JP6174272B1

JP6174272B1 - ワーク位置決め装置

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Publication number: JP6174272B1
Application number: JP2016557089A
Authority: JP
Inventors: 通中田; 猛志古田
Original assignee: Keylex Corp
Current assignee: Keylex Corp
Priority date: 2015-08-31
Filing date: 2015-08-31
Publication date: 2017-08-02
Anticipated expiration: 2035-08-31
Also published as: WO2017037758A1; MY191266A; JPWO2017037758A1; KR102059632B1; KR20180009789A; CN107835727B; CN107835727A

Abstract

回転フレーム（５）は、回転軸（４ａ）から水平方向両側に延びる第１水平フレーム（５１）と、第１水平フレーム（５１）の長手方向両端からそれぞれ第１水平フレーム（５１）と直交する水平方向に延びる一対の第２水平フレーム（５２）と、各第２水平フレーム（５２）の長手方向の端部同士を橋絡する一対の第３水平フレーム（５３）とを備え、第３水平フレーム（５３）には、治具（６）が取り付けられる。第３水平フレーム（５３）は、クロスローラーベアリング（Ｂ１）によって各第２水平フレーム（５２）に回転可能に支持される。

Description

本発明は、例えば、溶接を行う際にプレス成形により得たワーク等を把持して位置を決めるワーク位置決め装置に関する。

従来より、例えば、特許文献１に開示されている装置は、上下方向に延びる回転軸を有する回転テーブルと、回転テーブル上面の外周部分に設けられ、且つ、ワークの位置決めを行う複数の治具と、回転テーブルの側方に配置された溶接ロボットとを備え、上記各治具は、回転テーブルの径方向と交差する方向に延びる回動軸回りに回動することによって傾斜するようになっている。そして、作業者が治具にワークをセットする作業を行うときや、或いは、溶接ロボットが治具にセットされたワークの溶接作業を行うときに上記各治具を傾斜させることにより、作業者によるワークのセット作業や溶接ロボットによるワークの溶接作業を行い易くすることができる。

国際公開第２０１４／０４９６３７号

ところで、特許文献１の如き装置は、治具の重量が非常に重いため、治具を回転テーブル上面の外周部分に設けるとともにその位置で回動軸周りに回動可能な構造にすると、回転テーブルの回転を繰り返した際、その遠心力によって回動軸周りに大きな負荷が掛かってしまう。そうすると、回動軸周りに変形や破損が発生してしまい、メンテナンス回数が増えることになってしまうが、このことについて特許文献１では何ら考慮されていない。

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、故障し難くメンテナンス回数を少なくできるワーク位置決め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、回転体における各治具を支持する部分に工夫を凝らしたことを特徴とする。

具体的には、上下方向に延びる回転軸を有する回転体と、該回転体の外周部分に設けられ、ワークを位置決めする治具とを備えたワーク位置決め装置を対象とし、次のような解決手段を講じた。

すなわち、第１の発明では、上記回転体は、上記回転軸を挟んで対称となるよう当該回転軸から水平方向両側に延びる第１水平フレームと、該第１水平フレームの長手方向両端からそれぞれ当該第１水平フレームと直交する水平方向に延びる一対の第２水平フレームと、該各第２水平フレームの長手方向一端の間及び上記各第２水平フレームの長手方向他端の間をそれぞれ橋絡するとともに上記治具が各々に取り付けられる一対の第３水平フレームとを備え、該各第３水平フレームは、上記各第２水平フレームに取り付けられたクロスローラーベアリングによって上記第１水平フレームの長手方向に沿う回転軸心周りに回転可能になってい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、上記第２水平フレームは、水平方向に真っ直ぐに延びる直線フレームと、該直線フレームの長手方向両端からそれぞれ斜め上方に向かって延びる傾斜フレームとを備え、上記各クロスローラーベアリングは、上記各傾斜フレームの上端側内方にそれぞれ設けられていることを特徴とする。

第３の発明では、第２の発明において、上記第２水平フレームの長手方向中央上部には、出力軸が上記第３水平フレームの長手方向に沿って延びる治具回動用モータが取り付けられ、該治具回動用モータの出力軸と上記第３水平フレームの長手方向一端との間で、且つ、上記第２水平フレームの上方には、当該第２水平フレームに沿って延び、且つ、上記治具回動用モータの回転駆動によって上記第３水平フレームを回転させる無端状ベルトが掛け回されていることを特徴とする。

