JP7453378B2 - ワーク支持装置 - Google Patents

Description

本開示は、ワーク支持装置に関するものである。

アーク溶接ロボットによって溶接するワークを回転可能に支持するワークテーブルを備えるワーク支持装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
ワークテーブルは導電性の材質により構成され、ワークテーブルには、搭載しているワークをアーク溶接するための電力が、集電ブラシを経由して供給される。ワークテーブルと、ワークテーブルを駆動する減速機との間には、減速機を経由してモータに溶接電流が流れることを防止するために、樹脂製の絶縁リングが挟まれている。

特許文献１においては、絶縁リングは、減速機のシャフト部と、シャフト部に固定されるワークテーブルとの間を全面にわたって電気的に絶縁するために、ワークテーブルとほぼ同等の大きさを有するリング板状に形成されている。また、絶縁リングの板厚方向に溶接電流が回り込んで流れることを防止するために、絶縁リングの板厚も厚く設定されている。

特開２０１９－４８３１０号公報

ワークテーブルが大型になるほど、絶縁リングも大型となる。剛性が高くかつ高い絶縁性を有する樹脂、例えば、ベークライトからなる絶縁リングの製造は大型になるほど困難になり、コストも高くつく。
したがって、ワークテーブルをモータから低コストかつより確実に電気的に絶縁することが望まれている。

本開示の一態様は、ベースと、該ベースに対して回転軸線回りに回転可能に支持された導電性のワークテーブルと、モータと、該モータの回転を減速して前記ワークテーブルに伝達する減速機と、該減速機の端面よりも前記回転軸線方向に引っ込んだ位置において、前記ワークテーブルと前記減速機との間に挟まれて前記ワークテーブルと前記減速機とを離間させる金属製のアダプタとを備え、前記ワークテーブルと前記アダプタとが、前記ワークテーブルまたは前記アダプタの表面に表面処理により形成された絶縁被膜によって電気的に絶縁されているワーク支持装置である。

本開示の一実施形態に係るワーク支持装置を示す側面図である。 図１のワーク支持装置を示すＡ－Ａ断面図である。 図１のワーク支持装置の構成部品を部分的に示す分解縦断面図である。 図２のワーク支持装置の部分的な縦断面図である。 図１のワーク支持装置の変形例を示す部分的な縦断面図である。 図１のワーク支持装置の他の変形例を示す部分的な縦断面図である。 図１のワーク支持装置の他の変形例を示す部分的な縦断面図である。 図１のワーク支持装置の他の変形例を示す部分的な縦断面図である。

本開示の一実施形態に係るワーク支持装置１について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係るワーク支持装置１は、図１および図２に示されるように、床面に設置されるベース２と、水平な回転軸線Ｘ回りにベース２に対して回転可能に支持されたワークテーブル３と、モータ４と、モータ４の回転を減速してワークテーブル３に伝達する減速機５とを備えている。また、本実施形態においては、ワークテーブル３と減速機５との間にアダプタ６が配置されている。

ベース２は、ワークテーブル３に溶接用の電力を供給する電力供給装置（図示略）を備えている。ベース２には、ワークテーブル３の回転軸線Ｘを含む領域に、回転軸線Ｘ方向に貫通する円形の貫通孔７が設けられている。
ワークテーブル３は、導電性の材質により構成されている。

モータ４はベース２に固定され、モータシャフト４ａには減速機５の入力ギヤ８に噛み合うピニオンギヤ（歯車）９が固定されている。
減速機５は、ベース２に固定される固定部１０と、固定部１０に対して回転軸線Ｘ回りに回転可能に支持された可動部１１とを備えている。

本実施形態においては、固定部１０は、径方向の内側に配置されるシャフトにより構成され、回転軸線Ｘ方向の一端面においてベース２に固定されている。固定部１０には、ベース２の貫通孔７に一致する位置に、回転軸線Ｘに沿って貫通する中空孔１２が設けられている。

また、可動部１１は、シャフトに対して径方向の外側に配置される円環状のケースにより構成され、表面側に、回転軸線Ｘに直交する平面からなる円環状のフランジ面１３が設けられている。フランジ面１３には、回転軸線Ｘに平行に延びワークテーブル３を固定するためのネジ孔１４が周方向に間隔をあけて複数開口している。

