JP2004009200A - ワーク搬送パレット - Google Patents

Abstract

【課題】高精度の位置決めを要求する加工装置と、高精度の位置決めが困難な加工装置とが混在する製造ラインへの使用に適したワーク搬送パレットを提供する。製造コストの増加を抑える。
【解決手段】ワーク１を搬送するワーク搬送パレット２であって、ワーク１をクランプするクランプ機構３とこのクランプ機構３をクランプ状態またはアンクランプ状態に作動させる作動機構４とから構成されるクランプ装置５を有する。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワーク搬送パレットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
工場の製造ライン等ではワークをパレットに載せて移動することが多く、その際、ワークをパレットに対して位置決めすることも多い。従来のワーク位置決め方法として、例えば、テンプレート方式とクランプ方式がある。
【０００３】
図１７に、テンプレート方式のワーク位置決め方法を採用したパレットを示す。テンプレート方式では、パレット１０１上に所定形状、所定寸法の孔１０２や係止部１０３を設けておき、孔１０２や係止部１０３の中にワーク１０４を挿入することで、ワーク１０４を位置決めするようにしている。テンプレート方式では、孔１０２の周壁や係止部１０３とワーク１０４との間にある程度のクリアランス（パレットクリアランス）が生じ、ワーク１０４の位置姿勢を完全に固定することは困難であるが、そのクリアランスの範囲で位置姿勢誤差におさまるようにしている。
【０００４】
また、図１８に、クランプ方式のワーク位置決め方法を採用したパレットを示す。クランプ方式では、パレット１０１上にクランプ１０５を設けており、クランプ１０５を使用してワーク１０４を位置決めするようにしている。クランプ１０５の開閉駆動は、例えば、製造ラインの所定位置に設けられたシリンダ装置やソレノイド等のアクチュエータ１０６によって行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、テンプレート方式では以下の問題があった。即ち、製造ラインによっては、パレット１０１上のワーク１０４の位置決め精度に対し、高精度の位置決めを要求する加工装置（例えば組み付け装置等）を使用する工程と、位置決めに高い精度を要求せず、むしろ高精度の位置決めが困難であり位置決め精度がある程度ラフであることが必要な加工装置（例えば洗浄装置等）を使用する工程とが混在する場合がある。
【０００６】
このようなラインでは、パレットクリアランスを比較的広めに設定するのが一般的であるが、この場合には、高精度の位置決めを要求する加工装置によって加工を行うために、わざわざ別装置を設けてワーク１０４の取り置きを行い、その装置で高精度の位置決めを行う前工程が必要であった。もしくは、画像処理などの方法で、パレット１０１内のワーク位置姿勢を認識し、認識したワーク位置情報に基づいて、高精度の位置決めを要求する加工装置を動作させていた。これらのため、製造ラインの改造や、装置類を新たに追加する必要があり、製造設備が高価なものになると共に、間接的な工程を増加させ、製造コストと製造に要する時間を増加させていた。
【０００７】
一方、クランプ方式では、クランプ１０５を作動させるためのアクチュエータ１０６を製造ラインに設ける必要があり、製造設備が大型化し高価なものになり、製造コストを増加させていた。また、位置決めがある程度ラフであることが必要な加工装置を使用する場合には、アクチュエータ１０６を使用してクランプ１０５を開き、大きなパレットクリアランスを確保する必要があった。搬送されてきたパレット１０１上のクランプ１０５を製造ライン側に設置されたアクチュエータ１０６によって操作するには、アクチュエータ１０６をクランプ１０５に正確に導く機構をパレット１０１側に設ける必要があり、パレット１０１の構造が複雑になって高価になると共に、パレット１０１そのものの洗浄等に支障をきたす虞がある。さらに、１枚のパレット１０１に複数のワーク１０４を混在させた場合、パレット１０１の構造がより一層複雑になり、さらに製造コストを増加させてしまう。加えて、アクチュエータ１０６をパレット１０１の外部よりクランプ１０５へ導く必要があり、一般に設計自由度が低く小型化に向かない。さらに、清浄環境における作業を考えた場合、アクチュエータ１０６は、汚染の発生源となりうる。
【０００８】
本発明は、高精度の位置決めを要求する加工装置と、ある程度ラフな位置決めを要求する加工装置とが混在する製造ラインへの使用に適し、且つ、製造コストの増加を抑えることができるワーク搬送パレットを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために請求項１記載の発明は、ワークを搬送するワーク搬送パレットにおいて、ワークをクランプするクランプ機構とこのクランプ機構をクランプ状態またはアンクランプ状態に作動させる作動機構とから構成されるクランプ装置を有するものである。
【００１０】
したがって、パレットに設けられたクランプ装置の作動機構によってクランプ機構のクランプ・アンクランプを操作することができる。即ち、パレットに設けられている作動機構によってクランプ機構を操作するので、製造ライン側にパレットのクランプ機構を操作するアクチュエータを設ける必要がなくなる。また、クランプ機構をクランプ状態にすることで、ワークとクランプ機構の間の隙間が無くなり又は減少し、ワークを高精度に位置決めできる。一方、クランプ機構をアンクランプ状態にすることで、ワークとクランプ機構の間の隙間が増加し、ワークの位置決めがラフになる。
【００１１】
