JP2005095969A - ワーク把持装置およびワーク把持方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 生産上無駄な時間を排除し、作業効率を向上させる。
【解決手段】 ワークＷの一部位を把持する一対の第１ワーク把持治具１５Ａ，１５Ｂおよび、ワークＷの他の部位を把持する一対の第２ワーク把持治具１７Ａ，１７Ｂを、回転治具ベース１３上にそれぞれ設置する。第１ワーク把持治具１５Ａ，１５Ｂは、回転治具ベース１３上の第１ガイドレール１９に沿って互いに接近離反する方向に移動可能であり、第２ワーク把持治具１７Ａ，１７Ｂは、回転治具ベース１３上の第２ガイドレール２１に沿って互いに接近離反する方向に移動可能である。回転治具ベース１３は、第１ワーク把持治具１５Ａ，１５Ｂと第２ワーク把持治具１７Ａ，１７Ｂとの位置が、互いに入れ替わるように、１８０度回転可能である。
【選択図】 図１

Description

この発明は、ワークを把持するワーク把持装置およびワーク把持方法に関する。

従来、例えば自動車の車体部品を把持する装置として下記特許文献に記載のものがある。
特許第２５０５２７９号公報

このようなワーク把持装置において、ワークの投入を一定方向から実施し、ワーク投入後、ワーク把持装置全体を水平面内にて１８０度回転させることで、上記ワーク投入時でのワーク投入側の被加工部位となる一部位を、投入側と反対側に位置させ、この反対側から被加工部位に対し所定の加工を行う場合がある。

この場合、加工済みのワークを搬出した後、次に加工するワークを投入する際には、ワークを把持していない状態の空のワーク把持装置全体を、元のワーク投入可能な状態となるよう１８０度回転して戻す必要がある。

上述したように、従来のワーク把持装置は、次に加工するワークを投入する際には、ワークを把持していない空の状態で、前回投入時の元の状態まで回転させる必要があるので、生産上無駄な時間が発生し、作業効率の低下を招いている。

そこで、この発明は、生産上無駄な時間を排除し、作業効率を向上させることを目的としている。

前記目的を達成するために、この発明は、ワークの一部位を把持する一対の第１ワーク把持治具と、前記ワークの他の部位を把持する一対の第２ワーク把持治具と、前記一対の第１ワーク把持治具を互いに接近離反移動可能に支持するとともに、前記一対の第２ワーク把持治具を互いに接近離反移動可能に支持して、第１ワーク把持治具と第２ワーク把持治具との位置が互いに入れ替わるように回転可能な回転治具ベースと、をそれぞれ備える構成としてある。

この発明によれば、一対の第１ワーク把持治具を互いに接近離反移動可能に支持するとともに、一対の第２ワーク把持治具を互いに接近離反移動可能に支持して、第１ワーク把持治具と第２ワーク把持治具との位置が互いに入れ替わるように回転可能な回転治具ベースを設けたため、投入後のワークを１８０度回転させて、ワーク投入時での投入側のワークの一部位をこの投入側と反対側から加工する場合であっても、加工済みのワークを搬出した後、一対の第１ワーク把持治具相互の間隔を変化させるとともに、一対の第２ワーク把持治具相互の間隔を変化させるべく、それぞれ回転治具ベース上で移動させればよく、ワークを把持していない空の状態のワーク把持装置全体をワーク投入時の元の位置まで回転させるという、生産上無駄な時間を排除することができ、作業効率を向上させることができる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

図１は、この発明の一実施形態を示すワーク把持装置１を中心とした加工設備の全体構成図で、図２は、ワーク把持装置１のみを示す斜視図である。この加工設備は、ワーク把持装置１に対し、図中で矢印Ａで示す方向からワークＷを投入するワーク投入口３を備え、このワーク投入口３と反対側に、スポット溶接を行う溶接用ロボット５を配置してある。さらに、ワーク把持装置１の側方には、加工後のワークＷを矢印Ｂで示す方向に搬出する搬出用ロボット７を配置してある。

