JP2022114841A - 治具ユニット搬送機能を有する作業装置 - Google Patents

Abstract

【課題】対象物に対して所定作業が行われた状態とすることを容易に実現できる作業装置を提供する。
【解決手段】作業装置１は、対象物Ｔ，Ｅの所定位置６０に形成された係止凹所６２に対して係脱可能な解除ボタン付きボールロックピン３０、及び、受動的に所定作業を行う作業要素４０を有する治具ユニット２０と、治具ユニット２０の把持と解放を行う把持機構７０、把持機構７０を移動することにより治具ユニット２０を対象物Ｔ，Ｅの所定位置６０に搬送する搬送機構１７ａ、及び、把持機構７０に把持された治具ユニット２０におけるボールロックピン３０の解除ボタン３５を押圧可能な押圧機構８０を有する搬送ユニット１７とを備える。
【選択図】図９

Description

本発明は、治具ユニット搬送機能を有する作業装置に関するものである。

燃料電池用の燃料タンクライナに繊維を巻き付けるフィラメントワインディングに関する技術が、特許文献１，２に記載されている。特許文献１には、繊維の巻き始め端を燃料タンクライナの口金に固定し、その後にライナの外周面に繊維を巻き付けることが記載されている。例えば、ピンと口金の穴との間に繊維の巻き始め端を位置決めして、ピンを口金の穴に差し込むことによって繊維の巻き始め端が口金に固定される。さらに、特許文献１には、ロボットマニピュレータにより自動で行うことができると記載されている。

特許文献２には、燃料タンクライナを転がすことにより、口金に繊維の巻き始め端を巻き付けることについて記載されている。また、特許文献３，４には、ロボットマニピュレータのエンドエフェクタが交換可能であることが記載されている。

特開２００９－１７４５５４号公報 特開２０１７－８７６６３号公報 特開昭６１－２６５２９０号公報 特開２００４－１０６１０４号公報

繊維の巻き始め端を燃料タンクライナの口金に固定するために、特許文献１に記載の技術では、繊維の巻き始め端を口金付近に位置決めすると共に、ピンを口金に差し込むことが必要となる。このような動作をロボットマニピュレータ等により自動で行うためには、口金付近にて、ロボットマニピュレータのエンドエフェクタによって繊維の位置決め作業とピンの差し込み作業とを行うことになる。

そのため、エンドエフェクタの構造が複雑となると共に、口金付近にエンドエフェクタによる作業スペースを確保する必要がある。口金付近に、ロボットマニピュレータのエンドエフェクタの作業スペースを十分に確保することは、容易ではない。従って、口金付近における作業は、簡易な作業とすることが求められる。

特許文献２に記載の技術においては、燃料タンクライナを転がすことを可能とする構造が必要となり、フィラメントワインディング装置の設計変更が必要となり、容易に採用することができない。

また、繊維の巻き始め端を口金付近に固定された状態にするという目的の他にも、所定の対象物に対して所定作業が行われた状態とすることについて、種々のニーズが存在する。

本発明は、対象物に対して所定作業が行われた状態とすることを容易に実現できる作業装置を提供することを目的とする。

作業装置は、治具ユニット搬送機能を有する。作業装置は、治具ユニットと、搬送ユニットとを備える。治具ユニットは、対象物の所定位置に形成された係止凹所に対して係脱可能な解除ボタン付きボールロックピンと、受動的に所定作業を行う作業要素とを有する。搬送ユニットは、前記治具ユニットの把持と解放を行う把持機構と、前記把持機構を移動することにより前記治具ユニットを前記対象物の前記所定位置に搬送する搬送機構と、前記把持機構に把持された前記治具ユニットにおける前記ボールロックピンの解除ボタンを押圧可能な押圧機構とを有する。

当該作業装置によれば、対象物に対して所定作業が行われた状態にするために、治具ユニットを利用している。当該作業装置によれば、搬送ユニットによって、治具ユニットを対象物の所定位置に搬送することができると共に、治具ユニットを対象物の所定位置に係脱可能とすることができる。治具ユニットは、解除ボタン付きボールロックピンを有しており、当該ボールロックピンによって対象物に対する係脱が容易となる。さらに、治具ユニットは、作業要素を有しており、当該作業要素は、受動的に所定作業を行う。従って、治具ユニットの作業要素は、能動的アクチュエータを有しておらず、治具ユニットは、小型な構成とすることが可能となる。

そして、対象物に対して所定作業が行われた状態とするために、上記作業装置によれば、治具ユニットの作業要素に予め所定作業を行わせていれば、搬送ユニットにより治具ユニットを対象物に搬送することのみで足りる。対象物の所定位置付近において、治具ユニットに対する所定作業を行う必要がなく、対象物から離れた位置において、治具ユニットに対する所定作業を行うことが可能となる。対象物の所定位置付近において、所定作業を行う必要がないため、対象物付近にスペースを大きく確保する必要がない。つまり、作業装置の小型化が可能となる。また、ボールロックピンを採用することにより、治具ユニットを対象物に固定するために要する時間も短くなる。

作業装置の例としてのフィラメントワインディング装置の平面図である。 作業装置を構成する治具ユニットを示す斜視図である。 図２の治具ユニットをIII方向から見た図である。 解除ボタンを押圧した状態の治具ユニットを示す図（図２の前側から見た図）である。 揺動レバーの後端を押圧した状態の治具ユニットを示す図（図２の前側から見た図）である。 図５の右から見た図である。 対象物の例としての燃料タンクライナおよびエクステンション部材を示す部分斜視図である。 対象物の所定位置（取付部）に、治具ユニットを取り付けた状態を示す部分断面図である。 搬送ユニットの先端部分を示し、搬送機構、治具用ツール及びカッタツールを示す部分斜視図である。 フィラメントワインディング装置の動作を示すフローチャートである。

