JP3788040B2 - ワーク搬送装置およびワーク搬送方法 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ロボットハンドを用いてワークを搬送するワーク搬送装置およびワーク搬送方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のロボットハンド、例えば自動車のトランクリッドを保持して所定の加工工程へ搬送するロボットハンドは、車種毎の専用のクランプを備え、この専用のクランプにて対応した車種のワークをクランプして搬送している。
【0003】
図8は、産業用ロボットにおけるロボットアーム1の先端に着脱可能に装着された2車種対応のロボットハンド3の側面図で、図9は、ロボットアーム1側から見たロボットハンド3の平面図である。
【0004】
このロボットハンド3は、図9に示されているように、支持ベース5の四隅に、4ドア用のトランクリッド7をクランプするクランプユニット9を備えるとともに、これら各クランプユニット9に近接した位置に、2ドア用のトランクリッド11をクランプするクランプユニット13を備えている。各クランプユニット9,13は、図8に示されているように、シリンダ15によって作動する可動側のクランプアーム17と、固定側の位置決めゲージ19との間でトラックリッド7,11の周縁部を挟持してクランプする。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のロボットハンドを備えたワーク搬送装置にあっては、車種毎のクランプユニット、上記の例では2車種のクランプユニット9,13を備えることにより、シリンダや、ワークを検知するセンサ類がその分多くなり、配管および配線が複雑になり、部品費や工事費を含めコスト高を招くとこになる。
【0006】
また、上記したロボットハンドにおいては、2車種の他、さらに他の車種に対応する際には、ロボットアーム1に装着されているロボットハンド3を、他の車種に対応するクランプユニットを備えたものに交換する構成となっているが、この場合には、ハンドチェンジャと呼ばれるハンド交換装置が高価である上、ロボットハンド3を交換する時間が必要になることから製造コストの上昇を招くという問題がある。
【0007】
そこで、この発明は、コスト高を招くことなく、1つのロボットハンドで多種のワークに対応可能とすることを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項1の発明は、ロボットアームの先端に移送手段を設け、この移送手段は、上面に投入されたワークを、上面に載置した状態で保持位置まで引き込んで保持するとともに、この保持状態から外部に送り出し、かつ前記移送手段のワーク搬入または搬出側と他の工程に設けた工程側移送手段とを向かい合わせた状態で、前記移送手段および前記工程側移送手段を同期して作動することで、ワークを、前記他の工程からロボットアーム側へ引き込む、または、ロボットアーム側から前記他の工程へ送り出すワーク搬送装置であって、前記移送手段は、移送方向と直交するほぼ水平方向に所定間隔をおいて2台配置され、この2台の移送手段は、ワークを支持する支持面が、ワークの形状に合わせて相互に所定角度をなすよう少なくとも一方が水平面に対して傾斜しており、この傾斜角度を可変とした構成としてある。
【0009】
このような構成のワーク搬送装置によれば、移送手段上に投入されたワークは、移送手段が他の工程に設けた工程移送手段と同期して作動することで、当該他の工程からロボットアーム側へ引き込まれる、または、ロボットアーム側から他の工程へ送り出される。
また、2台の移送手段により、所定形状のワークが支持されて保持される。この2台の移送手段の各支持面の相互になす角度を変化させることで、多種のワークに対応させることが可能となる。
【0010】
請求項2の発明は、請求項1の発明の構成において、移送手段は、ベルトコンベアで構成されている。
【0011】
上記構成によれば、ベルトコンベアが作動することで、ワークの保持位置への引き込みおよび外部への送り出しがなされる。
【0014】
請求項の発明は、請求項の発明の構成において、ベルトコンベアは、移送方向と直交する平面内で環状に形成されるフレームの下部に装着され、このフレームにロボットアームが連結されている。
