JP2007229907A - ワーク位置決め装置およびワーク位置決め方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークの重量に拘わらずワーク検知部材を確実に動作させるとともに、ワーク検知部材の戻り動作を確実に行わせる。
【解決手段】ワークＷを、その位置決め孔Ｗａに位置決めピン３を挿入しつつワーク着座面１４に載置する際に、ワーク着座面１４から突出するワーク検知ピン２９をワークＷが押し込み、ワーク検知ピン２９と一体のピストン部４１下部の延長部４７を近接スイッチ４９が検知してワークＷの着座を検知する。ピストン部４１をワーク検知ピン２９が突出する方向に押圧するコイルスプリング４５を設けるとともに、コイルスプリング４５を収容する検知ピン用シリンダ４３の第２室７１に対し、検知ピン制御用バルブ７３を介してエアを供給する状態と、エア供給を解除する状態とに切り換える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ワークをワーク着座面に載置して位置決め支持する際に、ワークに押されて後退移動することでワークを検知するワーク検知部材を備えたワーク位置決め装置およびにワーク位置決め方法に関する。

ワークをワーク着座面に載置して位置決め支持する際に、ワークに押されて後退移動することでワークを検知するワーク検知部材を備えたワーク位置決め装置としては、例えば下記特許文献１に記載されたものが知られている。

このワーク位置決め装置は、ワークに形成した位置決め孔に位置決めピンを挿入しつつワークをワーク着座面に載置し、この際、ワーク着座面からスプリングにより押圧されて突出するワーク検知ピンを、ワークが接触することで後退させ、この後退位置を近接スイッチが感知してワークの着座状態を検知する。
特開２００４−２９９０５２号公報（段落００４４，００４５,図９参照）

しかしながら、上記した従来のワーク位置決め装置にあっては、ワーク着座面に載置するワークがある程度の重量があれば、ワーク検知ピンを、スプリングの弾性力に抗して後退させることができるが、軽量ワークの場合には、スプリングの弾性力に押されて浮き上がり、ワーク着座面に着座させることができず、ワークの検知作業が正常にできないものとなる。

軽量ワークに対応させるべく、スプリングの弾性力を弱くすると、ワークをワーク着座面から取り出す際に、ワーク検知ピンが、その外周部の摺動抵抗や、加工時の例えば溶接スパッタなどの影響によって、元の突出した状態に戻らなくなるという問題がある。

そこで、本発明は、ワークの重量に拘わらずワーク検知部材を確実に動作させるとともに、ワーク検知部材の戻り動作を確実に行わせることを目的としている。

本発明は、ワークをワーク着座面に載置して位置決め支持する際に、前記ワークに押されて後退移動することで前記ワークを検知するワーク検知部材を備えたワーク位置決め装置において、前記ワーク検知部材を前記ワーク着座面から突出する方向に常時押圧する弾性押圧手段を設けるとともに、前記ワーク検知部材を、前記ワーク着座面から突出する方向に流体圧により押圧する状態と、この押圧状態を解除する状態とに切り換え可能な流体圧供給切換手段を設けたことを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、ワーク検知部材を、弾性押圧手段によってワーク着座面から突出する方向に常時押圧するほか、ワーク検知部材を、流体圧供給切換手段によって、ワーク着座面から突出する方向に流体圧により押圧する状態と、この押圧状態を解除する状態とに切り換え可能としたため、弾性押圧手段の弾性力を弱いものとして軽量ワークに対応させた場合であっても、流体圧供給切換手段によって、ワーク着座面から突出する方向に流体圧により押圧する状態とすることで、ワーク検知部材が、その外周部の摺動抵抗や、加工時の例えば溶接スパッタなどの影響によって、元の突出した状態に戻らなくなるという不具合を防止することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

図１は、本発明の一実施形態を示すワーク位置決め装置の全体構成図である。この位置決め装置は、中央のポスト部１と、ポスト部１の図１中で上部に位置する位置決めピン３と、ポスト部１の図１中で下部に位置する流体圧シリンダとしてのクランプシリンダ５とをそれぞれ備えている。

ポスト部１は、下部に形成してある取付フランジ部７を介し、クランプシリンダ５に対して双方の軸芯を同じくするようにして結合している。クランプシリンダ５は、ここではエアシリンダタイプとしてほぼ角柱状を呈している。