（１．作業装置の概要）
作業装置は、治具ユニットを備えており、当該治具ユニットを搬送する機能を有する。治具ユニットは、受動的に所定作業を行う作業要素を有する。所定作業は、例えば、部材を把持する作業等を含む。具体例として、所定作業は、繊維を把持する作業、金属や樹脂等の部材を把持する作業等である。

治具ユニットの作業要素は、受動的に所定作業を行うため、能動的アクチュエータを備えない。つまり、治具ユニットの作業要素は、他の装置から操作をされなければ、所定作業の動作を行うことができず、所定作業を行っていない状態と所定作業を行った状態との何れか一方を維持するだけである。作業要素は、例えば、バネやゴム等の弾性体のように、能動的なアクチュエータによらずにそれ自身の弾性力によって復元力を有する材料を利用することができる。

例えば、作業要素が部材を把持する作業を行う場合には、作業要素は、他の装置の操作によって部材を把持する動作を行い、その後は、他の装置によって操作されなければ部材を把持した状態を維持し続ける。そして、作業装置は、治具ユニットを搬送する機能を有することから、治具ユニットの作業要素が部材を把持した状態で、治具ユニットを搬送することができる。

作業装置は、搬送ユニットを備えており、当該搬送ユニットが、治具ユニットを把持すると共に治具ユニットを搬送する機能を有する。上述したように、治具ユニットの作業要素は、受動的に所定作業を行うため、他の装置の操作によってしか所定作業の動作を行うことができない。そこで、搬送ユニットが、当該他の装置として機能し、治具ユニットの作業要素に対する作業を行う。

また、作業装置や搬送ユニット等の装置や機構には、制御部が設けられている。制御部は、ＣＮＣ（Computerized Numerical Control）やＰＬＣ（Programmable Logic Controller）等を適用することができ、ＣＰＵ等の演算処理装置、メモリ等の記憶装置、外部機器と通信するインターフェース等を備えている。

（２．フィラメントワインディング装置１の全体構成）
作業装置の例として、フィラメントワインディング装置１（以下、「ＦＷ装置」と称する）について、図１を参照して説明する。特に、ＦＷ装置１は、燃料電池用の燃料タンクライナＴに、繊維Ｆを巻き付ける装置を例にあげる。なお、作業装置は、ＦＷ装置１の他の装置にも適用可能であることは、上述したとおりである。ここで、ＦＷ装置１は、上述した作業装置として、繊維Ｆを把持する治具ユニット２０を、対象物である燃料タンクライナＴ又はエクステンション部材Ｅの所定位置に搬送する機能を有する場合の例である。

燃料タンクライナＴは、タンク本体Ｔ１と、タンク本体Ｔ１の両端に口金Ｔ２，Ｔ３とを備える。また、燃料タンクライナＴに繊維Ｆを巻き付けやすくするために、エクステンション部材Ｅが口金Ｔ２と一体回転可能に口金Ｔ２に接続されている。エクステンション部材Ｅは、軸状に形成されており、口金Ｔ２の延長線上に位置する。主として、繊維Ｆは、タンク本体Ｔ１の外周面に巻き付けられる。

ＦＷ装置１は、ベース１１上に、燃料タンクライナＴ及びエクステンション部材Ｅを回転可能に支持すると共に回転駆動する回転装置１２，１３を備える。回転装置１２，１３は、例えば、燃料タンクライナＴの一方の口金Ｔ３及びエクステンション部材Ｅを支持する。そして、回転装置１２，１３は、燃料タンクライナＴの中心軸回りに回転駆動する。

また、ＦＷ装置１は、ベース１１上に燃料タンクライナＴの中心軸方向に平行に延びるレール１４を備え、レール１４に沿ってスライド可能なスライダ１５を備える。スライダ１５は、繊維Ｆを保持する。つまり、燃料タンクライナＴが回転し、且つ、スライダ１５がスライドすることにより、燃料タンクライナＴの繊維Ｆを巻き付けることができる。

ＦＷ装置１は、待機台１６を備える。待機台１６は、後述する治具ユニット２０を対象物（Ｔ，Ｅ）に取り付けていないときに、置いておく場所である。待機台１６は、治具ユニット２０の作業要素（後述する）を操作するための作業機構１６ａを備える。ここで、治具ユニット２０の作業要素は、能動的アクチュエータを備えておらず、受動的に所定作業を行うことができる要素である。つまり、作業機構１６ａは、治具ユニット２０とは異なる位置に設けられており、待機台１６に置かれた状態の治具ユニット２０の作業要素に対して、作業要素に所定作業を行わせるための駆動装置である。作業機構１６ａは、能動的アクチュエータであって、例えば、シリンダ装置等である。

ＦＷ装置１は、搬送ユニット１７を備える。搬送ユニット１７は、後述する治具ユニット２０を把持すると共に、把持した状態の治具ユニット２０を搬送する機能を有する。さらに、本例では、搬送ユニット１７は、繊維Ｆを切断する機能を有する。搬送ユニット１７は、搬送機構１７ａ、治具用ツール１７ｂ、及び、カッタツール１７ｃを備える。

