(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットアームの先端に３軸構造の手首を介して溶接ガンを搭載して成る溶接ロボットであって、
手首に支持フレームを介して溶接ガンを取付けるものにおいて、
支持フレームを、手首先端の手首部材に連結される、手首部材の回転軸線と直交する方向に長手の一側の側枠と、この側枠に平行な他側の側枠と、両側枠を結合するクロスメンバとを有するものに構成し、
溶接ガンは、そのガン本体が両側枠間に配置され、そのガンアームが両側枠の長手方向一方に突出するようにガン本体をクロスメンバに固定すると共に、
他側の側枠の外側面に、ワークを支持するワーク受けを手首部材と反対側に向けて突設する、
ことを特徴とする溶接ロボット。
【請求項２】
前記ワーク受けの他側側枠に対する固設位置を、平面視において、前記手首部材の一側側枠に対する回転軸線の延長線上に配置することを特徴とする請求項１に記載の溶接ロボット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロボットアームの先端に３軸構造の手首を介して溶接ガンを搭載して成る溶接ロボットに関し、特に、溶接作業終了後にワークを搬送し得るようにした搬送兼用の溶接ロボットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の溶接ロボットとして、特公昭６４−６０７２号公報により、手首に支持フレームを介して溶接ガンを取付け、支持フレームにワーク保持具を連結可能なジョイントを設けて、溶接作業終了後ジョイントにワーク保持具を連結し、ワーク保持具に設けた複数のクランプ部材でワークを把持して、ワークを溶接ロボットにより次のステーションに搬送するようにしたものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ワークが自動車のフロア等の大形大重量のものである場合、１台の溶接ロボットでワークを安定して搬送することは困難になる。ここで、ワークが大形になると、複数の溶接ロボットを用いてワークの溶接作業を行うことが必要になる。そこで、各溶接ロボットにワークの一部分を支持するワーク受けを取付け、複数の溶接ロボットの協調動作により各溶接ロボットのワーク受けを介してワークの複数箇所を支持した状態でワークを次のステーションに搬送することが考えられる。
【０００４】
この場合、ワーク全体を保持するワーク保持具と異りワーク受けは非常に小さく形成できるから、溶接ガンに対し適切な位置関係でワーク受けを取付けておけば、例えば、ガンアームを支持する溶接ガンのガン本体の外側面にワーク受けを取付けておけば、ワークに対するワーク受けの干渉を生ずることなく溶接作業を行うことができ、ワーク受けを着脱する必要がなくなる。
【０００５】
然し、ガン本体にワーク受けを取付けると、ワークを支持したときにワーク受けを介してガン本体に偏荷重が作用し、溶接ガンに悪影響が及ぶ。
【０００６】
本発明は、以上の点に鑑み、溶接ガンに悪影響を及ぼすことなくワーク受けを介してワークを支持し得るようにした搬送兼用の溶接ロボットを提供することを課題をとしている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく、本発明は、ロボットアームの先端に３軸構造の手首を介して溶接ガンを搭載して成る溶接ロボットであって、手首に支持フレームを介して溶接ガンを取付けるものにおいて、支持フレームを、手首先端の手首部材に連結される、手首部材の回転軸線と直交する方向に長手の一側の側枠と、この側枠に平行な他側の側枠と、両側枠を結合するクロスメンバとを有するものに構成し、溶接ガンは、そのガン本体が両側枠間に配置され、そのガンアームが両側枠の長手方向一方に突出するようにガン本体をクロスメンバに固定すると共に、  他側の側枠の外側面に、ワークを支持するワーク受けを手首部材と反対側に向けて突設している。
