JP5610476B2

JP5610476B2 - 位置決め装置

Info

Publication number: JP5610476B2
Application number: JP2010260277A
Authority: JP
Inventors: 有祐太田; 吉野　鋭; 鋭吉野
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2010-11-22
Filing date: 2010-11-22
Publication date: 2014-10-22
Anticipated expiration: 2030-11-22
Also published as: JP2012110987A

Description

本発明は、ベースに回転可能に設けられたアームによりワークの位置決めを行う位置決め装置に関する。

ワークを加工する際の位置決め装置として、例えば特許文献１には従来技術として図９に示すようなクランプ装置が示されている。このクランプ装置は、受け金１０１と、先端に押圧部１０５を有するクランプヘッド１０２と、シリンダ１０６とを備える。クランプヘッド１０２は、中間部がヒンジ１０３及びピン１０４を介して受け金１０１に回転可能に取り付けられると共に、基端部がシリンダ１０６のピストンロッド１０８の先端にピン１０９を介して回転可能に取り付けられる。

図９に鎖線で示す状態は、ピストンロッド１０８を退入させてクランプヘッド１０２の押圧部１０５をワーク（図示省略）から退避させたアンクランプ状態を示す。この状態からピストンロッド１０８を伸ばすと、クランプヘッド１０２がピン１０４を中心に回転し、押圧部１０５と受け金１０１とでワークをクランプすることができる。

特開２００１−３１５０３５号公報

上記のようなクランプ装置では、ピン１０４やピン１０９の摩耗等により回転摺動部にガタが生じると、クランプヘッド１０２の押圧部１０５の位置精度が低下する。特に、アーム（クランプヘッド）の長さが長い場合、回転摺動部のガタによりアームの先端部のズレが大きくなり、ワークの位置決め精度が大幅に低下する。また、アームの先端に設けた位置決めピンをワークの穴に挿入して位置決めを行う場合、アームの先端部の位置がずれると、位置決めピンをワークの穴に挿入できない恐れがある。

例えば上記特許文献１では、クランプヘッドにラックピニオン機構を設けることにより、クランプヘッドのガタの防止を図る方法が示されている。しかし、この場合でも、ラックピニオン機構自体に摩耗等によるガタが生じる恐れがあるため、クランプヘッド（アーム）によるワークの位置決め精度を保証することはできない。

本発明が解決すべき課題は、アームの先端部を所定の位置に正確に配することにより、ワークの位置決め精度を高めることにある。

前記課題を解決するためになされた本発明は、ベースと、ベースに対して回転可能に取り付けられ、回転軸と直交する方向に延びるアームと、回転軸を中心にアームを回転駆動する回転駆動部とを備え、アームの先端でワークの位置決めを行う位置決め装置であって、アームに取り付けられたガイド部材と、ベースに取り付けられたガイド受け部材とからなり、アームの先端でワークを位置決めした状態で、ガイド部材とガイド受け部材とを嵌合させ、両者をアームの回転軸方向及び延在方向に係合させるガイド機構を備え、ガイド部材及びガイド受け部材のうちの一方の部材に設けられ、他方の部材とアームの延在方向に係合する係合面を、アームの延在方向で移動可能とし、且つ、他方の部材に押し付ける方向に付勢したものである。

このように、アームに取り付けたガイド部材と、ベースに取り付けたガイド受け部材とを嵌合させ、両者をアームの回転軸方向及び延在方向に係合させることにより、アームをベースに対して回転軸方向及び延在方向で位置決めすることができる。これにより、たとえアームの回転摺動部にガタが生じた場合でも、ワークを位置決めする際にアームの先端部を所定の位置に正確に配することができるため、ワークの位置決め精度を高めることができる。

上記のようにガイド部材とガイド受け部材との嵌合によりアームを位置決めする場合、例えば図１０に示すように、アーム２１０にガイド部材としてピン２１１を設けると共に、ベース（図示省略）にガイド受け部材２１２を設け、ガイド受け部材２１２に設けた穴２１３にピン２１１に挿入して嵌合させる構成が考えられる。しかし、ピン２１１はアーム２１０と共に円弧軌跡Ｃに沿って移動するため、図示のようにピン２１１がガイド受け部材２１２の穴２１３の開口部に干渉する恐れがある。この場合、ピン２１１を穴２１３に無理やり挿入すると、ピン２１１やガイド受け部材２１２の摩耗が激しくなり、アーム２１０の先端の位置精度が低下する。また、穴２１３の径をピン２１１の外径よりも大きめに設定すれば、ピン２１１とガイド受け部材２１２との干渉を回避することはできるが、ピン２１１の外周面と穴２１３の内周面との間のガタが大きくなるため、やはりアーム２１０の先端の位置精度が低下する。

