JP2008238309A - Workpiece positioning device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ロータリー式のワーク位置決め装置に関し、特に上下方向を指向する軸を回転中心として回転可能なワークテーブルに加工対象となるワークを位置決めした上で、そのワークに対して外部の作業機により溶接等の所定の加工を施すようにしたロータリー式のワーク位置決め装置に関するものである。 The present invention relates to a rotary-type workpiece positioning device, and in particular, after positioning a workpiece to be processed on a work table that can be rotated about an axis oriented in the vertical direction, an external working machine is used for the workpiece. The present invention relates to a rotary type work positioning apparatus that performs predetermined processing such as welding.
回転式の溶接治具として例えば特許文献1〜3に記載の技術が提案されている。
For example, techniques disclosed in
これらの各特許文献1〜3に記載のものでは、溶接対象となるワークを位置決め固定したワークテーブルが鉛直軸心周りまたは水平軸心周りに回転可能となっており、溶接位置に応じてワークをワークテーブルごと回転させるようになっている。
特許文献1〜3に記載の溶接治具においては、ワークテーブルがいわゆる回転一軸の自由度を有するだけであるため、溶接対象となるワークの姿勢として上記回転方向以外の姿勢または複合的な姿勢が要求された場合には柔軟に対応することができない。
In the welding jigs described in
また、自動車の車体パネル等のように溶接対象となるワークが比較的大型であって且つ溶接箇所が複数箇所に及ぶような場合には、溶接ロボットにて溶接を行うことになるが、上記のようなワークの姿勢の自由度だけでなく溶接ロボットそのもの姿勢自由度にも制限があるため、上記ワークテーブルの周囲に当該ワークテーブルを囲むように複数台の溶接ロボットを配置して同時並行的に溶接を行う必要があり、設備全体の錯綜化や設備占有スペースの大型化とともに設備費の高騰を招きやすい。 In addition, when a workpiece to be welded is relatively large, such as a car body panel of an automobile, and the number of welding locations extends to a plurality of locations, welding is performed by a welding robot. Since there is a limit not only to the degree of freedom of workpiece posture, but also to the welding robot itself, the number of welding robots can be set around the work table so as to surround the work table. It is necessary to perform welding, which tends to increase the equipment cost as well as the complexity of the whole equipment and the enlargement of the space occupied by the equipment.
本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、特にワークの姿勢変化の自由度が大きく、しかも簡易な構成で省スペース化を実現できるようにしたワーク位置決め装置を提供しようとするものである。 The present invention has been made paying attention to such a problem, and in particular, provides a workpiece positioning device that has a large degree of freedom in changing the posture of the workpiece and can realize space saving with a simple configuration. Is.
本発明は、請求項1に記載のように、上下方向を指向する軸を回転中心として回転可能なワークテーブルに加工対象となるワークを位置決めした上で、そのワークに対して外部の作業機により所定の加工を施すロータリー式のワーク位置決め装置であることを前提とする。 According to the first aspect of the present invention, after a workpiece to be machined is positioned on a work table that can be rotated about an axis directed in the up-down direction as a center of rotation, an external working machine is used for the workpiece. It is assumed that this is a rotary type work positioning device that performs predetermined processing.
その上で、基台と、その基台から立設されて互いに平行な第1の軸を介して揺動可能な一対のリンクと、一対のリンクの上端に第1の軸と平行な第2の軸を介してそれぞれ揺動可能に連結されていて、上記ワークテーブルとそのワークテーブルを回転駆動させるための回転駆動機構とが搭載された可動体とを備えている。そして、上記基台と一対のリンクおよび可動体は四節回転連鎖機構を構成している一方、上記各リンクは、リンク本体とそのリンク本体を進退駆動させる進退駆動機構とをもってリンク長が伸縮可変となっているとともに、少なくとも上記ワークテーブルへのワーク搭載時の衝撃を吸収する緩衝機構を有していることを特徴とする。 In addition, a base, a pair of links standing from the base and swingable via a first axis parallel to each other, and a second parallel to the first axis at the upper end of the pair of links And a movable body on which the work table and a rotational drive mechanism for rotationally driving the work table are mounted. The base, the pair of links, and the movable body constitute a four-bar rotation chain mechanism, while the links have a link length that can be expanded and contracted by a link main body and a forward / backward drive mechanism that drives the link main body to move forward and backward. And at least a shock absorbing mechanism for absorbing an impact when the work is mounted on the work table.
