JP5734398B2 - 物体を受け部に固定するための物体固定装置、工作機械、ロボット、および物体を受け部に固定する方法 - Google Patents

Description

本発明は、物体を受け部に固定するための物体固定装置、工作機械、ロボット、および物体を受け部に固定する方法に関する。

油圧シリンダを用いてワーク等の物体を受け部材との間でクランプし、物体に対して機械加工等の作業を施す装置において、物体が受け部材上に適正に着座されたか否かの確認を行う工程と、物体に対して作業を行う工程との間で、油圧シリンダによって物体をクランプする力を変化させることが知られている（例えば、特許文献１）。

特開平９−２０１７４２号公報

従来の装置によれば、油圧シリンダによって物体に加えられる力を微調整することができなかったので、物体を受け部材にクランプしたときに物体と受け部材との間に異物が混入した場合、物体に傷が付いてしまう虞があった。

本発明の一態様において、物体固定装置は、受け部と、物体を受け部に押し付ける押圧部と、物体を受け部に固定するための第１の力を押圧部に生じさせる第１の駆動部と、第１の駆動部とは別の第２の駆動部であって、第１の力よりも小さな第２の力を押圧部に生じさせる第２の駆動部と、第２の駆動部によって生じられる第２の力で、押圧部が物体を受け部に押し付けている間に、物体と受け部との間に介在する異物を検出する異物検出部とを備える。

第２の駆動部は、第２の力を発生させるサーボモータを有してもよい。物体固定装置は、物体を受け部に第１の力で押し付けて固定する第１の押圧部と、第１の押圧部とは別の第２の押圧部であって、第２の力で物体を受け部に押し付ける、第２の押圧部とを備えてもよい。この場合において、第１の駆動部は、第１の押圧部に第１の力を生じさせ、第２の駆動部は、第２の押圧部に第２の力を生じさせてもよい。

第２の駆動部は、第２の力を発生させるバネと、受け部に対して接近および離反する方向へ移動可能な移動機構とを有してもよい。この場合において。第２の押圧部は、移動機構にバネを介して連結されてもよい。第２の駆動部は、第２の力を発生させるサーボモータと、該サーボモータによって受け部に対して接近および離反する方向へ移動可能な移動機構とを有してもよい。この場合において、第２の押圧部は、移動機構に連結されてもよい。

本発明の他の態様において、工作機械は、工具主軸と、上述の物体固定装置とを備える。ここで、第２の押圧部は、工具主軸に取り付けられ、第２の駆動部は、工具主軸を駆動して、第２の押圧部を受け部に対して接近および離反する方向へ移動させる。

本発明のさらに他の態様において、ロボットは、ロボットアームと、上述の物体固定装置とを備える。ここで、第２の押圧部は、ロボットアームに備えられ、第２の駆動部は、ロボットアームを駆動して、第２の押圧部を受け部に対して接近および離反する方向へ移動させる。ロボットは、ロボットアームに取り付けられ、第２の押圧部を解放可能に把持するロボットハンドをさらに備えてもよい。

本発明のさらに他の態様において、上述の物体固定装置を用いて、物体を受け部に対して固定する方法は、物体を受け部に載せるステップと、第２の駆動部によって押圧部を駆動して、物体を受け部に第２の力で押し付けるステップと、第２の力で押し付けるステップの間に、異物検出部によって、物体と受け部との間に異物が介在しているか否かを検出するステップとを備える。

また、この方法は、異物が介在しているか否かを検出するステップにおいて異物が検出された場合に、第２の力を解除して、異物を取り除くステップと、異物が介在しているか否かを検出するステップにおいて異物が検出されなかった場合、または、異物を取り除くステップが完了した場合に、第１の駆動部によって押圧部を駆動して、物体を受け部に第１の力で押し付けて固定するステップとを備える。

本発明によれば、第２の力を微調整することが可能となり、且つ、適切な強さに制御された第２の力でワークを治具に押え付けている間に、ワークと受け部との間に異物が介在しているかを検出する。これにより、異物によってワークに傷が生じてしまうのを確実に防止しつつ、ワークが受け部上に適正に着座しているか否かを確認する作業を行うことができる。

