JP3593208B2 - 3次元芯合わせ装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、3次元芯合わせ装置に関し、詳しくは、垂直軸線から所定角度だけ傾いているワークのクランプされる部位,加工される部位の軸線に位置決めクランプ,加工手段等の工具の軸線を芯合わせする3次元芯合わせ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、位置決め装置,加工装置の先端に設けられた位置決めクランプ,加工手段等の工具の軸線をワークのクランプされる部位,加工される部位の軸線方向に一致させて位置決め,加工等の処理を行なう場合、例えば使用によりワークのクランプされる部位,加工される部位が変形し、位置決め装置,加工装置の軸線方向とワークのクランプされる部位,加工される部位の軸線が揃っていない場合がある。
【0003】
かかる場合、人手により、予め、位置決め装置,加工装置の軸線方向とワークのクランプされる部位,加工される部位の軸線を一致させる予備動作をしてから位置決め,加工等の本操作が行なわれる。
【0004】
例えば、図19に示すように、ビール樽101に使用されたメインテナンスの必要な内蓋(図示せず)をメインテナンス済の新しい内蓋102に交換してビール樽101を再生する場合、この内蓋102はビール樽101の首部103の開口部103Aに螺子締めされる。
この内蓋102の螺子締め作業の際には、人手によるビール樽101の首部103の開口部103Aへの着座までの仮締め作業が必要となる。
【0005】
かかる着座までの仮締め作業の後、ビール樽101の首部103の開口部103Aの位置と内蓋102のXY軸方向(径方向)における位置合せが行なわれ、螺子締め機(図示せず)により、内蓋102の対向する耳部102A,102Aに回転力が与えられ、該内蓋102がビール樽101の首部103の開口部103Aに締め込まれ、図21に示す状態となる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図20,図21に示すように、内蓋102の螺子締め作業の際には、ビール樽101の首部103の軸線P3がビール樽101の垂直軸線P1から傾いている場合があり、確実を期するため、上述のように予め、内蓋102の仮締め作業が必要である。即ち、螺子締め機により、XY軸方向においてのみ、ビール樽101の首部103の開口部103Aの位置と内蓋102の位置合せが行なわれるので、仮締め作業が無ければ内蓋102の雄螺子部102Cがビール樽101の首部103の開口部103Aの雌螺子部103Cにかじることになる。
【0007】
本発明は、上述の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、ワークのクランプされる部位,加工される部位が垂直軸線から所定角度だけ傾いている場合、仮締め作業が無くても、ワークのクランプされる部位,加工される部位の軸線に位置決めクランプ,加工手段等の工具の軸線を自動的に芯合わせした状態でワークの位置決め,加工等の処理を施すことができる3次元芯合わせ装置を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、所定位置から降下自在のテーブルと、テーブルに固設された回転駆動手段と、回転駆動手段の出力軸に一端が連結された第1回転軸と、第1回転軸の他端に設けられた第1の3次元継手(自在継手)と、第1の3次元継手(自在継手)に一端が吊持された第2回転軸と、第2回転軸の途中に設けられ、該第2回転軸の軸方向に伸縮する伸縮機構と、第2回転軸の他端に設けられた第2の3次元継手(自在継手)と、第2の3次元継手(自在継手)に一端が吊持された第3回転軸と、第3回転軸の先端に設けられた工具と、第3回転軸の外周面に軸受を介して保持され、ワークの外周を保持離脱自在のフィンガを有する把持手段とを備えていることを特徴とする。
【0009】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の3次元芯合わせ装置において、テーブルはXY軸方向に移動可能に構成されていることを特徴とする。請求項3記載の発明は、XY軸方向に移動可能なテーブルと、テーブルに固設された回転駆動手段と、回転駆動手段の出力軸に一端が連結された第1回転軸と、第1回転軸の他端に設けられた第1の3次元継手(自在継手)と、第1の3次元継手(自在継手)に一端が吊持された第2回転軸と、第2回転軸の途中に設けられ、該第2回転軸の軸方向に伸縮する伸縮機構と、第2回転軸の他端に設けられた第2の3次元継手(自在継手)と、第2の3次元継手(自在継手)に一端が吊持された第3回転軸と、第3回転軸の先端に設けられた工具と、第3回転軸の外周面に軸受を介して保持され、ワークの外周を保持離脱自在のフィンガを有する把持手段とを備えていることを特徴とする。
【0010】