ここでのワークＷは、自動車の車体前部に設けてあるエンジンフードを構成するインナパネル９と、インナパネル９の車体前部側内面に溶接固定する別部品となるストライカ取付ブラケット１１とで構成している。

ワーク把持装置１は、回転治具ベース１３上に、インナパネル９の一部位である車体前方側を把持する一対の第１ワーク把持治具１５Ａ，１５Ｂと、インナパネル９の他の部位である車体後方側を把持する一対の第２ワーク把持治具１７Ａ，１７Ｂとを、それぞれ備えている。

回転治具ベース１３は、その中心部を中心として、図１に示す状態から、第１ワーク把持治具１５Ａ，１５Ｂと第２ワーク把持治具１７Ａ，１７Ｂとの位置が互いに入れ替わるように、矢印Ｃで示すように、水平面内にて１８０度回転可能である。また、一対の第１ワーク把持治具１５Ａ，１５Ｂは、回転治具ベース１３上に設けてある第１ガイドレール１９に沿って互いに接近離反する方向に移動可能であり、一対の第２ワーク把持治具１７Ａ，１７Ｂは、回転ベース１３上に設けてある第２ガイドレール２１に沿って互いに接近離反する方向に移動可能である。

上記した第１ワーク把持治具１５Ａ，１５Ｂおよび第２ワーク把持治具１７Ａ，１７Ｂは、それぞれ単体としての構造が基本的に同等であり、この基本的な構造を、図３に示す第２ワーク把持治具１７Ｂを用いて説明する。

この第２ワーク把持治具１７Ｂは、回転ベース治具１３上の第２ガイドレール２１に沿って移動する第１スライド機構２３と、第１スライド機構２３の駆動によって、第１スライド機構２３の移動方向と直交する方向に移動する第２スライド機構２５と、第２スライド機構２５の駆動によって、第１スライド機構２３の第２ガイドレール２１に沿った移動方向と同方向に移動する第３スライド機構２７とを、それぞれ備えている。

そして、この第３スライド機構２７の上部には、連結具２９を介して上方に向けて突出するアーム３１を設け、このアーム３１の先端に、インナパネル９を把持するワーク把持部３３を設けている。すなわち、第１，第２各ワーク把持治具１５Ａ，１５Ｂ，１７Ａ，１７Ｂは、そのワーク把持部３３を、前記各ガイドレール１９，２１に沿った接近離反移動する方向と直交する方向に移動させる第１スライド機構２３と、前記ワーク把持部３３を第１スライド機構２３による移動方向と直交する方向に移動させる第２スライド機構２５と、前記ワーク把持部３３を第１，第２各スライド機構２３，２５による各移動方向を含む平面に直交する方向に移動させる第３スライド機構２７とを、それぞれ備えていることになる。

第３スライド機構２７は、第３サーボモータ３５と、この第３サーボモータ３５の駆動によって連結具２９を図中で矢印Ｚで示す上下方向に移動させる上下方向可動軸部３７とをそれぞれ備える。上下方向可動軸部３７は、第３サーボモータ３５の駆動によって回転する図示しないねじ棒を備え、このねじ棒に螺合する図示しないボールガイドナットを連結具２９に固定し、これらによってボールねじ機構を構成している。第３サーボモータ３５の駆動力をこのボールねじ機構に伝達することで、連結具２９にアーム３１を介して一体となっているワーク把持部３３を上下動させる。

第２スライド機構２５は、第２サーボモータ３９と、この第２サーボモータ３９の駆動によって第３スライド機構２７をワーク投入口３から見て左右方向（図３中で矢印Ｘ方向）に移動させる左右方向可動軸部４１とをそれぞれ備える。左右方向可動軸部４１は、第２サーボモータ３９の駆動によって回転する図示しないねじ棒を備え、このねじ棒に螺合する図示しないボールガイドナットを上下方向可動軸部３７に固定し、これらによってボールねじ機構を構成している。第２サーボモータ３９の駆動力をこのボールねじ機構に伝達することで、ワーク把持部３３を第３スライド機構２７とともに上記した左右方向に移動させる。

