JP5765283B2 - ワーク処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、ワークに対して処理を行う複数のツールを備えたワーク処理装置に関する。

製品の組立や加工等の処理を行うワーク処理装置としては、処理を行うための複数のツールを備え、ワークにおける複数の部位に対して処理を行うよう構成されたものが知られている。

このようなワーク処理装置としては、特許文献１及び特許文献２に示されたものがある。これらのワーク処理装置は、複数のツールを保持するツール保持部と、ワークを保持するワーク保持部と、ツール保持部とワーク保持部とを相対的に移動させる移動装置とを備えている。

上記のワーク処理装置は、ツール保持部を回転させることで、各ツールを所定の位置へと移動するよう構成されている。
また、ツール保持部とワーク保持部を相対的に移動させる移動装置は、水平面上において直交する２方向に移動可能に構成されたＸＹテーブルや直交ロボットによって構成されており、移動装置によってワーク保持部とツール保持部とを相対的に移動させることにより、ワークの処理部位とツールとの位置合わせを行うよう構成されている。

特開昭６４−１７４９９号公報 特開平４−１５９０３８号公報

しかしながら、特許文献１及び特許文献２のワーク処理装置においては、以下の問題点がある。
上記のワーク処理装置において、移動装置として用いられるＸＹテーブル又は直交ロボットは、平面上においてワークの外形よりも広い範囲を移動可能に構成されている必要があり、ワークの大きさに比べて大型になりやすい。そのため、ワーク処理装置自体の大きさが大型化することとなる。
また、大型化に伴い移動量が増大するため、移動にかかる時間が長くなる。そのため、ワーク処理装置の稼働時間において、ワークに処理を行わない非処理時間が増大する。これにより、ワーク処理装置における効率が低下することとなる。

本発明は、上述の背景に鑑みてなされたものであり、効率の向上及び小型化が可能なワーク処理装置を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、ワークを保持してテーブル軸を中心に回転可能な回転テーブルと、
複数のツールを備えると共に上記テーブル軸と平行に配されたホルダー軸を中心に回転可能なツールホルダーとを有し、
上記複数のツールには、ワークに作業を行う作業ツールと、ワークを把持する把持ツールとがあり、
上記回転テーブルの回転によってワークの特定部位を上記作業ツールの回転軌跡上に移動させると共に、上記ツールホルダーの回転によって上記作業ツールを上記特定部位へ移動させることにより、上記特定部位と上記作業ツールとの位置合わせを行うよう構成されており、かつ、上記ツールホルダーの回転によって、上記把持ツールによって把持するワークを、上記回転テーブルと、該回転テーブルとは異なる位置にある載置部との間で搬送するよう構成されていることを特徴とするワーク処理装置にある（請求項１）。

上記回転テーブル及び上記ツールホルダーは、上記テーブル軸及び上記ホルダー軸を中心軸として回転することにより、上記特定部位と上記ツールとの位置合わせを行うことができる。そのため、従来用いられていたＸＹテーブルや直交ロボットのように、上記回転テーブル及び上記ツールホルダーを、平面上において移動させることなく、上記回転テーブル及び上記ツールホルダーの外形よりも内側で処理を行うことができる。これにより、上記ワーク処理装置の大きさを従来よりも小さくすることができる。

また、上記特定部位へ上記ツールを移動する際に、上記ツールの移動距離が小さくなる方向に上記ツールホルダーを回転させることにより、上記ツールと上記特定部位との位置合わせを短時間で効率よく行うことができる。

以上のごとく、上記ワーク処理装置によれば、処理効率の向上及び小型化が可能となる。

実施例１における、ワーク処理装置を示す説明図。 実施例１における、ツールの配置を示す説明図（図１のＡ−Ａ矢視線断面相当図）。 実施例１における、ケースを示す斜視図。 実施例１における、ケースを示す平面図。 実施例１における、カバーを示す斜視図。 実施例１における、カバーを示す平面図。 実施例１のワーク処理装置における、接着剤塗布時の動作を示す説明図。 実施例１のワーク処理装置における、カバーを把持する際の動作を示す説明図。 実施例１のワーク処理装置における、カバーをケース上に載置する際の動作を示す説明図。 実施例１のワーク処理装置における、固定ボルト締結時の動作を示す説明図。

上記ワーク処理装置において、上記特定部位と上記ツールとの位置合わせは、画像処理技術やセンシング技術など、種々の技術を用いて実施することができる。その中でも、後述する上記特定部位と上記ツールとの上記テーブル回転軸方向から見た交点の位置を予め求め、これを利用可能な構成とすることがより好ましい。