搬送機構１７ａは、例えば、ロボットマニピュレータにより構成される。図１には、搬送機構１７ａは、複数の関節を有するシリアル型のロボットマニピュレータを図示する。なお、搬送機構１７ａは、パラレル型のロボットマニピュレータを適用しても良い。搬送機構１７ａは、先端のエンドエフェクタを任意の位置に移動することができる。

治具用ツール１７ｂは、搬送機構１７ａの先端のエンドエフェクタの一部を構成する。治具用ツール１７ｂは、治具ユニット２０の把持と解放を行う。つまり、治具用ツール１７ｂが治具ユニット２０を把持した状態で、搬送機構１７ａが治具用ツール１７ｂを移動することにより、搬送機構１７ａは、治具ユニット２０を対象物（Ｔ，Ｅ）の所定位置と待機台１６との間で搬送することができる。

カッタツール１７ｃは、搬送機構１７ａの先端のエンドエフェクタの一部を構成する。カッタツール１７ｃは、繊維Ｆの切断を行うと共に、切断された繊維Ｆの端部を保持する。カッタツール１７ｃは、燃料タンクライナＴに巻き付けた繊維Ｆの後端を切断する。カッタツール１７ｃが繊維Ｆの先端（巻き始め端）を保持した状態で、搬送機構１７ａがカッタツール１７ｃを移動することにより、搬送機構１７ａは、繊維Ｆの先端を待機台１６に保持されている治具ユニット２０の位置に搬送することができる。

さらに、ＦＷ装置１は、治具ユニット２０を備える。治具ユニット２０は、能動的アクチュエータを備えず、受動的な所定作業を行うことができる。本例では、治具ユニット２０は、受動的に行う所定作業として、繊維Ｆの先端を把持する作業を行う。治具ユニット２０は、治具用ツール１７ｂにより把持される。

治具ユニット２０は、解除ボタン付きボールロックピン（後述する）を備える。ボールロックピンは、解除ボタンが押圧されると係止用の突起が内部に収容される状態となり、相手部材との係止を解除する。解除ボタンが押圧されていない状態においては、係止用の突起が外部に突出した状態となり、相手部材に係止可能となる。解除ボタンが押圧されていない状態が、通常状態となる。

治具ユニット２０は、待機台１６に設置されており、待機台１６の作業機構１６ａの駆動により、繊維Ｆの先端の把持することができる。また、治具ユニット２０は、待機台１６の作業機構１６ａの駆動により、把持している繊維Ｆを解放することができる。さらに、治具ユニット２０は、対象物としての燃料タンクライナＴ又はエクステンション部材Ｅの所定位置に着脱可能な構造を有している。そして、治具ユニット２０は、搬送機構１７ａの駆動により、待機台１６と対象物（Ｔ，Ｅ）の所定位置との間で搬送される。

なお、図示しないが、ＦＷ装置１は、回転装置１２，１３、スライダ１５、搬送ユニット１７等を制御するための制御部（図示せず）を備える。制御部は、ＣＮＣやＰＬＣ等を適用できる。

（３．治具ユニット２０の構成）
治具ユニット２０の構成について、図２及び図３を参照して説明する。図２に示すように、治具ユニット２０は、解除ボタン付きボールロックピン３０と、作業要素４０と、把持部５０とを備える。

ボールロックピン３０は、係止凹所に対して係脱可能である。係止凹所は、後述するが、対象物（Ｔ，Ｅ）の所定位置に形成されている。また、係止凹所は、図示しないが、待機台１６にも形成されている。

ボールロックピン３０は、公知の構造を有する。ボールロックピン３０は、支持部３１、筒状本体３２、ナット３３、突起３４、解除ボタン３５を備える。支持部３１は、例えば、板状部材により形成される。本例では、支持部３１は、Ｌ字状板である。ただし、支持部３１は、板状部材以外としても良い。また、本例では、支持部３１には、円形の貫通孔（図示せず）が形成されている。

筒状本体３２は、外形の大部分を構成し、支持部３１の貫通孔に挿通される。筒状本体３２は、先端側に、円筒外周面を有する挿入軸部３２ａを有する。筒状本体３２の挿入軸部３２ａは、対象物（Ｔ，Ｅ）の所定位置に形成された係止凹所に挿入可能である。また、筒状本体３２の挿入軸部３２ａは、待機台１６に形成された係止凹所に挿入可能である。

ナット３３が筒状本体３２に螺合されることにより、筒状本体３２及びナット３３が、支持部３１に固定される。突起３４は、筒状本体３２の挿入軸部３２ａに、挿入軸部３２ａの外周面から径方向外方に突出した状態と、挿入軸部３２ａの内部に収容された状態とで、動作可能に設けられている。突起３４は、例えば、バネ等の弾性力により、突出した状態を基準状態とされている。

解除ボタン３５は、筒状本体３２の基端、即ち、挿入軸部３２ａとは反対側の端に設けられている。解除ボタン３５が押圧されていない状態では、突起３４は、挿入軸部３２ａの外周面から径方向外方に突出した状態となる。解除ボタン３５が押圧されると、突起３４の全部又は大部分が、挿入軸部３２ａの内部に収容された状態となる。

作業要素４０は、ボールロックピン３０の支持部３１に固定されている。作業要素４０は、本例では、繊維Ｆを把持する作業を受動的に行う。図２においては、作業要素４０は、支持座４１、第一把持爪４２、第二把持爪４３、揺動支軸４４、揺動レバー４５、付勢部材４６を備える。ただし、作業要素４０は、図２に示す構成以外にも採用することができる。