請求項4記載の発明は、テーブルと、テーブルに固設された回転駆動手段と、回転駆動手段の出力軸に一端が連結された第1回転軸と、第1回転軸の他端に設けられた第1の3次元継手(自在継手)と、第1の3次元継手(自在継手)に一端が吊持された第2回転軸と、第2回転軸の途中に設けられ、該第2回転軸の軸方向に伸縮する伸縮機構と、第2回転軸の他端に設けられた第2の3次元継手(自在継手)と、第2の3次元継手(自在継手)に一端が吊持された第3回転軸と、第3回転軸の先端に設けられた工具と、第3回転軸の外周面に軸受を介して保持され、ワークの外周を保持離脱自在のフィンガを有する把持手段と、ワークを載置するとともに所定位置から上昇自在に構成されたベースプレートとを備えていることを特徴とする。
【0011】
請求項5記載の発明は、請求項4記載の3次元芯合わせ装置において、テーブルはXY軸方向に移動可能に構成されていることを特徴とする。
【0012】
(作用)
請求項1記載の発明においては、予め、ワークのクランプされる部位,加工される部位の軸線がXY軸方向で概略位置出しされ、その状態でワークが固定されている。
【0013】
把持手段のフィンガが開かれた状態では、把持手段のフィンガはワークのクランプされる部位,加工される部位の外周から離脱されている。
この時、テーブルに固定された第1回転軸に、第1の3次元継手を介して第2回転軸が吊り下がり、さらに、第2回転軸に第2の3次元継手を介して第3回転軸,工具,把持手段が吊り下がっている。従って、第2回転軸,第3回転軸は垂直状態になっている。
【0014】
テーブルを降下させると、全体的に当該3次元芯合わせ装置が下がり、把持手段のフィンガはワークのクランプされる部位,加工される部位を掴む位置で停止し、ワークを掴む。
この時、垂直軸線に対してワークのクランプされる部位,加工される部位の軸線が傾斜している場合(傾斜角度は一定でなく、ワークにより種々の値を取る)、把持手段はワークのクランプされる部位,加工される部位の軸線方向に傾こうとする力を受け、これに伴って、第3回転軸の先端に設けられた工具は把持手段を介してワークのクランプされる部位,加工される部位の軸線方向に追従して傾こうとする。
【0015】
しかし、第1の3次元継手から把持手段のフィンガまでの垂直距離は一定になっているので、把持手段が傾こうとしても傾けない。
そこで、テーブルを降下させることにより、第1の3次元継手の位置が下げられる。
その時、把持手段のフィンガはワークのクランプされる部位,加工される部位を保持しているためフィンガの垂直位置はワークのクランプされる部位,加工される部位により固定され、変位しない。これに伴い、伸縮機構により第2回転軸が縮む。
【0016】
これにより、第1の3次元継手に第2回転軸,第2の3次元継手,第3回転軸,工具,把持手段が吊り下げられているのではなく、第2回転軸の伸縮機構から下側の部分,第3回転軸,工具,把持手段は、ワークのクランプされる部位,加工される部位を支持母体として浮いているような状態となり、同時に、垂直状態になっている第2回転軸,第3回転軸が行き場を失って第2の3次元継手か水平方向に変位し、第2回転軸,第3回転軸が傾く。第3回転軸はワークのクランプされる部位,加工される部位の軸線方向に合うように傾き、第3回転軸の軸線方向(工具の軸線方向)がワークのクランプされる部位,加工される部位の軸線方向に一致する。
【0017】
かかる状態で、回転駆動手段が回転されると、その駆動力は第1回転軸→第1の3次元継手→第2回転軸→第2の3次元継手→第3回転軸の順序で工具に伝達する。
請求項2記載の発明においては、基本的な作用は請求項1記載の発明と同様であるが、加えて、テーブルはXY軸方向に移動可能に構成されているので、工具の軸線とワークのクランプされる部位,加工される部位の軸線のXY軸方向における芯ずれは、テーブルのXY軸方向の移動により無くなり、工具の軸線がワークのクランプされる部位,加工される部位の軸線にXY軸方向で一致される。
【0018】
請求項3記載の発明においては、請求項1及び請求項2記載の発明の作用の説明と相違する部分についてのみ説明する。
垂直軸線に対してワークのクランプされる部位,加工される部位の軸線が傾斜している場合(傾斜角度は一定でなく、ワークにより種々の値を取る)、把持手段はワークの軸線方向に傾こうとする力を受け、これに伴って、第3回転軸の先端に設けられた工具は把持手段を介してワークのクランプされる部位,加工される部位の軸線方向に追従して傾こうとする。
【0019】
しかし、把持手段のフィンガはワークのクランプされる部位,加工される部位を保持しているためフィンガの垂直位置はワークのクランプされる部位,加工される部位により固定され、変位しない。第1の3次元継手から把持手段のフィンガまでの垂直距離は一定になっているので、把持手段が傾こうとしても傾けない。
そこで、伸縮機構により第2回転軸が伸びると同時にテーブルがXY軸方向に移動し、垂直状態になっている第2回転軸,第3回転軸が行き場を失って第2の3次元継手が水平方向に変位し、第2回転軸が平行移動するとともに第3回転軸が傾く。
【0020】
