JP5012747B2 - 部品位置決め方法および部品位置決め用治具 - Google Patents

Description

本発明は、部品の溶接や機械加工や組立て等の作業時等に、部品を所定の位置に位置決めするための部品位置決め方法および部品位置決め用治具に関する。

従来、例えば自動車部品等の製作工程において、部品の溶接や機械加工や組立て等の作業のために、部品が所定の位置に位置決めされた状態で、溶接等の作業が行われるシステムが用いられている。かかるシステムにおいては、例えば、ロボットによる自動作業等によって溶接等の加工を受ける部品が、所定の位置に位置決めされる（例えば、特許文献１参照。）。

特許文献１には、組立工程等において部品（ワーク）を所定の位置に位置決め固定するための構成として、複数のアーム等からなる移動手段によって三次元方向に移動自在とされる位置決め手段と固定手段とを備える構成が開示されている。ここで、位置決め手段は、ワークに設けられた位置決め部に係合して、ワークを所定位置に位置決めし、固定手段は、ワークに設けられた固定部でワークを支持するとともに、ワークを所定位置に固定する。

また、従来、多種類の部品の製作工程において、部品を所定の位置に位置決めするための構成として、次のような構成（以下「従来構成」という。）が用いられている。すなわち、図９に示すように、従来構成においては、位置決めされる部品としてのワーク１０１が、ロボット１１０により支持された状態で所定の位置に位置決めされる。つまり、従来構成では、ロボット１１０の先端部において支持固定されたワーク１０１が、ロボット１１０によって溶接等の加工を受ける所定の位置まで運ばれて位置決めされる。

具体的には、ワーク１０１は、部品基準治具１２０を介してロボット１１０により支持される。図９では、ワーク１０１は、所定の形状を有する板状の部材である。ロボット１１０は、複数のアームを有するいわゆるロボットアームとして構成される。ロボット１１０の先端部に、部品基準治具１２０が設けられる。部品基準治具１２０は、ロボット１１０の動作により、三次元方向に自在に（相当程度の自由度をもって）移動可能とされる。

部品基準治具１２０は、ワーク１０１を支持するための支持面１２１を有する。部品基準治具１２０は、支持面１２１に対して、ワーク１０１を位置決めした状態で固定する。支持面１２１には、ワーク１０１を部品基準治具１２０に対して位置決めするためのピン状の位置決め突部１２２が設けられる。これに対し、ワーク１０１には、孔部１０１ａが設けられる。つまり、位置決め突部１２２が孔部１０１ａに挿入されることにより、ワーク１０１が支持面１２１上において部品基準治具１２０に対して位置決めされる。支持面１２１上において位置決めされた状態のワーク１０１は、クランプ機構等の固定手段（図示略）により、部品基準治具１２０に対して固定される。

このような構成により、ロボット１１０の動作によって部品基準治具１２０が移動させられることで、部品基準治具１２０に対して位置決めされた状態で固定されたワーク１０１が、所定の位置に位置決めされる。ここで、ロボット１１０は、例えば部品基準治具１２０に設けられるいわゆるツールセンターポイント（ＴＣＰ）等の位置基準を用いることにより、部品基準治具１２０を、ワーク１０１が位置決めされる所定の位置に対応する位置に位置決めする。そして、停止した状態のロボット１１０によって所定の位置に位置決めされたワーク１０１に対して、溶接等の作業が行われる。

このような従来構成によれば、ロボット１１０の可動範囲内であればどこでも（高い自由度で）部品基準治具１２０を配置することができる。つまり、例えば部品の種類等によってワーク１０１が位置決めされる所定の位置が異なる場合、その異なる複数の所定の位置に対して、ロボット１１０の可動範囲内で柔軟に対応することができる。このため、ロボット１１０によるワーク１０１の位置決めのための設備について高い汎用性が得られる。

ところで、所定の位置に対する部品の位置決めについては、部品が位置決めされた状態を保持する力（部品位置保持力）が必要とされる。つまり、部品位置保持力は、位置決めされた部品が加工等を受けることで部品に作用する力に抗して、部品の位置を保持する力である。部品位置保持力は、例えば、位置決めされた部品が溶接を受ける場合は、溶接による部品の変形にともなって生じる力等に対抗する力であり、位置決めされた部品が機械加工を受ける場合は、その機械加工時に部品に作用する力等に対抗する力である。

また、所定の位置に対する部品の位置決めについては、位置決めされた状態の部品に対して行われる作業の種類等に応じて、相当程度の精度（部品位置精度）が要求される。例えば、位置決めされた状態の部品に対してアーク溶接が行われる場合、百分の数ｍｍ程度の誤差範囲（バラツキ）の部品位置精度が要求されることがある。

このような所定の位置に対する部品の位置決めについての部品位置保持力および部品位置精度について、前述したような従来構成（図９参照）では、次のような問題がある。すなわち、従来構成においては、部品位置保持力が、ロボット１１０の停止状態（ワーク１０１の位置決め状態）において、前記のとおり部品基準治具１２０等に設けられる位置基準に作用する負荷に対するロボット１１０の剛性（支持剛性）に依存する。つまり、位置決めされた状態のワーク１０１の支持が、ロボット１１０のみによって行われる。このため、従来構成では、部品位置保持力が弱く、十分な部品位置保持力が得られない場合がある。従来構成において十分な部品位置保持力を得るために、ロボット１１０の剛性を高くすることが考えられる。しかし、ロボット１１０の高剛性化を図ることは、装置構成の大型化や複雑化を招く原因となる。

