JP2015147288A - positioning device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ロケート穴を備えたワークを位置決めする位置決め装置に関する。 The present invention relates to a positioning device for positioning a workpiece having a locate hole.
例えば、自動車車体の組立ラインは、メインフロアを組み立てるメインフロア工程、ボディサイドを組み立てるボディサイド工程、メインフロアにボディサイド等を固定するメインボディ工程等によって構成されている。これらの各工程においては、様々なパネル材を組み合わせて溶接することから、ワークとしてのパネル材を位置決めする位置決め装置が用いられている。また、車体の組立ラインだけでなく、例えば、車体を搬送する搬送装置においても、車体を適切な位置に搭載する必要があることから、ワークとしての車体を位置決めする位置決め装置が用いられている(特許文献1参照)。 For example, an assembly line for an automobile body includes a main floor process for assembling a main floor, a body side process for assembling a body side, a main body process for fixing a body side to the main floor, and the like. In each of these processes, since various panel materials are combined and welded, a positioning device for positioning the panel material as a workpiece is used. In addition to the assembly line of the vehicle body, for example, in a transport device that transports the vehicle body, it is necessary to mount the vehicle body at an appropriate position. Therefore, a positioning device that positions the vehicle body as a workpiece is used ( Patent Document 1).
特許文献1に記載の位置決め装置は、車体のロケート穴にロケートピンを挿入することにより、搬送ハンガー上の適切な位置に車体を搭載している。しかしながら、ロケートピンは外径寸法が一定となる円柱形状を有することから、ワークの位置決め精度を高めるとともに、ロケートピンに対してワークを容易に脱着することが困難となっていた。すなわち、ワークの位置決め精度を高めるためには、ロケートピンとロケート穴とのクリアランスを狭めることが必要である。しかしながら、ロケートピンとロケート穴とのクリアランスを狭めることは、ロケート穴に対するロケートピンの噛み込みを招くことから、ロケートピンに対するワークの脱着を阻害する要因となっていた。 The positioning device described in Patent Document 1 mounts the vehicle body at an appropriate position on the transport hanger by inserting a locating pin into the locating hole of the vehicle body. However, since the locate pin has a cylindrical shape with a constant outer diameter, it is difficult to improve the positioning accuracy of the workpiece and to easily attach and detach the workpiece to and from the locate pin. That is, in order to increase the positioning accuracy of the workpiece, it is necessary to narrow the clearance between the locate pin and the locate hole. However, narrowing the clearance between the locating pin and the locating hole causes the locating pin to bite into the locating hole, which has been a factor that hinders the workpiece from being attached to and detached from the locating pin.
本発明の目的は、ワークの位置決め精度を高めつつ、ロケートピンに対するワークの脱着を容易にすることにある。 An object of the present invention is to facilitate attachment / detachment of a workpiece with respect to a locating pin while increasing the positioning accuracy of the workpiece.
本発明の位置決め装置は、ロケート穴を備えたワークを位置決めする位置決め装置であって、ベース部材に設けられる支持軸部材と、前記支持軸部材にバネ部材を介して設けられ、前記支持軸部材に対して軸方向に移動自在であるロケートピンと、前記ロケートピンに設けられ、前記ロケートピンに対して径方向に移動自在である拡径部材と、を有し、前記支持軸部材と前記拡径部材との少なくともいずれか一方に、前記支持軸部材の軸方向に対して傾斜するカム面が形成され、前記ロケートピンが前記バネ部材を縮めて前記支持軸部材に近づく際には、前記カム面に沿って前記拡径部材が径方向外方に移動する一方、前記バネ部材が伸びて前記支持軸部材から前記ロケートピンが離れる際には、前記カム面に沿って前記拡径部材が径方向内方に移動する。 The positioning device of the present invention is a positioning device for positioning a workpiece having a locating hole, and is provided with a support shaft member provided on a base member, and a spring member on the support shaft member. And a locating pin that is movable in the axial direction, and a diameter-expanding member that is provided on the locating pin and is movable in the radial direction with respect to the locating pin, the support shaft member and the diameter-expanding member At least one of them is provided with a cam surface that is inclined with respect to the axial direction of the support shaft member, and when the locate pin contracts the spring member and approaches the support shaft member, the cam surface is moved along the cam surface. While the diameter-expanding member moves radially outward, when the spring member is extended and the locating pin is separated from the support shaft member, the diameter-expanding member is radially inward along the cam surface. To move to.