【０００８】
本発明によれば、ワークを支持したときにワーク受けに作用する荷重は支持フレームで受けられ、溶接ガンにワーク受けからの荷重は作用せず、溶接ガンに悪影響が及ぶことが阻止される。また、ワーク受けはガンアームの突出方向とは異なる方向を向く支持フレームの面に固設されることになり、ワークに対するワーク受けの干渉を生ずることなくワークの溶接作業を行うことができると共に、ワークに対するガンアームの干渉を生ずることなくワーク受けを介してワークを支持できる。
【０００９】
また、ワーク受けの他側側枠に対する固設位置を、平面視において、前記手首部材の一側側枠に対する回転軸線の延長線上に配置すれば、ワークを支持したときに手首部材に回転モーメントが作用することを防止でき、ワークの支持の安定性が向上し、有利である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１及び図２は自動車のフロア組立装置を示している。この組立装置は、フロントコンポーネントＷ１とフロントフロアＷ２とリヤフロアＷ３とを溶接結合してフロアＷを組立てるフロア組立ステーションＳＴ１と、その前方の増打ラインとを備えている。増打ラインは、投入ステーションＳＴ２と複数の増打ステーションＳＴ３1〜ＳＴ３nと払出しステーションＳＴ４とを前後方向に直列に配置して構成されている。増打ラインには、投入ステーションＳＴ２から払出しステーションＳＴ４に向けてシャトルバー１によりガイドレール２に沿って間歇送りされる台車３が設けられている。そして、フロア組立ステーションＳＴ１で組立てられたフロアＷを投入ステーションＳＴ２において台車３上にセットし、各増打ステーションＳＴ３1〜ＳＴ３nにおいてその両側部に配置した複数の溶接ロボット４によりフロアＷに増打ち溶接を施し、払出しステーションＳＴ４において図外の移載機により台車３からフロアＷを取上げ、空になった台車３を床面下のリターン路５を介して投入ステーションＳＴ１に戻している。
【００１１】
フロア組立ステーションＳＴ１には、フロントコンポーネントＷ１とフロントフロアＷ２とリヤフロアＷ３とを位置決めして支持するセット治具６が配置されている。また、フロア組立ステーションＳＴ１の左右両側部に、夫々、前後３台の溶接ロボット７1，７2，７3を配置すると共に、フロア組立ステーションＳＴ１の後方にリヤパネルＷ３ａ用の移載ロボット８を配置し、更に、移載ロボット８の配置部の斜め後方に、ターンテーブル９ａにより後側の投入位置と前側の取出位置とに交互に反転されるリヤパネルＷ３ａ用の１対の置台９，９を配置している。そして、投入位置に存する置台９にリヤパネルＷ３ａを手作業で載置し、置台９を取出位置に反転させて、リヤパネルＷ３ａを移載ロボット８で取上げるようにしている。
【００１２】
フロントコンポーネントＷ１とフロントフロアＷ２とリヤフロアＷ３はフロア組立ステーションＳＴ１にその上方から投入されてセット治具６上にセットされるようになっている。これを詳述するに、図１，図３及び図４に示す如く、フロア組立ステーションＳＴ１の一側部上方のワーク供給場所１０に搬送手段１１によってフロントコンポーネントＷ１とフロントフロアＷ２とリヤフロアＷ３とを搬入すると共に、フロア組立ステーションＳＴ１の他側部上方に天井枠１２を架設して、この天井枠１２上にフロントコンポーネントＷ１用とフロントフロアＷ２用とリヤフロアＷ３用の計３台の移載ロボット１３1，１３2，１３3を前後に間隔を存して配置し、ワーク供給場所１０に搬入されたフロントコンポーネントＷ１とフロントフロアＷ２とリヤフロアＷ３とをこれら移載ロボット１３1，１３2，１３3により取上げてフロア組立ステーションＳＴ１に上方から投入するようにしている。
