JP7026395B2

JP7026395B2 - ワーク保持具

Info

Publication number: JP7026395B2
Application number: JP2019018706A
Authority: JP
Inventors: 修二田村
Original assignee: 株式会社ラインワークス
Priority date: 2019-02-05
Filing date: 2019-02-05
Publication date: 2022-02-28
Anticipated expiration: 2039-02-05
Also published as: US20200246941A1; CN111515714A; CN111515714B; JP2020124777A; US11040431B2

Description

本発明は、溶接機械や工作機械、組立機械といった各種機械（以下、これらをまとめて「加工機械」という）でのワークの加工に際し、加工対象であるワークを当該加工機械に着脱するのに用いるワーク保持具に関する。

ワークに対して、溶接や孔開け、切削、組立等の各種加工（作業）を行う場合、各種加工機械が用いられる。例えば、大型のワークの加工に際しては、加工対象物であるワークを保持して所定位置に位置決めすることのできるポジショナーが用いられる。従来、ポジショナーへのワークの着脱に用いる装置（ワーク保持具）として、本件出願人が開発した自動パレット交換装置がある（非特許文献１）。

前記自動パレット交換装置は、加工対象であるワークが固定されるワーク側治具と、ポジショナー側に固定されるマスタ側治具を備えている。ワーク側治具のマスタ側治具に対向する面には嵌合凹部及び係止鍔を備えたワーク側嵌合体が、マスタ側治具のワーク側治具に対向する面には嵌合凹部に嵌合する嵌合凸部及びレバー付き押さえリングを備えたマスタ側嵌合体と、レバー付き押さえリングのレバーに係合してレバー付き押さえリングを回転させる回転体と、回転体を回転させる回転駆動源が設けられている。

この自動パレット交換装置は、ワーク側嵌合体の嵌合凹部とマスタ側嵌合体の嵌合凸部が嵌合した状態で回転体を回転させることによって、当該回転体に係合するレバー付き押さえリングが回転し、この回転によりワーク側嵌合体が下向きに押し付けられてマスタ側治具に固定（ロック）されるように構成されている。

株式会社ラインワークスホームページ「スーパーロックｓｅｒｉｅｓ」（URL: http://lineworks.info/product/positionaers-peripheral/）

前記自動パレット交換装置にこれといった課題はないものの、次の二点において改善の余地があった。

一つ目は、ワーク側嵌合体に位置合わせ作業が必要な点である。従来の自動パレット交換装置は、レバー付き押さえリングの内周縁に形成された突出し部と、ワーク側嵌合体に形成された切欠き部の位置が一致しないと嵌合できない構造であるため、製品組立て時やワーク側嵌合体を追加注文された場合などには、ワーク側嵌合体の取付け位置を現物合わせで調整する必要があった。

二つ目は、メンテナンスに手間がかかる点である。従来の自動パレット交換装置では、嵌合凸部とレバー付き押さえリングの間の隙間に、溶接作業時に生じるスパッタや切削加工時に生じる切削粉等が侵入することがある。隙間に浸入したスパッタ等が隙間の周壁や床面等に付着或いは堆積すると、ワーク側嵌合体がマスタ側嵌合体に嵌合しにくくなり、両者を固定できなくなることがある。このため、嵌合凸部とレバー付き押さえリングの間の隙間は、こまめに清掃する必要があった。

本発明は前記事情に鑑みてなされたものであり、その解決課題は、従来の自動パレット交換装置のような現物合わせが不要であり、従来の自動パレット交換装置よりもメンテナンス性の高いワーク保持具を提供することにある。

