JP6769331B2 - ワーク保持部材、及びそれを用いるワーク回転装置 - Google Patents

Description

本発明は、ワークを保持するワーク保持部材、及び保持部材を回転させることでワークを回転させ任意の姿勢にさせるワーク回転装置に関する。

従来、ワークの二つの面を加工する場合、ワークの一面を加工後もう一面を加工する際には、ワークを直接保持して回転する方法が知られている。例えば文献１においては、６軸多関節機構を有するアームにてワークを把持し、任意の方向にワークを回転する装置が開示されている。また、パレット上にてワークを保持する保持部を回転させてワークを回転させる方法も知られている。

特開２００２−６６９７０号公報

しかし、特許文献１に開示された装置を使用する場合、ワークを保持する爪の摩耗や、ワークを直接保持することによる欠け不良の発生は避けられない。また、パレット上においてワークを保持するワーク保持部を回転させてワークを回転する場合、ワーク保持部が摩耗し、摩耗した粉が装置に詰まり動作不良などが発生する。

本発明は上記の課題に鑑みて創作されたものであり、その目的は、ワークの破損を防止するワーク保持部材、及びそれを用いるワーク回転装置を提供することにある。

本発明の第一の実施の態様は、弾性材料から形成され、柱状のワーク（３０）を保持可能なワーク保持部材（１０、４０）である。ワーク保持部材は、ワークの長手方向に沿った複数の壁面にそれぞれ当接可能な複数の当接面（１１２、１１３、４１２、４１３）、及び、当接面によって形成され、長手方向に挿入されたワークを収容可能な収容空間（１１１、４１１）を有する収容空間形成部（１１、４１）と、収容空間に連通する変形空間（１２１、１３１、４２０、４３０）を有する変形空間形成部（１２、１３、４２、４３）とを備える。
収容空間形成部の弾性力によって当接面がワークの壁面に当接して、収容空間にワークを保持する保持力が発生する。また、外部からの作用力によって弾性変形すると、複数の当接面の間隔が広くなる。これにより、ワークを保持あるいは取り外しがしやすくなるうえ、ワークに直接接触しなくてもワークの姿勢を変更することができるので、欠け不良等も発生しない。

本発明の第二の実施の態様は、第一の実施の態様のワーク保持部材を使用したワーク回転装置（５０）である。ワーク回転装置は、ワークの壁面の一つである第一壁面と面接触する第一ワーク受け面（５１２）、ワークの壁面の一つである第二壁面と面接触する第二ワーク受け面（５１４）を有するワーク受け部（５１）、及びワークをワーク受け部との間で固定可能なワーク接触部（５２１）を有するワーク固定部（５２）を備える。ワーク回転装置はさらに、ワークの第一壁面が第一ワーク受け面に固定されたとき、ワーク保持部材が位置する第一転がり面（５４２）、及びワークの第二壁面が第二ワーク受け面に固定されたとき、ワーク保持部材が位置する第二転がり面（５４３）を有し、ワーク受け部に対して重力方向に沿って移動可能な保持部材転面部（５４）と、を備える。
これにより、ワーク受け部にワークの壁面をはめ込むことで、ワークの姿勢を任意に制御することができる。ワークを手や機械で直接保持する必要なく、ワーク保持部材の回転移動だけでワークの姿勢を変更できるため、ワーク欠けも発生しない。

本発明の第一実施形態に係るワークの説明図である。 本発明の第一実施形態に係る保持部材の斜視図である。 本発明の第一実施形態に係る保持部材の正面図である。 本発明の第一実施形態に係る保持部材のワーク保持状態の斜視図である。 本発明の第一実施形態に係る保持部材のワーク保持状態の正面図である。 本発明の第一実施形態に係る保持部材に力が加わった状態を示す正面図である。 本発明の第一実施形態に係る回転装置の平面図である。 図７におけるＶＩＩＩ―ＶＩＩＩ線断面図である。 図７におけるＩＸ―ＩＸ線断面図である。 図８におけるＸ部を拡大した断面図である。 図９におけるＸＩ部を拡大した断面図である。 図８におけるＸ部を拡大した断面図である。 図９におけるＸＩ部を拡大した断面図である。 図８におけるＸ部を拡大した断面図である。 図９におけるＸＩ部を拡大した断面図である。 図８におけるＸ部を拡大した断面図である。 図９におけるＸＩ部を拡大した断面図である。 本発明の第二実施形態に係る保持部材の正面図である。 本発明の第二実施形態に係る保持部材のワーク保持状態の正面図である。 本発明のその他の実施形態に係る図１１相当図である。

以下、本発明に係るワーク保持部材及びワーク回転装置を、図面に基づいて説明する。なお、以下の複数の実施形態について、同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
（第一実施形態）
本実施形態に係るワーク３０について図１に基づいて説明する。図１（ａ）はワーク３０を表す斜視図、図１（ｂ）はワーク３０を図１（ａ）の矢印Ｉｂ方向から見た正面図である。ワーク３０は、断面が長方形の細長いセラミック製の角柱である。ワーク３０の４壁面のうち、面積が大きい任意の一面をワーク第一面３１、ワーク第一面３１と平行な面をワーク第二面３２とする。ワーク第一面３１に含まれる長辺２辺をそれぞれ、ワーク第一辺３６、ワーク第二辺３７とする。ワーク第一面３１とワーク第二面３２とに接続し、ワーク第二辺３７を含む面をワーク第三面３３とする。ワーク第三面３３と平行で、ワーク第一辺３６を含む面をワーク第四面３４とする。また、角柱の底の一面をワーク第五面３５とする。ワーク３０の第五面の中心から、ワーク３０の長手方向に平行な線を軸中心線３８とする。