本発明の一実施形態に係る物体固定装置を概略的に示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る工作機械を概略的に示すブロック図である。 図２に示す押圧工具を説明するための図であって、（ａ）は押圧工具の側面図を示し、（ｂ）は押圧工具の側方断面図を示す。 本発明の他の実施形態に係る押圧工具を説明するための図であって、（ａ）は押圧工具の側面図を示し、（ｂ）は押圧工具の側方断面図を示す。 本発明の一実施形態に係るロボット５０を概略的に示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る、ワークを治具に対して固定する方法のフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。まず、図１を参照して、本発明の一実施形態に係る物体固定装置１００について説明する。物体固定装置１００は、ワークＷを治具１０１の上に固定するための装置である。治具１０１は、ワークＷを下方から支持するための受け部として機能する。

物体固定装置１００は、治具１０１を下方から支持するテーブル部１０２と、ワークＷを治具１０１に対して押し付けるための押圧部１０３と、押圧部１０３に第１の力を生じさせる第１の駆動部１０４と、押圧部１０３に第２の力を生じさせる第２の駆動部１０５とを備える。

治具１０１は、その上面から上方へ突出する台座部１０１ａを有している。ワークＷは、台座部１０１ａの上面と面接触しつつ、台座部１０１ａの上に載置される。治具１０１の内部には、後述する流体供給路１０１ｂが配設されている。流体供給路１０１ｂは、台座部１０１ａの上面に開口１０１ｃを有している。

第１の駆動部１０４は、シリンダ１０６と、シリンダ１０６を制御するシリンダ制御部１０７とを有する。シリンダ１０６は、例えば油圧式のシリンダであって、シリンダシャフト１０６ａを含む。シリンダ制御部１０７は、流体供給源（図示せず）からシリンダ１０６内へ供給される加圧流体の流れを制御することによって、シリンダ１０６内の圧力を制御し、シリンダシャフト１０６ａを軸方向に駆動する。

第２の駆動部１０５は、サーボモータ１１０と、サーボモータ１１０を制御するモータ制御部１１１とを有する。モータ制御部１１１は、サーボモータ１１０へ指令を送り、その回転トルクを制御する。サーボモータ１１０は、モータ制御部１１１からの指令に応じて動作し、後述するように押圧部１０３に対して力を加える。

押圧部１０３は、動力切換部１１２を介して、シリンダ１０６のシリンダシャフト１０６ａへ機械的に接続されている。動力切換部１１２は、押圧部１０３とシリンダシャフト１０６ａとを互いに機械的に接続したり、押圧部１０３とシリンダシャフト１０６ａとの間の接続を解除したりすることができる。

動力切換部１１２が、押圧部１０３とシリンダシャフト１０６ａとを互いに接続しているとき、押圧部１０３は、シリンダシャフト１０６ａを介して、シリンダ１０６によって駆動される。押圧部１０３は、シリンダ１０６から受ける力によって、ワークＷを治具１０１に対して第１の力で押し付けて固定する。

一方、押圧部１０３は、サーボモータ１１０の出力シャフト（図示せず）にも機械的に接続されている。動力切換部１１２が、押圧部１０３とシリンダシャフト１０６ａとの間の接続を解除しているとき、押圧部１０３は、サーボモータ１１０によって駆動される。押圧部１０３は、サーボモータ１１０から力を受けて、ワークＷを治具１０１に対して第２の力で押し付ける。

ここで、シリンダ１０６によって押圧部１０３に発生される第１の力は、サーボモータ１１０によって押圧部１０３に発生される第２の力よりも遥かに大きい。例えば、シリンダ１０６による第１の力は、２〜１５ｋＮに設定される一方、サーボモータ１１０による第２の力は、０．０２〜０．０６ｋＮに設定される。

物体固定装置１００は、異物検出部１１３をさらに備える。異物検出部１１３は、ワークＷと治具１０１との間に介在する切粉や塵埃等の異物を検出する。具体的には、異物検出部１１３は、外部に設置された流体供給源（図示せず）から、治具１０１内に配設された流体供給路１０１ｂに加圧流体を供給する。そして、異物検出部１１３は、加圧流体が流体供給路１０１ｂの開口１０１ｃからワークＷと台座部１０１ａとの間を通って漏出した場合に生じる、該加圧流体の圧力変動を検出する。異物検出部１１３は、加圧流体の圧力が予め定められた閾値を超えて低下した場合に、ワークＷと台座部１０１ａとの間に異物が介在しているものと判断する。

次に、物体固定装置１００の動作について説明する。物体固定装置１００を用いて、ワークＷを治具１０１上に固定する場合、まず、ワークＷが治具１０１の台座部１０１ａの上に載置される。次いで、モータ制御部１１１は、サーボモータ１１０へ指令を送り、押圧部１０３に力を加える。このとき、動力切換部１１２は、押圧部１０３とシリンダ１０６のシリンダシャフト１０６ａとの間の機械的な接続を解除している。押圧部１０３は、サーボモータ１１０から力を受けて、ワークＷを治具１０１に対して第２の力で押し付ける。

