(57)【要約】【課題】  作業効率が良好で、所定の位置決め精度を確保し、且つ、安価な構成とする。【解決手段】  ワークとワーク用工具の位置決めを行う位置決め具１であって、ワーク並びにワーク用工具に着脱自在に取り付けられる取付部４と、取付部４に一端側が接続される第１アーム５と、第１アーム５の他端側にジョイント部６を介して一端側が枢動自在に接続される第２アーム７と、ジョイント部６における第１アーム５及び第２アーム７の枢動のロック及びロック解除を行うロック部８と、第２アーム７の他端側に設けられた水準器９と、を備えた。【選択図】図１
2006123069.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークとワーク用工具の位置決めを行う位置決め具であって、
前記ワーク並びに前記ワーク用工具に着脱自在に取り付けられる取付部と、
前記取付部に一端側が接続される第１アームと、
前記第１アームの他端側に、ジョイント部を介して一端側が枢動自在に接続される第２アームと、
前記ジョイント部における前記第１アーム及び前記第２アームの枢動のロック及びロック解除を行うロック部と、
前記第２アームの他端側に設けられた水準器と、を備えたことを特徴とするワークとワーク用工具の位置決め具。
【請求項２】
前記ワークは板部材であり、
前記ワーク用工具は前記板部材を挟圧する一対の電極を備えたスポット溶接ガンであり、
前記第１アームを、前記取付部が前記板部材に取り付けられた状態で該板部材に対して垂直となるよう構成するとともに、前記取付部が前記スポット溶接ガンに取り付けられた状態で各電極と平行となるよう構成したことを特徴とする請求項１に記載のワークとワーク用工具の位置決め具。
【請求項３】
前記取付部は、前記板部材を挟持するクランプ部を有することを特徴とする請求項２に記載のワークとワーク用工具の位置決め具。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載のワークとワーク用工具の位置決め具を用いた位置決め方法であって、
前記取付部を前記ワークに取り付けるワーク取付工程と、
前記ワーク取付工程にて前記位置決め具が前記ワークに取りつけられた状態で、前記水準器が水平を指し示すように前記第２アームを前記第１アームに対して移動させて前記ロック部にて前記第１アーム及び前記第２アームをロックするロック工程と、
前記ロック工程にて前記第１アーム及び前記第２アームがロックされた状態で、前記取付部を前記ワークから取り外すワーク離脱工程と、
前記ワーク離脱工程の後、前記第１アーム及び前記第２アームがロックされた状態で、前記取付部を前記ワーク用工具に取り付ける工具取付工程と、
前記工具取付工程の後、前記第１アーム及び前記第２アームがロックされた状態で、前記水準器が水平を指し示すように前記ワーク用工具を移動させる工具位置決め工程と、を具備することを特徴とするワークとワーク用工具の位置決め方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークとワーク用工具の位置決めの技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
製品の製造工場、組立工場等においては、ワークの加工や取扱いに際し、ワーク用工具をワークに対して位置決めさせる必要がある。すなわち、ワーク用工具の１つであるスポット溶接ガンでは、ワークとしての板部材に対して一対の電極を垂直に位置決めしなければならない。このスポット溶接ガンはロボットアームに接続されており、製造ライン上にて自身の受け持つ打点に対応してロボットアームにより移動される。この位置決めは、作業者が現物のワークに対してスケール等を用いて手作業で行って、制御部にロボットアームの位置、角度を記憶させる手法が一般的である。
【０００３】
しかし、この位置決め方法では、スポット溶接ガンの位置決めを行う作業者と、ロボットアームの位置、角度を制御部に記憶させる作業者の計２名の作業者が必要であり、作業効率が悪いという問題点がある。また、作業者が手作業で位置決めを行うため、製品の許容誤差範囲内で位置決めできるとは限らないし、製品の品質がバラつくという問題点もある。
【０００４】
これらの問題点を解消した位置決め装置として、ワークの打点に真円状の磁気テープを設置するとともに、スポット溶接ガンに電極の代用として磁気ヘッドを設置し、磁気ヘッドに磁気テープを追尾させて位置決めを行うものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この装置では、磁気ヘッドにより検出される磁気が真円となった座標でロボットアームを停止して、当該座標を制御部に記憶させるようになっている。
