(57)【要約】【課題】少ない作業工程で加工（溶接）を行なうことができるようにワークを固定することができるワーク固定治具とする。【解決手段】ワーク固定治具は、平面部の両面が開放された枠体１であり、枠体１は円形で構成されて平面部、即ち、枠体１の内周部に、複数の部品が溶接接合されることで構成される被溶接部材のワーク２が支持固定され、任意の軸回りで回動されてワーク２が任意の姿勢に制御され、少ない作業工程で加工（溶接）を行なうことができるようにワークを固定することができるワーク固定治具とする。【選択図】　　　　図１
2004114144.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面部の両面が開放された枠体であり、枠体の平面部にワークが支持固定されることを特徴とするワーク固定治具。
【請求項２】
請求項１に記載のワーク固定治具において、
枠体は円形であることを特徴とするワーク固定治具。
【請求項３】
請求項１もしくは請求項２に記載のワーク固定治具において、
枠体の平面部に支持固定されるワークは、複数の部品が溶接接合されることで構成される被溶接部材のワークであり、３次元的な溶接により部品が接合されることを特徴とするワーク固定治具。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３に記載のワーク固定治具において、
枠体は、任意の軸回りで回動される姿勢制御装置に保持されることを特徴とするワーク固定治具。
【請求項５】
請求項３に記載のワーク固定治具において、
枠体は、溶接手段の姿勢制御に協調して任意の姿勢に制御されるハンドリング手段に保持されることを特徴とするワーク固定治具。
【請求項６】
任意の姿勢に制御される溶接加工ヘッドと、
平面部の両面が開放され平面部に複数部品から構成されるワークが支持される枠体状のワーク固定治具と、
ワーク固定治具を保持するハンドリング手段と、
溶接加工ヘッドの姿勢制御に協調してワーク固定治具が任意の姿勢状態となるようにハンドリング手段を制御する制御手段と
からなることを特徴とする溶接装置。
【請求項７】
請求項６に記載の溶接装置において、
溶接加工ヘッドは溶接ロボットに保持され、
ハンドリング手段はワーク固定治具を保持するハンドリングロボットであり、
制御手段は、溶接ロボットとハンドリングロボットを協調させて制御することで溶接加工ヘッドの姿勢制御に協調してワーク固定治具が任意の姿勢状態となるようにされる
ことを特徴とする溶接装置。
【請求項８】
平面部の両面が開放され平面部に複数部品から構成されるワークが支持される枠体状のワーク固定治具が支持される仮付固定治具と、
仮付固定治具にワーク固定治具が支持された際に複数部品から構成されるワークの仮付溶接を行なう仮溶接手段と、
仮付溶接が行なわれたワークが保持されたワーク固定治具を保持するハンドリング手段と、
ハンドリング手段に保持されたワーク固定治具のワークに対して溶接を行なう溶接加工ヘッドと、
溶接加工ヘッドとハンドリング手段を協調させて制御することで溶接加工ヘッドの姿勢制御に協調してワーク固定治具を任意の姿勢状態とする制御手段と、
仮付固定治具とハンドリング手段との間でワーク固定治具を搬送する搬送手段とを備えたことを特徴とする溶接設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、溶接ワークを固定するワーク固定治具に関する。
【０００２】
本発明は、例えば、溶接ワークを固定するワーク固定治具を用いた溶接装置及び溶接設備に関する。
【０００３】
【従来の技術】
例えば、自動車のフレームは、複数の形状の異なる鋳物やパイプ等の部品が３次元的に溶接されて固定され、一つのフレームが構成されている。複数の形状の異なる部品を溶接する場合、溶接加工ヘッドを保持した溶接ロボットを用いて、例えば、レーザー溶接が行なわれる。
【０００４】
この場合、複数の部品は傾斜テーブル等を備えたポジショナーに位置決め載置され、一方の面の溶接、傾斜テーブルの傾動により側面側の溶接、ワークの段取り替えを行なった後の他方の面の溶接等の工程により溶接が実施されている。
