JP6193508B2 - ワーク位置決め装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、溶接を行う際にプレス成形により得たワーク等を把持して位置を決めるワーク位置決め装置に関する。

従来より、例えば、特許文献１に開示されている自動車生産ラインには、ワークの位置決めを行う治具と、該治具を取付・取外可能に支持する架台と、アーム先端に溶接ガンが取り付けられた溶接ロボットと、複数の治具を格納する治具格納棚とが配置され、架台に支持された治具が複数のワークを位置決めするとともに、当該複数のワークを上記溶接ロボットで一体に組み立てるようになっている。そして、組み立てるワークを変更する際、溶接ロボットから溶接ガンを取り外すとともに溶接ロボットで架台から治具を取り外して治具格納棚まで運搬し、その後、治具格納棚に格納された他の治具を溶接ロボットが架台まで運搬して当該架台に取り付けた後、再び溶接ロボットのアーム先端に溶接ガンを取り付けてワークを組み立てるようになっている。

また、ワークを位置決めする装置として、特許文献２には、上下方向に延びる回転軸を有する回転テーブルと、回転テーブル上面の外周部分に設けられ、且つ、ワークの位置決めを行う複数の治具とを備えたものが開示され、該各治具は、回転テーブルの径方向と交差する水平方向に延びる回動軸回りに回動することによって傾斜するようになっている。そして、作業者が治具にワークをセットする作業を行うときや、或いは、溶接ロボットが治具にセットされたワークの溶接作業を行うときに上記各治具を傾斜させることにより、作業者によるワークのセット作業や溶接ロボットによるワークの溶接作業を行い易くすることができるようになっている。

特開２００２−１６２６号公報 国際公開第２０１４／０４９６３７号

ところで、特許文献１，２に開示されている治具は、ワークの位置決めを行うための把持具等が多数取り付けられているので、その重量は非常に重い。したがって、治具を取付・取外可能な特許文献１の如き装置の治具を特許文献２の如き傾動可能な構造にすると、もし誤って治具が傾いた状態のまま治具の取外作業を行った場合、治具が装置から滑り落ちてしまうおそれがあり、非常に危険である。

これを回避するために、電気的な制御による安全装置を備え付けることが考えられるが、費用が嵩むことになってしまう。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、治具を装置本体側に取付・取外可能で、且つ、治具が水平方向に延びる回動軸周りに回動可能に構成されたワーク位置決め装置において、治具が回動軸周りに回動して傾いた状態になると、治具を装置本体側から取り外すことができなくなる低コストなワーク位置決め装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明は、治具の回動動作を利用することにより、傾いた状態の治具が治具を支持する支持体から外れないように工夫したことを特徴とする。

具体的には、ワークの位置決めを行う治具と、該治具を取付・取外可能に支持し、且つ、水平方向に延びる第１水平軸周りに回動可能な支持体とを備えたワーク位置決め装置を対象とし、次のような解決手段を講じた。

すなわち、第１の発明では、上記治具及び上記支持体の一方には、嵌合穴が設けられ、上記治具及び上記支持体の他方には、上記第１水平軸の軸心方向と平行に延びる第２水平軸周りに回動自在に吊り下げられ、且つ、上記第１水平軸の軸心方向と同方向に貫通する貫通孔を有する吊下プレートと、上記第１水平軸の軸心方向と同方向にスライド可能に設けられ、一方側へのスライド動作で上記嵌合穴に嵌合する一方、他方側へのスライド動作で上記嵌合穴から外れる嵌合部と、上記治具が上記第１水平軸周りの所定の基準位置に位置する際、他方側へのスライド動作で上記貫通孔に挿通する一方、一方側へのスライド動作で上記貫通孔から外れる挿通部とを有するスライド手段とが設けられていることを特徴とする。

第２の発明では、第１の発明において、上記治具及び上記支持体の他方には、上記吊下プレートにおける上記第２水平軸周りの一方側への回動を阻止する回動阻止手段が設けられていることを特徴とする。

第１の発明では、治具が第１水平軸周りに回動して傾いた状態になると、吊下プレートがその自重によって第２水平軸の下方に位置するよう当該第２水平軸周りに回動する。すると、吊下プレートの貫通孔がスライド手段の挿通部に対応しなくなり、スライド手段が他方側にスライドしようとしても挿通部が吊下プレートの貫通孔周りに接触してしまう。したがって、スライド手段は他方側にスライドすることができず、スライド手段の嵌合部が嵌合穴から外れないので、支持体から治具を取り外すことができず安全である。また、治具が傾いた際、電気的な制御による安全装置を取り付けることなく治具を支持体から取り外せないようにできるので、製造コストを低く抑えることができる。

第２の発明では、吊下プレートが第２水平軸周りの一方側に回動するように治具が第１水平軸周りに回動すると、吊下プレートは回動阻止手段に接触して第２水平軸周りに回動しない。したがって、治具が第１水平軸周りに回動して傾斜した状態であっても、吊下プレートの貫通孔がスライド手段の挿通部に対応した位置となり、本願発明の如き安全取外機構を備えた装置において、例えば、治具を溶接ロボットに近づけると溶接ロボットが治具取外作業時において作業のし易い姿勢をとることができて治具の取外作業にかかる時間を短くすることができるような場合に治具を溶接ロボット側に傾けて溶接ロボットに近づけることができる。