すなわち、上記テーブル軸を回転中心として上記回転テーブルが回転する際に上記特定部位の回転軌跡として描かれる軌跡円と、上記作業ツールの回転軌跡との上記テーブル軸の軸方向から見た交点の位置を求め、該交点へ上記特定部位および上記作業ツールを移動させることによって、上記特定部位と上記作業ツールとの位置合わせを行うよう構成されていてもよい（請求項２）。この場合には、上記回転テーブル及び上記ツールホルダーを、並行して同時に移動させることができる。これにより、上記特定部位と上記ツールとの位置合わせをより確実にかつ素早く行うことができる。

また、上記テーブル軸は、該テーブル軸の軸方向から見たとき、上記作業ツール又は上記把持ツールの回転軌跡上に配されていてもよい（請求項３）。この場合には、上記回転テーブルを回転させることにより、上記ワーク上の全ての領域に上記回動軌跡を配することができる。これにより、上記ツールホルダーが保持するツールによって、上記ワーク上の全ての領域において、処理を行うことができる。

また、上記ツール配置円の直径を、上記回転テーブルを回転させ上記ワークの外形によって形成される円周の最大半径以上の寸法に設定されていることが好ましい。これにより、上記ワーク上の全ての領域に確実に処理を行うことができる。

また、上記ツールとしては、ネジ類を締結するナットランナー、穴開け加工を行うドリル、種々の液体を塗布するディスペンサー等の加工ツールや、ワーク等を移動するための把持ツール等、種々のツールを用いることができる。

（実施例１）
ワーク処理装置にかかる実施例について、図１〜図１０を参照して説明する。
図１に示すごとく、ワーク処理装置１は、ワークを保持すると共にテーブル軸３１を中心に回転可能に設けられた回転テーブル３と、ツール配置円２１０（図２）に沿って配置された３つのツール（２１１、２１２、２１３）を備えると共にツール配置円２１０の中心を通るホルダー軸２０１を中心に回転可能に設けられたツールホルダー２０とを有している。テーブル軸３１とホルダー軸２０１とは平行に配されており、ホルダー軸２０１の軸方向から見て、ツール配置円２１０が回転テーブル３上に保持されるワークと重なるよう配されている。

ワーク処理装置１は、回転テーブル３の回転によって特定部位をツール配置円２１０上に移動させると共に、ツールホルダー２０の回転によってツールを移動することにより、特定部位とツールとの位置合わせを行うように構成されている。尚、本例におけるワークは、トランスアクスルを構成するケース６１とカバー６２とからなり、特定部位は、図３に示すケース６１のケース側シール面６１３及びボルト穴６１４からなる。

以下、さらに詳細に説明する。
本例に示すワーク処理装置１は、上述したワークであるケース６１とカバー６２との組み付けを行うものである。ケース６１とカバー６２との組み付け作業としては、ケース６１への接着剤の塗布、ケース６１上へのカバー６２の配置及びケース６１とカバー６２との締結固定の３つの作業がある。

図３及び図４に示すごとく、トランクアクスルを構成するケース６１は、底面部６１１と、底面部６１１の外周縁から立設した筒状のケース壁部６１２とを備えている。ケース壁部６１２の先端側に配された面はケース側シール面６１３をなしている。また、ケース側シール面６１３には、ケース壁部６１２の立設方向に形成された複数のボルト穴６１４を有しており、ボルト穴６１４は、固定ボルトを螺合可能に構成されている。

図５及び図６に示すごとく、カバー６２は、上方に突出した凸状部６２１と、凸状部６２１の外周縁から外周側に向かって形成されたカバー鍔部６２２を有している。上方から見たとき、カバー鍔部６２２の外形は、ケース６１の外形と対応した形状をなしており、その下面における外周縁近傍は、ケース側シール面６１３と対応したカバー側シール面６２３をなしている。また、カバー鍔部６２２には、ケース６１のボルト穴６１４と対応した位置に、固定ボルトを挿通可能に構成された複数の挿通穴６２４が形成されている。

図１に示すごとく、上記のケース６１とカバー６２とを組み付けるワーク処理装置１は、３つのツールを備えたツールユニット２と、ケース６１を回転させる回転テーブル３と、これらを固定保持するフレーム４と、ケース６１を供給するケース用コンベア５１と、カバー６２を供給するカバー用コンベア５２とを備えている。

