JP5013602B2 - ロケート装置 - Google Patents

Description

本発明はワークの位置決めに使用されるロケート装置に関する。

車体組立工程において、ワークとなるパネル等を搬送する際、あるいは各工程における作業ステージ上にワークをセットする際に用いられるロケート装置として、ワークを着座した状態でクランプする機構に加え、かかるワークの着座を検知するための機構を備えたものが知られている。

例えば特開２００２−２２５７５９号公報（特許文献１）には、ワーク着座面から出没可能な検知ピンを備えたロケート装置が開示されている。かかるロケート装置においては、ワークがワーク着座面に着座した際、あるいは非着座の際の検知ピンの出没動作に応じてワークの着座の有無を検知するようになっている。

また、特開２００５−２７９８６１号公報（特許文献２）には、ワークと当接する複数の突子をロケートピンの周囲に配設したセンサ作動部材を設け、このセンサ作動部材の突子にワークが当接し、これら突子を有するセンサ作動部材を着座面に向けて押動することで当該ワークの着座を検知するものが提案されている。
特開２００２−２２５７５９号公報 特開２００５−２７９８６１号公報

ところで、上記ロケート装置へのワークの取付けおよび位置決めは、通常、ワークに設けた複数の位置決め穴にロケートピンを挿入することで行われる。この際、ワークの一部に反り等の変形があり、一部のロケート装置の着座面からワークが浮いた状態で位置決めされる場合には、当該ワークをクランプ可能な場合であっても、着座不良と判定される場合がある。かかる場合には、着座不良との誤検知により作業が頻繁に停止することとなり、これにより作業効率の低下を招くおそれがある。

特許文献１に記載のロケート装置においては、ワーク着座面から１本の検知ピンが突出配置されているに過ぎず、パネル等のワークが傾いてセットされた場合、検知ピンの位置によっては、当該ピンがワークと接触しない場合が起こり得る。そのため、ワークの反り等の変形を考慮した場合、ワークの着座検知機能としては不十分と言わざるを得ない。

特許文献２に記載のロケート装置においては、ロケートピンの周囲に複数の突子を設けているので、ワークが傾いた状態でセットされた場合であっても、何れかの突子には接触する可能性がある。しかし、反り等により浮いたワークでは、バネ等で着座面から離れる向きに附勢されたセンサ作動部材を当該附勢力に抗して所定量移動させることは難しい。そのため、かかる構成であっても、反り等の変形を有するワークの着座を確実に検知することは困難である。

以上の事情に鑑み、本発明では、反り等の変形を有するワークであっても、その着座を確実に検知することができ、誤検知による作業効率の低下を防止可能とするロケート装置を提供することを技術的課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、ワークが着座する着座面と、ワークに形成された位置決め穴に挿入され、ワークを位置決めするロケートピンと、ロケートピン内部に揺動可能に配設され、ロケートピンが挿入された状態のワークを着座面との間でクランプするクランプアームとを備えたロケート装置において、クランプアームのワーク当接面が、ロケートピンをワークの位置決め穴に挿入した状態で、ワークのクランプ位置から着座面を含む仮想平面を通過可能なように、ロケートピンを基準とするクランプアームの可動域が設定され、かつ、ワーク当接面の位置が検出可能に構成されていることを特徴とするロケート装置を提供する。なお、ここでいう『ワーク当接面の位置が検出可能』には、センサ等で直接的にワーク当接面の位置を検出可能な場合の他、ワーク当接面と一体的に移動（揺動）する他の部位の位置を検出し、かかる位置情報からワーク当接面の位置を算出可能な場合も含む。また、『位置』については、何も絶対的な数値を含む位置情報に限らず、例えば『着座面位置の上方、下方の何れに位置する』程度の位置情報をも含むものとする。

このように、本発明は、着座面とでワークをクランプ可能なクランプアームのワーク当接面を、ワークのクランプ位置からさらに着座面を含む仮想平面を通過できるように構成すると共に、このワーク当接面の位置を検出可能とした点を技術的な特徴とする。すなわち、従来の構成では、検知ピン等のセンサ作動部材がワークの下面と当接するのに対し、本発明では、クランプアームをいわゆるセンサ作動部材として使用可能な構成としたので、クランプアームの移動（揺動）により、センサ作動部材としてのクランプアーム先端部がワークとその上面で当接することになる。かかる当接態様であれば、クランプアームのクランプ動作により、浮いた状態のワークを着座面に向けて押さえ込むことができる。このようにして、ワークの着座とクランプとを同時に行い、この際のワーク当接面の位置（ワークのクランプ位置）を検出することで、検出した位置情報に基づきワークの着座の有無を判定することができ、浮いた状態のワークであっても、その着座を確実に検知することができる。