本発明の実施形態に係るワーク位置決め装置が配置された溶接ラインの正面図である。 図１のＡ矢視相当図である。 治具を交換している途中の図１相当図である。 図３のＢ矢視図である。 治具交換時の治具中央下部において、支持フレームに対する治具の位置決めを行う直前の状態を示す概略平面図である。 図５のＣ矢視図である。 治具交換時の治具中央下部において、支持フレームに対する治具の位置決めを行った直後の状態を示す概略平面図である。 図７のＤ矢視図である。 治具交換時の治具の長手方向端部において、支持フレームに対する治具の位置決めを行う直前の状態を示す概略平面図である。 図９のＥ矢視図である。 治具交換時の治具の長手方向端部において、支持フレームに対する治具の位置決めを行った直後の状態を示す概略平面図である。 図１０のＦ矢視図である。 支持フレームに対して治具を固定する直前又は取り外した直後の状態を示す図２のＧ矢視図である。 支持フレームに対して治具を固定した直後の状態を示す図２のＧ矢視図である。 支持フレームに対して治具を固定する直前又は取り外した直後の状態を示す図２のＨ矢視図である。 支持フレームに対して治具を固定した直後の状態を示す図２のＨ矢視図である。 図１３のI矢視図である。 治具が溶接ロボットから離れるように傾いたときの図１７相当図である。 図１５のJ矢視図である。 治具が溶接ロボットから離れるように傾いたときの図１９相当図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎない。

図１は、本発明の実施形態に係る生産ライン１を示す。この生産ライン１は、プレス成形した２つのワークＷ１，Ｗ２をスポット溶接により一体に組み立てるようになっていて、ワークＷ１，Ｗ２の位置決めを行うワーク位置決め装置２と、溶接作業を行う溶接ロボット３とを備え、上記ワーク位置決め装置２における上記溶接ロボット３の反対側において、作業者Ｈ１が上記ワーク位置決め装置２にワークＷ１，Ｗ２をセットするようになっている。

上記ワーク位置決め装置２は、図２にも示すように、上下に延びる回転軸４ａを有する第１モータ４と、上記回転軸４ａに支持された矩形枠状の回転フレーム５と、上記ワークＷ１，Ｗ２を位置決めする４つの治具６とを備え、上記回転フレーム５は、上記溶接ロボット３に対応する位置（以下、ワーク溶接領域Ｘ１と呼ぶ）と上記作業者Ｈ１に対応する位置（以下、ワークセット領域Ｘ２と呼ぶ）との間でＲ１方向の回転（正転）とＲ２方向の回転（逆転）とを交互に行うようになっている。

上記治具６は、図１及び図４に示すように、水平方向に延びるアルミニウム合金製の本体フレーム６１と、該本体フレーム６１の上面に固定され、当該本体フレーム６１に沿って延びる板状の鉄製支持台６２とを備え、該支持台６２には、上記ワークＷ１，Ｗ２の重ね合わせた部分を把持する複数の把持具６２ａが取り付けられている。

上記本体フレーム６１は、下方に開口する断面Ｕ字状の細長い第１アルミフレーム６１ａと、該第１アルミフレーム６１ａの長手方向に所定の間隔をあけて該第１アルミフレーム６１ａ内に複数配設され、当該第１アルミフレーム６１ａに一体に固定された板状の第２アルミフレーム６１ｂとを備え、該各第２アルミフレーム６１ｂには、配管や配線等の配索部材６８を挿通可能な挿通孔６１ｃが形成されている。

また、上記第１アルミフレーム６１ａの長手方向中央の側面には、図示しないツールチェンジャーを取り付ける略ブロック形状のツールチェンジャー取付部６０が設けられている。

上記第１アルミフレーム６１ａの長手方向中央下部には、図５乃至図８に示すように、上記第１アルミフレーム６１ａと直交する水平方向に延びる固定フレーム６４が取り付けられている。

該固定フレーム６４は、平面視でそれぞれＴ字状をなす突出部６５及び係合部６６が上記第１アルミフレーム６１ａと直交する水平方向に延びる直線状の連結部６７によって連結された形状をなしている。

上記突出部６５は、上記第１アルミフレーム６１ａと直交する水平方向に当該第１アルミフレーム６１ａから飛び出すように突出する突出爪６５ａと、該突出爪６５ａの基端側から水平方向両側に張り出す一対の張出部６５ｂとを有している。

上記係合部６６は、上記突出部６５における突出方向の反対側に所定の間隔をあけて設けられ、上記突出爪６５ａと同方向に突出する係合爪６６ａと、該係合爪６６ａの基端側から水平方向両側に張り出す一対の張出部６６ｂとを有している。

上記係合爪６６ａにおける上記第１アルミフレーム６１ａの長手方向の長さは、上記連結部６７における上記第１アルミフレーム６１ａの長手方向の長さより長くなっている。

上記第１アルミフレーム６１ａの長手方向一端側及び他端側には、図４に示すように、上記第１アルミフレーム６１ａと直交する水平方向に延びる一対の固定補助フレーム６３が設けられている。すなわち、当該両固定補助フレーム６３は、上記突出部６５の突出方向と直交する方向の両側に上記突出部６５を中心に対称となるように設けられている。

上記固定補助フレーム６３は、図９乃至図１２に示すように、細長い板状をなし、上記固定補助フレーム６３における上記第１アルミフレーム６１ａの長手方向内側には、上記突出爪６５ａと同方向に突出する固定補助爪６３ａが設けられている。

