JP2018062014A

JP2018062014A - 部材の位置決め方法及び位置決め装置

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Publication number: JP2018062014A
Application number: JP2016200037A
Authority: JP
Inventors: 智雄宮崎; Tomoo Miyazaki; 高橋　和良; Kazuyoshi Takahashi; 和良高橋; 翔次小役丸; Shoji Koyakumaru; 貴史班石; Takashi Madaraishi; 祐次原田; Yuji Harada
Original assignee: Hirotec Corp
Current assignee: Hirotec Corp
Priority date: 2016-10-11
Filing date: 2016-10-11
Publication date: 2018-04-19
Anticipated expiration: 2036-10-11
Also published as: JP6580016B2

Abstract

【課題】ばらつきが生じている部材をロボットによって搬送する際に、ロボットによる当該部材の搬送が容易に行えるようにするとともに、当該部材を相手側部材に対して正確に位置決めできるようにする。【解決手段】ロボットにより排気パイプ１０３をセットした後、セット治具３０を移動させることにより、治具５０にセットされているシェル１００に、排気パイプ１０３の端部を接近させる。その後、治具５０を移動させることにより、シェル１００に排気パイプ１０３の端部を所定力で接触させて位置決めする。【選択図】図７

Description

本発明は、例えばパイプ状の部材や棒状の部材を組み付け相手となる相手側部材に対して位置決めする位置決め方法及び位置決め装置に関する。

例えば、自動車の排気系の構造として、曲がり部を持った２本のフロントパイプの下流側を合流部材に対して溶接により接続して一体化する構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、一般に、各種組立現場ではロボットによって部材を搬送し、組み付け相手となる相手側部材に組み付けていく自動化設備の導入が進められている。

特開２０１１−４３１２１号公報

ところで、特許文献１のような曲がり部を持ったパイプ状の部材には公差範囲内で形状のばらつきや各部の寸法ばらつきが生じるのは避けられない。一方、パイプ状の部材と合流部材との相対的な位置はほぼ設計通りにしておかないと、後工程の溶接作業による接続不良の発生原因になる恐れがある。

ここで、作業者がパイプ状の部材を合流部材に組み付ける場合を想定すると、パイプ状の部材のばらつきを吸収するべく、微妙な位置調整等をこれまでの経験で得られた作業者の技能により行うことができ、後工程に悪影響を及ぼさないようにパイプ状の部材と合流部材との相対的な位置をほぼ設計通りにすることが可能である。また、パイプ状の部材を合流部材に組み付ける際には複雑な動きが要求されることがあるが、これも作業者の技能によって行うことが可能である。

これに対し、ロボットの場合、その動きはティーチングによって任意に設定することが可能であるが、上述したようなばらつきは部材毎に異なっており、ばらつきを吸収させるような動作をロボットに行わせるのは困難である。また、ロボットの動きの自由度にも限界があり、特許文献１のような曲がり部を持ったパイプ状の部材を合流部材に組み付ける際に複雑な動きが要求される場面ではロボットを使用できない場合がある。

また、パイプ状の部材だけなく、曲がり部を持った棒状の部材を相手側部材に組み付ける場合も想定され、この棒状の部材の場合もパイプ状の部材の場合と同様な問題が発生するものと考えられる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ばらつきが生じている部材をロボットによって搬送する際に、ロボットによる当該部材の搬送が容易に行えるようにするとともに、作業者を介することなく装置の動作のみで当該部材を相手側部材に対して正確に位置決めできるようにすることにある。

上記目的を達成するために、本発明では、曲がり部を持ったパイプ状又は棒状の部材をロボットが搬送・装着しやすいような姿勢で位置決め装置を待機させ、その後位置決め装置と当該部材を相手側部材の組み付け位置まで移動させて、該相手側部材に所定の力で押し付けながらパイプ端部を中心に部材を回転させることによって、パイプ状又は棒状の部材のばらつきを吸収しつつ正確に冶具へのセットが自動でできるようにした。

第１の発明は、一端部と他端部との間に曲がり部を持ったパイプ状又は棒状の第１部材の一端部を組み付け相手となる第２部材に対して位置決めする部材の位置決め方法において、ロボットにより上記第１部材を把持し、該第１部材を搬送して該第１部材の他端部を第１セット治具にセットする第１セット工程と、上記第２部材を第２セット治具にセットする第２セット工程と、上記第１セット工程及び上記第２セット工程の後、上記第１セット治具を移動させることにより、上記第２セット治具にセットされている第２部材に、上記第１セット治具にセットされている上記第１部材の一端部を接近させる第１セット治具移動工程と、上記第１セット治具移動工程の後、上記第１セット治具を回動させることによって該第１セット治具にセットされている第１部材を該第１部材の他端部の軸芯周りに回動させる第１部材回動工程と、さらに上記第２セット治具を基準位置に移動させることにより、上記第２部材における上記第１部材が組み付けられる部分に、上記第１部材の一端部を所定力で接触させて位置決めする第２セット治具移動工程とを備えていることを特徴とする。

