JP4839850B2

JP4839850B2 - ワーク位置決め装置およびワーク位置決め方法

Info

Publication number: JP4839850B2
Application number: JP2006008974A
Authority: JP
Inventors: 浩油原
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2006-01-17
Filing date: 2006-01-17
Publication date: 2011-12-21
Anticipated expiration: 2026-01-17
Also published as: JP2007190627A

Description

本発明は、ワーク位置決め装置およびワーク位置決め方法に関する。

従来より、車両用部品等の生産工程において、作業者が行う作業者工程と産業ロボットが行うロボット工程とを有効に分離する方法としてターンテーブルが採用されている（例えば、特許文献１参照）。このターンテーブルは、作業者工程とロボット工程の間で部品を搬送する目的で使用されており、ロボット工程には、部品を位置決めするための床置きタイプの位置決め装置を有する設備が１つ備えられている。

しかし、ターンテーブルは搬送装置として位置付けられ、部品を把持する機能を有していないため、２部品以上の部品や不安定な部品を搬送するには適さない。

また、ターンテーブルが部品を把持する機能を有していないため、部品を正確に位置決めできない。このため、作業者が短時間にターンテーブルに部品を設置できたとしても、作業者が作業していない間に部品の溶接やシーリング等を行うことができないため、ロボットや作業者を追加して能力増強をすることができず、工程時間が長くなる。

また、ターンテーブル上は簡素な構造となっているため、例えばさまざまな車種を１つの作業台で生産することが困難であり、複数の車種を生産するにはコストがかかるという問題がある。

また、ロボット工程において位置決め装置とターンテーブルの干渉を避けるために、ターンテーブルには回転機構と昇降機構が備えられているが、昇降機構の作動中は作業ができず、工程時間が長くなるという問題がある。
実開平４−３２１８０号公報

本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、コストを削減でき、省スペース化が可能なワーク位置決め装置およびワーク位置決め方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明に係るワーク位置決め装置は、複数のワークの中の少なくとも１つの第１ワークに対する保持位置を変更可能な、ＮＣ制御される多軸のＮＣ軸を有する第１ワーク位置決め機構と、前記複数のワークの中の第１ワークと異なる少なくとも１つの第２ワークを保持し、当該保持された第２ワークを、前記第１ワーク位置決め機構に保持された第１ワークに対して位置決め可能な構造を有し、前記第２ワークを把持するための把持ジグを第２ワークに対応して変更する第２ワーク位置決め機構と、第１ワーク位置決め機構が上部に設置され、床面に対して回転可能に構成されて前記第１ワーク位置決め機構に保持された前記第１ワークを搬送する作業台と、互いに位置決めされた前記第１ワークおよび第２ワークを溶接する溶接ロボットと、を有し、溶接された前記第１ワークおよび第２ワークのうち前記第１ワークを前記第１ワーク位置決め機構から開放し、前記第２ワークを把持している前記第２ワーク位置決め機構により前記第１ワークおよび第２ワークを前記作業台から搬出することを特徴とする。

上記目的を達成する本発明に係るワーク位置決め方法は、複数のワークの中の少なくとも１つの第１ワークを、ＮＣ制御される多軸のＮＣ軸を有する第１ワーク位置決め機構に配置する第１ワーク位置決め工程と、床面に対して回転可能な、前記第１ワーク位置決め機構が設置された作業台を回転させて前記第１ワーク位置決め機構に保持された前記第１ワークを搬送する作業台回転工程と、前記複数のワークの中の第１ワークと異なる少なくとも１つの第２ワークを、当該第２ワークを保持して位置決め可能な第２ワーク位置決め機構により保持するために、前記第２ワークを把持するための第２ワーク位置決め機構の把持ジグを第２ワークに対応して変更した後、第２ワークを保持して第１ワークに対して位置決めする第２ワーク位置決め工程と、互いに位置決めされた前記第１ワークおよび第２ワークを溶接する工程と、溶接された前記第１ワークおよび第２ワークのうち前記第１ワークを前記第１ワーク位置決め機構から開放し、前記第２ワークを把持している前記第２ワーク位置決め機構により前記第１ワークおよび第２ワークを前記作業台から搬出する工程と、を有することを特徴とする。

