(57)【要約】【課題】簡単な構成を有し、ワークの種類に応じて容易に切り換えることができるワーク位置決め支持装置を提供する。【解決手段】溶接ロボット１の溶接ガン１０を利用してワーク位置決め支持装置３０の位置決め手段３１を選択的に切り換える。具体的には、溶接ロボット１の溶接ガン１０をガン係合部４６に係合させて溶接ガン１０を回転させ、ガン係合部４６を回転させて、回転盤３２をガン係合部４６と一体に回転させる。そして、回転盤３２から放射状に突出する複数の位置決め手段３１の中からワークＷに対応する位置決め手段３１を選択し、回転盤３２から上方に向かって突出する位置に配置する。かかる状態で対応するワークＷを載せることにより、そのワークＷを位置決め支持することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接ロボットによって溶接加工されるワークを位置決め支持するワーク位置決め支持装置において、
水平に延在する回転軸を中心として回転自在に支持された回転盤と、
該回転盤から径方向外方に向かって放射状に突出し、対応するワークを載せることにより該ワークの位置決めを行う複数の位置決め手段と、
前記回転盤と一体に回転可能に設けられ、前記溶接ロボットの溶接ガンを係合させて該溶接ガンを回転させることにより回転されるガン係合部と、
を有することを特徴とするワーク位置決め支持装置。
【請求項２】
前記複数の位置決め手段の中から任意に選択した位置決め手段が前記回転盤から上方に向かって突出する回転角度位置に前記回転盤を固定すると共に、前記溶接ガンを前記ガン係合部に係合させることによって前記回転盤の固定を解除する回転ロック手段を有することを特徴とする請求項１に記載のワーク位置決め支持装置。
【請求項３】
前記回転ロック手段は、
前記回転盤に接近及び離間する方向に移動可能に設けられ、前記接近方向に移動することによって前記回転盤のロックピン孔に挿入され、離間方向に移動することによって前記ロックピン孔から抜脱されるロックピンと、
該ロックピンを前記接近方向に向かって付勢する付勢手段と、
前記溶接ロボットの溶接ガンによって押圧移動されることにより、前記付勢手段の付勢力に抗して前記ロックピンを前記離間方向に向かって移動させる押圧手段と、
を有することを特徴とする請求項２に記載のワーク位置決め支持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接ロボットにより溶接されるワークを位置決め支持するワーク位置決め支持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図８は、従来技術を説明する図である。図８で符号１００は、自動車の車体サイドパネルなどのワークを位置決め載置した状態でワーク供給ステージからワーク取り出しステージまで搬送する台車である。この台車１００は、複数種類のワークに対応することができるように複数の位置決め治具１０１が選択切換可能に設けられている。位置決め治具１０１は、台車１００の上に水平に支持された回転軸１０２に回転自在に取り付けられた回転体１０３と、その回転体１０３から径方向に放射状に突出する位置決め手段１０４とを有している。
【０００３】
上記台車１００は、ワーク供給ステージでワークが載置されると、下流側に向かって移動される。そして、溶接ステージで溶接ロボットによりワークに溶接が施され、ワーク取り出しステージでワークが取り外される。そして、ワーク取り出しステージからワーク供給ステージに戻される際に、その搬送途中位置に別個独立して設けられている選択切換ステージで選択切換専用の多関節ロボットにより回転体１０３を回転させることによりワークに対応する位置決め手段１０４の選択切換がなされる。
【０００４】
したがって、複数種類のワークに対応した専用の台車１００を用意する必要がなく、遊休台車や待機スペースの確保等の問題を解消でき、また、切換用の専用動力手段を台車に装備する必要がなく、台車１００の構造を簡素化できる等の効果が期待できる（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１５０２５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来技術によれば、台車１００をワーク取り出しステージからワーク供給ステージに戻す搬送経路の途中位置に、専用の選択切換ステージを設ける必要がある。したがって、組立集成ラインが大型化し、設置場所が制限される等の問題がある。
