JP3096024B2 - ロボット装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自動二輪車
などのホイールにおける中心部のハブと外周部のリムと
を連結するスポークをリムに本締めするような処理を自
動的に行うことのできるロボット装置に関する。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】自動二輪
車などのホイールは、その中心部のハブと外周部のリム
とを複数本のスポークで連結して構成される。そのスポ
ーク連結作業は、仮締め工程と本締め工程の前後２工程
を作業者の手作業により行う。仮締め工程では、先ずス
ポークの一端部をハブに係止し、次にスポークの他端部
をリムに仮締めするという作業をリムの全周にわたって
繰り返す。本締め工程では、仮締めしたホイールを、上
下から治具で挟んで保持し、この保持状態で各スポーク
の他端部をリムに順次本締めする。このスポーク連結作
業のうち、仮締め工程においてスポークの一端部をハブ
に係止する処理については、これを装置により自動的に
行う技術が提案されているが（特開平８−９１００７号
公報）、その他の処理はすべて作業者の手作業により行
われている。

【０００３】そこで、発明者は、このようなホイールの
リム締付け作業における後工程の本締めをロボット装置
で自動化することを考えた。ところが、自動化にあたっ
て、従来の一般的な方法を採用した場合、締付け工具を
取り付けたロボットハンドをマニュアル操作で動かし
て、リムの全周にわたって各スポークの端部をリムに本
締めする処理の全てをロボット装置にティーチングし、
そのときの動きを記憶しておき、これを読み出して前記
処理をプレイバック制御によりロボット装置に繰り返し
行わせることになる。

【０００４】しかし、このようにリムの全周にわたる本
締め作業をロボット装置にティーチングする方法では、
ティーチングデータが甚大で、処理プログラムが複雑に
なり制御が容易でないばかりか、ティーチング作業に多
くの時間がかかり、前記本締め作業の対象となるホイー
ルが多機種にわたる場合には、それらの全ての機種につ
いてティーチング作業を行わなければならず、さらに多
大な時間を要する。

【０００５】

【０００６】本発明は、このような課題を解消し、マニ
ュアル操作によるティーチング作業をほとんど要するこ
となく、ホイールの本締め作業などを自動的に行わせる
ことができるロボット装置を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１のロボット装置は、ワークを保持する治具
と、前記治具を支持する作業台と、前記治具に保持され
たワークにロボットハンドで処理を施すロボットと、前
記作業台に前記治具と選択的に支持される基準出し具と
を備える。前記ロボットは、前記治具の基準位置および
基準方向に基づくワークの処理プログラムを実行するワ
ーク処理制御手段と、前記ロボットハンドを前記基準出
し具の基準表示点に合致させることにより前記基準位置
をティーチングする基準位置ティーチング手段と、前記
ロボットハンドを前記基準出し具の基準平面に接触して
移動させることにより前記基準方向をティーチングする
基準方向ティーチング手段とを有する。この構成におい
て、例えばホイールなどの回転中心を持つワークを、作
業台に支持された治具で保持するのとは別に、ロボット
に対して、そのロボットハンドを基準出し具の基準表示
点に合致させることで前記治具の基準位置をティーチン
グするとともに、ロボットハンドを前記基準出し具の基
準平面に接触して移動させることで前記治具の基準方向
をティーチングし、ティーチングした基準位置および基
準平面に基づき、ワークの処理プログラムをロボットに
実行させる。これにより、基準位置および基準方向の簡
単なティーチングおよび処理プログラムだけで、治具に
保持されたワークに対してロボットハンドで本締めなど
の処理を自動的に行うことができる。

【０００８】また、請求項２のロボット装置は、請求項
１において、前記基準方向を、水平方向と治具の径方向
としている。この構成によれば、例えばホイールの本締
め作業などに使用する場合に、ホイールの中心へ向けて
ロボットハンドを進退させる作業をティーチングなし
に、プログラムのみで行うことができる。

【０００９】

【００１０】

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
について図面を参照しながら詳述する。図１は、本発明
の一実施形態であるロボット装置を備えた、自動二輪車
などのホイールのリム締付設備を示す概略構成図であ
る。このリム締付設備は、図７に示すハブ２に一端部が
係止されたスポーク４の他端部のニップル１０をリム３
に仮締めした仮組みホイール１に対して、そのスポーク
４をニップル１０によってリム３に締め付けて固定する
設備であって、図１に示すように、前記仮組みホイール
１をワーク受入口５まで搬送する搬入機６と、前記ワー
ク受入口５に搬送された仮組みホイール１を本締めする
ロボット装置７とを備える。