上記第１アルミフレーム６１ａの長手方向両端には、一対のＬ字フレーム６９が取り付けられている。

一方のＬ字フレーム６９の下方に突出する部分には、図１３及び図１４に示すように、第１嵌合穴６９ａが本体フレーム６１の長手方向内側に開口するように設けられている。

また、他方のＬ字フレーム６９の下方に突出する部分には、図１５及び図１６に示すように、第２嵌合穴６９ｂが本体フレーム６１の長手方向内側に開口するように設けられている。

さらに、他方のＬ字フレーム６９の下方に突出する部分には、矩形状に窪む第１コネクタ６９ｃが上記第２嵌合穴６９ｂに並設され、上記第１コネクタ６９ｃは、治具６側の配線に繋がっている。

上記回転フレーム５は、上記回転軸４ａを挟んで対称となるよう当該回転軸４ａから水平方向両側に延びる第１水平フレーム５１と、該第１水平フレーム５１を挟んで対称となるよう当該第１水平フレーム５１の長手方向両端からそれぞれ当該第１水平フレーム５１と直交する水平方向に延びる一対の第２水平フレーム５２と、該各第２水平フレーム５２の長手方向一端の間及び上記各第２水平フレーム５２の長手方向他端の間をそれぞれ橋絡するとともに上記治具６をそれぞれ上下に２つずつ取付・取外可能に支持する一対の支持フレーム５３（支持体）とを備えている。

上記各第２水平フレーム５２は、水平方向に真っ直ぐに延びる直線フレーム５２ａと、該直線フレーム５２ａの長手方向両端からそれぞれ斜め上方に向かって延びる傾斜フレーム５２ｂとを備えている。

該各傾斜フレーム５２ｂの上端側内方には、それぞれクロスローラーベアリングＢ１が設けられている。

上記支持フレーム５３の長手方向両端部分には、当該支持フレーム５３の長手方向に沿って延びる一対の第１水平軸５３ｂが設けられ、上記各クロスローラーベアリングＢ１は、上記支持フレーム５３を上記第１水平軸５３ｂ周りに回転可能に支持している。

上記各直線フレーム５２ａの中央上面には、水平方向に延びる矩形板状の取付台５４が設けられている。

該各取付台５４には、回転軸５５ａが上記第１水平フレーム５１の長手方向に向く第２モータ５５が取り付けられ、上記回転軸５５ａには、第１プーリ５５ｂが回転一体に取り付けられている。

一方、上記各支持フレーム５３の長手方向一端側の第１水平軸５３ｂには、第２プーリ５３ａが回転一体に取り付けられ、一方の第２モータ５５に取り付けられた第１プーリ５５ｂと一方の支持フレーム５３の第２プーリ５３ａとの間、及び、他方の第２モータ５５に取り付けられた第１プーリ５５ｂと他方の支持フレーム５３の第２プーリ５３ａとの間には、それぞれ無端状のチェーンベルト５６が掛け回されている。

上記チェーンベルト５６及び当該チェーンベルト５６が掛け回された第１プーリ５５ｂ及び第２プーリ５３ａは、保護カバー５７で覆われている。

そして、上記第２モータ５５の回転動作により、上記第１プーリ５５ｂ、上記チェーンベルト５６、及び、上記第２プーリ５３ａを介して上記支持フレーム５３がＲ３方向とＲ４方向とにそれぞれ回転するようになっている。そして、上記支持フレーム５３に取り付けられている各治具６の上下の位置が交互に切り替わるようになっている。

上記支持フレーム５３は、角筒状をなし、その隣り合う２つの外周面は、上記Ｌ字フレーム６９に対応する形状になっている。

上記各支持フレーム５３の長手方向中央の上面及び下面には、当該各支持フレーム５３に対して上記各治具６を固定するための第１治具固定部７ａがそれぞれ設けられている。

上記各支持フレーム５３の上面に位置する第１治具固定部７ａは、図５乃至図８に示すように、第１水平フレーム５１側に位置する第１ブロック７１と、該第１ブロック７１における第１水平フレーム５１の反対側に上記第１ブロック７１から所定の間隔をあけて位置する第２ブロック７２とを備えている。

上記第１ブロック７１と上記第２ブロック７２との間の長さは、上記突出部６５の突出方向の長さより長く設計されている。

上記第１ブロック７１の中央には、上記支持フレーム５３の長手方向と直交する水平方向に貫通して第１水平フレーム５１側とその反対側とにそれぞれ開口する固定穴７１ａが形成され、該固定穴７１ａは、上記支持フレーム５３に対して上記突出部６５の突出方向に上記治具６を移動させることにより上記突出部６５の突出爪６５ａが嵌挿されるようになっている。

上記第２ブロック７２は、上記固定穴７１ａにおける突出部６５の嵌挿側に所定の間隔をあけて設けられている。

また、上記第２ブロック７２には、上記支持フレーム５３の長手方向と直交する水平方向に亘って延び、その両端部分がそれぞれ開放する係合凹条部７２ａが形成されている。

該係合凹条部７２ａは、上記支持フレーム５３の長手方向と直交する水平方向に延び、且つ、上記連結部６７の形状に対応するスリット状の開口部７２ｂと、該開口部７２ｂに連続して上記支持フレーム５３の長手方向に広がる幅広部７２ｃとを備え、その断面形状は略Ｔ字状をなしている。

上記幅広部７２ｃには、上記突出部６５の上記固定穴７１ａへの嵌挿動作に伴って上記係合部６６の係合爪６６ａが係合するようになっている。

上記第２ブロック７２における上記第１アルミフレーム６１ａと直交する水平方向の長さは、上記連結部６７の長手方向の長さより短く設定され、上記開口部７２ｂの幅は、上記連結部６７の幅より広く設定されている。