また、請求項２記載のワーク搬送パレットは、クランプ機構は弾性部材により構成され、作動機構の非作動時にワークのクランプ状態が維持できるものである。即ち、クランプ機構は弾性部材の弾性力によってワークをクランプする。作動機構は、非作動時にはクランプ機構の弾性部材をフリーにするので、弾性部材はワークをクランプすることができる。また、作動機構は、作動時にはクランプ機構の弾性部材を弾性変形させるので、弾性部材がワークから離れることになる。
【００１２】
また、請求項３記載のワーク搬送パレットは、クランプ機構がクランプ状態にある場合においても、ワークとクランプ機構のワーククランプ部との間に隙間を有するものである。したがって、クランプ状態においてもワークを締め付けることがないので、ワークの微少変形を防止することができる。
【００１３】
また、請求項４記載のワーク搬送パレットは、作動機構が、形状記憶合金の熱変形を用いてクランプ機構を作動させる機構である。したがって、形状記憶合金を加熱したり冷却することで、クランプ機構を操作することができる。
【００１４】
さらに、請求項５記載のワーク搬送パレットは、形状記憶合金はワイヤー状の形状記憶合金である。したがって、加熱や冷却によって形状記憶合金のワイヤーが伸縮し、クランプ機構を作動させることができる。ワイヤー状の形状記憶合金は伸縮変形量が大きく、クランプ機構を操作するアクチュエータとしての使用に適している。また、形状記憶合金をワイヤー状にすることで、加熱・冷却を短時間で行うことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成を図面に示す最良の形態に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
図１及び図２に本発明を適用したワーク搬送パレットの実施形態の一例を示す。ワーク１を搬送するワーク搬送パレット（以下、単にパレットという）２は、ワーク１をクランプするクランプ機構３とこのクランプ機構３をクランプ状態またはアンクランプ状態に作動させる作動機構４とから構成されるクランプ装置５を有している。本実施形態では、クランプ機構３は弾性部材６により構成され、作動機構４の非作動時にワーク１のクランプ状態が維持できるようになっている。
【００１７】
クランプ機構３の弾性部材６は、例えば板ばねである。弾性部材６は、パレット２上に固定された２つの板ばね固定ブロック７に掛け渡すように取り付けられている。この弾性部材６は、作動機構４によって操作されていない状態（非作動状態）、即ちフリーの状態では、２つの板ばね固定ブロック７から離れる方向に湾曲している。弾性部材６の両端は板ばね固定ブロック７に取り付けられているので、弾性部材６の中央部分は板ばね固定ブロック７の弾性部材取付面７ａに対して垂直方向に変位する。したがって、弾性部材６の中央部分に取り付けられたクランプ機構３のワーククランプ部８は、弾性部材６の変形に伴い弾性部材取付面７ａに対して垂直方向（図中矢線Ａで示す）に移動する。
【００１８】
このワーク搬送パレット２は、例えば２つのワーク１，１を搬送する。このため、ワーククランプ部８はＬ字形状に配置された２本のレバー９，１０から構成され、２つのワーク１，１を同時にクランプすることができる。ワーククランプ部８は、パレット２上に取り付けられた度当たりブロック１１に度当たりするまで移動する。度当たりブロック１１はパレット２に対してねじ止めされており、ねじを緩めることで度当たりブロック１１の位置を図中矢線Ａ方向に調整することができる。なお、本実施例では、クランプ機構３がクランプ状態にある場合においても、ワーク１とクランプ機構３のワーククランプ部８との間に若干の隙間Ｃ（図３）を有している。即ち、クランプ機構３がワーク１をクランプする際、クランプ機構３がワーク１を締め付けないようになっている。ただし、クランプ機構３のクランプ状態において、隙間（パレットクリアランス）Ｃを無くし、クランプ機構３がワーク１を実際に挟み付けるようにしても良い。
【００１９】
２つのワーク１，１は、パレット２上に固定された載置ブロック１２上に載せられる。載置ブロック１２には２本の溝１２ａ，１２ｂが形成されており、図１においては第１のワーク（図中、小さい方のワーク）１の下を潜る第１の溝１２ａと、第２のワーク（図中、大きい方のワーク）１の下を潜る第２の溝１２ｂが形成されている。二股形状を成すワーク移載用板１３を各溝１２ａ，１２ｂに差し入れることで、ワーク移載用板１３を２つのワーク１，１の下に潜らせることができ、ワーク移載用板１３上に２つのワーク１，１を載せて搬送することができる。
【００２０】
なお、ワーク移載用板１３は、図示しないロボットアームの先端に取り付けられている。ワーク移載用板１３はワーク１を引っ掛けて載せるだけであり、水平方向のクリアランスが必要である。即ち、当該ロボットアームを有する加工装置は、例えば高精度の位置決めが困難で、ある程度ラフな位置決めが必要な加工装置である。
【００２１】
図３に、ワーククランプ部８の第１のレバー９を示す。第１のレバー９の第２の溝１２ｂに対向する部分９ａは下方にクランク状に屈曲しており、ワーク移載用板１３との干渉を回避している。
【００２２】
作動機構４は、形状記憶合金１４の熱変形を用いてクランプ機構３を作動させる機構である。そして、形状記憶合金１４は、例えばワイヤー状の形状記憶合金である。この形状記憶合金１４は、温度が所定温度以上に上昇すると収縮し、所定温度未満に下がると元の長さに戻る。形状記憶合金１４に通電すると、形状記憶合金１４は発熱してその温度が所定温度以上に上昇する。形状記憶合金１４をワイヤー状にすることで、加熱・冷却を短時間で行うことができる。
【００２３】