第3回転軸はワークのクランプされる部位,加工される部位の軸線方向に合うように傾き、第3回転軸の軸線方向(工具の軸線方向)がワークのクランプされる部位,加工される部位の軸線方向に一致する。
請求項4記載の発明においては、請求項1記載の発明の作用と同様の作用が生じる。
【0021】
請求項5記載の発明においては、請求項2記載の発明の作用と同様の作用が生じる。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施の形態について説明する。
【0023】
図1ないし図13は請求項1及び請求項2記載の発明の実施の形態に係わる3次元芯合わせ装置を示す。ワークとしてビール樽(容器)を挙げ、容器の一端部に形成された首部の開口部に内蓋を嵌め込むとともに、3次元芯合わせ装置として容器の内蓋の締込装置を挙げ、容器の内蓋の締込装置により、容器の首部の開口部に内蓋を螺子締めする場合について説明する。なお、本発明の実施の形態においては、ワークとしての容器の内蓋については、従来例と同一の符号を付し、その説明を省略する。
【0024】
図1,図2は、本発明の実施の形態に係わる3次元芯合わせ装置の上半分,下半分をそれぞれ示す断面図である。両図面における一点鎖線X−Xを結ぶことにより、3次元芯合わせ装置が構成される。
図3は3次元芯合わせ装置の全体を示す。図において、符号1は3次元芯合わせ装置で、この3次元芯合わせ装置1は昇降装置2を有している。図3,図4により昇降装置2を説明する。
【0025】
昇降装置2は、フレーム3と、フレーム3に立設されたねじ軸4と、ねじ軸4の上端に設けられたモータ(図示せず)と、ねじ軸4に螺合する垂直板5と、フレーム3に立設されねじ軸4の両側に配置されたロッド6,6と、垂直板5に取り付けられたガイド6A,6Aと、フレーム3の上端に設けられた滑車7,8と、滑車7,8を介して一端が垂直板5に連結されたチェーン9と、チェーン9の他端に連結されたカウンタウェィト10とを備え、ねじ軸4の回転により垂直板5を昇降させるようになっている。垂直板5に取り付けられたガイド6A,6Aは該垂直板5が昇降する際、ロッド6,6に沿って直動する。
【0026】
垂直板5にはブラケット11が固定され、このブラケット11の上にはテーブル12が配置されている。ブラケット11の上面11AにはX軸レール13,13が固設され、テーブル12の下面12AにはY軸レール14,14が固設されている。X軸レール13,13の上に4つのガイド部材12Bを介してY軸レール14,14が直交して配置されている。4つのガイド部材12Bにより、ブラケット11に対してテーブル12がXY軸方向に移動可能になっている。
【0027】
図1,図2において、テーブル12には円筒部材15が固設され、円筒部材15にはマニホールド16が固定されている。このマニホールド16上にはモータからなる回転駆動手段17が固定されている。円筒部材15の内周面15Aには軸受18,18が保持され、マニホールド16の内周面16Aには軸受19が保持されている。マニホールド16の内周面16Aには環状溝20が形成され、この環状溝20には該マニホールド16の径方向に形成されたエア通路21の一端が連通し、エア通路21の他端は該マニホールド16の外周面16Bに形成されたエアポート22に連通している。
【0028】
軸受18,18,19に第1回転軸23が支持され、第1回転軸23の一端23Aは回転駆動手段17の出力軸17Aに連結されている。
第1回転軸23には、環状溝20に一端が連通するエア軸路24が形成されている。第1回転軸23の外周面23Bにはエルボ25が固定され、このエルボ25にエア軸路24の他端が連通している。
【0029】
第1回転軸23の他端23Cにユニバーサルジョイントからなる第1の3次元継手26が設けられている。第1の3次元継手26に第2回転軸27(図1,図2に跨って図示)の一端が連結されている。
第2回転軸27は、一端側のシャフト27Aに設けられたスプライン受け部材28と、他端側のシャフト27Bに設けられるとともにスプライン受け部材28内に挿入されたスプラインシャフト29とを有し、スプライン受け部材28とスプラインシャフト29とで伸縮機構30を構成している。この伸縮機構30は第2回転軸27の途中に設けられており、この伸縮機構30の伸縮により、該第2回転軸27が伸縮する。
【0030】
伸縮機構30のスプライン受け部材28は円筒部材31と、円筒部材31の内周面31Aに挿入して固定され軸方向に沿って縦溝32Aが環状に形成されたスプラインナット32とで構成されている。
【0031】
スプラインシャフト29はスプラインナット32の縦溝32Aを摺動自在となっており、スプラインシャフト29の先端に設けられたストッパ33がスプラインナット32の上面32Bに当接している。従って、伸縮機構30は、後述する第3回転軸35,把持手段48等の重力で軸方向に伸びた状態になっており、スプライン受け部材28がスプラインシャフト29を吊り下げて支持するようになっている。
【0032】