尚、上記各支持フレーム５３の下面に位置する第１治具固定部７ａは、各支持フレーム５３の回転軸心方向に見て、上記各支持フレーム５３の上面に位置する第１治具固定部７ａと点対称に配置されているだけであるので、詳細な説明は省略する。

上記各支持フレーム５３における長手方向両端寄りの上面及び下面には、当該各支持フレーム５３に対して上記各治具６を固定するための第２治具固定部７ｂが設けられ、上記各支持フレーム５３の長手方向一端側の両第２治具固定部７ｂと上記各支持フレーム５３の長手方向他端側の両第２治具固定部７ｂとは、上記第１治具固定部７ａを中心に対称に位置している。

上記各支持フレーム５３の上面に位置する各第２治具固定部７ｂは、図９乃至図１２に示すように、ブロック形状をなし、且つ、上記第１水平フレーム５１側に位置しており、上記治具６を上記支持フレーム５３に取り付ける際、上記第１治具固定部７ａに上記突出部６５を対応させると、上記各第２治具固定部７ｂは、上記各固定補助フレーム６３に対応する位置となっている。

上記各第２治具固定部７ｂの中央には、上記支持フレーム５３の長手方向と直交する水平方向に貫通して第１水平フレーム５１側とその反対側とにそれぞれ開口する固定補助穴７ｃが形成され、該固定補助穴７ｃには、上記突出部６５の上記固定穴７１ａへの嵌挿動作に伴って上記固定補助フレーム６３の固定補助爪６３ａが嵌挿されるようになっている。

尚、上記各支持フレーム５３の下面に位置する第２治具固定部７ｂは、各支持フレーム５３の回転軸心方向に見て、上記各支持フレーム５３の上面に位置する第２治具固定部７ｂと点対称に配置されているだけであるので、詳細な説明は省略する。

上記各支持フレーム５３の長手方向一端寄りの両側面には、図１３及び図１４に示すように、上記治具６を上記支持フレーム５３に固定するための第１固定ユニット８が一対設けられている。

該第１固定ユニット８は、上記支持フレーム５３の長手方向に沿って延びる略直方体形状のユニット本体８１と、該ユニット本体８１の内部に当該ユニット本体８１の長手方向に貫通するように設けたスライド棒８２（スライド手段）とを備え、該スライド棒８２は、上記ユニット本体８１の長手方向（第１水平軸５３ｂの軸心方向）に沿ってスライド可能となっている。

上記スライド棒８２は、細長い細棒部８２ａ（挿通部）と、軸心が上記細棒部８２ａの軸心と一致するように当該細棒部８２ａの軸心方向一端に取り付けられた太棒部８２ｂ（嵌合部）とを備え、上記ユニット本体８１の長手方向一端側に上記太棒部８２ｂが、上記ユニット本体８１の長手方向他端側に上記細棒部８２ａが位置している。

上記ユニット本体８１の長手方向他端には、治具６を支持フレーム５３から安全な状態で取り外すための安全取外機構１２が設けられている。

該安全取外機構１２は、上記ユニット本体８１の長手方向他端の上部及び下部に並設された一対の突条壁１２ａと、該両突条壁１２ａの突出端を橋絡する矩形プレート１２ｂとを備え、該矩形プレート１２ｂの中央には、図１７及び図１８に示すように、矩形状の切抜部１２ｃが形成されている。

また、上記突条壁１２ａの間で、且つ、上記矩形プレート１２ｂの切抜部１２ｃに対応する位置には、中央部分に貫通孔１２ｅを有する略菱型状の吊下プレート１２ｄが配設され、上記貫通孔１２ｅは、上記スライド棒８２における細棒部８２ａの断面の形状に対応する形状をなしている。

上記吊下プレート１２ｄは、上記第１水平軸５３ｂの軸心方向と平行に延びる第２水平軸１２ｆ周りに回動自在に吊り下げられ、上記貫通孔１２ｅは、上記支持フレーム５３に治具６が固定されていない状態で上記スライド棒８２の細棒部８２ａが挿通した状態となっている。

また、上記ユニット本体８１の長手方向他端下部における上記支持フレーム５３から遠い側には、回動阻止ピン１２ｇ（回動阻止手段）が上記第２水平軸１２ｆの軸心方向と同方向に突設されている。

上記回動阻止ピン１２ｇは、上記支持フレーム５３がＲ３方向に回動した際、上記吊下プレート１２ｄの一方側への回動を阻止するようになっている。

そして、上記支持フレーム５３の上面に治具６を取り付ける際、上記治具６の両Ｌ字フレーム６９を上記支持フレーム５３の外周面に当接させると、上記スライド棒８２の太棒部８２ｂが上記第１嵌合穴６９ａに対応するようになっていて、この状態で上記スライド棒８２を支持フレーム５３における長手方向外側（一方側）へスライドさせると、図１４に示すように、上記太棒部８２ｂが上記第１嵌合穴６９ａに嵌合するようになっている。また、上記スライド棒８２を支持フレーム５３における長手方向外側にスライドさせると、上記スライド棒８２の細棒部８２ａは、吊下プレート１２ｄの貫通孔１２ｅから外れるようになっている。

また、上記スライド棒８２の太棒部８２ｂが上記第１嵌合穴６９ａに嵌合した状態から、上記スライド棒８２を支持フレーム５３における長手方向内側（他方側）へスライドさせると、図１３に示すように、太棒部８２ｂが上記第１嵌合穴６９ａから外れるようになっている。また、上記スライド棒８２を支持フレーム５３における長手方向内側にスライドさせると、上記スライド棒８２の細棒部８２ａは、上記吊下プレート１２ｄの貫通孔１２ｅに挿通するようになっている。

