(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定位置から降下自在のテーブルと、テーブルに固設された回転駆動手段と、回転駆動手段の出力軸に一端が連結された第１回転軸と、第１回転軸の他端に設けられた第１の自在継手と、第１の自在継手に一端が吊持された第２回転軸と、第２回転軸の途中に設けられ、該第２回転軸の軸方向に伸縮する伸縮機構と、第２回転軸の他端に設けられた第２の自在継手と、第２の自在継手に一端が吊持された第３回転軸と、第３回転軸の先端に設けられた工具と、第３回転軸の外周面に軸受を介して保持され、ワークの外周を保持離脱自在のフィンガを有する把持手段とを備えていることを特徴とする３次元芯合わせ装置。
【請求項２】
テーブルはＸＹ軸方向に移動可能に構成されていることを特徴とする請求項１記載の３次元芯合わせ装置。
【請求項３】
ＸＹ軸方向に移動可能なテーブルと、テーブルに固設された回転駆動手段と、回転駆動手段の出力軸に一端が連結された第１回転軸と、第１回転軸の他端に設けられた第１の自在継手と、第１の自在継手に一端が吊持された第２回転軸と、第２回転軸の途中に設けられ、該第２回転軸の軸方向に伸縮する伸縮機構と、第２回転軸の他端に設けられた第２の自在継手と、第２の自在継手に一端が吊持された第３回転軸と、第３回転軸の先端に設けられた工具と、第３回転軸の外周面に軸受を介して保持され、ワークの外周を保持離脱自在のフィンガを有する把持手段とを備えていることを特徴とする３次元芯合わせ装置。
【請求項４】
テーブルと、テーブルに固設された回転駆動手段と、回転駆動手段の出力軸に一端が連結された第１回転軸と、第１回転軸の他端に設けられた第１の自在継手と、第１の自在継手に一端が吊持された第２回転軸と、第２回転軸の途中に設けられ、該第２回転軸の軸方向に伸縮する伸縮機構と、第２回転軸の他端に設けられた第２の自在継手と、第２の自在継手に一端が吊持された第３回転軸と、第３回転軸の先端に設けられた工具と、第３回転軸の外周面に軸受を介して保持され、ワークの外周を保持離脱自在のフィンガを有する把持手段と、ワークを載置するとともに所定位置から上昇自在に構成されたベースプレートとを備えていることを特徴とする３次元芯合わせ装置。
【請求項５】
テーブルはＸＹ軸方向に移動可能に構成されていることを特徴とする請求項４記載の３次元芯合わせ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、３次元芯合わせ装置に関し、詳しくは、垂直軸線から所定角度だけ傾いているワークのクランプされる部位，加工される部位の軸線に位置決めクランプ，加工手段等の工具の軸線を芯合わせする３次元芯合わせ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、位置決め装置，加工装置の先端に設けられた位置決めクランプ，加工手段等の工具の軸線をワークのクランプされる部位，加工される部位の軸線方向に一致させて位置決め，加工等の処理を行なう場合、例えば使用によりワークのクランプされる部位，加工される部位が変形し、位置決め装置，加工装置の軸線方向とワークのクランプされる部位，加工される部位の軸線が揃っていない場合がある。
【０００３】
かかる場合、人手により、予め、位置決め装置，加工装置の軸線方向とワークのクランプされる部位，加工される部位の軸線を一致させる予備動作をしてから位置決め，加工等の本操作が行なわれる。
【０００４】
例えば、図１９に示すように、ビール樽１０１に使用されたメインテナンスの必要な内蓋（図示せず）をメインテナンス済の新しい内蓋１０２に交換してビール樽１０１を再生する場合、この内蓋１０２はビール樽１０１の首部１０３の開口部１０３Ａに螺子締めされる。
この内蓋１０２の螺子締め作業の際には、人手によるビール樽１０１の首部１０３の開口部１０３Ａへの着座までの仮締め作業が必要となる。
【０００５】
かかる着座までの仮締め作業の後、ビール樽１０１の首部１０３の開口部１０３Ａの位置と内蓋１０２のＸＹ軸方向（径方向）における位置合せが行なわれ、螺子締め機（図示せず）により、内蓋１０２の対向する耳部１０２Ａ，１０２Ａに回転力が与えられ、該内蓋１０２がビール樽１０１の首部１０３の開口部１０３Ａに締め込まれ、図２１に示す状態となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図２０，図２１に示すように、内蓋１０２の螺子締め作業の際には、ビール樽１０１の首部１０３の軸線Ｐ３がビール樽１０１の垂直軸線Ｐ１から傾いている場合があり、確実を期するため、上述のように予め、内蓋１０２の仮締め作業が必要である。即ち、螺子締め機により、ＸＹ軸方向においてのみ、ビール樽１０１の首部１０３の開口部１０３Ａの位置と内蓋１０２の位置合せが行なわれるので、仮締め作業が無ければ内蓋１０２の雄螺子部１０２Ｃがビール樽１０１の首部１０３の開口部１０３Ａの雌螺子部１０３Ｃにかじることになる。
【０００７】
