JP2010046713A

JP2010046713A - 光カーテンで保護された回転テーブル式溶接システム

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Publication number: JP2010046713A
Application number: JP2009149842A
Authority: JP
Inventors: George Charbel; ジョージ・チャーベル; Yoshinori Ishihata; 義則石畑; Julia Zoldak; ジュリア・ゾルダク
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2008-08-22
Filing date: 2009-06-24
Publication date: 2010-03-04
Anticipated expiration: 2029-06-24
Also published as: JP5467805B2; US7810697B2; US8011558B2; US20100187289A1; US20100044414A1

Abstract

【課題】製造時間及び製造コストの上昇を抑えるとともに大きなフロアスペースを必要としないロボット溶接システムを提供する。
【解決手段】ロボット溶接システムである。該システムは、等間隔で円形状に配置された多数の溶接室と、溶接室の周囲の安全保護を図る多数の外周光カーテンと、円形状に配置された多数の溶接室の中心に配置されている回転テーブルと、回転テーブルに取り付けられた多数の溶接ロボットと、を備える。ロボット溶接システムは、第１溶接プロセス及び第２溶接プロセスを実行し、これら２つの溶接プロセスは、それぞれ、第１次溶接作業及び第２次溶接作業を含んでおり、回転テーブルは、第１次溶接作業及び第２次溶接作業を行うために、多数の溶接室間で回転する。
【選択図】図２

Description

本発明は、溶接機、詳しくは、多数の溶接室を備えるロボット溶接システムに関する。該ロボット溶接システムは、少なくとも１つの溶接ロボットが回転テーブルによって各溶接室間を回転して溶接作業を行う構成を有する。

従来のロボット溶接システムでは、溶接されたアセンブリに溶接される部品を含む固定具が溶接エリアに輸送されて、溶接ロボットが溶接作業を行う。この溶接エリアにおいて、次のアセンブリ用の部品の固定具が溶接プロセスに供されるためには、既に溶接ロボットに溶接されたアセンブリをこの溶接エリアから取り除く必要がある。

しかしながら、この従来のロボット溶接システムによる溶接作業の問題点は、最初に溶接された固定具を溶接エリアから取り除いて次の固定具をこの溶接エリア内に配置している間は溶接ロボットは何ら作業を行わないことであり、その結果、製造時間及び製造コストの上昇を招く。

更に、従来のロボット溶接システムは、溶接室又は溶接ステーションに関係する溶接ロボットの構成が原因で、フロアスペースをかなり占領している。この従来のロボット溶接システムがフロアスペースをかなり必要とするため、製造コストが高くなってしまう。

従って、上述の問題点を解決するようなロボット溶接システムが求められている。

上記課題は、本発明の１の概念におけるロボット溶接システムを提供することによって解決される。該システムは、等間隔で円形状に配置された多数の溶接室と、多数の溶接室の外周に配置された多数の外周光カーテンと、多数の溶接室の配置形状である円の中心に位置する回転テーブルと、回転テーブルの回転部に動作可能に取り付けられている多数の溶接ロボットと、を備えている。回転テーブルは該回転部と固定部とを有する。多数の溶接室のうち、第１の対の溶接室において第１溶接プロセスが行われ、第２の対の溶接室において、第２溶接プロセスが行われる。第１溶接プロセスは第２溶接プロセスとは実質的に異なっていてもよい。第１溶接プロセスの際、多数の溶接ロボットは、第１の対の溶接室の間で回転し、第２の対の溶接室は第２溶接プロセスの準備が行われる。更に、第２溶接プロセスの際、多数の溶接ロボットは、第２の対の溶接室の間で回転し、第１の対の溶接室では第１溶接プロセスの準備が行われる。

本発明の他の概念において、第１の対の溶接室及び第２の対の溶接室は、それぞれ、第１次溶接室と第２次溶接室とから成る。更に、第１溶接プロセス及び第２溶接プロセスは、それぞれ、第１次溶接室で行われる第１次溶接作業と、第２次溶接室で行われる第２次溶接作業とを含んでいる。また、第１次溶接作業は第２次溶接作業とは実質的に異なっている。

本発明の更なる概念によると、人間及び回転自在なロボットが作業室にアクセスできるようにする方法が提供される。詳しくは、本発明は、ロボットの位置次第で自動的に作動及び非作動状態になる複数の光カーテンの構成を含んでいる。複数の光カーテンは、作動すると、作業エリア内への進入を検出する安全カーテンを形成する。人間が作業エリア内に進入する等して安全カーテンが破壊即ち破られると、ロボットから電力が取り除かれて、人間への損傷を防止する。

本発明の上記以外の効果は以下の説明から当業者には明白である。

非動作状態にある回転テーブル式溶接システムの全体図。動作状態にある回転テーブル式溶接システムの全体図。回転テーブルの側面図。近接スイッチの概略図。回転テーブルの位置に関係した光カーテンの作動／不作動状態を示す図。回転テーブルの位置に関係した近接スイッチの動作を示す図。回転テーブル式溶接システムの動作を示すフローチャート。回転テーブル式溶接システムの動作を示すフローチャート。回転テーブル式溶接システムの動作を示すフローチャート。

本発明は、ある種の部品及びその部品の構成から成る物理的な形態を備えており、その好ましい実施例を以下で説明するとともに添付の図面で図示する。

図面を参照すると、図１は、回転テーブル式溶接システム１０の全体の概略図である。該システム１０は、多数の溶接室又は多数の溶接ステーション１２ー１、１２ー２、１２ー３、１２ー４（以降、これらの溶接室をまとめて呼称するときは“溶接室１２ーＸ”とする）と、多数の安全光カーテン１４と、回転テーブル１６と、多数の溶接ロボット１８と、を備えている。

