CN107835727B - 工件定位装置 - Google Patents

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Abstract

旋转框架(5)包括从旋转轴(4a)向水平方向两侧延伸的第一水平框架(51)、从第一水平框架(51)的长度方向两端分别向与第一水平框架(51)正交的水平方向延伸的一对第二水平框架(52)以及将各第二水平框架(52)的长度方向的端部彼此桥接起来的一对第三水平框架(53)，在第三水平框架(53)上安装有夹具(6)。由交叉滚子轴承(B1)将第三水平框架(53)支承在各第二水平框架(52)上且第三水平框架(53)可以旋转。

Description

工件定位装置
技术领域
本发明涉及一种工件定位装置，例如是进行焊接时对利用冲压成型得到的工件等进行夹持并定位的工件定位装置。
背景技术
现有技术是这样的：例如，专利文献1所公开的装置包括旋转工作台、多个夹具和焊接机器人，其中，旋转工作台具有沿上下方向延伸的旋转轴，多个夹具设在旋转工作台上表面的外周部分上且用于对工件进行定位，焊接机器人布置在旋转工作台旁边，各上述夹具围绕转动轴转动并由此而倾斜，转动轴沿与旋转工作台的径向相交的方向延伸。当作业者进行将工件安装到夹具上的作业时或焊接机器人对安装在夹具上的工件进行焊接作业时，通过使各上述夹具倾斜，就易于作业者进行工件的安装作业或焊接机器人进行工件的焊接作业。
专利文献1：国际公开第2014/049637号公报。
发明内容
－发明要解决的技术问题－
因为如专利文献1所述的装置的夹具重量非常重，所以如果采用将夹具设在旋转工作台上表面的外周部分上且在该位置处夹具可以围绕转动轴转动的结构，则在旋转工作台反复进行旋转时，其离心力会对转动轴周围施加很大的负载。这样一来，转动轴周围就会发生变形或破损，维修次数增多，但在专利文献1中对这一问题没有做出任何考虑。
本发明正是鉴于上述问题而完成的。其目的在于：提供一种工件定位装置，其难以发生故障，从而能够减少维修次数。
－用以解决技术问题的技术方案－
为了达到上述目的，本发明的特征在于：在旋转体上的支承各夹具的部分上下了很大功夫。
具体而言，以工件定位装置为对象，采用了如下解决方案。其中，上述工件定位装置包括旋转体和夹具，该旋转体具有沿上下方向延伸的旋转轴，该夹具设在该旋转体的外周部分上且用于对工件进行定位。
即，第一方面的特征在于，上述旋转体包括第一水平框架、一对第二水平框架和一对第三水平框架，上述第一水平框架从上述旋转轴向水平方向两侧延伸且以该旋转轴为中心对称，一对上述第二水平框架从该第一水平框架的长度方向两端分别向与该第一水平框架正交的水平方向延伸，一对上述第三水平框架分别将各该第二水平框架的长度方向一端之间以及各上述第二水平框架的长度方向另一端之间桥接起来且上述夹具分别安装在一对上述第三水平框架上，各该第三水平框架可以利用交叉滚子轴承围绕沿上述第一水平框架的长度方向延伸的旋转轴心旋转，上述交叉滚子轴承安装在各上述第二水平框架上。
第二方面是在第一方面的基础上，其特征在于，上述第二水平框架包括直线框架和倾斜框架，上述直线框架沿水平方向笔直延伸，上述倾斜框架从该直线框架的长度方向两端分别向斜上方延伸，各上述交叉滚子轴承分别设在各上述倾斜框架的上端侧内部。
第三方面是在第二方面的基础上，其特征在于，在上述第二水平框架的长度方向中央上部安装有夹具转动用电机，上述夹具转动用电机的输出轴沿上述第三水平框架的长度方向延伸，在该夹具转动用电机的输出轴与上述第三水平框架的长度方向一端之间且上述第二水平框架的上方卷挂有环形传送带，上述环形传送带沿该第二水平框架延伸且利用上述夹具转动用电机的旋转驱动使上述第三水平框架旋转。
