JP3838812B2 - ワーク保持装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動組立装置、例えば溶接ロボットにて溶接を行う際に、被溶接物であるワークを保持するためのワーク保持装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動組立装置、例えば自動溶接装置においては、被溶接物であるワークを保持装置により保持させるとともに、溶接ロボットにより、所定箇所の溶接が自動的に行われている。
この溶接時において、例えばワークの周囲の所定箇所を溶接する必要がある場合には、保持装置側に設けられているワークを保持する回転テーブルが、所定角度回転されて、例えば、下向き溶接ができるように、常に、溶接箇所が上側に位置するようにされている。
【０００３】
ところで、この種の保持装置は、溶接ロボットに連動して作動するようにされており、具体的には、溶接ロボットの動作プログラムに、保持装置側の回転テーブルの制御データも入力されており、したがって溶接ロボット側と保持装置側とは、多数の制御線により、互いに接続されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、溶接ロボット側と保持装置側との間には、多数の制御線を敷設する必要があり、したがってその敷設作業が非常に面倒であるとともに、例えば保持装置を変更する場合には、制御線の配線をやり直す必要があり、さらに保持装置の機種が変わった場合には、動作プログラムについても変更しなければならないという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、制御線の配線を不要にし得るとともに、保持装置が変更になった場合でも、自動組立装置側の動作プログラムの変更を不要にし得るワーク保持装置を提供することを目的とする。
【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、本発明のワーク保持装置は、自動組立装置の操作部材によりワークの組み立てを行う際に、ワークを保持するとともに所定軸心回りでその回転姿勢を制御し得るワーク保持装置であって、装置本体側に、回転駆動装置により所定軸心回りで回転自在にされたワークの保持体を設けるとともに、操作部材の接近または接触を検出する検出器を複数個設け、かつこれら各検出器からの検出信号を入力して上記回転駆動装置を制御することにより、上記保持体を各検出器に応じて設定された所定角度でもって回転させる制御部を設け、さらに上記各検出器をそれぞれ装置本体側に形成された各穴部内に配置したものであり、また上記構成における各検出器として光センサを使用したものである。
【０００７】
上記の構成によると、保持装置側に、自動組立装置側の操作部材を検出し得る検出器を複数個配置するとともに、この検出器からの検出信号により、ワークを保持する保持体を、検出器に応じて設定された所定角度で回転させるようにしたので、例えば自動組立装置と保持装置とが連動されているものに比べて、互いの制御線の配線の必要がないため、自動組立装置の設置作業の容易化、ひいては設置コストの低減化を図り得る。
【０００８】
また、自動組立装置側と保持装置側との制御が連動されていないため、自動組立装置側の動作プログラムに保持装置側の制御データを入力する必要もなく、したがって動作プログラムをティーチングにより作成する場合には、ティーチング作業を容易に行うことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態における自動組立装置におけるワーク保持装置を、図１〜図３に基づき説明する。
なお、本実施の形態においては、自動組立装置として、溶接ロボットに適用した場合について説明する。
【００１０】
図１に示すように、この溶接ロボット１は、例えば多関節型のロボットアーム２を有するもので、ロボットアーム２の先端には、溶接トーチ（操作部材の一例）３が取り付けられている。
そして、この溶接ロボット１に対応する位置には、被溶接物であるワークＷを保持するためのワーク保持装置（以下、単に、保持装置という）１１が具備されている。
【００１１】
この保持装置１１は、図２および図３に示すように、装置本体であるケーシング１２内に配置された電動機（回転駆動装置の一例）１３と、この電動機１３の出力軸に例えば減速機などを介して連結されたに回転軸体（勿論、減速機の出力軸であってもよい）１４と、この回転軸体１４の先端部に取り付けられた円形の保持板体（保持体の一例）１５と、上記ケーシング１２の上部に複数箇所で形成された穴部１６内にそれぞれ配置された複数個の光センサ（検出器の一例で、勿論、穴部の内壁面に、投光部および受光部が取り付けられている）１７と、これら各光センサ１７からの検出信号を入力して上記保持板体１５を所定角度だけ回転させる制御信号を上記電動機１３に出力する制御部１８とから構成されている。