【００１２】前記搬入機６は、たとえばローラコンベア
からなり、この上にワーク台８が載せられている。その
搬送路の始端側で前記ワーク台８に、ホイール１のハブ
２とリム３が載せられ、搬送路の終端部である前記ワー
ク受入口５の前まで搬送される。また、前記搬送路の始
端側では、前記ワーク台８の上に取り付けられた記憶媒
体であるワークＩＤカード９に、生産計画に基づいて、
図示しない書込み器により、機種名（番号）やリム径、
リム幅、スポーク孔数、スポーク孔ずれ幅、スポークね
じれ角度など、本締め機であるロボット装置７によるニ
ップル本締め作業に用いられる締付けデータと、本締め
機７に用いる治具の識別データとが書き込まれる。な
お、ワークＩＤカード９は、ホイール１のハブ２やリム
３などに直接取り付けてもよい。このワークＩＤカード
９としては、磁気誘導式、光学式など、種々の非接触型
で書込み、読出しが可能な記憶媒体を使用できる。

【００１３】前記搬送路の途中の所定位置では、スポー
ク４の一端部をハブ２に係止するとともに、スポーク４
の他端部のニップルをリム３に仮締めして仮組みホイー
ル１とする仮締め作業が作業者の手作業で行われる。こ
の仮締め作業を、本締め作業を示す図７と図８を用いて
説明すると、まず、図７のハブ２のスポーク孔２ａに、
スポーク４を挿入させて、その一端部の鍔４ａをハブ２
に係止させるとともに、リム３の外周側から、リム３に
形成されたスポーク孔３ａにニップル１０を挿入し、図
８に示すニップル１０の雌ねじ部１０ａをスポーク４の
他端の雄ねじ部４ｂに緩く螺合させて、ニップル１０の
頭部１０ｂをリム３の外周側に仮係止させる。

【００１４】図１に示す搬入機６が形成する搬送路の仮
締め作業位置よりも下流側の所定位置では、ワーク台８
上に取り付けられたワークＩＤカード９のデータを読み
取る読取り器１１が設けられている。前記ＩＤカード９
はワーク台８の下面または側面に取り付けてもよい。

【００１５】前記ロボット装置７は、ワークである仮組
みホイール１を、その軸心が上下方向に向いた姿勢で治
具により保持する回転自在な治具回転機１２と、ホイー
ル１の軸対称部について同時に、スポーク４の他端部の
ニップルをリム３にロボットハンド６８で本締め処理す
る２台のロボット１３Ａ，１３Ｂと、これらロボットの
ロボットハンド６８に治具の基準位置および基準方向を
ティーチングするために使用される基準出し具５２を備
える。前記治具は、図２に示すように、ホイール１を上
下から挟んで保持する治具上半体１４および治具下半体
１５からなる。前記治具回転機１２は、治具を支持する
作業台１６と、この作業台１６を回転駆動する駆動装置
１７とを備え、駆動装置１７で作業台１６を回転駆動さ
せることにより、前記ロボット１３Ａ，１３Ｂ（図１）
の動作範囲内にホイール１の本締め箇所を位置させる。

【００１６】前記作業台１６には、作業台１６の回転中
心を通る径方向に搬送方向を持つ搬送機３４が設けら
れ、後述する搬送台３８との間で、ホイール１を保持し
た前記治具下半体１５や前記基準出し具５２を搬送す
る。前記作業台１６の搬送機３４はローラコンベアから
なる。

【００１７】また、前記作業台１６の下部には、作業台
１６の上に搬入された治具下半体１５や基準出し具５２
が搬送方向へ移動するのを阻止して、作業台上の中心位
置に治具下半体１５や基準出し具５２を位置決めする図
３に示す一対のストッパ２４が、モータ２５の駆動によ
って起倒自在となるように設けられている。

【００１８】さらに、作業台１６の下部には、図２に示
す作業台上の治具下半体１５や基準出し具５２を上方に
持ち上げる治具持ち上げ機構２６が設けられている。こ
の治具持ち上げ機構２６は、昇降板２７を昇降駆動する
シリンダ２８と、昇降板２７に垂設された４本の持ち上
げロッド２９と、各持ち上げロッド２９のガイドスリー
ブ３０とからなる。４本の持ち上げロッド２９のうち、
２本の持ち上げロッド２９の上端には、治具下半体１５
のプレート部１５ａ（図５）に設けられた位置決め孔
（図示せず）に径脱可能な係合突起（図示せず）が設け
られている。

【００１９】図１に示す治具回転機１２の外周には、治
具回転機１２を中心として回転自在なリング状のターン
テーブル３７が配置され、このターンテーブル３７上に
は、その周方向に互いに９０度の水平角度だけ離間して
４台の搬送台３８が固定されており、これらの搬送台３
８はターンテーブル３７の回転により同期回転する。タ
ーンテーブル３７の下部には、図２に示すように、４台
の搬送台３８を同期回転させる搬送台回転駆動装置３９
が設けられている。この搬送台回転駆動装置３９は、前
記ターンテーブル３７の下面に固定され、ターンテーブ
ル３７の軸心を回転中心とする外歯ギア４０と、駆動源
であるモータ４１と、このモータ４１の回転出力を減速
ギア入力部４２に伝達するウオームギア４３と、減速ギ
ア入力部４２の回転を外歯ギア４０に伝達する減速ギア
出力部４４とで構成される。

