JP4006253B2

JP4006253B2 - Processing cell equipment

Info

Publication number: JP4006253B2
Application number: JP2002092307A
Authority: JP
Inventors: 正俊松井; 聡小野; 力島田; 徹福島; 和己仲原
Original assignee: Ohi Seisakusho Co Ltd
Current assignee: Ohi Seisakusho Co Ltd
Priority date: 2002-03-28
Filing date: 2002-03-28
Publication date: 2007-11-14
Anticipated expiration: 2022-03-28
Also published as: JP2003291051A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、多種対応及び生産量変動に適した小型の加工セル装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
製品の組立方式は、ライン方式とセル方式に分かれる。ライン方式は、ベルトコンベアによる一工程一作業の自動化により、複数の作業員が共同して製品を製造する方式で、大量生産及び製造コストの面で優れている。セル方式は、一台のセル加工装置（セル＝屋台の意味）に部品を供給して、一人の作業者に多くの工程を担当させる生産方式で、多品種対応及び生産量変動対応の面で優れている。本発明は、後者のセル方式で用いる加工装置に関するものである。
【０００３】
加工セル装置には、ワークを装置の加工ポイントに位置決めする機能が求められる。そのため、従来はワークをＸＹテーブル上に載せて、ワークの位置決めを行っていた。ＸＹテーブルは、長尺のボールネジをそれぞれＸ（横）軸とＹ（縦）軸に配してテーブルを位置決めする構造になっている。各方向におけるボールネジの端部には、それぞれ、駆動モータ、カップリング、軸受などが直線状に配置されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の技術にあっては、テーブルの横軸方向及び縦軸方向への移動を、両方とも長尺のボールネジにより行っていたため、装置全体の大型化を招いていた。
【０００５】
また、モータによりボールネジを回転させてテーブルを直線的に移動させる構造は、モータの回転運動を直線運動に変換するロスがあるために、位置決め速度の面で不利であり、このようなボールネジ構造を横軸方向及び縦軸方向の両方に用いることは、トータルとしての位置決め速度を更に向上させることに期待がもてない。
【０００６】
この発明は、このような従来の技術に着目してなされたものであり、小型化且つ位置決め速度の向上が可能な加工セル装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、上下動自在な加工ユニットの加工ポイントに、加工対象としてのワークを位置決めし、該ワークに対して加工を施す加工セル装置であって、架台に配置された一対のレールに対して可動ベースを上側から載せた状態で摺動自在に係合させると共に、該可動ベースに直線駆動手段を合わせて該可動ベースをテーブルごと加工ポイントに対して接近・離反するＹ軸方向で直線運動自在に支持し、該可動ベースに回転駆動手段を固定し、且つ可動ベースにおける少なくとも回転駆動手段よりもＸ軸方向（Ｙ軸方向に直交する方向）両側位置の上部にブロックを載置状態で固定し、テーブルを回転駆動手段の回転部の上側にθ軸廻りで一体的に回動可能で且つ上方へ付勢された状態で回転駆動手段から所定間隔だけ離間させて取付けると共に、テーブルをブロックの上部に対して回転駆動手段に対する所定間隔よりも小さな間隔で離間させ、テーブル上のワークに対して加工ユニットから所定の推力が上側から加わった際に、下降するテーブルが回転駆動手段よりもブロックの上部に先当たりすることを特徴とする。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、ワークの一方の軸（Ｙ軸）方向への移動は、直線駆動手段によりテーブルを直線運動させることにより行うが、直交する他方の軸（Ｘ軸）方向への移動（変位）は、テーブルを回転駆動手段により回転させることにより行うため、他方の軸方向へは長尺の直線駆動手段を配置する必要がなく、その分、装置の小型化（スリム化）を図ることができる。また、回転駆動手段によりテーブルを回転させる構造のため、直線駆動手段でテーブルを送る構造に比べて、直交する他方の軸（Ｘ軸）方向への移動（変位）速度が速く、トータルとしての位置決め速度の向上を図ることができる。
【０００９】
更に、加工ユニットからワークに推力が加わらない場合は、テーブルがブロックから浮いた状態で回転駆動手段の回転部と一緒に回転するため、ワークのＸ軸方向への移動（即ち、回転）を、何らの抵抗を受けることなく高速で行うことができる。また、「カシメ加工」のように、加工ユニットからワークに対して所定の推力が上側から加わる場合には、テーブルが下降してブロックの上部に載った状態となるため、加工ユニットからの推力をブロック、可動ベース、レールを介して最終的に架台で受け止めることができる。従って、加工に必要な反力を発生させることができると共に、テーブルと回転駆動手段とは依然離間した状態のままなので、推力が回転駆動手段に加わらず、回転駆動手段を保護することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、ブロックの上部に、テーブルの裏面に形成された周壁面と接して該テーブルの回転及び上下移動を許容した状態でＸ軸方向での位置決めをするローラを各々設けたことを特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、加工ユニットからの加工の種類により、ワークに加わる推力からＸ軸方向での分力が発生しても、その分力をブロックに設けたローラにより受け止めることができる。従って、その分力が回転駆動手段に加わるのを防止することができる。尚、Ｙ軸方向での分力は直線駆動手段により受け止めることができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、回転駆動手段がブレーキ機構付きのリニアモータであることを特徴とする。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、回転駆動手段として、ブレーキ機構付きのリニアモータを用いたため、テーブルを回転させて停止させた場合の位置決め精度が高くなるだけでなく、加工ユニットからの推力から発生した分力により、テーブルを回転させようとする力が加わっても、その回転力をリニアモータのブレーキ機構で受け止めることができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、直線駆動手段がブレーキ機構付きのサーボモータによるボールネジであることを特徴とする。