この場合において、上記作業機による加工は、例えば溶接ロボットに持たせたレーザ加工ヘッドからワークにレーザ光を照射して行うレーザ溶接のほか、同じく溶接ロボットに持たせたスポット溶接ガンにて行うスポット溶接を想定している。また、上記ワークテーブルには回転駆動機構によって連続回転送りを与えることができるようになっていることが望ましく、同時に割り出し回転機能とその位置決め機能とを有していることが望ましい。 In this case, the processing by the working machine is performed by, for example, laser welding performed by irradiating the workpiece with laser light from a laser processing head provided in the welding robot, or a spot welding gun also provided in the welding robot. We assume welding. Further, it is desirable that the work table can be continuously fed by a rotational drive mechanism, and at the same time, it preferably has an indexing rotation function and a positioning function thereof.
したがって、本発明では一対のリンクのリンク長がそれぞれ伸縮可変となっていることから、ワーク位置決め装置全体としては回転一軸直動二軸の合計で三軸の自由度を有していることになり、ワークの姿勢として多種多様な姿勢に変化させることが可能となる。しかも、各リンクは緩衝機構を有していることから、例えばワークテーブルにワークを搭載する際の衝撃をも効果的に吸収し得る。 Therefore, in the present invention, the link lengths of the pair of links are variable, respectively, so that the work positioning device as a whole has a degree of freedom of three axes in total of one rotary axis and two linear axes. It is possible to change the posture of the workpiece to various postures. Moreover, since each link has a buffer mechanism, for example, it is possible to effectively absorb an impact when a work is mounted on the work table.
本発明によれば、ワークテーブルが少なくとも回転一軸直動二軸の合計で三軸の自由度を有しているため、従来のものと比べてワークの要求姿勢に対する姿勢変更自由度が大幅に向上するほか、シンプルな構造で省スペース化を実現できる。特に、例えばロボットにてレーザ溶接あるいはスポット溶接等を施す場合に、上記のようにワークの姿勢変更自由度が大きいために、ロボットに無理な姿勢を強いることが少なくなり、少ない数のロボットにて必要とする全ての溶接を行うことが可能となる。 According to the present invention, since the work table has a total of three degrees of freedom in total of at least one rotation axis and two linear axes, the degree of freedom in changing the posture with respect to the required posture of the workpiece is greatly improved compared to the conventional one. In addition, a simple structure can save space. In particular, for example, when laser welding or spot welding is performed with a robot, the degree of freedom of changing the posture of the workpiece is large as described above. All necessary welding can be performed.
また、一対のリンクが緩衝機構を有しているため、ワークテーブルへのワーク搭載時の衝撃を効果的に吸収して、ワークの傷付き等を未然に防止することができる。 Further, since the pair of links have a buffer mechanism, it is possible to effectively absorb the impact when the work is mounted on the work table, and to prevent the work from being damaged.
図1は本発明に係るワーク位置決め装置のより具体的な実施の形態を示す図であり、多関節型ロボットにてレーザ溶接を施す場合に用いられるワーク位置決め装置の例を示している。 FIG. 1 is a diagram showing a more specific embodiment of a workpiece positioning apparatus according to the present invention, and shows an example of a workpiece positioning apparatus used when laser welding is performed in an articulated robot.
