(57)【要約】【課題】ワークの位置ずれを抑制し得る溶接品の製造装置および製造方法を提供する。【解決手段】溶接品の製造装置１０は、第１のワークＳ１に対して位置決めされる第２のワークＳ２を把持するハンド１２０と、当該ハンドによって把持された第２のワークを第１のワークに溶接する溶接部２２０と、を有する。ハンドは、第１の方向Ｄ１に近接離間し第２のワークを挟む一対の挟持部１２２ａ、１２２ｂと、当該一対の挟持部に対し、第１の方向と交差する第２の方向Ｄ２に配置された支持部１２３と、を有する。当該支持部は、第２の方向における第２のワークの一方の側で第２のワークを支持し、溶接部は、第２の方向における第２のワークの他方の側で、第２のワークを第１のワークに溶接する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のワークに対して位置決めされる第２のワークを把持するハンドと、当該ハンドによって把持された前記第２のワークを前記第１のワークに溶接する溶接部と、を有する溶接品の製造装置であって、
前記ハンドは、
第１の方向に近接離間し前記第２のワークを挟む一対の挟持部と、
当該一対の挟持部に対し、前記第１の方向と交差する第２の方向に配置された支持部と、を有し、
当該支持部は、前記第２の方向における前記第２のワークの一方の側で前記第２のワークを支持し、前記溶接部は、前記第２の方向における前記第２のワークの他方の側で、前記第２のワークを前記第１のワークに溶接する、溶接品の製造装置。
【請求項２】
前記支持部は、前記第２の方向に進退移動可能に設けられ、位置調整できる、請求項１に記載の溶接品の製造装置。
【請求項３】
前記支持部が前記第２のワークに当接したことを検出する検出部を有し、前記支持部は当該検出結果に基づき停止する、請求項２に記載の溶接品の製造装置。
【請求項４】
第１のワークに対して位置決めされた第２のワークをハンドによって把持して溶接する溶接品の製造方法であって、
前記ハンドに備えられた互いに近接離間する一対の挟持部によって前記第２のワークを挟むとともに、前記一対の挟持部が近接離間する第１の方向と交差する第２の方向における前記第２のワークの一方の側を、前記ハンドに備えられた支持部によって支持し、
前記第２の方向における前記第２のワークの他方の側で、前記第２のワークを前記第１のワークに溶接する、溶接品の製造方法。
【請求項５】
前記支持部を前記第２の方向に進退移動させ、前記支持部の位置を調整する、請求項４に記載の溶接品の製造方法。
【請求項６】
前記支持部が前記第２のワークに当接したことを検出して前記支持部を停止させる、請求項５に記載の溶接品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接品の製造装置および製造方法に関する。
【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、溶接ロボットによって量産される。溶接ロボットとして、ハンドおよび溶接トーチを有するものがある。このような溶接ロボットは、ハンドによってワークを把持し、これに溶接トーチを近接させて溶接を行う。
【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、溶接トーチをワークに近接させた際、位置決めされたワークが溶接トーチまたは溶接トーチから供給される溶接ワイヤ等によって押され、位置ずれする虞がある。
【０００６】
特に、ハンドが、互いに近接離間する一対の挟持部だけでワークを挟んで保持する場合、一対の挟持部の近接離間する方向に対して直交する方向にワークが誤って強く押されると、ワークが挟持部の間でずれ動く虞がある。
【０００７】
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抑制し得る溶接品の製造装置および製造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】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明の溶接品の製造装置は、第１のワークに対して位置決めされる第２のワークを把持するハンドと、当該ハンドによって把持された第２のワークを第１のワークに溶接する溶接部と、を有する。ハンドは、第１の方向に近接離間し第２のワークを挟む一対の挟持部と、当該一対の挟持部に対し、第１の方向と交差する第２の方向に配置された支持部と、を有する。当該支持部は、第２の方向における第２のワークの一方の側で第２のワークを支持し、溶接部は、第２の方向における第２のワークの他方の側で、第２のワークを第１のワークに溶接する。
【０００９】
上記目的を達成するための本発明の溶接品の製造方法は、第１のワークに対して位置決めされた第２のワークをハンドによって把持して溶接する。本発明の溶接品の製造方法は、ハンドに備えられた互いに近接離間する一対の挟持部によって第２のワークを挟む。本発明の溶接品の製造方法は、一対の挟持部が近接離間する第１の方向と交差する第２の方向における第２のワークの一方の側を、ハンドに備えられた支持部によって支持しつつ、第２の方向における第２のワークの他方の側で、第２のワークを第１のワークに溶接する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、溶接するワークを、溶接を行う側と反対側で支持するため、溶接の行われる側が押されてもワークが動き難い。従って、本発明はワークの位置ずれを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図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】実施形態のハンドを示す斜視図である。
