(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接ステーションで複数のワークを溶接ロボットにより仮付け溶接して組立てた製品に前記ワークとは別の部品を溶接すると共に、製品に増打ち溶接を施す方法において、
製品用の保持具と部品用の保持具とを具備するロボットハンドを取り付けたハンドリングロボットを用い、所定の部品受渡し位置に供給された部品を部品用の保持具に保持させてハンドリングロボットの動作により溶接ステーション上の仮付け溶接済みの製品にセットした後、製品を製品用の保持具に保持させてハンドリングロボットの動作により溶接ステーションから持ち上げ、この状態で前記溶接ロボットにより製品に部品を溶接すると共に製品の増打ち溶接を行い、溶接後ハンドリングロボットの動作により製品の払い出しを行う、
ことを特徴とするロボットによる複合作業方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶接ステーションで複数のワークを溶接ロボットにより仮付け溶接して組立てた製品に前記ワークとは別の部品を溶接すると共に、製品に増打ち溶接を施すロボットによる複合作業方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複数のワークから成る製品の組立方法として、溶接ステーションでこれらワークを溶接ロボットにより仮付け溶接し、次にハンドリングロボットにより溶接ステーション上の仮付け溶接済みの製品を溶接ステーションから持ち上げ、この状態で前記溶接ロボットにより製品の増打ち溶接を行った後、ハンドリングロボットにより製品の払い出しを行うようにしたものが知られている。
【０００３】
また、製品に前記ワークとは別の部品を溶接する場合、従来は、前記溶接ステーションの下流側に部品用の溶接ステーションを配置し、部品用のハンドリングロボットにより製品に部品をセットしてその溶接を行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例のものでは、部品用の溶接ステーションを配置するためスペースを広く必要とし、また、部品用のハンドリングロボットや溶接ロボットが必要になって、設備費が高くなる不具合がある。
【０００５】
そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、単一の溶接ステーションで製品の仮付け及び増打ち溶接と製品に対する部品の溶接とを行い得られるようにして、省スペース化とコストダウンとを図れるようにしたロボットによる複合作業方法を提供することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、溶接ステーションで複数のワークを溶接ロボットにより仮付け溶接して組立てた製品に前記ワークとは別の部品を溶接すると共に、製品に増打ち溶接を施す方法において、製品用の保持具と部品用の保持具とを具備するロボットハンドを取り付けたハンドリングロボットを用い、所定の部品受渡し位置に供給された部品を部品用の保持具に保持させてハンドリングロボットの動作により溶接ステーション上の仮付け溶接済みの製品にセットした後、製品を製品用の保持具に保持させてハンドリングロボットの動作により溶接ステーションから持ち上げ、この状態で前記溶接ロボットにより製品に部品を溶接すると共に製品の増打ち溶接を行い、溶接後ハンドリングロボットの動作により製品の払い出しを行うようにしている。
【０００７】
本発明によれば、部品用の溶接ステーションが不要になって省スペース化を図れると共に、製品用のハンドリングロボットにより製品に対する部品のセット作業と、製品用の溶接ロボットにより製品に対する部品の溶接作業とを行うことができ、コストダウンを図れる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は、自動車のルーフＷをアウタパネルＷＯに各種インナ部材ＷＩを結合して組立てるルーフ組立装置を示している。尚、ルーフＷの左右各側の側縁部には、図１６に示す如く、ルーフレールやルーフモール用クリップを固定するためのスタッドボルトＷＢが複数取り付けられている。
【０００９】