押圧部１０３がワークＷを治具１０１に第２の力で押し付けている間に、異物検出部１１３は、流体供給路１０１ｂに供給された加圧流体の圧力変動を検出し、ワークＷと台座部１０１ａとの間に異物が介在しているか否かを検出する。異物検出部１１３によって異物が検出された場合、モータ制御部１１１は、サーボモータ１１０へ指令を送り、押圧部１０３に対する力を解除する。そして、ワークＷが治具１０１から取り外され、ワークＷと台座部１０１ａとの間に介在している異物が除去される。

一方、異物検出部１１３によって異物が検出されなかった場合、または、上述のようにワークＷと台座部１０１ａとの間の異物が除去された場合、動力切換部１１２は、押圧部１０３とシリンダシャフト１０６ａとを互いに機械的に接続する。そして、シリンダ制御部１０７は、シリンダ１０６を制御し、シリンダシャフト１０６ａを介して、押圧部１０３に力を加える。押圧部１０３は、シリンダシャフト１０６ａから力を受けて、ワークＷを治具１０１に対して第２の力で押し付ける。これにより、ワークＷは、押圧部１０３と治具１０１との間で強固にクランプされて固定される。

このように、本実施形態においては、物体固定装置１００は、ワークＷを固定するための第１の力を押圧部１０３に生じさせる第１の駆動部１０４、および、第１の力よりも小さな第２の力を押圧部１０３に生じさせる第２の駆動部の、二つの異なる動力源（シリンダ、モータ）を各々に含む、異なる駆動部を備えている。

この構成によれば、サーボモータにより発生される第２の力を微調整することが可能となり、且つ、適切な強さに制御された第２の力でワークＷを治具１０１に押え付けている間に、ワークＷと台座部１０１ａとの間に異物が介在しているかを検出することができる。これにより、異物によってワークＷに傷が生じてしまうのを確実に防止しつつ、ワークＷが治具１０１上に適正に着座しているか否かを確認する作業を行うことができる。

次に、図２を参照して、本発明の一実施形態に係る工作機械１０について説明する。なお、上述の実施形態と同様の部材には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。工作機械１０は、工具主軸１１と、物体固定装置２００とを備える。工具主軸１１の先端には、ワークＷを切削加工するための切削工具や、後述する押圧工具２０１が、実行される作業に応じて取り付けられる。主軸制御部１２は、工具主軸１１の動作を制御する。具体的には、主軸制御部１２は、工具主軸１１に内蔵されたサーボモータ（図示せず）に指令を送り、工具主軸１１を図２中の矢印Ｄ_１に示すように、工具主軸１１の軸方向へ移動させる。

物体固定装置２００は、テーブル部１０２と、ワークＷを治具１０１に対して押し付けて固定する第１の押圧部２０３と、第１の押圧部２０３に第１の力を生じさせる第１の駆動部１０４とを備える。第１の押圧部２０３は、シリンダ１０６のシリンダシャフト１０６ａに固定されている。上述の実施形態と同様に、シリンダ１０６は、シリンダ制御部１０７からの指令に応じて、シリンダシャフト１０６ａを介して、押圧部１０３に第１の力を生じさせる。

本実施形態においては、物体固定装置２００は、工具主軸１１に取り付けられた押圧工具２０１を備える。次に、図３を参照して、押圧工具２０１の構成について説明する。押圧工具２０１は、シャンク２１０と、第２の押圧部２１１と、第２の押圧部２１１をシャンク２１０に連結するための連結部材２１２とを有する。

シャンク２１０は、テーパシャンク部２１０ａと、テーパシャンク部２１０ａの下端部から径方向外側へ拡径するフランジ部２１０ｂと、フランジ部２１０ｂの下端から軸方向下方へ延在する主シャンク部２１０ｃとを含む。主シャンク部２１０ｃの下端面２１０ｄには、該下端面２１０ｄから上方へ凹むように凹部２１０ｅが形成されている。

連結部材２１２は、この凹部２１０ｅ内に固定されている。連結部材２１２は、軸方向に延びる円筒状の本体部２１２ａと、本体部２１２ａの下端から径方向内側に向かって突出する爪部２１２ｂとを含む。第２の押圧部２１１は、軸方向に延びる円柱状の本体部２１１ａと、本体部２１１ａの上端から径方向外側へ拡径する爪部２１１ｂと、本体部２１１ａの下端から径方向外側へ拡径するフランジ板２１１ｃとを含む。

