JP5926392B2 - 溶接装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、自動車製造ラインにおいて使用する溶接装置に関する。

従来より、自動車の車体ボディは、プレス成形した複数のワークを治具に位置決めして種々の溶接により接合して一体に組み立てるようになっている。

例えば、特許文献１に開示されている車体ボディ用の溶接装置は、上下方向に延びる回転軸周りに回転可能な回転テーブルを備え、該回転テーブル上面の外周寄りには、周方向に１８０°間隔をあけて２つの治具が載置されている。該両治具は、上記回転テーブルが停止した状態で、一方がワーク溶接領域に、他方がワークセット領域に位置していて、上記ワーク溶接領域には、アーム先端に溶接ガンが取り付けられた溶接ロボットが一台設置されている。

そして、一方の治具に位置決めされたワークを上記溶接ロボットで溶接を行う際に、次に組み立てるワークを他方の治具にセットして予め位置決めしておき、一方の治具の溶接作業が終了すると、上記回転テーブルを１８０°回転させて一方の治具をワークセット領域に、他方の治具をワーク溶接領域に移動させるようになっている。その後、他方の治具のワークを上記溶接ロボットで溶接する一方、上記ワークセット領域に移動した一方の治具からワークの組立体を取り出すとともに、次に組み立てるワークを一方の治具にセットして位置決めしておくことで生産効率を高めている。

特開平７−１８５８２７号公報（段落０００８〜００１６欄、及び図１）

しかし、特許文献１の溶接装置では、治具にワークをセットする際、ワークを治具の上方から下方に移動させる必要があり、作業者が上記回転テーブルの側方から手作業でワークのセットを行うと、無理な作業姿勢となって体に大きな負荷がかかってしまう。これを回避するために、上記ワークの位置決め作業を産業用多軸ロボット等を追加して行わせることも考えられるが、コストが嵩むとともに多軸ロボット等の設置スペースが必要となってしまう。

また、特許文献１では、溶接ロボットから遠く離れた箇所を溶接する場合、溶接ロボットには可動範囲に限界があるため、ワークの形状等によっては溶接ができなくなるおそれがある。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、作業者が楽な姿勢で作業できるとともに低コストでスペースを有効利用でき、しかも、ワークの溶接を確実に行うことができる溶接装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明は、回転テーブルに載置された治具を傾動させるようにしたことを特徴とする。

すなわち、第１の発明では、上下方向に延びる回転軸に支持され、ワークセット領域とワーク溶接領域との間で回転する円形の回転テーブルと、該回転テーブル上面の外周寄りに周方向に間隔をあけて設けられ、ワークを姿勢変更可能に位置決めする複数の治具と、上記ワーク溶接領域に設置された溶接ロボットと、上記回転テーブル及び各治具に接続され、上記各治具が上記ワークセット領域及び上記ワーク溶接領域に移動するよう上記回転テーブルに作動信号を出力するとともに、上記ワークセット領域の治具が作業者側に傾動し、且つ、上記ワーク溶接領域の治具が上記ワークの溶接箇所に応じて傾動するよう上記各治具に作動信号を出力する制御手段とを備え、上記制御手段は、上記回転テーブルを回転させる前に、上記各治具が上記回転テーブルの径方向内側に傾くよう上記各治具に作動信号を出力することを特徴とする。

第２の発明では、第１の発明において、上記治具は、上記ワークを把持する把持具と、該把持具を支持する支持台とを備え、該支持台の上記回転テーブル径方向中央下部は、上記回転テーブルの径方向と交差する方向に延びる水平軸により傾動可能に支持されていることを特徴とする。

第１の発明では、治具にワークをセットする際、ワークセット領域の治具が回転テーブルの作業者側に傾くことで治具のワークセット箇所が作業者側を向くようになる。したがって、作業者はワークを回転テーブルの側方から治具に向けて略水平か又は斜めに移動させることができるようになり、作業者のワークセット作業時における姿勢が楽になるとともに、ワークセット作業のために多軸ロボット等を追加する必要がなく、低コストで省スペース化を実現できる。また、例えば、溶接箇所が溶接ロボットから遠く離れている場合、ワーク溶接領域の治具を溶接ロボット側に傾けることで、溶接ロボットから遠く離れた溶接箇所が溶接ロボットに近づいて溶接ロボットの可動範囲に入るため、ワークの溶接を確実に行うことができる。

また、回転テーブルが回転する際、各治具が回転テーブルの外周縁から外側方に飛び出さなくなるので、回転テーブルの側方に設置された設備の配管や配線ケーブル等に各治具が干渉するのを避けることができるとともに、溶接装置の回転する部分の回転半径が小さくなって、その分だけスペースを有効利用できる。

第２の発明では、各治具が軸部を挟んで回転テーブルの外側方及び内側方にバランス良く傾くので、溶接時における溶接ロボットの無理な姿勢を確実に減らすことができる。

本発明の実施形態に係る溶接装置の正面図である。 回転テーブルが回転して各治具をワークセット領域及びワーク溶接に移動させた直後の状態を示す正面図である。 図２の状態から作業者がワークセット領域の治具からワークの組立体を取り出す一方、溶接ロボットがワーク溶接領域で溶接を行っている状態を示す溶接装置の正面図である。 図３の状態から作業者がワークセット領域の治具に未溶接のワークをセットする一方、溶接ロボットがワーク溶接領域で溶接を行っている状態を示す正面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎない。