【０００７】
また、別個に選択切換専用の多関節ロボットを設けて、台車１００と同期させた制御処理を行う必要がある。したがって、設備費用が高額となり、高コスト化を招くことが予想される。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、簡単な構成を有し、ワークの種類に応じて容易に切り換えることができるワーク位置決め支持装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決する請求項１に記載の発明によるワーク位置決め支持装置は、溶接ロボットによって溶接加工されるワークを位置決め支持するワーク位置決め支持装置において、水平に延在する回転軸を中心として回転自在に支持された回転盤と、回転盤から径方向外方に向かって放射状に突出し、対応するワークを載せることによりワークの位置決めを行う複数の位置決め手段と、回転盤と一体に回転可能に設けられ、溶接ロボットの溶接ガンを係合させて溶接ガンを回転させることにより回転されるガン係合部とを有することを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のワーク位置決め支持装置において、複数の位置決め手段の中から任意に選択した位置決め手段が回転盤から上方に向かって突出する回転角度位置に回転盤を固定すると共に、溶接ガンをガン係合部に係合させることによって回転盤の固定を解除する回転ロック手段を有することを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のワーク位置決め支持装置において、回転ロック手段は、回転盤に接近及び離間する方向に移動可能に設けられ、接近方向に移動することによって回転盤のロックピン孔に挿入され、離間方向に移動することによってロックピン孔から抜脱されるロックピンと、ロックピンを接近方向に向かって付勢する付勢手段と、溶接ロボットの溶接ガンによって押圧移動されることにより、付勢手段の付勢力に抗してロックピンを離間方向に向かって移動させる押圧手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に記載の発明によると、溶接ロボットの溶接ガンをガン係合部に係合させて溶接ガンを回転させることにより、ガン係合部を回転させて、回転盤をガン係合部と一体に回転させることができる。そして、回転盤から放射状に突出する複数の位置決め手段の中からワークに対応する位置決め手段を選択し、回転盤から上方に向かって突出する位置に配置することができる。かかる状態で対応するワークを載せることにより、そのワークを位置決めして支持することができる。
【００１３】
上記発明によれば、溶接ロボットの溶接ガンを利用して位置決め手段を選択的に切り換えることができる。したがって、選択切換専用のロボットや選択切換専用のステージを別個に用意する必要がなく、ワークの種類に応じた位置決め支持を簡単な構成で安価に行うことができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明によると、回転盤の回転を固定及び解除する回転ロック手段を設けて、複数の位置決め手段の中から任意に選択した位置決め手段が回転盤から上方に向かって突出する回転角度位置に回転盤を固定すると共に、溶接ガンをガン係合部に係合させることによって回転盤の固定を解除する。これにより、他の位置決め手段を選択するときだけ回転盤を回転させることができ、位置決め手段の位置がずれてしまうのを防ぐことができる。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項２に記載した回転ロック手段の具体的な構成を示したものであり、これによれば、付勢手段により接近方向に付勢されたロックピンを回転盤のロックピン孔に挿入することによって回転盤の回転を規制し、予め設定された回転角度位置に配置することができる。そして、溶接ロボットの溶接ガンによって押圧手段を押圧移動することにより、ロックピンを付勢手段の付勢力に抗して離間方向に向かって移動させ、ロックピンをロックピン孔から抜脱し、回転盤の回転規制を解除することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
