JPH06246574A - ワーク反転加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ワークを他の治具に移し替えることなくワー
クの表側と裏側からの加工作業が可能で、しかも設置ス
ペース等を大幅に縮小する。 【構成】 昇降手段２１により昇降するアーム３５、３
６に保持部４０を設け、この保持部４０にワーク９を位
置決めする治具パレット７１を着脱可能に保持させ、保
持部４０を反転駆動手段５１により正回転および逆回転
させることにより、ワーク９を他の治具へ移し替えるこ
となくワーク９の表側と裏側からの加工作業が可能とな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ワークの表側からの加
工作業とワークの裏側からの加工作業の両方を行うこと
が可能なワーク反転加工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ワークの表側と裏側の両方に溶接
または部品を組付ける等の加工を行なう際には、たとえ
ばワークの表側を加工するための治具上にワークをセッ
トして表側の加工作業を行ない、つぎにワークを反転さ
せた状態で他の治具へ移し替えて裏側の加工作業を行な
う。

【０００３】図１４は、従来のワークの溶接作業の一例
を示している。図１４において、１はベースを示してい
る。ベース１の上面には、ワーク２を位置決めするため
の位置決め部３が取付けられている。ワーク２は、クラ
ンプ４によって位置決め部３に押圧されている。ベース
１の一方には、溶接ロボット６が固定されている。溶接
ロボット６は、位置決め部３により所定の位置に位置決
めされたワーク２を、予め教示された通り溶接するよう
になっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１４
のようにワーク２の一側からの加工作業しかできない場
合は、つぎの問題が生じる。

【０００５】（１）溶接作業は、溶接個所が溶接トーチ
よりも下方になる下向き溶接が溶接品質上から好ましい
が、ワークの表側を上にした状態でワークの裏側の溶接
を行う際には、上向き溶接となってしまう。したがっ
て、この場合は溶融金属が下方に垂れ落ち良好な溶接ビ
ードを得ることが困難となる。

【０００６】（２）また、上述したようにワークの表側
の加工作業が終了してからワークを反転させ、別の治具
にワークをセットしてワークの裏側の加工作業を行なう
場合は、治具の数が倍増し、その設置スペースを確保し
なければならないという問題がある。

【０００７】本発明は、上記の問題に着目し、ワークを
他の治具へ移し替えることなくワークの表側と裏側から
の加工作業が可能で、しかも設置スペースを大幅に縮小
することが可能なワーク反転加工装置を提供することを
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明に係るワーク加工装置は、上下方向に延びる支
柱と、前記支柱に沿って昇降する昇降部を有する昇降手
段と、前記昇降部に取付けられ水平方向に延びるアーム
と、前記アームに回転可能に支持され、ワークを所定の
位置に位置決めする治具パレットを着脱可能に保持する
保持部と、前記保持部を正回転および逆回転させる反転
駆動手段と、前記治具パレットが前記保持部に保持され
た状態では、保持部に対して治具パレットを所定の位置
に位置決めする治具パレット位置決め手段と、を備えた
ものから成る。

【０００９】

【作用】このように構成されたワーク加工装置において
は、ワークは治具パレットに対して所定の位置に位置決
めされる。治具パレットは、アームの下方を走行可能で
あり、アームに対して治具パレットが所定の位置にきた
際にはアームが下降し治具パレットを保持部によって保
持することが可能となる。

【００１０】治具パレットが保持部に保持されると、ア
ームが所定の位置まで上昇する。保持部は、反転駆動手
段によって正回転および逆回転されるようになっている
ので、保持部に保持された治具パレットの正回転および
逆回転が可能となる。したがって、たとえば治具パレッ
トを正回転させた場合はワークの表側の加工が可能とな
り、治具パレットを逆回転させた場合はワークの裏側の
加工が可能となる。

【００１１】また、治具パレットは保持部に着脱可能に
保持されるので、別のワークの治具パレットも反転させ
ることができ、複数種類のワークの加工が可能となる。
さらに、１つの治具パレットでワークの表側と裏側の加
工ができるので、従来に比べて治具の数を半減すること
が可能となり、ワークの種類が多い場合であっても、設
置スペースを大幅に縮小することが可能となる。

