JPS60184491A - 多軸式の位置決め兼回転機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、重い工作物を加工処理するための、特に工作
物を溶接するための多軸式の位置決め無回転機械であっ
て、鉛直軸線を中心として自由に回転可能な位置決め板
と、水平軸線を中心として回転可能な支持台と、支持台
の少なくとも一端に配置された、支持台を床上に固定お
よび支持するスタンドとを有している形式のものに関す
る。

従来技術 前記形式の位置決め無回転機械は特に金属アーク溶接用
の大きな工作物の改良された容易な取り扱いを可能にす
る。つまりこのばあい特に大きな工作物に接近すること
ができしかも例えば溶接におけるグラビテイポジョンの
ような所望の位置にこのような工作物を合わせることが
できる。このような改良にもかかわらず収容容積、構造
寸法および精度に関して制限されており、これによって
運転効率ばかりでなく、極めて重大なことには申し分の
ない自動化を成さしめることをも妨げられるようになる
。

発明の目的 従って本発明の目的は、応分の構成費用で工　゛作物の
大きな負荷を処理できると同時に、工作物位置の精密な
微調整を行なうことができ、これにより重く大きな工作
物ですら自動化された作業プロセスで、例えばコンピー
タ制御された位置決めによって処理できるように、冒頭
に述べた形式の位置決め無回転機械を改良することにあ
る。

発明の構成 前記目的は本発明によれば、支持台が、横断面の大きな
自軸線に対して横方向に位置する平らな支持面を有する
リングベアリングによって、スタンドに対して支持され
ていることによって解決された。

発明の作用効果 取付は支持装置の重大なウィークポイントは回転継手、
特にスタンドと支持台との間の回転継手にある。負荷の
増大に伴って、従来の取付は支持装置は互いに軸方向間
隔をおいて配置された２つの軸受けの間隔および（また
は）支承支持能力を絶えず大きくする必要があるが、こ
のばあい取付は支持装置の精度要求および振動安定性お
よび定常性はますます制御されなくなる。前記振動に基
づいて支持アームに曲げ応力並びにねじり応力が及ぼさ
れ、このばあいねじり応力によってセツティング又は調
整の感度並びに初振動プロセスの流れを許容できなくな
る。

また類似の問題は、主に位置に関連ししかも振動が比較
的わずかであるとはいえ、位置決め板の取付けに関して
も生ずる。

直径の大きい１つだけの支承平面において前記取付は形
式を変えれば、特に支持台の縦方向でスタンドをよりコ
ン・々クトに作ることができるようになる。構造を外観
からみれば、位置決め板を環状に成形すると共に支持面
を異なって成形することを許す位置決め板の申し分のな
いコン・ξクト化の他に、従来接近しにくい範囲又は接
近できない範囲で工作物に接近できるようになる。コン
・ξクト化することによって構造的な強度を生ぜしめて
機械の容易な振動性を除くことができ、また支承体の直
径の増大に伴って、軸方向および半径方向で支承遊びの
副次的作用、を著しく減少させることができる。

大きな直径のリングベアリングによって同時に申し分の
ない感度および精度を得るため工作物のセツティングお
よびブロッキングのローテーションのための利点が得ら
れる。従ってスタンド内で支承される支持台の支持側部
部分並びに支持台に支承される位置決め板の板状の側部
部分を歯車又は輪歯車に連結することができ、ウオーム
歯車又は類似の装置がスタンド又は支持台から運転制御
されるばあいには、前記歯車又は輪歯車の大きな直径に
基づいて所望の正確さおよび感度が得られる。

また前記精度によって、特に位置制御装置および（また
は）デジタル制御装置と組合わせて、自動化された調整
法を適用できる。

位置決め兼回転機械が少なくとも１つの調節往復台を有
していると特に有利であり、該調節往復台は工作物を受
容するための位置決め板および支持台の端部に設けられ
た環状支承体と協働する・このばあいクロス往復台形式
で十字形に配置された２つの調節往復台が使用されると
特に有利である。従って工作物を所望のあらゆる角度位
置にもたらすことができるばかりでなく、並進運動で相
応の角度位置に移動させることもできる。従って工作物
を支持台に設けられた環状支承体に対して相対的に移動
させることができるので、工作物は環状支承体の軸線に
対して動かされる。極めて精確な加工処理のために、例
えば工作物を溶接するばあい工作物は所望の運動を行な
うことができるのに対して、工具（溶接のばあい溶接ト
ーチ）は定置である。