【００１７】
図１は、本実施の形態に係わるワーク位置決め支持装置を正面から示す図、図２は、図１のＩ−Ｉ線断面図、図３は、分解斜視図、図４は、位置決め手段の選択切換方法を説明する図、図５は、車体集成ラインの一部を示す概念図、図６は、ワークの溶接加工工程を説明する図、図７は、ワークの搬出工程を説明する図である。
【００１８】
本実施の形態における車体集成ラインＬは、自動車の車体組立工場内に設けられており、そのライン途中位置には、図５に示すように、溶接加工により車体を組み立てる溶接加工工程が設けられている。
【００１９】
溶接加工工程は、溶接加工前のワークＷ、例えば車体サイドフレームやフロアパネルなどを台車２０の上にセットする第１ステージＬ１と、台車２０の上にセットされたワークＷに対して溶接加工を行って車体を組立形成し、台車２０から取り外す第２ステージＬ２を有しており、台車２０が第１ステージＬ１と第２ステージＬ２を循環移動するように搬送路Ｒが設けられている。そして、第２ステージＬ２には、図６及び図７に示すように、搬送路Ｒを間に介在してその両側位置に対向するように２台の溶接ロボット１が対をなして配設されている。
【００２０】
これら一対の溶接ロボット１は、床面に設置された基台２上で水平に回転移動する胴体部３と、胴体部３から延出して先端部を上下に揺動移動する第１アーム４と、第１アーム４に連節されて先端部を上下に揺動移動する第２アーム５と、第２アーム５の先端部に設けられ任意に揺動移動する手首軸６とを有した、いわゆる多関節型の溶接ロボットであり、手首軸には溶接ガン１０が取り付けられている。
【００２１】
溶接ガン１０は、手首軸６に基端が固定され先端が手首軸６の軸方向に突出する支持ベース１１と、その支持ベース１１に揺動自在に支持された一対のガンアーム１２、１２とを有し、各ガンアーム１２、１２の先端側を互いに接近する方向に揺動させてワークＷを挟持加圧し、その挟持加圧箇所にスポット溶接を行う、いわゆるＸ型の溶接ガンである。
【００２２】
各ガンアーム１２、１２は、図４に示すように、支持ベース１１の先端に揺動自在に支持されて側方に向かって所定長さに亘って延在する支持腕部１４と、支持腕部１４の先端で支持ベース１１の基端側に向かって折曲されて支持ベース１１に沿うように延在する基端腕部１５と、支持腕部１４の先端で基端腕部１５と離間する方向に向かって折曲されて支持ベース１１の先端よりも延出する先端腕部１６とを有しており、支持ベース１１を間に介して互いに対向するように設けられている。
【００２３】
そして、各先端腕部１６には、それぞれ他方の先端腕部１６に向かって折曲されて互いに接近する方向に延出するように丸棒状の加圧電極１７、１７が取付支持されており、各加圧電極１７、１７の先端には、ワークＷに当接して挟持加圧される電極チップ１８、１８が取り付けられている。
【００２４】
各ガンアーム１２、１２の基端腕部１５、１５の間には、油圧の供給制御により伸縮して各ガンアーム１２、１２の先端腕部１６、１６を互いに接近及び離間する方向に揺動させることができるアクチュエータ１９が架設されている。
【００２５】
一方、台車２０は、略水平に広がる矩形の枠体２１を有しており、図５及び図６に示すように、その枠体２１の下部に設けられた複数の車輪２２により、搬送路Ｒのレール上を転動することで自由に移動できるように構成されている。そして、台車２０の上部には、ワークＷを位置決め支持するためのワーク位置決め支持装置３０が設けられている。
【００２６】
ワーク位置決め支持装置３０は、枠体２１の四隅近傍位置に各々設けられており、ワークＷの種類毎に対応して設けられた複数の位置決め手段３１、各位置決め手段３１を切り換え可能に支持する切換支持手段４１、切換支持手段４１を固定及び解除する回転ロック手段５１を備えている。
【００２７】