また、ワーク当接面がワークのクランプ位置からさらに着座面を含む仮想平面を通過するように構成することで、例えば、ワークがロケートピンに適正な深さまで挿入されておらず、ワークをクランプ不能な場合、ワーク当接面がワークのクランプ位置で停止することなく、着座面よりも下方位置まで移動することになる。よって、この際のワーク当接面の位置を検出することにより、ワークの未着座状態を確実に検知し、真にセット不良であるとの判断を下すことができる。なお、以上の判定は、例えばモニタ等に表示された上記位置情報に基づき作業者自身で行うようにしてもよいし、予め取得する位置データに応じた閾値を定めておき、検出された位置データと閾値との比較により着座の有無を自動的に判定する判定手段をロケート装置と一体あるいは別設備として備えるものでもよい。

以上の作用は、ロケート装置が従来有するクランプアームの可動域を変更することにより達成可能であることから、従来のように検知専用の動作部品を設ける必要はなく、装置全体の構成を簡易化することができる。また、ワーク当接面の位置が検出可能であればよい点、さらにいえば、ワーク当接面が着座面を基準としてその上方と下方の何れかに位置するか、との情報のみに基づきその着座検知を実施できる点で、従来に比べ選択可能なセンサの種類、配置箇所についての自由度も高い。

クランプアームのワーク当接面がクランプ位置から着座面を含む仮想平面を通過させるよう、クランプアームの可動域を設定する際、例えば、着座面の一部に切欠き部を設け、クランプアームと着座面とでワークをクランプできない場合に、クランプアームのワーク当接面が切欠き部を通過するように構成することができる。かかる構成とすれば、クランプアームをワークのクランプ位置からそのまま下方に移動させることができるので、従来のクランプアーム駆動手段、例えば往復動のためのクランプシリンダと、傾動運動のためのカム溝との組合せを採用することができる。従い、クランプアームに特殊な動作を付与するための機構を別途設ける必要はなく、動作信頼性を確保することができる。また、切欠き部を設けることで着座面を基準としたクランプアームの出没動作を可能としたので、ワークの着座面積をなるべく多く確保することができ、ワークを安定した状態で着座でき、ひいては位置決め固定することができる。

このように、本発明に係るロケート装置であれば、反り等の変形を有するワークであっても、その着座を確実に検知することができ、誤検知による作業効率の低下を防止可能とするロケート装置を提供することができる。

以下、本発明に係るロケート装置の一実施形態、およびその使用例を図１〜図４に基づいて説明する。なお、以下の説明における『上下』方向は、各構成要素間の位置関係や動作方向に関する理解を容易とするために用いるものに過ぎず（ロケート装置１の基端側を『下側』、先端側を『上側』と規定している）、ロケート装置１の設置方向等を限定するものではない。

図１は、本発明の一実施形態に係るロケート装置１の外観図を示している。同図に示すように、このロケート装置１は、中空状の基部２と、基部２の一端に設けた取付けフランジを介して基部２と結合されるクランプシリンダ３と、基部２の他端にその軸方向に向けて立設されるテーパ状のロケートピン４とを主に備えるものである。また、ロケートピン４の基端側には、ロケートピン４より大径で、ワークＷを着座させるための環状の着座部５が設けられている。

ロケートピン４には、その直径方向に貫通すると共に軸方向に伸びるスリット６が形成されている。このスリット６は基部２の内部空間と連通し、これらスリット６と着座部５、および基部２の内部空間に相当する部分には、ワーククランプ手段としてのクランプアーム７が配設されている。

この実施形態では、クランプアーム７はいわゆる鉤形状をなしている。クランプアーム７はその一端に設けたクランプ部８をロケートピン４に開口したスリット６から外部に臨ませている一方で、図示は省略するが、その他端をクランプシリンダ３のピストンロッドに連結している。また、クランプアーム７の長手方向中間位置に形成した略くの字状のカム溝に固定ピンを挿通し、この固定ピンを基部２に固定している。これにより、クランプシリンダ３の駆動に伴いピストンロッドが伸縮動作を行うと、当該動作に応じてクランプアーム７が所定の可動域内で往復運動を行う。また、クランプアームに設けたカム溝の作用で、例えばクランプアーム７の下方への移動と共に、その一端に設けたクランプ部８がスリット６から外部に露出する向きに傾動し、さらに下降を続けることで、後述する着座面１０との間でロケートピン４に挿入されたワークをクランプできるようになっている。