【００２０】前記搬送台回転駆動装置３９は１回の駆動
毎に、図１に示すターンテーブル３７を９０度だけ回動
させ、これにより４台の搬送台３８は、前記ワーク受入
口５に対応する位置と、本締め済みのホイール１が前記
作業台１６から排出される作業台右隣のワーク排出口３
５に対応する位置と、後述する治具受入口５０に対応す
る位置と、作業台１６の左隣の位置のいずれかに停止す
る。

【００２１】前記各搬送台３８には、前記ターンテーブ
ル３７の径方向（治具回転機１２の径方向）に搬送方向
を持つ搬送機５１が設けられている。この搬送機５１は
ローラコンベアからなる。また、各搬送台３８は、搬送
台上に搬入された治具下半体１５や基準出し具５２が搬
送方向に移動するのを阻止するストッパ４５をそれぞれ
有する。そのストッパ４５は、空気圧シリンダ（図示せ
ず）で搬送台３８上に出没するように駆動される。

【００２２】図１に示すターンテーブル３７を挟んで前
記ワーク受入口５と対向する側には、複数機種のホイー
ル１にそれぞれ対応した複数の治具下半体１５と、前記
基準出し具５２とを収納した治具棚４６が設けられてい
る。この治具棚４６と前記ターンテーブル３７との間に
は、治具棚４６に沿って移動自在で、かつ昇降自在な治
具載置テーブル４７を有する治具段取り替え台車４８が
設けられている。この治具段取り替え台車４８は、治具
棚４６と前記各搬送台３８のいずれかとの間で治具下半
体１５や基準出し具５２の搬入および搬出を行う。治具
段取り替え台車４８の移動路の、前記ターンテーブル３
７と対向する位置は、治具下半体１５や基準出し具５２
の受入口５０となる。

【００２３】治具下半体１５は、図７に示すように、底
壁の大部分を形成する方形のプレート部１５ａと、ホイ
ール１のリム３を支えるリム支持部１５ｂと、ホイール
１のハブ２を下から支えるハブ支持部１５ｃとを有す
る。リム支持部１５ｂは、プレート部１５ａに固定され
リム３を直接受け止める固定リング材５６と、この固定
リング材５６の内周側に配置され、周方向に並んだ複数
のばね５７を介してプレート部１５ａに上下動可能に支
持された可動リング材５８とで構成されている。前記可
動リング材５８の上下動により、リム内径が異なるホイ
ール１の場合でも、常に治具下半体１５と同心位置にホ
イール１が位置決めされる。

【００２４】前記治具下半体１５のプレート部１５ａに
は、図１に示すように、その治具下半体１５の種類を識
別するための識別データを記憶させた治具ＩＤカード５
９が取り付けられている。また、前記ワーク受入口５の
近傍には、前記治具ＩＤカード５９の識別データを読み
取る読取機６０が設けられている。さらに、図７に示す
治具下半体１５のリム支持部１５ｂより内側のプレート
部１５ａには、図５に示すように、治具下半体１５にセ
ットされた仮組みホイール１のリム３の内周面に押し付
けられる位置決めピン６１を有する位置決め具６２が設
けられている。前記位置決めピン６１は、ばね６３によ
ってリム３の内周面を押圧する突出側に付勢されてお
り、対向する位置にリム３のバルブ孔３ｂがくると、こ
のバルブ孔３ｂに位置決めピン６１が係合して、治具下
半体１５上で仮組みホイール１が周方向の基準位置に位
置決めされる。バルブ孔３ｂは、リム３に装着されるタ
イヤへ空気を注入するためのバルブが挿通される孔であ
る。

【００２５】図２に示すように、ロボット装置７の上方
には、複数種類の治具上半体１４から１つの治具上半体
１４を選択して、作業台１６の上の治具下半体１５と対
向する位置で下降させる治具上半体搬出入機６４が配置
されている。この治具上半体搬出入機６４は、複数機種
のホイール１に対応する複数の治具上半体１４を吊持し
て水平な一方向に移動させるガイドレール６５（図３）
と、治具上半体１４の移動方向の中間位置であって、下
方の作業台１６と対向する位置に配置され、選択された
１つの治具上半体１４を下降させ、治具下半体１５とで
仮組みホイール１を挟む昇降装置６６とを備える。

【００２６】前記ガイドレール６５の敷設されるレール
支持体７１には、そのレール支持体７１の長手方向に向
けてタイミングベルトまたはチェーンのような無端伝動
体７２が配置され、モータ７３により回転駆動される。
この無端伝動体７２には、各治具上半体１４の上面に回
転自在に連結される連結体７４を係止させる複数の係止
体７５が連結されている。各治具上半体１４の連結体７
４は、図３に示すように、前記ガイドレール６５に係合
するガイドローラ７６（図４）と、前記係止体７５に係
合する係止ローラ７７とを有する。

【００２７】図４に示す治具上半体搬出入機６４の昇降
装置６６は、前記レール支持体７１を支持するフレーム
８８に対して垂直姿勢に設けられた昇降シリンダ８９
と、この昇降シリンダ８９によって昇降駆動される治具
係合体９０とを有する。この治具係合体９０は、昇降装
置６６の上昇待機位置において、前記ガイドレール６５
と整合してこれの一部分を形成し、レール支持体７１の
中間位置にきた治具上半体１４における連結体７４のガ
イドローラ７６が係合可能なガイドレール９１を有す
る。なお、前記フレーム８８には、図１に鎖線で示す円
形の部分に、先述した２台のロボット１３Ａ，１３Ｂが
固定される。