工具が長いアーム又は天井構造物を介して懸架されてい
るばあい正確でしかも振動のない運動を行なうことは困
難であるのは明らかであるが。

位置決め兼回転機械は、特に自動化された加工プロセス
のばあいに極めて正確な作業運動を可能にし、不正確さ
および振動に関する問題は生じない。更に有利には、工
作物が工具よりも著しく重いばあいですら、工作物が移
動させられかつ工具が定置に維持される。有利には安定
した正確な支持は、工具の比較できる安定した懸架が極
めて複雑にされるけれども、工作物が動かされるばあい
に得られる０ 実施例 次に図示の実施例につき本発明を説明する。

第１図では位置決め無回転機械２は分解した状態で示さ
れている。スタンド３は基体４によって床に支持されて
いてかつケーシング５を有しており、該ケーシング５は
基体４−からのびる前面範囲６にリングベアリング７を
有している。

このリングベアリング７においては後方のリング８は、
図示されてない中間の玉軸受けを介して水平軸線１１を
中心として内側のリング１０を回転可能に支持するだめ
に、ねじ９によってケーシングに固定されている。内側
のリング１０は内周面に歯１２を有しており、該歯には
歯車１３が係合する。歯車１３は水平軸線１１の方向に
のびていてかつケーシング５内に取付けられた駆動装置
１４を有している。モータ１５は駆動装置にフランジ結
合でれていてかつ上向きに突出していてかつ駆動装置と
共に駆動装置・モータユニットを成している。更に駆動
装置１４とは反対側のモータ１５の端部にはコーグ１６
が取付けられており、該コーグ１６はモータの軸に連結
されていてかつモータの回転をデジタルイン・ξルスに
変換する。前記コーグは電気・光学的なインクリメンタ
ル・コーグの原理に従って周知の構造を有している。

内側のリング１０はフランジ付き板１７の周面に設けら
れたねじ穴に相応する多数のねじ穴を有しており、前記
フランジ付き板は機械組立て状態で内側のリング１０と
ねじ結合されかつ内側のリング１０と共に水平軸線１１
を中心として回転できる。フランジ付き板は水平軸線に
対して直角にのびている。

フランジ付き板１７に隣り合ってフランジ付き板１８が
配置されている。フランジ付き板１８は６個の縦スリッ
）１９を有しており、該縦スリット１９を介して、フラ
ンジ付き板１７゜１８を互いに結合するためにビンを差
し込むことができる。フランジ付き板１７は縦スリット
１９と同様の縦スリットを有しているので、両フランジ
付き板１７．１８は互いに水平軸線１１に対して直角方
向で広い範囲に亘って移動可能でかつ任意の移動性を以
って取付けられる。

フランジ付き板１８は水平な支持台２０に剛性的に連結
されており、該支持台２０は組立て状態で水平軸線１１
に対して平行にのびている。

横断面の大きな環状支承体２１は支持台２０の端部に取
付けられていて、かつ外側のリング２２を有しており、
該リングは、中間の玉軸受け（図示せず）を介して図面
でみて垂直方向でのびしかも水平軸線１１に対して直角
に方向付けられた鉛直軸線２６を中心として内側のリン
グ２５を回転可能に取り付けるため、周方向の多数のね
じ２３によって円板２４にねじ固定されている。内側の
リング２５は内周面に、リングベアリング７の内側のリ
ング１０と同様に歯２７を有しており、該歯は駆動装置
２９とモータ３０とを有する駆動装置・モータユニット
によって駆動される歯車２８に係合している。駆動装置
２９はボックス形状の中空の支持台２０内に取付けられ
ていてかつモータ３０は前記駆動装置にフランジ結合さ
れている。駆動装置２９とは反対側のモータ３０の端部
には、モータの内側の軸線によって調整される電気・光
学的なインクリメンタル・アングルコーダ３１が取付け
られている。

内側のリング２５はモータ３０の角度調節を監視しかつ
図示されてないケーブルを介して制御装置３２′に知ら
せるアングルコーダ３１を有する歯車２８を介して駆動
装置・モータユニットによって微調整され、前記制御装
置３２′は報告位置を照合位置と比較しかつ偏差がある
ばあい周知の位置制御装置の原理に従って駆動装置・モ
ータユニットを制御する。

コーグ３１から信号をかつ駆動装置・モータユニット用
の電気信号を任意に回転可能な支持台２０に伝達するた
めに滑動する伝達リング３２が回転する支持台２０と定
置のケーシングとの間に係合している。滑動する伝達リ
ング３２は滑動リング３３を有しており、該リング３３
は剛性的に軸３４に連結されていてかつフランジ付き板
１７の背部に取付けられているので、滑動リング３３は
フランジ付き板１７と共に回転する。滑動する伝達リン
グの定置の部分は２本のロッド３５．３６を有しており
、該ロッドは、軸１４が水平軸線１１の方向にのびるよ
うに所定の位置に配置して端部によってケーシング５の
内壁に不動に溶接される。