そこで、本発明の位置決め装置では、上記のように、ガイド部材及びガイド受け部材のうちの一方の部材に設けられ、他方の部材とアームの延在方向に係合する係合面を、アームの延在方向で移動可能とした。これにより、アームを回転させてガイド部材及びガイド受け部材を嵌合させる際に、両部材のアームの延在方向で係合する係合面同士が干渉した場合でも、一方の部材の係合面をアーム延在方向に移動させて逃がすことができるため、干渉を回避して摩耗を抑えることができる。また、アームの延在方向に移動可能とした上記の係合面を相手方の部材に押し付ける方向に付勢することにより、両部材が嵌合したときに上記の係合面を相手方の部材に押し付けて、ガイド部材とガイド受け部材との間のアームの延在方向の隙間を無くすことができるため、アームの延在方向の位置決め精度を高めることができる。

上記のような位置決め装置において、ガイド部材及びガイド受け部材のアーム及びベースに対する取り付け位置を調整可能とすることで、ワークの形状や大きさに合わせてガイド部材及びガイド受け部材の取り付け位置を変更することができる。尚、ガイド部材のアームに対する取り付け位置が変わると、ガイド部材の係合面の円弧軌跡も変わるが、上記のように係合面をアームの延在方向で移動可能とすることで係合面の円弧軌跡の変化を吸収することができるため、各部材の設計を変更することなく、ガイド部材のアームに対する位置に取り付け位置を容易に変更することができる。このとき、ガイド受け部材は、ガイド部材と嵌合する位置でベースに取り付けられる。

アームの先端に位置決めピンを設け、アームを回転させて位置決めピンをワークの穴に挿入することによりワークの位置決めを行う位置決め装置は、位置決めピンの位置精度が非常に重要となるため、上記の構成を採用することが特に好ましい。

以上のように、本発明の位置決め装置によれば、ガイド部材及びガイド受け部材によりアームを回転軸方向及び延在方向で位置決めすることができ、且つ、係合面の摩耗も抑えることができるため、アームの先端部を正確に配することができ、ワークの位置決め精度が高められる。

本発明の実施形態に係る位置決め装置の側面図である。上記位置決め装置に設けられたガイド機構（ガイド部材及びガイド受け部材）の斜視図である。上記ガイド部材の三面図である。上記ガイド受け部材の三面図である。図４のＡ−Ａ線における断面図である。（ａ）〜（ｃ）は、ガイド部材とガイド受け部材とが嵌合する様子を示す側面図である。（ａ）〜（ｃ）は、他の実施形態に係る位置決め装置のガイド部材とガイド受け部材とが嵌合する様子を示す側面図である。図７のガイド受け部材を、長手方向逆向きにベースに取り付けた状態を示す側面図である。従来の位置決め装置の側面図である。ガイド機構の参考例を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１に、本発明の一実施形態に係る位置決め装置１でワークの位置決めを行う様子を示す。本実施形態では、ドアパネルＤにブラケットＢを溶接等により固定する際に、位置決めピンＰで地面に対して位置決めされたドアパネルＤ上の所定位置に、ブラケットＢを位置決めする場合を示す。

位置決め装置１は、ベース２と、ベース２に回転可能に取り付けられたアーム３と、アーム３を回転させる回転駆動部としてのエアシリンダ４と、ガイド機構５とを備える。図示例では、ブラケットＢがドアパネルＤの上面に配されるため、ブラケットＢを下方から位置決めピン等で位置決めすることはできない。本実施形態の位置決め装置１は、ドアパネルＤ及びブラケットＢに対して上方からアーム３を振り込んで、アーム３の先端でブラケットＢを位置決めするものである。

アーム３は、ベース２に対して回転可能に取り付けられる。図示例では、アーム３の基端（図１の右端）付近にヒンジ６が設けられ、このヒンジ６とベース２とがピン７を介して回転可能に取り付けられる。ピン７、すなわちアーム３の回転軸は、図１の紙面と直交する方向に配され、アーム３はこの回転軸と直交する方向に延びる。アーム３の先端には、位置決めピン８が設けられる。図示例では、アーム３を水平にしてブラケットＢを位置決めした状態（実線で示す状態）で、位置決めピン８がアーム３の先端から下方に延びている。

