JP2001334421A - 回転治具機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転部材の治具取付面に対するワーク受渡し
を常に円滑に行え、同種のワークが連続してもサイクル
タイムを短くできるようにすること。 【解決手段】 水平な中心軸１２を中心に回転する回転
部材１１の複数の治具取付面１３ａ…の各々に３種類の
ワーク５に対応させた３種類の位置決め治具１４ａ…を
設け、回転部材１１をサーボモータ２１で正逆両方向に
任意の回転角度で回転駆動させ、回転部材１１の回転角
をエンコーダ２２で検出してサーボモータ２１に駆動制
御信号を出力し、回転部材１１をブレーキ手段２３を使
って任意の回転位置で回転停止させる。３面の治具取付
面１３ａ…のいずれか１面をワーク受渡し位置に戻すと
きに最短距離で戻るように、回転部材１１の回転方向を
選択してサイクルタイムを短縮し、ワーク取付直後にブ
レーキ手段２３で回転部材１１の回転を拘束する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車体パネル等の複
数種類のワークが混流するワーク加工組立ラインに設置
される回転治具機構に係り、特に複数種類のワークを種
類毎に設置された位置決め治具で位置決め保持して回転
移動させる回転治具機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】サイドメンバー等の車体パネルの加工組
立ラインに設置され、同ラインを混流する複数種類の車
体パネルを種類毎の位置決め治具で位置決め保持して、
所定の加工組立ステーションに移動させる回転治具機構
は、例えば図５及び図６に示すような正三角形構造の回
転部材１を備えるものがある。回転部材１は、水平な中
心軸２を中心に一定方向に間欠回転するもので、中心軸
２から等距離の外周３面の各々が治具取付面３ａ、３
ｂ、３ｃとなっている。各治具取付面３ａ、３ｂ、３ｃ
に３種類の車体パネル（以下、ワークと称する）５に対
応させた３種類の位置決め治具４ａ、４ｂ、４ｃが設置
される。

【０００３】回転部材１の中心軸２が支柱６の上部に回
転可能に支持され、支柱６の下部がスライド部材７に固
定される。スライド部材７が水平な作業台８上に水平な
前後方向にスライド可能に支持される。作業台８上の後
端部が受渡しステーションＳ１であり、反対の先端部が
ワーク加工組立ステーションＳ２である。前後両ステー
ションＳ１とＳ２の間をスライド部材７、支柱６及び回
転部材１のユニットが前後往復移動する。

【０００４】支柱６に対して回転部材１は、図示しない
回転駆動源やラチェット機構等で定方向に回転駆動す
る。また、回転部材１には、その３面の治具取付面３
ａ、３ｂ、３ｃのいずれか１面が図５のように水平、或
いは、図６のように鉛直になると回転部材１の回転を停
止させるロック機構が付設される。このロック機構は、
回転部材１の例えば両側の三角形端面の角部に形成した
ロック穴９と、このロック穴９の回転軌跡に沿った定位
置に設置された複数のロックピン（図示せず）の組合せ
で構成される。回転部材１を回転させてロック穴９をロ
ックピン位置まで移動させて、ロックピンをロック穴９
に嵌挿することで回転部材１が定位置でロックされる。

【０００５】図５のように回転部材１が受渡しステーシ
ョンＳ１に在るとき、回転部材１の任意の１つの治具取
付面３ａが最上部位置となる水平なワーク受渡し位置に
静止した状態で回転部材１がロックされる。この水平な
ワーク受渡し位置の治具取付面３ａ上の位置決め治具４
ａに、真上から１種類のワーク５が供給されて位置決め
保持される。位置決め治具４ａに保持されたワーク５
は、必要に応じて図示しないクランパーでクランプされ
て、回転部材１に安定に支持される。

