JPS587422B2 - ワ−クの姿勢変換装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は自動加工機等の自動制御される装置においてワ
ークの姿勢を変換する装置に関する。

更に詳細には、ワークの軸線とパルスモータ等の回転軸
の軸線とが所定の角度で交差するようにワークをパルス
モーター等の回転軸に結合し、前記一個のパルスモータ
ー等の回転軸を１２０°回転せしめるだけで、ワークの
姿勢をワークの軸線の回りに９０°且つワーク軸線に直
交する軸回りに９０°回転した姿勢、即ちねじれの姿勢
に変換できるようにしたワークの姿勢変換装置に関する
ものである。

ワーク等を所定の姿勢からねじれの姿勢に変化させる場
合の運動について考えてみる。

第６図ａに示すようにワーク１の表面上にマーク点Ｐを
第６図ｂのマーク点Ｐ′の位置に移動させるためには、
ワーク１の軸ｌ１と、軸線ｌ１に直交する軸ｌ２とにお
いては夫々の回りに時計方向に９０°回転しなければな
らない。

つまり、ワークがねじれの姿勢に変化するためには、軸
線ｌ１の回りの回転運動と軸ｌ２の回りの回転運動の二
つの回転運動が合成される必要がある。

上記の原理に基づいて、従来の自動加工機等においては
ワーク１を所定の姿勢からねじれの姿勢に変化させるた
めに、第７図に示す如く、上記した二つの回転軸ｌ１，
ｌ２の方向とパルスモーターの回転軸の方向とが一致す
るように配置される二個のパルスモーター２，３が必要
であった。

一方のパルスモーター２は支持部材４に取り付けられ、
パルスモーター２の回転軸がワーク１のワーク台５に結
合されワーク１を軸ｌ１の回りに９０°回転せしめる。

又他方のパルスモーター３は、支持部材４の一片４ａに
その回転軸が連結されるように、基台６に形成された突
出壁６ａに固設される。

支持部材４の他片４ｂは他の突出壁６ｂに軸支されてい
るため、パルスモーター３はワーク１、支持部材４、パ
ルスモーター２を軸ｌ２の回りに回転せしめる。

以上の如く、ワークを一つの軸ｌ１について９０°回転
し、更にこの軸に直交する軸ｌ２について９０°回転せ
しめた姿勢に変換するためには二つの回転駆動源を必要
とする。

このことは一般的に自動制御される加工機械において多
数の回転駆動源を必要とすることを意味し、このため装
置の製作コストが高くなり、装置全体が構造的に複雑と
なり、又狭い場所への設置が困難である等の問題点を有
していた。

本発明者等は上記した問題点に鑑み、これを有効に解決
すべく本発明を成したものである。

本発明の目的とする処は、一個のパルスモーター等によ
ってワークの姿勢をその軸線の回りに９０°回転させ、
軸線に直交する軸の回りに９０°回転させるようにした
ワークの姿勢変換装置を提供する。

従って本発明の目的とする処は、自動加工機、自動搬送
機等において、装置に使用されるパルスモーター等の回
転駆動源の個数を半減し、装置の構造を簡単化し、狭い
場所に備えることができるようにしたワークの姿勢変換
装置を提供する。

以下に本発明の好適一実施例を添付図面に従って詳述す
る。

第１図は本発明に係る装置の斜視図である。

１０はパルスモーターで、パルスモーター１０は、装置
の基台１１上に回転軸の軸線ｌ３を垂直線に対して一定
角度傾斜させて設置される。

パルスモーター１０の回転軸１０ａにはアーム部材１２
が取り付けられ、ナット１０ｂ止めされる。

アーム部材１２の他端にはワーク取付台１２ａを形成す
る。

ワーク取付台１２ａは円形の盤状をなし、そめ表面に同
心で小径の盤部１２ｂを形成し、且つ端面の中心部に断
面が六角形の突出した固定軸１２ｃを形成する。

ワーク１３はワーク取付台１２ａに、図中仮想線で示す
如く取り付けられる。

この実施例ではワーク１３は円柱形状をなし、ワーク１
３の軸線ｌ４は前記固定軸１２ｃの軸線と同一となる。

ワーク１３の端面１３ａの側方には工具１４が設けられ
、この工具１４によってワーク１３の端面１３ａにおけ
る所定の箇所及び外周面１３ｂにおける所定の箇所を加
工する。