【００１３】
搬送手段１１は、ワーク搬入場所１０を通る天井コンベアレール１１ａと、該レール１１ａに沿って移動するフロントコンポーネントＷ１用とフロントフロアＷ２用とリヤフロアＷ３用の搬送台車１１ｂ1，１１ｂ2，１１ｂ3とで構成されている。コンベアレール１１ａは、図示しないが、ワーク搬入場所１０の下流部においてフロントコンポーネントＷ１用とフロントフロアＷ２用とリヤフロアＷ３用の各ワーク組立ラインを通る３本のレールに分岐しており、各搬送台車１１ｂ1,１１ｂ2,１１ｂ3を対応するワーク組立ラインに移動させて、各搬送台車１１ｂ1，１１ｂ2，１１ｂ3に各ワークを載置し、その後これら搬送台車１１ｂ1，１１ｂ2，１１ｂ3を合流させてワーク搬入場所１０に送り込むようにしている。
【００１４】
前記各移載ロボット１３1，１３2，１３3は、鉛直軸線回りに旋回自在な旋回台１３０と、旋回台１３０に第１関節部１３１を介して揺動自在に連結した第１アーム１３２と、第１アーム１３２の先端に第２関節部１３３を介して揺動自在に連結した第２アーム１３４と、第２アーム１３４の先端の３軸構造の手首１３５とを有する６軸の汎用ロボットで構成されており、手首１３５に、フロントコンポーネントＷ１やフロントフロアＷ２やリヤフロアＷ３から成る各ワークを保持するワーク保持具１３６を取付けている。
【００１５】
これらワークＷ１，Ｗ２，Ｗ３のフロア組立ステーションＳＴ１への投入に際しては、先ず図４（Ａ）に示す如く各移載ロボット１３1,１３2,１３3のアーム１３２，１３４をワーク搬入場所１０に向けて伸ばし、ワーク保持具１３６により対応する各ワークＷ１，Ｗ２，Ｗ３を保持して各搬送台車１１ｂ1，１１ｂ2，１１ｂ3から持上げ、次に、搬送台車１１ｂ1，１１ｂ2，１１ｂ3をワーク搬入場所１０から送り出すと共に、各ワークＷ１，Ｗ２，Ｗ３をワーク搬入場所１０と天井枠１２との間の空隙上に臨む位置にシフトし、その後各ワークＷ１，Ｗ２，Ｗ３を空隙を通して下降させる。
【００１６】
この場合、各ワークＷ１，Ｗ２，Ｗ３を取上げた後、各移載ロボット１３1，１３2，１３3のアーム１３２，１３４の動きで各ワークＷ１，Ｗ２，Ｗ３を横方向に平行移動して空隙上に臨む位置にシフトすることも考えられるが、これでは、移載ロボット１３1，１３2，１３3としてアーム長の短い小形のロボットを用いると、ワーク保持具１３６やワークが移載ロボット１３1，１３2，１３3の第１関節部１３１に干渉してしまう。そこで、本実施形態では、各ワークＷ１，Ｗ２，Ｗ３を取上げた後、図４（Ｂ）に示す如く各移載ロボット１３1，１３2，１３3の旋回台１３０の動きで各ワークＷ１，Ｗ２，Ｗ３を空隙上に臨む位置に旋回移動させている。これによれば、アーム１３２，１３４を伸ばしてワーク保持具１３６やワークを第１関節部１３１から離間させたまま各ワークＷ１，Ｗ２，Ｗ３を空隙上に臨む位置にシフトすることができる。図５を参照して、Ａ１，Ａ２，Ａ３は各ワークＷ１，Ｗ２，Ｗ３の持上げ位置、Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３は空隙上に臨む各ワークＷ１，Ｗ２，Ｗ３の旋回位置を示している。そして、上記の如く各ワークＷ１，Ｗ２，Ｗ３を旋回させた後、旋回位置から各ワークＷ１，Ｗ２，Ｗ３を空隙を通して下降させてＣ１，Ｃ２，Ｃ３で示す待機位置に搬送し、フロア投入ステーションＳＴ１からフロアＷが払い出されたとき、待機位置から各ワークＷ１，Ｗ２，Ｗ３をＤ１，Ｄ２，Ｄ３で示すセット治具６の直上部の整列位置に搬送して、各ワークＷ１，Ｗ２，Ｗ３を互に所要の位置関係に整列させ、次いで各ワークＷ１，Ｗ２，Ｗ３を真直に下降させて、Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３で示すセット治具６上のセット位置に載置するようにしている。
