JP4761809B2 - ワークセット装置 - Google Patents

Description

本発明は、溶接などを行うために所定の姿勢でワークをクランプして保持するワークセット装置に関する。

自動車のドアパネルはアウターパネルとインナーパネルとを溶接して構成される。溶接するにあたっては上記２枚のパネルを重ね、その状態で動かないようにクランプする。そして、溶接するにあたって２枚のパネルがずれていると正確に溶接することができない。そこで、このような板状部材を位置決めして溶接などに備えるセット装置として、特許文献１〜３に開示されるものがある。

特許文献１には、水平なベース上にＸＹＺ方向に移動可能なシフトユニットを設け、このシフトユニットにワークの位置決め穴に係合する基準ピンを取付け、更に前記水平なベース上に基準ピンとは別に先端を球体とした上下動可能な第２のシフトユニットを設け、ワークの形状変化に対応できる位置決め機構が開示されている。

特許文献２には、搬送台車上にＸＹＺの３軸動方向に動作自由度を持つロケートピンを設け、ドアパネルなどの形状の変更に対応してロケートピンを移動する搬送装置について開示されている。

特許文献３には、水平な基台に対し４つのクランプ機構を水平方向移動可能に設け、前記クランプ機構をウレタン樹脂からなる上下のクランプ爪で構成し、更に前記クランプ機構を溶接ロボットで押して移動させることでクランプ機構の位置決めを行うことが開示されている。
特開平１１−４８０４７号公報 特開２００２−２６３９６５号公報 特開２００４−３２２１０７号公報

上述したいずれの装置も、機種変更などによってワークの形状が変わると、それに応じて通常４つ設けられているロケートピンやクランプ機構をＸＹＺの３方向に移動して変更後の機種寸法に合わせるようにしている。このように従来にあってはロケートピンやクランプ機構をＸＹＺの３方向に移動させるための装置が必要となり、セット装置の複雑化、コストアップ更にはワークの位置決めに時間がかかるなどの問題が残されている。

上記課題を解決するため本発明は、基台に設けたベースフレームに板状ワークをクランプする支持部材を少なくとも４つ設けたワークセット装置において、前記ベースフレームは略四角形状で左右上下の側部からなり、左右側部の一側が他側よりも上方となり且つ垂直姿勢よりも後方に傾斜し、ベースフレームの上下側部に沿った斜め左右方向をＸ方向、ベースフレームの左右側部に沿った斜め上下方向をＹ方向、Ｘ及びＹ方向と直交する方向をＺ方向として、前記ベースフレームに設けられた前記少なくとも４つの支持部材のうち最も高い位置にある支持部材を除く３つの支持部材はＺ方向に固定され、最も高い位置にある支持部材のみがＺ方向に位置調整可能とされた構成とした。

板状ワークを３点で支持する場合には、必ず３点とも板状ワークに当接するため、少なくとも３つの支持部材についてはＺ方向に固定しておくことができ、残りの支持部材についてのみＺ方向に位置調整可能とすればよい。そして、このように構成することで、ワークセット装置全体の構成が簡略化できる。

また、前記Ｚ方向に固定された３つの支持部材のうち少なくとも２つはＸ方向およびＹ方向に移動可能とすることが好ましい。
機種変更によって、板状ワークの形状が変わる場合でも、上記の構成とすることによって容易に対処することができる。

更に、前記板状ワークはベースフレームに立設された基準ピンと、前記支持部材のうち最も低い位置にある支持部材とその次に低い位置にある支持部材に取付けたストッパに当接して位置決めするようにすれば、いちいちワークの位置決め穴にロケートピンなどを差し込む必要がなくなり、板状ワークのセットが簡単になる。

本発明に係るワークセット装置は、ベースフレームを斜めにしたことにより、少なくとも４つの支持部材の高さ位置を異ならせ、更に３つの支持部材についてはＺ方向の位置調整を不要としたので、従来の装置に比べ大幅に構造が簡略化され、且つ使用しやすい。

以下に、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１は本発明に係るワークセット装置の正面図、図２は同ワークセット装置の側面図であり、ワークセット装置は基台１にベースフレーム２を設けている。このベースフレーム２は図１に示すように左右の一側が他側よりも上方となり且つ図２に示すように垂直姿勢よりも後方に傾斜している。

前記ベースフレーム２の四隅には、支持部材１００，２００，３００，４００が設けられ、更にベースフレーム２の左右の側部のうち下方位置となる側部の中間には基準ピン３が立設されている。

ここで、前記ベースフレーム２に沿った斜め左右方向をＸ方向、ベースフレーム２に沿った斜め上下方向をＹ方向、Ｘ及びＹ方向と直交する方向をＺ方向として、前記各支持部材１００，２００，３００，４００の詳細について説明する。

支持部材１００と支持部材２００とは部材の構成が左右逆になっているだけで、他の構成は同じであるので、支持部材１００について図３〜図５に基づいて説明し、支持部材２００の詳細な説明は省略する。

