溶接組付方法
【課題】溶接を施すワークの種類が多岐にわたる製造ラインでの治具の切替を容易にし、低コストで短期間に設定変更ができる生産設備を提供する。
【解決手段】溶接組付ライン１００には、台車１０６の経路１０７が設定されている。台車１０６には、治具１１０が着脱自在に載置される。識別部１５０は、治具１１０にセットされたワークの種類を特定する。台車１０６が進行した後、リフタ１１２は、ワークがセットされている治具１１０を持ち上げて保持する。溶接ロボット１１１は、リフタ１１２に保持された治具１１０上のワークに対して、識別部１５０によって特定されたワークの種類に応じた溶接を施す。溶接後、解放装置１１３は、ワークを治具１１０から解放する。マテリアルハンドリングロボット１１４は、この解放されたワークを取り出す。
【解決手段】溶接組付ライン１００には、台車１０６の経路１０７が設定されている。台車１０６には、治具１１０が着脱自在に載置される。識別部１５０は、治具１１０にセットされたワークの種類を特定する。台車１０６が進行した後、リフタ１１２は、ワークがセットされている治具１１０を持ち上げて保持する。溶接ロボット１１１は、リフタ１１２に保持された治具１１０上のワークに対して、識別部１５０によって特定されたワークの種類に応じた溶接を施す。溶接後、解放装置１１３は、ワークを治具１１０から解放する。マテリアルハンドリングロボット１１４は、この解放されたワークを取り出す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワーク等の各種部品に溶接を施して組み付ける溶接組付方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車のボデーの製造工場においてなされる、ワーク等の各種部品に溶接を施して組み付けボデーを形作る工程では、各種部品同士の際の組付け誤差を抑えるために、治具を用いて各種部品を高精度に位置決めすることが行われている。近年、製造工場で製造されるボデーの種類は多岐にわたってきている。このため、製造工場では、製造するボデーの種類に応じて多くの種類の溶接用の治具を用意しなければならない。その一方で、経済情勢によって自動車の生産台数が大きく変動するため、低コストで短期間に設定変更ができる生産設備が求められている。
【０００３】
多岐にわたる自動車部品を一つの製造ラインで製造するための発明の一例としては、特許文献１に示されるような、サッシュに変形力を作用させてサッシュの矯正を行うことで、多種混合生産方式のドア製造ラインに適用できるようにした自動車用ドアサッシュ矯正装置の発明がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−０４３９６４号公報（要約、段落００５０、図２、図３及び図７）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ボデーをはじめ、溶接を施して製造するような自動車部品は、その剛性により変形させることができない。この点、特許文献１に記載の自動車用ドアサッシュ矯正装置は、製造物がドアサッシュであるからこそ適用できるものであって、溶接を施されるワークのような部品に対して適用できるものではない。
【０００６】
また、溶接を施すワークの種類が多岐にわたる場合には、治具装置１５をワークの種類に応じたものに変更しなければならない。一方で、ワークに溶接を施す際の位置精度を高めるためには、ワークが動かないよう、治具それ自体を確実に固定しなければならない。この点、特許文献１に記載の自動車用ドアサッシュ矯正装置を構成する治具装置１５は、支柱３４が工場の地面に固定されて設置されるものである。このため、特許文献１に記載されるように、多種多様なワークに溶接を施すためにワークの種類に応じて治具を工場に設置し直すことは、製造工場での大規模な改築工事を伴い現実的とはいえない。
【０００７】
本発明は、上記の点を鑑みてなされたものであり、溶接を施すワークの種類が多岐にわたる製造ラインでの治具の切替を容易にし、低コストで短期間に設定変更ができる生産設備を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の溶接組付方法は、所定の経路を移動する台車と、前記台車に着脱自在に載置される治具と、を用いて行われ、識別部が、前記治具にセットされたワークの種類を特定するステップと、リフタが、ワークがセットされている前記治具を持ち上げて保持するステップと、溶接装置が、前記リフタに保持された前記治具上のワークに、前記識別部によって特定されたワークの種類に応じた溶接を施すステップと、解放装置が、前記溶接装置によって溶接が施されたワークを前記治具から解放させるステップと、取出装置が、前記解放装置によって解放された前記ワークを取り出すステップと、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ワークの種類に応じた治具を台車に載置してこの治具にワークをセットすれば、台車が移動する過程でワークの種類が特定されこの種類に応じた溶接が施される。このため、溶接を施すワークの種類が多岐にわたる製造ラインでの治具の切替が容易になり、生産設備において低コストで短期間に設定変更ができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】溶接組付ラインの全体の模式図である。
【図２】台車をその進行方向後方側から見た図である。
【図３】治具の一例を示す斜視図である。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は、リフタ及び解放装置の側面図である。
【図５】引っ掛けアームの斜視図である。
【図６】（ａ）、（ｃ）及び（ｄ）は、フックの動きを示す斜視図である。（ｂ）は、フックの動きを示す側面図である。
【図７】第２可動部の動きを示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の一形態を、図１ないし図７に基づいて説明する。図１は、溶接組付ライン１００の全体の模式図である。溶接組付ライン１００は、自動車のボデーの製造が行われる製造工場内に設けられる。溶接組付ライン１００では、自動車のボデーを構成する各種のワークＷＫ（図７参照）に対する溶接が行われる。
【００１２】
溶接組付ライン１００は、仕切壁１０１で仕切られた作業エリア１０２内に各種の装置が配置されて構成される。作業エリア１０２は、平面視において縦長の略矩形形状をなす。この作業エリア１０２の一方の短辺側は開放され、ここは溶接組付ライン１００の上流端をなすワーク導入口１０３となる。また、作業エリア１０２の他方の短辺側は一部分だけ開放され、ここは溶接組付ライン１００の下流端をなすワーク運出口１０４となる。また、作業エリア１０２の各長辺の中央近傍部分も開放され、ここは台車出口１０５となる。
【００１３】
溶接組付ライン１００には、台車１０６の経路１０７が二つ設定される。これらの経路１０７は、いずれも、ワーク導入口１０３から作業エリア１０２に入って台車出口１０５から作業エリア１０２を退出し再びワーク導入口１０３に至る巡回経路である。経路１０７には、ワーク導入口１０３から見て右側（図１における下側）の台車出口１０５を経由する平面視時計回り方向の第１経路１０７ａと、ワーク導入口１０３から見て左側（図１における上側）の台車出口１０５を経由する平面視反対時計回り方向の第２経路１０７ｂと、がある。ところで、本実施の形態における台車１０６は、自動搬送車であって、作業エリア１０２の近傍に設置された工程制御盤１０８の制御に応じて、走行及び停止するものである。また、各経路１０７には、複数台（例えば、二台）の台車１０６を設置することができる。
【００１４】
作業エリア１０２内でワーク導入口１０３の近傍には、脚柱１０９が設置される。脚柱１０９は、その下方に、台車１０６並びにこれに載置される治具１１０及びワークＷＫが通過できる空間を形成する。脚柱１０９の上には、溶接装置としての溶接ロボット１１１が二台、ワーク導入口１０３から見て横並びに配置される。
【００１５】
作業エリア１０２内で脚柱１０９と台車出口１０５との間には、四台のリフタ１１２が配置される。リフタ１１２は、二台で一組をなし、それぞれの組が作業エリア１０２内を通過する二つの経路１０７を挟んでいる。各リフタ１１２には、解放装置１１３が取り付けられる。
【００１６】