形状記憶合金１４は弾性部材６を貫通し、取付ピン１５とワーククランプ部８との間に張り渡されている。パレット２上には取付ピン１５を挿入する孔１６が複数、例えば５箇所に設けられており、別の孔１６に差し替えることで取付ピン１５の位置を変えることができる。各孔１６は、例えば３ｍｍピッチで配置されている。取付ピン１５の取付位置を変えることで、形状記憶合金１４の長さを調節することができる。即ち、異なる長さの形状記憶合金１４の使用が可能である。形状記憶合金１４の長さを変えることで、アクチュエータとしての形状記憶合金１４の収縮変形量を変えることができ、クランプ機構３のワーククランプ部８の操作量を調整することができる。
【００２４】
形状記憶合金１４の一端は接続用ワイヤ１７によって第１の電極１９に、他端は接続用ワイヤ１８によって第２の電極２０に接続されている。各電極１９，２０は、例えば金メッキされた銅製の電極で、パレット２の底面の角部に設けられ、接続用ワイヤ１７，１８との接続部１９ａ，２０ａをパレット２の上面に延出させている。
【００２５】
各電極１９，２０への通電は、例えばパレット２を位置決めする位置決め機構によって行われる。この位置決め機構２１を図４に示す。なお、図４では、パレット２上のクランプ装置５を概略的に記載している。また、図４では、電極１９，２０と位置決めピン２３〜２６が支柱２２の陰に隠れないように、実際の位置よりも内側に記載している。
【００２６】
パレット２が図示しない搬送機構によって所定位置まで搬送されて停止すると、４本の位置決めピン２３〜２６がパレット２を持ち上げる。このとき、４本の位置決めピン２３〜２６のうち電極１９，２０に対向する２本の位置決めピン２３，２４は電極１９，２０に接触する。電極１９，２０に接触する２本の位置決めピン２３，２４は電源２７に接続されている。したがって、位置決めピン２３〜２６がパレット２を持ち上げると、２本の位置決めピン２３，２４と接続用ワイヤ１７，１８を介して形状記憶合金１４に通電することができる。すなわち、位置決め機構２１を使用して形状記憶合金１４に通電することができる。４本の位置決めピン２３〜２６は絶縁プレート２８を介して、図示しない昇降装置に取り付けられている。
【００２７】
パレット２の上面の４隅には位置決め用円錐穴２９が設けられており、パレット２を上昇させることで位置決め用円錐穴２９を４本の支柱２２に設けられた位置決め用ボール３０に合わせることができ、これによってパレット２を正確に位置決めすることができる。
【００２８】
次に、ワーク搬送パレット２のクランプ装置５の作動について説明する。
【００２９】
形状記憶合金１４に通電されていない状態では、形状記憶合金１４が常温となっているので収縮していない。このため、弾性部材６は自身の形状の通り湾曲しており、ワーククランプ部８を度当たりブロック１１に度当たりさせている（図３）。即ち、クランプ機構３がクランプ状態になっている。
【００３０】
この状態から、形状記憶合金１４に通電すると、形状記憶合金１４が発熱して収縮しクランプ機構３のワーククランプ部８を引き寄せる。このため、湾曲形状の弾性部材６を弾性変形させながら、ワーククランプ部８がワーク１から離れる方向に移動し、クランプ機構３がアンクランプ状態になる。
【００３１】
クランプ機構３をクランプ状態にすることで、パレット２上のワーク１とクランプ機構３との隙間（パレットクリアランス）Ｃが減少し、アンクランプ状態にすることでパレットクリアランスＣが増加する。このため、高精度の位置決めが要求される加工装置（例えば、組み付け装置等）に対しては、クランプ機構３をクランプ状態にすることで対応することができ、ある程度ラフな位置決めが要求される加工装置（例えば、洗浄装置等）に対しては、クランプ機構３をアンクランプ状態にすることで対応することができる。即ち、高精度の位置決めを要求する加工装置と、ある程度ラフな位置決めが要求される加工装置の両方に対応することができ、これらが混在する製造ラインに適したパレット２を提供することができる。つまり、パレット２上で精度の高い位置決め（水平方向クリアランス小）と低い位置決め（水平方向クリアランス大）が可能で、製造ラインの加工装置のハンドリング方法によって使い分けすることができる。
【００３２】
本発明では、パレット２にクランプ機構３と作動機構４を有しているので、製造ライン側にアクチュエータを設ける必要がなく、装置及び搬送系を小型化することができる。
【００３３】
また、作動機構４の駆動源として形状記憶合金１４を用いているので、シンプルな構造にすることができると共に、パレット２の洗浄を可能にすることができる。
【００３４】
また、形状記憶合金１４を流れる電流で形状記憶合金１４を発熱させているので、形状記憶合金１４以外の電気部品を必要とせず、構造を簡単にすることができると共に、制御を単純にすることができる。
【００３５】
さらに、パレット２の位置決めを行う位置決めピン２３，２４によって通電を行い、位置決めピン２３〜２６を絶縁プレート２８に取り付けることで、機構の大幅な変更や制御方法の大幅な変更を伴わずにクランプ機構３の制御やパレットクリアランスＣの制御を行うことができる。
【００３６】
また、クランプ機構３のクランプのための駆動力を弾性部材６のばね力によって得るようにし、クランプを解除する場合にのみ形状記憶合金１４に通電してクランプ力を解除するようにしているので、省エネルギーである。また、このような構成にすることで、形状記憶合金１４の自己破壊（切断）を防止することができる。つまり、形状記憶合金１４の収縮力は自身を切断させるのに充分な大きさの力であるが、形状記憶合金１４を収縮させてクランプを行う構成の場合には、ワーククランプ部８が度当たりブロック１１に度当たりしているにもかかわらず、形状記憶合金１４は更に収縮しようとする。このため、形状記憶合金１４が切れるおそれがある。これに対し、上述の実施形態のようにクランプを解除する場合に形状記憶合金１４を収縮させることで、形状記憶合金１４の自己破壊を確実に防止することができる。ただし、これらの不具合が問題にならない場合や不具合を解決できる場合等には、形状記憶合金１４の収縮によってクランプを行い、弾性部材６のばね力によってアンクランプを行うようにしても良いことは勿論である。
