(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動力源からの回転駆動力により回転する回転軸と、
該回転軸と一体に回転するとともに該回転軸の軸方向に対して進退可能に配設された駆動ギアと、
該回転軸に対して平行な位置に固定されたネジ軸と、
該駆動ギアに噛合するとともに該ネジ軸に螺合する従動ギアと、
該駆動ギアと該従動ギアとからなるギア機構とをそなえ、
該ギア機構が、該軸方向に沿って等間隔に複数組配設され、
上記複数組のギア機構のうち一端側に設けられた第１番目の駆動ギアと従動ギアとのギア比に対して第ｎ番目の駆動ギアと従動ギアとのギア比がｎ倍になるように、全ての組の駆動ギアと従動ギアとのギア比が設定されている
ことを特徴とする、等間隔位置決め機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワークに対して部品の取り付け位置を常に等間隔に保持する、等間隔位置決め機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は一般的なトラックの荷箱（コンテナ）の後部扉ヒンジを示す模式図である。図示するように、この扉ヒンジは、長尺ワーク１０１，１０２，１０３に等間隔に部品（ブラケット等）１０４が取り付けられて構成されている。
ここで、ブラケット１０４はワーク１０１〜１０３に対して溶接により固定されている。なお、このような取り付け作業を行なう際には、図示しない治具でブラケット１０４とワーク１０１〜１０３とを固定しておき、この状態で溶接が行なわれる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような扉ヒンジは機種等によって長さが異なるので、これに応じてワークの長さも異なるものとなる。このように長さの異なるワーク１０１〜１０３に対して、ブラケット１０４を等間隔に取り付けるような作業を行なう場合、その都度治具の取り付け位置をスケールで確認して位置決めを行なう必要があり、作業効率がよくないという課題がある。
【０００４】
なお、治具の位置決め方法としては、上述のような手作業による一箇所ずつの位置決め方法以外にも、例えば以下のような方法が考えられる。
▲１▼１個のサーボモータによる１箇所ずつの位置決め
▲２▼複数のサーボモータによる複数箇所の同時位置決め
上記▲１▼，▲２▼は、いずれもサーボモータを駆動することで治具の位置を制御するものであるが、▲１▼は高精度で位置決めを行なうことができ、装置も比較的安価であるもののサイクルタイムが長いという課題がある。また、▲２▼は高精度で位置決めを行なうことができ、サイクルタイムを短縮することができるものの、装置が高価であるという課題がある。
【０００５】
なお、実公平７−３７７９０号公報には、部品の配列ピッチを所要の組み付けピッチにするようにした、部品の配列ピッチ変更装置が開示されているものの、上記公報に開示された装置は大型で複雑な構成となっており、したがって製造コストも高いという課題がある。
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、簡素な構成で長さや大きさの異なるワークに対して常に等間隔の位置決めを容易に行なえるようにした、等間隔位置決め機構を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１記載の本発明の等間隔位置決め機構では、回転軸が回転すると駆動ギアが回転軸と一体に回転して、この回転駆動力が駆動ギアと噛合する従動ギアに伝達される。そして、従動ギアが回転することで、該従動ギアがネジ軸周りを回転して従動ギアが進退する。