【００１２】
すなわち、この制御部１８は、上記各光センサ１７からの検出信号に応じて、保持板体１５の回転姿勢（基準位置に対する回転角度である）の制御信号を出力して、保持板体１５に保持されているワークＷの回転姿勢を制御する機能を有するものである。例えば、光センサ１７が８個設けられている場合には、第１〜第８光センサ１７Ａ〜１７Ｈは、３６０度を光センサ１７の設置個数である「８」で割った角度毎の位置、すなわち基準位置である０度位置、４５度位置、９０度位置・・・２７０度位置、３１５度位置というように、基準位置に対するそれぞれの回転角度を示すようにされている。したがって、第３光センサ１７Ｃが作動すれば、９０度の回転姿勢となるように、制御部１８により、電動機１３が制御される。
【００１３】
また、上記保持板体１５にワークを保持させるのに、保持治具２１が使用される。
この保持治具２１は、保持板体１５側にボルト２２などにより直接取り付けられる取付部であるフランジ部２１ａと、このフランジ部２１ａに溶接により固定突設されるとともにワークＷに応じた形状に、例えばボックス状にされた保持部２１ｂとから構成され、またこの保持部２１ｂには、ワークＷを固定するための押さえ具２３が設けられている。
【００１４】
上記構成において、例えばその端縁部同士が９０度で交わるように組み立てるべき一対の板体３１Ａ，３１Ｂ同士の対向端部である角部を溶接する場合、保持板体１５に取り付けられた保持治具２１のボックス状の保持部２１ｂに、一対の板体３１Ａ，３１Ｂ同士を、その端縁部が互いに対向するようにように、それぞれ押さえ具２３により固定する。
【００１５】
そして、溶接ロボット１により、その端縁部である角部の溶接を行うのであるが、例えば保持部２１ｂに固定された状態から、例えば基準位置である０度から９０度回転させた位置で溶接を行う場合には、溶接ロボット１の溶接トーチ３を、回転姿勢が９０度の指示を出す第３光センサ１７Ｃが配置された穴部１６内に挿入する。
【００１６】
すると、穴部１６内に配置された第３光センサ１７Ｃによる溶接トーチ３の検出信号が制御部１８に入力され、この制御部１８から保持板体１５を９０度回転させる制御信号が電動機１３に出力され、したがって一対の板体３１Ａ，３１Ｂ同士の溶接箇所が上面に移動されて、下向き溶接が行われる。
ここでは、一対の板体３１Ａ，３１Ｂ同士の角部の溶接について説明したが、一度に、ボックス状の部品を溶接する場合には、４つの溶接箇所が、それぞれ上面にくるように、溶接ロボット１の溶接トーチ３が、所定の各穴部１６に順番に挿入されて、各検出センサ１７の検出動作により、回転姿勢が順次変更されることになる。
【００１７】
このように、保持装置１１のケーシング１２に形成された穴部１６に溶接トーチ３を挿入するだけで、光センサ１７を介して、自動的に、ワークＷの回転姿勢が変更される。
すなわち、ワークへの作業姿勢の変更が必要になった時点で、溶接ロボット側の作業操作により、保持装置側の電動機にその旨の指示を与えることができ、従来のように、溶接ロボットと保持装置とが連動されているものに比べて、互いの制御線の配線作業（敷設作業）の必要がないため、溶接ロボットの設置作業の容易化、ひいては設置コストの低減化を図り得るとともに、設置レイアウトについても、自由度が広がり、さらなる設置作業の容易化も可能となる。
【００１８】
また、溶接ロボット側と保持装置側との制御が連動されていないため、溶接ロボット側の動作プログラムに保持装置側の制御データを入力する必要もなく、したがって動作プログラムをティーチングにより作成する場合には、ティーチング作業を非常に容易に行うことができる。
また、保持装置が溶接ロボット側に対して制御線などで連結されていないため、スペースが許す限り、保持装置を３台以上配置することができるとともに、保持装置の機種が変更になった場合でも、回転角度を指示するセンサが配置されていればよく、したがって動作プログラムの変更をする必要がない。例えば、従来のように、互いに制御線により連結されている場合には、制御が連動しているという点で、２台が限界であり、また保持装置の機種が変更になった場合には、動作プログラムについても手直しが必要となる。
【００１９】