切換支持手段４１は、図１〜図４に示すように、台車２０から上方に向かって突出するように取り付けられたブラケット４２と、そのブラケット４２の上端部に支持された回転軸４５とを有している。ブラケット４２は、ワークＷを適切に支持する剛性を有した略平板形状を有しており、その上端部には回転軸４５を支持するための回転支持孔４３が貫通形成されている。回転軸４５は、台車車幅方向に水平に延在して回転支持孔４３にボールベアリング４４を間に介して回転自在に支持されている。
【００２８】
また、回転軸４５の台車車幅方向外側端部には、ガンクランプホルダ（ガン係合部）４６が回転軸４５と同軸上に一体に回転可能に設けられている。ガンクランプホルダ４６は、溶接ガン１０の加圧電極１７、１７間にクランプした状態で溶接ガン１０を回転させることにより共に回転されるものであり、回転軸４５から同軸上に所定長さに亘って突出する略円柱形状を有し、その外周面には、電極チップ１８、１８の先端部が没入する深さを有してガンクランプホルダ４６の軸方向に延在し、溶接ガン１０でクランプすることによって各加圧電極１７、１７の電極チップ１８、１８を挿入可能な凹溝４７が複数凹設されている。本実施の形態では、回転中心を間に介してその径方向両側に位置する一対の凹溝４７を一組として、合計で６本が設けられている。
【００２９】
位置決め手段３１は、回転軸４５の台車車幅方向中央側に位置する一方端部に回転軸４５と同軸上に一体に回転可能に取り付けられた回転盤３２と、その回転盤３２から径方向外側に向かって放射状に突出する３本のロケートピン３６を有している。回転盤３２は、上部がブラケット４２よりも上方に突出し、かつ下部がブラケット４２の内壁面に沿って延在して対向する外径を有する円盤部材３３と、その円盤部材３３の台車車幅方向中央側の端面に取り付けられ、略正三角形の各頂部を面取りしてその面取り部が円盤部材３３の外周面よりも径方向外側に形成された板状部材３４とにより構成されている。
【００３０】
円盤部材３３には、回転盤３２の回転移動を規制するためのロックピン孔３５が貫通形成されている。ロックピン孔３５は、回転中心から所定距離だけ径方向に離間した位置に設けられており、回転ロック手段５１のロックピン５２を挿入することによって、ロケートピン３６が上方に突出する位置に回転盤３２を回転固定できるように形成されている。
【００３１】
ロケートピン３６は、板状部材の各面取り部にそれぞれ取り付けられており、回転盤３２から上方に向かって突出する位置に配置し、複数種類のワークＷの中から対応するワークＷを上方より接近させて、ワークＷに予め形成されているロケート孔（図示せず）に嵌入することによって、ワークＷを予め設定された位置に芯出し位置決めしかつ支持することができるように構成されている。
【００３２】
回転ロック手段５１は、回転軸４５に沿ってブラケット４２から回転盤３２の円盤部材３３に接近及び離間する方向に移動自在に支持されたロックピン５２と、そのロックピン５２を常に円盤部材３３に接近する方向に付勢する付勢手段５３と、その付勢手段５３の付勢力に抗して押圧することにより、ロックピン５２を円盤部材３３から離間する方向に移動させることができる押圧部材５４を有している。
【００３３】
ロックピン５２は、回転支持孔４３よりも下方位置でブラケット４２を貫通して移動自在に支持されており、円盤部材３３に接近する方向に移動することによって先端部を円盤部材３３のロックピン孔３５に挿入され、円盤部材３３から離間する方向に移動することによって抜脱することができる長さを有している。そして、ロックピン孔３５との位相が不一致のときには、ロックピン５２の先端が円盤部材３３の台車車幅方向外側面３３ａに押接された状態とされ、回転盤３２の回転を許容する一方、ロックピン孔３５との位相が一致したときには、ロックピン５２の先端がロックピン孔３５に挿入されてロケートピン３６が上方に向かって突出する回転角度位置に回転盤３２を固定することができるように構成されている。
【００３４】