【図４】位置決めされたワークおよびこれを把持する実施形態のハンドを示す斜視図である。
【図５】ワークの溶接を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
図１に示すように、実施形態の溶接品の製造装置１０は、ハンドロボット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。
【００１４】
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。
【００１５】
溶接品の製造装置１０は、支持具３００およびハンドロボット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。
【００１６】
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。
【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の軸方向に沿って並ぶ。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
制御部５００は、ハンドロボット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。
【００２３】
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（溶接部）と、を有する。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
ハンドロボット１００は、アーム１１０と、アーム１１０の先端部に設けられたハンド１２０と、を有する。
【００２７】
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、ハンド１２０を移動させる。アーム１１０は、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。
【００２８】
図３に示すように、ハンド１２０は、基部１２１ａ、１２１ｂと、一対の挟持部１２２ａ、１２２ｂと、支持部１２３と、を有する。ハンド１２０は、動力源１２４ａと、動力源１２５ａと、動力伝達部１２４ｂと、動力伝達部１２５ｂと、近接センサ１２６（検出部）と、を有する。
【００２９】
基部１２１ａは、アーム１１０に接続している。基部１２１ｂは、基部１２１ａと一体的に形成されている。挟持部１２２ａ、１２２ｂ、動力源１２４ａ、および動力伝達部１２４ｂは、基部１２１ａに設けられている。支持部１２３、動力源１２５ａ、および動力伝達部１２５ｂは、基部１２１ｂに設けられている。
【００３０】
挟持部１２２ａ、１２２ｂは、第１の方向Ｄ１に近接離間する。挟持部１２２ａは、第１の方向Ｄ１に進退移動する。挟持部１２２ｂは、基部１２１ａに固定されている。挟持部１２２ａが進退移動することによって、挟持部１２２ａ、１２２ｂは互いに近接離間する。挟持部１２２ａ、１２２ｂは、ワークを挟む。
【００３１】
動力源１２４ａは、サーボモータである。動力伝達部１２４ｂは、動力源１２４ａから挟持部１２２ａに動力を伝え、挟持部１２２ａを進退移動させる。動力伝達部１２４ｂは、例えば、挟持部１２２ａと接続し第１の方向Ｄ１に伸びるボールネジと、このボールネジに動力源１２４ａの回転を伝える例えばギア等を備える。動力伝達部１２４ｂにおいてピニオンギア等の圧力角の大きいギアを用いれば、所定の位置に停止させた挟持部１２２ａがその位置からずれ難い。
【００３２】
動力源１２４ａは、制御部５００と電気的に接続している。制御部５００は、動力源１２４ａの回転を制御することによって、挟持部１２２ａの進退移動を制御する。
【００３３】
支持部１２３は、挟持部１２２ａ、１２２ｂに対し、第２の方向Ｄ２に配置される。第１の方向Ｄ１と第２の方向Ｄ２とは直交する。支持部１２３は、第２の方向Ｄ２に進退移動する。支持部１２３は、第２の方向Ｄ２において挟持部１２２ａ、１２２ｂの方に突き出た先端部１２３ａを有する。
【００３４】
動力源１２５ａは、サーボモータである。動力伝達部１２５ｂは、動力源１２５ａから支持部１２３に動力を伝え、支持部１２３を進退移動させる。動力伝達部１２５ｂは、例えば、支持部１２３と接続し第２の方向Ｄ２に伸びるボールネジと、このボールネジに動力源１２５ａの回転を伝える例えばギア等を備える。動力伝達部１２５ｂにおいてピニオンギア等の圧力角の大きいギアを用いれば、所定の位置に停止した支持部１２３がその位置からずれ難い。
【００３５】
動力源１２５ａは、制御部５００と電気的に接続している。制御部５００は、動力源１２５ａの回転を制御することによって、支持部１２３の進退移動を制御する。
【００３６】