本発明のワーク保持具は、加工機械でのワークの加工に際し、加工対象であるワークを当該加工機械に着脱するのに用いる装置であって、ワークが固定されるワーク側治具と、加工機械側に固定されるマスタ側治具を備えている。ワーク側治具にはマスタ側治具に対向する面にワーク側嵌合体が、マスタ側治具にはワーク側治具に対向する面に当該ワーク側嵌合体に嵌合するマスタ側嵌合体と、マスタ側嵌合体に嵌合したワーク側嵌合体に当接して当該ワーク側嵌合体をマスタ側治具側に押圧する回転押圧体と、当該回転押圧体を回転させる回転駆動源が設けられている。ワーク側嵌合体及びマスタ側嵌合体は複数個設けられ、回転駆動源によって回転押圧体が回転すると、回転押圧体が複数のワーク側嵌合体に当接して、複数のワーク側嵌合体がマスタ側治具側に押圧される。

本発明のワーク保持具は、その構成に応じて次の効果を奏する。
（１）従来の自動パレット交換装置のようなワーク側嵌合体の突出し部とレバー付き押さえリングの切欠き部を嵌合する構造ではなく、回転体がワーク側嵌合体に当接してワーク側嵌合体をマスタ側に押圧する構造であるため、現場合わせでの調整が必要ない。
（２）従来の自動パレット交換装置のような隙間（マスタ側嵌合凸部とレバー付き押さえリングの間の隙間）がないため、溶接作業時に生じるスパッタや切削加工時に生じる切削粉等が侵入することがなく、メンテナンスが容易である。

本発明のワーク保持具の使用状態の一例を示す斜視図。本発明のワーク保持具の一例を示す説明図。（ａ）は回転押圧体を回転させる前の平面図、（ｂ）は回転押圧体を反時計回りに回転させた状態の平面図。図３（ｂ）のＩＶ－ＩＶ断面図。（ａ）は図３（ａ）のＶａ－Ｖａ断面図、（ｂ）は図３（ｂ）のＶｂ－Ｖｂ断面図。（ａ）はワーク側治具とマスタ側治具を離した状態の斜視図、（ｂ）はワーク側嵌合体とマスタ側嵌合体を嵌合させた状態の斜視図、（ｃ）はマスタ側嵌合体に嵌合したワーク側嵌合体を回転押圧体で押圧した状態の斜視図。

（実施形態）
本発明のワーク保持具の実施形態の一例を、図面を参照して説明する。本発明のワーク保持具は、加工機械でのワークＷの加工に際し、当該ワークＷを当該加工機械に着脱するのに用いる装置である。以下では、加工機械がポジショナーＰの場合を一例として説明する。

図１に示すように、この実施形態のワーク保持具は、加工対象であるワークＷが固定されるワーク側治具１と、ポジショナーＰ側に固定されるマスタ側治具２を備えている。

前記ワーク側治具１は、図２に示すように、正方形状のベース体（以下「ワーク側ベース」という）１１と、ワーク側ベース１１のマスタ側治具２に対向する面（図２中下側の面）に設けられた嵌合体（以下「ワーク側嵌合体」という）１２を備えている。ワーク側ベース１１の四辺には平板状のガイド体（以下「ワーク側ガイド」という）１３が下向きに突設されている。

なお、ワーク側ベース１１の裏面（ワーク側嵌合体１２等が設けられた面と反対側の面）は、各種ワークＷを取り付けるワーク取付け面である（図１参照）。

この実施形態では、ワーク側嵌合体１２が四つ設けられている。四つのワーク側嵌合体１２は、各辺の中央部であって、ワーク側ベース１１の中心から等距離の位置（同一円周上）に設けられている。具体的には、図３（ａ）（ｂ）において上側の辺の中央部に一つ、下側の辺の中央部に一つ、左側の辺の中央部に一つ、右側の辺の中央部に一つ設けられている。

換言すれば、図３（ａ）（ｂ）の上下二つのワーク側嵌合体１２の中心を結ぶ直線が上側の辺と下側の辺の双方の中点と交差し、左右二つのワーク側嵌合体１２の中心を結ぶ直線が左側の辺と右側の辺の双方の中点と交差する位置に設けられている。ワーク側嵌合体１２は、マスタ側治具２に設けられた嵌合体（以下「マスタ側嵌合体」という）２２に嵌合する位置であれば、これ以外の位置に設けることもできる。また、ワーク側嵌合体１２の数はマスタ側嵌合体２２に対応する数であれば、四つより多くすることも少なくすることもできる。

