WO2022097650A1 - ワークを挟持する一対のポジショナを備える産業機械 - Google Patents

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亮二 北村
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    • G05CONTROLLING; REGULATING
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/45Nc applications
    • G05B2219/45104Lasrobot, welding robot

Definitions

  • the present invention relates to an industrial machine provided with a pair of positioners for sandwiching a work.
  • Patent Document 1 An industrial machine having a pair of positioners for sandwiching a work is known (for example, Patent Document 1).
  • an industrial machine is a work pedestal on which a first work is placed and a pair of positioners that sandwich the first work placed on the work pedestal, one of which is the other. It is provided with a pair of positioners that are movably provided so as to approach and separate from each other, and a slide mechanism that slidably supports the work base in a direction in which one approaches the other.
  • the action of the slide mechanism prevents an excessive force from being applied to the first work when the first work is sandwiched between a pair of positioners, and the first work is placed on the work table. It is possible to prevent the first work from being tilted and also to prevent the first work from being deformed. As a result, the first work can be appropriately sandwiched between the pair of positioners, and thus the work quality for the first work can be improved.
  • FIG. 7 It is a block diagram of the industrial machine which concerns on one Embodiment. It is a front view of the industrial machine shown in FIG. It is a top view of the industrial machine shown in FIG. It is sectional drawing which follows the line IV-IV in FIG. It is a figure which shows only the work support mechanism among the industrial machines shown in FIG. It is an enlarged view of the work table shown in FIG. It is a figure which looked at the work table shown in FIG. 6 from the rear. It is sectional drawing which follows the line VIII-VIII in FIG. It is a figure which shows the state which the work table was slid, and corresponds to FIG. 7. It is a figure which shows the state which the work table was slid, and corresponds to FIG.
  • the orthogonal coordinate system C in the figure is used as a reference of the direction, and for convenience, the x-axis plus direction is referred to as the right side, the y-axis plus direction is referred to as the front, and the z-axis plus direction is referred to as the upper direction.
  • the z-axis of the coordinate system C is, for example, parallel to the vertical axis.
  • the industrial machine 10 is a welding machine that welds the workpieces W1, W2, and W3 described later.
  • the industrial machine 10 includes a robot 12, a working device 14, and a control device 16.
  • the robot 12 is a vertical articulated robot, and is a robot base 18, a swivel body 20, a lower arm portion 22, an upper arm portion 24, a wrist portion 26, and an end effector 28.
  • the robot base 18 is fixed on the floor of the work cell.
  • the swivel cylinder 20 is provided on the robot base 18 so that it can swivel around an axis parallel to the z-axis of the coordinate system C.
  • the lower arm portion 22 is provided with a base end portion rotatably provided on the swivel body 20.
  • the upper arm portion 24 is provided so that its base end portion is rotatably provided at the tip end portion of the lower arm portion 22 around two axes orthogonal to each other.
  • the wrist portion 26 has a wrist base 26a rotatably provided at the tip of the upper arm portion 24 and a wrist flange 26b rotatably provided on the wrist base 26a.
  • the end effector 28 is detachably attached to the wrist flange 26b.
  • the end effector 28 is a welding torch, and performs welding work to the work in response to a command from the control device 16.
  • a servomotor 30 (FIG. 1) is provided on each component of the robot 12 (robot base 18, swivel body 20, lower arm 22, upper arm 24, wrist 26). In response to a command from the control device 16, these servomotors 30 drive each movable element (swivel body 20, lower arm 22, upper arm 24, wrist 26, wrist flange 26b) of the robot 12 to their respective drive shafts. Rotate around. As a result, the robot 12 can move the end effector 28 and place it at an arbitrary position and posture in the coordinate system C.
  • the work device 14 is a device for holding the works W1, W2, and W3 for welding work by the robot 12.
  • the working apparatus 14 includes a base portion 32, a pair of positioners 34 and 36, a work support mechanism 38, and drive portions 40, 42, 44, 46 and 48.
  • the base portion 32 is fixed on the floor of the work cell and has a pair of rail portions 50 and 52 (FIG. 4) extending in the x-axis direction of the coordinate system C.
  • the positioner 34 is provided on the base portion 32 so as to be slidable in the x-axis direction of the coordinate system C1.
  • the positioner 34 has a slider 54, a pedestal portion 56, and a chuck mechanism 58.
  • the slider 54 is slidably engaged with the rail portions 50 and 52 at its lower end.
  • the pedestal portion 56 is fixed to the slider 54 so as to extend upward from the slider 54, and has a pair of support walls 56a and 56b arranged to face each other in the y-axis direction of the coordinate system C.
  • the chuck mechanism 58 is supported by the pedestal portion 56 so as to be rotatable around an axis A4 parallel to the y-axis direction of the coordinate system C.
  • the chuck mechanism 58 includes a base 60, a rotary table 62, a first rotary table drive unit (not shown), and a chuck 64.
  • the base 60 is hollow and rotatably pivoted around the axis A4 between the support walls 56a and 56b.
  • the rotary table 62 is a disk-shaped member having a central axis A1 and is provided on the base 60 so as to be rotatable around the axis A1.
  • the first rotary table drive unit is, for example, a servomotor, which is housed inside the base unit 60 and rotates the rotary table 62 around the axis A1 in response to a command from the control device 16.
  • the chuck 64 is fixed to the tip surface 62a of the rotary table 62.
  • the chuck 64 includes a chuck main body portion 64a having a substantially quadrangular outer shape, a plurality of chuck claws 64c and 64d provided on the tip surface 64b of the chuck main body portion 64a so as to be openable and claw, and a chuck main body portion 64a. It has a first chuck claw drive unit (not shown) built in the.
  • the first chuck claw drive unit is, for example, a pneumatic or hydraulic cylinder or a servomotor, and opens and closes the chuck claws 64c and 64d in response to a command from the control device 16.
  • the chuck 64 can grip and release the work W2 described later by the chuck claws 64c and 64d that are opened and closed.
  • the drive unit 40 (first drive unit) is fixed to the left end portion of the base portion 32.
  • the drive unit 40 is a servomotor, and the positioner 34 is reciprocated in the x-axis direction of the coordinate system C in response to a command from the control device 16.
  • the base portion 32 has a first motion conversion mechanism (for example, a ball) that converts the rotational motion of the rotary shaft (not shown) of the drive unit 40 into a reciprocating motion in the x-axis direction of the coordinate system C.
  • a screw mechanism is provided. By rotating the rotary shaft, the drive unit 40 reciprocates the positioner 34 in the x-axis direction of the coordinate system C via the first motion conversion mechanism.
  • the drive unit 46 is fixed to the outer surface of the support wall 56b of the pedestal unit 56.
  • the drive unit 46 is, for example, a servomotor, and rotates the chuck mechanism 58 (and the axis A1) around the axis A4 in response to a command from the control device 16.
  • the positioner 36 is arranged on the right side of the positioner 34 facing the positioner 34, and is provided on the base portion 32 so as to be slidable along the x-axis of the coordinate system C1.
  • the positioner 36 has the same configuration as the positioner 34. Specifically, the positioner 36 has a slider 66, a pedestal portion 68, and a chuck mechanism 70.
  • the slider 66, the pedestal portion 68, and the chuck mechanism 70 are parallel to the yz plane of the coordinate system C and the positioners 34 and 36 with respect to the slider 54, the pedestal portion 56, and the chuck mechanism 58 of the positioner 34, respectively. They are arranged so as to be symmetrical with respect to the plane arranged between them.
  • the slider 66 is slidably engaged with the rail portions 50 and 52 at its lower end.
  • the pedestal portion 68 has a pair of support walls 68a and 68b fixed to the slider 66 and arranged to face each other in the y-axis direction of the coordinate system C.
  • the chuck mechanism 70 is supported by a pedestal portion 68 so as to be rotatable around an axis A5 parallel to the y-axis direction of the coordinate system C, and is supported by a base portion 72, a rotary table 74, and a second rotary table drive unit (FIG. Not shown), and has a chuck 76.
  • the base 72 is hollow and rotatably pivoted around the axis A5 between the support walls 68a and 68b.
  • the rotary table 74 is a disk-shaped member having a central axis A2, and is provided on the base 72 so as to be rotatable around the axis A2.
  • the second rotary table drive unit is, for example, a servomotor, which is housed inside the base 72 and rotates the rotary table 74 around the axis A2 in response to a command from the control device 16.
  • the chuck 76 is fixed to the tip surface 74a of the rotary table 74, has a substantially quadrangular outer shape, and has a plurality of chuck claws 76c provided on the tip surface 76b of the chuck body 76a so as to be openable and closable. It has a 76d and a second chuck claw drive unit (not shown) built in the chuck main body portion 76a.
  • the second chuck claw drive unit is, for example, a cylinder or a servomotor, and opens and closes the chuck claws 76c and 76d in response to a command from the control device 16.
  • the chuck 76 can grip and release the work W3 described later by the chuck claws 76c and 76d that are opened and closed.
  • the drive unit 42 (second drive unit) is fixed to the right end of the base unit 32.
  • the drive unit 42 is a servomotor, and the positioner 36 is reciprocated in the x-axis direction of the coordinate system C in response to a command from the control device 16.
  • the base portion 32 has a second motion conversion mechanism (for example, a ball) that converts the rotational motion of the rotary shaft (not shown) of the drive unit 42 into a reciprocating motion in the x-axis direction of the coordinate system C.
  • a screw mechanism is provided. By rotating the rotating shaft, the drive unit 42 can reciprocate the positioner 36 in the x-axis direction of the coordinate system C via the second motion conversion mechanism.
  • the drive unit 48 is fixed to the outer surface of the support wall 68b of the pedestal unit 68.
  • the drive unit 48 is, for example, a servomotor, and rotates the chuck mechanism 70 (and the axis A2) around the axis A5 in response to a command from the control device 16.
  • the work support mechanism 38 includes a support column 78, an elevating table 80, a work stand 82, and a slide mechanism 84.
  • the support column 78 is a hollow member extending in the z-axis direction of the coordinate system C and is fixed on the floor of the work cell.
  • the lift 80 is provided at the rear of the support column 78 so as to be movable in the z-axis direction of the coordinate system C.
  • the elevating table 80 includes a support base 86 having a substantially L-shape when viewed from the left side, and a support beam 88 which is fixed on the support base 86 and has a substantially V-shaped outer shape when viewed from the left side. It has a fixture 90 for fixing the support base 86 and the support beam 88 to each other.
  • the work pedestal 82 is a substantially V-shaped member when viewed from the left side, and is arranged above the elevating table 80.
  • the work stand 82 has a main body plate 92 and an auxiliary plate 94 fixed to the back surface 92a of the main body plate 92.
  • the main body plate 92 has a surface 92b on which the work W1 is placed from above, and an uneven portion 92c (FIGS. 7 and 8) is formed on the surface 92b.
  • the uneven portion 92c can increase the coefficient of friction between the work W1 placed on the surface 92b and the surface 92b.
  • a rubber material or a resin material capable of increasing the coefficient of friction with the work W1 may be provided on the surface 92b.
  • the slide mechanism 84 supports the work pedestal 82 on the elevating table 80 (specifically, the support beam 88) so as to be slidable to the right.
  • a total of four slide mechanisms 84 are interposed between the support beam 88 of the elevating table 80 and the auxiliary plate 94 of the work table 82.
  • Each slide mechanism 84 has a shaft 96, a pair of bushes 98, and an urging portion 100.
  • the shaft 96 is a columnar member arranged so as to extend in the x-axis direction of the coordinate system C.
  • the shaft 96 has a main body portion 96a and a flange portion 96b protruding outward from the main body portion 96a.
  • the main body portion 96a is inserted into a through hole 88a formed in the support beam 88 and fixed to the support beam 88.
  • the flange portion 96b is arranged in contact with the right end surface of the support beam 88.
  • the pair of bushes 98 are arranged apart from each other in the x-axis direction of the coordinate system C, and the support beam 88 and the flange portion 96b are arranged between the pair of bushes 98.