エアシリンダ４は、ピン９を介してベース２に回転可能に取り付けられる。エアシリンダ４のピストンロッド１０の先端は、アーム３の基端にピン１１を介して回転可能に取り付けられる。ピストンロッド１０を縮めてアーム３の基端を下方に引っ張ると、図１に点線で示すように、ピン７を支点としてアーム３の先端が上昇し、位置決めピン８がワーク（ドアパネルＤ及びブラケットＢ）から退避した状態となる。ピストンロッド１０を伸ばしてアーム３の基端を上方に押し上げると、図１に実線で示すようにアーム３の先端が降下し、位置決めピン８がブラケットＢの穴に上方から挿入される。尚、回転駆動部は、エアシリンダに限らず、油圧シリンダやモータで構成することもできる。

ガイド機構５は、アーム３の下面に固定されるガイド部材２０と、ベース２の上面に固定されるガイド受け部材３０とからなる。ガイド部材２０及びガイド受け部材３０は、ワークの大きさや形状に合わせて、アーム３及びベース２に対するアーム延在方向の取り付け位置が調節可能とされる。本実施形態では、ガイド部材２０及びガイド受け部材３０が、それぞれアーム３及びベース２にボルト等で着脱可能に取り付けられる。ガイド部材２０及びガイド受け部材３０が嵌合すると、両者がアーム３の回転軸方向及び延在方向に係合し、これによりガイド部材２０及びアーム３がガイド受け部材３０及びベース２に対して水平面上で位置決めされる。尚、以下のガイド機構５の説明では、アーム３の延在方向（図１の左右方向）を「長手方向」、アーム３の回転軸方向（図１の紙面と直交する方向）を「幅方向」と言う。また、長手方向でアーム３の先端側（図１の左側）を単に「先端側」と言い、アーム３の基端側（図１の右側）を単に「基端側」と言う。

ガイド部材２０は、図２及び図３に示すように、アーム３に取り付けられる基部２３と、基部２３から下方に突出し、長手方向に延びる第１の凸部２１と、基部２３から下方に突出し、第１の凸部２１の幅方向両側に設けられた第２の凸部２２，２２とを有する。第１の凸部２１の幅方向両側の側面２１ａ，２１ａは、下方に向けて互いに接近する側に傾斜している。第２の凸部２２の長手方向両側の側面２２ａ，２２ａは、下方に向けて互いに接近する側に傾斜している。

ガイド受け部材３０は、図２及び図４に示すように、ベース２に固定される基部３５と、基部３５から上方に突出し、長手方向及び幅方向に離隔した４箇所（図示例では基部３５の四隅）に設けられた突出部３６と、基部３５に対して長手方向に移動可能なスライド部材３３とを有する。突出部３６の幅方向間には、長手方向に延びる第１の凹部３１が設けられる。第１の凹部３１は、ガイド部材２０の第１の凸部２１に対応した形状を成しおり、第１の凹部３１の幅方向両側の側面３１ａ，３１ａが下方に向けて互いに接近する側に傾斜している。

ガイド受け部材３０には、ガイド部材２０の第２の凸部２２と長手方向に係合する係合面が設けられる。この係合面は、基部３５に対して長手方向で移動可能とされる。本実施形態では、第２の凸部２２と長手方向一方に係合する係合面３３ａ及び長手方向他方に係合する係合面３４ａが、何れも基部３５に対して長手方向で移動可能とされる（図４参照）。詳しくは、一対の突出部３６の長手方向間に一対のスライド部材３３，３４が設けられ、この一対のスライド部材３３，３４に設けた傾斜面で係合面３３ａ，３４ａが構成される。この係合面３３ａ，３４ａにより、ガイド部材２０の第２の凸部２２と嵌合する第２の凹部３２が構成される。また、本実施形態では、図５に示すように、基部３５の上面に形成した長手方向の溝３５ａに、スライド部材３３，３４の下面に設けた突起３３ｂ，３４ｂを嵌合させることで、スライド部材３３，３４の長手方向移動を案内している。