【0015】
上記構成によれば、ベルトコンベア上に載置されて保持されたワークは、環状のフレームに囲まれた状態となる。
【0016】
請求項の発明は、請求項の発明の構成において、ベルトコンベアによるワークの引き込み動作の際に、ワークの移送方向前方側への移動を規制するワークストッパを、フレームに設けた構成としてある。
【0017】
上記構成によれば、ベルトコンベアでワークを移送する際に、ワークがワークストッパに当接することでフレーム内の所定位置にワークが保持されることになる。
【0018】
請求項の発明は、前工程から投入されるワークを、ロボットアームの先端に設けた移送手段を作動させて移送手段の保持位置まで引き込み保持し、この保持状態で前記ロボットアームを後工程近傍へ移動させた後、保持したワークを前記移送手段を作動させて後工程へ投入するワーク搬送方法であって、前記移送手段は、移送方向と直交するほぼ水平方向に所定間隔をおいて2台配置され、この2台の移送手段は、ワークを支持する支持面が、ワークの形状に合わせて相互に所定角度をなすよう少なくとも一方が水平面に対して傾斜するとともに、この傾斜角度を可変とし、前記移送手段が、移送手段のワーク搬入または搬出側と向かい合わせた状態の、前記前工程または前記後工程に設けた工程側移送手段と同期して作動することで、ワークを、前工程からロボットアーム側へ投入、または、ロボットアーム側から後工程へ投入するワーク搬送方法としてある。
【0019】
上記ワーク搬送方法によれば、ワークは移送手段上に単に載置して保持するので、多種のワークに対する保持が可能になるとともに、搬送時間も短時間で済む。
また、2台の移送手段により、所定形状のワークが支持されて保持される。この2台の移送手の各支持面の相互になす角度を変化させることで、多種のワークに対応させることが可能となる。
【0020】
請求項の発明は、請求項の発明のワーク搬送方法において、前工程に設けた前工程側移送手段が移送手段と同期して作動することで、ワークが前工程からロボットアーム側へ投入され、後工程に設けた後工程側移送手段が前記移送手段と同期して作動することで、ワークがロボットアーム側から後工程へ投入されるものとしてある。
【0021】
上記ワーク搬送方法によれば、前工程から本工程へのワークの投入および、本工程から後工程へのワークの投入がスムーズになされる。
【0022】
請求項の発明は、請求項の発明のワーク搬送方法において、前工程と後工程との間の本工程で、移送手段上に載置して保持したワークを、ロボットアームの下降により移送手段から離反させると同時にワーク受け治具上にセットし、ワーク受け治具上でのワークへの加工後、ロボットアームの上昇により、ワークを前記ワーク受け治具から離反させると同時に移送手段上に載置させて保持するものとしてある。
【0023】
上記ワーク搬送方法によれば、ワークを、ロボットアームの上下動により、移送手段上にて保持する状態からワーク受け治具上にセットする動作および、ワーク受け治具上から移送手段上に保持させる動作がなされる。
【0024】
【発明の効果】
請求項1の発明によれば、ロボットアームの先端に、投入されたワークを、上面に載置した状態で保持位置まで引き込んで保持するとともに、この保持状態から外部に送り出す移送手段を設けたため、ワークは移送手段上に単に載置して保持されることになり、ワーククランプ用の多数のシリンダなどが不要となって配管などの複雑な構成を回避でき、低コストで多種のワークに対応することができる。
また、移送手段は、移送手段のワーク搬入または搬出側と向かい合わせた状態の、他の工程に設けた工程側移送手段と同期して作動するので、他の工程からロボットアーム側へのワークの投入、または、ロボットアーム側から他の工程へのワークの投入がスムーズとなり、ワーク搬送を短時間で効率よく行うことができる。
さらに、2台の移送手段は、各支持面の相互になす角度を可変としたので、より多種のワークに対応することが可能となる。
【0025】
請求項2の発明によれば、ベルトコンベアが作動することで、ワークの保持位置への引き込みおよび外部への送り出しを行うことができる。
【0027】
請求項の発明によれば、ベルトコンベア上に載置されたワークは、環状のフレームに囲まれた状態で保持することができる。