【特許文献１】特開平６−３２８２６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の位置決め装置では、専用の磁気テープ及び磁気ヘッドが必要となるし、磁気ヘッドにより検出される磁気を解析する解析プログラムの構築が困難であり、装置が高価となるという問題点がある。
【０００６】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、作業効率が良好で、所定の位置決め精度を確保し、且つ、安価な構成とすることのできるワークとワーク用工具の位置決め具及びこの位置決め具を用いたワークとワーク用工具の位置決め方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、ワークとワーク用工具の位置決めを行う位置決め具であって、前記ワーク並びに前記ワーク用工具に着脱自在に取り付けられる取付部と、前記取付部に一端側が接続される第１アームと、前記第１アームの他端側に、ジョイント部を介して一端側が枢動自在に接続される第２アームと、前記ジョイント部における前記第１アーム及び前記第２アームの枢動のロック及びロック解除を行うロック部と、前記第２アームの他端側に設けられた水準器と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、ワークとワーク用工具の位置決めを行うにあたり、まず取付部をワークに取り付ける。そして、取付部がワークに取り付けられた状態で、水準器が水平を指し示すように第２アームを第１アームに対して移動させてロック部により第１アーム及び第２アームをロックする。
次いで、第１アーム及び第２アームがロックされた状態で取付部をワークから取り外して、取付部をワーク用工具に取り付ける。この後、第１アーム及び第２アームがロックされた状態で、水準器が水平を指し示すようにワーク用工具を移動させることにより、ワークに対するワーク用工具の位置決めが終了する。
尚、ワーク及びワーク用工具に取付部が取り付けられる際に、取付部がワーク及びワーク用工具の所定の基準位置に取り付けられるようにすることが好ましい。
【０００９】
このように、水準器が水平を指し示す位置に基づいて、ワーク用工具を位置決めすることができるので、ワーク用工具をワークに対して精度良く位置決めすることができる。また、ワーク用工具がロボットアームにより移動させられる場合には、水準器が水平を指し示す位置にワーク用工具を固定しておき、ロボットアームの制御部にワーク用工具の座標を記憶させることができるなど、作業効率が格段に向上する。さらに、磁気等を用いる装置のように高価な部品や複雑なプログラムは必要なく、安価な構成とすることができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のワークとワーク用工具の位置決め具において、前記ワークは板部材であり、前記ワーク用工具は前記板部材を挟圧する一対の電極を備えたスポット溶接ガンであり、前記第１アームを、前記取付部が前記板部材に取り付けられた状態で該板部材に対して垂直となるよう構成するとともに、前記取付部が前記スポット溶接ガンに取り付けられた状態で各電極と平行となるよう構成したことを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の作用に加え、板部材に対してスポット溶接ガンの各電極を精度良く垂直とすることができ、製品のスポット溶接部分の品質を担保することができる。また、製品の複数箇所に連続的にスポット溶接を施す場合には、全ての打点において一定の品質が担保されることから、局部的な品質不良等の発生を防止することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、請求項２に記載のワークとワーク用工具の位置決め具において、前記取付部は、前記板部材を挟持するクランプ部を有することを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、請求項２の作用に加え、クランプ部により板部材を挟持することにより、ワークに取付部が位置決めされつつ簡単容易に取り付けられる。
ここで、このクランプ部を利用して取付部をスポット溶接ガンの所定部位に取り付けられるようにすると、スポット溶接ガンに対する専用の取付部分を別途に設ける必要がないので好ましい。
【００１４】