【０００６】受渡しステーションＳ１で１種類のワーク
５が回転部材１に供給されると、回転部材１のロック解
除が行われた後、回転部材１が図５の反時計方向に所定
角度だけ回転駆動される。そして、ワーク５を保持する
治具取付面３ａが水平姿勢から鉛直な姿勢になると、回
転部材１が再びロックされる。次に、スライド部材７が
油圧シリンダ（図示せず）等で定ストローク前進移動さ
せられて、図６に示すように回転部材１が加工組立ステ
ーションＳ２まで移送される。加工組立ステーションＳ
２には溶接ロボット等が設置されて、加工組立ステーシ
ョンＳ２に搬入された鉛直姿勢のワーク５の溶接や、他
のワーク類の組付け等の所定のワーク加工組付作業が行
われる。

【０００７】加工組立ステーションＳ２でワーク５の加
工組立作業が終了すると、ワーク５が回転部材１の治具
取付面３ａから取り外されて、空になった回転部材１が
スライド部材７の後退移動で再び受渡しステーションＳ
１まで戻される。受渡しステーションＳ１で回転部材１
のロック解除と回転動作が行われて、次の同種或いは別
種のワークの供給を受けて、上記要領でワークの加工組
立作業が繰り返し行われる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】図５のワーク受渡しス
テーションＳ１で回転部材１の水平な治具取付面３ａに
対応する種類のワーク５を供給する場合、ロックされた
回転部材１の治具取付面３ａの位置決め治具４ａに対し
てワーク５の相対位置関係を高精度に保った状態でワー
ク５を位置決め治具４ａに受け渡す必要があるが、この
ような相対位置関係を常に高精度に保つことが難しく
て、両者間に若干の位置ズレがあるとワーク受渡し動作
が円滑に行われないことがある。

【０００９】また、受渡しステーションＳ１に戻された
回転部材１に供給される次のワークが、先行のワーク５
と異なる種類のワークの場合、この次のワークの種類に
応じた治具取付面３ｂ、３ｃのいずれかが水平なワーク
受渡し位置まで回転移動するように、回転部材１が図６
の状態から反時計方向に回転する。また、受渡しステー
ションＳ１に戻された回転部材１に供給される次のワー
クが先行ワーク５と同種の場合、この先行ワーク５を位
置決め保持した治具取付面３ａが水平なワーク受渡し位
置まで回転移動するように回転部材１が図６の状態から
反時計方向に２７０°回転して、水平姿勢にロックされ
た治具取付面３ａに次のワークが供給される。

【００１０】このように３種類のワークに対応させた回
転部材１においては、連続的に供給されるワークの種類
が毎回異なっていれば、次のワーク受け取りのために行
われる回転部材１の必要な回転角度は比較的小さくて済
むが、同種のワークが続くような場合に回転部材１は次
のワーク受け取りのために毎回２７０°まで大きく反時
計方向に回転する必要があり、この回転に要する時間が
連続したワーク加工組立工程のサイクルタイムを長くし
ていた。

【００１１】本発明の目的は、ワーク受渡しが常に円滑
に行え、同種のワークが連続してもサイクルタイムを短
くできる高性能な回転治具機構を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、水平な中心軸を中心に回転する回転部材の外
周の周方向に設けた複数の治具取付面の各々に、複数種
類のワークに対応した位置決め治具を取付け、回転部材
の回転で所定のワーク受渡し位置に静止した１つの治具
取付面の位置決め治具に対応する１種類のワークを位置
決め保持させ、このワークを回転部材の回転で所定の加
工組立位置まで移動させてワークの加工組立作業をして
からワークを治具取付面から取り外すようにした回転治
具機構において、上記回転部材を任意の正逆両方向に任
意の回転角度で回転駆動させるサーボモータと、回転部
材の回転角を検出して前記サーボモータに駆動制御信号
を出力するエンコーダと、回転部材を任意の回転位置で
回転停止させるブレーキ手段とを具備したことを特徴と
する。

【００１３】ここで、回転部材は中心軸を中心に正逆両
方向に回転するように設置され、この回転部材の正逆回
転をサーボモータで行わせ、回転部材の回転角をエンコ
ーダで逐一検出して回転部材の回転停止位置等の駆動制
御信号を出力させることで、回転部材の１つの治具取付
面が所定のワーク受渡し位置に最短距離で移動するよう
にする。また、回転部材をブレーキ手段で任意の回転位
置で回転停止させるようにすることで、回転部材を所定
の位置でのみ回転停止させるロック機構を回転部材から
省略する。