【００１７】
尚、最後位の第３移載ロボット１３3で移載するリヤフロアＷ３は旋回位置において前後方向に沿う正規の姿勢に保持されるが、中間の第２移載ロボット１３2で移載するフロントフロアＷ２や最前位の第１移載ロボット１３1で移載するフロントコンポーネントＷ１は、第３移載ロボット１３3や第２移載ロボット１３2に干渉しないよう、旋回位置において斜め横方向を向く姿勢に変更され、旋回位置から待機位置に搬送する際に前後方向に沿う正規の姿勢に戻される。
【００１８】
上記の如くセット治具６上にフロントコンポーネントＷ１とフロントフロアＷ２とリヤフロアＷ３とをセットすると、各移載ロボット１３1，１３2，１３3の動作で各ワーク保持具１３６を上昇させて、ワーク供給場所１０に搬入する次のワークＷ１，Ｗ２，Ｗ３の投入作業に備えると共に、フロア組立ステーションＳＴ１の左右各側の最前位の第１溶接ロボット７1と中間の第２溶接ロボット７2とにより夫々フロントコンポーネントＷ１とフロントフロアＷ２との接合部とフロントフロアＷ２とリヤフロアＷ３の接合部とを溶接し、更に、移載ロボット８によりリヤパネルＷ３ａをリヤフロアＷ３の後端に接合し、左右各側の最後位の第３溶接ロボット７3によりリヤパネルＷ３ａとリヤフロアＷ３との接合部を溶接して、フロアＷの組立てを行う。
【００１９】
尚、各溶接ロボット７1，７2，７3は、移載ロボット１３1，１３2，１３3と同様に、鉛直軸線回りに旋回自在な旋回台７０と、旋回台７０に第１関節部７１を介して揺動自在に連結した第１アーム７２と、第１アーム７２の先端に第２関節部７３を介して揺動自在に連結した第２アーム７４と、第２アーム７４の先端の３軸構造の手首７５とを有する６軸の汎用ロボットで構成されており、手首７５に溶接ガン７６を取付けている。
【００２０】
フロアＷの組立作業が完了すると、フロアＷをフロア組立ステーションＳＴ１から次工程ステーションたる増打ラインの投入ステーションＳＴ２に搬送する。この場合、専用の搬送装置を用いてフロアＷの搬送を行うことも可能であるが、本実施形態では、フロア組立ステーションＳＴ１の左右両側の第１と第２の計４台の溶接ロボット７1，７1，７2，７2をフロアＷの搬送を行う搬送兼用の溶接ロボットに構成し、専用の搬送装置を省略して設備費を削減し得るようにしている。
【００２１】
これを詳述するに、第１と第２の溶接ロボット７1，７2の旋回台７０を、フロア組立ステーションＳＴ１の側部から投入ステーションＳＴ２の側部に亘って敷設した軌道７７ａに沿って自走する各走行台７７に載置して、各溶接ロボット７1，７2をフロア組立ステーションＳＴ１と投入ステーションＳＴ２とに往復動自在とし、更に、第１と第２の各溶接ロボット７1，７2の手首７５に、後記詳述する如く、支持フレーム７８を介して溶接ガン７６を取付けると共に、支持フレーム７６にフロアＷの一部分を支持するワーク受け７９を取付けている。そして、フロアＷの組立作業完了後、左右両側の第１と第２の計４台の溶接ロボット７1，７1，７2，７2の協調動作により、図６（Ａ）（Ｂ）に示す如く、フロアＷをこれら各溶接ロボット７1，７2のワーク受け７９を介して前後左右の４箇所で支持し、この状態でこれら各溶接ロボット７1，７2を各走行台７７の動きで投入ステーションＳＴ２側に往動させて、フロアＷをフロア組立ステーションＳＴ１から投入ステーションＳＴ２に搬送し、投入ステーションＳＴに存する台車３上にフロアＷを載置するようにしている。
【００２２】