さらに、支持フレーム５３がＲ３方向に回動して治具６が傾いた状態であると、上記吊下プレート１２ｄが第２水平軸１２ｆ周りの一方側に回動しようとするが回動阻止ピン１２ｇによって回動しないので、上記スライド棒８２を支持フレーム５３における長手方向内側へスライドさせると、上記スライド棒８２の細棒部８２ａは、上記吊下プレート１２ｄの貫通孔１２ｅに挿通するようになっている。

それに加えて、支持フレーム５３がＲ４方向に回動して治具６が傾いた状態であると、図１８に示すように、上記吊下プレート１２ｄが第２水平軸１２ｆ周りの他方側（Ｒ５方向）に回動するようになっている。この状態で上記スライド棒８２を支持フレーム５３における長手方向内側へスライドさせようとすると、細棒部８２ａが吊下プレート１２ｄの貫通孔１２ｅ周縁に接触するので、上記スライド棒８２の太棒部８２ｂが第１嵌合穴６９ａから外れないようになっている。

一方、上記各支持フレーム５３の長手方向他端寄りの両側面には、図１５及び図１６に示すように、上記治具６を上記支持フレーム５３に固定するための第２固定ユニット９（スライド手段）が一対設けられている。

該第２固定ユニット９は、上記支持フレーム５３に固定されたブロック状の固定台９１と、上記支持フレーム５３における上記固定台９１に隣接した位置に固定され、上記支持フレーム５３の長手方向に延びるスライドレール９２とを備えている。

該スライドレール９２には、上記支持フレーム５３の長手方向にスライド可能なスライド板９３が嵌合していて、該スライド板９３の表面には、連結フレーム９５が一体に固定されている。

上記固定台９１には、上記支持フレーム５３の長手方向にスライドするスライドロッド９４ａ（挿通部）を有する流体圧シリンダ９４が取り付けられ、上記スライドロッド９４ａの軸心方向一端は、連結フレーム９５に繋がっている。

上記スライド板９３における上記固定台９１の反対側の端部には、矩形プレート９６が取り付けられ、該矩形プレート９６における上記固定台９１の反対側の面には、治具固定用ピン９７（嵌合部）と回転フレーム５側の配線に繋がるとともに上記第１コネクタ６９ｃと接続可能な矩形板状の第２コネクタ９８とが並設されている。

上記流体圧シリンダ９４におけるスライドロッド９４ａの軸心方向他端には、図１７及び図１８にも示すように、上記安全取外機構１２が設けられている。

尚、上記第２固定ユニット９の安全取外機構１２は、上記支持フレーム５３の長手方向において上記第１固定ユニット８の安全取外機構１２と対称に配置されており、矩形プレート１２ｂが上下に細長い点、及び、貫通孔１２ｅがスライドロッド９４ａの断面形状に対応する形状をなしている点を除いて上記第１固定ユニット８の安全取外機構１２と同一の構造をしているので、上記第１固定ユニット８の安全取外機構１２と同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

そして、上記支持フレーム５３の上面に治具６を取り付ける際、上記治具６の両Ｌ字フレーム６９を上記支持フレーム５３の外周面に当接させると、上記治具固定用ピン９７が上記第２嵌合穴６９ｂに対応し、且つ、上記第２コネクタ９８が上記第１コネクタ６９ｃに対応するようになっていて、この状態で上記スライドロッド９４ａを支持フレーム５３における長手方向外側（一方側）へスライドさせると、図１６に示すように、上記治具固定用ピン９７が上記第２嵌合穴６９ｂに嵌合するとともに、上記第２コネクタ９８が上記第１コネクタ６９ｃに接続されるようになっている。また、上記スライドロッド９４ａを支持フレーム５３における長手方向外側にスライドさせると、当該スライドロッド９４ａは、吊下プレート１２ｄの貫通孔１２ｅから外れるようになっている。

また、上記治具固定用ピン９７が上記第２嵌合穴６９ｂに嵌合し、且つ、上記第２コネクタ９８が上記第１コネクタ６９ｃに接続された状態から、上記スライドロッド９４ａを支持フレーム５３における長手方向内側（他方側）へスライドさせると、図１５に示すように、治具固定用ピン９７及び上記第２コネクタ９８が上記第２嵌合穴６９ｂ及び上記第１コネクタ６９ｃからそれぞれ外れるようになっている。また、上記スライドロッド９４ａを支持フレーム５３における長手方向内側にスライドさせると、上記スライドロッド９４ａは、上記吊下プレート１２ｄの貫通孔１２ｅに挿通するようになっている。

さらに、支持フレーム５３がＲ３方向に回動して治具６が傾いた状態であると、上記吊下プレート１２ｄが第２水平軸１２ｆ周りの一方側に回動しようとするが回動阻止ピン１２ｇによって回動しないので、上記スライドロッド９４ａを支持フレーム５３における長手方向内側へスライドさせると、上記スライドロッド９４ａは、上記吊下プレート１２ｄの貫通孔１２ｅに挿通するようになっている。

