JP2012056050A - ワーク支持装置及びワーク支持方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 形状の異なる複数種のワークに対して搬送・加工・組立などの作業を行う際に、構成要素を入れ替えることなくワークを位置決め固定することができるワーク支持装置を提供する。
【解決手段】 ワークＷを下方から支持する垂直ワーク支持部２と、この垂直ワーク支持部２で下方から支持されたワークＷを、その受け部Ｗ１に支柱先端部１７を嵌合させて位置決めする可動リンク機構を備えた水平ワーク支持部３と、この水平ワーク支持部３と垂直ワーク支持部２を設置するベースプレート４からなる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、形状の異なる複数種のワークに対応可能なパレットに適用されるワーク支持装置及びワーク支持方法に関する。

ワークに対して搬送、加工、組立などの作業を実施する場合には、ワークを固定する必要がある。ワークの形状が異なる場合に、形状が異なるワークごとにパレットを用意するのは無駄が多い。

そこで、特許文献１に記載のように、広範囲にわたってノックピンを位置調整でき、基準穴の位置やピッチの異なる多数のワークを位置決めすることができるワーク位置決め治具が知られている。また、特許文献２に記載のように、搬送パレット上に載置される大型の部材を所定位置に位置決めする部材位置決め治具とこの部材位置決め治具を適用したパレットが知られている。更に、特許文献３に記載のように、位置の多少の変動に関わりなく荷重の大なるワークを安定的に支持するパレットが知られている。

特開２００１−１２１３７５号公報 特開２００９−２２６５１５号公報 実開平０１−１６４０３２号公報

しかし、特許文献１と特許文献２に記載された技術では、ワークの位置決めはできるものの、高さ方向は別途支柱が必要となる。そして、作業が実施される場合には、この構造ではワークの荷重を支えきれない可能性もある。また、特許文献３に記載された技術では、位置決めピンと支持ロッドによりワークを安定的に支持することができるものの、支持ロッドの昇降機構とそのロックシリンダの構造は複雑である。

本発明は、従来の技術が有するこのような問題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、形状の異なる複数種のワークに対して搬送・加工・組立などの作業を行う際に、構成要素を入れ替えることなくワークを位置決め固定することができるワーク支持装置及びワーク支持方法を提供しようとするものである。

上記課題を解決すべく請求項１に係る発明は、ワークを下方から支持する垂直ワーク支持部と、この垂直ワーク支持部で下方から支持されたワークを、その受け部に支柱先端部を嵌合させて位置決めする可動リンク機構を備えた水平ワーク支持部と、この水平ワーク支持部と前記垂直ワーク支持部を設置するベースプレートからなるものである。

前記垂直ワーク支持部は、ワークを下方から支持するピストンロッドを備えたシリンダと、このシリンダにおける作動油の流動を阻止するシリンダ用逆止弁と、このシリンダ用逆止弁を介して作動油を前記シリンダに供給する油圧タンクと、この油圧タンクからの作動油の流出を阻止する油圧タンク用逆止弁と、この油圧タンク用逆止弁と前記シリンダ用逆止弁を制御するエア供給機構から構成することができる。

また、前記油圧タンクにスプリングを縮装し、このスプリングの弾発力により作動油に圧力を付加させることができる。前記スプリングの弾発力は、少なくとも前記ピストンロッドを上死点まで押し上げる弾発力に設定されるものである。また、前記油圧タンクに所望な圧力のエアを供給し、このエア圧により作動油に圧力を付加させることもできる。

また、前記水平ワーク支持部は、可動リンク機構を備えた水平ワーク支持機構と支柱からなり、前記水平ワーク支持機構は、前記支柱の位置を可変とする一対のリンクを設け、弾発部材を保持するハウジングと、このハウジングの内側に回転自在に配置され且つフランジ部を有するリング部材と、このリング部材の内側に回転自在に配置され且つ前記リング部材と一体的に上下動する軸部材と、この軸部材に取り付けられるとともに前記一対のリンクの一端が連結されるアームと、前記軸部材と前記ハウジングとの間に配置される操作プレートを備え、前記弾発部材の弾発力によって前記操作プレートが前記軸部材と前記リング部材を押し下げて前記リング部材のフランジ部下面とハウジングの上面とを圧接してロック状態とすることができる。