本発明によれば、ロケートピンがバネ部材を縮めて支持軸部材に近づく際には、カム面に沿って拡径部材が径方向外方に移動する一方、バネ部材が伸びて支持軸部材からロケートピンが離れる際には、カム面に沿って拡径部材が径方向内方に移動する。これにより、ワークの位置決め精度を高めることが可能となり、ロケートピンに対してワークを容易に脱着することが可能となる。 According to the present invention, when the locating pin contracts the spring member and approaches the support shaft member, the diameter-expanding member moves radially outward along the cam surface, while the spring member extends and extends from the support shaft member to the locating pin. When is separated, the diameter expanding member moves radially inward along the cam surface. As a result, the positioning accuracy of the workpiece can be increased, and the workpiece can be easily attached to and detached from the locate pin.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1は本発明の一実施の形態である位置決め装置10を備えたワーク固定治具11を示す概略図である。図2(a)〜(c)はワーク固定治具11の作動状態を示す説明図である。まず、図1に示すように、ワーク固定治具11は、位置決め装置10を備える位置決め治具部12と、クランプ装置13を備えるクランプ治具部14と、を有している。位置決め治具部12には、治具本体15に固定されるベース部材16が設けられており、このベース部材16には、位置決め装置10が固定されている。また、クランプ治具部14は、治具本体15に固定される受け台17と、受け台17に揺動自在に設けられるアーム部材18と、を備えている。アーム部材18にはシリンダ19が連結されており、シリンダ19を駆動することでアーム部材18をクランプ位置と解放位置とに揺動させることが可能となる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view showing a
図2(a)に示すように、ワークWをワーク固定治具11に取り付ける際には、アーム部材18が解放位置に保持される。そして、図2(a)に矢印αで示すように、受け台17に向けてワークWが搬送され、図2(b)に示すように、受け台17上にワークWが設置される。このとき、後述するワークWのロケート穴Waには、位置決め装置10を構成するロケートピン20が挿入され、受け台17上の所定位置にワークWが位置決めされた状態となる。続いて、図2(b)に矢印αで示すように、アーム部材18がクランプ位置に向けて駆動され、図2(c)に示すように、受け台17とアーム部材18との間にワークWが固定される。そして、位置決め固定されたワークWに対する溶接や切断等の加工が終了すると、図2(b)に矢印βで示すように、アーム部材18が解放位置に向けて駆動され、図2(a)に矢印βで示すように、ワークWが受け台17から取り外される。なお、ワークWを搬送する際には、例えば、図示しないロボットアーム等が用いられる。
As shown in FIG. 2A, when the workpiece W is attached to the
図3(a)は位置決め装置10を示す平面図であり、図3(b)は位置決め装置10を示す正面図である。また、図4は図3(a)のA−A線に沿って位置決め装置10を示す拡大断面図であり、図5は図4のA−A線に沿って位置決め装置10を示す拡大断面図である。
FIG. 3A is a plan view showing the
図3(a)および(b)に示すように、位置決め装置10は、ベース部材16に設けられる支持軸部材21と、支持軸部材21に設けられるロケートピン20と、を有している。また、ロケートピン20には複数のスリット22,23が形成されており、スリット22,23には拡径アーム(拡径部材)24やクランプアーム(クランプ部材)25が収容されている。図4に示すように、ベース部材16には支持軸部材21がネジ結合されており、支持軸部材21にはその先端を覆うように砲弾型のロケートピン20が設けられている。また、ロケートピン20の内部には軸部26が形成されており、支持軸部材21にはロケートピン20の軸部26を収容する収容穴27が形成されている。また、ロケートピン20の軸部26にはコイルバネ(バネ部材)28の一端部が装着されており、コイルバネ28の他端部は支持軸部材21の収容穴27に収容されている。すなわち、支持軸部材21にはコイルバネ28を介してロケートピン20が設けられており、ロケートピン20は支持軸部材21に対して軸方向に移動自在となっている。また、図5に示すように、ロケートピン20には、拡径アーム24を収容するスリット22が約120°毎に3つ形成されている。同様に、ロケートピン20には、クランプアーム25を収容するスリット23が約120°毎に3つ形成されている。また、スリット22とスリット23とは、周方向に交互に並んで配置されている。