多数の溶接室１２ーＸは、等間隔で円状に配置されている。図面に示された実施例においては、第１溶接室１２ー１、第２溶接室１２ー２、第３溶接室１２ー３及び第４溶接室１２ー４が存在するので、この場合の溶接室は、隣の溶接室と９０°だけ離隔している。しかし、本発明は、溶接室の数には影響されるものではなく、溶接室の数は用途によって異なる。従って、図面に示された実施例は、本発明の範囲を限定するものではない。溶接室１２ーＸは、重量物を持ち上げ移動させるホイスト、安全バー、安全スイッチ等の当業界で周知の設備を備えているが、これらの設備についての詳細な説明は割愛する。従って、以下では、本発明に関係する特徴のみについて説明する。

４つの溶接室１２ーＸは、２対の溶接室に分かれており、第１の対の溶接室では第１の期間にわたって第１溶接プロセスＰ１が行われ、第２の対の溶接室では第２の期間にわたって第２溶接プロセスＰ２が行われるので、第１の期間は、第２の期間とは時期的に異なる。詳しくは、第１溶接プロセスＰ１は、第１溶接室１２ー１及び第２溶接室１２ー２で第１の期間に行われる。第２溶接プロセスＰ２は、第３溶接室１２ー３及び第４溶接室１２ー４で第２の期間に行われる。無論、第２溶接プロセスＰ２を第１溶接室１２ー１及び第２溶接室１２ー２で行い、第１溶接プロセスＰ１を第３溶接室及び第４溶接室で行ってもよい。溶接プロセスＰ１、Ｐ２のプログラムは、それぞれ、特定の用途に対する特定の溶接プロセスを実行するために制御システム内に組み込まれており、第１溶接プロセスＰ１は第２溶接プロセスＰ２と異なっている場合もある。

溶接プロセスＰ１、Ｐ２は、それぞれ、２つの溶接作業に分かれている。詳しくは、第１溶接プロセスＰ１は、第１（第１次）溶接室１２ー１で行われる第１次溶接作業Ｐ１ーＰと、第２（第２次）溶接室１２ー２で行われる第２次溶接作業Ｐ１ーＳと、を伴っている。従って、第１次溶接作業Ｐ１ーＰは第２次溶接作業Ｐ１ーＳと異なっている。同様に、第２溶接プロセスＰ２は、第３（第１次）溶接室１２ー３で行われる第１次溶接作業Ｐ２ーＰと、第４（第２次）溶接室１２ー４で行われる第２次溶接作業Ｐ２ーＳと、を伴っている。従って、第１次溶接作業Ｐ２ーＰは第２次溶接作業Ｐ２ーＳと異なっている。

溶接室１２ーＸは、それぞれ、溶接エリア２０と、２つの従業員用作業エリア２２と、を備えている。２つの従業員用作業エリア２２は、溶接エリア２０の両側に位置している。溶接エリア２０は、溶接室の一部となっており、この溶接エリア２０において、溶接ロボットは溶接作業を行う。作業エリア２２は、溶接室の一部であり、この作業エリア２２において、従業員は、非作動状態になったときの溶接室に入って溶接エリア２０に適切な変更を施す。本実施例において、溶接エリア２０又は作業エリア２２の“前部”とは、回転テーブル１６に最も近い部分を指し、溶接エリア２０又は作業エリア２２の“後部”とは、回転テーブル１６から最も離れた部分即ち回転テーブル１６とは反対側の部分を指す。

図１を参照すると、各溶接エリア２０の後部には揺動ゲート２４が位置しており、後述するが従業員が固定具又は治具を交換するために溶接エリア２０にアクセスできるようになっている。揺動ゲート２４は、ロック可能な緊急停止（ＥーＳＴＯＰ）押しボタン２６に電気的に接続されている。この緊急停止押しボタン２６は２つの機能を有する。第１の機能として、押しボタン２６は、作動すると、溶接ロボット１８が特定の溶接室で作業することを防止する緊急停止押しボタンとして機能する。しかし、該ロボット１８は、この特定の溶接室以外の溶接室で作業をする。第２の機能として、押しボタン２６は、揺動ゲート２４が開くとき、ロックされて、溶接ロボット１８が特定の溶接室に進入できないようにする締め出し機能を有する。しかし、該ロボット１８は、この特定の溶接室以外の溶接室には進入できる。即ち、各押しボタン２６は、その押しボタン２６に対応する溶接室のみに関連して動作する。例えば、第１溶接室１２ー１の揺動ゲート２４が開いた場合、溶接ロボット１８は他の溶接室にて作業をすることができる。

溶接室１２ーＸは、従業員を突発的な損傷から保護する光カーテン１４によって護られている。つまり、光カーテンは、製造エリアへの不意な進入を検出することによって製造機械又は製造エリアを護るために使用される安全装置である。光カーテンは、物体の存在を検出する光電センサのアレーを使用しており、典型的には、赤外線送信機ポストと、このポストに対応する赤外線受信機ポストと、から成る。作動状態になった光電送信機は、複数の赤外線の光線を互いに平行且つ同期させた状態でアレーの形態で第１（送信機）ポストから第２（受信機）ポストに発する。これによって、平面状の安全光カーテン即ち検出ゾーンが形成される。この複数の光線のうちの１つ又はそれ以上が物体に遮られると、対応する電気安全回路が光カーテンに護られたエリアから電力を除去して、安全を保証するようになっている。本発明において、光カーテン１４は溶接室１２ーＸへの進入を検出する。詳しくは、光カーテン１４は、作動状態の溶接室内への不意な進入を検出する。

溶接室１２ーＸは、それぞれ、多数の光カーテン１４を備えている。詳しくは、溶接室１２ーＸは、それぞれ、１対の外周鉛直光カーテン１４ーＶと、１対の外周水平光カーテン１４ーＨと、内側光カーテン１４ーＩと、を備えている。本願明細書及び図面において、特定の溶接室の光カーテンに対する参照符号は、光カーテンの符号の後に該特定の溶接室の番号を加えたものとなっている。例えば、第１溶接室１２ー１の外周鉛直光カーテンの参照符号は１４ーＶ１であり、第１溶接室１２ー１の外周水平光カーテンの参照符号は１４ーＨ１であり、第１溶接室１２ー１の内側光カーテンの参照符号は１４ーＩ１である。各溶接室の光カーテン１４ーＶ、１４ーＨ、１４ーＩの各々は、どれも同一なので、以降、第１溶接室１２ー１の光カーテンのみ明細書で説明して図面で参照符号を付す。