ルーフ組立装置は、インナセットステーションＳＴ１と、溶接ステーションＳＴ２と、アウタ投入ステーションＳＴ３と、シーリングステーションＳＴ４と、ボルト投入ステーションＳＴ５を備えている。そして、インナセットステーションＳＴ１と溶接ステーションＳＴ２との間に往復動自在なセット治具１上にインナセットステーションＳＴ１において各種インナ部材ＷＩをセットすると共に、アウタ投入ステーションＳＴ３に投入されたアウタパネルＷＯを第１ハンドリングロボット２によりシーリングステーションＳＴ４に搬送して、アウタパネルＷＯに複数のシーリングロボット３でシーリング剤を塗布し、次に、溶接ステーションＳＴ２に往動されたセット治具１上に第１ハンドリングロボット２によりアウタパネルＷＯをインナ部材ＷＩに重ねた状態でセットして、複数の溶接ロボット４によりアウタパネルＷＯにインナ部材ＷＩを仮付け溶接し、このようにして組立てられたルーフＷの左右両側縁部に、ボルト投入ステーションＳＴ５に投入された左右２組のスタッドボルトＷＢを第２ハンドリングロボット５によりセットし、この状態で第２ハンドリングロボット５によりルーフＷを溶接ステーションＳＴ２から持ち上げて、前記溶接ロボット４によりスタッドボルトＷＢをルーフＷに溶接すると共にルーフＷに増打ち溶接を施し、溶接後ルーフＷを第２ハンドリングロボット５により図外の搬送装置に払い出す。
【００１０】
アウタパネルＷＯは台車６によってアウタ投入ステーションＳＴ３に投入される。台車６は、図２、図４に示す如く、上下複数段の棚部６ａを備えており、各棚部６ａに数枚のアウタパネルＷＯを積層状態で収納し得るようにしている。各棚部６ａは、アウタパネルＷＯをその前後両端部で横方向に引き出し自在に支持するように構成されている。
【００１１】
また、アウタ投入ステーションＳＴ３の横方向一側には、台車６から引き出されたアウタパネルＷＯを支持する支持台装置７が設けられている。支持台装置７は、図２乃至図４に示す如く、前後１対の支柱枠７０，７０間に昇降自在に支持させた台枠７１を備えており、台枠７１上にアウタパネルＷＯの前端部を支持するワーク受け７２と、アウタパネルＷＯの後端部を支持するワーク受け７３とを設け、各ワーク受け７２，７３にアウタパネルＷＯの前後の各端縁に当接するガイド７２ａ，７３ａと、アウタパネルＷＯの引き出し方向の側縁に当接してアウタパネルＷＯの引き出し位置を規制するストッパ７２ｂ，７３ｂとを取付けて、両ワーク受け７２，７３によりアウタパネルＷＯを位置決めして支持し得るようにしている。また、各ワーク受け７２，７３をシリンダ７２ｃ，７３ｃによりガイドレール７２ｄ，７３ｄに沿って横方向に進退自在とし、台枠７１の昇降時は台車６の棚部６ａに各ワーク受け７２，７３が干渉しないように各ワーク受け７２，７３を横方向外方に退去させる。更に、長さの異なる複数機種のアウタパネルＷＯに対処し得るよう、ワーク受け７３を、台枠７１に対しロッドレスシリンダ７３ｅによりガイドレール７３ｆに沿って前後方向に位置調整されるスライダ７３ｇ上に設けている。尚、台車６は機種に応じた専用品になっている。
【００１２】
台枠７１は、各支持枠７０に立設したロッドレスシリンダ７１ａにより各支持枠７０に固定のガイドレール７１ｂに沿って昇降される。また、台枠７１の下面に前後方向に長手の同期シャフト７１ｃを軸支し、同期シャフト７１ｃの両端に前後の支柱枠７０，７０に取付けたラック７１ｄ，７１ｄに噛合するピニオン７１ｅ，７１ｅを固定し、台枠７１の前後両端が同期して昇降されるようにしている。そして、台枠７１をワーク受け７２，７３が台車６の棚部６ａと同レベルになる位置で停止させ、次に、この棚部６ａに収納されている積層状態のアウタパネルＷＯを第１ハンドリングロボット２により台車６から引き出してワーク受け７２，７３上に載置し、その後第１ハンドリングロボット２によりアウタパネルＷＯを上側のものから１枚ずつ取上げ、シーリングステーションＳＴ４を経由して作業ステーションたる溶接ステーションＳＴ２に移載する。
【００１３】
