JP2007319866A - 溶接工程に用いられるワーク搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】次のワークを待機位置にて待機させておき、前のワークの溶接完了後、直ちに溶接作業位置へと送り出せるようにする。
【解決手段】２本の同心円状に配置された円環状トラック１１、１１’からなるものであって別個独立に回転駆動される二つのドリブン機構１、１’と、各ドリブン機構１、１’を形成する円環状トラック１１、１１’上に設置されるものであってワーク９の搭載されるパレット３、３’と、パレット３、３’の設置された各ドリブン機構１、１’を、それぞれ別個独立に駆動するものであって電動モータを主に形成される二つのドライブ機構２、２’と、各ドライブ機構２、２’の作動制御、各ドリブン機構１、１’を形成する円環状トラック１１、１１’上に設置されたパレット３、３’の各位置への位置決め及び各パレット３、３’の所定位置での傾動運動制御、及び溶接ロボット６の作動制御を行なう制御手段５と、からなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、溶接ロボットを用いた溶接工程において、ワークを所定の位置へと送り出すとともに、溶接の済んだワークを自動的に取り出すことのできるようにしたワーク搬送装置に関するものであり、特に、ワークの供給行程と、溶接の済んだ後のワークの取出行程とを、それぞれ別個独立の動きにて形成させるようにするとともに、供給行程において、別途待機行程を設けることによって直ちに溶接作業位置へワークを供給することのできるようにした溶接工程に用いられるワーク搬送装置に関するものである。

一般に、溶接を初めとしたワークの加工においては、その作業効率を向上させるために、例えば特開２００３−３２０２９６号公報（特許文献１）記載のものの如く、ロータリーテーブル方式のものが採用されるようになっている。そして、このようなロータリーテーブル上に１８０°位相を異ならせた状態でワークを設置するようにするとともに、一方の位置にてワークの加工を行なっている間に、他のもう一方の位置にて加工済みワークの取出しと、新たなワークの供給とを行なうようにしているものである。そして、上記一方のワークの加工が済んだ後に、上記ロータリーテーブルを１８０°回転させて、加工済みワークの取出しと新たなワークの加工位置への供給とが同時に行なわれるようになっているものである。しかしながら、このようなロータリーテーブルを１８０°回転させる方式のものにおいては、ワーク供給のために行なわれるロータリーテーブルの回転時間（１８０°回転時間）が作業待ち時間となり、無駄な時間となってしまうと言う問題点がある。このような待ち時間を少なくするために、一つのロータリーテーブル上にワークを所定の間隔を置いて連続的に配置し、このように配置されたワークを順繰りに加工して行き、これによって加工待ち時間を短縮化するようにしたものが例えば特開平１１−１２３６２９号公報（特許文献２）等により挙げられている。
特開２００３−３２０２９６号公報 特開平１１−１２３６２９号公報

ところで、上記従来のもの、特に特許文献２（特開平１１−１２３６２９号公報）記載のものの如く、ワークをロータリーテーブル上に所定の間隔をもって連続的に設置するようにしたものにおいては、待ち時間を短くするために、ワークを近づけた状態で設置（配置）するようにすると、ワーク搭載用の治具が数多く必要になると言う問題点がある。また、ワークが近づけられた状態で配置されることとなるので、溶接時に発生するスパッタが隣の待機中の未加工ワーク表面に付着すると言う問題点がある。このような問題点を解決するために、待機させる位置をワークの加工位置から所定量隔たった位置に設定するとともに、ワークの待機状態から加工位置までへの移動時間を、ワークの加工済み状態からワークの取出し位置までへの移動時間よりも短縮化させ、これによって、ワークの加工待ち時間を実質的に短縮化させてワークの加工を効率良く行なわせるようにした、溶接工程に用いられるワーク搬送装置を提供しようとするのが、本発明の目的（課題）である。

