JP3482636B2 - シーム溶接線自動倣い装置のハンドリング治具 - Google Patents

シーム溶接線自動倣い装置のハンドリング治具

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【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、ワークをシーム溶
接機を用いてシーム溶接する際に、ワークを倣い制御さ
せるシーム溶接線自動倣い装置に装備されるハンドリン
グ治具に関する。 【0002】 【従来の技術】例えば自動車用燃料タンクは、図3に示
すように、板金プレスにて成形されたアッパーパネルa
とロアパネルbを上下に合わせ、その相互に重なった周
縁フランジ部cをスポット溶接にて複数箇所仮止めし、
この仮止めしたタンクアッセンブリdをシーム溶接線自
動倣い装置1にフローティング状態で支持しつつ、その
周縁フランジ部cをシーム溶接機2の上下一対の電極輪
3,4間に挟み、シーム溶接線自動倣い装置1で仮止め
したタンクアッセンブリdを倣い制御しながらシーム溶
接機2の電極輪3,4を回転させつつ電極輪3,4間に
通電して周縁フランジ部dをシーム溶接することで製作
される。 【0003】前記シーム線自動倣い装置1は、多関節ロ
ボット5のアーム6の先端に、制御軸7、θテーブル
8、XYテーブル9およびツールチェンジャ10を介し
てタンクアッセンブリdを支持するためのハンドリング
治具11を装着して構成される。 【0004】制御軸7は、回転角を精密に制御できるス
テップモータやサーボモータ等によって駆動される軸で
あって、ロボットの端末制御軸をそのまま利用すること
もできる。 【0005】ロボット5は、タンクアッセンブリdの周
縁フランジ部cの凸凹歪み等の影響でシーム溶接機2の
電極輪3,4の走行方向が変化し、溶接予定線と実際の
溶接線との偏差が生じた際にこれを検出し、当該偏差を
θテーブル8およびXYテーブル9で許容しつつこれを
解消する方向に制御軸7を回転制御させ、これによりハ
ンドリング治具11に支持されたタンクアッセンブリd
を回転調節させて溶接方向を修正する。 【0006】ツールチェンジャ10は、ハンドリング治
具11を着脱可能に支持するもので、タンクアッセンブ
リdの機種変更によりハンドリング治具11を交換する
際に容易に交換できる構造とする。 【0007】ハンドリング治具11は、上下一対のクラ
ンプヘッド12,13を略C字型のヨーク14で制御軸
7と同軸に、かつ、それぞれ独立して回転可能に支持す
ることにより構成される。上クランプヘッド12は、制
御軸7の回転によって回転駆動されるもので、ツールチ
ェンジャ10に着脱自在に装着される。上クランプヘッ
ド12は、タンクアッセンブリdの外周面を拘束する複
数のガイド部材15を有する。一方、下クランプヘッド
13は、制御軸7から分離して設けられており、その上
端にはタンクアッセンブリdを支持する複数のワーク支
持部16が配設されている。ヨーク14の下端には、下
クランプヘッド13を昇降させるための昇降機構、例え
ばエアシリンダ17が配設される。エアシリンダ17を
駆動してそのピストンロッドを突出させると、下クラン
プヘッド13が上昇して上クランプヘッド12との協働
でタンクアッセンブリdがクランプされる。逆にピスト
ンロッドを退入させると、下クランプヘッド13が降下
し、タンクアッセンブリdがアンクランプされる。 【0008】ハンドリング治具11の上部には、タンク
アッセンブリdの周縁フランジ部cの溶接予定線の輪郭
と相似縮小形の輪郭を有するテンプレート18がタンク
アッセンブリdと整合するように水平に取り付けられ、
一方、シーム溶接機2にはテンプレート18と対向する
ようにセンサ19が取り付けられ、センサ19でテンプ
レート18との距離を検出し、このセンサ19からの出
力に基づきシーム溶接する間、テンプレート18との距
離が一定になるようにロボット5で制御軸7を回転制御