作業エリア１０２内で二つの台車出口１０５の間には、取出装置としてのマテリアルハンドリングロボット１１４が配置される。また、作業エリア１０２内でマテリアルハンドリングロボット１１４とワーク運出口１０４との間には、増打定置ガン装置１１５が配置される。また、ワーク導入口１０３、ワーク運出口１０４及び二つの台車出口１０５のそれぞれの両端には、ゲートセンサ１１６が配置される。ゲートセンサ１１６は、ワーク導入口１０３やワーク運出口１０４、各台車出口１０５を通過する物体をセンシングし、そのセンシング結果を工程制御盤１０８に出力する。
【００１７】
ワーク導入口１０３の近傍で各経路１０７の上方には、撮像部としてのカメラ１１７が配置される。カメラ１１７は、経路１０７を移動する台車１０６並びにこれに載置される治具１１０及びワークＷＫの撮像を行う。また、仕切壁１０１の上端で各カメラ１１７の近傍には、モニター１１８が配置される。モニター１１８は、作業エリア１０２の方向に向きワーク導入口１０３に対面して立つ作業員１１９が視認できる向きに向けられる。
【００１８】
ところで、台車１０６が移動する二つの経路１０７（第１経路１０７ａ及び第２経路１０７ｂ）は、それぞれ、ワーク導入口１０３について左右対称に、平面視においてカメラ１１７やモニター１１８を中心に折り返すように設定されている。このため、作業エリア１０２よりも外側でワーク導入口１０３に対面する外側の領域には、作業員１１９が台車１０６にぶつかることなく安全に移動できる台形形状の作業エリア１２０（図１に斜線で示す）が形成される。
【００１９】
図２は、台車１０６をその進行方向後方側から見た図である。台車１０６の平面視は略矩形であり（図１参照）、正面視や背面視も略矩形であり、側面視は略台形である。この台車１０６の底面の四隅にはタイヤ１２１が取り付けられている。台車１０６と工程制御盤１０８との間では、有線又は無線で伝達される制御信号が通信自在となっており、台車１０６は、走行するためのモータ（図示せず）を有していて、工程制御盤１０８からの制御信号を受けて経路１０７に沿って進行方向の前方側にも後方側にも移動する。台車１０６の背面には、台車１０６に対する操作を直接的に行う各種のスイッチ１２２が配置される。
【００２０】
治具１１０は、台車１０６に着脱自在に載置される。この治具１１０は、溶接組付ライン１００で製造されるボデーの種類に対応するもので、そのボデーを構成するワークＷＫの形状やこのワークＷＫの溶接作業に適した構造を有している。治具１１０は、板状の治具ベース１２３に固定取付される。治具ベース１２３は、治具基部１２４に支持される。治具基部１２４は、治具基部ベース１２５と、治具基部柱１２６と、治具基部梁１２７と、嵌合凸部１２８とを備える。
【００２１】
治具基部ベース１２５は、板状をなし、台車１０６の上面に載置され、固定部材１２４ａによって外れないように固定される。治具基部柱１２６は、台車１０６の正面視及び背面視において左右端部を残して中央から上方に立ち上がる。治具基部梁１２７は、水平方向に延びる部材であって、各治具基部柱１２６を繋いでいる。治具基部梁１２７は、台車１０６の正面視及び背面視において治具基部柱１２６の中央から上方に延び、治具ベース１２３の下面に設けられる嵌合凹部１２９に嵌合する。また、治具基部梁１２７の上端面は、治具ベース１２３の下面に接触しこの治具ベース１２３を支持する。
【００２２】
治具ベース１２３は、台車１０６の正面視及び背面視において治具基部柱１２６よりも左右両方向に延びている。このため、治具ベース１２３の下方かつ治具基部ベース１２５の上方で治具基部柱１２６よりも左右外側には、台車１０６の正面視及び背面視で見て略コ字形状をなす空間ＳＰが形成される。また、嵌合凸部１２８及び嵌合凹部１２９、並びに、治具基部柱１２６の上端面及び治具ベース１２３の下面は、いずれも離反できるようになっている。
【００２３】
治具ベース１２３には、ボルト孔１３１が複数設けられる。このボルト孔１３１には、ボルトナット１３０が取り付けられる。ボルト孔１３１には、予め、治具１１０に搭載されるワークＷＫ（図７参照）の種類に応じた個数及び並び方でボルトナット１３０が締結される。つまり、ボルト孔１３１に締結されたボルトナット１３０の個数及び並び方によって、ワークＷＫの種類が特定されることになる。また、ボルト孔１３１は、台車１０６が経路１０７を移動する途中でカメラ１１７（図１参照）に撮像される箇所に設けられる。カメラ１１７は、台車１０６並びにこれに載置される治具１１０及びワークＷＫの撮像結果を工程制御盤１０８（図１参照）に出力する。工程制御盤１０８は、カメラ１１７の撮像結果を画像処理する機能を備えており、この機能を利用して撮像結果に含まれるボルトナット１３０の個数及び並び方を分析し、ワークＷＫの種類に対応する制御信号を溶接ロボット１１１（図１参照）に送信する。溶接ロボット１１１は、この制御信号の種類に応じた動きを行って、台車１０６上のワークＷＫに対して溶接を施す。このように、ボルトナット１３０は、ボルト孔１３１に取り付けられて、ワークＷＫの種類を特定するためのシンボルとしての役割を果たす。また、ボルトナット１３０とカメラ１１７と工程制御盤１０８とは、識別部１５０（図１参照）を構成する。また、工程制御盤１０８は、制御部としての役割を果たす。
【００２４】
なお、ボルトナット１３０を取り付けるボルト孔１３１は、台車１０６に設けられてもよい。さらに、ワークＷＫの種類を特定するために用いられカメラ１１７に撮像されるシンボルとしては、ボルトナット１３０の他にも、バーコードや二次元コード、文字や数字等の記号を図案化したものであってもよい。そして、バーコードや二次元コード等をシールに印刷してワークＷＫに貼り付け、カメラ１１７にこのシールに印刷された内容を撮像させることで、ワークＷＫの種類を特定するようにしてもよい。さらに、制御部としては、画像処理を行うためのプログラムがインストールされたコンピュータを用いてもよい。
【００２５】
図３は、治具１１０の一例を示す斜視図である。治具１１０は、固定部１３２と、フック１３３と、可動部１３４と、連結体としてのワイヤ１３５とが含まれる。固定部１３２は、治具ベース１２３に対して動かない。フック１３３は、水平でありかつ台車１０６の進行方向に対して直交する方向にスライド自在に設けられる。可動部１３４は、フック１３３を動かすことによってワークＷＫに保持する位置（第１位置）と、ワークから解放する位置（第２位置）と、の間で変位自在となっている。ワイヤ１３５は、可動部１３４とフック１３３とを連結し、フック１３３の動きを可動部１３４に伝達する。
【００２６】
フック１３３及び可動部１３４のそれぞれについて、さらに詳細に説明する。フック１３３は、第１フック１３３ａと、第２フック１３３ｂと、第３フック１３３ｃとを含む。第１フック１３３ａは、第２フック１３３ｂ及び第３フック１３３ｃのいずれよりも台車１０６の進行方向の前方側に位置し、この進行方向に対して左側に延びる。第２フック１３３ｂは、第１フック１３３ａよりも台車１０６の進行方向の後方側に位置し、この進行方向に対して右側に延びる。第３フック１３３ｃは、第２フック１３３ｂよりも台車１０６の進行方向の後方側に位置し、この進行方向に対して左側に延びる。第１フック１３３ａ、第２フック１３３ｂ及び第３フック１３３ｃのいずれも、その先端に、上方に延びる爪部１３６を有する。爪部１３６には、治具１１０から離れるにつれて下方に下がるように傾斜する傾斜面１３６ａが形成される。傾斜面１３６ａには、引っ掛けシャフト１４６の傾斜面１４６ａ（図５、図６（ａ）〜図６（ｄ）参照）が接触する。
【００２７】
可動部１３４は、第１可動部１３４ａと、第２可動部１３４ｂと、第３可動部１３４ｃとを含む。第２可動部１３４ｂについては、図７に基づいて後述する。第１可動部１３４ａと第１フック１３３ａとは、ワイヤ１３５によって連結されている。第１可動部１３４ａは、ワークＷＫを保持する機能を有し上下に進退自在の突起１３４ａａと、この突起１３４ａａを上下に動かしこの突起１３４ａａにワークＷＫを保持させたりその保持を解除させたりするためのハンドクランプ１３４ａｂと、を有する。ハンドクランプ１３４ａｂと突起１３４ａａと第１フック１３３ａとは、連動する。同様に、第３可動部１３４ｃ及び第３フック１３３ｃも、ワイヤ１３５により連結されている。第３可動部１３４ｃは、ワークＷＫを保持する機能を有し上下に進退自在の突起１３４ｃａと、この突起１３４ｃａを上下に動かしこの突起１３４ｃａにワークＷＫを保持させたりその保持を解除させたりするためのハンドクランプ１３４ｃｂとを有する。ハンドクランプ１３４ｃｂと突起１３４ｃａと第３フック１３３ｃとは、連動する。