本発明は、上述の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、ワークのクランプされる部位，加工される部位が垂直軸線から所定角度だけ傾いている場合、仮締め作業が無くても、ワークのクランプされる部位，加工される部位の軸線に位置決めクランプ，加工手段等の工具の軸線を自動的に芯合わせした状態でワークの位置決め，加工等の処理を施すことができる３次元芯合わせ装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、所定位置から降下自在のテーブルと、テーブルに固設された回転駆動手段と、回転駆動手段の出力軸に一端が連結された第１回転軸と、第１回転軸の他端に設けられた第１の３次元継手（自在継手）と、第１の３次元継手（自在継手）に一端が吊持された第２回転軸と、第２回転軸の途中に設けられ、該第２回転軸の軸方向に伸縮する伸縮機構と、第２回転軸の他端に設けられた第２の３次元継手（自在継手）と、第２の３次元継手（自在継手）に一端が吊持された第３回転軸と、第３回転軸の先端に設けられた工具と、第３回転軸の外周面に軸受を介して保持され、ワークの外周を保持離脱自在のフィンガを有する把持手段とを備えていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の３次元芯合わせ装置において、テーブルはＸＹ軸方向に移動可能に構成されていることを特徴とする。請求項３記載の発明は、ＸＹ軸方向に移動可能なテーブルと、テーブルに固設された回転駆動手段と、回転駆動手段の出力軸に一端が連結された第１回転軸と、第１回転軸の他端に設けられた第１の３次元継手（自在継手）と、第１の３次元継手（自在継手）に一端が吊持された第２回転軸と、第２回転軸の途中に設けられ、該第２回転軸の軸方向に伸縮する伸縮機構と、第２回転軸の他端に設けられた第２の３次元継手（自在継手）と、第２の３次元継手（自在継手）に一端が吊持された第３回転軸と、第３回転軸の先端に設けられた工具と、第３回転軸の外周面に軸受を介して保持され、ワークの外周を保持離脱自在のフィンガを有する把持手段とを備えていることを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の発明は、テーブルと、テーブルに固設された回転駆動手段と、回転駆動手段の出力軸に一端が連結された第１回転軸と、第１回転軸の他端に設けられた第１の３次元継手（自在継手）と、第１の３次元継手（自在継手）に一端が吊持された第２回転軸と、第２回転軸の途中に設けられ、該第２回転軸の軸方向に伸縮する伸縮機構と、第２回転軸の他端に設けられた第２の３次元継手（自在継手）と、第２の３次元継手（自在継手）に一端が吊持された第３回転軸と、第３回転軸の先端に設けられた工具と、第３回転軸の外周面に軸受を介して保持され、ワークの外周を保持離脱自在のフィンガを有する把持手段と、ワークを載置するとともに所定位置から上昇自在に構成されたベースプレートとを備えていることを特徴とする。
【００１１】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の３次元芯合わせ装置において、テーブルはＸＹ軸方向に移動可能に構成されていることを特徴とする。
【００１２】
（作用）
請求項１記載の発明においては、予め、ワークのクランプされる部位，加工される部位の軸線がＸＹ軸方向で概略位置出しされ、その状態でワークが固定されている。
【００１３】
把持手段のフィンガが開かれた状態では、把持手段のフィンガはワークのクランプされる部位，加工される部位の外周から離脱されている。
この時、テーブルに固定された第１回転軸に、第１の３次元継手を介して第２回転軸が吊り下がり、さらに、第２回転軸に第２の３次元継手を介して第３回転軸，工具，把持手段が吊り下がっている。従って、第２回転軸，第３回転軸は垂直状態になっている。
【００１４】
テーブルを降下させると、全体的に当該３次元芯合わせ装置が下がり、把持手段のフィンガはワークのクランプされる部位，加工される部位を掴む位置で停止し、ワークを掴む。
この時、垂直軸線に対してワークのクランプされる部位，加工される部位の軸線が傾斜している場合（傾斜角度は一定でなく、ワークにより種々の値を取る）、把持手段はワークのクランプされる部位，加工される部位の軸線方向に傾こうとする力を受け、これに伴って、第３回転軸の先端に設けられた工具は把持手段を介してワークのクランプされる部位，加工される部位の軸線方向に追従して傾こうとする。
【００１５】
しかし、第１の３次元継手から把持手段のフィンガまでの垂直距離は一定になっているので、把持手段が傾こうとしても傾けない。
そこで、テーブルを降下させることにより、第１の３次元継手の位置が下げられる。
その時、把持手段のフィンガはワークのクランプされる部位，加工される部位を保持しているためフィンガの垂直位置はワークのクランプされる部位，加工される部位により固定され、変位しない。これに伴い、伸縮機構により第２回転軸が縮む。
【００１６】
これにより、第１の３次元継手に第２回転軸，第２の３次元継手，第３回転軸，工具，把持手段が吊り下げられているのではなく、第２回転軸の伸縮機構から下側の部分，第３回転軸，工具，把持手段は、ワークのクランプされる部位，加工される部位を支持母体として浮いているような状態となり、同時に、垂直状態になっている第２回転軸，第３回転軸が行き場を失って第２の３次元継手か水平方向に変位し、第２回転軸，第３回転軸が傾く。第３回転軸はワークのクランプされる部位，加工される部位の軸線方向に合うように傾き、第３回転軸の軸線方向（工具の軸線方向）がワークのクランプされる部位，加工される部位の軸線方向に一致する。