上記課題を解決するために、本発明においては次のような手段を講ずることとした。すなわち、請求項１記載の発明である第一の発明においては、溶接工程に用いられるワーク搬送装置に関して、少なくとも２以上の円環状トラックからなるものであって、これらが平面視において同心円状に配置されるとともに、それぞれが独立に回転駆動される複数のドリブン機構と、当該各ドリブン機構を形成する円環状トラック上に設置されるものであってワークの搭載されるパレットと、当該パレットの設置された上記各ドリブン機構を、それぞれ別個独立に駆動するものであって電動モータを主に形成される複数のドライブ機構と、当該各ドライブ機構の作動制御、並びに当該各ドライブ機構にて駆動される各ドリブン機構を形成する円環状トラック上に設置されたパレットの各位置への位置決め及び当該各パレットの所定位置での傾動運動制御、更には、これら各パレット上に搭載されたワークへ溶接を施す溶接ロボットの作動制御を行なう制御手段と、からなるようにした構成を採ることとした。

また、請求項２記載の発明である第二の発明においては、請求項１記載の溶接工程に用いられるワーク搬送装置に関して、上記ドリブン機構を、上記円環状トラックの内側に一体的に形成されるものであって所定の歯を有する円環状ギヤと、当該円環状ギヤの下方部に設けられるものであって当該円環状ギヤ及び円環状トラックと平面視において同心円を形成するとともに上記円環状ギヤ及び円環状トラックを円周方向へ相対移動可能なように支持する円環状レールと、からなるようにした構成を採ることとした。

また、請求項３記載の発明である第三の発明においては、請求項２記載の溶接工程に用いられるワーク搬送装置に関して、上記ドライブ機構を、上記ドリブン機構を形成する円環状ギヤと噛合い係合するピニオンギヤと、当該ピニオンギヤを回転駆動する電動モータと、からなるようにした構成を採ることとした。

また、請求項４記載の発明である第四の発明においては、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の溶接工程に用いられるワーク搬送装置に関して、上記ワークの搭載されたパレットを、溶接作業位置の手前のところであって、ドリブン機構を形成する円環状トラックの平面視において９０°以内の所定の位相角度だけ手前のところに、前のパレットに搭載されたワークの溶接作業が完了するまでの間待機させるようにした待機位置を設けるようにした構成を採ることとした。

第一の発明によれば、各ワークは、別個独立に駆動制御されるドリブン機構上に設けられたパレット上に搭載された状態で、溶接ロボットの存在するワーク加工位置（溶接作業位置）へと移送されることとなるので、一のパレットに搭載されたワークの溶接作業中であって各作業工程において最も時間の長くかかる工程の間に、他のパレットに搭載された加工済みワークの取出し作業及び当該ワークの取出された後のパレットへの新たなワークの搭載作業、更には当該新たなワークの搭載されたパレットの上記ワーク加工位置、すなわち、溶接ロボットによる溶接作業位置のその近傍部へのワーク（パレット）の移送作業を手際良く進めることができるようになる。これによって生産性の向上を図ることができるようになる。

また、第二の発明のものにおいては、ワークの移送を担うパレットの設置される円環状のドリブン機構が、同心円状に配置される複数の円環状のレールを基礎に、当該円環状レール上に設けられるものであって当該円環状レール上を、その円周方向に相対移動可能なように設けられるものであって内側にギヤ機構を有する円環状ギヤ、並びに当該円環状ギヤと一体的に形成される円環状トラックからなるようにしたので、複数のドリブン機構を狭いスペース内に効率良く設置することができるようになるとともに、これらの複数のドリブン機構上に設けられるパレットを、それぞれ別個独立に自由に移動させることができるようになる。

また、第三の発明のものにおいては、上記各ドリブン機構を駆動するドライブ機構を上記各ドリブン機構を形成するそれぞれの円環状ギヤと噛合い係合するピニオンギヤ、当該ピニオンギヤを回転駆動する電動モータからなるようにしたので、当該電動モータを、それぞれ別個独立に作動させることによって、上記各ピニオンギヤを駆動させ、これによって上記ドリブン機構を形成する円環状ギヤを適宜駆動させることができるようになる。その結果、ワークの搭載されたパレットを、溶接ロボットの設置される位置（溶接作業位置）へと迅速に移動させることができるようになる。

