JP2019141981A - 被加工物の支持装置及び被加工物の支持方法 - Google Patents

被加工物の支持装置及び被加工物の支持方法 Download PDF

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Abstract

【課題】容易に治具と被加工物とを密着させることができ、好適に板状の被加工物を支持することを目的とする。【解決手段】支持装置1は、板状のワークを支持する湾曲した支持面4を有する治具2と、支持面4に載置されたワークの一端と当接する第1当接部6と、支持面4を挟んで第1当接部6と対向するように配置され、支持面4に載置されたワークの他端と当接する第2当接部7と、を備えている。第1当接部6及び第2当接部7が、他方に向かって移動することで、支持面4に載置されたワークに対して、支持面4の接線方向の荷重を入力する。【選択図】図1

Description

本発明は、被加工物の支持装置及び被加工物の支持方法に関するものである。
航空機の胴体などには、薄肉であって、かつ、コンター形状を有するスキン(例えば、単数方向に曲率を有するシングルコンタースキンや複数方向に曲率を有するダブルコンタースキン)が用いられている。このような航空機に用いられるスキンは、重量軽減等の目的で、スキンの内面に対して、板厚を薄くする加工等の板厚方向に対する加工(以下、「板厚加工」という。)を行うことがある。以前は、ケミカルミリング加工での板厚加工を行っていたが、近年は工作機械能力向上により機械加工での板厚加工が取り組まれている。
コンター形状のスキンに対して、機械加工での板厚加工を行う際には、スキンを治具に密着させるように支持させる必要がある。しかしながら、コンター形状のスキンは、コンター形状に加工した際に、スキン毎に形状にバラつきが生じている。したがって、板厚加工を行う際には、スキンに対して荷重を入力し、スキンと治具とを密着させる必要がある。
特許文献1には、治具本体の上面が剛性を有する曲面状に形成された吸着面となっている治具が記載されている。治具は、吸着面に設けられた出没孔に真空ポンプから負圧が付与されることにより、板状のワークを吸着面に吸着させることで密着させている。
また、特許文献2には、枠体の上面に載置されて固定される被加工物を枠体に向けて吸引する吸引部が設けられている加工装置が記載されている。この装置では、吸引部が上端に吸引口を有する真空バキュームカップを具備しており、バキュームカップに接続されている吸引配管から吸引することにより、被加工物を枠体の上面に固定している。
特許第5766485号公報 特許第4890424号公報
ところで、一般に、スキンをコンター形状に加工する際には、スキンを一度大きな曲率となるように湾曲させてしまうと、その状態からスキンの曲率を小さくすることは難しいため、所望の曲率よりも小さな曲率となるように加工する。したがって、コンター形状に加工したスキンに対して、板厚加工を施すために、スキンを治具に支持する際に、治具に載置されたスキンの中央部分が浮く(すなわち、スキンと治具とが離間した状態となる)可能性がある。したがって、特許文献1及び特許文献2に記載された装置のように、ワークを治具に密着させるためには、中央部分の浮きを解消して、ワークの中央部分を治具に接触させる必要がある。中央部分の浮きを解消するために、スキンに対して板厚方向の荷重を入力することが考えられるが、スキンに対して板厚方向の荷重を作用させる場合には、以下のような問題が生じる可能性がある。
まず、板厚方向の荷重を作用させるためには、重力を利用するため、荷重には重り等が多数必要となる。また、スキンに対して板厚方向に荷重を作用させると、スキンと治具との間で摩擦が発生する。摩擦が発生すると、摩擦によって治具上におけるスキンの摺動移動が妨げられるので、スキンが変形し難くなる。これにより、治具とスキンとを密着させるために、より多くの荷重が必要になる。また、薄い板状のスキンに対して板厚方向に荷重を作用させる場合には、スキンの全域に対して均等に荷重を作用させることは難しく、スキンの一部を板厚方向に押圧すると、その反動で他の部分が浮き上がってしまう可能性がある。他の部分が浮き上がってしまうと、浮き上がった部分を再度押圧する必要があるため、工程が増加する。
このような問題から、スキンを支持する作業が煩雑になる可能性があった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、容易に治具と被加工物とを密着させることができ、好適に板状の被加工物を支持することができる被加工物の支持装置及び被加工物の支持方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の被加工物の支持装置及び被加工物の支持方法は以下の手段を採用する。
本発明の第1態様に係る被加工物の支持装置は、板状の被加工物を支持する被加工物の支持装置であって、前記被加工物を支持する湾曲した支持面を有する治具と、前記治具に設けられ、前記支持面に載置された前記被加工物の一方向の端部である一端部と当接する第1当接部と、前記支持面を挟んで前記第1当接部と対向するように前記治具に設けられ、前記支持面に載置された前記被加工物の前記一方向の他端部と当接する第2当接部と、を備え、前記第1当接部及び前記第2当接部の少なくとも一方が、他方に向かって移動することで、前記支持面に載置された前記被加工物に対して、前記支持面の接線方向の荷重を入力する。
上記構成では、第1当接部及び第2当接部の少なくとも一方が他方に向かって移動することで、被加工物に対して、支持面の接線方向の荷重を入力している。すなわち、第1当接部と第2当接部とで、板状の被加工物を挟み込み、板厚方向と交差する方向から被加工物を押圧することによって、被加工物に対して圧縮荷重を入力している。被加工物に接線方向の荷重が入力すると、被加工物には水平方向の分力と垂直方向の分力とが作用する。垂直方向の分力が被加工物に作用することで、板状の被加工物が治具の支持面に接触する方向に変形するので、湾曲した治具の支持面と被加工物とを密着させることができる。したがって、被加工物の曲面形状を保った状態で、好適に被加工物を支持することができる。よって、例えば、被加工物の露出面(すなわち、治具の支持面と接触している面とは反対側の面)に対して板厚加工等の加工を行う場合には、被加工物の曲面形状を保った状態で、好適に加工作業を行うことができる。
