JP3688534B2 - ロボット装置を用いた加工装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
ロボットアームの先端にヘミング装置等の加工ユニットが取付けられ、ティーチングされた軌跡にそってワークの加工が行われている。本発明は、このような技術分野に属している。
【0002】
【従来の技術】
上述のようなワークの加工ユニットを備えたロボット装置は、特開平10−249455号公報に開示されている。ここに開示されている加工ユニットは、鋼板をヘミングする装置であり、鋼板のフランジを加圧するヘム刃は、エアシリンダによって進退運動、すなわち振動をさせられるものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上述のようなロボット装置が使用される場所は、一般に種々な機器類が錯綜したところであり、たとえば、ワークを載せるパレット、ワークのクランプ装置、各種の配管類や電線類等が複雑に配置されている。このような箇所でワークのヘミング加工を行うに際しては、ロボットのティーチングによってヘミング工具を移動させればよいのであるが、ワークのクランプ装置のような補助機構の開閉作動は、特別な駆動装置で行う必要が生じる。そのために、エアシリンダやリンク類からなる駆動機構を設置しなければならない。したがって、設備構造が複雑になり、ワークの搬送やロボットの挙動に制約が課されたり、設備費用が高額になったりするのである。
【0004】
【課題を解決するための手段とその作用】
本発明は、以上に述べた問題点を解決するために発案されたもので、ロボットアームに取り付けられた加工ユニットに他の機能を果たさせることを、基本的な考え方にしている。
【0005】
請求項1の発明は、ロボットアームの先端に鋼板加工用のヘミング装置を備え、この装置にはエアシリンダで進退運動をするヘム刃が設けられるとともに、ワークの位置決めをする補助機構を設けたものにおいて、前記ヘム刃に作動部を形成し、前記作動部が補助機構の受動部に係合して補助機構を作動させるように構成したものであって、前記ヘム刃がエアシリンダによって進退運動する方向と、補助機構を作動させる際に前記作動部が前記受動部からの衝撃反力を受ける方向とを一致させて、補助機構を作動させる際にエアシリン ダ内の空気が緩衝作用を果たすように構成したことを特徴としている。こうすることによってヘミング装置には本来の加工機能を果たさせ、作動部がクランプ装置のような補助機構を作動させるものであり、ロボットの挙動軌跡の選定によって、ヘミング装置が付加された機能を発揮するのである。
【0006】
また、補助機構を作動させた際に作動部が受動部から受ける衝撃反力がロボット装置に伝達されて、ロボット装置の軸関節部分を傷めたりするのであるが、このような緩衝作用によって、ロボット装置への衝撃反力が緩和されて、ロボット装置の強度を必要以上に高めたりする必要がなくなる。
【0007】
請求項2の発明は、請求項1において、作動部がヘム刃に形成された孔であり、受動部が前記孔内へ進入できる突起状部材とされていることを特徴としている。よって、前記孔で突起状部材を引っかけて補助機構の作動を行っている。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、図示の実施形態にしたがって、本発明をくわしく説明する。ここでのワークは、自動車用のエンジンフードであり、外板の周囲を曲げ込んで内板と一体化された構造である。このような構造は、ヘミング加工によって作られている。最初に説明する実施形態では、このヘミング加工を対象にしている。
【0009】
図2は、エンジンフード1が支持型2上にクランプ装置3で固定された状態を示している。符号4はロボット装置全体を示しており、それは通常の6軸式で、そのアーム4の先端に加工ユニット6が取り付けてある。このユニット6は、鋼板加工用のヘミング装置である。図3は、図2のものの平面図であり、ロボット装置4の図示は省略してある。支持型2上にエンジンフードの外板7が載せられ、その上に骨格メンバーである内板8が重ねられて、クランプ装置3で押さえられている。
【0010】
ヘミング加工は、図4、図5のような方法である。すなわち、支持型2上の外板7には予め二点鎖線図示のようなフランジ9が折り曲げてあり、これを斜め上方からヘム刃10で順次押し倒してゆき、内板8の外周部をかしめ付けるようにして、最後には図5のように最終的な折り曲げがなされるのである。このときに使用するヘム刃10は図6に示してある。これは、厚い板材に作動ロッド11を結合し、その先端面12で図4、図5のような加工をするのである。なお、ヘム刃10は、図4、図5の紙面に対して垂直方向に移動するので、先端面12の両側は丸みのあるアール部13、13が形成してある。また、ヘム刃10は工具鋼で作られている。
【0011】
ヘミング装置6を図7にしたがって説明する。アーム5の先端に関節ユニット14が取り付けてあり、その内部には駆動装置が備えられていて、手首軸15を中心にして向きが変えられるようになっている。関節ユニット14に結合された接合ブラケット16に基板17が溶接してあり、これと直交する向きに支持板18、19が上下に結合してある。起振ユニット20は両支持板18、19の間に配置されており、同ユニット20の上下に固定されている補助板21、22が結合弾性体23、24を介して支持板18、19に取り付けられている。他に、起振ユニット20と基板17との間にも結合弾性体25が配置されて、起振ユニット20が基板17に取り付けられている。結合弾性体23、24および25は、金属製のばねや非金属材料製のばねでよいのであり、ここでは合成ゴム製のものを用いている。
