JPH05192829A - 製作品フレームに加工作業を行うための生産ラインおよび異なるワークを機械加工する方法 - Google Patents

製作品フレームに加工作業を行うための生産ラインおよび異なるワークを機械加工する方法

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JPH05192829A
JPH05192829A JP4016803A JP1680392A JPH05192829A JP H05192829 A JPH05192829 A JP H05192829A JP 4016803 A JP4016803 A JP 4016803A JP 1680392 A JP1680392 A JP 1680392A JP H05192829 A JPH05192829 A JP H05192829A
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JP
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workstation
mounting
rotary table
work
base
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JP4016803A
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James S Kaczmarek
スタンリィ カクズマレック ジェームス
James M Steimel
マイクル ステイメル ジェームス
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PAAMAFURETSUKUSU CO
Permaflex Co
Original Assignee
PAAMAFURETSUKUSU CO
Permaflex Co
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 処理されるべきワークおよび工具の変更に適
応するように各ワークステーションで使用され得るプロ
グラム可能多位置回転ユニットを有する自動車車体を組
立てるための生産ライン製造装置、方法の提供。 【構成】 回転ユニット１８は移転可能に取付けられた
垂直姿勢で配列された４つの取付け具２０を含む四位置
水平配列取付け具回転テーブル２８を有する。各取付け
具上の精密設定キー５４が各個の取付け具２０を回転テ
ーブル上に位置決めし、そしてワーク位置における積極
取付け具止めとして機能する。工作さるべき自動車フレ
ーム１４の存在を探知する制御手段がコンベヤ１２と歯
車モータ８４との作動を制御し、所望取付け具をワーク
位置に隣接して正確に位置するように働く。取付け具止
めはベース２６および取付け具と結合されたプログラム
可能締付手段６２，６４と接触して回転テーブルおよび
選択された取付け具を所望位置にロックする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】１９９１年２月１日付で提出され
た米国特許第願第０７／６３９５３７号の部分継続出願
である本発明は、製品組立装置及び組立方法に関する。
特に、本発明は一連のワーク（加工品）が複数の定置ワ
ークステーションを通って動かされる、自動車の車体を
組立てるための製品製造ラインおよび方法に係る。さら
に、本発明はプログラム可能の多位置回転ユニットであ
って工作さるべきワーク並びに工具の変更に適応するた
めに各ワークステーションにおいて使用され得るものに
関する。
【０００２】
【従来技術および発明が解決しようとする課題】プログ
ラム可能なロボットによって自動車の車体を互いに溶接
するための組立装置であって、連続する溶接ステーショ
ンにおいて再スポット溶接または仕上げ溶接を提供する
ものは既知である。典型的に、これら組立装置は１つま
たはそれより多い組立溶接ステーションを通過するルー
トに沿って一連のワーク保持パレットを移転する運搬手
段を有する。典型的に、各組立溶接ステーションは、溶
接作業を行うとともに複数のワークから「無塗装車体」
の予備組立を行うプログラム可能なロボットを有する。
本願発明者の米国特許第４９２８３８３号は非同時組立
装置の典型的なものであり、該特許の開示事項は引用に
よって本明細に包含される。
【０００３】従来の若干の組立装置に付随する欠点の一
つは、取付け、工具着脱、ワークの状態及び機械加工結
果のためのデータを、使用者が検証し、測定しそして更
新し、次いでこのデータに完全に自動的モードで反応す
ることをワークステーションが可能にしなかったことで
ある。さらに、混合モデルを変更することは必ずしも完
全な融通性を有せずそして結果的にかなりの作業中止時
間を生じた。ワークステーションは、混合モデルに適応
するように迅速に取り替えられ得るプラットホームを有
することが望ましい。
【０００４】従来の組立装置はパレット化されたワーク
ステーションであって各小組立部品が異なる工具パレッ
ト上に組立てられるもの（例えば、回転木馬式回転テー
ブル、自動的に案内される運搬具、パレット化されたコ
ンベヤ）を使用したが、それらは融通性を有したが反復
可能性を保証しなかった。各ワークステーションがプロ
グラム可能である単一ラインにおいて異なる部品を処理
する融通性を有することが望ましい。
【０００５】本発明の一目的は、例えば自動車の車体を
溶接するための組立装置およびそのための融通性のある
ワークステーションを提供することである。本発明に従
うワークステーションは、それにより部品積載フレーム
を容易に変更し、かつほぼ即座に停止し得る融通性を有
する。
【０００６】そのための本発明の一目的は、混合モデル
（モデルミックス）に適応し得、かつ現時点での生産を
中断することなしに試作部品を給送するように迅速に更
新され得、一連のワークステーションの間の単一無端ラ
インに沿って非同時的態様で工作されるべき複数の部品
を運搬し、そして部品に順次各種の工作を遂行し、各ワ