第２の押圧部２１１は、連結部材２１２の内部に摺動可能に配置される。図３に示すように、第２の押圧部２１１が連結部材２１２の内部に配置された場合、第２の押圧部２１１の爪部２１１ｂと、連結部材２１２の爪部２１２ｂとが互いに係合することによって、第２の押圧部２１１が連結部材２１２から軸方向下方へ脱落してしまうのが防止される。

第２の押圧部２１１と、凹部２１０ｅの底面２１０ｆとの間には、バネ２１３が介挿されている。バネ２１３は、第２の押圧部２１１が連結部材２１２内で軸方向上方へ相対移動するのに伴って変位し、該変位に応じた弾性力を、第２の押圧部２１１へ与える。

次に、図２および図３を参照して、工作機械１０の動作について説明する。工作機械１０を用いてワークＷに加工を行う場合、物体固定装置２００によって、ワークＷを治具１０１上に固定する。この場合、まず、ワークＷが治具１０１の台座部１０１ａの上に載置される。

次いで、主軸制御部１２は、工具主軸１１を動作させ、押圧工具２０１を、予め定められた位置へ配置すべく、軸方向下方へ移動させる。押圧工具２０１が、該予め定められた位置に配置されたとき、第２の押圧部２１１のフランジ板２１１ｃは、ワークＷの上面と接触し、且つ、第２の押圧部２１１は、ワークＷによって押されて、連結部材２１２内で軸方向上方へ相対移動されている。これに伴って、バネ２１３が変位し、第２の押圧部２１１に弾性力を与える。第２の押圧部２１１は、このバネ２１３からの弾性力を受けて、ワークＷを治具１０１に対して第２の力で押し付ける。

このように、本実施形態においては、主軸制御部１２によって制御される工具主軸１１の動作と、押圧工具２０１に設けられたバネ２１３の作用によって、第２の力を第２の押圧部２１１に発生させている。したがって、サーボモータを含む工具主軸１１と、主軸制御部１２と、バネ２１３は、第２の力を第２の押圧部２１１に生じさせる第２の駆動部として機能する。このように発生される第２の力は、バネ２１３の変位量、すなわち、ワークＷに対する押圧工具２０１の位置によって決定される。

したがって、主軸制御部１２は、工具主軸１１の動作を高精度に制御することによって、第２の力を所望の大きさに設定することができる。また、工具主軸１１は、主軸制御部１２の制御の下、該工具主軸１１に内蔵されたサーボモータによって、ワークＷ（または治具１０１）に接近および離反するように、軸方向へ移動する。したがって、本実施形態においては、工具主軸１１は、ワークＷ（または治具１０１）に対して接近および離反する方向へ移動可能な移動機構として機能する。

バネ２１３の作用によって、第２の押圧部２１１がワークＷを治具１０１に第２の力で押し付けている間に、異物検出部１１３は、流体供給路１０１ｂに供給された加圧流体の圧力変動を検出し、ワークＷと台座部１０１ａとの間に異物が介在しているか否かを検出する。

異物検出部１１３によって、異物が検出された場合、主軸制御部１２は、押圧工具２０１を軸方向上方へ移動させるように工具主軸１１を動作させ、ワークＷに対して加えられている第２の力を解除する。そして、ワークＷが治具１０１から取り外され、ワークＷと台座部１０１ａとの間に介在している異物が除去される。

一方、異物検出部１１３によって異物が検出されなかった場合、または、ワークＷと台座部１０１ａとの間の異物が除去された場合、シリンダ制御部１０７は、シリンダ１０６を制御し、シリンダシャフト１０６ａを介して、押圧部１０３に力を加える。押圧部１０３は、シリンダシャフト１０６ａから力を受けて、ワークＷを治具１０１に対して第１の力で押し付ける。これにより、ワークＷは、押圧部１０３と治具１０１との間で強固にクランプされて固定される。

本実施形態によれば、物体固定装置２００は、第１の力を発生する第１の駆動部１０４、および、第１の力よりも小さな第２の力を発生させる第２の駆動部の、異なる動力源（シリンダ、バネ、サーボモータ）を各々に含む、二つの異なる駆動部を備え、且つ、第１の駆動部１０４によって駆動される第１の押圧部２０３、および、第２の駆動部によって駆動される第２の押圧部２１１の二つの異なる押圧部を備えている。