近接センサ１２６は、支持部１２３に設けられている。近接センサ１２６は、第２の方向Ｄ２において先端部１２３ａよりも後方に設けられる。近接センサ１２６は、制御部５００と電気的に接続している。
【００３７】
次に、実施形態の溶接品の製造方法について述べる。
【００３８】
実施形態の溶接品の製造方法は、ステアリグメンバ本体Ｓ１に対し、他の部材Ｓ２〜Ｓ６を溶接する。
【００３９】
例えば、ステアリングメンバ本体Ｓ１（第１のワーク）に対し、オーディオブラケットＳ２（第２のワーク）を溶接する場合、ステアリングメンバ本体Ｓ１を支持具３００によって保持し、ここにオーディオブラケットＳ２を搬送・位置決めし、その後、溶接する。
【００４０】
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。ハンドロボット１００が、部材収集場所から所望のワークを選び出し、ワークごとに予め決められている搬送先へと搬送する。
【００４１】
例えば、第１のワークとしてのステアリングメンバ本体Ｓ１は、部材収集場所から支持具３００へと搬送されるとともにこれに保持される。第２のワークとしてのオーディオブラケットＳ２は、ステアリングメンバ本体Ｓ１における所定の溶接位置へと搬送される。ハンドロボット１００は、ワークを搬送する搬送部としての役割を果たす。
【００４２】
ハンドロボット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。
【００４３】
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。
【００４４】
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、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、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。
【００４５】
図４に示すように、ステアリングメンバ本体Ｓ１における所定の位置に位置決めされたオーディオブラケットＳ２は、ハンド１２０によって、その状態のまま保持される。位置決めされた際、オーディオブラケットＳ２は、ステアリングメンバ本体Ｓ１と接してもよいが、好ましくは、ステアリングメンバ本体Ｓ１とオーディオブラケットＳ２との間に隙間が設けられ、これらは接触しない。
【００４６】
ハンド１２０は、オーディオブラケットＳ２を挟持部１２２ａ、１２２ｂによって第１の方向Ｄ１から挟む。また、ハンド１２０は、オーディオブラケットＳ２を、第２の方向Ｄ２における一方の側から支持部１２３によって支持する。支持部１２３は、先端部１２３ａでオーディオブラケットＳ２に当接する。
【００４７】
近接センサ１２６は、支持部１２３とワークとの当接を非接触で検出する。近接センサ１２６によって支持部１２３とワークとの当接が検出されると、支持部１２３が挟持部１２２ａ、１２２ｂの方にそれ以上移動しないように、制御部５００は支持部１２３を止め、その状態を維持する。
【００４８】
位置決め後、図５に示すように、溶接トーチ２２０が溶接位置に配置される。このとき、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をカメラ４００が撮影し、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させることができ、また、溶接トーチ２２０がオーディオブラケットＳ２に誤って当り、オーディオブラケットＳ２が位置ずれすることが防止される。
【００４９】
また、カメラ４００とは別に、溶接ロボット２００におけるアーム２１０の先端部にカメラを設けてもよい。このカメラまたはこれとカメラ４００との両方によって撮影を行い、得られた画像を画像処理して溶接トーチ２２０の位置を制御してもよい。
【００５０】
撮影された画像内における物体の大きさや物体間の距離を計測する画像処理として、従来公知のものを適用できる。このような画像処理では、例えば、予め画像内で距離を割り出すための基準となる物（基準スケール）が撮影され、その基準スケールの実物の大きさと画像内での大きさとの対応関係が算出される。そして、基準スケールについての実物と画像との対応関係を用い、計測するために撮影した物体の画像内での大きさや物体間の距離もしくは傾き、またはこれら全てが算出される。
【００５１】
溶接トーチ２２０は、オーディオブラケットＳ２を、支持部１２３が支持している一方の側と反対の他方の側で溶接する。
【００５２】
溶接トーチ２２０は、オーディオブラケットＳ２とステアリングメンバ本体Ｓ１との境界部に沿って移動しつつ溶接を行う。図５における溶接トーチ２２０の移動方向は、ステアリングメンバ本体Ｓ１の軸方向である。
【００５３】
溶接トーチ２２０は、暫定的な溶接である仮溶接を行い、その後、確定的な溶接である本溶接を行う。溶接トーチ２２０は、アーク溶接を行う。
【００５４】
溶接後、ハンド１２０は、挟持部１２２ａおよび支持部１２３をオーディオブラケットＳ２から離間させ、オーディオブラケットＳ２を放す。その後、ハンド１２０は、部材収集場所へと移動し、次に溶接する部材を把持する。
【００５５】
