JP2020066089A - 加工対象物の保持機構及び保持方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本体構造物に影響を与えずに加工対象物（付属構造物）を機械加工することが可能な加工対象物の保持機構を提供する。【解決手段】本体構造物Ｂに接続固定された加工対象物Ａと、前記加工対象物を上下から支持する複数組の上部保持機構２ｂ−１及び下部保持機構２ａ−１と、先端部に工具５ａを有し前記加工対象物に沿って移動可能な加工装置５と、を備え、前記上部保持機構及び下部保持機構は、それぞれＨ型フレーム１１ａが固定された保持板１２ａと、前記保持板を上下動させる駆動装置９ａと、前記保持板に取付けられた加圧部８及び保持部１０と、前記Ｈ型フレームに取けられた加圧部及び保持部と、を有し、前記加圧部及び保持部はそれぞれ前記加工対象物に対して進退可能なピストン２１を有し、前記ピストンの先端部には前記加工対象物に当接可能な弾性体２１ｂが設けられている。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、加工対象物の保持機構及び保持方法に関する。

本体構造物と、接続部材を介して本体構造物に固定された付属構造物と、を有する大型の構造物に対し、付属構造物の表面に切削加工や研磨加工等の機械加工を施す場合がある。その際、機械加工を高精度で行うために、付属構造物を保持部材等により安定的に固定して機械加工を行う必要がある。

特開２００９−６４６３号公報

ところで、本体構造物が機械的振動や応力等に脆い構造又は材質から構成されている場合、付属構造物を加工する際に生ずる振動や応力が接続部材を介して本体構造物に伝わり、本体構造物が損傷する可能性がある。

また、本体構造物が所定の位置に位置決め固定されている場合、付属構造物を機械加工する際に生ずる振動や応力によって、本体構造物の位置が変動したり、本体構造物を固定する固定具の脱落や緩みが生じるという課題がある。

本発明の実施形態は上記課題を解決するためになされたものであり、本体構造物に影響を与えずに付属構造物（加工対象物）を機械加工することができる加工対象物の保持機構及び保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、本実施形態に係る加工対象物の保持機構は、本体構造物に接続固定された加工対象物と、前記加工対象物を上下から支持する複数組の上部保持機構及び下部保持機構と、先端部に工具を有し前記加工対象物に沿って移動可能な加工装置と、を備え、前記上部保持機構及び下部保持機構は、それぞれＨ型フレームが固定された保持板と、前記保持板を上下動させる駆動装置と、前記保持板に取付けられた加圧部及び保持部と、前記Ｈ型フレームに取付けられた加圧部及び保持部と、を有し、前記加圧部及び保持部はそれぞれ前記加工対象物に対して進退可能なピストンを有し、前記ピストンの先端部には前記加工対象物に当接可能な弾性体が設けられていることを特徴とする。

また、本実施形態に係る加工対象物の保持方法は、本体構造物に接続固定された加工対象物と、前記加工対象物を上下から支持する複数組の上部保持機構及び下部保持機構と、先端部に工具を有し前記加工対象物に沿って移動可能な加工装置と、を備え、前記上部保持機構及び下部保持機構は、それぞれ、Ｈ型フレームが固定された保持板と、前記保持板を上下動させる駆動装置と、前記保持板に取付けられた加圧部及び保持部と、前記Ｈ型フレームに取付けられた加圧部及び保持部と、を有し、前記加圧部及び保持部はそれぞれ前記加工対象物に対して進退可能なピストン軸と当該ピストン軸の先端部に設けられた弾性体を有し、前記加工装置の移動にともない、前記複数組の上部保持機構又は下部保持機構の加圧部及び保持部のピストンを順次進退させながら、前記加工対象物を保持することを特徴とする。

本発明の実施形態によれば、本体構造物に影響を与えずに付属構造物（加工対象物）を機械加工することができる。

本実施形態に係る加工対象物の保持機構の全体構成図。 （ａ）は本実施形態に係る下部保持機構の正面図、（ｂ）はその側面図。 本実施形態に係る加圧部の断面構成図。 （ａ）は本実施形態に係る保持部の断面構成図、（ｂ）はブレーキ部材の動作図、（ｃ）は保持部の変形例。 （ａ）、（ｂ）は本実施形態に係る上部保持機構及び下部保持機構の動作を示す図。 （ａ）〜（ｄ）は加圧部及び保持部の動作を示す図。 本実施形態に係る保持機構の制御ブロック図。

以下、本発明に係る加工対象物の保持機構及び保持方法の実施形態について、図面を参照して説明する。
（全体構成）
本実施形態では、図１に示すように、本体構造物Ｂに接続部材４を介して固定された付属構造物Ａ（以下、「加工対象物Ａ」ともいう。）を加工装置Ｃによって切削加工等の機械加工を行う例について説明するが、加工対象物Ａが直接本体構造物Ｂに接続固定されている場合にも適用できる。