ここで、各溶接ロボット７1，７2の手首７５は、第２アーム７４の先端に第２アーム７４の長手方向のｕ軸回りに回動自在に連結した第１手首部材７５ａと、第１手首部材７５ａにｕ軸に直交するｖ軸回りに回動自在に連結した第２手首部材７５ｂと、第２手首部材７５ｂにｖ軸に直交するｗ軸回りに回動自在に連結した第３手首部材７５ｃとで構成されている。支持フレーム７８は、図７，図８に示す如く、手首先端の手首部材たる第３手首部材７５ｃに連結される、第３手首部材７５ｃの回転軸線たるｗ軸と直交する方向に長手の一側の側枠７８ａと、この側枠７８ａに平行な他側の側枠７８ｂと、両側枠７８ａ，７８ｂを結合する両端のクロスメンバ７８ｃ，７８ｄとで方形に枠組みされている。溶接ガン７６は、ガン本体７６ａに１対のガンアーム７６ｂ，７６ｂをアームホルダ７６ｃ，７６ｃを介して軸支して、加圧シリンダ７６ｄにより両ガンアーム７６ｂ，７６ｂを開閉するようにしたトランス７６ｅ付きのＸ形ガンで構成されている。そして、ガン本体７６ａを支持フレーム７８の両側枠７８ａ，７８ｂ間に位置させて、ガン本体７６ａの両端を支持フレーム７８の両端のクロスメンバ７８ｃ，７８ｄにボルト止めしている。かくて、溶接ガン７６は、両側枠７８ａ，７８ｂ間にガンアーム７６ｂが両側枠７８ａ，７８ｂの長手方向一方に突出するように取付けられる。尚、溶接ガン７６はＣ形ガンであっても良い。
【００２３】
前記ワーク受け７９は、支持フレーム７８の他側の側枠７８ｂの外側面にブラケット７９ａを介して固設されている。かくて、ガンアーム７６ｂ，７６ｂの突出方向とは異なる方向にワーク受け７９が設けられることになり、ガンアーム７６ｂをフロアＷ側に向けてフロアＷの組立作業を行う際のフロアＷに対するワーク受け７９の干渉が防止されると共に、ワーク受け７９をフロアＷ側に向けてフロアＷを支持する際のフロアＷに対するガンアーム７６ｂの干渉が防止される。また、ワーク受け７９の固設位置は、他側の側枠７８ｂの前記ｗ軸に合致する長手方向位置に設定されている。これによれば、ワーク受け７９でフロアＷを支持したときにワーク受け７９に作用する荷重の作用線がｗ軸を含む鉛直面に合致する。そして、ワーク受け７９をフロアＷ側に向けてフロアＷを支持するとき、手首７５はほぼ真直に伸びてｕ軸を含む鉛直面とｗ軸を含む鉛直面とが合致するため、第１手首部材７５ａと第３手首部材７５ｃとにはフロアＷの荷重による回転モーメントが作用しなくなり、フロアＷの支持の安定性が向上する。
【００２４】
ワーク受け７９には、図９に示す如く、フロアＷの下面４箇所の各ジャッキアップポイント部Ｗａを受け入れる凹溝７９ｂが形成されており、フロアＷをワーク受け７９によりジャッキアップポイント部Ｗａにおいて左右に位置決めして支持し得るようにしている。また、左右両側の搬送兼用の４台の溶接ロボット７1，７1，７2，７2のうち少なくとも１台の溶接ロボットのワーク受け７９は、図１０に示す如く、凹溝７９ｂの長手方向両側に立設した１対のストッパ７９ｃ，７９ｃを備え、対応するジャッキアップポイント部Ｗａを前後左右に位置決めして支持し得るように構成されている。かくて、搬送兼用の４台の溶接ロボット７1，７1，７2，７2によりフロアＷを剛性の高い４箇所のジャッキアップポイント部Ｗａにおいて安定に支持できると共に、搬送中のフロアＷの位置ずれも防止できる。また、フロアＷの搬送に際しては、ジャッキアップポイント部Ｗａを前後左右に位置決めして支持する図１０に示すワーク受け７９を取付けた溶接ロボットを基準にし、この溶接ロボットの投入ステーションＳＴ２側への往動に協調させて他の溶接ロボットを投入ステーションＳＴ２側に往動させる。
【００２５】
尚、溶接ガン７６のガン本体７６ａの側面にワーク受け７９を取付けることも考えらえるが、これではフロアＷの荷重がガン本体７６ａに作用し、溶接ガン７６に悪影響が及ぶ。そのため、上記の如く支持フレーム７８にワーク受け７９を取付けて、フロアＷの荷重がガン本体７６ａに作用しないようにしている。