以上のワーク取付装置において、パノレスモーター１０
の回転軸１０ａの軸線ｌ３とワーク１３の軸線ｌ４とは
同一平面内にあり、一点Ｏ１でθ＝１２５°１６′で交
差するように配置されている。

この配置関係はアーム部材１２の形状によって決定され
ることになる。

ワーク取付装置の作動目的は、工具１４がワーク１３の
端面１３ａと外周面１３ｂの夫々の所定箇所を加工でき
るように、ワーク１３を所定の姿勢からねじれの姿勢に
動かすことである。

上記構成の装置では、パルスモーター１０の回転軸１０
ａを１２０°反時計方向に回転させると、ワーク１３の
姿勢を第１図に示す状態から第２図に示す状態に変化さ
せることができる。

すなわち、ワーク１３は第２図に示すようにワーク１３
の軸線ｌ４が垂直方向になる如く、ワーク１３は軸線ｌ
４の回りに９０°、軸線ｌ４に直交する軸ｌ５の回りに
９０°回転する。

この変化をワーク表面上の任意の一点の動きで見ると第
１図に示されるマーク点Ｐは第２図においてマーク点Ｐ
′の位置に移動する。

このようにしてワーク１３の姿勢が変換され、工具１４
による加工作業が行なえる。

第３図は第２図をＡ方向より見た図である。

アーム部材１２は、ワーク１３の軸線ｌ４とパルスモー
ター１０の回転軸１０ａの軸線ｌ３とが角度１２５°１
６′で交差するように所定角度で折曲１２ｄされている
。

次に第４図において上記ワークの姿勢変換の原理につい
て説明する。

Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸及び原点Ｏからなる座標系Ｏを作図し
、この座標系Ｏにおいて、ワーク１３の回転の中心Ｏ１
を第４図に示す如く立方体Ｋの頂点とする如く配置する
。

その配置条件として、ワーク１３の軸線ｌ４がＺ軸と平
行となり、前記パルスモーターの回転軸の軸線ｌ３が線
分ＯＯ１（立方体の対角線）と一致するようにする。

前記回転の中心Ｏ１は軸線ｌ４とｌ３との交点である。

このとき、∠Ｏ１ＯＸ＝∠Ｏ１ＯＹ＝∠Ｏ１ＯＺ＝５４
°４４′である。

次に回転の中心Ｏ１を原点としてＸ′軸、Ｙ′軸、Ｚ′
軸から成る座標系Ｏ１を作図する。

このときの条件としてＯＸ／／Ｏ１Ｘ′，ＯＹ／／Ｏ１
Ｙ′，ＯＺ／／Ｏ１Ｚ′とする。

従って、∠ＯＯ１Ｘ′＝∠ＯＯ１Ｙ′＝∠ＯＯ１Ｚ′＝
１２５°１６′である。

第４図におけるワーク１３の姿勢は、回転の軸線ｌ３（
線分ＯＯ１に相当する）とワーク１３の軸線ｌ４（Ｚ′
軸に相当する）のなす角度が１２５°１６′であるとい
う第１図に示したワーク１３とパルスモーター１０の回
転軸１０ａとの配置関係の条件を満している。

以上において線分ＯＯ１は軸ｌ３に、Ｚ′軸であるＯ１
Ｚ′は軸線ｌ４に相当するため、軸ｌ３の代りに線分Ｏ
Ｏ１で軸線ｌ４の代りにＯ１Ｚ′で説明する。

Ｏ１Ｘ′、Ｏ１Ｙ′、Ｏ１Ｚ′はＯＯ１に対して夫々等
角度１２５°１６′の角度で交差し、且つ線分ＯＯ１に
直交する平面上の投影線の関係では、夫々互いに１２０
°の角度なして一点で交わっている。