してタンクアッセンブリdの周縁フランジ部cをシーム
溶接する。 【0009】尚、前記シーム線自動倣い装置1では、X
Yテーブル8を用いているが、水平方向の移動を許容す
る機能を有する支持手段であれば他の機構と置き換える
ことが可能である。例えば、プレート相互間に公知の各
種リンク機構や自在継手を配設することにより、XYテ
ーブル8と同様に回転反力を支持しつつ水平方向に移動
自在にワークを支持する構成が実現可能である。 【0010】 【発明が解決しようとする課題】ところで、仮止めした
タンクアッセンブリdをシーム溶接機2で溶接する場
合、タンクアッセンブリdのガタツキを防止するために
上下両把持方式でタンクアッセンブリdをクランプさせ
るのが常識となっているが、前述したシーム溶接線自動
倣い装置1でタンクアッセンブリdを倣い制御しながら
シーム溶接機2で溶接する場合、タンクアッセンブリd
がフローティング状態で支持されているため、タンクア
ッセンブリdに作用する負荷が小さくて上下両把持方式
でタンクアッセンブリdをクランプさせなくても構わな
い。 【0011】ところが、従来のハンドリング治具11
は、前述したように、上下両把持方式でタンクアッセン
ブリdをクランプさせなくても構わないもかかわらず、
略C字型のヨーク14に上下一対のクランプヘッド1
2,13を支持し、その下クランプヘッド13をエアシ
リンダ17により昇降させて上クランプ12との協働で
タンクアッセンブリdをクランプまたはアンクランプさ
せるため、構造が複雑となって装置が大型になるととも
に重量も重たくなり、タンクアッセンブリdの搬送時お
よび溶接時にシーム溶接機等に干渉して溶接作業に支障
をきたしたり、シーム溶接線倣い制御時に重量によるガ
タ、イナーシャが溶接品質に悪影響を与える等の不具合
があった。また、ロボット5のアーム6から遠い位置に
重心がくるため、ロボット5の負荷が増加して溶接方向
の修正に要する時間がかかる不具合があった。 【0012】そこで、本発明では、ワークを吸着して上
側片持ち方式で支持することにより、構造を簡素化して
小型で軽量なシーム溶接線自動倣い装置のハンドリング
治具を提供することを目的とする。 【0013】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係るシーム溶接線自動倣い装置のハンドリ
ング治具は、回転角を制御できる制御軸と、旋回方向の
移動を許容する第1支持手段と、水平方向の移動を許容
する第2支持手段とを介して、外周面に周縁フランジ部
を有したアッパーパネルとロアパネルを上下に合わせ、
その相互に重なった周縁フランジ部を仮止めしたタンク
アッセンブリを、フローティング状態に、支持するハン
ドリング治具をロボットアームの先端に装着し、シーム
溶接時に、タンクアッセンブリの周縁フランジ部の溶接
予定線と実際の溶接線との偏差を、両支持手段で許容し
つつこれを解消するように制御軸を回転させ、これによ
りハンドリング治具に支持されたタンクアッセンブリ
回転させて溶接方向を修正するシーム溶接線自動倣い装
置のハンドリング治具において、タンクアッセンブリ
形状に対応した形状に形成された支持フレームと、支持
フレームの全周にわたってその複数箇所に取り付けられ
た、タンクアッセンブリの周縁フランジ部よりも上の位
置で、タンクアッセンブリのアッパーパネルの外周面を
拘束してタンクアッセンブリを位置決めする複数のガイ
ド部材と、支持フレームの下部に設けられた、前記ガイ
ド部材により拘束されたタンクアッセンブリのアッパー
パネルの上面に吸着する吸着手段と、支時フレームの上
部に設けられた、タンクアッセンブリの周縁フランジ部
の溶接予定線の輪郭と相似縮小形の輪郭を有するテンプ
レートとを備えたことを特徴としている。 【0014】 【発明の実施の形態】以下、本発明に係るシーム溶接線
自動倣い装置のハンドリング治具の実施形態を図1およ
び図2に示して説明する。但し、以下の説明では、ワー
クの一例として、自動車の燃料タンクの仮止めしたタン
