JP6224267B2

JP6224267B2 - ワーク位置決め装置

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Publication number: JP6224267B2
Application number: JP2016557082A
Authority: JP
Inventors: 通中田; 猛志古田
Original assignee: Keylex Corp
Current assignee: Keylex Corp
Priority date: 2015-09-02
Filing date: 2015-09-02
Publication date: 2017-11-01
Anticipated expiration: 2035-09-02
Also published as: JPWO2017037763A1; WO2017037763A1

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。

特開２００２−１６２６号公報

ところで、特許文献１の如き治具の交換が可能な装置では、治具の交換を繰り返した際、装置本体側に固定された治具の位置が必ず同じ位置となることが求められる。

また、治具の交換作業に多くの時間が費やされると生産性が低下するため、治具の交換作業にかかる時間を短くしたいという要求もある。

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、治具の交換を繰り返し行っても装置本体側に固定された治具の位置を必ず同じ位置にすることができ、しかも、治具の交換作業にかかる時間を短くできる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、治具を２種類の固定手段で装置本体側に固定することによって治具の位置が繰り返し同じ位置に決まるよう工夫を凝ら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・取外可能に支持する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、上記支持体に対して上記治具を固定する第１及び第２固定手段を備え、上記第１固定手段は、上記治具及び上記支持体の一方に設けられた突出部と、上記治具及び上記支持体の他方に設けられ、上記支持体に対して上記突出部の突出方向か、又は、上記突出部の突出方向の反対方向に上記治具を移動させることにより上記突出部が嵌挿される固定穴とを備え、上記第２固定手段は、上記治具及び上記支持体の一方に設けられ、上記突出部の突出方向と直交する方向に進退可能な進退部と、上記治具及び上記支持体の他方に設けられ、上記固定穴に上記突出部が嵌挿された際、上記進退部に対応する位置となるとともに、当該進退部が前進した状態で嵌合する嵌合穴とを備え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、上記第２固定手段は、上記進退部の進退方向に離間して一対設けられ、上記各第２固定手段の進退部は、互いに反対方向に前進するようになっていることを特徴とする。

第３の発明では、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支持体とを備えたワーク位置決め装置を対象として、上記支持体に対して上記治具を固定する第１及び第２固定手段を備え、上記第１固定手段は、上記治具及び上記支持体の一方に設けられた突出部と、上記治具及び上記支持体の他方に設けられ、上記支持体に対して上記突出部の突出方向か、又は、上記突出部の突出方向の反対方向に上記治具を移動させることにより上記突出部が嵌挿される固定穴とを備え、上記第２固定手段は、上記治具及び上記支持体の一方に設けられ、上記突出部の突出方向と直交する方向に進退可能な進退部と、上記治具及び上記支持体の他方に設けられ、上記固定穴に上記突出部が嵌挿された際、上記進退部に対応する位置となるとともに、当該進退部が前進した状態で嵌合する嵌合穴とを備え、さらに上記第１固定手段は、上記治具及び上記支持体の一方で、且つ、上記突出部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た係合部と、上記治具及び上記支持体の他方で、且つ、上記固定穴の上記突出部嵌挿側に所定の間隔をあけて設けられ、上記突出部の上記固定穴への嵌挿動作に伴って上記係合部が係合する被係合部とを備えていることを特徴とする。

第４の発明では、第３の発明において、上記突出部と上記係合部との間には、当該突出部と上記係合部とを連結する直線状をなす連結部が設けられ、上記被係合部には、上記突出部の上記固定穴への嵌挿方向に亘って延び、その両端部分がそれぞれ開放する係合凹条部が形成され、該係合凹条部は、上記突出部の上記固定穴への嵌挿方向に沿って延び、且つ、上記連結部の形状に対応するスリット状の開口部と、該開口部に連続して上記突出部の上記固定穴への嵌挿方向と直交する方向に広がり、且つ、上記突出部の上記固定穴への嵌挿動作に伴って上記係合部が係合する幅広部とを備えていることを特徴とする。