図２の第１溶接室１２ー１を参照すると、各外周鉛直光カーテン１４ーＶ１は、鉛直送信機ポストと鉛直受信ポストとを有する。外周鉛直光カーテン１４ーＶ１は鉛直安全カーテン３４を形成する。鉛直安全カーテン３４は、溶接ロボット１８が第１溶接室１２ー１で溶接作業を行っているときは作動状態（実線表示）となる。各外周鉛直光カーテン１４ーＶ１は、更に、コーナーミラー１４ーＭ１を備えている。このコーナーミラー１４ーＭ１によって、送信機ポストからの赤外線の光線は、９０°の角を曲がって受信ポストに至ることができる。コーナーミラー１４ーＭ１を備えることによって、光カーテンの数を増加させることなく、多方向からの進入に対する保護が可能となる。従って、図２に示されるように、外周鉛直光カーテン１４ーＶ１は、作動状態になると、各作業エリア２２の後部及び側部からの溶接室１２ー１への進入を検出する。ある所定の溶接室の１組の外周鉛直光カーテン１４ーＶが作動状態にあるとき、他の３組の外周鉛直光カーテン１４ーＶは不作動状態（点線表示）となる。従って、図示された実施例において、第１溶接室１２ー１の外周鉛直光カーテン１４ーＶ１が作動したとき、第２溶接室１２ー２、第３溶接室１２ー３及び第４溶接室１２ー４の外周鉛直光カーテン１４ーＶ２、１４ーＶ３、１４ーＶ４はそれぞれ非作動状態となる。

更に、図２の第１溶接室１２ー１を参照すると、各外周水平光カーテン１４ーＨ１は、作業エリア２２の後部に位置する水平送信機ポストと、作業エリア２２の前部に位置する水平受信機ポストと、を有する。外周水平光カーテン１４ーＨ１は水平安全平面４０を形成する。該平面４０は、作業エリア２２の表面からおよそ１〜３フィート（およそ３０．４８〜９１．４４センチメートル）だけ上の位置にある。水平安全平面４０は、溶接ロボット１８が第１溶接室１２ー１で溶接作業を行っているときには、作動状態（斜線表示）となっている。従業員が作業エリア２２内に居る間に外周水平光カーテン１４ーＨ１が作動する場合、上述したように、赤外線の光線が遮られて、光カーテンで護られたエリアから電力が取り除かれるので、溶接ロボット１８は第１溶接室１２ー１で溶接作業を開始できない。ある所定の溶接室の１組の外周水平光カーテン１４ーＨが作動すると、他の３組の外周水平光カーテン１４ーＨは非作動状態（斜線表示無）である。従って、図示された実施例において、第１溶接室１２ー１の外周水平光カーテン１４ーＨ１が作動状態にあり、第２溶接室１２ー２、第３溶接室１２ー３及び第４溶接室１４ー４の外周水平光カーテン１４ーＨ２、１４ーＨ３、１４ーＨ４は非作動状態にある。

図２の第１溶接室１２ー１を参照すると、内側光カーテン１４ーＩ１は回転テーブル１６に隣接しており、２つの作業エリア２２及び溶接エリア２０の前部に沿って延びている。内側光カーテン１４ーＩ１は、また、鉛直送信機ポストと鉛直受信ポストとを備えており、これらのポストによって、鉛直安全カーテンが形成される。該鉛直安全カーテンは、回転テーブルが在るエリア内へのアクセスを検出する。外周鉛直光カーテン１４ーＶ１及び外周水平光カーテン１４ーＨ１が作動しているとき、内側光カーテン１４ーＩ１は非作動状態（鎖線表示）となっている。図２に示されるように、溶接ロボット１８は、内側光カーテン１４ーＩ１の鉛直送信機ポストと鉛直受信ポストとの間を跨いで延びている。従って、溶接ロボット１８が第１溶接室１２ー１の溶接エリア２０にアクセスするためには、内側光カーテン１４ーＩ１は非作動状態でなければならない。ある所定の溶接室の内側光カーテン１４ーＩが非作動状態であるとき、他の内側光カーテンは作動状態（実線表示）にある。従って、図示された実施例において、第１溶接室１２ー１の内側光カーテン１４ーＩ１が非作動状態にあり、第２溶接室１２ー２、第３溶接室１２ー３及び第４溶接室１４ー４の内側光カーテン１４ーＩ２、１４ーＩ３、１４ーＩ４はそれぞれ作動状態にある。

図２及び図３を参照すると、回転テーブル１６は電動機で駆動される。回転テーブル１６は、溶接室１２ーＸの配置形状である円の中心に配置されている。回転テーブル１６は、当業界では周知の型の回転テーブルであり、以降、回転テーブル１６の説明に関しては、本発明に関係している特徴部分についてのみ行う。回転テーブル１６は回転部４８及び固定ベース部５０を備えている。回転部４８は、上部５２と、上部５２と固定ベース部５０との間に位置する第１作動／非作動リング５４（以降、“第１リング５４”と称する）と、第１リング５４と固定ベース部５０との間に位置する第２作動／非作動リング５６（以降、“第２リング５６”と称する）と、を備えている。上部５２と第１リング５４と第２リング５６とは互いに機械的に接続されており、もって、回転部４８が回転軸５８を中心に回転すると、上部５２と第１リング５４と第２リング５６とは、固定ベース部５０に対し、一体となって回転する。更に、回転部４８は、時計回り方向及び反時計回り方向のいずれか一方向に回転可能である。

溶接ロボット１８は、回転部４８の上部５２に取り付けられており、回転部４８と共に同じ方向に回転する。従って、回転テーブル１６の回転部４８は、溶接ロボット１８が４つの溶接室のうちのいずれか１つに回転して移動できるように、回転する。更に、溶接ロボット１８は２つあり、溶接作業の際、これら２つの溶接ロボット１８が同じ溶接室で溶接作業を行えるように、互いに隣接して取り付けられている。溶接ロボット１８は、ＭＩＧ溶接機のような当業界では周知の型のものであるが、該溶接ロボット１８は、ＭＩＧ溶接機に限定されるものではない。本書では、この溶接機の説明は割愛する。図示された実施例においては、２つの溶接ロボットを開示しているが、本発明は、溶接ロボットの数に左右されるものではない。溶接ロボットの数は、用途によって変えてもよい。従って、図示された実施例は本発明の範囲を限定する意図で開示されたものではない。