第１スライド機構２３は、第１サーボモータ４３と、この第１サーボモータ４３の駆動によって第２スライド機構２５をワーク投入口３から見て前後方向（図３中で矢印Ｙ方向）に移動させる前後方向可動軸部４５とをそれぞれ備える。前後方向可動軸部４５は、第１サーボモータ４３の駆動によって回転する図示しないねじ棒を備え、このねじ棒に螺合する図示しないボールガイドナットを左右方向可動軸部４１に固定し、これらによってボールねじ機構を構成している。第１サーボモータ４３の駆動力をこのボールねじ機構に伝達することで、ワーク把持部３３を第２，３各スライド機構２５，２７とともに上記した前後方向に移動させる。

なお、第１ワーク把持治具１５Ａ，１５Ｂについては、アーム３１が連結具２９に対し、上下方向を中心軸として回転可能な構成とし、ワーク把持部３３の位置をさらに細かく調整可能としている。このような回転機構は、第２ワーク把持治具１７Ａ，１７Ｂに設けてもよい。

ワーク把持部３３は、図４に詳細を示すように、インナパネル９を載置するワーク受け面４７ａを備えたワーク受け具４７の上端に、上方に向けて突出る位置決めピン４９を設け、位置決めピン４９内に形成してあるスリット４９ａ内に、クランプアーム５１を移動可能に収容している。

位置決めピン４９は、インナパネル９に形成してある位置決め孔９ａに下方から挿入して位置決めを行う。一方クランプアーム５１は、その全体がスリット５１ａ内に収容される二点鎖線で示す収容位置と、先端に形成したクランプ爪５１ａがスリット４９ａから外部に突出する実線で示す突出位置との間を移動可能である。この突出位置でクランプ爪５１ａが、ワーク受け面４７ａとの間でインナパネル９をクランプ固定する。

クランプアーム５１を移動させるクランプエアシリンダ５３は、その上方に突出するロッド５５の先端に連結ピン５７を介してクランプアーム５１を回転可能に連結している。また、クランプアーム５１にはカム溝５１ｂを形成し、このカム溝５１ｂに、ワーク受け具４７側に固定してあるカムピン５９を相対移動可能に挿入する。

すなわち、クランプエアシリンダ５３の駆動により、ロッド５５とともにクランプアーム５１を前進させると、カムピン５９がカム溝５１ｂの屈曲した下端部に相対移動してクランプアーム５１が二点鎖線で示す収容位置となる。一方、ロッド５５とともにクランプアーム５１を後退させると、カムピン５９がカム溝５１ｂの上端部に相対移動してクランプアーム５１が実線で示す突出位置となる。

図５は、前記図１に示した加工設備の動作を制御する制御ブロック図である。車体工程生産指示装置６１によって設備制御装置６３を制御し、設備制御装置６３は、ロボット制御装置６５，ワーク把持治具制御装置６７，回転治具ベース駆動装置６９およびその他付帯装置７１を、それぞれ制御する。

ロボット制御装置６３は、前記図１に示した溶接用ロボット５および搬出用ロボット７を駆動制御する。ワーク把持治具制御装置６７は、サーボアンプ７３を備え、このサーボアンプ７３によって前記図３に示した第１〜第３各サーボモータ４３，３９，３５を駆動制御するとともに、前記図４に示したクランプエアシリンダ５３を駆動制御する。回転治具ベース駆動装置６９は、前記図１に示した回転治具ベース１３を回転駆動制御する。その他付帯装置７１としては、各種検知装置や安全装置などである。