第2回転軸27の他端側のシャフト27Bに第2の3次元継手34が設けられている。第2の3次元継手34に第3回転軸35が吊り下げられている。
図5に示すように、第3回転軸35は、第2の3次元継手34に連結された一端側のシャフト35Aと、空気孔36Aを有する蓋36Bを介してシャフト35Aに固定された円筒部材36と、円筒部材36に取り付けられ空気管38を介して前記第1回転軸23のエルボ25に接続されたエルボ37と、円筒部材36の図面上の下端に固設されたロッドホルダ39と、円筒部材36内に配置されたボールスプライン40と、ボールスプライン40を摺動するとともに一端にピストン42Aを有し、ピストン42Aとボールスプライン40の上端40Aの間で空気室41を形成してなるピストンロッド42と、円筒部材36とボールスプライン40の間に嵌め込まれたキー43と、ピストンロッド42の他端に固定されたツールブロック44と、ツールブロック44とロッドホルダ39の間に装着された圧縮バネ45とで構成され、エルボ37と空気室41は円筒部材36の径方向に形成した空気通路36Cを介して連通している。
【0033】
なお、ロッドホルダ39に対してツールブロック44が接離自在になっており、ピストンロッド42がツールブロック44の底壁面44Aを押圧することにより、ツールブロック44はロッドホルダ39から離れて下方にシフトするようになっている。
図5には、第1回転軸23のエルボ25,空気管38,エルボ37から空気室41内に空気が供給された状態が示されており、この状態では、ピストンロッド42のピストン42Aが蓋36Bに押し当てられ、上方に移動したピストンロッド42とともにツールブロック44は上方にシフトした位置にある。即ち、圧縮バネ45が上方に移動された状態のツールブロック44とロッドホルダ39の間で圧縮され、ピストンロッド42は圧縮バネ45の付勢力に抗してピストンロッド42が上がり、ツールブロック44はロッドホルダ39に当接している。
【0034】
図5に示す状態から空気室41内の空気が抜かれると、圧縮バネ45の付勢力によりピストンロッド42が下がり、圧縮バネ45が元の状態に復元し、従って、ツールブロック44が下方にシフトするようになっている。
そして、ツールブロック44に、軸線P2に対して対称に爪46,46からなる工具が下方に向けて突設されるとともにプッシャ47が設けられている。図10,図13に示すように、爪46,46は内蓋102の耳部102A,102Aに回転力を与えるものである。プッシャ47は内蓋102の凹部102Bの内側底102Dを押圧するものである。
【0035】
図2,図5に示すように、第3回転軸35の円筒部材36の外周面36Dに静止状態で把持手段48が軸受49,49を介して保持され、把持手段48はビール樽101の首部103の外周を保持離脱自在に構成されている。
図2,図5ないし図9に示すように、把持手段48は、軸受49,49に支持される筒部50A,この筒部50Aの両側に一体に設けられたプレート50F及びプレート50F上のレール50B,50Bを有する支持体50と、支持体50の端部に固定した垂直板50C,50Cにそれぞれ固定されたエアシリンダ51,51と、レール50B,50B上を図2の左右方向に摺動するブロック体52,52と、ブロック体52,52にそれぞれ固定されビール樽101の首部103を把持するく字状のフィンガ53,53と、支持体50の筒部50Aの下端内周面50Dに取り付けられたリング54(図5に図示)と、フィンガ移動量調整装置55と、垂直板50Cとブロック体52の外側面52Aの間を囲む外側蛇腹56A,56Aと、支持体50の筒部50Aの側面50Eとブロック体52の内側面52Bの間を囲む内側蛇腹56B,56Bとを有している。
【0036】
前記フィンガ移動量調整装置55は、支持体50の筒部50Aに回転自在に軸着された円板型リンク57と、リンク部材58,58とを有し、リンク部材58,58の各一端に設けたピン58A,58Aが該円板型リンク57の円周方向にそって移動自在になっており、リンク部材58,58の各他端に設けたピン58B,58Bはブロック体52,52に軸着されている。ブロック体52,52が開閉することにより、ピン58B,58Bを中心としてリンク部材58,58が回動するようになっている。
【0037】
フィンガ移動量調整装置55により、ビール樽101の首部103の軸線P3のXY方向の位置がビール樽101の外周面101Aに対して図面上の正しい位置からずれていても、ビール樽101の首部103にフィンガ53,53が追従するようにエアシリンダ51,51が作動する。
なお、図3に示すように、ビール樽101はトッププレートコンベヤ59上に載置され、図11に示す一対のく字状のフィンガ60A,60Aからなるビール樽用クランプ60に挟持されてXY方向の位置決めがなされる。また、図1,図3において、符号61は円形ガイド61Aを先端に取り付けてなる円筒部材を示す。
【0038】
次に、本発明の実施の形態における作用を説明する。