【００２８】前記基準出し具５２は、図６（Ａ）に示す
ように、治具下半体１５のプレート部１５ａと同じ方形
で同じ寸法のプレート５３の上に、水平盤５４と基準方
向板５５とを設けて構成され、図２に示す中央の作業台
１６に搬入されたあと、治具下半体１５の場合と同様に
治具持ち上げ機構２６によって若干持ち上げられる。図
６（Ａ）の基準方向板５５は水平盤５４の上に設けら
れ、基準方向板５５の上端面５５ａには、作業台１６
（図２）に位置決めされた治具下半体１５の基準位置Ｐ
１を示す基準表示ピン６７が突設されている。

【００２９】前記基準方向板５５の向きは、基準出し具
５２が前記作業台１６に搬入されて位置決めされた状態
で、作業台１６の中心（治具下半体１５の中心と同じ）
に向く方向に設定されており、ロボットハンド６８に保
持される工具９９のビット（先端部）を基準方向板５５
の側面５５ｂに倣わせて移動させるることで、治具下半
体１５にセットされ作業台１６に位置決めされたホイー
ル１の中心に向く所定周回角度の基準方向をロボット１
３Ａ，１３Ｂにティーチングできる。

【００３０】また、前記基準方向板５５の上端面５５ａ
は水平面とされており、この上端面５５ａや、前記水平
盤５４の上面５４ａに前記工具９９のビットを倣わせて
ロボットハンド６８を移動させることで、工具ビットが
水平となるロボットハンド６８の角度をティーチングで
きる。

【００３１】また、基準出し具５２のプレート８８上面
から基準方向板５５の上端面５５ａまでの高さは、治具
下半体１５のプレート部１５ａ上面からリム支持部１５
ｂの固定リング材５５上端までの高さｈ１に等しく設定
されている。さらに、基準方向板５５の上端面５５ａに
突設される前記基準表示ピン６７の高さは、治具下半体
１５の固定リング材５５の上端から、治具下半体１５に
セットされたホイール１のリム３の幅方向中間位置まで
の高さｈ２（図６（Ｂ））に設定されている。このた
め、基準表示ピン６７の先端に工具ビットを合致させる
と、工具ビットは治具下半体１５にセットされたホイー
ル１のリム幅方向中間高さに設定されることになる。な
お、図６（Ａ）における位置Ｐ２は、ロボットハンド６
８が待機位置にあるときの工具ビットの位置を示す。こ
の待機位置Ｐ２の座標は、後述するロボット１３Ａ，１
３Ｂのコントローラ１１２に予め入力されている。

【００３２】図１に示すターンテーブル３７の外周側
の、前記各ロボット１３Ａ，１３Ｂに近い位置には、各
ロボットのロボットハンド６８に装着された工具９９を
交換する工具交換台１００がそれぞれ設けられている。

【００３３】図９（Ａ），（Ｂ）は、前記工具交換台１
００の上に設置された機構の平面図および側面図を示
す。この工具交換台１００上には、工具交換が可能な姿
勢にロボットハンド６８を保持する保持台１０１と、こ
の保持台１０１で保持されたロボットハンド６８に対し
て２種類の工具９９の選択的な取付けおよび取外しを行
う工具交換機１０２とが設けられている。

【００３４】前記工具交換機１０２は、工具交換台１０
０の上に設けられたガイドレール１０３に沿って移動自
在な移動台１０４を有し、この移動台１０４は、交換台
１００に固定されたシリンダ１０５により、前記保持台
１０１上に保持されたロボットハンド６８に対して接近
および離間させられる。前記移動台１０４には、その移
動方向に回転軸１０６が向けられ、モータ１０７によっ
て回転駆動されるタレット板１０８が設けられている。
このタレット板１０８には、工具９９を保持する２台の
チャック１０９Ａ，１０９Ｂが、タレット板１０８の回
転中心Ｃを挟んで対向する位置で、保持台１０１側に向
けて固定されている。

【００３５】前記タレット板１０８とモータ１０７は、
チャック１０９Ａ，１０９Ｂのいずれか一つを、保持台
１０１に保持されたロボットハンド６８に選択的に対向
させる選択機構１１０を構成し、モータ１０７でタレッ
ト板１０８を前記回転中心Ｃ回りに１８０度だけ回動さ
せることにより、ロボットハンド６８に対向するチャッ
クが入れ替わる。工具交換台１００には、前記選択機構
１１０によるチャック１０９Ａ，１０９Ｂの回転で、チ
ャックが工具交換台１００と干渉しないように開口１０
０ａが形成されている。

【００３６】前記ガイドレール１０３、移動台１０４お
よびシリンダ１０５は、チャック１０９Ａ，１０９Ｂお
よび選択機構１１０を、保持台１０１側に接近および離
間させる移動機構１１１を構成する。