ワークテーブル３は、固定部１０の回転軸線Ｘ方向の他端面および可動部１１を覆う円板状に構成されている。ワークテーブル３には、固定部１０の中空孔１２に一致する位置に形成された貫通孔１５が設けられている。

これにより、回転軸線Ｘを含む領域には、ワークテーブル３の表面からベース２の背面まで貫通する空間が形成されている。ワークテーブル３には、この空間内に挿入される円筒状のパイプ５０が固定されている。ワークテーブル３が回転軸線Ｘ回りに回転してもパイプ５０内の空間の位置は変化しないので、パイプ５０内を貫通してワーク支持装置１の裏面側からワークテーブル３の表面側までケーブル等を貫通させることができる。

また、ワークテーブル３は、裏面側に、回転軸線Ｘに直交する平面からなる円環状のフランジ面１６を備えている。ワークテーブル３には、可動部１１の複数のネジ孔１４に一致する位置に、表面側から裏面のフランジ面１６まで貫通する複数のボルト貫通孔（貫通孔）１７が設けられている。各ボルト貫通孔１７のワークテーブル３の表面側には、ボルト２３の頭部２３ａを収容する座ぐり１８が設けられている。

アダプタ６は、一定の厚さを有し、減速機５の可動部１１のフランジ面１３と、ワークテーブル３のフランジ面１６との間に挟まれる円環状に形成されている。
アダプタ６には、可動部１１の複数のネジ孔１４およびワークテーブル３の複数のボルト貫通孔１７に一致する位置に、厚さ方向に貫通する複数のボルト貫通孔（貫通孔）１９が設けられている。

本実施形態においては、アダプタ６が、金属材料により構成された基材の全表面、すなわち、外周面全面、内周面全面、厚さ方向の両端面全面および全てのボルト貫通孔１９内面に、表面処理により形成された絶縁被膜を備えている。絶縁被膜は、例えば、公知の電気化学反応により、絶縁性粒子を析出させることにより形成され、高い絶縁性能を有している。

アダプタ６の内周面は、減速機５の可動部１１に設けられた嵌合外面２０に嵌合することにより、径方向に位置決めされている。また、相互に嵌合しているアダプタ６の内周面と可動部１１の嵌合外面２０とは、間に配置されたＯリング２１によって密封され、アダプタ６の端面と可動部１１の端面とは、間に配属されたＯリング２５によって密封されている。アダプタ６の形状は、絶縁被膜を備えやすくするために単純形状で構成されており、また、絶縁距離を確保するために、Ｏリング２１の溝は可動部１１に設けられている。

アダプタ６の外周面は、ワークテーブル３に設けられた嵌合内面２２と嵌合することにより径方向に位置決めされている。アダプタ６は、外周面をワークテーブル３の嵌合内面２２に嵌合させ、内周面を減速機５の可動部１１の嵌合外面２０に嵌合させ、厚さ方向の両端面を減速機５のフランジ面１３およびワークテーブル３のフランジ面１６に密着させている。

ワークテーブル３の嵌合内面２２の長さは、アダプタ６の厚さ寸法よりも十分に、例えば、５ｍｍ以上短く設定されている。これにより、アダプタ６の厚さ方向の両端面を減速機５のフランジ面１３およびワークテーブル３のフランジ面１６に密着させた状態で、ワークテーブル３と減速機５の可動部１１とは５ｍｍ以上離れて配置されている。

そして、ワークテーブル３の表面側からワークテーブル３およびアダプタ６のボルト貫通孔１７，１９に挿入したボルト２３を減速機５の可動部１１のネジ孔１４に締結することにより、ワークテーブル３が減速機５の可動部１１に対して径方向および回転軸線Ｘ方向に位置決め状態に固定されている。
ワークテーブル３のボルト貫通孔１７に設けられた座ぐり１８の座面１８ａとボルト２３の頭部２３ａとの間には、図３および図４に示されるように、電気的な絶縁性材料からなる絶縁ワッシャ２４が挟まれている。図３中、太点線はコーティングを示す。

また、ボルト２３は金属材料により構成され、首下のネジ部２３ｂ以外の部分２３ｃには、その全長にわたって、電気的な絶縁性材料からなるコーティングが施されている。ネジ部２３ｂとネジ部２３ｂ以外の部分２３ｃとの境界は、ボルト２３を締結したときにアダプタ６のボルト貫通孔１９内に配置される。コーティングは、塗料を塗布してもよいし、シートを巻き付けてもよい。