支持座４１は、対象物（Ｔ，Ｅ）の所定位置に形成された位置決め要素（後述する）に対して位置決め可能な被位置決め要素として機能する。支持座４１は、ボールロックピン３０の支持部３１に固定されている。支持座４１は、直方体状の部分を有しており、ボールロックピン３０の筒状本体３２の挿入軸部３２ａの中心軸に直交する平面状の取付座面４１ａ（図２の下面、第一当接面）、当該取付座面４１ａに直交する一対の側面４１ｂ，４１ｃ（図２の左右面、第二当接面）を備える。一対の側面４１ｂ，４１ｃは、相互に背向する面であって、平行な面である。一方の側面４１ｂが、ボールロックピン３０側に位置し、他方の側面４１ｃが、ボールロックピン３０とは反対側に位置する。

第一把持爪４２は、支持座４１の取付座面４１ａと背向する面（図２の上面）に固定されている。第一把持爪４２は、例えば、直方体状に形成されているが、任意の形状とすることができる。第二把持爪４３は、第一把持爪４２において支持座４１とは反対側の面（図２の上面）に接触可能に配置されている。第二把持爪４３は、第一把持爪４２と近似する直方体状の部分と、揺動支持部分とを備える。第二把持爪４３の直方体状の部分は、第一把持爪４２と面接触することが可能となる。さらに、第二把持爪４３は、第一把持爪４２に対して、離れる方向（図２の上方向）に移動可能である。つまり、図２において、繊維Ｆは、第一把持爪４２の上面と第二把持爪４３の下面との間に把持される。

揺動支軸４４は、支持座４１及び第一把持爪４２に固定されている。揺動レバー４５は、揺動支軸４４に揺動可能に支持されている。揺動レバー４５は、図２の左右方向軸回りに揺動可能である。さらに、揺動レバー４５の一端（図２の前端）には、第二把持爪４３を揺動可能に支持する。従って、揺動レバー４５が揺動支軸４４回りに揺動することにより、第二把持爪４３が、第一把持爪４２に接近したり、離間したりする。

付勢部材４６は、支持座４１に支持されており、図２の上下方向に中心軸を有する軸状に形成されており、図２の上方向に付勢力を発揮する。付勢部材４６の図２の上端は、揺動レバー４５の後端に接触している。

把持部５０は、ボールロックピン３０の支持部３１と同様に、Ｌ字状板である。ただし、把持部５０は、板状部材以外としても良い。把持部５０は、支持座４１のうち、ボールロックピン３０の支持部３１とは反対側の面４１ｃに固定されている。把持部５０は、搬送ユニット１７の治具用ツール１７ｂに把持される。

（４．治具ユニット２０の動作）
治具ユニット２０の動作について、図２－図６を参照して説明する。治具ユニット２０に外力が作用していない場合には、治具ユニット２０は、図２及び図３に示す状態となる。つまり、ボールロックピン３０において、突起３４が、筒状本体３２の挿入軸部３２ａの外周面から径方向外方に突出した状態である。

さらに、図２及び図３に示すように、付勢部材４６が揺動レバー４５の後端を上方向に付勢することによって、揺動レバー４５の前端が下方向に移動しようとし、第二把持爪４３が第一把持爪４２を押圧する状態となる。仮に、第一把持爪４２と第二把持爪４３とにより繊維Ｆが介在している場合には、第一把持爪４２と第二把持爪４３とによって、繊維Ｆが把持される状態となる。

図４に示すように、治具ユニット２０以外の部材からの外力によってボールロックピン３０の解除ボタン３５が押圧されると、突起３４の全部又は大部分が、筒状本体３２の挿入軸部３２ａの内部に収容される。つまり、突起３４が、筒状本体３２の挿入軸部３２ａの外周面から径方向外方に突出していない状態、又は、突出量が非常に僅かな状態となる。

図５及び図６に示すように、治具ユニット２０以外の部材からの外力によって揺動レバー４５の後端が下方向に押圧されると、揺動レバー４５は、揺動支軸４４回りに揺動しながら付勢部材４６を押圧する。つまり、揺動レバー４５は、後端が下方向に移動し、前端が上方向に移動する。揺動レバー４５の前端には、第二把持爪４３が支持されているため、第二把持爪４３が、第一把持爪４２から離間する。従って、繊維Ｆが、第一把持爪４２と第二把持爪４３とから離れた状態になる。

（５．対象物Ｔ，Ｅの所定位置の構成）
治具ユニット２０を取り付け可能な対象物の所定位置について、図７及び図８を参照して説明する。上述したように、燃料タンクライナＴの口金Ｔ２には、軸状のエクステンション部材Ｅが一体的に接続されている。本例では、治具ユニット２０を取り付けることができる対象物として、燃料タンクライナＴの口金Ｔ２又はエクステンション部材Ｅとし、当該対象物における所定位置として、エクステンション部材Ｅに形成された取付部６０を例にあげる。ただし、対象物の取付部６０を、口金Ｔ２に設けても良い。

図７及び図８に示すように、取付部６０は、平面状の第一座面６１を有する。第一座面６１は、治具ユニット２０のボールロックピン３０の支持部３１及びナット３３に対向する面である。第一座面６１には、第一座面６１に直交する方向に延びる係止凹所６２が形成されている。係止凹所６２は、図８に示すように、開口径が底径よりも小さい。係止凹所６２は、１つの部材を加工することにより形成しても良いし、複数の部材を組み付けることにより形成しても良い。