【００３７】図１において、ロボットコントローラ１１
２は、前記各ロボット１３Ａ，１３Ｂを制御するもので
あって、ワーク処理手段１１３と、基準位置ティーチン
グ手段１１４と、基準方向ティーチング手段１１５と、
工具交換制御手段１１６とを備える。制御装置９６は、
リム締付設備全体の動作を制御する装置である。

【００３８】基準位置ティーチング手段１１４は、図６
（Ａ）の前記基準出し具５２の基準表示ピン６７の先端
にロボットハンド６８に装着された工具９９のビットを
合致させることにより、治具の基準位置Ｐ２をロボット
１３Ａ，１３Ｂにティーチングする手段である。基準方
向ティーチング手段１１５は、ロボットハンド６８に装
着された工具９９のビットを前記基準出し具５２におけ
る基準方向板５５の側面５５ｂに接触させて移動させる
ことにより、治具の基準方向（ホイール１の中心方向）
をロボット１３Ａ，１３Ｂにティーチングする手段であ
る。前記ワーク処理手段１１３は、ティーチングされた
治具の基準位置および基準方向に基づき、ホイール本締
めの処理プログラム１１７を実行する手段である。

【００３９】次に、前記リム締付設備による本締め動作
を説明する。本締め作業に入る前に、図１の２台のロボ
ット１３Ａ，１３Ｂに対して以下のようなティーチング
が行われる。先ず、段取り替え台車４８によって、治具
棚４６から基準出し具５２が搬出され、治具受入口５０
の搬送台３８を介して作業台１６上に搬入される。本締
め作業時に、この作業台１６に搬入される治具下半体１
５の場合と同様に、治具持ち上げ機構２６（図２）によ
って所定高さまで基準出し具５２が持ち上げられて位置
決めされた状態のもとで、作業者のマニュアル操作によ
り、一方のロボット１３Ａのロボットハンド６８に装着
された工具９９のビットを、図６（Ａ）に示す基準出し
具５２の基準表示ピン６７の上端に合致させると、この
ときの位置データを、図１の基準位置ティーチング手段
１１４が読み取り、ロボット１３Ａに治具の基準位置Ｐ
１がティーチングされる。

【００４０】また、図６（Ａ）に示す同じ工具９９のビ
ットを水平面である基準出し治具５２の基準方向板５５
の上端面５５ａや水平盤５４の上面５４ａに接触させて
移動させ、さらに工具９９のビットを基準出し治具５２
の基準方向板５５の側面５５ｂに接触させて移動させる
ことにより、このときの角度データを基準方向ティーチ
ング手段１１５（図１）が読み取り、ロボット１３Ａに
治具の基準方向がティーチングされる。

【００４１】以上のティーチング操作を、作業台１６
（図１）を１８０度回動させて、基準出し具５２の向き
を、もう一方のロボット１３Ｂに対して繰り返す。これ
により両ロボット１３Ａ，１３Ｂにロボットハンド６８
の水平角度や、治具の基準位置Ｐ１や基準方向がティー
チングされる。

【００４２】ロボット１３Ａ，１３Ｂへのティーチング
が終わると、基準出し具５２は、搬出時とは逆の手順
で、図１に示す治具棚４６に戻される。この後、以下の
ようにしてホイールの本締めが行われる。

【００４３】スポーク４の他端部をリム３に仮締めした
仮組みホイール１が、搬入機６によってワーク受入口５
に搬送される途中で、ワーク台８に取り付けられたワー
クＩＤカード９の機種データを読取器１１が読み取る。
読み取られた機種データに基づき、治具段取り替え台車
４８および治具上半体搬出機６４が制御装置９６により
制御されて、機種データに対応する治具下半体１５がワ
ーク受入口５に搬入される。

【００４４】すなわち、先ず治具段取り替え台車４８が
治具棚４６から選択された治具下半体１５を取り出し、
治具受入口４８からこの位置の搬送台３８に搬入し、次
に搬送台３８が右回りの９０度回動を２回繰り返して、
治具下半体１５をワーク受入口５まで搬送する。

【００４５】ついで、搬入機６によりワーク受入口５に
搬送されてきた仮組みホイール１を、作業者が手作業
で、ワーク受入口５に位置する治具下半体１５の上にセ
ットする。

【００４６】このとき、図５に示すリム３のバルブ孔３
ｂが、治具下半体１５のプレート部１５ａに突設された
位置決め具６２の位置決めピン６１にほぼ対向する位置
となるように仮組みホイール１をセットし、この状態で
仮組みホイール１を治具下半体１５の上で若干回すこと
により、位置決めピン６１がリム３の内周面に摺動して
バルブ孔３ｂに係合する。これにより、仮組みホイール
１は基準の周方向位置に位置決めされる。

【００４７】次に、図１に示すワーク受入口５の搬送台
３８のストッパ４５が下方に没入して、その搬送台３８
の搬送機５１が駆動するとともに、作業台１６の搬送機
３４も駆動して、仮組みホイール１をセットした治具下
半体１５を中央の作業台１６の上に搬入する。次に、作
業台１６の下からストッパ２４が突出して、作業台上の
中央位置に治具下半体１５が仮位置決めされる。

