JP3858524B2

JP3858524B2 - Work positioning apparatus and positioning method

Info

Publication number: JP3858524B2
Application number: JP22397399A
Authority: JP
Inventors: 輝夫瀬川; 博司井上
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1999-08-06
Filing date: 1999-08-06
Publication date: 2006-12-13
Anticipated expiration: 2019-08-06
Also published as: JP2001047283A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ワークを上部にて位置決め支持する複数の位置決め具を、ガイドレールに沿って水平方向に移動可能に設けて異種のワークに対応可能としたワーク位置決め装置および位置決め方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ワークとして、例えば自動車の車体パネル部品の所定部位を、ロボットなどを用いて溶接する際には、位置決め具により車体パネル部品を位置決め固定した状態で溶接作業を行う必要がある。一方車体パネル部品は車種によって形状や大きさが異なり、このため上記位置決め具が固定されたものであると、異種の車体パネル部品に対応できず、汎用性が乏しいものとなる。
【０００３】
このため、上記した位置決め具を、異種のワークに対して位置決めできるよう移動可能に設けたワーク位置決め装置として、図１０に正面図、図１１に図１０の左側面図で示す。このワーク位置決め装置は、図１０中で左右方向に延長されたボールねじ１が、図１１中で左右方向に複数（ここでは４本）並列配置されている。
【０００４】
各ボールねじ１の両端は、図１１中で左右方向に延長される一対の支持フレーム３に固定支持されている。支持フレーム３は支持脚５上に固定され、支持フレーム５上には、ボールねじ１と平行な２本のガイドフレーム７が延長配置されている。各ガイドフレーム７の図１１中で左右両側部には、上下で対をなすガイドレール９が設けられ、この各ガイドレール９に沿って複数の位置決め具となるマニピュレータユニット１１が移動可能に配置されている。マニピュレータユニット１１の上部には、図１０に示されているワークＷを位置決め固定する位置決め治具１３が設けられている。
【０００５】
なお、図１１中で左側のガイドフレーム７の右側部のガイドレール９にガイドされるマニピュレータユニット１１は省略してある。
【０００６】
マニピュレータユニット１１には、ブラケット１５を介してナット１７およびモータ１９がそれぞれ装着され、ナット１７はボールねじ１に螺合している。上記したナット１７およびモータ１９には、それぞれプーリ２１および２３が設けられ、各プーリ２１，２３相互はタイミングベルト２５により連動連結されている。上記したモータ１９およびナット１７などの駆動機構は、図１０では一つのマニピュレータユニット１１についてのみ図示してあり、他のマニピュレータユニット１１については省略してある。
【０００７】
また、上記したワーク位置決め装置は、ボールねじ１とガイドレール９とが相互に上下に配置される構成であることから、高さ方向の寸法が比較的大きくなっている。このため、ワーク位置決め装置を、フロアＦを掘削して設けたピットＰ内に設置し、位置決め治具１３の上下高さ位置が低くなるようにしている。これにより作業者は、ワークＷの位置決め治具１３へのセット作業が容易となる。
【０００８】
上記したワーク位置決め装置においては、モータ１９の駆動により、ナット１７が回転し、これに伴い、ナット１７およびモータ１９が取り付けられているマニピュレータユニット１１が、ガイドレール９に沿って移動し、ワークＷを位置決め固定するための所定の位置に停止する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来のワーク位置決め装置にあっては、複数のボールねじ１に対応した数のガイドレール９が必要であることから、その分部品点数が増大する上、ワークセット作業を容易にするためのピットＰも必要であることから、設備コストが高いものとなる。
【００１０】
また、溶接作業時に発生するスパッタなどの飛散物が、ワーク下方に落下し、ボールねじ１などの駆動機構に付着すると、作動不良が発生し、特にタイミングベルト２５に付着した場合にはタイミングベルト２５が切断することもある。切断したタイミングベルト２５が、図１０において中央部分のものであると、それより外側の駆動ユニットを取り外した上で、新たなタイミングベルトを取り付ける必要があり、多大な作業工数を要する。このため、生産ラインの停止時間が長くなり、製造コストの上昇を招く。
【００１１】
そこで、この発明は、ガイドレールを複数の位置決め具に対して共通化させるとともに、装置全体の高さ寸法を小さくすることで設備コストを低下させ、さらに、位置決めされたワークに対して溶接作業を行った場合のスパッタなどの飛散物がボールねじなどの駆動機構に付着しないようにすることを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１の発明は、ワークを上部にて位置決め支持する複数の位置決め具を、ガイドレールに沿って水平方向に移動可能に設けて異種のワークに対応可能としたワーク位置決め装置において、前記位置決め具の下方に位置する複数のボールねじを、位置決め具の移動方向と水平面内にて直交する方向に並列配置し、前記複数のボールねじにそれぞれ螺合するナット部材を、前記複数の位置決め具と一体移動するよう位置決め具側に取り付け、前記複数のボールねじの並列配置方向両端側方に、前記複数の位置決め具の移動をガイドする一対のガイドレールを設けた構成としてある。
【００１３】
このような構成のワーク位置決め装置によれば、ボールねじの回転により、このボールねじに螺合しているナット部材がボールねじ上を移動し、この移動に伴い位置決め具が、ガイドレールに沿って移動し、ワークに対して位置決めを行う所定の位置にて停止する。
【００１４】
請求項２の発明は、請求項１の発明の構成において、位置決め具の移動は、ボールねじの端部に設けられ、ボールねじを回転させる回転駆動機構によってなされる。
【００１５】
上記構成によれば、回転駆動機構の駆動により、ボールねじがナット部材に対して回転し、これによりナット部材と一体の位置決め具がガイドレールに沿って移動する。
【００１６】
請求項３の発明は、請求項２の発明の構成において、ボールねじと回転駆動機構との間に回転伝達軸を設けた。
【００１７】
上記構成によれば、回転駆動機構の回転駆動力は、回転伝達軸を介してボールねじに伝達される。
