(57)【要約】  【課題】  簡単な構成で、ワーク支持台を有しているアームが落下することを防止できる装置を提供する。  【解決手段】  装置本体(３)のコラム部(２)に昇降面板(23)を昇降可能に支持させ、この昇降面板(23)にアーム(４)を連動連結し、このアーム(４)の先端部分にワーク支持台(５)を回転可能に配置し、コラム部(２)内に縦向きに配置したボールネジを使用した昇降駆動機構でアームを昇降する。ネジ軸(７)と嵌合するストッパナット(25)を前記ブラケットに固定する。ストッパナット(25)にボールネジのネジ軸(７)と同じリードでネジ軸(７)の谷形状よりもわずかに小寸法の山部を有するネジ溝を刻設し、ストッパナット(25)の山部がボールネジのネジ軸(７)での谷部に上下方向での隙間が均等となる状態にストッパナット(25)をボールネジのネジ軸(７)に嵌合させる。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置本体(３)のコラム部(２)に昇降面板(23)を昇降可能に支持させ、この昇降面板(23)に対して傾動面板(24)を旋回移動可能に位置させ、この傾動面板(24)からアーム(４)を延設し、このアーム(４)の先端部分にワーク支持台(５)を回転可能に配置し、コラム部(２)内に縦向きに配置したボールネジのネジ軸(７)の回転作動に基づき昇降面板(23)を昇降移動するように構成したワーク保持装置において、
ボールネジのネジ軸(７)と嵌合しているナット(21)を固定しているブラケット(22)に昇降面板(23)を連結固定するとともに、ネジ軸(７)と嵌合するストッパナット(25)を前記ブラケット(22)に固定し、ストッパナット(25)にボールネジのネジ軸(７)と同じリードでネジ軸(７)の谷形状よりもわずかに小寸法の山部(26)を有するネジ溝(27)を刻設し、ストッパナット(25)の山部(26)がボールネジのネジ軸(７)での谷部に上下方向での隙間が均等となる状態に嵌合するようにストッパナット(25)をボールネジのネジ軸(７)に嵌合させたことを特徴とするワーク保持装置。
【請求項２】
装置本体(３)のコラム部(２)に昇降面板(23)を昇降可能に支持させ、この昇降面板(23)に対して傾動面板(24)を旋回移動可能に位置させ、この傾動面板(24)からアーム(４)を延設し、このアーム(４)の先端部分にワーク支持台(５)を回転可能に配置し、昇降面板(23)をコラム部(２)内に縦向きに配置したボールネジのネジ軸(７)の作動で昇降移動するように構成したワーク保持装置において、
ボールネジのネジ軸(７)の下端面とそのネジ軸(７)の下端面に対向するコラム部(２)の底壁(15)との間にクラッチ機構(14)を配置し、ネジ軸(７)側のクラッチ板(17)の下面に凸条突起(20)を突設するとともに、底壁側クラッチ板(16)に前記凸条突起(20)が嵌まり込む凹溝(18)を刻設し、凸条突起(20)の下面と底壁側クラッチ板(16)の上面とを小間隙隔てて配置したことを特徴とするワーク保持装置。
【請求項３】
装置本体(３)のコラム部(２)に昇降面板(23)を昇降可能に支持させ、この昇降面板(23)に対して傾動面板(24)を旋回移動可能に位置させ、この傾動面板(24)からアーム(４)を延設し、このアーム(４)の先端部分にワーク支持台(５)を回転可能に配置し、昇降面板(23)をコラム部(２)内に縦向きに配置したボールネジのネジ軸(７)の作動で昇降移動するように構成したワーク保持装置において、
ボールネジのネジ軸(７)に嵌合しているベアリングユニット(13)をコラム部(２)の上部に固定支持するとともに、ネジ軸(７)に嵌合しているナット(21)を昇降面板(23)に連結固定し、ベアリングユニット(13)との係合部よりも下側でのネジ軸(７)にストッパリング(29)を装着し、このストッパリング(29)の下側で小間隙を隔てた位置にコラム部(２)に固定されているストッパリング(29)の受け止め具(30)を配置したことを特徴とするワーク保持装置。