ークステーションがプログラム可能であり、全く作業を
行わないことを含み、遂行されるべき作業を選択し、そ
れにより、生産ラインの作業能力の一部分に部品をもた
らし得る製造プロセスである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、簡潔に言えば、本発明は、少なくとも１つのワーク
ステーションと、それに隣接する搬送手段であって自動
車車体（例えば自動車サイドフレーム）を前記ワークス
テーションに対して搬送し、かつ前記ワークステーショ
ンから搬出するものとを有する自動車車体溶接組立装置
に向けられている。前記組立装置は、必要に応じて、運
搬手段によって便益を提供される複数の同様構成のワー
クステーションを有するように拡張され得る。
【０００８】前記ワークステーションは恒久的に据付け
られたベース（基礎）と、水平方向で四箇所に配置され
た取付け具回転テーブルであって、その上に移動可能に
配設された４つの垂直姿勢取付け具を有するものを含
む。各取付け具上の精密設定キーが各取付け具を回転テ
ーブル上に位置決めしそしてワーク位置における積極的
取付け具止め（ストッパー）として働く、水平に配置さ
れた単一の歯車が回転テーブルに結合されそして回転テ
ーブルを両方向へ回転させるようにモータ駆動手段の対
応する半径方向の歯と噛み合う半径方向内方へ指向され
た歯車歯を有し、歯車とモータ駆動手段は中心方向に接
近可能でありそして垂直方向に取り替え可能でありそし
て急速制動を行うようにプログラム可能の制御手段とと
もに機能する。パレット手段が運搬手段に結合されそし
て回転テーブル上方に垂直方向に吊持されそして所定の
取付け具と整合される。混合モデルに依っては、回転テ
ーブルは全く回転することを強いられない。工作さるべ
き自動車フレームの存在を探知するための制御手段が運
搬手段とモータ駆動手段との作動を制御しそしてワーク
一に隣接して所望取付け具を正確に位置決めするように
協働する。取付け具止めはベースおよび取付け具と結合
されたプログラム可能の締付手段と接触しそれにより回
転テーブルおよび選択された取付け具は所望位置にロッ
クされる。
【０００９】回転ユニットではなく各取付け具自体が最
終位置を決定することが有利である。これは従来の装置
より高い水準の正確性と反復可能性とを生じさせる。そ
の結果として、パレットの精密な位置決めまたは寸法精
度は要求されない。
【００１０】ワークステーションは四ステーション構成
を有するように多側化されるが、五または六ステーショ
ンに拡張されることが有利である。
【００１１】本発明装置の他の一利点は制御システム
が、各ステーションを独立してプログラムすることなし
に、特定の一混合モデルに対してプログラムされ、かつ
次に異なる混合モデルに対して再プログラムされ得るこ
とである。
【００１２】現在の生産を中断することなく、収納され
た遊休工具に対して整備が行われ、かつモデルチェンジ
のために該遊休工具が交換され得るため、作業中止時間
が最小にされる。
【００１３】他の目的および利点は、添付図面を参照し
て為される以下の明細な説明によって明らかにされる。
【００１４】
【実施例】図１〜図３６は、全体として１０で示される
本発明による組立装置すなわち生産ラインを図解してい
る。組立装置１０は、ワークステーション１６内に対し
て自動車の車体１４を搬入し、搬出するための、全体と
して１２で示されるパワー・アンド・フリー（駆動・停
止式）頭上コンベヤを有し、前記ワークステーション１
６は前記コンベヤにそしてロボット２２に相対して４つ
のワーク取付け具２０の何れかを位置決めするための多
位置回転ユニット１８を有し、各ロボットは予め選択さ
れた工具一式すなわち溶接ガンを設けられそして予決定
された作業を行うためにプログラムされている。
【００１５】図１においては単に１個のワークステーシ
ョン１６が示されているが、図２５〜図３６に示される
組立装置１０は７つのワークステーションを有し、各ワ
ークステーションは、実質的に同一の回転ユニット１８
を有するが、異種のロボットとワーク工具とを有する。
ワークステーションの個数は特定組立用途および要求さ
れる組立工程数次第で変わる。以下の説明は自動車の溶
接装置についてのものであるが、組立方法および工具交
換技術は他用途に容易に適応され得ることは理解される
だろう。
【００１６】図１に示されるごとく、複数のキャリアす
なわちパレット２４が車体すなわちワーク１４をワーク
ステーション１６に対して搬入し、かつそれから搬出す
るための生産ラインを形成するように順次に前記頭上コ
ンベヤ１２に結合される。これらパレット２４はワーク
１４を支持し、取付け具２０上にワークを取付け、そし
て予決定径路に沿ってワーク１４を移送、すなわち搬送
するように機能する。説明のため示されるワーク１４は
自動車の車体のサイドパネルであり、そしてパレット２
４は連続するワークステーション１６に隣接する一位置
において垂直面にサイドパネルを支持する。
【００１７】前記頭上コンベヤ１２は、組立てのための
基底レベルにおいて第１部分１２ａを有し、そして現行
生産を妨げることなしに据付、移転、整備または試行の
ためにワークステーションにおいて使用すべく用意され
た各種工作機械に対しクリアランスを形成するように復
帰ループ上で高められた第２部分１２ｂを有する。パレ
ット２４は、予選択された前記取付け具２０上にそれを
取付けるために各ワークステーションにおいて頭上コン
ベヤ１２から外されるようになっており、必要に応じて
頭上コンベヤ１２と再係合され得る。これは同時または
非同時作業を可能にし、または、ワークステーションは
新型取付けのための寸法保証および交換のために取り除
かれ得る。
【００１８】ワークステーション１６に隣接して作業員
は、当初ワークセルから離れている進行するワーク（す
なわち、サイドパネル）１４上に複数のばらの部品を載
せる。ワークサイクルの間、ワーク１４から後方に離れ
てパレット２４が配置され、かつ位置決めされる。ワー
クステーション１６において、プログラムされたロボッ
