(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平方向に可動する第１の移動装置と、垂直方向に可動する第２の移動装置と、前記第２の移動装置の上端または下端のいずれか一方に備えられた回転装置とを備え、
前記第１の移動装置の移動方向に水平面内で直交する幅に、前記第２の移動装置および前記回転装置が収められ、
前記回転装置の回転により、前記第１の移動装置の移動方向に水平面内で直交する方向についてワークを位置決めすることを特徴とするワーク位置決め装置。
【請求項２】
前記第１の移動装置および前記第２の移動装置の少なくともいずれか一方がモータの回転をボールねじで直動に変換する機構により駆動されることを特徴とする請求項１記載のワーク位置決め装置。
【請求項３】
前記回転装置は、中空アクチュエータから構成され、前記第２の移動装置を内通した配線が前記中空アクチュエータの中空部を通じて連通されたことを特徴とする請求項１記載のワーク位置決め装置。
【請求項４】
前記回転装置の出力軸はフランジ部材を備え、前記フランジ部材が旋回することにより前記第１の移動装置の移動方向に水平面内で直交する方向について位置決めすることを特徴とする請求項１記載のワーク位置決め装置。
【請求項５】
前記回転装置の出力軸はフランジ部材を備え、前記フランジ部材の初期状態の位置が前記第１の移動装置の移動方向と同方向を向いていることを特徴とする請求項１記載のワーク位置決め装置。
【請求項６】
前記フランジ部材の長手方向の長さは、前記第１の移動装置の移動方向に水平面内で直交する方向の可動範囲の半分の長さで形成されていることを特徴とする請求項４記載のワーク位置決め装置。
【請求項７】
ワークを載置するワーク搬送装置と、ワークを加工する加工装置と、ワークを位置決めする請求項１記載のワーク位置決め装置から構成され、
前記ワーク位置決め装置は、前記ワークの移動方向について左右に配置され、
前記ワーク位置決め装置の前記第１の移動装置の長手方向が前記ワークの移動方向に向くように配置されたことを特徴とする生産システム。
【請求項８】
前記ワーク位置決め装置は、前記ワークの重心位置が中央部となるように前記ワークの移動方向について左右に配置されたことを特徴とする請求項７記載の生産システム。
【請求項９】
前記ワーク位置決め装置は、前記ワークの移動方向について左右対称に配置されたことを特徴とする請求項７記載の生産システム。
【請求項１０】
前記ワークの移動方向について左右に配置された複数台の前記ワーク位置決め装置は、前記ワークに装着する際に、同期して垂直動作するとともに、所定の位置へ位置決めするように前記ワークの位置を調整することを特徴とする請求項７記載の生産システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワーク位置決め装置およびそれを用いた生産システムに関する。  
【背景技術】
【０００２】
現在、製造業等において工場内のライン工程に設置してある産業用ロボットが、運ばれてきたワークに対し、正確に同じ繰り返し作業を行うためには、都度決まった位置でワークを固定する必要がある。１つのライン内で多品種のワークの固定に対応するために、従来のワーク位置決め装置は、直交３軸の機構を用いていた（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２６３９６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、自動車産業のワークは、自動車のボディ等の場合、ワーク位置決め装置より大きいことが多いため、通常４〜８ユニットが1つのワークの固定を行なう。
しかし、複数の直交3軸のワーク位置決め装置が共同で作業を行う製造ラインでは、省スペース化することが難しく、加工エリアのフットプリントを小さくすることが難しいという問題が生じていた。
また、ワーク位置決め装置は直交３軸機構で構成されているために、ワークの進行方向に対して対向するように配置するには左右勝手違いのユニットを準備する必要もあった。
