JPH08141945A - 作業ロボット導入生産システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 車体等の被作業物に対する作業ロボットの位
置決めが容易に出来ると共に、作業ロボットの作業中搬
送ラインを停止させる必要のない、作業ロボット導入生
産システムを提供する。 【構成】 被作業物を一定の速度で移動させる搬送ライ
ンと、この搬送ラインに沿って並走する走行台車とを備
え、走行台車は前記被作業物を検出するセンサと、駆動
手段と、前記被作業物に所定の作業を行う作業ロボット
及び前記被作業物の所定箇所を把持固定するクランプ部
材を固定したベース板とを有し、このベース板は前記走
行台車の上にフローティング手段を介して移動自在に支
持され、且つ前記走行台車には前記ベース板を固定する
ための固定手段が設けられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車の製造ライン等
における作業ロボット導入生産システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車の製造ライン等において
は、塗装工程等で既に作業ロボットを導入して自動化
し、生産性の向上及び生産コストの低減を図るようにし
ている。しかしながら、他の工程も全て作業ロボットを
導入して自動化出来るものではなく、人手によらざるを
得ない工程も多く残されており、例えば車体の板金同士
のスポット溶接箇所へのシーリング塗布工程がその一つ
である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記シーリング塗布工
程に作業ロボットを導入することは決して不可能ではな
いが、厳しい塗布条件を満足させて一定の品質レベルを
保持するには作業ロボットのみでは不可能であり、作業
者による修正作業及び塗布検査を必要とする。また、作
業ロボットを導入するには、製造ラインの長さやブース
空間等を改良しなければならず、従来の製造ラインに組
み込むことは不可能ないしは非常に困難である。更に、
作業ロボットを導入すると、搬送ラインで移動される車
体に対する作業ロボットの位置決め精度が重要な要素と
なり、その位置決めは容易でなく且つ現状では作業ロボ
ットの位置合わせ時及びその作業が終了するまで搬送ラ
インを停止させなければならない。搬送ラインを停止す
ると、生産効率が低下するばかりか停止解除後には高速
送りが必要となり、このため自動化設備以上に高価な付
帯設備が必要となってしまう。そこで、本発明は、厳し
い作業条件を満足して一定の品質レベルを保持出来ると
共に、従来の製造ラインに組み込むことが可能であり、
しかも作業ロボットの位置合わせが容易に出来、且つ位
置合わせ時及び作業中も搬送ラインを停止させる必要の
ない、作業ロボット導入生産システムを提供することを
課題とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記課題を技術的に解決
するための手段として、本発明は、被作業物を一定の速
度で移動させる搬送ラインと、この搬送ラインに沿って
並走する走行台車とを備え、走行台車は前記被作業物を
検出するセンサと、駆動手段と、前記被作業物に所定の
作業を行う作業ロボット及び前記被作業物の所定箇所を
把持固定するクランプ部材を固定したベース板とを有
し、このベース板は前記走行台車の上にフローティング
手段を介して移動自在に支持され、且つ前記走行台車に
は前記ベース板を固定するための固定手段が設けられ
た、作業ロボット導入生産システムを要旨とする。又、
駆動手段は、走行台車に取り付けられた駆動用のモータ
と、このモータの回転を走行台車のローラに伝える伝動
機構と、ガイドレールに取り付けられた前端リミットス
イッチ及び後端リミットスイッチとを含むこと、フロー
ティング手段は、走行台車の上に一定の間隔をあけて縦
横に配設されたボールベアリングから構成されたこと、
固定手段は、ベース板に設けた係合孔と、走行台車に設
けた位置決めピンとから構成され、この位置決めピンは
細径の先端部を有すると共にそれに続くテーパ部を有
し、前記係合孔に挿脱自在に形成されたこと、を要旨と
するものである。

【０００５】

【作 用】搬送ラインにより移動される被作業物（車
体）を走行台車のセンサが検出すると、駆動手段により
走行台車が搬送ラインと並走すると共に、ベース板を固
定している固定手段が解除され、ベース板のフローティ
ング状態下でクランプ部材が被作業物の所定箇所を把持
し、これにより作業ロボットの位置決めが完了し、クラ
ンプ部材を介して走行台車が搬送ラインと共に同期移動
しながら作業ロボットによる所定の作業が行われ、この
間作業者による補助作業又は作業検査が併行される。作
業ロボットの作業完了後、クランプ部材の把持が解除さ
れると共に固定手段が働いてベース板が走行台車に固定
（つまりフローティングが解除）され、駆動手段により
走行台車が後退され、後端リミットスイッチに接触する
と走行台車が待機位置に停止する。尚、前端リミットス
イッチは走行台車の最大移動位置を規制するためのもの
である。