第四发明是在第一或第二方面的基础上，其特征在于，在各上述第二水平框架的长度方向一端侧且与上述第三水平框架相反的一侧安装有夹具转动用电机，上述夹具转动用电机以输出轴与上述第三水平框架的旋转轴心一致的姿势使上述第三水平框架旋转。
－发明的效果－
就本发明那样的俯视时呈矩形框状的旋转体而言，因为第三水平框架的旋转轴由设在各第二水平框架上的交叉滚子轴承支承，所以旋转体旋转时产生的离心力对各第二水平框架上的对第三水平框架进行轴支承的部分施加很大的负载，而在第一方面中，即使是上述旋转体，也能够使各第二水平框架上的对第三水平框架进行轴支承的部分难以发生故障，从而能够减少维修次数。
在第二方面中，因为将第三水平框架的高度设在期望的位置且旋转体在旋转轴周围的高度变低，所以能够缩短旋转体的旋转轴的上下长度，从而能够使旋转体稳定地旋转。如果将从直线框架到第三水平框架之间的高度设定为规定值，则与从直线框架垂直延伸到第三水平框架的框架相比，从直线框架倾斜延伸到第三水平框架的倾斜框架能够保证内部有更广的空间。因此，能够将第三水平框架的高度设在期望的位置且能够将减速机等大型部件收放到第三水平框架内部的空间中。
在第三方面中，因为使第三水平框架旋转的夹具转动用电机位于旋转体的旋转轴附近，所以旋转体进行旋转动作时的负载减小，从而能够抑制旋转体发生故障。又因为环形传送带设在相对于第二水平框架上下排列的位置上，所以能够使装置上下紧凑。
在第四方面中，因为使夹具转动时不需要使用第三方面中那样的环形传送带，所以能够减少部件数目，从而能够降低装置成本。
附图说明
图1是焊接生产线的主视图，在上述焊接生产线上布置有本发明的第一实施方式所涉及的工件定位装置。
图2是相当于图1的A向视的图。
图3示出图1的状态之后，正在切换夹具位置的状态。
图4是本发明的第二实施方式所涉及的相当于图1的图。
图5示出图4的状态之后，正在切换夹具位置的状态。
具体实施方式
下面参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。需要说明的是，以下优选实施方式的说明仅为本质上的示例。
(发明的第一实施方式)
图1到图3示出本发明的第一实施方式所涉及的生产线1。该生产线1如下：利用点焊将冲压成型的两个工件W1、W2组装成一体，该生产线1包括对工件W1、W2进行定位的工件定位装置2和进行焊接作业的焊接机器人3，作业者H1将工件W1、W2安装到上述工件定位装置2上的与上述焊接机器人3相反的一侧。
上述工件定位装置2包括驱动电机4、旋转框架5(旋转体)和夹具6，驱动电机4具有沿上下延伸的旋转轴4a，旋转框架5由上述旋转轴4a支承且呈矩形框状，夹具6有四个且对上述工件W1、W2进行定位，上述旋转框架5在与上述焊接机器人3对应的位置(以下称为工件焊接区域X1)和与上述作业者H1对应的位置(以下称为工件设置区域X2)之间交替进行R1方向的旋转(正转)和R2方向的旋转(反转)。
上述驱动电机4的旋转轴4a呈筒状，其内部铺设有管道和电线等的敷设部件7。
上述旋转框架5包括第一水平框架51、一对第二水平框架52和一对第三水平框架53。其中，第一水平框架51从上述旋转轴4a向水平方向两侧延伸且以该旋转轴4a为中心对称，一对第二水平框架52从该第一水平框架51的长度方向两端分别向与该第一水平框架51正交的水平方向延伸且以该第一水平框架51为中心对称，一对第三水平框架53分别将各该第二水平框架52的长度方向一端之间以及各上述第二水平框架52的长度方向另一端之间桥接起来且一对第三水平框架53上分别安装有上下两个上述夹具6。