また、従来構成においては、部品位置精度が、ロボット１１０の動作についての繰り返し精度に依存する。つまり、ロボット１１０の動作によって、異なる複数の停止位置の間におけるワーク１０１の移動が繰り返し行われる場合、各停止位置に対する位置精度が、所定の誤差範囲内でばらつく。このため、従来構成では、部品位置精度がわるく、十分な部品位置精度が得られない場合がある。具体的には、従来構成では、部品位置精度が、例えば±０．２ｍｍ以上の誤差範囲となる。

以上のように、従来構成においては、部品位置保持力および部品位置精度の面で問題がある。このため、従来構成は、部品に対する溶接等の作業中に、大きな部品位置保持力が必要とされる部品や、高い部品位置精度が要求される部品の位置決めには不向きである。
特開平６−３０４７８８号公報

本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、所定の位置に対する部品の位置決めについて、装置構成の大型化や複雑化を招くことなく、十分な部品位置保持力および部品位置精度を得ることができる部品位置決め方法および部品位置決め用治具を提供することにある。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

すなわち、請求項１においては、所定の位置に対する位置決め対象である部品を、ロボットに支持された状態で所定の範囲内で移動可能に設けられる移動治具に固定した状態で支持し、前記移動治具を移動させることにより、前記部品の位置決めを行う部品位置決め方法であって、前記部品が位置決めされる前記所定の位置に対して固定された状態で設けられる固定治具を用い、前記移動治具および前記固定治具のそれぞれに、互いに嵌合した状態で前記移動治具を前記固定治具に対して所定の精度で位置決めする嵌合部を設け、前記嵌合部同士が嵌合した状態で、前記部品の位置決めを行い、前記嵌合部のうち、前記移動治具に設けられる前記嵌合部、および前記固定治具に設けられる前記嵌合部の少なくとも一方の前記嵌合部を、複数の前記所定の位置に対応させて複数設け、前記固定治具に、前記嵌合部同士が嵌合した状態で、前記移動治具を前記固定治具に固定するためのクランプ機構を設け、前記固定治具は１の嵌合部を有し、前記移動治具は複数の嵌合部を有し、前記移動治具の複数の嵌合部は、前記移動治具の基部に設けられ、前記基部は回動可能に構成され、前記移動治具の複数の嵌合部は前記基部の回動によって、前記固定治具の嵌合部に、それぞれ嵌合可能であるものである。

請求項２においては、所定の位置に対する位置決め対象である部品の位置決めを行うための部品位置決め用治具であって、ロボットに支持された状態で所定の範囲内で移動可能に設けられ、前記部品を固定した状態で支持する移動治具と、前記移動治具の移動により前記部品が位置決めされる前記所定の位置に対して固定された状態で設けられる固定治具と、を備え、前記移動治具および前記固定治具は、互いに嵌合した状態で前記移動治具を前記固定治具に対して所定の精度で位置決めする嵌合部を有し、前記嵌合部同士が嵌合した状態で、前記部品の位置決めを行い、前記移動治具および前記固定治具の少なくとも一方は、前記嵌合部を、複数の前記所定の位置に対応して複数有し、前記固定治具は、前記嵌合部同士が嵌合した状態で、前記移動治具を前記固定治具に固定するためのクランプ機構を有し、前記固定治具は１の嵌合部を有し、前記移動治具は複数の嵌合部を有し、前記移動治具の複数の嵌合部は、前記移動治具の基部に設けられ、前記基部は回動可能に構成され、前記移動治具の複数の嵌合部は前記基部の回動によって、前記固定治具の嵌合部に、それぞれ嵌合可能であるものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
すなわち、本発明によれば、所定の位置に対する部品の位置決めについて、装置構成の大型化や複雑化を招くことなく、十分な部品位置保持力および部品位置精度を得ることができる。

本発明は、位置決めされる部品がロボットにより支持された状態で所定の位置に位置決めされる構成において、ロボットに部品を支持するための移動治具に対して、ロボットとは別の位置において固定された状態で設けられる固定治具を設け、この固定治具に対して移動治具を位置決めさせることで、ロボットによる部品の支持および位置決め精度をサポートしようとするものである。以下、本発明の実施の形態を説明する。

図１に示すように、本実施形態では、位置決めされる部品としてのワーク１が、ロボット１０に支持された状態で所定の位置に位置決めされる。つまり、ロボット１０の先端部において支持固定されたワーク１が、ロボット１０によって所定の位置まで運ばれて位置決めされる。

ここで、ワーク１が位置決めされる所定の位置（以下「ワーク基準位置」という。）は、例えば、ワーク１に対する他の部品の溶接（アーク溶接等）や、ワーク１に対する機械加工や、ワーク１に対する他の部品の組立て等の、ワーク１に対する所定の作業が行われるに際し、ワーク１について規定される位置である。つまり、ワーク１は、ロボット１０の動作によってワーク基準位置に位置決めされ、ロボット１０に支持された状態で、例えば他のロボット（ロボット１０以外のロボット）による自動作業による溶接等の加工を受ける。

ワーク１は、部品基準治具２０を介してロボット１０により支持される。本実施形態では、ワーク１は、所定の形状を有する板状の部材である。部品基準治具２０は、ロボット１０の先端部に設けられる。部品基準治具２０は、ロボット１０の動作により、三次元方向に自在に（相当程度の自由度をもって、以下同じ）移動可能とされる。

ロボット１０は、複数のアームを有するいわゆるロボットアーム（多関節ロボット）として構成される。本実施形態では、ロボット１０は、複数のアームとして、ロボット１０の基部側から先端側にかけて、第一アーム１１、第二アーム１２、および第三アーム１３を有する。これらの複数のアームは、例えば互いの端部同士がモータ等の駆動源によって回動可能に連結されること等により、多関節ロボットを構成する。