【０００６】

【実施例】以下、本発明を自動車製造ラインのシーリン
グ塗布工程に実施した例を添付図面に基づいて説明す
る。図１において、１は一定の速度で移動する搬送ライ
ンであり、この搬送ライン１には一定の間隔をあけて台
車２が係合され、これらの台車２の上には組み立てられ
るべき車体３がそれぞれ載置固定されている。４は搬送
ライン１の側方に並設された一対のガイドレールであ
り、このガイドレール４に沿って作業ロボット５が走行
台車６を介して移動するようになっている。

【０００７】即ち、作業ロボット５は前記ガイドレール
４に沿って移動可能に装着された走行台車６の上に、ベ
ース板７及びフローティング手段８を介して取り付けら
れている。走行台車６は、図３及び図５に示すように前
後にローラ６ａ、６ｂが取り付けられ、これらのローラ
が断面コ字型のガイドレール４に回転自在に係合され、
更に前ローラ６ａには走行台車６の下面に取り付けた駆
動用モータ９の回転力が伝動機構９ａを介して伝達され
る。

【０００８】前記駆動用モータ９は、ベース板７に取り
付けられたワーク検出用のセンサＳ（図２参照）が車体
３の検出箇所例えばセンタピラ３ａを検出すると、その
検出信号に基づいて駆動されその回転力が伝動機構９ａ
を介して前ローラ６ａに伝達され、予め設定された速度
（ほぼ搬送ライン１と同速度）で走行台車６を前進させ
る。一方、作業ロボット５の作業完了後は、その作業完
了指令により駆動用モータ９が逆回転させられ、その逆
回転が前記伝動機構９ａを介して前ローラ６ａに伝達さ
れ、予め設定されたリターン速度（前進速度より速い）
で走行台車６を後退させ、ガイドレール４に設けられた
後端リミットスイッチ１１に後ローラ６ｂが接触する
と、駆動用モータ９の駆動が停止され、走行台車６をそ
の位置即ち待機位置に停止させる。

【０００９】前記ガイドレール４の要所には前端リミッ
トスイッチ１０が取り付けられ、これは作業ロボット５
の作業異常時に走行台車６の最大移動位置を規制するた
めのものであり、即ち通常はこの前端リミットスイッチ
１０より手前の位置Ｐ（図２参照）で作業ロボット５の
作業が完了するようにしてあるが、タイミングがずれる
等の原因で未だ作業ロボット５の作業が完了していない
場合は、走行台車６がオーバーランして前ローラ６ａが
前端リミットスイッチ１０に接触した時点で駆動用モー
タ９を停止させ、且つ搬送ライン１もその位置で停止さ
せて作業ロボット５の作業を継続させ、作業終了後は前
記と同様に作業完了指令により走行台車６を後退させ、
同時に走行台車６が前端リミットスイッチ１０から離れ
て搬送ライン１も再び移動が開始されるようにしてあ
る。

【００１０】前記走行台車６は図５のように前方と後方
の中央部にそれぞれ位置決め用のピン１２が設けられ、
走行台車６の下部に取り付けられたシリンダ１３によっ
てそれぞれ上下方向に動かされ、前記ベース板７に形成
された係合孔７ａに挿脱自在になっている。前記ピン１
２は先端の細径部１２ａと、肩部に形成されたテーパ部
１２ｂとを有し、そのテーパ部１２ｂが前記ベース板７
の係合孔７ａにきちんと嵌合した時にはベース板７を固
定し、ピンが下げられて細径部１２ａが係合孔７ａ内に
ある時はベース板７をフローティング状態にする。但
し、細径部１２ａが係合孔７ａの縁に係止するので、ベ
ース板７の移動範囲は係合孔７ａの動ける範囲内に制限
される。

【００１１】前記フローティング手段８は、図例では走
行台車６の上面に一定の間隔をあけて縦横に配設された
ボールベアリング８ａから構成され、このボールベアリ
ング８ａの上に前記作業ロボット５を固定したベース板
７が移動自在に載置されている。従って、作業ロボット
５はこのベース板７の移動によって前後、左右、斜め何
れの方向にも自由にしかも小さな力で円滑に移動出来る
ようになっている。１４は走行台車６の周囲に取り付け
られたベース板脱落防止用の枠材であり、前記ベース板
７との間に必要なクリアランスを設けて固定されてい
る。