第４の発明では、第１又は第２の発明において、上記各第２水平フレームの長手方向一端側で、且つ、上記第３水平フレームの反対側には、出力軸が上記第３水平フレームの回転軸心に一致する姿勢で上記第３水平フレームを回転させる治具回動用モータが取り付けられていることを特徴とする。

第１の発明では、第３水平フレームの回転軸を各第２水平フレームに設けられたクロスローラーベアリングで受けているので、回転体の回転時に発生する遠心力によって各第２水平フレームにおける第３水平フレームを軸支する部分に大きな負荷が掛かる本願発明の如き平面視で矩形枠状をなす回転体であっても、各第２水平フレームにおける第３水平フレームを軸支する部分が故障し難くなってメンテナンス回数を少なくできる。

第２の発明では、第３水平フレームの高さを所望する位置に設定しながら回転体の回転軸周りの高さが低くなるので、回転体の回転軸の上下の長さを短くでき、回転体の回転を安定させることができる。また、直線フレームから第３水平フレームまでの高さを所定の値に設定すると、直線フレームから第３水平フレームまで斜めに延びる傾斜フレームは、直線フレームから第３水平フレームまで垂直に延ばしたフレームに比べて内部の空間を広く保つことができる。したがって、第３水平フレームの高さを所望する位置に設定しながら第３水平フレーム内部の空間に減速機等の大型部品を収納することができる。

第３の発明では、第３水平フレームを回転させる治具回動用モータが回転体の回転軸の近くに位置するようになるので、回転体の回転動作時の負荷が減って回転体の故障を抑制することができる。また、無端状ベルトが第２水平フレームに対して上下に並ぶ位置に設けられているので、装置を上下にコンパクトにすることができる。

第４の発明では、治具を回動させるのに第３の発明の如き無端状ベルトを用いる必要がないので、部品点数を減らすことができ低コストな装置にできる。

本発明の実施形態１に係るワーク位置決め装置が配置された溶接ラインの正面図である。図１のＡ矢視相当図である。図１の状態の後、治具の位置を切り替えている途中の状態を示す図である。本発明の実施形態２に係る図１相当図である。図４の状態の後、治具の位置を切り替えている途中の状態を示す図である。

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。
《発明の実施形態１》
図１乃至図３は、本発明の実施形態１に係る生産ライン１を示す。この生産ライン１は、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ようになっていて、ワークＷ１，Ｗ２の位置決めを行うワーク位置決め装置２と、溶接作業を行う溶接ロボット３とを備え、上記ワーク位置決め装置２における上記溶接ロボット３の反対側において、作業者Ｈ１が上記ワーク位置決め装置２にワークＷ１，Ｗ２をセットするようになっている。

上記ワーク位置決め装置２は、上下に延びる回転軸４ａを有する駆動モータ４と、上記回転軸４ａに支持された矩形枠状の回転フレーム５（回転体）と、上記ワークＷ１，Ｗ２を位置決めする４つの治具６とを備え、上記回転フレーム５は、上記溶接ロボット３に対応する位置（以下、ワーク溶接領域Ｘ１と呼ぶ）と上記作業者Ｈ１に対応する位置（以下、ワークセット領域Ｘ２と呼ぶ）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。

上記駆動モータ４の回転軸４ａは、筒状をなしており、その内部には、配管や配線等の配索部材７が這わされている。

上記回転フレーム５は、上記回転軸４ａを挟んで対称となるよう当該回転軸４ａから水平方向両側に延びる第１水平フレーム５１と、該第１水平フレーム５１を挟んで対称となるよう当該第１水平フレーム５１の長手方向両端からそれぞれ当該第１水平フレーム５１と直交する水平方向に延びる一対の第２水平フレーム５２と、該各第２水平フレーム５２の長手方向一端の間及び上記各第２水平フレーム５２の長手方向他端の間をそれぞれ橋絡するとともに上記治具６がそれぞれ上下に２つずつ取り付けられた一対の第３水平フレーム５３とを備えている。

上記第１水平フレーム５１は、角筒状をなし、その内部には、上記回転軸４ａの内部に這わされた配索部材７が上記各第２水平フレーム５２に向かうように這わされている。

上記各第２水平フレーム５２は、角筒状をなし、その内部には、上記第１水平フレーム５１内部に這わされた配索部材７が上記各第３水平フレーム５３に向かうように這わされている。