また、着座部５には切欠き溝１１が形成されており、有孔円板状をなす着座面１０の円周方向一部に切欠き溝１１が臨んでいると共に、かかる切欠き溝１１中をクランプアーム７が移動するように構成されている。言い換えると、クランプシリンダ３の駆動に伴いクランプアーム７が下降した場合、クランプ部８のワーク当接面９が、そのクランプ位置から、更に着座部５の上端に形成された平坦状の着座面１０を含む仮想平面を通過して切欠き溝１１内に侵入するように構成されている。

この実施形態では、クランプアーム７の他端部をセンサの検出部位として利用するよう近接センサ等の検知センサが基部２あるいはクランプシリンダ３に装着されている。そして、かかるセンサにより検知された情報に基づき、クランプアーム７が停止した状態におけるワーク当接面９が、着座面１０よりもロケートピン３の先端側に位置する場合には、ワークＷが着座されているものと、また、ワーク当接面９が、着座面１０よりもクランプシリンダ側に位置する場合には、ワークＷが着座していないものと自動的に判定を行う判定手段が設けられている。

以下、ロケート装置１の使用態様としての、ワークの着座検出工程を図２〜図４に基づき説明する。

（１）ワークが適正に着座している場合
図２に示すように、ワークＷの位置決め穴Ｗ_hにロケートピン４を挿入し、ワークＷの位置決め基準面を着座面１０に当接させる（図２中１点鎖線で示す状態）。この状態から、クランプシリンダ３の駆動により、予めスリット６中の上部位置（ここではクランプシリンダ３の最大伸長位置）に待機させておいたクランプアーム７を、傾動を伴って下方（クランプシリンダ３の側）に移動させ、その先端に設けたクランプ部８をスリット６から外部に傾動露出させる。そして、さらにクランプアーム７を下降させることで、クランプ部８のワーク当接面９をワークＷの上面に当接させ、軸方向に対峙する着座面１０とでワークＷをクランプする。クランプアーム７はこの位置で下降を停止する（図２中１点鎖線で示す位置）。ここで、ワーク当接面９の軸方向位置（この実施形態ではクランプアーム７の他端位置）をセンサ等の適宜の検出手段で検出し、この検出結果に基づきワークＷの着座の有無を判定する。すなわち、ここでは、ワーク当接面９の検出位置が着座面１０より上方（ロケートピン４先端に近い側）であることをもって、ワークＷが適正に着座しているとの判定結果が得られる。

（２）ワークが反り等の変形を有する場合
次に、位置決めすべきワークＷが反り等の変形を有する場合のワークＷの着座の検知工程を説明する。図３に示すように、反り等の変形により着座面１０から浮いた状態でロケートピン４により位置決めされた状態のワークＷに対し、クランプアーム７を下降させる。そして、下降と共にスリット６外部に向けて傾動を生じたクランプアーム７のクランプ部８を傾いた状態のワークＷに当接させ（図３中１点鎖線で示す位置）、そのまま下降させることで、当接状態にあるワークＷを着座面１０に向けて押し込む（言い換えると、着座面１０へと引き込む）。そして、ワーク当接面９がワークＷのクランプ位置に一致する高さ（図３中２点鎖線で示す位置）までクランプアーム７を下降させたところで、傾きを伴って着座面１０から浮いた状態のワークＷが着座（図３中１点鎖線で示す位置）し、かつ、ワークＷがワーク当接面９と着座面１０とでクランプされる。よって、この場合も、適当なセンサでワーク当接面９の軸方向位置を検出し、かかる検出情報に基づきワークＷの着座の有無の判定を行うことで、ワークＷが着座しているとの判定結果が得られる。

（３）ワークのロケート装置への取付けが不十分である場合
図４に示すように、例えば、ワークＷがロケートピン４に適正な深さまで挿入されておらず、ワークＷがクランプ不能である場合、クランプシリンダ３の駆動により、クランプアーム７は上部待機位置から下降を開始する。そして、ワークＷが着座していればクランプしたであろう位置から、さらに着座面１０を含む仮想平面を通過して、着座部５に設けられた切欠き溝１１の内部へ侵入し、停止する（ここではクランプシリンダ３の最大縮退位置）。そして、この際のワーク当接面９の位置を検出し、かかる検出情報に基づきワークＷの着座の有無の判定を行うことで、ワークＷが未着座であるとの判定結果が得られ、必要に応じてワークＷの再セット等が実施される。