【０００５】
従来、自動車の組み立てライン等では、ワークを溶接する際に位置決め装置等を兼用したワークのハンドリング技術が種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−９０６４１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、複数の形状の異なる鋳物やパイプ等の部品が３次元的に溶接される部品、例えば、自動車のフレーム等では、ワークの両面から溶接ロボットをアクセスさせて溶接を行なう必要があるため、段取り替え等の工程が必要で作業効率の向上には限度があるのが現状であった。
【０００８】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、複数の形状の異なる鋳物やパイプ等の部品が３次元的に加工（溶接）される部品であっても、少ない作業工程で加工（溶接）を行なうことができるようにワークを固定することができるワーク固定治具を提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、複数の形状の異なる鋳物やパイプ等の部品が３次元的に溶接される部品であっても、少ない作業工程で溶接を行なうことができるようにワークを固定することができるワーク固定治具を用いた溶接装置及び溶接設備を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明のワーク固定治具は、
平面部の両面が開放された枠体であり、枠体の平面部にワークが支持固定されることを特徴とする。
【００１１】
そして、請求項１に記載のワーク固定治具において、
枠体は円形であることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項１もしくは請求項２に記載のワーク固定治具において、
枠体の平面部に支持固定されるワークは、複数の部品が溶接接合されることで構成される被溶接部材のワークであり、３次元的な溶接により部品が接合されることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項１乃至請求項３に記載のワーク固定治具において、
枠体は、任意の軸回りで回動される姿勢制御装置に保持されることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項３に記載のワーク固定治具において、
枠体は、溶接手段の姿勢制御に協調して任意の姿勢に制御されるハンドリング手段に保持されることを特徴とする。
【００１５】
上記目的を達成するための本発明の溶接装置は、
任意の姿勢に制御される溶接加工ヘッドと、
平面部の両面が開放され平面部に複数部品から構成されるワークが支持される枠体状のワーク固定治具と、
ワーク固定治具を保持するハンドリング手段と、
溶接加工ヘッドの姿勢制御に協調してワーク固定治具が任意の姿勢状態となるようにハンドリング手段を制御する制御手段と
からなることを特徴とする。
【００１６】
そして、請求項６に記載の溶接装置において、
溶接加工ヘッドは溶接ロボットに保持され、
ハンドリング手段はワーク固定治具を保持するハンドリングロボットであり、
制御手段は、溶接ロボットとハンドリングロボットを協調させて制御することで溶接加工ヘッドの姿勢制御に協調してワーク固定治具が任意の姿勢状態となるようにされる
ことを特徴とする。
【００１７】
上記目的を達成するための本発明の溶接設備は、
平面部の両面が開放され平面部に複数部品から構成されるワークが支持される枠体状のワーク固定治具が支持される仮付固定治具と、
仮付固定治具にワーク固定治具が支持された際に複数部品から構成されるワークの仮付溶接を行なう仮溶接手段と、
仮付溶接が行なわれたワークが保持されたワーク固定治具を保持するハンドリング手段と、
ハンドリング手段に保持されたワーク固定治具のワークに対して溶接を行なう溶接加工ヘッドと、
