JP2010142911A

JP2010142911A - ワーク位置決めシステムおよびワーク位置決め方法

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Publication number: JP2010142911A
Application number: JP2008323834A
Authority: JP
Inventors: Kaoru Kitamura; 薫北村; Shinichi Onaka; 伸一大中; Chiyoko Nemoto; 千代子根本; Haruo Machida; 晴夫町田; Shin Koiwa; 伸小岩; Tadashi Goto; 正後藤; Naoji Yamaoka; 直次山岡
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2008-12-19
Filing date: 2008-12-19
Publication date: 2010-07-01
Anticipated expiration: 2028-12-19
Also published as: JP4726945B2

Abstract

【課題】複数のワークを容易に位置決めできるワーク位置決めシステムを提供すること。
【解決手段】フレーム溶接システム１は、４台の把持ロボット４２と、部品１１〜１３を組み合わせた状態で保持または解放可能な支持治具２０と、把持ロボット４２および支持治具２０を制御する制御装置６０と、を備える。制御装置６０は、把持ロボット４２制御して支持治具２０上の部品１１〜１３を把持し、その後、支持治具２０を制御して部品１１〜１３の保持を解除する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ワーク位置決めシステムおよびワーク位置決め方法に関する。詳しくは、ワーク同士の位置決めを行うワーク位置決めシステムおよびワーク位置決め方法に関する。

従来より、自動二輪車の製造工程には、自動二輪車のフレームを組み立てるフレーム組立工程が設けられている。このフレーム組立工程では、複数の部品の相対位置を位置決めし、その後、これら部品同士の接合部分を溶接することにより、フレームを組み立てる。
例えば、フレーム組立工程では、複数のロボットで部品を把持し、このロボットを制御することで、部品を組み合わせて位置決めを行う（特許文献１参照）。
特開２００７−３８３３４号公報

しかしながら、ロボットを制御して各部品同士を組み合わせるため、ロボットの動作が複雑になり、ロボットのアーム同士が干渉するなど、部品同士を位置決めできない場合があった。

本発明は、複数のワークを容易に位置決めできるワーク位置決めシステムおよびワーク位置決め方法を提供することを目的とする。

本発明のワーク位置決めシステム（例えば、後述のフレーム溶接システム１）は、複数のワーク（例えば、後述の部品１１〜１３）同士の位置決めを行うワーク位置決めシステムであって、複数のロボット（例えば、後述の把持ロボット４２）と、前記複数のワークを組み合わせた状態で保持または解放可能な支持治具（例えば、後述の支持治具２０）と、前記複数のロボットおよび前記支持治具を制御する制御部（例えば、後述の制御装置６０）と、を備え、前記制御部は、前記複数のロボットを制御して前記支持治具上の前記複数のワークを把持し、その後、前記支持治具を制御して前記複数のワークの保持を解除することを特徴とする。

本発明のワーク位置決め方法は、複数のワーク同士の位置決めを行うワーク位置決め方法であって、第１エリア（例えば、後述のプリセットエリア３０）に支持治具を配置し、当該支持治具上に前記複数のワークを組み合わせた状態で載置する手順と、前記複数のワークを前記支持治具に保持させる手順と、前記複数のワークを保持した支持治具を第２エリア（例えば、後述の溶接エリア４０）に搬送する手順と、複数のロボットにより前記支持治具上の前記複数のワークを把持する手順と、前記支持治具による前記複数のワークの保持を解除する手順と、前記複数のロボットにより前記支持治具上の複数のワーク同士の相対的な位置および姿勢を調整する手順と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、支持治具を用いて複数のワークを人手で組み合わせて、その後、複数のロボットによりこれら複数のワーク同士の相対的な位置や姿勢を調整する。よって、複数のロボットにより、既に組み合わされた複数のワーク同士の相対的な位置や姿勢を調整するだけでよいので、従来のようにロボットでワークを組み合わせた場合に比べて、ロボットの動作を簡素化できるから、複数のワークを容易に位置決めできる。