また、位置決めピン３は、下部に形成してある取付フランジ部９を介し、ポスト部１に対して双方の軸芯を同じくするようにして結合している。

上記した位置決めピン３は、取付フランジ部９の上部に、取付フランジ部９より小径のワーク着座用ボス部１１を備え、かつその上部にワーク着座用ボス部１１より小径のピン部１３を備えている。ワーク着座用ボス部１１の上面にはワーク着座面１４を形成し、板状のワークＷの位置決め孔Ｗａにピン部１３を挿入した状態で、ワークＷをワーク着座面１４に載置する。

位置決めピン３のピン部１３内には、直径方向に貫通するすり割り溝１５を形成するとともに、このすり割り溝１５からポスト部１に続く内部空間には、先端にフック部１７ｂを備えるクランプ部材としてのクランプアーム１７を移動可能に収容している。このクランプアーム１７は、フック部１７ｂと反対の基端（図１中で下端）側を、クランプシリンダ５のピストンロッド１９に、ヒンジピン２１を介して回転可能に連結している。

クランプアーム１７の連結軸２１近傍には、ガイド溝１７ａを設け、ガイド溝１７ａに、ポスト部１に両端を固定しているガイドピン２３を移動可能に挿入する。ガイド溝１７ａは、下端部が上部に対して屈曲しており、クランプアーム１７は、実線で示すアンクランプ状態から、ピストン２５およびピストンロッド１９の下降に伴い下降し、ガイドピン２３が、ガイド溝１７ａの下部の屈曲した部位から上部に達すると、ヒンジピン２１を中心として図１中で左回り方向に回転し、先端のフック部１７ｂがピン部１３のすり割り溝１５内から外部に突出し、ワーク着座面１４との間でワークＷをクランプする二点鎖線で示す状態となる。

ワーク着座面１４を備えたワーク着座用ボス部１１および取付フランジ部９には、軸方向に貫通する検知ピン摺動孔２７を設け、検知ピン摺動孔２７に、ワーク検知部材としてのワーク検知ピン２９を軸方向に摺動可能に収容する。

ワーク検知ピン２９の下端には、連結板３１の一端部を連結し、連結板３１の他端部には、連結シャフト３３の上端の細径部３５を連結する。細径部３５は、取付フランジ部９に形成した摺動穴３７内に摺動可能に挿入してある。

連結シャフト３３の上記した細径部３５と反対の基部側にはピストン部４１を設け、ピストン部４１を、ポスト部１内に形成した検知ピン用シリンダ４３内に移動可能に収容する。また、ピストン部４１の下部の検知ピン用シリンダ４３内には、連結シャフト３３を図１中で上方に常時押圧する弾性押圧手段としてのコイルスプリング４５を収容する。

すなわち、コイルスプリング４５によりピストン部４１を押圧することで、連結シャフト３３および連結板３１を介してワーク検知ピン２９を図１に示す突出状態となるよう押圧する。

この際、連結シャフト３３は、細径部３５下端の段部３９が連結板３１に当接するとともに、ピストン部４１上端の段部４６が検知ピン用シリンダ４３の上壁に当接することで、上方への移動が規制される。すなわち、この状態で、連結シャフト３３に連結板３１を介して連結されるワーク検知ピン２９も、図１に示すように先端の一部がワーク着座面１４から突出した状態で、上方への移動が規制される。

ピストン部４１の下端には、延長ロッド４７を連続して設け、延長ロッド４７が図１の状態より下方に移動したときに、この下端部を検知する近接スイッチ４９を、ポスト部１に設けている。

延長ロッド４７が下方に移動してその下端部を近接スイッチ４９が検知した状態では、ワーク検知ピン２９が、ワークＷに押されてワーク着座面１４から内部に入り込んだ状態である。

前記したクランプシリンダ５は、ピストン２５のピストンロッド１９側のクランプシリンダ第１室５１と、それと反対側のクランプシリンダ第２室５３とをそれぞれ備え、クランプシリンダ第２室５３に、ピストン２５をクランプシリンダ第１室５１側に押し付けるコイルスプリング５５を収容している。

そして、クランプシリンダ５に対し、流体であるエアの供給を切り換え制御するクランプ用流体圧供給切換手段としてのクランプアーム制御用バルブ５７を接続する。すなわち、クランプシリンダ第１室５１に開口部５９を通して連通する第１通路６１および、クランプシリンダ第２室５３に開口部６３を通して連通する第２通路６５を、クランプアーム制御用バルブ５７にそれぞれ接続する。上記した第１通路６１および第２通路６５により流体通路を構成している。

