JP3210630U - 溶接部品供給補助装置 - Google Patents

Abstract

【課題】溶接部品を、把持、吸着および吸引することなく移動し、母材の溶接位置へ正確にあてがうことができるようにする溶接部品供給補助装置を提供する。【解決手段】溶接部品供給補助装置は、ねじ溝５が設けられた穴を有する溶接部品１を載置する部品載置台１０と、溶接部品のねじ溝に対応するねじ山が形成された回転軸４７を有し、回転軸を、部品載置台に載置された溶接部品のねじ溝に螺合して溶接部品を支持する螺合支持機構３０とを備える。【選択図】図１

Description

本考案は、溶接部品供給補助装置に関する。

金属の溶接部品（金具など）を母材の溶接部位に溶接する溶接工程では、部品を溶接部位に移動する治具やハンドリングロボット、溶接部位にあてがわれた部品を溶接する溶接ロボットなど、多関節アームを備えたロボットが用いられているが、特に小さい部品の移動や溶接部位における位置出しなどはハンドリングが難しく、改善が望まれている。

一般に、部品を溶接部位に移動する治具やハンドリングロボットは、その先端部が部品を把持するフィンガや磁力で部品を吸着する電磁石や負圧で部品を吸引するバキュームパッドなどにされている。

ところで、溶接部位や部品の大きさによっては、治具やロボットの先端部が部品を把持できず、また吸着、吸引などでは溶接部位での位置出しの精度が得られないことがある。

特開２０００−０９４１４７号公報

従来、治具やロボットなどで溶接部品を移動して母材の溶接位置にあてがう場合、小さい部品は掴む部分が少ないことや、また吸着、吸引する場合は、部品は移動できるとしても溶接部位での位置だし精度が出ない、などといった問題がある。

本考案はこのような課題を解決するためになされたもので、溶接部品を、把持、吸着および吸引することなく移動し、母材の溶接位置へ正確にあてがうことができる溶接部品供給補助装置を提供することにある。

本考案の溶接部品供給補助装置は、ねじ溝が設けられた穴を有する溶接部品を載置する部品載置台と、前記溶接部品のねじ溝に対応するねじ山が形成された回転軸を有し、前記回転軸を、前記部品載置台に載置された前記溶接部品のねじ溝に螺合して前記溶接部品を支持する螺合支持機構とを備える。

本考案によれば、金属部品を、把持、吸着および吸引することなく移動し、母材の溶接位置へ正確にあてがうことができる。

第１実施形態の溶接部品供給システムの構成を示す図である。 螺合支持機構の要部構成を示す図である。 この溶接部品供給システムの動作を示すフローチャートである。 螺合支持機構が溶接部品を支持した状態を示す図である。 母材に溶接部品をあてがった状態を示す図である。 第２実施形態の溶接部品供給システムの構成を示す図である。

以下、図面を参照して実施の形態を詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１は第１実施形態の溶接部品供給システムの構成を示す図である。

図１に示すように、この第１実施形態の溶接部品供給システムは、部品載置台１０と螺合支持機構３０とからなる溶接部品供給補助装置と、この溶接部品供給補助装置の螺合支持機構３０を支持するチャック機構６（把持機構）をアーム先端に有する多関節アームのハンドリングロボット（移動機構）とを備える。ハンドリングロボットのロボット全体は図示しない。ハンドリングロボットは溶接部品供給装置といえる。

溶接部品１は、例えば長方形の鋼板２（以下「金具２」と称す）に設けた穴３の位置に合わせて金具２の裏面に、ねじ溝５を有するナット４を溶接などで固定した上で金具２を裏面側に所定角度で屈曲させたものである。なおここで示した溶接部品１は一例であり、ねじ溝が設けられた穴を有する金具であれば、他の形状のものであってもよい。

ハンドリングロボットは、多関節アームを立体的に駆動してアーム先端部の螺合支持機構３０に、部品載置台１０の溶接部品１を支持させて移動し被溶接部材である母材６０（図５参照）の溶接部位にあてがう（当接する）。

より詳細には、ハンドリングロボットは、部品載置台１０に載置された溶接部品１の螺合位置に螺合支持機構３０を移動し、降下させて螺合支持機構３０に溶接部品１を支持した後、溶接部品１を支持した螺合支持機構３０を、溶接対象の母材６０の溶接位置へ移動する。

母材６０と溶接部品１との溶接自体は、溶接ロボット（ロボット全体は図示せず）が、母材６０の溶接部位にトーチ６１を移動して溶接部品１を溶接する。なお母材６０は、平坦な鋼材でもよく、また立体的な鋼材であってもよく、特に限定しない。