この構成によれば、第１セット治具を第１部材のセット後に移動させることができるので、第１部材のセット前においては、第１セット治具を、第１部材のセットが容易になる位置に配置することが可能になる。これにより、複雑な動きを要することなくロボットによって第１部材を第１セット治具まで搬送してセットする作業が容易になる。このとき、ロボットは第１部材の一端部を位置決めした状態で把持しており、第１部材のロボットに対する位置決めが行われており、この状態で第１部材の他端部が第１セット治具にセットされる。また、基準位置に配置された第２セット治具に第２部材がセットされているので、第２部材の位置も定まっている。

第１部材及び第２部材のセット後に第１セット治具を回動させることによって該第１セット治具にセットされている第１部材を、該第１部材の他端部の軸芯周りに回動させるとともに、第２セット治具を第１部材の一端部に接近する方向に移動させると、第２部材における第１部材が組み付けられる部分に、第１部材の一端部が所定力で接触する。第１部材をその他端部の軸芯周りに回動させながら第２部材に所定力で接触させるという簡単な動作によって第１部材の一端部及び第２部材のクリアランスに第１部材のばらつきが吸収されるので、作業者を介することなく第２部材における第１部材が組み付けられる部分に第１部材が確実に接触して位置決めされる。

また第１部材が回動を行う際、第１部材および第２部材の形状によっては両部材が互いに干渉する恐れがあるが、第１部材の回動が終わった後に第２セット治具を基準位置に移動させることで、両部材の干渉が回避される。

第２の発明は、第１の発明において、上記第１セット治具移動工程では、上記第１部材の一端部と他端部との間が仮受け部材に接触するまで上記第１セット治具を移動させることを特徴とする。

この構成によれば、第１セット治具移動工程において第１部材が仮受け部材で所定位置に保持されるので、第１セット治具を移動させるための動力が弱くても第１部材が所定位置で安定する。

第３の発明は、第２の発明において、上記第２セット治具移動工程では、上記第２部材における上記第１部材が組み付けられる部分に上記第１部材を接触させ、上記第１部材が上記仮受け部材から離れ、かつ基準位置に達するまで該第１部材を移動させることを特徴とする。

この構成によれば、第１部材が仮受け部材から離れるまで該第１部材を移動させることで、仮受け部材の影響を受けることなく、第２部材における第１部材が組み付けられる部分に第１部材が確実に接触して基準位置に位置決めされる。

第４の発明は、第１から３のいずれか１つの発明において、上記第２セット治具移動工程では、上記第１部材に対して該第１部材が上記第２部材に接触する方向への力を作用させ続けることを特徴とする。

この構成によれば、第１部材に対して第２部材に接触する方向への力を作用させ続けることで、第２部材における第１部材が組み付けられる部分に該第１部材が確実に接触した状態が維持される。

第５の発明は、一端部と他端部との間に曲がり部を持ったパイプ状又は棒状の第１部材の一端部を組み付け相手となる第２部材に対して位置決めする部材の位置決め装置において、ロボットにより上記第１部材を把持して搬送された上記第１部材の他端部がセットされる第１セット治具と、上記第２部材がセットされた第２セット治具と、上記第１セット治具を移動させ、上記第２セット治具にセットされている第２部材に、上記第１セット治具にセットされている上記第１部材の一端部を接近させるとともに、上記第１セット治具を回動させる第１セット治具移動装置と、上記第２セット治具を移動させ、上記第２部材における上記第１部材が組み付けられる部分に、上記第１部材を所定力で接触させて位置決めする第２セット治具移動装置と、上記第１セット治具移動装置及び上記第２セット治具移動装置を制御する制御装置とを備え、上記制御装置は、上記第１セット治具移動装置により上記第１セット治具を移動させて上記第２セット治具にセットされている第２部材に、上記第１セット治具にセットされている上記第１部材の一端部を接近させた後、上記第１セット治具移動装置により上記第１セット治具を回動させて該第１セット治具にセットされている第１部材を該第１部材の他端部の軸芯周りに回動させ、さらに上記第２セット治具移動装置により上記第２セット治具を基準位置に移動させて上記第２部材における上記第１部材が組み付けられる部分に、上記第１部材を所定力で接触させて位置決めさせるように構成されていることを特徴とする。

この構成によれば、第１の発明と同様に、ロボットによって第１部材を第１セット治具まで搬送してセットする作業が容易になるとともに、第１部材のばらつきが第１部材の一端部及び第２部材のクリアランスに吸収されて作業者を介することなく第１部材が確実に位置決めされる。

