(57)【要約】【課題】ワークの位置ずれを効果的に防止し得るロボットハンドおよびロボットハンドによる把持方法を提供する。【解決手段】ロボットハンド１２０は、溶接されるワークＳ２を把持するロボットハンドであって、ワークを挟んで押さえる一対の挟持部１２１、１２２と、ワークを押圧し、窪んだまたは貫通した孔Ｓ２０を形成する少なくとも２つのパンチ１２３と、を有する。これら少なくとも２つのパンチは、形成した孔にそのまま圧入された状態を維持し、挟持部に対してワークを固定する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接されるワークを把持するロボットハンドであって、
前記ワークを挟んで押さえる一対の挟持部と、
前記ワークを押圧し、窪んだまたは貫通した孔を形成する少なくとも２つのパンチと、を有し、
当該少なくとも２つのパンチは、形成した前記孔にそのまま圧入された状態を維持し、前記挟持部に対して前記ワークを固定する、ロボットハンド。
【請求項２】
前記一対の挟持部は、前記ワークにおける溶接部位から離間した位置を挟み、前記パンチは、前記溶接部位から離間した位置に前記孔を形成する、請求項１に記載のロボットハンド。
【請求項３】
溶接されるワークをロボットハンドによって把持する把持方法であって、
一対の挟持部によって前記ワークを挟んで押さえるとともに、少なくとも２つのパンチによって、窪んだまたは貫通した孔を前記ワークに形成し、当該孔に前記パンチを圧入したままにして前記ワークを前記挟持部に対して固定する、ロボットハンドによる把持方法。
【請求項４】
前記ワークにおける溶接部位から離間した位置を前記一対の挟持部によって挟み、前記溶接部位から離間した位置に前記パンチによって前記孔を形成する、請求項３に記載のロボットハンドによる把持方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットハンドおよびロボットハンドによる把持方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の車体等に用いられる部品を部材同士の溶接によって構成することがよく行われている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
部材同士を溶接した溶接品は、ロボットによって量産される。このようなロボットとして、近接離間する一対の挟持部によってワークを挟んで保持するロボットハンドを有するものがある。溶接位置に位置決めされたワークは、保持されることによって、位置ずれを防止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２１５１８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ロボットハンドが一対の挟持部によって単にワークを挟んで保持するだけの場合、挟持方向と交差する面内では、ワークのずれを防ぐものがないため、ワークが回転したりスライドしたりして位置ずれする虞がある。
【０００６】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、ワークの位置ずれを効果的に防止し得るロボットハンドおよびロボットハンドによる把持方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明のロボットハンドは、溶接されるワークを把持するロボットハンドであって、ワークを挟んで押さえる一対の挟持部と、ワークを押圧し、窪んだまたは貫通した孔を形成する少なくとも２つのパンチと、を有する。これら少なくとも２つのパンチは、形成した孔にそのまま圧入された状態を維持し、挟持部に対してワークを固定する。
【０００８】
上記目的を達成するための本発明のロボットハンドによる把持方法は、溶接されるワークをロボットハンドによって把持する把持方法であって、一対の挟持部によってワークを挟んで押さえる。また、本発明のロボットハンドによる把持方法は、少なくとも２つのパンチによって、窪んだまたは貫通した孔をワークに形成し、そして、当該孔にパンチを圧入したままにしてワークを挟持部に対して固定する。
【発明の効果】
【０００９】
上記構成を有する本発明によれば、挟持部によって挟持方向におけるワークのずれが抑えられるだけでなく、少なくとも２つのパンチによって、挟持方向と交差する方向におけるずれも抑制されるため、ワークの位置ずれを効果的に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態の溶接品の製造装置の概略構成を示す図である。