加工装置Ｃは、下板１ａ、上板１ｂを含む矩形状の枠体１と、枠体１の内部に配置され加工対象物Ａを保持する複数の保持機構２と、先端に切削具等の工具５ａが取付けられ、加工対象物Ａに対し移動可能に構成された加工装置５と、から構成される。

（保持機構）
加工対象物Ａを保持する保持機構２は、図１に示す例では、加工対象物Ａの軸方向に沿って３組設けられているが、その数は加工対象物Ａのサイズ等に応じて適宜増減可能である。

各保持機構２は、下部保持機構２ａ_−１〜２ａ_−３及び上部保持機構２ｂ_−１〜２ｂ_−３から構成される。
下部保持機構２ａ_−１〜２ａ_−３及び上部保持機構２ｂ_−１〜２ｂ_−３のそれぞれの組は加工対象物Ａを上下から保持するように配置されており、それぞれ同一の構成である。

本実施形態では、代表例として下部保持機構２ａ_−１について説明する。
下部保持機構２ａ_−１は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、枠体１の下板１ａに垂直に設けられた基板３ａと、基板３ａに対し上下に移動可能に設けられた保持板１２ａと、保持板１２ａに固定されたＨ型フレーム１１ａと、保持板１２ａを、接続部６ａを介して上下動させるピストン等からなる駆動装置９ａと、から構成される。

Ｈ型フレーム１１ａの先端部には加工対象物Ａを左右方向から狭持支持するための加圧部８ａ_−１及び保持部１０ａ_−１が設けられ、保持板１２ａには加工対象物Ａを下方向から支持するための加圧部８ａ_−２及び保持部１０ａ_−２が設けられている。
また、下部保持機構２ａ_−１に対向して設けられている上部保持機構２ｂ_−１は、上板１ｂにより支持され、下部保持機構２ａ_−１を上下逆にした構成である。

この上部保持機構２ｂ_−１には加工対象物Ａを上方向から支持するために加圧部８ｂ_−２及び保持部１０ｂ_−２が設けられ、下部保持機構２ａ_−１の加圧部８ａ_−２及び保持部１０ａ_−２と協同して加工対象物Ａを挟持保持する（図６（ａ）参照）。
なお、上部保持機構２ｂ_−１のその他の構成（駆動装置９ｂ、Ｈ型フレーム１１ｂ、保持板１２ｂ等）については、下部保持機構２ａ_−１と同様なので図示及び説明を省略する。

また、駆動装置９ａは、接続部６ａを介して設けられた駆動軸１５ａと、保持板１２ａを垂直に上下動するために基板３ａに設けられたガイドレール等からなる案内ガイド７ａと、から構成される。

（加圧部）
加工対象物Ａは、図６（ａ）に示すように、下部保持機構２ａ_−１及び上部保持機構２ｂ_−１の４つの保持部１０ａ_−１、１０ａ_−２、１０ｂ_−１、１０ｂ_−２と、下部保持機構２ａ_−１及び上部保持機構２ｂ_−１の４つの加圧部８ａ_−１、８ｂ_−１、８ａ_−２、８ｂ_−２により挟持保持されるが、その際、４つの保持部１０ａ_−１、１０ａ_−２、１０ｂ_−１、１０ｂ_−２は、加工対象物Ａを挟んで、左右及び上下方向から４つの加圧部８ａ_−１、８ｂ_−１、８ａ_−２、８ｂ_−２により押圧される。

加圧部８（例えば、８ａ_−１）は、図３に示すように、シリンダ１９、シリンダ１９内を摺動するピストン２１、ピストン軸２１ａの端部に設けられた弾性体２１ｂ、シリンダ１９の周壁に設けられシリンダ１９内に流体を供給排出するための流体供給口１９ａ及び流体排出口１９ｂから構成される。
弾性体２１ｂは、加圧部８ａ_−１の作動時に加工対象物Ａに当接し、加工対象物Ａを保持部１０ａ_−１に向けて押圧することで、加工対象物Ａを保持する（図６（ａ）参照）。

なお、弾性体２１ｂとしては、所定の弾性係数を有するゴム、樹脂等が用いられるが、後述するように、先端に金属又は樹脂等が取付けられたスプリング（バネ）を用いてもよい（図４（ｃ）参照）。