前記支柱は、前記可動リンク機構の任意の位置に立設され、その先端部がワークの受け部に嵌合する形状である。より好ましくは、前記支柱は一対のリンクの枢着点に設ける。また、前記支柱を、前記垂直ワーク支持部で構成することができる。更に、前記支柱先端部は、上死点に位置する前記ピストンロッドよりも下方に位置する。

請求項１０に係る発明は、垂直ワーク支持部の上方にワークを臨ませるワーク搬入工程と、シリンダ用逆止弁にエアを供給して作動油によりピストンロッドを上死点まで押し上げる垂直ワーク支持部セット工程と、この垂直ワーク支持部セット工程でセットされたピストンロッド上にワーク搬入工程で搬入させたワークを載置し、ワークの自重によりワーク及びピストンロッドを下降させるワーク下降工程と、このワーク下降工程で下降させたワークの受け部に水平ワーク支持部の支柱先端部を嵌合させるワーク位置決め工程と、このワーク位置決め工程でワークを位置決めさせ直ちにシリンダ用逆止弁へのエアの供給を停止させて作動油の流動を阻止し、ピストンロッドの位置を保持させるピストンロッド保持工程からなるものである。

また、請求項１０に記載のワーク支持方法において、垂直ワーク支持部に載置されたワークが、シリンダに供給される作動油の圧力により、バランスして保持される位置を、ワークの受け部に支柱先端部が嵌合する位置より下方にした。

請求項１に係る発明によれば、垂直ワーク支持部によりワークの重量を支えた状態で、水平ワーク支持部によりワークの位置決めをするので、形状の異なる複数種のワークを安定的に位置決め固定することができる。可動リンク機構を備えた水平ワーク支持部により、ワークの種類ごとに構成部品を入れ替えることなく、複数種ワーク用単一パレットを構成することができる。

垂直ワーク支持部に油圧を用いれば、重量の大きなワークに対して垂直方向の安定した支持を得ることができる。

また、油圧タンクにスプリングを縮装し、このスプリングの弾発力により作動油に圧力を付加させれば、簡易な構成で油圧を発生させてワークを支持することができる。更に、スプリングの弾発力を、少なくともピストンロッドが上死点まで押し上げられる弾発力に設定すれば、多様なワークに対応してワークを支持することができる。また、油圧タンクに所望な圧力のエアを供給し、このエア圧により作動油に圧力を付加させれば、エア圧の調整により作動油の圧力調整が容易になる。

水平ワーク支持部を、可動リンク機構を備えた水平ワーク支持機構と支柱で構成すれば、形状の異なる複数種のワークに対応してワークを位置決めすることができる。

また、支柱を、可動リンク機構の任意の位置に立設し、その先端部をワークの受け部に嵌合する形状にすれば、確実にワークを位置決めすることができる。支柱を一対のリンクの枢着点に設けると、支柱の可動範囲は最大となり、より好ましい。また、支柱を、垂直ワーク支持部で構成すれば、ワーク位置決めの役割とワーク重量支持の役割を同時に果たすことができる。更に、支柱先端部を、上死点に位置するピストンロッドよりも下方に位置させれば、確実にワークの受け部に支柱先端部を嵌合させることができる。

請求項１０に係る発明によれば、単一パレットで形状の異なる複数種のワークを容易に位置決め支持して固定することができる。

また、垂直ワーク支持部に載置されたワークが、シリンダに供給される作動油の圧力により、バランスして保持される位置を、ワークの受け部に支柱先端部が嵌合する位置より下方に設定すれば、ワークの受け部に支柱先端部が確実に嵌合してワークの位置決めを円滑にすることができる。

本発明に係るワーク支持装置の側面図 本発明に係るワーク支持装置の平面図 油圧回路図で、（ａ）は逆止弁が開状態、（ｂ）は逆止弁が閉状態 作用説明図で、垂直ワーク支持部へワークを載置した状態 作用説明図で、ワークが下降している状態 作用説明図で、ワークの位置決め完了状態 別の油圧タンクを用いた場合の油圧回路図で、（ａ）は逆止弁が開状態、（ｂ）は逆止弁が閉状態 支柱を垂直ワーク支持部で構成した場合のワーク支持装置の側面図

