JP4096592B2

JP4096592B2 - 位置決め装置

Info

Publication number: JP4096592B2
Application number: JP2002087758A
Authority: JP
Inventors: 智福山
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2002-03-27
Filing date: 2002-03-27
Publication date: 2008-06-04
Anticipated expiration: 2022-03-27
Also published as: JP2003285181A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶接されるブランク材を位置決めする位置決め装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車体のサイドパネルは、下部構成部分が圧肉となるように、比較的圧肉のブランク材と比較的薄肉のブランク材とを接合して形成しており、両ブランク材を接合する際には、図６に示すように、突合せ位置決め装置１０１が使用されていた（特開平１１−９０６８４号公報参照）。
【０００３】
この突合せ位置決め装置１０１でブランク材を位置決めする際には、第１のブランク材１１１を第１電磁石１１２上にセットし、上部の第１あて板１１３を下降して、第１のブランク材１１１を、この第１あて板１１３と第１電磁石１１２とで挟持する。この第１電磁石１１２を、第１プッシャー１１４でスライドさせ、第１のブランク材１１１の端縁１１５を、下方から延出された位置決めピン１１６に当接し、前記端縁１１５を溶接線１１７に位置決めする。この状態において、上部の第２あて板１１８を下降して、第１のブランク材１１１を、この第２あて板１１８と下部の第２電磁石１１９とで挟持固定する。
【０００４】
次に、延出された前記位置決めピン１１６を後退して下降した後、第２のブランク材１２１を、図外のロボットで第３電磁石１２２上にセットするとともに、上部の第３あて板１２３を下降して、第２のブランク材１２１を、この第３あて板１２３と、前記第３電磁石１２２とで挟持する。この第３電磁石１２２を、第２プッシャー１２４でスライドさせ、第２のブランク材１２１の端縁１２５を、位置決め固定された第１のブランク材１１１の端縁１１５に当接させ、当該端縁１２５を溶接線１１７に位置決めする。この状態において、上部の第４あて板１２６を下降して、第２のブランク材１２１を、この第４あて板１２６と下部の第４電磁石１２７とで挟持固定する。
【０００５】
そして、両ブランク材１１１，１２１が突合せられた溶接線１１７に沿ってレーザー溶接することによって、両ブランク材１１１，１２１同士を接合していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の位置決め装置にあっては、上下動する位置決めピン１１６と、複数の電磁石１１２，１１９，１２２，１２７と、上下動するあて板１１３，１１８，１２３，１２６と、第１及び第３電磁石１１２，１２２をスライドさせるプッシャー１１４，１２４とを必要とするため、構成部品点数が多く、装置全体の構造が複雑であった。
【０００７】
また、各構成部品を高精度に製作しなければならず、製作工数が多くなると共に、高価となる。
【０００８】
さらに、構成部品点数が多いので、組み付け工数及び設置調整工数が多くなるという問題点があった。
【０００９】
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたものであり、精度を有する構成部品を削減し、低コスト化を図ることができる位置決め装置を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために本発明の請求項１の位置決め装置にあっては、第１のワークと第２のワークの端縁同士をレーザートーチにより溶接するにあたり、前記第１のワークおよび前記第２のワークの位置決めをする装置において、前記第１のワークおよび前記第２のワークを移送するロボットと、前記ロボットを制御するロボット制御手段と、前記ロボットによって移送され位置決めされた前記第１のワークの溶接される端縁と、あらかじめ定められている基準溶接線とのズレ量を算出し、算出したズレ量が所定の範囲内にあるかどうかを判定する位置判定手段とを備える。
そして、前記ロボット制御手段が、前記位置判定手段によって算出されたズレ量が所定の範囲内である場合に、前記ズレ量に応じてロボットを制御し、前記第２のワークの溶接される端縁が、既に位置決めされている前記第１のワークの溶接される端縁に合致するように前記第２のワークを移送させる。
【００１１】
