JP2016028835A - 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】複数種類のワークを搬送して接合する作業を行う場合においても、ワークの位置ずれや姿勢ずれが発生するのを防止して接合品質の向上を図ることができ、さらに設備構成を簡素化して設備投資費を削減することが可能な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】接合部品の製造装置１００は、付属部品４２０を保持可能なワーク保持具３００と、付属部品を移動させて、接合箇所に位置決めするロボットハンド１３０と、を有しており、ロボットハンドは、把持および把持解除動作により、ワーク保持具３００との連結分離が自在なハンド部１４０を有している。【選択図】図５

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、特許文献１に記載されているようなステアリングメンバやダッシュクロスメンバなどの部品は、多種の部品を相互に接合して１つの接合部品を形成している。

このような多種のワークの接合作業に際して、ワーク毎に専用の搬送装置を使用したり、位置決め用の専用治具を使用したりすると、設備コストの増加を招く上に、設備構成が煩雑なものとなり、製造工程の迅速な進行が妨げられてしまう。このため、ワークの種類に関わらずワークを円滑に搬送することを可能にし、かつ、接合箇所へのワークの位置決めを容易にする汎用化された装置の開発が望まれている。

このような技術に関連して、下記特許文献２には、ワーク形状への汎用性を向上させたロボットハンドが開示されている。このロボットハンドには、ワークを挟持するように対向配置される一対のロッド群が設けられており、ワークの表面形状に倣うように各ロッドの突出量を調整することで多品種のワークの把持を可能にしている。

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に記載されたロボットハンドを使用する場合であっても、複雑な形状のワークに対しては、十分な把持能力を得ることができない場合があり、ワークによっては搬送時に姿勢のずれが生じたり、接合時に位置がずれたりする虞がある。また、この従来のロボットハンドは、比較的単純な形状のワークの接合を行うような場合においても、把持および把持の解除の都度、多数のロッドの可動量を緻密に調整する煩雑な動作制御を行わざる得ないため、設備構成の簡素化が図り難く、設備投資費の増加を招いてしまう。

そこで本発明は、複数種類のワークを搬送して接合する作業を行う場合においても、ワークの位置ずれや姿勢ずれが発生するのを防止して接合品質の向上を図ることができ、さらに設備構成を簡素化して設備投資費を削減することが可能な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って、第２のワークのうちの一の第２のワークを保持可能なワーク保持具と、ワーク保持具に保持された一の第２のワークと一の第２のワークと異なる他の第２のワークのそれぞれを移動させて、第１のワークに設定された接合箇所に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一および他の第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。そして、ロボットハンドは、ワーク保持具に設けられた把持受け部を把持し、または把持を解除することにより、ワーク保持具との連結分離が自在な連結把持部、および、他の第２のワークを把持可能なワーク把持部を備えるハンド部を有している。

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って、第２のワークのうちの一の第２のワークを保持したワーク保持具を、一の第２のワークと異なる他の第２のワークを把持可能に構成されたハンド部により把持して、ワーク保持具とハンド部とを連結する工程と、ワーク保持具とハンド部を一体的に移動させて、一の第２のワークを、第１のワークに設定された接合箇所に位置決めする工程と、を有している。さらに、一の第２のワークを第１のワークに接合する工程を有している。

本発明においては、複雑な形状を有する一の第２のワークを第１のワークに接合する際は、一の第２のワークを保持するワーク保持具をハンド部により把持して、ワーク保持具ごと一の第２のワークを移動させて接合箇所への位置決めを行う。一の第２のワークをハンド部により直接的に把持する場合に比べて、より強固な把持力でワーク保持具をしっかりと把持することができ、かつ、ワーク保持具に一の第２のワークが保持された状態で移動や接合を行うことができるため、一の第２のワークに位置ずれや姿勢ずれが発生するのを防止できる。さらに、比較的単純な形状の他の第２のワークは、ハンド部により直接的に把持して、移動および位置決めを行うことができる。このため、ハンド部の把持動作により、ワーク保持具の把持および比較的単純な形状の他の第２のワークの把持を行うことができ、第２のワークの種類に応じたハンド部の複雑な動作制御を行う必要がない。よって、設備構成を簡素化することができ、設備投資費の削減を図ることが可能となる。

