(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スポット溶接ロボットと、クランプロボットとを有し、クランプロボットがワークの溶接箇所近傍をクランプ部によって、基準を設定しワークをクランプすることによってワーク位置決めし、クランプされた近傍である溶接箇所をスポット溶接ロボットの溶接治具によって溶接し、溶接後そのままの状態でスポット溶接ロボットが溶接箇所を保持すると、クランプロボットはクランプを解除し、クランプ部をワークの次の溶接箇所まで移動してその溶接箇所近傍に基準を移動しワークをクランプすることによってワーク位置決めし、クランプロボットのクランプ後、スポット溶接ロボットは溶接治具による溶接箇所の保持を解除してクランプロボットのクランプ位置まで移動して次の溶接箇所を溶接治具によって溶接し、溶接後そのままの状態でスポット溶接ロボットが溶接箇所を保持すると、クランプロボットはクランプを解除し、クランプ部をワークの次の溶接箇所まで移動してその溶接箇所近傍に基準を移動しワークをクランプすることによってワーク位置決めする作用を順次繰り返してワークの全ての溶接必要箇所を溶接することを特徴とするスポット溶接ロボットを使用する溶接システム。
【請求項２】
クランプロボットが、三次元折曲げ可能な折曲部位と、二平面が近接離隔してクランプ可能なクランプ面とを有し自在に移動可能であるクランプロボットである請求項１に記載のスポット溶接ロボットを使用する溶接システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車製造工程等においてスポット溶接ロボットを使用してスポット溶接を行なう溶接システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の製造工場等では、自動車の組み立て工程において、ワーク（車体）Ｗをセットしてスポット溶接を行なうが、その場合、スポット溶接の精度保証をするため、ワークＷのスポット溶接必要箇所近傍を１のクランプ面を固定基準１０２とするクランプ部材１０１によってクランプしてワーク位置決めを行ない、クランプ部材１０１の近傍の溶接箇所をスポット溶接ロボットにより溶接治具を使用してスポット溶接を行なう溶接システムは知られている。
【０００３】
そして従来は、予めスポット溶接を行なうと規定されている溶接箇所の近傍をクランプ部材（固定基準１０２を含む）１０１によって全てクランプして固定していた。例えば図７に示すワーク（車体）の固定基準（クランプ部材）１０１の数は、２７基準あり、溶接予定箇所は３９打点である。従来のクランプ部材１０１の拡大図を図８に示す。１０３はシムである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来のスポット溶接システムでは、予め設計段階で必要とされるワークの溶接予定箇所の近傍であるクランプ箇所を全てクランプする全部位固定であったため、全ての部位をクランプするための作業が必要であり、製造コストの低減化を計ることが難しかった。また、従来はワークの全ての箇所をクランプしていたため、ワーク周辺の空間が狭くなりスポット溶接ロボットが溶接するために作動するスポットガンとの干渉が起こる欠点があった。
【０００５】
また、従来のクランプ部材１０１は、図８に示すようにクランプ部材１０１によってクランプされるワークＷの形状に合わせて複数の形状の異なる固定基準１０２を作成しクランプしていたため、車種の変更等によりワークＷの形状が変ると、全ての基準１０２の形状を変更する必要があった。すなわち車型毎にクランプ箇所の位置や数が変化するため、車型の変更、追加を行なう場合、クランプ部材の基準の形状を変更する必要があり、システム改造への作業やコストが大きくなる課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、スポット溶接ロボットと、クランプロボットとを有し、クランプロボットがワークの溶接箇所近傍をクランプ部によって、基準を設定しワークをクランプすることによってワーク位置決めし、クランプされた近傍である溶接箇所をスポット溶接ロボットの溶接治具によって溶接し、溶接後そのままの状態でスポット溶接ロボットが溶接箇所を保持すると、クランプロボットはクランプを解除し、クランプ部をワークの次の溶接箇所まで移動してその溶接箇所近傍に基準を移動しワークをクランプすることによってワーク位置決めし、クランプロボットのクランプ後、スポット溶接ロボットは溶接治具による溶接箇所の保持を解除してクランプロボットのクランプ位置まで移動して次の溶接箇所を溶接治具によって溶接し、溶接後そのままの状態でスポット溶接ロボットが溶接箇所を保持すると、クランプロボットはクランプを解除し、クランプ部をワークの次の溶接箇所まで移動してその溶接箇所近傍に基準を移動しワークをクランプすることによってワーク位置決めする作用を順次繰り返してワークの全ての溶接必要箇所を溶接することを特徴とするスポット溶接ロボットを使用する溶接システムを提案する。
【０００７】
更に、クランプロボットが、三次元折曲げ可能な折曲部位と、二平面が近接離隔してクランプ可能なクランプ面とを有し自在に移動可能であるクランプロボットである０００６欄に記載のスポット溶接ロボットを使用する溶接システムを提案する。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、従来スポット溶接システムにおいては予め設計段階で必要とされるワークのクランプ箇所を全てクランプする全部位固定であったため、全ての部位をクランプする必要があったが、１台のクランプロボットによって順次必要な箇所をクランプしていくため、クランプ作業による作業量、作業コストを低減させることができる。