上記のように構成した本発明に係るワーク位置決め装置は、第１ワークに対する保持位置をＮＣ制御により変更可能な第１ワーク位置決め機構が設けられるため、第１ワークを正確な位置に位置決め可能であり、更に第２ワーク位置決め機構が設けられるため、第２ワークを第１ワークに対して正確に位置決めできる。このため、機種により形状があまり異ならない第１ワークを第１ワーク位置決め機構により保持し、機種により形状の大きく異なる第２ワークを第２ワーク位置決め機構により保持することができ、複数の機種に対応した作業を実現できるとともに、作業工程を減らして工程時間を削減することができる。また、第１ワーク位置決め機構は保持位置が変更可能であり、複数の機種に共用で使用できることから、コストを削減でき、また省スペース化を図ることができる。また、第１ワーク位置決め機構が設けられているため、不安定なワークや複数のワークでも確実に把持することができる。また、第１ワーク位置決め機構により第１ワークを正確に位置決めできるため、溶接ロボット等を用いて第１ワークを溶接することができ、装置の能力増強を図ることができる。また、昇降装置を必要としないため、コストを削減できる。

上記のように構成した本発明に係るワーク位置決め方法は、第１ワークを第１ワーク位置決め機構に配置する第１ワーク位置決め工程と、第２ワークを第２ワーク位置決め機構により第１ワークに対して位置決めする第２ワーク位置決め工程を有しているため、第１ワークを正確な位置に位置決めし、更に第２ワークを第１ワークに対して正確に位置決めできる。このため、機種により形状があまり変化しない第１ワークを第１ワーク位置決め機構により保持し、機種により形状の大きく異なる第２ワークを第２ワーク位置決め機構により保持することができ、複数の機種に対応した作業を連続して実現できるとともに、作業工程を減らして工程時間を削減することができる。

本発明の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。

図１は複数のホイルハウスリアピラーの輪郭を重ねた平面図、図２は複数のホイルハウスリアピラーの輪郭を重ねた側面図、図３は例示的に示すホイルハウスリアピラーの平面図、図４は例示的に示す他のホイルハウスリアピラーの平面図である。

本実施形態に係るワーク位置決め装置１は、車両用部品であるホイルハウスリアピラー２の母体となる複数のワークを位置決めしつつ搬送し、更に溶接等を行うことが可能な装置である。

ホイルハウスリアピラー２は、図１，２に示すように車種により形状が異なるが、図中の下方のパネル形状は、輪郭が重なって示されるように車種によらず比較的同程度の形状を有しており、図中の上方のパネル形状は車種によって大きく異なっている。このような形状のホイルハウスリアピラー２は、例えば図３，４に示すように、車種により形状が同程度の第１ワークＷ１と、車種により形状が大きく異なる第２ワークＷ２とを溶接することにより作製される。ここで、第１ワークＷ１および第２ワークＷ２のそれぞれが、複数のワークから構成されることもできる。

図５は本実施形態に係るワーク位置決め装置の概略構成を示す説明図、図６は本実施形態に係るワーク位置決め装置の第１ワーク位置決め機構を示す平面図である。

ワーク位置決め装置１は、図５に示すように、作業台３と、作業台３上に設置される２つの第１ワーク位置決め機構４Ａ，４Ｂと、第２ワーク位置決め機構５と、を有している。

作業台３は、第１ワークＷ１を載置するための載置面６を有しており、この載置面６が床面に対して回転可能な構成となっている。

載置面６の上には、作業台３の回転方向に略１８０度ずれて、２つの第１ワーク位置決め機構４Ａ，４Ｂが設置される。

第１ワーク位置決め機構４は、第１ワークＷ１を保持するためのものであり、図６に示すように、ＮＣ制御される直交３軸のＮＣ制御軸を有するロケータ７を複数備え、このロケータ７のそれぞれが３軸方向に動作自由度を有している。ロケータ７は、ワークを把持するクランプや、ワークに形成される孔部に挿入されるロケートピン等を、ＮＣ制御により任意の位置に正確に制御することができる。このため、第１ワーク位置決め機構４は複数の種類の第１ワークＷ１に汎用的に対応することができる。また、この第１ワーク位置決め機構４は比較的小型であるため、作業台３上に設置することができる。

ロケータ７は、例えば、直交３軸方向に延びる３つのベースが重ねられ、それぞれのベースに対してその上方に設置されるベースがボールネジ等により摺動可能となっており、最上端に配置される支持位置８にクランプやロケートピン等が配置される。したがって、それぞれのボールネジ等を駆動する駆動源であるモータ等を協働させて駆動することにより、クランプやロケートピンが３軸方向の任意の位置に制御される。