【００３７】
パレット２は、例えば図５及び図６に示すワーク搬送システムで使用する。ワーク搬送システム４１では、パレット２に自走装置４９を取り付けて自走式ワーク搬送パレット２となっている。なお、図５では、パレット２上のクランプ装置５等の記載を省略している。
【００３８】
ワーク搬送システム４１は、自走式ワーク搬送パレット２によってワーク１を各作業ステーション４５に自動搬入・搬出し、各作業ステーション４５において各ワーク１に対し組立、加工、洗浄等の各工程を行うためのシステムである。各作業ステーション４５は、組立、加工、洗浄等の各工程に対応して設けられた直方体のブースであり、各ブースにてワーク１に対しそれぞれの工程が施される。また、各作業ステーション４５はワーク搬送パレット用レール４３によって接続されている。自走式ワーク搬送パレット２は、このワーク搬送パレット用レール４３に案内されて作業ステーション４５から別の作業ステーション４５へと自走する。図示していないが、ワーク搬送パレット用レール４３には最後の工程を終えた自走式ワーク搬送パレット２を再び先頭の作業ステーション４５まで案内する回収用レールが含まれる。
【００３９】
また、このワーク搬送システム４１においては、各作業ステーション４５内の空間や、自走式ワーク搬送パレット２がワーク１を載置して走行するのに必要な領域を透明壁などの外壁で外気と断絶し、断絶された空間内の空気のクリーンな環境が保持されるようにしてもよい。また、その場合には必要に応じて、このようなクリーン空間内にクリーン度の高い空気を送り込む装置が接続される。
【００４０】
本実施形態のワーク搬送システム４１の一部を図６に示す。図示するように、３つの作業ステーション４５ａ，４５ｂ，４５ｃが直列的に配置されるとともに、これらを通過する直線的なワーク搬送パレット用レール４３が敷設されている。３つの作業ステーション４５ａ〜４５ｃは、ワーク１に対し順次実施される工程たとえば組立、加工、洗浄の各工程（以下第１工程、第２工程、第３工程ともいう）に対応したブースである。また、このワーク搬送システム４１は、上述のように各作業ステーション４５ａ〜４５ｃを接続するワーク搬送パレット用レール４３の他、第２作業ステーション４５ｂを迂回するための迂回用レール（以下では、ワーク搬送パレット用レール４３と区別するため符号４３’を付して示す）を備える。迂回用レール４３’は、直線的であるワーク搬送パレット用レール４３に対し、作業ステーション４５ｂを迂回するようにコ字形に形成されている。迂回用レール４３’を通るワーク１は、第１工程の後、第２工程を経ずに第３工程が行われる。ワーク搬送パレット用レール４３からの迂回用レール４３’の分岐点には分岐装置５５、迂回用レール４３’の各コーナーには方向変換装置５６ａ，５６ｂ、迂回用レール４３’がワーク搬送パレット用レール４３に合流する地点には合流装置５７がそれぞれ設けられている。分岐装置５５、方向変換装置５６ａ，５６ｂ、合流装置５７はいずれも自走式ワーク搬送パレット２を９０度転回させる。
【００４１】
また本実施形態のワーク搬送パレット用レール４３としては、例えば図５に示す断面コ字形状のレールのように、平面状の底部を有する断面コの字状溝部（以下「コ字形溝部」という）４３ｂとその左右に設けられた一対の軌道４３ａを有し、自走装置４９の車輪４６がこの軌道４３ａ上を走行する構造のものが採用されている。このようなワーク搬送パレット用レール４３は、両側の軌道４３ａで車輪４６を支持し、コ字形溝部４３ｂに自走装置４９が嵌り込ませることができる。この場合、自走装置４９の一部が２本の軌道４３ａの間であって軌道面より下方に位置するようになり、自走装置４９の重心を軌道４３ａよりも下方に位置させることができることから、自走装置４９が低重心となって走行時の安定度が向上しやすい。また、この場合の自走装置４９は、外形の大きいモータ４７を内蔵することが可能であり、尚かつ自走装置４９の全高を抑えやすくなることから、安定度を確保しつつ小型化を図れるという利点もある。しかも、このようにワーク搬送パレット用レール４３を断面コ字形状とした場合、軌道４３ａを構成する左右の板材と底部の板材とが一体構造となるため、両軌道４３ａの平行出しが容易になって精度が得られやすくなる点、一体化されて強度が得られやすくなる点でも好適である。また、押し出し（引き抜き）材を利用できることから安価となる。
【００４２】
ワーク搬送パレット用レール４３のコ字形溝部４３ｂには、自走装置４９が走行して塵埃が発生した場合にこれら塵埃を吸引するための吸引口４３ｃが設けられている。吸引口４３ｃには図示しない負圧源が接続され、吸引口４３ｃを通じて内部空気が吸引されるようになっており、例えば自走装置４９がワーク搬送パレット用レール４３上を走行するときに発生することのある塵埃を図５に矢印で示すように上方から下方へとダウンフローさせ、ワーク１や作業ステーション４５ａ〜４５ｃの領域内におけるクリーン度を保つことが可能となっている。本実施形態の場合、図５に示すようにこの吸引口４３ｃをワーク搬送パレット用レール４３の下部両コーナーにそれぞれ設けて両方から塵埃を吸い出すようにしているが、吸引口４３ｃを一方のコーナーにのみ設けるようにしても構わないし、あるいは底部の中央等に設けるようにしても構わず、要はコ字形溝部４３ｂにおける塵埃を効果的に吸い出すことができればよい。ただし、吸引口４３ｃは各作業ステーション４５ａ〜４５ｃやワーク搬送パレット用レール４３内の領域内のクリーン度を保つべく装置が複雑になりすぎない範囲で多くの個所に設置されていることが好ましい。この場合、コ字形溝部４３ｂ内を万遍なくクリーンに保つ観点から、余り偏らずに出来る限り均等に（例えば等間隔に）設置されていることが更に好ましい。
【００４３】