【請求項４】
ボールネジのネジ軸(７)の下端面とそのネジ軸(７)の下端面に対向するコラム部(２)の底壁(15)との間にクラッチ機構(14)を配置し、ネジ軸(７)側のクラッチ板(17)の下面に凸条突起(20)を突設するとともに、底壁側クラッチ板(16)に前記凸条突起(20)が嵌まり込む凹溝(18)を刻設し、凸条突起(20)の下面と底壁側クラッチ板(16)の上面とを小間隙隔てて配置させた請求項１に記載したワーク保持装置。
【請求項５】
ボールネジのネジ軸(７)に嵌合しているベアリングユニット(13)をコラム部(２)の上部に固定支持するとともに、ネジ軸(７)に嵌合しているナット(21)を昇降面板(23)に連結固定し、ベアリングユニット(13)との係合部よりも下側でのネジ軸(７)にストッパリング(29)を装着し、このストッパリング(29)の下側に小間隙を隔てた位置にコラム部(２)に固定されているストッパリング(29)の受け止め具(30)を配置させた請求項１に記載したワーク保持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接ロボットや自動溶接装置での自動溶接時や手動溶接時等にワークを保持するワーク保持装置に関し、特に、ワークの３軸方向での姿勢を自由に変更することのできる３軸ポジショナーに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、溶接ロボット等での溶接作業を効率よく行うことのできるワーク保持装置として、装置本体に昇降面板を昇降可能に支持させ、この昇降面板に対して傾動面板を垂直面内で旋回移動可能に位置させ、この傾動面板からアームを水平方向に延設し、このアームの先端部分にワーク支持台を回転可能に配置し、ワーク支持台に配置固定した溶接ワークの作業時の姿勢を自由に変更することのできる３軸ポジショナーが提供されている。
【０００３】
このような３軸ポジショナーでは、ワーク支持台での床面からの高さを調整する昇降駆動機構として、ボールネジ式の昇降機構が利用されている。
【特許文献１】特開２００３−１１７６９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、ボールネジ式の昇降機構を採用した場合、一般的には、ワーク支持台を有するアームを延設している傾動面板やこの傾動面板を保持している昇降面板は、ボールねじのネジ軸に嵌合しているナットだけでボールネジ軸に連結していることになり、いわば装置本体の上部に設けられているベアリングユニットに保持されているボールネジとそのネジに嵌合しているナットで吊り下げられていることになる。
このため、何らかの原因でボールネジのネジ軸の段差部で破断すると、昇降面板や傾動面板あるいはワーク支持台を有しているアームが落下することになる。
【０００５】
また、ボールネジのネジ軸とそのネジ軸に嵌合しているボールネジのナットとの噛合い部分でナット部のボール又はナット本体の内面又はボールネジが磨耗してナットで支えきれなくなった場合にも、昇降面板や傾動面板あるいはワーク支持台を有しているアームが落下することになる。
【０００６】
本発明は、このような点に着目してなされたもので、簡単な構成で、ワーク支持台を有しているアームが落下することを防止できる装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の目的を達成するために、請求項１に記載の発明はワーク支持台を、昇降可能、傾動可能、旋回可能に構成しているワーク保持装置において、ボールネジのネジ軸と嵌合しているナットを固定しているブラケットに昇降面板を連結固定するとともに、ネジ軸と嵌合するストッパナットを前記ブラケットに固定し、ストッパナットにボールネジのネジ軸と同じリードでボールネジの谷形状よりもわずかに小寸法の山部を有するネジ溝を刻設し、ストッパナットの山部がボールネジのネジ軸での谷部に上下方向での隙間が均等となる状態に嵌合するようにストッパナットをボールネジのネジ軸に嵌合させたことを特徴としている。