【００１７】
請求項４に記載の発明によれば、直線駆動手段として、ブレーキ機構付きのサーボモータ駆動によるボールネジを用いたため、ボールネジを回転させて停止させた場合の位置決め精度が高くなるだけでなく、加工ユニットからの推力から発生した分力により、テーブルをＹ軸方向に移動させようとする力が加わっても、その力をサーボモータのブレーキ機構で更に確実に受け止めることができる。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、回転駆動手段及び直線駆動手段が架台の上面に配置され、該架台から上方へ向けて中空の門型コラムが固設され、該門型コラムに加工ユニットを支持したことを特徴とする。
【００１９】
請求項５に記載の発明によれば、門型コラムに加工ユニットを支持したため、門型コラムの内部に配線や配管（油圧・空圧・水圧）を収納することができ、装置の外観が向上する。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、加工ユニットが門型コラムに対して交換可能であることを特徴とする。
【００２１】
請求項６に記載の発明によれば、加工ユニットが交換可能なため、汎用性・転用性が高く、ビルドブロック式の汎用加工セル装置を構成できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。この加工セル装置の架台１は、Ｙ軸方向には長くて、Ｘ軸方向（Ｙ軸方向に直交する方向）には短いフレーム構造で、全体として小型化（スリム化）されている。内部には、図２に示すように、油圧ユニット２や制御盤３が設置されている。架台１の上面部は、図７の断面図に示すように、ベースプレート４と補強板５により形成され、上から高荷重が加わっても耐えられるようになっている。
【００２３】
架台１のＹ軸方向の略中央には、上側に向けて中空の門型コラム６が固設されている。図４に、門型コラム６の概略外観図が示されている。図１に示すように、この門型コラム６の一方側が作業エリアＡで、他方側が排出エリアＢになっている。門型コラム６における左右の支柱には、その作業エリアＡ側にリブ７が形成され、門型コラム６の剛性を高めている。
【００２４】
この門型コラム６の頂部の作業エリアＡ側には、加工ユニット８が設置されている。この加工ユニット８はカシメを行うためのユニットで、図２に示すように、下端のチャック９が上端のスピンドルモータ１０により回転する構造で、そのチャック９にはカシメ加工用のインサート１１が図１３に示すように、角度αで保持されている。加工ユニット８には、図２に示すように、併設されたサーボモータ１２からタイミングベルト１３が巻回され、そのタイミングベルト１３から伝達される駆動力により、全体が大きな推力Ｆで上下方向（Ｚ軸方向）に移動できるようになっている。
【００２５】
この加工ユニット８はカシメ加工用だが、別の加工用のユニットに交換することができる。例えば、溶接ユニット、ネジ切りユニット、グリースユニット、検査ユニット等に交換できる。このように、加工ユニット８が交換可能なため、汎用性・転用性が高く、ビルドブロック式の汎用加工セル装置となっている。加工ユニット８には、その種類に応じて、電気や圧力（油圧・空圧・水圧）等を供給する必要があるが、そのための配線や配管（油圧・空圧・水圧）は、門型コラム６が中空のため、その内部に収納することができる。従って、門型コラム６の周囲に配線や配管が露呈せず、装置の外観が良い。
【００２６】
架台１の上面には、作業エリアＡから排出エリアＢまで、Ｙ軸方向に沿って一対のレール１４が設置されている。また、この一対のレール１４におけるＸ軸方向の片側には、「直線駆動手段」としてのボールネジ１５がレール１４と平行に設置されている。ボールネジ１５の両端は軸受１６にて支持され、排出エリアＢ側の端部がカップリング１７を介してブレーキ機構１８ａ付きのサーボモータ１８に連結されている。従って、ボールネジ１５が高精度で停止すると共に、回転方向に高過重が加わってもボールネジ１５が回転することはない。
【００２７】
一対のレール１４の上部には、スライダ１９（図７参照）を介して、可動ベース２０が上側から載せた状態で摺動自在に係合されている。可動ベース２０は、図６に示すように、中央に円孔２１を有する概略四角形のプレートで、ボールネジ１５に対応する側に突出部２２が形成されている。突出部２２の下面には複数のボールを内蔵したナット２３が固定され、このナット２３をボールネジ１５が貫通している。そして、ボールネジ１５を回転させることにより、可動ベース２０がレール１４上をＹ軸方向に沿って精密に移動する。
【００２８】
可動ベース２０の円孔２１内に「回転駆動手段」としてのリニアモータ２４が設置されている。リニアモータ２４は回転部２５が回転する構造で、その下方にはフランジ２６を介してブレーキ機構２４ａ（図２参照）が一体的に設けられている。このブレーキ機構２４ａはガタの非常に小さいノーバックラッシュタイプのものである。
【００２９】
従って、リニアモータ２４の回転部２５が高精度で停止すると共に、回転方向に高過重が加わっても回転部２５が回転することはない。可動ベース２０の円孔２１周辺には、フランジ２６の四隅に合致する三角凹部２７（図６参照）が形成され、フランジ２６の四隅をこの三角凹部２７内に挿入して固定することにより、フランジ２６の可動ベース２０に対する回転が防止される。
【００３０】
このリニアモータ２４の回転部２５に対して、リニアモータ２４よりも大径のテーブル２８が取付けられる。テーブル２８の裏面中心には、回転部２５に合致する径の円形凹部２９が形成されている。この円形凹部２９内に回転部２５を収納することにより、テーブル２８の中心（この回軸を以下θ軸という）が基本的にリニアモータ２４の回転中心に合致する。尚、テーブル２８のＹ方向位置は、可動ベース２０の一端に設置されたセンサ部３０により検出することができる。
【００３１】
テーブル２８の円形凹部２９には、回転中心の周囲に４個の孔部３１が等間隔で形成され、その孔部３１の間に２個づつ（合計８個）の円形ポケット３２が裏面側から凹設されている。孔部３１内には、リニアモータ２４の回転部２５に固設されたショルダピン３３が挿入されている。ショルダピン３３は大径の頭部３３ａ（図７参照）を有し、孔部３１の端には頭部３３ａを収納する大径部３１ａが形成されている。