  • Each of the pair of bushes 98 is a cylindrical member having a through hole 98a extending in the x-axis direction of the coordinate system C, and is integrally fixed to the back surface 94a of the auxiliary plate 94.
  • the through hole 98a slidably receives the main body 96a of the shaft 96.
  • the urging portion 100 is a stretchable elastic member such as a coil spring, and is interposed between the support beam 88 and the bush 98 located on the left side of the support beam 88.
  • the main body portion 96a of the shaft 96 is inserted inside the urging portion 100.
  • An enlarged diameter hole 88b having an enlarged diameter of the through hole 88a is formed at the left end portion of the through hole 88a formed in the support beam 88, and the right end portion of the urging portion 100 is accommodated in the enlarged diameter hole 88b. Has been done.
  • FIG. 7 and 8 show a state in which the work table 82 is arranged at the initial position.
  • the left end surface of the bush 98 located on the right side of the support beam 88 abuts on the right end surface of the flange portion 96b, whereby the work pedestal 82 is left from the initial position. It regulates sliding to.
  • the slide mechanism 84 allows the work table 82 to slide to the right from the initial position, while the work table 82 slides to the left from the initial position. It is regulated. As described above, by configuring the slide mechanism 84 so as to allow the work base 82 to slide in only one direction, the dimensions of the slide mechanism 84 in the x-axis direction of the coordinate system C can be made compact. Space can be saved.
  • the drive unit 44 is fixed to the upper end surface of the support column 78.
  • the drive unit 44 is, for example, a servomotor, and reciprocates the elevating table 80 in the z-axis direction of the coordinate system C in response to a command from the control device 16.
  • a third motion conversion mechanism (for example,) that converts the rotational motion of the rotary shaft (not shown) of the drive unit 44 into a reciprocating motion in the z-axis direction of the coordinate system C (for example).
  • Ball screw mechanism is provided inside the support column 78.
  • the drive unit 44 reciprocates the elevator table 80 in the z-axis direction of the coordinate system C via the third motion conversion mechanism.
  • control device 16 controls the operations of the robot 12 and the working device 14.
  • the control device 16 is a computer having a processor 102, a memory 104, and an I / O interface 106.
  • the processor 102 is communicably connected to the memory 104 and the I / O interface 106 via the bus 108, and performs arithmetic processing for welding work described later while communicating with these components.
  • the memory 104 has a RAM, a ROM, or the like, and temporarily or permanently stores various data.
  • the I / O interface 106 has, for example, an Ethernet (registered trademark) port, a USB port, an optical fiber connector, or an HDMI (registered trademark) terminal, and has an external device (end effector 28, servo) under a command from the processor 102. Data is communicated by wire or wirelessly with the motor 30, the drive unit 40, 42, 44, 46, 48, etc.).
  • the control device 16 controls the robot 12 and the work device 14 to perform the work of welding the three works W1, W2, and W3 to each other.
  • the work W1 (first work) is a substantially quadrangular tubular member having a central axis A3, and a contact member B is previously welded to the open ends on both sides thereof so as to project outward from the open ends. ing.
  • tapered portions D are formed at the open ends on both sides of the work W1.
  • the work W1 is, for example, a column core used for a column of a steel structure.
  • the work W2 (second work) and the work W3 (third work) are substantially quadrangular flat plate members having the same shape as each other (for example, a diaphragm used for a column of a steel frame structure).
  • the flow shown in FIG. 12 is started when the processor 102 of the control device 16 receives a work start command from the operator, the host controller, or the work program.
  • the chuck mechanism 58 of the positioner 34 is arranged around the axis A4 from the position shown in FIG. 2 at a position rotated approximately 90 ° in the counterclockwise direction when viewed from the rear. ..
  • the axis A1 of the chuck mechanism 58 is substantially parallel to the z-axis direction of the coordinate system C, and the tip surface 64b of the chuck body portion 64a faces upward. Further, the chuck claws 64c and 64d are maintained in an open state. Further, the positioner 34 is arranged at a predetermined initial position P1_0 . This initial position P1_0 may be set at the left end of the movement stroke of the positioner 34.
  • the chuck mechanism 70 of the positioner 36 is The axis A2 is arranged so as to be substantially parallel to the z-axis direction of the coordinate system C and the tip surface 76b of the chuck main body portion 76a faces upward. Further, the chuck claws 76c and 76d are maintained in an open state. Further, the positioner 36 is arranged at a predetermined initial position P 2_0 . This initial position P 2_0 may be set at the right end of the movement stroke of the positioner 36.
  • the elevating table 80 (that is, the work table 82) is arranged at a predetermined upper position P3-1 .
  • step S1 the processor 102 executes work loading. Specifically, the processor 102 operates a work-loading robot (not shown) different from the robot 12, picks up the work W1 stored in a predetermined storage location by the work-loading robot, and picks up the work pedestal 82. Set to.
  • a work-loading robot not shown
  • the work W1 is placed on the work table 82, and the work table 82 supports the work W1 from below.
  • the work W1 is placed on the work table 82 so as to be relatively slidable without being fixed to the work table 82 by a jig or the like.
  • the uneven portion 92c is formed on the surface 92b of the work table 82, the work W1 placed on the work table 82 due to the frictional force between the work W1 and the uneven portion 92c. Misalignment is suppressed.
  • the processor 102 operates the work-loading robot, picks up the work W2 conveyed by the supply conveyor by the work-loading robot, and sets it on the tip surface 64b of the chuck mechanism 58 of the positioner 34. Then, the processor 102 operates the first chuck claw driving unit to close the chuck claws 64c and 64d, and causes the chuck claws 64c and 64d to grip the work W2. In this way, the positioner 34 (specifically, the chuck 64) grips the work W2.
  • the processor 102 operates the work-loading robot, picks up the work W3 conveyed by the supply conveyor by the work-loading robot, and sets it on the tip surface 76b of the chuck mechanism 70 of the positioner 36. Then, the processor 102 operates the second chuck claw driving unit to close the chuck claws 76c and 76d, and causes the chuck claws 76c and 76d to grip the work W3. In this way, the positioner 36 (specifically, the chuck 76) grips the work W3.
  • the processor 102 operates the drive unit 46 (FIG. 3) to rotate the chuck mechanism 58 around the axis A4 by approximately 90 ° in the clockwise direction when viewed from the rear, and also operates the drive unit 48. Then, the chuck mechanism 70 is rotated around the axis A5 by approximately 90 ° in the counterclockwise direction when viewed from the rear.
  • the chuck mechanism 58 and the work W1 and the chuck mechanism 70 and the work W3 are arranged at the positions shown in FIG.
  • the axis A3 of the work W1 placed on the work table 82 arranged at the upper position P3_1 , the axis A1 of the chuck mechanism 58, and the axis A2 of the chuck mechanism 70 are parallel to the x-axis of the coordinate system C. Align on a straight line.
  • step S2 the processor 102 starts moving the positioners 34 and 36. Specifically, the processor 102 generates a position command CP 1-11 for positioning the positioner 34 at the target position P 1-1 , and controls the drive unit 40 according to the position command CP 1-1-1 (position control).
  • the working device 14 further has a position sensor 110 (FIG. 1) for detecting the position of the positioner 34 (specifically, the position of the coordinate system C in the x-axis direction).
  • the position sensor 110 is, for example, a rotation detector (encoder, a Hall element, etc.) that detects the rotation (for example, a rotation position or a rotation angle) of the rotation shaft of the drive unit 40, or a positioner in the x-axis direction of the coordinate system C. It has a linear scale that detects the position of 34.
  • the processor 102 generates a position command CP 1-11 based on the position feedback FB P1 from the position sensor 110 to control the drive unit 40, and moves the positioner 34 from the initial position P1_1 to the target position P1-11 and approaches the positioner 36. Move in the direction (ie, to the right).
  • the target position P1-1 is a position where the work W2 gripped by the positioner 34 is separated to the left from the left end of the work W1 placed on the work table 82 (strictly speaking, the contact member B protruding from the left opening end). , Predetermined by the operator.
  • the processor 102 generates a position command CP 2_1 for positioning the positioner 36 at the target position P 2_1 , and controls the drive unit 42 according to the position command CP 2_1 (position control).
  • the processor 102 functions as a position control unit 116 (FIG. 1) that controls the drive unit 42 so as to position the positioner 36 at the target position P2-1 .
  • the working device 14 further has a position sensor 112 (FIG. 1) for detecting the position of the positioner 36 (specifically, the position of the coordinate system C in the x-axis direction).
  • the position sensor 112 is, for example, a rotation detector (encoder, a Hall element, etc.) that detects the rotation (for example, a rotation position or a rotation angle) of the rotation shaft of the drive unit 42, or a positioner in the x-axis direction of the coordinate system C. It has a linear scale that detects the position of 36.
  • the processor 102 generates a position command CP 2_1 based on the position feedback FB P2 from the position sensor 112 to control the drive unit 40, and causes the positioner 36 to approach the positioner 34 from the initial position P 2_1 to the target position P 2_1 . Move in the direction (ie, to the left).
  • This target position P 2_1 is a position where the work W3 gripped by the positioner 36 is separated to the right from the right end of the work W1 placed on the work table 82 (strictly speaking, the contact member B protruding from the right opening end). Is predetermined by the operator.
  • step S3 the processor 102 determines whether the positioners 34 and 36 have reached the target positions P1-1 and P2-1 . Specifically, the processor 102 determines whether or not the positioner 34 has reached the target position P1-1 based on the position feedback FB P1 from the position sensor 110, and determines whether or not the position feedback FB P2 from the position sensor 112. Based on this, it is determined whether or not the positioner 36 has reached the target position P2-1 .
  • step S4 determines YES and proceeds to step S4, while the positioner 34 does not reach the target position P1-1 . Or, if the positioner 36 has not reached the target position P2-1 , it is determined as NO, and step S3 is looped.
  • step S3 the processor 102 stops the positioners 34 and 36. At this time, even if the processor 102 ends the position control of the drive unit 40 and continues the position control of the drive unit 42 based on the position feedback FB P2 , the positioner 36 is positively maintained at the target position P2_1 . good.
  • the work W2 gripped by the positioner 34 is separated from the work W1 (contact member B) by a distance x 1 to the left, while the work W3 gripped by the positioner 36 is the work W1 ( It separates from the backing member B) to the right by a distance x 2 .
  • the target position P 1-1 and the target position P 2_1 may be set so that the distance x 1 is substantially the same as or larger than the distance x 2 (x 1 ⁇ x 2 ). Further, the target position P 2_1 may be set so that the distance x 2 is smaller than the maximum sliding stroke x S in which the slide mechanism 84 slides the work base 82 (x 2 ⁇ x s ).
  • step S4 the processor 102 executes the process of sandwiching the work W1.
  • step S4 will be described with reference to FIG.
  • step S11 the processor 102 operates the drive unit 40 to move the positioner 34 further to the right from the target position P1-1 .
  • the speed V 1 for moving the positioner 34 in step S11 may be set lower than the speed V 2 for moving the positioner 34 in step S2 described above (that is, V 1 ⁇ V 2 ).
  • the working device 14 further includes a force sensor 114 that detects a force F that the positioner 34 moved to the right by the drive unit 40 pushes the work W1.
  • the force sensor 114 has a torque sensor that detects the load torque F 1 applied to the rotating shaft of the drive unit 40, and transmits the detection data DD of the load torque F 1 to the control device 16.
  • the force sensor 114 has a current sensor that acquires the feedback current F 2 of the drive unit 40, and transmits the detection data DD of the feedback current F 2 to the control device 16. This feedback current F 2 corresponds to the load torque F 1 .
  • the force sensor 114 is provided on the chuck mechanism 58 (for example, chuck 64) or the work W2 , and has a strain gauge or the like for detecting the force F3 applied to the chuck mechanism 58 or the work W2 from the work W1. Then , the detection data DD of the force F3 is transmitted to the control device 16.