【図２】実施形態の溶接品であるステアリングメンバを示す斜視図である。
【図３】第１実施形態のロボットハンドの概略構成を示す図である。
【図４】図３の符号４の方向から見た第１実施形態のロボットハンドの図である。
【図５】ワークを挟んだときの第１実施形態のロボットハンドの図である。
【図６】挟んだワークをパンチによって固定したときの第１実施形態のロボットハンドの図である。
【図７】ワークを溶接する際の第１実施形態の溶接品の製造装置を示す図である。
【図８】ワークを挟むとともにパンチによって固定した第２実施形態のロボットハンドの図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率と異なる。
【００１２】
＜第１実施形態＞
図１に示すように、第１実施形態のロボットハンド１２０は、溶接品の製造装置１０で用いられる。溶接品の製造装置１０は、ハンドリングロボット１００と、溶接ロボット２００と、支持具３００と、カメラ４００と、制御部５００と、を有する。
【００１３】
図２に示すように、製造される溶接品は、例えば、自動車に用いられるステアリングメンバＳである。ステアリングメンバＳは、ステアリングメンバ本体Ｓ１に他の部材が溶接された構成を有する。溶接される部材は、オーディオブラケットＳ２、インストステイＳ３、ブラケットインパクトＳ４、ブラケットエアバックＳ５、およびサイドブラケットＳ６である。ステアリングメンバ本体Ｓ１は、パイプ状の長尺な部材であり、中空であるが、中実であってもよい。
【００１４】
溶接品の製造装置１０は、支持具３００およびハンドリングロボット１００によって、部材Ｓ２〜Ｓ６のうちのいずれかとステアリングメンバ本体Ｓ１とを互いに位置決めした状態で保持し、溶接ロボット２００によってこれらを溶接する。
【００１５】
支持具３００は、互いに離間して配置されたポジショナ３１０、３２０を有する。支持具３００は、ポジショナ３１０、３２０の間に、ステアリングメンバ本体Ｓ１を支持するロケータ３３０、３４０を有する。
【００１６】
ポジショナ３１０、ロケータ３３０、ロケータ３４０、およびポジショナ３２０は、ステアリングメンバ本体Ｓ１の軸方向に沿って並ぶ。
【００１７】
ポジショナ３１０、ロケータ３３０、ロケータ３４０、およびポジショナ３２０は、ステアリングメンバ本体Ｓ１の軸方向に沿って位置を変えることができる。
【００１８】
ポジショナ３１０は、ワークを把持するクランパ３１１を有する。ポジショナ３２０は、ワークを把持するクランパ３２１を有する。クランパ３１１およびクランパ３２１は、ステアリングメンバ本体Ｓ１の軸まわりに回動することができる。クランパ３１１、３２１が回動することによって、ステアリングメンバ本体Ｓ１は軸まわりに回動する。ロケータ３３０、３４０は、ステアリングメンバ本体Ｓ１を回動自在に支持する。
【００１９】
ステアリングメンバ本体Ｓ１を軸まわりに回動させることによって、ステアリングメンバ本体Ｓ１におけるワークが配置される箇所を、ワークを把持したハンドリングロボット１００がアプローチし易い向きに向けることができる。
【００２０】
カメラ４００は、作業範囲内を広角に撮影できるように設置されている。カメラ４００は、ハンドリングロボット１００、溶接ロボット２００、支持具３００まで含めて広範囲に撮影できる。カメラ４００は、ハンドリングロボット１００がワークをどのように把持しているのかを確認したり、ハンドリングロボット１００によって搬送されたワークがステアリングメンバ本体Ｓ１の所定の位置に位置決めされているか等を確認したりするために用いられる。
【００２１】
制御部５００は、ハンドリングロボット１００、溶接ロボット２００、および支持具３００の動作を制御する。制御部５００は、カメラ４００によって撮影された画像を画像処理する。制御部５００は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＬＡＮ等を主たる構成として備える。
【００２２】
溶接ロボット２００は、アーム２１０と、アーム２１０の先端部に設けられた溶接トーチ２２０と、を有する。
【００２３】
アーム２１０は、複数の回転軸を有する多関節のロボットアームである。アーム２１０は、溶接トーチ２２０を移動させる。アーム２１０は、溶接トーチ２２０の向きを調整できる。アーム２１０として、溶接の分野で使用される従来公知のロボットアームを使用できる。
【００２４】