【００１７】
かかる状態で、回転駆動手段が回転されると、その駆動力は第１回転軸→第１の３次元継手→第２回転軸→第２の３次元継手→第３回転軸の順序で工具に伝達する。
請求項２記載の発明においては、基本的な作用は請求項１記載の発明と同様であるが、加えて、テーブルはＸＹ軸方向に移動可能に構成されているので、工具の軸線とワークのクランプされる部位，加工される部位の軸線のＸＹ軸方向における芯ずれは、テーブルのＸＹ軸方向の移動により無くなり、工具の軸線がワークのクランプされる部位，加工される部位の軸線にＸＹ軸方向で一致される。
【００１８】
請求項３記載の発明においては、請求項１及び請求項２記載の発明の作用の説明と相違する部分についてのみ説明する。
垂直軸線に対してワークのクランプされる部位，加工される部位の軸線が傾斜している場合（傾斜角度は一定でなく、ワークにより種々の値を取る）、把持手段はワークの軸線方向に傾こうとする力を受け、これに伴って、第３回転軸の先端に設けられた工具は把持手段を介してワークのクランプされる部位，加工される部位の軸線方向に追従して傾こうとする。
【００１９】
しかし、把持手段のフィンガはワークのクランプされる部位，加工される部位を保持しているためフィンガの垂直位置はワークのクランプされる部位，加工される部位により固定され、変位しない。第１の３次元継手から把持手段のフィンガまでの垂直距離は一定になっているので、把持手段が傾こうとしても傾けない。
そこで、伸縮機構により第２回転軸が伸びると同時にテーブルがＸＹ軸方向に移動し、垂直状態になっている第２回転軸，第３回転軸が行き場を失って第２の３次元継手が水平方向に変位し、第２回転軸が平行移動するとともに第３回転軸が傾く。
【００２０】
第３回転軸はワークのクランプされる部位，加工される部位の軸線方向に合うように傾き、第３回転軸の軸線方向（工具の軸線方向）がワークのクランプされる部位，加工される部位の軸線方向に一致する。
請求項４記載の発明においては、請求項１記載の発明の作用と同様の作用が生じる。
【００２１】
請求項５記載の発明においては、請求項２記載の発明の作用と同様の作用が生じる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施の形態について説明する。
【００２３】
図１ないし図１３は請求項１及び請求項２記載の発明の実施の形態に係わる３次元芯合わせ装置を示す。ワークとしてビール樽（容器）を挙げ、容器の一端部に形成された首部の開口部に内蓋を嵌め込むとともに、３次元芯合わせ装置として容器の内蓋の締込装置を挙げ、容器の内蓋の締込装置により、容器の首部の開口部に内蓋を螺子締めする場合について説明する。なお、本発明の実施の形態においては、ワークとしての容器の内蓋については、従来例と同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００２４】
図１，図２は、本発明の実施の形態に係わる３次元芯合わせ装置の上半分，下半分をそれぞれ示す断面図である。両図面における一点鎖線Ｘ−Ｘを結ぶことにより、３次元芯合わせ装置が構成される。
図３は３次元芯合わせ装置の全体を示す。図において、符号１は３次元芯合わせ装置で、この３次元芯合わせ装置１は昇降装置２を有している。図３，図４により昇降装置２を説明する。
【００２５】
昇降装置２は、フレーム３と、フレーム３に立設されたねじ軸４と、ねじ軸４の上端に設けられたモータ（図示せず）と、ねじ軸４に螺合する垂直板５と、フレーム３に立設されねじ軸４の両側に配置されたロッド６，６と、垂直板５に取り付けられたガイド６Ａ，６Ａと、フレーム３の上端に設けられた滑車７，８と、滑車７，８を介して一端が垂直板５に連結されたチェーン９と、チェーン９の他端に連結されたカウンタウェィト１０とを備え、ねじ軸４の回転により垂直板５を昇降させるようになっている。垂直板５に取り付けられたガイド６Ａ，６Ａは該垂直板５が昇降する際、ロッド６，６に沿って直動する。
【００２６】
垂直板５にはブラケット１１が固定され、このブラケット１１の上にはテーブル１２が配置されている。ブラケット１１の上面１１ＡにはＸ軸レール１３，１３が固設され、テーブル１２の下面１２ＡにはＹ軸レール１４，１４が固設されている。Ｘ軸レール１３，１３の上に４つのガイド部材１２Ｂを介してＹ軸レール１４，１４が直交して配置されている。４つのガイド部材１２Ｂにより、ブラケット１１に対してテーブル１２がＸＹ軸方向に移動可能になっている。
【００２７】
図１，図２において、テーブル１２には円筒部材１５が固設され、円筒部材１５にはマニホールド１６が固定されている。このマニホールド１６上にはモータからなる回転駆動手段１７が固定されている。円筒部材１５の内周面１５Ａには軸受１８，１８が保持され、マニホールド１６の内周面１６Ａには軸受１９が保持されている。マニホールド１６の内周面１６Ａには環状溝２０が形成され、この環状溝２０には該マニホールド１６の径方向に形成されたエア通路２１の一端が連通し、エア通路２１の他端は該マニホールド１６の外周面１６Ｂに形成されたエアポート２２に連通している。