【００１４】また、本発明においては、回転部材のワー
ク受渡し位置に在る任意の１つの治具取付面の位置決め
治具にワークを位置決めしてから、ブレーキ手段で回転
部材の回転を停止させることが望ましい。このようにす
ることで、回転部材にワークを受け渡す際に、ワークか
らの応力で回転部材が従動回転して治具取付面の位置決
め治具のワークに対する方向性が最適方向に変動して、
ワークの常に良好な受渡し動作が可能となる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１（Ａ）に示される実施形態の
回転治具機構１０は、水平な中心軸１２を中心に回転す
る回転部材１１を備える。回転部材１１は、外面に複数
の治具取付面１３ａ、…を有する多角形構造、例えば正
三角形構造で、中心軸１２から等距離の外周３面の各々
が治具取付面１３ａ、１３ｂ、１３ｃであり、各治具取
付面１３ａ、１３ｂ、１３ｃに３種類の車体パネル等の
ワーク５に対応させた３種類の位置決め治具１４ａ、１
４ｂ、１４ｃが設置される。この正三角形構造の回転部
材１１の基本構造は、図５の回転部材１と同様でよく、
また、回転部材１１は図５と同様な支柱１６の上部に正
逆回転可能に支持され、支柱１６はスライド部材１７に
立設され、スライド部材１７は水平な作業台１８上に受
渡しステーションＳ１とワーク加工組立ステーションＳ
２との間を往復移動可能に設置される。

【００１６】回転部材１１の中心軸１２が支柱１６の上
部に回転可能に支持され、支柱１６の下部がスライド部
材１７に固定される。スライド部材１７が水平な作業台
１８上に水平な前後方向にスライド可能に支持される。
作業台１８上の後端部が受渡しステーションＳ１であ
り、反対の先端部がワーク加工組立ステーションＳ２で
ある。前後両ステーションＳ１とＳ２の間をスライド部
材１７、支柱１６及び回転部材１１のユニットが前後往
復移動する。

【００１７】本発明は図１（Ｂ）に示すように、回転部
材１１をサーボモータ２１で正逆両方向に任意の回転角
度で回転駆動させること、及び、回転部材１１の回転角
をエンコーダ２２で検出してサーボモータ２１に駆動制
御信号を出力すること、及び、回転部材２１をブレーキ
手段２３を使って任意の回転位置で回転停止させること
を特徴としている。

【００１８】例えばサーボモータ２１はスライド部材１
７上に固設され、サーボモータ２１の正逆回転可能な回
転駆動軸と回転部材１１の中心軸１２とがスプロケット
等を介してチェーン連結される。また、回転部材１１の
端面から突出する中心軸１２に円形ブレーキ盤２４を同
軸に固定し、ブレーキ盤２４に接近させて定位置に配置
したエンコーダ２２でブレーキ盤２４の回転角を検出す
ることで、エンコーダ２２で回転部材２１の回転角を逐
一検出するようにしている。さらに、ブレーキ盤２４の
半径方向に前進後退するようにブレーキ手段２３を配置
し、シリンダ２５等でブレーキ手段２３を前進させると
このブレーキ手段２３がブレーキ盤２４の外周に定方向
から摩擦係合してブレーキ盤２４の回転にブレーキを掛
けて、ブレーキ手段２３で回転部材２１の回転を任意の
位置で停止させるようにしている。エンコーダ２２によ
る回転部材検出信号が制御回路３０に出力され、この出
力信号を制御回路３０が判読してサーボモータ２１とブ
レーキ手段２３の駆動制御信号を出力する。

【００１９】図１（Ａ）のように回転部材１１が受渡し
ステーションＳ１に在り、回転部材１１の任意の１つの
例えば治具取付面１３ａが水平なワーク受渡し位置に静
止した状態において、この治具取付面１３ａの位置決め
治具１４ａに対応する１種類のワーク５が位置決め治具
１４ａに位置決めされて取り付けられる。ここで、ワー
ク５が位置決め治具１４ａに取り付けられる時点では、
図１（Ｂ）に示すようにブレーキ手段２３をブレーキ盤
２４から離して回転部材１１をサーボモータ２１だけで
保持された半自由状態にしておき、位置決め治具１４ａ
にワーク５が取り付けられた時点でブレーキ手段２３を
前進させてブレーキ盤２４に摩擦係合させて、回転部材
１１に回転を停止させるようブレーキを掛ける。