溶接トーチ２２０は、管形状を有し、溶接ワイヤを内部に備える。溶接トーチ２２０は、先端の開口部から溶接ワイヤを溶接個所へと供給する。溶接ワイヤは溶接トーチ２２０の内部に備えられたコンタクトチップを介して電源と電気的に接続する。溶接トーチ２２０は、先端の開口部からシールドガスを噴出させる。溶接トーチ２２０として、アーク溶接において使用される従来公知の溶接トーチを使用できる。
【００２５】
ハンドリングロボット１００は、アーム１１０と、アーム１１０の先端部に設けられたロボットハンド１２０と、を有する。
【００２６】
アーム１１０は、複数の回転軸を有する多関節のロボットアームである。アーム１１０は、ロボットハンド１２０を移動させる。アーム１１０は、ロボットハンド１２０の向きを調整できる。アーム１１０として、溶接の分野で使用される従来公知のロボットアームを使用できる。
【００２７】
図３に示すように、ロボットハンド１２０は、一対の挟持部１２１、１２２と、２つのパンチ１２３と、を有する。ロボットハンド１２０は、ホルダ１２４、ホルダ１２５、およびスプリング１２６を有する。
【００２８】
挟持部１２１および挟持部１２２は、互いに近接離間しワークを挟む。挟持部１２１に貫通孔１２１ａが形成されている。貫通孔１２１ａ内にパンチ１２３が進退自在に配置されている。挟持部１２２において、パンチ１２３と対向する箇所に穴部１２２ａが形成されている。穴部１２２ａの内径は、パンチ１２３の外径より大きい。
【００２９】
パンチ１２３は、挟持部１２１、１２２によって挟まれるワークを押圧して孔を形成する。ホルダ１２４は、パンチ１２３が固定される台である。スプリング１２６は、ホルダ１２４と挟持部１２１とをつなぐ。ホルダ１２５は、挟持部１２２が固定される台である。
【００３０】
図４に示すように、ロボットハンド１２０は、基部１２７と、可動部１２８と、固定部１２９と、を有する。基部１２７は、アーム１１０（図１参照）と接続する。
【００３１】
可動部１２８は、基部１２７に設けられたガイド１２７ａに沿って進退移動する。可動部１２８を進退移動させる動力源は基部１２７に設けられてもよい。可動部１２８を進退移動させる動力源は、例えば、油圧シリンダ等の動力シリンダである。可動部１２８の進退移動は制御部５００によって制御される。可動部１２８は基部１２７から突出しており、可動部１２８の先端にホルダ１２４が設けられている。
【００３２】
固定部１２９は、基部１２７に固定されている。固定部１２９は基部１２７から突出している。固定部１２９の先端にホルダ１２５が設けられている。
【００３３】
可動部１２８が進退移動することによって、パンチ１２３および挟持部１２１は、挟持部１２２に対し近接離間する。固定部１２９が進退移動してもよい。
【００３４】
挟持部１２１が挟持部１２２から離間し、挟持部１２１の自重がスプリング１２６にかかった状態では、スプリング１２６は伸びており、パンチ１２３の先端は貫通孔１２１ａ内に隠れている。
【００３５】
次に、ロボットハンド１２０によるワークの把持方法について、オーディオブラケットＳ２を把持する場合を例に挙げて説明する。
【００３６】
図５に示すように、まず、ロボットハンド１２０は、挟持部１２１、１２２によってオーディオブラケットＳ２を挟む。オーディオブラケットＳ２は、板材が略Ｌ字状に曲がった形状を有する。
【００３７】
可動部１２８が挟持部１２２の側に移動するのにともなって、ホルダ１２４、パンチ１２３、スプリング１２６、および挟持部１２１は、挟持部１２２に向かって移動する。挟持部１２１がオーディオブラケットＳ２に当接し、オーディオブラケットＳ２は挟持部１２１、１２２によって挟まれる。
【００３８】
図６に示すように、ロボットハンド１２０は、挟持部１２１、１２２によってオーディオブラケットＳ２を挟んだ後、２つのパンチ１２３によって、オーディオブラケットＳ２に２つの孔Ｓ２０を形成する。
【００３９】
挟持部１２１がオーディオブラケットＳ２に当接した状態で、可動部１２８がホルダ１２４とともに挟持部１２２側に移動することによって、パンチ１２３が挟持部１２１から突出して孔Ｓ２０を形成する。
【００４０】
このとき、ホルダ１２４がスプリング１２６を押し縮めるため、スプリング１２６から挟持部１２１に加わる力が増し、挟持部１２１、１２２がオーディオブラケットＳ２を挟む力が増加する。挟持部１２１、１２２がワークを挟んで押さえる力は、スプリング１２６の弾性係数によって調整できる。
【００４１】
孔Ｓ２０は、窪んだ形状を有する。オーディオブラケットＳ２において孔Ｓ２０を形成している箇所は、穴部１２２ａに嵌合している。
【００４２】