溶接加工ヘッドとハンドリング手段を協調させて制御することで溶接加工ヘッドの姿勢制御に協調してワーク固定治具を任意の姿勢状態とする制御手段と、
仮付固定治具とハンドリング手段との間でワーク固定治具を搬送する搬送手段とを備えたことを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１には本発明の一実施形態例に係るワーク固定治具の外観、図２にはワーク固定治具に固定される部品の外観を示してある。また、図３にはワーク固定治具を用いた溶接装置の概略構成、図４には溶接装置が備えられた溶接設備における溶接工程説明を示してある。
【００１９】
以下に示した実施形態例では、ワーク固定治具を溶接対象ワークを支持する場合を例に挙げて説明してあるが、機械加工等他の加工用のワークを支持するワーク固定治具として使用することも可能である。
【００２０】
図１に示すように、本実施形態例のワーク固定治具は、平面部の両面が開放された枠体１であり、枠体１は円形で構成されている。円形の枠体１の平面部、即ち、枠体１の内周部にはワーク２が支持固定されている。枠体１の内周部に支持固定されるワーク２は、複数の部品が溶接接合されることで構成される被溶接部材のワーク２であり、３次元的な溶接により部品が接合されるこで構成された、例えば、自動車のフレームが適用される。
【００２１】
枠体１を円形としたことにより、支持固定されるワーク２の形状の自由度が増し、多数種類のワーク２であっても支持固定が可能となる。
【００２２】
尚、ワーク固定治具としては、円形の枠体１に限定されず、矩形状や三角形状等の平面部の両面が開放された枠体が適用可能である。
【００２３】
図２に示すように、ワーク２は、例えば、鋳物等で形成される部品５と、パイプ部品６と、フレーム部品７とからなり、部品５、パイプ部品６及びフレーム部品７が３次元的な溶接（パイプ部品６全周の溶接やフレーム部品７の両面溶接等）により固定されることで構成される。
【００２４】
図３に示すように、ワーク２を内周部に支持固定した枠体１は任意の軸回りで回動される姿勢制御装置としての多関節型のハンドリング手段（ハンドリングロボット：例えば、アーム型の６軸ロボット）９に外周部の２箇所が保持される。ハンドリングロボット９の動作により、枠体１は任意の軸回りで回動されてワーク２が任意の姿勢に制御される。
【００２５】
一方、ワーク２の溶接を行なう溶接加工ヘッド１０を保持した多関節型の溶接ロボット１１（例えば、６軸ロボット）が備えられて、溶接加工ヘッド１０は溶接ロボット１１の動作により任意の姿勢に制御される。
【００２６】
ハンドリングロボット９及び溶接ロボット１１は制御手段１２の指令により所定の姿勢動作が行なわれ、ハンドリングロボット９及び溶接ロボット１１の姿勢制御は協調して行なわれる。つまり、溶接加工ヘッド１０の姿勢制御に協調して枠体１、即ち、ワーク２が任意の姿勢状態となるようにハンドリングロボット９が制御される。
【００２７】
これにより、溶接ロボット１１の姿勢制御による溶接加工ヘッド１０の動きと、ハンドリングロボット９の姿勢制御による枠体１（ワーク２）の姿勢が協調されて制御され、平面部の両面が開放された枠体１に支持されたワーク２に対し、複雑な溶接形状の溶接部（裏表面を含む）に対応してワーク２を溶接加工ヘッド１０と対向させることができる。
【００２８】
従って、複数の形状の異なる鋳物やパイプ等の部品が３次元的に溶接される部品からなるワーク２の３次元的な溶接が容易に行なえる。
【００２９】
このため、複数の形状の異なる鋳物やパイプ等の部品が３次元的に溶接される部品であっても、少ない作業工程で溶接を行なうことができるようにワーク２を固定することができるワーク固定治具となる。
【００３０】
また、少ない作業工程で溶接を行なうことができるようにワーク２を固定することができるワーク固定治具を備えた溶接装置となる。
【００３１】
図４に基づいて溶接の工程を具体的に説明する。
【００３２】
図４（ａ）　に示した部品５、パイプ部品６及びフレーム部品７を、図４（ｂ）　に示したように、枠体１にワーク２として組み立てて位置決め保持する。図４（ｃ）　に示したように、ワーク２が位置決め保持された枠体１を仮付固定治具１５に支持する。
