JP5822288B2 - ワーク支持装置 - Google Patents

Description

本発明は、ワークに対して所要の加工を行うワーク加工装置において加工されるワークを支持して保持するワーク支持装置に関する。

例えば特許文献1に示す固定装置にあっては、ベッドの後方にベッドの下端と同じ位置から上方に延した支柱と、全体として山形の呈する樹脂部材の突部を支持するシリンダー手段の中央支持部と、この中央支持部の上方に中央支持部を挟んで配置する一対の弾性部と、これらの弾性部を下降させることで中央支持部に載せた樹脂部材を抑える弾性部昇降手段と、バンパーの断面方向の位置決めするバンパー位置決め機構を備え、バンパー位置決め機構により樹脂部材のコ字断面を構成する一対のフランジを挟持して位置決めして固定する。

しかし、上記の固定装置により樹脂部材を固定するには、該樹脂部材に予めフラン時部を形成しておく必要があり、固定可能な樹脂部材が限定される問題を有している。また、該固定装置のバンパー位置決め機構は、樹脂部材のフランジに対応して固定板金を互いに近づく方向及び遠ざかる方向へ移動して位置決めする構造であるが、樹脂部材のフランジに対する挟持力を変更できず、大きさや重量が異なる各種樹脂部材に対応できない問題を有している。

特開２００５−６６７９１号公報

解決しようとする問題点は、ワークに予めフランジを形成しておく必要があり、固定可能なワークが限定され、各種ワークを有効に支持して固定できない点にある。また、ワークの大きさや重量に応じて固定力を変更できず、各種ワークを最適条件で支持して固定できない点にある。

請求項１は、ワークを支持して保持するワーク支持装置において、数値制御可能な電動モータに連結された送りねじと、該送りねじに噛合わされたナット部材と、上記送りねじの軸端部を回転可能に軸支し、回転中心の少なくとも３等分割位置にて軸線と直交する放射方向へ延出する支持フレームと、各支持フレームにて上記放射方向へ移動可能に支持される可動体と、各可動体とナット部材を連結して揺動するリンクと、各可動体に設けられ、ワークを吸着保持する吸着部材と、を備え、電動モータの駆動により回転する送りねじにより軸線方向へ移動するナット部材によりそれぞれのリンクを揺動して対応する可動体を放射方向へ往復移動してそれぞれの吸着部材を互いに遠ざかる方向及び近づく方向へ移動して各吸着部材によるワークの吸着支持面を拡縮可能としたことを最も主要な特徴とする。

請求項２は、ワークを支持して保持するワーク支持装置において、数値制御可能な電動モータと、該電動モータの出力軸端部を回転可能に軸支すると共に回転中心の少なくとも３等分割位置にて軸線と直交する放射方向へ延出する支持フレームと、各支持フレームに対して上記放射方向に軸線を有して回転可能に軸支される送りねじと、各支持フレームに対して移動可能に支持されると共に上記送りねじに噛合わされる可動体と、上記電動モータの出力軸及び各送りねじに設けられ、出力軸の回転に伴って各送りねじを、それぞれの可動体の移動方向が一致するように回転させる歯車部材と、各可動体に設けられ、ワークを吸着保持する吸着部材とを備え、電動モータの駆動により各送りねじを一致する方向へ回転して対応する可動体を放射方向へ往復移動してそれぞれの吸着部材を互いに遠ざかる方向及び近づく方向へ移動して各吸着部材によるワークの吸着支持面を拡縮可能としたことを最も主要な特徴とする。

本発明は、支持可能なワークに限定されず、各種ワークを有効に支持して保持することができる。また、ワークの大きさや重量に応じて支持面の大きさを変更することができ、各種ワークを最適条件で支持して保持することができる。

本発明に係るワーク支持装置が設けられたワーク加工装置の概略を示す斜視図である。 ワーク支持装置の概略を示す斜視図である。 ワーク支持装置の中央縦断面図である。 縮径した支持ロッドによるワークの支持状態を示す説明図である。 支持ロッドを拡径した状態を示す説明図である。 拡径した支持ロッドによるワークの支持状態を示す説明図である。 実施例２に係るワーク支持装置の概略を示す断面説明図である。 実施例２に係るワーク支持装置による吸着部材の拡径状態を示す説明図である。