この実施形態のワーク側嵌合体１２は、ワーク側ベース１１にねじ止めされたワーク側台座部１２ａと、ワーク側台座部１２ａに下向きに突設された円筒状の胴体部１２ｂと、胴体部１２ｂの下端側周縁に外向きに突設された係止鍔１２ｃを備えている。この実施形態の胴体部１２ｂは、その中心にマスタ側嵌合体２２が嵌合する凹部１２ｄが設けられている。係止鍔１２ｃは、後述する回転押圧体２４が当接する部分である。この実施形態の係止鍔１２ｃは円形リング状であり、本体の全周に設けられている。係止鍔１２ｃは一部に切欠き部を設けておくこともできる。

前記マスタ側治具２は、正方形状のベース体（以下「マスタ側ベース」という）２１と、マスタ側ベース２１のワーク側治具１に対向する面（図２中上側の面）に設けられたマスタ側嵌合体２２を備えている。マスタ側ベース２１の四辺には平板状のガイド体（以下「マスタ側ガイド」という）２３が上向きに突設されている。

この実施形態のマスタ側ガイド２３は、ワーク側ガイド１３をガイドしやすいように、上端側を内向きに屈折（屈曲）させてある。なお、マスタ側ガイド２３の上端側を内向きに屈折させる代わりに、ワーク側ガイド１３を内向きに屈折させることもできる。

この実施形態のように、ワーク側治具１にワーク側ガイド１３を設け、マスタ側治具２にマスタ側ガイド２３を設けることによって、両治具の位置合わせが容易になり、結果として、ワークＷの位置決めや固定にかかる時間を短縮することができる。

この実施形態では、マスタ側嵌合体２２が四つ設けられている。マスタ側嵌合体２２は、ワーク側嵌合体１２と対向する位置（各辺の中央部）に設けられている。マスタ側嵌合体２２は、ワーク側嵌合体１２に嵌合する位置であれば、これ以外の位置に設けることもできる。また、マスタ側嵌合体２２の数はワーク側嵌合体１２に対応する数であれば、四つより多くすることも少なくすることもできる。

この実施形態のマスタ側嵌合体２２は、マスタ側ベース２１にねじ止めされたマスタ側台座部２２ａと、マスタ側台座部２２ａに上向きに突設された円柱状の凸状部２２ｂを備えている。この実施形態の凸状部２２ｂは、上方側に先細りのテーパーガイド面２２ｃを備えている。凸状部２２ｂにテーパーガイド面２２ｃを設けることによって、ワーク側嵌合体１２とマスタ側嵌合体２２に若干のずれ（水平方向のずれ）が生じても、凸状部２２ｂをワーク側嵌合体１２の凹部１２ｄに確実に嵌合させることができる。

マスタ側ベース２１の中央（四つのマスタ側嵌合体２２の内側）には、マスタ側嵌合体２２に嵌合したワーク側嵌合体１２に当接して、当該ワーク側嵌合体１２をマスタ側治具２の方向に押圧する回転押圧体２４が設けられている。

この実施形態の回転押圧体２４は、四本のアーム２４ａを備えた平面視十字状の部材である。回転押圧体２４は、ベアリング２５ａ等から構成された回転機構２５によって、回転可能にマスタ側ベース２１に保持されている（図４参照）。回転機構２５には、ベアリング２５ａに代えてメタルタッチ等を用いることもできる。各アーム２４ａの回転方向先端側の面には半円状に切り欠かれた当接部２４ｂが設けられている。当接部２４ｂは、マスタ側嵌合体２２に嵌合したワーク側嵌合体１２に当接する部分である。

この実施形態の当接部２４ｂの底面２４ｃは、図５（ａ）（ｂ）に示すように、回転押圧体２４の回転方向先方側から後方側に向けて下り傾斜のテーパー面としてある。当接部２４ｂの底面２４ｃをこのようなテーパー面とすることで、ワーク側嵌合体１２のマスタ側嵌合体２２方向への押込みが確実になるという効果がある。