【０００９】
また、従来はワークの全ての箇所をクランプしていたため、ワーク周辺の空間が狭くなりスポット溶接ロボットが溶接するために作動するスポットガンとの干渉が起こることが減少した。
【００１０】
更に、請求項２に記載されたクランプロボットであると、溶接箇所近傍をクランプする場合、三次元折曲げ可能な折曲がり部位と、その先に設けられる二平面が近接離隔してクランプ可能なクランプ面とを有するため、従来のようにクランプされるワークの形状に合わせて基準を作成する必要はなく、ワークのフランジ等を二平面を接近させて挟み込むことによって固定することができる。例えば二台のクランプロボットによって、車型が異なるワークであっても、二箇所のフランジ等を挟み込んで固定することでクランプして溶接箇所を固定することができる。そのため、従来のように車型が変る毎に基準の形状等の変更を行なう必要が無くなり、作業効率が向上した。
【００１１】
この発明により、従来技術に比べ、基準移動による固定基準の最少化が図れた。
【００１２】
この発明により、従来技術ではできなかったロボット座標位置のデータ管理（品質造り込みのデータ化）ができるようになった。
【００１３】
この発明により、ティーチングによるインライン号試ができるようになった為、作業負荷が低減できた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
この発明の実施形態であるスポット溶接ロボットを使用してスポット溶接を行なう溶接システムを説明する図１乃至図３、クランプロボットの全体斜視図である図４、クランプロボットの作用を説明する図５及び図６に基づいて説明する。なお、本願特許請求の範囲、明細書、要約書において用語「基準」は、ワークＷを載せるクランプ部２２の一面（クランプ面）２２ａであり、クランプ部２２の他の挟む面（可動基準２２ｂ）とによってワークＷをクランプして「ワーク位置決め」を行なう。
【００１５】
この発明の実施形態を示すスポット溶接ロボットを使用してスポット溶接を行なう溶接システムは、溶接治具であるスポットガンを有するスポット溶接ロボット１と、クランプ部（基準）を有するクランプロボット２とを有する。スポット溶接ロボット１とクランプロボット２のそれぞれの数は、対象ワークによって適宜数である。
【００１６】
スポット溶接ロボット１は、溶接治具であるスポットガンを有し、予め入力されるコンピュータソフトを有する制御部を内蔵しており、制御部からの指示信号によって自動的に移動し、停止し、溶接作動される。
【００１７】
クランプロボット２は、自動車製造工程等の溶接システムにおいて、基準の設定、基準の移動、ワークＷのクランプによりワーク位置決めを行なう装置であり、固定式で三次元折曲げ可能な折曲部位２１を有するロボット本体２０と、接続部２２によってロボット本体２０に接続される機枠部２４と、二平面であるクランプ面が近接離隔してクランプ可能な基準２２ａと可動基準２２ｂとを有するクランプ部２２と、基準２２ａと可動基準２２ｂとを近接離隔作動させるシリンダー２３と、シリンダー２３のシリンダーロッド２３ｂの連結する可動部２３ｃと、シム２５とを有する。
【００１８】
この実施形態のロボット本体２０は、三次元折曲げ可能な折曲部位２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄをそれぞれ様々な角度、方向に屈曲させることによって到達可能な全ての位置にクランプ部２２を配置することができ、三次元全ての角度に基準２２ａを向けることが可能である。他の実施形態ではロボット本体２０は、走行部を有し移動自在に構成してもよい。
【００１９】
機枠部２４は、接続部２６を介してロボット本体２０に接続しており、下部でシリンダー２３のシリンダー本体２３ａを固定しており、上部に可動部２３ｃの回動支点２４０を設けている。
【００２０】
シリンダー２３は、シリンダー本体２３ａによって機枠部２４に固定されているとともにシリンダーロッド２３ｂの先端を回動自在に可動部２３ｃに連結させている。可動部２３ｃは、回動支点２４０において回動自在に構成され、逆側端部に可動クランプ部（可動基準）２２１をシム２５を介して設けている。
【００２１】
クランプロボット２のクランプ部２２は、二つのクランプ面２２を有し、一方は可動する可動クランプ部（可動基準）２２ａであり、他方は機枠部２４に固定された基準２２ａである。基準２２ａは、機枠部２４にシム２５を介して取付けられている。
【００２２】
次にこの発明の実施形態であるスポット溶接ロボットを使用してスポット溶接を行なう溶接システムの作用について説明する。
【００２３】
ワーク（車体）Ｗは、その車体に予め決められた複数のワーク位置決め箇所を適宜数のクランプロボット２によって基準２２ａを設定し、ワークＷを基準２２ａに載せて可動基準２２ｂによってクランプすることによってワーク位置決めが行なわれる。この実施形態では５台のクランプロボット２を使用している。各クランクロボット２によるクランプ部位は、スポット溶接ロボット１の溶接治具１０にる溶接箇所（打点）の近傍である。
【００２４】