第１ハンドリングロボット２の動作端たる手首２ａの先端にはアウタパネルＷＯを保持可能なロボットハンド２０が搭載されている。ロボットハンド２０は、図５及び図６に示す如く、アウタパネルＷＯの長手方向に長手のハンド本体２１に取付けた複数の吸着パッド２２と、ハンド本体２１の両側部に夫々揺動自在に枢着した複数の落下防止アーム２３とを備えており、これら吸着パッド２２でアウタパネルＷＯを吸着保持し、アウタパネルＷＯを取り上げた状態で落下防止アーム２３を横方向内方に揺動させて、アウタパネルＷＯがハンド治具２０から落下することを防止できるようにしている。ハンド本体２１の各側部の複数の落下防止アーム２３は、ハンド本体２１に軸支した同期シャフト２３ａに夫々リンク２３ｂを介して連結されており、同期シャフト２３ａを駆動する単一のシリンダ２３ｃにより複数の落下防止アーム２３が同期して揺動される。尚、吸着パッド２２は複数機種のアウタパネルＷＯに対応できるように配置されている。
【００１４】
また、ロボットハンド２０には、ハンド本体２１の一端部外方に突出するアーム部２４が設けられている。アーム部２４は、側面視略Ｌ字状の１対のアーム片２４ａ，２４ａと、両アーム片２４ａ，２４ａの先端間に横設したクロスバー２４ｂとで構成されている。そして、アーム部２４をハンド本体２１の一端部に両アーム片２４ａ，２４ａの基端間に横設したシャフト２４ｃを介して揺動自在に軸支し、シリンダ２４ｄによりアーム部２４を図５に実線で示す突出位置から仮想線で示す収納位置に揺動し得るようにしている。台車６の棚部６ａからのアウタパネルＷＯの引き出しに際しては、ロボットハンド２０を、ハンド本体２１の一端部が台車６側を向く姿勢にして、支持台装置７の台枠７１のワーク受け７２，７３間に位置させ、アーム部２４を突出位置に揺動させた状態でロボットハンド２０を第１ハンドリングロボット２の動作により横方向に移動して、図７に示す如く、今回の引き出し作業対象となる棚部６ａに支持されている積層状態のアウタパネルの最下側のアウタパネルＷＯにアーム部２４を引っ掛け、この棚部から積層状態のアウタパネルＷＯをワーク受け７２，７３上に引き出す。その後、ワーク受け７２，７３上の積層状態のアウタパネルＷＯを上側のものから１枚ずつロボットハンド２０で保持し、シーリングステーションＳＴ４を経由して溶接ステーションＳＴ２に移載するが、この移載作業に際してはアーム部２４を収納位置に揺動させ、アーム部２４がセット治具１上のクランプ部材等の他の機器に干渉しないようにする。
【００１５】
第２ハンドリングロボット５の動作端たる手首５ａの先端には製品たるルーフＷと部品たるスタッドボルトＷＢとを保持可能なロボットハンド５０が取り付けられている。ロボットハンド５０は、図８及び図９に示す如く、ハンド本体５１の各側部に製品用、即ち、ルーフ用の保持具５２と、部品用、即ち、スタッドボルト用の保持具５３とを夫々複数個備えている。ルーフ用保持具５２はルーフＷの側縁部を把持するクランプ部材で構成されている。また、スタッドボルト用保持具５３は、図１０乃至図１２に示す如く、シリンダ５３ａで開閉される一対のクランプアーム５３ｂ，５３ｂによってスタッドボルトＷＢを把持するクランプ部材で構成されている。そして、ハンド本体５１の側部に固定のブラッケト５３ｃにシリンダ５３ｄを立設し、このシリンダ５３ｄで上下動される可動ブラッケト５３ｅにスタッドボルト用保持具５３と、スタッドボルトＷＢの存在を確認する近接スイッチ５３ｆとを取り付けている。尚、スタッドボルトＷＢはルーフＷの側縁部の複数箇所に夫々前後１対に取り付けられるため、ハンド本体５１の側部の複数箇所にスタッドボルト用保持具５３を夫々前後１対に設けている。クランプアーム５３ｂは、溶接時に飛散するスパッタが付着し難い銅系材料、例えば、ベリリウムを含有する銅合金で形成され、硬度アップのため熱処理を施している。また、スタッドボルトＷＢの下端には座板ＷＢａが固着されており、ルーフＷの側縁部に座板ＷＢａにおいてスタッドボルトＷＢを溶接する。
【００１６】
ボルト投入ステーションＳＴ５には、スタッドボルト用の組付装置たる第２ハンドリングロボット５に左右２組のスタッドボルトＷＢを供給するボルト供給装置８が配置されている。ボルト供給装置８は、図１３乃至図１５に示す如く、基台８０に回転自在に支持したターンテーブル８１上に、第１と第２の１対の治具８２1、８２2をターンテーブル８１の回転軸線に直交する所定の方向(Ｘ軸方向)に離間させて一対に配置し、両治具８２1、８２2の一方と他方とをターンテーブル８１の周囲一側のセット位置ＳＴ５ａと他側の受渡し位置ＳＴ５ｂとにターンテーブル８１の回転で交互に反転自在とし、セット位置ＳＴ５ａに存する一方の治具に左右２組のスタッドボルトＷＢをセットし、受渡し位置ＳＴ５ｂに存する他方の治具から第２ハンドリングロボット５に左右２組のスタッドボルトＷＢを受渡すように構成されている。