それに加えて、支持フレーム５３がＲ４方向に回動して治具６が傾いた状態であると、図２０に示すように、上記吊下プレート１２ｄが第２水平軸１２ｆ周りの他方側（Ｒ６方向）に回動するようになっている。この状態で上記スライドロッド９４ａを支持フレーム５３における長手方向内側へスライドさせようとすると、スライドロッド９４ａが吊下プレート１２ｄの貫通孔１２ｅ周縁に接触するので、上記治具固定用ピン９７及び上記第２コネクタ９８が第２嵌合穴６９ｂ及び第１コネクタ６９ｃから外れないようになっている。

上記溶接ロボット３は、アーム３ａの先端に溶接ガン３ｂが取り付けられた産業用多軸ロボットであり、上記溶接ガン３ｂの姿勢を自由に変えて溶接が行えるようになっている。

上記第１モータ４には、制御盤１０が接続され、該制御盤１０は、上記各治具６がワーク溶接領域Ｘ１及びワークセット領域Ｘ２に移動するよう上記第１モータ４に作動信号を出力するようになっている。

また、上記制御盤１０は、上記各第２モータ５５に接続され、上記各支持フレーム５３に取り付けられた２つの治具６が上側の位置と下側の位置とにそれぞれ移動するよう上記各第２モータ５５に作動信号を出力するようになっている。

次に、生産ライン１の生産について説明する。

図１は、Ｒ１方向に回転する回転フレーム５が停止した直後であり、ワークＷ１，Ｗ２を一体に組み立てた組立体１１を把持する２つの治具６がワークセット領域Ｘ２まで移動し、且つ、ワークＷ１，Ｗ２がセットされて位置決めされた２つの治具６がワーク溶接領域Ｘ１まで移動した状態を示す。

この図１に示す状態から、まず、溶接ロボット３は、上記溶接ガン３ｂの姿勢を変えてワーク溶接領域Ｘ１の上側の治具６に位置決めされたワークＷ１，Ｗ２の溶接箇所を溶接する。

ワーク溶接領域Ｘ１の上側の治具６に位置決めされたワークＷ１，Ｗ２の溶接が終了すると、上記制御盤１０は、ワーク溶接領域Ｘ１に位置する上下２つの治具６が入れ替わるように一方の第２モータ５５に作動信号を出力する。すると、組立体１１を把持した治具６が下側に、溶接前のワークＷ１，Ｗ２がセットされて位置決めされた治具６が上側に移動する。

次いで、溶接ロボット３は、ワーク溶接領域Ｘ１において上下の位置が入れ替わった上側の治具６におけるワークＷ１，Ｗ２の溶接箇所を溶接する。

一方、溶接ロボット３がワーク溶接領域Ｘ１において溶接作業を行っている間に、ワークセット領域Ｘ２では、作業者Ｈ１が上側に位置する治具６から組立体１１を取り出す。

次いで、作業者Ｈ１は、上側に位置する治具６にワークＷ１，Ｗ２をセットする。

しかる後、作業者Ｈ１は、図示しない治具切替ボタンを押す。すると、上記制御盤１０は、ワークセット領域Ｘ２に位置する上下２つの治具６が入れ替わるように他方の第２モータ５５に作動信号を出力する。そして、ワークＷ１，Ｗ２をセットした治具６が下側に、組立体１１が把持された治具６が上側に移動する。

その後、作業者Ｈ１は、上側に位置する治具６から組立体１１を取り出すとともに、上側に位置する治具６にもワークＷ１，Ｗ２をセットする。

そして、ワーク溶接領域Ｘ１に位置する２つの治具６にセットされたワークＷ１，Ｗ２の溶接が終了し、２つの組立体１１が完成するとともに、ワークセット領域Ｘ２に位置する２つの治具６にワークＷ１，Ｗ２のセットが終了すると、上記制御盤１０は、上記回転フレーム５がＲ２方向に回転を開始するよう第１モータ４に作動信号を出力する。

Ｒ２方向に回転した回転フレーム５が停止した後、上述の手順を繰り返してワークＷ１，Ｗ２の組み立てが順次行われる。

次に、基準位置Ｐ１に位置する治具６をワーク位置決め装置２から取り外す手順について説明する。

まず、制御盤１０は、溶接ロボット３に作動信号を出力して、溶接ロボット３のアーム３ａの先端から溶接ガン３ｂを切り離すとともに、支持フレーム５３から取り外す治具６のツールチェンジャー取付部６０のツールチェンジャー（図示せず）にアーム３ａの先端を接続させる。

次いで、制御盤１０は、第１固定ユニット８に作動信号を出力する。すると、スライド棒８２が支持フレーム５３の長手方向内側にスライドし、図１３に示すように、太棒部８２ｂが第１嵌合穴６９ａから外れる。このとき、スライド棒８２の細棒部８２ａは、第１固定ユニット８の吊下プレート１２ｄの貫通孔１２ｅに挿通する。

また、制御盤１０は、第２固定ユニット９に作動信号を出力する。すると、スライドロッド９４ａが支持フレーム５３の長手方向内側にスライドし、それに伴ってスライド板９３がスライドすることによって、図１５に示すように、治具固定用ピン９７及び第２コネクタ９８が第２嵌合穴６９ｂ及び第１コネクタ６９ｃからそれぞれ外れる。このとき、スライド棒８２のスライドロッド９４ａは、第２固定ユニット８の吊下プレート１２ｄの貫通孔１２ｅに挿通する。