また、被加工物に板厚方向に荷重を入力すると、治具の支持面と被加工物との接触部分において、支持面と被加工物との間で摩擦が発生する。摩擦が発生すると、摩擦力によって支持面上における被加工物の摺動移動が妨げられるので、被加工物が変形し難い。また、支持面と被加工物との間で発生する摩擦は、被加工物への板厚方向の荷重が増大するほど大きくなる。したがって、被加工物に対する板厚方向への荷重は、エネルギー損失が大きくなってしまう可能性がある。上記構成では、支持面の接線方向から被加工物に荷重を入力しているので、板厚方向から荷重を入力する場合と比較して、支持面と被加工物との間で発生する摩擦を抑制することができる。したがって、容易に支持面と被加工物とを密着させることができ、好適に板状の被加工物を支持することができる。
また、接線方向から被加工物に荷重を入力しているので、被加工物の全体に対して均等に荷重を作用させることができる。これにより、例えば、被加工物の一部を押圧すると、その反動で他の部分が浮き上がってしまうというような事態を防止することができ、支持面と被加工物とを容易に密着させることができる。
また、本発明の第1態様に係る被加工物の支持装置は、前記治具に設けられ、前記支持面に載置された前記被加工物の前記一方向と交差する交差方向の端部である一端部と当接する第3当接部と、前記支持面を挟んで前記第3当接部と対向するように前記治具に設けられ、前記支持面に載置された前記被加工物の前記交差方向の他端部と当接する第4当接部と、を備え、前記第3当接部及び前記第4当接部の少なくとも一方が、他方に向かって移動することで、前記支持面に載置された前記被加工物に対して、前記交差方向であって前記支持面の接線方向の荷重を入力してもよい。
上記構成では、第3当接部及び第4当接部の少なくとも一方が他方に向かって移動することで、被加工物に対して、第1当接部及び第2当接部によって入力する荷重の方向とは交差する方向から荷重を入力することができる。このように、複数の方向から支持面の接線方向の荷重を入力することができるので、複曲面形状のような複雑な曲面形状を有した状態で、板状の被加工物を好適に支持することができる。
本発明の第2態様に係る被加工物の支持装置は、板状の被加工物を支持する被加工物の支持装置であって、前記被加工物を支持する湾曲した支持面を有する治具と、前記治具に設けられ、前記支持面に載置された前記被加工物の一方向の端部である一端部を把持する第1把持部と、前記支持面を挟んで前記第1把持部と対向するように前記治具に設けられ、前記支持面に載置された前記被加工物の前記一方向の他端部をする第2把持部と、を備え、前記第1把持部及び前記第2把持部の少なくとも一方が、他方と離れる方向に移動することで、前記支持面に載置された前記被加工物に対して、前記支持面の接線方向の荷重を入力する。
上記構成では、第1把持部及び第2把持部の少なくとも一方が他方に向かって移動することで、被加工物に対して、支持面の接線方向の荷重を入力している。すなわち、第1把持部と第2把持部とで、板厚方向と交差する方向から被加工物を引っ張ることによって、被加工物に対して張力を入力している。被加工物に接線方向の荷重が入力すると、被加工物には水平方向の分力と垂直方向の分力とが作用する。垂直方向の分力が被加工物に作用することで、板状の被加工物が治具の支持面に接触する方向に変形するので、湾曲した治具の支持面と被加工物とを密着させることができる。したがって、好適に板状の被加工物を支持することができる。よって、例えば、被加工物の露出面(すなわち、治具の支持面と接触している面とは反対側の面)に対して板厚加工等の加工を行う場合には、好適に加工作業を行うことができる。
また、支持面の接線方向から被加工物に荷重を入力しているので、板厚方向から荷重を入力する場合と比較して、支持面と被加工物との間で発生する摩擦を抑制することができる。したがって、容易に支持面と被加工物とを密着させることができ、好適に板状の被加工物を支持することができる。
また、本発明の第1態様及び第2態様に係る被加工物の支持装置は、前記支持面に設けられ、該支持面と前記被加工物とが接触しているかを判断する判断手段を備えていてもよい。
上記構成では、判断手段によって、支持面と被加工物とが接触しているか否かを判定することができる。これにより、支持面と被加工物とが接触していると判断した際に、当接部の移動を停止する場合には、被加工物に過度の荷重を入力することを防止することができる。
本発明の第1態様に係る被加工物の支持方法は、被加工物を支持する湾曲した支持面を有する治具と、前記治具に設けられ、前記支持面に載置された前記被加工物の一方向の端部である一端部と当接する第1当接部と、前記支持面を挟んで前記第1当接部と対向するように前記治具に設けられ、前記支持面に載置された前記被加工物の前記一方向の他端部と当接する第2当接部と、を備えた支持装置を用いた板状の被加工物の支持方法であって、前記支持面に被加工物を載置する載置工程と、前記被加工物の前記一端部と前記第1当接部とを当接させる第1当接工程と、前記被加工物の前記他端部と前記第2当接部とを当接させる第2当接工程と、前記支持面に載置された前記被加工物に対して、前記支持面の接線方向の荷重を入力するように、前記第1当接部及び前記第2当接部の少なくとも一方を、他方に向かって移動させる第1移動工程と、を備えている。
また、本発明の第1態様に係る被加工物の支持方法は、前記支持装置は、前記治具に設けられ、前記支持面に載置された前記被加工物の前記一方向と交差する交差方向の端部である一端部と当接する第3当接部と、前記支持面を挟んで前記第3当接部と対向するように前記治具に設けられ、前記支持面に載置された前記被加工物の前記交差方向の他端部と当接する第4当接部と、を備え、前記支持面に載置された前記被加工物に対して、前記支持面の接線方向の荷重を入力するように、前記第3当接部及び前記第4当接部の少なくとも一方を、他方に向かって移動させる第2移動工程と、を備えていてもよい。
本発明の第2態様に係る被加工物の支持方法は、被加工物を支持する湾曲した支持面を有する治具と、前記治具に設けられ、前記支持面に載置された前記被加工物の一方向の端部である一端部を把持する第1把持部と、前記支持面を挟んで前記第1把持部と対向するように前記治具に設けられ、前記支持面に載置された前記被加工物の前記一方向の他端部をする第2把持部と、を備えた支持装置を用いた板状の被加工物の支持方法であって、前記支持面に被加工物を載置する載置工程と、前記被加工物の前記一端部を前記第1把持部によって把持する第1把持工程と、前記被加工物の前記他端部を前記第2把持部によって把持する第2把持工程と、前記支持面に載置された前記被加工物に対して、前記支持面の接線方向の引っ張り荷重を入力するように、前記第1把持部及び前記第2把持部の少なくとも一方を、他方と離れる方向に移動させる移動工程と、を備えている。