図３を参照すると、第１リング５４及び第２リング５６は、共に、回転軸５８を中心に回転するが、これらのリング５４、５６は同心ではない。即ち、第１リング５４及び第２リング５６は円形であるが、第１リングの中心は回転軸５８からオフセットして（ずれて）いるとともに、第２リング５６の中心も回転軸５８からオフセットしている。第１リングの中心が回転軸５８からオフセットする方向と第２リングの中心が回転軸５８からオフセットする方向とは互いに逆方向となっている。従って、第１リング５４の両側の一方の側と回転部４８の回転軸５８との距離は、他方の側と回転部４８の回転軸５８との距離よりも、長くなっている。同様に、第２リング５６の両側の一方の側と回転部４８の回転軸５８との距離は、他方の側と回転部４８の回転軸５８との距離よりも、長くなっている。第１リング５４及び第２リング５６は、このような構成を有することによって、リミットスイッチと係合する。該リミットスイッチは、回転部４８が回転すると、光カーテン１４を作動状態及び非作動状態にする。詳しくは、回転部４８が回転すると、第１リング５４は第１組のリミットスイッチＬＳー１、ＬＳー３、ＬＳー５、ＬＳー７と係合して、外周鉛直光カーテン１４ーＶ及び外周水平光カーテン１４ーＨを作動状態及び非作動状態にする。また、回転部４８が回転すると、第２リング５６は第２組のリミットスイッチＬＳー２、ＬＳー４、ＬＳー６、ＬＳー８と係合して、内側光カーテン１４ーＩを作動状態及び非作動状態にする。

図２及び図３を参照すると、リミットスイッチは、回転テーブル１６の周囲にて等間隔で配置されており、リミットスイッチＬＳー１、ＬＳー２は第１溶接室１２ー１に対応しており、リミットスイッチＬＳー３、ＬＳー４は第２溶接室１２ー２に対応しており、リミットスイッチＬＳー５、ＬＳー６は第３溶接室１２ー３に対応しており、リミットスイッチＬＳー７、ＬＳー８は第４溶接室１２ー４に対応している。都合上、第１溶接室１２ー１に対応するリミットスイッチＬＳー１、ＬＳー２のみ説明する。

図５は、光カーテン１４ーＶ１、１４ーＨ１、１４ーＩ１の作動状態及び非作動状態を表で示している。溶接ロボット１８が第１溶接室１２ー１に位置しているとき、第１リング５４はリミットスイッチＬＳー１に係合すると同時にリミットスイッチＬＳー３、ＬＳー５、ＬＳー７との係合状態を解消する。従って、リミットＬＳ−１は外周鉛直光カーテン１４ーＶ１及び外周水平光カーテン１４ーＨ１を作動させる。従って、第１溶接室１２ー１の外周は、外周鉛直光カーテン１４ーＶ１及び外周水平光カーテン１４ーＨ１によって護られる。また、リミットスイッチＬＳー３、ＬＳー５、ＬＳー７は外周鉛直光カーテン１４ーＶ２、１４ーＶ３、１４ーＶ４及び外周水平光カーテン１４ーＨ２、１４ーＨ３、１４ーＨ４をそれぞれ非作動状態にする。従って、従業員は、第２溶接室１２ー２、第３溶接室１２ー３及び第４溶接室１２ー４の溶接エリア２０及び作業エリア２２にアクセスできる。同時に、第２リング５６は、リミットスイッチＬＳー２との係合状態を解消して、リミットスイッチＬＳー４、ＬＳー６、ＬＳー８と係合する。従って、リミットスイッチＬＳー２は内側光カーテン１４ーＩ１を非作動状態にするとともに、リミットスイッチＬＳー４、ＬＳー６、ＬＳー８は内側光カーテン１４ーＩ２、１４ーＩ３、１４ーＩ４をそれぞれ作動させる。従って、溶接ロボット１８は、第１溶接室１２ー１にアクセスできるとともに、回転テーブルの外周は、内側光カーテン１４ーＩ２、１４ーＩ３、１４ーＩ４に護られている。

図２、図３及び図６を参照すると、回転テーブル式溶接システム１０は、更に、４つの近接スイッチ６０ー１、６０ー２、６０ー４、６０ーＰ（以降、これら４つの近接スイッチをまとめて呼称する場合は“近接スイッチ６０”とする）を備えている。近接スイッチ６０は回転テーブル１６に隣接している。近接スイッチ６０はバイナリ形式で動作し、回転テーブル１６の回転部４８の大まかな位置を検出する。従って、近接スイッチ６０ー１が作動した場合は、回転テーブル１６の回転部４８は第１溶接室１２ー１に位置していることを示す。同様に、近接スイッチ６０ー２が作動した場合は、回転テーブル１６の回転部４８は第２溶接室１２ー２に位置していることを示す。近接スイッチ６０ー１、６０ー２が作動した場合は、回転テーブル１６の回転部４８は第３溶接室１２ー３に位置していることを示す。近接スイッチ６０ー４が作動した場合は、回転テーブル１６の回転部４８は第４溶接室１２ー４に位置していることを示す。近接スイッチ６０ーＰは、パリティを行うために使用されるものである。即ち、近接スイッチ６０ー１、６０ー２、６０ー４のうち、オン状態（作動状態）の近接スイッチが１つしかないときは、近接スイッチ６０ーＰはオンとなる。また、近接スイッチ６０ー１、６０ー２、６０ー４のうち、オン状態の近接スイッチが２つあるときは、近接スイッチ６０ーＰはオフの状態を維持する。従って、溶接ロボット１８が或る所定の溶接室にあるときにオン状態の近接スイッチの数は偶数（偶数パリティ）、詳しくは、図６に示されるように、２つとなる。