上述第一水平框架51呈方筒状，铺设在上述旋转轴4a内部的敷设部件7以朝向各上述第二水平框架52的方式铺设在上述第一水平框架51的内部。
各上述第二水平框架52呈方筒状，铺设在上述第一水平框架51内部的敷设部件7以朝向各上述第三水平框架53的方式铺设在各上述第二水平框架52的内部。
各上述第二水平框架52包括直线框架52a和倾斜框架52b。其中，直线框架52a沿水平方向笔直延伸，倾斜框架52b从该直线框架52a的长度方向两端分别向斜上方延伸。
各该倾斜框架52b的上端侧内部分别设有交叉滚子轴承B1。
各该交叉滚子轴承B1支承各上述第三水平框架53且各上述第三水平框架53可以围绕沿上述第一水平框架51的长度方向延伸的旋转轴心旋转，各该第三水平框架53利用R3方向的旋转(正转)和R4方向的旋转(反转)交替切换安装在各该第三水平框架53上的各夹具6的位置。
各上述第三水平框架53呈方筒状，上述夹具6以沿第三水平框架53的旋转轴心方向观察时呈点对称的方式安装在各上述第三水平框架53的上下表面上。
铺设在各上述第二水平框架52内部的敷设部件7以朝向安装在各上述第三水平框架53上的夹具6的方式铺设在各上述第三水平框架53的内部。
在各上述直线框架52a的长度方向中央上部，设有沿水平方向延伸的矩形板状的安装台54。
在各该安装台54上安装有夹具转动用电机55，夹具转动用电机55的输出轴55a朝向上述第三水平框架53的长度方向，在上述输出轴55a上安装有第一带轮55b，第一带轮55b与输出轴55a一体地旋转。
另一方面，在各上述第三水平框架53的长度方向一端安装有第二带轮53a，第二带轮53a与第三水平框架53一体地旋转，安装在一侧的夹具转动用电机55上的第一带轮55b与一侧的第三水平框架53的第二带轮53a之间、安装在另一侧的夹具转动用电机55上的第一带轮55b与另一侧的第三水平框架53的第二带轮53a之间，分别卷挂有环形的链式传送带56(环形传送带)。
该链式传送带56位于上述第二水平框架52的上方且沿该第二水平框架52延伸。
上述链式传送带56及卷挂有该链式传送带56的第一带轮55b和第二带轮53a被保护罩57覆盖住。
如图1所示，上述夹具6包括铝合金制的主体框架61和板状的铁制支承台62，主体框架61沿水平方向延伸，支承台62固定在该主体框架61的上表面且沿该主体框架61延伸。在该支承台62上安装有多个夹持工具62a，用于夹持上述工件W1、W2相重叠的部分。
上述焊接机器人3是工业用多轴机器人，在机械臂3a的顶端安装有焊枪3b，且能够自由地改变上述焊枪3b的姿势来进行焊接。
在上述驱动电机4上连接有控制盘10，该控制盘10向上述驱动电机4输出工作信号，使各上述夹具6向工件焊接区域X1和工件设置区域X2移动。
上述控制盘10与各上述夹具转动用电机55相连并向各上述夹具转动用电机55输出工作信号，使安装在各上述第三水平框架53上的两个夹具6分别向上侧位置和下侧位置移动。
利用上述夹具转动用电机55的旋转动作，上述第三水平框架53经由上述第一带轮55b、上述链式传送带56和上述第二带轮53a分别向R3方向和R4方向旋转，从而使各夹具6调换上下位置。
各上述第三水平框架53旋转时，各夹具6能够穿过由第一水平框架51、第二水平框架52和第三水平框架53围成的矩形状空间，这样一来，安装在各第三水平框架53上的各夹具6就能够围绕转动轴转动一周，进行工件安装作业或焊接作业时能够将各夹具6变更到期望的姿势，从而能够提高生产效率。
下面说明生产线1如何生产。
图1示出的状态是：沿R1方向旋转的旋转框架5刚刚停下来之后，夹持有由工件W1、W2组装成一体而形成的组装体11的两个夹具6移动到了工件设置区域X2，并且，安装并定位有工件W1、W2的两个夹具6移动到了工件焊接区域X1。