また、本発明の第1態様及び第2態様に係る被加工物の支持方法は、前記支持面に設けられ支持手段によって、該支持面と前記被加工物とが接触しているかを判定する工程を備えていてもよい。
本発明によれば、容易に治具と被加工物とを密着させることができ、好適に板状の被加工物を支持することができる。
本発明の第1実施形態に係る支持装置の模式的な上面図である。 図1の支持装置の模式的な断面図である。 図1の支持装置の押圧部の模式的な側面図である。 図3の変形例を示す模式的な断面図である。 図1の支持装置を用いた際のワークの支持態様を示す模式的な断面図であって、(a)はワークと支持面とが密着する前の状態を示し、(b)はワークと支持面とが密着した後の状態を示している。 ワークに対して板厚方向に荷重を入力した状態を示す模式的な断面図である。 ワークに対して接線方向に荷重を入力した状態を示す模式的な断面図である。 図5の変形例を示す模式的な断面図である。 本発明の第2実施形態に係る支持装置の模式的な上面図である。 本発明の第3実施形態に係る支持装置の模式的な断面図である。 図1の変形例を示す斜視図である。 図11のフレームの側面図である。 図1の変形例を示す斜視図である。
以下に、本発明に係る被加工物の支持装置及び被加工物の支持方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
〔第1実施形態〕
以下、本発明の第1実施形態について、図1から図8を用いて説明する。
本実施形態に係る支持装置1は、図1及び図2に示すように、板状のワーク(被加工物)W1を支持する装置である。本実施形態に係るワークW1は、図2に示すように、板状の部材を予め所定方向に曲率を有するように湾曲させたいわゆるシングルコンタースキンであって、断面が略円弧状に形成されている。ワークW1は、突出する側の面が下方に位置するように、支持装置1に支持される。
支持装置1は、図1に示すように、ワークW1を支持する治具2と、治具2に支持されたワークW1を押圧する押圧部3とを備えている。また、支持装置1は、治具2及び押圧部3と情報の送受信を行う制御装置(図示省略)を備えている。
治具2は、ワークW1を支持する湾曲した支持面4を有しており、当該支持面4によって下方からワークW1を支持する。支持面4は、下方に凹むように湾曲した面であって、断面が略円弧状に形成されている(図2参照)。また、治具2は、ワークW1を支持面4方向に吸引することで支持面4にワークW1を吸着させる吸着部(図示省略)と、支持面4とワークW1とが接触しているか否かを判断するセンサ(判断手段)5と、を備えている。
吸着部は、支持面4に開設された複数の吸引孔(図示省略)を有している。複数の吸引孔は、支持面4の略全域に亘って略均等な間隔で開設されている。これらの吸引孔は、真空ポンプ(図示省略)から負圧が付与されることにより、ワークW1を支持面4に真空吸着させている。
センサ5は、支持面4に沿って設けられている。また、センサ5は、支持面4の略全域に亘って、略均等な間隔で設けられている。これらのセンサ5は、例えば、図1及び図2に示すように、支持面4の曲率を有する方向に並んで5つ設けられている。また、曲率を有する方向と直交する方向に、その長さに応じた数(本実施形態では3段)設けられている。各センサ5は、いわゆるギャップセンサであって、各センサ5が設けられた箇所において、ワークW1と支持面4とが接触しているか否かを判断する。また、各センサ5は、取得した情報を制御装置に送信する。
押圧部3は、図2及び図3に示すように、ワークW1の一端と当接する第1当接部6と、ワークW1の他端と当接する第2当接部7と、を備えている。第1当接部6及び第2当接部7は、支持面4を挟んで互いに対向するように、夫々、治具2の端部に設けられている。また、押圧部3は、複数(本実施形態では3つ)設けられていて、複数の押圧部3は、曲率を有する方向と直交する方向に略等間隔に並んで配置されている。
第1当接部6と第2当接部7とは、略同一の構造を有しているので、ここでは、第1当接部6の構造を説明し、第2当接部7の構造の詳細については説明を省略する。第1当接部6は、図3に示すように、治具2に固定される固定部6aと、固定部6aに対してスライド移動可能に係合する移動部6bと、を有している。固定部6aは、ワークW1側(すなわち、支持面4側)の面が下方に向かうほどワークW1に近づくように傾斜した傾斜面6cを有している。この傾斜面6cの下端は、治具2の支持面4と接触している。移動部6bは、固定部6aの傾斜面6cに沿ってスライド移動するスライド面6dと、板状のワークW1の断面と当接する当接面6eとを有する。また、移動部には、ボルト孔(図示省略)が形成されている。
第1当接部6は、移動部6bに形成されたボルト孔を挿通するボルト8を締めることで、ボルト8の軸力によって、移動部6bのスライド面6dが、固定部6aの傾斜面6cをスライド移動する。移動部6bのスライド面6dがスライド移動すると、移動部6bが治具2の支持面4に沿うように第2当接部7方向に移動する。移動部6bが移動することで、移動部6bが当接するワークW1の断面を押圧する。このように、第1当接部6は、ボルト8の軸力を、ワークW1を押圧する押圧力に変えている。
移動部6bが治具2の支持面4に沿うようにワークW1の断面を押圧と、ワークW1は第1当接部6と第2当接部7とに挟み込まれることとなるので、ワークW1には支持面4の接線方向の荷重が入力することとなる。
なお、第1当接部6及び第2当接部7の構成は、これに限定されない。例えば、第1当接部16は、図4に示すように、治具2に固定される本体部16aと、本体部16aからの油圧によって治具2の支持面4に沿うように第2当接部方向に移動する移動部16bとを有していてもよい。この構成では、移動部16bが、ワークW1と当接しており、油圧によって移動部16bが移動することでワークW1を押圧する。
制御装置は、センサ5からの情報に基づいて、第1当接部6及び第2当接部7を駆動する。