ト２２はばらの部品をサイドパネルに溶接するかまたは
組付けるごとき機能を行うように導かれる。さらに、他
の作業員は必要に応じて他の取付け具において整備作業
を行いまたは手動溶接作業を行い得る。パレット２４は
頭上コンベヤ１２から離脱され、かつワークセル内に生
産物をおろす。該移送体は点検、整備のため安全かつ容
易なアクセス（接近）によってワークステーション１６
を片付け得る。
【００１９】図示実施例において、ワークステーション
１６は恒久的に据付けられた４位置取付け具交換回転ユ
ニット１８であって４つ以上の独特のサイドフレーム工
具を格納しそして供給する能力を有するものを有する。
ワークステーション１６は実質的に水平の固定ベース２
６と、固定ベース２６のまわりにその実質的に垂直の軸
線を中心として回転するように固定ベース２６に取付け
られた実質的に水平の回転テーブル２８と、パレット２
４を取付けるための複数の取付け具２０とを有する。
【００２０】回転テーブル２８は、多側部ボックス状構
造体であって回転テーブルの各側部３０が垂直に配列さ
れそしておのおのが頭上コンベヤ１２とサイドパネルを
支持するパレット２４とに隣接して定心関係に位置され
るようにされているものを有する。回転テーブル２８は
固定ベース２６上のローラ３２上に位置する矩形のボッ
クス状構造体を画成するように互いに固定された細長い
矩形の横断面を有する複数のビームによって形成され、
前記ボックス状構造体は頂部において開かれそして概ね
矩形の４つの実質的に同一の側部を画成する。図４にお
いて最も明らかに図示されるが、各側部はパレット取付
け具２０の一つを取付けるように形づけられており、そ
して各側部は水平に延びる上、下ビーム３４，３６と、
垂直に延びる側部ビーム３８，４０とを有する。
【００２１】取付け具２０は概ね矩形であり、回転テー
ブル１８の選ばれた一側部３０に取り外し可能に取付け
られるようにされており、そして水平に延びる上、下ビ
ーム４２，４４と、垂直に延びる側ビーム４６，４８を
有する。取付け具、回転テーブル側部及び自動車フレー
ムは容易な手動またはロボット積載、溶接及び整備を許
すように概ね垂直に配置される。適当なパレット据付け
及び位置決め取付け手段（図示せず）はパレットおよび
その関連自動車フレームをそれに確保するための各取付
け具上に配置される。
【００２２】取付け具装着機構は取付け具２０の上ビー
ム４２から延びる各取付ブロック５０を受けるための側
部３０の上ビーム３４から延びる受け部材４８を有す
る。有利には、回転テーブルは適所に垂直に降下されそ
して移転され得る。
【００２３】各個の取付け具２０は精密設定組立体５２
を介して回転ユニット上に広がりをもって配置され、該
精密設定組立体は固定ベース２６上に配置された設定キ
ー溝５６内に受けられる設定キー５４と、ワーク位置を
規定するための積極的取付け具止めとして働く設定ブロ
ック５８とを有する。取付け具２０は回転ユニット１８
ではなく、ワーク１４の最終位置を決定する。
【００２４】回転テーブル締付けおよび位置決め機構６
０は、回転テーブル２８の予決定停止位置を限定するた
め、各取付け具２０と作動的に結合された設定ブロック
５８と、固定ベース２６に結合された１対のプログラム
され得る外締付けブロック６２，６４であって内方にそ
して外方にそして回転テーブルの回転方向に対し横断方
向に半径方向摺動運動を行うようにプログラムされたも
のとを有する。設定ブロック５８は１対の半径方向面６
６Ａ，６６Ｂと１対のカム面６８Ａ，６８Ｂとを有し、
半径方向面６６Ａとカム面６８Ａおよび半径方向面６６
Ｂとカム面６８Ｂはそれぞれ反対回転方向に面してい
る。
【００２５】外締付ブロック６２，６４は、それぞれ、
反対回転方向に面する半径方向面７０Ａ，７０Ｂを有す
る。各締付ブロックには電気水力学的に作動される緩衝
器すなわちピストン７２Ａおよび７２Ｂと枢動自在のカ
ム７４Ａおよび７４Ｂが結合されている。各ピストンは
回転テーブル２８が時計回りまたは逆時計回りに運動す
るかに依って半径方向面６６Ａまたは６６Ｂと係合する
ようにされた引込め可能のプランジャ７６Ａおよび７６
Ｂを有する。カム７４Ａおよび７４Ｂはピン７５Ａおよ
び７５Ｂによってそれぞれ外締付ブロック６２および６
４に結合される。カム７４Ａは外締付ブロック６４上の
プランジャ７６Ｂおよびピストン７２Ｂと一緒に働き、
そしてカム７４Ｂは外締付ブロック６２上のプランジャ
７６Ａおよびピストン７２Ａと一緒に働き、もってそれ
ぞれの回転方向における回転テーブルの回転を制動しそ
して次いで設定ブロック５８を適所にしっかりとロック
する。２つの外締付ブロック６２，６４は回転テーブル
２８が時計回りまたは逆時計回りに運動するかに依って
連続的に作動されそして回転テーブルの回転を減速しそ
してそれらの間に設定ブロック５８を挟み、もって回転
テーブルの望まれない回転を阻止するブレーキとして働
く。いったん取付け具止めがプログラム可能の外止めお
よびピストンと接触するならば、それは回転を阻止する
適所に位置される。
【００２６】図７〜図９は時計回りに回転する回転テー
ブル２８を示す。図７において、外締付ブロック６２，
６４は半径方向内方へ引込められている。図８におい
て、外締付ブロック６２は内方に保持されそして外締付
ブロック６４は半径方向外方へ運動されそして設定ブロ
ック５８の通路内に在る。回転テーブル２８が回転し続
けるにしたがって、外締付ブロック６４の半径方向面６
６Ｂはプランジャ７６Ｂと係合して回転テーブル２８の
回転を減速する。設定ブロック５８がほとんど停止する
まで減速した後、外締付ブロック６２は作動されそして
半径方向外方へ駆動され、それによりカム７４Ａは設定
ブロック５８の半径方向面６６Ａに対して駆動される。
このステーションにおける工作が完了され、そして新し
い取付け具が望まれるとき、制御装置は両外締付ブロッ
クを引込めそして回転テーブル２８は所望の方向へ回転
する。
【００２７】図１０〜図１２は逆時計回りに回転する回
転テーブルを示し、その過程は説明されたそれと反対で
ある。簡潔に言えば、外締付ブロック６２は半径方向外