上記の係合面３３ａ，３４ａは、ガイド部材２０の第２の凸部２２に押し付ける方向に付勢されている。本実施形態では、図４に示すように、各スライド部材３３，３４と突出部３６，３６との間に弾性部材としてのスプリング３７を圧縮状態で配し、これにより一対のスライド部材３３，３４（係合面３３ａ，３４ａ）を互いに押し付けあう側（長手方向中央側）に付勢している。一対のスライド部材３３，３４が互いに当接した状態で、係合面３３ａ，３４ａの長手方向間隔よりも大きい長手方向寸法を有する第２の凸部２２を、スプリング３７の弾性力に抗して第２の凹部３２に挿入することで、一対の係合面３３ａ，３４ａがそれぞれ第２の凸部２２に押し付ける方向に付勢される。尚、弾性部材はスプリングに限らず、例えば板バネを用いても良い。

次に、ガイド機構５によるアーム３の位置決め（特に長手方向での位置決め）について図６を用いて説明する。尚、図６は図１の拡大図であり、左側が先端側、右側が基端側である。

アーム３を回転させて先端を降下させ、アーム３が水平に近い状態となったら、図６（ａ）に示すように、ガイド部材２０の第１の凸部２１とアーム受け部材３０の第１の凹部３１とが嵌合し始める。これと同時に、ガイド部材２０の第２の凸部２２が、アーム受け部材３０の先端側のスライド部材３３に当接する。詳しくは、第２の凸部２２の先端側の側面２２ａと、先端側のスライド部材３３の係合面３３ａとが当接する。

さらにアーム３の先端を降下させると、図６（ｂ）に示すように、ガイド部材２０の第２の凸部２２がガイド受け部材３０の第２の凹部３２に挿入される。このとき、先端側のスライド部材３３は、第２の凸部２２で先端側に押圧され、スプリング３７を圧縮しながら先端側に移動する。このように、ガイド部材２０の第２の凸部２２が当接したときに、ガイド受け部材３０のスライド部材３３の係合面３３ａを先端側に逃がすことにより、ガイド部材２０とガイド受け部材３０との過度の干渉を回避し、両部材の摩耗を防止することができる。

さらにアーム３の先端を降下させると、図６（ｃ）に示すように、ガイド部材２０の第２の凸部２２が、一対のスライド部材３３，３４の間隔を押し広げながら、一対のスライド部材３３，３４の係合面３３ａ，３４ａで構成される第２の凹部３２に完全に挿入される。このとき、スプリング３７の付勢力で、スライド部材３３，３４の係合面３３ａ，３４ａを第２の凸部２２の側面２２ａに押し付けることにより、第２の凸部２２の両側面２２ａ，２２ａが長手方向両側からスライド部材３３，３４の係合面３３ａ，３４ａで挟持される。これにより、ガイド部材２０及びアーム３が、ガイド受け部材３０及びベース２に対して長手方向に位置決めされる。これと同時に、ガイド部材２０の第１の凸部２１がガイド受け部材３０の第１の凹部３１と嵌合し、これにより第１の凸部２１の両側面２１ａ，２１ａと第１の凹部３１の両側面３１ａ，３１ａとが当接する（図示省略）。これにより、ガイド部材２０及びアーム３が、ガイド受け部材３０及びベース２に対して幅方向に位置決めされる。

このとき、一対のスライド部材３３，３４を付勢するスプリング３７の弾性力が小さすぎると、ガイド部材２０の第２の凸部２２を長手方向に正確に位置決めできない恐れがある。従って、スプリング３７は、第２の凸部２２を所定位置（図示例ではガイド受け部材３０の長手方向中央部）に位置決め可能な弾性力を有する必要がある。一方、スプリング３７の弾性力が大きいと、ガイド部材２０とガイド受け部材３０とを嵌合させる際に、第２の凸部２２で先端側のスライド部材３３を移動させるために要する力が大きくなるが、これはエアシリンダ４の加圧力を大きくすることで対応できる。

また、上述のように、ガイド部材２０及びガイド受け部材３０はアーム３及びベース２に対して着脱可能に設けられているため、ワークの形状や大きさに対応させて、ガイド部材２０及びガイド受け部材３０のアーム３及びベース２に対する取り付け位置を調整することができる。