また、制御装置は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体等から構成されている。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記憶媒体等に記憶されており、このプログラムをCPUがRAM等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。なお、プログラムは、ROMやその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、DVD−ROM、半導体メモリ等である。
次に、治具2にワークW1を支持させる方法について、図2及び図5を用いて説明する。
本実施形態では、まず、予め断面略円弧状に湾曲加工された板状のワークW1を、クレーン等の搬送装置(図示省略)により治具2の支持面4に載置する(載置工程)。載置する際には、ワークW1の湾曲形状と支持面4の湾曲形状とが対応するように載置する。ワークW1は、一度大きな曲率となるように湾曲させてしまうと、その状態から曲率を小さくすることは難しいので、ワークW1は、所望の曲率よりも小さな曲率となるように湾曲加工されている。したがって、支持面4に載置されたワークW1は、図2及び図5(a)に示すように、両端部が支持面4と接触するとともに、略中央部分が治具2の支持面4から離間した状態となる(図5(a)領域A参照)。
また、ワークW1を支持面4に載置する際には、ワークW1を治具2に固定された第1当接部6に当接するように載置する(第1当接工程)。すなわち、第1当接部6を基準として、ワークW1の位置決めを行う。第1当接部6に当接するようにワークW1を載置した後に、第2当接部7をワークW1に当接させる(第2当接工程)。
次に、制御装置は、第2当接部7を第1当接部6が配置されている方向に向かって移動させる(第1移動工程)。第2当接部7が移動すると、第2当接部7側から、ワークW1に対して荷重が入力する。このとき、第1当接部6は移動させない。第2当接部7を移動させ、ワークW1に対して荷重を入力すると、ワークW1が変形する。ワークW1の変形量は、各当接部から最も遠い中央部分において、最も大きくなる。したがって、まず、制御装置は、5つのセンサ5のうち支持面4の中央部分に設けられたセンサcが、ワークW1と支持面4とが接触したと判定するまで、第2当接部7を移動させる。
センサcが、ワークW1と支持面4とが接触したと判定する(判定工程)と、次に、制御装置は、センサcよりも第2当接部7側に配置されているセンサa及びセンサbが、ワークW1と支持面4とが接触していると判定しているか否かを判断する。そして、センサa及びセンサbのいずれかが、ワークW1と支持面4とが接触していないと判定している場合には、制御装置は、さらに第2当接部7を移動させて、ワークW1に対して荷重を入力する。このとき、制御装置は、センサa及びセンサbが、ワークW1と支持面4とが接触したと判定するまで、第2当接部7を移動させる。
センサa及びセンサbがワークW1と支持面4と接触したと判定すると、次に、制御装置は、センサcよりも第1当接部6側に配置されているセンサd及びセンサeが、ワークW1と支持面4とが接触していると判定しているか否かを判断する。そして、センサd及びセンサeのいずれかが、ワークW1と支持面4とが接触していないと判定している場合には、制御装置は、第1当接部6を移動させて、ワークW1に対して荷重を入力する。このとき、制御装置は、センサd及びセンサeが、ワークW1と支持面4とが接触したと判定するまで、第1当接部6を移動させる。
全てのセンサが、ワークW1と支持面4とが接触していると判断した場合には、第1当接部6及び第2当接部7を停止させて、ワークW1の状態を現在の状態に維持するように第1当接部6及び第2当接部7を固定する。このようにして、図5(b)に示すように、ワークW1と支持面4とが全ての領域において、密着した状態となる。なお、図5(b)では、図示の関係上、ワークW1と支持面4との間に僅かに隙間が形成されているように見えるが、実際は、ワークW1と支持面4との間に隙間はなく、密着している。
次に、制御装置は、真空ポンプを駆動させることで、ワークW1を支持面4に真空吸着させる。このように、吸着部によってワークW1を吸着することで、より強くワークW1と支持面4とを密着させることができる。
このようにして、支持面4とワークW1とを密着させて、支持装置1に対して板状のワークW1を支持させる。
なお、支持装置1に支持されたワークW1は、露出面(すなわち、円弧状に湾曲した内周面)に対して、機械切削装置(図示省略)等によって、板厚を薄くする加工等の板厚方向の加工(以下、「板厚加工」という。)が行われる。
本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
本実施形態では、第1当接部6及び第2当接部7が他方に向かって移動することで、板状のワークW1に対して、断面円弧状の支持面4の接線方向の荷重を入力している。すなわち、第1当接部6と第2当接部7とで、板状のワークW1を挟み込み、板厚方向と交差する方向からワークW1を押圧することによって、ワークW1に対して圧縮荷重を入力している。ワークW1に接線方向の荷重P(図7の矢印P方向の荷重。本実施形態では、鉛直方向に対する角度φ方向の荷重。)が入力すると、ワークW1には水平方向の分力(図7の矢印h)と、垂直方向の分力(図7の矢印v。本実施形態では、Pcosφとなる。)とが作用する。垂直方向の分力がワークW1に作用することで、板状のワークW1が治具2の支持面4に接触する方向に変形するので、湾曲した治具2の支持面4とワークW1とを密着させることができる。したがって、本実施形態の支持装置1及び支持方法によれば、ワークW1の曲面形状を保った状態で、好適にワークW1を支持することができる。よって、ワークW1の露出面(すなわち、治具2の支持面4と接触している面とは反対側の面)に対して板厚加工等の加工を行う際に、ワークW1の曲面形状を保った状態で、好適に加工作業を行うことができる。
また、図6に示すように、ワークW1に板厚方向に荷重(図6の矢印P方向の荷重)を入力すると、治具2の支持面4とワークW1との接触部分において、支持面4とワークW1との間で摩擦が発生する。摩擦が発生すると、摩擦力によって支持面4上におけるワークW1の摺動移動が妨げられるので、ワークW1が変形し難い。また、支持面4とワークW1との間で発生する摩擦は、ワークW1への板厚方向の荷重が増大するほど大きくなる。したがって、ワークW1に対する板厚方向への荷重は、エネルギー損失が大きい。本実施形態では、支持面4の接線方向からワークW1に荷重を入力しているので、板厚方向から荷重を入力する場合と比較して、支持面4とワークW1との間で発生する摩擦を抑制することができる。したがって、容易に支持面4とワークW1とを密着させることができ、好適に板状のワークW1を支持することができる。