また、第四の発明によれば、それぞれのドライブ機構及びドリブン機構を、それぞれ別個独立に作動させることによって、一のパレット上に搭載されたワークが溶接ロボットによる溶接作業を受けている間に、他のパレットに関しては、当該パレット上に新たなワークを搭載するとともに、上記溶接ロボットの存在する溶接作業位置の所定量手前の位置であって、溶接スパッタの飛んで来ない範囲内の最も溶接作業位置に近いところに設定された待機位置へと送り出すことができるようになる。そして、この位置でスタンバイ状態で待機させるようにしたので、ワークへの溶接作業工程が済んだものについては、直ちに、ワーク取出位置へと送り出すとともに、これと同時に上記待機位置にあるワーク（パレット）を溶接作業位置へと移動させることができるようになる。その結果、次のワークを、溶接作業位置へと短い時間内に送り出すことができるようになり、ワーク供給に要する無駄時間を極力短縮化することができるようになる。

本発明を実施するための最良の形態について、図１ないし図３を基に説明する。本実施の形態にかかるものは、溶接工程において用いられるワーク搬送装置に関するものである。その具体的構成は、図１に示す如く、円環状トラックからなるものであって、これらが平面視において同心円状に２本（１１，１１’）配置されるとともに、それぞれが独立に回転駆動される二つのドリブン機構１、１’と、当該各ドリブン機構１、１’を形成する円環状トラック１１、１１’上に設置されるものであってワーク９の搭載されるパレット３、３’と、当該パレット３、３’の設置された上記各ドリブン機構１、１’を、それぞれ別個独立に駆動するものであって電動モータを主に形成される二つのドライブ機構２、２’と、当該各ドライブ機構２、２’の作動制御、並びに当該各ドライブ機構２、２’にて駆動される各ドリブン機構１、１’を形成する円環状トラック１１、１１’上に設置されたパレット３、３’の各位置への位置決め及び当該各パレット３、３’の所定位置での傾動運動制御、更には、これら各パレット３、３’上に搭載されたワーク９へ溶接を施す溶接ロボット６の作動制御を行なう制御手段５と、からなることを基本とするものである。

このような構成からなるものにおいて、上記ドリブン機構１、１’とドライブ機構２、２’との関係は、図１及び図２に示す如く、円環状トラック１１、１１’の内側に、当該円環状トラックと一体的に形成される円環状ギヤ１１２、１１２’と、当該円環状ギヤと噛合い係合するピニオンギヤ２２、２２’と、のギヤ機構からなることを基本とするものである。なお、本実施の形態においては、円環状ギヤ１１２、１１２’は上記円環状トラック１１、１１’の内側に一体的に設けられるようになっており、具体的には円環状ギヤ部を形成するようになっているものである。すなわち、内側に円環状ギヤ１１２、１１２’を有する円環状の部材（円環状トラック）１１、１１’が、図１及び図２に示す如く、二重の同心円を形成するように設けられるようになっているものである。

そして、このようにして形成された二つの円環状トラック１１、１１’の下側には、図３に示す如く、上記円環状トラック１１、１１’と同一円を形成するものであって、同心円状に形成された２本の円環状レール１３、１３’が設置されるようになっているものである。すなわち、内側に円環状ギヤ１１２、１１２’を有する円環状トラック１１、１１’は、上記円環状レール１３、１３’の上に、当該円環状レール１３、１３’上を、その円周方向に相対移動可能なように設置されるようになっているものである。なお、本実施の形態においては、上記円環状レール１３、１３’のところには、複数のボール１５５を介して転がり接触するように形成された複数のキャリア１５が設置されるようになっており、この複数のキャリア１５を介して、この上に上記円環状ギヤ１１２、１１２’を一体的に有するように形成された円環状トラック１１、１１’が搭載されるようになっているものである。これによって、各円環状トラック１１、１１’は、上記円環状レール１３、１３’上を、その円周方向へ円滑に移動することが出来るようになる。