実際の滑動リングの配置形式は第２図で明らかにされて
いる。軸３４は外ねじ山を備えており、核外ねじ山によ
って軸３４はフランジ付き板１７の後側で図示きれてな
いねじ山付き管内にねじ嵌められる。多数の滑動リング
３３が剛性的にフランジ付き板１７に連結されていてか
つ外向きに突出した円形の絶縁ワッシャー３７によって
、互いに分離されている。

滑動リング３３にはブラシ３８が接触しており、該ブラ
シ３８は電圧信号をピックアップする。前記ブラシ３８
から個々のケーブル３９が定置に配置されたターミナル
ヘッド４０に導びかれており、該ターミナルヘッドから
ケーブル４１が制御装置３２′にのびている。ターミナ
ルヘッドの正面図は第３図で示されている。

位置決め板４８は直接内側リング２５に配置されていな
い。その代りとしてクロス往復台ヰ２が円形の底板４３
に配置されて内側リング２５に取付けられ、前記底板４
３は直接内側リングと互いに結合される。

クロス往復台４２は下側の往復台４４と上側の往復台４
５とを有している。下側の往復台４牛は２つの滑り案内
４６を有しており、該滑り案内４６に沿って上側の往復
台４５が移動可能である。上側の往復台４５は２つの同
様の滑り案内４７を有しており、該滑り案内４７に沿っ
て位置決め板４８が移動可能である。上側の往復台は二
重矢印４９の方向に移動可能でかつ位置決め板４８は二
重矢印５０の方向で移動可能である。

クロス往復台４２の構造は基本的に周知である。滑り案
内４６．４７はカバー５１．５２によって部分的に汚染
を防止されている。

上側の往復台および下側の往復台はそれぞれロッド状の
滑り案内４６．４７の間に駆動ウオーム５３，５牛を有
しており、該駆動ウオーム５３．５４は駆動モータ５５
，５６によって回転させられる。前記駆動モータはモー
タ１５゜３０のように端部にコーグ５７．５８を有して
おり、該コーグによって、駆動ウオームの回転数および
角度位置ひいてはクロス往復台の位置が二重矢印４９．
５０による２つの連動座標方向で監視される。コーグ５
７，５８からの電気信号および駆動モータ５５．５６用
の電圧は滑動する伝達リング３２と同様の図示されてな
い滑動する伝達リングを介して回転するクロス往復台２
０から支持台２０にかつ支持台２０からケーシング５に
設けられた滑動する伝達リング３２を介して制御装置３
２′に伝達される。

はぼ板状の工作物５９は位置決め板上に示されているの
に対して、溶接トーチ６８は互いに溶接しようとする工
作物のへり範囲に向けて方向付けられている。

従って位置決め板４８は直接環状支承体２１に取付けら
れているのではなく、クロス往復台４２の上方で互いに
直角な２つの座標方向でしかも環状支承体２１の平面に
対して平行に移動可能である。

この移動性は大きな工作物を精密加工するために、特に
この工作物を溶接するために極めて重要である。このよ
うな溶接はしばしばいわゆるグラビテイポジョンを必要
とし、この位置では溶接線は中央の縦平面に対して水平
および対称的に方向付けられ、従って溶接トーチは上方
から垂直にもたらされかつ水平方向に送くられる。工作
物５９と溶接トーチ６０とは互いに移動する。更に溶接
トーチは軽量で、従って容易に移動させられるがしかし
、長い取付けのため、例えば天井構造物から懸架されて
いるため、正確に十分案内できずかつ振動し易い。他面
では位置決め無回転機械のために作業能力の高いかつ高
精度の構造が与えられるので、主として工作物を動かし
かつ溶接トーチを（できるなら）定置の位置で維持する
と特に有利であることが示された。更に、溶接トーチが
新たな操作位置を取るばあいにのみ溶接トーチが移動さ
せられるのに対して、溶接シームの方向に関する運動が
位置決め兼回転機械によって引き継がれると有利である
。

従って直線的な溶接シームはどんな方向でも、この方向
での環状支承体を介したクロス往復台の矯正によってか
つクロス往復台を下側又は上側の往復台の方向に移動さ
せることだけによって得られる。

極めて異なる位置の円運動のために、所望のアークが軸
線２６における中央点を有するようにクロス往復台を移
動させることができる。相応の調整後には環状支承体２
１の回転運動のみが必要にされる。

複雑な操作のために必要であるばあいには、同時の又は
別個の回転運動および並進運動を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