【００１２】

【実施例】以下に、本発明に係るワーク反転加工装置の
望ましい実施例を、図面を参照して説明する。

【００１３】図１ないし図１３は、本発明の一実施例を
示している。図１において、１１は床面Ｆに固定される
ワーク反転加工装置１０のベースを示している。ベース
１１には、上下方向に延びる一対の支柱１２、１３が固
定されている。ベース１１側には、後述するアーム３
５、３６を昇降させる昇降手段２１が設けられている。

【００１４】昇降手段２１は、サーボモータ２２、ギヤ
ボックス２３、２４、連結シャフト２５、ボールネジ２
６、２７、昇降部２８、２９を有している。サーボモー
タ２２は、ベース１１に固定されている。サーボモータ
２２の出力軸は、一方のギヤボックス２３に連結されて
いる。ギヤボックス２３とギヤボックス２４は、連結シ
ャフト２５を介して連結されている。これにより、サー
ボモータ２２の回転駆動力はギヤボックス２３とギヤボ
ックス２４の双方に同時に伝達されるようになってい
る。

【００１５】一方のギヤボックス２３には、カップリン
グ３０を介してボールネジ２６が連結されている。ボー
ルネジ２６の両端部は、一方の支柱１２側に回転可能に
支持されている。他方のギヤボックス２４には、カップ
リング３１を介してボールネジ２７が連結されている。
ボールネジ２７の両端部は、他方の支柱１３側に回転可
能に支持されている。

【００１６】一方のボールネジ２６には、一方の昇降部
２８に収納されたナット（図示略）が螺合されている。
昇降部２８は、一方の支柱１２に上下方向に摺動可能に
保持されている。昇降部２８は、ボールネジ２６が回転
すると支柱１２に沿って昇降するようになっている。他
方のボールネジ２７には、他方の昇降部２９に収納され
たナット（図示略）が螺合されている。昇降部２９は、
他方の支柱１３に上下方向に摺動可能に保持されてい
る。昇降部２９は、ボールネジ２６、２７が回転すると
支柱１３に沿って昇降するようになっている。

【００１７】一方の昇降部２８には、水平方向に延びる
アーム３５が取付けられている。他方の昇降部２９に
は、水平方向に延びるアーム３６が取付けられている。
アーム３５、３６は、片持ち梁構造となっている。アー
ム３５の先端部には、保持部４０が配置されている。保
持部４０は、アーム３５に取付けられた反転駆動手段５
１に回転可能に支持されている。

【００１８】保持部４０は、保持板４１とチャック機構
部４２とから構成されている。保持板４１には、一定の
間隔をおいて２つのチャック機構部４２が取付けられて
いる。各チャック機構部４２は、チャック金具４３と油
圧シリンダ４４を有している。チャック金具４３はＴ字
状をしており、油圧シリンダ４４と連結されている。チ
ャック金具４３は、後述する治具パレット７１のチャッ
ク部８１と係合可能となっている。

【００１９】反転駆動手段５１は、サーボモータ５２と
回転駆動ユニット５３を有している。回転駆動ユニット
５３は、サーボモータ５２によって回転駆動されるよう
になっている。回転駆動ユニット５３の出力軸には、保
持板４１が連結されている。保持板４１は、サーボモー
タ５２の回転によって中心部を中心として正回転または
逆回転するようになっている。

【００２０】保持板４１のチャック機構部４２の内側お
よびアーム３６の先端に位置する従動回転ユニット５６
には、治具パレット位置決め手段６１が設けられてい
る。治具パレット位置決め手段６１は、基準ピン６２、
６３、油圧シリンダ６４、６５から構成されている。基
準ピン６２は、保持板４１に移動可能に保持されてい
る。基準ピン６２は、保持板４１の回転中心を中心とし
て左右に各１個ずつ配置されている。基準ピン６２に
は、基準ピン６２を軸方向に駆動する油圧シリンダ６４
が連結されている。基準ピン６２は、後述する治具パレ
ット７１の基準穴８２と嵌合可能となっている。

【００２１】基準ピン６３は、保持板４１の回転中心と
同一軸線Ａ上に位置する従動回転ユニット５６に移動可
能に保持されている。従動回転ユニット５６の外端面に
は、油圧シリンダ６５が取付けられている。油圧シリン
ダ６５のロッドは、基準ピン６３と連結されている。基
準ピン６３は、後述する治具パレット７１の基準穴７６
と嵌合可能となっている。