この構成によれば、工具主軸１１の移動を制御することによって、第２の力の大きさを簡単且つ高精度に調整することができ、且つ、適正に制御された第２の力でワークＷを治具１０１に押え付けている間に、ワークＷと台座部１０１ａとの間に異物が介在しているかを検出することができる。これにより、異物によってワークＷに傷が生じてしまうのを確実に防止しつつ、ワークＷが治具１０１上に適正に着座しているか否かを確認する作業を行うことができる。

また、本実施形態によれば、第２の押圧部２１１に第２の力を発生させるためのメカニズムとして、バネ２１３を用いている。これにより、第２の力を発生させるための装置を簡単化することができるので、製造コストを低減することができる。

図３に示す押圧工具２０１において、バネ２１３に代えてサーボモータを適用し、サーボモータによって第２の力を発生させてもよい。以下、図４を参照して、そのようなサーボモータを適用した他の実施形態に係る押圧工具２５１について説明する。なお、上述の実施形態と同様の部材には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。

押圧工具２５１は、上述の実施形態と同様のシャンク２１０と、主シャンク部２１０ｃに形成された凹部２１０ｅ内に収容されたサーボモータ２５２と、サーボモータ２５２の出力シャフト（図示せず）に連結された運動変換部２５３と、運動変換部２５３に固定された第２の押圧部２５４とを有する。

サーボモータ２５２は、モータ制御部２５５の指令に応じて、出力シャフトを回転させる。運動変換部２５３は、例えばボール螺子機構から構成され、出力シャフトの回転運動を、軸方向の運動へ変換する。第２の押圧部２５４は、サーボモータ２５２によって駆動される運動変換部２５３を介して、軸方向に駆動される。

次に、本実施形態に係る押圧工具２５１を、図２に示す工作機械１０に適用した場合において、第２の押圧部２５４に第２の力を発生させるメカニズムについて説明する。第２の押圧部２５４によって、ワークＷを治具１０１に対して第２の力で押え付ける場合、主軸制御部１２は、工具主軸１１を動作させ、押圧工具２５１を、予め定められた位置へ配置させる。押圧工具２５１が予め定められた位置に配置されたとき、第２の押圧部２５４は、ワークＷの上面と軽く接触する。

この状態で、モータ制御部２５５は、サーボモータ２５２に指令を送り、第２の押圧部２５４を軸方向下方へ駆動する。ここで、モータ制御部２５５は、サーボモータ２５２の出力トルクが予め定められたトルクリミッタを超えるまで、サーボモータ２５２を駆動する。このトルクリミッタは、第２の押圧部２５４に発生させるべき第２の力の大きさに応じて、適宜設定される。これにより、第２の押圧部２５４は、ワークＷを治具１０１に対して、適切に調整された強さの第２の力で押え付けることができる。

このように、本実施形態においては、サーボモータ２５２をワークＷに対して適切に位置決めする工具主軸１１の動作と、サーボモータ２５２の動作とによって、第２の力を第２の押圧部２５４に発生させている。したがって、サーボモータを含む工具主軸１１と、主軸制御部１２と、サーボモータ２５２は、第２の力を押圧部２５４に生じさせる第２の駆動部として機能する。

また、工具主軸１１は、主軸制御部１２の制御の下、該工具主軸１１に内蔵されたサーボモータによって、ワークＷ（または治具１０１）に対して接近および離反するように、軸方向へ移動する。したがって、本実施形態においては、工具主軸１１は、ワークＷ（または治具１０１）に対して接近および離反する方向へ移動可能な移動機構として機能する。

本実施形態によれば、第２の押圧部２５４に第２の力を発生させるためのメカニズムとして、サーボモータ２５２を用いている。したがって、サーボモータ２５２の出力トルクを制御することによって、第２の力の大きさを簡単且つ高精度に調整することができる。また、第２の力を発生させるための装置を簡単化することができるので、製造コストを低減することもできる。

次に、図５を参照して、本発明の一実施形態に係るロボット５０について説明する。なお、上述の実施形態と同様の部材には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。ロボット５０は、ロボットアーム５１と、ロボットアーム５１の動作を制御するロボットアーム制御部５２と、ロボットアーム５１の先端に設けられたロボットハンド５４と、物体固定装置３００とを備える。

ロボットアーム５１は、鉛直軸周りに回転可能な旋回胴（図示せず）に連結されており、旋回胴に取付けられた下腕部（図示せず）、および下腕部に取り付けられた前腕部５１ａを含む。前腕部５１ａの先端には、手首部５３が取り付けられており、ロボットハンド５４は、この手首部５３を介して、ロボットアーム５１に連結されている。ロボットアーム制御部５２は、ロボットアーム５１の関節軸に設けられたサーボモータを駆動することによって、ロボットアーム５１を動作させる。また、ロボットハンド５４は、ロボットアーム制御部５２からの指令に応じて、物体を把持したり、解放したりすることができる。