図1に示すように、基台としての共通の台座1の上に作業機としての溶接用の多関節型ロボット2(以下、単に「ロボット」と言う。)とともにワーク位置決め装置3が設置されている。
As shown in FIG. 1, a
ロボット2は全体として同軸回転型の三つの関節J1〜J3と回転型の三つの関節S1〜S3とを有した6自由度型のものであり、アームの先端にはレーザ加工ヘッド4が装着されている。
The
ワーク位置決め装置3は、台座1上にボールねじ5を主要素とする一対のリンク6を立設するとともに、それぞれのリンク6の下端を、第1の軸としての互いに平行なヒンジピン結合部7をもって台座1上に揺動可能に連結してある。また、各リンク6の上端は、上記ヒンジピン結合部7と平行な第2の軸としてのヒンジピン結合部8をもって、可動体としての可動ベース9にそれぞれ揺動可能に連結してある。可動ベース9には回転式のワークテーブル10を搭載してあり、このワークテーブル10は可動ベース9に対して面直角な軸心R周りを回転可能となっている。このワークテーブル10には略図にて描いてあるサーボモータを主要素とする回転駆動機構(減速機構等を含む)11が付帯しており、この回転駆動機構11の起動によりワークテーブル10は軸心R周りに回転駆動される。そして、図1のほか図2から明らかなように、台座1と一対のリンク6および可動ベース9は四節回転連鎖機構を形成している。なお、この回転駆動機構11は、ワークテーブル10に対して連続回転を与えることができるほか、ワークテーブル10の割り出し回転とその位置決めとが行えるようになっている。
The
一方のリンク6のヒンジピン結合部7には揺動駆動機構としてサーボモータ12を設けてあり、このサーボモータ12の起動によりそのヒンジピン周りにリンク6を積極的に揺動動作させることが可能となっている。
The hinge
各リンク6は、先に述べたようにスクリューシャフト13とそれに螺合するスクリューナット14とを主要素とするボールねじ5を有していて、そのボールねじ5のスクリューシャフト13がリンク本体として機能するようになっている。また、スクリューナット13を回転駆動するためのサーボモータ15がスクリューナット14とともに共通のブラケット16に搭載されていて、スクリューナット14をサーボモータ15にて正転または逆転駆動することでスクリューシャフト13が進退駆動され、それによって各リンク6のリンク長、すなわち一方のヒンジピン結合部7から他方のヒンジピン結合部8までの距離が伸縮可変となっている。故に、サーボモータ15はスクリューシャフト5の進退駆動機構として機能することになる。
Each
上記サーボモータ15やスクリューナット14を支持しているブラケット16は、その下方に配置された緩衝機構としてのクッションシリンダ17のピストンロッド側に連結されている一方、そのクッションシリンダ17のシリンダチューブ18側は上記ヒンジピン結合部7として機能するようになっている。したがって、このクッションシリンダ17は各リンク6の一部としても機能するとともに、ピストン19によって仕切られた両側の室にはソレノイドバルブ20の切り換えにより作動流体である圧縮空気が選択的に導入されるようになっている。
The
このように本実施の形態のワーク位置決め装置3は、回転一軸(リンク6の揺動動作自由度)と同軸回転一軸(ワークテーブル10の回転自由度)および直動二軸(各リンク6伸縮自由度)の合計四軸の自由度を有していることになり、これを模式的に描き直せば図2のようになる。
As described above, the
したがって、本実施の形態のワーク位置決め装置3によれば、ロボット2によるレーザ溶接に際して、回転駆動機構11の起動により、ワークテーブル10を所定の速度で連続的回転させたり、あるいは任意の位置まで割り出し回転させた上でその位置に位置決めすることが可能である。また、進退駆動機構としてのサーボモータ15の起動により各リンク6を構成しているボールねじ5のスクリューシャフト13をそれぞれ独立して進退駆動させれば、各リンク6のリンク長を積極的に変化させて、可動ベース9ひいてはワークテーブル10の高さ位置や傾きを変化させることが可能である。さらに、上記のような各リンク6のリンク長を変化させるのと並行してまたは独立して揺動駆動機構であるサーボモータ12を起動することより、ワークテーブル10の傾きや水平方向位置をより積極的に変更することが可能である。
Therefore, according to the