溶接品の製造装置１０は、オーディオブラケットＳ２以外の他の部材Ｓ３〜Ｓ６についても、ステアリングメンバ本体Ｓ１に対し、上で述べたような部材の搬送・位置決めおよび溶接を行い、ステアリングメンバＳを作製する。
【００５６】
インストステイＳ３、ブラケットインパクトＳ４、およびブラケットエアバックＳ５の各々を溶接する場合、オーディオブラケットＳ２と同様、これらがハンド１２０によって保持され、ステアリングメンバ本体Ｓ１は支持具３００によって保持される。
【００５７】
これに対し、サイドブラケットＳ６を溶接する場合、ステアリングメンバ本体Ｓ１はロケータ３３０、３４０に支持されつつハンドロボット１００によって保持され、サイドブラケットＳ６はクランパ３１１またはクランパ３２１に保持される。ステアリングメンバ本体Ｓ１の端部がサイドブラケットＳ６に突き当てられた状態で、溶接ロボット２００がこれらを溶接する。
【００５８】
ステアリングメンバ本体Ｓ１に対し、部材Ｓ２〜Ｓ６をどの順序で溶接するかは、特に限定されない。
【００５９】
次に、本実施形態の作用効果を述べる。
【００６０】
上記実施形態では、オーディオブラケットＳ２が、溶接トーチ２２０によって溶接される側と反対側を支持部１２３によって支持される。このため、オーディオブラケットＳ２が溶接トーチ２２０または溶接トーチ２２０から供給される溶接ワイヤによって押されても動き難く、オーディオブラケットＳ２の位置ずれが防止される。
【００６１】
支持部１２３は、第２の方向Ｄ２に進退移動可能に設けられており、位置調整できる。このため、支持部１２３を後退させて挟持部１２２ａ、１２２ｂから離間させておくことによって、挟持部１２２ａ、１２２ｂがワークを挟む際、支持部１２３が邪魔になり難く、挟持部１２２ａ、１２２ｂはワークを円滑に挟むことができる。また、挟持部１２２ａ、１２２ｂによってワークを挟んだ後、支持部１２３を前進させてワークを支持することによって、ワークの大きさまたは形状に合った位置でワークが支持される。従って、様々なワークに合わせてそれらを適切に支持できる。
【００６２】
近接センサ１２６が支持部１２３とワークとの当接を検出し、これに応じて支持部１２３は停止するため、支持部１２３をワークに確実に当接させてしっかりと支持することができる。さらに、ワークが支持部１２３によって必要以上に押されることがなく、支持部１２３からの押圧に起因したワークの位置ずれを確実に防止することができる。
【００６３】
近接センサ１２６は、非接触で支持部１２３とワークとの当接を検出するため、近接センサ１２６がワークに当接してワークが位置ずれすることを防止できる。
【００６４】
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。
【００６５】
例えば、溶接の際にステアリングメンバ本体Ｓ１を保持する器具は、上記実施形態の支持具３００に限定されず、これに代えて他の器具を用いてもよい。
【００６６】
上記実施形態において、ハンド１２０に備えられた動力源１２４ａ、１２５ａは、サーボモータであるが、これに限定されない。例えば、動力源１２４ａ、１２５ａは、ステッピングモータであってもよい。
【００６７】
また、動力源１２４ａ、１２５ａは、モータに限定されず、油圧シリンダ等の動力シリンダであってもよい。動力シリンダによって進退移動する挟持部１２２ａおよび支持部１２３は、ブレーキを用いて所定の位置に停止させることができる。
【００６８】
検出部は、近接センサ１２６のような非接触のものに限定されず、ワークに接触することによって、ワークと支持部との当接を検出する接触式のものであってもよい。
【００６９】
また、本発明は、検出部のない形態を含む。この場合、例えば、動力源１２４ａ、１２５ａをステッピングモータによって構成し、パルス信号に基づき動力源１２４ａ、１２５ａの動作を制御することによって、挟持部１２２ａおよび支持部１２３を進退移動させるとともに所定の位置に停止させることができる。
【００７０】
本発明は、支持部１２３が進退移動せず基部１２１ｂに固定された形態を含む。
【符号の説明】
【００７１】
１０    溶接品の製造装置、
１００    ハンドロボット、
１１０    アーム、
１２０    ハンド、
１２１ａ、１２１ｂ    基部、
１２２ａ、１２２ｂ    挟持部、
１２３    支持部、
１２４ａ、１２５ａ    動力源、
１２４ｂ、１２５ｂ    動力伝達部、
１２６    近接センサ（検出部）、
２００    溶接ロボット、
２１０    アーム、
２２０    溶接トーチ（溶接部）、
３００    支持具、
３１０、３２０    ポジショナ、
３１１、３２１    クランパ、
３３０、３４０    ロケータ、
４００    カメラ、
５００    制御部、
Ｓ    ステアリングメンバ（溶接品）、
Ｓ１    ステアリングメンバ本体（第１のワーク）、
Ｓ２    オーディオブラケット（第２のワーク）、
Ｓ３    インストステイ、
Ｓ４    ブラケットインパクト、
Ｓ５    ブラケットエアバック、
Ｓ６    サイドブラケット。
【図１】
2016022577.tif 000003
【図２】
2016022577.tif 000004
【図３】
2016022577.tif 000005
【図４】
2016022577.tif 000006
【図５】
2016022577.tif 000007