フレーム４は、床面上に配置された矩形板状のベース部４１と該ベース部４１から上方に向かって立設した４本の支柱部４２と、支柱部４２の上端に配された天板部４３とによって構成されている。

フレーム４における天板部４３には、ツールユニット２が配されている。
ツールユニット２は、３つのツールと、これらを保持するツールホルダー２０と、ツールホルダー２０を昇降及び回転させるツール側駆動部２２とを備えている。
ツールユニット２が備える３つのツールは、接着剤の塗布を行うディスペンサー２１１、カバー６２を把持する把持ツール２１２、及び固定ボルトの締結を行うナットランナー２１３からなる。

ディスペンサー２１１は、予め接着剤の吐出量を設定することにより、その先端に配されたノズルから一定量の接着剤を吐出可能に構成されている。
把持ツール２１２は、カバー６２のカバー鍔部６２２と係合する係合爪部（図示略）とカバー６２の挿通穴６２４に挿通する位置決めピン(図示略)とを有する把持部２１５を備えており、カバー６２を決まった姿勢で把持可能に構成されている。尚、把持ツール２１２は、把持したカバー６２をケース６１上に移動させた際に、カバー６２とケース６１とが対応した位置に配されるように構成されている。

ナットランナー２１３は、その先端に配され回転可能に構成されたソケットと、図示しないボルト供給装置とを備えている。ボルト供給装置に投入された固定ボルトは、ボルト整列機（図示略）によって決まった姿勢に整列された後、ボルト供給ホース２１４を介して、ソケットの先端側に供給される。そして、固定ボルトの頭部とソケットとを係合させ、ソケットを回転させることにより、固定ボルトを螺合することができる。

図１に示すごとく、上記の各ツールは、円板状のツールホルダー２０の下面に垂下するように配されている。図２に示すごとく、各ツールは、ツールホルダー２０の外周縁からなる円周の同心円であるツール配置円２１０上に配されており、上方から見たとき、ナットランナー２１３から矢印Ｒ方向に９０°移動した位置に把持ツール２１２が配されており、ナットランナー２１３から矢印Ｆ方向に９０°移動した位置にディスペンサー２１１が配されている。

図１に示すごとく、ツールホルダー２０は、ツール側駆動部２２と連結されており、ツール側駆動部２２によって昇降移動および回転が可能に構成されている。ツール側駆動部２２は、フレーム４の天板部４３上面に配されたツールホルダー昇降部２２１と、ツールホルダー昇降部２２１によって昇降可能に配されると共に下端にツールホルダー２０を配したツールホルダー回転部２２４とを備えている。

図１に示すごとく、ツールホルダー昇降部２２１は、駆動源となる昇降駆動モータ２２２と、ボールネジ機構(図示略)を備えた昇降機構部２２３とを有しており、昇降駆動モータ２２２の回転運動を昇降機構部２２３のボールネジ機構によって直線運動に変換し、ツールホルダー回転部２２４を昇降移動可能に構成されている。

図１に示すごとく、ツールホルダー回転部２２４は、駆動源となる回転駆動モータ２２５と、天板部４３に形成された貫通孔に挿通配置された回転シャフト２２６とを備えており、回転シャフト２２６の下端にはツールホルダー２０を備えている。尚、回転シャフト２２６とツールホルダー２０とは、回転シャフト２２６の回転中心軸とツール配置円２１０の中心軸とが同心となるように連結されている。

回転駆動モータ２２５の回転軸と回転シャフト２２６とには、図示しない伝達ベルトが巻き掛けられており、伝達ベルトを介して、回転駆動モータ２２５の回転運動を回転シャフト２２６に伝達することができる。したがって、ツールホルダー２０回転シャフト２２６を回転させることによって、ツールホルダー２０を回転可能に構成されている。尚、本例においては、回転シャフト２２６の回転中心軸がホルダー軸２０１となる。

図１に示すごとく、フレーム４のベース部４１上面には、回転テーブル３が配されている。回転テーブル３は、ケース用パレット５１１上に決められた姿勢で載置されたケース６１を運搬するケース用コンベア５１の内側に配されている。回転テーブル３は、ケース用パレット５１１の下面と連結される可動部３３と、可動部３３を昇降移動及び回転させるテーブル駆動部３２を備えている。テーブル駆動部３２は，ケース用パレット５１１の下面と連結される可動部３３と、可動部３３を昇降移動させるテーブル昇降機構と、上昇した可動部３３を回転させるテーブル回転機構とを備えている。テーブル昇降機構及びテーブル回転機構は、駆動源として図示しないシリンダ装置及び駆動モータをそれぞれ備えている。