自走装置４９は、本実施形態では中空の直方体をしており、内部にモータ４７、バッテリ、制御回路等を具備するとともに、車輪４６等を具備し、作業ステーション４５ａ〜４５ｃ側から送信される動作信号に従った指示信号に基づき自律的に走行してパレット２を移動させてワーク１を搬送する。パレット２は、図５に示したように自走装置４９の上部に取り付けられており、ワーク１は、パレット２の上に載置された状態で搬送される。
【００４４】
本実施形態では、自走装置４９に４つの車輪４６を設けて４輪車とし、これら車輪４６の中の駆動輪を駆動することによってパレット２が自走するようにしている。車輪４６は、図５に示すように片側に前後２輪ずつ設けられ、ワーク搬送パレット用レール４３の軌道４３ａ上を回転する。この場合、車輪４６が軌道４３ａから脱落するのを防止する脱落止め４６ａが設けられていることが好ましい。例えば本実施形態の場合、車輪４６の内側が大径のフランジ形状となっており、このフランジ部分が軌道４３ａの内側の縁（へり）に当接して脱落止め４６ａとして機能する（図５参照）。また、ワーク搬送システム４１の自走装置４９に用いられる車輪４６としては、騒音や発塵が少なく、軌道４３ａとの間における滑りも生じ難いタイヤ例えばゴムタイヤが好ましい。前輪または後輪のうち、いずれかがモータ４７によって駆動される駆動輪とされている。
【００４５】
モータ４７は車輪４６を回転させて自走装置４９を走行させるための駆動源であり、この自走装置４９に内蔵されている。また、モータ４７は、減速ギヤ等の減速機は一切介さず、回転子により車輪（駆動輪）４６を直接駆動するように同軸上に設けられている。この場合、小型化と静音化を図れる上、回生吸収によりエネルギロスを減少させられる点で有利である。
【００４６】
このパレット２は自走装置４９に対し着脱可能であり、パレット２自体の洗浄も可能であることから、例えばパレット２に付着した塵埃なども容易に洗い流すことができる。さらに本実施形態ではパレット２を上下に着脱可能とし、分離方向を上側としているので塵埃がワーク１に落下し難い。また、分離のための機構が比較的容易で済む。また、このパレット２と自走装置４９とには、パレット２を自走装置４９上の所定位置に載置し、かつ走行時のずれを防止するための位置合わせ手段が設けられている。位置合わせ手段は、例えばパレット２の裏面に設けられた図示しない係合孔と、この係合孔に嵌り込むように自走装置４９の上面に設けられた係合突起５２とからなる（図５参照）。
【００４７】
また、パレット２は、各作業ステーション４５ａ〜４５ｃ内で第１工程〜第３工程（組立、加工、洗浄等の作業）が行われる際、自走装置４９から取り外されて各作業ステーション４５ａ〜４５ｃの所定位置に直接位置決めされるようになっている。このようにパレット２を直接位置決めするワーク搬送システム４１では、自走装置４９自体を所定位置に停止させて位置決めする場合よりも遙かに高い精度での位置決めが可能となる。本実施形態の場合、パレット２を直接位置決めする機構は、例えばパレット２を下から持ち上げる４本の位置決めピン２３〜２６（図５では位置決めピン２３，２４のみ図示）と、各作業ステーション４５ａ〜４５ｃのフレーム（支柱２２）等に設けられた下向きの位置決め用ボール３０と、この位置決め用ボール３０が係合するようにパレット２の上面に設けられた位置決め用円錐穴２９からなる（図５参照）。４本の位置決めピン２３〜２６は、自走装置４９上に載せられているパレット２を水平に持ち上げて位置決め用ボール３０に係合させる装置であり、例えば、絶縁プレート２８（図４参照。図５では絶縁プレート２８の記載を省略している。）を介して空圧シリンダ等の昇降装置に取り付けられている。なお、位置決め用円錐穴２９をすり鉢状の凹部とし、位置決め用ボール３０を半球形状とすることが好ましい。こうした場合、自走装置４９の停止位置に多少の誤差が生じたとしても、すり鉢状の位置決め用円錐穴２９の開口範囲内でこの誤差を吸収して精度よく位置決めすることが可能となり、自走装置４９の停止精度がラフで済む（あまり高くなくて済む）。これによれば、ワーク搬送システム４１のコストダウンに繋がる。
【００４８】
４本の位置決めピン２３〜２６のうち、２本の位置決めピン２３，２４は図示しない電源に接続されており、４本の位置決めピン２３〜２６がパレット２を持ち上げて位置決めを行うと同時に、位置決めピン２３，２４、接続用ワイヤ１７，１８を介して形状記憶合金１４に通電を行い、形状記憶合金１４を加熱して収縮させクランプ機構３を操作することができる。
【００４９】
なお、上述の形態は本発明の好適な形態の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。
【００５０】
例えば、上述の説明では、クランプ機構３がクランプ状態にある場合においてもワーク１とワーククランプ部８との間に若干の隙間（パレットクリアランス）Ｃを有しているようにしていたが、クランプ時にはパレットクリアランスＣを無くすようにしても良い。
【００５１】
また、上述の説明では、形状記憶合金１４に通電することで、形状記憶合金１４を発熱させて変形するようにしていたが、形状記憶合金１４を変形させる手段としては通電に限るものではない。例えば、図７に示すように、形状記憶合金１４に例えば黒色の金属板等の赤外線吸収体３１を取り付けると共に遠赤外線ヒータ３２を設け、遠赤外線ヒータ３２によって赤外線吸収体３１を加熱して形状記憶合金１４を加熱・変形させるようにしても良い。また、図８に示すように、パレット２の下方にヒータプレート３３を設け、ヒータプレート３３によって形状記憶合金１４を加熱して変形させるようにしても良い。さらに、図示はしていないが、温風を吹き付けることで形状記憶合金１４を加熱・変形させるようにしても良い。
【００５２】
また、上述の説明では、作動機構４として形状記憶合金１４を使用していたが、形状記憶合金１４以外のアクチュエータを使用しても良い。
【００５３】