ロボット１０において、第一アーム１１、第二アーム１２、および第三アーム１３を有する構成であるロボットアーム部は、基部１０ａにより支持される。すなわち、図１に示すように、ロボットアーム部の基部側の端部（第一アーム１１の一端部）は、基部１０ａに連結される。基部１０ａは、ロボット１０が配置される床面２に対して固定された状態で設けられる。

本実施形態のロボット１０は、基部１０ａを基点部として、様々な位置および角度に姿勢制御され得るフレキシブルなロボットアームとして構成される。そして、ロボット１０においては、ロボットアーム部の先端部（第三アーム１３の先端部）に、部品基準治具２０が設けられる。かかる構成により、部品基準治具２０が、ロボット１０の動作により、三次元方向に自在に移動可能とされる。

部品基準治具２０は、ワーク１を支持するための支持面２１を有する。部品基準治具２０は、支持面２１に対して、ワーク１を位置決めした状態で固定する。支持面２１には、ワーク１を部品基準治具２０に対して位置決めするための位置決め突部２２が設けられる。位置決め突部２２は、支持面２１において突出形成されるピン状の部分である。位置決め突部２２に対し、ワーク１には、孔部１ａが設けられる。つまり、位置決め突部２２が孔部１ａに挿入されることにより、ワーク１が支持面２１上において部品基準治具２０に対して位置決めされる。支持面２１上において位置決めされた状態のワーク１は、クランプ機構等の固定手段（図示略）により、部品基準治具２０に対して固定される。

なお、部品基準治具２０に対してワーク１を位置決めおよび固定するための構成は、本実施形態に限定されない。部品基準治具２０に対するワーク１の位置決めおよび固定に際しては、前述したような位置決め突部２２等の代わりに、あるいはこれに加えて、例えば、マグネットによる磁力やエア吸引による吸引力等が用いられてもよい。

ロボット１０の動作は、所定の動作プログラムに基づいて制御される。ロボット１０の動作の制御においては、ロボット１０の位置基準（ロボット１０に設定される座標系の基準点）として、いわゆるツールセンターポイント（ＴＣＰ）が設定される。ＴＣＰが設定される位置は、特に限定されるものではないが、本実施形態では、ＴＣＰは、例えば部品基準治具２０において位置決め突部２２の基部に設定される（図１中、点Ｃ参照）。つまり、ＴＣＰは、ロボット１０に対して部品基準治具２０を介して位置決めされた状態で支持固定されるワーク１についての基準位置となる。

このように設定されるＴＣＰの位置が認識されることによって、ロボット１０の位置（姿勢）が認識されながら、所定の動作プログラムに基づいてロボット１０の動作が制御される。ここで、ロボット１０の動作の制御は、ロボット１０の動作プログラムについてあらかじめ教示されたティーチングデータ等に基づいて行われる。このようにして制御されるロボット１０の動作により、ロボット１０の先端部に設けられる部品基準治具２０の位置が制御され、部品基準治具２０に固定されるワーク１がワーク基準位置に対して位置決めされる。

このように、本実施形態に係る部品位置決め方法は、ワーク基準位置に対する位置決め対象であるワーク１を、ロボット１０に支持された状態で所定の範囲内で移動可能に設けられる部品基準治具２０に固定した状態で支持し、部品基準治具２０を移動させることにより、ワーク１の位置決めを行うものである。すなわち、本実施形態では、部品基準治具２０が、ロボット１０に支持された状態で所定の範囲内で移動可能に設けられ、ワーク１を固定した状態で支持する移動治具として機能する。

また、本実施形態では、ロボット１０が、部品基準治具２０を支持するとともに部品基準治具２０を所定の範囲内で移動可能とする移動手段として機能する。なお、ロボット１０の構成は、本実施形態に限定されない。部品基準治具２０を支持するとともに移動させる移動手段であるロボットとしては、部品基準治具２０を三次元方向に自在に移動可能とする構成を備えるものであれば、一般的な産業用ロボット等、周知の構成のものが適宜用いられる。

そして、本実施形態に係る部品位置決め方法においては、ロボット１０の動作によって移動する部品基準治具２０に支持固定されるワーク１が位置決めされるワーク基準位置に対して、所定の位置関係にて固定された状態で設けられるサポート治具３０が用いられる。すなわち、本実施形態では、サポート治具３０が、部品基準治具２０の移動によりワーク基準位置に対して固定された状態で設けられる固定治具として機能する。つまり、サポート治具３０は、部品基準治具２０を介してワーク１の位置決めがなされるワーク基準位置との関係において固定された状態で設けられる。

このように、本実施形態に係る部品位置決め用治具は、ワーク基準位置に対するワーク１の位置決めを行うためのものであり、部品基準治具２０と、サポート治具３０とを備える。

部品基準治具２０は、基部２３を有する。本実施形態では、基部２３は、略直方体状（厚板状）の外形を有する。基部２３は、連結部２４を介してロボット１０に連結される。基部２３は、ロボット１０に対して一側（図１において下側）の板面側から連結部２４によって連結される。連結部２４は、第三アーム１３の先端部に設けられる。つまり、部品基準治具２０は、第三アーム１３の先端部に設けられる連結部２４によって基部２３が支持される構成により、ロボット１０におけるロボットアーム部の先端部（第三アーム１３の先端部）に設けられる。また、部品基準治具２０においては、基部２３の他側（連結部２４側と反対側、図１において上側）の板面側に、前記のとおりワーク１を支持するための支持面２１が形成される。