【００４８】次に、図４に示す作業台１６の下方の４本
の持ち上げロッド２９が上昇して、治具下半体１５が若
干持ち上げられる。このとき２本の持ち上げロッド２９
は、その上端の図示しない係合突起が、治具下半体１５
のプレート部１５ａの図示しない位置決め孔に係合する
ので、持ち上げロッド２９で持ち上げられた治具下半体
１５は作業台１６の中心位置に位置決めされた状態にあ
る。

【００４９】このような動作と並行して、図２に示す治
具上半体搬出入機６４では、無端伝動体７２が駆動し、
ガイドレール６５に沿って治具上半体１４が移動する。
前記作業台１６上の治具下半体１５に対応する治具上半
体１４が、上昇待機する昇降装置６６のところまでくる
と、無端伝動体７２が停止する。このとき、図４に示す
治具上半体１４の連結体７４のガイドローラ７６はガイ
ドレール６５から昇降装置６６における治具係合体９０
のガイドレール９１に移載される。次に、治具係合体９
０の図示しない位置決めピンが連結体７４の図示しない
係合孔に係合し、治具上半体１４がガイドレール９１に
沿って移動するのを規制する。次に、昇降装置６６の昇
降シリンダ８９が作動して、治具係合体９０を下降させ
る。これにより、治具係合体９０に支持された治具下半
体１４が下降して、作業台１６の上の治具下半体１５と
で仮組みホイール１を、図７に示すように挟み付けて保
持する。

【００５０】この保持状態のもとに、仮組みホイール１
に対してその軸対称位置に配置された図１に示す２台の
ロボット１３Ａ，１３Ｂが、仮組みホイール１のリム３
に対して、その基準回動位置に対応する例えば各４本の
スポーク４のニップルの本締めを行う。すなわち、図７
に示すリム３の外側からスポーク孔３ａに挿通されスポ
ーク４の他端部の雄ねじ部４ｂに仮締め状態に螺合され
ているニップル１０の頭部１０ｂの係合溝９８に、ロボ
ット１３Ａ，１３Ｂのロボットハンド６８に装着された
工具９９を係合させて本締めする。

【００５１】この場合のロボット１３Ａ，１３Ｂによる
本締め処理では、先にティーチングされた治具の基準位
置Ｐ１および基準方向により、工具９９のビットの基準
位置および進退方向が設定され、さらに前記ワークＩＤ
カード９（図１）から読み取られたリム径やスポークね
じれ角度などのデータに基づき、基準位置Ｐ１からの進
出距離や進出角度などが演算されるので、簡単な処理プ
ログラム１１７により前記本締め処理を精度よく行うこ
とができる。つまり、本締め処理全体をロボット１３
Ａ，１３Ｂにティーチングする必要がない。

【００５２】各ロボット１３Ａ，１３Ｂによる４本のス
ポーク４のリム３への本締めが終わると、次の４本のス
ポーク４の本締め位置が各ロボット１３Ａ，１３Ｂの動
作範囲内となる位置まで、図２に示す作業台１６が、駆
動装置１７の作動により回動して停止し、同様に２台の
ロボット１３Ａ，１３Ｂ（図７）による本締め処理が行
われる。以上の本締め処理を、リム３の全周にわたって
順次行う。このとき、治具上半体１４は、その上面の連
結体７４に対して回転自在であるため、治具下半体１５
との共廻りが許容される。

【００５３】このように、図１に示す対向配置された２
台のロボット１３Ａ，１３Ｂで、リム３の軸対称部が同
時に本締めされ、しかも、締付方向や締付力がロボット
１３Ａ，１３Ｂによって正確に管理されるので、振れの
ない高精度の本締め作業を行うことができ、後工程でホ
イール１の振れ取り作業を行う必要がない。また、ホイ
ール１を保持した治具上半体１４と治具下半体１５と
を、治具回転機１２で順次回転させ、本締めするロボッ
ト１３Ａ，１３Ｂの動作許容範囲内にホイール１の本締
め箇所を位置させるようにしているので、ロボット１３
Ａ，１３Ｂの動作範囲を少なくして、本締めを能率よく
行うことができる。

【００５４】本締め動作の間、別の治具下半体１５が、
治具段取り替え台車４８により治具棚４６から取り出さ
れ、搬送台３８によりワーク受入口５に搬入される。こ
の治具下半体１５に対して、先の場合と同様に次の仮組
みホイール１がセットされる。

【００５５】前記本締め作業が完了すると、図２に示す
治具上半体搬出入機６４の昇降装置６６が治具上半体１
４を上昇退避させるとともに、作業台１６の持ち上げロ
ッド２９も下降して治具下半体１５が作業台１６上に載
る。

【００５６】次に、作業台１６が９０度だけ右回りに回
動し、作業台１６の搬送方向が左右に待機する搬送台３
８に対向する。次に作業台１６の搬送機３４と右隣の搬
送台３８の搬送機５１が搬送駆動して、作業台１６から
右の搬送台３８へ本締め済みホイール１のセットされた
治具下半体１５が移載される。