電動モータの駆動により回転する送りねじにより軸線方向へ移動するナット部材によりそれぞれのリンクを揺動して対応する可動体を放射方向へ往復移動してそれぞれの吸着部材を互いに遠ざかる方向及び近づく方向へ移動して各吸着部材によるワークの吸着支持面を拡縮可能としたことを最適な実施形態とする。

以下、実施例を示す図に従って本発明を説明する。
図１乃至図３に示すように、ワーク加工装置１の本体（図示せず）には、長手方向（図示する左右方向）がワーク５の長手方向に応じた長さからなる前後一対の第１及び第２支持フレーム７・９が、図示する前後方向へワーク５の奥行き幅に応じた間隔をおいて平行して設けられる。各第１及び第２支持フレーム７・９には、左右一対の第１及び第２走行体１１・１３が、長手方向に対して往復移動するようにそれぞれ支持される。なお、図中の符号４は、第１及び第２支持フレーム７・９を連結する固定バーである。

左右一対の第１及び第２走行体１１・１３は、対応する第１及び第２支持フレーム７・９に回転可能に支持され、かつ数値制御可能なサーボモータ等の第１及び第２電動モータ１５・１７に連結された第１及び第２送りねじ（図示せず）に噛合わされ、各第１及び第２電動モータ１５・１７の駆動に伴って対応する左右一対の第１及び第２走行体１１・１３は、互いに近づく方向及び遠ざかる方向へ往復移動される。

即ち、第１支持フレーム７内には、軸線長さが該第１支持フレーム７の長手方向長さの１／２からなる２本の第１送りねじが第１支持フレーム７の長手方向に対して軸線を一致させて回転可能に支持され、各第１送りねじにそれぞれの第１走行体１１のナット部（図示せず）が噛合わされる。そして各第１送りねじに連結された第１電動モータ１５を互いに異なる方向へ同期して回転制御することにより各第１走行体１１を互いに近づく方向及び遠ざかる方向へ往復移動させる。

同様に第２支持フレーム９内には、軸線長さが該第２支持フレーム９の長手方向長さの１／２からなる２本の第２送りねじが第２支持フレーム９の長手方向に対して軸線を一致させて回転可能に支持され、各第２送りねじにそれぞれの第２走行体１３のナット部（図示せず）が噛合わされる。そして各第２送りねじに連結された第２電動モータ１７を互いに異なる方向へ同期して回転制御することにより各第２走行体１３を互いに近づく方向及び遠ざかる方向へ往復移動させる。

各第１走行体１１には、ワーク５の裏面に当接して吸着支持する支持アーム１９がそれぞれ固定される。各支持アーム１９の上端部には、負圧発生源（図示せず）に接続され、吸着面を上方に向けた吸着部材２３がそれぞれ取付けられ、吸着部材２３によりセットされたワーク５の裏面を吸着して保持させる。

一方、各第２走行体１３には、本発明に係り、後述するワーク支持装置２５がそれぞれ設けられる。また、本体の後方または側方には、ワーク加工装置１にセットされた車輛用バンパー、車輛用ダッシュパネル等のように長手方向が長尺状で奥行き幅があるワーク５に対して孔開け加工、バリ取り加工、塗装処理等の所望の加工処理を行う産業ロボット等の各種加工機（図示せず）が配置される。

なお、上記第２支持フレーム９は、図示する前後方向及び上下方向へ移動可能な構成であってもよい。即ち、本体の図示する前側には、前後方向へ延出する左右一対の前後フレーム（図示せず）を図示する左右方向へ所要の間隔をおいて配置し、各前後フレームに対して前後走行体（図示せず）を図示する前後方向へ移動可能に支持する。各前後走行体のナット部（図示せず）は、それぞれの前後フレームに回転可能に軸支され、数値制御可能サーボモータ等の前後電動モータ（図示せず）に連結された前後送りねじ（図示せず）に噛合わされ、各前後電動モータの駆動に伴って回転する前後送りねじによりそれぞれの前後走行体が前後方向へ移動される。