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。本発明に係るワーク支持装置１は、図１乃至図３に示すように、ワークＷを下方から支持する垂直ワーク支持部２と、垂直ワーク支持部２で下方から支持されたワークＷを位置決めする２つの水平ワーク支持部３と、垂直ワーク支持部２と水平ワーク支持部３を設置するベースプレート４からなる。ワークＷとしては、エンジンやトランスミッションなどの重量物が考えられる。

垂直ワーク支持部２は、ワークＷを下方から支持するピストンロッド５を備えた４つのシリンダ６と、これらのシリンダ６における作動油７の流動を阻止する４つのシリンダ用逆止弁（パイロットチェックバルブ）８と、これらのシリンダ用逆止弁８を介して作動油７をシリンダ６に供給する油圧タンク９と、この油圧タンク９からの作動油７の流出を阻止する油圧タンク用逆止弁（パイロットチェックバルブ）１０と、４つのシリンダ用逆止弁８と油圧タンク用逆止弁１０をパイロットエアにより制御するエア供給機構１１から構成されている。ここでは、シリンダ６内を摺動するピストンとピストンに連結するピストンロッドを総称してピストンロッド５としている。

油圧タンク９には、タンク本体１２と摺動プレート１３との間にスプリング１４が縮装されている。このスプリング１４の弾発力により作動油７に所定の圧力を付加させている。スプリング１４の弾発力は、少なくともピストンロッド５を上死点（前進端）まで押し上げる弾発力に設定されている。なお、図３に示すように、シリンダ６とタンク本体１２には、エア抜き用の開閉弁１９が上端部に設けられている。開閉弁１９の代わりにエア抜き孔を設けることもできる。

シリンダ用逆止弁８と油圧タンク用逆止弁１０は、エア供給機構１１が発するパイロットエア１１ａにより制御され、図３（ａ）に示すように、パイロットエア１１ａを逆止弁８，１０に供給すると逆止弁８，１０が切り替わり、開状態になって作動油７が通過可能になる。また、図３（ｂ）に示すように、パイロットエア１１ａの供給を停止すると逆止弁８，１０が切り替わり、閉状態になって作動油７の通過が不可になる。

また、水平ワーク支持部３は、可動リンク機構（不図示）を備えた水平ワーク支持機構１５と支柱１６からなる。そして、水平ワーク支持機構１５には、出願人が先に出願した特許文献２（特開２００９−２２６５１５号公報）に記載された部材位置決め治具を適用することができる。

支柱１６は、可動リンク機構（不図示）の任意の位置に立設している。支柱１６の先端部１７は、ワークＷの受け部（例えば、基準穴）Ｗ１に嵌合する形状に形成され、例えばノックピンが形成されている。そして、支柱先端部１７の段部１７ａはワークＷに対するストッパとしての役割を果たす。また、支柱先端部１７は、上死点に位置するピストンロッド５よりも下方に位置させている。

以上のように構成された本発明に係るワーク支持装置１の作用及び本発明に係るワーク支持方法について説明する。先ず、垂直ワーク支持部２の上方にワークＷを臨ませる（ワーク搬入工程）。

次いで、図３（ａ）に示すように、シリンダ用逆止弁８と油圧タンク用逆止弁１０にエア供給機構１１からパイロットエア１１ａを供給し、シリンダ用逆止弁８と油圧タンク用逆止弁１０を開状態にし、図１に示すように、作動油７によりピストンロッド５を上死点まで押し上げる（垂直ワーク支持部セット工程）。なお、ワーク搬入工程と垂直ワーク支持部セット工程の順番は変えることができる。

次いで、図４に示すように、垂直ワーク支持部セット工程で上死点にセットされたピストンロッド５上にワーク搬入工程で搬入させたワークＷを載置する（ワーク載置工程）。すると、図５に示すように、ワークＷの自重によりワークＷが下降を開始する（ワーク下降工程）。ここで、垂直ワーク支持部２に載置されたワークＷの自重と、シリンダ６に供給される作動油７の圧力によるピストンロッド５の推力がバランスする位置は、ワークＷの受け部Ｗ１に支柱先端部１７が嵌合する位置より下方になるよう設定されている。