基于该图1所示的上述状态，首先，焊接机器人3改变上述焊枪3b的姿势而对被定位到工件焊接区域X1上侧的夹具6上的工件W1、W2所重叠的焊接部位进行焊接。
在被定位到工件焊接区域X1上侧的夹具6上的工件W1、W2焊接结束后，上述控制盘10向一侧的夹具转动用电机55输出工作信号，使位于工件焊接区域X1的上下两个夹具6相互调换。这样，如图3所示，两个夹具6就会转动，即夹持有组装体11的夹具6向下侧移动，安装并定位有焊接前的工件W1、W2的夹具6向上侧移动。
然后，焊接机器人3对夹具6上的工件W1、W2的重叠的焊接部位进行焊接，该夹具6是在工件焊接区域X1调换了上下位置后位于上侧的夹具6。
另一方面，当焊接机器人3在工件焊接区域X1进行焊接作业的过程中，作业者H1在工件设置区域X2从位于上侧的夹具6上取出组装体11。
然后，作业者H1将工件W1、W2安装到位于上侧的夹具6上。
接着，作业者H1按下未图示的夹具切换按钮。这样，上述控制盘10就会向另一侧的夹具转动用电机55输出工作信号，使位于工件设置区域X2的上下两个夹具6相互调换。然后，安装有工件W1、W2的夹具6向下侧移动，夹持有组装体11的夹具6向上侧移动。
然后，作业者H1从位于上侧的夹具6上取出组装体11，并将工件W1、W2也安装到位于上侧的夹具6上。
在安装在位于工件焊接区域X1的两个夹具6上的工件W1、W2焊接结束后，就制成了两个组装体11，并且，在工件W1、W2安装到位于工件设置区域X2的两个夹具6上后，上述控制盘10就会向驱动电机4输出工作信号，使上述旋转框架5开始沿R2方向旋转。
当沿R2方向旋转的旋转框架5停下来后，重复上述步骤依次对工件W1、W2进行组装。
如上述，就本发明那样的俯视时呈矩形框状的旋转框架5而言，因为第三水平框架53的旋转轴由设在各第二水平框架52上的交叉滚子轴承B1支承，所以旋转框架5旋转时产生的离心力对各第二水平框架52上的对第三水平框架53进行轴支承的部分施加很大的负载。而如上述，根据本发明的第一实施方式，即使是上述旋转框架5，也能够使各第二水平框架52上的对第三水平框架53进行轴支承的部分难以发生故障，从而能够减少维修次数。
因为在各第二水平框架52上设有倾斜框架52b，所以能够将第三水平框架53的高度设在期望的位置且旋转框架5在旋转轴4a周围的高度变低。因此，能够缩短旋转框架5的旋转轴4a的上下长度，从而能够使旋转框架5稳定地旋转。如果将从直线框架52a到第三水平框架53之间的高度设定为规定值，则与从直线框架52a垂直延伸到第三水平框架53的框架相比，从直线框架52a倾斜延伸到第三水平框架53的倾斜框架52b能够保证内部有更广的空间。因此，能够将第三水平框架53的高度设在期望的位置且能够将减速机等大型部件收放到第三水平框架53内部的空间中。
而且，因为使第三水平框架53旋转的夹具转动用电机55位于旋转框架5的旋转轴附近，所以旋转框架5进行旋转动作时的负载减小，从而能够抑制旋转框架5发生故障。又因为环形传送带56设在相对于第二水平框架52上下排列的位置上，所以能够使工件定位装置2上下紧凑。
(发明的第二实施方式)
图4和图5示出本发明的第二实施方式。在该第二实施方式中，仅第二水平框架52的形状、使第三水平框架53旋转的部分以及夹具6的个数与第一实施方式不同，其他与第一实施方式相同，因此下面仅对与第一实施方式不同的部分进行详细说明。
第二实施方式中的各第二水平框架52的直线框架52a比第一实施方式的直线框架52a短。