【００１７】
ターンテーブル８１は略方形の枠体で構成され、その中央部下面に内外２重の筒部８１ａ、８１ｂを垂設して、基台８０上のベアリング８０ａにターンテーブル８１を外側の筒部８１ａにおいて回転自在に支持し、また、基台８０にガイドレール８０ｂを介して支持されてシリンダ８３ａにより駆動される可動ラック８３を内側の筒部８１ｂの下端外周に固定したギヤ８１ｃに噛合させ、ターンテーブル８１を１８０度正逆転し得るようにしている。
【００１８】
各治具８２1、８２2は、左右一方の組のスタッドボルトＷＢを支持する固定治具部８４と、固定治具部８４に対しＸ軸方向内側でＸ軸方向に移動自在であって、左右他方の組のスタッドボルトＷＢを支持する可動治具部８５とで構成されている。これら各治具部８４、８５は、Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向に長手の汎用フレーム８４０、８５０にボルト支持部８４１ａ、８５１ａを有する２本の専用治具体８４１、８５１を取り付けて成るもので、専用治具体８４１、８５１をその中間部に係合するピン部材８４２、８５２と端部に係合する爪部材８４３、８５３とで汎用フレーム８４０、８５０に着脱自在とし、機種変更で左右各組のスタッドボルトＷＢの前後の間隔が変わったときに専用治具体８４１、８５１を交換できるようにしている。そして、第１と第２の両治具８２1、８２2 の固定治具部８４、８４をその汎用フレーム８４０、８４０においてターンテーブル８１のＸ軸方向一端と他端とに固定し、両治具８２1、８２2 の可動治具部８５、８５をその汎用フレーム８５０、８５０においてターンテーブル８１上に設けた共通の可動枠８６に固定している。
【００１９】
可動枠８６は、ターンテーブル８１に設けたロッドレスシリンダ８６ａによりターンテーブル８１のＹ軸方向両側のガイドレール８６ｂに沿ってＸ軸方向に移動される。そして、第１治具８２1 がセット位置ＳＴ５ａに存するときは、可動枠８６をターンテーブル８１に取り付けたストッパー８６ｃで規制される第１治具８２1 側のストローク端位置に移動させて、受渡し位置ＳＴ５ｂに存する第２治具８２2の固定治具部８４と可動治具部８５の間隔を広く、第１治具８２1の固定治具部８４と可動治具部８５の間隔を狭くし、第２治具８２2 がセット位置ＳＴ５ａに存するときは、可動枠８６をターンテーブル８１に取り付けたストッパー８６ｄで規制される第２治具８２2 側のストローク端位置に移動させて、受渡し位置ＳＴ５ｂに存する第１治具８２1の固定治具部８４と可動治具部８５の間隔を広く、第２治具８２2の固定治具部８４と可動治具部８５の間隔を狭くする。ここで、受渡し位置ＳＴ５ｂに存する各治具の固定治具部８４と可動治具部８５の間隔は、ルーフＷの左右両側縁部間の距離、即ち、上記ロボットハンド５０の左右のスタッドボルト用保持具５３間の距離に等しくなるように設定されており、固定治具部８４と可動治具部８５とに保持される左右２組のスタッドボルトＷＢを左右のスタッドボルト用保持具５３で把持することができる。一方、セット位置ＳＴ５ａに存する各治具の固定治具部８４と可動治具部８５の間隔は狭くなるため、両治具部８４、８５に作業者が容易にスタッドボルトＷＢをセットすることができる。また、本実施形態では、受渡し位置ＳＴ５ｂに存する各治具の固定治具部８４と可動治具部８５の間隔を広くしたとき、両治具部８４、８５の間にターンテーブル８１の回転中心が入るようにしており、そのためターンテーブル８１を小型化できる。更に、本実施形態では、ボルト供給装置８をセット位置ＳＴ５ａがインナセットステーションＳＴ１の側部に隣接するように配置し、インナセット作業とボルトセット作業とを一人の作業者が行い得られるようにしている。
【００２０】