上記各第２水平フレーム５２は、水平方向に真っ直ぐに延びる直線フレーム５２ａと、該直線フレーム５２ａの長手方向両端からそれぞれ斜め上方に向かって延びる傾斜フレーム５２ｂとを備えている。

該各傾斜フレーム５２ｂの上端側内方には、それぞれクロスローラーベアリングＢ１が設けられている。

該各クロスローラーベアリングＢ１は、上記第１水平フレーム５１の長手方向に沿う回転軸心周りに回転可能に上記各第３水平フレーム５３を支持しており、該各第３水平フレーム５３は、当該各第３水平フレーム５３に取り付けられている各治具６の位置をＲ３方向の回転（正転）とＲ４方向の回転（逆転）とによって交互に切り替えるようになっている。

上記各第３水平フレーム５３は、角筒状をなし、その上下面には、上記治具６が第３水平フレーム５３の回転軸心方向に見て点対称に取り付けられている。

上記各第３水平フレーム５３の内部には、上記各第２水平フレーム５２の内部に這わされた配索部材７が上記各第３水平フレーム５３に取り付けられた治具６に向かうように這わされている。

上記各直線フレーム５２ａの長手方向中央上部には、水平方向に延びる矩形板状の取付台５４が設けられている。

該各取付台５４には、出力軸５５ａが上記第３水平フレーム５３の長手方向に向く治具回動用モータ５５が取り付けられ、上記出力軸５５ａには、第１プーリ５５ｂが回転一体に取り付けられている。

一方、上記各第３水平フレーム５３の長手方向一端には、第２プーリ５３ａが回転一体に取り付けられ、一方の治具回動用モータ５５に取り付けられた第１プーリ５５ｂと一方の第３水平フレーム５３の第２プーリ５３ａとの間、及び、他方の治具回動用モータ５５に取り付けられた第１プーリ５５ｂと他方の第３水平フレーム５３の第２プーリ５３ａとの間には、それぞれ無端状のチェーンベルト５６（無端状ベルト）が掛け回されている。

該チェーンベルト５６は、上記第２水平フレーム５２の上方に位置するとともに、当該第２水平フレーム５２に沿って延びている。

上記チェーンベルト５６及び当該チェーンベルト５６が掛け回された第１プーリ５５ｂ及び第２プーリ５３ａは、保護カバー５７で覆われている。

上記治具６は、図１に示すように、水平方向に延びるアルミニウム合金製の本体フレーム６１と、該本体フレーム６１の上面に固定され、当該本体フレーム６１に沿って延びる板状の鉄製支持台６２とを備え、該支持台６２には、上記ワークＷ１，Ｗ２の重ね合わせた部分を把持する複数の把持具６２ａが取り付けられている。

上記溶接ロボット３は、アーム３ａの先端に溶接ガン３ｂが取り付けられた産業用多軸ロボットであり、上記溶接ガン３ｂの姿勢を自由に変えて溶接が行えるようになっている。

上記駆動モータ４には、制御盤１０が接続され、該制御盤１０は、上記各治具６がワーク溶接領域Ｘ１及びワークセット領域Ｘ２に移動するよう上記駆動モータ４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１０は、上記各治具回動用モータ５５に接続され、上記各第３水平フレーム５３に取り付けられた２つの治具６が上側の位置と下側の位置とにそれぞれ移動するよう上記各治具回動用モータ５５に作動信号を出力するようになっている。

そして、上記治具回動用モータ５５の回転動作により、上記第１プーリ５５ｂ、上記チェーンベルト５６、及び、上記第２プーリ５３ａを介して上記第３水平フレーム５３がＲ３方向とＲ４方向とにそれぞれ回転して各治具６の上下の位置が切り替わるようになっている。

上記各第３水平フレーム５３が回転する際、各治具６は、第１水平フレーム５１、第２水平フレーム５２、及び、第３水平フレーム５３によって囲まれた矩形状の空間を通過できるようになっていて、これにより、各第３水平フレーム５３に取り付けられた各治具６は回動軸周りに一周することができ、ワークセット作業や溶接作業を行う際に各治具６を所望の姿勢に変更できるようになり、生産効率を上げることができる。

次に、生産ライン１の生産について説明する。

図１は、Ｒ１方向に回転する回転フレーム５が停止した直後であり、ワークＷ１，Ｗ２を一体に組み立てた組立体１１を把持する２つの治具６がワークセット領域Ｘ２まで移動し、且つ、ワークＷ１，Ｗ２がセットされて位置決めされた２つの治具６がワーク溶接領域Ｘ１まで移動した状態を示す。