【００１８】
請求項４の発明は、請求項２または３の発明の構成において、回転駆動機構とボールねじとの間の動力連結部に、カップリング機構を設けた。
【００１９】
上記構成によれば、回転駆動機構の回転動力は、カップリング機構を介して直接ボールねじへ、またはカップリング機構、回転伝達軸、カップリング機構を介してボールねじへ伝達される。
【００２０】
請求項５の発明は、請求項１ないし４のいずれかの発明の構成において、複数のボールねじの上部に位置して位置決め具を保持し、かつ幅方向両端がガイド部を介して一対のガイドレールにガイドされるスライドテーブルを設け、このスライドテーブルは、ナット部材が下面に装着される下部プレートと、前記位置決め具の下部を保持する上部プレートとを有し、前記スライドテーブルの前記下部プレートと前記上部プレートとの間に、長手方向両端が支持されてボールねじのほぼ全長を覆うカバーを設けた。
【００２１】
上記構成によれば、スライドテーブルに保持された位置決め具は、ガイド部がガイドレールに沿ってスライド移動することで移動する。また、ボールねじ全体は上部がカバーにより覆われており、このためワークに対し位置決めした状態で溶接作業を行った際のスパッタなどの飛散物のボールねじなどの駆動機構への付着が回避される。
【００２２】
請求項６の発明は、請求項５の発明の構成において、スライドテーブルは、カバーの長手方向両端より内側部分を移動可能に支持する。
【００２３】
上記構成によれば、スライドテーブルは、ガイドレールに沿って移動する際にカバーを支持する。
【００２４】
請求項７の発明は、請求項５または６の発明の構成において、カバーは、透明板で構成されている。
【００２５】
上記構成によれば、透明板のカバーにより、カバー下部のボールねじが設けられた駆動機構部を目視できる。
【００２６】
請求項８の発明は、請求項５ないし７のいずれかの発明の構成において、カバーは長手方向に複数に分割され、この複数に分割されたカバーは、幅方向両端部が、ボールねじの軸方向に延長されてその両端が支持される一対のカバ取付用バー上に取り付けられている。
【００２７】
上記構成によれば、分割したカバーを、カバー取付用バーから適宜外すことで、該当する部位のみのメンテナンス作業が可能となる。
【００２８】
請求項９の発明は、位置決め具の下方に位置する複数のボールねじを、位置決め具の移動方向と水平面内にて直交する方向に並列配置して設け、前記ボールねじをその端部に設けた回転駆動機構によって回転させることで、複数のボールねじに各別に螺合しているナット部材に固定されたそれぞれの位置決め具を、前記複数のボールねじの並列配置方向両端側方に配置した一対のガイドレールに沿って移動させて、ワークに対して位置決めを行う。
【００２９】
上記した位置決め方法によれば、ガイドレールが、すべての位置決め具に対して共通したものであることから、その分部品点数が少なくて済むとともに、ガイドレールが複数のボールねじの配列方向側方に配置されていることから、上下高さ寸法も小さくなり、床を掘削して設けるピットを設けることなくワークのセット作業が容易となる。
【００３０】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、複数の位置決め具の移動をガイドするガイドレールが、すべての位置決め具に対して共通したものであるため、その分部品点数が少なくて済むとともに、ガイドレールが複数のボールねじの配列方向側方に配置されているため、上下高さ寸法も小さくなって床を掘削して設けるピットが不要となり、設備コストを低下させることができる。
【００３１】
請求項２の発明によれば、回転駆動機構の駆動により、ボールねじがナット部材に対して回転し、これによりナットと一体の位置決め具をガイドレールに沿って移動させることができる。
【００３２】
請求項３の発明によれば、ボールねじと回転駆動機構との間に回転伝達軸を設けたため、ボールねじは位置決め具が移動するための必要領域にのみ配置し、その必要領域まで回転伝達軸を配置すればよいので、ボールねじの長尺化による振れ回りを防止しつつ、ボールねじのレイアウトの自由度を確保することができる。
【００３３】
請求項４の発明によれば、回転駆動機構とボールねじとの間の動力連結部に、カップリング機構を設けたため、このカップリング機構により駆動軸のアライメント狂いに対応することができる。
【００３４】
請求項５の発明によれば、スライドテーブルの上部プレートと下部プレートとの間に設けたカバーにより、ボールねじをそのほぼ全長にわたり覆うことができ、ワークが位置決め固定された状態での溶接作業におけるスパッタなどの飛散物のボールねじなどの駆動部分への付着を防止することができる。
【００３５】
請求項６の発明によれば、スライドテーブルは、ガイドレールに沿って移動する際にカバーを支持するので、カバー中央部の垂れ下がりを防止することができる。
【００３６】
請求項７の発明によれば、透明板のカバーにより、カバー下部のボールねじが設けられた部位を目視できるので、ボールねじなどの駆動部分の不具合を容易に確認することができ、保全性が向上する。
【００３７】
請求項８の発明によれば、分割したカバーを適宜外すことで、該当する部位のみのメンテナンス作業を行うことができ、メンテナンス作業が容易なものとなる。
【００３８】
請求項９の発明によれば、複数の位置決め具の移動をガイドするガイドレールが、すべての位置決め具に対して共通したものであることから、その分部品点数が少なくて済むとともに、ガイドレールが複数のボールねじの配列方向側方に配置されているため、上下高さ寸法も小さくなって床を掘削して設けるピットが不要となり、設備コストを低下させることができる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００４０】
図１は、この発明の実施の一形態を示すワーク位置決め装置の平面図で、図中で左側の端部に、回転駆動機構を構成する４つのモータ２７（２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ）が配置され、各モータ２７（２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ）の駆動によりそれぞれ左右方向に移動するスライドテーブル２９（２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄ）が、左右方向に並べて配置されている。
【００４１】
一方、図１中で右側の端部には、三つのモータ３１（３１ａ，３１ｂ，３１ｃ）が配置され、各モータ３１（３１ａ，３１ｂ，３１ｃ）の駆動によりそれぞれ左右方向に移動するスライドテーブル３３（３３ａ，３３ｂ，３３ｃ）が、左右方向に並べて配置されている。
【００４２】