【００２０】すなわち、ブレーキ手段２３が回転部材１
１にブレーキを掛けない状態で位置決め治具１４ａにワ
ーク５を受け渡すとき、仮に図２（Ａ）に示すように位
置決め治具１４ａの方向とワーク５の重心方向ｗに若干
のズレが有るような場合、この方向ズレを無くすように
ワーク５に追従して回転部材１１が従動回転して、結果
的に図２（Ｂ）に示すように位置決め治具１４ａの方向
がワーク５の重心方向ｗに自動変更されて、ワーク５が
位置決め治具１４ａに位置ズレ無く正常な状態で位置決
め保持される。また、図２（Ａ）のときに位置決め治具
１４ａに対してワーク５が正常な相対位置関係にある
と、回転部材１１は上記のように従動回転することが無
くて、位置決め治具１４ａにワーク５が図２（Ｂ）のよ
うに速やかに受け渡される。また、図２（Ｂ）の状態で
ブレーキ手段２３が動作して回転部材１１の回転が停止
し、この状態で必要に応じてワーク５のクランパー等に
よる治具取付面１３ａでの安定した支持が行われる。

【００２１】図２（Ｂ）のように受渡しステーションＳ
１で１種類のワーク５が回転部材１１に供給された後、
ブレーキ手段２３が後退して回転部材１１へのブレーキ
動作が解かれてから、サーボモータ２１が作動して回転
部材１１を図１の反時計方向に回転させ、ワーク５を保
持する治具取付面１３ａが水平姿勢から鉛直な姿勢にな
る角度まで回転するとこれをエンコーダ２２が検知して
サーボモータ２１を停止させる。また、スライド部材１
７が油圧シリンダ（図示せず）等で定ストローク前進移
動させられて、図４に示すように回転部材１１が加工組
立ステーションＳ２まで移送される。加工組立ステーシ
ョンＳ２には（従来同様に）溶接ロボット等が設置され
て、加工組立ステーションＳ２に搬入された鉛直姿勢の
ワーク５の溶接や、他のワーク類の組付け等の所定のワ
ーク加工組付作業が行われる。

【００２２】加工組立ステーションＳ２でワーク５の加
工組立作業が終了すると、ワーク５が回転部材１１の治
具取付面１３ａから取り外されて、空になった回転部材
１１がスライド部材１７の後退移動で再び受渡しステー
ションＳ１まで戻されて、次のワークの供給に備えて図
４に示すように回転方向が選択されて回転部材１１が回
転される。

【００２３】図４（Ａ）は１種類のワークが外された１
つの治具取付面１３ａが鉛直姿勢に在る状態を示し、こ
の状態で先のワークと同種のワークを治具取付面１３ａ
に供給する場合は、図４（Ｂ）に示すように回転部材１
１を時計方向に９０°回転させて、治具取付面１３ａを
水平なワーク受渡し位置に移動させる。つまり、同種の
ワークを連続して加工組立作業する場合は、回転部材１
１を図４（Ｂ）と図４（Ａ）の間で９０°正逆回転させ
れば、回転部材１１は最短距離の最小回転角で回転動作
してワーク加工組立工程のサイクルタイムを短縮する。
このような回転部材１１の９０°の正逆回転動作は、サ
ーボモータ２１とエンコーダ２２で正確に制御して行う
ことが容易である。