この図１に示す状態から、まず、溶接ロボット３は、上記溶接ガン３ｂの姿勢を変えてワーク溶接領域Ｘ１の上側の治具６に位置決めされたワークＷ１，Ｗ２の重ね合わせた溶接箇所を溶接する。

ワーク溶接領域Ｘ１の上側の治具６に位置決めされたワークＷ１，Ｗ２の溶接が終了すると、上記制御盤１０は、ワーク溶接領域Ｘ１に位置する上下２つの治具６が入れ替わるように一方の治具回動用モータ５５に作動信号を出力する。すると、図３に示すように、組立体１１を把持した治具６が下側に、溶接前のワークＷ１，Ｗ２がセットされて位置決めされた治具６が上側になるよう両治具６が回動する。

次いで、溶接ロボット３は、ワーク溶接領域Ｘ１において上下の位置が入れ替わった上側の治具６におけるワークＷ１，Ｗ２の重ね合わせた溶接箇所を溶接する。

一方、溶接ロボット３がワーク溶接領域Ｘ１において溶接作業を行っている間に、ワークセット領域Ｘ２では、作業者Ｈ１が上側に位置する治具６から組立体１１を取り出す。

次いで、作業者Ｈ１は、上側に位置する治具６にワークＷ１，Ｗ２をセットする。

しかる後、作業者Ｈ１は、図示しない治具切替ボタンを押す。すると、上記制御盤１０は、ワークセット領域Ｘ２に位置する上下２つの治具６が入れ替わるように他方の治具回動用モータ５５に作動信号を出力する。そして、ワークＷ１，Ｗ２をセットした治具６が下側に、組立体１１が把持された治具６が上側に移動する。

その後、作業者Ｈ１は、上側に位置する治具６から組立体１１を取り出すとともに、上側に位置する治具６にもワークＷ１，Ｗ２をセットする。

そして、ワーク溶接領域Ｘ１に位置する２つの治具６にセットされたワークＷ１，Ｗ２の溶接が終了して２つの組立体１１が完成するとともに、ワークセット領域Ｘ２に位置する２つの治具６にワークＷ１，Ｗ２のセットが終了すると、上記制御盤１０は、上記回転フレーム５がＲ２方向に回転を開始するよう駆動モータ４に作動信号を出力する。

そして、Ｒ２方向に回転した回転フレーム５が停止した後、上述の手順を繰り返してワークＷ１，Ｗ２の組み立てが順次行われる。

以上より、本発明の実施形態１によると、第３水平フレーム５３の回転軸を各第２水平フレーム５２に設けられたクロスローラーベアリングＢ１で受けているので、回転フレーム５の回転時に発生する遠心力によって各第２水平フレーム５２における第３水平フレーム５３を軸支する部分に大きな負荷が掛かる本願発明の如き平面視で矩形枠状をなす回転フレーム５であっても、各第２水平フレーム５２における第３水平フレーム５３を軸支する部分が故障し難くなってメンテナンス回数を少なくできる。

また、各第２水平フレーム５２に傾斜フレーム５２ｂを設けているので、第３水平フレーム５３の高さを所望する位置に設定しながら回転フレーム５の回転軸４ａ周りの高さが低くなる。したがって、回転フレーム５における回転軸４ａの上下の長さを短くでき、回転フレーム５の回転を安定させることができる。また、直線フレーム５２ａから第３水平フレーム５３までの高さを所定の値に設定すると、直線フレーム５２ａから第３水平フレーム５３まで斜めに延びる傾斜フレーム５２ｂは、直線フレーム５２ａから第３水平フレーム５３まで垂直に延ばしたフレームに比べて内部の空間を広く保つことができる。したがって、第３水平フレーム５３の高さを所望する位置に設定しながら第３水平フレーム５３内部の空間に減速機等の大型部品を収納することができる。

さらに、第３水平フレーム５３を回転させる治具回動用モータ５５が回転フレーム５の回転軸の近くに位置するようになるので、回転フレーム５の回転動作時の負荷が減って回転フレーム５の故障を抑制することができる。また、チェーンベルト５６が第２水平フレーム５２に対して上下に並ぶ位置に設けられているので、ワーク位置決め装置２を上下にコンパクトにできる。
《発明の実施形態２》
図４及び図５は、本発明の実施形態２を示す。この実施形態２では、第２水平フレーム５２の形状、第３水平フレーム５３を回転させる部分、及び、治具６の数が実施形態１と異なるだけで、その他は実施形態１と同じであるため、以下、実施形態１と異なる部分のみを詳細に説明する。