本発明の第一実施形態に係るワーク３０のワーク保持部材１０について、図２から図５に基づいて説明する。図２にワーク３０が収容されていない状態のワーク保持部材１０の斜視図を、図３にワーク挿入方向から見た正面図を示す。ワーク保持部材１０は、底面２０と上面２１とを有する円柱状部材であり、例えばウレタンゴムのような弾性体から形成される。ワーク保持部材１０は、ワーク３０の一部を収容可能な収容空間１１１を有する収容空間形成部１１を備える。ワーク保持部材１０は、「変形空間形成部」としての第一変形空間形成部１２と、「変形空間形成部」としての第二変形空間形成部１３とを備える。第一変形空間形成部１２は、収容空間１１１と接続した「変形空間」としての第一変形空間１２１を有し、収容空間形成部１１と一体形成される。第二変形空間形成部１３は、収容空間１１１と接続した「変形空間」としての第二変形空間１３１を有し、収容空間形成部１１と一体形成される。第一変形空間形成部１２と第二変形空間形成部１３とは、収容空間形成部１１を挟んで両側に形成される。収容空間形成部１１と第一変形空間形成部１２と第二変形空間形成部１３との境界を図３に点線で示す。ワーク３０は上面２１から底面２０の方向に沿って挿入される。この方向をワーク挿入方向とする。ワーク３０の挿入方向に沿って、軸中心線３８をワーク３０の軸方向とする。また紙面に向かって右を右方向、左を左方向とする。

ワーク保持部材１０は、円柱の一部を軸方向に沿って切り欠いた第一外平面１４と、第一外平面１４と平行な第二外平面１５とを有する。このとき、図３に示すように第一外平面１４と第二外平面１５とに垂直な方向で重力方向に沿った方向を下方向、その反対方向を上方向とする。本実施形態では、第二外平面１５が下にあるとして説明を行う。ワーク保持部材１０の外壁面のうち、第一外平面１４と、第二外平面１５とを除いた面のうち右方向にある面を第一外弧面１６、左方向にある面を第二外弧面１７とする。
第一外平面１４と円柱の半径との距離の差分をｄ１とする。第二外平面１５と円柱の半径との差分をｄ２とする。本実施形態では、ｄ１＝ｄ２である。

ワーク保持部材１０は、ワーク保持部材１０の内部に形成されワーク第一面３１と接触し、ワーク３０を保持可能で収容空間１１１を規定する「当接面」としての第一ワーク接触面１１２を有する。ワーク保持部材１０は、ワーク第二面３２と接触しワーク３０を保持可能であり収容空間１１１を規定する、第一ワーク接触面１１２と向かい合う「当接面」としての第二ワーク接触面１１３を有する。第一ワーク接触面１１２は、第一外平面１４に対して４５度傾斜して形成されている。第二ワーク接触面１１３は、第二外平面１５に対して４５度傾斜して形成されている。

第一変形空間形成部１２は、第一変形空間１２１を規定する面の一点Ａと、点Ａから径方向外側に引いた垂線がワーク保持部材１０の外壁部と交わる点との距離をＬ１としたとき、Ｌ１が一定距離を保つような点Ａの集合により形成される第一内部面１２２を有する。言い換えれば、ワーク挿入方向に垂直な断面でみたとき、第一内部面１２２から、第一外弧面１６の間の厚みは、第一内部面１２２の面内において同じということである。
第一内部面１２２の上方向の終端部を第一内部面第一終端部１２５とし、第一内部面１２２の下方向の終端部を第一内部面第二終端部１２６とする。第一変形空間形成部１２は、第一内部面第一終端部１２５と第一ワーク接触面１１２の下側終端部とを接続する面であり、第一変形空間１２１の一部を規定する第一接続面１２３を有する。第一変形空間形成部１２は、第一内部面第二終端部１２６と第二ワーク接触面１１３の下側終端部とを接続する面であり、第一変形空間１２１の一部を規定する第二接続面１２４を有する。

第二変形空間形成部１３は、第二変形空間１３１を規定する面の一点Ｂと、点Ｂから径方向外側に引いた垂線がワーク保持部材１０の外壁部と交わる点との距離をＬ２としたとき、Ｌ２が一定距離を保つような点Ｂの集合により形成される第二内部面１３２を有する。言い換えれば、ワーク挿入方向に垂直な断面でみたとき、第二内部面１３２から、第二外弧面１７の間の厚みは第二内部面１３２の面内において同じということである。本実施形態においてはＬ１＝Ｌ２である。第二内部面１３２の上方向の終端部を第二内部面第一終端部１３５とし、第二内部面１３２の下方向の終端部を第二内部面第二終端部１３６とする。第二変形空間形成部１３は、第二内部面第一終端部１３５と第一ワーク接触面１１２の上側終端部とを接続する面であり、第二変形空間１３１の一部を規定する第三接続面１３３を有する。第二変形空間形成部１３は、第二内部面第二終端部１３６と第二ワーク接触面１１３の上側終端部とを接続する面であり、第二変形空間１３１の一部を規定する第四接続面１３４を有する。