方へ駆動されそれにより設定ブロック５８の接近する半
径方向面６６Ａはプランジャ７６Ａと係合して外締付ブ
ロック６２の半径方向面７０Ａに対して停止するまで減
速しそしてカム７４Ａは設定ブロック５８の半径方向面
６６Ｂに対して駆動される。
【００２８】万一停電したならば、外締付ブロックは設
定ブロックに対して偏圧されてロックされそして回転テ
ーブル２８は回転しないようにロックされる。全回転は
２７０°な制限される。
【００２９】回転ユニット１８の中心は回転ユニット及
び頭上コンベヤ１２の双方のために変速ＡＣ駆動装置を
接近可能に位置させる。ロボット２２が一取付フレーム
において作業する間、操作者は他のフレームにおいて作
業し得、それにより現在の生産を中断することなしに他
のモデル変更および修正の世話をするとともに工具を試
用し得る。
【００３０】自蔵一体化歯車および軸受組立体が回転ユ
ニット１８を駆動する。円筒形の歯車（大歯車）８２が
固定ベース２６に相対して水平に配置されそして回転テ
ーブル２８に結合される。歯車８２はその内周から半径
方向内方へ延びる複数の歯および回転テーブル２８に結
合された外周を有する。駆動歯車を有する歯車モータ８
４が歯車８２の内部に配置され、歯車８２の歯と駆動歯
車の歯は駆動回転のために噛合わされている。これはよ
り良い重量配分および剛さ、ＡＣ駆動装置の整備のため
の接近可能中心区域および簡単な設計を提供する点にお
いて有利である。図３において、歯車８２と歯車モータ
８４は回転ユニット１８の中心から離されて図示され
る。一端据付けられたならば、基本セルはモデルチェン
ジまたは生産品タイプと無関係にそのままの状態にとど
まるように設計される。
【００３１】頭上コンベヤ１２、回転テーブル２８、外
締付ブロック６２，６４および歯車モータ８４の作動を
実質的に同時に制御するための装置は、運搬されつつあ
る特定自動車フレーム即ちワーク１４を取付け具２０お
よび作業工具と特定ワークステーション１８において相
互に関係させるように設けられる。回転テーブル２８上
の電気的制御スイッチ（図示せず）は、回転テーブルの
側部が予決定角度位置に在るとき信号を発しそして前記
スイッチと結合されたプログラム可能なコンピュータ８
６は歯車モータ８４を制御しそして従って回転テーブル
を位置決めするために設定組立体５２によって限定され
そして予選択停止位置に相対するワークに関し選択され
た予決定停止位置に相対する回転テーブルの位置を制御
する。外締付ブロック６２，６４の作動は回転テーブル
２８が目標停止位置より回転方向前方に位置し、それに
より所望停止位置へのワークの正確な配置を保証するよ
うにされる。
【００３２】制御手段はさらに所望位置に在るときのワ
ークに対し所望の作業を行い得る工作機械の運転を制御
するためのコントローラ８８を有する。
【００３３】さらに、回転テーブルが特定位置に在るこ
とを示すコンピュータ８６に応答して制動を行うように
外締付ブロック６２，６４を作動するための、比較器を
含む、アクチュエータ手段が設けられる。
【００３４】図１３〜２４は回転ユニット１８の較正を
示す。回転ユニットのシーケンスは次の通りである：
(a) 加速、(b) 減速、(c) ショックおよび停止へ匐進、
および(d) 停止、(e) ロック起動。
【００３５】次に図２５〜３６を参照すると、多片サイ
ドフレームの組立てが７つのワークステーションから構
成される組立ラインのために詳細に説明される。手動お
よび自動の両インプットが様々のワークステーションに
おいて作業を遂行するために用いられる。ワークステー
ション＃１（図２５）に隣接して、１Ｂにおいて作業員
はキャリヤすなわちパレット２４に手動で部品を積載し
それによりワークステーション＃２における手助けを自
由にする。ワークステーション＃１（図２６）におい
て、作業員は第１の取付け具にばら部品を手動で積載す
る（または溶接部品を鋲で留める）。これはサイドフレ
ームが組立ラインに沿って前進される前に製作品の寸法
的完全性を確立することにおいて有利である。
【００３６】サイドフレームはワークステーション＃２
（図２７）へ前進され、そこにおいてプログラムされた
ロボットは取付ボルトのための穴を穿つ。もし必要とさ
れるならば、溶接ロボットが設置され得る。次いで、サ
イドフレームはワークステーション＃３（図２８）へ前
進され、そこにおいて作業員はボルトをサイドフレーム
にしっかり留めそしてアイドルステーション３Ａ（図２
９）に前進され、そこにおいて作業員は部品を積載しそ
してばら部品をパレット上のサイドフレームに配置す
る。
【００３７】サイドフレームはワークステーション＃４
（図３０）へ前進され、次いでワークステーション＃５
（図３１）へ前進され、そこにおいて２つのプログラム
されたロボットがサイドフレームへ中心柱を溶接する。
ワークステーション＃６（図３２）において作業員は必
要に従って例えば前および後屋根ヘッダ補強部において
手動溶接を行う。そのあと、サイドフレームはワークス
テーション＃７（図３４）へ前進され、そこにおいてロ
ボットはサイドフレームに対し溶接を行う。
【００３８】その後、サイドフレームはワークステーシ
ョン＃７Ａ（図３４）へ前進され、そこにおいて自動捕
捉及び配置装置またはロボットがサイドフレームをパレ
ットから下ろし、そしてパレットは他のサイドフレーム
を積載するために戻される。
【００３９】適用に依っては、図２５は完成されたサイ
ドフレームがフレーム付けステーションへ直送するため
の交換製作品パレット上に留まる組立ラインを示す。
【００４０】図３６はアイドルステーション１Ａ，２
Ａ，４Ａ，５Ａ，６Ａが手動バックアップ溶接、積込み
または点検のために使用され得ることを示す。
【００４１】上に説明された回転保管ユニットは監視さ
るべき多数の回転位置を必要とする。図３７は前記回転
ユニットの回転を図解する概略図である。図３７に示さ
れる各セグメントは回転間開閉されなくてはならない窓
を表す。図示された窓の各々は開かれたおよび閉じられ
た２つの設定点を必要とする。個々のスイッチとアクチ