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およびワーク保持具の概観斜視図とともに一部の構成を拡大した部分拡大図を示す図である。 図６は、実施形態に係る接合部品および各ワークの一例を説明するための図であり、（Ａ）は、接合部品としてのステアリングメンバを示す概観斜視図、（Ｂ）は、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。 第１のワーク（ステアリングメンバ本体）と第２のワーク（オーディオブラケット）を接合する工程を示す図である。 第１のワーク（ダッシュクロスメンバ本体）と第２のワーク（ブレーキペダルブラケット）を接合する工程を示す図である。

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。

本実施形態に係る接合部品の製造装置１００（以下、「製造装置」と記載する）は、各種の部品の製造に適用可能に構成している。実施形態の説明においては、自動車用部品（接合部品に相当する）であるステアリングメンバ２００およびダッシュクロスメンバ４００の製造に適用した例を示す。

図６（Ａ）に示すように、ステアリングメンバ２００は、ステアリングメンバ本体２１０（第１のワークに相当する）と、複数の部品２２４〜２２８（一の第２のワークに相当する）とを接合して構成している。また、図１０において簡略化して示すように、ダッシュクロスメンバ４００は、ダッシュククロスメンバ本体４１０とブレーキペダルブラケット（他の第２のワークに相当する）４２０とを接合して構成している。説明の便宜上、ステアリングメンバ本体２１０およびダッシュククロスメンバ本体４１０は、「本体部品」とも記載し、その他の部品は「付属部品」とも記載する。

図１に示すように、製造装置１００は、接合作業に際して各本体部品２１０、４１０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、作業領域内における各部品の搬送を行うロボットハンド１３０と、各付属部品２２４〜２２８、４２０を各本体部品２１０、４１０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、付属部品４２０を保持し、ロボットハンド１３０により搬送されるワーク保持具３００とを有している。

製造装置１００の各構成について説明する。

図１に示すように、製造装置１００が備えるロボットハンド１３０は、多関節構造のアーム部１３１と、アーム部１３１の先端に取り付けられたハンド部１４０とを有している。ロボットハンド１３０は、ハンド部１４０により各部品やワーク保持具３００を把持する。アーム部１３１は、図中の矢印ｒで示すように各関節部分を回転させて、把持した部品やワーク保持具３００を作業領域内の任意の位置へ移動させる。ロボットハンド１３０のハンド部１４０およびワーク保持具３００の詳細な構成については後述する。

図１、図２に示すように、各付属部品２２４〜２２８、４２０は、接合作業に先立って部品テーブル６０にセットする（一部の部品については図示省略する）。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。また、ロボットハンド１３０は、部品の代わりにワーク保持具３００を把持して搬送する。ワーク保持具３００を搬送することにより、ワーク保持具３００とともにワーク保持具３００に保持された付属部品４２０を搬送する。部品テーブル６０上において、各付属部品２２４〜２２８の向きや姿勢、ワーク保持具３００の向きや姿勢を所定の状態に維持するために、図示するように支持部材６１を使用することが可能である。

部品テーブル６０への各付属部品２２４〜２２８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うことができる。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。ワーク保持具３００は付属部品４２０が予めセットされた状態で部品テーブル６０に配置してもよいし、部品テーブル６０に配置した後にワーク保持具３００に付属部品４２０をセットするようにしてもよい。

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、ロボットハンド１３０によって搬送される部品やワーク保持具３００がどのような姿勢や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、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設置している。

ロボットハンド１３０は、各付属部品２２４〜２２８またはワーク保持具３００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付属部品２２４〜２２８やワーク保持具３００を移動させるように動作する。第１のカメラ８１は、ロボットハンド１３０により直接把持された各付属部品２２４〜２２８や、ワーク保持具３００に保持された付属部品４２０を撮影する。制御部５０は、撮影結果に基づいて各付属部品２２４〜２２８、４２０がどのような状態で把持されているかを確認する。また、制御部５０は、接合作業時や搬送時に、各付属部品２２４〜２２８、４２０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、アーク溶接により部品同士の溶接を行う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、本体部品４１０（または本体部品２１０）に設定した接合箇所付近に位置決めして配置する。接合箇所は、付属部品２２４〜２２８、４２０の種類毎に各本体部品２１０、４１０に予め設定している。