【００３３】
図４（ｄ）　に示すように、仮付固定治具１５に枠体１を支持した状態で仮付溶接装置１６によりワーク２の仮溶接を行なう（溶接手段）。仮付溶接装置１６は、例えば、仮溶接ロボット１７及び仮溶接加工ヘッド１８で構成される。
【００３４】
図４（ｅ）　に示すように、仮溶接が行なわれたワーク２が保持された枠体１はハンドリングロボット９に保持される。溶接ロボット１１の動作による溶接加工ヘッド１０の姿勢制御に協調して枠体１、即ち、ワーク２が任意の姿勢状態となるようにハンドリングロボット９の動作が制御される。これにより、ワーク２の３次元的な溶接が実施される。
【００３５】
仮付固定治具１５からハンドリングロボット９までの間は仮溶接が行なわれたワーク２を保持した枠体１が搬送手段１９により搬送される。また、部品５、パイプ部品６及びフレーム部品７を枠体１の場所まで搬送する搬送手段を備えたり、ワーク２が位置決め保持された枠体１を仮付固定治具１５まで搬送する搬送手段を備えることも可能である。
【００３６】
上述した枠体１、仮付固定治具１５、仮付溶接装置１６、ハンドリングロボット９及び溶接ロボット１１を備えた溶接設備を用いてワーク２を溶接することにより、３次元的な溶接で複数の形状の異なる部品を接合して構成されるワーク２の溶接が、容易に、且つ、段取り替えを行なうことなく実施できる。
【００３７】
このため、複数の形状の異なる鋳物やパイプ等の部品が３次元的に溶接される部品であっても、少ない作業工程で溶接を行なうことができるようにワーク２を固定することができるワーク固定治具を用いた溶接設備となる。
【００３８】
図５乃至図７に基づいて溶接装置の具体的な構成の一例を説明する。図５には溶接装置の平面視状況、図６には溶接装置の側面視状況、図７には図５中のＶＩＩ−ＶＩＩ　線矢視を示してある。尚、図１乃至図４に示した部材と同一部材及び同一機能部材には同一符号を付して重複する説明は省略してある。
【００３９】
仮溶接が行なわれたワーク２を保持した枠体１を搬入する搬入コンベア２１と溶接が完了したワーク２を保持した枠体１を搬出する搬出コンベア２２が平行に備えられている。搬入コンベア２１及び搬出コンベア２２を挟んでハンドリングロボット９が対向して備えられている。また、搬入コンベア２１と及び搬出コンベア２２の端部側には溶接加工ヘッド１０を備えた溶接ロボット１１が備えられている。
【００４０】
仮溶接が行なわれたワーク２を保持した枠体１は搬入コンベア２１によりハンドリングロボット９の対向部位に搬入される。２台のハンドリングロボット９により枠体１が保持され、制御手段１２の指令に基づいて溶接ロボット１１及び２台のハンドリングロボット９が協調して駆動される。
【００４１】
これにより、溶接加工ヘッド１０の動きに協調してハンドリングロボット９の姿勢制御による枠体１（ワーク２）の姿勢が制御される。平面部の両面が開放された枠体１に支持されたワーク２に対し、複雑な溶接形状の溶接部（裏表面を含む）に対応してワーク２を溶接加工ヘッド１０と対向させ、必要箇所の溶接が実施される。
【００４２】
溶接が完了したワーク２を保持した枠体１は搬出コンベア２２側に載置され、搬出コンベア２２により搬出される。
【００４３】
上述した溶接装置を適用することにより、複数の形状の異なる鋳物やパイプ等の部品が３次元的に溶接される部品からなるワーク２の３次元的な溶接が自動的に連続して行なえる。
【００４４】
【発明の効果】
本発明のワーク固定治具は、平面部の両面が開放された枠体であり、枠体の平面部にワークが支持固定されるようにしたので、枠体の姿勢を制御することで表裏面の両方を加工部位に対向させることができ、複雑な形状の加工部を有するワークであっても少ない作業工程で加工（溶接）を行なうことができるようにワークを固定することができるワーク固定治具となる。
【００４５】
そして、請求項１に記載のワーク固定治具において、
枠体は円形であるので、支持固定されるワークの形状の自由度が増し、多数種類のワークであっても支持固定が可能となる。
【００４６】