また、ロボットと支持治具のみで複数のワークを位置決めできるので、システムの汎用性が高くなる。
また、第２エリアで複数のワーク同士の相対的な位置や姿勢を調整する期間に、第１エリアで別のワークを支持治具に載置する作業を行うことができるので、作業効率を向上できる。

この場合、前記複数のワーク同士の相対的な位置および姿勢を調整した後、前記ワーク同士の接合部分を溶接して、前記複数のロボットのうち少なくとも１台により、当該溶接したワークを次工程のエリアに搬送する手順を備えることが好ましい。

この発明によれば、複数のワークの相対的な位置および姿勢を調整した後、ワーク同士の接合部分を溶接して、複数のロボットのうち少なくとも１台により、この溶接したワークを次工程のエリアに搬送する。溶接したワークを次工程のエリアに搬送すると、第２エリアには支持治具が残ることになる。よって、この支持治具を再度利用することにより、全部で２個の支持治具を用意するだけでよいので、製造コストを低減できる。

本発明によれば、支持治具を用いて複数のワークを人手で組み合わせて、その後、複数のロボットによりこれら複数のワーク同士の相対的な位置や姿勢を調整する。よって、複数のロボットにより、既に組み合わされた複数のワーク同士の相対的な位置や姿勢を調整するだけでよいので、従来のようにロボットでワークを組み合わせた場合に比べて、ロボットの動作を簡素化できるから、複数のワークを容易に位置決めできる。また、ロボットと支持治具のみで複数のワークを位置決めできるので、システムの汎用性が高くなる。また、第２エリアで複数のワーク同士の相対的な位置や姿勢を調整する期間に、第１エリアで別のワークを支持治具に載置する作業を行うことができるので、作業効率を向上できる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るワーク位置決めシステムとしてのフレーム溶接システム１の概略を示す斜視図である。
フレーム溶接システム１は、支持治具２０にセットされたフレーム１０を構成する３つのワークとしての部品１１、１２、１３同士の相対的な位置および姿勢を調整して溶接するものである。
このフレーム溶接システム１は、第１エリアとしてのプリセットエリア３０と、このプリセットエリア３０に隣接して設けられた第２エリアとしての溶接エリア４０と、を備える。

プリセットエリア３０には、支持治具２０を支持する支持装置３１が設けられている。
溶接エリア４０には、支持治具２０を支持する支持装置４１と、この支持装置４１を囲んで配置された把持装置５０、４台の５軸の把持ロボット４２、および２台の溶接ロボット４３と、を備える。

また、これらの支持装置３１および支持装置４１に支持された支持治具２０、把持装置５０、４台の７軸の把持ロボット４２、および２台の溶接ロボット４３は、制御部としての制御装置６０により制御される。

図２は、フレーム１０の斜視図である。
フレーム１０は、自動二輪車のフレームであり、ヘッドパイプ１１、エンジン前方下側部１２、メイン部１３、の３つの部品からなる。このうち、メイン部１３は、エンジン上側部１４と、エンジン後方下側部１５と、からなる。

ヘッドパイプ１１は、前輪およびハンドルを含むフロントフォークを支持するものである。このヘッドパイプ１１は、円筒形状であり、上側が後方に向かって傾斜している。

エンジン前方下側部１２は、メイン部１３から後方かつ下方に向かって延びる一対のエンジン前方下側フレーム１２１と、これら一対のエンジン前方下側フレーム１２１同士を連結する１本の連結フレーム１２２と、メイン部１３から一対のエンジン前方下側フレーム１２１の途中に至るサブフレーム１２３と、を備える。
各エンジン前方下側フレーム１２１は、略くの字形状であり、ヘッドパイプ１１から下方に向かって延びた後、屈曲して、後方に向かって略水平に延びている。