すなわち、第１のワークの端縁が基準溶接線に対して所定位置の範囲内に配置されているか否かを判定する位置判定手段が設けられていることから、前記基準溶接線に対して所定位置の範囲外に配置された第１のワークを容易に認識できるので、第１のワークを位置決めする位置決めピンが不用となる。
【００１２】
そして、第１のワークをスライドさせるプッシャーも不用となる。
【００１４】
また、位置判定手段によって、基準溶接線とのズレ量を算出することから、基準溶接線からどれだけずれているのかが判るので、ワークのズレ修正を簡単に迅速に行うことが可能である。
【００１６】
そして、位置判定手段によって、算出されたズレ量を、前記ロボットが第２のワークの端縁を第１のワークの端縁に位置合わせするロボット制御手段に出力し、ズレ量に応じてロボットが第２のワークの端縁を第１のワークの端縁に位置合わせすることができるので、第２のワークをスライドさせるプッシャーが不用となる。
【００１７】
また、請求項２の位置決め装置にあっては、前記位置判定手段によって算出された前記ズレ量に基づき、前記第１のワークの溶接される端縁が構成する溶接線を算出し、算出された溶接線に沿って溶接がなされるよう前記レーザートーチを制御するトーチ制御手段を備える。
【００１８】
すなわち、位置判定手段によって算出されたズレ量を、レーザートーチを制御するトーチ制御手段に出力することから、ズレ量に応じてレーザートーチが移動される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図に従って説明する。図１は、本実施の形態にかかる位置決め装置１を示すブロック図であり、該位置決め装置１は、圧肉の異なる平板状のパネル同士を接合してサイドパネルを形成する際に用いられる装置である。
【００２０】
すなわち、図１中左上部には、ブランク材ストック部１１が設けられており、該ブランク材ストック部１１には、複数の位置決めピン１２，・・・が立設されている。これらの位置決めピン１２，・・・には、第１のワークである第１のパネル１３と、第２のワークとしての第２のパネル１４とが複数積層された状態で位置決め保持されており、各パネル１３，１４は、隣接して設けられた投入ハンドロボット１５によって移送されるように構成されている。
【００２１】
この投入ハンドロボット１５による移送先には、両パネル１３，１４が隣接して載置される投入部２１が設定されており、この投入部２１には、第１のパネル１３を固定する為の複数の第１の電磁石２２，・・・と、第２のパネル１４を固定する為の複数の第２の電磁石２３，・・・とが設けられている。前記投入ハンドロボット１５には、ロボット制御部２４が接続されており、該ロボット制御部２４からの制御信号に応じて、前記各パネル１３，１４の移送動作を行うように構成されている。
【００２２】
これにより、前記投入ハンドロボット１５は、初めに第１のパネル１３を前記ブランク材ストック部１１から前記投入部２１へ移送するとともに、第１のパネル１３が第１の電磁石２２，・・・で位置決め固定された際に、この第１のパネル１３の端縁３１に、第２のパネル１４の端縁３２が合致するように、当該第２のパネル１４を移送するように構成されており、移送後の第２のパネル１４は、第２の電磁石２３，・・・によって位置決め固定されるように構成されている。
【００２３】
前記投入部２１の上部には、二台のカメラ等からなる視覚装置４１，４１が設けられており、当該投入部２１に搬送された第１のパネル１３の全体像及び前記端縁３１側の両角部を撮影できるように構成されている。この視覚装置４１，４１には、位置判定部４２が接続されており、図２に示すように、前記視覚装置４１，４１からの第１のパネル１３の画像は、画像解析時に予め設定された基準パネル位置４３と比較され、撮影されたパネル位置４４の前記基準位置４３からのズレ量４５，４５を演算するとともに、前記第１のパネル１３の端縁３１の画像と、前記基準パネル位置４３の端縁４６を構成する基準溶接線４７とのズレ量４５を算出するように構成されている。
【００２４】
このとき、位置決めされた前記第１のパネル１３の端縁３１が、前記基準溶接線４７に対して所定の範囲内に配置されているか否かも判定するように構成されている。これにより、前記視覚装置４１，４１と前記位置判定部４２とによって、本発明の位置判定手段が構成されている。
【００２５】
前記投入部２１は、図示しない移動装置により溶接部５２と投入部２１とに移動するように構成されている。
【００２６】
前記投入部２１の近傍には、図１に示したように、抜出ハンドロボット５１が設けられており、該抜出ハンドロボット５１は、前記溶接部５２で溶接された前記両パネル１３，１４を下流側へ搬送するように構成されている。
【００２７】