このように構成された本実施形態に係るワーク支持装置１の作用について、以下に説明する。
本実施形態に係るワーク支持装置１によれば、ワークテーブル３の表面にワークを固定し、モータ４の作動により減速機を経由してワークテーブル３を回転軸線Ｘ回りに回転させることにより、ワークの姿勢を変更することができる。ワークテーブル３には、図示しない電力供給装置によって溶接用の電力が供給されるので、例えば、ロボットの先端に取り付けたトーチから、ワークおよびワークテーブル３を経由して溶接電流を流すことにより、ワークを溶接することができる。

この場合において、ワークテーブル３と減速機５の可動部１１との間にはアダプタ６が配置され、アダプタ６の表面には絶縁被膜が形成されている。これにより、ワークテーブル３のフランジ面１６および嵌合内面２２とアダプタ６との接触面および減速機５のフランジ面１３および嵌合外面２０とアダプタ６との接触面において、電気的な絶縁が行われる。

また、ワークテーブル３のボルト貫通孔１７に挿入したボルト２３を可動部１１のネジ孔１４に締結することにより、ワークテーブル３とアダプタ６とが減速機５の可動部１１に共締めされる。この場合に、ボルト２３の頭部２３ａと座ぐり１８の座面１８ａとの間に配置された絶縁ワッシャ２４によって、ボルト２３の頭部２３ａとワークテーブル３とが電気的に絶縁される。

また、ボルト２３の首下部分２３ｃはワークテーブル３のボルト貫通孔１７の内面に近接して配置されるが、ボルト２３に施された電気的絶縁性の材質からなるコーティングにより、電気的に絶縁される。さらに、ボルト２３の首下部分２３ｃはアダプタ６のボルト貫通孔１９の内面にも近接して配置されるが、ボルト２３に施された電気的絶縁性の材質からなるコーティングおよびアダプタ６の内面に施された絶縁被膜により、電気的に絶縁される。ボルト２３に施された電気的絶縁性の材質は、その長さにはある一定のバラツキが生じるが、アダプタ６には厚さがあるので、その間に収まればよい。

ボルト２３の首下のコーティングはネジ部２３ｂ以外の部分２３ｃに施されているため、ネジ部２３ｂとネジ部２３ｂ以外の部分２３ｃとの境界がアダプタ６のボルト貫通孔１９内に配置されると、コーティングが施されていないネジ部２３ｂがボルト貫通孔１９の内面に近接する。アダプタ６のボルト貫通孔１９の内面には絶縁被膜が形成されているので、金属表面が露出しているネジ部２３ｂにおいても、ボルト２３とアダプタ６とを電気的に絶縁することができる。

さらに、アダプタ６の厚さを調整することにより、ワークテーブル３と減速機５の可動部１１との距離を５ｍｍ以上に広げることができ、スパッタが堆積しても、ワークテーブル３と減速機５とが電気的に導通することを防止することができる。
このように、本実施形態に係るワーク支持装置１は、製造困難かつ高価なベークライト等の絶縁性材料からなる大型の絶縁リングを用いずに、金属材料からなり絶縁被膜が施されたアダプタ６を用いている。これにより、高い絶縁性能と、製造コストの大幅な削減とを図ることができるという利点がある。

なお、本実施形態に係るワーク支持装置１によれば、上記構成に加えて、図５に示されるように、モータ４のモータシャフト４ａに固定されたピニオンギヤ９の表面にアダプタ６と同様の表面処理により絶縁被膜を形成してもよい。絶縁被膜は、少なくともピニオンギヤ９の全外面に設けられていればよいし、モータシャフト４ａを嵌合させる内面にも絶縁被膜が設けられていれば、より確実な絶縁を行うことができる。

また、図５に示されるように、モータ４と、モータ４を固定するためのベース２のモータ設置面との間に電気的な絶縁性材料からなるシートを挟むことにしてもよい。あるいは、モータ設置面に、絶縁被膜を設けてもよい。このようにすることで、万一、ワークテーブル３から減速機５に溶接用電流が漏れても、漏れた溶接用電流が減速機５を経由してモータ４に流れることを防止することができるという利点がある。