As shown in FIGS. 3A and 3B, the
ここで、図6(a)は支持軸部材21を示す平面図および正面図であり、図6(b)は3つの拡径アーム24を示す平面図および正面図であり、図6(c)は3つのクランプアーム25を示す平面図および正面図である。また、図6(a)において、一点鎖線C1は支持軸部材21の中心軸を示している。さらに、図6(b)および(c)において、一点鎖線C2はロケートピン20の中心軸を示し、矢印αはロケートピン20の径方向内方を示し、矢印βはロケートピン20の径方向外方を示している。なお、支持軸部材21とロケートピン20とを組み付けた際に、支持軸部材21の中心軸C1とロケートピン20の中心軸C2とは重なった状態となる。
Here, FIG. 6A is a plan view and a front view showing the
図6(a)に示すように、支持軸部材21は、基端側に設けられる雄ねじ部30と、先端側に設けられるテーパ部31と、雄ねじ部30とテーパ部31との間に設けられる鍔部32と、を有している。支持軸部材21のテーパ部31には、3つのテーパ面(カム面)33と3つの円筒面34とが周方向に交互に設けられている。また、支持軸部材21のテーパ面33は、支持軸部材21の中心軸C1に対して傾斜している。すなわち、支持軸部材21のテーパ面33は、支持軸部材21の軸方向に対して傾斜している。また、図6(b)に示すように、3つの拡径アーム24は環状の板バネ40を介して連結されている。各拡径アーム24は、板バネ40に連結されるアーム部41と、アーム部41の先端から径方向外方に突出する突出部42と、アーム部41から径方向内方に突出する倣い部43と、を備えている。さらに、図6(c)に示すように、各クランプアーム25は、支持ピン50を備える基部51と、基部51から径方向外方に突出する爪部52と、基部51から径方向内方に突出する重り部53と、を備えている。
As shown in FIG. 6A, the
図4に示すように、ロケートピン20の軸部26には、拡径アーム24を連結する環状の板バネ40が取り付けられている。すなわち、ロケートピン20には板バネ40を介して拡径アーム24が設けられており、板バネ40を弾性変形させることによって、拡径アーム24はロケートピン20の径方向に移動自在となっている。また、拡径アーム24の突出部42はスリット22から外側に突出しており、拡径アーム24の倣い部43は支持軸部材21のテーパ面33に接触している。なお、拡径アーム24の倣い部43は、板バネ40によってテーパ面33側に付勢された状態となっている。また、クランプアーム25の支持ピン50はロケートピン20に取り付けられており、クランプアーム25はロケートピン20に対して回動自在となっている。さらに、クランプアーム25に対向する支持軸部材21の円筒面34には凹部35が形成されており、この凹部35には戻しバネ36と共に係合突起37が組み付けられている。
As shown in FIG. 4, an
続いて、位置決め装置10の作動状態について説明する。図7(a)、図7(b)図8(a)および図8(b)は、位置決め装置10の作動状態を示す平面図および断面図である。また、図9(a)〜(d)は拡径アーム24の作動状態を示す拡大断面図であり、図10(a)〜(d)はクランプアーム25の作動状態を示す拡大断面図である。なお、図9(a)および図10(a)には図7(a)の一部が示されており、図9(b)および図10(b)には図7(b)の一部が示されている。また、図9(c)および図10(c)には図8(a)の一部が示されており、図9(d)および図10(d)には図8(b)の一部が示されている。
Next, the operating state of the
図7(a)に示すように、ワークWに開口するロケート穴Waの内径寸法D1は、ロケートピン20の外径寸法D2よりも大きく設定されている。すなわち、ロケート穴Waに対するロケートピン20の抜き差しを容易にするため、ロケート穴Waとロケートピン20との間には所定のクリアランスが設定されている。図7(a)に示すように、ロケートピン20とワークWとの嵌合前においては、ワークWからロケートピン20に荷重が加えられていないため、コイルバネ28のバネ力によってロケートピン20は支持軸部材21から離れた状態となる。そして、図7(b)に示すように、ロケートピン20とワークWとの嵌合が開始されると、最初にロケート穴Waの外縁部Wbが拡径アーム24の突出部42に対して接触する。このように、ワークWとロケートピン20とが拡径アーム24を介して接触するため、図7(b)、図8(a)、図8(b)の順に示すように、ワークWの下降に伴ってロケートピン20が下降することになる。すなわち、ロケートピン20は、ワークWの下降に伴い、コイルバネ28を縮めながら支持軸部材21に近づいた状態となる。