物体固定装置３００は、図２に示す実施形態と同様のテーブル部１０２、第１の押圧部２０３、第１の駆動部１０４、異物検出部１１３、および押圧工具２０１を備える。ここで、本実施形態においては、押圧工具２０１は、ロボットハンド５４によって解放可能に把持されている。

次に、図５を参照して、本実施形態に係るロボット５０の動作について説明する。ロボット５０を用いてワークＷに加工を行う場合、物体固定装置３００によって、ワークＷを治具１０１上に固定する。この場合、まず、ワークＷが治具１０１の台座部１０１ａの上に載置される。

次いで、ロボットアーム制御部５２は、ロボットアーム５１を動作させ、押圧工具２０１を、予め定められた位置へ配置すべく、ワークＷへ向かって移動させる。押圧工具２０１が、予め定められた位置に配置されたとき、押圧工具２０１の第２の押圧部２１１は、ワークＷの上面と接触し、且つ、ワークＷから押されて、押圧工具２０１の連結部材２１２内で軸方向上方へ相対移動される。これに伴って、押圧工具２０１に設けられたバネ２１３が変位し、第２の押圧部２１１は、このバネ２１３の作用によって、ワークＷを治具１０１に対して第２の力で押し付ける。

このように、本実施形態においては、ロボットアーム制御部５２によるロボットアーム５１の動作と、押圧工具２０１に設けられたバネ２１３の作用によって、第２の力を第２の押圧部２１１に発生させている。したがって、サーボモータを含むロボットアーム５１と、ロボットアーム制御部５２と、バネ２１３は、第２の力を第２の押圧部２１１に生じさせる第２の駆動部として機能する。

ロボットアーム制御部５２は、ロボットアーム５１の動作を高精度に制御することによって、第２の力を所望の大きさに設定することができる。また、ロボットアーム５１は、ワークＷ（または治具１０１）に接近および離反するように、軸方向へ移動する。したがって、本実施形態においては、ロボットアーム５１は、ワークＷ（または治具１０１）に対して接近および離反する方向へ移動可能な移動機構として機能する。

バネ２１３の作用によって、第２の押圧部２１１がワークＷを治具１０１に第２の力で押し付けている間に、異物検出部１１３は、流体供給路１０１ｂに供給された加圧流体の圧力変動を検出し、ワークＷと台座部１０１ａとの間に異物が介在しているか否かを検出する。

異物検出部１１３によって、異物が検出された場合、ロボットアーム制御部５２は、押圧工具２０１を軸方向上方へ移動させるようにロボットアーム５１を動作させ、ワークＷに対して加えられている第２の力を解除する。そして、ワークＷが治具１０１から取り外され、ワークＷと台座部１０１ａとの間に介在している異物が除去される。

一方、異物検出部１１３によって異物が検出されなかった場合、または、ワークＷと台座部１０１ａとの間の異物が除去された場合、シリンダ制御部１０７は、シリンダ１０６を制御し、シリンダシャフト１０６ａを介して、押圧部１０３に力を加える。押圧部１０３は、シリンダシャフト１０６ａから力を受けて、ワークＷを治具１０１に対して第２の力で押し付ける。これにより、ワークＷは、押圧部１０３と治具１０１との間で強固にクランプされて固定される。

本実施形態によれば、ロボットアーム５１の移動を制御することによって、押圧工具２０１のワークＷに対する位置（すなわち、バネ２１３の変位量）を、高精度に制御することができる。したがって、第２の力の大きさを簡単且つ高精度に調整することができる。

次に、図６を参照して、本発明の一実施形態に係る、ワークＷを治具１０１に対して固定する方法について説明する。ステップＳ１において、ワークＷを治具１０１の上へ載置する。ステップＳ２において、ワークＷを治具１０１に対して第２の力で押し付ける。例えば、図１に示す実施形態においては、このステップＳ２において、モータ制御部１１１は、サーボモータ１１０に指令を送り、押圧部１０３を軸方向下方へ駆動して、ワークＷを治具１０１に対して第２の力で押し付ける。