在各上述第二水平框架52的长度方向一端侧的倾斜框架52b上的与上述第三水平框架53相反的一侧上安装有夹具转动用电机8，夹具转动用电机8以输出轴与上述第三水平框架53的旋转轴心一致的姿势使上述第三水平框架53旋转。
在第二实施方式中，夹具6仅安装在各第三水平框架53的上部，各夹具6利用上述夹具转动用电机8的旋转动作而倾斜地运动。
需要说明的是，第二实施方式所涉及的生产线1的生产方式中，各夹具6不会围绕转动轴心转动一周，而是配合焊接作业或工件安装作业而倾斜地运动，除此之外与第一实施方式相同，因此省略详细说明。
如上述，根据本发明的第二实施方式，因为使夹具6转动时不需要使用第一实施方式那样的链式传送带56，所以能够减少部件数目，从而能够降低工件定位装置2的成本。
需要说明的是，在本发明的实施方式中，安装到各第三水平框架53上的夹具6是相同的夹具6，但也可以安装不同种类的夹具6。
设置在工件焊接区域X1的焊接机器人3也可以为多个。
在本发明的实施方式中，作业者H1是一名，但也可以让多名作业者H1在工件设置区域X2作业。
在本发明的实施方式中，工件W1、W2的组装通过点焊进行，但不限于此，也可以通过电弧焊接或激光焊接进行，还可以通过其他接合方法进行。
－产业实用性－
本发明适用于一种工件定位装置，例如是进行焊接时对利用冲压成型得到的工件等进行夹持并定位的工件定位装置。
－符号说明－
2 工件定位装置
5 旋转框架(旋转体)
6 夹具
8 夹具转动用电机
51 第一水平框架
52 第二水平框架
52a 直线框架
52b 倾斜框架
53 第三水平框架
55 夹具转动用电机
55a 输出轴
56 链式传送带(环形传送带)
B1 交叉滚子轴承
W1、W2 工件。

Claims (4)

1.一种工件定位装置，其包括旋转体和夹具，其中，上述旋转体具有沿上下方向延伸的旋转轴，上述夹具设在该旋转体的外周部分上且用于对工件进行定位，上述工件定位装置的特征在于，
上述旋转体包括第一水平框架、一对第二水平框架和一对第三水平框架，上述第一水平框架从上述旋转轴向水平方向两侧延伸且以该旋转轴为中心对称，一对上述第二水平框架从该第一水平框架的长度方向两端分别向与该第一水平框架正交的水平方向延伸，一对上述第三水平框架分别将各该第二水平框架的长度方向一端之间以及各上述第二水平框架的长度方向另一端之间桥接起来且一对上述第三水平框架上分别安装有上述夹具，
上述夹具安装于各上述第三水平框架的外周面，
各该第三水平框架利用交叉滚子轴承围绕沿上述第一水平框架的长度方向延伸的旋转轴心旋转，上述交叉滚子轴承安装在各上述第二水平框架上。
2.根据权利要求1所述的工件定位装置，其特征在于，
上述第二水平框架包括直线框架和倾斜框架，上述直线框架沿水平方向笔直延伸，上述倾斜框架从该直线框架的长度方向两端分别向斜上方延伸，
各上述交叉滚子轴承分别设在各上述倾斜框架的上端侧内部。
3.根据权利要求2所述的工件定位装置，其特征在于，
在上述第二水平框架的长度方向中央上部安装有夹具转动用电机，上述夹具转动用电机的输出轴沿上述第三水平框架的长度方向延伸，
在该夹具转动用电机的输出轴与上述第三水平框架的长度方向一端之间卷挂有环形传送带，上述环形传送带沿该第二水平框架延伸且利用上述夹具转动用电机的旋转驱动使上述第三水平框架旋转，
上述环形传送带配置在上述第二水平框架的上方。
4.根据权利要求1或2所述的工件定位装置，其特征在于，
在各上述第二水平框架的长度方向一端侧且与上述第三水平框架相反的一侧安装有夹具转动用电机，上述夹具转动用电机以输出轴与上述第三水平框架的旋转轴心一致的姿势使上述第三水平框架旋转。
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