  • step S12 the processor 102 starts acquiring the force F. Specifically, the processor 102 continuously (for example, periodically) outputs the detection data DD (load torque F 1 , feedback current F 2 , or force F 3 ) detected by the force sensor 114 through the I / O interface 106. To get to.
  • the detection data DD load torque F 1 , feedback current F 2 , or force F 3
  • the processor 102 acquires the detection data DD as the data of the force F.
  • the processor 102 is applied to the right from the positioner 34 (work W2) to the work W1 based on the detection data DD (eg, load torque F1 or feedback current F2) acquired from the force sensor 114 .
  • the force F of may be obtained by calculation.
  • the processor 102 functions as a force acquisition unit 118 (FIG. 1) for acquiring the force F.
  • step S13 the processor 102 determines whether or not the most recently acquired force F exceeds a predetermined threshold value F th1 (F> F th1 ).
  • This threshold value F th1 is predetermined with respect to the force F and is stored in the memory 104.
  • this threshold value F th 1 is the rated value (or feedback current F 2) of the load torque F 1 (or feedback current F 2 ).
  • the maximum value can be set as a value between 15% and 20%.
  • step S4 the processor 102 ends step S4 and proceeds to step S5 in FIG.
  • step S14 the processor 102 determines NO and proceeds to step S14.
  • step S14 the processor 102 determines whether or not the positioner 34 has reached the target position P1-2 based on the position feedback FB P1 .
  • the target position P1-2 is separated from the target position P1-1 in step S2 to the right by a predetermined distance x3 , and the work W2 gripped by the positioner 34 is separated from the work W3 gripped by the positioner 36. Is predetermined by the operator as a position where the force F can be held.
  • the processor 102 determines YES and stops the positioner 34. Then, the processor 102 ends step S4 and proceeds to step S5 in FIG. On the other hand, if the positioner 34 has not reached the target position P1-2 , the processor 102 determines NO and returns to step S13. The processor 102 may determine in step S14 whether or not the distance moved by the positioner 34 from the start time of step S11 has reached a predetermined distance x 3 .
  • step S4 the processor 102 controls the drive unit 40 (force control) based on the force F acquired from the force sensor 114, and moves the positioner 34 to the right. Then, the work W2 gripped by the positioner 34 pushes the work W1 placed on the work table 82 with the force F. In response to this force F, the work pedestal 82 slides to the right by the slide mechanism 84 together with the work W1 (FIGS. 9 and 10).
  • step S4 the work W1 is sandwiched between the work W2 held by the positioner 34 and the work W3 held by the positioner 36.
  • the processor 102 functions as a force control unit 120 (FIG. 1) that controls an operation in which the drive unit 40 causes the positioners 34 and 36 to sandwich the work W1 based on the force F.
  • step S5 the processor 102 executes temporary welding. Specifically, the processor 102 operates the robot 12 to spot-weld a plurality of points at the contact points between the work W1 (contact member B) and the work W2 by the end effector 28, and the work W1 (contact). A plurality of points at the contact points between the member B) and the work W3 are spot welded.
  • step S6 the processor 102 lowers the work pedestal 82. Specifically, the processor 102 operates the drive unit 44 to move the elevating table 80 (that is, the work table 82) downward from the upper position P3_1 to the predetermined lower position P3_2 . Then, the work pedestal 82 is separated downward from the work W1 sandwiched between the positioners 34 and 36, and at the same time, slides to the left by the action of the urging portion 100 of the slide mechanism 84, as shown in FIGS. 7 and 8. It returns to the indicated initial position.
  • the elevating table 80 that is, the work table 82
  • step S7 the processor 102 executes the main welding. Specifically, the processor 102 operates and rotates the second rotary table drive unit in synchronization with operating the rotary table drive unit to rotate the rotary table 62 (that is, the work W2). The table 74 (that is, the work W3) is rotated. As a result, the works W1, W2 and W3 are rotated around the axes A1 and A2.
  • the processor 102 operates the robot 12 and causes the end effector 28 to cover the contact point between the work W1 (contact member B) and the work W2 over the entire circumference. At the same time, the contact points between the work W1 (contact member B) and the work W3 are welded over the entire circumference. In this way, the works W1, W2 and W3 are welded to each other.
  • step S8 the processor 102 raises the work pedestal 82. Specifically, the processor 102 operates the drive unit 44 to move the elevating table 80 (work stand 82) upward from the lower position P 3_1 to the upper position P 3_1 . Then, the work pedestal 82 comes into contact with the work W1 sandwiched between the positioners 34 and 36, and supports the work W1 again from below.
  • step S9 the processor 102 performs work unloading. Specifically, the processor 102 opens the chuck claws 64c and 64d of the chuck mechanism 58 and opens the chuck claws 76c and 76d of the chuck mechanism 70. Next, the processor 102 operates the drive unit 40 to move the positioner 34 to the left to return to the initial position P1_0 , and also operates the drive unit 42 to move the positioner 36 to the right to the initial position P. Return to 2_0 .
  • the processor 102 operates the drive unit 46 (FIG. 3) to rotate the chuck mechanism 58 around the axis A4 by approximately 90 ° in the counterclockwise direction when viewed from the rear, and the drive unit 48 (FIG. 3). ) Is operated to rotate the chuck mechanism 70 around the axis A5 by approximately 90 ° in the clockwise direction when viewed from the rear.
  • the processor 102 operates the work-loading robot, picks up the assembly of the works W1, W2, and W3 by the work-loading robot, and conveys them to a predetermined storage location.
  • step S10 the processor 102 determines whether or not there are workpieces W1, W2, and W3 to be welded next. For example, the processor 102 can determine whether or not there are workpieces W1, W2, and W3 to be welded next by analyzing the work program. If the determination is YES, the processor 102 returns to step S1, while if the determination is NO, the processor 102 ends the flow shown in FIG.
  • the slide mechanism 84 slidably supports the work stand 82 in the direction in which the positioner 34 approaches the positioner 36 (that is, to the right).
  • the slide mechanism 84 when the positioner 34 moves to the right and the work W1 placed on the work table 82 is sandwiched by the positioners 34 and 36 (specifically, the work W2 and W2), the work from the positioner 34
  • the force F applied to W1 can be absorbed by the sliding operation.
  • the error can be canceled to some extent by the slide operation.
  • the work W1, W2 and W3 can be sandwiched by the positioners 34 and 36 so that the work W1 and the work W2 and W3 are appropriately brought into contact with each other.
  • the slide mechanism 84 has an urging portion 100 that urges the work pedestal 82 to the left when the work pedestal 82 slides to the right. According to this configuration, the work table 82 can be automatically returned to the initial position in step S6 with a relatively simple structure.
  • the processor 102 functions as a force control unit 120, and the positioners 34 and 36 are controlled by force-controlling the drive unit 40 based on the acquired force F so that the force F does not become excessive.
  • the operation of sandwiching the work W1 is being executed (step S4). According to this configuration, the force F applied from the positioner 34 to the work W1 in step S4 can be more effectively managed and optimized by the slide operation and the force control by the slide mechanism 84. As a result, the welding quality can be improved more effectively.
  • the processor 102 functions as a position control unit 116 and controls the position of the drive unit 42 so as to position the positioner 36 to the target position P 2_1 before step S4 (step S2). ). Then, when the positioner 36 is positioned at the target position P2-11 , the processor 102 functions as a force control unit 120, controls the drive unit 40 by force, and moves the positioner 34 to the right (step S4). ).
  • the works W1, W2, and W3 sandwiched between the positioners 34 and 36 in step S4 can be positioned at known positions with respect to the target position P2_1 of the positioner 36. Therefore, in steps S5 and S7, the end effector 28 of the robot 12 can be accurately positioned at the contact point between the work W1 (contact member B) and the works W2 and W3, so that the welding work in steps S5 and S7 is highly efficient. Can be executed accurately.
  • the target position P2_1 of the positioner 36 in step S2 is defined as a position where the work W3 gripped by the positioner 36 separates from the work W1. Then, in response to pushing the work W1 by the work W2 in step S4, the slide mechanism 84 slides the work stand 82 to the right and sandwiches the work W1 between the works W2 and 3.
  • the work base 82 can be reliably slid to the right in step S4, and the work W3 gripped by the positioner 36 in step S2 hits the work W1 and an excessive force is applied. Can be prevented. Therefore, it is possible to prevent the work W1 from being tilted due to the work W3.
  • the processor 102 may continue the force control of the drive unit 40 in step S4 until the end of step S7.
  • FIG. FIG. 14 shows another example of step S4.
  • the processor 102 after determining YES in step S13 or S14, the processor 102 starts the above-mentioned step S5 and executes steps S15 to S17 in parallel with steps S5 to S7.
  • step S15 the processor 102 determines whether or not the most recently acquired force F is within the predetermined allowable range [F th2 , F th3 ].
  • the lower limit value F th2 of this allowable range [F th2 , F th3 ] is predetermined with respect to the force F as a value smaller than the above-mentioned threshold value F th1 .
  • the upper limit value F th3 is predetermined with respect to the force F as a value larger than the lower limit value F th2 .
  • the upper limit value F th3 may be set to the same value as the above-mentioned threshold value F th1 or may be set to a value slightly smaller (or larger) than the threshold value F th1 .
  • the processor 102 determines YES if F th2 ⁇ F ⁇ F th3 and proceeds to step S17, while the processor 102 determines NO if F ⁇ F th2 or F> F th3 and proceeds to step S16. ..
  • step S16 the processor 102 moves the positioner 34. For example, if NO is determined in the latest step S15 because F ⁇ F th2 , the processor 102 moves the positioner 34 to the right by a predetermined distance x 4 . On the other hand, if NO is determined by the fact that F> F th3 in the latest step S15, the processor 102 moves the positioner 34 to the left by a predetermined distance x 5 .
  • the positions 34 and 36 may be attracted to each other due to bending of the work W1, W2, or W3.
  • the force F may decrease, and the holding force of the works W1, W2, and W3 by the positioners 34 and 36 may decrease inappropriately.
  • the positions 34 and 36 may be pushed in a direction away from each other due to expansion of the work W1, W2 or W3 or the like. In this case, the force F may increase and the drive units 40 and 42 may be overloaded.
  • the processor 102 moves the positioner 34 in the step S16 in a direction in which the force F can be contained within the allowable range [F th2 , F th3 ].
  • the position of the positioner 34 can be appropriately adjusted according to the deformation. Therefore, it is possible to prevent the holding forces of the works W1, W2 and W3 by the positions 34 and 36 from being inappropriately lowered or the drive units 40 and 42 from being overloaded during steps S5 to S7.
  • step S17 the processor 102 determines whether or not the main welding process of step S7 is completed. If the processor 102 determines YES, the processor 102 ends step S4 (that is, force control) and stops the positioner 34, while if it determines NO, the processor 102 returns to step S15. In this way, the processor 102 repeatedly executes steps S15 to S17 until it determines NO in step S17, so that the force F is within a predetermined allowable range [F th2 , F th3 ] during steps S5 to S7. , The drive unit 40 is force-controlled.
  • the distances x 4 and x 5 used in step S16 may have the same value or different values. Further, the distance x 4 (or x 5 ) may be set so as to change according to the difference ⁇ F between the recently acquired force F and the lower limit value F th2 (or the upper limit value F th3 ). For example, the larger the difference ⁇ F, the larger the distance x 4 (or x 5 ) may be set.
  • the processor 102 may generate a position command CP 1-2 for positioning the positioner 34 at the target position P 1-2 , and may control the position of the drive unit 40 according to the position command CP 1-2 . In this case, the processor 102 will execute the force control and the position control in parallel in step S4.
  • FIG. 15 shows still another example of step S4.
  • the same process as the flow of FIG. 14 is assigned the same step number, and duplicate description will be omitted.
  • the processor 102 executes step S12 and starts acquiring the force F.
  • step S21 the processor 102 starts force control. Specifically, the processor 102 generates a force command CF.
  • This force command CF is a command for defining a target value of the force F (for example, 5 [kN]).