本実施形態では第一変形空間１２１と第二変形空間１３１とは同一形状であり、ワーク挿入方向に対して垂直な断面で見た形状は、ワーク保持部材１０の軸中心を挟んで点対称になっている。

ワーク保持部材１０は、上面２１と第一ワーク接触面１１２との境界に形成された傾斜面１８とを有する。傾斜面１８は下方向に向かうにしたがって、試料挿入方向に傾斜していく面である。ワーク保持部材１０は、上面２１と第二ワーク接触面１１３との境界に形成された傾斜面１９とを有する。傾斜面１９は上方向に向かうにしたがって、試料挿入方向に傾斜していく面である。

図４にワーク３０が収容されている状態のワーク保持部材１０の斜視図を、図５に正面図を示す。ワーク３０はワーク第五面３５が正面を向くように収容され、ワーク３０のワーク第一面３１と第一ワーク接触面１１２とが面接触し、ワーク第二面３２と第二ワーク接触面１１３とが面接触して、収容空間１１１の中にワーク３０の一部を保持している。

ワーク保持部材１０にワーク３０を保持する方法を図６に基づいて説明する。第一外弧面１６から第一内部面１２２に向かう方向と、第二外弧面１７から第二内部面１３２に向かう方向とに力Ｆを加えたときの、ワーク保持部材１０の変形状態を図６に示す。第一変形空間形成部１２と、第二変形空間形成部１３とが弾性変形し、第一変形空間１２１と第二変形空間１３１とが扁平な形状になる。収容空間形成部１１も弾性変形し、第一ワーク接触面１１２と第二ワーク接触面１１３との面間隔が大きくなる。ここで、ワーク３０を第一ワーク接触面１１２と第二ワーク接触面１１３とに接触しないように、収容空間１１１に挿入する。その後、力を緩める。第一ワーク接触面１１２と第二ワーク接触面１１３との面間隔は元に戻るため、ワーク３０は第一ワーク接触面１１２と第二ワーク接触面１１３とに面接触する。ウレタンゴムの弾性力によりワーク３０を挟み込んで保持する保持力が発生し、ワーク３０はワーク保持部材１０に固定される。

ワーク３０をワーク保持部材１０から取り外す方法について説明する。ワーク３０を保持するときと同様に、第一外弧面１６から第一内部面１２２に向かう方向と、第二外弧面１７から第二内部面１３２に向かう方向とに力を加える。第一変形空間形成部１２と、第二変形空間形成部１３とが弾性変形し、第一変形空間１２１と第二変形空間１３１とが扁平な形状になる。収容空間形成部１１も弾性変形し、第一ワーク接触面１１２と第二ワーク接触面１１３との面間隔が大きくなる。これによって、ワーク３０を挟み込んで保持していた保持力がなくなるため、ワーク３０をワーク保持部材１０から取り外すことが可能である。

次にワーク保持部材１０を用いたワーク回転装置５０について、図７から図１１に基づいて説明する。上下左右等の方向については、第一実施形態と同様に定義されるものとする。本実施形態のワーク回転装置５０は、ワークの姿勢を制御する装置である。例えば、ワーク回転装置５０を角部の研磨によりノッチを形成する装置などに導入すると、角部の位置だしが容易になり生産効率が向上する。

また、図７では右側にのみワーク保持部材１０とワーク３０とがあるが、より説明を容易にするため図８から図１１では左側にもワーク保持部材１０とワーク３０とを有するとし、これらを点線で表す。また図が煩雑になることを避けるため、図９、図１１においては、左側にあるワーク保持部材１０及びワーク３０と、右側にあるワーク保持部材１０とを点線であらわす。ワーク回転装置５０は、ワーク３０を受けて、ワーク３０の面だしに使用するワーク受け部５１、面だしされたワーク３０を押さえて固定するワーク固定部５２、及びワーク保持部材１０がその上を回転する保持部材転面部５４を備える。ワーク回転装置５０は、さらにワーク保持部材１０の外壁部に接触して力を加え、ワーク保持部材１０を回転移動させるアーム５３を備える。

ワーク受け部５１は、テーブル１００の上に設けられ、右側の端部にワーク３０を特定の面になるように受け、ワーク３０の特定の面と面接触する「第一ワーク受け面」としての第一ワーク受け傾斜面５１２を有する。本実施形態においては、ワーク第一辺３６が上側にあるとき、ワーク第一辺３６を共有する二つの面である、ワーク第一面３１とワーク第四面３４とが鉛直方向に対して４５度の角度をなすようにする。このとき、第一ワーク受け傾斜面５１２がワーク受け平面５１１となす角αは１３５度となり、第一ワーク受け傾斜面５１２と「第一壁面」としてのワーク第二面３２とが面接触する。ワーク受け部５１は、ワーク３０が落下しないように受ける第三ワーク受け傾斜面５１３を有する。第三ワーク受け傾斜面５１３はワーク第三面３３と面接触する。