ュエータとをもってこれら設定点を監視することは極め
て高い費用を要しそして維持困難である。複数の設定点
を有する現存する電子回転監視装置は多数の設定点の個
別較正を必要とする。
【００４２】それに代えて、図３７に図解されるよう
に、マルチプル分解回転変換器が、システム分解に依存
して、概ね１７秒である。回転ユニットの回転の増分の
ためのプログラム可能なコントローラに対する異なる数
値を提供するのに使用される。分解器は絶対帰還装置で
あるから、それはパワーを失い得、または、パワーを加
えられることなしに運動され得そしてパワーが再び加え
られるとき依然として正確な位置を報告する。
【００４３】各位置に対する２つの個別の設定点を手動
的に較正することに代えて、分解器カウントにおける様
々の“窓”の幅のみが経験的に決定されなくてはならな
い。必要な設定点は図３７においてＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄと呼
称される４つの停止位置の一つが一旦決定されたならば
計算される。これら計算は当業者によって知られるごと
くプログラムされたコンピュータによってルーチン的に
行われる。図３７において図解される配列においては、
４つの位置が使用されそして等間隔、すなわち９０°、
をもって離されるように計算される。かくして、すべて
の要求される設定点は単に１つの回転テーブル位置がプ
ログラムされた後に自動的に確立され、もってセットア
ップ時間および機械破損誤差の機会を著しく減少させ
る。
【００４４】もし減速距離のごときパラメータが荷重に
より生じる慣性の変化によって影響され、またはより厳
しい位置決め要求が必要とされるならば、「窓値」は修
正されなくてはならずそして全設定点は同様に調整さ
れ、それはコンピュータプログラムを通じて自動的にな
され得る。これは最小調整時間をもって最適回転性能を
続けることを容易にする。
【００４５】もし９０度増分以外の位置に前記取付け具
を配置することが希望されるならば、正確な位置ロケー
ションが測定されそして計算がそれに基づかされる。後
述されるように、個々のジグ位置は微調整される。
【００４６】もし分解器が損傷しそして交換されなくて
はならないならば、適当なゼロ点が新分解器のために迅
速に決定され得そして全設定点が直ちに再計算され得
る。これは無計画整備時間を大いに減じる。
【００４７】前記窓は回転ユニットの作動によって限定
される。回転及び位置決めのための時間を減じることに
よって効率を向上させることが望まれる。しかし、作業
の性質によって、位置決めの正確度が絶対に必要であ
る。
【００４８】ワークステーションにおける位置決めは外
締付ブロック６２，６４（図６に図解される）の使用に
よって正確に行われる。回転の方向に依存して、２つの
外締付ブロックの一つは、取付け具２０の設定ブロック
５８と係合するように延ばされる。独特の設定ブロック
が所望ワークステーション１６の領域内に位置するま
で、全外締付ブロックは回転ユニット１８の自由な回転
を許すために引込められた状態に止どまらなくてはなら
ない。これは２０４を以て示されるロケータの「開け
た」窓である。いったん、位置さるべき取付け具に隣在
する取付け具に対する設定ブロックが所望ワークステー
ションにおける第２の外締付ブロックを通り越したなら
ば、該外締付ブロックは所望取付け具の設定ブロックと
係合するように作動され（延ばされ）、そしていったん
係合されたならば、２つの外締付ブロックの他の一つは
取付け具を適所に締付けて固定するように延ばされる。
係合すべきこの第２の外締付ブロックのための「回転ユ
ニットの領域」位置は窓２０２において示される。これ
ら窓はセットアップの間における回転ユニットの損傷を
防止するために予めプログラムされる。
【００４９】回転時間を最小限にすることが好ましい
が、回転ユニットが全速力で外締付ブロック内に回転す
るのを許すことは望ましくない。従って、減速が始まら
なくてはならない点を正確に決定することが望ましい。
回転ユニットは角加速度を急速に確立するから、回転速
度からの減速距離は回転ユニットが９０°回転されるか
または２７０°回転されるかとは無関係に同じである。
減速はモータをより低い速度に切り替えてモータがブレ
ーキとして作用することを許すことによって簡単に達成
される。減速距離はモータおよび回転ユニットの質量に
依存し、後者はワークステーションの質量および個数に
依存して変化する。窓２１０は、回転の方向に依存し
て、モータが最も近いステーションのための減速のため
に切り替えられる点を表す２個の端点によって画成され
る。
【００５０】モータは回転ユニットが所望位置に接近す
るに従って回転速度から匐進（クリープ）速度に切り替
えられる。回転ユニットはそれが延ばされた外締付ブロ
ックと係合するまで匐進速度で回転する。この点におい
て、第２の外締付ブロックが作動（係合）される。
【００５１】回転速度は匐進速度の概ね２０倍速いか
ら、匐進時間を最小化することが必須である。回転ユニ
ットを匐進速度で約２cm（３／４″）ですら回転させる
ことは回転時間の所望の７秒またはそれ以下の概ね１秒
を要することがあり得る。モータの制動特性は既知であ
るから、減速点の較正は試行錯誤を通じて相当注意深く
単一のワークステーションに対し始められる。いったん
減速点が満足に決定されたならば、同じ角減速距離が次
いで各方向から各ワークステーションのために使用さ
れ、それは分解器を使用して自動的にプログラムされ得
る。
【００５２】例えば、回転ユニットの重量を変更させる
工具類の追加のごとく、もし条件が変更されたならば、
減速距離は一ワークステーションに対し一回再較正され
そして次いで各ワークステーションに対し自動的に変更
される。
【００５３】１対のリミットスイッチ２３２が自動的に
モータを止めそして暴走回転を防止するために回転ユニ
ットの回転の各端に設けられる。さらに、積極止め（ス
トッパー）２３４が暴走回転を停止させるために設けら
れる。窓２０６および２０２は回転ユニットの最大回転
範囲を示す。
【００５４】典型的な較正手順は最初にゼロ位置の選択