【００２２】各アーム３５、３６の昇降量は、図示され
ていないサーボモータ内に組み込まれている検出部によ
って検知されている。保持板４１の回転量も図示されな
い検出部によって検知されている。昇降手段２１のサー
ボモータ２２および反転駆動手段５１のサーボモータ５
２は、図示されない制御部に接続されている。制御部
は、上記の各サーボモータ２２、５２および各油圧シリ
ンダ６４、６５を駆動させる電磁弁（図示略）を制御す
るようになっている。

【００２３】図４ないし図６は、治具パレット７１を示
している。治具パレット７１は、各アーム３５、３６の
下方に配置された走行レール６８の上を走行可能となっ
ている。治具パレット７１は、フレーム部７２、ワーク
受け部７３、７４、ワーク位置決め手段７５を有してい
る。フレーム部７２は、角パイプによる溶接構造となっ
ており、高剛性を有している。フレーム部７２の内側面
には、ワーク受け部７３、７４が設けられている。ワー
ク受け部７３、７４は、ワーク９を受け止める機能を有
している。

【００２４】ワーク受け部７３、７４には、ワーク位置
決め手段７５が設けられている。ワーク位置決め手段７
５は、位置決めピン７５ａとクランプ部７５ｂとから構
成されている。フレーム部７２の一方には、上述した従
動回転ユニット５６に保持された基準ピン６３が挿入さ
れる基準穴７６が形成されている。フレーム部７２の基
準穴７６が形成される側面には、集電リング７７が取付
けられている。集電リング７７には、従動回転ユニット
５６に固定された溶接用集電子７８が接触するようにな
っている。

【００２５】フレーム部７２の集電リング７７が取付け
られる部位と反対側の側面には、チャック部８１と基準
穴８２が取付けられている。チャック部８１および基準
穴８２は、治具パレット７１の回転中心Ａを中心として
左右に各１個ずつ設けられている。チャック部８１に
は、保持板４１に設けられたチャック金具４３が進入可
能となっており、チャック金具４３は油圧シリンダ４４
によってチャック部８１と係合するようになっている。

【００２６】フレーム部７２の走行レール６８と平行な
部位の外側面の一方には、２つの車輪８５が配置されて
いる。車輪８５は、フレーム部７２に固定された車軸８
６に軸受８７を介して回転自在に支持されている。車輪
８５の外周端面には、六角状の走行レール６８を摺接可
能なフランジ部８５ａが形成されている。フレーム部７
２は、フランジ部８５ａによって幅方向の位置ずれが規
制されるようになっている。

【００２７】フレーム部７２の走行レール６８と平行な
部位の外側面の他方には、２つの車輪８８が配置されて
いる。車輪８８は、フレーム部７２に固定された車軸８
６に軸受８７を介して回転自在に支持されている。車輪
８８にはフランジ部は形成されておらず、車輪８８は走
行レール６８の上面のみを転動するようになっている。
治具パレット７１は、２本の走行レール６８に沿って延
びるコンベア手段１１１によって搬送されるようになっ
ている。

【００２８】フレーム部７２の外側面には、治具パレッ
ト７１の前後方向（走行方向）Ｘ、左右方向（走行方向
に対して直角方向）Ｙ、上下方向Ｚの３方向の位置決め
を行なう基準穴（図示略）を有する位置決め部９１、９
２が設けられている。位置決め部９１、９２の各基準穴
には、走行レール６８側に位置する図示されない位置決
めピンが配置されている。

【００２９】フレーム部７２の外側面には、流体供給ボ
ックス部９５と給電ボックス９９が取付けられている。
流体供給ボックス９５には、複数の接続口９６を有して
いる。各接続口９６には、接続具９７を介してホース９
８が接続されている。ホース９８の他方は、クランプ部
７５ｂの油圧シリンダ等のアクチュエータに接続されて
いる。給電ボックス９９には、複数の接続部１００が設
けられている。各接続部１００は、コード１０１を介し
てアクチュエータの動作確認用の検知センサ等に接続さ
れている。

【００３０】走行レール６８の両側には、ワーク９の溶
接作業を行う溶接ロボット１２０、１２１がそれぞれ１
台ずつ配置されている。各溶接ロボット１２０、１２１
は、予め教示された位置でアーク溶接を行うようになっ
ている。ワーク反転加工装置１０のアーム３５、３６の
動きおよび反転駆動手段５１の動きと、溶接ロボット１
２０、１２１の動きは連動するようになっている。