図２に示すごとく、テーブル回転機構の回転中心軸からなるテーブル軸３１は、回転テーブル３に配されたケース６１の長手方向及び長手方向と直交する方向の略中央を通るように配されている。また、テーブル軸３１は、上方から見たとき、ツール配置円２１０の円周上に配されている。

図１に示すごとく、回転テーブル３と反対の位置には、カバー用コンベア５２が配してある。カバー用コンベア５２は、カバー用パレット５２１上に載置されたカバー６２を搬送可能に構成されている。また、カバー６２は、カバー用コンベア５２の終端であるカバー待機位置に把持ツール２１２と対応した姿勢で搬送される。そのため、把持ツール２１２を下降させることによって、把持ツール２１２によってカバー６２を把持することができる。

次に、上記のごとく構成されたワーク処理装置１を用いて、ケース６１とカバー６２の組み付けを行う順序について説明する。
ケース用パレット５１１上に載置されたケース６１は、ケース用コンベア５１によって、回転テーブル３の上方へと搬送される。回転テーブル３は、可動部３３を上昇させ、可動部３３の上面とケース用パレット５１１の下面とを連結する。可動部３３をさらに上昇させることでケース用パレット５１１とケース用コンベア５１とを切り離し、ケース用パレット５１１及びケース６１を回転可能な位置へと上昇させる。

次に、ケース用パレット５１１と共に上昇したケース６１のケース側シール面６１３へ接着剤の塗布を行う。
図７に示すごとく、ツールホルダー２０を回転させ、上方から見てツール配置円２１０とケース側シール面６１３の交点Ｐ１上へとディスペンサー２１１を移動し、接着剤の吐出を開始する。このとき、ツール配置円２１０とケース側シール面６１３との交点が２つあり、いずれの交点へ移動してもよいが、ツールホルダー２０の移動距離が小さい側へと移動することが好ましい。

そして、可動部３３を正転方向Ｆ又は逆転方向Ｒのいずれか一方に回転させながらケース側シール面６１３上に接着剤を塗布する。本例においては、可動部３３を正転方向Ｆへと回転させた。このとき、ケース側シール面６１３とツール配置円２１０との交点Ｐ１と、テーブル軸３１との距離が変化するため、ツールホルダー２０を正転方向Ｆ及び逆転方向Ｒに適宜回転させ、ディスペンサー２１１がケース側シール面６１３上に配されるように位置調整を行う。そして、ディスペンサー２１１がケース側シール面６１３の接着剤の塗布を開始した位置へと戻り、ケース側シール面６１３の全周に接着剤が塗布される。

次に、把持ツール２１によって、カバー６２を移動し、ケース６１上に配置する。
図８に示すごとく、ツールホルダー２０を逆転方向Ｒへと回転させ、把持ツール２１２によってカバー６２を把持する。ツールホルダー２０を下降させることにより、カバー待機位置に配置されたカバー６２を、把持ツール２１２の把持部２１５によって把持する。

そして、図９に示すごとく、把持ツール２１２によってカバー６２を把持した後、ツールホルダー２０を上昇させ、ツールホルダー２０を正転方向Ｆ又は逆転方向Ｒに１８０°回転させてケース６１の上方へと把持ツール２１２を移動する。再度、ツールホルダー２０を下降させケース６１上にカバー６２を載置する。

次に、ナットランナー２１３を用いて固定ボルトを締結し、ケース６１とカバー６２とを固定する。
図１０に示すごとく、カバー６２をケース６１上に載置した後、可動部３３を回転させ、複数のボルト穴６１４のうちのいずれか一つをツール配置円２１０上に移動させる。 また、ナットランナー２１３とボルト穴６１４との移動距離が小さい逆転方向Ｒにツールホルダー２０を回転させ、交点Ｐ２の上方にナットランナー２１３を配置する。

上記のナットランナー２１３とボルト穴６１４との位置合わせは、軌跡円６１５とツール配置円２１０との交点Ｐ２の位置情報を求め、ツールホルダー２０と回転テーブル３とを並行して回転移動させて、ナットランナー２１３とボルト穴６１４とを交点Ｐ２へと移動させた。また、軌跡円６１５とツール配置円２１０との交点は２つあるが、ナットランナー２１３と近い側に配された交点Ｐ２上へボルト穴６１４を移動することが好ましい。