図３は支持部材１００の正面図、図４は図３のＡ方向矢視図、図５は図３のＢ方向矢視図であり、支持部材１００はベースフレーム２にＸ方向のレール１０１を取り付け、このＸ方向レール１０１に移動体１０２を摺動自在に係合している。

前記Ｘ方向レール１０１，１０１間にはＸ方向レール１０１と平行にロックシリンダ１０３を配設し、このロックシリンダ１０３のロッド先端にバー１０４及びプッシャー１０５を取り付けている。

図示しない溶接ロボットにワークＷの機種ごとに予めティーチングをしておき、溶接ロボットのアームを前記バー１０４に当て溶接ロボットのアームを動かす。すると、ロックシリンダ１０３のロッドは縮むとともにプッシャー１０５によって移動体１０２をティーチングされた所定位置まで移動せしめる。そして、移動体１０２が所定位置まで移動したならば、ロックシリンダ１０３をオンにして移動体１０２が動かないように固定する。

また、前記移動体１０２にはＹ方向レール１０６を設け、このＹ方向レール１０６に保持ブロック１０７を摺動自在に係合し、シリンダユニット１０８の作動によって移動体１０２がＹ方向に移動可能とされている。

前記保持ブロック１０７にはウレタン樹脂からなる下クランプ爪１０９が固着され、また保持ブロック１０７には下クランプ爪１０９との間でワークＷをクランプする上クランプ爪１１０を開閉せしめる開閉機構が取り付けられている。

上記上クランプ爪１１０の開閉機構はカム溝を形成したカムプレート１１１にリンク１１２を係合し、このリンク１１２をシリンダユニット１１３によってＺ方向に進退動せしめることで上クランプ爪１１０が開閉する。

また前記保持ブロック１０７には受け片１１４が取り付けられている。またこの受け片１１４と同様な受け片２１４が前記支持部材２００にも設けられている。これら受け片１１４，２１４は前記基準ピン３とともにワークＷの位置決めを行う。即ち、ワークＷを支持部材１００〜４００の上に載せると、ベースフレーム２は前記したように傾斜しているため、ワークＷの右側端は基準ピン３に当接し、ワークＷの下側端は受け片１１４，２１４に当接し、これよりワークＷの正確な位置決めがなされる。

次に、図６〜図８に基づいて支持部材３００について説明する。図６は支持部材３００の正面図、図７は図６のＣ方向矢視図、図８は図６のＤ方向矢視図であり、支持部材３００はベースフレーム２にＸ方向のレール３０１を取り付け、このＸ方向レール３０１に移動体３０２を摺動自在に係合している。

前記Ｘ方向レール３０１，３０１間にはＸ方向レール３０１と平行にロックシリンダ３０３を配設し、このロックシリンダ３０３のロッド先端にバー３０４及びプッシャー３０５を取り付け、前記同様、溶接ロボットにティーチングしておくことで、移動体３０２をティーチングされた所定位置まで溶接ロボットによって移動せしめ、その位置でロックシリンダ３０３によってロックする。

また、前記移動体３０２にはＹ方向レールを設けず、移動体３０２に直接保持ブロック３０７が取り付けられ、この保持ブロック３０７にウレタン樹脂からなる下クランプ爪３０９が固着され、また保持ブロック３０７には下クランプ爪３０９との間でワークＷをクランプする上クランプ爪３１０を開閉せしめる開閉機構が取り付けられている。

上記上クランプ爪３１０の開閉機構はカム溝を形成したカムプレート３１１にリンク３１２を係合し、このリンク３１２をシリンダユニット３１３によってＺ方向に進退動せしめることで上クランプ爪３１０が開閉する。

次に、図９〜図１１に基づいて支持部材４００について説明する。図９は支持部材４００の正面図、図１０は図９のＥ方向矢視図、図１１は図９のＦ方向矢視図であり、支持部材４００は前記支持部材１００，２００がＸ方向及びＹ方向に移動可能、支持部材３００がＸ方向に移動可能であったのに対し、Ｘ方向及びＺ方向に移動可能とされている。

即ち、支持部材４００はベースフレーム２にＸ方向のレール４０１を取り付け、このＸ方向レール４０１に移動体４０２を摺動自在に係合している。そして、 前記Ｘ方向レール４０１，４０１間にはＸ方向レール４０１と平行にロックシリンダ４０３を配設し、このロックシリンダ４０３のロッド先端にバー４０４及びプッシャー４０５を取り付け、前記同様、溶接ロボットにティーチングしておくことで、移動体４０２をティーチングされた所定位置まで溶接ロボットによって移動せしめ、その位置でロックシリンダ４０３によってロックするようにしている。

また、前記移動体４０２にはブラケット４０６を設け、このブラケット４０６にＺ方向の電動アクチュエータ４０７を取り付けている。この電動アクチュエータ４０７に保持ブロック４０８が取り付けられ、この保持ブロック４０８にウレタン樹脂からなる下クランプ爪４０９が固着され、また保持ブロック４０８には下クランプ爪４０９との間でワークＷをクランプする上クランプ爪４１０を開閉せしめる開閉機構が取り付けられている。