【００２８】
軸受１８，１８，１９に第１回転軸２３が支持され、第１回転軸２３の一端２３Ａは回転駆動手段１７の出力軸１７Ａに連結されている。
第１回転軸２３には、環状溝２０に一端が連通するエア軸路２４が形成されている。第１回転軸２３の外周面２３Ｂにはエルボ２５が固定され、このエルボ２５にエア軸路２４の他端が連通している。
【００２９】
第１回転軸２３の他端２３Ｃにユニバーサルジョイントからなる第１の３次元継手２６が設けられている。第１の３次元継手２６に第２回転軸２７（図１，図２に跨って図示）の一端が連結されている。
第２回転軸２７は、一端側のシャフト２７Ａに設けられたスプライン受け部材２８と、他端側のシャフト２７Ｂに設けられるとともにスプライン受け部材２８内に挿入されたスプラインシャフト２９とを有し、スプライン受け部材２８とスプラインシャフト２９とで伸縮機構３０を構成している。この伸縮機構３０は第２回転軸２７の途中に設けられており、この伸縮機構３０の伸縮により、該第２回転軸２７が伸縮する。
【００３０】
伸縮機構３０のスプライン受け部材２８は円筒部材３１と、円筒部材３１の内周面３１Ａに挿入して固定され軸方向に沿って縦溝３２Ａが環状に形成されたスプラインナット３２とで構成されている。
【００３１】
スプラインシャフト２９はスプラインナット３２の縦溝３２Ａを摺動自在となっており、スプラインシャフト２９の先端に設けられたストッパ３３がスプラインナット３２の上面３２Ｂに当接している。従って、伸縮機構３０は、後述する第３回転軸３５，把持手段４８等の重力で軸方向に伸びた状態になっており、スプライン受け部材２８がスプラインシャフト２９を吊り下げて支持するようになっている。
【００３２】
第２回転軸２７の他端側のシャフト２７Ｂに第２の３次元継手３４が設けられている。第２の３次元継手３４に第３回転軸３５が吊り下げられている。
図５に示すように、第３回転軸３５は、第２の３次元継手３４に連結された一端側のシャフト３５Ａと、空気孔３６Ａを有する蓋３６Ｂを介してシャフト３５Ａに固定された円筒部材３６と、円筒部材３６に取り付けられ空気管３８を介して前記第１回転軸２３のエルボ２５に接続されたエルボ３７と、円筒部材３６の図面上の下端に固設されたロッドホルダ３９と、円筒部材３６内に配置されたボールスプライン４０と、ボールスプライン４０を摺動するとともに一端にピストン４２Ａを有し、ピストン４２Ａとボールスプライン４０の上端４０Ａの間で空気室４１を形成してなるピストンロッド４２と、円筒部材３６とボールスプライン４０の間に嵌め込まれたキー４３と、ピストンロッド４２の他端に固定されたツールブロック４４と、ツールブロック４４とロッドホルダ３９の間に装着された圧縮バネ４５とで構成され、エルボ３７と空気室４１は円筒部材３６の径方向に形成した空気通路３６Ｃを介して連通している。
【００３３】
なお、ロッドホルダ３９に対してツールブロック４４が接離自在になっており、ピストンロッド４２がツールブロック４４の底壁面４４Ａを押圧することにより、ツールブロック４４はロッドホルダ３９から離れて下方にシフトするようになっている。
図５には、第１回転軸２３のエルボ２５，空気管３８，エルボ３７から空気室４１内に空気が供給された状態が示されており、この状態では、ピストンロッド４２のピストン４２Ａが蓋３６Ｂに押し当てられ、上方に移動したピストンロッド４２とともにツールブロック４４は上方にシフトした位置にある。即ち、圧縮バネ４５が上方に移動された状態のツールブロック４４とロッドホルダ３９の間で圧縮され、ピストンロッド４２は圧縮バネ４５の付勢力に抗してピストンロッド４２が上がり、ツールブロック４４はロッドホルダ３９に当接している。
【００３４】
図５に示す状態から空気室４１内の空気が抜かれると、圧縮バネ４５の付勢力によりピストンロッド４２が下がり、圧縮バネ４５が元の状態に復元し、従って、ツールブロック４４が下方にシフトするようになっている。
そして、ツールブロック４４に、軸線Ｐ２に対して対称に爪４６，４６からなる工具が下方に向けて突設されるとともにプッシャ４７が設けられている。図１０，図１３に示すように、爪４６，４６は内蓋１０２の耳部１０２Ａ，１０２Ａに回転力を与えるものである。プッシャ４７は内蓋１０２の凹部１０２Ｂの内側底１０２Ｄを押圧するものである。
【００３５】
図２，図５に示すように、第３回転軸３５の円筒部材３６の外周面３６Ｄに静止状態で把持手段４８が軸受４９，４９を介して保持され、把持手段４８はビール樽１０１の首部１０３の外周を保持離脱自在に構成されている。
図２，図５ないし図９に示すように、把持手段４８は、軸受４９，４９に支持される筒部５０Ａ，この筒部５０Ａの両側に一体に設けられたプレート５０Ｆ及びプレート５０Ｆ上のレール５０Ｂ，５０Ｂを有する支持体５０と、支持体５０の端部に固定した垂直板５０Ｃ，５０Ｃにそれぞれ固定されたエアシリンダ５１，５１と、レール５０Ｂ，５０Ｂ上を図２の左右方向に摺動するブロック体５２，５２と、ブロック体５２，５２にそれぞれ固定されビール樽１０１の首部１０３を把持するく字状のフィンガ５３，５３と、支持体５０の筒部５０Ａの下端内周面５０Ｄに取り付けられたリング５４（図５に図示）と、フィンガ移動量調整装置５５と、垂直板５０Ｃとブロック体５２の外側面５２Ａの間を囲む外側蛇腹５６Ａ，５６Ａと、支持体５０の筒部５０Ａの側面５０Ｅとブロック体５２の内側面５２Ｂの間を囲む内側蛇腹５６Ｂ，５６Ｂとを有している。