上記第１及び第２固定ユニット８，９を作動させる際、もし仮に、支持フレーム５３がＲ４方向に回動して治具６が傾いていたとすると、図１８及び図２０に示すように、第１及び第２固定ユニット８，９の各吊下プレート１２ｄが自重によって各第２水平軸１２ｆの下方に位置するよう各第２水平軸１２ｆ周りの他方側（Ｒ５，Ｒ６方向）に回動する。すると、各吊下プレート１２ｄの貫通孔１２ｅがスライド棒８２の細棒部８２ａ及びスライドロッド９４ａに対応しなくなり、この状態で制御盤１０が第１及び第２固定ユニット８，９に作動信号を出力することによってスライド棒８２及びスライドロッド９４ａはそれぞれ支持フレーム５３の長手方向内側へスライドしようとしても、スライド棒８２の細棒部８２ａ及びスライドロッド９４ａが各吊下プレート１２ｄの貫通孔１２ｅ周りに接触してしまう。したがって、スライド棒８２及びスライドロッド９４ａがそれぞれ支持フレーム５３の長手方向内側へスライドすることができず、上記スライド棒８２の太棒部８２ｂ、上記治具固定用ピン９７、及び、第２コネクタ９８が上記第１嵌合穴６９ａ、第２嵌合穴６９ｂ、及び、第１コネクタ６９ｃから外れないので、支持フレーム５３から治具６を取り外すことができず安全である。また、治具６が傾いた状態のときに電気的な制御による安全装置を取り付けることなく治具６を支持フレーム５３から取り外せないようにできるので、製造コストを低く抑えることができる。

一方、上記第１及び第２固定ユニット８，９を作動させる際、支持フレーム５３をＲ３方向に回動させて治具６を傾けた状態にすると、第１及び第２固定ユニット８，９の各吊下プレート１２ｄがその自重によって各第２水平軸１２ｆの下方に位置するよう各第２水平軸１２ｆ周りの一方側に回動しようとするが、各吊下プレート１２ｄは各回動阻止ピン１２ｇによって回動しない。したがって、各吊下プレート１２ｄの貫通孔１２ｅがスライド棒８２の細棒部８２ａ及びスライドロッド９４ａにそれぞれ対応した位置となり、本願発明の如き安全取外機構１２を備えたワーク位置決め装置２において、治具６を溶接ロボット３に近づけると溶接ロボット３が治具取外作業時において作業のし易い姿勢をとることができて治具６の取外作業にかかる時間を短くすることができるような場合に治具６を溶接ロボット３側に傾けて溶接ロボット３に近づけることができる。

しかる後、溶接ロボット３が治具６を溶接ロボット３側に水平方向に引っ張る。すると、固定穴７１ａから突出爪６５ａが外れるとともに係合凹条部７２ａから係合爪６６ａが外れ、且つ、連結部６７が係合凹条部７２ａの開口部７２ｂに対応する。

また、溶接ロボット３が治具６を溶接ロボット３側に水平方向に引っ張った際、各固定補助穴７ｃから各固定補助爪６３ａが外れる。

そして、溶接ロボット３が治具６を上方に持ち上げる。すると、連結部６７が開口部７２ｂから上方に抜け出て治具６が支持フレーム５３から完全に切り離される（図３参照）。

尚、もし仮に、治具６が支持フレーム５３の下方に位置する状態において、太棒部８２ｂ及び治具固定用ピン９７が第１嵌合穴６９ａ及び第２嵌合穴６９ｂから外れたとしても、固定穴７１ａ及び各固定補助穴７ｃは水平方向に延びているので、突出爪６５ａ及び各固定補助爪６３ａが固定穴７１ａ及び各固定補助穴７ｃに引っ掛かり、治具６が支持フレーム５３から脱落しないようになっている。

次に、ワーク位置決め装置２に治具６を取り付ける手順について説明する。

まず、制御盤１０は、溶接ロボット３に作動信号を出力して、溶接ロボット３のアーム３ａの先端から溶接ガン３ｂを切り離すとともに、図示しない治具格納棚に格納された治具６におけるツールチェンジャー取付部６０のツールチェンジャー（図示せず）にアーム３ａの先端を接続させる。

次いで、制御盤１０は、溶接ロボット３に作動信号を出力して、アーム３ａ先端に接続された治具６を支持フレーム５３の上方まで移動させる。

次に、溶接ロボット３におけるアーム３ａ先端に接続された治具６の固定フレーム６４における連結部６７を係合凹条部７２ａの開口部７２ｂに対応させるとともに、治具６を下降させる。すると、連結部６７が開口部７２ｂを通過する。

しかる後、溶接ロボット３が当該溶接ロボット３から離れるように治具６を水平に押す。すると、図５乃至図８に示すように、固定穴７１ａに突出爪６５ａが嵌挿されるとともに、係合凹条部７２ａの幅広部７２ｃに係合爪６６ａが係合する。このように、治具６を支持フレーム５３に向かって移動させて固定穴７１ａに突出爪６５ａを嵌挿させる際、固定穴７１ａに突出爪６５ａが嵌挿するだけでなく、固定穴７１ａの溶接ロボット３側に位置する係合凹条部７２ａの幅広部７２ｃにも係合爪６６ａが係合するので、治具６が勢い余って固定穴７１ａを中心に溶接ロボット３の反対側に回動して支持フレーム５３から落ちてしまうのを防ぐことができる。