【0012】
起振ユニット20から出力軸26が伸びており、補助板22や支持板19を貫通し、その先端にヘム刃10が固定されている。同ユニット20の出力は進退運動であり、これによってヘム刃10が上下に振動する。起振ユニット20の形式は、エアシリンダを用いたもの、あるいは偏心ウエイトを電動モータで回転させるものなどを適宜採用すればよい。
【0013】
図1は、起振ユニット20やクランプ装置3に重点をおいた側面図である。起振ユニット20はエアシリンダ27を用いたもので、ピストン28の上下に交互に空気圧を作用させ、それによる振動をピストンロッド29からヘム刃10に伝達するのである。ワーク1に対する補助機構として、クランプ装置3が挙げられる。このクランプ装置3を開閉するために、すなわち作動させるために、ヘム刃10に円形の孔30が明けてある。この孔30が作動部の一形態をなしている。
【0014】
一方、この作動部に対する受動部が、突起状部材であるピン31の形態で実現されている。このピン31は、クランプ装置3の作動レバー32に直交した向きに結合してある。ピン31の直径は、孔30の内径よりもはるかに小さく設定してある。なお、エアシリンダ27への空気の給排構造については図示を省略してある。
【0015】
クランプ装置には種々な形式のものがあるが、最も簡単な例を図8、図9および図10について説明する。静止部材である基台33に支柱34が固定され、その上端に作動レバー32が軸35を用いて揺動可能な状態で取り付けてある。作動レバー32の端部には押さえパッド36が固定され、これがワーク1を加圧するようになっている。このパッド36は、金属製あるいは硬質ウレタン製とされている。支柱34に逆L字型のストッパアーム37が結合され、その上端に開放させた溝部38で作動レバー32が挟み付けられる。そのために、図10のような構造が採用されており、溝部38の内面に円弧状の板ばね39が固定され、ここに作動レバー32が圧入される。押さえパッド36がワーク1に圧着させられた状態で作動レバー32が板ばね39で停止されことによって、パッドの圧着が維持される。
【0016】
作動レバー32を開いたときのストッパ手段は、図10と同様な構造をストッパ片40に採用することによって、容易に実現することができる。なお、ストッパ片40は、ストッパアーム37とは反対側において、支柱34に固定されている。
【0017】
以上に説明した実施形態の作動を説明する。フランジ9が形成された外板7が支持型2上に置かれ、その上に内板8が重ねられてからクランプ装置3で両板7、8がしっかりとクランプされる。このクランプ装置3を閉じるときには、あらかじめロボット装置4にティーチングされた動作挙動で、孔30内にピン31が相対的に進入させられ、その後、作動レバー32を反時計方向に回動させて、押さえパッド36の押付けがなされる。このような作動レバー32の回動は、図3から明らかなように、多数のピン31をロボット装置のティーチングによって、順次行ってゆくのである。
【0018】
上述のようにしてクランプが完了すると、今度は、ヘム刃10が図4、図5のように移動させられて、ヘミング加工が完了する。その後は、ロボット装置のティーチングによって、ヘム刃の孔30で作動レバー32をアンクランプ側に回動させ、ワークの拘束を解除する。
【0019】
エアシリンダ27の緩衝機能を、図1について説明する。作動レバー32が引き上げられて押さえパッド36がワーク1に圧着しているときには、孔30の下側の内面にピン31が押しつけられる。このときには、ピストン28の下側の空気が緩衝作用を果たすので、ロボット装置への衝撃的な反力が緩和される。他方、アンクランプ時には、孔30の上側の内面にピン31が押しつけられるのであるが、上述の場合と同様にしてピストン28の上側の空気が緩衝作用を果たす。このような緩衝作用によって、ロボット装置自体の強度を必要以上に大きくすることが回避できる。さらに、ピン31の直径は孔30の内径よりもはるかに小さくしてあるから、孔30が移動してきたときにピン31が孔30内に入りやすくなるのである。これは、ロボット装置の作動軌跡が若干狂っても、孔とピンとの嵌まり合いが確実になされるのである。
【0020】
クランプ装置3の変形例を図11と図12にしたがって説明する。なお、先のクランプ装置における部材と同じものには、同じ符号を記載して詳細な説明は省略してある。作動レバー32は軸41で静止部材42に枢着してあり、他方、操作アーム43は軸44で静止部材42に枢着してある。操作アーム43は図示のように逆L字型であり、操作ロッド45が溶接され、そこにピン31が結合してある。連結リンク46は、一端が軸47で操作アーム43に枢着され、他端が軸48で作動レバー32に枢着されている。
【0021】
図11のようなクランプ状態では、軸47と44とを結ぶ仮想線O−O、すなわちデッドポイントを軸48が通過しているので、パッド36の押さえ反力によってワーク1は押さえ続けられている。前述のようなロボット装置のティーチングによって、ピン31が押し下げられて、操作アーム43が反時計方向に回動させられると、図12のようなアンクランプの状態になる。この反時計方向に回るときには、デッドポイントO−Oが軸48を通過して、連結リンク46が上下逆になりつつ作動レバー32を反時計方向に引き上げてゆく。