図3に示すように、ビール樽101はトッププレートコンベヤ59上に載置されている。予め、ビール樽101の垂直軸線P1がXY軸方向で概略位置出しされ、その状態でビール樽用クランプ60(図11に図示)によりビール樽101が固定されている。
【0039】
テーブル12はXY軸方向に移動可能に構成されているので、爪46,46からなる工具の軸線P2(第3回転軸35の軸線と一致)とビール樽101の首部103の軸線P3のXY軸方向における芯ずれは、テーブル12のXY軸方向の移動により無くなり、爪46,46からなる工具の軸線P2がビール樽101の首部103の軸線P3にXY軸方向で一致する。
【0040】
把持手段48のフィンガ53,53が開かれた状態では、把持手段48のフィンガ53,53はビール樽101の首部103の外周から離脱されている。
図3に示す状態から昇降装置2によりテーブル12が降下されると、図1,図2に示す状態となり、全体的に当該3次元芯合わせ装置1が下げられ、把持手段48のフィンガ53,53はビール樽101の首部103を掴む位置で停止する。
【0041】
この時、テーブル12に固定された第1回転軸23に、第1の3次元継手26を介して第2回転軸27が吊り下がり、さらに、第2回転軸27に第2の3次元継手34を介して第3回転軸35,爪46,46からなる工具,把持手段48が吊り下がっている。従って、第2回転軸27,第3回転軸35は重力により垂直状態になっている。
【0042】
そして、把持手段48のフィンガ53,53が開かれた状態では、位置決めピン50G,50Gが円筒部材61のガイド61Aの内側に当接し、3次元芯合わせ装置1を垂直状態に保つ働きをする。即ち、円筒部材61のガイド61Aは、3次元芯合わせ装置1の全体が上下動する場合、該3次元芯合わせ装置1を垂直に保つ機能を有する。
【0043】
続いて、把持手段48においては、エアシリンダ51,51が作動し、レール50B,50B上をブロック体52,52が摺動され、図9に示すようにフィンガ53,53によりビール樽101の首部103が掴まれる。この時、フィンガ移動量調整装置55により、ビール樽101の首部103の軸線P3のXY軸方向の位置がビール樽101の外周面101Aに対して図面上の正しい位置からずれていても、ビール樽101の首部103の外周にフィンガ53,53が追従するようにエアシリンダ51,51が作動する。
【0044】
そして、ビール樽101の垂直軸線P1に対してビール樽101の首部103の軸線P3が傾斜している場合(首部103の傾斜角度は一定でなく、ビール樽101の首部103により種々の値を取る)、当該3次元芯合わせ装置1及びビール樽101の首部103は図12,図13に示す状態となる。以下、説明する。
図1,図2,図12,図13において、フィンガ53,53でビール樽101の首部103の外周が把持されることにより、把持手段48はビール樽101の首部103の軸線P3の方向に傾こうとする力を受ける。これに伴って、第3回転軸35の先端に設けられた爪46,46からなる工具は把持手段48を介してビール樽101の首部103の軸線P3の方向に追従して傾こうとする。
【0045】
しかし、第1の3次元継手26から把持手段48のフィンガ53,53までの垂直距離L(図12に図示)は一定になっているので、把持手段48が傾こうとしても傾けない。
そこで、テーブル12を降下させることにより、第1の3次元継手26はA1点からA2点に位置が下げられる。この際、重力で最大限伸びた状態の伸縮機構30により、第2回転軸27が縮んでいる(縮み量α)。なお、図12にはテーブル12が上述したXY軸方向に移動する場合も図示している。
【0046】
その時、把持手段48のフィンガ53,53はビール樽101の首部103を保持しているためフィンガ53,53の垂直位置はビール樽101の首部103により固定され、変位しない。
これにより、第1の3次元継手26に第2回転軸27,第2の3次元継手34,第3回転軸35,爪46,46からなる工具,把持手段48は吊り下げられているのではなく、第2回転軸27の伸縮機構30から下側の部分,第3回転軸35,爪46,46からなる工具,把持手段48が、該把持手段48のフィンガ53,53がビール樽101の首部103が把持した状態で、浮いているような状態となる。同時に、垂直状態になっている第2回転軸27,第3回転軸35が行き場を失って第2の3次元継手34が、点Cを中心としてB1点からB2点に回転し、水平方向に変位し、第2回転軸27,第3回転軸35が傾く。
【0047】
これに伴い、縮んでいた伸縮機構30を構成要件としている第2回転軸27が伸びる(伸び量β)。ここで、縮み量α≧伸び量βとなっている。重力で最大限伸びた状態の伸縮機構30により第2回転軸27が縮む。第3回転軸35は首部103の軸線P3の方向に合うように傾き、第3回転軸35の軸線方向(爪46,46からなる工具の軸線P2の方向)がビール樽101の首部103に一致する。
【0048】
かかる状態で、回転駆動手段17が駆動されると、その駆動力は第1回転軸23→第1の3次元継手26→第2回転軸27→第2の3次元継手34→第3回転軸35→ツールブロック44の順序で爪46,46からなる工具に伝達する。
