JP2003181686A - ワーク位置決め装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 構造簡単で且つ汎用性に優れた棒状ワークの
位置決め装置を提供する。 【解決手段】 直動機構１のスライダ２に回転駆動機構
４が搭載され、その出力軸にゲージ６が装着されてい
る。ゲージ６はゲージ本体１１に丸棒状のフィンガーピ
ース１２をＶ字状に取り付けて全体として略Ｙ字状に形
成したもので、任意の回転位置に割り出すことができ
る。全体として直動１軸，回転１軸の動作自由度を備え
ているだけでありながらも、ゲージ６の回転位置を積極
的に可変制御することにより、直径寸法や角度さらには
位置決め高さ位置の異なる複数のワークＷの位置決めに
対応可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、棒状のワークを位
置決め支持するためのワーク位置決め装置に関し、特に
位置決め対象となるワークの角度や高さあるいは径等が
変化しても確実に位置決めすることができる汎用型のワ
ーク位置決め装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のワーク位置決め装置として例え
ば図１４に示す構造のものがある。この従来の構造で
は、ワークＷａに直接接触してこれを位置決め支持する
ことになるゲージ５１が略Ｖ字状の受け面５１ａを備え
ているほか、ゲージ５１を鉛直軸心周りに回転させる回
転駆動機構５２と、上記ゲージ５１を回転駆動機構５２
とともに上下動させる上下方向直動機構５３、および水
平方向にスライドさせる水平方向直動機構５４をそれぞ
れ備えている。そして、位置決めすべきワークＷａの角
度や径の大きさあるいは位置決め高さ位置等が異なる場
合には、上記回転駆動機構５２や上下方向直動機構５３
および水平方向直動機構５４を適宜作動させるものと
し、その結果として複数種類のワークＷａの位置決めに
柔軟に対応できるようになっている。

【０００３】なお、上記の機構は、例えば自動車用ドア
のサブアセンブリーラインにてドアインナパネルにブラ
ケットを介して丸棒状のガードバー（インパクトバーと
も称される）を溶接接合するのに先立って、そのガード
バーを位置決めする際に用いられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の構
造では、直動２軸，回転１軸の合計３軸の動作自由度を
有しているため、装置全体が大型化するとともにコスト
アップが余儀なくされるほか、特に上下方向直動機構５
３の存在のために溶接時にその溶接ガンと干渉するおそ
れがあり、溶接時の空間自由度もしくはアプローチ方向
の自由度が著しく制約され、サイクルタイムの冗長化を
招くこととなって好ましくない。

【０００５】本発明はこのような従来の課題に着目して
なされたものであり、特に装置全体の動作自由度を１軸
減らしてその構造を簡素化しつつも従来と同等もしくは
それ以上の機能を発揮し得るようにした汎用型のワーク
位置決め装置を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、位置決め対象となる棒状のワークに接触してそのワ
ークを位置決め支持することになる上向きで且つ略Ｖ字
状の受け部が形成されたゲージと、そのゲージを鉛直軸
心周り方向に回転させて任意の回転位置に割り出す回転
駆動機構と、上記ゲージを鉛直軸心方向と直交方向にス
ライドさせて任意のスライド位置に位置決めする直動駆
動機構と、を備えていて、上記ゲージの受け部のうち少
なくともワークと直接接触する部位が円筒面をもって形
成されていることを特徴とする。

【０００７】この場合において、請求項２に記載のよう
にゲージ本体に丸棒状のフィンガーピースをＶ字状に配
置して、ゲージ全体として略Ｙ字状に形成することが望
ましい。

【０００８】したがって、これらの請求項１，２に記載
の発明では、回転駆動機構と直動駆動機構との存在によ
って回転１軸，直動１軸の合計２軸の動作自由度を有し
ているだけであり、先に例示した従来のものと比べて直
動（スライド）自由度が１軸減少している。その一方、
上記ゲージの受け部のうち少なくともワークと直接接触
する部位が丸棒の如き円筒面をもって形成されているこ
とから、そのゲージを回転駆動機構にて回転させること
でワーク軸心方向から見た場合の略Ｖ字状の受け部の投
影形状すなわち略Ｖ字状空間の幅が大きくなったり小さ
くなったりして変化することになる。その結果、上記ゲ
ージの回転角度を位置決めすべきワークの角度や径等に
応じて積極的に可変制御することにより、ゲージを上下
動させる機構を有していないにもかかわらず実質的に同
等の機能が発揮されることになる。