【００３２】
リニアモータ２４の回転部２５から上方へ突出したショルダピン３３の頭部３３ａ以外の長さは、孔部３１の大径部３１ａ以外の長さよりも長く、テーブル２８は、孔部３１の上端がショルダピン３３の頭部３３ａの下端に当たる位置まで、リニアモータ２４及びその回転部２５から上方へ、所定間隔Ｄ（図７参照）だけ浮かせることができる。
【００３３】
また、ショルダピン３３の径は、孔部３１の径に相応しており、孔部３１はショルダピン３３に対して上下にスライド可能だが、孔部３１とショルダピン３３との間に水平方向でのガタは全くない。従って、リニアモータ２４の回転部２５を回転させることにより、テーブル２８も上部と一体に回転する。そして、円形ポケット３２内にはコイルスプリング３４が収納され、テーブル２８を前記所定間隔Ｄだけ浮かせた状態にしている。
【００３４】
このテーブル２８の裏面には、リニアモータ２４よりも外側に出た部分に、円形の周溝３５が形成されている。そして、可動ベース２０におけるリニアモータ２４のＸ軸方向両側位置で、テーブル２８の周溝３５の真下には、Ｙ軸方向に沿ったブロック３６、３７がそれぞれ載置状態で固設されている。このブロック３６、３７のうち、土台になる方のブロック３６は、可動ベース２０の上面に形成された縦長凹部３８内に収納され、Ｙ軸方向及びＸ軸方向で移動不能とされている。
【００３５】
小型のブロック３７は、土台となるブロック３６の中央部分を分割した構造で、一対のボルト４０（図８参照）により締結されている。この小型のブロック３７の上面には、ローラ３９が取付けられている。また、可動ベース２０上で、各々のブロック３６より少し離れた個所にもブロックを介してローラ３９が設けられている。
【００３６】
Ｘ軸方向の両側及び少し離れた位置に配置させた４つのローラ３９は、それぞれテーブル２８の周溝３５における内周壁面３５ａに接触し、テーブル２８の回転案内との位置ずれを規制している。尚、ローラ３９を、内周壁面３５ａに接触させる代わりに、それぞれ周溝３５の外周壁面に接触させても、同様の効果が得られる。このローラ３９は、テーブル２８のＸ、Ｙ軸方向(平面上)での位置ずれを規制しているが、テーブル２８のＺ軸方向での移動を規制するものでない。テーブル２８はローラ３９と接した状態でＺ軸方向に移動することができる。
【００３７】
次に、この装置の作用を説明する。カシメ加工が施されるワーク４１は、テーブル２８の上面にとりあえず固定される。この装置では、加工ユニット８の下端のチャック９に保持されたインサート１１の先端が加工ポイントＰ（図１０参照）であり、ワーク４１の加工部位４１ａをこの加工ポイントＰの真下に位置決めする必要がある。テーブル２８の中心は、この加工ポイントＰを通過するＹ軸方向に沿った直線Ｌ上に位置しているが、ワーク４１の加工部位４１ａは必ずしもテーブル２８の中心にあるとは限らない。また、その加工部位４１ａも１箇所に限らず、１つのワーク４１上に多点存在する場合もある。
【００３８】
そこで、まずテーブル２８をθ軸廻りに回転させることにより、Ｘ軸方向での位相ずれ（ｘ）を補正する。即ち、テーブル２８を予め記憶させた加工部位４１ａの位置情報に基づいて、テーブル２８を回転させ、加工部位４１ａを直線Ｌ上に合致させる。テーブル２８の回転させる方向は、加工部位４１ａが近い移動距離となるよう１８０°以内の回転で直線Ｌ上に達する方を選択する。リニアモータ２４でテーブル２８を直接回転させるため、Ｘ軸方向での位置決め速度が速い。
【００３９】
このように、最大でリニアモータ２４を半回転（１８０°）させるだけで、Ｘ軸方向での位置決めが完了するため、格段と位置決め速度が向上する。また、テーブル２８がリニアモータ２４の回転部２５から浮いた状態で、他の部分（例えば、ブロック３６、３７）とも接していないため、テーブル２８をθ軸廻りに回転させることによる加工部位４１ａのＸ軸方向への移動を、何らの抵抗を受けることなく高速で行うことができる。以上のようにＸ軸方向での位置決め速度を向上させることができたために、後述のＹ軸方向での位置決めも含めたトータルとしての位置決め速度の向上を図ることができる。
【００４０】
また、Ｘ軸方向での位置決めをテーブル２８の回転だけで完了でき、従来のようにＸ軸方向に長尺のボールネジを配置する必要がないため、この加工セル装置では、Ｘ軸方向でのサイズを従来よりも小さくすることができ、その結果として、装置全体の小型化（スリム化）を図ることができる。
【００４１】
Ｘ軸方向での位相ずれ（ｘ）を補正した後、加工部位４１ａと加工ポイントＰとのＹ軸方向での位相ずれ（ｙ）を補正することになるが、この位相ずれ（ｙ）のうち、（ｙ１）分は既にテーブル２８の回転により済んでいるので、残りの（ｙ２）分だけボールネジ１５によりテーブル２８を加工ポイントＰ側へ移動させる。この時、ボールネジ１５によるテーブル２８の送りが正確で、ボールネジ１５がサーボモータ１８に一体化されたブレーキ機構１８ａにより精度良く停止するため、加工部位４１ａはＹ軸方向に送られて正確に加工ポイントＰで停止する。
【００４２】
加工部位４１ａが加工ユニット８の真下にくると、次に加工ユニット８がタイミングベルト１３から伝達された駆動力により所定の推力Ｆで下降すると共に、チャック９が加工ユニット８の上部に組み込まれたスピンドルモータ１０により回転する。従って、加工部位４１ａをインサート１１から加わる推力Ｆと回転力により、塑性加工（カシメ加工）することができる。
【００４３】
「カシメ加工」のように、加工ユニット８からワーク４１に対して所定の推力Ｆが加わる場合には、図１１及び図１２に示すように、テーブル２８がコイルスプリング３４の付勢力に抗して下降し、ブロック３６、３７の上部に載った状態となる。従って、加工ユニット８からの推力Ｆをブロック３６、３７、可動ベース２０、レール１４を介して最終的に架台１で受け止めることができる。そのため、カシメ加工に必要な反力を発生させることができる。また、そのような状態において、テーブル２８とリニアモータ２４とは依然離間した状態（図７のＤ＞ｄのため）のままなので、推力Ｆがリニアモータ２４に加わらず、リニアモータ２４の保護を図ることができる。
【００４４】
インサート１１が所定角度（α）だけ傾いているため、インサート１１で加工部位４１ａの加工を行っている間は、ワーク４１を介してテーブル２８に、水平方向での分力ｆｘが発生する。例えば、図１３に示すように、傾き（α）に応じたＸ軸方向での分力ｆｘが発生しても、その分力ｆｘをブロック３７に設けたローラ３９により受け止めることができる。従って、その分力ｆｘがリニアモータ２４の回転部２５に加わるのを防止することができる。