【００３１】つぎに、ワーク反転加工装置における作用
について説明する。図１に示す工程の前工程では、治具
パレット７１にワーク９がセットされる。ワーク９がセ
ットされた治具パレット７１は、コンベア手段１１１に
よって走行レール６８上を走行し、アーム３５、３６の
下方まで搬送されてくる。治具パレット７１がアーム３
５、３６の下方に到着した際には、コンベア手段１１１
によって治具パレット７１の走行が停止される。

【００３２】治具パレット７１が停止すると、各走行レ
ール６８の近傍に配置される位置決めピン（図示略）が
治具パレット７１のフレーム部７２の外側面に設けられ
た位置決め部９１、９２に進入する。これにより、治具
パレット７１は、前後方向Ｘ、左右方向Ｙ、上下方向Ｚ
の位置決めが行われる。治具パレット７１の位置決めが
完了すると、流体供給ボックス９５の各接続口９６に
は、油圧ホースやエアホースに接続された接続具（図示
略）が接続される。同様に給電ボックス９９の接続部１
００にも供電用のコード（図示略）が接続される。

【００３３】流体供給ボックス９５および給電ボックス
９９に対する接続作業は、治具パレット７１が精度よく
位置決めされていることから自動で行うことが可能とな
る。治具パレット７１が前後方向Ｘ、左右方向Ｙ、上下
方向Ｚに位置決めされた状態では、溶接ロボット１２
０、１２１によるワーク９の表側のアーク溶接が行われ
る。この溶接作業は、ほとんど下向き溶接で行うことが
できるので、上向きに溶接のような溶融金属の溶け落ち
がなくなり、高品質の溶接ビードを得ることが可能とな
る。

【００３４】ワーク９の表側のアーク溶接作業が完了す
ると、一方のアーム３５側に設けられた基準ピン６２が
油圧シリンダ６４によって駆動され、治具パレット７１
の基準穴８２と嵌合される。これと同時に他方のアーム
３６側に設けられた基準ピン６３は油圧シリンダ６５に
よって駆動され、治具パレット７１の基準穴７６と嵌合
される。

【００３５】つぎに、一方のアーム３５側に設けられた
保持板４１の各チャック金具４３が各油圧シリンダ４４
によって駆動され、各チャック金具４３は治具パレット
７１の各チャック部８１とそれぞれ係合する。これによ
り、治具パレット７１は保持板４１と強固に連結され
る。チャック金具４３とチャック部８１との係合が完了
すると、走行レール６８側に設けられていた図示されな
い位置決めピンが後退し、治具パレット７１の位置決め
部９１、９２の位置規制が解除される。

【００３６】治具パレット７１の位置決め部９１、９２
の位置規制解除が確認されると、昇降手段２１が起動
し、ボールネジ２６、２７の回転によって各アーム３
５、３６が所定の位置まで上昇される。治具パレット７
１がアーム３５、３６の上昇によって所定の高さに達す
ると、反転駆動手段５１のサーボモータ５２が起動し、
保持板４１の回転によって治具パレット７１が反転され
る。治具パレット７１の反転が確認されると、ボールネ
ジ２６、２７の逆回転によって各アーム３５、３６が下
降される。

【００３７】治具パレット７１が当初の高さに戻される
と、治具パレット７１の位置決め部９１、９２が位置決
めピン（図示略）によって規制され、治具パレット７１
は前後方向Ｘ、左右方向Ｙ、上下方向Ｚに位置決めされ
る。治具パレット７１が位置決めされた状態では、溶接
ロボット１２０、１２１によるワーク９の裏側のアーク
溶接が行われる。この場合も溶接作業はほとんど下向き
溶接で行うことができるので、高品質の溶接ビードを得
ることが可能となる。なお、保持部４０の回転量は図示
されない検出部によって検知することができるので、治
具パレット７１がアーム３５に対して角度θをなしてい
る場合でも、溶接ロボット１２０、１２１による溶接作
業は可能となる。

