JPH0611694Y2 - 移動するワ−クの削り加工装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、コンベヤに支持されて加工ライン上を停止せ
ずに移動しつつあるワーク、例えば自動車のボディに削
り加工を施こす装置に関する。

〔技術の背景〕

第１１図に示すように、例えば自動車ボディの組立ライ
ンにはワーク（以下ボディという）Ｗにおけるルーフ四
隅のブレージング溶接部を荒削りする工程が設けられ
る。すなわちルーフＲの四隅をそれぞれ左右（Ｘ−Ｘ方
向）のフロントピラＰｆおよびリヤピラＰｒにアークブ
レージング溶接によって接合したとき、上記溶接部（被
加工部）ＢｆおよびＢｒに盛付けられたビードをボディ
Ｗの曲面に做って削り落すのであって、一般にこの削り
は作業員によって次のようにおこなわれる。

コンベヤライン１上にアタッチメント２を介して支持固
定されたボディＷが前向き（矢線Ｙｆ）に移動してくる
と、コンベヤライン１とほぼ同期して進行するマンコン
ベヤ３，３上に作業員が乗り、ラインサイドに吊下げた
ハンドグラインダ（図示省略）を手にして被加工部Ｂ
ｆ，Ｂｒのビードを研削しつつ該部の曲面を僅少な仕上
代を残して丁寧に成形する。この際作業員は防埃用のマ
スクやメガネなどの保護具を着用しなければならない。

尚同図においてＹ−ＹおよびＺ−ＺはそれぞれボディＷ
の前後方向（コンベヤライン１の方向）および上下方向
を示す。

上述したように、移動しつつあるワークに削り加工を施
こす場合は、一般に固定保護具を設置できないために作
業員は自ら保護具を着用しなければならず、そのために
作業性が低下する一方で尚正確な作業を強いられる。し
たがって作業員が大変に神経を使うのでこのような工程
はいち早く自動化することが望まれている。

〔考案が解決しようとする問題点〕

ところで上述した自動化には加工精度上の難点があって
仲々実現できないという問題があった。以下にその理由
を述べる。

一般にライン作業を自動化する場合にはラインサイドに
作業ロボットを配置してこれをワークと同期して移動さ
せながら所要の作業をおこなわせる。然して、前記被加
工部Ｂｆ，Ｂｒのように三次元曲面をラインサイドから
加工しようとするときは５軸あるいは６軸のロボットが
必要となり、かかる移動式多軸ロボットは大型かつ重量
物となる一方、自動車ボディ用などの大型コンベヤライ
ンには速度変動が伴うことから、どうしてもワークへの
追従誤差が生じ、これによって加工精度が低下してしま
うのである。そしてまた上記被加工部のように加工範域
が狭くかつ加工時間が制約される場合には加工中に追従
誤差を補正してゆくことも極めて困難である。

以上の事情のもとに本考案の課題は、加工手段とワーク
との位置関係を常時一定に保持させる点にある。

〔問題点を解決するための手段〕

この課題を解決した本考案の手段は、コンベヤに支持さ
れて加工ライン上を停止せずに移動しつつあるワークに
削り加工を施こす装置において、移動しつつあるワーク
と共にコンベヤラインに沿って移動可能に設けたキャリ
ヤを有し、このキャリヤに、移動してくるワークを把持
してキャリヤをワークに対して相対的に一定の位置に固
定するクランパと、スフェリカルカッタを装着し、クラ
ンパに把持されたワークに相対的に静止した状態でワー
クを基準として駆動制御される３軸加工ユニットとを担
持させたものである。

〔作用〕

スフェリカルカッタはこれを３軸方向、例えば前記Ｘ−
Ｘ，Ｙ−Ｙ，Ｚ−Ｚ方向へ送り制御をすることによりそ
の球面状削り面を如何なる三次元曲面にも做わせること
ができ、このカッタが装着されて上記の送り制御を司ど
る３軸加工ユニットは構成が極めて簡素である故に小型
軽量のものとすることができる。したがってかかる３軸
加工ユニットを担持させたキャリヤは、その慣性質量を
小さく抑えうるので、同じくこれに担持させたクランパ
が移動してくるワークを把持すると該ワークに過当な無
理を強いることなくこれに追従する。そして、上記の把
持によりキャリヤとワークとが機械的一体に結合される
結果、３軸加工ユニットとワークとの位置関係が不動に
安定する。