クランプアーム制御用バルブ５７は、クランプ位置Ａと、アンクランプ位置Ｂと、中間位置Ｃとの３位置に切換可能なもので、図１に示す状態は、アンクランプ位置Ｂとしている。

アンクランプ位置Ｂは、エア供給源６７からのエアを、第２通路６５を経てクランプシリンダ第２室５３に供給する一方、クランプシリンダ第１室５１内のエアを第１通路６１を経て外部に流出させる。これにより、ピストン２５が上昇してピストンロッド１９の先端に設けてあるクランプアーム１７が図１中で上方に位置する実線で示すアンクランプ状態となる。

一方、クランプ位置Ａは、後述する図３に示すように、エア供給源６７からのエアを、第１通路６１を経てクランプシリンダ第１室５１に供給する一方、クランプシリンダ第２室５３内のエアを第２通路６５を経て外部に流出させる。これにより、ピストン２５が図１の状態から下降してピストンロッド１９の先端に設けてあるクランプアーム１７が図１中の状態から下降して図３で示すクランプ状態となる。

また、中間位置Ｃは、後述する図２に示すように、クランプシリンダ第１室５１およびクランプシリンダ第２室５３を、第１通路６１および第２通路６５を介していずれも外部に開放した状態とする。したがって、この中間位置Ｃでは、ピストン２５は、クランプシリンダ第２室５３内のコイルスプリング５５により上方に押され、クランクアーム２７は上方に移動してアンクランプ状態となる。

前記した検知ピン用シリンダ４３は、ピストン部４１の連結シャフト３３側の第１室６９と、それと反対側の第２室７１とをそれぞれ備え、第２室７１に前記したコイルスプリング４５を収容している。

そして、検知ピン用シリンダ４３に対し、エアの供給を切り換え制御する流体圧供給切換手段としての検知ピン制御用バルブ７３を接続する。すなわち、第２室７１に開口部７５を通して連通する通路７７を、検知ピン制御用バルブ７３に接続する。一方、第１室６９は、吸気孔７９を通して外部に開放する。

また、上記した検知ピン制御用バルブ７３は、第１連通路８１を通して前記した第１通路６１に接続するとともに、第２連通路８３を通して前記した第２通路６５に接続する。第２通路６５には、減圧弁８５を設置する。

検知ピン制御用バルブ７３は、出位置Ｄと戻位置Ｅとの２位置に切換可能なもので、図１に示す状態は、戻位置Ｅとしている。戻位置Ｅは、通路７７を、第２連通路８３および第２通路６５を通してクランプアーム制御用バルブ５７に接続する状態である。

一方、出位置Ｄは、後述する図４に示すように、通路７７を、第１連通路８１および第１通路６１を通してクランプアーム制御用バルブ５７に接続する状態である。

次に、上記した構成によるワーク位置決め装置の動作を、図６に示すフローチャートに基づき説明する。まず、ワークＷをセットする前の状態では、図１に示すように、クランプアーム制御用バルブ５７はアンクランプ位置Ｂで、検知ピン制御用バルブ７３は戻位置Ｅとする。

この状態では、エア供給源６７からのエアが、クランプアーム制御用バルブ５７および第２通路６５を通してクランプシリンダ第２室５３に供給されるとともに、クランプアーム制御用バルブ５７，第２通路６５，第２連通路８３, 検知ピン制御用バルブ７３および通路７７を通して検知ピン用シリンダ４３の第２室７１に供給される。これにより、クランプアーム１７が図１中で上方に突出したアンクランプ状態になるとともに、ワーク検知ピン２９が図１中で上方に突出してワークＷを検知していない状態となる。

図１の状態で、ワークＷを本位置決め装置にセットする際には（ステップ１０１）、図２に示すように、クランプアーム制御用バルブ５７を中間位置Ｃとすることで、クランプシリンダ第１室５１，クランプシリンダ第２室５３および検知ピン用シリンダ４３の第２室７１を、いずれも外部に開放した状態とする。

この状態で、ワークＷを、その位置決め孔Ｗａに位置決めピン３のピン部１３を挿入してワーク着座面１４にセットすると、ワーク検知ピン２９はワークＷに押されてコイルスプリング４５の弾性力に抗して後退し、ワーク着座用ボス部１１内に入り込む。