ここで、互いに噛合する該駆動ギアと該従動ギアとからなるギア機構が軸方向に複数組配設されており、これらのギア機構のうち、一番端部に設けられたギア機構を１番目のギア機構とすると、ｎ番目のギア機構の駆動ギアと従動ギアとのギア比の値が該１番目のギア機構の駆動ギアと従動ギアとのギア比のｎ倍の値に設定されている。つまり、１番目のギア機構のギア比を基準にして、２番目のギア機構のギア比は２倍の値、３番目のギア機構のギア比は３倍の値、・・・となるように設定されている。これにより、回転軸の回転時には、常に各ギア機構が等間隔の状態を保持しながら軸方向に移動する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面により、本発明の一実施形態にかかる等間隔位置決め機構について説明すると、図１はその要部構成を示す模式的な断面図、図２（ａ）〜（ｄ）はいずれもその要部構成を示す模式的な正面図、図３はその作動原理を説明するための図である。
図１に示すように、リニアガイド１上には等間隔に複数の基台（ステーション）ＳＴ１，ＳＴ２，ＳＴ３，・・・が摺動可能に配設されている。ここで、図１において左側の任意の点を原点（基点）Ｏとすると、上記原点Ｏから第１番目の基台ＳＴ１までの距離及び隣接する各基台間の距離（ピッチ）はすべて等しくなるように設定されている。
【０００８】
また、各基台ＳＴ１，ＳＴ２，ＳＴ３，・・・にはそれぞれハウジング（保持部材）２が設けられ、このハウジング２の外表面２ａ〔図２（ａ）〜（ｄ）参照〕に、ワークと部品とを固定する治具（図示省略）が取り付けられている。
なお、各基台ＳＴ１，ＳＴ２，ＳＴ３，・・・のハウジング２内の構成は、後述する歯車のギア比を除いて同様に構成されているので、以下では１つの基台に着目して説明する。
【０００９】
ハウジング２内にはベアリング１０，１１を介して２つのギア（駆動ギア及び従動ギア）３，４が回転可能に支持されている。また、これらのギア３，４は軸方向に相対的なずれが生じないようにハウジング２に取り付けられている。
これらのギア３，４は互いに噛合しており、このように互いに噛合する２つのギア３，４によりギア機構が構成されている。
【００１０】
また、駆動ギア３は、上述のリニアガイド1に対して平行に設けられたスプラインシャフト（回転軸）５と一体に回動するように構成され、従動ギア４は、やはりリニアガイド１に対して平行に配設されたボールネジ（ネジ軸）６の軸周りに回動可能に構成されている。
ここで、駆動ギア３に着目すると、この駆動ギア４はスプライン外筒３ａ，本体３ｂ，歯部３ｃ等を備えて構成されている。このうちスプライン外筒３ａがスプラインシャフト５と噛み合っており、このスプライン外筒３ａに本体３ｂが固定されている。そして、歯部３ｃとスプラインシャフト５との回転中心軸が一致するように、ボルト３ｄ等により歯部３ｃと本体３ｂとが固定されている。
【００１１】
次に、従動ギア４について説明すると、この従動ギア４はナット４ａ，本体４ｂ，歯部４ｃ等を備えており、ナット４ａがボールネジ６に螺合している。また、ボールネジ６は、スプラインシャフト５とは異なり、回転しないように固定されている。
そして、ナット４ａと本体４ｂとが固定されるとともに、歯部４ｃとボールネジ６との中心軸が一致するように、本体４ｂに歯部４ｃが取り付けられている。
【００１２】
したがって、スプラインシャフト５が回転すると、駆動ギア３が回転して、この回転駆動力が駆動ギア３と噛合する従動ギア４に伝達される。そして、駆動ギア３から従動ギア４に回転駆動力が伝達されると、従動ギア４はボールネジ６の周りを回転しながら、ボールネジ６の軸方向に沿って移動する。また、上述したように、駆動ギア３と従動ギア４とは軸方向に相対的なずれが生じないようにハウジング２取り付けられているので、スプラインシャフト５が回転すると、駆動ギア３もスプラインシャフト５に対して軸方向に摺動しながら回転する。これにより、スプラインシャフト５が回転すると、ハウジング２が全体的に移動するのである。
【００１３】