そこで本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、１つの機種で構成され、加工エリアのフットプリントを小さくできるワーク位置決め装置を用いた生産システム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】
【０００５】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
本願の発明は、水平方向に可動する第１の移動装置と、垂直方向に可動する第２の移動装置と、前記第２の移動装置の上端または下端のいずれか一方に備えられた回転装置とを備え、前記第１の移動装置の移動方向に水平面内で直交する幅に、前記第２の移動装置および前記回転装置が収められ、前記回転装置の回転により、前記第１の移動装置の移動方向に水平面内で直交する方向についてワークを位置決めするものである。
第２の発明は、前記第１の移動装置および前記第２の移動装置の少なくともいずれか一方がモータの回転をボールねじで直動に変換する機構により駆動されるものである。
第３の発明は、前記回転装置が、中空アクチュエータから構成され、前記第２の移動装置を内通した配線が前記中空アクチュエータの中空部を通じて連通されたものである。
第４の発明は、前記回転装置の出力軸はフランジ部材を備え、前記フランジ部材が旋回することにより前記第１の移動装置の移動方向に水平面内で直交する方向について位置決めするものである。
第５の発明は、前記回転装置の出力軸はフランジ部材を備え、前記フランジ部材の初期状態の位置が前記第１の移動装置の移動方向と同方向を向いているものである。
第６の発明は、前記フランジ部材の長手方向の長さが、前記第１の移動装置の移動方向に水平面内で直交する方向の可動範囲の半分の長さで形成されているものである。
第７の発明は、ワークを載置するワーク搬送装置と、ワークを加工する加工装置と、ワークを位置決めする請求項１記載のワーク位置決め装置から構成され、前記ワーク位置決め装置は、前記ワークの移動方向について左右に配置され、前記ワーク位置決め装置の前記第１の移動装置の長手方向が前記ワークの移動方向に向くように配置されたものである。
第８の発明は、前記ワーク位置決め装置が、前記ワークの重心位置が中央部となるように前記ワークの移動方向について左右に配置されたものである。
第９の発明は、前記ワーク位置決め装置が、前記ワークの移動方向について左右対称に配置されたものである。
第１０の発明は、前記ワークの移動方向について左右に配置された複数台の前記ワーク位置決め装置は、前記ワークに装着する際に、同期して垂直動作するとともに、所定の位置へ位置決めするように前記ワークの位置を調整するものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、１つの機種で構成され、加工エリアのフットプリントを小さくできるワーク位置決め装置を用いた生産システムを構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施形態のワーク位置決め装置の平面図である。
【図２】実施形態のワーク位置決め装置の側面図である。
【図３】実施形態のワーク位置決め装置の正面図である。
【図４】実施形態の生産システムの平面図である。
【図５】実施形態の生産システムの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の一実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例】
【０００９】
図1には実施形態の態様のワーク位置決め装置の平面図を示し、図2には実施形態の態様のワーク位置決め装置の正面図を示し、図3には実施形態の態様のワーク位置決め装置の正面図を示す。図１から図３を用いて、実施形態のワーク位置決め装置について説明する。
ワーク位置決め装置１５は、床上にＸ軸フレーム２が固定される。Ｘ軸フレームの内部構成は、不図示のボールねじのナットにＸ軸可動部３が取り付けられ、Ｘ軸可動部３をＸ軸方向に案内するように不図示のガイドレールが配置されている。ボールねじを回転させる駆動源としては、Ｘ軸フレーム２の一端で、かつＺ軸フレーム５の下部に配置されたコネクタボックス１１内部にＸ軸モータ１が配置されている。