請求項４に記載の発明では、請求項１から３のいずれか一項に記載のワークとワーク用工具の位置決め具を用いた位置決め方法であって、前記取付部を前記ワークに取り付けるワーク取付工程と、前記ワーク取付工程にて前記位置決め具が前記ワークに取りつけられた状態で、前記水準器が水平を指し示すように前記第２アームを前記第１アームに対して移動させて前記ロック部にて前記第１アーム及び前記第２アームをロックするロック工程と、前記ロック工程にて前記第１アーム及び前記第２アームがロックされた状態で、前記取付部を前記ワークから取り外すワーク離脱工程と、前記ワーク離脱工程の後、前記第１アーム及び前記第２アームがロックされた状態で、前記取付部を前記ワーク用工具に取り付ける工具取付工程と、前記工具取付工程の後、前記第１アーム及び前記第２アームがロックされた状態で、前記水準器が水平を指し示すように前記ワーク用工具を移動させる工具位置決め工程と、を具備することを特徴とする。
【００１５】
請求項４に記載の発明によれば、ワークとワーク用工具の位置決めを行うにあたり、まずワーク取付工程にて取付部をワークに取り付ける。そして、ロック工程にて、取付部がワークに取り付けられた状態で、水準器が水平を指し示すように第２アームを第１アームに対して移動させてロック部により第１アーム及び第２アームをロックする。
次いで、ワーク離脱工程にて第１アーム及び第２アームがロックされた状態で取付部をワークから取り外し、工具取付工程にて取付部をワーク用工具に取り付ける。この後、工具位置決め工程にて、第１アーム及び第２アームがロックされた状態で、水準器が水平を指し示すようにワーク用工具を移動させることにより、ワークに対するワーク用工具の位置決めが終了する。
尚、ワーク及びワーク用工具に取付部が取り付けられる際に、取付部がワーク及びワーク用工具の所定の基準位置に取り付けられる構成が好ましい。
【００１６】
このように、水準器が水平を指し示す位置に基づいて、ワーク用工具を位置決めすることができるので、ワーク用工具をワークに対して精度良く位置決めすることができる。また、ワーク用工具がロボットアームにより移動させられる場合には、水準器が水平を指し示す位置にワーク用工具を固定しておき、ロボットアームの制御部にワーク用工具の座標を記憶させることができるなど、作業効率が格段に向上する。さらに、磁気等を用いる装置を利用した方法のように高価な部品や複雑なプログラムは必要なく、安価な位置決め具により位置決めを実現することができる。
【発明の効果】
【００１７】
このように、本発明によれば、作業効率が良好で、所定の位置決め精度を確保し、且つ、安価な構成とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１から図９は本発明の一実施形態を示すもので、図１はワークとワーク用工具の位置決め具の側面説明図、図２は取付部を板部材に取り付けた状態の位置決め具の側面説明図、図３はロボットアームの概略構成ブロック図、図４は取付部を板部材に取り付けた状態の位置決め具の横断面図、図５は取付部を板部材に取り付けた後、水準器が水平を指し示すよう第２アームを移動させた状態の位置決め具の側面説明図、図６は水準器の上面図、図７は取付部をスポット溶接ガンに取り付けた状態の位置決め具の一部側面説明図、図８は取付部をスポット溶接ガンに取り付けた状態の位置決め具の一部正面説明図、図９は取付部をスポット溶接ガンに取り付けた後、第１アームと第２アームをロックしたまま水準器が水平を指し示すようスポット溶接ガンを移動させた状態の位置決め具の側面説明図である。
【００１９】
この位置決め具１は、ワークとしての板部材２と、ワーク用工具としてのスポット溶接ガン３の位置決めを行うものである。位置決め具１は、板部材２並びにスポット溶接ガン３に着脱自在に取り付けられる取付部４と、この取付部４に一端側が接続される第１アーム５と、この第１アーム５の他端側にジョイント部６を介して一端側が枢動自在に接続される第２アーム７と、ジョイント部６における第１アーム５及び第２アーム７の枢動のロック及びロック解除を行うロック部８と、第２アーム７の他端側に設けられた水準器９と、を備えている。
【００２０】
本実施形態においては、図２に示すように板部材２は自動車車体に用いる２枚の鋼板であり、各鋼板の端部に屈曲形成されたフランジ部分を重ね合わせて、当該フランジ部分にスポット溶接ガン３を用いてスポット溶接を行う。スポット溶接ガン３はフランジ部分を挟圧する一対の電極３ａを有し、各電極３ａにより所定圧力で加圧しながら板部材２に通電することにより溶接が行われる。このスポット溶接の品質の良否は、加圧力、通電時の電圧、各電極３ａの板部材２に対する角度等により決定される。各電極３ａの板部材２に対する角度は、垂直に近ければ近いほどよい。
【００２１】
尚、自動車車体には、このフランジ部分の他の部位にも、スポット溶接ガン３でスポット溶接が連続的に施される。すなわち、各図に示す打点は、スポット溶接ガン３が受け持つ複数の打点のうちの１つである。図３に示すように、スポット溶接ガン３は図示しないロボットアーム１０に接続されており、ロボットアーム１０によりスポット溶接ガン３の移動及び姿勢制御を行って、車体各部に溶接を施していく。ロボットアーム１０の制御部１００の記憶部１０１には、各溶接位置ごとのロボットアーム１０の座標データ１０２が記憶されている。この座標データ１０２は、作業者が予めロボットアーム１０を溶接時の位置及び姿勢にセットしておき、この位置及び姿勢の情報を打点ごとに取り込むことにより設定される。
