JP2003062690A - ロボットによる複合作業方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】溶接ステーションで溶接ロボットにより仮付け
溶接して組立てた自動車用ルーフ等の製品Ｗをハンドリ
ングロボット５のハンド５０に取り付けた製品用保持具
５２で把持して溶接ステーションから持ち上げ、製品Ｗ
に溶接ロボットによる増打ち溶接を施す方法において、
増打ち溶接時に製品Ｗにルーフレール用スタッドボルト
等の部品ＷＢも溶接できるようにする。 【解決手段】ハンド５０に部品用保持具５３も取り付
け、該保持具に部品ＷＢを保持させた状態で溶接ロボッ
トにより製品Ｗに部品ＷＢを溶接する。

Description

【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Ｗ
Ｂ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Ｗ
Ｏ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７
０，７０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７２
ａ，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７
２，７３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，７
３ｄ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Ｗ
Ｏ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７１
ｅ，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２
３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２４
ｃ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５
３ｄ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１
３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８
２₁、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ＳＴ
５ｂ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８
４、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、８５
１ａ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８５
０、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Ｓ
Ｔ５ａに存するときは、可動枠８６をターンテーブル８
１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８２
₂ 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Ｓ
Ｔ５ａ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) ＳＴ
２…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)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ６２Ｄ 65/02 Ｂ６２Ｄ 65/02 (72)発明者 山本 孝信 埼玉県狭山市新狭山１丁目10番地１ ホン ダエンジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 3C007 AS01 AS11 AS13 BS10 JS02 LV11 3C030 AA09 AA18 3D114 AA11 AA12 BA05 CA06 CA09 DA12 EA03

Claims (1)

1. 【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。