【００５７】つづいて、図１に示す作業台１６がさらに
右回りに９０度回動して、その搬送方向がワーク受入口
５に向く姿勢とされる。次に、ワーク受入口５の搬送台
３８と作業台１６の各搬送機３４，５１が搬送駆動し
て、次の仮組みホイール１を、セットした治具下半体１
５が搬送台３８から中央の作業台１６上に移載される。
以下、先の場合と同様にして、作業台１６上の仮組みホ
イール１の本締めが行われる。

【００５８】この間、搬送台３８が９０度だけ右回りに
回動して、図２に示す本締め済みホイール１のセットさ
れた治具下半体１５を載せた搬送台３８がワーク受入口
５（図１）まで移動する。次に、その治具下半体１５か
ら、本締め済みホイール１が作業者の手作業により取り
外される。取り外された本締め済みホイール１は、図１
に示す搬出機３６によって別の工程に送られる。次に、
作業者は、搬入機６によりワーク受入口５に搬送されて
きている次の仮組みホイール１（先の仮組みホイールと
同一機種）を、ワーク受入口５の搬送台３８に載ってい
る治具下半体１５に手作業でセットする。

【００５９】以上のような手順を繰り返すことにより、
ワーク受入口５に搬送されてくる同一機種の仮組みホイ
ール１が、順次、本締めされる。

【００６０】搬入機６の読取り器１１が、それまでと異
なる機種の仮組みホイール１を載せたワーク台８のワー
クＩＤカード９のデータを読み取ると、それまでの機種
のホイール１の本締めが行われている間に、治具段取り
替え台車４８が治具棚４６から新たな機種に対応する治
具下半体１５を取り出し、治具受入口５０の搬送台３８
に搬出する。

【００６１】次に、作業台１６での本締めが終了し、図
１に示す本締め済みホイール１のセットされた治具下半
体１５が作業台１６から右隣の搬送台３８に移載される
と、搬送台３８が９０度だけ右回りに回動し、ワーク受
入口５に本締め済みホイール１のセットされた治具下半
体１５が送られる。その治具下半体１５から手作業で本
締め済みホイール１が取り外されると、図１の搬送台３
８がさらに右回りに９０度だけ回動して、新たな機種に
対応する治具下半体１５がワーク受入口５に送られる。
これにより、ワーク受入口５の治具下半体１５に新たな
機種の仮組みホイール１がセットされて、作業台１６に
移載され、先の場合と同様の本締めが行われる。

【００６２】なお、この場合、治具上半体１５として、
それまでの機種に対応するものに替えて、新たな機種に
対応する治具上半体１４が使用される。この段取り替え
は以下のように行われる。

【００６３】すなわち、先ず、治具上半体搬出入機６４
の昇降装置６６が待機位置まで上昇（後退）する。これ
により、治具上半体１４の上面に設けられる連結体７４
の図４に示す係止ローラ７７が、待機する係止体７５に
係合する。次に、無端伝動体７２（図２）が作動して、
全部の治具上半体１４が水平移動する。これにより、使
用済みの治具上半体１４が、治具係合体９０のガイドレ
ール９１からレール支持体７１のガイドレール６５に載
り移り、昇降装置６６から外れる。新たな機種に対応す
る選択された治具上半体１４が、図２の昇降装置６６の
待機位置まで移動すると、無端伝動体７２が停止する。
これにより、選択された治具上半体１４が昇降装置６６
に連結され、昇降装置６６の下降駆動により、選択され
た新たな治具上半体１４が作業台１６の上方の作業位置
にまで進出する。

【００６４】新たな機種のホイール１の本締めの間に、
図１に示す治具段取り替え台車４８により、新たな機種
の２台目の治具下半体１５が治具棚４６から治具受入口
５０の搬送台３８に搬出される。以下、先の場合と同様
にして、本締め済みのホイール１がワーク受入口５に送
られるとともに、不要となったそれまでの機種の治具下
半体１５は治具受入口５０まで送られて、治具段取り替
え台車４８により治具棚４６に戻される。

【００６５】なお、前記本締め作業において、ニップル
頭部１０ｂの係合溝９８が図８（Ｂ）に示すようなプラ
ス溝の場合には、工具９９としてプラスドライバを使用
する。また、ニップル頭部１０ｂの係合溝９８が図８
（Ｃ）に示すような六角溝の場合には、工具９９として
六角レンチを使用する。

【００６６】前記本締めの対象となるホイール１の機種
の変更により、ロボットハンド６８に装着される工具９
９の種類を替える必要が生じる場合があるが、その工具
交換は以下のようにして自動的に行われる。

【００６７】すなわち、搬入機６の読取り器１１でワー
クＩＤカード９から読み取られるデータにより、治具下
半体１５にセットされて作業台１６上に送られたホイー
ル１の本締めに新たな工具９９が必要であることが分か
った場合、各ロボット１３Ａ，１３Ｂは、ロボットコン
トローラ１１２における工具交換制御手段１１６の制御
により、それらのロボットハンドを、図９に示すように
対応する工具交換台１００の保持台１０１に保持させ
る。