図１を参照すると、回転テーブル式溶接システム１０は、更に、多数のスタート押しボタン６２と、主電源押しボタン６４と、を備えている。各溶接室には、２つのスタート押しボタン６２が在る。スタート押しボタン６２は、作業エリア２２の後部に位置しており、緊急停止機能を有する。溶接ロボット１８が在る所定の溶接室にて作業を行うためには、従業員はその溶接室のスタート押しボタン６２を作動させる必要がある。

主電源押しボタン６４は、回転テーブル式溶接システム１０全体の電力を制御するとともに、緊急停止機能を有する。図示された実施例において、主電源押しボタン６４は、第１溶接室１２ー１の作業エリア２２の後部に位置している。しかし、主電源押しボタン６４の位置は、回転テーブル式溶接システム１０の外周であれば、第１溶接室１２ー１の作業エリア２２の後部以外の場所でもよい。

回転テーブル式溶接システム１０の動作を、第１溶接室１２ー１及び第２溶接室１２ー２に対応する第１溶接プロセスＰ１を例に説明する。本発明を効果的に説明するために、以下の状況を前提とする。
・第１溶接室１２ー１において第１次溶接作業Ｐ１ーＰが施された第１溶接アセンブリは第２溶接室１２ー２に配置されている。
・上記第１溶接アセンブリは、第２溶接室１２ー２で第２次溶接作業Ｐ１ーＳが施されている状態にある。
・第１溶接室１２ー１において第１次溶接作業が施された第２溶接アセンブリは第１溶接室１２ー１から取り除かれて、第１溶接室１２ー１と第２溶接室１２ー２との間にある緩衝エリア６６（図１）内に配置されている。
・第１溶接室１２ー１には第３溶接アセンブリが置かれて、この第３溶接アセンブリは第１溶接プロセスＰ１の第１次溶接作業Ｐ１ーＰが施されるのを待っている状態にある。尚、第２溶接室１２ー２にて第１溶接アセンブリに対して第２次溶接作業Ｐ１ーＳが行われている間に、第３溶接アセンブリが第１溶接室１２ー１内に持ち込まれる。

従って、第１溶接プロセスＰ１において、上述のように第２溶接室１２ー２にて第１溶接アセンブリに第２次溶接作業Ｐ１ーＳが行われている時点では、外周鉛直光カーテン１４ーＶ２及び外周水平光カーテン１４ーＨ２は作動しており、外周鉛直光カーテン１４ーＶ１及び外周水平光カーテン１４ーＨ１は非作動状態にある。また、内側光カーテン１４ーＩ２は非作動状態にあり、内側光カーテン１４ーＩ１は作動している。

図７ａ、図７ｂ及び図７ｃのフローチャートを参照すると、第１溶接アセンブリに対する第２次溶接作業Ｐ１ーＳが完了すると、第３溶接アセンブリに第１次溶接作業Ｐ１ーＰを行うために、回転テーブル１６の回転部４８は回転して溶接ロボット１８を第１溶接室１２ー１に配置する（ステップ１００）。第１溶接室１２ー１の外周鉛直光カーテン１４ーＶ１及び外周水平光カーテン１４ーＨ１は、リミットスイッチＬＳー１によって作動して、内側光カーテン１４ーＩ１はリミットスイッチＬＳー２によって非作動状態になる（ステップ１０２）。更に、第２溶接室１２ー２の外周鉛直光カーテン１４ーＶ２及び外周水平光カーテン１４ーＨ２はリミットスイッチＬＳー３によって非作動状態になり、内側光カーテン１４ーＩ２はリミットスイッチＬＳー４によって作動する（ステップ１０２）。ここで、第３溶接アセンブリに対する第１次溶接作業Ｐ１ーＰが開始できる状態となる。

第１溶接室１２ー１で第３溶接アセンブリに第１次溶接作業Ｐ１ーＰが行われている間（ステップ１０４）、第１溶接アセンブリは、更なる処理を受けるために、第２溶接室１２ー２から取り除かれる（ステップ１０６）。更に、緩衝エリア６６から第２溶接アセンブリが取り除かれて、第２溶接室１２ー２の固定具内に配置される（ステップ１０８）。第３溶接アセンブリに対する第１次溶接作業Ｐ１ーＰが完了すると（ステップ１１０）、第２溶接アセンブリに対して第２次溶接作業Ｐ１ーＳを行うために、回転テーブル１６の回転部４８は回転して溶接ロボット１８を第２溶接室１２ー２に配置する（ステップ１１２）。第２溶接室１２ー２の外周鉛直光カーテン１４ーＶ２及び外周水平光カーテン１４ーＨ２は、再び、リミットスイッチＬＳー３によって作動して、内側光カーテン１４ーＩ２はリミットスイッチＬＳー４によって非作動状態となる（ステップ１１４）。更に、第１溶接室１２ー１の外周鉛直光カーテン１４ーＶ１及び外周水平光カーテン１４ーＨ１はリミットスイッチＬＳー１によって非作動状態となって、従業員が第１溶接室１２ー１に入ることができるようになる。内側光カーテン１４ーＩ１は、リミットスイッチＬＳー２によって作動して、回転テーブルのエリア内への従業員の進入を検出する（ステップ１１４）。

第２溶接室１２ー２内で第２溶接アセンブリに第２次溶接作業Ｐ１ーＳが行われている間（ステップ１１６）、第１溶接室１２ー１からは第３溶接アセンブリが取り除かれて緩衝エリア６６に配置される（ステップ１１８）。その後、第４溶接アセンブリが第１溶接室１２ー１の固定具に載せられて、第１次溶接作業Ｐ１ーＰが施されるのを待つ（ステップ１２０）。以上の工程は、予定されている溶接アセンブリ全てに第１溶接プロセスＰ１が施されるまで、繰り返される（ステップ１２２）。