このとき、ワーク検知ピン２９に連結板３１を介して連結している連結シャフト３３，ピストン部４１，延長ロッド４７が一体となって下降し、この下降した延長ロッド４７を近接スイッチ４９が検知することで、ワークＷのワーク着座面１４への着座を検知することになる（ステップ１０３）。

上記したワーク検知ピン２９の下降の際には、クランプアーム制御用バルブ５７を中間位置Ｃとしていることから、検知ピン用シリンダ４３の第２室７１内のエアは、通路７７，検知ピン制御用バルブ７３，第２連通路８３，第２通路６５およびクランプアーム制御用バルブ５７を通して外部に放出される。したがって、ワークＷに押されることによるワーク検知ピン２９の後退移動は、エア圧に影響されず、コイルスプリング４５の弾性力に抗してのみなされる。

ここで、コイルスプリング４５の弾性力は、ワーク検知ピン２９を図１の突出状態を維持可能な極めて弱いものとしておき、これにより、ワークＷが軽量であってもコイルスプリング４５の弾性力に押されて浮き上がることを防止でき、ワークＷをワーク着座面１４に確実に着座させることができ、ワークＷの検知作業を正常に行うことができる。

なお、前記ステップ１０３で、近接スイッチ４９がオンとならず、ワークＷを検知していない状態が発生した場合には、その原因を確認して再度ワークＷのセット作業を繰り返し行う。

次に、前記図２のワークセット状態で、図３に示すように、クランプアーム制御用バルブ５７をクランプ位置Ａとし、エア供給源６７のエアを、第１通路６１を通してクランプシリンダ第１室５１に供給する。これにより、ピストン２５を下降させ、これとともにクランプアーム１７も下降させてワークＷをクランプした状態とする（ステップ１０５）。

続いて、図４に示すように、検知ピン制御用バルブ７３を出位置Ｄとすることで、エア供給源６７のエアを、第１通路６１，第１連通路８１，検知ピン制御用バルブ７３，通路７７を通して検知ピン用シリンダ４３の第２室７１に供給し、ワーク着座検知の再確認を行う（ステップ１０７）。

ここで、第２室７１にエアを供給しても、近接スイッチ４９がオンの状態（ワークＷを検知した状態）のままであれば（ステップ１０９）、ワーク検知ピン２９は、上方に突出移動せず、ワークＷに押されて後退したままであり、したがってこのときワークＷの着座状態が再確認されたことになる。

例えば、一旦セットしたワークＷが本ワーク位置決め装置から脱落した場合には、コイルスプリング４５の弾性力が弱いために、ワーク検知ピン２９が突出した状態に戻らず、ワーク検知状態とみなしてクランプ動作に移行してしまう。しかしながら、このような場合であっても、上記のように検知ピン制御用バルブ７３を出位置Ｄとしてワーク着座検知の再確認を行うことで、ワークの未検知状態を確実に知ることができる。

すなわち、上記ステップ１０９で、近接スイッチ４９がオフとなり、ワークＷを検知していない状態が発生した場合には、その原因を確認して再度ワークＷのセット作業を繰り返し行う。

このようにして、ワークＷを本ワーク位置決め装置にセットしクランプ固定した状態で、ワークＷに対し、例えば溶接作業などの組立作業を実施する（ステップ１１１）。その後、ワークＷに対する組立作業が完了したら（ステップ１１３）、図５に示すように、クランプアーム制御用バルブ５７をアンクランプ位置Ｂとし、エア供給源６７のエアを、クランプシリンダ第２室５３に供給してピストン２５を上昇させアンクランプ状態とする（ステップ１１５）。

その後、ワークＷを本位置決め装置から取り出し（ステップ１１７）、続いて前記図１のように、検知ピン制御用バルブ７３を戻位置Ｅとし、アンクランプ状態を維持しつつ、エア供給源６７のエアを、検知ピン制御用バルブ７３の第２室７１に供給し、ピストン部４１に対してコイルスプリング４５の弱い弾性力に加えてエア圧を付与する（ステップ１１９）。

これにより、加工完了後のワークＷを取り出した状態で、ワーク検知ピン２９を、ワーク着座面１４から確実に突出した状態とすることができ、ワーク検知ピン２９の外周部の摺動抵抗や、加工時の例えば溶接スパッタなどの影響によって、ワーク検知ピン２９が元の突出した状態に戻らなくなるという不具合を解消することができる。