〔実施例〕

第１図ないし第１０図を参照して本考案の一実施例を説
明する。

第１図および第２図に示したように、前記コンベヤライ
ン１の真上に該ライン１の方向（前記前後方向Ｙ−Ｙ）
に延在するレール５を架設し、このレールにキャリヤ２
０を懸吊する。このキャリヤは走行ベース２１と、この
ベースに４本のフローティングユニット２５を介して吊
下した追従ベース３１とをそなえる。

第３図および第４図に示すように、レール５は建屋天井
の結構６に固定したベースメンバ７と、このベースメン
バにＩ形ビーム８を介して固定した左右１対のレールメ
ンバ９とからなり、左，右のレールメンバ９，９はそれ
ぞれ左，右へ横向きに張出している。一方走行ベース２
１の上面に４つのブラケット２２（第３図）を左右およ
び前後関係に立設して、各ブラケット２２に支承した走
行ローラ２３とバックローラ２４とでレールメンバ９を
上下から挟持している。これによって走行ベース２１は
上下動を規制されつつ前後方向Ｙ−Ｙへは自由に移動で
きる。

レール５のベースメンバ７にブラケット１１を介して前
後方向に支持したダブルアクション型のフィードシリン
ダ１２（第４図）は、その前方へ向うピストンロッド１
３の前端部にラックピニオン１４を支承しており、この
ラックピニオンをベースメンバ７と走行ベース２１とに
それぞれ固定したラック１５と１６とに噛合せてある。
フィードシリンダ１２の前，後両シリンダ室をセンタプ
レッシャ型の３ポジション切換弁１７を介して空圧源１
８に接続するとともに後側シリンダ室への管路にピスト
ン前後の全圧力を均衡させるための減圧弁１９を介装す
る。したがって切換弁１７をセンタポジション１７ｃに
置くときは上記両シリンダ室が連通し、この状態で走行
ベース２１を前進移動させるとピストンロッド１３が抵
抗なく前方へ引出される。そして切換弁１７を一方のポ
ジション１７ａに切換えてシリンダ前室へ圧力空気を送
給するとピストンロッド１３が後方へ駆動されて走行ベ
ース２１に後方への復帰運動を与え、また同バルブを他
方のポジション１７ｂに切換えると同ロッド１３が前方
へ駆動されて走行ベース２１を随意に前進送りすること
ができる。

前記フローティングユニット２５は第５図に示すように
前記追従ベース３１にユニバーサルジョイント２６を介
して連結したハンガロッド２７を走行ベース２１に貫通
してこの貫通部をユニバーサルベアリング２８で支承
し、更に該ロッド２７の上方突出部をバランススプリン
グ２９を介してユニバーサルベアリング２８に弾支した
ものである。これによって追従ベース３１には三次元の
運動自由度が与えられ、その左右および前後方向の自由
度をセンタリングユニット３０（第１，２図）によって
制限している。

第１図および第２図に戻り、追従ベース３１の下側には
前後各２個づつのフロントクランパ３２ｆおよびリヤク
ランパ３２ｒと、左右各２個づつのサイドクランパ３２
ｓと、両フロントクランパ３２ｆの間に配したワーク検
知ユニット４５とを担持させるほか、スフェリカルカッ
タ５４を装着した４基の数値制御式３軸加工ユニット５
５を前記被加工部Ｂｆ，Ｂｒに対応させて配設し、更に
該カッタ５４の検査ユニット６５を後述するように取付
ける。

