(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットアームの先端に鋼板加工用のヘミング装置を備え、この装置にはエアシリンダで進退運動をするヘム刃が設けられるとともに、ワークの位置決めをする補助機構を設けたものにおいて、
前記ヘム刃に作動部を形成し、前記作動部が補助機構の受動部に係合して補助機構を作動させるように構成したものであって、
前記ヘム刃がエアシリンダによって進退運動する方向と、補助機構を作動させる際に前記作動部が前記受動部からの衝撃反力を受ける方向とを一致させて、
補助機構を作動させる際にエアシリンダ内の空気が緩衝作用を果たすように構成したことを特徴とするロボット装置を用いた加工装置。
【請求項２】
請求項１において、作動部がヘム刃に形成された孔であり、受動部が前記孔内へ進入できる突起状部材とされていることを特徴とするロボット装置を用いた加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
ロボットアームの先端にヘミング装置等の加工ユニットが取付けられ、ティーチングされた軌跡にそってワークの加工が行われている。本発明は、このような技術分野に属している。
【０００２】
【従来の技術】
上述のようなワークの加工ユニットを備えたロボット装置は、特開平１０−２４９４５５号公報に開示されている。ここに開示されている加工ユニットは、鋼板をヘミングする装置であり、鋼板のフランジを加圧するヘム刃は、エアシリンダによって進退運動、すなわち振動をさせられるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述のようなロボット装置が使用される場所は、一般に種々な機器類が錯綜したところであり、たとえば、ワークを載せるパレット、ワークのクランプ装置、各種の配管類や電線類等が複雑に配置されている。このような箇所でワークのヘミング加工を行うに際しては、ロボットのティーチングによってヘミング工具を移動させればよいのであるが、ワークのクランプ装置のような補助機構の開閉作動は、特別な駆動装置で行う必要が生じる。そのために、エアシリンダやリンク類からなる駆動機構を設置しなければならない。したがって、設備構造が複雑になり、ワークの搬送やロボットの挙動に制約が課されたり、設備費用が高額になったりするのである。
【０００４】
【課題を解決するための手段とその作用】
本発明は、以上に述べた問題点を解決するために発案されたもので、ロボットアームに取り付けられた加工ユニットに他の機能を果たさせることを、基本的な考え方にしている。
【０００５】
請求項１の発明は、ロボットアームの先端に鋼板加工用のヘミング装置を備え、この装置にはエアシリンダで進退運動をするヘム刃が設けられるとともに、ワークの位置決めをする補助機構を設けたものにおいて、前記ヘム刃に作動部を形成し、前記作動部が補助機構の受動部に係合して補助機構を作動させるように構成したものであって、前記ヘム刃がエアシリンダによって進退運動する方向と、補助機構を作動させる際に前記作動部が前記受動部からの衝撃反力を受ける方向とを一致させて、補助機構を作動させる際にエアシリンダ内の空気が緩衝作用を果たすように構成したことを特徴としている。こうすることによってヘミング装置には本来の加工機能を果たさせ、作動部がクランプ装置のような補助機構を作動させるものであり、ロボットの挙動軌跡の選定によって、ヘミング装置が付加された機能を発揮するのである。
【０００６】
また、補助機構を作動させた際に作動部が受動部から受ける衝撃反力がロボット装置に伝達されて、ロボット装置の軸関節部分を傷めたりするのであるが、このような緩衝作用によって、ロボット装置への衝撃反力が緩和されて、ロボット装置の強度を必要以上に高めたりする必要がなくなる。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１において、作動部がヘム刃に形成された孔であり、受動部が前記孔内へ進入できる突起状部材とされていることを特徴としている。よって、前記孔で突起状部材を引っかけて補助機構の作動を行っている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図示の実施形態にしたがって、本発明をくわしく説明する。ここでのワークは、自動車用のエンジンフードであり、外板の周囲を曲げ込んで内板と一体化された構造である。このような構造は、ヘミング加工によって作られている。最初に説明する実施形態では、このヘミング加工を対象にしている。