上記した各スライドテーブル２９，３３は、図１中で上下両側部に、左右方向に延長して配置されている一対のガイドレール３５，３７に沿って移動可能であり、スライドテーブル２９，３３の上部には、ここでは図示していないが、位置決め具としてのマニピュレータユニットがそれぞれ保持されている。すなわち、上記それぞれのスライドテーブル２９，３３を左右方向の適宜位置に移動停止させることで、各マニピュレータユニットにより異種のワークＷに対して所定の位置決めが可能となる。
【００４３】
次に、モータ２７，３１の駆動により、スライドテーブル２９，３３を左右方向にスライド移動させる動力伝達機構について説明する。なお、この動力伝達機構は、モータとスライドテーブルとの組み合わせが左側で四つ、右側で三つそれぞれ設けられているが、このうち図１中で左側上部のものおよび右側下部のものと、他のものとは構造が若干異なる。
【００４４】
まず前者ものは、左側上部ものについて説明すると、モータ２７ａはカップリング３９を介してボールねじ４１の一端が連結され、ボールねじ４１の他端は、ボールねじベアリング受け４３によって回転可能に支持されている。一方、スライドテーブル２９ａの下面には、ボールねじ４１に螺合するナット４５が固定装着されている。すなわち、上記ボールねじ４１の回転により、スライドテーブル２９ａがナット４５と一体となって図１中で左右方向に移動する。
【００４５】
後者のものは、左側下部のものについて説明すると、モータ２７ｄにはカップリング３９を介して回転伝達軸としてのプロペラシャフト４７の一端が接続され、プロペラシャフト４７の他端は、カップリング４９を介してボールねじ４１の一端に連結されている。他の構成は、前者のものと同じである。すなわち、モータ２７ｄの駆動によりプロペラシャフト４７を介してボールねじ４１が回転し、この回転により、スライドテーブル２９ｄがナット４５と一体となって図１中で左右方向に移動する。
【００４６】
ところで、上記した各スライドテーブル２９は、対応するボールねじ４１の施設範囲をそれぞれ左右方向に移動するものであるが、この移動範囲を確保するためのボールねじ４１は、回転振れ回り現象が発生することから最高長が制約されている。このため、この制約された最高長を越えないように、スライドテーブル２９，３３がモータ２７，３１から離れている範囲を移動する後者のものについては、上記したプロペラシャフト４７を必要領域まで延長してボールねじ４１に連結している。
【００４７】
図２は、上記した動力伝達機構の分解斜視図である。ただし、ここでは簡略化のため、ボールねじ４１を１本とし、プロペラシャフト４７を設けていない場合を示している。図３は、図１の拡大されたＡ−Ａ断面図である。ガイドレール３５，３７は、ベースプレート５１の幅方向の両端上部に固定されるリニアガイドベースブロック５３，５５上に装着される。ガイドレール３５，３７には、それぞれ二つずつのガイド部としてのリニアガイド５７，５９がスライド移動可能に嵌合しており、このリニアガイド５７，５９は、スライドテーブル２９，３３の下面に固定されている。
【００４８】
図４は、図２のモータ２７，３１とカップリング３９との接続部周辺の拡大された分解斜視図で、カップリング３９は、モータ取付ブラケット６１内に収容され、このモータ取付ブラケット６１内にてカップリング３９とモータ２７，３１の駆動軸６３とが連結されている。また、モータ取付ブラケット６１の他方の端部には、アンギュラベアリング６５が装着され、ボールねじ４１の端部は、このアンギュラベアリング６５に回転可能に支持されてモータ取付ブラケット６１内にてカップリング３９に連結されている。図５は、図４における構成部品を組み付けた状態の正面図である。
【００４９】
図６は、プロペラシャフト４７を使用した場合の図５に相当する図で、この場合には、モータ取付ブラケット６１にラジアルベアリング６７を装着し、このラジアルベアリング６７にプロペラシャフト４７が回転可能に支持されて、その端部がモータ取付ブラケット６１内にてカップリング３９に連結されている。
【００５０】
プロペラシャフト４７とボールねじ４１との間のカップリング４９も、モータ２７，３１に直結されるカップリング３９と同様な構造である。このカップリング４９が収容されるブラケット６９のプロペラシャフト４７側にはラジアルベアリング７１が装着され、このラジアルベアリング７１にプロペラシャフト４７が回転可能に支持されて、その端部がブラケット６９内にてカップリング４９に連結されている。一方、ブラケット６９のボールねじ４１側にはアンギュラベアリング７３が装着され、このアンギュラベアリング７３にボールねじ４１が回転可能に支持されて、その端部がブラケット６９内にてカップリング４９に連結されている。
【００５１】
上記したモータ２７，３１、モータ取付ブラケット６１、ブラケット６９、ボールねじベアリング受け４３および、リニアガイドベースブロック５３，５５は、前記したベースプレート５１上に固定される。
【００５２】
図２において、リニアガイドベースブロック５３，５５の長手方向両端付近のベースプレート５１上には、スライドテーブル２９，３３の移動を規制するためのストッパ７５，７７が設けられている。ストッパ７５，７７の相互に対向する側には、フラットバー取付ブラケット７９，８１が装着され、各フラットバー取付ブラケット７９相互間および、各フラットバー取付ブラケット８１相互間には、カバー取付用バーとしてのフラットバー８３およびフラットバー８５の両端部がそれぞれ固定されている。
【００５３】
さらにフラットバー８３および８５上には、塩化ビニールなどの透明板からなるカバー８７が取り付けられている。カバー８７は、長手方向に沿って複数（ここでは６個）に分割されており、この分割されたものそれぞれが、ねじなどによりフラットバー８３，８５に固定される。
【００５４】
スライドテーブル２９，３３は、図３に示すように、幅方向（図３中で左右方向）両端がカバー８７より外側に突出しており、リニアガイド５７，５９が下面に取り付けられる下部プレート８９と、下部プレート８９の幅方向両端の上部にスペーサ９１を介して固定される上部プレート９３とを備えている。この上部プレート９３と下部プレート８９との間にカバー８７が介装されることになる。
【００５５】
また、下部プレート８９上のフラットバー８３，８５に対向する部位には、各フラットバー８３，８５を低摩擦係数にて移動可能に支持する球体９５が回転可能に設けられている。つまり、両端がストッパ７５，７７側に固定されている長尺のフラットバー８３，８５の中央部分が、スライドテーブル２９，３３上の球体９５によって支持されることになる。上記球体９５に代えて摺動板でも構わない。
【００５６】