マスタ側ベース２１には、当該回転押圧体２４を回転させる回転駆動源２６が設けられている。この実施形態では、回転駆動源２６としてエアシリンダを用いており、ロッド２６ａの先端が回転押圧体２４に接続されている。エアシリンダを動作させてロッド２６ａを進出させると回転押圧体２４が反時計回り（図３（ａ）のＡ矢印方向。以下同じ。）に回転し、ロッド２６ａを後退させると回転押圧体２４が時計回り（図３（ｂ）のＢ矢印方向。以下同じ。）に回転するようにしてある。

この実施形態では、回転駆動源２６を一つ設ける場合を一例としているが、回転駆動源２６は二つ以上設けることもできる。この場合、二つ以上の回転駆動源２６が同期して動作するように制御する。回転駆動源２６を二つ以上設ける場合、各回転駆動源２６のロッド２６ａを各アーム２４ａに接続するのが好ましい。

（その他の実施形態）
前記実施形態では、回転押圧体２４を反時計周りに回転させることでワーク側治具１をマスタ側治具２の方向に押圧する場合を一例としているが、回転押圧体２４を時計周りに回転させることで、ワーク側治具１をマスタ側治具２の方向に押圧するような構成とすることもできる。

前記実施形態では、回転駆動源２６としてエアシリンダを用いる場合を一例としているが、回転駆動源２６は油圧シリンダなど、エアシリンダ以外のものを用いることもできる。

前記実施形態では、回転押圧体２４のアーム２４ａが四本の場合を一例としているが、回転押圧体２４のアーム２４ａは四本より多くすることも少なくすることもできる。

前記実施形態では、ワーク側治具１とマスタ側治具２の双方にガイド体１３、２３を設ける場合を一例としているが、ガイド体１３、２３は、ワーク側治具１とマスタ側治具２のいずれか一方にのみ設けることもできる。場合によっては、ガイド体１３、２３は省略することもできる。

前記実施形態はあくまで一例であり、本発明のワーク保持具の構成は前記実施形態の構成に限定されるものではない。本発明のワーク保持具の構成は、本発明の所期の目的を達成できる限り、適宜変更を加えることができる。

なお、前記実施形態では、加工機械がポジショナーの場合を一例としているが、加工機械は溶接機械や工作機械、組立機械等であってもよい。

（作用）
本発明のワーク保持具は、図６（ａ）のように対向させたワーク側治具１とマスタ側治具２を接近させ、ワーク側治具１のワーク側嵌合体１２とマスタ側治具２のマスタ側嵌合体２２を嵌合させる（図５（ａ）及び図６（ｂ））。ワーク側嵌合体１２とマスタ側嵌合体２２が嵌合した状態で、回転押圧体２４が反時計周りに回転すると、当該回転押圧体２４の当接部２４ｂ及び底面２４ｃがワーク側嵌合体１２の胴体部１２ｂ及び係止鍔１２ｃに当接して、当該ワーク側治具１がマスタ側治具２の方向に押圧される（図５（ｂ）及び図６（ｃ））。

反対に、回転押圧体２４の当接部２４ｂ及び底面２４ｃがワーク側嵌合体１２の胴体部１２ｂ及び係止鍔１２ｃに当接してワーク側治具１がマスタ側治具２の方向に押圧された状態で、回転押圧体２４が時計周りに回転すると、当該回転押圧体２４の当接部２４ｂ及び底面２４ｃがワーク側嵌合体１２の胴体部１２ｂ及び係止鍔１２ｃから離れて、ワーク側治具１のマスタ側治具２方向への押圧が解除される。