また、本実施形態では、センサ5を設けているので、センサ5によって、支持面4とワークW1とが接触しているか否かを判定することができる。また、本実施形態では、すべてのセンサ5において、支持面4とワークW1とが接触していると判断した際に、第1当接部6及び第2当接部7の移動を停止している。したがって、ワークW1に対して、過度の荷重を入力することを防止することができる。
また、第1当接部6及び第2当接部7を、ワークW1の状態を現在の状態に維持するように第1当接部6及び第2当接部7を固定している。このように、本実施形態では、ワークW1と支持面4とが密着した状態においても、ワークW1に接線方向の荷重を入力することで、ワークW1に対して垂直方向の荷重を作用させているので、板厚加工を施している最中に、ワークW1と支持面4との密着が解除される事態を抑制することができる。換言すれば、本実施形態では、板状のワークW1の両端部から荷重を入力することで、ワークW1と支持面4とを密着させているので、ワークW1の内周面に対して加工を行う際に、支持装置1(特に板状のワークW1に垂直方向の荷重を作用させる構造)が干渉しない。したがって、ワークW1と支持面4とを密着させる方向の荷重を作用させながら、板厚加工を施すことができる。よって、板厚加工を施している最中に、ワークW1と支持面4との密着が解除される事態を抑制することができ、好適に加工作業を行うことができる。
また、上述のように、板状のワークW1を支持面4に載置した際には、ワークW1の略中央部分が治具2の支持面4から離間した状態となる。板状のワークW1の中央部分には、クランプ等の装置を設けにくいので、板厚方向に荷重を加える構造では、当該中央部分に重りを載せるなど、重力を利用して荷重を作用させることとなる。本実施形態では、端部から板状のワークW1に対して荷重を入力しているので、ボルトの軸力や油圧を利用した押圧装置によって、荷重を入力することができる。したがって、板状のワークW1に対して、より高い荷重を入力することができる。よって、ワークW1と支持面4との密着性をより向上させることができので、板厚加工時の加工精度を向上させることができる。また、板状のワークW1に対して、より高い荷重を入力することができるので、厚い板状のワークであっても、ワークと支持面4とを密着させることができる。
仮に、ボルトの軸力や油圧を利用した装置のように、高い荷重を入力することができる装置を、板状のワークW1に対して使用した場合には、板状のワークW1は板厚方向の荷重に対する剛性が低いので、ワークW1が意図しない形状に変形してしまう可能性がある。したがって、これを避けるために、板厚方向の荷重では、板状のワークW1を高い荷重で押圧することができなかった。一方、本実施形態では、ワークW1の端部から(すなわち、支持面34の接線方向に)荷重を入力することで、ワークW1の意図しない変形を防止しつつ、高い荷重をワークW1に対して入力することができる。
また、接線方向にワークW1に対して荷重を入力しているので、ワークW1の全体に対して均等に荷重を作用させることができる。これにより、例えば、ワークW1の一部を押圧すると、その反動で他の部分が浮き上がってしまうというような事態を防止することができ、支持面34とワークW1とを容易に密着させることができる。
また、吸着力によってのみスキンを治具に支持させている装置では、真空圧だけではスキンの確実な保持ができず、スキンが浮いてしまう可能性があり、板厚加工を好適に行うことができず、板厚加工後に板厚のバラつき等が発生する可能性がある。また、板厚のバラつきを防ぐために、板厚加工において中仕上げ状態での板厚を確認してから、仕上げ加工を行う場合には、加工時間が増加してしまう可能性がある。
本実施形態では、上述のように、ワークと支持面4とを密着させることができるので、板厚加工後の板厚のバラつき等の発生を抑制することができる。また、バラつき等が抑制されるので、板厚加工において中仕上げ状態での板厚を確認等の必要がなく、加工時間が増加を抑制することができる。
なお、本実施形態では、押圧部3によってワークW1を押圧することでワークW1と支持面4とを密着させた後に吸着部でワークW1を吸着する例について説明したが、押圧部と吸着部とを用いたワークの支持方法として、本実施形態の方法以外の方法も考えられる。例えば、押圧部と吸着部とを用いたワークの支持方法として、吸着部でワークを吸着した後に押圧部によってワークを押圧する方法も考えられる。
具体的には、図8に示すように、まず、予め断面略円弧状に湾曲加工された板状のワークW1’を、クレーン等の搬送装置により治具2の支持面4に載置する際に、板状のワークW1’の中央部分と支持面4の中央部分とを密着させて吸着させる(図8(a)領域A)。なお、クレーン等の搬送装置により板状のワークW1を吊り上げた際に、曲率が大きくするように板状のワークW1’を弾性変形させている。これにより、板状のワークW1’の曲率が、一時的に治具2の支持面4の曲率よりも大きくなるので、板状のワークW1’の中央部分と支持面4の中央部分とを密着させて吸着させることができる。
次に、ワークW1’の第1当接部6側の外縁部を密着させ、当該箇所を吸着部で吸着する(図8(b)参照)。このとき、板状のワークW1’の弾性を利用することで、密着させる際に作用させる荷重を低減することができる。
次に、ワークW1’の第2当接部7側の外縁部A2を密着させ、当該箇所を吸着部で吸着する。そして、図8(c)に示すように、ワークW1’を全ての領域において吸着した状態で、第2当接部7及び/または第1当接部6を移動させることで、ワークW1’に接線方向の荷重を入力して、よりワークW1’と支持面4とを密着させる。
このように、吸着部でワークを吸着した後に押圧部によってワークを押圧することで、ワークを支持する方法も考えられる。
このような方法でも、ワークW1’を支持することができるが、この方法では、クレーン等でワークW1’を変形させる必要があり、やや作業が煩雑となるとともに、ワークW1’を変形させる機構をクレーンに設ける必要があるため、コストが上昇する可能性がある。
これに対し、本実施形態の方法では、上述のように、治具2の支持面4にワークW1を載置するだけでよいので、クレーン等で特別な作業を要することがない。したがって、吸着部でワークW1を吸着した後に押圧部によってワークW1を押圧する方法と比較して、作業を簡易化することができるとともに、コストの上昇を抑制することができる。