溶接トーチ４２の先端の位置決めは、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。すなわち、ロボットハンド１３０によって各付属部品２２４〜２２８、４１０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。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、ロボットハンド１３０により、本体部品４１０に対して位置決めされた付属部品４２０を撮影する。同様に、第２のカメラ８２は、本体部品２１０に対して位置決めされた各付属部品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および傾きを求める。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周知のものを用いればよく、このような方式のものに特に限定されない。

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、各本体部品２１０、４１０の両端部を把持して保持する。ここでは、本体部品２１０を保持する際の保持部７０の動作例とともにその構成を説明する。

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、本体部品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、本体部品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。

可動保持部７０ｂは、当該保持部７０ｂを各本体部品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、本体部品２１０を支持する支柱として機能する。支持台７１は、本体部品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を本体部品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、本体部品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、この回転に伴って本体部品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ｒ１で示し、本体部品２１０の回転を矢印ｒ２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に本体部品２１０を接合している（図８（Ｂ）を参照）。そして、本体部品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、本体部品２１０をその周方向に回転可能に保持する。なお、本体部品４１０（ダッシュクロスメンバ本体）を保持部７０により保持させる場合は、各サイドブラケット２２２、２２３を介さずに、各クランパー７５、７６で直接的に本体部品４１０の両端部を把持させる（図１０を参照）。これにより、本体部品４１０を、その周方向に回転可能な状態で保持することができる。

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、およ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、ロボットハンド１３０による各部品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による各本体部品２１０、４１０の回転などの動作を統括的に制御する。

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、各本体部品２１０、４１０に配置した各付属部品２２４〜２２８、４２０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、各付属部品２２４〜２２８、４２０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には、制御部５０は、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、図５を参照して、ロボットハンド１３０およびワーク保持具３００について説明する。図５中に示す破線部５Ｂは、ロボットハンド１３０のハンド部１４０およびワーク保持具３００の一部の構成を拡大して示す図である。

ロボットハンド１３０が備えるハンド部１４０は、ワーク保持具３００に設けられた把持受け部３１０を把持し、または把持を解除することにより、ワーク保持具３００との連結分離が自在な連結把持部１４１と、本体部品（ステアリングメンバ本体）２１０に接合する各付属部品２２４〜２２８を把持可能なワーク把持部１４３とを有している。

ハンド部１４０は、アーム部１３１に接続された基部側から先端側に向けて延在する本体部１４５を有している。本体部１４５は、先端部の幅が他の部位の幅よりも小さくなるように互いに向かい合わせて配置された第１の把持部材１４５ａと第２の把持部材１４５ｂとにより構成している。

各把持部材１４５ａ、１４５ｂの先端部はワーク把持部１４３を構成している。ワーク把持部１４３は、各把持部材１４５ａ、１４５ｂ同士を互いに接近させて、両者の間に配置された把持対象物を把持（挟持）する。また、ワーク把持部１４３は、把持対象物を把持した状態で、各把持部材１４５ａ、１４５ｂを互いに離反させて、両者の間に配置された把持対象物に対する把持を解除する。このように、ワーク把持部１４３は、各付属部品２２４〜２２８の種類に応じて把持を行う際の各把持部材１４５ａ、１４５ｂの間の寸法を変化させるように構成されているため、多種のワークの把持に対応することができる。

各把持部材１４５ａ、１４５ｂは、各付属部品２２４〜２２８を把持する際に各付属部品２２４〜２２８が接触する内面に設置された緩衝部材１５１を有している。緩衝部材１５１は、各付属部品２２４〜２２８を把持する際に各付属部品２２４〜２２８に傷等が付くのを防止する。緩衝部材１５１は、例えば、公知の樹脂材料等からなる弾性部材により構成することができる。弾性部材により構成する場合、緩衝部材１５１が各付属部品２２４〜２２８の滑り止めとして機能するため、把持力を向上させることができる。

ハンド部１４０が備える連結把持部１４１は、本体部１４５の第１の把持部材１４５ａに取り付けた第１の把持ブロック１４１ａと、本体部１４５の第２の把持部材１４５ｂに取り付けた第２の把持ブロック１４１ｂとにより構成している。