【００３８】ワーク９の溶接作業が完了すると、治具パ
レット７１の位置決め部９１、９２の位置規制が解除さ
れ、アーム３５、３６による治具パレット７１の上昇が
行われる。そして、治具パレット７１の反転により、治
具パレット７１上のワーク９は再び表向きとなる。治具
パレット７１の反転が確認されると、アーム３５、３６
が下降し、治具パレット７１は搬入時と同じ向きで走行
レール６８に載置される。

【００３９】治具パレット７１の下降完了が確認される
と、他方のアーム３６側に設けられた基準ピン６３が油
圧シリンダ６５によって治具パレット７１の基準穴７６
が引き抜かれる。同様に一方のアーム３５側に設けられ
た保持板４１の基準ピン６２が油圧シリンダ６４によっ
て治具パレット７１の基準穴８２から引き抜かれる。さ
らに、保持板４１の各チャック金具４３が各油圧シリン
ダ４４によって駆動され、各チャック金具４３は治具パ
レット７１の各チャック部８１との係合が外される。

【００４０】基準ピン６２、６３の引き抜きおよび各チ
ャック金具４３の係合解除が確認されると、各アーム３
５、３６は再び上昇する。これで、図１の工程における
加工作業は完了し、治具パレット７１はコンベア手段１
１１によって次工程に搬送される。

【００４１】本実施例では、次工程は単に治具パレット
７１のＸ、Ｙ、Ｚ方向の位置を決めてワーク９の加工す
るのみであり、次工程の次の工程には図１の工程と同様
のワーク反転加工装置が配置されている。したがって、
ここでもワーク９の反転ができワーク９の表側からの加
工と裏側からの加工が可能となる。このようにして、治
具パレット７１は各工程を経て最終工程に至る。最終工
程では治具パレット７１からワーク９が取り出され、空
になった治具パレット７１は最初の工程に戻される。

【００４２】

【発明の効果】本発明によれば、つぎの効果が得られ
る。

【００４３】（１）昇降手段により昇降するアームに保
持部を設け、この保持部にワークを位置決めする治具パ
レットを着脱可能に保持させ、保持部を反転駆動手段に
より正回転および逆回転させるようにしたので、ワーク
を他の治具へ移し替えることなくワークの表側と裏側か
らの加工作業が可能となる。したがって、加工作業が溶
接作業の場合は、ワークの表側からの溶接作業と裏側か
らの溶接作業をいずれも下向きで行うことができ、溶接
品質を高めることができる。

【００４４】（２）１つの治具パレットでワークの表側
と裏側の加工ができるので、従来に比べて治具の数を半
減することが可能となり、治具の占有スペースを大幅に
縮小することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るワーク反転加工装置の
平面図である。

【図２】図１の正面図である。

【図３】図１の側面図である。

【図４】図１における治具パレットの平面図である。

【図５】図４の正面図である。

【図６】図４の側面図である。

【図７】図４の部分拡大断面図である。

【図８】図４における集電リングの正面図である。

【図９】図５における集電ボックス近傍の断面図であ
る。

【図１０】図５における流体供給ボックス近傍の断面図
である。

【図１１】図４における一方の車輪の取付け状態を示す
断面図である。

【図１２】図４における他方の車輪の取付け状態を示す
断面図である。

【図１３】図４の治具パレットのワーク位置決め部の作
動状態を示す断面図である。

【図１４】従来の溶接治具の一例を示す正面図である。

【符号の説明】

１０ ワーク反転加工装置 １２ 支柱 １３ 支柱 ２１ 昇降手段 ３５ アーム ３６ アーム ４０ 保持部 ５１ 反転駆動手段 ６１ 治具パレット位置決め手段 ６８ 走行レール ７１ 治具パレット ９５ 流体供給ボックス ９９ 給電ボックス １２０ 溶接ロボット １２１ 溶接ロボット

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上下方向に延びる支柱と、 前記支柱に沿って昇降する昇降部を有する昇降手段と、 前記昇降部に取付けられ水平方向に延びるアームと、 前記アームに回転可能に支持され、ワークを所定の位置
   に位置決めする治具パレットを着脱可能に保持する保持
   部と、 前記保持部を正回転および逆回転させる反転駆動手段
   と、 前記治具パレットが前記保持部に保持された状態では、
   保持部に対して治具パレットを所定の位置に位置決めす
   る治具パレット位置決め手段と、を備えたことを特徴と
   するワーク反転加工装置。