JPH0527274Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、建設機械（油圧シヨベル、フオーク
リフトなど）、産業機械（射出成形機など）、造船
小組立等の板金構造物の本溶接前の部材組立・仮
付工程の自動化に適用される板金組立装置に関す
る。

〔従来の技術〕

従来の仮付工程並びに部材組立て例として第８
図から第６図に示す。

大方の方法は、部材ハンドリング装置と多数の
位置決め・拘束用加圧シリンダを有する動力付組
立治具とによる部材組立装置に仮付のための溶接
士又は溶接ロボツトを配した方式である。

一部の先行的方法として、NC制御、テイーチ
プレイバツク等のオープン制御の部材搬送・設置
組立ロボツトと簡単な組立定盤とによる部材組立
装置に、組立ロボツト・アーム部に吊下式仮付溶
接機または別置仮付溶接ロボツトを配した方式が
ある。

従来の一部の先行的方法である部材位置決めオ
ープン制御式組立ロボツトと組立定盤による方式
で説明すると、第３図で示すように組立て構造要
素を含み、かつ簡単な構造において組立ては治具
無し組立定盤方式のためａ図では部材１→２→３
→３ｂ、及びｂ図で示す部材１→２→２ｂ→３→
３ｂの順に各部材ごとに設置・仮付けが行われる
ものであり、第４図は部材１に対する部材２，２
ｂの設置、部材１，２，２ｂに対する部材３，３
ｂの設置のように先行部材に対して後続部材を設
置する場合、矢印Ａ及びＢで示す部材送り方向で
部材衝突による組立ロボツトへの過負荷を防止す
るため、部材精度ばらつきを見込んで間〓Ｓを残
した開先合せとなる。また第５図では、部材２に
対して部材３を設置する場合、矢印Ｃ及びＤで示
す部材送り方向で若し軽度に部材が接触しただけ
でも、一般に組立ロボツト・アーム８の捩り剛性
は低いから、容易に傾き角Δθを生じる。特に第
５図ａでは大きい。第６図で示す部材１に対する
部材２，２ｂの設置・仮付のように単独部材を仮
付する場合は、仮付溶接後に組立ロボツト・ハン
ド９を開放すると部材板面両側の仮付溶接４の歪
の不均等に応じて一般的に倒れ角Δγを生じる。

〔考案が解決しようとする問題点〕

従来の方法である部材ハンドリング装置と動力
付組立治具方式は組立治具が部材位置決め、仮付
溶接に対する部材拘束の全てを行うため、組立て
る板金構造物の形状によつては、治具が複雑、高
価かつ汎用性が少い問題点を有し、技術的、経済
的に実用性で限界がある。

また、一部の先行的方法である部材位置決めオ
ープン制御式組立ロボツトと組立定盤による方式
では、組立ロボツトが部材位置決め・拘束を行う
ため組立定盤は簡単となり、多種類の板金構造物
の組立てを対象とする場合も汎用性に富み、経済
的にも有利等のメリツトがある反面、板金部材精
度のばらつき、仮付溶接に伴う歪等による組立寸
法・形状精度、開先合せ精度のばらつきの問題が
あつた。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案は上記問題点を解決するために、センサ
制御する部材把持状態検出・補正制御装置と仮付
溶接制御装置を有する組立ロボツトに吊下式また
は別置式に仮付溶接ロボツトを設けて板金構造物
の組立・仮付を対象とする装置である。

すなわち、板金部材を所要の構造物に組立て、
仮付溶接する装置であつて、部材を把持・搬送設
置するアーム、手首、ハンドを一体的に組込んだ
アーム部に力覚センサを配設した組立ロボツト
と、該組立ロボツトに設けられた複数個の位置セ
ンサから成る組立ロボツト・ハンド動作せしめる
部材把持状態検出・補正制御装置と、前記力覚セ
ンサの検出信号とプログラム化されたアルゴリズ
ム処理により組立て制御する組立ロボツト制御装
置と、前記力覚センサの検出信号により組立て始
めにおける組立部材の角度制御する仮付溶接制御
装置と、前記組立ロボツト・アーム部に吊下式仮
付溶接機または別置仮付溶ロボツトとを具備して
なる板金組立装置において、 上記組立定盤に至るアーム搬送路上の所定位置
に設置されたセンサ取付台と、該センサ取付台上
で、アームが搬送する部材の垂直方向の間〓距離
と水平方向の間〓距離とをそれぞれ搬送方向に離
反した複数点で検出する位置センサとを有し、上
記検出された間〓距離から本来の位置座標との位
置誤差を算出しプログラムされた座標値を補正す
ると共に、平行度誤差を算出してアーム部の手首
回転軸を回転修正させる部材把持状態検出・補正
制御装置を設けたことを特徴とする板金組立装置
を提供するものである。

〔作用〕

本考案の板金組立装置は上記のような構造とな
るので、組立ロボツト・ハンドにより把持され設
置する部材の組立て設置基準となる板表面、端面
の位置、平行度が組立ロボツトのプログラム位置
通りに修正されると、組立て部材同志の位置関係
がセンサにより検出されて組立ロボツトにフイー
ドバツクされること、並びに仮付溶接変形を修正
制御することにより全体として実用的に高品質な
部材組立精度を確保できる装置である。