部品基準治具２０において、基部２３は、ロボット１０に対して、板面に対して略垂直方向（図１において上下方向）を回転軸方向として回動可能に支持される。つまり、ロボット１０は、ロボットアーム部の先端部に回動可能な手首軸を有し、この手首軸により、基部２３が回動可能に支持される。このように、本実施形態では、部品基準治具２０は、ロボット１０の動作による移動に加えて所定の回転軸（ロボット１０の手首軸）による回動が可能に設けられる。

サポート治具３０は、治具本体３１と、この治具本体３１を支持する支持部３２とを有する。本実施形態では、治具本体３１は、略直方体状の外形を有する。支持部３２は、床面２に立設される柱状の部分であり、床面２に対して治具本体３１を支持する。

また、サポート治具３０は、前記のとおり部品基準治具２０の移動によりワーク基準位置に対して固定された状態で設けられる。すなわち、ワーク基準位置は、例えば、床面２との関係において、床面２上における所定の位置を基準とする三次元座標で定まる。したがって、この場合、サポート治具３０は、床面２との関係において固定された状態で設けられることにより、ワーク基準位置との関係において固定された状態となる。言い換えると、サポート治具３０は、ワーク基準位置に対する相対的な位置が一定の状態で設けられる。

したがって、本実施形態では、サポート治具３０において、支持部３２が床面２に対して固定された状態で設けられるとともに、治具本体３１が支持部３２に対して固定された状態で設けられることにより、サポート治具３０が床面２に対して固定された状態で設けられる。これに対し、部品基準治具２０は、前記のとおり床面２に固定された状態で設けられる基部１０ａを基点部として動作するロボット１０により、三次元方向に自在に移動可能に設けられる。

なお、ここでは、ワーク基準位置に対して固定された状態で設けられるサポート治具３０について、床面２との関係を例に説明したが、床面２はワーク基準位置を規定する他のもの（部分）に代えることができる。つまり、サポート治具３０は、ワーク基準位置との相対的な位置関係が一定の状態（ワーク基準位置との関係において固定された状態）で設けられる。

このように、本実施形態の治具は、ワーク基準位置に対して固定された状態で設けられるサポート治具３０に対して、移動可能な部品基準治具２０が位置決めされるように構成されている。これにより、ロボット１０によって位置決めされた状態のワーク１の支持および位置決め精度がサポートされる。ここで、サポート治具３０に対する部品基準治具２０の位置決めには、部品基準治具２０とサポート治具３０との一部同士の嵌合作用が用いられる。

すなわち、本実施形態の部品位置決め方法においては、部品基準治具２０およびサポート治具３０のそれぞれに、互いに嵌合した状態で部品基準治具２０をサポート治具３０に対して所定の精度で位置決めする嵌合部が設けられる。そして、これら嵌合部同士が嵌合した状態で、ワーク１の位置決めが行われる。

具体的には、図１〜図３に示すように、部品基準治具２０は、ワーク１の位置決めを行うための嵌合部（以下「位置決め嵌合部」という。）として、位置決めピン２５を有する。位置決めピン２５は、部品基準治具２０において、基部２３の側面から支持面２１に略平行な方向に突出するように設けられる。位置決めピン２５は、断面形状が円形あるいは多角形の棒状の部分である。このように、部品基準治具２０において設けられる位置決めピン２５は、位置決め嵌合部として嵌合突部を形成する部分である。

部品基準治具２０の位置決めピン２５に対し、サポート治具３０は、位置決め嵌合部として、位置決め穴部３５を有する。位置決め穴部３５は、位置決めピン２５が挿入される穴部である。したがって、位置決め穴部３５は、位置決めピン２５の断面形状に対応する形状を有する。位置決め穴部３５は、サポート治具３０において、治具本体３１の一側面に開口するように形成される。このように、サポート治具３０において設けられる位置決め穴部３５は、位置決め嵌合部として嵌合凹部を形成する部分である。

そして、部品基準治具２０が有する位置決めピン２５が、サポート治具３０において形成される位置決め穴部３５に挿入されることで、部品基準治具２０およびサポート治具３０のそれぞれが有する嵌合部同士、つまり位置決めピン２５と位置決め穴部３５（治具本体３１）とが嵌合した状態となる。したがって、本実施形態では、位置決めピン２５が位置決め穴部３５に差し込まれた状態が、部品基準治具２０およびサポート治具３０のそれぞれが有する嵌合部同士が嵌合した状態となる。

本実施形態では、位置決めピン２５と位置決め穴部３５の嵌合方向、つまり位置決めピン２５の位置決め穴部３５に対する挿入方向は、略水平方向（床面２に対して略平行な方向）である。言い換えると、治具本体３１が有する位置決め穴部３５は、略水平方向（床面２に対して略平行な方向）に形成される。したがって、本実施形態では、前記のとおり支持面２１に略平行な方向に突出する位置決めピン２５が位置決め穴部３５に差し込まれた状態においては、ワーク１を支持する支持面２１は、略水平方向（床面２に対して略平行な方向）となる。

位置決めピン２５および位置決め穴部３５は、互いに嵌合した状態で部品基準治具２０をサポート治具３０に対して所定の精度で位置決めする。ここで、部品基準治具２０のサポート治具３０に対する位置決め（以下「治具位置決め」という。）についての精度は、位置決め穴部３５の径（穴径）と位置決めピン２５の径（ピン径）との差（穴径−ピン径）による。そして、治具位置決めについての所定の精度は、ロボット１０の動作についての位置精度の誤差範囲（バラツキ）に対して十分に小さい誤差範囲である。具体的には、例えば、ロボット１０の動作についての位置精度の誤差範囲が±０．２ｍｍ程度である場合、治具位置決めについての所定の精度（穴径−ピン径）は、０．０５ｍｍ程度に設定される。