各把持ブロック１４１ａ、１４１ｂは、互いに向かい合うように本体部１４５の内面に設置している。各把持ブロック１４１ａ、１４１ｂは、互いに向かい合う位置に形成された凹部１５２を有している。凹部１５２は、各把持ブロック１４１ａ、１４１ｂの内側へ窪んだ湾曲形状を有している。凹部１５２の湾曲形状は、ワーク保持具３００が備える把持受け部３１０に形成した凹部３１２の外周部分の形状と略同一である。

ハンド部１４０によりワーク保持具３００を把持する際、各把持ブロック１４１ａ、１４１ｂの間にワーク保持具３００の把持受け部３１０を配置し、各把持部材１４５ａ、１４５ｂを互いに接近させると、把持受け部３１０がその外方側から各把持ブロック１４１ａ、１４１ｂにより挟み込まれる。ハンド部１４０は、把持受け部３１０を介してワーク保持具３００を把持することで、ワーク保持具３００が不安定な姿勢となったり、脱落等したりしないように安定した把持を行う。連結把持部１４１がワーク保持具３００を把持した状態で、各把持部材１４５ａ、１４５ｂが互いに離反すると、ワーク保持具３００の把持が解除される。

ワーク保持具３００は、把持受け部３１０と、本体部品（ダッシュクロスメンバ本体）４１０に接合する付属部品４２０を把持する可動式の把持部３２０と、付属部品４２０を保持するロケートクランプ部３４０と、一端側に把持受け部３１０が設けられ、他端側に可動式の把持部３２０およびロケートクランプ部３４０が設けられた本体部３５０とを有している。

把持受け部３１０は、高さの方向の略中央部分に凹部３１２が形成された二つの柱状の部材により構成している。把持部受け部３１０に形成した凹部３１２は、破線部５Ｂに示すように、ハンド部１４０が把持動作を行うと、その把持動作に伴って、各把持ブロック１４１ａ、１４１ｂにより外方側から挟み込まれる。

可動式の把持部３２０は、ワーク保持具３００において保持した付属部品４２０の位置ずれを防止するために設けている。各可動式の把持部３２０は、互いに接近離反可能な一対のグリップ部３２０ａ、３２０ｂを有している。可動式の把持部３２０は、付属部品４２０の二股状に分岐した先端部を保持する位置に二つ設置しているが、設置数や設置位置等は特に限定されない。

各グリップ部３２０ａ、３２０ｂ間の距離は可変可能に構成している。各グリップ３２０ａ、３２０ｂ間の距離を調整することにより、付属部品４２０に作用する把持力を変更させることができる。例えば、可動式の把持部３２０により、図示する位置とは異なる位置で付属部品４２０を把持させるような場合や、付属部品４２０とは別の部品を把持させるような場合には、各グリップ３２０ａ、３２０ｂ間の距離を調整して対応することができる。このため、ワーク保持具３００の保持対象となる部品の形状や種類が過度に限定されるのを防止できる。

ロケートクランプ部３４０は、ワーク保持具３００に載置された付属部品４２０側へ進退自在に構成されたロケートピンを有している。ロケートピンを突出させて、付属部品４２０に予め形成されたロケート穴（図示省略）に係合させることにより、ワーク保持具３００上で付属部品４２０の位置ずれが発生するのをより確実に防止することが可能になる。なお、ロケートクランプ部３４０は、可動式の把持部３２０と同様に、付属部品４２０の先端側に二つ設置しているが、設置数や設置位置等は特に限定されない。

ロボットハンド１３０が備えるハンド部１４０、ワーク保持具３００が備える可動式の把持部３２０およびロケートクランプ部３４０は、共通のエアー圧駆動源（図示省略）から供給されるエアーにより、把持および把持の解除といった各動作が行われるように構成している。

エアー圧駆動源とハンド部１４０とは、駆動用のエアーが流通可能な二つのチューブ１６１ａ、１６１ｂにより接続している。各チューブ１６１ａ、１６１ｂは、ハンド部１４０に取り付けられた給気ブロック１７１に接続している。ハンド部１４０の把持動作を駆動するためのエアーは、給気ブロック１７１を介してハンド部１４０の本体部１４５へ供給することができる。

可動式の把持部３２０およびロケートクランプ部３４０には、当該可動式の把持部３２０および当該ロケートクランプ部３４０へ駆動用のエアーを供給するためのチューブ１６２ａ、１６２ｂを接続している。各チューブ１６２ａ、１６２ｂはそれぞれ分岐して、二つの可動式の把持部３２０および二つのロケートクランプ部３４０のそれぞれに接続されている。また、各チューブ１６２ａ、１６２ｂの一端部は、クランプ受け部３１０の上部に配置された給気ブロック１７２に接続している。