第１、５の発明によれば、第１セット治具を移動させることにより、第２セット治具にセットされている第２部材に第１部材の一端部を接近させ、その後、基準位置に配置されていた第２セット治具を移動させることにより、第２部材における第１部材が組み付けられる部分に第１部材を所定力で接触させて位置決めすることができる。これにより、ロボットによる第１部材の搬送を容易に行うことができるとともに、第１部材のばらつきを第１部材の一端部及び第２部材のクリアランスによって吸収して作業者を介することなく第１部材を第２部材に対して正確に位置決めできる。

第２の発明によれば、第１部材を仮受け部材で保持することができるので、第１セット治具を移動させるための動力が弱くても第１部材を所定位置で安定させることができる。

第３の発明によれば、第２セット治具移動工程において第１部材が仮受け部材から離れるまで該第１部材を移動させることで、仮受け部材の影響を受けることなく、第２部材における第１部材が組み付けられる部分に第１部材を確実に接触させて基準位置に正確に位置決めできる。

第４の発明によれば、第１部材に対して第２部材に接触する方向への力を作用させる続けることができる。これにより、第２部材における第１部材が組み付けられる部分に第１部材を確実に接触させて位置決め精度をより一層向上させることができる。

実施形態に係る部材の位置決め装置の斜視図であり、シェルがセットされている状態を示す。第１パイプセット装置を拡大して示す斜視図である。位置決め装置のブロック図である。排気パイプがセットされた状態の図１相当図である。排気パイプをシェルに接近させた状態の図１相当図である。排気パイプを仮受け部材に接触させた状態の図１相当図である。シェルを上昇させてシェルに排気パイプを位置決めした状態の図１相当図である。各工程における排気パイプとシェルの位置関係を示す概略図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１は、本発明の実施形態に係る部材の位置決め装置１の斜視図であり、この図１ではシェル１００及び下流側排気パイプ１０１が既に位置決め装置１にセットされている状態を示している。位置決め装置１は、自動車の排気系を製造する現場で使用される装置である。

自動車の排気系は、シェル１００、下流側排気パイプ１０１の他に、図４等に示す上流側第１排気パイプ１０３及び上流側第２排気パイプ１０４を少なくとも備えている。上流側第１排気パイプ１０３及び上流側第２排気パイプ１０４は、本発明の曲がり部を持ったパイプ状の第１部材である。上流側第１排気パイプ１０３には、一端部と他端部との間に少なくとも１つの曲がり部１０３ａ、１０３ｂが形成されており、３次元形状をなしている。また、上流側第２排気パイプ１０４も、一端部と他端部との間に少なくとも１つの曲がり部１０４ａ、１０４ｂを有しており、３次元形状をなしている。

シェル１００は、上流側第１排気パイプ１０３及び上流側第２排気パイプ１０４の組み付け相手となる第２部材に相当する部材である。このシェル１００は、１枚の鋼板を上方に開放する凹状にプレス成形してなる。シェル１００には、下流側排気パイプ１０１の外周面に沿うように円弧状に形成された下流側接続凹部１００ａと、上流側第１排気パイプ１０３の外周面に沿うように円弧状に形成された上流側第１接続凹部１００ｂと、上流側第２排気パイプ１０４の外周面に沿うように円弧状に形成された上流側第２接続凹部１００ｃとが形成されている。上流側第１接続凹部１００ｂは、上流側第１排気パイプ１０３が組み付けられる部分であり、また、上流側第２接続凹部１００ｃは、上流側第２排気パイプ１０４が組み付けられる部分である。

上流側第１接続凹部１００ｂと上流側第２接続凹部１００ｃとはシェル１００の幅方向に並ぶように設けられている。このシェル１００には上方から別のシェル（図示せず）が組み付けられる。上側のシェルは下方に開放する形状とされており、シェル１００の周縁部と上側のシェルの周縁部とが溶接されて上流側第１排気パイプ１０３及び上流側第２排気パイプ１０４の合流部が構成されるようになっている。また、下流側排気パイプ１０１の上流側の外周面は、シェル１００の下流側接続凹部１００ａと、上側のシェルに形成されている凹部に溶接されるようになっている。さらに、上流側第１排気パイプ１０３の下流側の外周面は、シェル１００の上流側第１接続凹部１００ｂと、上側のシェルに形成されている凹部に溶接され、また、上流側第２排気パイプ１０４の下流側の外周面は、シェル１００の上流側第２接続凹部１００ｃと、上側のシェルに形成されている凹部に溶接される。従って、位置決め装置１は、溶接工程の前工程、即ち、上流側第１排気パイプ１０３及び上流側第２排気パイプ１０４をシェル１００に位置決めする工程で使用され、この位置決め装置１によって本発明の部材の位置決め方法を実行することができる。尚、シェル１００、下流側排気パイプ１０１、上流側第１排気パイプ１０３及び上流側第２排気パイプ１０４の形状は一例であり、他の形状であってもよい。