第５の発明では、第１から第４のいずれか１つの発明において、上記第１固定手段は、上記治具及び上記支持体の一方で、且つ、上記突出部の突出方向と直交する方向の両側に上記突出部を中心に対称となるように設けられ、上記突出部と同方向に突出する一対の固定補助部と、上記治具及び上記支持体の他方に設けられ、上記突出部の上記固定穴への嵌挿動作に伴って上記各固定補助部が嵌挿される一対の固定補助穴とを備えていることを特徴とする。

第１の発明では、固定穴に突出部が嵌挿されると、支持体に対して突出部の突出方向と直交する方向の治具の位置が決まり、嵌合穴に進退部が嵌合すると、支持体に対して突出部の突出方向の治具の位置が決まるので、支持体に対する治具の位置が正確に決まる。したがって、治具の交換を繰り返し行っても支持体に対する治具の位置を必ず同じ位置にすることができる。また、支持体に治具を取り付ける際、治具を支持体まで運搬する動作の一部である治具を支持体に向かって移動させる動作によって固定穴に突出部が嵌挿されるので、治具を支持体まで運搬する動作を利用して位置決めの一部を行うことができ、治具の交換作業にかかる時間を短くできる。

第２の発明では、治具が支持体に対して互いに離間した３箇所で固定されるので、支持体に対する治具の取付状態を安定させることができる。

第３の発明では、治具を支持体に向かって移動させて固定穴に突出部を嵌挿させる際、係合部も被係合部に係合するので、治具が勢い余って固定穴を中心に回動して支持体から落ちてしまうのを防ぐことができる。

第４の発明では、連結部によって突出部と係合部とが一体になるので、治具における突出部と係合部とが取り付けられている周辺の剛性を高めることができる。

第５の発明では、突出部を固定穴に嵌挿する際、固定補助部を突出部と同方向に移動させながら固定補助穴に嵌挿させるので、治具が平面視で支持体に対して傾かなくなる。したがって、嵌合穴の位置が確実に進退部に対応する位置になり、支持体に対する治具の位置決めを確実に成功させることができる。

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。

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（固定補助部）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。

該各クロスローラーベアリングＢ１は、上記第１水平フレーム５１の長手方向に沿う回転軸心周りに回転可能に上記各支持フレーム５３を支持しており、該各支持フレーム５３は、当該各支持フレーム５３に取り付けられている各治具６の位置をＲ３方向の回転（正転）とＲ４方向の回転（逆転）とによって交互に切り替えるようになっている。

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。

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（被係合部）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（上記突出部６５の上記固定穴７１ａへの嵌挿方向）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ユニット本体８ａと、上記支持フレーム５３の長手方向外側に向かって（突出部６５の突出方向と直交する水平方向に向かって）進退可能な第１ピン８ｂ（進退部）とを備え、該第１ピン８ｂの内部には、上記回転フレーム５側の配管に繋がるエア通路（図示せず）が形成されている。

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の隣りに固定され、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、該スライドレール９２にスライド可能に嵌合するスライド板９３と、上記固定台９１に取り付けられた流体圧シリンダ９４とを備え、該流体圧シリンダ９４のピストンロッド９４ａは、上記支持フレーム５３の長手方向に伸縮するとともに、その先端が連結フレーム９５を介して上記スライド板９３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、第２ピン９７（進退部）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。

そして、上記流体圧シリンダ９４のピストンロッド９４ａが伸縮すると、上記スライド板９３のスライド動作によって上記第２ピン９７及び上記第２コネクタ９８が上記支持フレーム５３の長手方向（突出部６５の突出方向と直交する水平方向）に進退するようになっている。

すなわち、上記第１ピン８ｂ及び上記第２ピン９７は、上記支持フレーム５３の同一側面においてその進退方向に対となっていて、互いに反対方向に前進するようになっている。

そして、突出部６５、固定穴７１ａ、係合部６６、第２ブロック７２、固定補助フレーム６３及び固定補助穴７ｃが本発明の第１固定手段１２を構成するとともに、第１ピン８ｂ及び第１嵌合穴６９ａ、又は、第２ピン９７及び第２嵌合穴６９ｂが本発明の第２固定手段１３を構成していて、上記治具６の突出部６５及び両固定補助フレーム６３を上記支持フレーム５３の固定穴７１ａ及び両固定補助穴７ｃにそれぞれ嵌挿させるとともに、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、上記第１ピン８ｂ及び第２ピン９７が上記第１嵌合穴６９ａ及び第２嵌合穴６９ｂに対応する位置となり、この状態で上記第１ピン８ｂ及び第２ピン９７を前進させることによって上記第１嵌合穴６９ａ及び第２嵌合穴６９ｂにそれぞれ嵌合させるようになっている。