また、図２に示す実施形態においては、このステップＳ２において、主軸制御部１２は、工具主軸１１を動作させ、押圧工具２０１を予め定められた位置へ配置する。これに伴って、バネ２１３が変位し、第２の押圧部２１１は、このバネ２１３からの弾性力を受けて、ワークＷを治具１０１に対して第２の力で押し付ける。

また、図４に示す実施形態においては、このステップＳ２において、主軸制御部１２は、工具主軸１１を動作させ、押圧工具２０１を予め定められた位置へ配置する。そして、モータ制御部２５５は、サーボモータ２５２に指令を送り、第２の押圧部２５４を軸方向下方へ駆動して、ワークＷを治具１０１に対して第２の力で押し付ける。

また、図５に示す実施形態においては、このステップＳ２において、ロボットアーム制御部５２は、ロボットアーム５１を動作させ、押圧工具２０１を予め定められた位置へ配置する。これに伴って、バネ２１３が変位し、第２の押圧部２１１は、このバネ２１３の作用によって、ワークＷを治具１０１に対して第２の力で押し付ける。

ステップＳ３において、異物検出部１１３によって、ワークＷと治具１０１との間に介在する異物を検出する。具体的には、異物検出部１１３は、流体供給源から、治具１０１内に配設された流体供給路１０１ｂに加圧流体を供給する。そして、異物検出部１１３は、加圧流体の圧力変動に係るデータを取得する。

ステップＳ４において、ワークＷと治具１０１との間に異物が介在しているか否かを判断する。具体的には、異物検出部１１３は、ステップＳ３にて取得されたデータを参照して、加圧流体の圧力が予め定められた閾値を超えて低下したか否かを判断する。異物検出部１１３は、加圧流体の圧力が予め定められた閾値よりも低くなった場合にＹＥＳと判断し、ステップＳ８へ進む。一方、異物検出部１１３は、加圧流体の圧力が予め定められた閾値よりも高かった場合にＮＯと判断し、ステップＳ５へ進む。

ステップＳ５において、ワークＷに対して加えられている第２の力を解除する。例えば、図１に示す実施形態においては、このステップＳ５において、モータ制御部１１１は、サーボモータ１１０に指令を送り、押圧部１０３を軸方向上方へ駆動して、第２の力を解除する。また、図２に示す実施形態においては、このステップＳ５において、主軸制御部１２は、工具主軸１１を動作させ、第２の押圧部２１１を軸方向上方へ移動させる。これにより、第２の押圧部２１１によってワークＷに加えられている第２の力を解除する。

また、図４に示す実施形態においては、このステップＳ５において、モータ制御部２５５は、サーボモータ２５２に指令を送り、第２の押圧部２５４を軸方向上方へ駆動して、第２の力を解除する。また、図５に示す実施形態においては、このステップＳ５において、ロボットアーム制御部５２は、ロボットアーム５１を動作させ、押圧工具２０１を軸方向上方へ移動させて、第２の力を解除する。

ステップＳ６において、ワークＷを治具１０１に対して第１の力で押し付ける。具体的には、シリンダ制御部１０７は、シリンダ１０６を制御し、シリンダシャフト１０６ａを介して押圧部１０３に対して力を加える。押圧部１０３は、シリンダ１０６から受ける力によって、ワークＷを治具１０１に対して第１の力で押し付けて固定する。

ステップＳ７において、ワークＷに対して作業を行う。例えば、図２に示す実施形態においては、このステップＳ７において、使用者は、押圧工具２０１を切削工具（図示せず）に取り換える。そして、主軸制御部１２は、工具主軸１１を動作させ、切削工具をワークＷに対して位置決めし、切削工具によってワークＷを切削加工する。ステップＳ７が完了すると、図６に示すフローは終了する。

一方、ステップＳ４にてＹＥＳと判断された場合、ステップＳ８において、ステップＳ５と同様に、ワークＷに対して加えられている第２の力を解除する。そして、ステップＳ９において、ワークＷと治具１０１との間に介在している異物が除去される。例えば、治具１０１から離反されたワークＷの表面に対して、加圧気体を吹き付けることによって、ワークＷと治具１０１との間に介在している異物が除去される。ステップＳ９が完了した後、ステップＳ２へ戻る。

なお、図６に示すフローにおいては、ステップＳ５にて第２の力を解除した後に、ステップＳ６にてワークＷを治具１０１に対して第１の力で押え付けている。しかしながら、これに限らず、ワークＷに第２の力を与えている間に、ワークＷに第１の力を重複して負荷し、その後に、第２の力を解除してもよい。また、図６に示すフローにおいては、ステップＳ９の後にステップＳ２に戻る場合について述べたが、これに限らず、ステップＳ９の後にステップＳ６へ進んでもよい。