〔第2実施形態〕
次に、本発明の第2実施形態について図9を用いて説明する。第2実施形態は、板状のワークの形状及び支持装置の構造が、主に第1実施形態と異なる。第1実施形態と同様の構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
本実施形態に係る板状のワークW2は、板状の部材を予め複数方向に曲率を有するように湾曲させた、複曲面形状(いわゆるダブルコンタースキン)である。
また、本実施形態に係る治具22の支持面は、板状のワークW2に対応するように、複数方向に曲率を有する湾曲面に形成されている。
また、本実施形態に係る支持装置21は、第2の押圧部23を有している。第2の押圧部23は、第3当接部26及び第4当接部27を有する。第3当接部26及び第4当接部27は、治具22の端部に設けられている。また、第3当接部26と第4当接部27とは、支持面4を挟んで、第1当接部6と第2当接部7とが対向する方向と直交する直交方向に、互いに対向するように配置されている。第3当接部26は、板状のワークW2の直交方向の一端と当接している。第4当接部27は、板状のワークW2の直交方向の他端と当接している。また、第2の押圧部23は、複数(本実施形態では5つ)設けられていて、複数の第2の押圧部23は、板状のワークW2の端部に沿って略等間隔に並んでいる。なお、第3当接部26及び第4当接部27の構造は、第1当接部6及び第2当接部7と同様の構造であるため、その説明は省略する。
また、本実施形態の支持面4には、センサ25が、第1当接部6と第2当接部7とが対向する方向(以下、「行方向」という。)に沿うように3列、第3当接部26と第4当接部27とが対向する方向(以下、「列方向」という。)に沿うように5列、合計15箇所に設けられている。以下、便宜上、行方向に沿った列に対して、第4当接部27側(図9でいう上側)から順番にA、B、Cの符号を付し、列方向に沿った列に対して、第2当接部7側(図9でいう左側)から順番にa、b、c、d、eの符号を付す。すなわち、最も第4当接部27側であって、かつ、第2当接部7側に配置されるセンサ25(図9でいう左上に配置されるセンサ25)は、符号Aaで示す。
次に、本実施形態に係るワークW2の支持方法について説明する。なお、支持方法について、第1実施形態と同様の工程については、その詳細な説明は省略する。
治具の支持面4に予め湾曲加工された板状のワークW2をクレーン等の搬送装置(図示省略)により治具の支持面4に載置する。
本実施形態では、ワークW2を支持面4に載置する際には、ワークW2を治具に固定された第1当接部6及び第3当接部26に当接するように載置する。すなわち、第1当接部6及び第3当接部26を基準として、ワークW2の位置決めを行う。第1当接部6及び第3当接部26に当接するようにワークW2を載置した後に、第2当接部7及び第4当接部27をワークW2に当接させる。
次に、制御装置は、ワークW2に対して、列方向の荷重を入力する。すなわち、第4当接部27を第3当接部26が配置されている方向に向かって移動させる(第2移動工程)。このとき、5つ設けられた第4当接部27のうち、最も第2当接部7側に配置された第4当接部27から順番に移動させる。5つの第4当接部27をすべて移動させると、制御装置は、支持面4に設けられた全てセンサ25が、ワークW2と支持面4とが接触していると判定しているか否かを判断する。
そして、何れか一つのセンサ25でも、ワークW2と支持面とが接触していないと判定している場合には、制御装置は、ワークW2に対して、行方向の荷重を入力する。すなわち、第2当接部7を第1当接部6が配置されている方向に向かって移動させる。
第2当接部7を第1当接部6に向かって移動させる方法については、第1実施形態と同様である。まず、c列に配置されたセンサ25がワークW2と支持面とが接触したと判定するまで、第2当接部7を移動させる。c列に配置されたセンサ25が接触していると判定した状態で、a列及びb列に配置されたセンサ25が非接触と判定している場合には、a列及びb列に配置されたセンサ25が接触と判定するまで、さらに第2当接部7を移動させる。a列及びb列に配置されたセンサ25が接触と判定している状態で、d列及びe列に配置されたセンサ25が非接触と判定している場合には、d列及びe列に配置されたセンサ25が接触と判定するまで、第1当接部6を移動させる。
全てのセンサ25が、ワークW2と支持面とが接触していると判断した場合には、第1当接部6、第2当接部7、第3当接部26及び第4当接部27を停止させて、ワークW2の状態を現在の状態に維持するように固定する。このようにして、ワークW2と支持面とが全ての領域において、密着した状態となる。
次に、制御装置は、真空ポンプを駆動させることで、ワークW2を支持面に真空吸着させる。このように、吸着部によってワークW2を吸着することで、より強くワークW2と支持面とを密着させることができる。
このようにして、支持面とワークW2とを密着させて、支持装置21に対して板状のワークW2を支持させる。
本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
本実施形態では、第3当接部26及び第4当接部27が他方に向かって移動することで、複曲面形状のワークW2に対して、直交方向から荷重を入力することができる。このように、複数の方向から支持面の接線方向の荷重を入力することができるので、複曲面形状のような複雑な曲面形状を有した状態で、板状のワークW2を好適に支持することができる。
〔第3実施形態〕
次に、本発明の第3実施形態について図10を用いて説明する。第3実施形態は、板状のワークの形状及び支持装置の構造が、主に第1実施形態と異なる。第1実施形態と同様の構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図10に示すように、本実施形態に係る板状のワークW3は、板状の部材を予め所定方向に曲率を有するように湾曲させた、いわゆるシングルコンタースキンであって、断面が略円弧状に形成されている。また、ワークW3は、突出側の面が上方に位置するように、支持面34に載置される。なお、本実施形態に係るワークW3も、第1実施形態と同様に、支持面34の湾曲部よりも、曲率が小さくなるように予め湾曲加工されている。
本実施形態に係る治具32の支持面34は、上方に突出するように湾曲した面であって、断面が略円弧状に形成されている。