この例では、ハンドリングロボットのアーム先端にチャック機構６を設けて、螺合支持機構３０を他の軸径のものと容易に交換できるようにしているが、チャック機構６を介さずに螺合支持機構３０をアーム先端に直接固定してもよい。

部品載置台１０は、ねじ穴３およびねじ溝５が設けられた溶接部品１をガイドしつつ載置するものである。

部品載置台１０は、基台１１と、この基台１１の両側に基台１１を挟むようにボルト１３で固定されたガイド板１２と、基台１１の上面（溶接部品１の載置面）に固定されたマグネット台１４と、ガイド板１２と並んで基台１１にボルト１６で固定された支持板１５と、支持板１５の両側面に支持板１５を挟んで支持板１５から上に突出するようにボルト１８で固定されたガイド板１７と、支持板１５の上面に螺合されたボルト１９と、基台１１のマグネット台１４に隣接して突設されたガイド機構（軸２０とスプリング２１）とを備える。

マグネット台１４は、置かれた溶接部品１が振動などでずれないようにその位置に保持しておくためのものである。基台１１の幅は溶接部品１の幅とほぼ同じ幅である。２つのガイド板１２は、溶接部品１の幅とほぼ同じ間隔で設けられており、マグネット台１４の上に載置および保持された溶接部品１が回転しないように溶接部品１の側縁部分をガイドするものである。

ガイド板１７は、螺合支持機構３０が降下するときに螺合支持機構３０がぶれないように螺合支持機構３０の側縁をガイドするものである。

ボルト１９は、螺合支持機構３０が降下したときの高さ方向の位置を規制するものである。ガイド機構（軸２０とスプリング２１）は、螺合支持機構３０が水平に降下するようにガイドするものである。

ガイド機構では螺合支持機構３０が降下する際に、基材３１に設けた穴３１ａに軸２０が挿通することで、溶接部品１のねじ穴３と回転軸４７との軸方向の位置合せを行う。スプリング２１はスプリング４４と同等の付勢力のものが用いられており、降下時に螺合支持機構３０には２つのスプリング２１、４４により同等の付勢力が働くので、螺合支持機構３０は水平が保たれたまま降下する。

螺合支持機構３０は、部品載置台１０に載置された溶接部品１のねじ溝５に回転軸４７を螺合して溶接部品１を支持する。

螺合支持機構３０は、板状の基材３１と、この基材３１に設けられ、ギア３４ａ、３４ｂを有するギアボックス３２と、ギアボックス３２の上に取付けられ、ギアボックス３２のギア３４ａを回転駆動する駆動部としてのモータ３３と、ギアボックス３２のギア３４ｂの中心軸としてギア３４ｂに支持された回転軸４７と、回転軸４７の周囲に設けられた付勢機構４０とを備える。回転軸４７の少なくとも下端部には溶接部品１のねじ溝５に対応するねじ山４７ａ（ねじ部）が形成されている。ギアボックス３２のギア３４ａ、３４ｂは、モータ３３の駆動力（回転）を回転軸４７に伝達し回転させる。

付勢機構４０は、回転軸４７が回転して溶接部品１のねじ溝５に螺合したときに、溶接部品１に一定の付勢力をかけて溶接部品１の支持力を高める働きをする。これにより螺合した後、溶接部品１を移動する際に溶接部品１が振動や遠心力などで向きが変わったり、回転したりすることを防止できる。

図２に示すように、付勢機構４０は、螺旋状に巻回されたスプリング４４と、このスプリング４４の一端に設けられ、スプリング４４を螺合支持機構３０（の基材３１）に固定する固定部材としてのワッシャー４５（リング状部材）と、スプリング４４の他端に設けられ、溶接部品１に面で接して押圧するための押圧部材としてのワッシャー４６（リング状部材）とを備える。スプリング４４はつぶされる方向の力が働くことで、押し戻す方向に付勢力が生じる。

以下、図３〜図５を参照してこの第１実施形態の溶接部品供給システムの動作を説明する。
この実施の形態の溶接部品供給システムの場合、溶接部品１を自動パーツフィーダーなどにより部品載置台１０のマグネット台１４の上にセットする（図３のステップＳ１０１）。

続いて、ハンドリングロボットが、多関節アームを駆動し、アーム先端部に支持している螺合支持機構３０の回転軸４７を、部品載置台１０の溶接部品のねじ穴３の上方の位置に移動する（図２参照）。

そして、モータ３３を駆動して回転軸４７を正転（ねじが締まる方向）させて、その位置から、図４の矢印Ｓ１で示すように、螺合支持機構３０を下降させることで、回転軸４７の下端部が溶接部品１のねじ溝５に螺合する（ステップＳ１０２）。