クランプロボット２は、溶接部位の近傍のクランプ位置を、ロボット本体２０の三次元折曲げ可能な折曲部位２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄをそれぞれ様々な角度、方向に屈曲させることによってクランプ部２２を配置する。次にシリンダー２３のシリンダーロッド２３ｂを短縮させ、可動部２３ｃを介して可動基準２２ｂを開放し、固定すべき板状部（フランジ部）の位置において板状部の両面と平行になるように基準２２ａを向かせ、シリンダーロッド２２ｂを伸長させ板状部を挟み込む。この位置にクランプ部２２を移動させて基準２２ａの移動を行いワークＷを基準２２ａに載せて可動基準２２ｂによってクランプすることによってワーク位置決めを行なう。ワーク位置決めの必要が２箇所にある場合は、２台のクランプロボット２を使用して行なう。
【００２５】
次に、クランプロボット２によってクランプされた近傍である溶接箇所をスポット溶接ロボット１の溶接治具１０によって溶接する。スポット溶接ロボット１は、溶接後そのままの状態でスポット溶接ロボット１の溶接治具１０によって溶接箇所を保持したままとする。
【００２６】
次に、その溶接箇所近傍をクランプしていたクランプロボット２は、シリンダー２３を作動させ可動基準２２ｂを開放してクランプを解除する。次に折曲部位２１を適宜屈折させ、予め設定されているワークＷの次の溶接箇所までクランプ部２２を移動させてその溶接箇所近傍に基準２２ａの移動を行いワークＷを基準２２ａに載せて可動基準２２ｂによってクランプすることによってワーク位置決めを行なう。このクランプの作動は前回と同様である。
【００２７】
このクランプロボット２のクランプ部２２による溶接箇所近傍のワーク位置決めの後、前の溶接箇所を保持したままでいたスポット溶接ロボット１の溶接治具１０は、溶接箇所の保持を解除してクランプロボット２のワーク位置決めの位置まで移動して次の溶接箇所を溶接治具１０によって溶接する。スポット溶接ロボット１は、同様に溶接後そのままの状態でスポット溶接ロボット１は溶接治具１０によって溶接箇所を保持する。
【００２８】
すると、その溶接箇所近傍をクランプしていたクランプロボット２は、シリンダー２３を作動させ可動クランプ部２２ａを開放してクランプを解除する。次に折曲部位２１を適宜屈折させ、予め設定されているワークＷの次の溶接箇所までクランプ部２２を移動させてその溶接箇所近傍をクランプすることによって基準２２ａの移動を行いワークＷを基準２２ａに載せて可動基準２２ｂによってクランプすることによってワーク位置決めを行なう。このクランプの作動は前回と同様である。
【００２９】
このクランプロボット２のクランプ部２２による溶接箇所近傍のワーク位置決めの後、前の溶接箇所を保持したままでいたスポット溶接ロボット１の溶接治具１０は、溶接箇所の保持を解除してクランプロボット２のワーク位置決めの位置まで移動して次の溶接箇所を溶接治具１０によって溶接する。スポット溶接ロボット１は、同様に溶接後そのままの状態でスポット溶接ロボット１は溶接治具１０によって溶接箇所を保持する。
【００３０】
このようにスポット溶接ロボット１の溶接治具１０による溶接後のワークＷ保持の作用とクランプロボット２が、基準２２ａの移動を行いワークＷを基準２２ａに載せて可動基準２２ｂによってクランプすることによってワーク位置決めの作用を順次繰り返してワークＷの全ての溶接必要箇所を溶接していく。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
この発明は、自動車製造業等の製造業界で利用可能性が高い。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】この発明の実施形態である溶接システムの説明図でありクランプ部（基準）の移動前。
【図２】この発明の実施形態である溶接システムの説明図でありクランプ部（基準）の移動後。
【図３】この発明の実施形態である溶接システムのフローチャート
【図４】この発明の実施形態であるクランプロボットの全体斜視図
【図５】この発明の実施形態であるクランプロボットのクランプ作用を説明する斜視図であり、基準にワークを載置した斜視図
【図６】この発明の実施形態であるクランプロボットのクランプ作用を説明する斜視図であり、基準に載ったワークを可動基準でクランプした状態の斜視図
【図７】従来の溶接システムの説明図
【図８】従来のクランプロボットのクランプ状態を説明する斜視図
【符号の説明】
【００３３】
１  スポット溶接ロボット
１０  溶接治具（スポットガン）
２  クランプロボット
２０  ロボット本体
２１  折曲部位
２２  クランプ部
２２ａ  基準
２２ｂ  可動基準
２３  シリンダー
２３ａ  シリンダー本体
２３ｂ  シリンダーロッド
２３ｃ  可動部
２４  機枠部
２４０  回動支点
２５  シム
２６  接続部
【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】
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【図７】
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【図８】
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