また、本実施形態においては、アダプタ６の全外面およびボルト貫通孔１９の全内面に絶縁被膜を形成したが、これに代えて、図６に示されるように、ワークテーブル３のフランジ面１６および嵌合内面２２に絶縁被膜を形成してもよい。
また、アダプタ６の全外周面およびボルト貫通孔１９の全内面に絶縁被膜を形成することに代えて、図７に示されるように、減速機５のフランジ面１３に接触する端面およびボルト貫通孔１９内面以外の面のみに絶縁被膜を施してもよい。

また、本実施形態においては、ボルト２３の首下に電気的絶縁性のコーティングを施すこととしたが、これに代えて、図８に示されるように、コーティングが施されていない通常のボルト２３を使用してもよい。
この場合には、ワークテーブル３のボルト貫通孔１７内に絶縁被膜を形成するか、ボルト貫通孔１７，１９の内径を大きくしてボルト２３とボルト貫通孔１７，１９の内面との接触を回避すればよい。

また、本実施形態においては、ワークテーブル３の表面側に座ぐり１８を設け、ボルト２３をワークテーブル３の表面側から締結することにした。これにより、ワークテーブル３の表面側からボルト２３を取り外してワークテーブル３を容易に取り外すことができ、保守性を向上することができる。これに代えて、減速機５の裏面側に座ぐり１８を設け、ワークテーブル３側にネジ孔１４を設け、減速機５側から挿入したボルト２３をワークテーブル３のネジ孔１４に締結する場合に適用してもよい。

また、本実施形態においては、単一の回転軸線Ｘ回りにワークテーブル３を回転させる１軸のワーク支持装置１を例示したが、これに代えて、２以上の回転軸線Ｘを備える２軸以上のワーク支持装置１に適用してもよい。

１ ワーク支持装置
２ ベース
３ ワークテーブル
４ モータ
５ 減速機
６ アダプタ
９ ピニオンギヤ（歯車）
１３，１６ フランジ面
１４ ネジ孔
１７，１９ ボルト貫通孔（貫通孔）
１８ 座ぐり
１８ａ 座面
２３ ボルト
２３ａ 頭部
２４ 絶縁ワッシャ

Claims (6)

1. ベースと、
   該ベースに対して回転軸線回りに回転可能に支持された導電性のワークテーブルと、
   モータと、
   該モータの回転を減速して前記ワークテーブルに伝達する減速機と、
   該減速機の端面よりも前記回転軸線方向に引っ込んだ位置において、前記ワークテーブルと前記減速機との間に挟まれて前記ワークテーブルと前記減速機とを離間させる金属製のアダプタとを備え、
   前記ワークテーブルと前記アダプタとが、前記ワークテーブルまたは前記アダプタの表面に表面処理により形成された絶縁被膜によって電気的に絶縁されているワーク支持装置。
2. 前記アダプタが、
   前記減速機の円環状のフランジ面と、前記ワークテーブルの円環状のフランジ面との間に挟まれるリング状に形成され、
   前記ワークテーブルとの接触面に前記絶縁被膜が形成され、
   前記ワークテーブルと前記減速機とを締結する複数のボルトを貫通させる複数の貫通孔を備え、
   電気的な絶縁性を有する絶縁ワッシャを介在させた前記ボルトによって、前記ワークテーブルおよび前記減速機が共締めされている請求項１に記載のワーク支持装置。
3. 前記ワークテーブルまたは前記減速機の一方に前記ボルトを貫通させる貫通孔と前記ボルトの頭部が配置される座ぐりとが設けられ、
   前記ワークテーブルまたは前記減速機の他方に、前記ボルトを締結するネジ孔が設けられ、
   前記絶縁ワッシャが、前記座ぐりに設けられた座面と前記ボルトの前記頭部との間に挟まれている請求項２に記載のワーク支持装置。
4. 前記ワークテーブルまたは前記減速機の前記貫通孔および前記アダプタの前記貫通孔に挿入状態に配置される部分の前記ボルトの外周面または前記貫通孔の内周面に電気的な絶縁性材料からなるコーティングまたは絶縁被膜が施されている請求項３に記載のワーク支持装置。
5. 前記モータが、前記ベースに固定され、
   前記モータと前記ベースとが、電気的な絶縁性材料により絶縁されている請求項１から請求項４のいずれかに記載のワーク支持装置。
6. 前記モータおよび前記減速機に、前記モータの回転を伝達する歯車が備えられ、
   前記モータに備えられた前記歯車の表面に、表面処理により形成された絶縁被膜が設けられている請求項１から請求項５のいずれかに記載のワーク支持装置。

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