第１溶接プロセスＰ１が完了すると、第２溶接プロセスＰ２が開始して第３溶接室１２ー３及び第４溶接室１２ー４に在る上述の溶接アセンブリとは別の組の溶接アセンブリが処理される（ステップ１２４）。この第２溶接プロセスＰ２においても、予定されている溶接アセンブリ全てが処理されるまで、上述の工程が行われる（ステップ１２６）。

上述の過程は、溶接アセンブリが溶接室から取り除かれる又は溶接室に置かれるたびに溶接アセンブリの製造が中断されることはないという効果がある。上述したように、第２溶接室において他の溶接作業の準備が行われている間は常に、第１溶接室において溶接作業が行われているので、増産することができるとともに製造コストを下げることができる。更に、円形状に配置された溶接室の設置面積はコンパクトな大きさとなっているので、従業員が溶接室に入って部品を修理して該部品の機能を発揮させるのに効率的な製造エリアを形成することができる。更に、光カーテンを備えることで、製造エリアの周辺、詳しくは、溶接室の周辺の物理的な障壁の数を減らすことができるので、障害物に遭遇することなく溶接室にアクセスし易くなる。

上述の過程は、第１溶接プロセスＰ１が行われている際に、第３溶接室１２ー３及び第４溶接室１２ー４に配置されている外周光カーテン（１４ーＶ３、１４ーＶ４、１４ーＨ３、１４ーＨ４）は全て非作動状態となっているという効果を提供する。従って、従業員は、第１溶接室１２ー１及び第２溶接室１２ー２における第１溶接プロセスを中断することなく、第３溶接室１２ー３及び第４溶接室１２ー４に第２溶接プロセスＰ２のための準備をさせることができる。同様に、第２溶接プロセスＰ２が行われている間、第１溶接室１２ー１及び第２溶接室１２ー２に位置する外周光カーテン（１４ーＶ１、１４ーＶ２、１４ーＨ１、１４ーＨ２）は全て非作動状態となる。従って、従業員は、第３溶接室１２ー３及び第４溶接室１２ー４における第２溶接プロセスを中断することなく、第１溶接室１２ー１及び第２溶接室１２ー２に第１溶接プロセスＰ１のための準備をさせることができる。

上述の過程は、更に、緩衝エリア６６内に在る溶接アセンブリに対する作業を、製造の流れを遮ることなく行うことができるという効果を提供する。例えば、溶接アセンブリが緩衝エリア６６内に在る間、該溶接アセンブリに対して手作業による溶接、洗浄及び他の部品の配置等の作業を行うことができる。第３溶接室１２ー３と第４溶接室１２ー４との間には、もう１つの緩衝エリア６８（図１にのみ図示）が在り、この緩衝エリア６８は、第２溶接プロセスＰ２の際に使用される。

本願では、回転テーブル式溶接システムの動作を簡単に説明するために“第１溶接プロセス”及び“第２溶接プロセス”という用語を使用しているが、これらの用語は本発明の範囲を制限するものではない。即ち、第１溶接室１２ー１及び第２溶接室１２ー２で行われる溶接プロセスは、或る種の溶接アセンブリに対する一種の溶接プロセスであり、第１溶接室１２ー１及び第２溶接室１２ー２でその後行われる溶接プロセスは、他種の溶接アセンブリに対しては以前の溶接プロセスとは異なる種類の溶接プロセスであってもよい。同様に、第３溶接室１２ー３及び第４溶接室１２ー４で行われる溶接プロセスは、或る種の溶接アセンブリに対する一種の溶接プロセスであり、第３溶接室１２ー３及び第４溶接室１２ー４でその後行われる溶接プロセスは、他種の溶接アセンブリに対しては以前の溶接プロセスとは異なる種類の溶接プロセスであってもよい。

以上、本発明の特定の実施例を図示及び説明したが、この実施例は例示的なものにすぎず、本発明は、この実施例に限定されると解されるものではなく、特許請求の範囲によってのみ、定義される。

１０ロボット溶接システム
１２ー１第１の対の溶接室
１２ー２第２の対の溶接室
１４多数の外周光カーテン
４８回転部
５０固定部
１６回転テーブル
１８多数の溶接ロボット
Ｐ１第１溶接プロセス
Ｐ２第２溶接プロセス