【0028】
請求項の発明によれば、ベルトコンベアでワークを移送する際に、ワークが当接するワークストッパを設けたため、フレーム内の所定位置にてワークを保持することができる。
【0029】
請求項の発明によれば、ワークは移送手段上に単に載置して保持するので、多種のワークに対する保持を行うことができるとともに、搬送時間の短縮化を達成することができる。
また、移送手段が、移送手段のワーク搬入または搬出側と向かい合わせた状態の、前工程または後工程に設けた工程側移送手段と同期して作動するので、前工程からロボットアーム側へのワークの投入、または、ロボットアーム側から後工程へのワークの投入がスムーズとなり、ワーク搬送を効率よく行うことができる。
さらに、2台の移送手段は、各支持面の相互になす角度を可変としたので、より多種のワークに対応することが可能となる。
【0030】
請求項の発明によれば、前工程から本工程へのワークの投入および、本工程から後工程へのワークの投入がスムーズとなり、ワーク搬送を効率よく行うことができる。
【0031】
請求項の発明によれば、ワークを、ロボットアームの上下動により、移送手段上にて保持する状態からワーク受け治具上にセットする動作および、ワーク受け治具上から移送手段上に保持させる動作がなされるので、従来必要であったワーク昇降装置が不要となり、設備コストが低下するとともに、作業時間の短縮化も達成される。
【0032】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【0033】
図1は、この発明の実施の一形態を示すワーク搬送装置の全体構成図で、産業用ロボット21のロボットアーム23の先端には、ロボットハンド25が装着されている。図2は、図1のロボットハンド25の拡大した正面図、図3は図2の平面図、図4は図2の右側面図である。
【0034】
上記ロボットハンド25は、フレーム27に、移送手段としての2つのベルトコンベア29,31が取り付けられる構成となっている。フレーム27は、図2および図3に示すように、相互に所定間隔をおいて配置される一対のフレーム本体33,35を備えている。このフレーム本体33,35は、図4に示すように、保持するワークとしての自動車のトランクリッド37を囲むように、移送方向(図2中で左右方向)と直交する平面内で環状となる多角形状に形成されており、各フレーム本体33,35相互は、適宜位置にて複数の連結バー39により連結固定されている。
【0035】
図4中で上部2本の連結バー39相互間には、取付板41が固定され、この取付板41に前記ロボットアーム23の先端が固定される。
【0036】
フレーム本体33,35の下部の図4中で左側の傾斜部33a,35aには、一方のベルトコンベア29を支持するL字形状の2つの支持ブラケット43が取り付けられ、同右側の傾斜部33b,35bには、他方のベルトコンベア31を支持するL字形状の2つの支持ブラケット45が取り付けられている。
【0037】
2つのベルトコンベア29,31は、ベルト29a,31aを駆動するモータ29b,31bを備えており、傾斜部33a,35aおよび傾斜部33b,35bに取り付けられることで、上記モータ29b,31bの回転中心軸PおよびQ相互が、屈曲形成されたトランクリッド37の屈曲角とほぼ同角度の角度θをなしている。すなわち、この2台のベルトコンベア29,31は、トランクリッド37を支持する支持面となるベルト29a,31aの表面が、トランクリッド37の形状に合わせて相互に角度θをなしている。
【0038】
トランクリッド37は、図2および図3中で左方向から本ロボットハンド25内のベルトコンベア29,31上に投入され、モータ29b,31bの正転作動により内部の保持位置まで引き込むとともに、同逆転作動により外部に送り出す。ベルトコンベア29,31上のトランクリッド37は、車体の内面側が上部となるよう裏返した状態となっており、車体への取付状態で上面となる部分37aが一方のベルト29a上に、同後面となる部分37bが他方のベルト31a上に支持されて保持されている。
【0039】
前記フレーム本体35の上部側面(図2中で右側面)には、L字状のワークストッパ47が連結されている。ワークストッパ47は、フレーム本体35から図2中で右方向に延長される腕部47aと、腕部47aの先端から下方に延長され、投入されたトランクリッド37の投入方向への移動を規制するストッパ部47bとから構成されている。