【０００９】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、従来と
比べて直動自由度が１軸減少しているにもかかわらず従
来と同等の機構が発揮され、特に位置決めすべきワーク
の角度や径等が異なる場合にもそれらを無理なく位置決
めすることができ、直動駆動機構の削減によって設備費
の低減が図れるほか、省スペース化と溶接ガンの空間自
由度の拡大化ならびにアプローチ動作の容易化を達成で
きるようになる。

【００１０】また、請求項２に記載の発明によれば、丸
棒状のフィンガーピースをもってＶ字状の受け部を形成
したので、その丸棒状のフィンガーピース全体を受け面
として広く利用することができることによってワークと
当接する部位が限定されることがなくなり、位置決め汎
用性が一段と高くなる利点がある。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１〜４は本発明の好ましい実施
の形態を示す図であり、先に述べた従来例と同様に、自
動車用ドアのサブアセンブリーラインにてドアインナパ
ネルＤａにブラケット１５，１６を介して丸棒状のガー
ドバーＷを溶接接合するのに先立って、そのガードバー
Ｗを位置決めする場合の例を示している。

【００１２】図１はワーク位置決め装置の全体の概略構
成を示しており、Ｘ方向を駆動方向とする直動駆動機構
１と、その直動駆動機構１の可動部であるスライダ２に
コラムブラケット３を介して装着された回転駆動機構４
と、その回転駆動機構４に内蔵されたモータ５によって
鉛直軸心周りに回転駆動される略Ｙ字状のゲージ６とを
もって形成されていて、そのゲージ６のＶ字状空間にて
位置決め対象となるガードバーＷを位置決め支持するよ
うになっている。

【００１３】図２〜４は上記ワーク位置決め装置の詳細
を示す三面図であって、直動駆動機構１はベース７側に
サーボモータ８とそれによって回転駆動されるボールね
じのスクリューシャフト９を備えていて、そのスクリュ
ーシャフト９にスライダ２側に内蔵されたナット部材が
螺合している。スライダ２はリニアガイド（直動軸受）
等によってベース７にスライド可能に案内支持されてい
ることから、サーボモータ８の起動によりスクリューシ
ャフト９を正逆転駆動させれば、そのボールねじの螺進
作用によってスライダ２がＸ方向に進退移動することに
なる。

【００１４】直動駆動機構１のスライダ２にはコラムブ
ラケット３が立設されていて、さらにコラムブラケット
３には取付ブラケット１０を介して回転駆動機構４が装
着されている。この回転駆動機構４は直立姿勢のサーボ
モータ５を主要素として形成されており、そのサーボモ
ータ５の出力軸に上記ゲージ６が直結されている。した
がって、回転駆動機構４のサーボモータ５を正転もしく
は逆転方向に起動すれば、それに応じてゲージ６が鉛直
軸心周りをθ方向に回転することになる。

【００１５】なお、上記サーボモータ５，８は共に図示
しない位置フィードバック要素を備えており、外部指令
に応じて任意の回転角位置で停止させて位置決めするこ
とができるようになっている。

【００１６】ゲージ６は、平板状のゲージ本体１１に丸
棒状の一対のフィンガーピース１２を上向きに且つ略Ｖ
字状に固定したものであって、全体としては略Ｙ字状に
形成されている。そして、各フィンガーピース１２の外
周円筒面が個々に受け面として機能することから、双方
のフィンガーピース１２の外周円筒面をもって略Ｖ字状
の受け部１３が形成されている。図示の例では、各フィ
ンガーピース１２の直径を例えば２０ｍｍとし、双方の
フィンガーピース１２，１２同士のなす角度を１０°に
設定してある。

【００１７】ここで、ドアインナパネルＤａにガードバ
ーＷを溶接固定する際の手順を図２，３に基づいて説明
すると、図示しない治具上にドアインナパネルＤａが位
置決め載置されるのに先立ってその下方でワーク位置決
め装置が待機しており、したがってドアインナパネルＤ
ａが正しく位置決めされるとワーク位置決め装置はドア
インナパネルＤａの作業穴Ｈを通してその上方に突出す
るかたちとなる。そして、図示しないハンドリング手段
にてドアインナパネルＤａ上にガードバーＷが投入され
ると、ワーク位置決め装置のフィンガー６にてそのガー
ドバーＷを位置決め支持するかたちとなり、これをもっ
てドアインナパネルＤａに対するガードバーＷの位置決
めが完了する。