ハンド部１４０側の給気ブロック１７１とワーク保持具３１０側の給気ブロック１７２は、両者の間で駆動用のエアーを流通させることができるように、両者を気密に連結する連結構造を有している。各給気ブロック１７１、１７２には、連結させた際に連結部分からエアーが漏洩をすることを防止するシール部材（パッキン）を取り付けている。連結構造は、ハンド部１４０がワーク保持具３００の把持受け部３１０を把持する動作を実施した際に、その動作に連動して連結を行う。

破線部５Ｂに示すように、ハンド部１４０側の給気ブロック１７１とワーク保持具３１０側の給気ブロック１７２は、ハンド部１４０が把持受け部３１０を把持するために接近した際に、互いに向かい合うように位置合わせされる。そして、ハンド部１４０が把持受け部３１０を把持する際に、給気ブロック１７１と給気ブロック１７２は相互に接近して機械的に連結される。各給気ブロック１７１、１７２同士が連結すると、エアー圧駆動源に接続された各チューブ１６１ａ、１６１ｂと、可動式の把持部３２０およびロケートクランプ部３４０に接続された各チューブ１６２ａ、１６２ｂとが連結される。各チューブ１６１ａ、１６１ｂ、１６２ａ、１６２ｂが連結された後、駆動用のエアーを引き続き供給すると、可動式の把持部３２０およびロケートクランプ部３４０による付属部品４２０の把持が開始する。

可動式の把持部３２０およびロケートクランプ部３４０による付属部品４２０の把持を解除する際は、各チューブ１６１ａ、１６１ｂ、１６２ａ、１６２ｂを介して排気を行う。排気が行われることにより、可動式の把持部３２０およびロケートクランプ部３４０による付属部品４２０の把持が解除される。この把持が解除された状態で引き続き排気を行うと、ハンド部１４０による把持受け部３１０の把持が解除される。この際、各チューブ１６１ａ、１６１ｂと各チューブ１６２ａ、１６２ｂの間の連結も解除される。

このように、一つの駆動源を使用して、ハンド部１４０、可動式の把持部３２０、およびロケートクランプ部３４０を協調して動作させる構成を採用しているため、駆動源の増設による設備投資費の増加を抑えることができ、また各部を協調して動作させるための煩雑なシステムを構築する手間を省くことができる。

なお、駆動源は、駆動用のエアーを供給するものに代えて、例えば、駆動電流を供給する公知の電気駆動源により構成することも可能である。この場合、前述したチューブの連結構造を電気的な接続に置き換えて、ハンド部１４０、可動式の把持部３２０、およびロケートクランプ部３４０の各部を一つの駆動源により協調して動作するように構成することが可能である。

次に、ハンド部１４０およびワーク保持具３００の作用について説明する。

例えば、製造装置１００を使用して、比較的単純な形状を有する付属部品（オーディオブラケット等）２２４〜２２８を本体部品（ステアリングメンバ本体）２１０に接合する作業と、比較的複雑な形状を有する付属部品（ブレーキペダルブラケット）４２０を本体部品４１０（ダッシュクロスメンバ本体）に接合する作業を実施する場合、各付属部品の移動および接合箇所への位置決めは、ロボットハンド１３０が備えるハンド部１４０により行う。

図９に示すように、ハンド部１４０は、付属部品２２４を移動および位置決めする際、ワーク把持部１４３により付属部品２２４を把持する。同様に、ステアリングメンバ２００を構成する他の付属部品２２５〜２２８を移動および位置決めする際においても、汎用化されたワーク把持部１４３で対応する。一方、図１０に示すように、ハンド部１４０は、ワーク保持具３００に保持された付属部品４２０を移動および位置決めする際は、連結把持部１４１によりワーク保持具３００の把持受け部３１０を把持する。