ここで、実際のレーザ溶接に先立って溶接対象となるワークWをワークテーブル10上に投入する際には、図示外のドロップリフタあるいはハンガーが支えているワークWをワークテーブル10上に移載することになることから、図1に示すように双方のリンク6に介装されたクッションシリンダ17の下側の室に圧縮空気を導入しておくものとする。こうすることにより、クッションシリンダ17がいわゆる空気ばねあるいは空圧緩衝器として機能して、ワークテーブル10側にワークWを投入または移載する際の衝撃を緩衝または吸収することができ、ワークWの傷付きや各駆動部の損傷を未然に回避することができる。ワークテーブル10に溶接対象となるワークWが載置されたならば、図示しないクランプ装置等にてワークWをクランプする。そして、ワークWがクランプされたならば、図3に示すように各クッションシリンダ17の上側の室に圧縮空気を導入してその状態を保持することにより、クッションシリンダ17が緩衝機構として機能するのを阻止し、もってクッションシリンダ17を一部に含む各リンク6の剛性を確保する。
Here, when the work W to be welded is put on the work table 10 prior to actual laser welding, the work W supported by a drop lifter or a hanger (not shown) is transferred onto the work table 10. Therefore, as shown in FIG. 1, it is assumed that compressed air is introduced into the lower chamber of the
この後、上記のような幾つかの自由度を使うことにより、図4に示すようにワークテーブル10上に位置決めクランプされているワークWの姿勢を変更したり、連続回転送りあるいは割り出し回転を与えることで、ロボット2に支持されているレーザ加工ヘッド4をもってワークWに対して所定のレーザ溶接を施すことになる。
Thereafter, by using several degrees of freedom as described above, the posture of the workpiece W positioned and clamped on the workpiece table 10 is changed as shown in FIG. 4, or continuous rotation feed or index rotation is given. Thus, predetermined laser welding is performed on the workpiece W with the laser processing head 4 supported by the
この場合、ワークWとレーザ加工ヘッド4とを軸心R周りでの回転方向に相対移動させてレーザ溶接を施す場合、ワークW側を固定としてロボット2自体の自由度を使ってレーザ加工ヘッド4を動かしながら溶接を行うことができることはもちろんのこと、レーザ加工ヘッド4とワークWとのなす距離を常に一定に保つことができるように予めワークWの姿勢を変更しておけば、ロボット2側を固定としてワークW側を連続回転させながら溶接を行うことが可能である。
In this case, when laser welding is performed by relatively moving the workpiece W and the laser processing head 4 in the rotation direction around the axis R, the laser processing head 4 is fixed using the degree of freedom of the
また、レーザビームをミラーで反射させてスキャニングするいわゆるリモートレーザ溶接の場合には、上記スキャニング動作だけでワークWおよびレーザ加工ヘッド4とともに固定としたままで溶接を行うことができることはもちろんのこと、スキャニング動作を停止してワークW側を移動させながら溶接を行うことも可能である。 Further, in the case of so-called remote laser welding in which a laser beam is reflected by a mirror and scanned, it is possible to perform welding while being fixed together with the workpiece W and the laser processing head 4 only by the scanning operation. It is also possible to perform welding while stopping the scanning operation and moving the workpiece W side.