図１は、本発明の実施形態に係る溶接装置１を示す。該溶接装置１は、自動車の製造ラインに配置され、プレス成形した２つのワークＷ１，Ｗ２をスポット溶接により一体に組み立てる装置である。

上記溶接装置１は、地面に設置され、上下方向に延びる回転軸２ａを有する第１モータ２と、上記回転軸２ａに支持された円形の回転テーブル３と、上記ワークＷ１，Ｗ２の位置決めを行う２つの治具４とを備え、上記回転テーブル３の回転軸心を挟んで図１紙面左側が上記治具４にワークＷ１，Ｗ２をセットするワークセット領域Ｘ１に、図１紙面右側がワークＷ１，Ｗ２を溶接するワーク溶接領域Ｘ２になっていて、上記回転テーブル３は、上記ワークセット領域Ｘ１と上記ワーク溶接領域Ｘ２との間でＲ１方向の回転（正転）とＲ２方向の回転（逆転）とを交互に行うようになっている。

上記両治具４は、上記回転テーブル３上面の外周寄りに周方向に１８０°間隔をあけて設けられ、上記ワークＷ１，Ｗ２を重ね合わせた部分を把持する一対の把持具４１と、該両把持具４１を支持する略板状の支持台４２とを備えている。

該支持台４２の上記回転テーブル径方向中央下部は、上記回転テーブル３の径方向と交差する方向に延びる水平軸４３により傾動可能に支持されている。

該水平軸４３には、第２モータ４４が駆動連結され、該第２モータ４４の回転駆動により、上記水平軸４３が正転・逆転し、上記両把持具４１に把持されたワークＷ１，Ｗ２を姿勢変更可能に位置決めできるようになっている。

上記回転テーブル３の側方で、且つ、上記ワーク溶接領域Ｘ２には、アーム５ｂ先端に溶接ガン５ｃが取り付けられた産業用多軸ロボットからなる溶接ロボット５が一台設置され、上記溶接ガン５ｃの姿勢を自由に変えて溶接が行えるようになっている。

上記回転テーブル３の第１モータ２には、制御盤６（制御手段）が接続され、上記各治具４が上記ワークセット領域Ｘ１及び上記ワーク溶接領域Ｘ２に移動するよう上記回転テーブル３の第１モータ２に作動信号を出力するようになっている。

また、上記制御盤６は、上記各治具４の第２モータ４４に接続され、図２乃至図４に示すように、上記ワークセット領域Ｘ１の治具４が作業者Ｈ１側に傾動するよう上記ワークセット領域Ｘ１の治具４の第２モータ４４に作動信号を出力するとともに、上記ワーク溶接領域Ｘ２の治具４が上記ワークＷ１，Ｗ２の溶接箇所に応じて傾動するよう上記ワーク溶接領域Ｘ２の治具４の第２モータ４４に作動信号を出力するようになっている。

さらに、上記制御盤６は、上記回転テーブル３が停止状態から回転し始めるよう上記回転テーブル３の第１モータ２に作動信号を出力する前に、各治具４が上記回転テーブル３の径方向内側に傾くよう各治具４の第２モータ４４に作動信号を出力するようになっている。

次に、上記溶接装置１におけるワークＷ１，Ｗ２の組み立てについて説明する。

図２は、Ｒ１方向に回転（正転）する回転テーブル３が停止した直後で、ワークＷ１，Ｗ２を一体に組み立てた組立体１０を把持する治具４が回転テーブル３の外側方に傾いた状態でワークセット領域Ｘ１に位置し、ワークＷ１，Ｗ２がセットされて位置決めされた治具４が回転テーブル３の内側方に傾いた状態でワーク溶接領域Ｘ２に位置する状態を示す。

この図２に示す状態から、まず図３に示すように、ワーク溶接領域Ｘ２では、溶接ロボット５が上記溶接ガン５ｃの姿勢を変えて治具４に位置決めされたワークＷ１，Ｗ２の溶接ロボット５側の重ね合わせた溶接箇所を溶接する。

一方、溶接ロボット５がワークＷ１，Ｗ２の溶接ロボット５側の重ね合わせた部分を溶接している間に、ワークセット領域Ｘ１では、作業者Ｈ１は治具４から組立体１０を取り出す。

次いで、溶接ロボット５によるワークＷ１，Ｗ２の溶接ロボット５側の重ね合わせた部分の溶接が終了すると、図４に示すように、上記制御盤６は、ワーク溶接領域Ｘ２の治具４が回転テーブル３の外側方に傾くよう治具４の第２モータ４４に作動信号を出力する。

そして、ワーク溶接領域Ｘ２では、溶接ロボット５が上記溶接ガン５ｃの姿勢を変えて治具４に位置決めされたワークＷ１，Ｗ２の溶接ロボット５から遠く離れた溶接箇所を溶接する。