該溶接部５２には、搬送された前記両パネル１３，１４の端縁３１，３２同士を溶接するレーザー溶接装置６１が設けられている。該レーザー溶接装置６１は、前記溶接部５２上に架橋された門型フレーム６２を備えており、該門型フレーム６２の下面には、図３に示すように、前記基準溶接線４７に沿って軸ユニット６３が設けられている。該軸ユニット６３には、軸駆動モータ６４（図４参照）によって回転されるボールネジ６５が延設されており、該ボールネジ６５には、上部スライダー６６がガイドレール６７，６７を介して、移動自在に噛合されている。
【００２８】
前記上部スライダー６６には、前記軸ユニット６３と直交する方向に延在する補正軸ユニット７１が設けられており、該補正軸ユニット７１には、補正軸軸駆動モータ７２が設けられている。該補正軸駆動モータ７２は、図４に示すように、補正軸ユニット７１に延設されたボールネジ７３を回転するように構成されており、このボールネジ７３には、下部スライダー７４がガイドレール７５，７５を介して、移動自在に噛合されている。
【００２９】
この下部スライダー７４には、Ｌ字ブラケット８１を介して、レーザートーチ８２が設けられており、該レーザートーチ８２は、隣接された前記両パネル１３，１４の端縁３１，３２にレーザー光線を照射して、両パネル１３，１４をレーザー溶接できるように構成されている。これにより、このレーザー溶接装置６１によって、前記レーザートーチ８２を、図１中、横方向Ｘ及び縦方向Ｙに移動できるように構成されており、当該レーザー溶接装置６１に接続されたトーチ制御部８３からの制御信号に応じて、前記レーザートーチ８２を前記両パネル１３，１４の端縁３１，３２に沿って移動し、照射するレーザー光線によって両パネル１３，１４の端縁３１，３２同士をレーザー溶接できるように構成されている。
【００３０】
そして、前記位置判定部４２が算出したズレ量４５は、前記投入ハンドロボット１５により前記第２のパネル１４の端縁３２を前記第１のパネル１３の端縁３１に位置合わせさせる前記ロボット制御部２４と、前記レーザー溶接装置６１のレーザートーチ８２を移動制御するトーチ制御部８３とに出力するように構成されている。
【００３１】
以上の構成にかかる本実施の形態の動作を、図５に示すフローチャートに従って説明する。
【００３２】
すなわち、圧肉の異なる平板状のパネル同士を接合してサイドパネルを形成する際には、ロボット制御部２４からの制御信号で投入ハンドロボット１５を作動し、ブランク材ストック部１１の第１のパネル１３を把持して投入部２１の所定の位置へ搬送するとともに、第１の磁石２２，・・・を通電して第１のパネル１３を位置決め固定する（Ｓ１）。この状態において、視覚装置４１，４１で搬送された第１のパネル１３の全体像、及び第１のパネル１３の端縁３１と両角部を撮影し、前記位置判定部４２において、図２に示したように、予め設定された基準パネル位置４３と比較して、撮影されたパネル位置４４の基準位置４３からのズレ量４５，４５を演算するとともに、前記第１のパネル１３の端縁３１の画像と、前記基準パネル位置４３の端縁４６を構成する基準溶接線４７とのズレ量４５を算出する（Ｓ２）。
【００３３】
そして、算出されたズレ量４５が予めセットされた許容範囲内にあるか否かを判断し（Ｓ３）、許容範囲を超えていた場合には、認識不良を示すフラグをセットする等して（Ｓ４）、元のルーチンへ戻る。
【００３４】
このように、投入部２１に搬送された第１のパネル１３の端縁３１が基準溶接線４７に対して、許容範囲内に配置されているか否かを判定することで、前記基準溶接線４７に対して許容範囲を超えた位置に配置された第１のパネル１３を容易に認識できる。よって、従来と比較して、第１のパネル１３を位置決めする位置決めピンが不用となるとともに、第１のパネル１３をスライドさせるプッシャーも不用となる。
【００３５】
これにより、位置決め装置１の構造の簡素化を図ることができる。また、精度を有した高価な構成部品を削減することができるので、設備費の低コスト化を図ることができる。そして、構成部品点数の減少により、組付工数及び設置調整工数を削減することもできる。
【００３６】
前記ステップＳ３において、前記ズレ量４５が許容範囲内の場合には、そのズレ量４５を前記ロボット制御部２４へ出力し、該ロボット制御部２４にて、このズレ量４５を演算に加えることにより、第２のパネル１４の端縁３２が、図２の（ｂ）に示すように、第１のパネル１３の端縁３１に合致するように、前記第２のパネル１４を前記投入ハンドロボット１５で前記投入部２１へ搬送する（Ｓ５）。
【００３７】
このように、前記視覚装置４１，４１で撮影した第１のパネル１３の画像と基準溶接線４７とのズレ量４５を位置判定部４２で算出し、基準溶接線４７からどれだけずれているのかが判るので、次に搬送される第２のパネル１４のズレ修正を、簡単に迅速に行うことができる。
【００３８】