【００４５】
そして、水平分力のうち、Ｙ軸方向に加わる分は、ボールネジ１５とナット２３との螺合により受け止めることができる。しかも、ボールネジ１５を回転させるサーボモータ１８にブレーキ機構１８ａが設けられているため、ボールネジ１５は完全に停止して、Ｙ軸方向での分力を確実に受け止め、その分力がリニアモータ２４の回転部２５に加わるのを防止することができる。
【００４６】
更に、テーブル２８には、図１４に示すように、例えばＸ方向での水平分力ｆｘに起因して、テーブル２８をθ軸廻りに回転させようとする力が加わる。しかしながら、このような回転力に対しても、リニアモータ２４にブレーキ機構２４ａが設けられているため、その回転力をリニアモータ２４に何らの支障を与えることなく、ブレーキ機構２４ａによって受け止めるられる構造になっている。
【００４７】
作業エリアＡにおいてカシメ作業が終了したワーク４１は、テーブル２８ごとボールネジ１５により門型コラム６の下を通過して排出エリアＢ側に送られ、そこでワーク４１が外される。なお、その際ワーク４１の向きを変えながら排出エリアＢ側へ送ることもでき、例えば、Ｙ軸方向の移動軌跡上に加工ユニット等の干渉物が存在しても開扉させることもできる。
【００４８】
【発明の効果】
この発明によれば、ワークの一方の軸（Ｙ軸）方向への移動は、直線駆動手段によりテーブルを直線運動させることにより行うが、直交する他方の軸（Ｘ軸）方向への移動（変位）は、テーブルを回転駆動手段により回転させることにより行うため、他方の軸方向へは長尺の直線駆動手段を配置する必要がなく、その分、装置の小型化（スリム化）を図ることができる。また、回転駆動手段によりテーブルを回転させる構造のため、直線駆動手段でテーブルを送る構造に比べて、直交する他方の軸（Ｘ軸）方向への移動（変位）速度が速く、トータルとしての位置決め速度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】加工セル装置を示す平面図。
【図２】加工セル装置を示す正面図。
【図３】加工セル装置を示す側面図。
【図４】門型コラムを示す斜視図。
【図５】テーブル周辺の構造を示す平面図。
【図６】テーブル周辺の構造を示す分解平面図。
【図７】図５中矢示ＳＡ−ＳＡ線に沿う断面図。
【図８】図５中矢示ＳＢ−ＳＢ線に沿う断面図。
【図９】図８中矢示ＳＣ−ＳＣ線に沿う断面図。
【図１０】テーブルによるワークの位置決めを示す説明図。
【図１１】テーブルが浮いた状態を示す断面図。
【図１２】テーブルがブロック上に載った状態を示す断面図。
【図１３】Ｘ軸方向での分力の発生を示す説明図。
【図１４】θ軸廻りでの回転力の発生を示す説明図。
【符号の説明】
１架台
２油圧ユニット
６門型コラム
８加工ユニット
１４レール
１５ボールネジ（直線駆動手段）
１８サーボモータ
１８ａブレーキ機構
２０可動ベース
２４リニアモータ（回転駆動手段）
２４ａブレーキ機構
２５回転部
２８テーブル
３５周溝
３５ａ内周壁面
３６、３７ブロック
３９ローラ
４１ワーク
４１ａ加工部位
Ａ作業エリア
Ｂ排出エリア
α インサートの角度
Ｆ推力
Ｄテーブルとリニアモータとの間隔
ｄテーブルとブロックとの間隔
Ｐ加工ポイント
Ｌ直線
ｆｘＸ軸方向への分力[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a compact processing cell apparatus suitable for various types and suitable for production volume fluctuations.
[0002]
[Prior art]
The product assembly method is divided into a line method and a cell method. The line system is a system in which a plurality of workers jointly manufacture products by automating one process per belt conveyor, and is excellent in terms of mass production and manufacturing costs. The cell method is a production method in which parts are supplied to a single cell processing device (cell = stand) and one worker is responsible for many processes. Are better. The present invention relates to a processing apparatus used in the latter cell system.
[0003]
The processing cell device is required to have a function of positioning a workpiece at a processing point of the device. Therefore, conventionally, the work is positioned on the XY table. The XY table has a structure in which a long ball screw is arranged on each of the X (horizontal) axis and the Y (vertical) axis to position the table. A drive motor, a coupling, a bearing, and the like are linearly arranged at the end of the ball screw in each direction.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a conventional technique, since the movement of the table in the horizontal axis direction and the vertical axis direction is both performed by a long ball screw, the size of the entire apparatus is increased.