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、ワーク位置決め装置２から治具６を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、第１ピン８ｂが後退して第１嵌合穴６９ａから外れる。

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、ピストンロッド９４ａの伸縮動作に伴うスライド板９３のスライド動作によって第２ピン９７が後退して第２嵌合穴６９ｂから外れるとともに、第２コネクタ９８が第１コネクタ６９ｃから外れる。

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、第１ピン８ｂ及び第２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、上記第１ピン８ｂが上記第１嵌合穴６９ａに対応するとともに上記第２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、第１ピン８ｂが前進して第１嵌合穴６９ａに嵌合し、それと同時に第１ピン８ｂを介して回転フレーム５側の配管から治具６の各駆動部に圧縮エアが供給されるようになって治具６が動作可能状態になる。

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、ピストンロッド９４ａの伸縮動作に伴うスライド板９３のスライド動作によって第２ピン９７が前進して第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、それと同時に第１コネクタ６９ｃ及び第２コネクタ９８を介して回転フレーム５側の配線と治具６側の配線とが接続されて治具６の各駆動部が制御盤１０によって制御されるようになる。

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。

以上より、本発明の実施形態によると、固定穴７１ａに突出部６５の突出爪６５ａが嵌挿されると、支持フレーム５３に対して突出爪６５ａの突出方向と直交する方向の治具６の位置が決まり、第１嵌合穴６９ａに第１ピン８ｂが嵌合するとともに第２嵌合穴６９ｂに第２ピン９７が嵌合すると、支持フレーム５３に対して突出爪６５ａの突出方向の治具６の位置が決まるので、支持フレーム５３に対する治具６の位置が正確に決まる。したがって、治具６の交換を繰り返し行っても支持フレーム５３に対する治具６の位置を必ず同じ位置にすることができる。また、支持フレーム５３に治具６を取り付ける際、治具６を支持フレーム５３まで運搬する動作の一部である治具６を支持フレーム５３に向かって移動させる動作によって固定穴７１ａに突出爪６５ａが嵌挿されるので、治具６を支持フレーム５３まで運搬する動作を利用して位置決めの一部を行うことができ、治具６の交換作業にかかる時間を短くできる。

また、第１固定手段１２及び２つの第２固定手段１３により、治具６が支持フレーム５３に対して互いに離間した３箇所で固定されるので、支持フレーム５３に対する治具６の取付状態を安定させることができる。

さらに、連結部６７によって突出部６５と係合部６６とが一体になるので、治具６における突出部６５と係合部６６とが取り付けられている周辺の剛性を高めることができる。

それに加えて、突出部６５を固定穴７１ａに嵌挿する際、固定補助フレーム６３を突出部６５と同方向に移動させながら固定補助穴７ｃに嵌挿させるので、治具６が平面視で支持フレーム５３に対して傾かなくなる。したがって、第１嵌合穴６９ａ及び第２嵌合穴６９ｂの位置が確実に第１ピン８ｂ及び第２ピン９７にそれぞれ対応する位置になり、支持フレーム５３に対する治具６の位置決めを確実に成功させることができる。

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、突出部６５、係合部６６、固定補助フレーム６３、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、固定穴７１ａ、第２ブロック７２、固定補助穴７ｃ、第１ピン８ｂ、及び、第２ピン９７を支持フレーム５３に設けているが、これに限らず、突出部６５、係合部６６、固定補助フレーム６３、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、固定穴７１ａ、第２ブロック７２、固定補助穴７ｃ、第１ピン８ｂ、及び、第２ピン９７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。このとき、治具６を突出部６５の突出方向の反対方向に移動させて支持フレーム５３に固定する。