（保持部）
保持部１０（例えば、１０ａ_−１）は、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、シリンダ２５、シリンダ２５内を摺動するピストン２７、ピストン２７の端部に設けられた弾性体２７ｂ、シリンダ２５の底部に設けられシリンダ２５内に流体を供給排出するための流体給排出口２５ａ、摺動軸２７ａの周囲に設けられたブレーキ部材３０、ブレーキ部材３０の周囲に配置され、ブレーキ部材３０と傾斜面を形成するように接触可能に配置された押圧部材２９から構成される。

保持部１０ａ_−１は作動時に加工対象物Ａに当接し、加圧部８ａ_−１により加工対象物Ａが保持部１０ａ_−１に向けて押圧されることで、加工対象物Ａを保持する（図６（ａ）参照）。

保持部１０ａ_−１を作動させる場合には、流体給排出口２５ａから流体をシリンダ２５内に導入し、ピストン２７を移動させ加工対象物Ａに当接させる。その状態で、押圧部材２９は下向きの圧力が加わり、図４（ｂ）に示すように下方に移動し、ブレーキ部材３０と面接触することでブレーキ部材３０を収縮させ、ピストン２７を保持固定する。

（弾性体２７ｂの変形例）
図４（ａ）に示す弾性体２７ｂはゴム又は弾性を有する樹脂等から構成されるが、これに限定されず、図４（ｃ）に示すように、スプリング２７ｄとスプリング２７ｄの端部に取付けられた当接部材２７ｃから構成してもよい。当接部材２７ｃとして、金属、樹脂、セラミック等を用いることができる。

（作用）
以下、３組の保持機構２により保持固定されている加工対象物Ａを、軸方向に移動する工具５ａにより機械加工を行う際の保持機構２の動作について、図５（ａ）、（ｂ）及び図６（ａ）〜（ｄ）を用いて説明する。その際、工具５ａは、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、加工対象物Ａの左側から右側に移動しながら機械加工を行う。

図６（ａ）〜（ｄ）は、工具５ａが、例えば、加工対象物Ａが下部及び上部保持機構２ａ_−１、２ｂ_−１により保持されている位置に移動してきた際の加圧部８、保持部１０、Ｈ型フレーム１１ａ、１１ｂ、保持板１２ａ、１２ｂの動作を示す図である。

図６（ａ）は加工対象物Ａが下部及び上部保持機構２ａ_−１、２ｂ_−１により保持されている図であり、加工対象物Ａは、左右方向では加圧部８ａ_−１と保持部１０ａ_−１、及び加圧部８ｂ_−１と保持部１０ｂ_−１により挟持保持され、上下方向では、加圧部８ｂ_−２と保持部１０ａ_−２、及び加圧部８ａ_−２と保持部１０ｂ_−２により挟持保持されている。

次に、加圧部８ａ_−２、８ｂ_−１、８ｂ_−２におけるシリンダ１９、２５内の流体圧を下げ、それぞれのピストン２１、２７を後退させ加工対象物Ａへの加圧を中止する（図６（ｂ））。
次いで、保持部１０ｂ_−１、１０ｂ_−２におけるシリンダ２５内の流体圧を下げ、それぞれのピストン２７を後退させる（図６（ｃ））。

このとき、保持機構２ｂ_−１による加工対象物Ａへの拘束が解かれたことで、保持板１２ｂを上方に退避させることができる。これにより加工対象物Ａの上方に所定の空間を形成せしめ、工具５ａによる加工を実行することができる（図６（ｄ））。

その際、加工対象物Ａは、下部保持機構２ａ_−１の加圧部８ａ_−１及び保持部１０ａ_−１や他の下部及び上部保持機構２ａ_−２、２ｂ_−２及び２ａ_−３、２ｂ_−３より保持されているため、本体構造物Ｂに影響を与えることなく加工対象物Ａの機械加工を行うことができる。

そして、加工装置５が下部及び上部保持機構２ａ_−２、２ｂ_−２により保持されている位置の方に移動すると、下部及び上部保持機構２ａ_−１、２ｂ_−１は図６（ｄ）→ 図６（ｃ）→ 図６（ｂ）→ 図６（ａ）の順で加工対象物Ａを再度保持するとともに、下部及び上部保持機構２ａ_−２、２ｂ_−２は工具５ａの接近につれて図６（ａ）→ 図６（ｂ）→ 図６（ｃ）→ 図６（ｄ）の順で加工対象物Ａの拘束を解く。

このようにして、加工対象物Ａを保持しながら、本体構造物Ｂに影響を与えることなく加工対象物Ａの一端部から他端部まで機械加工を実施することができる。
なお、加工対象物の下面を機械加工する場合には、最終的に加工対象物Ａを上部保持機構２ａ_−１の加圧部８ｂ_−１及び保持部１０ｂ_−１により保持するように、加圧部８と保持部１０を制御する。