付属部品４２０はワーク保持具３００により保持されているため、ロボットハンド１３０によって移動されている最中に、姿勢のずれが生じることがない。また、複雑な形状を有する付属部品４２０を汎用化されたワーク把持部１４３により直接的に把持すると、把持位置のずれ等により付属部品４２０の姿勢が不安定になり易く、姿勢ずれが発生してしまう虞があるが、このような問題が発生することもない。このように、ステアリングメンバ２００やダッシュクロスメンバ４００のような異なる部品（製品）の製造に製造装置１００を転用する場合においても、各付属部品２２４〜２２８、４２０の種類に応じてワーク把持部１４３による直接的な付属部品の把持と、連結把持部１４１およびワーク保持具３００を介した間接的な付属部品の把持とを切り替えて行うことにより、部品の種類や形状等に関わらず、安定的に部品の移動および位置決めを行うことができる。

ワーク保持具３００は、例えば、部品の種類に応じて複数個準備することも可能である。部品の種類に応じて形状や構造が異なるようにそれぞれ構成された複数個のワーク保持具３００を使用するような場合においても、各ワーク保持具３００の把持受け部３１０の構造が共通化されていれば、連結把持部１４１による把持が可能となる。つまり、把持受け部３１０が共通化された複数個のワーク保持具３００を予め準備しておくことにより、より多種の部品の移動および位置決めに一つのロボットハンド１３０で対応することが可能になる。

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。

次に、図７〜図１０を参照して、本実施形態に係る接合部品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およびダッシュクロスメンバ４００を製造する際の各工程を説明する。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。

まず、製造装置１００を使用して、ステアリングメンバ２００を製造する。

図７（Ａ）に示すように、保持部７０に各サイドブラケット２２２、２２３をセットする。各サイドブラケット２２２、２２３のセットは、ロボットハンド１３０が行う。ロボットハンド１３０は、ワーク把持部１４３によりサイドブラケット２２３を把持して、持ち上げる。次に、ロボットハンド１３０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、ロボットハンド１３０は、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、ロボットハンド１３０は、ワーク把持部１４３により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、ロボットハンド１３０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ｄ１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、接合部４０がアーク溶接して行う。

次に、図８（Ｂ）に示すように、ロボットハンド１３０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ｄ２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に示すように、ロボットハンド１３０は、ワーク把持部１４３により付属部品であるオーディオブラケット２２４を把持して、オーディオブラケット２２４をステアリングメンバ本体２１０に設定した接合箇所に位置決めして配置する。

オーディオブラケット２２４は、例えば、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ことができる。このように配置することにより、接合部４０が溶接ロボットなどで構成される場合に、溶接ワイヤー等が誤って接触して部品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、オーディオブラケット２２４をステアリングメンバ本体２１０に接近移動させる際に、オーディオブラケット２２４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も可能になる。なお、オーディオブラケット２２４以外の付属部品２２３〜２２８、４２０の位置決めおよび接合も同様に非接触な状態で行うことができる。

ステアリングメンバ本体２１０へのオーディオブラケット２２４の接合に先立ち、各カメラ８１、８２により接合箇所およびオーディオブラケット２２４を撮影する。撮影により得られた画像に基づいてオーディオブラケット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が動作して、オーディオブラケット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とオーディオブラケット２２４とが非接触な状態で実施する。

オーディオブラケット２２４を接合した後、同様の手順に従って、他の付属部品２２３〜２２８をステアリングンメンバ本体２１０に接合する。具体的には、ロボットハンド１３０のワーク把持部１４３により、各付属部品２２５〜２２８を順次把持して、ステアリングメンバ本体２１０の接合箇所に位置決めし、接合を行う。全ての付属部品２２５〜２２８の接合を終えて、ステアリングメンバ２００が完成した後、ロボットハンド１３０のワーク把持部１４３によりステアリングンメンバ本体２１０を把持して、保持部７０から取り外す。ステアリングメンバ２００は、次工程が行われる他の作業範囲へ搬送する。

次に、製造装置１００を使用して、ダッシュクロスメンバ４００を製造する。

図１０に示すように、保持部７０に長尺状のダッシュクロスメンバ本体４１０をセットする。ダッシュクロスメンバ本体４１０のセットは、ロボットハンド１３０のワーク把持部１４３により行う。この作業は、ステアリングメンバ本体２１０を保持部７０にセットする作業と略同一の手順で行うことができる（図７、図８を参照）。ただし、ダッシュククロスメンバ本体４１０は、サイドブラケット２２２、２２３のような部品を介さずに、保持部７０が備えるクランパー７５、７６により直接把持させる。