【００２２】
取付部４は板部材２を挟持するクランプ部を有する。このクランプ部により板部材２を挟持することにより、板部材２に取付部４が位置決めされつつ簡単容易に取り付けられる。図１に示すように、取付部４は、平板状の底部１１と、この底部１１の一辺から垂直上方へ延びる壁部１２と、この壁部１２の上端から底部１１の上方へ延びる接続部１３と、この接続部１３に上下動可能に設けられた押さえ部１４と、を有する。底部１１、壁部１２及び接続部１３は、一の金属部材により一体的に形成されている。
【００２３】
押さえ部１４は、接続部１３を上下に貫通するねじ孔１３と螺合する螺合部１４ａと、螺合部１４ａの下端に設けられた円盤状の当接部１４ｂとからなる。すなわち、図２に示すように、取付部４は、押さえ部１４を上下させることにより、板部材２に対して着脱自在となっている。本実施形態においては、図４に示すように、板部材２のフランジ部分の端部が壁部１２と当接するので、一方向については板部材２の端部を基準として取付部４が位置決めされる。
【００２４】
スポット溶接ガン３は、上側の電極３ａを支持する直方体状のガン本体３ｂを有する。図７に示すように、ガン本体３ｂは電極３ａと平行に上下に延び、上面に断面ハット状の金具３ｃが固定されている。すなわち、図８に示すように、この金具３ｃの中央側がガン本体３ｂから離隔しており、この部分に取付部４が取付可能となっている。この場合も、金具３ｃの端部が壁部１２と当接するので、一方向については金具３ｃの端部を基準として取付部４が位置決めされる。このように、このクランプ部を利用して取付部４をスポット溶接ガン３の金具３ｃに取り付けられるようにしたので、取付部４にスポット溶接ガン３に対する専用の取付部分を別途に設ける必要がない。
【００２５】
図１に示すように、壁部１２における接続部１３の反対側には上方へ延びる第１アーム５の下端が接続され、第１アーム５の上端側にジョイント部６が配設される。ここでは、第１アーム５及び第２アーム７が鉛直の状態を基準として、第１アーム５及び第２アーム７の上下関係を説明している。図２に示すように、第１アーム５は、取付部４が板部材２に取り付けられた状態で板部材２に対して垂直となるよう構成される。また、図７に示すように、第１アーム５は、取付部４がスポット溶接ガン３に取り付けられた状態で各電極３ａと平行となるよう構成される。本実施形態においては、ジョイント部６は、第１アーム５の上端に設けられた凹部６ａと、凹部６ａと嵌合し第２アーム７の下端に設けられたボール部６ｂとを有するボールジョイントである。これにより、第１アーム５と第２アーム７の枢動が許容される。尚、ここでいう「枢動」とは、支持部の移動が規制されて全方向の回動が許容される状態をいい、第２アーム７の他端の移動軌跡はジョイント部６を中心とした球となる。
【００２６】
また、図１に示すように、第１アーム５と第２アーム７の接続部分にはロック部８が設けられる。本実施形態においては、ロック部８は、第１アーム５の凹部６ａと螺合し、先端がボール６ｂと係脱する位置決めねじ８ａを有する。すなわち、位置決めねじ８ａを緩めればボール６ｂと位置決めねじ８ａが離脱してロックが解除され、位置決めねじ８ａを締め付けることにより第１アーム５と第２アーム７がロックされるようになっている。
【００２７】
第２アーム７の他端には水準器９が固定される。図１に示すような第１アーム５及び第２アーム７が鉛直の状態で、水準器９が水平を指し示すようになっている。本実施形態においては、図６に示すように、水準器９は従来公知のものと同様であり、上部が透明な容器の内部を液体で満たし、液体中の気体が容器の傾斜状態に応じて移動するよう構成されている。
【００２８】
以上のように構成された位置決め具１を用いた位置決め方法について説明する。板部材２とスポット溶接ガン３の位置決めを行うにあたり、図２に示すように、まず板部材２を製造ライン上における溶接位置に設置し、取付部４を板部材２に取り付ける（ワーク取付工程）。このとき、板部材２に対して第１アーム５がその法線方向を指向する。そして、図５に示すように、取付部４が板部材２に取り付けられた状態で、水準器９が水平を指し示すように第２アーム７を第１アーム５に対して移動させて、ロック部８により第１アーム５及び第２アーム７をロックする（ロック工程）。
【００２９】