上記上クランプ爪４１０の開閉機構はリンク４１１，４１２と、リンク４１１に連結されたシリンダユニット４１３とから構成される。

以上において、アウターパネルとインナーパネルを重ねたワークＷを溶接によって一体化するには、先ず、ワークＷの機種形状に合わせて、支持部材１００〜４００の位置調整を行う。

位置調整は、支持部材１００及び支持部材２００については、Ｘ方向及びＹ方向の位置（クランプ位置）調整を行う。Ｘ方向の位置調整は前記したように溶接ロボットによって行い、ロックシリンダで調整後は動かないようにする。また、Ｙ方向については、シリンダユニット１０８，２０８の駆動によって調整する。調整後は前記同様ロックする。

また支持部材３００については、溶接ロボットによるＸ方向の位置調整のみを行ってロックし、支持部材４００については、溶接ロボットによるＸ方向の位置調整と電動アクチュエータ４０５によるＺ方向の調整を行う。

板状ワークＷを４つ以上の支持部材に支持させる場合、必ず３点は支持部材によって支持される。例えば、本実施例の場合にはワークＷの裏面には支持部材１００，２００，３００の下クランプ爪１０９，２０９，３０９が必ず当接する。しかしながら、３点のみの支持だと溶接の際にワークＷがずれるおそれもある。
そこで、本実施例にあっては、支持部材４００の下クランプ爪４０９の位置をＺ方向に位置調整することで、板状ワークＷを４点で支持する。

以上のごとくして、位置調整が終了した支持部材１００〜４００にワークＷを立て掛けるように載せると、先ず、ベースフレーム２は傾斜しているのでワークＷの右側端縁が基準ピン３に当接し、ワークＷの下側端縁が受け片１１４，２１４に当接し、ワークＷの位置決めが行われる。そしてこのときワークＷの裏面は支持部材１００，２００，３００，４００の下クランプ爪１０９，２０９，３０９，４０９に当たっている。
そこで、各支持部材１００，２００，３００，４００の上下のクランプ爪にてワークＷをクランプし、この状態で溶接を行う。

本発明に係るワークセット装置は、自動車用ドアを構成するアウターパネルとインナーパネルとを溶接する際に、これらアウターパネルとインナーパネルとを重ねてセットする装置として利用できる。

本発明に係るワークセット装置の正面図 同ワークセット装置の側面図 最も下方位置にある支持部材の正面図 図３のＡ方向矢視図 図３のＢ方向矢視図 上から２番目の高さ位置にある支持部材の正面図 図６のＣ方向矢視図 図６のＤ方向矢視図 最も上方位置にある支持部材の正面図 図９のＥ方向矢視図 図９のＦ方向矢視図

符号の説明

１…基台、２…ベースフレーム、３…基準ピン、１００，２００，３００，４００…支持部材、１０１，３０１，４０１…Ｘ方向レール、１０２，３０２，４０２…移動体、１０３，３０３，４０３…ロックシリンダ、１０４，３０４，４０４…バー、１０５，３０５，４０５…プッシャー、１０６…Ｙ方向レール、１０７，３０７…保持ブロック、１０８，２０８…Ｙ方向シリンダユニット、１０９，３０９，４０９…下クランプ爪、１１０，３１０，４１０…上クランプ爪、１１１，３１１…カムプレート、１１２，３１２，４１１，４１２…リンク、１１３，３１３，４１３…クランプ用シリンダユニット、１１４，２１４…受け片、４０６…ブラケット、４０７…電動アクチュエータ、４０８…保持ブロック、Ｗ…ワーク。

Claims (3)

1. 基台に設けたベースフレームに板状ワークをクランプする支持部材を少なくとも４つ設けたワークセット装置において、前記ベースフレームは略四角形状で左右上下の側部からなり、左右側部の一側が他側よりも上方となり且つ垂直姿勢よりも後方に傾斜し、前記ベースフレームの上下側部に沿った斜め左右方向をＸ方向、ベースフレームの左右側部に沿った斜め上下方向をＹ方向、Ｘ及びＹ方向と直交する方向をＺ方向として、前記ベースフレームに設けられた少なくとも４つの支持部材のうち最も高い位置にある支持部材を除く３つの支持部材はＺ方向に固定され、最も高い位置にある支持部材のみがＺ方向に位置調整可能とされていることを特徴とするワークセット装置。
2. 請求項１に記載のワークセット装置において、前記Ｚ方向に固定された３つの支持部材のうち少なくとも２つはＸ方向およびＹ方向に移動可能とされていることを特徴とするワークセット装置。
3. 請求項１に記載のワークセット装置において、前記板状ワークはベースフレームに立設された基準ピンと、前記支持部材のうち最も低い位置にある支持部材とその次に低い位置にある支持部材に取付けたストッパに当接して位置決めされることを特徴とするワークセット装置。