本発明は上記の実施形態に限られない。以下、本発明の他の実施形態を説明するが、上記の実施形態と同様の機能を有する箇所には同一の符号を付して重複説明を省略する。

上記の実施形態では、長手方向に対向する一対のスライド部材３３，３４の係合面３３ａ，３４ａを両方とも長手方向に移動可能としているが、これに限らず、例えば図７に示すように、先端側の係合面３３ａのみを長手方向に移動可能とし、基端側の係合面３６ａを突出部３６に設け、この係合面３６ａを基部３５に対して固定してもよい。この場合、ガイド部材２０の第２の凸部２２がガイド受け部材３０の第２の凹部３２に挿入される前の状態では、図７（ａ）に示すように、スプリング３７は圧縮されておらず、スライド部材３３は付勢されていない。そして、第２の凸部２２を第２の凹部３２に挿入することにより、図７（ｂ）に示すようにスプリング３７が圧縮され、スライド部材３３及び係合面３３ａが基端側に付勢される。そして、第２の凸部２２が第２の凹部３２に完全に挿入されたら、図７（ｃ）に示すように、第２の凸部２２が係合面３３ａ及び３６ａで挟持されて長手方向に位置決めされる。このとき、基部３５に対して固定された他方の係合面３６ａにガイド部材２０を当接させて、ガイド部材２０をガイド受け部材３０に対して長手方向で位置決めすることができるため、アーム３のベース２に対する長手方向の位置決め精度を高めることができる。

ただし、このようなガイド受け部材３０を長手方向の向きを逆にしてベース２に取り付けると、図８に示すように、ガイド部材２０と最初に当接する係合面３６ａが固定側となるため、係合面３６ａを長手方向に移動させて逃がすことができない。従って、ガイド部材２０と長手方向に係合する係合面３３ａ，３６ａのうち、一方を長手方向に移動可能とし、他方を基部３５に固定する場合は、図７に示すように、移動可能な係合面が先端側となるようにガイド受け部材３０の長手方向の向きを設定する必要がある。一方、図６の実施形態のように、一対の係合面３３ａ，３４ａを両方とも長手方向に移動可能とすれば、ガイド受け部材３０が長手方向で対称な構成となるため、向きを気にすることなくガイド受け部材３０をベース２に取り付けることができる。

また、上記の実施形態では、ガイド部材２０に凸部（第１の凸部２１及び第２の凸部２２）を設けると共に、ガイド受け部材３０に凹部（第１の凹部３１及び第２の凹部３２）を設ける場合を示したが、これとは逆に、ガイド部材に凹部を設けると共に、ガイド受け部材に凸部を設けてもよい（図示省略）。

また、上記の実施形態では、第２の凹部３２を一対のスライド部材３３，３４に設けた係合面３３ａ，３４ａで構成し、この係合面３３ａ，３４ａを基部３５に対して長手方向に移動可能としているが、これに限られない。例えば、ガイド部材２０の第２の凸部２２に設けられた係合面（側面２２ａ）を、基部２３に対して長手方向に移動可能としてもよい（図示省略）。

また、上記の実施形態では、ガイド受け部材３０の突出部３６とスライド部材３３，３４との間に弾性部材（スプリング３７）を圧縮状態で配しているが、これに限らず、例えば一対のスライド部材３３，３４の長手方向間に弾性部材を引っ張り状態で配してもよい（図示省略）。

１位置決め装置
２ベース
３アーム
４エアシリンダ（回転駆動部）
５ガイド機構
６ヒンジ
７ピン
８位置決めピン
９ピン
１０ピストンロッド
１１ピン
２０ガイド部材
２１第１の凸部
２２第２の凸部
２３基部
３０ガイド受け部材
３１第１の凹部
３２第２の凹部
３３，３４スライド部材
３３ａ，３４ａ係合面
３５基部
３６突出部
３７スプリング（弾性部材）
Ｂブラケット
Ｃ円弧軌跡
Ｄドアパネル
Ｐピン

Claims

ベースと、ベースに対して回転可能に取り付けられ、回転軸と直交する方向に延びるアームと、回転軸を中心にアームを回転駆動する回転駆動部とを備え、アームの先端でワークの位置決めを行う位置決め装置であって、
アームに取り付けられたガイド部材と、ベースに取り付けられたガイド受け部材とからなり、アームの先端でワークを位置決めした状態で、ガイド部材とガイド受け部材とを嵌合させ、両者をアームの回転軸方向及び延在方向に係合させるガイド機構を備え、
ガイド部材及びガイド受け部材のうちの一方の部材に設けられ、他方の部材とアームの延在方向に係合する係合面を、アームの延在方向で移動可能とし、且つ、他方の部材に押し付ける方向に付勢した位置決め装置。
ガイド部材及びガイド受け部材のアーム及びベースに対する取り付け位置を調整可能とした請求項１記載の位置決め装置。