プッシャ47が内蓋102の凹部102Bの内側底102Dを押圧しながら、図10に示すように、爪46,46からなる工具により内蓋102の耳部102A,102Aに回転力が伝達され、該内蓋102が首部103の開口部103Aに締め込まれる。
【0049】
以上の如き構成によれば、ビール樽101の首部103がビール樽101の垂直軸線P1から所定角度だけ傾いている場合、ビール樽101の首部103の軸線P3の傾きが種々の値をとっても、ビール樽101の首部103の軸線P3に合わせて、ビール樽101の首部103から把持手段48を介して第3回転軸35を自動的に傾ける力が伝達されるので、第2回転軸27が第1の3次元継手26を中心として傾くとともに第3回転軸35が第2の3次元継手34を中心として傾き、種々の値をとるビール樽101の首部103の軸線P3の傾きに、第2回転軸27,第3回転軸35の傾き,伸縮機構30による第2回転軸27の伸び量を自動的に追従変化させることができる。
【0050】
従って、仮締め作業による予備動作が無くても、第3回転軸35に設けた爪46,46からなる工具の軸線P2をビール樽101の首部103の軸線P3に自動的に芯合わせした状態でビール樽101の首部103に内蓋102を螺子締めすることができる。
なお、本発明の実施の形態においては、容器としてビール樽を例に挙げて説明したが、これに限定されることはない。
【0051】
また、本発明の実施の形態においては、ワークとしてビール樽(容器)を挙げ、容器の一端部に形成された首部の開口部に内蓋を嵌め込むとともに、3次元芯合わせ装置として容器の内蓋の締込装置を挙げ、容器の内蓋の締込装置により、容器の首部の開口部に内蓋を螺子締めする場合について説明したが、当然のことながら容器の内蓋の緩め装置にも適用できる。容器としてビール樽以外のドラム缶,酸素ボンベ,消化ボンベ等にも適用できる。また、容器をクランプして位置決めする以外の加工対象物にも適用でき、例えば、工具としてドリルを挙げることができる。
【0052】
さらに、本発明の実施の形態においては、テーブル12がXY軸方向に移動可能になっている場合について説明したが、爪46,46からなる工具の軸線P2とビール樽101の首部103の軸線P3がXY軸方向で一致していることを条件として、テーブル12を上下方向にのみ移動させることもできる。この場合も、図14に示すように、図12,図13で説明した本発明の実施の形態における作用と同様の作用が生じ、本発明の実施の形態における効果と同様の効果を奏する。
【0053】
そして、本発明の実施の形態においては、図12,図13に示すように、ビール樽101の垂直軸線P1に対してビール樽101の首部103の軸線P3が傾斜している場合について説明したが、ビール樽101の垂直軸線P1に対してビール樽101の首部103の軸線P3が垂直になっており、ビール樽101の首部103に内蓋102が斜めにセットされた場合についても適用できる。この場合には、内蓋102はビール樽101の首部103に強制的に合致して締め込まれる。
【0054】
図15ないし図17は請求項3記載の発明の実施の形態に係わる3次元芯合わせ装置を示す。請求項3記載の発明の実施の形態に係わる3次元芯合わせ装置は、請求項1及び請求項2記載の発明の実施の形態に係わる3次元芯合わせ装置と基本的には同様の構成であり、同一構成部分については同一符号を付して相違する部分についてのみ説明する。ワークとしてビール樽(容器)を挙げ、容器の一端部に形成された首部の開口部に内蓋(従来例と同一の符号を付し、その説明を省略する)を嵌め込むとともに、3次元芯合わせ装置として容器の内蓋の締込装置を挙げ、容器の内蓋の締込装置により、容器の首部の開口部に内蓋を螺子締めする場合について説明する。
【0055】
図16,図17は、本発明の実施の形態に係わる3次元芯合わせ装置の上半分,下半分をそれぞれ示す断面図である。両図面における一点鎖線W−Wを結ぶことにより、3次元芯合わせ装置が構成される。
図16,図17において、テーブル12はXY軸方向に移動可能に構成されている。
【0056】
第2回転軸27は、一端側のシャフト27Aに設けられたスプライン受け部材28と、他端側のシャフト27Bに設けられるとともにスプライン受け部材28内に挿入されたスプラインシャフト29とを有している。
スプライン受け部材28と、スプラインシャフト29と、一端側のシャフト27Aに設けられたブラケット71Aと他端側のシャフト27Bに設けられたブラケット71Bの間に装着された引張りスプリング71Cとでバネ型の伸縮機構71が構成されている。この伸縮機構71は第2回転軸27の途中に設けられている。伸縮機構71のスプライン受け部材28は、円筒部材31と、円筒部材31の内周面31Aに挿入して固定され軸方向に沿って縦溝32Aが環状に形成されたスプラインナット32とで構成されている。スプラインシャフト29は、スプラインナット32の縦溝32Aを摺動自在となっており、スプラインシャフト29の先端に設けられたストッパ33はスプラインナット32の上面32Bから浮いている。この伸縮機構71が該第2回転軸27の軸方向に伸びることにより、第2回転軸27が伸びるようになっている。