次に、ロボットハンド１３０が備えるハンド部１４０の連結把持部１４１により、ブレーキペダルブラケット４２０を保持した状態のワーク保持具３００の把持受け部３１０を把持させる。これにより、ロボットハンド１３０およびワーク保持具３００は、連結把持部１４１および把持受け部３１０を介して機械的に連結される。なお、ワーク保持具３００は、当該ワーク保持具３００上にブレーキペダルブラケット４２０が載置された状態で、部品テーブル６０上に予めセットしておくことができる。

ロボットハンド１３０は、ワーク保持具３００ごとブレーキペダルブラケット４２０をダッシュクロスメンバ本体４１０へ移動させて、ブレーキペダルブラケット４２０を所定の接合箇所に位置決めする。図示例においては、ブレーキペダルブラケット４２０の二股状に分岐した先端部の端面がダッシュクロスメンバ本体４１０に向かい合わせて配置されるように、ブレーキペダルブラケット４２０の姿勢を保持している。また、ブレーキペダルブラケット４２０は、ダッシュクロスメンバ本体４１０に非接触な状態で配置している。

ダッシュクロスメンバ本体４１０に対してブレーキペダルブラケット４２０を位置決めした状態で、各カメラ８１、８２により接合箇所およびブレーキペダルブラケット４２０を撮影する。撮影により得られた画像に基づいてブレーキペダルブラケット４２０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。

例えば、ロボットハンド１３０の連結把持部１４１がワーク保持具３００の把持受け部３１０を把持する作業を行うと、作業の度に把持位置に僅かなずれが生じ、そのずれに伴い、接合作業時に部品の位置ずれや姿勢ずれが発生することが考えられる。ただし、接合作業に先立って前述したずれの補正を行えば、把持位置のずれを問題とせずに接合を行うことが可能となる。つまり、各カメラ８１、８２により撮影した画像に基づいてずれの補正を行うようにすると、連結把持部１４１が把持受け部３１０を把持する際の位置のバラツキに余裕を持たせることができるため、連結把持部１４１によりワーク保持具３００を把持する際の位置合わせ作業に要する作業時間を短縮化することができる。

次に、接合部４０が動作して、ブレーキペダルブラケット４２０をダッシュクロスメンバ本体４１０に接合する。接合は、ダッシュクロスメンバ本体４１０とブレーキペダルブラケット４２０とが非接触な状態で実施する。接合を終えた後、ワーク保持具３００によるブレーキペダルブラケット４２０の保持を解除する。ロボットハンド１３０は、ハンド部１４０によりワーク保持具３００を移動して、部品テーブル６０へ戻す。その後、ワーク保持具３００の把持受け部３１０の把持を解除する。これにより、連結把持部１４１および把持受け部３１０を介したロボットハンド１３０とワーク保持具３００との機械的な連結が解除される。

ダッシュクロスメンバ４００が完成した後、ロボットハンド１３０は、ワーク把持部１４３によりダッシュクロスメンバ本体４１０を把持して、保持部７０から取り外す。ダッシュクロスメンバ４００は、次工程が行われる他の作業範囲へ搬送する。

他の部品（製品）の接合作業を継続して行う場合には、上述した各工程と同様の手順を繰り返す。この際、ロボットハンド１３０のワーク把持部１４３による把持とワーク保持具３００を介した間接的な部品の把持を選択的に行うことで、部品の搬送および位置決めを好適に実施することができる。

以上のように本実施形態に係る接合部品の製造装置１００においては、複雑な形状を有するブレーキペダルブラケット４２０をダッシュクロスメンバ本体４１０に接合する際は、ブレーキペダルブラケット４２０を保持するワーク保持具３００をハンド部１４０により把持して、ワーク保持具３００ごとブレーキペダルブラケット４２０を移動させて接合箇所への位置決めを行う。これにより、ブレーキペダルブラケット４２０をハンド部１４０により直接的に把持する場合に比べて、より強固な把持力でワーク保持具３００をしっかりと把持することができ、かつ、ワーク保持具３００にブレーキペダルブラケット４２０が保持された状態で移動や接合を行うことができるため、ブレーキペダルブラケット４２０に位置ずれや姿勢ずれが発生するのを防止できる。さらに、比較的単純な形状の付属部品２２４〜２２８は、ハンド部１４０により直接的に把持して、移動および位置決めを行うことができる。よって、ハンド部１４０の把持動作により、ワーク保持具３００の把持および比較的単純な形状の付属部品２２４〜２２８の把持を行うことが可能であり、各部品の種類に応じたハンド部１４０の複雑な動作制御を行う必要がなく、設備構成を簡素化することができ、設備投資費の削減を図ることが可能となる。