【００２８】
図４（ａ）及び図４（ｂ）は、リフタ１１２及び解放装置１１３の側面図である。なお、図４（ａ）及び図４（ｂ）では、治具１１０に関して、第２可動部１３４ｂ及び一部の固定部１３２についてのみ図示してあり、その他の固定部１３２やフック１３３（第１フック１３３ａ〜第３フック１３３ｃ）、第１可動部１３４ａ、第３可動部１３４ｃ等については省略してある。リフタ１１２は、治具１１０を持ち上げて保持する装置であり、基部１３７と、レール１３８と、保持アーム１３９と、駆動源となるエアシリンダ（図示せず）と、ブレーキ機構（図示せず）と、制御回路（図示せず）と備える。基部１３７は、土台をなし工場の床面ＦＬに固定取付される。レール１３８は、一つの基部１３７に対して台車１０６の経路１０７（図１参照）に沿う方向に並べて二つ取り付けられ、いずれも鉛直方向に延びている。保持アーム１３９は、水平に延び、レール１３８のそれぞれにスライド自在に嵌合して上下移動自在となっている。保持アーム１３９の先端部分は、台車１０６が移動することにより、治具ベース１２３下の空間ＳＰに位置付けられる。この保持アーム１３９の先端部分には、治具ベース１２３の下面に接触する接触部１４０と、治具ベース１２３に形成された嵌合孔（図示せず）に嵌合する嵌合突起１４１とが設けられる。
【００２９】
リフタ１１２では、制御回路が工程制御盤１０８（図１参照）からの制御信号を受けてエアシリンダとブレーキ機構とを駆動制御し、エアシリンダの駆動によって保持アーム１３９が上下移動し、ブレーキ機構の制御によって保持アーム１３９が所定の高さ位置に保持される。そして、保持アーム１３９が上昇すると、接触部１４０が治具ベース１２３の下面に接触し、嵌合突起１４１が治具ベース１２３に形成された嵌合孔に入り込む。この状態からさらに保持アーム１３９が上昇すると（図４（ｂ））、治具ベース１２３の下面は治具基部柱１２６の上端面から離反し、嵌合凹部１２９も嵌合凸部１２８から離反して、治具ベース１２３は保持アーム１３９に持ち上げられて保持される。
【００３０】
図５は、引っ掛けアーム１４２の斜視図である。図４（ｂ）及び図５を参照して、解放装置１１３について説明する。解放装置１１３は、治具１１０にセットされたワークＷＫを治具１１０から解放させる装置であり、基部１３７の上方に取り付けられて個々のリフタ１１２の上方に対応させて設けられる。解放装置１１３は、スライド基部１４３と、スライド体１４４と、回転アーム１４５と、駆動源としてのエアシリンダ（図示せず）と、制御回路（図示せず）とを備える。スライド基部１４３は、基部１３７に取り付けられて保持アーム１３９と平行に延びている。スライド基部１４３は、その内部に水平方向に延びるレール（図示せず）を有する。スライド体１４４は、スライド基部１４３内のレールに沿って水平方向にスライド自在となっている。スライド体１４４の先端部分には、回転軸１４４ａが設けられる。この回転軸１４４ａには回転アーム１４５が取り付けられる。回転アーム１４５は、その先端が上下方向に変位するように、回転軸１４４ａを中心に回転自在となっている。
【００３１】
回転アーム１４５は、台車１０６の経路１０７（図１参照）に沿う方向に離反して二つ並ぶ。各回転アーム１４５の先端部分の下面には、引っ掛けシャフト１４６が取り付けられる。引っ掛けシャフト１４６は、その両端部分が個々の回転アーム１４５に取り付けられ、台車１０６の経路１０７と平行に延びる長尺の部材である。引っ掛けシャフト１４６は、台車１０６の正面視及び背面視において、略直角二等辺三角形形状に見える。正面視及び背面視において直角二等辺三角形の斜辺をなす引っ掛けシャフト１４６の傾斜面１４６ａは、治具ベース１２３がリフタ１１２に持ち上げられた状態（図４（ｂ））における各フック１３３に形成された傾斜面１３６ａと同じ高さ位置に位置付けられる。このような引っ掛けシャフト１４６と二つの回転アーム１４５とは、引掛部としての引っ掛けアーム１４２を構成する。
【００３２】
図６（ａ）、図６（ｃ）及び図６（ｄ）は、フック１３３の動きを示す斜視図である。図６（ｂ）は、フック１３３の動きを示す側面図である。図５及び図６（ａ）〜図６（ｄ）を参照して、引っ掛けアーム１４２及びフック１３３の動きを説明する。作業員１１９がハンドクランプ１３４ｃｂ，１３４ｃｂを操作して突起１３４ａａ，１３４ｃａを押し上げて第１可動部１３４ａ及び第３可動部１３４ｃにワークＷＫを保持させたり、第２可動部１３４ｂ（図３参照）に備わる可動アーム１３４ｂｂ（図７参照）を作業員１１９（図１参照）が倒して第２可動部１３４ｂにワークＷＫを保持させたりすることで、フック１３３（フック１３３ａ、第２フック１３３ｂ、第３フック１３３ｃ）はワイヤ１３５を介して引っ張られ治具１１０の内側方向Ｒ１にスライド移動し、続いて、静止する（図６（ａ））。
【００３３】
引っ掛けシャフト１４６は、解放装置１１３（図４（ａ）及び図４（ｂ）参照）によるスライド体１４４のスライド移動によって、図５の右上や図６（ａ）に示されるように治具１１０から台車１０６の進行方向の側方に離反した位置から、爪部１３６の傾斜面１３６ａに傾斜面１４６ａを接触させる位置まで動く（図６（ｂ））。さらにスライド体１４４がスライド移動すると、回転アーム１４５がスライド体１４４を中心に回動して引っ掛けシャフト１４６が上方に動き、引っ掛けシャフト１４６は爪部１３６を乗り越え、図５の左下や図６（ｃ）に示されるように爪部１３６の内側に入り込み、引っ掛けシャフト１４６はその自重によって下方に動く。その後、引っ掛けシャフト１４６は、解放装置１１３によるスライド体１４４のスライド移動によって、フック１３３の爪部１３６に引っ掛かり、フック１３３を外側方向Ｒ２方向に引っ張る。
【００３４】
図７は、第２可動部１３４ｂの動きを示す側面図である。図７及び図３を参照して、第２可動部１３４ｂについて説明する。第２可動部１３４ｂは、ピン部１３４ｂａと、可動アーム１３４ｂｂと、リンク機構１３４ｂｃと、ワイヤ接続部１３４ｂｄと、操作レバー１３４ｂｅとを備える。可動アーム１３４ｂｂは、長尺の部材である。可動アーム１３４ｂｂの一方の端部には、ピン部１３４ｂａが配置される。ピン部１３４ｂａは、ワークＷＫをその上方から接触して保持する機能を有する。このピン部１３４ｂａは、可動アーム１３４ｂｂの一方の端部から下方に向けて設けられる。可動アーム１３４ｂｂの他方の端部は、リンク機構１３４ｂｃに連結する。リンク機構１３４ｂｃは、回転軸１３４ｂｆとワイヤ接続部１３４ｂｄとを有し、ワイヤ接続部１３４ｂｄに連結されたワイヤ１３５の張力を可動アーム１３４ｂｂに伝達して回転軸１３４ｂｆを中心に回転させながら可動アーム１３４ｂｂを動かし、ピン部１３４ｂａをワークＷＫに対して近接離反させる。ここで、第２可動部１３４ｂは、治具ベース１２３から上方に立設する第２可動部基部１３４ｂｇの上端部に設けられるものである。また、操作レバー１３４ｂｅは、作業員１１９（図１参照）が把持して可動アーム１３４ｂｂを動かすためのもので、リンク機構１３４ｂｃに連結される。
【００３５】
第２可動部１３４ｂは、図６（ｄ）に示したように引っ掛けアーム１４２が動いて第２フック１３３ｂが外側方向Ｒ２（図３に示す矢印ｆ２の方向）に引っ張られると、矢印ｆ２’（図３も参照）の方向に動く。このとき、第２可動部１３４ｂに連動して操作レバー１３４ｂｅも矢印ｆ２’の方向に動く。また、ピン部１３４ｂａは、図７において実線に示すようなワークＷＫに近接した位置から、図７において二点鎖線に示すようなワークＷＫから離反した位置まで動く。また、作業員１１９が操作レバー１３４ｂｅを把持してこの操作レバー１３４ｂｅを矢印ｆ２’とは反対の方向に動かすと、第２フック１３３ｂは内側方向Ｒ１（図３に示す矢印ｆ２とは反対の方向）に動く。
【００３６】
同様に、引っ掛けアーム１４２の動きによって第１フック１３３ａが外側方向Ｒ２（図３に示す矢印ｆ１の方向）に引っ張られると、突起１３４ａａは図３に示す矢印ｆ１’の方向に動いてワークＷＫの保持を解除する。なお、作業員１１９がハンドクランプ１３４ａｂを操作して第１可動部１３４ａからワークＷＫを解放させても、第１フック１３３ａは内側方向Ｒ１に動く。このとき、第１フック１３３ａも連動して内側方向Ｒ１（図３に示す矢印ｆ１とは反対の方向）に動く。
【００３７】