  • the processor 102 generates a force command CF, calculates the difference between the force F and the force command CF most recently acquired from the force sensor 114, and based on the difference, commands C40 (command C40) to the drive unit 40. Generate speed command, torque command).
  • the drive unit 40 controls the drive unit 40 according to the command C40 to move the positioner 34.
  • the positioner 34 is located at the initial position P1_0 , and the force F acquired from the force sensor 114 is substantially zero. Therefore, after the start of step S21, the drive unit 40 moves the positioner 34 to the right according to the force command CF (command C40). In this way, the processor 102 force-controls the drive unit 40 so as to match the force F with the force command CF according to the force F acquired from the force sensor 114.
  • step S13 the processor 102 executes step S13, starts step S5 if it is determined to be YES, and proceeds to step S17, while looping step S13 if it is determined to be NO.
  • the threshold value F th1 used in step S13 at this time can be set to a value smaller than the force command CF (for example, 5 kN). In this way, the processor 102 force-controls the drive unit 40 so that the force F coincides with the force command CF during steps S5 to S7 in FIG. As a result, the force F applied from the positioner 34 to the work W1 during steps S5 to S7 can be effectively managed and optimized.
  • the force sensor 114 may be arranged so as to detect the force F applied to the positioner 36 via the works W1, W2 and W3 by the positioner 34 moved to the right by the drive unit 40.
  • the force sensor 114 is provided in the torque sensor that detects the load torque of the drive unit 42, the current sensor that acquires the feedback current F 2 of the drive unit 42, the chuck mechanism 70 (chuck 76), or the work W3. It may have a strain gauge.
  • the processor 102 may execute the above-mentioned step S4 based on the force F applied to the positioner 36. Further, the processor 102 may execute step S15 in FIG. 14 instead of step S13 shown in FIG. 15, and if YES is determined, the processor 102 may start step S5 and proceed to step S17.
  • the work support mechanism 122 has a work stand 124 and a slide mechanism 126 in addition to the support column 78 and the elevating table 80 (FIG. 5) described above.
  • the work table 124 is a substantially quadrangular flat plate member, and the work W1 is placed on the upper surface 124a thereof.
  • the slide mechanism 126 is fixed on the support base 86 of the elevating table 80, and slidably supports the work base 124 in the x-axis direction of the coordinate system C.
  • the slide mechanism 126 has a main body portion 130, a plurality of rollers 132 (FIG. 17), and an urging portion 134.
  • the main body 130 has an upper surface 130a and a sliding groove 130b recessed downward from the upper surface 130a.
  • the sliding groove 130b has a substantially quadrangular outer shape, and has a length in the x-axis direction of the coordinate system C, which is longer than the work table 124.
  • the work base 124 is slidably received in the sliding groove 130b in the x-axis direction of the coordinate system C.
  • Each of the rollers 132 is provided inside the sliding groove 130b so as to be rotatable around an axis substantially parallel to the y-axis of the coordinate system C, and the work base 124 is installed on the roller 132. To. Due to the rotation of the roller 132, the work base 124 can slide in the sliding groove 130b between the initial position shown in FIG. 16 and the sliding position shown in FIG.
  • the slide mechanism 126 allows the work pedestal 124 to slide to the right from the initial position, while restricting the work pedestal 124 to slide to the left from the initial position.
  • the urging unit 134 urges the work pedestal 124 to the left when the work pedestal 124 slides to the right from the initial position to the sliding position.
  • the urging portion 134 is a pneumatic or hydraulic cylinder, a servomotor, or the like, and is a drive shaft 134a provided on the main body portion 130 so as to be able to move forward and backward in the x-axis direction of the coordinate system C. It has a power unit 134b for advancing and retreating the drive shaft 134a.
  • the tip of the drive shaft 134a is mechanically connected to the work base 124.
  • the power unit 134b advances the drive shaft 134a in response to a command from the control device 16 to urge the work pedestal 124 arranged at the sliding position to the left toward the initial position.
  • the urging unit 134 is a device that can be automatically controlled by the control device 16.
  • the processor 102 moves the positioner 34 to the left in order to sandwich the work W1 between the works W2 and W3 in step S4. Press work W1 on work W2.
  • the work pedestal 124 slides to the right from the initial position (FIG. 16) to the sliding position (FIG. 18) by the action of the slide mechanism 126, and as a result, the work W1 moves to the works W2 and W3. It is sandwiched between.
  • step S6 (or when step S6 is started and the work pedestal 124 is separated from the work W1), the processor 102 operates the urging portion 134 to initially move the work pedestal 124 from the sliding position. Slide to the left to the position. As a result, the work table 124 returns to the initial position.
  • the work pedestal 124 since the work pedestal 124 can be urged to the initial position after the work pedestal 124 is separated from the work W1, the work pedestal 124 relatively slides on the work W1 when the step S6 is executed. This makes it possible to prevent the work W1 from being scratched or the like.
  • the above-mentioned slide mechanism 84 may further include a lock mechanism that locks the work table 82 when the work table 82 slides to the right and reaches a predetermined sliding position.
  • the lock mechanism engages with the work pedestal 82 in the sliding position to restrict the sliding of the work pedestal 82 to the left, and the locking mechanism is detached from the work pedestal 82.
  • It may have an engaging pin that can move forward and backward between the position and a power unit (cylinder, servomotor, etc.) that automatically moves the engaging pin forward and backward in response to a command from the control device 16.
  • step S4 when the work base 82 slides from the initial position to the sliding position in step S4, the processor 102 operates the power unit of the lock mechanism to engage the engaging pin with the work base 82.