【００３６】
前記フィンガ移動量調整装置５５は、支持体５０の筒部５０Ａに回転自在に軸着された円板型リンク５７と、リンク部材５８，５８とを有し、リンク部材５８，５８の各一端に設けたピン５８Ａ，５８Ａが該円板型リンク５７の円周方向にそって移動自在になっており、リンク部材５８，５８の各他端に設けたピン５８Ｂ，５８Ｂはブロック体５２，５２に軸着されている。ブロック体５２，５２が開閉することにより、ピン５８Ｂ，５８Ｂを中心としてリンク部材５８，５８が回動するようになっている。
【００３７】
フィンガ移動量調整装置５５により、ビール樽１０１の首部１０３の軸線Ｐ３のＸＹ方向の位置がビール樽１０１の外周面１０１Ａに対して図面上の正しい位置からずれていても、ビール樽１０１の首部１０３にフィンガ５３，５３が追従するようにエアシリンダ５１，５１が作動する。
なお、図３に示すように、ビール樽１０１はトッププレートコンベヤ５９上に載置され、図１１に示す一対のく字状のフィンガ６０Ａ，６０Ａからなるビール樽用クランプ６０に挟持されてＸＹ方向の位置決めがなされる。また、図１，図３において、符号６１は円形ガイド６１Ａを先端に取り付けてなる円筒部材を示す。
【００３８】
次に、本発明の実施の形態における作用を説明する。
図３に示すように、ビール樽１０１はトッププレートコンベヤ５９上に載置されている。予め、ビール樽１０１の垂直軸線Ｐ１がＸＹ軸方向で概略位置出しされ、その状態でビール樽用クランプ６０（図１１に図示）によりビール樽１０１が固定されている。
【００３９】
テーブル１２はＸＹ軸方向に移動可能に構成されているので、爪４６，４６からなる工具の軸線Ｐ２（第３回転軸３５の軸線と一致）とビール樽１０１の首部１０３の軸線Ｐ３のＸＹ軸方向における芯ずれは、テーブル１２のＸＹ軸方向の移動により無くなり、爪４６，４６からなる工具の軸線Ｐ２がビール樽１０１の首部１０３の軸線Ｐ３にＸＹ軸方向で一致する。
【００４０】
把持手段４８のフィンガ５３，５３が開かれた状態では、把持手段４８のフィンガ５３，５３はビール樽１０１の首部１０３の外周から離脱されている。
図３に示す状態から昇降装置２によりテーブル１２が降下されると、図１，図２に示す状態となり、全体的に当該３次元芯合わせ装置１が下げられ、把持手段４８のフィンガ５３，５３はビール樽１０１の首部１０３を掴む位置で停止する。
【００４１】
この時、テーブル１２に固定された第１回転軸２３に、第１の３次元継手２６を介して第２回転軸２７が吊り下がり、さらに、第２回転軸２７に第２の３次元継手３４を介して第３回転軸３５，爪４６，４６からなる工具，把持手段４８が吊り下がっている。従って、第２回転軸２７，第３回転軸３５は重力により垂直状態になっている。
【００４２】
そして、把持手段４８のフィンガ５３，５３が開かれた状態では、位置決めピン５０Ｇ，５０Ｇが円筒部材６１のガイド６１Ａの内側に当接し、３次元芯合わせ装置１を垂直状態に保つ働きをする。即ち、円筒部材６１のガイド６１Ａは、３次元芯合わせ装置１の全体が上下動する場合、該３次元芯合わせ装置１を垂直に保つ機能を有する。
【００４３】
続いて、把持手段４８においては、エアシリンダ５１，５１が作動し、レール５０Ｂ，５０Ｂ上をブロック体５２，５２が摺動され、図９に示すようにフィンガ５３，５３によりビール樽１０１の首部１０３が掴まれる。この時、フィンガ移動量調整装置５５により、ビール樽１０１の首部１０３の軸線Ｐ３のＸＹ軸方向の位置がビール樽１０１の外周面１０１Ａに対して図面上の正しい位置からずれていても、ビール樽１０１の首部１０３の外周にフィンガ５３，５３が追従するようにエアシリンダ５１，５１が作動する。
【００４４】
そして、ビール樽１０１の垂直軸線Ｐ１に対してビール樽１０１の首部１０３の軸線Ｐ３が傾斜している場合（首部１０３の傾斜角度は一定でなく、ビール樽１０１の首部１０３により種々の値を取る）、当該３次元芯合わせ装置１及びビール樽１０１の首部１０３は図１２，図１３に示す状態となる。以下、説明する。
図１，図２，図１２，図１３において、フィンガ５３，５３でビール樽１０１の首部１０３の外周が把持されることにより、把持手段４８はビール樽１０１の首部１０３の軸線Ｐ３の方向に傾こうとする力を受ける。これに伴って、第３回転軸３５の先端に設けられた爪４６，４６からなる工具は把持手段４８を介してビール樽１０１の首部１０３の軸線Ｐ３の方向に追従して傾こうとする。
【００４５】
しかし、第１の３次元継手２６から把持手段４８のフィンガ５３，５３までの垂直距離Ｌ（図１２に図示）は一定になっているので、把持手段４８が傾こうとしても傾けない。
そこで、テーブル１２を降下させることにより、第１の３次元継手２６はＡ１点からＡ２点に位置が下げられる。この際、重力で最大限伸びた状態の伸縮機構３０により、第２回転軸２７が縮んでいる（縮み量α）。なお、図１２にはテーブル１２が上述したＸＹ軸方向に移動する場合も図示している。
【００４６】