次に、このような構成からなるドリブン機構１、１’を駆動するドライブ機構について、図１及び図２を基に説明する。このものは、図１及び図２に示す如く、上記各ドリブン機構１、１’を形成する各円環状トラック１１、１１’の、その内側に形成された円環状ギヤ１１２、１１２’と噛合い係合するピニオンギヤ２２、２２’と、当該ピニオンギヤ２２、２２’ を、それぞれ別途独立に駆動する電動モータ２１、２１’と、からなることを基本とするものである。そして、このような構成からなる二つのドライブ機構２、２’が、例えば図１または図２に示す如く、ドリブン機構１、１’を形成する二つの円環状トラック１１、１１’の側面に、それぞれ配置されるようになっているものである。このような構成からなるドライブ機構２、２’を形成する二つの電動モータ２１、２１’は、図１に示す制御手段５からの指令に基づいて、それぞれ別個独立に適宜作動するようになっているものである。なお、上記電動モータ２１、２１’としては、本実施の形態においては、主にサーボモータが採用されるようになっている。

次に、このような構成からなるドリブン機構１、１’を形成する円環状トラック１１、１１’の上に設置されるパレット３、３’について説明する。このものは、例えば図１または図２に示す如く、上記各円環状トラック１１、１１’上に、それぞれ別個独立に設置されるようになっているものである。具体的には、一方の円環状トラック１１上に一方のパレット３が設置されるとともに、もう一方の円環状トラック１１’上に、もう一方のパレット３’が設置されるようになっているものである。そして、これら各パレット３、３’は、基本的には平面視において１８０°位相が異なった状態で配置されるようになっているものである。そして、このような各パレット３、３’は、図１に示す如く、円環状トラック１１、１１’と共に、円環状レール１３、１３’上を移動する間は、ほとんどの場合、水平状態を保ち、これによってワーク９を保持するようになっているものである。但し、上記各パレット３、３’は、図１及び図２に示すワーク供給／取出位置（Ａ）において、あるいは溶接作業位置（Ｂ）において、それぞれ適宜、別途設けられた駆動装置３５によって所定の角度だけ傾けられる（傾動する）ようになっているものである。この傾動運動によって、当該各パレット３、３’上に搭載されたものであって溶接の済んだワーク９は、ワーク収納用のコンテナ７へと自動的に収容されることとなる。また、場合によっては、傾けられた状態で溶接作業が進められることとなる。

次に、このような構成からなるドライブ機構２、２’の作動、及びパレット３、３’の傾動運動を担う駆動装置３５の作動、更には上記パレット３、３’上に搭載されたワーク９への溶接を行なう溶接ロボット６の作動を制御する制御手段５について説明する。このものは、所定の演算手段（ＭＰＵ）を主に形成されるコンピュータ機構からなるものであって、これに加えて、更に、所定のメモリ機構５１を有するようになっているものである。このような構成からなるものにおいて、特に、本実施の形態のものにおいては、上記各ドライブ機構２、２’の作動制御に関して、当該ドライブ機構２、２’にて駆動されるドリブン機構１、１’の円環状トラック１１、１１’上に設置される各パレット３、３’の移動制御を、溶接作業位置（Ｂ）を基準にして所定量（所定位相角度）だけ手前の位置で待機させるようにしている。すなわち、図２に示す如く、溶接作業位置（Ｂ）を基準に待機位置（Ｃ）、（Ｄ）を設定するようにしているものである。