また、上述の説明では、ワイヤー状の形状記憶合金１４を使用していたが、ワイヤー状以外の形状記憶合金１４、例えば帯状の形状記憶合金１４、板状の形状記憶合金１４等を使用しても良い。また、加熱・冷却による応答性を高めるため、複数のより細いワイヤー状の形状記憶合金１４を束にしたものを用いても良い。
【００５４】
また、上述の説明では、クランプ機構３の弾性部材６として板ばねを使用していたが、板ばねに限るものではないことは勿論である。
【００５５】
また、パレットクリアランスＣの制御を多段階にしても良い。例えば、複数の形状記憶合金１４を直列に繋ぎ、通電する一の形状記憶合金１４の選択を変えたり、通電する本数を変えることで、パレットクリアランスＣの制御を多段階的に行うことができる。その例を図９及び図１０に示す。例えば３本の形状記憶合金１４ａ，１４ｂ，１４ｃを直列に繋ぐと共に、パレット２の四隅近傍に４つの電極１９，２０，３４，３５を設けている。第１の形状記憶合金１４ａの先端３６を接続用ワイヤ１７で第１の電極１９に、第１の形状記憶合金１４ａと第２の形状記憶合金１４ｂの接続点３７を接続用ワイヤ６１で第４の電極３５に、第２の形状記憶合金１４ｂと第３の形状記憶合金１４ｃの接続点３８を接続用ワイヤ６２で第３の電極３４に、第３の形状記憶合金１４ｃの先端３９を接続用ワイヤ１８で第２の電極２０に接続している。図４に示す位置決めピン２３は第１の電極１９に、位置決めピン２４は第２の電極２０に、位置決めピン２５は第３の電極３４に、位置決めピン２６は第４の電極３５に接触して電気を流す。通電を行う電極１９，２０，３４，３５の組み合わせを変えて発熱させる形状記憶合金１４ａ，１４ｂ，１４ｃとその数を変えることで、形状記憶合金１４全体の収縮変形量を多段階に変化させることができ、パレットクリアランスＣを段階的に制御することができる。
【００５６】
例えば、第１の電極１９と第２の電極２０に通電することで、３本の形状記憶合金１４ａ〜１４ｃを加熱して収縮させることができる。また、第１の電極１９と第３の電極３４に通電することで、２本の形状記憶合金１４ａ，１４ｂを加熱して収縮させることができる。また、第１の電極１９と第４の電極３５に通電することで、１本の形状記憶合金１４ａ加熱して収縮させることができる。なお、図９，図１０の例では、３本の形状記憶合金１４ａ〜１４ｃを直列に繋いでいたが、例えば１本の形状記憶合金１４を３分割し、その分割点と形状記憶合金１４の両端を電極１９，２０，３４，３５に接続するようにしても良い。
【００５７】
なお、ワイヤー状の形状記憶合金１４を使用して、変位量が段階的に直線的に変化するアクチュエータを得ることができる。その概念を図１１に、電圧印加パターンを図１２に示す。この例では、１本の形状記憶合金１４を、例えば４つの区間に分割している。形状記憶合金１４の全長をＬとした場合、第１の端子６３と第２の端子６４の間の区間（１／２区間）６８の長さはＬの１／２、第２の端子６４と第３の端子６５の間の区間（１／４区間）６９の長さはＬの１／４、第３の端子６５と第４の端子６６の間の区間（１／８区間）７０の長さはＬの１／８、第４の端子６６と第５の端子６７の間の区間（１／１６区間）７１の長さはＬの１／１６になっている。第１の端子６３は電源電極７６に、第２の端子６４は第１の電極７７に、第３の端子６５は第２の電極７８に、第４の端子６６は第３の電極７９に、第５の端子６７は第４の電極８０に接続されている。各区間６８〜７１は、両端の端子の電圧が異なる場合に電流が流れて発熱する。
【００５８】
図１２において、端子６３〜６７のうち電圧を印加するものを符号１で、電圧を印加しないものを符号０で示す。なお、端子６３は電源電極７６に接続されているので、電圧印加パターンの全てで符号１となっている。また、図１２では、電流が流れて発熱する区間６８〜７１を塗りつぶして示している。電圧をかける電極７７〜８０を変えることで各端子６４〜６７への印加パターンを変化させることができ、これによって発熱させる区間６８〜７１の組み合わせを変えて形状記憶合金１４全体としての収縮変形量を多段階に、本実施例では１６段階に制御することができる。
【００５９】
図１３に、電圧印加パターン（指令値）と形状記憶合金１４の長さとの関係を示す。各区間６７〜７１の長さをＬの１／２，１／４，１／８，１／１６、即ち１／２等比級数の関係にすることで、形状記憶合金１４の長さを（１／１６）×ΔＬずつ線型に変化させることができる。即ち、形状記憶合金１４を、変位量が直線的に変化するアクチュエータとして使用することができる。なお、ΔＬは、長さＬに対する変位量の最大値である。
【００６０】
このような直線的な長さ制御は、コンピュータによる制御に適している。図１２に示すように、形状記憶合金１４の長さが短い電圧印加パターンから順に、指令値０，１，２，・・・，１５とする。また、制御に使用する４ビット信号（Ｂ３　Ｂ２　Ｂ１　Ｂ０）の各ビットＢ３〜Ｂ０を、図１２に示すように、各端子６４〜６７に割り当てる。
【００６１】
そして、図１４に示す変換アルゴリズムを使用して指令値に対応する電圧印加パターンを、各端子６４〜６７の制御を示す４ビット信号（Ｂ３　Ｂ２　Ｂ１　Ｂ０）に変換することができる。即ち、指令値の２進数変換値を電圧印加パターンの４ビット信号に変換することができる。
【００６２】
例えば、指令値６の場合を例に具体的に説明する。指令値６の場合の電圧印加パターンは、端子６７のみの電圧印加であり、４ビット信号では（０００１）である。
【００６３】
６を２進数で表すと、（０１１０）となる。信号（０１１０）のＢ３ビットは０であるので、図１４のステップ９１からステップ９２に進み、信号（０１１０）→（００１０）となる。次に、Ｂ２ビットは０であるので、ステップ９３からステップ９４に進み、信号（００１０）→（００００）となる。次に、Ｂ１ビットは０であるので、ステップ９５からステップ９６に進み、信号（００００）→（０００１）となる。即ち、指令値６の場合の各端子６４〜６７の電圧印加パターンを得ることができる。