同様に、引っ掛けアーム１４２の動きによって第３フック１３３ｃが外側方向Ｒ２（図３に示す矢印ｆ３の方向）に引っ張られると、突起１３４ｃａは図３に示す矢印ｆ３’の方向に動いてワークＷＫの保持を解除する。なお、作業員１１９がハンドクランプ１３４ｃｂを操作して第３可動部１３４ｃからワークＷＫを解放させても、第３フック１３３ｃは内側方向Ｒ１に動く。このとき、第３フック１３３ｃも連動して内側方向Ｒ１（図３に示す矢印ｆ３とは反対の方向）に動く。
【００３８】
図１及び図３を参照する。上記のように構成される溶接組付ライン１００では、台車１０６が工程制御盤１０８からの制御信号を受けて経路１０７に沿って移動し、作業エリア１２０の近傍でワーク導入口１０３から作業エリア１０２に入る直前の位置で停止する。作業員１１９は、作業エリア１２０に立ち、台車１０６の上面に取り付けられた治具１１０に、ワークＷＫをセットする。このとき、作業員１１９は、固定部１３２、第１可動部１３４ａ及び第３可動部１３４ｃにワークＷＫを載置し、ハンドクランプ１３４ａｂ、ハンドクランプ１３４ｃｂを操作して第１可動部１３４ａの突起１３４ａａ及び第３可動部１３４ｃの突起１３４ｃａのそれぞれにワークＷＫを保持させ、操作レバー１３４ｂｅを動かして第２可動部１３４ｂのピン部１３４ｂａ（図７参照）をワークＷＫに接触させ、このピン部１３４ｂａにワークＷＫを保持させる。また、治具ベース１２３に設けられたボルト孔１３１（図２参照）には、ボルトナット１３０を、ワークＷＫの種類に応じた個数及び並べ方で取り付けておく。
【００３９】
続いて、作業員１１９は、治具１１０に備わるスイッチ１２２を押す。この操作により台車１０６は経路１０７に沿って進行し、ワーク導入口１０３から作業エリア１０２に入る。このとき、カメラ１１７は、台車１０６並びにこれに載置される治具１１０及びワークＷＫを撮像する。そして、工程制御盤１０８は、この撮像結果に基づいてワークＷＫの種類を特定し、ワークＷＫの種類に応じた制御信号を溶接ロボット１１１に送信出力する。
【００４０】
図１及び図４を参照する。台車１０６は、経路１０７に沿って引き続き進行し、二つのリフタ１１２に挟まれる位置に到達する。このとき、リフタ１１２の保持アーム１３９は、治具ベース１２３の下方の空間ＳＰに入りこむ。台車１０６は、この位置で、工程制御盤１０８の制御信号を受けて停止する。このとき、リフタ１１２は、工程制御盤１０８からの制御信号を受けてエアシリンダ（図示せず）及びブレーキ機構（図示せず）を駆動制御し保持アーム１３９を上昇させ、治具ベース１２３を治具基部１２４から離反させて、ワークＷＫがセットされている治具１１０を持ち上げて保持する。ここで、リフタ１１２は、床面ＦＬに固定取付されている。このため、治具１１０がリフタ１１２に保持されることによって、治具１１０にセットされているワークＷＫは、溶接作業に充分な位置精度で位置決めされる。
【００４１】
図１、図５、図６（ａ）〜（ｄ）及び図７を参照する。続いて、溶接ロボット１１１は、工程制御盤１０８からの制御信号を受けて、リフタ１１２に保持された治具１１０上のワークＷＫに対し、ワークＷＫの種類に応じた溶接を施す。溶接ロボット１１１による溶接が終了すると、解放装置１１３は、工程制御盤１０８からの制御信号を受けてエアシリンダ（図示せず）を駆動制御する。これにより、引っ掛けアーム１４２が動き、図６（ａ）〜図６（ｄ）に示すように引っ掛けシャフト１４６がフック１３３（第１フック１３３ａ〜第３フック１３３ｃ）の爪部１３６に引っ掛かり、引っ掛けシャフト１４６がフック１３３を引っ張って可動部１３４（第１可動部１３４ａ〜第３可動部１３４ｃ）を動かす。その結果、溶接ロボット１１１によって溶接が施されたワークＷＫは、治具１１０から解放される。
【００４２】
マテリアルハンドリングロボット１１４は、工程制御盤１０８からの制御信号を受けて、治具１１０から解放されたワークＷＫを取り出し、増打定置ガン装置１１５まで運ぶ。増打定置ガン装置１１５は、ワークＷＫに対してさらに溶接を施し、ワークＷＫでの溶接固定を確実にする。増打定置ガン装置１１５によって溶接が施されたワークＷＫは、搬送装置（図示せず）によってワーク運出口１０４から作業エリア１０２の外へ運び出される。
【００４３】
ここで、マテリアルハンドリングロボット１１４によってワークＷＫが取り出された後、リフタ１１２は、工程制御盤１０８からの制御信号を受けてエアシリンダ（図示せず）及びブレーキ機構（図示せず）を受けて保持アーム１３９を下げる。これにより、治具ベース１２３は、治具基部１２４に載置される。続いて、台車１０６は、工程制御盤１０８の制御信号を受けて経路１０７に沿って進行する。このとき、引っ掛けアーム１４２はフック１３３に引っ掛かったままである。しかしながら、引っ掛けシャフト１４６は経路１０７と平行に延びている。このために、台車１０６が経路１０７に沿って移動すると、引っ掛けシャフト１４６は爪部１３６に接触したまま台車１０６の進行方向前方側に摺動し、引っ掛けシャフト１４６はフック１３３から抜けて外れる。台車１０６は、引き続き経路１０７に沿って動き、台車出口１０５を通過して作業エリア１０２の外に出て、再び作業エリア１２０の近傍に戻る。
【００４４】
作業員１１９は、作業エリア１２０の近傍に戻ってきた台車１０６上の治具１１０に対して、別のワークＷＫをセットすることができる。また、作業員１１９は、作業エリア１２０の近傍に戻ってきた台車１０６に対して、固定部材１２４ａ（図２参照）を取り外して、その台車１０６に載置される治具１１０を異なる種類のワークに対応する別の治具に交換することもできる。
【００４５】
このように、本実施の形態の溶接組付ライン１００によれば、ワークＷＫの種類に応じて治具１１０を台車１０６に付け替えることが容易になる。そして、台車１０６に載置された治具１１０にワークＷＫをセットすれば、台車１０６が移動する過程でワークＷＫの種類が特定されこの種類に応じた溶接が施される。このため、溶接を施すワークＷＫの種類が多岐にわたる製造ラインでの治具１１０の切替が容易になり、生産設備において低コストで短期間に設定変更ができるようになる。
【００４６】
また、本実施の形態の溶接組付ライン１００では、台車１０６に治具１１０を動かすための動力源を搭載する必要がなく、従って、治具１１０そのものを小型化することが可能になる。
【００４７】
なお、上記に説明した実施の形態での溶接組付ライン１００は、台車１０６が経路１０７に沿って巡回移動するものであるが、別の実施の形態として、経路１０７が巡回せず往復移動のみするものであってもよい。この場合、溶接が施されたワークＷＫがマテリアルハンドリングロボット１１４によって取り去られたあと、台車１０６は、工程制御盤１０８からの制御信号を受けて経路１０７に沿って後退し、ワーク導入口１０３から作業エリア１０２の外に出て、再び作業エリア１２０の近傍に戻る。
【符号の説明】
【００４８】
１００ 溶接組付ライン
１０６ 台車
１０７ 経路
１０８ 工程制御盤（制御部）
１１０ 治具
１１１ 溶接ロボット（溶接装置）
１１２ リフタ
１１３ 解放装置
１１４ マテリアルハンドリングロボット（取出装置）
１１７ カメラ
１３０ ボルトナット（シンボル）
１３３ フック
１３４ 可動部
１３５ ワイヤ（連結体）
１４２ 引っ掛けアーム（引掛部）
１４３ スライド基部（フックをスライドさせる機構）
１４４ スライド体（フックをスライドさせる機構）
１５０ 識別部
ＷＫ ワーク
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワーク等の各種部品に溶接を施して組み付ける溶接組付方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車のボデーの製造工場においてなされる、ワーク等の各種部品に溶接を施して組み付けボデーを形作る工程では、各種部品同士の際の組付け誤差を抑えるために、治具を用いて各種部品を高精度に位置決めすることが行われている。近年、製造工場で製造されるボデーの種類は多岐にわたってきている。このため、製造工場では、製造するボデーの種類に応じて多くの種類の溶接用の治具を用意しなければならない。その一方で、経済情勢によって自動車の生産台数が大きく変動するため、低コストで短期間に設定変更ができる生産設備が求められている。
【０００３】