ワーク受け部５１は、左側の端部にワーク３０を特定の面になるように受け、ワーク３０の特定の面と面接触する「第二ワーク受け面」としての第二ワーク受け傾斜面５１４を有する。本実施形態においては、ワーク第二辺３７が上側にあるとき、ワーク第二辺３７を共有する二つの面である、ワーク第一面３１とワーク第三面３３とが鉛直方向に対して４５度の角度をなすようにする。このとき、第二ワーク受け傾斜面５１４がワーク受け平面５１１となす角αは１３５度となり、第二ワーク受け傾斜面５１４と「第二壁面」としてのワーク第二面３２とが面接触する。ワーク受け部５１は、ワーク３０が落下しないように受ける第四ワーク受け傾斜面５１５を有する。第四ワーク受け傾斜面５１５はワーク第四面３４と面接触する。本実施形態ではワーク３０の「第一壁面」と「第二壁面」とはワーク３０の同一面となる。

本実施形態では、ワーク保持部材１０が右側に固定されたときの、ワーク第一辺３６とワーク受け平面５１１との高さ方向の距離と、ワーク保持部材１０が左側に固定されたときの、ワーク第二辺３７とワーク受け平面５１１との高さ方向の距離とが同じ距離ｈになるようにワーク受け部５１が形成されている。

ワーク固定部５２は、図示しない駆動装置により駆動されて、回転軸１０１を中心として回転可能である。ワーク固定部５２は、ワーク接触部５２１を有し、ワーク接触部５２１とワーク受け部５１との間でワーク３０を押さえつけて固定可能である。ワーク３０が固定されたとき、ワーク保持部材１０と後述する保持部材転面部５４とは接触しないようになっており、ワーク保持部材１０の外壁と保持部材転面部５４の表面との間には間隙ができる。そのため、ワーク保持部材１０の外形に多少の個体差があっても、ワーク３０の位置と姿勢は第一ワーク受け傾斜面５１２及び第二ワーク受け傾斜面５１４の形状と角度とで決定される。ワーク接触部５２１は、ワーク３０に接触しても傷つけないように樹脂等の弾性部材で形成されている。ワーク固定部５２は、係止部５２２を有する。ワーク３０が固定されているときに保持部材転面部５４が上方向に移動しないように、保持部材転面部５４が有する位置決め部５４５を係止部５２２は上方向から押さえつける。

保持部材転面部５４は、テーブル１００の上に弾性部材５５を介して設けられ、弾性力により上方向に移動することが可能である。保持部材転面部５４は、右側に第一転がり面５４２と、左側に第二転がり面５４３とを有する。第一転がり面５４２は、第一ワーク受け傾斜面５１２にワーク３０が固定されているときにワーク保持部材１０が位置する。第二転がり面５４３は、第二ワーク受け傾斜面５１４にワーク３０が固定されているときにワーク保持部材１０が位置する。第一転がり面５４２と第二転がり面５４３とは保持部材転がり面５４１を介して滑らかに接続され、ワーク保持部材１０の回転移動を妨げる突起等がないように形成されている。そのため保持部材転面部５４がワーク保持部材１０と接触する表面は全体として滑らかな形状である。また、保持部材転面部５４の表面は微小な凹凸を有するように加工がなされている。この凹凸のため、ワーク保持部材１０と保持部材転面部５４との間に一定の摩擦力が働く。保持部材転面部５４が上方向に移動したとき、ワーク保持部材１０の第二外平面１５の中点部分と、第一転がり面５４２とが接する部分を第一転がり面中点５４６とする。第二転がり面５４３の最下部、言い換えれば第二外弧面１７のもっとも外側に張り出した部分と接する部分を第二転がり面中点５４７とする。

第一転がり面中点５４６と第二転がり面中点５４７との保持部材転がり面５４１に沿った距離は、断面形状で見たときの、ワーク保持部材１０の第二外平面１５の長さの半分と、第二外弧面１７の長さの半分とを加えた長さに等しい。

アーム５３は、下面に表面に凹凸のある凹凸面５３１を有する。アーム５３は、ワーク保持部材１０の外壁部に力を加えながら、左右方向に移動することで、ワーク保持部材１０を回転しながら左右に移動させる。凹凸のある凹凸面５３１により、ワーク保持部材１０との摩擦係数が上昇し、ワーク保持部材１０に効率よく力を加えることができる。

次に、ワーク回転装置５０を使用したワーク保持部材１０の回転動作について、図７から図１７に基づいて説明する。ワーク３０をワーク保持部材１０に収容する。ワーク３０をワーク保持部材１０に保持する方法は前述と同様である。ワーク保持部材１０を手動又は機械によりワーク回転装置５０の左側に設置する。このとき、図１０、図１１において、左側にワーク保持部材１０がある状態と同じであり、ワーク３０はワーク受け部５１とワーク固定部５２とに挟まれ固定している。また、ワーク保持部材１０の第二外弧面１７は、第二転がり面５４３と接触せず、第二外弧面１７と第二転がり面５４３との間には間隙を有する。

図示しない駆動装置により、ワーク固定部５２を、回転軸１０１を中心としてワーク３０とワーク接触部５２１とが離れる方向に回転させる。ワーク固定部５２の回転に伴い、ワーク接触部５２１がワーク３０を押さえる力がなくなる。また、係止部５２２も回転するため、保持部材転面部５４が有する位置決め部５４５を上から押さえつける力がなくなる。そのため保持部材転面部５４は弾性部材５５に蓄積されていた弾性エネルギーの解放により上方向に移動する。ワーク保持部材１０の第二外弧面１７と第二転がり面５４３とが隙間なく接触し、ワーク保持部材１０が上に持ち上げられる。その後、アーム５３が図示しない駆動装置により移動し、ワーク保持部材１０の第一外弧面１６とアーム５３の凹凸面５３１とが接触する。このときのワーク３０の状態を図１２と図１３とに示す。図１３においてワーク保持部材１０は点線で示す。