また、ワーク着座面１４に載置したワークＷをワーク着座面１４との間で挟持するクランプアーム１７を設け、このクランプアーム１７を、クランプ状態とアンクランプ状態とに切り換えるクランプアーム制御用バルブ５７設け、このクランプアーム制御用バルブ５７から、前記クランプアーム１７を往復移動させるクランプシリンダ５に流体を供給する第１通路６１および第２通路６５に、検知ピン制御用バルブ７３を接続したので、クランプシリンダ５と共通のエア供給源６７を利用してワーク検知ピン２９に加圧エアを供給することができる。

本発明の一実施形態を示すワーク位置決め装置の全体構成図である。 図１のワーク位置決め装置のワークセット時の状態を示す動作説明図である。 図１のワーク位置決め装置のワーククランプ時の状態を示す動作説明図である。 図１のワーク位置決め装置のワーク着座再確認時およびワーク加工時の状態を示す動作説明図である。 図１のワーク位置決め装置のワーク取り出し時の状態を示す動作説明図である。 図１のワーク位置決め装置の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

Ｗ ワーク
Ｃ クランプアーム制御用バルブの中間位置
５ クランプシリンダ（流体圧シリンダ）
１４ ワーク着座面
１７ クランプアーム（クランプ部材）
２９ ワーク検知ピン（ワーク検知部材）
４５ コイルスプリング（弾性押圧手段）
５７ クランプアーム制御用バルブ（クランプ用流体圧供給切換手段）
６１ 第１通路（流体通路）
６５ 第２通路（流体通路）
７３ 検知ピン制御用バルブ（流体圧供給切換手段）

Claims (6)

1. ワークをワーク着座面に載置して位置決め支持する際に、前記ワークに押されて後退移動することで前記ワークを検知するワーク検知部材を備えたワーク位置決め装置において、前記ワーク検知部材を前記ワーク着座面から突出する方向に常時押圧する弾性押圧手段を設けるとともに、前記ワーク検知部材を、前記ワーク着座面から突出する方向に流体圧により押圧する状態と、この押圧状態を解除する状態とに切り換え可能な流体圧供給切換手段を設けたことを特徴とするワーク位置決め装置。
2. 前記ワーク着座面に載置したワークをワーク着座面との間で挟持するクランプ部材を設け、このクランプ部材を、クランプ状態とアンクランプ状態とに切り換えるクランプ用流体圧供給切換手段を設け、このクランプ用流体圧供給切換手段から、前記クランプ部材を往復移動させる流体圧シリンダに流体を供給する流体通路に、前記流体圧供給切換手段を接続したことを特徴とする請求項１に記載のワーク位置決め装置。
3. 前記クランプ用流体圧供給切換手段に、前記流体圧シリンダに流体を供給する状態を解除する中間位置を設け、この中間位置で前記流体圧供給切換手段が、前記ワーク検知部材に対する流体圧による押圧状態を解除する状態となることを特徴とする請求項２に記載のワーク位置決め装置。
4. ワークをワーク着座面に載置して位置決め支持する際に、ワーク検知部材が前記ワークに押されて後退移動することで前記ワークを検知するワーク位置決め方法において、前記ワーク検知部材を前記ワーク着座面から突出する方向に常時押圧する押圧手段を設けるとともに、前記ワーク検知部材を、前記ワーク着座面から突出する方向に流体圧により押圧する状態と、この押圧状態を解除する状態とに切り換え可能な流体圧供給切換手段を設け、前記ワークを前記ワーク着座面に載置する際には、前記流体圧供給切換手段を、前記ワーク検知部材に対する流体圧による押圧状態が解除される状態となるよう切り換える一方、前記ワークを前記ワーク着座面から取り出す際には、前記流体圧供給切換手段を、前記ワーク検知部材に対して流体圧により押圧する状態となるよう切り換えることを特徴とするワーク位置決め方法。
5. 前記ワーク検知部材が後退位置にあるときに、前記流体圧供給切換手段を、前記ワーク検知部材に対して流体圧により押圧する状態となるよう切り換えることを特徴とする請求項４に記載のワーク位置決め方法。
6. 前記ワーク着座面に載置したワークをワーク着座面との間で挟持するクランプ部材を設け、このクランプ部材が前記ワークをクランプする状態にあるときに、前記流体圧供給切換手段を、前記ワーク検知部材に対して流体圧により押圧する状態となるよう切り換えることを特徴とする請求項５に記載のワーク位置決め方法。