【0022】
上述の実施形態では、ピンが孔内に相対的に進入する形式であるが、このピンと孔の設置箇所を逆にしてもよい。さらに、作動部は、上述のような円形の孔として実現しているが、本発明の概念はこのような孔だけではなく、棒状の部材やフック状の部材あるいはU型の部材等に変形した、いわゆる相手方の受動部を動かせる機能のものを包括している。また、受動部は、上述のような棒状の部材で実現しているが、これも作動部の変形に合わせて、孔、棒状の部材等の動かされる機能のものを包括した概念である。
【0023】
【発明の効果】
本発明によれば、ロボットアームの先端に鋼板加工用のヘミング装置を備え、この装置にはエアシリンダで進退運動をするヘム刃が設けられるとともに、ワークの位置決めをする補助機構を設けたものにおいて、前記ヘム刃に作動部を形成し、前記作動部が補助機構の受動部に係合して補助機構を作動させるように構成したものであって、前記ヘム刃がエアシリンダによって進退運動する方向と、補助機構を作動させる際に前記作動部が前記受動部からの衝撃反力を受ける方向とを一致させて、補助機構を作動させる際にエアシリンダ内の空気が緩衝作用を果たすように構成したものなので、ヘミング装置には本来の加工機能を果たさせ、作動部がクランプ装置のような補助機構を作動させるものであり、ロボットの挙動軌跡の選定によって、ヘミング装置が付加された機能を発揮するのである。したがって、狭い箇所に複雑な構造の補助機構を設置することが回避できて、設備の簡素化や設備費用の低減に有効である。
【0024】
また、ヘム刃自体は単純な形状をしているので、作動部の設置にとって好都合であり、たとえば、孔を明けるような場合には構造簡素化の面で大変有利である。また、作動部が簡素化されることによって、受動部も孔に対するピンのように、同様に簡素化が図られる。更には、補助機構を作動させた際に作動部が受動部から受ける衝撃反力がロボット装置に伝達されて、ロボット装置の軸関節部分を傷めたりするのであるが、このような緩衝作用によって、ロボット装置への衝撃反力が緩和されて、ロボット装置を傷めることが防止できる。
【0025】
同時に、ロボット装置の強度を必要以上に高めたりする必要がなくなる。このことは、ロボット装置の設備規模を小さくするとこが可能となり、設備スペ−スや設備費用の面において非常に有利である。そして、ヘム刃の起振手段がエアシリンダを利用したものであるため、起振機能と緩衝機能を同時に成立させることができて、構造簡素化や制御のし易 さ等において有利である。
【0026】
作動部がヘム刃に形成された孔であり、受動部が前記孔内へ進入できる突起状部材とされているので、孔で突起状部材を引っかけてクランプ装置の開閉を行うことができる。このように、突起物を孔で追跡する方式であるから、孔の大きさを適宜選定しておくことによって、孔と突起物との嵌まり合いが確実に果たされて、突起物に対する操作力の投入が正確になされる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態を示す簡略的な側面図である。
【図2】ロボット装置とワークとの関連を示す側面図である。
【図3】クランプされたワークを示す平面図である。
【図4】プリヘミングの段階を示す縦断正面図である。
【図5】ヘミング完了の段階を示す縦断正面図である。
【図6】ヘム刃の立体図である。
【図7】ヘミング装置を示す側面図である。
【図8】クランプ装置の側面図である。
【図9】図8のものの平面図である。
【図10】図9の(10)−(10)断面図である。
【図11】他のクランプ装置を示す側面図である。
【図12】図11のものが開いた状態を示す側面図である。
【符号の説明】
5 ロボットアーム
6 加工ユニット
30 作動部(孔)
1 ワーク
3 補助機構(クランプ装置)
4 ロボット装置
31 受動部(突起状部材)
10 ヘム刃
27 エアシリンダ
Claims (2)
- ロボットアームの先端に鋼板加工用のヘミング装置を備え、この装置にはエアシリンダで進退運動をするヘム刃が設けられるとともに、ワークの位置決めをする補助機構を設けたものにおいて、
前記ヘム刃に作動部を形成し、前記作動部が補助機構の受動部に係合して補助機構を作動させるように構成したものであって、
前記ヘム刃がエアシリンダによって進退運動する方向と、補助機構を作動させる際に前記作動部が前記受動部からの衝撃反力を受ける方向とを一致させて、
補助機構を作動させる際にエアシリンダ内の空気が緩衝作用を果たすように構成したことを特徴とするロボット装置を用いた加工装置。 - 請求項1において、作動部がヘム刃に形成された孔であり、受動部が前記孔内へ進入できる突起状部材とされていることを特徴とするロボット装置を用いた加工装置。
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JP32621999A JP3688534B2 (ja) | 1999-11-17 | 1999-11-17 | ロボット装置を用いた加工装置 |
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