なお、図示はしないがナット４ａとボールネジ６との間には鋼球が設けられており、従動ギア４の回転時には、高い精度で進退位置を調整することができるようになっている。
ところで、各基台ＳＴ１，ＳＴ２，ＳＴ３，・・・では、駆動ギア３と従動ギア４とのギア比ｍ〔ここではギア比ｍ＝（駆動ギア３の歯数Ｚ１）／（従動ギア４の歯数Ｚ２）と定義する〕が異なって設定されている。
【００１４】
ここで、各基台ＳＴ１，ＳＴ２，ＳＴ３，ＳＴ４，・・・のギア比をそれぞれ、ｍ１，ｍ２，ｍ３，ｍ４，・・・とすると、ｍ１：ｍ２：ｍ３：ｍ４：・・・＝１：２：３：４：・・・となるように設定されている。つまり、各基台のうち、もっとも原点に近い１番目の基台ＳＴ１のギア比に対して、２番目の基台ＳＴ２のギア比の値が２倍に設定され、また、３番目の基台ＳＴ３のギア比の値が３倍に設定されている。以下、同様にｎ番目の基台ＳＴｎのギア比の値が１番目の基台ＳＴ１のギア比のｎ倍となるように設定されているのである。
【００１５】
具体的には、本実施形態においては、図２（ａ）〜（ｄ）に示すように、基台ＳＴ１のギア比ｍ１が０．５、基台ＳＴ２のギア比ｍ２が１．０、基台ＳＴ３のギア比ｍ３が１．５、基台ＳＴ４のギア比ｍ４が２．０に設定されているのである。なお、図１では４番目の基台ＳＴ４については省略している。
本発明の一実施形態にかかる等間隔位置決め機構は、上述のように構成されているので、スプラインシャフト５を回転させると、各基台の駆動ギア３が同一回転数で回転する。これに対して、従動ギア４は、駆動ギア３に対するギア比に応じてそれぞれの回転数でボールネジ６上を回転する。これにより、ハウジング２がリニアガイド１上を従動ギア４の回転数に応じて回転するのである。
【００１６】
また、上述のように、各基台ＳＴ１，ＳＴ２，ＳＴ３，ＳＴ４，・・・のギア比が、ｍ１：ｍ２：ｍ３：ｍ４：・・・＝１：２：３：４：・・・となるように設定されているので、隣接する基台間の距離（ピッチ）が常に等間隔となるように各基台ＳＴ１，ＳＴ２，ＳＴ３，・・・がリニアガイド１上を移動する。
ここで、その原理を図３に用いて簡単に説明する。まず、２つの点ｏ，ｐｎを結ぶ直線Ｌ0 （長さＬ0 ）をｎ等分（図３ではｎ＝５）した１ピッチをｌ0 とし、直線Ｌ0 をｎ等分するポイントをｐ１，ｐ２，ｐ３，ｐ４とする。このとき、当然ながら下式（１）が成り立つ。
【００１７】
ｌ0 ＝Ｌ0 ／ｎ          ・・・・・（１）
次に、この直線Ｌ0を点ｏ，ｐ′ｎを結ぶ直線Ｌ1 （長さＬ1 ）に変化（伸長）させた場合を考える。直線Ｌ1 をｎ等分するポイント（即ち、ポイントｐ１，ｐ２，ｐ３，ｐ４の移動先）を、ポイントｐ′１，ｐ′２，ｐ′３，ｐ′４とし、直線Ｌ1 をｎ等分するピッチをｌ1 とする。このときピッチの変化量をｘとすると、下式（２）が成り立つ。
【００１８】
ｌ1 ＝ｌ0 ＋ｘ          ・・・・・（２）
ここで、各ピッチ間の距離の増加分はｘであるが、各ポイントの移動量は原点から離れるほど大きくなる。すなわち、ｐ１からｐ′１への移動量はｘであるが、ｐ２からｐ′２への移動量は、ピッチ間の距離の増加分ｘに、ｐ１からｐ′１への移動量分ｘが加算されるので合計２ｘとなる。
【００１９】
また、ｐ３からｐ′３への移動量についても、ピッチ間の距離の増加分はｘであるが、ｐ２からｐ′２への移動量分２ｘが加算されるので３ｘとなるのである。
したがって、各ｐ１，ｐ２，ｐ３，ｐ４（基台ＳＴ１，ＳＴ２，ＳＴ３，ＳＴ４に対応する）を等間隔の状態を保ったまま移動させるには、ｐ２の移動量がｐ１の移動量に対して２倍となるように、また、ｐ３の移動量がｐ１の移動量に対して３倍となるように設定すれはよい。同様に、ｐ４の移動量がｐ１の移動量に対して４倍となるように設定すれはよい。
【００２０】
これを、一般的に述べると、原点から数えてｎ番目の基台が１番目の基台の移動量のｎ倍になるように設定すればよいのである。