また、請求項１もしくは請求項２に記載のワーク固定治具において、
枠体の平面部に支持固定されるワークは、複数の部品が溶接接合されることで構成される被溶接部材のワークであり、３次元的な溶接により部品が接合されるので、３次元的な溶接により部品が接合されるワークであっても少ない作業工程で溶接を行なうことができるようにワークを固定することができるワーク固定治具となる。
【００４７】
また、請求項１乃至請求項３に記載のワーク固定治具において、
枠体は、任意の軸回りで回動される姿勢制御装置に保持されるので、加工部を任意の向きに向けることが可能となる。
【００４８】
また、請求項３に記載のワーク固定治具において、
枠体は、溶接手段の姿勢制御に協調して任意の姿勢に制御されるハンドリング手段に保持されるので、溶接部を任意の向きで溶接手段に対向させることが可能となる。
【００４９】
本発明の溶接装置は、
任意の姿勢に制御される溶接加工ヘッドと、
平面部の両面が開放され平面部に複数部品から構成されるワークが支持される枠体状のワーク固定治具と、
ワーク固定治具を保持するハンドリング手段と、
溶接加工ヘッドの姿勢制御に協調してワーク固定治具が任意の姿勢状態となるようにハンドリング手段を制御する制御手段と
からなるので、
複雑な形状の溶接部を有するワークであっても少ない作業工程で溶接を行なうことができるようにワークを固定することができるワーク固定治具を使用した溶接装置となる。
【００５０】
そして、請求項６に記載の溶接装置において、
溶接加工ヘッドは溶接ロボットに保持され、
ハンドリング手段はワーク固定治具を保持するハンドリングロボットであり、
制御手段は、溶接ロボットとハンドリングロボットを協調させて制御することで溶接加工ヘッドの姿勢制御に協調してワーク固定治具が任意の姿勢状態となるようにされるので、
複雑な形状の溶接部を有するワークであっても容易に溶接を行なうことが可能となる。
【００５１】
本発明の溶接設備は、
平面部の両面が開放され平面部に複数部品から構成されるワークが支持される枠体状のワーク固定治具が支持される仮付固定治具と、
仮付固定治具にワーク固定治具が支持された際に複数部品から構成されるワークの仮付溶接を行なう仮溶接手段と、
仮付溶接が行なわれたワークが保持されたワーク固定治具を保持するハンドリング手段と、
ハンドリング手段に保持されたワーク固定治具のワークに対して溶接を行なう溶接加工ヘッドと、
溶接加工ヘッドとハンドリング手段を協調させて制御することで溶接加工ヘッドの姿勢制御に協調してワーク固定治具を任意の姿勢状態とする制御手段と、
仮付固定治具とハンドリング手段との間でワーク固定治具を搬送する搬送手段とを備えたので、
複雑な形状の溶接部を有するワークであっても少ない作業工程で溶接を行なうことができるようにワークを固定することができるワーク固定治具を使用した溶接設備となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態例に係るワーク固定治具の外観図。
【図２】ワーク固定治具に固定される部品の外観図。
【図３】ワーク固定治具を用いた溶接装置の概略構成図。
【図４】溶接装置が備えられた溶接設備における溶接工程説明図。
【図５】溶接装置の平面図。
【図６】溶接装置の側面図。
【図７】図５中のＶＩＩ−ＶＩＩ　線矢視図。
【符号の説明】
１　枠体
３　ワーク
５　部品
６　パイプ部品
７　フレーム部品
８　溶接装置
９　ハンドリング手段（ハンドリングロボット）
１０　溶接加工ヘッド
１１　溶接ロボット
１２　制御手段
１５　仮付固定治具
１６　仮溶接装置
１７　仮溶接ロボット
１８　仮溶接加工ヘッド
２１　搬入コンベア
２２　搬出コンベア
【図１】
2004114144.tif 000003
【図２】
2004114144.tif 000004
【図３】
2004114144.tif 000005
【図４】
2004114144.tif 000006
【図５】
2004114144.tif 000007
【図６】
2004114144.tif 000008
【図７】
2004114144.tif 000009