アーム５３がワーク保持部材１０を押しつけたまま右方向に動くと、ワーク保持部材１０の第一外弧面１６とアーム５３の凹凸面５３１との摩擦力によりワーク保持部材１０が保持部材転面部５４の第二転がり面５４３の上を回転しながら、右方向に動いていく。第二外平面１５と第一転がり面５４２とが平面同士で隙間なく接触したとき、回転動作は終了となり、アーム５３は元の位置に復帰する。このときのワーク３０の状態を図１４と図１５とに示す。図１５においてワーク保持部材１０は点線で示す。

その後、図示しない駆動装置により、ワーク固定部５２を、回転軸１０１を中心としてワーク３０をワーク接触部５２１が押さえつける方向に回転させると、係止部５２２も回転し、保持部材転面部５４が有する位置決め部５４５を上から押さえつける。保持部材転面部５４が下方向に移動し、同時にワーク保持部材１０も下方向に移動する。そして、ワーク受け部５１の第一ワーク受け傾斜面５１２と第三ワーク受け傾斜面５１３とにワーク３０がはまる。その後、ワーク接触部５２１がワーク３０を押さえつけ固定する。このとき、ワーク保持部材１０の第二外平面１５と第一転がり面５４２とは接触せず、第二外平面１５と第一転がり面５４２との間には間隙を有する。弾性部材５５は圧縮されて弾性エネルギーが蓄積する。このときのワーク３０の状態を図１６と図１７とに示す。図１７においてワーク保持部材１０は点線で示す。

本実施形態のワーク保持部材１０を使用してワーク３０を固定することの効果について説明する。
（ａ）ワーク保持部材１０は、ウレタンゴムの弾性変形を利用してワーク３０の保持と取り外しが可能である。繰り返し使用できるうえ、ウレタンゴムを加工するだけの簡易な設備であるので低コストである。
（ｂ）柱状のワーク３０のように折れやすい形状であっても、その長手方向の一部の面だけを押さえて保持することができる。そのため、ワーク３０に触れずに取り扱うことができるため、ワーク３０の欠けを防ぐことができる。
（ｃ）収容空間１１１を挟んで両側に第一変形空間１２１と第二変形空間１３１とを有しているので、収容空間形成部１１の変形量を大きくすることができる。そのため、ワーク３０を挿入しやすく、また取り出しやすい。
（ｄ）ワーク保持部材１０は、第一外平面１４と第二外平面１５とを持つため、平面による位置決めがしやすく、また平面であるため指や機械などで挟んで持ちやすい。ワーク３０に直接接触することなく持ち運びも可能なため、ワーク欠けなどが発生しにくい。
（ｅ）第一内部面１２２から第一外弧面１６の間の厚みは一定である。そのため、第一外弧面１６から第一内部面１２２に向かう方向に力を加えても、応力が集中する箇所がなく割れにくい。第二内部面１３２と第二外弧面１７との関係についても同様の効果がある。
（ｆ）第一変形空間１２１と第二変形空間１３１は同一の断面形状であり、ワーク保持部材１０の軸中心を挟んで点対称に位置している。そのため、力が加わったときの第一変形空間１２１と第二変形空間１３１との変形量を均等にすることができる。結果として収容空間形成部１１の変形量も安定するため、ワーク３０の固定や取り外しがより容易となる。
（ｇ）第一外弧面１６と、第二外弧面１７とは円柱の一部であるため、断面が円弧となる部分を利用して、ワーク保持部材１０をステージの上などで回転させて移動することが容易である。
（ｈ）上面２１と第一ワーク接触面１１２との境界に形成された傾斜面１８、及び上面２１と第二ワーク接触面１１３との境界に形成された傾斜面１９がガイドの役割をし、ワーク３０を挿入しやすい。
（ｉ）第一外平面１４を平たいステージの上に置くだけで、ワーク第一面３１とワーク第四面３４とが上を向き、さらに鉛直方向に対して４５度の角度をなすようにできる。第二外平面１５を平たいステージの上におくと、ワーク第二面３２とワーク第三面３３とが上を向き、さらに鉛直方向に対して４５度の角度をなすようにできる。そのため、角部の加工が容易になる。

本実施形態のワーク回転装置５０を使用してワーク３０を回転させ、姿勢を制御することの効果について説明する。
（ｊ）アーム５３はワーク保持部材１０の外壁部にのみ接触し、ワーク３０に接触することはないため、ワーク欠け等の不良が発生することがない。
（ｋ）保持部材転面部５４の第一転がり面５４２と第二転がり面５４３とは滑らかに接続されているため、ワーク保持部材１０が突起等に引っかかることなく回転移動できる。
（ｌ）アーム５３によってワーク保持部材１０の外壁部に力を与えて保持部材転面部５４の表面を回転移動させる簡易な構造であるため装置コストを低減できる。
（ｍ）第一転がり面５４２は、ワーク保持部材１０の第二外平面１５と沿うように形成されているため、ワーク保持部材１０が右側に回転してきたときに第二外平面１５と第一転がり面５４２とが隙間なく接触可能であり、ワーク保持部材１０の姿勢が安定する。
（ｎ）柱状のワーク３０のように折れやすい形状であっても、ワーク保持部材１０の外壁にのみ触れてワーク３０を回転させ姿勢を変更できる。そのため、ワーク３０の欠けを防ぐことができる。
（ｏ）ワーク３０の位置と姿勢はワーク受け部５１で決定されるため、ワーク保持部材１０の外形等に多少の個体差があっても、ワーク３０の位置合わせが可能である。