また、各前後走行体には、昇降フレーム（図示せず）がそれぞれ設けられ、各昇降フレームには、昇降体（図示せず）がそれぞれ上下方向へ移動可能に支持され。各昇降体のナット部（図示せず）は、それぞれの昇降フレームに回転可能に軸支され、数値制御可能サーボモータ等の上下電動モータ（図示せず）に連結された上下送りねじ（図示せず）に噛合わされ、各上下電動モータの駆動に伴って回転する上下送りねじによりそれぞれの昇降体が上下方向へ移動される。そして各昇降体には、第２支持フレーム９の長手方向両端部が固定され、前後電動モータ及び上下電動モータの駆動に伴って前後方向及び上下方向へ移動して位置調整される。

上記ワーク支持装置２５は、第２走行体１３に対して取付けアーム２７を介して取付けられる。該取付けアーム２７の先端部には、水平方向へ延出する固定板２９が取付けられ、該固定板２９の下面には、回動部材としての数値制御可能サーボモータ等の電動モータ３４の出力軸が中心部に形成された貫通孔（図示せず）から上方へ突出して取付けられる。該電動モータ３４の出力軸には、図示する上下方向に軸線を有した送りねじ３１が連結される。また、上記固定板２９には、図示する上下方向に軸線を有した少なくとも３本の固定ロッド３３の図示下端部が上記貫通孔を中心とする少なくとも３分割位置に固定される。

各固定ロッド３３の図示する上部には、支持体３５が固定される。該支持体３５は、少なくとも３個の支持フレーム３５ａが該支持体３５の中心から等分割位置にて放射水平方向へ所要の長さで延出して形成される。各支持フレーム３５ａには、上記放射水平方向に軸線を有したガイドロッド３７がそれぞれ設けられ、各ガイドロッド３７には、可動体３９が軸線方向へ摺動可能に支持される。

なお、上記支持体３５の中心下部には、上記送りねじ３１の軸上端部が回転可能に軸支される。

上記送りねじ３１には、ナット部材４１が回転可能に支持され、該ナット部材４１の３分割位置には、一端部が対応する可動体３９に対して揺動するように支持されたリンク４３の他端部が揺動するようにそれぞれ支持される。即ち、ナット部材４１は、電動モータ３４の駆動に伴って回転する送りねじ３１により軸線上方または下方へ移動することによりナット部材４１に対して各リンク４３を揺動させることによりそれぞれの可動体３９を放射方向へ移動して拡径又は縮径させる。

各可動体３９には、吸着面を上方に向けた支持部材としての吸着部材４５がそれぞれ取付けられ、各吸着部材４５は、セットされたワーク５の裏面を吸着して保持する。

次に、上記のように構成されたワーク加工装置１及びワーク支持装置２５の作用を説明する。
先ず、ワーク加工装置１によるワークの加工作用を説明すると、第１及び第２電動モータ１５・１７を駆動制御して各第１及び第２走行体１１・１２をワーク５の長手方向幅に応じて移動し、それぞれの吸着部材２３・４１をワーク５下面における所定の支持位置へ位置させる。

上記状態にて各吸着部材２３・４１に対してワーク５を載置した状態で負圧吸引して吸着保持させる。そして上記状態にて固定されたワーク５に対して加工機を駆動制御し、ワーク５に対して所要の加工を行う。

上記したワーク５を加工する際に、例えばワーク５が小形で軽量の場合には、吸着部材４５によるワーク５の吸着面（吸着幅）を狭くして行う。この場合、電動モータ３４を駆動制御して送りねじ３１を所定の方向へ回転してナット部材４１を軸線下方へ移動させる。上記ナット部材４１の移動に伴って各リンク４３を、上端部が求心側へ揺動し、それぞれの可動体３９を支持体３５の中心側へ移動してそれぞれの吸着部材４５を縮径側へ移動させる。これにより各吸着部材４１により想定されるワーク５の吸着面（吸着幅）を縮小させる。（図２及び図４参照）