次いで、下降するワークＷの自重と作動油７の圧力によるピストンロッド５の推力がバランスする前に、ワークＷの受け部Ｗ１に水平ワーク支持部３の支柱先端部１７が嵌合する（ワーク位置決め工程）。ここで、ワークＷの受け部Ｗ１に水平ワーク支持部３の支柱先端部１７が円滑に嵌合するように、支柱１６を水平ワーク支持機構１５に備えられた可動リンク機構（不図示）の適正な位置に立設させ、支柱先端部１７の位置を予め設定しておく。

次いで、ワーク位置決め工程でワークＷが位置決めされたら、図３（ｂ）に示すように、直ちにシリンダ用逆止弁８へのパイロットエア１１ａの供給を停止させ、シリンダ用逆止弁８を閉状態にして作動油７の流動を阻止し、ピストンロッド５の位置を保持させる（ピストンロッド保持工程）。

すると、図６に示すように、ワークＷの重量の支持は主に垂直ワーク支持部２で分担し、ワークＷの水平方向の位置決めは水平ワーク支持部３で分担することになり、ワークＷが円滑に位置決めされて固定される。

また、スプリング１４の弾発力を用いた油圧タンク９の代わりに、図７に示すように、油圧タンク２０にエア供給機構１１から所望な圧力のエア２１を供給し、このエア圧により作動油７に圧力を付加させることもできる。ここで、エア２１の圧力は、ワークの重量よりもエア２１の圧力による４つのピストンロッド５の合計推力が小さくなるように設定されている。

２２はタンク本体２３とタンク本体２３に摺動自在に配設された摺動プレート２４で形成されるエア室２５へのエア供給を制御する開閉弁、２６はエア室２５を大気開放する場合又は大気開放しない場合に用いる開閉弁である。開閉弁２２，２６は、手動または制御装置（不図示）からの制御信号により、開状態または閉状態にすることができる。

そして、図１に示すように、作動油７によりピストンロッド５を上死点まで押し上げるには、図７（ａ）に示すように、シリンダ用逆止弁８と油圧タンク用逆止弁１０にエア供給機構１１からパイロットエア１１ａを供給し、シリンダ用逆止弁８と油圧タンク用逆止弁１０を開状態にすると共に、開閉弁２６を閉状態にし、開閉弁２２を開状態にしてエア供給機構１１から所望な圧力のエア２１をエア室２５へ供給する。すると、作動油７に所望の圧力が付加されピストンロッド５が上死点まで上昇する。

次いで、上死点にセットされたピストンロッド５上にワークＷを載置すると、ワークＷの自重により、ワークＷが４つのピストンロッド５の合計推力に抗して下降を開始する。そして、ワークＷが位置決めされたら、図７（ｂ）に示すように、直ちにシリンダ用逆止弁８へのパイロットエア１１ａの供給を停止させ、シリンダ用逆止弁８を閉状態にして作動油７の流動を阻止し、ピストンロッド５の位置を保持させることができる。

また、水平ワーク支持部３の支柱１６を、図８に示すように、垂直ワーク支持部２で構成することができる。ピストンロッド５の先端部３０には、支柱１６の先端部１７と同様に、ワークＷの受け部（例えば、基準穴）Ｗ１に嵌合する形状、例えばノックピンと、ワークＷに対するストッパとしての形状、例えば段部が形成されている。支柱１６を垂直ワーク支持部２で構成することにより、ワーク位置決めの役割とワーク重量支持の役割を同時に果たすことができる。

本発明によれば、垂直ワーク支持部によりワークの重量を支えた状態で、可動リンク機構を備えた水平ワーク支持部によりワークの位置決めをするので、形状の異なる複数種のワークを安定的に位置決め固定することができるワーク支持装置及びワーク支持方法を提供することができる。また、ワークの種類ごとに構成部品を入れ替えることなく、複数種ワーク用単一パレットを構成することができる。

１…ワーク支持装置、２…垂直ワーク支持部、３…水平ワーク支持部、４…ベースプレート、５…ピストンロッド、６…シリンダ、７…作動油、８…シリンダ用逆止弁、９，２０…油圧タンク、１０…油圧タンク用逆止弁、１１…エア供給機構、１１ａ…パイロットエア、１４…スプリング、１５…水平ワーク支持機構、１６…支柱、１７…支柱先端部、２１…エア、２２，２６…開閉弁、Ｗ…ワーク、Ｗ１…受け部。