【００１８】なお、ガードバーＷは丸棒状のバー本体１
４の長手方向両端に予めブラケット１５，１６が溶接固
定することで構成されており、ドアインナパネルＤａに
対するガードバーＷの位置決めはブラケット１５側の前
側位置決め基準部Ｐ１とバー本体１４側の円筒面である
後側位置決め基準部Ｐ２との二箇所でなされることにな
るが、本実施の形態のワーク位置決め装置は後側位置決
め基準部Ｐ２での位置決めを司っており、前側位置決め
基準部Ｐ１は同様の機構にて位置決めされることになる
ので同機構については図示省略してある。

【００１９】この場合において、ゲージ６のＸ方向での
位置は、ガードバーＷを位置決めすべき位置に応じ直動
駆動機構１のサーボモータ８を起動してスライダ２をス
ライド動作させることで予め調整される。同様に、ゲー
ジ６の受け部１３がＶ字状のものであるために、ゲージ
６のθ方向の回転角位置に応じガードバーＷに対してフ
ィンガーピース１２の外周円筒面が当接する位置が上下
方向で変化することから、ドアインナパネルＤａに対す
るガードバーＷの正規位置決め完了状態でちょうどガー
ドバーＷの円筒外周面に各フィンガーピース１２の外周
円筒面が当接するように予めゲージ６の回転角位置が調
整されている。この調整は回転駆動機構４のサーボモー
タ５を起動することで行われる。

【００２０】本実施の形態では、図５に示すようにＸ−
Ｙ座標上でのガードバーＷとゲージ６との位置関係につ
いてガードバーＷが同座標のＹ軸と平行であって且つ双
方のフィンガーピース１２，１２同士の軸心を結ぶ線Ｇ
がＸ軸と平行である状態（ガードバーＷの軸心と双方の
フィンガーピース１２，１２同士の軸心を結ぶ線Ｇが直
交する状態）を基準とした場合に、図２，６に示すよう
に例えばガードバーＷのバー本体１４の直径が２６ｍｍ
であって且つＹ軸に対するガードバーＷの傾きαが６°
であるとすると、ゲージ６については双方のフィンガー
ピース１２，１２の軸心同士を結んだ線ＧがＸ軸に対し
角度βとして１６．５°傾いた状態でガードバーＷを正
確に位置決めできるように設定してある。

【００２１】なお、上記ゲージ６のフィンガーピース１
２としては必ずしもその全てが円筒状のものである必要
はなく、フィンガーピース１２の円周方向および長手方
向において少なくともガードバーＷと直接接触する部分
が円筒状でさえあれば所期の目的を達成することができ
る。

【００２２】こうしてガードバーＷがゲージ６によって
位置決めされることでドアインナパネルＤａとガードバ
ーＷとの相対位置決めがなされることから、その後に図
示しない溶接ロボット等によるスポット溶接がブラケッ
ト１５，１６に施されて、最終的にガードバーＷがドア
インナパネルＤａに溶接固定される。

【００２３】ここで、ゲージ６のθ方向の回転角位置に
応じガードバーＷに対してフィンガーピース１２の外周
円筒面が当接する位置が上下方向で変化することは、ゲ
ージ６のθ方向の回転角位置に応じガードバーＷの長手
方向から見た場合のゲージ６の投影形状ひいては一対の
フィンガーピース１２，１２同士のなす間隔が変化する
ことを意味する。すなわち、上記ゲージ６のθ方向の回
転角位置を積極的に可変制御することにより、図２，６
に示すガードバーＷの角度や径等が異なる場合であって
も種類の異なるその複数のガードバーＷの位置決めに対
応することが可能であり、その場合の幾つかの例を次に
説明する。

【００２４】図７の（Ａ），（Ｂ）は、ガードバーＷの
直径および位置決めすべき高さ位置（バー本体１４の軸
心での高さ位置）が図２，６の場合と同じで且つガード
バーＷの角度が異なる場合の例を示している。同図
（Ａ）では、ガードバーＷがＹ軸と平行である場合に、
ゲージ６の角度βとして２１．５°に設定すれば図２，
６の場合と同じ高さ位置にガードバーＷを位置決めする
ことができることを示している。また、同図（Ｂ）で
は、図２，６とは逆方向にガードバーＷが角度αとして
−５°傾いている場合にゲージ６を同じく逆方向に角度
βとして−１５．５°だけ傾ければ図２，６の場合と同
じ高さ位置にガードバーＷを位置決めすることができる
ことを示している。