さらに、保持装置側の動作に異常がある場合には、従来の場合であれば、溶接ロボット側の制御装置若しくは動作プログラムに、または保持装置側のいずれに不具合があるのかが判断できないが、上述したように、保持装置が溶接ロボット側から分離されているため、動作がおかしい場合には、保持装置側に原因があるのが明確に分かるという利点も有している。
【００２０】
ところで、上記実施の形態においては、ワークを保持する保持治具２１の保持部２１ｂを、フランジ部２１ａ側に溶接により固定したが、例えば図４に示すように、保持治具４１を、保持板体１５に、取付ボルト４２により取り付けられるフランジ部４３と、このフランジ部４３に溶接により固定される保持部４４とから構成し、さらに上記フランジ部４３を、保持板体１５側に、直接、上記取付ボルト４２により取り付けられるベース板部４３ａと、このベース板部４３ａに連結ボルト４５により連結される固定板部４３ｂとから構成するようにしてもよい。
【００２１】
このような構成にすることにより、保持部４４をフランジ部４３に溶接により固定する際に、保持部４４において、直接、溶接されるのは固定板部４３ｂであり、したがって保持部４４を固定板部４３ｂに溶接する際に発生する熱は、ベース板部４３ａに伝わるのが減じられ、したがって保持部をフランジ部に、直接、溶接する場合に生じるフランジ部での熱変形を抑制（防止）することができる。
【００２２】
また、上記実施の形態においては、溶接トーチを検出するのに、光センサを使用したが、例えば近接センサなどの非接触式センサ、およびタッチセンサなどの接触式センサも使用することができる。
【００２３】
また、上記実施の形態においては、溶接ロボットによる溶接作業に適用した場合について説明したが、この保持装置は、溶接以外の他の組立作業にも適用することができる。
また、上記実施の形態においては、光センサを８個配置した場合について説明したが、ワークにおける溶接箇所の増減に応じて、適宜、光センサの配置個数の増減をすることができるとともに、その回転姿勢の角度についても、等角度以外の任意角度に設定することもできる。
【００２４】
さらに、上記実施の形態においては、保持板体を回転させる回転駆動装置として、電動機を使用したが、例えばシリンダ装置などによりラックを移動させて、ピニオンを駆動するような機構を使用することもできる。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように本発明の構成によると、保持装置側に、自動組立装置側の操作部材を検出し得る検出器を複数個配置するとともに、この検出器からの検出信号により、ワークを保持する保持体を、検出器に応じて設定された所定角度で回転させるようにしたので、例えば自動組立装置と保持装置とが連動されているものに比べて、互いの制御線の配線の必要がないため、自動組立装置の設置作業の容易化、ひいては設置コストの低減化を図り得る。
【００２６】
また、自動組立装置側と保持装置側との制御が連動されていないため、自動組立装置側の動作プログラムに保持装置側の制御データを入力する必要もなく、したがって動作プログラムをティーチングにより作成する場合には、ティーチング作業を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における溶接ロボットおよびワーク保持装置の概略構成を示す側面図である。
【図２】同ワーク保持装置の概略構成を示す斜視図である。
【図３】同ワーク保持装置の概略構成を示すブロック図である。
【図４】同ワーク保持装置における保持治具の変形例を示す側面図である。
【符号の説明】
Ｗ ワーク
１ 溶接ロボット
２ ロボットアーム
３ 溶接トーチ
１１ ワーク保持装置
１２ ケーシング
１３ 電動機
１４ 回転軸体
１５ 保持板体
１６ 穴部
１７ 光センサ
１８ 制御部
２１ 保持治具
４１ 保持治具

Claims (2)

1. 自動組立装置の操作部材によりワークの組み立てを行う際に、ワークを保持するとともに所定軸心回りでその回転姿勢を制御し得るワーク保持装置であって、
   装置本体側に、回転駆動装置により所定軸心回りで回転自在にされたワークの保持体を設けるとともに、操作部材の接近または接触を検出する検出器を複数個設け、かつこれら各検出器からの検出信号を入力して上記回転駆動装置を制御することにより、上記保持体を各検出器に応じて設定された所定角度でもって回転させる制御部を設け、
   さらに上記各検出器をそれぞれ装置本体側に形成された各穴部内に配置したことを特徴とするワーク保持装置。
2. 各検出器として光センサを使用したことを特徴とする請求項１に記載のワーク保持装置。

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