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、ワーク支持台を、昇降可能、傾動可能、旋回可能に構成しているワーク保持装置において、ボールネジのネジ軸の下端面とそのネジ軸の下端面に対向するコラム部の底壁との間にクラッチ機構を配置し、ネジ軸側のクラッチ板の下面に凸条突起を突設するとともに、底壁側クラッチ板に前記突条突起が嵌まり込む凹溝を刻設し、凸条突起の下面と底壁側クラッチ板の上面とを小間隙隔てて配置したことを特徴としている。
【０００９】
さらに請求項３に記載の発明は、ワーク支持台を、昇降可能、傾動可能、旋回可能に構成しているワーク保持装置において、ボールネジのネジ軸に嵌係合しているベアリングユニットを装置本体の上部に固定支持するとともに、ネジ軸に嵌合しているナットを昇降面板に連結固定し、ベアリングユニットとの係合部よりも下側でのネジ軸にストッパリングを装着し、このストッパリングの下側で小間隙を隔てた位置に装置本体に固定されているストッパリングの受け止め具を配置したことを特徴としている。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、ワーク支持台を、昇降可能、傾動可能、旋回可能に構成しているワーク保持装置において、ボールネジナットの上部に、ボールネジのネジ軸と同じリードでボールネジの谷形状よりもわずかに小寸法の山部を有するネジ溝を刻設し、ストッパナットの山部がボールネジのネジ軸での谷部に上下方向での隙間が均等となる状態に嵌合するようにストッパナットをボールネジのネジ軸に嵌合させるとともに、ボールネジのネジ軸の下端面とそのネジ軸の下端面に対向するコラム部の底壁との間にクラッチ機構を配置し、ネジ軸側のクラッチ板の下面に凸条突起を突設するとともに、底壁側クラッチ板に前記突条突起が嵌まり込む凹溝を刻設し、凸条突起の下面と底壁側クラッチ板の上面とを小間隙隔てて配置したことを特徴としている。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、ワーク支持台を、昇降可能、傾動可能、旋回可能に構成しているワーク保持装置において、ボールネジのナットの上部に、ボールネジのネジ軸と同じリードでボールネジの谷形状よりもわずかに小寸法の山部を有するネジ溝を刻設し、ストッパナットの山部がボールネジのネジ軸での谷部に上下方向での隙間が均等となる状態に嵌合するようにストッパナットをボールネジのネジ軸に嵌合させるとともに、ボールネジのネジ軸の上部に、ストッパリングを装着し、このストッパリングの下側で小間隙を隔てた位置での装置本体にストッパリングの受け止め具を配置したことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に記載した発明では、ボールネジのネジ軸に嵌合するストッパナットにボールネジのネジ軸と同じリードでボールネジの谷形状よりもわずかに小寸法の山部を有するネジ溝を刻設し、ストッパナットの山部がボールネジのネジ軸での谷部に上下方向での隙間が均等となる状態に嵌合するようにストッパナットをボールネジのネジ軸に嵌合させているので、通常の作動時にはストッパナットの山部とネジ軸の谷部とは非接触の状態を維持していることから、作動の支障にはならないが、ボールネジのネジ軸とそのネジ軸に嵌合しているボールネジのナットとの噛合い部分でナット部のボール又はナット本体の内面又はボールネジが磨耗してナットで支えきれなくなった場合には、ストッパナットの山部がボールネジ軸の谷部に当接して受け止めることになるから、昇降面板や傾動面板あるいはワーク支持台を有しているアームが落下することを防止できる。
【００１３】