As shown in FIG. 7A, the inner diameter dimension D1 of the locate hole Wa opened to the workpiece W is set larger than the outer diameter dimension D2 of the locate
ここで、図9(a)、(b)、(c)、(d)の順に示すように、ロケートピン20と支持軸部材21とが近づく際には、支持軸部材21のテーパ面33に沿って拡径アーム24の倣い部43が移動する。すなわち、テーパ部31の小径部60から大径部61に向けて拡径アーム24の倣い部43がスライドするため、拡径アーム24はロケートピン20の径方向外方に移動することになる。このとき、図8(b)に示すように、3つの拡径アーム24は共に径方向外方に移動するため、ロケートピン20の中心C2にロケート穴Waの中心C3を合わせることができ、ロケートピン20によるワークWの位置決め精度を高めることが可能となる。このように、ロケートピン20の径方向外方に移動する拡径アーム24により、ロケートピン20とロケート穴Waとのクリアランスが詰められるため、ロケートピン20に対するワークWの取り付けを容易にしつつ、ロケートピン20によるワークWの位置決め精度を高めることが可能となる。
Here, as shown in the order of FIGS. 9A, 9 </ b> B, 9 </ b> C, and 10 </ b> D, when the locate
一方、位置決め装置10からワークWを取り外す際に、ワークWを上昇させようとすると、ワークWからロケートピン20に加えられる荷重が減少する。このため、図8(b)、図8(a)、図7(b)の順に示すように、ロケートピン20は、コイルバネ28のバネ力によって上昇することになる。ここで、図9(d)、(c)、(b)、(a)の順に示すように、ロケートピン20と支持軸部材21とが離れる際には、テーパ部31の大径部61から小径部60に向けて拡径アーム24の倣い部43がスライドするため、拡径アーム24はロケートピン20の径方向内方に移動する。これにより、ロケートピン20とロケート穴Waとの間には所定のクリアランスが設けられるため、ロケートピン20からワークWを容易に取り外すことが可能となる。しかも、ワークWからロケートピン20に加えられる荷重によって、拡径アーム24を動作させる構造であることから、位置決め装置10にアクチュエータ等を組み込む必要がなく、位置決め装置10の簡素化および低コスト化を達成することが可能となる。
On the other hand, when the workpiece W is lifted when the workpiece W is removed from the
続いて、クランプアーム25の作動状態について説明する。図10(a)に示すように、ロケートピン20とワークWとの嵌合前においては、ワークWからロケートピン20に荷重が加えられていないため、コイルバネ28のバネ力によってロケートピン20は支持軸部材21から離れた状態となる。この場合には、クランプアーム25に対して支持軸部材21の係合突起37や鍔部32が接触していないため、クランプアーム25はスリット23内の格納位置に移動した状態となる。なお、クランプアーム25の重心は、支持ピン50よりも重り部53側に設定されている。このため、クランプアーム25に係合突起37や鍔部32が接触しない状況においては、クランプアーム25は重り部53を下げて格納位置を保持することになる。
Next, the operating state of the
また、図10(b)に示すように、ワークWの下降に伴ってロケートピン20が下降すると、クランプアーム25の重り部53に支持軸部材21の係合突起37が下方から接触し、クランプアーム25を矢印α方向に回動させる。このとき、係合突起37は戻しバネ36を縮めながら凹部35に収容されるため、係合突起37は重り部53の上方に移動することになる。さらに、図10(c)に示すように、ワークWの下降に伴ってロケートピン20が下降すると、クランプアーム25の重り部53に支持軸部材21の鍔部32が下方から接触し、クランプアーム25を矢印α方向に回動させる。そして、図10(d)に示すように、クランプアーム25はスリット23から突出する突出位置に移動し、クランプアーム25の爪部52によってワークWが高さ方向に規制される。このように、クランプアーム25によってワークWをZ軸方向に位置決めすることができ、ワークWの位置決め精度を更に高めることが可能となる。すなわち、前述したロケートピン20および拡径アーム24によってワークWをX軸方向やY軸方向に位置決めするだけでなく、クランプアーム25によってワークWがZ軸方向に位置決めされるため、ワークWの位置決め精度を飛躍的に高めることが可能となる。
Further, as shown in FIG. 10B, when the locate