【００６４】
このようにして、各端子６４〜６７の電圧印加パターンを簡単に信号化することができ、しかも各端子６４〜６７を各ビットに割り当てた２進数の数値で表現できるので、コンピュータによる制御に適している。即ち、変位量が直線的に変化し且つコンピュータによる制御に適したアクチュエータを得ることができる。
【００６５】
ところで、従来、形状記憶合金をワイヤー状にした場合、その伸縮の再現精度が高いことが知られている。また、形状記憶合金を使用して直径が１０μｍ程度のワイヤーを製作可能である。これらのため、ワイヤー状の形状記憶合金は、超小型のマシン用のアクチュエータとして注目されている。形状記憶合金の結晶構造の変化はある特定の温度により発現するため、ワイヤー状の形状記憶合金（アクチュエータ）自体に電流を流して発熱させればアクチュエータを駆動することができ、しかも、細線化による加熱速度・冷却速度の向上により、ある程度の応答速度を得ることができる。この方式では、アクチュエータを伸長時と収縮時の２位置に制御することが可能である。
【００６６】
しかしながら、このようなアクチュエータの制御では、ワイヤー状の形状記憶合金に流れる電流が一定である場合、すなわち形状記憶合金の発熱温度が一定である場合には、伸縮量（伸縮動作するアクチュエータの停止位置）を任意に設定することができない。また、ワイヤーに流れる電流を制御し、結晶構造の変化を分布的に起こさせて伸縮量を任意に制御する方法も考えられてはいるが、この場合にはアクチュエータの伸縮量を検出する検出系を設けてフィードバックループを形成して制御する必要があり、所謂オープンループでの位置決め制御（伸縮量制御）を行うことができなかった。
【００６７】
これに対し、本発明のワイヤー状の形状記憶合金１４を使用したアクチュエータでは、フィードバックループを形成せずに、多段階の位置決め制御（変位量制御）を行うことができる。そして、制御の段階数を増やすことで、実質的に任意の位置決め制御（変位量制御）を行うことができる。即ち、オープンループの簡単な制御系で実質的に任意の位置決め制御を行うことができる。
【００６８】
ＳＭＡ（形状記憶合金）を使用したアクチュエータの利点はアクチュエータ自体が単一材料そのものであり、体積あたりの変位が非常に大きく取れることに特長がある。これは簡易的かつ小型にアクチュエータが構成できることであるが、フィードバックループの様な複雑でかつ大型化の要因となる検出系をアクチュエータに組み込まなければならないとすると、本来のＳＭＡのアドバンテージを大きく削ぐこととなる。本発明のワイヤー状の形状記憶合金１４を使用したアクチュエータでは、上記の検出系が不要であり、ＳＭＡのアドバンデージを最大限に活かすことができる。
【００６９】
そして、アクチュエータの制御を更に簡便に行うためには、コンピュータ等の制御装置からダイレクトにデジタルで位置決め制御が行える事が望ましい。本発明のワイヤー状の形状記憶合金１４を使用したアクチュエータがコンピュータ等の制御装置を使用した制御に適している点は上述の通りであり、制御が極めて簡便である。
【００７０】
なお、上述の例では、４つの区間６８〜７１を設けてアクチュエータの長さを１６段階に線型に変化させるようにしていたが、区間の数を増やしてよりきめ細かく変位量を変化させるようにしても良い。処理に使用する信号のビット数を増やすことで、区間数の増加に対応することができる。
【００７１】
また、指令値の２進数変換値から電圧印加パターンを示す信号への変換は、その信号が４ビット程度のものであれば、あらかじめ対応表を作成しておき、その対応表を利用して変換するようにしても良い。即ち、図１４に示す考え方を使用しなくても良い。ただし、信号のビット数が多くなった場合等には、図１４に示す考え方を使用して処理を２進数変換値から電圧印加パターンの信号に変換することが有効である。なお、図１４では、４ビットの信号を処理する場合を示しているが、ビット数（例えばｎビット）が多い信号を処理する場合には、ｎビット目のデータが０か否かを判断して０であればｎ−１ビット目のデータを反転させ、次にｎ−１ビット目のデータが０か否かを判断して０であればｎ−２ビット目のデータを反転させ、このような処理をｎ−３，ｎ−４，・・・と繰り返し行い、最後に、２ビット目のデータが０か否かを判断して０であれば１ビット目のデータを反転させる処理を行うようにすれば良い。
【００７２】
また、各区間６８〜７１の長さの関係は１／２等比級数に限るものではなく、その他の長さ関係でも良いことは勿論である。また、分割する区間数は４つに限るものではなく、３以下又は５以上に区分しても良いことは勿論である。さらに、上述のように１本の形状記憶合金１４を各区間６８〜７１に分割する場合に限らず、複数の形状記憶合金を直列的に繋いで１本の形状記憶合金を１の区間にしても良い。
【００７３】
図１１のアクチュエータの使用はワーク搬送パレット２のクランプ機構３の操作に限るものではなく、他の装置・機構類を操作するアクチュエータとして使用しても良いことは勿論である。例えば、図１５に示すように、ＸＹテーブル７３を操作するアクチュエータ７４として使用することもできる。アクチュエータ７４を使用することで、ＸＹテーブル７３の中間位置の位置決めが可能になる。なお、ＸＹテーブル７３にはＸ方向の移動を行うアクチュエータ７４とＹ方向の移動を行うアクチュエータ７４が設けられているが、図１５では片方のアクチュエータ７４の図示を省略している。また、図１６に示すように、一方向にのみ移動可能なテーブル７５のアクチュエータ７４として使用しても良い。さらに、アクチュエータ７４を使用して、パレット２上でワーク１を動かすようにしても良い。即ち、製造ラインの加工装置に合わせてワーク１の位置を修正したり、ワーク１の大きさや形状等に応じてワーク１の位置を補正するようにしても良い。