係止凹所６２には、図８に示すように、治具ユニット２０のボールロックピン３０の挿入軸部３２ａが挿入される。ただし、ボールロックピン３０の突起３４の全部又は大部分が挿入軸部３２ａに収容されている状態でなければ、挿入軸部３２ａを係止凹所６２に挿入することはできない。係止凹所６２にボールロックピン３０の挿入軸部３２ａが挿入された状態において、突起３４が係止凹所６２に係止することにより、ボールロックピン３０が係止凹所６２に固定される。つまり、ボールロックピン３０が、係止凹所６２から抜けない状態となる。このように、ボールロックピン３０が、係止凹所６２に対して係脱可能となる。

所定位置としての取付部６０は、治具ユニット２０を位置決めするための位置決め要素６３を備える。具体的には、取付部６０の位置決め要素６３は、治具ユニット２０の被位置決め要素としての支持座４１に係合することにより、治具ユニット２０を取付部６０に位置決めすることができる。特に、取付部６０の位置決め要素６３、及び、治具ユニット２０の被位置決め要素としての支持座４１は、治具ユニット２０のボールロックピン３０が係止凹所６２に係止された状態において、治具ユニット２０がボールロックピン３０の中心軸回りに回転することを規制する。

つまり、ボールロックピン３０が取付部６０の係止凹所６２に係止されると共に、被位置決め要素としての支持座４１が取付部６０の位置決め要素６３に位置決めされることにより、治具ユニット２０が、取付部６０に固定される。

本例では、取付部６０の位置決め要素６３は、第二座面６３ａ、２つの肩面６３ｂ，６３ｃを備える。第二座面６３ａは、第一座面６１に平行な面であり、係止凹所６２の軸方向に直交する面である。第二座面６３ａは、第一座面６１に隣接して形成されている。２つの肩面６３ｂ，６３ｃは、第二座面６３ａを挟むように、第二座面６３ａに連続して形成され第二座面６３ａに対して角度を有する面を有する。

治具ユニット２０の作業要素４０の支持座４１の取付座面４１ａが、対象物（Ｔ，Ｅ）における取付部６０の第二座面６３ａに当接する。支持座４１の一方の側面４１ｂが、取付部６０の一方の肩面６３ｂに当接し、支持座４１の他方の側面４１ｃが、他方の肩面６３ｃに当接する。このようにして、作業要素４０の支持座４１と取付部６０の位置決め要素６３とによって、治具ユニット２０の回転規制がされる。

なお、作業要素４０と取付部６０との位置決め構成については、上述した、支持座４１と位置決め要素６３との構成以外に限られるものではない。例えば、作業要素４０が、第二座面６３ａ及び肩面６３ｂ，６３ｃに相当する面を有するようにし、取付部６０が、支持座４１に相当する部材を有するようにしても良い。

また、回転規制の構成であれば、以下のような構成を採用することもできる。例えば、ボールロックピン３０と係止凹所６２との係止とは別の位置に、ピンと凹所との係止を可能な構成としても良い。すなわち、ボールロックピン３０が係止凹所６２に係止された状態において、治具ユニット２０の被位置決め要素（４１）が、ボールロックピン３０の中心軸に平行な中心軸を有する第二ピン（図示せず）とし、対象物（Ｔ，Ｅ）の取付部６０の位置決め要素６３が、第二ピンに挿入される第二凹所とする。又は、治具ユニット２０の被位置決め要素（４１）が、第二凹所とし、対象物（Ｔ，Ｅ）の取付部６０の位置決め要素６３が、第二ピンとしても良い。

（６．搬送ユニット１７の構成）
搬送ユニット１７について図９を参照して説明する。図９には、搬送ユニット１７のエンドエフェクタの部分を示すと共に、把持された状態の治具ユニット２０を示す。従って、図９に示される搬送ユニット１７は、搬送機構１７ａの先端部分、治具用ツール１７ｂ、及び、カッタツール１７ｃである。

搬送機構１７ａの先端部分は、略二等辺三角形を呈しており、二等辺三角形の底辺が、搬送機構１７ａの基端側に位置する。搬送機構１７ａの先端部分における二等辺三角形の他の二辺の一方（図９の右側部分）に、治具用ツール１７ｂが固定され、他の二辺の他方（図９の左側部分）に、カッタツール１７ｃが固定される。

治具用ツール１７ｂは、把持機構７０及び押圧機構８０を備える。把持機構７０は、治具ユニット２０の把持と解放とを行う。詳細には、把持機構７０は、能動的アクチュエータとしての駆動装置７１と、一対の把持爪７２，７３とを備える。駆動装置７１は、例えば、シリンダ装置等である。一対の把持爪７２，７３は、治具ユニット２０の把持部５０を把持可能である。一対の把持爪７２，７３は、駆動装置７１の駆動によって、相互に接近と離間との動作を行う。つまり、駆動装置７１の駆動によって、一対の把持爪７２，７３は、治具ユニット２０を把持する状態と、解放した状態とで切り替えられる。

押圧機構８０は、把持機構７０に把持された治具ユニット２０におけるボールロックピン３０の解除ボタン３５を押圧可能である。押圧機構８０は、能動的アクチュエータとしての駆動装置８１と、押圧部材８２とを備える。駆動装置８１は、例えば、シリンダ装置等である。