（第二実施形態）
本発明の第二実施形態に係るワーク保持部材４０について図１８と図１９とに基づいて説明する。ワーク保持部材４０は、ワーク３０の一部を収容可能な収容空間４１１を有する収容空間形成部４１を備える。ワーク保持部材４０は、「変形空間形成部」としての第一変形空間形成部４２と、「変形空間形成部」としての第二変形空間形成部４３とを備える。第一変形空間形成部４２は、収容空間４１１と接続した「変形空間」としての第一変形空間４２０を有し、収容空間形成部１１と一体形成されている。第二変形空間形成部４３は、収容空間４１１と接続した「変形空間」としての第二変形空間４３０を有し、収容空間形成部４１と一体形成される。第一変形空間形成部４２と第二変形空間形成部４３とは、収容空間形成部４１を挟んで両側に形成される。
収容空間形成部４１と第一変形空間形成部４２と第二変形空間形成部４３との境界を図１８に点線で示す。

ワーク保持部材４０は楕円柱を軸方向に沿って切り欠いた第一外平面１４１と第二外平面１５１とを有する。ワーク保持部材４０の外壁面のうち、第一外平面１４１と、第二外平面１５１とを除いた面のうち右方向にある面を第一外弧面１６、左方向にある面を第二外弧面１７とする。ワーク保持部材４０の「当接面」としての第一ワーク接触面４１２と、「当接面」としての第二ワーク接触面４１３とは、第一外平面１４１に対して平行である。第一変形空間４２０の面のうち、上下方向に沿った外側の面を第一内部面４２１とする。第二変形空間４３０の面のうち、上下方向に沿った外側の面を第二内部面４３１とする。

第一内部面４２１の上方向の終端部を第一内部面第一終端部４２４とし、第一内部面４２１の下方向の終端部を第一内部面第二終端部４２５とする。第一ワーク接触面４１２の右側終端部から、上方向に向かって延びる面を第一接続面４２８とし、その終端部を第一接続面終端部４２６とする。第一接続面終端部４２６と第一内部面第一終端部４２４とを接続する面を、第二接続面４２２とする。第二ワーク接触面４１３の右側終端部から、下方向に向かって延びる面を第三接続面４２９とし、その終端部を第三接続面終端部４２７とする。第三接続面終端部４２７と第一内部面第二終端部４２５とを接続する面を、第四接続面４２３とする。第一接続面４２８と第二接続面４２２とは滑らかに接続し、第二接続面４２２と第一内部面４２１とは滑らかに接続する。第三接続面４２９と第四接続面４２３とは滑らかに接続し、第四接続面４２３と第一内部面４２１とは滑らかに接続する。

第二内部面４３１の上方向の終端部を第二内部面第一終端部４３４とし、第二内部面４３１の下方向の終端部を第二内部面第二終端部４３５とする。第一ワーク接触面４１２の左側終端部から、上方向に向かって延びる面を第五接続面４３８とし、その終端部を第五接続面終端部４３６とする。第五接続面終端部４３６と第二内部面第一終端部４３４とを接続する面を、第六接続面４３２とする。第二ワーク接触面４１３の左側終端部から、下方向に向かって延びる面を第七接続面４３９とし、その終端部を第七接続面終端部４３７とする。第七接続面終端部４３７と第二内部面第二終端部４３５とを接続する面を、第八接続面４３３とする。第五接続面４３８と第六接続面４３２とは滑らかに接続し、第六接続面４３２と第二内部面４３１とは滑らかに接続する。第七接続面４３９と第八接続面４３３とは滑らかに接続し、第八接続面４３３と第二内部面４３１とは滑らかに接続する。

本実施形態では第一変形空間４２０と第二変形空間４３０とは同一形状であり、断面で見た形状は、ワーク保持部材４０の軸中心を挟んで点対称になっている。

ワーク保持部材４０は、上面２１と第一ワーク接触面４１２との境界に形成された傾斜面１８とを有する。傾斜面１８は下方向に向かうにしたがって、試料挿入方向に傾斜していく面である。ワーク保持部材１０は、上面２１と第二ワーク接触面４１３との境界に形成された傾斜面１９とを有する。傾斜面１９は上方向に向かうにしたがって、試料挿入方向に傾斜していく面である。

ワーク保持部材４０にワーク３０を保持する方法について説明する。第一外弧面１６から第一内部面４２１に向かう方向と、第二外弧面１７から第二内部面４３１に向かう方向とに力を加える。第一変形空間形成部４２と、第二変形空間形成部４３とが弾性変形する。収容空間形成部４１も弾性変形し、第一ワーク接触面４１２と第二ワーク接触面４１３との面間距離が大きくなる。ここで、ワーク３０を第一ワーク接触面４１２と第二ワーク接触面４１３とに接触しないように、収容空間４１１に挿入する。このとき、ワーク３０のワーク第一面３１が第一ワーク接触面４１２と接触し、ワーク第二面３２が第二ワーク接触面４１３と接触するような方向でワーク３０を挿入する。その後、外力を緩める。第一ワーク接触面４１２と第二ワーク接触面４１３との面間隔は元に戻るため、ワーク３０は第一ワーク接触面４１２と第二ワーク接触面４１３とに面接触する。ウレタンゴムの弾性力によりワーク３０を挟み込んで保持する保持力が発生し、ワーク３０はワーク保持部材４０に固定される。ワーク３０をワーク保持部材４０が保持している状態を図１９に示す。