【0057】
しかして、本発明の実施の形態においては、ビール樽101の垂直軸線P1に対してビール樽101の首部103の軸線P3が傾斜している場合(傾斜角度は一定でなく、ビール樽101により種々の値を取る)、把持手段48はビール樽101の首部103の軸線P3の方向に傾こうとする力を受け、これに伴って、第3回転軸35の先端に設けられた爪46,46からなる工具は把持手段48を介してビール樽101の首部103の軸線P3の方向に追従して傾こうとする。
【0058】
しかし、把持手段48のフィンガ53,53はビール樽101の首部103を保持しているためフィンガ53,53の垂直位置はビール樽101の首部103により固定され、変位しない。第1の3次元継手26から把持手段48のフィンガ53,53までの垂直距離Lは一定になっているので、把持手段48が傾こうとしても傾けない。
【0059】
そこで、伸縮機構71により第2回転軸27が伸びると同時にテーブル12がXY軸方向に移動し、垂直状態になっている第2回転軸27,第3回転軸35が行き場を失って第2の3次元継手34が水平方向に変位し、第2回転軸27が平行移動するとともに第3回転軸35が傾く。
第3回転軸35はビール樽101の首部103の軸線P3の方向に合うように傾き、第3回転軸35の軸線方向(爪46,46からなる工具の軸線P2の方向)がビール樽101の首部103の軸線P3の方向に一致する。
【0060】
本発明の実施の形態に係わる3次元芯合わせ装置によれば、請求項1及び請求項2記載の発明の実施の形態に係わる3次元芯合わせ装置と同様の効果を奏する。
図18は請求項4及び請求項5記載の発明の実施の形態に係わる3次元芯合わせ装置を示す。
請求項4及び請求項5記載の発明の実施の形態に係わる3次元芯合わせ装置は、請求項1及び請求項2記載の発明の実施の形態に係わる3次元芯合わせ装置と基本的には同様の構成であり、同一構成部分については同一符号を付して相違する部分についてのみ説明する。ワークとしてビール樽(容器)を挙げ、容器の一端部に形成された首部の開口部に内蓋(従来例と同一の符号を付し、その説明を省略する)を嵌め込むとともに、3次元芯合わせ装置として容器の内蓋の締込装置を挙げ、容器の内蓋の締込装置により、容器の首部の開口部に内蓋を螺子締めする場合について説明する。
【0061】
図に示すように、固定台81にサポート部材81Aが固定され、このサポート部材81A上にテーブル12がXY軸方向に移動可能になっており、上下方向で固定されていない。
ビール樽101がベースプレート82上に位置決め載置されている。ベースプレート82はエアシリンダ83Aを有するリフト装置83により所定位置から上昇自在に構成されており、このベースプレート82の上昇により請求項1及び請求項2記載の発明の実施の形態に係わるテーブル12の降下と同様の作用が生じる。即ち、ベースプレート82の上昇により、ビール樽101の首部103の傾きが種々の値をとっても、これに第2回転軸27,第3回転軸35が追従して傾き,第3回転軸35に設けた爪46,46からなる工具の軸線P2をビール樽101の首部103の軸線P3に自動的に芯合わせすることができる。
【0062】
なお、本発明の実施の形態においては、容器としてビール樽を例に挙げて説明したが、これに限定されることはない。
また、本発明の実施の形態においては、テーブル12がXY軸方向に移動可能になっている場合について説明したが、爪46,46からなる工具の軸線P2とビール樽101の首部103の軸線P3がXY軸方向で一致することを条件として、ベースプレート82を上下方向にのみ移動させることもできる。
【0063】
【発明の効果】
請求項1記載の発明によれば、ワークのクランプされる部位,加工される部位が垂直軸線から所定角度だけ傾いている場合、ワークのクランプされる部位,加工される部位軸線の傾きが種々の値をとっても、ワークのクランプされる部位,加工される部位の軸線に合わせて、ワークのクランプされる部位,加工される部位から把持手段を介して第3回転軸を自動的に傾ける力が伝達されるので、第2回転軸が第1の3次元継手を中心として傾くとともに第3回転軸が第2の3次元継手を中心として傾き、種々の値をとるワークのクランプされる部位,加工される部位の軸線の傾きに、第2回転軸,第3回転軸の傾き,伸縮機構による第2回転軸の伸み量を自動的に追従変化させることができる。
【0064】
従って、予備動作が無くても、第3回転軸に設けた位置決めクランプ,加工工具等の工具の軸線をワークの軸線に自動的に芯合わせした状態でワークの位置決め,加工等の処理を施すことができる効果を奏する。
請求項2記載の発明によれば、請求項1記載の発明と同様の効果を奏する。
加えて、第1回転軸とワークのクランプされる部位,加工される部位の軸線がXY軸方向で位置出しがされていなくても、テーブルがXY軸方向に移動することにより、ワークのクランプされる部位,加工される部位の軸線に第3回転軸に設けた位置決めクランプ,加工工具等の工具の軸線をXY軸方向で芯合わせすることができる。