次に、上記した加工設備の動作を、図６に示すフローチャートに基づき説明する。図７は、回転治具ベース１３上における、第１ワーク把持治具１５Ａ，１５Ｂ，第２ワーク把持治具１７Ａ，１７Ｂにおけるそれぞれの位置決めピン４９の位置および、ワークＷに対するスポット溶接加工点位置Ｓを、それぞれ示している。このスポット溶接加工点位置Ｓは、インナパネル９にストライカ取付ブラケット１１を溶接固定する際の加工点である。また、図７における、第１ワーク把持治具１５Ａ，１５Ｂ，第２ワーク把持治具１７Ａ，１７Ｂのそれぞれの周囲における二点鎖線で囲んだ領域Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４は、各ワーク把持治具１５Ａ，１５Ｂ，１７Ａ，１７Ｂにおけるそれぞれの位置決めピン４９の可動範囲を示している。

まず、図１に示すように、作業者７５（図７参照）がワークＷをワーク投入口３から矢印Ａで示す方向に投入してワーク把持装置１にセットする（ステップ１０１）。図２もこのワーク投入時と同様の状態を示している。このワークＷの投入作業は、インナパネル９を第１，第２各ワーク把持治具１５Ａ，１５Ｂ，１７Ａ，１７Ｂにセットした後、このインナパネル９の車体前方側の上面にストライカ取付ブラケット１１をセットする。

このとき、第１ワーク把持治具１５Ａ，１５Ｂは、それぞれの位置決めピン４９相互の間隔が、インナパネル９の車体前方側の被把持位置（二つの位置決め孔９ａ）に対応する第１の間隔Ｈ１となっている。一方、第２ワーク把持治具１７Ａ，１７Ｂは、それぞれの位置決めピン４９相互の間隔が、インナパネル９の車体後方側の被把持位置（二つの位置決め孔９ａ）に対応する、前記第１の間隔Ｈ１より広い第２の間隔Ｈ２となっている。

インナパネル９を、第１，第２各ワーク把持治具１５Ａ，１５Ｂ，１７Ａ，１７Ｂによって把持する際には、前記図４に示した位置決めピン４９をインナパネル９の対応する位置決め孔９ａに挿入した後、クランプエアシリンダ５３を駆動してクランプアーム５１を図４における実線で示す突出位置とする。これにより、クランプアーム５１のクランプ爪５１ａが、ワーク受け面４７ａとの間でインナパネル９をクランプ固定する（ステップ１０３）。

このときの第１ワーク把持治具１５Ａ，１５Ｂおよび第２ワーク把持治具１７Ａ，１７Ｂにおけるそれぞれの位置決めピン４９の位置および、ワークＷに対するスポット溶接加工点位置Ｓは、図７（ａ）のようになる。すなわち、インナパネル９の車体前方側を把持する第１ワーク把持治具１５Ａ，１５Ｂ相互の間隔は第１の間隔Ｈ１と狭く、一方インナパネル９の車体後方側を把持する第２ワーク把持治具１７Ａ，１７Ｂ相互の間隔は第２の間隔Ｈ２と広くなっている。また、スポット溶接加工点位置Ｓは、作業者７５側すなわちワーク投入口３に近い側となっている。

インナパネル９をクランプ固定した後は、第１ワーク把持治具１５Ａ，１５Ｂと第２ワーク把持治具１７Ａ，１７Ｂとの位置が互いに入れ替わるように、回転治具ベース１３を１８０度回転させる（ステップ１０７）。すなわち、このとき図７（ｂ）および図８に示すように、第１ワーク把持治具１５Ａ，１５Ｂは、溶接用ロボット５側に位置してこれら相互の間隔は第１の間隔Ｈ１のままであり、一方第２ワーク把持治具１７Ａ，１７Ｂは、ワーク投入口３側に位置してこれら相互の間隔は第２間隔Ｈ２のままである。

また、スポット溶接加工点位置Ｓは、溶接用ロボット５側となっており、この状態で図８に示すように、溶接用ロボット５によって、ストライカ取付ブラケット１１をインナパネル９にスポット溶接により固定する作業を行う（ステップ１０７）。

溶接加工作業が終了したら、前記図４に示したクランプエアシリンダ５３を前進駆動し、クランプアーム５１を二点鎖線で示す収納位置としてクランプ動作を解除する（ステップ１０９）。その後、図９に示すように、搬出用ロボット７により、加工後のワークＷを、前記図１における矢印Ｂで示す方向に搬出する（ステップ１１１）。