挟持部１２１、１２２は、オーディオブラケットＳ２において、溶接部位Ｓ２１から離間した位置を挟む。溶接部位Ｓ２１は、ステアリングメンバ本体Ｓ１に溶接される部位である。
【００４３】
パンチ１２３は、オーディオブラケットＳ２において、溶接部位Ｓ２１から離間した位置に孔Ｓ２０を形成する。孔Ｓ２０が形成される位置は、例えば部材の強度が著しく低下したり部材の機能が損なわれたりしないように考慮して設定される。
【００４４】
ロボットハンド１２０は、パンチ１２３を孔Ｓ２０に圧入したままにしてオーディオブラケットＳ２を挟持部１２１、１２２に対して固定する。
【００４５】
このようにロボットハンド１２０がオーディオブラケットＳ２を把持した後、アーム１１０（図１参照）は、オーディオブラケットＳ２をロボットハンド１２０とともにステアリングメンバ本体Ｓ１における所定の溶接位置へと搬送する。
【００４６】
図７に示すように、アーム１１０は、オーディオブラケットＳ２をステアリングメンバ本体Ｓ１へと搬送した後、ロボットハンド１２０の向きを調整し、オーディオブラケットＳ２の溶接部位Ｓ２１をステアリングメンバ本体Ｓ１に向ける。オーディオブラケットＳ２は、このように位置決めされた状態で保持される。
【００４７】
溶接部位Ｓ２１はステアリングメンバ本体Ｓ１に接してもよいが、好ましくは、溶接部位Ｓ２１とステアリングメンバ本体Ｓ１との間に隙間が設けられ、これらは接触しない。
【００４８】
ステアリングメンバ本体Ｓ１は、オーディオブラケットＳ２が搬送される前に、予め支持具３００にセットされている。ハンドリングロボット１００が、ステアリングメンバ本体Ｓ１を支持具３００へと搬送してセットする。
【００４９】
ステアリングメンバ本体Ｓ１、およびこれに溶接される他の部材Ｓ２〜Ｓ６は、溶接品の製造装置１０の近傍に設けられた部材収集場所（不図示）に、ワークとしてまとめて配置されている。ハンドリングロボット１００は、部材収集場所から所望のワークを選び出して把持し、ワークごとに予め決められている搬送先へと搬送する。
【００５０】
ハンドリングロボット１００によって搬送されるワークは、カメラ４００によって撮影される。また、カメラ４００は、位置決めされたワークを撮影する。カメラ４００とは別のカメラがロボットハンド１２０に設けられ、部材収集場所から所望のワークを選び出して把持する際に、そのカメラによってワークを撮影してもよい。
【００５１】
これらの撮影された画像を制御部５００が画像処理し、その結果に基づいてハンドリングロボット１００を制御すれば、ワークを適切に把持でき、また搬送したワークを所望の場所に正確に位置決めできる。
【００５２】
例えば、部材収集場所で所望のワークを把持した際、画像処理の結果に基づき、ロボットハンド１２０が把持するワークの向きもしくは位置、またはこれらの両方を補正するようにすれば、ワークを適切に把持できる。また、画像処理の結果、位置決めしたワークが所望の位置から許容範囲を超えてずれている場合、ロボットハンド１２０を移動させ、ワークの位置を補正することによって、ワークを所望の場所に正確に位置決めできる。
【００５３】
ハンドリングロボット１００が、オーディオブラケットＳ２をステアリングメンバ本体Ｓ１に対して位置決めした後、溶接ロボット２００は、これらを溶接する。
【００５４】
溶接ロボット２００は、溶接トーチ２２０を溶接部位Ｓ２１に近接させ、溶接部位Ｓ２１をステアリングメンバ本体Ｓ１に溶接する。溶接トーチ２２０は、アーク溶接を行う。
【００５５】
カメラ４００が、溶接トーチ２２０、ステアリングメンバ本体Ｓ１、およびオーディオブラケットＳ２を撮影し、その画像処理の結果に基づいて溶接トーチ２２０の位置を制御してもよい。こうすることによって、溶接トーチ２２０を所望の位置に正確に配置できる。
【００５６】
溶接後、ロボットハンド１２０は、オーディオブラケットＳ２を放す。このとき、ロボットハンド１２０は、パンチ１２３を孔Ｓ２０から離間させ、その後、挟持部１２１をオーディオブラケットＳ２から離間させる。挟持部１２１がスプリング１２６からの力を受けてオーディオブラケットＳ２を押さえつけた状態で、パンチ１２３は孔Ｓ２０から外される。このため、孔Ｓ２０に強く嵌合したパンチ１２３とオーディオブラケットＳ２とを円滑に離間させることができる。
【００５７】
本実施形態の作用効果を述べる。
【００５８】
上記実施形態では、挟持部１２１、１２２がオーディオブラケットＳ２を挟んで押さえ込むことによって、挟持方向（挟持部１２１、１２２が近接離間する方向）におけるオーディオブラケットＳ２のずれが抑制される。