押圧部材８２は、駆動装置８１の駆動によって、突出量を大きくする方向へ移動し、また、突出量を小さくする方向へ移動する。ここで、治具ユニット２０の把持部５０が把持機構７０の一対の把持爪７２，７３により把持された状態において、押圧部材８２は、治具ユニット２０のボールロックピン３０の解除ボタン３５に対向する位置に位置する。

従って、押圧部材８２は、駆動装置８１の駆動によって、突出量を大きくする方向へ移動することにより、解除ボタン３５を押圧することができる。また、押圧部材８２は、駆動装置８１の駆動によって、突出量を小さくする方向へ移動することにより、解除ボタン３５から離間することができる。つまり、押圧部材８２が解除ボタン３５を押圧することにより、ボールロックピン３０の突起３４を筒状本体３２に収容した状態にできる。一方、押圧部材８２が解除ボタン３５から離間することにより、ボールロックピン３０の突起３４を筒状本体３２の径方向外方に突出した状態にできる。

カッタツール１７ｃは、繊維Ｆを把持した状態で、切断することができる。カッタツール１７ｃは、能動的アクチュエータとしての切断駆動装置９１、カッタ９２、能動的アクチュエータとしての把持駆動装置９３、一対の把持爪９４，９５を備える。切断駆動装置９１は、例えば、シリンダ装置等である。カッタ９２は、切断駆動装置９１によって移動可能であって、繊維Ｆを切断する。

把持駆動装置９３は、例えば、シリンダ装置等である。一対の把持爪９４，９５は、カッタ９２の近傍に位置し、把持駆動装置９３の駆動によって、相互に接近と離間の動作を行う。つまり、把持駆動装置９３の駆動によって、一対の把持爪９４，９５は、繊維Ｆを把持する状態と、解放した状態とで切り替えられる。

従って、搬送ユニット１７は、搬送機構１７ａが動作することにより、把持機構７０に把持された治具ユニット２０を、待機台１６と対象物（Ｔ，Ｅ）の取付部６０との間で搬送することができる。さらに、搬送ユニット１７は、搬送機構１７ａを動作することにより、カッタツール１７ｃを、任意の位置に移動することができる。

（７．フィラメントワインディング装置１の動作）
上述したＦＷ装置１の動作（フィラメントワインディング方法）について、図１０を参照し、適宜、図１－図９を参照して説明する。ＦＷ装置１の初期状態として、回転装置１２，１３が、燃料タンクライナＴの口金Ｔ３及びエクステンション部材Ｅを支持している。さらに、治具ユニット２０は、待機台１６に位置している。また、繊維Ｆの先端が、搬送ユニット１７のカッタツール１７ｃの一対の把持爪９４，９５に把持されている。

ＦＷ装置１は、以下の事前作業工程（Ｓ１）を行う。まず、待機台１６において、待機台１６の作業機構１６ａを駆動することによって、治具ユニット２０の作業要素４０の第一把持爪４２と第二把持爪４３とを離間した状態とする。具体的には、図５及び図６に示すように、作業機構１６ａが、治具ユニット２０の揺動レバー４５の後端を下方向に押圧した状態とする。

さらに、搬送ユニット１７の搬送機構１７ａを駆動することにより、カッタツール１７ｃを、待機台１６に搬送する。ここで、カッタツール１７ｃは、繊維Ｆの先端を把持している。そして、待機台１６に位置する治具ユニット２０の第一把持爪４２と第二把持爪４３との間に、カッタツール１７ｃが把持している繊維Ｆを位置させる。続いて、待機台１６の作業機構１６ａを駆動することによって、第一把持爪４２と第二把持爪４３とを接近させ、第一把持爪４２と第二把持爪４３によって繊維Ｆを把持させる。続いて、カッタツール１７ｃは、繊維Ｆの把持を解放する。

続いて、ＦＷ装置１は、以下の治具ユニット取付工程（Ｓ２）を行う。搬送ユニット１７の把持機構７０の駆動装置７１を駆動することにより、一対の把持爪７２，７３を離間させる方向に移動させる。搬送機構１７ａを駆動することにより、把持機構７０の一対の把持爪７２，７３を、待機台１６に位置する治具ユニット２０の把持部５０に近づける。そして、把持機構７０の駆動装置７１を駆動することにより、一対の把持爪７２，７３を接近させる方向に移動させて、一対の把持爪７２，７３に治具ユニット２０の把持部５０を把持させる。

搬送機構１７ａを駆動することにより、治具ユニット２０を、待機台１６からエクステンション部材Ｅの取付部６０に搬送する。このとき、ボールロックピン３０が、係止凹所６２の開口に対向すると共に、作業要素４０の支持座４１の取付座面４１ａが、取付部６０の第二座面６３ａに対向する。

ここで、図４に示すように、押圧機構８０の駆動装置８１を駆動することにより、押圧部材８２の突出量を大きくする方向へ移動して、ボールロックピン３０の解除ボタン３５を押圧する。つまり、ボールロックピン３０の突起３４が、筒状本体３２の挿入軸部３２ａに収容された状態となる。なお、押圧機構８０の動作は、治具ユニット２０が待機台１６に位置するとき、又は、搬送途中に行うようにしても良い。

さらに、図８に示すように、搬送機構１７ａを駆動することにより、ボールロックピン３０の挿入軸部３２ａを係止凹所６２に挿入する。支持座４１の取付座面４１ａを、取付部６０の第二座面６３ａに当接させる。このとき、支持座４１の側面４１ｂ，４１ｃは、肩面６３ｂ，６３ｃに当接する。従って、治具ユニット２０は、取付部６０に対して、ボールロックピン３０の中心軸回りに回転規制がされる。