【０００９】
図２は、エンジンフード１が支持型２上にクランプ装置３で固定された状態を示している。符号４はロボット装置全体を示しており、それは通常の６軸式で、そのアーム４の先端に加工ユニット６が取り付けてある。このユニット６は、鋼板加工用のヘミング装置である。図３は、図２のものの平面図であり、ロボット装置４の図示は省略してある。支持型２上にエンジンフードの外板７が載せられ、その上に骨格メンバーである内板８が重ねられて、クランプ装置３で押さえられている。
【００１０】
ヘミング加工は、図４、図５のような方法である。すなわち、支持型２上の外板７には予め二点鎖線図示のようなフランジ９が折り曲げてあり、これを斜め上方からヘム刃１０で順次押し倒してゆき、内板８の外周部をかしめ付けるようにして、最後には図５のように最終的な折り曲げがなされるのである。このときに使用するヘム刃１０は図６に示してある。これは、厚い板材に作動ロッド１１を結合し、その先端面１２で図４、図５のような加工をするのである。なお、ヘム刃１０は、図４、図５の紙面に対して垂直方向に移動するので、先端面１２の両側は丸みのあるアール部１３、１３が形成してある。また、ヘム刃１０は工具鋼で作られている。
【００１１】
ヘミング装置６を図７にしたがって説明する。アーム５の先端に関節ユニット１４が取り付けてあり、その内部には駆動装置が備えられていて、手首軸１５を中心にして向きが変えられるようになっている。関節ユニット１４に結合された接合ブラケット１６に基板１７が溶接してあり、これと直交する向きに支持板１８、１９が上下に結合してある。起振ユニット２０は両支持板１８、１９の間に配置されており、同ユニット２０の上下に固定されている補助板２１、２２が結合弾性体２３、２４を介して支持板１８、１９に取り付けられている。他に、起振ユニット２０と基板１７との間にも結合弾性体２５が配置されて、起振ユニット２０が基板１７に取り付けられている。結合弾性体２３、２４および２５は、金属製のばねや非金属材料製のばねでよいのであり、ここでは合成ゴム製のものを用いている。
【００１２】
起振ユニット２０から出力軸２６が伸びており、補助板２２や支持板１９を貫通し、その先端にヘム刃１０が固定されている。同ユニット２０の出力は進退運動であり、これによってヘム刃１０が上下に振動する。起振ユニット２０の形式は、エアシリンダを用いたもの、あるいは偏心ウエイトを電動モータで回転させるものなどを適宜採用すればよい。
【００１３】
図１は、起振ユニット２０やクランプ装置３に重点をおいた側面図である。起振ユニット２０はエアシリンダ２７を用いたもので、ピストン２８の上下に交互に空気圧を作用させ、それによる振動をピストンロッド２９からヘム刃１０に伝達するのである。ワーク１に対する補助機構として、クランプ装置３が挙げられる。このクランプ装置３を開閉するために、すなわち作動させるために、ヘム刃１０に円形の孔３０が明けてある。この孔３０が作動部の一形態をなしている。
【００１４】
一方、この作動部に対する受動部が、突起状部材であるピン３１の形態で実現されている。このピン３１は、クランプ装置３の作動レバー３２に直交した向きに結合してある。ピン３１の直径は、孔３０の内径よりもはるかに小さく設定してある。なお、エアシリンダ２７への空気の給排構造については図示を省略してある。
【００１５】
クランプ装置には種々な形式のものがあるが、最も簡単な例を図８、図９および図１０について説明する。静止部材である基台３３に支柱３４が固定され、その上端に作動レバー３２が軸３５を用いて揺動可能な状態で取り付けてある。作動レバー３２の端部には押さえパッド３６が固定され、これがワーク１を加圧するようになっている。このパッド３６は、金属製あるいは硬質ウレタン製とされている。支柱３４に逆Ｌ字型のストッパアーム３７が結合され、その上端に開放させた溝部３８で作動レバー３２が挟み付けられる。そのために、図１０のような構造が採用されており、溝部３８の内面に円弧状の板ばね３９が固定され、ここに作動レバー３２が圧入される。押さえパッド３６がワーク１に圧着させられた状態で作動レバー３２が板ばね３９で停止されことによって、パッドの圧着が維持される。