多岐にわたる自動車部品を一つの製造ラインで製造するための発明の一例としては、特許文献１に示されるような、サッシュに変形力を作用させてサッシュの矯正を行うことで、多種混合生産方式のドア製造ラインに適用できるようにした自動車用ドアサッシュ矯正装置の発明がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−０４３９６４号公報（要約、段落００５０、図２、図３及び図７）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ボデーをはじめ、溶接を施して製造するような自動車部品は、その剛性により変形させることができない。この点、特許文献１に記載の自動車用ドアサッシュ矯正装置は、製造物がドアサッシュであるからこそ適用できるものであって、溶接を施されるワークのような部品に対して適用できるものではない。
【０００６】
また、溶接を施すワークの種類が多岐にわたる場合には、治具装置１５をワークの種類に応じたものに変更しなければならない。一方で、ワークに溶接を施す際の位置精度を高めるためには、ワークが動かないよう、治具それ自体を確実に固定しなければならない。この点、特許文献１に記載の自動車用ドアサッシュ矯正装置を構成する治具装置１５は、支柱３４が工場の地面に固定されて設置されるものである。このため、特許文献１に記載されるように、多種多様なワークに溶接を施すためにワークの種類に応じて治具を工場に設置し直すことは、製造工場での大規模な改築工事を伴い現実的とはいえない。
【０００７】
本発明は、上記の点を鑑みてなされたものであり、溶接を施すワークの種類が多岐にわたる製造ラインでの治具の切替を容易にし、低コストで短期間に設定変更ができる生産設備を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の溶接組付方法は、所定の経路を移動する台車と、前記台車に着脱自在に載置される治具と、を用いて行われ、識別部が、前記治具にセットされたワークの種類を特定するステップと、リフタが、ワークがセットされている前記治具を持ち上げて保持するステップと、溶接装置が、前記リフタに保持された前記治具上のワークに、前記識別部によって特定されたワークの種類に応じた溶接を施すステップと、解放装置が、前記溶接装置によって溶接が施されたワークを前記治具から解放させるステップと、取出装置が、前記解放装置によって解放された前記ワークを取り出すステップと、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ワークの種類に応じた治具を台車に載置してこの治具にワークをセットすれば、台車が移動する過程でワークの種類が特定されこの種類に応じた溶接が施される。このため、溶接を施すワークの種類が多岐にわたる製造ラインでの治具の切替が容易になり、生産設備において低コストで短期間に設定変更ができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】溶接組付ラインの全体の模式図である。
【図２】台車をその進行方向後方側から見た図である。
【図３】治具の一例を示す斜視図である。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は、リフタ及び解放装置の側面図である。
【図５】引っ掛けアームの斜視図である。
【図６】（ａ）、（ｃ）及び（ｄ）は、フックの動きを示す斜視図である。（ｂ）は、フックの動きを示す側面図である。
【図７】第２可動部の動きを示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の一形態を、図１ないし図７に基づいて説明する。図１は、溶接組付ライン１００の全体の模式図である。溶接組付ライン１００は、自動車のボデーの製造が行われる製造工場内に設けられる。溶接組付ライン１００では、自動車のボデーを構成する各種のワークＷＫ（図７参照）に対する溶接が行われる。
【００１２】
溶接組付ライン１００は、仕切壁１０１で仕切られた作業エリア１０２内に各種の装置が配置されて構成される。作業エリア１０２は、平面視において縦長の略矩形形状をなす。この作業エリア１０２の一方の短辺側は開放され、ここは溶接組付ライン１００の上流端をなすワーク導入口１０３となる。また、作業エリア１０２の他方の短辺側は一部分だけ開放され、ここは溶接組付ライン１００の下流端をなすワーク運出口１０４となる。また、作業エリア１０２の各長辺の中央近傍部分も開放され、ここは台車出口１０５となる。
【００１３】
溶接組付ライン１００には、台車１０６の経路１０７が二つ設定される。これらの経路１０７は、いずれも、ワーク導入口１０３から作業エリア１０２に入って台車出口１０５から作業エリア１０２を退出し再びワーク導入口１０３に至る巡回経路である。経路１０７には、ワーク導入口１０３から見て右側（図１における下側）の台車出口１０５を経由する平面視時計回り方向の第１経路１０７ａと、ワーク導入口１０３から見て左側（図１における上側）の台車出口１０５を経由する平面視反対時計回り方向の第２経路１０７ｂと、がある。ところで、本実施の形態における台車１０６は、自動搬送車であって、作業エリア１０２の近傍に設置された工程制御盤１０８の制御に応じて、走行及び停止するものである。また、各経路１０７には、複数台（例えば、二台）の台車１０６を設置することができる。
【００１４】
作業エリア１０２内でワーク導入口１０３の近傍には、脚柱１０９が設置される。脚柱１０９は、その下方に、台車１０６並びにこれに載置される治具１１０及びワークＷＫが通過できる空間を形成する。脚柱１０９の上には、溶接装置としての溶接ロボット１１１が二台、ワーク導入口１０３から見て横並びに配置される。
【００１５】
作業エリア１０２内で脚柱１０９と台車出口１０５との間には、四台のリフタ１１２が配置される。リフタ１１２は、二台で一組をなし、それぞれの組が作業エリア１０２内を通過する二つの経路１０７を挟んでいる。各リフタ１１２には、解放装置１１３が取り付けられる。
【００１６】
作業エリア１０２内で二つの台車出口１０５の間には、取出装置としてのマテリアルハンドリングロボット１１４が配置される。また、作業エリア１０２内でマテリアルハンドリングロボット１１４とワーク運出口１０４との間には、増打定置ガン装置１１５が配置される。また、ワーク導入口１０３、ワーク運出口１０４及び二つの台車出口１０５のそれぞれの両端には、ゲートセンサ１１６が配置される。ゲートセンサ１１６は、ワーク導入口１０３やワーク運出口１０４、各台車出口１０５を通過する物体をセンシングし、そのセンシング結果を工程制御盤１０８に出力する。
【００１７】
ワーク導入口１０３の近傍で各経路１０７の上方には、撮像部としてのカメラ１１７が配置される。カメラ１１７は、経路１０７を移動する台車１０６並びにこれに載置される治具１１０及びワークＷＫの撮像を行う。また、仕切壁１０１の上端で各カメラ１１７の近傍には、モニター１１８が配置される。モニター１１８は、作業エリア１０２の方向に向きワーク導入口１０３に対面して立つ作業員１１９が視認できる向きに向けられる。
【００１８】
ところで、台車１０６が移動する二つの経路１０７（第１経路１０７ａ及び第２経路１０７ｂ）は、それぞれ、ワーク導入口１０３について左右対称に、平面視においてカメラ１１７やモニター１１８を中心に折り返すように設定されている。このため、作業エリア１０２よりも外側でワーク導入口１０３に対面する外側の領域には、作業員１１９が台車１０６にぶつかることなく安全に移動できる台形形状の作業エリア１２０（図１に斜線で示す）が形成される。
【００１９】
図２は、台車１０６をその進行方向後方側から見た図である。台車１０６の平面視は略矩形であり（図１参照）、正面視や背面視も略矩形であり、側面視は略台形である。この台車１０６の底面の四隅にはタイヤ１２１が取り付けられている。台車１０６と工程制御盤１０８との間では、有線又は無線で伝達される制御信号が通信自在となっており、台車１０６は、走行するためのモータ（図示せず）を有していて、工程制御盤１０８からの制御信号を受けて経路１０７に沿って進行方向の前方側にも後方側にも移動する。台車１０６の背面には、台車１０６に対する操作を直接的に行う各種のスイッチ１２２が配置される。
【００２０】
治具１１０は、台車１０６に着脱自在に載置される。この治具１１０は、溶接組付ライン１００で製造されるボデーの種類に対応するもので、そのボデーを構成するワークＷＫの形状やこのワークＷＫの溶接作業に適した構造を有している。治具１１０は、板状の治具ベース１２３に固定取付される。治具ベース１２３は、治具基部１２４に支持される。治具基部１２４は、治具基部ベース１２５と、治具基部柱１２６と、治具基部梁１２７と、嵌合凸部１２８とを備える。
【００２１】