【0065】
請求項3記載の発明によれば、請求項1及び請求項2記載の発明と同様の効果を奏する。
請求項4記載の発明においては、請求項1記載の発明の作用と同様の効果を奏し、ベースプレートの上昇によりワークの軸線の傾きが種々の値をとっても、第3回転軸に設けた位置決めクランプ,加工工具等の工具の軸線をワークの軸線に自動的に芯合わせすることができる。
請求項5記載の発明においては、請求項2記載の発明と同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1及び請求項2記載の発明の実施の形態に係わる3次元芯合わせ装置の上半分を示す断面図である。
【図2】同3次元芯合わせ装置の下半分を示す断面図である。
【図3】同3次元芯合わせ装置を示す全体図である。
【図4】同3次元芯合わせ装置の平面図である。
【図5】図2の第3回転軸を示す拡大断面図である。
【図6】図2の把持手段の正面図である。
【図7】図6の一点鎖線Y−Yで切断した矢視図である。
【図8】図7の一点鎖線Z−Zで切断した断面図である。
【図9】図2のフィンガを示す平面図である。
【図10】第3回転軸の先端の工具(爪)を示す平面断面図である。
【図11】ビール樽用クランプを示す平面図である。
【図12】同3次元芯合わせ装置の作用状態説明図である。
【図13】内蓋の螺子締め状態を示す作用状態説明図である。
【図14】同発明の実施の形態に係わる3次元芯合わせ装置のテーブルをXY軸方向に移動しない場合の作用状態説明図である。
【図15】請求項3記載の発明の実施の形態に係わる3次元芯合わせ装置の作用状態説明図である。
【図16】請求項3記載の発明の実施の形態に係わる3次元芯合わせ装置の上半分を示す断面図である。
【図17】同3次元芯合わせ装置の下半分を示す断面図である。
【図18】請求項4及び請求項5記載の発明の実施の形態に係わる3次元芯合わせ装置を示す全体図である。
【図19】ビール樽及び内蓋を示す斜視図である。
【図20】首部が傾斜した状態を示すビール樽の外観図である。
【図21】ビール樽の首部に螺子締めされた内蓋の状態を示す断面図である。
【符号の説明】
1 3次元芯合わせ装置
2 昇降装置
12 テーブル
12B ガイド部材
17 回転駆動手段(モータ)
17A 出力軸
23 第1回転軸
26 第1の3次元継手
27 第2回転軸
30 伸縮機構
34 第2の3次元継手
35 第3回転軸
46 爪(工具)
48 把持手段
53 フィンガ
101 ビール樽
102 内蓋
103 首部
Claims (5)
- 所定位置から降下自在のテーブルと、テーブルに固設された回転駆動手段と、回転駆動手段の出力軸に一端が連結された第1回転軸と、第1回転軸の他端に設けられた第1の自在継手と、第1の自在継手に一端が吊持された第2回転軸と、第2回転軸の途中に設けられ、該第2回転軸の軸方向に伸縮する伸縮機構と、第2回転軸の他端に設けられた第2の自在継手と、第2の自在継手に一端が吊持された第3回転軸と、第3回転軸の先端に設けられた工具と、第3回転軸の外周面に軸受を介して保持され、ワークの外周を保持離脱自在のフィンガを有する把持手段とを備えていることを特徴とする3次元芯合わせ装置。
- テーブルはXY軸方向に移動可能に構成されていることを特徴とする請求項1記載の3次元芯合わせ装置。
- XY軸方向に移動可能なテーブルと、テーブルに固設された回転駆動手段と、回転駆動手段の出力軸に一端が連結された第1回転軸と、第1回転軸の他端に設けられた第1の自在継手と、第1の自在継手に一端が吊持された第2回転軸と、第2回転軸の途中に設けられ、該第2回転軸の軸方向に伸縮する伸縮機構と、第2回転軸の他端に設けられた第2の自在継手と、第2の自在継手に一端が吊持された第3回転軸と、第3回転軸の先端に設けられた工具と、第3回転軸の外周面に軸受を介して保持され、ワークの外周を保持離脱自在のフィンガを有する把持手段とを備えていることを特徴とする3次元芯合わせ装置。
- テーブルと、テーブルに固設された回転駆動手段と、回転駆動手段の出力軸に一端が連結された第1回転軸と、第1回転軸の他端に設けられた第1の自在継手と、第1の自在継手に一端が吊持された第2回転軸と、第2回転軸の途中に設けられ、該第2回転軸の軸方向に伸縮する伸縮機構と、第2回転軸の他端に設けられた第2の自在継手と、第2の自在継手に一端が吊持された第3回転軸と、第3回転軸の先端に設けられた工具と、第3回転軸の外周面に軸受を介して保持され、ワークの外周を保持離脱自在のフィンガを有する把持手段と、ワークを載置するとともに所定位置から上昇自在に構成されたベースプレートとを備えていることを特徴とする3次元芯合わせ装置。
- テーブルはXY軸方向に移動可能に構成されていることを特徴とする請求項4記載の3次元芯合わせ装置。
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