【００１６】
作動レバー３２を開いたときのストッパ手段は、図１０と同様な構造をストッパ片４０に採用することによって、容易に実現することができる。なお、ストッパ片４０は、ストッパアーム３７とは反対側において、支柱３４に固定されている。
【００１７】
以上に説明した実施形態の作動を説明する。フランジ９が形成された外板７が支持型２上に置かれ、その上に内板８が重ねられてからクランプ装置３で両板７、８がしっかりとクランプされる。このクランプ装置３を閉じるときには、あらかじめロボット装置４にティーチングされた動作挙動で、孔３０内にピン３１が相対的に進入させられ、その後、作動レバー３２を反時計方向に回動させて、押さえパッド３６の押付けがなされる。このような作動レバー３２の回動は、図３から明らかなように、多数のピン３１をロボット装置のティーチングによって、順次行ってゆくのである。
【００１８】
上述のようにしてクランプが完了すると、今度は、ヘム刃１０が図４、図５のように移動させられて、ヘミング加工が完了する。その後は、ロボット装置のティーチングによって、ヘム刃の孔３０で作動レバー３２をアンクランプ側に回動させ、ワークの拘束を解除する。
【００１９】
エアシリンダ２７の緩衝機能を、図１について説明する。作動レバー３２が引き上げられて押さえパッド３６がワーク１に圧着しているときには、孔３０の下側の内面にピン３１が押しつけられる。このときには、ピストン２８の下側の空気が緩衝作用を果たすので、ロボット装置への衝撃的な反力が緩和される。他方、アンクランプ時には、孔３０の上側の内面にピン３１が押しつけられるのであるが、上述の場合と同様にしてピストン２８の上側の空気が緩衝作用を果たす。このような緩衝作用によって、ロボット装置自体の強度を必要以上に大きくすることが回避できる。さらに、ピン３１の直径は孔３０の内径よりもはるかに小さくしてあるから、孔３０が移動してきたときにピン３１が孔３０内に入りやすくなるのである。これは、ロボット装置の作動軌跡が若干狂っても、孔とピンとの嵌まり合いが確実になされるのである。
【００２０】
クランプ装置３の変形例を図１１と図１２にしたがって説明する。なお、先のクランプ装置における部材と同じものには、同じ符号を記載して詳細な説明は省略してある。作動レバー３２は軸４１で静止部材４２に枢着してあり、他方、操作アーム４３は軸４４で静止部材４２に枢着してある。操作アーム４３は図示のように逆Ｌ字型であり、操作ロッド４５が溶接され、そこにピン３１が結合してある。連結リンク４６は、一端が軸４７で操作アーム４３に枢着され、他端が軸４８で作動レバー３２に枢着されている。
【００２１】
図１１のようなクランプ状態では、軸４７と４４とを結ぶ仮想線Ｏ−Ｏ、すなわちデッドポイントを軸４８が通過しているので、パッド３６の押さえ反力によってワーク１は押さえ続けられている。前述のようなロボット装置のティーチングによって、ピン３１が押し下げられて、操作アーム４３が反時計方向に回動させられると、図１２のようなアンクランプの状態になる。この反時計方向に回るときには、デッドポイントＯ−Ｏが軸４８を通過して、連結リンク４６が上下逆になりつつ作動レバー３２を反時計方向に引き上げてゆく。
【００２２】