また、本実施形態に係る支持装置31は、第1当接部6及び第2当接部7の代わりに、第1把持部36及び第2把持部37を有する点が、第1実施形態と異なっている。
第1把持部36は、治具32に設けられ、支持面34に載置されたワークW3の一端を把持する。第2把持部37は、支持面34を挟んで第1把持部36と対向するように治具32に設けられ、支持面34に載置されたワークW3の他端を把持する。第1把持部36及び第2把持部37は、いわゆるシャコ万力のように、板状のワークW3を板厚方向に挟むことで把持している。また、第1把持部36及び第2把持部37には、支持面34の接線方向の延長線状に第1把持部36及び第2把持部37を引張る駆動装置(図示省略)と連結されている。
次に、本実施形態に係るワークW3の支持方法について説明する。なお、支持方法について、第1実施形態と同様の工程については、その詳細な説明は省略する。
まず、治具32の支持面34に予め湾曲加工された板状のワークW3をクレーン等の搬送装置(図示省略)により治具32の支持面34に載置する。載置する際には、ワークW3の湾曲形状と支持面34の湾曲形状とが対応するように載置する。このとき、ワークW3の曲率は、支持面34の曲率より小さいので、ワークW3の全面が支持面34と接触させることはできないので、まず、ワークW3の中央部分が支持面34の中央部分と接触するように、ワークW3を支持面34に載置する。すなわち、この状態では、ワークW3の両端部は、支持面34から上方に離間した状態にある。次に、ワークW3の両端部を支持面34に押し付ける。このとき、ワークW3の両端部を押し付けた反動で、ワークW3の中央部分が上方に移動する。すなわち、ワークW3は、両端部が支持面34と接触した状態であって、中央部分が支持面34から上方に離間した状態(図10に示された状態)となる。
次に、第1把持部36及び第2把持部37に対して、載置されたワークW3を把持させる(第1把持工程、第2把持工程)。
次に、制御装置は、駆動装置を駆動させることで、第2把持部37を第1把持部36から離れる方向であって、かつ、ワークW3に支持面34の接線方向の荷重が入力するように、移動させる(移動工程)。第2把持部37を移動させる方法は、第1実施形態における第2当接部7を移動させる方法と略同様である。まず、センサcがワークW3と支持面34とが接触したと判定するまで、第2把持部37を移動させる。センサcが接触していると判定した状態で、センサa及びセンサbが非接触と判定している場合には、センサa及びセンサbが接触と判定するまで、さらに第2把持部37を移動させる。センサa及びセンサbが接触と判定している状態で、センサd及びセンサeが非接触と判定している場合には、センサd及びセンサeが接触と判定するまで、第1把持部36を移動させる。
全てのセンサ35が、ワークW3と支持面34とが接触していると判断した場合には、第1把持部36及び第2把持部37を停止させて、ワークW3の状態を現在の状態に維持するように固定する。このようにして、ワークW3と支持面34とが全ての領域において、密着した状態となる。
次に、制御装置は、真空ポンプを駆動させることで、ワークW3を支持面34に真空吸着させる。このように、吸着部によってワークW3を吸着することで、より強くワークW3と支持面34とを密着させることができる。
このようにして、支持面34とワークW3とを密着させて、支持装置31に対して板状のワークW3を支持させる。
本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
本実施形態では、第1把持部36及び第2把持部37が他方に向かって移動することで、ワークW3に対して、支持面34の接線方向の荷重を入力している。すなわち、第1把持部36と第2把持部37とで、板厚方向と交差する方向からワークW3を引っ張ることによって、ワークW3に対して張力を入力している。ワークW3に接線方向の荷重が入力すると、ワークW3には水平方向の分力と垂直方向の分力とが作用する。垂直方向の分力がワークW3に作用することで、板状のワークW3が治具32の支持面34に接触する方向に変形するので、湾曲した治具32の支持面34とワークW3とを密着させることができる。したがって、好適に板状のワークW3を支持することができる。よって、ワークW3の露出面(すなわち、治具32の支持面34と接触している面とは反対側の面であって、本実施形態では突出面)に対して板厚加工等の加工を行う際に、好適に加工作業を行うことができる。
また、支持面34の接線方向からワークW3に荷重を入力しているので、板厚方向から荷重を入力する場合と比較して、支持面34とワークW3との間で発生する摩擦を抑制することができる。したがって、容易に支持面34とワークW3とを密着させることができ、好適に板状のワークW3を支持することができる。
なお、本発明は、上記各実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。
例えば、上記各実施形態では、板状のワークを支持する支持装置及び支持方法に本発明を適用する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図11から図13に示すような、板状のワークに対して、断面加工を施したフレームW4やストリンガーW5を支持する支持装置及び支持方法に本発明を適用してもよい。
航空機では軽量化のために板金成形したフレームW4やストリンガーW5に対しても板厚加工を行う。このようなフレームW4やストリンガーW5も板厚加工するにはワークを治具に取り付ける必要があるが、成形誤差などによりうまく取り付けることができず、押さえつけるためのクランプ増加する傾向にある。そのために加工の際にはクランプチェンジを複数回行う必要があり、加工コスト増加の一因となる可能性がある。したがって、このようなフレームW4やストリンガーW5にも上記各実施形態を適用することで、高精度でかつ、クランプチェンジ不要の板厚加工が実現できる。
具体的には、図11に示すように、所定方向に湾曲したフレームW4に対して、第1実施形態と同様に、フレームW4を支持する支持面(図示省略)の接線方向(図11の矢印方向)から荷重を入力することで、フレームW4と支持面とを密着させることができる。これにより、フレームW4に対して、高精度でかつ、クランプチェンジ不要の板厚加工が実現できる。
また、図13に示すように、直線状のストリンガーW5の場合であっても、両端を図13の矢印方向に引張ることで、歪みを除外して、治具の支持面に密着させることができる。したがって、ストリンガーW5に対しても、高精度でかつ、クランプチェンジ不要の板厚加工が実現できる。