その具体的内容について、図２を基に説明する。まず、一方のドリブン機構を形成する外側の円環状トラック１１’上に設置された一方のパレット３’に搭載されたワーク９が溶接作業位置（Ｂ）にて溶接作業が完了すると、このパレット３’は破線矢印方向へと駆動されて、ワーク供給／取出位置（Ａ）へと戻される（移送される）。そして、ここで溶接済みワーク９の取出し作業と、新たなワーク９のパレット上への供給作業とが進められる。そして、このとき、上記作動とは別に、内側の円環状トラック１１上に設置されたもう一方のパレット３が、もう一方の待機位置（Ｄ）から上記内側の円環状トラック１１の実線矢印方向への回転運動によって溶接作業位置（Ｂ）へと送られて来る。そして、ここで新たな溶接作業が開始されることとなる。ところで、上記溶接作業位置（Ｂ）での溶接作業時間は最も長い時間（タクト）を要するものである。従って、新たなワークについての溶接作業が開始されると、上記溶接済みワークの搭載されたパレット３、３’の溶接作業位置（Ｂ）から１８０°位相角度の隔たったワーク供給／取出位置（Ａ）への移動（破線矢印方向への移動）、並びに当該位置（Ａ）における溶接作業済みワーク９の取出し作業、更には新たなワーク９のパレット３、３’上への設置作業が行なわれることとなるが、それでも、まだ、上記溶接作業位置（Ｂ）での溶接作業は続行中である。従って、上記新たなワーク９の搭載されたパレット３、３’については、これを上記溶接作業位置（Ｂ）の手前に設けられた待機位置（Ｃ）、（Ｄ）へと移送することができる。そして、上記溶接作業位置（Ｂ）にあるワーク９の溶接作業が完了するまで、ここで待機させておくようにする。すなわち、この待機位置（Ｃ）、（Ｄ）でスタンバイ状態で待機させるようにする。

この待機位置（Ｃ）、（Ｄ）は、例えば図２に示す如く、円環状トラック１１、１１’における溶接作業位置（Ｂ）を基準にして、平面視においてαの位相角度だけ手前の位置に設定されるようになっている。このαの値としては、約９０°（プラス９０°からマイナス９０°の範囲内）程度の値が基準となるが、具体的には、個々の場合によって異なった値が設定されることとなる。すなわち、溶接時に発生するスパッタが飛散して来ない位置であって、出来る限り溶接作業位置（Ｂ）に近いところに設定されることとなる。いずれにしても、各溶接時における環境、あるいはワーク９の形態等によって異なって来るものであるので、その都度、このαの値は、適宜値が設定されることとなる。なお、これらの最適条件については、メモリー機構５１に予め入力しておくようにしても良い。

このような待機位置（Ｃ）、（Ｄ）に、ワーク９の搭載されたパレット３、３’が置かれた状態において、いずれか一方のパレット上に搭載されたワーク９の溶接作業が完了すると、当該溶接作業のすんだパレットは、それぞれのドリブン機構を形成する円環状トラック１１、１１’の破線矢印方向への回転運動によって、ワーク供給／取出位置（Ａ）へ送られる。そして、これと同時に、上記待機位置（Ｃ）、（Ｄ）に留め置かれている残りのもう一方のパレット（３，３’のうちのいずれか一方）が移送されて、溶接作業位置（Ｂ）へと送られ、直ちに溶接加工が開始される。この待機位置（Ｃ）、（Ｄ）から溶接作業位置（Ｂ）までの距離は位相角にして約９０°程度の比較的短い距離であるので、ワークは短時間のうちに溶接作業位置（Ｂ）へと送られ、ここで溶接作業が開始されることとなる。そして、この溶接作業中（各行程のうちで最も時間がかかる）に、既に溶接作業の済んだワーク９を有するパレット３、３’は略１８０°位相の隔たったワーク供給／取出位置（Ａ）へと移送される（破線矢印方向）とともに、ここでワークの取出し作業及び新たなワーク９の供給作業を受けることとなる。そして、待機位置（Ｃ）、（Ｄ）へと移送され、ここで待機状態（スタンバイ状態）に留め置かれることとなる。