次いで、第１アーム５及び第２アーム７がロックされた状態で取付部４を板部材２から取り外して（ワーク離脱工程）、図７に示すように取付部４をスポット溶接ガン３の固定金具３ｂに取り付ける（工具取付工程）。この後、図９に示すように、第１アーム５及び第２アーム７がロックされた状態で、水準器９が水平を指し示すようにスポット溶接ガン３を移動させることにより（工具位置決め工程）、当該打点についての板部材２に対するスポット溶接ガン３の位置決めが終了する。この状態で、作業者はロボットアーム１０の座標データ１０２を入力する。この位置決め作業を、スポット溶接ガン３が受け持つ全打点について順次行うことにより、全ての座標データ１０２の入力が完了する。
【００３０】
このように、水準器９が水平を指し示す位置に基づいて、スポット溶接ガン３を位置決めすることができるので、スポット溶接ガン３を板部材２に対して精度良く位置決めすることができる。また、水準器９が水平を指し示す位置にスポット溶接ガン３を固定しておき、ロボットアーム１０の制御部１００にスポット溶接ガン３の座標を記憶させることができるので、座標データ１０２の入力に要する作業者は１人で足りることとなり、作業効率が格段に向上する。さらに、磁気等を用いる装置のように高価な部品や複雑なプログラムは必要なく、安価な構成とすることができる。
【００３１】
また、第１アーム５を、取付部４が板部材２に取り付けられた状態で板部材２に対して垂直となるよう構成するとともに、取付部４がスポット溶接ガン３に取り付けられた状態で各電極３ａと平行となるよう構成したので、板部材２に対してスポット溶接ガン３の各電極３ａを精度良く垂直とすることができ、製品のスポット溶接部分の品質を担保することができる。また、スポット溶接ガン３が受け持つ全ての打点において一定の品質が担保されることから、局部的な品質不良等の発生を防止することができる。
【００３２】
尚、前記実施形態においては、ワークとして板部材２を用い、ワーク用工具としてスポット溶接ガン３を用いたものを示したが、例えばワークが角材でワーク用工具がドリルという組み合わせであってもよく、ワーク及びワーク用工具の組み合わせは前記実施形態のものに限定されない。
【００３３】
また、前記実施形態においては、取付部４がクランプ部を利用してスポット溶接ガン３に取り付けられるものを示したが、例えばスポット溶接ガン３に金具３ｃを設けずにガン本体３ｂの上面に取付部４の底部１１を受容する取付用の凹部を形成したものであってもよい。
さらに、取付部４が板部材２を挟持するクランプ部を有するものを示したが、例えば、取付部４は磁力を利用して板部材２及びスポット溶接ガン３に取り付けられるものであってもよい。
【００３４】
また、前記実施形態においては、ジョイント部６としてボールジョイントを用いたものを示したが、図１０に示すように、複数の軸受け６０の組み合わせにより、第１アーム５と第２アーム７が枢動自在となるようにしてもよい。図１０には、２つの軸受け６０を上下に連続的に設け、それぞれの軸受け６０を位置決めねじ８０でロック及びロック解除するようにしたものを示す。
【００３５】
また、第２アーム７に固定する水準器９の型式や、ロック部８の機構も任意であるし、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態を示すワークとワーク用工具の位置決め具の側面説明図である。
【図２】取付部を板部材に取り付けた状態の位置決め具の側面説明図である。
【図３】ロボットアームの概略構成ブロック図である。
【図４】取付部を板部材に取り付けた状態の位置決め具の横断面図である。
【図５】取付部を板部材に取り付けた後、水準器が水平を指し示すよう第２アームを移動させた状態の位置決め具の側面説明図である。
【図６】水準器の上面図である。
【図７】取付部をスポット溶接ガンに取り付けた状態の位置決め具の一部側面説明図である。
【図８】取付部をスポット溶接ガンに取り付けた状態の位置決め具の一部正面説明図である。
【図９】取付部をスポット溶接ガンに取り付けた後、第１アームと第２アームをロックしたまま水準器が水平を指し示すようスポット溶接ガンを移動させた状態の位置決め具の側面説明図である。
【図１０】変形例を示す位置決め具の一部側面説明図である。
【符号の説明】
【００３７】
１          位置決め具
２          板部材
３          スポット溶接ガン
３ａ        電極
４          取付部
５          第１アーム
６          ジョイント部
７          第２アーム
８          ロック部
９          水準器
【図１】
2006123069.tif 000003
【図２】
2006123069.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006123069.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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