位置決めピン２５と位置決め穴部３５とは、ロボット１０の動作によって嵌合する。つまり、部品基準治具２０がロボット１０によって移動させられることにより、位置決めピン２５が、固定された状態の治具本体３１の位置決め穴部３５に差し込まれる。このように、位置決めピン２５と位置決め穴部３５とが嵌合した状態で、ワーク１の位置決め（ワーク基準位置に対する位置決め）が行われる。

ここで、ワーク１の位置決め状態に対応する、位置決めピン２５と位置決め穴部３５との嵌合状態としては、例えば、位置決めピン２５の先端が位置決め穴部３５の底部に当接した状態等、位置決めピン２５の挿入方向への移動が規制されることで位置決めピン２５の位置決め穴部３５に対する挿入が完了した状態が用いられる。そして、位置決めピン２５と位置決め穴部３５との嵌合状態となることでワーク基準位置に位置決めされたワーク１に対して、溶接等の作業が行われる。

したがって、位置決めピン２５および位置決め穴部３５は、互いに嵌合した状態で、ワーク１がワーク基準位置に位置するように（ＴＣＰがワーク基準位置に対応する位置に位置するように）設けられる。つまり、位置決めピン２５および位置決め穴部３５が設けられる位置や、位置決めピン２５の形状・寸法や、位置決め穴部３５の深さ等は、ワーク基準位置に合わせて設計される。

ここで、位置決めピン２５が位置決め穴部３５に挿入された状態での部品基準治具２０の位置は、例えば位置決めピン２５の形状によって適宜設定される。したがって、位置決めピン２５としては、一直線状に限らず、例えば図３において右側の位置決めピン２５（２５ｅ）のように、屈曲形成された棒状の部分であってもよい。また、位置決め穴部３５の位置は、治具本体３１において位置決め穴部３５が形成される位置や、治具本体３１を支持する支持部３２の高さ等によって適宜設定される。

また、ロボット１０の動作による位置決めピン２５の位置決め穴部３５に対する挿入に際しては、位置決めピン２５の先端部は、位置決め穴部３５に対する挿入が容易となる形状とされる。具体的には、例えば、図４に示すように、位置決めピン２５の先端部に、テーパ部２５ｔが形成される。テーパ部２５ｔは、位置決めピン２５の先端側にかけて縮径するテーパ形状の部分である。

このように、位置決めピン２５においてテーパ部２５ｔが形成されることで、位置決めピン２５の位置決め穴部３５への挿入に際し、ロボット１０の動作による位置決めピン２５の位置決め穴部３５に対する位置ズレが許容され、挿入が容易となる。なお、位置決めピン２５の位置決め穴部３５に対する挿入が容易となる形状は、テーパ部２５ｔのようなテーパ形状に限定されない。

また、位置決めピン２５および位置決め穴部３５については、互いに嵌合した状態で、ワーク基準位置に位置決めされた状態のワーク１が加工等を受けることに対して、十分な支持剛性が得られるように、形状（ピン径等）や材料等が設定される。位置決めピン２５、および位置決め穴部３５を形成する治具本体３１を構成する材料としては、特に限定されるものではないが、例えば鉄系の金属等、前記のような支持剛性が得られ、前述したような治具位置決めについての所定の精度を得るための加工が容易なものが採用される。

以上のように、本実施形態の部品位置決め用治具においては、部品基準治具２０およびサポート治具３０は、互いに嵌合した状態で部品基準治具２０をサポート治具３０に対して所定の精度で位置決めする嵌合部（位置決め嵌合部）として、位置決めピン２５および位置決め穴部３５を有する。そして、部品位置決め用治具は、位置決めピン２５と位置決め穴部３５とが嵌合した状態で、ワーク１の位置決めを行う。

なお、本実施形態では、位置決め嵌合部について、部品基準治具２０側に設けられる嵌合部（位置決めピン２５）が嵌合突部であり、サポート治具３０側に設けられる嵌合部（位置決め穴部３５）が嵌合凹部であるが、逆であってもよい。つまり、位置決め嵌合部としては、部品基準治具２０側に位置決め穴部３５のような嵌合凹部が設けられ、サポート治具３０側に位置決めピン２５のような嵌合突部が設けられてもよい。

すなわち、位置決め嵌合部についての嵌合形状は、特に限定されない。位置決め嵌合部についての嵌合形状としては、ロボット１０の動作による部品基準治具２０の移動によって、部品基準治具２０およびサポート治具３０のそれぞれに設けられる嵌合部同士の嵌合およびその解除ができるような嵌合作用が得られる形状であればよい。

また、位置決めピン２５と位置決め穴部３５との嵌合方向（位置決めピン２５の位置決め穴部３５に対する挿入方向）は、特に限定されない。位置決めピン２５と位置決め穴部３５との嵌合方向としては、本実施形態のような略水平方向のほか、例えば下方向等であってもよい。

以上のような本実施形態の部品位置決め方法および部品位置決め用治具によれば、ワーク基準位置に対するワーク１の位置決めについて、装置構成の大型化や複雑化を招くことなく、十分な部品位置保持力（ワーク１が位置決めされた状態を保持する力）および部品位置精度（ワーク１のワーク基準位置に対する位置決め精度）を得ることができる。