【００２４】図４（Ａ）の回転部材１１に先のワークと
異なる種類のワークを、例えば治具取付面１３ｃに供給
する場合は、図４（Ｃ）に示すように回転部材１１を反
時計方向に３０°回転させて治具取付面１３ｃを水平な
ワーク受渡し位置に移動させる。また、図４（Ａ）の回
転部材１１に先のワークと異なる種類のワークを治具取
付面１３ｂに供給する場合は、図４（Ｄ）に示すように
図４（Ａ）の回転部材１１を反時計方向に１５０°回転
させて治具取付面１３ｂを水平なワーク受渡し位置に移
動させる。なお、図４（Ａ）の回転部材１１を時計方向
に２１０°回転させて治具取付面１３ｂを水平なワーク
受渡し位置に移動させることも可能であるが、この場合
は１回の回転角度が大きくなってサイクルタイムを長く
するので不適当である。

【００２５】以上の回転部材１１の３面の治具取付面１
３ａ、１３ｂ、１３ｃのいずれかを水平なワーク受渡し
位置に移動させる際の回転方向と回転角度は、回転する
ときの各治具取付面１３ａ、１３ｂ、１３ｃの位置から
割り出されて最短距離で移動できるように回転方向が正
逆いずれか方向に選択され、回転角度が決定される。し
たがって、３面の各治具取付面１３ａ、１３ｂ、１３ｃ
がいずれの位置にあっても回転部材１１が最短距離で回
転して、ワークの連続した加工組立作業のサイクルタイ
ムが確実に短縮される。

【００２６】なお、上記実施形態における回転部材の治
具取付面は３面としたが、４面或いは４面以上としても
よく、このように治具取付面の数が多くなるほど、各治
具取付面を最短距離でワーク受渡し位置に戻す時間短縮
効果が顕著となり、サイクルタイムがより効果的に短縮
できる。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、回転部材の複数の治具
取付面の任意の１面をワークが供給される位置に戻す際
の回転部材の回転角を、回転部材の回転方向の選択によ
り最小にすることができて、複数種類のワークの連続し
た加工組立作業のサイクルタイムの短縮が可能となる。

【００２８】また、回転部材の治具取付面の位置決め治
具にワークを取り付けた時点で回転部材の回転をブレー
キ手段で停止させるようにすることで、ワーク取付時に
ワークからの応力で回転部材が従動回転して、位置決め
治具のワークに対する方向性にズレがあっても、このズ
レが修正されるように位置決め治具が自動的に変動し
て、常に正常な状態でワークの位置決め保持が実行され
る。また、このようにワークが常に無理なく位置決め治
具に受け渡されるために、ワークの位置決め治具との着
脱動作が常に円滑に、ワークや位置決め治具に損傷を与
えること無く行えるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本発明に係る回転治具機構の一実施形
態を示す正面図、（Ｂ）は回転部材の駆動系の概要を示
す回路図。

【図２】（Ａ）及び（Ｂ）は図１の回転治具機構のワー
ク取付時及び取付後での部分拡大正面図。

【図３】図１の回転治具機構のワーク加工組立ステーシ
ョンでの正面図。

【図４】（Ａ）〜（Ｄ）は図３の回転治具機構における
回転部材のワーク受渡し位置への戻り回転時での各種状
態を示す正面図。

【図５】従来の回転治具機構の正面図。

【図６】図５の回転治具機構のワーク加工組立ステーシ
ョンでの正面図。

【符号の説明】

５ ワーク １１ 回転部材 １２ 中心軸 １３ａ〜１３ｃ 治具取付面 １４ａ〜１４ｃ 位置決め治具 ２１ サーボモータ ２２ エンコーダ ２３ ブレーキ手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水平な中心軸を中心に回転する回転部材
   の外周の周方向に設けた複数の治具取付面の各々に、複
   数種類のワークに対応した位置決め治具を取付け、回転
   部材の回転で所定のワーク受渡し位置に静止した１つの
   治具取付面の位置決め治具に対応する１種類のワークを
   位置決め保持させ、このワークを回転部材の回転で所定
   の加工組立位置まで移動させてワークの加工組立作業を
   してからワークを治具取付面から取り外すようにした回
   転治具機構において、 上記回転部材を任意の正逆両方向に任意の回転角度で回
   転駆動させるサーボモータと、回転部材の回転角を検出
   して前記サーボモータに駆動制御信号を出力するエンコ
   ーダと、回転部材を任意の回転位置で回転停止させるブ
   レーキ手段と、を具備したことを特徴とする回転治具機
   構。