一方、溶接ロボット５がワークＷ１，Ｗ２の溶接ロボット５から遠く離れた溶接箇所を溶接している間に、ワークセット領域Ｘ１では、作業者Ｈ１が次に溶接するワークＷ１，Ｗ２を治具４にセットする。

しかる後、溶接ロボット５によるワークＷ１，Ｗ２の溶接ロボット５から遠く離れた溶接箇所の溶接が終了し、組立体１０が完成すると、上記制御盤６は、上記ワークセット領域Ｘ１の治具４が上記回転テーブル３の径方向内側に傾くよう上記第２モータ４４に作動信号を出力した後、上記回転テーブル３がＲ２方向に回転（逆転）を開始するよう第１モータ２に作動信号を出力する。

そして、Ｒ２方向に回転した回転テーブル３が停止すると、図２に示す状態に戻り、その後、ワークＷ１，Ｗ２の組み立てが上述の手順を繰り返して行われる。

以上より、本発明の実施形態によると、治具４にワークＷ１，Ｗ２をセットする際、ワークセット領域Ｘ１の治具４が回転テーブル３の作業者Ｈ１側に傾くことで治具４のワークセット箇所が作業者Ｈ１側を向くようになる。したがって、作業者Ｈ１はワークＷ１，Ｗ２を回転テーブル３の側方から治具４に向けて略水平か又は斜めに移動させることができるようになり、作業者Ｈ１のワークセット作業時における姿勢が楽になるとともに、ワークセット作業のために多軸ロボット等を追加する必要がなく、低コストで省スペース化を実現できる。また、例えば、溶接箇所が溶接ロボット５から遠く離れている場合、ワーク溶接領域Ｘ２の治具４を溶接ロボット５側に傾けることで、溶接ロボット５から遠く離れた溶接箇所が溶接ロボット５に近づいて溶接ロボット５の可動範囲に入るため、ワークＷ１，Ｗ２の溶接を確実に行うことができる。

また、各治具４が水平軸４３を挟んで回転テーブル３の外側方及び内側方にバランス良く傾くので、溶接時における溶接ロボット５の無理な姿勢を確実に減らすことができる。

さらに、回転テーブル３が回転する際、各治具４が回転テーブル３の外周縁から外側方に飛び出さなくなるので、回転テーブル３の側方に設置された設備の配管や配線ケーブル等に各治具４が干渉するのを避けることができるとともに、溶接装置１の回転する部分の回転半径が小さくなって、その分だけスペースを有効利用できる。

尚、本発明の実施形態では、回転テーブル３の上面に２つの治具４が設けられているが、これに限らず、回転軸２ａ周りに間隔をあけて３つ以上設けてもよい。

また、ワーク溶接領域Ｘ２に設置する溶接ロボット５を複数設けてもよい。

また、本発明の実施形態では、作業者Ｈ１は一人であるが、複数の作業者Ｈ１がワークセット領域Ｘ１で作業するようにしてもよい。

また、本発明の実施形態では、ワークＷ１，Ｗ２の組み立てをスポット溶接で行っているがこれに限らず、アーク溶接やレーザ溶接で行ってもよいし、その他の溶接で行ってもよい。

また、本発明の実施形態では、各治具４が回転テーブル３の径方向に傾くようになっているが、これに限らず、例えば、ユニバーサルジョイント等を用いて回転テーブル３の径方向だけでなく、その他の方向に傾くようにしてもよい。

本発明は、例えば、自動車製造ラインにおいて使用する溶接装置に適している。

１ 溶接装置
２ａ 回転軸
３ 回転テーブル
４ 治具
５ 溶接ロボット
６ 制御盤（制御手段）
４１ 把持具
４２ 支持台
４３ 水平軸
Ｈ１ 作業者
Ｘ１ ワークセット領域
Ｘ２ ワーク溶接領域
Ｗ１，Ｗ２ ワーク

Claims (2)

1. 上下方向に延びる回転軸に支持され、ワークセット領域とワーク溶接領域との間で回転する円形の回転テーブルと、
   該回転テーブル上面の外周寄りに周方向に間隔をあけて設けられ、ワークを姿勢変更可能に位置決めする複数の治具と、
   上記ワーク溶接領域に設置された溶接ロボットと、
   上記回転テーブル及び各治具に接続され、上記各治具が上記ワークセット領域及び上記ワーク溶接領域に移動するよう上記回転テーブルに作動信号を出力するとともに、上記ワークセット領域の治具が作業者側に傾動し、且つ、上記ワーク溶接領域の治具が上記ワークの溶接箇所に応じて傾動するよう上記各治具に作動信号を出力する制御手段とを備え、
   上記制御手段は、上記回転テーブルを回転させる前に、上記各治具が上記回転テーブルの径方向内側に傾くよう上記各治具に作動信号を出力することを特徴とする溶接装置。
2. 請求項１に記載の溶接装置において、
   上記治具は、上記ワークを把持する把持具と、該把持具を支持する支持台とを備え、
   該支持台の上記回転テーブル径方向中央下部は、上記回転テーブルの径方向と交差する方向に延びる水平軸により傾動可能に支持されていることを特徴とする溶接装置。

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