すなわち、本実施形態の構成においては、部品位置保持力が、治具構造に依存する。つまり、部品位置保持力が、部品基準治具２０に設定されるＴＣＰに作用する負荷に対する治具の剛性、詳しくは位置決めピン２５と位置決め穴部３５とが互いに嵌合した状態の部品基準治具２０およびサポート治具３０の剛性（支持剛性）に依存する。このため、本実施形態の構成では、従来構成のように部品位置保持力がロボットの剛性に依存する場合との比較において、部品位置保持力が強く、十分な部品位置保持力が得られる。

また、本実施形態の構成においては、部品位置精度が、治具位置決めについての所定の精度に依存する。つまり、部品位置精度が、位置決め穴部３５の径（穴径）と位置決めピン２５の径（ピン径）との差（穴径−ピン径）に依存する。このため、本実施形態の構成では、従来構成のように部品位置精度がロボットの繰り返し精度に依存する場合との比較において、部品位置精度がよく、十分な部品位置精度が得られる。

このように、本実施形態の構成は、従来構成に対して簡易な構成の治具を追加することで、装置構成の大型化や複雑化を招くことなく、部品位置保持力が強く、部品位置精度がよいワーク１の位置決めを実現するものである。なお、本実施形態の構成によれば、例えば、強い部品位置保持力や高い部品位置精度が必要とされない場合等においては、ロボット１０単体で（サポート治具３０を用いることなく）ワーク１の位置決めを行うことも可能である。

また、本実施形態の部品位置決め方法においては、位置決め嵌合部のうち、部品基準治具２０に設けられる嵌合部である位置決めピン２５が、複数のワーク基準位置に対応して複数設けられている。つまり、本実施形態の部品位置決め用治具においては、部品基準治具２０は、位置決めピン２５を、複数のワーク基準位置に対応して複数有する。

本実施形態では、図２および図３に示すように、部品基準治具２０において、位置決めピン２５が四本設けられている。具体的には、部品基準治具２０において、基部２３の四つの側面のそれぞれに一本の位置決めピン２５が設けられることにより、四本の位置決めピン２５が設けられる。したがって、図２に示すように、部品基準治具２０に設けられる四本の位置決めピン２５は、四方に向けて突出する。

四本の位置決めピン２５は、治具本体３１に嵌合した状態のＴＣＰの位置が、各位置決めピン２５で互いに異なるように設けられる。そして、その各位置決めピン２５が治具本体３１に嵌合した状態でのＴＣＰの位置は、それぞれ異なる四つのワーク基準位置に対応する。つまり、四つの位置決めピン２５については、四つの異なるワーク基準位置に対応して、基部２３において設けられる位置や形状や寸法が設定される。言い換えると、四本の位置決めピン２５のうち、位置決め穴部３５に対する嵌合に用いられる位置決めピン２５によって、四つの異なるワーク基準位置に対してワーク１が位置決めされる。

このように、部品基準治具２０において複数設けられる位置決めピン２５は、次のようにして用いられる。ここで、部品基準治具２０が有する四本の位置決めピン２５を区別するため、便宜上、図５および図６に示すように、四本の位置決めピン２５それぞれについて、２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ、および２５Ｄの符号を付す。

図５は、四本の位置決めピン２５のうち、位置決めピン２５Ｂが用いられることで、ワーク１のワーク基準位置に対する位置決めが行われる状態を示している。つまり、図５においては、四本の位置決めピン２５のうちの位置決めピン２５Ｂが位置決め穴部３５に差し込まれることで、治具位置決め、つまりワーク１の位置決めが行われる状態が示されている。

これに対し、図６は、ワーク１の位置決めに、四本の位置決めピン２５のうち、位置決めピン２５Ｂと反対側（基部２３における反対側の側面）に設けられる位置決めピン２５Ｄが用いられる状態を示している。つまり、かかる状態では、四本の位置決めピン２５のうちの位置決めピン２５Ｄが位置決め穴部３５に差し込まれることで、ワーク１の位置決めが行われる。

位置決めピン２５Ｂによる位置決め状態（図５）から、位置決めピン２５Ｄによる位置決め状態（図６）への位置決め状態の変更は、次のようにして行われる。すなわち、図５に示す位置決めピン２５Ｂによる位置決め状態において、ロボット１０の動作により、位置決めピン２５Ｂが位置決め穴部３５から引き抜かれる。そして、前述したようなロボット１０の手首軸の回動による基部２３の回動、およびロボット１０のロボットアーム部の動作により、基部２３の位置および姿勢が変えられるとともに位置決めピン２５Ｄが位置決め穴部３５に差し込まれる。ここでは、位置決めピン２５Ｄは、位置決めピン２５Ｂに対して反対側に設けられることから、基部２３は、ロボット１０の手首軸の回動によって約１８０°回転させられる。

このように、位置決めピン２５Ｂによる位置決め状態（図５）から位置決めピン２５Ｄによる位置決め状態（図６）へ位置決め状態が変更されることで、部品基準治具２０において設定されるＴＣＰの位置が、点Ｃ１から点Ｃ２に移動する。つまり、これらの各位置決め状態によれば、各ＴＣＰの位置（点Ｃ１、点Ｃ２）に対応するワーク基準位置にワーク１が位置決めされる。同様に、他の位置決めピン２５Ａおよび位置決めピン２５Ｃが用いられることで、それぞれ異なるワーク基準位置に対応することができる。なお、図５および図６においては、便宜上、ワーク１の図示を省略している。

このように、位置決めピン２５が複数のワーク基準位置に対応して複数設けられることで、複数のワーク基準位置に対し、一つのサポート治具３０で対応することが可能となる。これにより、複数種類のワーク１に対する汎用性が向上する。本実施形態では、一つのサポート治具３０で、四つのワーク基準位置に対応することができる。複数のワーク基準位置は、例えば、ワーク１が自動車部品であって、異なる車種間でワーク１に対応する部品の形状や寸法が異なる場合に必要とされる。