また、図２〜図５に示す実施形態においては、第２の力をバネ２１３やサーボモータ２５２によって発生させる場合について述べた。しかしながら、これに限らず、バネ２１３やサーボモータ２５２を用いることなく、工具主軸１１またはロボットアーム５１の動作によって、第２の力を発生させてもよい。この場合、工具主軸１１またはロボットアーム５１に内蔵されたサーボモータは、第２の力を発生させる第２の駆動部の一部として機能する。

以上、発明の実施形態を通じて本発明を説明したが、上述の実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが、発明の解決手段に必須であるとは限らない。さらに、上述の実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

また、特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１０ 工作機械
１１ 工具主軸
５０ ロボット
５１ ロボットアーム
１００，２００,３００ 物体固定装置
１０１ 治具
１０３ 押圧部
１０４ 第１の駆動部
１０５ 第２の駆動部
１１３ 異物検出部
２０３ 第１の押圧部
２１１，２５４ 第２の押圧部

Claims (9)

1. 受け部と、
   物体を前記受け部に押し付ける押圧部と、
   前記物体を前記受け部に固定するための第１の力を前記押圧部に生じさせる第１の駆動部と、
   前記第１の駆動部とは別の第２の駆動部であって、前記第１の力よりも小さな第２の力を前記押圧部に生じさせる第２の駆動部と、
   前記第２の駆動部によって生じられる前記第２の力で、前記押圧部が前記物体を前記受け部に押し付けている間に、前記物体と前記受け部との間に介在する異物を検出する異物検出部と、を備える、物体固定装置。
2. 前記第２の駆動部は、前記第２の力を発生させるサーボモータを有する、請求項１に記載の物体固定装置。
3. 前記物体を前記受け部に前記第１の力で押し付けて固定する第１の前記押圧部と、
   前記第１の押圧部とは別の第２の前記押圧部であって、前記第２の力で前記物体を前記受け部に押し付ける、第２の前記押圧部と、を備え、
   前記第１の駆動部は、前記第１の押圧部に前記第１の力を生じさせ、
   前記第２の駆動部は、前記第２の押圧部に前記第２の力を生じさせる、請求項１または２に記載の物体固定装置。
4. 前記第２の駆動部は、前記第２の力を発生させるバネと、前記受け部に対して接近および離反する方向へ移動可能な移動機構とを有し、
   前記第２の押圧部は、前記移動機構に前記バネを介して連結される、請求項３に記載の物体固定装置。
5. 前記第２の駆動部は、前記第２の力を発生させるサーボモータと、該サーボモータによって前記受け部に対して接近および離反する方向へ移動可能な移動機構とを有し、
   前記第２の押圧部は、前記移動機構に連結される、請求項３または４に記載の物体固定装置。
6. 工具主軸と、
   請求項３〜５のいずれか１項に記載の物体固定装置と、を備え、
   前記第２の押圧部は、前記工具主軸に取り付けられ、
   前記第２の駆動部は、前記工具主軸を駆動して、前記第２の押圧部を前記受け部に対して接近および離反する方向へ移動させる、工作機械。
7. ロボットアームと、
   請求項３〜５のいずれか１項に記載の物体固定装置と、を備え、
   前記第２の押圧部は、前記ロボットアームに備えられ、
   前記第２の駆動部は、前記ロボットアームを駆動して、前記第２の押圧部を前記受け部に対して接近および離反する方向へ移動させる、ロボット。
8. 前記ロボットアームに取り付けられ、前記第２の押圧部を解放可能に把持するロボットハンドをさらに備える、請求項７に記載のロボット。
9. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の物体固定装置を用いて、前記物体を前記受け部に対して固定する方法であって、
   前記物体を前記受け部に載せるステップと、
   前記第２の駆動部によって前記押圧部を駆動して、前記物体を前記受け部に前記第２の力で押し付けるステップと、
   前記第２の力で押し付けるステップの間に、前記異物検出部によって、前記物体と前記受け部との間に前記異物が介在しているか否かを検出するステップと、
   前記異物が介在しているか否かを検出するステップにおいて前記異物が検出された場合に、前記第２の力を解除して、前記異物を取り除くステップと、
   前記異物が介在しているか否かを検出するステップにおいて前記異物が検出されなかった場合、または、前記異物を取り除くステップが完了した場合に、前記第１の駆動部によって前記押圧部を駆動して、前記物体を前記受け部に前記第１の力で押し付けて固定するステップと、を備える、方法。

Images