ナットランナー２１３及びボルト穴６１４の位置合わせを完了した後、ツールホルダー２０を下降させ、ボルト供給装置から供給された固定ボルトをカバー６２のボルト穴６１４の内側に挿通配置すると共に、ソケットを回転させ固定ボルトをケース６１のボルト穴６１４に螺合する。

ボルト穴６１４への固定ボルトの螺合を完了した後、ツールホルダー２０を上昇させると共に、可動部３３を回転させ、固定ボルトを螺合したボルト穴６１４と隣り合って配されたボルト穴６１４をツール配置円２１０上に移動させる。そして、ツールホルダー２０を回転させ新たにツール配置円２１０上に配されたボルト穴６１４の上方にナットランナー２１３を移動させ、ナットランナー２１３によってボルト穴６１４に固定ボルトを螺合する。これを繰り返し、ケース６１が有する全てのボルト穴６１４に固定ボルトを螺合することでケース６１とカバー６２の組み付けが完了する。

次に、本例の作用効果について説明する。
回転テーブル３及びツールホルダー２０は、テーブル軸３１及びホルダー軸２０１を中心軸として回転することにより、上記特定部位とツールとの位置合わせを行うことができる。そのため、従来用いられていたＸＹテーブルや直交ロボットのように、回転テーブル３及びツールホルダー２０を、平面上において移動させることなく、回転テーブル３及びツールホルダー２０の外形よりも内側で処理を行うことができる。これにより、ワーク処理装置１の大きさを従来よりも小さくすることができる。

また、ツール配置円２１０上に配された上記特定部位へツールを移動する際に、ツールの移動距離が小さくなる方向にツールホルダー２０を回転させることにより、ツールと上記特定部位との位置合わせを短時間で効率よく行うことができる。

また、ワーク処理装置１において、テーブル軸３１を回転中心として特定部位を回転させた軌跡からなる軌跡円６１５とツール配置円２１０とのテーブル軸３１方向から見た交点の位置を予め求め、交点へ特定部位およびツールを移動させることによって、特定部位とツールとの位置合わせを行うよう構成されている。そのため、回転テーブル３及びツールホルダー２０を、並行して移動させることができる。これにより、特定部位とツールとの位置合わせをより確実にかつ素早く行うことができる。

また、ツール配置円２１０は、テーブル軸３１を通るように設けられている。そのため、ツールホルダー２０が保持するツールによって、上記ワーク上の全ての領域において、処理を行うことができる。

以上のごとく、本例に示したワーク処理装置１によれば、効率の向上及び小型化が可能となる。

１ ワーク処理装置１
２０ ツールホルダー２０
２０１ ホルダー軸２０１
２１ ツール
２１０ ツール配置円２１０
３ 回転テーブル３
３１ テーブル軸３１

Claims (3)

1. ワークを保持してテーブル軸を中心に回転可能な回転テーブルと、
   複数のツールを備えると共に上記テーブル軸と平行に配されたホルダー軸を中心に回転可能なツールホルダーとを有し、
   上記複数のツールには、ワークに作業を行う作業ツールと、ワークを把持する把持ツールとがあり、
   上記回転テーブルの回転によってワークの特定部位を上記作業ツールの回転軌跡上に移動させると共に、上記ツールホルダーの回転によって上記作業ツールを上記特定部位へ移動させることにより、上記特定部位と上記作業ツールとの位置合わせを行うよう構成されており、かつ、上記ツールホルダーの回転によって、上記把持ツールによって把持するワークを、上記回転テーブルと、該回転テーブルとは異なる位置にある載置部との間で搬送するよう構成されていることを特徴とするワーク処理装置。
2. 請求項１に記載のワーク処理装置において、上記テーブル軸を回転中心として上記回転テーブルが回転する際に上記特定部位の回転軌跡として描かれる軌跡円と、上記作業ツールの回転軌跡との上記テーブル軸の軸方向から見た交点の位置を求め、該交点へ上記特定部位および上記作業ツールを移動させることによって、上記特定部位と上記作業ツールとの位置合わせを行うよう構成されていることを特徴とするワーク処理装置。
3. 請求項１又は２に記載のワーク処理装置において、上記テーブル軸は、該テーブル軸の軸方向から見たとき、上記作業ツール又は上記把持ツールの回転軌跡上に配されていることを特徴とするワーク処理装置。

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