Claims (11)

1. ワークを下方から支持する垂直ワーク支持部と、この垂直ワーク支持部で下方から支持されたワークを、その受け部に支柱先端部を嵌合させて位置決めする可動リンク機構を備えた水平ワーク支持部と、この水平ワーク支持部と前記垂直ワーク支持部を設置するベースプレートからなることを特徴とするワーク支持装置。
2. 請求項１に記載のワーク支持装置において、前記垂直ワーク支持部は、ワークを下方から支持するピストンロッドを備えたシリンダと、このシリンダにおける作動油の流動を阻止するシリンダ用逆止弁と、このシリンダ用逆止弁を介して作動油を前記シリンダに供給する油圧タンクと、この油圧タンクからの作動油の流出を阻止する油圧タンク用逆止弁と、この油圧タンク用逆止弁と前記シリンダ用逆止弁を制御するエア供給機構からなることを特徴とするワーク支持装置。
3. 請求項２に記載のワーク支持装置において、前記油圧タンクにスプリングを縮装し、このスプリングの弾発力により作動油に圧力を付加させることを特徴とするワーク支持装置。
4. 請求項２に記載のワーク支持装置において、前記油圧タンクに所望な圧力のエアを供給し、このエア圧により作動油に圧力を付加させることを特徴とするワーク支持装置。
5. 請求項３に記載のワーク支持装置において、前記スプリングの弾発力は、少なくとも前記ピストンロッドを上死点まで押し上げる弾発力に設定されることを特徴とするワーク支持装置。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のワーク支持装置において、前記水平ワーク支持部は、可動リンク機構を備えた水平ワーク支持機構と支柱からなり、前記水平ワーク支持機構は、前記支柱の位置を可変とする一対のリンクを設け、弾発部材を保持するハウジングと、このハウジングの内側に回転自在に配置され且つフランジ部を有するリング部材と、このリング部材の内側に回転自在に配置され且つ前記リング部材と一体的に上下動する軸部材と、この軸部材に取り付けられるとともに前記一対のリンクの一端が連結されるアームと、前記軸部材と前記ハウジングとの間に配置される操作プレートを備え、前記弾発部材の弾発力によって前記操作プレートが前記軸部材と前記リング部材を押し下げて前記リング部材のフランジ部下面とハウジングの上面とを圧接してロック状態とすることを特徴とするワーク支持装置。
7. 請求項６に記載のワーク支持装置において、前記支柱は、前記可動リンク機構の任意の位置に立設され、その先端部がワークの受け部に嵌合する形状であることを特徴とするワーク支持装置。
8. 請求項６又は７に記載のワーク支持装置において、前記支柱は、前記垂直ワーク支持部で構成されることを特徴とするワーク支持装置。
9. 請求項６乃至請求項８のいずれかに記載のワーク支持装置において、前記支柱の先端部は、上死点に位置する前記ピストンロッドよりも下方に位置することを特徴とするワーク支持装置。
10. 垂直ワーク支持部の上方にワークを臨ませるワーク搬入工程と、シリンダ用逆止弁にエアを供給して作動油によりピストンロッドを上死点まで押し上げる垂直ワーク支持部セット工程と、この垂直ワーク支持部セット工程でセットされたピストンロッド上にワーク搬入工程で搬入させたワークを載置し、ワークの自重によりワーク及びピストンロッドを下降させるワーク下降工程と、このワーク下降工程で下降させたワークの受け部に水平ワーク支持部の支柱先端部を嵌合させるワーク位置決め工程と、このワーク位置決め工程でワークを位置決めさせ直ちにシリンダ用逆止弁へのエアの供給を停止させて作動油の流動を阻止し、ピストンロッドの位置を保持させるピストンロッド保持工程からなることを特徴とするワーク支持方法。
11. 請求項１０に記載のワーク支持方法において、垂直ワーク支持部に載置されたワークが、シリンダに供給される作動油の圧力により、バランスして保持される位置は、ワークの受け部に支柱先端部が嵌合する位置より下方であることを特徴とするワーク支持方法。

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