特許 6559034 ワーク位置決め装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6559034

(24)【登録日】2019年7月26日

(45)【発行日】2019年8月14日

(54)【発明の名称】ワーク位置決め装置

(51)【国際特許分類】

   B23K 37/04 20060101AFI20190805BHJP

   B23K 37/00 20060101ALI20190805BHJP

   B23K 11/11 20060101ALI20190805BHJP

【ＦＩ】

   B23K37/04 G

   B23K37/00 F

   B23K11/11 570Z

   B23K11/11 593A

【請求項の数】4

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2015-192475(P2015-192475)

(22)【出願日】2015年9月30日

(65)【公開番号】特開2017-64748(P2017-64748A)

(43)【公開日】2017年4月6日

【審査請求日】2018年6月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】590000721

【氏名又は名称】株式会社キーレックス

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】特許業務法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】中田 通

(72)【発明者】

【氏名】古田 猛志

【審査官】 奥隅 隆

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１４／０４９６３７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００４−１２２１７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／００７２１８４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０００−１５４８４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｋ ３７／００−３７／０８

Ｂ２３Ｋ １１／１１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

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、ワークの位置決めをする治具とを備え、
該治具が上記回転軸と交差する水平方向に延びる支軸周りに周回可能なワーク位置決め装置であって、
上記回転体の側方に設けられ、床面から上方に延びる第１補強フレームと、
該第１補強フレームの上端から回転体側に向かって水平に延び、その延出端が上記治具より上方に位置する上記回転軸の上端を軸支する第２補強フレームとを備えていることを特徴とするワーク位置決め装置。

【請求項2】

請求項１に記載のワーク位置決め装置において、
上記第１補強フレームには、上下に延びる第１凹条溝が設けられ、
上記第２補強フレームには、水平方向に延び、且つ、上記第１凹条溝に繋がる第２凹条溝が設けられ、
上記回転軸には、上下に延び、且つ、上記第２凹条溝に繋がる中空部が設けられ、
上記第１凹条溝、上記第２凹条溝及び上記中空部には、上記治具に供給する圧縮エア用の配管及び電源用の配線が順に這わ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3】

請求項１又は２に記載のワーク位置決め装置において、
上記回転体は、上記回転軸から水平方向外側に延びる回転体本体と、
該回転体本体の中途部から斜め上方に延びて上記回転軸に繋がる第３補強フレームとを備えていることを特徴とするワーク位置決め装置。

【請求項4】

請求項３に記載のワーク位置決め装置において、
上記第３補強フレームは、上記回転軸を挟んで対向するように一対設けられていることを特徴とするワーク位置決め装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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。

【背景技術】

【0002】

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、回転軸と交差する方向に延びる支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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０１４／０４９６３７号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、特許文献１の如き装置において、作業効率をさらに高めるために、治具を支軸周りに傾斜させるだけでなく、治具を支軸周りに周回させることが考えられる。

【0005】

しかし、治具を支軸周りに周回させるためには、回転テーブルと床面との間に治具が通過可能な空間が必要になるため、回転テーブルを床面から離れた位置に設定する必要がある。そうすると、回転テーブルの重心が高くなることで回転テーブルの回転時に当該回転テーブルが大きく揺れるようになってしまい、返って作業効率が悪くなるおそれがある。

【0006】

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、治具を水平方向に延びる支軸周りに周回させることができる作業効率の良いワーク位置決め装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の目的を達成するために、本発明は、回転体の回転時に回転軸が揺れないような工夫を凝らしたことを特徴とする。

【0008】

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、ワークの位置決めをする治具とを備え、該治具が上記回転軸と交差する水平方向に延びる支軸周りに周回可能な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。

【0009】

すなわち、第１の発明では、上記回転体の側方に設けられ、床面から上方に延びる第１補強フレームと、該第１補強フレームの上端から回転体側に向かって水平に延び、その延出端が上記治具より上方に位置する上記回転軸の上端を軸支する第２補強フレームとを備えていることを特徴とする。