【0040】
また、腕部47aのストッパ部47b近傍および、ストッパ部47bの下端の相互に対向する位置には、トランクリッド37を検知する光センサ49が設けられている。この光センサ49が、トランクリッド37を検知したときに、モータ29b,31bの駆動を停止してベルトコンベア29,31によるトランクリッド37の移送を停止させる。
【0041】
さらに、フレーム本体33,35のベルトコンベア29側の鉛直部33c,35cの側部には、支持板51,53がそれぞれ設けられ、各支持板51,53には、ワークガイド55が装着されている。フレーム本体33,35のベルトコンベア31側の鉛直部33d,35dの側部には、支持板56,57がそれぞれ設けられ、各支持板56,57には、ワークガイド59が装着されている。これらのワークガイド55および59は、ベルトコンベア29,31上のトランクリッド37の移送方向左右両側部をガイドするものである。
【0042】
図5は、上記したワーク搬送装置を含む設備全体のレイアウトを示す平面図で、産業用ロボット21は走行装置61上を図5中で左右方向に移動可能である。上記走行装置61に沿って図中で左側から前工程である第1の工程63、本工程である第2の工程65および後工程である第3の工程67が、順次配置されている。上記した前工程,後工程は、他の工程を構成している。
【0043】
第1の工程63には、アウタパネルとインナパネルとが溶接接合された状態のトランクリッド37を図5中で右方向に移送する前工程側移送手段としてのベルトコンベア69,71が設置され、このベルトコンベア69,71によるトランクリッド37の保持姿勢は、前記図1〜図4におけるロボットハンド25内での姿勢と同様、車体内面側が上部となるよう裏返した状態となっている。
【0044】
第2の工程65は、トランクリッド37の周縁の所定部位、ここではコンビネーションランプが取り付けられる切欠部に対するへミング加工の仮曲げを行う場所で、図6にその詳細を示す平面図を、図7に同正面図をそれぞれ示す。
【0045】
ベース73上には、トランクリッド37の周縁をクランプするクランプユニット75が、支持脚77の上端に装着した状態で複数配置され、このクランプユニット75におけるワーク受け治具上および中央のワーク受け治具79上にトランクリッド37が位置決め載置される。上記クランプユニット75によりクランプされた状態のトランクリッド37は、左右に配置された仮曲げ用のヘミング型81によって仮曲げがなされる。
【0046】
第3の工程67は、第2の工程65にて仮曲げした部位のヘミング加工を行う場所で、第1の工程63と同様、トランクリッド37を図5中で右方向に移送する後工程側移送手段としてのリフタ付きベルトコンベア83,85が設置されている。このリフタ付きベルトコンベア83,85は、第3の工程67におけるベース上から、上方に突出した状態と、内部に入り込んだ状態との間を昇降移動可能である。
【0047】
次に、上記したワーク搬送装置の動作を説明する。図5における第1の工程63では、トランクリッド37が、前述したように裏返した状態でベルトコンベア69,71上に載置されているものとする。この状態で、産業用ロボット21を動作させてロボットハンド25を、二点鎖線で示すように、ベルトコンベア69,71の延長方向前方側に位置させる。このとき、ロボットハンド25は、フレーム本体33,35に対しワークストッパ47と反対側の図2中で左側の部分が第1の工程63に向かい合うようにするとともに、ベルトコンベア29,31の上下高さを、第1の工程63におけるベルトコンベア69,71の上下高さに対しほぼ同じか若干低い位置に設定する。
【0048】
ここで第1の工程63のベルトコンベア69,71をトランクリッド37がロボットハンド25側に移動するよう作動させると同時に、ロボットハンド25内のベルトコンベア29,31も同方向に、すなわちトランクリッド37を内部に引き込むように作動させる。これにより、トランクリッド37は、第1の工程63上からロボットハンド25内に搬入されることになる。
【0049】