エンジン上側部１４は、ヘッドパイプ１１から後方に向かって延びる一対のエンジン上側フレーム１４１と、これら一対のエンジン上側フレーム１４１同士を連結する３本の連結フレーム１４２、１４３、１４４と、ヘッドパイプ１１から後方に向かって延びて一対のエンジン上側フレーム１４１の途中に至る一対のサブフレーム１４５と、を備える。

各エンジン上側フレーム１４１は、略くの字形状であり、ヘッドパイプ１１から後方に向かって略水平に延びた後、屈曲して、下方に向かって延びている。
最も下側に位置する連結フレーム１４４には、突出片１４６が形成され、この突出片１４６には、貫通孔１４７が形成されている。
また、上述のエンジン前方下側フレーム１２１およびサブフレーム１２３は、メイン部１３のサブフレーム１４５から延びている。

エンジン後方下側部１５は、一対のエンジン前方下側フレーム１２１のそれぞれの先端から後方かつ上方に向かって延びる一対のエンジン後方下側フレーム１５１と、これら一対のエンジン後方下側フレーム１５１同士を連結する１本の連結フレーム１５２と、を備える。
各エンジン後方下側フレーム１５１は、略くの字形状であり、エンジン前方下側フレーム１２１の先端から後方に向かって略水平に延びた後、屈曲して、上方に向かって延びている。
このエンジン後方下側フレーム１５１には、エンジン上側部１４の各エンジン上側フレーム１４１が突き当たっている。
連結フレーム１５２の２箇所には、それぞれ、互いに対向する一対の突出片１５３が形成されている。

図３は、支持治具２０の側面図であり、図４は、支持治具２０の正面図である。
支持治具２０は、自動二輪車のフレーム１０を支持するものであり、プリセットエリアおよび溶接エリアの支持装置に着脱可能な着脱部２１と、この着脱部２１の上に設けられた治具本体２２と、この治具本体２２に設けられてフレーム１０を保持する第１保持部２３、第２保持部２４、第３保持部２５、第４保持部２６、第５保持部２７と、を備える。

治具本体２２は、着脱部２１の上に設けられて長さ方向に延びる第１フレーム２２１と、この第１フレームの両側面から幅方向に延びる一対の第２フレーム２２２と、第１フレーム２２１の一端から上方に略鉛直に延びる第３フレーム２２３と、第１フレーム２２１の他端から上方に略鉛直に延びる第４フレーム２２４と、この第４フレーム２２４の上端から長さ方向に延びて第２フレーム２２２の途中に至る第５フレーム２２５と、を備える。

第１保持部２３は、一対の第２フレーム２２２のそれぞれの先端に設けられ、第１保持部２３は、第２フレームの先端に固定された基部２３１と、この基部２３１に上下に開閉可能に設けられた蓋部２３２と、を備える。
第１保持部２３は、基部２３１上にエンジン前方下側フレーム１２１が位置した状態で、蓋部２３２を閉じて、エンジン前方下側部１２のエンジン前方下側フレーム１２１を上下方向から挟んで挟持することで、エンジン前方下側部１２を保持する。

第２保持部２４は、第３フレーム２２３の下部に設けられている。この第２保持部２４は、第１保持部２３と同様の構成であり、エンジン前方下側部１２の連結フレーム１２２を上下方向から挟んで挟持することで、このエンジン前方下側部１２を保持する。

第３保持部２５は、第４フレーム２２４の上端に設けられ、第４フレーム２２４の上端から幅方向に延びる支持フレーム２５１と、この支持フレーム２５１の両端に幅方向を回転軸として回転可能に設けられた一対の係止片２５２と、を備える。
第３保持部２５は、一対の係止片２５２を回転させて、メイン部１３の一対のサブフレーム１４５を外側から挟持することで、メイン部１３を保持する。

第４保持部２６は、第４フレーム２２４の途中に設けられ、幅方向に進退する一対のピン２６１を備える。この第４保持部２６は、一対のピン２６１を、それぞれ、メイン部１３の一対の突出片１５３の間に挿入することで、このメイン部１３を保持する。