治具基部ベース１２５は、板状をなし、台車１０６の上面に載置され、固定部材１２４ａによって外れないように固定される。治具基部柱１２６は、台車１０６の正面視及び背面視において左右端部を残して中央から上方に立ち上がる。治具基部梁１２７は、水平方向に延びる部材であって、各治具基部柱１２６を繋いでいる。治具基部梁１２７は、台車１０６の正面視及び背面視において治具基部柱１２６の中央から上方に延び、治具ベース１２３の下面に設けられる嵌合凹部１２９に嵌合する。また、治具基部梁１２７の上端面は、治具ベース１２３の下面に接触しこの治具ベース１２３を支持する。
【００２２】
治具ベース１２３は、台車１０６の正面視及び背面視において治具基部柱１２６よりも左右両方向に延びている。このため、治具ベース１２３の下方かつ治具基部ベース１２５の上方で治具基部柱１２６よりも左右外側には、台車１０６の正面視及び背面視で見て略コ字形状をなす空間ＳＰが形成される。また、嵌合凸部１２８及び嵌合凹部１２９、並びに、治具基部柱１２６の上端面及び治具ベース１２３の下面は、いずれも離反できるようになっている。
【００２３】
治具ベース１２３には、ボルト孔１３１が複数設けられる。このボルト孔１３１には、ボルトナット１３０が取り付けられる。ボルト孔１３１には、予め、治具１１０に搭載されるワークＷＫ（図７参照）の種類に応じた個数及び並び方でボルトナット１３０が締結される。つまり、ボルト孔１３１に締結されたボルトナット１３０の個数及び並び方によって、ワークＷＫの種類が特定されることになる。また、ボルト孔１３１は、台車１０６が経路１０７を移動する途中でカメラ１１７（図１参照）に撮像される箇所に設けられる。カメラ１１７は、台車１０６並びにこれに載置される治具１１０及びワークＷＫの撮像結果を工程制御盤１０８（図１参照）に出力する。工程制御盤１０８は、カメラ１１７の撮像結果を画像処理する機能を備えており、この機能を利用して撮像結果に含まれるボルトナット１３０の個数及び並び方を分析し、ワークＷＫの種類に対応する制御信号を溶接ロボット１１１（図１参照）に送信する。溶接ロボット１１１は、この制御信号の種類に応じた動きを行って、台車１０６上のワークＷＫに対して溶接を施す。このように、ボルトナット１３０は、ボルト孔１３１に取り付けられて、ワークＷＫの種類を特定するためのシンボルとしての役割を果たす。また、ボルトナット１３０とカメラ１１７と工程制御盤１０８とは、識別部１５０（図１参照）を構成する。また、工程制御盤１０８は、制御部としての役割を果たす。
【００２４】
なお、ボルトナット１３０を取り付けるボルト孔１３１は、台車１０６に設けられてもよい。さらに、ワークＷＫの種類を特定するために用いられカメラ１１７に撮像されるシンボルとしては、ボルトナット１３０の他にも、バーコードや二次元コード、文字や数字等の記号を図案化したものであってもよい。そして、バーコードや二次元コード等をシールに印刷してワークＷＫに貼り付け、カメラ１１７にこのシールに印刷された内容を撮像させることで、ワークＷＫの種類を特定するようにしてもよい。さらに、制御部としては、画像処理を行うためのプログラムがインストールされたコンピュータを用いてもよい。
【００２５】
図３は、治具１１０の一例を示す斜視図である。治具１１０は、固定部１３２と、フック１３３と、可動部１３４と、連結体としてのワイヤ１３５とが含まれる。固定部１３２は、治具ベース１２３に対して動かない。フック１３３は、水平でありかつ台車１０６の進行方向に対して直交する方向にスライド自在に設けられる。可動部１３４は、フック１３３を動かすことによってワークＷＫに保持する位置（第１位置）と、ワークから解放する位置（第２位置）と、の間で変位自在となっている。ワイヤ１３５は、可動部１３４とフック１３３とを連結し、フック１３３の動きを可動部１３４に伝達する。
【００２６】
フック１３３及び可動部１３４のそれぞれについて、さらに詳細に説明する。フック１３３は、第１フック１３３ａと、第２フック１３３ｂと、第３フック１３３ｃとを含む。第１フック１３３ａは、第２フック１３３ｂ及び第３フック１３３ｃのいずれよりも台車１０６の進行方向の前方側に位置し、この進行方向に対して左側に延びる。第２フック１３３ｂは、第１フック１３３ａよりも台車１０６の進行方向の後方側に位置し、この進行方向に対して右側に延びる。第３フック１３３ｃは、第２フック１３３ｂよりも台車１０６の進行方向の後方側に位置し、この進行方向に対して左側に延びる。第１フック１３３ａ、第２フック１３３ｂ及び第３フック１３３ｃのいずれも、その先端に、上方に延びる爪部１３６を有する。爪部１３６には、治具１１０から離れるにつれて下方に下がるように傾斜する傾斜面１３６ａが形成される。傾斜面１３６ａには、引っ掛けシャフト１４６の傾斜面１４６ａ（図５、図６（ａ）〜図６（ｄ）参照）が接触する。
【００２７】
可動部１３４は、第１可動部１３４ａと、第２可動部１３４ｂと、第３可動部１３４ｃとを含む。第２可動部１３４ｂについては、図７に基づいて後述する。第１可動部１３４ａと第１フック１３３ａとは、ワイヤ１３５によって連結されている。第１可動部１３４ａは、ワークＷＫを保持する機能を有し上下に進退自在の突起１３４ａａと、この突起１３４ａａを上下に動かしこの突起１３４ａａにワークＷＫを保持させたりその保持を解除させたりするためのハンドクランプ１３４ａｂと、を有する。ハンドクランプ１３４ａｂと突起１３４ａａと第１フック１３３ａとは、連動する。同様に、第３可動部１３４ｃ及び第３フック１３３ｃも、ワイヤ１３５により連結されている。第３可動部１３４ｃは、ワークＷＫを保持する機能を有し上下に進退自在の突起１３４ｃａと、この突起１３４ｃａを上下に動かしこの突起１３４ｃａにワークＷＫを保持させたりその保持を解除させたりするためのハンドクランプ１３４ｃｂとを有する。ハンドクランプ１３４ｃｂと突起１３４ｃａと第３フック１３３ｃとは、連動する。
【００２８】
図４（ａ）及び図４（ｂ）は、リフタ１１２及び解放装置１１３の側面図である。なお、図４（ａ）及び図４（ｂ）では、治具１１０に関して、第２可動部１３４ｂ及び一部の固定部１３２についてのみ図示してあり、その他の固定部１３２やフック１３３（第１フック１３３ａ〜第３フック１３３ｃ）、第１可動部１３４ａ、第３可動部１３４ｃ等については省略してある。リフタ１１２は、治具１１０を持ち上げて保持する装置であり、基部１３７と、レール１３８と、保持アーム１３９と、駆動源となるエアシリンダ（図示せず）と、ブレーキ機構（図示せず）と、制御回路（図示せず）と備える。基部１３７は、土台をなし工場の床面ＦＬに固定取付される。レール１３８は、一つの基部１３７に対して台車１０６の経路１０７（図１参照）に沿う方向に並べて二つ取り付けられ、いずれも鉛直方向に延びている。保持アーム１３９は、水平に延び、レール１３８のそれぞれにスライド自在に嵌合して上下移動自在となっている。保持アーム１３９の先端部分は、台車１０６が移動することにより、治具ベース１２３下の空間ＳＰに位置付けられる。この保持アーム１３９の先端部分には、治具ベース１２３の下面に接触する接触部１４０と、治具ベース１２３に形成された嵌合孔（図示せず）に嵌合する嵌合突起１４１とが設けられる。
【００２９】
リフタ１１２では、制御回路が工程制御盤１０８（図１参照）からの制御信号を受けてエアシリンダとブレーキ機構とを駆動制御し、エアシリンダの駆動によって保持アーム１３９が上下移動し、ブレーキ機構の制御によって保持アーム１３９が所定の高さ位置に保持される。そして、保持アーム１３９が上昇すると、接触部１４０が治具ベース１２３の下面に接触し、嵌合突起１４１が治具ベース１２３に形成された嵌合孔に入り込む。この状態からさらに保持アーム１３９が上昇すると（図４（ｂ））、治具ベース１２３の下面は治具基部柱１２６の上端面から離反し、嵌合凹部１２９も嵌合凸部１２８から離反して、治具ベース１２３は保持アーム１３９に持ち上げられて保持される。
【００３０】
図５は、引っ掛けアーム１４２の斜視図である。図４（ｂ）及び図５を参照して、解放装置１１３について説明する。解放装置１１３は、治具１１０にセットされたワークＷＫを治具１１０から解放させる装置であり、基部１３７の上方に取り付けられて個々のリフタ１１２の上方に対応させて設けられる。解放装置１１３は、スライド基部１４３と、スライド体１４４と、回転アーム１４５と、駆動源としてのエアシリンダ（図示せず）と、制御回路（図示せず）とを備える。スライド基部１４３は、基部１３７に取り付けられて保持アーム１３９と平行に延びている。スライド基部１４３は、その内部に水平方向に延びるレール（図示せず）を有する。スライド体１４４は、スライド基部１４３内のレールに沿って水平方向にスライド自在となっている。スライド体１４４の先端部分には、回転軸１４４ａが設けられる。この回転軸１４４ａには回転アーム１４５が取り付けられる。回転アーム１４５は、その先端が上下方向に変位するように、回転軸１４４ａを中心に回転自在となっている。