【００７４】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１記載のワーク搬送パレットでは、ワークをクランプするクランプ機構とこのクランプ機構をクランプ状態またはアンクランプ状態に作動させる作動機構とから構成されるクランプ装置を有しているので、パレットに設けられている作動機構によってクランプ機構を操作することができ、製造ライン側にパレットのクランプ機構を操作するアクチュエータ等を設ける必要がなくなる。このため、装置及び搬送系の構成が簡単なものとなり、小型化することができると共に、製造コストを下げることができる。また、クランプ装置のクランプ・アンクランプ操作（パレットクリアランスの拡大・縮小操作）が容易であり、高精度の位置決めを要求する加工装置と、比較的ラフな位置決めを要求する加工装置とが混在する製造ラインに適したワーク搬送パレットを提供することができる。
【００７５】
また、請求項２記載のワーク搬送パレットでは、クランプ機構は弾性部材により構成され、作動機構の非作動時にワークのクランプ状態を維持するようにしているので、例えば電力等のエネルギーを使用しない状態でクランプすることができ、省エネルギーである。また、クランプ機構をアンクランプにする場合に作動機構を作動させるので、クランプ時に作動機構に無理な力が作用するのを防止することができ、作動機構の破損を防止することができる。
【００７６】
また、請求項３記載のワーク搬送パレットでは、クランプ機構がクランプ状態にある場合においても、ワークとクランプ機構のワーククランプ部との間に隙間を有しているので、クランプ時のワークの微少変形を防止することができる。
【００７７】
また、請求項４記載のワーク搬送パレットでは、作動機構が、形状記憶合金の熱変形を用いてクランプ機構を作動させる機構であるので、形状記憶合金を加熱したり冷却することで、クランプ機構を作動させることができ、構造を簡単なものにすることができる。特に、形状記憶合金に電流を流すことで形状記憶合金を発熱させるようにした場合には、形状記憶合金以外には特別の電気部品を必要としないので、構造をより一層簡単なものにすることができ、また、形状記憶合金の加熱制御が容易になる。さらに、形状記憶合金を使用することで、ワーク搬送パレットを洗浄することができる。
【００７８】
さらに、請求項５記載のワーク搬送パレットは、形状記憶合金がワイヤー状の形状記憶合金である。したがって、形状記憶合金を短時間で加熱・冷却することができ、応答性を向上させることができる。また、形状記憶合金の伸縮変形量を大きくすることができるので、クランプ機構を大きく作動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したワーク搬送パレットの第１の実施形態を概略的に示す斜視図である。
【図２】同ワーク搬送パレットの平面図である。
【図３】同ワーク搬送パレットのワーククランプ部の第１のレバーを示す側面図である。
【図４】同ワーク搬送パレットの位置決め機構を概念的に示す斜視図である。
【図５】同ワーク搬送パレットを使用したワーク搬送システムの一例を示し、ワーク搬送パレットがステーションに停止している様子を示す図である。
【図６】同ワーク搬送パレットを使用したワーク搬送システムの一例を示す平面図である。
【図７】本発明を適用したワーク搬送パレットの第２の実施形態を示し、遠赤外線ヒータによって形状記憶合金を加熱する様子を概念的に示す斜視図である。
【図８】本発明を適用したワーク搬送パレットの第３の実施形態を示し、ヒータプレートによって形状記憶合金を加熱する様子を概念的に示す斜視図である。
【図９】本発明を適用したワーク搬送パレットの第４の実施形態を示す斜視図である。
【図１０】図９の形状記憶合金を示す概念図である。
【図１１】ワイヤー状の形状記憶合金を使用したアクチュエータを示す概念図である。
【図１２】図１１の形状記憶合金の電圧印加パターンを示す概念図である。
【図１３】図１１の形状記憶合金の長さと指令値との関係を示す図である。
【図１４】指令値の２進数表示から電圧印加パターンを導く変換アルゴリズムを示す図である。
【図１５】形状記憶合金を使用したアクチュエータをＸＹテーブルの操作に適用した場合の斜視図である。
【図１６】形状記憶合金を使用したアクチュエータを一方向に移動可能なテーブルの操作に適用した場合の斜視図である。
【図１７】従来のワーク搬送パレットを示す斜視図である。
【図１８】従来のワーク搬送パレットの他の例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１　ワーク
２　ワーク搬送パレット
３　クランプ機構
４　作動機構
５　クランプ装置
６　弾性部材
８　ワーククランプ部
１４　形状記憶合金

Claims (5)

1. ワークを搬送するワーク搬送パレットにおいて、前記ワークをクランプするクランプ機構とこのクランプ機構をクランプ状態またはアンクランプ状態に作動させる作動機構とから構成されるクランプ装置を有することを特徴とするワーク搬送パレット。
2. 前記クランプ機構は弾性部材により構成され、前記作動機構の非作動時に前記ワークのクランプ状態が維持できることを特徴とする請求項１記載のワーク搬送パレット。
3. 前記クランプ機構がクランプ状態にある場合においても、前記ワークと前記クランプ機構のワーククランプ部との間に隙間を有することを特徴とする請求項１又は２記載のワーク搬送パレット。
4. 前記作動機構は、形状記憶合金の熱変形を用いて前記クランプ機構を作動させる機構であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のワーク搬送パレット。
5. 前記形状記憶合金はワイヤー状の形状記憶合金であることを特徴とする請求項４記載のワーク搬送パレット。

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