JP6718360B2 - 位置決め装置 - Google Patents

Description

本発明は、各種製造工程に供されるワークを所定の作業位置に位置決めするための位置決め装置に関する。

一般に、車体パネル等を構成するための各種ワーク（板金粗材等）は、予め設定された所定位置に位置決めされた後、プレス加工等の各種工程が行われる。このような位置決めは、位置決め装置から突出する複数の規制ピンによって行われることが一般的である。すなわち、位置決め装置は、各規制ピンが、ワークに設けられた位置決め用のガイド孔およびワークの縁部等に係合することにより、ワークを設定位置に位置決めする。

ところで、この種のワークには所定の公差が認められており、位置決め装置に投入されるワークの切り出しやガイド孔の穿設等の各種加工は、図面上の寸法に対して±０．数ｍｍ程度の公差の範囲内にて行われる。

このような公差による位置決め時のガタつきを防止するため、例えば、特許文献１には、位置決め対象部材（ワーク）に付加した小径の円形孔にハウジングの上方突出部を挿入した状態にて、ハウジングの上孔に上下方向かつ横方向に移動可能に挿入した位置決めロッドを用いてワークの位置決めを行う技術が開示されている。

特開２０１５−１５０６８１号公報

しかしながら、上述の特許文献１に開示された技術は、ワークに対して位置決めロッドを予め設定された横方向に押し付けることによって位置決めを行うため、位置決めされたワークの位置に公差がそのまま反映される虞がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、公差の影響を低減した適正な位置に、ワークをガタつかせることなく位置決めすることができる位置決め装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様による位置決め装置は、パネル状のワークが載置されるワーク支持面を構成するベース部と、前記ワークに設定された複数の特定部位にそれぞれ対応して前記ベース部に設けられた複数の収納穴と、前記各収納穴に対して突没自在且つ傾倒不能な状態にてそれぞれ支持され、突出時に前記各特定部位との相対距離が所定の公差範囲内となるように対向される複数のピン部と、を備え、前記各ピン部は、前記各収納穴の中心軸に対して軸直角方向に突没自在となるよう支持した1または２以上の駒部と、前記駒部を前記特定部位に対して個別に付勢する１または２以上の付勢部材と、を有し、前記駒部は、前記ピン部の先端側が前記収納穴から突出されているとき、前記付勢部材に弾性的に付勢されて前記特定部位に当接するものである。

本発明の位置決め装置によれば、公差の影響を低減した適正な位置に、ワークをガタつかせることなく位置決めすることができる。

位置決め装置の概略構成図 規制部の要部を示す縦断面図 規制ピンに設けられた可動駒機構を示す横断面図 ワークを保持しているときの位置決め装置の要部縦断面図 規制ピンの設計位置と公差との関係を示す説明図 複数の規制ピンによって位置決めされたワークの平面図 ワークの位置決め制御ルーチンを示すフローチャート

以下、図面を参照して本発明の形態を説明する。図面は本発明の一実施形態に係り、図１は位置決め装置の概略構成図、図２は規制部の要部を示す縦断面図、図３は規制ピンに設けられた可動駒機構を示す横断面図、図４はワークを保持しているときの位置決め装置の要部縦断面図、図５は規制ピンの設計位置と公差との関係を示す説明図、図６は複数の規制ピンによって位置決めされたワークの平面図、図７はワークの位置決め制御ルーチンを示すフローチャートである。

図１に示す位置決め装置１は、例えば、車体のフロアパネルを構成するワーク（パネル状の粗材）１００を予め設定された固定位置に位置決めするためのものである。

ここで、本実施形態のワーク１００の適所には、１または２以上のガイド孔１００ａが穿設されている。この場合において、ワーク１００に穿設された何れか１つのガイド孔１００ａは、設計値（図面の狙い値（図５，６中の一点鎖線参照））に対して許容される公差（図５，６中の二点鎖線参照）が、他の部位よりも特にタイトに管理された基準孔（ゲージホール）として設定されている。

この位置決め装置1は、ワーク１００を位置決めするための複数の規制部６が配設されたベース部としての基台５と、各規制部６に対して作動油圧を供給する油圧機構７と、油圧機構７を制御する制御部８と、を有して構成されている。

基台５は、例えば、工場内の生産ライン上に配置されている。この基台５の上面は、ワーク１００が載置されるワーク支持面５ａとして設定されている。

各規制部６は、例えば、ワーク１００上に設定された特定部位にそれぞれ係合することにより、ワーク１００の位置決めを行うものである。この場合において、各特定部位としては、例えば、上述のガイド孔１００ａの他、ワーク１００上の所定の縁部が設定されている。