また、上述した機械加工の実施にあたっては、図７の加工対象物Ａの機械加工を行う際の、保持機構２の制御ブロック図の一例に示す様に、保持機構２、加工装置５、工具５ａ、加圧部８、保持部１０等に設けられたセンサ（例えば、図５（ａ）の３５、３６）からの信号及び数値制御プログラムによって、制御装置による自動制御または操作員の入出力を介して加圧部８及び保持部１０の油圧制御、駆動装置９ａの駆動制御、並びに加工装置５及び工具５ａの駆動制御等を行う。

（効果）
以上説明したように、本実施形態によれば、それぞれ弾性体２１ｂ、２７ｂが設けられた加圧部８及び保持部１０により加工対象物Ａを狭持保持することで、本体構造物Ｂに影響を与えることなく加工対象物Ａの一端部から他端部（図５（ａ）、（ｂ）に示す加工対象物Ａの左側から右側）まで機械加工を実施することができる。

また、下部及び上部保持機構２ａ_−１、２ｂ_−１からなる複数組の保持機構２を用いるとともに、それぞれ複数の加圧部８ａ_−１、８ａ_−２、８ｂ_−１、８_ｂ−２及び保持部１０ａ_−１、１０ａ_−２、１０ｂ_−１、１０_ｂ−２で加工対象物Ａを保持又は保持解除することで、工具５ａが加工対象物Ａに沿って機械加工していく際も、保持機構２による加工対象物Ａの保持機能を失うことなく、安定的に加工対象物を保持することができる。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。また、これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

Ａ…付属構造物（加工対象物）、Ｂ…本体構造物、Ｃ…加工装置、１…枠体、２…保持機構、２ａ_−１〜２ａ_−３…下部保持機構、２ｂ_−１〜２ｂ_−３…上部保持機構、３ａ、３ｂ…基板、４…接続部材、５…加工装置、５ａ…工具、６ａ、６ｂ…接続部、７ａ、７ｂ…案内ガイド、８、８ａ_−１、８ａ_−２、８ｂ_−１、８_ｂ−２…加圧部、９、９ａ、９ｂ…駆動装置、１０、１０ａ_−１、１０ａ_−２、１０ｂ_−１、１０ｂ_−２…保持部、１１ａ、１１ｂ…Ｈ型フレーム、１２ａ、１２ｂ…保持板、１９、２５…シリンダ、１９ａ…流体供給口、１９ｂ…流体排出口、２１、２７…ピストン、２１ａ…ピストン軸、２１ｂ、２７ｂ…弾性体、２５ａ…流体入口、２９…押圧部材、３０…ブレーキ部材、３５、３６…センサ

Claims (4)

1. 本体構造物に接続固定された加工対象物と、前記加工対象物を上下から支持する複数組の上部保持機構及び下部保持機構と、先端部に工具を有し前記加工対象物に沿って移動可能な加工装置と、を備え、
   前記上部保持機構及び下部保持機構は、それぞれＨ型フレームが固定された保持板と、前記保持板を上下動させる駆動装置と、前記保持板に取付けられた加圧部及び保持部と、前記Ｈ型フレームに取付けられた加圧部及び保持部と、を有し、
   前記加圧部及び保持部はそれぞれ前記加工対象物に対して進退可能なピストンを有し、前記ピストンの先端部には前記加工対象物に当接可能な弾性体が設けられていることを特徴とする加工対象物の保持機構。
2. 前記保持板及びＨ型フレームにはそれぞれ複数の加圧部及び保持部が取付けられ、前記加工対象物を前記加圧部と保持部により狭持保持することを特徴とする請求項１記載の加工対象物の保持機構。
3. 前記弾性体は所定の弾性係数を有するゴム又は樹脂、或いは先端に当接部材が取付けられたスプリングからなることを特徴とする請求項１又は２記載の加工対象物の保持機構。
4. 本体構造物に接続固定された加工対象物と、前記加工対象物を上下から支持する複数組の上部保持機構及び下部保持機構と、先端部に工具を有し前記加工対象物に沿って移動可能な加工装置と、を備え、
   前記上部保持機構及び下部保持機構は、それぞれ、Ｈ型フレームが固定された保持板と、前記保持板を上下動させる駆動装置と、前記保持板に取付けられた加圧部及び保持部と、前記Ｈ型フレームに取付けられた加圧部及び保持部と、を有し、
   前記加圧部及び保持部はそれぞれ前記加工対象物に対して進退可能なピストン軸と当該ピストン軸の先端部に設けられた弾性体を有し、
   前記加工装置の移動にともない、前記複数組の上部保持機構又は下部保持機構の加圧部及び保持部のピストンを順次進退させながら、前記加工対象物を保持することを特徴とする加工対象物の保持方法。

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