第５保持部２７は、第４フレーム２２４の上端の一側面に設けられ、幅方向に進退するピン２７１を備える。この第５保持部２７は、ピン２７１を、メイン部１３の貫通孔１４７に挿入することで、このメイン部１３を保持する。

把持装置５０は、フレーム１０のヘッドパイプ１１の位置および姿勢を調整するものである。この把持装置５０は、ヘッドパイプ１１を把持する把持部５１と、この把持部５１１の傾きを調整する傾き調整機構５２と、この傾き調整機構５２の床面からの高さ位置を調整する高さ位置調整機構５３と、この高さ位置調整機構５３の略水平方向の位置を調整する水平位置調整機構５４と、を備える。

傾き調整機構５２は、フレーム１０幅方向を軸方向として、把持部５１を回転させるものである。
高さ位置調整機構５３は、略鉛直方向に延びるスライドレール５３１と、傾き調整機構５２を支持しスライドレール５３１に沿って移動するスライド部５３２と、を備える。
水平位置調整機構５４は、床面に設けられて略水平方向に延びるスライドレール５４１と、高さ位置調整機構５３のスライドレール５３１を支持しスライドレール５４１に沿って移動するスライド部５４２と、を備える。

次に、上述のフレーム溶接システム１の動作について、図５のフローチャートを参照しながら説明する。
初期設定として、プリセットエリア３０の支持装置３１には、支持治具２０が装着され、溶接エリア４０の支持装置４１には、別の支持治具２０が装着されているものとする。
ステップＳ１では、人手でプリセットエリア３０の支持治具２０に部品１１〜１３を組み合わせた状態で載置する。

ステップＳ２では、制御装置６０により支持治具２０の保持部２３〜２７を駆動して、部品１１〜１３をクランプする。
具体的には、まず、エンジン前方下側部１２をセットし、保持部２３、２４を駆動して、このエンジン前方下側部１３を保持する。次に、ヘッドパイプ１１およびメイン部１３をセットし、保持部２５〜２７を駆動して、メイン部１３を保持する。

ステップＳ３では、制御装置６０によりプリセットエリア３０の支持装置３１と溶接エリア４０の支持装置４１とを解除し、４台の把持ロボット４２を制御して、プリセットエリア３０の支持治具２０と、溶接エリア４０の支持治具２０と、を入れ替える。

溶接エリア４０の支持治具２０には、部品１１〜１３がセットされた状態となったので、ステップＳ４では、制御装置６０により把持装置５０を制御して部品１１を把持し、４台の把持ロボット４２を制御して、溶接エリア４０の支持治具２０上の部品１２、１３を把持する。

ステップＳ５では、制御装置６０により支持治具２０の保持部２３〜２７のうち保持部２６以外を駆動して、支持治具２０による部品１１〜１３のクランプを解除する。
具体的には、保持部２３、２４を駆動して、エンジン前方下側部１２の保持を解除するとともに、保持部２５、２７を駆動して、メイン部１３の保持を解除する。

ステップＳ６では、制御装置６０により把持装置５０を制御して部品１１の位置および姿勢を微調整し、把持ロボット４２により、部品１２、１３の相対的な位置や姿勢を微調整する。ここで、保持部２６による保持されたメイン部１３の連結フレーム１５２を精度の基準として、調整を行う。

ステップＳ７では、把持装置５０および把持ロボット４２により微調整した状態で、制御装置６０により２台の溶接ロボット４３を制御して、これら部品１１〜１３の当接する部分を仮溶接する。

ステップＳ８では、制御装置６０により把持ロボット４２を制御して、仮溶接した部品１１〜１３を溶接エリア４０から次工程（本溶接）のエリアに搬送する。

一方、ステップＳ３が完了すると、プリセットエリア３０の支持治具２０には、部品１１〜１３が取り外された状態となる。そこで、ステップＳ９では、上述のステップＳ１と同様に、人手でプリセットエリア３０の支持治具２０に別の部品１１〜１３を組み合わせた状態で載置する。