【0010】

第２の発明では、第１の発明において、上記第１補強フレームには、上下に延びる第１凹条溝が設けられ、上記第２補強フレームには、水平方向に延び、且つ、上記第１凹条溝に繋がる第２凹条溝が設けられ、上記回転軸には、上下に延び、且つ、上記第２凹条溝に繋がる中空部が設けられ、上記第１凹条溝、上記第２凹条溝及び上記中空部には、上記治具に供給する圧縮エア用の配管及び電源用の配線が順に這わされていることを特徴とする。

【0011】

第３の発明では、第１又は第２の発明において、上記回転体は、上記回転軸から水平方向外側に延びる回転体本体と、該回転体本体の中途部から斜め上方に延びて上記回転軸に繋がる第３補強フレームとを備えていることを特徴とする。

【0012】

第４の発明では、第３の発明において、上記第３補強フレームは、上記回転軸を挟んで対向するように一対設けられていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0013】

第１の発明では、回転軸の下端側だけでなく、回転軸の上端側も床面に繋がるので、回転体が回転軸周りに回転する際に、回転軸が揺れ難くなる。したがって、回転体を床面から離れた位置に設定し、且つ、治具を水平方向に延びる支軸周りに周回可能な構成にしても、治具が必要以上に揺れなくなり、例えば、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効率良く行えるようになる。

【0014】

第２の発明では、回転軸を揺れないようにする部材を利用して、圧縮エア用の配管や電源用の配線を治具まで這わすことができるようになるので、配管及び配線を治具まで這わすための専用の部材を別途用意する必要がなく、低コストな装置にできる。

【0015】

第３の発明では、回転体の回転時において第３補強フレームが回転軸の上半部分を斜め下方から支えるようになるので、回転軸がさらに揺れ難くなり、作業効率をさらに良くすることができる。

【0016】

第４の発明では、回転体の回転時において２つの第３補強フレームが回転軸の上半部分を互いに反対方向から支えるようになるので、回転軸の揺れを確実に防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の実施形態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2】図１のＡ矢視相当図である。

【図3】図２のII-II線における断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

上記ワーク位置決め装置２は、床面に固定された駆動モータ４と、該駆動モータ４の上方に設けられ、上下に延びる第１回転軸５ａを有する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、上記駆動モータ４の回転駆動による上記第１回転軸５ａの回転動作により、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。

【0022】

上記回転フレーム５は、上記第１回転軸５ａを挟んで対向するよう当該第１回転軸５ａからそれぞれ水平方向外側に延びる一対の角筒状第１水平フレーム５１（回転体本体）と、該両第１水平フレーム５１を挟んで対称となるよう当該各第１水平フレーム５１の延出端から当該第１水平フレーム５１と直交する水平方向両側に対称に延びる一対の角筒状第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角筒状第３水平フレーム５３とを備えている。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

上記第３水平フレーム５３の長手方向両端部分には、当該第３水平フレーム５３の長手方向に沿って延びる一対の支軸５３ｂが設けられ、上記各クロスローラーベアリングＢ１は、上記第３水平フレーム５３を上記支軸５３ｂ周りに回転可能に当該支軸５３ｂを軸支している。

【0026】

上記各第３水平フレーム５３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。すなわち、各治具６は、回転フレーム５の外周部分に設けられている。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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が掛け回されている。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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するようになっていて、上記第３水平フレーム５３に取り付けられている各治具６の上下の位置が交互に切り替わるようになっている。

【0033】

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。

【0034】

上記各第１水平フレーム５１の上方には、当該各第１水平フレーム５１の中途部から斜め上方に延びるとともに、その延出端から水平方向に延びて互いに接続される一対の取付フレーム５８（第３補強フレーム）が設けられ、各取付フレーム５８は、角筒状をなしている。

【0035】

該両取付フレーム５８の接続部分の上方には、当該接続部分から上方に延び、且つ、回転軸心が上記第１回転軸５ａの回転軸心Ｃ１と一致する第２回転軸５ｂが取り付けられ、上記第１回転軸５ａと上記第２回転軸５ｂとで本発明の回転軸５０を構成している。