（位置決め装置の全体構成）
図１に示すように、位置決め装置１は、基台２と、第１パイプセット装置３と、第２パイプセット装置４と、シェルセット装置５と、下流側排気パイプセット装置６と、図３に示す制御装置７とを備えている。基台２は、排気系の組立工場に設置されるものであり、この基台２の上面に、第１パイプセット装置３、第２パイプセット装置４、シェルセット装置５及び下流側排気パイプセット装置６が取り付けられるようになっている。制御装置７は、図示しない制御盤等に内蔵されている。

（パイプセット装置の構成）
第１パイプセット装置３は、上流側第１排気パイプ１０３がセットされるパイプセット治具（第１セット治具）３０と、第１振り込み動作用サーボモータ（第１セット治具移動装置）３１と、第１仮受け当接用サーボモータ（第１セット治具移動装置）３２と、第１取付部材３３とを備えている。この第１パイプセット装置３は、上流側第１排気パイプ１０３の他端部を把持した状態で上流側第１排気パイプ１０３の一端部をシェル１００に位置決めするための装置である。第１振り込み動作用サーボモータ３１と第１仮受け当接用サーボモータ３２は、回転が停止した状態であっても制御装置７の指示によって所定のトルクを出力し続けることができるように構成された周知のものである。

第１取付部材３３は、基台２の上面に固定されており、該上面から上方へ突出している。第１取付部材３３の上部には、第１振り込み動作用サーボモータ３１が固定されている。第１振り込み動作用サーボモータ３１の出力軸（図示せず）は、ほぼ水平方向に延びる姿勢とされている。第１振り込み動作用サーボモータ３１の出力軸には、第１可動ブラケット３１ａが固定されている。第１振り込み動作用サーボモータ３１は、制御装置７によって制御される。

図２に示すように、第１可動ブラケット３１ａは、第１振り込み動作用サーボモータ３１の出力軸に固定される固定板部３１ｂと、固定板部３１ｂに対してほぼ直交する方向に延びる取付板部３１ｃとを有している。固定板部３１ｂは、第１振り込み動作用サーボモータ３１の出力軸に対してほぼ直交する方向に延びる一方、取付板部３１ｃは、第１振り込み動作用サーボモータ３１の出力軸とほぼ平行に延びている。第１可動ブラケット３１ａは、第１振り込み動作用サーボモータ３１によって回転駆動されるようになっており、取付板部３１ｃは、第１振り込み動作用サーボモータ３１の外周を回るように移動する。

取付板部３１ｃには、第１仮受け当接用サーボモータ３２が固定されている。第１仮受け当接用サーボモータ３２の出力軸（図示せず）は、取付板部３１ｃとほぼ平行である。第１仮受け当接用サーボモータ３２の出力軸には、治具固定板３２ａが固定されており、この治具固定板３２ａは第１仮受け当接用サーボモータ３２によって回転駆動される。第１仮受け当接用サーボモータ３２は、制御装置７によって制御される。

治具固定板３２ａには、パイプセット治具３０が固定されている。パイプセット治具３０は、いわゆるチャック装置であり、上流側第１排気パイプ１０３の他端部を把持する複数の把持爪３０ａと、把持爪３０ａを進退駆動する駆動部３０ｂとを有している。複数の把持爪３０ａは、上流側第１排気パイプ１０３の他端部の内方に挿入された状態で、該パイプ１０３の径方向に同じ寸法だけ進退するようになっている。把持爪３０ａが進出状態になることで、上流側第１排気パイプ１０３の他端部の内周面に接触し、これにより、上流側第１排気パイプ１０３が冶具軸芯とパイプ軸芯を一致させた状態でパイプセット治具３０に把持された状態（セット状態）になる。一方、把持爪３０ａが後退すると、上流側第１排気パイプ１０３の他端部の内周面から離れて上流側第１排気パイプ１０３が非セット状態になる。駆動部３０ｂは、例えば流体圧シリンダや電動機等で構成することができ、制御装置７によって制御される。尚、パイプセット治具３０は、上流側第１排気パイプ１０３を挟持するクランプ等で構成されていてもよい。

図１に示すように、第２パイプセット装置４は、第１パイプセット装置３と同様に構成されており、上流側第２排気パイプ１０４がセットされるパイプセット治具（第１セット治具）４０と、第２振り込み動作用サーボモータ（第１セット治具移動装置）４１と、第２仮受け当接用サーボモータ（第１セット治具移動装置）４２と、第２取付部材４３とを備えている。第２振り込み動作用サーボモータ４１、第２仮受け当接用サーボモータ４２及びパイプセット治具４０は、制御装置７によって制御される。