また、請求項２に記載した発明では、ボールネジのネジ軸の下端面とそのネジ軸の下端面に対向するコラム部の底壁との間にクラッチ機構を配置し、ネジ軸側のクラッチ板の下面に凸条突起を突設するとともに、底壁側クラッチ板に前記凸条突起が嵌まり込む凹溝を刻設し、凸条突起の下面と底壁側クラッチ板の上面とを小間隙隔てて配置したことを特徴としているので、通常の作動時には何らの支障も与えることはないが、何らかの原因でボールネジのネジ軸の段差部で破断することがあっても、この破断に伴う落下は小間隙隔てて対置しているクラッチ板の凸条突起の凹溝への嵌り込みで受け止めることになり、ネジ軸の回転を抑制するから、昇降面板や傾動面板あるいはワーク支持台を有しているアームが落下するのを防止することができる。
【００１４】
さらに、請求項３に記載した発明では、ワーク支持台を昇降駆動するボールネジのネジ軸に嵌係合しているベアリングユニットとの係合部よりも下側でのネジ軸にストッパリングを装着し、このストッパリングの下側で小間隙を隔てた位置で装置本体(強度メンバー)に固定されているストッパリングの受け止め具を配置しているので、通常の作動時には何らの支障も与えることはないが、何らかの原因でボールネジのネジ軸の段差部で破断することがあると、ストッパリングを装置本体の構造部材に強固に支持されている受け止め具で受け止めることになるから、ネジ軸を回転させることなく受け止め、昇降面板や傾動面板あるいはワーク支持台を有しているアームが落下するのを防止することができる。
【００１５】
請求項４に記載した発明では、ワーク支持台に接続されているボールネジのナット部の近傍にストッパナットを位置させ、このストッパナットの内面に刻設するネジ溝をボールネジのネジ軸と同じリードでボールネジの谷形状よりもわずかに小寸法の山部の形状に形成するとともに、ボールネジのネジ軸の下端面とそのネジ軸の下端面に対向するコラム部の底壁との間にクラッチ機構を配置し、ネジ軸側のクラッチ板の下面に凸条突起を突設させ、底壁側クラッチ板に前記凸条突起が嵌まり込む凹溝を刻設し、凸条突起の下面と底壁側クラッチ板の上面とを小間隙隔てて配置してあるので、ボールネジ軸の段部等での破断に起因したり、常時当接しているボールネジのネジ軸とナットとの嵌合部の磨耗等に起因したりするアームの落下を抑制することができる。
【００１６】
請求項５に記載した発明では、ワーク支持台に接続されているボールネジのナット部の近傍にストッパナットを位置させ、このストッパナットの内面に刻設するネジ溝をボールネジのネジ軸と同じリードでボールネジの谷形状よりもわずかに小寸法の山部の形状に形成するとともに、ボールネジ軸の駆動部側に位置しているベアリングユニットの直近下方部でのボールネジのネジ軸にストッパリングを装着し、このストッパリングに対して僅かに下方となる位置に装置本体(強度メンバー)に支持されているストッパリングの受け止め具を配置しているので、ボールネジ軸の段部等での破断に起因したり、常時当接しているボールネジのネジ軸とナットとの嵌合部の磨耗等に起因したりするアームの落下を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図は本発明の一実施形態を示し、図１は溶接用ワークを支持する３軸ポジショナーの概略側面図、図２は装置本体部の縦断正面図である。
この３軸ポジショナーは、床面に沿って配置した脚部(１)とこの脚部(１)から立設したコラム部(２)とで装置本体(３)を構成し、装置本体(３)のコラム部(２)に沿って昇降アーム(４)を昇降可能に配置するとともに、昇降アーム(４)の先端部にワーク支持台(５)を回転可能に装着して構成してある。
【００１８】
装置本体(３)のコラム部(２)の内部には、昇降アーム(４)の昇降駆動機構(６)の一部となるボールネジのネジ軸(７)が上下に配置してある。このボールネジのネジ軸(７)は、その上端部がカップリング(８)を介して減速機(９)の出力軸(10)に連結接続されており、減速機(10)は制御装置(図示略)で回転制御される電動モータ(11)に連動連結させてある。
【００１９】