[0005]
In addition, the structure in which the table is moved linearly by rotating the ball screw by the motor is disadvantageous in terms of positioning speed due to the loss of converting the rotational movement of the motor into linear movement. Use in both the horizontal axis direction and the vertical axis direction cannot be expected to further improve the total positioning speed.
[0006]
The present invention has been made by paying attention to such a conventional technique, and provides a processing cell device that can be downsized and improved in positioning speed.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is a processing cell device that positions a workpiece as a processing target at a processing point of a processing unit that can move up and down, and performs processing on the workpiece, and is a pair arranged on a gantry. The Y-axis is slidably engaged with the movable base mounted on the rail from the upper side, and the linear drive means is aligned with the movable base so that the movable base moves closer to and away from the processing point together with the table. The rotation drive means is fixed to the movable base, and the block is mounted on the movable base at least on both sides of the X axis direction (direction perpendicular to the Y axis direction) than the rotation drive means. The table is fixed in a mounted state, and the table can be integrally rotated about the θ axis on the upper side of the rotating portion of the rotation driving means and separated from the rotation driving means by a predetermined interval while being biased upward. When the table is moved away from the upper part of the block at an interval smaller than a predetermined interval with respect to the rotation driving means, and a predetermined thrust is applied from above to the workpiece on the table, It is characterized in that it comes first in the upper part of the block than the rotation driving means .
[0008]
According to the first aspect of the present invention, the movement of the workpiece in the direction of one axis (Y axis) is performed by linearly moving the table by the linear drive means, but the other axis (X axis) direction orthogonal to each other. Since the table is moved (displaced) by rotating the table with the rotation driving means, there is no need to arrange a long linear driving means in the other axial direction, and the apparatus is made smaller (slimmed) accordingly. ). Further, since the table is rotated by the rotation drive means, the movement (displacement) speed in the other orthogonal axis (X axis) direction is faster than the structure in which the table is sent by the linear drive means, and the total positioning is performed. The speed can be improved.
[0009]
Further, when no thrust is applied to the workpiece from the machining unit, the table rotates with the rotating portion of the rotation driving means in a state of floating from the block, so that the movement of the workpiece in the X-axis direction (that is, rotation) It can be performed at high speed without receiving any resistance. In addition, when a predetermined thrust is applied to the workpiece from the machining unit from the upper side as in “caulking”, the table is lowered and placed on the top of the block, so the thrust from the machining unit is reduced. It can be finally received by a mount via a block, a movable base, and a rail. Therefore, the reaction force required for processing can be generated, and the table and the rotation driving means are still separated from each other, so that the thrust is not applied to the rotation driving means and the rotation driving means can be protected.
[0012]
According to the second aspect of the present invention, each roller is provided on the upper portion of the block so as to be positioned in the X-axis direction in contact with the peripheral wall surface formed on the back surface of the table and allowing the table to rotate and move up and down. It is characterized by that .
[0013]
According to the second aspect of the present invention, even if a component force in the X-axis direction is generated from the thrust applied to the workpiece depending on the type of processing from the processing unit, the component force is received by the roller provided in the block. Can do. Therefore, it is possible to prevent the component force from being applied to the rotation driving means. The component force in the Y-axis direction can be received by the linear drive means.
[0014]
According to a third aspect of the invention, the rotary drive means, characterized in that a linear motor with a brake mechanism.
[0015]
According to the third aspect of the present invention, since the linear motor with a brake mechanism is used as the rotation driving means, not only the positioning accuracy when the table is rotated and stopped but also the thrust from the machining unit is increased. Even if a force for rotating the table is applied due to the component force generated from, the rotational force can be received by the brake mechanism of the linear motor.
[0016]
According to a fourth aspect of the invention, the linear drive means, characterized in that a ball screw by a servo motor with a brake mechanism.
[0017]
According to the invention described in claim 4, since the ball screw driven by a servo motor with a brake mechanism is used as the linear drive means, not only the positioning accuracy when the ball screw is rotated and stopped but also the machining unit is increased. Even if a force for moving the table in the Y-axis direction is applied by the component force generated from the thrust from the servomotor, the force can be received more reliably by the brake mechanism of the servo motor.
[0018]
According to a fifth aspect of the present invention, the rotary drive means and the linear drive means are arranged on the top surface of the gantry, and a hollow gate column is fixed upward from the gantry, and the machining unit is supported by the gate column. It is characterized by that .
[0019]
According to the invention described in claim 5, since the processing unit is supported by the portal column, wiring and piping (hydraulic pressure, pneumatic pressure, water pressure) can be stored inside the portal column, and the appearance of the apparatus is improved. To do.
[0020]
The invention according to claim 6, characterized in that the processing unit is exchangeable with respect to gate type column.
[0021]
According to the invention described in claim 6, since the machining unit is replaceable, the versatility and the diversion property are high, and the build block type general-purpose machining cell device can be configured.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The gantry 1 of this processing cell apparatus has a frame structure that is long in the Y-axis direction and short in the X-axis direction (direction perpendicular to the Y-axis direction), and is downsized (slimmed) as a whole. As shown in FIG. 2, a hydraulic unit 2 and a control panel 3 are installed inside. As shown in the cross-sectional view of FIG. 7, the upper surface portion of the gantry 1 is formed by a base plate 4 and a reinforcing plate 5 and can withstand even when a high load is applied from above.
[0023]
A hollow gate-shaped column 6 is fixed to the upper side of the gantry 1 in an approximately center in the Y-axis direction. FIG. 4 shows a schematic external view of the portal column 6. As shown in FIG. 1, the portal column 6 has a work area A on one side and a discharge area B on the other side. Ribs 7 are formed on the left and right columns of the portal column 6 on the work area A side to increase the rigidity of the portal column 6.