【００１２】１５はクランプ部材であり、図３に示すよ
うにその基台部１５ａが前記ベース板７に固定され、把
持機構１５ｂを支持したアーム１５ｃが基台部１５ａに
上下回動可能に枢支１５ｄされ、この上下回動は基台部
１５ａの下面に取り付けられたシリンダ１６によりなさ
れる。図４に示すのはクランプ部材１５′の他の実施例
であり、把持機構１５′ｂが更に軸回転するように形成
されている。即ち、把持機構１５′ｂが上から把持する
だけでなくそれ以外の方向（例えば下）からも自在に把
持出来るようにする。

【００１３】本発明に係る作業ロボット導入生産システ
ムは上記のように構成され、搬送ライン１によって送ら
れてきた車体３に対し、搬送ライン１を停止させること
なく作業ロボット５の位置決め及びその作業ロボット５
による所定の作業を行うことが出来る。

【００１４】即ち、搬送ライン１により車体３が搬送さ
れて来ると、前記センサＳが車体３のセンタピラ３ａを
検出し、その検出信号によって駆動用モータ９が駆動さ
れ、搬送ライン１とほぼ同速度で走行台車６の前進が開
始される。走行台車６が動き出したら、作業者Ｍが操作
盤（図略）のボタンを押してクランプ部材１５を作動さ
せ、ほぼ水平に倒してクランプ待機状態にする。このク
ランプ待機完了信号により前記シリンダ１３が駆動さ
れ、ピン１２を下降させてベース板７をフローティング
状態にする。

【００１５】この後、前記作業者Ｍはフローティング状
態のベース板７を前後（Ｘ軸）、左右（Ｙ軸）に若干動
かしてクランプ部材１５の把持機構１５ｂを車体３のセ
ンタピラ３ａに接触させ、操作盤のボタンを押して把持
機構１５ｂにより車体３を把持させてクランプする。こ
のクランプによって車体３に対する作業ロボット５の位
置決めが完了し、且つその位置が保持される。

【００１６】次に、作業ロボット５の位置決め完了信号
によって、作業ロボット５は所定の作業（シーリング塗
布作業）を開始する。この作業ロボット５の作業と併行
し、作業者Ｍによる塗布修正及び塗布検査作業がなされ
る。作業ロボット５によるシーリング塗布作業だけでは
塗布直後に垂れる等の原因で塗布幅を一定に保持するこ
とは難しく、一定の品質レベルを保持するためにどうし
ても作業者Ｍによる塗布幅の修正や検査が必要になる。

【００１７】前記作業ロボット５の塗布作業中、クラン
プ部材１５は車体３を把持しているため車体３の移動に
同期して走行台車６がガイドレール４に沿って移動する
（この際、図示は省略したが駆動用モータ９と伝動機構
９ａとの間のクラッチを切る方が好ましい）。つまり、
作業ロボット５は車体３と共に同期移動し、作業ロボッ
ト５の作業中搬送ライン１を止める必要がない。

【００１８】作業ロボット５による自動塗布作業が完了
すると、その完了信号によってクランプ部材１５の把持
が解除されると共に、前記ピン１２が上昇してその肩部
に形成されたテーパ部１２ｂの作用によって係合孔７ａ
にきちんと嵌合し、これによりベース板７を原点位置に
戻すと、シリンダ１６が作動してクランプ部材１５を起
立させて元の位置に戻す。このクランプ部材１５の復帰
完了信号によって駆動用モータ９が逆回転させられ、前
記のように走行台車６はガイドレール４に沿って前進時
より高速で後退し、待機位置に停止させられる。

【００１９】前記作業者Ｍのボタン操作が遅れたり、或
は搬送ライン１と走行台車６との速度ずれ等によって前
端リミットスイッチ１０より手前位置Ｐで作業ロボット
５の作業が完了しなかった場合には、前記のように走行
台車６が前端リミットスイッチ１０迄移動して作業異常
時の処理動作がなされる。一方、走行台車６のリターン
時に待機位置まで戻る途中で、センサＳが後続車体を検
出した場合には、その検出信号によって走行台車６は前
進に切り換えられ、そこから前進すると共に前記のよう
な手順で一連の動作が遂行される。従って、例えタイミ
ングがずれて搬送ライン１の移動が先走っても、センサ
Ｓが後続車体を見落としてそのまま通過させることはな
く、塗布ミスを未然に防止出来る。又、一旦タイミング
がずれて異常状態になっても、前記のように走行台車６
のリターン速度は前進時より高速であるから、タイミン
グずれを徐々に回復して元の正常状態に戻すことが可能
である。このため、搬送ライン１を一々止めてタイミン
グを合わせる調整作業をする必要がない。