なお、本実施形態では、位置決め嵌合部の構成として、一つのサポート治具３０（位置決め穴部３５）に対して、複数の位置決めピン２５が設けられる構成が採用されているが、サポート治具３０側が複数設けられてもよい。この場合、例えば図７に示すような態様となる。

図７は、部品基準治具２０において一本の位置決めピン２５が設けられるのに対し、位置決め穴部３５、つまりサポート治具３０において位置決め穴部３５を形成する治具本体３１が、三箇所に設けられる場合の態様を示している。かかる態様では、位置決めピン２５が差し込まれる位置決め穴部３５として、位置決め穴部３５Ａ（図７において右側のサポート治具３０）が用いられる場合と、位置決め穴部３５Ｂ（同図上側のサポート治具３０）が用いられる場合と、位置決め穴部３５Ｃ（同図左側のサポート治具３０）が用いられる場合との各場合で、それぞれ異なるワーク基準位置に対応することができる。

また、位置決め嵌合部の構成としては、位置決めピン２５および位置決め穴部３５のいずれもが複数設けられる構成であってもよい。すなわち、本実施形態の部品位置決め方法においては、位置決め嵌合部のうち、部品基準治具２０に設けられる嵌合部である位置決めピン２５、およびサポート治具３０に設けられる嵌合部である位置決め穴部３５の少なくとも一方の嵌合部が、複数のワーク基準位置に対応して複数設けられる。つまり、本実施形態の部品位置決め用治具においては、部品基準治具２０およびサポート治具３０の少なくとも一方は、位置決めピン２５または位置決め穴部３５を、複数のワーク基準位置に対応して複数有する。

ここで、位置決め嵌合部が複数設けられるに際しては、本実施形態では、例えば、基部２３における一つの側面に複数の位置決めピン２５が設けられたり、一体の治具本体３１に複数の位置決め穴部３５が形成されたりしてもよい。ただし、複数の嵌合部は、各嵌合部による嵌合状態が他の嵌合部と干渉しないように設けられる。

このように、位置決め嵌合部が任意の位置に複数設けられることで、ロボット１０のフレキシブルな動作を利用しつつ、複数のワーク基準位置に任意に対応することが可能となる。

また、本実施形態の位置決め構成においては、好ましくは次のような構成が備えられる。すなわち、サポート治具３０に、位置決めピン２５と位置決め穴部３５同士が嵌合した状態で、部品基準治具２０をサポート治具３０に固定するためのクランプ機構が設けられる。具体的には、図８に示すように、本実施形態では、クランプ機構４０として、クランプ部４１と、クランプ部４１を動作させるシリンダ機構部４２とを備える構成が設けられる。

クランプ部４１は、サポート治具３０において、治具本体３１の一側面（本実施形態では下側面）に対して、回動可能に設けられる。クランプ部４１は、図８に示す回動軸方向視で略Ｌ字状の形状を有し、その略Ｌ字状の形状の一端部が、軸支部４１ｂによって治具本体３１に対して回動可能に支持される。

クランプ部４１は、位置決め穴部３５に差し込まれた状態（以下「挿入状態」という。）の位置決めピン２５に対して係合することで、挿入状態の位置決めピン２５を治具本体３１に対して固定（クランプ）する。このため、位置決めピン２５は、クランプ部４１による係合を受けるための係止部２６を有する。係止部２６は、棒状の位置決めピン２５の外周面において突出形成される部分である。

すなわち、クランプ部４１は、位置決めピン２５の係止部２６に係合することで、挿入状態の位置決めピン２５を治具本体３１に対して固定する。ここで、クランプ部４１は、係止部２６に対する係止面４１ａと有し、係止部２６は、クランプ部４１に対する係止面２６ａを有する。そして、クランプ部４１の係止部２６に対する係合は、クランプ部４１が軸支部４１ｂを支点として回動することで、クランプ部４１の係止面４１ａが、係止部２６の係止面２６ａに接触係合することで行われる。つまり、クランプ部４１の係止面４１ａおよび係止部２６の係止面２６ａは、クランプ部４１の回動によって、挿入状態の位置決めピン２５の治具本体３１に対する固定が、係止面４１ａ・２６ａを介して行われるように形成される。

このように、クランプ機構４０においては、クランプ部４１が軸支部４１ｂを支点として回動することで、クランプ部４１が挿入状態の位置決めピン２５の係止部２６に係合する。かかる係合状態では、挿入状態の位置決めピン２５が、係止部２６を介して治具本体３１とクランプ部４１とに挟まれることで、治具本体３１に対して固定された状態となる（図８（ｂ）参照）。

クランプ部４１は、シリンダ機構部４２により回動させられる。シリンダ機構部４２は、シリンダ部４３と、このシリンダ部４３に対して一部が出没可能に設けられるロッド部４４とを有する。つまり、シリンダ機構部４２は、シリンダ部４３に対するロッド部４４の往復移動によって伸縮する。シリンダ機構部４２は、例えば油圧シリンダやエアシリンダとして構成される。

シリンダ機構部４２の伸縮動作が、クランプ部４１の回動動作に用いられる。すなわち、ロッド部４４の先端部は、クランプ部４１に対して連結部４４ａを介して連結される。連結部４４ａは、シリンダ機構部４２の伸縮動作（ロッド部４４の往復移動）が、クランプ部４１の回動動作として伝達されるように、ロッド部４４をクランプ部４１に連結させる。なお、シリンダ部４３は、治具本体３１に対して図示せぬ支持部を介して固定された状態で設けられる。