  • the work stand 82 is locked to the sliding position.
  • the processor 102 operates the power unit of the lock mechanism to disengage the engaging pin from the work pedestal 82 after step S6 (or when the work pedestal 82 separates from the work W1 after starting step S6). By releasing it, the lock mechanism is unlocked.
  • the work base 82 slides to the left by the action of the urging portion 100 and automatically returns to the initial position. According to this configuration, it is possible to prevent the work W1 from being scratched or the like due to the work table 82 relatively sliding on the work W1 during the execution of step S6.
  • the drive unit 42 may be omitted and the positioner 36 may be fixed at a predetermined position (for example, the above-mentioned target position P2_1 ).
  • the processor 102 may execute the force control shown in FIG. 13, FIG. 14 or FIG. 15 with respect to the drive unit 42 based on the acquired force F. good.
  • the force sensor 114 may be arranged so as to detect the force F applied to the positioner 36 as described above.
  • step S4 described above the processor 102 generates the position command CP 1-2 for positioning the positioner 34 at the target position P 1-2 without performing force control, and causes the drive unit 40 according to the position command CP 1-2 .
  • the position may be controlled.
  • the industrial machine 10 performs the welding work has been described.
  • the industrial machine 10 may be configured to perform any kind of work such as cutting with a tool, laser processing with a laser beam, or painting.
  • the end effector 28 has a tool, a laser processing head, and a paint applicator.
  • the rotary table 62 can be omitted.
  • the slide mechanism 84 may be configured to allow the work table 82 to slide to the left from the initial position. That is, in this case, the slide mechanism 84 slidably supports the work stand 82 from the initial position to the left and right. Further, the urging portion 100 or 134 may be omitted from the slide mechanism 84 or 126 described above. In this case, the operator may manually slide the work base 82 or 124 to the left or right.

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Abstract

従来、一対のポジショナでワークを適切に挟持させることにより、作業品質を向上させることが求められている。産業機械10は、第1のワークW1が置かれるワーク置台82と、ワーク置台82に置かれた第1のワークW1を挟持する一対のポジショナ34、36であって、該一対のポジショナ34、36の一方34は他方36に対して接近及び離反するように移動可能に設けられている、一対のポジショナ34、36と、ワーク置台82を、一方が他方に接近する方向へ摺動可能に支持するスライド機構84とを備える。

Description

ワークを挟持する一対のポジショナを備える産業機械
 本発明は、ワークを挟持する一対のポジショナを備える産業機械に関する。
 ワークを挟持する一対のポジショナを備える産業機械が知られている(例えば、特許文献1)。
特開2011-167703号公報
 従来、一対のポジショナでワークを適切に挟持させることにより、作業品質を向上させることが求められている。
 本開示の一態様において、産業機械は、第1のワークが置かれるワーク置台と、ワーク置台に置かれた第1のワークを挟持する一対のポジショナであって、該一対のポジショナの一方は他方に対して接近及び離反するように移動可能に設けられている、一対のポジショナと、ワーク置台を、一方が他方に接近する方向へ摺動可能に支持するスライド機構とを備える。
 本開示によれば、スライド機構の作用により、一対のポジショナで第1のワークを挟持したときに該第1のワークに過度な力が掛かることを防止し、第1のワークがワーク置台上で傾いてしまうのを防止できるとともに、第1のワークの変形も防止できる。その結果、一対のポジショナで第1のワークを適切に挟持することができ、以って第1のワークに対する作業品質を向上させることができる。
一実施形態に係る産業機械のブロック図である。 図1に示す産業機械の正面図である。 図1に示す産業機械の上面図である。 図3中の線IV-IVに沿う断面図である。 図3に示す産業機械のうち、ワーク支持機構のみを示す図である。 図5に示すワーク置台の拡大図である。 図6に示すワーク置台を後方から見た図である。 図6中の線VIII-VIIIに沿う断面図である。 ワーク置台が摺動した状態を示す図であって、図7に対応する。 ワーク置台が摺動した状態を示す図であって、図8に対応する。 一実施形態に係るワークの分解斜視図である。 図1に示す産業機械の動作フローの一例を示すフローチャートである。 図12中のステップS4のフローの一例を示すフローチャートである。 図12中のステップS4のフローの他の例を示すフローチャートである。 図12中のステップS4のフローのさらに他の例を示すフローチャートである。 他の実施形態に係るワーク支持機構を示す。 図6中の線XVII-XVIIに沿う断面図である。 図16に示すワーク置台が摺動位置へ摺動した状態を示す。
 以下、本開示の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に説明する種々の実施形態において、同様の要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。また、以下の説明においては、図中の直交座標系Cを方向の基準とし、便宜上、x軸プラス方向を右方、y軸プラス方向を前方、z軸プラス方向を上方として言及する。なお、座標系Cのz軸は、例えば鉛直軸と平行である。
 まず、図1~図10を参照して、一実施形態に係る産業機械10について説明する。本実施形態においては、産業機械10は、後述するワークW1、W2及びW3を溶接する溶接機械である。産業機械10は、ロボット12、作業装置14、及び制御装置16を備える。
 図4に示すように、本実施形態においては、ロボット12は、垂直多関節ロボットであって、ロボットベース18、旋回胴20、下腕部22、上腕部24、手首部26、及びエンドエフェクタ28を有する。ロボットベース18は、作業セルの床の上に固定されている。
 旋回胴20は、座標系Cのz軸と平行な軸線周りに旋回可能となるように、ロボットベース18に設けられている。下腕部22は、その基端部が旋回胴20に回動可能に設けられている。上腕部24は、その基端部が下腕部22の先端部に、互いに直交する2つの軸の周りに回動可能に設けられている。
 手首部26は、上腕部24の先端部に回動可能に設けられた手首ベース26aと、該手首ベース26aに回動可能に設けられた手首フランジ26bとを有する。エンドエフェクタ28は、手首フランジ26bに着脱可能に取り付けられている。本実施形態においては、エンドエフェクタ28は、溶接トーチであって、制御装置16からの指令に応じて、ワークへの溶接作業を実行する。
 ロボット12の各構成要素(ロボットベース18、旋回胴20、下腕部22、上腕部24、手首部26)には、サーボモータ30(図1)が設けられている。これらサーボモータ30は、制御装置16からの指令に応じて、ロボット12の各可動要素(旋回胴20、下腕部22、上腕部24、手首部26、手首フランジ26b)を、各々の駆動軸周りに回動させる。その結果、ロボット12は、エンドエフェクタ28を移動させて、座標系Cにおける任意の位置及び姿勢に配置することができる。
 作業装置14は、ロボット12による溶接作業のためにワークW1、W2及びW3を保持するための装置である。具体的には、図2及び図3に示すように、作業装置14は、土台部32、一対のポジショナ34及び36、ワーク支持機構38、並びに、駆動部40、42、44、46及び48を有する。土台部32は、作業セルの床の上に固定されており、座標系Cのx軸方向へ延在する一対のレール部50及び52(図4)を有する。
 ポジショナ34は、座標系C1のx軸方向へ摺動可能となるように土台部32の上に設けられている。具体的には、ポジショナ34は、スライダ54、台座部56、及びチャック機構58を有する。スライダ54は、その下端部でレール部50及び52と摺動可能に係合している。台座部56は、スライダ54から上方に延出するように該スライダ54に固設され、座標系Cのy軸方向に対向配置された一対の支持壁56a及び56bを有する。
 チャック機構58は、座標系Cのy軸方向と平行な軸線A4周りに回動可能となるように、台座部56に支持されている。具体的には、チャック機構58は、基部60、回転テーブル62、第1の回転テーブル駆動部(図示せず)、及びチャック64を有する。基部60は、中空であって、支持壁56a及び56bの間で軸線A4周りに回動可能に枢支されている。
 回転テーブル62は、中心軸線A1を有する円板状の部材であって、該軸線A1周りに回転可能となるように基部60に設けられている。第1の回転テーブル駆動部は、例えばサーボモータであって、基部60の内部に収容され、制御装置16からの指令に応じて回転テーブル62を軸線A1の周りに回転させる。
 チャック64は、回転テーブル62の先端面62aに固定されている。具体的には、チャック64は、略四角形の外形を有するチャック本体部64aと、該チャック本体部64aの先端面64bに開閉可能に設けられた複数のチャック爪64c及び64dと、チャック本体部64aに内蔵された第1のチャック爪駆動部(図示せず)とを有する。
 第1のチャック爪駆動部は、例えば空圧式若しくは油圧式のシリンダ、又はサーボモータであって、制御装置16からの指令に応じてチャック爪64c及び64dを開閉させる。チャック64は、開閉されるチャック爪64c及び64dによって、後述するワークW2を把持したり、解放したりできる。
 駆動部40(第1の駆動部)は、土台部32の左端部に固定されている。本実施形態においては、駆動部40は、サーボモータであって、制御装置16からの指令に応じて、ポジショナ34を座標系Cのx軸方向へ往復動させる。具体的には、土台部32には、駆動部40の回転シャフト(図示せず)の回転運動を、座標系Cのx軸方向の往復動に変換する第1の運動変換機構(例えば、ボールねじ機構)が設けられている。駆動部40は、その回転シャフトを回転させることで、第1の運動変換機構を介して、ポジショナ34を座標系Cのx軸方向へ往復動させる。
 図3に示すように、駆動部46は、台座部56の支持壁56bの外面に固定されている。本実施形態においては、駆動部46は、例えばサーボモータであって、制御装置16からの指令に応じて、チャック機構58(及び、軸線A1)を、軸線A4の周りに回動させる。
 ポジショナ36は、ポジショナ34の右側で該ポジショナ34に対向配置され、座標系C1のx軸に沿って摺動可能となるように土台部32の上に設けられている。ポジショナ36は、ポジショナ34と同様の構成を有している。具体的には、ポジショナ36は、スライダ66、台座部68、及びチャック機構70を有する。
 スライダ66、台座部68、及びチャック機構70は、それぞれ、ポジショナ34のスライダ54、台座部56、及びチャック機構58に対し、座標系Cのy-z平面と平行であり且つポジショナ34及び36の間に配置された平面を基準として対称となるように、配置されている。スライダ66は、その下端部でレール部50及び52と摺動可能に係合している。台座部68は、スライダ66に固設され、座標系Cのy軸方向に対向配置された一対の支持壁68a及び68bを有する。
 チャック機構70は、座標系Cのy軸方向と平行な軸線A5の周りに回動可能となるように台座部68に支持され、基部72、回転テーブル74、第2の回転テーブル駆動部(図示せず)、及びチャック76を有する。基部72は、中空であって、支持壁68a及び68bの間で軸線A5周りに回動可能に枢支されている。
 回転テーブル74は、中心軸線A2を有する円板状の部材であって、該軸線A2周りに回転可能となるように基部72に設けられている。第2の回転テーブル駆動部は、例えばサーボモータであって、基部72の内部に収容され、制御装置16からの指令に応じて回転テーブル74を軸線A2の周りに回転させる。
 チャック76は、回転テーブル74の先端面74aに固定され、略四角形の外形を有するチャック本体部76aと、該チャック本体部76aの先端面76b上に開閉可能に設けられた複数のチャック爪76c及び76dと、チャック本体部76aに内蔵された第2のチャック爪駆動部(図示せず)を有する。