さらに、押圧機構８０の駆動装置８１を駆動することにより、押圧部材８２の突出量を小さくする方向へ移動して、ボールロックピン３０の解除ボタン３５から押圧部材８２を離間させる。そうすると、図５に示すように、突起３４が係止凹所６２に係止する。従って、治具ユニット２０は、エクステンション部材Ｅの取付部６０から抜けることが規制される。

そして、把持機構７０の駆動装置７１を駆動することにより、一対の把持爪７２，７３を離間させる方向に移動させて、一対の把持爪７２，７３に、治具ユニット２０の把持を解放させる。つまり、治具ユニット取付工程（Ｓ２）の終了状態では、繊維Ｆの先端を治具ユニット２０の作業要素４０が把持しており、且つ、治具ユニット２０がエクステンション部材Ｅの取付部６０に取り付けられている。

続いて、ＦＷ装置１は、以下の初期巻き付け工程（Ｓ３）を行う。回転装置１２，１３を駆動すると共に、スライダ１５を駆動することにより、燃料タンクライナＴ及びエクステンション部材Ｅを回転させながら、繊維Ｆを燃料タンクライナＴの外周に巻き付ける。ここで、初期巻き付け工程（Ｓ３）では、治具ユニット２０の作業要素４０が把持している繊維Ｆの巻き始め端側を切断したとしても、燃料タンクライナＴに巻き付けた繊維Ｆが解けない状態とする工程である。

続いて、ＦＷ装置１は、以下の治具ユニット取外し工程（Ｓ４）を行う。搬送機構１７ａを駆動することにより、カッタツール１７ｃを、取付部６０に取り付けられている治具ユニット２０と燃料タンクライナＴとの間に移動させる。カッタツール１７ｃの切断駆動装置９１を駆動することにより、カッタ９２により繊維Ｆを切断する。繊維Ｆを切断したとしても、初期巻き付け工程（Ｓ３）にて、繊維Ｆが解けない状態となっているため、燃料タンクライナＴには繊維Ｆが巻き付けられた状態を維持する。

続いて、搬送機構１７ａを駆動することにより、治具用ツール１７ｂを、取付部６０に取り付けられている治具ユニット２０の近傍に移動させる。そして、把持機構７０の駆動装置７１を駆動することにより、把持機構７０の一対の把持爪７２，７３に、治具ユニット２０の把持部５０を把持させる。

さらに、押圧機構８０の駆動装置８１を駆動することにより、押圧部材８２によりボールロックピン３０の解除ボタン３５を押圧する。つまり、ボールロックピン３０の突起３４による係止凹所６２に対する係止が、解除される。そして、搬送機構１７ａを駆動することにより、治具ユニット２０をエクステンション部材Ｅの取付部６０から取り外す。

そして、搬送機構１７ａを駆動することにより、治具ユニット２０を待機台１６に戻す。待機台１６において、作業機構１６ａを駆動することによって、第一把持爪４２と第二把持爪４３とを離間させ、繊維Ｆの切れ端を第一把持爪４２及び第二把持爪４３から離脱させた後に廃棄する。

続いて、ＦＷ装置１は、以下の本巻き工程（Ｓ５）を行う。回転装置１２，１３を駆動すると共に、スライダ１５を駆動することにより、燃料タンクライナＴ及びエクステンション部材Ｅを回転させながら、繊維Ｆを燃料タンクライナＴの外周に巻き付ける。巻き付けの最後には、繊維Ｆが解けない状態とする。

続いて、ＦＷ装置１は、以下の繊維切断工程（Ｓ６）を行う。搬送機構１７ａを駆動することにより、カッタツール１７ｃを、燃料タンクライナＴとスライダ１５との間に移動させる。カッタツール１７ｃの把持駆動装置９３を駆動することにより、カッタツール１７ｃの一対の把持爪９４，９５により繊維Ｆを把持させる。このとき、繊維Ｆは、カッタツール１７ｃのカッタ９２に挟まれた位置に位置する。そこで、カッタツール１７ｃの切断駆動装置９１を駆動することにより、カッタ９２により繊維Ｆを切断する。このとき、カッタツール１７ｃの一対の把持爪９４，９５は、切断された繊維Ｆの先端を把持した状態となる。また、繊維Ｆを切断したとしても、本巻き工程（Ｓ５）にて、繊維Ｆは燃料タンクライナＴから解けない状態となっているため、燃料タンクライナＴには繊維Ｆが巻き付けられた状態を維持する。

このようにして、一連の工程は終了し、再び、事前作業工程（Ｓ１）から繰り返す。つまり、搬送機構１７ａを駆動することにより、カッタツール１７ｃにより繊維Ｆの先端を把持した状態で、カッタツール１７ｃを待機台１６に位置する治具ユニット２０の近傍に移動する。そして、治具ユニット２０の第一把持爪４２と第二把持爪４３とにより、繊維Ｆの先端を把持させる。

（８．効果）
ＦＷ装置１によれば、エクステンション部材Ｅに対して繊維Ｆの巻き始め端を固定した状態にするために、治具ユニット２０を利用している。ＦＷ装置１によれば、搬送ユニット１７によって、治具ユニット２０をエクステンション部材Ｅの取付部６０に搬送することができると共に、治具ユニット２０を取付部６０に係脱可能とすることができる。また、治具ユニット２０は、解除ボタン付きボールロックピン３０を有しており、ボールロックピン３０によってエクステンション部材Ｅに対する係脱が容易となる。さらに、治具ユニット２０は、作業要素４０を有しており、作業要素４０は、受動的に繊維Ｆの把持を行う。従って、治具ユニット２０の作業要素４０は、能動的アクチュエータを有しておらず、治具ユニット２０は、小型な構成することが可能となる。