Claims

ロボット溶接システムであって、
第１の対の溶接室及び第２の対の溶接室と、
前記第１の対の溶接室及び前記第２の対の溶接室の外周に配置されている多数の外周光カーテンと、
回転部と固定部とを有する回転テーブルと、
前記回転テーブルの前記回転部に動作可能に取り付けられている多数の溶接ロボットと、
を備え、
前記第１の対及び第２の対の溶接室は、等間隔で円状に配置されており、
前記回転テーブルは前記円の中心に位置しており、
前記多数の溶接ロボットは、第１の期間にわたって、前記第１の対の溶接室間を回転して第１溶接プロセスを実行し、
前記多数の溶接ロボットは、第２の期間にわたって、前記第２の対の溶接室間を回転して第２溶接プロセスを実行し、
前記第１溶接プロセスは前記第２溶接プロセスとは異なることを特徴とするロボット溶接システム。
前記第１の対の溶接室は、第１次溶接室と第２次溶接室とから成り、前記第１溶接プロセスは、前記第１次溶接室で行われる第１次溶接作業と、前記第２次溶接室で行われる第２次溶接作業と、を含んでおり、前記第１次溶接作業は前記第２次溶接作業とは異なる請求項１のロボット溶接システム。
前記第２の対の溶接室は、第１次溶接室と第２次溶接室とから成り、前記第２溶接プロセスは、前記第１次溶接室で行われる第１次溶接作業と、前記第２次溶接室で行われる第２次溶接作業と、を含んでおり、前記第１次溶接作業は前記第２次溶接作業とは異なる請求項２のロボット溶接システム。
前記多数の外周光カーテンは、前記第１次溶接室の外周に配置されている複数の外周光カーテンと、前記第２次溶接室の外周に配置されている複数の外周光カーテンと、から成り、
前記第１次溶接室において前記第１次溶接作業が行われている間、前記第１次溶接室の外周に配置されている前記複数の外周光カーテンは作動しており、前記第２次溶接室の外周に配置されている前記複数の外周光カーテンは非作動状態にあり、前記第２次溶接室が前記第２次溶接作業の準備を行うことができるようになっており、
前記第２次溶接室において前記第２次溶接作業が行われている間、前記第２次溶接室の外周に配置されている前記複数の外周光カーテンは作動しており、前記第１次溶接室の外周に配置されている前記複数の外周光カーテンは非作動状態にあり、前記第１次溶接室が前記第１次溶接作業の準備を行うことができるようになっている請求項３に記載のロボット溶接システム。
前記ロボット溶接システムは、更に、前記回転テーブルと前記第１の対及び第２の対の溶接室の各々の前部との間に配置されている多数の内側光カーテンを備えており、
前記第１次溶接室において前記第１次溶接作業が行われている間、前記多数の内側光カーテンのうち、前記回転テーブルと前記第１次溶接室の前部との間に配置されている内側光カーテンは非作動状態となっており、残りの内側光カーテンは作動しており、
前記第２次溶接室において前記第２次溶接作業が行われている間、前記多数の内側光カーテンのうち、前記回転テーブルと前記第２次溶接室の前部との間に配置されている内側光カーテンは非作動状態となっており、残りの内側光カーテンは作動している請求項４に記載のロボット溶接システム。
前記回転テーブルの前記回転部は、
上部と、
前記上部と前記固定部との間に位置する第１リングと、
前記第１リングと前記固定部との間に位置する第２リングと、
を備えており、
前記第１リングは、前記多数の外周光カーテンを作動及び非作動状態にする第１組の多数のリミットスイッチと係合し、
前記第２リングは、前記多数の内側光カーテンを作動及び非作動状態にする第２組の多数のリミットスイッチと係合し、
前記多数の溶接ロボットは、前記上部に動作可能に取り付けられている請求項５に記載のロボット溶接システム。
前記多数の外周光カーテンの各々は、鉛直光カーテンと水平光カーテンとを備えており、前記鉛直光カーテンはミラーを備えており、前記鉛直光カーテンの送信機ポストからの光線は、前記ミラーで所定の角度で反射して前記鉛直光カーテンの受信機ポストまで延びる請求項６に記載のロボット溶接システム。
前記ロボット溶接システムは、更に、前記回転テーブルの前記回転部の位置を検出する近接スイッチを複数備えている請求項７に記載のロボット溶接システム。
ロボット溶接システムであって、
第１次溶接作業を行う第１溶接室と、
第２次溶接作業を行う第２溶接室と、
前記第１溶接室及び前記第２溶接室の外周に配置されている多数の外周光カーテンと、
回転部及び固定部を有する回転テーブルと、
前記回転部に動作可能に取り付けられている溶接ロボットと、
前記回転テーブルは、前記溶接ロボットが前記第１溶接室及び前記第２溶接室でそれぞれ前記第１次溶接作業及び前記第２次溶接作業を行うことができるように、前記第１溶接室及び前記第２溶接室に隣接しており、
前記多数の外周光カーテンは、前記第１溶接室の外周に配置されている複数の外周光カーテンと、前記第２溶接室の外周に配置されている複数の外周光カーテンと、から成り、
前記第１溶接室にて前記第１次溶接作業が行われている間、前記第１溶接室の外周に配置されている前記複数の外周光カーテンは作動しており、前記第２溶接室の外周に配置されている前記複数の外周光カーテンは非作動状態になって前記第２溶接室が前記第２次溶接作業の準備を行うようになっており、
前記第２溶接室にて前記第２次溶接作業が行われている間、前記第２溶接室の外周に配置されている前記複数の外周光カーテンは作動しており、前記第１溶接室の外周に配置されている前記複数の外周光カーテンは非作動状態になって前記第１溶接室が前記第１次溶接作業の準備を行うようになっており、
前記第１次溶接作業は前記第２次溶接作業とは異なることを特徴とするロボット溶接システム。
前記第１溶接室にて前記第１次溶接作業が行われている間、前記第１溶接室の外周に配置されている前記複数の外周光カーテンは作動しており、前記第２溶接室の外周に配置されている前記複数の外周光カーテンは非作動状態になって前記第２溶接室が前記第２次溶接作業の準備を行うようになっており、
前記第２溶接室にて前記第２次溶接作業が行われている間、前記第２溶接室の外周に配置されている前記複数の外周光カーテンは作動しており、前記第１溶接室の外周に配置されている前記複数の外周光カーテンは非作動状態になって前記第１溶接室が前記第１次溶接作業の準備を行うようになっている請求項９に記載のロボット溶接システム。
前記ロボット溶接システムは、更に、前記回転テーブルと前記第１溶接室及び前記第２溶接室の双方の前部との間に位置する内側光カーテンを備えており、
前記第１溶接室にて前記第１次溶接作業が行われている間、前記回転テーブルと前記第１溶接室の前部との間に位置する前記内側光カーテンは非作動状態になっているとともに、前記回転テーブルと前記第２溶接室の前部との間に位置する前記内側光カーテンは作動しており、