【００３１】
回転アーム１４５は、台車１０６の経路１０７（図１参照）に沿う方向に離反して二つ並ぶ。各回転アーム１４５の先端部分の下面には、引っ掛けシャフト１４６が取り付けられる。引っ掛けシャフト１４６は、その両端部分が個々の回転アーム１４５に取り付けられ、台車１０６の経路１０７と平行に延びる長尺の部材である。引っ掛けシャフト１４６は、台車１０６の正面視及び背面視において、略直角二等辺三角形形状に見える。正面視及び背面視において直角二等辺三角形の斜辺をなす引っ掛けシャフト１４６の傾斜面１４６ａは、治具ベース１２３がリフタ１１２に持ち上げられた状態（図４（ｂ））における各フック１３３に形成された傾斜面１３６ａと同じ高さ位置に位置付けられる。このような引っ掛けシャフト１４６と二つの回転アーム１４５とは、引掛部としての引っ掛けアーム１４２を構成する。
【００３２】
図６（ａ）、図６（ｃ）及び図６（ｄ）は、フック１３３の動きを示す斜視図である。図６（ｂ）は、フック１３３の動きを示す側面図である。図５及び図６（ａ）〜図６（ｄ）を参照して、引っ掛けアーム１４２及びフック１３３の動きを説明する。作業員１１９がハンドクランプ１３４ｃｂ，１３４ｃｂを操作して突起１３４ａａ，１３４ｃａを押し上げて第１可動部１３４ａ及び第３可動部１３４ｃにワークＷＫを保持させたり、第２可動部１３４ｂ（図３参照）に備わる可動アーム１３４ｂｂ（図７参照）を作業員１１９（図１参照）が倒して第２可動部１３４ｂにワークＷＫを保持させたりすることで、フック１３３（フック１３３ａ、第２フック１３３ｂ、第３フック１３３ｃ）はワイヤ１３５を介して引っ張られ治具１１０の内側方向Ｒ１にスライド移動し、続いて、静止する（図６（ａ））。
【００３３】
引っ掛けシャフト１４６は、解放装置１１３（図４（ａ）及び図４（ｂ）参照）によるスライド体１４４のスライド移動によって、図５の右上や図６（ａ）に示されるように治具１１０から台車１０６の進行方向の側方に離反した位置から、爪部１３６の傾斜面１３６ａに傾斜面１４６ａを接触させる位置まで動く（図６（ｂ））。さらにスライド体１４４がスライド移動すると、回転アーム１４５がスライド体１４４を中心に回動して引っ掛けシャフト１４６が上方に動き、引っ掛けシャフト１４６は爪部１３６を乗り越え、図５の左下や図６（ｃ）に示されるように爪部１３６の内側に入り込み、引っ掛けシャフト１４６はその自重によって下方に動く。その後、引っ掛けシャフト１４６は、解放装置１１３によるスライド体１４４のスライド移動によって、フック１３３の爪部１３６に引っ掛かり、フック１３３を外側方向Ｒ２方向に引っ張る。
【００３４】
図７は、第２可動部１３４ｂの動きを示す側面図である。図７及び図３を参照して、第２可動部１３４ｂについて説明する。第２可動部１３４ｂは、ピン部１３４ｂａと、可動アーム１３４ｂｂと、リンク機構１３４ｂｃと、ワイヤ接続部１３４ｂｄと、操作レバー１３４ｂｅとを備える。可動アーム１３４ｂｂは、長尺の部材である。可動アーム１３４ｂｂの一方の端部には、ピン部１３４ｂａが配置される。ピン部１３４ｂａは、ワークＷＫをその上方から接触して保持する機能を有する。このピン部１３４ｂａは、可動アーム１３４ｂｂの一方の端部から下方に向けて設けられる。可動アーム１３４ｂｂの他方の端部は、リンク機構１３４ｂｃに連結する。リンク機構１３４ｂｃは、回転軸１３４ｂｆとワイヤ接続部１３４ｂｄとを有し、ワイヤ接続部１３４ｂｄに連結されたワイヤ１３５の張力を可動アーム１３４ｂｂに伝達して回転軸１３４ｂｆを中心に回転させながら可動アーム１３４ｂｂを動かし、ピン部１３４ｂａをワークＷＫに対して近接離反させる。ここで、第２可動部１３４ｂは、治具ベース１２３から上方に立設する第２可動部基部１３４ｂｇの上端部に設けられるものである。また、操作レバー１３４ｂｅは、作業員１１９（図１参照）が把持して可動アーム１３４ｂｂを動かすためのもので、リンク機構１３４ｂｃに連結される。
【００３５】
第２可動部１３４ｂは、図６（ｄ）に示したように引っ掛けアーム１４２が動いて第２フック１３３ｂが外側方向Ｒ２（図３に示す矢印ｆ２の方向）に引っ張られると、矢印ｆ２’（図３も参照）の方向に動く。このとき、第２可動部１３４ｂに連動して操作レバー１３４ｂｅも矢印ｆ２’の方向に動く。また、ピン部１３４ｂａは、図７において実線に示すようなワークＷＫに近接した位置から、図７において二点鎖線に示すようなワークＷＫから離反した位置まで動く。また、作業員１１９が操作レバー１３４ｂｅを把持してこの操作レバー１３４ｂｅを矢印ｆ２’とは反対の方向に動かすと、第２フック１３３ｂは内側方向Ｒ１（図３に示す矢印ｆ２とは反対の方向）に動く。
【００３６】
同様に、引っ掛けアーム１４２の動きによって第１フック１３３ａが外側方向Ｒ２（図３に示す矢印ｆ１の方向）に引っ張られると、突起１３４ａａは図３に示す矢印ｆ１’の方向に動いてワークＷＫの保持を解除する。なお、作業員１１９がハンドクランプ１３４ａｂを操作して第１可動部１３４ａからワークＷＫを解放させても、第１フック１３３ａは内側方向Ｒ１に動く。このとき、第１フック１３３ａも連動して内側方向Ｒ１（図３に示す矢印ｆ１とは反対の方向）に動く。
【００３７】
同様に、引っ掛けアーム１４２の動きによって第３フック１３３ｃが外側方向Ｒ２（図３に示す矢印ｆ３の方向）に引っ張られると、突起１３４ｃａは図３に示す矢印ｆ３’の方向に動いてワークＷＫの保持を解除する。なお、作業員１１９がハンドクランプ１３４ｃｂを操作して第３可動部１３４ｃからワークＷＫを解放させても、第３フック１３３ｃは内側方向Ｒ１に動く。このとき、第３フック１３３ｃも連動して内側方向Ｒ１（図３に示す矢印ｆ３とは反対の方向）に動く。
【００３８】
図１及び図３を参照する。上記のように構成される溶接組付ライン１００では、台車１０６が工程制御盤１０８からの制御信号を受けて経路１０７に沿って移動し、作業エリア１２０の近傍でワーク導入口１０３から作業エリア１０２に入る直前の位置で停止する。作業員１１９は、作業エリア１２０に立ち、台車１０６の上面に取り付けられた治具１１０に、ワークＷＫをセットする。このとき、作業員１１９は、固定部１３２、第１可動部１３４ａ及び第３可動部１３４ｃにワークＷＫを載置し、ハンドクランプ１３４ａｂ、ハンドクランプ１３４ｃｂを操作して第１可動部１３４ａの突起１３４ａａ及び第３可動部１３４ｃの突起１３４ｃａのそれぞれにワークＷＫを保持させ、操作レバー１３４ｂｅを動かして第２可動部１３４ｂのピン部１３４ｂａ（図７参照）をワークＷＫに接触させ、このピン部１３４ｂａにワークＷＫを保持させる。また、治具ベース１２３に設けられたボルト孔１３１（図２参照）には、ボルトナット１３０を、ワークＷＫの種類に応じた個数及び並べ方で取り付けておく。
【００３９】
続いて、作業員１１９は、治具１１０に備わるスイッチ１２２を押す。この操作により台車１０６は経路１０７に沿って進行し、ワーク導入口１０３から作業エリア１０２に入る。このとき、カメラ１１７は、台車１０６並びにこれに載置される治具１１０及びワークＷＫを撮像する。そして、工程制御盤１０８は、この撮像結果に基づいてワークＷＫの種類を特定し、ワークＷＫの種類に応じた制御信号を溶接ロボット１１１に送信出力する。
【００４０】
図１及び図４を参照する。台車１０６は、経路１０７に沿って引き続き進行し、二つのリフタ１１２に挟まれる位置に到達する。このとき、リフタ１１２の保持アーム１３９は、治具ベース１２３の下方の空間ＳＰに入りこむ。台車１０６は、この位置で、工程制御盤１０８の制御信号を受けて停止する。このとき、リフタ１１２は、工程制御盤１０８からの制御信号を受けてエアシリンダ（図示せず）及びブレーキ機構（図示せず）を駆動制御し保持アーム１３９を上昇させ、治具ベース１２３を治具基部１２４から離反させて、ワークＷＫがセットされている治具１１０を持ち上げて保持する。ここで、リフタ１１２は、床面ＦＬに固定取付されている。このため、治具１１０がリフタ１１２に保持されることによって、治具１１０にセットされているワークＷＫは、溶接作業に充分な位置精度で位置決めされる。
【００４１】