図７は、スライドテーブル２９，３３上に、上部に位置決め治具Ｊを備えたマニピュレータユニットＭを取り付けた具体例を示す正面図で、図８は図７の左側面図である。この例では、マニピュレータユニットＭが、スライドテーブル２９，３３上で、水平面内にてガイドレール３５，３７と直交する方向に、駆動機構９７によって移動可能となっている。この駆動機構９７は、前記したスライドテーブル２９，３３をスライド駆動する駆動機構と同様に、モータ９９やモータ９９によって回転するボールねじなどを備えて、マニピュレータユニットＭを、スライドテーブル２９，３３上で図８中で左右方向に移動させる。
【００５７】
上記した構成のワーク位置決め装置において、モータ２７，３１の駆動により、ボールねじ４１が回転し、ボールねじ４１に螺合するナット４５と一体のスライドテーブル２９，３３が図１中で左右方向に適宜移動し、位置決めする対象となるワークに対応する位置でそれぞれ停止する。
【００５８】
ここで、モータ２７，３１からボールねじ４１への動力連結部には、カップリング３９あるいは４９が設けられているので、駆動軸のアライメント狂いに対応可能である。また、ボールねじ４１は、回転振れ回り現象が発生しない長さに抑えられており、そのボールねじ４１の施設領域までプロペラシャフト４７を配置しているので、ボールねじ４１は、回転振れ回り現象が発生することなく、レイアウトの自由度が確保されている。
【００５９】
また、スライドテーブル２９，３３の移動時には、球体９５によりフラットバー８３，８５を支持し、これにより、カバー８７の中央部分の垂れ下がりが防止されている。
【００６０】
スライドテーブル２９，３３が所定の位置で停止した状態で、作業者がワークを図７および図８に示したマニピュレータユニットＭの位置決め治具Ｊ上にセットし、その位置決め治具Ｊによりワークを位置決め固定し、位置決め固定されたワークに対し、所定の作業すなわち溶接作業を、図示しない例えば溶接ロボットにより行う。
【００６１】
この溶接作業時に発生するスパッタなどの飛散物が、ワーク下方に落下しても、ボールねじ４１などの駆動機構は、カバー８７によって覆われているので、前記飛散物の付着が回避され、故障などの不具合発生を防止することができる。また、このカバー８７は、透明であることから、内部を目視でき、不具合発生を容易に確認することができる。さらに、上記カバー８７は、複数に分割されているので、必要部位のみ取り外して内部の修理もしくは点検が行え、作業効率が向上する。
【００６２】
上記したワーク位置決め装置は、ガイドレール３５，３７が、すべてのスライドテーブル２９，３３すなわちマニピュレータユニットＭに対して共通したものであるため、その分部品点数が少なくて済み、設備コストが低下する。また、ガイドレール３５，３７が複数のボールねじ４１の配列方向側方に配置されているため、装置全体の上下高さ寸法が小さくなり、床を掘削して形成するピットを必要とすることなくワークのセット作業が容易となる。さらに、一対のガイドレール３５，３７相互の間隔が、相互間にボールねじ４１を配置していることから広くなり、スライドユニットとして剛性および安定性において有効なものとなっている。
【００６３】
図９は、図１のものに対し、より簡素化した例を示したワーク位置決め装置の平面図である。これは、スライドテーブル２９，３３を、台形状として１個ずつ設けるとともに、スライドテーブル２９については、リニアガイド５７を１個、リニアガイド５９を２個とし、スライドテーブル３３については、リニアガイド５７を２個、リニアガイド５９を１個とし、各スライドテーブル２９，３３は、いずれもリニアガイドを図１の４個に対して３個としている。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の一形態を示すワーク位置決め装置の平面図である。
【図２】図１のワーク位置決め装置の簡略化した分解斜視図である。
【図３】図１の拡大されたＡ−Ａ断面図である。
【図４】図２のモータとカップリングとの接続部周辺の拡大された分解斜視図である。
【図５】図４における構成部品を組み付けた状態の正面図である。
【図６】プロペラシャフトを使用した場合の図５に相当する正面図である。
【図７】図１のワーク位置決め装置において、スライドテーブル上にマニピュレータユニットを取り付けた具体例を示す正面図である。
【図８】図７の左側面図である。
【図９】図１のものに対し、より簡素化した例を示したワーク位置決め装置の平面図である。
【図１０】複数の位置決め具を、異種のワークに対して位置決めできるように、移動可能に設けたワーク位置決め装置の正面図である。
【図１１】図１０の左側面図である。
【符号の説明】
Ｍマニピュレータユニット（位置決め具）
２７，３１モータ（回転駆動機構）
２９，３３スライドテーブル
３５，３７ガイドレール
３９，４９カップリング（カップリング機構）
４１ボールねじ
４５ナット（ナット部材）
４７プロペラシャフト（回転伝達軸）
５７，５９リニアガイド（ガイド部）
８３，８５フラットバー（カバー取付用バー）
８７カバー[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a workpiece positioning apparatus and a positioning method which are provided with a plurality of positioning tools for positioning and supporting a workpiece at an upper part so as to be movable in a horizontal direction along a guide rail so as to cope with different types of workpieces.
[0002]
[Prior art]
For example, when welding a predetermined part of a car body panel part of an automobile using a robot or the like as a workpiece, it is necessary to perform a welding operation in a state where the car body panel part is positioned and fixed by a positioning tool. On the other hand, the shape and size of the vehicle body panel parts differ depending on the vehicle type. For this reason, if the positioning tool is fixed, the vehicle body panel parts cannot be used for different types of vehicle body panel parts, and the versatility is poor.