を含む。これはプロセッサのランダム事象であるが、い
ったん設定されたならば、全計算がこのデータから行わ
れる。これを達成するために、回転ユニットは過進リミ
ットスイッチ２３２が動作されるまで時計回りの方向に
回転される。次に、リゾルバがリセットされ、従ってこ
の位置が電気的「零」になる。窓２０４が爾後の作動間
における装備の損傷を防ぐため直ちに計算される。全て
の他の窓はこの時点において概算される。各個のワーク
ステーションの微調整は次のようにして行われる：ワー
クステーションＡが使用される（どの一つも使用され得
る）と仮定すると、回転ユニットは取付け具がＡ内に締
付けられ得るように手動で回転される。次に、モータが
システムにおけるすべての機械的遊びが吸収されるまで
低速で一方向に運転される。分解器の読みが取られる。
次いで、モータは機械的遊びが反対方向において吸収さ
れるまで低速で逆方向に運転されそして他の一つの読み
が取られる。前記二つ読みの平均はステーション中心基
準点である。同様の手順が各ワークステーションにおい
て使用され得るから、ワークステーションは回転ユニッ
トにおいて精密に据付けられることを要しない。分解器
はかくしてワークステーションが位置するとされる所よ
りはむしろそれが現に位置する所を認識するようにプロ
グラムされる。
【００５５】以上の説明は、本発明の提示実施例を構成
するが、本発明は特許請求範囲の適正な範囲または正し
い意味から逸脱することなしに修正、変化および変更を
加えられ得ることは理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】一ワークステーションおよび工作さるべき部品
を前記ワークステーションへ運搬するためのコンベヤを
有する組立システムの部分斜視図。
【図２】図１に示された組立システムの平面図。
【図３】部分的に破断されそして駆動軸受および駆動ユ
ニットの移転を示すワークステーションの立面図。
【図４】ワークステーションの回転テーブル上に取付け
られたジグを示す斜視図。
【図５】図４の線Ｖ−Ｖに沿って取られた斜視図。
【図６】ジクと係合しそして回転テーブルを位置決めす
るための締付および位置決定手段の斜視図。
【図７】時計回りの回転のための締付および位置決定手
段の作用を図解し、図８および図９と組みをなす図面。
【図８】時計回りの回転のための締付および位置決定手
段の作用を図解し、図７および図９と組みをなす図面。
【図９】時計回りの回転のための締付および位置決定手
段の作用を図解し、図７および図８と組みをなす図面。
【図１０】逆時計回りの回転のための締付および位置決
定手段の作用を図解し、図１１および図１２と組みをな
す図面。
【図１１】逆時計回りの回転のための締付および位置決
定手段の作用を図解し、図１０および図１２と組みをな
す図面。
【図１２】逆時計回りの回転のための締付および位置決
定手段の作用を図解し、図１０および図１１と組みをな
す図面。
【図１３】回転ユニットの作動のための制御の較正を図
解し、図１４と組みをなす図面。
【図１４】回転ユニットの作動のための制御の較正を図
解し、図１３と組みをなす図面。
【図１５】回転ユニットの作動のための制御の較正を図
解し、図１６と組みをなす図面。
【図１６】回転ユニットの作動のための制御の較正を図
解し、図１５と組みをなす図面。
【図１７】回転ユニットの作動のための制御の較正を図
解し、図１８と組みをなす図面。
【図１８】回転ユニットの作動のための制御の較正を図
解し、図１７と組みをなす図面。
【図１９】回転ユニットの作動のための制御の較正を図
解し、図２０と組みをなす図面。
【図２０】回転ユニットの作動のための制御の較正を図
解し、図１９と組みをなす図面。
【図２１】回転ユニットの作動のための制御の較正を図
解し、図２２と組みをなす図面。
【図２２】回転ユニットの作動のための制御の較正を図
解し、図２１と組みをなす図面。
【図２３】回転ユニットの作動のための制御の較正を図
解し、図２４と組みをなす図面。
【図２４】回転ユニットの作動のための制御の較正を図
解し、図２３と組みをなす図面。
【図２５】コンベヤおよび７個のワークステーションを
有する組立システムの組立作業を示し、図２６〜図３６
と組みをなす図面。
【図２６】コンベヤおよび７個のワークステーションを
有する組立システムの組立作業を示し、図２５および図
２７〜図３６と組みをなす図面。
【図２７】コンベヤおよび７個のワークステーションを
有する組立システムの組立作業を示し、図２５、図２６
および図２８〜図３６と組みをなす図面。
【図２８】コンベヤおよび７個のワークステーションを
有する組立システムの組立作業を示し、図２５〜図２７
および図２９〜図３６と組みをなす図面。
【図２９】コンベヤおよび７個のワークステーションを
有する組立システムの組立作業を示し、図２５〜図２８
および図３０〜図３６と組みをなす図面。
【図３０】コンベヤおよび７個のワークステーションを
有する組立システムの組立作業を示し、図２５〜図２９
および図３１〜図３６と組みをなす図面。
【図３１】コンベヤおよび７個のワークステーションを
有する組立システムの組立作業を示し、図２５〜図３０
および図３２〜図３６と組みをなす図面。
【図３２】コンベヤおよび７つのワークステーションを
有する組立システムの組立作業を示し、図２５〜図３１
および図３３〜図３６と組みをなす図面。
【図３３】コンベヤおよび７つのワークステーションを
有する組立システムの組立作業を示し、図２５〜図３２
および図３４〜図３６と組みをなす図面。
【図３４】コンベヤおよび７つのワークステーションを
有する組立システムの組立作業を示し、図２５〜図３３
および図３５および図３６と組みをなす図面。
【図３５】コンベヤおよび７つのワークステーションを
有する組立システムの組立作業を示し、図２５〜図３４
および図３６と組みをなす図面。
【図３６】コンベヤおよび７つのワークステーションを
有する組立システムの組立作業を示し、図２５〜図３５
と組みをなす図面。
【図３７】回転ユニットの回転を図解する概略図。
