JP3919804B2 - 自走型作業機械の組立て用治具装置 - Google Patents

Description

本発明は、バックホウやログローダなどの自走型作業機械におけるフレーム体を組立てる際に利用する治具装置に関する。

バックホウにおいては、フレーム体として、走行装置を支持するトラックフレームと、フロント作業装置、エンジン、および、搭乗運転部を搭載する旋回フレームが備えられており、これらフレーム体は、各構成部品を部分的に溶接して仮組みした後に、溶接ロボットによって自動溶接加工されて組立てられる。また、必要に応じて、自動溶接加工後に孔開け加工などの機械加工が施される。

この場合、フレーム体の自動溶接行程では、仮組み溶接したワークを治具を用いて位置決め固定することになり、ワークの仕様が異なるつど、そのワークに対する治具の取り替えを行っていた。

しかし、仕様の異なる各ワークごとに治具を準備していたので、ワークが変更される度の治具の取り替え、および、その管理に手数が掛かるとともに、治具の保管のために多くのスペースを必要とするものであった。

本発明は、このような実情に着目してなされたものであって、自走型作業機械におけるフレーム体を組立てる際の治具の取り替えや管理を簡単に行うことができるとともに、治具の保管スペースの削減に有効となる管理をも容易に行える組立て用治具装置を提供することを主たる目的とするものである。

〔請求項１に係る発明の構成、作用および効果〕

（構成） 請求項１に係る発明は、仮組み溶接された旋回フレームをワークとして支持する作業台に、一対の可動枠を可動枠の長手方向と直交する水平方向に並列配備するとともに、各可動枠を可動枠並列方向に駆動手段によって移動調節可能に構成し、各可動枠のそれぞれに、一対の可動台を可動枠の長手方向に沿って移動可能に取付けるとともに対をなす可動台ごとにワークを係止するクランプ金具をそれぞれ対向配置して可動台に取付け、対をなす各可動台をクランプ金具どうしが遠近する方向に駆動手段によって移動調節可能に構成してあることを特徴とする。

（作用） 上記構成によると、仕様の異なるワークを処理する場合に、一対の可動枠、および、各可動枠にその長手方向に沿って移動可能に取付けた一対の可動台を駆動手段によって移動させることで、可動台に取付けたクランプ金具の二次元的な移動範囲内に収まる寸法仕様のワークを一台の作業台上に適正に位置決め固定することができる。

（効果） 従って、請求項１に係る発明によると、ワークの仕様が異なるつど治具を交換するような必要がなくなり、簡単迅速に段取り替えを行うことができ、多くの機種を少数台づつ製作する際の組立て作業能率を向上する上で有効となる。

〔請求項２に係る発明の構成、作用および効果〕

（構成） 請求項２に係る発明は、請求項１の発明において、ワーク情報を入力することで、各可動枠およびクランプ金具をワーク情報が入力されたワークに対応して予め設定された位置に自動的に移動させる制御手段を備えてある。

（作用・効果） 上記構成によると、ワークの情報をキー操作やバーコードの読取り、等によって入力することで、自動的に各クランプ金具をワークに対応した位置に移動させることができるので、極めて短時間に治具の段取り替えを行うことができ、段取り替えのための時間を節減して作業能率を更に向上することができ、請求項１の発明の上記効果を助長する。

図１に、自走型作業機械の一例であるバックホウが示されている。このバックホウは、左右一対のクローラ型走行装置１およびドーザ装置２を備えたトラックフレーム３の上に、旋回フレーム４を全旋回可能に搭載し、旋回フレーム４に、ブーム５、アー６ム、おおよび、バケット７を順次連結してなるフロント装置８を装備するとともに、図示しないエンジンを収容した原動部９および搭乗運転部１０を搭載した構造となっている。

前記トラックフレーム３および旋回フレーム４は、鋳鋼あるいは鋼板からなる構成部品を溶接して組立てられた構造体であり、本発明は、これらを組立てる工程で利用する治具装置に改良を加えたものであり、その一例を以下に説明する。

図２〜図９に、前記旋回フレーム４を自動溶接する工程において利用される治具装置Ａ２が例示されている。なお、以下の説明において、フレーム体としての旋回フレーム４をワークＷと呼称する。

この治具装置Ａ２は、溶接ロボットＢの前部の床面に据付け固定された支持台１１の上に脱着自在に装着されており、支持台１１に搭載連結される作業台３２と、この作業台３２の中央に配備された左右一対の位置決めピン３３と、作業台３２の前後左右に配備された４組のクランプ金具３４と中央奥側（ロボット側）に配備されたクランプ金具３４ｃとで構成されている。

図５，図８に示すように作業台３２の中央部に位置する左右の固定中枠３５には、支持枠３６が立設されるとともに、この支持枠３６の上部に、ワークＷを底面から受け止める左右一対のフリーボール３７が配備されている。また、支持枠３６の間には、左右のガイド軸３８を介して昇降可能、かつ、エアーシリンダ３９によって駆動昇降される可動板４０が配備され、この可動板４０に前記位置決めピン３３が備えられて、一対の位置決めピン３３が一体に出退するよう構成されている。ここで、ワークＷの底面には、図９に示す位置決め用のリング部材４１が所定の姿勢でボルト締め連結され、このリング部材４１の左右に備えた下向きのボス４２に各位置決めピン３３が挿入されることで、ワークＷの位置決めが行われる。