[0003]
Therefore, FIG. 10 is a front view and FIG. 11 is a left side view of a workpiece positioning device in which the above-described positioning tool is movably provided so that it can be positioned with respect to different types of workpieces. In this workpiece positioning device, a plurality (four in this case) of ball screws 1 extending in the left-right direction in FIG. 10 are arranged in parallel in the left-right direction in FIG.
[0004]
Both ends of each ball screw 1 are fixedly supported by a pair of support frames 3 extending in the left-right direction in FIG. The support frame 3 is fixed on a support leg 5, and two guide frames 7 parallel to the ball screw 1 are extended on the support frame 5. A pair of upper and lower guide rails 9 are provided on the left and right sides of each guide frame 7 in FIG. 11, and a manipulator unit 11 serving as a plurality of positioning tools is movably disposed along each guide rail 9. ing. A positioning jig 13 for positioning and fixing the workpiece W shown in FIG. 10 is provided on the upper portion of the manipulator unit 11.
[0005]
In FIG. 11, the manipulator unit 11 guided by the guide rail 9 on the right side of the left guide frame 7 is omitted.
[0006]
A nut 17 and a motor 19 are mounted on the manipulator unit 11 via a bracket 15, and the nut 17 is screwed into the ball screw 1. The above-described nut 17 and motor 19 are provided with pulleys 21 and 23, respectively, and the pulleys 21 and 23 are coupled to each other by a timing belt 25. The drive mechanisms such as the motor 19 and the nut 17 described above are shown only for one manipulator unit 11 in FIG. 10, and the other manipulator units 11 are omitted.
[0007]
Moreover, since the above-described workpiece positioning device is configured such that the ball screw 1 and the guide rail 9 are arranged one above the other, the dimension in the height direction is relatively large. For this reason, the workpiece positioning device is installed in a pit P provided by excavating the floor F so that the vertical height position of the positioning jig 13 is lowered. Thereby, the operator can easily set the work W on the positioning jig 13.
[0008]
In the workpiece positioning apparatus described above, the nut 17 is rotated by driving the motor 19, and accordingly, the manipulator unit 11 to which the nut 17 and the motor 19 are attached moves along the guide rail 9, and the workpiece W Is stopped at a predetermined position for positioning and fixing.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the above-described conventional workpiece positioning device requires the number of guide rails 9 corresponding to the plurality of ball screws 1, the number of parts increases correspondingly, and the work setting operation is facilitated. Since the pit P is also necessary, the equipment cost is high.
[0010]
Further, when scattered matter such as spatter generated during welding work falls below the workpiece and adheres to a driving mechanism such as the ball screw 1, a malfunction occurs. In particular, when it adheres to the timing belt 25, the timing belt 25. May cut off. If the cut timing belt 25 is in the center portion in FIG. 10, it is necessary to attach a new timing belt after removing the drive unit outside of the timing belt 25, which requires a large number of work steps. For this reason, the stop time of a production line becomes long and causes an increase in manufacturing cost.
[0011]
Therefore, the present invention makes the guide rail common to a plurality of positioning tools, reduces the equipment cost by reducing the overall height of the apparatus, and further performs welding work on the positioned workpiece. The object is to prevent scattered matter such as spatters from adhering to a drive mechanism such as a ball screw.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a plurality of positioning tools for positioning and supporting the workpiece at the upper portion thereof are provided so as to be movable in the horizontal direction along the guide rail so as to cope with different types of workpieces. In the workpiece positioning device, a plurality of ball screws positioned below the positioning tool are arranged in parallel in a direction orthogonal to the moving direction of the positioning tool in a horizontal plane, and nut members that are respectively screwed into the plurality of ball screws are provided. And a pair of guide rails that are attached to the positioning tool side so as to move integrally with the plurality of positioning tools, and that guide the movement of the plurality of positioning tools on both sides of the plurality of ball screws in the parallel arrangement direction. is there.
[0013]
According to the workpiece positioning apparatus having such a configuration, the nut member screwed to the ball screw moves on the ball screw by the rotation of the ball screw, and the positioning tool moves along the guide rail along with the movement. It moves and stops at a predetermined position for positioning with respect to the workpiece.
[0014]
According to a second aspect of the present invention, in the configuration of the first aspect of the present invention, the positioning tool is moved by a rotary drive mechanism that is provided at the end of the ball screw and rotates the ball screw.
[0015]
According to the above configuration, the ball screw rotates with respect to the nut member by the drive of the rotation driving mechanism, whereby the positioning tool integrated with the nut member moves along the guide rail.
[0016]
According to a third aspect of the present invention, in the configuration of the second aspect of the present invention, a rotation transmission shaft is provided between the ball screw and the rotation drive mechanism.
[0017]
According to the above configuration, the rotational driving force of the rotational driving mechanism is transmitted to the ball screw via the rotational transmission shaft.
[0018]
According to a fourth aspect of the present invention, in the configuration of the second or third aspect of the present invention, a coupling mechanism is provided at a power connecting portion between the rotation drive mechanism and the ball screw.
[0019]
According to the above configuration, the rotational power of the rotational drive mechanism is transmitted directly to the ball screw via the coupling mechanism, or to the ball screw via the coupling mechanism, the rotation transmission shaft, and the coupling mechanism.
[0020]
A fifth aspect of the present invention, in the configuration of any one of the claims 1 to 4, located above a plurality of ball screws holding the positioning member, and opposite widthwise ends via the guide portions of the pair A slide table guided by a guide rail is provided. The slide table includes a lower plate on which a nut member is mounted on a lower surface, and an upper plate for holding a lower portion of the positioning tool, and the lower plate of the slide table. A cover is provided between the upper plate and the upper plate so that both ends in the longitudinal direction are supported and cover the entire length of the ball screw.
[0021]
According to the said structure, the positioning tool hold | maintained at the slide table moves because a guide part slides along a guide rail. Also, the entire ball screw is covered with a cover, so that it is possible to avoid spatters such as spatter from adhering to a drive mechanism such as a ball screw when welding is performed while being positioned with respect to the workpiece. .