ロボットハンド25内のトランクリッド37は、ベルトコンベア29,31で移送される過程で、光センサ49により検知されると、モータ29b,31bが停止し、その後ストッパ部47bに当接することで移送動作が停止してロボットハンド25に保持された状態となる。
【0050】
ロボットハンド25によりトランクリッド37を保持した産業用ロボット21は、走行装置61により第2の工程65に対応する位置まで移動する。ここで産業用ロボット21は、ロボットハンド25を、図7に示すように、第2の工程65の上方から下降させることで、トランクリッド37を、中央のワーク受け治具79およびクランプユニット75のワーク受け治具上にセットしつつ、ベルトコンベア29,31から僅かに浮かせた状態とする。
【0051】
このとき、ロボットハンド25側のフレーム27やベルトコンベア29,31などは、クランプユニット75など第2の工程65における各種部材に干渉しないよう各部材の隙間に侵入する。ロボットハンド25が、図7に示す状態のまま、第2の工程65のワーク受け治具上にセットされたトランクリッド37は、クランプユニット75によりクランプされた状態で、左右の仮曲げ用のヘミング型81が接近して仮曲げ加工がなされる。
【0052】
仮曲げ加工が終了したら、ヘミング型81を離反させ、かつクランプユニット75によるトランクリッド37に対するクランプ動作を解除した状態で、産業用ロボット21は、ロボットハンド25を上昇させる。ロボットハンド25の上昇により、トランクリッド37は、第2の工程65側のワーク受け治具上から離反すると同時に、ベルトコンベア29,31上に載置された状態で再度保持され、この状態で産業用ロボット21は、ロボットハンド25を第3の工程67の図5中で左側方位置まで旋回移動させる。
【0053】
このときのロボットハンド25は、フレーム本体33,35に対しワークストッパ47と反対側の図2中で左側の部分が第3の工程67に向かい合うようにするとともに、ベルトコンベア29,31の上下高さを、第3の工程67における上昇位置にあるリフタ付きベルトコンベア83,85の上下高さに対しほぼ同じか若干高い位置に設定する。
【0054】
ここでロボットハンド25内のベルトコンベア29,31を、前記とはモータ29b,31bを逆転させて、トランクリッド37を外部に送り出すように作動させると同時に、第3の工程67のリフタ付きベルトコンベア83,85を、トランクリッド37が第3の工程67内に引き込まれるよう作動させる。これにより、トランクリッド37は、ロボットハンド25から第3の工程67内に搬入されることになり、この第3の工程67にてヘミング加工がなされる。
【0055】
第3の工程67にトランクリッド37を送り出した産業用ロボット21は、走行装置61にて第1の工程63付近に戻り、次のワークに対して前記と同様な動作を繰り返す。
【0056】
上記したワーク搬送装置によれば、ロボットハンド25は、トランクリッド37を、単にベルトコンベア29,31上に載置した状態で保持するので、例えば2ドア用や4ドア用などの他、トランクリッド37の上面37aと後面37bとのなす角度に大きな差がないものであれば対応可能であり、多車種のものに対応できる。しかも、従来のように車種毎のクランプ装置を設けることによるシリンダおよびセンサ類の配管および配線の複雑さが回避され、部品費や工事費などを含むコスト低下が達成される。
【0057】
また、第2の工程65では、ロボットハンド25を下降させることでワーク受け治具上にセットできるので、従来のワークをクランプする装置を備えたロボットハンドで必要であったワーク昇降装置(リフタ)が不要となり、その分コスト低下が達成されるとともに、搬送時間の短縮化も図れる。
【0058】
なお、ロボットハンド25におけるベルトコンベア29,31のモータ29b,31bの回転中心軸PおよびQ相互がなす角度θを、可変となるような機構を支持ブラケット43,45に持たせることで、さらに多車種のトランクリッドを保持できるようになる。これにより、さらに多車種に対応させるべく高価なハンドチェンジャを使用する場合のように、ハンド交換に要する時間の浪費が発生することがなく、製造コストの低下に寄与できる。
【0059】
なお、上記実施の形態では、ワークとしてトランクリッド37を搬送する例を示したが、これに限ることはなく、例えばエンジンルームを覆うフードなどの車体部品や、自動車部品以外のワークについても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の一形態を示すワーク搬送装置の全体構成図である。