その時、把持手段４８のフィンガ５３，５３はビール樽１０１の首部１０３を保持しているためフィンガ５３，５３の垂直位置はビール樽１０１の首部１０３により固定され、変位しない。
これにより、第１の３次元継手２６に第２回転軸２７，第２の３次元継手３４，第３回転軸３５，爪４６，４６からなる工具，把持手段４８は吊り下げられているのではなく、第２回転軸２７の伸縮機構３０から下側の部分，第３回転軸３５，爪４６，４６からなる工具，把持手段４８が、該把持手段４８のフィンガ５３，５３がビール樽１０１の首部１０３が把持した状態で、浮いているような状態となる。同時に、垂直状態になっている第２回転軸２７，第３回転軸３５が行き場を失って第２の３次元継手３４が、点Ｃを中心としてＢ１点からＢ２点に回転し、水平方向に変位し、第２回転軸２７，第３回転軸３５が傾く。
【００４７】
これに伴い、縮んでいた伸縮機構３０を構成要件としている第２回転軸２７が伸びる（伸び量β）。ここで、縮み量α≧伸び量βとなっている。重力で最大限伸びた状態の伸縮機構３０により第２回転軸２７が縮む。第３回転軸３５は首部１０３の軸線Ｐ３の方向に合うように傾き、第３回転軸３５の軸線方向（爪４６，４６からなる工具の軸線Ｐ２の方向）がビール樽１０１の首部１０３に一致する。
【００４８】
かかる状態で、回転駆動手段１７が駆動されると、その駆動力は第１回転軸２３→第１の３次元継手２６→第２回転軸２７→第２の３次元継手３４→第３回転軸３５→ツールブロック４４の順序で爪４６，４６からなる工具に伝達する。
プッシャ４７が内蓋１０２の凹部１０２Ｂの内側底１０２Ｄを押圧しながら、図１０に示すように、爪４６，４６からなる工具により内蓋１０２の耳部１０２Ａ，１０２Ａに回転力が伝達され、該内蓋１０２が首部１０３の開口部１０３Ａに締め込まれる。
【００４９】
以上の如き構成によれば、ビール樽１０１の首部１０３がビール樽１０１の垂直軸線Ｐ１から所定角度だけ傾いている場合、ビール樽１０１の首部１０３の軸線Ｐ３の傾きが種々の値をとっても、ビール樽１０１の首部１０３の軸線Ｐ３に合わせて、ビール樽１０１の首部１０３から把持手段４８を介して第３回転軸３５を自動的に傾ける力が伝達されるので、第２回転軸２７が第１の３次元継手２６を中心として傾くとともに第３回転軸３５が第２の３次元継手３４を中心として傾き、種々の値をとるビール樽１０１の首部１０３の軸線Ｐ３の傾きに、第２回転軸２７，第３回転軸３５の傾き，伸縮機構３０による第２回転軸２７の伸び量を自動的に追従変化させることができる。
【００５０】
従って、仮締め作業による予備動作が無くても、第３回転軸３５に設けた爪４６，４６からなる工具の軸線Ｐ２をビール樽１０１の首部１０３の軸線Ｐ３に自動的に芯合わせした状態でビール樽１０１の首部１０３に内蓋１０２を螺子締めすることができる。
なお、本発明の実施の形態においては、容器としてビール樽を例に挙げて説明したが、これに限定されることはない。
【００５１】
また、本発明の実施の形態においては、ワークとしてビール樽（容器）を挙げ、容器の一端部に形成された首部の開口部に内蓋を嵌め込むとともに、３次元芯合わせ装置として容器の内蓋の締込装置を挙げ、容器の内蓋の締込装置により、容器の首部の開口部に内蓋を螺子締めする場合について説明したが、当然のことながら容器の内蓋の緩め装置にも適用できる。容器としてビール樽以外のドラム缶，酸素ボンベ，消化ボンベ等にも適用できる。また、容器をクランプして位置決めする以外の加工対象物にも適用でき、例えば、工具としてドリルを挙げることができる。
【００５２】
さらに、本発明の実施の形態においては、テーブル１２がＸＹ軸方向に移動可能になっている場合について説明したが、爪４６，４６からなる工具の軸線Ｐ２とビール樽１０１の首部１０３の軸線Ｐ３がＸＹ軸方向で一致していることを条件として、テーブル１２を上下方向にのみ移動させることもできる。この場合も、図１４に示すように、図１２，図１３で説明した本発明の実施の形態における作用と同様の作用が生じ、本発明の実施の形態における効果と同様の効果を奏する。
【００５３】
そして、本発明の実施の形態においては、図１２，図１３に示すように、ビール樽１０１の垂直軸線Ｐ１に対してビール樽１０１の首部１０３の軸線Ｐ３が傾斜している場合について説明したが、ビール樽１０１の垂直軸線Ｐ１に対してビール樽１０１の首部１０３の軸線Ｐ３が垂直になっており、ビール樽１０１の首部１０３に内蓋１０２が斜めにセットされた場合についても適用できる。この場合には、内蓋１０２はビール樽１０１の首部１０３に強制的に合致して締め込まれる。
【００５４】
図１５ないし図１７は請求項３記載の発明の実施の形態に係わる３次元芯合わせ装置を示す。請求項３記載の発明の実施の形態に係わる３次元芯合わせ装置は、請求項１及び請求項２記載の発明の実施の形態に係わる３次元芯合わせ装置と基本的には同様の構成であり、同一構成部分については同一符号を付して相違する部分についてのみ説明する。ワークとしてビール樽（容器）を挙げ、容器の一端部に形成された首部の開口部に内蓋（従来例と同一の符号を付し、その説明を省略する）を嵌め込むとともに、３次元芯合わせ装置として容器の内蓋の締込装置を挙げ、容器の内蓋の締込装置により、容器の首部の開口部に内蓋を螺子締めする場合について説明する。
【００５５】