 第2のチャック爪駆動部は、例えばシリンダ又はサーボモータであって、制御装置16からの指令に応じてチャック爪76c及び76dを開閉させる。チャック76は、開閉されるチャック爪76c及び76dによって、後述するワークW3を把持したり、解放したりできる。
 駆動部42(第2の駆動部)は、土台部32の右端部に固定されている。本実施形態においては、駆動部42は、サーボモータであって、制御装置16からの指令に応じて、ポジショナ36を座標系Cのx軸方向へ往復動させる。具体的には、土台部32には、駆動部42の回転シャフト(図示せず)の回転運動を、座標系Cのx軸方向の往復動に変換する第2の運動変換機構(例えば、ボールねじ機構)が設けられている。駆動部42は、その回転シャフトを回転させることで、第2の運動変換機構を介して、ポジショナ36を座標系Cのx軸方向へ往復動させることができる。
 図3に示すように、駆動部48は、台座部68の支持壁68bの外面に固定されている。本実施形態においては、駆動部48は、例えばサーボモータであって、制御装置16からの指令に応じて、チャック機構70(及び、軸線A2)を、軸線A5の周りに回動させる。
 図4及び図5を参照して、ワーク支持機構38は、支持コラム78、昇降台80、ワーク置台82、及びスライド機構84を有する。支持コラム78は、座標系Cのz軸方向に延在する中空部材であって、ワークセルの床の上に固定される。昇降台80は、座標系Cのz軸方向へ移動可能となるように支持コラム78の後部に設けられている。具体的には、昇降台80は、左側から見て略L字状の支持台86と、該支持台86の上に固定され、左側から見て略V字状の外形を有する支持梁88と、支持台86と支持梁88とを互いに固定する固定具90とを有する。
 図6に示すように、ワーク置台82は、左側から見て略V字状の部材であって、昇降台80の上側に配置されている。具体的には、ワーク置台82は、本体板92と、該本体板92の背面92aに固定された補助板94とを有する。本体板92は、ワークW1が上側から置かれる表面92bを有し、該表面92bには、凹凸部92c(図7、図8)が形成されている。この凹凸部92cによって、表面92bに置かれたワークW1と該表面92bとの摩擦係数を高めることができる。なお、凹凸部92cの代わりに、表面92bに、ワークW1との摩擦係数を増大可能なゴム材又は樹脂材を設けてもよい。
 本実施形態においては、スライド機構84は、ワーク置台82を、右方へ摺動可能となるように、昇降台80(具体的には、支持梁88)に支持している。本実施形態においては、計4個のスライド機構84が、昇降台80の支持梁88と、ワーク置台82の補助板94との間に介挿されている。
 以下、図6~図8を参照して、スライド機構84について説明する。各々のスライド機構84は、シャフト96、一対のブッシュ98、及び付勢部100を有する。シャフト96は、座標系Cのx軸方向に延在するように配置された円柱状の部材である。具体的には、図8に示すように、シャフト96は、本体部96aと、該本体部96aから外方へ突出するフランジ部96bとを有する。本体部96aは、支持梁88に形成された貫通孔88aに挿通され、該支持梁88に対して固定されている。フランジ部96bは、支持梁88の右端面に当接して配置されている。
 一対のブッシュ98は、座標系Cのx軸方向に離隔して配置され、支持梁88及びフランジ部96bは、一対のブッシュ98の間に配置されている。一対のブッシュ98の各々は、座標系Cのx軸方向に延在する貫通孔98aを有する円筒状の部材であって、補助板94の裏面94aに一体に固定されている。貫通孔98aは、シャフト96の本体部96aを摺動可能に受容する。
 付勢部100は、コイルばね等の伸縮自在な弾性部材であって、支持梁88と、該支持梁88の左側に位置するブッシュ98との間に介挿されている。シャフト96の本体部96aは、付勢部100の内部に挿通されている。支持梁88に形成された貫通孔88aの左端部には、該貫通孔88aを拡径した拡径穴88bが形成されており、付勢部100の右端部は、該拡径穴88bに収容されている。
 図7及び図8は、ワーク置台82が初期位置に配置されている状態を示している。ワーク置台82が初期位置に配置されているとき、支持梁88の右側に位置するブッシュ98の左端面が、フランジ部96bの右端面と当接し、これにより、ワーク置台82が初期位置から左方へ摺動するのを規制している。
 一方、初期位置に配置されているワーク置台82を右方へ押すと、ワーク置台82は、スライド機構84によって右方へ摺動する。図9及び図10に、ワーク置台82が初期位置から右方へ摺動した状態を示す。このとき、付勢部100は、座標系Cのx軸方向に圧縮され、その反力として、左側のブッシュ98を左方へ付勢し、これにより、ワーク置台82が付勢部100によって左方へ付勢される。
 図9及び図10に示す状態から、ワーク置台82を右方へ押す力を解除すると、ワーク置台82は、付勢部100の作用により、スライド機構84によって左方へ摺動し、右側のブッシュ98がフランジ部96bと係合することで、図7及び図8に示す初期位置で停止する。
 このように、本実施形態においては、スライド機構84は、ワーク置台82が初期位置から右方へ摺動するのを許容する一方、ワーク置台82が該初期位置から左方へ摺動するのを規制している。このように、スライド機構84がワーク置台82の摺動を一方向にのみ許容するように構成することによって、座標系Cのx軸方向におけるスライド機構84の寸法をコンパクトにすることができるので、省スペース化を図ることができる。
 再度、図5を参照して、駆動部44は、支持コラム78の上端面に固設されている。駆動部44は、例えばサーボモータであって、制御装置16からの指令に応じて、昇降台80を、座標系Cのz軸方向に往復動させる。具体的には、支持コラム78の内部には、駆動部44の回転シャフト(図示せず)の回転運動を、座標系Cのz軸方向の往復動に変換する第3の運動変換機構(例えば、ボールねじ機構)が設けられている。駆動部44は、その回転シャフトを回転させることで、第3の運動変換機構を介して、昇降台80を座標系Cのz軸方向へ往復動させる。
 図1を参照して、制御装置16は、ロボット12及び作業装置14の動作を制御する。具体的には、制御装置16は、プロセッサ102、メモリ104、及びI/Oインターフェース106を有するコンピュータである。プロセッサ102は、メモリ104、及びI/Oインターフェース106と、バス108を介して通信可能に接続されており、これらコンポーネントと通信しつつ、後述する溶接作業のための演算処理を行う。
 メモリ104は、RAM又はROM等を有し、各種データを一時的又は恒久的に記憶する。I/Oインターフェース106は、例えば、イーサネット(登録商標)ポート、USBポート、光ファイバコネクタ、又はHDMI(登録商標)端子を有し、プロセッサ102からの指令の下、外部機器(エンドエフェクタ28、サーボモータ30、駆動部40、42、44、46及び48等)との間でデータを有線又は無線で通信する。
 次に、図11を参照して、作業対象となるワークについて説明する。本実施形態においては、制御装置16は、ロボット12及び作業装置14を制御して、3つのワークW1、W2及びW3を互いに溶接する作業を行う。ワークW1(第1のワーク)は、中心軸線A3を有する略四角形の筒状部材であって、その両側の開口端に、該開口端から外方へ突出するように当て部材Bが予め溶接されている。
 また、ワークW1の両側の開口端には、テーパ部Dが形成されている。ワークW1は、例えば、鉄骨構造物の柱に用いられるコラムコアである。一方、ワークW2(第2のワーク)と、ワークW3(第3のワーク)とは、互いに同じ形状を有する略四角形の平板部材(例えば、鉄骨構造物の柱に用いられるダイヤフラム)である。
 次に、図12を参照して、産業機械10の動作について説明する。なお、図12に示すフローは、制御装置16のプロセッサ102が、オペレータ、上位コントローラ、又は作業プログラムから、作業開始指令を受け付けたときに、開始される。図12に示すフローの開始時点では、ポジショナ34のチャック機構58が、図2に示す位置から軸線A4周りに、後方から見て反時計回り方向へ略90°回動した位置に配置されている。
 すなわち、このとき、チャック機構58の軸線A1は、座標系Cのz軸方向と略平行となり、チャック本体部64aの先端面64bは、上方を向くことになる。また、チャック爪64c及び64dは、開いた状態に維持される。また、ポジショナ34は、所定の初期位置P1_0に配置されている。この初期位置P1_0は、ポジショナ34の移動ストロークの左端に定められてもよい。
 同様に、図12に示すフローの開始時点では、ポジショナ36のチャック機構70は、
その軸線A2が座標系Cのz軸方向と略平行となり、チャック本体部76aの先端面76bが上方を向くように、配置されている。また、チャック爪76c及び76dは、開いた状態に維持される。また、ポジショナ36は、所定の初期位置P2_0に配置されている。この初期位置P2_0は、ポジショナ36の移動ストロークの右端に定められてもよい。そして、昇降台80(すなわち、ワーク置台82)は、所定の上側位置P3_1に配置されている。
 ステップS1において、プロセッサ102は、ワークローディングを実行する。具体的には、プロセッサ102は、ロボット12とは別のワークローディング用ロボット(図示せず)を動作させて、所定の保管場所に保管されたワークW1をワークローディング用ロボットによって取り上げてワーク置台82にセットする。
 その結果、図2~図4に示すように、ワークW1がワーク置台82の上に置かれて、ワーク置台82がワークW1を下方から支える。なお、本実施形態においては、ワークW1は、治具等によりワーク置台82に固定されることなく、該ワーク置台82の上に相対摺動可能に置かれる。しかしながら、上述したように、ワーク置台82の表面92bには、凹凸部92cが形成されているので、ワークW1と凹凸部92cとの摩擦力により、ワーク置台82の上に置かれたワークW1の位置ずれが抑制される。
 次いで、プロセッサ102は、ワークローディング用ロボットを動作させて、供給コンベヤによって搬送されたワークW2をワークローディング用ロボットによって取り上げて、ポジショナ34のチャック機構58の先端面64b上にセットする。そして、プロセッサ102は、第1のチャック爪駆動部を動作させてチャック爪64c及び64dを閉じ、該チャック爪64c及び64dにワークW2を把持させる。こうして、ポジショナ34(具体的には、チャック64)は、ワークW2を把持する。
 同様に、プロセッサ102は、ワークローディング用ロボットを動作させて、供給コンベヤによって搬送されたワークW3をワークローディング用ロボットによって取り上げて、ポジショナ36のチャック機構70の先端面76b上にセットする。そして、プロセッサ102は、第2のチャック爪駆動部を動作させてチャック爪76c及び76dを閉じ、該チャック爪76c及び76dにワークW3を把持させる。こうして、ポジショナ36(具体的には、チャック76)は、ワークW3を把持する。
 次いで、プロセッサ102は、駆動部46(図3)を動作させて、チャック機構58を軸線A4の周りに、後方から見て時計回り方向へ略90°回動させるとともに、駆動部48を動作させて、チャック機構70を軸線A5の周りに、後方から見て反時計回り方向へ略90°回動させる。
 その結果、チャック機構58及びワークW1と、チャック機構70及びワークW3とは、図2に示す位置に配置される。このとき、上側位置P3_1に配置されたワーク置台82に置かれたワークW1の軸線A3と、チャック機構58の軸線A1と、チャック機構70の軸線A2とは、座標系Cのx軸と平行な一直線上に整列する。
 ステップS2において、プロセッサ102は、ポジショナ34及び36の移動を開始する。具体的には、プロセッサ102は、ポジショナ34を、目標位置P1_1に位置決めするための位置指令CP1_1を生成し、該位置指令CP1_1に従って駆動部40を制御する(位置制御)。
 ここで、作業装置14は、ポジショナ34の位置(具体的には、座標系Cのx軸方向の位置)を検出するための位置センサ110(図1)をさらに有する。この位置センサ110は、例えば、駆動部40の回転シャフトの回転(例えば、回転位置又は回転角度)を検出する回転検出器(エンコーダ又はホール素子等)、又は、座標系Cのx軸方向におけるポジショナ34の位置を検出するリニアスケールを有する。
 プロセッサ102は、位置センサ110からの位置フィードバックFBP1に基づいて位置指令CP1_1を生成して駆動部40を制御し、ポジショナ34を初期位置P1_0から目標位置P1_1へ、ポジショナ36へ接近する方向(すなわち、右方)へ移動させる。目標位置P1_1は、ポジショナ34が把持するワークW2が、ワーク置台82に置かれたワークW1の左端(厳密には、左側の開口端から突出する当て部材B)から左方へ離隔する位置として、オペレータにより予め定められる。
 同様に、プロセッサ102は、ポジショナ36を目標位置P2_1に位置決めするための位置指令CP2_1を生成し、該位置指令CP2_1に従って駆動部42を制御する(位置制御)。このように、本実施形態においては、プロセッサ102は、ポジショナ36を目標位置P2_1へ位置決めするように駆動部42を制御する位置制御部116(図1)として機能する。
 ここで、作業装置14は、ポジショナ36の位置(具体的には、座標系Cのx軸方向の位置)を検出するための位置センサ112(図1)をさらに有する。この位置センサ112は、例えば、駆動部42の回転シャフトの回転(例えば、回転位置又は回転角度)を検出する回転検出器(エンコーダ又はホール素子等)、又は、座標系Cのx軸方向におけるポジショナ36の位置を検出するリニアスケールを有する。
 プロセッサ102は、位置センサ112からの位置フィードバックFBP2に基づいて位置指令CP2_1を生成して駆動部40を制御し、ポジショナ36を初期位置P2_0から目標位置P2_1へ、ポジショナ34へ接近する方向(すなわち、左方)へ移動させる。この目標位置P2_1は、ポジショナ36が把持するワークW3が、ワーク置台82に置かれたワークW1の右端(厳密には、右側の開口端から突出する当て部材B)から右方へ離隔する位置として、オペレータにより予め定められる。
 ステップS3において、プロセッサ102は、ポジショナ34及び36が目標位置P1_1及びP2_1に到達したか否かを判定する。具体的には、プロセッサ102は、位置センサ110からの位置フィードバックFBP1に基づいて、ポジショナ34が目標位置P1_1に到達したか否かを判定するとともに、位置センサ112からの位置フィードバックFBP2に基づいて、ポジショナ36が目標位置P2_1に到達したか否かを判定する。
 プロセッサ102は、ポジショナ34が目標位置P1_1に到達し、且つ、ポジショナ36が目標位置P2_1に到達した場合はYESと判定し、ステップS4へ進む一方、ポジショナ34が目標位置P1_1に未達であるか、又は、ポジショナ36が目標位置P2_1に未達である場合はNOと判定し、ステップS3をループする。