各規制部６は、基台５に凹設された収納穴としての規制ピン収納部１０と、規制ピン収納部１０内に収納された規制ピン１１と、を有して構成されている。

規制ピン収納部１０は上端がワーク支持面５ａに開放された有底の穴部によって構成され、規制ピン収納部１０の中途には、内部空間を上下に区画するための内向フランジ１５が設けられている。そして、規制ピン収納部１０内において、内向フランジ１５によって区画された下側（底部側）の領域がシリンダ部１６として設定され、内向フランジ１５によって区画された上側の領域がピン収納部１７として設定されている。

また、規制ピン収納部１０の底部（すなわち、シリンダ部１６の底部）には、油圧通路１８が連通されている。

規制ピン１１は、シリンダ部１６内に収納されたピストン部２０と、ピン収納部１７内に収納されたピン部２１と、内向フランジ１５の中央を貫通する軸部２２と、を有して構成されている。

ピストン部２０は、シリンダ部１６の内周面に対して摺動可能な略円盤状の部材によって構成されている。そして、ピストン部２０がシリンダ部１６の内周面に摺接されることにより、シリンダ部１６の内部には、油圧通路１８に連通する油圧室１６ａが画成されている。

さらに、ピストン部２０と内向フランジ１５との間にはリターンスプリング２３が介装され、このリターンスプリング２３の付勢力により、ピストン部２０はシリンダ部１６の底部側に付勢されている。

ピン部２１は、ピン収納部１７の内周面に対して摺動可能な略円柱状の部材によって構成されている。このピン部２１は、軸部２２を介してピストン部２０に連結されている。これにより、ピン部２１は、ピストン部２０の昇降移動に連動され、ピン収納部１７に対して突没自在となっている。そして、ピン部２１は、先端側がピン収納部１７から突出されたとき、ワーク１００に設定された特定部位との相対距離がワーク１００に許容される公差範囲内となる位置にて対向される。

このピン部２１の先端には先細り形状をなすテーパ部２１ａが形成されている。なお、テーパ部２１ａに代えて、ピン部２１の先端を面取り加工し、砲弾型に形成することも可能である。

また、テーパ部２１ａよりも基端側において、ピン部２１の中途には、当該ピン部２１の外周部に開口する駒収納部２１ｂが設けられている。この駒収納部２１ｂ内には、駒部２５が収納されている。そして、この駒部２５は、ピン部２１の側部からピン収納部１７の中心軸Ｏの軸直角方向に突没自在となるように支持されている。

ここで、各駒部２５は、ピン収納部１７或いはワーク１００との干渉によってピン部２１の突没動作を阻害することを防止するため、上下各端部に面取り加工が施されている。なお、面取り加工に代えて、駒部２５の上下各端部にテーパ部を形成することも可能である。

さらに、駒収納部２１ｂ内には、ワーク１００の特定部位に向けて駒部２５を弾性的に付勢するための付勢部材としてのコイルスプリング２６が設けられている。

そして、ピン部２１の先端側がピン収納部１７から突出されているとき、各駒部２５は、ピン部２１の側部からワーク１００の特定部位における公差に応じた個別の突出量にて突出され、特定部位に対して弾性的に当接することが可能となっている。

ここで、ピン部２１の外周部（駒部２５を挟んで上側および下側の外周部）は、ピン収納部１７の内周部に摺接することにより、被ガイド部として機能する。そして、このようにピン部２１の外周部が被ガイド部として機能することにより、ピン部２１は、ピン収納部１７に対して傾倒不能に支持されている。

なお、例えば、図１〜図６に示すように、各ピン部２１のうち、ワーク１００のガイド孔１００ａに対応するピン部２１には、中心軸Ｏの軸対称位置に４つの駒収納部２１ｂが設けられ、各駒収納部２１ｂ内に収納された各駒部２５がピン部２１に対して放射状に突出することが可能となっている。一方、例えば、図１，図６に示すように、ワーク１００の縁部に対応するピン部２１には１つの駒収納部２１ｂが設けられ、この駒収納部２１ｂ内に収納された駒部２５がワーク１００の縁部に向けた単一の方向に突出することが可能となっている。

油圧機構７は、各油圧通路１８に接続されたポンプユニット３０と、各油圧通路１８の中途にそれぞれ介装された切替弁３１と、を有して構成されている。

これらポンプユニット３０および各切替弁３１は制御部８によって制御され、この制御を通じて油圧室１６ａに作動油圧が供給されたとき、ピストン部２０は、リターンスプリング２３の付勢力に抗してシリンダ部１６内を上昇する。これにより、ピン部２１の先端側はピン収納部１７から突出され、ピン部２１の側部から突出された駒部２５が特定部位に対して弾性的に当接される。