一方、位置決め装置10からワークWを取り外すため、ワークWからロケートピン20に加えられる荷重を減少させ、コイルバネ28のバネ力によってロケートピン20を上昇させると、図10(c)および(b)に示すように、クランプアーム25の重り部53に係合突起37が上方から接触し、クランプアーム25を矢印β方向に回動させる。その後、ロケートピン20の上昇に伴って係合突起37は凹部35に収容されるため、図10(a)に示すように、係合突起37は重り部53の下方に移動し、クランプアーム25は格納位置に保持された状態となる。このように、ロケートピン20からワークWを取り外す際には、クランプアーム25が突出位置から格納位置に移動するため、クランプアーム25によってワークWの動きを阻害することなく、ロケートピン20からワークWを容易に取り外すことが可能となる。しかも、ワークWからロケートピン20に作用する荷重によって、クランプアーム25を動作させる構造であることから、位置決め装置10にアクチュエータ等を組み込む必要がなく、位置決め装置10の簡素化および低コスト化を達成することが可能となる。
On the other hand, in order to remove the workpiece W from the
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。図示する場合には、ワーク固定治具11に対して1つの位置決め装置10を設けているが、これに限られることはなく、ワーク固定治具11に対して複数の位置決め装置10を設けても良い。また、前述の説明では、1つのロケートピン20に3つの拡径アーム24を設けているが、これに限られることはなく、1つのロケートピン20に4つ以上の拡径アーム24を設けても良く、1つのロケートピン20に2つ以下の拡径アーム24を設けても良い。なお、ロケートピン20の中心C2とロケート穴Waの中心C3とを一致させるためには、1つのロケートピン20に対して3つ以上の拡径アーム24を設けることが望ましい。また、前述の説明では、1つのロケートピン20に3つのクランプアーム25を設けているが、これに限られることはなく、1つのロケートピン20に4つ以上のクランプアーム25を設けても良く、1つのロケートピン20に2つ以下のクランプアーム25を設けても良い。
It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. In the illustrated case, one
前述の説明では、ロケートピン20に対して拡径アーム24が揺動自在に設けられているが、これに限られることはない。拡径アーム24はロケートピン20に対して径方向に移動自在に設けられていれば良く、例えば、ロケートピン20に対して拡径アーム24を回動自在に設けても良い。また、前述の説明では、ロケートピン20に対してクランプアーム25が回動自在に設けられているが、これに限られることはない。例えば、ロケートピン20に対してクランプアーム25を揺動自在に設けても良い。
In the above description, the
前述の説明では、支持軸部材21にカム面としてのテーパ面33を形成しているが、これに限られることはなく、拡径アーム24にカム面を形成しても良く、支持軸部材21と拡径アーム24との双方にカム面を形成しても良い。また、カム面としては、テーパ面に限られることはなく、カム面として傾斜面を形成しても良い。また、図示する場合には、位置決め装置10を用いて平板状のワークWを位置決めしているが、これに限られることはなく、プレス加工が施されたワークWに対して本発明の位置決め装置10を適用しても良い。また、図示する場合には、治具本体15に固定されるベース部材16に対して支持軸部材21を設けているが、これに限られることはなく、治具本体15に対して直に支持軸部材21を設けても良い。すなわち、治具本体15をベース部材16として機能させても良い。
In the above description, the
10 位置決め装置
20 ロケートピン
21 支持軸部材
24 拡径アーム(拡径部材)
25 クランプアーム(クランプ部材)
28 コイルバネ(バネ部材)
33 テーパ面(カム面)
42 突出部
W ワーク
Wa ロケート穴
Wb 外縁部
DESCRIPTION OF
25 Clamp arm (Clamp member)
28 Coil spring (spring member)
33 Tapered surface (cam surface)
42 Protrusion W Work Wa Locate hole Wb Outer edge
Claims (4)
ベース部材に設けられる支持軸部材と、
前記支持軸部材にバネ部材を介して設けられ、前記支持軸部材に対して軸方向に移動自在であるロケートピンと、
前記ロケートピンに設けられ、前記ロケートピンに対して径方向に移動自在である拡径部材と、
を有し、
前記支持軸部材と前記拡径部材との少なくともいずれか一方に、前記支持軸部材の軸方向に対して傾斜するカム面が形成され、
前記ロケートピンが前記バネ部材を縮めて前記支持軸部材に近づく際には、前記カム面に沿って前記拡径部材が径方向外方に移動する一方、
前記バネ部材が伸びて前記支持軸部材から前記ロケートピンが離れる際には、前記カム面に沿って前記拡径部材が径方向内方に移動する、位置決め装置。 A positioning device for positioning a workpiece having a locate hole,