 ステップS3でYESと判定したとき、プロセッサ102は、ポジショナ34及び36を停止させる。このとき、プロセッサ102は、駆動部40の位置制御を終了する一方、位置フィードバックFBP2に基づく駆動部42の位置制御を継続することでポジショナ36を目標位置P2_1に積極的に維持してもよい。
 このステップS3でYESと判定したとき、ポジショナ34が把持するワークW2は、ワークW1(当て部材B)から左方へ距離xだけ離反する一方、ポジショナ36が把持するワークW3は、ワークW1(当て部材B)から右方へ距離xだけ離反する。なお、距離xが距離xと略同じか、又はそれよりも大きくなる(x≧x)ように、上述の目標位置P1_1及び目標位置P2_1が設定されてもよい。また、距離xが、スライド機構84がワーク置台82を摺動させる最大摺動ストロークxよりも小さくなる(x<x)ように、目標位置P2_1が設定されてもよい。
 ステップS4において、プロセッサ102は、ワークW1を挟持するプロセスを実行する。このステップS4について、図13を参照して説明する。ステップS11において、プロセッサ102は、駆動部40を動作させて、ポジショナ34を目標位置P1_1からさらに右方へ移動させる。ここで、このステップS11でポジショナ34を移動させる速度Vは、上述のステップS2でポジショナ34を移動させる速度Vよりも低く設定されてもよい(すなわち、V<V)。
 ポジショナ34を右方へ移動させると、該ポジショナ34が把持するワークW2が、ワーク置台82に置かれたワークW1の左端(当て部材B)と当接し、該ワークW1を右方へ押す。ここで、作業装置14は、駆動部40によって右方へ移動されるポジショナ34がワークW1を押す力Fを検出する力センサ114をさらに備える。
 一例として、力センサ114は、駆動部40の回転シャフトに掛かる負荷トルクFを検出するトルクセンサを有し、負荷トルクFの検出データDDを、制御装置16へ送信する。他の例として、力センサ114は、駆動部40のフィードバック電流Fを取得する電流センサを有し、フィードバック電流Fの検出データDDを、制御装置16へ送信する。このフィードバック電流Fは、負荷トルクFに対応する。
 さらに他の例として、力センサ114は、チャック機構58(例えば、チャック64)、又はワークW2に設けられ、ワークW1からチャック機構58又はワークW2に掛かる力Fを検出する歪みゲージ等を有し、該力Fの検出データDDを制御装置16へ送信する。
 ステップS12において、プロセッサ102は、力Fの取得を開始する。具体的には、プロセッサ102は、I/Oインターフェース106を通して、力センサ114が検出した検出データDD(負荷トルクF、フィードバック電流F、又は力F)を連続的(例えば、周期的)に取得する。
 一例として、プロセッサ102は、検出データDDを、力Fのデータとして取得する。他の例として、プロセッサ102は、力センサ114から取得した検出データDD(例えば、負荷トルクF又はフィードバック電流F)に基づいて、ポジショナ34(ワークW2)からワークW1へ加えられる右方への力Fを演算により求めてもよい。このように、本実施形態においては、プロセッサ102は、力Fを取得する力取得部118(図1)として機能する。
 ステップS13において、プロセッサ102は、直近に取得した力Fが、予め定められた閾値Fth1を超えた(F>Fth1)か否かを判定する。この閾値Fth1は、力Fに対して予め定められ、メモリ104に格納される。例えば、プロセッサ102が、力Fとして負荷トルクF(又はフィードバック電流F)の検出データDDを取得した場合、この閾値Fth1は、負荷トルクF(又はフィードバック電流F)の定格値(又は最大値)の15%~20%の間の値として、設定され得る。
 プロセッサ102は、F>Fth1である場合はYESと判定し、ポジショナ34を停止する。そして、プロセッサ102は、ステップS4を終了して、図12中のステップS5へ進む。一方、プロセッサ102は、F≦Fth1である場合はNOと判定し、ステップS14へ進む。
 ステップS14において、プロセッサ102は、位置フィードバックFBP1に基づいて、ポジショナ34が目標位置P1_2に到達したか否かを判定する。この目標位置P1_2は、ステップS2の目標位置P1_1から右方へ所定距離xだけ離反し、且つ、ポジショナ34が把持するワークW2が、ポジショナ36が把持するワークW3との間でワークW1を適切な力Fで挟持できる位置として、オペレータにより予め定められる。
 プロセッサ102は、ポジショナ34が目標位置P1_2に到達した場合はYESと判定し、ポジショナ34を停止する。そして、プロセッサ102は、ステップS4を終了して、図12中のステップS5へ進む。一方、プロセッサ102は、ポジショナ34が目標位置P1_2に到達していない場合はNOと判定し、ステップS13へ戻る。なお、プロセッサ102は、このステップS14において、ステップS11の開始時点からポジショナ34を移動させた距離が、所定の距離xに到達したか否かを判定してもよい。
 このように、ステップS4において、プロセッサ102は、力センサ114から取得した力Fに基づいて駆動部40を制御し(力制御)、ポジショナ34を右方へ移動させる。そうすると、ポジショナ34が把持するワークW2が、ワーク置台82に置かれたワークW1を力Fで押す。この力Fに応じて、ワーク置台82は、ワークW1とともに、スライド機構84によって右方へ摺動することになる(図9、図10)。
 そして、ステップS4が終了したときに、ワークW1は、ポジショナ34が把持するワークW2と、ポジショナ36が把持するワークW3との間で挟持される。このように、本実施形態においては、プロセッサ102は、力Fに基づいて駆動部40がポジショナ34及び36にワークW1を挟持させる動作を制御する力制御部120(図1)として機能する。
 再度、図12を参照して、ステップS5において、プロセッサ102は、仮溶接を実行する。具体的には、プロセッサ102は、ロボット12を動作させて、エンドエフェクタ28によって、ワークW1(当て部材B)とワークW2との当接箇所における複数の点をスポット溶接するとともに、ワークW1(当て部材B)とワークW3との当接箇所における複数の点をスポット溶接する。
 ステップS6において、プロセッサ102は、ワーク置台82を下降させる。具体的には、プロセッサ102は、駆動部44を動作させて、昇降台80(つまり、ワーク置台82)を上側位置P3_1から、所定の下側位置P3_2まで、下方へ移動させる。そうすると、ワーク置台82は、ポジショナ34及び36に挟持されたワークW1から下方へ離反するのと同時に、スライド機構84の付勢部100の作用により左方へ摺動し、図7及び図8に示す初期位置へ復帰する。
 ステップS7において、プロセッサ102は、本溶接を実行する。具体的には、プロセッサ102は、第1の回転テーブル駆動部を動作させて回転テーブル62(つまり、ワークW2)を回転させるのと同期して、第2の回転テーブル駆動部を動作させて回転テーブル74(つまり、ワークW3)を回転させる。これにより、ワークW1、W2及びW3は、軸線A1及びA2の周りに回転される。
 この回転テーブル62及び74の回転動作と同期させて、プロセッサ102は、ロボット12を動作させて、エンドエフェクタ28によって、ワークW1(当て部材B)とワークW2との当接箇所を全周に亘って溶接するとともに、ワークW1(当て部材B)とワークW3との当接箇所を全周に亘って溶接する。こうして、ワークW1、W2及びW3が、互いに溶接される。
 ステップS8において、プロセッサ102は、ワーク置台82を上昇させる。具体的には、プロセッサ102は、駆動部44を動作させて、昇降台80(ワーク置台82)を下側位置P3_2から上側位置P3_1まで上方へ移動させる。そうすると、ワーク置台82は、ポジショナ34及び36に挟持されたワークW1と当接し、該ワークW1を下方から再度支持する。
 ステップS9において、プロセッサ102は、ワークアンローディングを実行する。具体的には、プロセッサ102は、チャック機構58のチャック爪64c及び64dを開くとともに、チャック機構70のチャック爪76c及び76dを開く。次いで、プロセッサ102は、駆動部40を動作させ、ポジショナ34を左方へ移動して初期位置P1_0へ復帰させるとともに、駆動部42を動作させ、ポジショナ36を右方へ移動して初期位置P2_0へ復帰させる。
 次いで、プロセッサ102は、駆動部46(図3)を動作させ、チャック機構58を軸線A4の周りに、後方から見て反時計回り方向へ略90°回動させるとともに、駆動部48(図3)を動作させて、チャック機構70を軸線A5の周りに、後方から見て時計回り方向へ略90°回動させる。次いで、プロセッサ102は、ワークローディング用ロボットを動作させて、ワークW1、W2及びW3の組立体をワークローディング用ロボットで取り上げて、所定の保管場所に搬送する。
 ステップS10において、プロセッサ102は、次に溶接すべきワークW1、W2及びW3があるか否かを判定する。例えば、プロセッサ102は、作業プログラムを解析することで、次に溶接すべきワークW1、W2及びW3があるか否かを判定できる。プロセッサ102は、YESと判定した場合はステップS1に戻る一方、NOと判定した場合は、図12に示すフローを終了する。
 以上のように、本実施形態においては、スライド機構84は、ワーク置台82を、ポジショナ34がポジショナ36に接近する方向(つまり、右方)へ摺動可能に支持している。このスライド機構84により、ポジショナ34が右方へ移動してワーク置台82に置かれたワークW1をポジショナ34及び36(具体的には、ワークW2及びW2)によって挟持したときに、ポジショナ34からワークW1へ掛かる力Fを、スライド動作により吸収できる。
 そのため、ワークW1に過度な力Fが掛かることを防止し、ワークW1がワーク置台82上でずれてしまったり、傾いてしまったりするのを防止できるとともに、ワークW1(又は、当て部材B)の変形を防止できる。その結果、ワークW1(当て部材B)とワークW2、及び、ワークW1(当て部材B)とワークW3とを、隙間なく適切に当接させるようにポジショナ34及び36でワークW1、W2及びW3を挟持できるので、ステップS7で本溶接を実行したときに溶接品質を高めることができる。
 また、仮に、ワークW1のセット位置、又はワークW1の寸法(又は、当て部材Bの寸法若しくは溶接位置)に誤差があったとしても、スライド動作により該誤差を、ある程度キャンセルすることができるので、ワークW1とワークW2及びW3とを適切に当接させるようにポジショナ34及び36でワークW1、W2及びW3を挟持することができる。
 また、本実施形態においては、スライド機構84は、ワーク置台82が右方へ摺動したときに該ワーク置台82を左方へ付勢する付勢部100を有している。この構成によれば、比較的簡単な構造で、ステップS6においてワーク置台82を初期位置へ自動で復帰させることができる。
 また、本実施形態においては、プロセッサ102は、力制御部120として機能し、力Fが過大とならないように、取得した力Fに基づいて駆動部40を力制御することにより、ポジショナ34及び36にワークW1を挟持させる動作を実行している(ステップS4)。この構成によれば、スライド機構84によるスライド動作と力制御とによって、ステップS4でポジショナ34からワークW1へ掛かる力Fを、より効果的に管理して最適化することができる。その結果、溶接品質をより効果的に高めることができる。
 また、本実施形態においては、プロセッサ102は、位置制御部116として機能して、ステップS4の前に、ポジショナ36を目標位置P2_1へ位置決めすべく駆動部42を位置制御している(ステップS2)。そして、ポジショナ36を目標位置P2_1へ位置決めしたときに、プロセッサ102は、力制御部120として機能して、駆動部40を力制御して、ポジショナ34を右方へ移動させている(ステップS4)。
 この構成によれば、ポジショナ36の目標位置P2_1を基準として、ステップS4でポジショナ34及び36に挟持されたワークW1、W2及びW3を、既知の位置に位置決めすることができる。このため、ステップS5及びS7において、ロボット12のエンドエフェクタ28を、ワークW1(当て部材B)とワークW2及びW3との当接箇所に正確に位置決めできるので、ステップS5及びS7の溶接作業を高精度に実行できる。
 また、本実施形態においては、ステップS2におけるポジショナ36の目標位置P2_1は、該ポジショナ36が把持するワークW3がワークW1から離反する位置として定められている。そして、ステップS4にてワークW2でワークW1を押すのに応じて、スライド機構84が、ワーク置台82を右方へ摺動させ、ワークW1をワークW2及び3の間で挟持している。
 この構成によれば、ステップS4でワーク置台82を右方へ確実に摺動させることができるとともに、ステップS2でポジショナ36が把持するワークW3がワークW1に突き当たって過度な力が掛かってしまうのを防止できる。したがって、ワークW1がワークW3に起因して傾いてしまうのを防止することができる。
 なお、図12に示すフローにおいて、プロセッサ102は、ステップS4における駆動部40の力制御を、ステップS7を終了するまで継続してもよい。このようなフローを図14に示す。図14は、ステップS4の他の例を示す。図14に示すフローにおいては、プロセッサ102は、ステップS13又はS14でYESと判定した後、上述のステップS5を開始するとともに、ステップS5~S7と並行して、ステップS15~S17を実行する。
 具体的には、ステップS15において、プロセッサ102は、直近に取得した力Fが、予め定めた許容範囲[Fth2,Fth3]内であるか否かを判定する。この許容範囲[Fth2,Fth3]の下限値Fth2は、上述の閾値Fth1よりも小さい値として、力Fに対して予め定められる。
 また、上限値Fth3は、下限値Fth2よりも大きい値として、力Fに対して予め定められる。なお、上限値Fth3は、上述の閾値Fth1と同じ値に設定されてもよいし、閾値Fth1よりも僅かに小さい(又は大きい)値に設定されてもよい。プロセッサ102は、Fth2≦F≦Fth3である場合はYESと判定し、ステップS17へ進む一方、F<Fth2、又は、F>Fth3である場合はNOと判定し、ステップS16へ進む。
 ステップS16において、プロセッサ102は、ポジショナ34を移動する。例えば、直近のステップS15でF<Fth2であることによってNOと判定した場合、プロセッサ102は、ポジショナ34を所定の距離xだけ右方へ移動させる。一方、直近のステップS15でF>Fth3であることによってNOと判定した場合、プロセッサ102は、ポジショナ34を所定の距離xだけ左方へ移動させる。
 ここで、図12中のステップS5~S7の間に、ワークW1、W2又はW3の撓み等により、ポジショナ34及び36が互いに接近する方向へ引き付けられる場合がある。この場合、力Fが低下し、ポジショナ34及び36によるワークW1、W2及びW3の挟持力が不適切に低下してしまう可能性がある。反対に、ステップS5~S7の間に、ワークW1、W2又はW3の膨張等により、ポジショナ34及び36が互いから離反する方向へ押される場合がある。この場合、力Fが増大し、駆動部40及び42に過負荷が掛かってしまう可能性がある。