【００１０】
Ｚ軸フレーム５は、Ｘ軸可動部３上に配置され、かつＸ軸をＸ軸可動部３の進行方向とした場合の進行方向に対する幅方向が同一幅もしくはより小さな幅で形成されている。Ｚ軸フレーム５の内部構成は、不図示のボールねじのナットにＺ軸可動部６が取り付けられ、Ｚ軸可動部６をＺ軸方向に案内するように不図示のガイドレールが配置されている。ボールねじを回転させる駆動源としては、Ｘ軸可動部３の進行方向についてＺ軸可動部６が取り付けられた反対面、Ｚ軸フレーム５の背面側にＺ軸モータ４が配置されている。
【００１１】
Ｚ軸可動部６の上端部には、国際公開ＷＯ２００９/０３４８１７号公報に記載されたような中空アクチュエータ７が配置されている。中空アクチュエータ７の直径は、Ｘ軸をＸ軸可動部３の進行方向とした場合の進行方向に対する幅方向が同一直径もしくはより小さな直径で形成されている。
中空アクチュエータ７の出力軸にはフランジ８が取り付けられている。中空アクチュエータ７の原点位置は、フランジ８の長手方向の軸線がＸ軸をＸ軸可動部３の進行方向とした場合の進行方向の軸線と同方向となるように位置している。
また、フランジ８の幅方向の長さは、Ｘ軸をＸ軸可動部３の進行方向とした場合の進行方向に対する幅方向が同一幅もしくはより小さな幅で形成されている。さらに、フランジ８の長手方向の長さは、Ｙ軸可動範囲の半分の長さで形成されている。
フランジ８の一端は中空アクチュエータ７の出力軸に固定され、他方端には、接触センサや近接スイッチ等を備えた治具が取り付けられるように開口部を有している。
【００１２】
次に、配線構造について説明する。不図示の制御盤から各軸を駆動するモータ１、４および中空アクチュエータ７のケーブルがコネクタボックス１１に取り付けられる。Ｘ軸ケーブルは直接Ｘ軸モータ１のコネクタ部につながり、Ｚ軸モータ４のケーブルは、Ｘ軸フレーム２の上部に取り付けてあるＸ軸ケーブルベア９内を通り、Ｚ軸モータ４のコネクタ部につながる。
中空アクチュエータ７のケーブルは、Ｚ軸モータ４のケーブルと同様にＸ軸ケーブルベア９内を通り、Ｚ軸フレーム５に固定してあるＺ軸ケーブルベア１０内を通り、中空アクチュエータ７のコネクタ部につながる。フランジ８に取り付ける治具を動作させるためのケーブルは、中空アクチュエータ７の中空部を通る構造となっている。
【００１３】
次に、動作について説明する。
水平動作は、Ｘ軸モータ１が駆動したとき、Ｘ軸モータとＸ軸カップリングにより締結されたＸ軸ボールねじが、Ｘ軸可動部３をスライドさせる構造となっている。
昇降動作は、Ｚ軸モータ４が駆動したとき、Ｚ軸モータ側のプーリとＺ軸ボールねじ側のプーリを締結させたベルトにより、Ｚ軸ボールねじがＺ軸可動部６を昇降させる構造となっている。
回転動作は、中空アクチュエータ７が、その上部に取り付けたフランジ８を回転させ、Ｙ軸方向の移動を可能とする構造となっている。
【００１４】
以上説明したワーク位置決め装置は、Ｘ軸フレームの幅長さよりも大きくならない装置に構成され、Ｙ軸方向の移動を回転動作により実現したことで、フットプリントを小さくすることが可能となった。
【００１５】
本実施形態では、Ｘ軸フレーム上にＺ軸フレームが配置され、Ｚ軸フレーム上に回転動作を行う中空アクチュエータおよびフランジが配置されていたが、例えば、Ｘ軸フレーム上に中空アクチュエータを配置し、中空アクチュエータ上にＺ軸フレームが配置され、Ｚ軸フレームの先端にフランジが取り付けられる構成でも実現できる。
また、Ｘ軸可動部およびＺ軸可動部は、モータとボールねじの構成で説明したが、当然、リニアモータに代替することができるものである。
本実施形態は一形態であって、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。
【００１６】