また、ワーク保持具３００が、ブレーキペダルブラケット４２０を把持する把持力が可変可能な可動式の把持部３２０を有しているため、ワーク保持具３００においてブレーキペダルブラケット４２０を位置ずれしないようにしっかりと保持することができ、かつ、ワーク保持具３００の保持対象となる部品の種類が過度に限定されるのを防ぐことができる。

また、ワーク保持具３００が、保持対象となる部品の種類に応じて複数個備えられており、かつ、ハンド部１４０の連結把持部１４１が、それぞれのワーク保持具３００の把持受け部３１０を把持可能であるように構成している場合には、複雑な形状をそれぞれ有する多種の部品の移動および位置決めにロボットハンド１３０で対応することが可能になるため、より多くの部品の製造に製造装置１００を適用することが可能となる。

また、接合部品（製品）を構成する部品の種類や形状に関わらず、広範な接合部品の製造に適用することが可能な汎用化された製造方法を提供することが可能となる。

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、本体部品２１０、４１０への各付属部品２２４〜２２８、４２０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。本体部品２１０、４１０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２１０およびダッシュクロスメンバ本体４１０を示し、第２のワークとして各付属部品２２４〜２２８、４２０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、一つの接合部品の接合に適用することも可能である。

また、例えば、ロボットハンドが備えるハンド部の把持連結部およびワーク保持具の把持受け部の形状や構成等は、ハンド部の把持動作および把持解除動作により、把持連結部および把持受け部を介した機械的な連結および分離が可能に構成している限りにおいて変更することができ、実施形態において示したものに限定されることはない。

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、ロボットハンド１３０が備えるハンド部１４０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 ロボットハンド、
１４０ ハンド部、
１４１ 連結把持部、
１４３ ワーク把持部、
１７１、１７２ 給気ブロック、
２００ ステアリングメンバ（接合部品）、
２１０ ステアリングメンバ本体（第１のワーク）、
２２２、２２３ サイドブラケット、
２２４ オーディオブラケット（他の第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（他の第２のワーク）、
２２７ インストステイ（他の第２のワーク）、
２２８ ブラケットエアバッグ（他の第２のワーク）、
３００ ワーク保持具、
３１０ 把持受け部、
３２０ 可動式の把持部、
４００ ダッシュクロスメンバ（接合部品）、
４１０ ダッシュクロスメンバ本体（第１のワーク）、
４２０ ブレーキペダルブラケット（一の第２のワーク）。

Claims (4)

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２のワークのうちの一の前記第２のワークを保持可能なワーク保持具と、
   前記ワーク保持具に保持された一の前記第２のワークと一の前記第２のワークと異なる他の前記第２のワークのそれぞれを移動させて、前記第１のワークに設定された接合箇所に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一および他の前記第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、
   前記ワーク保持具に設けられた把持受け部を把持し、または把持を解除することにより、前記ワーク保持具との連結分離が自在な連結把持部、および、他の前記第２のワークを把持可能なワーク把持部を備えるハンド部を有する、接合部品の製造装置。
2. 前記ワーク保持具は、一の前記第２のワークを把持する把持力が可変可能な可動式の把持部を有する請求項１に記載の接合部品の製造装置。
3. 前記ワーク保持具は、一の前記第２のワークの種類に応じて複数個備えられており、
   前記連結把持部は、それぞれの前記ワーク保持具の把持受け部を把持可能である、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. 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、
   前記第２のワークのうちの一の前記第２のワークを保持したワーク保持具を、一の前記第２のワークと異なる他の前記第２のワークを把持可能に構成されたハンド部により把持して、前記ワーク保持具と前記ハンド部とを連結する工程と、
   前記ワーク保持具と前記ハンド部を一体的に移動させて、一の前記第２のワークを、前記第１のワークに設定された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、を有する接合部品の製造方法。