【００２０】前記作業ロボット５によるシーリングの塗
布箇所は、図６(イ) に示すようにエンジンルーム内、
(ロ) に示すように室内（ダッシュボード、フロア等）或
は(ハ)のようにリア回り等何れも可能であり、この際車
体３に対する作業ロボット５の位置決め及び同期移動を
保持するためのクランプ部材１５は、図４の回転機構も
取り入れることで車体３の要部を確実に把持固定するこ
とが出来る。尚、実施例では車体のシーリング塗布工程
について説明したが、本発明は此れに限定されることな
く他の作業工程に、又は自動車以外の生産ラインの被作
業物に広く適用することが可能である。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
搬送ラインで移動される車体等の被作業物に対して、作
業ロボットをフローティング手段により軽く動かすと共
にクランプ部材で被作業物を把持固定して位置決めし、
搬送ラインにより移動される被作業物と同期させて作業
ロボットを移動させながらシーリング塗布作業等の所定
の作業を行えるようにしたので、被作業物に対する作業
ロボットの位置決めが容易に出来ると共に、作業ロボッ
トの作業中搬送ラインを停止させる必要がないことから
生産能率を著しく向上させる等の優れた効果を奏する。
又、導入する作業ロボットと作業者とを融合させること
によって、厳しい作業条件を満足する一定の品質レベル
を保持出来ると共に、従来の生産ラインに組み込むこと
が出来、これにより少ない設備投資で大きな効果を挙げ
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明を自動車製造ラインのシーリング塗布
工程に実施した例を示す要部の外観図である。

【図２】 同、要部の平面図である。

【図３】 図２のＹ−Ｙ線概略断面図である。

【図４】 クランプ部材の他の実施例を示す一部の説明
図である。

【図５】 図２のＸ−Ｘ線概略断面図である。

【図６】 (イ) 〜(ハ) は作業ロボットによるシーリング
塗布箇所をそれぞれ示す説明図である。

【符号の説明】

１…搬送ライン ２…台車 ３…車体 ４…ガイ
ドレール ５…作業ロボット ６…走行台車 ６
ａ…前ローラ ６ｂ…後ローラ ７…ベース板
８…フローティング手段 ８ａ…ボールベアリング
９…駆動用モータ ９ａ…伝動機構 １０…前端
リミットスイッチ １１…後端リミットスイッチ
１２…位置決め用ピン １２ａ…細径部 １２ｂ…
テーパ部１３…シリンダ １４…枠材 １５…クラ
ンプ部材 １５ａ…基台部１５ｂ…把持機構 １５
ｃ…アーム １５ｄ…枢支 １６…シリンダ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被作業物を一定の速度で移動させる搬送
   ラインと、この搬送ラインに沿って並走する走行台車と
   を備え、走行台車は前記被作業物を検出するセンサと、
   駆動手段と、前記被作業物に所定の作業を行う作業ロボ
   ット及び前記被作業物の所定箇所を把持固定するクラン
   プ部材を固定したベース板とを有し、このベース板は前
   記走行台車の上にフローティング手段を介して移動自在
   に支持され、且つ前記走行台車には前記ベース板を固定
   するための固定手段が設けられた、作業ロボット導入生
   産システム。
2. 【請求項２】 駆動手段は、走行台車に取り付けられた
   駆動用のモータと、このモータの回転を走行台車のロー
   ラに伝える伝動機構と、ガイドレールに取り付けられた
   前端リミットスイッチ及び後端リミットスイッチとを含
   む、請求項１記載の作業ロボット導入生産システム。
3. 【請求項３】 フローティング手段は、走行台車の上に
   一定の間隔をあけて縦横に配設されたボールベアリング
   から構成された、請求項１記載の作業ロボット導入生産
   システム。
4. 【請求項４】 固定手段は、ベース板に設けた係合孔
   と、走行台車に設けた位置決めピンとから構成され、こ
   の位置決めピンは細径の先端部を有すると共にそれに続
   くテーパ部を有し、前記係合孔に挿脱自在に形成され
   た、請求項１乃至３記載の作業ロボット導入生産システ
   ム。