（シェルセット装置の構成）
シェルセット装置５は、シェル１００がセットされるシェルセット治具（第２セット治具）５０と、シェル移動装置（第２セット治具移動装置）５１とを備えている。シェル移動装置５１は、例えば流体圧シリンダ等で構成されており、シリンダ部５１ａが基台２の上面に固定され、ロッド（図示せず）が上下方向に進退するようになっている。シェル移動装置５１は、制御装置７によって制御される。

シェル移動装置５１のロッドの先端部には、ほぼ水平に延びる治具固定板５１ｂが設けられている。治具固定板５１ｂの上面には、シェルセット治具５０が上方へ突出するように固定されている。シェルセット治具５０は、シェル移動装置５１により、パイプセットが完了した時点では基準位置に配置されるが、後述するように第２セット冶具移動工程開始時点では待機位置に配置されている。シェルセット治具５０の上端面にシェル１００の下面が接触した状態で該シェル１００がシェルセット治具５０にセットされ、この上端面が通常基準面に設定されている。このとき、シェル１００はシェルセット治具５０に対し、シェルセット治具５０が有する位置決めピン５０ａによって正確に位置決めされるようになっている。

（下流側排気パイプセット装置の構成）
下流側排気パイプセット装置６は、下流側排気パイプ１０１がセットされる下流側排気パイプセット治具６０と取付部材６１とを備えている。取付部材６１は、基台２の上面に固定されており、該上面から上方へ突出している。下流側排気パイプセット治具６０は、上記パイプセット治具３０と同様に構成されており、取付部材６１に固定されている。

（基台の構成）
基台２には、仮受け部材８が設けられている。この仮受け部材８は位置決め装置１を構成する部材であり、基台２の上面から上方へ突出している。仮受け部材８は、上流側第１排気パイプ１０３をシェル１００に接近させたとき（詳細は後述する）、上流側第１排気パイプ１０３の長手方向中間部の外周面に対して下方から接触し、上流側第１排気パイプ１０３を一時的に受けておくための部材である。仮受け部材８の上端部には、上流側第１排気パイプ１０３の外周面に接触する接触面８ａが設けられている。接触面８ａの具体的な高さは後述する。

（制御装置の構成）
制御装置７は、例えば従来から周知のマイクロコンピュータ等で構成されており、予め記憶された所定のプログラムに従って動作し、パイプセット治具３０、第１振り込み動作用サーボモータ３１、第１仮受け当接用サーボモータ３２、パイプセット治具４０、第２振り込み動作用サーボモータ４１、第２仮受け当接用サーボモータ４２及びシェル移動装置５１を制御するように構成されている。具体的な制御手順は以下に述べる。

（位置決め装置の動作）
次に、上記のように構成された位置決め装置１の動作について説明する。図１に示すように、シェル１００はシェルセット装置５に予めセットされ、また、下流側排気パイプ１０１は下流側排気パイプセット装置６に予めセットされている（本発明の第２セット工程）。また、シェルセット装置５のシェル移動装置５１のロッドは下降させておく。

上流側第１排気パイプ１０３及び上流側第２排気パイプ１０４は図示しないが汎用ロボットによって第１パイプセット装置３及び第２パイプセット装置４にセットされる。上流側第１排気パイプ１０３及び上流側第２排気パイプ１０４は、向きがバラバラな状態で部品置き場に置かれており、この状態をバラ積み状態という。バラ積み状態にある上流側第１排気パイプ１０３及び上流側第２排気パイプ１０４を画像センサー（図示せず）により認識してロボットが把持する。画像センサー及び画像センサーによる認識手法は従来から周知であるため詳細な説明は省略する。

ロボットは、画像センサーで認識された上流側第１排気パイプ１０３及び上流側第２排気パイプ１０４の把持装置がアクセス可能な位置を把持する。ロボットが把持する際、上流側第１排気パイプ１０３及び上流側第２排気パイプ１０４におけるパイプセット治具３０および４０への組み付け側の端部（他端部）の位置を上記画像センサー情報の演算結果により得て、上流側第１排気パイプ１０３又は上流側第２排気パイプ１０４の他端部以外の把持し易い位置を判断して把持する。

このとき、ロボットは、上記画像センサーからの情報により、上流側第１排気パイプ１０３の他端部の位置、上流側第２排気パイプ１０４の他端部の位置も把握するとともに、把持している上流側第１排気パイプ１０３の概略形状、上流側第２排気パイプ１０４の概略形状も把握している。