クアッセンブリを倣い制御しながらシーム溶接機で溶接
する場合を例示する。また、図3と同一または相当部分
には同一符号を付して重複説明を省略する。 【0015】図1および図2に示すように、本発明にお
けるハンドリング治具20は、ツールチェンジャ10に
着脱自在に装着される支持フレーム21と、タンクアッ
センブリdの外周面を拘束して位置決めする複数のガイ
ド部材22と、タンクアッセンブリdを適宜真空吸着す
る複数の吸引パッド23で構成される。このハンドリン
グ治具20は、形状の異なるタンクアッセンブリdの形
状に合わせて複数種類用意し、溶接するタンクアッセン
ブリdの種類に合わせて適宜交換してツールチェンジャ
10に装着する。 【0016】支持フレーム21は、タンクアッセンブリ
dの外周面形状に対応した形状に形成され、上部中央に
取り付けられたジョイント24にてツールチェンジャ1
0に着脱自在に装着される。この支持フレーム21は、
ツールチェンジャ10に装着されることで、制御軸7の
回転によって回転駆動される。この支持フレーム21の
上部には、タンクアッセンブリdの周縁フランジ部cの
溶接予定線と実際の溶接線との偏差を検出するため、タ
ンクアッセンブリdの周縁フランジ部cの溶接予定線の
輪郭と相似縮小形の輪郭を有するテンプレート25がタ
ンクアッセンブリdと整合するように水平に取り付けら
れている。 【0017】ガイド部材22は、タンクアッセンブリd
の外周面を拘束できる配置で支持フレーム21の全周に
わたってその複数箇所に設けられ、個々の内面形状およ
び配置位置はタンクアッセンブリdの外周面形状に対応
して決定される。 【0018】吸引パッド23は、タンクアッセンブリ7
を真空吸着して保持できる配置でタンクアッセンブリd
の上面の凸凹に合わせて適宜高さを異ならせて設けら
れ、外部の真空系(図示せず)に連結されている。この
吸引パッド23の吸引作用はバルブ(図示せず)によっ
て開閉され、吸引パッド23とバルブとの間にジャンク
ション(図示せず)を設けることで各吸引パッド23の
吸引タイミング、シーム溶接線自動倣い装置の吸引力を
揃えている。 【0019】本発明におけるハンドリング治具20は上
記構成からなり、次に上記構成においてその作用動作を
説明する。 【0020】先ず、タンクアッセンブリdが所定位置に
セットされると、ロボット5のアーム6を所定位置に移
動してハンドリング治具20をタンクアッセンブリd上
へ載置させる。ハンドリング治具20がタンクアッセン
ブリd上へ載置されると、タンクアッセンブリdはその
外周面がガイド部材22で拘束されて位置決めされると
ともに、吸引パッド23で真空吸着されてハンドリング
治具20に保持される。この際、タンクアッセンブリd
がハンドリング治具20に保持されたか否かの確認は、
吸引パッド23の吸引圧により確認することができる。
タンクアッセンブリdがハンドリング治具20に保持さ
れると、ロボット5のアーム6を移動してハンドリング
治具20を上昇させ、タンクアッセンブリdを持ち上げ
てこれをシーム溶接線自動倣い装置1にフローティング
状態で支持する。この状態で、ロボット5のアーム6を
旋回させ、タンクアッセンブリdをシーム溶接機2に移
送し、その周縁フランジ部cをシーム溶接する。この
時、タンクアッセンブリdは、シーム溶接線自動倣い装
置1にフローティング状態で支持されているので、タン
クアッセンブリdに作用する負荷は小さくてガタツキが
生じることもない。 【0021】本発明におけるハンドリング治具20は、
タンクアッセンブリdを吸引パッド23で真空吸着して
上側片持ち方式で支持する構造であるため、構造が簡素
化されて装置全体が小型になるとともに全体重量も軽減
され、タンクアッセンブリdの搬送時および溶接時にシ
ーム溶接機等に干渉することもないし、シーム溶接線倣
い制御時に重量によるガタ、イナーシャが減少されて溶
接品質に悪影響を与えることもないし、しかも、構成部
品が減少されて低コスト化が図れる。また、ロボット5