第２ワーク位置決め機構５は、例えばアーム構造等を有するロボットに、第２ワークＷ２を把持するための把持ジグ９が備えられたハンドリングロボットである。この第２ワーク位置決め機構５は、複数の種類のそれぞれの第２ワークＷ２を把持できるように、それぞれの第２ワークＷ２に対して専用または共用の把持ジグ９を使い分けることが可能な構造を有している。したがって、第２ワーク位置決め機構５は、形状が大きく異なる複数の種類の第２ワークＷ２であっても、第２ワークＷ２の種類に応じて把持ジグ９を変更しつつ把持することができ、更に、把持した第２ワークＷ２を任意の位置に正確に位置決めすることができる。

作業台３の周囲には、第１ワークＷ１が搬入される第１作業領域Ｓ１と、第２ワークＷ２が搬入される第２作業領域Ｓ２とが形成される（図５参照）。

第１作業領域Ｓ１には、作業者Ｐ１が第１ワーク位置決め機構４に第１ワークＷ１を載置するための搬入領域Ｓ３が設けられ、更に、第１溶接ロボット１０が設置される。第１溶接ロボット１０は、第１ワークＷ１の種類に応じた溶接位置が設定されており、搬入された第１ワークＷ１の種類に応じて所定の位置を溶接することができる。

搬入領域Ｓ３の近傍には、第１ワークを作業者Ｐ１の近傍に搬入するための台車１１が設けられる。この台車１１には、複数の種類の第１ワークＷ１が作業される順に並べられている。

第２作業領域Ｓ２には、第２ワーク位置決め機構５が設けられる。また、第２ワーク位置決め機構５の近傍には、第２溶接ロボット１２が設置される。第２溶接ロボット１２には、第１ワークＷ１および第２ワークＷ２の種類に応じた溶接位置が設定されており、搬入された第１ワークＷ１および第２ワークＷ２の種類に応じて所定の位置を溶接することができる。

また、第２ワーク位置決め機構５の近傍には、溶接された第１ワークＷ１および第２ワークＷ２が搬出される仮置台１３が設けられる。

次に、本実施形態に係るワーク位置決め装置１の使用方法を説明する。

図７はワーク位置決め装置の第１ワーク位置決め機構に第１ワークを載置する際を示す説明図、図８はワーク位置決め装置の作業台を回転させる際を示す説明図、図９は第２ワーク位置決め機構により第２ワークを位置決めする際を示す説明図、図１０は第１ワークおよび第２ワークを作業台から搬出する際を示す説明図である。

まず、図７に示すように、作業者Ｐ１が台車１１から第１ワークＷ１を取り出し、作業者Ｐ１の前に停止している一方の第１ワーク位置決め機構４Ａ（または４Ｂ）に第１ワークＷ１を載置する（第１位置決め工程）。この際、第１ワーク位置決め機構４Ａは、製造する車種に応じた第１ワークＷ１に対応して、ＮＣ制御によりロケータ７の支持位置８が移動されている。したがって、作業者Ｐ１により載置された第１ワークＷ１は、作業台３上に正確に位置決めされる。

次に、第１溶接ロボット１０により、第１ワークＷ１を溶接する。この際、第１溶接ワークが正確に位置決めされているため、第１ワークＷ１の種類に応じて第１ワークＷ１を正確に溶接することが可能である。

次に、図８に示すように、作業台３を１８０度回転させて停止させる。これにより、第１ワークＷ１が設置された第１ワーク位置決め機構４Ａ（または４Ｂ）が第２作業領域Ｓ２で停止し、他方の第１ワーク位置決め機構４Ｂ（または４Ａ）が第１作業領域Ｓ１の作業者Ｐ１の前に停止する（作業台回転工程）。

次に、図９に示すように、第２ワーク位置決め機構５に、第２ワークＷ２の種類に応じた把持ジグ９が取り付けられ、この把持ジグ９を用いて第２ワークＷ２が把持され、第１ワークＷ１の近傍まで移動させる（第２位置決め工程）。この際、第１ワークＷ１が第１ワーク位置決め機構４Ａにより正確に位置決めされており、さらに、第２ワークＷ２を第２ワーク位置決め機構５によって正確に位置決めできるため、第２ワークＷ２を第１ワークＷ１に対する溶接位置に正確に配置できる。

次に、第２溶接ロボット１２により第１ワークＷ１および第２ワークＷ２の種類に応じた溶接位置を溶接し、第１ワークＷ１および第２ワークＷ２が接合される。この際、第２ワーク位置決め機構５の把持ジグ９により第２ワークＷ２が把持された状態のまま、接合が完了する。

この後、図１０に示すように、第２ワークＷ２を把持した状態の第２ワーク位置決め機構５により、接合された第１ワークＷ１および第２ワークＷ２が作業台３上から仮置台１３へ移動され、次の工程へ投入される。