[0022]
According to a sixth aspect of the present invention, in the configuration of the fifth aspect of the invention, the slide table supports the inner portion of the cover so as to be movable from both ends in the longitudinal direction.
[0023]
According to the above configuration, the slide table supports the cover when moving along the guide rail.
[0024]
According to a seventh aspect of the invention, in the configuration of the fifth or sixth aspect of the invention, the cover is made of a transparent plate.
[0025]
According to the said structure, the drive mechanism part in which the ball screw of the cover lower part was provided can be visually observed with the cover of a transparent plate.
[0026]
According to an eighth aspect of the present invention, in the configuration of any of the fifth to seventh aspects, the cover is divided into a plurality of parts in the longitudinal direction, and the divided parts of the cover are arranged at both ends in the width direction. It is mounted on a pair of cover mounting bars that extend in the direction and are supported at both ends.
[0027]
According to the said structure, the maintenance operation | work of only the applicable site | part is attained by removing the divided | segmented cover suitably from the cover attachment bar.
[0028]
In the invention of claim 9, a plurality of ball screws positioned below the positioning tool are arranged in parallel in a direction orthogonal to the moving direction of the positioning tool in the horizontal plane, and the ball screw is provided at the end thereof. Each of the positioning tools fixed to the nut members respectively screwed into the plurality of ball screws by being rotated by the rotation drive mechanism is arranged in a pair of side positions in the parallel arrangement direction of the plurality of ball screws. Move along the guide rail to position the workpiece.
[0029]
According to the positioning method described above, since the guide rail is common to all the positioning tools, the number of parts can be reduced by that amount, and the guide rail can be located laterally in the arrangement direction of the plurality of ball screws. Since it is arranged, the vertical height is reduced, and the work can be easily set without providing a pit provided by excavating the floor.
[0030]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, since the guide rail for guiding the movement of the plurality of positioning tools is common to all positioning tools, the number of parts can be reduced correspondingly, and the plurality of guide rails can be used. Since the ball screw is arranged on the side in the arrangement direction of the ball screw, the vertical height is reduced, and a pit provided by excavating the floor becomes unnecessary, and the equipment cost can be reduced.
[0031]
According to the second aspect of the present invention, the ball screw is rotated with respect to the nut member by the drive of the rotation driving mechanism, whereby the positioning tool integrated with the nut can be moved along the guide rail.
[0032]
According to the invention of claim 3, since the rotation transmission shaft is provided between the ball screw and the rotation drive mechanism, the ball screw is disposed only in a necessary region for the positioning tool to move, and the rotation transmission shaft is provided up to the necessary region. Therefore, it is possible to secure the freedom of layout of the ball screw while preventing the ball screw from swinging due to the lengthening of the ball screw.
[0033]
According to the fourth aspect of the present invention, since the coupling mechanism is provided in the power connecting portion between the rotation driving mechanism and the ball screw, the coupling mechanism can cope with the drive shaft alignment error.
[0034]
According to the invention of claim 5, the ball screw can be covered over almost the entire length by the cover provided between the upper plate and the lower plate of the slide table, and in the welding operation in a state where the workpiece is positioned and fixed. It is possible to prevent the scattered matter such as spatter from adhering to the driving part such as a ball screw.
[0035]
According to the sixth aspect of the present invention, the slide table supports the cover when moving along the guide rail, so that it is possible to prevent the center of the cover from hanging down.
[0036]
According to the invention of claim 7, since the portion where the ball screw at the lower part of the cover is provided can be visually observed by the cover of the transparent plate, it is possible to easily confirm the malfunction of the driving part such as the ball screw, and the maintenance is improved. improves.
[0037]
According to the invention of claim 8, by appropriately removing the divided covers, it is possible to perform maintenance work only on the corresponding part, and the maintenance work becomes easy.
[0038]
According to the ninth aspect of the present invention, since the guide rail for guiding the movement of the plurality of positioning tools is common to all positioning tools, the number of parts can be reduced correspondingly, and the guide rail can be reduced. Since the plurality of ball screws are arranged on the side in the arrangement direction, the vertical height is reduced, and a pit provided by excavating the floor is not required, and the equipment cost can be reduced.
[0039]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0040]
FIG. 1 is a plan view of a workpiece positioning apparatus showing an embodiment of the present invention, and four motors 27 (27a, 27b, 27c, 27d) constituting a rotation drive mechanism are provided at the left end portion in the drawing. Slide tables 29 (29a, 29b, 29c, 29d) that are arranged and move in the left-right direction by driving the motors 27 (27a, 27b, 27c, 27d) are arranged in the left-right direction.
[0041]
On the other hand, three motors 31 (31a, 31b, 31c) are arranged at the right end in FIG. 1, and slide tables 33 that move in the left-right direction by driving the motors 31 (31a, 31b, 31c), respectively. (33a, 33b, 33c) are arranged side by side in the left-right direction.
[0042]
Each of the slide tables 29 and 33 described above is movable along a pair of guide rails 35 and 37 that extend in the left-right direction on both the upper and lower sides in FIG. Although not shown here, manipulator units as positioning tools are respectively held on the upper portions. That is, the respective slide tables 29 and 33 are moved and stopped at appropriate positions in the left-right direction, whereby each manipulator unit can perform predetermined positioning with respect to different types of workpieces W.
[0043]
Next, a power transmission mechanism that slides the slide tables 29 and 33 in the left-right direction by driving the motors 27 and 31 will be described. In this power transmission mechanism, four combinations of the motor and the slide table are provided on the left side and three on the right side. Of these, the upper left side and the lower right side in FIG. The structure is slightly different.
[0044]
First, the upper part of the left side will be described. The motor 27a is connected to one end of a ball screw 41 via a coupling 39, and the other end of the ball screw 41 is rotatably supported by a ball screw bearing receiver 43. Yes. On the other hand, a nut 45 that is screwed into the ball screw 41 is fixedly attached to the lower surface of the slide table 29a. That is, by the rotation of the ball screw 41, the slide table 29a moves integrally with the nut 45 in the left-right direction in FIG.