図１、図５、図６（ａ）〜（ｄ）及び図７を参照する。続いて、溶接ロボット１１１は、工程制御盤１０８からの制御信号を受けて、リフタ１１２に保持された治具１１０上のワークＷＫに対し、ワークＷＫの種類に応じた溶接を施す。溶接ロボット１１１による溶接が終了すると、解放装置１１３は、工程制御盤１０８からの制御信号を受けてエアシリンダ（図示せず）を駆動制御する。これにより、引っ掛けアーム１４２が動き、図６（ａ）〜図６（ｄ）に示すように引っ掛けシャフト１４６がフック１３３（第１フック１３３ａ〜第３フック１３３ｃ）の爪部１３６に引っ掛かり、引っ掛けシャフト１４６がフック１３３を引っ張って可動部１３４（第１可動部１３４ａ〜第３可動部１３４ｃ）を動かす。その結果、溶接ロボット１１１によって溶接が施されたワークＷＫは、治具１１０から解放される。
【００４２】
マテリアルハンドリングロボット１１４は、工程制御盤１０８からの制御信号を受けて、治具１１０から解放されたワークＷＫを取り出し、増打定置ガン装置１１５まで運ぶ。増打定置ガン装置１１５は、ワークＷＫに対してさらに溶接を施し、ワークＷＫでの溶接固定を確実にする。増打定置ガン装置１１５によって溶接が施されたワークＷＫは、搬送装置（図示せず）によってワーク運出口１０４から作業エリア１０２の外へ運び出される。
【００４３】
ここで、マテリアルハンドリングロボット１１４によってワークＷＫが取り出された後、リフタ１１２は、工程制御盤１０８からの制御信号を受けてエアシリンダ（図示せず）及びブレーキ機構（図示せず）を受けて保持アーム１３９を下げる。これにより、治具ベース１２３は、治具基部１２４に載置される。続いて、台車１０６は、工程制御盤１０８の制御信号を受けて経路１０７に沿って進行する。このとき、引っ掛けアーム１４２はフック１３３に引っ掛かったままである。しかしながら、引っ掛けシャフト１４６は経路１０７と平行に延びている。このために、台車１０６が経路１０７に沿って移動すると、引っ掛けシャフト１４６は爪部１３６に接触したまま台車１０６の進行方向前方側に摺動し、引っ掛けシャフト１４６はフック１３３から抜けて外れる。台車１０６は、引き続き経路１０７に沿って動き、台車出口１０５を通過して作業エリア１０２の外に出て、再び作業エリア１２０の近傍に戻る。
【００４４】
作業員１１９は、作業エリア１２０の近傍に戻ってきた台車１０６上の治具１１０に対して、別のワークＷＫをセットすることができる。また、作業員１１９は、作業エリア１２０の近傍に戻ってきた台車１０６に対して、固定部材１２４ａ（図２参照）を取り外して、その台車１０６に載置される治具１１０を異なる種類のワークに対応する別の治具に交換することもできる。
【００４５】
このように、本実施の形態の溶接組付ライン１００によれば、ワークＷＫの種類に応じて治具１１０を台車１０６に付け替えることが容易になる。そして、台車１０６に載置された治具１１０にワークＷＫをセットすれば、台車１０６が移動する過程でワークＷＫの種類が特定されこの種類に応じた溶接が施される。このため、溶接を施すワークＷＫの種類が多岐にわたる製造ラインでの治具１１０の切替が容易になり、生産設備において低コストで短期間に設定変更ができるようになる。
【００４６】
また、本実施の形態の溶接組付ライン１００では、台車１０６に治具１１０を動かすための動力源を搭載する必要がなく、従って、治具１１０そのものを小型化することが可能になる。
【００４７】
なお、上記に説明した実施の形態での溶接組付ライン１００は、台車１０６が経路１０７に沿って巡回移動するものであるが、別の実施の形態として、経路１０７が巡回せず往復移動のみするものであってもよい。この場合、溶接が施されたワークＷＫがマテリアルハンドリングロボット１１４によって取り去られたあと、台車１０６は、工程制御盤１０８からの制御信号を受けて経路１０７に沿って後退し、ワーク導入口１０３から作業エリア１０２の外に出て、再び作業エリア１２０の近傍に戻る。
【符号の説明】
【００４８】
１００ 溶接組付ライン
１０６ 台車
１０７ 経路
１０８ 工程制御盤（制御部）
１１０ 治具
１１１ 溶接ロボット（溶接装置）
１１２ リフタ
１１３ 解放装置
１１４ マテリアルハンドリングロボット（取出装置）
１１７ カメラ
１３０ ボルトナット（シンボル）
１３３ フック
１３４ 可動部
１３５ ワイヤ（連結体）
１４２ 引っ掛けアーム（引掛部）
１４３ スライド基部（フックをスライドさせる機構）
１４４ スライド体（フックをスライドさせる機構）
１５０ 識別部
ＷＫ ワーク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の経路を移動する台車と、前記台車に着脱自在に載置される治具と、を用いて行われる溶接組付方法であって、
識別部が、前記治具にセットされたワークの種類を特定するステップと、
リフタが、ワークがセットされている前記治具を持ち上げて保持するステップと、
溶接装置が、前記リフタに保持された前記治具上のワークに、前記識別部によって特定されたワークの種類に応じた溶接を施すステップと、
解放装置が、前記溶接装置によって溶接が施されたワークを前記治具から解放させるステップと、
取出装置が、前記解放装置によって解放された前記ワークを取り出すステップと、
を備える溶接組付方法。
【請求項２】
前記治具は、
ワークを保持する第１位置とワークを解放する第２位置との間で変位自在の可動部と、
スライド自在に設けられるフックと、
前記可動部と前記フックとを連結する連結体と、
を含み、
前記解放装置は、前記フックに引っ掛かる引掛部と、前記引掛部を前記フックに引っ掛けて前記フックをスライドさせる機構と、を有して前記連結体を介して前記第１位置に位置する前記可動部を引っ張って前記第２位置に位置付ける、
請求項１記載の溶接組付方法。
【請求項３】
前記識別部は、
前記台車と前記治具と前記治具上のワークとの少なくとも一に付されるワークの種類に対応したシンボルと、
前記シンボルを撮像する撮像部と、
前記撮像部が撮像したシンボルに基づいて前記ワークの種類を特定しこの種類に応じた制御を前記溶接装置に行わせる制御部と、
を含む、
請求項１又は２記載の溶接組付方法。
【請求項１】
所定の経路を移動する台車と、前記台車に着脱自在に載置される治具と、を用いて行われる溶接組付方法であって、
識別部が、前記治具にセットされたワークの種類を特定するステップと、
リフタが、ワークがセットされている前記治具を持ち上げて保持するステップと、
溶接装置が、前記リフタに保持された前記治具上のワークに、前記識別部によって特定されたワークの種類に応じた溶接を施すステップと、
解放装置が、前記溶接装置によって溶接が施されたワークを前記治具から解放させるステップと、
取出装置が、前記解放装置によって解放された前記ワークを取り出すステップと、
を備える溶接組付方法。
【請求項２】
前記治具は、
ワークを保持する第１位置とワークを解放する第２位置との間で変位自在の可動部と、
スライド自在に設けられるフックと、
前記可動部と前記フックとを連結する連結体と、
を含み、
前記解放装置は、前記フックに引っ掛かる引掛部と、前記引掛部を前記フックに引っ掛けて前記フックをスライドさせる機構と、を有して前記連結体を介して前記第１位置に位置する前記可動部を引っ張って前記第２位置に位置付ける、
請求項１記載の溶接組付方法。
【請求項３】
前記識別部は、
前記台車と前記治具と前記治具上のワークとの少なくとも一に付されるワークの種類に対応したシンボルと、
前記シンボルを撮像する撮像部と、
前記撮像部が撮像したシンボルに基づいて前記ワークの種類を特定しこの種類に応じた制御を前記溶接装置に行わせる制御部と、
を含む、
請求項１又は２記載の溶接組付方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１８３４１６（Ｐ２０１１−１８３４１６Ａ）
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４９３６７（Ｐ２０１０−４９３６７）
【出願日】平成２２年３月５日（２０１０．３．５）
【出願人】（０００１０８１８８）セントラル自動車株式会社 (66)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月５日（２０１０．３．５）
【出願人】（０００１０８１８８）セントラル自動車株式会社 (66)
【Ｆターム（参考）】
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