図２に示すように、ボールネジのネジ軸(７)の上部はコラム部(２)の強度メンバー(12)にべアリングユニット(13)を介して支持されており、ボールネジのネジ軸(７)の下端部はクラッチ機構(14)を介して回転自在に支持してある。このクラッチ機構(14)は、図３及び図４に示すように、コラム部(２)の底壁(15)に固定した底壁側クラッチ板(16)と、この底壁側クラッチ板(16)の上面に対向配置したネジ軸(７)側のクラッチ板(17)とで構成してあり、底壁側クラッチ板(16)の上面に十文字状の凹溝(18)を刻設配置してある。一方、ネジ軸側クラッチ板(17)は、連結杆(19)を介してネジ軸(７)の下端に連結固定されており、前記底壁側クラッチ板(16)と対向しているネジ軸側クラッチ板(17)の下面に前記凹溝(18)の一方の直線部分に嵌り合う凸条突起(20)が突設してある。そして、この凸条突起(20)の下面と前記底壁側クラッチ板(16)の上面とは小間隙を隔てて配置してある。
【００２０】
一方、図２及び図５に示すように、ボールネジのネジ軸(７)に嵌合するボールネジのナット(21)は、コラム部(２)の内側を昇降移動するブラケット(22)に固定してあり、このブラケット(22)がコラム部(２)の外側表面に沿って昇降移動する昇降面板(23)に連結固定されている。したがって、ボールネジの作動で昇降面板(23)が昇降移動することになる。また、図６に示すように、この昇降面板(23)には傾動面板(24)が水平軸周りに回動可能に装着してあり、この傾動面板(24)から前記昇降アーム(４)が連出してある。
【００２１】
そして、ボールネジのナット(21)を固定しているブラケット(20)にネジ軸(７)と嵌合するストッパナット(25)が固定してある。ストッパナット(25)には図６に示すように、ボールネジのネジ軸(７)と同じリードでボールネジ(７)の谷形状よりもわずかに小寸法の山部(26)を有するネジ溝(27)を刻設し、ストッパナット(25)をその山部がボールネジのネジ軸(７)での谷部に上下方向での隙間が均等となる状態に嵌合するようにボールネジのネジ軸(７)に嵌合させてある。
【００２２】
したがって、このストッパナツト(25)は、通常作動時にはネジ溝(27)の山部(26)がボールネジの谷部の上下のいずれの面とも接触することが無いことから、ボールネジの回転抵抗になることがなく、昇降アーム(４)の昇降移動には何らの支障も生じる事はない。
【００２３】
このように構成した３軸ポジショナーでは、通常の場合には、クラッチ機構(14)の底壁側クラッチ板(16)の上面とネジ軸側クラッチ板(17)の凸条突起(20)の下面とが小間隙隔てて対置していることから、ボールネジ軸(７)の回転には支障を与えることはない。しかし、ボールネジ軸の段部等での破断等が生じると、ボールネジ軸(７)が落下し、底壁側クラッチ板(16)の凹溝(18)にネジ軸側クラッチ板(17)の凸条突起(20)が嵌り込むことになるから、ボールネジ軸(７)がそれ以上惰性回転することがなくなり、昇降面板(23)や傾動面板(24)あるいはワーク支持台(５)を有しているアーム(４)が落下するのを防止できる。
【００２４】
また、昇降アーム(４)と昇降駆動機構(６)との間でも、ボールネジのネジ軸(７)とそのネジ軸に嵌合しているボールネジのナット(17)との噛合い部分でナット部のボール又はナット本体の内面又はボールネジが磨耗して該ナット(17)で支えきれなくなった場合には、ストッパナット(21)の山部(22)がボールネジ軸(７)の谷部に当接して受け止めることになるから、昇降面板(19)や傾動面板(20)あるいはワーク支持台(５)を有しているアーム(４)が落下するのを防止することになる。
【００２５】