【符号の説明】
１０ 組立装置 １２ 頭上コンベヤ １４ ワーク １６ ワークステーション １８ 回転ユニット ２０ ワーク取付け具 ２２ ロボット ２４ パレット ２８ 回転テーブル ３０ 側部 ５２ 精密設定組立体 ５８ 設定ブロック ６０ 締付および位置決定機構 ６２ 外締付ブロック ６４ 外締付ブロック ７２Ａ ピストン ７２Ｂ ピストン ７６Ａ プランジャ ７６Ｂ プランジャ ８２ 歯車 ８４ 歯車モータ ８６ プログラム可能なコンピュータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２３Ｑ 41/00 Ｚ 8107−3Ｃ // Ｂ６２Ｄ 65/00 Ａ 8211−3Ｄ

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 製作品フレームに対し加工作業を行うた
    めの生産ラインであって：実質的に水平の固定ベース、
    実質的に垂直の軸線を中心として前記ベースに回転可能
    に取付けられた実質的に水平の回転テーブル、および実
    質的に複数の取付テーブルを有するワークステーション
    と、 前記取付テーブルを前記ベースに移転可能に取付けるた
    めの取付手段であってそれにより前記取付テーブルが実
    質的に垂直に配置され得るものと、 前記製作品フレームを前記ワークステーションに対して
    搬入、搬出するための搬送手段と、 前記ベースに相対して回転テーブルを回転させるための
    駆動手段であってそれにより前記取付テーブルの選択さ
    れた一つが前記搬送手段に対し定心された関係に配置さ
    れるとともに前記製作品に隣接して位置され得るもの
    と、 前記選択された取付テーブルを前記定心された関係に位
    置決めしそして確保するための前記ベースと前記回転テ
    ーブルとの間の締付手段と；前記搬送手段によつて前記
    ワークステーション内へ運搬される各特定の製作品フレ
    ームを探知するための探知手段と、そして前記搬送手
    段、前記駆動手段および前記締付手段の作動を自動的に
    制御するための、前記探知手段に応答する電気的制御手
    段とを有する生産ライン。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載された生産ラインにおい
    て、前記締付手段が各前記取付テーブルに作動的に結合
    された設定ブロックと、前記テーブルの回転方向に対し
    横断方向に摺動するように前記ベースに結合された第１
    と第２の締付ブロックとを有し、前記締付ブロックが前
    記回転テーブルの回転を阻止するためそれらの間に前記
    設定ブロックを挟むように作動するように構成された生
    産ライン。
  3. 【請求項３】 予め作られた部品を製作品フレームに組
    立てるまたは製作品フレームに対し工作作業を行うため
    の生産ラインであって：実質的に水平の固定ベース、実
    質的に垂直の軸線を中心として前記ベースに回転可能に
    取付けられた実質的に水平の回転テーブル、および実質
    的に複数の取付テーブルを有するワークステーション
    と、 前記取付テーブルを前記ベースに移転可能に取付けるた
    めの取付手段であってそれにより前記取付テーブルが実
    質的に垂直に配置され得るものと、 前記製作品フレームを前記ワークステーションに対して
    搬入し、搬出するための搬送手段と、 前記ベースに相対して回転テーブルを回転させるための
    駆動手段であってそれにより前記取付テーブルの選択さ
    れた一つが前記搬送手段に対し定心された関係に配置さ
    れるとともに前記製作品に隣接して位置され得るもの
    と、 前記選択された取付テーブルを前記定心された関係に位
    置決めしそして確保するための前記ベースと前記回転テ
    ーブルとの間の締付手段と、 前記締付手段が各前記取付テーブルに作動的に結合され
    そして反対回転方向に面する第１と第２の側部を有する
    設定ブロックを有し、 前記テーブルの回転方向に対し横断方向に摺動するよう
    に前記ベースに結合された第１と第２の締付ブロックで
    あって前記回転テーブルの回転を阻止するためそれらの
    間に前記設定ブロックを挟むように作動するものと、 前記設定ブロックの回転を中断するためのピストン手段
    および前記ピストン手段と協働して前記設定ブロックを
    適所にロックするためのカム手段と、 最初に前記設定ブロックと係合しそしてその回転を中断
    するため前記第１および第２の締付ブロックと結合され
    た軸方向に引込め可能のピストンと、 前記設定ブロックと係合してその逆回転を防止するため
    の枢動可能のカムと、 前記運搬手段、前記駆動手段及び前記締付手段の作動を
    制御するための制御手段とを有する生産ライン。
  4. 【請求項４】 予め作られた部品を製作品フレームに組
    立てるための溶接装置であって、 実質的に垂直の軸線を中心として回転するようにベース
    に取付けられた実質的に水平のフレームであって複数の
    概ね垂直に配置された取付テーブルを有するものと、 前記ワークステーションへそしてそれから一連のパレッ
    トであって各パレットが前記取付テーブルの予選択され
    た一つの上に取付けられ得そして特定の製作品フレーム
    を担持するものを運搬するためのコンベヤと、 前記パレットに対し定心された関係に各取付テーブルを
    位置決めするため各前記取付テーブルから延びる設定体
    と、 前記コンベヤおよび前記水平フレームを制御するための
    プログラム可能の制御手段と、 各前記設定体としっかりと釈放可能に係合するため、前
    記制御装置によって作動されそして前記ベースに確保さ
    れる締付手段であってそれにより前記製作品フレームが
    前記取付テーブル上に取付けるため前記ワークステーシ
    ョン内に位置されるものとを有する溶接装置。