ワーク保持部材４０からワーク３０を取り外す方法について説明する。第一外弧面１６から第一内部面４２１に向かう方向と、第二外弧面１７から第二内部面４３１に向かう方向とに力を加える。第一変形空間形成部４２と、第二変形空間形成部４３とが弾性変形し、第一変形空間４２０と第二変形空間４３０とが変形する。収容空間形成部４１も弾性変形し、第一ワーク接触面４１２と第二ワーク接触面４１３との面間隔が大きくなる。これによって、ワーク３０を挟み込んで保持していた保持力がなくなるため、ワーク３０をワーク保持部材４０から取り外すことが可能である。

第一実施形態と同様に、ワーク保持部材４０をワーク回転装置５０に適用することが可能であり、第一実施形態と同等の効果が得られる。

（その他の実施形態）
（ア）第一実施形態においては、ワーク保持部材は円柱状であり、第二実施形態においては、ワーク保持部材は楕円柱状であるとしたが、これに代えて、ワーク保持部材の形状を例えば角柱などに変更しても本発明は適用可能である。
（イ）第一、第二実施形態においては、ワーク保持部材は円柱または楕円柱をワーク挿入軸方向に沿って切り欠いた二つの平行な平面を有するが、切り欠いた平面を持たない場合であっても本発明は適用可能である。あるいは平面の数はもっと多い場合にも本発明は適用可能である。
（ウ）第一、第二実施形態においては、第一ワーク接触面及び第二ワーク接触面が第一外平面に対して４５度又は平行をなしているが、任意の角度でも本発明は適用可能である。この場合、第一、第二実施形態の効果に加えて、ワークを任意の姿勢にすることが可能になる。
（エ）第一、第二実施形態においては、第一ワーク接触面と第二ワーク接触面とは平行な面であるが、傾いていても本発明は適用可能である。この場合、第一、第二実施形態の効果に加えて、例えばワークの断面が長方形でなく三角形などであってもワークを保持可能である。
（オ）第一、第二実施形態においては、ワークの壁面に接触するワーク保持部材の接触面は、第一ワーク接触面と第二ワーク接触面との二つである。しかし、ワーク接触面の数を増やし、３つ以上のワーク接触面にてワークを保持しても良い。この場合、多方向からワークに接触できるためより保持力が強くなる。

（カ）第一、第二実施形態においては、第一ワーク接触面と第二ワーク接触面とは平面であるが、例えば自由曲面等であっても本発明は適用可能である。この場合、例えばレンズ等のように、ワークの断面が円や楕円あるいは複雑な自由曲面等を有していても、ワークを保持可能である。
（キ）第一、第二実施形態においては、第一外平面と第二外平面とは平行であるが、平行でなく互いに任意の角度で傾斜していても本発明は適用可能である。この場合、第一、第二実施形態の効果に加えて、ワークを任意の姿勢にすることが可能になる。
（ク）第一、第二実施形態においては、ワーク保持部材は第一変形空間と第二変形空間の二つの変形空間を有していたが、変形空間が一つの場合でも本発明は適用できる。この場合、変形空間が一つであるため部材の変形度合いが少なくなるため変形を繰り返すことによるワーク保持部材の劣化が少なくなり、より長期に亘り繰り返し使用できる。また、変形空間は３つ以上有していてもよい。この場合、収容空間形成部の変形量をさらに大きくすることができ、ワークの挿入がより容易になる。
（ケ）第一、第二実施形形態においては、ワークはセラミックであるが、ワーク保持部材はセラミックに限らず、様々な材質のワークにも適用できる。
（コ）第一実施形態においては、第一ワーク受け傾斜面と、第二ワーク受け傾斜面とが面接触するワークの「第一壁面」と、「第二壁面」とは同一のワーク第二面３２である。本発明は「第一壁面」と「第二壁面」とが異なっていても適用可能である。例えば、図２０に示すように、「第一壁面」がワーク第二面３２であり、「第二壁面」がワーク第四面３４となるように装置を設計してもよい。

（サ）第一実施形態においては、装置左側に置いたワーク保持部材を右側に回転させるものとしたが、これに代えて、装置右側に置いたワーク保持部材を左側に回転させてもよい。
（シ）第一、第二実施形態においては、アームによって加えられる外力を駆動力としてワーク保持部材を回転移動させている。これに代えて、ワーク保持部材を回転移動させたい方向に保持部材転面部を傾けることで、重力を駆動力としてワーク保持部材を回転移動させてもよい。また、高圧のエアーによる風圧を駆動力としてワーク保持部材を回転させてもよい。
（ス）ワーク保持部材の外壁形状と、ワーク受け部のワーク受け傾斜面形状との組み合わせ次第でワークの姿勢と位置がどのようにあるかが決定される。そのため本発明のワーク保持部材とワーク回転装置を組み合わせれば、任意の形状のワークを、任意の姿勢にすることが可能である。
本発明は、上記実施形態単独で実施しても、あるいは組み合わせて実施してもよい。また、上記実施形態にのみ限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において様々な形態で実施可能である。