作業台３２の左右には前後に向かうレール４４が配備され、このレール４４に案内されて平行に前後移動可能に横長の可動枠４５が備えられるとともに、この可動枠４５を前後にねじ送り移動させるネジ軸４６が、作業フレーム３２の左右方向中央付近に装備されており、ネジ軸４６を電動モータ４７によって正逆駆動することで、可動枠４５を任意に平行前後移動させることが可能となっている。そして、各可動枠４５にそれぞれ左右一対づつ前記クランプ金具３４が装備されるとともに、奥側の可動枠４５に中央のクランプ金具３４ｃが装備されている。

前記クランプ金具３４は、位置決めピン３３によって位置決めされたワークＷの外周縁を係止して下方に押し付け固定するよう機能するものであり、エアーシリンダ４８によって支点ｂ周りに上下揺動可能に構成されている。そして、このクランプ金具３４およびエアーシリンダ４８は、可動枠４５の上面のレール５２に沿って左右移動可能な可動台４９に取付けられており、この可動台４９をエアーシリンダ５０によって任意に左右移動させることで、各クランプ金具３４を左右に位置変更することが可能となっている。また、中央のクランプ金具３４ｃも、位置決めされたワークＷの外周縁の奥側中央部位を係止して下方に押し付け固定するよう機能するものであり、エアーシリンダ５３によって支点ｃ周りに上下揺動可能に構成されている。そして、このクランプ金具３４ｃおよびエアーシリンダ５３は、奥側の可動枠４５の上面のレール５４に沿って左右移動可能な可動台５５に取付けられており、この可動台５５をエアーシリンダ５６によって任意に前後移動させることで、クランプ金具３４ｃの作用位置を前後に変更することが可能となっている。

つまり、両可動枠４５の前後移動と可動台４９の左右移動、および、可動台５５の前後移動とを組み合わせることによって、５組みのクランプ金具３４、３４ｃを水平面に沿って二次元的に任意に位置変更することが可能となっている。

ここで、作業台３２には、エアーシリンダ４８，５０，５６を制御してクランプ金具３４，３４ｃを二次元的に位置変更するコントローラ５１が装着されており、このコントローラ５１も、据付け固定された制御装置２６に接続されるとともに、溶接ロボットＢのコントローラ２７もこの制御装置２６に接続されており、制御装置２６の入力部２６ａにワークＷ２を特定する情報を入力すると、予め入力設定された情報に基づいてエアーシリンダ４８，５０，５６が作動し、対象とするワークＷを適切に位置決め固定するために設定された所定位置にクランプ金具３４，３４ｃが移動される。また、入力されたワーク情報に基づいて、溶接ロボットＢが予め設定されたプログラムに基づいて作動し、このワークＷに対応した自動溶接が行われる。

また、治具装置Ａ２を支持台１１から取り外して、コントローラ５１ごと別の溶接ロボットの支持台に付け替えることもでき、この時、作業台３２に装備したコントローラ５１を、別の溶接ロボットのコントローラが接続された制御装置に接続することで、この溶接ロボットにおいても、上記の場合と同様にワーク情報を制御装置に入力することで、クランプユニット３の自動位置変更制御と溶接プログラムの設定が行われる。

つまり、同一仕様の溶接ロボットＢを複数台据え付けてある作業場においては、治具装置Ａ２を任意に移動させたり、入れ替えたりして作業することができるとともに、使用しない治具装置Ａ２は取り外して保管しておくことができるのである。

〔別実施形態〕
本発明は、以下のような形態で実施することもできる。

（１） 可動枠４５に装着するクランプ金具３４の数は任意である。

（２） 上記した制御装置２６にワーク情報を入力する手段は、キー入力、バーコード入力、磁気カード入力、など周知の入力手段を適宜選択すればよい。

バックホウの全体側面図 治具装置を利用した自動溶接設備の側面図 治具装置を利用した自動溶接設備の平面図 治具装置におけるワーク固定状態を示す平面図 治具装置におけるワーク搭載前の状態を示す平面図 治具装置におけるワーク固定状態を示す縦断正面図 治具装置におけるワーク固定前の状態を示す縦断正面図 （イ）治具装置におけるワーク位置決め前の状態を示す要部の縦断正面図 （ロ）治具装置におけるワーク位置決め状態を示す要部の縦断正面図 治具装置に用いる補助部材の斜視図

符号の説明

３ トラックフレーム
４ 旋回フレーム（フレーム体）
２６ 制御装置（制御手段）
３２ 作業台
３４ クランプ金具
４５ 可動枠
４７ 電動モータ（駆動手段）
５０ エアーシリンダ（駆動手段）
Ｗ ワーク

Claims (2)

1. 仮組み溶接された旋回フレームをワークとして支持する作業台に、一対の可動枠を可動枠の長手方向と直交する水平方向に並列配備するとともに、各可動枠を可動枠並列方向に駆動手段によって移動調節可能に構成し、各可動枠のそれぞれに、一対の可動台を可動枠の長手方向に沿って移動可能に取付けるとともに対をなす可動台ごとにワークを係止するクランプ金具をそれぞれ対向配置して可動台に取付け、対をなす各可動台をクランプ金具どうしが遠近する方向に駆動手段によって移動調節可能に構成してあることを特徴とする自走型作業機械の組立て用治具装置。
2. ワーク情報を入力することで、各可動枠およびクランプ金具をワーク情報が入力されたワークに対応して予め設定された位置に自動的に移動させる制御手段を備えてある請求項１記載の自走型作業機械の組立て用治具装置。

Images