（１９） 図面は本発明の実施例を示すものであって、第１図は本
発明による多軸式の位置決め兼回転機械を分解した状態
で示した図、第２図は第１図■−■線に沿った断面図、
第５図は第２図■−ｍ線に沿った断面図である。 ２・・・位置決め兼回転機械、３・・・スタンド、ヰ・
・・基体、５・・・ケーシング、６・・・前面範囲、７
・・・リングベアリング、８，１０，２２．２５・・・
リング、９．２３・・・ねじ、１１・・・水平軸線、１
２．２７・・・歯、１３．２８・・・歯車、１４．２９
・・・駆動装置、１５．３０・・・モータ、１６，３１
゜５７．５８・・・コーグ、１７．１８・・・フランジ
付き板、１９・・・縦スリット、２０，４４，４５・・
・往復台、２１・・・環状支承体、２４・・・円板、２
６・・・鉛直軸線、３２・・・伝達リング、３２′・・
・制御装置、３３・・・滑動リング、３４・・・軸、３
５．３６・・・ロッド、３７・・・絶縁ワッシャー、３
８・・・ブラシ、３９．４１・・・ケーブル、４０・・
・ターミナルヘッド、４２・・・クロス往復台、４３・
・・底板、４６．４７・・・滑り案内、４８・・・位置
決め板、（２０） ５１．５２・・・カバー、５３．５４・・・駆動ウオー
ム、５５．５６・・・駆動モータ、５９・・・工作物、
６０・・・溶接トーチ Ｆｉｇ、２ 一■ Ｆ　ｉ　ｇ、３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、重い工作物を加工処理するための多軸式の位置決め
   兼回転機械であって、鉛直軸線を中心として自由に回転
   可能な位置決め板と、水平軸線を中心として回転可能な
   支持台と、支持台の少なくとも一端に配置された、支持
   台を床上に固定および支持するスタンドとを有している
   形式のものにおいて、支持台（２０）が、横断面の大き
   な自軸線に対して横方向に位置する平らな支持面を有す
   るリングベアリング（７）によって、スタンド（３）に
   対して支持されていることを特徴とする多軸式の位置決
   め兼回転機械。 ２、位置決め板（４８）が、横断面の大きな鉛直軸線に
   対して横方向に位置する平らな支持面を有する環状支承
   体（２１）によって、支持台（２０）に支持されている
   特許請求の範囲第１項記載の位置決め兼回転機械。 ３、環状支承体（２１）およびその支持部材が自由な内
   部スペースを形成しておりかつ位置決め板（４８）がリ
   ング形状である特許請求の範囲第２項記載の位置決め兼
   回転機械。 １４、リングベアリングおよび環状支承体の両方又は少
   なくとも一方が大きなころ軸受けとして形成されている
   特許請求の範囲第１項から第３項までのいずれか１項記
   載の位置決め兼回転機械。 ５、リングベアリングおよび環状支承体の両方又は少な
   （とも一方が歯車（１３，２８）と係合していてかつ適
   当な大きな直径を有しており、かつ前記歯車が調節可能
   な駆動装置を有している特許請求の範囲第１項から第４
   項までのいずれか１項記載の位置決め兼回転機械。 ６、調節可能な駆動装置がウオーム歯車駆動装置である
   特許請求の範囲第５項記載の位置決め兼回転機械。 ７、調節可能な駆動装置が支持台又は位置決め板を位置
   決めするために制御装置に連結されている特許請求の範
   囲第５項又は第６項記載の位置決め無回転機械。 ８　制御装置がデジタル制御装置として構成されている
   特許請求の範囲第７項記載の位置決め無回転機械。 ９　制御装置および調節可能な駆動装置がデジタルコン
   ピュータによって位置制御装置に接続されている特許請
   求の範囲第７項又は第８項記載の位置決め無回転機械。 １０　支持台の軸方向変位をセットするために互いに固
   定可能で互いに相対的に変位可能な少なくとも１対のフ
   ランジ付き板（１７，１８）が設けられており、スタン
   ド側のフランジ板（１７）が円板から成っていてかつリ
   ングベアリング（７）に直接連結されている特許請求の
   範囲第１項から第７項までのいずれか１項記載の位置決
   め無回転機械。 １１、調節往復台（４２）が位置決め板（４８）と環状
   支承体（２１）との間に配置されており、前記往復台に
   よって位置決め板が調節可能な方向で鉛直軸線に対して
   横方向に並進運動可能である特許請求の範囲第１項から
   第１０項までのいずれか１項記載の位置決め前回□　転
   機様。 １２、調節往復台がクロス往復台として構成されている
   特許請求の範囲第１１項記載の位置決め無回転機械。 １３　調節往復台が往復台の方向に位置決め板を移動さ
   せるために少なくとも１つの駆動装置に連結されている
   特許請求の範囲第１１項又は第１２項記載の位置決め無
   回転機械。 １４、往復台が往復台の調節経路を記録する少な（とも
   １つのアングルコーダに連結されている特許請求の範囲
   第１１項から第１３項までのいずれか１項記載の位置決
   め無回転機械・１５、前記コーグがインフレメンタール
   ・アングルコーダである特許請求の範囲第１４項記載の
   位置決め無回転機械〇