【００２５】一方、図８，９は、ガードバーＷが傾きを
有しておらずバー本体１４の直径が共に同じであって、
且つ位置決めすべきガードバーＷの高さ位置（バー本体
１４に軸心を基準とした高さ位置）が互いに異なる場合
の例を示している。図８では、ゲージ本体１１を基準と
して所定寸法Ｈａの高さ位置にガードバーＷを位置決め
する場合に、ゲージ６を角度βとして２７°だけ傾けれ
ば所期の目的を達成することができることを示してい
る。同様に、図９では、ゲージ本体１１を基準として所
定寸法Ｈｂ（ただし、Ｈａ＞Ｈｂ）の高さ位置にガード
バーＷを位置決めする場合に、ゲージ６を角度βとして
４０°だけ傾ければ所期の目的を達成することができる
ことを示している。

【００２６】さらに、図１０，１１は、ガードバーＷが
傾きを有しておらず位置決めすべきガードバーＷの高さ
位置Ｈｃ（バー本体１４の軸心での高さ位置）が共に同
じであって、且つガードバーＷのバー本体１４の直径が
異なる場合の例を示している。図１０では、ガードバー
Ｗのバー本体１４の直径Ｄ１が例えば２６ｍｍである場
合に、ゲージ６の角度βとして３２°に設定すればＨｃ
の高さ高さ位置にガードバーＷを位置決めすることがで
きることを示している。また、図１１では、ガードバー
Ｗのバー本体１４の直径Ｄ２が３０ｍｍである場合に、
ゲージ６の角度βとして１５°傾ければ同じくＨｃの高
さ位置にガードバーＷを位置決めすることができること
を示している。

【００２７】なお、上記の幾つかのゲージ６の回転角度
βは一例を示したものにすぎず、位置決め対象となるガ
ードバーＷの姿勢角度αやバー本体１４の直径寸法のほ
かフィンガーピース１２の直径寸法あるいは双方のフィ
ンガーピース１２，１２同士のなす角度等に応じて所定
の演算を行うことにより一義的に算出される。

【００２８】図１２，１３は本発明の他の実施の形態を
示しており、ドアパネルＤの一部であるドアサッシュＳ
を上記と同様の複数のゲージ６，６…にて位置決め支持
する場合の例を示している。

【００２９】本実施の形態においても、ゲージ６の回転
角度βを適宜変更することで断面形状もしくはサイズの
異なる複数種類のドアサッシュＳの位置決めに対応でき
るものであることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るワーク位置決め装置の第１の実施
の形態としてその全体構成を示す概略説明図。

【図２】図１の詳細を示す拡大平面図。

【図３】図２の正面説明図。

【図４】図２の側面説明図。

【図５】（Ａ）は図４に示すゲージの要部拡大図、
（Ｂ）は同図（Ａ）の平面図。

【図６】図２の要部拡大図。

【図７】（Ａ），（Ｂ）ともに図５，６に示すゲージの
作動説明図。

【図８】（Ａ），（Ｂ）ともに図５，６に示すゲージの
作動説明図。

【図９】（Ａ），（Ｂ）ともに図５，６に示すゲージの
作動説明図。

【図１０】（Ａ），（Ｂ）ともに図５，６に示すゲージ
の作動説明図。

【図１１】（Ａ），（Ｂ）ともに図５，６に示すゲージ
の作動説明図。

【図１２】本発明の他の実施の形態を示す図で、ドアサ
ッシュ位置決め状態の要部平面図。

【図１３】図１２のＥ−Ｅ線に沿う拡大断面図。

【図１４】従来のワーク位置決め装置の一例を示す構成
説明図。

【符号の説明】

１…直動駆動機構 ２…スライダ ４…回転駆動機構 ６…ゲージ １１…ゲージ本体 １２…フィンガーピース １３…受け部 １４…バー本体 Ｄａ…ドアインナパネル Ｗ…ガードバー（ワーク）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 位置決め対象となる棒状のワークに接触
   してそのワークを位置決め支持することになる上向きで
   且つ略Ｖ字状の受け部が形成されたゲージと、そのゲー
   ジを鉛直軸心周りに回転させて任意の回転位置に割り出
   す回転駆動機構と、 上記ゲージを鉛直軸心方向と直交方向にスライドさせて
   任意のスライド位置に位置決めする直動駆動機構と、 を備えていて、 上記ゲージの受け部のうち少なくともワークと直接接触
   する部位が円筒面をもって形成されていることを特徴と
   するワーク位置決め装置。
2. 【請求項２】 ゲージ本体に丸棒状のフィンガーピース
   をＶ字状に配置して、ゲージ全体として略Ｙ字状に形成
   したことを特徴とする請求項１に記載のワーク位置決め
   装置。