上述の実施形態では、ピンが孔内に相対的に進入する形式であるが、このピンと孔の設置箇所を逆にしてもよい。さらに、作動部は、上述のような円形の孔として実現しているが、本発明の概念はこのような孔だけではなく、棒状の部材やフック状の部材あるいはＵ型の部材等に変形した、いわゆる相手方の受動部を動かせる機能のものを包括している。また、受動部は、上述のような棒状の部材で実現しているが、これも作動部の変形に合わせて、孔、棒状の部材等の動かされる機能のものを包括した概念である。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、ロボットアームの先端に鋼板加工用のヘミング装置を備え、この装置にはエアシリンダで進退運動をするヘム刃が設けられるとともに、ワークの位置決めをする補助機構を設けたものにおいて、前記ヘム刃に作動部を形成し、前記作動部が補助機構の受動部に係合して補助機構を作動させるように構成したものであって、前記ヘム刃がエアシリンダによって進退運動する方向と、補助機構を作動させる際に前記作動部が前記受動部からの衝撃反力を受ける方向とを一致させて、補助機構を作動させる際にエアシリンダ内の空気が緩衝作用を果たすように構成したものなので、ヘミング装置には本来の加工機能を果たさせ、作動部がクランプ装置のような補助機構を作動させるものであり、ロボットの挙動軌跡の選定によって、ヘミング装置が付加された機能を発揮するのである。したがって、狭い箇所に複雑な構造の補助機構を設置することが回避できて、設備の簡素化や設備費用の低減に有効である。
【００２４】
また、ヘム刃自体は単純な形状をしているので、作動部の設置にとって好都合であり、たとえば、孔を明けるような場合には構造簡素化の面で大変有利である。また、作動部が簡素化されることによって、受動部も孔に対するピンのように、同様に簡素化が図られる。更には、補助機構を作動させた際に作動部が受動部から受ける衝撃反力がロボット装置に伝達されて、ロボット装置の軸関節部分を傷めたりするのであるが、このような緩衝作用によって、ロボット装置への衝撃反力が緩和されて、ロボット装置を傷めることが防止できる。
【００２５】
同時に、ロボット装置の強度を必要以上に高めたりする必要がなくなる。このことは、ロボット装置の設備規模を小さくするとこが可能となり、設備スペ−スや設備費用の面において非常に有利である。そして、ヘム刃の起振手段がエアシリンダを利用したものであるため、起振機能と緩衝機能を同時に成立させることができて、構造簡素化や制御のし易さ等において有利である。
【００２６】
作動部がヘム刃に形成された孔であり、受動部が前記孔内へ進入できる突起状部材とされているので、孔で突起状部材を引っかけてクランプ装置の開閉を行うことができる。このように、突起物を孔で追跡する方式であるから、孔の大きさを適宜選定しておくことによって、孔と突起物との嵌まり合いが確実に果たされて、突起物に対する操作力の投入が正確になされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す簡略的な側面図である。
【図２】ロボット装置とワークとの関連を示す側面図である。
【図３】クランプされたワークを示す平面図である。
【図４】プリヘミングの段階を示す縦断正面図である。
【図５】ヘミング完了の段階を示す縦断正面図である。
【図６】ヘム刃の立体図である。
【図７】ヘミング装置を示す側面図である。
【図８】クランプ装置の側面図である。
【図９】図８のものの平面図である。
【図１０】図９の（１０）−（１０）断面図である。
【図１１】他のクランプ装置を示す側面図である。
【図１２】図１１のものが開いた状態を示す側面図である。
【符号の説明】
５      ロボットアーム
６      加工ユニット
３０ 作動部（孔）
１      ワーク
３      補助機構（クランプ装置）
４      ロボット装置
３１    受動部（突起状部材）
１０    ヘム刃
２７    エアシリンダ
【図１】
0003688534.tif 000002
【図２】
0003688534.tif 000003
【図３】
0003688534.tif 000004
【図４】
0003688534.tif 000005
【図５】
0003688534.tif 000006
【図６】
0003688534.tif 000007
【図７】
0003688534.tif 000008
【図８】
0003688534.tif 000009
【図９】
0003688534.tif 000010
【図１０】
0003688534.tif 000011
【図１１】
0003688534.tif 000012
【図１２】
0003688534.tif 000013