押圧部材５５は、ロックピン５２の後端部に上端部が連結され、下方に向かって延出し、ブラケット４２に突設された支持台５６によって中央部が軸支された揺動プレート５５ａを有している。揺動プレート５５ａは、支持台５６よりも下方に位置する下端部に押圧ローラ５５ｂが回転自在に支持されており、押圧ローラ５５ｂをブラケット４２に接近する方向に移動させる方向に揺動プレート５５ａを揺動させることにより、ロックピン５２を円盤部材３３から離間させてロックピン孔３５から抜脱することができるように構成されている。
【００３５】
付勢手段５３は、支持台５６よりも下方位置でブラケット４２を貫通して軸方向に移動自在に支持され、先端部が押圧ローラ５５ｂに当接するプッシュロッド５３ａと、プッシュロッド５３ａを台車車幅方向外側に向かって付勢して押圧ローラ５５ｂをブラケット４２から離間する方向に付勢するスプリング５３ｂを有している。
【００３６】
押圧部材５５は、付勢手段５３のプッシュロッド５３ａによりブラケット４２から離間する方向に向かって付勢されており、ロックピン５２の先端がロックピン孔３５に挿入された状態で押圧ローラ５５ｂが支持台５６よりも台車車幅方向外側に突出し、ガンクランプホルダ４６の下方位置に配置される一方、押圧ローラ５５ｂを付勢手段５３の付勢力に抗してブラケット４２に接近する方向に押圧して揺動プレート５５ａをほぼ垂直方向に延在する起立姿勢状態まで揺動させたところで、ロックピン５２をロックピン孔３５から抜脱した状態とすることができるように構成されている。
【００３７】
次に、上記溶接加工工程におけるワークＷの溶接加工方法について説明する。
【００３８】
まず最初に、ワークＷの種類に対応する位置決め手段３１が上方に向かって突出する位置に回転盤３２が固定された状態で、溶接加工工程の第１ステージＬ１に台車２０が搬送されると、ワークＷが載せられる。ワーク位置決め支持装置３０は、ワークＷのロケート孔（図示せず）に、位置決め手段３１のロケートピン３６を嵌入させることにより、ワークＷの位置決めを行う。
【００３９】
台車２０の上にワークＷを位置決め支持すると、第１ステージＬ１から第２ステージＬ２に移動され、第２ステージＬ２で溶接ロボット１によりワークＷにスポット溶接が行われる（図６を参照）。そして、第２ステージＬ２で所定の溶接作業が終了すると、溶接ガン１０をワークＷから離間した待避位置に配置し、溶接加工後のワークＷを図示していない搬出装置によって台車２０から上方に持ち上げて取り外し、溶接加工工程から次工程に送られる（図７を参照）。
【００４０】
ワークＷが取り除かれた台車２０は、そのまま第２ステージＬ２に残され、ワーク位置決め支持装置３０に対して位置決め手段３１の選択切換が行われる。まず、溶接ロボット１の制御部（図示せず）は、第２ステージＬ２の台車２０からワークＷが取り外されると、その取り外されたワークＷの種類の情報を第１のデータとして制御部内のメモリに記憶する。
【００４１】
それから、第１ステージＬ１で新たに供給される予定であるワークＷの種類の情報をラインコンピュータ（図示せず）から受け取り、第２のデータとしてメモリに記憶する。そして、第１のデータと第２のデータを比較してワークＷの種類が同一であるか否かを判断し、同一と判断したときはそのままの状態とし、ワークＷの種類が異なると判断したときは、溶接ロボット１を制御して溶接ガン１０により位置決め手段３１の選択切換を行う。
【００４２】
位置決め手段３１の選択切換では、まず最初に、第２のデータに基づき選択すべき位置決め手段３１を把握し、その位置決め手段３１を選択するための回転盤３２を回転させる方向及び角度を算出し、選択切換制御データとしてメモリに記憶する。
【００４３】
そして、溶接ガン１０をワーク位置決め支持装置３０の車幅方向側方位置に移動させて対向配置し、一対のガンアーム１２、１２を上下に配置する姿勢状態とし、次いで、ガンアーム１２、１２を開き、溶接ガン１０をワーク位置決め支持装置３０に接近する方向に移動させて、加圧電極１７、１７の電極チップ１８、１８間にガンクランプホルダ４６を介在させる。
【００４４】
この溶接ガン１０の移動により、下側のガンアーム１２の先端で回転ロック手段５１の押圧ローラ５５ｂをブラケット４２に接近する方向に移動させ、揺動プレート５５ａの揺動によりロックピン５２を円盤部材３３から離間させてロックピン孔３５から抜脱し、回転ロック手段５１による回転盤３２の固定を解除する（図２及び図４を参照）。
【００４５】