[0024]
A machining unit 8 is installed on the work area A side at the top of the portal column 6. The machining unit 8 is a unit for caulking . As shown in FIG. 2, a chuck 9 at the lower end is rotated by a spindle motor 10 at the upper end, and an insert 11 for caulking is inserted into the chuck 9 as shown in FIG. Is held at an angle α. As shown in FIG. 2, a timing belt 13 is wound around the processing unit 8 from an attached servo motor 12, and the driving force transmitted from the timing belt 13 causes a large thrust F in the vertical direction (Z It can move in the axial direction.
[0025]
The machining unit 8 is for caulking, but can be replaced with another machining unit. For example, it can be replaced with a welding unit, threading unit, grease unit, inspection unit, or the like. Thus, since the processing unit 8 can be exchanged, the versatility and divertability are high, and it is a build block type general-purpose processing cell device. It is necessary to supply electricity and pressure (hydraulic pressure / pneumatic pressure / water pressure) to the processing unit 8 depending on the type. Since 6 is hollow, it can be accommodated therein. Therefore, the wiring and piping are not exposed around the portal column 6 and the appearance of the apparatus is good.
[0026]
On the upper surface of the gantry 1, a pair of rails 14 are installed from the work area A to the discharge area B along the Y-axis direction. Further, on one side of the pair of rails 14 in the X-axis direction, a ball screw 15 as “linear drive means” is installed in parallel with the rails 14. Both ends of the ball screw 15 are supported by bearings 16, and the end on the discharge area B side is connected to a servo motor 18 with a brake mechanism 18 a via a coupling 17. Therefore, the ball screw 15 is stopped with high accuracy, and the ball screw 15 does not rotate even when a high overload is applied in the rotation direction.
[0027]
A movable base 20 is slidably engaged with the upper part of the pair of rails 14 with a movable base 20 placed on the upper side via a slider 19 (see FIG. 7). As shown in FIG. 6 , the movable base 20 is a substantially rectangular plate having a circular hole 21 at the center, and a protrusion 22 is formed on the side corresponding to the ball screw 15. A nut 23 containing a plurality of balls is fixed to the lower surface of the protrusion 22, and the ball screw 15 passes through the nut 23. Then, by rotating the ball screw 15, the movable base 20 moves precisely on the rail 14 along the Y-axis direction.
[0028]
A linear motor 24 as “rotational drive means” is installed in the circular hole 21 of the movable base 20. The linear motor 24 has a structure in which a rotating unit 25 rotates, and a brake mechanism 24a (see FIG. 2) is integrally provided below the linear motor 24 via a flange 26. The brake mechanism 24a is of a no backlash type with very little play.
[0029]
Therefore, the rotating unit 25 of the linear motor 24 stops with high accuracy, and the rotating unit 25 does not rotate even if a high overload is applied in the rotation direction. Triangular recesses 27 (see FIG. 6) that coincide with the four corners of the flange 26 are formed around the circular hole 21 of the movable base 20, and the four corners of the flange 26 are inserted into the triangular recesses 27 and fixed. The rotation of the 26 with respect to the movable base 20 is prevented.
[0030]
A table 28 having a diameter larger than that of the linear motor 24 is attached to the rotating portion 25 of the linear motor 24. At the center of the back surface of the table 28, a circular recess 29 having a diameter matching the rotating portion 25 is formed. By housing the rotating part 25 in the circular recess 29, the center of the table 28 (this rotation axis is hereinafter referred to as the θ axis) basically matches the rotation center of the linear motor 24. The position in the Y direction of the table 28 can be detected by a sensor unit 30 installed at one end of the movable base 20.
[0031]
In the circular recess 29 of the table 28, four holes 31 are formed at equal intervals around the rotation center, and two (total eight) circular pockets 32 are provided between the holes 31 from the back side. It is recessed. A shoulder pin 33 fixed to the rotating portion 25 of the linear motor 24 is inserted into the hole 31. The shoulder pin 33 has a large-diameter head portion 33a (see FIG. 7) , and a large-diameter portion 31a for accommodating the head portion 33a is formed at the end of the hole portion 31.
[0032]
The length of the shoulder pin 33 that protrudes upward from the rotating portion 25 of the linear motor 24 is longer than the length of the hole 31 other than the large-diameter portion 31a, and the table 28 has a shoulder pin whose upper end is the shoulder pin. The linear motor 24 and its rotating part 25 can be floated upward by a predetermined distance D (see FIG. 7) to a position corresponding to the lower end of the 33 head 33a.
[0033]
Further, the diameter of the shoulder pin 33 corresponds to the diameter of the hole 31, and the hole 31 can slide up and down with respect to the shoulder pin 33, but there is no play in the horizontal direction between the hole 31 and the shoulder pin 33. Not at all. Therefore, by rotating the rotating part 25 of the linear motor 24, the table 28 also rotates integrally with the upper part. A coil spring 34 is accommodated in the circular pocket 32, and the table 28 is in a state of being floated by the predetermined distance D.
[0034]
A circular circumferential groove 35 is formed on the back surface of the table 28 at a portion protruding outward from the linear motor 24. Blocks 36 and 37 along the Y-axis direction are fixedly mounted in the movable base 20 at positions on both sides in the X-axis direction of the linear motor 24 and directly below the circumferential groove 35 of the table 28. Of these blocks 36 and 37, the block 36 that becomes the base is housed in a vertically elongated recess 38 formed on the upper surface of the movable base 20, and is immovable in the Y-axis direction and the X-axis direction.
[0035]
The small block 37 has a structure in which the central portion of the block 36 serving as a base is divided, and is fastened by a pair of bolts 40 (see FIG. 8) . A roller 39 is attached to the upper surface of the small block 37. A roller 39 is also provided on the movable base 20 through a block at a position slightly apart from each block 36.