また、図１に示すように、上流側第１排気パイプ１０３のセット前に第１振り込み動作用サーボモータ３１を作動させてパイプセット治具３０を第１振り込み動作用サーボモータ３１よりも上側に配置しておく。また、図２に示すように、パイプセット治具３０の駆動部３０ｂにより把持爪３０ａを後退させておく。さらに、同様に、第２パイプセット装置４についても、上流側第２排気パイプ１０４のセット前に第２振り込み動作用サーボモータ４１を作動させてパイプセット治具４０を第２振り込み動作用サーボモータ４１よりも上側に配置しておく。また、パイプセット治具４０の把持爪（図示せず）も後退させておく。これにより、パイプセット治具３０及びパイプセット治具４０が、上流側第１排気パイプ１０３及び上流側第２排気パイプ１０４のセットし易い位置に配置されることになる。

前記作動によりロボットの把持装置が把持した上流側第１排気パイプ１０３及び上流側第２排気パイプ１０４を、図４に示すようにロボットによって搬送し、それぞれパイプセット治具３０および４０へ装着する。ロボットが上流側第１排気パイプ１０３を移動させて上流側第１排気パイプ１０３の他端部にパイプセット治具３０の把持爪３０ａを挿入する。挿入が完了したら、制御装置７はパイプセット治具３０の駆動部３０ｂに信号を出力して把持爪３０ａを進出させる。これにより、上流側第１排気パイプ１０３の他端部がパイプセット治具３０に把持されてセット状態になる。また、汎用ロボットが上流側第２排気パイプ１０４を移動させて上流側第２排気パイプ１０４の他端部に第２セット治具３０の把持爪を挿入し、制御装置７がパイプセット治具４０の駆動部に信号を出力して把持爪を進出させると、上流側第２排気パイプ１０４の他端部がパイプセット治具４０に把持されてセット状態になる。これが第１セット工程である。

上流側第１排気パイプ１０３をセットする際、パイプセット治具３０の把持爪３０ａが第１パイプセット装置３の上に位置しているので、第２パイプセット装置４やシェルセット装置５、下流側排気パイプセット装置６、仮受け部材８が邪魔になることはなく、汎用ロボットによる搬送経路を単純な経路にすることができ、その結果、汎用ロボットによる上流側第１排気パイプ１０３の搬送が容易に行えるようになる。上流側第２排気パイプ１０４の搬送も同様に容易に行える。

また、シェルセット装置５のシェルセット治具５０は、上記基準位置よりも下方（待機位置）へ移動させておく。つまり、シェルセット治具５０にセットされているシェル１００が上流側第１排気パイプ１０３及び上流側第２排気パイプの一端部から離れる方向にシェルセット治具５０を移動させておく。

その後、図５及び図８における左側に示すように、パイプセット治具３０を基準位置に移動させることにより、シェルセット治具５０にセットされているシェル１００に、パイプセット治具３０にセットされている上流側第１排気パイプ１０３を接近させる第１セット治具移動工程を行う。つまり、制御装置７は、第１振り込み動作用サーボモータ３１を図５に示す矢印の方向に回転させ、これにより、パイプセット治具３０を水平軸周りに移動させて上流側第１排気パイプ１０３の一端部を、シェル１００の上流側第１接続凹部１００ｂに接近させる。この動作が振り込み動作である。これによりパイプセット治具３０および把持されている上流側第１排気パイプ１０３の他端部は基準位置にセットされた状態となり、あとは他端部を中心とした回転を調整すれば姿勢が決まる状態となる。

上流側第１排気パイプ１０３の回転方向には仮受け部材８が設けられており、その位置は上流側第１排気パイプ１０３が目標回転位置を越えた位置で回転を止めるように調整され、かつ前記シェルセット治具５０は更に下方に移動した状態で待機している。図８の中央に示すように、仮受け部材８に上流側第１排気パイプ１０３の外周面が接触するまで、即ち目標回転位置を少し超えた位置まで上流側第１排気パイプ１０３を回動させ、その後、上流側第１排気パイプ１０３の回動を停止させる。第２パイプセット装置４も制御装置７によって第１パイプセット装置３と同様に制御する。

すなわち、図６に示すように、制御装置７は、第１振り込み動作用サーボモータ３１を停止させたまま、第１仮受け当接用サーボモータ３２を図６に矢印の方向に回転させ、これにより、上流側第１排気パイプ１０３がシェル１００に接近するまでパイプセット治具３０を移動させる。第１仮受け当接用サーボモータ３２は停止した状態であっても矢印の方向にトルクを与え続ける。これが第１部材回動工程である。また、第２パイプセット装置４も制御装置７によって第１パイプセット装置３と同様に制御する。