[0045]
In the latter case, the lower left part will be described. One end of a propeller shaft 47 as a rotation transmission shaft is connected to the motor 27d through a coupling 39, and the other end of the propeller shaft 47 is connected through a coupling 49. Are connected to one end of the ball screw 41. Other configurations are the same as those of the former. That is, the ball screw 41 is rotated through the propeller shaft 47 by driving the motor 27d, and the slide table 29d is moved integrally with the nut 45 in the left-right direction in FIG.
[0046]
By the way, each of the slide tables 29 described above moves in the right and left direction of the facility range of the corresponding ball screw 41. However, the ball screw 41 for securing this moving range causes a rotational swinging phenomenon. This limits the maximum length. For this reason, the propeller shaft 47 described above is extended to the necessary area for the latter, in which the slide tables 29 and 33 move away from the motors 27 and 31, so as not to exceed the constrained maximum length. Are connected to the ball screw 41.
[0047]
FIG. 2 is an exploded perspective view of the power transmission mechanism described above. However, here, for simplification, the case where the ball screw 41 is one and the propeller shaft 47 is not provided is shown. FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view taken along the line AA in FIG. The guide rails 35 and 37 are mounted on linear guide base blocks 53 and 55 that are fixed to the upper portions of both ends of the base plate 51 in the width direction. Two linear guides 57 and 59 as two guide portions are fitted to the guide rails 35 and 37 so as to be slidable. The linear guides 57 and 59 are fixed to the lower surfaces of the slide tables 29 and 33. Has been.
[0048]
FIG. 4 is an enlarged exploded perspective view of the periphery of the connection portion between the motors 27 and 31 and the coupling 39 in FIG. 2. The coupling 39 is accommodated in the motor mounting bracket 61. Thus, the coupling 39 and the drive shaft 63 of the motors 27 and 31 are connected. An angular bearing 65 is attached to the other end of the motor mounting bracket 61, and the end of the ball screw 41 is rotatably supported by the angular bearing 65 and is coupled to the coupling 39 in the motor mounting bracket 61. It is connected to. FIG. 5 is a front view showing a state in which the components shown in FIG. 4 are assembled.
[0049]
FIG. 6 is a view corresponding to FIG. 5 when the propeller shaft 47 is used. In this case, a radial bearing 67 is attached to the motor mounting bracket 61, and the propeller shaft 47 is rotatably supported by the radial bearing 67. The end portion of the motor mounting bracket 61 is connected to the coupling 39.
[0050]
The coupling 49 between the propeller shaft 47 and the ball screw 41 has the same structure as the coupling 39 directly connected to the motors 27 and 31. A radial bearing 71 is mounted on the propeller shaft 47 side of the bracket 69 in which the coupling 49 is accommodated, and the propeller shaft 47 is rotatably supported on the radial bearing 71. It is connected to the ring 49. On the other hand, an angular bearing 73 is mounted on the ball screw 41 side of the bracket 69, the ball screw 41 is rotatably supported by the angular bearing 73, and an end portion thereof is coupled to the coupling 49 in the bracket 69. Yes.
[0051]
The motors 27 and 31, the motor mounting bracket 61, the bracket 69, the ball screw bearing receiver 43, and the linear guide base blocks 53 and 55 are fixed on the base plate 51 described above.
[0052]
In FIG. 2, stoppers 75 and 77 for restricting the movement of the slide tables 29 and 33 are provided on the base plate 51 in the vicinity of both ends in the longitudinal direction of the linear guide base blocks 53 and 55. Flat bar mounting brackets 79 and 81 are mounted on the opposite sides of the stoppers 75 and 77, and a cover mounting bar is provided between the flat bar mounting brackets 79 and between the flat bar mounting brackets 81. Both ends of the flat bar 83 and the flat bar 85 are fixed.
[0053]
Further, on the flat bars 83 and 85, a cover 87 made of a transparent plate such as vinyl chloride is attached. The cover 87 is divided into a plurality (six in this case) along the longitudinal direction, and each of the divided parts is fixed to the flat bars 83 and 85 with screws or the like.
[0054]
As shown in FIG. 3, the slide tables 29 and 33 have both ends in the width direction (left and right direction in FIG. 3) protruding outward from the cover 87, and a lower plate 89 to which the linear guides 57 and 59 are attached to the lower surface, The upper plate 93 is fixed to the upper part of the width direction both ends of the lower plate 89 via the spacer 91. A cover 87 is interposed between the upper plate 93 and the lower plate 89.
[0055]
Further, a sphere 95 that rotatably supports the flat bars 83 and 85 with a low coefficient of friction is rotatably provided at portions of the lower plate 89 facing the flat bars 83 and 85. That is, the central portions of the long flat bars 83 and 85 whose both ends are fixed to the stoppers 75 and 77 are supported by the spheres 95 on the slide tables 29 and 33. Instead of the sphere 95, a sliding plate may be used.
[0056]
FIG. 7 is a front view showing a specific example in which a manipulator unit M provided with a positioning jig J on the upper part is mounted on the slide tables 29 and 33, and FIG. 8 is a left side view of FIG. In this example, the manipulator unit M is movable on the slide tables 29 and 33 by the drive mechanism 97 in a direction perpendicular to the guide rails 35 and 37 in the horizontal plane. The drive mechanism 97 includes a motor 99, a ball screw rotated by the motor 99, and the like, and the manipulator unit M is mounted on the slide tables 29 and 33 in the same manner as the drive mechanism for sliding the slide tables 29 and 33. In FIG. 8, it is moved left and right.
[0057]
In the workpiece positioning device having the above-described configuration, the ball screws 41 are rotated by the driving of the motors 27 and 31, and the slide tables 29 and 33 integrated with the nuts 45 screwed to the ball screws 41 are appropriately arranged in the left and right directions in FIG. It moves and stops at a position corresponding to the workpiece to be positioned.
[0058]
Here, since the coupling 39 or 49 is provided at the power connecting portion from the motors 27 and 31 to the ball screw 41, it is possible to cope with an alignment error of the drive shaft. Further, the ball screw 41 is suppressed to a length that does not cause the rotational run-out phenomenon, and the propeller shaft 47 is disposed up to the facility area of the ball screw 41. The degree of freedom of layout is ensured without occurrence.