反対に、大形で重量のあるワーク５を加工する際には、吸着部材４５によるワークの吸着面（吸着幅）を広くして保持状態を安定化させる必要がある。この場合には、電動モータ３４を駆動制御して送りねじ３１を上記と反対方向へ回転してナット部材４１を軸線上方へ移動させる。上記ナット部材４１の移動に伴って各リンク４３を、上端部が放射側へ揺動し、それぞれの可動体３９を支持体３５の遠心側へ移動してそれぞれの吸着部材４５を拡径側へ移動させる。
これにより各吸着部材４１により想定されるワーク５の吸着面（吸着幅）を拡大させる。（図５及び図６参照）

本実施例は、ワーク５の大きさ、重量等に応じてワーク５に対する吸着面を可変し、安定的に保持させることができる。

図７に示すように、実施例２に係るワーク支持装置７１は、第２走行体１３に対して取付けアーム２７を介して取付けられる。該取付けアーム２７の先端部には、水平方向へ延出する固定板２９が設けられ、固定板２９の中心部には、出力軸が貫通孔２９ａを挿通して図示する上方へ突出する回動部材としての数値制御可能サーボモータ等の電動モータ３４が固定される。また、上記固定板２９には、図示する上下方向に軸線を有した少なくとも３本の固定ロッド３３の図示下端部が上記貫通孔２９ａを中心とする少なくとも３分割位置に固定される。

各固定ロッド３３の上部には、支持体３５が固定され、該支持体３５の中央部には、上記電動モータ３４の出力軸の上端部が回転可能に軸支される。また、支持体３５は、少なくとも３個の支持フレーム３５ａが該支持体３５の中心から等分割位置にて放射水平方向へ所要の長さで延出して形成される。各支持フレーム３５ａ内には、上記放射水平方向に軸線を有した送りねじ７３がそれぞれ回転可能に軸支され、各送りねじ７３には、それぞれの支持フレーム３５ａに支持された可動体３９に設けられたナット部材７５が噛合わされる。

上記電動モータ３４の出力軸上端部には、歯車部材の一部を構成するかさ歯車７７が設けられ、該かさ歯車７７は、各送りねじ７３の軸端部に設けられた歯車部材の一部を構成するかさ歯車７９に噛合わされる。各送りねじ７３は、電動モータ３４の駆動により回転するかさ歯車７７・７９により互いに一致する方向へ回転される。

各可動体３９には、吸着面を上方に向けた支持部材としての吸着部材４５がそれぞれ取付けられ、各吸着部材４５は、セットされたワーク５の裏面を吸着して保持する。なお、実施例１と同一の部材に付いては、同一の符号を付して説明を省略する。

次に、上記のように構成されたワーク支持装置７１によるワーク５の支持作用を説明すると、先ず、小形で軽量のワーク５を支持する場合には、各吸着部材４５によるワーク５の吸着面を狭くして行う。この場合、電動モータ３４を駆動して出力軸３４ａを所要の方向へ回転させると、該出力軸３４ａのかさ歯車７７に噛合わされたかさ歯車７９を介して各送りねじ７３をそれぞれ一致する方向へ回転し、各送りねじ７３に噛合わされたそれぞれの可動体３９を支持体３５の中心側に向かって移動させる。これにより各可動体３９に設けられたそれぞれの吸着部材４５は、互いに近づく縮径側へ移動してワーク５に対する吸着保持面を縮小させる。（図７参照）

反対に、大形で重量のあるワーク５を支持する際には、各吸着部材４５によるワーク５の吸着面を広くして行う。この場合、電動モータ３４を上記と逆方向へ駆動して出力軸３４ａを所要の方向と反対の方向へ回転させると、該出力軸３４ａのかさ歯車７７に噛合わされたかさ歯車７９を介して各送りねじ７３をそれぞれ一致して上記と反対の方向へ回転し、各送りねじ７３に噛合わされたそれぞれの可動体３９を支持体３５の遠心側に向かって移動させる。これにより各可動体３９に設けられたそれぞれの吸着部材４５は、互いに遠ざかる拡径側へ移動してワーク５に対する吸着保持面を拡大させる。（図８参照）

上記説明は、第２走行体１３にワーク支持装置２５を取付ける構成としたが、セットされるワーク５の下面側に配置された多関節ロボットのアームにワーク支持装置２５を取付け、ワーク５に対する支持個所を最適位置へ変更可能にした構成であってもよい。