前記第２溶接室にて前記第２次溶接作業が行われている間、前記回転テーブルと前記第２溶接室の前部との間に位置する前記内側光カーテンは非作動状態になっているとともに、前記回転テーブルと前記第１溶接室の前部との間に位置する前記内側光カーテンは作動している請求項１０に記載のロボット溶接システム。
前記回転テーブルの前記回転部は、
上部と、
前記上部と前記固定部との間に位置する第１リングと、
前記第１リングと前記固定部との間に位置する第２リングと、
を備えており、
前記第１リングは、前記多数の外周光カーテンを作動及び非作動状態にさせる第１組の多数のリミットスイッチと係合し、
前記第２リングは、前記多数の内側光カーテンを作動及び非作動状態にさせる第２組の多数のリミットスイッチと係合し、
前記多数の溶接ロボットは前記上部に動作可能に取り付けられている請求項１１に記載のロボット溶接システム。
前記多数の外周光カーテンの各々は、鉛直光カーテンと水平光カーテンとを備えており、前記鉛直光カーテンはミラーを備えており、前記鉛直光カーテンの送信機ポストからの光線は、前記ミラーで所定の角度で反射して前記鉛直光カーテンの受信機ポストまで延びる請求項１２に記載のロボット溶接システム。
前記ロボット溶接システムは、更に、前記回転テーブルに隣接している複数の近接スイッチを備えており、前記複数の近接スイッチは、前記回転テーブルの前記回転部の位置を検出する請求項１３に記載のロボット溶接システム。
多数の溶接アセンブリを溶接する方法であって、
等間隔で円状に配置された多数の溶接室と、前記多数の溶接室の外周に配置された多数の光カーテンと、回転部及び固定部を有する回転テーブルと、前記回転部に動作可能に取り付けられた少なくとも１つの溶接ロボットと、を提供するステップと、
第１溶接プロセスのプログラムを制御システム内に供給するステップと、
前記多数の溶接室のうちの第１溶接室内の固定具に第１溶接アセンブリを載せるステップと、
前記少なくとも１つの溶接ロボットが前記第１溶接室に来るように、前記回転テーブルの前記回転部を回転させるステップと、
前記第１溶接アセンブリに対して第１次溶接作業を行うステップと、
前記第１溶接アセンブリを前記第１溶接室から取り除くステップと、
前記第１溶接アセンブリを緩衝エリア内に配置するステップと、
前記第１溶接室内の固定具に第２溶接アセンブリを載せるステップと、
前記第２溶接アセンブリに対して前記第１次溶接作業を行うステップと、
前記第１溶接アセンブリを前記多数の溶接室のうちの第２溶接室内の固定具に載せるステップと、
前記少なくとも１つの溶接ロボットが前記第２溶接室に来るように、前記回転テーブルの前記回転部を回転させるステップと、
前記第１溶接アセンブリに対して第２次溶接作業を行うステップと、
前記第２溶接アセンブリを前記第１溶接室から取り除くステップと、
前記第２溶接アセンブリを前記緩衝エリア内に配置するステップと、
前記第１溶接室内の固定具に第３溶接アセンブリを載せるステップと、
を含み、
前記第２溶接アセンブリを前記第１溶接室から取り除くステップと、前記第２溶接アセンブリを前記緩衝エリア内に配置するステップと、前記第３溶接アセンブリを前記第１溶接室内の固定具に載せるステップと、は前記第１溶接アセンブリに対して前記第２次溶接作業が行われている間に実行されることを特徴とする方法。
前記第１溶接アセンブリに対する前記第１次溶接作業を行うステップの前に、前記方法は、
前記多数の光カーテンのうち、前記第１溶接室の外周に配置された複数の光カーテンを作動させるステップと、
前記回転テーブルと前記第１溶接室の前部との間に配置されている光カーテンを非作動状態にするステップと、
前記多数の光カーテンのうち、前記第２溶接室の外周に配置されている複数の光カーテンを非作動状態にするステップと、
前記回転テーブルと前記第２溶接室の前部との間に配置されている光カーテンを作動させるステップと、
を含んでいる請求項１５に記載の方法。
前記第１溶接アセンブリに対する前記第２次溶接作業を行うステップの前に、前記方法は、
前記第１溶接室の外周に配置されている前記複数の光カーテンを非作動状態にするステップと、
前記回転テーブルと前記第１溶接室の前部との間に配置されている前記光カーテンを作動させるステップと、
前記第２溶接室の外周に配置されている前記複数の光カーテンを作動させるステップと、
前記回転テーブルと前記第２溶接室の前部との間に配置されている前記光カーテンを非作動状態にするステップと、
を含んでいる請求項１６に記載の方法。
前記方法は、更に、前記第１溶接プロセスとは異なる第２溶接プロセスを行うために、第３溶接室及び第４溶接室を用意するステップを含んでいる請求項１７の記載の方法。
人間及びロボットが複数の作業室にアクセスできるようにする方法であって、
第１作業室と、第２作業室と、前記第１作業室と前記第２作業室との間の中央に位置しているとともに回転自在な回転テーブルに動作可能に取り付けられているロボットと、前記第１作業室及び前記第２作業室の各々の外周に配置されている多数の外周光カーテンと、前記ロボットと前記第１作業室及び前記第２作業室の各々との間に配置されている内側光カーテンと、を提供するステップと、
前記ロボットが前記第１作業室に配置されるように前記回転テーブルを回転させるステップと、
前記第１作業室内への人間の進入を検出するために、前記第１作業室の外周に配置されている前記多数の外周光カーテンを作動させるステップと、
前記回転テーブルが配置されているエリアへの人間の進入を検出するために、前記第２作業室と前記ロボットとの間に配置されている前記内側光カーテンを作動させるステップと、
前記第２作業室の外周に配置されている前記多数の外周光カーテンを非作動状態にして、人間が前記第２作業室内に進入できるようにするステップと、
前記第１作業室と前記ロボットとの間に配置されている前記内側光カーテンを非作動状態にして、前記ロボットが前記第１作業室内に進入できるようにするステップと、
前記第１作業室に人間又はその他の物体が進入した場合、前記ロボットから電力を取り除くステップと、
を含むことを特徴とする方法。
前記方法は、更に、
前記ロボットが前記第２作業室に配置されるように前記回転テーブルを回転させるステップと、
前記第２作業室内への人間の進入を検出するために、前記第２作業室の外周に配置されている前記多数の外周光カーテンを作動させるステップと、
前記回転テーブルが配置されているエリアへの人間の進入を検出するために、前記第１作業室と前記ロボットとの間に配置されている前記内側光カーテンを作動させるステップと、
前記第１作業室の外周に配置されている前記多数の外周光カーテンを非作動状態にして、人間が前記第１作業室内に進入できるようにするステップと、
前記第２作業室と前記ロボットとの間に配置されている前記内側光カーテンを非作動状態にして、前記ロボットが前記第２作業室内に進入できるようにするステップと、
前記第２作業室に人間又はその他の物体が進入した場合、前記ロボットから電力を取り除くステップと、
を含んでいる請求項１９に記載の方法。