[0059]
Further, when the slide tables 29 and 33 are moved, the flat bars 83 and 85 are supported by the sphere 95, thereby preventing the central portion of the cover 87 from hanging down.
[0060]
With the slide tables 29 and 33 stopped at predetermined positions, the operator sets the workpiece on the positioning jig J of the manipulator unit M shown in FIGS. 7 and 8 and positions the workpiece with the positioning jig J. A predetermined operation, that is, a welding operation, is performed on the fixed and positioned workpiece by a welding robot (not shown), for example.
[0061]
Even if the spatter such as spatter generated during the welding operation falls below the work, the drive mechanism such as the ball screw 41 is covered with the cover 87, so that the adhering of the spatter is avoided, a failure, etc. Can be prevented from occurring. Moreover, since this cover 87 is transparent, the inside can be visually observed and the occurrence of defects can be easily confirmed. Furthermore, since the cover 87 is divided into a plurality of parts, only necessary portions can be removed for internal repair or inspection, and work efficiency is improved.
[0062]
In the above-described workpiece positioning device, the guide rails 35 and 37 are common to all the slide tables 29 and 33, that is, the manipulator unit M. Therefore, the number of parts can be reduced, and the equipment cost is reduced. Further, since the guide rails 35 and 37 are arranged on the side in the arrangement direction of the plurality of ball screws 41, the vertical height dimension of the entire apparatus is reduced, and a pit formed by excavating the floor is not required. Work set work is facilitated. Further, the distance between the pair of guide rails 35 and 37 is widened because the ball screw 41 is arranged between them, and the slide unit is effective in terms of rigidity and stability.
[0063]
FIG. 9 is a plan view of the workpiece positioning device showing a more simplified example than that of FIG. This is because the slide tables 29 and 33 are provided in a trapezoidal shape, one linear guide 57 and two linear guides 59 are provided for the slide table 29, and the linear guide 57 is provided for the slide table 33. Two linear guides 59 are provided, and each of the slide tables 29 and 33 has three linear guides with respect to the four linear guides in FIG.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of a workpiece positioning apparatus showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a simplified exploded perspective view of the workpiece positioning device of FIG. 1;
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1;
4 is an enlarged exploded perspective view of a periphery of a connection portion between a motor and a coupling in FIG. 2;
5 is a front view showing a state in which the components shown in FIG. 4 are assembled. FIG.
6 is a front view corresponding to FIG. 5 when a propeller shaft is used. FIG.
7 is a front view showing a specific example in which a manipulator unit is mounted on a slide table in the work positioning apparatus of FIG. 1; FIG.
8 is a left side view of FIG.
9 is a plan view of a workpiece positioning device showing a more simplified example than that of FIG. 1; FIG.
FIG. 10 is a front view of a workpiece positioning device that is movably provided so that a plurality of positioning tools can be positioned with respect to different types of workpieces.
11 is a left side view of FIG.
[Explanation of symbols]
M Manipulator unit (positioning tool)
27, 31 Motor (rotary drive mechanism)
29, 33 Slide table 35, 37 Guide rail 39, 49 Coupling (coupling mechanism)
41 Ball screw 45 Nut (nut member)
47 Propeller shaft (rotation transmission shaft)
57, 59 Linear guide (guide part)
83,85 Flat bar (cover mounting bar)
87 Cover

Claims

In the work positioning apparatus, which is provided with a plurality of positioning tools for positioning and supporting the work at the upper part so as to be movable in the horizontal direction along the guide rails, and is capable of handling different kinds of work, a plurality of positioning tools positioned below the positioning tool. A ball screw is arranged in parallel in a direction orthogonal to the moving direction of the positioning tool in a horizontal plane, and nut members that respectively engage with the plurality of ball screws are moved to the positioning tool side so as to move integrally with the plurality of positioning tools. A workpiece positioning apparatus characterized in that a pair of guide rails for guiding the movement of the plurality of positioning tools are provided on both sides of the mounting and mounting direction of the plurality of ball screws.

2. The workpiece positioning apparatus according to claim 1, wherein the movement of the positioning tool is performed by a rotation driving mechanism that is provided at an end of the ball screw and rotates the ball screw.

The work positioning apparatus according to claim 2, wherein a rotation transmission shaft is provided between the ball screw and the rotation drive mechanism.

4. The workpiece positioning apparatus according to claim 2, wherein a coupling mechanism is provided at a power connecting portion between the rotation drive mechanism and the ball screw.

Located on top of the plurality of ball screws holding the positioning member, and provided with a slide table which is guided by the pair of guide rail width direction at both ends via the guide portion, the sliding table, nut member to the lower surface A lower plate to be mounted; and an upper plate for holding the lower portion of the positioning tool; and both ends in the longitudinal direction are supported between the lower plate and the upper plate of the slide table so that the ball screw has substantially the entire length. 5. A workpiece positioning apparatus according to claim 1, further comprising a cover for covering the workpiece.

6. The work positioning apparatus according to claim 5, wherein the slide table movably supports inner portions from both ends in the longitudinal direction of the cover.

The work positioning apparatus according to claim 5 or 6, wherein the cover is made of a transparent plate.

The cover is divided into a plurality of parts in the longitudinal direction, and the cover divided into a plurality of parts is mounted on a pair of cover mounting bars whose both ends in the width direction are extended in the axial direction of the ball screw and supported at both ends. The workpiece positioning apparatus according to claim 5, wherein the workpiece positioning device is provided.

A plurality of ball screws positioned below the positioning tool are arranged in parallel in a direction orthogonal to the moving direction of the positioning tool in a horizontal plane, and the ball screw is rotated by a rotary drive mechanism provided at an end thereof. Then, the respective positioning tools fixed to the nut members respectively screwed into the plurality of ball screws are moved along the pair of guide rails arranged on both sides in the parallel arrangement direction of the plurality of ball screws. Positioning the workpiece with respect to the workpiece.