従って線分ＯＯ１とＯ１Ｘ′、Ｏ１Ｙ′、Ｏ１Ｚ′の空
間的関係はＯＯ１を時計方向に１２０°回転させるとＯ
１Ｚ′がＯ１Ｙ′の位置に、Ｏ１Ｙ′がＯ１Ｘ′の位置
に、Ｏ１Ｘ′がＯ１Ｚ′の位置の夫々移動し、又逆にＯ
Ｏ１を反時計方向に１２０°回転させると、Ｏ１Ｚ′が
Ｏ１Ｘ′の位置に、Ｏ１Ｘ′がＯ１Ｙ′の位置に、Ｏ１
Ｙ′がＯ１Ｚ′の位置に移動する。

今、ワーク１３の表面にマーク点Ｐをとり、線分ＯＯ１
が時計方向に１２０°回転した時のマーク点Ｐの位置の
変化を考えてみる。

条件としてマーク点ＰはＹ′Ｚ′平面上にあるようにと
られているとし、マーク点Ｐの位置をＹ′軸上の点ａと
Ｚ′軸上の点ｂとに分解する。

何故なら点ａのＹ′軸座標値と点ｂのＺ′軸座標値とに
よってＹ′Ｚ′平面上の点Ｐの位置は決定されるからで
ある。

次に線分ＯＯ１を時計方向に１２０°回転すると、上記
Ｘ′軸、Ｙ′軸、Ｚ′に関する前記移動の性質により、
Ｙ′軸上の点ａはＸ′軸上の点ａ′へ、Ｚ′軸上の点ｂ
はＹ′軸上の点ｂ′へ移動する。

従って、前記分解とは逆に、同様の論理で点ａ′と点ｂ
′とによって合成される点Ｐ′の位置が、線分ＯＯ１を
時計方向に１２０°回軸させることによってマーク点Ｐ
が移動した結果到達する位置である。

以上の説明ではワーク表面上の一つのマーク点Ｐによっ
て回転軸ｌ３（線分ＯＯ１）が１２０°回転したときの
位置の変化を述べたが、この変化はワーク表面上のすべ
ての点について共通な変化であり、この変化をワーク１
３全体で見てみると、ワーク１３は先ずワークの軸線ｌ
４（Ｚ′軸）の回りに時計方向に９０°回転し、且つ軸
線ｌ４に直交する軸ｌ５（Ｘ′軸）の回りに時計方向に
９０°回転し、ワーク１３′の示される姿勢に変換され
る運動を行なうことになる。

回転軸ｌ３（線分ＯＯ１）の回りに反時計方向に１２０
°回転する場合も前記と同様な原理でワーク１３の姿勢
変換を説明することができる。

尚、第４図に示す位置関係において、∠ＣＯＺ＝４５°
，∠ＣＯＸ＝４５°、∠Ｏ１ＯＣ＝３５°１６′である
。

以上構成において、一本の回転軸ｌ３の１２０°回転に
よってワーク１３を同一位置で、軸線ｌ４に関して９０
°回転させ、軸ｌ５に関して９０°回転させることが可
能となる。

次に本発明に係る装置の別発明について説明する。

第５図に別発明の原理説明図を示す。

Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸から成る座標系Ｏ、Ｘ′軸、Ｙ′軸、
Ｚ′軸からなる座標系Ｏ１は第４図と同様である。

ワーク１３の回転中心を０２とする。

点Ｏ２においてワーク１３の軸線ｌ４をＺ′軸に平行に
引き、且つＹ′軸に平行な軸線ｌ６を引く。

ワーク１３における軸線ｌ４，ｌ６と回転軸ｌ３（線分
ＯＯ１）との空間的関係において、回転軸ｌ３を時計方
向に１２０°回転すれば、軸線ｌ４はＹ′軸に平行とな
り、軸線ｌ６はＸ′軸と平行となり、又回転軸ｌ３を反
時計方向に１２０°回転すれば、軸線ｌ４はＸ′軸と平
行となり、軸線ｌ６はＺ′軸と平行となるような性質を
有する。

