のハンド部１３１、１３２を一体的に回転させる操作を行うことで、ステアリングメンバ本体２１０からの第１のハンド部１３１の退避動作と、ステアリングメンバ本体２１０に対する部品２２５の位置決め動作が同時に行われるため、ステアリングメンバ本体２１０の接合箇所２０９ｂに対して部品２２５を正確に位置決めすることができ、さらに接合作業時に各ハンド部１３１、１３２と各部品２２４、２２５とが干渉するのを防止できるため、部品の位置ずれや姿勢ずれに伴う接合品質の低下が発生するのを防止できる。

また、第１のロボットハンド１３０が備えるアーム部１３３により、各部品２２４、２２５を把持した状態でそれぞれのハンド部１３１、１３２をステアリングメンバ本体２１０へ向けて一体的に移動させることが可能であるため、セット位置からステアリングメンバ本体２１０へ複数の部品２２４、２２５を効率よく同時に移動させることができる。

また、各ハンド部１３１、１３２のそれぞれが、ハンド部毎に異なる種類の部品を把持可能であるため、多種の部品２２４〜２２８の接合に使用することが可能な汎用性を備えた装置として構成することができ、多種の部品２２４〜２２８の接合に使用する場合においてもサイクルタイムの短縮化を図ることが可能になる。

また、第１のロボットハンド１３０は、接合に際してステアリングメンバ本体２１０と非接触な位置に各部品２２４、２２５を位置決めして配置し、接合部４０は、ステアリングメンバ本体２１０と各部品２２４、２２５が非接触な状態で接合を行うため、接合作業時に各部品２２４、２２５と装置の各部との干渉等が生じるのを防止でき、各部品２２４、２２５に位置ずれや姿勢ずれが生じるのを未然に防止することが可能になる。

本発明は上述した実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲に基づいて種々の変更が可能である。

例えば、ステアリングメンバ本体２１０への各部品２２４〜２２８の接合方法として、接合部４０によるアーク溶接を示したが、接合方法はこれに限定されない。ステアリングメンバ本体２１０への接合は、レーザー溶接など他の接合方法を用いてもよい。

また、例えば、第１のワークとしてステアリングメンバ本体２１０を示し、第２のワークとしてステアリングメンバ本体２１０に接合される各部品２２４〜２２８を示したが、接合対象となる各ワークはこれらに限定されず、相互に接合され得る種々のワークを適宜選択することが可能である。

また、例えば、実施形態の製造装置１００においては、各ワークの位置ずれや姿勢ずれを確認するために二つのカメラ８１、８２を備える例を示したが、使用するカメラ８１、８２の数は特に限定されない。例えば、第１のロボットハンド１３０が備える各ハンド部にカメラを備えさせることも可能である。また、カメラは、接合箇所を撮影して画像を取得可能であればその構成は特に限定されず、静止画像、動画のいずれを撮影するように構成してもよい。

４０ 接合部、
４２ 溶接トーチ、
５０ 制御部、
７０ 保持部、
７０ａ 固定保持部、
７０ｂ 可動保持部、
１００ 製造装置（接合部品の製造装置）、
１３０ 第１のロボットハンド（ロボットハンド）、
１３１ 第１のハンド部（一のハンド部）、
１３２ 第２のハンド部（他のハンド部）、
１３３ アーム部（移動アーム部）、
１４０ 把持部、
１４１ ロケートピン、
１４２ 駆動部、
１５０ 回転駆動部（回転アーム部）、
１５２ 回転軸、
１６０ 第２のロボットハンド、
２００ ステアリングメンバ（接合部品）、
２０９ａ、２０９ｂ 接合箇所、
２１０ ステアリングメンバ本体（第１のワーク）、
２２０ａ ロケート穴、
２２２、２２３ サイドブラケット、
２２４ オーディオブラケット（一の第２のワーク）、
２２５ オーディオブラケット（他の第２のワーク）、
２２６ ブラケットインパクト（第２のワーク）、
２２７ インストステイ（第２のワーク）、
２２８ ブラケットエアバッグ（第２のワーク）。

Claims (6)

1. 第１のワークに第２のワークを接合して接合部品を形成する接合部品の製造装置であって、
   前記第１のワークへ前記第２のワークを移動し、前記第２のワーク毎に前記第１のワークに設定される接合箇所に前記第２のワークを位置決めするロボットハンドと、
   前記ロボットハンドにより位置決めされた前記第２のワークを前記第１のワークに接合する接合部と、を有し、
   前記ロボットハンドは、前記第２のワークをそれぞれ把持可能な複数のハンド部と、前記複数のハンド部を回転軸周りに一体的に回転させる回転駆動部と、を有し、
   前記回転駆動部は、前記複数のハンド部のうちの少なくとも１つの一の前記ハンド部により把持された一の前記第２のワークが前記第１のワークの接合箇所に位置決めして接合された後、前記複数のハンド部を一体的に回転させて、一の前記ハンド部を前記第１のワークから離間させつつ、少なくとも１つの他の前記ハンド部が把持する他の前記第２のワークを前記第１のワークの接合箇所に接近させて位置決めする、接合部品の製造装置。
2. 前記ロボットハンドは、前記複数のハンド部のそれぞれが前記第２のワークを把持した状態で前記複数のハンド部を前記第１のワークへ一体的に移動させる移動アーム部を有している、請求項１に記載の接合部品の製造装置。
3. 前記複数のハンド部のそれぞれは、当該ハンド部毎に異なる種類の前記第２のワークを把持可能である、請求項１または請求項２に記載の接合部品の製造装置。
4. 前記ロボットハンドは、接合に際して前記第１のワークと非接触な位置に前記第２のワークを位置決めして配置し、
   前記接合部は、前記第１のワークと前記第２のワークが非接触な状態で前記第１のワークに前記第２のワークを接合する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の接合部品の製造装置。
5. 第１のワークに第２のワークを接合して接合部品を形成する接合部品の製造方法であって、
   ワークを移動可能なロボットハンドが備える複数のハンド部のそれぞれに前記第２のワークを把持させる工程と、
   前記複数のハンド部を前記第１のワークへ接近させて、前記複数のハンド部のうちの少なくとも１つの一の前記ハンド部が把持する一の前記第２のワークを、前記第２のワーク毎に前記第１のワークに設定される接合箇所に位置決めする工程と、
   一の前記第２のワークを前記第１のワークに接合する工程と、
   前記複数のハンド部を一体的に回転させて、一の前記ハンド部を前記第１のワークから離間させつつ、少なくとも１つの他の前記ハンド部が把持する他の前記第２のワークを前記第１のワークの接合箇所に接近させて位置決めする工程と、
   他の前記第２のワークを前記第１のワークに接合する工程と、を有する接合部品の製造方法。
6. 他の前記第２のワークを前記第１のワークの接合箇所に位置決めする工程は、前記複数のハンド部を一体的に回転させることにより、他の前記第２のワークを前記第１のワークと非接触な位置に位置決めして配置し、
   他の前記第２のワークを前記第１のワークに接合する工程は、前記第１のワークと他の前記第２のワークが非接触な状態で行う、請求項５に記載の接合部品の製造方法。