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
７ｃ固定補助穴
８ｂ第１ピン（進退部）
１２第１固定手段
１３第２固定手段
５３支持フレーム（支持体）
６３固定補助フレーム（固定補助部）
６５突出部
６６係合部
６７連結部
６９ａ第１嵌合穴
６９ｂ第２嵌合穴
７１ａ固定穴
７２第２ブロック（被係合部）
７２ａ係合凹条部
７２ｂ開口部
７２ｃ幅広部
９７第２ピン（進退部）
Ｗ１，Ｗ２ワーク

Claims

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支持体とを備えたワーク位置決め装置であって、
上記支持体に対して上記治具を固定する第１及び第２固定手段を備え、
上記第１固定手段は、上記治具及び上記支持体の一方に設けられた突出部と、上記治具及び上記支持体の他方に設けられ、上記支持体に対して上記突出部の突出方向か、又は、上記突出部の突出方向の反対方向に上記治具を移動させることにより上記突出部が嵌挿される固定穴とを備え、
上記第２固定手段は、上記治具及び上記支持体の一方に設けられ、上記突出部の突出方向と直交する方向に進退可能な進退部と、上記治具及び上記支持体の他方に設けられ、上記固定穴に上記突出部が嵌挿された際、上記進退部に対応する位置となるとともに、当該進退部が前進した状態で嵌合する嵌合穴とを備えていることを特徴とするワーク位置決め装置。
請求項１に記載のワーク位置決め装置において、
上記第２固定手段は、上記進退部の進退方向に離間して一対設けられ、上記各第２固定手段の進退部は、互いに反対方向に前進するようになっていることを特徴とするワーク位置決め装置。
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支持体とを備えたワーク位置決め装置であって、
上記支持体に対して上記治具を固定する第１及び第２固定手段を備え、
上記第１固定手段は、上記治具及び上記支持体の一方に設けられた突出部と、上記治具及び上記支持体の他方に設けられ、上記支持体に対して上記突出部の突出方向か、又は、上記突出部の突出方向の反対方向に上記治具を移動させることにより上記突出部が嵌挿される固定穴とを備え、
上記第２固定手段は、上記治具及び上記支持体の一方に設けられ、上記突出部の突出方向と直交する方向に進退可能な進退部と、上記治具及び上記支持体の他方に設けられ、上記固定穴に上記突出部が嵌挿された際、上記進退部に対応する位置となるとともに、当該進退部が前進した状態で嵌合する嵌合穴とを備え、
さらに上記第１固定手段は、上記治具及び上記支持体の一方で、且つ、上記突出部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た係合部と、上記治具及び上記支持体の他方で、且つ、上記固定穴の上記突出部嵌挿側に所定の間隔をあけて設けられ、上記突出部の上記固定穴への嵌挿動作に伴って上記係合部が係合する被係合部とを備えていることを特徴とするワーク位置決め装置。
請求項３に記載のワーク位置決め装置において、
上記突出部と上記係合部との間には、当該突出部と上記係合部とを連結する直線状をなす連結部が設けられ、
上記被係合部には、上記突出部の上記固定穴への嵌挿方向に亘って延び、その両端部分がそれぞれ開放する係合凹条部が形成され、
該係合凹条部は、上記突出部の上記固定穴への嵌挿方向に沿って延び、且つ、上記連結部の形状に対応するスリット状の開口部と、該開口部に連続して上記突出部の上記固定穴への嵌挿方向と直交する方向に広がり、且つ、上記突出部の上記固定穴への嵌挿動作に伴って上記係合部が係合する幅広部とを備えていることを特徴とするワーク位置決め装置。
請求項１から４のいずれか１つに記載のワーク位置決め装置において、
上記第１固定手段は、上記治具及び上記支持体の一方で、且つ、上記突出部の突出方向と直交する方向の両側に上記突出部を中心に対称となるように設けられ、上記突出部と同方向に突出する一対の固定補助部と、上記治具及び上記支持体の他方に設けられ、上記突出部の上記固定穴への嵌挿動作に伴って上記各固定補助部が嵌挿される一対の固定補助穴とを備えていることを特徴とするワーク位置決め装置。