そして、対象物としてのエクステンション部材Ｅにおいて、繊維Ｆを把持した状態とするために、上記のＦＷ装置１によれば、治具ユニット２０の作業要素４０に待機台１６において予め繊維Ｆを把持させていれば、搬送ユニット１７により治具ユニット２０をエクステンション部材Ｅの取付部６０に搬送することのみで足りる。

つまり、エクステンション部材Ｅの取付部６０付近において、治具ユニット２０が繊維Ｆの把持の動作を行う必要がなく、エクステンション部材Ｅから離れた待機台１６において、治具ユニット２０が繊維Ｆの把持の動作を行うことが可能となる。従って、エクステンション部材Ｅの取付部６０付近において、繊維Ｆの把持の動作を行う必要がないため、エクステンション部材Ｅの取付部６０付近にスペースを大きく確保する必要がない。つまり、ＦＷ装置１の小型化が可能となる。また、ボールロックピン３０を採用することにより、治具ユニット２０をエクステンション部材Ｅの取付部６０に固定するために要する時間も短くなる。

１：フィラメントワインディング装置（作業装置）、 １６：待機台、 １６ａ：作業機構、 １７：搬送ユニット、 １７ａ：搬送機構、 １７ｂ：治具用ツール、 １７ｃ：カッタツール、 ２０：治具ユニット、 ３０：ボールロックピン、 ３２ａ：挿入軸部、 ３４：突起、 ３５：解除ボタン、 ４０：作業要素、 ４１：支持座（被位置決め要素）、 ４１ａ：取付座面（第一当接面）、 ４１ｂ，４１ｃ：側面（第二当接面）、 ４２：第一把持爪、 ４３：第二把持爪、 ４４：揺動支軸、 ４５：揺動レバー、 ４６：付勢部材、 ５０：把持部、 ６０：取付部（所定位置）、 ６１：第一座面、 ６２：係止凹所、 ６３：位置決め要素、 ６３ａ：第二座面、 ６３ｂ，６３ｃ：肩面、 ７０：把持機構、 ７１：駆動装置、 ７２，７３：把持爪、 ８０：押圧機構、 ８１：駆動装置、 ８２：押圧部材、 ９２：カッタ、 ９４，９５：把持爪、 Ｅ：エクステンション部材（対象物）、 Ｆ：繊維、 Ｔ：燃料タンクライナ（対象物）

Claims (7)

1. 対象物の所定位置に形成された係止凹所に対して係脱可能な解除ボタン付きボールロックピン、及び、受動的に所定作業を行う作業要素を有する治具ユニットと、
   前記治具ユニットの把持と解放を行う把持機構、前記把持機構を移動することにより前記治具ユニットを前記対象物の前記所定位置に搬送する搬送機構、及び、前記把持機構に把持された前記治具ユニットにおける前記ボールロックピンの解除ボタンを押圧可能な押圧機構、を有する搬送ユニットと、
   を備える、治具ユニット搬送機能を有する作業装置。
2. 前記作業装置は、さらに、
   前記治具ユニットとは異なる位置に設けられ、前記作業要素に対して前記所定作業を行わせる作業機構を備える、請求項１に記載の治具ユニット搬送機能を有する作業装置。
3. 前記治具ユニットは、さらに、前記対象物の前記所定位置に形成された位置決め要素に対して位置決め可能な被位置決め要素を備え、
   前記治具ユニットは、前記ボールロックピンが前記係止凹所に係止されると共に、前記被位置決め要素が前記位置決め要素に位置決めされることにより、前記対象物の前記所定位置に固定される、請求項１又は２に記載の治具ユニット搬送機能を有する作業装置。
4. 前記治具ユニットの前記被位置決め要素及び前記対象物の前記位置決め要素は、前記ボールロックピンが前記係止凹所に係止された状態において、前記治具ユニットが前記ボールロックピンの中心軸回りに回転することを規制する、請求項３に記載の治具ユニット搬送機能を有する作業装置。
5. 前記対象物の前記位置決め要素は、
   前記ボールロックピンが前記係止凹所に係止された状態において前記ボールロックピンの中心軸に直交する座面と、
   前記座面に連続して形成され前記座面に対して角度を有する肩面と、
   を備え、
   前記治具ユニットの前記被位置決め要素は、前記ボールロックピンが前記係止凹所に係止された状態において、前記対象物の前記座面に当接する第一当接面、及び、前記対象物の前記肩面に当接する第二当接面を有する、請求項４に記載の治具ユニット搬送機能を有する作業装置。
6. 前記作業装置は、前記対象物に繊維を巻き付けるフィラメントワインディング装置であり、
   前記治具ユニットの前記作業要素は、前記所定作業として前記繊維の巻き始め端を把持し、
   前記搬送ユニットの前記搬送機構は、前記治具ユニットの前記作業要素により予め前記繊維の巻き始め端が把持された状態で、前記治具ユニットを前記対象物の前記所定位置に搬送する、請求項１－５の何れか１項に記載の治具ユニット搬送機能を有する作業装置。
7. 前記対象物は、燃料電池用の燃料タンクライナ又は前記燃料タンクライナに接続されたエクステンション部材である、請求項６に記載の治具ユニット搬送機能を有する作業装置。

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