〔実施例〕

以下、本考案を図面に示す実施例に基づいて具
体的に説明する。第１図は本発明の一実施例に係
る板金組立装置を適用した組立・仮付状態の正面
図。第２図は本実施例に係る第１図に組込まれた
部材把持状態検出・補正制御装置のａ図は斜視
図、同ｂ図は制御方法の原理の説明図である。以
下にその説明をする。

第１図において、組立ロボツト７はＸ，Ｙ，Ｚ
の３軸方向移動装置を有し、紙面に垂直なＸ軸方
向レールは部材置き台（図は省略）から第２図の
部材把持状態検出・補正制御装置を経て第１図の
組立定盤１２に至る移動のため長ストロークとな
つている。組立定盤１２に到着した部材１，２…
は組立ロボツト・アーム８のＸ，Ｙ，Ｚ軸方向移
動並びにアーム先手首回転軸１０の水平回転θ
軸、更に必要な場合は曲げα軸、β軸により所要
の組立て姿勢・位置・角度方向として組立定盤１
２や先行部材１…に対して設置される。

組立定盤１２は各部材を位置決め・拘束する動
力機構を有しない簡単な台であり、各部材ごとに
設置・仮付して使用されるが、組立て部材全体の
位置を決めるベースプレート部材１のみは押えシ
リンダ１３により固定する。

各部材１，２…を組立ロボツト・ハンド９に把
持し、組立定盤１２や先行部材１…に対して設置
し、溶接機用回転装置１５に取付けられた仮付溶
接機１４で仮付溶接４して組立てる場合の組立精
度向上の機能は、組立ロボツト・アーム８に取付
けた力覚センサ１１の検出と組立ロボツト７動作
への修正制御により行われる。力覚センサ１１は
組立ロボツト・アーム８移動のＸ，Ｙ，Ｚ軸方向
とアーム８を中心としたＺ軸周りの水平方向回
転、Ｘ，Ｙ軸周りの垂直方向回転の６方向の微小
変位を応力値として検出するもので各種構造のも
のが実用されており詳細は省略する。次いで部材
把持状態検出・補正制御装置の詳細について第２
図で説明すると、先ずａ図においてアームが搬送
する部材の垂直方向の間〓距離を搬送方向に離反
した複数点（図示例では２点）で検出し、水平方
向の間〓距離をそれぞれ搬送方向に離反した複数
点（図示例では２点）で且つ上下方向へ平行に複
数段（図示例では２段）設けられた位置センサ５
がセンサ取付台６に取付けられて部材置き台と組
立定盤の中間の部材搬送経路の途中に組立ロボツ
トの座標系と相関関係をもつて設置されており、
組立ロボツト・ハンド９に把持された部材１〜３
の組立て設置基準となる板表面、端面の位置、平
行度を検出して、位置誤差に関しては組立ロボツ
トのプログラム座標値を補正し、平行度に関して
は組立ロボツト・アーム８の手首回転軸１０の
α，β，θ軸を微動回転修正することにより、寸
法誤差や曲り反り等の部材精度と組立ロボツト７
による部材把持位置精度のばらつきによる影響を
最小にして、少くとも組立て相手部材と接する設
置部材の組立て設置基準となる板表面、端面の位
置、平行度を組立ロボツト７のプログラム座標値
通りとして、組立精度向上の準備を行う。

この制御方法の一例を組立ロボツト・ハンド９
に把持された部材１〜３の板表面の位置、平行度
に関する検出・補正について同ｂ図で説明する。
同図においてアーム８の先のハンド９に把持され
た部材２〜３の平表面とセンサ取付台６の位置セ
ンサ５との間〓距離を検出している平面図を示
し、部材長手方向の２箇所で検出した結果の間〓
距離ｌ，ｍを得た。この間〓距離がこの時点での
組立ロボツト停止位置とセンサ取付台設置位置の
関係からは本来ｎであるべきとすれば、位置誤差
として｜ｌ＋ｍ／２−ｎ｜を組立ロボツトのプログ ラム座標値を補正し、平行度誤差として｜
ｌ−ｍ／２｜を組立ロボツト・アーム８の手首回転 軸１０のθ軸を微動回転修正してｌ＝ｍとする。
ここで組立例を説明すると、組立て対象の板金構
造物モデルを従来例第３図ａ，ｂのように想定す
ると、組立精度向上の主な要素機能は次の〜
の通り行われる。

第４図に示すように先行部材１…に対して後
続部材２，８を設置する場合は、組立ロボツ
ト・アーム８のＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の移動を部材
設置予定位置の寸前で早送りから遅送りに切替
え、部材が接触するまで送り（δ→ο）、部材
接触による反力を組立ロボツト・アーム部の力
覚センサ１１で検知し送りを停止する。