[0036]
The four rollers 39 arranged on both sides in the X-axis direction and at positions slightly apart from each other are in contact with the inner peripheral wall surface 35a of the peripheral groove 35 of the table 28, and restrict positional deviation from the rotation guide of the table 28. . The same effect can be obtained by bringing the roller 39 into contact with the outer peripheral wall surface of the circumferential groove 35 instead of contacting the inner peripheral wall surface 35a. The roller 39 restricts the positional deviation of the table 28 in the X and Y axis directions (on the plane), but does not restrict the movement of the table 28 in the Z axis direction. The table 28 can move in the Z-axis direction in contact with the roller 39.
[0037]
Next, the operation of this apparatus will be described. The work 41 to be crimped is fixed to the upper surface of the table 28 for the time being. In this apparatus, the tip of the insert 11 held by the chuck 9 at the lower end of the machining unit 8 is a machining point P (see FIG. 10), and it is necessary to position the machining site 41a of the workpiece 41 directly below the machining point P. is there. The center of the table 28 is located on the straight line L along the Y-axis direction passing through the machining point P, but the machining site 41a of the workpiece 41 is not necessarily located at the center of the table 28. In addition, the machining part 41 a is not limited to one place, and there may be many points on one work 41.
[0038]
Therefore, first, the table 28 is rotated around the θ-axis to correct the phase shift (x) in the X-axis direction. That is, the table 28 is rotated based on the position information of the machining site 41a stored in advance in the table 28 so that the machining site 41a is aligned with the straight line L. The direction in which the table 28 is rotated is selected so as to reach the straight line L by a rotation within 180 ° so that the machining site 41a has a close movement distance. Since the table 28 is directly rotated by the linear motor 24, the positioning speed in the X-axis direction is fast.
[0039]
As described above, the positioning in the X-axis direction is completed only by rotating the linear motor 24 half a turn (180 °) at the maximum, so that the positioning speed is significantly improved. In addition, since the table 28 is floating from the rotating portion 25 of the linear motor 24 and is not in contact with other portions (for example, the blocks 36 and 37), the processing portion 41a of the machining site 41a is obtained by rotating the table 28 around the θ axis. The movement in the X-axis direction can be performed at high speed without receiving any resistance. As described above, since the positioning speed in the X-axis direction can be improved, the total positioning speed including the positioning in the Y-axis direction described later can be improved.
[0040]
In addition, since positioning in the X-axis direction can be completed only by rotating the table 28 and there is no need to arrange a long ball screw in the X-axis direction as in the prior art, this machining cell apparatus has a size in the X-axis direction. Can be made smaller than before, and as a result, the entire apparatus can be downsized (slimmed).
[0041]
After correcting the phase shift (x) in the X-axis direction, the phase shift (y) in the Y-axis direction between the processing site 41a and the processing point P is corrected. Of the phase shift (y), Since (y1) has already been completed by the rotation of the table 28, the table 28 is moved to the processing point P side by the ball screw 15 for the remaining (y2). At this time, the feed of the table 28 by the ball screw 15 is accurate, and the ball screw 15 is accurately stopped by the brake mechanism 18a integrated with the servo motor 18, so that the machining portion 41a is fed in the Y-axis direction and accurately machined. Stop at P.
[0042]
When the processing portion 41a is directly below the processing unit 8, the processing unit 8 is then lowered with a predetermined thrust F by the driving force transmitted from the timing belt 13, and the chuck 9 is incorporated into the upper portion of the processing unit 8. It is rotated by the spindle motor 10. Therefore, the machining portion 41a can be plastically worked (caulking) by the thrust F and the rotational force applied from the insert 11.
[0043]
When a predetermined thrust F is applied to the workpiece 41 from the machining unit 8 as in “caulking”, the table 28 resists the urging force of the coil spring 34 as shown in FIGS. 11 and 12. It descends and is placed on top of the blocks 36 and 37. Therefore, the thrust F from the machining unit 8 can be finally received by the gantry 1 via the blocks 36 and 37, the movable base 20 and the rail 14. Therefore, a reaction force necessary for caulking can be generated. In such a state, since the table 28 and the linear motor 24 are still separated (due to D> d in FIG. 7), the thrust F is not applied to the linear motor 24, and the linear motor 24 is protected. Can be planned.
[0044]
Since the insert 11 is inclined by a predetermined angle (α), a component force fx in the horizontal direction is generated on the table 28 via the workpiece 41 while the processing portion 41 a is being processed by the insert 11. For example, as shown in FIG. 13, even if the component force fx in the X-axis direction corresponding to the inclination (α) is generated, the component force fx can be received by the roller 39 provided in the block 37. Therefore, it is possible to prevent the component force fx from being applied to the rotating portion 25 of the linear motor 24.
[0045]
Of the horizontal component force, the amount applied in the Y-axis direction can be received by screwing the ball screw 15 and the nut 23 together. In addition, since the servo motor 18 that rotates the ball screw 15 is provided with the brake mechanism 18 a, the ball screw 15 completely stops and reliably receives the component force in the Y-axis direction. It is possible to prevent the rotation part 25 from being applied.
[0046]
Further, as shown in FIG. 14, for example, due to the horizontal component force fx in the X direction, a force to rotate the table 28 about the θ axis is applied to the table 28. However, since the brake mechanism 24a is provided in the linear motor 24 against such a rotational force, the rotational force is received by the brake mechanism 24a without causing any trouble to the linear motor 24. It has become.
[0047]
The work 41 for which the caulking work has been completed in the work area A is sent to the discharge area B side together with the table 28 by the ball screw 15 under the portal column 6 where the work 41 is removed. In this case, the workpiece 41 can be sent to the discharge area B side while changing the direction of the workpiece 41. For example, the door can be opened even if an interference such as a machining unit exists on the movement track in the Y-axis direction.