【0036】

すなわち、上記回転軸５０の上端は、上記治具６より上方に位置するとともに、上記両取付フレーム５８は、上記回転軸５０を挟んで対向している。

【0037】

上記第２回転軸５ｂは、上下に延びる中空部５ｃを有する円筒状をなし、該中空部５ｃは、上記両取付フレーム５８の内部に連通している。

【0038】

上記回転フレーム５の側方で、且つ、ワーク溶接領域Ｘ１及びワークセット領域Ｘ２の回転軸心Ｃ１周りの中間位置には、図３に示すように、床面から上方に延びる鉄製第１補強フレーム７が設けられている。

【0039】

該第１補強フレーム７には、図２に示すように、外側方に開放するとともに上下に延びる第１凹条溝７ａが設けられている。

【0040】

また、上記第１補強フレーム７と上記回転フレーム５との間には、上記第１補強フレーム７の上端から回転フレーム５側に向かって水平に延びる第２補強フレーム８が設けられ、該第２補強フレーム８の延出端は、上記第２回転軸５ｂの上端を軸支している。

【0041】

上記第２補強フレーム８には、上方に開放するとともに、水平方向に延びる第２凹条溝８ａが設けられ、該第２凹条溝８ａの一端は第１凹条溝７ａに繋がるとともに、上記第２凹条溝８ａの他端は、上記第２回転軸５ｂの中空部５ｃに繋がっている。

【0042】

上記第１凹条溝７ａ、上記第２凹条溝８ａ及び上記中空部５ｃには、図３に示すように、配管及び配線からなる配索部材９が順に這わされている。

【0043】

該配索部材９は、第２回転軸５ｂの両取付フレーム５８との接続部分で２つに枝分かれして各取付フレーム５８に這わされている。

【0044】

また、各取付フレーム５８に這わされた配索部材９は、各第１水平フレーム５１、各第２水平フレーム５２及び各第３水平フレーム５３の内部に這わされて各治具６に繋がっており、当該各治具６に圧縮エア及び電源を供給するようになっている。

【0045】

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。

【0046】

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。

【0047】

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。

【0048】

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は支軸５３ｂ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。

【0049】

次に、生産ライン１の生産について説明する。

【0050】

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。

【0051】

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。

【0052】

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、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。

【0053】

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。

【0054】

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。

【0055】

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。

【0056】

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。

【0057】

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。

【0058】

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。

【0059】

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。

【0060】

以上より、本発明の実施形態によると、回転軸５０の下端側だけでなく、回転軸５０の上端側も床面に繋がるので、回転フレーム５が回転軸５０周りに回転する際に、回転軸５０が揺れ難くなる。したがって、回転フレーム５を床面から離れた位置に設定し、且つ、治具６を水平方向に延びる支軸５３ｂ周りに周回可能な構成にしても、治具６が必要以上に揺れなくなり、例えば、作業者Ｈ１によるワークＷ１，Ｗ２のセット作業や溶接ロボット３によるワークＷ１，Ｗ２の溶接作業を効率良く行えるようになる。

【0061】

また、回転軸５０を揺れないようにする第１補強フレーム７及び第２補強フレーム８を利用して、圧縮エア用の配管や電源用の配線からなる配索部材９を治具６まで這わすことができるようになるので、配索部材９を治具６まで這わすための専用の部材を別途用意する必要がなく、低コストなワーク位置決め装置２にできる。

【0062】

さらに、回転フレーム５の回転時において取付フレーム５８が回転軸５０の上半部分を斜め下方から支えるようになるので、回転軸５０がさらに揺れ難くなり、作業効率をさらに良くすることができる。

【0063】

それに加えて、回転フレーム５の回転時において２つの取付フレーム５８が回転軸５０の上半部分を互いに反対方向から支えるようになるので、回転軸５０の揺れを確実に防ぐことができる。

【0064】

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。

【0065】

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。

【0066】

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。

【0067】

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。

【産業上の利用可能性】

【0068】

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。

【符号の説明】

【0069】

２ ワーク位置決め装置
５ 回転フレーム（回転体）
５ｃ 中空部
６ 治具
７ 第１補強フレーム
７ａ 第１凹条溝
８ 第２補強フレーム
８ａ 第２凹条溝
９ 配索部材
５０ 回転軸
５１ 第１水平フレーム（回転体本体）
５３ｂ 支軸
５８ 取付フレーム（第３補強フレーム）
Ｗ１，Ｗ２ ワーク

【図1】

【図2】

【図3】