 本実施形態においては、プロセッサ102は、このステップS16において、力Fを許容範囲[Fth2,Fth3]に収めることができる方向へ、ポジショナ34を移動している。この構成によれば、ステップS5~S7の間にワークW1、W2又はW3の変形等が生じたとしても、該変形に応じてポジショナ34の位置を適切に調整することができる。よって、ステップS5~S7の間に、ポジショナ34及び36によるワークW1、W2及びW3の挟持力が不適切に低下すること、又は、駆動部40及び42に過負荷が掛かることを、防止できる。
 ステップS17において、プロセッサ102は、ステップS7の本溶接プロセスが終了したか否かを判定する。プロセッサ102は、YESと判定した場合はステップS4(つまり、力制御)を終了し、ポジショナ34を停止させる一方、NOと判定した場合はステップS15へ戻る。こうして、プロセッサ102は、ステップS17でNOと判定するまで、ステップS15~S17を繰り返し実行し、ステップS5~S7の間に、力Fを所定の許容範囲[Fth2,Fth3]に収めるように、駆動部40を力制御する。
 なお、ステップS16で用いる距離x及びxは、互いに同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。また、距離x(又はx)は、直近に取得した力Fと下限値Fth2(又は上限値Fth3)との差ΔFに応じて変化するように設定してもよい。例えば、差ΔFが大きい程、距離x(又はx)が大きくなるように設定してもよい。
 また、上述のステップS11において、プロセッサ102は、ポジショナ34を目標位置P1_2に位置決めするための位置指令CP1_2を生成し、位置指令CP1_2に従って該駆動部40を位置制御してもよい。この場合、プロセッサ102は、ステップS4において、力制御と位置制御とを並行して実行することになる。
 なお、ステップS4として、種々の変形例がある。図15に、ステップS4のさらに他の例を示す。なお、図15に示すフローにおいて、図14のフローと同様のプロセスには同じステップ番号を付し、重複する説明を省略する。図15のフローを開始後、プロセッサ102は、ステップS12を実行し、力Fの取得を開始する。
 ステップS21において、プロセッサ102は、力制御を開始する。具体的には、プロセッサ102は、力指令CFを生成する。この力指令CFは、力Fの目標値(例えば、5[kN])を規定するための指令である。プロセッサ102は、ステップS21において、力指令CFを生成し、直近に力センサ114から取得した力Fと力指令CFとの差を演算し、該差に基づいて、駆動部40への指令C40(速度指令、トルク指令)を生成する。
 駆動部40は、指令C40に従って駆動部40を制御して、ポジショナ34を移動させる。ステップS21の開始時点では、ポジショナ34は、初期位置P1_0に配置されており、力センサ114から取得する力Fは、略ゼロである。したがって、ステップS21の開始後、駆動部40は、力指令CF(指令C40)に従ってポジショナ34を右方へ移動させる。こうして、プロセッサ102は、力センサ114から取得した力Fに応じて、力Fを力指令CFに一致させるように駆動部40を力制御する。
 そして、プロセッサ102は、ステップS13を実行し、YESと判定した場合はステップS5を開始して、ステップS17へ進む一方、NOと判定した場合はステップS13をループする。なお、このときのステップS13で用いられる閾値Fth1は、力指令CF(例えば5kN)よりも小さい値に設定され得る。こうして、プロセッサ102は、図12中のステップS5~S7の間、力Fを力指令CFに一致させるように駆動部40を力制御する。これにより、ステップS5~S7の間にポジショナ34からワークW1へ掛かる力Fを効果的に管理し、最適化することができる。
 なお、力センサ114は、駆動部40によって右方へ移動されるポジショナ34によって、ワークW1、W2及びW3を介してポジショナ36に掛かる力Fを検出するように配置されてもよい。この場合において、力センサ114は、駆動部42の負荷トルクを検出するトルクセンサ、駆動部42のフィードバック電流Fを取得する電流センサ、若しくは、チャック機構70(チャック76)又はワークW3に設けられた歪みゲージを有してもよい。
 そして、プロセッサ102は、ポジショナ36に掛かる力Fに基づいて、上述のステップS4を実行してもよい。また、プロセッサ102は、図15に示すステップS13の代わりに、図14中のステップS15を実行し、YESと判定した場合に、ステップS5を開始するとともに、ステップS17へ進んでもよい。
 上述のスライド機構84の変形例として、種々の形態が考えられる。以下、図16~図18を参照して、他の実施形態に係るワーク支持機構122について説明する。ワーク支持機構122は、上述の支持コラム78及び昇降台80(図5)に加えて、ワーク置台124、及びスライド機構126を有する。
 本実施形態においては、ワーク置台124は、略四角形の平板部材であって、その上面124a上にワークW1が置かれる。スライド機構126は、昇降台80の支持台86の上に固定され、ワーク置台124を、座標系Cのx軸方向へ摺動可能に支持する。具体的には、スライド機構126は、本体部130、複数のローラ132(図17)、及び付勢部134を有する。
 本体部130は、上面130aと、該上面130aから下方へ凹む摺動溝130bとを有する。摺動溝130bは、略四角形の外形を有し、ワーク置台124よりも長い、座標系Cのx軸方向の長さを有している。ワーク置台124は、摺動溝130bの内部に、座標系Cのx軸方向へ摺動可能に受容されている。
 ローラ132の各々は、座標系Cのy軸と略平行な軸線周りに回転可能となるように、摺動溝130bの内部に設けられており、ワーク置台124は、ローラ132の上に設置される。ローラ132の回転により、ワーク置台124は、図16に示す初期位置と図18に示す摺動位置との間で、摺動溝130b内にて摺動可能となっている。
 ワーク置台124は、初期位置に配置されたとき、摺動溝130bを画定する左壁面と係合し、これにより、ワーク置台124の左方への移動が規制される。すなわち、スライド機構126は、ワーク置台124が初期位置から右方へ摺動するのを許容する一方、該ワーク置台124が該初期位置から、左方へ摺動するのを規制している。
 付勢部134は、ワーク置台124が初期位置から摺動位置へ右方に摺動したときに、該ワーク置台124を左方へ付勢する。具体的には、付勢部134は、空圧式若しくは油圧式のシリンダ、又はサーボモータ等であって、座標系Cのx軸方向へ進退可能に本体部130に設けられた駆動シャフト134aと、該駆動シャフト134aを進退させる動力部134bとを有する。
 駆動シャフト134aの先端は、ワーク置台124に機械的に連結されている。動力部134bは、制御装置16からの指令に応じて駆動シャフト134aを前進させることにより、摺動位置に配置されたワーク置台124を、初期位置へ向かって左方に付勢する。このように、付勢部134は、制御装置16による自動制御が可能な装置である。
 ワーク支持機構122を適用した産業機械10において図12に示すフローを実行した場合、プロセッサ102は、ステップS4において、ワークW2及びW3でワークW1を挟持すべく、ポジショナ34を左方へ移動させてワークW2でワークW1を押す。この動作に応じて、ワーク置台124は、スライド機構126の作用によって、初期位置(図16)から摺動位置(図18)へ右方に摺動し、その結果、ワークW1がワークW2及びW3の間で挟持される。
 その後、ステップS6の後(又は、ステップS6を開始してワーク置台124がワークW1から離反したとき)に、プロセッサ102は、付勢部134を動作させて、ワーク置台124を摺動位置から初期位置へ左方に摺動させる。その結果、ワーク置台124は、初期位置に復帰することになる。
 本実施形態によれば、ワーク置台124がワークW1から離反した後に該ワーク置台124を初期位置に付勢することができるので、ステップS6の実行時にワーク置台124がワークW1上を相対摺動することで該ワークW1に擦り傷等が生じてしまうのを防止できる。
 なお、上述のスライド機構84は、ワーク置台82が右方へ摺動して所定の摺動位置に到達したときに該ワーク置台82をロックするロック機構をさらに備えてもよい。この場合において、ロック機構は、摺動位置にあるワーク置台82と係合して該ワーク置台82の左方への摺動を規制する係合位置と、該ワーク置台82から脱離する脱離位置との間で進退可能な係合ピンと、制御装置16からの指令に応じて該係合ピンを自動で進退させる動力部(シリンダ、サーボモータ等)とを有してもよい。
 この場合、プロセッサ102は、ステップS4でワーク置台82が初期位置から摺動位置へ摺動したときに、ロック機構の動力部を動作させて係合ピンをワーク置台82に係合させることで、該ワーク置台82を摺動位置にロックする。一方、プロセッサ102は、ステップS6の後(又は、ステップS6を開始してワーク置台82がワークW1から離反したとき)に、ロック機構の動力部を動作させて係合ピンをワーク置台82から脱離させることで、ロック機構のロックを解除する。
 その結果、ワーク置台82は、付勢部100の作用によって左方へ摺動し、初期位置へ自動的に復帰することになる。この構成によれば、ステップS6の実行時にワーク置台82がワークW1上を相対摺動することで該ワークW1に擦り傷等が生じてしまうのを防止できる。
 なお、上述の実施形態において、駆動部42を省略し、ポジショナ36を所定の位置(例えば、上述の目標位置P2_1)に固定してもよい。また、プロセッサ102は、上述のステップS2で駆動部42を位置制御する代わりに、駆動部42に関し、取得した力Fに基づいて図13、図14又は図15に示す力制御を実行してもよい。この場合において、力センサ114は、上述のようにポジショナ36に掛かる力Fを検出するように配置されてもよい。
 また、プロセッサ102は、上述のステップS4において、力制御を行わずに、ポジショナ34を目標位置P1_2に位置決めするための位置指令CP1_2を生成し、該位置指令CP1_2に従って該駆動部40を位置制御してもよい。また、上述の実施形態においては、産業機械10が溶接作業を行う場合について述べた。しかしながら、産業機械10は、工具による切削加工、レーザ光によるレーザ加工、又は塗装等、如何なる種類の作業を行うように構成されてもよい。この場合、エンドエフェクタ28は、工具、レーザ加工ヘッド、塗料塗布器を有する。また、回転テーブル62を省略することもできる。
 また、スライド機構84は、ワーク置台82が初期位置から左方へ摺動するのを許容するように構成されてもよい。すなわち、この場合、スライド機構84は、ワーク置台82を、初期位置から左右へ摺動可能に支持する。また、上述のスライド機構84又は126から付勢部100又は134を省略してもよい。この場合において、オペレータが、ワーク置台82又は124を手動で左右に摺動させてもよい。
 以上、実施形態を通じて本開示を説明したが、上述の実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。
 10  産業機械
 12  ロボット
 14  作業装置
 16  制御装置
 28  エンドエフェクタ
 34,36  ポジショナ
 40,42,44,46,48  駆動部
 62,74  回転テーブル
 84,126  スライド機構
 100,134  付勢部
 110,112  位置センサ
 114  力センサ
 116  位置制御部
 118  力取得部
 120  力制御部

Claims (8)

  1.  第1のワークが置かれるワーク置台と、
     前記ワーク置台に置かれた前記第1のワークを挟持する一対のポジショナであって、該一対のポジショナの一方は他方に対して接近及び離反するように移動可能に設けられている、一対のポジショナと、
     前記ワーク置台を、前記一方が前記他方に接近する方向へ摺動可能に支持するスライド機構と、を備える、産業機械。
  2.  前記スライド機構は、前記ワーク置台が所定の初期位置から前記接近する方向へ摺動するのを許容する一方、該ワーク置台が該初期位置から、前記接近する方向とは反対の方向へ摺動するのを規制する、請求項1に記載の産業機械。
  3.  前記スライド機構は、前記ワーク置台が前記接近する方向へ摺動したときに、該ワーク置台を、前記接近する方向とは反対の方向へ付勢する付勢部を有する、請求項1又は2に記載の産業機械。
  4.  前記一方を移動させる第1の駆動部と、
     前記第1の駆動部によって前記接近する方向へ移動される前記一方が前記第1のワークを押す力を取得する力取得部と、
     前記力取得部が取得した前記力に基づいて、前記第1の駆動部が前記一方を前記接近する方向へ移動して前記一対のポジショナに前記第1のワークを挟持させる動作を制御する力制御部と、をさらに備える、請求項1~3のいずれか1項に記載の産業機械。
  5.  前記他方は、前記一方に対して接近及び離反するように移動可能に設けられ、
     前記産業機械は、
      前記他方を移動させる第2の駆動部と、
      前記力制御部が前記一対のポジショナに前記第1のワークを挟持させる前に、前記他方を予め定めた目標位置へ位置決めするように前記第2の駆動部を制御する位置制御部と、をさらに備え、
     前記力制御部は、前記位置制御部が前記他方を前記目標位置へ位置決めしたときに、前記第1の駆動部を制御して前記一方を前記接近する方向へ移動させる、請求項4に記載の産業機械。
  6.  前記一方は、第2のワークを把持し、前記他方は、第3のワークを把持し、
     前記目標位置は、前記他方が把持する前記第3のワークが前記第1のワークから離反する位置として定められ、
     前記力制御部が前記一方を前記接近する方向へ移動させて前記第2のワークで前記第1のワークを押すのに応じて、前記スライド機構は、前記ワーク置台を前記接近する方向へ摺動させ、
     前記一対のポジショナは、前記第1のワークを、前記一方が把持する前記第2のワークと、前記目標位置に位置決めされた前記他方が把持する前記第3のワークとの間で挟持する、請求項5に記載の産業機械。
  7.  前記一対のポジショナが前記第1のワークを挟持しているときに、前記第1のワークと前記第2のワークとを互いに溶接するとともに、前記第1のワークと前記第3のワークとを互いに溶接する溶接トーチをさらに備える、請求項6に記載の産業機械。
  8.  前記一対のポジショナの各々は、挟持した前記第1のワークを、前記接近する方向と平行な軸線の周りに回転させる回転テーブルを有する、請求項1~7のいずれか1項に記載の産業機械。
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