それから、一対のガンアーム１２、１２を閉じる方向に揺動させて、加圧電極１７、１７の電極チップ１８、１８をガンクランプホルダ４６の凹溝４７内に挿入し、ガンクランプホルダ４６を把持する。そして、上記の選択切換制御データに基づき溶接ロボット１を制御し、溶接ガン１０を所定の回転方向に向かって回転移動させる。
【００４６】
ガンクランプホルダ４６は、溶接ガン１０の回転移動に応じて一体に回転され、回転盤３２も一体に回転される。溶接ガン１０が回転移動すると、下側のガンアーム１２と押圧ローラ５５ｂとの当接が解除される。そして、付勢手段５３のスプリング５３ｂによりプッシュロッド５３ａが台車車幅方向外側に向かって突出する方向に移動され、揺動プレート５５ａの揺動によりロックピン５２が回転盤３２に向かって突出する方向に移動する。その際、ロックピン５２とロックピン孔３５との位相がずれているため、ロックピン５２は、その先端が回転盤３２の台車車幅方向外側端面３２ａに押圧された状態とされる。
【００４７】
そして、溶接ガン１０の更なる回転移動により回転盤３２が回転して、ロックピン５２とロックピン孔３５との位相が一致すると、ロックピン５２の先端がロックピン孔３５に挿入されて回転盤３２が固定され、位置決め手段３１のロケートピン３６が上方に向かって突出する回転角度位置に配置される。
【００４８】
上記位置決め手段３１の選択切換は、台車１０の進行方向前側の位置決め手段３１から順番に行い、車体集成ラインＬの両側に設置された一対の溶接ロボット１により左右同時に行う。そして、全てのワーク位置決め支持装置３０について位置決め手段３１の選択切換を終了すると、各溶接ロボット１の溶接ガン１０をそれぞれ待機位置に配置する。台車２０は、第２ステージＬ２から排出され、循環路Ｒに沿って移動されて第１ステージＬ１に戻される。
【００４９】
台車２０が第１ステージＬ１に搬送されると、台車２０の上にワークＷが載せられ、位置決め手段３１により位置決めされる。そして、台車２０と共に第１ステージＬ１から第２ステージＬ２に搬送されて上述の溶接作業が行われる。
【００５０】
上記構成を有するワーク位置決め支持装置３０によれば、ワークＷにスポット溶接を行う溶接ガン１０を使用して、ワーク位置決め支持装置３０の位置決め手段３１を選択切換することができる。したがって、選択切換専用のロボットや選択切換専用のステージを別個に用意する必要がなく、ワークＷの種類に応じた位置決め支持を簡単な構成で安価に行うことができる。
【００５１】
また、選択切換専用のステージを省略することによって、その分のサイクルタイムを他に利用することができ、例えば、ピッチアップやスポット溶接の打点追加が可能となる。
【００５２】
尚、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上述の実施の形態では、搬送路Ｒに沿って走行する台車２０に、ワーク位置決め支持装置を設けた場合を例に説明したが、ワーク位置決め支持装置３０を第２ステージＬ２に固定して設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本実施の形態に係わるワーク位置決め支持装置を正面から示す図である。
【図２】図１のＩ−Ｉ線断面図である。
【図３】分解斜視図である。
【図４】ワーク位置決め支持装置の切換方法を説明する図である。
【図５】車体組立ラインを概念的に示す図である。
【図６】ワークの溶接加工工程を説明する図である。
【図７】ワークの搬出工程を説明する図である。
【図８】従来技術を説明する図である。
【符号の説明】
【００５４】
１  溶接ロボット
１０  溶接ガン
２０  台車
３０  ワーク位置決め支持装置
３１  位置決め手段
３２  回転盤
３６  ロケートピン
４１  切換支持手段
５１  回転ロック手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2006095576.tif 000008
【図７】
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【図８】
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