このような待機位置（Ｃ）、（Ｄ）を設定することによって、例えば一方のパレット３’上に搭載されたワーク９が溶接ロボット６による溶接作業を受けている間に、残りの他方のパレット３に関しては、当該パレット３上に新たなワーク９が搭載されるとともに、このようなパレット３は上記溶接ロボット６の存在する溶接作業位置（Ｂ）のα°だけ手前の位置であって、溶接スパッタの飛んで来ない範囲内の最も溶接作業位置（Ｂ）に近いところに設定された待機位置（Ｃ）、（Ｄ）へと送り出されることとなる。そして、この位置でスタンバイ状態で待機状態に保持されることとなる。このような待機状態が設定されることによって、溶接作業中のワーク９の溶接作業が済んだ後には、上記待機位置（Ｃ）、（Ｄ）にあるワーク９を直ちに溶接作業位置（Ｂ）へと移動させることができるようになる。その結果、次のワークを短い時間内に溶接作業位置へと送り出すことができるようになり、ワーク供給に要する無駄時間を極力短縮化することができるようになる。

本発明の全体構成を示す斜視図である。 本発明の主要部をなす円環状ドリブン機構並びに当該ドリブン機構を駆動するドライブ機構の関係を示す平面図である。 本発明におけるドリブン機構と円環状レールとの相間関係を示す横断面図である。

符号の説明

１ ドリブン機構
１’ ドリブン機構
１１ 円環状トラック
１１２ 円環状ギヤ（円環状ギヤ部）
１１’ 円環状トラック
１１２’ 円環状ギヤ（円環状ギヤ部）
１３ 円環状レール
１３’ 円環状レール
１５ キャリア
２ ドライブ機構
２’ ドライブ機構
２１ サーボモータ
２１’ サーボモータ
２２ ピニオンギヤ
２２’ ピニオンギヤ
３ パレット
３’ パレット
３５ 駆動装置
５ 制御手段
５１ メモリー機構
６ 溶接ロボット
７ コンテナ
９ ワーク

Claims (4)

1. 少なくとも２以上の円環状トラックからなるものであって、これらが平面視において同心円状に配置されるとともに、それぞれが独立に回転駆動される複数のドリブン機構と、当該各ドリブン機構を形成する円環状トラック上に設置されるものであってワークの搭載されるパレットと、当該パレットの設置された上記各ドリブン機構を、それぞれ別個独立に駆動するものであって電動モータを主に形成される複数のドライブ機構と、当該各ドライブ機構の作動制御、並びに当該各ドライブ機構にて駆動される各ドリブン機構を形成する円環状トラック上に設置されたパレットの各位置への位置決め及び当該各パレットの所定位置での傾動運動制御、更には、これら各パレット上に搭載されたワークへ溶接を施す溶接ロボットの作動制御を行なう制御手段と、からなるようにしたことを特徴とする溶接工程に用いられるワーク搬送装置。
2. 請求項１記載の溶接工程に用いられるワーク搬送装置において、上記ドリブン機構を、上記円環状トラックの内側に一体的に形成されるものであって所定の歯を有する円環状ギヤと、当該円環状ギヤの下方部に設けられるものであって当該円環状ギヤ及び円環状トラックと平面視において同心円を形成するとともに上記円環状ギヤ及び円環状トラックを円周方向へ相対移動可能なように支持する円環状レールと、からなるようにしたことを特徴とする溶接工程に用いられるワーク搬送装置。
3. 請求項２記載の溶接工程に用いられるワーク搬送装置において、上記ドライブ機構を、上記ドリブン機構を形成する円環状ギヤと噛合い係合するピニオンギヤと、当該ピニオンギヤを回転駆動する電動モータと、からなるようにしたことを特徴とする溶接工程に用いられるワーク搬送装置。
4. 請求項１ないし請求項３記載の溶接工程に用いられるワーク搬送装置において、上記ワークの搭載されたパレットを、溶接作業位置の手前のところであって、ドリブン機構を形成する円環状トラックの平面視において９０°以内の所定の位相角度だけ手前のところに、前のパレットに搭載されたワークの溶接作業が完了するまでの間待機させるようにした待機位置を設けるようにしたことを特徴とする溶接工程に用いられるワーク搬送装置。

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