一方、ポンプユニット３０および各切替弁３１の制御を通じて油圧室１６ａから作動油圧が排出されたとき、ピストン部２０は、リターンスプリング２３の付勢力によってシリンダ部１６内を下降する。これにより、ピン部２１の先端側はピン収納部１７内に没入されるとともに、駒部２５がピン部２１の内部（駒収納部２１ｂの内部）に没入される。

次に、制御部８において実行されるワークの位置決め制御について、図７に示す位置決め制御ルーチンのフローチャートに従って説明する。ここで、本実施形態の制御部８は、基準孔として設定されたガイド孔１００ａに対応する規制ピン１１（以下、第１の規制ピン１１Ａと称す）に対する制御と、その他の規制ピン１１（以下、第２の規制ピン１１Ｂと称す）に対する制御と、を別個に段階的に行う。

このルーチンがスタートすると、制御部８は、先ず、ステップＳ１０１において、システムのイニシャライズを行う。

そして、ステップＳ１０１からステップＳ１０２に進むと、制御部８は、例えば、基台５に設置されたワークセンサ３５からの信号に基づき、基台５のワーク支持面５ａ上に新たなワーク１００が投入されたか否かを調べる。

そして、ステップＳ１０２において、未だ新たなワーク１００が投入されていないと判断した場合、制御部８は、そのまま待機する。

一方、ステップＳ１０２において、ワーク支持面５ａ上に新たなワーク１００が投入されたと判断した場合、制御部８は、ステップＳ１０３に進み、第１の規制ピ６Ａを上昇させる。

すなわち、制御部８は、ポンプユニット３０および切替弁３１に対する制御を通じて、第１の規制ピン１１Ａに対応する油圧室１６ａに作動油圧を供給し、ピストン部２０を上昇させることにより、ピン収納部１７からピン部２１の先端側を突出させる。

これにより、基準孔として設定されたワーク１００のガイド孔１００ａ内にはピン部２１の先端側が挿入され、当該ピン部２１に支持された各駒部２５がガイド孔１００ａに対して弾性的に当接される。

このとき、投入されたワーク１００のガイド孔１００ａとピン部２１との相対位置に公差以上のズレが生じている場合にも、ピン部２１の先端側に設けられたテーパ部２１ａに沿ってガイド孔１００ａが移動することにより、位置ズレが補正される。加えて、ピン部２１から突出された各駒部２５がガイド孔１００ａに弾性的に当接され、ガイド孔１００ａが各駒部２５によって付勢されることにより、ガイド孔１００ａの位置ズレがさらに補正される。これにより、例えば、図５に示すように、第１の規制ピン１１Ａのピン部２１とガイド孔１００ａとの相対位置が、ガイド孔１００ａに許容される公差範囲内にて位置決めされる。

そして、ステップＳ１０３からステップＳ１０４に進むと、制御部８は、ポンプユニット３０および切替弁３１に対する制御を通じて、第１の規制ピン１１Ａに対応する油圧室１６ａに供給された作動油を保持することにより、第１の規制ピン１１Ａを上昇位置に保持する（すなわち、第１の規制ピンのピン部２１の先端側を突出位置に保持する）。

ステップＳ１０４からステップＳ１０５に進むと、制御部８は、ポンプユニット３０および切替弁３１に対する制御を通じて、第２の規制ピン１１Ｂに対応する油圧室１６ａに作動油圧を供給し、ピストン部２０を上昇させることにより、ピン収納部１７からピン部２１の先端側を突出させる。

これにより、ワーク１００の各特定部位（基準孔として設定されたガイド孔１００ａ以外の特定部位）にはピン部２１の先端側が対向され、当該ピン部２１に支持された各駒部２５がワーク１００の縁部等の特定部位に対して弾性的に当接される。

このとき、ワーク１００の特定部位とピン部２１との相対位置に公差以上のズレが生じている場合にも、特定部位は、ピン部２１の先端側に設けられたテーパ部２１ａに沿って移動することにより、位置ズレが補正される。加えて、ピン部２１から突出された駒部２５が特定部位に弾性的に当接されることにより、特定部位の位置ズレがさらに補正される。これにより、例えば、図６に示すように、第２の規制ピン１１Ｂのピン部２１と特定部位との相対位置が、特定部位に許容される公差範囲内にて位置決めされる（図６参照）。

そして、ステップＳ１０５からステップＳ１０６に進むと、制御部８は、ポンプユニット３０および切替弁３１に対する制御を通じて、第２の規制ピン１１Ｂに対応する油圧室１６ａに供給された作動油を保持することにより、第２の規制ピン１１Ｂを上昇位置に保持する（すなわち、第２の規制ピン１１Ｂのピン部２１の先端側を突出位置に保持する）。