次に、回転治具ベース１３を回転させずにそのままの状態で、図１０に示すように、第２の間隔Ｈ２と広くなっている第２ワーク把持治具１７Ａ，１７Ｂ相互の間隔を、第１の間隔Ｈ１となるよう狭くする。これと同時に、第２ワーク把持治具１７Ａ，１７Ｂにおける第１〜第３各スライド機構２３，２５，２７のそれぞれのサーボモータ４３，３９，３５を駆動して、各位置決めピン４９がインナパネル９の車体前方側の二つの位置決め孔９ａに整合するよう位置調整する（ステップ１１３）。これにより、今までインナパネル９の車体後方側を把持していた第２ワーク把持治具１７Ａ，１７Ｂは、相互間の間隔を図７（ｃ）に示すように第１の間隔Ｈ１と狭くすることで、インナパネル９の車体前方側を把持可能となる。

一方、図７（ｂ）にて第１の間隔Ｈ１となっている第１ワーク把持治具１５Ａ，１５Ｂ相互の間隔は、第２の間隔Ｈ２となるよう広くする。これと同時に、第１ワーク把持治具１５Ａ，１５Ｂにおける第１〜第３各スライド機構２３，２５，２７のそれぞれのサーボモータ４３，３９，３５を駆動して、各位置決めピン４９がインナパネル９の車体前方側の二つの位置決め孔９ａに整合するよう位置調整する（ステップ１１３）。これにより、今までインナパネル９の車体前方側を把持していた第１ワーク把持治具１５Ａ，１５Ｂは、相互間の間隔を図７（ｃ）に示すように第２の間隔Ｈ２と広くすることで、インナパネル９の車体後方側を把持可能となる。

この状態で、次に加工するワークＷを前回と同様にして作業者７５がワーク投入口３から矢印Ａで示す方向に投入してワーク把持装置１にセットする（ステップ１１５）。

なお、次に加工するワークが前回加工したワークと形状が異なりクランプ位置が異なる場合には、各位置決めピン４９の位置を適宜調整する。

このように、上記した本発明の実施形態によれば、一対の第１ワーク把持治具１５Ａ，１５Ｂを互いに接近離反移動可能に支持するとともに、一対の第２ワーク把持治具１７Ａ，１７Ｂを互いに接近離反移動可能に支持して、第１ワーク把持治具１５Ａ，１５Ｂと第２ワーク把持治具１７Ａ，１７Ｂとの位置が互いに入れ替わるように回転可能な回転治具ベース１３を設けたため、投入後のワークＷを１８０度回転させて、ワーク投入時での投入側の一部位をワーク投入口３と反対側から溶接用ロボット５によって加工する場合には、加工済みのワークＷを搬出した後、一対の第１ワーク把持治具１５Ａ，１５Ｂ相互の間隔および、一対の第２ワーク把持治具１７Ａ，１７Ｂ相互の間隔を、それぞれ変化させるべく回転治具ベース１３上で移動させることで、次に加工するワークの投入が可能となる。このため、ワークＷを把持していない空の状態のワーク把持装置１全体を元の位置まで回転させるという、生産上無駄な時間を排除することができ、作業効率を向上させることができる。

また、第１，第２各ワーク把持治具は、そのワーク把持部を第１または第２ワーク把持治具が接近離反移動する方向と直交する方向に移動させる第１スライド機構と、ワーク把持部を第１スライド機構による移動方向と直交する方向に移動させる第２スライド機構と、ワーク把持部を第１，第２各スライド機構による各移動方向を含む平面に直交する方向に移動させる第３スライド機構とを、それぞれ備えているので、ワークの形状が変化するなどしてワークに対するクランプ位置が変化しても、ワークに対するクランプ動作を確実に行うことができる。

そしてワークを、自動車の車体前部に位置するエンジンフードおよび、このエンジンフードの一部位に溶接接合固定する別部品として使用することで、車体組立作業における作業効率を向上させることができる。