ステップＳ１０では、上述のステップＳ２と同様に、制御装置６０により支持治具２０の保持部２３〜２７を駆動して、別の部品１１〜１３をクランプし、待機する。

ステップＳ１１では、ステップＳ８で、部品１１〜１３の溶接エリア４０からの搬出が完了し、かつ、ステップＳ１０で、支持治具２０による別の部品１１〜１３の保持が完了したか否かを判定する。この判定がＮＯである場合には、ステップＳ１１を繰り返し、ＹＥＳである場合には、ステップＳ３に戻る。

以上のようにして、溶接エリア４０で部品１１〜１３の相対的な位置および姿勢の調整と溶接作業とを行う間、プリセットエリア３０で支持治具２０に別の部品１１〜１３をセットする作業を行う。

本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）支持治具２０を用いて部品１１〜１３を人手で組み合わせて、その後、複数の把持ロボット４２によりこれら部品１１〜１３同士の相対的な位置や姿勢を調整する。よって、把持ロボット４２により、既に組み合わされた部品１１〜１３同士の相対的な位置や姿勢を調整するだけでよいので、従来のようにロボットでワークを組み合わせた場合に比べて、把持ロボット４２の動作を簡素化できるから、部品１１〜１３を容易に位置決めできる。

また、把持ロボット４２と支持治具２０のみで部品１１〜１３を位置決めできるので、システムの汎用性が高くなる。
また、溶接エリア４０で部品１１〜１３同士の相対的な位置や姿勢を調整する期間に、プリセットエリア３０で別の部品１１〜１３を支持治具２０に載置する作業を行うことができるので、作業効率を向上できる。

（２）溶接した部品１１〜１３を次工程のエリアに搬送すると、溶接エリア４０には支持治具２０が残ることになる。よって、この支持治具２０を再度利用することにより、全部で２個の支持治具２０を用意するだけでよいので、製造コストを低減できる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。

本発明の一実施形態に係るフレーム溶接システムの概略を示す斜視図である。前記実施形態に係るフレーム溶接システムで溶接されるフレームの斜視図である。前記実施形態に係る支持治具の側面図である。前記実施形態に係る支持治具の正面図である。前記実施形態に係るフレーム溶接システムのフローチャートである。

符号の説明

１フレーム溶接システム（ワーク位置決めシステム）
１１〜１３部品（ワーク）
３０プリセットエリア（第１エリア）
４０溶接エリア（第２エリア）
４２把持ロボット
２０支持治具
６０制御装置（制御部）

Claims

複数のワーク同士の位置決めを行うワーク位置決めシステムであって、
複数のロボットと、
前記複数のワークを組み合わせた状態で保持または解放可能な支持治具と、
前記複数のロボットおよび前記支持治具を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記複数のロボットを制御して前記支持治具上の前記複数のワークを把持し、その後、前記支持治具を制御して前記複数のワークの保持を解除することを特徴とするワーク位置決めシステム。
複数のワーク同士の位置決めを行うワーク位置決め方法であって、
第１エリアに支持治具を配置し、当該支持治具上に前記複数のワークを組み合わせた状態で載置する手順と、
前記複数のワークを前記支持治具に保持させる手順と、
前記複数のワークを保持した支持治具を第２エリアに搬送する手順と、
複数のロボットにより前記支持治具上の前記複数のワークを把持する手順と、
前記支持治具による前記複数のワークの保持を解除する手順と、
前記複数のロボットにより前記支持治具上の複数のワークの相対的な位置および姿勢を調整する手順と、を備えることを特徴とするワーク位置決め方法。
請求項２に記載のワーク位置決め方法において、
前記複数のワークの相対的な位置および姿勢を調整した後、前記ワーク同士の接合部分を溶接して、前記複数のロボットのうち少なくとも１台により、当該溶接したワークを次工程のエリアに搬送する手順を備えることを特徴とするワーク位置決め方法。