【図2】図1のワーク搬送装置におけるロボットハンドの拡大した正面図である。
【図3】図2の平面図である。
【図4】図2の右側面図である。
【図5】図1のワーク搬送装置を含む設備全体のレイアウトを示す平面図である。
【図6】図5における第2の工程の詳細を示す平面図である。
【図7】図5における第2の工程の詳細を示す正面図である。
【図8】従来例を示すワーク搬送装置におけるロボットハンドの側面図である。
【図9】図8のロボットハンドのロボットアーム側から見た平面図である。
【符号の説明】
23 ロボットアーム
27 フレーム
29,31 ベルトコンベア(移送手段)
37 トランクリッド(ワーク)
47 ワークストッパ
63 第1の工程(前工程)
65 第2の工程(本工程)
67 第3の工程(後工程)
69,71 ベルトコンベア(前工程側移送手段)
79 ワーク受け治具
83,85 リフタ付きベルトコンベア(後工程側移送手段)

Claims (7)

  1. ロボットアームの先端に移送手段を設け、この移送手段は、上面に投入されたワークを、上面に載置した状態で保持位置まで引き込んで保持するとともに、この保持状態から外部に送り出し、かつ前記移送手段のワーク搬入または搬出側と他の工程に設けた工程側移送手段とを向かい合わせた状態で、前記移送手段および前記工程側移送手段を同期して作動することで、ワークを、前記他の工程からロボットアーム側へ引き込む、または、ロボットアーム側から前記他の工程へ送り出すワーク搬送装置であって、前記移送手段は、移送方向と直交するほぼ水平方向に所定間隔をおいて2台配置され、この2台の移送手段は、ワークを支持する支持面が、ワークの形状に合わせて相互に所定角度をなすよう少なくとも一方が水平面に対して傾斜しており、この傾斜角度を可変としたことを特徴とするワーク搬送装置。
  2. 移送手段は、ベルトコンベアで構成されていることを特徴とする請求項1記載のワーク搬送装置。
  3. ベルトコンベアは、移送方向と直交する平面内で環状に形成されるフレームの下部に装着され、このフレームにロボットアームが連結されていることを特徴とする請求項記載のワーク搬送装置。
  4. ベルトコンベアによるワークの引き込み動作の際に、ワークの移送方向前方側への移動を規制するワークストッパを、フレームに設けたことを特徴とする請求項記載のワーク搬送装置。
  5. 前工程から投入されるワークを、ロボットアームの先端に設けた移送手段を作動させて移送手段の保持位置まで引き込み保持し、この保持状態で前記ロボットアームを後工程近傍へ移動させた後、保持したワークを前記移送手段を作動させて後工程へ投入するワーク搬送方法であって、前記移送手段は、移送方向と直交するほぼ水平方向に所定間隔をおいて2台配置され、この2台の移送手段は、ワークを支持する支持面が、ワークの形状に合わせて相互に所定角度をなすよう少なくとも一方が水平面に対して傾斜するとともに、この傾斜角度を可変とし、前記移送手段が、移送手段のワーク搬入または搬出側と向かい合わせた状態の、前記前工程または前記後工程に設けた工程側移送手段と同期して作動することで、ワークを、前工程からロボットアーム側へ投入、または、ロボットアーム側から後工程へ投入することを特徴とするワーク搬送方法。
  6. 前工程に設けた前工程側移送手段が移送手段と同期して作動することで、ワークが前工程からロボットアーム側へ投入され、後工程に設けた後工程側移送手段が前記移送手段と同期して作動することで、ワークがロボットアーム側から後工程へ投入されることを特徴とする請求項記載のワーク搬送方法。
  7. 前工程と後工程との間の本工程で、移送手段上に載置して保持したワークを、ロボットアームの下降により移送手段から離反させると同時にワーク受け治具上にセットし、ワーク受け治具上でのワークへの加工後、ロボットアームの上昇により、ワークを前記ワーク受け治具から離反させると同時に移送手段上に載置させて保持することを特徴とする請求項記載のワーク搬送方法。
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