[0048]
【The invention's effect】
According to the present invention, the workpiece is moved in the direction of one axis (Y axis) by linearly moving the table by the linear drive means, but is moved (displaced) in the direction of the other orthogonal axis (X axis). ) Is performed by rotating the table by means of the rotation drive means, it is not necessary to arrange a long linear drive means in the other axial direction, and the apparatus can be made smaller (slimmed) accordingly. it can. Further, since the table is rotated by the rotation drive means, the movement (displacement) speed in the other orthogonal axis (X axis) direction is faster than the structure in which the table is sent by the linear drive means, and the total positioning is performed. The speed can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing a processing cell device.
FIG. 2 is a front view showing a processing cell device.
FIG. 3 is a side view showing a processing cell device.
FIG. 4 is a perspective view showing a portal column.
FIG. 5 is a plan view showing a structure around a table.
FIG. 6 is an exploded plan view showing a structure around a table.
7 is a cross-sectional view taken along line SA-SA in FIG.
8 is a cross-sectional view taken along line SB-SB in FIG.
9 is a cross-sectional view taken along the line SC-SC shown in FIG.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing workpiece positioning by a table.
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a state where the table is lifted.
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a state where a table is placed on a block.
FIG. 13 is an explanatory diagram showing generation of a component force in the X-axis direction.
FIG. 14 is an explanatory diagram showing generation of rotational force around the θ axis.
[Explanation of symbols]
1 Stand 2 Hydraulic Unit 6 Portal Column 8 Processing Unit 14 Rail 15 Ball Screw (Linear Drive Means)
18 Servo motor 18a Brake mechanism 20 Movable base 24 Linear motor (rotation drive means)
24a Brake mechanism 25 Rotating part 28 Table 35 Circumferential groove 35a Inner peripheral wall surface 36, 37 Block 39 Roller 41 Work piece 41a Processing part A Work area B Discharge area α Insert angle F Thrust D Distance between table and linear motor d Table and block Interval P Machining point L Straight line fx Component force in the X-axis direction

Claims

上下動自在な加工ユニットの加工ポイントに、加工対象としてのワークを位置決めし、該ワークに対して加工を施す加工セル装置であって、
架台に配置された一対のレールに対して可動ベースを上側から載せた状態で摺動自在に係合させると共に、該可動ベースに直線駆動手段を合わせて該可動ベースをテーブルごと加工ポイントに対して接近・離反するＹ軸方向で直線運動自在に支持し、
該可動ベースに回転駆動手段を固定し、且つ可動ベースにおける少なくとも回転駆動手段よりもＸ軸方向（Ｙ軸方向に直交する方向）両側位置の上部にブロックを載置状態で固定し、
テーブルを回転駆動手段の回転部の上側にθ軸廻りで一体的に回動可能で且つ上方へ付勢された状態で回転駆動手段から所定間隔だけ離間させて取付けると共に、テーブルをブロックの上部に対して回転駆動手段に対する所定間隔よりも小さな間隔で離間させ、
テーブル上のワークに対して加工ユニットから所定の推力が上側から加わった際に、下降するテーブルが回転駆動手段よりもブロックの上部に先当たりすることを特徴とする加工セル装置。A processing cell device that positions a workpiece as a processing target at a processing point of a vertically movable processing unit and performs processing on the workpiece,
The movable base is slidably engaged with the pair of rails arranged on the gantry while being mounted from the upper side, and linear drive means is aligned with the movable base so that the movable base is moved together with the table to the processing point. Supports linear movement freely in the Y-axis direction approaching and separating,
The rotation drive means is fixed to the movable base, and the block is fixed in a mounted state at the upper part of both sides of the movable base at least on both sides of the X axis direction (direction perpendicular to the Y axis direction) than the rotation drive means.
The table is mounted on the upper side of the rotary part of the rotary drive means so as to be integrally rotatable around the θ axis and is biased upward while being spaced apart from the rotary drive means by a predetermined distance. Against the rotational drive means at a smaller interval than the predetermined interval,
A processing cell apparatus , wherein when a predetermined thrust is applied from above to a workpiece on a table from a processing unit, the descending table comes first to the top of the block rather than the rotation driving means .

請求項１に記載の加工セル装置であって、
ブロックの上部に、テーブルの裏面に形成された周壁面と接して該テーブルの回転及び上下移動を許容した状態でＸ軸方向での位置決めをするローラを各々設けたことを特徴とする加工セル装置。The processing cell device according to claim 1,
A processing cell apparatus characterized in that a roller for positioning in the X-axis direction is provided on the upper part of the block in contact with the peripheral wall surface formed on the back surface of the table and allowing the table to rotate and move up and down. .

請求項１又は請求項２に記載の加工セル装置であって、
回転駆動手段が、ブレーキ機構付きのリニアモータであることを特徴とする加工セル装置。The processing cell device according to claim 1 or 2,
The processing cell device , wherein the rotation driving means is a linear motor with a brake mechanism .

請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の加工セル装置であって、
直線駆動手段が、ブレーキ機構付きのサーボモータによるボールネジであることを特徴とする加工セル装置。 It is a processing cell device given in any 1 paragraph of Claims 1 thru / or 3,
A machining cell device , wherein the linear drive means is a ball screw by a servo motor with a brake mechanism .

請求項１〜４のいずれか１項に記載の加工セル装置であって、
回転駆動手段及び直線駆動手段が架台の上面に配置され、該架台から上方へ向けて中空の門型コラムが固設され、該門型コラムに加工ユニットを支持したことを特徴とする加工セル装置。 It is a processing cell device given in any 1 paragraph of Claims 1-4 ,
A processing cell device comprising: a rotary driving means and a linear driving means arranged on an upper surface of a gantry; a hollow portal column fixed to the gantry upward; and a machining unit supported by the portal column. .

請求項１〜５のいずれか１項に記載の加工セル装置であって、
加工ユニットが門型コラムに対して交換可能であることを特徴とする加工セル装置。It is a processing cell device given in any 1 paragraph of Claims 1-5,
A machining cell device characterized in that the machining unit can be replaced with a portal column .