（使用例）
本発明のワーク保持具の使用例について説明する。ここでは、一つ目のワークＷに対する加工が終了したのち、二つ目のワークＷの加工を行う場合を一例とする。
（１）ワーク側治具１のワーク取付け面に一つ目のワークＷを取り付ける。
（２）一つ目のワークＷを取り付けたワーク側治具１をマスタ側治具２に固定する。具体的には、ワーク側嵌合体１２とマスタ側嵌合体２２を嵌合させ、そのワーク側嵌合体１２を回転押圧体２４で押圧してマスタ側治具２と接続する。
（３）上記（２）の状態で、ワーク取付け面に取り付けた一つ目のワークＷの加工を行う。
（４）一つ目のワークＷの加工終了後、ワーク側治具１とマスタ側治具２を分離する。具体的には、回転押圧体２４によるワーク側嵌合体１２の押圧を解除し、両者の接続を解除する。
（５）一つ目のワークＷを取り付けたワーク側治具１とは別のワーク側治具１のワーク取付け面に二つ目のワークＷを取り付ける。二つ目のワークＷの取付けは、一つ目のワークＷへの加工中に別工程で行っておく。
（６）二つ目のワークＷを取り付けたワーク側治具１を、上記（２）と同様の手順でマスタ側治具２に固定する。
（７）上記（６）の状態で、ワーク取付け面に取り付けた二つ目のワークＷの加工を行う。
（８）二つ目のワークＷの加工終了後、上記（４）と同様の手順でワーク側治具１とマスタ側治具２を分離する。
（９）以降、上記（５）から（８）を必要回数繰り返すことで、ワークＷの加工を無駄なく連続的に行うことができる。

本発明のワーク保持具は、各種ワークＷ、とりわけ、人手によって位置決めや交換等を行うことが困難な大型ワークの保持具として特に好適に用いることができる。

１ワーク側治具
２マスタ側治具
１１ベース体（ワーク側ベース）
１２嵌合体（ワーク側嵌合体）
１２ａワーク側台座部
１２ｂ胴体部
１２ｃ係止鍔
１２ｄ凹部
１３ガイド体（ワーク側ガイド）
２１ベース体（マスタ側ベース）
２２嵌合体（マスタ側嵌合体）
２２ａマスタ側台座部
２２ｂ凸状部
２２ｃテーパーガイド面
２３ガイド体（マスタ側ガイド）
２４回転押圧体
２４ａアーム
２４ｂ当接部
２４ｃ（当接部の）底面
２５回転機構
２５ａベアリング
２６回転駆動源
２６ａロッド
Ｐポジショナー
Ｗワーク

Claims

加工機械でのワークの加工に際し、加工対象である当該ワークを当該加工機械に着脱するのに用いるワーク保持具において、
前記加工対象であるワークが固定されるワーク側治具と、前記加工機械に固定されるマスタ側治具を備え、
前記ワーク側治具は、前記マスタ側治具に対向する面にワーク側嵌合体を備え、
前記マスタ側治具は、前記ワーク側治具に対向する面に前記ワーク側嵌合体に嵌合するマスタ側嵌合体と、当該マスタ側嵌合体に嵌合したワーク側嵌合体に当接して当該ワーク側嵌合体をマスタ側治具側に押圧する回転押圧体と、当該回転押圧体を回転させる回転駆動源を備え、
前記ワーク側嵌合体及び前記マスタ側嵌合体が複数個設けられ、
前記回転駆動源によって回転押圧体が回転すると、当該回転押圧体が前記複数のワーク側嵌合体に当接して、当該複数のワーク側嵌合体がマスタ側治具側に押圧される、
ことを特徴とするワーク保持具。
請求項１記載のワーク保持具において、
回転押圧体のうちワーク側嵌合体に当接する部分が、回転押圧体の回転方向先方側から後方側に向けて下り傾斜のテーパー面である、
ことを特徴とするワーク保持具。
請求項１又は請求項２記載のワーク保持具において、
ワーク側治具とマスタ側治具の双方又はいずれか一方に、ワーク側嵌合体とマスタ側嵌合体が嵌合するように案内するガイドが設けられた、
ことを特徴とするワーク保持具。