図７及び図８は本発明の別の実施形態を示し、これは、装置本体(３)のコラム部(２)の内部において、前記実施形態での、ボールネジのネジ軸(７)の下端部とコラム部(２)の底壁(15)との間に配置したクラッチ機構(14)に変えて、ボールネジのネジ軸(７)の上部を支持しているベアリングユニット(13)の近傍個所に落下抑制機構(28)を配置したものである。 この落下抑制機構(28)はボールネジのネジ軸(７)でのべアリングユニット(13)の配設個所よりも下側でベアリングユニット(13)に近接する状態に配置固定したストッパリング(29)と、このストッパリング(29)の下側に小間隙を隔てた位置に配置したストッパリング(29)の受け止め具(30)とで構成してある。そして、このストッパリング(29)の受け止め具(30)はコラム部(２)の強度メンバー(12)から連出配置されており、後述するように、ボールネジのネジ軸(７)が破断したような場合に、ストッパリング(29)を受け止めることになるが、通常の場合には、ストッパリングとストッパリング受け止め具(30)とは小間隙隔てていることから、ボールネジ軸(７)の回転には支障を与えないように構成してある。
なお、この場合、ボールネジのネジ軸(７)の下端部は軸受け機構(31)を介してコラム部(２)の底壁(15)に支持されている。
【００２６】
そして、このように構成した３軸ポジショナーでは、昇降アーム(４)の昇降駆動機構(６)を構成しているボールネジのネジ軸(７)でのカップリング(８)やベアリングユニット(13)との装着部のように軸径が小さくなっている部分で破断したり、抜け方向(下方向)にずれたりしようとした場合に、ボールネジのネジ軸(７)に装着したストッパリング(29)がその直下に位置しているストッパリング受け止め具(30)で受け止められることから、昇降アーム(４)が落下することが無くなる。
【００２７】
また、昇降アーム(４)と昇降駆動機構(６)との間でも、ボールネジのネジ軸(７)とそのネジ軸に嵌合しているボールネジのナット(17)との噛合い部分でナット部のボール又はナット本体の内面又はボールネジが磨耗して該ナット(17)で支えきれなくなった場合には、ストッパナット(21)の山部(22)がボールネジ軸(７)の谷部に当接して受け止めることになるから、昇降面板(19)や傾動面板(20)あるいはワーク支持台(５)を有しているアーム(４)が落下するのを防止することになることは、前記の実司形態と同様である。
【００２８】
なお、本発明にかかる、ワーク保持装置は、溶接ロボットや自動溶接装置での自動溶接だけでなく、手動溶接する場合のワーク保持装置として使用できることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明に係る３軸ポジショナーは、溶接ロボットでの溶接時や自動溶接装置での溶接時にワークを保持するワーク保持装置や、工作機械でのワーク保持装置に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態を示す３軸ポジショナーの概略側面図である。
【図２】図１に示す３軸ポジショナーの縦断正面図である。
【図３】図２のIII部取出概略側面図である。
【図４】クラッチ機構を示す分解斜視図である。
【図５】昇降アーム取り付け部の取り出し拡大図である。
【図６】図２のVI部拡大図である。
【図７】別の実施形態を示す３軸ポジショナーの縦断正面図である。
【図８】図７のVIII部拡大図である。
【符号の説明】
【００３１】
２…コラム部、３…装置本体、４…アーム、５…ワーク支持台、７…ボールネジのネジ軸、13…ベアリングユニット、14…クラッチ機構、15…コラム部の底壁、16…底壁側クラッチ板、17…ネジ軸側のクラッチ板、18…凹溝、20…凸条突起、21…ネジ軸に嵌合しているナット、22…ブラケット、23…昇降面板、24…傾動面板、25…ストッパナット、 26…山部、27…ネジ溝、29…ストッパリング、30…ストッパリングの受け止め具。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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