また、溶接ロボット３が当該溶接ロボット３から離れるように治具６を水平に押した際、図９乃至図１２に示すように、各固定補助穴７ｃにも各固定補助爪６３ａが嵌挿される。

固定穴７１ａに突出爪６５ａが嵌挿されるとともに、係合凹条部７２ａの幅広部７２ｃに係合爪６６ａが係合し、且つ、各固定補助穴７ｃに各固定補助爪６３ａが嵌挿されると、治具６の両Ｌ字フレーム６９が支持フレーム５３の隣り合う２つの外周面に当接する。すると、上記スライド棒８２の太棒部８２ｂが上記第１嵌合穴６９ａに対応するとともに上記治具固定用ピン９７が上記第２嵌合穴６９ｂに対応し、且つ、上記第１コネクタ６９ｃが上記第２コネクタ９８に対応する。

しかる後、制御盤１０は、第１固定ユニット８に作動信号を出力する。すると、図１３及び図１４に示すように、スライド棒８２が支持フレーム５３の長手方向外側にスライドして太棒部８２ｂが第１嵌合穴６９ａに嵌合する。

また、制御盤１０は、第２固定ユニット９に作動信号を出力する。すると、図１５及び図１６に示すように、スライドロッド９４ａが支持フレーム５３の長手方向外側にスライドし、それに伴うスライド板９３のスライド動作によって治具固定用ピン９７が第２嵌合穴６９ｂに嵌合するとともに、第１コネクタ６９ｃに第２コネクタ９８が接続される。

そして、治具６のツールチェンジャー取付部６０のツールチェンジャー（図示せず）からアーム３ａの先端を切り離して、治具６の取付作業を終了する。

このように、本発明の実施形態によると、治具６が基準位置Ｐ１に位置せずに溶接ロボット３から遠くなるように傾いた状態で治具６を支持フレーム５３から取り外そうとしても、支持フレーム５３から治具６を取り外すことができないので、安全である。

尚、本発明の実施形態では、支持フレーム５３に取り付ける２つの治具６を同じ治具６としたが、種類の異なる治具６を取り付けるようにしてもよい。

また、溶接ロボット３や作業者Ｈ１が作業する際、各第２モータ５５を回転させて治具６を傾けることで溶接ロボット３や作業者Ｈ１の作業がし易くなるようにしてもよい。

また、ワーク溶接領域Ｘ１に設置する溶接ロボット３を複数にしてもよい。

また、本発明の実施形態では、作業者Ｈ１は一人であるが、複数の作業者Ｈ１がワークセット領域Ｘ２で作業するようにしてもよい。

また、本発明の実施形態では、ワークＷ１，Ｗ２の組み立てをスポット溶接で行っているが、これに限らず、アーク溶接やレーザ溶接で行ってもよいし、その他の接合方法で行ってもよい。

また、本発明の実施形態では、支持フレーム５３が水平方向に延びる回転軸心周りに回転するようになっているが、支持フレーム５３が回転することは必須ではない。

また、本発明の実施形態では、第１嵌合穴６９ａ及び第２嵌合穴６９ｂを治具６に設けるとともに、スライド棒８２及び第２固定ユニット９を支持フレーム５３に設けているが、これに限らず、第１嵌合穴６９ａ及び第２嵌合穴６９ｂを支持フレーム５３に設けるとともに、スライド棒８２及びび第２固定ユニット９を治具６に設けて当該治具６を支持フレーム５３に取り付けるようにしてもよい。

また、本発明の実施形態では、固定穴７１ａや固定補助穴７ｃが水平方向に延びる姿勢で突出部６５や固定補助フレーム６３を嵌挿させているが、固定穴７１ａや固定補助穴７ｃが垂直方向に延びる姿勢で突出部６５や固定補助フレーム６３を嵌挿させる構造であってもよい。

本発明は、例えば、溶接を行う際にプレス成形により得たワーク等を把持して位置を決めるワーク位置決め装置に適している。

２ ワーク位置決め装置
６ 治具
９ 第２固定ユニット（スライド手段）
１２ｄ 吊下プレート
１２ｅ 貫通孔
１２ｆ 第２水平軸
１２ｇ 回動阻止ピン（回動阻止手段）
５３ 支持フレーム（支持体）
５３ｂ 第１水平軸
６９ａ 第１嵌合穴
６９ｂ 第２嵌合穴
８２ スライド棒
８２ａ 細棒部（挿通部）
８２ｂ 太棒部（嵌合部）
９４ａ スライドロッド（挿通部）
９７ 治具固定用ピン（嵌合部）
Ｗ１，Ｗ２ ワーク

Claims (2)

1. ワークの位置決めを行う治具と、
   該治具を取付・取外可能に支持し、且つ、水平方向に延びる第１水平軸周りに回動可能な支持体とを備えたワーク位置決め装置であって、
   上記治具及び上記支持体の一方には、嵌合穴が設けられ、
   上記治具及び上記支持体の他方には、上記第１水平軸の軸心方向と平行に延びる第２水平軸周りに回動自在に吊り下げられ、且つ、上記第１水平軸の軸心方向と同方向に貫通する貫通孔を有する吊下プレートと、上記第１水平軸の軸心方向と同方向にスライド可能に設けられ、一方側へのスライド動作で上記嵌合穴に嵌合する一方、他方側へのスライド動作で上記嵌合穴から外れる嵌合部と、上記治具が上記第１水平軸周りの所定の基準位置に位置する際、他方側へのスライド動作で上記貫通孔に挿通する一方、一方側へのスライド動作で上記貫通孔から外れる挿通部とを有するスライド手段とが設けられていることを特徴とするワーク位置決め装置。
2. 請求項１に記載のワーク位置決め装置において、
   上記治具及び上記支持体の他方には、上記吊下プレートにおける上記第２水平軸周りの一方側への回動を阻止する回動阻止手段が設けられていることを特徴とするワーク位置決め装置。

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