のアーム6から近い位置に重心を来させてるため、ロボ
ット5の負荷が減少して溶接方向の修正に要する時間が
かからなくなった。 【0022】 【0023】また、前述した実施の形態では、ワークを
吸引パットで真空吸着して保持する場合について述べて
いるが、吸着パッド以外の吸着手段、例えばマグネット
パッドで磁気吸着させても構わない。 【0024】 【発明の効果】このように本発明によれば、タンクアッ
センブリを吸着して上側片持ち方式で支持するようにし
たので、構造が簡素化されて小型で軽量なハンドリング
治具を提供できるようになった。従って、タンクアッセ
ンブリ搬送時および溶接時にシーム溶接機等との干渉を
防止できて溶接作業を支障なく行なえるとともに、重量
によるガタ、イナーシャが減少されてシーム溶接線倣い
制御の応答性を向上することができ、しかも、構成部品
を減少できて低コスト化が図れ。また、ロボットアーム
から近い位置に重心を来させてロボットの負荷を減少さ
せることができ、溶接方向の修正に要する時間の短縮化
を図ることができる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明のハンドリング治具を装備したシール線
自動倣い装置の正面図である。 【図2】本発明のハンドリング治具の底面図である。 【図3】従来のハンドリング治具を装備したシール線自
動倣い装置およびシーム溶接機の側面図である。 【符号の説明】 d ワーク(タンクアッセンブリ) 5 ロボット 6 アーム 7 制御軸 8 θテーブル 9 XYテーブル 10 ツールチェンジャ 20 ハンドリング治具 21 支持フレーム 22 ガイド部材 23 吸引パッド 25 テンプレート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平8−252789(JP,A) 特開 平6−182689(JP,A) 実開 昭61−201751(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B25J 15/06

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】回転角を制御できる制御軸と、旋回方向の
    移動を許容する第1支持手段と、水平方向の移動を許容
    する第2支持手段とを介して、外周面に周縁フランジ部
    を有したアッパーパネルとロアパネルを上下に合わせ、
    その相互に重なった周縁フランジ部を仮止めしたタンク
    アッセンブリを、フローティング状態に、支持するハン
    ドリング治具をロボットアームの先端に装着し、 シーム溶接時に、タンクアッセンブリの周縁フランジ部
    溶接予定線と実際の溶接線との偏差を、前記両支持手
    段で許容しつつこれを解消するように制御軸を回転さ
    せ、これによりハンドリング治具に支持された前記タン
    クアッセンブリを回転させて溶接方向を修正するシーム
    溶接線自動倣い装置のハンドリング治具において、前記タンクアッセンブリ の形状に対応した形状に形成さ
    れた支持フレームと、 前記支持フレームの全周にわたってその複数箇所に取り
    付けられた、前記タンクアッセンブリの周縁フランジ部
    よりも上の位置で、タンクアッセンブリのアッパーパネ
    の外周面を拘束してタンクアッセンブリを位置決めす
    る複数のガイド部材と、 前記支持フレームの下部に設けられた、前記ガイド部材
    により拘束されたタンクアッセンブリのアッパーパネル
    上面に吸着する吸着手段と、 前記支時フレームの上部に設けられた、タンクアッセン
    ブリの周縁フランジ部の溶接予定線の輪郭と相似縮小形
    の輪郭を有するテンプレートとを備えたことを特徴とす
    るシーム溶接線自動倣い装置のハンドリング治具。
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