また、第２作業領域Ｓ２における作業のために作業台３が停止している間に、第１作業領域Ｓ１に位置する他方のワーク位置決め機構４Ｂ（または４Ａ）には、前述の第１位置決め工程と同様に、第１ワークＷ１が作業者Ｐ１によって載置される。

この後、第１溶接ロボット１０による溶接、作業台３の回転等の同様の工程が繰り返される。

図１１は、従来のワーク位置決め装置の概略構成を示す説明図である。

従来のワーク位置決め装置１’は、２つの作業台２Ａ’，２Ｂ’と、それぞれの作業台の近傍に設置される２つの溶接ロボット３Ａ’，３Ｂ’と、第１作業台２Ａ’から第２作業台２Ｂ’にワークを移動させるための第１ハンドリングロボット４Ａ’と、第２作業台２Ｂ’からワークを搬出する第２ハンドリングロボット４Ｂ’と、を有している。それぞれの作業台２Ａ’，２Ｂ’には、位置決めジグ６Ａ’，６Ｂ’が設けられている。このような従来のワーク位置決め装置１’においては、まず、作業者Ｐ１’が第１作業台２Ａ’の位置決めジグ６Ａ’に第１ワークＷ１’を設置し、第１溶接ロボット３Ａ’により第１ワークＷ１’の溶接が行われる。次に、溶接された第１ワークＷ１’が第１ハンドリングロボット４Ａ’により第２作業台２Ｂ’に移動され、作業者Ｐ２’により第２ワークＷ２’が第２作業台２Ｂ’に設置される。この後、第２溶接ロボット３Ｂ’により第１ワークＷ１’と第２ワークＷ２’が溶接され、第２ハンドリングロボット４Ｂ’により搬出される。

上述のような従来の装置では、作業者が２人必要であり、または１人で作業者Ｐ１’，Ｐ２’を掛け持つ場合には歩行数が多くなり、作業者への負担が大きい。

本実施形態に係るワーク位置決め装置１は、作業台３に第１ワーク位置決め機構４が設けられているため、作業台３上に第１ワークＷ１を正確に位置決めできる。このため、作業台３をワークの搬送に用いるとともに、作業台３上でワークを溶接することができる。また、第１ワークＷ１が正確に位置決めされているため、作業台３上で、第２ワークＷ２を第１ワークＷ１に対して正確に位置決めし、溶接することができる。したがって、作業者が１人でよいため、人員コストを削減し、また作業者への負担を低減することができる。また、作業台３がワークの搬送手段と作業台の両方の役割を果たすため、省スペースにワーク位置決め装置１を設置でき、またコストを削減できる。

また、第１ワーク位置決め機構４が作業台３上に設置されて第１ワークＷ１を正確に位置決めできるため、作業台３上でロボット等によりワークを溶接し、またはシーリング等もすることができ、作業時間を短縮することができる。

また、第１ワーク位置決め機構４および第２ワーク位置決め機構５により、第１ワークＷ１と第２ワークＷ２をそれぞれ別個に位置決めできるため、第１ワークＷ１と第２ワークＷ２を互いに溶接する前に溶接する必要がある部位をまず第１溶接ロボット１０により溶接し、この後に第１ワークＷ１と第２ワークＷ２を互いに溶接することができる。

また、作業台３上に設置できる小型の第１ワーク位置決め機構４により、機種により形状のあまり異ならない第１ワークＷ１を保持し、機種により形状の大きく異なる第２ワークＷ２を、把持ジグ９を変更可能な第２ワーク位置決め機構５により保持することにより、複数の機種に対応した作業が連続的に１つのワーク位置決め装置１により実現できる。

また、作業台３上に２つの第１ワーク位置決め機構４Ａ，４Ｂが設けられるため、一方の第１ワーク位置決め機構４Ａ（または４Ｂ）に作業者Ｐ１が第１ワークＷ１を設置する間に、他方の第１ワーク位置決め機構４Ｂ（または４Ａ）で第２ワークＷ２を第１ワークＷ１に溶接することができ、作業時間を短縮することができる。

また、従来のターンテーブルを用いる装置では、位置決め機構とターンテーブルが別途に設けられていたため、位置決め機構とターンテーブルの干渉を避けるために、ターンテーブルに作業面を昇降させる昇降機構が備えられており、昇降機構の作動中には作業ができず工程時間が長くなるという問題がある。しかし、本実施形態では第１ワーク位置決め機構４が作業台３上に配置されており、位置決め機構が作業台３と干渉することがないため、昇降装置を設ける必要がなく、昇降時間分の作業時間を短縮することができ、またコストを削減できる。