フロントおよびリヤクランパの構成を第６図に示す。フ
ロントクランパ３２ｆにおいて、追従ベース３１から垂
下したブラケット３３ｆの下端部にゲージ板３４ｆをピ
ン連結し、その連結ピン３５ｆの後位にあって両者の間
に構成したストッパ３６ｆがゲージ板３４ｆの後方への
回動限を規定するとともにこの回動限において該ゲージ
板を斜め前方へ指向させている。またゲージ板３４ｆの
遊端後部には上記回動限にあって前記ルーフＲの前端面
および該前縁部上面とにそれぞれ適合しうるゲージ面３
７ｆおよび３８ｆを形成してある。タッチシリンダ３９
ｆはブラケット３３ｆとゲージ板３４ｆとの前側にあっ
て両者にピン連結してあり、これを伸長するとゲージ板
３４ｆを図示の回動限へ駆動してゲージ面３７ｆ，３８
ｆと上記ルーフ前縁部とのタッチングを可能とし、これ
を縮小するとゲージ板３４ｆをアンタッチ位置まではね
上げる。更に上記回動限（タッチ位置）にあってはルー
フ前縁部の下方に臨みうるようにしてクランプ爪４０ｆ
を配し、このクランプ爪の前端寄りをブラケット４１ｆ
を介してゲージ板３４ｆにピン連結する。クランプ爪４
０ｆの後部はルーフ前縁部を構成するフロントルーフレ
ールＲｆに適合しうるように曲屈成形してある。このク
ランプ爪４０ｆの前端部とゲージ板３４ｆの遊端部前側
とにクランプシリンダ４２ｆをピン連結する。よってク
ランプシリンダ４２ｆを伸長するとクランプ爪４０ｆが
図示のクランプ位置へ回動してゲージ面３８ｆとの間で
ルーフ前縁部を把持することができ、該シリンダ４２ｆ
を縮小すると該爪４０ｆがアンクランプ位置まで回動す
る。

リヤクランパ３２ｒはフロントクランパ３２ｆと実質同
一のリンク機構を用いて前後ほぼ対称形に構成してある
ので、対応する部材の符号をフロントのものと同じ数字
にアルファベット文字ｒを附けることにより重複する説
明を省略する。但しリヤクランパ３２ｒのゲージ面３７
ｒおよび３８ｒをそれぞれルーフＲの後端面および該後
縁部の上面とにそれぞれ適合しうるように形成し、また
クランプ爪４０ｒの前部形状をリヤルーフレールＲｒに
適合させる。

第７図はサイドクランパ３２ｓの構成を示す。このサイ
ドクランパも上記フロントクランパ３２ｆと実質同一の
リンク機構を用いて構成してある。すなわち、上記リヤ
クランパ３２ｒの符号の付け方にならい、ブラケット３
３ｓにピン（３５ｓ）連結したゲージ板３４ｓはストッ
パ３６ｓによって内方への回動限が規定されて斜め側方
へ指向し、この回動限（タッチ位置）への駆動とアンタ
ッチ位置へのはね上げをタッチシリンダ３９ｓが司ど
る。ゲージ板３４ｓにはタッチ位置においてルーフＲの
側端面および該側縁部上面とにそれぞれ適合しうるゲー
ジ面３７ｓおよび３８ｓを形成するほかこのゲージ板は
ルーフドリップＲｄを包容しうる切欠４３ｓを有する。
そしてブラケット４１ｓを介してゲージ板３４ｓにピン
連結したクランプ爪４０ｓはクランプシリンダ４２ｓの
伸長によりルーフ側縁部を構成するサイドルーフレール
Ｒｓをゲージ面３８ｓとの間で把持することができ、該
シリンダ４２ｓの縮小によりこのクランプ位置からアン
クランプ位置まで回動する。

前記ワーク検知ユニット４５は第８図に示すように、追
従ベース３１から垂下したブラケット４６の下端部にピ
ン４７を介しアーム４８の上端部を連結して該アームの
前後への揺動を可能とし、その後方への揺動限をストッ
パ４９により規制している。またアーム４８の下端部に
上記揺動限にあってルーフＲの前端面と対応するゲージ
面５０を形成するとともにこのゲージ面のやや前方寄り
に例えば光電式のワークセンサ５１を取付けてある。ゲ
ージ面５０は各フロントクランパ３２ｆのゲージ面３７
ｆと共にルーフ前端面とタッチングしうるように配置さ
れる。そしてブラケット４６とアーム４８とにピン連結
したタッチシリンダ５２はこれを伸長させるとアーム４
８を上記揺動限（タッチ位置）まで駆動し、これを縮小
するとアンタッチ位置まではね上げる。