更にこのときの停止位置とプログラム上の部
材設定位置の差が許容値以内であることを確認
するとともに若し許容値以上であればアラーム
を発し人による判定処置を持つ。

第５図に示すように、上記項の部材接触の
操作により設置した部材２，３は、組立ロボツ
ト・ハンド９による部材把持位置と部材接触位
置との間の回転モーメントにより設置角度誤差
を生じる可能性があるが、このうちで実用上問
題になるのは一般的に組立ロボツト・アーム８
の剛性の最も低いＺ軸周りの水平方向回転によ
る部材３の傾き角Δθであり、これを組立ロボ
ツト・アーム部の捩り応力として力覚センサ１
１により検出し、許容値以内であることを確認
するとともに若し許容値以上であればアラーム
を発し人による判定処置を持つ。

第６図に示すように、組立ての始め方で単独
部材２，２′を仮付する場合は、組立ロボツ
ト・ハンド９で設置部材を把持したまゝプログ
ラム通りの仮付を行い、部材板面両側の仮付溶
接歪の不均等により生じる部材の倒れ力を力覚
センサ１１により検出し、許容値以上であれば
その力を打消すように仮付溶接による収縮歪が
大きくて板間角度が角度が鋭角になろうとする
のと反対側に仮付溶接を追加する。なお、上記
付溶接歪の不均等により生じ、組立ロボツト・
ハンド９を介して力覚センサ１１が感じる部材
の倒れ力は、仮付部材の寸法形状の剛性、仮付
溶接４の大きさにより異なるので、予め各部に
ついてプログラム通り仮付溶接された場合の部
材の倒れ力−部材の倒れ角−力覚センサ検出値
の関係の較正データを採取しておき、これによ
つて許容値を制御装置内に設定するものであ
る。これらの操作は第１図の例では組立ロボツ
ト・アーム部に吊下式仮付溶接機１４と仮付溶
接機用回転装置１５とにより行われる。

これら力覚センサ１１の検出結果による組立
ロボツト７、仮付溶接機１４への補正制御のた
めの制御装置が必要であるが、その機能につい
ては上記説明で述べてあるので制御装置図は省
略する。

〔考案の効果〕

以上、具体的に説明したように本考案の板金組
立装置はセンサ制御の組立ロボツト、仮付溶接機
と簡単な組立定盤を中心に構成されるので、多種
類の板金構造物の組立を対象とする場合も汎用性
に富み、経済的にも有利な上に、品質面でも良好
な部材組立寸法精度と平行度等の形状精度、最小
の部材間間〓の良好な開先合せ精度が得られ優れ
ている。また、センサ制御により組立ロボツトの
安全性も保証されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例に係る板金組立装置
を適用した組立・仮付状態の正面図、第２図は本
実施に係る第１図に組込まれた部材把持状態検
出・補正制御装置のａ図は斜視図、同ｂ図は制御
方法の原理の説明図、第３図は従来または本実施
例に適用の組立て対象とする板金構造物モデル、
第４図は従来の部材組立装置による〓間となる部
材設置状態を示すａ図先行部材の部分断面図、同
ｂ図は仮付後の後行部材設置する部分断面図、第
５図は従来の部材組立装置による部材設置時のず
れ状態のａ図はＴ字形突合せの平面図、同ｂ図は
〓字形突合せの平面図、第６図は従来の部材板面
の仮付溶接後の倒れ状態を示す断面図である。 １，２，２ｂ，３，３ｂ……部材、４……仮付
溶接、５……位置センサ、６……センサ取付台、
７……組立ロボツト、８……アーム、９……ハン
ド、１０……手首回転軸、１１……力覚センサ、
１２……組立定盤、１３……押えシリンダ、１４
……仮付溶接機、１５……溶接機用回転装置。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 組立て板金部材全体の位置を決めるベースプ
   レート部材を拘束可能な組立定盤上で板金部材
   を所要の構造物に組立て、仮付溶接する装置で
   あつて、部材を把持・搬送・設置するアーム、
   手首、ハンドを一体的に組込んだアーム部に力
   覚センサを配設した組立ロボツトと、前記力覚
   センサの検出信号とプログラム化されたアルゴ
   リズム処理により組立て制御する組立ロボツト
   制御装置と、前記力覚センサの検出信号により
   組立て始めにおける組立部材の角度制御する仮
   付溶接制御装置と、前記組立ロボツト・アーム
   部に吊下式仮付溶接機または別置仮付溶接ロボ
   ツトとを具備してなる板金組立装置において、 上記組立定盤に至るアーム搬送路上の所定位
   置に設置されたセンサ取付台と、該センサ取付
   台上で、アームが搬送する部材の垂直方向の間
   隙距離と水平方向の間隙距離とをそれぞれ搬送
   方向に離反した複数点で検出する位置センサと
   を有し、上記検出された間隙距離から本来の位
   置座標との位置誤差を算出しプログラムされた
   座標値を補正すると共に、平行度誤差を算出し
   てアーム部の手首回転軸を回転修正させる部材
   把持状態検出・補正制御装置を設けたことを特
   徴とする板金組立装置。 (2) 部材把持状態検出・補正制御装置の水平方向
   の間隙距離を検出する位置センサが、上下方向
   へ平行に複数段設けられてなることを特徴とす
   る実用新案登録請求の範囲第１項に記載の板金
   組立装置。