そこで、本発明の等間隔位置決め機構では、上述のように各基台のギア比ｍ１，ｍ２，ｍ３，ｍ４，・・・を、ｍ１：ｍ２：ｍ３：ｍ４：・・・＝１：２：３：４：・・・となるように設定しているのである。これにより、スプラインシャフト５の回転時には、従動ギア４の移動量が原点側の基台から順番に１倍，２倍，３倍，４倍となり、各基台が常に等間隔の状態を保持しながら移動するのである。
【００２１】
したがって、本発明の一実施形態にかかる等間隔位置決め機構によれば、常に各基台間の距離を等しい状態に保つことができ、基台上に設けられた治具によりワークの長さが変化しても等間隔の位置決めを容易に行なうことができる利点がある。また、これにより部品取り付け作業時のサイクルタイムを低減することができ、作業の効率化を図ることができる利点がある。
【００２２】
また、本等間隔位置決め機構では、構造が簡素であるため、低コストで本機構を提供することができる利点があるほか、高精度の位置決めを実行することができるという利点がある。
なお、本発明の等間隔位置決め機構は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、ネジ軸としてはボールネジの代わりに一般的な台形ネジを用いてもよい。また、回転軸はスプラインシャフト以外のものを適用してもよい。例えば軸方向に一様な突起部が形成された回転軸を適用することができ、この場合には、駆動ギアに上記突起に係合するような係合溝（キー溝）を形成しておけばよく、これにより、駆動ギアと回転軸とを一体に回転可能としながら軸方向への移動を許容することが可能となる。また、これ以外にも、駆動ギアと回転軸との相対回転を禁止するとともに軸方向への相対的な移動を許容するような構成であれば、他の構造を適用してもよい。
【００２３】
また、回転軸５の駆動源としてはサーボモータを用いてもよいし、作業者が手動で回転軸５を回転させてもよい。
サーボモータを用いた場合には、１個のサーボモータで正確な位置制御を実行することができる利点があるほか、さらなるサイクルタイムの低減を図ることができる利点がある。また、サーボモータは１個でよいのでコストの上昇も極力抑制することができる。また、作業者が手動でスプラインシャフト５を回動するように構成した場合には、さらに安価なものとすることができる利点がある。
【００２４】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の等間隔位置決め機構によれば、等間隔の位置決めを容易に実行できる利点があるほか、高い精度で位置決めを行なうことができる。また、これにより部品取り付け作業時のサイクルタイムを低減することができ、作業の効率化を図ることができる利点がある。また、構造が簡素であるため、低コストで本機構を提供することができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる等間隔位置決め機構の要部構成を示す模式的な断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は本発明の一実施形態にかかる等間隔位置決め機構の要部構成を示す模式的な正面図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる等間隔位置決め機構の作動原理を説明するための図である。
【図４】一般的なトラック荷箱（コンテナ）の後部扉ヒンジを示す模式図である。
【符号の説明】
２  ハウジング（保持部材）
３  駆動ギア
４  従動ギア
５  スプラインシャフト（回転軸）
６  ボールネジ（ネジ軸）
【図１】
0003820864.tif 000002
【図２】
0003820864.tif 000003
【図３】
0003820864.tif 000004
【図４】
0003820864.tif 000005