この際、回転軸４７の下端部が螺合した分だけスプリング４４が矢印Ｓ２の方向に縮められるため、反発力が働き、スプリング４４の下端のワーシャー４６が溶接部品をその反発力で押圧することになる。

螺合した後、ハンドリングロボットが、アームを駆動して、螺合支持機構３０を、予め固定治具などで固定されている溶接対象の母材６０の位置へ移動し、溶接部品１を母材６０の溶接位置に当接、つまりあてがう（ステップＳ１０３）（図５参照）。

その後、図５に示すように、溶接ロボットが多関節アームを駆動して、アーム先端に設けたトーチ６１で溶接部品１を溶接する（ステップＳ１０４）。溶接部位を符号６２で示す。

溶接後、トーチ６１が移動されると、モータ３３を逆方向に駆動して回転軸４７を逆転しながら螺合支持機構３０を上方へ移動することで、母材６０に溶接された溶接部品１をそのままにして回転軸４７を抜くことができる。これを支持の解除という（ステップＳ１０５）。

このようにこの第１実施形態の溶接部品供給システムによれば、螺合支持機構３０により部品載置台１０に載置された溶接部品１のねじ溝５に回転軸４７を螺合して溶接部品１を支持することで、溶接部品１を、把持および吸着することなく移動し、母材６０の溶接部位へ正確にあてがうことができるようになる。

（第２実施形態）
図６は第２実施形態の溶接部品供給装置の構成を示す図である。なおこの第２実施形態を説明するにあたり第１実施形態と同じ構成には同一の符号を付しその説明は省略する。この第２実施形態は、第１実施形態の変形例であり、回転軸５７の下端のねじ山５７ｂ（ねじ部）で溶接部品１を螺合・支持する構造はそのままに回転軸５７の動きやガイド機構を変更したものである。

図６に示すように、第２実施形態の溶接部品供給システムは、部品載置台７０と螺合支持機構５０とからなる溶接部品供給補助装置と、この溶接部品供給補助装置の螺合支持機構５０を支持するチャック機構６（図１参照）をアーム先端に有する多関節アームのハンドリングロボット（移動機構）とを備える。

部品載置台７０は、溶接部品１をガイドしつつ載置するものである。部品載置台７０は、基台７１と、この基台７１にボルト７２で固定されたガイド部材７３と基台７１の上面（溶接部品１の載置面）に固定されたマグネット台１４とを備える。

ガイド部材７３は、その側面で溶接部品１に当接しガイドする。マグネット台１４は、置かれた溶接部品１が振動などでずれないようにその位置に保持しておくためのものである。

螺合支持機構５０は、部品載置台７０に載置された溶接部品１のねじ溝５に回転軸５７の下端のねじ山５７ｂを螺合してスプリング４４の付勢により溶接部品１を支持する。

螺合支持機構５０は、板状の基材５１と、この基材５１に設けられ、ギア５４ａ、５４ｂを有するギアボックス５２と、ギアボックス５２の上に取付けられ、ギアボックス５２のギア５４ａを回転駆動する駆動部としてのモータ３３と、板状の基材５１を貫通する穴に設けられた金属のスリーブ５９と、ギアボックス５２のギア５４ｂの中心軸としてギア５４ｂに支持された回転軸５７と、回転軸５７の周囲に設けられた付勢機構８０とを備える。

回転軸５７には、ねじ山５７ａ、５７ｂが設けられている。ねじ山５７ｂは、回転軸５７の下端部に形成されている。ねじ山５７ｂは、溶接部品１のねじ溝５に対応する径で設けられている。

ねじ山５７ａは、回転軸５７の中央部に、スリーブ５９の内壁に設けられたねじ溝に対応する径で設けられている。このねじ溝が回転軸５７のねじ山５７ａと螺合して回転軸５７を矢印Ｓ４の方向（軸方向）へ移動する。

回転軸５７の軸方向への移動を考慮し、ギア５４ａ、５４ｂは、第１実施形態よりも厚みのあるものにされている。

付勢機構８０は、板状の基材５１に設けられたベース板５５ａにボルト５６で固定されたバネケース５５ｂと、このバネケース５５ｂに圧入して固定されたスプリング４４と、このスプリング４４の下端に固定された筒状部材５８（溶接部品１に付勢力を直接与える部材）とを有する。

付勢機構８０は、回転軸５７が回転して溶接部品１のねじ溝５に螺合したときに、溶接部品１に一定の付勢力をかけて溶接部品１の支持力を高める働きをする。これにより螺合した後、溶接部品１を移動する際に溶接部品１が振動や遠心力などで向きが変わったり、回転したりすることを防止できる。