このとき、前記位置判定部４２が算出したズレ量４５は、第２のパネル１４の端縁３２を、前記投入ハンドロボット１５で第１のパネル１３の端縁３１に位置合わせするロボット制御部２４に出力され、このズレ量４５に応じて前記投入ハンドロボット１５が作動される。これにより、該投入ハンドロボット１５は、第２のパネル１４の端縁３２を、第１のパネル１３の端縁３１に位置合わせすることができるので、従来と比較して、第２のパネル１４をスライドさせるプッシャーが不用となり、さらなる低コスト化を図ることができる。
【００３９】
次に、第２の電磁石２３，・・・を通電して第２のパネル１４を位置決め固定し（Ｓ６）、この状態で、投入部２１とともに、前記移動装置で溶接部５２へ移動された前記両パネル１３，１４を、レーザー溶接装置６１のレーザートーチ８２からのレーザー光線によって、前記両パネル１３，１４の端縁３１，３２同士をレーザー溶接する。このとき、前記位置判定部４２からは、前記ズレ量４５がトーチ制御部８３へ出力されており、該トーチ制御部８３は、図２の（ａ）に示すように、このズレ量４５から前記第１パネル１３の端縁３１が構成する溶接線９１を演算するとともに、この溶接線９１に沿って前記レーザートーチ８２を軸ユニット６３及び補正軸ユニット７１で駆動する（Ｓ７）。
【００４０】
このように、前記位置判定部４２が算出したズレ量４５を、レーザートーチ８２を移動するトーチ制御部８３に出力することによって、前記ズレ量４５に基づいて、レーザートーチ８２を前記溶接線９１に沿って移動することができる。
【００４１】
したがって、パネル１３，１４の位置ズレに起因した溶接不良を防止することができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の請求項１の位置決め装置にあっては、位置判定手段により、基準溶接線に対して所定位置の範囲外に配置された第１のワークを認識できるので、第１のワークを位置決めする位置決めピンが不用となるとともに、第１のワークをスライドさせるプッシャーも不用となる。
【００４３】
これにより、構造の簡素化を図ることができる。また、精度を有した高価な構成部品を削減することができるので、設備費の低コスト化を図ることができる。そして、構成部品点数の減少により、組付工数及び設置調整工数を削減することもできる。
【００４４】
また、請求項１の位置決め装置にあっては、第１のワークの基準溶接線からのズレ量が判るので、ズレ修正を簡単に迅速に行うことができる。
【００４５】
さらに、請求項１の位置決め装置では、ズレ量に応じて第２のワークの端縁を第１のワークの端縁に位置合わせすることができるので、第２のワークをスライドさせるプッシャーが不用となる。これにより、さらなる低コスト化を図ることができる。
【００４６】
加えて、請求項２の位置決め装置にあっては、ズレ量に応じてレーザートーチを制御することによって、ワークの位置ズレに起因した溶接不良を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示すブロック図である。
【図２】同実施の形態のパネルが搬送された状態を示す模式図である。
【図３】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】同実施の形態の動作を示すフローチャートである。
【図６】従来の位置決め装置を示す説明図である。
【符号の説明】
１位置決め装置
１３第１のパネル（第１のワーク）
１４第２のパネル（第２のワーク）
１５投入ハンドロボット
２４ロボット制御部
３１端縁
３２端縁
４１視覚装置
４２位置判定部
４５ズレ量
４７基準溶接線
８２レーザートーチ
８３トーチ制御部

Claims

第１のワークと第２のワークの端縁同士をレーザートーチにより溶接するにあたり、前記第１のワークおよび前記第２のワークの位置決めをする位置決め装置において、
前記第１のワークおよび前記第２のワークを移送するロボットと、
前記ロボットを制御するロボット制御手段と、
前記ロボットによって移送され位置決めされた前記第１のワークの溶接される端縁と、あらかじめ定められている基準溶接線とのズレ量を算出し、算出したズレ量が所定の範囲内にあるかどうかを判定する位置判定手段とを備え、
前記ロボット制御手段は、前記位置判定手段によって算出されたズレ量が所定の範囲内である場合に、前記ズレ量に応じてロボットを制御し、前記第２のワークの溶接される端縁が、既に位置決めされている前記第１のワークの溶接される端縁に合致するように前記第２のワークを移送させること
を特徴とする位置決め装置。
前記位置判定手段によって算出された前記ズレ量に基づき、前記第１のワークの溶接される端縁が構成する溶接線を算出し、算出された溶接線に沿って溶接がなされるよう前記レーザートーチを制御するトーチ制御手段を備えること
を特徴とする請求項１記載の位置決め装置。