従ってワーク１３の表面上のマーク点Ｐを一線ｌ４、ｌ
６上の二点に分解し、一転軸ｌ３を時計方向に１２０°
回転せしめた後、上記二点を再び合成すればワーク１３
′の表面上の点Ｐ′が得られることにな、る。

このマーク点Ｐの移動の性質はワーク１３の表面上のす
べての点について成立するため、この結果は第５図に示
す如く最初の姿勢のワーク１３からねじれの姿勢のワー
ク１３′に変換せしめられることになる。

前記の如きワークの姿勢変換の性質はワーク１３が回転
軸ｌ３の回りに反時計方向に１２０°回転しても成立す
る性質である。

以上の説明では別発明の原理を説明したが、実際的装置
としては、例えば、線分ＯＯ１を第１アーム部材とし、
線分Ｏ１Ｏ２を第２アーム部材としてアーム部材を構成
したり、又一本のアーム部材の形状を変形させて形成す
ることも可能である。

要すれば、回転軸ｌ３（線分００１）とワーク１３の軸
線ｌ４とが同一平面内になく、且つ回転軸ｌ３と軸線ｌ
４とのなす角度が所定の角度（１２５°１６′）となる
ように、アーム部材によってワーク１３がパルスモータ
ー等の回転軸に取り付けられれば前述した如きワークの
姿勢変換移動を行なうことができる。

以上の別発明においては、一本の回転軸ｌ３によってワ
ーク１３を空間内で移動せしめることができるとともに
、ねじれの姿勢に変換せしめることが可能となった。

上記の実施例の説明では、自動加工機におけるワークの
姿勢変換の場合を説明してきたが、自動搬送機等におい
てワークの搬送方向及び搬送姿勢を変換することにも利
用できるのは勿論である。

以上の説明で明らかなように本発明によれば、ワークの
軸線と駆動手段の回転軸の軸線とが所定の角度になるよ
うに、ワークを駆動手段に取り付けることによって、一
個の回転駆動手段の回転軸を１２０°回転させるだけで
ワークを軸線の回りに９０°、軸線に直交する軸の回り
に９０°回転させることができるようになった。

従って、自動制御される機械装置においては、使用され
る回転駆動手段の個数を半減させることができるととも
に、装置の構造を簡単化し、これに伴い制御方法を容易
化し、加えて装置の小型化、狭い場所への設置行なえる
等頗る有益である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は本発明に係る
ワークの姿勢変換装置の斜視図、第２図は第１図におい
て回転軸を反時計方向に１２０°回転した図、第３図は
第２図中Ａ方向矢視図、第４図は本装置の原理説明図、
第５図は別発明の原理説明図、第６図はワークの姿勢変
換を説明する図、第７図は従来のワークの姿勢変換装置
の図である。 尚、図面中１０は駆動手段であるパルスモーター、１２
はアーム部材、１３はワーク、ｌ３は回転軸の軸線、ｌ
４はワークの軸線である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 駆動手段の回転軸に固定される端部とワークを取り
   付ける端部とを備えたアーム部材によって、前記回転軸
   の軸線と前記ワークの軸線とのなす角度が１２５°１６
   ′となるようにワークを駆動手段に結合し、前記回転軸
   を１２０°回転させることによって前記ワークをワーク
   の軸線の回りに９０°回転させ、且つワークの軸線に直
   交する軸の回りに９０°回転させた姿勢に変換せしめる
   ことを特徴とするワークの姿勢変換装置。 ２ 駆動手段の回転軸に固定される端部とワークを取り
   付ける端部とを備えたアーム部材によって、前記回転軸
   の軸線と前記ワークの軸線とが同一平面内において１２
   ５°１６′の角度で交差するようにワークを駆動手段に
   結合し、前記回転軸を１２０°回転させることによって
   前記ワークをワークの軸線の回りに９０°回転させ、且
   つワークの軸線に直交する軸の回りに９０°回転させた
   姿勢に変換せしめることを特徴とするワークの姿勢変換
   装置。