第１及び第２支持フレーム７・９における第１及び第２走行体１１・１３の移動機構として電動モータに連結された送りねじとしたが、移動機構としては、第１及び第２支持フレームの長手方向両端部に歯付きプーリ等の回転体をそれぞれ回転可能に軸支すると共に一方端部の回転体に電動モータを連結する。

そして両端部の回転体に歯付きベルト等の走行帯を掛渡すと共に上側走行帯に一方側の走行体を、また下側走行帯に他方側の走行体を取付け、電動モータの駆動に伴って走行帯を一定方向へ走行させることにより支持フレームに対して各走行体を、互いに近づく方向及び離間する方向へ移動させる構成であってもよい。

上記説明は、各可動体３９に吸着部材４５をそれぞれ取付け、ワーク５の裏面を吸着して支持保持する構成としたが、本発明は、各可動体３９の上部をワーク５の裏面に当接して支持する構成としてもよい。また、各可動体３９にエアーシリンダ、電動モータ等の作動部材により開閉する爪を有したハンド（グリッパ）によりワーク５の裏面に予め設けられた被把持部を把持して支持する構成としてもよい。更に、各可動体３９を縮径してワーク５の裏面に予め設けられた被把持部を直接把持して支持する構成としてもよい。

１ ワーク加工装置
４ 固定バー
５ ワーク
７ 第１支持フレーム
９ 第２支持フレーム
１１ 第１走行体
１３ 第２走行体
１５ 第１電動モータ
１７ 第２電動モータ
１９ 支持アーム
２３ 吸着部材
２５ ワーク支持装置
２７ 取付けアーム
２９ 固定板
３１ 送りねじ
３３ 固定ロッド
３４ 電動モータ
３５ 支持体
３５ａ 支持フレーム
３７ ガイドロッド
３９ 可動体
４１ ナット部材
４３ リンク
４５ 支持部材としての吸着部材
７１ ワーク支持装置
７３ 送りねじ
７５ ナット部材
７７ 歯車部材の一部を構成するかさ歯車
７９ 歯車部材の一部を構成するかさ歯車

Claims (3)

1. ワークを支持して保持するワーク支持装置において、
   数値制御可能な電動モータに連結された送りねじと、
   該送りねじに噛合わされたナット部材と、
   上記送りねじの軸端部を回転可能に軸支し、回転中心の少なくとも３等分割位置にて軸線と直交する放射方向へ延出する支持フレームと、
   各支持フレームにて上記放射方向へ移動可能に支持される可動体と、
   各可動体とナット部材を連結して揺動するリンクと、
   各可動体に設けられ、ワークを吸着保持する吸着部材と、
   を備え、
   電動モータの駆動により回転する送りねじにより軸線方向へ移動するナット部材によりそれぞれのリンクを揺動して対応する可動体を放射方向へ往復移動してそれぞれの吸着部材を互いに遠ざかる方向及び近づく方向へ移動して各吸着部材によるワークの吸着支持面を拡縮可能としたワーク支持装置。
2. ワークを支持して保持するワーク支持装置において、
   数値制御可能な電動モータと、
   該電動モータの出力軸端部を回転可能に軸支すると共に回転中心の少なくとも３等分割位置にて軸線と直交する放射方向へ延出する支持フレームと、
   各支持フレームに対して上記放射方向に軸線を有して回転可能に軸支される送りねじと、
   各支持フレームに対して移動可能に支持されると共に上記送りねじに噛合わされる可動体と、
   上記電動モータの出力軸及び各送りねじに設けられ、出力軸の回転に伴って各送りねじを、それぞれの可動体の移動方向が一致するように回転させる歯車部材と、
   各可動体に設けられ、ワークを吸着保持する吸着部材と、
   を備え、
   電動モータの駆動により各送りねじを一致する方向へ回転して対応する可動体を放射方向へ往復移動してそれぞれの吸着部材を互いに遠ざかる方向及び近づく方向へ移動して各吸着部材によるワークの吸着支持面を拡縮可能としたワーク支持装置。
3. 請求項２において、歯車部材は、互いの軸線が直交状態で噛合うかさ歯車としたワーク支持装置。

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