図４および図５を用いて、ワーク位置決め装置を用いた生産システムの例について説明する。生産システムの平面図を図４に示し、側面図を図５に示す。ワーク１４として自動車のボディを例にワーク搬送装置１５で位置決めする生産システムを説明する。生産システム１１は、ワーク１４を搬送するワーク搬送装置１５がＸ軸方向に延びており、Ｘ軸方向の軸線を中心として対称位置に、ワーク位置決め装置１５のＸ軸フレーム２の長手方向がワーク１４の搬送方向、Ｘ軸方向に一致するように配置されている。本実施形態では、一側面に３台でＸ軸方向の軸線１２を中心として対称に６台で構成されている。
【００１７】
ワーク位置決め装置１５は、フランジ８にワーク位置決め治具１７が取り付けられており、初期状態では、ワーク位置決め治具１７の高さは、ワーク搬送装置１６の高さよりも低い位置に配置されている。
また、ワーク位置決め装置１５は、Ｘ軸フレーム２の長手方向がワーク１４の搬送方向、Ｘ軸方向に一致するように配置され、中空アクチュエータ７によりフランジ８が回転した際にワーク位置決め治具１７がワーク搬送装置１６に接さない程度の近傍に配置されている。
【００１８】
本実施形態では、対称形状のワークを用いて説明しているので、ワーク位置決め装置は対称位置に配置されるように説明したが、非対称な形状やワーク縁部に空間を備えた形状のワークの場合には、複数個のワーク位置決め装置は、適宜、重心バランスがワーク中央部になるように配置されれば良く、一側面と対称側面のワーク位置決め装置の台数がことなることでも実現できる。
【００１９】
次に、動作について説明する。ワーク１４はワーク搬送装置１６に載置され、搬送される。ワーク搬送装置１６は、例えば、コンベアや移動台車等である。ワークが所定の位置にワーク搬送装置１６で搬送されると、中空アクチュエータ７が所定の角度に回転し、ワーク位置決め治具１７がワーク１４の下面に配置される。次に、Ｘ軸可動部３が駆動して水平動作することにより、ワーク位置決め治具１７がワーク１４の取り付け位置の下面に配置される。次に、Ｚ軸可動部６が駆動して垂直動作することにより、ワーク位置決め治具１７がワーク１４の取り付け位置に装着される。
また、各々のワーク位置決め装置１５は、必要の応じて、不図示のコントローラからの指令に従って、設定された位置にＸ可動部２、Ｚ可動部６、中空アクチュエータ７が駆動することにより、ワーク１４の位置が調整され、位置決めされる。
本実施形態で用いた６台のワーク位置決め装置は、ワーク位置決め治具のワークへの装着までの一連の動作を順次行い、ワーク位置決め治具がワークに装着されるＺ軸可動部の動作は同期して行い、ワークへのワーク位置決め治具が、ほぼ同時に装着されるように動作するものである。その結果、ワーク１４はワーク位置決め装置１５により位置決めされる。
【００２０】
このように動作することにより、非対称な形状やワーク縁部に空間を備えた形状のワークの場合でも、複数個のワーク位置決め装置は、適宜、重心バランスがワーク中央部になるようにワークを位置決めできる。
【００２１】
ワークは位置決めされた後、周辺に配置された溶接ロボットやシーリングロボット等により作業され、作業完了後に、ワーク位置決め装置はワークから取り外され、ワーク搬送装置により次の工程へ移送される。
【００２２】
以上の通り、ワーク位置決め装置を配置して、ワークを位置決めする生産システムを構成することにより、生産システムはフットプリントを小さくすることができる。また、ワーク位置決め装置が、ワークの移送方向に対する水平面内で直交する方向（Ｙ軸方向）の移動を回転機構により実現したことで、１機種で対応することが可能となった。
【符号の説明】
【００２３】
１  Ｘ軸モータ
２  Ｘ軸フレーム
３  Ｘ軸可動部
４  Ｚ軸モータ
５  Ｚ軸フレーム
６  Ｚ軸可動部
７  中空アクチュエータ
８  フランジ
９  Ｘ軸ケーブルベア
１０  Ｚ軸ケーブルベア
１１  生産システム
１２  軸線
１４  ワーク(自動車ボディ)
１５  ワーク位置決め装置
１６  ワーク搬送装置
１７  ワーク位置決め治具
【図１】
0005170225.tif 000002
【図２】
0005170225.tif 000003
【図３】
0005170225.tif 000004
【図４】
0005170225.tif 000005
【図５】
0005170225.tif 000006