【００２６】
ところで、フロア組立ステーションＳＴ１の他側部上方に架設する前記天井枠１２は、該ステーションＳＴ１の他側の搬送兼用溶接ロボット７1，７2の軌道７７ａの配置部よりも外方に立設した複数の支柱１２ａと、他側の第２と第３の両溶接ロボット７2，７3の配置部間に立設した支柱１２ｂとで支えられている。更に、これだけでは天井枠１２の前方部分の支持剛性が不足するため、天井枠１２の前端部に一側方にのびるブリッジ部１２ｃを連結し、このブリッジ部１２ｃの端部を一側の搬送兼用溶接ロボット７1，７2の軌道７７ａの配置部よりも外方に立設した支柱１２ｄで支えている。そして、この天井枠１２上にフロントコンポーネントＷ１用とフロントフロアＷ２用とリヤフロアＷ３用の移載ロボット１３1，１３2，１３3を配置することにより、天井枠１２の下方を空きスペースとし、この空きスペースにおいて搬送兼用溶接ロボット７1，７2をフロア組立ステーションＳＴ１と投入ステーションＳＴ２とに往復動させて、フロアＷの搬送を行うことができる。
【００２７】
尚、上記実施形態では、フロア組立ステーションＳＴ１に配置する溶接ロボット７1，７2に本発明を適用したが、フロア以外の他のワークの溶接作業を行うステーションに配置する溶接ロボットにも同様に本発明を適用できる。
【００２８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ワークに対するワーク受けの干渉を生ずることなくワークの溶接作業を行うことができると共に、ワークに対するガンアームの干渉を生ずることなくワーク受けを介してワークを支持でき、而も、ワークを支持して搬送する際にワークの荷重で溶接ガンに悪影響が及ぶことも防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明溶接ガンを具備するフロア組立装置の側面図
【図２】  図１のII-II線から見たフロア組立装置の平面図
【図３】  図１のIII-III線から見たフロア組立ステーションの正面図
【図４】  （Ａ）ワーク取上げ時の移載ロボットの状態を示す平面図、（Ｂ）ワーク旋回時の移載ロボットの状態を示す平面図
【図５】  ワーク投入時のワークの移動軌跡を示す図
【図６】  （Ａ）フロア搬送時の溶接ロボットの状態を示す図１の矢印VI方向から見た正面図、（Ｂ）フロア搬送時の溶接ロボットの状態を示す平面図
【図７】  搬送兼用溶接ロボットの先端を示す平面図
【図８】  図７の矢印VIII方向から見た正面図
【図９】  図７の矢印IX方向から見たワーク受けの側面図
【図１０】  ２方向の位置決め機能を持つワーク受けを示す斜視図
【符号の説明】
７1，７2  溶接ロボット                  ７５  手首
７５ｃ  第３手首部材（手首先端の手首部材）
７６  溶接ガン                    ７６ｂ  ガンアーム
７８  支持フレーム                ７８ａ  一側の側枠
７８ｂ  他側の側枠          ７８ｃ，７８ｄ クロスメンバ
７９  ワーク受け
【図１】
0003691702.tif 000002
【図２】
0003691702.tif 000003
【図３】
0003691702.tif 000004
【図４】
0003691702.tif 000005
【図５】
0003691702.tif 000006
【図６】
0003691702.tif 000007
【図７】
0003691702.tif 000008
【図８】
0003691702.tif 000009
【図９】
0003691702.tif 000010
【図１０】
0003691702.tif 000011