ステップＳ１０６からステップＳ１０７に進むと、制御部８は、位置決めされたワーク１００に対するプレス加工等の加工が終了したか否かを調べる。

そして、ステップＳ１０７において、未だワーク１００に対する加工が終了いていないと判定した場合、制御部８は、そのまま待機する。

一方、ステップＳ１０７において、ワーク１００に対する加工が終了したと判定した場合、制御部８は、ステップＳ１０８に進む。

ステップＳ１０７からステップＳ１０８に進むと、制御部８は、ポンプユニット３０および切替弁３１に対する制御を通じて、各油圧室１６ａに供給された作動油を排出した後、ステップＳ１０２に戻る。これにより、各ピストン部２０はリターンスプリング２３の付勢力によってシリンダ部１６内を下降し、各ピン部２１の先端側が各ピン収納部１７内に没入されてワーク１００の規制が解除される。

このような実施形態によれば、各ピン収納部１７に突没自在に支持された各ピン部２１に、各ピン収納部１７の中心軸Ｏに対して軸直角方向に突没自在な駒部２５と、駒部２５をワーク１００の特定部位に対して個別に付勢するコイルスプリング２６と、を設け、ピン部２１の先端側がピン収納部１７から突出されているとき、駒部２５をコイルスプリング２６によって弾性的に付勢して特定部位に当接させることにより、公差の影響を低減した適正な位置に、ワーク１００をガタつかせることなく位置決めすることができる。

すなわち、各規制ピン１１（第１，第２の規制ピン１１Ａ，１１Ｂ）のピン部２１に設けられた各駒部２５が特定部位に対して弾性的に当接されることにより、各特定部位の公差を柔軟に吸収しながら、一方向に偏らせることなくワーク１００の位置決めを行うことができる。換言すれば、各ピン部２１が、当該各ピン部２１の軸直角方向に突出する各駒部２５を各特定部位に対して弾性的に押し付けてワーク１００の位置決めを行うことにより、複数の特定部位における公差を一義的な方向に吸収することなく、複数の特定部位における公差を相対的に吸収しながら位置決めを行うことができる。

この場合において、基準孔として設定されたガイド孔１００ａは、他の特定部位よりも公差が小さく設定されていることから、基準孔を中心として精度よくワーク１００の位置決めを行うことができる。

なお、本発明は、以上説明した各実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲内である。

1 … 位置決め装置
５ … 基台
５ａ … ワーク支持面
６ … 規制部
７ … 油圧機構
８ … 制御部
１０ … 規制ピン収納部（収納部）
１１ … 規制ピン（１１Ａ … 第１の規制ピン、１１Ｂ … 第２の規制ピン）
１５ … 内向フランジ
１６ … シリンダ部
１６ａ … 油圧室
１７ … ピン収納部
１８ … 油圧通路
２０ … ピストン部
２１ … ピン部
２１ａ … テーパ部
２１ｂ … 駒収納部
２２ … 軸部
２３ … リターンスプリング
２５ … 駒部
２６ … コイルスプリング
３０ … ポンプユニット
３１ … 切替弁
３５ … ワークセンサ
１００ … ワーク
１００ａ … ガイド孔
Ｏ … 中心軸

Claims (4)

1. パネル状のワークが載置されるワーク支持面を構成するベース部と、
   前記ワークに設定された複数の特定部位にそれぞれ対応して前記ベース部に設けられた複数の収納穴と、
   前記各収納穴に対して突没自在且つ傾倒不能な状態にてそれぞれ支持され、突出時に前記各特定部位との相対距離が所定の公差範囲内となるように対向される複数のピン部と、を備え、
   前記各ピン部は、前記各収納穴の中心軸に対して軸直角方向に突没自在となるよう支持した1または２以上の駒部と、前記駒部を前記特定部位に対して個別に付勢する１または２以上の付勢部材と、を有し、
   前記駒部は、前記ピン部の先端側が前記収納穴から突出されているとき、前記付勢部材に弾性的に付勢されて前記特定部位に当接することを特徴とする位置決め装置。
2. 前記特定部位のうちの少なくとも何れか1つは、前記ワークに穿設された位置決め用の基準孔であって、
   前記基準孔に対応する前記収納穴に支持された前記ピン部は、異なる方向にそれぞれ独立した突出量にて突出可能な複数の前記駒部を支持していることを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。
3. 前記ピン部は、先端が先細り形状をなしていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の位置決め装置。
4. 前記ピン部は、前記駒部を挟んだ上下の側面が前記収納穴に摺接されることにより、前記収納穴に傾倒不能に支持されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の位置決め装置。

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