前記数値制御式の３軸加工ユニット５５は第９図に示す
ように、前記追従ベース３１に取付けられるアッパプレ
ート５６と、このアッパプレートの下方にあってサーボ
モータ５７から駆動される前後送りヘッド５８と、該ヘ
ッド５８に伴われつつサーボモータ５９から左右に駆動
される左右送りヘッド６０と、更に該ヘッド６０に伴わ
れつつサーボモータ６１から上下に駆動される上下送り
ヘッド６２と、該ヘッド６２に固定した加工ヘッド６３
とを有し、加工ヘッド６３の回転スピンドルに前記スフ
ェリカルカッタ５４が装着される。

各３軸加工ユニットの数値制御部（図示省略）は後述す
る加工指令が発せられると、サーボモータ５７，５９，
６１を制御しつつスフェリカルカッタ５４を対応する前
記被加工部Ｂｆ，Ｂｒの側方へ持来したのちこれに所定
の三次元送り運動を与えて該部の曲面を規定された形状
に切削させる。この作業が終るとスフェリカルカッタ５
４を休止位置へ移動して停止させる。そしてこの休止位
置に前記検査ユニット６５を配設する。尚スフェリカル
カッタ５４は切削工具または研削工具の何れでもよい。

この検査ユニット６５は第１０図に示すようにレーザ式
外径測定器６６を用いてスフェリカルカッタ５４におけ
る基準外径Ｄを検出するものである。すなわち、ヘリウ
ム・ネオンレーザ発信器などからの１条のレーザビーム
を高速回転ミラーとコリメータレンズとを用いて紙面と
直角な所定巾面内を所定の周期で走査する走査線ＳＬに
変換し、その走査面内に上記の基準外径部を配置して該
部により走査線が遮られる時間巾を測定して基準外径Ｄ
を求める。

この基準外径Ｄを３軸加工ユニット５５の前記数値制御
部へ入力し、該制御部は該直径Ｄの変化量（摩耗量）を
例えば０．１mmレンジで演算しながらこれに応じて各サ
ーボモータの制御量を補正するとともに、この摩耗量が
所定限度、例えば１mmに達すると３軸加工ユニットの次
の動作を禁止してカッタ交換の指示を発信する。

この実施例はシーケンスコントローラ（図示省略）によ
り制御されて次の順序で作動する。

(1)待機 待機のときはキャリヤ２０が後退限にあってフィードシ
リンダ１２の切換弁１７（第４図）が前記センタポジシ
ョン１７ｃに置かれ、またフロント，リヤ，サイドの各
クランパ３２ｆ，３２ｒ，３２ｓおよびワーク検知ユニ
ット４５が前記アンタッチの姿勢に保持される。

(2)ワーク検知 ボディＷが当該削り加工装置に近づいてくると、ワーク
検知ユニット４５のアーム４８（第８図）が前記タッチ
位置へ駆動され、そのゲージ面５０にルーフＲの前端面
が当接する直前にワークセンサ５１からボディ到来の信
号が発せられる。

(3)ワーク把持 上記信号に即応して各フロントクランパ３２ｆのゲージ
板３４ｆ（第６図）が前記タッチ位置へ駆動され、それ
らのゲージ面３７ｆにルーフＲの前端面が衝接する。こ
れらによって追従ベース３１が該クランパを介し前方へ
押されて移動を始め、走行ベース２１がフローティング
ユニット２５を介し追従ベースに引きづられて前進を開
始する。

次いで各サイドクランパ３２ｓのゲージ板３４ｓ（第７
図）がタッチ位置へ駆動されてそれらのゲージ面３７ｓ
によりルーフＲの両側端面を左右から挟持し、次にリヤ
クランパ３２ｒのゲージ板３４ｒがタッチ位置へ駆動さ
れてそれらのゲージ面３７ｒ（第６図）と上記ゲージ面
３７ｆとでルーフＲを前後から挟持する。そしてこれら
の過程において、ボディＷのコンベヤライン１への取付
誤差があればフローティングユニット２５が揺動してこ
の誤差を吸収するので、ルーフＲに対しての追従ベース
３１の位置関係を前後，左右方向について正確に規制し
うる。