【００６８】次に、前記工具交換台１００上の工具交換
機１０２では、前記工具交換制御手段１１６（図１）の
制御により、先ず選択機構１１０が作動して、そのタレ
ット板１０８に設けられている２つのチャック１０９
Ａ，１０９Ｂのうち、空となっているチャックが保持台
１０１と対向するように設定される。次に、移動機構１
１１が作動して、選択機構１１０全体が保持台１０１側
に向けて進出移動し、ロボットハンド６８に装着されて
いる工具９９を空のチャックが保持可能となる位置で停
止する。

【００６９】つづいて、前記空のチャックが閉じてロボ
ットハンド６８の工具９９を保持する。次に、移動機構
１１が作動して、選択機構１１０全体が元の待機位置ま
で後退する。次に、選択機構１１０が作動して、タレッ
ト板１０８を１８０度回動させ、タレット板１０８に設
けられた２つのチャック１０９Ａ，１０９Ｂのうち、選
択すべき別の工具９９を保持したチャックを、保持台１
０１に対向させる。次に、移動機構１１が再び作動し
て、選択機構１１０全体が保持台１０１側に向けて進出
移動し、保持台１０１に保持されているロボットハンド
６８に、選択された新たな工具９９が装着される。この
後、ロボットハンド６８に対向するチャックが工具９９
を保持解除し、移動機構１１の再度の作動により、選択
機構１１０全体が元の待機位置まで後退する。したがっ
て、複数の工具の複数の収容場所へロボットハンドを移
動させて、工具の取り替えを行う場合の複雑なティーチ
ングが不要になり、簡単な制御プログラムにより、工具
９９の交換を自動的に行うことができる。

【００７０】

【発明の効果】以上のように、本発明の一構成に係るロ
ボット装置によれば、例えばホイールのような回転中心
を持つワークを、作業台に支持された治具で保持するの
とは別に、ロボットを、そのロボットハンドを基準出し
具の基準表示点に合致させることで前記治具の基準位置
をティーチングするとともに、ロボットハンドを前記基
準出し具の基準平面に接触して移動させることで前記治
具の基準方向をティーチングし、ティーチングした基準
位置および基準平面に基づき、ワークの処理プログラム
を実行することにより、治具に保持されたワークにロボ
ットハンドで処理を施すので、マニュアル操作によるテ
ィーチング作業をほとんど要することなく、簡単なティ
ーチングおよび処理プログラムだけで、ホイールの本締
め作業などの処理を自動的に行わせることができる

【００７１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るロボット装置を備え
たホイールのリム締付設備を示す概略構成図である。

【図２】前記リム締付設備を示す一部破断した要部正面
図である。

【図３】前記リム締付設備を示す側面断面図である。

【図４】前記リム締付設備における治具上半体搬出入機
の側面図である。

【図５】前記リム締付設備における治具下半体への仮組
みホイールの位置決め状態を示す要部断面図である。

【図６】（Ａ）はロボット装置における基準出し具の斜
視図、（Ｂ）は同基準出し具における基準表示ピンの高
さの説明図である。

【図７】前記リム締付設備におけるロボットによるホイ
ールの本締め処理を示す説明図である。

【図８】（Ａ）はリムのスポーク連結部を示す断面図、
（Ｂ）はニップル頭部の一例を示す正面図、（Ｃ）はニ
ップル頭部の他の一例を示す正面図である。

【図９】（Ａ），（Ｂ）はロボット装置における工具交
換台上の構成を示す平面図および側面図である。

【符号の説明】

１…ホイール（ワーク）、７…ロボット装置、１３Ａ，
１３Ｂ…ロボット、１４…治具上半体、１５…治具下半
体、１６…作業台、５２…基準出し具、６７…基準表示
ピン（基準表示点）、６８…ロボットハンド、９９…工
具、１０１…保持台、１０２…工具交換機、１０９Ａ，
１０９Ｂ…チャック、１１０…選択機構、１１１…移動
機構、１１３…ワーク処理制御手段、１１４…基準位置
ティーチング手段、１１５…基準方向ティーチング手
段、１１６…工具交換制御手段、１１７…処理プログラ
ム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−211807（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−245955（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−100118（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B25J 9/22

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークを保持する治具と、 前記治具を支持する作業台と、 前記治具に保持されたワークにロボットハンドで処理を
   施すロボットと、 前記作業台に前記治具と選択的に支持される基準出し具
   とを備え、 前記ロボットは、前記治具の基準位置および基準方向に
   基づくワークの処理プログラムを実行するワーク処理制
   御手段と、 前記ロボットハンドを前記基準出し具の基準表示点に合
   致させることにより前記基準位置をティーチングする基
   準位置ティーチング手段と、 前記ロボットハンドを前記基準出し具の基準平面に接触
   して移動させることにより前記基準方向をティーチング
   する基準方向ティーチング手段とを有しているロボット
   装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記基準方向は、水
   平方向と治具の径方向であるロボット装置。