【００５９】
さらに、これだけでなく、２つのパンチ１２３が孔Ｓ２０に圧入されたままにされることによって、挟持方向と交差する方向におけるずれも抑制される。
【００６０】
具体的に、孔Ｓ２０に圧入されたパンチ１２３は、オーディオブラケットＳ２が挟持部１２１、１２２の間で面方向にスライドしてずれることを妨げる。
【００６１】
また、パンチ１２３が１つでなく、２つ備えられるため、挟持部１２１、１２２の間におけるオーディオブラケットＳ２の回転が抑制される。上記実施形態と異なり、パンチ１２３が１つだけの場合、そのまわりにオーディオブラケットＳ２が回転するようにずれ動く虞がある。しかし、上記実施形態では、パンチ１２３が２つ備えられるため、一方のパンチ１２３のまわりに回転しようとするオーディオブラケットＳ２の動きが他方のパンチ１２３によって遮られる。
【００６２】
以上のことから、ロボットハンド１２０は、位置ずれを効果的に防止してワークを把持できる。
【００６３】
溶接の際、溶接トーチ２２０または溶接トーチ２２０から供給される溶接ワイヤが、オーディオブラケットＳ２の溶接部位Ｓ２１に近接する。このため、これらによってオーディオブラケットＳ２が押される虞がある。しかし、ロボットハンド１２０がオーディオブラケットＳ２の位置ずれを効果的に防止する結果、オーディオブラケットＳ２は、ステアリングメンバ本体Ｓ１に対し、位置決めされた所定の位置に正確に溶接される。
【００６４】
オーディオブラケットＳ２において、挟持部１２１、１２２が挟持する箇所、およびパンチ１２３が孔Ｓ２０を形成する箇所は、溶接部位Ｓ２１から離間している。即ち、オーディオブラケットＳ２は、溶接部位Ｓ２１から離間した個所をロボットハンド１２０によって把持される。従って、溶接の際、溶接部位Ｓ２１に近接する溶接トーチ２２０とロボットハンド１２０とが干渉し難く、溶接を円滑に進めることができる。
【００６５】
＜第２実施形態＞
図８に示すように、第２実施形態では、オーディオブラケットＳ２に対し、第１実施形態のような窪んだ形状を有する孔Ｓ２０ではなく、貫通した孔Ｓ２２が形成される点で第１実施形態と異なる。他の点については、第２実施形態は第１実施形態と略同様である。図８において、第１実施形態と重複する構成については第１実施形態と同様の符号を付す。
【００６６】
第２実施形態のロボットハンド６２０は、パンチ６２３によってオーディオブラケットＳ２を打ち抜くことによって、貫通した孔Ｓ２２を形成する。ロボットハンド６２０は、形成した孔Ｓ２２にパンチ６２３を圧入したままにすることによって、オーディオブラケットＳ２を挟持部１２１、１２２に対して固定する。
【００６７】
第２実施形態によっても第１実施形態と同様の作用効果が得られる。
【００６８】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内で種々改変できる。
【００６９】
例えば、パンチの数は２つに限定されず、３つ以上であってもよい。
【００７０】
また、上記実施形態では、パンチは、挟持部が挟持する箇所に孔を形成しているが、本発明はこれに限定されない。挟持部が挟持する箇所とパンチが孔を形成する箇所とが異なっていてもよい。
【００７１】
また、ワークはオーディオブラケットＳ２に限定されず、他のものであってもよい。
【符号の説明】
【００７２】
１０    溶接品の製造装置、
１００    ハンドリングロボット、
１１０    アーム、
１２０、６２０    ロボットハンド、
１２１、１２２    一対の挟持部、
１２３、６２３    パンチ、
１２４    ホルダ、
１２５    ホルダ、
１２６    スプリング、
１２７    基部、
１２７ａ    ガイド、
１２８    可動部、
１２９    固定部、
２００    溶接ロボット、
３００    支持具、
４００    カメラ、
５００    制御部、
Ｓ    ステアリングメンバ、
Ｓ１    ステアリングメンバ本体、
Ｓ２    オーディオブラケット（ワーク）、
Ｓ２０    窪んだ孔、
Ｓ２１    溶接部位、
Ｓ２２    貫通した孔。
【図１】
2016034688.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2016034688.tif 000007
【図６】
2016034688.tif 000008
【図７】
2016034688.tif 000009
【図８】
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