実施形態２における各第２水平フレーム５２の直線フレーム５２ａは、実施形態１の直線フレーム５２ａに比べて短くなっている。

また、上記各第２水平フレーム５２の長手方向一端側の傾斜フレーム５２ｂにおける上記第３水平フレーム５３の反対側には、出力軸が上記第３水平フレーム５３の回転軸心に一致する姿勢で上記第３水平フレーム５３を回転させる治具回動用モータ８が取り付けられている。

そして、実施形態２では、各第３水平フレーム５３の上部にのみ治具６が取り付けられ、各治具６は、上記治具回動用モータ８の回転動作によって傾動するようになっている。

尚、実施形態２に係る生産ライン１の生産は、各治具６が回動軸心周りに一周せずに溶接作業やワークセット作業に合わせて傾動する以外は実施形態１と同じであるため詳細な説明は省略する。

以上より、本発明の実施形態２によると、治具６を回動させるのに実施形態１の如きチェーンベルト５６を用いる必要がないので、部品点数を減らすことができ低コストなワーク位置決め装置２にできる。

尚、本発明の実施形態では、各第３水平フレーム５３に取り付ける治具６を同じ治具６としたが、種類の異なる治具６を取り付けるようにしてもよい。

また、ワーク溶接領域Ｘ１に設置する溶接ロボット３を複数にしてもよい。

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Ｘ２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、その他の接合方法で行ってもよい。

本発明は、例えば、溶接を行う際にプレス成形により得たワーク等を把持して位置を決めるワーク位置決め装置に適している。

２ワーク位置決め装置
５回転フレーム（回転体）
６治具
８治具回動用モータ
５１第１水平フレーム
５２第２水平フレーム
５２ａ直線フレーム
５２ｂ傾斜フレーム
５３第３水平フレーム
５５治具回動用モータ
５５ａ出力軸
５６チェーンベルト（無端状ベルト）
Ｂ１クロスローラーベアリング
Ｗ１，Ｗ２ワーク

Claims

上下方向に延びる回転軸を有する回転体と、
該回転体の外周部分に設けられ、ワークを位置決めする治具とを備えたワーク位置決め装置であって、
上記回転体は、上記回転軸を挟んで対称となるよう当該回転軸から水平方向両側に延びる第１水平フレームと、該第１水平フレームの長手方向両端からそれぞれ当該第１水平フレームと直交する水平方向に延びる一対の第２水平フレームと、該各第２水平フレームの長手方向一端の間及び上記各第２水平フレームの長手方向他端の間をそれぞれ橋絡するとともに上記治具が各々に取り付けられる一対の第３水平フレームとを備え、
該各第３水平フレームは、上記各第２水平フレームに取り付けられたクロスローラーベアリングによって上記第１水平フレームの長手方向に沿う回転軸心周りに回転可能になっていることを特徴とするワーク位置決め装置。
請求項１に記載のワーク位置決め装置において、
上記第２水平フレームは、水平方向に真っ直ぐに延びる直線フレームと、該直線フレームの長手方向両端からそれぞれ斜め上方に向かって延びる傾斜フレームとを備え、
上記各クロスローラーベアリングは、上記各傾斜フレームの上端側内方にそれぞれ設けられていることを特徴とするワーク位置決め装置。
請求項２に記載のワーク位置決め装置において、
上記第２水平フレームの長手方向中央上部には、出力軸が上記第３水平フレームの長手方向に沿って延びる治具回動用モータが取り付けられ、
該治具回動用モータの出力軸と上記第３水平フレームの長手方向一端との間で、且つ、上記第２水平フレームの上方には、当該第２水平フレームに沿って延び、且つ、上記治具回動用モータの回転駆動によって上記第３水平フレームを回転させる無端状ベルトが掛け回されていることを特徴とするワーク位置決め装置。
請求項１又は２に記載のワーク位置決め装置において、
上記各第２水平フレームの長手方向一端側で、且つ、上記第３水平フレームの反対側には、出力軸が上記第３水平フレームの回転軸心に一致する姿勢で上記第３水平フレームを回転させる治具回動用モータが取り付けられていることを特徴とするワーク位置決め装置。