A support shaft member provided on the base member;
A locating pin which is provided on the support shaft member via a spring member and is movable in the axial direction with respect to the support shaft member;
A diameter-expanding member provided on the locate pin and movable in a radial direction with respect to the locate pin;
Have
A cam surface that is inclined with respect to the axial direction of the support shaft member is formed on at least one of the support shaft member and the diameter-expanding member,
When the locate pin contracts the spring member and approaches the support shaft member, the diameter-expanding member moves radially outward along the cam surface,
The positioning device, wherein when the spring member extends and the locate pin is separated from the support shaft member, the diameter-expanding member moves radially inward along the cam surface.
前記拡径部材は、前記ロケートピンの径方向外方に突出する突出部を備え、
前記ワークの前記ロケート穴に前記ロケートピンを挿入する際に、前記ロケート穴の外縁部と前記突出部とは接触する、位置決め装置。 The positioning device according to claim 1,
The diameter-expanding member includes a protruding portion that protrudes radially outward of the locate pin,
A positioning device in which an outer edge portion of the locating hole comes into contact with the protruding portion when the locating pin is inserted into the locating hole of the workpiece.
前記ロケートピンに、3つ以上の前記拡径部材が設けられる、位置決め装置。 The positioning device according to claim 1 or 2,
The positioning device, wherein the locating pin is provided with three or more diameter-expanding members.
前記ロケートピンに設けられ、前記ロケートピンから突出する突出位置と前記ロケートピンに格納される格納位置とに移動自在であるクランプ部材、を有し、
前記ロケートピンが前記支持軸部材に近づく際には、前記クランプ部材は突出位置に向けて移動する一方、
前記ロケートピンが前記支持軸部材から離れる際には、前記クランプ部材は格納位置に向けて移動する、位置決め装置。 In the positioning device according to any one of claims 1 to 3,
A clamp member that is provided on the locate pin and is movable between a protruding position protruding from the locate pin and a retracted position stored in the locate pin;
When the locate pin approaches the support shaft member, the clamp member moves toward the protruding position,
The positioning device, wherein the clamp member moves toward a retracted position when the locate pin moves away from the support shaft member.
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