次いでフロント，リヤおよびサイドの各クランパにおけ
るクランプ爪４０ｆ，４０ｒおよび４０ｓがほぼ同時に
前記クランプ位置へ駆動されてルーフＲの四方の縁部を
上下から把持する。この際フローティングユニット２５
のバランススプリング２９（第５図）がボディＷの上下
方向取付誤差を吸収するので、追従ベース３１と該ボデ
ィとの位置関係、したがって各３軸加工ユニット５５と
対応する被加工部Ｂｆ，Ｂｒとの位置関係が正確にかつ
固定的に定められる。

(4)削り加工 上記把持動作が終ると加工指令が発せられて各３軸加工
ユニット５５が前述したようにして対応する被加工部Ｂ
ｆ，Ｂｒの削り加工をおこない、これが終了してスフェ
リカルカッタ５４が前記休止位置で停止すると加工終了
の信号が発せられる。

(5)復帰 上記加工終了信号にもとづいて各クランパのクランプ爪
４０ｆ，４０ｒ，４０ｓが前記アンクランプ位置へ回動
し、次いで各ゲージ板３４ｆ，３４ｒ，３４ｓとワーク
検知ユニット４５のアーム４８とが前記アンタッチ位置
へはね上げられてボディＷを解放する。この解放ののち
フィードシリンダ１２の切換弁１７が前記ポジション１
７ａ（第４図）へ切換えられると、前述したようにキャ
リヤ２０が後方へ復帰して待機位置に至り、次のボディ
の到来を待つ。

〔効果〕

以上説明したように本考案によれば、コンベヤに支持さ
れて加工ライン上を停止せずに移動しつつあるワークに
削り加工を施こす装置において、移動しつつあるワーク
と共にコンベヤラインに沿って移動可能に設けたキャリ
ヤを有し、このキャリヤに、移動してくるワークを把持
してキャリヤをワークに対して相対的に一定の位置に固
定するクランパと、スフェリカルカッタを装着し、クラ
ンパに把持されたワークに相対的に静止した状態でワー
クを基準として駆動制御される３軸加工ユニットとを担
持させて、移動しつつあるワークの被加工部に対し３軸
加工ユニットを固定的に位置決めして削り加工をおこな
わせるので、固定ワークに対してと同様に該部の加工を
容易かつ正確になしうる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示した全体構成側面図、第
２図は第１図の矢線II視前面図、第３図は第２図の要部
拡大図、第４図は第３図の矢線IV−IV視断面図、第５図
は第１図の矢線Ｖ−Ｖ視拡大断面図、第６図は第２図の
矢線VI−VI視拡大断面図、第７図は第１図の矢線VII−V
II視拡大断面図、第８図は第２図の矢線VIII−VIII視拡
大断面図、第９図は第１図の矢線IX視拡大斜視図、第１
０図は第１図の矢線Ｘ視拡大前面図、第１１図は本考案
を実施するコンベアラインを例示した斜視図である。 １……コンベヤライン ２０……キャリヤ ３２ｆ，３２ｒ，３２ｓ……クランパ ５４……スフェリカルカッタ ５５……３軸加工ユニット Ｗ……ワーク Ｂｆ，Ｂｒ……被加工部 Ｙ−Ｙ……コンベヤラインの方向 Ｙｆ……移動方向

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】コンベヤに支持されて加工ライン上を停止
   せずに移動しつつあるワークに削り加工を施こす装置に
   おいて、 移動しつつあるワークと共にコンベヤラインに沿って移
   動可能に設けたキャリヤを有し、 このキャリヤに、移動してくるワークを把持してキャリ
   ヤをワークに対して相対的に一定の位置に固定するクラ
   ンパと、 スフェリカルカッタを装着し、クランパに把持されたワ
   ークに相対的に静止した状態でワークを基準として駆動
   制御される３軸加工ユニットとを担持させた 移動するワークの削り加工装置。