図１６，図１７は、本発明の実施の形態に係わる３次元芯合わせ装置の上半分，下半分をそれぞれ示す断面図である。両図面における一点鎖線Ｗ−Ｗを結ぶことにより、３次元芯合わせ装置が構成される。
図１６，図１７において、テーブル１２はＸＹ軸方向に移動可能に構成されている。
【００５６】
第２回転軸２７は、一端側のシャフト２７Ａに設けられたスプライン受け部材２８と、他端側のシャフト２７Ｂに設けられるとともにスプライン受け部材２８内に挿入されたスプラインシャフト２９とを有している。
スプライン受け部材２８と、スプラインシャフト２９と、一端側のシャフト２７Ａに設けられたブラケット７１Ａと他端側のシャフト２７Ｂに設けられたブラケット７１Ｂの間に装着された引張りスプリング７１Ｃとでバネ型の伸縮機構７１が構成されている。この伸縮機構７１は第２回転軸２７の途中に設けられている。伸縮機構７１のスプライン受け部材２８は、円筒部材３１と、円筒部材３１の内周面３１Ａに挿入して固定され軸方向に沿って縦溝３２Ａが環状に形成されたスプラインナット３２とで構成されている。スプラインシャフト２９は、スプラインナット３２の縦溝３２Ａを摺動自在となっており、スプラインシャフト２９の先端に設けられたストッパ３３はスプラインナット３２の上面３２Ｂから浮いている。この伸縮機構７１が該第２回転軸２７の軸方向に伸びることにより、第２回転軸２７が伸びるようになっている。
【００５７】
しかして、本発明の実施の形態においては、ビール樽１０１の垂直軸線Ｐ１に対してビール樽１０１の首部１０３の軸線Ｐ３が傾斜している場合（傾斜角度は一定でなく、ビール樽１０１により種々の値を取る）、把持手段４８はビール樽１０１の首部１０３の軸線Ｐ３の方向に傾こうとする力を受け、これに伴って、第３回転軸３５の先端に設けられた爪４６，４６からなる工具は把持手段４８を介してビール樽１０１の首部１０３の軸線Ｐ３の方向に追従して傾こうとする。
【００５８】
しかし、把持手段４８のフィンガ５３，５３はビール樽１０１の首部１０３を保持しているためフィンガ５３，５３の垂直位置はビール樽１０１の首部１０３により固定され、変位しない。第１の３次元継手２６から把持手段４８のフィンガ５３，５３までの垂直距離Ｌは一定になっているので、把持手段４８が傾こうとしても傾けない。
【００５９】
そこで、伸縮機構７１により第２回転軸２７が伸びると同時にテーブル１２がＸＹ軸方向に移動し、垂直状態になっている第２回転軸２７，第３回転軸３５が行き場を失って第２の３次元継手３４が水平方向に変位し、第２回転軸２７が平行移動するとともに第３回転軸３５が傾く。
第３回転軸３５はビール樽１０１の首部１０３の軸線Ｐ３の方向に合うように傾き、第３回転軸３５の軸線方向（爪４６，４６からなる工具の軸線Ｐ２の方向）がビール樽１０１の首部１０３の軸線Ｐ３の方向に一致する。
【００６０】
本発明の実施の形態に係わる３次元芯合わせ装置によれば、請求項１及び請求項２記載の発明の実施の形態に係わる３次元芯合わせ装置と同様の効果を奏する。
図１８は請求項４及び請求項５記載の発明の実施の形態に係わる３次元芯合わせ装置を示す。
請求項４及び請求項５記載の発明の実施の形態に係わる３次元芯合わせ装置は、請求項１及び請求項２記載の発明の実施の形態に係わる３次元芯合わせ装置と基本的には同様の構成であり、同一構成部分については同一符号を付して相違する部分についてのみ説明する。ワークとしてビール樽（容器）を挙げ、容器の一端部に形成された首部の開口部に内蓋（従来例と同一の符号を付し、その説明を省略する）を嵌め込むとともに、３次元芯合わせ装置として容器の内蓋の締込装置を挙げ、容器の内蓋の締込装置により、容器の首部の開口部に内蓋を螺子締めする場合について説明する。
【００６１】
図に示すように、固定台８１にサポート部材８１Ａが固定され、このサポート部材８１Ａ上にテーブル１２がＸＹ軸方向に移動可能になっており、上下方向で固定されていない。
ビール樽１０１がベースプレート８２上に位置決め載置されている。ベースプレート８２はエアシリンダ８３Ａを有するリフト装置８３により所定位置から上昇自在に構成されており、このベースプレート８２の上昇により請求項１及び請求項２記載の発明の実施の形態に係わるテーブル１２の降下と同様の作用が生じる。即ち、ベースプレート８２の上昇により、ビール樽１０１の首部１０３の傾きが種々の値をとっても、これに第２回転軸２７，第３回転軸３５が追従して傾き，第３回転軸３５に設けた爪４６，４６からなる工具の軸線Ｐ２をビール樽１０１の首部１０３の軸線Ｐ３に自動的に芯合わせすることができる。
【００６２】
なお、本発明の実施の形態においては、容器としてビール樽を例に挙げて説明したが、これに限定されることはない。
また、本発明の実施の形態においては、テーブル１２がＸＹ軸方向に移動可能になっている場合について説明したが、爪４６，４６からなる工具の軸線Ｐ２とビール樽１０１の首部１０３の軸線Ｐ３がＸＹ軸方向で一致することを条件として、ベースプレート８２を上下方向にのみ移動させることもできる。