その後、図７に示すようにシェルセット装置５のシェル移動装置５１を作動させてロッドを進出させ、シェルセット治具５０を上昇させて基準位置に配置する。これにより、図８の右側に示すように、上流側第１排気パイプ１０３の一端部及び上流側第２排気パイプの一端部が、第１仮受け当接用サーボモータ３１及び第２仮受け当接用サーボモータ４２のトルクに抗してシェル１００に接触した状態で押し上げられ、シェルセット治具５０が基準位置で静止する。これにより、上流側第１排気パイプ１０３が仮受け部材８から上方へ離れる。また、第２セット治具移動工程では、第１仮受け当接用サーボモータ３２により、上流側第１排気パイプ１０３に対して該上流側第１排気パイプ１０３がシェル１００に接触する方向への力を作用させ続ける。

また、上流側第１接続凹部１００ｂとシェル１００とのクリアランスによって上流側第１排気パイプ１０３のばらつきが吸収されて、上流側第１排気パイプ１０３の一端部がシェル１００の上流側第１接続凹部１００ｂに確実に接触する。パイプセット治具３０に把持された上流側第１排気パイプ１０３の他端部と、シェルセット治具５０に所定の圧力で当接したフランジ面で正確に位置決めされ、上流側第１排気パイプ１０３の一端部で両部材のバラツキが吸収された状態で部品のセットが完了する。これにより、作業者に頼ることなく位置決め作業を行うことができ、生産設備の自動化を実現できる。

第２セット治具移動工程により、上流側第１排気パイプ１０３の一端部がシェル１００の上流側第１接続凹部１００ｂに嵌まる。このとき、上流側第１排気パイプ１０３には、公差範囲内で形状や各部の寸法ばらつきが生じていて、例えば上流側第１排気パイプ１０３の一端部の位置が径方向にばらついていることがある。第２セット治具移動工程で、上流側第１排気パイプ１０３の一端部をシェル１００の上流側第１接続凹部１００ｂに押し付けることができるので、上流側第１排気パイプ１０３の一端部の位置が径方向にばらついていたとしても、上述したように該一端部がシェル１００の上流側第１接続凹部１００ｂに嵌まるように、上流側第１排気パイプ１０３の姿勢が両部品のクリアランスの範囲内で調整される。これにより、上流側第１排気パイプ１０３のばらつきを吸収して正確に位置決めできる。同様に、上流側第２排気パイプ１０４をシェル１００の上流側第２接続凹部１００ｃに押し付けることができるので、上流側第２排気パイプ１０４のばらつきも吸収して正確に位置決めできる。

その後、図示しないが、シェル１００に上側のシェルを配置して各部を溶接して一体化する。溶接作業時には、上流側第１排気パイプ１０３及び上流側第２排気パイプ１０４の端部がシェル１００に対して正確に位置決めされているので、品質に関わる不良が起こり難くなる。

（実施形態の作用効果）
以上説明したように、この実施形態に係る位置決め方法及び位置決め装置１によれば、パイプセット治具３０、４０を移動させることにより、シェルセット治具５０にセットされているシェル１００に上流側第１排気パイプ１０３及び上流側第２排気パイプ１０４を接近させ、その後、シェルセット治具５０を移動させることにより、シェル１００の第１接続凹部１００ｂ及び第２接続凹部１００ｃに上流側第１排気パイプ１０３及び上流側第２排気パイプ１０４を所定力で接触させて位置決めすることができる。これにより、ロボットによる上流側第１排気パイプ１０３及び上流側第２排気パイプ１０４の搬送を容易に行うことができるとともに、上流側第１排気パイプ１０３及び上流側第２排気パイプ１０４のばらつきを吸収して上流側第１排気パイプ１０３及び上流側第２排気パイプ１０４をシェル１００に対して正確に位置決めできる。

また、上流側第１排気パイプ１０３を仮受け部材８で保持することができるので、パイプセット治具３０を移動させるための動力が弱くても上流側第１排気パイプ１０３を所定位置で安定させることができるとともに、上流側第１排気パイプ１０３が他の部材と干渉してしまうのを回避することができる。

また、上流側第１排気パイプ１０３が仮受け部材８から離れるまで該上流側第１排気パイプ１０３及び上流側第２排気パイプ１０４を移動させるようにしている。これにより、仮受け部材８の影響を受けることなく、上流側第１排気パイプ１０３を正確に位置決めできる。

これらにより曲がりを有するパイプ状の部品の冶具装置へのセットが、作業者を介することなくロボットにより行うことが出来、工程の自動化に資することができる。

（その他の実施形態）
上記実施形態では、パイプ状の部材を第２部材としてのシェル１００に対して位置決めするようにしているが、これに限らず、例えば第１部材が曲がりを有する棒状の部材の場合には、その棒状の部材を第２部材に位置決めする場合に本発明を適用することができる。また、パイプ状の部材としては、例えば、自動車の排気系のハンガーパイプや、その他の配管部材等を挙げることができる。また、棒状の部材としては、自動車の排気系のハンガー部材等を挙げることができる。