ベース板５５ａとバネケース５５ｂには、回転軸５７が挿通する穴が設けられている。スプリング４４はその内側に回転軸５７が挿通するようにバネケース５５ｂに支持（固定）されている。

以下、第２実施形態の溶接部品供給システムの動作を説明する。
この第２実施形態の溶接部品供給システムでは、部品載置台７０のマグネット台１４の上に溶接部品１をセットする。この際、溶接部品１をガイド部材７３の側面に当接させて位置決めする。

位置決め後、ハンドリングロボットが、多関節アームを駆動し、アーム先端部に支持している螺合支持機構５０の回転軸５７を、部品載置台７０にセットした溶接部品１のねじ溝５（ねじ穴３）の真上の位置に移動する。

続いて、ハンドリングロボットが降下して螺合支持機構３０を降下させることで、付勢機構８０のスプリング４４の下部の筒状部材５８が溶接部品１に当接し、さらにその位置から数ミリメートル下降しスプリング４４の付勢力を溶接部品１に加えて停止する。この位置ではスプリング４４の内側の回転軸５７の下端部は溶接部品１に到達していない。

続いて、モータ３３が駆動して回転軸５７を正転（ねじが締まる方向）させると、その位置から回転軸５７だけが回転しながら矢印Ｓ４の下方向へ降下して回転軸５７の下端部のねじ山５７ｂが溶接部品１のねじ溝５に螺合する。

螺合した後、ハンドリングロボットが、アームを駆動して、溶接部品１を支持した螺合支持機構５０全体を、予め固定治具で固定されている溶接対象の母材６０の位置へ移動し、溶接部品１を母材６０の溶接位置に当接、つまりあてがう。これ以降の動作は第１実施形態と同様である。

このようにこの第２実施形態の溶接部品供給システムによれば、第１実施形態と同様に、溶接部品１を、把持および吸着することなく移動し、母材６０の溶接部位へ正確にあてがうことができるようになる。
また、この第２実施形態によれば、ハンドリングロボットを停止した状態で回転軸５７だけを回転させながら下降させて溶接部品１のねじ溝５に螺合するようにしたので、下降時のハンドリングロボット側の細かなプログラミングの手間がなくなる。また螺合の際の位置出し精度を向上することができる。さらに部品載置台７０の構成を簡素化でき、治具のコストダウンを図ることができる。

実施の形態を説明したが、この実施の形態は、例として示したものであり、この他の様々な形態で実施が可能であり、要旨を逸脱しない範囲で、構成要素の省略、置き換え、変更を行うことができる。

１…溶接部品、２…金具、３…ねじ穴、４…ナット、５…ねじ溝、６…チャック機構、１０、７０…部品載置台、１１、７１…基台、１２…ガイド板、１３、１６、１８、１９、５５ｂ、７２…ボルト、１４…マグネット台、１５…支持板、１７…ガイド板、２０…軸、２１…スプリング、３０、５０…螺合支持機構、３１、５１…基材、３１ａ…穴、３２、５２…ギアボックス、３３…モータ、３４ａ、３４ｂ、５５ａ、５５ｂ…ギア、４０、８０…付勢機構、４４…スプリング、４５、４６…ワッシャー、４７、５７…回転軸、５８…筒状部材、６０…母材、６１…トーチ、６２…溶接部位、７３…ガイド部材。

Claims (5)

1. ねじ溝が設けられた穴を有する溶接部品を載置する部品載置台と、
   前記溶接部品のねじ溝に対応するねじ山が形成された回転軸を有し、前記回転軸を、前記部品載置台に載置された前記溶接部品のねじ溝に螺合して前記溶接部品を支持する螺合支持機構と
   を具備することを特徴とする溶接部品供給補助装置。
2. 前記螺合支持機構は、
   前記回転軸を回転させる駆動部と、
   前記回転軸の周囲に設けられ、前記回転軸が回転して前記溶接部品のねじ溝に螺合したときに、前記溶接部品に一定の付勢力をかけて、前記溶接部品を支持する付勢機構と
   をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の溶接部品供給補助装置。
3. 前記付勢機構が、
   螺旋状に巻回されたスプリングと、
   前記スプリングの一端に設けられ、前記スプリングを前記螺合支持機構に固定する固定部材と、
   前記スプリングの他端に設けられ、前記溶接部品に面で接して押圧するための押圧部材と
   を具備する請求項２に記載の溶接部品供給補助装置。
4. 前記螺合支持機構は、
   前記駆動部により前記回転軸を逆転させることで前記溶接部品の支持を解除する請求項２に記載の溶接部品供給補助装置。
5. 前記部品載置台は、
   前記溶接部品を螺合位置に磁力で保持するためマグネット台座をさらに具備する請求項１に記載の溶接部品供給補助装置。

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