ルーフＷの組立作業に際しては、溶接ステーションＳＴ２における溶接ロボット４によるセット治具１上でのアウタパネルＷＯに対するインナ部材ＷＩの仮付け溶接中に、第２ハンドリングロボット５のロボットハンド５０の左右のスタッドボルト用保持具５３に上記の如く左右２組のスタッドボルトＷＢを受け取らせ、仮付け溶接完了後ロボットハンド５０を溶接ステーションＳＴ２に振り込んでルーフＷの左右両側縁部に左右２組のスタッドボルトＷＢをセットする。次に、ロボットハンド５０のルーフ用保持具５２によりルーフＷを保持し、第２ハンドリングロボット５の動作でルーフＷを溶接ステーションＳＴ２から持ち上げる。そして、この状態で溶接ロボット４により各スタッドボルトＷＢをルーフＷに溶接すると共にルーフＷに増打ち溶接を施し、溶接完了後ルーフＷの払い出しを行う。また、ルーフＷを溶接ステーションＳＴ２から持ち上げると、セット治具１をインナセットステーションＳＴ１に復動させてセット治具１に次のインナ部材ＷＩをセットし、次に、ボルト投入ステーションＳＴ５においてセット位置ＳＴ５ａに反転された治具の固定治具部８４と可動治具部８５にスタッドボルトＷＢをセットし、以上の作業を繰り返してルーフＷを連続して組立てる。
【００２１】
以上、スタッドボルトＷＢ付きのルーフＷの組立てに本発明を適用した実施形態について説明したが、溶接ステーションで複数のワークを溶接ロボットにより仮付け溶接して組立てた製品に前記ワークとは別の部品を溶接すると共に、製品に増打ち溶接を施す方法として本発明は広く適用できる。
【００２２】
【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、部品用の溶接ステーションが不要になって省スペース化を図れると共に、製品用のハンドリングロボットにより製品に対する部品のセット作業と、製品用の溶接ロボットにより製品に対する部品の溶接作業とを行うことができ、コストダウンを図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法を実施する設備の一例であるルーフ組立装置を示す平面図。
【図２】ルーフ組立装置のアウタ投入ステーションの拡大平面図。
【図３】図２の矢印III方向から見た支持台装置の正面図。
【図４】図３のIV−IV線裁断側面図。
【図５】第１ハンドリングロボットのロボットハンドの平面図。
【図６】図５の矢印VI方向から見たロボットハンドの側面図。
【図７】台車からのアウタパネルの引き出し作業を示す要部の側面図
【図８】第２ハンドリングロボットのロボットハンドの平面図。
【図９】図８の矢印IX方向から見たロボットハンドの側面図。
【図１０】図８の矢印Ｘ方向から見たボルト用保持具の拡大正面図。
【図１１】図１０のXI−XI線切断側面図。
【図１２】図１０の上方から見たボルト用保持具の平面図。
【図１３】ボルト供給装置の平面図。
【図１４】図１３の右方から見たボルト供給装置の側面図。
【図１５】図１３のXV−XV線切断面図。
【図１６】ルーフに対するスタッドボルトの組付け状態を示す斜視図。
【符号の説明】
Ｗ…ルーフ(製品)  ＷＢ…スタッドボルト(部品)  ＳＴ２…溶接ステーション
４…溶接ロボット  ５…ハンドリングロボット  ５０…ロボットハンド
５２…ルーフ用保持具(製品用保持具)  ５３…スタッドボルト用保持具(部品用  保持具)
【図１】
0004540897.tif 000002
【図２】
0004540897.tif 000003
【図３】
0004540897.tif 000004
【図４】
0004540897.tif 000005
【図５】
0004540897.tif 000006
【図６】
0004540897.tif 000007
【図７】
0004540897.tif 000008
【図８】
0004540897.tif 000009
【図９】
0004540897.tif 000010
【図１０】
0004540897.tif 000011
【図１１】
0004540897.tif 000012
【図１２】
0004540897.tif 000013
【図１３】
0004540897.tif 000014
【図１４】
0004540897.tif 000015
【図１５】
0004540897.tif 000016
【図１６】
0004540897.tif 000017