また、上記各実施形態では、支持装置が制御装置を備える構成について説明したが、制御装置は、支持装置とは別に設けられていてもよい。
また、上記各実施形態では、制御装置によって、支持装置を制御する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、制御装置を介さずに、支持装置を作業員等が逐次操作してもよい。
また、上記各実施形態では、吸着部によって、ワークを支持面に吸着する例について説明したが、本発明では、吸着部を省略してもよい。上記各実施形態では、ワークに対して接線方向から荷重を入力することで、ワークと支持面との密着性を向上させることができので、吸着部を省略しても、ワークと支持面とを好適に密着させることができる。
また、上記各実施形態の、押圧部やセンサの数量は、上記各実施形態の説明に限定されない。上記各実施形態で説明した数量以外であってもよい。
また、上記各実施形態では、対向する当接部がどちらも移動可能である例について説明したが、本発明はこれに限定されない。どちらか一方のみ移動可能であって、他方はワークを固定する機能のみを有する構成でもよい。
1 支持装置
2 治具
3 押圧部
4 支持面
5 センサ
6 第1当接部
6a 固定部
6b 移動部
7 第2当接部
8 ボルト
26 第3当接部
27 第4当接部
36 第1把持部
37 第2把持部
W1、W2、W3 ワーク

Claims (8)

  1. 板状の被加工物を支持する被加工物の支持装置であって、
    前記被加工物を支持する湾曲した支持面を有する治具と、
    前記治具に設けられ、前記支持面に載置された前記被加工物の一方向の端部である一端部と当接する第1当接部と、
    前記支持面を挟んで前記第1当接部と対向するように前記治具に設けられ、前記支持面に載置された前記被加工物の前記一方向の他端部と当接する第2当接部と、を備え、
    前記第1当接部及び前記第2当接部の少なくとも一方が、他方に向かって移動することで、前記支持面に載置された前記被加工物に対して、前記支持面の接線方向の荷重を入力する被加工物の支持装置。
  2. 前記治具に設けられ、前記支持面に載置された前記被加工物の前記一方向と交差する交差方向の端部である一端部と当接する第3当接部と、
    前記支持面を挟んで前記第3当接部と対向するように前記治具に設けられ、前記支持面に載置された前記被加工物の前記交差方向の他端部と当接する第4当接部と、を備え、
    前記第3当接部及び前記第4当接部の少なくとも一方が、他方に向かって(前記支持面に沿って)移動することで、前記支持面に載置された前記被加工物に対して、前記交差方向であって前記支持面の接線方向の荷重を入力する請求項1に記載の被加工物の支持装置。
  3. 板状の被加工物を支持する被加工物の支持装置であって、
    前記被加工物を支持する湾曲した支持面を有する治具と、
    前記治具に設けられ、前記支持面に載置された前記被加工物の一方向の端部である一端部を把持する第1把持部と、
    前記支持面を挟んで前記第1把持部と対向するように前記治具に設けられ、前記支持面に載置された前記被加工物の前記一方向の他端部をする第2把持部と、を備え、
    前記第1把持部及び前記第2把持部の少なくとも一方が、他方と離れる方向に移動することで、前記支持面に載置された前記被加工物に対して、前記支持面の接線方向の荷重を入力する被加工物の支持装置。
  4. 前記支持面に設けられ、該支持面と前記被加工物とが接触しているかを判断する判断手段を備えた請求項1から請求項3のいずれかに記載の被加工物の支持装置。
  5. 被加工物を支持する湾曲した支持面を有する治具と、
    前記治具に設けられ、前記支持面に載置された前記被加工物の一方向の端部である一端部と当接する第1当接部と、
    前記支持面を挟んで前記第1当接部と対向するように前記治具に設けられ、前記支持面に載置された前記被加工物の前記一方向の他端部と当接する第2当接部と、を備えた支持装置を用いた板状の被加工物の支持方法であって、
    前記支持面に被加工物を載置する載置工程と、
    前記被加工物の前記一端部と前記第1当接部とを当接させる第1当接工程と、
    前記被加工物の前記他端部と前記第2当接部とを当接させる第2当接工程と、
    前記支持面に載置された前記被加工物に対して、前記支持面の接線方向の荷重を入力するように、前記第1当接部及び前記第2当接部の少なくとも一方を、他方に向かって(前記支持面に沿って)移動させる第1移動工程と、を備えた被加工物の支持方法。
  6. 前記支持装置は、
    前記治具に設けられ、前記支持面に載置された前記被加工物の前記一方向と交差する交差方向の端部である一端部と当接する第3当接部と、
    前記支持面を挟んで前記第3当接部と対向するように前記治具に設けられ、前記支持面に載置された前記被加工物の前記交差方向の他端部と当接する第4当接部と、を備え、
    前記支持面に載置された前記被加工物に対して、前記支持面の接線方向の荷重を入力するように、前記第3当接部及び前記第4当接部の少なくとも一方を、他方に向かって移動させる第2移動工程と、を備えた請求項5に記載の被加工物の支持方法。
  7. 被加工物を支持する湾曲した支持面を有する治具と、
    前記治具に設けられ、前記支持面に載置された前記被加工物の一方向の端部である一端部を把持する第1把持部と、
    前記支持面を挟んで前記第1把持部と対向するように前記治具に設けられ、前記支持面に載置された前記被加工物の前記一方向の他端部をする第2把持部と、を備えた支持装置を用いた板状の被加工物の支持方法であって、
    前記支持面に被加工物を載置する載置工程と、
    前記被加工物の前記一端部を前記第1把持部によって把持する第1把持工程と、
    前記被加工物の前記他端部を前記第2把持部によって把持する第2把持工程と、
    前記支持面に載置された前記被加工物に対して、前記支持面の接線方向の引っ張り荷重を入力するように、前記第1把持部及び前記第2把持部の少なくとも一方を、他方と離れる方向に移動させる移動工程と、を備えた被加工物の支持方法。
  8. 前記支持面に設けられ支持手段によって、該支持面と前記被加工物とが接触しているかを判定する工程を備えた請求項5から請求項7のいずれかに記載の被加工物の支持方法。
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