このように、着座面１０とでワークＷをクランプ可能なクランプアーム７のワーク当接面９を、ワークＷのクランプ位置からさらに着座面１０を含む仮想平面を通過できるよう、クランプアーム７の可動域を設定し、かつ、ワーク当接面９の位置を検出可能としたので、クランプアーム７の下降動作により、ワーク当接面９がワークＷとその上面で当接すし、浮いた状態のワークＷであればかかるワークＷを着座面１０に向けて押さえ込む。このようにして、ワークＷの着座とクランプとを同時に行い、この際のワーク当接面９の位置（ワークＷのクランプ位置）を検出し、当該検出情報に基づきワークＷの着座の有無を判定することで、反り等の変形により着座面１０から浮いた状態のワークＷであっても、その着座を確実に検知することができる。従い、かかるワークＷが未着座であるとの誤検知を防いで、誤検知による作業停止の頻度を低減することができる。

また、ワークＷがロケートピン４に適正な深さまで挿入されておらず、ワークＷをクランプ不能な場合、ワーク当接面９がワークＷのクランプ位置で停止することなく、着座面１０よりも下方位置まで移動することになる。よって、この際のワーク当接面９の位置を検出することにより、ワークＷの未着座状態を確実に検知し、真にセット不良であるとの判断を下すことができ、真に必要な場合にのみ作業の停止を図ることが可能となる。

以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明に係るロケート装置は、本発明の範囲内において種々の変更が可能である。

上記実施形態では、着座部５に切欠き溝１１が形成され、この切欠き溝１１中を、クランプアーム７のクランプ部８が移動するよう構成した場合を説明したが、この構成に限らず、他の手段によっても、クランプアーム７の着座面１０下方への移動（沈み込み）を達成することが可能である。例えば、クランプアーム７のクランプ部８との接触を避けるために、着座面１０の内径を大きくした形状とすることもできる。あるいは、クランプアーム７に形成したカム溝（図示略）の形状を変更して、クランプアーム７（クランプ部８）の軌跡を変更することによっても、クランプアーム７に、着座面１０を含む仮想平面をその下方に向けて通過する動作を付与することができる。

また、クランプアーム７の位置、正確には、ワーク当接面９の位置を検出するための手段としては種々のものが採用可能であり、例えばクランプアーム７の他端（クランプシリンダ３側の端部）に対向する位置に近接センサを配設し、当該センサでクランプアーム７の接近を検出することも可能であり、あるいは、各種センサの一部（受光器など）を検出対象部位に設け、これと対をなすセンサとの間で検知することも可能である。もちろん、検知部位はクランプアーム７本体に限る必要はなく、例えばクランプアーム７と係合され一体に移動するピストンロッドなど、ワーク当接面９の軸方向位置が算出できるものであれば検出対象とすることが可能である。

本発明の一実施形態に係るロケート装置の正面図である。 ロケート装置の要部拡大断面図を含むもので、その使用態様の一例を説明するための概念図である。 ロケート装置の要部拡大断面図を含むもので、その使用態様の他の例を説明するための概念図である。 ロケート装置の要部拡大断面図を含むもので、その使用態様の他の例を説明するための概念図である。

符号の説明

１ ロケート装置
２ 基部
３ クランプシリンダ
４ ロケートピン
５ 着座部
６ スリット
７ クランプアーム
８ クランプ部
９ ワーク当接面
１０ 着座面
１１ 切欠き溝
Ｗ ワーク
Ｗ_h 位置決め穴

Claims (2)

1. ワークが着座する着座面と、前記ワークに形成された位置決め穴に挿入され、前記ワークを位置決めするロケートピンと、該ロケートピン内部に揺動可能に配設され、前記ロケートピンが挿入された状態の前記ワークを前記着座面との間でクランプするクランプアームとを備えたロケート装置において、
   前記クランプアームのワーク当接面が、前記ロケートピンを前記ワークの位置決め穴に挿入した状態で、前記ワークのクランプ位置から前記着座面を含む仮想平面を通過可能なように、前記ロケートピンを基準とする前記クランプアームの可動域が設定され、かつ、
   前記ワーク当接面の位置が検出可能に構成されていることを特徴とするロケート装置。
2. 前記着座面の一部に切欠き部が設けられ、前記クランプアームと前記着座面とで前記ワークをクランプできない場合に、前記クランプアームの前記ワーク当接面が前記切欠き部を通過するように構成されている請求項１記載のロケート装置。

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