１０、４０ ワーク保持部材、
１１、４１ 収容空間形成部、 １１１、４１１ 収容空間
１１２、４１２ 第一ワーク接触面、 １１３、４１３第二ワーク接触面、
１２、４２ 第一変形空間形成部、 １２１、４２０ 第一変形空間
１３、４３ 第二変形空間形成部、 １３１、４３０ 第二変形空間
１４、１４１ 第一外平面、 １５、１５１ 第二外平面、
１６ 第一外弧面、 １７ 第二外弧面
３０ ワーク、 ３１ ワーク第一面、 ３２ ワーク第二面
３３ ワーク第三面、 ３４ ワーク第四面、 ３５ ワーク第五面
３６ ワーク第一辺、 ３７ ワーク第二辺、 ３８ ワーク中心軸
５０ ワーク回転装置、 ５１ ワーク受け部、 ５２ ワーク固定部
５３ アーム、 ５４ 保持部材転面部

Claims (11)

1. 弾性材料から形成され、柱状のワーク（３０）を保持可能なワーク保持部材（１０、４０）であって、
   前記ワークの長手方向に沿った複数の壁面にそれぞれ当接可能な複数の当接面（１１２、１１３、４１２、４１３）、及び、前記当接面によって形成され、長手方向に挿入された前記ワークを収容可能な収容空間（１１１、４１１）を有する収容空間形成部（１１、４１）と、
   前記収容空間に連通する変形空間（１２１、１３１、４２０、４３０）を有する変形空間形成部（１２、１３、４２、４３）と、
   を備え、
   前記収容空間形成部の弾性力によって前記当接面が前記ワークの前記壁面に当接すると、前記収容空間に前記ワークが保持され、
   外部からの作用力によって弾性変形すると、前記収容空間形成部の複数の前記当接面の間隔が広くなる、ワーク保持部材。
2. 円柱状に形成されている、請求項１に記載のワーク保持部材。
3. 前記ワークを前記収容空間に挿入する方向に沿って円柱を切り欠いた平面である第一外平面（１４）と第二外平面（１５）とを有する、請求項２に記載のワーク保持部材。
4. 前記ワークの挿入方向から視たとき、前記変形空間形成部は、前記収容空間の一方に前記変形空間としての第一変形空間（１２１、４２０）を有する第一変形空間形成部（１２、４２）と、前記収容空間の他方に前記変形空間としての第二変形空間（１３１、４３０）を有する第二変形空間形成部（１３、４３）とを有する、請求項１から３のいずれか一項に記載のワーク保持部材。
5. 前記第一変形空間形成部は、前記第一変形空間を形成し前記ワーク保持部材の外壁までの厚みが面内において同じである第一内部面（１２２、４２１）を有し、
   前記第二変形空間形成部は、前記第二変形空間を形成し前記ワーク保持部材の外壁までの厚みが面内において同じである第二内部面（１３２、４３１）を有する、請求項４に記載のワーク保持部材。
6. 前記ワーク保持部材は軸を有する柱状であり、
   前記第二変形空間をワーク挿入方向に対して垂直に切断したときの断面形状と、前記第一変形空間をワーク挿入方向に対して垂直に切断したときの断面形状とは前記ワーク保持部材の軸中心に対して点対称である、請求項４または５に記載のワーク保持部材。
7. 軸を挟んで平行な一対の壁面を有する角柱状の前記ワークを保持する前記ワーク保持部材であって、前記収容区間形成部は、互いに対向する平行な前記当接面を有する、請求項１から６のいずれか一項に記載のワーク保持部材。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の前記ワーク保持部材に収容された前記ワークを回転させることが可能なワーク回転装置（５０）であって、
   前記ワークが有する前記壁面のうちの第一壁面と面接触する第一ワーク受け面（５１２）、及び前記ワークが有する前記壁面のうちの第二壁面と面接触する第二ワーク受け面（５１４）を有するワーク受け部（５１）と、
   前記ワークを前記ワーク受け部との間で固定可能なワーク接触部（５２１）を有するワーク固定部（５２）と、
   前記ワークの前記第一壁面が前記第一ワーク受け面に固定されたとき、前記ワーク保持部材が位置する第一転がり面（５４２）、及び前記ワークの前記第二壁面が前記第二ワーク受け面に固定されたとき、前記ワーク保持部材が位置する第二転がり面（５４３）を有し、前記ワーク受け部に対して重力方向に沿って移動可能な保持部材転面部（５４）と、を備えるワーク回転装置。
9. 前記保持部材転面部は、前記ワーク保持部材に外力が加わることで、前記ワーク保持部材が回転移動可能な保持部材転がり面（５４１）を有する、請求項８に記載のワーク回転装置。
10. 前記ワーク保持部材の外壁に力を与えて、前記ワーク保持部材を回転移動させることが可能なアーム（５３）を備える、請求項９に記載のワーク回転装置。
11. 前記保持部材転面部が重力方向と反対側に移動したとき、
    前記第一転がり面は、前記ワーク保持部材の外壁の一部と当接し、
    前記第二転がり面は、前記ワーク保持部材の外壁の他の一部と当接する、請求項８から１０のいずれか一項に記載のワーク回転装置。

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