また、作業台３上に配置される第１ワーク位置決め機構４により、例えば第１ワークＷ１が複数存在する場合にも、それぞれを正確に保持して搬送することができ、または不安定なワークを搬送することもできる。

なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変することができる。例えば、ロケータ７のＮＣ軸は、必ずしも３つではなくてもよい。また、作業者Ｐ１の代わりに、ロボット等を用いてもよい。

複数のホイルハウスリアピラーの輪郭を重ねた平面図である。複数のホイルハウスリアピラーの輪郭を重ねた側面図である。例示的に示すホイルハウスリアピラーの平面図である。例示的に示す他のホイルハウスリアピラーの平面図である。本実施形態に係るワーク位置決め装置の概略構成を示す説明図である。本実施形態に係るワーク位置決め装置の第１ワーク位置決め機構を示す平面図である。ワーク位置決め装置の第１ワーク位置決め機構に第１ワークを載置する際を示す説明図である。ワーク位置決め装置の作業台を回転させる際を示す説明図である。第２ワーク位置決め機構により第２ワークを位置決めする際を示す説明図である。第１ワークおよび第２ワークを作業台から搬出する際を示す説明図である。従来のワーク位置決め装置の概略構成を示す説明図である。

符号の説明

１ワーク位置決め装置、
２ホイルハウスリアピラー、
３作業台、
４Ａ，４Ｂ第１ワーク位置決め機構、
５第２ワーク位置決め機構、
６載置面、
Ｓ１第１作業領域、
Ｓ２第２作業領域、
Ｓ３搬入領域、
Ｐ１作業者、
Ｗ１第１ワーク、
Ｗ２第２ワーク。

Claims

複数のワークの中の少なくとも１つの第１ワークに対する保持位置を変更可能な、ＮＣ制御される多軸のＮＣ軸を有する第１ワーク位置決め機構と、
前記複数のワークの中の第１ワークと異なる少なくとも１つの第２ワークを保持し、当該保持された第２ワークを、前記第１ワーク位置決め機構に保持された第１ワークに対して位置決め可能な構造を有し、前記第２ワークを把持するための把持ジグを第２ワークに対応して変更する第２ワーク位置決め機構と、
第１ワーク位置決め機構が上部に設置され、床面に対して回転可能に構成されて前記第１ワーク位置決め機構に保持された前記第１ワークを搬送する作業台と、
互いに位置決めされた前記第１ワークおよび第２ワークを溶接する溶接ロボットと、を有し、
溶接された前記第１ワークおよび第２ワークのうち前記第１ワークを前記第１ワーク位置決め機構から開放し、前記第２ワークを把持している前記第２ワーク位置決め機構により前記第１ワークおよび第２ワークを前記作業台から搬出することを特徴とするワーク位置決め装置。
前記作業台には、２台の第１ワーク位置決め機構が設置されることを特徴とする請求項１に記載のワーク位置決め装置。
複数のワークの中の少なくとも１つの第１ワークを、ＮＣ制御される多軸のＮＣ軸を有する第１ワーク位置決め機構に配置する第１ワーク位置決め工程と、
床面に対して回転可能な、前記第１ワーク位置決め機構が設置された作業台を回転させて前記第１ワーク位置決め機構に保持された前記第１ワークを搬送する作業台回転工程と、
前記複数のワークの中の第１ワークと異なる少なくとも１つの第２ワークを、当該第２ワークを保持して位置決め可能な第２ワーク位置決め機構により保持するために、前記第２ワークを把持するための第２ワーク位置決め機構の把持ジグを第２ワークに対応して変更した後、第２ワークを保持して第１ワークに対して位置決めする第２ワーク位置決め工程と、
互いに位置決めされた前記第１ワークおよび第２ワークを溶接する工程と、
溶接された前記第１ワークおよび第２ワークのうち前記第１ワークを前記第１ワーク位置決め機構から開放し、前記第２ワークを把持している前記第２ワーク位置決め機構により前記第１ワークおよび第２ワークを前記作業台から搬出する工程と、を有することを特徴とするワーク位置決め方法。
前記作業台には、２つの第１ワーク位置決め機構が設置され、一方の第１ワーク位置決め機構において第１ワーク位置決め工程が実施される際に、他方の第１ワーク位置決め機構において第２ワーク位置決め工程が実施されることを特徴とする請求項３に記載のワーク位置決め方法。