また、上記実施形態では、上流側第１排気パイプ１０３及び上流側第２排気パイプ１０４を位置決めするように構成されているが、いずれか一方のみ位置決めするようにしてもよい。

また、上記実施形態では、上流側第１排気パイプ１０３及び上流側第２排気パイプ１０４を回転動作させるようにしているが、これに限らず、例えば流体圧シリンダ等を駆動源として直線状に移動させるようにしてもよい。

上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

以上説明したように、本発明に係る部材の位置決め方法及び位置決め装置は、例えばパイプ状の部材や棒状の部材を位置決めする場合に利用することができる。

１位置決め装置
７制御装置
８仮受け部材
３０、４０パイプセット治具（第１セット治具）
３１第１振り込み動作用サーボモータ（第１セット治具移動装置）
３２第１仮受け当接用サーボモータ（第１セット治具移動装置）
４１第２振り込み動作用サーボモータ（第１セット治具移動装置）
４２第２仮受け当接用サーボモータ（第１セット治具移動装置）
５０シェルセット治具（第２セット治具）
５１シェル移動装置（第２セット治具移動装置）
１００シェル（第２部材）
１０３上流側第１排気パイプ（第１部材）
１０３ａ、１０３ｂ曲がり部
１０４上流側第２排気パイプ（第１部材）
１０４ａ、１０４ｂ曲がり部

Claims

一端部と他端部との間に曲がり部を持ったパイプ状又は棒状の第１部材の一端部を組み付け相手となる第２部材に対して位置決めする部材の位置決め方法において、
ロボットにより上記第１部材を把持し、該第１部材を搬送して該第１部材の他端部を第１セット治具にセットする第１セット工程と、
上記第２部材を第２セット治具にセットする第２セット工程と、
上記第１セット工程及び上記第２セット工程の後、上記第１セット治具を移動させることにより、上記第２セット治具にセットされている第２部材に、上記第１セット治具にセットされている上記第１部材の一端部を接近させる第１セット治具移動工程と、
上記第１セット治具移動工程の後、上記第１セット治具を回動させることによって該第１セット治具にセットされている第１部材を該第１部材の他端部の軸芯周りに回動させる第１部材回動工程と、
さらに上記第２セット治具を基準位置に移動させることにより、上記第２部材における上記第１部材が組み付けられる部分に、上記第１部材の一端部を所定力で接触させて位置決めする第２セット治具移動工程とを備えていることを特徴とする部材の位置決め方法。
請求項１に記載の部材の位置決め方法において、
上記第１セット治具移動工程では、上記第１部材の一端部と他端部との間が仮受け部材に接触するまで上記第１セット治具を移動させることを特徴とする部材の位置決め方法。
請求項２に記載の部材の位置決め方法において、
上記第２セット治具移動工程では、上記第２部材における上記第１部材が組み付けられる部分に上記第１部材を接触させ、上記第１部材が上記仮受け部材から離れ、かつ基準位置に達するまで該第１部材を移動させることを特徴とする部材の位置決め方法。
請求項１から３のいずれか１つに記載の部材の位置決め方法において、
上記第２セット治具移動工程では、上記第１部材に対して該第１部材が上記第２部材に接触する方向への力を作用させ続けることを特徴とする部材の位置決め方法。
一端部と他端部との間に曲がり部を持ったパイプ状又は棒状の第１部材の一端部を組み付け相手となる第２部材に対して位置決めする部材の位置決め装置において、
ロボットにより上記第１部材を把持して搬送された上記第１部材の他端部がセットされる第１セット治具と、
上記第２部材がセットされる第２セット治具と、
上記第１セット治具を移動させ、上記第２セット治具にセットされている第２部材に、上記第１セット治具にセットされている上記第１部材の一端部を接近させるとともに、上記第１セット治具を回動させる第１セット治具移動装置と、
上記第２セット治具を移動させ、上記第２部材における上記第１部材が組み付けられる部分に、上記第１部材を所定力で接触させて位置決めする第２セット治具移動装置と、
上記第１セット治具移動装置及び上記第２セット治具移動装置を制御する制御装置とを備え、
上記制御装置は、上記第１セット治具移動装置により上記第１セット治具を移動させて上記第２セット治具にセットされている第２部材に、上記第１セット治具にセットされている上記第１部材の一端部を接近させた後、上記第１セット治具移動装置により上記第１セット治具を回動させて該第１セット治具にセットされている第１部材を該第１部材の他端部の軸芯周りに回動させ、さらに上記第２セット治具移動装置により上記第２セット治具を基準位置に移動させて上記第２部材における上記第１部材が組み付けられる部分に、上記第１部材を所定力で接触させて位置決めさせるように構成されていることを特徴とする部材の位置決め装置。