この発明の一実施形態を示すワーク把持装置を中心とした加工設備の全体構成図である。 図１のワーク把持装置にてワークを投入した状態を示す動作説明図である。 第１，第２各ワーク把持治具の単体としての基本的な構造を示す斜視図である。 図１のワーク把持装置におけるワーク把持部の詳細を示す一部断面を含む側面図である。 図１に示す加工設備の動作を制御する制御ブロック図である。 図１に示す加工設備の動作を表すフローチャートである。 図１のワーク把持装置における第１，第２各ワーク把持治具それぞれの位置決めピンの位置および、ワークに対するスポット溶接加工点位置を示す平面図で、（ａ）はワーク投入後の状態、（ｂ）は（ａ）の状態から回転治具ベースを１８０度回転した状態、（ｃ）は（ｂ）の状態から回転治具ベース上で第１，第２各ワーク把持治具のそれぞれの間隔を変化させた状態を、それぞれ示す。 図１のワーク把持装置にてワークに対し溶接加工を行っている状態を示す動作説明図である。 図８にて溶接加工した後のワークを搬出する状態を示す動作説明図である。 図９にてワークを搬出後、第１，第２各ワーク把持治具を回転治具ベース上で移動させる状態を示す動作説明図である。 図１０にて第１，第２各ワーク把持治具を移動させた後、次に加工するワークを投入した状態を示す動作説明図である。

符号の説明

９ インナパネル（エンジンフード）
１１ ストライカ取付ブラケット（別部品）
１３ 回転治具ベース
１５Ａ，１５Ｂ 第１ワーク把持治具
１７Ａ，１７Ｂ 第２ワーク把持治具
２３ 第１スライド機構
２５ 第２スライド機構
２７ 第３スライド機構
Ｗ ワーク
Ｈ１ 第１の間隔
Ｈ２ 第２の間隔

Claims (4)

1. ワークの一部位を把持する一対の第１ワーク把持治具と、前記ワークの他の部位を把持する一対の第２ワーク把持治具と、前記一対の第１ワーク把持治具を互いに接近離反移動可能に支持するとともに、前記一対の第２ワーク把持治具を互いに接近離反移動可能に支持して、第１ワーク把持治具と第２ワーク把持治具との位置が互いに入れ替わるように回転可能な回転治具ベースと、をそれぞれ備えることを特徴とするワーク把持装置。
2. 前記第１，第２各ワーク把持治具は、そのワーク把持部を前記接近離反移動する方向と直交する方向に移動させるる第１スライド機構と、前記ワーク把持部を前記第１スライド機構による移動方向と直交する方向に移動させる第２スライド機構と、前記ワーク把持部を第１，第２各スライド機構による各移動方向を含む平面に直交する方向に移動させる第３スライド機構とを、それぞれ備えていることを特徴とする請求項１記載のワーク把持装置。
3. 第１の間隔を隔てて配置した一対の第１ワーク把持治具によりワークの一部位を把持するとともに、前記第１ワーク把持治具による第１の間隔と異なる第２の間隔を隔てて配置した一対の第２ワーク把持治具により前記ワークの他の部位を把持し、この把持状態で、前記第１，第２各ワーク把持治具を支持する回転治具ベースを、第１ワーク把持治具と第２ワーク把持治具との位置が互いに入れ替わるように回転させ、その後、ワークの前記一部位近傍に対して所定の加工を行い、加工後のワークを搬出してから、前記一対の第１ワーク把持治具相互の間隔を、前記第１の間隔から前記第２の間隔となるよう前記回転治具ベース上で移動させるとともに、前記一対の第２ワーク把持治具相互の間隔を、前記第２の間隔から前記第１の間隔となるよう前記回転治具ベース上で移動させることを特徴とするワーク把持方法。
4. 前記ワークは、自動車の車体前部に位置するエンジンフードおよび、このエンジンフードの一部位に溶接により接合固定する別部品であることを特徴とする請求項３記載のワーク把持方法。
   

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