このように本実施の形態によれば、簡単な構成でありながらワークWを多種多様な姿勢に姿勢変更することが可能であり、ワーク位置決め装置3としての姿勢変更自由度が飛躍的に向上することになる。また、クッションシリンダ17を緩衝器として機能させてワーク投入時の衝撃を緩衝または吸収することが可能であるため、ワークWの傷付き防止とともに各駆動部を過負荷から保護することができるほか、ワーク投入時以外は緩衝器としての機能が阻止されるので、クッションシリンダ17が介在していることによってリンク6としての剛性が低下することもない。
As described above, according to the present embodiment, it is possible to change the posture of the workpiece W to various postures with a simple configuration, and the posture changing freedom as the
ここで、先の実施の形態における揺動駆動機構としてのサーボモータ12を廃止した場合には、自由度の数は少なくなるものの回転一軸直動二軸の合計三軸の自由度を有することとなり、この三軸の自由度をもってしてもワーク位置決め装置3としては成立することは言うまでもない。
Here, when the
また、先の実施の形態では、一つのボールねじ5と単一の進退駆動機構たるサーボモータ15との組み合わせをもって各リンク6を構成しているが、上記組み合わせを直列に二組配置して各リンク6を構成するようにしても良い。さらに、上記レーザ加工ヘッド4に代えてスポット溶接ガンを用いるか、レーザ加工ヘッドとともにスポット溶接ガンを併用しても所期の目的を達成することができる。
In the previous embodiment, each
1…台座(基台)
2…多関節型ロボット(作業機)
3…ワーク位置決め装置
4…レーザ加工ヘッド
5…ボールねじ
6…リンク
7…ヒンジピン結合部(第1の軸)
8…ヒンジピン結合部(第2の軸)
9…可動ベース(可動体)
10…ワークテーブル
11…回転駆動機構
12…サーボモータ(揺動駆動機構)
13…スクリューシャフト
14…スクリューナット
15…サーボモータ(進退駆動機構)
17…クッションシリンダ(緩衝機構)
R…回転中心
W…ワーク
1 ... Pedestal (base)
2 ... Articulated robot (work machine)
DESCRIPTION OF
8 ... Hinge pin coupling part (second shaft)
9 ... Movable base (movable body)
DESCRIPTION OF
13 ...
17 ... Cushion cylinder (buffer mechanism)
R ... Center of rotation W ... Workpiece
Claims (4)
基台と、
その基台から立設されて互いに平行な第1の軸を介して揺動可能な一対のリンクと、
一対のリンクの上端に第1の軸と平行な第2の軸を介してそれぞれ揺動可能に連結されていて、上記ワークテーブルとそのワークテーブルを回転駆動させるための回転駆動機構とが搭載された可動体と、
を備えていて、
上記基台と一対のリンクおよび可動体は四節回転連鎖機構を構成している一方、
上記各リンクは、リンク本体とそのリンク本体を進退駆動させる進退駆動機構とをもってリンク長が伸縮可変となっているとともに、少なくとも上記ワークテーブルへのワーク搭載時の衝撃を吸収する緩衝機構を有していることを特徴とするロータリー式ワーク位置決め装置。 A rotary work positioning device that positions a work to be processed on a work table that can be rotated about an axis that points in the vertical direction and then performs predetermined processing on the work by an external work machine. And
The base,
A pair of links which are erected from the base and swingable via first shafts parallel to each other;
The work table and a rotational drive mechanism for rotationally driving the work table are mounted on the upper ends of the pair of links via a second shaft parallel to the first shaft so as to be swingable. Movable body,
With
While the base and the pair of links and the movable body constitute a four-bar rotation chain mechanism,
Each link has a link main body and an advance / retreat drive mechanism that drives the link main body to advance and retract, and the link length is variable, and at least a shock absorbing mechanism that absorbs an impact when the work is mounted on the work table. Rotary workpiece positioning device characterized by that.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007080617A JP2008238309A (en) | 2007-03-27 | 2007-03-27 | Workpiece positioning device |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2007080617A JP2008238309A (en) | 2007-03-27 | 2007-03-27 | Workpiece positioning device |
Publications (1)
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107214429A (en) * | 2017-08-01 | 2017-09-29 | 汪思芳 | A kind of welding method |
CN108555518A (en) * | 2018-08-08 | 2018-09-21 | 芜湖蓬翔车桥有限公司 | Novel adjustable axle hub welding fixture |
CN108817811A (en) * | 2018-08-08 | 2018-11-16 | 芜湖蓬翔车桥有限公司 | A kind of adjustable axle hub welding fixture |
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2007
- 2007-03-27 JP JP2007080617A patent/JP2008238309A/en active Pending
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CN107214429B (en) * | 2017-08-01 | 2019-04-26 | 苏州市艾西依钣金制造有限公司 | A kind of welding method |
CN108555518A (en) * | 2018-08-08 | 2018-09-21 | 芜湖蓬翔车桥有限公司 | Novel adjustable axle hub welding fixture |
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