【００６３】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、ワークのクランプされる部位，加工される部位が垂直軸線から所定角度だけ傾いている場合、ワークのクランプされる部位，加工される部位軸線の傾きが種々の値をとっても、ワークのクランプされる部位，加工される部位の軸線に合わせて、ワークのクランプされる部位，加工される部位から把持手段を介して第３回転軸を自動的に傾ける力が伝達されるので、第２回転軸が第１の３次元継手を中心として傾くとともに第３回転軸が第２の３次元継手を中心として傾き、種々の値をとるワークのクランプされる部位，加工される部位の軸線の傾きに、第２回転軸，第３回転軸の傾き，伸縮機構による第２回転軸の伸み量を自動的に追従変化させることができる。
【００６４】
従って、予備動作が無くても、第３回転軸に設けた位置決めクランプ，加工工具等の工具の軸線をワークの軸線に自動的に芯合わせした状態でワークの位置決め，加工等の処理を施すことができる効果を奏する。
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明と同様の効果を奏する。
加えて、第１回転軸とワークのクランプされる部位，加工される部位の軸線がＸＹ軸方向で位置出しがされていなくても、テーブルがＸＹ軸方向に移動することにより、ワークのクランプされる部位，加工される部位の軸線に第３回転軸に設けた位置決めクランプ，加工工具等の工具の軸線をＸＹ軸方向で芯合わせすることができる。
【００６５】
請求項３記載の発明によれば、請求項１及び請求項２記載の発明と同様の効果を奏する。
請求項４記載の発明においては、請求項１記載の発明の作用と同様の効果を奏し、ベースプレートの上昇によりワークの軸線の傾きが種々の値をとっても、第３回転軸に設けた位置決めクランプ，加工工具等の工具の軸線をワークの軸線に自動的に芯合わせすることができる。
請求項５記載の発明においては、請求項２記載の発明と同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１及び請求項２記載の発明の実施の形態に係わる３次元芯合わせ装置の上半分を示す断面図である。
【図２】同３次元芯合わせ装置の下半分を示す断面図である。
【図３】同３次元芯合わせ装置を示す全体図である。
【図４】同３次元芯合わせ装置の平面図である。
【図５】図２の第３回転軸を示す拡大断面図である。
【図６】図２の把持手段の正面図である。
【図７】図６の一点鎖線Ｙ−Ｙで切断した矢視図である。
【図８】図７の一点鎖線Ｚ−Ｚで切断した断面図である。
【図９】図２のフィンガを示す平面図である。
【図１０】第３回転軸の先端の工具（爪）を示す平面断面図である。
【図１１】ビール樽用クランプを示す平面図である。
【図１２】同３次元芯合わせ装置の作用状態説明図である。
【図１３】内蓋の螺子締め状態を示す作用状態説明図である。
【図１４】同発明の実施の形態に係わる３次元芯合わせ装置のテーブルをＸＹ軸方向に移動しない場合の作用状態説明図である。
【図１５】請求項３記載の発明の実施の形態に係わる３次元芯合わせ装置の作用状態説明図である。
【図１６】請求項３記載の発明の実施の形態に係わる３次元芯合わせ装置の上半分を示す断面図である。
【図１７】同３次元芯合わせ装置の下半分を示す断面図である。
【図１８】請求項４及び請求項５記載の発明の実施の形態に係わる３次元芯合わせ装置を示す全体図である。
【図１９】ビール樽及び内蓋を示す斜視図である。
【図２０】首部が傾斜した状態を示すビール樽の外観図である。
【図２１】ビール樽の首部に螺子締めされた内蓋の状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１  ３次元芯合わせ装置
２  昇降装置
１２  テーブル
１２Ｂ  ガイド部材
１７  回転駆動手段（モータ）
１７Ａ  出力軸
２３  第１回転軸
２６  第１の３次元継手
２７  第２回転軸
３０  伸縮機構
３４  第２の３次元継手
３５  第３回転軸
４６  爪（工具）
４８  把持手段
５３  フィンガ
１０１  ビール樽
１０２  内蓋
１０３  首部
【図１】
0003593208.tif 000002
【図２】
0003593208.tif 000003
【図３】
0003593208.tif 000004
【図４】
0003593208.tif 000005
【図５】
0003593208.tif 000006
【図６】
0003593208.tif 000007
【図７】
0003593208.tif 000008
【図８】
0003593208.tif 000009
【図９】
0003593208.tif 000010
【図１０】
0003593208.tif 000011
【図１１】
0003593208.tif 000012
【図１２】
0003593208.tif 000013
【図１３】
0003593208.tif 000014
【図１４】
0003593208.tif 000015
【図１５】
0003593208.tif 000016
【図１６】
0003593208.tif 000017
【図１７】
0003593208.tif 000018
【図１８】
0003593208.tif 000019
【図１９】
0003593208.tif 000020
【図２０】
0003593208.tif 000021
【図２１】
0003593208.tif 000022