  5. 【請求項５】 少なくとも１つのワークのためのワーク
    ステーション装置であって、 固定ベース上に回転可能に取付けられたテーブルであっ
    てそれが回転されて進入する予選択された位置にワーク
    を支持するためのものと、 前記テーブルを両回転方向に駆動するための、モータ手
    段を含む、伝動手段と、 前記テーブルの回転を止めるための制御手段と、 前記制動装置を前記伝動手段と作動的に結合するための
    手段と、 前記テーブルが予決定位置に在るとき信号を発するため
    前記テーブル上に配置された信号手段、前記テーブルの
    予選択目標停止位置に相対してワークを位置させるよう
    に前記予決定位置に相対する前記テーブルの位置を適正
    に制御するため前記信号手段と結合されたコンピュータ
    手段、および前記コンピュータ手段が前記テーブルが特
    定位置に在ることを示すことに反応して前記制動手段を
    作動させるための、比較器を含む、作動手段であって前
    記テーブルが前記目標停止位置の前方に在るとき前記作
    動手段による前記制動手段の作動のタイミングが所望停
    止位置における前記ワークの正確な配置を保証するもの
    を含む制御手段とを有するワークステーション装置。
  6. 【請求項６】 請求項５に記載されるワークステーショ
    ン装置において、前記テーブル制御手段がさらに前記テ
    ーブルの実停止位置と予選択目標停止位置との間の何ら
    かの誤差に反応して前記制動手段の作動位置を修正する
    ための手段を有するワークステーション装置。
  7. 【請求項７】 制御されたワークステーションであっ
    て、 回転テーブルと；２反対角方向の何れかに前記回転テー
    ブルを回転させるようにされた二方向駆動手段と；制動
    手段が係合しているとき前記回転テーブルが前記何れの
    方向への回転も阻止されるように前記駆動手段および前
    記回転テーブルと作動的に結合された制動手段と；前記
    回転テーブルの回転方向の何れかにおける前記回転テー
    ブルの位置を感知するための感知手段と、 予設定されたゼロ点に相対する選択停止位置に達するた
    めに前記制動手段が作動さるべきとき前記回転テーブル
    の所望停止位置を選択するための選択手段と、 前記回転テーブルを前記所望停止位置に止めるため前記
    制動手段を作動するための作動手段と、そして前記感知
    手段の出力を前記所望停止位置と比較するための比較手
    段とを有する制動手段と；そしてもし前記被動要素が前
    記選択停止位置に選択精度範囲内で停止されないならば
    前記制動手段の作動手段の前記位置選択手段を修正する
    ための修正手段であって前記被動要素の運動を開始する
    ため前記被動要素が前記選択範囲外の位置に停止される
    とき前記クラッチ手段を作動するために含まれる作動手
    段を有するものとを含む制御されたワークステーショ
    ン。
  8. 【請求項８】 異なる機械加工作業を行い得る複数の工
    作機械から同じまたは異なる機械加工作業を要求する複
    数の異なるワークを機械加工する方法であって、多側部
    を有するワークステーションにおける予選択された機械
    加工止めをワークの少なくとも若干のために含む予決定
    ルートに沿ってプログラム可能制御手段の制御下で各ワ
    ークを運搬する過程と、前記ワークステーションの側部
    を限定しそして前記ワークステーションに位置される工
    作機械の少なくとも一つから少なくとも一つの機械加工
    作業を行う選択された取付け具上に前記ワークの若干を
    取付ける過程と、各ワークの位置を監視しそして前記ワ
    ークに関する情報を定期的に前記プログラム可能なコン
    トローラの制御手段に入力する過程とを有し、前記ワー
    クステーションが他の前記側部が整備または工具変更の
    ため接近可能にされることを許す複数の異なるワークを
    機械加工する方法。
  9. 【請求項９】 組立ラインまたは同様のもののための回
    転工具ユニットを較正する方法であって、前記回転工具
    ユニットが少なくとも定常回転速度及び匐進速度を有す
    るモータと、複数の工具ステーションと、一ワークステ
    ーションに前記工具ステーションの一つを精密に位置決
    めするための外部に位置される締付ブロックとを有する
    ものにおいて、前記方法が：回転工具ユニットのために
    必要な角減速距離を測定することと；安全限界を含む所
    望角匐進距離を決定することと；回転工具ユニットにお
    ける工具のための角位置を確認することと；前記締付ブ
    ロックの区域を決定することと；前記工具ステーション
    の任意の一つを前記ワークステーションに正確に位置さ
    せるように前記回転工具ユニットを回転させるための時
    間を最小限にするため前記モータの匐進速度を減速しそ
    して拘束するための角スイッチ点を経験的に決定し、そ
    して多重分解回転変換器を通じて前記角スイッチ点をプ
    ログラム可能なコントローラに入力することとを含む回
    転工具ユニットを較正する方法。
JP4016803A 1991-02-01 1992-01-31 製作品フレームに加工作業を行うための生産ラインおよび異なるワークを機械加工する方法 Pending JPH05192829A (ja)

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US07/672,839 US5150624A (en) 1991-02-01 1991-03-21 Method of calibrating a rotary tool unit for an assembly line

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