以上のようにクランプ機構４０を備える構成においては、まず、図８（ａ）に示すように、ロボット１０（図１参照）の動作によって位置決めピン２５が位置決め穴部３５に差し込まれ（矢印Ｘ１参照）、ワーク１についての位置決めが行われる。かかる位置決めが行われた後、図８（ｂ）に示すように、シリンダ機構部４２の動作（伸長動作）によって、クランプ部４１が軸支部４１ｂを支点として係止部２６に対して係合する方向に回動させられる（矢印Ｘ２参照）。そして、係止面４１ａ・２６ａを介してクランプ部４１が係止部２６に係合することで、挿入状態の位置決めピン２５が治具本体３１に対して固定された状態となる。

一方、位置決めピン２５が位置決め穴部３５から引き抜かれる際には、シリンダ機構部４２の動作（収縮動作）によって、クランプ部４１が係止部２６に係合する方向と反対方向に回動させられ、クランプ部４１の係止部２６に対する係合が解除される。このように、本構成においては、シリンダ機構部４２の伸縮動作によって、クランプ部４１による挿入状態の位置決めピン２５の固定状態とその解除状態とが操作される。

なお、本実施形態では、クランプ部４１を動作させるための構成として、シリンダ機構部４２が用いられているが、これに限定されない。つまり、クランプ部４１を動作させるための構成としては、モータ等の駆動源を用いる構成であってもよい。

このように、本実施形態の部品位置決め用治具においては、好ましい構成として、サポート治具３０は、位置決めピン２５と位置決め穴部３５同士が嵌合した状態で、部品基準治具２０をサポート治具３０に固定するためのクランプ機構４０を有する。

本実施形態の構成において、クランプ機構４０が設けられることで、位置決めピン２５が位置決め穴部３５から抜けようとする方向の力に対する保持力を向上させることができる。これにより、位置決めピン２５と位置決め穴部３５との嵌合方向（位置決めピン２５の位置決め穴部３５に対する挿入方向）について、様々な方向（例えば上方向等でも）に容易に対応することができる。

本発明の一実施形態に係る部品位置決め用治具の構成を示す図。 同じく平面図。 同じく側面図。 位置決めピンの先端部を示す部分拡大図。 部品位置決め状態の一例を示す図。（ａ）は平面図。（ｂ）は側面図。 同じく他の例を示す図。 治具構成についての別態様を示す図。 クランプ機構の構成の一例を示す図。 従来の位置決め構成を示す図。

１ ワーク（部品）
１０ ロボット
２０ 部品基準治具（移動治具）
２５ 位置決めピン（嵌合部）
３０ サポート治具（固定治具）
３１ 治具本体
３５ 位置決め穴部（嵌合部）
４０ クランプ機構

Claims (2)

1. 所定の位置に対する位置決め対象である部品を、ロボットに支持された状態で所定の範囲内で移動可能に設けられる移動治具に固定した状態で支持し、前記移動治具を移動させることにより、前記部品の位置決めを行う部品位置決め方法であって、
   前記部品が位置決めされる前記所定の位置に対して固定された状態で設けられる固定治具を用い、
   前記移動治具および前記固定治具のそれぞれに、互いに嵌合した状態で前記移動治具を前記固定治具に対して所定の精度で位置決めする嵌合部を設け、
   前記嵌合部同士が嵌合した状態で、前記部品の位置決めを行い、
   前記嵌合部のうち、前記移動治具に設けられる前記嵌合部、および前記固定治具に設けられる前記嵌合部の少なくとも一方の前記嵌合部を、複数の前記所定の位置に対応させて複数設け、
   前記固定治具に、前記嵌合部同士が嵌合した状態で、前記移動治具を前記固定治具に固定するためのクランプ機構を設け、
   前記固定治具は１の嵌合部を有し、前記移動治具は複数の嵌合部を有し、
   前記移動治具の複数の嵌合部は、前記移動治具の基部に設けられ、
   前記基部は回動可能に構成され、
   前記移動治具の複数の嵌合部は前記基部の回動によって、前記固定治具の嵌合部に、それぞれ嵌合可能である、
   ことを特徴とする部品位置決め方法。
2. 所定の位置に対する位置決め対象である部品の位置決めを行うための部品位置決め用治具であって、
   ロボットに支持された状態で所定の範囲内で移動可能に設けられ、前記部品を固定した状態で支持する移動治具と、
   前記移動治具の移動により前記部品が位置決めされる前記所定の位置に対して固定された状態で設けられる固定治具と、を備え、
   前記移動治具および前記固定治具は、互いに嵌合した状態で前記移動治具を前記固定治具に対して所定の精度で位置決めする嵌合部を有し、
   前記嵌合部同士が嵌合した状態で、前記部品の位置決めを行い、
   前記移動治具および前記固定治具の少なくとも一方は、前記嵌合部を、複数の前記所定の位置に対応して複数有し、
   前記固定治具は、前記嵌合部同士が嵌合した状態で、前記移動治具を前記固定治具に固定するためのクランプ機構を有し、
   前記固定治具は１の嵌合部を有し、前記移動治具は複数の嵌合部を有し、
   前記移動治具の複数の嵌合部は、前記移動治具の基部に設けられ、
   前記基部は回動可能に構成され、
   前記移動治具の複数の嵌合部は前記基部の回動によって、前記固定治具の嵌合部に、それぞれ嵌合可能である、
   ことを特徴とする部品位置決め用治具。

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